JP4574424B2 - 吸着保持装置 - Google Patents

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本発明は,吸着保持装置に関し,特に,複数の被加工物を独立して保持する吸着保持装置に関する。
携帯電話およびノートブック型パーソナルコンピュータのような小型電子装置への使用に適した半導体デバイスとして,CSP(Chip Size Package)が実用に供されている。かかるCSPは,通常,例えば合成樹脂基板のような基板上に,格子状に配列された切削ストリートによって複数個の矩形領域を区画し,かかる各矩形領域に対してIC,LSIなどのチップを配設することにより形成される。このように,複数個のCSPが形成された基板をCSP基板と称している。かかるCSP基板を切削ストリートに沿って切削することにより,個々のCSPに分離される。
CSP基板を切削するために,例えば,片側位置と他側位置との間を往復動されるジグテーブルと,ジグテーブル上にジグを介して保持されるCSP基板を切削する切削手段とを有する切削装置が使用される。切削手段は,例えばダイヤモンド粒子を含有した円板形状の回転切削刃と,冷却液を噴射するための冷却液噴射手段とを有して構成される。ジグテーブルが往復動する際に,回転切削刃がジグテーブル上のCSP基板に作用して,CSP基板の切削が行われる。
ところが,CSP基板は,必ずしも精度良く作成されておらず,基板自体が反っている場合がある。通常,ジグテーブルでは,CSP基板を保持するために真空吸着を行っているが,基板が反っていると基板とジグの吸着面とが密着しないため,隙間から空気が真空吸着のための排気配管系統に進入してしまう。このため,真空度が低下し,基板をジグ上に保持できなくなってしまうという問題があった。
かかる問題を解決するために,基板の反りを修正することや,ジグテーブルの真空吸着する排気力を増強させることが考えられる。しかし,基板の反りを修正するには,別途の装置または機構が必要であり,時間もかかる。そこで,ジグテーブルの,真空吸着する排気力を増強させることを検討した。
ジグテーブルの真空吸着する排気力を増強させるには,例えば,真空ポンプの排気力を増強することが考えられるが,真空ポンプが大きくなってしまう。そこで,配管の本数を増強,すなわち配管の断面積を増加させることによって排気力を増強させることがよいと考えた。
従来,真空ポンプとジグテーブルとを連結する配管には,樹脂製のホースを使用していた。しかし,樹脂製のホースは,肉厚であるために,例えば,図6に示すように,複数本束ねて配置した場合には効率的に断面積を増加させることができない。
また,ジグテーブルには,ジグテーブルを回転させるための駆動装置が内蔵化されており,その駆動装置には,配管が連通するための貫通孔が設けられている。ところが,既存の装置を改良する場合,この貫通孔の大きさを容易に拡大することはできない。また,ジグテーブルは回転するため,図6に示すように,複数のホース60を束ねて配置すると,ジグテーブルを回転させるときの抵抗となり,チューブが継手から外れてしまう。さらに,チューブ同士,あるいはチューブと回転機構との間で摩擦が生じてしまい,チューブが損傷してしまう可能性がある。
したがって,できるだけ効率的に配管の断面積を増加させるために,従来の配管と比べて径の大きな配管を1本配置することが望ましいと考えた。
特開2001−85449号公報 特開平10−321562号公報
しかし,ジグテーブル上にひとつのCSP基板のみを配置する場合には問題はないものの,CSP基板の大きさによって,ジグテーブル上に複数のCSP基板を載置させて,効率的に切削をしたいという要望が増加してきた。この場合,1本の配管を分岐させて複数のCSP基板を保持することは可能であるが,例えば,被加工物の一部が飛散して吸着部および配管などが破損し,空気漏れが生じた場合,ジグテーブルに載置されたすべての被加工物の吸着力が低下してしまい,すべての被加工物の加工を仕損じることになる。
このような問題から,例えば2つのCSP基板をジグテーブル上で保持する場合,真空ポンプとジグテーブルとを連結する配管を,各々別の配管経路として,一方の配管に空気漏れが生じた場合でも,他方の配管により1つのCSP基板は問題なく切削できるようにするという,フェールセーフ機構が必要となった。
そこで,本発明は,上記問題に鑑みてなされたものであり,本発明の目的とするところは,複数の被加工物を各々独立して保持することの可能な,新規かつ改良された吸着保持装置を提供することにある。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,複数の被加工物を被加工物毎に吸着する複数の吸着部と複数の吸着部に独立して連通する複数の排気経路とを有するテーブル部と,テーブル部を回転させる回転駆動部とを備える吸着保持装置であって,径の異なる複数の円筒排気管を,回転駆動部を貫通する貫通孔内に,テーブル部の回転軸を中心とする同心円上に離隔配置することにより,大きな径の円筒排気管の内側と隣接する小さな径の円筒排気管の外側との間に独立した経路を形成して,大きな径の円筒排気管の内側を複数の排気経路に区分し,複数の円筒排気管により区分された複数の排気経路と,テーブル部の複数の排気経路とをそれぞれ連通させることにより,複数の吸着部と外部の吸引手段とをそれぞれ独立して連通する,吸着保持装置が提供される。
かかる構成により,回転駆動部に形成された貫通孔の限られたスペースにおいて,単に複数の樹脂ホースを束ねて配置する場合と比べて,排気経路の断面積を大きくすることができる。これにより,切削装置の他の構造を変更することなく,大きな吸引力を得ることができる。また,各排気経路は,独立して形成されているので,例えば,1つの排気経路において空気漏れが発生したとしても,他の排気経路は正常に作動することができ,すべての切削が停止することがないという,フェールセーフ機能を吸着保持装置に備えることができる。
ここで,大きな径の円筒排気管の内側を区分して形成された複数の排気経路は,例えば略同一の断面積を有するように形成することができる。かかる構成により,複数の被加工物を略同一の吸引力で保持することが容易にできるようになる。
また,円筒排気管は,例えばステンレスなどの金属材料から形成するのがよい。これにより,例えば樹脂ホースを用いるよりも円筒排気管の厚さを薄くすることができるため,排気経路の断面積をさらに大きくすることができる。したがって,被加工物を吸引する吸引力をより大きくすることができる。
以上説明したように本発明によれば,複数の被加工物を各々独立して保持することの可能な吸着保持装置を提供することができる。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態)
まず,本発明の第1の実施形態にかかる切削装置について説明する。ここで,図1は,本実施形態にかかる切削装置を示す概略斜視図である。
図1に示すように,切削装置10は,例えば,被加工物として例えばCSP基板100を切削加工する切削手段20と,CSP基板100を保持する吸着保持装置30と,切削手段20を加工に合わせて移動させる切削手段移動機構(図示せず。)とを備える。
切削手段20は,スピンドルに装着された切削ブレードを備えている。この切削手段20は,切削ブレードを高速回転させながらCSP基板100に切り込ませることにより,CSP基板100を切削して,切削ラインに沿って極薄のカーフ(切溝)を形成することができる。
本実施形態にかかる特徴である吸着保持装置30は,例えば,上面が略平坦である略矩形状のテーブル部と,テーブル部を回転させる回転駆動部と,テーブル部を支持する支持基台とを有して構成される。テーブル部の上面には,治具110によって保持されたCSP基板100が載置され,かかるCSP基板100を吸着して安定的に保持する。また,吸着保持装置30は,回転駆動部によって水平面上で回転可能に支持されている。そして,回転駆動部が載置される支持基台は,切削送り手段によってX軸方向に往復移動可能となっている。このように支持基台を移動させることにより,CSP基板100に対し切削ブレードの刃先を直線的な軌跡で作用させることができる。かかる吸着保持装置30の詳細な構造については,後述する。
切削手段移動機構(図示せず。)は,切り込み送り手段および割り出し送り手段とから構成されており,切削手段20をY軸およびZ軸方向に移動させる。このY軸方向は,切削方向(X軸方向)に対して直交する水平方向(割り出し方向)であり,例えば,切削手段20内に配設されたスピンドルの軸方向である。このように,Y軸方向に切削手段20を切削ライン間隔ずつ送り出すことにより,切削ブレードの刃先をCSP基板100の切削位置(切削ライン)に位置合わせすることができる。また,Z軸方向(垂直方向)は,切削ブレードをCSP基板100に切り込ませるときの切り込み方向である。このように,Z軸方向に切削手段20を移動させることにより,CSP基板100に対する切削ブレードの切り込み深さを調整することができる。
かかる構成の切削装置10は,高速回転する切削ブレードをCSP基板100に切り込ませながら,吸着保持装置30を切削手段20に対してX軸方向に相対移動させることにより,CSP基板100を切削加工して,複数のチップに分割することができる。
本実施形態の切削装置10では,CSP基板100のサイズにより,複数のCSP基板100を治具110に載置して,効率的に切削を行うことができる。このとき,例えば一方のCSP基板の一部が飛散してしまい,吸着部や配管が破損して空気漏れが生じたとしても,他方のCSP基板の吸着力には影響せず,問題なく加工できるようにするため,各CSP基板100に対してそれぞれ独立した排気経路が構成される点に本願発明の特徴がある。
そこで,以下に,テーブル部に載置された複数のCSP基板100を,それぞれ独立の排気経路を形成して吸着保持する吸着保持装置30の構成について,図2〜5に基づき説明する。ここで,図2は,本実施形態にかかる吸着保持装置30の構成の概略を説明するための説明図である。また,図3は,本実施形態にかかる吸着保持装置30において,円筒排気管とテーブル部とを分解した状態を示す分解図である。さらに,図4は,本実施形態にかかる吸着保持装置30の断面図である。また,図5は,図4の円筒排気管とテーブル部とを嵌合させた状態を示す断面図である。なお,図5において,回転駆動部の内部構造の一部と,モータとの図示を省略する。
まず,図2に基づき,本実施形態にかかる吸着保持装置30の構成の概略について説明する。かかる吸着保持装置30は,図2に示すように,例えば,2つのCSP基板101,102を保持する治具110が載置されるテーブル部120と,テーブル部120を回転させる回転駆動部130と,テーブル部120を支持する支持基台140とを有して構成される。
治具110は,例えば2つのCSP基板101,102を保持するため,2つの保持領域111,112を有している。各保持領域111,112には,溝が格子状に形成されており,溝によって複数の矩形領域が区画されている。かかる矩形領域は,CSP基板101,102の矩形領域に各々対応している。また,CSP基板101,102に形成された矩形領域ごとに,例えば直径が3〜5mmの吸引孔115が形成されている。各吸引孔115は,CSP基板101,102がテーブル部120に載置されたとき,テーブル部120に形成された吸着部121,122を介して,テーブル部120の内部に形成された排気経路に連通するようになる。テーブル部120の排気経路は,後述するように,円筒排気管により区分された排気経路と連通されて,外部の吸引手段に接続される。そして,外部の吸引手段を作動させて排気することにより,CSP基板101,102が吸引保持される。
テーブル部120は,治具110に保持されたCSP基板101,102を吸着保持するための吸着部121,122と,吸着部121,122に独立して連通する複数の排気経路とを有して構成される。吸着部121,122は,テーブル部120の上面120aに,治具110の吸引孔115に対応する位置に形成され,吸着部121,122と吸引孔115とが連通するように形成される。この吸着部121,122の形状は,例えば櫛形状にすることができる。なお,テーブル部120の内部に形成される排気経路の構造については後述する。
回転駆動部130は,例えばモータにより回転されて,回転駆動部130に接合されて一体となったテーブル部120を回転させる。かかる回転駆動部130の内部には,例えば略円形状の貫通孔が形成されており,貫通孔の内部には,複数の排気経路を形成する複数の円筒排気管が挿入されている。なお,回転駆動部130の内部の構造については後述する。
支持基台140は,回転駆動部130を支持しており,ボールねじ152に螺合すると共に一対のガイドレール151,151に支持されている。支持基台140は,ボールねじ152に連結されたモータ(図示せず。)が駆動してボールねじ152が回動することにより,X軸方向に移動することができる構成となっている。
以上,本実施形態にかかる吸着保持装置30の構成の概略について説明した。次に,吸着保持手段30の内部の構造について説明する。
まず,図3に基づいて,複数の円筒排気管により形成される複数の排気経路の構成と,吸着保持装置30の排気経路の構成とについて説明する。本実施形態にかかる吸着保持装置30の排気経路は,テーブル部120に形成された複数の排気経路と,回転駆動部130の内部に挿入される,複数の円筒排気管により区分された複数の排気経路とからなり,これらを連通させて形成される。
複数の円筒排気管により形成される排気経路は,図3に示すように,例えば,径の異なる2つの円筒排気管161,162から形成され,大径の円筒排気管162の内部に,小径の円筒排気管161が同心円状に離隔して配置されている。
大径の円筒排気管162は,その一端(図3の上側)はテーブル部120の結合部123と嵌合され,他端(図3の下側)は内部が空洞である略直方体の排気部163と連通するように接合されている。かかる排気部163の一側面には,例えば円筒形の排気口164が備えられており,例えば配管ホース(図示せず。)により,排気口164と吸引手段(図示せず。)とを連結することができる。
小径の円筒排気管161は,大径の円筒排気管162に挿入され,大径の円筒排気管162と連通する排気部163の内部で略直角に屈曲し,排気部163の一側面から延出している。小径の円筒排気管161は,その一端(図3の上側)はテーブル部120の結合部123と嵌合され,排気部163の一側面から延出した他端は,排気口として,例えば配管ホース(図示せず。)により,吸引手段(図示せず。)と連結される。このとき,小径の円筒排気管161の他端と排気口164とは,外部の吸引手段への接続を容易にするため,同一の側面に位置するのがよい。
なお,小径の円筒排気管161の一端(図3の上側)は,例えば,大径の円筒排気管162から延出している。小径の円筒排気管161の一端および大径の円筒排気管162の一端(いずれも図3の上側部分)は,テーブル部120の結合部123と嵌合する部分であり,本実施形態に示す構成に限定されず,テーブル部120の結合部123の形状に合わせて,例えば,小径の円筒排気管161を大径の円筒排気管162から延出しないようにすることもできる。
このように,円筒排気管161,162を,大径の円筒排気管162の内部に小径の円筒排気管161が挿入された二重構造とすることにより,大径の円筒排気管162の内側と小径の円筒排気管161の外側との間に形成される空間と,小径の円筒排気管161の内部空間という,2つに区分された排気経路が形成される。かかる構成により,円筒排気管161,162が挿入される貫通孔の制限されたスペース内で,例えば,2つの円筒排気管を束ねた場合と比べて,効率よく排気経路の断面積を大きくすることができ,CSP基板101,102の吸着力が高めることができるという効果がある。
さらに,円筒排気管161,162は,例えばステンレスなどの金属材料から形成することもできる。これは,円筒排気管161,162を樹脂で形成する場合と比べて,円筒排気管161,162の厚みを薄くすることができ,より排気経路を広くすることが可能となるためである。
このように,二重構造とした円筒排気管161,162を回転駆動部130の貫通孔に挿入すると,回転駆動部130の貫通孔より大径の結合孔132に,小径の円筒排気管161および大径の円筒排気管162の一部が現れた状態となる(図4参照)。そして,テーブル部120の裏面120bに形成された結合部123と,二重構造にされた円筒排気管161,162とを嵌合させて連通する。このようにして,テーブル部120の排気経路と円筒排気管161,162により区分される排気経路とが連通して,2つの独立した排気経路が形成される。
さらに,図4に基づき,回転駆動部130の内部構造とテーブル部120の排気経路の構造とについて説明する。なお,回転駆動部130は,図3のI−Iにおいて切断した状態が示されている。
図4に示すように,まず,排気経路の一部である排気部163が,支持基台140に設置される。このとき,排気口164と小径の円筒排気管161の排気口部分とが,支持基台140の一側面から延出する。一方,二重構造とされた円筒排気管161,162は,回転駆動部130の貫通孔131に挿入される。このとき,円筒排気管161,162は,回転駆動部130の回転に従動しないように,シール部材163で固定されている。また,二重構造の円筒排気管161,162は,テーブル部120の回転軸を中心とするに同心円状に位置するように配置される。
また,回転駆動部130の上部には,貫通孔131より大径の結合孔132が形成され,結合孔132には,テーブル部120の結合部123が挿嵌される。そして,テーブル部120を結合孔132に挿嵌した後,回転駆動部130とテーブル部120とを一体として回転させるために,例えばボルト固定によりこれらを固定する。このため,回転駆動部130には,ボルト孔166が形成されている。また,支持基台140には,回転駆動部130を回転させるためのモータ171が備えられており,モータ軸の回転によって,回転駆動部130および回転駆動部130に固定されたテーブル部120とが一体となって回転される。
一方,テーブル部120は,図4に示すように,吸着部121に連通する排気経路と,吸着部122に連通する排気経路との,2つの排気経路に区分されている。結合孔123の内部には,円筒排気管161,162と嵌合する位置にシール部材124,125が備えられている。シール部材124は,小径の円筒排気管161との嵌合部分を密閉し,シール部材125は,大径の円筒排気管162との嵌合部分を密閉する。これにより,各円筒排気管161,162と結合部123とがそれぞれ嵌合した部分から,外部に空気が漏れないように密閉されるようになる。また,結合部123の外周面には,回転駆動部130と結合するためのボルト孔126が,回転駆動部130のボルト孔166の位置に合わせて形成されている。
次に,図4のテーブル部120を回転駆動部130に挿嵌させた状態を,図5に示す。図5に示すように,小径の円筒排気管161は,シール部材124により密閉されて吸着部121と連通する。一方,大径の円筒排気管162は,シール部材125により密閉されて吸着部122と連通する。また,テーブル部120を回転駆動部130に挿嵌させることにより連通したボルト孔162,126に,ボルト173を螺合させることによって,テーブル部120と回転駆動部130とが固定されて,一体に回転させることが可能となる。
このように,テーブル部120と回転駆動部130とを嵌合させることにより,吸着部121に連通するテーブル部120の排気経路と小径の円筒排気管161の内部空間とによって構成される排気経路Aと,吸着部122に連通するテーブル部120の排気経路と大径の円筒排気管162の内側と小径の円筒排気管161の外側との間に形成される空間とによって構成される排気経路Bとが形成される。すなわち,2つの吸着部121,122に対して,それぞれ独立した排気経路A,Bが形成される。したがって,吸着部121に載置されたCSP基板101は,排気経路Aを介して吸引手段で排気されることにより吸着保持される。また,吸着部122に載置されたCSP基板102は,排気経路Bを介して吸引手段で排気されることにより吸着保持される。
以上,図2〜5に基づいて説明したように,本実施形態にかかる吸着保持装置30では,2つのCSP基板101,102を独立して吸引することができる。さらに,回転駆動部130に形成された貫通孔131の限られたスペースにおいて,切削装置10の他の構造を変更することなく排気経路A,Bの断面積を効率よく大きくすることができ,各CSP基板101,102を吸引する吸引力が向上されるという効果がある。また,各CSP基板101,102を,それぞれ独立した排気経路A,Bを介して吸引することにより,一方のCSP基板において空気漏れが発生したとしても,他方のCSP基板の吸着力には影響せず,正常に動作される。このように,すべての切削を停止させることがないという,フェールセーフ機能を備えることができる。
例えば,CSP基板100が反っている場合,従来は,CSP基板100と治具110との隙間から僅かに空気漏れが発生してしまい,真空度が低下して,CSP基板を保持することができなかった。しかし,本実施形態にかかる吸着保持装置30によれば,従来と比べて排気経路の排気力が向上し,真空度の低下を10〜20%程度抑えることができる。したがって,反ったCSP基板100に対して従来よりも強い保持力が働くようになるため,CSP基板100の反りが大きい場合でも吸着保持することが可能となる。
また,CSP基板100が反っていない場合でも,排気力が向上するため,真空吸着するために必要な真空度を得るまでに要する時間を短縮できるという効果が期待できる。さらに,かかる円筒排気管161,162を二重構造にしているため,従来のように円筒排気管161,162を単に束ねたときに,テーブル部120の回転により円筒排気管161,162が捩れることもないという効果がある。
さらに,円筒排気管161,162により区分されて形成される2つの排気経路について,各排気経路の断面積を,略同一となるように構成してもよい。かかる構成により,例えば,同一の外部の吸引手段を用いて,各吸着部121,122に載置されたCSP基板101,102を吸引する場合に,かかるCSP基板101,102を吸引する吸引力を容易に略同一にすることができる。例えば,大径の円筒排気管162の直径を,小径の円筒排気管161の直径の約1.4倍とすることで,各排気経路の断面積を略同一の大きさとすることができる。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば,上記実施形態では,吸着保持する被加工物は2つであったが,本発明はかかる例に限定されず,2以上の被加工物をそれぞれ独立して吸着保持することも可能である。例えば,テーブル部120に4つの吸着部を形成して,それぞれに連通する排気経路を形成する。これに対応して,4つの円筒排気管をテーブル部の回転軸を中心とする同心円上にそれぞれ離隔配置し,大きな径の円筒排気管の内側と小さな径の円筒排気管の外側との間にそれぞれ独立した経路を形成する。そして,テーブル部120の結合部123と複数の円筒排気管とを連結することにより,各吸着部に連通する独立した排気経路を形成することができる。
また,上記実施形態では,大径の円筒排気管162と連通する排気部163の形状は略直方体であったが,本発明はかかる例に限定されず,例えば円柱形状などに形成してもよい。
本発明は,吸着保持装置に適用可能であり,特に複数の被加工物を独立して保持する吸着保持装置に適用可能である。
本発明の第1の実施形態にかかる切削装置を示す概略斜視図である。 同実施形態にかかる吸着保持装置の構成の概略を説明するための説明図である。 同実施形態にかかる吸着保持装置において,円筒排気管とテーブル部とを分解した状態を示す分解図である。 同実施形態にかかる吸着保持装置の断面図である。 図4の円筒排気管とテーブル部とを嵌合させた状態を示す断面図である。 回転駆動部に挿入される,束状の複数の円筒排気管を示した説明図である。
符号の説明
100,101,102 CSP基板
110 治具
115 吸引孔
120 テーブル部
121,122 吸着部
123 結合部
124,125,163 シール部材
130 回転駆動部
131 貫通孔
132 結合孔
140 支持基台
161,162 円筒排気管
171 モータ
173 ボルト

Claims (3)

  1. 複数のCSP基板を前記CSP基板毎に吸着する複数の吸着部と前記複数の吸着部に独立して連通する複数の排気経路とを有するテーブル部と,前記テーブル部を回転させる回転駆動部とを備える吸着保持装置であって:
    径の異なる複数の円筒排気管を,前記回転駆動部を貫通する貫通孔内に,前記テーブル部の回転軸を中心とする同心円上に離隔配置することにより,大きな径の前記円筒排気管の内側と隣接する小さな径の前記円筒排気管の外側との間に独立した経路を形成して,前記大きな径の円筒排気管の内側を複数の排気経路に区分し,
    前記複数の円筒排気管により区分された前記複数の排気経路と,前記テーブル部の前記複数の排気経路とをそれぞれ連通させることにより,前記複数の吸着部と外部の吸引手段とをそれぞれ独立して連通することを特徴とする,吸着保持装置。
  2. 前記大きな径の円筒排気管の内側を区分して形成された前記複数の排気経路は,略同一の断面積を有することを特徴とする,請求項1に記載の吸着保持装置。
  3. 前記円筒排気管は,金属材料からなることを特徴とする,請求項1または2のいずれかに記載の吸着保持装置。
JP2005123161A 2005-04-21 2005-04-21 吸着保持装置 Active JP4574424B2 (ja)

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