JPH01176511A - 柱状体材料の切断方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は柱状体材料の切断方法及び装置に係り、特に半
導体装置製造の素材であるンリコン等の柱状体材料（以
下インゴットという）を回転ブレードで切断する柱状体
材料の切断方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置に使用されるシリコン等のインゴットは材質
が脆いので、インゴットを回転ブレードで薄片状に切断
する場合、その切断の完了直前に割れの状態を呈して欠
けることにより切り離される現象が生じる。これにより
、薄片状に切断されたウェハの外周部が欠損するため、
−枚のウエノ＼から得られる半導体素子数が著しく低下
するという問題がある。

この問題を解決するために、インゴットの側面の一部に
その長手方向にわたってカーボンなどからなる捨て材（
以下、スライスベースという）を接着等により添設し、
切断はこのスライスベースを接着した面と対向する側か
ら行い、スライスベースを最後に切断する切断方法が採
られている（例えば特開昭６１−６５７４９号参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記切断方法によれば、インゴット、ウェハの欠損とい
う不具合は一応解消されるものの、スライスベースの予
めの準備、添設、また切断後のウェハからのスライスベ
ースの除去、等々の作業が必要であり、またブレードの
刃先に対し、悪影響を与えない材質のスライスベースを
選択する必要がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、スラ
イスベースの添設が不要で、しかも切断に際して割れ等
の欠損が発生しない柱状体材料の切断方法及び装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するために、柱状体材料の基端
側を固定し、該柱状体材料の切断側の端面に対向して複
数のシリンダを配設するとともに、各シリンダのピスト
ンに球面軸受を介して減圧吸引する吸着パッドを配設し
、前記柱状体材料の切断開始前に、前記複数のシリンダ
を動作させて各吸着バットを柱状体材料の端面に押し付
け、その後前記シリンダによる吸着パッドの押し付け力
を解除したのち、各吸着パッドを柱状体材料の端面に吸
着させた状態で各シリンダのピストンを進退不能に固定
し、前記柱状体材料を回転するブレードによって切断す
るようにしたことを特徴としている。

〔作用〕

本発明によれば、切断中に柱状体材料の切断側の端面を
上記吸着パッド等によって吸着固定するようにしている
。ここで、柱状体材料の切断側の端面は必ずしも平行度
あるいは平坦度がでているとは限らない。そこで、本発
明は吸着パッドを球面軸受で軸支して首振り可能にする
とともに、複数の吸着パッドを設は且つ各々吸着パッド
をシリンダによって進退できるようにし、各吸着パッド
が柱状体材料の切断側の端面に隙間なく添うようにして
いる。また、吸着パッドを前記端面に添わせるに際し、
吸着パッドをクランプによって端面に押し付けるが、端
面に対して吸着パッド側からの外力が作用しないように
、吸着パッドを一部押し付けたのちはその押し付け力を
解除する。そして、各吸着バンドが端面に添った状態で
各シリンダのピストンを進退不能に固定するようにして
いる。従って、各吸着パッドは柱状体材料の切断側の端
面に隙間なく添い、その吸着力によって端面を吸着保持
するが、その端面には吸着パッド側から該端面を変化さ
せるような押圧力や引張力等が作用しないようになって
おり、切断終了まで割れ等が発生することがない。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る柱状体材料の切断方
法及び装置の好ましい実施例を詳説する。

第１図は本発明に係る柱状体材料の切断装置の斜視図で
ある。この装置は、柱状体材料（インゴット）１０を切
断するための刃部１２Ａが内周縁に形成された内周刃式
ブレード１２、切断されたウェハをウェハ収納カセット
１４に搬送する回収コンベア１６等を有する本体１８と
、インゴットｌＯの基端側を固定し、且つインゴット１
０を上下方向に移動させる割出スライダ２０を備えた支
柱２２、切断中にインゴット１０の切断側の端面を吸着
保持するとともに切断後にウェハを回収コンベア１６に
受は渡す回収皿２４を備えたアーム２６等を有する切断
送りテーブル２８とから構成されている。

内周刃式ブレード１２は、第２図に示すように回転体１
９の上端に固定され、高速で回転できるようになってお
り、切断送りテーブル２８、即ちインゴット１０が矢印
へ方向に移動することにより、インゴット１０を切断す
る。また、このようにして切断されるウェハの厚さは、
割出スライダ２０によるインゴット１０の下方向への送
り量によって決定される。

一方、上記切断中に、回収皿２４は切断終了までウェハ
に割れ等が生じないようにインゴット１０の切断側の端
面を吸着保持し、切断送りテーブル２８とともに移動す
る。尚、この回収皿２４の詳細については後述する。ま
た、切断終了後は、上記回収皿２４は第２図に示す状態
から１８０゜旋回し、その後アーム２６が上昇し、図示
しないウェハアンローダ装置によってウェハを回収コン
ベア１６に受は渡す。

次に、回収皿２４について詳細に説明する。

第３図は回収皿２４の平面図であり、第４図は第３図の
Ａ−Ａ線に沿う断面図、第５図は第３図のＢ−Ｂ線に沿
う断面図である。この回収皿２４は、前述したように、
切断中にインゴット１０の切断側の端面を吸着保持する
機能を有するもので、第３図に示すように６個のバキュ
ームチャック３０がインゴット（ウェハ）の径に対応し
て該ウェハの全面に均等に位置するように、同一円周上
に等間隔に配設されている。

第８図は第４図の一点鎖線で囲んだバキュームチャック
３０の拡大図である。このバキュームチャック３０は、
主として回収皿２４内に収納固着されたシリンダ３１と
、一端にパッド支持球３２を有するバキュームロッド３
３が植設されたピストン３４と、前記パッド支持球３２
によって支持された吸着パッド３５とから構成されてい
る。

パッド支持球３２は中心部にバキューム用の孔が形成さ
れた球体から成り、吸着パッド３５は２つの円錐状部材
３５Ｂ１３５Ｃによってパッド支持球３２を挟み付ける
ことにより該パッド支持球３２に取り付けられている。

即ち、パッド支持球３２と吸着パッド３５との間は、球
面軸受が構成され、吸着パッド３５は全方向に傾動可能
になっている。第９図は、吸着パッド３５が５°傾斜し
た状態に関して示している。

シリンダ３１の外周部には、止めねじ３７及びクランプ
ピン５６が嵌入しており、シリンダ３１が回収皿２４に
固定されるとともに、後述するクランプビン５６の押圧
力によってピストン３４をクランプできるようになって
いる。

ピストン３４には、バキュームロッド３３と連通ずるバ
キューム孔３４Ａが形成され、各ピストン３４のバキュ
ーム孔３４Ａは第７図に示すようにバキュームチューブ
３４Ｂによって連通し、更にバキュームチューブ３４Ｂ
の始端、終端部は回収皿側に形成されたバキューム孔３
４Ｃ（第５図、及び第５図のＣ−Ｃ線に沿う断面図であ
る第６図参照）に連通してアーム２６側のバキューム孔
（図示せず）と連通ずる。また、ピストン３４には、ピ
ストン上下部の圧力を同一に保つための通気孔３４Ｄが
形成され、これにより、球面軸受の微少エア漏れによる
吸着パッド３５のヒステリシスの発生を防止している。

即ち、第８図において球面軸受部に微小エア漏れが発生
すると、Ｘ部に負圧が生じることにより、その結果ｘ＜
ｙ　（大気圧）となるためにピストン３４にはＸ部とＹ
部との差圧により上向きの力Ｆが動くことになるが、前
記通気孔３４ＤによってＸ部とＹ部間に差圧が生じない
ようにすることができる。

また、吸着パッド３５の先端は、その上端面が平坦とな
っている多孔質パッド３５Ａ（例えばＳＵＳ材）が設け
られており、ウェハ吸着時に、その吸着力でウェハを変
形させないようになっている。更に、吸着パッド３５と
シリンダ３１との間には、ベロフラム３６が配設されて
いる。尚、３９．４０．４１は０リングであり、４２Ａ
はパツキンである。

次に上記構成のバキュームチャック３０の作用について
説明する。

まず、インゴット１０の切断開始前に、６個のバキュー
ムチャック３０がインゴット１０の切断側の端面に対向
するように回収皿２４を移動させる。そして、回収皿２
４の移動を停止したのち、バキュームロッド（図示せず
）をＯＮにし、アーム２６、回収皿２４のバキューム孔
３４ｃ、バキュームチューブ３４Ｂ１ピストン３４のバ
キューム孔３４Ａ、バキュームロッド３３及び、支持球
３２を介して吸着パッド先端に負圧を発生させるととも
に、ピストン３４の下部にエア供給孔４２（第３図）よ
り圧縮エアを供給し、ピストン３４を上昇させる。尚、
第８図及び第９図はピストン３４が最上端まで上昇した
状態に関して示している。

上記ピストン３４の上昇中に、６個の吸着パッド３５は
、それぞれインゴット端面の形状に応じて上昇及び傾動
し、インゴット端面に隙間なく当接した状態で吸着する
。この状態において、ピストン３４の押圧力に対するイ
ンゴット端面からの反力により回収皿全体や回収皿２４
を支持するアーム２６にたわみが生じている。

この状態で、ピストン３４の下端側に供給した圧縮エア
を大気開放する。これにより、回収皿２４等のたわみが
解消され、歪のない状態になる。

すなわち、吸着パッド３４は吸着力のみによってインゴ
ット端面に貼り付いており、インゴット端面には押圧力
や引張力が作用しなくなる。

その後、クランプピン５６によってシリンダ３１の側部
を押圧し、ピストン３４を固定する。

上記のように、インゴット１０の切断側の端面を固定す
るため、切断中において切り出されるウェハはふらつく
ことがなく、また回収皿２４側からは押圧力等が作用し
ないため、ウェハは欠けることなく切断を完了すること
ができる。尚、吸着パッド３５が首振り可能に構成され
ているため、切断中にウェハのふらつきが懸念されるが
、各吸着パッド３５はその進退が不能にされ、且つ吸着
端面に多数の吸着パッド３５が均等に散在して配設され
ているため、全体として固定でき、ウェハがふらつくこ
とはない。また、吸着パッド３５の上端には多孔質パッ
ド３５Ａが設けられ、その吸着面は平坦であるため、吸
着力による応力等がウェハに作用しない。

次に、上記各ピストン３４を固定するクランプ装置につ
いて説明する。

第１０図は第４図の一点鎖線で囲んだクランプ装置５０
の拡大図であり、第１１図は第１０図のＤ−Ｄ線に沿う
断面図である。このクランプ装置５０は、主として回収
皿２４の中央に形成されたシリンダ部５１と、このシリ
ンダ部５１内を摺動する中空の第１のピストン５２と、
この第１のピストン５２内を摺動する第２のピストン５
３と、前記第１のピストン５２及び第２のピストン５３
によってそれぞれ押圧される第１のリング５４及び第２
のリング５５と、シリンダ部５１の周囲に摺動自在に貫
通し、それぞれ等間隔で放射状に配設された６個のクラ
ンプピン５６と、第１のリング５４と３個のクランプ５
６との間に配設された第１のプレート５７と、第２のリ
ング５５と他の３個のクランプピン５６との間に配設さ
れた第２のプレート５８とから構成されている。

第２のピストン５３の下端には、ストッパ６０が配設さ
れ、前記第２のリング５５は第２のピストン５３とスト
ッパ６０の間に配設され、前記第１のリング５４は第１
のピストン５２とストッパ６０との間に配設されている
。

第１のリング５４及び第２のリング５５の周囲には、第
１のプレート５７及び第２のプレート５８の一端を掛止
するための溝部５４Ａ、５５Ａが形成され、同様にクラ
ンプピン５６の後端には第１のプレート５７及び第２の
プレート５８の他端を掛止するための溝部５６Ａが形成
されている。

また、６個のクランプピン５６の先端は前述したように
６個のバキュームチャック３０の各シリンダ３１の外周
部に嵌入している（第１１図、第６図参照）。

尚、第１のリング５４には第２のプレート５８が貫通す
るための孔５４Ｂが形成されており、シリンダ部５１と
第１のピストン５２との間及び第１のピストン５２と第
２のピストン５３との間にはそれぞれパツキン６２及び
６３が設けられている。

次に、上記構成のクランプ装置５０の作用について説明
する。

前述したように、回収皿２４がインゴット１０の切断側
の端面に対向する位置に移動すると、６個のバキューム
チャック３０のピストン３４の下部にはエア供給孔４２
（第３図）より圧縮エアが供給されるが、同時にクラン
プ族Ｗ５０の第１のピストン及び第２のピストン５３の
下部にも圧縮エアが供給される。

これにより、第１のピストン５２及び第２のピストン５
３が押し上げられると同時に、第２のピストン５３に連
結されているストッパ６０の上昇により、第１のリング
５４及び第２のリング５５も押し上げられる。これらの
リング５４．５５の上昇により、第１のプレート５７及
び第２のプレート５８のリング掛止側が持ち上げられ、
その結果クランプピン５６によるシリンダ３１への押圧
力が解除され、バキュームチャック３０のピストン３４
はシリンダ３１内を摺動可能になる。

その後、前述したように６個のバキュームチャック３０
によるインゴット端面の吸着が行われたのち、各バキュ
ームチャック３０のピストン３４がクランプ装置５０に
よって同時に固定される。

すなわち、バキュームチャック３０のピストン３４を固
定する場合には、エア供給孔４３及びエア供給路４３Ａ
（第３図、第５図参照）を介してクランプ装置５０の第
１のピストン５２及び第２のピストン５３の上部に圧縮
エアが供給される。

尚、第１のピストン５２及び第２のピストン５３の下部
は大気開放されている。

これにより、第１のピストン５２及び第２のピストン５
３が各々独立して下方に押し下げられ、第１のリング５
４及び第２のリング５５を下方に押圧する。そして、第
１のリング５４及び第２のリング５５はそれぞれ第１の
プレート５７及び第２のプレート５８を介して放射状に
配置された６個のクランプ５６を押し、これらのクラン
プピン５６は６個のバキュームチャック３０の各シリン
ダ３１の側部を押圧して、各シリンダ３１内のピストン
３４をクランプする。

尚、クランプ終了時には、第１のプレート５７及び第２
のプレート５８の傾きは水平に近づき、プレート５７．
５８のリング掛止側の移動量に対してプレート５７．５
８のクランプピン掛止側の移動量が微小となり、かかる
倍力機構によりクランプピン５６には大きな押圧力が作
用する。また、第１のピストン５２、第１のリング５４
、第１のプレート５７と第２のピストン５３、第２のリ
ング５５、第２のプレート５７とはそれぞれ独立に動作
し、それぞれ３個のクランプピン５６を介してバキュー
ムチャック３０のピストン３４をクランプする二重構造
をとっているため、クランプを確実にすることができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る柱状体材料の切断方法
及び装置によれば、スライスベースを接着剤等によって
柱状体材料に添設することが不要となりスライスベース
そのものの材料費やスライスベースの接着及び剥離（廃
却）工程が削減できる。また、柱状体材料の切断側の端
面を吸着保持する際に、該端面に吸着パッドを隙間なく
、且つ吸着パッド側から端面に不要な外力が作用しない
ように添わせることができ、これにより、切断終了まで
極薄ウェハ或いはＧａＡｓ等、特に脆い材料であっても
割れ等の欠損が発生することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る柱状体材料の切断装置の斜視図、
第２図は本発明に係る柱状体材料の切断装置による切断
方法を説明するために用いた図、第３図は本発明に係る
柱状体材料の切断装置に用いられる回収皿の平面図、第
４図及び第５図はそれぞれ第３図のＡ−Ａ線に沿う断面
図及びＢ−８線に沿う断面図、第６図は第５図のＣ−Ｃ
線に沿う断面図、第７図は各バキュームチャックに連通
されるバキュームチューブ等を示すために用いた図、第
８図及び第９図はそれぞれ第４図に示したバキュームチ
ャックの拡大図、第１０図は第４図に示したクランプ装
置の拡大図、第１１図は第１０図のＤ−Ｄ線に沿う断面
図である。 １０・・柱状体材料（インゴット）、　　１２・・・内
周刃式ブレード、　　２０・・・割出スライダ、　　２
４・・回収皿、　　２６・・・アーム、　　２８・・・
切断送りチーフル、　　３０・・／ｌニームチャック、
　　３１・・・シリンダ、　　３２・・・パッド支持球
、　　３４・・ピストン、　３５・・吸着パッド、　３
５Ａ・・・多孔質パッド、　　５０・・・クランプ装置
。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）柱状体材料の基端側を固定し、該柱状体材料の切
   断側の端面に対向して複数のシリンダを配設するととも
   に、各シリンダのピストンに球面軸受を介して減圧吸引
   する吸着パッドを配設し、前記柱状体材料の切断開始前
   に、前記複数のシリンダを動作させて各吸着パッドを柱
   状体材料の端面に押し付け、その後前記シリンダによる
   吸着パッドの押し付け力を解除したのち、各吸着パッド
   を柱状体材料の端面に吸着させた状態で各シリンダのピ
   ストンを進退不能に固定し、前記柱状体材料を回転する
   ブレードによって切断するようにしたことを特徴とする
   柱状体材料の切断方法。
2. （２）ブレードを回転させ、基端側が固定された柱状体
   材料を切断する柱状体材料の切断装置において、 前記固定された柱状体材料の切断側の端面に対向して配
   設された複数のシリンダと、 各シリンダ内に摺動自在に配設されたピストンと、 前記ピストンに球面軸受を介して配設された吸着パッド
   と、 前記吸着パッドに吸着力を発生させる減圧吸引手段と、 前記複数のピストンをそれぞれ進退不能に固定するクラ
   ンプ手段と、 を備え、前記吸着パッドを前記柱状体材料の端面に吸着
   させた状態で各シリンダのピストンを固定するようにし
   たことを特徴とする柱状体材料の切断装置。
3. （３）前記複数のシリンダは、移動可能な回収皿に配設
   されたエアシリンダである請求項２記載の柱状体材料の
   切断装置。
4. （４）前記ピストンには一端にパッド支持球を有するバ
   キュームロッドが植設され、前記吸着パッドは前記パッ
   ド支持球によって全方向に傾動自在に支持されている請
   求項２記載の柱状体材料の切断装置。
5. （５）前記バキュームロッド及びパッド支持球の中心部
   には、バキューム用の孔が形成されている請求項４記載
   の柱状体材料の切断装置。
6. （６）前記バキュームロッドが植設されたピストンには
   、該バキュームロッドの孔に連通するバキューム孔がピ
   ストン側部に形成され、かつ複数のピストンの各バキュ
   ーム孔はバキュームチューブによって連通する請求項５
   記載の柱状体材料の切断装置。
7. （７）前記吸着パッドとシリンダとの間には、ベロフラ
   ムが配設される請求項２記載の柱状体材料の切断装置。
8. （８）前記ピストンには、該ピストンの上下部の圧力を
   同一に保つための通気孔が貫通形成されている請求項７
   記載の柱状体材料の切断装置。
9. （９）前記吸着パッドは、上端面が平坦となっている多
   孔質パッドが先端部に設けられている請求項２記載の柱
   状体材料の切断装置。