DE112009001764B4

DE112009001764B4 - Funkenerosionsvorrichtung, Funkenerosionsverfahren und Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats

Info

Publication number: DE112009001764B4
Application number: DE112009001764.9T
Authority: DE
Inventors: Taichiro Tamida; Takashi Hashimoto; Akihiko Iwata; Tatsushi Sato
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2023-01-19
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: US20110114604A1; CN102076454B; US9550245B2; CN102076454A; JPWO2010010927A1; DE112009001764T5; US20160354851A1; WO2010010927A1; JP5165061B2

Abstract

Funkenerosionsvorrichtung, enthaltend:Elektroden (E1 bis En), deren Gesamtzahl gleich N ist wobei N eine ganze Zahl gleich 2 oder größer ist und die jeweils so konfiguriert sind, dass sie einzeln eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden und einem Werkstück (W) erzeugen;entweder eine Wechselstrom-Leistungsquelle (G) die eine Wechselspannung zwischen dem Werkstück und den Elektroden anlegt oder einen Impulsgenerator (PG), der einen Spannungsimpuls zwischen dem Werkstück und den Elektroden anlegt; undKondensatoren (C1 bis Cn), deren Gesamtzahl gleich N ist und deren eines Ende jeweils mit der Wechselstrom-Leistungsquelle oder dem Impulsgenerator verbunden ist und deren anderes Ende einzeln mit einer entsprechenden der Elektroden verbunden ist, wobei jeder der Kondensatoren (C1 bis Cn) mit jedem entsprechenden Funkenspalt zwischen einer entsprechenden Elektrode und dem Werkstück in Reihe geschaltet ist, um Reihenschaltungen auszubilden, deren Anzahl N ist, wobei die Wechselstrom-Leistungsquelle (G) ausgebildet ist, um die Wechselspannung an jede der Reihenschaltungen anzulegen oder der Impulsgenerator (PG) ausgebildet ist, um die Spannungsimpulse an jede der Reihenschaltungen anzulegen; und Dioden (D1 bis Dn), deren Gesamtzahl gleich N ist, deren Kathoden gemeinsam mit einer Klemme der Wechselstrom-Leistungsquelle oder des Impulsgenerators verbunden sind, die auf der Seite des Werkstücks angeordnet ist, und von welchen eine Anode jeweils einzeln mit einer entsprechenden der Elektroden verbunden ist, deren Gesamtzahl gleich N ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Funkenerosionsvorrichtung, ein Funkenerosionsverfahren und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, und insbesondere eine Funkenerosionsvorrichtung, die Funkenerosionsprozesse unter Verwendung einer Vielzahl von Elektroden gleichzeitig durchführt.
Stand der Technik
Mittels Durchführung eines Funkenerosionsprozesses ist es möglich, Metall in jede gewünschte Form zu bringen, ohne dass der Härtegrad des Metalls eine Rolle spielt. Funkenerosionsprozesse werden auch als Verfahren zum Schneiden eines Wafers mit einem großen Durchmesser aus einem Halbleiter-Ingot verwendet. Während eines Funkenerosionsprozesses zum Ausschneiden eines Wafers werden elektrische Entladungen in Impulsform erzeugt, wobei der elektrische Entladungspunkt verschoben wird, was den Zweck hat zu verhindern, dass das Präzisionsniveau des Bearbeitungsprozesses dadurch verschlechtert wird, dass die elektrischen Entladungspositionen an einer Stelle konzentriert sind. Aus diesem Grund ist die Geschwindigkeit des Bearbeitungsprozesses eher langsam. Um dieser Situation gerecht zu werden, wurde ein Verfahren zur Verbesserung der Geschwindigkeit des Bearbeitungsprozesses gemäß der Offenbarung in Patentdokument 1 vorgeschlagen, durch welches ein Scheibenschnittprozess an einem Halbleiter-Ingot durchgeführt wird, während eine Vielzahl von Drähten parallel angeordnet sind.
Gemäß diesem Verfahren würden jedoch dann, wenn die Vielzahl der Drähte von einer elektrischen Leistungsquelle angesteuert würde und wenn an einem der Drähte eine elektrische Entladung stattfindet, die an die anderen Drähte angelegten Spannungen niedriger und es würde unmöglich werden, an den anderen Drähten die Erzeugung von elektrischen Entladungen auszulösen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, für jeden der Drähte eine einzelne elektrische Leistungsquelle vorzusehen, was zu einem Zustand führt, dass die Funkenerosionsvorrichtung große Abmessungen und hohe Kosten hat.
Um ferner die hervorragenden Bearbeitungseigenschaften zu verwirklichen, die es beispielsweise möglich machen, eine bearbeitete Oberfläche mit einer hohen Qualität zu erhalten, zeigt Patentdokument 2 ein Verfahren auf, durch welches eine Wechselstrom-Hochfrequenzwelle an eine Elektrode angelegt wird, während eine durchschnittliche Bearbeitungsspannung auf Null eingestellt wird, um so Abplatzungen zu vermeiden, wobei ferner der elektrische Entladungspunkt für jede elektrische Entladung unterschiedlich angeordnet wird, indem die Polarität für jede einzelne elektrische Halbwellen-Entladung umgeschaltet wird.
Ferner zeigt als ein Verfahren, um eine Vielzahl von Drähten unter Verwendung einer elektrischen Leistungsquelle zur Erzeugung von elektrischen Entladungen zu bringen, Patentdokument 3 ein Verfahren auf, bei welchem ein Kondensator mit jedem einer Vielzahl von Funkenspalte parallel geschaltet vorgesehen ist, und diese Kondensatoren sind so konfiguriert, dass sie über Dioden elektrisch geladen werden.
Dokumente zum Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. JP H09- 248 719 A
Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. JP S61- 260 917 A
Patentdokument 3: japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. JP 2003- 260 617 A
Patentdokument 4: US Patentschrift US 6 624 377 B2 betreffend eine Funkenerosionsvorrichtung welche eine individuelle Vorladung ausgewählter Elektroden ermöglicht.
Patentdokument 5: US Offenlegungsschrift US 5 585 014 A beschreibt weiterhin eine Funkenerosionsmaschine, welche eine variable Kapazität, Induktivität und Impedanz bereitstellt.

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Da jedoch gemäß der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technik jeder Kondensator so vorgesehen ist, dass er mit dem entsprechenden der Vielzahl der Funkenspalte parallel geschaltet ist, wird an die zwischen den Elektroden und einem Werkstück gebildeten Funkenspalte eine Gleichspannung angelegt, so dass es nicht möglich ist, eine Wechselstrom-Hochfrequenzwelle an die Elektroden anzulegen. Als Resultat ist es nicht möglich, impulsartige elektrische Entladungen mit hoher Geschwindigkeit in den Funkenspalten zu erzeugen, die zwischen den Elektroden und dem Werkstück gebildet sind. Folglich entsteht das Problem, dass es nicht möglich ist, den Bearbeitungsprozess mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen, und dass die Qualität der bearbeiteten Oberfläche verschlechtert wird.
Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Funkenerosionsvorrichtung, ein Funkenerosionsverfahren und ein Herstellungsverfahren für ein Halbleitersubstrat zu schaffen, mit welchen es möglich ist, eine Vielzahl von Elektroden zu veranlassen, impulsartige elektrische Entladungen mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, während eine elektrische Leistungsquelle verwendet wird.
Mittel zur Lösung des Problems
Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme und zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist eine Funkenerosionsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, dass sie enthält: Elektroden, deren Gesamtmenge gleich N ist (wobei N eine ganze Zahl gleich 2 oder größer ist) und die jeweils so konfiguriert sind, dass sie einzeln eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden und einem Werkstück erzeugen; entweder eine Wechselstrom-Leistungsquelle oder einen Impulsgenerator, der gemeinsam eine Wechselspannung oder einen Spannungsimpuls zwischen dem Werkstück und den Elektroden anlegt, deren Gesamtzahl gleich N ist; und Kondensatoren, deren Gesamtzahl gleich N ist und deren eines Ende jeweils gemeinsam mit der Wechselstrom-Leistungsquelle oder dem Impulsgenerator verbunden ist und deren andere Enden einzeln mit einer entsprechenden Elektrode verbunden sind, deren Gesamtzahl gleich N ist. Des weiteren enthält die entsprechende Vorrichtung Dioden (D1 bis Dn), deren Gesamtzahl gleich N ist, deren Kathoden gemeinsam mit einer Klemme der Wechselstrom-Leistungsquelle oder des Impulsgenerators verbunden sind, die auf der Seite des Werkstücks angeordnet ist, und von welchen eine Anode jeweils einzeln mit einer entsprechenden der Elektroden verbunden ist, deren Gesamtzahl gleich N ist.
Auswirkungen der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein vorteilhafter Effekt erzielt, so dass es möglich ist, die Vielzahl von Elektroden zu veranlassen, die impulsartigen elektrischen Entladungen mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, während eine elektrische Leistungsquelle verwendet wird.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[2] 2 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[3] 3 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[4] 4 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[5] 5 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[6] 6 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[7] 7 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[8] 8 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[9] 9 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[10] 10 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[11] 11 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[12] 12 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Beste Ausführungsweise(n) der Erfindung
In den folgenden Absätzen werden beispielhafte Ausführungsformen einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 1 zeigt, enthält die Funkenerosionsvorrichtung Elektroden E1 bis En, deren Gesamtzahl gleich N ist (wobei N eine ganze Zahl gleich 2 oder größer ist); eine Wechselstrom-Leistungsquelle G (kann nachfolgend als „AC“ bezeichnet werden); und Kondensatoren C1 bis Cn, deren Gesamtzahl gleich N ist. In dieser Situation ist jede Elektrode E1 bis En in der Lage, einen elektrischen Entladungsspalt (nachfolgend „Funkenspalt“) zwischen der Elektrode selbst und einem Werkstück W zu bilden, und ist in der Lage, eine elektrische Entladung individuell zwischen der Elektrode selbst und dem Werkstück W über den Funkenspalt zu erzeugen.
Die Elektroden E1 bis En können beispielsweise unter Verwendung von Drahtelektroden konfiguriert sein, die parallel angeordnet sind. Alternativ können die Elektroden E1 bis En als Spaltelektroden konfiguriert sein, die beispielsweise für Senkerodierprozesse verwendet werden. Ferner kann das Werkstück W (nachfolgend manchmal als „Werkstückobjekt“ bezeichnet) ein elektrisch leitfähiges Element sein, das aus Metall oder dergleichen hergestellt ist, oder ein Halbleiter, wie etwa ein Halbleiter-Ingot oder ein Halbleiterwafer.
Ferner ist die AC-Leistungsquelle G so konfiguriert, dass sie eine Wechselspannung erzeugt und die erzeugte Wechselspannung gemeinsam an die Elektroden E1 bis En anlegt. Die Wellenform der von der AC-Leistungsquelle G erzeugten Wechselspannung kann eine impulsartige Wellenform sein, in welcher die Spannung sowohl auf der Positivseite als auch auf der Negativseite auftritt, oder kann eine Wellenform mit Sinuswellen sein, eine Wellenform mit Dreieckwellen oder eine Wellenform mit Hochfrequenzwellen.
Ferner ist ein Ende jedes der Kondensatoren C1 bis Cn einzeln mit einer entsprechenden Elektrode E1 bis En verbunden, während die anderen Enden der Kondensatoren C1 bis Cn gemeinsam mit der AC-Leistungsquelle G verbunden sind. Mit anderen Worten ist jeder der Kondensatoren C1 bis Cn mit dem entsprechenden Funkenspalt in Reihe geschaltet, welche jeweils zwischen dem Werkstück W und den Elektroden E1 bis En gebildet sind. Ferner sind die Reihenschaltungen, die aus den Kondensatoren C1 bis Cn und den Funkenspalten gebildet sind, mit der AC-Leistungsquelle G parallel geschaltet.
Wenn ferner eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine positive Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, werden die Kondensatoren C1 bis Cn elektrisch geladen und ebenso wird eine Spannung, die um ein Ausmaß geringer ist, das der in dem jeweils entsprechenden der Kondensatoren C1 bis Cn auftretenden Spannung entspricht, an jeden der Funkenspalte angelegt, die jeweils zwischen dem Werkstück W und den Elektroden E1 bis En gebildet sind. In dieser Situation fließt beispielsweise in dem Fall, in dem eine elektrische Entladung in dem Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W aufgetreten ist, oder in dem aufgrund eines Kurzschlusses, der in dem Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W auftritt, elektrische Leitung entstand, ein elektrischer Strom von der Elektrode E1 zu dem Werkstück W.
Wenn ferner der elektrische Strom von der Elektrode E1 zu dem Werkstück W fließt, wird der Kondensator C1 in Richtung von der Elektrode E1 zu dem Werkstück W elektrisch geladen, so dass die in dem Kondensator C1 auftretende Spannung steigt. Entsprechend fällt aufgrund der Tatsache, dass der Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W mit dem Kondensator C1 in Reihe geschaltet ist, die an den Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W angelegte Spannung in einem Ausmaß ab, das dem Spannungsanstieg in dem Kondensator C1 entspricht. Da der in dem Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W fließende Strom verschwindet, wird als Resultat der von der Elektrode E1 zu dem Werkstück W fließende Strom impulsartig.
Als Resultat ist es auch in dem Fall, in dem eine elektrische Entladung in dem Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W aufgetreten ist, möglich zu verhindern, dass die an den Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W angelegte Spannung eine gleichstromartige Spannung wird, und es ist möglich, eine impulsartige elektrische Entladung mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen. In ähnlicher Weise ist es zwischen den Elektroden E2 bis En und dem Werkstück W möglich, eine impulsartige elektrische Entladung mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen.
Wenn nachfolgend eine positive Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine negative Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, während die Kondensatoren C1 bis Cn in der entgegengesetzten Richtung elektrisch geladen werden, wird jede der Spannungen, die durch Überlagerung der in den Kondensatoren C1 bis Cn auftretenden Spannungen auf die Spannung der AC-Leistungsquelle G erzielt werden, an die jeweils entsprechenden Funkenspalte angelegt, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind, so dass an die Funkenspalte Spannungen angelegt werden, die höher sind als die von der AC-Leistungsquelle G erzeugte Spannung.
In dieser Situation fließt beispielsweise in dem Fall, in dem in dem Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W eine elektrische Entladung aufgetreten ist oder in dem aufgrund eines Kurzschlusses, der in dem Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W auftritt, eine elektrische Leitung zu Stande kam, ein elektrischer Strom von dem Werkstück W zu der Elektrode E1.
Wenn ferner der elektrische Strom von dem Werkstück W zu der Elektrode E1 fließt, wird der Kondensator C1 in Richtung von dem Werkstück W zu der Elektrode E1 geladen, so dass die in dem Kondensator C1 auftretende Spannung abfällt. Da die an den Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W angelegte Spannung abfällt und ferner da der in dem Funkenspalt zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W fließende elektrische Strom verschwindet, wird entsprechend der von dem Werkstück W zu der Elektrode E1 fließende elektrische Strom impulsartig. In ähnlicher Weise ist es zwischen jeder der Elektroden E2 bis En und dem Werkstück W möglich, eine impulsartige elektrische Entladung mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen.
Nachfolgend wird jedesmal dann, wenn die Polarität der AC-Leistungsquelle G zwischen der positiven Polarität und der negativen Polarität umschaltet, der vorstehend beschriebene Betriebsablauf wiederholt. Somit wird jedesmal dann, wenn die Polarität der AC-Leistungsquelle G umschaltet, eine Spannung individuell an jeden der Funkenspalte angelegt, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind, so dass eine elektrische Entladung erzeugt wird.
Da wie vorstehend erläutert jeder der Kondensatoren C1 bis Cn so vorgesehen ist, dass er mit dem entsprechenden Funkenspalt in Reihe geschaltet ist, welche jeweils zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W gebildet sind, ist es möglich, die Spannung in jedem der Kondensatoren C1 bis Cn einzeln zu speichern, und es ist möglich, jederzeit die Wechselstrom-Hochfrequenzwelle unabhängig an jeden der Funkenspalte anzulegen, die jeweils zwischen der Elektrode E1 und dem Werkstück W gebildet sind. Folglich ist es möglich, den Bearbeitungsprozess mit hoher Geschwindigkeit in stabiler Weise durchzuführen.
Es sei angenommen, dass die Kondensatoren C1 bis Cn nicht vorgesehen sind. Da in dieser Situation die Spannungen in den Funkenspalten, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind, alle ein gleiches elektrisches Potenzial haben, wenn eine elektrische Entladung in einem der Funkenspalte aufgetreten ist, fällt die Spannung in dem Funkenspalt, in welchem die elektrische Entladung aufgetreten ist, auf einen Pegel nahe Null ab. Als Resultat fallen die Spannungen in allen Funkenspalten ab und es wird unmöglich, eine elektrische Entladung in einem der Funkenspalte zu erzeugen, abgesehen von demjenigen Funkenspalt, in welchem die elektrische Entladung zuerst aufgetreten ist. Mit anderen Worten ist es im Hinblick auf den Vorgang, bei dem eine Spannung angelegt wird, möglich, eine elektrische Entladung nur in einem der Funkenspalte zu erzeugen, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind. Tatsächlich besteht eine Möglichkeit, dass elektrische Entladungen aufgrund der Impedanzen zwischen den elektrischen Entladungspunkten an einer Vielzahl von Stellen auftreten; es ist jedoch nicht möglich, die elektrischen Entladungen in allen Funkenspalten aufrecht zu erhalten, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind.
Im Gegensatz dazu verändert sich in dem Fall, in welchem die Kondensatoren C1 bis Cn so vorgesehen sind, dass sie mit den Funkenspalten in Reihe geschaltet sind, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind, auch dann, wenn in einem der Funkenspalte eine elektrische Entladung aufgetreten ist, nur die Spannung des einen Kondensators C1 bis Cn, der mit dem Funkenspalt in Reihe geschaltet ist, und die Spannungen der übrigen Kondensatoren C1 bis Cn werden nicht beeinflusst. Aus diesem Grund ist es auch in dem Fall, in welchen die Elektroden E1 bis En, deren Gesamtzahl gleich N ist, von einer einzigen AC-Leistungsquelle G angesteuert werden, möglich, in den Funkenspalten, die zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind, elektrische Entladungen in andauernder Weise zu erzeugen.
In dem Fall, in dem die Kondensatoren C1 bis Cn so vorgesehen sind, dass sie mit den Funkenspalten in Reihe geschaltet sind, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind, wird jede der Spannungen, die durch Überlagerung der Spannung der AC-Leistungsquelle G auf die Spannungen der Kondensatoren C1 bis Cn erhalten werden, an den jeweils entsprechenden Funkenspalt angelegt. Als Resultat werden Spannungen an die Funkenspalte angelegt, die höher sind als die Spannung der AC-Leistungsquelle G. Somit ist es einfacher, die elektrische Entladung dauerhaft weiterzuführen, sobald die elektrische Entladung gestartet wurde.
Wenn im Gegensatz dazu die elektrische Entladung in einem der Funkenspalte unterbrochen wurde, entsteht eine Situation, in der es nur für diesen Funkenspalt schwierig wird, anschließend eine Entladung durchzuführen, und bei welcher der Funkenerosionsprozesses nur an dieser Position nicht durchgeführt wird. Um dieser Situation gerecht zu werden, ist eine Anordnung annehmbar, bei welcher die elektrische Entladung wieder aufgenommen wird, indem eine Hochspannung mindestens zeitweilig angelegt wird, um so die Erzeugung einer elektrischen Entladung in dem Funkenspalt zu erleichtern, in dem die elektrische Entladung unterbrochen wurde. Genauer ausgedrückt ist eine Anordnung annehmbar, bei welcher in dem Fall, in dem festgestellt wurde, dass die elektrische Entladung in einem der Funkenspalte über eine lange Zeitdauer unterbrochen wurde, ein Hochspannungsimpuls angelegt wird. Alternativ ist eine andere Anordnung annehmbar, bei welcher ein Hochspannungsimpuls regelmäßig angelegt wird, um es zu erleichtern, eine elektrische Entladung in dem Funkenspalt zu erzeugen, in dem die elektrische Entladung unterbrochen wurde.
Jede der an die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildeten Funkenspalte angelegten Spannungen ist eine Spannung, die durch die Streukapazität zwischen der entsprechenden Elektrode E1 bis En und dem Werkstück W und durch die Kapazität des entsprechenden Kondensators C1 bis Cn geteilt ist. Somit ist die an den entsprechenden Funkenspalt, der jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet ist, angelegte Spannung umso kleiner, je kleiner die Kapazität jedes der Kondensatoren C1 bis Cn ist. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Kapazitäten der Kondensatoren C1 bis Cn so zu konfigurieren, dass sie größer sind als die Streukapazitäten der Funkenspalte, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind.
Es sei jedoch angemerkt, dass die Häufigkeit, mit der elektrische Entladungen in jedem der Funkenspalte auftreten, von der Frequenz der AC-Leistungsquelle G abhängig ist. Um somit die Häufigkeit der elektrischen Entladungen zu steigern, ist es erforderlich, für eine höhere Frequenz der AC-Leistungsquelle G zu sorgen. Wenn in dieser Situation die Kapazität jedes der Kondensatoren C1 bis Cn größer ausgelegt wird, wird die Impedanz jedes der Kondensatoren C1 bis Cn geringer und es besteht die Möglichkeit, dass die Abstimmung mit dem Werkstück W verloren gehen kann. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Kapazität jedes der Kondensatoren C1 bis Cn nicht nur unter Berücksichtigung der an die Funkenspalte, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet werden, angelegten Spannungen einzustellen, sondern auch im Hinblick auf die Abstimmung mit dem Werkstück W.
Zweite Ausführungsform
2 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 2 zeigt, enthält zusätzlich zu der Konfiguration der in 1 gezeigten Funkenerosionsvorrichtung die Funkenerosionsvorrichtung ferner Dioden D1 bis Dn, deren Gesamtzahl gleich N ist, sowie Widerstände R1 bis Rn, deren Gesamtzahl gleich N ist. In dieser Situation ist die Anode jeder Diode D1 bis Dn einzeln mit der entsprechenden Elektrode E1 bis En verbunden, wohingegen die Katoden der Dioden D1 bis Dn gemeinsam mit einer Klemme der AC-Leistungsquelle G auf der Seite des Werkstücks W über jeweils einen entsprechenden Widerstand R1 bis Rn verbunden sind.
Mit anderen Worten ist jeder der Kondensatoren C1 bis Cn mit dem jeweils entsprechenden Funkenspalt, die jeweils zwischen dem Werkstück W und den Elektroden E1 bis En gebildet sind, in Reihe geschaltet. Ferner sind die Reihenschaltungen, die aus den Kondensatoren C1 bis Cn und den Funkenspalten gebildet sind, mit der AC-Leistungsquelle G parallel geschaltet. Ferner sind Reihenschaltungen, die aus den Kondensatoren C1 bis Cn, den Dioden D1 bis Dn und den Widerständen R1 bis Rn gebildet sind, mit der AC-Leistungsquelle G parallel geschaltet.
In dieser Situation sei angenommen, dass das Werkstück W ein Halbleiter ist. In dieser Situation werden Diodeneigenschaften zwischen einer Metallplattform, auf welcher das Werkstück W fixiert ist, und dem aus Halbleiter hergestellten Werkstück W beobachtet, so dass von den jeweiligen Elektroden E1 bis En kein Strom zu dem Werkstück W fließt.
Mit anderen Worten fließt dann, wenn eine positive Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine negative Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, ein elektrischer Strom von dem Werkstück W zu jeder der Elektroden E1 bis En, so dass in jedem der Funkenspalte, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind, eine elektrische Entladung auftritt. In dieser Situation verändert sich auch in dem Fall, in welchem eine elektrische Entladung zuerst in einem der Funkenspalte aufgetreten ist, nur die Spannung desjenigen der Kondensatoren C1 bis Cn, der mit den Funkenspalten Reihe geschaltet ist, und die Spannungen der übrigen Kondensatoren C1 bis Cn werden nicht beeinflusst. Aus diesem Grund ist es auch in dem Fall, in welchem die Elektroden E1 bis En, deren Gesamtzahl gleich N ist, von der einzelnen AC-Leistungsquelle G angesteuert werden, möglich, elektrische Entladungen in den Funkenspalten in anhaltender Weise zu erzeugen, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind.
Wenn im Gegensatz dazu eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine positive Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, fließt ein elektrischer Strom über jede der Dioden D1 bis Dn und jeden der Widerstände R1 bis Rn. Als Ergebnis wird an die Elektroden E1 bis En eine Spannung angelegt, die nur einen Pegel hat, der den durch die Dioden D1 bis Dn und die Widerstände R1 bis Rn bedingten Spannungsabfällen entspricht. Folglich tritt in den Funkenspalten, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind, keine elektrische Entladung auf. Ferner wird die elektrische Leistung, die einer Halbperiode entspricht, während der eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine positive Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, von den Widerständen R1 bis Rn verbraucht.
Als Resultat ist es auch in dem Fall, in welchem das Werkstück W als Halbleiter konfiguriert ist, möglich, einen Funkenerosionsprozess an dem Werkstück W in stabiler Weise durchzuführen. Daher ist es möglich, einen Scheibenschnittprozess an einem Halbleiter-Ingot unter Verwendung einer großen Anzahl von Drähten gleichzeitig durchzuführen, um so eine Vielzahl von Halbleitersubstraten zur gleichen Zeit abzuschneiden, während eine Verschlechterung der Bearbeitungscharakteristiken des Werkstücks W verhindert wird.
Dritte Ausführungsform
3 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 3 zeigt, enthält die Funkerosionsvorrichtung anstelle der in 2 gezeigten Widerstände R1 bis Rn einen Widerstand R0, ein Schaltelement Sw und eine Steuerschaltung P. In dieser Situation ist die Anode jeder der Dioden D1 bis Dn einzeln mit einer entsprechenden Elektrode E1 bis En verbunden, wohingegen die Katoden der Dioden D1 bis Dn gemeinsam mit einer Klemme der AC-Leistungsquelle G verbunden sind, die auf der Seite des Werkstücks W angeordnet ist. Ferner ist der Widerstand R0 mit der AC-Leistungsquelle G parallel geschaltet, wohingegen das Schaltelement SW mit dem Widerstand R0 parallel geschaltet ist.
Mit anderen Worten ist jeder der Kondensatoren C1 bis Cn mit dem entsprechenden Funkenspalt in Reihe geschaltet, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind. Ferner sind die Reihenschaltungen, die aus den Kondensatoren C1 bis Cn und den Funkenspalten gebildet sind, mit der Reihenschaltung, die aus der AC-Leistungsquelle G und dem Widerstand R0 gebildet ist, parallel geschaltet. Ferner sind Reihenschaltungen, die aus den Kondensatoren C1 bis Cn und den Dioden D1 bis Dn gebildet sind, mit der Reihenschaltung, die aus der AC-Leistungsquelle G und dem Widerstand R0 gebildet ist, parallel geschaltet.
Ferner ist die Steuerschaltung P so konfiguriert, dass sie das Schaltelement SW in einer Halbperiode einschaltet, während welcher eine positive Spannung an das Werkstück W angelegt wird, und so, dass sie das Schaltelement SW in einer Halbperiode abschaltet, während welcher eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird.
In dem Fall, in welchem das Werkstück W ein Halbleiter ist, wird das Schaltelement SW in der Halbperiode eingeschaltet, in welcher eine positive Spannung an das Werkstück W angelegt wird. Wenn ferner eine positive Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine negative Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, fließt ein elektrischer Strom von dem Werkstück W zu jeder der Elektroden E1 bis En, so dass eine elektrische Entladung in jedem der Funkenspalte auftritt, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind. In dieser Situation verändert sich auch in dem Fall, in welchem eine elektrische Ladung in einem der Funkenspalte zuerst aufgetreten ist, nur die Spannung desjenigen der Kondensatoren C1 bis Cn, welcher mit dem Funkenspalt in Reihe geschaltet ist, und die Spannungen der übrigen Kondensatoren C1 bis Cn werden nicht beeinflusst. Aus diesem Grund ist es auch in dem Fall, in welchem die Elektroden E1 bis En, deren Gesamtzahl gleich N ist, von einer einzigen AC-Leistungsquelle G angesteuert werden, möglich, elektrische Entladungen in den Funkenspalten in anhaltender Weise zu erzeugen, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind.
Im Gegensatz dazu wird während der Halbperiode, in welcher eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird, das Schaltelement SW abgeschaltet. Wenn ferner eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine positive Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, nachdem ein elektrischer Strom durch jede der Dioden D1 bis Dn geflossen ist, verbinden sich diese elektrischen Stromflüsse und fließen in den Widerstand R0. Als Resultat wird eine Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt, die nur auf einem Pegel ist, der den durch die Dioden D1 bis Dn bedingten Spannungsabfällen entspricht. Folglich tritt keine elektrische Entladung in den Funkenspalten auf, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind. Ferner wird die elektrische Leistung, die der Halbperiode entspricht, während welcher eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine positive Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, von dem Widerstand R0 verbraucht.
Als Resultat ist es auch in dem Fall, in welchem das Werkstück W als Halbleiter konfiguriert ist, möglich, einen Funkenerosionsprozess an dem Werkstück W in stabiler Weise durchzuführen. Daher ist es möglich, einen Scheibenschnittprozess an einem Halbleiter-Ingot unter Verwendung einer großen Anzahl von Drähten gleichzeitig durchzuführen, während eine Verschlechterung der Bearbeitungscharakteristiken des Werkstücks W verhindert wird. Ferner ist es auch in dem Fall, in welchem ein elektrischer Strom in jeder Diode D1 bis Dn einzeln fließt, möglich zu veranlassen, dass die der Halbperiode entsprechende elektrische Leistung verbraucht wird, indem ein einzelner Widerstand vorgesehen wird, das heißt der Widerstand R0. Da es folglich nicht erforderlich ist, die Dioden D1 bis Dn wie in 2 gezeigt jeweils mit den Widerständen R1 bis Rn zu versehen, ist es möglich, die Funkenerosionsvorrichtung kompakt auszuführen.
Vierte Ausführungsform
4 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Wie 4 zeigt, enthält die Funkenerosionsvorrichtung eine elektrische Leistungs-Sammelschaltung K anstelle des Widerstands R0, des Schaltelements SW und der Steuerschaltung P, die in 3 gezeigt sind. In dieser Situation ist die Anode jeder Diode D1 bis Dn einzeln mit einer entsprechenden Elektrode E1 bis En verbunden, wohingegen die Katoden der Dioden D1 bis Dn gemeinsam mit einer Klemme der AC-Leistungsquelle G verbunden sind, die auf der Seite des Werkstücks W angeordnet ist. Ferner ist die elektrische Leistungs-Sammelschaltung K mit der AC-Leistungsquelle G in Reihe geschaltet.
Mit anderen Worten ist jeder der Kondensatoren C1 bis Cn mit einem entsprechenden Funkenspalt in Reihe geschaltet, die jeweils zwischen dem Werkstück W und den Elektroden E1 bis En gebildet sind. Ferner sind die Reihenschaltungen, die aus den Kondensatoren C1 bis Cn und den Funkenspalten gebildet sind, mit der Reihenschaltung parallel geschaltet, die aus der AC-Leistungsquelle G und der elektrischen Leistungs-Sammelschaltung gebildet ist. Ferner sind die Reihenschaltungen, die aus den Kondensatoren C1 bis Cn und den Dioden D1 bis Dn gebildet sind, mit der Reihenschaltung parallel geschaltet, die aus der AC-Leistungsquelle G und der elektrischen Leistungs-Sammelschaltung gebildet ist.
Ferner ist die elektrische Leistungs-Sammelschaltung K so konfiguriert, dass sie die elektrische Leistung in der Halbperiode sammelt, während welcher eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird, und dass sie die auf diese Weise gesammelte elektrische Leistung wieder verwendet. Beispielsweise ist es möglich, die gesammelte elektrische Leistung als Hilfsleistungsquelle für die AC-Leistungsquelle G zu verwenden, indem die elektrische Leistung, die der Halbperiode entspricht, während welcher eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird, in einer Speicherbatterie gespeichert wird und der in der Speicherbatterie gespeicherte Gleichstrom in einen Wechselstrom umgewandelt wird.
Wenn ferner in dem Fall, in welchem das Werkstück W als Halbleiter konfiguriert ist, eine positive Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine negative Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, fließt ein elektrischer Strom von dem Werkstück W zu jeder der Elektroden E1 bis En, so dass eine elektrische Entladung in jedem der Funkenspalte auftritt, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind. In dieser Situation verändert sich auch in dem Fall, in welchem eine elektrische Ladung in einem der Funkenspalte zuerst aufgetreten ist, nur die Spannung desjenigen der Kondensatoren C1 bis Cn, welcher mit dem Funkenspalt in Reihe geschaltet ist, und die Spannungen der übrigen Kondensatoren C1 bis Cn werden nicht beeinflusst. Aus diesem Grund ist es auch in dem Fall, in welchem die Elektroden E1 bis En, deren Gesamtzahl gleich N ist, von einer einzigen AC-Leistungsquelle G angesteuert werden, möglich, elektrische Entladungen in den Funkenspalten in anhaltender Weise zu erzeugen, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind.
Im Gegensatz dazu werden dann, wenn eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine positive Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, nachdem ein elektrischer Strom durch jede der Dioden D1 bis Dn geflossen ist, diese elektrischen Stromflüsse verbunden und fließen in die elektrische Leistungs-Sammelschaltung K. Als Resultat wird eine Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt, die nur auf einem Pegel ist, der den durch die Dioden D1 bis Dn bedingten Spannungsabfällen entspricht. Folglich tritt keine elektrische Entladung in den Funkenspalten auf, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind. Ferner wird die elektrische Leistung, die der Halbperiode entspricht, während welcher eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine positive Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, durch die elektrische Leistungs-Sammelschaltung K gesammelt und kann zur Ansteuerung der Elektroden E1 bis En in der nächsten Halbperiode verwendet werden.
Als Resultat ist es auch in dem Fall, in welchem das Werkstück W als Halbleiter konfiguriert ist, möglich, einen Funkenerosionsprozess an dem Werkstück W in stabiler Weise durchzuführen. Daher ist es möglich, einen Scheibenschnittprozess an einem Halbleiter-Ingot unter Verwendung einer großen Anzahl von Drähten gleichzeitig durchzuführen, während eine Verschlechterung der Bearbeitungscharakteristiken des Werkstücks W verhindert wird. Ferner ist es möglich zu verhindern, dass die der Halbperiode entsprechende elektrische Leistung von dem Widerstand R0 nutzlos verbraucht wird. Folglich ist es möglich, den Wirkungsgrad der für die Funkenerosionsprozesse verwendeten Leistungsquelle zu verbessern.
Fünfte Ausführungsform
5 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 5 zeigt, enthält die Funkenerosionsvorrichtung den Widerstand R0 anstelle der in 2 gezeigten Widerstände R1 bis Rn. In dieser Situation ist die Anode jeder der Dioden D1 bis Dn einzeln mit einer entsprechenden Elektrode E1 bis En verbunden, wohingegen die Katoden der Dioden D1 bis Dn über den Widerstand R0 gemeinsam mit einer Klemme der AC-Leistungsquelle G verbunden sind, der auf der Seite des Werkstücks W angeordnet ist.
Mit anderen Worten ist jeder der Kondensatoren C1 bis Cn mit einem entsprechenden Funkenspalt in Reihe geschaltet, die jeweils zwischen dem Werkstück W und den Elektroden E1 bis En gebildet sind. Ferner sind die Reihenschaltungen, die aus den Kondensatoren C1 bis Cn und den Funkenspalten gebildet sind, mit der AC-Leistungsquelle G parallel geschaltet. Ferner ist eine Reihenschaltung, die erhalten wird, indem der Widerstand R0 mit Parallelschaltungen in Reihe geschaltet wird, in welchen die aus den Kondensatoren C1 bis Cn und den Dioden D1 bis Dn gebildeten Reihenschaltungen zueinander parallel geschaltet sind, zu der AC-Leistungsquelle G parallel geschaltet.
Wenn ferner in dem Fall, in welchem das Werkstück W als Halbleiter konfiguriert ist, eine positive Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine negative Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, fließt ein elektrischer Strom von dem Werkstück W zu jeder der Elektroden E1 bis En, so dass eine elektrische Entladung in jedem der Funkenspalte auftritt, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind. In dieser Situation verändert sich auch in dem Fall, in welchem eine elektrische Ladung in einem der Funkenspalte zuerst aufgetreten ist, nur die Spannung desjenigen Kondensators C1 bis Cn, welcher mit dem Funkenspalt in Reihe geschaltet ist, und die Spannungen der übrigen Kondensatoren C1 bis Cn werden nicht beeinflusst. Aus diesem Grund ist es auch in dem Fall, in welchem die Elektroden E1 bis En, deren Gesamtzahl gleich N ist, von einer einzigen AC-Leistungsquelle G angesteuert werden, möglich, elektrische Entladungen in den Funkenspalten in anhaltender Weise zu erzeugen, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind.
Im Gegensatz dazu werden dann, wenn eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine positive Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, nachdem ein elektrischer Strom durch jede Diode D1 bis Dn geflossen ist, diese elektrischen Stromflüsse verbunden und fließen in den Widerstand R0. Als Resultat wird eine Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt, die nur auf einem Pegel ist, der den durch die Dioden D1 bis Dn und den Widerstand R0 bedingten Spannungsabfällen entspricht. Folglich tritt keine elektrische Entladung in den Funkenspalten auf, die jeweils zwischen den Elektroden E1 bis En und dem Werkstück W gebildet sind. Ferner wird die elektrische Leistung, die der Halbperiode entspricht, während welcher eine negative Spannung an das Werkstück W angelegt wird und eine positive Spannung an die Elektroden E1 bis En angelegt wird, von dem Widerstand R0 verbraucht.
Als Resultat ist es auch in dem Fall, in welchem das Werkstück W als Halbleiter konfiguriert ist, möglich, einen Funkenerosionsprozess an dem Werkstück W in stabiler Weise durchzuführen. Daher ist es möglich, einen Scheibenschnittprozess an einem Halbleiter-Ingot unter Verwendung einer großen Anzahl von Drähten gleichzeitig durchzuführen, während eine Verschlechterung der Bearbeitungscharakteristiken des Werkstücks W verhindert wird. Ferner ist es auch in dem Fall, in welchem ein elektrischer Strom in jeder Diode D1 bis Dn einzeln fließt, möglich zu veranlassen, dass die der Halbperiode entsprechende elektrische Leistung verbraucht wird, indem der einzelne Widerstand vorgesehen wird, das heißt der Widerstand R0. Da es ferner nicht erforderlich ist, das in 3 gezeigte Schaltelement SW vorzusehen, ist es möglich, die Funkenerosionsvorrichtung kompakt auszuführen und ihre Kosten zu reduzieren.
Sechste Ausführungsform
6 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 6 zeigt, enthält die Funkenerosionsvorrichtung einen Impulsgenerator PG anstelle der in 1 gezeigten AC-Leistungsquelle G.
In dieser Situation erzeugt die AC-Leistungsquelle G eine Wellenform, bei welcher die Spannung sowohl auf der Positivseite als auch auf der Negativseite schwankt, wohingegen der Impulsgenerator PG eine Impulswellenform erzeugt, bei welcher die Spannung nur auf der Positivseite oder nur auf der Negativseite schwankt. Es sei angemerkt, dass jedoch, da jeder der Kondensatoren C1 bis Cn mit einem entsprechenden Funkenspalt in Reihe geschaltet ist, die in der in 6 gezeigten Konfiguration jeweils zwischen dem Werkstück W und den Elektroden E1 bis En gebildet sind, nur ein Wechselstrom fließen kann und die Gleichstromkomponente des elektrischen Stroms nicht durchgelassen wird. Als Resultat ist es auch dann, wenn der Impulsgenerator PG einen einpolaren Impulsansteuerungsprozess durchführt, tatsächlich so, als ob ein Wechselstrom-Ansteuerungsprozess durchgeführt würde. Somit ist es akzeptabel, den Impulsgenerator PG (entweder mit einer Einzelpolarität oder Bipolarität) anstelle der in 1 gezeigten AC-Leistungsquelle G zu verwenden.
Siebte Ausführungsform
7 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 7 zeigt, enthält die Funkenerosionsvorrichtung zusätzlich zu der Konfiguration der in 1 gezeigten Funkenerosionsvorrichtung ferner Widerstände N1 bis Nn, deren Gesamtzahl gleich N ist. In dieser Situation ist jeder der Widerstände N1 bis Nn, deren Gesamtzahl gleich N ist, mit einem entsprechenden Kondensator C1 bis Cn in Reihe geschaltet, deren Gesamtzahl gleich N ist.
Wenn in dieser Situation eine elektrische Ladung in einem durch eine der Elektroden E1 bis En gebildeten Raum aufgetreten ist, erschweren es die Kondensatoren C1 bis Cn, den Einfluss der elektrischen Entladung auf die übrigen Elektroden E1 bis En zu übertragen. Obgleich jedoch Veränderungen mit Gleichstromnatur (zum Beispiel eine Veränderung des elektrischen Potenzials) durch die Kondensatoren C1 bis Cn verhindert werden, kann ein durch die Veränderung des elektrischen Potenzials verursachter Verschiebungsstrom durch die Kondensatoren C1 bis Cn fließen.
Um dieser Situation gerecht zu werden, ist es dadurch, dass jeder der Widerstände N1 bis Nn mit einem entsprechenden Kondensator C1 bis Cn in Reihe geschaltet wird, möglich, den durch die Veränderung des elektrischen Potenzials verursachten impulsartigen Strom durch Verwendung der Widerstände N1 bis Nn zu unterbinden. Folglich ist es möglich, die Unabhängigkeit des mit jeder der Elektroden durchgeführten Bearbeitungsprozesses zu verbessern.
Jeder der vorstehend genannten Widerstände N1 bis Nn kann ein Streuwiderstand sein, wie zum Beispiel der Widerstand einer Verdrahtung oder durch einen Kondensator oder eine Elektrodenstruktur verursachter Widerstand.
Achte Ausführungsform
8 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 8 zeigt, enthält die Funkenerosionsvorrichtung zusätzlich zu der Konfiguration der in 1 gezeigten Funkenerosionsvorrichtung Induktivitäten M1 bis Mn, deren Gesamtzahl gleich N ist. In dieser Situation ist jede der Induktivitäten M1 bis Mn, deren Gesamtzahl gleich N ist mit einem entsprechenden Kondensator C1 bis Cn in Reihe geschaltet, deren Gesamtzahl gleich N ist.
Durch die Reihenschaltung jeder der Induktivitäten M1 bis Mn, deren Gesamtzahl gleich N ist, mit einem entsprechenden der Kondensatoren C1 bis Cn, deren Gesamtzahl gleich N ist, ist es in dieser Situation möglich, das Fließen eines impulsartigen elektrischen Stroms zu erschweren, so dass es vereinfacht wird, das Auftreten einer elektrischen Entladung an jedem der elektrischen Entladungspunkte unabhängig zu veranlassen. Ferner ist es durch Verwendung der Induktivitäten M1 bis Mn möglich, gegenüber dem Fall, in dem Widerstände N1 bis Nn wie in 7 gezeigt verwendet werden, Verluste zu reduzieren.
Jede der vorstehend beschriebenen Induktivitäten M1 bis Mn kann eine Streuinduktivität sein, beispielsweise eine Induktivität einer Verdrahtung oder eine durch einen Elektrodenaufbau verursachte Induktivität.
Neunte Ausführungsform
9 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Wie 9 zeigt, enthält die Funkenerosionsvorrichtung zusätzlich zu der Konfiguration der in 1 gezeigten Funkenerosionsvorrichtung ferner eine Induktivität M0. In dieser Situation ist die Induktivität M0 mit der AC-Leistungsquelle G in Reihe geschaltet. In dieser Situation ist es wünschenswert, die AC-Leistungsquelle G mit einer Frequenz anzusteuern, die nahe einer Resonanzfrequenz zwischen der Induktivität M0 und den Kondensatoren C1 bis Cn ist, deren Gesamtzahl gleich N ist.
Indem die AC-Leistungsquelle G mit einer Frequenz angesteuert wird, die nahe an der Resonanzfrequenz zwischen der Induktivität M0 und den Kondensatoren C1 bis Cn liegt, deren Gesamtzahl gleich N ist, ist es in dieser Situation möglich, eine Spannungsresonanz zwischen der Induktivität M0 und den Kondensatoren C1 bis Cn, deren Gesamtzahl gleich N ist, zu erzeugen, und es ist möglich, die Spannung um die Spannungsresonanz zu erhöhen. Folglich ist es möglich, problemlos eine hohe Spannung an die Enden der Kondensatoren C1 bis Cn anzulegen und die Erzeugung von elektrischen Entladungen zwischen den Polen zu vereinfachen.
Die vorstehend beschriebene Induktivität M0 kann eine Streuinduktivität sein, beispielsweise eine Induktivität einer Verdrahtung oder eine durch einen Elektrodenaufbau verursachte Induktivität.
Zehnte Ausführungsform
10 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 10 zeigt, ist in der Funkenerosionsvorrichtung jede der Elektroden E1 bis En unter Verwendung eines jeweils unterschiedlichen Teiles eines einzelnen Drahtes Y aufgebaut. Wenn jede der Elektroden E1 bis En unter Verwendung eines jeweils unterschiedlichen Teiles eines einzelnen Drahtes Y konfiguriert ist, ist es in dieser Situation wünschenswert, zwischen den Elektroden E1 bis En möglichst hohe Impedanzen vorzusehen, um es zu ermöglichen, den Einfluss von Spannungsschwankungen zwischen den Elektroden E1 bis En wirksam zu unterdrücken, indem die Kondensatoren C1 bis Cn eingesetzt werden, deren Gesamtzahl gleich N ist. Die Impedanzen zwischen den Elektroden E1 bis En können Streuimpedanzen sein.
Wenn jede der Elektroden E1 bis En unter Verwendung eines jeweils verschiedenen Teiles eines einzelnen Drahtes Y konfiguriert ist, ist es in dieser Situation möglich, die Elektroden E1 bis En zu bewegen, indem der einzelne Draht Y mit einer Spule oder einem Vorschubmechanismus versehen wird. Somit ist es nicht erforderlich, jede der Elektroden E1 bis En, deren Gesamtzahl gleich N ist, einzeln mit einer Spule oder einem Vorschubmechanismus zu versehen. Folglich ist es möglich, die Konfiguration der Funkenerosionsvorrichtung zu vereinfachen.
Elfte Ausführungsform
11 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 11 zeigt, enthält die Funkenerosionsvorrichtung zusätzlich zu der Konfiguration der in 1 gezeigten Funkenerosionsvorrichtung ferner Widerstände RH1 bis RHn1, deren Gesamtzahl gleich N-1 ist. In dieser Situation ist jeder der Widerstände RH1 bis RHn-1, deren Gesamtzahl gleich N-1 ist, zwischen jeweils zwei entsprechende Elektroden E1 bis En geschaltet.
In dieser Situation ist es möglich, jede der Elektroden E1 bis En unter Verwendung eines jeweils unterschiedlichen Teiles des einzelnen Drahtes Y zu konfigurieren, wie 10 zeigt. Ferner ist es möglich, die Widerstände RH1 bis RHn-1 unter Verwendung des Drahtes Y selbst zu konfigurieren. Um in dieser Situation den Widerstandswert jedes der Widerstände RH1 bis RHn-1 hoch werden zu lassen, ist es beispielsweise möglich, den Draht Y so zu führen, dass Verbindungen zwischen den Elektroden E1 bis En vorgesehen sind, wobei der die Verbindungen zwischen den Elektroden E1 bis En bildende Draht Y in Form einer Schleife konfiguriert ist.
Zwölfte Ausführungsform
12 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration einer Funkenerosionsvorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 12 zeigt, enthält die Funkenerosionsvorrichtung zusätzlich zu der Konfiguration der in 1 gezeigten Funkenerosionsvorrichtung ferner Induktivitäten MH1 bis MHn-1, deren Gesamtzahl gleich N-1 ist. In dieser Situation ist jede der Induktivitäten MH1 bis MHn-1, deren Gesamtzahl gleich N-1 ist, zwischen jeweils zwei entsprechende Elektroden E1 bis En geschaltet.
In dieser Situation ist es möglich, jede der Elektroden E1 bis En wie in 10 gezeigt unter Verwendung eines jeweils unterschiedlichen Teiles des einzelnen Drahtes Y zu konfigurieren. Ferner ist es möglich, die Induktivitäten MH1 bis MHn-1 unter Verwendung des Drahtes Y selbst zu konfigurieren. Um den Wert jeder der Induktivitäten MH1 bis MHn-1 hoch einzustellen, ist es in dieser Situation beispielsweise wünschenswert, den Draht Y, der die Verbindungen zwischen den Elektroden E1 bis En herstellt, in Form einer Schleife zu konfigurieren, und ferner ein Magnetmaterial mit einem hohen magnetischen Permeabilitätsniveau in das Innere der Schleife einzuführen. Das Magnetmaterial kann beispielsweise Ferrit sein.
In dem Fall, in dem die Elektroden E1 bis En unter Verwendung eines einzelnen Drahtes Y konfiguriert sind, ist es nicht möglich, die Elektroden E1 bis En elektrisch vollständig voneinander zu isolieren. Daher ist es nicht möglich, das Fließen eines gleichstromartigen elektrischen Stroms zwischen den Elektroden E1 bis En zu verhindern. Es sei jedoch angemerkt, dass, solange ein bestimmtes Ausmaß einer Impedanz einer Widerstandsnatur oder einer Induktivitätsnatur zwischen den Elektroden E1 bis En vorhanden ist, die Elektroden E1 bis En durch Spannungsschwankungen der übrigen Elektroden E1 bis En während einer kurzen Zeitperiode, in der die elektrische Entladung auftritt, jeweils nicht sehr stark beeinflusst werden. Auch wenn die Elektroden E1 bis En unter Verwendung eines einzelnen Drahtes Y konfiguriert sind, ist es in dieser Situation möglich, jede der Elektroden E1 bis En zu veranlassen, unabhängig eine elektrische Entladung zu erzeugen.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend erörtert ist die Funkenerosionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für das Verfahren geeignet, durch welches eine Vielzahl von Elektroden zur Erzeugung von impulsartigen elektrischen Entladungen mit hoher Geschwindigkeit veranlasst werden, während eine elektrische Leistungsquelle verwendet wird, und für das Verfahren geeignet, durch welches beispielsweise ein Scheibenschnittprozess an einem Halbleiter-Ingot durchgeführt wird, wobei eine Vielzahl von Drähten parallel angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

W: Werkstück
G: Wechselstromquelle (AC)
PG: Impulsgenerator
E1 bis En: Elektroden
C1 bis Cn: Kondensatoren
D1 bis Dn: Dioden
R0; R1 bis Rn; N1 bis Nn und RH1 bis RHn-1: Widerstände
SW: Schaltelement
K: elektrische Leistungs-Sammelschaltung
P: Steuerschaltung
M0; M1 bis Mn und MH1 bis MHn-1: Induktivitäten
Y: Draht

Claims

Funkenerosionsvorrichtung, enthaltend: Elektroden (E1 bis En), deren Gesamtzahl gleich N ist wobei N eine ganze Zahl gleich 2 oder größer ist und die jeweils so konfiguriert sind, dass sie einzeln eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden und einem Werkstück (W) erzeugen; entweder eine Wechselstrom-Leistungsquelle (G) die eine Wechselspannung zwischen dem Werkstück und den Elektroden anlegt oder einen Impulsgenerator (PG), der einen Spannungsimpuls zwischen dem Werkstück und den Elektroden anlegt; und Kondensatoren (C1 bis Cn), deren Gesamtzahl gleich N ist und deren eines Ende jeweils mit der Wechselstrom-Leistungsquelle oder dem Impulsgenerator verbunden ist und deren anderes Ende einzeln mit einer entsprechenden der Elektroden verbunden ist, wobei jeder der Kondensatoren (C1 bis Cn) mit jedem entsprechenden Funkenspalt zwischen einer entsprechenden Elektrode und dem Werkstück in Reihe geschaltet ist, um Reihenschaltungen auszubilden, deren Anzahl N ist, wobei die Wechselstrom-Leistungsquelle (G) ausgebildet ist, um die Wechselspannung an jede der Reihenschaltungen anzulegen oder der Impulsgenerator (PG) ausgebildet ist, um die Spannungsimpulse an jede der Reihenschaltungen anzulegen; und Dioden (D1 bis Dn), deren Gesamtzahl gleich N ist, deren Kathoden gemeinsam mit einer Klemme der Wechselstrom-Leistungsquelle oder des Impulsgenerators verbunden sind, die auf der Seite des Werkstücks angeordnet ist, und von welchen eine Anode jeweils einzeln mit einer entsprechenden der Elektroden verbunden ist, deren Gesamtzahl gleich N ist.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wechselstrom-Leistungsquelle (G) oder der Impulsgenerator (PG) ausgebildet sind, um die Wechselspannung oder die Spannungsimpulse an mehr als eine der N Reihenschaltungen simultan anzulegen.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Spannung, die durch Überlagerung von in den Kondensatoren C1 bis Cn auftretenden Spannungen auf die Spannung der Wechselstrom-Leistungsquelle (G) oder des Impulsgenerators (PG) erhalten wird, ausgebildet ist, um an jeden Funkenspalt angelegt zu werden.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 3, ferner enthaltend: Widerstände (R1 bis Rn), die jeweils mit einer entsprechenden der Dioden in Reihe geschaltet sind.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend: einen Widerstand (R0), der mit der Wechselstrom-Leistungsquelle oder dem Impulsgenerator in Reihe geschaltet ist; ein Schaltelement (SW), das mit dem Widerstand parallel geschaltet ist; und eine Steuerschaltung (P), die das Schaltelement während einer Zeitperiode einschaltet, in welcher eine positive Spannung an das Werkstück angelegt wird, und das Schaltelement während einer Zeitperiode abschaltet, in welcher eine negative Spannung an das Werkstück angelegt wird.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend: eine elektrische Leistungs-Sammelschaltung (K), die mit der Wechselstrom-Leistungsquelle oder dem Impulsgenerator in Reihe geschaltet ist und so konfiguriert ist, elektrische Leistung während einer Zeitperiode zu sammeln, in welcher eine negative Spannung an das Werkstück angelegt ist, und die auf diese Weise gesammelte elektrische Leistung wieder zu verwenden.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend: Widerstände (N1 bis Nn), die jeweils mit einem entsprechenden Kondensator (C1 bis Cn), in Reihe geschaltet sind.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend: Induktivitäten (M1 bis Mn), die jeweils mit einem entsprechenden Kondensator, in Reihe geschaltet sind.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend: eine Induktivität (M1 bis Mn), die mit der Wechselstrom-Leistungsquelle oder dem Impulsgenerator in Reihe geschaltet ist.
Funkenerosionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, bei welcher die Elektroden Drahtelektroden sind, die parallel angeordnet sind.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher jede der Drahtelektroden (E1 bis En) ein jeweils unterschiedlicher Teil eines einzelnen Drahtes (Y) ist.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher der Draht in Form einer Schleife geführt ist, um so Verbindungen zwischen den Elektroden herzustellen.
Funkenerosionsvorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher ein Magnetmaterial in das Innere der Schleife eingeführt ist.
Funkenerosionsverfahren, enthaltend die Schritte: Anordnen eines Werkstücks (W) in einer Position, in welcher das Werkstück Elektroden (E1 bis En) gegenüber liegt, welche parallel angeordnet sind und deren Gesamtzahl gleich N ist, wobei N eine ganze Zahl gleich 2 oder größer ist, und Bilden von Funkenspalten zwischen den Elektroden und dem Werkstück; und Durchführen eines Funkenerosionsprozesses an jedem der Punkte, , durch Anlegen eines Wechselspannungsimpulses oder eines Spannungsimpulses über Kondensatoren (C1 bis Cn), deren Anzahl gleich N ist und die jeweils mit einer entsprechenden der Elektroden, in Reihe geschaltet sind, und durch Veranlassen, dass jeder der Funkenspalte, deren Gesamtzahl gleich N ist, eine elektrische Entladung erzeugt, wobei jeder der Kondensatoren (C1 bis Cn) mit jedem entsprechenden Funkenspalt zwischen einer entsprechenden Elektrode und dem Werkstück in Reihe geschaltet ist, um Reihenschaltungen auszubilden, deren Anzahl N ist, wobei die Wechselstrom-Leistungsquelle (G) ausgebildet ist, um die Wechselspannung an jede der Reihenschaltungen anzulegen oder der Impulsgenerator (PG) ausgebildet ist, um die Spannungsimpulse an jede der Reihenschaltungen anzulegen, wobei die Kathoden von Dioden (D1 bis Dn), deren Gesamtzahl gleich N ist, gemeinsam mit einer Klemme der Wechselstrom-Leistungsquelle oder des Impulsgenerators verbunden sind, die auf der Seite des Werkstücks angeordnet ist, und eine Anode der Dioden (D1 bis Dn) jeweils einzeln mit einer entsprechenden der Elektroden verbunden ist, deren Gesamtzahl gleich N ist.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, durch welches eine Vielzahl von Halbleitersubstraten gleichzeitig unter Verwendung des Funkenerosionsprozesses gemäß Anspruch 14 ausgeschnitten wird.