JPH07214544A - スライシングマシンのワーク切削送り速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削抵抗に応じて送り速度を制御することに
より、切削精度と生産性とを高め得るスライシングマシ
ンのワーク切削送り速度制御装置を提供する。 【構成】 ワーク８に対するブレード２の切刃４切り込
み深さとワーク８に対する切刃４の接触長さとの関係を
記憶するテーブル１７ａを設け、ワーク８を支持するワ
ーク支持体１０を、第三の駆動部１３によりブレード２
の半径方向にそのブレード２に対して相対的に変位さ
せ、ブレード２によりワーク８を切削する場合に、検出
手段１４によってワーク８に対するブレード２の切り込
み深さを検出し、その検出された切り込み深さをテーブ
ル１７ａに基づいて速やかにワーク８に対する切刃４の
接触長さに変換し、その変換された出力の変化に応じて
第三の駆動部１３への出力を送り速度制御手段２１によ
り制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スライシングマシンの
ワーク切削送り速度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内周縁に切刃が形成された環状の
ブレードを回転させ、このブレードの内周に位置させた
棒状のワークをブレードの外周方向に相対的に変位させ
てワークに対するブレードの切り込み深さを増してゆく
ことにより、ワークをスライスして多数のウェハを製作
するスライシングマシンがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】切削加工において、ワ
ークに対するブレードの切刃の接触長さ（内周縁の弧の
長さ）はワークに対するブレードの切り込み深さによっ
て変化する。その様子を図２に示す。環状のブレードの
内周縁に形成された切刃の半径をＲ、ワークの半径を
ｒ、ワークに対するブレードの切り込み深さをｘ、ワー
クに対するブレードの切刃の接触長さをｃｌとすると、
ｘ（横軸）に対応するｃｌ（縦軸）の値は、Ｒ，ｒ及び
ワークの断面形状によって異なる。すなわち、断面が円
形のワークの半径を５ｃｍ（直径１０ｃｍ）とすると、
切り込み深さｘがワークの直径の半分となる約５ｃｍに
達する過程では接触長さｃｌが次第に増し、切り込み深
さｘが約５ｃｍを越えると次第に短くなる。また、ｘに
対するｃｌの変化はブレードの切刃の径が小さい程大き
くなる。

【０００４】このワークに対するブレードの接触長さｃ
ｌは切削抵抗に比例し、切削抵抗が大きくなる程切削さ
れたウェハの精度が低下する。しかし、従来は、ワーク
に対するブレードの送り速度が一定であるため、ワーク
に対するブレードの接触長さｃｌの変化に応じて切削抵
抗が変化する。これにより、切削されたウェハの寸法精
度が低下する問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、内周縁に切刃
が形成された環状のブレードを保持するチャックを駆動
する第一の駆動部と、ワークを保持するワーク支持体を
前記ブレードの半径方向と直交する方向にそのブレード
に対して相対的に変位させる第二の駆動部と、前記ワー
ク支持体を前記ブレードの半径方向にそのブレードに対
して相対的に変位させる第三の駆動部と、前記ワークに
対する前記ブレードの切り込み深さを検出する検出手段
と、前記ワークに対する前記ブレードの切り込み深さと
前記ワークに対する前記切刃の接触長さとの関係を記憶
するテーブルと、このテーブルに基づいて前記検出手段
によって検出された切り込み深さを前記ワークに対する
前記切刃の接触長さとして変換する変換手段と、この変
換手段からの出力の変化に応じて前記第三の駆動部への
出力を制御して送り速度を変化させる送り速度制御手段
とにより構成したスライシングマシンのワーク切削送り
速度制御装置である。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ブレードの切刃の径やワークの径及び断面
形状別に、前記ワークに対する前記ブレードの切り込み
深さと前記ワークに対する前記切刃の接触長さとの関係
を記憶するテーブルを設けたスライシングマシンのワー
ク切削送り速度制御装置である。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、検出手段によりワーク対する切り込み開始
の直前及び切削終了間際の状態を検出したときに、第三
の駆動部への出力を送り速度制御手段により制限して送
り速度を低速に制御するようにしたスライシングマシン
のワーク切削送り速度制御装置である。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明によれば、回転するブレー
ドの半径方向にそのブレードに対してワーク支持体を相
対的に第三の駆動部で変位させることにより、ワークを
ブレードにより切削するが、この場合に、ワークに対す
るブレードの切り込み深さの変化を検出手段により検出
し、その検出された切り込み深さをテーブルに基づいて
変換手段によりワークに対する切刃の接触長さに速やか
に変換し、その変換された出力の変化に応じて第三の駆
動部への出力を制御して切削抵抗を一定にする。これに
より、切削抵抗が大きい場合にはワークに対するブレー
ドの送り速度を遅くして切削精度を高め、切削抵抗が小
さい場合には、送り速度を早めて生産性を高めることが
可能となる。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、ブレードの
切刃の径、ワークの径及び断面形状が異なった場合で
も、ワークに対する切刃の切り込み深さを、ワークに対
する切刃の接触長さに速やかに変換することが可能とな
る。

【００１０】請求項３記載の発明によれば、切り込み開
始の直前ではワークに対するブレードの相対的な送り速
度を低速にすることにより、ブレードの反りを防止して
ワークに対する切刃の切り込み位置がずれることを防止
することができる。また、切削終了間際には送り速度を
低速にすることにより、ワークから切削したウェハの端
部の欠損を防止することができる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。図１において、スライシングマシンの装置本体１に
は、環状のブレード２を着脱自在に保持するチャック３
が垂直な軸心をもって回転自在に設けられている。ブレ
ード２の内周縁にはダイヤモンド砥粒による切刃４が形
成されている。また、装置本体１の上部に設けたフレー
ム５には、ブレード２の半径方向と平行な送り螺子６が
回転自在に保持され、この送り螺子６に螺合されたテー
ブル７の先端には、断面が円形のワーク８とこのワーク
８の外周に接着されたスライスベース９（カーボン材）
との一端を支持するワーク支持体１０がブレード２の半
径方向と直交する上下方向に移動自在に装着されてい
る。

【００１２】さらに、前記装置本体１には前記チャック
３を回転させる第一の駆動部（モータ）１１が設けら
れ、前記テーブル７の先端には前記ワーク支持体１０を
往復動させる第二の駆動部１２が設けられ、前記フレー
ム５には前記送り螺子６を回転させることにより前記テ
ーブル７を前記ワーク支持体１０とともに前記ブレード
２の半径方向に往復動させる第三の駆動部（正逆回転自
在のモータ）１３が取り付けられている。なお、テーブ
ル７は送り螺子６の螺旋溝に係合する複数のボール（図
示せず）を内蔵する。さらに、前記チャック３の内方に
は前記ワーク８に対する前記ブレード２の切り込み深さ
を検出する検出手段１４が設けられている。

【００１３】次いで、電子回路について説明する。ＣＰ
Ｕ１５と、プログラム等の固定データが書き込まれたＲ
ＯＭ１６と、種々のデータが更新自在に書き込まれるＲ
ＡＭ１７と、Ｉ／Ｏポート１８とがバスラインにより接
続され、このＩ／Ｏポート１８には、前記第一の駆動部
１１を駆動する駆動回路１９と、前記第二の駆動部１２
を駆動する駆動回路２０と、前記第三の駆動部１３への
出力を制御して送り速度を変化させる送り速度制御手段
である送り速度制御回路２１と、前記検出手段１４とが
接続されている。また、前記切刃４の半径Ｒや前記ワー
ク８の半径ｒび断面形状別に、ワーク８に対する切刃４
の切り込み深さｘと、ワーク８に対する切刃４の接触長
さｃｌとの関係を記憶するテーブル１７ａが前記ＲＡＭ
１７に設けられている。

【００１４】さらに、図３に示すように、装置本体１の
一部をなす台座１ａには、前記ブレード２の半径方向に
沿って往復駆動される可動体２２が設けられ、この可動
体２２の先端には、ブレード２の半径方向と直交する上
下方向に往復駆動される昇降体２３が設けられている。
この昇降体２３には絶縁体２４を介して電極（カーボン
等）２５が保持されている。この電極２５の側面には、
前記ブレード２の切刃４の内周縁に対向する垂直な対向
面２６と、切刃４の上面及び下面のそれぞれに対向する
対向面２７，２８とを有する溝２９が形成されている。
このような電極２５は電源装置３０のプラス側に接続さ
れている。また、前記チャック３と一体に回転するスピ
ンドル３１は下端にプーリ３２を有し、このプーリ３２
と前記第一の駆動部１１に駆動されるプーリ３３とには
エンドレスのベルト３４が巻回されている。そして、プ
ーリ３２に接触するブラシ３５が前記電源装置３０のマ
イナス側に接続されている。

【００１５】このような構成において、第一の駆動部１
１を駆動するとチャック３がブレード２とともに回転す
る。そして、ワーク８の下端がブレード２の回転面の下
方に位置するまで第二の駆動部１２を駆動してワーク支
持体１０を下方に変位させる。これにより、ワーク８を
切削して得るべきウェハの厚さが定められる。そし、第
三の駆動部１３を駆動してテーブル７をワーク支持体１
０とともに図１において右方に移動させることにより、
ワーク８がブレード２により切削される。このときのワ
ーク８に対するブレード２の切り込み深さｘは検出手段
１４によって検出される。ワーク８をスライスベース９
とともに切断して１枚のウェハを得た後は、第三の駆動
部１３を逆転させてワーク支持体６をブレード２の中心
に復帰させ、次の加工のために待機させる。

【００１６】以上のようにしてワーク８を切削するが、
切削中に変化するワーク８に対する切刃４の切り込み深
さｘが検出手段１４により検出される。この場合、ＣＰ
Ｕ１５はテーブルａに記憶されたデータを検索し、刻々
に変化する切り込み深さｘのデータをワーク８に対する
切刃４の接触長さｃｌに変換する変換手段として機能す
る。そして、送り速度制御回路２１はＣＰＵ１５により
変換された出力（ｃｌ）に応じて第三の駆動部１３への
出力を制御する。これにより、切削抵抗を一定にするこ
とができる。すなわち、ワーク８に対するブレード２の
接触長さｃｌが大きい場合（切削抵抗が大きい場合）に
は、ワーク８に対するブレード２の送り速度を遅くして
切削精度を高め、切削抵抗が小さい場合には、送り速度
を早めて生産性を高めることが可能となる。

【００１７】なお、検出手段１４によりワーク８に対す
る切り込み開始時期及び切削終了間際の時期を検出する
ことができるので、切り込み開始の直前ではテーブル７
の送り速度を低速にすることにより、ブレード２の反り
を防止してワーク８に対する切刃４の切り込み位置がず
れることを防止することができる。また、切削終了間際
では、切削中ウェハの一部は微小な細片により上部のワ
ーク８につながった状態であるが、その細片が切削され
ているときに送り速度を速めると、細片に加わる外力が
大き過ぎてウェハのスライスベース９側の端部が欠損し
易くなるが、この問題は、切削終了間際にテーブル７の
送り速度を低速にすることにより解消することができ
る。

【００１８】前記実施例において、断面が円形のワーク
８を用いたが、本発明は、多角形やその他の断面形状を
もつワークを切削する場合にも適用されるものである。
また、ブレード２に対して相対的にワーク支持体１０を
変位させるために、チャック３を上下及び水平方向に変
位させてもよい。

【００１９】ところで、この種の切刃４はブレード２の
基材（ステンレスの薄板）の内周縁にダイヤモンド砥粒
をボンド等の結合剤で結合することにより形成されてい
るものが一般的である。このようなブレード２は外周方
向に引っ張った状態でチャック３に固定されるが、ブレ
ード２の張り上げ状態により、ブレード２の内径の中心
がスピンドル３１の回転中心に対して２０〜３０μｍ程
度ずれて内周縁の切刃４が振れたり、切刃４が同一水平
面に対して上下に振れることがある。この現象は個々の
スライシングマシンによって異なる。また、ワーク８の
切削中に切刃４が偏摩耗することもある。

【００２０】このような状態でワーク８を切削すると、
ワーク８が断続的に切削されることになり、ワーク８の
切削面にうねりが生じたり、スクラッチやピッチングが
発生することが多く、切刃４も消耗し易い。切刃４の形
状がくずれるとワーク８の切削精度が悪くなるため、ダ
イヤモンド砥粒と結合剤とを落し、切刃４の振れ修正及
び形状修正をする必要がある。この修正作業をツルーイ
ングと言う。

【００２１】また、ダイヤモンド砥粒が結合剤の表面か
ら突出し、さらに、ダイヤモンド砥粒と結合剤との間に
気泡が形成されている状態が最も切削性能が高められる
が、ダイヤモンド砥粒が摩耗して結合剤からの突出量が
小さくなり、ダイヤモンド砥粒と結合剤との間の気泡に
切粉等の異物が埋まると切削性が低下する。この場合に
は、結合剤の表面を落してダイヤモンド砥粒を結合剤の
表面から突出させ、また、気泡内の異物を除去する必要
がある。この作業をドレッシングと言う。

【００２２】従来、ツルーイングやドレッシングに際し
て、ＷＡ砥石を回転する切刃４に接触させる方法がある
が、この方法は切刃４の摩耗してダイヤモンド砥粒を除
去して新しいダイヤモンド砥粒を表面に露出させたり、
気泡に詰まった異物を除去するために多大な時間を要
し、ドレッシング作業も頻繁に行う必要がある。

【００２３】また、従来の他の例として、ブレード２と
このブレード２の切刃４に近接させた電極との間に直流
電圧を印加し、さらに、切刃４と電極との間に研磨砥粒
を含む電界液を噴出させ、この電界液中の研磨砥粒で切
刃４のドレッシングを行う方法があるが、この方法は、
研磨砥粒や切粉等の異物を含んで粘度の高い電界液が飛
散するため、装置の潤滑部の摩耗を招き、周囲も汚れる
問題がある。

【００２４】本実施例においては、第二の駆動部１２に
より電極２５を昇降体２３とともに下降させ、或いは、
可動体２２をブレード２の半径方向に移動させることに
より、電極２５を切刃４に対して所定の隙間を開けて接
近させ、電極２５とブラシ３５との間に直流電圧を印加
すると、電極２５と切刃４との間の放電作用が生じるた
め、切刃４のダイヤモンド砥粒や気泡中の異物が効率よ
く除去される。また、電界液を使用しないので、電解液
に含まれる研磨砥粒により装置の潤滑部が摩耗したり、
装置の周辺が電解液で汚れるようなこともない。

【００２５】このように、ダイヤモンド砥粒を除去した
り気泡中の異物を除去する対象は、切刃４の内周縁、切
刃４の上面及び下面である。切刃４の内周縁を対象とす
る場合は、図４（ａ）に示すように、電極２５の溝２９
の対向面２６を切刃４の内周縁に接近させる。切刃４の
上面を対象とする場合には、図４（ｂ）に示すように、
電極２５の対向面２７を切刃４の上面に接近させ、切刃
４の下面を対象とする場合は、図４（ｃ）に示すよう
に、電極２５の対向面２８を切刃４の下面に接近させ
る。図４（ａ）の場合には、昇降体２３を上下方向に往
復させることにより、対向面２６の一部が局部的に摩耗
することがない。図４（ｂ）（ｃ）の場合には、可動体
２２をブレード２の半径方向に往復させることにより、
対向面２７又は２８の一部が局部的に摩耗することがな
い。また、切刃４と電極２５との間の放電作用がなくな
る状態は、ダイヤモンド砥粒又は結合剤が除去されなく
なった状態を示すので、なおもツルーイング又はドレッ
シングを継続する場合は、電極２５を切刃４に接近させ
る。

【００２６】既に述べたように、ワーク８の外周の一部
は導電性のスライスベース９（カーボン）により形成さ
れているので、このスライスベース９を電極として用
い、切削加工中に定期的又は連続的にスライスベース９
と切刃４との間に直流電圧を印加することにより、ワー
ク８を切断する切刃４がスライスベース９に近接する度
に、切刃４のドレッシングを行うことができる。また、
ワーク８が導電性の場合には、そのワーク８と切刃４と
の間に直流電圧を印加することにより、同様の目的を達
成することができる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、上述したよう
に、ワークを支持するワーク支持体を、第三の駆動部に
よりブレードの半径方向にそのブレードに対して相対的
に変位させ、ブレードによりワークを切削する場合に、
検出手段によってワークに対するブレードの切り込み深
さを検出し、その検出された切り込み深さをテーブルに
基づいてワークに対するブレードの切刃の接触長さに速
やかに変換し、その変換された出力の変化に応じて第三
の駆動部への出力を送り速度制御手段により制御するよ
うにしたので、切削抵抗が大きい場合にはワークに対す
るブレードの送り速度を遅くして切削精度を高め、切削
抵抗が小さい場合には、送り速度を早めて生産性を高め
ることができる。

【００２８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ブレードの切刃の径やワークの径及び断面
形状別に、前記ワークに対する前記ブレードの切り込み
深さと前記ワークに対する前記切刃の接触長さとの関係
を記憶するテーブルを設けたので、ブレードの切刃の
径、ワークの径及び断面形状が異なった場合でも、ワー
クに対する切刃の切り込み深さを、ワークに対する切刃
の接触長さに速やかに変換することが可能となる。

【００２９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、検出手段によりワーク対する切り込み開始
の直前及び切削終了間際の状態を検出したときに、第三
の駆動部への出力を送り速度制御手段により制限して送
り速度を低速に制御するようにしたので、切り込み開始
の直前ではワークに対するブレードの相対的な送り速度
を低速にすることにより、ブレードの反りを防止してワ
ークに対する切刃の切り込み位置がずれることを防止す
ることができ、また、切削終了間際には送り速度を低速
にすることにより、ワークから切削したウェハの端部の
欠損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るもので、ブレード及び
ワークの駆動構造を電子回路のブロック図とともに示す
説明図である。

【図２】ワークに対するブレードの切り込み深さと接触
深さとの関係を示すグラフである。

【図３】ツルーイング及びドレッシングのための装置を
示す縦断側面図である。

【図４】ツルーイング及びドレッシング動作を示す説明
図である。

【符号の説明】

２ ブレード ３ チャック ４ 切刃 ８ ワーク １０ ワーク支持体 １１ 第一の駆動部 １２ 第二の駆動部 １３ 第三の駆動部 １４ 検出手段 １５ 変換手段 １７ａ テーブル ２１ 送り速度制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周縁に切刃が形成された環状のブレー
   ドを保持するチャックを駆動する第一の駆動部と、ワー
   クを保持するワーク支持体を前記ブレードの半径方向と
   直交する方向にそのブレードに対して相対的に変位させ
   る第二の駆動部と、前記ワーク支持体を前記ブレードの
   半径方向にそのブレードに対して相対的に変位させる第
   三の駆動部と、前記ワークに対する前記ブレードの切り
   込み深さを検出する検出手段と、前記ワークに対する前
   記ブレードの切り込み深さと前記ワークに対する前記切
   刃の接触長さとの関係を記憶するテーブルと、このテー
   ブルに基づいて前記検出手段によって検出された切り込
   み深さを前記ワークに対する前記切刃の接触長さとして
   変換する変換手段と、この変換手段からの出力の変化に
   応じて前記第三の駆動部への出力を制御して送り速度を
   変化させる送り速度制御手段とよりなることを特徴とす
   るスライシングマシンのワーク切削送り速度制御装置。
2. 【請求項２】 ブレードの切刃の径やワークの径及び断
   面形状別に、前記ワークに対する前記ブレードの切り込
   み深さと前記ワークに対する前記切刃の接触長さとの関
   係を記憶するテーブルを設けたことを特徴とする請求項
   １記載のスライシングマシンのワーク切削送り速度制御
   装置。
3. 【請求項３】 検出手段によりワーク対する切り込み開
   始の直前及び切削終了間際の状態を検出したときに、第
   三の駆動部への出力を送り速度制御手段により制限して
   送り速度を低速に制御するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載のスライシングマシンのワーク切削送り速
   度制御装置。