(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイヤソー用のワイヤ監視システム、ワイヤソー、およびワイヤソーのワイヤを監視する方法を提供する。【解決手段】ワイヤソー１００用のワイヤ監視システム１０は、センサ装置５０と、第１のワイヤを、第１のワイヤの第１の位置から第１のワイヤの第２の位置へ移動させる第１のワイヤ位置決めシステム２１と、センサ装置５０を用いて第１のワイヤの物理特性を測定するために第１のワイヤを第２の位置に保持するように構成された第１のワイヤ保持アレンジメント４１とを含む。【選択図】図１
2015003383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）であって、
センサ装置（５０）と、
第１のワイヤ（３１）を、前記第１のワイヤ（３１）の第１の位置から前記第１のワイヤ（３１）の第２の位置へ移動させる第１のワイヤ位置決めシステム（２１）と、
前記センサ装置（５０）を用いて前記第１のワイヤ（３１）の物理特性を測定するために前記第１のワイヤ（３１）を前記第２の位置に保持するように構成された第１のワイヤ保持アレンジメント（４１）と
を備えるワイヤ監視システム（１０）。
【請求項２】
前記第１のワイヤ位置決めシステム（２１）が、２つの第１のワイヤガイドプーリ（２２、２３）であって、前記第１のワイヤ（３１）の前記第１の位置において前記第１のワイヤ（３１）を前記２つのワイヤガイドプーリ（２２、２３）間で案内するワイヤガイドプーリ（２２、２３）と、
前記２つの第１のワイヤガイドプーリ（２２、２３）間に配置された少なくとも１つの第１の可動位置決めプーリ（２４）と
を備え、
前記少なくとも１つの第１の可動位置決めプーリ（２４）が、前記第１のワイヤ（３１）を、前記第１のワイヤ（３１）の前記第１の位置から前記第１のワイヤ（３１）の前記第２の位置へ運ぶように適合された、
請求項１に記載のワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）。
【請求項３】
第２のワイヤ（３２）を、前記第２のワイヤ（３２）の第１の位置から前記第２のワイヤ（３２）の第２の位置へ移動させる第２のワイヤ位置決めシステム（２５）
をさらに備え、
前記第１のワイヤ保持アレンジメント（４１）が、前記第２のワイヤ（３２）が前記第２のワイヤ（３２）の前記第２の位置にあるときに前記第２のワイヤ（３２）の物理特性を測定するために前記第２のワイヤ（３２）を前記第２の位置に保持するように構成されている、
請求項１または２に記載のワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）。
【請求項４】
第２のワイヤ（３２）を、前記第２のワイヤ（３２）の第１の位置から前記第２のワイヤ（３２）の第２の位置へ移動させる第２のワイヤ位置決めシステム（２５）と、
前記第２のワイヤ（３２）が前記第２のワイヤ（３２）の前記第２の位置にあるときに前記第２のワイヤ（３２）の物理特性を測定するために前記第２のワイヤ（３２）を前記第２の位置に保持するように構成された第２のワイヤ保持アレンジメント（４２）と
をさらに備える、請求項１または２に記載のワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）。
【請求項５】
前記第１のワイヤが前記第１のワイヤの前記第２の位置にあり、前記第２のワイヤが前記第２のワイヤの前記第２の位置にあるときに前記第１のワイヤ（３１）と前記第２のワイヤ（３２）が交差するように、前記第２のワイヤ保持アレンジメント（４２）および前記第１のワイヤ保持アレンジメント（４１）が配置されている、請求項４に記載のワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）。
【請求項６】
前記第２のワイヤ位置決めシステム（２５）が、２つの第２のワイヤガイドプーリ（２６、２７）であって、前記第２のワイヤの前記第１の位置において前記第２のワイヤ（３２）を前記２つの第２のワイヤガイドプーリ（２６、２７）間で案内するワイヤガイドプーリ（２６、２７）と、前記２つの第２のワイヤガイドプーリ（２６、２７）間に配置された少なくとも１つの第２の可動位置決めプーリ（２８）とを備え、前記少なくとも１つの第２の可動位置決めプーリ（２８）が、前記第２のワイヤ（３２）を、前記第２のワイヤ（３２）の前記第１の位置から前記第２のワイヤ（３２）の前記第２の位置へ運ぶように適合されている、請求項３ないし５のいずれか一項に記載のワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）。
【請求項７】
前記センサ装置（５０）が放射源（５１）および光学センサ（５２）を備える、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）。
【請求項８】
前記放射源（５１）が前記光学センサ（５２）と向かい合わせに配置されている、請求項７に記載のワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）。
【請求項９】
前記第１のワイヤ保持アレンジメント（４１）が、前記センサ装置（５０）を用いて前記第１のワイヤ（３１）の物理特性を測定するために前記第１のワイヤ（３１）を前記第２の位置に保持する第１の保持要素（４３）および第２の保持要素（４４）を備える、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）。
【請求項１０】
前記第２のワイヤ保持アレンジメント（４２）が、前記第２のワイヤ（３２）を保持する第３の保持要素（４５）および第４の保持要素（４６）を備える、請求項４ないし９のいずれか一項に記載のワイヤソー用のワイヤ監視システム（１０）。
【請求項１１】
少なくとも２つワイヤガイドシリンダと、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のワイヤ監視システム（１０）とを備えるワイヤソー（１００）。
【請求項１２】
少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視する方法であって、
少なくとも１本のワイヤを第１の位置から第２の位置へ移動させること（５０１）、
前記少なくとも１本のワイヤの前記第２の位置を保持すること（５０２）、および
前記第２の位置において、前記少なくとも１本のワイヤの少なくとも１つの物理特性を測定すること（５０３）
を含む方法。
【請求項１３】
少なくとも１本のワイヤを移動させること（５０１）が、
第１のワイヤ位置決めシステム（２１）の位置決めプーリ（２４）を移動させることによって、第１のワイヤ（３１）を、前記第１のワイヤの第１の位置から前記第１のワイヤの第２の位置へ運ぶことにより、前記第１のワイヤ（３１）を移動させること
を含む、請求項１２に記載の少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視する方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１本のワイヤの前記第２の位置を保持すること（５０２）が、第１のワイヤ（３１）を、前記第１のワイヤ（３１）の前記第２の位置に保持することを含む、請求項１２または１３に記載の少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視する方法。
【請求項１５】
少なくとも１本のワイヤを移動させること（５０１）が、
第２のワイヤ位置決めシステム（２５）の位置決めプーリ（２８）を移動させることによって、第２のワイヤ（３２）を、前記第２のワイヤの第１の位置から前記第２のワイヤの第２の位置へ運ぶことにより、前記第２のワイヤ（３２）を移動させること
をさらに含み、
前記少なくとも１本のワイヤの前記第２の位置を保持すること（５０２）が、前記第１のワイヤ（３１）と第２のワイヤ（３２）がワイヤ交点を形成するように、前記第２のワイヤ（３２）を、前記第２のワイヤ（３２）の前記第２の位置に保持することをさらに含み、前記少なくとも１本のワイヤの物理特性を測定すること（５０３）が、前記ワイヤ交点で、前記第１のワイヤ（３１）および前記第２のワイヤ（３２）の物理特性を測定することを含む、
請求項１４に記載の少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、ワイヤソー（ｗｉｒｅ  ｓａｗ）用のワイヤ監視システム、ワイヤソー、およびワイヤソーのワイヤを監視する方法に関する。本開示に基づくワイヤ監視システムにより既存のワイヤソーを改良することができる。より具体的には、本開示は、ワイヤの物理特性を測定するワイヤ監視システムに関する。本開示は特にマルチワイヤソー（ｍｕｌｔｉ−ｗｉｒｅ  ｓａｗ）に関する。本開示のワイヤソーは特に、シリコンブロック、石英ブロックなどの硬い材料の切削またはのこ引き（ｓａｗｉｎｇ）に適合されている。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤソーは、シリコンなどの硬い材料片からブロックもしくは塊（ｂｒｉｃｋ）を薄いスライス、例えば半導体ウエハへと切削するのに使用されている。このような装置では、スプール（ｓｐｏｏｌ）からワイヤが供給され、このワイヤは、ワイヤガイドシリンダによって案内され、ぴんと張られる。のこ引きに使用するワイヤには研磨材が付けられている場合がある。１つの選択肢として、この研磨材をスラリとして供給することができる。研磨材は、切削する材料にワイヤが触れる直前に供給することができる。それにより、研磨材は、材料を切削するワイヤによって切削位置へ運ばれる。他の選択肢として、例えばダイヤモンドワイヤの場合のように、コーティングを有するワイヤの表面に研磨材を貼り付けることもできる。例えば、コーティングを有する金属ワイヤの表面にダイヤモンド粒子を貼り付けることができ、このとき、ダイヤモンド粒子はワイヤのコーティング内に埋め込まれる。それにより、研磨材はワイヤにしっかりと結合する。
【０００３】
ワイヤは、ワイヤガイドによって案内され、かつ／またはワイヤガイドによってぴんと張られる。それらのワイヤガイドは全体が合成樹脂の層で覆われており、ワイヤガイドには、正確な形状寸法およびサイズを有する溝が刻まれている。それらのワイヤガイドにワイヤが巻き付けられ、ワイヤはウエブ（ｗｅｂ）またはワイヤウエブを形成する。のこ引きプロセスの間、ワイヤは、かなりの速度で移動する。通常は、支持梁または支持ホルダに接続されたのこ引きする材料片、例えばインゴット（ｉｎｇｏｔ）をウエブに向かって押し出す。のこ引き時には、のこ引きする材料片を移動させてワイヤウエブに通す。この移動の速度が、切削速度および／または所与の時間の間にのこ引きすることができる有効切削面積を決定する。
【０００４】
切削の厚さを薄くし、それによって無駄になる材料を減らすため、概して、より細いワイヤを使用する傾向がある。ダイヤモンドワイヤを使用することも望まれている。このより細いワイヤおよびダイヤモンドワイヤは一般に損傷をより受けやすく、高歪み下で、これらのワイヤはより簡単に破断することがある。さらに、ワイヤソーのスループットを向上させるために、切削速度を高めることが望まれている。ウエブに通すために材料片を移動させる最高速度および所与の時間内の最大有効切削面積は、ワイヤ速度、のこ引きする材料の送り速度、のこ引きする材料の硬さ、障害発生の影響、所望の精度などを含むいくつかの因子によって制限される。一般に、速度が増大するとワイヤの歪みも増大する。したがって、のこ引き速度が大きいほど、ワイヤの損傷、過度の摩耗、不良または破断を防ぐという前述の課題はよりいっそう重要になる。
【０００５】
のこ引きの質の変化、のこ引き幅の変動、ワイヤの振動、または場合によりワイヤの破断を防ぎまたは低減させるような方法でワイヤソーを動作させることが重要である。最悪のケースでは、破断が生じた場合に、望んでいない結果が生じる可能性がある。ワイヤの切れた側の端が、制御できない形で機械内をさまざまに移動することがあり、それによってワイヤガイドシステムまたは機械の他の部分が傷つく可能性がある。さらに、ワイヤが破断し、移動し続けた場合、のこ引きする物体からワイヤが引き離される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のことを考慮して、本開示は、当技術分野の問題のうちの少なくとも一部を解決するワイヤソーを提供する。この目的は、独立請求項に記載されたワイヤソー用のワイヤ監視システム、ワイヤソー、および少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視する方法によって、少なくともある程度まで達成される。本開示のその他の態様、利点および特徴は、従属請求項、本開示の説明および添付図面から明白である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上のことを考慮して、ワイヤソー用のワイヤ監視システムが提供される。このワイヤ監視システムは、センサ装置と、第１のワイヤを、第１のワイヤの第１の位置から第１のワイヤの第２の位置へ移動させる第１のワイヤ位置決めシステムと、センサ装置を用いて第１のワイヤの物理特性を測定するために第１のワイヤを第２の位置に保持するように構成された第１のワイヤ保持アレンジメントとを含む。
【０００８】
本開示の一態様によれば、本明細書に記載されたワイヤ監視システムを組み込むことによって既存のワイヤソーを改良することができる。ワイヤソーを改良する方法であって、本明細書に記載されたワイヤ監視システムをワイヤソーに提供することを含む方法が開示される。
【０００９】
本開示の他の態様によれば、少なくとも２本のワイヤガイドシリンダと、本明細書に記載されたワイヤ監視システムとを含むワイヤソーが提供される。
【００１０】
本開示の他の態様によれば、少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視する方法であって、少なくとも１本のワイヤを第１の位置から第２の位置へ移動させること、この少なくとも１本のワイヤの第２の位置を保持すること、および第２の位置において、この少なくとも１本のワイヤの物理特性を測定することを含む方法が提供される。
【００１１】
本開示はさらに、開示された方法を実行する装置であって、記載されたそれぞれの方法ステップを実行する装置部分を含む装置を対象とする。それらの方法ステップは、ハードウェア構成要素によって、適当なソフトウェアによりプログラムされたコンピュータによって、これらの２つの任意の組合せによって、または任意の他の方式で実行することができる。本開示はさらに、記載された装置がそれによって動作する方法も対象とする。それらの方法は、装置のあらゆる機能を実行する方法ステップを含む。
【００１２】
本開示のその他の態様、利点および特徴は、従属請求項、本開示の説明および添付図面から明白である。
【００１３】
上に挙げた本開示の諸特徴を詳細に理解することができるように、実施形態を参照することによって、上に概要を示した開示をより具体的に説明する。添付図面は本開示の実施形態に関するものであり、以下に添付図面の説明を記す。図面には典型的な実施形態が示されており、以下では、それらの実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本明細書に記載された実施形態に基づくワイヤ監視システムを含むワイヤソーの略側面図である。
【図２】第１のワイヤが第１の位置にある、本明細書に記載された実施形態に基づくワイヤ監視システムの略側面図である。
【図３】第１のワイヤが第２の位置にある、図２に基づくワイヤ監視システムの略側面図である。
【図４】第１のワイヤが第１の位置にあり、第２のワイヤが第１の位置にある、本明細書に記載された実施形態に基づくワイヤ監視システムの略側面図である。
【図５】第１のワイヤが第２の位置にあり、第２のワイヤが第２の位置にある、図４に基づくワイヤ監視システムの略側面図である。
【図６】第１のワイヤの第２の位置にある第１のワイヤが第１の保持配置によって保持されており、第２のワイヤの第２の位置にある第２のワイヤが第２の保持配置によって保持されている、本明細書に記載された実施形態に基づくワイヤ監視システムの略側面図である。
【図７】少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視する本明細書に記載された実施形態に基づく方法の例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、さまざまな実施形態を詳細に参照する。各図には、それらの実施形態の１つまたは複数の例が示されている。それぞれの例は、説明として示すものであり、限定することを意図したものではない。例えば、１つの実施形態の部分として図示または記載された特徴を、任意の他の実施形態で使用し、またはさらに別の実施形態とともに使用して、別の実施形態をもたらすことができる。本開示は、そのような変更および改変を含むことが意図されている。
【００１６】
以下の図面の説明では、同じ参照符号が同じまたは類似の構成要素を指す。全体を通して、個々の実施形態に関する相違点だけを説明する。そうではないと明示されていない限り、１つの実施形態の部分または態様の説明は、他の実施形態の対応する部分または態様にも当てはまる。
【００１７】
図１に概略的に示されているように、本明細書に記載された実施形態に基づくワイヤソー１００用の監視システム１０は、センサ装置５０、第１のワイヤ位置決めシステム２１および第１のワイヤ保持アレンジメント４１を含む。実施形態によれば、第１のワイヤ位置決めシステム２１を使用して、第１のワイヤ３１を、第１のワイヤの第１の位置から第１のワイヤの第２の位置へ移動させることができる。実施形態によれば、第１のワイヤ３１を第２の位置に保持するように第１のワイヤ保持アレンジメント４１を構成することができる。センサ装置５０によって、第１のワイヤ３１の第２の位置で第１のワイヤ３１の物理特性を測定することができる。
【００１８】
実施形態によれば、２つのロール、スプールまたはシリンダ間に単一のワイヤが張られたワイヤソーの領域に監視システム１０を配置することができる。例えば、図１に例示的に示されているように、そこからガイドシリンダ１１２に単一のワイヤが供給される供給スプール１３４の間に監視システム１０を配置することができる。明示されてはいないが、その代わりに、そこからの単一のワイヤが巻取りスプール１３８によって受け取られるガイドシリンダ１１８の間に監視システム１０を配置してもよい。あるいは、垂直のワイヤウエブのところ、例えば図１に示されたガイドシリンダ１１４と１１６の間のワイヤウエブまたはガイドシリンダ１１２と１１８の間のワイヤウエブのところに監視システム１０を配置してもよい。実施形態によれば、２つ以上の監視システム、例えばそこからガイドシリンダ１１２に単一のワイヤが供給される供給スプール１３４の間の第１の監視システム、およびそこからの単一のワイヤが巻取りスプール１３８によって受け取られる別のガイドシリンダ１１８の間の第２の監視システムを提供することができる。
【００１９】
実施形態によれば、少なくとも２つのワイヤガイドシリンダと、本明細書に記載されたワイヤ監視システムとを含むワイヤソー１００が提供される。実施形態によれば、図１に例示的に示されているように、ワイヤソー１００は、ワイヤを移送し案内する例えば４つのワイヤガイドシリンダ１１２、１１４、１１６、１１８を含むことができる。平行なワイヤの層を形成するため、ガイドシリンダ１１２、１１４、１１６、１１８は、一定のピッチ（ｐｉｔｃｈ）または漸増する（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ）ピッチの溝を有することができる。本開示では、２つのガイドシリンダ間のワイヤの層をワイヤウエブ２００とも呼ぶ。ワイヤウエブの隣接するワイヤ間のピッチは、ワイヤガイドシリンダ１１２、１１４、１１６、１１８の外面に刻まれた溝によって規定することができ、このピッチが、のこ引きされたスライスの厚さを決定する。
【００２０】
本明細書において理解されるワイヤソーは、クロッパ（ｃｒｏｐｐｅｒ）、スクエアラ（ｓｑｕａｒｅｒ）またはウエハ切削ワイヤソーとすることができる。実施形態によれば、このワイヤソーがマルチワイヤソーである。マルチワイヤソーは、半導体産業用および光電池産業用のシリコンウエハの高生産性で高品質のスライシングを可能にする。マルチワイヤソーは、一方向に（すなわち前進方向にだけ）または双方向に（すなわち前後に）移動して切削動作を実行することができる高強度鋼ワイヤを含むことができる。このワイヤは、ワイヤの表面にダイヤモンドを備えることができる。
【００２１】
本明細書に記載された実施形態によれば、このワイヤソーが、半導体材料、例えばシリコン、石英等の硬い材料を高速で切削する目的に使用される。ワイヤ速度、すなわちワイヤソー内でワイヤが移動する速度は例えば１０ｍ／秒以上とすることができる。ワイヤ速度は１０から１５ｍ／秒の範囲とすることができる。しかしながら、２０ｍ／秒、２５ｍ／秒、３０ｍ／秒など、より高いワイヤ速度が望ましいこともある。実施形態によれば、ワイヤの移動を一方向だけ、すなわち前進方向だけにすることができる。他の実施形態によれば、ワイヤの移動が後退方向の移動を含み、特に、ワイヤの移動を、ワイヤの移動方向が繰り返し変更されるワイヤの前進／後退とすることができる。
【００２２】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、ワイヤが、装置のタイプによって異なる直径を有することができる。スクエアラに関連する一実施形態では、ワイヤの直径を約２５０μｍから約４５０μｍ、例えば３００μｍから３５０μｍとすることができる。ウエハ切削ワイヤソーに関連する一実施形態では、ワイヤの直径が８０μｍから１８０μｍ、より具体的には１２０μｍから１４０μｍとすることができる。
【００２３】
本開示では、用語「ワイヤの直径」が、ワイヤの見掛けの外径であると理解されよう。例えば、ダイヤモンドワイヤの場合等のようにワイヤの表面に研磨材がコーティングとして貼り付けられたワイヤが使用される場合、「ワイヤの直径」は、ワイヤ心線の直径に、その直径を覆うコーティングの厚さを加えたものであると理解されよう。例えば、コーティングを有する金属ワイヤの表面にダイヤモンド粒子を貼り付けることができ、このとき、ダイヤモンド粒子はワイヤのコーティング内に埋め込まれる。したがって、ダイヤモンドワイヤの「ワイヤの直径」は、コーティングに埋め込まれたダイヤモンド粗粒の密度および形状により、外周上で局所的に変動することがある。
【００２４】
実施形態によれば、切削に使用するワイヤをダイヤモンドワイヤとすることができる。ダイヤモンドワイヤを使用することにより、従来の鋼ワイヤに比べてスループットを２倍以上に高めることができる。
【００２５】
実施形態によれば、硬い材料、またはより具体的にはシリコン、セラミック、ＩＩＩ−Ｖ族およびＩＩ−ＶＩ族の元素の化合物、ＧＧＧ（ガドリニウムガリウムガーネット）、サファイヤなどの組成物のインゴットをのこ引きして、望ましくは約３００μｍ以下のスライス、または例えば次世代基板については厚さが１８０μｍ、８０μｍまたはそれ以下のスライスにするために、ワイヤが高強度鋼を含むことができる。ダイヤモンド、炭化シリコン、アルミナ、またはインゴットのこ引きプロセスを改良する目的に使用される他の有用な材料などの研磨剤を使用することができ、この研磨剤は市販製品とすることができる。研磨剤は、ワイヤに固定することができ、または研磨粒子を運ぶ役目を果たすスラリなどの液体（例えばＰＥＧ）の懸濁液中に遊離の形態で存在することもできる。
【００２６】
図１を例として参照すると、実施形態によれば、ワイヤ供給スプール１３４はワイヤリザーバ（ｗｉｒｅ  ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）を備えることができる。まだ未使用の場合、ワイヤ供給スプール１３４は、数百キロメートルのワイヤを保持することができる。実施形態によれば、ワイヤフィードスプール１３４からガイドシリンダ１１２、１１４、１１６、１１８へワイヤを供給し、ガイドシリンダ１１２、１１４、１１６、１１８の周囲に巻き付けて、これらのワイヤガイドシリンダ間に平行なワイヤの層を形成することができる。次いでこのワイヤを、巻取りスプール１３８などの適当な受取り装置に戻すことができる。
【００２７】
実施形態によれば、ワイヤガイドシリンダ１１２、１１４、１１６、１１８のうちの少なくとも１つワイヤガイドシリンダを、モータまたは駆動装置１２２、１２４、１２６、１２８（図１では破線で示されている）に接続することができる。それぞれの駆動装置を、ワイヤの前進／後退を実行するように適合させることができる。図１では、ワイヤのこの前進／後退が参照符号２２５で示されている。ワイヤウエブのそれぞれのワイヤを例えば５〜２０ｍ／秒の比較的に高い速度で移動させる駆動装置によって、これらのワイヤガイドを回転させることができる。短時間のうちに停止および加速させるため、ワイヤを駆動するこれらのモータは、小さな運動量を有するモータとすることができる。このことは特に、前進／後退を提供する本開示の実施形態において有用である。例えば、ワイヤの移動方向を少なくとも１０秒ごとに、もしくは少なくとも３０秒ごとに、または少なくとも１分ごとに変化させることができる。
【００２８】
実施形態によれば、１つまたは複数の軸受によってワイヤガイドシリンダ１１２、１１４、１１６、１１８を支持することができ、この１つまたは複数の軸受は、ワイヤ引張りシステム（図示せず）に結合することができ、このワイヤ引張りシステムを、所望の張力を提供するように適合させることができる。実施形態によれば、ワイヤソー制御システムはワイヤ張力の制御を提供することができる。
【００２９】
インゴットをスライシングするため、切削動作中に、１つまたは複数のインゴット３０４、３０６を押してワイヤウエブに通すことができる。図１では、このことが、ワイヤウエブ２００の方を指すインゴット３０４および３０６の下方の矢印によって例示的に示されている。実施形態によれば、特定の速度で移動することができるテーブル（図示せず）によって１つまたは複数のインゴットを支持することができる。本開示では、のこ引きする材料、例えばインゴットを、移動しているワイヤに対して移動させる速度を、材料送りレートとも呼ぶ。本明細書に記載された実施形態の材料送りレートは、６５０μｍ／分から８００μｍ／分、具体的には約７５０μｍ／分から９００μｍ／分、より具体的には約８５０μｍ／分から１０５０μｍ／分とすることができる。あるいは、本明細書に記載された実施形態の材料送りレートは約１０００μｍ／分とすることができる。
【００３０】
あるいは、インゴット３０４、３０６を動かないようにしておき、その間に、ワイヤウエブを押してインゴットを通すようにすることもできる。実施形態によれば、１つまたは複数のインゴットを、多数の、例えば少なくとも５００枚以上のウエハにスライシングすることができる。実施形態によれば、インゴットの長さは、特に多結晶シリコンの場合に最長２５０ｍｍ、特に単結晶シリコンの場合に最長５００ｍｍとすることができる。
【００３１】
実施形態によれば、図１に例示的に示されているように、４つのワイヤウエブ２００を提供することができる。のこ引きは、少なくとも１つのワイヤウエブを使用して実施され、例えば（図１に示されているように）２つのワイヤウエブを同時に使用して実施される。平行なワイヤの数がスライシングプロセスの数と一致することがある。例えば、結果として形成されるワイヤウエブが、平行に配置された１００本のワイヤ部分を含むような方式で、ワイヤを巻き付けることができる。１００本のワイヤからなるこのウエブに通されたウエハは１０１片にスライシングされる。図１を例として参照すると、実施形態によれば、上作業領域と下作業領域ののこ引きを同時に実施することが可能である。本開示では、用語「作業領域」が、ワイヤソーのワイヤが張られた領域、例えば、ワイヤの層とも呼ぶワイヤのウエブが張られた領域であると理解されよう。実施形態によれば、作業領域が、のこ引きする単一の材料片、例えばインゴットが切削中にワイヤソーのワイヤと相互作用する領域である。
【００３２】
実施形態によれば、図１に例示的に示されているように、ワイヤソーは、垂直に配置された２つのウエブを含むことができる。実施形態によれば、垂直に配置されたそれらのウエブを使用して、水平方向を向いた作業領域間でワイヤを移送することができる。作業領域間で移送される間にワイヤが冷えることがある。他の実施形態によれば、作業領域を垂直方向に向けることもできる。
【００３３】
ワイヤソー内を移動した後、ワイヤは、のこ引きプロセス前のワイヤの最初の直径に比べて細い直径でワイヤソーの動作領域を出ることがある。ワイヤの摩耗はプロセスに依存する。具体的には、切削レートが高いほど、結果として生じる温度は高くなり、ワイヤの摩耗は大きくなる。その結果、切削プロセス中に、切削ワイヤの直径、したがってワイヤの機械特性が時間および温度の関数として変化すると、ワイヤによってインゴットに作用する切削力、したがってワイヤの摩滅特性が切削プロセス中に変化し、その結果、インゴットの切削表面は望ましくない不均質なものとなる。一方では、ワイヤの摩耗が、ワイヤが破断する確率を高め、他方では、ワイヤの使用量が、ウエハを製造する費用を増大させる。ワイヤソー１００にワイヤ監視システム１０を提供することによってワイヤの物理特性を監視することができ、それらの物理特性の測定データを使用して切削プロセスを最適化することができる。それによって全体の処理費用を最小化することができる。
【００３４】
従来、摩耗などのワイヤ特性をのこ引きプロセス中に測定するため、ワイヤに向かって移動して例えばワイヤの直径を測定するセンサが使用されている。しかしながら、ワイヤの摩耗などのワイヤ特性の決定、特に直径が５００μｍ未満の細いワイヤでのワイヤ特性の決定では、非常に正確な測定が必要であり、したがってセンサを正確に配置する必要がある。例えばワイヤの直径を測定するためにセンサが接近する位置は従来、予め選択された固定された位置である。予め選択された固定された位置にセンサを配置することには、切削プロセス中にワイヤの直径またはセンサに対するワイヤの位置が変化すると測定が不正確になるという問題があることが分かっている。センサに対するワイヤの位置の変化は例えば、ウエハの切削中にワイヤがその上を移動するワイヤガイドシリンダの摩耗が原因であることがある。また、ワイヤの振動も不正確な測定の原因になることがある。その結果、それよりも細いとワイヤの破断が起こる可能性が高い臨界ワイヤ直径が検出されなかったり、またはワイヤの直径がまだ十分に太く、切削プロセスを継続することができるにもかかわらず臨界ワイヤ直径が検出されたりすることがある。この最初のケースでは、上で概説したように、ワイヤソーおよびウエハに深刻な損傷が生じる可能性があり、２番目のケースでは、その全能力までワイヤが使用されない。したがって、ワイヤ特性を監視する従来のシステムは経済的に不利である。
【００３５】
実施形態によれば、切削プロセス中にワイヤの物理特性を測定することができる。ワイヤの物理特性の測定は選択可能な時間間隔で実施することができる。具体的には、ワイヤの少なくとも１つの物理特性の測定を実施するために、選択可能な時間間隔の後などに切削プロセスを停止することができる。本明細書に記載されたワイヤ監視システム１０を使用してワイヤの物理特性を測定し、測定データを取得することができる。
【００３６】
次いで、取得した測定データを使用して、切削プロセスパラメータを調整することができる。例えば、ワイヤが、直径の低減につながるある程度の摩耗を経験したときに、ワイヤ直径の測定データを使用して、新しいワイヤに比べて細い直径を有する使用されたワイヤの機械特性を計算することができる。したがって、摩耗に起因するワイヤの機械特性の変化に基づいて切削プロセスパラメータを調整することができる。使用されたワイヤを、ワイヤの破断に起因する損傷が生じる前に新しいワイヤと取り替えることができるように、それよりも細いとワイヤの破断が起こる可能性が高い臨界ワイヤ直径を検出することができる。
【００３７】
図１に例示されているように、本明細書に記載された実施形態は、切削プロセス中にワイヤの物理特性を測定することができるワイヤ監視システム１０を含むワイヤソー１００を提供する。具体的には、図２に例示的に示されているように、実施形態によれば、本明細書に記載されたワイヤ監視システム１０は、センサ装置５０と、第１のワイヤを、第１のワイヤ３１の第１の位置から第１のワイヤの第２の位置へ移動させる第１のワイヤ位置決めシステム２１と、センサ装置５０を用いて第１のワイヤの物理特性を測定するために第１のワイヤを第２の位置に保持するように構成された第１のワイヤ保持アレンジメント４１とを含む。
【００３８】
実施形態によれば、本明細書に記載されたワイヤ位置決めシステムは、ワイヤソーのワイヤの少なくとも一部分を第１の位置から第２の位置へ移すことができるシステムであると理解することができる。本開示では、表現「ワイヤ軌道」を、ワイヤが空間に描く曲線であると理解することができる。実施形態によれば、ワイヤの第１の位置を、第１のワイヤ軌道上の位置とすることができ、第２の位置を、第２のワイヤ軌道上の位置とすることができる。実施形態によれば、第１のワイヤ軌道を、移動しているワイヤまたは移動していないワイヤの軌道とすることができる。実施形態によれば、第２のワイヤ軌道を、移動しているワイヤまたは移動していないワイヤの軌道とすることができる。本開示では、ワイヤ軌道が、それに沿ってワイヤが向いている曲線であると理解されよう。
【００３９】
実施形態によれば、本明細書に記載されたワイヤ位置決めシステムが、移動、具体的には第１のワイヤ軌道に対して平行でない軌道に沿った移動を実行することによって、ワイヤの少なくとも一部分を第１の位置から第２の位置へ移すことができる。例えば、ワイヤの少なくとも一部分を第１の位置から第２の位置へ移すためのワイヤ位置決めシステムのこの移動を、第１のワイヤ軌道に対して実質的に直角とすることができる。
【００４０】
図２に例示されているように、実施形態によれば、ワイヤ監視システムの第１のワイヤ位置決めシステム２１は、２つの第１のワイヤガイドプーリ２２、２３を含むことができ、これらの２つの第１のワイヤガイドプーリ２２、２３は、第１のワイヤ３１の第１の位置において第１のワイヤ３１をこれらの２つの第１のワイヤガイドプーリ間で案内する。これらの２つの第１のワイヤガイドプーリ２２、２３間に、少なくとも１つの第１の可動位置決めプーリ２４を配置することができる。図３に例示的に示されているように、第１のワイヤ３１を、第１のワイヤ３１の第１の位置から第１のワイヤ３１の第２の位置へ運ぶように、この少なくとも１つの第１の可動位置決めプーリ２４を適合させることができる。この少なくとも１つの第１の可動位置決めプーリ２４をアクチュエータに結合して、移動、特に軌道に沿った移動、特に直線的な軌道に沿った移動を実行することができる。
【００４１】
実施形態によれば、矢印２４１によって図３に例示的に示されているように、この少なくとも１つの第１の可動位置決めプーリ２４を、第１の可動位置決めプーリ２４の第１の位置と第１の可動位置決めプーリ２４の第２の位置との間で移動させることができる。図３に示されているように、この少なくとも１つの第１の可動位置決めプーリ２４を第１の可動位置決めプーリ２４の第１の位置から第１の可動位置決めプーリ２４の第２の位置へ移動させると、第１のワイヤを、第１のワイヤの第１の位置から第１のワイヤの第２の位置へ運ぶことができる。実施形態によれば、ワイヤの第１の位置を、図２に例示的に示されている第１のワイヤ軌道上の位置とすることができ、第２の位置を、図３に例示的に示されている第２のワイヤ軌道上の位置とすることができる。
【００４２】
実施形態によれば、図２および３に例示的に示されているように、２つの第１のワイヤガイドプーリ２２、２３は、第１のワイヤ３１の第１の可動位置決めプーリ２４とは反対の側に配置することができる。例えば、第１のワイヤの一方の側に２つの第１のワイヤガイドプーリを配置することができ、第１のワイヤの反対側に第１の可動位置決めプーリを配置することができる。２つの第１のワイヤガイドプーリは、選択可能な位置に固定することができる。
【００４３】
実施形態によれば、第１の可動位置決めプーリが、第１の可動位置決めプーリの第１の位置にあるときに、第１のワイヤは、２つの第１のワイヤガイドプーリ間に線を形成する第１のワイヤの第１の位置にあることができる。第１の可動位置決めプーリが、第１の可動位置決めプーリの第２の位置にあるとき、第１のワイヤの少なくとも一部分が、第１のワイヤの第１の位置から第１のワイヤの第２の位置へ移されている。図３に例示的に示されているように、第１の可動位置決めプーリが、第１の可動位置決めプーリの第２の位置に向かって移動しているとき、傾斜した異なるワイヤ向きを有する第１のワイヤの少なくとも２つの部分が形成されることがある。具体的には、第１の可動位置決めプーリを第１の可動位置決めプーリの第２の位置へ移動させることによって形成された第１のワイヤの傾斜した少なくとも２つの部分は三角形の辺を形成することがあり、三角形の底辺は、２つの第１のワイヤガイドプーリ間の想像上の線であると考えることができ、三角形の頂点は、異なる配向を有する傾斜した２つの部分が交わる想像上の位置である。
【００４４】
図３を例として参照すると、実施形態によれば、第１の可動位置決めプーリ２４が、第１のワイヤ３１の少なくとも一部分を第１のワイヤの第１の位置から第１のワイヤの第２の位置へ移したときに、第１のワイヤの第２の位置にある第１のワイヤの傾斜した少なくとも２つの部分のうちの少なくとも一方の部分を第１の保持アレンジメント４１によって保持することができるように、第１の保持アレンジメント４１が構成され配置される。本開示では、表現「保持アレンジメントによってワイヤが保持される」が、ワイヤが保持アレンジメントと接触していることであると理解されよう。さらに、表現「保持アレンジメントによってワイヤが保持される」は、保持アレンジメントによってワイヤがそらされていることであると理解されることもある。実施形態によれば、第１のワイヤの第２の位置では、第１のワイヤ３１の第１のワイヤ測定部分３１１が形成されるように、第１の保持アレンジメント４１が第１のワイヤを受け取ることができる。
【００４５】
実施形態によれば、図３に例示的に示されているように、第１の可動位置決めプーリ２４が第１のワイヤを第１のワイヤの第２の位置へ運んだとき、第１の保持アレンジメント４１は、第１のワイヤ３１の第２の位置を保持することができる。第１のワイヤ保持アレンジメント４１は、第１の保持要素４３および第２の保持要素４４を含むことができる。第１の保持要素４３および第２の保持要素４４は、第１のワイヤ３１を受け取るように構成することができる。具体的には、示された実施形態だけに限定されないが、第１の保持要素４３および第２の保持要素４４は、図５に例示的に示されているように第１のワイヤおよび／または第２のワイヤを受け取るＶ字形の凹みを有するように構成することができる。
【００４６】
実施形態によれば、第１のワイヤ３１の第１の保持要素４３と第２の保持要素４４の間の部分の長さを第１の測定部分３１１と呼ぶことができる。本開示では、表現「測定部分」が、保持アレンジメントの保持要素間のワイヤ部分の少なくとも一部分の測定がそこで実行されるワイヤの部分であると理解されよう。実施形態によれば、第１の測定部分３１１の長さがセンサ装置５０の幅Ｗによって制限されることがある。測定部分の長さが短くなるにつれて、測定部分のワイヤの振動をより効果的に抑制することができる。実施形態によれば、測定部分は６０ｍｍ未満、具体的には５０ｍｍ未満、より具体的には４０ｍｍ未満とすることができる。
【００４７】
実施形態によれば、図には明示されていないが、第１の保持アレンジメント４１の第１の保持要素４３および第２の保持要素４４をプーリとすることができる。それらのプーリは、切削プロセスを停止する必要なしにワイヤの少なくとも１つの物理特性の測定を実施することができるように、第１の保持アレンジメント上に回転可能に取り付けることができる。したがって、ワイヤソーの切削動作中にワイヤの物理特性を測定することができるワイヤ監視システムを提供することができる。
【００４８】
本明細書に記載されたワイヤ監視システムの実施形態によれば、図２〜６に例示的に示されているように、第１のワイヤ３１の第２の位置で第１のワイヤの物理特性を測定することができるように、センサ装置５０を構成し配置することができる。実施形態によれば、ワイヤの少なくとも一部分のワイヤ特性を測定部分３１１で測定するように、センサ装置を構成し配置することができる。
【００４９】
図２〜６に例示的に示されているように、実施形態によれば、センサ装置５０は、放射源５１およびセンサ５２、例えば光学センサを含むことができる。実施形態によれば、放射源５１と光学センサ５２は互いに向かい合わせに配置することができる。実施形態によれば、放射源５１と光学センサ５２は、３０ｃｍ未満、具体的には２０ｃｍ未満、より具体的には１５ｃｍ未満の距離を間に置いて、互いに向かい合わせに、かつ互いに平行に配置することができる。やはり明示されていないが、第１の測定部分３１１を、センサ装置を通して、すなわち光学センサ５２と放射源５１の間に、光学センサ５２と放射源５１の間の光路に対して実質的に直角に案内することができる。
【００５０】
実施形態によれば、ワイヤ監視システムのセンサ装置は、放射源および光学センサを含むことができる。この光学センサは可視放射を処理する能力を含むことができる。実施形態によれば、赤外放射、紫外放射、Ｘ線、α粒子放射、電子粒子放射および／またはガンマ線などの光学範囲外の放射を処理するように光学センサを適合させることができる。実施形態によれば、上に挙げた放射タイプのうちの１つまたは複数の放射タイプの放射源をワイヤ監視システムの部分とすることができる。例えば、光学範囲（４００〜８００ｎｍ）の放射を処理するように適合されうる光学センサの場合には、環境光またはＬＥＤの使用がそれぞれの光源の働きをすることができるであろう。この光学センサは、フォトセンサまたはＣＣＤセンサ（電荷結合素子）の形態で適用することができる。
【００５１】
実施形態によれば、光学センサを、ケーブルまたは無線接続を介してデータ処理ユニット（図示せず）に接続することができる。このデータ処理ユニットを、ワイヤソーの動作中に光学センサの信号を調べ解析するように適合させることができる。ワイヤが、正常でない（ｎｏｎ−ｎｏｒｍａｌ）と定義された何らかの物理状態を示している場合、データ処理ユニットはこの変化を検出し、反応を始動させることができる。このデータ処理ユニットは、のこ引きプロセスを制御するワイヤソーの制御ユニットに接続することができ、または制御ユニットの部分とすることができる。
【００５２】
実施形態によれば、センサ装置、例えば光学センサを有するセンサ装置、例えばカメラを有するセンサ装置によって得られた取得データを解析することによってワイヤの少なくとも１つの物理特性の変化を検出するように、この光学センサを適合させることができる。ワイヤが細線化を示している場合、データ処理ユニットはこの変化を検出し、ワイヤの物理特性の測定の後に切削プロセスが継続されたときに、反応を開始することができる。このような反応は、切削中のワイヤ速度の増大もしくは低減、材料送りレートの低減、ワイヤの引張り、冷却材供給レートの変更、またはワイヤの後退移動部分と比較した場合のワイヤの前進移動部分の増大とすることができる。ワイヤの許容できない細線化が検出された場合、すなわちそれよりも細いと破断が起こる可能性が高いワイヤの臨界直径に達した場合、データ処理ユニットによって開始された反応は、切削プロセスが継続される前に供給スプールから新しいワイヤを提供することができる。
【００５３】
例えば、ワイヤは、光学センサによって取得されたデータに従って第１のしきい値を上回るかまたは下回る摩耗、ワイヤ直径、ワイヤ均質性、ダイヤモンド密度（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）および／またはダイヤモンド再分配（ｒｅｐａｒｔｉｔｉｏｎ）などの物理特性を示す可能性がある。例えば、少なくとも１０％などの選択可能な値だけワイヤ速度を高め、少なくとも１０％などの選択可能な値だけワイヤの張力を（破断の確率を低減させるために）増大させ、少なくとも２０％などの選択可能な値だけワイヤの後退を増大させるようにワイヤソー制御システムをプログラムすることができる。これに加えて、またはその代わりに、少なくとも１０％などの選択可能な値だけ材料送りレートを低減させるようにワイヤソー制御システムをプログラムすることもできる。それによって、ワイヤが破断する危険性を実質的に回避することができる。ワイヤの物理特性を正確に決定することによって、ワイヤがそのワイヤの全能力まで使用され、それによって切削プロセスの効率および費用効果が増大することを保証することが可能である。
【００５４】
図４に例示されているように、実施形態によれば、本明細書に記載されたワイヤ監視システム１０は、第１のワイヤ位置決めシステム２１および第２のワイヤ位置決めシステム２５を含むことができる。第２のワイヤ位置決めシステム２５は、第２のワイヤ３２を、第２のワイヤの第１の位置から第２のワイヤの第２の位置へ移動させるように構成することができる。図４に示した例示的な実施形態の第１のワイヤ位置決めシステム２１は、図２および３に例示的に示した実施形態に関して説明した第１のワイヤ位置決めシステム２１に対応することができる。
【００５５】
実施形態によれば、第２のワイヤ位置決めシステム２５は、前述の第１のワイヤ位置決めシステム２１と同様に構成することができる。第２のワイヤ３２の第１の位置は、第１のワイヤの第１の位置にある第１のワイヤ３１に対して第２のワイヤ３２が平行でありうる第２のワイヤ３２の位置に対応することができる。あるいは、第２のワイヤ３２の第１の位置を、第１のワイヤ３１の第１の位置にある第１のワイヤ３１に対して平行でない位置とすることもできる。実施形態によれば、図４および５に例示的に示されているように、第２のワイヤ位置決めシステム２５は、２つの第２のワイヤガイドプーリ２６、２７を含むことができ、これらの２つの第２のワイヤガイドプーリ２６、２７は、第２のワイヤの第１の位置において第２のワイヤをこれらの２つの第２のワイヤガイドプーリ２６、２７間で案内する。実施形態によれば、これらの２つのワイヤガイドプーリ２６、２７間に、少なくとも１つの第２の可動位置決めプーリ２８を配置することができる。第２のワイヤ３２を、第２のワイヤ３２の第１の位置から第２のワイヤ３２の第２の位置へ運ぶように、この少なくとも１つの第２の可動位置決めプーリ２８を適合させることができる。
【００５６】
実施形態によれば、この少なくとも１つの第２の可動位置決めプーリ２８をアクチュエータに結合して、移動、特に軌道に沿った移動、特に直線的な軌道に沿った移動を実行することができる。２つの第２のワイヤガイドプーリ２６、２７および第２の可動位置決めプーリ２８の構成、配置および機能は、２つの第１のワイヤガイドプーリ２２、２３および第１の可動位置決めプーリ２４の構成、配置および機能に関して上で説明したものと同様とすることができる。実施形態によれば、矢印２８１によって図５に例示的に示されているように、この少なくとも１つの第２の可動位置決めプーリ２８を、第２の可動位置決めプーリ２８の第１の位置と第２の可動位置決めプーリ２８の第２の位置との間で移動させることができる。図５に示されているように、この少なくとも１つの第２の可動位置決めプーリ２８を第２の可動位置決めプーリ２８の第１の位置から第２の可動位置決めプーリ２８の第２の位置へ移動させると、第２のワイヤ３２は、第２のワイヤ３２の第１の位置から第２のワイヤ３２の第２の位置へ運ばれる。
【００５７】
実施形態によれば、図５に例示的に示されているように、第２のワイヤが第２のワイヤ３２の第２の位置にあるときに第２のワイヤ３２の物理特性を測定するために第２のワイヤ３２を第２のワイヤ３２の第２の位置に保持するように、第１のワイヤ保持アレンジメント４１を構成することができる。第１のワイヤ保持アレンジメント４１は、図５に例示的に示されているように、第１のワイヤ３１を第１のワイヤ３１の第２の位置に保持し、かつ／または第２のワイヤ３２を第２のワイヤ３２の第２の位置に保持することができる。第２のワイヤの第２の位置では、第２のワイヤ３２の第２のワイヤ測定部分３２２が形成されうるように、第１の保持アレンジメント４１が第２のワイヤを受け取ることができる。
【００５８】
実施形態によれば、図５に例示的に示されているように、ワイヤ監視システムの第１のワイヤ保持アレンジメント４１が、センサ装置５０を用いて第１のワイヤおよび／または第２のワイヤ３２の物理特性を測定するために第１のワイヤ３１および／または第２のワイヤ３２をそれらのワイヤの第２の位置に保持する第１の保持要素４３および第２の保持要素４４を含む。第１の保持要素および第２の保持要素は、第１のワイヤを第１のワイヤの第２の位置に保持し、かつ／または第２のワイヤを第２のワイヤの第２の位置に保持するように構成することができる。第１の保持要素および第２の保持要素は、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤと光学センサの間の距離を選択可能とすることができるように、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤを所定の位置に正確に配置することができることを保証する。実施形態によれば、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤと光学センサの間の距離が、放射源から光学センサまでの距離の半分である。実施形態によれば、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤと光学センサの間の距離が１５ｃｍ未満、具体的には１０ｃｍ未満、より具体的には７．５ｃｍ未満である。それによって、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤの物理特性の再現可能で正確な測定を実現することができる。
【００５９】
図５に例示されているように、実施形態によれば、第１のワイヤ３１および／または第２のワイヤ３２を受け取るように、第１の保持要素４３および第２の保持要素４４を構成することができる。具体的には、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤを受け取るＶ字形の凹みを有するように、第１の保持要素および第２の保持要素を構成することができる。実施形態によれば、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤがそれらのワイヤの第２の位置にあるとき、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤは凹みの頂点に力を加える。それによって、第１の保持要素と第２の保持要素の間の第１のワイヤおよび／または第２のワイヤのワイヤ部分をぴんと張ることができる。
【００６０】
図５には明示されておらず、本明細書に詳細に記載されたどの実施形態にも限定されないが、実施形態によれば、第１の保持要素４３および第２の保持要素４４を、第１のワイヤ３１および／または第２のワイヤ３２を受け取るように構成されたプーリとすることができる。実施形態によれば、第１の保持アレンジメントのプーリは、切削プロセスを停止する必要なしに第１のワイヤ３１および／または第２のワイヤ３２の少なくとも１つの物理特性の測定を実施することができるように回転可能に取り付けることができる。したがって、ワイヤソーの切削動作中にワイヤの物理特性を測定することができるワイヤ監視システムを提供することができる。実施形態によれば、第１の保持アレンジメントのプーリを、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤを受け取るためのＶ字形の凹みをプーリの外周に有するように構成することができる。実施形態によれば、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤがそれらのワイヤの第２の位置にあるとき、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤは凹みに力を加える。それによって、第１の保持アレンジメントのプーリ間の第１のワイヤおよび／または第２のワイヤのワイヤ部分をぴんと張ることができる。
【００６１】
実施形態によれば、図５に例示的に示されているように、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤの物理特性は、それらのワイヤの第１の保持要素４３と第２の保持要素４４の間のワイヤ部分で測定することができ、それらのワイヤ部分はそれぞれ、第１のワイヤの測定部分３１１および第２のワイヤの測定部分３２２とも呼ばれる。実施形態によれば、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤの測定部分の長さが最小になるように、第１の保持要素および第２の保持要素を配置することができる。それによって、ワイヤの振動に起因する不正確な測定を実質的に排除することができる。実施形態によれば、第１のワイヤおよび／または第２のワイヤの測定部分の長さの下限がセンサ装置の幅によって決定される。実施形態によれば、センサ装置の幅は、約４０ｍｍ、具体的には約３５ｍｍ、より具体的には３０ｍｍ未満とすることができる。
【００６２】
図５に示されているように、第２の可動位置決めプーリ２８が第２のワイヤ３２を第２のワイヤ３２の第２の位置へ運んだとき、第１の保持アレンジメント４１は、第２のワイヤ３２の第２の位置を保持する。図３に示した例示的な実施形態に関して上で説明したとおり、第１の可動位置決めプーリ２４が第１のワイヤを第１のワイヤの第２の位置へ運んだとき、第１の保持アレンジメント４１は、第１のワイヤ４１の第２の位置を保持する。第１の保持アレンジメント４１は、第１のワイヤ３１および／または第２のワイヤ３２を保持するように構成することができる。第２のワイヤ３２の第１の保持要素４３と第２の保持要素４４の間の部分の長さを第２の測定部分３２２と呼ぶことができる。実施形態によれば、図５に例示的に示されているように、第１の保持アレンジメント４１およびセンサ装置５０を、図３に示した実施形態に関して上で説明したとおりに配置し構成することができる。
【００６３】
図６は、本明細書に記載された実施形態に基づくワイヤ監視システムの略側面図を示す。具体的には、図６は、ワイヤ監視システム１０が、第１のワイヤ位置決めシステム２１および第２のワイヤ位置決めシステム２５、ならびに第１のワイヤ保持アレンジメント４１および第２のワイヤ保持アレンジメント４２を含むことができる例示的な実施形態を示す。図６に示した例示的な実施形態の第１のワイヤ位置決めシステム２１は、図２〜４に示した例示的な実施形態に関して説明した第１のワイヤ位置決めシステム２１に対応することができる。図６に示した例示的な実施形態の第２のワイヤ位置決めシステム２５は、図４および５に示した実施形態に関して説明した第２のワイヤ位置決めシステム２５に対応することができる。
【００６４】
実施形態によれば、図６に例示的に示されているように、第２のワイヤ保持アレンジメント４２を含むワイヤ監視システム１０が、第２のワイヤ３２を保持する第３の保持要素４５および第４の保持要素４６を含む。第３の保持要素４５および第４の保持要素４６は、第１の保持要素４３および第２の保持要素４４に対応するように構成することができる。しかしながら、第３の保持要素４５および第４の保持要素４６は、第１の保持要素４３および第２の保持要素４４と比較して異なる表面に配置することができる。具体的には、第３の保持要素４５および第４の保持要素４６は、第１の保持要素４３および第２の保持要素４４に対して、第１のワイヤ３１および第２のワイヤ３２がそれらのワイヤの第２の位置にあるときに第１の測定部分３１１と第２の測定部分３２２が交点３３を形成するように配置することができる。
【００６５】
実施形態によれば、交点３３をセンサ装置５０の正面に配置することができる。具体的には、第１のワイヤ３１と第２のワイヤ３２の交点３３を、光学センサ５２と放射源５１の間の測定点に配置することができる。本開示では、「測定点」が、所与のセンシング技術およびセンサモデルに対して最適な、センサに対する位置であると理解されたい。実施形態によれば、光学センサ５２と放射源５１の間の中央、または測定を実施するのに最適なセンサに対する任意の他の位置に、測定点を配置することができる。
【００６６】
実施形態によれば、図には明示されていないが、保持アレンジメント４１、４２の保持要素４３、４４、４５、４６をプーリとすることができる。それらのプーリは、切削プロセスを停止する必要なしにワイヤの少なくとも１つの物理特性の測定を実施することができるように、保持アレンジメント上に回転可能に取り付けることができる。したがって、ワイヤソーの切削動作中にワイヤの物理特性を測定することができるワイヤ監視システムを提供することができる。
【００６７】
実施形態によれば、図６に例示的に示されているように、第２のワイヤ３２を第２のワイヤの第１の位置から第２のワイヤの第２の位置へ移動させる第２のワイヤ位置決めシステム２５を含むワイヤ監視システム１０は、第２のワイヤ保持アレンジメント４２を含むことができる。実施形態によれば、第２のワイヤが第２のワイヤの第２の位置にあるときに第２のワイヤの物理特性を測定するために第２のワイヤ３２を第２のワイヤ３２の第２の位置に保持するように、第２の保持アレンジメント４２を構成することができる。第２の保持アレンジメント４２は、本明細書でより詳細に説明した第１の保持アレンジメント４１と同様に構成することができる。
【００６８】
図７には、少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視する本明細書に記載された実施形態に基づく方法の例示的な実施形態が示されている。少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視するこの方法の実施形態によれば、この方法は、少なくとも１本のワイヤを第１の位置から第２の位置へ移動させること５０１、この少なくとも１本のワイヤの第２の位置を保持すること５０２、および第２の位置において、この少なくとも１本のワイヤの物理特性を測定すること５０３を含む。
【００６９】
少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視するこの方法の実施形態によれば、ワイヤの少なくとも１つの物理特性を選択可能な時間間隔で測定することができる。この点についての「物理特性」は主に、ワイヤが、大規模な摩耗または不均質性を示しているかどうか、または、ワイヤが、任意のタイプの欠陥、小さな亀裂、破裂、ワイヤの金属組織（例えば粒径など）の変化、高い使用レベル（例えば重大な細線化）などを有するかどうかの疑問に関連する。
【００７０】
実施形態によれば、選択可能な時間間隔の後に切削プロセスを停止して、ワイヤの少なくとも１つの物理特性の測定を実施することができる。ワイヤの物理状態がしきい値を上回った場合には、その反応として、動作モードを変更しまたは供給スプールから新しいワイヤを供給して、切削プロセスを継続することができる。
【００７１】
少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視するこの方法の実施形態によれば、少なくとも１本のワイヤを移動させることが、第１のワイヤ位置決めシステムの第１の位置決めプーリを移動させることによって、第１のワイヤを、第１のワイヤの第１の位置から第１のワイヤの第２の位置へ運ぶことにより、第１のワイヤを移動させることを含む。この少なくとも１つの第１の可動位置決めプーリをアクチュエータに結合して、移動、特に軌道に沿った移動、特に直線的な軌道に沿った移動を実行することができる。
【００７２】
実施形態によれば、エネルギーを運動に変換する電流、作動液圧または空気圧の形態のエネルギー源によってこのアクチュエータを動作させることができる。いくつかの実施形態によれば、この少なくとも１つの第１の可動位置決めプーリを移動させるこのアクチュエータは、電動機、リニアモータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータまたは圧電アクチュエータである。
【００７３】
少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視するこの方法の実施形態によれば、この少なくとも１本のワイヤの第２の位置を保持することは、第１のワイヤを第１のワイヤの第２の位置に保持することを含む。第１のワイヤを第２の位置に保持することは、第１のワイヤの少なくとも一部分に張力を加えることを含むことができる。
【００７４】
少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視するこの方法の実施形態によれば、少なくとも１本のワイヤを移動させることが、第２のワイヤ位置決めシステムの第２の位置決めプーリを移動させることによって、第２のワイヤを、第２のワイヤの第１の位置から第２のワイヤの第２の位置へ運ぶことにより、第２のワイヤを移動させることをさらに含むことができる。実施形態によれば、この少なくとも１本のワイヤの第２の位置を保持することは、第１のワイヤおよび第２のワイヤを光学センサの正面に配置することができるように、第２のワイヤを、第２のワイヤの第２の位置に保持することをさらに含むことができる。
【００７５】
少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視するこの方法の実施形態によれば、第１のワイヤを保持することおよび第２のワイヤを保持することを、第１のワイヤと第２のワイヤがワイヤ交点を形成するように実施することができる。少なくとも１本のワイヤの物理特性を測定することは、このワイヤ交点で、第１のワイヤおよび第２のワイヤの物理特性を測定することを含むことができる。
【００７６】
本明細書に記載された実施形態によれば、少なくとも１本のワイヤの物理特性を監視するこれらの方法は、コンピュータプログラム、ソフトウェア、コンピュータソフトウェア製品および互いに関係づけられた複数のコントローラによって実施することができ、それらのコントローラは、ワイヤソーの対応する構成要素と通信するＣＰＵ、メモリ、ユーザインタフェースおよび入出力手段を有することができる。これらの構成要素は、以下の構成要素のうちの１つまたは複数の構成要素とすることができる：モータ、ワイヤ破断検出ユニット、ワイヤ追跡装置等。
【００７７】
以上の説明は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の更なる実施形態を考案することができ、それらの実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【符号の説明】
【００７８】
１０  監視システム
２１  第１のワイヤ位置決めシステム
２２  第１のワイヤガイドプーリ
２３  第１のワイヤガイドプーリ
２４  第１の可動位置決めプーリ
２５  第２のワイヤ位置決めシステム
２６  第２のワイヤガイドプーリ
２７  第２のワイヤガイドプーリ
２８  第２の可動位置決めプーリ
３１  第１のワイヤ
３２  第２のワイヤ
３３  ワイヤ交点
４１  第１のワイヤ保持アレンジメント
４２  第２のワイヤ保持アレンジメント
４３  第１の保持要素
４４  第２の保持要素
４５  第３の保持要素
４６  第４の保持要素
５０  センサ装置
５１  放射源
５２  光学センサ
１００  ワイヤソー
１１２  ワイヤガイドシリンダ
１１４  ワイヤガイドシリンダ
１１６  ワイヤガイドシリンダ
１１８  ワイヤガイドシリンダ
１２２  モータ
１２４  モータ
１２６  モータ
１２８  モータ
１３４  ワイヤ供給スプール
１３８  ワイヤ巻取りスプール
２００  ワイヤウエブ
２２５  ワイヤの前進／後退
２４１  第１の可動位置決めプーリの移動
２８１  第２の可動位置決めプーリの移動
３０４  インゴット
３０６  インゴット
３１１  第１のワイヤ測定部分
３２２  第２のワイヤ測定部分
Ｗ  センサ装置の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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2015003383000002.pdf
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