JPH09254140A - 柱状体材料の切断方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スライスベースを添設せずに切断しても、ウェ
ーハの欠損を生じない柱状体材料の切断方法及び装置の
提供。 【解決手段】回収皿２４の中央には、進退移動自在な吸
着パッド３０を設け、その周囲には、３つのエアパッド
３２を等間隔で配設する。切断中、インゴット１０は、
その端面中央を前記吸着パッド３０に吸着支持されると
ともに、その周囲をエアパッドから噴射されるエアのエ
ア圧で支持される。これにより、切断が進行しても、切
断されたウェーハが撓むことなく、また、スライスベー
スが添設されていなくても、切り終わり部分に欠損を生
じることなく切断を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は柱状体材料の切断方
法及び装置に係り、特に半導体製造装置の素材であるシ
リコン等の柱状体材料を回転するブレードでウェーハに
切断する柱状体材料の切断方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン等の柱状体材料（以下、「イン
ゴット」という。）は、材質が脆いため、切断装置（以
下「スライシングマシン」という。）で切断を行なう
と、その切り終わりの部分に欠損を生じるという問題が
ある。このため、インゴットの切断に際しては、その切
り終わりに該当する部分にカーボン等で形成されたスラ
イスベースを接着し、ウェーハに欠損が生じるのを防止
している。

【０００３】この切断方法によれば、ウェーハの欠損と
いう不具合は一応解消されるものの、スライスベースの
準備や接着作業、また、切断後のウェーハからのスライ
スベースの剥離作業等、手間がかかるという問題もあ
る。この問題を解消するために、本件出願人は、特公平
４−７８０８４号公報において、スライスベースを用い
ない柱状体材料の切断方法を開示した。この方法によれ
ば、柱状体材料は、ウェーハ回収皿に複数設けられた上
下動自在な吸着パッドに支持された状態で切断される。
ここで、吸着パッドは、球面軸受により首降り自在に軸
支されるとともに、一旦柱状体材料に吸着したのちは、
吸着パッドが移動しないように固定されるため、吸着パ
ッド側からは、ウェーハを変化させるような押圧力や引
張力等が発生せず、ウェーハに割れ等を発生させないで
切断を行なうことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
４−７８０８４号公報で開示したスライシングマシン
は、吸着パッドや、その吸着パッドを上下動させる機構
を複数設置しなければならないので、構造が極めて複雑
になるという欠点がある。本発明は、このような事情に
鑑みてなされたもので、スライスベースを添設せずに切
断しても、ウェーハの欠損を生じないスライシングマシ
ンを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、回転するブレードの内周刃に柱状体材料
を押し当てて、該柱状体材料をウェーハに切断する柱状
体材料の切断方法において、前記柱状体材料の端面中央
を吸着パッドで吸着保持するとともに、該柱状体材料の
端面周縁部をエアパッドから噴射したエアのエア圧で支
持（ベルヌーイ効果による）しながら前記柱状体材料を
切断することを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、切断中、柱状体材料は、
その端面中央を吸着パッドで吸着保持されるとともに、
その周囲をエアパッドから噴射されるエアのエア圧で支
持される。これにより、切断が進行しても、切断された
ウェーハに撓みが生じることなく、また、スライスベー
スが添設されていなくても、切り終わり部分に欠損を生
じることなく、切断を行なうことができる。また、周囲
に配設されているエアパッドは、非接触でウェーハを支
持し、柱状体材料の吸着保持部は、中央一か所のみであ
るので、単純な構成とすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係る柱状体材料の切断方法及び装置の実施の形態につい
て詳説する。図１は、本発明に係る柱状体材料の切断装
置の実施の形態の斜視図である。同図に示すように、前
記柱状体材料の切断装置（以下「スライシングマシン」
という。）は、柱状体材料（以下「インゴット」とい
う。）１０を切断するブレード１２と、そのブレード１
２で切断されたウェーハをウェーハ収納カセット１４に
搬送する回収コンベア１６とを備えた本体１８、インゴ
ット１０を固定し、かつインゴット１０を昇降移動させ
る割出スライダ２０を備えた支柱２２、及び、切断中に
インゴット１０の端面を吸着保持するとともに、切断後
にウェーハを前記回収コンベア１６に受け渡す回収皿２
４を備えた切断送りテーブル２６とから構成されてい
る。

【０００８】前記ブレード１２は、ドーナツ状に形成さ
れており、その内周部には、ダイヤモンド砥粒を電着固
定した内周刃１２Ａが形成されている。このブレード１
２は、図２に示すように、チャックボディ１９の上端部
に所定の張力で張り上げられている。チャックボディ１
９は、図示しないモータに連結されており、このモータ
を駆動することにより、前記ブレード１２は高速回転す
る。

【０００９】一方、前記インゴット１０は、前記切断送
りテーブル２６に駆動されて図中矢印Ａ方向に移動する
ことにより、前記高速回転するブレード１２の内周刃１
２Ａに押し付けられて、ウェーハに切断される。なお、
切断されるウェーハの厚みは、前記割出スライダ２０に
よって昇降移動されるインゴット１０の下方への送り量
によって決定される。

【００１０】前記回収皿２４は、図１に示すように、昇
降自在なアーム２８の先端部に旋回自在に設けられ、前
記切断送りテーブル２６の移動に伴って移動する。そし
て、切断中は、前記ウェーハに割れ等が生じないように
インゴット１０の端面を支持し、切断終了後は、ウェー
ハを支持した状態で旋回、アーム２８の上昇によってブ
レード１２から抜け出し、回収コンベア１６にウェーハ
を受け渡す。

【００１１】図３は、前記回収皿２４の平面図である。
同図に示すように、回収皿２４の中央には、吸着パッド
３０が設置されており、この吸着パッド３０の周囲に
は、３個のエアパッド３２、３２、３２が、同一円周上
に等間隔で配設されている。前記各エアパッド３２に
は、図示しないエア供給・吸引手段が連結されており、
各エアパッド３２は、このエア供給・吸引手段によっ
て、選択的にエアの吹き出しと吸引を行なう。そして、
切断中は、ウェーハに向けてエアを吹きつけることによ
り、ウェーハの支持を行い、切断後は、エアを吸引側に
切りえることにより、切断されたウェーハを吸着保持す
る。

【００１２】一方、前記吸着パッド３０は吸引のみを行
い、その吸引力によりウェーハを吸着保持する。この吸
着パッド３０の吸着部には、ウレタンゴム等で形成され
たリング状のパッド３０Ａが固着されており、ウェーハ
は、このパッド３０Ａに密着して支持される。また、こ
の吸着パッド３０は、昇降移動自在に設けられており、
その昇降機構は、次のように構成されている。なお、こ
の吸着パッド３０は、下降した状態においては、その先
端面が前記エアパッド３２の先端面と同一平面上に位置
するように構成されている。

【００１３】図４に示すように、前記回収皿２４の中央
部には、シリンダ室３４が形成されている。シリンダ室
３４内には、圧縮バネ３６により下方に付勢されたピス
トン３８が、シリンダ室３４内を摺動自在に設けられて
おり、前記吸着パッド３０は、このピストン３８の上端
部にボルト４０によって固定されている。前記シリンダ
室３４には、ジョイント４２を介して配管４４が接続さ
れており、この配管４４に連通された図示しないエア供
給・吸引手段により、シリンダ室３４内にエアの吹き出
しと吸引が行なわれる。

【００１４】一方、前記ピストン３８の内部には、一方
端を前記シリンダ室３４に連通されたエア流路４２が軸
線に沿って形成されている。このエア流路４６の上端部
は、分岐されて吸着パッド３０に形成されたエア吸引口
４８、４８、…に連通されている。また、このエア流路
４６の下端入口部には、逆止弁５０が設置されており、
該逆止弁５０は、エア吸引時のみエア流路４６を開く。
したがって、前記シリンダ室３４内にエアが供給された
場合は、逆止弁５０は閉じ、この結果、シリンダ室３４
内には、供給されたエアが充填され、圧縮バネ３６の付
勢力に抗してピストン３８が上昇する。一方、前記シリ
ンダ室３４内のエアが吸引された場合は、逆止弁５０は
開くので、ピストン３８は、圧縮バネ３６の付勢力によ
り下降する。これにより、吸着パッド３０は、昇降移動
を行なう。

【００１５】ところで、前記ピストン３８は、吸引状態
では、圧縮バネ３６の付勢力により下降した状態にある
ので、これを任意の位置で固定できるように、ピストン
３８には、クランプ手段５２が設けられている。クラン
プ手段５２は、前記シリンダ室３４の上部に形成された
ピストン３８のガイド穴５４に出没自在なクランプピン
５６を設け、該クランプピン５６で前記ピストン３８の
外周面を押圧することにより、ピストン３８を固定す
る。このクランプピン５６は、前記回収皿２４に形成さ
れた第２のシリンダ室５８内に摺動自在に設けられた第
２のピストン６０の先端部に固着されており、第２のシ
リンダ室５８には、図示しないエア供給手段に接続され
た配管６２が連結されている。また、前記第２のピスト
ン６０は、前記第２のシリンダ室５８内に設置された圧
縮バネ６４により、退避方向（図中右方向）に付勢され
ており、前記第２のシリンダ室５８内にエアが供給され
ると前記ガイド穴５４から突出して、前記ピストン３８
を固定する。なお、ピストン３８の外周面には、このク
ランプピン５６の先端部と係合する平坦部３８Ａが形成
されおり、固定時は、この平坦部３８Ａを押圧すること
により行なう。

【００１６】前記のごとく構成された本発明に係るスラ
イシングマシンの実施の形態の作用は次の通りである。
まず、インゴット１０の切断が開始される前に、回収皿
２４がインゴット１０の下方に向けて移動し、吸着パッ
ド３０の中心とインゴット１０の端面の中心とが対向す
るように位置決めされる。位置決めされた回収皿２４
は、さらに、その吸着パッド３０及びエアパッド３２の
先端面とインゴット１０の端面との間隔が、所定間隔
（０．０５〜０．１０mm）になるように位置決めされ
る。

【００１７】なお、この回収皿２４の移動は、アーム２
８の昇降移動と回収皿２４の旋回移動により行なわれ
る。次に、位置決めされた回収皿２４のシリンダ室３４
に、図示しないエア供給・吸引手段より圧縮エアが供給
される。ここで、前記のごとく逆止弁５０は、シリンダ
室３４内にエアが供給された場合は閉じるので、シリン
ダ室３４内には圧縮エアが充填される。この結果、その
供給されたエアの圧力により、ピストン３８が、圧縮バ
ネ３６の付勢力に抗して上昇する。

【００１８】前記ピストン３８が上昇すると、その先端
部に設けられた吸着パッド３０のパッド３０Ａが、イン
ゴット１０の端面に圧着するので、この吸着パッド３０
がインゴット１０の端面に圧着して段階で、ピストン３
８をクランプピン５６で固定する。このクランプピン５
６は、第２のシリンダ室５８内に図示しないエア供給手
段で圧縮エアを供給することにより、ピストン３８のガ
イド穴５４より突出してピストン３８を押圧固定する。

【００１９】なお、前記シリンダ室３４内に供給される
圧縮エアは、図示しないレギュレータにより圧力調整さ
れており、前記シリンダ室３４内には、所定値以上の圧
力がかからないようになっている。この結果、余分な押
圧力をインゴット１０に作用させずに、吸着パッド３０
のパッド３０Ａをインゴット１０の端面に圧着させるこ
とができる。

【００２０】パッド３０Ａがインゴット１０の端面に圧
着し、また、ピストン３８が固定された段階で、前記シ
リンダ室３４への圧縮エアの供給を停止し、次いで、シ
リンダ室３４へのエアの供給を吸引側に切り換える。こ
こで、前記逆止弁５０は、シリンダ室３４内のエアが吸
引された場合は開くので、この結果、吸着パッド３０の
エア吸引口４８、４８、…からエアが吸引されて、吸着
パッド３０にインゴット１０の端面が吸着保持される。

【００２１】前記インゴット１０の端面が吸着パッド３
０に吸着保持されると同時に、吸着パッド３０の周囲に
配設されたエアパッド３２、３２、３２から所定圧の圧
縮エアが、インゴット１０の端面に向けて噴射され、こ
の状態でインゴット１０の切断が開始される。切断は、
ブレード１２を高速回転させ、この高速回転するブレー
ド１２に向けてインゴット１０を切断送りテーブル２６
で移動させることにより行なわれる。この際、回収皿２
４は、アーム２８を介して前記切断送りテーブル２６に
連結されているため、インゴット１０と共に移動する。

【００２２】ところで、インゴット１０の切断が進行す
ると、切断されたウェーハは、通常、その周縁部が下側
に撓んだり、ウェーハとブレード間のクーラントにより
ブレードに密着したりするが、本実施の形態のスライシ
ングマシンでは、エアパッド３２からエアを噴射して、
ウェーハの端面周縁部をその噴射されたエアで支持して
いるため、そのような撓みは生じず、反りのないウェー
ハが切断される。また、このように、さらに、スライス
ベース無し切断においても、その切り終わりの部分に、
欠損を生じることなく切断を終了することができる。

【００２３】切断が終了すると、前記エアパッド３２か
らのエアの噴射は停止し、これと同時に、クランプピン
５６によるピストン３８のロックが解除される。ピスト
ン３８のロックが解除されると、ピストン３８は、シリ
ンダ室３４内に設けられた圧縮バネ３６により下側に付
勢され、これにより、吸着パッド３０は下降する。な
お、この吸着パッド３０下降時においても、シリンダ室
３４内は吸引状態を保持されているので、切断されたウ
ェーハは、吸着パッド３０に吸着された状態で下降す
る。

【００２４】一方、前記吸着パッド３０の下降ととも
に、前記エアパッド３２からは、エアが吸引される。こ
こで、前記吸着パッド３０は、下降すると、その先端面
の高さが、前記エアパッド３２の先端面の高さと同じ高
さになるので、この結果、ウェーハの周縁部は、エアパ
ッド３２により吸着保持される。したがって、前記ウェ
ーハは、その中央部を吸着パッド３０に吸着保持され、
周縁部を３つのエアパッド３２で、それぞれ吸着保持さ
れる。これにより、ウェーハを確実に保持することがで
きる。

【００２５】このウェーハを吸着保持した回収皿２４
は、旋回及びアーム２８の上昇によってブレード１２か
ら抜け出し、ウェーハを回収コンベア１６まで搬送す
る。そして、その位置で、吸着パッド３０及びエアパッ
ド３２の吸引を停止して、ウェーハを回収コンベア１６
に受け渡す。ウェーハは、この回収コンベア１６に搬送
されて、ウェーハ収納カセット１４の所定位置に収納さ
れる。

【００２６】以上の一連の工程により、一枚のウェーハ
の切断が終了し、上記操作を順次繰り返して所望枚数の
ウェーハを切断する。このように、本実施の形態のスラ
イシングマシンによれば、切断中、インゴット１０は、
その端面中央を吸着パッド３０で吸着保持されるととも
に、その端面周縁部をエアパッド３２から噴射されるエ
アのエア圧で支持されるので、特に、スライスベースを
添設しなくても、切り終わり部分に欠損を生じることな
く、ウェーハに切断することができる。

【００２７】また、切断後は、エアパッド３２を吸引側
に切り換え、該エアパッド３２でその切断後のウェーハ
の周縁部を吸引保持するので、確実にウェーハを保持す
ることができる。このことは、ブレード１２の回転によ
る風圧の影響を受けるウェーハにとって特に有効であ
る。すなわち、ブレード１２の下方には、ブレード１２
の回転により周方向の気流が発生し、この気流がチャッ
クボディ内に設置された機器等に当たり、上向きの流れ
となってウェーハを上側に押圧することが知られてい
る。このため、中央部の吸着パッド３０のみの支持で
は、この上向きの空気の流れを受けた場合、ウェーハが
吸着パッド３０から外れてしまうという危険性がある。
しかしながら、本実施の形態のように、周縁部をエアパ
ッド３２で吸着保持することにより、より強力にウェー
ハを支持することができる。

【００２８】なお、この点に関しては、特にブレード１
２の回転による風圧の影響を考慮しない場合は、切断後
も吸着パッド３０のみで支持し、回収コンベア１６まで
搬送してもよい。この場合、切断後の吸着パッド３０の
下降動作は行なわず、上昇状態を維持したまま搬送を行
なう。また、同様に、吸着パッド３０では保持せず、エ
アパッド３２のみで保持するようにしてもよい。

【００２９】また、本実施の形態のスライシングマシン
は、従来の回収皿の構造に比べ、極めて単純な構造であ
るため、制作が容易であり、また、安価な装置を提供す
ることができる。なお、本実施の形態では、エアパッド
３２の数を３つとしたが、この数に特に限定されるもの
ではなく、撓みを均等に支持することができる数であれ
ばよい。例えば、吸着パッド３０の周囲９０°間隔で４
つ設けてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
柱状体材料は、その端面を吸着パッドで吸着保持される
とともに、その周囲をエアパッドから噴射されるエアの
エア圧で支持されるので、切断中に撓みを生じることが
ない。また、特にスライスベースを添設しなくても、切
り終わり部分に欠損を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る柱状体材料の切断装置の実施の形
態の斜視図

【図２】本発明に係る柱状体材料の切断装置の切断状況
を説明する説明図

【図３】本発明に係る柱状体材料の切断装置の実施の形
態の要部を拡大した平面図

【図４】図３の側面部分断面図

【符号の説明】

１０…インゴット（柱状体材料） １２…ブレード １２Ａ…内周刃 ２４…回収皿 ３０…吸着パッド ３２…エアパッド ３４…シリンダ室 ３８…ピストン ５６…クランプピン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するブレードの内周刃に柱状体材料
   を押し当てて、該柱状体材料をウェーハに切断する柱状
   体材料の切断方法において、 前記柱状体材料の端面中央を吸着パッドで吸着保持する
   とともに、該柱状体材料の端面周縁部をエアパッドから
   噴射したエアのエア圧で支持しながら前記柱状体材料を
   切断することを特徴とする柱状体材料の切断方法。
2. 【請求項２】 切断後のウェーハは、前記吸着パッド及
   び／又は吸引側に切り換えられたエアパッドで吸着保持
   されて、回収されることを特徴とする請求項１記載の柱
   状体材料の切断方法。
3. 【請求項３】 回転するブレードの内周刃に柱状体材料
   を押し当てて、該柱状体材料をウェーハに切断する柱状
   体材料の切断装置において、 前記柱状体材料とともに移動して、切断後のウェーハを
   回収し、所定位置に搬送する回収皿と、 前記回収皿に設けられ、前記柱状体材料の端面中央を吸
   着保持する吸着パッドと、 前記吸着パッドの周囲に配設された複数のエアパッド
   と、を備え、前記柱状体材料の端面を前記吸着パッドで
   吸着保持した状態で前記柱状体材料の切断するととも
   に、切断中のウェーハを前記エアパッドから噴射したエ
   アのエア圧で支持することを特徴とする柱状体材料の切
   断装置。
4. 【請求項４】 切断後のウェーハは、前記吸着パッド及
   び／又は吸引側に切り換えられたエアパッドで吸着保持
   されて、回収されることを特徴とする請求項３記載の柱
   状体材料の切断装置。
5. 【請求項５】 前記吸着パッドは、前記柱状体材料の端
   面に対して進退移動自在に設けられていること特徴とす
   る請求項４記載の柱状体材料の切断装置。