(57)【要約】【課題】加工精度や加工速度の低下を抑制できるとともに、本来の切断加工以外のコストを低減することができるワイヤ放電加工装置を得ること。【解決手段】互いに並列に離間する複数の切断ワイヤ部ＣＬを有するワイヤ３と、被加工物を設置する設置台と、加工用電源と、複数の切断ワイヤ部ＣＬのそれぞれに電気的に接続され、複数の切断ワイヤ部ＣＬと被加工物との間に加工用電圧を印加する複数の給電子Ｋと、複数の切断ワイヤ部ＣＬを通し、被加工物の配置側に設けられ、複数の切断ワイヤ部ＣＬに沿って加工液を噴出する噴出口と、噴出口と対向する側に設けられる開口部と、を有し、被加工物の切断方向両側に配置される一対のノズル８ａ，８ｂと、被加工物の外周に配置され、被加工物とノズル８ａ，８ｂとの間で密閉空間を形成する外周構成部材と、複数の切断ワイヤ部ＣＬに対して外周構成部材を相対的に移動させる移動手段と、を備える。【選択図】図１
2014097542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列に離間しつつ被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を有するワイヤと、
前記被加工物を設置する設置台と、
パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、
前記複数の切断ワイヤ部のそれぞれに電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子と、
前記複数の切断ワイヤ部を通し、前記被加工物の配置側に設けられ、前記複数の切断ワイヤ部に沿って加工液が極間に向かうように前記加工液を噴出する噴出口と、前記噴出口と対向する側に設けられる開口部と、を有し、前記被加工物の切断方向両側に配置される一対のノズル部材と、
前記被加工物の外周に配置され、前記被加工物と前記ノズル部材との間で密閉空間を形成する外周構成部材と、
前記複数の切断ワイヤ部に対して前記外周構成部材を相対的に移動させる移動手段と、
を備え、
前記ノズル部材の前記噴出口から前記極間に向かうように噴出される前記加工液を、前記被加工物と前記ノズル部材と前記外周構成部材とによって構成される前記密閉空間に溜めながら前記ワイヤによるワイヤ放電加工を行うことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
前記外周構成部材は、前記設置台上に設置された前記被加工物を内包し、前記複数の切断ワイヤ部の走行方向に垂直な面には、前記被加工物の前記複数の切断ワイヤ部による切断によっても、前記複数の切断ワイヤ部が前記垂直な面に接触しないように開口部が設けられ、
前記ノズル部材は、前記外周部構成部材の前記開口部の形成面に接触するとともに、前記外周部構成部材との間の上下方向の相対的な移動によっても前記開口部の全体が常に覆われるように、上下方向に延在した形状を有する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】
前記外周構成部材は、ワイヤ走行方向および高さ方向に概垂直な挿入方向から前記被加工物が挿入され、前記被加工物の前記挿入方向両側から挿入される固定部材によって前記被加工物を挟みこんで固定す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４】
前記外周構成部材は、
前記ノズル部材の上端部に回転可能に取り付けられる上部可動板と、
前記ノズル部材の下端部に回転可能に取り付けられる下部可動板と、
前記被加工物を挟んでワイヤ走行方向両側に位置する２つの前記上部可動板間を結ぶ上部接続ばねと、
前記被加工物を挟んで前記ワイヤ走行方向両側に位置する２つの前記下部可動板間を結ぶ下部接続ばねと、
前記上部可動板と前記下部可動板と前記ノズル部材の前記ワイヤ走行方向および高さ方向に概垂直な方向の側面に密着して配置される側面板と、
を有する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５】
前記複数の給電子と前記ノズル部材との間に、前記複数の切断ワイヤ部における振動を遮断する一対の制振ガイドローラをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載のワイヤ放電加工装置により、前記被加工物をスライス加工することを特徴とするワイヤ放電加工方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１つに記載のワイヤ放電加工装置を用いて、前記被加工物を複数枚の薄板へ加工することを特徴とする薄板製造方法。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１つに記載のワイヤ放電加工装置を用いて、前記被加工物として半導体素材を複数枚の半導体ウエハへ加工することを特徴とする半導体ウエハ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワイヤ放電加工装置とその方法、薄板製造方法および半導体ウエハ製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
柱状の被加工物から薄板をスライス加工する方法として、１本のワイヤ電極を複数のガイドローラ間に巻回させて並列させることで多数の切断ワイヤ部分を形成し、ワイヤ放電加工を行う技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。このとき、それぞれの切断ワイヤ部分に個別に給電し、各切断ワイヤ部分と被加工物との間で同時に放電を生ぜしめる。これによって、被加工物に対するスライス加工の生産性が向上する。
【０００３】
また、ワイヤ放電加工において、ノズルを使用して加工液を加工部分に吹きかける技術（たとえば、特許文献２参照）や、加工溝に砥粒を含む加工液を供給する技術（たとえば、特許文献３参照）が知られている。さらに、黄銅などの導電性材料の角柱形状部材の中心部分を加工対象のインゴットと同じ形状にくり貫き、そのくり貫かれた部分にインゴットをはめ込むことで、再び外観上は角柱形状とし、黄銅部材と共にインゴットをワイヤ放電加工する技術が提案されている（たとえば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９４２２１号公報
【特許文献２】特開昭５４−２０４８５号公報
【特許文献３】特開平５−９６４６１号公報
【特許文献４】国際公開第２０１１／１４５３９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の構成の放電式ワイヤソーでは、加工が進行して被加工物に形成される加工溝が深くなると、加工屑が加工溝の外へ次第に排出されにくくなり、加工溝内に滞在するようになる。加工溝に加工屑が滞在すると、切断ワイヤから加工屑に対して放電する頻度が高くなることで、加工方向への放電が減少して加工速度が低下する。また、溝幅方向の放電が増大することによって加工溝幅が広がり、スライスピッチを小さくしにくくなる。さらに、切断ワイヤの断線も起こりやすくなり、切断ワイヤの断線による加工面の損傷も発生しやすくなる。また、断線点でワイヤを通線して加工を再開できても、そのワイヤ断線部分では除去量が大きいため、スライスを完了した部材は、断線部分の損傷域まで研削加工で対応しなければならず、余計な加工時間と部材のロスが発生してしまうという問題点があった。
【０００６】
特許文献２に記載の技術では、ノズルを使用して加工液を加工部分に吹きかけるので、加工中に発生する加工屑を加工溝の外へ排出して、加工屑が極間に滞在しないようにすることができる。しかしながら、特許文献２に記載の技術によれば、加工工程が進んで加工溝が深くなるにしたがい、スリットの先端まで加工液を供給することが困難となり、加工屑の排出能力が低下するという問題点があった。また、加工溝の先端まで加工液を供給するために加工液の噴出圧を強くすれば、切断ワイヤに対して局所的に加工液圧がかかるため、切断ワイヤがたわんでしまい、加工精度が低下するという問題点もあった。さらに、切断ワイヤのたわみにより、切断ワイヤ加工面に押し付けられ、ワイヤ電極が短絡しやすくなるという問題点もあった。
【０００７】
また、特許文献３に記載の技術は、加工屑の排出の問題を解決するものではないが、ワイヤの走行方向に沿ってインゴットの加工部に加工液を供給することで、上記問題の解決に有効である。円柱状インゴットを薄板に切断してウエハ形状とする加工を行う場合、ウエハの切断面形状に応じて、加工液を噴出するノズルの先端からインゴットまでの距離が変動する。すなわち、インゴットを切り始める付近、または切り終わる付近では、ノズル（加工液噴出口）がインゴット加工位置から離れた状態となっている一方、インゴット中央部を加工する状況では、インゴット加工部にノズル（加工液噴出口）が最も接近した状態となる。この場合、ノズルから噴出する加工液の圧力が一定であれば、ノズルがインゴットから離れた状態では、インゴットに形成された間隙の狭いスリット内へ加工液が流入しにくくなる。そこで、ノズルがインゴットから離れてしまう状況では、加工液の圧力を大きくして、スリット内に流入させることが考えられるが、加工液流の圧力がウエハに作用してウエハが割れてしまうという問題が生じる。
【０００８】
特許文献４に記載の技術によれば、被加工物は直方体部材と一体となることでノズルとの距離が常に一定となり、ノズルを被加工物に対して常にほぼ密着した状態にして加工液を噴出できるため、加工された加工溝（スリット）内へ加工液を流入（圧入）させることができる。すなわち、ノズルから噴出される加工液は角柱形状部材に形成されたスリットに案内されるようにしてインゴットの加工溝まで供給され、その加工溝から加工屑が排出されるので、マルチワイヤによる放電加工を安定して行うことができる。しかしながら、特許文献４に記載の技術では、インゴットと同時に切断加工された直方体部材は、再利用が不可能であり、また、インゴットごとに黄銅部材を準備する必要がある。つまり、薄板切断加工以外に材料費と加工費と製作時間を要してしまうという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、加工精度や加工速度の低下を抑制できるとともに、本来の切断加工以外のコストを低減することができるワイヤ放電加工装置とその方法、薄板製造方法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】
上記目的を達成するため、この発明にかかるワイヤ放電加工装置は、互いに並列に離間しつつ被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を有するワイヤと、前記被加工物を設置する設置台と、パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、前記複数の切断ワイヤ部のそれぞれに電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子と、前記複数の切断ワイヤ部を通し、前記被加工物の配置側に設けられ、前記複数の切断ワイヤ部に沿って加工液が極間に向かうように前記加工液を噴出する噴出口と、前記噴出口と対向する側に設けられる開口部と、を有し、前記被加工物の切断方向両側に配置される一対のノズル部材と、前記被加工物の外周に配置され、前記被加工物と前記ノズル部材との間で密閉空間を形成する外周構成部材と、前記複数の切断ワイヤ部に対して前記外周構成部材を相対的に移動させる移動手段と、を備え、前記ノズル部材の前記噴出口から前記極間に向かうように噴出される前記加工液を、前記被加工物と前記ノズル部材と前記外周構成部材とによって構成される前記密閉空間に溜めながら前記ワイヤによるワイヤ放電加工を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、被加工物とノズル部材と外周部材とによって構成される密閉空間に加工液を溜めながら放電加工を行うようにしたので、加工液を放電ギャップに対して安定して供給して、加工溝中の加工屑を放電ギャップから排出することができ、放電を安定化して放電加工の加工速度と加工精度を向上させることができるという効果を有する。また、被加工物を載置台の上に載せて固定した状態で加工を行うようにしたので、被加工物の切断加工以外に材料費と加工費と製作時間を要することがないという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１によるワイヤ放電加工装置の主要部の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１におけるノズルと被加工物とインゴット保持部との位置関係を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１におけるノズルの構成を示す図である。
【図５】図５は、インゴット保持部の構成を示す図である。
【図６】図６は、内部に被加工物が収納されたインゴット保持部の図３のＢ−Ｂ’ における断面図である。
【図７】図７は、実施の形態２によるワイヤ放電加工装置が備えるノズル本体の部分拡大斜視図である。
【図８】図８は、図７に示すノズル本体の加工状態の一例を模式的に示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置とその方法、薄板製造方法および半導体ウエハ製造方法を詳細に説明する。なお、これら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。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるワイヤ放電加工装置の主要部の構成を示す斜視図であり、図２は、実施の形態１におけるノズルと被加工物とインゴット保持部との位置関係を示す斜視図であり、図３は、図２の断面図である。図４は、実施の形態１におけるノズルの構成を示す図であり、（ａ）は被加工物配置側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図であり、（ｃ）は（ａ）の対向する側から見た平面図である。図５は、インゴット保持部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は図１の方向を基準としたときの右側面図であり、（ｃ）は同じく正面図である。図６は、内部に被加工物が収納されたインゴット保持部の図３のＢ−Ｂ’ における断面図である。
【００１５】
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１００では、同じ直径の４本のメインガイドローラ１ａ〜１ｄが互いに平行に間隔をおいて配置されている。この例では、メインガイドローラ１ａ〜１ｄの軸方向から見た場合に、長方形の角部に各メインガイドローラ１ａ〜１ｄが配置されている。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、所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。
【００１６】
メインガイドローラ１ｃ，１ｄはインゴット保持部３０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１ｃ，１ｄの間に所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１ｃ，１ｄ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、以下の実施の形態においては、並列ワイヤ部ＰＳは、ワイヤ３が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。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となり、切断ワイヤ部ＣＬが被加工物５に対向する領域が放電加工領域となる。
【００１７】
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ではインゴット保持部３０のワイヤ走行方向の両側に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１ｃ，１ｄの間に設けられ、並列ワイヤ部ＰＳに従動接触する、メインガイドローラ１ｃ，１ｄ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の間の切断ワイヤ部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。給電子ユニット６ａ，６ｂを構成する各給電子Ｋには、給電線２０を介して加工電源ユニット１０が接続されている。
【００１８】
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。
【００１９】
駆動式ガイドローラは、駆動式ガイドローラの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。
【００２０】
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３は、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３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７ａ，７ｂ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１ａ〜１ｄ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。
【００２１】
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３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設けられており、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のワイヤ放電加工装置１００上での可動方向を示している。
【００２２】
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に沿ってインゴット保持部３０内の被加工物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８ａ，８ｂの内面と接触はしていない。ステージ９はインゴット保持部３０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（図３参照）はステージ９の上昇方向を示している。
【００２３】
図１では、被加工物５はインゴット保持部３０の内部に収納されて見えないため、図２では、インゴット保持部３０を破線で示し、インゴット保持部３０内における被加工物５の固定状態を示している。図２と図５と図６に示されるように、外周構成部材であるインゴット保持部３０には、その中央部が被加工物５と概同形状の貫通穴３０１が形成されており、その貫通穴３０１へ被加工物５が嵌め込まれる。さらに、貫通穴３０１とほぼ同形状のインゴット固定部材３５ａ，３５ｂがそれぞれインゴット（被加工物５）の両側から挿入され、被加工物５を両側から挟み込む。この状態で、インゴット固定部材３５ａと一体化された被加工物５を貫通穴３０１内でスライドさせて切断ワイヤ部ＣＬが通過する位置にインゴットを位置決めする。
【００２４】
位置決め完了後にインゴット保持部３０の側面に備えられたセットねじ１７１を締め込む。セットねじ１７１の先端がインゴット固定部材３５ａ，３５ｂの外周表面に押し込まれると、インゴット固定部材３５ａ，３５ｂが貫通穴３０１内面に押し付けられる。これによって、インゴット固定部材３５ａ，３５ｂがインゴット保持部３０に固定され、さらに被加工物５もインゴット保持部３０にガタつきなく固定された状態となる。
【００２５】
なお、インゴット保持部３０におけるインゴット固定部材３５ａ，３５ｂが嵌め込まれる貫通穴３０１の内径とインゴット固定部材３５ａ，３５ｂの外径の嵌め合い公差は数μｍ以下であり、嵌め合い部分からの加工液漏れを抑制している。さらにインゴット固定部材３５ａ，３５ｂにＯリングを装着して貫通穴３０１に挿入する方法などを採用することによって、嵌め合い部分のシール機能が向上し、加工溝以外からの加工液の漏洩を防止してもよい。
【００２６】
ダミーベース３３は、被加工物５を完全に切断分離するために被加工物５の厚さ以上のステージ送りを行うための被加工物５の設置台である。ダミーベース３３は、インゴット保持部３０の貫通穴３０１の底部に配置される。ダミーベース３３上に被加工物５を置いた状態で被加工物５を固定することで、切断ワイヤ部ＣＬがダミーベース３３を切り込むまで加工送りしても、インゴット保持部３０が放電加工されてしまうことを防ぐ。
【００２７】
インゴット保持部３０のワイヤ走行方向の両側には、ノズル８ａ，８ｂが配設される。インゴット保持部３０のノズル８ａ，８ｂに接触する側の面、すなわち被加工物５を挿入する貫通穴３０１に平行となる面には、図５に示されるように、切断ワイヤ部ＣＬが通過可能な幅の貫通穴３０２が加工されており、この貫通穴３０２に切断ワイヤ部ＣＬが通線される。貫通穴３０２の下端は、ダミーベース３３の上面よりも下に位置するように、貫通穴３０２は設けられる。また、インゴット保持部３０のノズル８ａ，８ｂに接触する側の面には、貫通穴３０２を囲うように溝３０３が加工される。この溝３０３には、Ｏリング３１が嵌め込まれる。ノズル８ａ，８ｂが、その加工液の噴出口９３側の面をＯリング３１に押し付け、Ｏリング３１が変形してノズル８ａ，８ｂの噴出口９３側の面に密着する状態でインゴット保持部３０のワイヤ走行方向の両側に設置される。これによって、ノズル８ａ，８ｂとインゴット保持部３０が密着状態となる。なお、被加工物５の上側には、被加工物５とインゴット保持部３０との間に切断ワイヤ部ＣＬを通過させるためのわずかな隙間が設けられる。
【００２８】
インゴット保持部３０は、ノズル８ａ，８ｂの噴出口９３側の面に密着しながらノズル８ａ，８ｂに対して相対移動する。インゴット保持部３０が、図２や図３の状態から上昇していくと、やがてはインゴット保持部３０に加工された切断ワイヤ部ＣＬ通線用の貫通穴３０２がノズル８ａ，８ｂの上端からはみ出すことになる。ノズル８ａ，８ｂがインゴット保持部３０との密着状態をインゴット切断完了まで維持するために、ノズル８ａ，８ｂの噴出口側の面は、インゴット保持部３０の移動距離に応じて高さ方向に長く設計されることが望ましい。これによって、被加工物５が完全に切断されるまでインゴット保持部３０が上昇しても、切断ワイヤ部ＣＬ通線用の貫通穴３０２がノズル８ａ，８ｂからはみ出すことはない。
【００２９】
したがって、ノズル８ａ，８ｂとインゴット保持部３０との密着状態が維持され、ノズル８ａ，８ｂから被加工物５の表面までのインゴット保持部３０内部の密閉空間である空隙３４に加工液を充満させて静圧状態とすることができる。そして、被加工物５がワイヤ放電加工されて形成された加工溝に対してその内部にまで加工液を供給し、被加工物５に対向するワイヤ３との極間から加工屑を押し流すための加工液噴出装置を構成することができる。
【００３０】
つぎに、この実施の形態１におけるワイヤ放電加工装置１００の動作について述べる。ワイヤ放電加工は、ワイヤ３と被加工物５との間の微小な、脱イオン水などの加工液で満たされた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５の切断を行うものである。具体的には、被加工物５の表面が放電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５の溶融状態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おり、放電ギャップの長さは極間距離とも称される。この放電ギャップ中には放電加工によって発生した加工屑が介在しており、放電ギャップ中の加工屑濃度が高くなると、溜まった加工屑を介して切断ワイヤ部ＣＬと被加工物５との間で短絡が発生しやすくなる。短絡が頻発すると加工効率が低下するだけでなく、エネルギの大きな短絡電流がワイヤ３に流れることでワイヤ３の温度が高くなり、ワイヤ３の破断耐力以上の温度になってワイヤ断線の原因となる。それ故に、加工屑を排出することが安定加工には不可欠となる。この実施の形態１では、放電ギャップ中に加工屑が滞在しないように、加工液を放電ギャップ中に供給し、その液流とともに加工屑を極間から排出する。
【００３１】
たとえば直径０．１ｍｍのワイヤ電極を使用するワイヤ放電加工によって、たとえば４インチインゴットには、幅が０．１５ｍｍ程度であり、長さが１００ｍｍ程度であるスリットが形成される。このようなスリット内部にまで加工液を供給するには、加工液圧を高くすることに加え、ノズル先端をできる限り被加工物に接近させた状態にしてスリットに加工液を圧入することが有効である。しかしながら、被加工物が直方体のようにノズルから被加工物表面までの距離が加工中常に一定であるような形状であれば問題ないが、薄板に切断することで半導体ウエハとなるように外周を整形されたインゴットは、一般に円柱形状である。そのため、加工位置に応じてノズルからインゴット外周面までの距離が変化する。すなわち、ノズル先端がインゴットに密着に近い状況で加工できる状態はわずかであり、ほとんどはノズル先端がインゴットから離れた状態での加工状況となる。被加工物にノズル先端を密着できないと加工液圧を高くしても、加工液はノズルから噴出されてすぐに周囲に拡散してしまい、目的の加工溝に対して加工液を流入させることが困難となる。
【００３２】
図３に示されるように、この実施の形態１によるワイヤ放電加工装置１００では、インゴット保持部３０の内部は、収納されている被加工物５とノズル８ａ，８ｂの噴出口９３との間に空隙３４があるものの、ノズル８ａ，８ｂとインゴット保持部３０の側面は、前述のように密着状態となっているため、加工液がインゴット保持部３０に供給されると空隙３４部分に加工液が注入される。そして、空隙３４が加工液で満たされた後、加工液はインゴット保持部３０の上面に設けられた加工液排出口３２から排出される。
【００３３】
加工液排出口３２への加工液の流路としては、被加工物５の外周面に沿って排出される流路と被加工物５に形成された加工溝を通過する流路がある。そこで、インゴット保持部３０の内面と被加工物５の外周とで形成される、被加工物５の外周面に沿って排出される流路を狭くなるように被加工物５を設置する、またはインゴット保持部３０の内面を設計することによって、インゴット保持部３０内の空隙３４に流入した加工液は静圧に近い状態となる。そして、より多くの加工液が放電加工によって被加工物５に形成される加工溝内に圧入されるようになり、スリット内を経由して加工液排出口３２へと流出する。なお、加工液排出口３２の形状については、ワイヤ走行方向に対して直角方向の長さが切断ワイヤ部ＣＬと同程度であり、ワイヤ走行方向の長さは、加工液排出口３２の面積がノズル噴出口の面積の２倍以下となるような長さとするとよい。
【００３４】
図４に示されるように、ノズル８ａ，８ｂは、被加工物５に対向する面側に設けられる噴出口９３と、切断ワイヤ部ＣＬがノズル８ａ，８ｂ本体内部に非接触で通るための逃げ口９５と、を有している。逃げ口９５は、噴出口９３の反対側に位置し、噴出口９３と同様に並列ワイヤ部ＰＳが通されている。逃げ口９５側からの加工液の流出量を少なくし、噴出口９３側からの加工液の流出量を多くするために、噴出口９３の高さ方向の長さ（たとえば、５ｍｍ）に対して逃げ口９５の高さ方向の長さ（たとえば、０．５ｍｍ程度）を狭くすることが望ましい。
【００３５】
加工液は、供給配管（図示せず）から所定の流速でノズル８ａまたは８ｂに供給され、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はない。
【００３６】
ノズル８ａ，８ｂの噴出口９３側の面とインゴット保持部３０の端面（外面）までの設置間隔は、インゴット保持部３０の端面から数十μｍ程度である。このときインゴット保持部３０のノズル８ａまたは８ｂとの対向面側に嵌め込まれたＯリング３１は、ノズル８ａまたは８ｂが押し付けられて変形することによって加工液の流出を防止するシールとして機能し、ノズル８ａまたは８ｂの噴出口９３からインゴット保持部３０への加工液流量が損失することを抑制している。なお、供給配管には、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。
【００３７】
ノズル８ａ，８ｂは切断ワイヤ部ＣＬに沿って噴出口９３が対向するように配置されており、インゴット保持部３０の内部に収納され、固定されている被加工物５に形成される加工溝（スリット）に向けて互いにぶつかり合う方向の加工液流を形成する。被加工物５に形成される加工溝の両側からノズル８ａ，８ｂにより加工液を供給し、さらにインゴット保持部３０の空隙３４部分を加工液で充満させて静圧状態に近い状態とし、ノズル８ａ，８ｂの噴出口９３からインゴット保持部３０内に流入する加工液によってインゴット保持部３０内に充満した加工液が押し出されることによって、深く形成された加工溝に対しても加工液が流入し、その放電ギャップ内から加工屑を排出して新たな加工液を供給することができる。
【００３８】
図３と図５に示されるように、このような構成によれば、加工が進行して加工溝が深くなっても、ノズル８ａ，８ｂの噴出口９３は常に切断ワイヤ部ＣＬと同軸線上にあり、各切断ワイヤ部ＣＬに沿って加工液が極間へ向かうように加工液が噴出される。そのため、並列ワイヤで構成される切断ワイヤ部ＣＬに作用する加工液圧を均一にすることが容易になり、ワイヤ電極の撓みを抑えることができる。また、切断ワイヤ部ＣＬに沿って加工液が極間へ向かうように加工液が噴出されるので、加工過程のどの時点においても加工溝の先端に対してノズル８ａ，８ｂから加工液をインゴット保持部３０内へ流入させることができる。そして、インゴット保持部３０の空隙３４には加工液を静圧状態で蓄えられるので、加工溝の深さに関わらず、加工溝の極間に対して加工液を安定して供給することができ、加工屑を加工溝から安定して排出することができる。その結果、加工方向の放電が多くなり、加工速度の低下を抑制できる。それとともに、並列ワイヤからなる切断ワイヤ部ＣＬによって一度に切り出される被加工物５の加工溝については、加工屑による２次放電が減少するので、溝幅を細く均一にすることが容易になり、加工精度の低下を抑制できる。また、切断ワイヤ部ＣＬが、噴出口９３から逃げ口９５までを貫通しているので、噴出口９３から噴出される加工液が切断ワイヤ部ＣＬに沿って噴出しやすくなり、より確実に加工溝の先端に加工液を供給することもできる。
【００３９】
ワイヤの供給とワイヤへの給電について説明する。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の回転によって搬送され、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３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。
【００４０】
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、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、切断ワイヤ部ＣＬ（並列切断部）と被加工物５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５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ＣＷ）を引いた長さになる。なお、図２から理解できるように、加工幅ＣＷはワイヤ径ＤＷに極間距離ｄの２倍を加えた値となる。加工幅ＣＷ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などさらに細線化したものを用いることができる。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よい。
【００４１】
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す。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。
【００４２】
この実施の形態１では、被加工物５を挟んで制振ガイドローラ７ａ，７ｂ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。
【００４３】
給電子ユニット６ａ，６ｂを各ワイヤ３に押し付ける量を調整するため、給電子ユニット６ａ，６ｂをワイヤ３に対して垂直方向に移動させる機構（図示せず）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よい。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。
【００４４】
ワイヤ放電加工では、たとえば３０〜２００ｍ／ｍｉｎ程度の速度でワイヤ３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３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８ａ，８ｂは内部にダイス状のガイドを備えてはおらず、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，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。
【００４５】
なお、半導体インゴットの直径は、たとえば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５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８ａ，８ｂも被加工物５とあわせて加工液中に浸漬される。被加工物５、ノズル８ａ，８ｂ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。
【００４６】
つぎに、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、給電子ユニット６ａ，６ｂおよびノズル８ａ，８ｂの関係について図１〜図３を用いて説明する。
【００４７】
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いる。つまり、駆動式のメインガイドローラ１ｄとノズル８ａとの間に制振ガイドローラ７ａが配置され、また駆動式のメインガイドローラ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、メインガイドローラ１ｄ，１ｃ間であって切断ワイヤ部ＣＬを挟んで制振ガイドローラ７ａ，７ｂの外側に互いに反対側に配置されている。
【００４８】
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７ａ，７ｂ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、ノズル８ａ，８ｂの逃げ口９５に対する切断ワイヤ部ＣＬの位置関係が変わってしまう。そのため、給電子ユニット６ａ，６ｂにあわせてノズル８ａ，８ｂ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６ａ，６ｂの押し付け量によらず、切断ワイヤ部ＣＬのワイヤ３をノズル８ａ，８ｂそれぞれの逃げ口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３で削り取られて摺動位置が変化しても、ノズル８ａ，８ｂ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。
【００４９】
メインガイドローラ１ｄまたは１ｃ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または６ｂが切断ワイヤ部ＣＬに連なるワイヤ３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３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３が外れにくくなって、高速走行するワイヤ３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、ワイヤ放電加工装置１００が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。
【００５０】
さらに、切断ワイヤ部ＣＬの展張方向に沿ってノズル８ａまたは８ｂと給電子ユニット６ａまたは６ｂとの間に制振ガイドローラ７ａまたは７ｂを設けることにより、ノズル８ａ，８ｂの逃げ口９５から給電子ユニット６ａ，６ｂの方向に噴出される加工液流が給電子ユニット６ａ，６ｂ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がワイヤ３に対して上方に押し込まれているため、ノズル８ａまたは８ｂの逃げ口９５から見て、給電子ユニット６ａ，６ｂの摺動部が制振ガイドローラ７ａ，７ｂの陰に隠れる形になるためである。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６ａ，６ｂ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。
【００５１】
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、ノズル８ａ，８ｂおよびインゴット保持部３０のワイヤ３が走行する部分は、切断ワイヤ部ＣＬが、万一接触した場合を考えて絶縁性材料で作製されるとよい。
【００５２】
ワイヤ放電加工は、加工速度が被加工物５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、たとえば、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またはガリウムナイトライド（ＧａＮ、窒化ガリウム）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るので、この実施の形態１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。
【００５３】
また、この実施の形態１では、１本のワイヤ３を４本のメインガイドローラ１ａ〜１ｄに巻き掛けた例について示しているが、たと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、上記の例に限らず、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。
【００５４】
以上のように、この実施の形態１によるワイヤ放電加工装置１００では、被加工物５を収納するインゴット保持部３０とノズル８ａ，８ｂとを備えて、加工中、ノズル８ａ，８ｂをインゴット保持部３０に常に密着させながらインゴット保持部３０が相対移動するように構成した。これにより、被加工物５の形状が円柱形状のようにノズル先端を被加工物５に接近させられない場合でも、加工液が周囲に拡散してインゴットに加工されたスリット内部への加工液供給量が減少することなく、加工液を放電ギャップに対して安定して供給することができる。
【００５５】
また、放電加工中の極間へも加工液を安定して供給することができるので、加工屑を極間から安定して排出することができ、また加工液をスリット内部に供給するために加工液圧力を高くすることによって生じる加工液流がウエハを振動させて割ってしまうこともなくなるので、ワイヤ放電加工によるインゴット加工の加工精度や加工速度の低下を改善することができる。さらに、繰り返し使用可能な装置構造としたので、特許文献４のように使い捨て部材を用いない装置および加工方法を提供することができる。
【００５６】
特に、円柱形状インゴットである被加工物をその長さ方向に垂直に切断するマルチワイヤ放電加工において、ノズル先端が離れた状態では一般に加工液の供給状態が悪化するインゴットの切り始めや切り終わりでもワイヤ断線することがない。また、ノズル先端が離れた状態でも加工液圧力を上げる必要がないために液流によるウエハ損傷も発生せず、加工速度を大きく低下させることもない。そして、たとえば４インチサイズの半導体インゴットから同時に切り出されたウエハでは、その面内の板厚ばらつきを１０μｍ程度にまで抑制することができる。
【００５７】
また、制振ガイドローラ７ａ，７ｂの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にそれぞれ対向するように噴出口９３から加工液を噴出し、ワイヤ３はノズル８ａ，８ｂの噴出口９３を貫通してノズル８ａ，８ｂに非接触で走行するようにした。これによって、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。
【００５８】
また、形状を工夫したノズル８ａ，８ｂとインゴット保持部３０との組み合わせにより、ノズル先端から離れた位置にある被加工物５の極間に対して加工液を供給することができる装置構造とした。これによって、使い捨て部材を使用することなく、繰り返し使用できるので、ウエハコストを低減できるという効果を奏する。
【００５９】
上記の構成により、この実施の形態１によるワイヤ放電加工装置１００では、切断ワイヤ部ＣＬおよび形成途中のウエハの振動を抑制して放電ギャップを安定に維持し、長時間の加工で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。
【００６０】
また、この実施の形態１によるワイヤ放電加工装置１００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。
【００６１】
さらに、上記のワイヤ放電加工方法によって、結晶シリコンおよび／または単結晶シリコンカーバイトなどの半導体素材、単結晶または多結晶シリコンなどの太陽電池素材、多結晶シリコンカーバイトなどのセラミックス、タングステンやモリブデンなどのスパッタリングターゲット素材を加工すると、加工速度が速くなり、加工溝幅を狭くすることができるので、１つのインゴットからより多くの部材を得ることができる。また、一度に複数枚の薄板を高い寸法精度で切り出すことができる。
【００６２】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２によるワイヤ放電加工装置が備えるノズル本体の部分拡大斜視図である。図８は、図７に示すノズル本体の加工状態の一例を模式的に示す側面断面図である。実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６３】
この実施の形態２では、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂと、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂの上面と下面に備えた可動板１８１ａ〜１８１ｄと、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂのワイヤ走行方向と高さ方向の両方に垂直な方向の両側の側面に密着させた側面板１８２ａ，１８２ｂと、によって、実施の形態１のインゴット保持部３０を使用することなく、インゴット保持部３０内部にて加工液溜まりとして機能する空隙３４に相当する空隙（密閉空間）を構成するものである。
【００６４】
ノズル本体１８０ａ，１８０ｂは、切断ワイヤ部ＣＬが貫通され、加工液の噴出口９３と逃げ口９５とを有する。切断ワイヤ部ＣＬが貫通され、加工液を噴出するのに十分なサイズであればよく、実施の形態１のノズル８ａ，８ｂに比して高さ方向のサイズが大幅に小さくなっている。
【００６５】
ノズル本体１８０ａ，１８０ｂの上側面と下側面には可動板１８１ａ〜１８１ｄを備える。可動板１８１ａ〜１８１ｄは、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂとの取り付け部を回転中心として可動する。さらに可動板１８１ａ〜１８１ｄの自由端側は、被加工物５を挟んで対峙する一方のノズル本体１８０ａ，１８０ｂの可動板１８１ａ〜１８１ｄとばね１８３ａ，１８３ｂで接続されている。すなわち、上部側の可動板１８１ａの自由端と可動板１８１ｃの自由端がばね１８３ａによって結合され、また下部側の可動板１８１ｂの自由端と可動板１８１ｄの自由端がばね１８３ｂによって結合される。これによって、ノズル本体１８０ａと可動板１８１ａ，１８１ｂからなるブロックと、ノズル本体１８０ｂと可動板１８１ｃ，１８１ｄからなるブロックによって、被加工物５は挟まれる状態となる。
【００６６】
ばね１８３ａ，１８３ｂは、いわゆる引きばねであり、ばね１８３ａ，１８３ｂによって結合された可動板１８１ａ〜１８１ｄには引っ張り方向の力が作用しており、可動板１８１ａ〜１８１ｄの各自由端は互いに接近しようとする。したがって、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂに挟まれた被加工物５の軸に平行な方向の外周面に可動板１８１ａ〜１８１ｄが押し付けられる状態となる。可動板１８１ａ〜１８１ｄは十分な剛性を有する平板部材で製作されるので、被加工物５と可動板１８１ａ〜１８１ｄとの接触部と、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂの噴出口９３までには空隙が形成される。なお、側面板１８２ａ，１８２ｂは、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂと可動板１８１ａ〜１８１ｄの側面に密着し、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂおよび可動板１８１ａ〜１８１ｄが可動範囲内のどの位置にあっても側面板１８２ａ，１８２ｂからはみ出さない大きさで製作されて設置される。
【００６７】
以上のように、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂに備えられた可動板１８１ａ〜１８１ｄとばね１８３ａ，１８３ｂとによって、実施の形態１のノズル８ａ，８ｂとインゴット保持部３０との組み合わせによって構成される仕組みと同等の、加工溝内部へ加工液を供給する仕組みが実現される。可動板１８１ａ〜１８１ｄ、ばね１８３ａ，１８３ｂおよび側面板１８２ａ，１８２ｂは、外周部構成部材を構成する。
【００６８】
可動板１８１ａ〜１８１ｄはばね１８３ａ，１８３ｂによって常に被加工物５の外周表面に押し付けられる構造となっている。そのため、ステージ９上に固定された被加工物５が、ステージ９の上昇または下降によって移動する場合には、図８に示されるように、可動板１８１ａ〜１８１ｄがノズル側との取り付け部を回転中心として回転可動することによって、可動板１８１ａ〜１８１ｄは被加工物５の外周表面に押し付けられた状態で、被加工物５の外周形状に沿いながら密着状態を維持する。これにより、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂから被加工物５までの空隙の体積に変動はあるものの、ノズルの噴出口から供給される加工液をその空隙に充満させて空隙部分を静圧状態とすることができる。その結果、切断ワイヤ部ＣＬの放電加工によって被加工物５に形成された加工溝の放電ギャップ内へ加工液を供給（圧入）することが可能となる。なお、ばね１８３ａ，１８３ｂのばね定数が小さいと、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂから供給される加工液圧力によって被加工物５に接触状態の可動板１８１ａ〜１８１ｄが押し広げられて加工液が漏れ出す恐れが生じる。それ故に、被加工物５の直径に応じてばね１８３ａ，１８３ｂのばね定数が調整される。
【００６９】
以上のように、ばね１８３ａ，１８３ｂによって結合される可動板１８１ａ〜１８１ｄによる開閉機構と、側面板１８２ａ，１８２ｂを開閉機構の側面から密着させることによるシール機構と、によって、実施の形態１のインゴット保持部３０の加工液圧入機能と加工液排出口３２が実現される。
【００７０】
なお、被加工物５をその外周部から加工開始する際には切断ワイヤ部ＣＬが上方に配置されている可動板１８１ａ，１８１ｃに接触するので、可動板１８１ａ，１８１ｃの閉じる方向の可動範囲は、切断ワイヤ部ＣＬに接触しない程度に調整される。この場合、被加工物５の外周面に対して可動板１８１ａ，１８１ｃが接触しなくなるが、被加工物５の加工初期段階における加工液は、被加工物５の外周表面に沿って流れていればよい。また、加工溝が形成され始め、加工溝深さがワイヤ直径の数倍程度の状況でも加工液は外周表面に沿って流れることで加工屑の排出効果がある。したがって、この切断ワイヤ部ＣＬが被加工物５の内部に入り込み、可動板１８１ａ，１８１ｃと干渉しなくなる辺りで、可動板１８１ａ，１８１ｃが被加工物５の外周表面に押し付けられるように可動板１８１ａ，１８１ｃの閉じる側の可動範囲を調整すればよい。
【００７１】
一方、開く側の可動範囲は切断する被加工物５の直径分もあればよい。また、被加工物５の下側から接触する可動板１８１ｂ，１８１ｄについては、開く側の可動範囲は可動板１８１ａ，１８１ｃと同様に最大でも切断する被加工物５の直径分あればよく、閉じる側の可動範囲はノズル本体１８０ａ，１８０ｂの下面に平行となる位置まで可動すれば十分である。
【００７２】
上記の構成により、この実施の形態２によるワイヤ放電加工装置１００では、ノズル先端（加工液噴出口）が被加工物５から離れて密着できない加工状況においても、安定して加工液を放電加工部分に供給することができる。これによって、放電ギャップから加工屑が安定して排出されるので、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、長時間の加工または大口径ウエハの加工でも安定した放電加工を行うことができる。その結果、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できるという効果を奏する。
【００７３】
形状を工夫したノズル本体１８０ａ，１８０ｂと可動板１８１ａ〜１８１ｄと側面板１８２ａ，１８２ｂとの組み合わせにより、ノズル本体１８０ａ，１８０ｂの先端から離れた位置にある被加工物５の極間に対して加工液を供給することができる装置構造としたので、使い捨て部材を使用することなく、繰り返し使用できるので、ウエハコストを低減できるという効果を奏する。
【００７４】
また、この実施の形態によるワイヤ放電加工装置１００を用いることにより、炭化物や窒化物などの導電性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。
【００７５】
さらに、上記のワイヤ放電加工方法によって、結晶シリコンおよび／または単結晶シリコンカーバイトなどの半導体素材、単結晶または多結晶シリコンなどの太陽電池素材、多結晶シリコンカーバイトなどのセラミックス、タングステンやモリブデンなどのスパッタリングターゲット素材を加工すると、加工速度が速くなり、加工溝幅を狭くすることができるので、１つのインゴットからより多くの部材を得ることができる。また、一度に複数枚の薄板を高い寸法精度で切り出すことができる。
【００７６】
さらにまた、切り出し途中のウエハや切断ワイヤ部に高速で衝突する加工液流を少なくできるので、ウエハや切断ワイヤ部の振動を低減でき、また、ウエハの割れやワイヤの位置ずれを防止できる。この結果、加工溝の加工精度を向上でき、さらに薄板、特に半導体ウエハなどの硬脆材料の薄板の折損を防止できる効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、この発明にかかるワイヤ放電加工装置は、薄板の製造に有用であり、特に高い寸法精度を要求される半導体素材、太陽電池素材の製造に適している。
【符号の説明】
【００７８】
１ａ〜１ｄ  メインガイドローラ、２  ワイヤボビン、３  ワイヤ、４  ワイヤ巻取りボビン、５  被加工物、６ａ，６ｂ  給電子ユニット、７ａ，７ｂ  制振ガイドローラ、８ａ，８ｂ  ノズル、９  ステージ、３０  インゴット保持部、３１  Ｏリング、３２  加工液排出口、３３  ダミーベース、３５ａ，３５ｂ  インゴット固定部材、９３  噴出口、９５  逃げ口、１００  ワイヤ放電加工装置、１８０ａ，１８０ｂ  ノズル本体、１８１ａ〜１８１ｄ  可動板、１８２ａ，１８２ｂ  側面板、３０１，３０２  貫通穴、３０３  溝、ＣＬ  切断ワイヤ部、Ｋ  給電子、ＰＳ  並列ワイヤ部。
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図７】
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