(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンドソー切断機の環状回転ブレードの周縁に形成した砥粒層を研磨するドレッシング装置であって、
前記ブレードに対して相対的に移動する台と、該台に設けられた支持部とからなり、前記ブレードに対して相対的に移動する装置本体に、該ブレードの回転軸方向を横切る向きにて前記砥粒層に押圧される板状のドレッシングストーンを、該ドレッシングストーンに前記砥粒層へ向かう押圧力を付与するシリンダを介して前記支持部に回動可能に取り付け、
該ドレッシングストーンと前記砥粒層との接触面が前記装置本体の移動に合わせて更新可能になることを特徴とするドレッシング装置。
【請求項２】
前記シリンダは空気圧回転シリンダであることを特徴とする、請求項１に記載のドレッシング装置。
【請求項３】
前記空気圧回転シリンダに送り込む空気の圧力を０．２ＭＰａ以上とすることを特徴とする、請求項２に記載のドレッシング装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のドレッシング装置を備えるバンドソー切断機。
【請求項５】
バンドソー切断機の環状回転ブレードの周縁に形成した砥粒層を研磨するに当たり、
前記砥粒層に対して前記ブレードの回転軸方向を横切る向きにて板状のドレッシングストーンを押し当てつつ前記ブレードに対して相対移動させて、前記ドレッシングストーンと前記砥粒層との接触面を更新しながら研磨を行うことを特徴とするドレッシング方法。
【請求項６】
前記ドレッシングストーンを前記砥粒層に対して前記ブレードの回転軸方向から３０°以上の傾斜角度にて押し当てることを特徴とする、請求項５に記載のドレッシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンドソー切断機のブレードの砥粒層を研磨するドレッシング装置および方法、並びにバンドソー切断機に関し、特にシリコン等のインゴットを切断するバンドソー切断機の環状ブレードの砥粒層を研磨するドレッシング装置および方法、並びにバンドソー切断機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デバイスの作製に使用されるシリコン等のウェーハは、チョクラルスキー法等により製造されたインゴットをバンドソー切断機により数十ｃｍ厚程度のブロックに切断し、次いでワイヤーソーによりブロックを薄くスライスすることにより形成される。
【０００３】
上記のバンドソー切断機は環状のブレードを備えており、その周縁にはダイヤモンド微粒子等の砥粒を含む砥粒層が形成されている。このようなブレードを高速回転させながらインゴットの軸方向と直交する向きに前記砥粒層側からブレードを押し当てることにより、インゴットをブロックに切断する。
【０００４】
このバンドソー切断機によるインゴットの切断が繰り返し行われると、砥粒層の表面に存在するダイヤモンド微粒子間にインゴットの切断粉末が目詰まりし、また砥粒であるダイヤモンド微粒子自体も摩耗して丸められるため、バンドソー切断機の切断性能が低下してしまう。このような状態でインゴットの切断処理を継続した場合、インゴットの軸方向と直交する向きに正確に切断することが困難となる結果、ブロックの切断面に反りが発生する。その結果、こうしたブロックをスライスすることにより最終的に得られるウェーハにも反りが発生することとなり、非常に高い平坦性が要求されるデバイスプロセスにおいて大きな問題となる。そのため、上記のような切断性能の低下が生じた場合には、ブロックの切断面における反りの発生を未然に防ぐために、ブレードの砥粒層の一部を削り取って砥粒層を更新するドレッシング（研磨）が行われる。
【０００５】
従来、こうしたドレッシング処理は、高速回転しているバンドソー切断機に作業者がドレッシングストーンを手動で押し当てることにより行われていた。これは極めて熟練を要する作業であり、事故の発生には十分に注意する必要があった。また、ドレッシング処理の品質は作業者の技能によるところが大きいため、一定の品質でドレッシング処理を行うことは困難であった。更に、作業者はバンドソー切断機による切断処理を中断し、装置内に入ってドレッシング処理を行う必要があるため、生産性の低下を引き起こしていた。
【０００６】
こうした中、特許文献１は、内周刃式切断機のブレードをドレッシングする装置について記載している。また、特許文献２は、バンドソーのブレードをドレッシングする装置について記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３３６７５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−５８２４９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載されたドレッシング装置は、ブレードを回転させてドレッシングストーンに切り込みを入れ、次いでエアパッドでブレードを変位させることにより研磨を施すものであり、ブレードとドレッシングストーンの接触面が限定されるためブレードの砥粒層に対するドレッシングが不十分であった。
【０００９】
また、特許文献２に記載されたドレッシング装置では、前記問題に加え、ブレードがワークの間にあるため移動時にワークに接触するおそれがあり、さらに特殊形状のドレッシング材を作成しなければならないという問題点があった。
【００１０】
そこで本発明の目的は、インゴットの切断面の反りの発生を未然に防ぐために、バンドソー切断機のブレードの砥粒層を高効率にドレッシングするドレッシング装置および方法、並びにバンドソー切断機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、上記課題を解決する方法を鋭意検討した結果、ドレッシングストーンを回動可能に設け、次いで該ドレッシングストーンを所定の圧力でドレッシング対象のブレードに押圧し、ドレッシングストーンとブレードとの当接関係を維持したままドレッシング装置をブレードから後退させることが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明のドレッシング装置は、バンドソー切断機の環状回転ブレードの周縁に形成した砥粒層を研磨するドレッシング装置であって、前記ブレードに対して相対的に移動する台と、該台に設けられた支持部とからなり、前記ブレードに対して相対的に移動する装置本体に、該ブレードの回転軸方向を横切る向きにて前記砥粒層に押圧される板状のドレッシングストーンを、該ドレッシングストーンに前記砥粒層へ向かう押圧力を付与するシリンダを介して前記支持部に回動可能に取り付け、該ドレッシングストーンと前記砥粒層との接触面が前記装置本体の移動に合わせて更新可能になることを特徴とするものである。
【００１４】
更に、本発明のドレッシング装置において、前記シリンダは空気圧シリンダであることを特徴とするものである。
【００１５】
更に、本発明のドレッシング装置において、前記空気圧回転シリンダに送り込む空気の圧力を０．２ＭＰａ以上とすることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のバンドソー切断機は、上述のドレッシング装置を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のドレッシング方法は、バンドソー切断機の環状回転ブレードの周縁に形成した砥粒層を研磨するに当たり、前記砥粒層に対して前記ブレードの回転軸方向を横切る向きにて板状のドレッシングストーンを押し当てつつ前記ブレードに対して相対移動させて、前記ドレッシングストーンと前記砥粒層との接触面を更新しながら研磨を行うことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のドレッシング方法において、前記ドレッシングストーンを前記砥粒層に対して前記ブレードの回転軸方向から３０°以上の傾斜角度にて押し当てることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、例えば、インゴットの切断面に反りが生じる程度まで砥粒層が目詰まりしたブレードに対して、高効率かつ確実にドレッシング処理を施して砥粒層の更新がはかられるから、かようなドレッシング処理後のブレードを用いることによってインゴットの切断面の反りの発生を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の（ａ）ドレッシング装置および（ｂ）ドレッシング装置内の空気圧回転シリンダを示す側面図である。
【図２】本発明のドレッシング方法を説明するフローチャートである。
【図３】ドレッシング処理前後のブレードの変位を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。
図１（ａ）は、本発明のドレッシング装置の側面図を示している。このドレッシング装置１は、台３および台３上に設けたドレッシングユニット２から装置本体が構成される。この台３は、ブレード４の回転軸方向ｚと、ブレード４に垂直な方向ｘと、方向ｘおよび方向ｚの双方に垂直な方向ｙのいずれの方向にも移動自在に構成されている。尚、バンドソー切断機が有する、ｚ方向に対するブレード４の昇降機構を使用する場合には、台３はｘおよびｙ方向のみに移動するように構成することもできる。
【００２２】
ドレッシングユニット２は、台３に直立させて設けた支持部２１の先端に、ドレッシングストーン２３および２４の基端を取り付けてなる。該ドレッシングストーン２３および２４は、その基端側から先端側の少なくとも相互に対向する面に、研磨面２３ａおよび２４ａを有する。研磨面２３ａおよび２４ａは、ブレード４の砥粒層５の片側各面について研磨するための研磨面である。尚、ドレッシングストーンをいずれか１枚にして、該ドレッシングストーンの両面を使用してドレッシングを行うことも可能である。また、ドレッシングストーンをいずれか１枚にして、更に支持部２１をｚ方向に平行な軸の周りに少なくとも１８０°回動するように設けることもできる。その場合には、ブレード４のドレッシング対象面に応じて支持部２１を１８０°回転させてドレッシングストーンの向きを変えることにより、ブレード４の両面に対して砥粒層５にドレッシング処理を施すことができる。更に、ドレッシングストーン２３および２４は、シリンダ２２を介して回動可能に支持され、該シリンダ２２によって図１（ａ）中の矢印Ｗ方向への付勢が可能になる。
【００２３】
２つのドレッシングストーン２３および２４を有する場合に、それらなす角は、６０°以上１８０°以下となるように構成する。これは６０°未満の場合には、側面だけが研磨されるためであり、１８０°を超える場合には先端だけが研磨されるためである。
また、ドレッシングストーン２３および２４の素材としてはアルミナ系やＳｉＣ系材料等を使用できる。ドレッシングストーン２３および２４の粒度は特に限定されず、研磨効果を得るために適切な値を選択するようにする。好適には３００以上３５０以下である。
【００２４】
ここで、ドレッシングストーン２３および２４は、図１（ａ）に示すように、支持部２１の先端に回動可能に軸支され、支持部２１におけるｚ方向に対して９０°以下の傾斜角度θの範囲での回動が許容される。
更に、ドレッシングストーン２３および２４は、支持部２１とドレッシングストーン２３および２４との間に介在するシリンダ２２が、ドレッシングストーン２３および２４に回転作用を及ぼすことによって、上記回動範囲においてｚ方向に対する回動角度θが減少する向き（図１（ａ）中の矢印Ｗ方向）に所定圧力下にて付勢することができる。
【００２５】
ここで、シリンダ２２が空気圧回転シリンダの場合には、図１（ｂ）に示すように、シリンダ２２は、シャフト２２ａと、ベーン２２ｂと、ボディ２２ｃと、シュー２２ｄとからなる。ここで、ポートＡから空気を送り込むと、ベーン２２ｂが空気により押されてトルクが発生し、ボディ２２ｃ（即ち、ボディ２２ｃに取り付けられたドレッシングストーン２３および２４）が回動し、ベーン２２ｂがシュー２２ｄに接触すると回動が停止するように構成されている。また、ボディ２２ｃ（即ち、ドレッシングストーン２３および２４）を反対方向に回転させる場合には、ポートＢから空気を送り込めばよい。
尚、本発明においてはシリンダ２２として空気圧回転シリンダを使用したが、その代わりに油圧回転シリンダやモータ、ばね等を使用することもできる。
【００２６】
シリンダ２２によりドレッシングストーン２３および２４をＷ方向へ付勢する際に、シリンダ２２に供給する空気の圧力は０．２ＭＰａ以上とする。これは、空気圧が０．２ＭＰａ未満の場合には、ブレード４に対するドレッシングストーン２３または２４の当接圧力が不十分なために、研磨むらが生じる虞があるからである。一方、空気圧の上限は特に限定されないが、装置限界から０．５ＭＰａである。
【００２７】
以上の構成に従うドレッシング装置１は、図１（ａ）に示すように、ドレッシング対象のブレード４に対して、ドレッシングストーン２３が砥粒層５に当接する直前までｚ方向に移動させる。その際、ドレッシングストーン２３は、シリンダ２２によってブレード４に向かって付勢されているため、ドレッシングストーン２３が所定の圧力にて砥粒層５に角度θにて押圧されることになる（以下、当接時の角度を「初期角度」と称する）。次いで、ドレッシングストーン２３と砥粒層５との当接関係を維持したまま、ドレッシング装置１をブレード４から徐々に後退させる（−ｚ方向に移動させる）。その過程において、ドレッシングストーン２３と砥粒層５との当接関係が維持されながら当接面が更新されるため、砥粒層５の片側面を全体に渡って均等にかつ効率的に研磨することができる。即ち、ブレード４からドレッシング装置１が後退するとともに角度θは減少することから、ドレッシングストーン２３と砥粒層５との当接面が確実に更新するのである。
【００２８】
上記のドレッシングストーン２３が砥粒層５に当接する際の角度、即ち、初期角度の値は限定されないが、砥粒層５に対する十分な研磨効果を得るために３０°以上とすることが好ましい。好適上限は、側面および先端を効率よく研磨する理由から、４５°である。
【００２９】
以上のドレッシング装置１をバンドソー切断機に組み込むことも可能であり、その場合は、インゴットの切断端面の反り量を測定するセンサーを更に備え、測定された反り量が所定の値を超えた場合には、ドレッシング装置１によりブレード４の砥粒層５に対して自動的にドレッシング処理を施すように構成することもできる。
【００３０】
次に、本発明のドレッシング方法について、ドレッシングストーン２３によりブレード４の砥粒層５に対してドレッシング処理を施す場合を例に説明する。図２は本発明のドレッシング方法のフローチャートを示している。まず、ステップＳ１にて、台３をｘおよびｙ方向に適切に移動させることにより、ドレッシング装置１をドレッシング対象のブレード４の下方の適切な位置に移動する。
【００３１】
次に、ステップＳ２にて、ドレッシング対象のブレード４に対してドレッシングストーン２３が砥粒層５に当接する直前までドレッシング装置１を＋ｚ方向に移動させる。
【００３２】
続いて、ステップＳ３にて、ブレード４を回転動作させるとともに、シリンダ２２によりドレッシングストーン２３をブレード４に向かって付勢させ、所定の圧力でドレッシングストーン２３を砥粒層５に所定の初期角度にて押圧させる。
【００３３】
最後に、ステップＳ４にて、ドレッシングストーン２３と砥粒層５との当接関係を維持したまま、所定の速度でドレッシング装置１をブレード４から徐々に後退させる（−ｚ方向に移動させる）ことによりブレード４に対してドレッシング処理を施す。
【００３４】
こうして、ドレッシングストーン２３を砥粒層５との当接が維持されながら当接面が更新されるため、砥粒層５の片側面を全体に渡って均等に効率的に研磨することができ、インゴットの切断面の反りの発生を未然に防ぐことができる。
【実施例】
【００３５】
以下に、本発明の実施例を説明する。
（発明例１〜４）
まず、インゴットの切断面に反りが発生する状態となった、コンディションの異なる４つのブレードを用意し、それぞれに対してドレッシング装置１を使用してドレッシング処理を施した。即ち、ドレッシング前のブレードの反り量は、それぞれ＋７５μｍ（発明例１）、＋７０μｍ（発明例２）、−１００μｍ（発明例３）、および−１２０μｍ（発明例４）であり、図１（ａ）に示すドレッシング装置１において、ドレッシングストーン２３および２４のなす角は９０°、ドレッシングストーン２３および２４のそれぞれの長さを１００ｍｍ、粒度を３２０とした。ブレード４の砥粒層５は、ドレッシングストーン２３および２４の先端から約５０ｍｍの位置に当接するようにした。尚、本実施例においては、ｚ方向に対するドレッシングストーン２３および２４の角度θが２５°未満とならないようにシリンダ２２が構成されている。これは、上述のように、θが３０°未満の場合には研磨処理の効果が小さくなるためであり、上記の構成においては、ドレッシング装置１をブレード４から後退させる際に、角度θが２５°未満になった場合にドレッシングストーン２３または２４がブレード４から離れることを意味している。
【００３６】
まず、台３をｘおよびｙ方向に移動させて、ドレッシングストーン２３をドレッシング対象のブレード４の下方に配置した。次いで、台３をｚ方向に移動させ、ブレード４をドレッシングストーン２３に対して当接させないように相対的に近づけた。続いて、ブレード４を回転動作させた後、シリンダ２２に空気圧０．３ＭＰａの空気を供給し、ドレッシングストーン２３または２４をブレード４に初期角度約３５°にて押圧させた。その後、台３を−ｚ方向に移動させて、速度２００ｍｍ／分でドレッシング装置１をブレード４から後退させてブレード４の砥粒層５に対してドレッシング処理を施した。表１にドレッシング処理前後の反り量と矯正量を示す。ここで、矯正量はドレッシング処理前後の反り量の変化を意味している。
尚、表１において、正の値は理想的な切断面から＋ｘ方向へ、負の値は−ｘ方向へ変位していることを意味している。また、ドレッシングしたブレード面について、「前側」とは図１（ａ）の＋ｘ側からドレッシングストーン２３により、「後側」とは−ｘ側からドレッシングストーン２４によりドレッシング処理を施したことを意味している。
【００３７】
【表１】
0005516037.tif 000002
【００３８】
表１から明らかなように、ドレッシング前のブレードを用いた切断では大きな反り量を示していたが、ドレッシング後のブレードを用いた切断では反り量が大幅に低減されていることが分かる。また、図３はドレッシング処理前後のブレードの変位を示しており、ドレッシング処理後のブレードを用いたインゴットの切断面は、理想端面の形状に大きく近づいている。反り量の最大値もドレッシング処理前のブレードを用いた場合に比して１／１０以下に低減された。このように、上述のドレッシング処理を一度施しただけで、切断面の反り量が大幅に低減されていることが分かる。また、作業時間は、作業者が手動でドレッシング処理を施す場合には１５分かかるのに対して、本発明のドレッシング装置１では５分で完了し、作業時間を大きく低減することができた。
【００３９】
（比較例１および２）
ドレッシング前の反り量が＋７３μｍ（比較例１）および−９０μｍ（比較例２）のブレードに対して、上述のドレッシング処理を、空気圧０．１５ＭＰａとして行った結果、ドレッシング後の反り量はそれぞれ＋４３μｍ、−４７μｍとなり、十分なドレッシング効果が得られなかった。ドレッシング前後の反り量を表１に示す。
【００４０】
（比較例３および４）
ドレッシング前の反り量が＋７１μｍ（比較例３）および−８９μｍ（比較例４）のブレードに対して、上述の発明例１〜４と同様の処理を、初期角度を２５°として行った結果、ドレッシング後の反り量はそれぞれ＋５８μｍ、−６６μｍとなり、比較例１および２の場合と同様に、十分なドレッシング効果が得られなかった。ドレッシング前後の反り量を表１に示す。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、ブレードの砥粒層全体を全体に渡って均等に研磨できるので、シリコンインゴット用切断装置以外のブレードのドレッシング処理にも有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ドレッシング装置
２  ドレッシングユニット
３  台
４  ブレード
５  砥粒層
２１  支持部
２２  シリンダ
２２ａ  シャフト
２２ｂ  ベーン
２２ｃ  ボディ
２２ｄ  シュー
２３，２４  ドレッシングストーン
２３ａ，２４ａ  研磨面
Ａ，Ｂ  ポート
【図１】
0005516037.tif 000003
【図２】
0005516037.tif 000004
【図３】
0005516037.tif 000005