JP6976660B2 - 加工装置 - Google Patents

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本発明は、被加工物を加工する加工装置に関する。
デバイスチップの製造工程では、表面に複数のデバイスが形成された被加工物を加工する各種の加工装置が使用される。該加工装置は、例えば、被加工物を分割する切削装置やレーザ加工装置、及び該被加工物を薄化する研削装置等である。
近年、デバイスチップの製造効率を高めるために被加工物が大型化しており、これに伴い使用される加工装置も大型化している。また、加工時間の短縮化のために、複数の加工ユニットで同時に被加工物を加工する加工装置が開発されている(特許文献1参照)。加工ユニットの数が増えると装置構成が複雑化するため、やはり加工装置は大型化する。加工装置が大型化すると、加工装置の製造や稼働にかかるコストが高くなる。
加工装置が大型化すると、デバイスチップの製造工場の限られた領域を大きく消費してしまう。該加工装置は、内部環境が清浄に保たれたクリーンルーム内に設置される場合がある。クリーンルームの環境の維持には該クリーンルームの大きさに応じたコストがかかるため、加工装置が大型化して設置に要する面積が増大すると、製造工場の設備にかかるコストも増大して問題となる。
これに対して、被加工物を搬送する搬送機構を備えない加工装置が知られている(特許文献2参照)。搬送機構を備えない加工装置は、搬送機構を備えない分比較的小型となる。しかし、該加工装置では、被加工物の加工の前後の所定のタイミングでオペレータが手作業で被加工物を搬出入しなければならない。そのため、該オペレータを拘束する時間的な制約が大きく、オペレータに要するコストが高くなる。
ところで、被加工物の加工されない面には、例えば、紫外線や熱等の外的刺激を与えると粘着力が低下するテープが予め貼着される。該テープは、被加工物の加工時に該被加工物を保護し、また、加工により分割された被加工物を支持する。被加工物の加工後に該テープに該外的刺激を付与すると、テープの粘着力が低下して被加工物をテープからピックアップできるようになる。
そのため、被加工物の加工後にテープに該外的刺激を与えるための装置や、該装置を設置する領域が必要となる。さらに、該装置への被加工物の搬送や、該装置の操作のためにオペレータを必要とする。
特開2013−254834号公報 特開2010−272842号公報
被加工物の加工効率を高めるためには、加工装置の機能を集約して加工装置を省スペース化するのが望ましい。例えば、被加工物の加工後にテープの粘着力を低減させる外的刺激付与装置が加工装置に組み込まれていると、該外的刺激付与装置に要するコストや設置スペースを省略できる。また、オペレータの作業量や時間的な制約を低減して、該オペレータにかかるコストを削減するのが望ましい。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物を搬送する搬送機構を備え、被加工物に貼着されるテープの粘着力を低下でき、被加工物の加工効率を向上できる加工装置を提供することである。
本発明の一態様によれば、外的刺激を付与することで剥離可能なテープが下面に貼着された被加工物を加工する加工装置であって、該テープを介して被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を加工する加工ユニットと、被加工物の加工が実施される加工領域と、被加工物の搬出入が実施される搬出入領域と、の間で該保持テーブルを加工送り方向に沿って移動する加工送りユニットと、該加工ユニットを該加工送り方向に垂直な割り出し送り方向へ移動する割り出し送りユニットと、該搬出入領域と該割り出し送り方向に隣接する一方側の領域で加工前の被加工物を該テープを介して支持するロードテーブルと、該搬出入領域と該割り出し送り方向に隣接する他方側の領域で加工後の被加工物を該テープを介して支持するアンロードテーブルと、該保持テーブル及び該ロードテーブルの間と、該保持テーブル及び該アンロードテーブルの間と、で被加工物を搬送する搬送機構と、該アンロードテーブルで支持された被加工物の下面に貼着されたテープに該外的刺激を付与する外的刺激付与ユニットと、を備えることを特徴とする加工装置が提供される。
なお、本発明の一態様に係る加工装置は、該アンロードテーブルに隣接し、加工後の被加工物を収容する収容容器が載置される載置領域と、該外的刺激付与ユニットにより該外的刺激が付与された該テープから被加工物を剥離し、該載置領域に載置された該収容容器に該アンロードテーブルから該被加工物を搬出する搬出ユニットと、を更に備えてもよい。また、該外的刺激は熱でもよい。
本発明の一態様に係る加工装置は、被加工物を搬送する搬送機構を備える。被加工物の保持テーブルへの搬出入は該搬送機構により実施されるため、オペレータは任意のタイミングで被加工物をロードテーブルに搬入でき、アンロードテーブルから搬出できる。
また、該加工装置は、被加工物の下面に貼着されたテープに紫外線や熱等の外的刺激を与える外的刺激付与ユニットを備え、独立した外的刺激付与装置が不要であり、該装置を設置するための領域が不要である。そのため、被加工物の加工に関与する装置の総設置面積を低減でき、さらに、加工装置から該装置へのオペレータによる搬送も不要である。
したがって、本発明により被加工物を搬送する搬送機構を備え、被加工物に貼着されるテープの粘着力を低下でき、被加工物の加工効率を向上できる加工装置が提供される。
被加工物及び加工装置を模式的に示す斜視図である。 保持テーブルと、ロードテーブルと、アンロードテーブルと、搬送ユニットと、を模式的に示す平面図である。 図3(A)は、アンロードテーブルによる加工後の被加工物の搬送の様子を模式的に示す断面図であり、図3(B)は、搬出ユニットにより被加工物を収容容器に搬出する様子を模式的に示す断面図である。
図面を参照して、本発明の一態様に係る加工装置について説明する。まず、本実施形態に係る加工装置の被加工物について、図1を用いて説明する。図1は、被加工物及び加工装置を模式的に示す斜視図である。
該被加工物11は、例えば、シリコン、SiC(シリコンカーバイド)、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英、セラミックス、生セラミックス等の材料からなる基板である。または、該被加工物11は、デバイスが樹脂で覆われたパッケージ基板である。被加工物11には、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)等のデバイスが設けられている。
被加工物11をデバイス毎に切削又はレーザ加工して分割すると、デバイスチップを形成できる。被加工物11を分割する前に予め被加工物11を研削して薄化すると、最終的に薄化されたデバイスチップが形成される。デバイスチップの製造工程では、切削装置やレーザ加工装置、研削装置、研磨装置等の各種の加工装置が使用される。
被加工物11の下面側には、テープ13が貼着される。該テープ13は、基材層と、該基材層上の粘着層と、を含む。該テープ13は、例えば、熱発泡剥離シートである。熱発泡剥離シートは、加熱前は粘着層が粘着力を備え被貼着物に貼着でき、加熱されると粘着層が発泡し粘着力を失うため被貼着物から容易に剥離でき、剥離後の被貼着物に粘着層等が残留しにくいシートである。
該被加工物11の裏面にテープ13を貼着し切削装置又はレーザ加工装置等の加工装置により該被加工物11を分割すると、形成された個々のデバイスチップはテープ13に支持される。また、被加工物11の表面にテープ13を貼着し、研削装置又は研磨装置等の加工装置により該被加工物11の裏面側を加工する際、被加工物11の表面が該テープ13により保護される。被加工物11の加工後にテープ13を加熱すると、被加工物11から容易に該テープ13を剥離できる。
なお、テープ13は、熱発泡剥離シートに限定されない。例えば、紫外線の照射により粘着層が硬化して粘着力を失い剥離が容易となる紫外線剥離シートでもよい。テープ13は、熱や紫外線等の外的刺激を付与することで剥離可能となるテープである。被加工物11は、下面にテープ13が貼着された状態で本実施形態に係る加工装置に搬入され、該加工装置で加工される。
次に、本実施形態に係る加工装置について説明する。該加工装置は、デバイスチップの製造工程で使用される各種の加工装置であり、例えば、切削装置、レーザ加工装置、研削装置、又は研磨装置等の装置である。以下、被加工物11を切削して被加工物11を分割する切削装置を例に、本実施形態に係る加工装置を説明する。
図1には、切削装置(加工装置)2が模式的に示されている。切削装置2は、各構造を支持する基台4を備え、基台4の上面中央にはX軸方向(加工送り方向)に沿った長辺を有する矩形の開口4aが形成されている。
開口4a内には、被加工物11を吸引保持する保持テーブル10を上面に備えるX軸移動テーブル6と、一端が該X軸移動テーブル6に取り付けられた防塵防滴カバー8と、が配設されている。X軸移動テーブル6の下方には、X軸移動テーブル6をX軸方向に沿って加工送りする加工送りユニット(不図示)が配設されている。
加工送りユニットは、該保持テーブル10に保持された被加工物11の切削(加工)が実施される加工領域38と、保持テーブル10への被加工物11の搬出入が実施される搬出入領域40と、の間で該保持テーブル10を加工送り方向に沿って移動させる。
保持テーブル10は、一端が吸引源に接続された吸引路(不図示)を内部に有し、該吸引路の他端が保持テーブル10の上面に接続されている。該上面は、保持テーブル10の保持面となる。該保持テーブル10は、保持面に垂直な方向に沿った軸の周りに回転可能である。テープ13を介して被加工物11を該保持面上に載せ、吸引源を作動させて被加工物11に負圧を作用させると、該テープ13を介して該被加工物11が保持テーブル10に吸引保持される。
基台4の上面には、保持テーブル10に保持された被加工物11を切削する2組の切削ユニット(加工ユニット)12を支持する門型の支持構造14が、開口4aを跨ぐように配置されている。支持構造14の前面上部には、各切削ユニット12をY軸方向(割り出し送り方向)及びZ軸方向に移動させる2組の切削ユニット移動機構16が設けられている。
各切削ユニット移動機構16は、支持構造14の前面に配置されY軸方向に平行な一対のY軸ガイドレール18を共通に備えている。Y軸ガイドレール18には、各切削ユニット移動機構16を構成するY軸移動プレート20がスライド可能に取り付けられている。
各Y軸移動プレート20の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Y軸ガイドレール18に平行なY軸ボールネジ22がそれぞれ螺合されている。各Y軸ボールネジ22の一端部には、Y軸パルスモータ24が連結されている。Y軸パルスモータ24でY軸ボールネジ22を回転させると、Y軸移動プレート20はY軸ガイドレール18に沿ってY軸方向に移動する。
各Y軸移動プレート20の表面(前面)には、Z軸方向に平行な一対のZ軸ガイドレール26が設けられている。Z軸ガイドレール26には、Z軸移動プレート28がスライド可能に取り付けられている。
各Z軸移動プレート28の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール26に平行なZ軸ボールネジ30がそれぞれ螺合されている。各Z軸ボールネジ30の一端部には、Z軸パルスモータ32が連結されている。Z軸パルスモータ32でZ軸ボールネジ30を回転させると、Z軸移動プレート28は、Z軸ガイドレール26に沿ってZ軸方向に移動する。
各Z軸移動プレート28の下部には、切削ユニット12が設けられている。切削ユニット12は、回転軸となるスピンドル(不図示)の一端側に装着された円環状の切削ブレード34を備えている。切削ブレード34に隣接する位置には、被加工物11の切削(加工)時に純水等の切削液(加工液)を供給するノズルが配置されている。また、切削ユニット12に隣接して、被加工物11等を撮像するカメラ36が設けられている。
各切削ユニット移動機構16でY軸移動プレート20をY軸方向に移動させると、切削ユニット12及びカメラ36は、Y軸方向に割り出し送りされる。すなわち、各切削ユニット移動機構16は、該加工ユニットを該加工送り方向に垂直な割り出し送り方向へ移動する割り出し送りユニットとして機能する。また、各切削ユニット移動機構16でZ軸移動プレート28をZ軸方向に移動させれば、切削ユニット12及びカメラ36は、昇降する。
基台4の前方側には、開口4aを挟むようにロードテーブル42及びアンロードテーブル44が配置されている。図2は、ロード領域40bに位置付けられたロードテーブル42と、アンロード領域40cに位置付けられたアンロードテーブル44と、搬出入領域40に位置付けられた保持テーブル10と、が模式的に示された平面図である。
ロードテーブル42は、該搬出入領域40とY軸方向(割り出し送り方向)に隣接する一方側の領域(ロード領域40b)で加工前の被加工物11を該テープ13を介して支持する。一方、アンロードテーブル44は、該搬出入領域40とY軸方向(割り出し送り方向)に隣接する他方側の領域(アンロード領域40c)で加工後の被加工物11を該テープ13を介して支持する。すなわち、ロードテーブル42及びアンロードテーブル44は、搬出入領域40を側方(Y軸方向)から挟む位置に配置される。
ロードテーブル42の下方には、ロードテーブル42を移動させるロードテーブル移動機構46が設けられている。また、アンロードテーブル44の下方には、アンロードテーブル44を移動させるアンロードテーブル移動機構48が設けられている。ロードテーブル移動機構46及びアンロードテーブル移動機構48は、例えば、Y軸方向に平行な一対のガイドレール50を共通に備えており、ロードテーブル42及びアンロードテーブル44をガイドレール50に沿って移動させる。
ロードテーブル移動機構46によって、ロードテーブル42は、搬出入領域40に隣接するロード領域40bと、搬出入領域40に位置付けられた保持テーブル10の上方の上方領域40aと、の間を移動する。また、このアンロードテーブル移動機構48によって、アンロードテーブル44は、搬出入領域40に隣接するアンロード領域40cと、該上方領域40aと、の間を移動する。
ロードテーブル42及びアンロードテーブル44の上面は、それぞれ被加工物11を吸引、保持する保持面42a,44aになっている。保持面42a,44aは、それぞれロードテーブル42及びアンロードテーブル44の内部に形成された吸引路等を通じて吸引源に接続されている。
上方領域40aの更に上方には、搬出入領域40に位置付けられた保持テーブル10と、該上方領域40aに位置付けられたロードテーブル42又はアンロードテーブル44との間で被加工物11を搬送して載せ替える搬送機構(載せ替え機構)52が設けられている。この搬送機構52は、被加工物11を吸引、保持する複数の吸引部54を備え、各吸引部54は、配管(不図示)等を通じて吸引源(不図示)に接続されている。該搬送機構52は、被加工物11を吸引保持した状態で、Z軸方向に沿って昇降できる。
なお、図2に示す通り、ロード領域40bと、アンロード領域40cと、搬出入領域40と、は一直線状に並ばなくても良い。この場合、搬送機構52をX軸方向に移動可能な構成とする。また、搬送機構52はY軸方向に移動できてもよく、この場合、例えば、ロードテーブル42及びロードテーブル移動機構46が省略され、ロード領域40bに置かれた被加工物11を搬送機構52が直接吸引保持して保持テーブル10に搬送してもよい。
搬出入領域40に位置付けられた保持テーブル10にロードテーブル42から加工前の被加工物11を搬送する際は、まず、ロードテーブル42を該上方領域40aに位置付ける。次に搬送機構52を下降させ、被加工物11を搬送機構52に吸引保持させ、搬送機構52を上昇させる。そして、ロードテーブル42をロード領域40bに移動させ、保持テーブル10の保持面上に被加工物11を移動させ、搬送機構52による被加工物11の吸引保持を解く。
該切削装置2は、被加工物11を保持テーブル10に搬出入する搬送機構52を備えるため、切削装置2のオペレータは、保持テーブル10に手作業で被加工物11を搬出入しなくてもよい。また、該オペレータは、被加工物11の加工前の任意のタイミングでロードテーブル42に被加工物11を搬入できる。
搬出入領域40に位置付けられた保持テーブル10からアンロードテーブル44に加工後の被加工物11を搬送する際には、まず、被加工物11を搬送機構52に吸引保持させ、搬送機構52を上昇させる。そして、アンロードテーブル44を該上方領域40aに位置づけ、搬送機構52を下降させ被加工物11をアンロードテーブル44上に載せ、搬送機構52による被加工物11の吸引吸着を解く。その後、アンロードテーブル44をアンロード領域40cに移動させる。
図3(A)は、被加工物11を切削して個々のデバイスチップ11aに分割し、該被加工物11を搬送機構52でアンロードテーブル44に搬送した後、該被加工物11をアンロードテーブル44により搬出する様子を模式的に示す断面図である。
アンロードテーブル44の移動経路の上方には、エアー56aを噴射するノズル(乾燥手段)56が配置されている。このノズル56は、被加工物11を支持したアンロードテーブル44が該上方領域40aからアンロード領域40cまで移動する際に、被加工物11の上面にエアー56aを噴射する。これにより、被加工物11に付着した切削液等を除去して被加工物11を乾燥できる。
アンロードテーブル44は、一端が吸引源44cに接続され、他端が保持面44aに通じる吸引路44bを内部に備える。被加工物11をテープ13を介して吸引保持するとき、該吸引源44cを作動させ、該吸引路44bを通じて被加工物11に負圧を作用させる。
切削装置2は、アンロードテーブル44に支持された被加工物11の下面に貼着されたテープ13に該外的刺激を付与する外的刺激付与ユニットを備える。例えば、アンロードテーブル44の内部には、該外的刺激付与ユニットとして該テープ13を加熱するヒーター64が組み込まれている。該テープ13が該ヒーター64により加熱されると、粘着層が粘着力を失い、被加工物11からテープ13を容易に剥離できるようになる。
アンロード領域40cの上方のノズル56の隣接する位置には、アンロードテーブル44の移動方向に垂直な方向(X軸方向、加工送り方向)に沿った長辺を有する板状の搬出ユニット62が配設される。該搬出ユニット62の長辺は、例えば、アンロードテーブル44のX軸方向に沿った辺の長さよりも長い。搬出ユニット62は、例えば、Z軸方向に沿って昇降可能である。
被加工部物11が分割されることで形成されたデバイスチップ11aは、例えば、上面に開口を有する収容容器60に収容される。切削装置2は、該収容容器60を載置できる載置領域58を基台4のアンロード領域40cの下方に備える。収容容器60は、例えば、アンロードテーブル44の保持面44aよりも面積の大きい矩形状の底板と、該底板の周囲に立設された壁板と、を備える。
ここで、搬出ユニット62による収容容器60への被加工物11の搬出について説明する。図3(B)は、搬出ユニット62により被加工物11を収容容器60に搬出する様子を模式的に示す断面図である。搬出ユニット62は、該ヒーター(外的刺激付与ユニット)64により熱(外的刺激)が付与された該テープ13から被加工物11を剥離し、該載置領域58に載置された該収容容器60に該アンロードテーブル44から該被加工物11を搬出する。
まず、図3(B)に示す通り、下端部がアンロードテーブル44に保持されたテープ13に接触する高さ位置となるように搬出ユニット62を下降させる。次に、アンロードテーブル44を、アンロード領域40cから上方領域40aに向けて移動させる。
このとき、加工により形成されたデバイスチップ11aが搬出ユニット62に引っかかり停止するため、デバイスチップ11aがテープ13から剥離される。アンロードテーブル44がさらに移動すると、アンロードテーブル44の支えを失い、デバイスチップ11aが次々に収容容器60に落下する。
このように、該切削装置2では、加工後の被加工物11が搬送機構52によりアンロードテーブル44へ搬送され、外的刺激付与ユニット64によりテープ13の粘着力が低減され、搬出ユニット62によりテープ13が剥離される。そして、デバイスチップ11aが収容容器60に収容される。
本実施形態に係る切削装置(加工装置)2は、搬送機構52と、外的刺激付与ユニット64と、アンロードテーブル44と、搬出ユニット62と、を備えるため、被加工物11の搬入からデバイスチップ11aのピックアップまでの各工程を自動で実施できる。したがって、該切削装置2による被加工物11の加工効率は極めて高くなる。
なお、上記実施形態では、テープ13が熱発泡剥離シートであり、外的刺激付与ユニット64がテープ13を加熱するヒーターである場合について説明したが、本発明の一態様に係る切削装置2はこれに限定されない。
例えば、テープ13は、紫外線が照射されると貼着力を失うシートでもよい。この場合、例えば、切削装置2は外的刺激付与ユニット64として紫外線照射ユニットを備えてもよい。テープ13は、該紫外線照射ユニットにより紫外線が照射され貼着力を失っても良い。切削装置2は、テープ13はその他の外的刺激の付与により貼着力を失うシートでもよく、その場合、外的刺激付与ユニット64は対応する外的刺激をテープ13に付与できる装置とする。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
2 切削装置(加工装置)
4 基台
4a 開口
6 X軸移動テーブル
8 防塵防滴カバー
10 保持テーブル
12 切削ユニット(加工ユニット)
14 支持構造
16 切削ユニット移動機構
18 Y軸ガイドレール
20 Y軸移動プレート
22 Y軸ボールネジ
24 Y軸パルスモータ
26 Z軸ガイドレール
28 Z軸移動プレート
30 Z軸ボールネジ
32 Z軸パルスモータ
34 切削ブレード
36 カメラ
38 加工領域
40 搬出入領域
40a 上方領域
40b ロード領域
40c アンロード領域
42 ロードテーブル
42a 保持面
44 アンロードテーブル
44a 保持面
44b 吸引路
44c 吸引源
46 ロードテーブル移動機構
48 アンロードテーブル移動機構
50 ガイドレール
52 搬送機構(載せ替え機構)
54 吸引部
56 ノズル
56a エアー
58 載置領域
60 収容容器
62 搬出ユニット
64 外的刺激付与ユニット
11 被加工物
11a チップ
13 テープ

Claims (3)

  1. 外的刺激を付与することで剥離可能なテープが下面に貼着された被加工物を加工する加工装置であって、
    該テープを介して被加工物を保持する保持テーブルと、
    該保持テーブルに保持された被加工物を加工する加工ユニットと、
    被加工物の加工が実施される加工領域と、被加工物の搬出入が実施される搬出入領域と、の間で該保持テーブルを加工送り方向に沿って移動する加工送りユニットと、
    該加工ユニットを該加工送り方向に垂直な割り出し送り方向へ移動する割り出し送りユニットと、
    該搬出入領域と該割り出し送り方向に隣接する一方側の領域で加工前の被加工物を該テープを介して支持するロードテーブルと、
    該搬出入領域と該割り出し送り方向に隣接する他方側の領域で加工後の被加工物を該テープを介して支持するアンロードテーブルと、
    該保持テーブル及び該ロードテーブルの間と、該保持テーブル及び該アンロードテーブルの間と、で被加工物を搬送する搬送機構と、
    該アンロードテーブルで支持された被加工物の下面に貼着されたテープに該外的刺激を付与する外的刺激付与ユニットと、を備えることを特徴とする加工装置。
  2. 該アンロードテーブルに隣接し、加工後の被加工物を収容する収容容器が載置される載置領域と、
    該外的刺激付与ユニットにより該外的刺激が付与された該テープから被加工物を剥離し、該載置領域に載置された該収容容器に該アンロードテーブルから該被加工物を搬出する搬出ユニットと、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の加工装置。
  3. 該外的刺激は熱であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加工装置。
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