JPH079611Y2 - 半導体ウエハの切断保持機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、半導体ウエハの切断保持機構に関する。

さらに詳しくは、高速回転する内周型切断刃を有する切
断装置により厚み巾の略中央部から半導体ウエハを切断
する際に、半導体ウエハを保持する半導体ウエハの切断
保持機構に関する。

［従来の技術］ 半導体ウエハの厚み巾の中央部より二分割する技術に関
連しては、実公昭57-59304号の中の内周式カライシング
マシンにおいて、長さ15mmのインゴットをインゴットブ
ロックに取り付け、厚さ3.5mmのウエハ３層にスライス
する方法が開示されており、一般的長さのインゴットを
インゴットブロックに取り付け、先端より順次ウエハに
スライスしていく場合と基本的には同様であるが、イン
ゴットブロックの交換が容易で効率的な生産方式をとっ
ている。

しかしながら、ワーク（１枚のウエハ）の保持機構は１
本のインゴットでは、その重量、形状が全く異なる上、
枚葉式に切断するにはウエハの供給、回収の容易な自と
異なった機能、形態が要求され従来の内周式スライシン
グマシンのものでは不十分である。

特に、内周刃に対する主吸着盤の平行度出しの切断角度
設定機構としては、例えばインゴットから半導体ウエハ
をスライスする際に使用される所謂角度直読方式の「チ
ルチング装置」が知られているが、本考案が対象とする
シリコン単結晶の損失低減等を指向して、トランジスタ
等のディスクリート用基板製造等の際に、インゴットか
らスライスされた半導体ウエハを所要の不純物拡散後さ
らに厚み幅の中央部から正確に２分割に切断するという
目的にはウエハ吸着盤を内周刃と平行に精密に設定し得
ず、正確に２分割することができないという不具合（お
互いにウエハが「斜」に切断されてしまう）を有してい
る。この為、切断角度を精密に設定するこの出来る機
構、装置の開発が要求されているという技術的背景があ
る。

［考案が解決しようとする課題］ 前述した従来の切断角度設定装置である「チルチング装
置」、角度直読方式で副尺を利用して「分」単位程度の
角度調整しか行うことが出来ず、仮に幾分の誤差を含ん
だとしてもインゴットよりのウエハの切断に関しては、
ウエハが連続して切断されていく限りその切断されるウ
エハの厚さにバラツキには無関係で、一切影響を与える
ことはないが、１枚の半導体ウエハをその厚み巾の中央
部で二分割切断するという場合には分割されるウエハの
厚みがお互いに「斜」で夫々異なるという問題を生じ
る。

更に、他の技術分野などで利用されている特殊な角度設
定機構を採用することも試考されるが、設備面、操作面
等で問題点を有している。

本考案はこのような技術的背景、問題点を考慮してなさ
れたもので、ウエハ１枚毎の連続的加工（枚葉式）をす
るためにウエハの供給回収装置と連係動作が容易で、且
つ半導体ウエハの切断角度（内周刃との平行度）を精密
に調整設定可能な機能等を有する半導体ウエハの軽量化
された切断保持機構を提供することを課題とする。

［課題を解決するための手段］ 前述の課題を解決する為、本考案に係る半導体ウエハの
切断保持機構は、シリコン半導体ウエハを内周刃でその
厚み巾の中央部より枚葉式に２分割に切断する装置にお
ける切断されるシリコン半導体ウエハを吸着盤により保
持する保持機構であって、前記吸着盤を切断中ウエハを
保持しつづける主吸着盤と切り落される側のウエハを少
なくとも切断終了前に保持する反対側に位置する補助吸
着盤とで構成し、その主吸着盤は切断機構の切断作用面
に対して直交する支持体とベースに対し回転可能に連結
された支持部材を介して吸着盤中心を含む垂直２平面内
に配設された２本の回転軸で支承し、且つ前記支持体及
び支持部材における夫々の回転軸を中心として主吸着盤
側とは反対側の端末に主吸着盤の平行度調整のための垂
直変位を測定する測定端子用部材を取り付けると共に、
その測定端子用部材の測定面は主吸着盤の中心を通って
夫々の回転軸軸芯を含む平面内に設け、更に補助吸着盤
は主吸着盤に対して相対的にその面間を縮小、拡大する
駆動部を有することを特徴とする。

［作用］ 前述の手段によると、ポーラスなセラミックス等の材質
で作成された主吸着盤は、その真空力により切断中ウエ
ハを強固に保持し、切断抵抗（100φ数kgともいわれ
る）によるウエハのズレ等なく切断を遂行し得、この主
吸着盤に相対し駆動部を有して相対的しその面間を縮
小、拡大できる補助吸着盤は切り落される側のウエハを
少なくとも切断終了前にその面間を縮小し、吸着保持し
内周刃よりのウエハ切り飛ばしを防止し得ると共にその
面間を拡大し、保持した２枚のウエハをウエハ供給、回
収機構に容易に引き渡し得ると共に切断されるウエハの
加工精度確保のための主吸着盤の内周刃に対する平行度
出しは、お互いに直交する方向の２回転軸を中心とし
て、主吸着盤側と反対側に、望ましくは同等以上の距離
をおいて設けられた測定端子用部材の垂直変位を他の検
出器により測定することにより、微小角調整が極めて精
度よく遂行することができる。

［実施例］ 以下、本考案に係る半導体ウエハの切断保持機構の実施
例を図面に基いて説明する。

この実施例では、いわゆる横型切断構造からなるものを
示してある。

この実施例の吸着盤１は、ポーラスなセラミックス等の
多孔質材またはリングパターン状の吸着溝が刻設され表
面が硬化処理された金属材等で全体が円盤形に形成さ
れ、その吸着面が２μ以下程度に精密に平坦加工処理さ
れている。

この主吸着盤（以下、吸着盤）１は、金属材でリング形
に形成された台座２に接着剤で嵌合接着する等により固
定されている。また、この台座２は支持体（以下、台座
支持体）３にボルト４で着脱自在に取付けられるように
なっており、径の異なる半導体ウエハＷに対応すること
ができるように吸着盤１、台座２を一体的に交換するこ
とができるようになっている。

台座支持体３は、先端部に環状の台座受溝3aを有し、後
端部に板形の支承部3bを有している。さらに、この支承
部3bには、中央部付近に回転軸９が配設され、吸着盤１
とは反対側となる後端に測定端子用部材3dがボルト3eで
固定されている。

第１図において吸着盤中心，回転軸の軸心，測定端子用
部材3dの測定面は同一の平面内に配設されている。

これ等吸着盤１、台座２、台座支持体３が組付けられる
と、吸着盤１の背面、台座２の内面、台座支持体３の台
座受溝3aによって囲繞される間隙である真空チャンバ５
が形成され、吸着盤１に対するクッション構造が具備さ
れることになる。なお、この真空チャンバ５には台座支
持体３側に導通管６が連通しており、この導通管６は図
示しない真空ポンプに接続している。

また、これ等吸着盤１、台座２、台座支持体３の組付け
は、支持部材７を介してベース８に固定され、切断機構
に内周型切断刃10に吸着盤１が対面するようになってい
る。

支持部材７は、水平部材7aと垂直部材7bとを有する逆Ｔ
字形に形成され、水平部材7aがベース８に当接し垂直部
材7bが前記台座支持体３に当接している。この垂直部材
7bには台座支持体３と回転軸９とが吸着盤１を回転自在
に支承している。また、この垂直部材7bには微少送りネ
ジ11が取付けられており、この送りネジ11は台座支持体
３の測定端子用部材3dに当触し、平行度調整のための微
少角度変化が測定点Ａにおけるインジケータによる垂直
な変位に精度よく変換できるようになっている。平行度
調整後、この垂直部材7bは、ロックボルト12によって台
座支持体３を固定できるようになっている。一方、水平
部材7aには、略中央に軸孔7dが開孔され、吸着盤１とは
反対側になる後端に台座支持体３の測定端子用部材3dと
同様な構造の測定端子用部材7eがボルト7fで固定されて
いる。

第２図において吸着盤中心，回転軸13の軸心，測定端子
用部材7eの測定面は同一平面内に配設されている。

ベース８は、平盤形に形成され、支持部材７の水平部材
7aの軸孔7dと同径の軸孔が開孔され、この軸孔には支持
部材７の水平部材7aの軸孔7dと共通する回転軸13が挿通
され、この回転軸13で水平部材7aさらには支持部材７全
体を第１図紙面に垂直な平面内で回転自在に支承してい
る。なお、この回転軸13の軸線は、切断機構の内周型切
断刃10の切断作用面と平行であり、前記回転軸９の軸線
とは直交している。また、このベース８には前記送りネ
ジ14が取付けられており、この送りネジ14は支持部材７
の水平部材7aの測定端子用部材7eに当触し平行度調整の
ため微少角度変化が測定点Ｂにおけるインジケータによ
る垂直な変位に精度よく変換できるようになっている。
平行度調整後、ベース８は、ロックボルト15によって水
平部材7aさらには支持部材７全体を固定できるようにな
っている。

なお、このベース８には、位置送り機構の送り軸20と切
断送り機構とが直結している。この位置送り機構は第１
図に示す如く、送り軸20とモータ21とにより切断送り機
構22の案内面22aに滑動しているベース８を移動させる
よう構成され、その送り軸20の回転により切断機構の内
周型切断刃10の切断作用面に対して直交方向への移動駆
動を行ない、吸着盤１に保持された半導体ウエハＷの厚
み巾の中央部を前記切断作用面に割出したり、吸着盤１
に対する半導体ウエハＷの供給、回収のため吸着盤１を
切断機構の内周型切断刃10から退避（リトラクト）させ
たりするものである（具体的動作については、参考とし
て同一出願人の特願平1-224909号，同1-285287号）。ま
た、切断送り機構は、切断機構の切断作用面に対して平
行方向への移動駆動を行ない、吸着盤１に保持された半
導体ウエハの切断送りを行なうものである。

また、第２図に示される吸着盤１と対向する補助吸着盤
16は、エアシリンダ等により駆動され半導体ウエハＷの
切終り時にその面間（吸着盤１の表面と補助吸着盤16の
表面との間隔）を縮小し半導体ウエハＷの反対側面を保
持し、ウエハの切飛ばしを防ぎ、また２分割切断を終了
した半導体ウエハＷの回収時には前記した吸着盤１と補
助吸着盤16との面間を拡大し回収を容易にするものであ
る（参考として同一出願人の実願平1-143312号）。

このように、両回転軸９、13を夫々中心として、ベース
８に対して支持部材７を回動し支持部材７に対して吸着
盤１（台座支持体３）を回動することにより、直交する
２方向での平行度の調整（吸着盤１即ち半導体ウエハＷ
の切断機構の内周型切断刃10の切断作用面に対する平行
度（切断角度））を測定端子用部材の垂直変位を検出し
て容易に行うことができる。この調整では直交する２方
向での平行度の調整からなるため微調整が可能であり、
支持部材７に対する吸着盤１（台座支持体３）またはベ
ースに対する支持部材７の回動という２部材間の相対移
動であり、かつ、測定用端子部材3d、7eを利用するもの
であるため操作が容易である。また、半導体ウエハＷの
供給回収を進行させる供給回収装置との連係動作が位置
送り機構により吸着盤を切断刃から回避した位置で吸着
盤１との間で調整が行なわれることになるため、切断加
工装置全体の機構も容易に構成することができ、また半
導体ウエハＷの供給回収を効率的に行なわせることがな
い。

なお、第１図において、半導体ウエハＷの径をＤとし、
半導体ウエハＷの厚み巾の中心線と回転軸９の軸中心と
の間隙をA₁とし、回転軸９の軸中心と測定用端子部材3d
の測定点Ａとの間隔をA₂とし、Ｄ＝A₁＝A₂であれば、
今、第３図に示すように、平行度調整前に比較的厚いテ
ストウエハを切断刃の軌跡がより正確に示される様、極
めて低速で切断したときの切断開始点及び終了点での厚
さの差をダイヤルゲージ等の読みでδ（単位：ミクロ
ン）とすると、測定点Ａにおける調整すべきダイヤルゲ
ージ等の読みもちょうどδに一致することになる。な
お、測定点Ｂに対するB₁、B₂についても同様である。

以上、図示した実施例の外に、内周型切断刃10の切断作
用面と吸着盤１の半導体ウエハＷの保持面との位置関係
を変更した縦型切断構造、斜型切断構造からなる実施例
とすることも可能である。

［考案の効果］ 以上のように本考案に係るは半導体ウエハの切断保持機
構は、半導体ウエハを保持する吸着盤が切断機構の切断
作用面に対して２方向においてその切断角度を調整する
ことができ、この２方向を組合せることで吸着盤が切断
機構の切断作用面に対する全方向で高精度の調整が可能
となり、半導体ウエハを厚さバラツキのより小さな精度
の良いウエハの切断が可能となる。因って、厚み巾の中
心線に対して線対称的材質特性を有するシリコン半導体
ウエハには非常に有用である。

そして、主吸着盤に相対して配設されている補助吸着盤
は駆動部を有してウエハの２分割切断終了前に前記主吸
着盤との間隔を縮小して切り落とされる側のウエハを吸
着保持するため、内周刃によるウエハの切り飛ばしを完
全に防止することができると共に、主吸着盤との間隔を
広げることで２分割切断を完了したウエハ２枚の回収の
ため、別機構であるウエハ供給、回収機構との連係動作
を容易にし、１枚の半導体ウエハを厚み巾の中央部で２
分割切断するという特異な加工形態に十分対応すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る半導体ウエハの切断保持機構の実
施例を示す正面図、第２図は第１図の平面図、第３図は
半導体ウエハのテストウエハにおける切断開始点と終了
点との厚さの差を示す図である。 図中 １……吸着盤 ３……台座支持体、3d……測定用端子部材 ７……支持部材、7d……測定用端子部材 ８……ベース 9,13……回転軸 10……内周型切断刃 Ｗ……半導体ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−318128（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−86503（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−145726（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−81638（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−13112（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭63−9965（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭57−59304（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコン半導体ウエハを内周刃でその厚み
   巾の中央部より枚葉式に２分割に切断する装置における
   切断されるシリコン半導体ウエハを吸着盤により保持す
   る保持機構であって、前記吸着盤を切断中ウエハを保持
   しつづける主吸着盤と切り落される側のウエハを保持す
   る反対側に位置する補助吸着盤とで構成し、その主吸着
   盤は切断機構の切断作用面に対して直交する支持体とベ
   ースに対し回転可能に連結された支持部材を介して吸着
   盤中心を含む垂直２平面内に配設された２本の回転軸で
   支承すると共に、且つ前記支持体及び支持部材における
   夫々の回転軸を中心として主吸着盤側とは反対側の端末
   に主吸着盤の平行度調整のための垂直変位を測定する測
   定端子用部材を取り付けると共に、その測定端子用部材
   の測定面は主吸着盤の中心を通って夫々の回転軸軸芯を
   含む平面内に設け、更に補助吸着盤は主吸着盤に対して
   相対的にその面間を縮小、拡大する駆動部を有すること
   を特徴とするシリコン半導体ウエハの保持機構。