JPH06278127A

JPH06278127A - スライシングマシン

Info

Publication number: JPH06278127A
Application number: JP7057593A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kimura; 良彦木村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ワーク切断面の平坦度を高精度に調整する。【構成】ワークＷから切り出されるウェーハＷｆを挟
んで、ブレード８の内周部と対向する中央電磁石２４
と、その両側でブレード内周部と対向する左側および右
側電磁石３４，３６を有する。各電磁石２４，３４，３
６のブレード内周側には、ブレード内周縁と対向して中
央，左側および右側ブレード位置検出センサ３０，３
８，４０が配置されている。さらに、各センサ３０，３
８，４０からの信号を、予め求めた剛性行列を用いて演
算処理し、この演算結果に基づいて各電磁石２４，３
４，３６への電流量を加減する制御手段が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体単結晶棒等のワ
ークからウェーハを切り出す際に使用されるスライシン
グマシンに関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン等の単結晶棒からウェーハを切
り出す際に用いられるスライシングマシンでは、切断時
の内周刃ブレードの平坦度の変化がウェーハの平坦度に
重大な影響を及ぼすため、切断中の内周刃ブレードの厚
さ方向の変位を常時監視し、変位に応じてブレードの厚
さ方向の位置を修正しながら切断を進行することが試み
られている。

【０００３】このような内周刃ブレードの修正手段を備
えたスライシングマシンとしては、例えば特開平３−１
２１７６９号公報に記載されているように、内周刃ブレ
ードの厚さ方向の変位を測定する変位検出センサと、内
周刃ブレードを挟み込むように配置される少なくとも一
対の電磁石と、上記変位検出センサの出力信号に基づい
て電磁石の発する磁力を調整する磁力調整手段とを備
え、変位検出センサが検出したブレードの厚さ方向の変
位量に応じて、ブレード面から遠ざかる側の電磁石の磁
力を増加させ、これによりブレードを引き寄せてその厚
さ方向の変位を打ち消すようにしたものが提供されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のスライシングマシンは、シリコン単結晶棒に内周刃
ブレードが切り込まれる手前の位置、及び、シリコン単
結晶棒からブレードが抜け出る位置の一方または双方に
変位検出センサ、電磁石を配置してブレードの変位検出
及び修正を行っているに過ぎず、実際の切削位置で内周
刃ブレードの変位検出や修正を行っているわけではな
い。

【０００５】このため、被切断材に切り込まれている最
中の内周刃ブレードの振れや変形に対応できず、切断精
度を高精度に維持できないおそれがあった。本発明は、
このような背景の下になされたもので、ワーク内部に切
り込んだ部分でブレードの厚さ方向の変位を制御するこ
とにより、ワーク切断面の平坦度を高精度に調整できる
スライシングマシンを提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスライシン
グマシンは、内周縁に切断刃が形成された環状をなす強
磁性体製の内周刃ブレードと、前記内周刃ブレードを支
持し、前記内周刃ブレードをその軸線回りに回転させる
ブレード回転手段と、切断すべきワークを前記内周刃ブ
レードの開口部内に挿入した状態で支持するためのワー
ク支持手段と、前記内周刃ブレードの切断刃が前記ワー
クに切り込むように前記ワーク支持手段または前記内周
刃ブレードを移動させる切り込み手段と、前記ワークか
ら切り出されるウェーハを挟んで、前記ワーク内に切り
込んだ前記内周刃ブレードの内周部と対向し得る位置に
配置され、前記ウェーハ越しに、前記ブレード厚さ方向
における内周刃ブレードの位置を検出する中央ブレード
位置検出センサと、前記ワークから切り出されるウェー
ハを挟んで、前記ワーク内に切り込んだ前記内周刃ブレ
ードの内周部と対向し得る位置に配置され、前記ウェー
ハ越しに前記ブレードを引きつける磁力を発生する中央
磁力発生手段と、前記中央磁力発生手段からブレード周
方向に離間し、かつ前記内周刃ブレードの内周部と対向
して設けられた１または２以上の側方磁力発生手段と、
前記中央ブレード位置検出センサからブレード周方向に
離間し、前記内周刃ブレードの内周部に対向して配置さ
れた１または２以上の側方ブレード位置検出センサと、
前記中央および側方ブレード位置検出センサからの信号
を演算処理し、この演算結果に基づいて、前記中央およ
び側方磁力発生手段が前記内周刃ブレードに及ぼす磁力
をそれぞれ制御する制御手段とを具備することを特徴と
している。

【０００７】なお、前記制御手段は、ワーク切断開始時
に、前記中央および側方磁力発生手段により前記内周刃
ブレードの内周部をそれぞれ所定の初期磁力で吸引させ
ることにより、前記切断刃をその自然状態での位置より
も前記中央および側方磁力発生手段側に接近した初期位
置に維持するとともに、ワーク切断中には、前記中央お
よび側方ブレード位置検出センサからの信号に応じて前
記各初期磁力を増減し、前記各初期位置を基準として内
周刃ブレードの厚さ方向双方向にブレード内周部の位置
を制御するように構成されていてもよい。

【０００８】前記中央および側方磁力発生手段は、それ
ぞれ内周刃ブレードの内周部を吸引し得る１または２以
上の電磁石を有するものでもよい。

【０００９】前記制御手段は、前記中央および側方ブレ
ード位置検出センサのそれぞれの測定点での前記内周刃
ブレードの変位量を、予め設定されたブレード変位量の
目標値に一致させるために、前記中央および側方磁力発
生手段のそれぞれから発生させるべき初期磁力を計算す
る初期磁力計算手段と、前記中央および側方ブレード位
置検出センサがそれぞれ検出したブレード変位量と、前
記ブレード変位量の目標値とを比較して偏差をそれぞれ
計算する偏差検出手段と、前記偏差検出手段が算出した
偏差に基づいて前記各初期磁力の補償量を計算する補償
磁力計算手段と、前記初期磁力計算手段により算出され
た前記各初期磁力と、前記補償磁力計算手段により算出
された前記各磁力補償量とをそれぞれ合計する磁力合計
手段と、前記磁力合計手段が算出した各合計値から前記
中央および側方磁力発生手段の電磁石のそれぞれに供給
すべき電流量を算出する電流計算手段と、前記算出され
た電流量を前記中央および側方磁力発生手段の電磁石に
それぞれ供給する電流供給手段とを有するものでもよ
い。

【００１０】前記中央および側方磁力発生手段はいずれ
もブレード中心から等距離に配置されるとともに、前記
中央および側方ブレード位置検出センサは、前記中央お
よび側方磁力発生手段よりブレード内周側に配置されて
いてもよい。

【００１１】前記中央および側方磁力発生手段はいずれ
も、軟磁性体製のハウジングの内部に、コイルを巻回し
た軟磁性体製のコアを収容した電磁石であり、前記ブレ
ード位置検出センサは渦電流式距離センサであってよ
い。

【００１２】前記中央および側方磁力発生手段は、ウェ
ーハを挟んでブレードと対向し得る位置に配置された永
久磁石と、この永久磁石をブレードに対して接近離間さ
せるための駆動手段とを具備するものでもよい。

【００１３】

【作用】本発明に係るスライシングマシンによれば、切
断されるウェーハに対向配置された中央ブレード位置検
出センサにより、ワーク内に切り込んだ部分の切断刃の
位置を直接検出し、中央磁力発生手段でその位置を制御
するだけでなく、中央磁力発生手段の側方に配置された
側方磁力発生手段により、ワークに切り込んでいる部分
のブレードの平坦度さえも高精度に制御できるので、ワ
ークの切断面の平坦度を自在に設定することができる。

【００１４】また、磁力発生手段のそれぞれによりブレ
ードを初期変位位置まで吸引した状態で切断を行うこと
により、ブレードの片側にしか磁力発生手段が配置され
ていないにも拘らず、各磁力を増減すれば、磁力発生手
段に接近する方向および磁力発生手段から遠ざかる方向
のいずれにもブレード位置を調整することが可能であ
る。

【００１５】

【実施例】図１、図２および図３は、本発明に係るスラ
イシングマシンの一実施例を示す正面図、平面図および
側面図である。これらの図において符号１は基台であ
り、この基台１上には図１中左右方向に向けて水平にレ
ール２が固定され、このレール２上に左右方向移動可能
にコラム４が設置されている。

【００１６】コラム４の内部には、その軸線を水平にし
て円環状のブレード固定治具６が軸線回りに回転自在に
配置されている。この固定治具６の内部には、同軸に内
周刃ブレード８が収容され、固定治具６によりブレード
８の外周部全周が均一に径方向外方へ引っ張られ適度な
張力が与えられている。ブレード８は、強磁性体をリン
グ状に成形された台金の内周縁に、ダイヤモンド等の砥
粒を電着して切断刃８ａを形成したものである。コラム
４の上部には、固定治具６を軸線回りに回転させる駆動
機構１０が設けられている。

【００１７】コラム４の前方には、ワークとなる円柱状
の単結晶インゴット（図示略）等を載置して支持するベ
ッド１２が、内周刃ブレード８に対向して設けられてい
る。このベッド１２は、基台１の正面側に設けられた油
圧シリンダー等の昇降装置１４上に取り付けられて上下
動可能とされ、これによりワークをブレード８に対して
相対移動させ、切断が行なえるようになっている。な
お、ワークを上下に移動させる代わりに、ブレード８を
上下に移動させることにより、ブレード８をワークに切
り込ませる構成も可能である。ベッド１２には、ベッド
１２上に支持されたワークを内周刃ブレード８側に向か
って進退させる繰り出し機構１６が付設されている。

【００１８】この実施例の装置では、内周刃ブレード８
の前面側の内周部と対向して、本実施例の特徴部分であ
るブレード位置制御機構２０が設けられ、図示しない支
持部材を介してコラム４に固定されている。また、前記
各作動部を操作するための制御盤１８が設けられてい
る。

【００１９】図４ないし図６は、単結晶棒等のワークＷ
を切断している状態での前記ブレード位置制御機構２０
の主要部分を示す図である。ワークＷは黒鉛等からなる
台２２に接着固定され、前記ベッド１２（図示略）上に
載置されている。ワークＷから切り出されるウェーハＷ
ｆを挟んで、ワーク８内に切り込んでいる内周刃ブレー
ド８の上側内周部と対向し得る位置には、その上下中心
線がウェーハＷｆの上下中心線と一致するように中央電
磁石（中央磁力発生手段）が配置され、この中央電磁石
２４はロッド２６を介して支持部２８に固定されてい
る。

【００２０】中央電磁石２４の下方には、切断中のウェ
ーハＷｆを挟んでブレード８の切断刃７の近傍と対向す
る位置に、中央ブレード位置検出センサ３０（以下、中
央センサという）が配置され、この中央センサ３０も支
持部２８に固定されている。支持部２８は、ロッド３２
を介して駆動機構（図示略）に連結されており、ブレー
ド８の軸線方向へ移動可能とされている。これにより、
中央電磁石２４および中央センサ３０がワークＷと干渉
するおそれがある場合などには、ワークＷからこれらを
後退させることができる。

【００２１】前記中央電磁石２４のブレード周方向両側
には、ウェーハＷｆとは対向せずブレード８の内周部と
対向する位置に、左側電磁石３４および右側電磁石３６
（側方磁力発生装置）が左右対称に配置されている。左
側電磁石３４および右側電磁石３６のそれぞれのブレー
ド内周側には、左側および右側ブレード位置検出センサ
３８，４０（以下、左側および右側センサという）が左
右対称に配置されている。電磁石２４，３４，３６は同
一で、ブレード８と同心状の円弧型をなし、いずれもブ
レード内周縁から等距離離れた位置に配置されている。
センサ３０，３８，４０も互いに同一で、ブレード８の
内周縁から等距離離れた位置に配置されている。センサ
３０，３８，４０および電磁石２４，３４，３６は、そ
の先端面がブレード面と平行に配置され、ブレード面か
らの離間量は、ワークＷから切り出すべきウェーハＷｆ
の厚さよりも大きく定められている。

【００２２】電磁石２４，３４，３６と、センサ３０，
３８，４０とは、センサが磁気影響を受けないように、
ブレード半径方向に一定距離以上離して配置することが
望ましい。ブレード８の電磁石により吸引された箇所に
は、若干残留磁化が生じることが避けられないため、吸
引された箇所がセンサの前を通過すると磁気影響による
誤差が生じるおそれがあるが、ブレード８上の、電磁石
２４，３４，３６が対向する領域と、センサ３０，３
８，４０が対向する領域とをブレード半径方向に十分離
間させることにより、残留磁化による磁気影響を防ぐこ
とができる。なお、センサ３０，３８，４０を、電磁石
２４，３４，３６のブレード半径方向内側ではなく、外
側に配置することも可能である。

【００２３】電磁石２４，３４，３６はいずれも、図７
および図８に示すように、純鉄等の軟磁性体からなるハ
ウジング４２を有し、このハウジング４２のブレード８
と対向する端面には、円弧状の溝４４が長手方向に向け
て平行に２列形成され、これら溝４４内には、コイル４
６が巻回された純鉄等の軟磁性体製のコア４８がそれぞ
れ複数（この例では６個づつ）収容されている。そして
コイル４６は、全てのコア４８の磁極が同位相となるよ
うに、直列または並列に接続されている。

【００２４】このような構造の電磁石２４，３４，３６
によれば、図９に示すように、コイル４６に通電する
と、コア４８先端からブレード８の対向箇所のみを通過
してハウジング４２に至る磁気回路が形成される。した
がって、ブレード８の電磁石２４，３４，３６の対向領
域外に残留磁化が生じにくく、センサ３０，３８，４０
が渦電流センサ等の磁気影響を受けやすい形式のセンサ
である場合にも、前述した残留磁化による測定値への影
響を防ぐことができる。

【００２５】センサ３０，３８，４０および電磁石２
４，３４，３６は、それぞれ制御盤１８に接続され、図
１０に示すような制御系が構成されている。この制御系
について説明するに先立ち、本発明におけるブレード位
置制御方法の要点を図１１を用いて説明する。

【００２６】（ブレード位置制御方法の説明）図１１は
ワークＷをブレード８で切断している状態を示す断面拡
大図である。この実施例のスライシングマシンでワーク
Ｗを切断するには、切断開始前に、ブレード１を回転開
始させた状態で、電磁石２４，３４，３６に個別に電流
を供給して磁力ｆを発生させ、電磁石２４，３４，３６
と対向するブレード８の内周部を吸引して、自然状態の
位置Ｐ１から一定距離ｘ（この時の変位量を初期変位量
と称する）だけ電磁石２４，３４，３６に近い初期位置
Ｐ２に弾性的に変位させる。前記磁力ｆ，変位量ｘおよ
び位置Ｐ２は各吸引箇所毎に異なってよい。

【００２７】ブレード８の初期変位量は、ブレード８の
種類に応じて決定されるべき値であり本発明では限定さ
れるものではないが、一般なウェーハ製造用のブレード
の場合、２〜５０μｍ程度が好ましい。２μｍ未満では
Ｄ２方向への変位可能量を十分確保できず、逆に５０μ
ｍより大きいとＤ１方向への変位可能量を十分確保でき
なくなる。

【００２８】次に、前記初期変位状態を維持しつつ、ワ
ークＷの切断予定面に沿ってブレード８の切断刃８ａを
切り込ませ、ワークＷの切断を開始する。切断中、切断
予定面から実際の切断面がずれてきたら、センサ３０，
３８，４０により検出されたずれ量に応じて前記磁力ｆ
を増減する。すなわち、ブレード８が電磁石から遠ざか
る方向Ｄ２にずれたのであれば、電磁石に供給する電流
を増加して磁力ｆを強め、ブレード８を電磁石に向かう
方向Ｄ１へ変位させてずれを補償する。逆に、ブレード
８が電磁石へ接近する方向Ｄ１にずれたら、磁力ｆを弱
めることによりブレード８をＤ２方向へ弾性力で復帰さ
せ、ずれを補償すればよい。

【００２９】（磁力の計算方法）次に、ブレード８の各
点における目標変位量から、各電磁石２４，３４，３６
に発生させるべき磁力を計算する方法を説明する。左側
電磁石３４がブレード８に及ぼす磁力をｆ₁、中央電磁
石２４の磁力をｆ₂、右側電磁石３６の磁力をｆ₃とし、
次式に示すように、これら磁力のベクトルをＦとする。
また、左側センサ３８が検出するブレード変位量を
ｘ₁、中央センサ３０が検出するブレード変位量をｘ₂、
右側センサ４０が検出するブレード変位量をｘ₃とし、
これらブレード変位量のベクトルをＸとする。

【００３０】

【数１】

【００３１】磁力のベクトルＦとブレード変位量のベク
トルＸの関係は次式で示される。Ｃは３×３のコンプラ
イアンス行列(Compliance Matrix)であり、ｃ_ijは電磁
石ｊのみが１の磁力でブレードを吸引したとき、センサ
ｉで観測されるブレードの変位量を示している。

【００３２】

【数２】

【００３３】前記コンプライアンス行列Ｃの逆行列Ｃ^-1
を剛性行列(Stiffness Matrix)Ｋとすれば次式が得られ
る。Ｆ＝ＫＸ

【００３４】コンプライアンス行列Ｃは、後述するよう
に実測可能であるから、その値から剛性行列Ｋを求めれ
ば、上式により所定のブレード変位量を得るのに必要な
各電磁石の磁力が算出でき、ブレード位置の制御が行え
る。

【００３５】（制御系の構成および作用）次に、図１０
に示す制御系の構成および作用を説明する。図１０中Ｘ
_rは、この制御系に入力されるブレード変位量の目標値
のベクトルであり、次式で示されるｘ_r1，ｘ_r2，ｘ_r3は
それぞれ、左側、中央および右側センサ３８，３０，４
０の各測定点におけるブレード変位量の目標値を示す。

【００３６】

【数３】

【００３７】この実施例の制御系では、まず初期磁力計
算手段５０により、入力されたブレード変位量の目標値
のベクトルＸ_r から、予め求めておいた前記剛性行列Ｋ
を用いて、各電磁石３４，２４，３６がブレード８に及
ぼすべき初期磁力のベクトルＦ_fを計算する。この初期
磁力のベクトルＦ_fは次式で示され、ｆ_f1，ｆ_f2および
ｆ_f3は、左側、中央および右側電磁石３４，２４，３６
により予めブレード８に及ぼすべき初期磁力を表す。

【００３８】

【数４】

【００３９】初期磁力のベクトルＦ_fは次に磁力合計手
段５６に伝達されるが、ブレード８への外乱がない状態
では後述する補償磁力Ｆ_bが最終的に０になるから、初
期磁力のベクトルＦ_fはそのまま電流計算手段５８に伝
達される。電流計算手段５８では、初期磁力のベクトル
Ｆ_fに基づき、切断開始時に予め各電磁石に供給すべき
電流のベクトルＩを算出する。次式のｉ₁，ｉ₂およびｉ
₃は、左側、中央および右側電磁石３４，２４，３６に
供給すべき電流量を示している。

【００４０】

【数５】

【００４１】初期磁力ｆ_f1，ｆ_f2，ｆ_f3から電流ｉ₁，
ｉ₂，ｉ₃を算出するには、各電磁石についてブレードに
及ぶ磁力と電流との関係式を予め実験で求めておき、そ
の関係式から各電磁石に供給すべき電流を計算すればよ
い。これら電流ｉ₁，ｉ₂，ｉ₃を各電磁石に供給するこ
とにより、切断開始前に、各測定点でのブレード８の変
位量を目標値に一致させることができる。

【００４２】上記のようにブレード８に初期変位を与え
たら、ワークＷをブレード８内に挿入して昇降装置１４
により上昇させ、ワークＷの切断を開始する。切断開始
と同時に、一定のサンプリング時間毎に、センサ３８，
３０，４０でブレード変位量を測定する。一回のサンプ
リングで得られた各センサ３８，３０，４０の出力は、
ブレード位置計算手段６０に伝達され、各測定点におけ
るブレード変位量の測定値のベクトルＸ_cが計算され
る。ｘ_c1，ｘ_c2およびｘ_c3は、左側、中央および右側セ
ンサ３８，３０，４０の位置でのブレードの変位の測定
値である。算出された測定値のベクトルＸ_cは偏差検出
手段５２に伝達され、偏差検出手段５２は測定値のベク
トルＸ_cと目標値のベクトルＸ_rとを比較して、偏差のベ
クトルＸ_eを算出する。

【００４３】

【数６】

【００４４】偏差のベクトルＸ_eは補償磁力計算手段５
４に伝達され、次式により補償磁力のベクトルＦ_bが算
出される。ｆ_b1，ｆ_b2およびｆ_b3は、左側、中央および
右側電磁石３４，２４，３６における磁力補償量を示し
ている。

【００４５】

【数７】

【００４６】前記の式は、Ｘ_eを小さくする制御則とし
て比例制御を用いた場合の計算式を示すものであるが、
比較制御以外にも、偏差ｘ_eを零に近づける制御則であ
ればいずれも使用可能である。例えば、次式のような計
算式を使用することもできる。次式において、ｋ_p，ｋ₁
は正の実数、ｔは時間である。

【００４７】

【数８】

【００４８】算出された補償磁力のベクトルＦ_bと、初
期磁力計算手段５０から伝達される前記初期磁力のベク
トルＦ_fとを、磁力合計手段５６において合計すること
により、電磁石３４，２４，３６で発生させるべき磁力
のベクトルＦが算出される。求められた磁力のベクトル
Ｆを電流計算手段５８に伝達し、前述の通りに再び各電
磁石に供給すべき電流量ｉ₁，ｉ₂およびｉ₃を算出し、
各電磁石３４，２４，３６に供給する。

【００４９】以後、前記同様に一定時間毎に各センサ３
８，３０，４０でブレード変位量を測定し、初期磁力計
算、補償磁力計算、電流計算および電流供給を繰り返す
ことにより、各測定点でのブレードの変位量ｘ_c1，
ｘ_c2，ｘ_c3を目標値ｘ_r1，ｘ_r2，ｘ_r3にそれぞれ一致さ
せることができる。

【００５０】電磁石３４，２４，３６による磁力は、厳
密にはブレードと電磁石との間隙量によっても変化す
る。しかし、この実施例では、電磁石３４，２４，３６
とブレード８の間隙量が１ｍｍ程度であるのに対してブ
レードの変位幅は数μｍ程度なので、前記間隙量の変化
による磁力変化は無視してよい。

【００５１】前記の制御方法によれば、切断開始前に目
標値のベクトルＸ_rを入力すると、切断中における各セ
ンサと対向する位置でのブレード変位量が、目標値のベ
クトルＸ_rの各成分に一致するように自動制御されるか
ら、平坦度の高いウェハが切断できる。さらに本発明で
は、平坦度が高いウェーハだけでなく、後工程で発生す
るウェーハの反りを相殺するために所定の反りを予め付
与したウェーハも製造可能である。その場合には、各測
定点での目標値ｘ_r1〜ｘ_r3を互いに異ならせたり、ある
いは経時的に目標値ｘ_r1〜ｘ_r3を変化させながら切断す
ることにより、ウェーハＷｆに任意の反りを付与する。

【００５２】なお、本実施例では、初期磁力計算手段５
０により初期磁力Ｆ_fを計算し、この初期磁力Ｆ_fをフィ
ードフォワードしているが、このようなフィードフォワ
ードを行わなくても、補償磁力計算手段５４の作用によ
り自動的に、ブレード変位量は目標値Ｘ_rに一致する。
しかし、初期磁力計算手段５０によりフィードフォワー
ドを行なったほうが、行わない場合に比して、切断開始
後速やかにブレード８の位置が安定するという利点を有
する。

【００５３】また、前記実施例では、電磁石およびセン
サが３個づつ設けられているが、本発明では、それぞれ
２個であっても、４個以上であってもよい。センサおよ
び電磁石の数を増やすほど切断面の形状を高精度に制御
することができ、ウェーハの平坦度を上げることが可能
である。電磁石およびセンサの個数が変わっても、前記
のような行列を使用すれば、制御は容易に行える。

【００５４】また、センサと電磁石の個数は同じでなく
てもよい。電磁石の磁力の制約を考えなければ、コンプ
ライアンス行列の階数(rank)がセンサの個数と等しいか
または大きければ、制御可能である。電磁石がセンサよ
りも多い場合、前述のコンプライアンス行列Ｃは正方行
列とはならず、その逆行列である剛性行列Ｋは必ずしも
算出できないが、剛性行列Ｋの代わりに、行列Ｃの擬逆
行列(psudo-inverse matrix)を使用すれば前記同様に制
御できる。ただし、電磁石の数がセンサの数よりも少な
い場合は、各センサの測定点での偏差をすべて零にする
ことは不可能である。

【００５５】前記構成からなるスライシングマシンによ
れば、切断されるウェーハＷｆに対向配置された中央ブ
レード位置検出センサ３０により、ワークＷ内に切り込
んだ部分のブレード切断刃７の位置を直接検出し、中央
電磁石２４でその位置を制御するだけでなく、中央電磁
石２４の両側に配置された左側および右側電磁石３４，
３６により、ワークＷに切り込んでいる部分の平坦度さ
えも高精度に制御しているので、ワークＷの切断面平坦
度を自在に設定することができる。

【００５６】また、この実施例では、電磁石３４，２
４，３６のそれぞれによりブレード８を吸引した状態で
切断を行うので、各磁力の増減により、電磁石に接近す
る方向および電磁石から遠ざかる方向のいずれにもブレ
ード位置を調整することができる。

【００５７】また、３個のブレード位置検出センサ３
０，３８，４０からの信号に対し、剛性行列Ｋを用いた
演算を行い、３個の電磁石２４，３４，３６への供給電
流を決定しているので、各センサの信号を各電磁石の電
流に個別にフィードバックする構成に比して、動作安定
性を高めることが可能である。各センサの信号を各電磁
石の電流に個別にフィードバックする制御も可能である
が、一測定点でのブレード位置を修正すると他の測定点
でのブレード位置が変化して再度修正しなければならな
くなるので、ブレード位置制御の安定性が低下し、ブレ
ード位置が不安定になりやすい。

【００５８】さらに、この実施例では、中央電磁石２４
および中央センサ３０がブレード軸線方向に移動できる
ようになっているから、例えば、ワークＷの端部を切断
する場合などには、ワークＷから中央電磁石２４および
中央センサ３０を後退させることにより、ワーク端部が
中央電磁石２４および中央センサ３０と干渉するおそれ
をなくすことができる。この場合、若干制御精度は低下
するが、左右のセンサ３８，４０および電磁石３４，３
６のみを用いてブレード位置の制御を行なうことができ
る。

【００５９】次に、前記第２実施例の装置における制御
の具体例を説明する。図１ないし図１０の装置を実際に
作成し、中央センサ３０から左右に５０゜かつブレード
８の内周縁から１０ｍｍ外方に離間した位置に、それぞ
れ左側センサ３８および右側センサ４０を配置した。ま
た、中央電磁石２４の中心から左右６０゜の位置にそれ
ぞれ左側電磁石３４および右側電磁石３６を配置した。

【００６０】センサ３０，３８，４０としては渦電流式
センサを用い、電磁石によるブレード８の残留磁化の影
響を受けないように、センサ３０，３８，４０と電磁石
２４，３４，３６をブレード半径方向に１２ｍｍ離間さ
せた。なお、磁気の影響の有無は、ブレード８を挟んで
各センサ３０，３８，４０と対向する位置にそれぞれレ
ーザ変位計（図示略）を配置したうえで磁力を発生さ
せ、両者の測定値が一致するか否かで判断した。

【００６１】電磁石２４，３４，３６、センサ３０，３
８，４０およびブレード８の離間量等は図１２に示すよ
うに設定した。使用したブレード８は、内径２３５ｍ
ｍ、台金厚さ０．１５ｍｍ、ダイアモンド砥粒を電着し
た切断刃８ａの厚さが０．３ｍｍ、台金の材質は強磁性
ステンレスである。このブレード８をその内径が１．２
ｍｍ拡大するまで固定治具６により張り上げた。この状
態でブレード８の内周部をブレード軸線方向に３５０ｇ
ｆで押したところ、５０μｍ変位した。電磁石２４，３
４，３６およびセンサ３０，３８，４０のブレード端面
からの距離は１．０ｍｍとした。

【００６２】電磁石２４，３４，３６としては、図７な
いし図９に示すように、純鉄製のハウジング４２の中
に、純鉄製の１２個のコア４８をはめ込んだ構造のもの
を使用し、各コア４８には３００巻きのコイル４６を取
り付けた。前記装置を使用し、磁力とブレード８の変位
量の関係を調べた。図６に示すように、ブレード８の内
周縁の外方１０ｍｍの位置にレーザー変位計６２を配置
し、中央電磁石２４の中心からの角度θを１０゜毎に変
化させつつ、ブレード８を１４６０ｒｐｍで連続回転さ
せ、中央電磁石２４に供給する電流を断接して、各点に
おけるブレード変位量を測定した。中央電磁石２４への
電流は１．５Ａとした。

【００６３】結果を表１および図１３に示す。θ＝０゜
の点で変位量は最大となり、この点から離れるに従い徐
々に変位量が小さくなり、グラフはθ＝０を中心として
ほぼ左右対称となった。このことから、ブレード８の変
位量は回転の影響をほとんど受けないことが判明した。
これは、ブレード８が極めて薄く、軽量であることによ
る。

【００６４】

【表１】

【００６５】左右の電磁石３４，３６は、中央電磁石２
４と全く同じものであるから、各電磁石２４，３４，３
６に１．５Ａづつ電流を流した時のブレード変位量は、
図１４に示す各線のようになる。１．５Ａの電流を流し
たときの電磁石の磁力を１とした場合、図１３の実験デ
ータ、電磁石およびセンサの位置関係から、以下のコン
プライアンス行列Ｃおよび剛性行列Ｋが得られた。

【００６６】

【数９】

【００６７】前記剛性行列Ｋを用いることにより、表２
の例１〜３に示すブレード変位量の目標値ｘ₁，ｘ₂，ｘ
₃に対応して、各電磁石がブレードに及ぼすべき磁力
ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃を同表に示す通りに算出できた。図１０
の補償磁力計算手段５４を解除した状態で、前記磁力ｆ
₁，ｆ₂，ｆ₃ から電流量を算出して各電磁石３４，２
４，３６に供給し、各センサ測定点でのブレード変位量
をレーザ変位計で測定したところ、目標値通りであるこ
とが確認できた。図１５、図１６および図１７は、表２
の例１〜３のように目的値を設定した場合の切断面の形
状を、前記コンプライアンス行列Ｃを用いて計算した結
果を示すグラフである。

【００６８】

【表２】

【００６９】なお、本発明に係るスライシングマシンは
上記実施例のみに限定されるものではなく、必要に応じ
て適宜構成を変更してよい。例えば、磁力発生手段とし
て電磁石を使用する代わりに、永久磁石と、この永久磁
石をブレード８に対し接近離間させる直動ステッピング
モータ等の駆動手段とを有する磁力発生手段を使用して
もよい。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るスラ
イシングマシンによれば、切断されるウェーハに対向配
置された中央ブレード位置検出センサにより、ワーク内
に切り込んだ部分の切断刃の位置を直接検出し、中央磁
力発生手段でその位置を制御するだけでなく、中央磁力
発生手段の側方に配置された側方磁気発生手段により、
ワークに切り込んでいる部分の平坦度さえも制御できる
ので、ワークの切断面の平坦度を自在に設定することが
でき、平坦度の高いウェーハばかりか、所定の反りを付
与したウェーハも製造できる。

【００７１】また、中央および側方磁力発生手段のそれ
ぞれにより、ブレードを初期変位位置まで吸引した状態
で切断を行うので、ブレードの片面側にしか磁力発生手
段が配置されていないにも拘らず、各磁力の増減によ
り、電磁石に接近する方向および電磁石から遠ざかる方
向のいずれにもブレード位置を調整することができる。

【００７２】さらに、２以上のブレード位置検出センサ
からの信号に対し、剛性行列等を用いた演算を行い、磁
力発生手段が発生する磁力を制御する場合には、各セン
サの信号を各磁力発生手段に個別にフィードバックする
構成に比して、動作安定性を高めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスライシングマシンの一実施例を
示す正面図である。

【図２】前記スライシングマシンの平面図である。

【図３】前記スライシングマシンの側面図である。

【図４】前記スライシングマシンのブレード位置制御機
構の要部を示す斜視図である。

【図５】前記ブレード位置制御機構の要部を示す側面図
である。

【図６】前記ブレード位置制御機構の要部を示す正面図
である。

【図７】前記ブレード位置制御機構に使用される電磁石
の正面図である。

【図８】前記電磁石の断面図である。

【図９】前記電磁石の作用を示す断面図である。

【図１０】前記スライシングマシンの制御系のブロック
図である。

【図１１】前記ブレード位置制御機構の作用を示す断面
図である。

【図１２】本発明の実験例に使用した装置の要部を示す
側面図である。

【図１３】前記実験例の結果を示すグラフである。

【図１４】前記実験例でのブレード制御方法を説明する
ためのグラフである。

【図１５】前記実験例での切断面形状の一例を示すグラ
フである。

【図１６】前記実験例での切断面形状の一例を示すグラ
フである。

【図１７】前記実験例での切断面形状の一例を示すグラ
フである。

【符号の説明】

ＷワークＷｆウェーハ８内周刃ブレード８ａ切断刃２４中央電磁石（中央磁力発生手段）３０中央ブレード位置検出センサ３４，３６左側および右側電磁石（側方磁力発生手
段）３８，４０左側および右側ブレード位置検出センサ
（側方ブレード位置検出センサ）４２ハウジング４６コイル４８コア５０初期磁力計算手段５２偏差検出手段５４補償磁力計算手段５６磁力合計手段５８電流計算手段６０ブレード位置計算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周縁に切断刃が形成された環状をなす強
磁性体製の内周刃ブレードと、前記内周刃ブレードを支持し、前記内周刃ブレードをそ
の軸線回りに回転させるブレード回転手段と、切断すべきワークを前記内周刃ブレードの開口部内に挿
入した状態で支持するためのワーク支持手段と、前記内周刃ブレードの切断刃が前記ワークに切り込むよ
うに前記ワーク支持手段または前記内周刃ブレードを移
動させる切り込み手段と、前記ワークから切り出されるウェーハを挟んで、前記ワ
ーク内に切り込んだ前記内周刃ブレードの内周部と対向
し得る位置に配置され、前記ウェーハ越しに、前記ブレ
ード厚さ方向における内周刃ブレードの位置を検出する
中央ブレード位置検出センサと、前記中央ブレード位置検出センサからブレード周方向に
離間し、前記内周刃ブレードの内周部に対向して配置さ
れた１または２以上の側方ブレード位置検出センサと、前記ワークから切り出されるウェーハを挟んで、前記ワ
ーク内に切り込んだ前記内周刃ブレードの内周部と対向
し得る位置に配置され、前記ウェーハ越しに前記内周刃
ブレードを引きつける磁力を発生する中央磁力発生手段
と、前記中央磁力発生手段からブレード周方向に離間し、か
つ前記内周刃ブレードの内周部と対向して設けられた１
または２以上の側方磁力発生手段と、前記中央および側方ブレード位置検出センサからの信号
を演算処理し、この演算結果に基づいて、前記中央およ
び側方磁力発生手段が前記内周刃ブレードに及ぼす磁力
をそれぞれ制御する制御手段とを具備することを特徴と
するスライシングマシン。
【請求項２】前記制御手段は、ワーク切断開始時に、前
記中央および側方磁力発生手段により前記内周刃ブレー
ドの内周部をそれぞれ所定の初期磁力で吸引させること
により、前記切断刃をその自然状態での位置よりも前記
中央および側方磁力発生手段側に接近した初期位置に維
持するとともに、ワーク切断中には、前記中央および側方ブレード位置検
出センサからの信号に応じて前記各初期磁力を増減し、
前記各初期位置を基準としてブレードの厚さ方向双方向
にブレード内周部の位置を制御するように構成されてい
ることを特徴とする請求項１のスライシングマシン。
【請求項３】前記中央および側方磁力発生手段は、それ
ぞれ内周刃ブレードの内周部を吸引し得る１または２以
上の電磁石を有することを特徴とする請求項１または２
記載のスライシングマシン。
【請求項４】前記制御手段は、前記中央および側方ブレ
ード位置検出センサのそれぞれの測定点での前記内周刃
ブレードの変位量を、予め設定されたブレード変位量の
目標値に一致させるために、前記中央および側方磁力発
生手段のそれぞれから発生させるべき初期磁力を計算す
る初期磁力計算手段と、前記中央および側方ブレード位置検出センサがそれぞれ
検出したブレード変位量と、前記ブレード変位量の目標
値とを比較して偏差をそれぞれ計算する偏差検出手段
と、前記偏差検出手段が算出した偏差に基づいて前記各初期
磁力の補償量を計算する補償磁力計算手段と、前記初期磁力計算手段により算出された前記各初期磁力
と、前記補償磁力計算手段により算出された前記各磁力
補償量とをそれぞれ合計する磁力合計手段と、前記磁力合計手段が算出した各合計値から前記中央およ
び側方磁力発生手段の電磁石のそれぞれに供給すべき電
流量を算出する電流計算手段と、前記算出された電流量を前記中央および側方磁力発生手
段の電磁石にそれぞれ供給する電流供給手段とを有する
ことを特徴とする請求項３記載のスライシングマシン。
【請求項５】前記中央および側方磁力発生手段はいずれ
もブレード中心から等距離に配置されるとともに、前記
中央および側方ブレード位置検出センサは、前記中央お
よび側方磁力発生手段よりブレード内周側に配置されて
いることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の
スライシングマシン。
【請求項６】前記中央および側方磁力発生手段はいずれ
も、軟磁性体製のハウジングの内部に、コイルを巻回し
た軟磁性体製のコアを収容した電磁石であり、前記ブレ
ード位置検出センサは渦電流式距離センサであることを
特徴とする請求項１，２，３，４または５記載のスライ
シングマシン。
【請求項７】前記中央および側方磁力発生手段は、ウェ
ーハを挟んで内周刃ブレードと対向し得る位置に配置さ
れた永久磁石と、この永久磁石を内周刃ブレードに対し
て接近離間させるための駆動手段とを具備することを特
徴とする請求項１記載のスライシングマシン。