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Dokumentenidentifikation DE19517107A1 23.11.1995
Titel Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks und Vorrichtung hierfür
Anmelder Tokyo Seimitsu Co. Ltd., Mitaka, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Katamachi, Shozo, Mitaka, Tokio/Tokyo, JP;
Shibaoka, Shinji, Mitaka, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Leyh und Kollegen, 81667 München
DE-Anmeldedatum 10.05.1995
DE-Aktenzeichen 19517107
Offenlegungstag 23.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.11.1995
IPC-Hauptklasse B28D 5/00
IPC-Nebenklasse H01L 21/304   H01L 21/68   
Zusammenfassung Ein Werkstück, wie ein Halbleiter-Rohblock, wird an einem Werkstück-Kontaktierblock positioniert und haftend mit diesem verbunden, und zwar mit Hilfe einer Kontaktier-Spanneinrichtung, welche gesondert von einer Drahtsäge vorgesehen ist. Diese Positionierung erfolgt auf eine solche Weise, daß die Mittelachse des Werkstücks und die zugeordneten horizontalen und vertikalen Flächen des Werkstück-Kontaktierblocks parallel zueinander ausgerichtet sind. Dann wird der Werkstück-Kontaktierblock positioniert und an einer Halte-Spanneinrichtung angebracht, welche auf einem Schneidvorschubtisch der Drahtsäge vorgesehen ist und die horizontale und vertikale Bezugsflächen hat, welche senkrecht eine ebene Schnittfläche schneiden, so daß die Mittelachse des Werkstückes automatisch und senkrecht die ebene Schnittfläche schneidet. Dann wird die Halte-Spanneinrichtung mit Hilfe einer Schwenkeinrichtung verschwenkt, um das Werkstück derart zu verschwenken, daß die Mittelachse gegenüber der ebenen Schnittfläche bei einem vorbestimmten Winkel auf der Basis von Verschiebewertdaten der Kristallorientierung bezüglich der Mittelachse des Werkstücks als eine Bezugsgröße geneigt ist, welche zuvor außerhalb der Drahtsäge gemessen worden ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks und einer Vorrichtung hierfür, und insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks, wenn ein säulenförmiges Werkstück, wie ein Halbleiter-Rohblock, in eine Mehrzahl von dünnen, flächigen Wafern (Halbleiterscheiben) mittels einer Laufdrahtsäge unterteilt wird, sowie mit einer Vorrichtung hierfür.

Eine Einrichtung zum Zuschneiden eines Werkstücks, wie eines säulenförmigen Halbleiter-Rohblocks, ist eine Drahtsäge. Bei dieser Drahtsäge werden Drähte um eine Mehrzahl von mit Ausnehmungen versehenen Walzen zur Bildung von Drahtgruppen geführt, und die Enden auf einer Seite der Drähte sind auf eine Drahthaspel und die Ende der anderen Seite auf einer weiteren Drahthaspel aufgespult. Wenn dann die Drähte zwischen den Drahthaspeln mit einer hohen Geschwindigkeit eine hin- und hergehende Bewegung ausführen, wird das Werkstück vertikal bewegt und gegen die horizontale Drahtgruppe gedrückt, und eine Behandlungslösung, welche Schleifkörner enthält, wird der Drahtgruppe zugeführt, so daß das Werkstück in eine Mehrzahl von dünnen, flächenförmigen Wafern mittels einer Läppwirkung der Schleifkörner unterteilt wird.

Wenn dann der Halbleiter-Rohblock (nachstehend bezeichnet als "Werkstück"), welcher aus einem Einkristallmaterial ausgebildet ist, beispielsweise mit Hilfe der Drahtsäge zugeschnitten wird, ist es erforderlich, das Werkstück zu schneiden, nachdem das Werkstück derart positioniert ist, daß eine Schnittfläche des Werkstücks einen vorbestimmten Winkel einnimmt, welcher beispielsweise von einer Kristallorientierung abhängig ist.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 3-10760 ist beispielsweise ein Verfahren zum Positionieren des Werkstücks zur Ausrichtung bezüglich der Kristallorientierung angegeben. Nach diesem Verfahren sind die einzelnen Drahtsägen jeweils mit einer Goniowinkel-Meßeinrichtung (Goniometer) und einer Goniowinkel- Einstelleinrichtung versehen, wodurch die Neigung einer Hochschiebebasis zur Abstützung des Werkstückes durch die Goniowinkel-Einstelleinrichtung auf der Basis des Ergebnisses der Kristallorientierung des Werkstücks eingestellt wird, welche direkt in einem Zustand gemessen worden ist, in welchem die Goniowinkel-Meßeinrichtung angebracht ist. Es gibt ein weiteres Verfahren, bei dem eine Meßeinrichtung mit einer Goniowinkel- Meßeinrichtung und einer Goniowinkel-Einstelleinrichtung zusätzlich zu den Drahtsägen vorgesehen ist, welche jeweils mit der Goniowinkel-Meßeinrichtung und der Goniowinkel-Einstelleinrichtung versehen sind, wobei die Goniowinkel-Einstelleinrichtung dieser Meßeinrichtung direkt mit den Goniowinkel- Einstelleinrichtungen der Drahtsägen verbunden ist, wodurch die Betriebsbedingungen der Goniowinkel-Einstelleinrichtung, welche man mittels der Meßeinrichtung erhält, zu den Goniowinkel- Einstelleinrichtungen der Drahtsägen ausgegeben werden.

Ferner gibt es ein weiteres Verfahren, bei dem die Bezugsgröße des Werkstückes in Abstimmung mit der Bezugsgröße der Drahtsäge und dergleichen mit Hilfe eines optischen Systems (Mikroskop) gebracht wird, und daß dann anschließend das Werkstück um einen vorbestimmten Winkel auf der Basis der Informationen über die Kristallorientierung geneigt wird, welche zuvor gemessen worden ist.

Bei dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 3-10760 beschriebenen Verfahren ergibt sich jedoch ein Nachteil dahingehend, daß die Kosten der Vorrichtung größer werden, da die Goniowinkel-Meßeinrichtungen an den jeweiligen Drahtsägen angebracht sind. Bei dem Verfahren, bei dem die Meßeinrichtung, welche mit der Goniowinkel-Einstelleinrichtung versehen ist, zusätzlich zu den Drahtsägen vorhanden ist, sollte die Meßeinrichtung mit der Goniowinkel-Einstelleinrichtung versehen sein, so daß die Kosten für eine derartige Vorrichtung noch größer werden. Bei dem Verfahren unter Nutzung des optischen Systems wird für die Paßabstimmung von Bezugsgröße des Werkstücks und Bezugsgröße der Drahtsäge und dergleichen viel Zeit benötigt, worunter in nachteiliger Weise die Bearbeitungseffizienz leidet.

Aufgrund von diesen Schwierigkeiten besteht ein Bedarf nach einer preisgünstigen Vorrichtung, welche ein leichtes und schnelles Positionieren eines Werkstücks unter einem vorbestimmten Bezugswinkel, beispielsweise einer Kristallorientierung des Werkstücks, zum Zeitpunkt des Schneidvorganges an dem Werkstück, gestattet.

Beim Schneiden des Werkstücks unter einem vorbestimmten Bezugswinkel kann selbst dann eine Schwierigkeit auftreten, wenn das Werkstück unter dem vorbestimmten Bezugswinkel positioniert ist, und zwar dann, wenn eine Bedienungsperson in ungenauer Weise einen Draht auf einer Walze um eine Ausnehmung anders gespannt hat (ein Teilungsabstand beläuft sich auf etwa 0,5 mm), oder wenn die Position einer Ausnehmung auf der Walze mit den Ausnehmungen sich verlagert. Hierbei kann es vorkommen, daß das Werkstück derart geschnitten wird, daß der Winkel des Werkstücks sich in horizontaler Richtung um eine vorbestimmte Verschiebegröße verändert.

Die Erfindung zielt darauf ab, die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu überwinden, und sie hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks unter einem vorbestimmten Bezugswinkel, beispielsweise einer Kristallorientierung, sowie eine Vorrichtung hierfür bereitzustellen, welche sich kostengünstig darstellen lassen.

Ferner zielt die Erfindung darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten eine Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks bereitzustellen, welche frei von nachteiligen Einflüssen eines Fehlers beim Spannen der Drahtgruppen einer Drahtsäge sein kann.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu gemäß Patentanspruch 1 eine Vorrichtung zur Berücksichtigung der Kristallorientierung zum Zeitpunkt des Schneidens eines Einkristallmaterials dadurch aus, daß die Kristallorientierung des Einkristallmaterials derart gewählt ist, daß eine Schneidfläche eine vorbestimmte Kristallorientierung bildet, wenn das stabförmige Einkristallmaterial mit Hilfe von Drahtgruppen einer Drahtsäge zu Wafern zugeschnitten wird. Hierbei ist folgendes vorgesehen: Ein Werkstückkontaktierblock, welcher zugeordnete horizontale und vertikale Bezugsflächen hat; eine Kontaktier-Spanneinrichtung, welche gesondert von der Drahtsäge vorgesehen ist und zum Positionieren und Kontaktieren des Einkristallmaterials an dem Werkstück-Kontaktierblock in einer solchen Weise dient, daß die Mittelachse des Einkristallmaterials parallel zu den zugeordneten horizontalen und vertikalen Flächen des Werkstück-Kontaktierblocks in einem Zustand ist, bei welchem Bezugsgrößen, wie eine Orientierungsabflachung und dergleichen, welche auf dem Einkristallmaterial vorgesehen sind, in einer vorbestimmten Position angeordnet sind; eine Haltespanneinrichtung, welche auf einem Schneidvorschubtisch der Drahtsäge vorgesehen ist und zugeordnete horizontale und vertikale Bezugsflächen hat, welche die ebene Schnittfläche senkrecht schneiden, welche in eine Schneidvorschubrichtung des Schneidvorschubtisches und in einer Laufrichtung der Drahtgruppen vorgesehen ist, um die Mittelachse des Einkristallmaterials derart anzuordnen, daß sie senkrecht die ebene Schnittfläche schneidet, indem der Werkstück-Kontaktierblock in einem Zustand positioniert und angebracht wird, in welchem die Bezugsflächen des Werkstück-Kontaktierblocks auf die Bezugsflächen abgestimmt sind; und eine Schwenkeinrichtung zum Schwenken des Einkristallmaterials derart, daß die Mittelachse zu der ebenen Schnittfläche unter einem vorbestimmten Winkel auf der Basis der Verschiebewertdaten der Kristallorientierung bezüglich der Mittelachse des Einkristallmaterials als eine Bezugsgröße geneigt ist, welche zuvor außerhalb der Drahtsäge gemessen worden ist.

Ferner zeichnet sich nach Anspruch 7 eine Vorrichtung dadurch aus, daß eine Drahtsäge zum Zuschneiden des Werkstücks in eine Mehrzahl von dünnen, flächenförmigen Wafern in einer solchen Weise eingesetzt wird, daß das Werkstück, welches mittels eines Werkstück-Halteteils gehalten ist, gegen die sich bewegenden Drahtgruppen in einem Zustand unter Einstellung auf einen vorbestimmten Bezugswinkel gedrückt wird, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: Eine sich hin- und hergehend bewegende Einrichtung zum Hin- und Herbewegen des Werkstück-Halteteils bezüglich der Laufrichtung der Flächen der Drahtgruppen; eine Kontaktiereinrichtung, welche an dem Werkstück-Halteteil angebracht ist, und die die Drähte der Drahtgruppen kontaktiert, wenn das Werkstück-Halteteil mit Hilfe der Hin- und Herbewegungseinrichtung hin- und hergehend bewegt wird; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Hin- und Herbewegungseinrichtung derart, daß ein Drehwinkel einerseits, den man durch Kontaktierung der Kontaktiereinrichtung mit dem Draht der Drahtgruppen erhält, und ein Drehwinkel andererseits, welchen man durch die hin- und hergehende Bewegung der Kontakteinrichtung in Gegenrichtung erhält, auf der Basis des vorbestimmten Bezugswinkels ermittelbar sind, und daß das Werkstück-Halteteil unter dem vorbestimmten Winkel auf der Basis der so ermittelten Drehgeschwindigkeit positioniert wird.

Bei der in Anspruch 1 angegebenen Lösung wird zuerst das stabförmige Einkristallmaterial an dem Werkstück-Kontaktierblock mit Hilfe der Kontaktier-Spanneinrichtung positioniert und kontaktiert, welche gesondert von der Drahtsäge derart vorgesehen ist, daß die Mittelachse des Einkristallmaterials parallel zu den zugeordneten horizontalen und vertikalen Bezugsflächen des Werkstück-Kontaktierblocks ist. Als nächstes wird der Werkstück- Kontaktierblock positioniert und an der Haltespanneinrichtung angebracht, welche jeweils horizontale und vertikale Bezugsflächen hat, welche senkrecht die durch die Schneidvorschubrichtung des Schneidvorschubtisches und der Laufrichtung der Drahtgruppen gebildete Schneidfläche schneiden. Durch diese Auslegung der Anordnung schneidet die Mittelachse des Einkristallmaterials automatisch die ebene Schneidfläche senkrecht. Anschließend wird das Einkristallmaterial mit Hilfe der Schwenkeinrichtung derart verschwenkt, daß die Mittelachse unter einem vorbestimmten Winkel zur ebenen Schneidfläche auf der Basis der Verschiebewertinformation der Kristallorientierung bezüglich der Mittelachse des Einkristallmaterials als eine Bezugsgröße geneigt ist, welche zuvor außerhalb der Drahtsäge gemessen worden ist. Somit werden einfache Teile und einfache Spanneinrichtungen, wie der Werkstück-Kontaktblock, die Kontaktspanneinrichtung und die Haltespanneinrichtung genutzt, um die Mittelachse des Einkristallmaterials gegenüber der ebenen Schneidfläche unter einem vorbestimmten Winkel (in diesem Fall senkrecht schneidend) einzustellen, und dann wird das Einkristallmaterial derart verschwenkt, daß die Mittelachse unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der ebenen Schneidfläche (eine Neigung, unter der die Schneidfläche des Einkristallmaterials, welches abgeschnitten worden ist, unter der Kristallorientierung ausgerichtet ist) auf der Basis der Verschiebewertinformation der Kristallorientierung bezüglich der Mittelachse unter Berücksichtigung einer Bezugsgröße geneigt ist, welche zuvor gemessen worden ist.

Bei dem im Anspruch 7 wiedergegebenen Lösungsgedanken wird ermittelt, ob das mittels des Werkstück-Halteteils gehaltene Werkstück auf einen genauen vorbestimmten Bezugswinkel bezüglich den Drahtgruppen eingestellt ist oder nicht. Wenn das Werkstück nicht korrekt ausgerichtet bzw. eingestellt ist (beispielsweise dann, wenn beim Spannen der Drahtgruppe eine Abweichung von einer Ausnehmung unterlaufen ist, wird das Werkstück um diesen Wert ausgehend von dem korrekten vorbestimmten Winkel verschoben), so erfolgt eine Verschiebung zur Korrektur automatisch. Die Steuereinrichtung treibt zuerst die Hin- und Herbewegungseinrichtung an, um das Werkstück-Halteteil zu einer Seite zu bewegen. Die Kontakteinrichtung, welche fest mit dem Werkstück- Halteteil verbunden ist, wird in Kontakt mit dem Draht der Drahtgruppen gebracht, und wenn die Kontakteinrichtung in Kontakt mit dem Draht der Drahtgruppen kommt, wird die hin- und hergehende Bewegung der Hin- und Herbewegungseinrichtung angehalten, wodurch ein Drehwinkel, unter dem die Kontakteinrichtung in Kontakt mit dem Draht der Drahtgruppen kommt, ermittelt und gespeichert wird.

Anschließend treibt die Steuereinrichtung die Hin- und Herbewegungseinrichtung an, um das Werkstück-Halteteil in die Ausgangsposition zurückzuführen, und die Kontakteinrichtung wird zur anderen Seite hin bewegt, um einen ähnlichen Vorgang auszuführen. Dann bestimmt die Steuereinrichtung, ob das Werkstück auf den vorbestimmten Bezugswinkel gegenüber der Drahtgruppe eingestellt ist oder nicht, oder eine Einstellung auf der Basis der Drehwinkel zu der einen Seite oder der anderen Seite hin vorgenommen worden ist, was man aufgrund des vorstehenden Ablaufs erhält. Wenn in diesem Fall das Werkstück nicht auf den vorbestimmten Bezugswinkel gegenüber den Drahtgruppen eingestellt ist, wird das Werkstück-Halteteil durch die Hin- und Herbewegungseinrichtung hin- und hergehend bewegt, um das Werkstück unter dem vorbestimmten Bezugswinkel genau anzuordnen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in welcher gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht zur Verdeutlichung einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Positionieren des Werkstücks gemäß der Erfindung, sowie eine perspektivische Ansicht, bei der die Haltespanneinrichtung nach der Erfindung in dem Schneid-Vorschubtisch der Drahtsäge angeordnet ist,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht zur Verdeutlichung der Kontaktier-Spanneinrichtung bei der ersten bevorzugten Auslegungsform der Vorrichtung zum Positionieren des Werkstücks nach der Erfindung und zur Verdeutlichung der innenliegenden Teile hiervon,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Kontaktier-Spanneinrichtung,

Fig. 4(A) eine Orientierungsabflachung, welche auf dem Halbleiter-Rohblock ausgebildet ist, und Fig. 4(B) eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung einer Kerbe, welche auf dem Halbleiter-Rohblock ausgebildet ist,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung des Werkstück-Kontaktierblocks bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Positionieren des Werkstücks nach der Erfindung,

Fig. 6 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung eines Teilausschnitts der Haltespanneinrichtung bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Positionieren des Werkstücks nach der Erfindung,

Fig. 7 eine Vorderansicht zur Verdeutlichung eines Teilausschnitts der Halte-Spanneinrichtung,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks nach der Erfindung,

Fig. 9 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung der zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks nach der Erfindung,

Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht der wesentlichen Teile zur Verdeutlichung der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks nach der Erfindung, und

Fig. 11 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung einer Ausführungsvariante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks nach der Erfindung und zur Verdeutlichung eines Beispiels, bei dem ein Grenzschalter als eine Kontaktsensoreinrichtung eingesetzt wird.

Nachstehend erfolgt eine detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen eines Verfahrens zum Positionieren eines Werkstücks und einer Vorrichtung hierfür, welche nach der Erfindung ausgelegt sind, und zwar unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen Ansichten zur Verdeutlichung einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung. Wenn bei der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ein säulenförmiges Werkstück, welches beispielsweise von einem Einkristallmaterial, wie einem Halbleiter-Rohblock, gebildet wird, welcher nachstehend als ein "Werkstück" bezeichnet wird, zu Waferteilen zuzuschneiden ist, wird das Werkstück unter einem vorbestimmten Bezugswinkel, beispielsweise einer Kristallorientierung, positioniert. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung einer Drahtsäge 10, auf welche ein Verfahren zur Positionierung eines Werkstücks nach der Erfindung zur Anwendung kommt. Ferner ist dort eine Halte-Spanneinrichtung 12 nach der Erfindung gezeigt, welche in einem Schneidvorschubtisch 22 angeordnet ist. Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer Kontaktier-Spanneinrichtung 14 nach der Erfindung. Die Fig. 6 und 7 sind eine Seitenansicht und eine Vorderansicht einer Halte-Spanneinrichtung 12 nach der Erfindung.

Eine Schneideinrichtung in der Drahtsäge 10 wird vor der Erläuterung der Kontaktier-Spanneinrichtung 14 und der Halte- Spanneinrichtung 12 beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird ein Draht 16, welcher von einer Spule bzw. einer Haspel abläuft, welche nicht gezeigt ist, sukzessiv um eine Mehrzahl von mit Ausnehmungen versehenen Walzen 18, 18 . . . geführt, um eine Drahtgruppe 20 zu bilden, und der Draht 16 ist dann auf einer weiteren Haspel bzw. einer weiteren Spule aufgewickelt, welche ebenfalls nicht gezeigt ist. Der Schneidvorschubtisch 22 ist ferner oberhalb der Drahtgruppe 20 vorgesehen, und ein Gleitstück 24 des Schneidvorschubtisches 22 ist gleitbeweglich mit Hilfe eines Paars von parallelen Führungsschienen 28 und 28 gelagert, welche vertikal mit einer Mehrzahl von linearen Lagern 26, 26, . . . versehen sind. Ferner ist ein Mutternteil 30, welches an dem Gleitstück 24 festgelegt ist, in Eingriff mit einer Verstellspindel 30, welche entlang den Führungsschienen 28 vorgesehen ist, und die Verstellspindel 32 wird mit Hilfe eines Motors 34 drehangetrieben, welcher in Grunddrehrichtung und in Gegendrehrichtung drehangetrieben werden kann. Wenn somit die Verstellspindel 32 mit Hilfe des Motors 34 verdreht wird, wird der Schneidvorschubtisch 22 in vertikaler Richtung bewegt (Richtung Z-Z in der Zeichnung).

Ferner ist die Haltespanneinrichtung 12 an dem Boden des Gleitstücks 24 abgestützt, und die Haltespanneinrichtung 12 weist ein Verschwenkeinrichtungsteil zum Verschwenken der Haltespanneinrichtung 12 und ein Spanneinrichtungsteil zum Positionieren und zum Halten eines Werkstück-Kontaktierblocks 42 auf, mit welchem ein Werkstück 38, bei dem es sich um ein zuzuschneidendes Werkstück handelt, über eine Scheibenschneidbasis 40 in Kontakt tritt. Ferner ist der vorstehend genannte Verschwenkeinrichtungsteil derart ausgelegt, daß eine Schwenksäule 36, welche gleitbeweglich mit Hilfe einer halbkugelförmigen Gleitfläche 39 einer Schwenkbasis 37 gelagert ist, in horizontaler Richtung eine hin- und hergehende Bewegung (in Richtung A-A in der Zeichnung) und in vertikaler Richtung (in Richtung B-B in der Zeichnung) mit Hilfe einer Schwenkeinrichtung ausführt, welche in der Schwenksäule 36 untergebracht ist.

Wenn das Werkstück 38 mit Hilfe der Drahtsäge 10 einer Schneidbearbeitung unterzogen wird, wird der Schneidvorschubtisch 22 in eine Schneidvorschubrichtung (in Richtung der Drahtgruppen Z- Z in der Zeichnung) bewegt, das Werkstück 38 wird gegen die Drahtgruppe 20 gedrückt, welche sich mit einer hohen Geschwindigkeit in eine Laufrichtung des Drahts 16 (in Richtung X-X in der Zeichnung) bewegt, und eine Bearbeitungslösung wird der Drahtgruppe 20 zugeführt. Mit einer solchen Anordnung wird das Werkstück 38 in eine Mehrzahl von dünnen, scheibenförmigen und flächenförmigen Wafern mittels einer Läppwirkung durch die Bearbeitungslösung unterteilt, welche der Drahtgruppe 20 zugeführt wird.

Anschließend wird die Kontaktier-Spanneinrichtung 14, welche gesondert von der Drahtsäge 10 vorgesehen ist, und welche nach der Erfindung ausgelegt ist, näher unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert. Eine Orientierungsabflachung 38A oder eine Kerbe 38B ist auf dem Werkstück 38 in Längsrichtung desselben derart ausgebildet, daß eine Orientierungsrichtung erkannt werden kann, wenn die Wafer erstellt werden sollen (siehe Fig. 4).

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist ein V-förmiger Block 48 (wiegenförmiges Teil), auf welchem eine V-förmige Ausnehmung 46 in Längsrichtung ausgebildet ist, fest auf einer Basis 44 vorgesehen. Ein Block 50 für eine Orientierungsabflachung ist ferner auf dem Bodenteil der Ausnehmung 46 des V-förmigen Blocks 48 in Horizontalrichtung entlang der Ausnehmung 46 vorgesehen. Ferner sind Durchgangsöffnungen an den gegenüberliegenden Endseiten in Längsrichtung des Blocks 50 für die Orientierungsabflachung und Stifte 52 für die Kerben vorgesehen, welche jeweils ein spitz zulaufendes, vorderes Ende haben, und die beweglich die Durchgangsöffnungen durchsetzen. Ferner sind die Basisenden der Stifte 52 für die Kerben mit Hilfe einer Fixierbasis 54 gelagert, und eine Mehrzahl von Druckfedern 56, 56, . . . , ist zwischen der Fixierbasis 54 und der Basis 44 vorgesehen. Wenn bei dieser Anordnung die vorderen Endabschnitt der Stifte 52 für die Kerben gedrückt werden, wobei die vorderen Enden der Stifte 52 für die Kerben von dem Block 50 für die Orientierungsabflachung vorstehen, werden diese in den Durchgangsöffnungen aufgenommen. Bei einem Werkstück 38, an welchem die Orientierungsabflachung 38A ausgebildet ist, wird die Orientierungsabflachung 38A mit Hilfe des Blocks 50 für die Orientierungsabflachung positioniert. Bei einem Werkstück 38, an welchem die Einkerbung 38B ausgebildet ist, ragen die vorderen Enden der Stifte 52 für die Kerben in die Kerben 38A, um die Kerbe 38A zu positionieren.

Ferner ist ein vertikaler Träger 58 fest auf der Basis 44 vorgesehen, und es ist ein Paar von parallelen Führungsschienen 60 und 60 vertikal auf dem Träger 58 vorgesehen. Ferner ist ein Tragteil 64 gleitbeweglich auf den Führungsschienen 60 mit Hilfe einer Mehrzahl von linearen Lagern 62, 62, . . . , gelagert, und eine Verstellspindel 68, deren obere und untere Enden mit Hilfe von Lagern 58A und 58B gelagert sind, die an dem Träger 58 vorgesehen sind, ist in Eingriff mit einem Mutternteil 66, welches an dem Tragteil 64 festgelegt ist. Ferner ist ein Griffteil 70 auf der Oberseite der Verstellspindel 68 vorgesehen. Wenn bei dieser Auslegung das Griffteil 70 verdreht wird, wird das Tragteil 64 in vertikaler Richtung entlang den Führungsschienen 60 bewegt.

Ferner umfaßt ein Hauptkörper des Tragteils 64 eine obere Platte 64A, eine rückseitige Platte 64B und gegenüberliegende Seitenplatten 64C und 64C, und dieser ist in Form eines hohlen, viereckigen Körpers ausgebildet, welcher eine offene Vorderseite (eine mit einer Pfeilmarkierung 72 in Fig. 2 gezeigte Fläche) und eine offene Bodenfläche (siehe Fig. 3) hat. Die gegenüberliegenden Seitenplatten 64C und 64C sind ferner in einem solchen Zustand angeordnet, daß die L-förmigen Teile einander zugewandt sind, und horizontale Bezugsflächen 74 sind an horizontalen Teilen 64D der L-förmigen Teile ausgebildet. Ferner sind an gegenüberliegenden Enden der rückseitigen Platte 64B in dem Tragteil 64 Anlageblöcke 78 und 78 vorgesehen, um hierdurch vertikale Bezugsgrößen zu bilden. Ferner sind Durchgangsöffnungen an den gegenüberliegenden Enden der oberen Platte 64A ausgebildet, und diese Durchgangsöffnungen sind im Inneren in Eingriff mit einer Innengewindeschraube, wobei Bolzen 76 und 76 in Eingriff mit den Durchgangsöffnungen sind. Wenn bei dieser Auslegung der Bolzen 76 verdreht wird, ändert sich eine Vorstandsgröße des vorderen Endes des Bolzens 76, welches in das Tragteil 64 ragt.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung eines Verfahrens zur Anwendung der Kontaktier-Spanneinrichtung 14. Das Werkstück 38 wird in Querrichtung entlang der Ausnehmung 46 der V-förmigen Ausnehmung 48 gelegt, und die Kerben 38B des Werkstücks 38 werden mit Hilfe der Stifte 52 für die Kerben (in diesem Fall handelt es sich um ein Werkstück, an welchem die Kerbe ausgebildet ist) positioniert. Zu diesem Zeitpunkt ist das Tragteil 64 nach oben derart positioniert, daß es bereit ist, auf dem V-förmigen Block 48 aufzuliegen. Andererseits umfaßt der Werkstück-Kontaktierblock 42 (siehe Fig. 5) folgendes: Einen rechteckförmigen, parallelepipedförmig ausgebildeten, oberen Block 42A, der horizontale und vertikale Bezugsflächen 41 und 43 hat; und einen rechteckförmigen, parallepipedförmig ausgebildeten, unteren Block 42B, welcher kleinere Abmessungen als der obere Block 42A hat; dieser ist in das Tragteil 64 ausgehend von der vorderen Position eingeführt und erstreckt sich über die horizontalen Abschnitte 64D der gegenüberliegenden Seitenplatten 64C und 64C. In einem Zustand, bei dem die vertikale Bezugsfläche 43 des Werkstück- Kontaktierblocks 42 zur Anlage gegen die Anlageblöcke 78 kommt, wird der Werkstück-Kontaktierblock 42 nach unten durch die Bolzen 76 gedrückt, und der Werkstück-Kontaktierblock 42 ist in einem Zustand fixiert, in welchem die horizontale Bezugsfläche 41 des Werkstück-Kontaktierblocks 42 zur Anlage gegen die horizontalen Bezugsflächen 74 der gegenüberliegenden Seitenplatten 64C und 64C kommt. Durch diese Auslegung wird die Mittelachse 38A des Werkstücks 38 parallel zu den zugeordneten Bezugsflächen 41 und 43 des Werkstück-Kontaktierblocks 42 angeordnet. Anschließend wird das Tragteil 64 derart angeordnet, daß es sich dem Werkstück 38 nähert, und der Werkstück-Kontaktierblock 42 wird in Kontakt mit dem Werkstück 28 mit Hilfe eines Klebstoffs 80 über die Scheibenschneidbasis 40 gebracht, das heißt der Werkstück- Kontaktierblock 42 wird haftend mit dem Werkstück 38 verbunden. Zu diesem Zeitpunkt kann der Werkstück-Kontaktierblock 42 zusätzlich als Scheibenschneidbasis 40 genutzt werden, und der Einsatz einer gesonderten Scheibenschneidbasis 40 kann entfallen. Wenn bei diesem Kontaktiervorgang bzw. Verbindungsvorgang ein Raum zwischen dem Werkstück-Kontaktierblock 42 und der Scheibenschneidbasis 40 gebildet wird, wird der Zwischenraum mit dem Klebstoff 80 ausgefüllt. Durch diese Auslegung kann eine haftende Verbindung über die Scheibenschneidbasis 40 in dem Zustand hergestellt werden, in welchem die Mittelachse 38A des Werkstücks 38 parallel zu den zugeordneten Bezugsflächen 41 und 43 des Werkstück-Kontaktierblocks 42 angeordnet ist.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung der Halte-Spanneinrichtung 12, welche auf dem Schneidvorschubtisch 42 der Drahtsäge 10 vorgesehen ist, wobei auf die Fig. 6 und 7 Bezug genommen wird.

Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, umfaßt die Halte- Spanneinrichtung 12 ein Klemmeinrichtungsteil 82 und ein Schwenkeinrichtungsteil, welches nicht gezeigt ist. Ähnlich wie das Tragteil 64 der Kontaktier-Spanneinrichtung 14 umfaßt der Klemmeinrichtungsteil 82 eine obere Platte 82A, eine rückwärtige Platte 82B und gegenüberliegende Seitenplatten 82C und 82C, wodurch ein hohler, viereckförmiger Körper gebildet wird, welcher eine offene vordere Seite (eine mit einer Pfeilmarkierung 83 in Fig. 6 gezeigte Seite) und eine offene Bodenfläche (siehe Fig. 7) hat. Ferner sind die gegenüberliegenden Seitenplatten 82C und 82C in einem solchen Zustand angeordnet, daß die L-förmigen Teile einander zugewandt sind, und horizontale Bezugsflächen 84 sind auf horizontalen Teilen 82D der L-förmigen Teile ausgebildet. Ferner ist eine vertikale Bezugsfläche 86 auf der Oberfläche der rückwärtigen Platte 82B in dem Klemmeinrichtungsteil 82 ausgebildet. Im Mittelteil der oberen Platte 82A ist ein erster Spannzylinder 104 zur Positionierung und Einspannung der vertikalen Bezugsfläche 43 des Werkstück-Kontaktierblocks 42 vorgesehen, in dem dieser zur Anlage gegen eine vertikale Bezugsfläche 86 des Klemmeinrichtungsteils 82 kommt, und an gegenüberliegenden Enden der oberen Platte 82A sind zweite Spannzylinder 106 und 106 zur Positionierung und Einspannung der horizontalen Bezugsfläche 41 des Werkstück-Kontaktierblocks 42 vorgesehen, in dem dieser zur Anlage gegen die horizontale Bezugsfläche 84 des Klemmeinrichtungsteils 82 kommt. Ferner gehen Zylinderstangen 104A und 106A der zugeordneten Spannzylinder 104 und 106 durch Durchgangsöffnungen, welche in der oberen Platte 82A ausgebildet sind, und sie sind dort in dem Klemmeinrichtungsteil 82 eingespannt oder eingeschrumpft. Ferner sind obere Enden 81 und 85 von Luftströmungswegen 87 und 88 in der horizontalen Bezugsfläche 84 und der vertikalen Bezugsfläche 86 ausgebildet, welche in dem Klemmeinrichtungsteil 82 vorgesehen sind. Dann wird der erste Luftströmungsweg 78, welcher mit dem offenen Ende 81 der horizontalen Bezugsfläche 84 verbunden ist, in kommunizierende Verbindung mit einem ersten Verbindungsteil 90 gebracht, welches in den gegenüberliegenden Seitenplatten 82C, 82C und in der oberen Platte 82A ausgebildet ist und es wird auf der Außenseite einer der Seitenplatten 82C festgelegt. Eine erste Luftleitung 92, welche mit dem ersten Verbindungsteil 90 verbunden ist, ist mit einer ersten Druckmeßeinrichtung 94 verbunden. Eine erste Luftschlauchleitung 96, welche von dem Mittelteil der ersten Luftleitung 92 abzweigt, ist mit einem nicht gezeigten Kompressor verbunden. Andererseits ist der zweite Luftströmungsweg 88, welcher mit dem offenen Ende 85 der vertikalen Bezugsfläche 86 verbunden ist, in kommunizierender Verbindung mit einem zweiten Verbindungsteil 98, welches an der rückwärtigen Platte 82B ausgebildet ist und das an der Außenseite der oberen Platte 82A festgelegt ist. Eine zweite Luftleitung 100, welche mit dem zweiten Verbindungsteil 98 verbunden ist, ist mit einer zweiten Druckmeßeinrichtung 102 verbunden. Ferner ist eine zweite Luftschlauchleitung 105, welche von dem Mittelteil der zweiten Luftleitung 98 abzweigt, mit dem vorstehend genannten Kompressor verbunden. Die Luft von dem Kompressor wird dann derart eingestellt, daß sie konstant von den beiden offenen Enden 81 und 85 abgeblasen wird. Wenn bei dieser Auslegung die offenen Enden 81 und 85 abgesperrt werden, steigt der Druck in den Luftströmungswegen 87 und 88 an, und dieser Druckanstieg wird mit Hilfe von den Druckmeßeinrichtungen 94 und 102 gemessen, so daß auf diese Weise ein Sitzbestätigungssensor gebildet werden kann, welcher bestätigt, daß die zugeordneten Bezugsflächen 41 und 43 des Werkstück-Kontaktierblocks bzw. des Werkstück-Verbindungsblocks 42 korrekt auf den zugeordneten Bezugsflächen 84 und 86 des Spanneinrichtungsteils 82 sitzen.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines Verfahrens für den Einsatz der Halte-Spanneinrichtung 12. Der Werkstück-Kontaktierblock 42, welcher mit der Scheibenschneidbasis 40 positioniert und haftend mit dem Werkstück 38 verbunden ist, wird in den Spanneinrichtungsteil 82 von der vorderen Position her eingeführt, und er erstreckt sich über die horizontalen Teile 82D der gegenüberliegenden Seiten 82C. Anschließend wird der erste Spannzylinder 104 betätigt, um die Zylinderstange 104A auszufahren, wodurch eine geneigte Fläche eines Anlageteils 42C, welches auf der oberen Seite des Mittelteils des Werkstück-Kontaktierblocks 42 fest vorgesehen ist, mit einer Druckkraft beaufschlagt wird. Hierdurch wird der Werkstück-Kontaktierblock 42 in Richtung auf die rückwärtige Platte 82B des Spanneinrichtungsteils 82 bewegt, wodurch die vertikale Bezugsfläche 43 des Werkstück- Kontaktierblocks 42 zur Anlage gegen die vertikale Bezugsfläche 86 des Spanneinrichtungsteils 82 gebracht wird. Anschließend wird der zweite Spannzylinder 106 betätigt, um die Zylinderstange 106A auszufahren, wodurch die horizontale Bezugsfläche 41 des Werkstück-Kontaktierblocks 42 in Anlage gegen die horizontale Bezugsfläche 84 des Spanneinrichtungsteils 82 gebracht wird. In diesem Zustand werden die ersten und zweiten Spannzylinder 104 und 106 blockiert, wodurch der Werkstück-Kontaktierblock so eingespannt ist, daß er sich nicht bewegt. In diesem Fall sind Sitzbestätigungssensoren an der horizontalen Bezugsfläche 84 und der vertikalen Bezugsfläche 86 des Spanneinrichtungsteils 82 vorgesehen, so daß man eine zuverlässige Bestätigung dahingehend hat, daß die zugeordneten Bezugsflächen des Werkstück-Kontaktierblocks 42 und des Spanneinrichtungsteils 82 in genauer Weise gegeneinander in Anlage gebracht sind.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Positionieren des Werkstücks zum Positionieren des Werkstücks in einer solchen Weise, daß die Schnittfläche des Werkstücks auf eine vorbestimmte Kristallorientierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eingestellt werden kann.

Zuerst wird mit Hilfe der Kontaktier-Spanneinrichtung bzw. der Verbindungs-Spanneinrichtung 14, welche gesondert von der Drahtsäge 10 vorgesehen ist, das Werkstück 38 an dem Werkstück- Kontaktierblock 42 mit der Scheibenschneidbasis 40 derart positioniert und dort haftend angebunden, daß die Mittelachse 38A des Werkstücks 38 in paralleler Ausrichtung zu den zugeordneten horizontalen und vertikalen Bezugsflächen 41 und 43 des Werkstück-Kontaktierblocks 42 in einem Zustand gebracht wird, in welchem als Bezugsgröße die Orientierungsabflachung oder die Einkerbung, welche auf dem Werkstück 38 ausgebildet ist, an einer vorbestimmten Position durch den Block 50 für die Ausrichtungsabflachung oder die Stifte 52 für die Kerben gebracht wird. Folglich ist der Werkstück-Kontaktierblock 42 an dem Spanneinrichtungsteil 82 der Haltespanneinrichtung 12 positioniert und angebracht, welche auf dem Schneidvorschubtisch 22 vorgesehen ist, und die die zugeordneten horizontalen und vertikalen Bezugsflächen 84 und 86 hat, welche senkrecht die ebene Schneidfläche (ebene Fläche Z-X in Fig. 1) schneiden. Bei dieser Anordnung schneidet die Mittelachse 38A des Werkstücks 38 automatisch die ebene Schneidfläche in einer senkrechten Richtung. Anschließend wird die Halte-Spanneinrichtung 12 derart geneigt, daß die Mittelachse 38A des Werkstücks 38 gegenüber der ebenen Schnittfläche unter einem vorbestimmten Winkel geneigt ist, und zwar auf der Basis der Verschiebewertinformation der Kristallorientierung bezüglich der Mittelachse 38A des Werkstücks 38 als eine Bezugsgröße, welche zuvor außerhalb der Drahtsäge gemessen worden ist (siehe beispielsweise Messung mit einer Goniowinkel-Meßeinrichtung). Bei dieser Anordnung ist das Werkstück 38 gegenüber der ebenen Schneidfläche unter einem vorbestimmten Winkel geneigt, so daß das Werkstück 38 derart positioniert werden kann, daß die Schneidfläche des Werkstücks 38, welche zugeschnitten worden ist, unter einer vorbestimmten Kristallorientierung ausgerichtet ist.

Wie sich aus der voranstehenden Beschreibung ergibt, kann bei dem Verfahren zum Positionieren des Werkstücks und der Vorrichtung hierfür, welche nach der Erfindung ausgelegt sind, unter Einsatz von einfachen Teilen und Spanneinrichtungen, wie dem Werkstück- Kontaktierblock 42, der Kontaktier-Spanneinrichtung 14 und der Halte-Spanneinrichtung 12, die Mittelachse 38A des Werkstücks 38 einfach und schnell unter dem vorbestimmten Winkel (in diesem Falle senkrecht schneidend) gegenüber der ebenen Schnittfläche eingestellt werden, und das Werkstück 38 kann zu der ebenen Schnittfläche derart geneigt werden, daß die Mittelachse 38A unter dem vorbestimmten Winkel gegenüber der ebenen Schnittfläche (hierbei handelt es sich um eine Neigung, gemäß welcher die Schnittfläche des Werkstücks 38, welches zugeschnitten worden ist, unter einer vorbestimmten Kristallorientierung ausgerichtet wird) auf der Basis der Verschiebewertinformation der Kristallorientierung mit der Mittelachse 38A als eine Bezugsgröße geneigt ist, welche zuvor gemessen worden ist, wobei diese Positionierung einfach und schnell mit vergleichsweise geringen Kosten für die Vorrichtung gegenüber üblichen Verfahrensweisen verwirklicht werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Arbeitseffizienz zum Positionieren des Werkstücks 38 verbessern.

Ferner ist das Klemmeinrichtungsteil 28, welches in der Haltespanneinrichtung 12 vorgesehen ist, derart ausgelegt, daß der Werkstück-Kontaktierblock 52 automatisch durch die ersten und zweiten Spannzylinder 104 und 106 eingespannt werden kann, wodurch sich die Arbeiten in einer verschmutzten Kammer so weit wie möglich reduzieren lassen. Hierdurch wird eine Arbeitserleichterung erzielt. Obgleich eine nähere Beschreibung weggelassen ist, ist der Verschwenkeinrichtungsteil numerisch gesteuert, so daß keine Unterschiede hinsichtlich der Steuergenauigkeit unter den Bearbeitungsgängen vorhanden ist, um eine genaue und stabile Steuerung zu verwirklichen. Ferner kann die Abstimmung der Kristallorientierung innerhalb einer kurzen Zeitperiode im Vergleich zu dem üblichen Verfahren vorgenommen werden, bei welchem ein optisches System zum Einsatz kommt, so daß sich die Arbeitszeiten verkürzen lassen.

Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform wurde das Verfahren zum Positionieren des Werkstücks nach der Erfindung beispielhaft im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert, welches auf eine Scheibenschneidmaschine des Drahtsägetyps angewandt ist. Das Verfahren läßt sich jedoch auch bei einer Scheibenschneidmaschine des Innenumfangsschneidblattyps oder des Außenumfangsschneidblattyps einsetzen. Ferner wurde das Werkstück als Beispiel an einem Halbleiter-Rohblock erläutert. Die Erfindung kann jedoch auch bei jenen Werkstücken eingesetzt werden, bei denen eine Positionierung in der Kristallorientierung erforderlich ist, oder eine Positionierung unter einem vorbestimmten Bezugswinkel erforderlich ist. Wie ferner in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Schneidvorschubrichtung Z-Z und die Laufrichtung der Drahtgruppen X-X, jedoch kann die Vorrichtung auch so ausgelegt werden, daß die Schneidvorschubrichtung X-X und die Laufrichtung der Drahtgruppen Z-Z ist, das heißt, daß das Werkstück in Querrichtung bezüglich den vertikalen Drahtgruppen beschnitten wird. Wenn ferner der Werkstück-Kontaktierblock an der Halte- Spanneinrichtung angebracht ist, schneidet die Mittelachse des Werkstücks die ebene Schnittfläche senkrecht. Hierbei handelt es sich um das günstigste Ausführungsbeispiel. Gegebenenfalls kann die Mittelachse des Werkstücks unter einem vorbestimmten Bezugswinkel gegenüber der ebenen Schnittfläche angeordnet werden. Ferner ist die Schwenkeinrichtung in der Halte-Spanneinrichtung untergebracht. Jedoch kann die Halte-Spanneinrichtung auch von der Außenseite her verschwenkt werden.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Positionieren des Werkstücks bei einer Drahtsäge nach der Erfindung.

Die Fig. 8 bis 11 sind Ansichten zur Verdeutlichung der Vorrichtung zum Positionieren gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform. Bei der Vorrichtung zum Positionieren gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Überprüfung, ob das Werkstück, welches mittels des Werkstück-Halteteils gehalten ist, gegenüber den Drahtgruppen unter einem genauen, vorbestimmten Bezugswinkel positioniert ist oder nicht, und wenn die genaue Positionierung nicht erfolgt ist (beispielsweise beim Spannen der Drahtgruppen, da hierbei die Drahtgruppen in fehlerhafter Weise gespannt sind, so daß eine Verschiebung gegenüber dem genauen vorbestimmten Winkel um einen entsprechenden Wert vorhanden ist), wird die Verschiebung automatisch zur genauen Positionierung korrigiert.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung der Vorrichtung zum Positionieren des Werkstücks in der Drahtsäge nach der Erfindung, und Fig. 9 ist ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung der Auslegung der Vorrichtung bzw. des Systems.

Wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, sind die Drahtgruppen 213 derart ausgelegt, daß die Drähte 209 um mit Ausnehmungen versehene Walzen 211, 211, . . . , geführt und gespannt sind, und die Anordnung umfaßt ein System 200 zum Positionieren des Werkstücks, welche im wesentlichen einen Werkstück-Halter 212, einen Antriebsmotor 214, stabförmige Kontaktschuhe 216 und 216 und einen Stabteil 218 (siehe Fig. 9) umfaßt.

Der Antriebsmotor 214 ist derart ausgelegt, daß eine Drehwelle 215 desselben fest mit dem Mittelteil des Werkstück-Halters 212 verbunden ist, und der Werkstück-Halter 212 führt in horizontaler Richtung bezüglich der Drahtgruppen 213 eine hin- und hergehende Bewegung aus, wodurch man eine hin- und hergehende Antriebsbewegung der Schwenkeinrichtung in horizontaler Richtung erhält. Eine hin- und hergehende Antriebsbewegung für die hin- und hergehende Bewegung des Werkstück-Halters 212 in vertikaler Richtung ist bei dem Werkstück-Halter 212 ebenfalls vorgesehen, wobei jedoch eine nähere Beschreibung desselben entfallen kann. Ferner ist ein Impulsgenerator 222 fest mit dem Antriebsmotor 214 verbunden, und dieser Impulsgenerator 222 gibt eine Anzahl von Impulsen entsprechend einem Drehwinkel des Antriebsmotors 214 (beispielsweise einen Impuls pro Umdrehung) an das Steuerteil 218 ab.

Wenn als stabförmige Kontaktschuhe 216 und 216 solche eingesetzt werden, die elektrisch leitend sind, sind die Kontaktschuhe 216 und 216 an beiden Ecken eines Endes des Werkstück-Halters 212 mit Isolatoren 224 und 224 versehen.

Das Steuerteil 218 steuert den Antriebsmotor 214 und ermittelt einen Drehwinkel des Antriebsmotors 214 auf der Basis der Informationen, die von dem Impulsgenerator 222 ausgegeben werden. Dann wird eine Neigung in horizontaler Richtung bezüglich der Drahtgruppen 213 des Werkstück-Halters 212 auf dem Drehwinkel des Antriebsmotors 214 ermittelt, und es wird bestimmt, ob der Werkstück-Halter 212 unter einem genauen horizontalen Bezugswinkel bezüglich der Drahtgruppen 213 angeordnet ist oder nicht, und wenn eine Verschiebung auftritt, wird der Antriebsmotor 214 um einen Wert angetrieben, welcher der Verschiebung entspricht, um hierdurch eine Korrektur vorzunehmen.

Als eine Einrichtung zum Erfassen des Kontakts der Kontaktschuhe 216 und 216 mit den Drähten 209 der Drahtgruppen 213 ist eine Detektierschaltung 225 vorgesehen, welche in Fig. 9 gezeigt ist. Diese Detektierschaltung 225 umfaßt die Drahtgruppen 213, die Kontaktschuhe 216 und 216, Spannungssensoren 226 und 226, ein Kabel 221 und eine Energiequelle 230. Eine Spannung wird an die Drähte 209 der Drahtgruppen 213 durch die Energiequelle 230 angelegt, und wenn die Kontaktschuhe 216 die Drahtgruppen 213 kontaktieren, tritt eine Spannung im Spannungssensor 226 auf. Wenn dann der Spannungssensor 216 die Spannung feststellt, wird ein Signal an das Steuerteil 218 abgegeben, wodurch der Kontakt der Kontaktschuhe 216 mit den Drähten 209 der Drahtgruppen 213 zu dem Steuerteil 218 übertragen wird.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung der Wirkungsweise dieses Systems zum Positionieren des Werkstücks der Drahtsäge, welches den vorstehend genannten Aufbau hat.

Zuerst wird das Werkstück 220 auf dem Werkstück-Halter 212 festgelegt, um die horizontalen und vertikalen Bezugsgrößen aufeinander abzustimmen, und der Werkstück-Halter 212 wird dann so eingestellt, daß er um einen vorbestimmten Bezugswinkel bezüglich der Vertikalrichtung mit Hilfe der Verschwenkeinrichtung verschwenkt wird, so daß das Werkstück 220 in der gewünschten Schnittrichtung geschnitten werden kann. In diesem Zustand sind die horizontalen und vertikalen Bezugsgrößen des Werkstücks 220 miteinander mit Hilfe der Kontaktier-Spanneinrichtung 14 und der Halte-Spanneinrichtung 12 abgestimmt, welche im Zusammenhang mit der ersten bevorzugten Ausführungsform erläutert worden sind. Wenn in diesem Fall die Drahtgruppen 213 in genauer und korrekter Weise gespannt sind, sind die horizontalen und vertikalen Bezugsgrößen des Werkstücks 220 mit den horizontalen und vertikalen Bezugsgrößen der Drahtgruppen 213 abgestimmt. Wenn jedoch beim Spannen der Drahtgruppen 213 eine fehlerhafte Einstellung erfolgt ist (beispielsweise wenn die Drähte 209 um die mit Ausnehmungen versehenen Walzen 211, 211, . . . , geführt werden, und eine Verschiebung der Führung um eine Ausnehmung erfolgt ist) wird das Werkstück 220 um einen Wert verschoben, um diese ungenaue Führung auszugleichen und zu korrigieren in horizontaler Richtung, und dann erfolgt der Schnittvorgang.

Das System zum Positionieren des Werkstücks der Drahtsäge nach der Erfindung führt die nachstehenden Arbeitsgänge aus, um diese vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden.

Zuerst treibt das Steuerteil 218 den Antriebsmotor 214 an, um den Werkstückhalter 212 zu einer Seite zu drehen, und es wird mit der Zähler Impulse begonnen, die von dem Impulsgenerator 222 ausgegeben werden. Wenn der Werkstückhalter 212 eine Drehbewegung ausführt, kommt einer der Kontaktschuhe 216 in Kontakt mit dem Draht 209 der Drahtgruppen 218 unter einem vorbestimmten Drehwinkel (siehe Fig. 10). Zu diesem Zeitpunkt geht ein elektrischer Strom durch die Detektierschaltung 225, wodurch an dem Spannungssensor 216 eine Spannung festgestellt wird. Beim Erfassen dieser Spannung gibt der Spannungssensor 226 ein Signal an das Steuerteil 218 ab. Beim Erhalt dieses Signals stoppt das Steuerteil 218 die Antriebsbewegung des Antriebsmotors 214 und ermittelt einen Drehwinkel α des Antriebsmotors 21, bis der Kontaktschuh 216 in Kontakt mit dem Draht 209 der Drahtgruppen 213 kommt, wobei dieser Winkel α aus der gesamten Anzahl von Impulsen ermittelt wird, die von dem Impulsgenerator 222 ausgegeben werden, und welche gespeichert werden.

Anschließend treibt das Steuerteil 218 den Antriebsmotor in Gegenrichtung an, um den Werkstück-Halter 212 in die Ausgangsposition zurückzuführen. Hierbei wird der Werkstück-Halter 212 zu der anderen Seite gedreht, um einen ähnlichen Vorgang auszuführen. Es wird ein Drehwinkel β des Motors 214 ermittelt, bis der Kontaktschuh 216 an der anderen Seite in Kontakt mit dem Draht 209 der Drahtgruppe 213 (siehe Fig. 10) kommt, und diese Größe wird in einem Speicher gespeichert.

Dann ermittelt das Steuerteil 218 eine Neigung Θ in horizontaler Richtung des Werkstücks 220 bezüglich der Drahtgruppen 213 aus dem Drehwinkel α einerseits und dem Drehwinkel β andererseits. Die so ermittelte Neigung Θ wird mit einer horizontalen Komponente des vorstehend genannten, vorbestimmten Bezugswinkels verglichen, und wenn diese übereinstimmen, wird mit dem. Schneidvorgang begonnen. Wenn diese jedoch nicht miteinander übereinstimmen, wird ein Verschiebewert von der horizontalen Komponente des vorstehend angegebenen, vorbestimmten Bezugswinkels ermittelt, der Antriebsmotor 214 wird um den Verschiebewert angetrieben und der Schneidvorgang wird begonnen, nachdem die Korrektur erfolgt ist, so daß das Werkstück 220 auf einen vorbestimmten Bezugswinkel eingestellt werden kann.

Wenn wie zuvor beschrieben auf übliche Weise die Bezugsabstimmung für die Drahtgruppen 213 erfolgt, welche in ungenauer Weise gespannt sind, und zwar unter Verwendung der Bezugsgröße der Maschine, wird das Werkstück 220 in eine Schneidrichtung geschnitten, welche in horizontaler Richtung verschoben ist. Bei dem System zum Positionieren des Werkstücks der Drahtsäge nach der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wird mit dem Schneidvorgang begonnen, nachdem die vorstehend genannte Verschiebung in horizontaler Richtung erfaßt und ausgeglichen bzw. korrigiert worden ist, so daß selbst dann, wenn ein Fehler beim Spannen oder beim Einbau der mit Ausnehmungen versehenen Walzen unterlaufen ist, keinerlei Gefahr besteht, daß defekte Werkstücke 220 erzeugt werden.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform werden die Drehwinkel gemessen, bis die Kontaktschuhe 216 in Kontakt mit den Drahtgruppen 213 kommen. Die Drehwinkel können jedoch auch gemessen werden, wenn die Kontaktschuhe 216 in die Ausgangspositionen zurückkehren, nachdem sie die Drahtgruppen 213 verlassen haben. Bei einer solchen Auslegung kann man erwarten, daß die Meßgenauigkeit verbessert wird.

Ferner wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform eine Spannung an die Drähte 209 angelegt. Jedoch kann eine Spannung an die Kontaktschuhe 216 und 216 angelegt werden und die Drähte 209 können geerdet werden.

Um ferner zu ermitteln, daß der Kontaktschuh 216 in Kontakt mit den Drahtgruppen 213 gebracht ist, ist die Detektierschaltung 225 vorgesehen. Die Kontakterfassungseinrichtung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, sondern beispielsweise kann ein Trennschalter 232 als Ersatz hierfür genommen werden, welcher beispielsweise in Fig. 11 gezeigt ist. Somit ist ein Kontaktpunkt 232A derart beschaffen und ausgelegt, daß er außer Wirkung kommt, wenn der Kontaktschuh 216 in Kontakt mit den Drahtgruppen 213 kommt, und diese Information kann zu dem Steuerteil 218 abgegeben werden. Ferner können als weitere Kontaktsensoreinrichtungen ein Laser, ein photoelektrischer Sensor, eine Schriftbilderfassungseinrichtung eingesetzt werden.

Der Werkstück-Halter 212 wird ferner mit Hilfe des Antriebsmotors 214 hin- und hergehend bewegt, um die Kontaktschuhe 216 und 216 in Kontakt mit den Drähten 209 zu bringen. Jedoch können die Kontaktschuhe 216 und 216 auch jeweils mit Bewegungseinrichtungen versehen sein, und es brauchen auch nur die Kontaktschuhe 216 und 216 bewegt zu werden, um in Kontakt mit den Drähten 209 zu kommen.

Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird bei der Erfindung gemäß dem Anspruch 1 mit Hilfe von einfache Teilen und Spanneinrichtungen, wie dem Werkstück-Kontaktierblock, der Kontaktier- Spanneinrichtung und der Halte-Spanneinrichtung, erreicht, daß die Mittelachse des Werkstücks, welches von einem Einkristallmaterial gebildet werden kann, leicht und schnell derart eingestellt und ausgerichtet werden kann, daß sie die ebene Schnittfläche senkrecht schneidet, und das Werkstück kann gegenüber der ebenen Schnittfläche derart geneigt werden, daß die Mittelachse unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der ebenen Schnittfläche auf der Basis von Verschiebewertinformationen der Kristallorientierung bezüglich der Mittelachse als eine Bezugsgröße geneigt ist, welche zuvor gemessen worden ist. Dieses System und diese Vorrichtung ist kostengünstig, und die Kristallorientierungsabstimmung des Werkstücks läßt sich auf einfache und schnelle Weise im Vergleich zu den üblichen Verfahrensweisen durchführen. Hierdurch läßt sich die Arbeitseffizienz steigern.

Wie ferner im Anspruch 7 angegeben ist, kann selbst dann, wenn eine fehlerhafte Spannung und Verlegung der Drahtgruppen vorgekommen ist, dieser Fehler erkannt werden, und das Werkstück kann automatisch wieder in die korrekte Position derart ausgerichtet werden, daß es unter einem vorbestimmten Bezugswinkel geschnitten werden kann. Als Folge hiervon lassen sich die nachteiligen Auswirkungen eines Fehlers beim Spannen der Drähte ausschalten.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten der speziellen bevorzugten Ausführungsform beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks, bei dem das Werkstück derart positioniert wird, daß, wenn das stabförmige Werkstück, welches von einem Einkristallmaterial gebildet werden kann, zu Halbleiterscheiben bzw. Wafern mit Hilfe einer Schneideinrichtung zugeschnitten wird, eine Schnittfläche auf eine vorbestimmte Kristallorientierung eingestellt ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

    Positionieren und haftendes Verbinden des Werkstücks mit einem Werkstück-Kontaktblock außerhalb der Schneideinrichtung, so daß die Mittelachse des Werkstücks um die zugeordneten horizontalen und vertikalen Bezugsflächen des Werkstück-Kontaktierblocks parallel zueinander in einem Zustand sind, in welchem die Bezugsgrößen, wie eine Orientierungsabflachung und dergleichen, welche auf dem Werkstück ausgebildet sind, sich in einer vorbestimmten Position befinden;

    Positionieren und Anbringen des Werkstück-Kontaktierblocks an einer Halte-Spanneinrichtung der Schneideinrichtung, welche horizontale und vertikale Bezugsflächen hat, die senkrecht die ebene Schnittfläche derart schneiden, daß der Werkstück-Kontaktierblock und die zugeordneten Bezugsflächen der Halte-Spanneinrichtung aufeinander abgestimmt sind, und daß die Mittelachse des Werkstücks derart ausgerichtet ist, daß sie senkrecht die ebene Schnittfläche schneidet; und

    Verschwenken des Werkstücks derart, daß die Mittelachse gegenüber der ebenen Schnittfläche unter einem vorbestimmten Winkel auf der Basis einer Verschiebewertinformation der Kristallorientierung bezüglich der Mittelachse des Werkstücks als eine Bezugsgröße geneigt ist, welche zuvor außerhalb der Schneideinrichtung gemessen worden ist.
  2. 2. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks, bei der beim Zuschneiden eines stabförmigen Werkstücks, gebildet von einem Einkristallmaterial, zu Halbleiterscheiben bzw. Wafern mit Hilfe einer Drahtsäge ein Werkstück derart positionierbar ist, daß die Schnittfläche auf eine vorbestimmte Kristallorientierung einstellbar ist, gekennzeichnet durch

    einen Werkstück-Kontaktierblock (42), welcher horizontale und vertikale Bezugsflächen hat;

    eine Kontaktier-Spanneinrichtung (14), welche gesondert von der Drahtsäge (10) zur Positionierung und Bildung einer haftenden Verbindung des Werkstücks (38) mit dem Werkstück- Kontaktierblock (42) derart vorgesehen ist, daß die Mittelachse des Werkstücks (38) und die zugeordneten horizontalen und vertikalen Bezugsflächen des Werkstück-Kontaktierblocks (42) parallel in einem Zustand sind, in dem die Bezugsgrößen, wie eine Orientierungsabflachung (38A, 38B) und dergleichen, welche auf dem Werkstück (38) ausgebildet sind, in einer vorbestimmten Position liegen;

    eine Halte-Spanneinrichtung (12), welche auf einem Schneid-Vorschubtisch (22) der Drahtsäge (20) vorgesehen ist und horizontale und vertikale Bezugsflächen hat, welche senkrechte ebene Schnittflächen schneiden, welche von einer Schneidvorschubrichtung des schneid-Vorschubtisches (22) und einer Laufrichtung der Drahtgruppen (20) gebildet wird, wobei der Werkstück-Kontaktierblock (42) derart positioniert und angebracht ist, daß die Bezugsflächen des Werkstück- Kontaktierblocks (42) auf die Bezugsflächen der Halte- Spanneinrichtung (12) abgestimmt sind, wodurch die Mittelachse des Werkstücks (38) derart angeordnet ist, daß sie senkrecht die ebene Schnittfläche schneidet; und

    eine Schwenkeinrichtung (36, 37) zum Verschwenken des Werkstücks (38) derart, daß die Mittelachse gegenüber der ebenen Schnittfläche unter einem vorbestimmten Winkel auf der Basis von Verschiebewertinformationen der Kristallorientierung bezüglich der Mittelachse des Werkstückes als eine Bezugsgröße geneigt ist, welche zuvor außerhalb der Drahtsäge (20) gemessen ist.
  3. 3. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktier-Spanneinrichtung (14) folgendes umfaßt:

    ein wiegenförmiges Teil (48) zum Positionieren und Auflegen des Werkstücks (38) in Drehrichtung und in horizontaler Richtung;

    ein Tragteil (64), welches oberhalb des wiegenförmigen Teils (48) vorgesehen ist und horizontale und vertikale Bezugsflächen zum Positionieren und Tragen des Werkstück- Kontaktierblocks (42) hat, wobei die zugeordneten Bezugsflächen passend auf die entsprechenden horizontalen und vertikalen Flächen des Werkstück-Kontaktierblocks (42) abgestimmt sind; und

    eine vertikale Bewegungseinrichtung zum vertikalen Bewegen des Tragteils (64).
  4. 4. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte-Spanneinrichtung (12) folgendes umfaßt:

    einen Hauptkörper der Halte-Spanneinrichtung (12), welcher horizontale und vertikale Bezugsflächen hat, welche senkrecht die ebene Schnittfläche schneiden;

    eine erste Spanneinrichtung (104) zum Positionieren und Einspannen in einer solchen Weise, daß die vertikale Bezugsfläche des Werkstück-Kontaktierblocks (42), welcher in der Halte-Spanneinrichtung (12) angebracht ist, zur Anlage gegen die vertikale Bezugsfläche des Hauptkörpers der Halte-Spanneinrichtung (12) kommt; und

    eine zweite Spanneinrichtung (106) zum Positionieren und Einspannen in einer solchen Weise, daß die horizontale Bezugsfläche des Werkstück-Kontaktierblocks (42) zur Anlage gegen die horizontale Bezugsfläche des Hauptkörpers der Halte-Spanneinrichtung (12) kommt.
  5. 5. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeordneten Bezugsflächen der Halte-Spanneinrichtung (12) mit Sitzbestätigungssensoren versehen sind, welche bestätigen, daß die zugeordneten Bezugsflächen des Werkstücks (38) auf den zugeordneten Bezugsflächen der Halte-Spanneinrichtung (12) sitzen.
  6. 6. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte-Spanneinrichtung (12) schwenkbeweglich an dem Schneid- Vorschubtisch (22) vorgesehen ist, und eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Halte-Spanneinrichtung (12) darin vorgesehen ist.
  7. 7. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks einer Drahtsäge, bei der ein Werkstück, welches mittels eines Werkstück-Halteteils gehalten ist, gegen eine sich bewegende Drahtgruppe in einem Zustand gedrückt wird, daß eine Einstellung auf einen vorbestimmten Bezugswinkel erfolgt, wobei das Werkstück zu einer Vielzahl von dünnen, ebenen, flächenförmigen Wafern (Halbleiterscheiben) unterteilt wird, gekennzeichnet durch folgendes:

    eine Hin- und Herbewegungseinrichtung, welche das Werkstück-Halteteil (212) parallel zu den Flächen der Drahtgruppen (213) hin- und hergehend bewegt;

    eine Kontakteinrichtung (216), welche an dem Werkstück- Halteteil (212) angebracht ist und die Drähte (209) der Drahtgruppen (213) kontaktiert, wenn das Werkstück-Halteteil (212) zu einer Seite und zur anderen Seite hin mit Hilfe der Hin- und Herbewegungseinrichtung bewegt wird; und

    eine Steuereinrichtung (218) zum Steuern der Hin- und Herbewegungseinrichtung derart, daß ein Drehwinkel an einer Seite, den man erhält, wenn die Kontakteinrichtung (216) den Draht (209) der Drahtgruppen (213) kontaktiert und einen Drehwinkel auf der anderen Seite, welchen man erhält, wenn die Kontakteinrichtung (216) in Gegenrichtung gedreht wird, auf der Basis des vorbestimmten Bezugswinkel ermittelt werden, und daß das Werkstück-Halteteil (212) unter einem vorbestimmten Bezugswinkel auf der Basis des so ermittelten Drehwinkels positionierbar ist.
  8. 8. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks einer Drahtsäge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwinkel dadurch meßbar sind, daß die Drehwinkel gemessen werden, bis die Kontakteinrichtung (216) in die Ausgangsposition ausgehend von dem Zustand zurückkehrt, in welchem die Kontakteinrichtung (216) die Drahtgruppen (213) kontaktiert.
  9. 9. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks einer Drahtsäge nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannung an den Draht (209) oder die Kontakteinrichtung (216) derart angelegt wird, daß der Kontakt oder die Trennung vom Draht (209) und der Kontakteinrichtung (216) elektrisch erfaßbar ist.
  10. 10. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks einer Drahtsäge nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung oder Trennung von Draht (209) und Kontakteinrichtung (216) optisch erfaßbar ist.






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