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WO2013076905A1 - バンドソー切断装置及びインゴットの切断方法 - Google Patents

バンドソー切断装置及びインゴットの切断方法 Download PDF

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WO2013076905A1
WO2013076905A1 PCT/JP2012/006576 JP2012006576W WO2013076905A1 WO 2013076905 A1 WO2013076905 A1 WO 2013076905A1 JP 2012006576 W JP2012006576 W JP 2012006576W WO 2013076905 A1 WO2013076905 A1 WO 2013076905A1
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WO
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ingot
blade
cutting
static pressure
band saw
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PCT/JP2012/006576
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English (en)
French (fr)
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中川　和也
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Publication date
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Priority to US14/351,942 priority patent/US20140261368A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades

Definitions

  • the present invention relates to a band saw cutting apparatus for cutting an ingot, particularly an ingot produced by the Czochralski method (CZ method), and an ingot cutting method.
  • CZ method Czochralski method
  • An ingot such as a silicon ingot manufactured by the CZ method or the like has a cone-shaped end portion (top portion and tail portion) in a cylindrical body portion.
  • these cone-shaped end portions are cut off to form only a cylindrical body portion, and the body portion is cut into a plurality of blocks as necessary.
  • processing for making the block into a wafer is performed.
  • an inner peripheral blade slicer, an outer peripheral blade slicer, and the like have been often used. With the recent increase in wafer diameter, many band saw cutting apparatuses have been used (see, for example, Patent Document 1).
  • the band saw cutting apparatus 101 is provided with a cutting table 105 for supporting an ingot 104 during cutting. Prior to cutting, the ingot 104 is placed horizontally on the cutting table 105.
  • an endless belt-like blade 102 composed of a blade abrasive grain portion formed by gluing diamond abrasive grains to the end portion of a thin blade base metal is stretched between pulleys 103 and 103 ′. It is installed.
  • the mounting position of the ingot 104 is adjusted so that the position at which the ingot 104 is cut before the cutting matches the blade 102. Then, the blade 102 is driven by the rotation of the pulleys 103 and 103 ′, and the blade 102 is relatively sent out from the upper side of the ingot 104 to cut the ingot 104. If the cutting is repeated in this way, the cutting powder accumulates on the blade abrasive grain portion and the diamond abrasive grains are buried, or the abrasive grains are worn or dropped by the cutting, and the cutting ability is reduced.
  • the blade edge is displaced to a side having a higher cutting ability with respect to the ingot being cut.
  • the ingot to be cut has a specific direction that is easily cut due to the crystal arrangement, and the blade edge tends to advance in this specific direction, and the blade moves back and forth with respect to the axial direction of the ingot. It is displaced to.
  • blades that are used in band saw cutting devices have become thinner in order to improve product yield by reducing the allowance for cutting ingots. In particular, when such a thin blade is used, the blade tends to be displaced.
  • Displacement of the blade causes generation of steps and chips on the cut surface in terms of quality, a wafer with a large warp when cutting a sample wafer for evaluating crystal quality, and a wafer with a large processing distortion on the cut surface.
  • the blade life is reduced, and blade damage causes equipment damage.
  • the band saw cutting apparatus 101 is provided with static pressure pads 106 and 106 ′ before and after the cutting position of the ingot 104 in the circumferential direction of the blade 102. ing.
  • the displacement of the blade is not stably suppressed between the start of cutting and the end of cutting.
  • the displacement of the blade becomes large, causing a step or chipping on the cut surface, or warping of the cut sample wafer when cutting the sample wafer for evaluating the crystal quality.
  • the product yield and the blade life are reduced.
  • the cutting speed cannot be improved due to the large displacement of the blade.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and can stably suppress the displacement of the blade during cutting, thereby stably maintaining the quality of the cut surface of the cut ingot block and sample wafer.
  • An object of the present invention is to provide a band saw cutting device and an ingot cutting method capable of extending the life of the blade and improving the cutting speed.
  • a cutting table for horizontally placing an ingot, and an endless member for cutting the ingot, which is stretched between pulleys and driven around by rotation of the pulleys.
  • a belt-shaped blade and a blade-shaped blade are arranged before and after the cutting position of the ingot with respect to the circumferential direction of the blade, respectively, and coolant is ejected from both side surfaces of the blade to the axial direction of the ingot being cut.
  • a static pressure pad for guiding the ingot so as not to be displaced, and by feeding the blade relatively downward from above the ingot while guiding the circularly driven blade by the static pressure pad.
  • a band saw cutting device for cutting wherein the hydrostatic pad is further moved in the circumferential direction of the blade.
  • a control unit for controlling the moving distance and moving speed of the static pressure pad by the driving unit, and the ingot while controlling the movement of the static pressure pad by the control unit.
  • the distance between each static pressure pad and the ingot and the distance between the static pressure pads can be controlled according to the position of the cutting part of the ingot during cutting, so that the blade displacement is stable. Can be suppressed. As a result, the quality of the cut surface can be stably maintained, the blade life can be extended, and the cutting speed can be improved.
  • the movement of the static pressure pad during the cutting of the ingot is controlled so as to follow the side shape of the ingot.
  • the displacement of the blade can be more reliably and stably suppressed.
  • an ingot is horizontally placed on a cutting table, and an endless belt-like blade for cutting the ingot is driven between the pulleys, and is driven by rotation of a pulley.
  • a static pressure pad for injecting coolant from both side surfaces of the blade to guide the blade so as not to be displaced with respect to the axial direction of the ingot being cut before and after the cutting position of the ingot with respect to the circumferential direction of the blade.
  • An ingot cutting method for cutting the ingot by feeding the blade relatively downward from above the ingot while guiding the blade, which is arranged and driven around, by the static pressure pad. The ingot is cut while moving the pressure pad in the front-rear direction with respect to the circumferential direction of the blade.
  • the method for cutting the ingot which comprises is provided.
  • the distance between each static pressure pad and the ingot and the distance between the static pressure pads can be adjusted according to the position of the cutting portion of the ingot during cutting, so that the blade displacement is stable. Can be suppressed. As a result, the quality of the cut surface can be stably maintained, the blade life can be extended, and the cutting speed can be improved.
  • the movement of the static pressure pad during the cutting of the ingot is performed along the side surface shape of the ingot. In this way, the displacement of the blade can be more reliably and stably suppressed.
  • the ingot is cut while controlling the movement of the static pressure pad in the front-rear direction with respect to the circumferential direction of the blade by the control unit. Since the distance between the static pressure pad and the ingot and the distance between the static pressure pads can be appropriately controlled, the displacement of the blade can be stably suppressed. Thereby, the quality of the cut surface can be kept stable, the life of the blade can be extended, and the cutting speed can be improved.
  • a band saw cutting device for cutting an ingot is provided with a static pressure pad for suppressing displacement of a blade.
  • the displacement of the blade may increase during the cutting. This causes problems such as deterioration in cutting accuracy and cut surface quality, reduction in blade life, and inability to improve cutting speed. Therefore, it has been a problem to stably suppress the displacement of the blade from the start of cutting to the end of cutting.
  • the present inventor has intensively studied to solve such problems. As a result, it has been found that fixing the position where the blade is guided by the static pressure pad from the start of cutting to the end of cutting cannot prevent the displacement of the blade stably. Then, it was conceived that the displacement of the blade can be stably suppressed by controlling the position of the static pressure pad while moving the static pressure pad in the front-rear direction with respect to the circumferential direction of the blade. And the structure of the apparatus for implementing this was examined and the present invention was completed.
  • the band saw cutting apparatus 1 of the present invention drives a cutting table 5 for placing an ingot 4 horizontally, an endless belt-like blade 2 for cutting the ingot 4, and a blade 2.
  • Pulleys 3 and 3 ' for the purpose, and static pressure pads 6 and 6' for guiding the blade 2 so as not to be displaced with respect to the axial direction of the ingot 4 being cut.
  • the material of the static pressure pad can be a carbon material, for example.
  • the blade 2 is constituted by a blade abrasive grain portion formed by adhering diamond abrasive grains to an end portion of a thin blade base metal.
  • the particle size of the blade abrasive grain portion can be 120 to 220
  • the width of the blade base metal is 60 mm
  • the thickness is 0.1 to 0.7 mm. It can be.
  • the pulleys 3 and 3 ′ are configured to be rotatable around the rotation axis thereof, and are arranged so that the rotation axis is perpendicular to the central axis of the ingot 4 placed horizontally on the cutting table 5.
  • An endless belt-like blade 2 is stretched between these pulleys 3 and 3 'so that the blade abrasive grains are directed downward.
  • the blade 2 is driven to rotate as the pulleys 3 and 3 'rotate.
  • either one of the two pulleys 3 and 3 ′ that can be rotationally driven may be one-axis driving, or both may be two-axis driving.
  • the tension for lifting the blade 2 between the pulleys 3 and 3 ′ can be 1 t or more.
  • the cutting table 5 has a moving mechanism that adjusts the position where the ingot 4 is cut to the position of the blade 2.
  • the static pressure pads 6 and 6 'are configured to guide the blade so as not to be displaced with respect to the axial direction of the ingot 4 being cut, and are composed of a pair of pad members. Each pad member is provided with a jet outlet for jetting coolant.
  • coolant is ejected from the ejection ports of the static pressure pads 6 and 6 ′ to both side surfaces of the blade, so that clogging of the blade abrasive grains and processing heat are removed and the injected coolant is removed.
  • the displacement of the blade 2 by static pressure is suppressed.
  • a displacement sensor 11 for measuring the displacement of the blade 2 can be provided.
  • the static pressure pads 6 and 6 ′ are arranged at positions between the ingot 4 and the pulleys 3 and 3 ′, that is, the ingot 4 with respect to the circumferential direction of the blade 2. Are arranged respectively before and after the cutting position.
  • the band saw cutting device of the present invention is provided with driving units 7 and 7 ′ and a control unit 8 as shown in FIG.
  • the drive units 7 and 7 ′ move the static pressure pads 6 and 6 ′ in the front-rear direction with respect to the circumferential direction of the blade 2, and can be configured using, for example, an LM guide or a ball screw.
  • the control unit 8 controls the moving distance and moving speed when the static pressure pads 6 and 6 ′ are moved by the driving units 7 and 7 ′, and can be configured using, for example, a servo motor.
  • the ingot 4 is cut using such a band saw cutting device 1 of the present invention
  • the ingot 4 is horizontally placed on the cutting table 5 and the blade 2 is rotated by the rotation of the pulleys 3 and 3 ′.
  • the ingot 4 is cut by feeding the blade 2 downward from the upper side of the ingot 4 while being driven and guided by the static pressure pads 6, 6 ′ while the blade 2 driven to go around.
  • the static pressure pads 6, 6 ′ are moved by the drive units 7, 7 ′, and the movement is controlled by the control unit 8. That is, the controller 8 controls the position of the static pressure pads 6 and 6 ′ during cutting.
  • the distance between each static pressure pad and the ingot and the distance between the static pressure pads can be adjusted according to the position of the cutting portion of the ingot during cutting.
  • the blade displacement can be stably suppressed from the start of cutting to the end of cutting.
  • the movement of the static pressure pads 6 and 6 ′ along the side shape of the ingot 4 can be controlled with the progress of cutting.
  • 9 in FIG. 2 represents the shape of the side surface of the ingot 4
  • 10 represents the movement locus of the static pressure pad 6 ′.
  • the displacement of the blade can be more reliably and stably suppressed.
  • the ingot cutting method of the present invention will be described.
  • the case where the band saw cutting device 1 of the present invention shown in FIG. 1 is used will be described.
  • an endless belt-like blade 2 for cutting the ingot 4 is stretched between the pulleys 3 and 3 ′, and the static pressure pads 6 and 6 ′ are arranged before and after the cutting position of the ingot 4 with respect to the circumferential direction of the blade 2.
  • the static pressure pads 6 and 6 ′ are for guiding the coolant from both sides of the blade 2 so that the blade 2 is not displaced with respect to the axial direction of the ingot 4 being cut.
  • the ingot 4 is placed horizontally on the cutting table 5, and the position of the ingot 4 is adjusted by the moving mechanism of the cutting table 5 so that the position where the ingot 4 is cut matches the position of the blade 2.
  • the blade 2 is driven to rotate by the rotation of the pulley, and the blade 2 that is driven to rotate is guided by the static pressure pads 6, 6 ′, and the blade 2 is sent out relatively upward from above the ingot 4.
  • the ingot 4 is cut while moving the static pressure pads 6, 6 ′ in the front-rear direction with respect to the rotating direction of the blade 2.
  • the static pressure pads 6 and 6 ′ can be moved along the side shape of the ingot 4 as shown in FIG. .
  • the distance d and d ′ between the side surface of the ingot 4 and the static pressure pads 6 and 6 ′ can be moved to be constant, and the distance d and d ′ can be moved to be the same. preferable. In this manner, the displacement of the blade can be more reliably and stably suppressed by moving the static pressure pad.
  • the distance between the hydrostatic pads is changed in accordance with the change in cutting resistance caused by the change in the ingot diameter of the cutting portion as the cutting progresses. It can also be moved.
  • Other cutting conditions can be the same as in the prior art.
  • the speed at which the blade is relatively moved downward can be 25 to 30 mm / min.
  • the pressure at which the coolant is jetted can be 0.1 to 0.4 MPa, and the flow rate can be 300 to 2000 cc / min.
  • sending the blade relatively downward from above the ingot means sending the blade downward from above the ingot or sending the ingot upward from below the blade. Or do both of these.
  • Example 2 Using the band saw cutting apparatus of the present invention as shown in FIG. 1, according to the ingot cutting method of the present invention, a silicon single crystal ingot having a diameter of 300 mm is cut into a sample wafer, the amount of blade displacement during cutting is measured, and the cutting is performed.
  • the defective rate of the obtained sample wafer and the life of the blade were evaluated.
  • the defect rate represents the rate at which a warp of a size larger than the reference is generated on the wafer due to a large displacement of the blade, and the life of the blade is represented by the number of cuttings.
  • the cutting conditions were as follows. A blade having a blade base thickness of 0.5 mm was used.
  • the blade feed speed (cutting speed) was 27 mm / min, the pressure at the time of coolant injection was 0.2 MPa, and the flow rate was 2000 cc / min.
  • the static pressure pad is moved along the shape of the side surface of the ingot as shown in FIG. 2, and the distances d and d ′ between the side surface of the ingot and the static pressure pad are constant (30 mm) and the distance. d and d ′ were made the same.
  • the displacement of the blade was suppressed to 100 ⁇ m or less from the start of cutting to the end of cutting, whereas in the comparative example described later, it shifted between 200 and 300 ⁇ m and was not stable.
  • the defect rate of the cut sample wafer was 2%, which was improved compared to 10% of the comparative example described later.
  • the life of the blade was improved about 1.3 times as long as about 400 times compared with 300 times of the comparative example described later.
  • the displacement of the blade could be stably suppressed, the displacement of the blade could be suppressed sufficiently stably even when the blade feed rate was increased to 30 mm / min, and the cutting speed could be improved by about 10%.
  • the band saw cutting device and the ingot cutting method of the present invention can stably suppress the displacement of the blade during cutting, thereby stably maintaining the quality of the cut surface and extending the life of the blade. It was confirmed that the cutting speed could be improved.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

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Abstract

　本発明は、周回駆動されたブレードを静圧パッドによって案内しながら、ブレードをインゴットの上方から相対的に下方に送り出すことによってインゴットを切断するバンドソー切断装置であって、さらに、静圧パッドをブレードの周回方向に対して前後方向に移動させる駆動部と、該駆動部による静圧パッドの移動距離及び移動速度を制御する制御部とを有し、静圧パッドを制御部で移動制御しながらインゴットを切断するものであることを特徴とするバンドソー切断装置である。これにより、切断中にブレードの変位を安定的に抑制でき、これにより切断されたインゴットブロックや結晶品質を評価するためのサンプルウェーハの切断面の品質を安定して保つことができ、ブレードの寿命を延長でき、切断速度を向上できるバンドソー切断装置及びインゴットの切断方法が提供される。

Description

バンドソー切断装置及びインゴットの切断方法
　本発明は、インゴット、特にはチョクラルスキー法(ＣＺ法)により製造されたインゴットを切断するバンドソー切断装置及びインゴットの切断方法に関する。
　ＣＺ法等によって製造されたシリコンインゴットなどのインゴットは円柱状の胴体部にコーン状の端部（トップ部およびテイル部）を有している。このインゴットの加工においては、これらコーン状の端部を切り離し円柱状の胴体部のみとし、胴体部を必要に応じて複数のブロックに切断する。次いでそのブロックをウェーハとするための加工を行うことになる。
　このようなコーン状の端部の切断加工や胴体部を複数のブロックに切断加工する場合には、内周刃スライサー、外周刃スライサーなどが多く用いられてきた。近年のウェーハの大口径化に伴ってバンドソー切断装置も多く使用されるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。
　ここで、図３に従来のバンドソー切断装置によるブロックの切断方法についての概要を示す。
　図３に示すように、バンドソー切断装置１０１には切断時にインゴット１０４を支持するための切断テーブル１０５が設置されている。切断前において、インゴット１０４は切断テーブル１０５上に水平に載置される。また、バンドソー切断装置１０１には、薄いブレード台金の端部にダイヤモンドの砥粒を糊着してなるブレード砥粒部で構成されるエンドレスベルト状のブレード１０２がプーリー１０３、１０３’間に張設されている。
　まず、切断前にインゴット１０４を切断する位置をブレード１０２に合わせるようにインゴット１０４の載置位置を調整する。そして、ブレード１０２をプーリー１０３、１０３’の回転により周回駆動させ、該ブレード１０２を相対的にインゴット１０４の上方から下方に送り出すことによってインゴット１０４を切断する。
　このようにして切断を重ねていくと、ブレード砥粒部に切断粉末が堆積するなどしてダイヤモンド砥粒が埋もれたり、切断によって砥粒が摩耗或いは脱落してその切断能力が低下してしまう。
　そのため、刃先両端に切断能力の差が生じ、ブレードが切断中のインゴットに対して切断能力の高い側へ変位する。また、切断するインゴットにはその結晶配列に起因して容易に切断される特定の方向が存在し、ブレードの刃先はこの特定の方向に進む傾向があり、ブレードがインゴットの軸方向に対して前後に変位する。
　近年、バンドソー切断装置に用いられるブレードは、インゴットの切断時における取り代を少なくすることによって製品歩留りを向上させるため、薄型化されたものが使用されるようになってきている。特にこのような薄型化されたブレードを用いた場合、ブレードの変位が起こりやすい。
　ブレードの変位は、品質面では切断面の段差及び欠けの発生、結晶品質を評価するためのサンプルウェーハを切断する際にソリの大きいウェーハ、切断面の加工歪みが大きいウェーハを生じる原因となり、設備面ではブレード台金の損傷によるブレードの寿命低下、ブレード破断による設備損害の原因となる。
　このブレード１０２の変位を抑制するために、図３に示すように、バンドソー切断装置１０１にはブレード１０２の周回方向に対してインゴット１０４の切断位置の前後に静圧パッド１０６、１０６’が設けられている。静圧パッド１０６、１０６’は、一対のパッド部材でブレードを挟み込み、それぞれのパッド部材に設けられた噴出口からクーラントをブレードの両側面に噴出してブレードが切断中のインゴットの軸方向に対して変位しないように案内するものである。
特開２００９―１５４３４６号公報
　しかし、上記のような静圧パッドを具備したバンドソー切断装置を用いてインゴットを切断しても、切断開始から切断終了までの間にブレードの変位がずっと安定して抑制されるわけではなく、切断中にブレードの変位が大きくなって切断面に段差や欠けが発生したり、結晶品質を評価するためのサンプルウェーハを切断する際に切断したサンプルウェーハに反りが発生することがある。これにより製品歩留まりやブレードの寿命が低下する問題が生じる。また、ブレードの変位が大きくなることで、切断速度を向上できないという問題もある。
　本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、切断中にブレードの変位を安定的に抑制でき、これにより切断されたインゴットブロックやサンプルウェーハの切断面の品質を安定して保つことができ、ブレードの寿命を延長でき、切断速度を向上できるバンドソー切断装置及びインゴットの切断方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、インゴットを水平に載置する切断テーブルと、プーリー間に張設され、該プーリーの回転によって周回駆動される、前記インゴットを切断するためのエンドレスベルト状のブレードと、該ブレードの周回方向に対して前記インゴットの切断位置の前後にそれぞれ配置され、前記ブレードの両側面からクーラントを噴出して前記ブレードが切断中の前記インゴットの軸方向に対して変位しないように案内する静圧パッドとを具備し、周回駆動された前記ブレードを前記静圧パッドによって案内しながら、前記ブレードを前記インゴットの上方から相対的に下方に送り出すことによって前記インゴットを切断するバンドソー切断装置であって、さらに、前記静圧パッドを前記ブレードの周回方向に対して前後方向に移動させる駆動部と、該駆動部による前記静圧パッドの移動距離及び移動速度を制御する制御部とを有し、前記静圧パッドを前記制御部で移動制御しながら前記インゴットを切断するものであることを特徴とするバンドソー切断装置が提供される。
　このようなバンドソー切断装置であれば、切断中にインゴットの切断部の位置に応じてそれぞれの静圧パッドとインゴットとの距離や静圧パッドの間の距離を制御できるので、ブレードの変位を安定的に抑制できるものとなる。これにより切断面の品質を安定して保つことができ、ブレードの寿命を延長でき、切断速度を向上できるものとなる。
　このとき、前記インゴットの切断中における前記静圧パッドの移動を、前記インゴットの側面形状に沿うように制御するものであることが好ましい。
　このようなものであれば、ブレードの変位をより確実に安定的に抑制できるものとなる。
　また、本発明によれば、切断テーブルにインゴットを水平に載置し、プーリーの回転によって周回駆動される、前記インゴットを切断するためのエンドレスベルト状のブレードを前記プーリー間に張設し、前記ブレードの両側面からクーラントを噴出して前記ブレードが切断中の前記インゴットの軸方向に対して変位しないように案内する静圧パッドを前記ブレードの周回方向に対して前記インゴットの切断位置の前後に配置し、周回駆動された前記ブレードを前記静圧パッドによって案内しながら、前記ブレードを前記インゴットの上方から相対的に下方に送り出すことによって前記インゴットを切断するインゴットの切断方法であって、前記静圧パッドを前記ブレードの周回方向に対して前後方向に移動させながら前記インゴットを切断することを特徴とするインゴットの切断方法が提供される。
　このような切断方法であれば、切断中にインゴットの切断部の位置に応じてそれぞれの静圧パッドとインゴットとの距離や静圧パッドの間の距離を調整できるので、ブレードの変位を安定的に抑制できる。これにより切断面の品質を安定して保つことができ、ブレードの寿命を延長でき、切断速度を向上できる。
　このとき、前記インゴットの切断中における前記静圧パッドの移動を、前記インゴットの側面形状に沿うように行うことが好ましい。
　このようにすれば、ブレードの変位をより確実に安定的に抑制できる。
　本発明では、バンドソー切断装置において、静圧パッドを制御部でブレードの周回方向に対して前後方向に移動制御しながらインゴットを切断するので、切断中にインゴットの切断部の位置に応じてそれぞれの静圧パッドとインゴットとの距離や静圧パッドの間の距離を適切に制御できるので、ブレードの変位を安定的に抑制できる。これにより切断面の品質を安定して保つことができるとともに、ブレードの寿命を延長でき、切断速度を向上できる。
本発明のバンドソー切断装置の一例を示す概略図である。（Ａ）装置の斜視図。（Ｂ）装置の上面図。 本発明のバンドソー切断装置及びインゴットの切断方法における、切断中の静圧パッドの移動方法の一例を説明する説明図である。 従来のバンドソー切断装置を示す概略図である。
　以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　一般に、インゴットを切断するバンドソー切断装置にはブレードの変位を抑制するための静圧パッドが設けられている。しかし、このバンドソー切断装置でインゴットを切断しても、切断中にブレードの変位が大きくなってしまうことがある。これにより、切断精度及び切断面の品質の悪化、ブレード寿命の低下、切断速度を向上できないなどの問題を生じる。そのため、ブレードの変位を切断開始から切断終了までに亘って安定的に抑制することが課題となっている。
　そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、静圧パッドによりブレードを案内する位置を切断開始から切断終了まで固定させていることがブレードの変位を安定して抑えられない原因となることを見出した。そして、静圧パッドをブレードの周回方向に対して前後方向に移動させながら静圧パッドの位置を制御することでブレードの変位を安定的に抑制することが可能になることに想到した。そして、これを実施するための装置の構成について検討し、本発明を完成させた。
　まず、本発明のバンドソー切断装置について説明する。
　図１に示すように、本発明のバンドソー切断装置１は、インゴット４を水平に載置するための切断テーブル５、インゴット４を切断するためのエンドレスベルト状のブレード２、ブレード２を周回駆動させるためのプーリー３、３’、ブレード２が切断中のインゴット４の軸方向に対して変位しないように案内する静圧パッド６、６’等を具備している。静圧パッドの材質は、例えば、カーボン材とすることができる。
　ブレード２は薄いブレード台金の端部にダイヤモンドの砥粒を糊着してなるブレード砥粒部で構成されている。ここで、特に限定されることはないが、例えば、ブレード砥粒部の粒度は１２０番～２２０番とすることができ、ブレード台金の幅は６０ｍｍ、厚さは０．１～０．７ｍｍとすることができる。
　プーリー３、３’はその回転軸周りに回転可能に構成され、その回転軸が切断テーブル５上に水平に載置されたインゴット４の中心軸に対して垂直になるように配置される。これらプーリー３、３’間にエンドレスベルト状のブレード２がブレード砥粒部を下方に向けるようにして張設される。ブレード２はプーリー３、３’が回転することで周回駆動する。
　ここで、２つのプーリー３、３’のうち回転駆動可能であるプーリーをどちらか１つにして１軸駆動としても良いし、両方にして２軸駆動としても良い。
　またここで、特に限定されることはないが、ブレード２をプーリー３、３’間で張り上げる張力を１ｔ以上とすることができる。このようにプーリー３、３’間での張り上げ張力を１ｔ以上とすれば、１軸駆動の場合であっても、ブレード２の周回駆動の方向に関わらず回転中にブレード２にブレが発生するのを防ぐことができる。
　切断テーブル５は、インゴット４を切断する位置をブレード２の位置に合わせるように調整する移動機構を有している。
　静圧パッド６、６’はブレードが切断中のインゴット４の軸方向に対して変位しないように案内するものであり、一対のパッド部材で構成される。それぞれのパッド部材にはクーラントを噴出するための噴出口が設けられている。静圧パッド６、６’はこの一対のパッド部材でブレードを挟み込むように配置される。インゴットの切断中には静圧パッド６、６’の噴出口からブレードの両側面に対してクーラントが噴出され、ブレード砥粒部の目詰まりや加工熱が除去されるとともに、噴出されたクーラントの静圧によってブレード２が変位するのを抑制する。
　図１（Ｂ）に示すように、ブレード２の変位を測定する変位センサ１１を設けることができる。
　図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、静圧パッド６、６’はインゴット４とプーリー３、３’との間の位置に配置され、すなわち、ブレード２の周回方向に対してインゴット４の切断位置の前後にそれぞれ配置される。
　また、本発明のバンドソー切断装置には、図１（Ａ）に示すように、駆動部７、７’と制御部８とが設けられている。
　駆動部７、７’は、静圧パッド６、６’をブレード２の周回方向に対して前後方向に移動させるものであり、例えば、ＬＭガイドやボールネジを用いて構成できる。制御部８は駆動部７、７’によって静圧パッド６、６’を移動する際の移動距離及び移動速度を制御するものであり、例えば、サーボモータを用いて構成できる。
　このような本発明のバンドソー切断装置１を用いてインゴット４を切断する際には、まず、インゴット４を切断テーブル５上に水平に載置し、ブレード２をプーリー３、３’の回転により周回駆動し、その周回駆動されたブレード２を静圧パッド６、６’によって案内しながら、ブレード２をインゴット４の上方から相対的に下方に送り出すことによってインゴット４を切断する。インゴット４の切断中には静圧パッド６、６’を駆動部７、７’によって移動させ、その移動を制御部８で制御する。すなわち、切断中の静圧パッド６、６’の位置を制御部８で制御する。
　このような本発明のバンドソー切断装置であれば、切断中にインゴットの切断部の位置に応じてそれぞれの静圧パッドとインゴットとの距離や静圧パッドの間の距離を調整できるので、インゴットの切断開始から切断終了に亘ってブレードの変位を安定的に抑制できるものとなる。
　具体的な静圧パッドの移動制御として、例えば、図２に示すように、切断の進行とともに静圧パッド６、６’をインゴット４の側面形状に沿うように移動制御することができる。ここで、図２中の９はインゴット４の側面形状、１０は静圧パッド６’の移動軌跡を表す。この場合、特にインゴット４の側面と静圧パッド６、６’との距離ｄ、ｄ’が切断中に常に一定になるように移動制御することができる。さらに、距離ｄとｄ’が同じになるように静圧パッド６と６’とをそれぞれ移動制御すればブレードの変位をより安定的に抑制できるので好ましい。
　このように、切断中に静圧パッドを移動制御することで、ブレードの変位をより確実に安定的に抑制できるものとなる。
　或いは、切断の進行に伴って切断部のインゴット径が変化することに起因する切断抵抗の変化に応じて、静圧パッドを移動制御することもできる。例えば、切断抵抗が最も高くなるインゴットの中心部分の切断時には静圧パッド６と６’との距離ｄ、ｄ’を短くするなどといった制御を行うことができるし、これを前記したインゴットの側面形状に沿うように移動させる制御と組み合わせることもできる。また、ブレードのインゴットへの入り側と出る側とでｄ、ｄ’の値を変えることも可能である。
　次に本発明のインゴットの切断方法について説明する。ここでは、図１に示す本発明のバンドソー切断装置１を用いた場合について説明する。
　まず、インゴット４を切断するためのエンドレスベルト状のブレード２をプーリー３、３’間に張設し、静圧パッド６、６’をブレード２の周回方向に対してインゴット４の切断位置の前後に配置する。上記したように、静圧パッド６、６’はブレード２の両側面からクーラントを噴出してブレード２が切断中のインゴット４の軸方向に対して変位しないように案内するものである。
　次に、インゴット４を切断テーブル５上に水平に載置し、インゴット４を切断する位置をブレード２の位置に合わせるように切断テーブル５の移動機構によりインゴット４の位置を調整する。そして、ブレード２をプーリーの回転によって周回駆動させ、この周回駆動されたブレード２を静圧パッド６、６’によって案内しながら、ブレード２をインゴット４の上方から相対的に下方に送り出す。そして、静圧パッド６、６’をブレード２の周回方向に対して前後方向に移動させながらインゴット４を切断する。
　このような本発明のインゴットの切断方法であれば、切断中にインゴットの切断部の位置に応じてそれぞれの静圧パッドとインゴットとの距離や静圧パッドの間の距離を調整できるので、インゴットの切断開始から切断終了に亘ってブレードの変位を安定的に抑制できる。
　具体的な静圧パッドの移動方法として、上記装置で説明したのと同様に、図２に示すように、静圧パッド６、６’をインゴット４の側面形状に沿うように移動させることができる。特に、インゴット４の側面と静圧パッド６、６’との距離ｄ、ｄ’が一定になるように移動させることができ、さらに距離ｄとｄ’とが同じになるように移動させることが好ましい。
　このように、静圧パッドを移動させることで、ブレードの変位をより確実に安定的に抑制できる。
　或いは、上記装置で説明したのと同様に、切断の進行に伴って切断部のインゴット径が変化することに起因する切断抵抗の変化に応じて、例えば静圧パッド間の距離を変更するように移動させることもできる。
　その他の切断条件としては従来と同様にすることができるが、例えば、ブレードを相対的に下方に送る速度（切断速度）を２５～３０ｍｍ／ｍｉｎとすることができる。また、クーラントを噴出する際の圧力を０．１～０．４ＭＰａ、流量を３００～２０００ｃｃ／ｍｉｎとすることができる。
　上記本発明のバンドソー切断装置及びインゴットの切断方法において、ブレードをインゴットの上方から相対的に下方に送り出すとは、ブレードをインゴットの上方から下方に送り出す、若しくは、インゴットをブレードの下方から上方に送り出す、或いはこれらの両方を行うことを意味する。
　以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
　図１に示すような本発明のバンドソー切断装置を用い、本発明のインゴットの切断方法に従って、直径３００ｍｍのシリコン単結晶インゴットをサンプルウェーハに切断し、切断中のブレードの変位量を測定し、切断されたサンプルウェーハの不良率、ブレードの寿命を評価した。ここで、不良率はブレードの変位が大きくなることでウェーハに基準以上の大きさのソリが発生した割合を表し、ブレードの寿命は切断した回数で表す。
　ここで、切断条件を以下のようにした。ブレードはブレード台金の厚さが０．５ｍｍのものを使用した。ブレードの送り速度（切断速度）を２７ｍｍ／ｍｉｎとし、クーラント噴出時の圧力を０．２ＭＰａ、その流量を２０００ｃｃ／ｍｉｎとした。切断中には静圧パッドを、図２に示すように、インゴットの側面形状に沿うように移動させ、インゴットの側面と静圧パッドとの距離ｄ、ｄ’が一定（３０ｍｍ）で、かつ距離ｄとｄ’とが同じになるようにした。
　その結果、実施例では切断開始から切断終了に亘ってブレードの変位量が１００μｍ以下に抑制されていたのに対し、後述する比較例では２００～３００μｍ間で推移し安定しなかった。また、切断されたサンプルウェーハの不良率は２％と後述する比較例の１０％と比べ改善されていた。ブレードの寿命は約４００回と後述する比較例の３００回と比べ約１．３倍に改善された。
　また、ブレードの変位を安定して抑制できたことで、ブレードの送り速度を３０ｍｍ／ｍｉｎまで増加させてもブレードの変位を十分安定的に抑制でき、切断速度を１０％程度向上できた。
　このように、本発明のバンドソー切断装置及びインゴットの切断方法は、切断中にブレードの変位を安定的に抑制でき、これにより切断面の品質を安定して保つことができ、ブレードの寿命を延長でき、切断速度を向上できることが確認できた。
（比較例）
　図３に示すような、本発明のバンドソー切断装置の駆動部及び制御部を有していない従来のバンドソー切断装置を用い、切断中に静圧パッドを移動させずその位置を固定させた以外、実施例と同様な条件でインゴットを切断し、実施例と同様に評価した。
　その結果、ブレードの変位量が２００～３００μｍ間で不安定に推移し、実施例の１００μｍ以下の結果と比べ悪化していた。また、切断されたサンプルウェーハの不良率は１０％と実施例と比べ悪化していた。ブレードの寿命は３００回と実施例と比べ少なかった。
　また、ブレードの送り速度を３０ｍｍ／ｍｉｎとして切断したところ、ブレードが変位量が大きくなり過ぎてしまい、目的の品質のサンプルウェーハを得ることができなかった。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (4)

  1. 　インゴットを水平に載置する切断テーブルと、プーリー間に張設され、該プーリーの回転によって周回駆動される、前記インゴットを切断するためのエンドレスベルト状のブレードと、該ブレードの周回方向に対して前記インゴットの切断位置の前後にそれぞれ配置され、前記ブレードの両側面からクーラントを噴出して前記ブレードが切断中の前記インゴットの軸方向に対して変位しないように案内する静圧パッドとを具備し、周回駆動された前記ブレードを前記静圧パッドによって案内しながら、前記ブレードを前記インゴットの上方から相対的に下方に送り出すことによって前記インゴットを切断するバンドソー切断装置であって、
    　さらに、前記静圧パッドを前記ブレードの周回方向に対して前後方向に移動させる駆動部と、該駆動部による前記静圧パッドの移動距離及び移動速度を制御する制御部とを有し、
    　前記静圧パッドを前記制御部で移動制御しながら前記インゴットを切断するものであることを特徴とするバンドソー切断装置。
  2. 　前記インゴットの切断中における前記静圧パッドの移動を、前記インゴットの側面形状に沿うように制御するものであることを特徴とする請求項１に記載のバンドソー切断装置。
  3. 　切断テーブルにインゴットを水平に載置し、プーリーの回転によって周回駆動される、前記インゴットを切断するためのエンドレスベルト状のブレードを前記プーリー間に張設し、前記ブレードの両側面からクーラントを噴出して前記ブレードが切断中の前記インゴットの軸方向に対して変位しないように案内する静圧パッドを前記ブレードの周回方向に対して前記インゴットの切断位置の前後に配置し、周回駆動された前記ブレードを前記静圧パッドによって案内しながら、前記ブレードを前記インゴットの上方から相対的に下方に送り出すことによって前記インゴットを切断するインゴットの切断方法であって、
    　前記静圧パッドを前記ブレードの周回方向に対して前後方向に移動させながら前記インゴットを切断することを特徴とするインゴットの切断方法。
  4. 　前記インゴットの切断中における前記静圧パッドの移動を、前記インゴットの側面形状に沿うように行うことを特徴とする請求項３に記載のインゴットの切断方法。
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