JPH08103909A - 半導体結晶棒の切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切断面の加工歪層の低減、砥粒１個にかかる
負荷の軽減、切れ味の向上、刃全体の寿命及び直進性の
向上を達成できる半導体結晶棒の切断装置を提供するこ
とを目的とする 【構成】 リング状ブレード(1) の内周縁を覆うように
スライシング砥粒(Gs)を結合体(K) により固着し切削部
(2) を形成してなる内周刃(4) を有する半導体結晶棒の
切断装置において、前記スライシング砥粒の刃先高さ
(h) を揃えるツルーイング手段(T) を設けたことを特徴
とする半導体結晶棒の切断装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン等の半導体結
晶棒をスライシングするために使用される半導体結晶棒
の切断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、シリコン等の半導体結晶棒をス
ライシングし、薄肉のウェハとする切断装置には、種々
の形式のものがあるが、スライシング時の刃先の変位が
少なく、高価な半導体結晶棒からウェハを切り出した時
のカーフロスも少なく、歩留まりがよく、精密なスライ
シングもできる等という利点があることから内周刃スラ
イサーを使用したものが多用されている。

【０００３】この内周刃は、図５に示すように、外周が
剛性のあるテンションヘッド５にしっかりと取り付けら
れたリング状ブレード１の中心孔Ｏの周縁にスライシン
グ砥粒Ｇs を固着して切削部２とし、このブレード１を
回転することにより、中心孔Ｏ内に設けられた半導体結
晶棒Ｗを切削部２によりスライシングするものである。

【０００４】このブレード１は、ブレード外周部１ｂに
取付孔６，６…が開設され、これら取付孔６，６…に固
定ボルト７を挿通してテンションヘッド５に固定すると
ともにこの固定ボルト７近傍のブレード１をプレスボル
ト８を顕微鏡等を用いて加圧しつつ、張り上げることに
より行なう。この張り上げにより、ブレード１の反りや
うねり等が防止され、またブレード内周部１ａの中心孔
Ｏが精度のよい真円になるようにしている。

【０００５】この内周刃４のリング状ブレード１は、図
６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）であり、このブレー
ド内周部１ａに設けられた切削部２のスライシング砥粒
Ｇs は、粒度５０〜７０μｍという極めて微細なダイア
モンドからなり、これらスライシング砥粒Ｇs をブレー
ド内周部１ａに固着する結合体Ｋは、Ｎｉ等の電着層か
ら構成され、刃厚Ｂ1は０．２７〜０．３５ｍｍ、長さ
Ｌは３〜５ｍｍ程度である。

【０００６】スライシング作業は、このスライシング砥
粒Ｇs が数層しかない薄い切削部２により、通常、肉厚
が０．７〜１．０ｍｍ程度のウェハを多数枚切り出す作
業をいい、高価な半導体インゴットを加工するために、
精度よく、歩留まりよく行なう必要があり、しかも、ド
レッシングも定期的に、少ない回数で行なうことが好ま
しい。

【０００７】ここに、「ドレッシング」とは、一般に、
溶融アルミナ質（ＷＡ）あるいは炭化珪素質（ＧＣ）の
砥粒等が固着されたドレッサを、砥粒が結合体により取
り付けられた切削部に当てて、所定量切り込むことによ
り、結合体の層を削り取ったり、鈍化した砥粒を欠落さ
せたり、砥粒の突出量を増加させて、新規な切刃を創成
することをいう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ドレッシン
グによっても、スライシング砥粒の刃先高さｈを数μｍ
のオーダーで揃えることはできず、スライシング砥粒の
刃先高さｈもばらつき、この切削部２によりスライシン
グ作業を行なうと、切断面に深い加工歪が生じ、この加
工歪の深さのばらつきも大きくなる。

【０００９】さらに詳述すれば、ドレッシング後の切削
部２は、個々のスライシング砥粒Ｇs が結合体Ｋから突
出した刃先高さｈが均一な状態となってはおらず、単に
新規なスライシング砥粒Ｇs が結合体Ｋからアットラン
ダムに突出された状態となっている。仮に、切削部２の
内端面２a に刃先高さｈの高いスライシング砥粒が存在
しても、切断除去する部分であるため、半導体結晶棒Ｗ
の切断面Ｗa には何等の影響もない。しかし、切削部２
の上下面２b ，２c に刃先高さｈの高いスライシング砥
粒Ｇs が存在している状態でスライシングすれば、切断
面Ｗa に、切削部２の上下面２b ，２c より突出されて
いる後続の刃先高さｈの高いスライシング砥粒Ｇs が当
たり、マイクロクラック等の加工歪層Ｓ（図７参照）が
生じることになる。この切断面Ｗa は、後に半導体チッ
プの基礎となる極めて重要な面であるため、僅かなクラ
ックも付いてはならないが、前記加工歪層Ｓの実測値
は、２０μｍ〜５０μｍもあり、相当深く、ばらつきも
大きなものとなることがあり、スライス後の工程で、こ
の加工歪層Ｓを取り除く作業が必要となり、ウェハー製
造コストを押し上げる要因となっている。

【００１０】また、刃先高さｈが不均一となれば、スラ
イシング時に砥粒１個にかかる負荷も増大し、砥粒１個
当たりに大きな切削抵抗を生じ、砥粒も脱落しやすく、
切れ味が低下したり、また、刃全体としての切削抵抗も
増加し、刃全体の寿命も低下する。

【００１１】さらに、例えば、切削部２の上方側が大き
な切削抵抗となれば、切削部２は、図７に示すように、
下方側に逃げ、切削部２の下方側が大きな切削抵抗とな
れば、図８に示すように、上方側に逃げ、内周刃４の直
進性が損なわれる虞れもある。

【００１２】本発明は、上述した課題に鑑みてなされた
もので、切断面の加工歪層の低減、砥粒１個にかかる負
荷の軽減、切れ味の向上、刃全体の寿命及び直進性の向
上を達成できる半導体結晶棒の切断装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の半導体結晶棒の切断装置は、リング状ブレー
ドの内周縁を覆うようにスライシング砥粒を結合体によ
り固着し切削部を形成してなる内周刃を有する半導体結
晶棒の切断装置において、前記スライシング砥粒の刃先
高さを揃えるツルーイング手段と、このツルーイング手
段を駆動する駆動手段とを有することを特徴とする。

【００１４】前記ツルーイング手段は、前記切削部の上
下両面及び内端面に対応する作用面を本体に形成し、こ
れら作用面にツルーイング砥粒を固着したテーブル式ツ
ルーイング部材により構成したことを特徴とする。

【００１５】前記ツルーイング部材は、前記切削部の上
下両面及び内端面のそれぞれに対する切込み量が前記ス
ライシング砥粒１個の大きさの数分の１〜数十分の１程
度となるように前記駆動手段により駆動するようにした
ことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明によれば、ツルーイング手段を用いて内
周刃の突出したスライシング砥粒を削除し、砥粒の高さ
を揃えると、スライシングによる切断面に、不必要にス
ライシング砥粒が当たることはなく、この切断面に加工
歪層が生じることがなくなる。

【００１７】また、切削部全体がほぼ均等に半導体結晶
棒に当たって切削を行なうことになるので、砥粒１個に
かかる負荷が軽減され、切削部の切れ味も向上し、刃全
体の寿命が向上する。

【００１８】特に、切削部の上下における切削抵抗が均
等になれば、内周刃の直進性も向上し、カーフロスの低
減、反りやうねりの少ないスライシングが可能となる。

【００１９】前記ツルーイング手段をテーブル式ツルー
イング部材により構成すれば、切削部を一括してツルー
イングでき、ツルーイングの作業性が向上する。

【００２０】前記ツルーイング時の切込み量が、スライ
シング砥粒１個の大きさの数分の１程度とすれば、ツル
ーイングが確実にでき、ツルーイング作業性が向上する
のみでなくスライシング砥粒の損耗も少なく、切削部の
寿命も長くなる。

【００２１】

【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。図１は本発明に係る半導体結晶棒の切断装置の
一実施例を示す断面図、図２は図１の概略平面図、図３
は図１の要部拡大断面図、図４は本発明の他の実施例を
示す要部拡大断面図であり、図５〜８に示す部材と同一
部材には同一符号を付している。

【００２２】本実施例の半導体結晶棒の切断装置２０
は、内周刃スライシングマシンであり、ここで使用され
ている内周刃４は、ＳＵＳ材等からなるリング状ブレー
ド１を有し、このブレード１の中心孔Ｏ周辺に、スライ
シング砥粒Ｇs が結合体Ｋにより固着され、半導体結晶
棒Ｗをスライシングする切削部２とされている。

【００２３】また、外周ブレード部１ｂには、多数の取
付孔６，６…が開設され、この取付孔６，６…に固定ボ
ルト７が挿通されテンションヘッド５にしっかりと取り
付けられている。この固定ボルト７近傍には、プレスボ
ルト８が設けられ、この１本１本のプレスボルト８を締
めることによりブレード１にテンションを加え、反りや
うねり等のない、ブレード内周部１a の中心孔Ｏが真円
となるようにブレード１を張り上げている。

【００２４】ここに、半導体結晶棒の切断装置の寸法例
をあげると、結晶棒の外径が、１５２ｍｍ（６ｉｎｃ
ｈ）のものをスライシングする半導体結晶棒の切断装置
は、 中心孔Ｏの内径 ； ２４０ｍｍ リング状ブレードの外径 ； ６９０ｍｍ リング状ブレードの厚さＡ1 ； ０．１５ｍｍ 刃厚Ｂ1 ； ０．２７〜０．３５ｍｍ である。

【００２５】前記切削部２は、リング状ブレード１の内
周縁を覆うように、粒度５０〜７０μｍという極めて微
細なダイアモンドのスライシング砥粒Ｇs が、Ｎｉ等の
電着層からなる結合体Ｋにより固着されたものである。

【００２６】しかし、単にリング状ブレード１の内周縁
にスライシング砥粒Ｇs を結合体Ｋにより固着するのみ
では、スライシング砥粒Ｇs の刃先高さｈはばらつき、
均一な刃先高さｈを有する内周刃４とすることはできな
い。

【００２７】したがって、本実施例では、リング状ブレ
ード１の内周縁にスライシング砥粒Ｇs を結合体Ｋによ
り固着し、内周刃スライシングマシンに装着し、真円を
出すための張り上げ作業を行なった後に、スライシング
砥粒Ｇs の刃先高さｈを均一な高さに揃えるツルーイン
グ手段Ｔを設けている。

【００２８】このツルーイング手段Ｔは、図３に示すよ
うに、粒度１０〜１２５μｍ程度のダイヤモンドあるい
は立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）からなるツルーイング砥
粒Ｇt を結合体Ｋにより本体２１に固着したツルーイン
グ部材２２を、テンションヘッド５の近傍に設けられた
駆動手段Ｄに取り付けたものである。なお、前記駆動手
段は、精密であってかつ剛性の高いもの、例えば、ロボ
ットアーム等を使用することが好ましい。

【００２９】本実施例のツルーイング部材２２は、本体
２１の先端部に切削部２の上下両面２b ，２c 及び内端
面２a に対応する内面２１b ，２１c ，２１a を有する
断面コ字状に切り欠れたツルーイング部２３が形成さ
れ、このツルーイング部２３の内面２１b ，２１c ，２
１a にツルーイング砥粒Ｇt が結合体Ｋにより固着され
たものである。以下、このタイプのツルーイング部材を
テーブル式ツルーイング部材２２a と称す。

【００３０】このテーブル式ツルーイング部材２２a
は、内周刃の切削部２にツルーイング部２３が対向する
ようにセットされ、内周刃４を回転させている状態でツ
ルーイング部２３を当てると、切削部２の上下面２b ，
２c 及び内端面２a を一括してツルーイングすることが
できる。

【００３１】このテーブル式ツルーイング部材２２a
は、一括してスライシング砥粒Ｇs の刃先高さｈを均一
な高さに揃えるものであるため、このツルーイング部２
３の大きさは、内周刃４の切削部２の刃厚Ｂ1 と対応す
るようにしても構成しても良い。しかし、場合によって
は、内周刃４の切削部２の刃厚Ｂ1 よりも僅かに大きく
し、ツルーイング時に切込むようにしても良い。ただ
し、この切込み量は、既述したドレッサのように数１０
μｍという大きな切込み量ではなく、スライシング砥粒
Ｇs １個の大きさよりも小さい量、例えば、スライシン
グ砥粒Ｇs １個の大きさの１／２０〜１／５程度が好ま
しく、より好ましくは、１／１０程度である。

【００３２】次に、本実施例の作用を説明する。例え
ば、未使用の内周刃４のように、スライシング砥粒Ｇs
の刃先高さｈにばらつきがあり、均一な刃先高さｈとは
なっていないものに対しては、スライシング作業を行な
う前に、ツルーイングを施す。

【００３３】このツルーイングは、まず、ブレード１を
回転しつつ、テーブル式ツルーイング部材２２a を移動
し、ツルーイング部２３が内周刃４の切削部２に対応す
る位置にセットする。そして、このツルーイング部２３
を内周刃４の切削部２に向けて移動し、ツルーイング砥
粒Ｇt によりスライシング砥粒Ｇs の刃先高さｈの高い
もののみ（図３で斜線を施した部分）を摩耗、摩滅、欠
損あるいは欠落させる。なお、このテーブル式ツルーイ
ング部材２２a は、切削部２の上下両面２b ，２c 及び
内端面２a を一括してツルーイングできるので、作業性
も高いものとなっている。

【００３４】このツルーイングの結果、内周刃４のスラ
イシング砥粒Ｇs は、刃先高さｈがほぼ均一に揃う。

【００３５】これにより半導体結晶棒Ｗのスライシング
を行なうと、切削時に生じる切断面に、後続の切削部２
の上下両面より突出されているスライシング砥粒Ｇs が
当たることはなく、加工歪層Ｓの深さが低減される。ま
た、スライシング時に、切削部２がほぼ均等に半導体結
晶棒Ｗに当たり切削するので、スライシング砥粒Ｇs１
個にかかる負荷が軽減され、切削部２の切れ味も向上
し、刃全体の寿命も向上する。しかも、切削部２の上下
における切削抵抗が均等になり、内周刃４の直進性も向
上し、カーフロスの低減、反りやうねりの少ないスライ
シングが可能となる。

【００３６】また、半導体結晶棒Ｗから多数のウェハを
切り出すと、内周刃４の切削部２は、目詰りを起こした
りあるいはスライシング砥粒Ｇs の摩滅により切れ味が
低下することになるが、このような状態になると、ドレ
ッシングを行なうことが好ましい。

【００３７】ドレッシングすれば、結合体Ｋの層が削り
取られ、鈍化したスライシング砥粒Ｇs が欠落し、スラ
イシング砥粒Ｇs の突出量も増加することになるが、ス
ライシング砥粒Ｇs の刃先高さｈは再度ばらつきが生じ
ることになる。

【００３８】したがって、このドレッシング後にツルー
イングを行なう必要がある。この場合のツルーイング
も、前記同様にブレード１を回転し、テーブル式ツルー
イング部材２２a を切削部２に対応する位置にセットし
た後に、このツルーイング部２３を切削部２に向けて移
動する。

【００３９】しかし、前回のツルーイングにより切削部
２のカーフ厚さＢ1 は減少しているので、今回のツルー
イングは、ツルーイング部２３が切削部２を跨がるよう
にセットでき、このセット後にテーブル式ツルーイング
部材２２a のツルーイング部２３を上下方向に移動、つ
まり切り込ませて、ツルーイングを行ない、ドレッシン
グ後に生じたスライシング砥粒Ｇs の刃先高さｈの高い
スライシング砥粒Ｇsを摩耗、摩滅、欠損あるいは欠落
させる。

【００４０】ただし、このツルーイング部材２２a の移
動量、つまり切込み量は、砥粒１個の大きさの数分の１
〜数十分の１程度という小さなものとする。このような
小さな切込み量であれば、ツルーイング作業自体も簡単
でかつ迅速にでき、砥粒の損耗も少なく、切削部の寿命
も長くなる。

【００４１】この結果、内周刃４のスライシング砥粒Ｇ
s は、刃先高さｈがほぼ均一に揃うことになり、再度負
荷の少ない、切れ味の良い、直進性の優れたスライシン
グが可能となる。

【００４２】本発明は、上述した実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で、種
々変更することができる。例えば、前記実施例は、テー
ブル式ツルーイング部材２２a を使用したものである
が、本発明は、これのみに限定されるものではなく、図
４に示すように、円柱状あるいは円筒状の本体２１の外
周面にツルーイング砥粒Ｇt を固着して、これを回転さ
せることによってツルーイングを行なう棒状式ツルーイ
ング部材２２b であってもよい。このような棒状式ツル
ーイング部材２２b は、前記テーブル式ツルーイング部
材２２a に比し多少作業性が低下するもののツルーイン
グに伴う効果は同効である。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ツルーイ
ング手段により切削部側の砥粒の高さを揃えると、スラ
イシング時に切断面に生じる加工歪層が低減し、砥粒１
個にかかる負荷が軽減され、切削部の切れ味も向上し、
刃全体の寿命が向上する。特に、スライシング時に切削
部の切削抵抗が均等になり、スライサーの直進性も向上
し、カーフロスの低減、反りやうねりの少ないスライシ
ングが可能となる。

【００４４】また、ツルーイング手段をテーブル式ツル
ーイング部材により構成すれば、切削部を一括してツル
ーイングでき、作業性が向上する。

【００４５】さらに、ツルーイング部材の切込み量を砥
粒１個の大きさの数分の１〜数十分の１程度とすれば、
ツルーイング作業が簡単にかつ迅速にでき、砥粒の損耗
も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】 図１の概略平面図である。

【図３】 図１の要部拡大断面図である。

【図４】 本発明の他の実施例を示す要部拡大断面図で
ある。

【図５】 従来の半導体結晶棒の切断装置を示す断面図
である。

【図６】 図５の要部を示す断面図である。

【図７】 従来装置の切断状態を示す断面図である。

【図８】 従来装置の切断状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１…リング状ブレード、 ２…切削部、２
a …切削部の内端面、 ２b ，２c …切削
部の上下面、４…内周刃、 ２
１…本体、２１a ，２１b ，２１c …本体のツルーイン
グ面、ＧS …スライシング砥粒、 Ｇt …ツ
ルーイング砥粒、ｈ…スライシング砥粒の刃先高さ、
Ｋ…結合体、２２a …テーブル式ツルーイング部材、
２２b …棒状式ツルーイング部材、 Ｔ…ツルーイン
グ手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状ブレード(1) の内周縁を覆うよ
   うにスライシング砥粒(Gs)を結合体(K) により固着し切
   削部(2) を形成してなる内周刃(4) を有する半導体結晶
   棒の切断装置において、前記スライシング砥粒の刃先高
   さ(h) を揃えるツルーイング手段(T) と、このツルーイ
   ング手段(T) を駆動する駆動手段(D)とを有する半導体
   結晶棒の切断装置。
2. 【請求項２】 前記ツルーイング手段は、前記切削部
   (2) の上下両面(2b,2c) 及び内端面(2a)に対応するツル
   ーイング面(21b,21c,21a) を本体(21)に形成し、これら
   ツルーイング面にツルーイング砥粒(Gt)を固着したテー
   ブル式ツルーイング部材(22a) を有する請求項１に記載
   の半導体結晶棒の切断装置。
3. 【請求項３】 前記ツルーイング部材は、前記切削部の
   上下両面及び内端面のそれぞれに対する切込み量が前記
   スライシング砥粒１個の大きさの数分の１〜数十分の１
   程度となるように前記駆動手段により駆動するようにし
   たことを特徴とする請求項２に記載の半導体結晶棒の切
   断装置。