JP7282458B2 - 保持テーブル及び加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、板状の被加工物を保持する際に使用される保持テーブル、及びこの保持テーブルを備える加工装置に関する。
携帯電話機やパーソナルコンピュータに代表される電子機器では、電子回路等のデバイスを備えるデバイスチップが必須の構成要素になっている。デバイスチップは、例えば、シリコン等の半導体材料でなるウェーハの表面側を分割予定ライン(ストリート)で複数の領域に区画し、各領域にデバイスを形成した後、この分割予定ラインに沿ってウェーハを分割することで得られる。
ウェーハに代表される板状の被加工物をデバイスチップ等の小片へと分割する際には、例えば、切削ブレードと呼ばれる環状の砥石工具をスピンドルに装着した切削装置が用いられる。この切削ブレードを高速に回転させた上で、分割予定ラインに沿って被加工物に切り込ませれば、被加工物を加工して複数の小片へと分割できる。
上述した被加工物は、通常、保持テーブル(チャックテーブル)によって表面側が上を向くように保持された状態で加工される。そのため、加工の前に被加工物の表面側をカメラ等で上方から撮像し、この表面側に形成されたデバイスの特徴的な回路パターン等を検出することで、切削ブレードを切り込ませる分割予定ラインの位置を特定できる。
ところで、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)や撮像素子等のデバイスが表面側に形成された被加工物を加工する際には、デバイスの破損や汚染を防ぐために、例えば、被加工物を裏面側から加工することが望まれる。しかしながら、この場合には、裏面側を上に向けて被加工物を保持することになるので、被加工物を上方から撮像して分割予定ラインの位置を特定するのが難しい。
上述の問題に対して、近年では、少なくとも一部を透明にした保持テーブル等が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。この保持テーブルを用いれば、透明な一部を介して被加工物の表面側を下方から撮像し、分割予定ラインの位置を特定できる。
特開2010-82644号公報 特開2010-87141号公報
上述した保持テーブルの透明な一部には、例えば、可視域で透明なソーダガラス等が用いられており、この透明な一部の表面は、平坦に形成されている。そのため、例えば、被加工物にテープを貼付し、このテープを介して被加工物を保持テーブルで保持する場合には、テープが保持テーブルの透明な一部に貼り付いて、被加工物を切削加工した後に保持テーブルからテープを剥がせなくなることがあった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、テープを簡単に剥がせる保持テーブル、及び、この保持テーブルを備え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、被加工物を保持する際に使用される保持テーブルであって、表面及び該表面とは反対側の裏面を有し、少なくとも一部が該表面から該裏面まで透明な保持部材と、ポリテトラフルオロエチレンを含む材料からなり、該保持部材の透明な該一部の該表面を被覆する被覆層と、を備え、該保持部材には、一端が該表面に開口し、他端が吸引源に接続される吸引路が形成されており、該被加工物に貼付されるテープを該被覆層に接触させた状態で、該テープを該吸引路の該一端で吸引することにより、該テープを介して該被加工物を保持する保持テーブルが提供される。
本発明の別の一態様によれば、上述の保持テーブルを備えた加工装置であって、該保持テーブルと、該被加工物に加工を施す加工ユニットと、該テープを介して該保持テーブルに保持された該被加工物を撮像する撮像ユニットと、を備え、該撮像ユニットは、該保持部材の該裏面側に配置され、該保持部材の透明な該一部及び該テープを介して該裏面側から該被加工物を撮像する加工装置が提供される。該加工ユニットは、切削ブレードと、該切削ブレードが先端側に装着されるスピンドルと、を備えても良い。
本発明の一態様に係る保持テーブルは、表面及び表面とは反対側の裏面を有し、少なくとも一部が表面から裏面まで透明な保持部材と、ポリテトラフルオロエチレンを含む材料からなり、保持部材の透明な一部の表面を被覆する被覆層と、を備えるので、被加工物に貼付されたテープは、保持部材の透明な一部の表面には直に接触せず、ポリテトラフルオロエチレンを含む材料からなる粘着性の低い被覆層に接触する。よって、保持テーブルからテープを簡単に剥がせるようになる。
切削装置の斜視図である。 切削装置の一部の斜視図である。 図3(A)は、切削装置の一部の断面図であり、図3(B)は、図3(A)の一部を拡大した断面図である。 切削装置の別の一部の斜視図である。 変形例に係る保持部材の平面図である。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る切削装置(加工装置)2の斜視図である。なお、本実施形態では、加工装置の一態様である切削装置2について説明するが、本発明の加工装置には、レーザー加工装置等の他の加工装置が含まれる。また、本発明の加工装置は、板状の被加工物を加工するための一連の工程で使用される装置であれば良い。そのため、例えば、被加工物の状態を検査する検査装置等は、本発明の加工装置に含まれる。
図1は、切削装置2の斜視図である。この図1では、切削装置2の一部の構成要素を機能ブロックで示している。また、以下の説明で用いられるX軸方向(加工送り方向)、Y軸方向(割り出し送り方向)、及びZ軸方向(高さ方向)は、互いに垂直である。図1に示すように、切削装置2は、各構成要素を支持する基台4を備えている。基台4の上面には、X軸Y軸移動機構(加工送り機構、割り出し送り機構)8が配置されている。
X軸Y軸移動機構8は、基台4の上面に固定されX軸方向に概ね平行な一対のX軸ガイドレール10を備えている。X軸ガイドレール10には、X軸移動テーブル12がスライド可能に取り付けられている。X軸移動テーブル12の下面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、X軸ガイドレール10に概ね平行なX軸ボールネジ14が螺合されている。
X軸ボールネジ14の一端部には、X軸パルスモータ16が連結されている。X軸パルスモータ16でX軸ボールネジ14を回転させれば、X軸移動テーブル12は、X軸ガイドレール10に沿ってX軸方向に移動する。X軸ガイドレール10に隣接する位置には、X軸移動テーブル12のX軸方向の位置を検出する際に使用されるX軸スケール10aが設けられている。
X軸移動テーブル12の上面には、Y軸方向に概ね平行な一対のY軸ガイドレール20が設けられている。Y軸ガイドレール20には、Y軸移動テーブル22がスライド可能に取り付けられている。図2は、切削装置2のY軸移動テーブル22を含む一部の斜視図であり、図3(A)は、切削装置2のY軸移動テーブル22を含む一部の断面図であり、図3(B)は、図3(A)の一部を拡大した断面図である。
なお、図3(A)及び図3(B)では、切削装置2によって加工される被加工物11等を併せて示している。また、図3(A)では、説明の便宜上、断面のハッチングを省略している。図1、図2、及び図3(A)に示すように、Y軸移動テーブル22は、Z軸方向から見た形状が長方形である底板部22aを含む。
底板部22aのY軸方向の一端には、Y軸方向から見た形状が長方形である側板部22bの下端が接続されている。この側板部22bの上端には、Z軸方向から見た形状が底板部22aと同様の長方形である天板部22cのY軸方向の一端が接続されている。すなわち、底板部22aと天板部22cとの間には、Y軸方向の他端及びX軸方向の両端で外部と繋がる空間22dが形成されている。
Y軸移動テーブル22の底板部22aの下面側には、ナット部22e(図3(A))が設けられており、このナット部22eには、Y軸ガイドレール20に概ね平行なY軸ボールネジ24が螺合されている。Y軸ボールネジ24の一端部には、Y軸パルスモータ26が連結されている。
Y軸パルスモータ26でY軸ボールネジ24を回転させれば、Y軸移動テーブル22は、Y軸ガイドレール20に沿ってY軸方向に移動する。Y軸ガイドレール20に隣接する位置には、Y軸移動テーブル22のY軸方向の位置を検出する際に使用されるY軸スケール20a(図1)が設けられている。
Y軸移動テーブル22の天板部22cの上面側には、板状の被加工物11(図3参照)を保持する際に使用される保持テーブル(チャックテーブル)28が配置されている。この保持テーブル28は、Z軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転できる態様で天板部22cに支持される。
被加工物11は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハである。被加工物11の表面11a側は、互いに交差する複数の分割予定ライン(ストリート)によって複数の小領域に区画されており、各小領域には、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)や撮像素子等のデバイスが形成されている。
図3(A)及び図3(B)に示すように、この被加工物11の表面11a側(下面側)には、例えば、被加工物11よりも径の大きいテープ(ダイシングテープ)13が貼付されている。テープ13の外周部分は、環状のフレーム15に固定されている。すなわち、被加工物11は、テープ13を介してフレーム15に支持されている。
なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハを被加工物11としているが、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板等を被加工物11として用いることもできる。同様に、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。被加工物11には、デバイスが形成されていなくても良い。
この保持テーブル28は、例えば、ステンレスに代表される金属材料でなる円筒状の枠体30を含む。枠体30の上部には、この枠体30の上部側の開口部30aを塞ぐように、円盤状の保持部材32が設けられている。保持部材32は、概ね平坦な表面32aと、表面32aとは反対側の裏面32bと、を有し、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の可視光を透過する透明材で構成される。
図3(B)に示すように、保持部材32の内部には、被加工物11の吸引に使用される吸引路32cが設けられている。また、保持部材32の表面32aには、この吸引路32cの一端に相当する複数の開口部32dが形成されている。複数の開口部32dは、被加工物11の外周部分に対応する環状の領域に沿って概ね等間隔に配置されている。吸引路32cの他端側には、エジェクタ等を含む吸引源34が接続される。
この保持部材32は、吸引路32cや開口部32dを除いた少なくとも一部の領域で、表面32aから裏面32bまで透明である。よって、この保持部材32の表面32a側に配置される被加工物11等を、保持部材32の裏面32b側から撮像できる。なお、本実施形態では、全体が透明材で構成された保持部材32を示しているが、保持部材32は、少なくともその一部が、表面32aから裏面32bまで透明であれば良い。つまり、保持部材32は、透明材のみで構成されなくても良い。
保持部材32の表面32a側には、ポリテトラフルオロエチレンを含む材料からなる透明な被覆層36が設けられている。ポリテトラフルオロエチレンは粘着性が低いので、この被覆層36によって保持部材32の表面32aを被覆することで、被加工物11に貼付されるテープ13を保持部材32の表面32a側(被覆層36)に密着させても、テープ13は保持部材32(被覆層36)に貼り付かなくなる。
そのため、保持テーブル28の保持部材32からテープ13を簡単に剥がせるようになる。なお、この被覆層36は、保持部材32の透明な一部を少なくとも被覆していれば良い。例えば、保持部材32が多孔質材等の不透明な材料を含んでいる場合には、被覆層36は、この不透明な材料からなる部分を覆わなくて良い。
Y軸移動テーブル22の側板部22bには、モータ等の回転駆動源38が設けられている。枠体30の外周に設けられたプーリー部30bと、回転駆動源38の回転軸に連結されたプーリー38aとには、回転駆動源38の動力を伝達するためのベルト40が掛けられている。そのため、保持テーブル28は、回転駆動源38からベルト40を介して伝達される力によって、Z軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。
なお、枠体30の外周には、プーリー部30bの他に、環状のフレーム15を固定する際に使用される複数のクランプ30cが設けられている。複数のクランプ30cは、保持テーブル28の回転を阻害しない態様で枠体30に固定されている。また、保持テーブル28は、上述したX軸Y軸移動機構8によって、X軸移動テーブル12やY軸移動テーブル22とともに、X軸方向やY軸方向に移動する。
図1に示すように、基台4の上面のX軸Y軸移動機構8と重ならない領域には、柱状又は壁状の支持構造42が設けられている。支持構造42の側面には、Z軸移動機構44が配置されている。Z軸移動機構44は、支持構造42の側面に固定されZ軸方向に概ね平行な一対のZ軸ガイドレール46を備えている。
Z軸ガイドレール46には、切削ユニット(加工ユニット)48を構成するスピンドルハウジング50がスライド可能に取り付けられている。スピンドルハウジング50の支持構造42側の側面には、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46に概ね平行なZ軸ボールネジ52が螺合されている。
Z軸ボールネジ52の一端部には、Z軸パルスモータ54が連結されている。Z軸パルスモータ54でZ軸ボールネジ52を回転させれば、スピンドルハウジング50は、Z軸ガイドレール46に沿ってZ軸方向に移動する。Z軸ガイドレール46に隣接する位置には、スピンドルハウジング50のZ軸方向の位置を検出する際に使用されるZ軸スケール(不図示)が設けられている。
切削ユニット48は、Y軸方向に平行な回転軸となるスピンドル(不図示)を備えている。スピンドルは、上述したスピンドルハウジング50によって回転できる状態で支持される。スピンドルの先端部は、スピンドルハウジング50から露出している。このスピンドルの先端部には、砥粒を結合材で固定してなる切削ブレード56が装着されている。一方、スピンドルの基端側には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
切削ユニット48のスピンドルハウジング50には、保持テーブル28によって保持される被加工物11等を上方から撮像するための上部撮像ユニット58が固定されている。よって、この上部撮像ユニット58は、切削ユニット48とともに、Z軸移動機構44によってZ軸方向に移動する。
基台4の上面のX軸Y軸移動機構8からY軸方向に離れた領域には、柱状又は壁状の撮像ユニット支持構造62が設けられている。図4は、切削装置2の撮像ユニット支持構造62を含む一部の斜視図である。撮像ユニット支持構造62の側面には、撮像ユニット移動機構64が配置されている。
撮像ユニット移動機構64は、撮像ユニット支持構造62の側面に固定されZ軸方向に概ね平行な一対のZ軸ガイドレール66を備えている。Z軸ガイドレール66には、Z軸移動プレート68がスライド可能に取り付けられている。Z軸移動プレート68の撮像ユニット支持構造62側の側面には、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66に概ね平行なZ軸ボールネジ70が螺合されている。
Z軸ボールネジ70の一端部には、Z軸パルスモータ72が連結されている。Z軸パルスモータ72でZ軸ボールネジ70を回転させれば、Z軸移動プレート68は、Z軸ガイドレール66に沿ってZ軸方向に移動する。Z軸ガイドレール66に隣接する位置には、Z軸移動プレート68のZ軸方向の位置を検出する際に使用されるZ軸スケール(不図示)が設けられている。
Z軸移動プレート68には、Y軸方向に長い支持アーム74を介して下部撮像ユニット76が固定されている。下部撮像ユニット76は、上方の被写体(本実施形態では、被加工物11)に対して可視光を照射する照明装置78と、被写体から反射した光を受けて画像を形成する撮像素子を備えたカメラ80と、を含んでいる。
X軸Y軸移動機構8、回転駆動源38、Z軸移動機構44、切削ユニット48、上部撮像ユニット58、撮像ユニット移動機構64、下部撮像ユニット76等の構成要素には、制御ユニット82が接続されている。制御ユニット82は、例えば、CPU等の処理装置やフラッシュメモリ等の記憶装置を含むコンピュータによって構成され、被加工物11が適切に加工されるように各構成要素の動作を制御する。制御ユニット82の機能は、記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置を動作させることによって実現される。
このように構成された切削装置2で被加工物11を裏面11b側から加工する際には、まず、被加工物11の表面11a側に貼付されているテープ13を、保持テーブル28の保持部材32の表面32a側(被覆層36)に接触させて、吸引路32cの一端に相当する複数の開口部32dから吸引源34の負圧を作用させる。併せて、クランプ30cでフレーム15を固定する。これにより、被加工物11は、裏面11b側が上方に露出した状態で保持テーブル28に保持される。
次に、制御ユニット82でX軸Y軸移動機構8及び撮像ユニット移動機構64の動作を制御して、保持部材32の透明な領域の下方に下部撮像ユニット76を配置する。すなわち、Y軸移動テーブル22の底板部22aと天板部22cとの間の空間22dに下部撮像ユニット76が挿入される。保持部材32と下部撮像ユニット76との位置関係は、被加工物11の撮像に適した範囲内で任意に調整される。
上述の通り、保持部材32の一部及び被覆層36は透明である。よって、下部撮像ユニット76の照明装置78から上方の被加工物11に向けて可視光を照射し、テープ13を介して被加工物11の表面11a側(下面側)で反射する光をカメラ80の撮像素子で受ければ、被加工物11の表面11a側を撮像できる。この撮像によって得られる画像は、制御ユニット82の記憶装置に記憶され、例えば、被加工物11のアライメントに用いられる。
被加工物11のアライメントによって分割予定ラインの位置が特定された後には、制御ユニット82でX軸Y軸移動機構8の動作を制御して、加工の対象となる分割予定ラインの延長線の上方に切削ブレード56の位置を合わせる。そして、制御ユニット82でZ軸移動機構44の動作を制御して、切削ブレード56の下端の高さが被加工物11の裏面11b(上面)の高さよりも低くなるように切削ユニット48のZ軸方向の位置を調整する。
その後、切削ブレード56を回転させながら、X軸Y軸移動機構8で保持テーブル28をX軸方向に移動させる。これにより、加工の対象となる分割予定ラインに沿って被加工物11に切削ブレード56を切り込ませ、この分割予定ラインに沿って被加工物11を加工できる。このような動作は、被加工物11に設定される全ての分割予定ラインに沿って被加工物11が加工されまで繰り返される。
被加工物11の加工が完了した後には、例えば、保持テーブル28から被加工物11が搬出される。具体的には、吸引源34の負圧を遮断するとともに、クランプ30cによるフレーム15の固定を解除する。これにより、被加工物11を保持テーブル28から搬出できるようになる。
本実施形態に係る切削装置2の保持テーブル28は、表面32a及び表面32aとは反対側の裏面32bを有し、少なくとも一部が表面32aから裏面32bまで透明な保持部材32と、ポリテトラフルオロエチレンを含む材料からなり、保持部材32の透明な一部の表面32aを被覆する被覆層36と、を備えるので、被加工物11に貼付されたテープ13は、保持部材32の透明な一部の表面32aには直に接触せず、ポリテトラフルオロエチレンを含む材料からなる粘着性の低い被覆層36に接触する。よって、保持テーブル28からテープ13を簡単に剥がして被加工物11を保持テーブル28から搬出できる。
なお、本発明は上述した実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上述した実施形態では、吸引路32cの一端に相当する複数の開口部32dが被加工物11の外周部分に対応する環状の領域に沿って概ね等間隔に配置された保持部材32を示したが、保持部材32の構造等は、必要に応じて変更され得る。
図5は、変形例に係る保持部材92の平面図である。この保持部材92は、例えば、上述した実施形態の保持部材32と同様の透明材を用いて構成され、表面から裏面まで透明な透明部92aを有している。この透明部92aは、平面視で十字状に形成される。ただし、透明部92aの形状等に制限はない。
透明部92aによって区画される4つの扇状の吸引部92bには、複数の細孔が形成されている。この細孔は、上述した実施形態の吸引路32cに相当する。すなわち、吸引部92bの表面側には、吸引路の一端側が開口している。また、透明部92a及び吸引部92bを囲むように、環状の枠部92cが配置されている。
このように構成される保持部材92の少なくとも透明部92aの表面側には、ポリテトラフルオロエチレンを含む材料からなる透明な被覆層が設けられている。この被覆層によって透明部92aの表面を被覆することにより、被加工物に貼付されるテープを保持部材92(被覆層)に密着させたとしても、テープは透明部92a(被覆層)に貼り付かなくなる。よって、この場合にも、保持テーブルからテープを簡単に剥がせる。
その他、上述した実施形態、及び変形例に係る構造、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
8 :X軸Y軸移動機構
10 :X軸ガイドレール
10a :X軸スケール
12 :X軸移動テーブル
14 :X軸ボールネジ
16 :X軸パルスモータ
20 :Y軸ガイドレール
20a :Y軸スケール
22 :Y軸移動テーブル
22a :底板部
22b :側板部
22c :天板部
22d :空間
22e :ナット部
24 :Y軸ボールネジ
26 :Y軸パルスモータ
28 :保持テーブル(チャックテーブル)
30 :枠体
30a :開口部
30b :プーリー部
30c :クランプ
32 :保持部材
32a :表面
32b :裏面
32c :吸引路
32d :開口部
34 :吸引源
36 :被覆層
38 :回転駆動源
38a :プーリー
40 :ベルト
42 :支持構造
44 :Z軸移動機構
46 :Z軸ガイドレール
48 :切削ユニット(加工ユニット)
50 :スピンドルハウジング
52 :Z軸ボールネジ
54 :Z軸パルスモータ
56 :切削ブレード
58 :上部撮像ユニット
62 :撮像ユニット支持構造
64 :撮像ユニット移動機構
66 :Z軸ガイドレール
68 :Z軸移動プレート
70 :Z軸ボールネジ
72 :Z軸パルスモータ
74 :支持アーム
76 :下部撮像ユニット
78 :照明装置
80 :カメラ
82 :制御ユニット
92 :保持部材
92a :透明部
92b :吸引部
92c :枠部
11 :被加工物
11a :表面
11b :裏面
13 :テープ(ダイシングテープ)
15 :フレーム

Claims (3)

  1. 被加工物を保持する際に使用される保持テーブルであって、
    表面及び該表面とは反対側の裏面を有し、少なくとも一部が該表面から該裏面まで透明な保持部材と、
    ポリテトラフルオロエチレンを含む材料からなり、該保持部材の透明な該一部の該表面を被覆する被覆層と、を備え、
    該保持部材には、一端が該表面に開口し、他端が吸引源に接続される吸引路が形成されており、
    該被加工物に貼付されるテープを該被覆層に接触させた状態で、該テープを該吸引路の該一端で吸引することにより、該テープを介して該被加工物を保持することを特徴とする保持テーブル。
  2. 請求項1に記載の保持テーブルを備えた加工装置であって、
    該保持テーブルと、
    該被加工物に加工を施す加工ユニットと、
    該テープを介して該保持テーブルに保持された該被加工物を撮像する撮像ユニットと、を備え、
    該撮像ユニットは、該保持部材の該裏面側に配置され、該保持部材の透明な該一部及び該テープを介して該裏面側から該被加工物を撮像することを特徴とする加工装置。
  3. 該加工ユニットは、切削ブレードと、該切削ブレードが先端側に装着されるスピンドルと、を備えることを特徴とする請求項2に記載の加工装置。
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