(57)【要約】ワイヤ３をメインガイドローラ１ａ〜１ｄ間に複数回巻き掛けて、同時に複数の切断加工を行うワイヤ放電加工装置において、切断ワイヤ部ＣＬの振動を抑制して安定した加工が可能なワイヤ放電加工装置を得る。メインガイドローラ１ａ〜１ｄとは別に、ワイヤ３をガイドして振動が抑制された複数の切断ワイヤ部ＣＬを形成して従動式の制振ガイドローラ７ａ、７ｂまたは制振ガイド２１ａ、２１ｂを備え、ノズル８ａ、８ｂに対する切断ワイヤ部ＣＬの位置を規定した。
2012070167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をおいて平行に配設された一対のガイドローラと、
前記一対のガイドローラ間に一定のピッチで離間しながら複数回巻き掛けられて前記一対のガイドローラ間に並列ワイヤ部を形成し、前記ガイドローラの回転に伴って走行する一本のワイヤと、
前記一対のガイドローラ間に設けられ、前記並列ワイヤ部に従動接触して、制振した複数の切断ワイヤ部を形成する一対の制振ガイドローラと、
前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ給電する複数の給電子と
を備えたワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
前記複数の切断ワイヤ部が非接触で貫通し、前記複数の切断ワイヤ部に沿って加工液を噴出する噴出口を有するノズルを設けたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
前記制振ガイドローラは、前記複数の切断ワイヤ部を含む並列ワイヤ部を挟んで前記給電子と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
前記制振ガイドローラおよび前記ノズルは、前記ワイヤの走行方向に沿って移動可能に配設されていることを特徴とする請求項２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
前記制振ガイドローラは、前記並列ワイヤ部との接触位置に前記複数の切断ワイヤ部のそれぞれに対応して前記ワイヤが掛かるＶ字状断面をなした溝を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項６】
前記制振ガイドローラは、前記並列ワイヤ部との接触部が絶縁性セラミックスで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項７】
前記制振ガイドローラと前記ノズルとの間に前記切断ワイヤ部に接触する滑り式ワイヤ押さえを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項８】
間隔をおいて平行に配設された一対のガイドローラと、
前記一対のガイドローラ間に一定のピッチで離間しながら複数回巻き掛けられて前記一対のガイドローラ間に並列ワイヤ部を形成し、前記ガイドローラの回転に伴って走行する一本のワイヤと、
前記一対のガイドローラ間に設けられ、前記並列ワイヤ部に押圧しながら接触して、制振した複数の切断ワイヤ部を形成する、前記ピッチで離間した複数の溝をそれぞれに備えた一対の制振ガイドと、
前記切断ワイヤ部の外側に設けられ前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ給電する複数の給電子と
を備えたワイヤ放電加工装置。
【請求項９】
制振ガイドの溝部分は、絶縁性硬質材料で形成されていることを特徴とする請求項８に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項１０】
絶縁性硬質材料は、窒化珪素、アルミナなどのセラミクスまたはダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項９に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項１１】
制振ガイドは、並列ワイヤ部のワイヤが形成する面に対して垂直方向にのみ移動可能に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項１２】
制振ガイドの外形の断面形状は、円形またはＮが４以上のＮ角形であることを特徴とする請求項１０に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項１３】
溝の底部は、Ｖ字形状であることを特徴とする請求項１２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工装置を用いて、
半導体素材から複数枚の半導体ウエハを作製することを特徴とする半導体ウエハ製造方法。
【請求項１５】
前記半導体素材は、シリコン及びシリコンカーバイドの少なくとも一方を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の半導体ウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ放電加工装置およびこれを用いた切断加工方法および半導体結晶を切断加工して得られる半導体ウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワイヤ放電加工を用いて、柱状の被加工物から薄板形状のウエハを切断加工により作製する場合、多数のワイヤを用いて同時に加工を行い、上記切断加工の生産性を向上させるために、１本のワイヤを複数のガイドローラ間に繰り返し巻き掛ける方式が提案されている。この方式のワイヤ放電加工装置は、ワイヤが一定ピッチに並行して配置する切断ワイヤ部を形成し、この切断ワイヤ部を被加工物に近接させると共に、給電子を用いて切断ワイヤ部のそれぞれに個別に給電することで、各切断ワイヤ部と被加工物との間で同時に放電を生起し、複数箇所で並行して切断加工を行うものである（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、１本のワイヤを複数のガイドローラ間に繰り返し巻き掛けるワイヤ放電加工装置において、給電子や切断ワイヤ部の振動を抑える押し棒を設けることが知られていた（例えば、特許文献２参照）。さらに、ワイヤ放電加工のワイヤを給電子に押付けることによっても、ワイヤの振動が抑えられることが知られていた（例えば、特許文献３参照）。【０００４】
さらに、特許文献４には、ワイヤーカット加工装置の溝が形成されたガイドローラおよび複数のワイヤに給電する給電子が記載されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９４２２１号公報
【特許文献２】特開２０１０−５７３５号公報
【特許文献３】特開平５−９６４２１号公報
【特許文献４】実開昭５４−１７２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１のようなワイヤ放電加工装置では、ガイドローラの形状誤差や偏芯、ベアリングの振動、モータの回転むら等によるガイドローラの振動は避けられず、このガイドローラの振動がワイヤに伝わり、被加工物と対向する切断ワイヤ部に振動が発生していた。そのため、ワイヤと被加工物の距離である、放電ギャップが微小な条件で放電加工を行なって半導体ウエハを作製する場合には、切断ワイヤ部の振動によって放電ギャップが数ミクロン変動するだけで放電が不安定となり加工精度が低下してしまう。その結果、被加工物に形成される加工溝の幅にばらつきが生じ、同時に切り出されるウエハの厚さばらつきが大きくなってしまうという問題があった。【０００７】
さらに、特許文献２および特許文献３のようなワイヤ放電加工装置においては、ワイヤの振動を抑制する機構に、ワイヤ間の間隔を制御する機構が設けられておらず、ワイヤを繰り返し巻き掛ける放電加工装置に適用した場合に複数の加工中にワイヤの間隔が変動する場合があった。また、ワイヤの振動を抑制する機構は、給電子などの電気信号を伝える機能を合わせ持つ場合があり、このような場合には導電性の材料で構成することが必要になり、必ずしもワイヤに押し付ける構造物として十分なものではないケースがあった。【０００８】
また、特許文献４の給電子は被加工物の片側にしか設けられておらず、給電子の溝もワイヤの横ずれを充分に抑制できない構造であった。【０００９】
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、切断ワイヤ部の振動を抑制して、高精度に切断加工できるワイヤ放電加工装置および半導体ウエハ製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るワイヤ放電加工装置は、間隔をおいて平行に配設された一対のガイドローラと、ガイドローラ間に一定のピッチで離間しながら複数回巻き掛けられてガイドローラ間に並列ワイヤ部を形成し、ガイドローラの回転に伴って走行する一本のワイヤと、一対のガイドローラ間に設けられ、並列ワイヤ部に従動接触して、制振した複数の切断ワイヤ部を形成する一対の制振ガイドローラと、複数の切断ワイヤ部にそれぞれ給電する複数の給電子とを備えたものである。【００１１】
また、本発明に係るワイヤ放電加工装置は、間隔をおいて平行に配設された一対のガイドローラと、ガイドローラ間に一定のピッチで離間しながら複数回巻き掛けられてガイドローラ間に並列ワイヤ部を形成し、ガイドローラの回転に伴って走行する一本のワイヤと、一対のガイドローラ間に設けられ、並列ワイヤ部に接触して、制振した複数の切断ワイヤ部を形成する一対の制振ガイドと、複数の切断ワイヤ部にそれぞれ給電する複数の給電子とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、切断ワイヤ部の振動を抑制して、微小な放電ギャップ下においても安定なワイヤ放電加工を実現し、加工精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１におけるワイヤ放電加工装置の構成を示す側面図である。
【図２】加工中のワイヤと被加工物との位置関係を示す断面図である。
【図３】本発明に係る制振ガイドローラの構造を示す断面図である。
【図４】本発明に係るノズルを示す斜視図である。
【図５】本発明に係るノズルの構造を示す断面図である。
【図６】実施の形態１におけるワイヤ放電加工装置の構成を示す斜視図である。
【図７】実施の形態２におけるワイヤ放電加工装置の構成を示す側面図である。
【図８】実施の形態３におけるワイヤ放電加工装置の構成を示す側面図である。
【図９】実施の形態３におけるワイヤ放電加工装置の構成を示す側面図である。
【図１０】実施の形態４におけるワイヤ放電加工装置の構成を示す斜視図である。
【図１１】実施の形態４におけるワイヤ放電加工装置の制振ガイドの構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の主要部の構成を示す側面図である。メインガイドローラ１ａ〜１ｄはワイヤ走行系を構成する主要なガイドローラで、このワイヤ放電加工装置では、同じ直径の４本のメインガイドローラが互いに平行に間隔をおいて配置されている。ワイヤボビン２から繰り出された一本のワイヤ３は、順次、４本のメインガイドローラ１ａ〜１ｄ間にまたがって、一定のピッチで離間しながら繰り返し巻き掛けられている。ワイヤ３はメインガイドローラ１ａ〜１ｄの回転に伴って走行し、最後にワイヤ巻取りボビン４に至る。メインガイドローラ１ｃ、１ｄは被加工物５を挟む位置に設置され、ワイヤ３が両メインガイドローラ間に一定の張力で展張されることにより、互いにメインガイドローラの軸方向に離間した複数の並列ワイヤ部ＰＳを構成する。なお、本明細書においては、並列ワイヤ部ＰＳはメインガイドローラ１ｃから送り出されてメインガイドローラ１ｄに巻き掛かるまでの部分を指すことにする。上記並列ワイヤ部ＰＳ内で、被加工物５に対向する部分を含む直線的に展張された領域が切断ワイヤ部ＣＬとなる。図１は、被加工物５の切断が開始されて被加工物５の内部に切断ワイヤ部ＣＬが進行した状態を示している。
【００１５】
並列ワイヤ部ＰＳに接触して配置される給電子ユニット６ａ、６ｂは、切断ワイヤ部ＣＬに対して個別に電圧パルスを供給する電極であり、図１では２個配置されている。また、給電子ユニット６ａ、６ｂ間の並列ワイヤ部ＰＳ上に制振ガイドローラ７ａ、７ｂが配置され、ワイヤ３が常に掛けられた状態が維持されてワイヤ３をガイドする。すなわち、制振ガイドローラ７ａ、７ｂは、一対のメインガイドローラ間に設けられ、並列ワイヤ部ＰＳに従動接触する、メインガイドローラに比較して小径のガイドローラであり、ワイヤ３を支持してワイヤ３が直線状に展張された複数の切断ワイヤ部ＣＬを形成する。後に述べるように、制振ガイドローラ７ａ、７ｂ間の切断ワイヤ部ＣＬはワイヤ振動が抑制されて走行位置がほぼ静止状態となっている。
【００１６】
さらに、切断ワイヤ部ＣＬの領域にノズル８ａ、８ｂが配置されており、向かい合わせに配置されたノズル８ａ、８ｂから、切断ワイヤ部ＣＬに沿って被加工物５の切断部に向かって加工液を噴出する。切断ワイヤ部ＣＬはノズル８ａ、８ｂ内を貫通しているが、ノズル内面と接触はしていない。ステージ９は被加工物５を載せて上昇、下降を行う台であり、ステージ９から描かれている矢印はステージ９の上昇方向を示している。
【００１７】
ワイヤ３はメインガイドローラ１ａ〜１ｄのそれぞれについて、ローラ外周の一部分（約１／４周）だけ巻き掛かっており、４本のメインガイドローラ１ａ〜１ｄ全体に対して周回している。メインガイドローラ１ａ〜１ｄは、ワイヤボビン２からワイヤ巻取りボビン４に至る経路を構成し、被加工物５が切断ワイヤ部ＣＬを通過してそれ以外のワイヤに干渉しないための空間を確保するように構成されている。メインガイドローラ１ｃ、１ｄは駆動式ガイドローラであり、その上方に配置されたメインガイドローラ１ａ、１ｂは従動式ガイドローラである。駆動式ガイドローラは軸がモータに接続されて回転駆動されるのに対して、従動式ガイドローラは駆動力を発生せず、ワイヤ走行に伴って回転するものである。制振ガイドローラ７ａ、７ｂは、並列ワイヤ部ＰＳに接触してワイヤ３が巻き掛かるように配置された従動式のガイドローラであり、ワイヤ3の走行に伴い従動することによって回転する。図1において、メインガイドローラ１ａ〜１ｄの軸の周りに描かれている矢印は各メインガイドローラの回転方向を、ワイヤ３に沿って描かれている矢印はワイヤ３の走行方向を示す。（後述する図６には、本実施例のワイヤ放電加工装置におけるワイヤ３の立体的な巻き掛け状態および給電子ユニット６ａ、６ｂが示されている。）
メインガイドローラ１ａ〜１ｄは円柱状の芯金に例えばウレタンゴムを巻き付けたローラで、芯金の両端がベアリングで支持されて回転可能な構造となっている。ウレタンゴムはワイヤとの摩擦係数が高いことから、ガイドローラ上でワイヤがスリップすることを防止するのに適している。また、メインガイドローラ１ａ〜１ｄのワイヤが接触するローラ表面には、ワイヤ巻き掛けピッチと同間隔で複数本の溝が形成されており、それぞれの溝内でワイヤが巻き掛る。このとき、等間隔に並列配置された切断ワイヤ部ＣＬ間の距離（巻掛ピッチ）は一定であり、半導体ウエハの場合、例えば、０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度である。駆動式のメインガイドローラにおいては、ワイヤを引っ張る力を得ることができるとともに、従動式のメインガイドローラにおいてはローラを回転させる回転力が得られる。
【００１８】
これらのガイドローラ、被加工物５は加工液中に浸漬されており、各切断ワイヤ部ＣＬは加工液中で被加工物５に対向して、同時に並行して切断加工を行う。
【００１９】
制振ガイドローラ７ａ、７ｂは、メインガイドローラ１ａ〜１ｄと比べて形状精度、回転精度、および取り付け精度の高い従動式ガイドローラであり、被加工物５を挟む位置に２本用いられる。制振ガイドローラ７ａ、７ｂは、展張された並列ワイヤ部ＰＳに対して押し込まれてワイヤ３が外周の一部に掛かるようになっている。その結果、制振ガイドローラ７ａ、７ｂ間のワイヤが直線状に展張されるとともに、ワイヤ３の走行方向が曲げられた状態になって、ワイヤ３の走行中、常にワイヤ３が掛かった状態が維持される。制振ガイドローラ７ｂに掛かる前に振動を伴っていたワイヤが、制振ガイドローラ７ｂに確実に掛かることで、振動しながら走行するワイヤ３の振動を遮断する。また、同様に制振ガイドローラ７ａから送り出されたワイヤに加えられた振動が、制振ガイドローラ７ａで遮断される。その結果、２本の制振ガイドローラ７ａ、７ｂはワイヤ走行に伴いワイヤ３との摩擦力によって回転しながら、制振ガイドローラ間の直線状領域にワイヤ振動がほとんどない状態を作り出している。すなわち、制振ガイドローラ７ａ、７ｂによって、メインガイドローラから切断ワイヤ部ＣＬへの振動伝播を抑制し、微視的な走行位置が一定になるようにワイヤ３を精密にガイドすることが可能となる。
【００２０】
制振ガイドローラ７ａ、７ｂは切断ワイヤ部ＣＬに連なるワイヤの走行方向を曲げることはあっても、被加工物５が切断ワイヤ部ＣＬを通過するための空間を確保する作用は有していない。ワイヤが接触するローラ表面には、切断ワイヤ部ＣＬの間隔と同間隔のワイヤ案内用溝があり、各溝にワイヤが１本ずつ架けられる。図１の制振ガイドローラ７ａ、７ｂ上の左右方向の矢印は、制振ガイドローラ７ａ、７ｂの装置上の可動方向を示している。
【００２１】
給電子ユニット６ａ、６ｂはワイヤの巻き掛けピッチと同間隔に整列した給電子Ｋの集合体で、各給電子Ｋは互いに絶縁されている。切断ワイヤ部ＣＬは給電子Ｋから給電されてそれぞれ加工電流が流れる。給電子Ｋは、例えば溝状のワイヤガイドの付いた、断面が円形ないし円弧形状になっているものが用いられる。給電子Ｋは定期的に回転させてワイヤ接触部位を変えられるように回転可能に設置されている。
【００２２】
図２は切断ワイヤ部のワイヤ３と加工中の被加工物５との位置関係を示す断面図であり、図中の記号ｄは放電ギャップの長さ、記号ＤＷはワイヤ径、記号ＣＷは加工幅を示す。
ノズル８ａ、８ｂは、上記の放電ギャップに加工液を供給し、加工屑を押し流すための加工液噴出装置であり、切断ワイヤ部ＣＬに沿って被加工物５の両側に設置されている。
【００２３】
図３は、制振ガイドローラのワイヤ案内用溝の構造例を示す断面図であり、制振ガイドローラのローラ表面近くの一部を拡大して示している。溝ＧＲの断面形状はＶ字状であり、ワイヤ３が溝ＧＲに掛かると、各ワイヤ３はＶ字状の溝ＧＲの側面の２点で支持される。その結果、ワイヤ走行方向に対して横方向（ローラの軸方向、図３では左右方向）の振動が抑制される。制振ガイドローラ７ａ、７ｂにワイヤ３が巻き掛ることで、制振ガイドローラと接触して回転している間はワイヤ３が制振ガイドローラに対して相対的に静止するため、切断ワイヤ部ＣＬの振動が停止する。
【００２４】
また、断面Ｖ字型の溝ＧＲにワイヤ３を嵌め込むことにより、ワイヤ３をグリップする効果が生じ、ワイヤ３の掛かる長さが小さい制振ガイドローラ７ａ、７ｂ上でのスリップを抑制して制振ガイドローラ７ａ、７ｂの従動回転を安定化することができる。
【００２５】
次に、本実施の形態におけるワイヤ放電加工装置の動作について述べる。ワイヤ放電加工は、脱イオン水などの加工液で満たされた、ワイヤと被加工物との間の微小な放電ギャップにおいてアーク放電を生じさせて被加工物の切断を行うものである。具体的には、被加工物表面がアークで加熱されて高温になるとともに、放電ギャップに存在する加工液が爆発的に気化して、被加工物の高温となった部分を吹き飛ばす。吹き飛ばされた部分は加工屑となって加工液中を浮遊する。切断ワイヤ部ＣＬと被加工物５がそれぞれ放電電極となっていることから、放電ギャップの長さｄは極間距離とも称される。
【００２６】
加工中、ワイヤ３はワイヤボビン２から連続的に繰り出されてメインガイドローラ１ａ〜１ｄの回転によって走行し、ワイヤ巻取りボビン４へ排出される。ワイヤボビン２とワイヤ巻取りボビン４のそれぞれの回転速度を調整することにより、並列する各ワイヤの走行中の張力が制御される。ワイヤ３の走行状態が安定している場合は、走行しているワイヤ３の張力は一定に保たれる。
【００２７】
放電加工を行う際は、メインガイドローラ１ｃ、１ｄを回転させてワイヤ３を走行させながら、当該切断ワイヤ部ＣＬに対して所定の極間距離を隔てて被加工物５を対向させて配置した後、切断ワイヤ部ＣＬに電圧パルスを印加し、切断スピードに合わせてステージ９を上昇させる。極間距離を一定に保った状態で、並列切断部と被加工物とを相対移動させることにより、アーク放電を継続させ、被加工物の切断ワイヤ部ＣＬが通過した経路に対応して加工溝が形成される。したがって、切り出されるウエハの厚さは、巻掛ピッチから被加工物５の切り代となった加工溝の幅（加工幅）を引いた長さになる。（図２から、加工幅ＣＷはワイヤ径ＷＤに極間距離ｄの２倍を加えた値となることが理解される。）加工幅を小さくするためワイヤ３の線径は小さい方が望ましく、実用的には０．１ｍｍ程度のスチールワイヤが適当であり、好ましくは０．０７ｍｍなど更に細線化したものが用いられる。さらに、放電開始電圧を適切にするため、スチールワイヤの表面に黄銅などのコーティングを施しても良い。
【００２８】
このとき、何らかの振動が切断ワイヤ部ＣＬに伝わると、被加工物５の加工溝内で切断ワイヤ部ＣＬが加工溝底面と接触して短絡する状態を引き起こす。あるいは、加工面から離れすぎて放電が生起しない開放状態を引き起こし、これらが繰り返し生じることで放電加工が不安定な状態となる。一方、ワイヤ走行を安定させて、なおかつワイヤ位置の精度を高めることができれば、切断ワイヤ部ＣＬ間のピッチを狭めることが可能となり、インゴット状の被加工物５からより薄いウエハを切り出すことができる。
【００２９】
通常のワイヤ放電加工では、切断ワイヤ部が被加工物に対向する放電ギャップの距離（極間距離）は５０μｍ前後である。半導体結晶のインゴットを切断加工して半導体ウエハを作製する場合、多くはウエハの厚みが０．５ｍｍ以下であり、コスト削減の観点から切り代（加工幅）の縮小は重要な課題である。切り代を削減するため、ワイヤの細線化とともに極間距離を２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ程度にすることが求められており、ワイヤ振動の振幅を１μｍ程度ないしはそれ以下まで抑制する技術が必要となっている。
【００３０】
本発明は、上記のようなワイヤ制振に関する高度の要求に応えることを意図しており、前述のように、第１の技術要素として高精度の制振ガイドローラ、第２の技術要素としてワイヤ３が非接触で内部を通過するノズルを有している点に特徴がある。高精度の制振ガイドローラ７ａ、７ｂは、メインガイドローラに起因するワイヤ振動を効果的に抑制するもので、ノズル８ａ、８ｂは、切断ワイヤ部ＣＬに沿って加工液が噴出して加工液流に起因するたわみや振動が生じない方式である。さらに、高精度の制振ガイドローラによってワイヤ３がノズル内壁に接触することなく走行するため、走行によってワイヤが破断したり走行位置が変動したりすることもない。
【００３１】
その他、パルス放電の繰り返しによってもワイヤ振動が生じることが知られているが、放電電流を小さく抑えることにより、ワイヤ振動が実質的に無視できる出来る領域で加工を行うことで、放電によるワイヤ振動も抑制することができる。
【００３２】
発明者らは、実験の結果、制振ガイドローラと、切断ワイヤ部ＣＬに沿って加工液が噴出するノズルと、上記の加工条件とを組み合わせることによって、放電ギャップにおけるワイヤ振動の振幅が１μｍ以下にまで抑制されることを見出すに至った。
【００３３】
本実施の形態１においては、被加工物５を挟んで制振ガイドローラ７ａ、７ｂ間の外側に給電子ユニット６ａ、６ｂが設置され、各給電子Ｋが切断ワイヤ部ＣＬに電圧を印加することができる。ワイヤ３は給電子Ｋの給電面に沿って巻き掛けられ、走行しながら給電子Ｋと接触して摺動接点を形成し、切断ワイヤ部ＣＬに給電を行う。加工中に給電子Ｋから切断ワイヤ部ＣＬが浮き上がると、両者の間でアーク放電が生じて給電子Ｋに大きな損傷を与えるため、摺動接点は確実に維持される必要がある。
【００３４】
給電子ユニット６ａ、６ａを押し付ける量を調整するため、図示されていない給電子ユニット６ａ、６ａをワイヤに対して垂直方向に移動させる機構が設けられる。ワイヤ３と給電子Ｋとの接触長さが摺動長さであり、摺動長さは並列ワイヤ部ＰＳに対する給電子ユニット６ａ、６ｂの押し付け量で管理できる。すなわち、押し付け量が小さければ摺動長さは小さくなり、押し付け量が多ければ摺動長さは大きくなる。押し付け量はワイヤ３に対する押し込み距離で規定してもよいし、押付力で規定しても良い。摺動長さを調節することで接触抵抗を調整でき、１電圧パルスあたりの放電電流値を微調整できる。したがって、ワイヤ３や給電子ユニット６ａ、６ｂなどの消耗部品を交換した場合でも交換前の加工状態を再現することが容易であり、加工バッチごとの再現性を確保することができる。
【００３５】
ワイヤ放電加工においては、液中放電に伴ってワイヤ表面に被加工物の加工屑が付着する現象がある。そのため、ワイヤをガイドローラ間に多数回巻き掛ける方式では、ワイヤ３が繰り返し放電加工に使用されて、徐々にワイヤ３表面が削られるとともに付着した被膜が厚くなる。その結果、ワイヤ３の表面は初期の黄銅ないしモリブデン等の金属平滑面から、微細な凹凸を持った状態に変化する。加工屑の付着したワイヤはワイヤソーのような性質を持つことになるため、ダイスガイドなどの固定された部材に巻き掛かって摺動すると、部材の摩耗を生じてワイヤが嵌り込む溝が形成される。溝が生じるとワイヤ３の張力が低下して振動が増大してしまうため、例えば、給電子Ｋをワイヤ３に押し付けることで制振作用を持たせることには限界がある。
【００３６】
それに対して、制振ガイドローラはワイヤと共に回転するので、ワイヤソー状になったワイヤをガイドしても摩耗が非常に少なく、長時間の放電加工を行っても制振作用が低下することはない。
【００３７】
図４はノズルの外観を示す斜視図であり、図５はその内部を示すノズル中央部の断面図である。貫通孔を有する本体９１に噴出口構成板９２、逃げ口構成板９４がはめ込まれており、噴出口構成板９２には被加工物５に対向する噴出口９３が形成されている。また、噴出口９３には、複数の切断ワイヤ部ＣＬから連なる並列ワイヤ部ＰＳが通されている。
逃げ口構成板９４は、切断ワイヤ部ＣＬが本体９１内部に非接触で通るための逃げ口９５を有している。加工液は、供給配管９６から一定の流速で供給され、噴出口９３と逃げ口９５から噴出する。したがって、噴出口９３から切断ワイヤ部ＣＬに沿って加工液が噴出し、逃げ口９５からも一部の加工液が流出する。切断ワイヤ部ＣＬと加工液の流れが平行になっているため、切断ワイヤ部ＣＬが加工液流によって撓んだり、加工液の流速が変動して振動したりすることがない。
【００３８】
ノズル８ａ、８ｂと被加工物５との設置間隔は、被加工物５の端面から数十μｍ〜数百μｍである。供給配管９６には、図示されていない外部加工液供給装置から加工液が連続的に供給される。
【００３９】
図５中の破線の矢印は加工液の流れを模式的に示しており、矢印の長さは流速を表す。
逃げ口９５にくらべて噴出口９３の開口が大きいことから、大半の加工液が噴出口９３から流出する。逃げ口９５は、加工液を噴出させることを意図していないため、可能な限り狭い開口となっている。しかしながら、噴出口９３は被加工物５に近接しているため、加工液流が被加工物５で反射されて、噴出口９３に比べて逃げ口９５から流出する加工液の流速が大きくなる。被加工物５が厚い場合には、放電ギャップの加工屑を排出するため加工液供給圧力を高める必要があるので、逃げ口９５からの流速も大きくなる。
【００４０】
ワイヤ放電加工では、たとえば４０〜２００ｍ／ｍｉｎ程度の速度でワイヤが走行するため、ワイヤ３がノズル内壁面と接触すると内壁面が削り取られてワイヤが引っ掛かり、ワイヤ切れの原因となる。そのため、ワイヤ走行中も常にワイヤ周囲とノズル内壁面、特に逃げ口９５との間隔を維持する必要がある。すなわち、ノズルは内部にダイス状のガイドを有しておらず、ワイヤ３がその内部で接触することなく走行する。そのため、切断ワイヤ部ＣＬの送り位置を決める制振ガイドローラ７ａおよび７ｂの位置は、切断ワイヤ部ＣＬがノズル内壁面に接触しないように慎重に調整される。
【００４１】
ノズル８ａ、８ｂは切断ワイヤ部ＣＬに沿って噴出口９３が配置されて、放電ギャップに向けて互いにぶつかりあう方向の加工液流を形成する。被加工物５の加工溝の両側から加工液を供給することで、長い加工溝に対しても放電ギャップから加工屑を除去して新たな加工液を供給することができる。
【００４２】
なお、半導体インゴットの直径は２インチ（約５０ｍｍ）以上であり、多くの場合、４インチ（約１００ｍｍ）以上になる。そのため、半導体ウエハをワイヤ放電加工で切断して作製する場合、確実に放電ギャップに加工液が満たされるように、被加工物全体を加工液に浸漬することが望ましい。したがって、ノズルも被加工物とあわせて加工液中に浸漬される。被加工物５、ノズルおよび周辺のガイドローラなどを加工液中に浸漬させることで、加工溝全体が加工液で満たされるため、加工屑が加工溝の上方に流れて、放電ギャップから加工屑を効率的に排出することが可能となる。
【００４３】
次に、メインガイドローラ１ａ〜１ｄに巻き掛けられたワイヤ３に対する制振ガイドローラ７ａ、７ｂと給電子ユニット６ａ、６ｂおよび前記ノズル８ａ、８ｂの関係について説明する。図６は、図１に示された実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置をメインガイドローラ１ａ〜１ｄの斜視図であり、並行して走行する切断ワイヤ部ＣＬの配置関係が示されている。
【００４４】
ノズル８ａ、８ｂは被加工物５を挟んで対称な位置に被加工物５に近接して配置されており、ノズル８ａ、８ｂと駆動式のガイドローラ１ｄ、１ｃとの間に制振ガイドローラ７ａ、７ｂが配置されている。つまり、ガイドローラ１ｄとノズル８ａとの間に制振ガイドローラ７ａが、また、ガイドローラ１ｃとノズル８ｂとの間に制振ガイドローラ７ｂが設置されている。さらには、給電子ユニット６ａ、６ｂのワイヤ３に対する配置は、ガイドローラ１ｄ、１ｃ間の並列ワイヤ部ＰＳを挟んで制振ガイドローラ７ａ、７ｂと反対側に配置されている。
【００４５】
このローラ配置によれば、２本の制振ガイドローラ７ａ、７ｂによってワイヤ３の振動を遮断して、かつノズル８ａ、８ｂに対する切断ワイヤ部ＣＬの位置を一定に保持することができる。仮に、制振ガイドローラが無い配置を用いたとすると、給電子Ｋの接触抵抗を制御するため給電子ユニット６ａ、６ｂの押し付け量を変化させたときに、逃げ口９５に対する位置関係が変わってしまう。そのため、給電子ユニットにあわせてノズルを同方向に移動させる必要が生じて機構が複雑になる。つまり、制振ガイドローラ７ａ、７ｂを用いることで、給電子ユニットの押し付け量によらず、切断ワイヤ部ＣＬのワイヤをノズルの逃げ口９５、噴出口９３に対して水平に送ることが可能となる。また、給電子Ｋがワイヤで削り取られて摺動位置が変化しても、ノズルに対する切断ワイヤ部ＣＬの位置関係を安定に維持することができる。
【００４６】
メインガイドローラ１ｃまたは１ｄと、制振ガイドローラ７ａまたは７ｂとの間に給電子ユニット６ａ、６ｂが切断ワイヤ部ＣＬに連なるワイヤの反対側から押し込まれている。そのため、給電子ユニット６ａ、６ｂを頂点としてワイヤ３が山型に折れ曲がって、給電子Ｋの接触状態が安定になる。また、この状態が保持されることにより、制振ガイドローラ７ａ、７ｂとメインガイドローラ１ｃ、１ｄの巻き掛け長さが大きくなり、摩擦抵抗が大きくなることによりガイドローラにて巻回されるワイヤがすべりにくくなる。その結果、回転駆動力によって搬送されるワイヤ走行が安定し、巻き掛けられたワイヤが外れにくくなって、高速走行するワイヤへの給電と巻き掛け安定性が著しく向上する効果も得られる。これによって、放電加工装置の長時間の連続運転を行っても、ワイヤ走行によるトラブルが生じることがなく、大径のインゴットの切断が可能になる。
【００４７】
さらに、切断ワイヤ部ＣＬの展張方向に沿ってノズル８ａ、８ｂと給電子ユニット６ａ、６ｂとの間に制振ガイドローラ７ａ、７ｂを設けることにより、ノズルの逃げ口９５から給電子ユニットの方向に噴出される加工液流が給電子ユニットに衝突しなくなる利点がある。これは、前述のように給電子ユニット６ａ、６ｂが図６の上方に押し込まれているため、ノズルの逃げ口９５から見て、摺動部が制振ガイドローラ７ａ、７ｂの陰に隠れる形になる為である。高速で逃げ口９５から噴出する加工液流が給電子ユニットに到達することがないため、加工液流が衝突する場合に問題となる摺動部におけるワイヤ接触抵抗の変動を生じることがなく、放電加工が安定化する。
【００４８】
本実施の形態１においては、ノズル８ａを通過したワイヤ３のうち給電子ユニット６ｂで給電されなかった切断ワイヤ部のワイヤは、制振ガイドローラ７ａと駆動式ガイドローラ１ｄとの間に設置された給電子ユニット６ａに接触して給電される。すなわち、給電子ユニット６ａと６ｂはそれぞれ１本おきに切断ワイヤ部ＣＬの給電を行っている。給電子ユニット６ａを通過した切断ワイヤ部ＣＬは駆動式ガイドローラ１ｄで巻き掛けられ、その後、メインガイドローラ１ａ、１ｂに巻き掛けられ、ふたたび駆動式メインガイドローラ１ｃに巻き掛けられる。
【００４９】
図６は、被加工物５の切断加工を行っている途中の状態を示しており、被加工物５が中ほどまで切断された状態になっている。給電子ユニット６ａ、６ｂの各給電子Ｋは加工電源ユニット１０に接続され、さらに加工電源ユニット７は図示しないワイヤ放電加工装置の制御装置に接続されている。また、各ガイドローラにおいては、ワイヤ３が巻き掛かる溝が実線で簡略的に示されている。
【００５０】
メインガイドローラ１ａ〜１ｄはワイヤ３を走行させるために設置されているため、それらの軸位置が移動可能な機構系を用いることはローラ回転の精度を確保する観点から得策ではない。したがって、想定される被加工物５の最大幅に対応した間隔で固定配置される。
【００５１】
しかしながら、被加工物５の幅は一定とは限らない場合、１台の装置で様々な寸法のインゴットを加工できることが好ましい。一方、ワイヤの制振を図るために、ノズル、制振ガイドローラは被加工物５に近接して配置することが必要である。そのため、ノズル８ａ、８ｂおよび制振ガイドローラ７ａ、７ｂは、ワイヤ３の走行方向および走行方向（逆方向を含む）に平行移動が可能なように図示されていない移動機構を備えている。それによって、被加工物５となるインゴットの大きさに応じて、ノズル８ａ、８ｂと制振ガイドローラ７ａ、７ｂの設置位置を調整することができる。
【００５２】
なお、給電子ユニット６ａ、６ｂについても同様の移動機構を設けてもよい。この場合、被加工物５までの距離が変化して切断ワイヤ部ＣＬのインピーダンスが変化するので、適宜、パラメータ調整を行う必要がある。
【００５３】
各ローラの直径に着目すると、メインガイドローラ１ａ〜１ｄは、高速回転時の滑りを防止するため、ワイヤの接触長さを確保する上で十分に大きい直径を必要とする。これに対して、制振ガイドローラ７ａ、７ｂは駆動力を発生せず、かつ、ワイヤ送り出しとワイヤ巻き取りに関係しないため、巻き掛けられたワイヤがローラ上でわずかな滑りを生じたとしても問題にはならない。したがって、制振ガイドローラ７ａ、７ｂの直径は、メインガイドローラ１ａ〜１ｄの直径に比較して小さいものでかまわない。
【００５４】
制振ガイドローラ７ａ、７ｂを小径化することによってローラ形状の精度を高めることができる出来ることから、制振ガイドローラ７ａ、７ｂ自身に起因する振動を軽減することができる。また、給電子ユニット６ａ、６ｂと被加工物５の距離を短縮できるため、低周波数のワイヤ振動を防止するとともに、装置の小型化、および切断ワイヤ部ＣＬにおける電圧降下の軽減を図ることができる。
【００５５】
それぞれの切断ワイヤ部ＣＬは、隣接する切断ワイヤ部ＣＬとの間にワイヤ３の電気抵抗などによるインピーダンスを有しており、各切断ワイヤ部ＣＬの独立性を保つため、それ以外の導通経路が形成されることは好ましくない。したがって、メインガイドローラおよび制振ガイドローラのワイヤ接触部分は、絶縁性材料で作製される必要がある。
【００５６】
制振ガイドローラは、ワイヤを搬送するための駆動力を発生する必要がないので、その表面とワイヤとの摩擦抵抗が小さい材料でもよい。したがって、制振ガイドローラ７ａ、７ｂの材料として硬度の高い絶縁性セラミックスを使用可能である。ローラをセラミックス製とすることで、ゴム製のガイドローラで生じやすいワイヤの食い込みによる溝の変形が著しく低減される。溝の形状が安定になることで、溝変形に伴うワイヤ振動が生じることを防ぎ、ノズルに対する切断ワイヤ部ＣＬの位置が安定化する効果が得られる。
【００５７】
使用するセラミックス材料としては、例えば、アルミナ、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、ないしそれらの複合セラミックスやマシナブルセラミックスを用いることができる。
【００５８】
ワイヤ放電加工は、加工速度が被加工物の硬度に依存しないことから、硬度の高い素材に対して特に有効である。被加工物５として、例えば、スパッタリングターゲットとなるタングステンやモリブデンなどの金属、各種構造部材として使われる多結晶シリコンカーバイド（炭化珪素）などのセラミックス、半導体デバイス作製用のウエハ基板となる単結晶シリコンや単結晶シリコンカーバイドなどの半導体素材、太陽電池用ウエハとなる単結晶または多結晶シリコンなどを対象とすることができる。特に、炭化珪素に関しては、硬度が高いため、機械式ワイヤソーによる方式では生産性が低く、加工精度が低いという問題があり、本発明により、高い生産性と高い加工精度を両立しながら炭化珪素のウエハ作製を行うことができる。
【００５９】
本実施の形態の変形例として、図２の位置関係に対して給電子ユニットを切断ワイヤ部ＣＬの上側から押し付けても各ワイヤへの独立給電は可能である。ただし、制振ガイドローラとメインガイドローラのワイヤ接触長さを確保してワイヤ走行の安定性を確保するため、ワイヤ３の下側から制振ガイドローラ７ａ、７ｂを押し上げるとともに、給電子ユニットと駆動式ガイドローラとの間に別の補助ガイドローラを追加することが望ましい。
【００６０】
なお、本実施の形態１では、駆動式メインガイドローラが２本用いられているが、このうち１本を従動式に変更することも可能である。しかし、ワイヤの断面積に応じてワイヤの最大張力が決まるため、加工幅低減のために細線ワイヤを用いる場合には、複数の駆動式ガイドローラを用いてワイヤにかかる張力（内部応力）を低減することが好ましい。ワイヤの張力が過大となることを防ぐことによって、巻き掛け回数を増やし、ワイヤを細線化して生産性の向上を図ることができる。
【００６１】
また、本実施の形態１では、１本のワイヤ３を４本のメインガイドローラに巻き掛けた例について示しているが、例えばメインガイドローラを３本配置した構成とすることも可能である。その他、上記の実施の形態に限らず、１本のワイヤ３を繰り返し折り返すことにより並列ワイヤ部ＰＳが形成されるのであれば、その具体的な構成については特に限定されるものではない。
【００６２】
以上のように、本実施の形態の構成によれば、メインガイドローラ間に一定のピッチで離間しながら複数回巻き掛けられ、メインガイドローラの回転に伴って走行する１本のワイヤと、メインガイドローラ１ｃ、１ｄ間に配列した並列ワイヤ部ＰＳと、この並列ワイヤ部に対して従動接触するように配置された一対の制振ガイドローラ７ａ、７ｂと、並列ワイヤ部ＰＳのそれぞれのワイヤ３に給電する給電子ユニット６ａ、６ｂとを備えて、制振ガイドローラ７ａ、７ｂ間に展張されたワイヤ３が被加工物５と対向する切断ワイヤ部ＣＬとなるようにしたので、切断ワイヤ部ＣＬにおけるワイヤ振動が抑制されて高精度のワイヤ放電加工を行うことができる。
【００６３】
また、制振ガイドローラ７ａ、７ｂ間に配置された一対のノズル８ａ、８ｂを備え、ノズル８ａ、８ｂはワイヤ３に沿って被加工物５に向かうように加工液を噴出し、ワイヤ３はノズル８ａ、８ｂの噴出口を貫通してノズル８ａ、８ｂに非接触で走行するようにしたので、加工液流によるワイヤ振動を生じることがなく、また、ワイヤ破断を生じることもない。さらに、加工屑を放電ギャップから効率的に排出することができるため、放電を安定化して放電加工の加工速度と加工精度が向上するという効果を奏する。
【００６４】
また、制振ガイドローラ７ａ、７ｂの直径をメインガイドローラの直径より小さくしたことにより、ワイヤ振動の生じにくい小型のワイヤ放電加工装置を得ることができる。
【００６５】
また、制振ガイドローラ７ａ、７ｂとノズル８ａ、８ｂは、切断ワイヤ部ＣＬの走行方向に移動可能としたので、メインガイドローラ１ｃ、１ｄ等で規制される範囲内で、さまざまな切断サイズの被加工物５を高精度に加工することができる。
【００６６】
また、制振ガイドローラ７ａ、７ｂの表面に切断ワイヤ部ＣＬに対応してワイヤが１本ずつ掛るＶ字状断面を有する溝を形成したので、横方向のワイヤ振動が抑制されて、加工溝幅の安定した高精度の放電加工を行うことができる。
【００６７】
また、制振ガイドローラ７ａ、７ｂの材質として、硬度の高いセラミックスを使用することにより、長期間にわたって安定したワイヤ走行を維持することが可能となり、ワイヤ振動を抑制する効果を持続させることができる。
【００６８】
さらに、制振ガイドローラ７ａ、７ｂは、実質的にローラ部分のみが交換可能な部分であり、制振ガイドローラ７ａ、７ｂに加工された溝が長期間の使用によって磨耗し、切断ワイヤ部ＣＬが１本ずつ掛るＶ字状断面が次第に変形した場合でも、ローラ部分の交換により安定した高精度の放電加工を行うことができる。また、制振ガイドローラ７ａ、７ｂのローラ部分は、ローラ表面の溝を研削・研磨して、新しく溝を加工しなおす再溝加工によって再利用することが可能である。再溝加工によって制振ガイドローラ７ａ、７ｂの直径は小さくなるが、その溝深さは使用するワイヤ直径の２倍程度であるため、１回の再溝加工ではせいぜい５００μｍ小さくなる程度である。したがって、直径が２０ｍｍ以上の制振ガイドローラ７ａ、７ｂであれば、ワイヤへの押付け量を調整することによって同様の制振効果を発揮することが可能である。
【００６９】
また、給電子Ｋは制振ガイドローラ７ａ、７ｂは並列ワイヤ部ＰＳを挟んで給電子Ｋと反対側に配置されるようにしたので、ワイヤ走行位置が安定して加工が安定化するという効果を奏する。また、加工液が給電子Ｋに衝突しないので加工液流による摺動部でのワイヤ振動が生じることがなく、ワイヤ３への給電が阻害されることがない。
【００７０】
上記の構成により、切断ワイヤ部ＣＬの振動を抑制して放電ギャップを安定に維持し、長時間の加工においても安定した放電加工を行い、厚さばらつきが小さいウエハを一度に複数枚製作することが可能になるという効果を奏する。
【００７１】
また、上記の効果を奏するワイヤ放電加工装置を用いることにより、炭化珪素などの硬質材料を含む被加工物５を、高い生産性をもって薄板状に切断加工することができる。
【００７２】
実施の形態２．
以下に、本発明の実施の形態２の構成および動作について説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置をガイドローラの回転軸方向からみた構成図である。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置においては、前述の実施の形態１と同様の構成および動作を多く有しているため、それらについては説明を省略し、実施の形態１と異なる部分の構成と動作について説明する。
【００７３】
制振ガイドローラの外周表面に加工された複数本の溝はいずれも溝深さが一定であるが、溝に加工屑やその他の異物が付着した場合に、ローラ上のワイヤ巻き掛け深さがばらつく可能性がある。巻き掛け深さがばらつくと、ローラの回転とともに切断ワイヤ部ＣＬが上下に振られる。すなわち、前記溝におけるワイヤ３の支持位置が溝の位置によって変動するので、制振ガイドローラ７ａ、７ｂの回転とともに、ワイヤ３も上下位置が変動する。
【００７４】
また、制振ガイドローラはメインガイドローラより小径であることが許容されるものの、機械的な誤差を零にすることはできないので、例えばローラの軸が偏芯して回転振れを起こす可能性がある。
これらの要因によって微小距離に設定されている極間距離が変動すると、放電加工が不安定な状態となり、加工精度が低下するという問題が生じる。
【００７５】
この問題を解決するために、本実施の形態では、制振ガイドローラとノズルとの間に固定式の滑り式ワイヤ押さえを設ける。滑り式のワイヤ押さえは、たとえば円筒形の絶縁性セラミックス製部材であり、制振ガイドローラの回転軸方向と平行に設置される。さらには、前記滑り式のワイヤ押さえの表面には、制振ガイドローラ７ａ、７ｂと同様の、ワイヤを案内するための溝が加工されていることが望ましい。
【００７６】
図７において、駆動式メインガイドローラ１ｃから繰り出されたワイヤ３は、給電子ユニット６ｂに接触した後、制振ガイドローラ７ｂの下側に接触してローラを回転しながら通過する。ワイヤ３が制振ガイドローラ７ｂのワイヤ案内用溝から繰り出された直後に、滑り式ワイヤ押さえ１１ｂの上側面の一部に接触しながら、あるいは滑り式ワイヤ押さえ１１ｂの表面に加工された溝内に接触しながら通過する。その後、ノズル８ｂを貫通して被加工物５を通過し、被加工物５に対してノズル８ｂと対称の位置に設置されたノズル８ａ内を通る。さらに、ノズル８ａを通過した切断ワイヤ部ＣＬは、同様に滑り式ワイヤ押さえ１１ａの上側面の一部に接触、あるいは滑り式ワイヤ押さえ１１ｂの表面に加工された溝内に接触して通過し、制振ガイドローラ７ａに掛けられてその下側を通り、駆動式メインガイドローラ１ｄに巻き掛けられる。
【００７７】
被加工物の付着したワイヤの接触による滑り式ワイヤ押さえの摩耗を最小限にするため、ワイヤ３に対する押し込みはごく微小にとどめる必要がある。制振ガイドローラにて想定される縦方向のワイヤ振動幅に応じて、たとえば、１０〜３０μｍ程度押し上げてワイヤに接触させる。したがって、制振ガイドローラ７ａ、７ｂ間は微視的には滑り式ワイヤ押さえ１１ａ、１１ｂで走行方向が変化するものの、その程度はごく僅かであり、直線状のワイヤ展張状態となっていることに関しては実質的に同等である。ワイヤ３が円筒形の滑り式ワイヤ押さえ上でほぼ点状に接触して摺動することにより、ワイヤ走行方向に対する垂直方向（上下方向）の微小振動が抑えられ、極間距離の変動がなくなって放電加工を安定して行うことができる。滑り式ワイヤ押さえ１１ａ、１１ｂは、切断ワイヤ部ＣＬに接触して微小振動を抑制するが、前述したように、滑り式ワイヤ押さえ１１ａ、１１ｂの表面にもワイヤガイド用の溝を加工し、その溝にて切断ワイヤ部ＣＬをガイドする作用を有することも可能である。
【００７８】
前述のような装置構成とすることで、制振ガイドローラ７ａ、７ｂ上の異物付着やローラ芯金が偏芯に起因する切断ワイヤ部ＣＬの上下方向の微小振動を抑えることができ、被加工物５から板厚のそろった複数枚のウエハを一度に切り出すことができる。
【００７９】
なお、切断ワイヤ部ＣＬを制振ガイドローラ７ａ、７ｂの上側を通過させる場合には、滑り式ワイヤ押さえ１１ａ、１１ｂの下側を通過させればよい。
【００８０】
滑り式ワイヤ押さえ上では、各切断ワイヤ部ＣＬに対応して接触するワイヤ間を電気的に絶縁する必要があるため、滑り式ワイヤ押さえ１１ａ、１１ｂは絶縁性材料で製作される。さらに、滑り式ワイヤ押さえはワイヤ３とのすべり摩擦が生じるため、高硬度で耐磨耗を備えた窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化珪素などの硬質材料であることが望ましい。また、基材にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のような非導電性の硬質物質からなる膜を被覆したものでもよい。
【００８１】
滑り式ワイヤ押さえ１１ａ、１１ｂは、ノズル８ａ、８ｂと構造的に分離されているため、回転させてワイヤとの接触部位を変えたり、交換したりすることが容易であり、補助的なワイヤ制振部材として適宜使用することができる。
【００８２】
以上のように、切断ワイヤ部ＣＬが接触する滑り式ワイヤ押さえ１１ａ、１１ｂを設置することによって、走行する切断ワイヤ部ＣＬの縦方向振動が抑制され、極間距離の変動が防止されることで放電加工が安定化し、加工精度が向上する効果を奏する。
【００８３】
また、滑り式ワイヤ押さえの表面にＤＬＣのような絶縁性硬質材料の膜で被覆したので、ワイヤ走行による摩耗が低減して、安定な放電を長期間持続することが可能になる。
【００８４】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係るワイヤ放電加工装置の主要部の構成を示す断面図である。本実施の形態におけるワイヤ放電加工装置および被加工物の構成は、多くが実施の形態１で説明した図６と共通した構成であり、それらについては説明を省略し、実施の形態１と異なる主に並列ワイヤ部ＰＳ近傍の部分の構成と動作について説明する。
【００８５】
図８において、並列ワイヤ部ＰＳの一対の給電子ユニット６ａ、６ｂの間には、給電子ユニット６ａ、６ｂが押し当てられている方向とワイヤの反対側から一対の制振ガイド２１ａ、２１ｂが押し当てられており、一対の制振ガイド２１ａ、２１ｂの間が切断ワイヤ部ＣＬとなる。切断ワイヤ部ＣＬの一対の制振ガイド２１ａ、２１ｂの内側には、一対のノズル８ａ、８ｂが設けられている。
【００８６】
制振ガイド２１ａ、２１ｂは、被加工物５の位置を制御する基準となるステージ台３０に対して位置がずれないように支持部材２２、枠２３および蓋２４によって固定されている。
【００８７】
図９は、図８の制振ガイド２１ａ、２１ｂをガイドローラ１ｂ方向から見た断面図である。図９において、制振ガイド２１は、枠２３および蓋２４によって固定されており、制振ガイド２１には、底面がＶ字形状の複数の溝２５が形成されている。複数の溝２５は、一定のピッチで離間して形成されており、各溝２５の深さは同じになるように設定される。溝２５の中にはワイヤ３が通り、溝２５の内側表面は、ワイヤ３との間の摩擦抵抗が小さくなるように研磨加工されている。また、制振ガイド２１は、ワイヤ３との接触部分がある程度の長さになるように、図８に示したように、断面形状が円柱形状をしている。また、その直径は、１０ｍｍ以上の例えば２０ｍｍ程度に設定している。
【００８８】
また、支持部材２２は、制振ガイド２１の押し付け量を調整できるように高さを調整できる構造になっており、その他の方向には可動機構を設けていない。
【００８９】
さらに、制振ガイド２１は、絶縁性硬質材料で形成されている。高硬度な高絶縁性である絶縁性硬質材料は、窒化珪素、アルミナなどのセラミクスやダイヤモンドライクカーボンなどであればよい。また、制振ガイド２１は、非絶縁性の金属材料であっても絶縁性硬質材料で溝２５部が被覆されていればよい。
【００９０】
次に、本実施の形態のワイヤ放電加工装置のセッティング方法、ワイヤ放電加工装置を用いたワイヤ放電加工方法および半導体ウエハの製造方法について説明する。
【００９１】
まず、蓋２４をはずし、ワイヤ３をガイドローラ１ｃ、１ｄなどに巻きかける。つづいて、枠２３の中の巻きかけられたワイヤ３の上に制振ガイド２１の溝の位置をワイヤ３に合わせて制振ガイド２１をのせる。次に、枠２３の上から蓋２４をのせ、固定する。つづいて、ワイヤ放電加工装置ごと加工液に浸漬させ、ワイヤ３を走行させ、給電子ユニット６ａ、６ｂの給電子Ｋから給電する。このようにして、ワイヤ放電加工を行うことができる。被加工物５が半導体および半導体インゴットの場合は、この方法によって、半導体ウエハを製造することができる。
【００９２】
本実施の形態のワイヤ放電加工装置によれば、複数の溝２５をそれぞれに備えた一対の制振ガイド２１によってワイヤ３の位置を精度よく制御できるとともにワイヤ３の振動を抑制でき、被加工物５と切断ワイヤ部ＣＬとの間隙を数ミクロン乃至数十ミクロンに維持できる。したがって、安定したパルス放電のワイヤ放電加工を継続できる。また、制振ガイド２１によってワイヤ３を確実に給電子Ｋに押し当てることができ、並列する各ワイヤ３に対して安定した給電を行うことができるという効果を奏する。
【００９３】
また、本実施の形態のワイヤ放電加工装置の一対の制振ガイド２１は、それぞれ、被加工物５の加工方向にのみ移動できるので、他の方向にずれにくく、制御性の高い加工が可能となる。さらに、制振ガイド２１に転がり機構（軸受）を有していないため、軸振れ調整の必要が無く、簡単なセッティング作業により容易にワイヤの振動を抑制できる。
【００９４】
また、制振ガイド２１が摩耗した場合にも、断面形状が円形の制振ガイド２１を回転させて使用することにより、制振ガイド２１とワイヤ３との接触位置を容易に変更でき、同様の加工状況を簡単に継続することができる。
【００９５】
さらに、円柱形状の制振ガイド２１の直径を１０ｍｍ以上としているために、制振ガイド２１とワイヤ３との接触箇所が長くなり、接触圧力が分散され小さくなることにより、ワイヤ３表面の摩耗および制振ガイド２１の摩耗が抑えられる。また、直径を大きくしているので、切断ワイヤ部ＣＬの各ワイヤ３の被加工物までの距離が不揃いになることや、制振ガイド２１の強度不足によるワイヤ３折損を防止できる。
また、制振ガイド２１または制振ガイド２１の溝２５部分が絶縁性硬質材料で形成されているため、簡単に摩耗することがない。
【００９６】
さらに、ノズル８から給電子ユニット６へ噴出される加工液流は、主に被加工物５に向かい、給電子ユニット６側に向かう加工液流も、間に設けられた制振ガイド２１があるために、給電子ユニット６には直接吹きかからない。したがって、加工液流の衝突に起因する給電子ユニット６でのワイヤ振動が抑制され、ワイヤ３への給電が安定し放電加工が安定するので、放電式ワイヤソーの加工速度と加工精度が向上し、ウエハの生産性が向上するという効果を奏する。
【００９７】
また、給電子ユニット６の押し付けにより、並列ワイヤ部ＰＳは給電子ユニット６の接触面に沿ってたわみ、このたわみが切断ワイヤ部ＣＬのしごき量となる。すなわち、押し付け量を少なくすればしごき量は少なくなり、押し付け量を多くすればしごき量は多くなる。このように、しごき量は、たとえば、制振ガイド２１とガイドローラ１ｃ、１ｄとの間で張られた切断ワイヤ部ＣＬに対する給電子ユニット６の押し付け量として管理できる。
【００９８】
なお、並列ワイヤ部ＰＳのワイヤ３に対する給電子ユニット６の押し付け方向を、並列ワイヤ部ＰＳの上側からとしてもよい。この場合、制振ガイド２１を並列ワイヤ部ＰＳの下側から押し上げ、切断ワイヤ部ＣＬを給電子ユニット６でしごくようにするとよい。
【００９９】
また、ワイヤ走行方向における制振ガイド２１の設置位置は、ノズル８のワイヤ通過口にできるだけ近い位置に設置するのが望ましく、また、制振ガイド２１の高さ（被加工物の加工進行方向）については、ワイヤ３の押し付け面が概ねノズル口の高さになるように設置すればよい。
【０１００】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係るワイヤ放電加工装置の構成を示す断面図である。本実施の形態におけるワイヤ放電加工装置および被加工物の構成は、多くが実施の形態３と共通した構成であり、それらについては説明を省略し、実施の形態３と異なる主に並列ワイヤ部ＰＳ近傍の部分の構成と動作について説明する。
【０１０１】
図１０において、制振ガイド２１ａ、２１ｂは、正多角形の断面形状を有している正多角柱である。本実施の形態のワイヤ放電加工装置において、正多角柱の形状を有する制振ガイド２１の柱状側面部分の１面をワイヤ３に押し当てている。また、制振ガイド２１は、枠２３と蓋２４に収められ、固定されている。柱状側面部分には、ワイヤ３のピッチに対応した溝が形成されている。多角形は、４角形以上であれば、角部の角度が大きくなりすぎず、よい。
【０１０２】
本実施の形態のワイヤ放電加工装置においては、制振ガイド２１が多角柱の形状を有しているので、制振ガイド２１とワイヤ３が所定の長さで接触し、接触面積が大きくなる。したがって、制振ガイド２１の断面形状が円形状の場合に比較してワイヤ３が押し付けられる部分の接触圧力を分散し減少させることができる。それ故、ワイヤ３および制振ガイド２１の摩耗を抑制することができ、さらには、ワイヤ３の押付け位置の変動やワイヤ押付け量、接触圧力の変動を軽減できる。摩耗により溝が深くなったりワイヤ押付け量や接触圧力が低下したりすると、ワイヤの微小振動が発生する場合があるが、本実施の形態のワイヤ放電加工装置によれば、ワイヤの微小振動を抑制でき、精度の高い加工ができる。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては、制振ガイド２１の断面形状が多角形である場合を説明してきたが、制振ガイド２１の断面形状が多角形であると、角部分で応力集中が発生する場合がある。そのため、図１１に、制振ガイド２１の断面形状を示すように、制振ガイド２１の断面の角部分に丸みをつけてもよい。図１１は、本実施の形態のワイヤ放電加工装置の制振ガイドの断面形状を示す図であり、図１１（ａ）が、断面が多角形（この場合は八角形）の例、図１１（ｂ）が、断面が多角形で角部に丸みをつけた例である。
【０１０４】
図１１（ｂ）にその断面形状例を示す制振ガイド２１を用いたワイヤ放電加工装置により、制振ガイド２１の角部への応力を分散でき、さらにワイヤ３と制振ガイド２１との接触圧力の変動を軽減でき、安定した精度の高い加工が可能となる。また、ワイヤ３の断線防止にも効果を奏する。
【０１０５】
なお、上記の４つの実施の形態では、給電子ユニットは被加工物５を挟んで２個取り付けられていたが、これが１個の場合においても本発明を利用可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  ガイドローラ
２  ワイヤボビン
３  ワイヤ
ＣＬ  切断ワイヤ部
ＰＳ  並列ワイヤ部
４  ワイヤ巻取りボビン
５  被加工物
６ａ、６ｂ  給電子ユニット
Ｋ  給電子
７ａ、７ｂ  制振ガイドローラ
ＧＲ  溝
８ａ、８ｂ  ノズル
９  ステージ
１０  加工電源ユニット
１１ａ、１１ｂ  滑り式ワイヤ押さえ
２１ａ、２１ｂ  制振ガイド
２２  支持部材
２３  枠
２４  蓋
２５  溝
３０  ステージ台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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