專利名稱：測厚儀以及磨削裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測定板狀物厚度的測厚儀以及安裝了該測厚儀的磨削裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)想通過加工板狀物形成所需厚度時，需要在加工期間準(zhǔn)確測定該板狀物的厚度。例如打算把表面形成多個電路的半導(dǎo)體晶片加工為所需厚度時，設(shè)定為邊測定其厚度邊磨削其下表面，當(dāng)測定結(jié)果已達到所需厚度時結(jié)束磨削(參照專利文獻1、2、3、4)。
專利文獻1特開2001-1261號公報專利文獻2特開2001-9716號公報專利文獻3特開平8-210833號公報專利文獻4特開平9-189542號公報然而由于上述文獻中所述的發(fā)明均采用測厚用的量規(guī)等與測量對象直接接觸，因而存在易損傷測量對象的問題。尤其是在測厚對象是半導(dǎo)體晶片之類厚度很薄的工件的情況下往往成為抗彎強度下降的原因。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明打算解決的課題在于不損傷測厚對象地準(zhǔn)確測定其厚度，從而使測定對象的抗彎強度不會下降。
本發(fā)明是一種測定板狀物厚度的測厚儀，其特征在于，包括保持板狀物的保持平臺；使流體流向保持在該保持平臺上的板狀物上表面形成流體膜，通過經(jīng)該流體膜與該板狀物的上表面間接接觸，同時在其內(nèi)部形成由該流體構(gòu)成的流體柱的筒狀體；給該筒狀體提供流體的流體供給器；產(chǎn)生超聲波的超聲波發(fā)送器；使該超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波通過該流體柱以及該流體膜朝該板狀物發(fā)送的發(fā)送器；捕捉朝該板狀物發(fā)送的超聲波的反射波的接收器；接收該接收器捕捉到的反射波的反射波接收器、通過求出該超聲波發(fā)生器發(fā)送出超聲波之后到在該反射波接收器接收到該板狀物下表面的反射波的時間，計算出該板狀物厚度的厚度計算器。
上述厚度計算器最好通過求出上述超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波之后到上述反射波接收器接收到上述板狀物上表面的反射波的時間與該超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波之后到上述反射波接收器接收到該板狀物下表面的反射波的時間差來計算該板狀物的厚度。超聲波發(fā)生器最好產(chǎn)生脈沖超聲波。
在厚度計算器之中，將板狀物的厚度設(shè)為W、將該板狀物中的音速設(shè)為V，將上述超生波發(fā)生器發(fā)送超聲波之后，到上述反射波接收器接收到該板狀物上表面的反射波的時間設(shè)為T1，將該超聲波發(fā)生器發(fā)送超聲波之后到該反射波接收器接收到該板狀物下表面的反射波的時間設(shè)為T2，則該板狀物的厚度W由W＝V×(T2-T1)÷2的計算式求出。
作為流體供給器提供給筒狀體的流體可以是純水。
此外，本發(fā)明涉及的磨削裝置，其特征在于具有磨削板狀物表面的磨削手段，安裝了上述測厚儀，測定保持在保持平臺上的板狀物的厚度。
若采用本發(fā)明涉及的測厚裝置，由于筒狀件不與板狀物接觸，經(jīng)流體朝板狀物發(fā)送超聲波，通過接收其反射波即可測定出板狀物的厚度，因而不會損傷板狀物。此外，通過流體使超聲波的傳播變好，因而提高了測定精度。還有，由于不必象觸針式那樣測定板狀物上表面與保持板狀物的平臺表面兩個位置的高度，因而不會產(chǎn)生測定誤差。
此外，本發(fā)明涉及的磨削裝置安裝了上述測厚儀，由于在磨削期間不與板狀物接觸即可準(zhǔn)確測定出該板狀物的厚度，因而可將板狀物加工成所需厚度。


圖1是舉例說明測厚裝置的說明圖。
圖2是表示流體膜及流體柱的簡要剖面圖。
圖3是表示超聲波在板狀物上反射情況的簡要剖面圖。
圖4是舉例說明磨削裝置的示意圖。
具體實施例方式
在圖1所示的測厚裝置1之中，構(gòu)成測厚對象的板狀物2保持在保持平臺11之上。筒狀體12以面對保持平臺11的第1開口12a開口狀態(tài)配置在保持平臺11的上方。筒狀體12的另一側(cè)的開口-第2開口12b通過閥門13與流體供給器14連接。
在第2開口12b一側(cè)，配置了產(chǎn)生超聲波的超聲波發(fā)生器15，通過筒狀體12內(nèi)部的傳播件16a與發(fā)送器17連接。發(fā)送器17配置在筒狀體12內(nèi)部面對保持平臺11的位置上，發(fā)送器17朝保持在保持平臺11上的板狀物2發(fā)送超聲波發(fā)生器15經(jīng)傳播件16a傳播的超聲波。作為超聲波發(fā)生器15發(fā)送的超聲波可用脈沖超聲波。
與發(fā)送器17相鄰，配置了接收發(fā)送器17發(fā)送的超聲波在板狀物2上的反射波的接收器18。接收器18位于與發(fā)送器17等高的位置上。接收器18經(jīng)過筒狀體12內(nèi)部的傳播件16b與配置在第2開口12b一側(cè)的反射波接收器19連接，接收器18接收到的反射波經(jīng)傳播件16b傳送給反射波接收器19。有時超聲波發(fā)生器15可兼作反射波接收器19使用。有時發(fā)送器17可兼作接收器18使用。還有，超聲波發(fā)生器15與發(fā)送器17，接收器18與反射波接收器19也可采用共為一體的結(jié)構(gòu)。
超聲波發(fā)生器15及反射波接收器19上連接著厚度計算器20。厚度計算器20根據(jù)超聲波發(fā)生器15產(chǎn)生，并被板狀物2反射的反射波到達反射波接收器19的時間計算出板狀物2的厚度。
測定保持在保持平臺11上的板狀物2的厚度時，以筒狀體12的第1開口12a一側(cè)不與板狀體2的上表面接觸的狀態(tài)，打開閥門13，將純水之類的流體從流體供給器14提供到筒體12內(nèi)部，并使該流體從第1開口12a流出。這樣一來即如圖2所示在板狀物2的上表面2a與第1開口12a之間形成流體膜3。還有，在筒狀體12內(nèi)以與流體膜3相連的狀態(tài)，形成由流出的流體構(gòu)成的流體柱4。
如上所述，在形成流體膜3以及流體柱4的狀態(tài)下，如圖3所示，由發(fā)送器17朝板狀物2發(fā)送圖1所示的超聲波發(fā)生器15產(chǎn)生的(例如頻率為30MHz左右的)超聲波100。這樣一來，接收器18即可接收到板狀物上表面2a上的反射波200以及板狀物下表面2b上的反射波201，該反射波200和反射波201經(jīng)圖1所示的傳播件16b被傳送到反射波接收器19。
厚度計算器20識別兩種反射波到達反射波接收器19的時間，根據(jù)該時間差即可計算出板狀物2的厚度。也就是說通過求出超聲波發(fā)生器15發(fā)送出超聲波之后到反射波接收器接收到板狀物2的上表面2a上的反射波的時間與超聲波發(fā)生器15發(fā)送出超聲波之后到反射波接收器接收到板狀物2下表面2b上的反射波的時間差，即可計算出板狀物2的厚度。
若將超聲波發(fā)生器15發(fā)送的超聲波100在板狀物2的上表面2a反射之后，該反射波200到達反射波接收器19的時間設(shè)為T1，將超聲波100在板狀物2的下表面2b反射之后，該反射波201到達反射波接收器19的時間設(shè)為T2，將板狀物2內(nèi)部的音速設(shè)為V，即可用W＝V×(T1-T2)÷2的計算式求出板狀物2的厚度W。(T1-T2)的值等于兩種反射波到達的時間差。
此外，也可用所謂共振法求出板狀物2的厚度。在此情況下，將超聲波發(fā)生器15中的頻率設(shè)定為可變。若邊朝板狀物2發(fā)送超聲波邊連續(xù)改變頻率f，換言之，連續(xù)改變波長入，當(dāng)半波長的整數(shù)倍(n倍)與板狀物2的厚度W相等時，即W＝n×λ÷2時，超聲波在板狀物2內(nèi)發(fā)生共振。因而通過測定連續(xù)的共振頻率的間隔(fn+1-fn)，用W＝V÷[2×(fn+1-fn)]的計算式即可求出板狀物2的厚度W的值。采用共振法的情況下，也可經(jīng)過流體膜3及流體柱4傳播超聲波及其反射波。
由于這樣一來在測定板狀物2的厚度時，筒狀體12不與板狀物2接觸。因而不會損傷板狀物2。此外，在發(fā)送器17以及接收器18與板狀物2之間因流體膜3以及流體柱4經(jīng)常充滿了流體，超聲波并不在空氣中傳播。由于與空氣中相比，超聲波在流體中的衰減量小，傳播性能好，因而可進行更準(zhǔn)確的測定。若用純水作流體則傳播性能更好。
圖1～圖3所示的測厚儀1可安裝在圖4所示的磨削裝置5上。該磨削裝置5是通過磨削板狀物的面將其加工為所需厚度的裝置，構(gòu)成測厚儀1的保持平臺11配置為可相對于移動基座50靈活轉(zhuǎn)動。筒狀體12從移動基座50向外突出，第1開口12a朝著保持平臺11。圖4中雖未圖示，但在移動基座50的下方配置了圖1所示的流體供給源14、閥門13、超聲波發(fā)生器15、反射波接收器19、以及厚度計算器20。
磨削裝置5上配置了對保持在保持平臺11上的被磨削物實施磨削加工磨削手段51和驅(qū)動磨削手段51的磨削手段驅(qū)動器52。
磨削手段驅(qū)動器52由配置在壁部520的垂直方向上的一對導(dǎo)軌521、以及與導(dǎo)軌521平行配置的絲杠522、連接在絲杠一端的脈沖馬達523、可滑動地結(jié)合在導(dǎo)軌521上的同時，內(nèi)部的螺母與絲杠522螺合的支持件524等構(gòu)成，采用隨著絲杠在脈沖馬達523的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，支持件524在導(dǎo)軌521的導(dǎo)向下升降，受支持件524支持的磨削手段51亦隨之升降的構(gòu)成。
磨削手段51采用下述構(gòu)成由具有垂直方向的軸心的主軸510、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主軸510的驅(qū)動源511、在主軸510的下端經(jīng)輪架512固定的磨削輪513、固定在磨削輪513的下面的磨削砂輪514，采用隨著主軸510在驅(qū)動源511的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，磨削砂輪514亦隨之旋轉(zhuǎn)的構(gòu)成。
板狀物2的下表面2b一側(cè)被保持在保持平臺11上，其上表面2a一呈外露狀態(tài)，移動基座50朝水平方向移動即可定位于磨削手段51的正下方。并且隨著保持平臺11的旋轉(zhuǎn)的同時，磨削砂輪514邊旋轉(zhuǎn)磨削手段51邊下降與板狀物2的上表面2a接觸之后即可磨削該上表面2a。
由于在磨削期間不僅磨削砂輪514轉(zhuǎn)動，保持板狀物2的保持平臺11也在轉(zhuǎn)動，因而磨削砂輪514不必與板狀物2的整個上表面2a接觸，在上表面2a上一直存在未與磨削砂輪514接觸的部分。因而在磨削期間可一直在該部分上用測厚儀1進行厚度測定。通過一直進行用測厚儀進行的測定，當(dāng)厚度計算器20(參照圖1)計算出的值達到所需值時結(jié)束磨削即可形成具有所需厚度的板狀物2。
權(quán)利要求
1.一種測定板狀物厚度的測厚儀，其特征在于包括保持板狀物的保持平臺，使流體流向保持在該保持平臺上的板狀物表面，形成流體膜，經(jīng)該流體膜與該板狀物的上表面間接接觸，同時在其內(nèi)部形成由該流體構(gòu)成的流體柱的筒狀體；給該筒狀體提供流體的流體供給器；產(chǎn)生超聲波的超聲波發(fā)生器；使該超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波通過該流體柱以及該流體膜朝該板狀物發(fā)送的發(fā)送器；捕捉朝該板狀物發(fā)送的超聲波的反射波的接收器；接收該接收器捕捉到的反射波的反射波接收器；通過求出該超聲波發(fā)生器發(fā)送出超聲波之后到在該反射波接收器接收到該板狀物下表面的反射波的時間，計算出該板狀物厚度的厚度計算器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測厚儀，其特征在于上述厚度計算器通過求出上述超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波之后到上述反射波接收器接收到上述板狀物上表面的反射波的時間與該超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波之后到上述反述反射波接收器接收到該板狀物下表面的反射波的時間差來計算該板狀物的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測厚儀，其特征在于超聲波發(fā)生器產(chǎn)生脈沖超聲波。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測厚儀，其特征在于在厚度計算器之中，將板狀物的厚度設(shè)為W、將該板狀物中的音速設(shè)為V，將上述超生波發(fā)生器發(fā)送超聲波之后，到上述反射波接收器接收到該板狀物上表面的反射波的時間設(shè)為T1，將該超聲波發(fā)生器發(fā)送超聲波之后到該反射波接收器接收到該板狀物下表面的反射波的時間設(shè)為T2，則該板狀物的厚度W由W＝V×(T2-T1)÷2的計算式求出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測厚儀，其特征在于上述流體供給器提供給上述筒狀體的流體是純水。
6.一種配置了磨削板狀物表面的磨削手段的磨削裝置，其特征在于安裝了上述權(quán)利要求1至5任一項所述的測厚儀，測定保持在上述保持平臺上的板狀物的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及測厚儀以及磨削裝置。不損傷板狀物即可準(zhǔn)確地測定其厚度。通過使流體流向保持在保持平臺上的板狀物的上表面2a，形成流體膜3的同時，在筒狀體12的內(nèi)部形成流體柱4，從發(fā)送器17發(fā)出超聲波之后根據(jù)其反射波到達的時間求出板狀物2的厚度。由于筒狀體12并不與板狀物2接觸，因而不會損傷板狀物。
文檔編號B24B49/02GK1727118SQ200510083608
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者關(guān)家一馬 申請人:株式會社迪思科