JPH08276421A - スライシングマシンの切断制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価に構成できて平面精度が良好なウェーハ
が得られるとともに、加工能率が低下せず既存のスライ
シングマシンにも対応が容易なスライシングマシンの切
断制御方法及びその装置を提供する。 【構成】 切断抵抗が安定するような移動テーブル４の
送り速度を、ブレード１４の回転速度に対する曲線（制
御基準曲線Ｓ）としてあらかじめ設定し、回転速度を常
時検出し、検出した回転速度に最適な送り速度を制御基
準曲線Ｓから算出して、その送り速度で移動テーブル４
を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スライシングマシンの
インゴット切断制御方法及びその装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】スライシングマシンは、半導体素子の素
材となるシリコン等のインゴットを、回転する薄刃の切
断工具（本明細書では「ブレード」という。）の刃先に
相対的に近づけて、所定の厚さに切断しウェーハを生産
する。スライシングマシンには内周刃式切断機や外周刃
式切断機があるが、さらに、内周刃式切断機にはインゴ
ットの取付姿勢によって縦型と横型に分類できる。図４
に縦型の内周刃式切断機の例（要部立面図）を示す。

【０００３】図４において、内周刃式切断機は、架台１
の上面に設けられたテーブルガイド２に移動テーブル４
がＸ方向に移動自在に支持されるとともに、内蔵された
駆動機構によって駆動される。移動テーブル４にはコラ
ム５が取り付けられ、コラム５に設けられた上下ガイド
にＺ方向移動自在に支持されたワークホルダー７が、コ
ラム５に内蔵された駆動機構によって駆動される。ま
た、テーブルガイド２の隣に設けられた加工部１０に
は、テンションヘッド１３が回転機構に支持されてお
り、テンションヘッド１３にはブレード１４がトップリ
ング１５によって張り上げて取り付けられている。

【０００４】このように構成された内周刃式切断機で
は、ブレード１４を高速回転し、インゴットＷの端面が
ブレード１４の刃先１４ａよりウェーハ厚さ分だけ下方
に位置した状態で、移動テーブル４によってインゴット
Ｗをブレード１４の略中央位置からＸ右方向に移動さ
せ、インゴットＷを切断する。

【０００５】この場合、切断が進行すると、刃先１４ａ
の摩耗、インゴットＷとブレード１４の間のスラッジの
堆積等種々の要因で切断抵抗が増加する。ブレード１４
は軸方向（図２でＺ方向）の剛性が小さく、切断抵抗が
増加するとブレード１４の刃先１４ａは初期の状態から
軸方向に変位しやすくなる。いうまでもなく、ウェーハ
の平面精度はブレード１４の刃先１４ａの切断時の軸方
向精度に依存する。このため、切断抵抗が増加した状態
で切断を継続すると、平面精度の良好なウェーハが得ら
れない。また、場合によってはブレード１４の破断も発
生する。

【０００６】近年、半導体の生産効率向上からインゴッ
トＷの直径は次第に大きくなり、ブレード１４に要求さ
れる切断時の軸方向精度がますます厳しくなってきてい
る。このため、切断制御方法として種々の提案がされて
いる。

【０００７】その一つとして当出願人が開示している
「特開平３−０５８８０４（スライシングマシンの運転
方法）」がある。この方法は、切断抵抗が増加するとブ
レード１４の回転速度が低下することを利用し、ブレー
ド１４の回転速度を検出して切断抵抗を推定し、それに
よって切断を制御するものである。つまり、回転速度が
正常範囲にある場合は切断送り（移動テーブル４によっ
てインゴットＷをブレード１４の刃先１４ａに送り込む
こと。）を継続し、回転速度が異常範囲になると切断送
りを停止する。これによって、ウェーハの平面精度の向
上が可能となる。ブレード１４の破断も防止できる。

【０００８】また、他の方法として開示されているもの
に「特開平６−２６２６２０（スライシング装置のブレ
ード撓み検出方法及び装置並びにブレード撓み制御装
置）」がある。この方法は、インゴットの取付部に歪セ
ンサーを設けてインゴットの軸方向荷重を検出し、それ
によってブレードの軸方向変位を推定するものである。
そして、ブレードの軸方向変位が小さくなるように、ブ
レードの回転速度や切断送り速度を制御したり、ブレー
ドのドレッシングを指示する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、「特開
平３−０５８８０４」の方法では、回転速度が低下して
異常範囲になると切断送りを停止するため、加工能率が
低下しやすい。また、正常範囲には幅があり、回転速度
がある程度低下するまでは正常範囲として切断を継続す
るので、その分だけはウェーハの平面精度の向上が期待
できない。

【００１０】また、「特開平６−２６２６２０」の方法
では、インゴットの取付部に歪センサーを設けるため、
装置が高価になるとともに、既存のスライシングマシン
には簡単に対応できないという問題がある。

【００１１】本発明はこのような事情を鑑みてなされた
もので、インゴットを支持する移動テーブルと回転する
ブレードを相対的に近づけてインゴットを切断するスラ
イシングマシンにおいて、安価に構成できて平面精度が
良好なウェーハが得られるとともに、加工能率が低下せ
ず既存のスライシングマシンにも対応容易なスライシン
グマシンの切断制御方法及びその装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記目的を
達成するために、スライシングマシンの切断制御方法
を、切断抵抗をブレード１４の回転速度から推定すると
ともに、切断抵抗が増加して回転速度が低下すると移動
テーブル４の送り速度を遅くして、切断抵抗を安定させ
るようにする。すなわち、切断抵抗が安定するような移
動テーブル４の送り速度を、ブレード１４の回転速度に
対する関数（制御基準曲線Ｓ）としてあらかじめ設定す
る。そして、ブレード１４の回転速度を常時検出し、そ
の回転速度に最適な送り速度を制御基準曲線Ｓから算出
して、その送り速度で移動テーブル４を駆動する。

【００１３】また、その切断制御装置を次のように構成
する。 （イ）記憶部２１を設け、あらかじめ設定された制御基
準曲線Ｓを記憶する。 （ロ）回転数検出器１９を設け、ブレード１４の回転数
を検出する。 （ハ）回転速度算出部２２を設け、回転数検出器１９で
検出された回転数からブレード１４の回転速度を算出す
る。 （ニ）テーブル速度指令部２３を設け、記憶部２１に記
憶された制御基準曲線Ｓから、回転速度算出部２２で算
出されたブレード１４の回転速度に最適な移動テーブル
４の送り速度を算出して、テーブル駆動部２４に指令す
る。 （ホ）テーブル駆動部２４を設け、テーブル速度指令部
２３から指令された速度に従って移動テーブル４を駆動
する。

【００１４】

【作用】本発明に係るスライシングマシンの切断制御方
法及びその装置では、ブレード１４の回転速度に対する
移動テーブル４の最適な送り速度があらかじめ設定さ
れ、制御基準曲線Ｓとして記憶部２１に記憶される。次
に、回転数検出器１９で検出されたブレード１４の回転
数から回転速度算出部２２でブレード１４の回転速度が
算出される。算出された回転速度がテーブル速度指令部
２３に送られると、テーブル速度指令部２３では記憶部
２１に記憶された制御基準曲線Ｓから、その回転速度に
最適な送り速度を算出して、テーブル駆動部２４に指令
する。テーブル駆動部２４では指令された送り速度で移
動テーブル４を駆動する。

【００１５】

【実施例】本発明に係るスライシングマシンの切断制御
装置の実施例の構成図を図１に示す。図１は従来の技術
で説明した図４の内周刃式切断機を模式的に表すととも
に、ブレード１４の回転駆動機構、移動テーブル４の移
動駆動機構等及び本発明に係る切断制御装置関係を付加
したものである。したがって、同一機能部品には同一符
号を付している。

【００１６】図１において、内周刃式切断機は、架台１
の上面に設けらたテーブルガイド２に移動テーブル４が
Ｘ方向に移動自在に支持されるとともに、テーブルガイ
ド２に設けられたテーブル駆動機構３（モーター３ａ、
送りネジ３ｂ等）によって駆動される。移動テーブル４
にはコラム５が取り付けられ、コラム５に設けられた上
下ガイドにＺ方向移動自在に支持されたワークホルダー
７が、コラム５に設けられたＺ軸駆動機構６（モーター
６ａ、送りネジ６ｂ等）によって駆動される。

【００１７】また、加工部１０では、軸受け台１１に回
転自在に支持された主軸１２の上端にテンションヘッド
１３が固着されており、テンションヘッド１３にはブレ
ード１４がトップリング１５によって張り上げて取り付
けられている。一方、主軸１２の下側にはプーリー１２
ａが固着され、軸受け台１１に取り付けられたモーター
１６の回転軸に固着されたプーリー１６ａが、プーリー
１２ａとベルト１７で連結されている。また、主軸１２
の下端には回転板１８が固着され、回転板１８の回転数
を検出する回転数検出器１９が軸受け台１１に取り付け
られている。回転数検出器１９は光学式あるいは磁気式
のものである。

【００１８】 さらに、切断制御装置関係として、あら
かじめ設定された制御基準曲線Ｓを記憶する記憶部２
１、回転数検出器１９で検出されたブレード１４の回転
数からブレード１４の回転速度を算出する回転速度算出
部２２、記憶部２１に記憶された制御基準曲線Ｓから、
回転速度算出部２２で算出されたブレード１４の回転速
度に最適な移動テーブル４の送り速度を算出して、テー
ブル駆動部２４に指令するテーブル速度指令部２３、テ
ーブル速度指令部２３から指令された速度に従って移動
テーブル４を駆動するテーブル駆動部２４が設けられて
いる。

【００１９】ところで、このように構成された内周刃式
切断機では、従来の技術で説明したと同様に次のように
作用する。すなわち、インゴットＷがブレード１４の略
中央位置にあるときに、モーター１６は図示しない制御
部によって駆動され、それによってブレード１４が高速
回転する。次に、インゴットＷの端面がブレード１４の
刃先１４ａよりウェーハ厚さ分だけ下方に位置するよう
に、Ｚ軸駆動機構６によってインゴットＷがＺ下方向に
送られる。その状態から、移動テーブル４がテーブル駆
動機構３によってＸ右方向に移動し、インゴットＷが切
断される。

【００２０】この場合、ブレード１４にかかる切断抵抗
が増加すると、モーター１６の回転速度は低下するが、
これを図２に示す。図２の横軸は切断抵抗Ｒ、縦軸は回
転速度Ωで、特性曲線がＴである。図２に示すように、
この特性曲線Ｔでは、切断抵抗がＲａのときに回転速度
がΩａであったものが、切断抵抗がＲｂに増加すると回
転速度はΩｂまで低下する。

【００２１】また、この特性曲線Ｔを用いて制御基準曲
線Ｓを次のように設定する。制御基準曲線Ｓを図３に示
す。制御基準曲線Ｓは、切断抵抗が安定するような移動
テーブル４の送り速度を、ブレード１４の回転速度に対
する曲線として表したものである。つまり、図２の特性
曲線Ｔから求めた切断抵抗Ｒに対する回転速度Ωを利用
して、切断抵抗Ｒの代わりに横軸をブレード１４の回転
速度Ωとしたものである。縦軸は移動テーブル４の送り
速度Ｖである。図３に示すように、この制御基準曲線Ｓ
では、最大回転速度Ωａ（切断抵抗がＲａ）のときの送
り速度をＶａとし、切断抵抗がＲｂに増加して回転速度
がΩｂになると送り速度をＶｂまで遅くするように設定
している。

【００２２】実施例の切断制御装置はこのように構成さ
れ、ブレード１４の回転数は回転数検出器１９で検出さ
れ、そのデータからブレード１４の回転速度Ωが回転速
度算出部２２で算出される。回転速度算出部２２で算出
された回転速度Ωは、テーブル速度指令部２３に送ら
れ、テーブル速度指令部２３では記憶部２１に記憶され
た制御基準曲線Ｓから、その回転速度に最適な送り速度
Ｖを算出して、テーブル駆動部２４に指令する。テーブ
ル駆動部２４では、移動テーブル４が指令された送り速
度Ｖになるようにモーター３ａを駆動する。

【００２３】なお、実施例では縦型の内周刃式切断機に
ついて説明したが、これに限らず、本発明は横型の内周
刃式切断機についても適用できる。同様に、本発明は外
周刃式切断機についても適用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るスライ
シングマシンの切断制御方法及びその装置によれば、切
断抵抗Ｒが安定するような移動テーブル４の送り速度Ｖ
を、ブレード１４の回転速度Ωに対する関数（制御基準
曲線Ｓ）としてあらかじめ設定し、回転速度Ωを常時検
出し、検出した回転速度Ωに最適な送り速度Ｖを制御基
準曲線Ｓから算出して、その送り速度Ｖで移動テーブル
４を駆動するようにした。

【００２５】これによって、切断抵抗Ｒがリアルタイム
に制御され切断抵抗Ｒが安定するので、平面精度が良好
なウェーハが得られるとともにブレード１４の破断も防
止できる。また、切断抵抗が増加しても切断を中断しな
いので、加工能率が低下しない。さらに、特別な検出機
器が不要であるとともに制御方法が簡単であるので安価
に構成ができ、既存のスライシングマシンにも対応が容
易である。

【００２６】したがって、安価に構成できて平面精度が
良好なウェーハが得られるとともに、加工能率が低下せ
ず既存のスライシングマシンにも対応が容易なスライシ
ングマシンの切断制御方法及びその装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る切断制御装置の構成図

【図２】切断抵抗と回転速度の特性曲線図

【図３】制御基準曲線図

【図４】一般的な縦型の内周刃式切断機の要部立面図

【符号の説明】

２……テーブルガイド ３ａ…モーター ３ｂ…送りネジ ４……移動テーブル ７……ワークホルダー Ｗ……インゴット １２…主軸 １３…テンションヘッド １４…ブレード １６…モーター １８…回転板 １９…回転数検出器 ２１…記憶部 ２２…回転速度算出部 ２３…テーブル速度指令部 ２４…テーブル駆動部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インゴットを支持する移動テーブルと回転
   するブレードを相対的に近づけてインゴットを切断する
   スライシングマシンにおいて、 前記ブレードの回転速度に対する前記移動テーブルの最
   適な送り速度をあらかじめ設定して、これを制御基準曲
   線として記憶し、 前記ブレードの回転速度を検出し、 検出した前記ブレードの回転速度に最適な前記移動テー
   ブルの送り速度を前記制御基準曲線から算出して、その
   送り速度で前記移動テーブルを駆動することを特徴とす
   るスライシングマシンの切断制御方法。
2. 【請求項２】インゴットを支持する移動テーブルと回転
   するブレードを相対的に近づけてインゴットを切断する
   スライシングマシンにおいて、 あらかじめ設定された、前記ブレードの回転速度に対す
   る前記移動テーブルの最適な送り速度を、制御基準曲線
   として記憶する記憶部と、 前記ブレードの回転数を検出する回転数検出器と、 その回転数検出器で検出された回転数から前記ブレード
   の回転速度を算出する回転速度算出部と、 前記記憶部に記憶された制御基準曲線から、前記回転速
   度算出部で算出された前記ブレードの回転速度に最適な
   前記移動テーブルの送り速度を算出して、指令するテー
   ブル速度指令部と、 前記テーブル速度指令部から指令され速度に従って前記
   移動テーブルを駆動するテーブル駆動部と、 から構成されたことを特徴とするスライシングマシンの
   切断制御装置。