JP7277239B2 - 厚み測定装置および厚み測定方法 - Google Patents

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本発明は、厚み測定装置および厚み測定方法に関する。
従来、測定対象物の厚みを測定する厚み測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2012-145439号公報
しかしながら、特許文献1に記載された従来の基板厚み測定装置10(厚み測定装置)では、接触センサ13(測定手段)に対する基準棒12(押付手段)の位置が固定されているため、1つのキャリアプレート1(測定対象物)における厚み測定位置が複数である場合、その厚み測定位置の数に応じた測定手段を用意しなければならないという不都合がある。
本発明の目的は、1つの測定対象物における厚み測定位置が複数であっても、その厚み測定位置の数よりも少ない数の測定手段で、それら複数の厚み測定位置全ての厚み測定が可能な厚み測定装置および厚み測定方法を提供することにある。
本発明は、請求項に記載した構成を採用した。
本発明によれば、第1押付機構と第2押付機構とを相対移動させ、測定対象物の複数の測定位置の厚みを単一の測定手段で測定することができるのでので、1つの測定対象物における厚み測定位置が複数であっても、その厚み測定位置の数よりも少ない数の測定手段で、それら複数の厚み測定位置全ての厚み測定が可能となる。
本発明の厚み測定装置の説明図。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態におけるX軸、Y軸、Z軸は、それぞれが直交する関係にあり、X軸およびY軸は、所定平面内の軸とし、Z軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Y軸と平行な図1中手前方向から観た場合を基準とし、図を指定することなく方向を示した場合、「上」がZ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がX軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がY軸と平行な図1中手前方向で「後」がその逆方向とする。
本発明の厚み測定装置EAは、測定対象物WKの厚みを測定する装置であって、測定対象物WKを支持する支持手段38に当該測定対象物WKを押し付ける押付手段10と、測定対象物WKの厚みを測定する測定手段20とを備え、測定対象物WKに接着シートASを貼付するシート貼付手段30とでシート貼付装置EA1を形成している。
なお、本実施形態の測定対象物WKは、一方の面(上面)における外縁部WK1を除く中央部WK2に凸部BPが形成されたものが採用される。
押付手段10は、測定対象物WKの所定の第1測定位置としての外縁部WK1を支持手段38に押し付ける第1押付機構11と、測定対象物WKの所定の第2測定位置としての中央部WK2を支持手段38に押し付ける第2押付機構12と、第1押付機構11と第2押付機構12とを相対移動させる押付機構移動手段13と、測定対象物WKを支持手段38方向に付勢する流体としての気体を吹き付ける流体吹付手段14とを備えている。
第1押付機構11は、駆動機器としての直動モータ11Aと、当該直動モータ11Aの出力軸11Bに支持され、下面が第1接触面11Dとされた第1押付部材11Cとを備えている。
第2押付機構12は、第1押付機構11と共有する直動モータ11Aと、押付機構移動手段13に支持され、下面が第2接触面12Bとされた第2押付部材12Aとを備えている。
押付機構移動手段13は、第1押付部材11Cの下面に形成された凹部11Eに支持され、その出力軸13Bで第2押付部材12Aを支持する駆動機器としての直動モータ13Aを備えている。
流体吹付手段14は、加圧ポンプやタービン等の図示しない加圧手段に接続され、第1押付部材11Cと第2押付部材12Aとの間隙14Bから気体を吹き付ける吹出口14Aを備えている。
測定手段20は、第1押付部材11Cに支持された接触式変位センサ21を備え、図示しない付勢手段によって下方に付勢され、本体21Aに対して昇降可能に設けられた測定軸21Bを備えている。
なお、測定手段20は、単一とされ、支持手段38の所定の位置としての保持面38Aと、第1押付機構11の所定の位置としての第1接触面11Dとの間隔を測定することで外縁部WK1の厚みを測定し、保持面38Aと、第2押付機構の所定の位置としての第2接触面12Bとの間隔を測定することで中央部WK2の厚みを測定する構成となっている。本実施形態では、測定対象物WKには接着シートASが貼付され、測定手段20は、接着シートASが貼付された中央部WK2の厚みを測定するようになっている。
シート貼付手段30は、接着シートASが帯状の剥離シートRLに仮着された原反RSを支持する支持ローラ31と、原反RSを案内するガイドローラ32と、剥離縁33Aで剥離シートRLを折り返し、当該剥離シートRLから接着シートASを剥離する剥離手段としての剥離板33と、測定対象物WKに接着シートASを押圧して貼付する押圧手段としての押圧ローラ34と、駆動機器としての回動モータ35Aの図示しない出力軸に支持され、ピンチローラ35Bとで剥離シートRLを挟み込む駆動ローラ35と、図示しない駆動機器の出力軸に支持され、シート貼付装置EA1の自動運転が行われている間、ピンチローラ35Bとの間に存在する剥離シートRLに常に所定の張力を付与し、当該剥離シートRLを回収する回収手段としての回収ローラ36と、駆動機器としてのリニアモータ37と、そのスライダ37Aに支持され、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段(保持手段)によって保持面38Aで吸着保持が可能な支持手段38とを備えている。
以上の厚み測定装置EAが採用されたシート貼付装置EA1の動作を説明する。
先ず、図1(A)中実線で示す初期位置に各部材が配置されたシート貼付装置EA1に対し、当該シート貼付装置EA1の使用者(以下、単に「使用者」という)が同図のように原反RSをセットした後、操作パネルやパーソナルコンピュータ等の図示しない操作手段を介して自動運転開始の信号を入力する。すると、シート貼付手段30が回動モータ35Aを駆動し、原反RSを繰り出し、先頭の接着シートASの繰出方向先端部が剥離板33の剥離縁33Aで所定長さ剥離されると、回動モータ35Aの駆動を停止する。また、押付手段10が直動モータ11Aを駆動し、第1押付部材11Cを下降させ、図1(B)に示すように、第1接触面11Dを保持面38Aに所定の押付力で押し付けた状態で、測定手段20が接触式変位センサ21を駆動し、本体21Aに対する測定軸21Bの位置を検出することで原点出し動作を行う。この原点出し動作において、接触式変位センサ21の検出結果をパーソナルコンピュータやシーケンサ等の図示しない制御手段が厚み0として記憶すると、押付手段10が直動モータ11Aを駆動し、第1押付部材11Cを初期位置に復帰させる。
次いで、使用者または多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送手段が、図1(A)に示すように、保持面38A上に測定対象物WKを載置すると、シート貼付手段30が図示しない減圧手段を駆動し、当該保持面38Aでの測定対象物WKの吸着保持を開始する。その後、押付手段10が図示しない加圧手段および直動モータ11Aを駆動し、間隙14Bから気体を吹き出しつつ、第1押付部材11Cを下降させる。これにより、測定対象物WKは、図1(A)中二点鎖線で示すように反り返っていたとしても、図1(C)に示すように、間隙14Bから吹き出される気体によって、保持面38Aで全面が吸着保持されるようになる。次に、第1押付部材11Cの下降が続行され、第1接触面11Dが外縁部WK1に当接する直前で押付手段10が図示しない加圧手段の駆動を停止した後、図1(D)に示すように、第1接触面11Dで外縁部WK1を保持面38Aに所定の押付力で押し付ける。そして、外縁部WK1を保持面38Aに所定の押付力で押し付けた状態で、測定手段20が接触式変位センサ21を駆動し、本体21Aに対する測定軸21Bの位置を検出し、先に検出した厚み0の位置との差から外縁部WK1の厚みを測定し、図示しない制御手段が当該外縁部WK1の厚みを記憶する。
次いで、押付手段10が直動モータ11Aを駆動し、第1押付部材11Cを初期位置に復帰させた後、シート貼付手段30がリニアモータ37を駆動し、図1(A)中二点鎖線で示すように、測定対象物WKの左端部が剥離板33の剥離縁33Aよりも右方の位置となるまで支持手段38を移動させる。その後、シート貼付手段30がリニアモータ37を駆動し、支持手段38を左方に移動させ、当該支持手段38が所定の位置に到達すると、回動モータ35Aを駆動し、当該支持手段38の移動速度に合わせて原反RSを繰り出す。これにより、接着シートASが剥離シートRLから剥離され、当該剥離シートRLから剥離された接着シートASは、図1(A)中二点鎖線で示すように、押圧ローラ34によって、測定対象物WKの上面に押圧されて貼付される。次に、先頭の接着シートASに次ぐ次の接着シートASの繰出方向先端部が、剥離板33の剥離縁33Aで所定長さ剥離されると、シート貼付手段30が回動モータ35Aの駆動を停止する。
そして、測定対象物WKに接着シートAS全体が貼付され、支持手段38が初期位置に復帰すると、シート貼付手段30がリニアモータ37の駆動を停止した後、押付手段10が直動モータ13Aを駆動し、第2押付部材12Aを下降させ、第2接触面12Bを第1接触面11Dと同一平面内に位置させる。次いで、押付手段10が直動モータ11Aを駆動し、第2押付部材12Aを下降させ、図1(E)に示すように、接着シートASが貼付された中央部WK2を第2接触面12Bで保持面38Aに所定の押付力で押し付ける。その後、中央部WK2を保持面38Aに所定の押付力で押し付けた状態で、測定手段20が接触式変位センサ21を駆動し、本体21Aに対する測定軸21Bの位置を検出し、先に検出した厚み0の位置との差から接着シートASが貼付された中央部WK2の厚みを測定し、図示しない制御手段が当該接着シートASが貼付された中央部WK2の厚みを記憶する。
次に、押付手段10が直動モータ11A、13Aを駆動し、第2押付部材12Aを初期位置に復帰させた後、シート貼付手段30が図示しない減圧手段の駆動を停止し、保持面38Aでの測定対象物WKの吸着保持を解除すると、使用者または図示しない搬送手段が、接着シートASが貼付された測定対象物WKを次工程に搬送し、以降上記同様の動作が繰り返される。
なお、測定装置EAは、図示しない制御手段が記憶した外縁部WK1の厚みや、接着シートASが貼付された中央部WK2の厚みを、例えば、測定対象物WKを所定の厚みにまで研削する研削装置や、測定対象物WKを所定の大きさに切断する切断装置等の次工程を実施する他の装置にデータとして送信してもよいし、接着シートASや測定対象物WKに記載したり、刻印したり、他の接着シートに記載して当該他の接着シートを接着シートASや測定対象物WKに貼付したりしてもよいし、他の装置に送信したり、接着シートASや測定対象物WKに記載したり、刻印したり、貼付したりしなくてもよい。
以上のような実施形態によれば、第1押付機構11と第2押付機構12とを相対移動させ、測定対象物WKの複数の測定位置の厚みを単一の測定手段20で測定することができるのでので、1つの測定対象物WKにおける厚み測定位置が複数であっても、その厚み測定位置の数よりも少ない数の測定手段20で、それら複数の厚み測定位置全ての厚み測定が可能となる。
本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、第1押付機構は、測定対象物の所定の第1測定位置を支持手段に押し付けることが可能なものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであればなんら限定されることはない(その他の手段および工程も同じ)。
押付手段10は、外縁部WK1を全体的または部分的に支持手段38に押し付ける第1押付機構11を備えていてもよいし、中央部WK2を全体的または部分的に支持手段38に押し付ける第2押付機構12を備えていてもよいし、接着シートASが貼付された外縁部WK1を第1接触面11Dで支持手段38に所定の押付力で押し付け、測定手段20で接着シートASが貼付された外縁部WK1の厚みを測定してもよいし、接着シートASが貼付されていない中央部WK2を第2接触面12Bで支持手段38に所定の押付力で押し付け、測定手段20で接着シートASが貼付されていない中央部WK2の厚みを測定してもよいし、外縁部WK1以外の位置(例えば、測定対象物WKの中心位置や内縁部等)を第1測定位置としてもよいし、中央部WK2以外の位置(例えば、測定対象物WKの外縁部や内縁部等)を第2測定位置としてもよいし、第1、第2押付機構11、12を左右方向や前後方向やそれらの成分を含む方向等に移動させてもよいし、凹部11Eに支持されていない駆動機器で押付機構移動手段13を構成してもよいし、第2接触面12Bを第1接触面11Dと同一平面内に位置させる際、停止または移動している第2押付部材12Aに対し、第1押付部材11Cを移動させる押付機構移動手段13を採用してもよいし、3体以上の押付機構を備えていてもよいし、間隙14B、第1接触面11D、第2接触面12Bまたはその他の位置から測定対象物WKを支持手段38方向に付勢する流体を吹き付ける流体吹付手段を採用してもよいし、流体として単体、複合ガス、液体またはジェル状体を吹き付ける流体吹付手段を採用してもよいし、流体吹付手段が備わっていなくてもよい。
押付手段10は、原点出し動作の際に、保持面38Aに第1押付部材11Cを押し付ける所定の押付力と、外縁部WK1の厚みを測定する際に、第1押付部材11Cで保持面38Aに外縁部WK1を押し付ける所定の押付力と、中央部WK2のシート貼付厚みを測定する際に、第2押付部材12Aで保持面38Aに中央部WK2を押し付ける所定の押付力とを同じ押圧力としてもよいし、異なる押圧力としてもよく、それら各々の所定の押付力は、使用者が任意に決定することができる。
測定手段20は、接触式変位センサ21に代えてまたは併用して光電センサやレーザセンサ等の非接触型のセンサを採用してもよいし、支持手段38の所定の位置として、例えば、当該支持手段の下面の位置やその他の位置を基準とし、第1押付機構11の所定の位置として、例えば、第1押付部材11Cの上面の位置やその他の位置を基準として外縁部WK1の厚みを測定してもよいし、第2押付機構12の所定の位置として、例えば、第2押付部材12Aの上面の位置やその他の位置を基準として中央部WK2の厚みを測定してもよい。
シート貼付手段30は、帯状の接着シートを測定対象物WKの上面に貼付する構成でもよいし、支持ローラ31やガイドローラ32等の各ローラの代わりに板状部材やシャフト部材等で原反RSを支持したり案内したりしてもよいし、原反RSを巻回することなく例えばファンフォールド折りにして支持してもよいし、剥離シートRLを巻回することなく例えばファンフォールド折りにしたり、シュレッダ等で切り刻んだりして回収してもよいし、巻回したりファンフォールド折りにしたりすることなく単に集積して剥離シートRLを回収してもよいし、剥離シートRLを回収しなくてもよいし、支持手段38を移動させずにまたは移動させつつ、剥離板33、押圧ローラ34、駆動ローラ35等を移動させて測定対象物WKに接着シートASを貼付してもよいし、剥離シートRLが仮着されていない接着シートASを繰り出して測定対象物WKに貼付してもよいし、シート貼付装置EA1や本発明の厚み測定装置EAに備わっていてもよいし、備わっていなくてもよい。
本発明の厚み測定装置EAは、自動運転開始の信号が入力された際に1回だけ原点出し動作を行ってもよいし、1つの測定対象物WKの厚みを測定する度に原点出し動作を行ってもよいし、複数の測定対象物WKの厚みを測定する度に原点出し動作を行ってもよいし、原点出し動作を行わなくてもよいし、中央部WK2の厚みを測定してから外縁部WK1の厚みを測定してもよいし、接着シートASが貼付された外縁部WK1の厚みと、接着シートASが貼付されていない外縁部WK1の厚みとの差から、接着シートASの厚みを算出してもよいし、接着シートASが貼付されていない中央部WK2の厚みと、接着シートASが貼付されていない外縁部WK1の厚みとの差から、凸部BPの厚みを算出してもよいし、接着シートASが貼付された中央部WK2の厚みと、接着シートASが貼付されていない外縁部WK1の厚みと、算出された接着シートASの厚みとの差から、凸部BPの厚みを算出してもよいし、外縁部WK1の厚みや中央部WK2の厚みを図示しない制御手段が記憶しなくてもよいし、シート貼付装置EA1以外に、例えば、接着シートASを積層するシート積層装置や、接着シートASに印字や塗布を行う印刷装置等の他の装置に用いられてもよいし、シート貼付装置EA1や他の装置等に用いられることなく、単独で用いられてもよい。
測定対象物WKは、外縁部WK1に凸部BPが形成され、その他の中央部WK2に凸部BPが形成されていないものでもよいし、凸部BPとして例えば半導体ウエハのバンプでもよいし、凹部が形成された位置を第1測定位置や第2測定位置としてもよいし、凸部BPや凹部は、1つでもよいし複数でもよいし、凸部BPや凹部が形成されていなくてもよく、第1測定位置や第2測定位置は、使用者が任意に決定することができる。
本発明における接着シートASおよび測定対象物WKの材質、種別、形状等は、特に限定されることはない。例えば、接着シートASは、円形、楕円形、三角形や四角形等の多角形、その他の形状でもよいし、感圧接着性、感熱接着性等の接着形態のものであってもよく、感熱接着性の接着シートASが採用された場合は、当該接着シートASを加熱する適宜なコイルヒータやヒートパイプの加熱側等の加熱手段を設けるといった適宜な方法で接着されればよい。また、このような接着シートASは、例えば、接着剤層だけの単層のもの、基材と接着剤層との間に中間層を有するもの、基材の上面にカバー層を有する等3層以上のもの、更には、基材を接着剤層から剥離することのできる所謂両面接着シートのようなものであってもよく、両面接着シートは、単層又は複層の中間層を有するものや、中間層のない単層又は複層のものであってよい。また、測定対象物WKとしては、例えば、食品、樹脂容器、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等の半導体ウエハ、回路基板、光ディスク等の情報記録基板、ガラス板、鋼板、陶器、木板または樹脂等の単体物であってもよいし、それら2つ以上で形成された複合物であってもよく、任意の形態の部材や物品なども対象とすることができる。なお、接着シートASは、機能的、用途的な読み方に換え、例えば、情報記載用ラベル、装飾用ラベル、保護シート、ダイシングテープ、ダイアタッチフィルム、ダイボンディングテープ、記録層形成樹脂シート等の任意のシート、フィルム、テープ等でもよい。
前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、2軸または3軸以上の関節を備えた多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダ及びロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる。
前記実施形態において、ローラ等の回転部材が採用されている場合、当該回転部材を回転駆動させる駆動機器を備えてもよいし、回転部材の表面や回転部材自体をゴムや樹脂等の変形可能な部材で構成してもよいし、回転部材の表面や回転部材自体を変形しない部材で構成してもよいし、ローラの代わりに回転するまたは回転しないシャフトやブレード等の他の部材を採用してもよいし、押圧ローラや押圧ヘッド等の押圧手段や押圧部材といった被押圧物を押圧するものが採用されている場合、上記で例示したものに代えてまたは併用して、ローラ、丸棒、ブレード材、ゴム、樹脂、スポンジ等の部材を採用したり、大気やガス等の気体の吹き付けにより押圧する構成を採用したりしてもよいし、押圧するものをゴムや樹脂等の変形可能な部材で構成してもよいし、変形しない部材で構成してもよいし、剥離板や剥離ローラ等の剥離手段や剥離部材といった被剥離物を剥離するものが採用されている場合、上記で例示したものに代えてまたは併用して、板状部材、丸棒、ローラ等の部材を採用してもよいし、剥離するものをゴムや樹脂等の変形可能な部材で構成してもよいし、変形しない部材で構成してもよいし、支持(保持)手段や支持(保持)部材等の被支持部材(被保持部材)を支持(保持)するものが採用されている場合、メカチャックやチャックシリンダ等の把持手段、クーロン力、接着剤(接着シート、接着テープ)、粘着剤(粘着シート、粘着テープ)、磁力、ベルヌーイ吸着、吸引吸着、駆動機器等で被支持部材を支持(保持)する構成を採用してもよいし、付勢手段が採用されている場合、ばね、ゴム、樹脂等で構成してもよい。
EA 厚み測定装置
10 押付手段
11 第1押付機構
11D 第1接触面(第1押付機構の所定の位置)
12 第2押付機構
12B 第2接触面(第2押付機構の所定の位置)
13 押付機構移動手段
20 測定手段
38 支持手段
38A 保持面(支持手段の所定の位置)
AS 接着シート
WK 測定対象物
WK1 外縁部(第1測定位置)
WK2 中央部(第2測定位置)

Claims (4)

  1. 測定対象物の厚みを測定する厚み測定装置において、
    前記測定対象物を支持する支持手段に当該測定対象物を押し付ける押付手段と、
    前記測定対象物の厚みを測定する測定手段とを備え、
    前記押付手段は、前記測定対象物の所定の第1測定位置を前記支持手段に押し付ける第1押付機構と、前記測定対象物の所定の第2測定位置を前記支持手段に押し付ける第2押付機構と、前記第1押付機構と第2押付機構とを相対移動させる押付機構移動手段とを有し、
    前記測定手段は、単一とされ、前記支持手段の所定の位置と、前記第1押付機構の所定の位置との間隔を測定することで前記第1測定位置の厚みを測定し、前記支持手段の所定の位置と、前記第2押付機構の所定の位置との間隔を測定することで前記第2測定位置の厚みを測定することを特徴とする厚み測定装置。
  2. 前記測定対象物には接着シートが貼付され、前記測定手段は、前記接着シートが貼付された前記第1測定位置の厚みおよび、前記接着シートが貼付された前記第2測定位置の厚みのうち少なくとも一方を測定することを特徴とする請求項1に記載の厚み測定装置。
  3. 前記押付手段は、前記測定対象物を前記支持手段の方向に付勢する流体を吹き付ける流体吹付手段を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の厚み測定装置。
  4. 測定対象物の厚みを測定する厚み測定方法において、
    前記測定対象物を支持する支持手段に当該測定対象物を押し付ける押付工程と、
    前記測定対象物の厚みを測定手段で測定する測定工程とを実施し、
    前記押付工程では、前記測定対象物の所定の第1測定位置を第1押付機構で前記支持手段に押し付ける第1押付工程と、前記測定対象物の所定の第2測定位置を第2押付機構で前記支持手段に押し付ける第2押付工程と、前記第1押付機構と第2押付機構とを相対移動させる押付手段移動工程とを行い、
    前記測定工程では、単一の前記測定手段を用い、前記支持手段の所定の位置と、前記第1押付機構の所定の位置との間隔を測定することで前記第1測定位置の厚みを測定し、前記支持手段の所定の位置と、前記第2押付機構の所定の位置との間隔を測定することで前記第2測定位置の厚みを測定することを特徴とする厚み測定方法。
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