(57)【要約】  ワイヤソーのワイヤウェブを監視するための、改良され、簡素化されたシステムおよび方法について説明する。このシステムは、ワイヤウェブ上を移動するセンサを含み、よって、ワイヤウェブの、またはそのワイヤグループの個々のワイヤの撓みを判定する。
2016518996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象品（２）を切削するためのワイヤソー（１）、特にマルチワイヤソーであって、
前記加工対象品（２）を切削するための少なくとも１本の切削ワイヤ（３）から、隣接するワイヤセグメント（３’、３’’、３’’’）を含むワイヤウェブ（３）を形成するためのワイヤガイドローラ（４）と、
前記加工対象品（２）を装着し、それを前記ワイヤウェブ（３）に向けて移動させるための供給テーブル（７）と、
前記ワイヤガイドローラと前記供給テーブルの動作を制御するための制御部（１２）と、
ワイヤウェブ（３）のワイヤセグメント（３’、３’’、３’’’）を監視するための、少なくとも１本のワイヤセグメント（３’、３’’、３’’’）の距離または存在を測定するための撓み測定手段（８）を有するワイヤウェブ監視システム（１３）と、
を備え
前記撓み測定手段（８）をワイヤウェブに沿って、好ましくはワイヤウェブ（３）上を、主として前記ワイヤウェブ（３）に平行な方向に移動する移動手段（９）が設けられたことを特徴とするマルチワイヤソー（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤソー（１）であって、
前記撓み測定手段（８）は、前記ワイヤウェブ（３）の近傍に位置し、前記ワイヤウェブ（３）が前記ワイヤガイドローラ（４）の間を自由に延在している場合には、好ましくは前記ワイヤウェブ（３）から測定方向に５ｍｍを超えて離れず、４ｍｍ以下、さらには３ｍｍ未満であるのがさらに好ましいワイヤソー（１）。
【請求項３】
請求項１または２に記載のワイヤソー（１）であって、
前記撓み測定手段（８）は、ワイヤガイドローラ（４）の頂点に平行な線に沿って移動し、頂点と前記撓み測定手段（８）の測定範囲の中央との間の距離（ｄ）が６ｃｍ未満であり、好ましくは４ｃｍ未満であり、さらに好ましくは３０〜４０ｍｍであり、この距離（ｄ）は、前記ワイヤガイドローラ（４）間を自由に延在させたときに、前記ワイヤウェブ（３）に平行に測定したものであることを特徴とするワイヤソー（１）。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のワイヤソー（１）であって、
前記撓み測定手段（８）および前記撓み測定手段（８）を移動させる移動手段（９）はともに、筐体（１０）内にあり、筐体は防水であることが好ましいワイヤソー（１）。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のワイヤソー（１）であって、
前記撓み測定手段（８）は、二つの隣接するワイヤセグメント（３’、３’’、３’’’）の間の距離より大きい、好ましくは、この距離の１０倍より大きく、または、この距離の２０倍より大きい測定範囲（１４）を有するのが好ましいワイヤソー（１）。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のワイヤソー（１）であって、
ワイヤウェブ監視システム（１３）は、さらに、前記撓み測定手段（８）からの測定データを保存するためのメモリ（１７）を備えたことを特徴とするワイヤソー（１）。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のワイヤソー（１）であって、
前記撓み測定手段（８）が往復運動を行い、好ましくは、５回／分未満、さらに好ましくは２回／分未満、そしてさらに好ましくは１回／分未満の周期で走査するワイヤソー（１）。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のワイヤソー（１）であって、
前記撓み測定手段（８）は、１つのワイヤセグメントから次のピッチに測定を少なくとも２回行い、好ましくは少なくとも３回、もしくはさらに好ましくは少なくとも４回行うワイヤソー（１）。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のワイヤソー（１）であって、
前記ワイヤウェブ監視システム（１３）は、好ましくは１つの移動手段（９）を伴う少なくとも２つの撓み測定手段（８、８’）を備えたことを特徴とするワイヤソー（１）。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のワイヤソー（１）であって、
前記制御ユニットがアラームの設定、前記供給テーブルの移動の制御、前記ワイヤガイドローラの移動の制御、およびそれらの任意の組み合わせのいずれかを実行可能であることを特徴とするワイヤソー（１）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載のワイヤソーを操作する方法であって、
ワイヤウェブを形成する工程（１０１）と、
好ましくは供給テーブルに加工対象品を装着する工程（１０２）と、
ワイヤウェブを回転させるか静止させておく工程と、
供給テーブルをワイヤウェブ側に移動させる工程（１０３）と、
供給テーブルまたはそれに取り付けた加工対象品をワイヤウェブに対して押し付ける工程と、
供給テーブルまたは加工対象品をワイヤウェブに接触させながら、ワイヤウェブを監視する工程（１０４）と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれかを含むワイヤソーを使う方法（２００、５００）であって、
加工対象品を供給テーブルに装着する工程（１０２）と、
ワイヤウェブを形成して回転させる工程（１０１，２０２）と、
ワイヤウェブを通して加工対象品を移動させる工程（２０３）と、
加工対象品を移動させながら、ワイヤウェブを監視する工程（１０４，５０５）と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１から９のいずれかを含むワイヤソーを使う方法（５００）であって、
加工対象品を前記供給テーブルに装着する工程と、
前記ワイヤウェブを形成する工程と、
前記ウェブが回転しているときに前記ワイヤウェブを通して前記加工対象品を移動する工程と、
前記ワイヤウェブを通して切削した前記加工対象品を後退させる工程と、
前記加工対象品を後退させながら、前記ワイヤウェブを監視する工程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、さらに、
前記供給テーブルの位置、すなわち、それ、もしくは加工対象品が取り付けられており、前記ワイヤウェブに最初に接触する位置を判定する工程（２００）と、
前記供給テーブルを所定の距離だけ移動させ、前記ウェブが下に向けて押し下げられる量を判定する工程（３０６，３０７）と、
最初のワイヤが接触した時と最後のワイヤが接触した時の前記供給テーブルの位置の間の差を判定する工程と、
どのワイヤセグメントが押下され、どのワイヤセグメントが押下されていないかを判定する工程（４０５）と、
少なくとも２本のワイヤの角度の間の差を判定する工程と、
前記ウェブが最初に押下されたときに前記撓みセンサが測定している値を判定する工程（１０５）と、
前記ワイヤセグメント間から切削した前記加工対象品を後退させる工程（５０４）と、
前記ワイヤセグメントを前記ワイヤウェブ監視システムで監視する工程（１０４）と、
ワイヤセグメントの前記ワイヤウェブに鉛直な方向の速度を監視する工程と、
すべての関連するワイヤセグメントが１つの面に戻ったときを認識する工程と、
前記ワイヤソーに対するワイヤの絶対位置を判定する工程と、
上記の工程の任意の組み合わせと、を含む方法。
【請求項１５】
上記のワイヤソー（１）または方法（１００，２００）のいずれかで使用するワイヤウェブ監視システム（１３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤソー、特にマルチワイヤソー、および半導体や太陽電池産業で使用する特に多結晶、単結晶のシリコンのような硬質で脆弱な材料を切削するためのワイヤソーにおいて、ワイヤウェブの状態を監視する方法、並びにワイヤウェブの状態を監視するためのセンサに関する。さらに詳しくは、本発明は、加工対象品を切削するための少なくとも１本の切削ワイヤから、隣接するワイヤセグメントを含むワイヤウェブを形成するための（少なくとも２つの）ワイヤガイドローラと、加工対象品を装着し、それをワイヤウェブに向けて移動させるための供給テーブルと、ワイヤガイドローラと供給テーブルの動作を制御するための制御部と、ワイヤウェブのワイヤセグメントを監視するための、１つまたは複数のセンサを含む撓み測定手段を備え、少なくとも１つのワイヤセグメントへの距離またはその存在を測定するためのワイヤウェブ監視システムとを備える加工対象品を切削するためのワイヤソーに関する。
【０００２】
従来のワイヤソーは、さらに、切削ワイヤを第１の（新しいワイヤ）スプールからワイヤウェブまで、そして第２の（古いワイヤ）スプールへ案内するためのプーリを備える。ワイヤは第１と第２のスプールの間で前後に移動する。テンション手段を設けてワイヤを希望の張力に保つようにしてもよい。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、ワイヤソー、特に、マルチワイヤソーに関し、加工対象品を切削するためのワイヤウェブを形成する切削ワイヤまたは切削ワイヤの多重ループと、切削ワイヤの存在または位置を検出するためのワイヤ検知手段を有する。これらのワイヤソーは、サファイヤ、石英、シリコン（多結晶、単結晶様、単結晶）、ボロンなど、硬質で脆弱な材料を切削するために用いられる。材料は、例えば、ウェハと呼ばれる薄片に切削される。ウェハは非常に薄くても（太陽電池に使用され、一般的には１００から２００μｍ）、比較的厚くても（半導体産業で電気部品に使用され、一般的には２００から９００μｍ）よく、あるいは、サファイヤ、石英、またはレア・アースメタルから形成される要素から形成される光学部品の場合などは、さらに厚いもの場合もある。
【０００４】
例えば、太陽電池や半導体産業で使用するウェハはブロック（ブリック、またはインゴットとも呼ぶ）からワイヤと研磨剤を用いたワイヤソーで切削される。通常、研磨剤は、スラリ内に懸濁しており、この適用方法では切削流体とも呼ばれ、スプレー手段などによりワイヤウェブに供給される。今日、ウェハは、固定研磨剤を使って切削されることがますます多くなっており、その固定研磨剤は切削ワイヤに直接取り付けられる。このようなワイヤは、ダイヤモンドワイヤと呼ばれる。後者の場合も、例えば、高品質の切削や冷却目的では、切削流体を使用する。スラリも、真の切削流体も切削流体と呼ばれる。本発明は、スラリと固定研磨剤の両方を使用したワイヤソーに関する。
【０００５】
ワイヤソーは、複数の（通常は２、３、または４個の）溝付ローラ上に１本または複数本のワイヤを巻きつけることによって、ワイヤウェブまたはワイヤ列を形成し、ワイヤを高速で走行させて加工対象品をワイヤウェブに対して押し付けることによって加工対象品をスライスする。加工対象品は、全長すべての部分が同じ質でない場合もある（特に多結晶の場合）ので、ワイヤウェブのワイヤガイドローラ間で延在する「ワイヤ」またはワイヤセグメントがすべて同じ速度で加工対象品を通って前進するとは限らない。留意すべき点は、ここで、実際にチューブ程度の嵩があるワイヤセグメントとは、連続するワイヤガイドローラの２本の溝の間でワイヤが延在する箇所を意味し、そのワイヤは、加工対象品の１回分の切削に相当する箇所に延在している。この文書では、（任意の瞬間に）この量だけ延在するワイヤを、ワイヤウェブのワイヤまたはワイヤセグメントと称する。ワイヤの一部であるワイヤウェブまたはワイヤ列とは、ワイヤガイドローラの間に延在し、通常は切削に使う部分を意味する。切削に複数のワイヤウェブがある場合、それぞれが本発明の監視システムを備えていればよい。切削される対象物である加工対象品は、シリコン、サファイヤ、石英、ボロンなどのような硬質で脆弱な材料であると考える。加工対象品は、実際は、例えば、複数のシリコンのブリックのような、複数の材料ブロックも含む。
【０００６】
ワイヤソーは、周知であり、半導体や太陽電池産業で広く使用される。
【０００７】
直近の従来技術である特許文献１から、切削負荷（加工対象品の送り方向とは逆の方向に加工対象品にかかる負荷）を判定し、供給テーブルの移動を制御することが知られている。切削負荷は、最大値を超えてはならない。それは、ワイヤが破損する可能性があるからである。切削負荷が低すぎると、加工対象品を切削する時間がかかりすぎ、ウェハの質にも悪影響を及ぼす。
【０００８】
切削負荷を判定するため、ワイヤウェブの何本かのワイヤの変位または曲がり具合を測定することが提案されている。ワイヤにかかる切削負荷は、ワイヤの撓みやワイヤの初期張力によって計算される。センサとしては、近接センサとして渦電流変位メータを使用する。このセンサは、変位したワイヤおよびスラリまたは切削流体からカバーで保護されており、そのカバーは、センサの測定に影響を与えないような非導電性材料から形成することができる。
【０００９】
このシステムの欠点の１つは、何本かのワイヤだけを使用してワイヤウェブ全体の切削負荷を計算する点である。しかし、例えば、加工対象品内に含まれる、単一のワイヤセグメントにかかる負荷が望ましくない高さとなり、ワイヤの破損につながることもある。
【００１０】
別の欠点は、センサがワイヤソーの処理または切削チャンバという非常に厳しい環境に置かれるという点である。特に、研磨作用のある切削流体（スラリ）の場合には、センサが汚染される可能性があり、保守が困難である。
【００１１】
例示したセンサのさらなる欠点は、センサの位置において、切削流体の流通が妨害される可能性があるという点である。このことは、その領域における切削の質にマイナスの影響を与える。
【００１２】
また、このセンサは、負荷判定を行うのにのみ適しており、本発明のセンサが行う多くの他のタスクを遂行できない。
【００１３】
特許文献２によると、センサシステムは、すべてのワイヤウェブのワイヤを監視できることが知られている。ビデオまたはサーモカメラを使って、ワイヤウェブの画像を作成している。曲がりは、含有物（例えば、ＳｉＣ）によって部分的に変わることが認知されているため、分解能の高さが十分なカメラを使用する。また、曲がりの検出のために誘導または容量センサを使用することも開示されている。この開示では、各ワイヤセグメントがそれぞれのセンサを必要としているため、それらのセンサがどのようにして含有物を検出するのかが明確にされていない。一般的には、ワイヤウェブには加工対象品を切削する１０００個のワイヤセグメントが含まれているため、非常にコストのかかるシステムになってしまう。
【００１４】
明らかに、このようなカメラを基本としたシステムでは、スラリや切削流体で覆われたワイヤウェブの正確な画像を得るのが非常に困難である。いずれの場合も、流体は作業チャンバの周囲に廃棄されるので、カメラの光学システムを覆い隠してしまう、あるいは、少なくともその視野を妨げてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国出願第６，１７８，９６１  Ｂ１号
【特許文献２】ドイツ特許第ＤＥ１０２３２７６８号
【発明の概要】
【００１６】
本発明の目的は、従来の技術によるシステムの欠点のうちの一部を克服することにある。
【００１７】
本発明は、独立クレームに明記し、特徴を述べる一方、従属クレームでは本発明の他の特徴を説明する。
【００１８】
ワイヤウェブのワイヤを２，３本以下しか含まない、理想的にはワイヤ１本のみからなるワイヤグループの状態を監視するための、改良され、簡素化された、より費用効率の高いシステムを説明しており、小さいワイヤグループ／ワイヤをより正確に検出できるものである。後に明らかとなるように、監視するとは、ワイヤに対するあらゆる種類の検査を意味する。本発明のセンサは、その相対的（互いに、もしくはセンサに対して）または絶対的（固定の参照値に対して）位置または存在（例えば、ワイヤの曲がりの差や隣接するワイヤのペアリングなど）を判定することにより、ワイヤを監視する。
【００１９】
本発明は、小さいワイヤグループまたは単一のワイヤセグメントであっても検出できることを最重要課題とするが、グループを見る頻度が高くなくてもよいということの具現化に基づくものである。ワイヤウェブの各範囲を１分間に１回もしくは１分間に２回検査するだけで工程を制御するには十分である。切削ステップは低速であるため、反応時間が短い必要はない。
【００２０】
本発明の一態様では、ワイヤソー、特にマルチワイヤソーは、ワイヤウェブに沿って撓み測定手段を移動するための移動手段を、ワイヤウェブに主に平行に、ワイヤウェブの上方に備えるのが好ましい。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態では、撓み測定手段はワイヤウェブの面に本質的に平行な方向に沿って、好ましくはワイヤウェブのワイヤセグメントの長手方向の延長線に対して鉛直方向に横切る方向に移動可能である。
【００２２】
図面から見て取れるように、（切削中に加工対象品と接触する）ワイヤウェブは、本発明のワイヤウェブ監視システムによって監視されるワイヤセグメントで形成されている。
【００２３】
この程度にワイヤウェブを監視することによって、完璧なレシピを制御できる。レシピは、切削の開始点、ワイヤウェブに対する供給テーブルの相対速度、ワイヤウェブの（回転）速度、切削流体／スラリの供給および／または温度、ロッキングユニットが設けられている場合には加工対象品のロッキング（ワイヤウェブを通して押し付ける間、ワークピースを振動させるように動かすこと）などのパラメータを含む。ワイヤガイドローラおよび供給テーブルの動作はドライバ、通常は別体のモータによって駆動される。移動手段またはドライブは、ワイヤガイドローラと供給テーブルの動作を制御するための制御部に電気的に接続できるまたはその一体部品であるセンサ制御ユニットによって制御される。制御ユニットは、撓み測定手段の測定を始動できるとともに、測定データを保存するためのメモリを収容できる。
【００２４】
撓み測定手段は、ワイヤセグメントの存在（バイナリ距離センサなど、すなわち、無線可視とはセンサから遠いことを意味し、有線可視とは、センサに近いことを意味する）またはワイヤセグメントへの距離を判定することに適していれば、いかなる手段でもよい。バイナリ距離センサを使用する場合、そのワイヤセグメントまでの正確な距離は、例えば、１回走査を行う（すべての関連するワイヤセグメントを完全に一巡する）毎に１回変更したり、最近のワイヤセグメントまでの周知の距離を基に制御したりして判定することができる。
【００２５】
このシステムは数多くの利点を有する。まず、近距離で、１または数個のみのセンサでワイヤウェブ全体を監視することができる。センサは、ワイヤウェブが４０００本までのワイヤを含み得ることを考えると、非常にコストがかかる。また、それほど多数のセンサを取り付け、それらを制御部に接続して切削ステップを制御するのは非常に面倒である。
【００２６】
第２に、センサを移動させれば、連続測定のデータを処理することによって、センサの効果的な分解能を上げることができる。このように、複数のワイヤを検出することが出来るセンサを使って単一ワイヤを検出することができるので、高価で、精密なセンサを設ける必要がなくなる。
【００２７】
撓み測定手段を線形ベアリングに取り付けることによって、前者をワイヤウェブ上で、容易に、正確に、そして費用効率高く移動させることができる。センサは、センサ制御ユニットに直接または間接的に接続された、（歯付）ベルトなどを駆動するドライブ、またはモータによって移動し得る。
【００２８】
ここで、センサとも呼ばれる撓み測定手段の位置とワイヤセグメントの間の関係を可能な限り容易にするには、センサの移動がワイヤガイドローラの軸線に主として平行に延在しているのが有益である。さらに、ワイヤガイドローラが延在する方向ではワイヤがワイヤガイドローラの間に鉛直に延在していない（それらが、それらの周りでらせん状を呈する）ため、センサの移動は、それに合わせて修正して、ワイヤセグメントが延在する方向に対して鉛直させてもよいし、加工対象品などの負荷がかかっていないときにはワイヤウェブの面に平行に移動させるようにしてもよい。しかし、この修正は良好な測定を行うために必須事項ではないことが判明している。
【００２９】
本発明で重要なことは、センサがすべての関連するワイヤセグメント上を移動するということである。さらに、センサは１本のワイヤから次の隣接するワイヤへ向かう方向に移動しなければならないということである。
【００３０】
撓み検出手段またはセンサは、ワイヤセグメントまでの距離を測定したり、またはワイヤセグメントの存在を検出したりするのに適していれば、いかなるタイプのセンサでもよい。距離センサは、絶対修正距離を判定してもよいし、あるいは、例えば使用する切削流体またはスラリなどのように周知ではない要素により出力するようにしてもよい。後者の場合、ワイヤの（互いの、またはセンサに対する）相対位置を監視できる。センサは、光学センサ（反射光バリアまたはカーテン、飛行時間を使ったセンサ、または三角測量／ステレオ「結像」など）、誘導センサ、容量センサおよび超音波センサ、機械センサ、またはそれらの任意の組み合わせから構成されるグループの中の、いかなるセンサでもよい。センサは、使用する切削流体を透して見える、容量または誘導センサなどが好ましい。センサの型を組み合わせて使用すれば、測定がより安定する、または正確になる。ワイヤセグメントまでの距離は、センサの中／近くの参照点から規定できる。
【００３１】
好ましくは、撓み測定手段は、ワイヤウェブの近傍に位置し、ワイヤウェブがワイヤガイドローラの間を自由に延在している場合には、好ましくはワイヤウェブから測定方向に５ｍｍ以内に位置し、さらに好ましくは４ｍｍ以下、そして３ｍｍ未満であるのがさらに好ましい。この距離は、センサまたはそれが収容されている筐体の前（ワイヤウェブに面する）側から測定されるワイヤセグメントまでの距離として規定される。原則的には、センサは、ワイヤセグメントにできるだけ近く位置させて、通常距離が増えるに従って低下する精度を最大限にしなくてはならない。しかし、切削流体の流れを阻害しないよう、そして、ウェブを通ってウェハを後退させる際にワイヤと接触しないよう、ある程度の距離を維持しなければならない。測定方向は、その光学軸線または測定領域または円錐の中心線のような、センサが「見る」方向である。通常は、撓み検出手段の測定範囲は収束しているので、撓み検出手段が少数のワイヤセグメントのみを確実に見ることになる。センサは、監視中のワイヤウェブの下もしくは上に載置される。切削した加工対象品をワイヤから後退させ、ワイヤを通して加工対象品を押し付けることから異なる必要条件が生まれ得るため、本発明のセンサの２種類の配置を採用することができる。１つはワイヤウェブの上、１つはワイヤウェブの下である。測定範囲が小さいセンサは費用効率がより高いので、ウェブまでの距離を小さく保つには有利である。ワイヤウェブ（上の、ワイヤセグメントなどのような参照部分）と少なくとも１つのセンサとの間の距離が制御できる。さらに、ワイヤセグメントがセンサから離れるに従って、センサは、加工対象品の圧力の影響でワイヤウェブに向かって移動できる。また、例えば、ワイヤセグメントがセンサに向かって曲がっている場合には、センサは（仮想の）弛緩したワイヤウェブまでの距離を一定とすることができる。後者の場合、ワイヤセグメントは、常にセンサの検出範囲内であり（曲がり具合が大きい場合には最もよく見える）、（レシピを変更することにより）それらが曲がるに従ってワイヤセグメントの中にセンサが入り込まないように防ぎさえすればよい。
【００３２】
ワイヤセグメントは、加工対象品の両側で異なる角度で延在していてもよく（含有物は、ブリックの一側に偏っていてもよく）、２つの本発明のワイヤウェブ監視システムを加工対象品の各側に使用してもよい。
【００３３】
撓み測定手段は、それに付随するワイヤガイドローラの頂点に平行な線に沿って移動する。頂点と撓み測定手段の測定範囲の中央との間の距離が６ｃｍ未満であるが、好ましくは４ｃｍ未満であり、さらに好ましくは３０から４０ｍｍである。この距離は、ワイヤガイドローラ間を自由に延在させたときに、ワイヤセグメントに平行に測定したものである。撓み検出手段の測定範囲は限られている。範囲が広いために広げなければいけなかったりすることがないよう、また、より正確さを得るため、範囲は小さく保つほうが有利である。これは、ワイヤセグメントがあまり撓みすぎない範囲でワイヤガイドローラ（の頂点）に近接して測定を行えばよい。一方、ワイヤを押し下げることにより、ワイヤをローラの輪郭に沿わせることができる。この場合、すべてのワイヤセグメントを任意の量（ローラの許容範囲）より多く押し下げると、同じ撓みとなり、測定の価値がなくなる。（無負荷で）自由に延在するワイヤウェブが、水平方向に延在する場合には、ワイヤガイドローラの頂点が、ワイヤウェブの最高点として規定される。
【００３４】
撓み測定手段および撓み測定手段を移動させる移動手段はともに、単一の筐体内にあるのが好ましく、筐体は防水であることが好ましい。すべての動作部品を単一の筐体内に載置することにより、磨耗が最小限まで減少する。また、撓み測定手段と制御部は、スラリまたは切削流体に曝されることはない。また、筐体は特に、（破損した）ワイヤの、撓み測定手段に対する保護作用もある。高速で移動し得るワイヤは、撓み測定手段に接近し、接触する場合もあり、それによってそれに損傷を与える場合もある。筐体は、保守や交換がしやすいようにワイヤソー内に着脱可能である。撓み測定手段および撓み測定手段を移動させるための手段は、アクセスがしやすいように筐体に着脱可能とすることもできる。筐体は、後者を保持するための手段を有する。筐体は、電力用および信号のコネクタを１つ有するのが好ましく、筐体は、自給式ユニットまたはセンサを形成する。
【００３５】
撓み測定手段の検出性能を阻害しないように、筐体には、センサ用にポリマーのような透明な窓、または、電界を使ったセンサ用のガラス窓を設け、ワイヤを検出できるようにしている。電磁放出を使ったセンサであれば、ガラスまたは透明ポリマー製の窓を使うことができる。好ましくは、筐体のワイヤに面していないセンサの視野を損なわない部分は、スチールなどのような頑強な材料から形成する。筐体は、安価で、簡単に交換できる交換可能な部材を有していてもよい。
【００３６】
筐体は、ワイヤウェブに近接して位置しているので、切削流体またはスラリの流れに影響を及ぼす可能性がある。筐体は、少なくともワイヤに面している側が、（使用する）ワイヤウェブの全幅にわたって一定の形状もしくは断面を有するのが好ましい。こうすれば、切削流体またはスラリの送給に与える影響は切削範囲全体にわたって一定となる。筐体は、流体の流れに好ましい影響を及ぼすように構成してもよい。筐体は、さらに、ワイヤから離れる方向に曲がるように形成することができるため、例えば、ウェハをワイヤウェブから後退させるときに、ワイヤが筐体を切削することを防止できる。よって、筐体は、ワイヤウェブに面する凸部を有する。
【００３７】
撓み測定手段は、二つの隣接するワイヤセグメントの間の距離より大きい、好ましくは、この距離の１０倍より大きく、または、この距離の２０倍より大きい測定範囲を有するのが好ましい。さらに、コストを下げるため、単一のワイヤセグメントをワイヤウェブ内で検出することができないセンサを使用するのが好ましい。（いずれにしても起こる）ワイヤセンサの移動と同時にスマートデータ処理を行うことによって、単一のワイヤを検出することができるようになる。センサのデータは、データ処理ユニットによって処理される。データ処理ユニットとしては、例えば、解析フィルタ、ヴィエナフィルタ、動作予測フィルタ、差分フィルタまたはそれらの任意の組み合わせのいずれかを使用すればよい。センサは、１ｍｍより広い、好ましくは５ｍｍより広い、あるいはさらに好ましくは１０ｍｍより広い測定範囲（ワイヤがあると予測できる位置または異なる負荷で移動できる範囲）を有していてもよい。ここで使用される測定範囲とは、ワイヤが検出される領域または範囲を意味する。ワイヤピッチが０．２から０．４ｍｍの間では、センサは２から５０本のワイヤが「見える」。
【００３８】
好ましくは、ワイヤソーまたはワイヤウェブ監視システムは、さらに撓み測定手段からの測定データを保存するためのメモリを備える。その形態は、曲がり形状とも呼ばれる（互いに隣接する「画素」の位置がわかる）画像として見るものでもよく、および／または上記のようなローデータのフィルタリングを使って推定することもできる。メモリは（部分）時系列または処理可能な画像を保存するために使用する。そのような画像を複数保存して、時間の経過に伴うワイヤウェブの変化を評価できる。また、センサ較正用のルックアップテーブルもそこに保存できる。
【００３９】
ワイヤウェブの状態（曲がり、ワイヤ破損など）は最大距離（参照面までの距離が最大のワイヤセグメント）で構成されるグループから選択されたローデータまたは画像など、最短距離（ワイヤ参照面までの距離が最小のワイヤセグメント）、平均距離（多数のワイヤセグメントの参照面までの距離の平均）、中点、分散、または標準偏差（参照面に対する複数のワイヤセグメントに対して算出されたもの）、軸線方向のずれ（２つの隣接するワイヤセグメントまたはピッチの間の距離）、不足のワイヤ、ワイヤのペアリング、またはそれらの任意の組み合わせなど、表現の特徴（形状）から推定することができる。切削するときには、最も遅いワイヤセグメント（切削の速度が最も遅いもの）に注目することによって、ワイヤウェブに過負荷がかかることによるワイヤの損傷を防ぐことができることが判明した。
【００４０】
好ましくは、撓み測定手段が往復運動または走行を行い、好ましくは、５／分未満、さらに好ましくは２／分未満または、そしてさらに好ましくは１／分未満の周期で走査する。ワイヤウェブ上で撓み測定手段を往復運動させることにより、ウェブ全体もしくは少なくともその関連部分と十分な頻度で監視することができる。例えばシリコンインゴットの切削は１から５ｍｍ／分で進む。ワイヤウェブ上でセンサを毎分１から３回（一回分の半分）動かすことにより、各ワイヤが毎分１から３回測定される。この時、切削は１から５ｍｍまで進んでいる。一般的には、問題を提起するために、ワイヤは、別のワイヤに対して（切削ギャップに進入する際に測定した）その相対位置を３ｍｍ変更しなければならない。すなわち、ワイヤセグメントまたはワイヤセグメントのグループをその許容できないずれが起きる前に少なくとも２回「見られる」ことになる。往復動作の速度は、任意の操作の必要性または、ウェブの状態または形状に合うように適応させることができる。いつ、加工対象品が最初にワイヤウェブに接触したかを判定する際、供給テーブルは、ワイヤウェブに接近する際のほうが、切削中より早く移動する。前者では、往復動作は速くなくてもよい。
【００４１】
走査頻度とは、センサがワイヤウェブ全体（すべての関連するワイヤセグメント上）を移動し、その元の位置へ戻る、時間単位ごとの回数を意味する。さらに、一走行とは、移動の一期間を意味する。走行は、実際に切削にかかわるものの上など、関連するワイヤセグメント上に延在しさえすればよい。
【００４２】
撓み測定手段は、測定している間は静止して保持できる。あるいは、撓み測定手段はウェブ上で連続して移動させてもよい。ウェブ上を移動した後、センサはそこで待機するか、あるいはただちに元の位置に戻る。後者の場合、センサは希望の走査速度となるように移動する。前者の場合、移動はより速く、そして走査速度はセンサの速度、待ち時間、および監視されているワイヤウェブの幅から導かれる。
【００４３】
好ましくは、撓み測定手段は、１つのワイヤセグメントから次の隣接するワイヤセグメントに移動する間（ワイヤウェブのピッチとも呼ぶ）に測定を少なくとも２回行い、好ましくは少なくとも３回、さらに好ましくは４回以上行う。これにより、ワイヤは個々に検出されるようになる。一般的に、ワイヤのピッチ（１本のワイヤから次のワイヤへ移動するまでの距離）は、８０から４００μｍであり、これは、１回の測定が、４０から２００μｍごとに行われるということを意味する。すべての測定が複数回行われ、それにより、測定の精度が高まるのが好ましい。センサは、好ましくは一度に３本以上のワイヤ、さらに好ましくは一度に１０本以上のワイヤを「見る」のが好ましい。これにより、費用効率の高いセンサを使用できる。高速の走査速度（ピッチごとに複数の測定）およびデータ処理により、隣接するワイヤセグメントとの曲がり具合の差が大きすぎない限り、ワイヤを個々で検出できるようになる。ワイヤのピッチや材質によっては、誘導センサを使用してもよい。
【００４４】
より高速が求められる場合には、ワイヤウェブ監視システムは、好ましくは１つの移動手段を伴う複数の撓み測定手段を備えていてもよい。同じ移動手段と制御部を使用して複数の撓み測定手段を移動する場合には、１個の追加のセンサのみが必要となる。また、センサが異なる測定範囲を有し、ワイヤセグメントをより大きい範囲で検出できるようにしてもよい。さらに、複数のセンサを使うことによって精度を上げてもよい。
【００４５】
好ましくは、ワイヤソーは、ワイヤガイドローラと供給テーブルの移動を制御するための制御ユニットを備え、制御ユニットは、好ましくはさらにアラームの設定が可能であり、供給テーブルおよび／またはワイヤガイドローラの移動およびそれらの任意の組み合わせの移動を制御する。制御部は、撓み測定手段の動作と測定も制御することができる。このように、測定は、周知の箇所で行われるので、データを画像として見ることができる。測定したデータに基づき、制御部は、直接または間接的に（ワイヤソーの他の制御部を介して）供給テーブルの移動、ワイヤの速度、および切削ステップまたはその他のパラメータに影響を与える。また、アラームを設定して、オペレータが切削ステップに影響を与えるようにすることもできる。
【００４６】
本発明の別の態様では、本発明のワイヤソーやセンサを使ってゼロ点、すなわち、切削レシピが開始する場所に近い点を決定してもよい。これは、ワイヤウェブを形成し、好ましくは、供給テーブルへの加工対象品を装着し、供給テーブルをワイヤウェブの方へ移動し、供給テーブルまたはそれに付随する加工対象品をワイヤウェブに対して押し付け、供給テーブルまたは加工対象品がそれに接触している間にワイヤウェブを監視することによって行うことができる。これが起きる瞬間がゼロ点である。これらのステップは、好都合な順番で行うことができる。例えば、ワイヤウェブは加工対象品を装着する前に形成してもよい。測定されたデータや位置情報はメモリを備えたセンサ制御ユニットに収容されている。
【００４７】
どのワイヤが押圧されたことを見ることによって、単数または複数の加工対象品がどれだけの長さか、そしてそれらがどこに位置しているかを認識することができる。この情報は、切削レシピと本発明のワイヤウェブセンサの制御の両方に使用することができる。
【００４８】
ワイヤウェブが回転すると、切削ステップが監視されている間に通常の切削が開始する。ここで、通常は、すべてのウェハが完全に切削されるまで加工対象品がワイヤウェブを通して押し込まれる。
【００４９】
本発明の別の態様では、ワイヤソーまたは本発明のセンサを使って、加工対象品を供給テーブルに載置し、ワイヤウェブを形成して回転させ、ワイヤウェブを通して加工対象品を移動させ、加工対象品が移動している間にワイヤウェブを監視することによって切削を監視する。
【００５０】
また、切削後も、加工対象品が後退させられている間にワイヤウェブを監視することによってワイヤを監視できる。切削が完了したら、切削された加工対象品が通常通りワイヤウェブを通って後退する。その際、ワイヤが離れなくなってしまう場合がある。これも、本発明のワイヤウェブ監視システムによって監視でき、１本以上のワイヤが遥か後方に留まっている場合には動きを止めればよい。
【００５１】
センサを較正するには、供給テーブルまたは加工対象品を非回転ワイヤウェブに抗して移動させ、周知の距離分移動させるとともに供給テーブルの位置とセンサの読取値を保存すればよい。例えば、初めてウェブが下方に押された場合、この供給テーブルの位置をゼロポイント、曲がりなし、として保存する。そして、供給テーブルまたは加工対象品がさらに所定の距離を越えて移動する（周知の曲がった状態になる）。ここで、センサは、この所定の距離または曲がり状態となったワイヤセグメントの撓みを測定し、これらの値も保存する。これにより、供給テーブルの周知の位置、ひいては、（加工対象品または供給テーブルの幅が周知であるとして）、周知の曲がり具合のセンサの読取値が記録され、システムを較正する。このようにして、ルックアップテーブルを作成することができ、後に、例えば、それを使って切削中に曲がり具合を測定することができる。
【００５２】
さらに、切削が完了したことを検出することができる。これは、ワイヤの相対的位置を見ることによって達成できる。ビームを切削する場合には、すべてのワイヤがすばやく同じ面に移動する。なぜなら、ビームは、加工対象品ほど硬質でなく、通常は、含有物がないからである。ワイヤの曲がり具合は、ビームに入ってしまえば高速で減少する。この事実は、ビーム内にどのワイヤセグメントがあるかを識別することによっても監視することができる。さらに、ワイヤの絶対位置は、供給テーブルの位置と、ワイヤソーの形状とに基づいて判定できる。切削の終点を素早く認識することの利点は、ワイヤがビーム内に迅速に大きい穴を形成することである。これにより、ワイヤがビームから後退するときにワイヤが離れなくなった場合、ウェハはビームから切り離される（ウェハの上方でビームを切る）か、あるいは、ウェハ自体が外れる。
【００５３】
次のステップは、本発明のセンサの操作の一部である。
−  供給テーブルの位置、すなわち、それ、もしくは加工対象品が取り付けられており、ワイヤウェブに最初に接触する位置を判定する。これから例えば加工対象品の寸法を推定したり、実際に切削を開始する位置を推定したりできる。
−  供給テーブルを所定の距離だけ移動させ、ウェブが押し下げられる量を判定することによって、例えば、上記のようなルックアップテーブルを作成して使用する。
−  初めのワイヤが接触している供給テーブルの位置と最後のワイヤが接触している供給テーブルの位置との間の差を判定することで、例えば、ワイヤウェブが切削する加工対象品の下面に対してどれだけの平行度かを示す。
−  どのワイヤセグメントが押し下げられているか、また、どのワイヤセグメントが押し下げられていないかを判定することによって、例えば、加工対象品の数、位置、および長さを判定することができる。これにより、どのワイヤセグメントを監視すべきがわかるが、また、切削すべき材料の量を予測するためにも使用できる。ワイヤの太さを乗じた加工対象品の断面を乗じた実際に切削するワイヤセグメントの数で、除去すべき材料の量の予測ができる。これを使って切削レシピを判定できる、あるいは、いつ新しいワイヤをワイヤソーに取り付けなければならないかを予測できる。
−  少なくとも２本のワイヤの間の角度差を決定することにより、例えば、それぞれのワイヤの相対切削速度を洞察することができる。
−  撓みセンサがウェブとして測定している値が最初の押し下げであると判定することにより、例えば、センサを較正して使用することができる。
−  ワイヤセグメントの速度をワイヤウェブに鉛直な方向に監視することにより、例えば切削が完了したかを判定することができる。いつすべての関連するワイヤセグメントが一つの面に戻ったかを認識することと、ワイヤソーに対する絶対位置ワイヤを判定することにも同じことが当てはまる。
これらのステップすべてを互いに、そして他の前述の方法と組み合わせることができる。
【００５４】
本発明のさらなる態様は、ワイヤウェブ監視システムまたは上記のワイヤソーまたは方法のいずれかに使用するセンサである。
【００５５】
本発明のシステムは、さらに、ワイヤ破損またはワイヤペアリングを検出するために使用できる。１本もしくは複数のワイヤが、想定内の範囲で検出できなかった場合は、ワイヤソーを停止する。
【００５６】
本発明のこれらの、そして他の目的については、本発明を特徴付ける新規のさまざまな特徴とともに下記にさらに詳しく説明する。本発明のこの操作の利点、本発明の利点および目的をさらに理解するため、添付の図面と本発明の実施形態の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明の本質をよりよく理解するため、添付の図面に関する詳細な説明を参照する。
【図１】加工対象品を切削するマルチワイヤソーの従来の技術を概略で表す図である。
【図２】ワイヤウェブのワイヤセグメントが、負の曲がりを形成する切削中にどのようにして押圧され、曲げられるかを示す図である。
【図３】本発明のワイヤウェブ監視システムの実施形態の概略を表す図である。
【図４Ａ】切削前、切削中およびウェハを後退させている間のワイヤウェブにおけるワイヤセグメントの相対位置を表す図である。
【図４Ｂ】切削前、切削中およびウェハを後退させている間のワイヤウェブにおけるワイヤセグメントの相対位置を表す図である。
【図４Ｃ】切削前、切削中およびウェハを後退させている間のワイヤウェブにおけるワイヤセグメントの相対位置を表す図である。
【図５】筐体の内部にある本発明のシステムの実施形態の部材を示す図である。
【図６】切削中にワイヤウェブに関連して発明のワイヤウェブ監視システムの実施形態の箇所を示す図である。
【図７】ワイヤウェブの上部に装着された本発明のセンサの実施形態の別の視点から見た図である。
【図８】ゼロ点を判定するためのステップを示す図である。
【図９】切削するためのステップを示す図である。
【図１０】参照テーブルを作成するためのステップを示す図である。
【図１１】加工対象品の長さを判定するためのステップを示す図である。
【図１２】２つのセンサを有する本発明のシステムの実施形態を示す図である。
【図１３】ウェハの後退を監視するためのステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
本発明は、例示した実施形態を参照しながら説明する。本発明は、添付の特許請求の範囲に規定されていることを除いては、特定のワイヤソー、方法、またはセンサに限定されるものではない。本発明の実施形態は、様々な方法とシステムを使用できる。本発明は、特許請求の範囲内において様々な方法で実施できるものであることは当業者にとって明らかである。図面に関して示すすべての特徴は、変更すべきところは変更して、特許請求の範囲において説明する本発明に適用される。
【００５９】
ここで不定冠詞は、少なくとも一つの参照項目の素材を意味し、「複数の」は、１つ以上あることを意味する。
【００６０】
本発明は、システム、方法、生産設備、さらに詳しくは、シリコン、サファイヤ、および石英などのような硬質の脆弱な材料を切削するためのワイヤソー、特にマルチワイヤソーと、本発明の構成部品と同様に操作方法に関する。
【００６１】
図面では、本発明において発明をよりよく理解しやすいよう、必須の部品のみ概略で示している。ワイヤソーおよびその構成部品は、業界では広く知られている。
【００６２】
図１に示すように、ウェハは通常、ワイヤソー１がブリック、インゴット、またはコア２のような加工対象品を、動作中の切削ワイヤ３の、ワイヤウェブ、または単にウェブとも呼ばれる領域を通して押し付ける（矢印Ｍ）ことによって切削される。ワイヤウェブのワイヤにはいわゆるダイヤモンドワイヤと呼ばれる研磨剤が取り付けられており、また、研磨剤は、いわゆるスラリと呼ばれる切削流体内に懸濁したものでもよい。加工対象品２は、犠牲板５に取り付けられており、犠牲板５は固定取付具６に取り付けられている。固定取付具６は、加工対象品２をワイヤソー１の可動部または供給テーブル７に取り付けるために使用する。固定取付具６は、通常、（張力棒によって）供給テーブル７に着脱式に取り付けられて使用される。通常、ビーム５が切削する加工対象品２と固定取付具６の両者に接着されている。（使い捨て）ビーム５の目的は、ワイヤ３が固定取付具６まで切り込んでしまうことを防ぐことである。この図面のワイヤウェブは、自由に、すなわち、負荷がかかることなく延在している。
【００６３】
図２からわかるように、切削中は、加工対象品２がワイヤウェブを押し下げていわゆる（負の）曲がりを与える。ウェハが切削された後、加工対象品は、通常、ワイヤを引っ張りながら上方に移動して、反対方向への（正の）曲がりを形成する。任意の瞬間のブリックの中のワイヤの部分（切削間隙または切れ目の中）は、湾曲の経路をたどる。さらに、ブリック２の左右のエッジ２ａ、２ｂは、中心部２ｃより先に切削されている。ワイヤが固定取付具６に切り込まないように、ビーム５を使ってブリック２を固定取付具６からずらしている。
【００６４】
ワイヤウェブは、通常、１本のワイヤを、２つ以上のワイヤガイドローラ４の周りを複数回、例えば、３０００から５０００回）巻くことによって形成されている。しかしながら、ワイヤガイドローラ４の周りを走行する複数のワイヤループを使用することも知られている。本発明は、両システムに使用可能であり、また、この２つのいずれかに限定されない。ワイヤウェブ３は、ブリックの長手の方向にそれを超えて延在しており、ブリックのその方向の位置を正確に制御しなくてもブリック全体がウェハに切削されるように構成されている。
【００６５】
ワイヤセグメント、もしくは単にワイヤとは、任意の瞬間にワイヤガイドローラ間を延在しているワイヤを意味する。これは、ワイヤが１つのワイヤガイドローラから次のワイヤガイドローラまで、場合によっては加工対象品を通って進む経路である。切削中、ワイヤが高速で進んでいるので、その任意の一部のみが短時間ワイヤセグメントの一部となる。
【００６６】
ワイヤガイドローラの外面上には、通常は、切削ワイヤを保持するために溝が設けられている。連続するワイヤガイドローラ上の溝は通常は一致していないため、ワイヤセグメントは、実際ワイヤガイドローラの軸線方向に鉛直に延在することはない。角度は、９０度から大きく逸れることはないので、本書のすべての目的において、特に記載のない限り、角度は鉛直であると考えることとする。
【００６７】
図３は、切削中のワイヤウェブ３のより詳細な、且つ、より現実的な様子を示す図である。図からわかるように、ワイヤウェブ３からのワイヤセグメント３’、３’’、３’’’は、同じ量だけ下方に押下されていない。わかりやすいように、３本のワイヤ３’、３’’、３’’’のみを示しているが、通常は、各ワイヤセグメントはそれぞれ独自の面上にある。ワイヤ３’、３’’、３’’’は、ワイヤグループ、すなわち、略同じ面上にあり、恐らく隣接するワイヤセグメントのグループとして考えることもできる。
【００６８】
加工対象品が前進すると、ワイヤ３’、３’’、３’’’が加工対象品に接触し、押し下げられてゼロ点から先でワイヤが撓む。各ワイヤセグメントの切削速度は、加工対象品の局所的な質による。ブリックが硬質な含有物を有していれば、切削は他の場所と同じぐらいの速さで進まない。これにより、実際に作業してみると、ワイヤウェブが不均一な形状となり、一部のワイヤセグメントが他より速く前進する結果となる。
【００６９】
図３は、３本の代表的なワイヤセグメント３’、３’’、３’’’を示す。ブリック２が下方に前進すると、一部の間隙が比較的速く前進する。ここでは、ワイヤセグメント３‘である。他のセグメントは、例えば、セグメント３’’ほど、特にセグメント３’’’ほど速く前進しない。
【００７０】
ワイヤウェブ監視システム１３の筐体１０の中心は、ワイヤガイドローラ４の頂点または最上部１６から距離ｄに位置する。本実施形態では、センサの検出領域の中心も、ワイヤガイドローラ４の頂点１６からこの距離ｄに位置すると考えられる。
【００７１】
切削後、ワイヤセグメントが間隙から後退する場合、ワイヤは異なる数量により互いに離れなくなってしまう場合があり、それにより、反対方向に同じ作用をもたらす、すなわち、一部のワイヤが他のワイヤよりも切れ目から速く前進してしまう。
【００７２】
ワイヤの移動方向を見ると（図３の断面ＸＸ’）、ワイヤウェブ３は図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃに示すような状態に見える。図４Ａでは、ワイヤウェブはまた、ブリックに係合していない状態を示している。図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃすべての図において、水平方向の点線は、撓んでいない、すなわち、自由に延在している状態のワイヤウェブの位置を示す。図４Ａでは、すべてのワイヤがこのライン上にある。
【００７３】
ゼロ点からずれるワイヤセグメントの距離を測定できる。これは、実際、負荷がかかっていないときのセグメントの位置と、例えば、切削中の位置との間の角度を測定することになる。よって、角度も変位の尺度であり、同じ目的に使用することができる。ワイヤは部分的にワイヤガイドローラの曲率に沿うため、変位と角度の間の関係は直線ではない。正確な測定を行うには、ルックアップテーブルを作成し、ステップ３０１から３０７までの関係を説明すればよい。
【００７４】
図３では、ワイヤウェブ監視システム１３は弛緩した状態のワイヤウェブ３よりわずかに高く位置し、加工対象品２側にずれている。センサ８の検出範囲１４（図５参照）は限界があるため、センサをワイヤウェブ３からあまり大きく離さずに装着するほうが有利である。一方、ワイヤウェブ監視システム１３は、ワイヤウェブ３上の切削流体（図示せず）を好ましくない状態で妨害してはいけないので、距離を置いて位置させなければならない。センサ筐体１０は、撓んでいない状態のワイヤウェブ３から、１から５ｍｍより離れないようにするのが好ましい。
【００７５】
このワイヤウェブ監視システム１３は、常に切削流体の動作にある程度の影響を及ぼすため、その影響は、ワイヤウェブ３全体に対して、あるいは、少なくともワイヤウェブ３の切削に使われる部分ではなるべく一定に保たなければならない。さらに、筐体１０の外面の、少なくともワイヤウェブ３に近い部分は、ワイヤウェブ３の関連部分全体にわたって一定でなければならない。
【００７６】
ワイヤウェブは通常は撓んでいるので、撓み測定手段をウェブの撓んだ状態に合わせる。さらに、撓み測定手段の測定範囲は負荷がかかっていないときにはワイヤウェブに鉛直に延在しない場合もあるが、切削中は通常位置に鉛直に延在する。これにより、どのタイプの撓み測定手段を使用しているかによって測定の精度を上げることができる。
【００７７】
センサ８の検出範囲１４（図５参照）には限度があるので、ワイヤガイドローラ４（の頂点）に近接して測定を行ったほうがさらに効果が高い。ワイヤセグメント３’、３’’、３’’’は、加工対象品２側に比べると、ワイヤガイドローラ４の至近では撓んでいないのが明らかにわかる。その場所で、撓んでいないワイヤウェブ３の方向で測定して、ワイヤガイドローラの軸線（または頂点）から検出範囲１４の中心までの（水平）距離ｄが、約２０から６０ｍｍとなるのが好ましく、約３０から４０ｍｍが好ましい。言い換えると、弛緩した（平均的）ワイヤセグメントがワイヤガイドローラ４を離れる点から、検出範囲１４の中心までの距離ｄが約２０から６０ｍｍとなればよい。
【００７８】
図４Ｂは、切削開始後のウェブ３を示す図であり、すべてのワイヤセグメントが間隙または切れ目の中で延在している。明らかに、ブリック（図示せず）の下方への動き（Ｍ）によって、すべてのワイヤが押し下げられている。ワイヤセグメント３’’’が延在する間隙は、最も後方にあり（間隙がブリックの下側からワイヤセグメントまで延在し）、一方、ワイヤセグメント３’の間隙が最も速く前進している。図４Ｂでは、また、２本のワイヤがあり、最も左側の２本のワイヤで対を成している。すなわち、これらは、同じ溝内を走行し、非常にウェハの質を阻害していることになる。
【００７９】
図４Ｃは、ウェハの後退を示す図である。ウェハの切削が終わった後、それらはまだビームに付着しており、ワイヤソーを離れるには、ワイヤウェブを通って後退させなければならない。そうしている間、何本かのワイヤセグメントは、他よりもさらにウェハの間で離れなくなり、より上方へ引っ張られる。これは、図４Ｃのワイヤセグメント３”の場合である。
【００８０】
図５は、本発明の実施形態の一部を示す略図であり、図４Ａから４Ｃに示すものと同じ視点から見た図である。下方向Ｍに向けて移動しながらブリック（図示せず）が切削される場合を示す。撓みセンサまたは撓み測定手段８がレールまたは線形ガイド９にワイヤウェブ３上を１本のワイヤから次のワイヤＳへ向かう方向へ移動可能に装着されている。さらに、センサ８を方向Ｓへ移動させ、主にワイヤセグメントが延在する方向に対して鉛直に、主に弛緩したワイヤウェブに対して平行に移動させることができる。留意すべき重要な点は、センサ８が方向Ｓに移動することにより、センサ８で、関連するワイヤすべての撓みを測定することができる。よって、センサ８は、関連するすべてのワイヤセグメント上で移動可能でなければならない。移動方向をワイヤウェブ３に平行に、そしてワイヤガイドローラが延在する方向に平行に保つことにより、個々のワイヤの測定をより同等にすることができる。
【００８１】
センサ８とレール９は、ワイヤソー（図示せず）に取り付けた筐体１０の内部に装着される。筐体は、密閉されている。ワイヤウェブ監視システムは、完全に独立しており、電力と信号用の差込口１１が１つ備わっているだけである。
【００８２】
撓みセンサまたは撓み測定手段８は、あらゆる種類の電磁放射線（可視光線、レーダー、赤外線など）、電磁遊動（誘導式変位センサ）、容量結合（容量性変位センサ）、機械または（超）音波を使用できれば、いかなる距離、存在、または変位センサでもよい。非接触センサを使用するのが好ましいが、ワイヤに接触するセンサも使用可能である。
【００８３】
後にさらに詳しく説明するように、撓みセンサ８は、ワイヤウェブ３、いわゆる、曲がり形状の「画像」を作成するのに使用される。センサ８はワイヤウェブ３の上を移動し、測定が行われる際に、センサの位置に応じてデータが記録され保存される。センサ８が持つべき精度および／または深度分解能は、この「画像」上に対して行われた分析に依存する。よって、センサ８は、ある範囲内のワイヤの存在を示しさえすれば十分である。より高度な分析を望む場合には、センサ８は、ワイヤまでの距離を正確に判定できなければならない（絶対または相対）。「距離」とは、参照面と、観察したワイヤセグメントとの間の距離を意味する。一般的に、参照面は、その前面またはセンサの高感度部などのような、センサの一部と一致する。
【００８４】
撓みセンサ８の検出範囲１４は、２本の隣接するワイヤ３ａおよび３ｂの中心間の垂直な距離（ワイヤガイドローラが延在する方向に平行）より大きくてもよい。この場合、通常は、センサ８は、ワイヤ３ａ、３ｂのうち１本以上が「見える」。接続１５を介してセンサに接続されている制御ユニット１２を使って複数の上記の測定を行い、そこから、恐らく測定が行われた際のセンサ８の位置を使って単一のワイヤ３ａの位置を推測する。そのためには、差、解析、差分などのようなデジタルフィルタまたは他のフィルタを使用してもよい。視野の深度（センサが見る方向の検索範囲）はワイヤの最大許容位置を超えて延在する。このように、ワイヤは常に「見える」。
【００８５】
センサ８は制御ユニット１２に接続してもよい。制御ユニットは、その測定を行ったあるいは保存した際のセンサの位置、その速度と時間を制御できる。制御ユニット１２は、それに付随して測定データを好ましくは測定を行った位置とともに保存するメモリ１７を備えていてもよい。このように、ワイヤウェブの「画像」（実際は一次元配列）を行うことができる。制御部は、より精度の高い測定が必要な領域ではセンサの速度を落とすようにすることができる。これは、もし、１本のワイヤが後方で遅れていて、隣接するワイヤによって（部分的に）隠れている場合などが当てはまる。より正確な測定を行うため、センサはこの範囲では速度を落とす、もしくはそこに留まることもできる。センサ制御部１２への接続１５は線形ガイド９の一部、もしくはそれに支持されていてもよい。
【００８６】
センサ８は、回転していない場合には、ワイヤウェブ３上でも有利に使用することができる。加工対象品２をワイヤウェブ３上に降下させることにより、供給テーブル７と加工対象品２がどの位置にあるときにワイヤウェブ３に最初に接触するかを見出すことができる。このように、切削速度と供給テーブル７の速度を切削開始中に制御することができる。さらに、どの位置で切削が開始されるかがわかっているので、供給テーブルの速度と力、ワイヤウェブの速度、方向を変える前に一方向に供給されるワイヤの長さ、また、おそらく切削流体の供給（切削レシピ全体）を希望通りに制御することができる。
【００８７】
また、加工対象品の位置を正確に判定することも可能になる。この情報は、センサ１２の往復動作、および、あるいは、測定が行われる位置を制御するためにも使用できる。また、加工対象品の全体の長さも最良の切削レシピに影響を及ぼす。
【００８８】
図１２は、図５と同じ状況を示す図であるが、撓み測定手段８、８’が２つ設けてある。センサ８’も、制御ユニット１２に接続１５’によって接続されている。センサ８および８’は独立した駆動装置（図示せず）を有していてもよく、独立したレール（図示せず）に装着してもよく、また共通の駆動装置（図示せず）を有していてもよく、さらに／または共通のレール９上に装着してもよい。
【００８９】
図６および７は、発明のセンサ１３の、ワイヤウェブ３の上方で取り得る位置と、センサ８の筐体１０内での移動方向を示す。しかし、本発明はいかなる位置にも限定しない。システム３は、切削に使用するワイヤウェブ３の上方および／もしくは下方（ワイヤガイドローラ４の間）に位置していてもよく、また加工対象品の片側または両側に位置していてもよい。
【００９０】
ワイヤセグメントの撓みは、効果的に測定した距離に影響を及ぼす。何故なら、ここでは、測定範囲が、センサ８までの距離が異なるワイヤセグメントの部分に広がっているからである。センサ８が指示し、測定する方向はそれを傾けることによって修正できる。ワイヤセグメントが切削操作にあるときには、センサを傾けて、ワイヤセグメントに対して鉛直に測定するのが好ましい。あるいは、最も精度の高い測定が必要なときにはセンサを傾けて（または傾けないで）最も精度高く測定する。これは、例えば、ゼロ点を検出しなければならないときなどが当てはまる。センサ８は、回転可能としてワイヤの平均（任意の瞬間または時間にすべてのワイヤ上で）撓みを調整するようにあるいは、任意の時間に作業できるように構成してもよい。
【００９１】
図８は、ゼロ点、すなわち、加工対象品２がワイヤウェブに最初に接触したときの供給テーブル７の位置を判定するための方法を示す。理想的には、切削ステップはこの位置に非常に近い位置で開始する。方法１００は、次のステップを含む。
−  １０１  ワイヤソー上にワイヤウェブを形成する。
−  １０２  通常は固定取付具６と犠牲板５を使って加工対象品２を供給テーブル７に取り付ける。
−  １０３  加工対象品２とともに供給テーブル７をワイヤウェブ３に向けて移動する。
−  １０４  ワイヤウェブ上でセンサを移動し、ワイヤの撓みを測定することによってワイヤウェブを監視する。
−  １０５  ワイヤセグメント３’、３’’、３’’’が最初に押下されたことを検出するとすぐに供給テーブルの位置を保存する。
【００９２】
この方法は、ワイヤウェブ３を回転させている間に（ワイヤガイドローラを回転させてワイヤウェブの切削動作を行う）、ワイヤウェブ３を静止させて実行できる。特に、ステップ１０１，１０２，１０３、および１０４は、特定の順番で行っても開始してもよい。ワイヤウェブが回転していれば、供給テーブルの速度はワイヤが押し下げられるとすぐに調整される。
【００９３】
切削は、方法２００を次のステップを実行することによって行う。
−  ２０１  加工対象品を、ワイヤウェブの上方を所定の距離だけ、理想的には、ゼロ点の近傍に移動する。
−  ２０２  ワイヤウェブを、切削を開始する初期速度にて作動する。
−  ２０３  ワイヤウェブを通して加工対象品を押し付ける。
−  ２０４  オプションで、ワイヤウェブの速度を通常の切削速度に変更する。そして／または、ワイヤウェブの測定した特徴／形状に基づいて、切削レシピを制御する。
【００９４】
切削プロセスまたは切削レシピを制御する特徴は、どのような統計的量のものでもよく、また以下から構成されるグループからの要素に基づいて選択されても、算出されてもよい。
すなわち、ワイヤまたはワイヤグループの最大撓み、ワイヤまたはワイヤグループの最小撓み、ワイヤまたはワイヤグループの平均撓み、ワイヤまたはワイヤグループの撓みの分散または標準偏差、軸線方向へのワイヤのずれ（ワイヤガイドローラが延在する方向）、足りないワイヤセグメントまたはそれらの任意の組み合わせである。
【００９５】
完全なワイヤウェブの、または、関連するワイヤセグメントのみ、例えば、加工対象品２を実際に切削するものについて判定した特徴。この情報は方法４００から得ることができる。
【００９６】
正確な測定には、参照テーブルを作って、ワイヤセグメント３’、３’’、３’’’の実際の撓みをセンサ８によって測定したものとリンクさせればよい。そのために行うこの方法は、次のステップを含む。
−  ３０１  ワイヤソー上にワイヤウェブを形成する。
−  ３０２  加工対象品２を供給テーブル７に取り付けたい場合には、通常は固定取付具６と犠牲板５を使う。
−  ３０３  供給テーブルを、可能であれば加工対象品とともにワイヤウェブ側へ移動する。
−  ３０４  ワイヤウェブ上でセンサを移動しワイヤの撓みを測定する。
−  ３０５  少なくともワイヤセグメントが撓んだら、少なくとも１つのワイヤセグメント、好ましくはすべての関連するワイヤセグメントに対してセンサ８で測定した値を保存する。
−  ３０６  テーブル７を、所定の距離だけ測定位置に向けて移動する。
−  ３０７  テーブルがその測定位置に到着すると、少なくとも１つのワイヤセグメント、好ましくはすべての関連するワイヤセグメントに対してセンサ８で測定した値を保存する。
参照テーブルに位置を追加するためには、ステップ３０６と３０７を繰り返す。
【００９７】
加工対象品２がどの位の時間切削されているか、および、または何個の加工対象品２が供給テーブル７に取り付けられているかを知るために、次のステップを含む方法４００を使用する。
−  ４０１  ワイヤソー上でワイヤウェブを形成する。
−  ４０２  加工対象品２を供給テーブル７に、通常は固定取付具６と犠牲板５を使って取り付ける。
−  ４０３  供給テーブルをワイヤウェブ側に移動させる。
−  ４０４  加工対象品をワイヤウェブ内に押し付ける。
−  ４０５  どのワイヤが押下されているかを判定する。
【００９８】
このようにして決定した情報を使って加工対象品から得られるウェハの数を予測し、センサ８の往復動作を制御し、所望のウェブ速度、供給テーブル７の移動、ワイヤウェブ３にかける切削負荷、ワイヤの磨耗を判定し、測定値を制御することなどができる。
【００９９】
ウェハの切削はワイヤウェブの「画像」を得ることによって制御できるということは、ワイヤセグメントのデータは、少なくとも論理的に画像、通常は１次元画像として表されることを意味する。これらの画像については、周知の画像処理技術を適用することができる。
【０１００】
切削後、切削した加工対象品をワイヤウェブから後退させる。本発明のセンサを使用して、この動作中にもワイヤウェブの状態を監視するために使用することができる。図１３に示すように、方法５０は、次のようなステップを含む。
−  ５０１  供給テーブルに加工対象品を装着する。
−  ５０２  ワイヤウェブを形成する。
−  ５０３  ウェブが回転しているときにワイヤウェブを通して加工対象品を移動する。
−  ５０４  場合により、回転中に、ワイヤウェブを通して切削した加工対象品を少なくとも部分的に後退させる
−  ５０５  加工対象品を後退させながら、本発明のシステムでワイヤウェブを監視する。
【０１０１】
上記の方法すべてにおいて、必要がなければステップを省略することが可能であるとともに、希望であればその順番を変えてもよい。これらの方法を組み合わせて最適化してもよい。
【０１０２】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。単一の実施形態でも、それらの組み合わせも可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  ワイヤソー、２  加工対象品、３  ワイヤウェブ、３ａ，３ｂ  隣接するワイヤ、３’，３’’,３’’’  ワイヤセグメント、４  ワイヤガイドローラ、５  犠牲板またはビーム、６  固定取付具、７  供給テーブル、８  撓み測定手段、８’  第２の撓み測定手段、９  移動手段、１０  筐体、１１  接続プラグつき差込口、１２  センサ制御ユニット、１３  ワイヤウェブ監視システム、１４  測定範囲、１４’  第２の測定範囲、１５，１５’  センサへの電気接続、１６  ワイヤガイドローラの頂点、１７  メモリ、ｄ  測定領域への距離、Ｍ  供給テーブルの移動方向、Ｓ  センサの移動方向、Ｓ’  第２のセンサの移動方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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