(57)【要約】【課題】インゴット切断装置において、ワイヤ繰出機構におけるワイヤに懸架するプーリーの数を効果的に減らすことで、ワイヤの張力ムラを低減する。それにより、ワイヤの断線を抑制し、インゴットの切断を正確に行うことを目的とする。【解決手段】ワイヤが巻き取られている一対のメインローラと、前記ワイヤを往復運動させる第１繰出/巻取機構および第２繰出/巻取機構と、を具備する、インゴットの切断装置において、各繰出/巻取機構は、メインローラに巻き取られたワイヤの繰出および巻取可能なスプールと、スプールとメインローラとの間に配置され、ワイヤの張力を調整し、ワイヤの張力を測定するトルクセンサーを具備するダンサーとを有する。ここで、第１ダンサーとメインローラとを繋ぐワイヤおよび第２ダンサーとメインローラとを繋ぐワイヤには、プーリーが懸架されていない。【選択図】図２
2013212566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが巻き取られている一対のメインローラと、前記ワイヤを往復運動させる第１繰出/巻取機構および第２繰出/巻取機構と、を具備する、インゴット切断装置であって、
前記第１繰出/巻取機構は、前記メインローラに巻き取られたワイヤの繰出および巻取可能な第１スプールと、前記第１スプールと前記メインローラとの間に配置され、前記ワイヤの張力を調整し、前記ワイヤの張力を測定する第１トルクセンサーを具備する第１ダンサーとを有し、
前記第２繰出/巻取機構は、前記メインローラに巻き取られたワイヤの繰出および巻取可能な第２スプールと、前記第２スプールと前記メインローラとの間に配置され、前記ワイヤの張力を調整し、前記ワイヤの張力を測定する第２トルクセンサーを具備する第２ダンサーとを有し、
第１ダンサーとメインローラとを繋ぐワイヤおよび第２ダンサーとメインローラとを繋ぐワイヤには、プーリーが懸架されていない、インゴット切断装置。
【請求項２】
第１ダンサーおよび第２ダンサーは、ダンサーアームと、前記ダンサーアームの一端に回転自在に設けられ、ワイヤが懸架されているダンサーロールと、前記ダンサーアームの他端に設けられて、前記ダンサーアームを回転自在とする軸と、を有し、
前記ダンサーロールの回転抵抗値を測定可能に構成されている、請求項１に記載のインゴット切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料などのインゴットをワイヤで切断するための切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インゴットをワイヤで切断するための切断装置はワイヤソーとも称され、一対のメインローラに巻き取られたワイヤにインゴットを押し当てて（フィードして）切断する装置である。得られる切断物は、例えばウェハなどとして用いられる。一対のメインローラには、通常、ワイヤが複数周回巻き取られているので、１回のインゴットのフィードで、複数枚の切断物が得られる。
【０００３】
さらに、ワイヤソーは、第１のワイヤ繰出機構と、第２のワイヤ繰出機構とを有する。ワイヤ繰出機構は、一対のメインローラに巻き取られたワイヤに連結しており、ワイヤの張力を制御しながら、ワイヤを繰出たり、ワイヤを巻き取ったりする。ワイヤ繰出機構には、通常、ワイヤが巻き取られているスプール（「ボビン」ともいう）と、ワイヤの張力を調整するダンサーと、ワイヤの張力を測定するトルクセンサーとが含まれる（特許文献１を参照）。
【０００４】
ワイヤ繰出機構は、ワイヤの張力を適切に制御することができないと、所望の切断物が得られなかったり、ワイヤが断線したりする。そこで、スプールの位置を可変にして、ワイヤ繰出機構によるワイヤの繰出し長さや巻取り長さを調整し、ワイヤの張力を適切に制御することなどが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１６７７０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ワイヤソーと称される切断装置において、ワイヤの張力をより精密に、かつ簡便に制御可能な装置構成を提供する。ワイヤソーのワイヤ繰出機構は、いくつかのプーリー（滑車）を具備しており、ワイヤをプーリーに懸架させることで、ワイヤの進行方向を所定の方向に変化させる。しかしながら、ワイヤに懸架させるプーリーの数が多いほど、メインローラに巻き取られたワイヤの張力を精密に制御しにくくなる。そこで、本発明は、ワイヤ繰出機構におけるワイヤに懸架するプーリーの数を効果的に減らすことで、メインローラに巻き取られたワイヤの張力ムラを低減する。それにより、ワイヤの断線を抑制し、インゴットの切断を正確に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明のインゴット切断装置は、ワイヤが巻き取られている一対のメインローラと、前記ワイヤを往復運動させる第１繰出/巻取機構および第２繰出/巻取機構と、を具備する。そして、前記第１繰出/巻取機構は、前記メインローラに巻き取られたワイヤの繰出および巻取可能な第１スプールと、前記第１スプールと前記メインローラとの間に配置され、前記ワイヤの張力を調整し、前記ワイヤの張力を測定する第１トルクセンサーを具備する第１ダンサーとを有し；前記第２繰出/巻取機構は、前記メインローラに巻き取られたワイヤの繰出および巻取可能な第２スプールと、前記第２スプールと前記メインローラとの間に配置され、前記ワイヤの張力を調整し、前記ワイヤの張力を測定する第２トルクセンサーを具備する第２ダンサーとを有する。さらに、第１ダンサーとメインローラとを繋ぐワイヤおよび第２ダンサーとメインローラとを繋ぐワイヤには、プーリーが懸架されていない。
【０００８】
さらに好ましくは、本発明のインゴット切断装置の第１ダンサーおよび第２ダンサーは、ダンサーアームと；前記ダンサーアームの一端に回転自在に設けられ、ワイヤが懸架されているダンサーロールと；前記ダンサーアームの他端に設けられて、前記ダンサーアームを回転自在とする軸とを有する。ここで、ダンサーロールの回転抵抗値を測定可能に構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のインゴット切断装置によれば、インゴットを切断中のワイヤの張力を調整しやすいので、インゴットの所望の切断物を得やすく、かつワイヤの断線などが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】切断装置の構成を概念的に説明する図である。
【図２】切断装置の第１繰出/巻取機構と第２繰出/巻取機構との配置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のインゴット切断装置は、ワイヤが巻き取られている一対のメインローラと、前記ワイヤと連結している第１繰出/巻取機構および第２繰出/巻取機構と、を具備する。その基本構成を、図１を参照して説明する。図１には、一対のメインローラ１０Ａおよび１０Ｂと、第１繰出/巻取機構５０Ａと、第２繰出/巻取機構５０Ｂとを有する切断装置が概念的に図示されている。
【００１２】
一対のメインローラ１０Ａおよび１０Ｂ（「メインローラ１０」と総称する）には、ワイヤが複数周回巻かれており、例えば１０００周回以上巻かれている。メインローラ１０の外周面には一定の間隔で溝が彫られており、その溝にワイヤが巻きつけられていることが好ましい。溝の間隔は、インゴットの切断物の厚みに応じて設定される。ワイヤは、ダイヤモンドワイヤなどでありうる。メインローラ１０は回転することができるので、第１繰出/巻取機構５０Ａおよび第２繰出/巻取機構５０Ｂにより、メインローラ１０に巻かれたワイヤは往復運動することができる。
【００１３】
第１繰出/巻取機構５０Ａおよび第２繰出/巻取機構５０Ｂ（「繰出/巻取機構５０」と総称する）はそれぞれ、一対のメインローラ１０Ａおよび１０Ｂに巻きつけられたワイヤと連結しており、ワイヤを巻き取ったり、繰出したりすることができる。繰出/巻取機構５０の一方がワイヤを巻き取る場合には、他方がワイヤを繰り出す。それにより、ワイヤは往復運動をする。
【００１４】
繰出/巻取機構５０は、一対のメインローラ１０Ａおよび１０Ｂに巻きつけられたワイヤと連結しているワイヤを巻き取ったり、繰出したりすることができるスプール２０（２０Ａまたは２０Ｂ）と、ワイヤの張力を調整するダンサー３０（３０Ａまたは３０Ｂ）と、任意の他の部材とを有する。ただし、ダンサー３０とメインローラ１０との間のワイヤには、プーリーが懸架されていない。プーリーとは滑車を意味し、ワイヤに懸架されることで、ワイヤの進行方向を任意の方向に変更させることができる部材をいう。
【００１５】
ダンサー３０は、例えば、ダンサーアーム３１（３１Ａまたは３１Ｂ）と、ダンサーアーム３１の一端に回転自在に設けられたダンサーロール３２（３２Ａまたは３２Ｂ）と、ダンサーアーム３１の他端に設けられて、ダンサーアーム３１を回転自在とする軸３３（３３Ａまたは３３Ｂ）とを有する。ダンサーロール３２にはワイヤが懸架されており、ダンサーアーム３１が回転することで、ワイヤの張力が調整されうる。
【００１６】
このように、ダンサー３０は、ダンサーアーム３１の回転によりワイヤの張力を調整するが；ダンサー３０とメインロール１０との間のワイヤにプーリーが懸架されていると、ダンサー３０により調整されたワイヤの張力が、メインロール１０に巻かれているワイヤに精密に伝わりにくくなり、メインロール１０に巻かれているワイヤの張力を所望値に調整できないことがある。これに対して本発明の切断装置では、ダンサー３０とメインロール１０との間のワイヤにプーリーが懸架されていないので、ダンサー３０が、メインロール１０にまかれたワイヤの張力を適切に制御しやすい。
【００１７】
本発明のインゴット切断装置のダンサー３０は、トルクセンサーとしての機能をも有している。トルクセンサーとは、ワイヤの張力を測定する部材をいう。例えば、ダンサー３０のダンサーロール３２にトルクセンサーとしの機能を付与する。ダンサーロール３２にはワイヤが懸架されているので、ダンサーロール３２の回転抵抗値を測定することで、ワイヤの張力を測定することができる。
【００１８】
前述の通り、本発明の切断装置では、ダンサー３０とメインロール１０との間のワイヤにプーリーが懸架されていないので、ダンサー３０が有するトルクセンサーが、メインロール１０にまかれたワイヤの張力を正確に測定することができる。
【００１９】
さらに、スプール２０とダンサー３０との間にはトラバース２５（２５Ａまたは２５Ｂ）が配置されていてもよい。トラバース２５は、スプール２０に巻かれたワイヤを、ダンサー３０に導く。
【００２０】
また、一対のメインローラ１０の近傍には、フィーダー６０が配置されていることが好ましい。フィーダー６０は、切断するべきインゴット６５を保持し、かつ保持したインゴット６５を一対のメインローラ１０に巻かれたワイヤに押し当てることができる。インゴット６５は、例えば、シリコンなどの半導体材料、ネオジム鉄などの磁性材料、サファイアなどのセラミック材料などでありうる。
【００２１】
フィーダー６０がインゴット６５をワイヤに押し当てながら、ワイヤを往復運動させることで、インゴット６５を切断する。ワイヤにスラリーを供給しながら、インゴット６５をワイヤに押し当てることが好ましい。それにより、インゴット６５を切断し、ウェハ状またはその他の形状物とする。
【００２２】
本発明の切断装置において、第１繰出/巻取機構５０Ａおよび第２繰出/巻取機構５０Ｂを構成する部材のうち、少なくともダンサー３０Ａとトラバース２５Ａの配置と、ダンサー３０Ｂとトラバース２５Ｂの配置とが、線対称であることが好ましい（図２参照）。より好ましくは、スプール２０Ａとトラバース２５Ａとダンサー３０Ａの配置と、スプール２０Ｂとトラバース２５Ｂとダンサー３０Ｂの配置とを、線対称とする。
【００２３】
図２には、トラバース２５Ａとダンサー３０Ａの配置と、トラバース２５Ｂとダンサー３０Ｂの配置とを、線対称とした例が示される。図２に示されるように、スプール２０Ａまたは２０Ｂから繰り出されるワイヤは、トラバース２５Ａまたは２５Ｂとダンサー３０Ａまたは３０Ｂとを経て、メインローラ１０Ａまたは１０Ｂに導かれている。メインローラ１０Ａまたは１０Ｂには、ワイヤが複数周回巻かれている。前述の通り、ダンサー３０とメインローラ１０とを繋ぐワイヤには、プーリーが懸架されていない。
【００２４】
図２において、第１繰出/巻取機構５０Ａにおけるトラバース２５Ａとダンサー３０Ａの配置と、第２繰出/巻取機構５０Ｂにおけるトラバース２５Ｂとダンサー３０Ｂの配置とが、Ｘ−Ｘ線を対称軸として、互いに対象にされている。対称に配置されているとは、各部材の配置位置が対称となり、かつ各部材の配置方向も対称であることをいう。したがって、図２におけるスプール２０Ａとスプール２０Ｂは、その配置位置は互いに対称ではあるものの、その配置方向は対称ではないため；本明細書の定義においては、対象に配置されていない。もちろん、スプール２０Ａとスプール２０Ｂを対象に配置しても構わない。
【００２５】
前述の通り、ダンサー３０のダンサーロール３２はワイヤの張力を測定し、かつ測定されたワイヤの張力に基づいてダンサー３０がワイヤの張力を調整する機能を有する。ダンサー３０とトラバーサ２５の配置を対称とすると、第１繰出/巻取機構５０Ａにより張力調整されるべきワイヤの長さと、第２繰出/巻取機構５０Ｂにより張力調整されるべきワイヤの長さとが同一となる。そして、第１繰出/巻取機構５０Ａによるワイヤの張力調整メカニズムと、第２繰出/巻取機構５０Ｂによるワイヤの張力調整メカニズムとが同一制御系となる。そのため、往復運動するワイヤ１０の張力を適切に制御する、例えば、一定に維持しやすくなる。その結果、インゴットの切断が適切に行われ、ワイヤの切断も抑制されうる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のインゴットの切断装置は、ワイヤの張力の適切な制御が可能なワイヤソーであるので、インゴットの精密な切断が実現でき、ワイヤの切断も抑制できる。例えば、シリコンインゴットを切断してシリコンウェハとすることができ、薄いシリコンウェハとすることもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  メインローラ
２０，２０Ａ，２０Ｂ  スプール
２５  トラバース
３０，３０Ａ，３０Ｂ  ダンサー
３１，３１Ａ，３１Ｂ  ダンサーアーム
３２，３２Ａ，３２Ｂ  ダンサーロール
３３，３３Ａ，３３Ｂ  軸  
５０Ａ  第１繰出/巻取機構
５０Ｂ  第２繰出/巻取機構
６０  フィーダー
６５  インゴット
【図１】
2013212566.tif 000003
【図２】
2013212566.tif 000004