JPS6213305A - ワ−ク回転式切断法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はシリコン・フェライトなどから形成された棒状
のワークを回転させながら切断工具により高精度に切断
するワーク回転式切断法およびその装置に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

従来、棒状のワークを回転させながら送りを与えて砥石
で切断する方法としては、たとえば第５図および第６図
に示す如く、ドーナツ状のブレード１の内周面に形成さ
れたリング状の砥石２を設け、この砥石２の内周面に棒
状をしたワーク３の外周面を接触させ、このワーク３を
矢印方向に回転させながら、矢印方向に送りを与えると
ともに砥石２を矢印方向に回転させてワーク３を切断す
るものが実施されている。この方法は切断面のそりの低
減および切断能率の向上などの効果を有するが、その反
面たとえば１９７７年１１月発行のインダストリアルダ
イアモンドレビュー　（Ｉ　ｎｄｕｓ　ｔｒ　ｉａ　Ｉ
Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｒｅｖｉｅｓｙ）第３８５頁乃至第３
８７頁のイムプロパイド　スライシング　アンド　オリ
エンテーシ１、Ｄ、ｓａｗｉｎｇ）に記載されている如
く、砥石２の軸心とワーク３の回転軸心とを互いに平行
になるように位置させ、かつワーク３の回転中心とワー
ク３の軸心とを互いに一致するように位置させる必要が
あるため、ワーク３の軸心を砥石２の軸心に対して傾斜
させて切断することができない。またワーク３の先端部
の加工中の被加工品３ａは支持されていないので切断終
了直前にワーク３と、被加工品３とを接続する回転中心
部の未加工部分３ｂが被加工品３の重力などに、よって
折れたりまたは折れることにより切断が終了する。その
ため、上記未加工部分３ｂが突起またはくぼみとして被
加工品３に残存して不良品なる恐れがある。このように
従来のワークを回転させながら砥石で切断する方法にお
いては、長所を有する反面上記に述べた欠点を有し、か
つこの欠点のため、たとえばインゴットを角度Ｏ°〜７
°に傾斜させて砥石で切断する必要のあるシリコンある
いは切断中心部に突起またはくぼみが発生するのをきら
うような高品位のワークを切断加工するものには適用で
きない欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は前記従来の欠点を除去し、傾斜する切断面を加
工可能にし、かつ切断面中心部に発生する突起またはく
ぼみを除去可能にしたワーク回転式切断法およびその装
置を提供することにある。

〔発明の１既要〕 本発明は前記の目的を達するため、ワークをその先端部
切断工具によって切断される切断面の中心位置を中心に
して後端部を傾斜させるとともに上記ワークをその切断
される切断面の中心位置を中心にして傾斜した状態で回
転させ、これにより切断加工に伴なってワークを軸心方
向に送ったさい常にワークの先端部切断される切断面の
中心位置を一定位置に保持させるとともに常に一定の傾
斜角度で切断可能にし、かつワークの先端部切断工具に
より加工されるワークを切断完了までワークの反対側に
引張りながら回転させたのち、切断完了したとき、加工
されたワークをワーク側に押圧しながら回転させてワー
クの先端部切断された面の中心部に突起部、くぼみある
いは溝の発生を防止することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を示す第１図乃至第４図について
説明する。第１図は本発明の実施例を示すワーク回転式
切断装置の断面正面図、第２図は第１図のｎ−ｎ矢視断
面平面図、第３図は剪断応力が加わったさいのワークの
切断面中心部の突起の破断面図、第４図は引張応力また
は曲げ応力が加わったさいのワークの切断面中心部の突
起の破断面図である。第１図および第２図において、４
はベースにして一方の突起部５ａの上面には後述のワー
ク支持台６を矢印方向に摺動するさいの案内をするため
、蟻溝５ｂを形成し、他方の突起部５Ｃには水平方向に
貫通する穴５ｄを形成している。６はワーク支持台にし
て、下端面には上記蟻溝５ｂにそうで摺動するための突
起部６ａを形成し、上方部にはウェハ回転用モータ７と
、このウェハ回転用モータ７の軸端部にカップリング８
を介して接続する電磁チャック９と、断面Ｈ形状の一端
面１０ａに上記電磁チャック９と締結し、他端面にてイ
ンゴット１１の先端部の切断されるウェハ１１ａを真空
吸着する真空チャック１０とをエアーベアリング６ａに
て支持している。上記インゴット１１はシリコン、ＧＧ
Ｇ、フェライトなどから形成されている。なお上記ウェ
ハ回転用モータ７は上記ウェハｌｌａが切断終了直前か
ら切断完了後所定時間まで駆動し、カップリング８、電
磁チャック９を介して真空チャック１０に吸着されたウ
ェハ１１ａをインゴット１１と同一周速度で回転させる
如くしている。なお、上記ウェハ回転用モータ７、カッ
プリング８、電磁チャック９および真空チャック１０を
設置した理由は、もしこれらが設置されていない場合に
はウェハ１１ａの切断面中心部に未加工部分が残存して
いるのにウェハｌｌａがその重力および回転力などによ
り未加工部分を破断し、インゴット１１から切離されて
回転を停止するので、砥石２の側面振れ（５〜１０μｍ
位）によりウェハ１１ａの切断面が局部的に加工されて
溝を発生する。

そこで、本発明は上記ウェハ回転用モータ７をウェハｌ
ｌａの切断終了直前から切断完了後所定時間まで駆動し
てウェハｌｌａの切断面全体を砥石２に均一に接触させ
、これによってウェハｌｌａの切断面に溝が発生するの
を防止するためである。１２はケーシングにして、上記
ベース５上に固定支持され、内部には後述のガイド１３
をエアーベアリング１２ａで回転自在に支持し、かつ上
記ガイド１３を水平方向に移動しないようにスラストエ
アーベアリング１２ｂで支持している。１３はガイドに
して、外周面には上記ケーシング１２内を、上記エアー
ベアリング１２ａおよびスラストエアーベアリング１２
ｂを介して回転自在に支持された溝１３ａを形成し、内
周一部には、砥石２の上下動する平面と、酸ガイド１３
の回転中心線との交点０すなわちインゴット１１の先端
部の切断されるウェハｌｌａの中心点を中心にして半球
状に形成されその中央部に貫通穴１３Ｃを有するガイド
部１３ｂを一体に固定している。

１４は円筒形状をしたインゴットホルダにして、内部に
はインゴット１１を長手方向（軸心方向）に移動自在に
挿入し、外周には一端面を上記ガイド部１３ｂと対応す
る形状に形成され、ボルト（図示せず）などにて締着さ
れたフランジ１４ａを一体に固定している。したがって
上記インゴットホルダ１４の内周面にそうてインゴット
１１が切断されるウェハｌｌａの進行に伴なって所定量
づつ長手方向に送っても、またインゴットホルダ１４の
フランジ１４ａをガイド１３のガイド部１３ｂにそうて
移動してインゴット１１の傾斜角度を変更しても、さら
に後述のインゴット回転用モータ２０などによりガイド
１３およびインゴットホルダ１４が回転しても、インゴ
ット１１の先端部切断されるウェハｌｌａの切断面中心
位置を常に上記中心点Ｏに保持させることが可能である
。１５はインゴット送り用ウオームホイルにして、上記
インゴットホルダ１４の後端面に回転自在に支持され、
中心部にネジ軸１６を螺合支持している。このネジ軸１
６はその先端部に上記インゴットホルダ１４の内周面に
移動自在に挿入するとともにインゴット１１の後端面に
対接するフランジ１７を固定支持している。１８はイン
ゴット送り用モータにして上記インゴットホルダ１４に
固定された支持台（図示せず）に支持され、軸端部に上
記インゴット送り用ウオームホイル１５に噛合うウオー
ム１９を固定支持している。したがって上記インゴット
送り用モータ１８が駆動したとき、ウオーム１９および
ウオームホイル１５を介してネジ軸１６が軸方向に移動
するので、フランジ１７を介してインゴット１１がその
軸方向に所定量づつ送られる。２０はインゴット回転用
モータにして、上記ケーシング１２に固定支持され、そ
の軸端部にプーリ２１を固定支持している。このプーリ
２１はベルト２２を介して上記ガイド１３の外周面１部
に形成されたプーリ１３ｄに接続している。したがって
上記インゴット回転用モータ２０が駆動したとき、２個
のプーリ２１．１３ｄおよびベルト２２を介してガイド
１３およびインゴットホルダ１４とともにインゴット１
１がその先端部の切断されるウェハｌｌａの切断面中心
位置が中心点０に保持された状態でその中心点０を中心
にして後端部が放射状（円錐状）に回転する。２３ば外
形を角形状に内周を円形状に形成されたステータにして
、角形の対向２面には上記ケーシング１２の２個の直立
溝１２Ｃ内に上下方向に摺動自在に挿入する２個の突起
部２３ａを形成し、円形状をした内周面の巾方向中心部
にリング状をした突起部２３ｂを形成し、下端部には第
１図に対して前後方向に貫通する角形状の穴２３Ｃを形
成し、この穴２３Ｃと下端面とを接続するネジ穴２３ｄ
を形成している。２４は中空円筒形状をしたロータにし
て、外周面中央部には上記ステータ２３の突起部２３ｂ
を回転自在に挿入する溝２４ａを形成し、内周面一端部
にはドーナツ状をした砥石２を固定するブレード１を介
挿するためのリング状のブレード押え２５を締着してい
る。２６は砥石送り用モータにして、上記ベース４の貫
通穴５ｄ内に固定支持され、軸端部にウオーム軸２７を
接続している。このウオーム軸２７は上記ステータ２３
のネジ穴２３ｄに螺合するネジ軸２８ａに支持されたウ
オームホイル２８ｂと噛合している。

したがって上記砥石送り用モータ２６が駆動したとき、
ウオーム軸２７およびウオームホイル２８ｂを介してネ
ジ軸２８ａが回転するので、これに螺合するネジ穴２３
ｄを介してステータ２３およびロータ２４とともに砥石
２が上下方向に移動する。２９は砥石回転用モータにし
て、上記ステータ２３の外形面に固定支持され、軸端部
にプーリ３０を固定支持している。このプーリ３０はベ
ルト３１を介してロータ２４の外周面１部に形成された
プーリ２４ｂに接続している。したがって上記砥石回転
用モータ２９が駆動したとき、２個のプーリ２４ｂ、３
０およびベルト３１を介してロータ２４とともに砥石３
が上記中心点Ｏを中心にして回転する。３２はウェハ引
張用モータにして上記ベース５の一方の突起部５ａの上
面に固定支持され、軸端部にネジ軸３３を接続している
。

このネジ軸３３は上記ワーク支持台６の底面に固定支持
されたナツト３４に噛合支持されている。なお、上記ウ
ェハ引張用モータ３２はウェハｌｌａの切断完了直前か
ら切断完了まで駆動しネジ軸３３、ナツト３４およびワ
ーク支持台６を介してウェハｌｌａをインゴット１１の
反対側に水平方向に引張ってウェハ１１ａの中心の残存
部１１ｂを砥石２により切断し、切断完了後上記ウェハ
引張用モータ３２を上記と逆方向に駆動してウェハ１１
ａをインゴット１１側に移動し、真空チャック１０より
下方のウェハ収納ケース（図示せず）内に挿入させる如
くしている。またウェハｌｌａを切断完了後インゴット
１１側に移動させる理由は、ウェハｌｌａを切断完了後
も引張った状態を保持すると、ウェハｌｌｂの中心の残
存部１１ｂが破断して突起として残存するので、切断完
了後ウェハｌｌａをインゴット１１側に移動し砥石２の
側面に押し付けて砥石２により上記突起を消滅させるた
めである。３５は制御装置にして上記各モータ７、１８
．２０．２６．３２の駆動を制御する如く形成されてい
る。上記の如くワーク回転式切断装置は構成されている
から、つぎにその作動について述べる。先づインゴット
１１の先端面は、所定の角度傾斜した状態になっていな
いので、真空チャック１０の他端面１０ｂに表面を任意
の角度に調整しうるように構成された取付治具（図示せ
ず）を取付け、またインゴット送り用ウオームホイル１
５およびフランジ１７をインゴットホルダ１４より取外
してインゴットホルダ１４の後端部より内部にインゴッ
ト１１を挿入すると、インゴット１１の先端面が上記取
付治具に保持される。ついで再びインゴット送り用ウオ
ームホイル１５およびフランジ１７をインゴットホルダ
１４の後端部の夫々所定位置に取付けたのち、インゴッ
トホルダ１４をガイド部１３ｂの内周面にそうで摺動し
てインゴット１１を中心点０を中心にして所定の角度傾
斜させる。然る後制御装置３５よりの指令によりインゴ
ット回転用モータ２０を駆動し、２個のプーリ２１．１
３ｄおよびベルト２２を介してガイド１３が回転すると
、インゴット１１がその先端中心点０を中心にして傾斜
した状態で回転する。また制御装置３５よりの指令によ
り砥石回転用ローラ２９が駆動して２個のプーリ３０．
２４ａおよびベルト３１を介してロータ２４および砥石
２を回転する。さらに制御装置３５よりの指令により砥
石送り用モータ２６が駆動してウオーム軸２７、ウオー
ムホイル２８ｂを介して螺子軸２８が回転すると、ステ
ータ２３がロータ２４および砥石２を半径方向（第１図
に対して上下方向）に送り、これによって砥石２がイン
ゴット１１を切断開始する。而して、上記砥石３によっ
て切断されるインゴット１１の先端部は一般に加工品（
ウェハ）として使用しないため、この状態で砥石３によ
りインゴット１１を切断完了する。ついで砥石２により
インゴット１１の切断が完了すると、制御装置３５の指
令によりインゴット回転用モータ２０、砥石回転用モー
タ２９が駆動を停止し、砥石送り用モータ２６のみ上記
の場合と逆方向に回転して砥石２を元の位置に復させる
。然る後、真空チャック１０の他端面ｔａｂより取付治
具および切断されたインゴットの先端部を取外すと、制
御装置３５よりの指令によりインゴット送り用モータ１
８が駆動し、ウオーム１９およびウオームホイル１５を
介してネジ軸１６が内方軸方向に移動してインゴットｌ
ｌａの先端面を真空チャック１０の他端面１０ｂに吸着
させる。ついで制御装置１３５よりの指令によりインゴ
ット送り用モータ１８が駆動を停止し、インゴット回転
用モータ２０、砥石回転用モータ２９および砥石送り用
モータ２６が再び駆動して砥石２によりインゴット１１
ａの先端部を切断開始する。

ついでインゴット１１の切断完了直前になりインゴット
１１の先端と加工されているウェハｌｌａとの間に残存
部１１ｂの形状が小さくなったとき、制御装置３５の指
令によりウェハ引張用モータ３２が駆動してワーク支持
台６とともに上記ウェハｌｌｂがインゴット１１の反対
側に引張られてその中心の残存部１１ｂが破断する。ま
たこれと同時に制御装置３５よりの指令によりウェハの
回転用モータ７が駆動して真空チャック９がウェハｌｌ
ａを回転させ、かつ上記ウェハ引張用モータ３２が上記
と逆方向に駆動してウェハ１１をインゴット１１側に移
動させるので、ウェハｌｌａは回転しながら砥石２の側
面に押圧して砥石２により破断された部分を研削される
。したがってウェハｌｌａの切断面を平坦な面に切断す
ることができる。すなわちもし上記ウェハｔｔａを単に
インゴット１１と同一周速度で回転させた場合には、イ
ンゴット１１とウェハｌｌａとの間の僅少な周速度の相
異による位相差によりウェハｌｌａの切断面の残存部１
１ｂはねじりなどによるせん断力力が加わるため、第３
図に示す凹凸のはげしい面で破断され、残存部１１ｂを
除いたのちにくぼみが残る場合がある。これに対してウ
ェハｌｌａをインゴット１１の回転に従属させて回転さ
せながら引張った場合には、ウェハｌｌａの切断面の残
存部１１ｂの先端部が第４図に示す如く平坦状に破断さ
れる。

しかも本発明はウェハｌｌａの切断面がインゴット１１
から切断されたときウェハｌｌａを回転させながらイン
ゴット１１側に移動して砥石２の側面に押圧するので、
砥石２によりウェハｌｌａの切断面中心の残存部１１ｂ
が研削されて平坦な面に形成することができる。このよ
うにしてウェハＩｌａが切断完了するとウェハｈａは真
空チャック９より取りはずされて下方のウェハ収納箱内
に入れられて１個のウェハｌｌａの切断作業が完了し以
下上記作用を繰返すことによりインゴット１１から順次
ウェハ１１ａを切断することができる。

したがって本発明によるワーク回転式切断装置において
は、ウェハｌｌａの切断面に突起、くぼみ。

あるいは溝などの発生を防止して平坦な面に切断するこ
とができる。

なお、上記実施例においては、内周に砥石を有する場合
について述べたが、これに限定されるものでなく、外周
に砥石を有する場合にも適用できる。またウェハ回転用
モータをインゴット回転用モータに正確に同期して回転
させることが可能である場合には、電磁チャックは不用
であり、常にウェハを回転させればよい。さらに上記制
御装置の詳細な説明を省略しているが、この制御装置は
たとえばリミットスイッチなどを使用して各モータへの
駆動、停止を制御することが可能である。

つぎに本発明者の実験結果によれば、従来のワーク回転
式切削装置では、切断面のそりが２５μｍ／φ１５０ｆ
ｌであったのに対して本発明によるワーク回転式切断装
置を使用した・場合には、１０μｍ／φ１５０鰭以内に
向上することができ、かつインゴットの径の１７２だけ
砥石を送ればインゴットを切［ｒすることができるので
、従来と同一時間で２倍の径のインゴットを切断するこ
とができる。また従来の外径２フインチの砥石では切断
不可能であったφ２００のシリコンインゴットを切断す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上述べたる如くであるから、短時間にて切断
面に突起、くぼみまたは溝の発生を防止し、かつそりを
減少して高精度で平坦面に切断することができる。また
任意の角度に傾斜する切断面を切断することができ、か
つφ２００のシリコンインゴットを切断することができ
るので、適用範囲を拡大することができる効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すワーク回転式切断装置の
断面正面図、第２図はそのＩＩ−ＩＦ　’矢視断面正面
図、第３図は剪断応力が加わったさいのワークの切断面
中央部の突起破断面図、第４図は引張応力または曲げ応
力が加わったさいのワークの切断面中央部の突起破断面
図、第５図は従来のワーク回転式切断装置の要部平面図
、第６図はその正面図である。 ２・・・砥石、３・・・ワーク、４・・・ベース、６・
・・ワーク支持台、８・・・カップリング、９・・・電
磁チャック、１０・・・真空チャック、１１・・・イン
ゴット、１２・・・ケーシング、１３・・・ガイド、１
４・・・インゴットホルダ、１５・・・インゴ・ノド送
り用ウオームホイル、１６・・・ネジ軸、１７・・・フ
ランジ、１８・・・インゴット送り用モータ、１９・・
・ウオーム、２０・・・インゴット回転用モータ、２３
・・・ステータ、２４・・・ロータ、２５・・・ブレー
ド押え、２６・・・砥石送り用モータ、２９・・・砥石
回転用モータ、３２・・・ウェハ引張用モータ、３５・
・・制御装置。 代理人　弁理士　　秋　本　正　実 第ｉ図 ４ｂ 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワークを回転させながらその先端部を切断工具によ
   って切断するワーク回転式切断法において、前記ワーク
   の先端部を保持し、該ワークの先端部の切断が完了直前
   に達したとき、該ワークの先端部をその切断面に対して
   直角方向に引張るなど切断面の残存部に加わる応力を制
   御して切断し、ついで上記切り離されたワークの先端部
   を回転させながらワーク側に押圧して上記切断された残
   存部を上記切断工具によって除去することを特徴とする
   ワーク回転式切断法。 ２、ワークを回転させながらその先端部を切断工具によ
   って切断するワーク回転式切断法において、常に同一平
   面上に少なくともワークに対して相対的に往復動する切
   断工具と、この切断工具によって切断される面の中心を
   中心としてその後端部を上記平面に垂直な軸に対して所
   定角度傾斜し、かつ上記平面に垂直な上記中心点をとお
   る軸心を中心にして回転するワークとを配置し、ワーク
   の先端部の切断されるワークを保持するとともにワーク
   を回転させて上記切断工具により上記軸心に対して所定
   角度に傾斜して切断することを特徴とするワーク回転式
   切断法。 ３、ワークを回転させながらその先端部を切断するワー
   ク回転式切断法において、常に同一平面上を少なくとも
   ワークに対して相対的に往復動する切断工具と、この切
   断工具によって切断される面の中心を中心としてその後
   端部を上記平面に垂直な軸に対して所定角度傾斜し、か
   つ上記平面に垂直な上記中心点をとおる軸心を中心にし
   て回転するワークとを配置し、ワークの先端部の切断さ
   れるワークを保持するとともにワークを回転させて上記
   切断工具により上記軸心に対して所定角度傾斜して切断
   を行ない、これが完了直前に達したとき、ワークの先端
   部を切断面に対して直角な外方向に引張るなど切断面の
   残存部に加わる応力を制御して切断し、ついで上記ワー
   クの切り離された先端部を回転させながらワーク側に押
   圧して上記残存部を切断工具により除去することを特徴
   とするワーク回転式切断法。 ４、前記工具は同一平面上を回転しながら往復動するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項記載
   のワーク回転式切断法。 ５、ワークを回転させるワーク回転機構と、ワークを軸
   心方向に送るワーク送り機構と、上記ワーク回転機構の
   回転軸心に対して平行な軸心をもって切断工具を回転さ
   せる切断工具回転機構と、この切断工具回転機構の回転
   軸心に対して直角な方向にワークおよび砥石を相対送り
   させる送り機構とを設け、ワークを回転させながら切断
   工具で切断するワーク回転式切断装置において、ワーク
   の先端部前記切断工具によって切断される面の中心位置
   を中心にしてその後端部が傾斜する如く支持するワーク
   支持機構と、このワーク支持機構を上記ワークの切断面
   の中心位置を中心にして回転させるワーク回転機構と、
   上記ワークの先端部を支持するワーク先端支持機構と、
   上記ワークの先端部を回転させるワーク先端回転機構と
   、ワークの先端部を軸方向に移動させるワーク先端送り
   機構とを設け、ワークを回転してその軸心に対して傾斜
   する角度に切断するように構成したことを特徴とするワ
   ーク回転式切断装置。