DE112014002487B4

DE112014002487B4 - Drahterodiervorrichtung und Herstellungsverfahren für Halbleiterwafer unter Verwendung einer Drahterodiervorrichtung

Info

Publication number: DE112014002487B4
Application number: DE112014002487.2T
Authority: DE
Inventors: Hidetaka Miyake; Atsushi Itokazu; Takashi Hashimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2024-01-11
Anticipated expiration: 2034-03-01
Also published as: DE112014002487T5; CN105408045A; US20160059338A1; JPWO2014188754A1; US10220459B2; CN105408045B; WO2014188754A1; JP6072236B2

Abstract

Drahterodiervorrichtung, Folgendes umfassend:ein Paar Führungsrollen (1c, 1d), die parallel in einem Abstand voneinander angeordnet sind;einen Draht (3), der vielfach auf das Paar Führungsrollen (1c, 1d) mit einem festen Wickelschritt beabstandet gewickelt ist, wobei der Draht (3) entsprechend einer Rotation der Führungsrollen (1a, 1b, 1c, 1d) läuft und eine Vielzahl von parallel-Drahtabschnitten (PS) bildet, die zwischen dem Paar Führungsrollen (1c, 1d) voneinander beabstandet sind;ein Paar Dämpfungs-Führungsrollen (7a, 7b), die zwischen dem Paar Führungsrollen (1c, 1d) angeordnet sind, wobei das Paar Dämpfungs-Führungsrollen (7a, 7b) jeweils den parallel-Drahtabschnitten (PS) folgt und mit diesen in Kontakt kommt, um gedämpfte Schneide-Drahtabschnitte (CL) zu bilden;Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d), die eine Vielzahl von Energieeinspeisungselementen umfassen, die entsprechend einem Abstand des parallel angeordneten Drahts (3) der Schneide-Drahtabschnitte (CL), in die Energie eingespeist werden soll, ausgerichtet sind, wobei die Energieeinspeisungselemente jeweils in Kontakt mit den parallel-Drahtabschnitten (PS) kommen und Energie einspeisen, wobei benachbarte Energieeinspeisungselemente aufgereiht sind, um Energie in die parallel-Drahtabschnitte (PS) mit einem Intervall von zumindest jedem zweiten parallel-Drahtabschnitt (PS) einzuspeisen; undeine Bearbeitungsenergieversorgung (10), die eine Spannung zwischen den Energieeinspeisungselementen und dem Draht (3) anlegt, um elektrische Entladung zu verursachen, wobeidie Energieeinspeisungselemente, die in der gleichen Energieeinspeisungselement-Einheit (6a bis 6d) aufgereiht sind, miteinander elektrisch verbunden sind, wobeidie Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) Energieeinspeisungselement-Halter (60a, 60b) umfassen, von denen jeder Bereiche zum Haltern von Wellenenden an beiden Enden umfasst, und mit denen die Energieeinspeisungselemente ausgerichtet werden, unddie Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) in zwei Reihen auf beiden Seiten eines Werkstückes (5) angeordnet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drahterodiervorrichtung zur Materialbearbeitung und ein Herstellungsverfahren für eine dünne Platte und ein Herstellungsverfahren für einen Halbleiterwafer unter Verwendung der Drahterodiervorrichtung.
Hintergrund
Um bei der Herstellung eines Wafers mit dünner Plattenform aus einem säulenförmigen/zylindrischen Werkstück mittels Schneiden durch Elektroerosion die Produktivität des Schneidevorgangs zu verbessern, wurde ein System voreschlagen, bei dem ein Draht wiederholt um eine Vielzahl von Führungsrollen gewickelt ist, um gleichzeitig eine Verarbeitung mit einer großen Anzahl an Drähten durchzuführen. In einer Drahterodiervorrichtung gemäß diesem System werden Schneide-Drahtabschnitte gebildet, in denen Drähte parallel in einem festen Abstand angeordnet sind, die Schneide-Drahtabschnitte werden in die Nähe eines Werkstücks gebracht und den einzelnen Drähten, die die Schneide-Drahtabschnitte bilden, wird unter Verwendung von Energieeinspeisungselementen individuell Energie zugeführt, um eine gleichzeitige und parallele elektrische Entladung zwischen den Schneide-Drahtabschnitten und dem Werkstück zu erzeugen und das Schneiden an mehreren Orten parallel auszuführen (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Die Patentliteratur 2 betrifft ein Drahtschneideelektroerodierverfahren, Drahtschneideelektroerodierbearbeitungsvorrichtungen und Schneidverfahren, die selbige verwenden, und auf Verfahren zur Herstellung von Halbleiterwafern, die durch Zerschneiden von Halbleiterkristall erhalten werden.
Die Patentliteratur 3 betrifft den Aufbau einer Drahterodiermaschine.
Zitierte Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung, JP 2000-094221 A
Patentliteratur 2: DE 11 2011 103 905 B4
Patentliteratur 3: JP 2010 - 207 988 A

Zusammenfassung
Technisches Problem
In der oben beschriebenen Drahterodiervorrichtung sind die Energieeinspeisungselemente getrennt und unabhängig voneinander und gegeneinander elektrisch isoliert, um Energie aus individuellen Bearbeitungsenergieversorgungen in die jeweiligen Drähte einzuspeisen, die die Schneide-Drahtabschnitte bilden. Um die Energieeinspeisungselemente voneinander elektrisch zu isolieren sind isolierende Materialien jeweils zwischen allen Energieeinspeisungselementen eingefügt. Eine Aufreihungsstange, die mehrere Energieeinspeisungselemente durchdringt, um die Positionen der Energieeinspeisungselemente zu justieren, ist aus einem nicht-leitenden Material hergestellt. Alternativ werden die Oberflächen der Energieeinspeisungselemente mit einer nicht-leitenden Substanz beschichtet, wobei die Energieeinspeisungselemente zusammengesetzt werden, ohne in Kontakt miteinander zu sein und ohne elektrisch leitend verbunden zu sein. In diesem Fall werden die jeweiligen Energieeinspeisungselemente so zusammengebaut, dass sie aufgereiht sind und einem Abstand der parallelen Anordnung der Drähte der Schneide-Drahtabschnitte entsprechen, in die Energie eingespeist werden soll. Wenn der Draht dann in eine Rille zum Legen des Drahtes eines bestimmten Energieeinspeisungselements gelegt wird, werden die Drähte, die zu den anderen parallelen Energieeinspeisungselementen gehören, ebenfalls auf die Energieeinspeisungselemente gelegt. Daher werden beim Zusammenbau der Energieeinspeisungselemente die Abstände zwischen den Energieeinspeisungselementen durch Anpassung der Abstände zwischen den Energieeinspeisungselementen genau angepasst, durch Einfügen von Objekten wie den Isoliermaterialien, die zwischen den Energieeinspeisungselementen eingefügt sind, und Anpassen einer Festziehstärke in einem Zustand, in dem die Aufreihungsstange zur Aufreihung der Energieeinspeisungselemente durch die Energieeinspeisungselemente gesteckt ist. Bei dem Zusammenbau der Energieeinspeisungselemente ist jedoch, während der Abstand zwischen benachbarten Drähten, die die Schneide-Drahtabschnitte bilden, ungefähr einige hundert Mikrometer beträgt, zehn oder mehr Mikrometer bis einige zehn oder weniger Mikrometer als Toleranz für die Schwankungen in dem Abstand benachbarter Drähte gefordert. Daher werden eine verbesserte Technik zum Zusammenbau der Energieeinspeisungselemente und eine Inspektionstechnik zur genauen Messung der Abstände zwischen den benachbarten zusammengebauten Energieeinspeisungselementen benötigt, um die Energieeinspeisungselemente mit solch einer hohen Genauigkeit auszurichten. Es ist nicht einfach, den Anordnungsabstand der Energieeinspeisungselemente an einem Bearbeitungsstandort genau einzustellen.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben dargestellten Situation gemacht, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Drahterodiervorrichtung anzugeben, mit der hochgenaues Schneiden durchgeführt werden kann, und die eine hohe Bearbeitungsverlässlichkeit/Ausfallsicherheit hat, weil Energie stabil von einer Bearbeitungsenergieversorgung zugeführt wird, und ein Herstellungsverfahren für eine dünne Platte und ein Herstellungsverfahren für einen Halbleiterwafer unter Verwendung der Drahterodiervorrichtung anzugeben.
Lösung des Problems
Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird eine Drahterodiervorrichtung gemäß dem Anspruch 1 vorgeschlagen. Alternativ werden die oben genannten Probleme durch eine Drahterodiervorrichtung gemäß dem Anspruch 2 gelöst.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Drahterodiervorrichtung die Energieeinspeisungselement-Einheiten, die die Energieeinspeisungselemente umfassen, die ausgerichtet sind, um dem Abstand der parallelen Anordnung der Schneide-Drahtabschnitte zu entsprechen, in die Energie eingespeist werden soll, und die jeweils in Kontakt mit den parallel-Drahtabschnitten kommen und Energie in die parallel-Drahtabschnitte einspeisen. Die einander benachbarten Energieeinspeisungselemente sind aufgereiht, um Energie in die parallel-Drahtabschnitte mit einem Intervall von zumindest jedem zweiten parallel-Drahtabschnitt einzuspeisen. Eine Leckmenge (engl. wraparound amount) eines Einspeisestroms zu dem benachbarten Draht ist groß. Ein Leckstrom (engl. wraparound current) zu dem dem benachbarten Draht benachbarten Draht, also dem übernächsten Draht, nimmt plötzlich ab. Daher wird die Energie in einem Intervall von einem oder mehreren Drähten zugeführt. Es ist möglich, den Einfluss dess Lecktstroms (hier engl. wraparound/leak current) auf die Bearbeitung zu reduzieren. Die Ausrichtungsgenauigkeit zwischen den Energieeinspeisungselementen ist verbessert. Es ist möglich, ein einfaches Auftreten von Positionsabweichungen bezüglich der parallelen Drähte zu verhindern und die Bearbeitungsgenauigkeit bei der gleichzeitigen Herstellung dünner Platten aus einem Werkstück zu verbessern. Es wird möglich, den Zusammenbau und die Justage der Energieeinspeisungselemente zu vereinfachen, den Bearbeitungsaufbau zu vereinfachen und eine Bearbeitungs-Vorbereitungszeit zu reduzieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine perspektivische Ansicht, in der der Gesamtaufbau einer Drahterodiervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm, in dem schematisch Energieeinspeisungselemente der Drahterodiervorrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt sind.
3 ist eine Abbildung, in der eine aufgereihte Anordnung der Energieeinspeisungselemente der Drahterodiervorrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, sowie ein Zustand, in dem Energie in parallele Drahtabschnitte eingespeist wird, gezeigt ist, wobei (a) eine Ansicht von oben ist und (b) eine Seitenansicht ist.
4 ist eine erläuternde Abbildung, in der der Aufbau der Energieeinspeisungselemente der Drahterodiervorrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist.
5 ist eine Abbildung, in der ein Bearbeitungszustand bei Verwendung der Drahterodiervorrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, wobei (a) eine Abbildung ist, in der ein Zustand während der Bearbeitung gezeigt ist und (b) eine Abbildung ist, in der ein Wafer nach der Bearbeitung gezeigt ist.
6 ist eine perspektivische Ansicht, in der der Gesamtaufbau einer Drahterodiervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist.
7 ist ein Konfigurationsdiagramm, in dem schematisch Energieeinspeisungselemente gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt sind.
8 ist eine Abbildung, in der ein Bearbeitungszustand bei Verwendung der Drahterodiervorrichtung in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, wobei (a) eine Abbildung ist, in der ein Zustand während der Bearbeitung gezeigt ist und (b) eine Abbildung ist, in der ein Wafer nach der Bearbeitung gezeigt ist.
9 ist ein Konfigurationsdiagramm, in dem Komponenten und der Aufbau eines Energieeinspeisungselement-Bereichs einer Drahterodiervorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. In den Ausführungsbeispielen beschriebene Apparaturen sind schematisch. Die Größen, Verhältnisse und ähnliche Eigenschaften der Komponenten weichen manchmal von real existierenden ab.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine Seitenansicht, in der der Aufbau eines Hauptteils einer Drahterodiervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Die Drahterodiervorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel umfasst vier Hauptführungsrollen 1a bis 1d, einen Draht 3, der in einem festen Abstand mehrfach um die Hauptführungsrollen 1a bis 1d gewickelt ist so dass ein paralleler Drahtbereich PS zwischen einem Paar Hauptführungsrollen 1c und 1d gebildet ist, und der mit Drehung der Hauptführungsrollen 1a bis 1d läuft, ein Paar Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b, das dem parallelen Drahtbereich PS folgt und in Kontakt mit diesem kommt und eine Vielzahl von Schneide-Drahtabschnitten CL zum Dämpfen bildet, Energieeinspeisungselemente (Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d), die jeweils Energie in die Schneide-Drahtabschnitte CL einspeisen, eine Drahtspule 2 und eine Draht-Aufwickelspule 4, und Mittel zum Bewegen eines Werkstückes 5 relativ zu den Schneide-Drahtabschnitten CL in einer Richtung parallel zu dem Draht 3, der die Schneide-Drahtabschnitte CL bildet und in einer Richtung senkrecht zu dem Draht 3, der die Schneide-Drahtabschnitte CL bildet. Eine Vielzahl von einstückig ausgebildeten Energieeinspeisungselementen bilden zwei Paare von Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a und 6b und 6c und 6d, die elektrisch miteinander verbunden sind. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten umfassen Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b (nicht in 1 gezeigt), die an beiden Enden Bereiche zum Haltern von Wellenenden haben und mit denen die Positionierung eingestellt werden kann (3(a) und 3(b)). Eine Bearbeitungsenergieversorgung 10 legt eine Spannung zwischen der Vielzahl von Energieeinspeisungselementen (den Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d) und dem Draht 3 an und verursacht eine elektrische Entladung. Die Energieeinspeisungselemente (die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d) sind entsprechend der Abstände zwischen den parallel angeordneten Drähten der Schneide-Drahtabschnitte CL angeordnet, die als Einspeiseziele vorgesehen sind. Die Bearbeitungsenergieversorgung speist Energie in die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d ein, die so angeordnet sind, dass sie Energie in die Schneide-Drahtabschnitte CL mit einer Lücke von jeweils drei Schneide-Drahtabschnitten einspeisen. Die Energieeinspeisungselemente, die in denselben Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d angeordnet sind, sind untereinander elektrisch verbunden.
Die Hauptführungsrollen 1a bis 1d sind Hauptführungsrollen, die ein Drahtlaufsystem bilden. In der Drahterodiervorrichtung sind vier Hauptführungsrollen mit gleichem Durchmesser parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnet. Ein Draht 3, der von der Drahtspule 2 abgewickelt wird, erstreckt sich aufeinanderfolgend über die vier Hauptführungsrollen 1a bis 1d und ist wiederholt um diese gewickelt, und dabei mit einer festen Schrittweite beabstandet. Der Draht 3 läuft mit Drehung der Hauptführungsrollen 1a bis 1d und erreicht schließlich die Draht-Aufwickelspule 4. Die Hauptführungsrollen 1c und 1d sind an Positionen jenseits des Werkstücks 5 angeordnet. Der Draht 3 ist mit fester Zugspannung zwischen beiden Hauptführungsrollen eingespannt, wodurch eine Vielzahl von parallelen Drahtbereichen PS gebildet ist, die in der axialen Richtung der Hauptführungsrollen voneinander beabstandet sind. Es sei bemerkt, dass in dieser Beschreibung mit den parallelen Drahtbereichen ein Bereich vom Abwickeln des Drahts 3 von der Hauptführungsrolle 1c bis zum Aufwickeln des Drahts 3 auf die Hauptführungsrolle 1d bezeichnet ist. In den parallelen Drahtbereichen PS sind gerade gespannte Bereiche, umfassend Bereiche die dem Werkstück 5 gegenüber stehen, die Schneide-Drahtabschnitte CL. In 1 ist ein Zustand gezeigt, in dem das Schneiden des Werkstücks 5 begonnen hat und die Schneide-Drahtabschnitte CL in das Innere des Werkstücks 5 vorgedrungen sind.
Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d, die im Kontakt mit den parallel-Drahtbereichen PS angeordnet sind, sind Elektroden, die Spannungspulse an die Schneide-Drahtabschnitte CL abgeben. In 1 sind die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d in zwei Reihen auf beiden Seiten des Werkstücks 5 angeordnet. Die Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b sind näher an den Schneide-Drahtabschnitten CL als die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d in den parallel-Drahtbereichen PS angeordnet. Es wird ein Zustand aufrechterhalten, in dem der Draht 3 immer in Rillen zur Drahtführung liegt, die auf den Oberflächen der Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b ausgebildet sind, um den Draht 3 zu führen. Das heißt, die Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b sind Führungsrollen, die zwischen einem Paar von Hauptführungsrollen angeordnet sind und jeweils den parallel-Drahtbereichen PS folgen und mit diesen in Kontakt kommen, und die im Vergleich zu den Hauptführungsrollen einen kleinen Durchmesser haben. Die Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b unterstützen den Draht 3 so, dass der Draht 3 zwischen den Schneide-Drahtabschnitten CL linear gespannt ist. Vibrationen der Schneide-Drahtabschnitte CL zwischen den Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b werden unterdrückt. Eine Laufposition der Schneide-Drahtabschnitte CL steht im Wesentlichen still. Weiterhin sind Düsen 8 (8a und 8b) an Positionen quer zu den Schneide-Drahtabschnitten CL angeordnet. Bearbeitungsflüssigkeit wird aus den Düsen 8a und 8b, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, auf einen Schneidebereich des Werkstücks 5 entlang der Schneide-Drahtabschnitte CL ausgestoßen. Die Schneide-Drahtabschnitte CL sind so durch die Düsen 8a und 8b gefädelt, dass sie nicht in Kontakt mit den Innenoberflächen der Düsen kommen. Eine Stage 9 ist ein Tisch, der das Werkstück 5 trägt und sich auf und ab bewegt (nach oben und nach unten bewegt).
In 1 ist der Draht 3 nur um einen Teil (ungefähr ¼) eines Außenumfangs jeder Hauptführungsrolle 1a bis 1d gewickelt und wird durch alle vier Hauptführungsrollen 1a bis 1d umgelenkt. Die Hauptführungsrollen 1a bis 1d sind so angeordnet, dass sie einen Pfad von der Drahtspule 2 zu der Draht-Aufwickelspule 4 bilden und einen Raum für das Werkstück 5, das die Schneide-Drahtabschnitte CL passiert, frei halten. Die Hauptführungsrollen 1c und 1d sind oft Antriebs-Führungsrollen. Die Hauptführungsrollen 1a und 1b, die oberhalb der Hauptführungsrollen 1c und 1d angeordnet sind, sind häufig angetriebene Führungsrollen. Rotierende Wellen der Antriebs-Führungsrollen sind direkt mit einer drehenden Welle eines Motors mittels Riemen oder Ähnlichem verbunden, wodurch eine Drehkraft auf die Antriebs-Führungsrollen übertragen wird, um die Antriebs-Führungsrollen anzutreiben. Andererseits wird bei den angetriebenen Führungsrollen keine Antriebskraft durch Drehung des Motors erzeugt. Die angetriebenen Führungsrollen drehen sich mit der Reibung des Drahts 3 entsprechend dem Lauf des gewickelten Drahts 3. Die Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b sind angetriebene Führungsrollen, die in Kontakt mit den parallel-Drahtbereichen PS angeordnet sind. Die Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b werden durch den Lauf des Drahtes 3 zur Drehung angetrieben.
In 1 zeigen Pfeile, die um die Wellen der Hauptführungsrollen 1a bis 1d eingezeichnet sind, die Drehrichtung der Hauptführungsrollen 1a bis 1d an. Ein Pfeil, der entlang des Drahtes 3 eingezeichnet ist, zeigt die Laufrichtung des Drahtes 3 an. Die Hauptführungsrollen 1a bis 1d sind Rollen, bei denen beispielsweise Urethangummi um hohlzylinderförmige („säulenförmig entkernte“, engl. columnar-cored) Stangen gewickelt ist. Die Hauptführungsrollen 1a bis 1d sind drehbar aufgebaut, wobei beide Enden der entkernten Stangen auf Lagern gelagert sind. Der Urethangummi ist geeignet, den Draht 3 davon abzuhalten, von den Führungsrollen zu gleiten, da der Urethangummi einen hohen Reibungskoeffizienten für den Draht 3 hat. Auf den Rollenoberflächen der Hauptführungsrollen 1a bis 1d, die im Kontakt mit dem Draht 3 sind, ist eine Vielzahl von Rillen ausgebildet, deren Abstand gleich dem Wickelschritt ist. Der Draht 3 ist in den jeweiligen Rillen gewickelt. In diesem Falle ist der Abstand (der Wickelschritt) zwischen den Schneide-Drahtabschnitten CL, die in einem festen Abstand zueinander parallel angeordnet sind, fest. Im Falle eines Halbleiter-Wafers, beträgt der Abstand beispielsweise ungefähr 0,1 Millimeter bis 0,8 Millimeter. Mit den Antriebs-Hauptführungsrollen kann eine Kraft zum Spannen des Drahtes aufgebracht werden. An den angetriebenen Führungsrollen kann eine Drehkraft zur Drehung der Rollen aufgebracht werden. Die Führungsrollen und das Werkstück 5 sind in Bearbeitungsflüssigkeit eingetaucht. Die Schneide-Drahtabschnitte CL liegen dem Werkstück 5 in der Bearbeitungsflüssigkeit gegenüber, und führen das Schneiden gleichzeitig und parallel aus.
Die Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b sind angetriebene Führungsrollen mit hoher Formgenauigkeit, Rotationsgenauigkeit und Befestigungsgenauigkeit im Vergleich zu den Hauptführungsrollen 1a bis 1d. Zwei Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b werden an Positionen auf beiden Seiten des Werkstücks 5 verwendet. Die Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b werden gegen die gespannten parallel-Drahtbereiche PS gedrückt, so dass der Draht 3 an einem Teil der Außenumfänge der Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b anliegt. Dadurch wird der Draht 3 zwischen den Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b gerade gespannt. Der Draht 3 wird in der Laufrichtung gebeugt. Während dem Lauf des Drahtes 3 wird immer ein Zustand aufrechterhalten, in dem der Draht an den Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b anliegt. Der Draht 3, der vibriert, bevor er an die Dämpfungs-Führungsrolle 7b angelegt wird, wird sicher an die Dämpfungs-Führungsrolle 7b angelegt. Dadurch wird die Vibration des Drahtes 3, der mit Vibration läuft, unterbrochen. Auf ähnliche Weise wird Vibration, die auf den Draht 3 ausgeübt wird, der von der Dämpfungs-Führungsrolle 7a abläuft, durch die Dämpfungs-Führungsrolle 7a unterbrochen. Somit erzeugen die zwei Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b, während sie aufgrund der Reibungskraft mit dem Draht 3 entsprechend dem Lauf des Drahtes rotieren, einen Zustand, in dem in einem geraden Bereich zwischen den Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b kaum Vibration auftritt. Das heißt, mit den Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b ist es möglich, eine Vibrationsausbreitung von den Hauptführungsrollen 1a bis 1d zu den Schneide-Drahtabschnitten CL zu unterdrücken und den Draht 3 präzise zu führen, so dass eine mikroskopische Laufposition fest ist.
Die Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b lenken die Laufrichtung des Drahts 3 in den Schneide-Drahtabschnitten CL ab, aber sorgen nicht dafür, dass ein Raum für das Werkstück 5 zum Passieren der Schneide-Drahtabschnitte CL frei bleibt. Auf der Rollenoberfläche, die in Kontakt mit dem Draht 3 ist, sind V-förmige Rillen GW zur Drahtführung in einem Abstand gleich dem Abstand zwischen den Schneide-Drahtabschnitten CL vorhanden. In jeder Rille GW liegt ein Draht 3.
Wie in 2(a) gezeigt ist, sind die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d, die Bearbeitungsstrom in die Schneide-Drahtabschnitte CL einspeisen, in einer Form ausgebildet, in der zwei Formen von Zylindern mit verschiedenen Durchmessern und verschiedenen Höhen abwechselnd gestapelt sind, wobei die Mittelpunkte von Kreisen, die Bodenflächen der Zylinder entsprechen, fluchtend angeordnet sind. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d umfassen Wellenabschnitte 6M, die Zylinderabschnitte mit kleinerem Durchmesser sind, und Energieeinspeisungsabschnitte 6S, die in einem vorgegebenen Abstand an den Wellenabschnitten 6M ausgebildet sind und durch Zylinderabschnitte gebildet sind, die einen größeren Durchmesser als die Wellenabschnitte haben, und die V-förmige Rillen GW zur Drahtführung an Außenumfangsflächen haben. Die V-förmigen Rillen GW zur Drahtführung sind Bereiche, die in Kontakt mit dem Draht 3 sind, in den Energie eingespeist werden soll. Die Wellenabschnitte 6M, die Zylinderabschnitte mit dem kleineren Durchmesser sind, sind Abschnitte, die den Draht 3, in den kein Energie eingespeist werden soll, durchlaufen lassen, so dass er nicht in Kontakt mit den Energieeinspeisungselement-Einheiten kommt. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sind parallel zueinander bezüglich der Längsrichtung angeordnet, und zwar so, dass die Zylindermittelpositionen auf gleicher Höhe sind. Die Energieeinspeisungsabschnitte 6S, die die Zylinderabschnitte mit dem größeren Durchmesser sind, der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d, mit einer Anzahl die gleich oder größer der Anzahl der Schneide-Drahtabschnitte CL ist, sind in einem Abstand angeordnet, der gleich einem Abstand benachbarter Drähte ist, die die Schneide-Drahtabschnitte CL bilden. 2(b) ist eine Abbildung der in 2(a) gezeigten Energieeinspeisungselement-Einheit 6d, von der rechten Seite aus gesehen. In 2(b) ist schematisch ein Zustand gezeigt, in dem die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a, 6b, und 6c mit der Energieeinspeisungselement-Einheit 6d, die an vorderster Stelle angeordnet ist, überlappen, in dem die Wellenabschnitte 6M, die Zylinderabschnitte mit dem kleineren Durchmesser sind, verdeckt sind, die Energieeinspeisungsabschnitte 6S, die die Zylinderabschnitte mit dem größeren Durchmesser sind, jeder der Energieeinspeisungselement-Einheiten in einem regelmäßigen Abstand angeordnet sind, weil die Energieeinspeisungsabschnitte 6S nicht mit denen der anderen Energieeinspeisungselement-Einheiten überlappen, und die Drähte 3 der Schneide-Drahtabschnitte CL liegen in den V-förmigen Rillen GW zur Drahtführung, die an den Seitenoberflächen der Energieeinspeisungsabschnitte 6S, die die Zylinderabschnitte mit dem größeren Durchmesser sind, eingearbeitet sind. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten sind so angeordnet, dass sie Energie in die Drähte 3 mit einer Lücke von jeweils drei Drähten 3 einspeisen. Daher tritt abnormale elektrische Entladung, selbst wenn abnormale elektrische Entladung wegen der Energieeinspeisungselementseite auftritt, in voneinander beabstandeten Positionen auf und durch Reibung verursachter Schaden an den Drähten kann verteilt werden.
Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sind können einfach einstückig mit einer Drehmaschine hergestellt werden, indem als Ausgangsmaterial zylinderförmige Teile mit einem Durchmesser gleich oder größer dem Durchmesser der Energieeinspeisungsabschnitte 6S, die die Zylinderabschnitte mit dem größeren Durchmesser sind, verwendet werden. Mit einer NC-Drehmaschine ist es möglich, äußerst präzise einen Abstand, in dem die Energieeinspeisungsabschnitte 6S, die die Zylinderabschnitte mit dem größeren Durchmesser sind, und die Wellenabschnitte 6M, die Zylinderabschnitte mit dem kleineren Durchmesser sind, abwechselnd angeordnet sind, herzustellen. Außerdem ist es auch einfach, die V-förmigen Rillen GW zur Drahtführung, die an den Seitenoberflächen der Zylinderabschnitte mit dem größeren Durchmesser ausgebildet sind, äußerst genau herzustellen. Alternativ ist es möglich, eine große Menge der äußerst genauen Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d durch Formpressen und Löten leitender Materialien, die in Formen der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d eingespritzt sind, herzustellen. Es ist wünschenswert, als Material für die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d ein leitendes Material mit exzellenter Abriebfestigkeit zu verwenden, wie etwa eine zementierte Hartmetalllegierung (engl. cemented carbide alloy).
Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sind in Abständen angeordnet um nicht in Kontakt miteinander zu kommen und sind voneinander elektrisch isoliert. In 1 sind die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d in zwei Reihen auf jeder der beiden Seiten des Werkstücks 5 angeordnet. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sind gehaltert in Energieeinspeisungselement-Haltern 60a und 60b (nicht gezeigt) angeordnet, so dass die die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a und 6b und die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d 6c und 6d nicht in Kontakt miteinander kommen. 3(a) ist eine Ansicht von oben von der Anordnung zwischen den in 1 gezeigten Hauptführungsrollen 1d und 1c von oben. Das Werkstück 5 und die Düsen 8a und 8b auf beiden Seiten des Werkstücks 5 sind jedoch nicht gezeigt. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a und 6b sind in dem Energieeinspeisungselement-Halter 60a gehaltert. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6c und 6d sind in dem Energieeinspeisungselement-Halter 60b gehaltert. Die Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b haben die gleiche Form. Was die gehalterten Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a, 6b, 6c und 6d angeht, sind die Längen der Wellenabschnitte 6M, die die Zylinderabschnitte mit dem kleineren Durchmesser sind, an Endabschnitten jeweils verschieden. Die Längen der Endabschnitte der Wellenabschnitte 6M, die die Zylinderabschnitte mit dem kleineren Durchmesser sind, sind verschieden weil die Endabschnitte der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6b und 6b gehaltert sind, um mit den Referenzflächen der Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b ausgerichtet zu werden, um vorab die Energieeinspeisungsabschnitte, also die Energieeinspeisungsabschnitte, 6S die durch die Zylinderabschnitte mit dem größeren Durchmesser gebildet sind, der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6b und 6b auszurichten, um den Drähten der Schneide-Drahtabschnitte CL zu entsprechen. Dadurch ist es möglich, die Energieeinspeisungselementabschnitte in einem vorgegebenen Abstand auszurichten, indem die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d einfach in die Energieeinspeisungselement-Haltern 60a und 60b eingepasst werden.
Wenn Elektroerosion durchgeführt wird, wird, nachdem das Werkstück 5 den Schneide-Drahtabschnitten CL in einem vorgegebenen Zwischenpol-Abstand (engl. inter-pole distance) gegenüberliegend angeordnet ist, während die Hauptführungsrollen 1c und 1d gedreht werden um den Draht 3 zum Laufen zu bewegen, ein Spanungspuls an die Schneide-Drahtabschnitte CL abgegeben um die Stage 9 entsprechend der Schneidegeschwindigkeit anzuheben. Durch relative Bewegung der parallel-Drahtabschnitte PS und des Werkstücks 5 zueinander in einem Zustand, in dem die Interpol-Distanz konstant gehalten wird, wie in einem in 5(a) gezeigten Zustand während der Bearbeitung, wird die Bogenentladung fortgesetzt. Bearbeitungsriefen G werden geformt, die Durchgangswegen der Schneide-Drahtabschnitte CL in dem Werkstück 5 entsprechen. Daher ist, wie in 5(b) gezeigt, die Dicke t₀ eines Wafers 5W, der eine geschnittene dünne Scheibe ist, die Länge die man erhält wenn man die Breite (Bearbeitungsbreite) t₁ der Bearbeitungsriefen G, die eine Schneiderand des Werkstücks 5 ist, von einem Wickelschritt t_P subtrahiert. Ein Drahtdurchmesser ist wünschenswerterweise klein, um die Bearbeitungsbreite zu reduzieren. In der Praxis wird häufig ein Stahldraht mit ungefähr 0,1 Millimeter Durchmesser verwendet. Manchmal wird jedoch ein Stahldraht verwendet, dessen Durchmesser weiter auf 0,05 Millimeter oder Ähnliches reduziert ist. Um weiterhin eine Start-Entladungsspannung angemessen anzupassen, kann die Oberfläche des Stahldrahtes mit einer Messingbeschichtung versehen werden.
Um den Spannungspuls an die Schneide-Drahtabschnitte CL abzugeben, sind die Energieeinspeisungsleitungen von der Bearbeitungsenergieversorgung mit den Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d verbunden, die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d werden mit den Drähten 3, die die Schneide-Drahtabschnitte CL bilden, in Kontakt gebracht, und elektrischer Strom wird von der Bearbeitungsenergieversorgung 10 in die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d eingespeist. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sind einteilig hergestellte Produkte durch Fräsen (engl. shaving) oder Ähnliches. Daher sind die Energieeinspeisungselement-Abschnitte (die Zylinderabschnitte mit dem größeren Durchmesser) leitend miteinander verbunden. Somit sind die Energieeinspeisungsleitungen von der Bearbeitungsenergieversorgung 10 mit den Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d verbunden, und die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d kommen in Kontakt mit den Drähten, die die Schneide-Drahtabschnitte CL bilden, und Energie wird in die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d eingespeist. Die Energie kann allerdings nicht unabhängig voneinander in die Energieeinspeisungselemente eingespeist werden. Das heißt, ein Bearbeitungsstrom, der in die gleiche Energieeinspeisungselement-Einheit eingespeist wird, fließt in den Draht, in dem die elektrische Entladung auftritt, und die Spannung fällt ab. Daher tritt in den anderen Drähten, in die von der gleichen Energieeinspeisungselement-Einheit Energie eingespeist wird, elektrische Entladung weniger leicht gleichzeitig und parallel auf, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Energie vollständig unabhängig voneinander eingespeist wird. Als Resultat eines Experiments haben die Erfinder durch tatsächliche Bearbeitung jedoch herausgefunden, dass, was die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d betrifft, weil Energie in die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d unabhängig voneinander eingespeist wird, elektrische Entladung gleichzeitig und parallel in den Drähten 3 auftritt, in die Energie durch die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d eingespeist wird, und ein deutlicher Abfall in einer Auftrittsfrequenz eines Entladungspulses und ein deutlicher Abfall der Bearbeitungsgeschwindigkeit treten nicht auf.
Andererseits ist eine eigens vorgesehene Apparatur, die höchst genau Positionen im Zusammenbau der Energieeinspeisungselemente messen kann, vonnöten, um eine Vielzahl von Energieeinspeisungselementen parallel in einem vorgegebenen Abstand von einigen hundert Mikrometern in Bezug auf die Position der V-förmigen Rillen GW zur Drahtführung auf den Oberflächen der Energieeinspeisungselemente, auf denen der Draht 3 aufliegt, anzuordnen, und sorgfältige Arbeit ist verlangt. Die Drähte, die in der hinteren Hälfte der Schneide-Drahtabschnitte CL gewickelt sind, werden in der Elektroerosion häufiger verwendet. Daher bilden sich mehr Unebenheiten durch die Elektroerosion auf der Oberfläche der Drähte. Außerdem haftet ein sehr hartes Werkstück, das durch die Elektroerosion geschmolzen wird, wieder an die Oberflächen an. Die Drähte sind als eine Art von abriebresistenten, beschichteten Drähten ausgebildet. Daher ist bei den Energieeinspeisungselementen, auf denen solche Drähte gleiten, der Verschleiß von Energieeinspeisungsoberflächen in Kontakt mit den Drähten stark. Eine Austauschhäufigkeit oder Energieeinspeisungselemente variiert in Abhängigkeit von den Drähten, in die Energie eingespeist wird. Im Falle der Energieeinspeisungselementstruktur aus Patentliteratur 1 ist es, selbst wenn ein Energieeinspeisungselement ausgetauscht wird, notwendig, mehrere Energieeinspeisungselemente auszubauen, die in einem gleichmäßigen Abstand angeordnet sind, und daher ist beträchtliche Arbeit vonnöten, um die Energieeinspeisungselemente wieder zusammenzubauen und einzustellen.
Andererseits soll die Drahterodiervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel hohe Anforderungen bezüglich einer stabilen Energieeinspeisung in die parallel angeordneten Drähte und Anforderungen bezüglich Zusammenbau und Justage der Energieeinspeisungselemente erfüllen. Wie oben beschrieben hat die Drahterodiervorrichtung eine Eigenschaft dass die Drahterodiervorrichtung einteilig geformte, hochgenaue Energieeinspeisungselement-Einheiten als ein erstes technisches Merkmal umfasst und dass sie, als ein zweites technisches Merkmal, die Energieeinspeisungselement-Halter umfasst, die die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d ausrichten und haltern. Die hochpräzisen Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sind jeweils in den zugehörigen Energieeinspeisungselement-Haltern 60a und 60b eingepasst und gehalten. Somit können die Energieeinspeisungselementabschnitte der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d ausgerichtet werden, um den parallelen Drähten zu entsprechen, die die Schneide-Drahtabschnitte CL bilden. Eine Andruckstärke der Energieeinspeisungselementabschnitte gegen die Drähte der Schneide-Drahtabschnitte CL kann ebenfalls festgesetzt werden. Darüber hinaus können die Energieeinspeisungselementabschnitte zur Energieeinspeisung verlässlich mit den parallelen Drähten in Kontakt gebracht werden. Die Energieeinspeisungselemente (die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d), die durch die Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b ausgerichtet sind, sind so ausgerichtet, dass sie einem Abstand der parallel angeordneten Drähte in den Schneide-Drahtabschnitten CL entsprechen, in die Energie eingespeist werden soll. Die Bearbeitungsenergieversorgung speist Energie in die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d ein, die so angeordnet sind, dass sie Energie in die Schneide-Drahtabschnitte CL mit einer Lücke von mindestens einem Schneide-Drahtabschnitt CL (in diesem Ausführungsbeispiel drei Schneidedrahtabschnitte CL) einspeisen. Dadurch wird ein Leckstrom zu dem übernächsten Draht deutlich reduziert, selbst wenn die Leckage eines Einspeisestroms zu dem nächsten Draht groß ist, und somit ist es möglich, den Einfluss von Leckstrom auf die Materialbearbeitung zu reduzieren. Selbst wenn abnormale elektrische Entladung auftritt, ist es möglich, da die abnormale elektrische Entladung an einer entfernten Stelle auftritt, Schaden an den Drähten durch Reibung zu streuen. Die in denselben Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d angeordneten Energieeinspeisungseinheiten sind elektrisch miteinander verbunden. Die Energieeinspeisung ist somit einfach. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Energieeinspeisungseinheiten über die gesamte Breite der Drahtabschnitte angeordnet. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten sind in einem gleichen Abstand in der gesamten Breitenrichtung so verteilt, dass keine Energieeinspeisungselemente überlappende Bereiche in der Breitenrichtung der Energieeinspeisungselement-Einheiten haben. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten sind mit einem Abstand von je drei Energieeinspeisungselementen angeordnet. Mit dieser Konfiguration speisen alle Energieeinspeisungselemente der Energieeinspeisungselement-Einheiten gleichmäßig einzeln Energie in die parallelen Drähte der parallel-Drahtabschnitte. Da die Energieeinspeisungseinheiten einfach ausgerichtet werden können, ist die Bearbeitungsanordnung in diesem System einfach. Ein Kontaktzustand der Energieeinspeisungselemente mit den Drähten wird durch einen ungenügend justierten Zustand der Energieeinspeisungselemente nicht ungleichmäßig. Daher wird Elektroerosion in den jeweiligen Drähten nicht instabil, weil die Bearbeitungsenergie stabil in alle Drähte eingespeist wird.
Wie in 4 gezeigt ist, können die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d durch eine Anordnung, bei der beide Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d beispielsweise in einer Form eines regelmäßigen Sechsecks gefertigt sind, in Positionen eingestellt werden, die bezüglich der Achsenrichtung der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d auf einen Winkel festgesetzt sind, der ein Vielfaches von 60 Grad ist, wenn die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d in die Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b eingepasst werden. Das heißt, wenn, wie in 4 gezeigt, sowohl die Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d als auch die Wellenlagerungsabschnitte der die Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b, in die die Wellenenden der die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d eingepasst sind, in der Form eines regelmäßigen N-Polygons (N beträgt 3 oder mehr) gefertigt sind, können die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d auf Positionen eingestellt werden, die bezüglich einer Rotation um die Achsenrichtung der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d auf einen festen Winkel eingestellt sind. Es sei bemerkt, dass in 4 nur der Energieeinspeisungselement-Halter 60a gezeigt ist. Dasselbe trifft jedoch auch auf den Energieeinspeisungselement-Halter 60b zu.
Selbst wenn die Energieeinspeisungsoberflächen der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d durch die Gleitreibung der Schneide-Drahtabschnitte CL, in die Energie eingespeist werden soll, abgenutzt werden, können mit diesem System Kontaktpositionen an den Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d verändert werden, indem die Positionen der beiden Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d gegenüber den Einpassbereichen der Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b verändert werden und die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d eingesetzt werden. Es ist unnötig, die Einsetzpositionen der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d genau zu justieren. Es ist somit möglich, die Energieeinspeisungsoberflächen der Energieeinspeisungselemente einfach durch neue Oberflächen zu ersetzen. Eine Energieeinspeisungselement-Fixierung 61 hält und fixiert die beiden Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a und 6b, die in den Energieeinspeisungselement-Haltern 60a und 60b gehaltert sind. die Energieeinspeisungselement-Fixierung 61 und die Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b sind beispielsweise durch (nicht in der Figur gezeigte) Bolzen fixiert. Auch wenn nicht in der Figur gezeigt, werden Energieeinspeisungsleitungen von der Bearbeitungsenergieversorgung 10 mit den Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a und 6b verbunden. Ein Bearbeitungsstrom aus der Bearbeitungsenergieversorgung 10 wird in die Drähte der Schneide-Drahtabschnitte CL eingespeist. In 4 ist der Energieeinspeisungselement-Halter 60a zur Halterung der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a und 6b im Detail gezeigt. Der Energieeinspeisungselement-Halter 6b zur Halterung der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6c und 6d hat jedoch den gleichen Aufbau.
Im ersten Ausführungsbeispiel kommt ein Draht, der in Wickelrichtung des Drahts 3 neben einem Draht ist, in den Energie aus der Energieeinspeisungselement-Einheit 6a eingespeist wird, in Kontakt mit der Energieeinspeisungselement-Einheit 6c und wird mit Energie versorgt. Ein in Wickelrichtung des Drahtes benachbarter Draht kommt in Kontakt mit der Energieeinspeisungselement-Einheit 6b und wird mit Energie versorgt, weiterhin kommt ein in Wickelrichtung des Drahtes benachbarter Draht in Kontakt mit der Energieeinspeisungselement-Einheit 6d und wird mit Energie versorgt.
Das heißt, die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sorgen jeweils für die Energieeinspeisung in die parallel-Drahtabschnitte PS (oder die Schneide-Drahtabschnitte CL) in einem Intervall von vier parallel-Drahtabschnitten PS. Die vier angeordneten Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sind elektrisch isoliert. Die Schneide-Drahtabschnitte CL, die die Energieeinspeisungselement-Einheit 6a passieren, werden auf die Hauptführungsrollen 1b, 1a und 1d gewickelt, und danach wieder auf die Hautführungsrolle 1c gewickelt. Wie oben beschrieben sind die Energieeinspeisungselemente, die in derselben Reihe angeordnet sind, einteilig ausgebildet. Daher kann keine unabhängige Energieeinspeisung für die parallel-Drahtabschnitte PS erfolgen, die von derselben Energieeinspeisungselement-Einheit gespeist werden.
Selbst wenn jedoch Energie unabhängig in die parallelen Drähte PS in einem Zustand eingespeist wird, in dem die Energieeinspeisungselemente vollständig elektrisch isoliert sind, tritt aufgrund der Struktur, in der die parallel-Drahtabschnitte PS durch einen einzigen Draht gebildet sind, ein kleiner Leckstrom aus der Einspeisung in den benachbarten Draht 3 auf. Die Größe eines Leckstroms zu dem benachbarten Draht ist groß. Ein Leckstrom zu dem benachbarten Draht des benachbarten Drahts, also zu dem übernächsten Draht, fällt abrupt ab. Daher gibt es bezüglich des Drahts, der die parallel-Drahtabschnitte PS bildet, keinen Einfluss auf die Bearbeitung durch einen Leckstrom, wenn die Energie in Intervallen von vier Drähten zugeführt wird.
Es sei bemerkt, dass in einem Aufbau, in der Energieeinspeisungselemente elektrisch verbunden sind, der Einfluss von Leckage eines elektrischen Stroms von einem nächstbenachbarten Draht am größten ist. Daher tritt selbst in einem Aufbau, in dem die Energieeinspeisungselement-Einheiten die benachbarten Energieeinspeisungselemente isolieren, also selbst wenn die Anzahl der Energieeinspeisungselement-Einheiten zwei beträgt, um eine abwechselnde Energieeinspeisung in die Drähte der parallel-Drahtabschnitte PS zu ermöglichen, kein merklicher Abfall in der Bearbeitungsgeschwindigkeit auf.
Im ersten Ausführungsbeispiel beeinflusst ein Abstand zwischen den jeweiligen Drähten die Dicke eines Wafers, der aus einem Block mittels Elektroerosion geschnitten wird, wie in 2(b) und 3(a) gezeigt. Die Dicke des geschnittenen Wafers ist mit 0,5 Millimetern extrem gering. Daher ist der Abstand der Drähte ebenfalls extrem klein. Für momentan verwendete Drähte mit einem Durchmesser von 0,1 Millimetern ist der Abstand beispielsweise auf 0,6 Millimeter gesetzt. Die Energieeinspeisungsabschnitte 6S werden mit diesen parallelen Drähten in Kontakt gebracht. In diesem Fall werden V-Rillen in die äußeren Umfangsoberflächen der Energieeinspeisungselemente gearbeitet, so dass die Energieeinspeisungselemente zuverlässig in Kontakt mit den Drähten kommen und die Drähte nicht von den Energieeinspeisungselementen abrutschen. Um die V-Rillen ausformen zu können, müssen die Energieeinspeisungsabschnitte eine angemessene Dicke haben. Um die Energieeinspeisungsabschnitte 6S parallel zueinander anzuordnen, gibt es, indem die Energieeinspeisungselement-Reihen regelmäßig versetzt gesetzt werden, keine Einschränkung bezüglich der Positionen der Energieeinspeisungselemente benachbarter Drähte, da der Drahtabstand so klein ist, dass benachbarte Energieeinspeisungsabschnitte miteinander in Kontakt kommen, i, obwohl die in einer Energieeinspeisungselement-Reihe gebildeten Energieeinspeisungsabschnitte 6S in einem regelmäßigen Abstand angeordnet sind, wie in 3(a) gezeigt. Entsprechend ist es möglich, die Dicke der Energieeinspeisungsabschnitte 6S mit einer Dicke zu gestalten, die nahezu doppelt so groß ist wie der Drahtabstand.
Zweites Ausführungsbeispiel
6 ist eine Abbildung, die eine Drahterodiervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. 7 ist eine vergrößerte Ansicht einer Energieeinspeisungselement-Einheit der Drahterodiervorrichtung. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation der Drahterodiervorrichtung aus dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten werden hergestellt, indem eine Seitenfläche eines Rundstabes aus einer zementierten Hartmetalllegierung (engl. cemented carbide alloy) mit fester Breite in gleichmäßigen Abständen, beispielsweise durch Schleifstein-Polieren, ausgeschnitten wird. Ausgeschnittene Bereiche 6R, die beim Ausschneiden flach abgefast werden, sind Räume, in denen Schneide-Drahtabschnitte CL laufen können, ohne mit dem Rundstab in Kontakt zu kommen, wenn ein Teil der Schneide-Drahtabschnitte CL parallel läuft. Ein unbearbeiteter Bereich des Rundstabes zwischen zwei ausgeschnittenen Bereichen ist ein Bereich, mit dem Drähte in den Schneide-Drahtabschnitten CL in Kontakt kommen, in die Energie eingespeist werden soll. In die Bereiche werden V-förmige Rillen GW eingearbeitet, um Drähte darin zu führen und bilden Energieeinspeisungsabschnitte 6T. Das Ausschneiden eines Teils des Rundstabs durch Abschleifen oder Schneiden hat ebenso eine Energieeinspeisungsfunktion in eine Vielzahl von parallelen Drähten wie die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d, die in 2 und 3 gezeigt sind. Schneidezeit-Wafer-Supportabschnitte 15a und 15b steuern das Verhalten beim Annähern und Ablösen von einem Kristallblock 51, der ein Werkstück ist. Komponenten außer den Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sind im Wesentlichen dieselben wie in der Drahterodiervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels. Eine Erklärung dieser Komponenten wird ausgelassen. Gleiche Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen und Benennungen versehen.
Bei den in 7 gezeigten Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d müssen die Energieeinspeisungsabschnitte zusammen mit der gesamten Energieeinspeisungselement-Einheit gewechselt werden, wenn die Energieeinspeisungsabschnitte durch das Gleiten der Schneide-Drahtabschnitte CL abgenutzt sind. Wenn aber die ausgeschnittenen Bereiche 6R alle 90 Grad von den ausgeschnittenen Bereichen der in 7 gezeigten Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d gefertigt werden, kann eine Energieeinspeisungselement-Einheit Energieeinspeisungsabschnitte 6T für viermaliges Auswechseln umfassen. Es sei angemerkt, dass bei dieser Energieeinspeisungselement-Einheit beide Wellenenden in einer regulären M-Polygonform (M ist die Anzahl von ausgeschnittenen Bereichen 6R an dem Umfang) mit derselben Anzahl von ausgeschnittenen Bereichen 6R gefertigt sind. Ein Einpassabschnitt eines Energieeinspeisungselement-Halters für ein Energieeinspeisungselement-Einheit-Wellenende, der die Energieeinspeisungselement-Einheit haltert, weist ebenso ein Loch mit einer regulären M-Polygon-Form auf, die der Energieeinspeisungselement-Einheit entspricht.
Wenn Elektroerosion ausgeführt wird, wird, nachdem der Kristallblock 51, der durch eine Ziehmethode oder ähnliches gebildet ist, so angeordnet ist, dass er den Schneide-Drahtabschnitten CL in einem vorgegebenen Zwischenpol-Abstand gegenüberliegt, während die Hauptführungsrollen 1c und 1d gedreht werden um den Draht 3 zum Laufen zu bewegen, ein Spannungspuls an die Schneide-Drahtabschnitte CL abgegeben um die Stage 9 entsprechend der Schneidegeschwindigkeit anzuheben. Durch relative Bewegung der parallel-Drahtabschnitte PS und des Kristallblocks 5I in einem Zustand, in dem der Zwischenpol-Abstand fest gehalten wird, wird die Bogenentladung fortgesetzt. Die Bearbeitungsriefen G werden geformt und entsprechen Durchgangswegen der Schneide-Drahtabschnitte CL in dem Kristallblock 5I. Daher ist, wie in 8(b) gezeigt, die Dicke t₀ des zu schneidenden Wafers 5W eine Länge die man erhält wenn man die Breite (Bearbeitungsbreite) t₁ der Bearbeitungsriefen, die ein Schneiderand des Kristallblocks 51 ist, von dem Wickelschritt t_P subtrahiert. Ein Drahtdurchmesser ist wünschenswerterweise klein, um die Bearbeitungsbreite zu reduzieren. In der Praxis wird häufig ein Stahldraht mit ungefähr 0,1 Millimeter Durchmesser verwendet. Manchmal wird jedoch ein Stahldraht verwendet, dessen Durchmesser weiter auf 0,05 Millimeter oder Ähnliches reduziert ist. Um weiterhin eine Start-Entladungsspannung angemessen anzupassen, kann die Oberfläche des Stahldrahtes mit einer Messingbeschichtung versehen werden.
Mit der Drahterodiervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel ist es auf einfache Weise möglich, hochgenaue Wafer 5W aus dem Kristallblock 5I unter Verwendung der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d herzustellen.
Die Elektroerosion ist besonders effektiv für ein Material mit hoher Härte, weil die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht von der Härte eines Werkstücks abhängt. Als Werkstück 5 können beispielsweise Metalle wie Wolfram und Molybdän als Sputtertarget, keramische Materialen wie als für verschiedene Bauteile verwendetes polykristallines Siliziumkarbid, Halbleitermaterialien wie monokristallines Silizium, monokristallines Siliziumkarbid und Galliumnitrid, die als Wafersubstrate für die Herstellung von Halbleiterelementen gebildet werden, und mono- oder polykristallines Silizium, das als Wafer für eine Solarzelle dient, verwendet werden. Insbesondere bei Siliziumkarbid und Galliumnitrid besteht aufgrund der hohen Härte ein Problem, dass die Produktivität und Bearbeitungsgenauigkeit in einem System mit einer mechanischen Drahtsäge niedrig sind. Mit diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, Wafer aus Siliziumkarbid und Galliumnitrid herzustellen und dabei eine hohe Produktivität und Herstellungsgenauigkeit zu erreichen.
Wie zuvor erklärt umfasst die Drahterodiervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel den einen Draht 3, der bei einem festen Wickelschritt mehrmals zwischen einem Paar von Führungsrollen gewickelt ist, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der Draht mit der Rotation der Führungsrollen läuft und parallel-Drahtabschnitte PS bildet, die zwischen dem Paar von Führungsrollen voneinander beabstandet sind, sowie die Energieeinspeisungselemente, die zwischen den Führungsrollen angeordnet sind und jeweils in Kontakt mit jedem den parallel-Drahtabschnitten PS kommen, um Energie einzuspeisen. Die Energieeinspeisungselemente, die in Kontakt mit jedem der parallelen Drähte kommen und Energie einspeisen, sind integral für jede Ausrichtungseinheit. Die Energieeinspeisungselemente (die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d) sind so angeordnet, dass sie dem Anordnungsabstand der parallelen Drahtanordnung der Schneide-Drahtabschnitte CL entsprechen, in die Energie eingespeist werden soll. Die Bearbeitungsenergieversorgung speist Energie in die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d ein, die so angeordnet sind, dass sie Energie in die Schneide-Drahtabschnitte CL mit einer Lücke von jeweils drei Schneide-Drahtabschnitten einspeisen.
Es ist zu beachten, dass in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel die zwei Antriebs-Hauptführungsrollen verwendet werden. Es kann jedoch eine der Antriebs-Hauptführungsrollen durch eine angetriebene Hauptführungsrolle ersetzt werden. Da sich die maximale Spannung eines Drahtes jedoch gemäß der Querschnittsfläche des Drahtes bestimmt, wenn ein Wendeldraht (engl. filament wire) zur Verkleinerung der Bearbeitungsbreite verwendet wird, ist es wünschenswert, die auf den Draht wirkende Spannung (innere Spannung) durch Verwendung einer Vielzahl von Antriebs-Führungsrollen zu reduzieren. Indem verhindert wird, dass die Spannung des Drahtes übermäßig groß wird, ist es möglich, die Anzahl an Windungen zu erhöhen, den Draht dünner zu machen und eine Verbesserung der Produktivität zu erzielen.
In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen ist das Beispiel erklärt, in dem der eine Draht 3 um vier Hauptführungsrollen gewickelt ist. Es ist jedoch auch möglich, eine Konfiguration zu wählen, bei der beispielsweise drei Hauptführungsrollen angeordnet sind. Außerdem ist die Drahterodiervorrichtung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Eine spezifische Konfiguration der Drahterodiervorrichtung ist nicht besonders eingeschränkt, so lange die parallel-Drahtabschnitte PS durch wiederholtes Zurückfalten des einen Drahtes 3 gebildet sind.
Wie zuvor erklärt umfasst die Drahterodiervorrichtung mit den Konfigurationen der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele den einen Draht, der vielfach um die Hauptführungsrollen gewickelt ist und gleichzeitig mit einer festen Schrittweite beabstandet ist und der entsprechend der Rotation der Hauptführungsrollen läuft, die parallel-Drahtabschnitte PS, die zwischen den Hauptführungsrollen 1c und 1d aufgereiht sind, und die einteilig hergestellten Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a, 6b, 6c und 6d, die Energie in die jeweiligen Drähte 3 der parallel-Drahtabschnitte PS einspeisen. Die zwischen den Dämpfungs-Führungsrollen 7a und 7b gespannten Drähte 3 bilden die Schneide-Drahtabschnitte CL, die dem Werkstück 5 gegenüber liegen. Daher wird Energie verlässlich von der Bearbeitungsenergieversorgung 10 in die parallel-Drahtabschnitte PS eingespeist, wodurch äußerst genaue Elektroerosion durchgeführt werden kann.
Da die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a, 6b, 6c und 6d einteilig ausgebildet sind, ist die Justagegenauigkeit der Energieeinspeisungsabschnitte, die im Kontakt mit den Drähten sind, äußerst zufriedenstellend. Außerdem kann eine Vielzahl von Drähten einfach und verlässlich mit jeweiligen Energieeinspeisungselementen in Kontakt gebracht werden, da die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a, 6b, 6c und 6d durch Einpassen in die Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b ausgerichtet werden können, ohne dass es notwendig ist, eine Feinjustage der Positionen der Energieeinspeisungselemente vorzunehmen. Dadurch wird erreicht, dass die Drähte während der Bearbeitung nicht den Kontakt zu den Energieeinspeisungselementen verlieren und es ist möglich, eine Bearbeitungs-Vorbereitungszeit zu reduzieren. Außerdem ist es ermöglicht, die Kontaktlängen der Drähte einheitlich zu machen, da eine Feinjustage einer Druckmenge der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a, 6b, 6c und 6d gegen die parallel-Drahtabschnitte PS unnötig ist. Dies hat zur Folge, dass Fluktuationen in einem Entlade-Bearbeitungsstrom eliminiert werden und die Elektroerosion stabilisiert wird. Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration ergibt sich der Effekt, dass es möglich ist, die Energieeinspeisung in die Schneide-Drahtabschnitte CL zu stabilisieren, eine stabile Elektroerosion selbst bei langen Bearbeitungszeiten durchzuführen und auf einmal eine Vielzahl von Wafern mit kleinen Dickeschwankungen herzustellen.
Durch Verwendung einer Drahterodiervorrichtung, die diese Effekte erzielt, ist es möglich, den Kristallblock 51, der das Werkstück umfassend hartes Material wie Siliziumkarbid ist, bei hoher Produktivität in dünne Plattenform zu schneiden und einen Halbleiterwafer zu bilden.
Außerdem wird in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Spezifikationen mit dem Schneiden eines Blocks in einem Zustand begonnen, in dem ein Orientierungs-Flachabschnitt nach oben zeigt. Es sei bemerkt dass es experimentell bestätigt ist dass die Bearbeitung nicht durch eine Orientierungs-Flachposition beeinflusst wird. Ein eingesetzter Zustand des Blocks kann ein Zustand sein, in dem der Orientierungs-Flachabschnitt nach oben zeigt, wie in 6 gezeigt. Der eingesetzte Zustand wird nicht durch eine Einsetzungsrichtung des Blocks beschränkt.
Drittes Ausführungsbeispiel
Eine Konfiguration und ein Betrieb in einem dritten Ausführungsbeispiel werden im Folgenden beschrieben. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a und 6b, den Energieeinspeisungselement-Halter 60a, in den die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a und 6b eingepasst sind, und zugehörige Komponenten des Energieeinspeisungselement-Halters 60a einer Drahterodiervorrichtung gemäß einem dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten und die Energieeinspeisungselement-Halter in diesem Ausführungsbeispiel umfassen eine große Anzahl an Komponenten und Funktionsweisen, die gleich denen im ersten Ausführungsbeispiel sind. Daher wird eine Beschreibung dieser Komponenten und Funktionsweisen ausgelassen. Komponenten und Funktionsweisen, die sich von denen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheiden, werden erklärt. Zuerst wird der Aufbau um die Energieeinspeisungselemente in dem dritten Ausführungsbeispiel erklärt. Die Form der beiden Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d ist in einer zylindrischen Form ausgebildet. In Abschnitten der Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b, in denen die Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d eingepasst werden, sind Lagerungsabschnitte in einer Halbkreisform, die leicht größer als der Durchmesser der Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d ist, eingearbeitet, und die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d sind in diese Lagerungsabschnitte eingesetzt. Da bei der Energieeinspeisungselement-Fixierung 61 auch halbkreisförmige Abschnitte derselben Form eingearbeitet sind, werden beide Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d von den halbkreisförmigen Abschnitten gehalten. Weiterhin sind Schleifringe 73 an den Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d angebracht. Bürsten, die auf den Innenflächen der Schleifringe 73 angebracht sind, sind im Kontakt mit den Außenflächen der Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d. Energieeinspeisungsleitungen von einer Bearbeitungsenergieversorgung (nicht in der Figur gezeigt) sind mit den Schleifringen 73 verbunden. In 9 ist der Energieeinspeisungselement-Halter 60a zur Halterung der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a und 6b im Detail gezeigt. Der Energieeinspeisungselement-Halter 60b zur Halterung der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6c und 6d hat jedoch die gleiche Struktur.
Als Nächstes wird die Funktionsweise erklärt. Beide Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d, die in die Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b eingebaut sind, sind zylinderförmig. Abschnitte, die Halterungsabschnitten der beiden Wellen entsprechen, sind ebenfalls zylinderförmig ausgebildet. Daher können die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d um die Achsenrichtung als Drehzentrum rotieren. Somit rotieren die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d zusammen mit dem Draht, der mit einer Reibungskraft des Kontakts läuft, wenn der Draht 3 in einem Zustand läuft, in dem die parallel-Drahtabschnitte PS in Rillen jeweiliger Energieeinspeisungsabschnitte der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d liegen, während die parallel-Drahtabschnitte PS in Kontakt mit den Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d kommen. Weiter haben die Schleifringe 73 die Funktion, Energie in die rotierenden Wellen mit zylindrischer Form zu speisen. Daher wird ein elektrischer Strom von der Bearbeitungsenergieversorgung 10 von den Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d in die Energieeinspeisungselemente der Energieeinspeisungselement-Einheiten über die Bürsten der Schleifringe 73 eingespeist, und ein Bearbeitungsstrom wird in die parallel-Drahtabschnitte PS eingespeist (die Schneide-Drahtabschnitte CL).
Rollenlager 72 sind in den Abschnitten angeordnet, die die Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d lagern. Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d werden von den Rollenlagern gehalten, wodurch die Rotation der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d weiter geglättet werden kann. Daher ist es möglich, lange Zeit einen stabilen Rollwiderstands-Zustand aufrecht zu erhalten, ohne einen Unterschied in der Laufgeschwindigkeit der parallel-Drahtabschnitte PS und der Drehgeschwindigkeit der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d zu erzeugen, da die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d leicht mit einer Reibungskraft aufgrund des Kontaktes mit den parallel-Drahtabschnitten PS drehen. In diesem Falle sind die Rollenlager 72 wünschenswerterweise aus einem nicht-leitenden Material wie Keramikkugeln, um das Auftreten von elektrischem Entladungen zwischen den Lagern zu vermeiden.
Mit dem oben erläuterten Aufbau sind die Energieeinspeisungsabschnitte der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d zum Einspeisen von Energie in die parallelen Drahtabschnitte nicht mehr in einem Zustand von Gleitreibung mit den parallelen Drähten wie im ersten Ausführungsbeispiel, sondern sind auf einen Zustand von Rollreibung durch gemeinsame Rotation mit dem Lauf des Drahtes, in den Energie eingespeist werden soll, verändert. Daher werden die Energieeinspeisungsoberflächen der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d nicht durch die Schneide-Drahtabschnitte CL abgenutzt, an denen eine harte Substanz anhaftet oder deren Oberflächenrauhigkeit durch wiederholte Verwendung zur Elektroerosion verschlechtert ist, die laufen, während sie in den Energieeinspeisungselement-Abschnitten gleiten. Die Lebensdauer der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d wird erhöht, und es wird ermöglicht, Elektroerosion stabil durchzuführen.
Indem der oben beschriebene Geräteaufbau verwendet wird, wird die Energieeinspeisung in die Schneide-Drahtabschnitte CL von der Bearbeitungsenergieversorgung 10 für lange Zeit stabilisiert. So ist es möglich, einen stabilen Elektroerosions-Betrieb aufrecht zu erhalten, und es ist außerdem möglich, gleichzeitig eine Vielzahl von Wafern mit gleicher Plattendicke aus einem Werkstück 5 zu schneiden.
Es sei bemerkt dass für die Energieeinspeisung in die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d beispielsweise Schleifringe, Bürsten oder Ähnliches, die von den Lagerungsabschnitten der Energieeinspeisungselement-Halter 60a und 60b vorstehen, lediglich in Kontakt mit den Wellenenden der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d gebracht werden müssen. Um hier zu vermeiden, das die Lager durch die elektrische Entladung, die auf der Innenseite der Lager auftritt, beschädigt werden, ist es wünschenswert, hinsichtlich einer Verlängerung der Lebensdauer von Komponenten für die Lager Rollenlager zu verwenden, die aus nicht-leitenden Materialien wie Keramikkugeln hergestellt sind.
Wie zuvor erklärt, ist die Reibung aufgrund des Gleitens der laufenden Schneide-Drahtabschnitte CL auf die Rollreibung geändert, indem die Lager eingesetzt werden, die es den Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d erlauben, gleichmäßig um ihre Achsenzentren zu rotieren. Daraus resultierend ergibt sich ein Effekt, dass die Elektroerosion für lange Zeit stabilisiert wird und die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht wird, da die Reibung der Energieeinspeisungsoberflächen der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d erheblich reduziert ist.
Die Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d rotieren entsprechend dem Lauf des Drahtes. Daher werden die Draht-Kontaktflächen der Energieeinspeisungselement-Einheiten 6a bis 6d, also die Energieeinspeisungsoberflächen nicht durch Reibung verschleißt. Anstelle des sehr harten Materials wie der zementierten Hartmetalllegierung (engl. cemented carbide alloy) können leicht schneidbare Materialien wie Stahl, Kupfer, Messing und Aluminium als Energieeinspeisungselement-Einheiten verwendet werden, und dadurch ist es möglich, stabile elektrische Entladung für eine lange Zeit aufrecht zu erhalten.
In den zuvor erläuterten drei Ausführungsbeispielen, sind auf beiden Seiten des Werkstücks 5 zwei Energieeinspeisungselement-Einheiten angeordnet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch angewendet werden, wenn auf beiden Seiten je nur eine Energieeinspeisungselement-Einheit angebracht ist.
Im Falle eines Aufbaus, in dem in alle Drähte Energie aus den Energieeinspeisungselement-Reihen eingespeist werden kann, von denen eines auf beiden Seiten des Blocks angeordnet ist, ergibt sich der Effekt, dass eine Fluktuation der Bearbeitungsriefenbreite reduziert ist und somit auch eine Fluktuation in der Waferplattendicke reduziert ist. Das heißt, wenn Energie nur von Energieeinspeisungselementen eingespeist wird, die auf einer Seite des Blocks angeordnet sind, ändert sich ein Entladungsstrom, da ein mittlerer Widerstandswert aufgrund einer Differenz im Abstand von den Energieeinspeisungselementen zu der elektrischen Entladungsposition des Blocks schwankt. Daher ist eine Bearbeitungsmenge durch Elektroerosion unterschiedlich je nach Abstand der Energieeinspeisungselemente von einem Bearbeitungspunkt. Die Bearbeitungsriefenbreite während der Blockbearbeitung ist tendenziell größer in einem Bereich näher zu den Energieeinspeisungselementen und ist kleiner in einem Bereich weiter weg von den Energieeinspeisungselementen. Diese Tendenz ist besonders ausgeprägt in einem Block, der eine große Öffnung hat (engl. aperture). Andererseits wird bei kollektiver Energieeinspeisung Energie von den Energieeinspeisungselement-Reihen in die Drähte eingespeist, bei denen jeweils eine auf beiden Seiten des Blocks angeordnet ist. Entsprechend verringert sich der Unterschied im Abstand von den Energieeinspeisungselementen zu der Entladungsposition, ein Verlust des Entladungsstroms ist reduziert, und Schwankungen in der Bearbeitungsriefenbreite, also Schwankungen in der Waferplattendicke, werden reduziert.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind obenstehend beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sind jedoch als Beispiele dargestellt und dienen nicht dazu, den Umfang der Erfindung einzuschränken. Diese neuen Ausführungsbeispiele können in verschiedenen anderen Formen umgesetzt werden. Verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen können in einem Bereich gemacht werden, der nicht vom Gedanken der Erfindung abweicht. Diese Ausführungsbeispiele und Modifikationen davon sind in dem Umfang und dem Kern der Erfindung enthalten und sind in den Erfindungen enthalten, die in den Ansprüchen und einem Umfang von Äquivalenten der Erfindung beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1a, 1b, 1c, 1d: Hauptführungsrollen
2: Drahtspule
3: Drähte
CL: Schneide-Drahtabschnitte
PS: parallel-Drahtabschnitte
4: Draht-Aufwickelspule
5: Werkstück
51: Kristallblock
5W: Wafer
6a, 6b, 6c, 6d: Energieeinspeisungselemente
6M: Wellenbereich
6S: Energieeinspeisungsabschnitte
7a, 7b: Dämpfungs-Führungsrollen
8a, 8b: Düsen
9: Stage
10: Bearbeitungsenergieversorgung
60a, 60b: Energieeinspeisungselement-Halter
61: Energieeinspeisungselement-Fixierung
6R: ausgeschnittene Bereiche
6T: Energieeinspeisungsabschnitte
72: Rollenlager
73: Schleifringe (Energieeinspeisungsbürste)

Claims

Drahterodiervorrichtung, Folgendes umfassend: ein Paar Führungsrollen (1c, 1d), die parallel in einem Abstand voneinander angeordnet sind; einen Draht (3), der vielfach auf das Paar Führungsrollen (1c, 1d) mit einem festen Wickelschritt beabstandet gewickelt ist, wobei der Draht (3) entsprechend einer Rotation der Führungsrollen (1a, 1b, 1c, 1d) läuft und eine Vielzahl von parallel-Drahtabschnitten (PS) bildet, die zwischen dem Paar Führungsrollen (1c, 1d) voneinander beabstandet sind; ein Paar Dämpfungs-Führungsrollen (7a, 7b), die zwischen dem Paar Führungsrollen (1c, 1d) angeordnet sind, wobei das Paar Dämpfungs-Führungsrollen (7a, 7b) jeweils den parallel-Drahtabschnitten (PS) folgt und mit diesen in Kontakt kommt, um gedämpfte Schneide-Drahtabschnitte (CL) zu bilden; Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d), die eine Vielzahl von Energieeinspeisungselementen umfassen, die entsprechend einem Abstand des parallel angeordneten Drahts (3) der Schneide-Drahtabschnitte (CL), in die Energie eingespeist werden soll, ausgerichtet sind, wobei die Energieeinspeisungselemente jeweils in Kontakt mit den parallel-Drahtabschnitten (PS) kommen und Energie einspeisen, wobei benachbarte Energieeinspeisungselemente aufgereiht sind, um Energie in die parallel-Drahtabschnitte (PS) mit einem Intervall von zumindest jedem zweiten parallel-Drahtabschnitt (PS) einzuspeisen; und eine Bearbeitungsenergieversorgung (10), die eine Spannung zwischen den Energieeinspeisungselementen und dem Draht (3) anlegt, um elektrische Entladung zu verursachen, wobei die Energieeinspeisungselemente, die in der gleichen Energieeinspeisungselement-Einheit (6a bis 6d) aufgereiht sind, miteinander elektrisch verbunden sind, wobei die Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) Energieeinspeisungselement-Halter (60a, 60b) umfassen, von denen jeder Bereiche zum Haltern von Wellenenden an beiden Enden umfasst, und mit denen die Energieeinspeisungselemente ausgerichtet werden, und die Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) in zwei Reihen auf beiden Seiten eines Werkstückes (5) angeordnet sind.
Drahterodiervorrichtung, Folgendes umfassend: ein Paar Führungsrollen (1c, 1d), die parallel in einem Abstand voneinander angeordnet sind; einen Draht (3), der vielfach auf das Paar Führungsrollen (1c, 1d) mit einem festen Wickelschritt beabstandet gewickelt ist, wobei der Draht (3) entsprechend einer Rotation der Führungsrollen (1a, 1b, 1c, 1d) läuft und eine Vielzahl von parallel-Drahtabschnitten (PS) bildet, die zwischen dem Paar Führungsrollen (1c, 1d) voneinander beabstandet sind; ein Paar Dämpfungs-Führungsrollen (7a, 7b), die zwischen dem Paar Führungsrollen (1c, 1d) angeordnet sind, wobei das Paar Dämpfungs-Führungsrollen (7a, 7b) jeweils den parallel-Drahtabschnitten (PS) folgt und mit diesen in Kontakt kommt, um gedämpfte Schneide-Drahtabschnitte (CL) zu bilden; Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d), die eine Vielzahl von Energieeinspeisungselementen umfassen, die entsprechend einem Abstand des parallel angeordneten Drahts (3) der Schneide-Drahtabschnitte (CL), in die Energie eingespeist werden soll, ausgerichtet sind, wobei die Energieeinspeisungselemente jeweils in Kontakt mit den parallel-Drahtabschnitten (PS) kommen und Energie einspeisen, wobei benachbarte Energieeinspeisungselemente aufgereiht sind, um Energie in die parallel-Drahtabschnitte (PS) mit einem Intervall von zumindest jedem zweiten parallel-Drahtabschnitt (PS) einzuspeisen; und eine Bearbeitungsenergieversorgung (10), die eine Spannung zwischen den Energieeinspeisungselementen und dem Draht (3) anlegt, um elektrische Entladung zu verursachen, wobei die Energieeinspeisungselemente, die in der gleichen Energieeinspeisungselement-Einheit (6a bis 6d) aufgereiht sind, miteinander elektrisch verbunden sind, wobei die Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) Energieeinspeisungselement-Halter (60a, 60b) umfassen, von denen jeder Bereiche zum Haltern von Wellenenden an beiden Enden umfasst, und mit denen die Energieeinspeisungselemente ausgerichtet werden, und Enden des Wellenbereichs jeder Energieeinspeisungselement-Einheit (6a bis 6d) als reguläre polygonale Prismen hergestellt sind, und die Bereiche zum Haltern von Wellenenden der Bereiche zum Haltern von Halter, die die Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) haltern, auch als reguläre polygonale Prismen ausgehöhlt sind.
Drahterodiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Energieeinspeisungselement-Einheit (6a bis 6d) einen Wellenabschnitt umfasst, die zylindrische Abschnitte mit einem kleinen Durchmesser sind, und Energieeinspeisungsabschnitte (6T), die in einem vorgegebenen Abstand in dem Wellenabschnitt angeordnet sind, wobei jeder einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des Wellenabschnitts ist, und wobei sie Rillen zur Drahtführung an einer äußeren Umfangsoberfläche haben, und wobei eine Kontaktoberfläche jedes der Energieeinspeisungselemente mit dem Draht (3) geändert werden kann, indem Halterungspositionen der Endabschnitte des Wellenbereichs rotiert werden.
Drahterodiervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede Energieeinspeisungselement-Einheit (6a bis 6d) Rollenlager (72) in den Bereichen zum Haltern von Wellenenden umfasst und rotierbar ist.
Drahterodiervorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Schleifring (73) oder eine Stromeinspeisungsbürste an den Wellenenden jeder Energieeinspeisungselement-Einheit (6a bis 6d) angeordnet ist, und Energie von der Bearbeitungsenergieversorgung (10) in die Stromeinspeisungsbürste eingespeist wird.
Drahterodiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) so angeordnet sind, dass sie sich über eine gesamte Breite der Anordnung des parallel-Drahtabschnitts (PS) erstrecken und in einem gleichmäßigen Abstand angeordnet sind, so dass alle Energieeinspeisungselemente keinen überlappenden Bereich in einer Axialrichtung der vollständigen Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) haben.
Drahterodiervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Energieeinspeisungselement-Einheiten durch vier Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) gebildet sind, und die Energieeinspeisungselemente, die jede der Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) bilden, Energie in die parallel-Drahtabschnitte (PS) mit einer Lücke von jeweils drei parallel-Drahtabschnitten (PS) einspeisen.
Drahterodiervorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) in jeder Ausrichtungseinheit einstückig ausgebildet sind.
Herstellungsverfahren für eine dünne Platte mit einer kollektiven Einspeisung von Energie von der Bearbeitungsenergieversorgung (10) in die Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) und Herstellung der dünnen Platten aus dem Werkstück (5) unter Verwendung der Drahterodiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Herstellungsverfahren für einen Halbleiterwafer (5W) mit einer kollektiven Einspeisung von Energie von der Bearbeitungsenergieversorgung (10) in die Energieeinspeisungselement-Einheiten (6a bis 6d) und Herstellung einer Vielzahl der Halbleiterwafer (5W) aus einem Halbleitermaterial (51) unter Verwendung der Drahterodiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.