(57)【要約】【課題】切断幅変化による加工の不安定化やワイヤ電極の断線を抑制するマルチワイヤ放電加工装置を得ること。【解決手段】ワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより被加工物に対して複数の切断ワイヤを形成し、当該切断ワイヤと当該被加工物との間に独立にパルス電圧を印加して放電を発生させることにより当該被加工物を切断して複数の薄板を一括して切り出すマルチワイヤ放電加工装置において、前記切断ワイヤと前記被加工物との間にパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段６と、前記被加工物に対する加工状態を検出する加工状態検出手段５１と、前記切断ワイヤで発生する放電の位置である放電位置を算出する放電位置検出手段５４と、検出された前記加工状態と算出された前記放電位置に基づいて前記被加工物に対する加工条件を設定する加工条件切り替え手段５３と、を備える。【選択図】図２
2014008592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより被加工物に対して複数の切断ワイヤを形成し、当該切断ワイヤと当該被加工物との間に独立にパルス電圧を印加して放電を発生させることにより当該被加工物を切断して複数の薄板を一括して切り出すマルチワイヤ放電加工装置において、
前記切断ワイヤと前記被加工物との間にパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段と、
前記被加工物に対する加工状態を検出する加工状態検出手段と、
前記切断ワイヤで発生する放電の位置である放電位置を算出する放電位置検出手段と、
検出された前記加工状態と算出された前記放電位置に基づいて前記被加工物に対する加工条件を設定する加工条件切り替え手段と、
を備える
ことを特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
算出された前記放電位置に基づいて前記被加工物の切断幅を算出する切断幅検出手段をさらに備え、
前記加工条件切り替え手段は、前記加工状態と算出された前記切断幅に基づいて前記被加工物に対する加工条件を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
前記放電位置検出手段は、前記切断ワイヤに流れる放電電流と隣接する前記切断ワイヤの電圧差とから前記放電位置を算出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
前記切断幅検出手段は、前記放電位置の時系列データから被加工物の切断幅を算出する
ことを特徴とする請求項２または３に記載のマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
前記切断幅検出手段は、前記放電位置の最大値と最小値から被加工物の切断幅を算出する
ことを特徴とする請求項２、３または４に記載のマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項６】
前記切断幅検出手段は、いずれか１つの前記切断ワイヤの前記放電位置から前記切断幅を算出する
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項７】
前記加工条件切り替え手段は、前記切断幅に基づいて前記被加工物に対するパルス電圧の印加パターンを決定する
ことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項８】
前記加工条件切り替え手段は、前記放電位置の時系列データに基づいて前記被加工物に対する加工条件を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置により被加工物を放電加工する
ことを特徴とするマルチワイヤ放電加工方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置を用いて被加工物から薄板を切り出す
ことを特徴とする薄板製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置を用いて半導体インゴットから半導体ウェハを切り出す
ことを特徴とする半導体ウェハ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチワイヤ放電加工装置、マルチワイヤ放電加工方法、薄板製造方法、および半導体ウェハ製造方法に関し、特に、被加工物と、間隔を置いて配置された複数本のガイドローラに１本のワイヤ電極を巻きかけることによって形成された複数の切断ワイヤ部との間にパルス電圧を印加して、被加工物を複数片に放電切断するマルチワイヤ放電加工装置、マルチワイヤ放電加工方法、薄板製造方法および半導体ウェハ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１本のワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより柱状の被加工物に対して複数の切断ワイヤ部を形成し、切断ワイヤ部と柱状の被加工物との間に独立にパルス電圧を印加し放電を発生させることで、被加工物から複数の薄板を一括して切り出すマルチワイヤ放電加工技術がすでに開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述の方法による薄板製造では、切断ワイヤ部と被加工物とが対向する部分の切断ワイヤ部に沿った長さ（切断幅）が切断位置によって変化する被加工物を切断する場合がある。例えば、スパッタリングターゲットや半導体インゴットの切断が、それに相当する。
【０００４】
このような被加工物の切断では、前述のように切断位置によって切断幅が変化するため、同一加工条件を用いているのにかかわらず加工状態が切断幅によって変化する。そのため、加工条件の設定によっては、切断加工中に加工が安定せずワイヤ電極の断線が生じる。ワイヤ電極の断線は、加工物不良につながるほか、再セットアップのために長時間要するため、生産性向上の観点からワイヤ電極の断線を回避する必要がある。このため従来の切断加工では、ワイヤ電極が断線しない加工条件の下で切断加工が行われていた。
【０００５】
上記背景から、特許文献２では、被加工物の切断幅に応じてパルス電圧を印加する周波数（パルス周波数）を変更し、放電を安定的に発生させワイヤ電極の断線抑制、加工時間の改善、および加工面精度の改善を行っている。
【０００６】
一方、一般的なワイヤ放電加工装置において、加工中に被加工物の切断幅を算出し、切断幅に応じて加工条件を逐次変更するワイヤ放電加工装置が発明されている（例えば、特許文献３参照）。該発明は、放電一発当たりの加工量、送り速度、平均加工電圧から板厚（即ち切断幅）を算出し、加工条件を変更するものである。これにより切断幅の変化する位置における加工精度の低下を抑えることができるようである。
【０００７】
また、ワイヤ放電加工装置では上下２箇所の給電子からワイヤ電極に対して電流を供給する方式が一般的であるが、これら２箇所の給電子近傍に電流センサを設け、ワイヤに流れる電流の分流比から放電位置を計測する技術が知られている（例えば、特許文献４参照）。さらに、この検出値の差の最大値と最小値より被加工物の上端、下端での放電位置を求め、放電位置の上端、下端より被加工物の厚さを求めている。また、この厚さに応じてメモリに記憶された加工条件を読み出し、自動的にこの読み出された加工条件に設定変更する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３０２６１０６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／１４５３９０号
【特許文献３】特開２０１０−１７３０４０号公報
【特許文献４】特開平０７−０３２２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の技術、例えば特許文献２の方法では、切断幅を検出する手段が備えられていない。したがって、切断幅に応じてパルス周波数を変更するには、切断位置に対する被加工物の切断幅を予め計測し、切断位置に応じてパルス周波数を変更する必要があった。しかし上記方法では、被加工物の切断開始位置を定める必要があり、切断開始位置の定め方によっては、加工装置が認識している切断幅と実際の切断幅に誤差が生じ、安定的に加工状態を維持できず、ワイヤ電極の断線が生じるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１のような、間隔を置いて配置された複数本のガイドローラに１本のワイヤ電極を巻きかけることによって形成された複数の切断ワイヤ部との間にパルス電圧を印加して、被加工物を複数片に放電切断するマルチワイヤ放電加工装置では、切断ワイヤごとの平均加工電圧が得られるため、特許文献３の方法をそのまま適用することは出来ない。また、各切断ワイヤでは放電が時間的に集中して発生し、その後ある間隔で全く放電が発生しない状態が生じる場合があるため、放電が発生しない状態にある場合は、切断幅を誤検出するという問題がある。
【００１１】
さらに、各切断ワイヤ部は電気的に接続されているため、隣接ワイヤ部へ加工電流が流れ込む場合がある。したがって、供給する加工電力が供給している切断ワイヤ部で消費しているとは限らないため、特許文献３の算出式では、切断幅を誤検出する可能性があり、誤った加工条件によりワイヤ電極が断線するという問題があった。特許文献４の手法をマルチワイヤ放電加工装置に適用する場合は、隣接する切断ワイヤ部からの電流の回り込みにより、放電位置の検出に誤差が生じるため、正しく切断幅を検出することができないという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされるものであって、１本のワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより柱状の被加工物に対して複数の切断ワイヤ部を形成し、切断ワイヤ部と柱状の被加工物との間に独立にパルス電圧を印加し放電を発生させるマルチワイヤ放電加工装置において、切断幅に応じて逐次加工条件を変更することで加工を安定させ、ワイヤ電極の断線を抑制するマルチワイヤ放電加工装置、マルチワイヤ放電加工方法、薄板製造方法、および半導体ウェ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】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより被加工物に対して複数の切断ワイヤを形成し、当該切断ワイヤと当該被加工物との間に独立にパルス電圧を印加して放電を発生させることにより当該被加工物を切断して複数の薄板を一括して切り出すマルチワイヤ放電加工装置において、前記切断ワイヤと前記被加工物との間にパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段と、前記被加工物に対する加工状態を検出する加工状態検出手段と、前記切断ワイヤで発生する放電の位置である放電位置を算出する放電位置検出手段と、検出された前記加工状態と算出された前記放電位置に基づいて前記被加工物に対する加工条件を設定する加工条件切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、１本のワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより被加工物に対して複数の切断ワイヤ部を形成し、切断ワイヤ部と被加工物との間にパルス電圧を印加し放電を発生させることで、被加工物から複数の薄板を一括して切り出すマルチワイヤ放電加工装置において、切断幅に適用した加工条件を設定することで放電を安定に維持し、ワイヤ電極の断線を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置の加工制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置の繰り出し側から数えてｎ番目の切断ワイヤ近傍の等価回路図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置における被加工物の切断方法を示した斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３に係る切断ワイヤごとの検出板厚／板厚最大値を示した図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３に係る各切断ワイヤへの電圧印可のタイミングを示した図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４に係るマルチワイヤ放電加工装置における被加工物の切断方法を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかるマルチワイヤ放電加工装置、マルチワイヤ放電加工方法、薄板製造方法、および半導体ウェハ製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１００の概略構成を示す斜視図である。図１において、マルチワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ電極２を繰り出すワイヤ繰り出しボビン１、第１のガイドローラ３ａ、第２のガイドローラ３ｂ、第３のガイドローラ３ｃ、第４のガイドローラ３ｄ、およびワイヤ電極２を回収するワイヤ回収ボビン５を備える。第１〜第４のガイドローラ３ａ〜３ｄのそれぞれには１本のワイヤ電極２が順次巻き掛けられ、軸線方向に並行に並んだワイヤ電極２が配置されている。マルチワイヤ放電加工時において、ワイヤ電極２はボビン１から上記経路を経てワイヤ回収ボビン５まで走行する。
【００１８】
ワイヤ電極２のうち第３のガイドローラ３ｃと第４のガイドローラ３ｄとの間では、互いに平行に張られたワイヤ電極２からなる切断ワイヤ部２ａが構成されている。被加工物８に対向して実際にワイヤ放電加工を行うそれぞれのワイヤ電極２を切断ワイヤとし、以下、切断ワイヤ部２ａは複数の切断ワイヤの総称とする。この切断ワイヤ部２ａと対向する被加工物８は図示しない位置制御装置により適切な極間距離に制御されながら切断方向に送られる。なお、加工液は図示しないが、通常のワイヤ放電加工と同様に、吹きかけもしくは浸漬により被加工物８とワイヤ電極２との間に供給されている。被加工物８と切断ワイヤ部２ａとの間には通常のワイヤ放電加工装置と同様に吹きかけ、もしくは浸漬により加工液が供給される。
【００１９】
加工液ノズル９ａ，９ｂ（加工液噴出手段）は、その加工液排出用の貫通孔内部を切断ワイヤが通過し、被加工物８の両側に配置される。被加工物８の両側に設置された加工液ノズル９ａ，９ｂの加工液排出孔と被加工物の端面との間隙は、密着加工できる場合には、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍに設定されるのが望ましい。また、部材種類や求められるスライス厚さによっては，加工液圧によるダメージを軽減するために、加工液ノズル９ａ，９ｂを被加工物８から５０ｍｍ程度離して加工した方がよい場合もある。なお、図１の例では、被加工物８の両端に加工液ノズル９ａ，９ｂを設置しているが、片側から加工液を供給してもよく、加工液ノズル９ａ，９ｂの設置位置については特に限定しないものとする。
【００２０】
ワイヤ電極２のうち第３のガイドローラ３ｃと第４のガイドローラ３ｄとの間では、互いに平行に張られた複数のワイヤ電極２には、被加工物８を挟んでそれぞれ給電子ユニット７１（７１ａ，７１ｂ）が接触している。この給電子ユニット７１ａ，７１ｂ（パルス電圧印加手段）は加工電源ユニット６１とそれぞれ接続されており、各切断ワイヤ（と被加工物８との間）にパルス電圧を印加する。各給電子ユニット７１は互いに絶縁された状態で一体化され給電子７を構成している。
【００２１】
各加工電源ユニット６１は、各給電子ユニット７１を介して切断ワイヤ部２ａにそれぞれ独立に電圧を印加可能な構成になっており、そのグランドは共通化され被加工物８に接続されている。各加工電源ユニット６１は、全体として加工電源６を構成している。加工電源６は、加工制御装置５０（制御手段）の指令により、被加工物８と微小距離だけ離間した複数の切断ワイヤ部２ａの間にパルス電圧を個別に印加して放電を生じさせることができる。なお、加工電源６がパルス電圧を印加する極性は、必要に応じて適宜反転させることができる。また、加工電源６には各加工電源ユニット６１の出力電流を検出する電流センサと各切断ワイヤ部２ａの電位差を計測する電圧センサが備えられているものとする。
【００２２】
被加工物８は、複数の薄板にスライス加工されるインゴット状（あるいは柱状）のものを用いることができる。また、その材質は、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トなどのセラミックス、半導体デバイスウェハとなる単結晶シリコンや単結晶シリコンカーバイトなどの半導体素材、太陽電池ウェハとなる単結晶および多結晶シリコンなどの太陽電池素材などがある。
【００２３】
上記のうち、金属は比抵抗が十分低く、放電加工の適用に支障はないが、半導体素材および太陽電池素材で放電加工が可能であるのは、比抵抗が概ね１００Ωｃｍ以下、望ましくは１０Ωｃｍ以下の素材である。
【００２４】
したがって、被加工物８としては、金属、もしくは比抵抗が金属と同等から１００Ωｃｍ以下、望ましくは１０Ωｃｍ以下の範囲の素材、特に上記範囲の比抵抗を有する半導体素材および太陽電池素材が好適である。
【００２５】
次に加工制御装置５０について詳しく説明する。図２は、加工制御装置５０の構成を示すブロック図である。加工制御装置５０は、加工電源６から各加工電源ユニット６１の出力電流および各切断ワイヤ部２ａの電位差を取得することができる。加工制御装置５０は、加工電源６から取得したデータに基づき加工状態検出手段５１により各切断ワイヤでの加工状態を算出することができる。ここで加工状態とは各切断ワイヤ２ａに印加する電圧や放電電流の平均値、放電パルス計数値、開放パルス計数値、即放電パルス計数値など、各切断ワイヤ部２ａで進行している加工現象を捉える指標あり、加工状態検出手段５１の形態は特に限定しないものとする。
【００２６】
加工制御装置５０内の放電位置検出手段５４は、検出された各加工電源ユニット６１の出力電流および各切断ワイヤ部２ａの電位差データから各切断ワイヤ２ａで発生する放電の位置を算出することができる。また板厚検出手段５２（切断幅検出手段）は、放電位置検出手段５４で算出した各切断ワイヤ２ａにおける放電発生位置の時系列データから切断幅を算出することができる。放電発生位置の時系列データは、切断ワイヤ半径程度の長さ、または切断ワイヤ半径以上の長さを切断したときの時系列データを利用することが望ましい。また放電発生位置の時系列データは、一定時間に発生した放電の放電発生位置を利用しても良く、放電発生位置の時系列データ量および取得形態は特に限定しないものとする。
【００２７】
加工条件切り替え手段５３は、加工状態検出手段５１および板厚検出手段５２で検出された加工状態と切断幅検出結果に基づいて、加工電源制御手段５５、加工位置制御手段５６、加工液噴射制御手段５７、ワイヤ走行速度制御手段５８、およびワイヤ張力制御手段５９などを制御することにより加工条件を適正な条件に設定することができる。ここで加工条件とは、各切断ワイヤ部２ａへの印加電圧、パルス幅、パルス周波数、加工位置、加工液噴出量、ワイヤ走行速度、ワイヤ張力などである。
【００２８】
次に放電位置検出手段５４における放電検出方法について説明する。
【００２９】
図３は、切断ワイヤ部２ａにおいて、ワイヤ繰り出しボビン１に近い繰り出し側から数えてｎ番目の切断ワイヤ２ａn近傍の等価回路図である。ｎ番目の切断ワイヤ２ａnは、ｎ−１、ｎ＋１番目の切断ワイヤ２ａn-1、２ａn+1は、ワイヤ電極の抵抗ＲW,n-1、ＲW,n+1で電気的に接続されている。
【００３０】
前述のように、ｎ番目の切断ワイヤ２ａnに接続されている加工電源ユニット６１nは、加工電源ユニット６１nからｎ番目の切断ワイヤ２ａnに給電する給電子７１ａn、７１ｂnへ流れる電流ｉ´n,1、ｉ´n,2を検出することができる。また、加工電源ユニット６１nは、ｎ番目の切断ワイヤ２ａnに給電する給電子７１ａn、７１ｂnへの印加電圧を検出することができる。
【００３１】
ｎ番目の切断ワイヤ２ａnに放電が発生した場合、放電点２０nから被加工物８へ放電電流ｉn,1およびｉn,2が流れる。給電子７１ａnを基準としたｎ番目の切断ワイヤ２ａnに発生した放電の位置ｌ1は、放電電流ｉn,1、ｉn,2の比と事前に計測した切断ワイヤ部２ａの長さＬから以下の式（１）により算出される。
ｌ1＝（Ｌ×ｉn,1）／（ｉn,1＋ｉn,2）・・・（１）
【００３２】
また、放電電流ｉn,1およびｉn,2は、ｎ−１、ｎ＋１番目の切断ワイヤ２ａn-1、２ａn+1に接続された加工電源ユニット６１n-1および６１n+1の検出情報を用いて、以下の式（２）のように算出される。だたし、ｅn-1、ｅn、ｅn+1は，それぞれｎ−１、ｎ、ｎ＋１番目の切断ワイヤ２ａn-1、２ａn、２ａn+1に接続された加工電源ユニット６１n-1、６１n、６１n+1で計測された切断ワイヤ２ａn-1、２ａn、２ａn+1の電圧である。
ｉn,1＝ｉ´n,1＋（ｅn-1−ｅn）／ＲW,n-1
ｉn,2＝ｉ´n,2−（ｅn−ｅn+1）／ＲW,n+1・・・（２）
【００３３】
また、ｎ番目の切断ワイヤ２ａnに発生する放電の位置は、給電子７１ｂnを基準とした放電位置として同様に算出してもよい。各加工電源ユニット６１から切断ワイヤ部２ａに流れる電流と各切断ワイヤ２ａn（ｎ＝１，２，・・・）の電圧を利用して切断ワイヤ部２ａで発生した放電の位置を検出するもの方法であれば特に限定しないものとする。
【００３４】
本実施の形態で示す方式によれば、マルチワイヤ放電加工装置１００において、給電子７１ａn、７１ｂnへ流れる電流ｉ´n,1、ｉ´n,2、さらに、ｎ番目の切断ワイヤ２ａnでの電圧、ｎ＋１番目、ｎ−１番目の切断ワイヤ２ａn+1、２ａn-1の電圧を検出し、これらを演算することによりｎ番目の切断ワイヤ２ａnでの放電位置を正確に計測することができる。特許文献４では、単にワイヤ部の両端の電流を計測するだけであるが、この方法をマルチワイヤ放電装置に適用することはできない。放電位置に流れる電流は、ｎ番目の電流の分流比だけでなく、ｎ＋１番目、ｎ−１番目から流入する電流が積算されるためである。したがって、マルチワイヤ放電装置においては、電流センサだけでなく、ｎ番目および、隣接するラインの電圧値を計測し、演算する機構を設ける必要がある。
【００３５】
本実施の形態のように放電位置の計測が可能となれば、検出値の差の最大値と最小値より被加工物８の左端、右端での放電位置が求まり、この左端、右端から被加工物８の厚さが求まる。この厚さに応じて、加工条件切り替え手段５３により自動的に最適な加工条件に設定変更する。即ち、放電位置の上限と下限をとることで、被加工物の切断幅を検出することができ、切断幅に応じた加工条件を与えることでワイヤ電極の断線を抑制、加工面のうねりを改善できる。これにより切断幅に応じて加工条件を変更してワイヤ電極の断線を抑制できる。
【００３６】
なお、本発明における実施の形態１では、切断ワイヤ部２ａのすべての切断ワイヤに印加される電圧、および各加工電源ユニット６１の出力電流から切断ワイヤ部２ａの各切断ワイヤで発生する放電の位置を計測し、被加工物８の切断幅を算出しているが、いずれか１つの切断ワイヤに発生する放電位置情報から切断幅を算出しても良い。これにより、すべての切断ワイヤに切断幅検出手段を設置する必要がないため、低コストで切断幅検出手段を構成することができる。被加工物８の切断幅の算出に利用する切断ワイヤの数については特に限定しない。
【００３７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置１００およびその加工制御装置５０の構成を示したブロック図は図１および図２と同様である。しかし、各切断ワイヤ部２ａで発生した放電の位置情報の時系列データを加工条件切り替え手段５３が加工条件切り替え条件として利用する点が実施の形態１と異なる。その他の構成は本発明の実施の形態１と同じである。加工条件切り替え手段５３は、放電位置検出手段５４などから得た各切断ワイヤ部２ａでの放電発生位置の時系列データから各切断ワイヤ部２ａのある位置において放電が集中していることを検出することができる。切断ワイヤ部２ａのある位置で放電が集中していると検出された場合、加工条件切り替え手段５３は、加工電源制御手段５５などを介して切断ワイヤ部２ａの当該位置へ印加する電圧を下げる、またはパルス周波数を下げることができる。これにより放電が集中した切断ワイヤ部２ａにおいて加工エネルギが過度に印加されることが避けられるため、ワイヤ電極の断線を抑制することができる。即ち、空間的な放電の集中を検出し加工条件を変更することによりワイヤ電極の断線を抑制できる。
【００３８】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置１００における被加工物８の切断方法を示した斜視図である。被加工物８は、被加工物８と切断ワイヤ部２ａ1〜２ａ5の対向幅が互いに異なるように固定されている。
【００３９】
板厚検出手段５２は、実施の形態１と同様に各切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5で発生する放電位置から各切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5と対向する被加工物８の板厚を検出することができる。加工電源制御手段５５は、検出された各切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5における被加工物８の板厚から各切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5へのパルス電圧印可条件を変更することができる。ここで、パルス印加条件とは印加するパルス電圧、周波数、パルス幅などをいう。
【００４０】
ここでは、各切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5へ印加するパルス電圧の周波数を変更する場合について説明する。図５は、切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5ごとの検出板厚／板厚最大値を示した図である。いま、各切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5で検出された板厚が、検出した板厚の最大値で正規化して図５のように表せたとする（この場合、切断ワイヤ２ａ3で検出された板厚が検出した板厚の最大値であるとする）。ただしα１、α２、α３、α４は、１未満の実数である。加工電源制御手段５５は、各切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5へ印加するパルス電圧の印加回数を図５に示す板厚の割合に応じて変更することができる。例えば、α１＝１／２、α２＝１／３、α３＝１／４、α４＝１／５であれば、各切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5への電圧印可のタイミングはそれぞれ図６に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのようなパルス電圧の印加パターンになる。
【００４１】
これにより、切断ワイヤごとに適正な加工エネルギを投入することができるため、製造される薄板の板厚を均一化することができる。また、被加工物８と切断ワイヤ部２ａの対向幅に似応じて加工エネルギを変更できるため、すべての切断ワイヤ部２ａにおいて加工状態を安定に保つことができ、ワイヤ電極２の断線を抑制することができる。
【００４２】
なお本実施の形態３では、５つの切断ワイヤ２ａ1〜２ａ5による切断方法について説明したが、切断ワイヤの数が必ずしも５つである必要はなく、板厚の割合に応じて各切断ワイヤへ印加するパルス電圧の条件を変更するものであれば特に限定されないものとする。また検出された板厚割合に応じて各切断ワイヤにおけるパルス電圧の印加回数を変更した例を示したが、板厚の割合に応じて印加電圧や周波数、パルス幅などの条件を変更するものであれば特に限定しない。
【００４３】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４に係るマルチワイヤ放電加工装置１００における被加工物８の切断方法を示した斜視図である。被加工物８は、材質の異なる第１の被加工物８ａと第２被加工物８ｂからなる複合的な材料である。マルチワイヤ放電加工装置１００は、第１の被加工物８ａと第２の被加工物８ｂの形状を事前に取得することができる。加工条件切り替え手段５３に制御される加工電源制御手段５５は、切断ワイヤ部２ａに放電が発生した後、放電位置検出手段５４によって検出された放電位置により投入する加工エネルギを変更することができる。
【００４４】
これにより、放電１回当たりの加工量を第１の被加工物８ａと第２の被加工物８ｂで等しくすることができるため、放電１回当たりの加工量の少ない被加工物に合わせて切断する必要がなく、切断加工を高速化することができる。また、第１の被加工物８ａと第２の被加工物８ｂの加工量の違いにより突出した被加工物８に対して放電が集中して発生することが防止できるため、ワイヤ電極２の断線を抑制することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態４では２種類の材質の被加工物８の切断について述べたが、複数の異種材料を同時に切断するものに対して、事前に被加工物８の形状を取得し、放電が発生した材料に応じて加工エネルギを変更するものであれば特に限定しない。
【００４６】
以上、実施の形態１乃至４に記載のマルチワイヤ放電加工装置を用いて被加工物を放電加工して薄板を切り出すことにより、切断幅変化に伴う加工の不安定化によるワイヤ電極の断線を抑制しつつ、被加工物を同時に加工できるため、高精度加工を実現しつつ生産性が改善される。例えば、実施の形態１乃至４に記載のマルチワイヤ放電加工装置により半導体インゴットから半導体ウェハを切り出す半導体ウェハ製造方法によれば、切断幅変化に伴う加工の不安定化によるワイヤ電極の断線を抑制しつつ、半導体ウェハなどの硬脆材料や高難削材の薄板を折損することなく製造することができる。
【００４７】
さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、上記実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかるマルチ加工装置、マルチワイヤ放電加工方法、薄板製造方法および半導体ウェハ製造方法は、切断位置によって切断幅が変化する材料の加工に対して有用であり、特に切断幅変化による安定した加工が維持できないことによるワイヤ電極の断線を抑制することが可能となる。従って、ワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回することにより形成される複数の切断ワイヤを有する切断ワイヤ部と被加工物との間で放電を発生させることにより、被加工物から一括して複数の薄板材を切り出す方法に適している。
【符号の説明】
【００４９】
１  ワイヤ繰り出しボビン
２  ワイヤ電極
５  ワイヤ回収ボビン
６  加工電源
７  給電子
８  被加工物
２ａn-1、２ａn、２ａn+1  切断ワイヤ
２ａ  切断ワイヤ部
２ｂ  給電子ワイヤ部
３ａ  第１のガイドローラ
３ｂ  第２のガイドローラ
３ｃ  第３のガイドローラ
３ｄ  第４のガイドローラ
５０  加工制御装置
５１  加工状態検出手段
５２  板厚検出手段
５３  加工条件切り替え手段
５４  放電位置検出手段
５５  加工電源制御手段
５６  加工位置制御手段
５７  加工液噴射制御手段
５８  ワイヤ走行速度制御手段
５９  ワイヤ張力制御手段
６１、６１n-1、６１n、６１n+1  加工電源ユニット
７１、７１ａ、７１ｂ  給電子ユニット
９ａ、９ｂ  加工液ノズル（加工液噴出手段）
ＲW,n-1、ＲW,n+1  ワイヤ電極の抵抗
【図１】
2014008592.tif 000003
【図２】
2014008592.tif 000004
【図３】
2014008592.tif 000005
【図４】
2014008592.tif 000006
【図５】
2014008592.tif 000007
【図６】
2014008592.tif 000008
【図７】
2014008592.tif 000009