(57)【要約】      （修正有）【課題】プーリを頻繁に交換する必要がある場合でも、機械のアップタイムに悪影響を与えない迅速に取り付け可能なプーリーを提供する。【解決手段】ワイヤウェブを形成するワイヤを有するワイヤソー装置のために構成されたプーリであって、プーリ４００は、補完係合要素とスナップロック式に係合するように構成された受容部４１４と、スナップロック式の係合を引っ張ることによって解放するためにプーリに接続された引張要素４３０とを備える。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤウェブを形成するワイヤを有するワイヤソー装置用に構成されるプーリ（４００）であって、
補完係合要素とスナップロック式に係合するように構成された受容部（４１４）と、
スナップロック式の係合を引っ張って解放するためにプーリに接続された引張要素（４３０）と
を備えるプーリ（４００）。
【請求項２】
引張要素（４３０）は、スナップロック式の係合を手動で引っ張って解放するためのつまみ部として、具体的にはリング又はストリップの形状のつまみ部（４３１）を備え、具体的には、受容部（４１４）は、シャフトからプーリにトルクを伝送するように構成されている、請求項１に記載のプーリ（４００）。
【請求項３】
引張要素（４３０）は、プーリに接続された柔軟接続部（４３２）を備え、具体的には、柔軟接続部はプーリに一体的に接続されている、請求項１又は２に記載のプーリ（４００）。
【請求項４】
引張要素（４３０）は、プーリの側面の半径方向外側部においてプーリに接続されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のプーリ（４００）。
【請求項５】
引張要素（４３０）は、プーリの側面の中央側部においてプーリに接続されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のプーリ（４００）。
【請求項６】
プーリは、スナップロック式の係合を解放するために前記引張要素を引っ張る際にプーリの張力を緩和するための、複数の張力緩和要素（４７０）を備え、具体的には、複数の張力緩和要素は、プーリ軸周囲に半径方向に配置された空洞を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のプーリ（４００）。
【請求項７】
プーリが、プラスチック材料、具体的には熱可塑性材料、又は熱可塑性エラストマーでできている、請求項１から６のいずれか一項に記載のプーリ（４００）。
【請求項８】
熱可塑性材料は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチロール（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチロール（ＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群から選択される少なくとも一つである、請求項７に記載のプーリ（４００）。
【請求項９】
熱可塑性エラストマーは、ポリアミド、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性コポリエステル、熱可塑性ポリアミド、エラストマーアロイ（ＴＰＥ−ｖ又はＴＰＶ）、ポリオレフィン混合物（ＴＰＥ−ｏ）及びスチレンブロック共重合体（ＴＰＥ−ｓ）からなる群から選択される少なくとも一つである、請求項８に記載のプーリ（４００）。
【請求項１０】
プーリの慣性モーメントは、５．０＊１０−４ｋｇ＊ｍ２以下、通常３．５＊１０−４ｋｇ＊ｍ２以下である、請求項１から９のいずれか一項に記載のプーリ（４００）。
【請求項１１】
プーリは、ワイヤ案内面を画定する溝構造を有する半径方向外側に向いたワイヤ案内部を備え、プーリの質量中心はワイヤ案内面内に位置づけされる、請求項１から１０のいずれか一項に記載のプーリ（４００）。
【請求項１２】
プーリは射出成形プーリである、請求項１から１１のいずれか一項に記載のプーリ（４００）。
【請求項１３】
ワイヤウェブを形成するワイヤを有する半導体材料を切断するためのワイヤソー装置（１００）であって、ワイヤソー装置は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の少なくとも一つのプーリを備え、具体的には、ワイヤソー装置はワイヤ管理システム（３００）及び／又はワイヤウェブ区画部（１１０）を備え、ワイヤ管理システム及びワイヤウェブ区画部のうちの少なくとも一つは、プーリの受容部（４１４）と補完的にスナップロック式に係合するように構成された係合要素を備える、ワイヤソー装置（１００）。
【請求項１４】
ワイヤソー装置における、請求項１から１２のいずれか一項に記載のプーリ（４００）の使用。
【請求項１５】
引張要素（４３０）は、プーリに接続されたつまみ部（４３１）と、柔軟接続部（４３２）とを備え、柔軟接続部はプーリに一体的に接続されており、プーリは熱可塑性材料又は熱可塑性エラストマーでできており、プーリは、ワイヤ案内面（４６２）を画定する溝構造を有する半径方向外側に向いたワイヤ案内部（４５５）を備える、請求項１に記載のプーリ（４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ワイヤソー装置用の、ワイヤソー装置におけるプーリと、ワイヤソー装置に関する。さらに具体的には、本発明の実施形態は、ワイヤソー装置用に構成されたプーリと、ブロック状のシリコン、サファイア、又は石英等の硬い材料を切断する、又はのこぎりで切るため、例えばシリコンウェハを切断するため、スクエアラのため、端切り器（ｃｒｏｐｐｅｒ）のため等のワイヤソー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等の硬い材料片から、例えばブロック状、又はブリック状、薄い切片、例えば半導体ウェハ等を切断するためのワイヤソー装置が存在する。上記装置では、延伸ワイヤが供給スプールから供給され、切断エリアにワイヤを案内するためのプーリによって案内され、張力がかけられる。従来は、切断後に、使用されたワイヤはプーリを介して巻取りスプールまで案内される。
【０００３】
ワイヤソー産業では、スプールからワイヤガイドまでワイヤを送るトランスミッタプーリは、タイヤと車輪でできていてよい。従来、プーリの車輪は機械加工されたアルミニウムでできている。タイヤはワイヤとの接触及び摩擦によって摩耗するため、消耗部品であってよい。したがって、タイヤが摩耗した時に個別に交換するために、タイヤは取り外し可能な部品であってよい。取り外し可能なタイヤを有するプーリの使用には、タイヤの交換中にタイヤが適切に装着されない危険性があることが分かっている。例えば、車輪の周縁に適切に装着されていないタイヤは、プーリによって案内されるワイヤが振動する原因となりうる。従って、車輪の周縁にオーバーモールドされうる常設タイヤ、すなわち取り外せないタイヤを有するプーリも存在しうる。車輪の周縁上にオーバーモールドされたタイヤを有するプーリが摩耗した時は、プーリ全体を交換する必要がある。したがって、プーリが定期的に交換される場合、オーバーモールドされたタイヤを有するプーリを使用することによって、高い操業コストがかかる。
【０００４】
通常、ワイヤソー装置に用いられるプーリは、プーリの回転軸周囲に位置づけされたねじによって、軸受箱に装着される。したがって、ネジを回して留める工程又はネジを回して外す作業によってプーリを装着する、又は取り外すには時間がかかるため、プーリを頻繁に交換する必要がある場合、機械のアップタイムに悪影響を与える。したがって、プーリをさらに改善することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
上記観点から、独立請求項による、ワイヤソー装置のために、具体的には半導体材料の切断のために構成され、ワイヤウェブを形成しているワイヤを有するプーリと、ワイヤソー装置が提供される。その他の利点、特徴、態様、及び詳細は、従属請求項、本明細書の説明及び添付図面から明らかである。
【０００６】
一態様によれば、ワイヤウェブを形成するワイヤを有するワイヤソー装置のために構成されたプーリが提供されている。プーリは、補完係合要素とスナップロック式に係合するように構成された受容部と、スナップロック式の係合を引っ張ることによって手動で解放するために、プーリに接続された引張要素とを含む。
【０００７】
さらなる態様によれば、ワイヤウェブを形成しているワイヤを有する、半導体材料を切断するためのワイヤソー装置が提供されている。ワイヤソー装置は、本明細書に記載される実施形態による少なくとも一つのプーリを含む。
【０００８】
さらなる態様によれば、ワイヤソー装置における、本明細書に記載される実施形態によるプーリの使用が提供されている。
【０００９】
一態様によれば、ワイヤウェブを形成するワイヤを有するワイヤソー装置のために構成されたプーリが提供されている。プーリは、補完係合要素とスナップロック式に係合するように構成された受容部と、スナップロック式の係合を引っ張ることによって手動で解放するために、プーリに接続された引張要素とを含む。プーリ要素はつまみ部を含む。さらに、引張要素は、プーリに接続された柔軟接続部を含み、柔軟接続部はプーリに一体的に接続されている。プーリは、熱可塑性材料、又は熱可塑性エラストマーでできている。プーリは、ワイヤ案内面を画定している溝構造を有する半径方向外側に向いたワイヤ案内部を含む。
【００１０】
さらに、本発明による実施形態は、記載された装置が動作する方法も対象とする。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。
【００１１】
本発明の上記の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、上で簡単に概説した本発明のより具体的な説明を得ることができる。添付の図面は本発明の実施形態に関連し、以下の記述において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略図である。
【図１Ｂ】本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略図である。
【図１Ｃ−Ｄ】図１Ｃは、図１Ａに示すラインＡ−Ａに沿った、本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略断面図であり、図１Ｄは、本明細書に記載される実施形態によるプーリの受容部の拡大概略断面図である。
【図２】補完要素に装着された、本明細書に記載される実施形態によるプーリの受容部の拡大概略断面図である。
【図３】Ａは本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略斜視図であり、Ｂは引張要素の機能を示す、本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略斜視図である。
【図４】Ａは本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略図であり、Ｂは図４Ａに示すラインＢ−Ｂに沿った、本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略断面図である。
【図５】本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略図である。
【図６Ａ】補完要素に装着された、本明細書に記載の実施形態によるプーリの受容部の拡大概略断面図である。
【図６Ｂ−Ｃ】図６Ｂは本明細書に記載される実施形態にシャフトを有するプーリの境界面の概略断面図であり、図６Ｃは本明細書に記載される実施形態によるシャフトを有するプーリの境界面の概略断面図である。
【図７】本明細書に記載される実施形態によるワイヤソー装置の概略図である。
【図８】本明細書に記載される実施形態によるワイヤソー装置のワイヤ管理ユニットの透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、各図に１つまたは複数の例が示されている様々な実施形態を細部にわたり参照する。図面に関する以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ構成要素を指している。下記において、個々の実施形態に関する違いのみが説明される。各例は説明として提示されており、限定を意味するものではない。さらに、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、他の実施形態で使用し、または他の実施形態とともに使用して、別の実施形態を得ることができる。この説明は、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。
【００１４】
図１Ａ及び１Ｂには、本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略図及び断面図が示される。プーリ４００は、プーリ軸４１０ａ周囲の車輪部４１０と、ワイヤを案内するためのプーリの半径方向外側部分のワイヤ案内部４５５を含む。プーリは、補完係合要素とスナップロック式に係合するように構成された受容部４１４を含む。さらに、図１Ａ〜１Ｄに例示的に示すように、本明細書に記載される実施形態によれば、プーリは、プーリに接続され、スナップロック式の係合を引っ張ることによって解放するように構成された引張要素４３０を含む。
【００１５】
本発明に記載される実施形態によれば、引張要素４３０はつまみ部４３１を含む。つまみ部は、図１Ａ、１Ｂ，３Ａ、３Ｂ及び５に例示的に示すように、リングであってよい。あるいは、つまみ部は図４Ａ及び４Ｂに示すようにストリップであってよい。本明細書に記載されるつまみ部の実施形態は、補完係合要素とのプーリのスナップロック式係合を引っ張ることによって迅速に簡単に開放することができる利点がある。
【００１６】
本明細書に記載される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り、図１Ａ〜１Ｄを例示的に参照すると、引張要素４３０は、プーリに接続された柔軟接続部４３２を備える。柔軟接続部は、プーリに一体的に接続することができる。本明細書に記載される実施形態によれば、「一体的に接続された」という用語は、「一体構造」を表すものとして理解すべきである。本明細書に記載される実施形態によれば、本明細書に記載されるプーリの一体構造は例えば、射出成形によって得ることができる。したがって、本明細書に記載されるプーリの実施形態は、簡単に生産可能で低コストのプーリを提供する。さらに、本明細書に記載されるプーリの実施形態は、迅速に装着可能で、取り外し可能なプーリを提供する。したがって、本明細書に記載されるプーリの実施形態を提供することによって、プーリを交換するために必要な時間を削減することができ、これにより本明細書に記載されるプーリの実施形態が使用されるワイヤソー又は他の任意の機械のアップタイムを長くすることができる。
【００１７】
本明細書に記載される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、引張要素４３０を、図１Ａ〜１Ｃ、及び図３Ａ及び３Ｂに例示的に示すように、プーリの片側の半径方向外側部でプーリに接続させることができる。あるいは、図４Ａ、４Ｂ、５及び６を例示的に参照すると、引張要素４３０は、プーリをシャフトに結合させるために、中央側部、例えばシャフト挿入部４１７の側でプーリに接続させることができる。さらなる選択肢として、図４Ｂに例示的に示すように、プーリを、プーリが装着される軸中心線と一直線上に並べる位置合わせ開口部４１６を設けることができる。
【００１８】
引張要素４３０の機能及び使用をより良く理解するために、図３Ｂに、矢印４４４によって示すように引張要素が引っ張られている、本明細書に記載される実施形態によるプーリの概略斜視図を示す。図３Ａ及び３Ｂから、当業者は、引張要素を引っ張る際に、プーリに接続された柔軟接続部４３２は引張方向に曲がることができることが理解できる。
【００１９】
図１Ｃ及び１Ｄを例示的に参照すると、受容部４１４は、補完係合要素にスナップロック式に係合する突出要素４１５を含むことができる。本明細書に記載される実施形態によれば、突出要素４１５は、受容部の半径方向内向きに配置することができる。突出要素４１５は、車輪部の一体部品であってよい。実施形態によれば、突出要素４１５は輪状の半径方向内向きに突出しているリング要素である。したがって、スナップロック式に係合するように構成された、簡単に生産可能な受容部が提供される。
【００２０】
図１Ｄは、本明細書に記載される実施形態によるプーリの受容部の拡大概略断面図である。本明細書に記載される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、突出要素４１５は、第１側面４１５ａ及び第２側面４１５ｂを含むことができる。図１Ｄに例示的に示すように、第１側面４１５ａはプーリ軸４１０ａに対して第１角度ファイ（Φ）をなして配置することができ、第２側面４１５ｂはプーリ軸４１０ａに対して第２角度ベータ（β）をなして配置することができる。突出要素４１５の実施形態によれば、第１角度ファイ（Φ）は、第２角度ベータ（β）とは異なる角度であってよい。具体的には、第１角度ファイ（Φ）は、第２角度ベータ（β）よりも小さくてよい。
【００２１】
本明細書に記載される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、第１角度ファイ（Φ）の値を選択することによって、プーリを対応する装着要素に装着するのに要する力を設定することができる。例えば、第１角度ファイ（Φ）に対して小さい値を選択することによって、プーリを対応する装着要素に装着するのに要する力を、第１角度ファイ（Φ）に対して大きい値が選択された場合に比べて小さい力を設定することができる。したがって、第２角度ベータ（β）に対し、大きい値を選択することによって、装着を取り外すのに要する力、具体的にはスナップロック式係合を手動で解放するのに必要な引張力を、第２角度ベータ（β）に対して小さい値が選択された場合に比べて大きい力を設定することができる。
【００２２】
図２は例示的に、補完要素、例えば環状凹部を有するシャフト５００に装着された、本明細書に記載される実施形態によるプーリを示している。図２から、当業者は、プーリが図２の右から左の装着方向に対応するシャフト５００に装着された場合、図２の左から右の引張方向に対応する、シャフト５００からプーリを引っ張るのに必要となる力に比べて装着に必要な力は弱いことを理解できる。
【００２３】
本明細書に記載されるその他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、受容部４１４は、軸受部として構成することができる。軸受部は、２０００ｒｐｍ以上、又はさらに３０００ｒｐｍ以上、例えば２０００〜４０００ｒｐｍで使用できるベアリングを受けるように適合させることができる。
【００２４】
ある実施形態によれば、図１Ｂに例示的に示すように、例えば車輪部にスポーク構造が設けられるように、車輪部４１０に開口部４１２を設けることができる。これにより、重量がさらに低下し、したがって、プーリの慣性モーメントが低下しうる。ある実施形態によれば、例えば３〜１０、通常６〜８の開口部４１２が車輪部に設けられている場合がある。プーリの車輪部に開口部４１２を設けることによって、慣性モーメントを低減することができる。
【００２５】
本明細書に記載される実施形態によれば、開口部４１２のエッジ、タイヤを受ける部分及び他の構造、例えばプーリの突出部及び凹部のエッジを円形にすることができる、又は例えば少なくとも１ｍｍ又は２〜５ｍｍ等の数ｍｍのエッジの曲率半径を有する丸いエッジを有することができる。これによりさらに重量を削減し、急速回転中のプーリの動作を改善することができる。加えて、このプロセスのスラリー、冷却流体、又はその他の固体粒子は、鋭角を有する対応形状に比べてプーリに沈殿しえない。
【００２６】
図１Ｃに示すように、本明細書に記載される実施形態によれば、ワイヤ案内部４５５は、別々の構成要素であってよいタイヤ４５０を含むことができる。例えば、タイヤ４５０は車輪部４１０、特に半径方向外側の車輪部に装着することができる。さらに、タイヤ４５０は、車輪部４１０に取り外し可能に接続することができうる。本明細書に記載されるその他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、タイヤ４５０は、ワイヤを案内するための一又は複数の溝を含む、プーリのワイヤ案内部を提供する。
【００２７】
図１Ｃに例示的に示すように、実施形態によれば、車輪部４１０は、プーリ軸４１０ａ周囲で回転するように構成される。車輪部はタイヤ担持部４２０を含むことができる。図１Ｂに示すように、溝４５２は、ワイヤをプーリ４００上で案内するために、ワイヤ案内部４５５、具体的には、タイヤ４５０に付与することができる。本明細書に記載される実施形態によれば、溝４５２は、図１Ｂの点線によって示される面４６２を画定する。プーリが回転している間、ワイヤがこの面４６２に案内される。したがって、本発明では、その平面４６２をワイヤ案内面と呼ぶ場合もある。
【００２８】
さらに、本明細書に記載されるその他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、タイヤ担持部４２０は、車輪部との一体部であってよい。本明細書に記載される実施形態によれば、「一体部である」という用語は、「一体構造」のことを言っていると理解すべきである。本明細書に記載される実施形態によれば、上記一体構造は例えば、射出成形によって得ることができる。
【００２９】
本明細書に記載されるその他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、プーリは、スナップロック式の係合を解除するために前記要素を引っ張る際にプーリの張力を緩和するための、複数の張力緩和要素４７０を含みうる。図６Ａに例示的に示すように、張力緩和要素４７０は、例えばプーリ軸周囲に半径方向に配置された空洞として構成することできる。具体的には、張力緩和要素４７０は、図６Ａに例示的に示すように、シャフト挿入部４１７周囲で円周方向に配置しうる。．幾つかの実施形態によれば、張力緩和要素は泡状構造、具体的には発泡プラスチック構造を含みうる。したがって、本明細書に記載される実施形態により、特に本明細書に記載されるようにスナップロック式の係合を引っ張ることによって素早く解除するための改良された機械的安定性及び張力緩和特性を有するプーリが提供される。
【００３０】
本明細書に記載されるその他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、プーリの受容部（４１４）は、シャフト５００からプーリまでトルクを伝送するように構成される。したがって、図６Ｂ及び６Ｃを例として参照すると、プーリ、例えばプーリの車輪部４１０と、プーリを装着可能なシャフト５００との間の境界面には、補完的なトルク軸受要素４４０が設けられてよい。トルク軸受要素は、プーリが装着されるシャフトからのトルクをプーリに伝送するように構成されている。これは、例えばプーリが装着されるシャフトと結合したモータによってプーリを駆動するような場合に特に有益となりうる。
【００３１】
本明細書に記載されるその他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、トルク軸受要素は、図６Ｂ及び６Ｃに例示的に示すように、溝、例えば軸方向の溝として構成することができる。溝は、図６Ｂに例示的に示すように丸い形、及び／又は図６Ｃに例示的に示すように、三角の形を含みうる。トルク軸受要素は、図６Ｂに例示的に示すように、プーリとシャフトとの間の境界面の全円周周囲に配置されうる。あるいは、トルク軸受要素は、図６Ｃに例示的に示すように、プーリとシャフトとの間の境界面の全円周周囲の少なくとも区分、例えばプーリとシャフトとの間の境界面の円周の２つの対向区分に配置されうる。本明細書に記載される実施形態によれば、トルク軸受要素はトルクの伝送のための任意の適切な形状でありうる。
【００３２】
本明細書に記載される実施形態によれば、プーリはプラスチック材料、具体的には熱可塑性材料又は熱可塑性エラストマーでできている。プラスチック材料でできたプーリを供給することによって、低価格のプーリが提供される。さらに、例えば射出成形等によって簡単に製造することができる低価格のプーリが提供される。したがって幾つかの実施形態によれば、プーリは射出成型プーリである。
【００３３】
プーリが熱可塑性材料でできている実施形態では、熱可塑性材料は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチロール（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン  （ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチロール（ＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群から選択される少なくとも一つである。あるいは、プーリが熱可塑性エラストマーでできている実施形態では、熱可塑性エラストマーは、ポリアミド、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性コポリエステル、熱可塑性ポリアミド、エラストマーアロイ（ＴＰＥ−ｖ又はＴＰＶ）、ポリオレフィン混合物（ＴＰＥ−ｏ）及びスチレンブロック共重合体（ＴＰＥ−ｓ）からなる群から選択される少なくとも一つである。したがって、例えば射出成形等によって簡単に製造することができるプーリが提供される。
【００３４】
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、プラスチック材料は、２．５ｇ／ｃｍ３以下、例えば２．０ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する。さらに任意的な変形例では、プラスチック材料の密度は、１．５ｇ／ｃｍ3以下、例えば１．０ｇ／ｃｍ3〜１．５ｇ／ｃｍ3であってよい。したがって、更に代替的な又は任意的な態様として、プーリの慣性モーメントは、５．０＊９−４ｋｇ＊ｍ２以下、具体的には３．５＊１０−４ｋｇ＊ｍ２以下である。この結果、プーリの慣性によりワイヤにさらに張力が生じる可能性がある、特にワイヤソー装置の停止又は緊急停止の間にワイヤが破損する確率が低下しうる。
【００３５】
上記のように、プーリの重量を例えば、アルミニウム製プーリと比較して３０〜６０％減らすことができる。ある実施形態によれば、プラスチック材料に埋め込まれた炭素繊維などの導電繊維によって、導電性を得ることができる。例えば、炭素繊維を充填したポリアミドを使用することができる。
【００３６】
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、プーリに含まれるプラスチック材料は、例えばダイアモンド製ワイヤを有するワイヤソー装置でのこぎり切断されるように適応した水性冷却剤、ポリエチレングリコール耐性である、及び／又はこれらの組み合わせであってよい。
【００３７】
ワイヤソー装置を通してワイヤを案内する共通プーリは、例えばアルミニウムなどの金属からできているため、ワイヤ破損検出システムに導電性が付与される。アルミニウム製プーリは、他の金属製プーリと比べて同等の低質量を有する。切断速度のアップ、さらに細いワイヤ、ワイヤ破損の迅速な検出、及び新種ワイヤ例えばダイアモンド製ワイヤの需要のさらなる増加により、またさらなる改善を図ることが望まれる。本明細書に記載される実施形態によれば、プーリは、導電性プラスチック材料でできている。したがって、プーリの質量及び、したがって慣性モーメントをさらに低減することができ、ワイヤ破損検出の導電性を得ることができ、整備及び／又は工程の間のワイヤの変形も低減することができる。したがって、プーリの慣性モーメントの低減、及び滑らかな回転を得ることができる一方、ワイヤ破損検出のための電流をプーリを通して流すことができる。
【００３８】
本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、プーリは導電性プラスチック材料を含む。例えば、プーリの車輪部は導電性プラスチックを含むことができる。ある実施形態によれば、導電性プラスチック材料は導電性熱可塑性材料、又は熱可塑性エラストマーである。導電性プラスチック材料の材料特性により、プーリの全体的な重量を削減するためにスポーク又は車輪部の開口部を車輪部に設けることによって、重量をさらに削減することが可能になる。
【００３９】
本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、プラスチック材料は、繊維、特に導電繊維を含む合成ポリマー材料である。例えば、導電繊維は炭素繊維であってよい。炭素繊維により、プーリ、又は車輪部それぞれの剛性も増加しうる。
【００４０】
本明細書において説明される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、図１Ｃ及び４Ｂに例示的に示すタイヤ４５０は絶縁材料でできていてよい。タイヤ４５０は電気絶縁性であるため、電位でバイアスをかけることができる、プーリに巻かれたワイヤは、車輪部４１０から電気絶縁状態にある。電源４７０によってワイヤがバイアスされ、破損が起こった後で車輪部においてワイヤの未処理端がプーリと接触している場合、測定装置によって電流が検出されうる。
【００４１】
本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、質量中心はワイヤ案内面に位置づけすることができる。これは図４Ｂにおいて、計量器を象徴する矢印４６０によって示されている。質量中心はワイヤ案内面にあるため、図４Ｂに例示的に示す回転軸４６０にサポートされるプーリ４００のバランスが取れる。本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる幾つかのさらなる実施形態によれば、プーリ４００が、ワイヤが案内されるワイヤ案内面に対して完全にバランスが取れるように、車輪部は突出部４２２又は凹部（図示せず）を有することができる。例えば、突出部４２２でタイヤ担持部４２０を補うことができる。
【００４２】
上述したように、本明細書に記載される実施形態によるプーリは、ワイヤソー装置用に適合され、又は構成されており、ワイヤソー装置で使用することができる、及び／又はワイヤソー装置の一部であってよい。プーリをワイヤソー装置用に適合させる、又は構成するために使用できる他の態様では、プーリは、１５０μｍ以下の厚さ、又は上述した他の任意の直径の厚さを有するワイヤを案内するために作られた溝構造を有することができる。高精度の切断、例えば１００μｍ以下の精度、あるいはさらに５０μｍ以下の精度の切断を可能にするために、溝構造は、特にワイヤの直径と、切断プロセス用に設計されることに留意すべきである。
【００４３】
さらに任意的な実施形態によれば、プーリの慣性モーメントは、５．０＊１０−４ｋｇ＊ｍ２以下、例えば３．５＊１０−４ｋｇ＊ｍ２以下、例えば１＊１０−４ｋｇ＊ｍ２〜３．５＊１０−４ｋｇ＊ｍ２である。
【００４４】
図７は、本明細書に記載する実施形態によるワイヤソー装置１００の例示の実施形態を示す図である。ワイヤソー装置のハウジングは、点線１１２で示すように異なるエリアに分離させることができる。例えば、第１ハウジング部はワイヤウェブ区画部１１０を形成することができ、第２ハウジング部１１１は、ワイヤ管理システム３００、電気キャビネット１１４、第１タンク１２０、及び第２タンク１２４、及び第１ポンプ１２１及び第２ポンプ１２５を収納することができる。ワイヤ管理システムは、ワイヤウェブに向かってワイヤ１０を供給するように構成することができる。
【００４５】
図７に例示的に示すように、ワイヤをプーリ４００を介して案内し、ワイヤウェブを形成することができる。ワイヤウェブ区画部１１０のワイヤ１０によって形成されたワイヤウェブから分かるように、図７に示すシステムを使ってウェハを薄切りすることができる。のこぎり切断に使用されるワイヤは、研磨材とともに供給することができる。一つの選択肢として、研磨材をスラリーとして供給することができる。これは、切断される材料にワイヤが触れる直前に行うことができる。したがって、研磨材は、材料切断のためにワイヤによって切断位置まで運ばれる。別の選択肢として、研磨材をワイヤのコーティングに含めて供給することができる。例えば、ダイアモンド粒子を金属製ワイヤに供給することができ、例えばワイヤのコーティングにダイアモンド粒子を埋め込んでワイヤに供給することができる。したがって、研磨材はワイヤに堅く結合される。
【００４６】
ワイヤソー装置の幾つかの実施形態によれば、第１タンク１２０は例えばワイヤソー装置がダイアモンド製ワイヤを使用して操作される場合に、未使用の冷却流体のために使用することができる、又はワイヤソー装置１００がワイヤと追加の研磨材を使用して操作される場合は例えば未使用の（新鮮な）スラリーのために使用することができる。第１ポンプ１２１は、冷却流体（又はそれぞれのスラリー）を切断エリアの所望の位置へ向けて送り込む。これは図７において導管１２２によって示される。使用済の冷却流体（又はスラリー）は導管１２６を通って戻り、第２ポンプ１２５によって第２タンク１２４の中へ送り込まれる。このような冷却流体又はスラリーが使用される場合、使用済の消耗流体の一部を第１タンク１２０に再注入すれば再利用することができる。このため、異なる実施形態によれば、消耗流体の一部のみ、又は消耗流体すべてを再利用することができる、又は消耗流体を全く再利用することができないため、第１タンク１２０に再注入される。一例として、使用済の流体が送り込まれるタンクを選択的に選択するために、導管１２６に追加の弁が設けられる場合がある。別の実施例によれば、使用済の流体の一部を第１タンク１２０に再注入するために、第２タンク１２４と第１タンク１２０との間の流体接続を提供することができる。異なる実施形態によれば、すでに上述したように、消耗流体は冷却流体又はスラリーであってよい。そのスラリーが使用された場合、スラリーはワイヤによって材料が切断される位置の冷却機能も持つ。
【００４７】
図７の点線によって示すように、電気キャビネット１１４は異なる構成要素の動作を制御する役割を果たすことができる。例えば、第１ポンプ１２１と第２ポンプ１２５の動作、供給スプール１３４と巻取りスプール１３８の回転を制御することができる。さらに、加えて、又は任意的に、第１タンク１２０と第２タンク１２４の充填レベルを測定することができ、各信号を制御ユニットに送ることができる。さらなる実施形態によれば、他の制御信号、及び監視信号を、電気キャビネット１１４へ、及び電気キャビネット１１４から送ることができる。例えば、スプールを駆動しているモータからの信号、スラリーや冷却流体等の消耗流体を送るための圧力信号、又はワイヤ破損検出信号を、電気キャビネットへ、及び電気キャビネットから送ることができる電気キャビネット又は制御ユニットをワイヤソー装置の異なる位置、例えばワイヤソー装置の外側にも設けることができ、制御ユニットから／への対応する制御信号を必要に応じて供給することができることは、当業者に明らかである。
【００４８】
本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、ワイヤは供給スプール１３４上に供給される。図８に例示的に示すように、実施形態によれば、ワイヤは複数のプーリ４００を介してワイヤウェブ区画部１１０の中に案内され、切断エリアにワイヤウェブが形成される。切断の後で、ワイヤは別のプーリによってワイヤ管理システム３００の方に向けて案内され、このシステムにおいてプーリを介して巻取りスプール１３８へ供給される。実施形態によれば、ワイヤはワイヤ管理システム３００からワイヤ切断エリアへ案内され、１０ｍ／秒以上、典型的には１５〜２０ｍ／秒の範囲、又は最大２５〜４０ｍ／秒のワイヤ速度で戻ってくる。
【００４９】
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、ワイヤ管理システム３００は、一方向においてワイヤが供給スプール１３４から巻取りスプール１３８まで送られ、別方向においてワイヤが巻取りスプール１３８から供給スプール１３４まで送られる、双方向の使用に適合させることができる。ダイアモンド製ワイヤが使用される場合、ワイヤソー装置の双方向の使用は特に興味深いものである。
【００５０】
異なる実施形態によれば、ワイヤソー装置は端切り器（ｃｒｏｐｐｅｒ）、スクエアラ、ワイヤソー、又は複数のワイヤソーであってよい。端切り器（ｃｒｏｐｐｅｒ）は、スクエアラにおいてレンガ状に分離されたレンガ状又はブロック状から末端部をのこぎり切断するために使用することができる装置として理解すべきである。スクエアラは、ワイヤソー又は複数のワイヤソーがウェハ作製プロセスにおいてレンガ状からウェハをのこぎり切断することができるように、シリコンインゴットを所望の大きさの四角形にのこぎり切断するワイヤソーである。
【００５１】
図８は、本明細書に記載されるプーリの実施形態を用いることができる、実施形態によるワイヤ管理システム３００の斜視図である。図８の例示の実施形態は、スプールシャフト３１０ａに装着された供給スプール１３４を含み、プーリ３２０ａ、３３０ａ、３１５ａ及び３２５ａはワイヤを具体的にはワイヤウェブ区画部へ案内するように配置される。図８に示すワイヤ管理システムの例示の実施形態によれば、スプールシャフト３１０ｂに装着された巻取りスプール１３８を設けることができ、プーリ３２０ｂ、３３０ｂ、３１５ｂ及び３２５ｂは、ワイヤウェブ区画部から巻取りスプール１３８までワイヤを案内するように配置される。
【００５２】
さらに、図８に例示的に示すように、ワイヤ管理システムは、供給スプール１３４を介して所望の位置にプーリ３２０ａを位置決めするように構成されたプーリ移動装置３２４ａを含むことができる。したがって、ワイヤ管理システムは、巻取りスプール１３８を介して所望の位置にプーリ３２０ｂを位置決めするように構成されたプーリ移動装置３２４ｂをさらに含むことができる。プーリ移動装置３２４ａ、３２４ｂは、格納式又は伸縮自在の棒として構成することができる。格納式又は伸縮自在の棒は、スプール軸に平行する棒の軸に沿って長手方向に移動可能であってよい。図８に例示的に示すように、プーリ移動装置３２４ａ、３２４ｂを、ワイヤソー装置の主要フレーム部の壁部分に装着することができる。
【００５３】
実施形態によれば、ワイヤソーは、少なくとも一つのプーリ、具体的には複数のプーリ、例えば本明細書に記載されるプーリの実施形態によるすべてのプーリを含むことができる。細いワイヤ、又はコーティング、例えばダイアモンドのコーティングを有するワイヤが使用される場合、本明細書に記載される実施形態によるプーリとワイヤソー装置は特に有用である。ある実施形態によれば、ワイヤソー装置１００は、上述したいずれかの実施形態による少なくとも一つのプーリを含む。具体的には、ワイヤソー装置はワイヤ管理システム３００及び／又はワイヤウェブ区画部１１０を含むことができ、ワイヤ管理システム及び／又はワイヤウェブ区画部のうちの少なくとも一つは、プーリの受容部４１４と補完的にスナップロック式で係合するように構成された係合要素を含む。
【００５４】
したがって、本明細書に記載される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、本明細書に記載されるワイヤ管理システム及びワイヤソー装置は約１５０μｍ未満の直径、例えば約１００〜１５０μｍ、具体的には約５０〜１５０μｍ、さらに具体的には約５０〜１００μｍ、例えば１２０μｍの直径等の直径を有する細いワイヤ用に適合される。他の場合には、実施形態は、例えば１００μｍ、８０μｍ、７０μｍ、又は６０μｍの小さいワイヤ直径を有することもできる。
【００５５】
さらに、本明細書に記載されるワイヤ管理システムとワイヤソー装置は、コーティングされたワイヤ、例えばダイアモンド粒子が埋め込まれたニッケルのコーティングを有するワイヤ用に適合される。上記ワイヤは、約１５０μｍ未満の直径、例えば約１００〜１５０μｍ、具体的には約５０〜１５０μｍ、さらに具体的には約５０〜１００μｍ、例えば１２０μｍの直径等の直径を有しうる。他の場合には、実施形態は、例えば１００μｍ、８０μｍ、７０μｍ、又は６０μｍの小さいワイヤ直径を有することもできる。これらのワイヤにおいて、ワイヤのねじれにより、ワイヤの破損、又はコーティングの損傷の危険性が増加する可能性があるため、ねじれが起こらない工程は有利である。ダイアモンド製ワイヤを使用することによって、スループットを２倍又はそれ以上に増加させることができる。ダイアモンド製ワイヤが使用される場合、ワイヤソーの別のパーツをダイアモンド製ワイヤに適合させることができる。例えば、機械パーツ、電気パーツ、及び／又はソフトウェアをダイアモンド製ワイヤの使用に適合させることができる。ダイアモンド製ワイヤが使用される場合、ワイヤソーの別のパーツをダイアモンド製ワイヤに適合させることができる。例えば、機械パーツ、電気パーツ、及び／又はソフトウェアをダイアモンド製ワイヤの使用に適合させることができる。
【００５６】
上述したように、複数のプーリが本明細書に記載されるワイヤソー装置に使用される。これに関しては、より速い切断速度、及びより速いワイヤ速度、より細いワイヤ、又は異なる種類のワイヤ、例えばダイアモンド製ワイヤ、及び顧客の施設における装置制御の改善が所望されることを考慮しなければならない。のこぎり切断工程の間、プーリは、その各軸の周囲で１５００ｒｐｍを超える回転速度で回転することができる。幾つかの実施形態によれば、プーリは、２０００ｒｐｍ以上、又はさらに３０００ｒｐｍ以上、例えば２０００〜４０００ｒｐｍの回転速度が可能であることによってワイヤソー装置用に適合される。例えば、緊急停止の間、ワイヤソー装置はできるだけ早く停止する必要がある。したがって、プーリの慣性、つまりプーリの慣性モーメントにより、プーリの回転は直ちに停止しない。プーリがさらに回転するために、ワイヤに有害な張力がかかり、ワイヤの破損が起こる可能性がある。
【００５７】
さらに、本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、上記ワイヤの破損は下記のように検出することができる。ワイヤに、約２０〜１２０Ｖ、例えば３０〜６０Ｖの絶対値を有する電位でバイアスをかける。したがって、ワイヤと残りのワイヤソー装置の構成要素、例えばハウジング、メインフレーム、ポリス、ハウジング部、キャビネットのドア等との間に電圧が生じる。例えば、これらのさらなる構成要素は地表電位であってよい。ワイヤが破損した場合、ワイヤの未処理端がワイヤソー装置の構成要素の一つ、例えば本明細書に記載される導電性プラスチック材料を含むプーリに接触する。ワイヤとワイヤソー装置との間の電圧は電流となる。したがって、ワイヤ破損検出システムは、上記電流の存在を監視し、上記電流が検出された場合にワイヤの破損を検出することができる。
【００５８】
本明細書に記載される実施形態によれば、上述したいずれかの実施形態による少なくとも一つのプーリを有するワイヤソー装置が提供される。任意的な一態様によれば、ワイヤソーに採用される複数のプーリは基本的に同じ慣性モーメントを有する。例えば、プーリの慣性モーメントの互いとの差は、１０％、又は５％を超えない。典型的には、異なる実装態様によれば、ワイヤソー装置は、ワイヤソー、複数のワイヤソー、スクエアラ、及び端切り器（ｃｒｏｐｐｅｒ）から成る群から選択される要素であってよい。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、ワイヤソー装置はさらに、ワイヤソー装置の本体、電位でワイヤにバイアスをかけるように適合された電圧供給源、及びプーリの車輪部から本体までの導電路を含むことができる。したがって、本明細書に記載されるワイヤソー装置の幾つかの実施形態は、上述したようにワイヤの破損を検出するように構成される。
【００５９】
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追加の実施形態を考案することができ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。
【符号の説明】
【００６０】
Ａ    断面図ライン
Ｂ    断面図ライン
１０    ワイヤ
１００    ワイヤソー装置
１１０    ワイヤウェブ区画部
１１１    第２ハウジング部
１１２    分離線
１１４    電気キャビネット
１２０    第１タンク
１２１    第１ポンプ
１２２    導管
１２４    第２タンク
１２５    第２ポンプ
１２６    導管
１３４    供給スプール
１３８    巻取りスプール
３００    ワイヤ管理システム
３１０ａ    スプールシャフト
３１０ｂ    スプールシャフト
３１５ａ    プーリ
３１５ｂ    プーリ
３２０ａ    プーリ
３２０ｂ    プーリ
３２４ａ    プーリ移動装置
３２４ｂ    プーリ移動装置
３２５ａ    プーリ
３２５ｂ    プーリ
３３０ａ    プーリ
３３０ｂ    プーリ
４００    プーリ
４１０    車輪部分
４１０ａ    プーリ軸
４１２    開口部
４１４    受容部
４１５    突出要素
４１５ａ    突出要素の第１側面
４１５ｂ    突出要素の第２側面
４１７    シャフト挿入部
４１６    位置合わせ開口部
４２０    タイヤ担持部
４３０    引張要素
４３１    つまみ部
４３２    柔軟接続部
４４０    補完トルク軸受要素
４４４    引張要素の引張方向
４５０    タイヤ
４５２    溝
４５５    ワイヤ誘導部分
４６０    回転軸
４６２    ワイヤ誘導面
４７０    張力緩和要素
５００    シャフト
【図１Ａ】
2015208848.tif 000003
【図１Ｂ】
2015208848.tif 000004
【図１Ｃ−Ｄ】
2015208848.tif 000005
【図２】
2015208848.tif 000006
【図３】
2015208848.tif 000007
【図４】
2015208848.tif 000008
【図５】
2015208848.tif 000009
【図６Ａ】
2015208848.tif 000010
【図６Ｂ−Ｃ】
2015208848.tif 000011
【図７】
2015208848.tif 000012
【図８】
2015208848.tif 000013
【外国語明細書】
2015208848000001.pdf
2015208848000002.pdf
2015208848000003.pdf
2015208848000004.pdf