JPH0469528B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜利用分野＞ この発明は半導体装置製造の素材であるシリコ
ン等のインゴツトを回転ブレードで区分切断する
場合、もしくはインゴツトから半導体ウエハをス
ライスするときに利用される回転ブレードによる
インゴツトの切断方法に関するものである。

＜従来技術＞ 半導体装置に使用されるシリコン等のインゴツ
トは材質が脆いので、一方側を把持もしくは押さ
えつけてブレードで切断すれば、その切断の最終
域において切り出し側である切断片の重量、切断
ブレードへの付着等々により切れ残り部での応力
負荷が大きくなつて、ブレードによる切断が完了
する前にいわゆる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やすい。

例えば、シリコン単結晶はその引き上げ製造の
過程で成長界面を境にして部位により組織、物性
等が異なつてくるので、得ようとする半導体に対
しその最適部位を使用するにはサンプル切断、区
分切断等を行なう必要がある。しかしてインゴツ
トはコストが高いので、切断ロスは小さい方がよ
いこと自明であるが、この区分切断時等に前記の
如き欠けが生じやすく、この欠けによりその後の
ウエハスライスでは当該欠け深さだけ切り捨てる
ことになり非常に不経済となる。

また、インゴツトからウエハをスライスして得
る場合には、スライス厚が一般に数百ミクロンで
あることから、その切り離し最終域において切削
液による表面張力、ウエハ重量、ウエハ回収装置
による回収時作用等の影響により前記の如き欠け
が生じやすく、従つて一枚のウエハから得られる
半導体素子数が最も多くなる外周部の欠損により
その生産性を著しく低下せしめることがあつた。

従つて、この不具合を可及的に防ぎ、生産性、
歩留りを向上させるために一般に次のような手段
が講じられている。

即ち、その一はスライスベースの添設である。
インゴツトの側面の一部にその長手方向にわたつ
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
のスライスベースと対向する側から行ない、スラ
イスベースを最後に切断するようにしているので
ある（例えば特開昭61−65749号参照）。

これによれば、インゴツト、ウエハの損失とい
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、また切断後のウエハから
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を選択する
必要がある。

従つて、スライスベースの添設は、インゴツ
ト、ウエハの損失を防ぐ点において利するところ
も存するが、最終的には廃棄されるスライスベー
スの存在はその点において改良が望まれているも
のであつた。

次に前記手段の二としては、ブレードの回転の
ほか特にウエハスライスに関してインゴツトの回
転がある（例えば特開昭58−147312号参照）。イ
ンゴツトを回転させるとその周囲から中心に向か
つて切断していくのであるから、生産性のよい外
周部での損失はなく、またスライスベースを必要
としないなど、その点において有利なものである
が、装置の性能面からは一層の高精度、高機能が
求められることになる。

即ち、スライスしたウエハを回収する場合に、
前述のスライスベースを添設した場合は該ベース
切断の段階でウエハを把持もしくはバキユームチ
ヤツクで吸着保持すればよいが、インゴツト回転
の場合には少なくとも切断完了直前にはウエハを
把持もしくは吸着する必要があり、そうするとそ
の吸着等によるウエハの振れ、ねじれ等で中心部
分に欠けを生ずることがあり、これらを解決する
為に例えば把持もしくは吸着機構の同期及び同心
回転並びにウエハへの巧みな当接等をはかるよう
にすることが必要であるが、特に初回切断の場合
のようにインゴツト端面の平坦度、回転軸心に対
する直角度等の形状不具合があるときにはチヤツ
ク側（面）との同心的回転が困難であり、この点
からも装置全体として精度、機能の実現、維持の
困難を伴なうものであつた。又、このインゴツト
回転の場合には、ウエハ中心部が欠けない状態に
おいてはいわゆる“へそ”としての突起部が生じ
やすく、この場合にはその除去の為の後処理加工
が煩雑なものであつた。

＜本発明の目的＞ 以上のような従来の問題点に鑑して本発明が提
供されたもので、インゴツト基体を固定し、ブレ
ードのみを回転させる方式において、インゴツト
の基体側のほか切り出し側を切断開始前に予め不
動に固定しておき、その位置を保持させたままで
切断を開始し、切断完了後の取り出し時に前記保
持を解除するようにすることでスライスベースを
不要とし、ウエハやインゴツトの欠損を防いて経
済性、品質性を向上せしめることを目的としてい
る。

＜実施例＞ 以下、本発明方法を実施するための好適な実施
例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図はインゴツトＷを水平方向
に載置した横型切断装置（スライシング機）の場
合を示しているが、いわゆる縦型においても本発
明を実施するには特に異なるところはない。しか
して図において、１は装置本体Ｂの上面にスライ
ド可能に設けられたテーブルであり、スペーサ２
を介して被切断物であるインゴツトＷを載置す
る。３はインゴツトＷの本体側、即ち切断時に切
り出される側（基体）を堅固に押さえる（固定す
る）クランパであり、図例はインゴツトＷの上方
から押さえつける形式を略示しているが、その他
インゴツトの端部を把持する方式など既知の手段
が利用できる。４はドーナツ状薄円板の内周側に
ダイヤモンド粒子等を結着して切断刃とした内周
刃式ブレード（以下、ブレードという）であり、
WSはブレード４に対しテーブル１をスライドさ
せることによりインゴツト基体Ｗから順次所要厚
で切り出されるウエハである。図においては、切
断開始当初の傾斜端面が形成された状態を示して
いる。５は上記ウエハWSに対向してテーブル１
上に配置され、先端に設けられたバキユームチヤ
ツク６により前記ウエハを吸着把持するチヤツク
装置であり、バキユームチヤツク６は図示しない
バキユームポンプとバキユームホース７を介して
接続される。しかしてバキユームチヤツク６は、
第２図にその吸着面側から示しているように、吸
着面を例えば直径20mm程度の小径面とした多数の
チヤツク６ａ……（図では６個）で構成されてい
るもので、好適には、吸着保持するインゴツト
（ウエハ）の径に対応して該ウエハの全面を均等
に散在吸着するように同心的に配設されている。

第３図に上記多数のバキユームチヤツクのうち
の一つについてその具体的構成例を示している。

図において、チヤツク装置基台５１を貫通する
バキユームロツド６１は後端にバキユームホース
７を接続し、前端（先端）にパツド支持球６２を
接続している。該支持球６２には切り出されるウ
エハWSと対向してバキユームハウジング６３が
取り付けナツト６４で該支持球を挟むようにして
被着されており、該ハウジングには更に軟質材で
なるリツプ６５が取り付けられている。前記バキ
ユームハウジング６３には通気孔６３ａが穿たれ
ており、リツプ６５と共にウエハ吸着時にはリツ
プ６５で囲まれる部分を負圧にしてウエハを吸着
する吸着パツドを形成している。従つて、バキユ
ームハウジングのウエハ当接面が軟質であれば前
記リツプを不要としたパツドとすることもでき
る。また、この吸着パツドは支持球６２に対し、
傾動自在に、即ち首振り可能に設けられているも
のである。５２は、前記基台５１内でバキユーム
ロツド６１をインゴツト（ウエハ）側へ常に押圧
進出させるスプリングであり、これによりチヤツ
ク６を設定当初にインゴツト側へスライド位置決
めするときにその当接衝撃を緩和する。５３はバ
キユームロツド６１を所定位置で進退不能に固定
するロツク装置であり、例えばエアシリンダのピ
ストンロツド等所要の自動機構で作動できるもの
が好ましい。

以上の如き構成にて、これを第１図のようにウ
エハスライシング機として利用する場合、まずイ
ンゴツトＷをテーブル１に載置してクランパ３に
より不動に固定する。ウエハスライスの場合、イ
ンゴツトＷの端面は通常予め平坦に形成されてい
るので、上記固定の後チヤツク装置５をインゴツ
ト側へスライドさせ、そのバキユームチヤツク６
をインゴツトの端面に当接させた位置で固定し、
バキユームポンプによりバキユームチヤツク６を
吸着させる。この“吸着”とは、ウエハWSの切
断中又は完全に切断されたあと、バキユームチヤ
ツク６のリツプ６５又はバキユームハウジング６
３等の弾性により更にチヤツク側又はインゴツト
基体側に僅かでも動かされないように、即ち吸着
圧とリツプ等の弾発力がバランスするように作用
させるのである。例えば、リツプ６５を薄いゴム
質材で非常に柔軟に形成し、バキユームハウジン
グ６３を軟質の樹脂材等で当接面を平坦に形成す
れば、上記目的は達せられる。

しかして前記当接固定の後、ロツク装置５３を
動作させてバキユームロツド６１を不動にロツク
する。

このようなロツク作業完了後、ブレード４を回
転させ、所要の厚さのウエハWSを切り出すべく
インゴツトＷを切断する。

しかしてインゴツト切断の最終域（第３図参
照）において、ブレード４はその切断刃である内
周刃部とその他の本体部とでは厚さが異なるの
で、ブレード本体部と、ウエハWS及びインゴツ
ト基体Ｗ側の切断面との間に僅かの隙間Ａが生じ
る。この隙間Ａは切削水及びエアが介在してお
り、ブレード４が高回転であるので表面張力、負
圧の発生等により剛性の小さいウエハWS側に応
力が発生する。

従来はこの表面張力等によりウエハWSがふら
つき、切断残り部に応力集中が起こることにより
ウエハの欠けが生じていたのであるが、本発明で
はインゴツト切断当初からその形状にならつて切
り出し側（ウエハ）をチヤツク装置５により一体
的に固定しているので、前記隙間Ａによる負圧、
表面張力等による応力は全てインゴツト基体Ｗと
チヤツク装置５側に伝達されることになる。換言
すれば、チヤツク装置５により一体的に固定把持
されているウエハWSは、切断進行のどの位置に
おいてもふらつくことがないので、その切断残り
部にウエハ剛性以上の応力が集中することはな
く、従つてウエハは欠けることなく切断を完了さ
れる。この切断完了後に前記チヤツク装置を移動
させて吸着解除、ロツク解除を行ない、従来既知
の手段でウエハを回収する。

上記によれば、ウエハへの吸着パツドは首振り
可能に設けるとしたが、この首振りにより、イン
ゴツトの吸着端面に図例のような傾きが生じてい
てもそれを吸収して確実に吸着固定することがで
きるものであり、また一方でこの首振りにより切
断中のウエハのふらつきが懸念されるが、取り付
けナツト６４で締め付けて固定したり、あるいは
前述したように多数のチヤツクとして吸着端面に
均等に散在させることにより結局は全体として固
定できるので、ウエハがふらつくことはなく、ま
た小面積による吸着であるから該吸着面に対する
応力等の悪影響も生じない。

次に、第４図には本発明方法を実施するにあた
り、前者の実施例がウエハスライシング機である
のに対し、インゴツトを区分切断する切断機に実
施した場合を略示している。

前述したように、インゴツトはウエハスライス
の前にサンプル切断、区分切断等を行なうように
している。この切断のときのインゴツトは、特に
一端側は図のように先細形状の略円錐形となつて
いる。従つてこの場合の該端部切断には、１個の
バキユームチヤツクと多数の支持ピンとを利用す
ることで簡単に作業できるようにしている。

即ち、２００はインゴツトＷの先端部WAのブ
レード４の切断部近傍外周を覆つて吸着するチヤ
ツク装置本体であり、該吸着先端はインゴツト外
周に倣つて当接吸着できるように軟質のリツプ２
００ａが設けられている。２００ｂはバキユーム
用の通気孔であり、バキユームポンプに連絡す
る。しかしてチヤツク装置本体２００の内部に
は、インゴツト先端部WAに当接する支持ピン２
０１が多数その軸方向に進退可能に設けられてい
る。この支持ピン２０１はチヤツク装置本体内で
均等に、例えば同心円状に配設されているもの
で、それぞれの支持ピン２０１は進退量がそれぞ
れ調整できると共に任意の位置で不動にロツク可
能としている。その具体的手段は、例えば前述の
第１実施例で説明したバキユームチヤツク６のバ
キユームロツド６１の機構を利用することで可能
である。

これによれば、支持ピン２０１はインゴツト先
端部WAにその形状にならつて均等に当接してい
るだけであるが、チヤツク装置本体２００が吸着
しているので、支持ピン２０１と共にあたかも該
先端部WAを把持固定しているような作用を呈し
せしめ、即ち該先端部WAを不動に固定する。従
つて、ブレード４により切断を行なつてもその最
終域でインゴツト先端部WAがふらつくことはな
く、従来の如く欠けるような事態には至らない。

ところで、上記インゴツトの切断における先端
部固定手段は、上記のほか第１実施例で示した機
構を利用しても可能である。この場合、第１実施
例でのバキユームチヤツク６の首振り度合を更に
大きくして、インゴツト先端部WAの傾斜面に沿
つて吸着できるようにすることでその目的を達成
することができる。

＜効果＞ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
インゴツトを区分切断又はウエハにスライスする
場合に、インゴツトの基体部のほか初り出し側を
その形状にならつて切断開始前に予め固定してお
き、その状態を保持してブレード切断を行なうよ
うにするのであるから、ブレードの切断進行に伴
なう切断応力は不動のインゴツト基体側及び切り
出し側の固定手段部に伝達分散させられることに
なり、従つて切断の最終領域においてその切断完
了前に切断残部から欠けるようなことはなく、即
ち歩留まりが向上する。また、上記の通り本発明
によれば欠けの発生を防ぐことが可能であるか
ら、欠け防止のためだけに利用されていたスライ
スベースを不要とすることができ、この点からそ
の不要に基づく材料コストの削減のほか、添設か
ら切断後の除去、廃却までの工程も不要となり、
作業性、生産性の向上がはかれる等その経済性、
品質性に著しい効果を奏し得ることになる。更に
又、本発明方法によれば装置構成的には従来構成
に切り出し側の固定手段を付加すればその目的を
達成することができ、装置の信頼性等を有利にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法を実施するための好適な例を示
しているもので、第１図は第１実施例のスライシ
ング機の要部概略構成図、第２図はバキユームチ
ヤツク面の概略正面図、第３図はバキユームチヤ
ツク装置の構成例の拡大説明図、第４図は第２実
施例のインゴツト区分切断機の要部概略構成図で
ある。 １……インゴツト載置テーブル、３，３００…
…クランパ、４……内周刃式ブレード、５，１０
０，２００……バキユームチヤツク装置、３０１
……可動式支持ロツド座、Ｗ……インゴツト、
WS……ウエハ、WA……インゴツト切断端部、
WB……インゴツト切断ブロツク部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インゴツトの基端側を固定し、 複数の進退自在なバキユームロツドの先端にそ
   れぞれ球面軸受を介して傾動自在な吸着パツドが
   取り付けられるとともに、各バキユームロツドを
   それぞれ進退不能に固定するロツク手段を有する
   バキユームチヤツク装置における複数の吸着パツ
   ドを前記インゴツトの切断面に対向させ、 前記インゴツトの切断開始前に、前記複数のバ
   キユームロツドを介して各吸着パツドをインゴツ
   トの前記端面に沿わせた状態で吸着させ、 その後各バキユームロツドを進退不能に固定
   し、 切断終了まで前記吸着固定状態を保ちながら前
   記インゴツトを、回転するブレードによつて切断
   するようにしたことを特徴とするインゴツト切断
   方法。 ２ インゴツトの基端側を固定し、 複数の進退自在な支持ピンが配設され、各支持
   ピンをそれぞれ進退不能に固定するロツク手段及
   び各支持ピンに向かつて前記インゴツトの切断側
   の端面を減圧吸引する手段を有するバキユームチ
   ヤツク装置における複数の支持ピンを前記インゴ
   ツトの切断面に対向させ、 前記インゴツトの切断開始前に、前記複数の支
   持ピンをインゴツトの前記端面に押し付け、 その後各支持ピンを進退不能に固定し、 これらの支持ピンに向かつて前記端面を減圧吸
   引することによつて該端面を固定し、 切断終了まで前記吸着固定状態を保ちながら前
   記インゴツトを、回転するブレードによつて切断
   するようにしたことを特徴とするインゴツト切断
   方法。