ワイヤソーのワイヤガイド用クランプアセンブリ
【課題】ウエハを切断するためのワイヤソーの円筒形ワイヤガイドに連結するための、クランプアセンブリを開示すること。
【解決手段】シャフト側コネクタが開示され、シャフト側コネクタは、ワイヤソーのシャフトに連結するようになされ、シャフトが回転軸を有する。シャフト側コネクタは、軸に直角でワイヤガイドの相補的なコネクタの相補的な外側表面に当接するようになされる外側表面を備える。円錐表面が外側表面と軸との間に位置し、円錐表面は、軸の周りに対称的に配設され、ワイヤガイドの相補的な表面に当接するようになされる。
【解決手段】シャフト側コネクタが開示され、シャフト側コネクタは、ワイヤソーのシャフトに連結するようになされ、シャフトが回転軸を有する。シャフト側コネクタは、軸に直角でワイヤガイドの相補的なコネクタの相補的な外側表面に当接するようになされる外側表面を備える。円錐表面が外側表面と軸との間に位置し、円錐表面は、軸の周りに対称的に配設され、ワイヤガイドの相補的な表面に当接するようになされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、ワイヤソー、ワイヤガイド、およびワイヤソーのワイヤガイド用クランプアセンブリに関する。本開示は、詳細には、光電池および／または半導体用途のためのワイヤソー、ワイヤガイド、ならびに光電池および／または半導体のためのワイヤソーのワイヤガイド用クランプアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤソーは、光電池および／または半導体産業で使用され、両方の用途で、半導体または半導体材料がワイヤソーデバイスで切断される。例えば、ワイヤソーは、半導体ワークピースをさらなる処理に適用できる形状に切断し、例えば、シリコンインゴットをウエハ、ブリック、または矩形に切断する。
【０００３】
多数の用途で、ウエハまたはスライスは、インゴットの断面または直径に比べ非常に薄い厚さである。したがってウエハは、実質的に可撓性を有し、屈曲し湾曲して隣接するスライスと接触する可能性がある。この屈曲は、切断の精度および平坦度にとって望ましくなく、鋸で切られたスライスの表面に、凹凸、溝付けおよび望ましくない不整が生じる可能性がある。これらの不整は、数マイクロメートルであっても、多くの太陽電池および半導体用途など、特定用途にとって、スライスを使用不可能にするのに十分である。スライスの変形は、特にスライスがスライスの支持体に連結される結合点の近くで、微小破断および破断をもたらす可能性さえある。
【０００４】
半導体インゴットをウエハにすることの、当技術分野における問題点は、どのようにして不整なく均一な薄いスライスを維持するかである。この問題点は、切断要素すなわちワイヤ、および／または切断要素すなわちワイヤの位置に影響をおよぼすワイヤガイドの安定性を実現することにつながる。
【０００５】
半導体材料製造の経済的な競争力は、例えばスループットの速度といった多くのパラメータの影響を受け、スループットの速度は、ワイヤソーの構成要素を交換する時間および保守時間など、動作上の停止時間によって当然悪影響を被る。特に、使用されたワイヤおよび／またはワイヤガイドと未使用品の交換に必要な時間は、スループットに悪影響をおよぼす。同様に、ワイヤ、ワイヤウエブ、および／またはワイヤガイドの位置安定度が、切断部片、特にウエハの、所望の厚さおよび厚さの均一性をもたらすために必要である。変形および欠陥のない、均一な薄いウエハを生産することが望ましい。
【０００６】
当技術分野における問題点は、ワイヤ、ワイヤウエブ、および／またはワイヤガイドの位置を精密に制御し安定させることを可能にし（そのため、均一に薄いウエハが作られ）、さらにまた、ワイヤおよび／またはワイヤガイドなどの構成要素を迅速に交換することを可能にする（そのため、停止時間が減少する）、ワイヤガイドクランプアセンブリをどのように設計するかである。
【０００７】
いくつかの追加／代替の問題点は、ワイヤソーおよびワイヤソーの構成要素などの基板製造装置についての所有コストを減少させること（例えば、低コスト装置、低コスト消耗品、高システムスループット、高い機械稼働時間を有すること）、プロセスサイクル当たりに処理される区域を増加させること（例えば、Ｗｐ当たりの処理を減らす）、高品質製品を維持すること（例えば、均一な厚さ、欠陥がない）である。したがって、特に太陽電池用途の、薄い半導体基板をコスト効果的に形成し製造する必要がある。
【０００８】
ワイヤガイドは、一般的に円筒形で、円筒の軸の周りを回転し、ローラ、シリンダ、およびワイヤガイドシリンダと呼ばれる場合がある。
【発明の概要】
【０００９】
実施形態は、ワイヤソーのシャフトに連結されるようになされるシャフト側コネクタを含み、シャフトが回転軸を有する、ウエハを切断するためのワイヤソーの円筒形ワイヤガイドに連結するための、クランプアセンブリを提供する。シャフト側コネクタは、軸に直角でワイヤガイドの相補的なコネクタの相補的な外側表面に当接するようになされる外側表面、および外側表面と軸の間の円錐表面を含み、円錐表面は、軸の周りに対称的に配設され、ワイヤガイドの相補的な表面に当接するようになされる。
【００１０】
本明細書で使用する用語「ウエハ」は、半導体または光電池ウエハのことを言う。
【００１１】
別の実施形態によれば、円筒形ワイヤガイドをワイヤソーのシャフトに連結するためのクランプアセンブリが開示され、ワイヤソーは、ウエハを切断するようになされる。シャフトは、回転軸を有する。クランプアセンブリは、軸に直角でシャフトの相補的なコネクタの相補的な外側表面に当接するようになされる外側表面、および外側表面と軸の間の円錐表面を含み、円錐表面は、軸の周りに対称的に配設され、相補的なコネクタの相補的な表面に当接するようになされる。
【００１２】
別の実施形態によれば、ウエハを切断するためのワイヤソーの円筒形ワイヤガイドに連結するための、クランプアセンブリが開示される。クランプアセンブリは、回転軸を有するシャフトを含み、シャフトは、シャフト側コネクタに直接的または間接的に連結される。シャフト側コネクタは、軸に直角でワイヤガイドの相補的なコネクタの相補的な外面に当接するようになされる外面、および外面と軸の間の円錐面を含み、円錐面は、軸の周りに対称的に配設され、ワイヤガイドの相補的な面に当接するようになされる。
【００１３】
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。
【００１４】
実施形態は、また、開示の方法を実行するための装置を対象とし、各記載の方法のステップを実施するための装置部品を含む。これらの方法のステップは、ハードウェア構成要素、適切なソフトウェアによりプログラムされたコンピュータ、この２つの任意の組合せまたは任意の他のやり方によって実施され得る。さらに、本発明にしたがう実施形態は、また、記載の装置が動作する方法を対象とする。本発明にしたがう実施形態は、装置のあらゆる機能を実行するための方法のステップを含む。
【００１５】
本開示の上記の特徴が、詳細に理解され得るように、上で簡単に要約された本発明のより具体的な説明が実施形態を参照することによって理解することができる。実施形態に関連する添付の図面は、以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図２】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図３】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびクランプアセンブリの一部を示す図である。
【図４】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびクランプアセンブリの一部を示す図である。
【図５】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびクランプアセンブリの一部を示す図である。
【図６】本明細書に記載の実施形態にしたがう、コネクタを示す図である。
【図７】本明細書に記載の実施形態にしたがう、コネクタを示す図である。
【図８】本明細書に記載の実施形態にしたがう、コネクタを示す図である。
【図９】本明細書に記載の実施形態にしたがう、コネクタを示す図である。
【図１０】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図１１】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図１２】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびクランプアセンブリの一部を示す図である。
【図１３】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図１４】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤソー内のクランプアセンブリを示す図である。
【図１５】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ウエハソーイングシステムの等角図である。
【図１６】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ウエハソーイングシステム内に使用することができるロボットデバイスの等角図である。
【図１７】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ウエハソーイングシステムの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで、様々な実施形態への詳細な参照がなされることになり、様々な実施形態のうちの１つまたは複数の例が、図に例示されている。各例は、説明のために提供されており、制限するものとして意図されていない。さらに、一実施形態の部分として例示または記載される特徴を、他の実施形態にまたは他の実施形態と一緒に使用して、もう１つの実施形態を生み出すことができる。本記載は、そのような変更形態および変形形態を含むことが意図される。
【００１８】
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」は、互換的に使用される。本明細書では、「ソーイング」および「切断」は、互換的に使用され、「ウエハ切断ワイヤソー」および「ウエハ作成機（ｗａｆｅｒｅｒ）」は、互換的に使用される。本明細書では、「インゴット」は、例えば複数の半導体部片といった、１つまたは複数の別個の半導体部片を含む場合がある。本明細書では、「インゴット」は、ウエハソーイング中に鋸で切られる、少なくとも１つのより大きな部片、または未切断要素を表すために広く使用される。本明細書では、「半導体」は、光電池産業で使用される半導体材料などの半導体材料のことを呼ぶ。
【００１９】
本明細書では、「ワイヤガイドシリンダ」、「ガイドシリンダ」、および「円筒形ワイヤガイド」は互換的に使用される。
【００２０】
本明細書では、ワイヤソーを使用して、太陽電池基板、半導体基板、または他の有用な基板などの様々な種類の基板またはウエハを、インゴット、ブール、またはブロックなどのより大きな部片から形成することができる。
【００２１】
本明細書では、「軸受」は、他の部分を支持する、機械、構成要素、または構造部分を意味するために使用される。代替または追加として、「軸受」は、機構部分を回転（または往復運動）するための、支持体、ガイド、または配置部品である。さらに別の態様では、「軸受」は、１つの部分が別の部分を載せる（支持する）ことを可能にする機械要素である。本明細書では、「軸受」と「コネクタ」は、同意語として使用する場合がある。
【００２２】
本明細書において、「外側の（ｏｕｔｅｒ）」および「内側の（ｉｎｎｅｒ）」は、軸方向を伝えるために使用する場合があり、この文脈で典型的には、「内側の（ｉｎｎｅｒ）」は、構成要素の中心に向かう方向のことを呼び、「外側の（ｏｕｔｅｒ）」は、典型的には、構成要素の中心から離れることを呼ぶ。
【００２３】
例示的な文脈において、「内側の（ｉｎｎｅｒ）」および「外側の（ｏｕｔｅｒ）」は、相補的な「内側」および「外側」コネクタ（例えば、ワイヤガイド側コネクタおよびシャフト側コネクタ）など、ワイヤガイドの中心に関して内側および外側である、異なるコネクタのことを呼ぶときに使用される。
【００２４】
本明細書で使用する別の文脈において、「内側の（ｉｎｎｅｒ）」および「外側の（ｏｕｔｅｒ）」は、径方向、特に円筒形ワイヤガイド軸の軸方向に垂直な方向を伝えるために使用することができる。例示的な文脈において、「内側の（ｉｎｎｅｒ）」および「外側の（ｏｕｔｅｒ）」表面は、コネクタの内側円錐表面（または、軸と外側表面の間の円錐表面）およびコネクタの外側表面（例えば、内側円錐表面と径方向に外側の端面の間に位置する表面）などコネクタの異なる表面のことを呼ぶときに使用される。
【００２５】
本明細書では、「円錐の」は、中空であっても中空でなくても良い、円錐形状の構造、および／または円錐台形状の構造のことを呼ぶことができる。さらに、「円錐の」は、円錐のセグメント、特に円錐または円錐台の長手方向セグメント（円錐の対称軸に平行な平面に沿って、円錐から円錐のセグメントが切断されるという意味での長手方向セグメント）によって形成されるセグメントによって形成される全体的な円錐形状の構造のことも呼ぶことができる。
【００２６】
本明細書では、「コネクタ」は、一般的に、円筒形ワイヤガイドをワイヤソーに、または逆に連結するため、すなわちワイヤソー、特にワイヤソーのシャフトを円筒形ワイヤガイドに連結するための、ワイヤソー用のクランプアセンブリの構成要素である。
【００２７】
明快にするため、本明細書で使用する円錐セクション（ｃｏｎｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）は、典型的には２次元曲線を画定する円錐の断面（ｃｏｎｉｃ ｓｅｃｔｉｏｎ）と混乱されるべきでない。そうではなく、本明細書の円錐セクション（ｃｏｎｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）は、３次元形状を有する。例えば、本明細書で使用する円錐セクションの幾何学的形状は、中実または中空の円錐を、円錐の軸に平行に配向される平面によって切断することにより形成することができる。例えば、２つの円錐セクションは、円錐の中心を通る１回の切断により形成することができる。３つの円錐セクションは、各切断が円錐を半分切って、円錐の軸で各切断が一致する、例えば１２０°での３回の切断によって形成することができる。
【００２８】
典型的には、ワイヤソーでは、ワイヤ（または複数のワイヤ）が少なくとも１つのワイヤガイドによって案内され、ワイヤガイドが回転して、ワイヤの運動を引き起こす／可能にする。運動は、実質的にワイヤの長さに沿っている。典型的には、ガイドシリンダが１つまたは複数の軸受によって支持され、１つまたは複数の軸受は、ワイヤガイドのうちの少なくとも１つを他に対して動かすことによってワイヤ（複数可）に所望の張力をもたらすようになされるワイヤ張力調整システムに結合することができる。
【００２９】
図１は、本明細書に記載の実施形態にしたがい、例えば保守活動期間に、迅速に交換されるように構成される、ワイヤガイド３２１の側面図を例示する。典型的には、ワイヤガイド３２１は、ワイヤの層の隣接するワイヤ間のピッチ、例えば、ワイヤウエブ内の、１つのワイヤの中心から、そのワイヤの最も近い（２つの）隣のワイヤ（複数可）への距離を画定することができる溝３３３を有する。例えば、切断期間に、ワイヤガイド３２１が軸１０の周りを回転して、部分的にワイヤガイド３２１の回転面上、すなわちワイヤガイド３２１の溝３３３に沿って、ワイヤが運動する。典型的には約１５００の溝がワイヤガイド３２１上にあり、例えば２０００以上の溝がある。
【００３０】
ワイヤガイドは、例えば約０．１ｍｍ厚または約０．１５ｍｍ厚といった、約０．０２ｍｍから０．４ｍｍ厚、または約０．０５から０．２ｍｍ厚、または約０．１ｍｍから０．１５ｍｍ厚であるウエハを切断するようになされる。ワイヤおよび／またはワイヤガイド３２１は、使用によって磨耗または損傷する可能性があり、そのためワイヤおよび／またはワイヤガイド３２１は、時々および／または定期的に交換および／または保守を受け、このことによってウエハ切断を一時的に停止する場合がある。スループットを最大にするため、ワイヤおよび／またはワイヤガイドの交換時間を最小化することが望ましい。
【００３１】
実施形態において、ワイヤガイドを含むアセンブリは、ワイヤガイド３２１、ワイヤガイド３２１上のワイヤガイド側コネクタ５０３と対合するようになされるシャフト側コネクタ５０２、およびワイヤガイド３２１上の第２のワイヤガイド側コネクタ５０４と対合するようになされる第２のシャフト側コネクタ５０５を含む。ワイヤガイド側コネクタ５０３、５０４は、ワイヤガイドと一体で、ワイヤガイド上に形成、および／またはワイヤガイドに取り付けることができる。シャフト側コネクタは、本明細書において一般的にシャフトと呼ぶ、回転軸１０の周りを回転可能な、それぞれのシャフト、軸受ボックスシャフト、軸受ボックス、心棒、回転部材などに形成され、かつ／または取付け可能であって良い。シャフト側コネクタのうちの一方または両方を、それぞれのシャフト、同一シャフト、および／またはシャフトアセンブリに取り付けることができる。回転軸１０は、ワイヤガイド３２１およびコネクタ、ならびに／または任意選択でワイヤガイドおよび／もしくはシャフトを含むクランプアセンブリの対称軸と一致する。
【００３２】
図１は、ワイヤガイドを含むアセンブリが分離された構成を例示しており、例えば、ワイヤガイド３２１が解放され、相補的なコネクタ対（５０２および５０３）と（５０４および５０５）は、当接しない。相補的なコネクタ対のうちの１つだけが当接しない、分離された、かつ／または部分的に分離された構成も意図される。
【００３３】
一般的に、シャフト側コネクタ５０２および５０５を、「外側コネクタ」または「コネクタ」と呼ぶ場合がある。また一般的に、ワイヤガイド側コネクタ５０３および５０４を、「内側コネクタ」または「コネクタ」と呼ぶ場合がある。図２に示す実施形態において、シャフト側コネクタは雌型であり、ワイヤガイド側コネクタは雄型である。他の配置も意図される（例えば、図１において、シャフト側コネクタは雄型であり、ワイヤガイド側コネクタは雌型である）。
【００３４】
特に、保持機構および／または自動化クランプとして油圧システムを含むクランプシステムの場合、シャフト側コネクタ５０２および５０５が雌型であって良い。シャフト側コネクタ５０２および５０５が雌型である利点は、コネクタと軸受（例えば、シャフトをモータおよび／またはフレームに連結することができるシャフト上の軸受）間の距離がより短いことが可能であって、その結果、径方向の負荷が軸受により近く、軸受の寿命がより長いことをもたらすことである。
【００３５】
中央張力調整ネジを含む保持機構、例えば手動クランプまたは手動保持機構の場合、シャフト側コネクタは、雄型であっても良い。
【００３６】
図１と図２を比較して、シャフト側コネクタ５０２および／または５０５のうちの少なくとも一方は、他方に対して軸方向に移動可能であり、そのため、ワイヤガイド３２１が連結および分離、ならびに／または係合および解放できることは、明らかである。コネクタの位置、形状、および種類に起因して、例えばワイヤガイドが磨耗したとき、ワイヤガイドを迅速に交換することができる。
【００３７】
図２は、本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを例示する。図２は、図１と比較して、シャフト側コネクタ５０２および５０５が雄型コネクタであり、ワイヤガイド側コネクタ５０３および５０４が雌型である、コネクタの代替の対も例示する。一般的に、コネクタの相補的な対は、当接および／または対合するようになされる。図２は、実施形態にしたがって、例えば、ワイヤガイド３２１が係合され、相補的なコネクタ対（５０２および５０３）と（５０４および５０５）の２組が対合、すなわち当接する、ワイヤガイドを含むアセンブリの連結した構成を例示する。用語の問題として、一般的に、相補的な対のうちの一方がコネクタと呼ばれるとき、他方を、相補的なコネクタと呼ぶ場合がある。本明細書において、「相補的なコネクタ」は、「相補的な軸受」、「反対側軸受」などと同義語である。
【００３８】
一般的に、コネクタ５０２および／または５０５など、シャフト側コネクタがあるとすれば、相補的なコネクタ５０３および／または５０４は、ワイヤガイド３２１の構成要素であって良い。さらに、相補的なコネクタ５０３および／または５０４は、表面、例えばワイヤガイドの表面であっても良い。別法として、コネクタ５０３および／または５０４が別個のコネクタであり、ワイヤガイド３２１ならびにコネクタ５０２および／または５０５の各々とそれぞれ連結可能であって良い。任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、図２に例示されるシャフト６０は、ワイヤソーの構成要素として考えることができ、かつ／またはクランプアセンブリの構成要素である。さらに、シャフト６０が、単独のシャフト、または、例えばモータ側シャフトおよび自由回転シャフトといった、１対のシャフトなど複数のシャフトと考えることができる。任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、シャフトは、例えば、ワイヤガイド３２１の中心を通るといった、ワイヤガイド３２１を通って延在することができる。
【００３９】
図３は、本明細書に記載の実施形態にしたがうコネクタ５０を示す。例えば、コネクタ５０は、半導体インゴットを切断し例えばウエハを作るための、ワイヤソーの円筒形ワイヤガイド３２１に連結するための、クランプアセンブリの少なくとも部分である。コネクタ５０は外側表面３０を含み（外側とはコネクタ５０の中心から離れる方向である）、外側表面３０は、少なくとも実質的に軸１０に対して直角であり、すなわち外側表面３０は、ウエハガイド３２１と向かい合う。外側表面は、相補的なコネクタ５１の相補的な外側表面３１および／またはワイヤガイド３２１の相補的な表面と当接するようになされる。典型的には、相補的な外側表面３１は、軸１０に対して少なくとも実質的に直角でもあり、シャフト側コネクタ５０と向かい合う。連結したときに、外側表面３０および相補的な外側表面３１によってなされる接触を介して、負荷および／または力を送ることができる。外側表面３０および／または相補的な外側表面３１は、特に外側表面３０の相補的な表面と接触するとき、クラウン接触面と呼ぶ場合がある。
【００４０】
実施形態によれば、連結した構成において、外側表面３０、３１、すなわちクラウン接触面を介して、軸方向に向いた負荷を送ることができる。軸負荷を外側表面３０、３１（すなわち、相補的な外側表面３０、３１）を介して送ることによって、ワイヤガイド３２１の軸支持を改善する。さらに、軸支持を改善することによって、ワイヤガイドの安定性を増加させ、アライメントの安定性ならびにワイヤおよび／またはワイヤウエブの位置の精度を向上させる。実施形態において、径方向に向いた負荷は、外側表面３０、３１を介して送られず、すなわち、軸１０に実質的に直角である外側表面３０、３１を介して、排他的に軸負荷が送られる。
【００４１】
実施形態において、外側表面３０は、軸から、ワイヤガイドの溝を付けた表面よりも短い径方向距離にある。外側表面は、回転面に平行（回転軸１０に直角）であり、このことによって、外側表面３０と外側表面３０の相補的な外側表面３１の間に、ほとんど排他的な軸方向の接触力が生じる結果となることができる。
【００４２】
実施形態において、コネクタ５０は、外側表面３０と軸１０の間に円錐表面４０を有する（換言すれば、外側表面３０は、円錐表面があるよりも軸から遠い径方向距離に配置される）。円錐表面４０は、特に係合または連結した構成において、相補的なコネクタ５１および／またはワイヤガイド３２１の相補的な表面４１と当接、例えば対合するようになされる。実施形態において、連結した構成では、径方向に向いた負荷および軸方向に向いた負荷が、円錐表面４０および相補的な表面４１、特に相補的な円錐表面を介して送られる。実施形態にしたがって、外側表面３０と軸１０の間に円錐表面を有する態様は、外側表面３０が、軸１０からより遠い径方向距離において、主にまたは排他的にさえ軸負荷を送る。このことによって、特にスイベル継手を使用するワイヤガイド用のクランプアセンブリと比較して、ワイヤガイドの軸支持を改善することができる。
【００４３】
例えば、コネクタ５０の外側表面３０と相補的な外側表面３１は、連結した構成のとき当接する。特に外側表面３０および３１の当接に起因して、ワイヤガイド３２１（特に、ワイヤガイドの溝によって案内されるワイヤ）の軸方向位置は、特に、ワイヤガイドおよび／またはワイヤ（複数可）の軸方向位置に関して、正確に制御され、かつ／または知られる。その結果、例えば、より均一なウエハを切断することができる。
【００４４】
任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、円錐表面４０は、軸１０の周りに対称的に配設される。任意の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態において、コネクタ５０は中空である。任意の他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態において、外側表面３０は、連続した円環形状かリングのセグメントを備えるものかに関係なく、円環状に形作られる。セグメントは、例えば加熱／冷却に起因して、コネクタにいくらかの膨張および収縮を可能にし、一方コネクタおよび／またはそのコネクタの相手への損傷を最小化することができる。任意の他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態において、外側表面３０は、円錐表面４０と隣接する。任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、外側表面は、平坦な表面、特に軸１０に直角な表面である。平坦な外側表面は、例えば、特にスイベル継手により支持されるワイヤガイドと比較して、ワイヤガイドの軸方向支持を改善することができる。したがって、スイベル継手のないコネクタおよび／または連結アセンブリが意図される。
【００４５】
図４は、本明細書に記載の任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態にしたがう、コネクタ１５０を例示する。外側表面３０は、軸１０に実質的に直角であるが、本体５５以外のコネクタ５０の構成要素上にあり、例えば、外側表面３０は、環状リングまたはともにリングを形成する複数の円弧形状構成要素である。実施形態によれば、外側表面３０は、滑らかな、かつ／または波立っていない表面である。
【００４６】
任意の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、円錐表面４０は、変形可能／可撓性材料および／または変形可能／可撓性材料の層を含むことができる。材料は、例えば、良好な表面硬度を備える合金鋼などの合金鋼、セラミックス、および／または炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）、およびこれらの組合せであって良い。変形可能な材料を有する円錐表面４０は、連結した構成において、相補的なコネクタ間でより密接な接触を生じることができる。少なくとも、ワイヤガイド３２１の軸方向支持と径方向支持を増加することのうちの１つが達成される。例えば、柔軟な、すなわち変形可能な円錐表面４０によって、外側表面３０と相補的な外側表面３１のより密接な接触が可能になることができる。
【００４７】
一般的に、図４の実施形態に限定するものではないが、コネクタ１５０、特に円錐表面の背後のワイヤガイドに対向する空間は、中空であって良く、このことによって、円錐表面の変形能を増加させることができる。しかし、実質的または完全に中実のコネクタも意図され、特に、変形可能なおよび／または可撓性の材料を使用するコネクタも意図される。
【００４８】
図５は、シャフト側コネクタ２５０が雌型であり、ワイヤ側コネクタ、または相補的なコネクタ２５１が雄型である実施形態にしたがう、コネクタ２５０およびワイヤガイド３２１を例示する。
【００４９】
場合によっては、任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、雄型コネクタの円錐表面は、相補的な表面、特に雌型コネクタの相補的な円錐表面よりも少なくともわずかに大きい。いくつかの実施形態において、わずかに大きい雄型コネクタによって、相補的な表面間、特に相補的な円錐表面間の接触を改善する。この文脈において、わずかに大きい雄型コネクタとは、雄型コネクタの円錐表面の最大直径が（外側表面３０に平行な方向に）、相補的な（雌型）コネクタの相補的な表面の最大直径よりも約０．００１％から約０．０１％だけより大きい、または約０．００３％から約０．００５％だけより大きいことを意味する。
【００５０】
図６は、実施形態にしたがう、コネクタ２５０の図を例示する。実施形態において、外側表面３０の一部は、連結した構成では相補的な外側表面３１に当接するが、軸１０からコネクタ５０の径方向端面９０への径方向距離の約２／３からなど、軸から比較的遠い径方向距離である。典型的には、円錐表面４０は、外側表面３０と軸１０の間に位置する。場合によっては、中央表面２０は、軸１０と交差し、軸に直角であって良く、相補的なコネクタの相補的な中央表面と当接するようになされても良い。雌型（図６の図面に説明される実施形態で例示されるものなど）および雄型（図７の図面に説明される実施形態で例示されるものなど）タイプコネクタの両方が想定される。
【００５１】
実施形態において、外側表面３０の一部、例えば外側表面３０の径方向最内または最外部分は、軸１０からコネクタ２５０の径方向端面９０への距離の約６５％から、７０％、７５％および／または８０％であって良い。外側表面３０、特に記載したような外側表面３０の配置は、ワイヤガイドの安定性を向上することができる。例えば、コネクタ２５０の径方向端面９０と円錐表面４０の間に位置する外側表面３０は、図１０に描かれるワイヤガイド３２１のたわみ（すなわち、たわみ角度８５、８６）を最小化および／または防止することができる。その結果、例えば、より均一なウエハを切断することができ、ワイヤ破損の恐れが減少し、かつ／またはワイヤガイド３２１などの構成要素の磨耗速度が下がる。
【００５２】
さらに別の実施形態において、円錐表面４０の外側端面は、外側表面３０の内側端面の隣であって良いが、軸１０からコネクタ２５０の外側端面９０への距離の約７５％など、約６５％から８５％、または約７０％から約８０％に位置する。
【００５３】
図７は、実施形態にしたがう、雄型コネクタ１５０の図を例示する。実施形態において、コネクタ１５０は、本体５５の部分であっても良く部分でなくても良い外側表面３０を含む。実施形態によれば、外側表面３０は、軸１０に実質的に直角であり、相補的なコネクタの相補的な外面に当接するようになされる。コネクタ１５０は、軸１０に実質的に直角であり、軸１０と交差する中央面を任意選択でさらに含むことができる。
【００５４】
図８は、実施形態にしたがう、コネクタ３５０の図を例示する。図８に描かれ、全ての他の記載された特徴／本明細書に記載される実施形態と組合せ可能な特徴は、円錐セクション４００を含む円錐表面４０である。
【００５５】
例えば、円錐セクションは、円錐セクション間に間隙を有し、変形／屈曲を可能にし、特に連結した構成で、すなわち相補的なコネクタに連結されて、円錐セクション４００、円錐表面４０、および／またはコネクタ５０を特に径方向に向いた変形／屈曲を可能にすることができる。１、２、３、４、５、６またはそれ以上の円錐セクション４００を有することが意図される。実施形態において、円錐セクションならびに円錐表面は、図８によって提供される図に直角である軸１０の周りに対称的に配設され、対称の中心と一致する。
【００５６】
図９は、実施形態にしたがう、コネクタ４５０の図を例示する。本明細書に記載される全ての他の実施形態と組み合わせることができる、図９に描かれる特徴は、セクション３００、例えば円弧形状セクションを含む、外側表面３０である。例えば、外側表面セクション３００は、外側表面セクション３００間に間隙を有することができる。１、２、３、４、５、６またはそれ以上の外側表面セクション３００を有することが意図される。実施形態において、外側表面セクション３００ならびに外側表面３０は、図９によって提供される図に直角である軸１０の周りに対称的に配設され、対称の中心と一致する。
【００５７】
図１０は、クランプアセンブリの位置合せずれおよび／またはワイヤガイドのたわみに関連する角度８５、８６を描く。本明細書に開示されるコネクタ（複数可）および／またはクランプアセンブリは、位置合せずれを減少し、特に、スイベル継手インターフェースを使用するものなど、以前に知られたクランプアセンブリと比較して、連結の剛性に起因する角度８５、８６を減少する。例えば、スイベル継手インターフェースを使用する鉄鋼ワイヤガイドは、ワイヤソーの全切断動作サイクル期間で、十分に精密でない場合がある。軸１０に直角な外側表面３０を備えるコネクタを使用するクランプアセンブリは、特に位置合せずれを減少させる。
【００５８】
図１１は、本明細書に記載の実施形態にしたがう、クランプアセンブリのための保持機構７０、７１（保持機構７０、７１は、本明細書の任意の実施形態と組合せ可能な特徴である）を例示する。一般的に、クランプアセンブリは、空気圧または油圧保持機構などの、保持機構７０、７１を含む。代替または追加として、保持機構７０、７１は、ネジを備える。例えば、保持機構７０、７１によって、コネクタ５０２、５０５から、ワイヤガイド３２１を係合および解放することを可能にすることができ、例えば、保持機構によって、特に係合および／または解放期間に、コネクタ特にシャフト側コネクタが移動することが可能になる。代替または追加として、保持機構７０、７１は、確実にワイヤガイドのそれぞれの側の接触面間を接触させ、すなわち外側コネクタと内側コネクタ（すなわち、それぞれシャフト側コネクタとワイヤガイド側コネクタ）間で確実に接触させる。
【００５９】
実施形態において、軸支持とトルク伝達は、径方向支持から分離され、（例えば、ワイヤおよび／またはワイヤウエブの）精密な径方向の振れおよび軸方向の振れを可能にする。実施形態において、保持機構７０、７１は、例えば、約５０ｋＮから約５００ｋＮ、または約１００ｋＮから約３００ｋＮ、または約１５０ｋＮから約２５０ｋＮといった、約２００ｋＮの軸方向の力を印加する。比較して、典型的には、ワイヤガイド上のワイヤの力は、各ワイヤまたはワイヤセグメント用に約２５Ｎであり、クランプ力に垂直に印加され、全体で約１００から１５０ｋＮである。
【００６０】
実施形態によれば、保持機構７０、７１、特にネジを含む保持機構７０、７１は、典型的には、ワイヤガイド内に、ネジ山を付けることができる中央孔を含む。
【００６１】
本明細書に記載の任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、保持機構７０、７１、特に、排他的な軸方向の力などの軸方向の力を印加する保持機構は、連結した構成では、連結アセンブリを保持する。例えば、保持機構７０、７１は、シャフト側コネクタ５０２および５０５の外側表面３０と相補的なコネクタ５０３、５０４の相補的な外側表面３１の間に軸方向の接触力を生じる、軸方向の力を印加する。さらに、ワイヤガイド３２１の円錐表面４０と相補的な表面４１は、円錐状に配置されたインターフェースから生じる軸方向成分および径方向成分の組合せである、軸方向成分および径方向成分の両方を有する接触力を有することができ、このことは、保持機構７０、７１が軸方向の力、例えば、径方向成分のない軸方向の力のみを印加するにもかかわらず、生じることができる。
【００６２】
図１２は、実施形態にしたがって、炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）セクション１００および任意選択のフランジ１１０を備える、ワイヤガイド３２１の断面を例示する。ＣＦＲＰは、低熱膨張および／または制御された熱膨張など、望ましい熱特性を有し、このことによって、ワイヤガイド３２１の冷却の必要を、場合によっては減少またはなくすことができる。ＣＦＲＰは、本明細書に記載の全ての実施形態に使用することができる。追加として、ＣＦＲＰは、ワイヤガイド３２１の慣性モーメントおよび質量を減少することができ、本明細書に記載の他の特徴と組み合わせると、特に有用であることができる。
【００６３】
フランジ１１０は、例えば、鉄鋼、合金鋼、セラミックス、および／またはＣＦＲＰから製造することができる。フランジは、内側連結５０３、５０４の取付けを可能にするようになされ、別法として、内側連結５０３、５０４と見なすことができ、例えば、フランジ１１０は、（連結した構成で、シャフト側コネクタの外側表面に当接することができる）外側表面、軸１０に直角である外側表面、およびシャフト側コネクタの円錐表面に相補的な表面を有する。場合によっては、ワイヤガイドは、ワイヤ溝３３３が形成される外殻を有するが、溝がＣＦＲＰセクション１００上に直接形成されることも意図される。
【００６４】
図１３は、実施形態にしたがって、概略的に例示される支持体１２０、１２５を備え、連結した構成でのワイヤガイドアセンブリを例示するとともに、シリコンインゴット１３０を例示する。インゴット１３０の、起こり得る熱膨張および収縮は、矢印１３５によって表される。ワイヤガイドおよび／またはクランプアセンブリの膨張（収縮）は、下側矢印３３５で例示される。連結した構成において、ワイヤガイド３２１は、コネクタ５０２、５０５によって（直接または間接的に）接触される。
【００６５】
例えば、図１３におけるように、概略的に例示される支持体１２０、１２５が剛性および支持を実現し、その結果、ワイヤガイドの拡張、特に鉄鋼の拡張が、右へ、例えば「フリー」軸受ボックスへ向かうことになり、図１３の例示によれば、シリコンインゴットの拡張は、両方の（反対方向の）軸方向、図１３では左および右となる。
【００６６】
本明細書に記載の実施形態によれば、ＣＦＲＰベースのワイヤガイド、特に本明細書に開示されるクランプアセンブリを使用するＣＦＲＰベースのワイヤガイドは、例えば、より小さな熱膨張係数を有するＣＦＲＰベースのワイヤガイドおよび／またはインゴットの熱膨張係数により類似のＣＦＲＰベースのワイヤガイドによって、拡張の効果を減少またはなくす。ＣＦＲＰベースのワイヤガイド、特に本明細書に開示されるクランプアセンブリを使用するＣＦＲＰベースのワイヤガイドは、したがって、実施形態によれば、ワイヤソーで切断されるウエハの品質（すなわち、均一性、厚さ均一性）への熱膨張および他のアライメント要因の拡張効果を減少することができる。
【００６７】
図１４は、本明細書に記載の実施形態にしたがう、クランプアセンブリを含むワイヤソー１を示し、ワイヤソーは、半導体または光電池ウエハを切断するためのものである。図１４に例示される非限定的な例は、ワイヤウエブ７００で切断、例えばウエハにされるインゴット６００を示す。ワイヤウエブ７００は、２つのワイヤガイド３２１、３２２によって案内されるワイヤによって形成され、ワイヤガイド３２１、３２２は、それぞれの軸１０、１１０の周りを回転することが可能であり、それぞれのシャフト６０、１６０に連結される。各シャフト６０、１６０は、モータ側および反対側、例えば軸受ボックスモータ側および軸受ボックス操作者側を有することができる。
【００６８】
ワイヤの運動は、ワイヤガイドの回転運動と一致するが、一般的に、だがいくつかの実施形態において、限定はしないが、切断方向に垂直であり、切断方向は、ワイヤウエブ７００に対するインゴット６００の移動によって画定され、例えば、図１４により与えられる図に一般的に垂直である。
【００６９】
ワイヤソーは、実施形態において、ワイヤガイドに連結するためのクランプアセンブリを含む。通常、ワイヤソーは、複数のワイヤガイド、例えば、図１４に例示される２つのワイヤガイド３２１、３２２を有する。クランプアセンブリは、ワイヤソーをワイヤガイドに連結するが、ワイヤソーをそれぞれの複数のワイヤガイドに連結するための複数のクランプアセンブリも意図される。図１４に同様に描かれる特徴は、第１のクランプアセンブリ、および第２のクランプアセンブリ（それぞれ、１５０４、１５０３、１５０５、１５０２）のそれぞれのワイヤガイド側（５０４、５０３）およびシャフト側コネクタ（５０５、５０２）である。シャフト６０、１６０は、それぞれのワイヤガイド３２１、３２２に連結するためのワイヤソーの構成要素および／またはクランプアセンブリの構成要素として考えることができるが、同様に図１４に描かれる。
【００７０】
シャフト６０、１６０は、（コネクタが回転するように）それぞれの軸１０、１６０の周りを回転するようになされ、回転は、ワイヤガイド３２１、３２２の回転およびワイヤウエブ７００内のワイヤの移動と一致する。
【００７１】
本開示の態様にしたがって、本明細書に記載のクランプアセンブリは、以下に記載のようにウエハソーイングシステム内で有利に使用することができる。ウエハソーイングシステムは、インゴット入力モジュール、インゴット出力モジュール、それぞれが２つのワイヤガイドシリンダを含む２つ以上のワイヤソーイングチャンバ、ワイヤガイドシリンダの両方にわたって配設される少なくとも１つのワイヤ、単一のインゴットを受けるように構成される支持テーブル、および支持テーブル上に配設される単一のインゴットを少なくとも１つのワイヤに対して付勢するように構成されるインゴット位置決めシステム、およびインゴット入力モジュール、２つ以上のワイヤソーイングチャンバのうちの少なくとも１つ、およびインゴット出力チャンバの間で単一のインゴットを移送するように構成されるロボットを含む。
【００７２】
したがって、本明細書に記載のクランプアセンブリは、以下に記載するようにインゴットを鋸で切る方法で、有利に使用することができる。ウエハソーイングシステム内でインゴットを鋸で切る方法は、入力モジュールから、移送チャンバの移送領域に対して配置される複数のワイヤソーイングチャンバのうちの１つに単一のインゴットを移送すること、ワイヤソーイングチャンバ内で単一のインゴットを鋸で切ることであって、移送チャンバ内に配設されるロボットから単一のインゴットを受け取ること、単一のインゴットを２つのワイヤガイドにわたって配設されるワイヤの層に対して付勢すること、およびワイヤの層を単一のインゴットに対して動かすことを含む、ワイヤソーイングチャンバ内で単一のインゴットを鋸で切ること、ならびに鋸で切られたインゴットをワイヤソーイングチャンバから出力モジュールに移送することを含む。
【００７３】
前述のウエハソーイングシステムは、それぞれが独立にインゴットを鋸で切って薄い基板を形成することができる、複数のワイヤソーイングチャンバを含む。ウエハソーイングシステムを使用して、太陽電池基板、半導体基板、または他の有用な基板などの様々な種類の基板またはウエハを、インゴット、ブール、またはブロックなどのより大きな部片から形成することができる。一構成では、ウエハソーイングシステムは、結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）インゴットを受け取り、きれいで乾燥した基板を形成するのに必要な処理ステップの全てを実施するように構成される。説明しやすいように、また混乱を避けるため、インゴットというフレーズを使用して、本明細書において、ウエハソーイングシステム内で鋸で切られる、より大きな部片、または未切断要素を幅広く表すことになる。
【００７４】
図１５は、中央移送チャンバ１２５上に配設される、かつ／または中央移送チャンバ１２５に結合される複数のワイヤソーイングチャンバ３００を有するウエハソーイングシステム１００の等角図である。各ソーイングチャンバは、少なくとも１つのワイヤソー、特に図１４を参照して、典型的には本明細書に記載のように厳密に１つのワイヤソー１を備えることができる。一例では、スループットおよびチャンバ稼働時間問題を改善するため、ウエハソーイングシステム１００は、独立にインゴットを鋸で切ることができる、少なくとも６つのワイヤソーイングチャンバ３００を有する。しかし、より少ない数またはより多い数のワイヤソーイングチャンバ３００を使用することができる。ウエハソーイングシステム１００は、一般的に、入力モジュール１０２、中央移送チャンバ１２５、中央ロボット１２０、出力モジュール１１０、システムコントローラ１２８および中央移送チャンバ１２５上に形成される様々な処理位置１０３〜１０８に配設される複数のワイヤソーイングチャンバ３００を含む。
【００７５】
一実施形態において、ワイヤソーイングチャンバ３００は、それぞれ、中央移送チャンバ１２５上に取り付けられる、または中央移送チャンバ１２５に結合される。ワイヤソーイングチャンバ３００は、典型的には中央移送チャンバ１２５上に取り付けられ、または中央移送チャンバ１２５に結合され、そのため、ワイヤソーイングチャンバ３００のそれぞれは、ワイヤソーイングチャンバ３００のそれぞれおよび中央移送チャンバ１２５から振動的に分離され、切断期間に生成される振動が、他の隣接チャンバのうちの１つでウエハソーイングプロセスに影響をおよぼすことを防止する。
【００７６】
図１６は、中央移送チャンバ１２５に結合され、ウエハソーイングシステム１００内に配設される様々な種類の処理チャンバから未処理インゴットおよび処理済みインゴットを移送することができる、ロボットデバイス（例えば、中央ロボット１２０）の等角図である。処理期間に、未切断インゴットが、中央ロボット１２０によって、入力モジュール１０２からワイヤソーイングチャンバ３００のうちの１つに移送領域を通って移送される。次いで、ワイヤソーイングチャンバ３００内で鋸で切られた後、鋸で切られたインゴットは、出力モジュール１１０に移送される。一実施形態において、洗浄ステーション（図示せず）（例えば、図１７内の参照番号２０９）が、処理位置１０３〜１０８の１つに配設され、洗浄ステーションを使用して鋸で切られたインゴットからスラリ材料を洗浄し、その後鋸で切られたインゴットが、中央ロボット１２０によって出力モジュール１１０に送り出される。
【００７７】
中央ロボット１２０としては、一般的に、ＳＣＡＲＡロボットまたは図１６に示される６軸ロボットなど、従来型のロボットデバイスが挙げられ、中央ロボット１２０は、ウエハソーイングシステム１００内でインゴットを１つのチャンバから次のチャンバにピックアップして移送することが可能な、少なくとも１つのエンドエフェクタ１２１、１２２を有する。１つの実施形態において、中央ロボット１２０は、ウエハソーイングシステム１００を介してインゴットを移送するために使用することができる、少なくとも２つのエンドエフェクタ１２１および１２２を有する。この構成では、第１のエンドエフェクタ１２１を使用して、入力モジュール１０２から未切断のインゴット（例えば、きれいで乾燥した部片）を受け取ることができ、第２のエンドエフェクタ１２２を使用してワイヤソーイングチャンバ３００から出力モジュール１１０に鋸で切られたインゴット（例えば、湿って、汚れ、割れやすい要素）を移送することができる。第２のエンドエフェクタ１２２は、移送プロセス期間に、エンドエフェクタ１２２に結合される、割れやすい切断されたウエハまたは基板を支持する支持トレイ要素（例えば、可撓性のブラシ様要素（図示せず））を含むことができる。一実施形態において、エンドエフェクタ１２１および１２２の一部は、インゴット３１７が取り付けられる取付け板３７６と係合するように構成され（図４）、ウエハソーイングシステム１００を介して、未切断インゴットおよび鋸で切られたインゴットを確実に信頼性高く移送する。
【００７８】
入力モジュール１０２は、一般的に、取付け板３７６に付けられた未切断タイプのインゴット３１７を受け取るように構成される、１つまたは複数のストレージ棚（図示せず）を含むことができる。一実施形態において、取付け板３７６は、取付け板３７６内に形成される複数の流体チャンネル（図示せず）を有するセラミック材料を含み、インゴット３１７上でウエハソーイングプロセスが実施される期間および／またはウエハソーイングプロセスが実施された後、熱交換流体および／またはリンス流体が複数の流体チャンネル内を流れることを可能にする。
【００７９】
出力モジュール１１０は、一般的に、ウエハソーイングプロセスがインゴット３１７上で実施された後、インゴット３１７および取付け板３７６を受け取るように構成される、１つまたは複数のストレージ棚（図示せず）を含む。出力モジュール１１０は、ソーイングプロセスで使用されたスラリが処理されたインゴット上で乾燥しないように、鋸で切られたインゴットを湿った状態に保つことが可能な、リンスデバイス（例えば、ＤＩ水デリバリシステム）またはリンスステーションも含むことができる。一実施形態において、出力モジュール１１０は、形成される基板の表面に見出される任意の汚染を除去するために、鋸で切られたインゴットを洗浄する、リンスデバイス／システムを含むことができる。
【００８０】
一般に、システムコントローラ１２８を使用して、１つまたは複数の構成要素およびウエハソーイングシステム内で実施されるプロセスを制御する。システムコントローラ１２８は、一般的に、ウエハソーイングシステムの制御および自動化を可能にするよう設計され、具体的には、中央処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）、メモリ（図示せず）、および支持回路（またはＩ／Ｏ）（図示せず）を含む。ＣＰＵは、様々なシステム機能、基板移動、チャンバプロセス、プロセスタイミングおよび支持ハードウェア（例えば、センサ、ロボット、モータ、タイミングデバイスなど）を制御するための産業用設定で使用され、プロセス（例えば、化学物質の濃度、処理変数、チャンバプロセス時間、Ｉ／Ｏ信号など）を監視するコンピュータプロセッサの任意の形式のうちの１つであって良い。メモリは、ＣＰＵに接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、またはデジタルストレージの任意の他の形式など、ローカルまたはリモートの、容易に入手可能なメモリのうちの１つまたは複数であって良い。
【００８１】
ソフトウェア命令およびデータがコード化され、ＣＰＵに命令するためメモリ内に格納することができる。支持回路も、従来のやり方でプロセッサを支持するためにＣＰＵに接続される。支持回路は、キャッシュ、電力供給、クロック回路、入出力回路、サブシステムなどを含むことができる。システムコントローラ１２８により読取り可能なプログラム、またはコンピュータ命令は、基板上でどのタスクが実施可能であるのかを決定する。好ましくは、プログラムは、ウエハソーイングシステム内のインゴットの監視、移動の実行および制御、支持、および／または位置決めに関するタスクならびにウエハソーイングシステム内のワイヤソーイングチャンバ３００のそれぞれで実施される、様々なウエハソーイング方策タスクおよび様々なウエハソーイングチャンバプロセス方策ステップを実施するコードを含むシステムコントローラ１２８により読取り可能である。
【００８２】
図１７は、移送チャンバ２２５上に配設される、かつ／または移送チャンバ２２５に結合される複数のワイヤソーイングチャンバ３００を有する線形タイプウエハソーイングシステム２００の等角図である。一般に、任意の数のワイヤソーイングチャンバ３００を線形ロボット２２０のいずれかの側に配設し、所望のシステムスループットを達成することができる。一例では、スループット改善およびチャンバ可用性問題のために、ウエハソーイングシステム２００が、移送チャンバ２２５の片側に配設され、または移送チャンバ２２５の両側に均等に分散される、少なくとも６つのワイヤソーイングチャンバ３００を有する。しかし、より少ない数またはより多い数のワイヤソーイングチャンバ３００を使用することができる。
【００８３】
ウエハソーイングシステム２００は、一般的に、入力モジュール２０２、移送チャンバ２２５、線形ロボット２２０、出力モジュール２１０、システムコントローラ１２８ならびに移送チャンバ２２５上に形成される様々な処理位置２０３〜２０６および２１２〜２１５に配設される複数のワイヤソーイングチャンバ３００を含む。一実施形態において、ワイヤソーイングチャンバ３００は、それぞれ、移送チャンバ２２５上に取り付けられる、または移送チャンバ２２５に結合される。ワイヤソーイングチャンバ３００は、典型的には移送チャンバ２２５上に取り付けられ、または移送チャンバ２２５に結合され、そのため、上で議論したように、ワイヤソーイングチャンバ３００は、ワイヤソーイングチャンバ３００のそれぞれおよび移送チャンバ１２５から振動的に分離される。入力モジュール２０２および出力モジュール２１０は、一般的に、それぞれ、入力モジュール１０２および出力モジュール１１０と同様であり、上で議論され、したがって本明細書ではさらに議論しない。
【００８４】
線形ロボット２２０を使用して、未切断のインゴットを入力モジュール２０２からワイヤソーイングチャンバ３００のうちの１つに移送し、次いでソーイングプロセスを実施した後、鋸で切られたインゴットは、洗浄ステーション２０９または出力モジュール２１０に移送される。一実施形態において、洗浄ステーション２０９を使用して鋸で切られたインゴットからスラリ材料を洗浄し乾燥させ、その後鋸で切られたインゴットは、線形ロボット２２０によって出力モジュール２１０に送り出される。ロボット２２０としては、一般的にＳＣＡＲＡロボットまたは６軸ロボットなど、従来型のロボットデバイスが挙げられ、ロボット２２０は、ウエハソーイングシステム２００の長さに広がる移送領域に配設されるレール２２１（例えば、図２における方向「Ｍ」）に沿って動くように構成される。一般的に、線形ロボット２２０は、ウエハソーイングシステム２００内でインゴットを１つのチャンバから次のチャンバにピックアップして移送することが可能な、上で議論したエンドエフェクタ１２１、１２２など、少なくとも１つのエンドエフェクタ（図示せず）を有する。
【００８５】
上記が本発明の実施形態を対象とする一方で、本発明の他のさらなる実施形態を、本発明の基本範囲から逸脱することなく考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により決定される。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 回転軸
２０ 中央表面
３０、３１ 外側表面
４０ 円錐表面
４１ 相補的な表面
５０、５０２、５０５ シャフト側コネクタ
５１、５０３、５０４ ワイヤガイド側コネクタ
５５ 本体
６０、１６０ シャフト
７０、７１ 保持機構
８５、８６ たわみ角度
９０ 径方向端面
１００ 炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）セクション
１０２、２０２ 入力モジュール
１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８ 処理位置
１１０、２１０ 出力モジュール
１２０ 中央ロボット
１２１、１２２ エンドエフェクタ
１２５ 中央移送チャンバ
１２８ システムコントローラ
１３０ シリコンインゴット
１３５ 矢印
１５０ 雄型コネクタ
２００ 線形タイプウエハソーイングシステム
２０３、２０４、２０５、２０６、２１２、２１３、２１４、２１５ 処理位置
２０９ 洗浄ステーション
２２０ 線形ロボット
２２１ レール
２５０ シャフト側コネクタ
２５１ 相補的なコネクタ
３００ 外側表面セクション
３２１ 円筒形ワイヤガイド
３２２ ワイヤガイド
３３３ ワイヤ溝
３３５ 下側矢印
３５０ コネクタ
４００ 円錐セクション
４５０ コネクタ
６００ インゴット
７００ ワイヤウエブ
１５０２、１５０３、１５０４、１５０５ クランプアセンブリ
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、ワイヤソー、ワイヤガイド、およびワイヤソーのワイヤガイド用クランプアセンブリに関する。本開示は、詳細には、光電池および／または半導体用途のためのワイヤソー、ワイヤガイド、ならびに光電池および／または半導体のためのワイヤソーのワイヤガイド用クランプアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤソーは、光電池および／または半導体産業で使用され、両方の用途で、半導体または半導体材料がワイヤソーデバイスで切断される。例えば、ワイヤソーは、半導体ワークピースをさらなる処理に適用できる形状に切断し、例えば、シリコンインゴットをウエハ、ブリック、または矩形に切断する。
【０００３】
多数の用途で、ウエハまたはスライスは、インゴットの断面または直径に比べ非常に薄い厚さである。したがってウエハは、実質的に可撓性を有し、屈曲し湾曲して隣接するスライスと接触する可能性がある。この屈曲は、切断の精度および平坦度にとって望ましくなく、鋸で切られたスライスの表面に、凹凸、溝付けおよび望ましくない不整が生じる可能性がある。これらの不整は、数マイクロメートルであっても、多くの太陽電池および半導体用途など、特定用途にとって、スライスを使用不可能にするのに十分である。スライスの変形は、特にスライスがスライスの支持体に連結される結合点の近くで、微小破断および破断をもたらす可能性さえある。
【０００４】
半導体インゴットをウエハにすることの、当技術分野における問題点は、どのようにして不整なく均一な薄いスライスを維持するかである。この問題点は、切断要素すなわちワイヤ、および／または切断要素すなわちワイヤの位置に影響をおよぼすワイヤガイドの安定性を実現することにつながる。
【０００５】
半導体材料製造の経済的な競争力は、例えばスループットの速度といった多くのパラメータの影響を受け、スループットの速度は、ワイヤソーの構成要素を交換する時間および保守時間など、動作上の停止時間によって当然悪影響を被る。特に、使用されたワイヤおよび／またはワイヤガイドと未使用品の交換に必要な時間は、スループットに悪影響をおよぼす。同様に、ワイヤ、ワイヤウエブ、および／またはワイヤガイドの位置安定度が、切断部片、特にウエハの、所望の厚さおよび厚さの均一性をもたらすために必要である。変形および欠陥のない、均一な薄いウエハを生産することが望ましい。
【０００６】
当技術分野における問題点は、ワイヤ、ワイヤウエブ、および／またはワイヤガイドの位置を精密に制御し安定させることを可能にし（そのため、均一に薄いウエハが作られ）、さらにまた、ワイヤおよび／またはワイヤガイドなどの構成要素を迅速に交換することを可能にする（そのため、停止時間が減少する）、ワイヤガイドクランプアセンブリをどのように設計するかである。
【０００７】
いくつかの追加／代替の問題点は、ワイヤソーおよびワイヤソーの構成要素などの基板製造装置についての所有コストを減少させること（例えば、低コスト装置、低コスト消耗品、高システムスループット、高い機械稼働時間を有すること）、プロセスサイクル当たりに処理される区域を増加させること（例えば、Ｗｐ当たりの処理を減らす）、高品質製品を維持すること（例えば、均一な厚さ、欠陥がない）である。したがって、特に太陽電池用途の、薄い半導体基板をコスト効果的に形成し製造する必要がある。
【０００８】
ワイヤガイドは、一般的に円筒形で、円筒の軸の周りを回転し、ローラ、シリンダ、およびワイヤガイドシリンダと呼ばれる場合がある。
【発明の概要】
【０００９】
実施形態は、ワイヤソーのシャフトに連結されるようになされるシャフト側コネクタを含み、シャフトが回転軸を有する、ウエハを切断するためのワイヤソーの円筒形ワイヤガイドに連結するための、クランプアセンブリを提供する。シャフト側コネクタは、軸に直角でワイヤガイドの相補的なコネクタの相補的な外側表面に当接するようになされる外側表面、および外側表面と軸の間の円錐表面を含み、円錐表面は、軸の周りに対称的に配設され、ワイヤガイドの相補的な表面に当接するようになされる。
【００１０】
本明細書で使用する用語「ウエハ」は、半導体または光電池ウエハのことを言う。
【００１１】
別の実施形態によれば、円筒形ワイヤガイドをワイヤソーのシャフトに連結するためのクランプアセンブリが開示され、ワイヤソーは、ウエハを切断するようになされる。シャフトは、回転軸を有する。クランプアセンブリは、軸に直角でシャフトの相補的なコネクタの相補的な外側表面に当接するようになされる外側表面、および外側表面と軸の間の円錐表面を含み、円錐表面は、軸の周りに対称的に配設され、相補的なコネクタの相補的な表面に当接するようになされる。
【００１２】
別の実施形態によれば、ウエハを切断するためのワイヤソーの円筒形ワイヤガイドに連結するための、クランプアセンブリが開示される。クランプアセンブリは、回転軸を有するシャフトを含み、シャフトは、シャフト側コネクタに直接的または間接的に連結される。シャフト側コネクタは、軸に直角でワイヤガイドの相補的なコネクタの相補的な外面に当接するようになされる外面、および外面と軸の間の円錐面を含み、円錐面は、軸の周りに対称的に配設され、ワイヤガイドの相補的な面に当接するようになされる。
【００１３】
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。
【００１４】
実施形態は、また、開示の方法を実行するための装置を対象とし、各記載の方法のステップを実施するための装置部品を含む。これらの方法のステップは、ハードウェア構成要素、適切なソフトウェアによりプログラムされたコンピュータ、この２つの任意の組合せまたは任意の他のやり方によって実施され得る。さらに、本発明にしたがう実施形態は、また、記載の装置が動作する方法を対象とする。本発明にしたがう実施形態は、装置のあらゆる機能を実行するための方法のステップを含む。
【００１５】
本開示の上記の特徴が、詳細に理解され得るように、上で簡単に要約された本発明のより具体的な説明が実施形態を参照することによって理解することができる。実施形態に関連する添付の図面は、以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図２】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図３】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびクランプアセンブリの一部を示す図である。
【図４】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびクランプアセンブリの一部を示す図である。
【図５】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびクランプアセンブリの一部を示す図である。
【図６】本明細書に記載の実施形態にしたがう、コネクタを示す図である。
【図７】本明細書に記載の実施形態にしたがう、コネクタを示す図である。
【図８】本明細書に記載の実施形態にしたがう、コネクタを示す図である。
【図９】本明細書に記載の実施形態にしたがう、コネクタを示す図である。
【図１０】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図１１】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図１２】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびクランプアセンブリの一部を示す図である。
【図１３】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを示す図である。
【図１４】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤソー内のクランプアセンブリを示す図である。
【図１５】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ウエハソーイングシステムの等角図である。
【図１６】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ウエハソーイングシステム内に使用することができるロボットデバイスの等角図である。
【図１７】本明細書に記載の実施形態にしたがう、ウエハソーイングシステムの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで、様々な実施形態への詳細な参照がなされることになり、様々な実施形態のうちの１つまたは複数の例が、図に例示されている。各例は、説明のために提供されており、制限するものとして意図されていない。さらに、一実施形態の部分として例示または記載される特徴を、他の実施形態にまたは他の実施形態と一緒に使用して、もう１つの実施形態を生み出すことができる。本記載は、そのような変更形態および変形形態を含むことが意図される。
【００１８】
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」は、互換的に使用される。本明細書では、「ソーイング」および「切断」は、互換的に使用され、「ウエハ切断ワイヤソー」および「ウエハ作成機（ｗａｆｅｒｅｒ）」は、互換的に使用される。本明細書では、「インゴット」は、例えば複数の半導体部片といった、１つまたは複数の別個の半導体部片を含む場合がある。本明細書では、「インゴット」は、ウエハソーイング中に鋸で切られる、少なくとも１つのより大きな部片、または未切断要素を表すために広く使用される。本明細書では、「半導体」は、光電池産業で使用される半導体材料などの半導体材料のことを呼ぶ。
【００１９】
本明細書では、「ワイヤガイドシリンダ」、「ガイドシリンダ」、および「円筒形ワイヤガイド」は互換的に使用される。
【００２０】
本明細書では、ワイヤソーを使用して、太陽電池基板、半導体基板、または他の有用な基板などの様々な種類の基板またはウエハを、インゴット、ブール、またはブロックなどのより大きな部片から形成することができる。
【００２１】
本明細書では、「軸受」は、他の部分を支持する、機械、構成要素、または構造部分を意味するために使用される。代替または追加として、「軸受」は、機構部分を回転（または往復運動）するための、支持体、ガイド、または配置部品である。さらに別の態様では、「軸受」は、１つの部分が別の部分を載せる（支持する）ことを可能にする機械要素である。本明細書では、「軸受」と「コネクタ」は、同意語として使用する場合がある。
【００２２】
本明細書において、「外側の（ｏｕｔｅｒ）」および「内側の（ｉｎｎｅｒ）」は、軸方向を伝えるために使用する場合があり、この文脈で典型的には、「内側の（ｉｎｎｅｒ）」は、構成要素の中心に向かう方向のことを呼び、「外側の（ｏｕｔｅｒ）」は、典型的には、構成要素の中心から離れることを呼ぶ。
【００２３】
例示的な文脈において、「内側の（ｉｎｎｅｒ）」および「外側の（ｏｕｔｅｒ）」は、相補的な「内側」および「外側」コネクタ（例えば、ワイヤガイド側コネクタおよびシャフト側コネクタ）など、ワイヤガイドの中心に関して内側および外側である、異なるコネクタのことを呼ぶときに使用される。
【００２４】
本明細書で使用する別の文脈において、「内側の（ｉｎｎｅｒ）」および「外側の（ｏｕｔｅｒ）」は、径方向、特に円筒形ワイヤガイド軸の軸方向に垂直な方向を伝えるために使用することができる。例示的な文脈において、「内側の（ｉｎｎｅｒ）」および「外側の（ｏｕｔｅｒ）」表面は、コネクタの内側円錐表面（または、軸と外側表面の間の円錐表面）およびコネクタの外側表面（例えば、内側円錐表面と径方向に外側の端面の間に位置する表面）などコネクタの異なる表面のことを呼ぶときに使用される。
【００２５】
本明細書では、「円錐の」は、中空であっても中空でなくても良い、円錐形状の構造、および／または円錐台形状の構造のことを呼ぶことができる。さらに、「円錐の」は、円錐のセグメント、特に円錐または円錐台の長手方向セグメント（円錐の対称軸に平行な平面に沿って、円錐から円錐のセグメントが切断されるという意味での長手方向セグメント）によって形成されるセグメントによって形成される全体的な円錐形状の構造のことも呼ぶことができる。
【００２６】
本明細書では、「コネクタ」は、一般的に、円筒形ワイヤガイドをワイヤソーに、または逆に連結するため、すなわちワイヤソー、特にワイヤソーのシャフトを円筒形ワイヤガイドに連結するための、ワイヤソー用のクランプアセンブリの構成要素である。
【００２７】
明快にするため、本明細書で使用する円錐セクション（ｃｏｎｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）は、典型的には２次元曲線を画定する円錐の断面（ｃｏｎｉｃ ｓｅｃｔｉｏｎ）と混乱されるべきでない。そうではなく、本明細書の円錐セクション（ｃｏｎｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）は、３次元形状を有する。例えば、本明細書で使用する円錐セクションの幾何学的形状は、中実または中空の円錐を、円錐の軸に平行に配向される平面によって切断することにより形成することができる。例えば、２つの円錐セクションは、円錐の中心を通る１回の切断により形成することができる。３つの円錐セクションは、各切断が円錐を半分切って、円錐の軸で各切断が一致する、例えば１２０°での３回の切断によって形成することができる。
【００２８】
典型的には、ワイヤソーでは、ワイヤ（または複数のワイヤ）が少なくとも１つのワイヤガイドによって案内され、ワイヤガイドが回転して、ワイヤの運動を引き起こす／可能にする。運動は、実質的にワイヤの長さに沿っている。典型的には、ガイドシリンダが１つまたは複数の軸受によって支持され、１つまたは複数の軸受は、ワイヤガイドのうちの少なくとも１つを他に対して動かすことによってワイヤ（複数可）に所望の張力をもたらすようになされるワイヤ張力調整システムに結合することができる。
【００２９】
図１は、本明細書に記載の実施形態にしたがい、例えば保守活動期間に、迅速に交換されるように構成される、ワイヤガイド３２１の側面図を例示する。典型的には、ワイヤガイド３２１は、ワイヤの層の隣接するワイヤ間のピッチ、例えば、ワイヤウエブ内の、１つのワイヤの中心から、そのワイヤの最も近い（２つの）隣のワイヤ（複数可）への距離を画定することができる溝３３３を有する。例えば、切断期間に、ワイヤガイド３２１が軸１０の周りを回転して、部分的にワイヤガイド３２１の回転面上、すなわちワイヤガイド３２１の溝３３３に沿って、ワイヤが運動する。典型的には約１５００の溝がワイヤガイド３２１上にあり、例えば２０００以上の溝がある。
【００３０】
ワイヤガイドは、例えば約０．１ｍｍ厚または約０．１５ｍｍ厚といった、約０．０２ｍｍから０．４ｍｍ厚、または約０．０５から０．２ｍｍ厚、または約０．１ｍｍから０．１５ｍｍ厚であるウエハを切断するようになされる。ワイヤおよび／またはワイヤガイド３２１は、使用によって磨耗または損傷する可能性があり、そのためワイヤおよび／またはワイヤガイド３２１は、時々および／または定期的に交換および／または保守を受け、このことによってウエハ切断を一時的に停止する場合がある。スループットを最大にするため、ワイヤおよび／またはワイヤガイドの交換時間を最小化することが望ましい。
【００３１】
実施形態において、ワイヤガイドを含むアセンブリは、ワイヤガイド３２１、ワイヤガイド３２１上のワイヤガイド側コネクタ５０３と対合するようになされるシャフト側コネクタ５０２、およびワイヤガイド３２１上の第２のワイヤガイド側コネクタ５０４と対合するようになされる第２のシャフト側コネクタ５０５を含む。ワイヤガイド側コネクタ５０３、５０４は、ワイヤガイドと一体で、ワイヤガイド上に形成、および／またはワイヤガイドに取り付けることができる。シャフト側コネクタは、本明細書において一般的にシャフトと呼ぶ、回転軸１０の周りを回転可能な、それぞれのシャフト、軸受ボックスシャフト、軸受ボックス、心棒、回転部材などに形成され、かつ／または取付け可能であって良い。シャフト側コネクタのうちの一方または両方を、それぞれのシャフト、同一シャフト、および／またはシャフトアセンブリに取り付けることができる。回転軸１０は、ワイヤガイド３２１およびコネクタ、ならびに／または任意選択でワイヤガイドおよび／もしくはシャフトを含むクランプアセンブリの対称軸と一致する。
【００３２】
図１は、ワイヤガイドを含むアセンブリが分離された構成を例示しており、例えば、ワイヤガイド３２１が解放され、相補的なコネクタ対（５０２および５０３）と（５０４および５０５）は、当接しない。相補的なコネクタ対のうちの１つだけが当接しない、分離された、かつ／または部分的に分離された構成も意図される。
【００３３】
一般的に、シャフト側コネクタ５０２および５０５を、「外側コネクタ」または「コネクタ」と呼ぶ場合がある。また一般的に、ワイヤガイド側コネクタ５０３および５０４を、「内側コネクタ」または「コネクタ」と呼ぶ場合がある。図２に示す実施形態において、シャフト側コネクタは雌型であり、ワイヤガイド側コネクタは雄型である。他の配置も意図される（例えば、図１において、シャフト側コネクタは雄型であり、ワイヤガイド側コネクタは雌型である）。
【００３４】
特に、保持機構および／または自動化クランプとして油圧システムを含むクランプシステムの場合、シャフト側コネクタ５０２および５０５が雌型であって良い。シャフト側コネクタ５０２および５０５が雌型である利点は、コネクタと軸受（例えば、シャフトをモータおよび／またはフレームに連結することができるシャフト上の軸受）間の距離がより短いことが可能であって、その結果、径方向の負荷が軸受により近く、軸受の寿命がより長いことをもたらすことである。
【００３５】
中央張力調整ネジを含む保持機構、例えば手動クランプまたは手動保持機構の場合、シャフト側コネクタは、雄型であっても良い。
【００３６】
図１と図２を比較して、シャフト側コネクタ５０２および／または５０５のうちの少なくとも一方は、他方に対して軸方向に移動可能であり、そのため、ワイヤガイド３２１が連結および分離、ならびに／または係合および解放できることは、明らかである。コネクタの位置、形状、および種類に起因して、例えばワイヤガイドが磨耗したとき、ワイヤガイドを迅速に交換することができる。
【００３７】
図２は、本明細書に記載の実施形態にしたがう、ワイヤガイドおよびワイヤソーのクランプアセンブリを例示する。図２は、図１と比較して、シャフト側コネクタ５０２および５０５が雄型コネクタであり、ワイヤガイド側コネクタ５０３および５０４が雌型である、コネクタの代替の対も例示する。一般的に、コネクタの相補的な対は、当接および／または対合するようになされる。図２は、実施形態にしたがって、例えば、ワイヤガイド３２１が係合され、相補的なコネクタ対（５０２および５０３）と（５０４および５０５）の２組が対合、すなわち当接する、ワイヤガイドを含むアセンブリの連結した構成を例示する。用語の問題として、一般的に、相補的な対のうちの一方がコネクタと呼ばれるとき、他方を、相補的なコネクタと呼ぶ場合がある。本明細書において、「相補的なコネクタ」は、「相補的な軸受」、「反対側軸受」などと同義語である。
【００３８】
一般的に、コネクタ５０２および／または５０５など、シャフト側コネクタがあるとすれば、相補的なコネクタ５０３および／または５０４は、ワイヤガイド３２１の構成要素であって良い。さらに、相補的なコネクタ５０３および／または５０４は、表面、例えばワイヤガイドの表面であっても良い。別法として、コネクタ５０３および／または５０４が別個のコネクタであり、ワイヤガイド３２１ならびにコネクタ５０２および／または５０５の各々とそれぞれ連結可能であって良い。任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、図２に例示されるシャフト６０は、ワイヤソーの構成要素として考えることができ、かつ／またはクランプアセンブリの構成要素である。さらに、シャフト６０が、単独のシャフト、または、例えばモータ側シャフトおよび自由回転シャフトといった、１対のシャフトなど複数のシャフトと考えることができる。任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、シャフトは、例えば、ワイヤガイド３２１の中心を通るといった、ワイヤガイド３２１を通って延在することができる。
【００３９】
図３は、本明細書に記載の実施形態にしたがうコネクタ５０を示す。例えば、コネクタ５０は、半導体インゴットを切断し例えばウエハを作るための、ワイヤソーの円筒形ワイヤガイド３２１に連結するための、クランプアセンブリの少なくとも部分である。コネクタ５０は外側表面３０を含み（外側とはコネクタ５０の中心から離れる方向である）、外側表面３０は、少なくとも実質的に軸１０に対して直角であり、すなわち外側表面３０は、ウエハガイド３２１と向かい合う。外側表面は、相補的なコネクタ５１の相補的な外側表面３１および／またはワイヤガイド３２１の相補的な表面と当接するようになされる。典型的には、相補的な外側表面３１は、軸１０に対して少なくとも実質的に直角でもあり、シャフト側コネクタ５０と向かい合う。連結したときに、外側表面３０および相補的な外側表面３１によってなされる接触を介して、負荷および／または力を送ることができる。外側表面３０および／または相補的な外側表面３１は、特に外側表面３０の相補的な表面と接触するとき、クラウン接触面と呼ぶ場合がある。
【００４０】
実施形態によれば、連結した構成において、外側表面３０、３１、すなわちクラウン接触面を介して、軸方向に向いた負荷を送ることができる。軸負荷を外側表面３０、３１（すなわち、相補的な外側表面３０、３１）を介して送ることによって、ワイヤガイド３２１の軸支持を改善する。さらに、軸支持を改善することによって、ワイヤガイドの安定性を増加させ、アライメントの安定性ならびにワイヤおよび／またはワイヤウエブの位置の精度を向上させる。実施形態において、径方向に向いた負荷は、外側表面３０、３１を介して送られず、すなわち、軸１０に実質的に直角である外側表面３０、３１を介して、排他的に軸負荷が送られる。
【００４１】
実施形態において、外側表面３０は、軸から、ワイヤガイドの溝を付けた表面よりも短い径方向距離にある。外側表面は、回転面に平行（回転軸１０に直角）であり、このことによって、外側表面３０と外側表面３０の相補的な外側表面３１の間に、ほとんど排他的な軸方向の接触力が生じる結果となることができる。
【００４２】
実施形態において、コネクタ５０は、外側表面３０と軸１０の間に円錐表面４０を有する（換言すれば、外側表面３０は、円錐表面があるよりも軸から遠い径方向距離に配置される）。円錐表面４０は、特に係合または連結した構成において、相補的なコネクタ５１および／またはワイヤガイド３２１の相補的な表面４１と当接、例えば対合するようになされる。実施形態において、連結した構成では、径方向に向いた負荷および軸方向に向いた負荷が、円錐表面４０および相補的な表面４１、特に相補的な円錐表面を介して送られる。実施形態にしたがって、外側表面３０と軸１０の間に円錐表面を有する態様は、外側表面３０が、軸１０からより遠い径方向距離において、主にまたは排他的にさえ軸負荷を送る。このことによって、特にスイベル継手を使用するワイヤガイド用のクランプアセンブリと比較して、ワイヤガイドの軸支持を改善することができる。
【００４３】
例えば、コネクタ５０の外側表面３０と相補的な外側表面３１は、連結した構成のとき当接する。特に外側表面３０および３１の当接に起因して、ワイヤガイド３２１（特に、ワイヤガイドの溝によって案内されるワイヤ）の軸方向位置は、特に、ワイヤガイドおよび／またはワイヤ（複数可）の軸方向位置に関して、正確に制御され、かつ／または知られる。その結果、例えば、より均一なウエハを切断することができる。
【００４４】
任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、円錐表面４０は、軸１０の周りに対称的に配設される。任意の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態において、コネクタ５０は中空である。任意の他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態において、外側表面３０は、連続した円環形状かリングのセグメントを備えるものかに関係なく、円環状に形作られる。セグメントは、例えば加熱／冷却に起因して、コネクタにいくらかの膨張および収縮を可能にし、一方コネクタおよび／またはそのコネクタの相手への損傷を最小化することができる。任意の他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態において、外側表面３０は、円錐表面４０と隣接する。任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、外側表面は、平坦な表面、特に軸１０に直角な表面である。平坦な外側表面は、例えば、特にスイベル継手により支持されるワイヤガイドと比較して、ワイヤガイドの軸方向支持を改善することができる。したがって、スイベル継手のないコネクタおよび／または連結アセンブリが意図される。
【００４５】
図４は、本明細書に記載の任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態にしたがう、コネクタ１５０を例示する。外側表面３０は、軸１０に実質的に直角であるが、本体５５以外のコネクタ５０の構成要素上にあり、例えば、外側表面３０は、環状リングまたはともにリングを形成する複数の円弧形状構成要素である。実施形態によれば、外側表面３０は、滑らかな、かつ／または波立っていない表面である。
【００４６】
任意の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、円錐表面４０は、変形可能／可撓性材料および／または変形可能／可撓性材料の層を含むことができる。材料は、例えば、良好な表面硬度を備える合金鋼などの合金鋼、セラミックス、および／または炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）、およびこれらの組合せであって良い。変形可能な材料を有する円錐表面４０は、連結した構成において、相補的なコネクタ間でより密接な接触を生じることができる。少なくとも、ワイヤガイド３２１の軸方向支持と径方向支持を増加することのうちの１つが達成される。例えば、柔軟な、すなわち変形可能な円錐表面４０によって、外側表面３０と相補的な外側表面３１のより密接な接触が可能になることができる。
【００４７】
一般的に、図４の実施形態に限定するものではないが、コネクタ１５０、特に円錐表面の背後のワイヤガイドに対向する空間は、中空であって良く、このことによって、円錐表面の変形能を増加させることができる。しかし、実質的または完全に中実のコネクタも意図され、特に、変形可能なおよび／または可撓性の材料を使用するコネクタも意図される。
【００４８】
図５は、シャフト側コネクタ２５０が雌型であり、ワイヤ側コネクタ、または相補的なコネクタ２５１が雄型である実施形態にしたがう、コネクタ２５０およびワイヤガイド３２１を例示する。
【００４９】
場合によっては、任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、雄型コネクタの円錐表面は、相補的な表面、特に雌型コネクタの相補的な円錐表面よりも少なくともわずかに大きい。いくつかの実施形態において、わずかに大きい雄型コネクタによって、相補的な表面間、特に相補的な円錐表面間の接触を改善する。この文脈において、わずかに大きい雄型コネクタとは、雄型コネクタの円錐表面の最大直径が（外側表面３０に平行な方向に）、相補的な（雌型）コネクタの相補的な表面の最大直径よりも約０．００１％から約０．０１％だけより大きい、または約０．００３％から約０．００５％だけより大きいことを意味する。
【００５０】
図６は、実施形態にしたがう、コネクタ２５０の図を例示する。実施形態において、外側表面３０の一部は、連結した構成では相補的な外側表面３１に当接するが、軸１０からコネクタ５０の径方向端面９０への径方向距離の約２／３からなど、軸から比較的遠い径方向距離である。典型的には、円錐表面４０は、外側表面３０と軸１０の間に位置する。場合によっては、中央表面２０は、軸１０と交差し、軸に直角であって良く、相補的なコネクタの相補的な中央表面と当接するようになされても良い。雌型（図６の図面に説明される実施形態で例示されるものなど）および雄型（図７の図面に説明される実施形態で例示されるものなど）タイプコネクタの両方が想定される。
【００５１】
実施形態において、外側表面３０の一部、例えば外側表面３０の径方向最内または最外部分は、軸１０からコネクタ２５０の径方向端面９０への距離の約６５％から、７０％、７５％および／または８０％であって良い。外側表面３０、特に記載したような外側表面３０の配置は、ワイヤガイドの安定性を向上することができる。例えば、コネクタ２５０の径方向端面９０と円錐表面４０の間に位置する外側表面３０は、図１０に描かれるワイヤガイド３２１のたわみ（すなわち、たわみ角度８５、８６）を最小化および／または防止することができる。その結果、例えば、より均一なウエハを切断することができ、ワイヤ破損の恐れが減少し、かつ／またはワイヤガイド３２１などの構成要素の磨耗速度が下がる。
【００５２】
さらに別の実施形態において、円錐表面４０の外側端面は、外側表面３０の内側端面の隣であって良いが、軸１０からコネクタ２５０の外側端面９０への距離の約７５％など、約６５％から８５％、または約７０％から約８０％に位置する。
【００５３】
図７は、実施形態にしたがう、雄型コネクタ１５０の図を例示する。実施形態において、コネクタ１５０は、本体５５の部分であっても良く部分でなくても良い外側表面３０を含む。実施形態によれば、外側表面３０は、軸１０に実質的に直角であり、相補的なコネクタの相補的な外面に当接するようになされる。コネクタ１５０は、軸１０に実質的に直角であり、軸１０と交差する中央面を任意選択でさらに含むことができる。
【００５４】
図８は、実施形態にしたがう、コネクタ３５０の図を例示する。図８に描かれ、全ての他の記載された特徴／本明細書に記載される実施形態と組合せ可能な特徴は、円錐セクション４００を含む円錐表面４０である。
【００５５】
例えば、円錐セクションは、円錐セクション間に間隙を有し、変形／屈曲を可能にし、特に連結した構成で、すなわち相補的なコネクタに連結されて、円錐セクション４００、円錐表面４０、および／またはコネクタ５０を特に径方向に向いた変形／屈曲を可能にすることができる。１、２、３、４、５、６またはそれ以上の円錐セクション４００を有することが意図される。実施形態において、円錐セクションならびに円錐表面は、図８によって提供される図に直角である軸１０の周りに対称的に配設され、対称の中心と一致する。
【００５６】
図９は、実施形態にしたがう、コネクタ４５０の図を例示する。本明細書に記載される全ての他の実施形態と組み合わせることができる、図９に描かれる特徴は、セクション３００、例えば円弧形状セクションを含む、外側表面３０である。例えば、外側表面セクション３００は、外側表面セクション３００間に間隙を有することができる。１、２、３、４、５、６またはそれ以上の外側表面セクション３００を有することが意図される。実施形態において、外側表面セクション３００ならびに外側表面３０は、図９によって提供される図に直角である軸１０の周りに対称的に配設され、対称の中心と一致する。
【００５７】
図１０は、クランプアセンブリの位置合せずれおよび／またはワイヤガイドのたわみに関連する角度８５、８６を描く。本明細書に開示されるコネクタ（複数可）および／またはクランプアセンブリは、位置合せずれを減少し、特に、スイベル継手インターフェースを使用するものなど、以前に知られたクランプアセンブリと比較して、連結の剛性に起因する角度８５、８６を減少する。例えば、スイベル継手インターフェースを使用する鉄鋼ワイヤガイドは、ワイヤソーの全切断動作サイクル期間で、十分に精密でない場合がある。軸１０に直角な外側表面３０を備えるコネクタを使用するクランプアセンブリは、特に位置合せずれを減少させる。
【００５８】
図１１は、本明細書に記載の実施形態にしたがう、クランプアセンブリのための保持機構７０、７１（保持機構７０、７１は、本明細書の任意の実施形態と組合せ可能な特徴である）を例示する。一般的に、クランプアセンブリは、空気圧または油圧保持機構などの、保持機構７０、７１を含む。代替または追加として、保持機構７０、７１は、ネジを備える。例えば、保持機構７０、７１によって、コネクタ５０２、５０５から、ワイヤガイド３２１を係合および解放することを可能にすることができ、例えば、保持機構によって、特に係合および／または解放期間に、コネクタ特にシャフト側コネクタが移動することが可能になる。代替または追加として、保持機構７０、７１は、確実にワイヤガイドのそれぞれの側の接触面間を接触させ、すなわち外側コネクタと内側コネクタ（すなわち、それぞれシャフト側コネクタとワイヤガイド側コネクタ）間で確実に接触させる。
【００５９】
実施形態において、軸支持とトルク伝達は、径方向支持から分離され、（例えば、ワイヤおよび／またはワイヤウエブの）精密な径方向の振れおよび軸方向の振れを可能にする。実施形態において、保持機構７０、７１は、例えば、約５０ｋＮから約５００ｋＮ、または約１００ｋＮから約３００ｋＮ、または約１５０ｋＮから約２５０ｋＮといった、約２００ｋＮの軸方向の力を印加する。比較して、典型的には、ワイヤガイド上のワイヤの力は、各ワイヤまたはワイヤセグメント用に約２５Ｎであり、クランプ力に垂直に印加され、全体で約１００から１５０ｋＮである。
【００６０】
実施形態によれば、保持機構７０、７１、特にネジを含む保持機構７０、７１は、典型的には、ワイヤガイド内に、ネジ山を付けることができる中央孔を含む。
【００６１】
本明細書に記載の任意の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、保持機構７０、７１、特に、排他的な軸方向の力などの軸方向の力を印加する保持機構は、連結した構成では、連結アセンブリを保持する。例えば、保持機構７０、７１は、シャフト側コネクタ５０２および５０５の外側表面３０と相補的なコネクタ５０３、５０４の相補的な外側表面３１の間に軸方向の接触力を生じる、軸方向の力を印加する。さらに、ワイヤガイド３２１の円錐表面４０と相補的な表面４１は、円錐状に配置されたインターフェースから生じる軸方向成分および径方向成分の組合せである、軸方向成分および径方向成分の両方を有する接触力を有することができ、このことは、保持機構７０、７１が軸方向の力、例えば、径方向成分のない軸方向の力のみを印加するにもかかわらず、生じることができる。
【００６２】
図１２は、実施形態にしたがって、炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）セクション１００および任意選択のフランジ１１０を備える、ワイヤガイド３２１の断面を例示する。ＣＦＲＰは、低熱膨張および／または制御された熱膨張など、望ましい熱特性を有し、このことによって、ワイヤガイド３２１の冷却の必要を、場合によっては減少またはなくすことができる。ＣＦＲＰは、本明細書に記載の全ての実施形態に使用することができる。追加として、ＣＦＲＰは、ワイヤガイド３２１の慣性モーメントおよび質量を減少することができ、本明細書に記載の他の特徴と組み合わせると、特に有用であることができる。
【００６３】
フランジ１１０は、例えば、鉄鋼、合金鋼、セラミックス、および／またはＣＦＲＰから製造することができる。フランジは、内側連結５０３、５０４の取付けを可能にするようになされ、別法として、内側連結５０３、５０４と見なすことができ、例えば、フランジ１１０は、（連結した構成で、シャフト側コネクタの外側表面に当接することができる）外側表面、軸１０に直角である外側表面、およびシャフト側コネクタの円錐表面に相補的な表面を有する。場合によっては、ワイヤガイドは、ワイヤ溝３３３が形成される外殻を有するが、溝がＣＦＲＰセクション１００上に直接形成されることも意図される。
【００６４】
図１３は、実施形態にしたがって、概略的に例示される支持体１２０、１２５を備え、連結した構成でのワイヤガイドアセンブリを例示するとともに、シリコンインゴット１３０を例示する。インゴット１３０の、起こり得る熱膨張および収縮は、矢印１３５によって表される。ワイヤガイドおよび／またはクランプアセンブリの膨張（収縮）は、下側矢印３３５で例示される。連結した構成において、ワイヤガイド３２１は、コネクタ５０２、５０５によって（直接または間接的に）接触される。
【００６５】
例えば、図１３におけるように、概略的に例示される支持体１２０、１２５が剛性および支持を実現し、その結果、ワイヤガイドの拡張、特に鉄鋼の拡張が、右へ、例えば「フリー」軸受ボックスへ向かうことになり、図１３の例示によれば、シリコンインゴットの拡張は、両方の（反対方向の）軸方向、図１３では左および右となる。
【００６６】
本明細書に記載の実施形態によれば、ＣＦＲＰベースのワイヤガイド、特に本明細書に開示されるクランプアセンブリを使用するＣＦＲＰベースのワイヤガイドは、例えば、より小さな熱膨張係数を有するＣＦＲＰベースのワイヤガイドおよび／またはインゴットの熱膨張係数により類似のＣＦＲＰベースのワイヤガイドによって、拡張の効果を減少またはなくす。ＣＦＲＰベースのワイヤガイド、特に本明細書に開示されるクランプアセンブリを使用するＣＦＲＰベースのワイヤガイドは、したがって、実施形態によれば、ワイヤソーで切断されるウエハの品質（すなわち、均一性、厚さ均一性）への熱膨張および他のアライメント要因の拡張効果を減少することができる。
【００６７】
図１４は、本明細書に記載の実施形態にしたがう、クランプアセンブリを含むワイヤソー１を示し、ワイヤソーは、半導体または光電池ウエハを切断するためのものである。図１４に例示される非限定的な例は、ワイヤウエブ７００で切断、例えばウエハにされるインゴット６００を示す。ワイヤウエブ７００は、２つのワイヤガイド３２１、３２２によって案内されるワイヤによって形成され、ワイヤガイド３２１、３２２は、それぞれの軸１０、１１０の周りを回転することが可能であり、それぞれのシャフト６０、１６０に連結される。各シャフト６０、１６０は、モータ側および反対側、例えば軸受ボックスモータ側および軸受ボックス操作者側を有することができる。
【００６８】
ワイヤの運動は、ワイヤガイドの回転運動と一致するが、一般的に、だがいくつかの実施形態において、限定はしないが、切断方向に垂直であり、切断方向は、ワイヤウエブ７００に対するインゴット６００の移動によって画定され、例えば、図１４により与えられる図に一般的に垂直である。
【００６９】
ワイヤソーは、実施形態において、ワイヤガイドに連結するためのクランプアセンブリを含む。通常、ワイヤソーは、複数のワイヤガイド、例えば、図１４に例示される２つのワイヤガイド３２１、３２２を有する。クランプアセンブリは、ワイヤソーをワイヤガイドに連結するが、ワイヤソーをそれぞれの複数のワイヤガイドに連結するための複数のクランプアセンブリも意図される。図１４に同様に描かれる特徴は、第１のクランプアセンブリ、および第２のクランプアセンブリ（それぞれ、１５０４、１５０３、１５０５、１５０２）のそれぞれのワイヤガイド側（５０４、５０３）およびシャフト側コネクタ（５０５、５０２）である。シャフト６０、１６０は、それぞれのワイヤガイド３２１、３２２に連結するためのワイヤソーの構成要素および／またはクランプアセンブリの構成要素として考えることができるが、同様に図１４に描かれる。
【００７０】
シャフト６０、１６０は、（コネクタが回転するように）それぞれの軸１０、１６０の周りを回転するようになされ、回転は、ワイヤガイド３２１、３２２の回転およびワイヤウエブ７００内のワイヤの移動と一致する。
【００７１】
本開示の態様にしたがって、本明細書に記載のクランプアセンブリは、以下に記載のようにウエハソーイングシステム内で有利に使用することができる。ウエハソーイングシステムは、インゴット入力モジュール、インゴット出力モジュール、それぞれが２つのワイヤガイドシリンダを含む２つ以上のワイヤソーイングチャンバ、ワイヤガイドシリンダの両方にわたって配設される少なくとも１つのワイヤ、単一のインゴットを受けるように構成される支持テーブル、および支持テーブル上に配設される単一のインゴットを少なくとも１つのワイヤに対して付勢するように構成されるインゴット位置決めシステム、およびインゴット入力モジュール、２つ以上のワイヤソーイングチャンバのうちの少なくとも１つ、およびインゴット出力チャンバの間で単一のインゴットを移送するように構成されるロボットを含む。
【００７２】
したがって、本明細書に記載のクランプアセンブリは、以下に記載するようにインゴットを鋸で切る方法で、有利に使用することができる。ウエハソーイングシステム内でインゴットを鋸で切る方法は、入力モジュールから、移送チャンバの移送領域に対して配置される複数のワイヤソーイングチャンバのうちの１つに単一のインゴットを移送すること、ワイヤソーイングチャンバ内で単一のインゴットを鋸で切ることであって、移送チャンバ内に配設されるロボットから単一のインゴットを受け取ること、単一のインゴットを２つのワイヤガイドにわたって配設されるワイヤの層に対して付勢すること、およびワイヤの層を単一のインゴットに対して動かすことを含む、ワイヤソーイングチャンバ内で単一のインゴットを鋸で切ること、ならびに鋸で切られたインゴットをワイヤソーイングチャンバから出力モジュールに移送することを含む。
【００７３】
前述のウエハソーイングシステムは、それぞれが独立にインゴットを鋸で切って薄い基板を形成することができる、複数のワイヤソーイングチャンバを含む。ウエハソーイングシステムを使用して、太陽電池基板、半導体基板、または他の有用な基板などの様々な種類の基板またはウエハを、インゴット、ブール、またはブロックなどのより大きな部片から形成することができる。一構成では、ウエハソーイングシステムは、結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）インゴットを受け取り、きれいで乾燥した基板を形成するのに必要な処理ステップの全てを実施するように構成される。説明しやすいように、また混乱を避けるため、インゴットというフレーズを使用して、本明細書において、ウエハソーイングシステム内で鋸で切られる、より大きな部片、または未切断要素を幅広く表すことになる。
【００７４】
図１５は、中央移送チャンバ１２５上に配設される、かつ／または中央移送チャンバ１２５に結合される複数のワイヤソーイングチャンバ３００を有するウエハソーイングシステム１００の等角図である。各ソーイングチャンバは、少なくとも１つのワイヤソー、特に図１４を参照して、典型的には本明細書に記載のように厳密に１つのワイヤソー１を備えることができる。一例では、スループットおよびチャンバ稼働時間問題を改善するため、ウエハソーイングシステム１００は、独立にインゴットを鋸で切ることができる、少なくとも６つのワイヤソーイングチャンバ３００を有する。しかし、より少ない数またはより多い数のワイヤソーイングチャンバ３００を使用することができる。ウエハソーイングシステム１００は、一般的に、入力モジュール１０２、中央移送チャンバ１２５、中央ロボット１２０、出力モジュール１１０、システムコントローラ１２８および中央移送チャンバ１２５上に形成される様々な処理位置１０３〜１０８に配設される複数のワイヤソーイングチャンバ３００を含む。
【００７５】
一実施形態において、ワイヤソーイングチャンバ３００は、それぞれ、中央移送チャンバ１２５上に取り付けられる、または中央移送チャンバ１２５に結合される。ワイヤソーイングチャンバ３００は、典型的には中央移送チャンバ１２５上に取り付けられ、または中央移送チャンバ１２５に結合され、そのため、ワイヤソーイングチャンバ３００のそれぞれは、ワイヤソーイングチャンバ３００のそれぞれおよび中央移送チャンバ１２５から振動的に分離され、切断期間に生成される振動が、他の隣接チャンバのうちの１つでウエハソーイングプロセスに影響をおよぼすことを防止する。
【００７６】
図１６は、中央移送チャンバ１２５に結合され、ウエハソーイングシステム１００内に配設される様々な種類の処理チャンバから未処理インゴットおよび処理済みインゴットを移送することができる、ロボットデバイス（例えば、中央ロボット１２０）の等角図である。処理期間に、未切断インゴットが、中央ロボット１２０によって、入力モジュール１０２からワイヤソーイングチャンバ３００のうちの１つに移送領域を通って移送される。次いで、ワイヤソーイングチャンバ３００内で鋸で切られた後、鋸で切られたインゴットは、出力モジュール１１０に移送される。一実施形態において、洗浄ステーション（図示せず）（例えば、図１７内の参照番号２０９）が、処理位置１０３〜１０８の１つに配設され、洗浄ステーションを使用して鋸で切られたインゴットからスラリ材料を洗浄し、その後鋸で切られたインゴットが、中央ロボット１２０によって出力モジュール１１０に送り出される。
【００７７】
中央ロボット１２０としては、一般的に、ＳＣＡＲＡロボットまたは図１６に示される６軸ロボットなど、従来型のロボットデバイスが挙げられ、中央ロボット１２０は、ウエハソーイングシステム１００内でインゴットを１つのチャンバから次のチャンバにピックアップして移送することが可能な、少なくとも１つのエンドエフェクタ１２１、１２２を有する。１つの実施形態において、中央ロボット１２０は、ウエハソーイングシステム１００を介してインゴットを移送するために使用することができる、少なくとも２つのエンドエフェクタ１２１および１２２を有する。この構成では、第１のエンドエフェクタ１２１を使用して、入力モジュール１０２から未切断のインゴット（例えば、きれいで乾燥した部片）を受け取ることができ、第２のエンドエフェクタ１２２を使用してワイヤソーイングチャンバ３００から出力モジュール１１０に鋸で切られたインゴット（例えば、湿って、汚れ、割れやすい要素）を移送することができる。第２のエンドエフェクタ１２２は、移送プロセス期間に、エンドエフェクタ１２２に結合される、割れやすい切断されたウエハまたは基板を支持する支持トレイ要素（例えば、可撓性のブラシ様要素（図示せず））を含むことができる。一実施形態において、エンドエフェクタ１２１および１２２の一部は、インゴット３１７が取り付けられる取付け板３７６と係合するように構成され（図４）、ウエハソーイングシステム１００を介して、未切断インゴットおよび鋸で切られたインゴットを確実に信頼性高く移送する。
【００７８】
入力モジュール１０２は、一般的に、取付け板３７６に付けられた未切断タイプのインゴット３１７を受け取るように構成される、１つまたは複数のストレージ棚（図示せず）を含むことができる。一実施形態において、取付け板３７６は、取付け板３７６内に形成される複数の流体チャンネル（図示せず）を有するセラミック材料を含み、インゴット３１７上でウエハソーイングプロセスが実施される期間および／またはウエハソーイングプロセスが実施された後、熱交換流体および／またはリンス流体が複数の流体チャンネル内を流れることを可能にする。
【００７９】
出力モジュール１１０は、一般的に、ウエハソーイングプロセスがインゴット３１７上で実施された後、インゴット３１７および取付け板３７６を受け取るように構成される、１つまたは複数のストレージ棚（図示せず）を含む。出力モジュール１１０は、ソーイングプロセスで使用されたスラリが処理されたインゴット上で乾燥しないように、鋸で切られたインゴットを湿った状態に保つことが可能な、リンスデバイス（例えば、ＤＩ水デリバリシステム）またはリンスステーションも含むことができる。一実施形態において、出力モジュール１１０は、形成される基板の表面に見出される任意の汚染を除去するために、鋸で切られたインゴットを洗浄する、リンスデバイス／システムを含むことができる。
【００８０】
一般に、システムコントローラ１２８を使用して、１つまたは複数の構成要素およびウエハソーイングシステム内で実施されるプロセスを制御する。システムコントローラ１２８は、一般的に、ウエハソーイングシステムの制御および自動化を可能にするよう設計され、具体的には、中央処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）、メモリ（図示せず）、および支持回路（またはＩ／Ｏ）（図示せず）を含む。ＣＰＵは、様々なシステム機能、基板移動、チャンバプロセス、プロセスタイミングおよび支持ハードウェア（例えば、センサ、ロボット、モータ、タイミングデバイスなど）を制御するための産業用設定で使用され、プロセス（例えば、化学物質の濃度、処理変数、チャンバプロセス時間、Ｉ／Ｏ信号など）を監視するコンピュータプロセッサの任意の形式のうちの１つであって良い。メモリは、ＣＰＵに接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、またはデジタルストレージの任意の他の形式など、ローカルまたはリモートの、容易に入手可能なメモリのうちの１つまたは複数であって良い。
【００８１】
ソフトウェア命令およびデータがコード化され、ＣＰＵに命令するためメモリ内に格納することができる。支持回路も、従来のやり方でプロセッサを支持するためにＣＰＵに接続される。支持回路は、キャッシュ、電力供給、クロック回路、入出力回路、サブシステムなどを含むことができる。システムコントローラ１２８により読取り可能なプログラム、またはコンピュータ命令は、基板上でどのタスクが実施可能であるのかを決定する。好ましくは、プログラムは、ウエハソーイングシステム内のインゴットの監視、移動の実行および制御、支持、および／または位置決めに関するタスクならびにウエハソーイングシステム内のワイヤソーイングチャンバ３００のそれぞれで実施される、様々なウエハソーイング方策タスクおよび様々なウエハソーイングチャンバプロセス方策ステップを実施するコードを含むシステムコントローラ１２８により読取り可能である。
【００８２】
図１７は、移送チャンバ２２５上に配設される、かつ／または移送チャンバ２２５に結合される複数のワイヤソーイングチャンバ３００を有する線形タイプウエハソーイングシステム２００の等角図である。一般に、任意の数のワイヤソーイングチャンバ３００を線形ロボット２２０のいずれかの側に配設し、所望のシステムスループットを達成することができる。一例では、スループット改善およびチャンバ可用性問題のために、ウエハソーイングシステム２００が、移送チャンバ２２５の片側に配設され、または移送チャンバ２２５の両側に均等に分散される、少なくとも６つのワイヤソーイングチャンバ３００を有する。しかし、より少ない数またはより多い数のワイヤソーイングチャンバ３００を使用することができる。
【００８３】
ウエハソーイングシステム２００は、一般的に、入力モジュール２０２、移送チャンバ２２５、線形ロボット２２０、出力モジュール２１０、システムコントローラ１２８ならびに移送チャンバ２２５上に形成される様々な処理位置２０３〜２０６および２１２〜２１５に配設される複数のワイヤソーイングチャンバ３００を含む。一実施形態において、ワイヤソーイングチャンバ３００は、それぞれ、移送チャンバ２２５上に取り付けられる、または移送チャンバ２２５に結合される。ワイヤソーイングチャンバ３００は、典型的には移送チャンバ２２５上に取り付けられ、または移送チャンバ２２５に結合され、そのため、上で議論したように、ワイヤソーイングチャンバ３００は、ワイヤソーイングチャンバ３００のそれぞれおよび移送チャンバ１２５から振動的に分離される。入力モジュール２０２および出力モジュール２１０は、一般的に、それぞれ、入力モジュール１０２および出力モジュール１１０と同様であり、上で議論され、したがって本明細書ではさらに議論しない。
【００８４】
線形ロボット２２０を使用して、未切断のインゴットを入力モジュール２０２からワイヤソーイングチャンバ３００のうちの１つに移送し、次いでソーイングプロセスを実施した後、鋸で切られたインゴットは、洗浄ステーション２０９または出力モジュール２１０に移送される。一実施形態において、洗浄ステーション２０９を使用して鋸で切られたインゴットからスラリ材料を洗浄し乾燥させ、その後鋸で切られたインゴットは、線形ロボット２２０によって出力モジュール２１０に送り出される。ロボット２２０としては、一般的にＳＣＡＲＡロボットまたは６軸ロボットなど、従来型のロボットデバイスが挙げられ、ロボット２２０は、ウエハソーイングシステム２００の長さに広がる移送領域に配設されるレール２２１（例えば、図２における方向「Ｍ」）に沿って動くように構成される。一般的に、線形ロボット２２０は、ウエハソーイングシステム２００内でインゴットを１つのチャンバから次のチャンバにピックアップして移送することが可能な、上で議論したエンドエフェクタ１２１、１２２など、少なくとも１つのエンドエフェクタ（図示せず）を有する。
【００８５】
上記が本発明の実施形態を対象とする一方で、本発明の他のさらなる実施形態を、本発明の基本範囲から逸脱することなく考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により決定される。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 回転軸
２０ 中央表面
３０、３１ 外側表面
４０ 円錐表面
４１ 相補的な表面
５０、５０２、５０５ シャフト側コネクタ
５１、５０３、５０４ ワイヤガイド側コネクタ
５５ 本体
６０、１６０ シャフト
７０、７１ 保持機構
８５、８６ たわみ角度
９０ 径方向端面
１００ 炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）セクション
１０２、２０２ 入力モジュール
１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８ 処理位置
１１０、２１０ 出力モジュール
１２０ 中央ロボット
１２１、１２２ エンドエフェクタ
１２５ 中央移送チャンバ
１２８ システムコントローラ
１３０ シリコンインゴット
１３５ 矢印
１５０ 雄型コネクタ
２００ 線形タイプウエハソーイングシステム
２０３、２０４、２０５、２０６、２１２、２１３、２１４、２１５ 処理位置
２０９ 洗浄ステーション
２２０ 線形ロボット
２２１ レール
２５０ シャフト側コネクタ
２５１ 相補的なコネクタ
３００ 外側表面セクション
３２１ 円筒形ワイヤガイド
３２２ ワイヤガイド
３３３ ワイヤ溝
３３５ 下側矢印
３５０ コネクタ
４００ 円錐セクション
４５０ コネクタ
６００ インゴット
７００ ワイヤウエブ
１５０２、１５０３、１５０４、１５０５ クランプアセンブリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを切断するためのワイヤソーの円筒形ワイヤガイド（３２１）に連結するためのクランプアセンブリであって、
ワイヤソーのシャフトに連結するようになされ、前記シャフトが回転軸（１０）を有するシャフト側コネクタ（５０、５０２、５０５）を備え、前記シャフト側コネクタ（５０２、５０５）が、
前記軸（１０）に直角であり、前記ワイヤガイド（３２１）の相補的なコネクタ（５１、５０３、５０４）の相補的な外側表面（３１）に当接するようになされる外側表面（３０）と、
前記外側表面（３０）と前記軸（１０）との間の円錐表面（４０）であって、前記軸（１０）の周りに対称的に配設され、前記ワイヤガイドの相補的な表面（４１）に当接するようになされる円錐表面（４０）と
を含む、
クランプアセンブリ。
【請求項２】
前記外側表面（３０）が平坦である、請求項１に記載のクランプアセンブリ。
【請求項３】
前記外側表面（３０）が前記円錐表面（４０）に隣接し、かつ／または円環状に形作られる、
請求項１または２に記載のクランプアセンブリ。
【請求項４】
前記外側表面（３０）の一部が、前記軸（１０）から前記シャフト側コネクタ（５０２、５０５）の径方向外側端面（９０）に、径方向距離の少なくとも約６５％、７０％、７５％または８０％の距離に位置する、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項５】
前記シャフト側コネクタ（５０）の前記円錐表面（４０）が変形可能材料を含む、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項６】
前記円錐表面（４０）が１、２、３、または４個の円錐セクションを備える、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項７】
前記シャフト側コネクタ（５０）が中空であり、かつ／または前記シャフト側コネクタ（５０、５０２、５０５）が雌型である、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項８】
油圧システム、空気圧システム、ネジ、およびこれらの組合せから選択される保持機構（７０、７１）をさらに備える、
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項９】
前記シャフト側コネクタに連結される前記シャフトをさらに備える、
請求項１ないし８のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項１０】
円筒形ワイヤガイド（３２１）をワイヤソーのシャフトに連結するためのクランプアセンブリであって、前記ワイヤソーがウエハを切断するようになされ、
前記シャフトが回転軸（１０）を有しており、
前記クランプアセンブリが、
前記軸（１０）に直角であり、前記シャフトの相補的なコネクタ（５０、５０３、５０４）の相補的な外側表面（３０）に当接するようになされる外側表面（３１）と、
前記外側表面（３０）と前記軸（１０）との間の円錐表面（４０）であって、前記軸（１０）の周りに対称的に配設され、前記相補的なコネクタ（５０）の相補的な表面（４０）に当接するようになされる円錐表面（４０）と
を備える、クランプアセンブリ。
【請求項１１】
前記円錐表面（４０）が前記ワイヤガイド（３２１）に取り付けられ、かつ／または前記外側表面（３０）が前記円錐表面（４０）に隣接する、
請求項１０に記載のクランプアセンブリ。
【請求項１２】
前記円筒形ワイヤガイド（３２１）が炭素繊維強化ポリマーセクション（１００）を備える、
請求項１０または１１に記載のクランプアセンブリ。
【請求項１３】
前記外側表面（３０）が円環状に形作られ、前記外側表面（３０）が任意選択で１、２、３、または４個のセクションを備える、
請求項１０、１１または１２のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の、少なくとも１つのクランプアセンブリを有するワイヤソー。
【請求項１５】
インゴット入力モジュールと、
インゴット出力モジュールと、
２つ以上のワイヤソーイングチャンバであって、それぞれが、２つのワイヤガイドシリンダであって、前記ワイヤガイドシリンダのうちの少なくとも１つが請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のクランプアセンブリによりクランプされるワイヤガイドシリンダを備えるワイヤソーイングチャンバと、
前記ワイヤガイドシリンダの両方にわたって配設される少なくとも１つのワイヤと、
単一のインゴットを受け取るように構成される支持テーブルと、
前記支持テーブル上に配設される前記単一のインゴットを前記少なくとも１つのワイヤに対して付勢するように構成されるインゴット位置決めシステムと、
前記単一のインゴットを前記インゴット入力モジュール、前記２つ以上のワイヤソーイングチャンバのうちの少なくとも１つ、および前記インゴット出力チャンバの間で移送するように構成されるロボットと
を備えるウエハソーイングシステム。
【請求項１】
ウエハを切断するためのワイヤソーの円筒形ワイヤガイド（３２１）に連結するためのクランプアセンブリであって、
ワイヤソーのシャフトに連結するようになされ、前記シャフトが回転軸（１０）を有するシャフト側コネクタ（５０、５０２、５０５）を備え、前記シャフト側コネクタ（５０２、５０５）が、
前記軸（１０）に直角であり、前記ワイヤガイド（３２１）の相補的なコネクタ（５１、５０３、５０４）の相補的な外側表面（３１）に当接するようになされる外側表面（３０）と、
前記外側表面（３０）と前記軸（１０）との間の円錐表面（４０）であって、前記軸（１０）の周りに対称的に配設され、前記ワイヤガイドの相補的な表面（４１）に当接するようになされる円錐表面（４０）と
を含む、
クランプアセンブリ。
【請求項２】
前記外側表面（３０）が平坦である、請求項１に記載のクランプアセンブリ。
【請求項３】
前記外側表面（３０）が前記円錐表面（４０）に隣接し、かつ／または円環状に形作られる、
請求項１または２に記載のクランプアセンブリ。
【請求項４】
前記外側表面（３０）の一部が、前記軸（１０）から前記シャフト側コネクタ（５０２、５０５）の径方向外側端面（９０）に、径方向距離の少なくとも約６５％、７０％、７５％または８０％の距離に位置する、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項５】
前記シャフト側コネクタ（５０）の前記円錐表面（４０）が変形可能材料を含む、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項６】
前記円錐表面（４０）が１、２、３、または４個の円錐セクションを備える、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項７】
前記シャフト側コネクタ（５０）が中空であり、かつ／または前記シャフト側コネクタ（５０、５０２、５０５）が雌型である、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項８】
油圧システム、空気圧システム、ネジ、およびこれらの組合せから選択される保持機構（７０、７１）をさらに備える、
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項９】
前記シャフト側コネクタに連結される前記シャフトをさらに備える、
請求項１ないし８のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項１０】
円筒形ワイヤガイド（３２１）をワイヤソーのシャフトに連結するためのクランプアセンブリであって、前記ワイヤソーがウエハを切断するようになされ、
前記シャフトが回転軸（１０）を有しており、
前記クランプアセンブリが、
前記軸（１０）に直角であり、前記シャフトの相補的なコネクタ（５０、５０３、５０４）の相補的な外側表面（３０）に当接するようになされる外側表面（３１）と、
前記外側表面（３０）と前記軸（１０）との間の円錐表面（４０）であって、前記軸（１０）の周りに対称的に配設され、前記相補的なコネクタ（５０）の相補的な表面（４０）に当接するようになされる円錐表面（４０）と
を備える、クランプアセンブリ。
【請求項１１】
前記円錐表面（４０）が前記ワイヤガイド（３２１）に取り付けられ、かつ／または前記外側表面（３０）が前記円錐表面（４０）に隣接する、
請求項１０に記載のクランプアセンブリ。
【請求項１２】
前記円筒形ワイヤガイド（３２１）が炭素繊維強化ポリマーセクション（１００）を備える、
請求項１０または１１に記載のクランプアセンブリ。
【請求項１３】
前記外側表面（３０）が円環状に形作られ、前記外側表面（３０）が任意選択で１、２、３、または４個のセクションを備える、
請求項１０、１１または１２のいずれか一項に記載のクランプアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の、少なくとも１つのクランプアセンブリを有するワイヤソー。
【請求項１５】
インゴット入力モジュールと、
インゴット出力モジュールと、
２つ以上のワイヤソーイングチャンバであって、それぞれが、２つのワイヤガイドシリンダであって、前記ワイヤガイドシリンダのうちの少なくとも１つが請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のクランプアセンブリによりクランプされるワイヤガイドシリンダを備えるワイヤソーイングチャンバと、
前記ワイヤガイドシリンダの両方にわたって配設される少なくとも１つのワイヤと、
単一のインゴットを受け取るように構成される支持テーブルと、
前記支持テーブル上に配設される前記単一のインゴットを前記少なくとも１つのワイヤに対して付勢するように構成されるインゴット位置決めシステムと、
前記単一のインゴットを前記インゴット入力モジュール、前記２つ以上のワイヤソーイングチャンバのうちの少なくとも１つ、および前記インゴット出力チャンバの間で移送するように構成されるロボットと
を備えるウエハソーイングシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−８６２６１（Ｐ２０１３−８６２６１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２３２８１０（Ｐ２０１２−２３２８１０）
【出願日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【出願人】（５１２２７２２９２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３２８１０（Ｐ２０１２−２３２８１０）
【出願日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【出願人】（５１２２７２２９２）
【Ｆターム（参考）】
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