JPH01110105A - 硬脆材料の切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は硬脆材料の切断方法に関し、更に詳述すれば、
例えばシリコンのインゴットの如く硬くて脆い材料を、
円環状に形成されており、その内周縁に刃を備えている
内周刃を高速回転させることにより切断する硬脆材料の
切断方法に関する。

〔従来技術〕

硬脆材料であるシリコンのインゴットを、環状に形成さ
れ、その内周縁に切断刃を設けている内周刃で切断して
、厚さの薄いシリコンウェハを切出す場合には内周刃が
変形し、そのために切出したシリコンウェハに反りが生
じ、またシリコンウェハが部分的に欠落することがあり
、あるいはりラックが生じる。

このような内周刃の反りを防止すべく、特開昭４８−１
０１０８２号には、内周刃に一定圧力の液体を供給する
方法が提案されている。また特開昭６０−２３１０号に
は、内周刃の両面側の内周縁側に内周刃　２とノズルと
の間に正圧（即ち離反させる力）が働く空気ノズルを設
けて、内周刃と被切断材及び内周刃と切断中の薄板の各
間に同時に空気を吹込み、内周刃を押し離す両側のノズ
ルの空気圧力を調整して内周刃の反りを防ぐ方法が提案
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した前者の切断方法によれば、被切断材と内周刃及
び切断されていく薄板と内周刃との間隙に不要の液体が
供給されて、内周刃の反りが逆に大きくなり、これによ
り薄板が割れて飛散する問題がある。

また後者の切断方法によれば、内周刃が切断されている
薄板側に反った場合には、反りを防ぐべく内周刃と薄板
との間に供給する空気圧力を高めると、切出し中の薄板
に大きい曲げ力が作用することがあり薄板が破損し易い
という問題がある。

更に、反りを防止すべく供給する空気圧力を高めると、
内周刃と空気ノズルとが容易に接触して、内周のステン
レススチール板に傷を生じる故、内周刃が破損するとい
う問題がある。

本発明は前述した問題に鑑み、切断中における内周刃の
反りを防止して、被切断材から薄板を切出す場合の生産
性及び切断精度を高め得る硬脆材料の切断方法を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の硬脆材料の切断方法は、円環状に形成され、そ
の内周縁に刃を備えている内周刃を回転させるとともに
その反りを防止すべく内周刃の両面側に設けた負圧吸引
型ノズルから流体を噴出させつつ、前記刃を被切断材に
当接して被切断材を切断する硬脆材料の切断方法におい
て、回転する内周刃の剛性を高める為、内周刃の両面側
に設置したノズルより両側同時に所定の等しい圧力を噴
出させつつ、回転する内周刃の反りを検出し、反りの方
向と逆側にあるノズルの負圧吸引力を反りの方向にある
ノズルの負圧吸引力より大きくする様に、噴出させる流
体の圧力を制御して、内周刃を反りの方向と逆方向に負
圧吸引して内周刃の反りを防止することを特徴とする。

〔作用〕

内周刃が、被切断材を切込む直前に、内周刃の両面側に
設けられたノズルより、所定の圧力で流体を同時に噴出
させて、内周刃の両側に負圧を生じさせて吸引力を作用
させることにより、内周刃の剛性を上げる。内周刃が被
切断材を切込むと、切断中における内周刃に発生した反
りを変位センサが検出し、その検出信号を反り制御部に
与える。

反り制御部は、与えられた検出信号の反りの変位量及び
反りの方向に応じて、内周刃の一側面又は他側面のいづ
れか一方のノズルに対してノズルより噴出させる流体の
圧力を高（なる様に制御し、かつ他方のノズルに対して
、ノズルより噴出させる流体の圧力を低くなる様に制御
する。内周刃は、ノズルに供給される流体圧力の高い側
に且つ流体の圧力差に応じた負圧で吸引される。

又内周刃には、内周刃の両面側より吸引力が働いて剛性
が高められている。

これらのことにより、切断中の内周刃の反りが解消し、
被切断材を切断した薄板の両面の平行度が向上する。又
切断した薄板の飛散及び欠け、クランクが生じない。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本発明に係る硬脆材料の切断方法を適用するた
めの切断装置の正面図であって、切断装置本体１には円
環状の内周刃ホルダ２を鉛直姿勢で回転自在に取付けて
いる。この内周刃ホルダ２の内周側には、外周側を内周
刃ホルダ２で挟持した円環状の内周刃３が張上げて配設
されている。この内周刃３は円環状のステンレススチー
ルの薄板からなる内周刃本体３ａとその内周縁に沿って
設けているダイヤモンド刃からなる刃部材３ｂとからな
っている。内周刃３の内周側には被切断材ホルダ４が配
設されており、これに被切断材５である硬脆材料たる例
えば円柱状のシリコンのインゴッドをその軸線を水平状
態にして取付けるようになっている。つまり、内周刃３
により被切断材５がその長さ方向に対して直角に切断さ
れるように、内周刃３と被切断材５とが位置決めできる
。

この被切断材ホルダ４は内周刃３の径方向及び軸方向に
各別に移動可能になっている。これらの移動により被切
断材５は破線で示した如く移動して切断され、また内周
刃３の軸方向に移動することにより切断する薄板の厚さ
を選定できる。被切断材ホルダ４の内周刃３の周方向に
おける両側方には内周刃３と被切断材５とが当接する位
置に切削液を噴出する切削液ノズル６．６を配設してい
る。

被切断材５の移動域（破線部分）を挟む両側方夫々には
、内周刃３に向けて空気を噴出させるノズル７．７を被
切断材５に当接しない位置として、内周刃３に接近させ
て配設しており、内周刃３の反対の面倒にも前記ノズル
７．７に対向させてノズル７（第４図参照）を配設して
いる。これらのノズル７は内周刃３の幅寸法に略等しい
長さであり、内周刃３の外周側で幅が若干広く、内部に
は後述する空気室７ｅを設けた羽子板状の函体となって
いる。またノズル７はその長さ方向を内周刃３の半径方
向に沿わせて配設している。

内周刃３の一方の面倒には、一方のノズル７と、内周刃
３の径方向への被切断材移動域との間であり、内周刃３
の内周縁寄りに、例えば渦流センサからなる変位センサ
８を配設していて内周刃３の反り、即ち変位量を検出す
るようにしている。

各ノズル７は第２図及び第３図に示す如く構成されてお
り、第２図は第１図における■−■線断面図、第３図は
第２図の■−■線の一部断面図である。各ノズル７はベ
ルヌーイ型ノズルであり、第２図に示す如くノズル７と
７とを内周刃３の厚さ寸法より広い間隙７ａを隔てて互
いに対向させており、ボルト孔７ｂに図示しないボルト
を挿通して一体的に組立ている。このノズル７と７とが
対向している間の間隙７ａには、その内実部まで内周刃
３の内周側を位置させており、内周刃３に非接触の状態
（第２図参照）として図示しないフレーム等に固定して
取付けである（第１図参照）。

ノズル７．７が対向している側の面夫々には、ノズル７
の長手方向に適長離隔した位置に、対向している方向に
拡開した逆摺鉢状の開口部７ｃ、　７ｃを形成しており
、開口部７Ｃの底部中心にはノズル孔７ｄ、　７ｄを設
けている。また対向しているノズル７゜７の各開口部７
０同士は互いに対向している。このノズル孔７ｄはノズ
ル７内の空気室７ｅと連通しており、空気室７ｅは図示
しない空気送給口に連通している。ノズル７の前記空気
送給口に空気を送給すると、送給された空気は空気室７
ｅに入すノズル孔７ｄから噴出し、噴出した空気は開口
部７Ｃで拡散して内周刃３の面に向って噴出する。空気
が内周刃３に噴出されると内周刃３とノズル７との間に
は、噴出された空気の圧力に比例する負圧が作用して、
内周刃３をノズル７側へ吸引する力が働く。

第４図は内周刃３の反りを解消すべく制御する制御回路
のブロック図をノズル７とともに示したものてあって、
演算制御を行う反り制御部１０には変位センサ８及び切
断動作制御部１１の信号が夫々入力されている。反り制
御部ｌＯは変位センサ８が検出した内周刃３の反り方向
の信号と、内周刃３の変位量の信号とを得、変位量の信
号に基づき内周刃３の変位を解消させる空気圧を算出す
る演算を行い、算出した空気圧に基づく信号を、電気信
号により空気圧を制御する比例弁１鉗及び１２Ｎに与え
るようになっており、この信号は内周刃３と変位センサ
８とが多く離反している側の一方のノズル７に連なる比
例弁１２Ｍ又は１２Ｎにのみ流体圧力を高める様な信号
が与えられる。又内周刃３と変位センサ８とがより接近
している側の一方のノズル７に連なる比例弁１２Ｎ又は
１２Ｍにのみ、流体圧力を低める様な信号が与えられる
。又反り制御部１０は、切削液ノズル６より噴出する切
削液の流れを乱さない様に、比例弁１２Ｍ及び１２Ｎに
与える制御信号のタイミングを制御している。

比例弁１２Ｍ、　１２Ｎには図示しない圧力タンクより
一定の圧力の流体が供給されており、比例弁１２Ｍ及び
１２Ｎを制御した場合にはその制御量に相応した流体圧
力が内周刃３の両面側に設けられたノズル７に与えられ
るようになっている。したがって、反り制御部１０は変
位センサ８が変位センサ８から内周刃３が離反する方向
の矢符で示した反りを検出した場合には、一方の比例弁
１２Ｍを、それに連なるノズル７より噴出させる流体の
圧力を高める様に制御し、他方の比例弁１２Ｎを、それ
に連なるノズル７より噴出させる流体の圧力を低める様
に制御し、又変位センサ８に内周刃３が接近する矢符と
反対方向の反りを検出した場合には、他方の比例弁１２
Ｎをそれに連なるノズル７より噴出させる流体の圧力を
低める様に制御すべく信号を出力する。

なお、反り制御部１０に切断動作制御部１１から切断開
始信号を与えた場合は、それより所定時限を経過して内
周刃３とインゴット５が接触するまでは各ノズル７の流
体圧を予め設定した初期値とし、また対向しているノズ
ル７．７が噴出する流体圧を等しくすべく反り制御部１
０は比例弁１２Ｍ、１２Ｎの制御量を等しく制御する。

次にこのように構成した切断装置により被切断材５を切
断する動作を第１図及び第２図によって説明する。

先ず、被切断材ホルダ４に被切断材５を取付ける。そし
て内周刃３を回転させるための駆動部に駆動信号が与え
られる。これにより内周刃３は回転を始める。続いて被
切断材５を所要厚さで切出すべく、被切断材ホルダ４を
駆動して被切断材５を位置決めする。その後、図示しな
い切断用スイッチを操作すると、切断動作制御部１１か
ら反り制御部１０に、切断指令信号及び切断動作に関連
して被切断材ホルダ４を内周刃３の軸方向及び径方向へ
移動させるべき駆動信号が与えられる。反り制御部１０
は所定時限経過して内周刃３とインゴ・ノド５とが接触
するまでは空気圧を予め設定している初期値に基づく信
号を比例弁１２Ｍ、　１２Ｎに夫々与えて対向している
ノズル７．７は等しい流体圧で空気を噴出する。内周刃
３が空転している場合は、内周刃３に反りが発生しない
から変位センサ８からの信号に変化がなく対向している
ノズル７．７が噴出する空気の圧力に変化は生じない。

ここで、被切断材５を破線で示す如く内周刃３の外周側
へ移動させられると、被切断材５が内周刃３の内周縁に
当接して切断が開始され、その切断位置には切削液が供
給されており被切断材５の切断が進行していく。ところ
で切断動作により内周刃３が、例えば変位センサ８から
離反する矢符方向（第４図参照）に反った場合には、変
位センサ８はその反りを検出してその変位量に相応する
信号を反り制御部１０に入力する。反り制御部１０は入
力された変位量に基づき、その反りを解消させるべき空
気圧を算出する演算を行う。そして算出した流体圧に基
づく信号を比例弁１２Ｍ、　１２Ｎに与える。これによ
り比例弁１２Ｍの開度が大きくなって、変位センサ８を
配設している一面側の各ノズル７が噴出する流体の圧力
が上昇し、噴出された流体は、内周刃３の一側面に当た
って内周刃３に沿って拡散する故、このような流体の流
れでノズル７と内周刃３との間には負圧が作用して、内
周刃３を変位センサ８側に吸引する力が大きくなる一方
、比例弁１２Ｎの開度は小さくなって、内周刃３の離反
する矢符方向の各ノズル７が噴出する流体の圧力は低下
し、ノズル７は内周刃３との間に働く負圧吸引力は、小
さくなっていく。その結果内周刃３の反りは解消する。

そうして変位センサ８が反りを検出しなくなると、反り
制御部１０が比例弁１２Ｍ、１２Ｎに与えている信号を
その状態に保持するので、そのノズル７が噴出している
流体圧力は保持される。したがって、内周刃３は反りが
ない状態で被切断材５を切断していく。そのような切断
状態で内周刃３の反りが変位センサ８に接近する方向（
矢符と反対方向）に生じた場合には、変位センサ８がそ
の反り□を検出することになり、反り制御部１０は比例
弁１２Ｍの開度が小さくなるように制御し、かつ比例弁
１２Ｎの開度が大きくなるように制御する。

この結果、内周刃３が変位センサ８を配設していない他
面側のノズル７側に吸引させられて反りが解消する。

第５図はノズルが噴出する空気の圧力に対する内周刃の
変位量を実測値で示したものであり、例えば内周刃３の
板厚が０．１５ｍである場合に空気圧を３ｋｇ／ｃｍ２
に上昇させると内周刃は約１０μｍ変位する。

第６図は従来の切断方法により被切断材を切断した場合
及び本発明の切断方法により切断した場合における、切
断中の内周刃３の変位量を、横軸を薄板の切断時間とし
、縦軸を切断位置における内周刃３の変位量で示した波
形図である。この図から明らかなように、従来の切断方
法では切断中に、内周刃３に３０μｍ程度の反りが発生
する。これに対して負圧が働くと吸引力が作用するノズ
ル７を内周刃３の両面側に設けて所定の圧力で流体を噴
出させて、内周刃３の剛性を高め、また内周刃３の反り
に対応して噴出する流体の圧力を変化させて反りを解消
させる本発明の切断方法では、切断中の内周刃３の反り
は数μｍとなり、切断精度が著しく向上する。つまり、
本切断方法は、被切断材５を切断する直前に内周刃３の
両面側に設けたノズル７より所定の等しい圧力で流体を
噴出させて内周刃３に両面より負圧吸引力を働かせて、
剛性を高めると同時に、被切断材５の切断時には、内周
刃３の反りに応じて流体を噴出しているノズルの流体圧
力を変化させて負圧吸引力を調節して内周刃３の反りを
解消させるので、切断途中の薄板には曲げ力を与えず、
切断精度及び切断した薄板の歩留を向上させることにな
る。

なお、本実施例ではノズルから空気を噴出させたが、ガ
ス等の流体を噴出させても同様の効果を得る。

またノズル７を、被切断材５が内周刃３の径方向へ移動
する移動域の両側方に夫々設けて、被切断材５に当接す
る部分の内周刃３の反りを解消させるようにしたが、内
周刃３の周方向に適宜間隙で複数のノズル７を配設して
内周刃３の全体の反りを解消させてもよい。また本実施
例では内周刃３を鉛直状態に取付けたが、水平状態に取
付けている場合も同様の効果を得るのは勿論である。

〔効果〕

以上詳述したように、本発明の切断方法は、被切断材が
内周刃に接する直前に、内周刃の両面側に夫々設けたノ
ズルより所定の等しい圧力で流体を噴出させて内周刃の
両側に負圧吸引力を作用させて内周刃の剛性を高め、又
被切断材の切断時には、内周刃が近づく方向のノズルの
流体噴出圧力を低め、内周刃が遠ざかる方向のノズルの
流体圧力を高める様に吸引力を制御して、切断中の薄板
に曲げ力を与えず内周刃の反りを解消させるから切断し
た薄板の破損がなく、その両面の平行度が得られ切断精
度が大幅に向上する。それ故、切断した薄板の歩留りが
向上して切断コストを低減できる。また内周刃の反りを
防ぐための内周刃のドレッシング、両県上げ等の作業を
する必要がないから、切断動作の中断を強いられる煩わ
しさもなく被切断材を切断して得る薄板の生産性が大幅
に高められる等、本発明は産業上に寄与するところ大で
ある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る硬脆材料の切断方法を適・用する
ための切断装置の正面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線断
面図、第３図は第２図のＩ［［−Ｉ線断面図、第４図は
内周刃の反りを解消すべく制御する制御回路のブロック
図、第５図はノズルが噴出する空気の圧力に対する内周
刃の変位量の関係を実測値で示したグラフ、第６図は従
来及び本発明の切断方法により切断した場合の切断中の
内周刃の反り状態を示す波形図である。 ３・・・内周刃　４・・・被切断材ホルダ　５・・・被
切断材　７・・・ノズル　８・・・変位センサ　１０・
・・反り制御部　１２Ｍ、　１２Ｎ・・・比例弁 時　許　出願人　住友金属工業株式会社　外２名代理人
　弁理士　河　　野　　登　　夫’＠ｌｆｆ１ 算　４　目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円環状に形成され、その内周縁に刃を備えている内
   周刃を回転させるとともにその反りを防止すべく内周刃
   の両面側に夫々設けたノズルから流体を噴出させつつ、
   前記刃を被切断材に当接して被切断材を切断する硬脆材
   料の切断方法において、 回転する内周刃の反りを検出し、その検出 結果に基づき内周刃の一側面又は両側面に噴出させる気
   体の噴出圧力を変更して、内周刃とノズルとの間に負圧
   を作用させて、内周刃の反りを防止すべく内周刃を、気
   体を噴出しているノズル側に吸引することを特徴とする
   硬脆材料の切断方法。 ２、前記気体の噴出圧力の変更を、一側面又は他側面側
   に設けたノズルの気体噴出圧力を高く、他側面又は一側
   面側に設けたノズルの気体噴出圧力を低くする特許請求
   の範囲第１項に記載の硬脆材料の切断方法。 ３、前記気体の噴出圧力の変更を、一側面又は他側面側
   に設けたノズルの気体噴出圧力を一定にし、他側面又は
   一側面側に設けたノズルの気体噴出圧力を変更する特許
   請求の範囲第１項記載の硬脆材料の切断方法。