JP2615377B2 - スライシングマシンの切断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスライシングマシンの切
断装置に係り、特に半導体インゴットを薄片状に切断し
て半導体ウエハを製造するスライシングマシンの切断装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スライシングマシンでは、内周刃ブレー
ド又は外周刃ブレードを高速回転し、これを半導体イン
ゴットに押し当て半導体ウエハを製造する。この場合、
半導体ウエハの歩留り、後処理加工を考慮すると、切断
時のブレードの変位を出来るだけ少なくし、ウエハの反
りを小さくした方が有利である。

【０００３】しかしながら、半導体ウエハの大径化の傾
向によりブレード径も大きくなり、これに伴い切断時に
ブレードの切断加工位置が不安定になり、刃の形状不均
一、目詰り、切削液の表面張力、切断抵抗の変化等によ
り切断された加工物表面に反りが生じる傾向がある。こ
のような事情により従来から回転ブレードの切断で発生
する反り防止の対策が種々なされている。

【０００４】即ち、特開昭61-98513号公報では、ブレー
ド面の両側面にエアノズルを設けると共にエアノズルに
近接してブレードセンサを設け、ブレードの無負荷状態
のブレード位置を零位置として、ブレードセンサがブレ
ードの零位置からブレードの変位量と変位方向を検知す
ると、この変位を解消するように変位を修正するためエ
アノズルからエアが噴射されてブレードの変位を補正す
る。

【０００５】また、特開昭62-225308号公報では、ブレ
ード面の両側面に冷却・潤滑水供給用ノズルを設けると
共にこのノズルに近接してブレードセンサを設け、ブレ
ードの変位が生じると特開昭61-98513号公報の制御方法
と同様にしてノズルから冷却・潤滑水を吹き付け、ブレ
ードの変位を補正する。また、特開平1-110105号公報で
はブレード面の両側面に負圧吸引形ノズルを設けると共
にブレードセンサを設け、ブレードセンサによりブレー
ドの変位を検出すると、ブレードの変位と反対側の負圧
吸引形ノズルからエアを吹出して負圧を発生させ、ブレ
ードの変位を修正する。

【０００６】また、実開昭61-122811号公報では、半導
体インゴット又はブレードを軸方向に移動可能とし、ブ
レードの軸方向変位を検出するブレードセンサを設け、
ブレードセンサからの信号に基づいてブレードの変位を
検出するとインゴット又はブレードを軸方向に移動し、
ブレードの軸方向の変位を修正する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のスライシン
グマシンの切断装置は、切断する前のブレードの位置を
零位置とし、この零位置から＋方向の変位（反り）又は
−方向の変位（反り）をブレードセンサで検出して零位
置に戻すようにノズル等で修正するものである。しかし
ながら、内周刃ブレードはその外周縁を張り上げて張力
を出すようにしており、内周刃の付近は外周縁に比べて
その剛性は弱い。従って剛性の弱い状態で切断しても反
りは出易く、また、剛性が弱い為反りの修正も充分にな
されず、ウエハに必要な加工精度がでにくい。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ブレードの内周刃付近に充分な剛性を持たせ精
度よく加工できるスライシングマシンの切断装置を提案
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、ドーナツ状の回転ブレードの内周刃で結晶イ
ンゴットを薄片状に切断するスライシングマシンの切断
装置に於いて、前記回転ブレードの切断部近傍に設置さ
れ、該回転ブレードの切断部近傍に部分的に軸方向の力
を加えて回転ブレードの切断部を部分的に軸方向に変位
させる加圧手段と、前記加圧手段に隣接して設置され、
前記回転ブレードの軸方向変位量を非接触で検出するブ
レードセンサと、前記結晶インゴットを切断する前に、
前記加圧手段を駆動して、回転ブレードの切断部の位置
を切断開始前の所定の回転時の位置よりも部分的に更に
軸方向に変位させると共に、この変位した回転ブレード
の切断部の位置を基準位置として、切断中における回転
ブレードの切断部の位置を制御する制御部と、を備えた
ことを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明では、加圧手段で回転ブレードの内周刃
付近に軸方向の力を加えて回転ブレードの切断部を予め
変位させ、この変位した回転ブレードの切断部の位置を
基準位置として結晶インゴットを切断する。この場合、
回転ブレードは、予め変位しているので剛性が高くなっ
ており、切断中の反りも少ない、また、回転ブレードの
剛性が高いので切断中の内周刃の位置制御も容易にな
る。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明に係るスライ
シングマシンの切断装置の好ましい実施例を詳説する。
図１に於いてスピンドル１０の上端部にはチャックボデ
イ１２が固着されており、さらにこのスピンドル１０の
下端部には図示しないモータが連結され、これによりス
ピンドル１０、チャックボデイ１２は回転するようにな
っている。チャックボデイ１２にはドーナツ状のブレー
ド１４の外周縁が張り上げられ、このブレード１４の内
周縁には内周刃１６が形成されている。内周刃１６は微
細なダイヤモンド砥粒などで構成されている。またこの
ブレード１４はその外周縁がチャックボデイ１２の図示
しない公知の増し張り機構によりその張力が調整できる
ようになっている。

【００１２】ワーク支持台１８の下面には半導体インゴ
ット２０の上端が固着されている。ワーク支持台１８は
切断送り機構２２により切断送り方向（Ｘ−Ｘ方向）に
移動できるようになっており、またさらにワーク支持台
１８はワーク割出し機構２４によりワーク割出し方向
（Ｚ−Ｚ方向）に移動できるようになっている。これら
切断送り機構２２並びにワーク割出し機構２４は制御装
置２６からの指令信号により駆動されるようになってい
る。さらにブレード１４の上面には図２に示すように一
対のエアパッド２８、２８が配置される。さらにこのエ
アパッド２８、２８に近接して非接触式の一対のブレー
ドセンサ３０、３０が配置される。このエアパッド２
８、２８ブレードセンサ３０、３０は図２に示すように
切断中のインゴット２０の両側に位置するように配置さ
れ、しかもエアパッド２８、ブレードセンサ３０はブレ
ード１４の内周刃１６近傍に位置するように配置されて
いる。従ってエアパッド２８、２８からエアが噴出され
ると、図３に示すようにブレード１４の内周刃１６は下
方に撓むことになる。

【００１３】エアパッド２８、２８は図１で示すエア圧
力調整装置３２に接続され、このエア圧力調整装置３２
は制御装置２６からの指令信号によって制御される。ま
たブレードセンサ３０、３０からの信号は制御装置２６
に入力され、この制御装置２６はこの信号に基づいてエ
ア圧力調整装置３２を調整出来るようになっている。前
記の如く構成された本発明に係るスライシングマシンの
切断装置によるインゴットの切断は次の如く実施され
る。まずブレード１４はチャックボデイ１２のブレード
張り機構により所定の張力で張られている。しかしなが
らブレード１４の外周縁に圧力を加えることによりブレ
ード１４は張り上げられるので、内周刃１６付近の剛性
はブレード１４の外周側と比べて小さく、ウエハに必要
な精度を出すためには充分な剛性でないことが経験的に
知られている。このため従来の切断装置では切断中に反
りが出たり、またこの反りを修正するためにエアノズル
等を設けて修正するようにしているが充分に内周刃の位
置を制御できない。本願発明では、ブレードを張った
後、切断する前にエアパッド２８、２８から所定圧力の
エアを噴出する。これによりブレード１４は図３に示す
ように下方に撓むようなる。この状態に於いてブレード
１４の内周刃１６付近は充分な剛性が与えられており、
この下方に撓んだ位置を基準位置として切断を開始す
る。この時のブレード１４の位置をブレードセンサ３
０、３０は検出し制御装置２６は記憶している。

【００１４】この状態で切断送り機構２２を作動させワ
ーク支持台１８を内周刃１６方向に移動させる。この状
態で切断すると内周刃１６には充分な剛性が与えられて
おり刃の切断加工位置は安定し、従来と比較して内周刃
１６が表面張力等により変位することを減少させること
ができる。即ちこの状態ではブレード１４は傾いてお
り、表面張力が生じにくい。また反りが生じた場合に
は、内周刃１６の位置はブレードセンサ３０、３０で検
出され、記憶した基準位置に戻すようにエア圧力調整装
置３２を制御する。この制御もブレード１４の剛性が高
いので、精度よくなされる。

【００１５】前記実施例ではエア圧力調整装置３２を使
用してエアパッド２８、２８から噴出するエア圧を調節
したが、これに限らず、図５、図６又は図７に示すエア
圧力調整装置５０、５２又は５４を使用してもよい。以
下図５、図６又は図７に基づいてエア圧力調整装置５
０、５２又は５４について説明する。尚、前記実施例と
同一類似部材については同一符号を付し説明を省略す
る。

【００１６】エア圧力調整装置５０の梁５６は板ばね５
８を介してスライシングマシン本体６０に片持ち支持さ
れ、梁５６には錘６２が移動自在に設けられている。錘
６２にはシャフト６４がねじ結合されていて、シャフト
６４はモータ６６の回転軸６６Ａに同軸上に連結されて
いる。モータ６６は梁５６の右端部に固定されている。
また梁５６の左端部にはエアパッド２８が設けられてい
る。ここで錘６２の重量をＰ１、エアパッド２８に作用
する錘６２の重量をＰ２とすると、Ｐ１とＰ２には Ｐ２＝（Ｌ１／Ｌ２）Ｐ１ の関係が成立する。

【００１７】このエア圧力調整装置５０はモータ６６を
回動すると錘６２が梁５６に沿って矢印Ａ−Ｂ方向に移
動する。したがって、錘６２を矢印Ａ方向に移動すると
Ｌ１が大きくなるのでＰ２＝（Ｌ１／Ｌ２）Ｐ１の関係
からＰ２の値が大きくなり、梁５６が板ばね５８の付勢
力に抗して反時計回り方向に回動する。これにより、エ
アパッド２８がブレード１４に近づくので（即ちエアパ
ッド２８とブレード１４との隙間が小さくなり）、エア
パッド２８からブレード１４に噴出されたエアの圧力が
高くなり、ブレード１４はさらに下方に撓んで充分な剛
性が与えられる。

【００１８】また、錘６２を矢印Ｂ方向に移動するとＬ
１が小さくなるのでＰ２の値が小さくなり、エアパッド
２８とブレード１４との隙間が大きくなる。従ってエア
パッド２８からブレード１４に噴出されたエアの圧力が
低くなる。このようにエア圧力調整装置５０は錘６２を
移動してブレード１４の剛性を調整することができる。
尚、図５上で６８はシャフト６４を回動自在に支持して
いるベアリングである。

【００１９】図６のエア圧力調整装置５２は、梁５６が
板ばね５８を介してスライシングマシン本体６０に片持
ち支持され、梁５６には錘６２が移動自在に設けられて
いる点でエア圧力調整装置５０と同一である。そしてエ
ア圧力調整装置５２は錘６２がベルト７０で移動する点
でエア圧力調整装置５０と相違する。即ち無端状ベルト
７０は錘６２が連結され、ベルト７０はプーリ７０、７
２に張設されている。プーリ７２、７４は所定間隔をお
いて梁５６に回動自在に支持され、プーリ７４にはモー
タ７６が回転力を伝達可能に連結されている。従ってモ
ータ７６を駆動するとベルト７０を介して錘６２が梁５
６に沿って矢印Ａ−Ｂ方向に移動する。従ってエア圧力
調整装置５２はエア圧力調整装置５０と同様に錘６２を
移動してブレード１４の剛性を調整することができる。

【００２０】また、図７のエア圧力調整装置５４の梁８
０は、右端部がスライシングマシン本体６０に片持ち支
持され、左端部にはエアパッド移動機構（例えば圧電素
子）８２が設けられている。圧電素子８２にはエアパッ
ド２８が設けられている。従って圧電素子８２に電圧を
印加すると圧電素子が作動してエアパッド２８が上下方
向に移動する。これにより、エア圧力調整装置５４はエ
ア圧力調整装置５０、５２と同様にエアパッド２８の移
動でブレード１４のエア圧を調整して、ブレード１４の
剛性を調整することができる。

【００２１】また、図４に示すようにエアパッド２８は
１個のみ設け、ブレードを斜めに傾けて切断してもよ
い。前記実施例ではエアパッド２８をブレード１４の片
側のみ設けたが、両側面に設けてもよい。前記実施例で
は、エア圧力でブレードを撓ませたが、流体圧力でもよ
いし、他の軸方向の加圧手段を用いることが出来る。

【００２２】また前記実施例に於いてはエア圧力調整装
置３２にはブレード１４を基準位置に戻すように制御し
ていたのであるが、これに限定されるものではなく、予
め必要な切断曲線（ウエハ形状曲線）を制御装置２６に
入力しておき、この切断曲線に沿ってエア圧力調整装置
３２を制御して切断するようにしてもよい。この場合に
於いてもブレード１４には従来と比較して高い剛性を有
しており、従って理想の切断曲線により近い形状のウエ
ハが切断されることになる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係わるスラ
イシングマシンの切断装置によれば、内周刃ブレードの
切断部を予め変位させて剛性を高め、この変位した回転
ブレードの切断位置を基準位置としてウエハを切断す
る。従って、従来の切断装置に比べて内周刃の剛性を高
くして切断することができるので、精度の高い加工を行
うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるスライシングマシンの切断装置
の概略図

【図２】本発明に係わるスライシングマシンの切断装置
の要部を平面からみた状態を示す平面図

【図３】図２上のＡ−Ａ断面図

【図４】エアパッドが１個の場合の図２上のＡ−Ａ断面
図

【図５】本発明に係るスライシングマシンの切断装置に
使用されるエア圧力調整装置の他の実施例を示した側面
図

【図６】図５の変形例を示した側面図

【図７】図５のもう一つの変形例を示した側面図

【符号の説明】

１４…ブレード １６…内周刃 ２０…インゴット ２６…制御装置 ２８…エアパッド ３０…ブレードセンサ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドーナツ状の回転ブレードの内周刃で結晶
   インゴットを薄片状に切断するスライシングマシンの切
   断装置に於いて、前記回転ブレードの切断部近傍に設置され、該回転ブレ
   ードの切断部近傍に部分的に軸方向の力を加えて回転ブ
   レードの切断部を部分的に軸方向に変位させる加圧手段
   と、 前記加圧手段に隣接して設置され、前記回転ブレードの
   軸方向変位量を非接触で検出するブレードセンサと、 前記結晶インゴットを切断する前に、前記加圧手段を駆
   動して、回転ブレードの切断部の位置を切断開始前の所
   定の回転時の位置よりも部分的に更に軸方向に変位させ
   ると共に、この変位した回転ブレードの切断部の位置を
   基準位置として、切断中における回転ブレードの切断部
   の位置を制御する制御部と、 を備えた ことを特徴とするスライシングマシンの切断装
   置。
2. 【請求項２】前記加圧手段はエアパッドであり、該エア
   パッドから吹き出されるエアの圧力によって、回転ブレ
   ードの切断部を軸方向に変位させることを特徴とする請
   求項１のスライシングマシンの切断装置。
3. 【請求項３】前記エアパッドから吹き出されるエアの圧
   力を調整するエア圧力調整手段を設けたことを特徴とす
   る請求項２のスライシングマシンの切断装置。
4. 【請求項４】前記エアパッドは、スライシングマシン本
   体に板ばねを介して支持された片持梁の先端に設けら
   れ、前記エアパッドと回転ブレードとの隙間を、前記片
   持梁に沿って移動自在に設けられた錘を移動させること
   により調整可能としたことを特徴とする請求項２のスラ
   イシングマシンの切断装置。
5. 【請求項５】前記エアパッドは、スライシングマシン本
   体に支持された片持梁の先端にエアパッド進退移動機構
   を介して設けられ、前記エアパッド進退移動機構は、該
   エアパッドを回転ブレードに対して進退移動させること
   により、エアパッドと回転ブレードとの隙間を調節可能
   としたことを特徴とする請求項２のスライシングマシン
   の切断装置。