JP6596356B2 - かしめ治具及びそれを使用する製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、半導体ウエハの熱処理等に使用される基板支持装置を加工するかしめ治具と、かしめ治具を使用する基板支持装置の製造方法に関する。

半導体の製造プロセスにおいて、ウエハ等の基板を熱処理するために、加熱機能等を有した基板支持装置が使用されている。基板支持装置は、ヒータユニットを内蔵したプレート部材を備え、プレート部材の上面に基板を載置して加熱する。

万が一、プレート部材に汚染の原因となる微粒子等が存在していると、プレート部材と密着した基板の裏面に微粒子等が付着して半導体の品質が損なわれる。このような問題を解決するために、基板とプレート部材との間にわずかな隙間を設け、基板をプレート部材と密着させずに熱処理できる基板支持装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許第４６２９５７４号公報

この基板支持装置は、平坦な上面を有する金属製のプレート部材と、プレート部材の上面の複数箇所に形成された穴と、穴に収容された球形のスペーサ部材と、を具備している。スペーサ部材は、その上端部がプレート部材の上面からわずかに突出しており、穴の開口縁部を塑性変形させたかしめ部によって抜け止めされている。

寸法精度が高いスペーサ部材を使用し、ＮＣ工作機械によって均一な深さの穴を形成していれば、プレート部材の上面から突出したスペーサ部材の上端部の高さは均一になるはずである。ところが、スペーサ部材が穴の底に当接していない状態でかしめ部を形成すると、スペーサ部材と穴の底との間隙の分だけスペーサ部材の上端部の高さがばらついてしまう。穴の底に当接させるために作業者の手でスペーサ部材を都度位置補正するのは大変手間がかかる。

本発明の目的は、突出部材を退避させた状態で刃部の高さを校正できることにより、ＮＣ工作機械を適用できるとともに、スペーサ部材の位置を補正した状態で穴の縁部を塑性変形させることにより、スペーサ部材の上端部の高さを均一にできるかしめ治具を提供することである。

実施形態によれば、かしめ治具は、円筒形の本体と、刃先がＶ形に尖った刃部と、突出部材と、付勢部材と、係止手段と、を具備している。付勢部材は、突出部材を刃部から突出させる方向に付勢している。係止手段は、突出部材を本体に係止する。突出部材は、本体に内嵌されている。突出部材は、係止手段に係止されない状態において、付勢部材の付勢力によって先端部を刃先から突出させた突出位置に保持される。係止手段に係止された状態において、付勢部材の付勢力に抗して先端部を刃先よりも没入させた没入位置に保持される。

このとき、突出部材は、先端部よりも大径に形成された肩部をさらに有してもよい。係止手段は、係止孔と、係止ピンと、を有してもよい。係止孔は、本体に形成され、本体の中心軸と直交する平面上に位置するとともに、中心軸と交わらない弦の位置において本体を貫通している。係止ピンは、係止孔に挿入されると、付勢部材が突出部材を付勢する方向とは反対側から突出部材の肩部に当接する。

突出部材の先端部は、基端に向かって凹むように形成されてもよい。付勢部材の付勢力に抗して突出部材に及ぼされた荷重を測定する荷重センサをさらに具備してもよい。荷重センサは、突出部材がスペーサ部材と当接しているか否か検知できる。

突出部材は、先端から基端まで貫通する貫通孔を有してもよい。突出部材と接続された真空源をさらに具備してもよい。貫通孔の真空度を測定する真空度センサをさらに具備してもよい。真空源が、貫通孔を介して先端部にスペーサ部材を吸着できる。真空度センサにより先端部にスペーサ部材が吸着されているか否か検知できる。突出部材に接続された光センサをさらに具備してもよい。光センサが貫通孔を介して反射率を測定することにより、先端部の延長上にスペーサ部材が配置されているか否か検知できる。

実施形態によれば、半導体ウエハ支持装置の製造方法は、穿孔ステップと、スペーサ配置ステップと、治具装着ステップと、治具位置補正ステップと、スペーサ位置補正ステップと、かしめステップと、を具備している。穿孔ステップでは、金属製のプレート部材の平坦な上面に複数の穴を形成する。スペーサ配置ステップでは、穴にスペーサ部材をそれぞれ挿入する。治具装着ステップでは、かしめ治具をＮＣ工作機械に取り付ける。かしめ治具は、刃部と、刃部から突出する方向に付勢された突出部材と、を備えている。治具位置補正ステップでは、突出部材を刃部よりも没入させた状態で刃部の高さを校正する。この校正結果により、ＮＣ工作機械に所定のかしめ位置を設定する。スペーサ位置補正ステップでは、突出部材を刃先から突出させた状態で、かしめ治具を下降させる。そして、スペーサ部材を突出部材で押圧し穴の底に当接させる。かしめステップでは、突出部材の付勢力に抗して刃部をかしめ位置までさらに下降させる。そして、刃部により穴の縁部を塑性変形させてスペーサ部材を固定する。

スペーサ位置補正ステップにおいて、穴にスペーサ部材が収容されているか否か検知し、スペーサ部材が収容されていない場合、かしめステップに進まないでかしめ治具の下降を中断してもよい。

各実施形態に係る基板支持装置を示す斜視図である。 図１に示されたスペーサ配置部の詳細を示す断面図である。 かしめ治具がＮＣ工作機械に装着された状態を示す斜視図である。 第１の実施形態のかしめ治具を示す断面図である。 図３に示された突出部材が没入位置に保持された状態を示す断面図。 第１の実施形態のかしめ治具を使用する基板支持装置の製造方法に含まれる穿孔ステップを示す断面図である。 図６から続くスペーサ配置ステップを示す断面図である。 図７から続く治具位置補正ステップを示す断面図である。 図８から続くスペーサ位置補正ステップの一部を示す断面図である。 図９から続くスペーサ位置補正ステップの一部を示す断面図である。 図１０から続くかしめステップを示す断面図である。 本発明の製造方法によって得られた基板支持装置のスペーサ部材の計算ボール直径を示す図である。 スペーサ部材の位置を補正しないで穴の縁部を塑性変形させた基板支持装置の計算ボール直径を示すグラフ図である。 図６に示された穴の変形例を示す断面図である。 図１４に示された穴に適用された本発明の製造方法を示す断面図である。 第２の実施形態のかしめ治具を模式的に示す断面図である。 第３の実施形態のかしめ治具を模式的に示す断面図である。 第４の実施形態のかしめ治具を模式的に示す断面図である。

まず、図１及び図２を参照して本発明により製造される基板支持装置について説明する。
図１に示すように、本発明により製造される基板支持装置１は、例えば、アルミニウム合金等の金属からなる円盤形のプレート部材２を備えている。プレート部材２は、ヒータユニットを内蔵しており、上面２Ａに載置された半導体ウエハ等の基板を所定の温度に加熱できる。

上面２Ａは、機械加工等によって平坦に仕上げられており、複数のスペーサ配置部３と、複数の透孔４とが設けられている。透孔４には、上面２Ａに載置された基板を押し上げるためのイジェクトピンが下方から挿入される。

図２は、スペーサ配置部３の詳細を示す断面図である。図２に示すように、スペーサ配置部３は、上面２Ａに形成された有底の穴５と、この穴５に収容されたスペーサ部材６と、スペーサ部材６が穴５から抜けないように保持するかしめ部７と、を有している。

スペーサ部材６の一例は、サファイアの球体である。なお、スペーサ部材の材質はサファイアに限られず、ルビー等の他の鋼玉、炭化珪素、窒化アルミニウム等、その他のセラミックからなる球体を使用してもよい。円柱形、砲弾形、円錐形等、直径を有する他の形状でもよい。スペーサ部材６の直径Ｄ１は、例えば２．０００ｍｍである。スペーサ部材６が球形であれば、寸法精度に優れた部材を容易に調達できる。

穴の底５Ａは、半球形の凹部をなしている。穴５の縁部５Ｂは、上方から見て円形である。穴５の内径Ｄ２は、スペーサ部材６の直径Ｄ１よりもわずかに大きい。穴５の内径Ｄ２は、プレート部材２が冷却されて熱収縮してもスペーサ部材６の直径Ｄ１を下回らない寸法である。穴の深さＨ１は、スペーサ部材６の直径Ｄ１よりもわずかに小さい。穴の深さＨ１は、例えば１．８７〜１．８８ｍｍである。

スペーサ部材６の上端部６Ａは、基板の裏面に当接して基板とプレート部材２との間にわずかな隙間を設ける。スペーサ部材６の上端部６Ａは、プレート部材２の上面２Ａから高さＨ２だけ突出している。スペーサ部材６の下端部６Ｂを穴５の底５Ａに当接させれば、スペーサ部材６の高さＨ２を正確に規制できる。

かしめ部７は、後述するかしめ治具１０によって、縁部５Ｂの開口幅Ｄ３がスペーサ部材６の直径Ｄ１よりも小さくなるように、縁部５Ｂを塑性変形させて形成されている。開口幅Ｄ３は、プレート部材２が加熱されて熱膨張してもスペーサ部材６の直径Ｄ１を超えない寸法に形成されている。

図２に示す例では、スペーサ配置部３は、平坦な座ぐり部８と、断面Ｖ形の溝９と、をさらに有している。座ぐり部８は、穴５を囲むように形成されている。溝９は、かしめ部７の外周に沿って形成されている。なお、座ぐり部８及び溝９は必須の要素ではない。以下の説明において、かしめ治具１０の刃先１２Ａがプレート部材２の上面２Ａに接触するとは、かしめ治具１０の刃先１２Ａが座ぐり部８に接触する場合を含む。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態のかしめ治具１０について、図３乃至図６を参照して説明する。
図３は、かしめ治具１０がＮＣ工作機械１００に装着された状態を示す斜視図である。本実施形態において、図３に示すように、第１の方向（左右方向）Ｘ、第２の方向（前後方向）Ｙ、第３の方向（上下方向）Ｚを定義する。ＮＣ工作機械１００は、第３の方向Ｚに移動可能な主軸頭１０１と、第１及び第２の方向Ｘ，Ｙに移動可能なテーブル１０２と、を備えている。

主軸頭１０１は、回転可能な主軸１０３を備えている。主軸１０３には、第３の方向Ｚとかしめ治具１０の長手方向とが一致するようにかしめ治具１０が固定されている。かしめ治具１０において、ＮＣ工作機械１００に固定される側の一端を基端１０Ａ、基端１０Ａとは反対側の他端を先端１０Ｂとし、基端１０Ａに近い側を基端側、先端１０Ｂに近い側を先端側とする。

図４及び図５は、かしめ治具１０の断面図であり、図４は突出部材１３が突出位置Ｐ１に保持された状態、図５は突出部材１３が没入位置Ｐ２に保持された状態を示している。図４に示すように、かしめ治具１０は、本体１１と、刃部１２と、突出部材１３と、付勢部材１４と、必要に応じて使用される係止手段１５と、を備えている。

本体１１は、かしめ治具１０の基端１０Ａから刃部１２まで延びた円筒形に形成されている。図４に示す例では、本体１１は、かしめ治具１０の基端１０Ａを含む蓋部２１と、蓋部２１に接続された拡径部２２と、蓋部２１とは反対側から拡径部２２に接続された縮径部２３と、を有している。

蓋部２１は、円柱形に形成され、先端寄りの外周面に雄ねじ２１Ａが設けられている。蓋部２１の基端１０Ａとは反対側の面には、基端１０Ａに向かって凹んだ軸受穴２１Ｂが形成されている。

拡径部２２は、蓋部２１と同径の円筒形に形成され、基端寄りの内周面に雌ねじ２２Ａが設けられている。雌ねじ２２Ａは、蓋部２１の雄ねじ２１Ａと締結されている。本体１１の蓋部２１と、拡径部２２とによって内部空間２４が区画されている。内部空間２４は、基端側が蓋部２１に閉塞され、先端側が先細りに形成されるとともに縮径部２３を介して外部と連通している。内部空間２４の先端寄りには、傾斜面２４Ａが形成されている。

縮径部２３は、拡径部２２よりも小径の円筒形に形成され、拡径部２２と刃部１２とを接続している。

刃部１２は、かしめ治具１０の先端部をなし、本体１１の縮径部２３と同径の円環形に形成されている。刃部１２は、先端側にＶ形に尖った刃先１２Ａを有している。突出部材１３が没入位置Ｐ２（図５に示す）に位置するとき、刃先１２Ａは、かしめ治具１０の先端１０Ｂと一致する。

蓋部２１を除く本体１１と、刃部１２とは、一体構造物として形成されている。本体１１及び刃部１２の材質は、例えば、切削工具と同様の金属やセラミック等である。

突出部材１３は、棒状に形成され、本体１１に内嵌されている。突出部材１３は、図４に示す突出位置Ｐ１と、図５に示す没入位置Ｐ２とにスライド可能に構成されている。突出部材１３は、先端部３１と、軸部３２と、基端部３３と、肩部３４と、案内軸３５と、を有している。

先端部３１は、付勢部材１４が突出位置Ｐ１に位置するとき、本体１１の刃先１２Ａから突出し、付勢部材１４が没入位置Ｐ２に位置するとき、刃先１２Ａよりも没入する。先端部３１の先端面は、かしめ治具１０の基端１０Ａに向かって中央が凹むように形成されている。先端部３１の先端面は、付勢部材１４が突出位置Ｐ１に位置するとき、かしめ治具１０の先端１０Ｂと一致する。

軸部３２は、先端部３１と同径の長尺の棒状に形成されている。軸部３２は、本体１１の縮径部２３に挿通され、先端部３１と基端部３３とを接続している。

基端部３３は、軸部３２よりも大径に形成されている。基端部３３には、軸部３２とは反対側から付勢部材１４が当接している。基端部３３には、軸部３２寄りに肩部３４が形成されている。肩部３４は、軸部３２と滑らかに連続する円錐形に形成されている。

案内軸３５は、付勢部材１４を貫通し、基端部３３から本体１１の蓋部２１まで延びている。案内軸３５の他端は、基端部３３に固定されている。案内軸３５の一端は、蓋部２１の軸受穴２１Ｂに挿入されている。

図４に示す例では、先端部３１、軸部３２、基端部３３及び肩部３４の材質は、例えばＰＥＥＫ樹脂である。寸法精度に優れるとともにスペーサ部材６を傷つけない材料であれば、ＰＥＥＫ樹脂に限られず種々の材料を適用できる。先端部３１、軸部３２、基端部３３及び肩部３４は、一体構造物として形成されている。案内軸３５は、例えば金属である。なお、案内軸３５をＰＥＥＫ樹脂等で形成し、先端部３１、軸部３２、基端部３３、肩部３４及び案内軸３５すべてを一体構造物として形成することもできる。

付勢部材１４は、コイルばねや発泡プラスチック等の弾性部材から円筒形に形成され、本体１１の内部空間２４に収容されている。付勢部材１４の基端側の端部１４Ａは、本体１１の蓋部２１に支持されている。先端側の端部１４Ｂは、突出部材１３の基端部３３に当接し、突出部材１３をかしめ治具１０の先端１０Ｂに向かって付勢している。

本発明のかしめ治具１０は、突出部材１３を本体１１に係止可能な係止手段１５を備えている。図５に示すように、係止手段１５は、係止孔４１と、係止ピン４２と、を備えている。

係止孔４１は、本体１１の拡径部２２に形成されている。係止孔４１は、本体１１の中心軸と直交する平面上に位置し、中心軸と交わらない弦の位置において本体１１を貫通するように形成されている。図４に示す例では、係止孔４１は、傾斜面２４Ａよりも基端側に形成されている。なお、係止孔４１は、傾斜面２４Ａの一部を含むように形成してもよい。係止ピン４２は、係止孔４１よりもわずかに小さい断面を有した棒状に形成されている。

係止ピン４２は、係止孔４１に挿通されたとき、内部空間２４を横切るように配置され、突出部材１３の肩部３４に先端側から当接する。係止孔４１及び係止ピン４２により、突出部材１３は、先端側への移動を規制されて本体１１に係止される。

突出部材１３が係止手段１５によって本体１１に係止されたとき、突出部材１３の先端部３１は、付勢部材１４の付勢力に抗して本体１１の刃先１２Ａよりも没入された没入位置Ｐ２に保持される。

以上のように構成されたかしめ治具１０を使用して基板支持装置１を製造する本発明の製造方法について図６乃至図１１を参照して説明する。
基板支持装置１を製造するには、まず、図６に示すように、プレート部材２の上面２Ａに深さＨ１内径Ｄ２の穴５と、座ぐり部８とを形成する（穿孔ステップ）。本実施形態では、１００箇所の穴５を形成する。穴５の底５Ａとスペーサ部材６との隙間を小さくできるため、好ましくは底５Ａを半球形に形成する。なお、底５Ａの形状は半球形に限られず、平坦に形成してもよいし、円錐形に形成してもよい。

穴５と同数のスペーサ部材６を用意し、図７に示すように、穴５にスペーサ部材６をそれぞれ挿入する（スペーサ配置ステップ）。このとき、挿入されたスペーサ部材６の下端部６Ｂが穴５の底５Ａに当接しておらず、わずかに浮いていることがある。

続いて、ＮＣ工作機械１００の主軸１０３にかしめ治具１０を装着する。ＮＣ工作機械１００のテーブル１０２に接触センサ１０４を載置する。図８に示すように、ＮＣ工作機械１００を操作して主軸頭１０１を下降させ、ＮＣ工作機械１００に装着された状態のかしめ治具１０の刃先１２Ａを接触センサ１０４の上面と接触させる。かしめ治具１０の刃先１２Ａと、ＮＣ工作機械１００の主軸頭１０１との相対位置を接触センサ１０４によって測定し、ＮＣ工作機械１００の第３の方向Ｚの設定に反映させる（治具位置補正ステップ）。

このとき、かしめ治具１０の突出部材１３は、刃先１２Ａよりも没入した没入位置Ｐ２に保持されており、接触センサ１０４と干渉しないように退避している。校正が終了したら、係止ピン４２を抜き取り、かしめ治具１０の突出部材１３を刃先１２Ａから突出させる。

図３に示すように、図７に示すスペーサ配置ステップで用意したプレート部材２をＮＣ工作機械１００のテーブル１０２に固定し、プレート部材２とテーブル１０２との相対位置を校正する。テーブル１０２を第１及び第２の方向Ｘ，Ｙに移動させ、図９に示すように、主軸１０３に固定されたかしめ治具１０の中心軸と、穴５及びスペーサ部材６の中心軸とが一致させる。主軸頭１０１を下降させ、かしめ治具１０をプレート部材２の上面２Ａに接近させる。

すると、まず突出部材１３の先端部３１がスペーサ部材６に当接する。突出部材１３は、スペーサ部材６の下端部６Ｂが穴５の底５Ａに当接する位置までスペーサ部材６を押し下げる（スペーサ位置補正ステップ）。さらに主軸頭１０１を下降させると、図１０に示すように、突出部材１３が付勢部材１４の付勢力に抗して本体１１に没入し、刃先１２Ａがプレート部材２に接近する。

やがて、Ｖ形の刃先１２Ａがプレート部材２に食い込み、穴５の縁部５Ｂを塑性変形させる。ＮＣ工作機械１００の主軸頭１０１が第３の方向Ｚの所定の位置まで下降すると、刃先１２Ａが所定の深さの溝９を形成する（かしめステップ）。

この状態において、穴５には、スペーサ部材６の抜け止めをなすかしめ部７が形成されている。スペーサ部材６の上端部６Ａは、プレート部材２の上面２Ａから高さＨ２だけ突出している。

図１２は、本発明の製造方法によって製造された基板支持装置１の計算ボール直径を示すグラフ図である。図１３は、突出部材１３を備えていないかしめ治具を使用して製造された比較例の基板支持装置の計算ボール直径を示すグラフ図である。

図１３の比較例の製造方法では、図９及び図１０に示すスペーサ位置補正ステップを省略している。また、スペーサ部材６を穴５の底５Ａに当接させるため、図７に示すスペーサ配置ステップの後、手動でスペーサ部材６を押圧している。

図１２及び図１３の横軸は、プレート部材２の外周から中心に向かって渦巻き状に数えた第１番目から第１００番目までのスペーサ配置部３を示している。縦軸は、第１番目から第１００番目までのスペーサ配置部３について、あらかじめ測定しておいた穴５の深さＨ１に、スペーサ部材６の上端部６Ａの高さＨ２を加えた計算ボール直径を示している。スペーサ部材６の下端部６Ｂが穴５の底５Ａに当接していれば、計算ボール直径はスペーサ部材６の直径２．０００ｍｍと等しくなる。

比較例の製造方法では、図１３に示すように、スペーサ部材６の上端部６Ａの高さＨ２は、穴５の深さＨ１に対して０．０２６ｍｍの振れ幅に収まっている。一方、本発明の製造方法では、図１２に示すように、スペーサ部材６の上端部６Ａの高さＨ２は、穴５の深さＨ１に対して０．００８ｍｍの振れ幅に収まっている。

本発明によれば、スペーサ部材６の上端部６Ａの高さＨ２の振れ幅を比較例の１／３以下に抑えている。つまり、穴５の深さＨ１により忠実な形状でプレート部材２の上面２Ａから突出している。

以上のように構成されたかしめ治具１０及びこのかしめ治具１０を使用する製造方法によれば、かしめ治具１０が突出部材１３を備えているため、突出部材１３によりスペーサ部材６を穴５の底５Ａに当接した位置に補正しながら穴５の縁部５Ｂを塑性変形させることができる。そのため、図１２に示すように、穴５の深さＨ１に忠実な形状でスペーサ部材６の上端部６Ａを突出させることができる。

ところで、比較例の製造方法のようにかしめ治具１０の突出部材１３を使用せず作業者の手でスペーサ部材６を押圧してスペーサ部材６の下端部６Ｂを穴５の底５Ａに当接させることも可能である。しかしながら、スペーサ部材６が小さく軽いと作業者が手で触れた際、かしめ部７が形成されていない穴５からスペーサ部材６が外れて紛失するおそれがある。さらに、本実施形態で使用したサファイアボールのようにスペーサ部材６が透明であると、スペーサ部材６の有無を目視で確認できない。

万が一、穴５にスペーサ部材６が収容されていない状態でかしめ部７を形成すると、基板支持装置１が不具合品となってしまう。図１１のかしめ部７を形成する穴５の縁部５Ｂの塑性変形は不可逆変化であるため、かしめを失敗した基板支持装置１は不具合箇所だけを交換して再利用できない。基板支持装置１が一台丸ごと使えなくなってしまう。

本実施形態によれば、作業者の手を介さず確実にスペーサ部材６の下端部６Ｂを穴５の底５Ａに当接させることができる。そのため、基板支持装置１の不具合品の発生を抑えることができる。しかも、作業者の手によるミスを他の作業者がチェックする工数を削減することもできる。その結果、コストを削減することができる。

本実施形態では、かしめ治具１０が係止手段１５を備えている。係止手段１５により突出部材１３を没入位置Ｐ２に保持したままＮＣ工作機械１００に装着できるため、突出部材１３を没入位置Ｐ２に退避させた状態で刃部１２の刃先１２Ａの高さを校正してＮＣ工作機械１００を適用できる。ＮＣ工作機械１００を適用して穴５の縁部５Ｂを塑性変形させることができるため、寸法精度に優れたかしめ部７を形成できる。

突出部材１３及び係止手段１５を兼ね備えた本実施形態によれば、突出部材１３によりスペーサ部材６の高さ位置を補正した状態でＮＣ工作機械１００を適用して穴５の縁部５Ｂを塑性変形させることができるため、スペーサ部材６の上端部６Ａの高さＨ２を均一にすることができる。

さらに、本実施形態では、係止手段１５が係止孔４１及び係止ピン４２を組み合わせた簡易な構成であるため、かしめ治具１０のコスト上昇を抑えることができる。係止ピン４２を挿抜する際に蓋部２１の雄ねじ２１Ａを開ける必要等がないため、かしめ治具１０の基端１０Ａから刃先１２Ａまでの寸法が変化しない。係止孔４１が本体１１に設けられており係止ピン４２が基端１０Ａや刃先１２Ａから突出しないため、第３の方向Ｚにおけるかしめ治具１０の寸法を校正する妨げにならない。

本実施形態では、突出部材１３がスペーサ部材６よりも軟らかい材料で形成されている。図１０に示すように突出部材１３の先端部３１でスペーサ部材６を押圧しても、スペーサ部材６の上端部６Ａを傷つけることがない。

本実施形態では、先端部３１が基端側に向かって凹むように形成されている。突出部材１３でスペーサ部材６を押圧しても、突出部材１３の先端部３１がスペーサ部材６の上端部６Ａと直に接触しないため、スペーサ部材６の上端部６Ａを傷つけることがない。

図１４及び図１５は、上記した製造方法の変形例であり、図１４は穿孔ステップ、図１５はかしめステップを示している。
変形例では、図１４に示す穿孔ステップにおいて、座ぐり部８に代えて肉抜き部８Ａを形成する。肉抜き部８Ａは、穴５の縁部５Ｂの周囲において、図１５に示すかしめステップで刃先１２Ａが下降する位置よりも深くまで形成される。

変形例でも、本実施形態のかしめ治具１０を使用して基板支持装置１を製造することができる。さらに、変形例では、刃先１２Ａよりも深い肉抜き部８Ａによって溝９を形成する必要がなくなるため、本実施形態よりも容易に縁部５Ｂを塑性変形させることができる。そのため、プレート部材２が硬い金属であってもＮＣ工作機械１００やかしめ治具１０の刃先１２Ａに過大な負荷をかけることなくかしめ部７を形成することができる。

次に、第２乃至第４の実施形態のかしめ治具及びそのかしめ治具を使用する製造方法について説明する。なお、第１の実施形態のかしめ治具の構成と同一又は類似の機能を有する構成は、同一の符号を付して対応する第１の実施形態の記載を参酌することとし、ここでの説明を省略する。また、下記に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同一である。

［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図１６を参照して説明する。第２の実施形態は、かしめ治具１０が突出部材１３に接続された荷重センサ５１を備える点が第１の実施形態と異なる。
第２の実施形態では、付勢部材１４の付勢力に抗して突出部材１３に及ぼされた荷重を荷重センサ５１により測定できる。

突出部材１３の先端部３１は刃部１２の刃先１２Ａよりも突出するため、図１０に示すように穴５にスペーサ部材６が収容されている場合、刃先１２Ａがプレート部材２の上面に当接するよりも先に突出部材１３がスペーサ部材６に当接して荷重センサ５１に荷重が測定される。

一方、図１６に示すように穴５にスペーサ部材６が収容されていなかった場合、荷重センサ５１に荷重が測定されない。荷重センサ５１に荷重が測定されるか否かによって穴５に収容されたスペーサ部材６の有無を検知できる。図１０に示すスペーサ位置補正ステップにおいて、ＮＣ工作機械１００の主軸頭１０１が第３の方向Ｚの所定位置まで降下したとき、穴５に収容されたスペーサ部材６の有無を荷重センサ５１により検知し、図１１に示すかしめステップに進まないでかしめ治具１０の下降を中断してもよい。所定の位置の一例は、図１０に示すようにスペーサ部材６の上端部６Ａに突出部材１３の先端部３１がすでに当接した位置であって、刃先１２Ａがプレート部材２の上面とまだ当接していない位置である。かしめ部７の形成は不可逆変化であるため、失敗すると再生できず損失が大きくなるが、第２の実施形態によれば、荷重センサ５１により、かしめ部７の形成に失敗したことに起因する損失を未然に防ぐことができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態について、図１７を参照して説明する。第３の実施形態は、かしめ治具１０が真空源５２及び真空度センサ５３を備える点が第１の実施形態と異なる。
第３の実施形態では、突出部材１３が、先端部３１から案内軸３５まで貫通する貫通孔５４を有する。案内軸３５は、本体１１の蓋部２１を貫通して本体１１の外部に配置された真空源５２と接続される。真空源５２と突出部材１３とを接続する経路には、真空度センサ５３が接続される。真空度センサ５３は、貫通孔５４の内部の真空度を測定する。

第３の実施形態によれば、突出部材１３が真空源５２と接続されるため、突出部材１３の先端部３１にスペーサ部材６を吸着できる。スペーサ部材６を吸着した状態でＮＣ工作機械１００の主軸頭１０１及びテーブル１０２を動かせば、スペーサ部材６をプレート部材２の任意のスペーサ配置部３へ搬送できる。スペーサ配置部３の位置をＮＣ工作機械１００に入力することにより、スペーサ配置部３の穴５までスペーサ部材６を自動搬送できる。

さらに、吸着したスペーサ部材６を穴５に収容するためにＮＣ工作機械１００の主軸頭１０１を下降させる動作と連続して、そのまま図１１の状態まで主軸頭１０１を下降させれば、スペーサ部材６の搬送と同時にかしめ部７を形成できる。つまり、図７に示すスペーサ配置ステップを省略できる。

もし、突出部材１３に吸着されたスペーサ部材６が搬送中に落下した場合、突出部材１３と真空源５２との経路に接続された真空度センサ５３によりこれを検知できる。このとき、第２の実施形態と同様、かしめ部７を形成しないで装置を停止してかしめ部７の形成に失敗したことに起因する損失を未然に防ぐことができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態について、図１８を参照して説明する。第４の実施形態は、かしめ治具１０が光センサ５５を備える点が第１の実施形態と異なる。
第４の実施形態では、第３の実施形態と同様、突出部材１３の先端部３１から案内軸３５まで貫通する貫通孔５４が突出部材１３に形成される。光センサ５５は、貫通孔５４を介して突出部材１３の先端部３１の延長上の光の反射率を測定する。

第４の実施形態によれば、光センサ５５により先端部３１の延長上のスペーサ部材６の有無を検知できる。そのため、第２及び第３の実施形態法と同様、かしめ部７の形成に失敗したことに起因する損失を未然に防ぐことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、刃部を連続する環状に構成したが、等間隔をあけた複数（例えば３）の刃先を環状に並べて構成してもよい。その場合、刃先の形状に合わせて縁部を不連続の環状に形成すればよい。突出部材の肩部を軸部と滑らかに連続する円錐形に形成したが、軸部から径方向に突出した鍔や突起であってもよい。

１…基板支持装置、２…プレート部材、２Ａ…プレート部材の上面、５…穴、５Ａ…穴の底、５Ｂ…穴の縁部、６…スペーサ部材、６Ａ…スペーサ部材の上端部、１０…かしめ治具、１０Ａ…かしめ治具の基端、１０Ｂ…かしめ治具の先端、１１…本体、１２…刃部、１２Ａ…刃部の刃先、１３…突出部材、１４…付勢部材、１５…係止手段、３１…突出部材の先端部、３４…突出部材の肩部、４１…係止孔、４２…係止ピン、５１…荷重センサ、５２…真空源、５３…真空度センサ、５４…貫通孔、５５…光センサ、１００…ＮＣ工作機械、Ｈ２…スペーサ部材の上端部の高さ。

Claims (9)

1. 金属製のプレート部材の平坦な上面に形成された穴の縁部を塑性変形させて、前記穴に収容されたスペーサ部材を該スペーサ部材の上端部が前記上面から所定の高さだけ突出した位置に固定するためのかしめ治具であって、
   円筒形の本体と、
   前記本体の先端に設けられ、刃先がＶ形に尖った刃部と、
   前記本体に内嵌された突出部材と、
   前記突出部材を前記刃部から突出させる方向に付勢する付勢部材と、
   前記突出部材を前記本体に係止する係止手段と、
   を具備し、
   前記突出部材は、
   前記係止手段に係止されない状態において、前記付勢部材の付勢力によって先端部を前記刃先から突出させた突出位置に保持され、
   前記係止手段に係止された状態において、前記付勢部材の付勢力に抗して前記先端部を前記刃先よりも没入させた没入位置に保持される
   ことを特徴とするかしめ治具。
2. 前記突出部材は、前記先端部よりも大径に形成された肩部をさらに有し、
   前記係止手段は、
   前記本体に形成され、前記本体の中心軸と直交する平面上に位置し、該中心軸と交わらない弦の位置において前記本体を貫通する係止孔と、
   前記係止孔に挿入され、前記付勢部材が前記突出部材を付勢する方向とは反対側から前記突出部材の前記肩部に当接する係止ピンと、を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のかしめ治具。
3. 前記突出部材の前記先端部は、基端に向かって凹むように形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のかしめ治具。
4. 前記付勢部材の付勢力に抗して前記突出部材に及ぼされた荷重を測定する荷重センサをさらに具備し、
   前記荷重センサにより前記突出部材が前記スペーサ部材と当接しているか否か検知する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のかしめ治具。
5. 前記突出部材と接続された真空源をさらに具備し、
   前記突出部材は、先端から基端まで貫通する貫通孔を有し、
   前記真空源が、前記貫通孔を介して前記先端部に前記スペーサ部材を吸着する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のかしめ治具。
6. 前記貫通孔の真空度を測定する真空度センサをさらに具備し、
   前記真空度センサにより前記先端部に前記スペーサ部材が吸着されているか否か検知する
   ことを特徴とする請求項５に記載のかしめ治具。
7. 前記突出部材に接続された光センサをさらに具備し、
   前記突出部材は、先端から基端まで貫通する貫通孔を有し、
   前記光センサが前記貫通孔を介して反射率を測定することにより、前記先端部の延長上に前記スペーサ部材が配置されているか否か検知する
   ことを特徴する請求項１又は２に記載のかしめ治具。
8. 金属製のプレート部材の平坦な上面に複数の穴を形成する穿孔ステップと、
   前記穴にスペーサ部材をそれぞれ挿入するスペーサ配置ステップと、
   刃部と、該刃部から突出する方向に付勢された突出部材と、を備えたかしめ治具をＮＣ工作機械に取り付ける治具装着ステップと、
   前記突出部材を前記刃部よりも没入させた状態に保持し、前記刃部の高さを校正して前記ＮＣ工作機械に所定のかしめ位置を設定する治具位置補正ステップと、
   前記突出部材を前記刃部から突出させた状態で、前記かしめ治具を下降させて前記スペーサ部材を前記突出部材で押圧し前記穴の底に当接させるスペーサ位置補正ステップと、
   前記突出部材の付勢力に抗して前記刃部を前記かしめ位置までさらに下降させ、該刃部により前記穴の縁部を塑性変形させて前記スペーサ部材を固定するかしめステップと、
   を具備した基板支持装置の製造方法。
9. 前記スペーサ位置補正ステップにおいて、前記穴に前記スペーサ部材が収容されているか否かを検知し、前記スペーサ部材が収容されていない場合、前記かしめステップに進まないで前記かしめ治具の下降を中断することを特徴とする請求項８に記載の基板支持装置の製造方法。

Images