(57)【要約】【課題】バンドソーによるワーク切断に際して、ウェハの厚みバラツキの安定化、及びウェハのうねりの低減を実現し、高精度ウェハを安定的に供給するバンドソーによるワーク切断方法および切断装置を提供する。【解決手段】切断中の切断抵抗の増減を、ブレード２を周回転させている第１モータ５の電力量の増減から検出し、その切断抵抗ないし消費電力量の増減に応じて、ブレードを切断方向に動かす第２モータ４による切断速度を減増するように制御するか、又は、その検出された第１モータ５の消費電力量が一定になるように、ブレード２を切断方向に動かす第２モータ４による切断速度を制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体結晶等の硬脆材のワークに対し、エンドレスベルト状の台金の一側に超砥粒粒子を電着させたブレードを押し付けつつ、ブレードを周回転移動させることによって、ワークをウェハ状に切断するバンドソーによるワーク切断方法において、
ブレードを周回転移動させている第１モータの消費電力量を所定時間経過毎に検出し、
その検出の都度、検出された第１モータの消費電力量の増減に応じて、ブレードを切断方向に動かす第２モータをブレードの切断速度が減増するように制御することを特徴とするバンドソーによるワーク切断方法。
【請求項２】
半導体結晶等の硬脆材のワークに対し、エンドレスベルト状の台金の一側に超砥粒粒子を電着させたブレードを押し付けつつ、ブレードを周回転移動させることによって、ワークをウェハ状に切断するバンドソーによるワーク切断方法において、
ブレードを周回転移動させている第１モータの消費電力量を所定時間経過毎に検出し、
その検出の都度、検出された第１モータの消費電力量が一定になるように、ブレードを切断方向に動かす第２モータによるワーク切断速度を制御することを特徴とするバンドソーによるワーク切断方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のバンドソーによるワーク切断方法において、
上記ワークがガリウム砒素、シリコンなどの半導体結晶であることを特徴とするバンドソーによるワーク切断方法。
【請求項４】
半導体結晶等の硬脆材のワークに対し、エンドレスベルト状の台金の一側に超砥粒粒子を電着させたブレードを押し付けつつ、ブレードを周回転移動させることによって、ワークをウェハ状に切断するバンドソーによるワーク切断装置において、
ブレードを周回転移動させている第１モータの消費電力量を所定時間経過毎に検出する電力量検出手段と、
前記電力量検出手段によって検出される第１モータの消費電力量の増減に応じて、その検出の都度、ブレードを切断方向に動かす第２モータをブレードの切断速度が減増するように制御する制御手段を設けたことを特徴とするワーク切断装置。
【請求項５】
半導体結晶等の硬脆材のワークに対し、エンドレスベルト状の台金の一側に超砥粒粒子を電着させたブレードを押し付けつつ、ブレードを周回転移動させることによって、ワークをウェハ状に切断するバンドソーによるワーク切断装置において、
ブレードを周回転移動させている第１モータの消費電力量を所定時間経過毎に検出する電力量検出手段と、
前記電力量検出手段によって検出される第１モータの消費電力量が一定になるように、ブレードを切断方向に動かす第２モータによるワーク切断速度を制御する制御手段を設けたことを特徴とするワーク切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガリウム砒素、シリコンなどの結晶の如き硬脆材を、エンドレスベルト状の台金の一側にダイヤモンド等の超砥粒粒子を電着させたブレードにより、所定の厚さのウェハに切断する、バンドソーによるワーク切断方法及びワーク切断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体産業において、ガリウム砒素やシリコンなどの結晶（インゴット）を被加工物（ワーク）として切断する切断機には、切断ブレード（内周刃）、バンドソー、ワイヤソー等が使用されている。
【０００３】
このうち、バンドソーは装置構成が簡易であり、また、装置を小型化できるという利点がある。従来のバンドソーによるワーク切断方法を、本発明の実施形態に係る図１を併用して説明する。
【０００４】
従来、バンドソーによるワーク切断装置は、ガリウム砒素、シリコンなどの半導体結晶からなるワーク１を切断すべく、エンドレスベルト状のダイヤモンドを電着させたブレード２を、駆動プーリ３ａと従動プーリ３ｂ間に巻き掛けてあり、このブレード２をブレード周回転用モータ（第１モータ）５で駆動プーリ３ａを回転させることにより、矢印８方向に高速走行させる一方、昇降用モータ（第２モータ）４によりブレード２を全体としてワーク１に対し切断方向（矢印９の方向）に移動させる構成となっている。そして、両モータ４、５を制御する制御手段としてＣＰＵを含む制御装置７を備えている。
【０００５】
このワーク切断装置によるワーク切断方法としては、エンドレスベルト状のブレード２に固着させたダイヤモンド砥石を刃とし、このブレード２を高速に周回転移動（周回運動）させながら、且つ加工熱の抑制及び加工屑の除去のためにクーラント水をかけながら、半導体結晶のワーク１から定められた厚さの半導体ウェハを切断する。切断中のブレード２の周回転数および切断速度は、あらかじめ制御装置７により設定されており、切断中の切断速度は通常一定である。
【０００６】
一般に、バンドソーは装置構成が簡易であり、また、装置を小型化できるという利点があるが、内周刃に較べて切断面が粗くなり、研磨後にチャックテーブルの吸着を解除すると、スプリングバックによって吸着面側の凹凸が表面側に現れて、研磨した面が凹凸状になるという不都合がある。そこで、半導体材料は必ず端面を研磨した後でスライスすることにして、バンドソーの欠点を克服しつつ、バンドソーを活用しようとする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、円形状の内周刃をもつ円環状ブレードの内側にワークの一端を臨ませ、円環状ブレードを回転させながらワークに対して円環状ブレードの半径方向に相対移動させることによりウェハを切り出す方法において、ワークの切断中、円環状ブレードの回転軸方向の変位量を検出し、この変位量に基づき、同変位量を減少させる方向に円環状ブレードの回転速度や円環状ブレード側面へのエア噴射圧をフィードバック制御することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２６４６２３１号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平８−９０５５１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バンドソーによるワーク切断方法においては次のような課題がある。
【００１１】
すなわち、図１で説明した従来のバンドソーによるワーク切断方法では、切断中のクーラント水の変動、ブレードに塗布してあるダイヤモンド砥石の摩耗および目詰まりによる切断抵抗の増減が発生する。ところが、従来では切断中のブレードの周回転数および切断速度は予め一定値に設定されている。よって、この予め設定された切断速度の条件下では、切断中の電力量が増加した場合でも、設定された速度で加工されるため、電力量はさらに増加してしまう。切断抵抗が増加することにより、ブレードの変形が起こり、ウェハの厚みばらつき、ウェハのうねりが大きくなる。そのため、高い加工精度を維持することができなくなる。
【００１２】
かかるバンドソーの問題点については、上記した特許文献１に開示するところは全くなく、また、特許文献２についても、内周刃についての円環状ブレードの撓みに起因する加工精度の低下を防止する技術を扱っているだけであり、バンドソーによるワーク切断の制御技術について開示するものではない。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、バンドソーによるワーク切断に際して、ウェハの厚みバラツキの安定化、及びウェハのうねりの低減を実現し、高精度ウェハを安定的に供給することができるバンドソーによるワーク切断方法および切断装置を提供するところにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１５】
請求項１の発明に係るバンドソーによるワーク切断方法は、半導体結晶等の硬脆材のワークに対し、エンドレスベルト状の台金の一側に超砥粒粒子を電着させたブレードを押し付けつつ、ブレードを周回転移動させることによって、ワークをウェハ状に切断するバンドソーによるワーク切断方法において、ブレードを周回転移動させている第１モータの消費電力量を所定時間経過毎に検出し、その検出の都度、検出された第１モータの消費電力量の増減に応じて、ブレードを切断方向に動かす第２モータをブレードの切断速度が減増するように制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明に係るバンドソーによるワーク切断方法は、半導体結晶等の硬脆材のワークに対し、エンドレスベルト状の台金の一側に超砥粒粒子を電着させたブレードを押し付けつつ、ブレードを周回転移動させることによって、ワークをウェハ状に切断するバンドソーによるワーク切断方法において、ブレードを周回転移動させている第１モータの消費電力量を所定時間経過毎に検出し、その検出の都度、検出された第１モータの消費電力量が一定になるように、ブレードを切断方向に動かす第２モータによるワーク切断速度を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載のバンドソーによるワーク切断方法において、上記ワークがガリウム砒素、シリコンなどの半導体結晶であることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明に係るバンドソーによるワーク切断装置は、半導体結晶等の硬脆材のワークに対し、エンドレスベルト状の台金の一側に超砥粒粒子を電着させたブレードを押し付けつつ、ブレードを周回転移動させることによって、ワークをウェハ状に切断するバンドソーによるワーク切断装置において、ブレードを周回転移動させている第１モータの消費電力量を所定時間経過毎に検出する電力量検出手段と、前記電力量検出手段によって検出される第１モータの消費電力量の増減に応じて、その検出の都度、ブレードを切断方向に動かす第２モータをブレードの切断速度が減増するように制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明に係るバンドソーによるワーク切断装置は、半導体結晶等の硬脆材のワークに対し、エンドレスベルト状の台金の一側に超砥粒粒子を電着させたブレードを押し付けつつ、ブレードを周回転移動させることによって、ワークをウェハ状に切断するバンドソーによるワーク切断装置において、ブレードを周回転移動させている第１モータの消費電力量を所定時間経過毎に検出する電力量検出手段と、前記電力量検出手段によって検出される第１モータの消費電力量が一定になるように、ブレードを切断方向に動かす第２モータによるワーク切断速度を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２０】
＜発明の要点＞
エンドレスベルト状のブレードに固着させたダイヤモンド砥石を刃として、結晶から所定の厚さのウェハを切り出す場合、その切断中に、クーラント水の変動、およびダイヤモンド砥石の摩耗、目詰まりによって、切断抵抗が変化する。これらの抵抗が大きくなることにより、ダイヤモンド砥石を固着させたブレードを周回転させている第１モータの電力量も比例して大きくなる。従って、ダイヤモンド砥石を固着させたブレードを周回転させている第１モータの電力量を検出することで、切断抵抗の変化を捉えることができる。
【００２１】
そこで、この所定時間経過毎に検出される電力量に基づいて、その検出の都度、ブレードを切断方向に動かす第２モータによる切断速度を加減し、電力量が一定になるように制御すると、結果として切り出されるウェハの厚さが均一になり、従来ウェハに生じていた大きなうねりをなくし、厚さの均一なウェハを常に安定して得ることができる。
【００２２】
そこで、本発明の第一の形態では、エンドレスベルト状のブレードに固着させた例えばダイヤモンド砥石を刃として結晶（インゴット）から所定の厚さのウェハを切断する切断方法又は装置において、切断中の切断抵抗の増減を、ダイヤモンド砥石を固着させたブレードを周回転させている第１モータの消費電力量の増減から検出し、その切断抵抗ないし消費電力量の増減に応じて、ブレードを切断方向に動かす第２モータによる切断速度を減増するように制御する。
【００２３】
また、本発明の第二の形態では、エンドレスベルト状のブレードに固着させた例えばダイヤモンド砥石を刃として結晶（インゴット）から所定の厚さのウェハを切断する切断方法又は装置において、切断中の切断抵抗の増減を、ダイヤモンド砥石を固着させたブレードを周回転させている第１モータの消費電力量の増減から検出し、その検出された第１モータの消費電力量が一定になるように、ブレードを切断方向に動かす第２モータによる切断速度を制御する。
【００２４】
装置構成としては、ダイヤモンド砥石を固着させたブレードを周回転させている第１モータの切断中の電力量を所定時間毎に検出する電力量検出手段と、上記電力量検出手段によって検出された電力量に基づいて、ブレードを切断方向に動かす第２モータを制御して、切断速度を上記電力量又は切断抵抗（負荷）が一定になるように調整する制御手段とを有する。なお、必要に応じ、上記の電力量検出手段の代わりに、上記所定時間が経過する間における単位時間当たりでの電力量の最大値又は平均値を検出値として出力する電力量検出手段を設けることもできる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２６】
図１に本発明に係るバンドソーによるワーク切断装置の構成を示す。
【００２７】
ガリウム砒素、シリコンなどの半導体結晶（インゴット）からなるワーク１を切断すべく、エンドレスベルト状の台金の一側にダイヤモンド砥石を電着させた切断用ブレード２が、駆動プーリ３ａと従動プーリ３ｂ間に巻き掛けてある。駆動プーリ３ａはブレード周回転用モータ（第１モータ）５で回転駆動されるように構成されており、このブレード周回転用モータ５で駆動プーリ３ａを回転させることにより、ダイヤモンド電着ブレード２が周回運動し、矢印８方向に高速走行する。
【００２８】
一方、駆動プーリ３ａ、従動プーリ３ｂ及びブレード２を全体としてワーク１に対し切断方向（矢印９の方向）に動かすことのできる昇降機構（図示せず）が設けられ、この昇降機構の駆動源として昇降用モータ（第２モータ）４が設けられている。すなわち、昇降用モータ４を作動させることにより、ブレード２を全体としてワーク１に対し切断方向（矢印９の方向）に動かすことのできる構成となっている。そして、両モータ５、４を制御する制御手段としてＣＰＵを含む制御装置７を備えている。
【００２９】
６は切断中における上記ブレード周回転用モータ５の電力量を所定時間経過毎に検出する電力量検出手段としてのモータ電力量検出器である。ブレード周回転用モータ５で消費される電力量は、このモータ電力量検出器６によって、切断中における所定時間経過毎（例えば１分経過毎）に検出され、この所定時間経過毎の検出値は、ＣＰＵを主体として構成された制御装置７に入力される。そして制御装置７は、この所定時間経過毎に検出されて入力される電力量が一定（例えば１５Ｗｈ）となるように、ブレード２の下降速度を加減すべく昇降用モータ４を制御する。
【００３０】
上記構成において、ワーク１はエンドレスベルト状のダイヤモンド電着ブレード２の下側にセットされ固定される。エンドレスベルト状のブレード２は、矢印９で示す切断方向に動かすための昇降用モータ４の働きにより、該昇降用モータ４とともに、上側から下側に下がり、これによりワーク１は切断されることとなる。また、エンドレスベルト状のブレード２は、プーリ３ａ、３ｂを介し、ブレード周回転用モータ５によって周回転移動させられる。なお、加工熱の抑制及び加工屑の除去のためにクーラント水をかけながら結晶から定められた厚さのウェハを切断する。
【００３１】
ワーク１の切断中に、ブレード周回転用モータ５に消費される電力量は、モータ電力量検出器６にて所定時間経過毎（ここでは１分経過毎）に検出され、その検出値が制御装置７のＣＰＵに入力される。そして、制御装置７はＣＰＵに入力された電力量が一定となるように、つまり切断抵抗が一定になるように、切断方向に動かすモータ４を制御する。
【００３２】
＜実施例＞
表１に、ダイヤモンド電着ブレードをワークに押し付ける速度を制御して切断する本実施例の条件と、従来方法により一定速度で切断する場合の条件とを、比較して示す。
【００３３】
【表１】
2005028620.tif 000003
【００３４】
いずれの場合も、ワーク１としてφ１５０ｍｍ径×２００ｍｍのＧａＡｓ単結晶（インゴット）を用い、これを、ブレード２をブレード回転数１０００ｒｐｍで周回走行移動させ、クーラント水量（１００ｍｌ／ｍｉｎ）を用いて、厚さ１．００ｍｍのウェハに切断した。
【００３５】
ただし、切断速度（ワーク押し付け速度）については、従来方法では７ｍｍ／ｍｉｎ一定とし、他方、本実施例（本発明）では、切断開始時の切断速度（ワーク押し付け速度）（初期値）を７ｍｍ／ｍｉｎとし、その後の切断中においては、１分間ごとのモータ電力量検出器６の検出目標値を１５Ｗｈとした。すなわち、切断開始時の切断速度（ワーク押し付け速度）を７ｍｍ／ｍｉｎとし、切断を開始し、切断中の１分間ごとの積算電力量が１５Ｗｈとなるようにワークの切断速度をフィードバック制御した。
【００３６】
本実施例により切り出されたφ１５０ｍｍ径ＧａＡｓ単結晶ウェハの厚さのバラツキ及びうねりの程度を、従来方法により予め設定された切断速度（７ｍｍ／ｍｉｎ一定）で切断した場合と比較して、表２に示す。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
表２に示すように本実施例の方法により切り出されたウェハの方が、従来方法よりも、厚さバラツキ及びうねり共に小さくなり、高い加工精度を確保することが出来ている。
【００３９】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、（１）  単位時間当たりでの電力量の最大値により、ブレードをワークに押し付ける速度を制御する、（２）  単位時間当たりでの電力量の平均値により、ブレードをワークに押し付ける速度を制御する、といった変形が可能である。
【００４０】
また本発明によるワーク切断方法及びワーク切断装置は、半導体材料のみならず、磁性材料やセラミック等の硬脆材料よりなるワークに対しても適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、エンドレスベルト状のブレードに固着させたダイヤモンド等の超砥粒粒子を刃として結晶（インゴット）等の硬脆材から所定の厚さのウェハを切断する切断方法又は装置において、切断中の切断抵抗の増減を、ダイヤモンド等を固着させたブレードを周回転させている第１モータの電力量の増減から検出し、その切断抵抗ないし消費電力量の増減に応じて、ブレードを切断方向に動かす第２モータによる切断速度を減増するように制御するか、又は、その検出された第１モータの消費電力量が一定になるように、ブレードを切断方向に動かす第２モータによる切断速度を制御するので、結果として、切り出されるウェハの厚さのバラツキを低減し、従来ウェハに生じていた大きなうねりをなくし、厚さの均一なウェハを常に安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバンドソーによるワーク切断装置の概略図である。
【符号の説明】
１  ワーク
２  ブレード
３ａ  駆動プーリ
３ｂ  従動プーリ
４  昇降用モータ（第２モータ）
５  ブレード周回転用モータ（第１モータ）
６  電力量検出器
７  制御装置
８  矢印
９  矢印
【図１】
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