(57)【要約】【課題】ワイヤーソーの高速化と半導体インゴットの切断効率の向上を図る。【解決手段】メインローラー１１についてメインローラー１１の真の直径値Ｒｒに基づいて想定される想定直径ＲＳを入力するステップと、固定直径回転部材１４の回転速度ωを検出するステップと、テンションローラー１２１が予め定められた元位置からシフト移動されたかどうかを検出するステップと、ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴとワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲとが同じかどうかを検出するステップとを有する。テンションローラー１２１が元位置からシフト移動された時、固定直径回転部材１４の直径値を補正して固定直径回転部材１４の回転速度を調節する。ＶＴ／ＶＲ＜１の場合、想定直径ＲＳを上げ、ＶＴ／ＶＲ＞１の場合、想定直径ＲＳを下げ、ＶＴ／ＶＲ＝１の場合、想定直径ＲＳが真の直径値Ｒｒであると判定される。【選択図】図６
2019075549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインローラー及び固定直径回転部材を有するローラーシステム及び前記ローラーシステムに走行されるように掛け回されているワイヤーを有し、前記ワイヤーによって半導体インゴットをウエハ状に切断するワイヤーソーに用いられる前記ローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法であって、
前記メインローラーの前記ローラーシステムでの回転速度を算出するために、前記ローラーシステムに用いられるワイヤー走行制御プログラムに、前記ワイヤーが最終的に安定して走行するターゲット速度と、前記メインローラーについて前記メインローラーの真の直径値に基づいて想定される想定直径とを入力するステップ（Ａ）と、
前記ワイヤーの真の走行速度値を得るために、前記ワイヤーが安定した走行速度で走行している時、前記ローラーシステムにおける固定直径回転部材の回転速度を検出するステップ（Ｂ）と、
前記ワイヤーの前記ターゲット速度をＶＴとし、前記ワイヤーの真の走行速度値をＶＲとして、式ＶＴ／ＶＲ＝１を満たすかどうかを検出するステップ（Ｃ）とを有し、
前記ステップ（Ｃ）では更に、
ＶＴ／ＶＲ＜１の場合、前記メインローラーの想定直径（ＲＳ）を上げ、
ＶＴ／ＶＲ＞１の場合、前記メインローラーの想定直径（ＲＳ）を下げ、
ＶＴ／ＶＲ＝１の場合、入力された前記メインローラーの想定直径が前記メインローラーの真の直径値と一致すると判定される
ことを特徴とするローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法。
【請求項２】
前記固定直径回転部材は、自身の軸心に沿う第１の軸方向に沿って、所定の直径を有する小径部と、前記小径部と同軸に連結され前記小径部より大径な大径部とを有し、
前記ローラーシステムは更に、前記ワイヤーが所定の張りで前記メインローラー及び前記固定直径回転部材に掛け回されるためのテンションローラーセットを有し、前記テンションローラーセットは前記メインローラー及び前記固定直径回転部材の間に配置され、前記ワイヤーが巻き回され、前記ワイヤーの張力によって移動されるテンションローラーを有し、
前記方法は更に前記ステップ（Ａ）と前記ステップ（Ｂ）の間に前記テンションローラーが予め定められた元位置からシフト移動されたかどうかを検出するステップ（Ａ１）を有し、
前記テンションローラーが前記元位置からシフト移動されたと検出された場合、前記テンションローラーのシフト量とシフト方向に従って前記固定直径回転部材の前記小径部の直径値を補正した後、前記ステップ（Ａ）に戻り、
前記テンションローラーが前記元位置からシフト移動されていないと検出された場合、前記ワイヤーが前記メインローラーから離れた量が前記ワイヤーの前記固定直径回転部材に巻き取られた量と同じであると意味し、また、前記ワイヤーが前記固定直径回転部材の前記小径部から前記大径部に、１巻きの形で前記大径部に巻き取られて前記ステップ（Ｂ）に戻る
ことを特徴とする請求項１に記載のローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法。
【請求項３】
前記テンションローラーセットは更に、前記メインローラー及び前記テンションローラーの間に配置された第１のアイドラローラーと、前記固定直径回転部材及び前記テンションローラーの間に配置された第２のアイドラローラーとを有し、
前記第１のアイドラローラーと前記第２のアイドラローラーとを用いて前記ワイヤーの送り方向を変更する、ことを特徴とする請求項２に記載のローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法。
【請求項４】
前記テンションローラーの移動は直線移動であることを特徴とする請求項２又は３に記載のローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法。
【請求項５】
前記ローラーシステムは更に、前記ワイヤーを巻き回すワイヤーリールを有し、
前記固定直径回転部材は、前記メインローラーと前記ワイヤーリールとの間に配置され、
前記方法は更に前記ステップ（Ａ）と前記ステップ（Ｂ）の間に、前記ワイヤーが前記メインローラーから離れた量が前記ワイヤーの前記ワイヤーリールに巻き回された量と同じかどうかを検出するステップ（Ａ１）を有し、
前記ワイヤーの前記メインローラーから離れた量が前記ワイヤーリールに巻き回された量と同じと検出された場合、前記ステップ（Ｂ）に戻り、
前記ワイヤーの前記メインローラーから離れた量が前記ワイヤーリールに巻き回された量と同じと検出されなかった場合、前記メインローラーから離れた前記ワイヤーの量が前記ワイヤーリールに巻き回された量と同じとなるように前記ワイヤーリールを適切な位置にシフト移動させ、前記ステップ（Ｂ）に戻る、
ことを特徴とする請求項１に記載のローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法。
【請求項６】
前記ローラーシステムは更に、前記ワイヤーを巻き回すワイヤーリールと、前記ワイヤーが巻き取られ、前記ワイヤーの張力によって動かされるテンションローラーとを有し、
前記テンションローラーは、前記メインローラー及び前記ワイヤーリールの間に配置され、
前記固定直径回転部材は、前記メインローラー及び前記ワイヤーリールの間に配置され、
前記方法は更に前記ステップ（Ａ）と前記ステップ（Ｂ）の間に、前記テンションローラーが予め決められた元位置からシフト移動されたかどうかを検出するステップ（Ａ１）を有し、
前記テンションローラーが前記元位置からシフト移動されたと検出された場合、前記テンションローラーのシフト量とシフト方向に従って、前記ワイヤーリールの直径値を補正し、前記ステップ（Ａ）に進み、
前記テンションローラーが前記元位置からシフト移動されたと検出されなかった場合、前記ワイヤーの前記メインローラーから離れた量が前記ワイヤーリールに巻き回された量として見なされ、前記ステップ（Ｂ）に進む、
ことを特徴とする請求項１に記載のローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法。
【請求項７】
前記ローラーシステムは更に第１のアイドラローラーを有し、前記第１のアイドラローラー及び前記固定直径回転部材は前記メインローラー及び前記ワイヤーリールの間に配置され、
前記第１のアイドラーローラーと前記固定直径回転部材とを用いて前記ワイヤーの送り方向を変更することを特徴とする請求項６に記載のローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法。
【請求項８】
前記テンションローラーの移動は直線移動であることを特徴とする請求項６又は７に記載のローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法。
【請求項９】
前記ワイヤーリールは、小径部と、前記小径部の一側と連結された大径部とを有し、
前記ワイヤーリールの前記小径部と前記大径部はそれぞれ、同期に回るように同じ回転軸を有する、ことを特徴とする請求項６に記載のローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出方法に関し、特に、ローラーシステムのメインローラーの直径を検出する直径検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体インゴットの切断としては、従来、切断ロス、また単位時間あたりの生産性を考慮して、ワイヤーソーが一般的に用いられている。
【０００３】
図１は、従来使われているワイヤーソーの一例の構成を示し、該従来例のワイヤー走行経路を表す説明図である。図１において、ワイヤー走行経路を矢印（→）で示している。このワイヤーソー９は概ねマルチローラーセットによって構成されたローラーシステム及びローラーシステムに走行されるように掛け回されているワイヤー９６を有する。マルチローラーセットは、２つのメインローラー９１や、２つのメインローラー９１の下流側、上流側に配置された第１のテンションローラー９２と第２のテンションローラー９３、第１のテンションローラー９２の下流側に配置された第１のワイヤーリール９４、第２のテンションローラー９３の上流側に配置された第２のワイヤーリール９５等を備えている。
【０００４】
ワイヤーソーでは、作製された半導体ウエハ等の表面にスライス痕やうねりが生じる等切断不良をなくすために、更に、第１のテンションローラー９２、第２のテンションローラー９３の張力を調整するように第１のテンションローラー９２及び第２のテンションローラー９３と連結された張力調整装置９７、９７を備えている。張力調整装置９７、９７は、複数のアイドラローラーを有し、図１に示されたように、振り子のように揺動運動することによって第１のテンションローラー９２及び第２のテンションローラー９３の位置を変えてワイヤー９６の張力（張り）を調節する。
【０００５】
単位時間あたりのウエハ生産性を向上させて量産化を実現する策の１つとして、ワイヤー９６の走行速度を上げて、切断速度を上げる策を採っているが、ワイヤー９６の状態を随時に素早く知ることが難しくなり、切断中にワイヤー９６のメインローラー９１への巻回数も増え、ワイヤー９６の張力の調整も困難になるため、高速走行しているワイヤー９６が所定の張りに保持されることが難しく、切断されるウエハの品質を高く保つことができない問題点がある。
【０００６】
特許文献１は、ワイヤーの走行速度を検出する方法の１つとして、メインローラーのＶ字溝における直径を検知する方法が記載されている。図２は、メインローラーの直径を検出する従来方法のフローチャートを示している。
【０００７】
ステップＳ１００では、ワイヤーソー９においてワイヤー９６が最終的に走行するターゲット速度をＶＴと、ワイヤー９６が巻回されたメインローラー９１の想定直径をＲＳとそれぞれすることで、メインローラー９１の回転速度を算出する。なお、想定直径ＲＳとは、実際の測定値ではなく、入力操作による入力値である。該入力値が入力操作を経てワイヤーソー９の走行制御プログラムに入力される。
【０００８】
ステップＳ２００では、ワイヤー９６がマルチローラーセット間に矢印（→）で表される一方向に走行されるように、第２のワイヤーリール９５から引き出されてメインローラー９１、９１を介して第１のワイヤーリール９４へ巻き取られる。図１のように第２のワイヤーリール９５に巻き回されているワイヤー９６は、連続的に第２のワイヤーリール９５から引き出され、第１のワイヤーリール９４に巻き取られる。なお、ローラーシステムでは、ワイヤー９６の所定の張力を保持するために、メインローラー９１、第１のテンションローラー９２、第２のテンションローラー９３、第１のワイヤーリール９４、第２のワイヤーリール９５はそれぞれ異なる回転速度で回るようにそれぞれの直径値が入力されている。なお、メインローラー９１に巻き回されたワイヤー９６によってメインローラー９１の直径値が変わり、ワイヤー９６が巻き回されたメインローラー９１の直径値が入力値と異なってくると、ワイヤー９６が振動や変位したりするため、テンションローラー９２、９３をシフト移動させてワイヤー９６に所定の張力を付与する必要がある。
【０００９】
ステップＳ３００では、メインローラー９１と第１のワイヤーリール９４の間に配置された第１のテンションローラー９２が所定の配置位置からシフト移動されたかどうかを検出する。第１のテンションローラー９２が所定の配置位置からシフト移動されたと検出された場合、第１のテンションローラー９２のシフト量及びシフト方向に従って、第１のワイヤーリール９４の直径の直径値を補正し、ステップＳ２００に戻る。なお、第１のワイヤーリール９４の直径値の補正とは、第１のワイヤーリール９４の直径に関連するパラメータを補正することである。
【００１０】
第１のテンションローラー９２が所定の配置位置からシフト移動されていないと検出された場合、第１のテンションローラー９２が所定の配置位置からシフト移動していないことを意味するので、第１のワイヤーリール９４の直径値を補正する必要がない。これによって、メインローラー９１と第１のワイヤーリール９４とは同期的に回転されるため、メインローラーから引き出されたワイヤー９６がそのまま第１のワイヤーリール９４に巻き取られ、ワイヤー９６が走行している間、ローラーシステムが安定して作動し、ワイヤー９６が所定のワイヤー走行速度で安定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】台湾特許第Ｉ５８３４６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このメインローラー９１の直径を検出する従来方法によると、ローラーシステム９が安定した動作状態にてワイヤー９６の張力の調整制御を図るとしているが、所定のワイヤー走行速度がステップＳ１００において定められたターゲット速度ＶＴであるとは限らず、入力されたメインローラー９１の想定直径ＲＳがワイヤー９６が巻き回されたメインローラー９１の真の直径値であることを確認することができない問題点がある。また、製造コストを考慮してワイヤーソー９で高いワイヤー走行速度をもって切断加工するために、テンションローラー９２、９３のシフト移動頻度を低減しなければならない課題をも有する。
【００１３】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、半導体インゴットの高速切断作業で切断不良が低減され、ウエハの品質を高く図ると共に、切断作業が高速化され、量産化に繋がるワイヤーソーのローラーシステム及び、ローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する直径検出方法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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、メインローラー及び固定直径回転部材を有するローラーシステム及び前記ローラーシステムに走行されるように掛け回されているワイヤーを有し、前記ワイヤーによって半導体インゴットをウエハ状に切断するワイヤーソーに用いられる前記ローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法であって、前記メインローラーの前記ローラーシステムでの回転速度を算出するために、前記ローラーシステムに用いられるワイヤー走行制御プログラムに、前記ワイヤーが最終的に安定して走行するターゲット速度と、前記メインローラーについて前記メインローラーの真の直径値に基づいて想定される想定直径とを入力するステップ（Ａ）と、前記ワイヤーの真の走行速度値を得るために、前記ワイヤーが安定した走行速度で走行している時、前記ローラーシステムにおける固定直径回転部材の回転速度を検出するステップ（Ｂ）と、前記ワイヤーの前記ターゲット速度をＶＴとし、前記ワイヤーの真の走行速度値をＶＲとして、式ＶＴ／ＶＲ＝１を満たすかどうかを検出するステップ（Ｃ）とを有し、前記ステップ（Ｃ）では更に、ＶＴ／ＶＲ＜１の場合、前記メインローラーの想定直径を上げ、ＶＴ／ＶＲ＞１の場合、前記メインローラーの想定直径を下げ、ＶＴ／ＶＲ＝１の場合、入力された前記メインローラーの想定直径が前記メインローラーの真の直径値と一致すると判定されることを特徴とするローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する検出方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、固定直径回転部材の直径からメインローラーの真の直径値を確認することができるので、テンションローラーのシフト移動頻度を大幅に低減することができる。これによって、ワイヤー走行の高速化を図ることができる。本発明に係る検出方法が適用されるローラーシステムは、ワイヤーを２５ｍ／ｓ以上、又は３０ｍ／ｓ以上、又は３５ｍ／ｓ以上の速度で高速走行させるローラーシステムに有利である。また、メインローラーの真の直径値を確保することができるので、切断作業の際、ワイヤーの状態や半導体インゴット切断の状況を確実に把握することができる。このように、半導体インゴットの高速切断作業において切断不良を低減することができ、製造コストの低減やウエハの品質を高く図ることができるので、半導体インゴットの切断作業の高速化、量産化を実現することができる。
【００１６】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の実施例の詳細な説明において明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のワイヤーソーの一例の構成を示す図である。
【図２】メインローラーの直径を検出する従来方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明において用いられるローラーシステムの１例の組立斜視図である。
【図４】図３のローラーシステムを備えたワイヤーソーの１例を概略的に示す斜視図である。
【図５】図４の正面図である。
【図６】図４のワイヤーソーに適用される、本発明に係るメインローラーの直径を検出する方法の第１の実施例を示すフローチャートである。
【図７】本発明において用いられるローラーシステムの他例の組立正面図である。
【図８】図７のローラーシステムに適用される、メインローラーの直径を検出する方法の第２の実施例を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係るローラーシステムの第３の実施例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、ワイヤーソーのローラーシステム等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
（第１の実施例）
このローラーシステムは、例えば半導体インゴットを複数のウエハに切断するワイヤーソーに用いられるローラーシステムを例を挙げて説明する。図３は、本実施例に係る方法を実行するワイヤーソーの１例の構成を示す斜視図、図４は、ワイヤーソーにおけるローラーシステムの構成を示す斜視図、図５は図４の正面図である。このワイヤーソーは概ねローラーシステム１及びローラーシステム１に走行されるように掛け回されているワイヤー１７を有する。なお、ワイヤー１７の走行経路を矢印（→）で示している。
【００１９】
ローラーシステム１は、回転可能に設けられた２つのメインローラー１１や、２つのメインローラー１１のワイヤー１７の走行経路での下流側、上流側に配置された第１のテンションローラーセット１２と第２のテンションローラーセット１３、第１のテンションローラーセット１２の下流側に配置された第１の固定直径回転部材１４、第２のテンションローラーセット１３の上流側に配置された第２の固定直径回転部材１５等を備え、各部材がマシンフレーム１０に組み込まれている。また、ここでいう直径とは、ローラー、回転部材等にワイヤーが巻回された箇所における直径（巻回径）をいい、半導体インゴットの切断加工中、メインローラー１１へ巻回されたワイヤー１７のメインローラー１１における位置によって直径が変化する。使用中メインローラー１１におけるワイヤー１７の巻回位置が変わることに対して、固定直径回転部材１４、１５にはワイヤー１７が使用につれても回転部材１４、１５における巻回位置が変わらない。このため、このような回転部材１４、１５をここでは固定直径回転部材という。
【００２０】
このローラーシステム１はさらに、第１のテンションローラーセット１２、第２のテンションローラーセット１３に掛け回されたワイヤー１７の張力を調整するように第１のテンションローラーセット１２及び第２のテンションローラーセット１３と連結された張力調整装置１６を備えている。
【００２１】
第１のテンションローラーセット１２は、ワイヤー１７が所定の張りを付与されて走行するように、メインローラー１１、１１及び第１の固定直径回転部材１４の間に配置され、ワイヤー１７が巻き回され、ワイヤー１７の張力によって移動される第１のテンションローラー１２１と、メインローラー１１、１１及び第１のテンションローラー１２１の間に配置される第１のアイドラローラー１２２と、第１の固定直径回転部材１４及び第１のテンションローラー１２１の間に配置される第２のアイドラローラー１２３とを有する。第１のアイドラローラー１２２と第２のアイドラローラー１２３は、回転可能に設けられ、ワイヤー１７の巻き取りが偏らないように送り方向を変えてワイヤー１７のメインローラー１１、１１における巻き取り位置を変更するために用いられる。
【００２２】
第１の固定直径回転部材１４は、その使用につれて直径（ワイヤーの巻回位置による）が変わるメインローラー１１のような直径の変化が起こらない固定直径回転部材であり、ワイヤー１７を巻き取るワイヤーリール部材として回転可能に設けられている。本例では、第１の固定直径回転部材１４は、自身の軸心に沿う第１の軸方向Ｒ１に沿った小径部１４１と、小径部１４１と同軸に連結され小径部１４１より大径な大径部１４２とを有する。小径部１４１と大径部１４２とは、第１の軸方向Ｒ１を中心として同期的に回転される。第１の固定直径回転部材１４は、この例では、大径部１４２に小径部１４１の一部が入り込むように配置されているが、一体状に設けられてもよい。
【００２３】
第２のテンションローラーセット１３は、ワイヤー１７に所定の張りを付与して走行するように、第１のテンションローラーセット１２と同様に、メインローラー１１、１１及び第２の固定直径回転部材１５の間に配置され、ワイヤー１７が巻き回され、ワイヤー１７の張力によって移動される第２のテンションローラー１３１と、メインローラー１１、１１及び第２のテンションローラー１３１の間に配置される第３のアイドラローラー１３２と、第２の固定直径回転部材１５及び第２のテンションローラー１３１の間に配置される第４のアイドラローラー１３３とを有する。第３のアイドラローラー１３２と第４のアイドラローラー１３３は、従動ローラーであり、ワイヤー１７の送り方向を変更するために用いられる。
【００２４】
第２の固定直径回転部材１５は、第１の固定直径回転部材１４と同様に、使用中ワイヤー１７の巻回位置により直径の変化が起きるメインローラー１１と違って、そのような直径の変化が起きない固定直径回転部材であり、ワイヤー１７を巻き取るワイヤーリール部材として回転可能に設けられている。本例では、第２の固定直径回転部材１５は、自身の軸心に沿う第２の軸方向Ｒ２に沿った小径部１５１と、該小径部１５１と同軸に連結され該小径部１５１より大径な大径部１５２とを有する。小径部１５１と大径部１５２とは、第２の軸方向Ｒ２を中心として同期的に回転される。大径部１５２に小径部１５１の一部が入り込むように配置されているが、一体状に設けられてもよい。
【００２５】
張力調整装置１６、１６は、図５に示されたように、対応する第１のテンションローラー１２１及び第２のテンションローラー１３１の位置を変えてワイヤー１７の張力を調節する。この例では、張力調整装置１６、１６は、一直線に移動する、即ち第１のテンションローラー１２１と第２のテンションローラー１３１がそれぞれ自身の軸心と直交する横方向に平行な仮想直線Ｌ１、Ｌ２に沿って移動することによってワイヤー１７の張力を調節する構成であるが、従来から用いられた振り子の揺動運動を行う構成であってもよい。なお、ワイヤー１７の張力調節のために第１のテンションローラー１２１と第２のテンションローラー１３１の位置を変更する構成であればよく、上記の例に制限されない。
【００２６】
上記のように構成されたローラーシステム１によって本実施例に係るメインローラーの直径検出方法を実行する。図６は、ローラーシステムにおけるメインローラーの直径を検出する直径検出方法のフローチャートを示す。図４、図５に示されたローラーシステムに適用される本実施例に係るメインローラーの直径検出方法のフローチャートについて、図６を参照しながら説明する。
【００２７】
まず、ローラーシステム１を用意する。
【００２８】
ステップＳ１０では、メインローラー１１についてメインローラー１１の真の直径値Ｒｒに基づいて想定される想定直径ＲＳを入力する。予め用意されたローラーシステム１におけるメインローラー１１やワイヤー１７に関わる予め定められた値を、ローラーシステム１に用いられるワイヤー走行制御プログラムに入力する。予め定められた値とは、例えばワイヤー１７が最終的に安定して走行するターゲット速度ＶＴと、ワイヤー１７が巻回されたメインローラー１１の想定直径ＲＳなどである。なお、メインローラー１１の真の直径値Ｒｒとワイヤー１７のターゲット速度ＶＴとは、メインローラー１１の真の直径値に基づいて想定される値である。そして、メインローラー１１の想定直径ＲＳとワイヤー１７のターゲット速度ＶＴとに基づいてメインローラー１１のローラーシステム１における回転速度ωを算出する。そして、ローラーシステム１を稼働させ、ワイヤー１７をローラーシステム１に走行させる。
【００２９】
ステップＳ２０では、第１のテンションローラー１２１が予め定められた元位置からシフト移動されたかどうかを検出する。ローラーシステム１にワイヤー１７が走行すると、ワイヤー１７が例えば図５の→で表す方向に沿って一方向で第２の固定直径回転部材１５から繰出され、メインローラー１１、１１を経て第１の固定直径回転部材１４に巻き取られる。また、ワイヤー１７は重ね巻きによって第１の固定直径回転部材１４の小径部１４１に巻き回される。
【００３０】
第１のテンションローラー１２１が予め定められた元位置からシフト移動されたと検出された場合（ステップＳ２０、はい）、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、第１のテンションローラー１２１のシフト量とシフト方向に従って第１の固定直径回転部材１４の小径部１４１の直径を補正した後、ステップＳ２２に戻る。なお、第１の固定直径回転部材１４の小径部１４１の直径の補正とは、ワイヤー走行制御プログラムにおいて小径部１４１の直径パラメータを補正することである。
【００３１】
第１のテンションローラー１２１が予め定められた元位置からシフト移動されていないと検出された場合（ステップＳ２０、いいえ）、ステップＳ２３に進む。第１のテンションローラー１２１が予め定められた元位置からシフト移動されていないということは、ワイヤー１７がメインローラー１１、１１から離れた量が、ワイヤー１７の第１の固定直径回転部材１４に巻き取られた量と同じであることを意味する。そして、ワイヤー１７が第１の固定直径回転部材１４の小径部１４１から大径部１４２に移され、また、重ね巻きせずに１巻きの形で大径部１４２に移され、次のステップに移行される。
【００３２】
なお、第１の固定直径回転部材１４の回転が速すぎるために第１のテンションローラー１２１が図５の左側に移動された時には、第１の固定直径回転部材１４の小径部１４１の直径値を小さく補正することによって第１の固定直径回転部材１４の回転速度を下げる。その一方、第１の固定直径回転部材１４の回転が遅すぎるために第１のテンションローラー１２１が図５の右側に移動された時には、第１の固定直径回転部材１４の小径部１４１の直径値を大きく補正することによって第１の固定直径回転部材１４の回転速度を上げる。なお、小径部１４１の直径値を大きく又は小さく補正するとは、ワイヤー走行制御プログラムにおける小径部１４１の直径パラメータを上げたり下げたりするということである。
【００３３】
ステップＳ３０では、第１の固定直径回転部材１４の回転速度を検出する。具体的には、ローラーシステム１が所定の時間だけ作動されてローラーシステム１が安定状態になり、ワイヤー１７が安定した速度で走行している時に、第１の固定直径回転部材１４の大径部１４２の回転速度を検出する。第１の固定直径回転部材１４の大径部１４２の回転速度が検出されることによって、ローラーシステム１におけるワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲが得られる。
【００３４】
ワイヤー１７は、重ねることなく第１の固定直径回転部材１４の大径部１４２に一回りだけ巻き取られているので、第１の固定直径回転部材１４の大径部１４２の直径値を一定の値としてみなすことができる。この例では、モータ１８（図３参照）を用いて第１の固定直径回転部材１４が回転作動されるので、モータ１８の回転速度によって第１の固定直径回転部材１４の回転速度を得ることができる。なお、この例に用いられるモータ１８とは、サーボモータである。
【００３５】
第１の固定直径回転部材１４の大径部１４２の真の回転速度は、測定手段に制限されず、従来から用いられる速度検出装置例えばタコメータ(Tachometer)等を用いて測定することができる。
【００３６】
ステップＳ４０では、次の関係式を用いて、ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴとワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲとが同じであるかどうかを検出する。具体的には、ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴとワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲとの比率が１であるかどうかを検出し、つまり、ワイヤー１７が巻回されたメインローラー１１の想定直径ＲＳとメインローラー１１の真の直径値Ｒｒとの比率が１であるかどうかを検出する。
【００３７】
【数１】
2019075549.tif 000003
ＶＴ／ＶＲ＜１の場合、メインローラー１１の想定直径ＲＳを上げる。
【００３８】
ＶＴ／ＶＲ＞１の場合、メインローラー１１の想定直径ＲＳを下げる。
【００３９】
ここで、ＶＴ／ＶＲ＝１の場合、ワイヤー１７が巻回されたメインローラー１１の想定直径ＲＳがメインローラー１１の真の直径値Ｒｒと一致する判定される。
【００４０】
上記関係式について、以下のようにより詳細に説明する。
【００４１】
【数２】
2019075549.tif 000004
【００４２】
【数３】
2019075549.tif 000005
但し、ＶＴはワイヤー１７のターゲット速度を示し、ＶＲはワイヤー１７の真の走行速度値を示し、ＲＳは入力値としてワイヤー１７が巻回されたメインローラー１１の想定直径を示し、Ｒｒはメインローラー１１の真の直径値とを示す。
【００４３】
式（１）、（２）より、
【００４４】
【数４】
2019075549.tif 000006
が得られ、そして、
【００４５】
【数５】
2019075549.tif 000007
と導出される。
【００４６】
ここで、ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴが、ワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲと同じであると、
【００４７】
【数６】
2019075549.tif 000008
であるので、
【００４８】
【数７】
2019075549.tif 000009
と導出される。上記関係式から、ＶＴ／ＶＲ＜１であると、ＲＳ＜Ｒｒとなる。Ｒｒは一定値であることから、Ｒｒに近づくためにＲＳを上げる必要がある。その一方、ＶＴ／ＶＲ＞１であると、ＲＳ＞Ｒｒとなる。Ｒｒは一定の数値であることから、Ｒｒに近づくためにＲＳを下げる必要がある。
【００４９】
次に、メインローラー１１の想定直径ＲＳの調整作業を下記のように例を挙げて説明する。メインローラー１１の回転速度ω、ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴ、ワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲ、入力値としてワイヤー１７が巻回されたメインローラー１１の想定直径ＲＳ、メインローラー１１の真の直径値Ｒｒについてはそれぞれ具体的な数値を挙げて表に示されている。
【００５０】
この実施例において、ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴを９０ｍ／ｍｉｎとする。
【００５１】
【表１】
2019075549.tif 000010
【００５２】
ローラーシステム１に用いられるワイヤー走行制御プログラムを用いる際、ステップＳ１０〜Ｓ４０を繰り返して行う。このように、ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴとワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲとの差の±及び数値によってメインローラー１１の想定直径ＲＳの補正量を算出する。この算出補正値によってメインローラー１１の想定直径ＲＳを微調整する。微調整された想定直径ＲＳを再び入力する。これにより、メインローラー１１の真の直径値Ｒｒになるように補正することができる。また、ステップＳ１０〜Ｓ４０の結果に基づいて、メインローラー１１の想定直径ＲＳの調整を手動で行うこともできるが、自動化によって実行されてもよい。
【００５３】
そして、表１に示された調整の回数及び度合いは、場合によっては変更することができ、上記に制限されない。また、始めに測定により得られたワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲ＝６０ｍ／ｍｉｎをワイヤー１７のターゲット速度ＶＴ９０ｍ／ｍｉｎと比較することにより、メインローラー１１の想定直径ＲＳの調整量を算出することができる。即ち、ＲＳの調整量≒(90-60)/286.48/π/103=33.3(mm)と得られる。一回の調整により補正することもできるが、ワイヤー１７の張りの調節容認範囲を考慮すると、Ｒｒに近づくためにＲＳを少しずつ調整することが好ましい。
【００５４】
なお、メインローラー１１の想定直径ＲＳが補正により真の直径値Ｒｒになり、且つワイヤー１７が第１の固定直径回転部材１４の大径部１４２に重なることなく一回りだけ巻き取られた時、選択的にステップＳ１０〜Ｓ４０を実行しなくてもよいことを留意されたい。また、ローラーシステム１は、この例ではメインローラー、テンションローラー、固定直径回転部材をそれぞれ一対有して構成されているが、場合によっては、それぞれ１つだけを有してもよい。
（第２の実施例）
図７は、本発明において用いられるローラーシステムの他例の組立正面図である。図８は、図７のローラーシステムに適用される、メインローラーの直径を検出する方法の第２の実施例を示すフローチャートである。
【００５５】
本実施例において適用されるローラーシステム１Ａは、回転可能に設けられた２つのメインローラー１１、１１や、２つのメインローラー１１、１１のワイヤー１７の走行経路（→）での下流側、上流側に配置された第１のテンションローラーセット１２Ａと第２のテンションローラーセット１３Ａ、第１のテンションローラーセット１２Ａの下流側に配置された第１のワイヤーリール１４Ａ、第２のテンションローラーセット１３Ａの上流側に配置された第２のワイヤーリール１５Ａ等を備えている。
【００５６】
第１のワイヤーリール１４Ａと第２のワイヤーリール１５Ａはその中の一方がワイヤー１７を繰出し、他方がワイヤー１７を巻き取るように用いられる。
【００５７】
第１のテンションローラーセット１２Ａは、ワイヤー１７が掛けられるようにメインローラー１１と第１のワイヤーリール１４Ａとの間に配置され、図７に示されているように、掛けられたワイヤー１７の張力により動かされる第１のテンションローラー１２１Ａ、メインローラー１１と第１のテンションローラー１２１Ａとの間に設けられた第１のアイドラローラー１２２Ａ、第１のテンションローラー１２１Ａと第１のワイヤーリール１４Ａとの間に設けられた一定の直径を有する第１の固定直径回転部材１２３Ａとを含む。第１の固定直径回転部材１２３Ａは、第１のアイドラローラー１２２Ａと同じく回転可能にワイヤー１７の送り方向を変更可能に設けられる部材であり、この例では、使用につれてワイヤー１７の巻回位置が変わることにより直径の変化が起こるメインローラー１１と違ってそれぞれの直径がそのような変化が起こらない部材として用いられる。
【００５８】
第２のテンションローラーセット１３Ａは、ワイヤー１７が掛けられるようにメインローラー１１と第２のワイヤーリール１５Ａとの間に配置され、図７に示されているように、掛けられたワイヤー１７の張力により動かされる第２のテンションローラー１３１Ａ、メインローラー１１と第２のテンションローラー１３１Ａとの間に設けられた第３のアイドラローラー１３２Ａ、第２のテンションローラー１３１Ａと第２のワイヤーリール１５Ａとの間に設けられた一定の直径を有する第２の固定直径回転部材１３３Ａとを含む。第２の固定直径回転部材１３３Ａは第３のアイドラローラー１３２Ａと同じくワイヤー１７の送り方向を変更可能に設けられている。第１の固定直径回転部材１２３Ａと第２の固定直径回転部材１３３Ａとは、ワイヤー１７の巻回位置によりその直径の変化が起こるメインローラー１１と違ってそのような変化が起こらない固定直径回転部材である。
【００５９】
このローラーシステム１Ａはさらに、第１のテンションローラーセット１２Ａ及び第２のテンションローラーセット１３Ａに掛け回されたワイヤー１７の張力を調整するように第１のテンションローラーセット１２Ａ及び第２のテンションローラーセット１３と連結された張力調整装置１６を備えている。張力調整装置１６は対応する第１のテンションローラー１２１Ａと第２のテンションローラー１３１Ａの位置を変更することでワイヤー１７の張力を調節するようになっている。
【００６０】
次に上記のように構成されたローラーシステムに適用される第２の実施例のメインローラーの直径検出方法について図８を参照しながら説明する。
【００６１】
ステップＳ１０Ａでは、第１の実施例方法と同様に、ワイヤー走行制御プログラムにワイヤー１７に関わるターゲット速度ＶＴとメインローラー１１の想定直径ＲＳを入力して設定する。
【００６２】
ステップＳ２２Ａでは、ワイヤー１７を走行させる。
【００６３】
ステップＳ２０Ａでは、第１のテンションローラー１２１Ａが予め定められた元位置からシフト移動されたかどうかを検出する。ローラーシステム１Ａにワイヤー１７が走行する（ステップＳ２２Ａ）と、ワイヤー１７が例えば図７の→で表す方向に沿って一方向で第２のワイヤーリール１５Ａから繰出され、メインローラー１１、１１を経て第１のワイヤーリール１４Ａへ移動され、重ね巻きの形で第１のワイヤーリール１４Ａに巻き取られる。
【００６４】
第１のテンションローラー１２１Ａが予め定められた元位置からシフト移動されたと検出された場合（ステップＳ２０Ａ、はい）、第１のテンションローラー１２１Ａのシフト量とシフト方向に従って第１のワイヤーリール１４Ａの直径を補正した後（ステップＳ２１Ａ）、ワイヤー１７を走行させる（ステップＳ２２Ａ）。なお、第１のワイヤーリール１４Ａの直径の補正とは、ワイヤー走行制御プログラムにおいて第１のワイヤーリール１４Ａの直径パラメータを補正することである。
【００６５】
一方、第１のテンションローラー１２１Ａが予め定められた元位置からシフト移動されていないと検出された場合（ステップＳ２０、いいえ）、ステップＳ２３に進む。ここでは、第１のテンションローラー１２１Ａが予め定められた元位置からシフト移動されていないということは、ワイヤー１７がメインローラー１１、１１から離れた量がワイヤー１７の第１のワイヤーリール１４Ａに巻き取られた量と同じということを意味する。
【００６６】
そして、第１のワイヤーリール１４Ａの回転が速すぎるために第１のテンションローラー１２１Ａが図７の左側に移動された時には、第１のワイヤーリール１４Ａの直径値を小さく補正することによって第１のワイヤーリール１４Ａの回転速度を下げる。その一方、第１のワイヤーリール１４Ａの回転が遅すぎるために第１のテンションローラー１２１Ａが図７の右側に移動された時には、第１のワイヤーリール１４Ａの直径値を大きく補正することによって第１のワイヤーリール１４Ａの回転速度を上げる。なお、第１のワイヤーリール１４Ａの直径値を大きく又は小さく補正するとは、ワイヤー走行制御プログラムにおける第１のワイヤーリール１４Ａの直径パラメータを上げたり下げたりするということである。
【００６７】
ステップＳ３０Ａでは、第１の固定直径回転部材１２３Ａの回転速度を検出する。具体的には、ローラーシステム１Ａが所定の時間だけ作動されてローラーシステム１Ａが安定状態になり、ワイヤー１７が安定した速度で走行している時に、第１の固定直径回転部材１２３Ａの回転速度を検出する。その直径が一定である第１の固定直径回転部材１２３Ａの回転速度が検出されることによって、ローラーシステム１Ａにおけるワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲが得られる。
【００６８】
本実施例では、タコメータ１９を用いて第１の固定直径回転部材１２３Ａの回転速度を測定するが、他例としては第１のアイドラローラー１２２Ａも使用につれて直径の変化がない部材であるのでこれを固定直径回転部材としてもよい。
【００６９】
ステップＳ４０Ａでは、次の関係式を用いて、ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴとワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲとの比率が、ワイヤー１７が巻回されたメインローラー１１の想定直径ＲＳとメインローラー１１の真の直径値Ｒｒとの比率と同じであるかどうかを判定する。
【００７０】
【数８】
2019075549.tif 000011
ＶＴ／ＶＲ＜１の場合、メインローラー１１の想定直径ＲＳを上げる。
【００７１】
ＶＴ／ＶＲ＞１の場合、メインローラー１１の想定直径ＲＳを下げる。
【００７２】
ここで、ＶＴ／ＶＲ＝１の場合、ワイヤー１７が巻回されたメインローラー１１の想定直径ＲＳがメインローラー１１の真の直径値Ｒｒと一致すると判定される。
【００７３】
なお、第１の実施例と第２の実施例ではそれぞれの一定直径を有する固定直径回転部材を測定対象としているが、第１の実施例ではワイヤーリール部材としての第１の固定直径回転部材１４の大径部１４２を測定対象としているのに対して、第２の実施例では従動ローラーであるアイドラローラーとしての第１の固定直径回転部材１２３Ａを測定対象としている。
【００７４】
第２の実施例では、第１のワイヤーリール１４Ａとしては、大径部と小径部とを有する第１のワイヤーリール１４と違ってその全体の直径が同一のものを用いているが、他の例では、大径部と小径部とが形成された固定直径回転部材を用いてもよい。第１のワイヤーリール１４Ａは一定の直径を有するものであり、第１のワイヤーリール１４Ａにワイヤー１７が重ね合って巻回されるとその直径が変わるが、所定の時間毎にステップＳ２０Ａを実施すれば、ワイヤー１７の線径から第１のワイヤーリール１４Ａの外径が変わっても簡単に検出できる。
（第３の実施例）
図９は、本発明に係るローラーシステムの第３の実施例を概略的に示す図である。第３の実施例に係るローラーシステム２は、第１のワイヤーリール１４Ａを図９において左右移動（図９、Ｘ方向）させることによってワイヤー１７の張力を調整するようになっている。これは、ワイヤー１７の張力は、第１のワイヤーリール１４Ａ及びメインローラー１１間の距離による故である（第１の実施例では第１のテンションローラーセット１２、第２の実施例では第１のテンションローラーセット１２Ａについても同様）。これによって、本例では、第２の実施例における第１のテンションローラーセット１２Ａと第２のテンションローラーセット１３Ａとを省略した構成をしている。
【００７５】
上記のように構成された第３の実施例でも、上記の実施例と同様に、１つの固定直径回転部材を選定して検出された直径値からメインローラーの直径を得ることができる。
【００７６】
以上の説明により、本発明では、ワイヤー１７をローラーシステムに走行させている際、ワイヤー１７の巻回位置の変化が起こらない固定直径回転部材１４、１２３Ａを、例えば、ワイヤーリール、アイドラローラーとして選定して用い、例えばタコメータ１９を用いてその回転速度を検出することによって、ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴとワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲとが同じであるかを検出することができる。ワイヤー１７のターゲット速度ＶＴとワイヤー１７の真の走行速度値ＶＲとが同じであるかを判定することによって、入力されたメインローラー１１の想定直径ＲＳがメインローラー１１の真の直径値Ｒｒと一致するかどうかを確認することができる。メインローラー１１の真の直径値Ｒｒを把握することができることによって、テンションローラーのシフト移動頻度を大幅に低減することができ、ワイヤー走行の高速化を図ることができる。なお、従来より、高速走行のローラーシステムにおいては、ワイヤーを２５ｍ／ｓ以上、又は３０ｍ／ｓ以上、更には３５ｍ／ｓ以上の速度で走行させる。また、メインローラー１１の真の直径値Ｒｒを確認することができるので、切断作業の際、ワイヤー１７の状態や半導体インゴット切断の状況を確実に把握することができる。したがって、本発明に係るローラーシステム及びメインローラーの直径検出方法によれば、半導体インゴットの高速切断作業における切断不良が低減されることができ、製造コストの低減やウエハの品質を高く図ることが可能である。
【００７７】
以上、本発明の実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者には理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明に係るローラーシステム及びメインローラーの直径検出方法は、半導体インゴットをウエハ状に切断するワイヤーソーの高速化に有用である。
【符号の説明】
【００７９】
１、１Ａ    ローラーシステム
１０    マシンフレーム
１１    メインローラー
１２、１２Ａ    第１のテンションローラーセット
１２１    第１のテンションローラー
１２２    第１のアイドラローラー
１２３    第２のアイドラローラー
１３、１３Ａ    第２のテンションローラーセット
１３１    第２のテンションローラー
１３２    第３のアイドラローラー
１３２Ａ    第１の固定直径回転部材（アイドラローラー）
１３３    第４のアイドラローラー
１３３Ａ    第２の固定直径回転部材（アイドラローラー）
１４    第１の固定直径回転部材(ワイヤーリール)
１４Ａ    第１のワイヤーリール
１４１    小径部
１４２    大径部
１５    第２の固定直径回転部材(ワイヤーリール)
１５Ａ    第２のワイヤーリール
１５１    小径部
１５２    大径部
１６    張力調整装置
１７    ワイヤー
１８    モータ
１９    タコメータ
Ｌ１、Ｌ２    仮想直線
【図１】
2019075549.tif 000012
【図２】
2019075549.tif 000013
【図３】
2019075549.tif 000014
【図４】
2019075549.tif 000015
【図５】
2019075549.tif 000016
【図６】
2019075549.tif 000017
【図７】
2019075549.tif 000018
【図８】
2019075549.tif 000019
【図９】
2019075549.tif 000020