专利名称：测厚仪以及磨削装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测定板状物厚度的测厚仪以及安装了该测厚仪的磨削装置。
背景技术：
当想通过加工板状物形成所需厚度时，需要在加工期间准确测定该板状物的厚度。例如打算把表面形成多个电路的半导体晶片加工为所需厚度时，设定为边测定其厚度边磨削其下表面，当测定结果已达到所需厚度时结束磨削(参照专利文献1、2、3、4)。
专利文献1特开2001-1261号公报专利文献2特开2001-9716号公报专利文献3特开平8-210833号公报专利文献4特开平9-189542号公报然而由于上述文献中所述的发明均采用测厚用的量规等与测量对象直接接触，因而存在易损伤测量对象的问题。尤其是在测厚对象是半导体晶片之类厚度很薄的工件的情况下往往成为抗弯强度下降的原因。
发明内容
因此本发明打算解决的课题在于不损伤测厚对象地准确测定其厚度，从而使测定对象的抗弯强度不会下降。
本发明是一种测定板状物厚度的测厚仪，其特征在于，包括保持板状物的保持平台；使流体流向保持在该保持平台上的板状物上表面形成流体膜，通过经该流体膜与该板状物的上表面间接接触，同时在其内部形成由该流体构成的流体柱的筒状体；给该筒状体提供流体的流体供给器；产生超声波的超声波发送器；使该超声波发生器产生的超声波通过该流体柱以及该流体膜朝该板状物发送的发送器；捕捉朝该板状物发送的超声波的反射波的接收器；接收该接收器捕捉到的反射波的反射波接收器、通过求出该超声波发生器发送出超声波之后到在该反射波接收器接收到该板状物下表面的反射波的时间，计算出该板状物厚度的厚度计算器。
上述厚度计算器最好通过求出上述超声波发生器发出超声波之后到上述反射波接收器接收到上述板状物上表面的反射波的时间与该超声波发生器发出超声波之后到上述反射波接收器接收到该板状物下表面的反射波的时间差来计算该板状物的厚度。超声波发生器最好产生脉冲超声波。
在厚度计算器之中，将板状物的厚度设为W、将该板状物中的音速设为V，将上述超生波发生器发送超声波之后，到上述反射波接收器接收到该板状物上表面的反射波的时间设为T1，将该超声波发生器发送超声波之后到该反射波接收器接收到该板状物下表面的反射波的时间设为T2，则该板状物的厚度W由W＝V×(T2-T1)÷2的计算式求出。
作为流体供给器提供给筒状体的流体可以是纯水。
此外，本发明涉及的磨削装置，其特征在于具有磨削板状物表面的磨削手段，安装了上述测厚仪，测定保持在保持平台上的板状物的厚度。
若采用本发明涉及的测厚装置，由于筒状件不与板状物接触，经流体朝板状物发送超声波，通过接收其反射波即可测定出板状物的厚度，因而不会损伤板状物。此外，通过流体使超声波的传播变好，因而提高了测定精度。还有，由于不必象触针式那样测定板状物上表面与保持板状物的平台表面两个位置的高度，因而不会产生测定误差。
此外，本发明涉及的磨削装置安装了上述测厚仪，由于在磨削期间不与板状物接触即可准确测定出该板状物的厚度，因而可将板状物加工成所需厚度。
图1是举例说明测厚装置的说明图。
图2是表示流体膜及流体柱的简要剖面图。
图3是表示超声波在板状物上反射情况的简要剖面图。
图4是举例说明磨削装置的示意图。
具体实施例方式
在图1所示的测厚装置1之中，构成测厚对象的板状物2保持在保持平台11之上。筒状体12以面对保持平台11的第1开口12a开口状态配置在保持平台11的上方。筒状体12的另一侧的开口-第2开口12b通过阀门13与流体供给器14连接。
在第2开口12b一侧，配置了产生超声波的超声波发生器15，通过筒状体12内部的传播件16a与发送器17连接。发送器17配置在筒状体12内部面对保持平台11的位置上，发送器17朝保持在保持平台11上的板状物2发送超声波发生器15经传播件16a传播的超声波。作为超声波发生器15发送的超声波可用脉冲超声波。
与发送器17相邻，配置了接收发送器17发送的超声波在板状物2上的反射波的接收器18。接收器18位于与发送器17等高的位置上。接收器18经过筒状体12内部的传播件16b与配置在第2开口12b一侧的反射波接收器19连接，接收器18接收到的反射波经传播件16b传送给反射波接收器19。有时超声波发生器15可兼作反射波接收器19使用。有时发送器17可兼作接收器18使用。还有，超声波发生器15与发送器17，接收器18与反射波接收器19也可采用共为一体的结构。
超声波发生器15及反射波接收器19上连接着厚度计算器20。厚度计算器20根据超声波发生器15产生，并被板状物2反射的反射波到达反射波接收器19的时间计算出板状物2的厚度。
测定保持在保持平台11上的板状物2的厚度时，以筒状体12的第1开口12a一侧不与板状体2的上表面接触的状态，打开阀门13，将纯水之类的流体从流体供给器14提供到筒体12内部，并使该流体从第1开口12a流出。这样一来即如图2所示在板状物2的上表面2a与第1开口12a之间形成流体膜3。还有，在筒状体12内以与流体膜3相连的状态，形成由流出的流体构成的流体柱4。
如上所述，在形成流体膜3以及流体柱4的状态下，如图3所示，由发送器17朝板状物2发送图1所示的超声波发生器15产生的(例如频率为30MHz左右的)超声波100。这样一来，接收器18即可接收到板状物上表面2a上的反射波200以及板状物下表面2b上的反射波201，该反射波200和反射波201经图1所示的传播件16b被传送到反射波接收器19。
厚度计算器20识别两种反射波到达反射波接收器19的时间，根据该时间差即可计算出板状物2的厚度。也就是说通过求出超声波发生器15发送出超声波之后到反射波接收器接收到板状物2的上表面2a上的反射波的时间与超声波发生器15发送出超声波之后到反射波接收器接收到板状物2下表面2b上的反射波的时间差，即可计算出板状物2的厚度。
若将超声波发生器15发送的超声波100在板状物2的上表面2a反射之后，该反射波200到达反射波接收器19的时间设为T1，将超声波100在板状物2的下表面2b反射之后，该反射波201到达反射波接收器19的时间设为T2，将板状物2内部的音速设为V，即可用W＝V×(T1-T2)÷2的计算式求出板状物2的厚度W。(T1-T2)的值等于两种反射波到达的时间差。
此外，也可用所谓共振法求出板状物2的厚度。在此情况下，将超声波发生器15中的频率设定为可变。若边朝板状物2发送超声波边连续改变频率f，换言之，连续改变波长入，当半波长的整数倍(n倍)与板状物2的厚度W相等时，即W＝n×λ÷2时，超声波在板状物2内发生共振。因而通过测定连续的共振频率的间隔(fn+1-fn)，用W＝V÷[2×(fn+1-fn)]的计算式即可求出板状物2的厚度W的值。采用共振法的情况下，也可经过流体膜3及流体柱4传播超声波及其反射波。
由于这样一来在测定板状物2的厚度时，筒状体12不与板状物2接触。因而不会损伤板状物2。此外，在发送器17以及接收器18与板状物2之间因流体膜3以及流体柱4经常充满了流体，超声波并不在空气中传播。由于与空气中相比，超声波在流体中的衰减量小，传播性能好，因而可进行更准确的测定。若用纯水作流体则传播性能更好。
图1～图3所示的测厚仪1可安装在图4所示的磨削装置5上。该磨削装置5是通过磨削板状物的面将其加工为所需厚度的装置，构成测厚仪1的保持平台11配置为可相对于移动基座50灵活转动。筒状体12从移动基座50向外突出，第1开口12a朝着保持平台11。图4中虽未图示，但在移动基座50的下方配置了图1所示的流体供给源14、阀门13、超声波发生器15、反射波接收器19、以及厚度计算器20。
磨削装置5上配置了对保持在保持平台11上的被磨削物实施磨削加工磨削手段51和驱动磨削手段51的磨削手段驱动器52。
磨削手段驱动器52由配置在壁部520的垂直方向上的一对导轨521、以及与导轨521平行配置的丝杠522、连接在丝杠一端的脉冲马达523、可滑动地结合在导轨521上的同时，内部的螺母与丝杠522螺合的支持件524等构成，采用随着丝杠在脉冲马达523的驱动下转动，支持件524在导轨521的导向下升降，受支持件524支持的磨削手段51亦随之升降的构成。
磨削手段51采用下述构成由具有垂直方向的轴心的主轴510、旋转驱动主轴510的驱动源511、在主轴510的下端经轮架512固定的磨削轮513、固定在磨削轮513的下面的磨削砂轮514，采用随着主轴510在驱动源511的驱动下旋转，磨削砂轮514亦随之旋转的构成。
板状物2的下表面2b一侧被保持在保持平台11上，其上表面2a一呈外露状态，移动基座50朝水平方向移动即可定位于磨削手段51的正下方。并且随着保持平台11的旋转的同时，磨削砂轮514边旋转磨削手段51边下降与板状物2的上表面2a接触之后即可磨削该上表面2a。
由于在磨削期间不仅磨削砂轮514转动，保持板状物2的保持平台11也在转动，因而磨削砂轮514不必与板状物2的整个上表面2a接触，在上表面2a上一直存在未与磨削砂轮514接触的部分。因而在磨削期间可一直在该部分上用测厚仪1进行厚度测定。通过一直进行用测厚仪进行的测定，当厚度计算器20(参照图1)计算出的值达到所需值时结束磨削即可形成具有所需厚度的板状物2。
权利要求
1.一种测定板状物厚度的测厚仪，其特征在于包括保持板状物的保持平台，使流体流向保持在该保持平台上的板状物表面，形成流体膜，经该流体膜与该板状物的上表面间接接触，同时在其内部形成由该流体构成的流体柱的筒状体；给该筒状体提供流体的流体供给器；产生超声波的超声波发生器；使该超声波发生器产生的超声波通过该流体柱以及该流体膜朝该板状物发送的发送器；捕捉朝该板状物发送的超声波的反射波的接收器；接收该接收器捕捉到的反射波的反射波接收器；通过求出该超声波发生器发送出超声波之后到在该反射波接收器接收到该板状物下表面的反射波的时间，计算出该板状物厚度的厚度计算器。
2.根据权利要求1所述的测厚仪，其特征在于上述厚度计算器通过求出上述超声波发生器发出超声波之后到上述反射波接收器接收到上述板状物上表面的反射波的时间与该超声波发生器发出超声波之后到上述反述反射波接收器接收到该板状物下表面的反射波的时间差来计算该板状物的厚度。
3.根据权利要求1所述的测厚仪，其特征在于超声波发生器产生脉冲超声波。
4.根据权利要求2所述的测厚仪，其特征在于在厚度计算器之中，将板状物的厚度设为W、将该板状物中的音速设为V，将上述超生波发生器发送超声波之后，到上述反射波接收器接收到该板状物上表面的反射波的时间设为T1，将该超声波发生器发送超声波之后到该反射波接收器接收到该板状物下表面的反射波的时间设为T2，则该板状物的厚度W由W＝V×(T2-T1)÷2的计算式求出。
5.根据权利要求1所述的测厚仪，其特征在于上述流体供给器提供给上述筒状体的流体是纯水。
6.一种配置了磨削板状物表面的磨削手段的磨削装置，其特征在于安装了上述权利要求1至5任一项所述的测厚仪，测定保持在上述保持平台上的板状物的厚度。
全文摘要
本发明涉及测厚仪以及磨削装置。不损伤板状物即可准确地测定其厚度。通过使流体流向保持在保持平台上的板状物的上表面2a，形成流体膜3的同时，在筒状体12的内部形成流体柱4，从发送器17发出超声波之后根据其反射波到达的时间求出板状物2的厚度。由于筒状体12并不与板状物2接触，因而不会损伤板状物。
文档编号B24B49/02GK1727118SQ200510083608
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月13日 优先权日2004年7月29日
发明者关家一马 申请人:株式会社迪思科