JPH0919919A - スライシング装置の運転制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工能率を下げることなく、切断抵抗の上昇
を効果的に抑えながら良好なワークの切断を実行する。 【解決手段】 ワーク保持駆動手段１９によってワーク
３０を保持しながら回転させ、切断送りすることによ
り、上記ワーク３０をブレード１０で切断するスライシ
ング装置において、ワーク軸方向荷重を検出する荷重セ
ンサ３８等により、切断動作中での切断抵抗に相当する
値を検出し、この検出値を予め設定された目標値に近づ
けるように上記ワーク３０の回転速度を調節する方法及
び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークを回転させ
ながらその切断を行うスライシング装置の運転制御方法
及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークを切断してウェハを切り出
すスライシング装置としては、円形状の内周刃をもつブ
レードの内側に上記ワークの一端部を臨ませ、上記ブレ
ードを回転させながらその半径方向に上記ワークを相対
移動させるものが知られている。

【０００３】さらに近年は、下記の理由ａ）ｂ）によ
り、上記切断の際にワークを回転させるようにしたもの
が提案されている（特開平１−１３０９１４号公報参
照）。

【０００４】ａ）ワークを回転させずにスライシングを
行う場合、ドーナツ状のブレードを保持する本体とワー
クとの干渉を避けるには、上記ブレードの内周刃から上
記本体までの距離をワーク直径よりも大きく設定しなけ
ればならないので、大きなブレードが必要になる。これ
に対し、ワークを回転させながらスライシングを行う装
置では、上記ブレード内周刃から本体までの距離がワー
ク直径の１／２よりも大きければ干渉は生じないので、
その分小径のブレードを使用できる。このため、装置を
小型化及び低廉化でき、また、ブレードの厚み方向の撓
みを小さく抑えてスライシング精度を高めることができ
る。

【０００５】ｂ）ワークを回転させずにスライシングす
る場合、上記ａ）で述べたように、ブレードの内周刃か
ら本体までの距離を大きく設定しなければならないの
で、内周刃の部分のブレード軸方向剛性が小さくなる。
これに対し、ワークを回転させながらスライシングを行
う場合には、ブレード内周刃から本体までの距離を小さ
くできるので、内周刃の部分のブレード軸方向剛性が大
きくなり、その分、ブレードを薄くできる。このため、
切断幅が小さくなり、同じ長さのワークからより多くの
ウェハを切り出すことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記装置では、ワーク
の切断中、ブレードの回転速度、ワークの回転速度、及
びワークの送り速度を一定に保っても、ワーク切断抵抗
は一定せず、一般には、切断終了時点よりも切断開始時
点の方が高くなる。これは、ワークの回転速度を終始一
定とした場合、その中心部を切断する時点（すなわち切
断完了直前の時点）よりも外周部を切断する時点（すな
わち切断開始時点）の方が、ブレード内周刃との接触個
所におけるワークの周速が大きく、単位時間あたりの材
料除去量が大きいためと考えられる。この切断抵抗が大
きいと、ブレードの軸方向撓み量も大きくなり、その分
加工精度が低下するとともに、上記抵抗による発熱量及
び摩擦力の増大に起因してブレード寿命が縮められ、ま
た、切り出されるウェハも熱変形による加工損失が生じ
るおそれがあるため、この切断抵抗の抑制が大きな課題
となっている。

【０００７】このような切断抵抗の抑制手段として、上
記ブレードに対するワークの切断送り速度を下げること
が考えられる。しかし、上記切断送り速度の低下に対応
する実際の切断抵抗の低下の割合は小さいので、切断抵
抗を十分に低減させるには、切断送り速度を大幅に下げ
る必要があり、その分加工能率が低下する不都合があ
る。

【０００８】また、上記ブレードの軸方向の撓みを抑制
する手段としては、この撓み量をセンサによって検出
し、この撓み量を０に近づけるように上記ブレードの回
転速度を調節するものも知られているが（例えば特開平
４−１３８２０８号公報参照）、この装置によれば、切
断抵抗は高い状態のままブレードの撓み量のみを強制的
に０に近づけることになるので、加工精度は高く維持で
きても、上記発熱や摩擦による不都合を解消することは
難しい。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、加工能
率を下げることなく、切断抵抗の上昇を効果的に抑えな
がら良好なワークの切断を実行できるスライシングの運
転制御方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
の解決について検討を重ねた結果、ワークの回転速度の
低下に伴って、上記切断抵抗が著しく低減することを確
認した。これは、ワークの回転速度が少し下がるだけで
も、これに対応して単位時間あたりの材料除去量が大幅
に減ることに起因すると考えられる。

【００１１】ただし、上記ワークを径方向外側から内側
に向けて全周にわたりほぼ一様に切り込んでいくために
は、ワークの切断を開始してからウェハを完全に切り出
すまでの間にある程度のワーク総回転量は確保しておく
必要があり、無制限にワーク回転速度を遅くすることは
できない。

【００１２】本発明は、このような背景からなされたも
のであり、内周刃をもつブレードと、このブレードを回
転させるブレード回転駆動手段と、ワークを保持して回
転させるワーク保持駆動手段と、このワーク保持駆動手
段及びこのワーク保持駆動手段により保持されるワーク
を上記ブレードに対してスライシング方向に相対移動さ
せる切断送り手段とを備えたスライシング装置の運転制
御方法であって、少なくとも上記ワークの切断開始時点
から所定期間、上記ブレードによるワークの切断抵抗に
相当する値を検出し、この値を予め設定した値に近づけ
るように上記ワーク保持駆動手段によるワーク回転駆動
速度を調節するものである。

【００１３】また本発明は、内周刃をもつブレードと、
このブレードを回転させるブレード回転駆動手段と、ワ
ークを保持して回転させるワーク保持駆動手段と、この
ワーク保持駆動手段及びこのワーク保持駆動手段により
保持されるワークを上記ブレードに対してスライシング
方向に相対移動させる切断送り手段とを備えたスライシ
ング装置の運転制御装置であって、少なくとも上記ワー
クの切断開始時点から所定期間、上記ブレードによるワ
ークの切断抵抗に相当する値を検出する切断抵抗検出手
段と、この値を予め設定した値に近づけるように上記ワ
ーク保持駆動手段によるワーク回転駆動速度を調節する
ワーク回転調節手段とを備えたものである。

【００１４】これらの方法及び装置では、少なくとも上
記ワークの切断開始時点から所定期間、上記ブレードに
よるワークの切断抵抗に相当する値（請求項５ではワー
クにその軸方向に垂直な方向に作用する荷重、請求項６
では、ブレードの駆動トルクに相当する値）を検出し、
この値を予め設定した値に近づけるように上記ワーク保
持駆動手段によるワーク回転駆動速度を調節するように
しているので、実際の切断抵抗が高い時にはワーク回転
速度を下げて切断抵抗を効果的に減らす一方、切断抵抗
が低い時にはワーク回転速度を上げることにより、ワー
ク切断を開始してから終了するまでのワーク総回転量と
して十分な回転量を確保できる。

【００１５】上記方法では、上記ワークの切断抵抗に相
当する値を検出する代わりに、少なくとも上記ワークの
切断開始時点から所定期間、上記ブレードによるワーク
の切断の進行に伴って上記ワーク保持駆動手段によるワ
ーク回転駆動速度を増加させるようにしてもよいし、上
記装置では、上記切断抵抗検出手段を備える代わりに、
少なくとも上記ワークの切断開始時点から所定期間、上
記ブレードによるワークの切断の進行に伴って上記ワー
ク保持駆動手段によるワーク回転駆動速度を増加させる
ようにワーク回転調節手段を構成してもよい。前述のよ
うに、上記切断抵抗はワークの切断完了直前の時点より
も切断開始時点の方が高く、一般にワークの切断進行に
伴って（すなわちワークの中心に向けて切り込まれるに
従って）切断抵抗が低くなるので、切断抵抗相当値を検
出せず単にワーク切断進行に伴ってワーク回転駆動速度
を増加させることによっても、切断抵抗に応じた運転制
御が可能であるからである。

【００１６】上記各装置において、上記切断抵抗検出手
段としては、切断中のワークに対してその軸方向に垂直
な方向に作用する荷重を検出する荷重検出手段や、上記
ブレードの駆動トルクに相当する値を検出するブレード
駆動力検出手段が、好適である。

【００１７】なお、上記各方法及び装置において、上記
所定期間が経過した後は、その経過時点におけるワーク
回転速度を維持するようにしてもよいし、上記切断抵抗
相当値の検出値に基づくワーク回転速度の調節や切断進
行に伴うワーク回転速度の増加を続行するようにしても
よい。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１９】図１〜３に示すスライシング装置は、基台
１を備え、この基台１上にガイドレール２が設置されて
いる。このガイドレール２に沿って切断送り方向（図１
の奥行き方向、図２の矢印Ａ１の方向）にスライド可能
にスライドテーブル３が支持されており、このスライド
テーブル３上には、ワーク支持台３ａが立設されてい
る。

【００２０】上記基台１上において、上記ワーク支持台
３ａに対向する位置には主軸台４が設置されている。こ
の主軸台４の上部には主軸受４ａが設けられ、この主軸
受４ａによって主軸６が回転可能に支持されるととも
に、この主軸６にベルト伝動機構７を介して主軸駆動モ
ータ８（図２）の出力軸が連結されている。主軸６の先
端部にはテンションディスク９が固着され、このテンシ
ョンディスク９が、上記主軸６、ベルト伝動機構７、及
び主軸駆動モータ８からなる回転駆動手段５により回転
駆動されるようになっている。

【００２１】テンションディスク９の周縁部には、ドー
ナツ状の薄板からなるブレード１０が装着され、このブ
レード１０の内周縁にダイヤモンド粒子等からなる内周
刃１１が固着されている。

【００２２】上記基台１上には、切断送り手段１４が設
置されている。この切断送り手段１４は、スライドテー
ブル３側のナットに螺合されたボールねじ１２と、この
ボールねじ１２を回転駆動する切断送りモータ１３とを
備え、この切断送り手段１４によって、上記スライドテ
ーブル３全体がガイドレール２に沿って前記切断送り方
向にスライド駆動されるようになっている。

【００２３】上記ワーク支持台３ａには、ワーク割出し
方向（図１の矢印Ａ２方向）にスライド可能に割出し移
動部材１５が設けられるとともに、この割出し移動部材
１５を移動させる割出し送り手段１８が設けられてい
る。割出し送り手段１８は、割出し移動部材１５側のナ
ットとに螺合されたボールねじ１６と、このボールねじ
１６を回転駆動する保持部材駆動モータ１７とを備え、
この割出し送り手段１８によって上記割出し移動部材１
５が上記ワーク割出し方向に移送されるようになってい
る。

【００２４】上記割出し移動部材１５上には、ワーク保
持駆動手段１９が設置されている。このワーク保持駆動
手段１９は、ワーク回転軸受２０を備え、このワーク回
転軸受２０に、上記ワーク割出し方向に延びるワーク回
転軸２１が回転可能に支持されており、このワーク回転
軸２１の後端（図１では右端）は、減速機２２を介して
ワーク回転駆動モータ２３の出力軸に連結され、前端に
は、複数（図例では４つ）の爪２４ａをもつワーク把持
用のチャック２４が固定されている。

【００２５】この実施の形態では、スライシングされる
ワーク３０として、円柱状のシリコン製半導体インゴッ
トが使用される。このワーク３０の後端（図１では右
端）には、被把持プレート２５が接着され、この被把持
プレート２５が上記チャック２４で把持されることによ
り、ワーク３０がその割出し方向と平行な状態で保持さ
れるようになっている。そして、上記割出し送り手段１
８の作動により、ワーク３０が図１実線の退避位置と同
図二点鎖線に示される切断位置（ワーク前端がブレード
１０中央の穴内に臨む位置）との間を進退するととも
に、上記ワーク回転駆動モータ２３の作動で被把持プレ
ート２５と一体にワーク３０が低速で回転駆動されるよ
うになっている。

【００２６】なお、図１及び図２において２６は、蛇腹
状のカバーである。

【００２７】上記スライドテーブル３上において、上記
ワーク支持台３ａの一側方（図２では上方）には、ウェ
ハ回収装置３２が設置されている。このウェハ回収装置
３２は、ワーク軸方向と平行な方向に移動可能に設置さ
れ、ワーク３０の先端部分から切り出されるウェハを吸
着保持して回収するものである。

【００２８】さらに、この装置の特徴として、上記割出
し移動部材１５とワーク回転軸受２０との間には、荷重
センサ（荷重検出手段）３８が設けられている。この荷
重センサ３８は、圧電素子のひずみ変形により、ワーク
３０に対してその軸方向に直交する方向（図２の上下方
向）に作用する荷重に相当する信号を出力するものであ
る。

【００２９】この荷重センサ３８の出力する検出信号
は、図４に示すようにアンプ３９を介して同図のコント
ローラ４０に入力されるようになっている。このコント
ローラ４０は、比較手段４２と、ワーク回転数調節手段
４４を備えている。

【００３０】比較手段４２は、上記アンプ３９から入力
された荷重検出値と、この荷重について予め設定された
目標値とを比較し、その偏差に相当するフィードバック
補正量をワーク回転数調節手段４４に入力するものであ
る。ワーク回転数調節手段４４は、ワーク３０の単位時
間あたりの回転数（以下、単にワーク回転数と称す
る。）について予め設定された基本回転数に上記フィー
ドバック補正値を加えた回転数を目標ワーク回転数と
し、この目標ワーク回転数を得るための駆動指令信号を
インバータ５０を介してワーク回転駆動モータ２３に出
力するものである。

【００３１】なお、このコントローラ４０は、上記ワー
ク回転数の調節の他、切断送り手段１４や割出し送り手
段１８の動作を制御する役割も果たす。

【００３２】次に、このスライシング装置の作用を説明
する。

【００３３】まず、スライシングを行うにあたり、チャ
ック２４によりワーク３０後端の被把持プレート２５が
把持され、ワーク３０全体が水平に保持される。

【００３４】次に、コントローラ４０のワーク回転数調
節手段４４からワーク回転駆動モータ２３に制御信号が
出力されることにより、ワーク３０が基本回転数で回転
駆動されるとともに、切断送り手段１４の作動によって
ワーク３０がブレード内周刃１１の内側に挿入可能な位
置まで移送され、かつ、主軸駆動モータ８の作動によっ
て、主軸６と一体にテンションディスク９及びブレード
１０が所定回転数で回転駆動される。そして、ワーク３
０が回転したまま、割出し送り手段１８によって、ワー
ク３０が前方に移送され、その先端部のみがブレード内
周刃１１の内側に挿入される。この状態で、ワーク３０
がスライドテーブル３と一体に切断送りされる（図３で
は左方に移送される）ことにより、ワーク３０のスライ
シングが開始される。

【００３５】この時、ワーク３０の切断抵抗として、こ
のワーク３０にその軸方向に垂直な方向に作用する荷重
が荷重センサ３８により検出され、アンプ３９を介して
コントローラ４０の比較手段４２に入力される。そし
て、実際の荷重と予め設定された目標値との差（制御偏
差）に対応したフィードバック補正量が演算され、この
フィードバック補正量と前記基本回転数との和が新たに
ワーク回転数調節手段４４における目標回転数として更
新演算される。このようなフィードバック制御により、
実際のワーク３０の駆動回転数は、ワーク３０の軸方向
荷重を上記目標値に近づける方向に調節されることとな
る。

【００３６】従って、ワーク荷重が大きくなる傾向にあ
る期間（すなわち切断抵抗が大きくなる傾向にある期
間）では、ワーク回転数が下げられることによりワーク
荷重が抑えられ（すなわち切断抵抗が抑えられ）、これ
によりブレード変位が低減して高精度の加工が確保され
るとともに、発熱量も抑えられてブレード１０の寿命短
縮やウェハの加工損失が防がれる。これに対して、ワー
ク荷重が小さい傾向にある期間（すなわち切断抵抗が小
さい傾向にある期間）では、ワーク回転数が増加される
ことにより、スライシング開始から終了までのワーク３
０の総回転量が十分に確保され、これによりワーク３０
は全周にわたってほぼ均一に外周から内周に向かって切
り込まれることになる。

【００３７】切り込みがほぼ完了した時点、すなわち、
ワーク３０の中心部分を残して外周部分がスライシング
された時点で、ワーク３０の回転及び切断送りを一旦止
め、ウェハ回収装置３２の吸着部材３４によってワーク
先端面を吸着する。次いで、ワーク３０を回転させるこ
となく切断送りのみを再開し、上記中心部分を切断する
ことにより、ウェハをワーク３０から完全に切り離す。
このウェハは、上記ウェハ回収装置３２によって所定の
ウェハ搬送装置に引き渡す。

【００３８】次に、第２の実施の形態を図５に基づいて
説明する。

【００３９】前記の実施の形態では、切断抵抗に相当す
る値として、ワーク３０の軸方向に垂直な方向の荷重を
検出しているが、ここでは、ブレード１０の駆動トルク
に相当する値、具体的には、ブレード１０を回転駆動す
るための電力を主軸駆動モータ８から取り込むようにし
ている。この構成によっても、実際の切断抵抗を把握で
き、これを考慮した運転制御ができる。

【００４０】なお、上記ブレード１０の駆動トルクは、
例えば主軸６にひずみセンサを取付け、この主軸６のね
じり変形量から直接検出することも可能である。

【００４１】次に、第３の実施の形態を図６に基づいて
説明する。

【００４２】この形態では、コントローラ４０において
上記切断送り手段１４による切断送り動作を制御する切
断送り制御手段４６からワーク３０の切断送り位置に関
する信号を取り出し、ワーク３０の切断送りが進行する
につれて、すなわち切断抵抗が減少するにつれて、ワー
ク回転数を徐々に増加させるように、ワーク回転数調節
手段４４を構成している。

【００４３】このような構成によれば、実際の切断抵抗
に基づくフィードバック制御を行わずに、実際の切断抵
抗に概ね追従した運転制御が可能である。

【００４４】なお、上記各実施例では、ワーク３０及び
ワーク保持駆動手段１９を実際に切断送り方向に移動さ
せるものを示しているが、これに代え、テンションディ
スク９を切断送り方向に移動させるスライシング装置に
も本発明は適用可能である。

【００４５】また、本発明では、上記実施例のように切
断開始から切断完了までの全期間においてワーク回転数
の調節を行うものに限らず、少なくとも切断開始時点か
ら所定期間が経過するまで（すなわち切断抵抗が高い期
間が経過するまで）上記のようなワーク回転数の調節を
すればよい。この場合、上記期間を経過した後は、その
経過時点でのワーク回転数を維持するようにしてもよい
し、予め設定されたワーク回転数を保つようにしてもよ
い。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明は、ワークを回転さ
せながらその切断を行うスライシング装置において、少
なくとも上記ワークの切断開始時点から所定期間、上記
ブレードによるワークの切断抵抗に相当する値を検出
し、この値を予め設定した値に近づけるようにワーク回
転駆動速度を調節し、もしくは、上記所定期間、上記ブ
レードによるワークの切断の進行に伴って上記ワーク回
転駆動速度を増加させるものであるので、切断抵抗の過
度の上昇を防ぎながら、十分なワーク総回転量を確保で
きる。このため、ブレードの変位量の増大を抑えて高精
度加工を実現し、上記切断抵抗に伴う発熱や摩擦を低減
させてブレード寿命の短縮及びワークの加工損失を防ぎ
ながら、ワークを全周にわたって略均一に切り込んでい
くことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるスライシン
グ装置の一部断面側面図である。

【図２】上記スライシング装置の全体平面図である。

【図３】上記スライシング装置においてスライシングさ
れるワークとブレードとを示す断面正面図である。

【図４】上記スライシング装置に設けられるコントロー
ラの機能構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるコントロー
ラの機能構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態におけるコントロー
ラの機能構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ ブレード １１ 内周刃 １４ 切断送り手段 １９ ワーク保持駆動手段 ２３ ワーク回転駆動モータ ３０ ワーク ３８ 荷重センサ（荷重検出手段） ４０ コントローラ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周刃をもつブレードと、このブレード
   を回転させるブレード回転駆動手段と、ワークを保持し
   て回転させるワーク保持駆動手段と、このワーク保持駆
   動手段及びこのワーク保持駆動手段により保持されるワ
   ークを上記ブレードに対してスライシング方向に相対移
   動させる切断送り手段とを備えたスライシング装置の運
   転制御方法であって、少なくとも上記ワークの切断開始
   時点から所定期間、上記ブレードによるワークの切断抵
   抗に相当する値を検出し、この値を予め設定した値に近
   づけるように上記ワーク保持駆動手段によるワーク回転
   駆動速度を調節することを特徴とするスライシング装置
   の運転制御方法。
2. 【請求項２】 内周刃をもつブレードと、このブレード
   を回転させるブレード回転駆動手段と、ワークを保持し
   て回転させるワーク保持駆動手段と、このワーク保持駆
   動手段及びこのワーク保持駆動手段により保持されるワ
   ークを上記ブレードに対してスライシング方向に相対移
   動させる切断送り手段とを備えたスライシング装置の運
   転制御方法であって、少なくとも上記ワークの切断開始
   時点から所定期間、上記ブレードによるワークの切断の
   進行に伴って上記ワーク保持駆動手段によるワーク回転
   駆動速度を増加させることを特徴とするスライシング装
   置の運転制御方法。
3. 【請求項３】 内周刃をもつブレードと、このブレード
   を回転させるブレード回転駆動手段と、ワークを保持し
   て回転させるワーク保持駆動手段と、このワーク保持駆
   動手段及びこのワーク保持駆動手段により保持されるワ
   ークを上記ブレードに対してスライシング方向に相対移
   動させる切断送り手段とを備えたスライシング装置の運
   転制御装置であって、少なくとも上記ワークの切断開始
   時点から所定期間、上記ブレードによるワークの切断抵
   抗に相当する値を検出する切断抵抗検出手段と、この値
   を予め設定した値に近づけるように上記ワーク保持駆動
   手段によるワーク回転駆動速度を調節するワーク回転調
   節手段とを備えたことを特徴とするスライシング装置の
   運転制御装置。
4. 【請求項４】 内周刃をもつブレードと、このブレード
   を回転させるブレード回転駆動手段と、ワークを保持し
   て回転させるワーク保持駆動手段と、このワーク保持駆
   動手段及びこのワーク保持駆動手段により保持されるワ
   ークを上記ブレードに対してスライシング方向に相対移
   動させる切断送り手段とを備えたスライシング装置の運
   転制御装置であって、少なくとも上記ワークの切断開始
   時点から所定期間、上記ブレードによるワークの切断の
   進行に伴って上記ワーク保持駆動手段によるワーク回転
   駆動速度を増加させるワーク回転調節手段を備えたこと
   を特徴とするスライシング装置の運転制御装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載のスライシング装
   置の運転制御装置において、上記切断抵抗検出手段とし
   て、切断中のワークに対してその軸方向に垂直な方向に
   作用する荷重を検出する荷重検出手段を備えたことを特
   徴とするスライシング装置の運転制御装置。
6. 【請求項６】 請求項３または４記載のスライシング装
   置の運転制御装置において、上記切断抵抗検出手段とし
   て、上記ブレードの駆動トルクに相当する値を検出する
   ブレード駆動力検出手段を備えたことを特徴とするスラ
   イシング装置の運転制御装置。