JP2006082173A - ワーク支持用治具およびワイヤーソーを用いるワーク切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの切断位置をワーク毎に決定できながら、複数の板状ワークを同時に切断可能に支持することができるワーク支持用治具を提供する。
【解決手段】ワーク支持用治具は、一枚の板状ワーク100が、外周側面の一部において載置固定されるスライス台3を複数と、一つのスライス台3が取り付けられるブロック体4を複数と、ワークの平面部同士が対向するように複数のブロック体4を併設させた状態で、これらブロック体4をワークの厚み方向にスライド可能に支持する支持台5と、各ブロック体4を支持台5の所定の位置に固定する固定手段6とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤーソーを用いて厚さの薄いワークを厚み方向に分断するためにワークを支持するワーク支持用治具およびワイヤーソーによるワーク切断方法に関する。

シリコンウェハー等を製品化するにあたり、生産コストの低減からできるだけ厚みの薄いウェハの製造が望まれている。そこで、従来では、まず、柱状のインゴットを薄い厚み(例えば3mm〜8mm厚)の板状のワークに分断し、この板状ワークをさらに薄く(例えば400μm〜600μm厚)分断するようにしている。

ワークを分断するにあたっては、さらに生産効率を向上させるために、複数のワークを積層させた状態で、ワイヤーソーにより一度に分断する方法が試みられている。

この分断方法は、例えば特許文献１に示すワイヤーソーとワークを支持する治具とを用いて行われる。特許文献１では、ワークを支持する治具は、複数枚のワークを重ね合わせて載置させるスライス台と、このスライス台を載せて、複数のワークを積層方向に挟持するクランプ装置とを備える。クランプ装置は、クランプシャフトと、クランプシャフトの一端部に固定され、積層方向の一方側のワークの一端面に対向させて配置されるクランプ板と、クランプシャフトを回転可能に支持し、積層方向他方側のワークに当接させる当接面を有するクランプ台とを備える。

ワークの支持は、複数枚のワークを重ね合わせて積層し、スライス台に載置させた状態で接着剤により、ワークをスライス台に固定しておく。次に、積層方向一端側のワークに当接面を当接させ、積層方向他方側のワークにクランプ板を当接させるように、ワークが固定されたスライス台を、クランプ装置のクランプ台上に設置する。クランプシャフトを回転させて、クランプ板を積層体に押し当て、クランプ板と当接面とで複数のワークを同時に挟持する。

特許文献１に示すワイヤーソーは、一本のワイヤーを複数のワークローラに掛け渡した状態で所定間隔をあけながら何重にも巻き付けられて形成される。巻き付けられたワイヤーの間隔がワークの切断後の厚みとなる。そして、多重に巻き付けられたワイヤーによって、複数枚のワークが同時に切断される。

特開2001-15458号公報

しかしながら、特許文献１に示すワークの切断方法では、ワークの切断位置を決定するに当たり、クランプ装置に設置されたワークの上方にワイヤーを配置し、さらに、その上にカメラを配置して、このカメラでワークに対するワイヤーの位置を決定している。

このカメラは、ワークの積層方向に移動可能に配設され、ワイヤーとワークを同時に撮像する。カメラが捉えた映像は、モニタに拡大表示され、作業者は、この拡大表示に基づいて、ワイヤーの位置決めを行う。

このとき、ワイヤーの位置決めは、ワークの積層誤差を考慮して、複数のワークのうち、積層誤差が最も少ない積層方向中央部に配置されるワークを基準に行っていく。そして、基準ワークについて切断位置を決定し、その切断位置にワイヤーが配置されるように位置合わせを行う。

つぎに、この位置あわせの後、残りのワークについて、カメラを少しずつ移動させながら、各ワークとその上方のワイヤーとを順次撮像していき、ワークとワイヤーとの位置関係を確認する。そして、ワイヤーの位置がワークの切断許容範囲内になければ、ワークの積層を再度やり直し、再び、ワイヤーの位置合わせを行う。

このように、従来では、ワークを積層させた状態で切断するため、ワイヤーの位置がワークの切断許容範囲内から外れた場合には、スライス台からワークを取り外し、ワークの積層作業から再度やり直さなければならず、作業効率が非常に悪いという問題があった。

そこで、本発明は、ワークの切断位置をワーク毎に決定できながら、複数の板状ワークを同時に切断可能に支持することができるワーク支持用治具を提供することを目的の一つとする。また、ワークをワーク支持用治具に何度も載置し直すことなく、ワイヤーソーを用いて複数のワークを同時に所定の位置で切断するワイヤーソーによるワーク切断方法を提供することを他の目的とする。

本発明のワーク支持用治具は、一枚の板状ワークが載置固定されるスライス台を複数と、一つのスライス台が取り付けられるブロック体を複数と、各ブロック体をスライド可能に支持する支持台と、各ブロック体を支持台に固定する固定手段とを備えることにより上記目的を達成することができる。

スライス台は、板状ワークの外周側面の一部が接触する載置面を備え、この載置面において、ワークを接着剤により固定するようになっている。スライス台の載置面は、ワークが円板状の場合には、外周面の円弧に沿う円弧面とすることがワークの支持面積を確保する点で好ましい。スライス台は、セラミック材料で形成することが好ましい。スライス台は、ワークとともにワイヤーにより切断される。

ブロック体は、スライス台が取り付けられる取付面と、支持台に支持される支持部とを備える。取付面には、スライス台を所定の位置に位置決めするため位置決め部が設けられていることが好ましい。この位置決め部により、複数のブロック体に対して、スライス台を全て同じ位置に取り付けることができる。

さらに、ブロック体は、ワークを固定した際の、ワークの厚み方向に貫通するように、枠状に形成することが好ましい。このように枠状に形成することにより、ブロック体の軽量化が図れるとともに、後記する位置調整手段の連結棒を枠内に配置させることができる。

支持台は、ワークの平面部同士が対向するように複数のブロック体を併設させた状態で、これらブロック体をワークの厚み方向にスライド可能に支持するようになっている。支持台には、ブロック体をワークの厚み方向にのみスライド可能に案内するガイド部を備える。

固定手段は、支持台に設けられており、各ブロック体を支持台の所定の位置に固定する。固定手段は、例えば、ブロック体をスライド方向と直交する方向に押圧する押圧部材と、押圧部材をブロック体に向けて押圧するネジ部材と、ネジ部材を螺合させる螺子孔とを備える。

支持台には、スライド方向に延びる一対の壁部を形成し、壁部の間にブロック体を配置させるようにすることが好ましい。一方の壁部にガイド部となるガイド面を形成し、他方の壁部に螺子孔を形成することが好ましい。螺子孔は、ガイド面と直交する方向に形成する。ネジ部材を押圧部材を押圧する方向に螺子孔に螺子締めしていくことにより、押圧部材がブロック体を押圧し、この押圧部材とガイド面とによりブロック体が挟持されて所定の位置に固定されるようになっている。

さらに、支持台には、所定のブロック体に連結され、ブロック体のスライド方向に移動可能に配置される連結棒と、連結棒をブロック体のスライド方向に進退動作させる操作部とを有する位置調整手段を複数備えるようにすることが好ましい。

位置調整手段は、例えば、操作部にマイクロメータヘッドを用い、マイクロメータヘッドのスピンドル部に連結棒を接続して構成することができる。位置調整手段は、ブロック体の枠内部に、連結棒を配置させる溝を複数形成して、溝に連結棒を配置させ、操作部をブロック体の近くにおいて支持台に支持させるようにする。

連結棒には、移動させたいブロック体に対向する位置に、ブロック体の厚みよりやや大きい間隔をあけて二つのフランジ部を形成し、連結棒を溝に嵌合させた際に、フランジ部でブロック体を挟んだ状態になるようにする。連結棒をスライド方向に移動させたとき、スライド方向後方側のフランジ部がブロック体に当接し、ブロック体をスライド方向に移動させるようになっている。

操作部は、例えば、操作部の一部を回転させることにより、連結棒が進退動作するように構成することができる。操作部を操作させて連結棒を進退動作させると、この連結棒に形成されているフランジ部がブロック体に当接して、連結棒の進退動作に伴ってブロック体も移動するようになっている。

このようにして、ブロック体の切断位置をワイヤーに位置合わせするために、位置調整手段によりブロック体をスライド方向に移動させて位置合わせを行う。

前記した本発明のワーク支持用治具とワイヤーソーを用いて、以下の工程により複数のワークを同時に切断する。
(1) 一枚の板状ワークを、外周側面の一部においてスライス台に載置固定する第1の工程
(2) ワークが固定されたスライス台をブロック体に取り付けて固定する第２の工程
(3) ワークの平面部同士が対向するように複数のブロック体をワークの厚み方向に併設させて、支持台の所定の位置に配置する第３の工程
(4) 各ブロック体を支持台の所定の位置に固定する第４の工程
(5) ワークをワイヤーソーにより分断する第５の工程。

第１工程においては、複数のスライス台について、それぞれワークをスライス台の載置面に接着材により固定する。第２工程においても、複数のスライス台をスライス台の数に相当するブロック体にそれぞれ取り付ける。

第３工程では、支持台のガイド部に沿ってブロック体をスライドさせながら、ブロック体を併設させる。そして、各ブロック体の切断位置をワイヤーに位置合わせしてブロック体を支持台に配置させる。

第４工程では、支持台の所定の位置に配置されたブロック体を固定手段により固定して、ブロック体が動かないようにする。そして、第５工程により複数のワークをスライス台とともにワイヤーにより切断する。

本発明のワーク支持用治具によれば、一つのブロック体に対して一枚のワークを取り付け、ブロック体のそれぞれを個別に支持台上で移動させることができるので、複数のワークを同時に切断する際に、ワークの切断位置をワーク毎に決定できる。その結果、ワークをワーク支持用治具に何度も載置し直すことなく、複数のワークを切断位置において、確実に同時に切断することができる。特に、位置調整手段を設けることにより、ワークの切断位置を確実に設定することができる。

さらに、本発明のワイヤーソーを用いるワーク切断方法によれば、一つのブロック体に対して一枚のワークを取り付け、ブロック体のそれぞれを個別に支持台上で移動させて、ワークの位置決めを行える。その結果、ワークをワーク支持用治具に何度も載置し直すことなく、ワイヤーソーを用いて複数のワークを同時に所定の位置で切断することができる。

以下本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は、図１に示すように、ワイヤーソー1とワーク支持用治具2とを備える。ワーク支持用治具2は、ワイヤーソー1の下方に配置され、図示していないが上下動するようになっている。本実施形態では、ワーク100は、厚みが3mm〜5mmの円板状をしており、ワイヤーソー1を用いて厚みが400μm〜600μmの範囲内の所定の厚みになるように切断する。

ワイヤーソー1は、図１に示すように、一本のワイヤー11と三本のワークローラ12と砥液供給ノズル13とを備える。ワイヤー11は、各ワークローラ12に掛け渡した状態で所定間隔をあけながら何重にも巻き付けられる。巻き付けられたワイヤーの間隔は、ワークの切断後の厚みと同じ大きさにしている。

そして、ワークローラ12を回転させて、ワイヤー11を移動させながら、多重に巻き付けられたワイヤー11によって、複数のワーク100を同時に切断するようになっている。ワーク100を切断する際は、砥液供給ノズル13から砥液をワイヤー11の切断部分に供給しながら切断を行う。

ワーク支持用治具2は、図１から図７に示すように、ワーク100が載置固定されるスライス台3を複数と、スライス台3が取り付けられるブロック体4を複数と、各ブロック体4をスライド可能に支持する支持台5と、各ブロック体4を支持台5に固定する固定手段6とを備える。

スライス台3は、図１に示すように、一枚の板状ワーク100を載置固定するようになっている。スライス台3は、図６および図７に示すように、ワーク100の外周側面の一部が接触する載置面31を備えている。この載置面31は、ワークの支持面積を確保するためにワーク100の外周面に沿う円弧面となっている。

本実施形態では、この載置面31において、ワーク100を接着剤により固定するようになっている。スライス台3は、セラミック材料で形成している。スライス台3は、ワーク100とともにワイヤー11により切断する。

ブロック体4には、一つのスライス台3を取り付けるようになっており、スライス台3が取り付けられる取付面41と、支持台に支持される支持部42と、後記する位置調整手段7の連結棒72が配置される複数の溝43とを備える。

ブロック体4は、図７に示すように、枠状で、下部が拡がった形状をしている。ブロック体4は、枠状の上面が取付面41となり、下部の拡がった傾斜部分が支持部42となる。溝43は、ブロック体4の枠内部に形成されている。

取付面41には、スライス台3を所定の位置に取り付けるための位置決め部が設けられており、この位置決め部は、図６および図７に示すように、平面視］状（コの字状）の位置決め部材44を取付面41にボルトなどにより固定することにより形成される。位置決め部材44の凹部にスライス台3を嵌め込んで、スライス台3の位置決めを行う。

支持台5には、図１および図４に示すように、ワーク100の平面部同士が対向するように複数のブロック体4が併設される。支持台5は、板状のベース部材5aと、このベース部材5aの上面に固定されるガイド部材5bとを備える。ベース部材5aは、図示していないが、ワーク支持用治具2を昇降させるための昇降機構に取り付けられる。

ガイド部材5bは、平面視において長尺な板状をしており、長辺部の長手方向中間位置に、一対の壁部51が突設されている。本実施形態では、二つの壁部51の間にブロック体4が配置される。一方の壁部51の内面側には、ブロック体4の支持部42の傾斜面に沿う傾斜面が形成されており、この傾斜面が、ブロック体4をワークの厚み方向にのみスライド可能に案内するガイド面52となる。

他方の壁部51の内面側には、後記する固定手段6の押圧部材61が設置される溝状の凹部53が形成されている。この凹部53は、壁部51の長手方向に延びるように形成されている。さらに、他方の壁部51には、壁部51の長手方向、即ち、ブロック体のスライド方向と直交する方向に延びる螺子孔54が複数形成されている。

ガイド部材5bにおける各壁部51の長手方向一方側端部には、後記する位置調整手段7の操作部71が取り付けられる取付部材8が固定されている。

固定手段6は、支持台5に設けられており、各ブロック体4を支持台5の所定の位置に固定するようになっている。固定手段6は、支持台5の凹部53に配置される押圧部材61と、支持台5の螺子孔54に螺合されるネジ部材62とを備える。

押圧部材61は、ブロック体4をスライド方向と直交する方向に押圧するために用いられる。押圧部材61のブロック体4との当接面は、ブロック体4の傾斜面に沿う傾斜面となっている。押圧部材61には、ネジ部材62の先端部に形成されるピン部62cが挿入される位置ズレ防止用孔61aが形成されている。

ネジ部材62は、頭部62aと、支持台5の螺子孔54に螺合される雄螺子部62bと、この雄螺子部62bの径より小径で、雄螺子部62bの先端部に突設されるピン部62cとを備える。ネジ部材62は、押圧部材を押圧する方向に螺子孔54に螺子締めしていき、ネジ部材62のピン部62cを押圧部材61の位置ズレ防止用孔61aに挿入する。そして、さらに、螺子締めしていくことにより、ネジ部材62が押圧部材61をブロック体4に向けて押圧する。押圧部材61はブロック体4を押圧することになる。ブロック体4は、支持台5のガイド面52に圧接する。押圧部材61とガイド面52とでブロック体4が挟持される。ブロック体4は、支持台5の所定の位置に固定される。

さらに、支持台5には、複数の位置調整手段7が設けられている。なお、図１、図２では、一部の位置調整手段7が省略された状態が示されているが、図４および図５の仮想線（二点破線）で示すように、残りの位置調整手段7を配置する。

位置調整手段7は、図４および図５に示すように、所定の一つのブロック体4に連結され、ブロック体4のスライド方向に移動可能に配置される連結棒72と、連結棒72をブロック体4のスライド方向に進退動作させる操作部71とを備える。

位置調整手段7の操作部71には、既存のマイクロメータヘッドを用いている。操作部71は、内筒部71aと外筒部71bとスピンドル部71cとを備える。外筒部71bとスピンドル部71cとは連結され、外筒部71bの回転動作にスピンドル部71cが同期するようになっている。図示していないが、スピンドル部71cは、内筒部71a内に挿入される部分に雄螺子が形成され、内筒部71aには、スピンドル部71cの雄螺子に螺合する雌螺子が形成されている。

さらに、内筒部71aには、取付部材8への取付基準面を有する鍔部71dが形成されている。内筒部71aは、取付部材8に回転しないように固定されている。本実施形態では、外筒部71bを回転させることにより、内筒部71aに対してスピンドル部71cが軸方向に移動するようになっている。

さらに、スピンドル部71cの先端部には、連結棒72が接続されている。連結棒72は、ブロック体4を併設させた状態で、同じ位置に設けられている溝43に、複数のブロック体4にまたがるように嵌められる。

さらに、連結棒72には、移動させたいブロック体4に対向する位置に、ブロック体4の厚みよりやや大きい間隔をあけて二つのフランジ部72aを形成し、連結棒72をブロック体4の溝43に嵌合させた際に、フランジ部72aでブロック体4を挟んだ状態になるようにする。連結棒72をスライド方向に移動させたとき、スライド方向後方側のフランジ部72aがブロック体4に当接し、ブロック体4をスライド方向に移動させるようになっている。本実施形態では、連結棒72の長さをそれぞれ異なるようにして、一対のフランジ部72aがそれぞれ異なるブロック体4に当接するようにしている。

位置調整手段7は、操作部71の外筒部71bを回転させることにより、連結棒72がスピンドル部71cを介して軸方向に進退動作するようになっている。このように、操作部71を操作させて連結棒72を進退動作させて、ブロック体4を移動させることにより、ブロック体4の支持台5への配設位置を微調整することができる。

次に、前記した本発明のワーク支持用治具とワイヤーソーを用いて複数のワークを同時に切断する切断方法について説明する。まず、ワーク支持用治具2は、ワーク100を取り付ける際には、ワイヤーソー1に対して下方に下げておく。

そして、一枚のワーク100を、外周側面の一部においてスライス台3の載置面31に接着材により固定する。この作業を全てのワークについて行う。次に、ワーク100が固定されたスライス台3の一つを、一つのブロック体4の取付面41に固定する。このとき、位置決め部材44の凹部にスライス台3を嵌め合わすことにより、スライス台3を取付面41の所定の位置に固定する。スライス台3のブロック体4への取付作業も、全てのスライス台3について行う。

そして、ワーク100の平面部同士が対向するように複数のブロック体4を、支持台5のガイド部材5b上にワークの厚み方向に併設させる。このとき、ガイド面52および押圧部材61の傾斜面に沿って、ブロック体4をスライドさせながら併設させていく。ブロック体4を支持台5のほぼ所定の位置、本実施形態では、押圧部材61が配置されている位置に仮配置させる。全てのブロック体4の仮配置が終了した後、ワーク支持用治具2を、ワーク100がワイヤー11に接近するまで、上方に移動させる。

仮配置されたブロック体4を、ツールスコープでワーク100の位置とワイヤー11の位置を確認しながら、位置調整手段7を用いて、各ブロック体の切断位置がワイヤーに合うように位置合わせを行う。位置合わせされた各ブロック体4を固定手段6を用いて、その位置に支持台5に固定する。そして、位置合わせが終了したら、ワーク支持用治具2を上昇させながら複数のワーク100を同時にワイヤーソー1を用いて分断する。

本発明のワーク支持用治具およびワークの切断方法は、複数の半導体ウェハを薄い厚みに切断する際に好適である。

本発明のワーク支持用治具とワイヤーソーを示す全体概略斜視図である。 本発明のワーク支持用治具の平面図である。 本発明のワーク支持用治具の、図２におけるA-A断面図である。 本発明のワーク支持用治具の、図２におけるB-B断面図である。 本発明のワーク支持用治具の、図３におけるC-C断面図である。 本発明のワーク支持用治具におけるスライス台が配置された状態のブロック体の平面図である。 本発明のワーク支持用治具におけるスライス台が配置された状態のブロック体の正面図である。

符号の説明

100 ワーク
1 ワイヤーソー
11 ワイヤー 12 ワークローラ
13 砥液供給ノズル
2 ワーク支持用治具
3 スライス台 31 載置面
4 ブロック体
41 取付面 42 支持部 43 溝 44 位置決め部材
5 支持台
5a ベース部材
5b ガイド部材
51 壁部 52 ガイド面 53 凹部 54 螺子孔
6 固定手段
61 押圧部材 61a 位置ズレ防止用孔
62 ネジ部材 62a 頭部 62b 雄螺子部 62c ピン部
7 位置調整手段
71 操作部
71a 内筒部 71b 外筒部 71c スピンドル部 71d 鍔部
72 連結棒 72a フランジ部
8 取付部材

Claims (3)

1. 一枚の板状ワークが、外周側面の一部において載置固定されるスライス台を複数と、
   一つのスライス台が取り付けられるブロック体を複数と、
   ワークの平面部同士が対向するように複数のブロック体を併設させた状態で、これらブロック体をワークの厚み方向にスライド可能に支持する支持台と、
   各ブロック体を支持台の所定の位置に固定する固定手段とを備えることを特徴とするワーク支持用治具。
2. 所定のブロック体に連結され、ブロック体のスライド方向に移動可能に配置される連結棒と、連結棒をブロック体のスライド方向に進退動作させる操作部とを有する位置調整手段を複数備えていることを特徴とする請求項１に記載のワーク支持用治具。
3. 一枚の板状ワークを、外周側面の一部においてスライス台に載置固定する工程と、
   ワークが固定されたスライス台をブロック体に取り付けて固定する工程と、
   ワークの平面部同士が対向するように複数のブロック体をワークの厚み方向に併設させて、支持台の所定の位置に配置する工程と、
   各ブロック体を支持台の所定の位置に固定する工程と、
   ワークをワイヤーソーにより分断する工程とを有することを特徴とするワイヤーソーを用いるワーク切断方法。

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