JP4370782B2 - インゴットの切断装置および切断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶等の半導体インゴットを切断する際に用いて好適な切断装置および切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコン単結晶等の半導体インゴットを切断する装置として、例えば、図４に示すような切断装置が知られている。この切断装置により半導体インゴット３０を径方向に切断する場合には、その切断する部分の両側をＶ字形の薬研台３１、３２の上に載置して、一方をクランプ機構３３により薬研台３１に固定した状態で、モータ３４の駆動により切断砥石３５を高速回転させて、この切断砥石３５を半導体インゴット３０の切断位置に押し当てて徐々に降下させて行くことにより、半導体インゴット３０を切断するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の切断装置においては、外径が軸方向に不均一な半導体インゴット３０を切断する際に、薬研台に対して固定してない側の半導体インゴット３０の外周部が、部分的に薬研台３２に対して浮いた状態、または強く押し付けられた状態になることがあり、この状態で切断を行うと、図４（ｂ）に示すように、径方向の応力が上記切断位置の近傍に作用して、その応力により半導体インゴット３０が切断途中で割れて外周部に欠損３６が生じることがあった。欠損３６が生じた場合には、その軸線方向の長さに亘って製品歩留まりが低下することとなり、しかも半導体インゴット３０自体が高価なものであるために、経済的損失が大きかった。
【０００４】
特に、半導体インゴット３０の引上げ始めの部分（単結晶の成長初期の部分）においては、外周部に凹凸が多く外径が不均一である場合が多いため、このような部分を切断するときには、上記のような不具合が発生し易かった。同様に、大径の半導体インゴット３０を切断するときにも、径が大きい分、外周部が浮いた状態または過度に押し付けられた状態になり易く、上記のような不具合が発生し易かった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、外径が軸方向に不均一なインゴットを切断する場合においても、インゴットの外周部に欠損が生じるのを防止することができるインゴットの切断装置および切断方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のインゴットの切断装置は、インゴットを径方向に切断する切断手段と、上記インゴットの切断位置を境にして一方を径方向に移動不能な状態で固定する固定手段と、上記インゴットの他方を切断方向と反対の方向から支承する支承手段とを備えてなり、上記支承手段は、上記インゴットの外周面に当接した状態で固定される可動式の受け部を有し、この受け部を介して上記インゴットを支承するとともに、
上記受け部は、上記インゴットの周方向に沿って複数配置され、かつ、上記インゴットの軸線方向に沿って複数配置され、
各受け部が協働して、前記インゴットの他方における外周面にほぼ均等な力で当接して前記インゴットの外周部が浮いた状態または過度に押し付けられた状態になることなく支承可能とされてなり、
上記受け部が、先端に受け部を有する複数のピストンロッドと、これらピストンロッドを前記インゴットに近接・離間する方向に進退自在に保持するシリンダ装置と、これらシリンダ装置を支持する支持台と、前記ピストンロッドに一定の圧力が作用した場合に前記ピストンロッドを進退不能に固定するロック装置とを有することを特徴とする。
本発明の各シリンダ装置は、前記ピストンロッドの軸線が前記インゴットのほぼ中心部を通るようにまたは、径の異なる複数種類のインゴットを扱う場合には大径のインゴットの中心部を通るように、かつ周方向に沿って配置された各ピストンロッドの軸線のなす角度θが３６度〜９０度の範囲となるように、その向きが設定されることが可能である。
本発明の上記受け部が、インゴットの周方向に沿って２台ずつ、インゴットの軸線方向に沿って３台ずつ、設けられることが好ましい。
本発明の前記受け部は、その先端部分が樹脂等の非金属部材により構成され、この非金属部材が前記インゴットの外周面に当接したときに弾性変形することによって、当接時の衝撃が緩和されるようになっていることができる。
本発明のインゴットの切断方法は、インゴットを径方向に切断するインゴットの切断方法であって、
上記インゴットの切断位置を境にして一方を径方向に移動不能な状態で固定するとともに、上記インゴットの切断方向と反対の方向から上記インゴットの他方の外周面に可動式の受け部を当接させて、この受け部を移動不能に固定することにより上記インゴットの他方を支承し、
上記インゴットの周方向に沿って複数の上記受け部を配置し、かつ、上記インゴットの軸線方向に沿って複数の上記受け部を配置し、これら受け部の協働により上記インゴットを支承するようにし、
前記インゴットの他方における外周面が各受け部を介してほぼ均等な力で支承され前記インゴットの外周部が浮いた状態または過度に押し付けられた状態になることなく上記インゴットを切断するようにしたことを特徴とする。
本発明に係るインゴットの切断装置は、インゴットを径方向に切断する切断手段と、上記インゴットの切断位置を境にして一方を径方向に移動不能な状態で固定する固定手段と、上記インゴットの他方を切断方向と反対の方向から支承する支承手段とを備えてなり、上記支承手段は、上記インゴットの外周面に当接した状態で固定される可動式の受け部を有し、この受け部を介して上記インゴットを支承するようになっていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明は、インゴットを径方向に切断するインゴットの切断方法であって、上記インゴットの切断位置を境にして一方を径方向に移動不能な状態で固定するとともに、上記インゴットの切断方向と反対の方向から上記インゴットの他方の外周面に可動式の受け部を当接させて、この受け部を移動不能に固定することにより上記インゴットの他方を支承し、この状態で上記インゴットを切断するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、インゴットの切断位置を境にして一方を径方向に移動不能な状態で固定するとともに、インゴットの切断方向と反対の方向からインゴットの他方の外周面に可動式の受け部を当接させて、この受け部を移動不能に固定することにより上記インゴットの他方を支承し、この状態でインゴットを径方向に切断するようにしたので、外径が軸方向に不均一なインゴットを切断する場合においても、上記インゴットの他方の外周部が浮いた状態または過度に押し付けられた状態になり難く、よって径方向の応力が切断位置の近傍に作用するのを抑制することができる。したがって、インゴットが切断途中で割れて外周部に欠損が生じるのを防止することができる。
【０００９】
本発明は、上記のインゴットの切断装置において、上記受け部は、上記インゴットの周方向に沿って複数配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、上記のインゴットの切断方法において、上記インゴットの周方向に沿って複数の上記受け部を配置し、これら受け部の協働により上記インゴットを支承するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、インゴットの周方向に沿って複数の受け部を配置し、これら受け部の協働によりインゴットを支承するようにしたので、大径のインゴットを切断する場合においても、インゴットの外周部が浮いた状態または過度に押し付けられた状態になることなく、またインゴットが転動することもなく、安定した状態でインゴットを切断することができる。
【００１２】
本発明は、上記のインゴットの切断装置において、上記受け部は、上記インゴットの軸線方向に沿って複数配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明は、上記のインゴットの切断方法において、上記インゴットの軸線方向に沿って複数の上記受け部を配置し、これら受け部の協働により上記インゴットを支承するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、インゴットの軸線方向に沿って複数の受け部を配置し、これら受け部の協働によりインゴットを支承するようにしたので、長尺なインゴットを切断する場合においても、インゴットの外周部が浮いた状態または過度に押し付けられた状態になることなく、安定した状態でインゴットを切断することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明に係るインゴットの切断装置の一実施形態を示すもので、図中符号１０が切断砥石（切断手段）である。この切断砥石１０は、略円盤状に形成されて、モータ１１の駆動により高速回転するとともに、図示省略の昇降機構の作動により上下に移動するようになっている。この切断砥石１０の一方の面側には、図１に示すように、インゴット２０の切断位置２１を境にして一方（図示例では、インゴット２０の基端部２０Ａ）を径方向に移動不能な状態で固定する固定手段１２が配置され、他方の面側には、インゴット２０の切断方向と反対の方向（下方）からインゴット２０の他方（図示例では、インゴット２０の先端部２０Ｂ）を支承する支承手段１３が配置されている。
【００１６】
固定手段１２は、インゴット２０を水平に載置する略Ｖ字形の薬研台１４と、この薬研台１４上のインゴット２０を上方から押さえ付けて固定する複数のクランプ１５とにより概略構成されている。
【００１７】
一方、支承手段１３は、図１および図２に示すように、先端に受け部１６を有する複数のピストンロッド１７と、これらピストンロッド１７をインゴット２０に近接・離間する方向に進退自在に保持するシリンダ装置１８と、これらシリンダ装置１８を支持する支持台２２と、ピストンロッド１７に一定の圧力が作用した場合（ここでは、受け部１６がインゴット２０の外周面に当接した場合）にピストンロッド１７を進退不能に固定するロック装置（図示省略）とにより概略構成されている。
【００１８】
各シリンダ装置１８は、インゴット２０の下方にそれぞれ配置され、この実施形態では、図１および図２に示すように、インゴット２０の周方向に沿って２台ずつ、インゴット２０の軸線方向に沿って３台ずつ、合計６台のシリンダ装置１８がインゴット２０の下方に配置されている。すなわち、インゴット２０の周方向と軸線方向に沿ってそれぞれ複数の受け部１６が配置された状態となっている。各シリンダ装置１８は、ピストンロッド１７の軸線がインゴット２０のほぼ中心部を通るように（但し、径の異なる複数種類のインゴットを扱う場合には大径のインゴットの中心部を通るように）、かつ周方向に沿って配置された各ピストンロッド１７の軸線のなす角度θが３６度〜９０度の範囲となるように、その向きが設定されている。
【００１９】
受け部１６は、その先端部分が樹脂等の非金属部材１９により構成され、この非金属部材１９がインゴット２０の外周面に当接したときに弾性変形することによって、当接時の衝撃が緩和されるようになっている。
【００２０】
次に、上記構成からなる切断装置を用いたインゴットの切断方法の一実施形態について説明する。
先ず、図１（ａ）に示すように、インゴット２０の切断位置２１を境にして一方を径方向に移動不能な状態で固定する。具体的には、薬研台１４の上にインゴット２０を水平に載置して、このインゴット２０の切断位置２１が切断砥石１０の移動軌跡上に配置されるように位置決めした後、複数のクランプ１５でインゴット２０の一方（基端部２０Ａ）を薬研台１４上に押さえ付けることによって、インゴット２０の一方を径方向に移動不能な状態で固定する。
【００２１】
次いで、インゴット２０の他方（先端部２０Ｂ）の外周面に受け部１６を当接させて、この受け部１６を移動不能に固定することにより、インゴット２０の他方を支承する。すなわち、各シリンダ装置１８の所定ポートに流体を供給することにより各ピストンロッド１７を前進させ、これらピストンロッド１７先端の受け部１６がインゴット２０の外周面に当接してピストンロッド１７に一定の圧力が作用したところで、上記流体の供給を停止してピストンロッド１７を進退不能に固定する。これにより、インゴット２０の他方が各受け部１６を介してほぼ均等な力で支承された状態となる。
【００２２】
その後、図１（ｂ）に示すように、モータ１１の駆動により切断砥石１０を高速回転させながら、この切断砥石１０をインゴット２０の切断位置２１に押し当てて昇降機構により徐々に降下させて行くことにより、インゴット２０を径方向に切断する。
【００２３】
こうしてインゴット２０の切断が完了したら、切断砥石１０の回転を停止させて昇降機構により切断砥石１０を元の位置に復帰させた後、当該切断装置からインゴット２０の他方（基端部２０Ａより切り離されたインゴット２０の先端部２０Ｂ）を取り出す。次いで、各ピストンロッド１７に対する固定を解除して、各ピストンロッド１７を後退位置に復帰させるとともに、各クランプ１５をインゴット２０から離間させて、インゴット２０の一方（先端部２０Ｂが切り離されたインゴット２０の基端部２０Ａ）に対する固定を解除する。その後、インゴット２０の一方をさらに切断する場合には、上記と同様の手順でインゴット２０を再びセットし、終了する場合には、当該切断装置からインゴット２０の一方を取り出して、次のインゴットの切断に移行する。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、インゴット２０の切断位置２１を境にして一方を径方向に移動不能な状態で固定するとともに、インゴット２０の切断方向と反対の方向からインゴット２０の他方の外周面に可動式の受け部１６を当接させて、この受け部１６を移動不能に固定することにより上記インゴット２０の他方を支承し、この状態でインゴット２０を径方向に切断するようにしたので、例えば、図３に示すように、外径が軸方向に不均一なインゴット２０を切断する場合においても、上記インゴット２０の他方の外周部が浮いた状態または必要以上に強く押し付けられた状態になり難く、よって径方向の応力が切断位置２１の近傍に作用するのを抑制することができる。したがって、インゴット２０が切断途中で割れて外周部に欠損が生じるのを防止することができる。
【００２５】
特に、この実施形態においては、インゴット２０の周方向と軸線方向に沿ってそれぞれ複数の受け部１６を配置し、これら受け部１６の協働によりインゴット２０を支承するようにしたので、大径のインゴットを切断する場合や長尺なインゴットを切断する場合においても、インゴットの外周部が浮いた状態または過度に押し付けられた状態になることなく、安定した状態でインゴットを切断することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外径が軸方向あるいは周方向に不均一な半導体インゴットを切断する場合においても、その切り終わり部分に欠損を生じることなく、高い歩留まりで切断加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインゴットの切断装置の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１のインゴットの切断装置に備わる支承手段を示す正面図である。
【図３】図２の支承手段がインゴットを支承している状態を示す図である。
【図４】従来のインゴットの切断装置の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 切断砥石（切断手段）
１２ 固定手段
１３ 支承手段
１６ 受け部
２０ インゴット
２１ 切断位置

Claims (5)

1. インゴットを径方向に切断する切断手段と、上記インゴットの切断位置を境にして一方を径方向に移動不能な状態で固定する固定手段と、上記インゴットの他方を切断方向と反対の方向から支承する支承手段とを備えてなり、
   上記支承手段は、上記インゴットの外周面に当接した状態で固定される可動式の受け部を有し、この受け部を介して上記インゴットを支承するとともに、
   上記受け部は、上記インゴットの周方向に沿って複数配置され、かつ、上記インゴットの軸線方向に沿って複数配置され、
   各受け部が協働して、前記インゴットの他方における外周面にほぼ均等な力で当接して前記インゴットの外周部が浮いた状態または過度に押し付けられた状態になることなく支承可能とされてなり、
   上記受け部が、先端に受け部を有する複数のピストンロッドと、これらピストンロッドを前記インゴットに近接・離間する方向に進退自在に保持するシリンダ装置と、これらシリンダ装置を支持する支持台と、前記ピストンロッドに一定の圧力が作用した場合に前記ピストンロッドを進退不能に固定するロック装置とを有することを特徴とするインゴットの切断装置。
2. 各シリンダ装置は、前記ピストンロッドの軸線が前記インゴットのほぼ中心部を通るように、
   または、径の異なる複数種類のインゴットを扱う場合には大径のインゴットの中心部を通るように、かつ周方向に沿って配置された各ピストンロッドの軸線のなす角度θが３６度〜９０度の範囲となるように、その向きが設定されることを特徴とする請求項１に記載のインゴットの切断装置。
3. 上記受け部が、インゴットの周方向に沿って２台ずつ、インゴットの軸線方向に沿って３台ずつ、設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のインゴットの切断装置。
4. 前記受け部は、その先端部分が樹脂等の非金属部材により構成され、この非金属部材が前記インゴットの外周面に当接したときに弾性変形することによって、当接時の衝撃が緩和されるようになっていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインゴットの切断装置。
5. インゴットを径方向に切断するインゴットの切断方法であって、
   上記インゴットの切断位置を境にして一方を径方向に移動不能な状態で固定するとともに、上記インゴットの切断方向と反対の方向から上記インゴットの他方の外周面に可動式の受け部を当接させて、この受け部を移動不能に固定することにより上記インゴットの他方を支承し、
   上記インゴットの周方向に沿って複数の上記受け部を配置し、かつ、上記インゴットの軸線方向に沿って複数の上記受け部を配置し、これら受け部の協働により上記インゴットを支承するようにし、
   前記インゴットの他方における外周面が各受け部を介してほぼ均等な力で支承され前記インゴットの外周部が浮いた状態または過度に押し付けられた状態になることなく上記インゴットを切断するようにし、
   上記受け部として、先端に受け部を有する複数のピストンロッドと、これらピストンロッドを前記インゴットに近接・離間する方向に進退自在に保持するシリンダ装置と、これらシリンダ装置を支持する支持台と、前記ピストンロッドに一定の圧力が作用した場合に前記ピストンロッドを進退不能に固定するロック装置とを配置して、上記インゴットを支承するようにしたことを特徴とするインゴットの切断方法。

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