JPH07304028A - スライシングマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内周刃砥石による切断面の平坦精度を向上さ
せ歩留まりのよいスライシングを可能とする。 【構成】 偏平なリング状コア１の内周縁に切削部２が
設けられた内周刃ブレード４を有し、この内周刃ブレー
ド４の回転により、結晶インゴットＷを薄片状に切断す
るスライシングマシンであって、結晶インゴットＷの切
削部位ＢにクーラントＣ1 を供給する第１クーラントノ
ズル１１と、切削後にブレード面Ｕ、Ｄに沿って流れる
クーラントＣ1 、Ｃ2 を除去するドライエアーＧを噴射
するガス噴射手段２０とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコンインゴット等
の半導体の原材料を薄片状に切断するために使用される
スライシングマシンに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばシリコンインゴット等の結晶イン
ゴッドをスライシングし、薄肉のウェハとするために
は、内周刃砥石、外周刃砥石、ワイヤーソーあるいはバ
ンドソー等を使用しているが、最近では、刃先の変位が
少なく、精密なスライシングが可能となる内周刃砥石を
使用したスライシングマシンが多用されている。

【０００３】この内周刃砥石は、内周刃ブレードとも指
称され、高価な結晶インゴッドからカーフロスが少な
く、歩留まりよくスライシングするために、図５に示す
ように、肉厚Ａ1 が約０．１５ｍｍという極めて薄肉の
鉄板、例えばＳＵＳ材等からなるリング状コア１を使用
し、このリング状コア１の内周縁に砥粒を固着して切削
部２を形成したものである。なお、結晶インゴッドＷを
スライシングして形成したウェハの肉厚は、通常、０．
７〜１．０ｍｍ程度である。

【０００４】このコア１は、図６に示すように、前記切
削部２が形成される内周コア部１ａと、この内周コア部
１ａの外周に設けられた外周コア部１ｂとから構成され
ており、内周コア部１ａの周面には粒度５０〜７０μｍ
という極めて微細なダイアモンドをＮｉ等により電着メ
ッキすることにより砥粒層３が形成され、この砥粒層３
が結晶インゴッドＷをスライシングする切削部２とな
る。

【０００５】この内周刃ブレード４は、図６に示すよう
に、テンションヘッド５に取り付けられた状態でスライ
シング作業を行うようになっているが、このテンション
ヘッド５に取り付ける場合には、外周コア部１ｂに開設
された取付孔６、６…（図５参照）に固定ボルト７を挿
通するとともにこの固定ボルト７近傍のコア１をプレス
ボルト８を用いて加圧しつつ、張り上げる。尚、この張
り上げは、コア１に反り、うねり等が生じないように、
またコア１の内周コア部１ａが精度のよい真円になるよ
うに顕微鏡等を使用して１本１本のプレスボルト８を締
め上げることにより行なわれるが、熟練を要する作業と
なっている。

【０００６】また、スライシングマシンには、内周刃ブ
レード４の図中上下方向の両端面に冷却ないし潤滑のた
めのクーラントを供給する第１クーラントノズル１１
が、内周刃ブレード４により結晶インゴットＷが切削さ
れる部位（以下、切削部位という）に近接して設けられ
ている。さらに、切削により発生した切粉を排出するた
めに、前記切削部位よりも内周刃ブレード４の回転方向
下流側の位置に、第２クーラントノズル１２が設けられ
ている。

【０００７】そして、結晶インゴットＷを切断する際に
は、内周刃ブレード４は、テンションヘッド５が図示し
ない駆動手段により回転駆動されることにより高速で回
転駆動され、一方、結晶インゴットＷは、内周刃ブレー
ド４の開口部９に挿入され、図６中矢印で示されるコア
１に対して平行な方向に向けて移動される。これら内周
刃ブレード４の回転と、結晶インゴットＷの平行移動と
により、結晶インゴットＷは、切削部２により薄片状に
順次切断される。結晶インゴットＷの切断中には、第１
および第２クラントノズル１１、１２より、内周刃ブレ
ード４の両端面にクーラントが供給されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】内周刃ブレード４を用
いて結晶インゴッドＷをスライシングしているときに、
図７に示すように、ブレード４の切断位置が変位して、
切断面が湾曲することがあった。かかる切断面の湾曲
は、切断されたウェハに厚さのむら、反り、うねりを発
生させ、品質の低下や材料のロスを招く結果となる。

【０００９】上記ブレード４の切断位置が変位する原因
としては、切削部２の形状不均一、目詰まり、切削液の
表面張力、切断抵抗の変化等の要因があるが、従来よ
り、切断に伴って発生する反り等の防止を図るために、
スライシングマシンには種々の対策が施されてきた。例
えば、切削部２の形状不均一、目詰まりに対しては、定
期的にあるいは切断面の湾曲を検知したときに、切削部
２のドレッシングを行い切れ味を安定させるようにして
いた。

【００１０】本発明者は、内周刃ブレード４の切断位置
が変位する原因を更に追及したところ、以下のことを見
出だした。つまり、図７に示すように、内周刃ブレード
４の高速回転に伴う遠心力により、ブレード４の図中上
下面に沿って流れるクーラントが、結晶インゴットＷと
ブレード４上面との間、あるいは、ブレード４下面と切
り取られるウェーハとの間に多量に入り込み、空気が流
通する隙間が極めて小さくなる。そして、ブレード４に
おける一方の端面側Ｕ（図中上面側）と他方の端面側Ｄ
（図中下面側）との間で、最大５０ｍｍＡｑ程度の差圧
が生じ、この上下面Ｕ、Ｄ間の差圧による吸着作用によ
り、内周刃ブレード４のコア１及び切削部２に図中上下
方向±１０μｍ程度の振れが生じ、この結果、切断面の
平坦精度に悪影響を及ぼすことを見出だした。

【００１１】本発明は、切削部位に入り込む必要以上の
クーラントが切断面の平坦精度を左右する要因の１つと
なる点を見出だしてなされたものであり、内周刃砥石に
よる切断面の平坦精度を向上させ歩留まりのよいスライ
シングを可能としたスライシングマシンを提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、偏平なリング状コアの内周縁に切削部が設
けられた内周刃砥石を有し、この内周刃砥石の回転によ
り、結晶インゴットを薄片状に切断するスライシングマ
シンにおいて、前記内周刃砥石により前記結晶インゴッ
トを切削する部位にクーラントを供給するクーラントノ
ズルと、切削後に内周刃砥石のブレード面に沿って流れ
るクーラントを除去するガスを噴射するガス噴射手段
と、を有するスライシングマシンである。

【００１３】また、前記ガス噴射手段には、内周刃砥石
の表裏のブレード面のそれぞれに独立してガスを噴射す
る第１と第２のガスノズルと、各ガスノズルから噴射さ
れるガス流量を調整する第１と第２の流量調整手段とが
設けられ、さらに、前記内周刃砥石の振れを検出する振
れ検出手段と、この振れ検出手段により検出した前記内
周刃砥石の振れに基づいて、前記流量調整手段を作動さ
せる制御手段と、を有してなるスライシングマシンであ
る。

【００１４】前記ガス噴射手段は、前記ブレード面に衝
突した噴流が内周刃砥石の半径方向外方に向けて流れる
ように、前記ブレード面に対して傾斜してガスを噴射す
るように構成するのが好ましい。

【００１５】また、前記ガス噴射手段は、内周刃砥石の
切断領域にガスを噴射するように構成するのが好まし
い。

【００１６】

【作用】結晶インゴットは、その切削部位にクーラント
ノズルからクーラントが供給されつつ、内周刃砥石の回
転により薄片状に切断される。切削部位に供給されたク
ーラントは、切削後においても内周刃砥石のブレード面
に沿って流れるが、このブレード面に残留するクーラン
トは、ガス噴射手段から噴射されたガスにより吹き飛ば
され除去される。したがって、結晶インゴットの切削部
位には、クーラントノズルから供給されたクーラントの
みが入り込むことになる。このため、切削部位にクーラ
ントが多量に入り込むことがなく、切削部位における空
気が流通する隙間が小さくならない。空気が流通する隙
間を確保できるのに伴い、内周刃砥石のブレード表裏面
の間で生じる差圧が小さくなり、吸着現象が軽減され、
内周刃砥石のコア及び切削部が振れることがなくなる。
この結果、内周刃砥石における切削部の切断位置が変位
ないし変動せず、結晶インゴッドは切断面が平坦な薄片
状に切断され、カーフロスも少なく、歩留まりが良くな
る。また、切削部の切断位置が安定するため、切削部は
寿命の長いものとなる。

【００１７】また、振れ検出手段により検出した前記内
周刃砥石の振れに基づいて、内周刃砥石のブレード表裏
面のそれぞれに噴射するガス流量を調整すれば、余剰の
クーラントが除去されつつ、さらに内周刃砥石の振れが
抑制されることとなり、内周刃砥石における切削部の切
断位置がより一層安定して、切断面の平坦精度が一層高
まる。

【００１８】また、ブレード面に対して傾斜してガスを
噴射すれば、内周刃砥石の振れを招くことなく、余剰ク
ーラントの除去を行うことができる。

【００１９】また、内周刃砥石の切断領域にガスを噴射
すれば、余剰クーラントの除去が確実となり、内周刃砥
石における切削部の切断位置が一層安定化する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２１】図１は、本発明の一実施例に係るスライシ
ングマシンの要部を示す斜視図、図２は、同実施例の制
御系を示す構成図、図３は、図１および図２に示される
エアーノズルを示す構成図であり、図５〜図７に示した
部材と同一部材には同一符号を付し、その説明は一部省
略する。

【００２２】図１に示すように、本実施例のスライシン
グマシンは、従来のスライシングマシンと同様に、偏平
なリング状コア１の内周縁に切削部２が設けられた内周
刃ブレード４を有している。この内周刃ブレード４は、
テンションヘッド５（図６参照）に取り付けられて、図
１中矢印Ｒで示す方向に約１５００ｒｐｍの速度で回転
駆動される。一方、結晶インゴットＷは、内周刃ブレー
ド４の開口部９に挿入され、図１中矢印Ｓで示されるコ
ア１に対して平行な方向に向けて移動される。これら内
周刃ブレード４の回転と、結晶インゴットＷの平行移動
とにより、結晶インゴットＷは、切削部２により薄片状
に順次切断される。

【００２３】また、スライシングマシンには、切削部位
Ｂよりも内周刃ブレード４の回転方向Ｒ上流側の位置
に、内周刃ブレード４の図中上下方向の両端面Ｕ、Ｄに
冷却ないし潤滑のためのクーラントＣ1 を供給する第１
クーラントノズル１１が設けられている。さらに、切削
部位Ｂよりも内周刃ブレード４の回転方向Ｒ下流側の位
置には、切削により発生した切粉を排出するためのクー
ラントＣ2 を供給する第２クーラントノズル１２が設け
られている。

【００２４】クーラントＣ1 、Ｃ2 としては、１５℃〜
２０℃程度の超純水、あるいは、この超純水に界面活性
剤を２〜５％程度添加したものなどが使用される。クー
ラントＣ1 の流量は、例えば、１００〜１５０ｃｃ／ｍ
ｉｎであり、クーラントＣ2の流量は、２００〜３００
ｃｃ／ｍｉｎである。

【００２５】特に、本実施例のスライシングマシンにあ
っては、内周刃ブレード４の回転方向Ｒに沿って、第２
クーラントノズル１２よりも下流側、かつ、第１クーラ
ントノズル１１よりも上流側の位置に、内周刃ブレード
４の上下面Ｕ、Ｄに沿って流れる余剰クーラントＣ1 、
Ｃ2 を除去するガスを噴射するガス噴射手段２０が設け
られている。噴射するガスとしては本実施例ではドライ
エアーＧを用いているが、噴射するガスは、ドライエア
ーＧに限定されるものではなく、例えば窒素ガスなどで
も良い。

【００２６】ガス噴射手段２０は、内周刃ブレード４の
上方に設けられた第１エアーノズル部２１と、内周刃ブ
レード４の下方に設けられた第２エアーノズル部２２
と、バッファタンクなどの供給源から各ノズル部に圧縮
ドライエアーＧを導く第１と第２の供給配管２３、２４
とを有している。図３にも示すように、第１と第２のエ
アーノズル部２１、２２は、ブレード４の半径方向に沿
って配置され、ブレード面Ｕ、Ｄに対向するように複数
の噴射口が形成されている。ドライエアーＧの噴射方向
は、ブレード面Ｕ、Ｄに衝突した噴流がブレード４の半
径方向外方に向けて流れるように、ブレード面Ｕ、Ｄに
対して傾斜している。噴射圧力は、０．５〜２．０ｋｇ
／ｃｍ^２Ｇである。

【００２７】図１に示すように、結晶インゴットＷの切
断中には、内周刃ブレード４全面のうち最内周に位置す
る切削部２から２点鎖線で示される円までの切断領域Ｅ
がインゴットＷの切削部位Ｂが入り込むことになるが、
この内周刃ブレード４の切断領域ＥにエアーＧを噴射す
るのが良い。

【００２８】図２に示すように、第１エアーノズル部２
１に接続された第１供給配管２３には第１流量調整弁２
５が設けられ、第２エアーノズル部２２に接続された第
２供給配管２４には第２流量調整弁２６が設けられてい
る。これら流量調整弁２５、２６の開度調整は、コンピ
ュータなどからなる制御部２７からの信号に基づいてな
されている。

【００２９】また、スライシングマシンには、内周刃ブ
レード４の振れを検出するためのブレードセンサ２８が
設けられている。このブレードセンサ２８は、非接触式
の変位計であり、例えば、渦電流式変位検出センサより
構成されている。ブレードセンサ２８は、例えば、切削
部位Ｂへの入口側位置にのみ、あるいは、切削部位Ｂの
出入口側位置の双方に配置されている。ブレードセンサ
２８から出力される検出信号は、制御部２７に入力され
ている。

【００３０】前記制御部２７は、ブレードセンサ２８か
らの検出信号に基づいて、第１と第２の流量調整弁２
５、２６の開度制御を行なう。例えば、制御部２７は、
ブレードセンサ２８からの検出信号により内周刃ブレー
ド４が基準位置から下方側に変位したことを検知した場
合には、第２流量調整弁２６の開度を大きくし、内周刃
ブレード４の下方位置に配置されている第２エアーノズ
ル部２２から噴射されるエアー流量を増加させる。逆
に、内周刃ブレード４が基準位置から上方側に変位した
ことを検知した場合には、第１流量調整弁２５の開度を
大きくし、内周刃ブレード４の上方位置に配置されてい
る第１エアーノズル部２１から噴射されるエアー流量を
増加させる。このように各ノズル部２１、２２から噴射
されるエアー流量を増減制御することにより、内周刃ブ
レード４の振れが抑制ないし修正される。

【００３１】次に、本実施例の作用を説明する。内周刃
ブレード４をテンションヘッド５に取り付ける場合に
は、反り、うねり等が生じないように、前記図５および
図６に示すように、コア１の外周コア部１ｂに開設され
た取付孔６、６…に固定ボルト７を挿通するとともにこ
の固定ボルト７近傍のコア１をプレスボルト８を用いて
加圧し、張り上げる。

【００３２】このようにしてテンションヘッド５に取り
付けられた内周刃ブレード４を回転し、シリコンインゴ
ッドＷをスライシングする場合には、切削部位Ｂへの入
口側では、第１クーラントノズル１１から内周刃ブレー
ド４の上下両端面Ｕ、ＤにクーラントＣ1 が供給され、
切断中のブレード４の冷却ないし潤滑が行なわれる。ま
た、切削部位Ｂの出口側では、第２クーラントノズル１
２から内周刃ブレード４の上下両端面Ｕ、Ｄにクーラン
トＣ2 が供給され、切削により発生した切粉の排出が行
なわれる。各クーラントノズル１１、１２から供給され
たクーラントＣ1 、Ｃ2 は、ブレード４の高速回転に伴
う遠心力によってブレード４の外方に向けて流れてい
る。

【００３３】一方、ガス噴射手段２０の第１と第２のエ
アーノズル部２１、２２からは、所定流量、所定圧力の
ドライエアーＧが内周刃ブレード４の上下両端面Ｕ、Ｄ
に噴射される。各ノズル部２１、２２から噴射されたド
ライエアーＧは、ブレード４の上下両端面に衝突した
後、ブレード４の半径方向外方に向けて流れる。このド
ライエアーＧの流れにより、図１および図３に１点鎖線
で示すように、クーラントＣ1 、Ｃ2 は、内周刃ブレー
ド４の切断領域Ｅから径方向外方に向けて吹き飛ばさ
れ、各エアーノズル部２１、２２が配置された部位で
は、内周刃ブレード４の切断領域Ｅ内に残存するクーラ
ントＣ1 、Ｃ2 の量が低減されることになる。したがっ
て、インゴッドＷの切削部位Ｂには、第１クーラントノ
ズル１１からのクーラントＣ1 のみが入り込むことにな
る。

【００３４】このため、図４に示すように、結晶インゴ
ットＷとブレード４上面との間、あるいは、ブレード４
下面と切り取られるウェーハとの間に多量に入り込むこ
とがなく、空気が流通する隙間Ｆは小さくならない。空
気が流通する隙間Ｆを確保できるのに伴い、ブレード４
の上面Ｕ側と下面Ｄ側との間で生じる差圧が小さくな
り、吸着現象が軽減され、内周刃ブレード４のコア１及
び切削部２が図中上下方向に振れることがなくなる。こ
の結果、内周刃ブレード４における切削部２の切断位置
が変位ないし変動せず、シリコンインゴッドＷから切断
面が平坦な薄肉のウェハを円滑にスライシングすること
ができ、切断面の平坦精度が著しく向上し、加工歪みも
低減する。また、カーフロスも少なく、歩留まりが良く
なる。

【００３５】更に、内周刃ブレード４は反り、うねり等
が少なくその切削部２の位置が安定することから、切削
部２ひいては内周刃ブレード４の寿命が長くなる。

【００３６】各エアーノズル部２１、２２からは、ブレ
ード面Ｕ、Ｄに対して傾斜してドライエアーＧが噴射さ
れているため、内周刃ブレード４の振れを招くことな
く、余剰クーラントＣ1 、Ｃ2 の除去を行うことができ
る。また、内周刃ブレード４の切断領域Ｆに対応してド
ライエアーＧが噴射されているため、余剰クーラントＣ
1 、Ｃ2 の除去が確実となり、切削部２の切断位置が一
層安定化する。

【００３７】本実施例のスライシングマシンでは、さら
に、制御部は２７、ブレードセンサ２８からの検出信号
に基づいて、内周刃ブレード４が基準位置から下方側あ
るいは上方側に変位したか否かを判別する。そして、制
御部２７は、ブレード４の変位方向およびその変位量に
応じて、第１と第２の流量調整弁２５、２６の開度制御
を行ない、各ノズル部２１、２２から噴射されるエアー
流量を増減制御している。例えば、内周刃ブレード４が
基準位置から下方側に変位した場合には、制御部２７
は、第２流量調整弁２６の開度を大きくし、内周刃ブレ
ード４の下方位置に配置されている第２エアーノズル部
２２から噴射されるエアー流量を増加させる。そして、
第２エアーノズル部２２から噴射されたドライエアーＧ
の動圧によって、ブレード４は、押し上げられ、基準位
置に復帰する。

【００３８】このように、余剰のクーラントＣ1 、Ｃ2
をブレード４の切断領域Ｅから除去するために噴射され
るドライエアーＧによって、内周刃ブレード４の振れを
より一層抑制ないし修正することができ、切削部２の切
断位置がより安定化し、切断面の平坦精度が一層向上
し、加工歪みも低減する。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、切削後に内周刃砥
石のブレード面に沿って流れるクーラントを除去するガ
スを噴射するガス噴射手段を有する本発明のスライシン
グマシンによれば、ブレード面に残留する余剰クーラン
トが除去されるので、内周刃砥石の表裏ブレード面の間
に差圧が生じることがなく、内周刃砥石のコア及び切削
部が振れることがない。このため、結晶インゴッドの切
断面の平坦精度が著しく向上し、加工歪みの低減を図る
ことができる。また、カーフロスも少なく歩留まりが向
上し、さらには内周刃砥石の切削部の位置が安定するこ
とから、切削部ひいては内周刃砥石は寿命の長いものと
なる。

【００４０】また、振れ検出手段により検出した内周刃
砥石の振れに基づいて、内周刃砥石の表裏ブレード面の
それぞれに噴射するガス流量を調整するようにした本発
明のスライシングマシンによれば、余剰のクーラントが
除去されつつ、さらに内周刃砥石の振れが抑制ないし修
正されることとなり、内周刃砥石における切削部の切断
位置をより一層安定化させることができ、切断面の平坦
精度や歩留まりなどが一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係るスライシングマシン
の要部を示す斜視図である。

【図２】 同実施例の制御系を示す構成図である。

【図３】 図１および図２に示されるエアーノズルを示
す構成図である。

【図４】 本発明のスライシングマシンによってインゴ
ットを切断している状態を示す要部断面図である。

【図５】 一般的なスライシングマシンで使用される内
周刃砥石を示す斜視図である。

【図６】 内周刃砥石をテンションヘッドに取付けた状
態を示す断面図である。

【図７】 従来のスライシングマシンにおける不具合例
を示す要部断面図

【符号の説明】 １…リング状コア ２…切削部 ４…内周刃ブレード（内周刃砥石） １１…第１クーラントノズル（クーラントノズル） １２…第２クーラントノズル ２０…ガス噴射手段 ２１…第１エアーノズル部（第１のガスノズル部） ２２…第２エアーノズル部（第２のガスノズル部） ２５…第１流量調整弁（第１の流量調整手段） ２６…第２流量調整弁（第２の流量調整手段） ２７…制御部（制御手段） ２８…ブレードセンサ（振れ検出手段） Ｂ…切削部位 Ｃ1 、Ｃ2 …クーラント Ｅ…切断領域 Ｇ…ドライエアー（ガス） Ｕ…上面（ブレード面） Ｄ…下面（ブレード面） Ｗ…シリコンインゴット（結晶インゴット）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏平なリング状コア(1) の内周縁に切削
   部(2) が設けられた内周刃砥石(4) を有し、この内周刃
   砥石(4) の回転により、結晶インゴット(W)を薄片状に
   切断するスライシングマシンにおいて、 前記内周刃砥石(4) により前記結晶インゴット(W) を切
   削する部位(B) にクーラント(C1)を供給するクーラント
   ノズル(11)と、 切削後に内周刃砥石(4) のブレード面(U,D) に沿って流
   れるクーラント(C1)を除去するガス(G) を噴射するガス
   噴射手段(20)と、を有することを特徴とするスライシン
   グマシン。
2. 【請求項２】 前記ガス噴射手段(20)には、内周刃砥石
   (4) の表裏のブレード面(U,D) のそれぞれに独立してガ
   スを噴射する第１と第２のガスノズル部(21,22) と、各
   ガスノズル部(21,22) から噴射されるガス流量を調整す
   る第１と第２の流量調整手段(25,26) とが設けられ、 さらに、前記内周刃砥石(4) の振れを検出する振れ検出
   手段(28)と、 この振れ検出手段(28)により検出した前記内周刃砥石
   (4) の振れに基づいて、前記流量調整手段(25,26) を作
   動させる制御手段(27)と、を有してなる請求項１記載の
   スライシングマシン。
3. 【請求項３】 前記ガス噴射手段(20)は、前記ブレード
   面(U,D) に衝突した噴流が内周刃砥石(4) の半径方向外
   方に向けて流れるように、前記ブレード面(U,D) に対し
   て傾斜してガス(G) を噴射してなる請求項１または請求
   項２に記載のスライシングマシン。
4. 【請求項４】 前記ガス噴射手段(20)は、内周刃砥石
   (4) の切断領域(E) にガス(G) を噴射してなる請求項１
   〜３のいずれかに記載のスライシングマシン。