JPH0478084B2 - - Google Patents

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シリコン等
の柱状体材料（以下インゴツトという）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ツ
トは材質が脆いので、インゴツトを回転ブレード
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
たウエハの外周部が欠損するため、一枚のウエハ
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
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、インゴツト、ウエハの
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
エ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
ドによつ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つて吸着固定する
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け且つ各々吸着パッドをシリ
ンダによつ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、吸着パッドをシリンダによつて端面
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、吸着パッドを一旦押
し付けたのちはその押し付け力を解除する。そし
て、各吸着パッドが端面に添つた状態で各シリン
ダのピストンを進退不能に固定するようにしてい
る。従つて、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、その吸着力によつて端面
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つており、切断終了まで割れ
等が発生することがない。

〔実施例〕

以下添付図面に従つ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
ツト）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
ウエハをウエハ収納カセツト１４に搬送する回収
コンベア１６等を有する本体１８と、インゴツト
１０の基端側を固定し、且つインゴツト１０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、切断中にインゴツト１０の切断側の端面
を吸着保持するとともに切断後にウエハを回収コ
ンベア１６に受け渡す回収皿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１９の上端に固定され、高速で回転できる
ようになつており、切断送りテーブル２８、即ち
インゴツト１０が矢印Ａ方向に移動することによ
り、インゴツト１０を切断する。また、このよう
にして切断されるウエハの厚さは、割出スライダ
２０によるインゴツト１０の下方向への送り量に
よつて決定される。

一方、上記切断中に、回収皿２４は切断終了ま
でウエハに割れ等が生じないようにインゴツト１
０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、図示しないウエ
ハアンローダ装置によつてウエハを回収コンベア
１６に受け渡す。

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、切断中にインゴツト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個のバキユームチヤツ
ク３０がインゴツト（ウエハ）の径に対応して該
ウエ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ユーム
チヤツク３０の拡大図である。このバキユームチ
ヤツク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、一端にパツド支持球３２
を有するバキユームロツド３３が植設されたピス
トン３４と、前記パツド支持球３２によつて支持
された吸着パッド３５とから構成されている。

パツド支持球３２は中心部にバキユーム用の孔
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３５Ｂ，３５Ｃによつてパツド支
持球３２を挟み付けることにより該パツド支持球
３２に取り付けられている。即ち、パツド支持球
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つ
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
ランプピン５６の押圧力によつてピストン３４を
クランプできるようになつている。

ピストン３４には、バキユームロツド３３と連
通するバキユーム孔３４Ａが形成され、各ピスト
ン３４のバキユーム孔３４Ａは第７図に示すよう
にバキユームチユーブ３４Ｂによつて連通し、更
にバキユームチユーブ３４Ｂの始端、終端部は回
収皿側に形成されたバキユーム孔３４Ｃ（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側のバキユーム孔
（図示せず）と連通する。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によつて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
平坦となつている多孔質パツド３５Ａ（例えば
SUS材）が設けられており、ウエハ吸着時に、
その吸着力でウエハを変形させないようになつて
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Ｏリングであり、４２Ａはパ
ツキンである。

次に上記構成のバキユームチヤツク３０の作用
について説明する。

まず、インゴツト１０の切断開始前に、６個の
バキユームチヤツク３０がインゴツト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２４の移動を停止したのち、
バキユームポンプ（図示せず）をONにし、アー
ム２６、回収皿２４のバキユーム孔３４Ｃ、バキ
ユームチユーブ３４Ｂ、ピストン３４のバキユー
ム孔３４Ａ、バキユームロツド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、それぞれインゴツト端面の形状に応じ
て上昇及び傾動し、インゴツ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ツト端面からの
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２
４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は吸着力のみによつて
インゴツト端面に貼り付いており、インゴツト端
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によつてシリンダ３
１の側部を押圧し、ピストン３４を固定する。

上記のように、インゴツト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
エ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、ウエハは欠ける
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、
切断中にウエ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、ウエハ
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
エハに作用しない。

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５３と、
前記第１のピストン５２及び第２のピストン５３
によつ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５６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、ストツパ６０
が配設され、前記第２のリング５５は第２のピス
トン５３とストツパ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とストツパ
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５
８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個のバキユームチヤツク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がインゴツト１０
の切断側の端面に対向する位置に移動すると、６
個のバキユームチヤツク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、同時にクランプ装置５０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５３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ツパ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、バキユームチヤツク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個のバキユームチヤ
ツク３０によるインゴツト端面の吸着が行われた
のち、各バキユームチヤツク３０のピストン３４
がクランプ装置５０によつて同時に固定される。

すなわち、バキユームチヤツク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５３が各々独立して下方に押し下げられ、
第１のピストン５４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個のバキユームチヤツク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５７，５８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
介してバキユームチヤツク３０のピストン３４を
クランプする二重構造をとつているため、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
着剤等によつ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
了まで極薄ウエハ或いはGaAs等、特に脆い材料
であつ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−Ｂ
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図は各バキユームチヤツクに連通
されるバキユームチユ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
バキユームチヤツクの拡大図、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１
０図のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 １０…柱状体材料（インゴツト）、１２…内周
刃式ブレード、２０…割出スライダ、２４…回収
皿、２６…アーム、２８…切断送りテーブル、３
０…バキユームチヤツク、３１…シリンダ、３２
…パツド支持球、３４…ピストン、３５…吸着パ
ッド、３５Ａ…多孔質パツド、５０…クランプ装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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つて切断するように
   したことを特徴とする柱状体材料の切断方法。 ２ 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 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 前記ピストンには一端にパツド支持球を有す
   るバキユームロツドが植設され、前記吸着パッド
   は前記パッド支持球によつ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 前記バキユームロツド及びパツド支持球の中
   心部には、バキユ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 前記バキユームロツドが植設されたピストン
   には、該バキユームロツドの孔に連通するバキユ
   ーム孔がピストン側部に形成され、かつ複数のピ
   ストンの各バキユーム孔はバキユームチユーブに
   よつて連通する請求項５記載の柱状体材料の切断
   装置。 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 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 前記吸着パッドは、上端面が平坦となつてい
   る多孔質パツ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。