JPH03136768A - 半導体ウエハー切断刃の自動ドレッシング装置 - 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、半導体単結晶のインゴットを半導体ウェハー
に切断する切断刃の刃先を研磨する自動ドレッシング装
置に関する。

〔従来の技術〕

半導体ウェハー加工工程にふいて、ウエノ１−をフラッ
トにスライスし、加工面のうねり、反り量を減少させる
′ことは、従来からの大きな課題である。ここで、イン
コ゛ットをフラットにスライスするためには、刃先切れ
味が刃の上下において対称であることが必須の条件とな
るが、累積切断枚数が増すにつれて、対称性が劣化しイ
ンゴー／　）をフラット切断できなくなる。

このためには、刃先の切れ味調整作業（ドレッシング作
業）　が必要となるが、この作業は従来においては、オ
ペレータの熟練度に依存しているため、オペレータの個
人差・手作業によりバラツキを避けることができない。

そこで、°刃を研磨するドレッシングスティックをテー
ブルに取付け、テーブルの移行によりドレッシングする
テーブルドレッシング法や、インゴットベースそのもの
をドレッシングスティックにより構成し、スライスする
毎に刃をドレッシングする方法等が従来より考えられて
いる。

しかし、フラット切断の条件となる、刃上下面の切れ味
の対称性の確保が不充分であるため、作業者は、ドレッ
シングスティック（砥石）を手に持ち、回転しているカ
ッターの刃先に当てて行うハンドドレッシング作業によ
って調整を行っているというのが現状である。

また、特開昭５３−１１４５８３号公報には、インゴッ
トをインゴットベースに固着し、インゴットが固着され
る反対側にドレッシング効果を有するスティックを取付
け、所定枚数ウェハーを切断する毎に刃をスティックの
所まで進ませることによって刃のドレッシングを行う方
法が記載されている。

一方、特開昭５５−６２７４３号公報には、インゴット
の側面にドレス材及びその反対の側面にシリコン棒を配
置することことが記載されている。これにより、刃先は
インゴット切断後、毎回ドレス材によってドレッシング
された後、シリコンを切断するので、ドレッシング直後
のダイヤモンド砥粒の荒れを整形することができるとい
うものである。

さらに特開昭５８−１０９２６８号公報には、切断刃の
刃先を上下対称に整形する装置が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、刃先上下面方向の刃先切れ味調整のためのド
レッシング作業を行う場合、前記の特開昭５３−１１４
５８３号公報に記載された方法では、刃先上下面とも同
様な、即ち対称なドレッシングを実施するため、切れ味
の悪い面の切れ味改善ドレッシングとはならず、ドレッ
シング前後の刃先の切れ味が著しく変化し、ウェハー加
工精度がランダムに変化するという問題があった。

また、特開昭５５−６２７４３号公報に記載された方法
でも、同様に刃先上下面全域のドレッシングのため、切
れ味のアンバランスをなくすべく、切れ味の悪い面のド
レッシング手法でない。また切れ味の良い面と悪い面で
それぞれドレッシングすることによる切れ味の改善効果
が異なるため、ランダムな調整となるという問題があっ
た。

さらに、特開昭５８−１０９２６８号公報に記載された
装置においては、切断刃の上下方向対称整形のみを目的
としているが、経験上からも明らかなように、ダイヤモ
ンド粒がランダムに配置しである刃先形状を対称な形に
整形しても切れ味の対称性が確保できず、フラットな切
断とならない。このため、刃先の切れ味を対称にするた
めのドレッシング作業が必要となる。

そこで本発明は、ドレッシング領域を狭域化するととも
にドレッシング量を定量化することにより、インゴット
のフラットカット制御を可能とすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明の半導体ウェハー切断
刃の自動ドレッシング装置は、半導体ウェハー切断刃の
径方向と平行な方向及び前記切断刃の刃面に垂直な方向
にそれぞれ移動制御可能な装置本体に前記ウェハー切断
刃の刃面と直交する刃面を有する回転角度位置制御可能
なドレス用砥石を取付け、前記ウェハー切断刃に必要な
ドレッシング量に基づいて求められる前記ドレス用砥石
の切込み量及び砥石回転角度に応じて前記装置本体の移
動及び砥石回転角度を制御する制御手段を設けたことを
特Ｗｉきする。

〔作用〕

ドレッシング作業により刃先の切れ味の調整を行いイン
ゴットをフラット切断するためには、刃先をドレッシン
グする領域を狭域化する手法が最適であり、領域を広げ
れば切れ味調整不能となる。

また、ドレッシング作業をした刃先面は切れ味が良くな
るため、この面の方向の切断反力が小さくなりこの方向
に切断方向が変化する。例えば、第６図（ａ）に示すよ
うにウェハー切断刃の先端上部をドレッシングすると、
同図（ロ）に示すようなインゴットの切断方向となり、
逆に第７図（ａ）に示すようにウェハー切断刃の先端下
部をドレッシングすると、同図（ハ）に示すようなイン
ゴットの切断方向となる。このように、インゴットの切
断方向はウェハー切断刃をドレッシングした方向に変わ
り、その変化量は手入れ量にほぼ比例して大きくなる。

切断方向がストレート（フラット切断）となるよう制御
するには、前述のように刃先を＋レッシングする領域を
狭域化すること及びドレッシング量を調整でき且つ定量
化できる装ばであることが必須となることを実験で確認
した。但し、この２条件のみでは調整方法が不十分であ
る。これは、切断枚数が増加するにつれ、刃先の性能が
変化し、同一ドレッシング量でもその修正効果が異なり
変化する。また、修正すべき量（切断方向がフラットか
ら逸脱する量）によってもその修正効果が異なることか
ら、修正効果を学習する制御系が必要となり、また修正
すべき量（切断パターン）に応じたドレッシング作業量
が必要となることから、切断パターン分類が必要となる
。

本発明においては、ウェハー切断刃の刃面と直交する刃
面を有する回転角度位置制御可能なドレス用砥石を取付
けることによりドレッシング領域を狭域化し、また、ウ
ェハー切断刃に必要なドレッシング量に基づいて求めら
れるドレス用砥石の切込み量及び砥石回転角度に応じて
装置本体の移動及び砥石回転角度を制御する制御手段を
設けることにより、ドレッシング量の定量化を図ること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す構成図である。

同図において、１は自動ドレッシング装置本体であり、
Ｘ方向移動ステージ２及びＹ方向移動ステージ３によっ
て、Ｘ方向（ウェハー切断刃８の径方向）及びＹ方向（
ウェハー切断刃８の刃面に垂直な方向）に移動制御可能
に構成されている。Ｙ方向移動ステージ３にはアーム４
が設けられており、その下端にドレス用砥石５が回転可
能に取り付けられている。このドレス用砥石５は、ベル
ト６を介してモータ７により回転角度位置を制御される
。図中９はウェハー切断刃８の内周に固着されたダイア
モンド刃先部である。

第２図に、ドレス用砥石５とウェハー切断刃８の部分の
拡大図を示す。

本発明においては、 ドレッシング量＝砥石消費量 ＝ｆ（砥石回転角度ψ） 砥石消費量Ｗ＝ｋＸｔＸψ 但し、ｋ：定数、ｔ：砥石切込み量（一定量）という関
係式が成り立つという知見に基づいて、ドレッシング量
の定量化を図っている。

砥石切込み量ｔの決定は、Ｘ方向移動ステージ２及びＹ
方向移動ステージ３をパルスモータ等の絶対位置決め可
能な駆動装置で各々移動させて決定する。また、砥石回
転角度ψも、パルスモータ７によりタイミングベルト２
を移動させ、砥石５を回転することにより決定する。

第３図は本発明の自動ドレッシング装置の制御系の構成
を示すブロック図、第４図はそのフローチャートである
。

本装置の制御システムは、切断精度向上の目的で、第３
図及び第４図に示すように、ドレッシング作業量の最適
化を図るために下記のステップの制御フローをとる。こ
れを第３図のブロック図で説明する。

まず、無駄なドレッシングにより刃先の損傷を防ぐため
、ドレッシングの要否を判定する。これは、ウェハー切
断刃の上下方向の変位量を検出するセンサの値によって
決定する。

次に、ドレッシング要と判定した切断刃について所要の
ドレッシングを実行するが、切断刃の状態により、ドレ
ッシングによる切断刃改善効果が異なるため、切断刃の
状態をウェハー切断時の刃先上下変位の仕方に応じて、
特に第４図に示す１９パターンに分類し、各パターンに
応じたドレッシング量を演算する。ドレッシング量Ｗ＋
　の演算は次式で与える。

Ｗ＋　＝　Ｋ　ｒ　ＸΔ１０ 但し、Ｋｌ　は各パターンに応じて実験で求めた定数。

Δ１０は所定の切断位置での刃先変位量を示し、切断刃
の不良の程度を示す値として代表させる。

この演算により、所要のドレッシング量は決まり、所要
の砥石消費量Ｗ＋　を満足させるべく、砥石回転角度ψ
を演算決定する。また、ドレッシング位置も切断パター
ンに応じて、刃上面か月下面のドレッシングかを決定し
、所要面の位置をドレ７シングできるよう、ドレッシン
グ位置座！ｔｉ（Ｘ。

Ｙ）を演算する。ここでドレッシング砥石は第２図に示
すように切断刃と接触した部分が除去されるため、砥石
消費後の形状と砥石径はマイクロコンビコータに記憶さ
せておく。

以上の制御フローにより、ドレッシング装置を動かすた
めの値Ｘ、Ｙ、　ψが決定され、ドレッシング作業を実
施する。

一方、ドレッシング量の最適値は時々刻々に変化する切
断刃の状態によって変化するため、ドレッシング作業に
よる切断精度改善効果量１Δｌ０Ｊ−一Δ１Ｏ１１とド
レッシング量Ｗ１の比に、を学習させ、定数ＫＩ　の精
度を向上させる。

第５図は、本発明に係る自動ドレッシング装置によって
砥石をドレッシングしたときのインゴットにおける切断
位・置と変位との関係を示す例である。同図において（
ａ）は本発明によるドレッシングを実施した例であり、
（ハ）は従来例を示している。

従来例では５μｍ程度の変位が見られるのに対し、本発
明例では、切込み部から切林部に至るまで、１μｍ程度
以内に収まってふり、良好なフラットカット制御が行わ
れていることが分かる。

さらに第８図は、刃先変位振幅が累積切断枚数によって
どのように変化するかを示したグラフであり、従来のハ
ンドドレッシングと本発明による自動ドレッシングによ
る場合を比較して示している。この図から分かるように
、切断枚数が多くなっても、本発明のドレッシングを行
うことにより、刃先変位振幅は一定以内に収まっている
。また、ドレッシングの頻度もハンドドレッシングに比
べて１７５以下で済み、ダイヤモンド刃先の寿命を２倍
以上に長くすることができる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、ウェハー切
断刃の刃面と直交する刃面を有する回転角度位置制御可
能なドレス用砥石を取付けることによりドレッシング領
域を狭域化することができるため、ウェハー切断刃の刃
先の切れ味を調整することが可能となる。また、ウェハ
ー切断刃に必要なドレッシング量に基づいて求められる
ドレス用砥石の切込み量及び砥石回転角度に応じて装置
本体の移動及び砥石回転角度を制御する制御手段を設け
ることにより、ドレッシング量の定量化を図ることがで
きる。この定量化により、最適なドレッシング作業が確
保できるため、ドレッシング量の過不足がなくなり、反
りの小さい、品質の良好なウェハーを安定して得ること
ができる。また、ドレッシング量の過不足がないため、
刃先をドレッシングする頻度が少なくて済み、ダイヤモ
ンド刃先の寿命が長くなる。

また、本発明のドレッシング装置は自動で作業を行うこ
とができるため、作業者の個人差を排除して、安定した
ウェハー品質を確保できる。さらに、従来行っていた回
転刃物に直接手出し作業する危険作業がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動ドレッシング装置の基本的構成を
示す概略図、第２図はドレス用砥石とウェハー切断刃の
部分の拡大図、第３図は本発明の制御系の構成例を示す
ブロック図、第４図はその処理手順を示すフローチャー
ト、第５図は本発明の効果を例示するグラフ、第６図及
び第７図はそれぞれドレッシング方向とインゴット切断
方向の関係を示す説明図、第８図は刃先変位振幅が累積
切断枚数によってどのように変化するかを示したグラフ
である。 １：自動ドレッシング装置本体 ２：ｘ方向移動ステージ ３：Ｙ方向移動ステージ ４：アーム ５ニドレス用砥石 ６：ベルト ７：モータ ８：ウェハー切断刃 ９：ダイアモンド刃先部 特許出顆人　　新日本製鐵　株式會社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体ウエハー切断刃の径方向と平行な方向及び前
   記切断刃の刃面に垂直な方向にそれぞれ移動制御可能な
   装置本体に前記ウェハー切断刃の刃面と直交する刃面を
   有する回転角度位置制御可能なドレス用砥石を取付け、
   前記ウエハー切断刃に必要なドレッシング量に基づいて
   求められる前記ドレス用砥石の切込み量及び砥石回転角
   度に応じて前記装置本体の移動及び砥石回転角度を制御
   する制御手段を設けたことを特徴とする半導体ウェハー
   切断刃の自動ドレッシング装置。