JPH07308916A - スライシングマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スライシング中のスラッジを効率良く除去
し、平坦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。 【構成】 ブレード切削部２の上下に設けられた液体噴
射ノズル１０から、高圧の液体を切削部２に吹き付ける
ことを特徴とするスライシングマシン。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体インゴットをウ
ェーハ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】スライシングマシンは、例えばシリコン
インゴットなどの単結晶インゴッドをスライスし、薄肉
のウェーハを得るための装置であり、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などその切断
形態によって、各種のものがある。各装置においてそれ
ぞれ特徴があるが、内周刃砥石によるものは、刃先の変
位が少なく、精密なスライシングが可能となるため、ス
ライシングマシンとして多用されている。

【０００３】この内周刃砥石（以下、ブレードという）
は、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７に示すように、肉厚Ａ１
が約０．１５ｍｍという極めて薄肉の金属製で、例えば
ＳＵＳ材など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、インゴッドＷをスライシングし
て得られるスライス後のウェーハ厚は、通常、０．７〜
１．０ｍｍ程度である。

【０００４】このコア１は、図８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、図９に示すよう
に、粒度５０〜７０μｍという極めて微細なダイアモン
ド３ａをＮｉなど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】このブレード４は、図８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…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。なお、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、ブレード４における切削部２の図中
上下方向の両側面及び内周面に冷却ないし潤滑のための
クーラント（冷却水）を供給するノズルＮが、切削部２
に近接するように設けられている。

【０００７】そして、インゴットＷを切断する際には、
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、インゴットＷは、ブレード４の開口部９に挿
入され、図８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。これらブレード４の回転と、イ
ンゴットＷの平行移動とにより、インゴットＷは、切削
部２によりウェーハに順次切断される。インゴットＷの
切断中には、ノズルＮより、ブレード４の両側面及び内
周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】しかしながら、従来の
内周刃スライシングマシンにおいては、ブレードに供給
しているクーラントは、ブレード付近でほぼ大気圧の状
態で、１方向から緩やかに供給されている。このため、
このクーラントによる切粉の排出能力が低く、切削部２
のダイヤモンド砥粒層３に入り込み、目詰りを起こし、
徐々に切れ味が低下し、また、ブレード自体の寿命も低
下する。ブレードの切れ味が悪くなると切断抵抗が大き
くなりブレードの回転方向の直進性が悪くなって、切断
しているウェーハの平坦度が悪化し、歩留まりが悪くな
るといった問題があった。また、切削部に切粉や欠落し
たダイヤモンドが残っていると、インゴットの切断面や
ウェーハに傷を付けてしまう恐れもある。

【０００９】そこで、本発明は、このような従来技術の
問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、
ブレード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
供することにある。

【００１０】

【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
けられたブレードを有し、このブレードの回転により、
インゴットをウェーハに切断するスライシングマシンに
おいて、前記切削部に、液体を吹き付ける液体噴射ノズ
ルと、該液体噴射ノズルに供給する液体の供給圧力を変
更するための液供給圧力変更手段と、を有し、前記液体
噴射ノズル先端での液噴出圧力が３．２〜２０ｋｇ／ｃ
ｍ² Ｇであることを特徴とするスライシングマシン。

【００１１】また本発明は、前記スライシングマシンに
おいて、前記ブレードの側面に対向するように設けられ
た前記ブレードの板厚方向の変位を検出するブレード変
位検出手段と、該ブレード変位検出手段が検出したブレ
ードの変位に応じて、前記液供給圧力変更手段を制御す
る液供給圧力制御手段と、を有することを特徴とするス
ライシングマシンである。

【００１２】さらに本発明は、前記液体噴射ノズルは、
少なくとも２個有し、各々の液体噴射ノズルを前記切削
部に対して対称な位置に配置したことを特徴とするスラ
イシングマシンである。

【００１３】

【作用】上述のように構成された本発明は、液体噴射ノ
ズルの液噴出圧力を３．２〜２０ｋｇ／ｃｍ² Ｇとし
て、高圧力で液体を切削部に吹き付けることにより、ブ
レード上の切粉や欠落したダイヤモンドなどを吹き飛ば
し、切削部の切れ味の低下を防止するものである。

【００１４】また本発明は、高圧の液体を吹き付けるこ
とにより、ブレードが変位した場合に、このブレードの
変位や面振れをブレード変位検出手段によって検出し、
これを液体供給圧力制御手段によって、液供給圧力変更
手段に伝えフィードバックして、液体の噴射圧力を制御
し、ブレードの変位や面触れを防止する。また、液体噴
射ノズルを切削部に対して対称な位置に設けることによ
り、切削部両側から均等な圧力で液体を吹き付けること
ができ、液体の吹き付けによるブレードの変位や面振れ
を防止できる。

【００１５】

【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。なお、前述した従来技術と同じ機能の部材につ
いては同一付号を付し、その説明を省略した。

【００１６】図１は、本発明の一実施例に係るスライシ
ングマシンの概略縦断面図、図２は、図１に示されるス
ライシングマシンの平面図である。

【００１７】本実施例のスライシングマシン２０は、図
１及び図２に示すように、ブレード４の切削部２に、そ
の上下斜め方向から液体を噴射する噴射ノズル１０ａお
よび１０ｂを設けたものである。そして、この噴射ノズ
ル１０ａおよび１０ｂのブレード４半径方向近傍に変位
センサ１１が設けられている。

【００１８】なお、その他の構成は従来と同様であり、
インゴット切り込み入口近傍には、クーラント供給用ノ
ズルＮも設けられている。また、ブレード４の回転は、
図２のＡ方向に一体となって回転し、インゴットＷは図
示しない支持部に固着されており、反対側の下端部がブ
レード４の開口部９に挿入され、図２のＢ方向に平行移
動することにより薄片状のウェーハに切断される。

【００１９】本実施例において、噴射ノズル１０ａおよ
び１０ｂは、図３に示す部分拡大図のように、ブレード
４の切削部２に対して、上下斜め方向から均等な圧力で
液体が吹き付けられるように、２つの噴射ノズル１０ａ
および１０ｂが治具３０によって固定され、それぞれ独
立の配管３１および３２から液体が供給される。取付角
度αは、ブレード４面に対し３０〜４５度として、上下
対称位置に設けている。吹き付ける液体としては、例え
ば純水や界面活性剤入りの洗浄水などである。

【００２０】ブレード変位検出手段としての変位センサ
１１は、噴射ノズル１０ａおよび１０ｂの近傍でブレー
ド４の側面に対向するように側面から数ミリ離れた位置
に設置されている。この変位センサとしては、例えば、
渦電流式変位センサや、容量式変位センサなど、被測定
物とセンサとの間に被導電体である水や切粉などのスラ
ッジがあっても導電性であるブレードの変位を測定する
ことができるものが好ましい。なお、本実施例において
は渦電流式変位センサを用いている。

【００２１】図４は、本実施例のスライスマシンにおい
て、噴射圧力の制御を変位センサ１１によるブレードの
変位からフィードバックして制御するための装置構成を
示すブロック図である。

【００２２】図示するように本実施例においては、噴射
ノズル１０ａおよび１０ｂへの液体を供給する配管３１
および３２に、それぞれ液供給圧力変更手段である圧力
制御バルブ４１および４２が設けられており、２つの噴
射ノズル１０ａ、１０ｂの噴出圧力をそれぞれ個別に変
更できるようになっている。そして、変位センサ１１
が、ブレード４の変位を検知すると、液供給圧力制御手
段であるコンピュータ５０がブレード４の変位を補正す
るように圧力制御バルブ４１および４２に指示し、噴射
ノズル１０ａおよび１０ｂからの液噴射によるブレード
の変位を防止している。すなわち、変位センサ１１がブ
レード４が上に変位したことを検知すると、コンピュー
タ５０が、上側の噴射ノズル１０ａへの液体供給圧力を
強く（または下側噴射ノズル１０ｂへの液体供給圧力を
弱く）するようにバルブ４１を開く（またはバルブ４２
絞る）ように指示し、逆にブレード４が下に変位したこ
とを検知すると、下側噴射ノズル１０ｂへの液体供給圧
力を強く（または上側の噴射ノズル１０ａへの液体供給
圧力を弱く）するようにバルブ４２開く（またはバルブ
４１絞る）ように指示することによって行う。

【００２３】以下、本実施例のスライシングマシン２０
による切削部２のクリーニング効果を確認する実験例を
説明する。

【００２４】実験は下記条件により純水を噴射させた。
この純水の供給は、噴射ノズル先端より２ｍ離れた位置
にポンプを設置し、内径６ｍｍのチューブ配管によって
導かれたものであり、噴射ノズル先端のノズル直径は
１．０ｍｍである。下記条件中、液供給圧力および流量
は、ポンプ出口部分に設けた圧力計および流量計の読み
である。なお、ブレード４の回転速度は１５００ｒｐｍ
である。

【００２５】条件１：液供給圧力３．５ｋｇ／ｃｍ
² Ｇ、ノズル噴射口の直径０．３ｍｍ、流量（２つの噴
射ノズルの合計）２５０ｍｌ／ｍｉｎ、 条件２：液供給圧力６．０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、ノズル噴射
口の直径０．３ｍｍ、流量（２つの噴射ノズルの合計）
４００ｍｌ／ｍｉｎ、 条件３：液供給圧力１０．０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、ノズル噴
射口の直径０．３ｍｍ、流量（２つの噴射ノズルの合
計）４８０ｍｌ／ｍｉｎ、 上記各条件による実験の結果は、いずれも良好なクリー
ニング効果のあることがわかった。しかしながら、さら
に条件を変えて、液流量を６００ｍｌを越えて大きな流
量を供給し、吹き付けたところ、ブレードの回転そのも
のに影響を与え、回転バランスが取れなくなることが判
明した。

【００２６】したがって、噴射ノズル先端での液噴出圧
力は、上記実験の圧力計とノズル先端までの圧力損失を
約０．３ｋｇ／ｃｍ² Ｇであるので、上記実験結果から
約３．２ｋｇ／ｃｍ² Ｇ以上あれば十分なクリーニング
効果があることがわかる。上限に付いては、２０ｋｇ／
ｃｍ² Ｇ程度を越えると、ノズル直径にもよるが、液供
給量が６００ｍｌを越えてしまうので、現状のスライシ
ングマシンでは、ブレードの回転に影響を与える恐れが
あるので好ましくない。ただし、液流量が６００ｍｌを
越えた場合にブレードの回転が悪くなるのは、ブレード
上下面に付着している液体によって、ブレードの重量が
増し、また、ブレードが非常に薄くつくられているため
に液体に重さによってそのバランスが崩れるために起こ
るので、例えば、ブレード上下面に付着する液体を排出
するための排気装置を改良することにより、ブレードに
付着した切粉を急速に排出できるようにすれば、さらに
高圧力高流量によって実施しても良いが、高圧力高流量
によるクリーニング効果のさらなる向上は、上記実験結
果からは認められないし、そのための設備投資によるコ
ストアップを考慮すると不必要に高圧高流量とする必要
はない。よって、噴射ノズル設置のための配管の耐久性
も考慮した場合、上記実験に用いた配管の耐久性から
（高圧の液を供給するためには配管に耐久性の高い設備
が必要となる）、液噴出圧力は、３．２〜１２ｋｇ／ｃ
ｍ² Ｇ程度が最も好ましい。

【００２７】この実験の際の噴射ノズルからの液吹き付
けによるブレードの面振れは、上下の斜め方向から均等
に噴射しているために、０．２μｍ以内である。

【００２８】なお、上述したものは本発明の一実施例で
あり、本発明は特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱する
ことなく、種々変更することができる。例えば、図５に
示すように、噴射ノズルを一か所につき３つ（１０ａ、
１０ｂ、１０ｃ）設けて、切削部先端をより効果的に噴
射液によりクリーニングしたり、また、逆に、切削部先
端にブレード面と平行なもの（図５における１０ｃ）の
みとしてもよい。なお、図５中付号３３は、噴射ノズル
１０ｃ用の配管である。さらに、液体を高圧で吹き付け
るために、圧力補助手段として高圧ガスを液体と一緒に
送り、気液混合体として吹き付けてもよい。

【００２９】また、ブレード円周での取付位置について
も、上記実施例のように、インゴット切り込み位置に対
向する位置に限られるものではなく、例えば図６に示す
ように、インゴットの切り込み出口側近傍（図６中の付
号１０）としてもよいし、一か所ではなく、数箇所に複
数取り付けてもよい。さらにまた、上記実施例は、縦型
のスライシングマシンであるが横型のものとすることも
可能であり、切断される材料もシリコンインゴットに限
定されるものではなく、化合物半導体インゴットや、半
導体に限らずガラス、セラミックなどにも適用できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスライシ
ングマシンにおいては、高圧の液体をブレード切削部に
吹き付けて、切粉や欠落したダイヤモンドを吹き飛ばす
ことにより、これら切粉や欠落したダイヤモンドなどの
排出性が向上する。このため、刃先の切れ味劣化が少な
く、ウェーハの平坦度が向上し、また、ブレードの寿命
も長くなる。

【００３１】さらに、高圧の液体を吹き付けることのよ
って、ブレードを効率よく冷却することができるので、
ブレードの摩擦熱による温度上昇を抑え、ブレードの熱
変形を防止することができ、ウェーハの平坦性が向上す
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
の概略縦断面図、

【図２】 図１に示されるスライシングマシンの平面
図、

【図３】 この実施例の噴射ノズル部分の拡大断面図、

【図４】 この実施例の噴射圧力制御を行うための装置
構成を示すブロック図、

【図５】 他の噴射ノズルの構成を説明するための断面
図、

【図６】 他の噴射ノズルの位置を説明するための平面
図、

【図７】 ブレードを説明するための概略斜視図、

【図８】 従来のスライシングマシンの概略縦断面図、

【図９】 ブレード切削部の拡大図。

【符号の説明】

１…リング状コア、 ２…切削部、 ４…ブレード、 １０…噴射ノズル、 １１…変位センサ、 ４０…ポンプ、 ４１…圧力制御バルブ、 Ｎ…クーラントノズル、 Ｗ…インゴット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏平なリング状コアの内周縁に切削部が
   設けられたブレードを有し、このブレードの回転によ
   り、インゴットをウェーハに切断するスライシングマシ
   ンにおいて、 前記切削部に、液体を吹き付ける液体噴射ノズルと、 該液体噴射ノズルに供給する液体の供給圧力を変更する
   ための液供給圧力変更手段と、を有し、 前記液体噴射ノズル先端での液噴出圧力が３．２〜２０
   ｋｇ／ｃｍ² Ｇであることを特徴とするスライシングマ
   シン。
2. 【請求項２】 前記スライシングマシンにおいて、 前記ブレードの側面に対向するように設けられた前記ブ
   レードの板厚方向の変位を検出するブレード変位検出手
   段と、 該ブレード変位検出手段が検出したブレードの変位に応
   じて、前記液供給圧力変更手段を制御する液供給圧力制
   御手段と、を有することを特徴とする請求項１記載のス
   ライシングマシン。
3. 【請求項３】 前記液体噴射ノズルは、少なくとも２個
   有し、各々の液体噴射ノズルを前記切削部に対して対称
   な位置に配置したことを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載のスライシングマシン。