JP2014060397A - Wire curvature monitoring system dedicated to wire saw - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の実施形態は、ワイヤ湾曲監視システム、半導体ワイヤソーデバイス、およびワイヤ湾曲を監視する方法に関する。具体的には、本開示の実施形態は、ワイヤ湾曲監視システム、ワイヤソーデバイス、および太陽電池に使用される半導体材料をソーイングするためにワイヤ湾曲を監視する方法に関する。 Embodiments of the present disclosure relate to a wire bow monitoring system, a semiconductor wire saw device, and a method for monitoring wire bow. Specifically, embodiments of the present disclosure relate to a wire bow monitoring system, a wire saw device, and a method of monitoring wire bow to saw semiconductor materials used in solar cells.
本明細書では同義語として「ワイヤソー」、「ワイヤソーデバイス」、または「半導体ワイヤソーデバイス」と呼ぶ半導体ワイヤソーは、硬質材料、たとえばシリコンの加工物を切断するために使用される。加工物またはインゴットは、クロッピング、スクエアリング、またはスライシング用のワイヤソーを使用して切断またはウエハ化される。 A semiconductor wire saw, referred to herein as a “wire saw”, “wire saw device”, or “semiconductor wire saw device” is used to cut a hard material, eg, a workpiece of silicon. The workpiece or ingot is cut or wafered using a wire saw for cropping, squaring, or slicing.
そのようなデバイスでは、1本のワイヤがスプールから送られ、ワイヤガイドシリンダによって案内されて引っ張られる。ワイヤソー内では、異なるタイプのワイヤを使用することができ、たとえば、スラリに入った炭化ケイ素粒子と組み合わせて使用されるワイヤや、冷却剤と組み合わせて使用されることの多いダイヤモンドワイヤを使用することができる。通常、炭化ケイ素またはダイヤモンドなどの硬質材料は、加工物を研磨して切断を行う。 In such devices, a single wire is fed from a spool and guided and pulled by a wire guide cylinder. Within a wire saw, different types of wires can be used, for example, wires that are used in combination with silicon carbide particles in a slurry, or diamond wires that are often used in combination with coolant. Can do. Usually, a hard material such as silicon carbide or diamond is cut by polishing the workpiece.
切断中、ワイヤは、本明細書では「水平」とも呼ぶその長さに沿って急速に動かされ、一方加工物は、ワイヤの方向に対して実質上直交(本明細書では「垂直」とも呼ぶ)する切断方向に、加工物供給プレートまたはテーブルによって比較的ゆっくりと動かされる。このように、切断方向に沿って垂直にワイヤの力が加工物にかかっており、加工物の反力がワイヤにかかると、ワイヤは切断方向とは反対の方向に変形または湾曲することになる。ワイヤ湾曲が増大した場合、特定の湾曲値に達するとワイヤが破損する可能性があり、その場合、時間をかけてワイヤを交換する必要がある。ワイヤが破損し、後にワイヤを交換することにより、ワイヤソーの全体的な効率が低減する。他方では、操作者が湾曲を測定するために切断処理を時折停止させると、時間およびコストがかかる。 During cutting, the wire is moved rapidly along its length, also referred to herein as “horizontal”, while the workpiece is substantially perpendicular to the direction of the wire (also referred to herein as “vertical”). ) In the cutting direction to be moved relatively slowly by the workpiece supply plate or table. Thus, when the force of the wire is applied to the workpiece vertically along the cutting direction, and the reaction force of the workpiece is applied to the wire, the wire is deformed or curved in a direction opposite to the cutting direction. . If the wire bow increases, the wire may break when a particular bow value is reached, in which case the wire needs to be replaced over time. By breaking the wire and later replacing the wire, the overall efficiency of the wire saw is reduced. On the other hand, it takes time and cost if the operator occasionally stops the cutting process to measure the curvature.
したがって、ワイヤソーの効率をより高めるには、ワイヤ破損の発生を低減させ、またはそれを完全になくす必要がある。 Therefore, to further increase the efficiency of the wire saw, it is necessary to reduce the occurrence of wire breakage or eliminate it completely.
上記に照らして、ワイヤソーデバイス向けのワイヤ湾曲監視システム、ワイヤソーデバイス、ワイヤソーデバイス内のワイヤ湾曲を監視する方法、およびワイヤソーデバイスを動作させる方法が提供される。 In light of the above, a wire bow monitoring system for a wire saw device, a wire saw device, a method of monitoring wire bow in a wire saw device, and a method of operating a wire saw device are provided.
一態様によれば、半導体ワイヤソーデバイス向けのワイヤ湾曲監視システムが提供される。ワイヤ湾曲監視システムは、ワイヤソーデバイスのワイヤに隣接して位置するように構成されたセンサ配列を備え、センサ配列は、ワイヤの湾曲を検出するように適合され、センサ配列は、誘導性センサ、容量性センサ、および接触センサの少なくとも1つを備える。 According to one aspect, a wire bow monitoring system for a semiconductor wire saw device is provided. The wire curvature monitoring system comprises a sensor array configured to be located adjacent to a wire of a wire saw device, the sensor array being adapted to detect wire curvature, the sensor array comprising an inductive sensor, a capacitance At least one of a sex sensor and a contact sensor.
さらなる態様によれば、半導体ワイヤソーデバイス内のワイヤ湾曲を監視する方法が提供される。ワイヤ湾曲を監視する方法は、ワイヤの誘導性測定、容量性測定、および接触測定の少なくとも1つを実施することと、ワイヤの湾曲を検出することとを含む。 According to a further aspect, a method for monitoring wire bow in a semiconductor wire saw device is provided. The method of monitoring wire bending includes performing at least one of inductive measurement, capacitive measurement, and contact measurement of the wire and detecting wire bending.
さらなる態様によれば、半導体ワイヤソーデバイスを動作させる方法が提供される。この方法は、少なくとも1つのワイヤソーデバイスパラメータを設定することと、ワイヤを用いて加工物を切断することとを含む。この方法は、本明細書に記載のワイヤのワイヤ湾曲を監視することと、ワイヤ湾曲が閾値を超過した場合に少なくとも1つのワイヤソーデバイスパラメータを調整することとをさらに含む。 According to a further aspect, a method of operating a semiconductor wire saw device is provided. The method includes setting at least one wire saw device parameter and cutting the workpiece using the wire. The method further includes monitoring wire bow of the wires described herein and adjusting at least one wire saw device parameter when the wire bow exceeds a threshold.
実施形態はまた、開示の方法を実施する装置を対象とし、記載の各方法ステップを実行する装置部品を含む。こ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2つの任意の組合せによって、または任意の他の方法で実行することができる。さらに、本発明による実施形態はまた、記載の装置を動作させる方法を対象とする。この方法は、装置のすべての機能を実施する方法ステップを含む。 Embodiments are also directed to an apparatus for performing the disclosed method and include apparatus components that perform each of the described method steps. These method steps may be performed by hardware components, by a computer programmed with appropriate software, by any combination of the two, or in any other manner. Furthermore, embodiments according to the invention are also directed to a method of operating the described apparatus. The method includes method steps that perform all functions of the device.
ワイヤ湾曲の監視によって提供される湾曲に関する情報は、テーブル速度および/または切断速度の調整に特に有用であり、それによってワイヤの摩耗および破損が最小になり、スループットおよび切断収率が最大になる。 The information regarding bending provided by wire bending monitoring is particularly useful for adjusting table speed and / or cutting speed, thereby minimizing wire wear and breakage and maximizing throughput and cutting yield.
上記の実施形態と組み合わせることができるさらなる利点、特徴、態様、および詳細は、従属請求項、説明、および図面から明らかである。 Further advantages, features, aspects and details that can be combined with the above embodiments are evident from the dependent claims, the description and the drawings.
本発明の上記の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本発明のより詳細な説明は、実施形態を参照することによって得ることができる。添付の図面は本発明の実施形態に関するものであり、それらの図面について以下に説明する。 In order that the above features of the present invention may be understood in detail, a more detailed description of the invention, briefly summarized above, may be obtained by reference to the embodiments. The accompanying drawings relate to embodiments of the invention and are described below.
本発明の様々な実施形態について、次に詳細に参照することとする。これらの実施形態の1つまたは複数の例を図に示す。各例は、説明を目的として提供するものであり、限定を意味するものではない。さらに、一実施形態の一部として図示または説明される特徴を、他の実施形態で、または他の実施形態ととともに使用して、さらなる実施形態を作り出すこともできる。この説明は、そのような修正形態および変形形態を含むものとする。 Reference will now be made in detail to various embodiments of the invention. One or more examples of these embodiments are shown in the figures. Each example is provided for purposes of illustration and is not meant to be limiting. In addition, features illustrated or described as part of one embodiment can be used in or with other embodiments to create further embodiments. This description is intended to include such modifications and variations.
本明細書では、ワイヤソー、ワイヤソーデバイス、ワイヤソーイングデバイス、およびワイヤ切断デバイスを区別なく使用する。本明細書では、加工物支持プレートおよび加工物供給プレートを区別なく使用する。本明細書では、ソーイングおよび切断という用語を区別なく使用し、ウエハ切断ワイヤソーおよびウエハラ(waferer)を区別なく使用する。本明細書では、1つの加工物が、1つまたは複数の別個の断片、たとえば複数の半導体片またはインゴットを構成することができる。本明細書では、ワイヤソーは、単一のワイヤ、複数のワイヤ、1つもしくは複数のワイヤからなる1つもしくは複数のワイヤ列、または1つもしくは複数のワイヤからなる1つもしくは複数のワイヤウエブを使用することによって、切断を実行するように適合される。「ワイヤ」という用語は、複数のワイヤを指すことができる。 Herein, wire saws, wire saw devices, wire sawing devices, and wire cutting devices are used interchangeably. Herein, the workpiece support plate and the workpiece supply plate are used interchangeably. In this specification, the terms sawing and cutting are used interchangeably, and wafer cutting wire saws and waferers are used interchangeably. As used herein, a workpiece can constitute one or more separate pieces, such as a plurality of semiconductor pieces or ingots. As used herein, a wire saw uses a single wire, multiple wires, one or more wire arrays of one or more wires, or one or more wire webs of one or more wires Is adapted to perform the cutting. The term “wire” can refer to a plurality of wires.
本明細書では、加工物供給プレート、加工物支持プレート、供給プレート、および支持プレートを区別なく使用する。本明細書では、「加工物内のワイヤ部分」および「加工物内のワイヤ」という語句を区別なく使用する。 In this specification, a workpiece supply plate, a workpiece support plate, a supply plate, and a support plate are used interchangeably. In this specification, the terms “wire portion in workpiece” and “wire in workpiece” are used interchangeably.
一実施形態によれば、ワイヤソーデバイス向けのワイヤ湾曲監視システムが提供される。ワイヤ湾曲監視システムは、ワイヤソーデバイスのワイヤに隣接して位置するように構成されたセンサ配列を含む。センサ配列は、ワイヤの湾曲を検出するように適合される。センサ配列は、誘導性センサ、容量性センサ、および接触センサの少なくとも1つを含む。 According to one embodiment, a wire bow monitoring system for a wire saw device is provided. The wire bow monitoring system includes a sensor array configured to be positioned adjacent to a wire of a wire saw device. The sensor array is adapted to detect wire curvature. The sensor array includes at least one of an inductive sensor, a capacitive sensor, and a contact sensor.
したがって、本開示によるワイヤ湾曲情報を得ることによって、ワイヤ湾曲監視システムおよびワイヤソーデバイスにより、切断処理をリアルタイムで自動的に調整することが可能になる。さらに、ワイヤ湾曲測定は、切断効率を示すのに優れた指標である。 Thus, by obtaining the wire bending information according to the present disclosure, the wire bending monitoring system and the wire saw device can automatically adjust the cutting process in real time. Furthermore, wire bending measurement is an excellent indicator of cutting efficiency.
図1は、一実施形態によるワイヤソーデバイス向けのワイヤ湾曲監視システム10を示す。ワイヤ湾曲監視システムは、センサ配列20を含む。センサ配列20は、ワイヤソーデバイスのワイヤに隣接して位置するように適合され、ワイヤの湾曲を検出するように適合される。
FIG. 1 illustrates a wire
センサ配列は、誘導性センサ、容量性センサ、および接触センサの少なくとも1つを含む。参照番号22は、誘導性センサであるか、容量性センサであるか、それとも接触センサであるかにかかわらず、センサを指すものとする。
The sensor array includes at least one of an inductive sensor, a capacitive sensor, and a contact sensor.
誘導性センサおよび容量性センサは通常、ワイヤが鉄を基材とする場合、ワイヤの近接を感知するように適合される。1つまたは複数のセンサは、デジタルであってもアナログであってもよい。本明細書では「測定結果(measurement result)」または「測定」とも呼ぶ、少なくとも1つの誘導性または容量性センサの測定結果(measurement outcome)は、連続(アナログセンサの場合)であっても、デジタル(デジタルセンサの場合)であってもよい。結果が連続している場合は通常、センサとワイヤとの間の絶対距離を示す。たとえばここで、mが測定結果を示し、xがセンサとワイヤとの間の距離を示すものとすると、xはmの関数として表すことができ、すなわちx=f(m)である。典型的な実施形態によれば、この関数は線形である。 Inductive sensors and capacitive sensors are usually adapted to sense the proximity of a wire when the wire is iron-based. The one or more sensors may be digital or analog. The measurement result of at least one inductive or capacitive sensor, also referred to herein as “measurement result” or “measurement”, is continuous (in the case of analog sensors), digitally (In the case of a digital sensor). If the results are continuous, it usually indicates the absolute distance between the sensor and the wire. For example, where m represents the measurement result and x represents the distance between the sensor and the wire, x can be represented as a function of m, i.e. x = f (m). According to an exemplary embodiment, this function is linear.
結果がデジタルの実施形態では、センサは、センサとワイヤとの間の距離が閾値距離を下回る場合はたとえば0で応答することができ、距離が閾値を上回る場合は1で応答することができる。本明細書では「閾値」とも呼ぶ閾値距離は、たとえば操作者が切断処理中もしくは切断処理前に事前に設定することができ、またはセンサの感知距離に対応することができ、すなわちセンサは、感知距離の範囲内のみでワイヤの存在を検出することが可能になる。たとえば、閾値は、0.1mm〜1.0mm、特に0.2mm〜0.6mmとすることができる。 In a digital results embodiment, the sensor can respond, for example, 0 if the distance between the sensor and the wire is below the threshold distance, and 1 if the distance is above the threshold. The threshold distance, also referred to herein as “threshold”, can be preset, for example, by the operator during or before the cutting process, or can correspond to the sensing distance of the sensor, ie the sensor It becomes possible to detect the presence of the wire only within the range of the distance. For example, the threshold can be 0.1 mm to 1.0 mm, especially 0.2 mm to 0.6 mm.
したがって、「デジタルセンサ」という用語は、デジタル測定結果を提供するセンサを含む任意の配列として理解されるものとする。これは通常、電子機器がデジタルであるか、それともアナログであるかに関係しない。多数のセンサが設けられ、それらの測定結果が通常はまとめて評価されるとき、1つのデジタルセンサを設けることは特に有利である。 Thus, the term “digital sensor” is to be understood as any arrangement that includes a sensor that provides a digital measurement result. This is usually not related to whether the electronic device is digital or analog. It is particularly advantageous to provide one digital sensor when multiple sensors are provided and their measurement results are usually evaluated together.
実施形態によれば、センサ配列は、複数のセンサを含む。通常、これらの複数のセンサはすべて同じセンサタイプである。たとえば、センサ配列は、複数の誘導性センサまたは複数の容量性センサまたは複数の接触センサのいずれかを備えることができる。本明細書に記載のいかなる実施形態にも限定されるものではないが、本開示の1つまたは複数のセンサは通常、図2の制御ユニット50などの制御ユニットと通信している。通信は、特にデータ通信とすることができ、特にセンサから制御ユニットへの通信とすることができ、この通信において、1つまたは複数のセンサは制御ユニットに測定結果を提供する。
According to an embodiment, the sensor array includes a plurality of sensors. Usually, these multiple sensors are all of the same sensor type. For example, the sensor array can comprise either a plurality of inductive sensors or a plurality of capacitive sensors or a plurality of contact sensors. While not limited to any embodiment described herein, one or more sensors of the present disclosure are typically in communication with a control unit, such as
制御ユニットは、1つまたは複数の測定結果を評価することができる。制御ユニットは、追加または別法として、反応を引き起こすことができる。そのため、典型的な実施形態では、制御ユニットは、湾曲しているという測定結果への応答として、ワイヤソーデバイスと通信してワイヤソーデバイスの反応を開始させるように適合される。実施形態によれば、図2の制御ユニット50などの制御ユニットは、ワイヤソーデバイスの制御部である。しかし、ワイヤ湾曲監視システムがワイヤソーデバイスの制御ユニットとデータ通信する別個の制御ユニットを備えることも可能である。
The control unit can evaluate one or more measurement results. The control unit can additionally or alternatively trigger a reaction. Thus, in an exemplary embodiment, the control unit is adapted to communicate with the wire saw device to initiate the wire saw device response in response to the measurement result being curved. According to the embodiment, a control unit such as the
図2に示すようにセンサ配列上にいくつかのセンサ(4つのセンサ22を示す)を設けることは、ワイヤ内の湾曲の存在だけではなく湾曲の寸法に対応する値も測定するのに特に有利になる可能性がある。たとえば、これらのセンサはすべて、誘導性センサまたは容量性センサのいずれかとすることができる。特に、寸法に対応する値は、ワイヤに応力のかかっていない状況で、ワイヤ配向に対するワイヤの角度とすることができる。これについては、以下でより詳細に例示することとする。 Providing several sensors (showing four sensors 22) on the sensor array as shown in FIG. 2 is particularly advantageous for measuring not only the presence of the curvature in the wire but also the value corresponding to the dimension of the curvature. There is a possibility. For example, all of these sensors can be either inductive sensors or capacitive sensors. In particular, the value corresponding to the dimension can be the angle of the wire relative to the wire orientation in a situation where the wire is not stressed. This will be illustrated in more detail below.
図3は、実施形態によるワイヤソーデバイス100向けのワイヤ湾曲監視システム10を示す。ワイヤ30を含むワイヤソーデバイス100を例示的に示し、ワイヤ30は、その長さに沿って2つのワイヤガイド130(「ガイドシリンダ」または「プーリ」とも呼ぶ)によって案内される。図5で明らかにするように、ワイヤを平行に配列して、ワイヤ列またはワイヤウエブを形成することができる。ワイヤを設けることにより、特にワイヤソーの切断領域でワイヤウエブが形成される。したがって、「ワイヤウエブ」という用語は通常、2つのガイドシリンダ間でワイヤによって形成されるウエブに関連する。1つのワイヤにより、ソーイング処理が実行される領域として定義される2つ以上のワイヤウエブを形成できることを理解されたい。したがって、本明細書に記載のいくつかの実施形態によれば、1つまたは複数のワイヤにより、複数のワイヤウエブ、たとえばどちらも加工物を切断するように適合された2つのワイヤウエブを形成することができる。加工物またはインゴット120がテーブル110に取り付けられ、テーブル110は、ワイヤ30と逆方向に動いてインゴットを切断するように構成される。
FIG. 3 illustrates a wire
ワイヤガイドは通常、回転してワイヤを輸送するように適合される。ワイヤガイドは通常、少なくとも5m/秒、さらには10m/秒の円周速度(すなわち、外周の速度)で回転するように構成される。通常ワイヤソーは、標準的な動作中には10m/秒〜15m/秒で動作するが、開始および停止中には速度をより小さくすることができる。またワイヤが前後に動く場合は、ワイヤは逆方向には加速するために随時減速する。 The wire guide is usually adapted to rotate and transport the wire. The wire guide is typically configured to rotate at a circumferential speed (ie, peripheral speed) of at least 5 m / sec, or even 10 m / sec. Usually wire saws operate at 10-15 m / sec during normal operation, but can be slower during start and stop. When the wire moves back and forth, the wire decelerates at any time to accelerate in the opposite direction.
切断中、ワイヤは、実質上その長手方向の長さに沿って動く。「実質上」という用語は、振動などを特に包含するものとする。動きは通常、半導体インゴットなどの加工物の典型的な直交運動に比べて相対的に急速である。別法として、ワイヤは往復運動をすることもでき、その場合、ワイヤの運動はその長さに沿って周期的に逆の方向になる。動作の際には、ワイヤは加工物120に接触して加工物を切断し、たとえば複数のウエハにする。
During cutting, the wire moves substantially along its longitudinal length. The term “substantially” is intended to specifically encompass vibrations and the like. Movement is usually relatively rapid compared to the typical orthogonal motion of workpieces such as semiconductor ingots. Alternatively, the wire can reciprocate, in which case the movement of the wire is periodically reversed along its length. In operation, the wire contacts the
異なる実装形態では、ワイヤウエブを形成する1つまたは複数のワイヤを加工物に対して動かすことができ、加工物をワイヤもしくはワイヤウエブに対して動かすことができ、またはワイヤと加工物の両方を互いに対して動かすことができる。 In different implementations, one or more wires forming the wire web can be moved relative to the workpiece, the workpiece can be moved relative to the wire or wire web, or both the wire and workpiece relative to each other. Can be moved.
加工物とワイヤ(ワイヤウエブなど)が互いに押し付けられたとき、その結果、加工物がワイヤに作用させる力によりワイヤが湾曲する。ワイヤ湾曲の配向は、切断方向と一致する。ワイヤ湾曲が増大しすぎると、ワイヤが破損する可能性がある。そのような状況を回避するために、本明細書に記載の実施形態では、湾曲が大きくなりすぎる前に湾曲を検出することが可能であり、さらにワイヤが破損しないように適当な反応を引き起こすことが可能である。そのような反応とは、たとえばワイヤに対する加工物の速度の低減および/またはワイヤ速度の増大とすることもできる。さらなる反応には、スラリの供給量またはスラリ組成物の補正などを包含することもできる。 When a workpiece and a wire (such as a wire web) are pressed against each other, the wire is bent by the force that the workpiece acts on the wire. The orientation of the wire curvature coincides with the cutting direction. If the wire curvature increases too much, the wire can break. In order to avoid such situations, the embodiments described herein can detect the curve before it becomes too large, and also cause an appropriate reaction to prevent the wire from breaking. Is possible. Such a reaction may be, for example, a reduction in workpiece speed relative to the wire and / or an increase in wire speed. Further reactions can include correction of slurry feed or slurry composition.
図3に示すような本明細書に記載のいくつかの実施形態によれば、ワイヤソー監視システム10は、センサ配列20および制御ユニット50を含む。センサ配列20は、ワイヤ30に隣接して位置するように構成されており、いくつかのセンサ22が取り付けられたセンサ基板24を含むことができる。センサの数は、少なくとも2、少なくとも4、さらには少なくとも8、10、さらには16とすることができる。センサ22は、ワイヤ湾曲を検出するように構成される。これらのセンサによって測定および収集されたデータは通常、制御ユニット50へ転送され、そこで評価などのさらなる処理にかけることができる。たとえば、各センサの論理レベル(すなわち、0または1の結果)を使用して、ワイヤ湾曲の進行を監視することができる。
According to some embodiments described herein as shown in FIG. 3, the wire saw
図4は、加工物が切断方向に押されたためにワイヤ(ウエブ)が湾曲を受ける同じ実施形態を示す。図3および図4に示すように、いくつかのデジタルセンサを有する実施形態によれば、ワイヤ湾曲がまったくまたはわずかしかない場合、すべてのセンサの論理状態は通常同じである。この文脈で「わずか」とは、ワイヤ湾曲がワイヤセンサ距離に対する閾値を超過しないことを意味する。 FIG. 4 shows the same embodiment in which the wire (web) undergoes bending because the workpiece is pushed in the cutting direction. As shown in FIGS. 3 and 4, according to an embodiment having several digital sensors, the logic state of all sensors is usually the same when there is little or no wire curvature. “Slightly” in this context means that the wire curvature does not exceed a threshold for the wire sensor distance.
しかし、切断処理中、テーブル110が切断方向(図4に矢印121で示す)に動いたときは、ワイヤ湾曲を増大させる可能性があり、センサの1つまたは複数の論理状態も変化する可能性がある。たとえば、加工物により近い2つのセンサ(すなわち、図3および図4に関して示す実施形態では右側の2つのセンサ)は、これらのセンサとワイヤとの間の距離が閾値を上回るという結果を示すが、加工物からより遠い2つのセンサ(すなわち、図3および図4で左側の2つのセンサ)はそれでもなお、ワイヤとセンサとの間の距離が閾値を下回っていると感知することがある。これらの結果から、ワイヤの湾曲寸法、特に実際に湾曲した位置にあるワイヤと湾曲していないワイヤとの間の角度α(図4に示す)、または絶対湾曲長さLに関する情報を得ることが可能である。これについては、以下でより詳細に論じることとする。
However, during the cutting process, if the table 110 moves in the cutting direction (indicated by
たとえば、図3および図4に示すように、センサ配列が長手方向のワイヤ方向に4つのセンサを含み(図5に示す実施形態に関して論じるように、直交方向のセンサの数には関係しない)、かつこれらのセンサがデジタルセンサである場合、センサの閾値は、以下の情報が得られるように選択することができる。 For example, as shown in FIGS. 3 and 4, the sensor array includes four sensors in the longitudinal wire direction (regardless of the number of sensors in the orthogonal direction as discussed with respect to the embodiment shown in FIG. 5), And if these sensors are digital sensors, the threshold of the sensors can be selected so that the following information is obtained.
上表に示すように、すべてのセンサが0の応答を示した場合、ワイヤ湾曲はまったくまたはわずかしかない(2°未満など)。加工物に最も近いセンサが閾値を上回る距離を測定して測定結果1をもたらし、他のセンサとワイヤとの間の距離がやはり閾値、すなわち0を下回る場合、この結果は、角度αが2°より大きいが4°未満であると解釈することができる。類似の考察は、上表のさらなる列に示したさらなる測定結果にも当てはまる。すべてのセンサが1で応答した後は、すべてのセンサとワイヤとの間の距離が閾値を上回っており、上表の図示の非限定的な例では、これは湾曲角度が8°より大きいと解釈しなければならない。明らかに、少なくともこの情報により、少なくとも1つのワイヤソーデバイス動作パラメータの補正などの反応が引き起こされるべきである。 As shown in the table above, if all sensors show a zero response, there is no or little wire bending (such as less than 2 °). If the sensor closest to the workpiece measures the distance above the threshold to give a measurement result 1, and if the distance between the other sensors and the wire is still below the threshold, i.e. 0, this result is that the angle α is 2 °. It can be interpreted as greater than but less than 4 °. Similar considerations apply to the further measurement results shown in the further column of the table above. After all sensors respond at 1, the distance between all sensors and wires is above the threshold, and in the non-limiting example shown in the table above, this is because the curvature angle is greater than 8 °. Must be interpreted. Clearly, at least this information should cause a reaction, such as a correction of at least one wire saw device operating parameter.
ワイヤの長手方向の長さに4つのセンサを有し、それらの閾値設定の結果、上表に示す角度αの配分がもたらされるこの実施形態は、例示のみを目的とすることが理解されるものとする。他の集合および値も同等に適している可能性があることが、当業者には明らかである。 It is understood that this embodiment having four sensors in the longitudinal length of the wire, and their thresholding results in the distribution of the angle α shown in the table above is for illustrative purposes only. And It will be apparent to those skilled in the art that other sets and values may be equally suitable.
上記の例では、ワイヤ湾曲の寸法を示すために角度αを使用するが、これらの測定結果から絶対湾曲長さLを推定することも可能である。絶対湾曲長さLとは、切断方向におけるワイヤの静止位置からのワイヤの最大のずれを指す。絶対湾曲長さLを図4に例示的に示し、参照番号140で示す。 In the above example, the angle α is used to indicate the wire bending dimension, but it is also possible to estimate the absolute bending length L from these measurement results. The absolute bending length L refers to the maximum deviation of the wire from the stationary position of the wire in the cutting direction. The absolute bending length L is exemplarily shown in FIG.
たとえば、図3および図4に示すように、センサ配列が長手方向のワイヤ方向に4つのセンサを含み(直交方向のセンサの数には関係しない)、かつこれらのセンサがデジタルセンサである場合、センサの閾値は、以下の情報が得られるように選択することができる。 For example, as shown in FIGS. 3 and 4, if the sensor array includes four sensors in the longitudinal wire direction (regardless of the number of sensors in the orthogonal direction) and these sensors are digital sensors, The sensor threshold can be selected to obtain the following information:
さらに、本明細書に記載のセンサ配列またはワイヤソーは、測定結果に応じて、少なくとも1つの動作パラメータなど、ワイヤソーの動作状態の補正などの反応を引き起こすように構成することもできる。上表に関して示す例を参照すると、湾曲角度αが6°を下回り、または絶対湾曲長さが9mmを下回る限り、反応が引き起こされる可能性はない。角度が6°を超過し、または絶対湾曲長さLが9mmを超過すると、ワイヤの速度をたとえば10%増大させることができ、かつ/または切断速度(すなわち、切断方向における加工物の移動速度)をたとえば10%低減させることができる。角度が8°を超過し、または絶対湾曲長さLが12mmを超過すると、ワイヤの速度をたとえば少なくとも20%など、さらに増大させることができ、かつ/または切断速度をたとえば少なくとも20%さらに低減させることができる。別法として、最大湾曲角度が測定されると(本例では少なくとも8°または少なくとも12mmの絶対湾曲長さなど)、本例に限定されるものではないが、ワイヤソーデバイスを停止させることができ、かつ/または操作者に警告することができる。 Furthermore, the sensor array or wire saw described herein can also be configured to cause a response, such as correction of the operating state of the wire saw, such as at least one operating parameter, depending on the measurement results. Referring to the examples shown with respect to the table above, as long as the bending angle α is below 6 ° or the absolute bending length is below 9 mm, no reaction can be triggered. If the angle exceeds 6 ° or the absolute bending length L exceeds 9 mm, the speed of the wire can be increased, for example by 10%, and / or the cutting speed (ie the moving speed of the workpiece in the cutting direction). Can be reduced by, for example, 10%. If the angle exceeds 8 ° or the absolute bending length L exceeds 12 mm, the speed of the wire can be further increased, for example at least 20% and / or the cutting speed is further reduced, for example by at least 20%. be able to. Alternatively, once the maximum bending angle is measured (such as an absolute bending length of at least 8 ° or at least 12 mm in this example), but not limited to this example, the wire saw device can be stopped, And / or the operator can be warned.
さらに、すべてのセンサでこれらのセンサとワイヤとの間の距離が閾値を下回ると測定したが、1つのセンサが中間であったとき、またはあるセンサが、他のセンサの少なくとも一部より加工物から遠く離れているのに、閾値を上回る距離を示したときなど、他の測定結果が得られた場合、これはシステムの障害であると解釈するべきであることに言及しなければならない。これは、湾曲が常に切断方向に生じるためである。言い換えれば、負の角度αは実際に生じた状況を表すものではなく、またあるセンサが近隣のセンサより加工物から遠く離れているのに、より小さい距離を感知することも不可能である。 In addition, all sensors measured that the distance between these sensors and the wires was below a threshold, but when one sensor was in the middle, or one sensor was workpiece than at least some of the other sensors. It should be mentioned that this should be interpreted as a system failure when other measurement results are obtained, such as when a distance above the threshold is shown, even though far away from the system. This is because bending always occurs in the cutting direction. In other words, the negative angle α does not represent the situation that actually occurred, and it is impossible to sense a smaller distance while one sensor is farther from the workpiece than the neighboring sensor.
センサの論理状態に関する情報を使用することによって、制御ユニット50は、ワイヤ湾曲の値を判定し、ワイヤが破損しないようにワイヤソーデバイスを制御する。
By using information about the logic state of the sensor, the
実施形態によれば、制御ユニット50は、ワイヤ湾曲に応じてワイヤ速度および/またはテーブル速度を調整するように構成される。制御は、フィードバックループ制御とすることができる。
According to embodiments, the
実施形態によれば、センサ配列は少なくとも1つのセンサ基板をさらに含み、これらのセンサは、少なくとも2列でセンサ基板に取り付けられる。そのような配列を図5に示し、ワイヤに対して垂直な配向の4つのセンサ列を示し、ワイヤ配向に対して実質上平行な配向の4つのセンサ列を示す。 According to embodiments, the sensor array further comprises at least one sensor substrate, which are attached to the sensor substrate in at least two rows. Such an arrangement is shown in FIG. 5 and shows four sensor rows oriented perpendicular to the wire and four sensor rows oriented substantially parallel to the wire orientation.
本明細書では、「センサ列」という用語は特に、ワイヤ配向に対して実質上垂直な方向および/またはワイヤ配向に対して実質上平行な配向など、異なる列のセンサが互いから隔置されている配列を指す。この文脈の「実質上」は通常、20°、より一般には10°のずれを含む。 As used herein, the term “sensor array” refers in particular to sensors in different columns spaced apart from each other, such as in a direction substantially perpendicular to the wire orientation and / or in an orientation substantially parallel to the wire orientation. Refers to an array. “Substantially” in this context typically includes a 20 ° shift, more typically a 10 ° shift.
本明細書に記載の実施形態によれば、ワイヤ方向のセンサの数に関係なく、少なくとも2つのセンサ、通常は少なくとも4つのセンサが設けられ、ワイヤ方向に対して垂直な方向で1列に配列される。言い換えれば、各センサは、異なるワイヤに関する情報を提供する。それによって、局所的な湾曲、たとえばインゴット内に汚れの異物があることによって阻止されている1つのワイヤだけを特定することが可能である。そのような異物は通常は非常に硬く、したがって切断するのが困難である。したがって、他のすべてのワイヤの切断は問題なく進められるが、前記1つのワイヤは異物のところで動けなくなり、その結果、このワイヤの湾曲寸法が増大し、インゴットは切断方向に押される。この実施形態によれば、記載のように、そのような障害を招く湾曲の発生を測定することができ、制御によって反応を引き起こすことができる。 According to embodiments described herein, at least two sensors, usually at least four sensors, are provided, arranged in a row perpendicular to the wire direction, regardless of the number of sensors in the wire direction. Is done. In other words, each sensor provides information about a different wire. Thereby, it is possible to identify only one wire that is blocked by local curvature, for example the presence of dirt foreign bodies in the ingot. Such foreign objects are usually very hard and are therefore difficult to cut. Thus, the cutting of all other wires proceeds without problems, but the one wire cannot move at the foreign object, and as a result, the bending dimension of this wire increases and the ingot is pushed in the cutting direction. According to this embodiment, as described, it is possible to measure the occurrence of curvature leading to such a failure and to cause a reaction by control.
図5は、4×4のセンサ22が取り付けられたセンサ基板24の概略図を示す。通常、いかなる実施形態にも限定されるものではないが、センサの総数はk×nとして計算される。ここでkとnはどちらも正の整数であり、たとえばkはワイヤ配向に対して実質上平行な配向のセンサの数を示し、nはワイヤ配向に対して実質上垂直な配向のセンサの数を示す。たとえば、ワイヤ配向に対して実質上垂直に配列されるセンサの数は、少なくとも2、少なくとも4、または少なくとも6とすることができる。追加または別法として、ワイヤ配向に対して実質上平行に配列されるセンサの数は、少なくとも2、少なくとも4、または少なくとも6とすることができる。センサの総数は、最高20、さらには30とすることができる。追加または別法として、センサの総数は少なくとも9または16とすることができる。
FIG. 5 shows a schematic view of a
図5に例示的に示すように、センサは、基板上に斜めのパターンで位置決めすることができる。斜めのパターンを作るには、平行四辺形の形状に配列した少なくとも4つのセンサが必要である。特に、本明細書に記載のいかなる実施形態にも限定されるものではないが、各センサは、あるワイヤの上または下で中心に位置しており、そのワイヤは、他のすべてのセンサがその上または下で中心に位置しているワイヤとは異なるものである。 As exemplarily shown in FIG. 5, the sensors can be positioned in a diagonal pattern on the substrate. To create an oblique pattern, at least four sensors arranged in a parallelogram shape are required. In particular, but not limited to any of the embodiments described herein, each sensor is centrally located above or below a wire, and all other sensors are It is different from the wire centered above or below.
実施形態によれば、多数のセンサを特に誘導性センサまたは容量性センサとすることができる。誘導性センサは、水、油、汚れ、非金属粒子、ターゲット色、高い衝撃に耐える能力、および振動環境の影響を受けないという点で、特に有益である。 According to an embodiment, a large number of sensors can be in particular inductive sensors or capacitive sensors. Inductive sensors are particularly beneficial in that they are not affected by water, oil, dirt, non-metallic particles, target colors, ability to withstand high impacts, and vibration environments.
通常、本開示のワイヤソーデバイスには、構造化ワイヤまたはダイヤモンドワイヤが利用される。ワイヤは、モノフィラメントスチールワイヤとすることができる。いくつかの実施形態によれば、ワイヤは、約80〜350マイクロメートル、たとえば120マイクロメートルのスチールゲージワイヤである。いくつかの実施形態によれば、構造化ワイヤはクリンプワイヤであり、たとえばソーワイヤは、複数のクリンプ付きの金属ワイヤから作られる。ダイヤモンドワイヤは、コーティング付きのワイヤであり、コーティング内にダイヤモンド粒子が埋め込まれている。 Typically, structured wire or diamond wire is utilized for the wire saw device of the present disclosure. The wire can be a monofilament steel wire. According to some embodiments, the wire is a steel gauge wire of about 80-350 micrometers, such as 120 micrometers. According to some embodiments, the structured wire is a crimp wire, for example, a saw wire is made from a plurality of crimped metal wires. A diamond wire is a wire with a coating, and diamond particles are embedded in the coating.
本明細書に記載の実施形態によれば、ワイヤ湾曲監視システムおよびワイヤソーデバイスを動作および/または制御する方法は、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、および相互関係コントローラを用いて実施することができ、これらは通常、ワイヤソーデバイスの対応する構成要素と通信するCPU、メモリ、ユーザインターフェース、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、モータ、ワイヤ破損検出ユニット、ワイヤ追跡デバイスなどの構成要素の1つまたは複数とすることができる。これについては、以下でより詳細に例示することとする。 According to embodiments described herein, a method for operating and / or controlling a wire bow monitoring system and a wire saw device can be implemented using a computer program, software, a computer software product, and an interrelated controller. These can typically have a CPU, memory, user interface, and input / output means in communication with corresponding components of the wire saw device. These components can be one or more of components such as a motor, a wire breakage detection unit, a wire tracking device. This will be illustrated in more detail below.
クロッパ、スクエアラ、ウエハ化システム、またはマルチワイヤソーのような現在のワイヤソーの場合、半導体材料などの硬質材料、たとえばシリコン、石英などを高速で切断することが望ましい。ワイヤ速度、すなわちワイヤがワイヤソーを通過する速度は、たとえば10m/秒、さらにはそれ以上とすることができる。通常、ワイヤ速度は、10〜15m/秒の範囲内とすることができる。しかし、20m/秒、25m/秒、または30m/秒などのより速いワイヤ速度が望ましいこともある。所望のワイヤ速度でワイヤを繰り出すために、未使用のワイヤを有する送りスプールは通常、1分当たり最高数千回転の回転速度で回転する。たとえば、ワイヤを繰り出すために1000〜2000rpmを提供することができる。 For current wire saws such as croppers, squarers, wafering systems, or multi-wire saws, it is desirable to cut hard materials such as semiconductor materials, such as silicon, quartz, etc. at high speed. The wire speed, i.e. the speed at which the wire passes through the wire saw, can be, for example, 10 m / sec or even more. Usually, the wire speed can be in the range of 10-15 m / sec. However, higher wire speeds such as 20 m / sec, 25 m / sec, or 30 m / sec may be desirable. In order to pay out the wire at the desired wire speed, a feed spool with unused wire typically rotates at a rotational speed of up to several thousand revolutions per minute. For example, 1000-2000 rpm can be provided to unwind the wire.
もしあれば、上部のワイヤウエブと下部のワイヤウエブで同時にソーイングを行うことが可能である。ワイヤウエブは、本明細書で図に示すように、水平に配列することができる。ワイヤソーは、2つの垂直に配列されたウエブをさらに含むことができる。いくつかの実施形態によれば、垂直に配列されたウエブは、横向きの作業領域間でワイヤを輸送するために使用される。作業領域間の輸送中、ワイヤを冷却することができる。他の実施形態によれば、これらの作業領域は縦向きである。 If there is, it is possible to perform sawing simultaneously on the upper and lower wire webs. The wire webs can be arranged horizontally as shown in the figures herein. The wire saw can further include two vertically arranged webs. According to some embodiments, vertically arranged webs are used to transport wires between lateral work areas. The wire can be cooled during transport between work areas. According to other embodiments, these work areas are oriented vertically.
典型的な実施形態によれば、マルチワイヤソーが使用される。マルチワイヤソーを用いると、半導体および光電池業界向けのシリコンウエハの生産性およびスライシング品質を高めることが可能になる。マルチワイヤソーは通常、単方向(すなわち、前方のみ)または双方向(すなわち、前後)に動いて切断動作を実行できる高強度のスチールワイヤを含む。ワイヤは、その表面上にダイヤモンドを含むことができる。本開示によるダイヤモンドワイヤを使用することによって、従来のスチールワイヤと比較してスループットを2倍、さらにはそれ以上増大させることができる。ソーイングすべき材料を可動ワイヤに対して動かす速度を、材料送り速度と呼ぶことができる。本明細書に記載の実施形態では、材料送り速度は、ウエハ切断ワイヤソーの場合、2μm/秒〜15μm/秒、通常は約6μm/秒〜10μm/秒の範囲内とすることができる。 According to an exemplary embodiment, a multi-wire saw is used. Using multi-wire saws can increase the productivity and slicing quality of silicon wafers for the semiconductor and photovoltaic industries. Multi-wire saws typically include high strength steel wires that can move in a single direction (ie, only forward) or bidirectional (ie, back and forth) to perform a cutting operation. The wire can include diamond on its surface. By using the diamond wire according to the present disclosure, the throughput can be increased by a factor of two or more compared to conventional steel wire. The speed at which the material to be sawed is moved relative to the movable wire can be referred to as the material feed speed. In the embodiments described herein, the material feed rate can be in the range of 2 μm / second to 15 μm / second, typically about 6 μm / second to 10 μm / second, for a wafer cutting wire saw.
実施形態によれば、ワイヤ湾曲を測定する少なくとも1つのセンサは可動式に配列される。少なくとも1つのセンサを動かすことによって、ワイヤに追従し、したがって高い感知精度を維持することが可能になる。これは、センサから離れるよりセンサに近接した方が、測定結果の品質がより高くなるためである。 According to an embodiment, at least one sensor for measuring wire bending is movably arranged. By moving at least one sensor, it is possible to follow the wire and thus maintain high sensing accuracy. This is because the quality of the measurement result is higher when the sensor is closer to the sensor than when the sensor is away from the sensor.
本明細書に記載の実施形態の制御動作として、たとえば切断された加工物がなく、ワイヤが湾曲していない位置にあるときは、ワイヤに対して選択可能な距離のところに1つまたは複数のセンサを位置決めすることが可能である。切断を開始してワイヤが湾曲すると、センサ信号に応じて、制御部は、湾曲に追従するように少なくとも1つのセンサの1つまたは複数を動かすことができる。たとえば、制御部は、1つまたは複数のセンサを案内してワイヤとセンサの距離を一定のまま保つように適合することができる。距離を一定に保つために、1つまたは複数のセンサが動かされた距離から湾曲の寸法を推定することが可能である。 As a control action of the embodiments described herein, for example when there is no cut workpiece and the wire is in an uncurved position, one or more at a selectable distance to the wire. It is possible to position the sensor. When cutting begins and the wire bends, in response to the sensor signal, the controller can move one or more of the at least one sensor to follow the bend. For example, the controller can be adapted to guide one or more sensors to keep the distance between the wire and the sensor constant. To keep the distance constant, it is possible to estimate the size of the curve from the distance that one or more sensors have been moved.
実施形態によれば、すべてのセンサが可動式に配列されるわけではなく、一部のセンサのみが可動式に配列される。 According to the embodiment, not all sensors are arranged in a movable manner, but only some sensors are arranged in a movable manner.
上述のように、実施形態によれば、ワイヤ湾曲監視システムは、センサ配列から受け取ったデータに応じてセンサ配列および/またはワイヤソーデバイスを制御するように適合された制御ユニットを含む。実施形態によれば、ワイヤ湾曲監視システムは、センサ配列とワイヤとの間の距離を変化させるように適合されたアクチュエータをさらに含む。 As described above, according to embodiments, the wire bow monitoring system includes a control unit adapted to control the sensor array and / or the wire saw device in response to data received from the sensor array. According to embodiments, the wire bow monitoring system further includes an actuator adapted to change the distance between the sensor array and the wire.
実施形態によれば、センサ配列は、少なくとも1本のロッドをさらに含み、1つのセンサがロッドに取り付けられ、または複数のセンサがたとえば1列でロッドに取り付けられる。ロッドは可動式とすることができる。 According to embodiments, the sensor arrangement further comprises at least one rod, one sensor is attached to the rod, or a plurality of sensors are attached to the rod, for example in a row. The rod can be movable.
図6は、実施形態によるワイヤソーデバイス向けのワイヤ湾曲監視システムの概略図を示す。センサ配列は可動ロッド40を含み、可動ロッド40上にセンサ22が取り付けられる。これらのセンサは、接触センサ、誘導性センサ、または容量性センサとすることができる。図示のように、図6の実施形態に限定されるものではないが、センサは1列でロッドに取り付けられる。通常、図6の実施形態に限定されるものではないが、図6に矢印105で示す切断方向および逆方向にロッド40を動かすことが可能になるように、直線アクチュエータ60を設けることができる。アクチュエータは通常、ワイヤ湾曲監視システムまたはワイヤソーデバイスの制御ユニットとデータ通信する。
FIG. 6 shows a schematic diagram of a wire bow monitoring system for a wire saw device according to an embodiment. The sensor array includes a
直線アクチュエータを使用するため、ゼロの位置が自動的に検出される。実施形態によれば、直線アクチュエータは、スクリューボールを駆動するステッパである。直線アクチュエータを使用するため、ワイヤ湾曲の距離を高い精度で測定することができる。この実施形態に限定されるものではないが、これらのワイヤ湾曲の測定結果は、時間に応じたワイヤ湾曲に関する機能情報を提供するために記憶することができる。この情報は、特にワイヤ速度、ワイヤ張力、スラリ供給量、およびテーブル速度などの他の切断パラメータを考慮して、切断処理、特に湾曲の生成をよりよく理解するための学習にとって有用となることがある。 Because a linear actuator is used, the zero position is automatically detected. According to the embodiment, the linear actuator is a stepper that drives a screw ball. Since a linear actuator is used, the distance of wire bending can be measured with high accuracy. Although not limited to this embodiment, these wire bending measurement results can be stored to provide functional information regarding wire bending as a function of time. This information can be useful for learning to better understand the cutting process, especially the generation of curvature, especially considering other cutting parameters such as wire speed, wire tension, slurry supply, and table speed. is there.
本明細書に記載の実施形態によるワイヤ湾曲システムとワイヤ破損検出システムを結合することも可能である。たとえば、既存のワイヤ破損検出システムは、本明細書に記載のワイヤ湾曲検出にも有益に使用できるセンサを事前に含んでいることがある。 It is also possible to combine a wire bending system and a wire breakage detection system according to embodiments described herein. For example, existing wire breakage detection systems may include sensors that can also be beneficially used for wire bending detection as described herein.
実施形態によれば、センサは接触センサである。接触センサは、ワイヤに近接して、たとえば位置Xに位置決めすることができる。位置Xの解釈は次のように行うことができる。すなわち、ワイヤの湾曲が増大して位置Xに到達した場合、ワイヤソーデバイスの反応が引き起こされるはずである。 According to an embodiment, the sensor is a contact sensor. The contact sensor can be positioned in proximity to the wire, for example at position X. The interpretation of the position X can be performed as follows. That is, if the wire curvature increases to reach position X, the wire saw device response should be triggered.
切断処理中にワイヤ湾曲が増大したとき、ワイヤは接触センサの上のロッド40に接触する(図7参照)。応答として、制御ユニットは、ロッドとワイヤとの間の接触がなくなるまで、ロッドをワイヤから離して下へ1単位分動かすように、直線アクチュエータを駆動する(図8参照)。アクチュエータおよびロッドの位置を評価し、制御ユニットによって記憶することができる。直線アクチュエータを用いるため、ワイヤ湾曲を時間の関数として非常に良好な精度で測定することができる。たとえば、ロッドは、ワイヤ湾曲監視システムおよび/またはワイヤソーデバイスの制御ユニットに電子的に接続することができる。ワイヤ湾曲に関する情報を使用して、制御ユニットは、ワイヤ湾曲を低減させてワイヤ破損を防ぐように、ワイヤ速度またはテーブル速度などのワイヤソーの動作パラメータを調整することができる。
When the wire curvature increases during the cutting process, the wire contacts the
図7および図8に関して示す実施形態はまた、本明細書に記載の概略的な実施形態によれば、加工物の各側に少なくとも1つのセンサを設けることができることを例示している。それによって、加工物の両側に蓄積する湾曲を検出することが可能になる。標準的な状況では加工物の中心の周りに対称の湾曲が生じることがあるが、これらの実施形態によって非対称の湾曲の生成を検出することができる。湾曲寸法を使用してワイヤソーデバイスの反応を引き起こすことができるだけでなく、湾曲の対称レベルを使用して反応を引き起こすこともできる。 The embodiments shown with respect to FIGS. 7 and 8 also illustrate that at least one sensor can be provided on each side of the workpiece, according to the schematic embodiments described herein. This makes it possible to detect the curvature that accumulates on both sides of the workpiece. In standard situations, a symmetric curvature may occur around the center of the workpiece, but these embodiments can detect the generation of an asymmetric curvature. Not only can the curved dimensions be used to trigger the response of the wire saw device, but the symmetry level of curvature can also be used to trigger the reaction.
本開示のさらなる例を図9〜11に関して示す。これらの図は、切断すべき加工物120がテーブル110によってワイヤ30のウエブの方へ押されているところを示す。2つのセンサ22がロッド40上に位置決めされており、すなわち加工物の各側に1つのセンサが位置決めされている。さらに、60として概略的に示すアクチュエータをロッド40にリンクして、ロッドを切断方向または逆方向に動かすことができる。
Further examples of the present disclosure are shown with respect to FIGS. These figures show the
ワイヤ湾曲がない場合、センサ、たとえば誘導性センサは、ワイヤの存在を検出する(図9参照)。切断処理中にワイヤ湾曲が増大し、ワイヤがセンサから離れると、少なくとも1つのセンサ22は、センサとワイヤとの間の距離の増大を感知する。これは、センサ信号が選択可能な閾値を超過したとき、または下回ったときに生じる可能性がある。アナログセンサの場合、距離の増大が継続的に測定される。したがって、ワイヤの距離が増大すると、センサの出力が変化する(図10参照)。応答として、アクチュエータは、湾曲方向、すなわち図10に矢印70で示す切断方向に動かされる。たとえば、アクチュエータは、ロッド40およびセンサを再びワイヤに近づけるように、ロッドを1単位分動かすことができる。センサから得た情報および必要な移動距離を使用して、ワイヤ湾曲の延長が閾値を上回ると、上記で論じた適当な反応を引き起こすことによって、ワイヤ湾曲の延長を推定し、それによってワイヤの破損を防ぐことができる。アクチュエータの現在の位置は、ワイヤ湾曲監視システムによって記憶することができる。
In the absence of wire bending, a sensor, such as an inductive sensor, detects the presence of the wire (see FIG. 9). As the wire bow increases during the cutting process and the wire moves away from the sensor, at least one
本明細書に記載の他のすべて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、1つまたは複数のセンサ(複数可)は枢動可能に位置決めすることができる。1つまたは複数のセンサ(複数可)の回転軸は通常、ワイヤ配向に対して垂直である。ワイヤウエブがある場合、回転軸は通常、ワイヤウエブによって形成される平面と平行である。センサ(複数可)は、1つまたは複数のセンサ(複数可)が取り付けられたロッドを枢動することによって枢動することができる。 According to embodiments that can be combined with all other embodiments described herein, one or more sensor (s) can be pivotally positioned. The axis of rotation of the sensor (s) is typically perpendicular to the wire orientation. When there is a wire web, the axis of rotation is usually parallel to the plane formed by the wire web. The sensor (s) can be pivoted by pivoting a rod to which one or more sensor (s) is attached.
そのような実施形態を図11に例示的に示し、ロッド40はその軸の周りを回転可能である。この回転を矢印45で示す。図示のセンサの回転方向、すなわち左側センサの時計回りの回転および右側センサの反時計回りの回転は、湾曲が増大する状況に対応し、これらのセンサは、回転角度を増大させることによってこの湾曲の増大に追従する。通常、枢動可能に配列されたセンサはそれぞれ、湾曲の補正にかかわらず、ワイヤに対するセンサ表面のアライメントを実質上一定のまま維持できるように制御されるように適合され、または制御される。この文脈の「実質上」は、5°以下、通常2°以下のずれを含む。
Such an embodiment is exemplarily shown in FIG. 11, where the
通常、センサは、最適の測定結果を得るために、ワイヤに対して平行な配向の表面を有する。ワイヤが湾曲し始めたがセンサ配向が変化しないままの場合、ワイヤはセンサ表面に対して平行ではなくなり、その結果、ワイヤは、センサ上の位置に応じてセンサに対して異なる距離を有するようになる。いくつかの実施形態では、これにより感知品質が低減する可能性がある。センサの配向を適合させることによって、感知品質を高い品質で維持することができる。 Usually, the sensor has a surface oriented parallel to the wire in order to obtain optimal measurement results. If the wire begins to bend but the sensor orientation remains unchanged, the wire is no longer parallel to the sensor surface so that the wire has a different distance to the sensor depending on its position on the sensor Become. In some embodiments, this may reduce the sensing quality. By adapting the orientation of the sensor, the sensing quality can be maintained at a high quality.
実施形態によれば、制御ユニットは、ワイヤの位置に応じてセンサを枢動するように適合される。これは、ロッドを上下に動かすことなどによって、図の例示的な実施形態の配向においてセンサを平行移動させ、すなわち上下に動かしてワイヤ湾曲に追従するのと同期して行うことができる。すべての湾曲寸法に対して最適のセンサ配向を知ることができ、制御ユニットのメモリユニット内などのワイヤソーデバイスのワイヤ湾曲監視システムの制御ユニット内にこの情報を記憶することができるため、制御ユニットは、湾曲の寸法に応じてセンサの回転角度を適合させることができる。センサの典型的な回転角度は、湾曲角度αに対応する。センサの回転角度は通常、最高20°、またはわずか最高15°である。 According to an embodiment, the control unit is adapted to pivot the sensor depending on the position of the wire. This can be done in synchronism with translating the sensor in the orientation of the illustrated embodiment, such as by moving the rod up and down, ie, moving up and down to follow the wire curvature. The control unit can know the optimal sensor orientation for all bend dimensions and can store this information in the control unit of the wire bow monitoring system of the wire saw device, such as in the memory unit of the control unit. The rotation angle of the sensor can be adapted according to the dimension of the curvature. The typical rotation angle of the sensor corresponds to the bending angle α. The rotation angle of the sensor is usually up to 20 °, or only up to 15 °.
図11の実施形態に示すように、センサとワイヤとの間の感知距離と、ワイヤに対するセンサ配向とをどちらも最適化するように、直線アクチュエータおよびロッドが下へ1単位分動くとき、ロッドを1角度単位分回転させることができる。 As shown in the embodiment of FIG. 11, when the linear actuator and the rod move down one unit so that both the sensing distance between the sensor and the wire and the sensor orientation with respect to the wire are optimized, the rod It can be rotated by one angle unit.
図12は、図10および図11の実施形態の横断面側面図を示す。特に、すべてのセンサを同期して枢動できることが明らかになる。たとえば、センサ22は、全体として回転する1つの基板40上に配列することができる。
FIG. 12 shows a cross-sectional side view of the embodiment of FIGS. In particular, it becomes clear that all sensors can be pivoted synchronously. For example, the
さらなる実施形態によれば、上記の実施形態によるワイヤ湾曲監視システムを含むワイヤソーデバイスが提供される。特に、ワイヤソーは、1つ、2つ、3つ、さらには4つのインゴットなどの加工物を同期して切断するように適合することができる。さらに、本明細書に記載の典型的なワイヤソーは、ワイヤを案内する4つのガイドシリンダを備え、2つのウエブが切断領域として形成および使用される。したがって、実施形態によれば、加工物を切断するように適合された2つのウエブのそれぞれに対して、本明細書に記載の少なくとも1つのセンサ配列を設けることができる。 According to further embodiments, a wire saw device is provided that includes a wire bow monitoring system according to the above embodiments. In particular, the wire saw can be adapted to cut workpieces such as one, two, three or even four ingots synchronously. In addition, the typical wire saw described herein comprises four guide cylinders for guiding the wire, and two webs are formed and used as the cutting area. Thus, according to embodiments, each of two webs adapted to cut a workpiece can be provided with at least one sensor array as described herein.
実施形態によれば、詳細に上述したように、ワイヤソーデバイス内のワイヤ湾曲を監視する方法が提供される。ワイヤ湾曲を監視する方法は、ワイヤの誘導性測定、容量性測定、および接触測定の少なくとも1つを実施することを含む。この方法は、ワイヤの湾曲を検出することをさらに含む。特に検出することは、特に制御ユニットを用いて測定結果を評価することを含むことができる。 According to embodiments, a method for monitoring wire bow in a wire saw device is provided, as described in detail above. The method of monitoring wire bending includes performing at least one of inductive measurement, capacitive measurement, and contact measurement of the wire. The method further includes detecting wire curvature. In particular, detecting can include evaluating the measurement result, in particular using a control unit.
実施形態によれば、制御ユニットは、センサ配列から受け取ったデータに応じてセンサ配列および/またはワイヤソーデバイスを制御する。 According to an embodiment, the control unit controls the sensor array and / or the wire saw device in response to data received from the sensor array.
図13および図14は、本開示による方法を示すものとする。図13は、本明細書に記載の実施形態によるワイヤソーデバイス内のワイヤ湾曲を監視する方法の流れ図を示す。この方法は、ワイヤの誘導性測定、容量性測定、および接触測定の少なくとも1つを実施すること(ブロック101)と、ワイヤの湾曲を検出または判定すること(ブロック102)とを含む。図14は類似の実施形態を示し、センサ配列から受け取ったデータを使用してセンサ配列および/またはワイヤソーデバイスを制御するステップ(ブロック103)が追加されている。 13 and 14 shall illustrate the method according to the present disclosure. FIG. 13 shows a flow diagram of a method for monitoring wire bow in a wire saw device according to embodiments described herein. The method includes performing at least one of a wire inductive measurement, a capacitive measurement, and a contact measurement (block 101) and detecting or determining a wire bow (block 102). FIG. 14 illustrates a similar embodiment, with the additional step of controlling the sensor array and / or wire saw device using data received from the sensor array (block 103).
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することもでき、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。 While the above is directed to embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be devised without departing from the basic scope thereof, and the scope of the invention is subject to the following patents: Determined by the claims.
10 ワイヤ湾曲監視システム
20 センサ配列
22 センサ
24 センサ基板
30 ワイヤ
40 可動ロッド
45 回転
50 制御ユニット
60 直線アクチュエータ
70 切断方向
100 ワイヤソーデバイス
105 切断方向
110 テーブル
120 加工物、インゴット
121 切断方向
130 ワイヤガイド
140 絶対湾曲長さL
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記ワイヤソーデバイス(100)のワイヤ(30)に隣接して位置するように構成されたセンサ配列(20)を備え、前記センサ配列(20)が、前記ワイヤ(30)の湾曲を検出するように適合され、前記センサ配列(20)が、誘導性センサ(22)、容量性センサ(22)、および接触センサ(22)の少なくとも1つを備える、ワイヤ湾曲監視システム。 A wire bow monitoring system (10) for a semiconductor wire saw device (100) comprising:
A sensor array (20) configured to be positioned adjacent to the wire (30) of the wire saw device (100), wherein the sensor array (20) detects a curvature of the wire (30); A wire bow monitoring system adapted and wherein the sensor arrangement (20) comprises at least one of an inductive sensor (22), a capacitive sensor (22), and a contact sensor (22).
をさらに備える、請求項1ないし8のいずれか一項に記載のワイヤ湾曲監視システム。 A control unit (50) adapted to control the sensor array (20) and / or the wire saw device in response to data received from the sensor array
The wire bending monitoring system according to any one of claims 1 to 8, further comprising:
前記センサを回転させるように適合されたアクチュエータ
をさらに備える、請求項1ないし9のいずれか一項に記載のワイヤ湾曲監視システム。 The actuator according to claim 1, further comprising an actuator adapted to change a distance between the sensor array and the wire and / or an actuator adapted to rotate the sensor. The wire bow monitoring system as described.
ワイヤの誘導性測定、容量性測定、および接触測定の少なくとも1つを実施することと、
前記ワイヤ湾曲を検出することとを含む方法。 A method for monitoring wire bending in a semiconductor wire saw device comprising:
Performing at least one of a wire inductive measurement, a capacitive measurement, and a contact measurement;
Detecting the wire curvature.
少なくとも1つのワイヤソーデバイス動作パラメータを設定することと、
ワイヤを用いて加工物を切断することと、
請求項12ないし14のいずれか一項に記載のように前記ワイヤのワイヤ湾曲を監視することと、
前記ワイヤ湾曲が閾値を超過した場合に前記少なくとも1つのワイヤソーデバイスパラメータを調整することとを含む方法。 A method of operating a semiconductor wire saw device comprising:
Setting at least one wire saw device operating parameter;
Cutting the workpiece with a wire;
Monitoring wire bending of the wire as claimed in any one of claims 12 to 14;
Adjusting the at least one wire saw device parameter when the wire bow exceeds a threshold.
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