JP6605976B2 - 切削装置 - Google Patents

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Description

本発明は、切削装置に関する。
半導体ウエーハの分割や溝形成に使用される切削ブレードは、切削によって摩耗し、摩耗による自生発刃で切れ味を維持する。切削ブレードの摩耗は、その先端形状を維持しつつ直径が短くなるのが理想的である。しかし、摩耗を検知せず刃先の高さ(チャックテーブル保持面からの)を変えずに切削を継続すると、切り込み深さが浅くなり、分割が出来なかったり、想定より浅い溝が形成されてしまう恐れがある。
そこで、切削装置は、切削ブレードの先端位置や切削ブレードの摩耗を検知するために、光学式の検知手段が搭載されている(特許文献1,2)。
受光部で受光した受光量の変動によって、切削ブレードの位置や摩耗を検出するが、発光部、受光部の端面に切削屑等が付着すると受光量が変化してしまい、正確な検出が妨げられるという課題があった。これに対して、特許文献1には、受光部に水やエアーを供給して、切削屑の付着を予防したり除去したりする手段が記載されている。また、特許文献2には、使用しない場合、検知手段をカバーで覆うことが記載されている。
特許第4590058号公報 特開2014−079833号公報
ここで、エアーの供給口を端面に効果的に噴射できるよう調整する場合、エアーは向きや高さが視認出来ず、難しかった(水をエアーの代わりにエアー噴射口から噴射させたとしても実際のエアーが噴射される場合と異なる勢いや角度になることがあり、課題が残されていた)。また、幸いにもエアーが当たるよう調整できたとしても、その向きにより水が完全に除去されない場合もあった。
本発明は、上記問題にかんがみてなされたもので、その目的は、調整が容易でかつ端面に付着した水が除去されやすい切削装置を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、該切削ブレードの侵入を許容するブレード侵入部に対峙して配設される発光部および受光部とを有する切削ブレード検出手段と、を具備する切削装置において、該切削ブレード検出手段は、該発光部および該受光部の端面に洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルと、該発光部および該受光部の端面にエアーを供給するエアー供給ノズルと、を備え、該エアー供給ノズルは、該端面と平行方向に供給するエアーで該端面を覆うよう設定され、該発光部に対応して設置される1組の該洗浄水供給ノズル及び該エアー供給ノズルと、該受光部に対応して設置される1組の該洗浄水供給ノズル及び該エアー供給ノズルとの間には、該ブレード侵入部が延在し、高速回転する該切削ブレードの周囲に発生する気流の通過を許容することを特徴とする切削装置を提供する。
上記切削装置では、該洗浄水供給ノズル及び該エアー供給ノズルは一体的に形成され、該エアー供給ノズルは、該端面の延長線上に設定されるエアー供給口を有し、該洗浄水供給ノズルは、該エアー供給口より該ブレード侵入部寄りに設定される洗浄水供給口を有し、該洗浄水供給口は該エアー供給口より該端面から離間した位置で開口していることが好ましい。
本願発明は、発光素子、受光素子の端面に平行にエアーを噴射させることで、調整が容易でかつ端面に付着した水を除去しやすくすることができる。
図1は、実施形態に係る切削装置の構成例を示す斜視図である。 図2は、切削ブレード検出手段の斜視図である。 図3は、切削ブレード検出手段の組立斜視図である。 図4は、切削ブレード検出手段の洗浄水供給中の上面図である。 図5は、切削ブレード検出手段のエアー供給中の上面図である。 図6は、図1に示す切削装置の切削ブレード検出手段のブロック図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
図1を参照して、本実施形態に係る切削装置1について説明する。図1は、実施形態に係る切削装置の構成例を示す斜視図である。実施形態に係る図1に示された切削装置1は、被加工物を切削する装置である。なお、切削装置1により切削加工される被加工物は、本実施形態では、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする、円盤状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハを想定しているが、これに限定されない。
切削装置1は、被加工物を保持面10aで保持するチャックテーブル10と、チャックテーブル10に保持された被加工物を切削ブレード21で切削する切削手段20と、チャックテーブル10と切削手段20とを相対的にX軸方向に移動するX軸移動手段(図示せず)と、チャックテーブル10と切削手段20とを相対的にX軸方向に直交するY軸方向に移動するY軸移動手段40と、チャックテーブル10と切削手段20とを相対的に鉛直方向(Z軸方向)に移動するZ軸移動手段42と、チャックテーブル10をZ軸と平行な軸心回りに回転させる回転駆動源(図示せず)と、切削ブレード21の切り込み方向の基準位置を検出するための切削ブレード検出手段50と、切削装置1を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御する制御手段(図示せず)を備えている。
チャックテーブル10は、装置本体2上に設置され、切削加工前の被加工物が保持面10a上に載置されて、被加工物を保持するものである。チャックテーブル10は、保持面10aを構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、真空吸引経路(図示せず)を介して真空吸引源(図示せず)と接続され、保持面10aに載置された被加工物を吸引することで保持する。なお、チャックテーブル10は、X軸移動手段によりX軸方向に移動自在に設けられたテーブル移動基台(図示せず)上に設置された回転駆動源により中心軸線(Z軸と平行である)回りに回転自在に設けられている。また、チャックテーブル10の周囲には、エアーアクチュエータにより駆動して被加工物の周囲で被加工物が粘着テープで支持される環状フレームを挟持するクランプ部12が複数設けられている。
切削手段20は、チャックテーブル10に保持された被加工物を切削する切削ブレード21を装着したスピンドル(図示せず)を有するものである。切削手段20は、チャックテーブル10に保持された被加工物に対して、Y軸移動手段40によりY軸方向に移動自在に設けられ、かつ、Z軸移動手段42によりZ軸方向に移動自在に設けられている。
切削手段20は、Y軸移動手段40、Z軸移動手段42などを介して、装置本体2から立設した柱部3に設けられている。切削手段20は、Y軸移動手段40およびZ軸移動手段42により、チャックテーブル10の表面の任意の位置に切削ブレード21を位置付け可能となっている。
切削ブレード21は、略リング形状を有する極薄の切削砥石である。スピンドルは、切削ブレード21を回転させることで被加工物を切削する。スピンドルは、スピンドルハウジング23内に収容され、スピンドルハウジング23は、Z軸移動手段42に支持されている。切削手段20のスピンドルおよび切削ブレード21の軸心は、Y軸方向と平行に設定されている。
X軸移動手段は、チャックテーブル10をX軸方向に移動させることで、被加工物に対する加工送りを実現するものである。Y軸移動手段40は、切削手段20をY軸方向に移動させることで、被加工物に対する割り出し送りを実現するものである。Z軸移動手段42は、切削手段20をZ軸方向に移動させることで、被加工物に対する切り込み深さの制御を実現するものである。
制御手段は、切削装置1を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物に対する加工動作を切削装置1に行わせるものである。なお、制御手段は、例えばCPU等で構成された演算処理装置やROM、RAM等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されており、加工動作の状態などを表示する表示手段(図示せず)や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力手段(図示せず)と接続されている。
切削ブレード検出手段50について、図2から図6を参照して説明する。図2は、切削ブレード検出手段の斜視図である。図3は、切削ブレード検出手段の組立斜視図である。図4は、切削ブレード検出手段の洗浄水供給中の上面図である。図5は、切削ブレード検出手段のエアー供給中の上面図である。図6は、図1に示す切削装置1の切削ブレード検出手段のブロック図である。
切削ブレード検出手段50は、検出部本体52と、発光部54と、受光部56と、洗浄水供給部57と、エアー供給部58と、切削ブレード検出手段制御部80と、を有する。検出部本体52は、切削ブレード21の可動範囲に設置されている。検出部本体52は、発光部54と、受光部56と、洗浄水供給部57と、エアー供給部58と、の各部が配置されている。検出部本体52は、ブレード侵入部62が形成されている。
ブレード侵入部62は、切削ブレード21の外周部が侵入する部分である。ブレード侵入部62は、検出部本体52に形成された溝である。ブレード侵入部62は、溝の一方の面68に発光部54の発光部端面67と洗浄水供給部57の洗浄水供給口66aとエアー供給部58のエアー供給口64aと、が設けられている。ブレード侵入部62は、溝の他方の面70に受光部56の受光部端面69と洗浄水供給部57の洗浄水供給口66bとエアー供給部58のエアー供給口64bと、が設けられている。
発光部54は、発光部端面67から光を射出する。受光部56は、受光部端面69で光を受光する。発光部54と受光部56と切削ブレード検出手段制御部80との関係は後述する。発光部端面67と受光部端面69とは、上述したようにブレード侵入部62の対面する面68、70にそれぞれ配置されている。
発光部端面67と受光部端面69とは、発光部54と受光部56との光軸を一致させて内部に取り付けられている。発光部端面67および受光部端面69は、平坦なガラス等で形成されている。面68と面70との間に物体が浸入していない状態では、発光部端面67から出力された光が、受光部端面69に入射する。これにより、発光部54から出力された光は受光部56に入射する。
洗浄水供給部57は、洗浄水供給源57aと、供給配管57bとを有する。洗浄水供給部57は、供給配管57bが検出部本体52に形成された洗浄水供給口66a、66bに接続されている。洗浄水供給部57は、洗浄水供給口66a、66bから洗浄水を噴射する。洗浄水供給口66a、66bは、検出部本体52に開口されている。洗浄水供給口66a、66bは、矩形の開口形状である。洗浄水供給口66a、66bは、洗浄水を噴射する洗浄水ノズルとなる。洗浄水供給口66aは、発光部端面67よりもブレード侵入部62の中心側、つまり、受光部端面69に近い側に配置されている。洗浄水供給口66aは、発光部端面67に垂直な方向よりも外側(ブレード侵入部62の中心側とは反対側)に傾斜した面に形成されている。洗浄水供給口66aは、発光部端面67に向けて洗浄水を噴射する。洗浄水供給口66bは、受光部端面69よりもブレード侵入部62の中心側、つまり、発光部端面67に近い側に配置されている。洗浄水供給口66bは、受光部端面69に垂直な方向よりも外側に傾斜した面に形成されている。洗浄水供給口66aは、発光部端面67に向けて洗浄水を噴射する。
エアー供給部58は、エアー供給源58aと、供給配管58bとを有する。エアー供給部58は、供給配管58bが検出部本体52に形成されたエアー供給口64a、64bに接続されている。エアー供給口64a、64bは、検出部本体52に開口されている。エアー供給口64a、64bは、矩形の開口形状である。エアー供給部58は、エアー供給口64a、64bからエアーを噴射する。エアー供給口64a、64bは、エアーを噴射するエアーノズルとなる。エアー供給口64aは、少なくとも半分以上の領域が発光部端面67よりもブレード侵入部62の中心側で、洗浄水供給口66aよりも発光部端面67側に配置されている。エアー供給口64aは、発光部端面67に対して、洗浄水供給口66aと同じ方向のエアーを供給する面に配置されている。つまり、エアー供給口64aは、洗浄水供給口66aと並んで配置されている。エアー供給口64aは、発光部端面67に垂直な方向に形成されている。エアー供給口64aは、発光部端面67が配置されている領域に向けて、発光部端面67と平行な方向にエアーを噴射する。エアー供給口64bは、少なくとも半分以上の領域が受光部端面69よりもブレード侵入部62の中心側で、洗浄水供給口66bよりも発光部端面67側に配置されている。エアー供給口64bは、受光部端面69に対して、洗浄水供給口66bと同じ方向のエアーを供給する面に配置されている。つまり、エアー供給口64bは、洗浄水供給口66bと並んで配置されている。エアー供給口64bは、受光部端面69に垂直な方向に形成されている。エアー供給口64bは、受光部端面69が配置されている領域に向けて、受光部端面69と平行な方向にエアーを噴射する。切削ブレード検出手段50は、洗浄水供給口66a、66bから洗浄水72を噴射し、エアー供給口64a、64bからエアー74を噴射することで、発光部端面67および受光部端面69の表面に洗浄水72を噴射し、近傍にエアー74を噴射することができる。これにより、発光部端面67および受光部端面69の表面に付着した物質を洗浄水72で洗い、エアー74で吹き飛ばすことができる。また、エアー74で洗浄水72を吹き飛ばすことができる。なお、洗浄水とエアーを供給するタイミングは、特に限定されず、ブレードでの切削作業中は常に供給してもよいし、切削ブレード検出手段50による検出動作前に実行してもよい。ブレードでの切削作業中は、洗浄水72とエアー74の一方のみを供給してもよい。
切削ブレード検出手段50は、洗浄水供給口66a、66bから洗浄水72を噴射することで、図4に示すように、発光部端面67および受光部端面69に洗浄水72を噴射することができる。また、切削ブレード検出手段50は、エアー供給口64a、64bからエアー74を噴射することで、図5に示すように、発光部端面67および受光部端面69の近傍に発光部端面67および受光部端面69に沿ったエアー74を噴射することができる。
切削ブレード検出手段制御部80は、切削ブレード21の切り込み方向の基準位置を検出し、補正する。図6に示すように、切削ブレード検出手段制御部80は、光源82と、光電変換部83と、基準電圧設定部84と、電圧比較部85と、端部位置検出部86と、算出部87と、位置補正部88と、リニアスケール89と、を有する。光源82は、光ファイバー81aを介して発光部端面67に接続されており、この光源82からの光を受光部端面69に向けて発光する。受光部56は、受光部端面69で発光部端面67から射出された光を受光し、この受光した光を光ファイバー81bを介して光電変換部83に送る。光電変換部83は、受光部端面69から送られる光の光量に対応した電圧を電圧比較部85へ出力する。基準電圧設定部84は、設定された基準電圧を電圧比較部85に出力する。電圧比較部85は、光電変換部83からの出力と基準電圧設定部84によって設定された基準電圧とを比較し、光電変換部83からの出力が基準電圧に達したとき、その旨の信号を端部位置検出部86に出力する。端部位置検出部は、電圧比較部85から出力された時点での、リニアスケール89の値を算出部87に出力する。算出部87は基準位置として記憶していたZ方向の基準位置と、端部位置検出部86から出力された値の差分を位置補正部88に出力する。位置補正部88は、算出部87より出力された値に応じて、Z方向の位置を補正する。
次に、切削ブレード検出手段50の基準位置の検出動作について説明をする。切削ブレード検出手段50は、洗浄水供給口66a、66bから洗浄水72を噴射し、エアー供給口64a、64bからエアー74を噴射することで、発光部端面67および受光部端面69の表面を洗浄する。ここで、切削ブレード検出手段50は、洗浄水72の供給を停止した後に、エアー74は発光部端面67および受光部端面69に付着した洗浄水を除去する。洗浄水の除去が完了し、エアー74の供給を停止した後に、切削ブレード21をブレード侵入部62に上方から侵入させていく。このとき、切削ブレード21が発光部54(発光部端面67)と受光部56(受光部端面69)との間を全く遮っていない場合は、受光部56が受光する光量は最大であり、この光量に対応する光電変換部83からの出力が図示の実施形態においては例えば5Vに設定されている。切削ブレード21がブレード侵入部62に侵入するに従って切削ブレード21が発光部54と受光部56との間を遮る量が増加するので、光電変換部83からの出力が徐々に減少する。そして、光電変換部83は、切削ブレード21が発光部54と受光部56との間の所定の位置に達したとき、出力電圧が例えば3Vになるように設定されている。なお、光電変換部83からの出力電圧が例えば3Vになったとき、切削ブレード21が例えば保持面10aの上面に接触する位置になるように設定されている。従って、光電変換部83の出力電圧が3Vになったとき電圧比較部85は、光電変換部83の出力電圧が基準電圧に達した旨の信号を端部位置検出部86に出力する。このとき、端部位置検出部86は、切削ブレード21の切り込み方向(Z方向)の位置を検出するリニアスケール89の値を算出部87に出力する。算出部87は基準位置として予め記憶していたZ方向の位置と、端部位置検出部86から出力された値の差分を位置補正部88に出力する。位置補正部88は、算出部87より出力された値に応じて、Z方向の基準位置を補正する。このようにして、切削ブレード検出手段50は切削ブレード21の切り込み方向の基準位置を検出し、補正する。
以上より、切削ブレード検出手段50は、発光部端面67および受光部端面69に洗浄水供給口66a、66bから洗浄水72が供給することで、切削ブレード21によって被加工物を切削する際に飛散する切削物等の異物が発光部端面67および受光部端面69に付着することを抑制できるまたは付着した物質を除去することができる。従って、切削ブレード検出手段50は、切削ブレード21の切り込み方向の基準位置を検出する際に、コンタミが発光部端面67に付着することによって生ずる発光光量の減少や、異物が受光部端面69に付着することによって生ずる受光光量の減少を防止することができ、常に安定して精度良く切削ブレード21の切り込み方向の基準位置を検出することができる。
さらに、切削ブレード検出手段50は、洗浄水供給口66a、66bよりもブレード侵入部62の外側に配置されたエアー供給口64a、64bから発光部端面67および受光部端面69と平行な向きにエアー74を噴射することで、発光部端面67および受光部端面69の表面にエアー74で空気の膜を形成することで、発光部端面67および受光部端面69に異物を付着しにくくすることができる。また切削ブレード検出手段50は、本実施形態の位置関係で洗浄水72と、エアー74の両方を供給することで、より発光部端面67および受光部端面69の異物を除去する性能を高くすることができる。また、エアー74を端面と平行に噴射することで、発光部端面67および受光部端面69に付着した洗浄水72を吹き飛ばすことができる。これにより、端面に付着した洗浄水72の影響を受けることなく発光部54から受光部56へ光を照射することを可能にし、常に安定して精度良く切削ブレード21の切り込み方向の基準位置を検出することができる。
また、切削ブレード検出手段50は、エアー供給口64a、64bより噴出されるエアー74の噴出方向が、発光部端面67および受光部端面69の方向に対して、略平行かつ該端面を覆うように噴出させる。これにより、発光部端面67および受光部端面69に水が付着していても、付着した水をより効果的に除去することを可能にし、切削ブレード21の基準位置を精度良く補正することができる。
また、切削ブレード検出手段50は、洗浄水供給口66a、66bおよびエアー供給口64a、64bが検出部本体52と一体となって開口している。これにより、洗浄水供給口66a、66bおよびエアー供給口64a、64bの噴出方向を個別に調整する必要がなくなり、容易に調整をすることができる。つまり、エアーと水を供給するそれぞれの供給ノズルを一体化することで、一度に4箇所の供給口を位置決めるでき、設置を簡単にすることができる。
また、ブレード侵入部62は、発光部端面67に対応して設置される1組の洗浄水供給口66aおよびエアー供給口64aと、受光部端面69に対応して設置される1組の洗浄水供給口66bおよびエアー供給口64bの間に形成されている。これにより、高速回転する切削ブレード21の周囲に発生する気流が通過することを可能にし、検出部本体52に付着した水を発光部端面67および受光部端面69に付着させたりすることなく、回転する切削ブレードに付着した切削液が気流の乱れによりブレード侵入部に垂れ、検出中の受光量を変動させたりすることもなくなる。
また、洗浄水供給口66a、66b及びエアー供給口64a、64bは、開口部分のZ軸方向の径が、発光部54および受光部56のZ軸方向の径よりも大きいことが好ましい。これにより、発光部54および受光部56よりも大きな範囲をより確実に洗浄することを可能にし、基準位置の検出精度を向上させることができる。
また、エアー供給口64a、64bは、発光部端面67および受光部端面69に隣接して開口され、洗浄水供給口66a、66bはエアー供給口64a、64bよりもエアー74の吹き出し方向に対して背後に開口されている。これにより、洗浄水72の供給を停止した後に、エアー供給口64a、64bより噴出されるエアー74により、洗浄水供給口66a、66bの開口部が負圧となり、洗浄水供給口66a、66bに残留している水が吸引され霧化されて、発光部端面67および受光部端面69の端面に付着することを防ぐことを可能にし、洗浄水の吹き飛ばすことを効果的に行うことができる。
なお、洗浄水供給口66a、66bおよびエアー供給口64a、64bは、検出部本体52と一体となって開口している構成としたが、各々が回転可能であり、かつ独立した配管から成る洗浄水供給ノズルおよびエアー供給ノズルとしてもよい。そうすることで、噴出方向を個別に調整することが可能となる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
1 切削装置
2 装置本体
3 柱部
10 チャックテーブル
10a 保持面
12 クランプ部
20 切削手段
21 切削ブレード
23 スピンドルハウジング
40 Y軸移動手段
42 Z軸移動手段
50 切削ブレード検出手段
52 検出部本体
54 発光部
56 受光部
62 ブレード侵入部
64a、64b エアー供給口
66a、66b 洗浄水供給口
67 発光部端面
69 受光部端面
72 洗浄水
74 エアー
80 切削ブレード検出手段制御部
81a、81b 光ファイバー
82 光源
83 光電変換部
84 基準電圧設定部
85 電圧比較部
86 端部位置検出部
87 算出部
88 位置補正部
89 リニアスケール

Claims (2)

  1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、該切削ブレードの侵入を許容するブレード侵入部に対峙して配設される発光部および受光部とを有する切削ブレード検出手段と、を具備する切削装置において、
    該切削ブレード検出手段は、
    該発光部および該受光部の端面に洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルと、
    該発光部および該受光部の端面にエアーを供給するエアー供給ノズルと、を備え、
    該エアー供給ノズルは、該端面と平行方向に供給するエアーで該端面を覆うよう設定され
    該発光部に対応して設置される1組の該洗浄水供給ノズル及び該エアー供給ノズルと、該受光部に対応して設置される1組の該洗浄水供給ノズル及び該エアー供給ノズルとの間には、該ブレード侵入部が延在し、高速回転する該切削ブレードの周囲に発生する気流の通過を許容することを特徴とする切削装置。
  2. 該洗浄水供給ノズル及び該エアー供給ノズルは一体的に形成され、
    該エアー供給ノズルは、該端面の延長線上に設定されるエアー供給口を有し、
    該洗浄水供給ノズルは、洗浄水供給口を有し、
    該洗浄水供給口は該エアー供給口より該端面から離間した位置で開口していることを特徴とする請求項1記載の切削装置。
JP2016021814A 2016-02-08 2016-02-08 切削装置 Active JP6605976B2 (ja)

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