JP2823493B2 - スライシング装置のブレード撓み検出方法及び装置並びにブレード撓み制御装置 - Google Patents

スライシング装置のブレード撓み検出方法及び装置並びにブレード撓み制御装置

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JP2823493B2 JP5248953A JP24895393A JP2823493B2 JP 2823493 B2 JP2823493 B2 JP 2823493B2 JP 5248953 A JP5248953 A JP 5248953A JP 24895393 A JP24895393 A JP 24895393A JP 2823493 B2 JP2823493 B2 JP 2823493B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体インゴット等の
ワークからブレードの内周刃で薄片を切り出すスライシ
ング装置において、上記ブレードの撓み量を検出するた
めの方法及び装置並びにその検出結果を利用した撓み制
御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記のようなスライシング装置と
しては、円形状の内周刃をもつブレードの内側にワーク
の一端部を臨ませ、上記ブレードを回転させながらワー
クに対してブレードの半径方向に相対移動させることに
より上記ワークから薄片を切り出すように構成されたも
のが知られている。この装置では、切断中にブレードが
撓み易く、この撓みによって加工精度が低下するおそれ
があるため、その修正をすべく、ブレード撓みの検出が
従来より試みられている（実開昭６２−７０９０４号公
報、特開平１−１８２０１５号公報等参照）。
【０００３】その一例を図１４に示す。図示の撓み量検
出センサ２９は、ワーク３０が切断送りによって移動す
る軌跡Ｃ上を避けた位置で、かつブレード１０のワーク
切断部位（Ｐ1〜Ｐ2）の入口部（すなわち回転方向（図
では矢印Ｂ方向）上流端）Ｐ1近傍の位置に配され、こ
の撓み量検出センサ２９の検出結果に基づいてブレード
１０全体の撓みを軸方向に調整するといった制御がなさ
れている。
【０００４】ところで、上記ブレード１０において、ワ
ーク３０のスライス時に最も長くワーク３０と接触して
いるのは、ブレード１０の中央部近傍部分であり、この
部分の撓み量がワーク３０の加工精度に最も強く影響す
るので、上記撓み量検出センサ２９は、なるべくブレー
ド１０のワーク切断部位に対応する位置、より好ましく
は上記中央部Ｐ3近傍の位置に配することが望ましい。
しかしながら、このような位置に単純に撓み量検出セン
サ２９を配設すると、この撓み量検出センサ２９と、切
断送りされるワーク３０とが互いに干渉してしまうの
で、従来はこのような干渉が起こらない位置、すなわ
ち、ワーク３０の移動軌跡Ｃから外れた入口部Ｐ1近傍
の位置に配設することがやむなく行われており、このた
めブレード１０の撓みが適切に調整されない不都合があ
る。
【０００５】そこで近年は、上記ワークの切断時にこの
ワークの前端面と対向する位置に渦電流センサ等からな
る撓み量検出センサを設け、上記ブレードにおけるワー
ク切断部位、特に中央部近傍の撓み量を上記ワークから
切り出されるウェハ（薄片）越しに検出するようにした
ものが提案されている（特開平４−１３８２１０号公報
参照）。このような装置によれば、上記スライス時に移
動するワークと撓み量検出センサとの干渉を避けなが
ら、撓み量検出センサをワーク中央部近傍の位置に配設
することができ、この位置でのブレード撓み量を検出す
ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記装置では、ワーク
から切り出されるウェハを透すようにしてブレードの撓
み状態が検出されることになるが、上記ワークの中には
導体に近い抵抗値をもつものもあり、特にこのようなワ
ークのスライス時にはセンサとブレードとの間に介在す
るウェハが検出結果に大きく影響を及ぼすことになる。
ここで、切り出されるウェハの状態が常に一定であれ
ば、上記センサの検出結果をブレード撓みに関する成分
と、介在するウェハに関する成分とに分離することがで
きるが、上記ウェハの厚みや反り状態はスライスの度に
変化するのが一般的であり、このようなウェハの状態の
バラツキがあるために、上記検出結果からブレードの撓
み成分のみを正確に抽出することは非常に困難となって
いる。
【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、簡単な
構成で、ブレードにおけるワーク切断部位の撓みを正確
に検出することができるブレード撓み検出装置、及びそ
の検出結果を利用したブレード撓み制御装置を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく研
究を重ねた結果、本発明等は、図３のグラフに示すよう
に上記ブレードの撓み量とワーク（もしくはブレードで
もよい。）に作用するブレード軸方向荷重との間に密接
な相関関係（ほぼ比例の関係）があり、この軸方向荷重
に基づいてブレードの撓み状態を把握できることを見出
した。
【０００９】すなわち本発明は、円形状の内周刃をもつ
ブレードの内側にワークの一端部を臨ませ、上記ブレー
ドを回転させた状態でこのブレードに対してワークをブ
レードの半径方向に相対移動させることにより上記ワー
クから薄片を切り出すスライシング装置において、上記
薄片切り出し時に上記ワークとブレードとの間で作用す
るワーク軸方向荷重、ブレード軸方向荷重の少なくとも
一方の荷重を検出し、この荷重に基づいて上記ブレード
の撓みを求めるものである（請求項１）。
【００１０】また本発明は、上記スライシング装置にお
いて、上記薄片切り出し時に上記ワークとブレードとの
間で作用するワーク軸方向荷重、ブレード軸方向荷重の
少なくとも荷重を検出する荷重検出手段と、その検出荷
重に基づいて上記ブレードの撓みを算出する撓み演算手
段とを備えた装置である（請求項２）。
【００１１】この装置において、上記撓み演算手段は、
上記ワークにブレードが接触する前に上記荷重検出手段
で検出される荷重もしくはこれに対応するブレード撓み
量を記憶する記憶手段と、上記ワークがブレードにより
切断される際に上記荷重検出手段で検出される荷重もし
くはこれに対応するブレード撓み量と上記記憶手段で記
憶された記憶値との比較に基づいて実際のブレード撓み
量を算出する比較手段とを備えたもの（請求項３）がよ
り好ましい。
【００１２】また、上記ワークに作用する切断力や重力
と上記ブレードの軸方向に対するワークの軸方向の傾斜
角度とに基づき、ワーク軸方向荷重に基づいて算出され
る撓み量を補正するように上記撓み演算手段を構成する
ことにより、後述のようなより優れた効果が得られる
（請求項４，５）。
【００１３】この場合、上記荷重検出手段を、上記薄片
切り出し時に上記ワークとブレードとの間で作用するワ
ーク軸方向荷重及びワーク軸方向と直交する方向の荷重
を検出するように構成するとともに、この荷重検出手段
により検出されるワーク軸方向と直交する方向の荷重に
基づいて上記ブレードの撓みの補正量を演算することが
有効である（請求項６）。
【００１４】また本発明は、上記スライシング装置にお
いて、ブレードの撓みを修正する撓み調整手段と、上記
荷重検出手段と、上記撓み演算手段と、この算出された
撓みに基づいて上記撓み調整手段を制御する撓み制御手
段とを備えたものである（請求項７）。
【００１５】
【作用】請求項１，２記載の方法及び装置によれば、ワ
ーク切断時にワークとブレードとの間で作用する荷重が
検出され、この荷重と上記相関関係（すなわちブレード
の撓みと荷重との間の一定の関係）とに基づいて上記ブ
レード撓みを求めることが可能である。
【００１６】ここで、請求項３記載の装置によれば、上
記ワークにブレードが接触する前に上記荷重検出手段で
検出される荷重もしくはこれに対応するブレード撓み量
が記憶されるとともに、上記ワークがブレードにより切
断される際に上記荷重検出手段で検出される荷重もしく
はこれに対応するブレード撓み量と上記記憶手段で記憶
された記憶値との比較に基づいて、ブレードとワークと
が相互に作用する荷重のみが抽出される。従って、この
荷重に基づいて実際のブレード撓み量が正確に算出され
る。
【００１７】ここで、ワークの結晶方向等の関係からワ
ーク軸方向をブレード軸方向に対して傾斜させながら薄
片切り出しを行う場合、ワークに作用する切断力や重力
が上記傾斜分だけワーク軸方向荷重の検出結果に影響す
ることになるが、請求項４，５記載の装置によれば、上
記切断力や重力と上記ブレード軸方向に対するワーク軸
方向の傾斜角度とに基づいて、上記撓み演算手段により
ブレード撓み量の補正が自動的に行われる。
【００１８】より具体的に、請求項６記載の装置によれ
ば、荷重検出手段により検出される、ワーク軸方向と直
交する方向の荷重に基づいて、上記補正量が算出される
こととなる。
【００１９】請求項７記載の装置によれば、検出された
ブレード撓みに基づいて撓み制御手段及び撓み調整手段
によりブレード撓みの調整が的確に行われる。
【００２０】
【実施例】本発明の第１実施例を図１〜１０に基づいて
説明する。
【００２１】図４，５に示すスライシング装置は、基台
１を備え、この基台１上にガイドレール２が設置されて
おり、このガイドレール２に沿ってスライド可能にスラ
イドテーブル３が支持されている。
【００２２】上記基台１上において、スライドテーブル
３に対向する位置には主軸台４が設置されている。この
主軸台４の上部には主軸受４ａが設けられ、この主軸受
４ａによって主軸６が回転可能に支持されるとともに、
この主軸６にベルト伝動機構を介して主軸駆動モータ８
の出力軸が連結されている。主軸６の先端部にはテンシ
ョンディスク９が固着され、このテンションディスク９
が、上記主軸６、ベルト伝動機構７、及び主軸駆動モー
タ８からなる回転駆動手段５により回転駆動されるよう
になっている。
【００２３】テンションディスク９の周縁部には、ドー
ナツ状の薄板からなるブレード１０が装着され、このブ
レード１０の内周縁にダイヤモンド粒子等からなる内周
刃１１が固着されている。そして、上記テンションディ
スク９の回転中にその回転数Ｎが変化することにより、
この回転数Ｎに応じて上記ブレード１０が主軸６の軸方
向（すなわちブレード１０の回転軸方向）に変位するよ
うになっている。すなわち、テンションディスク９が回
転すると、このテンションディスク９の周縁部に回転数
Ｎに比例した遠心力が作用するため、この回転数Ｎによ
ってテンションディスク９からブレード１０に付与され
る回転軸方向の変位の大きさ及び方向が決定されること
となる。
【００２４】上記スライドテーブル３上には、保持部材
１５及び割出し送り手段１８が設けられている。保持部
材１５は、ブレード回転軸方向に延びるガイドレール２
３に沿って走行可能に構成され、後述のように、シリコ
ン製半導体インゴット等からなるワーク３０の片側端部
を保持している。割出し送り手段１８は、ボールねじ１
６と、このボールねじ１６を回転駆動する保持部材駆動
モータ１７とを有し、この割出し送り手段１８によって
上記保持部材１５が上記主軸６の軸方向にスライド駆動
されることにより、上記ワーク３０の一端部がブレード
１０の表面１０ａ側（ワーク保持側）からブレード１０
の中央孔を通じて裏面１０ｂ側へ微小量突出することが
可能となっている。
【００２５】また、このスライドテーブル３上には、内
周刃１１をドレスするためのドレス装置１９が設けら
れ、このドレス装置１９は、その工具先端がブレード１
０の内側に臨む位置に配されている。
【００２６】上記基台１上には切断送り手段１４が設置
されている。この切断送り手段１４は、ボールねじ１２
と、このボールねじ１２を回転駆動する切断送りモータ
１３とを備え、この切断送り手段１４によって、上記ス
ライドテーブル３全体がガイドレール２に沿って主軸６
と直交する方向にスライド駆動される。従って、このス
ライドテーブル３を図４の手前から奥へスライドさせる
ことにより、ワーク３０がブレード１０に対してその半
径方向（図５では矢印Ａ方向）に相対移動し（すなわち
切断送りされ）、このブレード１０を回転させかつブレ
ード１０の内側にワーク３０の一端部を臨ませた状態で
上記切断送りを行うことにより、ワーク３０の一端部が
内周刃１１によってスライスされ、ウエハ（薄片）が切
り出されることとなる。
【００２７】ワーク３０の切断送り方向下流側の外周部
分、すなわち、ワーク３０において内周刃１１で最終的
に切断される部分には、カーボン等からなるスライスベ
ース３１が固着されている。このスライスベース３１の
固着により、ワーク３０の切断終了時にブレード１０に
作用する切断抵抗が急に開放されて上記ワーク３０の最
終切断部分が欠けることが防がれる。
【００２８】ブレード１０の近傍の２個所には、その撓
み量を検出する撓み量検出センサ２０，２１が設けられ
ている。これらの撓み量検出センサ２０，２１は、渦電
流センサ（磁気センサ）で構成され、図５〜図７に示す
ような位置に配設されている。
【００２９】すなわち、撓み量検出センサ２０，２１
は、ワーク３０が切断送りによって移動する軌跡Ｃ上か
ら外れ、かつブレード１０の表面（図４，６では右側
面）１０ａに対向する位置に配置されている。より具体
的に、撓み量検出センサ（以下、「入口部センサ」とい
う）２０は、ブレード１０のワーク切断部位（Ｐ1〜
Ｐ2）の入口部（すなわち回転方向（図５の矢印Ｂ方
向）上流端）Ｐ1近傍に配置され、撓み量検出センサ
（以下、「出口部センサ」という）２１は、ブレード１
０のワーク切断部位の出口部（すなわち回転方向下流
端）Ｐ2近傍に配置されている。
【００３０】さらに、この装置の特徴として、ワーク３
０のスライス時に同ワーク３０がブレード１０から受け
る軸方向の荷重が検出され、この荷重に基づいてブレー
ド１０の中央部位（すなわちこのブレード１０において
ワーク３０に最も長く接触する部位）の撓み方向及び撓
み量が求められるようになっている。そのための構造を
図１，２に基づいて説明する。
【００３１】上記保持部材１５において上記ワーク３０
に近い側の面（図１，２では左側面）には、歪みセンサ
取付ブロック２２が着脱可能に嵌合され、この歪みセン
サ取付ブロック２２の表面にブロック状の歪みセンサ
（荷重検出手段）２４がビス２５で固定されている。さ
らに、この歪みセンサ２４の表面には、ワーク保持ブロ
ック２６がビス２８によって固定されている。
【００３２】一方、上記ワーク３０の基端面（図１，２
では右側端面）には接着剤等でワーク取付ブロック３２
が固着され、このワーク取付ブロック３２が上記ワーク
保持ブロック２６に着脱可能に嵌合されている。すなわ
ち、上記歪みセンサ２４はワーク３０と保持部材１５と
の間に挾まれた状態にある。そして、この歪みセンサ２
４は、スライシング中にワーク３０に作用する荷重を受
けてこれに比例した量だけ歪み、その歪み量に応じた電
気信号を出力するように構成されている。換言すれば、
ブレード１０からワーク３０に作用する軸方向荷重が歪
みセンサ２４の歪み量に置換され、さらに電気信号に変
換されるようになっている。
【００３３】ここで、歪みセンサ２４は、図２，６の矢
印に示すように、同図右向きの荷重（すなわち圧縮荷
重）を受けた場合には正の信号を、左向きの荷重（すな
わち引張荷重）を受けた場合には負の信号を出力するよ
うに構成されている。
【００３４】これらのセンサ類に加え、上記スライシン
グ装置は図８に示すような制御部４０を備えている。
【００３５】同図に示す中央部撓み演算装置３９は、上
記歪みセンサ２４の出力信号に基づき、ブレード１０中
央部の軸方向の撓み量を演算するものである。より具体
的に、上記歪みセンサ２４の出力信号、換言すればワー
ク３０がブレード１０から受ける軸方向荷重と、実際の
ブレード１０中央部の軸方向の撓み量との間には、図３
に示すような相関関係（ほぼ比例の関係）があることが
予め実験で確かめられており、中央部撓み演算装置３９
はこの図３に示される直線に対応する関係式を記憶する
とともに、この関係式において上記軸方向荷重に対応す
るブレード撓み方向及び撓み量を演算するように構成さ
れている。
【００３６】中央部基準変位記憶装置（記憶手段）４
１、入口部基準変位記憶装置４３、及び出口部基準変位
記憶装置４５は、それぞれ、上記中央部撓み演算装置３
９、入口部センサ２０、出口部センサ２１の出力信号を
取り込み、中央部基準変位記憶装置４１は、切断送りモ
ータ１３の駆動によってワーク３０が切断開始直前の位
置（図５に左側の二点鎖線で示す位置よりも僅かに左寄
りの位置；以下、直前位置と称する）に移動した時点
（以下、基準時と称する）で中央部撓み演算装置３９に
より算出される撓み量を中央部基準撓み量Ｓａ3として
記憶する。この時点で演算される量は、実際にはブレー
ド１０の撓み量と関係がなく、ブレード１０がワーク３
０に接触する前にワーク３０の自重等に起因してワーク
３０に作用する軸方向荷重に対応する量（以下、模擬撓
み量と称する。）が形式的に演算されていることにな
る。
【００３７】入口部基準変位記憶装置４３は、上記基準
時に入口部センサ２０で検出されるブレード１０の撓み
量を中央部基準撓み量Ｓａ1として記憶し、出口部基準
変位記憶装置４５は、上記基準時に出口部センサ２１で
検出されるブレード１０の撓み量を中央部基準撓み量Ｓ
ａ2として記憶する。なお、ワーク３０が上記直前位置
に移動したことは、後述の切断送りモータ制御装置５２
の切断送り位置検出手段５２１によって検出される。
【００３８】上記のように記憶された各基準撓み量Ｓａ
3，Ｓａ1，Ｓａ2は、中央部変位比較器４２、入口部変
位比較器４４、及び出口部変位比較器４６にそれぞれ入
力される。中央部変位比較器（比較手段）４２は、上記
中央部基準撓み量Ｓａ3の他、中央部撓み演算装置３９
により算出される現在撓み量Ｓｂ3を取り込み、後者か
ら前者を差し引いた値を基準状態からのブレード撓み量
（すなわち切断時におけるブレード１０中央部Ｐ3の実
際の撓み量）Ｓ3として算出し、出力する。すなわち、
この中央部変位比較器４２、上記中央部撓み演算装置３
９、及び中央部基準変位記憶装置４１によって、上記歪
みセンサ２４の検出結果から実際のブレード撓み量を演
算する撓み演算手段が構成されている。
【００３９】同様に、入口部変位比較器４４は、上記入
口部基準撓み量Ｓａ1と、入口部センサ２０で検出され
る現在撓み量Ｓｂ1とを取り込み、後者から前者を差し
引いた値を基準状態からの入口部撓み量Ｓ1として算
出、出力し、出口部変位比較器４６は、上記出口部基準
撓み量Ｓａ2と、出口部センサ２１で検出される現在撓
み量Ｓｂ2とを取り込み、後者から前者を差し引いた値
を基準状態からの出口部撓み量Ｓ2として算出、出力す
る。
【００４０】上記各変位比較器４２，４４，４６で算出
された撓み量Ｓ3，Ｓ1，Ｓ2は、切断送り速度演算装置
５１及びドレスタイミング判定装置６１に入力され、さ
らに、中央部撓み量Ｓ3は回転数演算装置（撓み制御手
段）４８に入力される。
【００４１】この回転数演算装置４８は、後述の切断送
りモータ制御装置５２の命令手段５２３から駆動命令信
号を受けたときに、現在のテンションディスク９の回転
数Ｎと、中央部変位比較器４２で検出された中央部撓み
量Ｓ3とに基づいて、上記中央部撓み量Ｓ3を０にするた
めに必要なテンションディスク９の目標回転数Ｎａを演
算し、この演算値に対応する信号を主軸駆動モータ制御
装置（撓み調整手段）４９に出力する。主軸駆動モータ
制御装置４９は、回転数演算装置４８から信号を受けた
場合には上記目標回転数Ｎａを、それ以外は予め設定記
憶された基本回転数Ｎ0を目標としてテンションディス
ク９の回転数Ｎを調節するように主軸駆動モータ８の駆
動制御を行う。
【００４２】切断送り速度演算装置５１は、切断送りモ
ータ制御装置５２の命令手段５２３から駆動命令信号を
受けたときに、各変位比較器４４，４６，４２でそれぞ
れ検出された撓み量Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3に基づいて、中央部
撓み量Ｓ3、入口部撓み量Ｓ1と中央部撓み量Ｓ3との差
ΔＳ1、または出口部撓み量Ｓ2と中央部撓み量Ｓ3との
差ΔＳ2を小さくするために必要な目標切断送り速度Ｖ
ａを演算し、その演算結果に対応した信号を切断送りモ
ータ制御装置５２に出力する。ここで、上記目標切断送
り速度Ｖａの演算は、例えば式 Ｖａ＝Ｖ0−ｋＳ に
基づいて行われる。この式において、Ｖ0は予め設定記
憶された基本切断送り速度、ｋは演算係数であり、Ｓに
はＳ3の絶対値、ΔＳ1の絶対値、ΔＳ2の絶対値の中で
最大の値を代入するようにする。
【００４３】この切断送り速度演算装置５１は、上記値
Ｓに基づき、現在の状態が所定の切断送り速度演算条件
にあるか否かを判定し、条件に該当しない場合、すなわ
ち上記値Ｓが所定値以下の時には、上記目標切断送り速
度Ｖａの演算を行わず、切断送りモータ制御装置５２に
信号を出力しないように構成されている。
【００４４】切断送りモータ制御装置５２は、切断送り
速度演算装置５１から信号を受けたときには切断送り速
度Ｖが切断送り速度演算装置５１で求められた目標切断
送り速度Ｖａとなるように、それ以外は基本切断送り速
度Ｖ0となるように切断送りモータ１３を制御するもの
で、具体的には、切断送り位置検出手段５２１、切断送
り位置判定手段５２２、及び命令手段５２３を備えてい
る。
【００４５】切断送り位置検出手段５２１は、切断送り
モータ１３から検出されるパルス信号に基づいてワーク
３０の切断送り位置（切断送り方向の位置）を検出す
る。切断送り位置判定手段５２２は、切断送り位置検出
手段５２１で検出された切断送り位置に基づいてワーク
３０の切断送り位置が切断開始位置（図５に左側の二点
鎖線で示す位置）からスライスベース３１を含まないワ
ーク３０のみの切断終了位置（図５に右側の二点鎖線で
示す位置）までの範囲Ｌ内であるか否かを判定し、範囲
Ｌ内であると判定した時には命令手段５２３から駆動命
令信号を、範囲Ｌ外であると判定した時には命令手段５
２３から停止命令信号をそれぞれ回転数演算装置４８、
切断送り速度演算装置５１、及びドレスタイミング判定
装置６１に出力させる。
【００４６】ドレスタイミング判定装置６１は、上記命
令手段５２３から駆動命令信号を受けた時点で、上記値
Ｓに基づき、現在、ドレス装置１９によるドレスを行う
時期か否かを判定し、ドレスタイミングであると判定し
た場合（詳細後述）にはドレス制御装置６２に指令信号
を出力し、所定の時期にドレス装置１９を作動させる。
【００４７】また、この制御部４０は、ワーク３０をブ
レード１０に対して割出し送りするための保持部材駆動
モータ１７等の制御も行うように構成されている。
【００４８】次に、この制御部４０の制御内容及びその
制御に伴うスライシング装置の作用を図１０のフローチ
ャートを参照しながら説明する。
【００４９】制御部４０は、回転駆動手段５によってテ
ンションディスク９を基本回転数Ｎ0で回転駆動する
（ステップＳ１）とともに、割出し送り手段１８によっ
て、保持部材１５に保持されたワーク３０を主軸６側に
スライド移動させる（ステップＳ２）。これにより、ワ
ーク３０の一端部がブレード１０の表面１０ａ側からブ
レード１０の内側に挿通され、ブレード１０の裏面１０
ｂ側へ微小量突出する状態となる。
【００５０】次に、切断送り手段１４によってワーク３
０をブレード１０の半径方向に基本切断送り速度Ｖ0で
移動させる（ステップＳ３）と同時に、切断送り位置検
出手段５２１でワーク３０の切断送り位置を検出する。
この時、各センサ２０，２１により現時点での撓み量Ｓ
ｂ1，Ｓｂ2をそれぞれ検出するとともに、中央部撓み演
算装置３９により、上記図３のグラフにおいて歪みセン
サ２４の検出信号に対応する撓み量（模擬撓み量）を演
算する（ステップＳ４，Ｓ５）。
【００５１】次に、切断送り位置判定手段５２２がワー
ク３０が切断開始直前位置に達したと判定した時点で
（ステップＳ６でＮＯかつＳ７でＹＥＳ）、この判定直
前に検出された各撓み量Ｓｂ1，Ｓｂ2，Ｓｂ3をそれぞ
れ基準撓み量Ｓａ1，Ｓａ2，Ｓａ3として記憶し（ステ
ップＳ８）、その後はこれらの記憶値に基づいて各撓み
量Ｓ1〜Ｓ3の検出を行い（ステップＳ９〜Ｓ１１）、撓
み量の記憶は行わない（ステップＳ６でＹＥＳ）。
【００５２】次に、回転数演算装置４８により中央部撓
み量Ｓ3に基づいてテンションディスク９の目標回転数
Ｎａを演算し（ステップＳ１４）、この目標回転数Ｎａ
にテンションディスク９の実際回転数Ｎを合わせるよう
に主軸駆動モータ８を制御する（ステップＳ１５）。こ
れにより、ブレード１０はその中央部Ｐ3近傍の撓み量
が０となる方向に変位し、ブレード１０全体の撓みが調
整される。この動作と並行して、切断送り速度演算装置
５１は、現在の状態が所定の切断送り速度演算条件に該
当するか否か、すなわち、各値Ｓ3，ΔＳ1，ΔＳ2の絶
対値が予め設定した許容限界値Ｒ１を上回っているか否
かを判定し（ステップＳ１６）、条件に該当する場合に
は、切断送り速度演算装置５１で各部撓み量Ｓ1，Ｓ2，
Ｓ3に基づき目標切断送り速度Ｖａを演算し（ステップ
Ｓ１７）、切断送りモータ制御装置５２によって、切断
送り速度Ｖが上記目標切断送り速度Ｖａとなるように切
断送りモータ１３の駆動制御を行う（ステップＳ１
８）。これにより、切断送り速度Ｖが目標切断送り速度
Ｖａに近づくように低下し、切断抵抗が減少するため
に、ブレード１０の弾性復元力に起因して、上記撓み量
差ΔＳ1，ΔＳ2が縮まる方向にブレード１０全体の軸方
向の撓みが調整される。なお、上記ステップＳ１６にお
いて条件外であると判定した場合には調整を行わない。
【００５３】次に、ドレスタイミング判定装置６１は、
値Ｓに基づいて現在状態が所定のドレスタイミング条件
であるか否かを判定し（ステップＳ１９）、ドレスタイ
ミング条件であると判定した場合、すなわち、Ｓ3の絶
対値が臨界値Ｒ2（＞Ｒ1）を上回るか、ΔＳ1の絶対値
が臨界値Ｒ3（＞Ｒ1）を上回るか、あるいはΔＳ1の絶
対値が臨界値Ｒ3を上回る場合にのみ、ドレス制御装置
６２からドレス装置１９へドレス指令信号を出力させる
（ステップＳ２０）。これにより、現在切断中のワーク
３０の加工終了後にドレス装置１９によってドレスが行
われる。なお、このドレスの方向は、上記歪みセンサ２
４で検出される軸方向荷重Ｆが正の場合には図９（ａ）
の方向、上記荷重Ｆが負の場合には同図（ｂ）の方向に
設定すればよい。
【００５４】以上の動作を切断終了位置に到達するまで
繰り返すが（ステップＳ２１でＮＯ）、到達後は（ステ
ップＳ２１でＹＥＳ）テンションディスク９の回転数Ｎ
を基本回転数Ｎ0に切換える（ステップＳ２２）ととも
に、切断送り速度Ｖを基本切断送り速度Ｖ0に切換える
（ステップＳ２３）。そして、ワーク３０全体が切断さ
れる位置、すなわちスライスベース３１をも完全に切断
した位置に達した時点で（ステップＳ２４でＹＥＳ）、
所定の切断完了動作を行い、制御動作を終了する。
【００５５】以上のように、このスライシング装置で
は、スライシング時にブレード１０からワーク３０に作
用する軸方向荷重を歪みセンサ２４で検出し、その検出
結果に基づいてブレード撓み量を求めるようにしている
ので、従来のようにワーク３０の前端面に対向する位置
に渦電流センサを設け、切り出されるウェハ越しにブレ
ード撓み量を検出するものと異なり、検出結果はウェハ
の状態にまったく影響されない。従って、ブレード１０
において最も切断に影響のある中央部の撓み量を正確か
つ容易に検出することができる。このため、その検出結
果に基づくブレード撓み量の修正（この実施例ではブレ
ード回転数制御）も的確に行うことができる。
【００５６】特に、この実施例装置では、ブレード１０
とワーク３０とが接触していない状態、すなわちワーク
３０にブレード１０から荷重が与えられていない状態で
ワーク３０に作用する軸方向荷重（図３のグラフにおい
て対応するブレード撓み量（模擬撓み量）を求めこれを
記憶した値）と、実際にワーク３０とブレード１０が接
触した時に検出される軸方向荷重に対応するブレード撓
み量との比較により、実際のブレード撓み量を算出する
ようにしている。また、ワーク３０がブレード１０以外
から受ける軸方向荷重（例えばワーク３０の自重に起因
する軸方向荷重）の成分を検出結果から完全に取り除
き、ブレード１０からワーク３０に作用する軸方向荷重
のみを抽出することができる。従って、この荷重に基づ
きより正確なブレード撓み量の検出を行うことができる
利点がある。
【００５７】なお、このようなブレード接触前と接触後
の比較を行う場合、上記実施例のようにブレード接触前
と接触後においてそれぞれ軸方向荷重に基づいて撓み量
を演算しておき、これらの演算された撓み量同士を比較
するのではなく、ブレード接触前に検出される軸方向荷
重と、ブレード接触後に検出される軸方向荷重との比較
をまず行い、両荷重の差に基づいて最終的なブレード撓
み量を演算するようにしてもよい。
【００５８】次に、第２実施例を図１１〜図１３に基づ
いて説明する。
【００５９】上記第１実施例では、ブレード軸方向とワ
ーク軸方向とを合致させた状態でワーク３０のスライス
を行うものを示したが、インゴットからなるワーク３０
の結晶方向によっては、このワーク３０の軸方向をブレ
ード軸方向に対して傾斜させた状態でスライスを行わな
ければならない場合がある。このような場合には、ワー
ク３０に作用する切断力や重力までも上記傾斜分だけワ
ーク軸方向荷重の検出結果に影響を与えるので、上記第
１実施例のようにワーク軸方向の荷重のみに基づいて演
算を行うだけでは正確なブレード撓み量が算出できない
おそれがある。
【００６０】そこでこの実施例では、ワーク３０の結晶
方向に基づいてワーク軸方向をブレード軸方向（図１２
ではｚ軸方向）に対して角度θ1だけ傾斜（ｚ1線上）さ
せた場合、及びワーク３０を上下方向に（図１３では下
向き）にさらに角度θ2だけ傾斜（ｙ1線上）させた場合
のブレード撓み量を正確に求めるようにしている。
【００６１】その手段として、まず、前記第１実施例で
示した歪みセンサ２４として、ワーク３０に対してその
軸方向に作用する荷重Ｆzkのみならず、ワーク軸方向に
対して直交する方向の水平荷重Ｆxk及び鉛直荷重Ｆykを
検出する３方向歪みセンサが設けられている。この歪み
センサ２４の一例を図１１に示す。この歪みセンサ２４
は、複数（図例では４つ）の圧電センサ２４Ｃが装着さ
れたベース２４Ａと、各圧電センサ２４Ｃを覆うように
してベース２４Ａに装着されるトッププレート２４Ｂと
を備え、ベース２４Ａが前記第１実施例で示したビス２
５を用いて歪みセンサ取付ブロック２２に固定され、ト
ッププレート２４Ｂが前記第１実施例で示したビス２８
を用いてワーク取付保持ブロック２６に固定されてい
る。
【００６２】なお、図１１において２４ａは上記ビス２
５の挿入穴、２４ｂはトッププレート２４Ｂをベース２
４Ａに固定するためのビスの挿入穴である。
【００６３】そして、この歪みセンサ２４は、各圧電セ
ンサ２４Ｃが個別に検出する歪み量に基づいて、各方向
の荷重Ｆxk，Ｆyk，Ｆzkを検出し、その情報信号を前記
図８に示した中央部撓み演算装置３９に出力するように
構成されている。なお、この歪みセンサ２４としては、
従来公知の３方向変位計等が適用可能であり、具体的に
は工作機械における切削動力等を検出するキスラー動力
計（商品名）等が好適である。
【００６４】上記中央撓み演算装置３９は、この実施例
では、上記各方向の荷重Ｆxk，Ｆyk，Ｆzkからブレード
軸方向の荷重Ｆｚを算出し、中央ブレード撓み量を演算
するように構成されている。
【００６５】その演算原理を示す。図１２，１３におい
て、各荷重のワーク軸方向の成分の釣合いを考えると、
まず、ブレード１０のｚ軸方向の撓みが無く、ワーク３
０がｚ1線上にあってｙ軸方向に傾斜していない場合の
ワーク軸方向荷重は次式のようになる。
【００６６】
【数１】Ｆzk＝Ｆx sinθ1 ここで、Ｆｘはワーク３０がブレード１０から受ける切
断力に起因するｘ軸方向荷重である。
【００６７】また、前記ｚ1線方向の荷重に、ブレード
１０の撓みによってｚ軸方向の荷重Ｆz が発生するとと
もに、ワーク３０に作用する重力に起因するｙ軸方向荷
重Ｆy が加わって作用する場合のワーク軸方向荷重は次
のようになる。
【００６８】
【数２】 Ｆzk＝Ｆx sinθ1＋Ｆy sinθ2＋Ｆz cosθ1 ≒Ｆx sinθ1＋Ｆy sinθ2＋Ｆz （∵ cosθ1≒１） 以上の式から次式を得ることができる。
【００６９】
【数３】 Ｆz ≒Ｆzk−Ｆx sinθ1−Ｆy sinθ2 このような式に基づけば、ワーク軸方向がブレード軸方
向に対して傾斜している場合や、切断力やワークに作用
する重力を考慮した補正済のブレード軸方向の荷重Ｆｚ
を正確に演算でき、ひいてはブレード撓み量を正確に演
算できることとなり、的確な制御を確保することができ
る。
【００７０】また、ワーク軸方向と直交する荷重Ｆxk及
び荷重Ｆykについて各荷重の釣合いを考えると、次式が
得られる。
【００７１】
【数４】 Ｆxk＝Ｆx cosθ1＋Ｆz sinθ1≒Ｆx＋Ｆz sinθ1 Ｆyk≒Ｆy cosθ2≒Ｆy （∵ cosθ2≒１） 以上の４つの式を変形し、sin2θ1≒０とおいて数３に
代入すると、前記数３と同等の次式を得ることができ
る。
【００７２】
【数５】 Ｆz ≒Ｆzk−Ｆxk sinθ1−Ｆyk sinθ2 このような式に基づけば、キスラー動力計だけで各荷重
を検出し、ブレード撓み量を正確に演算できることとな
り、的確な制御を確保することができる。
【００７３】なお、ワーク３０の軸方向寸法及び重量が
比較的小さい場合、すなわちｙ軸方向荷重Ｆｙが十分小
さい場合や、ワーク３０のセット後に歪みセンサ２４に
よる検出値を０にリセットする場合には、−Ｆyksinθ2
の項は省略が可能である。
【００７４】また、切断力Ｆｘを切断動力（具体的には
切断開始時の切断送りモータ１３の電力増加分）から検
出し、数１に直接代入すれば、歪みセンサ２４で荷重Ｆ
xkを特に検出しなくても切断力に関するブレード撓み量
の補正が可能である。
【００７５】本発明は以上の実施例に限定されるもので
はなく、例えば次のような態様を採ることも可能であ
る。
【００７６】(1) 上記ブレード撓み検出装置を利用して
ブレード撓み制御を行う場合、上記実施例における入口
部センサ２０や出口部センサ２１は必ずしも要せず、少
なくとも上記歪みセンサ２４を設置することにより、ブ
レード中央部の撓み状態及びこれに基づく撓み制御を行
うことができる。
【００７７】(2) 上記第１実施例では、ブレード１０か
らワーク３０に作用する軸方向荷重を検出しているが、
同時にワーク３０からブレード１０に対しても同等の軸
方向荷重が作用しているので、ワーク３０が受ける軸方
向荷重に代えてブレード１０が受ける軸方向荷重を検出
するようにしてもよい。例えば図４に示した装置では、
ブレード１０を支持するテンションディスク９が連結さ
れた主軸６等の軸方向荷重を検出するようにすればよ
い。
【００７８】(3) 上記実施例では、ブレード半径方向に
ついてブレード１０を静止させたまま、上記方向にワー
ク３０を移動させてその切断を行うものを示したが、ワ
ーク３０を静止させてブレード１０をその半径方向に移
動させるスライシング装置についても本発明を適用する
ことができる。
【００７９】(4) 上記実施例では、荷重Ｆxkはブレード
１０の半径方向の切断力の検知に用いているが、この荷
重Ｆxkを切断力の制御信号として利用してもよい。
【００８０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば次の効果
を得ることができる。
【００８１】請求項１，２記載の方法及び装置では、ス
ライシング時にブレード、ワーク間で作用する軸方向荷
重を検出し、その荷重に基づいてブレード撓み量を求め
るようにしているので、従来のようにワーク前端面に対
向する位置に渦電流センサを設け、切り出される薄片越
しにブレード撓み量を検出するものと異なり、薄片の状
態に影響を受けることなくブレードの撓み量を正確かつ
容易に検出することができる効果がある。
【００８２】従って、請求項７記載の装置では、上記検
出の結果に基づいて撓み制御手段及び撓み調整手段によ
りブレード撓み量の修正を的確に行うことができる。
【００８３】さらに、請求項３記載の装置では、ブレー
ドとワークとが接触していない状態での軸方向荷重もし
くはこれに対応するブレード撓み量を記憶しておき、こ
の記憶値と、実際にスライシングを行っている時に検出
される上記軸方向荷重もしくはこれに対応するブレード
撓み量との比較に基づき、スライシング中の実際のブレ
ード撓み量を算出するようにしているので、切断時のブ
レード撓みに起因して発生する軸方向荷重のみを抽出す
ることができ、これに基づいてより正確なブレード撓み
量の検出を行うことができる効果がある。
【００８４】また、請求項４，５記載の装置では、ワー
クに作用する切断力や重力と、ブレード軸方向に対する
ワーク軸方向の傾斜角度とに基づいて、上記ブレード撓
み量の補正を行っているので、ワークをその結晶方向等
の関係から傾斜状態でスライスする場合にも、正確なブ
レード撓み量を検出することができる効果がある。
【００８５】特に、請求項６記載の装置では、上記荷重
検出手段として、上記薄片切り出し時に上記ワークとブ
レードとの間で作用するワーク軸方向荷重及びワーク軸
方向と直交する方向の荷重を検出するものを備え、これ
らの各方向の荷重に基づいて補正量を演算するようにし
ているので、簡単な構造で確実に上記ブレード撓み量の
補正を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるスライシング装置の
要部を示す一部断面平面図である。
【図２】上記スライシング装置の要部を示す一部断面側
面図である。
【図３】上記スライシング装置においてワークに作用す
る軸方向荷重とブレード撓み量との関係を示すグラフで
ある。
【図４】上記スライシング装置の一部断面正面図であ
る。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】上記スライシング装置におけるブレードのワー
ク切断部位近傍の側面図である。
【図７】上記ワーク切断部位近傍の平面図である。
【図８】上記スライシング装置に設けられる制御部の機
能構成を示すブロック図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は上記ブレードの内周刃の適切な
ドレス方向を示すグラフである。
【図１０】上記スライシング装置において実行される制
御動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施例において用いられる歪み
センサの斜視図である。
【図１２】上記歪みセンサにより検出される各方向荷重
とブレード軸方向荷重との関係を説明するための平面図
である。
【図１３】上記歪みセンサにより検出される各方向荷重
とブレード軸方向荷重との関係を説明するための側面図
である。
【図１４】従来のスライシング装置の一例を示す一部断
面正面図である。
【符号の説明】
８ 主軸駆動モータ（撓み調整手段） １０ ブレード １１ 内周刃 ２４ 歪みセンサ（荷重検出手段） ３０ ワーク ３９ 中央部撓み演算装置（撓み演算手段を構成） ４１ 中央部基準変位記憶装置（記憶手段） ４２ 中央部変位比較器（比較手段） ４８ 回転数演算装置（撓み制御手段） ４９ 主軸駆動モータ制御装置（撓み調整手段） Ｗ ウェハ（薄片）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 邦男 広島市南区宇品東５丁目３番38号 トー ヨーエイテック株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−39203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−173609（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−101982（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−278130（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−138212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B28D 5/02 H01L 21/304 B24B 27/06

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円形状の内周刃をもつブレードの内側に
    ワークの一端部を臨ませ、上記ブレードを回転させた状
    態でこのブレードに対してワークをブレードの半径方向
    に相対移動させることにより上記ワークから薄片を切り
    出すスライシング装置において、上記薄片切り出し時に
    上記ワークとブレードとの間で作用するワーク軸方向荷
    重、ブレード軸方向荷重の少なくとも一方の荷重を検出
    し、この荷重に基づいて上記ブレードの撓みを求めるこ
    とを特徴とするスライシング装置のブレード撓み検出方
    法。
  2. 【請求項２】 円形状の内周刃をもつブレードの内側に
    ワークの一端部を臨ませ、上記ブレードを回転させた状
    態でこのブレードに対してワークをブレードの半径方向
    に相対移動させることにより上記ワークから薄片を切り
    出すスライシング装置において、上記薄片切り出し時に
    上記ワークとブレードとの間で作用するワーク軸方向荷
    重、ブレード軸方向荷重の少なくとも一方の荷重を検出
    する荷重検出手段と、その検出荷重に基づいて上記ブレ
    ードの撓みを算出する撓み演算手段とを備えたことを特
    徴とするスライシング装置のブレード撓み検出装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のスライシング装置のブレ
    ード撓み検出装置において、上記撓み演算手段は、上記
    ワークにブレードが接触する前に上記荷重検出手段で検
    出される荷重もしくはこれに対応するブレード撓み量を
    記憶する記憶手段と、上記ワークがブレードにより切断
    される際に上記荷重検出手段で検出される荷重もしくは
    これに対応するブレード撓み量と上記記憶手段で記憶さ
    れた記憶値との比較に基づいて実際のブレード撓み量を
    算出する比較手段とを備えていることを特徴とするスラ
    イシング装置のブレード撓み検出装置。
  4. 【請求項４】 請求項２または３記載のスライシング装
    置のブレード撓み検出装置において、上記ワークに作用
    する切断力と上記ブレードの軸方向に対するワークの軸
    方向の傾斜角度とに基づき、ワーク軸方向荷重に基づい
    て算出される撓み量を補正するように上記撓み演算手段
    を構成したことを特徴とするスライシング装置のブレー
    ド撓み制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載のスライ
    シング装置のブレード撓み検出装置において、上記ワー
    クに作用する重力と上記ブレードの軸方向に対するワー
    クの軸方向の傾斜角度とに基づき、ワーク軸方向荷重に
    基づいて算出される撓み量を補正するように上記撓み演
    算手段を構成したことを特徴とするスライシング装置の
    ブレード撓み制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項４または５記載のスライシング装
    置のブレード撓み検出装置において、上記荷重検出手段
    を、上記薄片切り出し時に上記ワークとブレードとの間
    で作用するワーク軸方向荷重及びワーク軸方向と直交す
    る方向の荷重を検出するように構成するとともに、この
    荷重検出手段により検出されるワーク軸方向と直交する
    方向の荷重に基づいて上記ブレードの撓みの補正量を演
    算するように上記撓み演算手段を構成したことを特徴と
    するスライシング装置のブレード撓み制御装置。
  7. 【請求項７】 円形状の内周刃をもつブレードの内側に
    ワークの一端部を臨ませ、上記ブレードを回転させた状
    態でこのブレードに対してワークをブレードの半径方向
    に相対移動させることにより上記ワークから薄片を切り
    出すスライシング装置において、ブレードの撓みを修正
    する撓み調整手段と、上記薄片切り出し時の上記ワーク
    もしくはブレードに作用するワーク軸方向荷重、ブレー
    ド軸方向荷重の少なくとも一方の荷重を検出する荷重検
    出手段と、この荷重に基づいて上記ブレードの撓みを算
    出する撓み演算手段と、この算出された撓みに基づいて
    上記撓み調整手段を制御する撓み制御手段とを備えたこ
    とを特徴とするスライシング装置のブレード撓み制御装
    置。
JP5248953A 1993-01-18 1993-10-05 スライシング装置のブレード撓み検出方法及び装置並びにブレード撓み制御装置 Expired - Fee Related JP2823493B2 (ja)

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