JPH0994821A - スライシング装置におけるワーク切断抵抗検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単且つ低廉な構造で、ワークの切断抵抗を
正確に検出する。 【解決手段】 回転駆動されるブレード１０の内周刃１
１によるワーク３０の切断中、ブレード１０の表面温度
もしくは切断部位近傍のワーク３０の温度を検出する。
この検出温度の変化に基づき、ワーク３０の切断抵抗に
相当する値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体インゴット
等のワークを切断して半導体ウエハ等の薄片を切り出す
ためのスライシング装置において、上記切断の際に生じ
る抵抗を検出するための方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のようなスライシング装置と
しては、円形状の内周刃をもつブレードの内側にワーク
の一端部を臨ませ、上記ブレードを回転させながらこの
ブレードに対してその半径方向にワークを相対移動させ
る（すなわち切断送りする）ことにより、このワークか
ら薄片を切り出すものが知られている。

【０００３】この装置では、ワークの切断枚数が増える
に従って上記内周刃による切れ味が鈍り、切断抵抗が増
加するため、このような切断抵抗を一定以下に抑えるべ
く上記切断送りの速度を制御したり、適当なタイミング
で内周刃のドレスを行ったりする必要がある。

【０００４】そこで、上記ワークの切断抵抗を検出する
手段として、例えば特開平６−２６２６２０号公報に
は、ワークと接触する位置にこのワークに作用する荷重
を検出する荷重センサを設置し、ワーク切断中にこのワ
ークに作用する荷重を検出してこの検出荷重から切断抵
抗を割り出すようにしたものが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の荷重センサは、
一般にボルト等の締付部材を用いてワーク支持台の適当
な位置に固定されるが、切断中の温度変化に伴って上記
ボルト等が熱膨張することによりその締付力が変化し、
この変化が上記荷重センサの検出値に影響を与えて正確
な検出を阻むおそれがある。また、上記荷重センサは一
般に高価であり、より低廉な構造でワークの切断抵抗を
正確に検出できる手段の開発が望まれている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明者等が検討を重ねた結果、切断中におけるブレー
ド表面温度がワーク切断抵抗とほぼ等しい挙動を示し、
切断を開始してからの温度上昇分が実際の切断抵抗にほ
ぼ比例することを見い出した。

【０００７】そこで本発明は、円形状の内周刃をもつブ
レードの内側にワークの一端部を臨ませ、上記ブレード
を回転させながらこのブレードに対してその半径方向に
ワークを相対移動させることによりこのワークから薄片
を切り出すスライシング装置において、切断時における
ブレード表面温度もしくは切断部位近傍のワーク温度を
検出し、切断を開始してからの検出温度の上昇度合いに
基づいてワークの切断抵抗に相当する値を求めるもので
ある。

【０００８】また本発明は、上記スライシング装置にお
いて、切断時におけるブレード表面温度もしくは切断部
位近傍のワーク温度を検出する温度検出手段と、切断を
開始してからの上記温度検出手段による検出温度の上昇
度合いに基づいてワークの切断抵抗に相当する値を演算
する切断抵抗演算手段とを備えたものである。

【０００９】これらの方法及び装置によれば、切断を開
始してからのブレード表面温度もしくは切断部位近傍の
ワーク温度の上昇度合いを検出するだけで、実際のワー
ク切断抵抗を正確に把握できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１１】図１，２に示すスライシング装置は、基台
１を備え、この基台１上にガイドレール２が設置されて
おり、このガイドレール２に沿ってスライド可能にスラ
イドテーブル３が支持されている。

【００１２】上記基台１上において、スライドテーブル
３に対向する位置には主軸台４が設置されている。この
主軸台４の上部には主軸受４ａが設けられ、この主軸受
４ａによって主軸６が回転可能に支持されるとともに、
この主軸６にベルト伝動機構を介して主軸駆動モータ８
の出力軸が連結されている。主軸６の先端部にはテンシ
ョンディスク９が固着され、このテンションディスク９
が、上記主軸６、ベルト伝動機構７、及び主軸駆動モー
タ８からなる回転駆動手段５により回転駆動されるよう
になっている。テンションディスク９の周縁部には、ド
ーナツ状の薄板からなるブレード１０が装着され、この
ブレード１０の内周縁にダイヤモンド粒子等からなる内
周刃１１が固着されている。

【００１３】上記スライドテーブル３上には、保持部材
１５及び割出し送り手段１８が設けられ、保持部材１５
にはシリコン製半導体インゴット等からなるワーク３０
が保持されている。割出し送り手段１８は、ボールねじ
１６と、このボールねじ１６を回転駆動する保持部材駆
動モータ１７とを有し、この割出し送り手段１８によっ
て上記保持部材１５がＺ軸方向にスライド駆動されるこ
とにより、上記ワーク３０の一端部がブレード１０の表
面１０ａ側（ワーク保持側）からブレード１０の中央孔
を通じて裏面１０ｂ側へ微小量突出することが可能とな
っている。

【００１４】また、このスライドテーブル３上には、内
周刃１１をドレスするためのドレス装置１９が設けら
れ、このドレス装置１９は、その工具先端がブレード１
０の内側に臨む位置に配されている。

【００１５】上記基台１上には切断送り手段１４が設置
されている。この切断送り手段１４は、ボールねじ１２
と、このボールねじ１２を回転駆動する切断送りモータ
１３とを備え、この切断送り手段１４によって、上記ス
ライドテーブル３全体がガイドレール２に沿って主軸６
と直交する方向（図１の奥行き方向；以下、Ｘ軸方向と
称する。）にスライド駆動される。従って、このスライ
ドテーブル３を図１の手前から奥へスライドさせること
により、ワーク３０がブレード１０に対してその半径方
向（図２では矢印Ａ₁方向）に相対移動し（すなわち切
断送りされ）、このブレード１０を回転させかつブレー
ド１０の内側にワーク３０の一端部を臨ませた状態で上
記切断送りを行うことにより、ワーク３０の一端部が内
周刃１１によってスライスされ、ウエハ（薄片）が切り
出されることとなる。

【００１６】ワーク３０の切断送り方向下流側の外周部
分、すなわち、ワーク３０において内周刃１１で最終的
に切断される部分には、カーボン等からなるスライスベ
ース３１が固着されている。このスライスベース３１の
固着により、ワーク３０の切断終了時にブレード１０に
作用する切断抵抗が急減して上記ワーク３０の最終切断
部分が欠けることが防がれる。

【００１７】ブレード１０の内周部に対向する位置に
は、温度センサ２０が設けられている。この温度センサ
２０は、非接触の状態でブレード１０の表面温度Ｔを検
出できるものであればよく、赤外線センサ等が好適であ
る。この温度センサ２０の配設位置は、ワーク３０が切
断送りによって移動する軌跡上から外れ、かつブレード
１０の表面１０ａもしくは裏面１０ｂに対向する位置で
あればよく、なるべく内周刃１１に近い位置が望まし
い。

【００１８】この温度センサ２０は、図３に示すアンプ
２２を介して同図の演算制御装置４０に接続されてい
る。この演算制御装置４０は、コンピュータからなり、
各駆動装置の作動を制御する機能を有しており、このう
ちブレードの切断抵抗に関係する機能として、切断抵抗
演算手段４１、切断送り制御手段４２、及びドレス制御
手段４３を備えている。

【００１９】切断抵抗演算手段４１は、切断送りモータ
１３の駆動によってワーク３０が切断開始直前の位置
（図２に左側の二点鎖線で示す位置よりも僅かに左寄り
の位置；以下、直前位置と称する）に移動した時点で温
度センサ２０により検出されるブレード１０の表面温度
を切断開始前温度Ｔｏとして記憶し、切断開始後、時々
刻々上記温度センサ２０により検出されるブレード表面
温度Ｔと上記切断開始前温度Ｔｏとの差（すなわち切断
を開始してからの温度上昇分）ΔＴを演算し、この温度
上昇分ΔＴに予め定められた係数ｋを乗じてワーク３０
の切断抵抗値Ｆｚ（＝ｋ・ΔＴ）を演算するものであ
る。

【００２０】切断送り制御手段４２は、ワーク切断中に
上記切断抵抗演算手段４１により演算される切断抵抗値
Ｆｚを取込み、この切断抵抗値Ｆｚを予め設定された許
容抵抗値以下に抑えるように切断送りモータ１３による
切断送り速度をフィードバック制御するものである。

【００２１】ドレス制御手段４３は、１枚のウェハＷが
切り出される度に、その切断開始時点から終了時点まで
の期間における切断抵抗値Ｆｚの最大値を求め、この最
大値が予め設定された許容最大値以上となった場合にド
レス装置１９に指令信号を出力し、内周刃１１のドレス
を行わせるものである。

【００２２】次に、この装置の作用を説明する。

【００２３】まず、演算制御装置４０は、回転駆動手段
５の主軸駆動モータ８を作動させ、テンションディスク
９を基準回転数で回転させるとともに、割出し送り手段
１８の保持部材駆動モータ１７を作動させて、保持部材
１５に保持されたワーク３０をＺ軸に沿って主軸６側に
スライド移動させる。これにより、ワーク３０の一端部
がブレード１０の表面１０ａ側からブレード１０の内側
に挿通してブレード１０の裏面１０ｂ側へ微小量突出す
る位置にワーク３０が位置決めされる。

【００２４】次に、演算制御装置４０は、切断送り手段
１４の切断送りモータ１３を作動させ、ワーク３０をブ
レード１０の半径方向に所定の切断送り速度で移動させ
る。そして、ワーク３０が切断開始直前位置に達した時
点で、このとき温度センサ２０により読み取られたブレ
ード１０の表面温度Ｔを切断抵抗演算手段４１が切断開
始前温度Ｔｏとして記憶する。

【００２５】切断開始後は、その切断抵抗にほぼ比例し
てブレード１０の表面温度Ｔが上昇する。上記切断抵抗
は、ワーク３０と内周刃１１との接触面積が大きいほど
高くなるので、一般に、切断を開始してから中間点まで
は切断抵抗が徐々に増大し、中間点を過ぎてから降下し
て切断終了時にはほぼ０となる。ブレード１０は一般に
金属製で比熱が高く、しかも薄肉であるため、ブレード
表面温度Ｔは上記切断抵抗の変化に敏感に追従する。従
って、ワーク切断開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２までの
ブレード表面温度Ｔの挙動は概して図４のようになる。

【００２６】ここで、切断抵抗演算手段４１は、上記ブ
レード表面温度Ｔと記憶済の切断開始前温度Ｔｏとの差
ΔＴを時々刻々演算し、これに係数ｋを乗じて切断抵抗
値Ｆｚを算出する。切断送り速度調節手段４２は、算出
された切断抵抗値Ｆｚと予め設定された許容抵抗値とを
比較し、常に前者を後者以下に抑えるべく切断送りモー
タ１３による切断送り速度を制御する。

【００２７】また、ドレス制御手段４３は、１枚のウェ
ハＷの切り出しが完了する度に、切断中での切断抵抗値
Ｆｚの最大値を割り出し、この最大値と予め設定された
許容最大値とを比較する。そして、前者が後者以上とな
った時点で、次のウェハ切り出しを行う前にドレス装置
１９に指令信号を出力し、内周刃１１のドレスを行わせ
る。従って、通算切断枚数と切断抵抗の最大値との関係
は例えば図５に示すようになる。

【００２８】なお、このドレスタイミングの判定は、必
ずしも切断抵抗最大値に基づいて行わなくてもよく、例
えば切断開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２までの切断抵抗
値の時間積分値に基づいて判定するようにしてもよい。

【００２９】上記のように、本発明方法及び装置では、
ブレード表面温度Ｔの上昇度合いから切断抵抗を求める
ようにしているので、従来のように荷重センサを用いて
ワークに作用する荷重を検出する場合と異なり、切断
中、センサによる検出値に悪影響を受けにくい。しか
も、検出される温度と実際の切断抵抗とはきわめて良好
に対応しているので、正確な切断抵抗の検出ができ、そ
の検出結果に基づいて、適正な切断送り速度制御や、ド
レスタイミングの設定ができる。また、温度センサ２０
は荷重センサに比べて一般に安価であり、装置の低コス
ト化にも寄与できる。

【００３０】なお、上記切断時にはブレード表面温度と
同様にワークの切断部位の温度も切断抵抗にほぼ比例し
て上昇するため、この切断部位近傍の温度（例えば切り
出されるウェハＷの表面温度）を上記温度センサ２０と
同様の手段で検出するようにしても、正確な切断抵抗の
検出が可能である。

【００３１】また、本発明では切断抵抗値そのものを実
際に算出しなくてもよく、切断抵抗に相当する値を求め
ればその目的は達せられる。例えば、前記図３の装置で
は、切断送り速度調節手段４２及びドレス制御手段４３
にそれぞれ許容抵抗値及び許容抵抗最大値を記憶させて
いるが、これに代えて許容温度上昇値や許容温度上昇最
高値をそれぞれ記憶させるようにすれば、切断抵抗演算
手段４１は切断中の温度上昇分ΔＴを演算するだけでよ
いことになる。

【００３２】また、図１には、ワーク３０をＸ軸方向に
移動させるものを示したが、これに代え、テンションデ
ィスク９側をＸ軸方向に移動させて切断送りをする場合
にも、本発明は適用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明は、ワークを切断す
るブレードの表面温度もしくは切断部位近傍のワーク温
度を検出し、この検出温度の上昇度合いに基づいてワー
クの切断抵抗を割り出すようにしたものであるので、低
廉な手段で正確に切断抵抗を検出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるスライシング装置の一例を
示す正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】上記スライシング装置に装備された演算制御装
置の機能構成を示すブロック図である。

【図４】上記スライシング装置によるワーク切断中のブ
レード表面温度の時間変化を示すグラフである。

【図５】上記スライシング装置による通算切断枚数と切
断抵抗最大値との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

５ 回転駆動手段 １０ ブレード １１ 内周刃 １４ 切断送り手段 ２０ 温度センサ（温度検出手段） ３０ ワーク ４０ 演算制御装置 ４１ 切断抵抗演算手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形状の内周刃をもつブレードの内側に
   ワークの一端部を臨ませ、上記ブレードを回転させなが
   らこのブレードに対してその半径方向にワークを相対移
   動させることによりこのワークから薄片を切り出すスラ
   イシング装置において、切断時におけるブレード表面温
   度もしくは切断部位近傍のワーク温度を検出し、切断を
   開始してからの検出温度の上昇度合いに基づいてワーク
   の切断抵抗に相当する値を求めることを特徴とするスラ
   イシング装置におけるワーク切断抵抗検出方法。
2. 【請求項２】 円形状の内周刃をもつブレードの内側に
   ワークの一端部を臨ませ、上記ブレードを回転させなが
   らこのブレードに対してその半径方向にワークを相対移
   動させることによりこのワークから薄片を切り出すスラ
   イシング装置において、切断時におけるブレード表面温
   度もしくは切断部位近傍のワーク温度を検出する温度検
   出手段と、切断を開始してからの上記温度検出手段によ
   る検出温度の上昇度合いに基づいてワークの切断抵抗に
   相当する値を演算する切断抵抗演算手段とを備えたこと
   を特徴とするスライシング装置におけるワーク切断抵抗
   検出装置。