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TW202103834A - 工作夾台之傾斜調整機構 - Google Patents

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TW202103834A
TW202103834A TW109118368A TW109118368A TW202103834A TW 202103834 A TW202103834 A TW 202103834A TW 109118368 A TW109118368 A TW 109118368A TW 109118368 A TW109118368 A TW 109118368A TW 202103834 A TW202103834 A TW 202103834A
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TW
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piezoelectric actuator
work
chuck table
holding surface
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Application number
TW109118368A
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English (en)
Inventor
山中聰
Original Assignee
日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]有效率且確實地調整工作夾台之傾斜度。 [解決手段]一種工作夾台之傾斜調整機構，是配設在加工裝置，前述加工裝置包含工作夾台與加工單元，前述工作夾台具有保持被加工物之保持面，前述加工單元具有對已保持在該工作夾台之被加工物進行加工的加工面，前述傾斜調整機構是調整該保持面對該加工面的平行度，並包含：至少3支支撐柱，支撐該工作夾台且包含配設有積層有壓電元件的壓電致動器且可伸縮之至少1支伸縮支撐柱；直流電源，連接於該壓電致動器；及電壓控制部，控制供給至該壓電致動器的直流電壓值。將受到該電壓控制部所控制之直流電壓值的直流電力供給至該壓電致動器，而控制該伸縮支撐柱的長度來調整該保持面對該加工面的平行度。

Description

工作夾台之傾斜調整機構
本發明是有關於一種以壓電致動器所構成之工作夾台傾斜調整機構。
使用磨削磨石來磨削加工被加工物之磨削裝置具備有工作夾台，前述工作夾台具有保持被加工物之保持面。又，磨削裝置是如專利文獻1所揭示地設置有工作夾台傾斜調整軸，以使保持面變得平行於磨削磨石的加工面。調整軸是配設在以保持面的中心為重心之正三角形的頂點。
如上述專利文獻1所揭示的調整軸具有螺桿軸與馬達，並利用馬達使螺桿軸旋轉來變更工作夾台的傾斜度。螺桿軸是可旋轉地配設在轉台的下方，又，螺桿軸的下端是連結於馬達，在工作夾台配設有供螺桿軸的螺紋部分螺合的螺帽。當旋轉螺桿軸時，工作夾台與轉台間的距離會改變，而可變更工作夾台的傾斜度。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開1996-090376號公報
發明欲解決之課題
近年來，隨著被加工物變大等，保持被加工物的工作夾台也變大，已使其重量變得較重。因為若工作夾台的重量較重時，螺桿軸的螺紋的摩擦即變大，所以有以下問題：儘管使螺桿軸旋轉了預定的角度，卻未能因應於旋轉角度來將工作夾台的傾斜度變更預定量。從而，有以下課題：即使是很重的工作夾台仍然可以進行成變更預定之量的傾斜度。 又，在螺桿軸的旋轉角度較少的情況下，也有因螺紋的摩擦在螺桿軸產生扭轉，而未變更傾斜之問題。 此外，因為上述之轉桿軸具有螺紋構造，且會產生齒隙(backlash)，所以有以下問題：為了適當地變更傾斜而變得必須進行齒隙消除動作，在傾斜調整上需要花費較多時間。 又，也有設成也可進行微量的傾斜調整之課題。 據此，本發明之目的是提供可容易地調整工作夾台之傾斜度的工作夾台之傾斜調整機構。 用以解決課題之手段
根據本發明，可提供一種工作夾台之傾斜調整機構，前述工作夾台之傾斜調整機構是配設在加工裝置，前述加工裝置包含工作夾台與加工單元，前述工夾台具有保持被加工物之保持面，前述加工單元具有對已保持在該工作夾台之被加工物進行加工的加工面，前述傾斜調整機構是調整該保持面對該加工面的平行度，並具備：至少3支支撐柱，支撐該工作夾台且包含配設有積層有壓電元件的壓電致動器且可伸縮之至少1支伸縮支撐柱；直流電源，連接於該壓電致動器；及電壓控制部，控制供給至該壓電致動器的直流電壓值，又，將受到該電壓控制部所控制之直流電壓值的直流電力供給至該壓電致動器，而控制該伸縮支撐柱之長度來調整該保持面對該加工面的平行度。 發明效果
根據本發明之工作夾台之傾斜調整機構，由於可變更供給至壓電致動器的電壓來調整傾斜度，因此可以確實地變更預定之量的傾斜度。又，變得不需要進行以往的齒隙消除，而可以減少作業量。此外，藉由對由電壓控制部供給至壓電致動器的電壓進行微調整，也可進行些微角度的傾斜調整。
用以實施發明之形態
圖1所示之磨削裝置1是藉由使磨削磨石340之加工面340a抵接於已保持在工作夾台2之保持面20a的圓板形狀之半導體晶圓等即被加工物W的上表面Wa來進行磨削加工的磨削裝置，磨削裝置1具備有調整保持面20a對加工面340a的平行度的傾斜調整機構5。以下，說明磨削裝置1及傾斜調整機構5。
如圖1所示，磨削裝置1具備有控制磨削裝置1所具備之各種機構的控制單元9。又，磨削裝置1具備有在Y軸方向上延伸設置的基座10、及豎立設置在基座10之上的+Y方向側的支柱11。
如圖1及圖2所示，在磨削裝置1的基座10之上，具備有例如具有圓板形狀的工作夾台2。工作夾台2具備有吸引部20與支撐吸引部20的框體21，吸引部20的上表面是成為保持被加工物W的保持面20a。 在工作夾台2透過吸引路28而連接有吸引組件27。例如，藉由在已將被加工物W載置於保持面20a的狀態下，使吸引組件27作動，而成為以下情形：當吸引組件27發揮吸引力時，所產生的吸引力會通過吸引路28傳達至保持面20a，而將被加工物W吸引保持於保持面20a。 如圖2所示，在工作夾台2的下方配設有工作台旋轉組件22，前述工作台旋轉組件22具有支撐工作夾台2的工作台基台23、及可旋轉地支撐工作台基台23的支撐部24。與支撐部24相鄰的位置上配設有馬達220，且支撐部24是藉由傳動皮帶221而連結於馬達220。當馬達220作動時，馬達220的旋轉力會藉由傳動皮帶221傳達至支撐部24，並使支撐部24旋轉。藉此，透過工作台基台23而連結於支撐部24的工作夾台2成為以Z軸方向的旋轉軸25為軸來旋轉。 如圖1所示，在工作夾台2的周圍配設有罩蓋12，且在罩蓋12將蛇腹13以在Y軸方向上伸縮自如的方式連結。例如，當藉由未圖示之水平移動組件等驅動而使工作夾台2在Y軸方向上移動時，會變得伴隨於此而使罩蓋12與工作夾台2一體地在Y軸方向上移動，並使蛇腹13伸縮。
如圖1及圖2所示，在基座10之上配設有非接觸式厚度測定組件7，前述非接觸式厚度測定組件7是在被加工物W的磨削中，例如朝向被加工物W的上表面Wa進行雷射的照射等，而測定被加工物W之厚度。
如圖1所示，在支柱11的-Y方向側的側面配設有例如支撐磨削單元3的磨削進給機構4。如圖1所示，磨削單元3具備：具有Z軸方向的旋轉軸35的主軸30、將主軸30支撐成可旋轉的殼體31、以旋轉軸35為軸而旋轉驅動主軸30的馬達32、連接於主軸30之下端的圓環狀的安裝座33、及可裝卸地裝設於安裝座33的下表面的磨削輪34。磨削輪34具備有輪基台341、及在輪基台341的下表面配置排列成環狀之具有大致直方體形狀的複數個磨削磨石340，磨削磨石340的下表面是成為磨削被加工物W的加工面340a。
如圖1所示，磨削進給機構4具備有：具有Z軸方向的旋轉軸45的滾珠螺桿40、對滾珠螺桿40平行地配設的一對導軌41、連結於滾珠螺桿40的上端且以旋轉軸45為軸來使滾珠螺桿40旋動的馬達42、內部的螺帽螺合於滾珠螺桿40且側部滑接於導軌41的升降板43、及連結於升降板43且保持主軸30的支持器44。 藉由利用馬達42來驅動滾珠螺桿40，在滾珠螺桿40以旋轉軸45為軸而旋轉時，即伴隨於此，形成為升降板43被導軌41所引導而在Z軸方向上升降移動，並且使保持在支持器44的磨削單元3在Z軸方向上移動。
如圖1及圖2所示，在磨削裝置1上配設有傾斜調整機構5，前述傾斜調整機構5是調整保持面20a對加工面340a的平行度。傾斜調整機構5具備有伸縮支撐柱51與電壓控制部60。如圖2所示，在工作夾台2的下方配設有內部基座53，在內部基座53之上配設有至少3支支撐柱50。3支支撐柱50之中的至少1支是可在Z軸方向上伸縮的伸縮支撐柱51，前述伸縮支撐柱51具備有積層有壓電元件之壓電致動器510，非伸縮支撐柱51的支撐柱50則是不進行伸縮的固定支撐柱52。 在圖2中，在內部基座53之上配設有1支伸縮支撐柱51與2支固定支撐柱52。再者，3支支撐柱50亦可例如全部為伸縮支撐柱51，亦可2支為伸縮支撐柱51且1支為固定支撐柱52。如圖2所示，在例如3支支撐柱50之上，配設有圍繞工作台基台23的環狀的連結構件54，且連結構件54的側部54a是連結於工作台基台23。如此進行，可讓工作夾台2透過連結構件54及工作台基台23而受到支撐柱50所支撐。
如圖2所示，伸縮支撐柱51是連接於電壓控制部60，電壓控制部60是連接於直流電源6。電壓控制部60具有控制從直流電源6供給至伸縮支撐柱51所具備的壓電致動器510之直流電力的直流電壓值的功能。 可以藉由將受到電壓控制部60所控制之預定的直流電壓值的直流電力供給至壓電致動器510，而使壓電致動器510在Z軸方向上伸縮，並將伸縮支撐柱51調整成預定的長度。藉此，可以將固定支撐柱52作為支點來調節保持面20a對加工面340a的平行度。
在進行使用了上述之磨削裝置1之被加工物W的磨削加工時，可預先進行調整，以使工作夾台2的保持面20a與磨削磨石340的加工面340a變得平行。具體而言，是使直流電源6作動，並且使用電壓控制部60來控制直流電壓值，而將預定的直流電壓值的電力供給至壓電致動器510。藉由將預定之直流電壓值的電力供給至壓電致動器510，可使壓電致動器510在Z軸方向上合宜伸縮，而使伸縮支撐柱51成為預定的長度，且可將固定支撐柱52作為支點來調整保持面20a對加工面340a的平行度。
在已調整保持面20a對加工面340a的平行度後，首先，是在圖1及圖2所示之工作夾台2的保持面20a上，將被加工物W設成其上表面Wa朝上來載置。在已將被加工物W載置於保持面20a的狀態下，控制吸引組件27來使吸引組件27發揮吸引力時，所產生的吸引力會通過吸引路28並傳達到保持面20a，而將被加工物W吸引保持於保持面20a。
並且，在已將被加工物W吸引保持於工作夾台2的保持面20a的狀態下，使用未圖示的水平移動組件等，使工作夾台2在Y軸方向上移動，而如圖1所示，將工作夾台2定位到磨削單元3的下方。接著，使工作台旋轉組件22的馬達220作動，並藉由傳動皮帶221使馬達220的旋轉力傳達至支撐部24，藉此使支撐部24以旋轉軸25為軸來旋轉。藉此，使工作夾台2及已被吸引保持在工作夾台2的保持面20a之被加工物W相同地以旋轉軸25為軸來旋轉。
此外，藉由使用磨削單元3的馬達32並以旋轉軸35為軸來使主軸30旋轉，透過安裝座33來連接於主軸30之磨削輪34的磨削磨石340會相同地以旋轉軸35為軸來旋轉。
在被加工物W以旋轉軸25為軸來旋轉，又，在磨削磨石340以旋轉軸35為軸來旋轉的狀態下，使用圖1及圖2所示之磨削進給機構4使磨削單元3下降來磨削加工被加工物W。具體而言，當利用馬達42來驅動滾珠螺桿40時，滾珠螺桿40即以旋轉軸45為軸來旋轉。伴隨於滾珠螺桿40的旋轉，升降板43會一邊被導軌41所引導一邊逐漸朝-Z方向下降。當升降板43逐漸朝-Z方向下降時，被升降板43所支撐的支持器44及被支持器44所支撐的磨削單元3即逐漸朝-Z方向下降，而使磨削磨石340的加工面340a抵接於已保持在工作夾台2的保持面20a之被加工物W的上表面Wa，並磨削被加工物W。
在被加工物W之磨削中，在例如將被加工物W薄化至成品厚度以前，是使用非接觸式厚度測定組件7來分別測定圖2所示之被加工物W的外周We，中心Wo、以及外周We與中心Wo的中間位置Wh(具有被加工物W之圓的半徑的一半的半徑之圓周上的位置)之3處中的被加工物W的厚度。然後，在該3處之各自的厚度並非均一時，調整工作夾台2的傾斜度，以使3處之測定值變得相等。在此情況下，也是使直流電源6作動，並且使用電壓控制部60且依據上述3處的厚度來控制直流電壓值，而將預定的直流電壓值的電力供給至壓電致動器510。藉由將預定之直流電壓值的電力供給至壓電致動器510，可使壓電致動器510在Z軸方向上合宜伸縮，而使伸縮支撐柱51成為預定的長度，且可將固定支撐柱52作為支點來調整保持面20a對加工面340a的平行度。
如上述，藉由使用電壓控制部60變更供給至壓電致動器510的電壓，可以使伸縮支撐柱51的長度變化來調整保持面20a的傾斜度。藉此，可以確實地變更預定之量的保持面20a的傾斜度。並且，若以已將加工面340a與保持面20a設成平行的狀態來將被加工物W磨削至形成為成品厚度為止時，可以將被加工物W加工成均一的厚度。
又，因為可以藉由使用傾斜調整機構5，而非利用以往的螺桿軸來使壓電致動器510伸縮並變更工作夾台2的保持面20a的傾斜度，所以變得不需要進行齒隙消除，而可以減少傾斜調整所需要的作業量。此外，可以藉由例如在電壓控制部60中稍微改變供給至壓電致動器510的電壓值，而稍微調整工作夾台2的傾斜度，而變得可進行更加細微的傾斜調整。 又，工作台基台為轉台的磨削裝置，是在轉台之上配置有至少2個工作夾台。若支撐該工作夾台之至少3支支撐柱全部為壓電致動器的話，即可以控制直流電壓來使2個工作夾台的上表面高度一致。藉此，因為可以將加工面設成相同高度來加工，所以加工水的供給變得均一，且不會有在2個工作夾台中的加工結果出現差異之情形。 上述之實施形態雖然是針對將本發明之工作夾台之傾斜調整機構適用於磨削裝置的例子進行了說明，但本發明並非限定於此，且可適用於切割裝置、研磨裝置等其他的磨削裝置的工作夾台之傾斜調整。
1:磨削裝置 10:基座 11:支柱 12:罩蓋 13:蛇腹 2:工作夾台 20:吸引部 20a:保持面 21:框體 22:工作台旋轉組件 220,32,42:馬達 221:傳動皮帶 23:工作台基台 24:支撐部 25,35,45:旋轉軸 27:吸引組件 28:吸引路 3:磨削單元 30:主軸 31:殼體 33:安裝座 34:磨削輪 340:磨削磨石 340a:加工面 341:輪基台 4:磨削進給機構 40:滾珠螺桿 41:導軌 43:升降板 44:支持器 5:傾斜調整機構 50:支撐柱 51:伸縮支撐柱 510:壓電致動器 52:固定支撐柱 53:內部基座 54:連結構件 54a:連結構件的側部 6:直流電源 60:電壓控制部 7:非接觸式厚度測定組件 9:控制單元 W:被加工物 Wa:被加工物的上表面 We:被加工物的外周 Wo:被加工物的中心 Wh:外周與中心的中間位置 X,+X,-X,+Y,-Y,+Z,-Z:方向
圖1是表示磨削裝置之整體的立體圖。 圖2是從磨削裝置的側面所觀看到之藉由磨削裝置磨削加工被加工物之情形的截面圖。
2:工作夾台
20:吸引部
20a:保持面
21:框體
22:工作台旋轉組件
220,32:馬達
221:傳動皮帶
23:工作台基台
24:支撐部
25,35:旋轉軸
27:吸引組件
28:吸引路
3:磨削單元
30:主軸
33:安裝座
34:磨削輪
340:磨削磨石
340a:加工面
341:輪基台
4:磨削進給機構
5:傾斜調整機構
50:支撐柱
51:伸縮支撐柱
510:壓電致動器
52:固定支撐柱
53:內部基座
54:連結構件
54a:連結構件的側部
6:直流電源
60:電壓控制部
7:非接觸式厚度測定組件
We:被加工物的外周
Wo:被加工物的中心
Wh:外周與中心的中間位置
X,+Y,-Y,+Z,-Z:方向

Claims (1)

  1. 一種工作夾台之傾斜調整機構，是配設在加工裝置，前述加工裝置包含工作夾台與加工單元，前述工作夾台具有保持被加工物之保持面，前述加工單元具有對已保持在該工作夾台之被加工物進行加工的加工面，前述傾斜調整機構是調整該保持面對該加工面的平行度，並具備： 至少3支支撐柱，支撐該工作夾台，且包含配設有積層有壓電元件的壓電致動器且可伸縮之至少1支伸縮支撐柱； 直流電源，連接於該壓電致動器；及 電壓控制部，控制供給至該壓電致動器的直流電壓值， 又，將受到該電壓控制部所控制之直流電壓值的直流電力供給至該壓電致動器，而控制該伸縮支撐柱之長度，來調整該保持面對該加工面的平行度。
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