(57)【要約】【課題】ワイヤソーによるインゴットの切断において、プーリーの回転抵抗によってワイヤに過大な張力が掛り、ワイヤが断線に至ることを抑制しながらインゴットを切断でき、その結果、切断するインゴットに段差が発生したり、ナノトポグラフィーが悪化するのを抑制する。【解決手段】一組のワイヤリールの一方から巻き出され、他方のワイヤリールに巻き取られるワイヤを複数の溝付きローラに巻き掛けし、固定軸によって支持される回転自在な少なくとも１つ以上のプーリーをワイヤリールと溝付きローラ間に配置し、溝付きローラにスラリを供給しつつ、インゴットを切断するワイヤソーによるインゴットの切断方法において、プーリーの固定軸にトルク検出機構を設けてプーリーの回転抵抗値を検出しながらインゴットを切断し、トルク検出機構によって検出されたプーリーの回転抵抗値の異常を検知した際にインゴットの切断を停止するインゴットの切断方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組のワイヤリールの一方から巻き出され、他方のワイヤリールに巻き取られるワイヤを複数の溝付きローラに巻き掛けし、ベアリングを介して固定軸によって支持される回転自在な少なくとも１つ以上のプーリーを前記ワイヤリールと溝付きローラ間に配置して、前記ワイヤの経路をガイドし、前記溝付きローラにスラリを供給しつつ、前記ワイヤを走行させながら前記インゴットを前記ワイヤに押し当てることによって、前記インゴットがウェーハ状に切断されるワイヤソーによるインゴットの切断方法において、
前記プーリーの固定軸にトルク検出機構を設けて前記プーリーの回転抵抗値を検出しながら前記インゴットを切断し、前記トルク検出機構によって検出された前記プーリーの回転抵抗値の異常を検知した際に前記インゴットの切断を停止することを特徴とするインゴットの切断方法。
【請求項２】
前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記複数のプーリーの回転抵抗を比較することにより行うことを特徴とする請求項１に記載のインゴットの切断方法。
【請求項３】
前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記インゴットの切断開始前に該インゴットの切断条件と同条件で前記ワイヤを走行させて、予め前記プーリーの回転抵抗値を測定しておき、該測定した回転抵抗値に対する増加量によって行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインゴットの切断方法。
【請求項４】
少なくとも、一組のワイヤリールの一方から巻き出され、他方のワイヤリールに巻き取られるワイヤが巻き掛けされた複数の溝付きローラと、該溝付きローラに切断用スラリを供給する機構と、前記ワイヤリールと溝付きローラ間に配置されて前記ワイヤの経路をガイドする、ベアリングを介して固定軸によって支持される回転自在な少なくとも１つ以上のプーリーとを具備し、前記ワイヤを走行させながらインゴットを前記ワイヤに押し当てることによって、前記インゴットをウェーハ状に切断するワイヤソーであって、
前記プーリーの固定軸に設けられ、前記プーリーの回転抵抗値を検出するトルク検出機構と、前記トルク検出機構によって検出された前記プーリーの回転抵抗値の異常を検知した際に前記インゴットの切断を停止する制御機構を具備するものであることを特徴とするワイヤソー。
【請求項５】
前記制御機構は、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記複数のプーリーの回転抵抗を比較することにより行うものであることを特徴とする請求項４に記載のワイヤソー。
【請求項６】
前記制御機構は、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記インゴットの切断開始前に該インゴットの切断条件と同条件で前記ワイヤを走行させて、予め測定しておいた前記プーリーの回転抵抗値に対する増加量によって行うものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤにスラリを供給しながら半導体等のインゴットを押しつけて切断するインゴットの切断方法及びワイヤソーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばシリコンインゴットや化合物半導体インゴットなどのインゴットからウェーハを切り出す手段として、ワイヤソーが知られている。このワイヤソーでは、複数の溝付きローラの周囲に切断用ワイヤが多数巻き掛けられることによりワイヤ列が形成されており、その切断用ワイヤが軸方向に高速駆動され、かつ、スラリが適宜供給されながら前記ワイヤ列に対してインゴットが切り込み送りされることにより、このインゴットが各ワイヤの位置で同時に切断されるようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、図４に、従来の一般的なワイヤソーの一例の概要を示す。
図４に示すように、このワイヤソー１０１は、主に、インゴットＷを切断するためのワイヤ１０２、ワイヤ１０２を巻き掛けた溝付きローラ１０３、ワイヤ１０２の張力を調整する機構１０４、切断されるインゴットＷを下方へ送り出す機構１０５、切断時にスラリを供給する機構１０６などで構成されている。
【０００４】
ワイヤ１０２は、一組のワイヤリール１０７、１０７’のうちの一方のワイヤリール１０７から巻き出され、トラバーサ１０８、プーリー１０９、張力調整機構１０４を経て、溝付きローラ１０３に３００〜５００回程度巻き掛けられた後、もう一方の張力調整機構１０４’、プーリー１０９’、トラバーサ１０８’を経て、他方のワイヤリール１０７’に巻き取られている。
【０００５】
また、溝付きローラ１０３は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に略一定のピッチで溝を切ったローラであり、ワイヤ１０２の損傷を防いでワイヤ断線などを抑制できるようになっている。また、巻き掛けられたワイヤ１０２が溝付きローラ用駆動モーター１１０によって、一方向あるいは、予め定められた周期で往復方向に駆動できるようになっている。
【０００６】
ワイヤリール１０７、１０７’はワイヤリール用駆動モーター１１１、１１１’によってそれぞれ回転駆動され、溝付きローラ用駆動モーター１１０とワイヤリール用駆動モーター１１１、１１１’の速度をそれぞれ制御することにより、ワイヤ１０２にかかる張力を調整することが出来る。
なお、張力調整機構１０４、１０４’は、ワイヤ１０２にかかる張力を更に精度よく調整するための機構で、例えば特許文献２にワイヤの断線の防止等を図るための機構として開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２６２８２６号公報
【特許文献２】特開平９−９４７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、このようなワイヤソー１０１を用いて、ワイヤ１０２に一定或いはインゴット送り位置によって予めプログラムされた張力が掛るようにしてインゴットＷを切断した場合にも、切断中にワイヤ断線が発生することがあった。
このワイヤ断線が発生すると、切断されたウェーハの表面に段差が生じたり、ナノトポグラフィーが悪化して、製品が不良となる問題があり、ワイヤ断線の発生率の低減が求められている。
【０００９】
そこで、本発明者らはこのような問題を解決すべく、ワイヤ断線が発生する原因について調査を行った。この結果、ワイヤ断線の発生はワイヤ張力の設定が高すぎることや、ワイヤ１０２の品質不良、ワイヤリール用駆動モーター１１１、１１１’又は溝付きローラ用駆動モーター１１０の制御不良によるもののほかに、ワイヤ１０２の駆動に伴って回転するプーリー１０９、１０９’の回転負荷が増加して、ワイヤ１０２に過大な張力が掛ることにより発生していることが分かった。
【００１０】
更に、プーリーの回転負荷の増加について原因を詳細に調査した結果、固定軸にベアリングを介して回転自在に支持されているプーリーにおいて、ワイヤに付着して運ばれてきたスラリが、固定軸と回転自在部との間に固着して発生することが主な原因であることが分かった。
このスラリの固着は、切断開始から時間の経過とともに進行するため、切断時間が長時間におよぶような条件で特に問題となる。例えば、直径３００ｍｍのシリコンインゴットの切断は２０時間以上と長時間にわたるため、より大直径インゴットの切断においてスラリが固着してプーリーの回転負荷が増加してしまう問題が発生しやすい。また、運転開始前に問題がなくても、加工中にプーリー溝の異常摩耗が発生して、プーリーの回転負荷増加の原因となることもある。
【００１１】
このため、今後インゴットの大直径化により、更に加工時間の長時間化が予想される半導体インゴットの切断において、対策が必須である。
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ワイヤソーによるインゴットの切断において、固定軸に対して回転自在に支持されたプーリーの回転抵抗によってワイヤに過大な張力が掛り、ワイヤが断線に至ることを抑制しながらインゴットを切断でき、その結果、切断するインゴットに段差が発生したり、ナノトポグラフィーが悪化するのを抑制することができるインゴットの切断方法及びワイヤソーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明によれば、一組のワイヤリールの一方から巻き出され、他方のワイヤリールに巻き取られるワイヤを複数の溝付きローラに巻き掛けし、ベアリングを介して固定軸によって支持される回転自在な少なくとも１つ以上のプーリーを前記ワイヤリールと溝付きローラ間に配置して、前記ワイヤの経路をガイドし、前記溝付きローラにスラリを供給しつつ、前記ワイヤを走行させながら前記インゴットを前記ワイヤに押し当てることによって、前記インゴットがウェーハ状に切断されるワイヤソーによるインゴットの切断方法において、前記プーリーの固定軸にトルク検出機構を設けて前記プーリーの回転抵抗値を検出しながら前記インゴットを切断し、前記トルク検出機構によって検出された前記プーリーの回転抵抗値の異常を検知した際に前記インゴットの切断を停止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。
【００１３】
このように、前記プーリーの固定軸にトルク検出機構を設けて前記プーリーの回転抵抗値を検出しながら前記インゴットを切断し、前記トルク検出機構によって検出された前記プーリーの回転抵抗値の異常を検知した際に前記インゴットの切断を停止すれば、インゴットの切断中に、たとえプーリーの回転抵抗によってワイヤに過大な張力が掛ったとしても、速やかに切断を停止してワイヤが断線に至ることを抑制できる。その結果、切断するインゴットに段差が発生したり、ナノトポグラフィーが悪化するのを抑制できる。
【００１４】
このとき、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記複数のプーリーの回転抵抗を比較することにより行うことが好ましい。
このように、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記複数のプーリーの回転抵抗を比較することにより行えば、例えばワイヤの張力やワイヤの走行速度などのようなプーリーの回転抵抗値を変える加工条件を変化させる場合であっても、複数のプーリーの回転抵抗の比較によって特定のプーリーの回転抵抗値の異常判定を容易に行うことができる。
【００１５】
またこのとき、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記インゴットの切断開始前に該インゴットの切断条件と同条件で前記ワイヤを走行させて、予め前記プーリーの回転抵抗値を測定しておき、該測定した回転抵抗値に対する増加量によって行うことが好ましい。
【００１６】
このように、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記インゴットの切断開始前に該インゴットの切断条件と同条件で前記ワイヤを走行させて、予め前記プーリーの回転抵抗値を測定しておき、該測定した回転抵抗値に対する増加量によって行えば、常に正常時の回転抵抗値との比較によって異常判定でき、より確実にプーリーの回転抵抗値の異常判定を行うことができる。
【００１７】
また、本発明によれば、少なくとも、一組のワイヤリールの一方から巻き出され、他方のワイヤリールに巻き取られるワイヤが巻き掛けされた複数の溝付きローラと、該溝付きローラに切断用スラリを供給する機構と、前記ワイヤリールと溝付きローラ間に配置されて前記ワイヤの経路をガイドする、ベアリングを介して固定軸によって支持される回転自在な少なくとも１つ以上のプーリーとを具備し、前記ワイヤを走行させながらインゴットを前記ワイヤに押し当てることによって、前記インゴットをウェーハ状に切断するワイヤソーであって、前記プーリーの固定軸に設けられ、前記プーリーの回転抵抗値を検出するトルク検出機構と、前記トルク検出機構によって検出された前記プーリーの回転抵抗値の異常を検知した際に前記インゴットの切断を停止する制御機構を具備するものであることを特徴とするワイヤソーが提供される。
【００１８】
このように、前記プーリーの固定軸に設けられ、前記プーリーの回転抵抗値を検出するトルク検出機構と、前記トルク検出機構によって検出された前記プーリーの回転抵抗値の異常を検知した際に前記インゴットの切断を停止する制御機構を具備するものであれば、インゴットの切断中に、たとえプーリーの回転抵抗によってワイヤに過大な張力が掛ったとしても、速やかに切断を停止してワイヤが断線に至ることを抑制できるものとなる。その結果、切断するインゴットに段差が発生したり、ナノトポグラフィーが悪化するのを抑制できるものとなる。
【００１９】
このとき、前記制御機構は、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記複数のプーリーの回転抵抗を比較することにより行うものであることが好ましい。
このように、前記制御機構が、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記複数のプーリーの回転抵抗を比較することにより行うものであれば、例えばワイヤの張力やワイヤの走行速度などのようなプーリーの回転抵抗値を変える加工条件を変化させる場合であっても、複数のプーリーの回転抵抗の比較によって特定のプーリーの回転抵抗値の異常判定を容易に行うことができるものとなる。
【００２０】
またこのとき、前記制御機構は、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記インゴットの切断開始前に該インゴットの切断条件と同条件で前記ワイヤを走行させて、予め測定しておいた前記プーリーの回転抵抗値に対する増加量によって行うものであることが好ましい。
このように、前記制御機構が、前記プーリーの回転抵抗値の異常判定を、前記インゴットの切断開始前に該インゴットの切断条件と同条件で前記ワイヤを走行させて、予め測定しておいた前記プーリーの回転抵抗値に対する増加量によって行うものであれば、常に正常時の回転抵抗値との比較によって異常判定でき、より確実にプーリーの回転抵抗値の異常判定を行うことができるものとなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、ワイヤソーにおいて、プーリーの固定軸にトルク検出機構を設けてプーリーの回転抵抗値を検出しながらインゴットを切断し、トルク検出機構によって検出されたプーリーの回転抵抗値の異常を検知した際にインゴットの切断を停止するので、インゴットの切断中に、たとえプーリーの回転抵抗によってワイヤに過大な張力が掛ったとしても、速やかに切断を停止してワイヤが断線に至ることを抑制できる。その結果、切断するインゴットに段差が発生したり、ナノトポグラフィーが悪化するのを抑制できる。また、一旦ワイヤが断線すると、その復旧のため過大な時間とワイヤ、その他のコストがかかるが、本発明ではこれらを抑制して生産性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のワイヤソーの一例を示した概略図である。
【図２】本発明のワイヤソーのプーリーの一例を示した概略図である。
【図３】本発明のワイヤソーによってインゴットを保持して切断する様子を説明する概略図である。
【図４】従来のワイヤソーの一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
従来のワイヤソーにおいて、ワイヤに一定或いはインゴット送り位置によって予めプログラムされた張力が掛るようにしてインゴットを切断した場合にも、切断中にワイヤ断線が発生することがあった。ワイヤ断線が発生すると、ウェーハの表面に段差が生じたり、ナノトポグラフィーが悪化して、製品が不良となる問題があり、更には装置の稼動率の低下による生産性の低下、コストアップとなるため、ワイヤ断線の発生率低減が求められている。
【００２４】
そこで、本発明者らはこのような問題を解決すべく、ワイヤ断線が発生する原因について調査を行った。
その結果、固定軸にベアリングを介して回転自在に支持されているプーリーにおいて、ワイヤに付着して運ばれてきたスラリが、固定軸と回転自在部との間に固着し、ワイヤの駆動に伴って回転するプーリーの回転負荷が増加して、ワイヤに過大な張力が掛ることによって、ワイヤ断線が発生していることが分かった。
【００２５】
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、プーリーの固定軸にプーリーの回転抵抗値を検出するトルク検出装置を設け、その検出した回転抵抗値を監視しながらインゴットを切断すれば、ワイヤに掛る張力の異常を速やかに検知してワイヤ断線を防止できることに想到した。そして、これらを実施するための最良の形態について精査し、本発明を完成させた。
【００２６】
図１は本発明のワイヤソーの一例を示す概略図である。
図１に示すように、本発明のワイヤソー１は、主に、インゴットＷを切断するためのワイヤ２、ワイヤ２を巻掛けた溝付きローラ３、ワイヤ２の張力を調整する張力調整機構４、切断されるインゴットＷを相対的に下方へ送り出すワーク送り機構５、切断時にスラリ供給するスラリ供給機構６等で構成されている。
【００２７】
ワイヤ２は、一組のワイヤリール７、７’の一方のワイヤリール７から巻き出され、トラバーサ８、プーリー９、張力調整機構４を経て、溝付きローラ３に３００〜５００回程度巻掛けられた後、もう一方の張力調整機構４’、プーリー９’、トラバーサ８’を経て他方のワイヤリール７’に巻き取られている。
【００２８】
ここで、プーリー９、９’は、図２に示すように、ベアリング２１を介して固定軸２２に回転自在に支持されている。そして、上記したように、プーリー９、９’はワイヤリール７、７’と溝付きローラ３間に配置され、プーリー溝上にワイヤ２を走行させて、その経路をガイドするようになっている。
また、図１に示すように、張力調整機構４、４’及びトラバーサ８、８’にも同様の構造のプーリー９、９’が設けられており、プーリー溝上にワイヤ２を走行させるようになっている。
【００２９】
これらプーリー９、９’の固定軸２２にトルク検出機構２０が設置され、このトルク検出機構２０によりプーリー９、９’の回転抵抗値が検出できるようになっている。
また、図１、２に示すように、制御機構２３がトルク検出機構２０と接続されている。この制御機構２３は、トルク検出機構２０によって検出された回転抵抗値の異常判定を行い、異常を検知した際にインゴットの切断を停止するように制御を行うものである。ここで、切断の停止は、例えば図１に示すように、制御機構２３と溝付きローラ用駆動モーター１０、ワイヤリール用駆動モーター１１、１１’とを接続し、これらモーターの回転を停止するように制御することによって行うことができる。
【００３０】
このように、プーリーの回転抵抗値を検出するトルク検出機構２０と、トルク検出機構２０によって検出されたプーリーの回転抵抗値の異常判定を行い、異常を検知した際にインゴットの切断を停止する制御を行う制御機構２３を具備するものであれば、インゴットＷの切断中に、プーリーの回転抵抗値を監視することができ、たとえプーリーの回転抵抗によってワイヤ２に過大な張力が掛ったとしても、速やかに切断を停止してワイヤ２の断線を抑制できる。その結果、切断するインゴットＷに段差が発生したり、ナノトポグラフィーが悪化するのを抑制できる。また、復旧のための過大な時間とコストをかける必要もない。
【００３１】
ここで、トルク検出機構２０を全てのプーリーに設ければ、より確実にワイヤの断線を抑制できるので好ましいが、本発明はこれに限定されず、１つ以上のトルク検出機構２０を設けていれば良い。
また、インゴットＷの切断位置より遠い位置にあるプーリーほど、ワイヤ２に付着して運ばれてきたスラリが乾きやすいため、上記したようなスラリの固着が起こりやすい。そのため、このようなインゴットＷの切断位置より遠い位置にあるプーリーにトルク検出機構２０を設けることが望ましい。
【００３２】
このとき、制御機構２３は、プーリーの回転抵抗値の異常判定を、複数のプーリーの回転抵抗を比較することにより行うものであることが好ましい。
プーリーの固定軸で検出する回転負荷は、ワイヤ２の張力や走行速度によって変化するため、回転抵抗値の絶対値をしきい値として異常の判定を行うと誤判定をする恐れがある。しかしながら、複数のプーリーで検出した回転抵抗値を比較することによって、特定のプーリーの回転抵抗値の異常判定を容易に行うことができる。例えば、回転抵抗値が最大となったプーリーのトルク値と、それ以外のプーリーのトルク値の平均値を比較して、その倍率によって異常の判定をより確実に行うことができる。
【００３３】
またこのとき、制御機構２３は、プーリーの回転抵抗値の異常判定を、インゴットＷの切断開始前に該インゴットＷの切断条件と同条件でワイヤ２を走行させて、予め測定しておいたプーリーの回転抵抗値に対する増加量によって行うものであることが好ましい。
【００３４】
このように、制御機構２３は、プーリーの回転抵抗値の異常判定を、インゴットＷの切断開始前に該インゴットＷの切断条件と同条件でワイヤ２を走行させて、予め測定しておいたプーリーの回転抵抗値に対する増加量によって行うものであれば、常に正常時の回転抵抗値との比較によって、より確実にプーリーの回転抵抗値の異常判定を効果的に行うことができ、例えば、インゴット切断中にスラリの固着が進行することによるプーリーの回転抵抗値の増加を検出することができる。この場合、制御機構２３が回転異常の判定を上記予め測定しておいた回転抵抗値に対する増加量を基準とすると共に、前記複数のプーリーの回転抵抗値の比較も行うようにすれば、更に正確な判定を行うことができる。
【００３５】
また、溝付きローラ３は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に略一定のピッチで溝を切ったローラであり、ワイヤ２の損傷を防いでワイヤ断線などを抑制できるようになっている。また、巻掛けられたワイヤ２が溝付きローラ用駆動モーター１０によって、一方向あるいは、予め定められた周期で往復方向に駆動できるようになっている。
【００３６】
ワイヤリール７、７’はワイヤリール用駆動モーター１１、１１’によって回転駆動され、溝付きローラ用駆動モーター１０とワイヤリール用駆動モーター１１、１１’の速度をそれぞれ制御し、さらに張力調整機構４及び４’によって、ワイヤ２にかかる張力は精密に調整される。
【００３７】
ワーク送り機構５は、例えば図３に示すような構成とすることができる。すなわち、インゴットＷは当て板１７に接着されており、また、この当て板１７はワークプレート１８により保持されている。そして、これらの当て板１７、ワークプレート１８を介して、ワーク保持部１５によりインゴットＷが保持される。
このワーク送り機構５は、インゴットＷを保持しつつ押し下げるためのワーク保持部１５、ＬＭガイド１６、ワーク送り本体部１９を備えており、コンピュータ制御でＬＭガイド１６に沿ってワーク保持部１５を駆動させることにより、予めプログラムされた送り速度で保持されたインゴットＷを送り出すことが可能である。
【００３８】
また、図１、２に示すように、溝付きローラ３に巻き掛けされ、切断時に軸方向に走行するワイヤ２の上方にはノズル１３が配置されており、インゴットＷの切断を行うときには、ワイヤ２にスラリを供給できるようになっている。
【００３９】
ここで、スラリ供給機構６、すなわち、ワイヤ２（及び溝付きローラ３）にスラリを供給する機構について述べる。このスラリ供給機構６では、スラリタンク１４から、スラリチラー１２を介してノズル１３に接続されており、供給されるスラリはスラリチラー１２により供給温度が制御されてノズル１３からワイヤ２（及び溝付きローラ３）に供給できるようになっている。しかし、このような構成はこれに限定されず、例えば別の熱交換器を構成することによってスラリの供給温度の調整を行っても良い。
【００４０】
またここで、使用するスラリの種類は特に限定されず、従来と同様のものを用いることができ、例えばＧＣ（炭化珪素）砥粒を液体に分散させたものとすることができる。
【００４１】
そして、このようにワーク送り機構５のワーク保持部１５によって保持されたインゴットＷは、切断を行う際、ワーク送り機構５により下方に位置するワイヤ２へと送られる。また、このワーク送り機構５は、ワイヤ２が当て板１７に到達するまでインゴットＷを下方へと押し下げることによって、インゴットＷをワイヤ２に押し当てて切り込み送りする。そして、インゴットＷの切断を完了させた後、インゴットＷの送り出し方向を逆転させることにより、ワイヤ列から切断済みインゴットＷを引き抜くようにする。
【００４２】
ここで、図３に示すようなワーク送り機構５の例では、インゴットＷを下方へと押し下げて切り込み送りを行っているが、本発明において、インゴットの送り出しは相対的に押し下げることにより行われれば良い。すなわち、インゴットＷを下方に送るのではなく、ワイヤ列を上方へと押し上げることによって、インゴットＷの送り出しを行うような構成となっていても良い。或いは、インゴットＷがワイヤの下方に位置し、インゴットＷを押し上げて切断する構成となっていても良い。
【００４３】
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に示すようなワイヤソー１を用いた場合の切断方法について述べる。
まず、図２に示すように、プーリー９、９’の固定軸２２に回転抵抗値を検出するためのトルクセンサ２０を設置する。
ここで、トルク検出機構２０を全てのプーリーに設ければ、より確実にワイヤの断線を抑制できるので好ましいが、本発明はこれに限定されず、１つ以上のトルク検出機構２０を設けていれば良い。
【００４４】
そして、ワイヤ２に張力を付与して軸方向の一方向或いは、予め定められた周期で往復走行させ、スラリ供給機構６によりワイヤ２へのスラリ供給を行った状態で、ワーク送り機構５のＬＭガイド１６に沿ってワーク保持部１５を駆動させ、プーリーの固定軸に設けたトルク検出機構２０によってプーリーの回転抵抗値を検出しながら、インゴットＷを下降させて該インゴットＷをワイヤ列に対して切り込み送りさせてインゴットＷを切断していく。
【００４５】
また、トルク検出機構２０によって検出されたプーリーの回転抵抗値の異常を検知した際にインゴットＷの切断を停止するようにする。
このように、プーリーの固定軸にトルク検出機構を設けてプーリーの回転抵抗値を検出しながらインゴットを切断し、トルク検出機構によって検出されたプーリーの回転抵抗値の異常を検知した際にインゴットの切断を停止すれば、インゴットの切断中に、たとえプーリーの回転抵抗によってワイヤに過大な張力が掛ったとしても、速やかに切断を停止してワイヤが断線に至ることを抑制できる。その結果、切断するインゴットに段差が発生したり、ナノトポグラフィーが悪化するのを抑制できる。更に装置の稼動率を向上し、生産性の向上、コストダウンを図ることができる。
【００４６】
このとき、プーリーの回転抵抗値の異常判定を、複数のプーリーの回転抵抗を比較することにより行うことが好ましい。
このように、プーリーの回転抵抗値の異常判定を、複数のプーリーの回転抵抗を比較することにより行えば、例えばワイヤの張力やワイヤの走行速度などのプーリーの回転抵抗値を変える加工条件を変化させる場合であっても、複数のプーリーの回転抵抗の比較によって特定のプーリーの回転抵抗値の異常判定を容易に行うことができる。
【００４７】
またこのとき、プーリーの回転抵抗値の異常判定を、インゴットの切断開始前に該インゴットの切断条件と同条件でワイヤを走行させて、予めプーリーの回転抵抗値を測定しておき、該測定した回転抵抗値に対する増加量によって行うが好ましい。
【００４８】
このように、プーリーの回転抵抗値の異常判定を、インゴットの切断開始前に該インゴットの切断条件と同条件でワイヤを走行させて、予めプーリーの回転抵抗値を測定しておき、該測定した回転抵抗値に対する増加量によって行えば、常に正常時の回転抵抗値との比較によって、より確実にプーリーの回転抵抗値の異常判定を効果的に行うことができ、例えば、インゴット切断中にスラリの固着が進行することによるプーリーの回転抵抗値の増加をより確実に検出することができる。この場合、プーリーの回転異常の判定を上記予め測定しておいた回転抵抗値に対する増加量を基準とすると共に、前記複数のプーリーの回転抵抗値の比較も行うようにすれば、更に正確な判定を行うことができる。
【００４９】
ここでは、図３に示すようなワイヤソーのワーク送り機構５を用い、インゴットＷを下方に送るようにして切り込み送りしているが、本発明に係るインゴットの切断方法では、これに限定されず、インゴットＷの送り出しは相対的に押し下げることにより行われれば良い。すなわち、インゴットＷを下方に送るのではなく、ワイヤ列を上方へと押し上げることによって、インゴットＷの送り出しを行うようにしても良い。或いは、インゴットＷがワイヤの下方に位置し、インゴットＷを押し上げて切断するようにしても良い。
【００５０】
ここで、ワイヤ２に付与する張力の大きさや、ワイヤ２の走行速度等は適宜設定することができる。例えば、ワイヤの走行速度を、４００〜８００ｍ／ｍｉｎとすることができる。また、ワイヤ列に対して切り込み送りさせる時の切り込み送り速度を、例えば０．２〜０．４ｍｍ／ｍｉｎとすることができる。これらの条件は、これに限定されるわけではない。
【００５１】
またここで、特に限定されるわけではないが、インゴット切断時のワイヤ２を往復走行させる場合のワイヤ反転サイクルを、例えば６０ｓとすることができる。また、切断時にワイヤ２に供給されるスラリとして、例えばＧＣ＃１０００とクーラントとを混ぜたものを用いることができ、その重量比を、例えば５０：５０の割合とすることができる。また、スラリの温度は、例えば、１５℃〜３０℃とすることができる。
【実施例】
【００５２】
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。
【００５３】
（実施例１、２）
図１に示すような本発明のワイヤソーを用い、本発明のインゴットの切断方法に従って、直径３００ｍｍのシリコンインゴットの切断を行った。ここで、用いたワイヤソーは、全てのプーリーにトルク検出機構を設けたものとした。そして、トルク検出機構によってプーリーの回転抵抗値を検出しながらシリコンインゴットを切断し、検出した回転抵抗値の異常を検知した際に切断を停止するようにした。
【００５４】
この際、回転抵抗値が最大となったプーリーの回転抵抗値と、それ以外のプーリーの回転抵抗値の平均値との比率が２倍以上となった場合（実施例１）、インゴット切断前にインゴット切断と同条件でワイヤを走行させて、あらかじめ測定しておいた、それぞれのプーリーの回転抵抗値に対して、インゴット切断中の回転抵抗値が１．５倍以上となった場合（実施例２）に、プーリーの回転抵抗値が異常であると判定してワイヤソーの運転を停止し、異常であると判定したプーリーの清掃を行ってから運転を再開するようにした。
【００５５】
その結果、同一の切断条件で、１００本のインゴットの切断を行った結果、実施例１の条件で異常判定となった回数が３回、実施例２の条件で異常判定となった回数が１回であった。何れの場合も異常判定直後にワイヤソーの運転を一旦停止し、プーリーの清掃を行ってから運転再開した後は、再度異常判定やワイヤ断線が発生することなくインゴットの切断が完了した。一方、後述する比較例ではワイヤ切断が６件発生し、５件がスラリ固着によるものであった。
【００５６】
また、プーリー回転抵抗値が異常判定とならない状態でワイヤ断線が発生するケースが１件あった。この断線の発生原因について詳細に調査したところ、全てのプーリーにスラリの固着はなく、またプーリー溝の異常摩耗もなく、プーリーの回転負荷の増加によるものではないことが確認できた。原因として、例えばワイヤの品質不良などが考えられる。
【００５７】
このように、本発明のワイヤソー及びインゴットの切断方法は、プーリーの回転抵抗によってワイヤに過大な張力が掛り、ワイヤが断線に至ることを抑制しながらインゴットを切断できることが確認できた。
（比較例）
図４に示すような、トルク検出機構を具備していない従来のワイヤソーで、実施例１、２と同一の切断条件で、直径３００ｍｍのシリコンインゴットを１００本切断した。その結果、ワーク切断中のワイヤ断線が６件発生した。断線にて運転停止した後ワイヤソーのプーリーの回転抵抗を確認した結果、５件の断線がスラリ固着による回転抵抗の増加によるものであることが確認できた。このように、実施例１、２と比較してワイヤ切断の発生率が悪化していることが分かる。
【００５８】
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。
【符号の説明】
【００５９】
１…ワイヤソー、  ２…ワイヤ、  ３…溝付きローラ、  ４、４’…張力調整機構、
５…ワーク送り機構、  ６…スラリ供給機構、  ７、７’…ワイヤリール、
８、８’…トラバーサ、  ９、９’…プーリー、  １０…溝付きローラ用駆動モーター、
１１、１１’…ワイヤリール用駆動モーター、  １２…スラリチラー、
１３…ノズル、  １４…スラリタンク、  １５…ワーク保持部、  １６…ＬＭガイド、
１７…当て板、  １８…ワークプレート、  １９…ワーク送り本体部、  
２０…トルク検出機構、  ２１…ベアリング、  ２２…固定軸、  ２３…制御機構。
【図１】
2011148027.tif 000003
【図２】
2011148027.tif 000004
【図３】
2011148027.tif 000005
【図４】
2011148027.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月26日(2010.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
また、図１に示すように、溝付きローラ３に巻き掛けされ、切断時に軸方向に走行するワイヤ２の上方にはノズル１３が配置されており、インゴットＷの切断を行うときには、ワイヤ２にスラリを供給できるようになっている。