CN112170325B - 压电振动板、超声波水喷射装置以及超声波振动变幅器 - Google Patents

压电振动板、超声波水喷射装置以及超声波振动变幅器 Download PDF

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Abstract

提供压电振动板、超声波水喷射装置以及超声波振动变幅器，在使用超声波清洗水对晶片进行清洗的情况下，使从压电振动板振荡的超声波振动不减弱地向清洗水传播，提高超声波清洗水的清洗力。压电振动板(3)包含：圆顶部(30)；边部(31)，其从圆顶部(30)的外周缘向径向外侧伸出；以及环状板(32)，其从边部(31)的外周缘向径向外侧伸出。

Description

压电振动板、超声波水喷射装置以及超声波振动变幅器
技术领域
本发明涉及压电振动板、具有压电振动板的超声波水喷射装置以及具有压电振动板的超声波振动变幅器。
背景技术
在对半导体晶片进行加工的情况下，例如，如专利文献1或专利文献2所公开的那样，从超声波水喷射装置的超声波清洗喷嘴朝向晶片喷射被传播了超声波振动的水，从而向附着在晶片上的加工屑等废物传递超声波振动而将废物从晶片去除。
并且，以往的超声波清洗喷嘴例如具有提供水(清洗水)的提供口、贮存水的贮水部、形成在贮水部的前端的喷射口以及平板形状的超声波振子(压电振动板)。贮水部具有暂时贮存从提供口提供的水的容积，形成为前端朝向喷射口变细的形状。喷射口从贮水部的前端喷射水。而且，压电振动板以与喷射口对置的方式配设在贮水部内。
专利文献1：日本特开平10-151422号公报
专利文献2：日本特开2003-340330号公报
从平板形状的压电振动板向贮存在贮水部内的水传递的超声波振动在贮水部的内壁发生反射。因此，反射后的超声波振动和从压电振动板振荡的超声波振动有时会互相抵消。在该情况下，存在如下的问题：经由清洗水向晶片传播的超声波振动变弱，超声波清洗水的清洗力降低。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供使从压电振动板振荡的超声波振动不减弱地传播到清洗水中而提高超声波清洗水的清洗的超声波水喷射装置。
根据本发明的一个方面，提供压电振动板，其具有：圆顶部；边部，其从该圆顶部的外周缘向径向外侧伸出；以及环状板，其从该边部的外周缘向径向外侧伸出。
根据本发明的另一个方面，提供超声波水喷射装置，其向被加工物喷射传播了超声波振动的水，其中，该超声波水喷射装置具有：贮水部，其暂时贮存从水提供源提供的水；喷射口，其喷射贮存在该贮水部中的水；以及压电振动板，其包含圆顶部、边部以及环状板，该圆顶部与该喷射口对置而配设于该贮水部，向贮存在该贮水部中的水传播超声波振动，该边部从该圆顶部的外周缘向径向外侧伸出，该环状板从该边部的外周缘向径向外侧伸出，该压电振动板的所述圆顶部的凹陷面侧朝向该喷射口，该压电振动板的所述环状板的外周部分被该贮水部的侧壁支承，该超声波水喷射装置使通过向该压电振动板提供高频电力而从该压电振动板产生的超声波振动朝向该喷射口集中，从该喷射口喷射在该贮水部中被传播了该超声波振动的水。
根据本发明的又一个方面，提供超声波振动变幅器，其使超声波振动集中于一点并赋予给被加工物，其中，该超声波振动变幅器具有：压电振动板，其包含圆顶部、边部以及环状板，该边部从该圆顶部的外周缘向径向外侧伸出，该环状板从该边部的外周缘向径向外侧伸出；以及壳体，其使所述圆顶部的凹陷面侧朝向希望使超声波振动集中的该一点侧而对该压电振动板的所述环状板进行支承。
本发明的压电振动板经由环状板而被支承，因此通过适当地设定环状板的厚度、环状宽度(环宽度)以及材质等来放大从压电振动板的圆顶部产生的超声波振动，能够使较大的振幅传播到清洗水或加工水中，能够提高超声波清洗水的清洗效果，并且能够更靠地进行具有改质层等分割起点的被加工物的基于超声波加工水的分割。
向被加工物喷射被传播了超声波振动的水的本发明的超声波水喷射装置的压电振动板的环状板的外周部分被贮水部的侧壁支承，由此，在向压电振动板提供高频电力时，能够使圆顶部的振动被环状板放大的较大振幅的超声波振动传播到清洗水中，能够提高超声波清洗水的清洗效果，并且能够利用超声波清洗水对被加工物的切削槽内进行清洗。
使超声波振动集中于一点并例如经由水赋予给被加工物的本发明的超声波振动变幅器在向压电振动板提供高频电力时，能够使圆顶部的振动被环状板放大的较大振幅的超声波振动向形成于被加工物的改质层等分割起点传播，能够以该分割起点为起点可靠地进行分割。
附图说明
图1是示出具有超声波水喷射装置的旋转清洗机构的一例的立体图。
图2是对使用旋转清洗机构并利用超声波清洗水来清洗被加工物的上表面的状态进行说明的剖视图。
图3是示出具有超声波水喷射装置的切削装置的一例的侧视图。
图4是对使用切削装置对被加工物实施切削加工的状态进行说明的剖视图。
图5是对使用具有超声波振动变幅器的超声波分割装置以分割起点为起点来分割被加工物的状态进行说明的剖视图。
标号说明
W：被加工物；1：旋转清洗机构；10：旋转工作台；103：旋转工作台旋转构件；12：水提供管；17：回旋电动机；18：回旋轴；19：水提供源；2：超声波水喷射装置；20：贮水部；20A：第一室；20B：第二室；200：底板；201：顶板；202：侧壁；202a：水提供口；205：喷嘴部；205a：喷射口；3：压电振动板；30：圆顶部；301：第1电极板；302：第2电极板；304：压电材料；31：边部；32：环状板；39：高频电源；390：布线；W1：被加工物；S：分割预定线；D：器件；T：划片带；M：切削槽；4：切削装置；40：卡盘工作台；40a：保持面；42：切削单元；420：主轴；423：切削刀具；424：刀具罩；425：切削水喷嘴；426：支承块；428：旋转轴；49：水提供源；W2：被加工物；S2：分割预定线；D2：器件；N：分割起点；T2：带；7：超声波分割装置；75：水槽；750：侧壁；751：底板；72：载置工作台；73：X轴移动构件；77：Y轴移动构件；78：Z轴移动构件；79：对准构件；8：超声波振动变幅器；80：壳体。
具体实施方式
(具有超声波水喷射装置的旋转清洗机构)
图1所示的旋转清洗机构1例如具有：旋转工作台10，其对被加工物W进行保持；本发明的超声波水喷射装置2，其对旋转工作台10所保持的被加工物W喷射清洗水；以及未图示的外壳，其围绕旋转工作台10。
被加工物W例如是外形为圆形的半导体晶片，在图1中朝向上侧的上表面Wa是被清洗面。在图1中朝向下侧的被加工物W的下表面Wb例如粘贴有未图示的保护带而被保护。
旋转工作台10例如其外形为圆形板状，具有由多孔部件等构成并吸附被加工物W的吸附部100和支承吸附部100的框体101。吸附部100与未图示的吸引源连通，通过将由吸引源吸引而产生的吸引力传递到吸附部100的露出面即与框体101的上表面形成为同一面的保持面100a，旋转工作台10能够将被加工物W吸引保持在保持面100a上。在旋转工作台10的下侧配设有旋转工作台旋转构件103，该旋转工作台旋转构件103由电动机和轴向为Z轴方向(铅垂方向)的主轴等构成，通过旋转工作台旋转构件103，旋转工作台10能够在水平面内进行旋转。
在本实施方式中，超声波水喷射装置2被安装于在旋转工作台10的上方能够回旋的水提供管12的前端。水提供管12沿水平方向延伸，在其后端侧经由树脂管或接头而连通有由泵等构成并能够送出清洗水(例如，纯水)的水提供源19。
在水提供管12的后端侧连结有轴向为Z轴方向的回旋轴18，回旋轴18能够通过与其下端连结的回旋电动机17进行旋转。另外，水提供管12具有从回旋轴18的上端至少到达旋转工作台10的中心的长度。由此，回旋轴18能够使配设在水提供管12的前端的超声波水喷射装置2从旋转工作台10所保持的被加工物W的外周缘移动到中心。
图1、2所示的本发明的超声波水喷射装置2是向被加工物W喷射被传播了超声波振动的清洗水的装置，如图2所示，具有：贮水部20，其暂时贮存从水提供源19提供的水；喷射口205a，其喷射贮存在贮水部20中的水；以及本发明的压电振动板3，其与喷射口205a对置而配置于贮水部20，向贮存在贮水部20中的水传播超声波振动。
贮水部20例如形成为大致圆柱状，具有底板200、在Z轴方向上与底板200对置的顶板201、以及与底板200和顶板201连结的大致圆筒状的侧壁202。
贮水部20内被本发明的压电振动板3划分为上下的2个室(即，比压电振动板3靠上侧的第一室20A和比压电振动板3靠下侧的第二室20B)。并且，在下侧的第二室20B侧的侧壁202上形成有贯穿侧壁202的水提供口202a，该水提供口202a与水提供管12连通。因此，水提供源19提供的清洗水被暂时贮存在贮水部20的第二室20B内。
在底板200上形成有向-Z方向侧突出的喷嘴部205。喷嘴部205例如朝向其前端的喷射清洗水的喷射口205a逐渐缩径。另外，喷嘴部205也可以是不朝向喷射口205a缩径的形状。
本发明的压电振动板3在贮水部20内配置在与喷射口205a对置的位置，具有：圆顶部30；边部31，其从圆顶部30的外周缘沿径向向外侧伸出；以及环状板32，其从边部31的外周缘沿径向向外侧伸出。
圆顶部30例如与高频电源39电连接，通过将第1电极板301、压电材料304以及第2电极板302在Z轴方向上重叠起来而构成。第1电极板301、压电材料304以及第2电极板302例如由作为陶瓷的一种的压电元件构成，但并不限于此。第1电极板301、压电材料304以及第2电极板302均形成为圆顶形状。
第1电极板301、压电材料304以及第2电极板302以凹陷侧朝向喷射口205a的方式重叠。第1电极板301、第2电极板302安装有未图示的电极，经由该电极和布线390与高频电源39连接，该高频电源39施加交流电压而将高频电力提供给压电振动板3。
第2电极板302的凸侧的上表面隔着压电材料304而与第1电极板301的下表面紧贴，第2电极板302的凹陷侧的下表面即圆顶部30的与喷射口205a对置的下表面成为朝向暂时贮存在贮水部20的第二室20B内的清洗水辐射超声波振动的辐射面302b。另外，在本实施方式中，压电振动板3的辐射面302b形成为类似于球形的一部分的内表面的圆顶形状，但也可以形成为类似于研钵的内表面的圆顶形状。即，辐射面302b只要构成为使超声波振动朝向喷射口205a集中即可。
从圆顶部30的第2电极板302的外周缘沿径向向外侧一体地伸出的圆环板状的边部31由与圆顶部30相同的压电元件等构成。
例如，从边部31的外周缘沿径向向外侧伸出的环状板32的外周部分被贮水部20的侧壁202支承而将圆顶部30在贮水部20内中空固定。环状板32的厚度例如为0.1mm到0.2mm，环状宽度(环宽度)例如为3.0mm，材质优选例如不锈钢。并且，环状板32的外周部分的2.0mm的宽度部分被侧壁202支承，圆顶部30的外周与侧壁202之间为1.0mm。并且，环状板32使超声波振动在这1.0mm的部分中放大。另外，圆顶部30的辐射面302b的直径形成为16mm，边部31的直径形成为20mm。
以下，对使用图1、2所示的旋转清洗机构1来清洗被加工物W的情况进行说明。首先，使被加工物W的中心与旋转工作台10的保持面100a的中心大致一致而将被加工物W载置在保持面100a上。然后，将由未图示的吸引源动作而产生的吸引力传递到保持面100a，由此，旋转工作台10对被加工物W进行吸引保持。
之后，如图2所示，旋转工作台旋转构件103使旋转工作台10进行旋转。并且，图1所示的回旋电动机17使回旋轴18进行旋转，由此，超声波水喷射装置2从旋转工作台10的外侧的退避位置移动到被加工物W的上方，喷射口205a与被加工物W的上表面Wa对置。
从水提供源19送出被加压的水，该水通过水提供管12而被暂时贮存在超声波水喷射装置2的贮水部20的第二室20B中。在贮水部20的第二室20B内贮存规定的量的水而使第二室20B内的水压上升，从喷射口205a朝向下方喷射清洗水。另外，通过从水提供源19持续提供水，在第二室20B内始终贮存有规定的量的水。
并且，高频电源39向压电振动板3提供高频电力。即，通过高频电源39以规定的频率(例如，1MHz～3MHz)反复进行电压施加的接通和断开，从而使第1电极板301和压电材料304产生上下方向的伸缩运动。而且，该伸缩运动成为机械的超声波振动。第2电极板302通过与第1电极板301的振动共振，从在喷射口205a侧观察时平缓地凹陷的凹面即辐射面302b向贮存在贮水部20的第二室20B中的水传播超声波振动。并且，从作为凹面的辐射面302b传播到该水中的超声波振动朝向喷射口205a集中。
通过适当设定辐射面302b的曲率和从辐射面302b到喷射口205a的距离，能够使从压电振动板3的辐射面302b产生并传播到水中的超声波振动在从喷射口205a朝向下方例如几毫米～几十毫米左右的范围内的规定的位置(例如，被加工物W的上表面Wa)处形成焦点并集中在该位置。然后，将从喷嘴部205的喷射口205a朝向外部喷射的清洗水作为被传播了超声波振动的超声波清洗水来喷射，从而能够通过该超声波清洗水对被加工物W的上表面Wa进行清洗。
这里，通过图2所示的环状板32，产生超声波振动的圆顶部30处于未被贮水部20的侧壁202直接保持的状态，因此，在向压电振动板3提供高频电力时，圆顶部30容易振动，能够使由环状板32放大的振幅大的超声波振动有效地传播到清洗水中。
由此，附着在被加工物W的上表面Wa上的加工屑等通过超声波清洗水而发生振动并从上表面Wa离开，通过由旋转工作台10的旋转产生的离心力，与超声波清洗水一起在被加工物W的上表面Wa上朝向径向外侧流动，并从旋转工作台10上向未图示的外壳流下。并且，例如，超声波水喷射装置2以通过被加工物W的中心上方并在被加工物W的上方按照规定的角度往复的方式回旋移动，从而通过超声波清洗水对被加工物W的上表面Wa的整个面进行清洗。
如上所述，本发明的压电振动板3具有：圆顶部30；边部31，其从圆顶部30的外周缘沿径向向外侧伸出；以及环状板32，其从边部31的外周缘沿径向向外侧伸出，由此，能够经由环状板32将压电振动板3配设在作为配设部位的贮水部20的侧壁202，即，能够使产生超声波振动的圆顶部30处于未被贮水部20的侧壁202直接保持的状态。因此，在向压电振动板3提供高频电力时，圆顶部30容易振动。并且，通过设定环状板32的厚度、环状宽度(环宽度)以及材质等以使从压电振动板3的圆顶部30产生的超声波振动被环状板32放大，从而能够使从压电振动板3产生的例如频率为1MHz～3MHz的超声波振动以比以往大的振幅传播到清洗水中，能够提高清洗水的清洗效果。并且，从压电振动板3向清洗水传播了超声波振动的超声波清洗水与以往相比能够扩大清洗宽度，能够缩短清洗时间。并且，即使被加工物W的被清洗面即上表面Wa是凸凹不平的，从压电振动板3向清洗水传播了超声波振动的超声波清洗水也能够通过超声波振动将积存在凹陷部分的污染物振出而进行清洗。
如上所述，向被加工物W喷射传播了超声波振动的清洗水的本发明的超声波水喷射装置2具有：贮水部20，其暂时贮存从水提供源19提供的水；喷射口205a，其喷射贮存在贮水部20中的水；以及压电振动板3，其与喷射口205a对置而配设于贮水部20，向贮存在贮水部20中的水传播超声波振动，压电振动板3的圆顶部30的凹陷面侧(辐射面302b侧)朝向喷射口205a，通过压电振动板3的环状板32的外周部分被贮水部20的侧壁202支承，能够使通过向压电振动板3提供高频电力而从压电振动板3产生的超声波振动朝向喷射口205a集中，从喷射口205a喷射在贮水部20中被传播了超声波振动的清洗水。即，产生超声波振动的压电振动板3的圆顶部30处于未被贮水部20的侧壁202直接保持的状态，在向压电振动板3提供高频电力时，圆顶部30容易振动。而且，能够使由环状板32放大的比以往大的振幅的超声波振动传播到清洗水中，能够提高超声波清洗水的清洗效果。
(具有超声波水喷射装置的切削装置)
如图3所示，本发明的超声波水喷射装置2也可以配设在通过切削单元42对卡盘工作台40所保持的被加工物W1实施切削加工的切削装置4中。切削装置4的卡盘工作台40例如其外形为圆形板状，能够在由多孔部件等构成并与未图示的吸引源连通的平坦的保持面40a上对被加工物W1进行吸引保持。卡盘工作台40能够沿X轴方向往复移动，并且能够以轴向为Z轴方向的未图示的旋转轴为轴进行旋转。
图3所示的被加工物W1例如是以硅为原材料的圆形的半导体晶片，在朝向上侧的正面W1a上，在由多条分割预定线S划分出的格子状的区域中形成有器件D。并且，被加工物W1的朝向下侧的背面W1b粘贴有划片带T而被保护。例如，被加工物W1的厚度为以往的一倍即1mm。另外，被加工物W1除了硅以外，也可以由砷化镓、蓝宝石、陶瓷、树脂、氮化镓或碳化硅等构成，其外形也可以不是圆形状，例如可以形成为矩形状。并且，被加工物W1也可以由未图示的环状框架经由划片带T可装卸地被支承。
切削单元42例如具有：主轴420，其轴向为Y轴方向；圆环状的切削刀具423，其安装于主轴420；以及刀具罩424，其覆盖切削刀具423，该切削单元42能够在Z轴方向(铅垂方向)和与Z轴方向在水平面内垂直的Y轴方向上往复移动。而且，随着未图示的电动机对主轴420进行旋转驱动，切削刀具423也高速地进行旋转。
图1所示的刀具罩424在其中央区域具有大致圆形的开口，安装在主轴420的前端侧的切削刀具423被收纳在该大致圆形的开口中。刀具罩424固定在将主轴420支承为能够旋转的未图示的主轴壳体上。
刀具罩424对从Y方向侧观察时为大致L字形状的一对切削水喷嘴425(仅图示一方)进行支承。一对切削水喷嘴425以从刃厚方向(Y轴方向)两侧夹着切削刀具423的下部的方式在X轴方向上互相平行地延伸。一对切削水喷嘴425的各自的上端经由树脂管490等而与水提供源49连通。一对切削水喷嘴425在与切削刀具423的侧面对面的内侧面具有多个缝，通过从缝喷射的切削水对切削刀具423与被加工物W1的接触部位即加工点进行冷却和清洗。
在刀具罩424的+X方向侧的侧面安装有对超声波水喷射装置2进行支承的支承块426，在支承块426上以沿Z轴方向延伸的方式配设有水提供管427，该水提供管427的另一端侧经由树脂管491而与水提供源49连通。而且，水提供管427的一端侧与安装在支承块426的下端侧的超声波水喷射装置2的水提供口202a(参照图4)连接。
超声波水喷射装置2经由旋转轴428而安装在图3所示的支承块426上，能够沿箭头A方向进行角度调整。而且，从超声波水喷射装置2的喷射口205a喷射的清洗水从切削刀具423的外周方向被提供到切削刀具423与被加工物W1的接触部位即加工点。
以下，对使用图3所示的切削装置4来切削被加工物W1的情况进行说明。首先，被加工物W1以正面W1a为上侧的方式载置在卡盘工作台40的保持面40a上。然后，将由未图示的吸引源产生的吸引力传递到保持面40a，由此，卡盘工作台40在保持面40a上对被加工物W1进行吸引保持。并且，被加工物W1的中心与保持面40a的
在被加工物W1被卡盘工作台40保持之后，通过未图示的对准构件来检测被加工物W1的应使切削刀具423切入的分割预定线S的Y轴方向上的坐标位置。随着检测到分割预定线S的坐标位置，切削单元42沿Y轴方向移动，进行作为目标的分割预定线S与切削刀具423的Y轴方向上的对位。
在上述对位之后，保持被加工物W1的卡盘工作台40按照规定的切削进给速度被向-X方向进给。并且，切削单元42向-Z方向下降，例如，切削单元42被定位在切削刀具423切开被加工物W1的背面W1b并到达划片带T的规定的高度位置。
未图示的电动机如图4所示那样使主轴420从纸面近前侧观察时绕顺时针方向高速旋转，固定于主轴420的切削刀具423与此相伴地一边高速旋转一边向被加工物W1切入，对分割预定线S进行切削，形成图4所示的沿着分割预定线S的切削槽M(全切割槽M)。另外，被加工物W1也可以不被全切割，而被半切割。
在切削加工中，通过图3所示的一对切削水喷嘴425从切削刀具423的刃厚方向(Y轴方向)对切削刀具423与被加工物W1的接触部位(加工点)及其周围喷射切削水，接触部位(加工点)及其周围被冷却和清洗。
并且，在切削加工中，从水提供源49提供被加压的水，该水通过水提供管427并暂时贮存在超声波水喷射装置2的贮水部20的第二室20B中。然后，第二室20B内的水压上升，从喷射口205a朝向斜下方喷射清洗水，从切削刀具423的外周方向提供到切削刀具423与被加工物W1的接触部位即加工点。另外，通过从水提供源49持续提供水，在第二室20B内始终贮存有规定的量的水。
并且，通过图4所示的高频电源29向配设在超声波水喷射装置2的贮水部20内的本发明的压电振动板3提供高频电力，从在喷射口205a侧观察时平缓地凹陷的凹面即压电振动板3的辐射面302b向贮存在贮水部20的第二室20B中的水传播例如频率为1MHz～3MHz的超声波振动。并且，从作为凹面的辐射面302b传播到该水中的超声波振动朝向喷射口205a集中。
通过适当设定辐射面302b的曲率和从辐射面302b到喷射口205a的距离，能够使从辐射面302b产生并传播到清洗水中的超声波振动在从喷射口205a朝向斜下方例如几毫米～几十毫米左右的范围内的规定的位置、即切削刀具423与被加工物W1的接触部位(加工点)处形成焦点并集中于加工点。这样，能够使从喷嘴部205的喷射口205a朝向外部喷射的清洗水作为传播了超声波振动的超声波清洗水来喷射，通过该超声波清洗水将在该加工点产生的切削屑从切削槽M内清洗去除。
这里，通过图4所示的环状板32，产生超声波振动的圆顶部30处于未被贮水部20的侧壁202直接保持的状态，因此，在向压电振动板3提供高频电力时，圆顶部30容易振动，能够使由环状板32放大的振幅比以往大的超声波振动有效地传播到清洗水中。因此，具有本发明的压电振动板3的超声波水喷射装置2能够通过喷射的超声波清洗水来有效地将切削屑从厚度比以往厚例如1mm的被加工物W1的深度较深的切削槽M内清洗去除。
当被加工物W1被进给到切削刀具423切削完一条分割预定线S的X轴方向的规定的位置时，被加工物W1的切削进给被暂时停止，切削刀具423从被加工物W1分离，接着，卡盘工作台40按照相邻的分割预定线S的间隔的量沿Y轴方向被分度进给，并且卡盘工作台40向+X方向移动而回到原点位置。依次进行同样的切削，对同方向的全部的分割预定线S进行切削。接着，在卡盘工作台40旋转90度之后进行同样的切削，由此，全部的分割预定线S被纵横地全切割，被加工物W1被分割成具有器件D的各个芯片。
(具有超声波振动变幅器的超声波分割装置)
图5所示的超声波分割装置7是如下的装置：使从本发明的超声波振动变幅器8产生的超声波振动集中在一点并例如经由水赋予给被加工物W2，从而对被加工物W2进行分割。
图5所示的被加工物W2例如是原材料由硅构成的圆形的半导体晶片，在被加工物W2的朝向下侧的状态的正面W2a上以互相垂直的方式设定有多条分割预定线S2。而且，在由分割预定线S2划分出的多个格子状的区域中分别形成有器件D2。被加工物W2的正面W2a粘贴有直径与被加工物W2大致相同的带T2(例如，扩展带T2)而被保护。在被加工物W2沿着分割预定线S2被分割成各个芯片的情况下，带T2防止芯片发生散乱。另外，被加工物W2并不限于硅晶片。并且，被加工物W2也可以由未图示的环状框架经由带T2可装卸地支承。
被加工物W2被沿着分割预定线S2照射对于被加工物W2具有透过性的波长的激光束，从而在被加工物W2内部的规定深度的位置沿着在X轴方向和Y轴方向上延伸的分割预定线S2呈直线状连续地形成分割起点N(改质层N)。
另外，分割起点N是通过激光束的照射而使被加工物W2的内部改质从而使强度比周围降低的区域。可以从分割起点N向被加工物W2的正面W2a或背面W2b分别延伸出裂纹。并且，在本实施方式中，分割起点N在被加工物W2的厚度方向(Z轴方向)上也形成有多段，但也可以在被加工物W2的厚度方向上仅形成1段。
如图5所示，超声波分割装置7具有水槽75。能够淹没整个被加工物W2的水槽75由侧壁750和与侧壁750的下部一体连接的底板751构成，并且该水槽75例如与能够提供纯水的未图示的水提供源连通。
在底板751上配设有用于载置被加工物W2的载置工作台72。载置工作台72具有与X轴Y轴平面平行的平坦的载置面72a，能够通过轴向为Z轴方向的未图示的旋转轴在X轴Y轴平面内至少进行90度旋转。例如，在载置工作台72的周围沿周向隔开均等间隔地配设有多个夹具，该夹具用于在被加工物W2能够由未图示的环状框架进行装卸的情况下对该环状框架进行夹持固定。
水槽75能够通过配设在水槽75的下侧的X轴移动构件73沿X轴方向往复移动。使水槽75沿X轴方向移动的X轴移动构件73例如具有：X轴基座730，其沿X轴方向延伸；滚珠丝杠731，其配设在X轴基座730上，具有X轴方向的轴心；一对导轨732，它们与滚珠丝杠731平行地配设；以及电动机733，其使滚珠丝杠731转动。
在水槽75的底板751的下表面中央配设有与滚珠丝杠731螺合的螺母750a，在底板751的下表面的Y轴方向两侧的区域配设有与一对导轨732缓嵌合的滑块750b。而且，当电动机733使滚珠丝杠731进行转动时，与此相伴地，水槽75被一对导轨732引导而沿X轴方向直线移动。
图5所示的本发明的超声波振动变幅器8能够通过Y轴移动构件77在水槽75的上方水平地沿Y轴方向往复移动。Y轴移动构件77具有：直线移动轴770，其沿Y轴方向延伸；以及Y轴可动部件771，其能够在直线移动轴770上沿Y轴方向自由地滑动移动。而且，在Y轴可动部件771上经由Z轴移动构件78配设有超声波振动变幅器8。
Z轴移动构件78具有：直线移动轴780，其沿与X轴Y轴平面垂直的Z轴方向(铅垂方向)延伸；以及Z轴可动部件781，其能够在直线移动轴780上沿Z轴方向自由地滑动移动。而且，在Z轴可动部件781上安装有超声波振动变幅器8。
本发明的超声波振动变幅器8配设于超声波分割装置7，使超声波振动集中于一点并赋予到载置工作台72所载置的被加工物W2上，其中，该超声波振动变幅器8具有：前面使用图2说明的本发明的压电振动板3；以及壳体80，其使压电振动板3的圆顶部30的凹陷面侧(辐射面302b侧)朝向希望使超声波振动集中的一点侧而对压电振动板3的环状板32进行支承。
壳体80例如具有圆形的顶板800和与顶板800连结的圆筒状的侧壁801。与高频电源39电连接的压电振动板3的环状板32的外周部分在圆顶部30的凹陷的辐射面302b侧朝向下方的状态下被侧壁801支承，圆顶部30在壳体80内被中空固定。
超声波分割装置7例如具有对准构件79，该对准构件79检测沿着被加工物W2的分割预定线S2在被加工物W2的内部形成的分割起点N的位置。对准构件79例如具有：未图示的红外线照射构件，其向被加工物W2照射红外线；光学系统，其捕捉红外线；以及红外线照相机790，其输出与红外线对应的电信号，由拍摄元件(红外线CCD)等构成。
以下，对使用图5所示的超声波分割装置7以分割起点N为起点来分割被加工物W2的情况进行说明。
首先，被加工物W2以正面W2a的相反面即背面W2b为上侧的方式载置在水槽75内的载置工作台72的载置面72a上。然后，通过公知的方法将被加工物W2固定在载置工作台72上。即，在被加工物W2例如由未图示的环状框架和带T2支承的情况下，该环状框架由夹具固定。
之后，通过使图1所示的载置工作台72旋转规定的角度θ，实施使分割预定线S2与X轴方向平行地对准的θ对准(平行对准)。另外，在超声波分割装置7具有使分割预定线S2与X轴方向平行而将被加工物W2载置于载置工作台72的机构的情况下，也可以不进行该θ对准。
并且，与θ对准并行地，通过对准构件79来检测分割预定线S2。这里，形成有分割预定线S2的被加工物W2的正面W2a位于下侧，不与对准构件79直接对置，但能够通过红外线照相机790从背面W2b侧透过被加工物W2而对分割预定线S2进行拍摄。然后，根据由红外线照相机790取得的图像，实施图案匹配等图像处理，从而能够检测被加工物W2的正面W2a的分割预定线S2的水平面内的Y轴坐标位置、即分割起点N的水平面内的Y轴坐标位置。
接着，未图示的水提供源向水槽75内提供水，从而使水槽75内充满规定的量的水。由此，通过贮存在水槽75内的水将载置工作台72所保持的被加工物W2淹没。
Y轴移动构件77使超声波振动变幅器8沿Y轴方向移动而将超声波振动变幅器8定位在规定的Y轴坐标位置，使得被检测出坐标位置的作为目标的分割预定线S2与例如超声波振动变幅器8的压电振动板3的圆顶部30的中心一致。
并且，Z轴移动构件78使超声波振动变幅器8沿Z轴方向升降而将超声波振动变幅器8定位在规定的高度，使得使压电振动板3的超声波集中的焦点与在被加工物W2内部形成的分割起点N的高度大致一致。另外，使压电振动板3的超声波集中的焦点的高度也可以与被加工物W2的背面W2b的高度一致。
通过高频电源39向压电振动板3提供高频电力，从压电振动板3的辐射面302b向贮存在水槽75中的水传播例如频率为1MHz～3MHz的超声波振动。通过适当地设定辐射面302b的曲率等，从辐射面302b产生并传播到水中的超声波振动在被加工物W2内的分割起点N处形成焦点并集中于分割起点N。
通过以规定的加工进给速度例如向-X方向(纸面里侧)送出水槽75，对沿着在X轴方向上延伸的分割预定线S2形成的分割起点N赋予超声波振动，被加工物W2以分割起点N为起点沿着分割预定线S2被分割。
当水槽75沿-X方向被送至沿着1条分割预定线S2对分割起点N赋予完超声波振动的规定的位置时，超声波振动变幅器8沿Y轴方向移动，进行与在-X方向的加工进给中作为基准的分割预定线S2相邻的分割预定线S2与超声波振动变幅器8的Y轴方向上的对位。水槽75被向返方向即+X方向(纸面近前侧)加工进给，与往方向上的超声波振动对被加工物W2的赋予同样，对被加工物W2赋予超声波振动。在依次沿着在X轴方向上延伸的全部的分割预定线S2进行了同样的超声波振动对被加工物W2的赋予之后，当使载置工作台72旋转90度之后进行了同样的超声波振动对被加工物W2的赋予时，全部的分割预定线S2以分割起点N为起点被纵横地分割，被加工物W2被分割成具有器件D2的各个芯片。
如上所述，使超声波振动集中于一点并例如经由水赋予给被加工物W2的本发明的超声波振动变幅器8具有：压电振动板3；以及壳体80，其使压电振动板3的圆顶部30的凹陷的辐射面302b侧朝向希望使超声波振动集中的一点侧而对压电振动板3的环状板32进行支承，由此，产生超声波振动的压电振动板3的圆顶部30没有被壳体80直接保持，因此，在向压电振动板3提供高频电力时，圆顶部30容易振动。并且，能够按照与以往相比圆顶部30的振动被环状板32放大的较大的振幅例如向水传播超声波振动，能够通过经由水对具有分割起点N的被加工物W2赋予超声波振动而可靠地进行分割。

Claims (3)

1.一种压电振动板，其具有：
圆顶部；
边部，其从该圆顶部的外周缘向径向外侧伸出；以及
环状板，其从该边部的外周缘向径向外侧伸出，
向该圆顶部提供高频电力而使被该环状板支承的该边部和该圆顶部能够进行振动。
2.一种超声波水喷射装置，其向被加工物喷射传播了超声波振动的水，其中，
该超声波水喷射装置具有：
贮水部，其暂时贮存从水提供源提供的水；
喷射口，其配置在该贮水部的下侧，该喷射口将贮存在该贮水部中的水向该贮水部的外侧喷射；以及
权利要求1所述的压电振动板，其与该喷射口对置而配设于该贮水部的上侧，该压电振动板向贮存在该贮水部中的水传播超声波振动，
该压电振动板的所述圆顶部的凹陷面侧与该喷射口对置，该压电振动板的所述环状板的外周部分被该贮水部的侧壁支承，
该超声波水喷射装置使通过向该压电振动板提供高频电力而从该压电振动板产生的超声波振动朝向该喷射口集中，从该喷射口喷射在该贮水部中被传播了该超声波振动的水。
3.一种超声波振动变幅器，其使超声波振动集中于一点并赋予给被加工物，其中，
该超声波振动变幅器具有：
权利要求1所述的压电振动板；以及
壳体，其使所述圆顶部的凹陷面侧朝向希望使超声波振动集中的该一点侧而对该压电振动板的所述环状板进行支承。
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