JP5490255B2 - ワイヤ放電加工装置および半導体ウエハ製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るワイヤ放電加工装置の主要部の構成を示す側面図である。メインガイドローラ1a〜1dはワイヤ走行系を構成する主要なガイドローラで、このワイヤ放電加工装置では、同じ直径の4本のメインガイドローラが互いに平行に間隔をおいて配置されている。ワイヤボビン2から繰り出された一本のワイヤ3は、順次、4本のメインガイドローラ1a〜1d間にまたがって、一定のピッチで離間しながら繰り返し巻き掛けられている。ワイヤ3はメインガイドローラ1a〜1dの回転に伴って走行し、最後にワイヤ巻取りボビン4に至る。メインガイドローラ1c、1dは被加工物5を挟む位置に設置され、ワイヤ3が両メインガイドローラ間に一定の張力で展張されることにより、互いにメインガイドローラの軸方向に離間した複数の並列ワイヤ部PSを構成する。なお、本明細書においては、並列ワイヤ部PSはメインガイドローラ1cから送り出されてメインガイドローラ1dに巻き掛かるまでの部分を指すことにする。上記並列ワイヤ部PS内で、被加工物5に対向する部分を含む直線的に展張された領域が切断ワイヤ部CLとなる。図1は、被加工物5の切断が開始されて被加工物5の内部に切断ワイヤ部CLが進行した状態を示している。
メインガイドローラ1a〜1dは円柱状の芯金に例えばウレタンゴムを巻き付けたローラで、芯金の両端がベアリングで支持されて回転可能な構造となっている。ウレタンゴムはワイヤとの摩擦係数が高いことから、ガイドローラ上でワイヤがスリップすることを防止するのに適している。また、メインガイドローラ1a〜1dのワイヤが接触するローラ表面には、ワイヤ巻き掛けピッチと同間隔で複数本の溝が形成されており、それぞれの溝内でワイヤが巻き掛る。このとき、等間隔に並列配置された切断ワイヤ部CL間の距離(巻掛ピッチ)は一定であり、半導体ウエハの場合、例えば、0.1mm〜0.8mm程度である。駆動式のメインガイドローラにおいては、ワイヤを引っ張る力を得ることができるとともに、従動式のメインガイドローラにおいてはローラを回転させる回転力が得られる。
ノズル8a、8bは、上記の放電ギャップに加工液を供給し、加工屑を押し流すための加工液噴出装置であり、切断ワイヤ部CLに沿って被加工物5の両側に設置されている。
逃げ口構成板94は、切断ワイヤ部CLが本体91内部に非接触で通るための逃げ口95を有している。加工液は、供給配管96から一定の流速で供給され、噴出口93と逃げ口95から噴出する。したがって、噴出口93から切断ワイヤ部CLに沿って加工液が噴出し、逃げ口95からも一部の加工液が流出する。切断ワイヤ部CLと加工液の流れが平行になっているため、切断ワイヤ部CLが加工液流によって撓んだり、加工液の流速が変動して振動したりすることがない。
逃げ口95にくらべて噴出口93の開口が大きいことから、大半の加工液が噴出口93から流出する。逃げ口95は、加工液を噴出させることを意図していないため、可能な限り狭い開口となっている。しかしながら、噴出口93は被加工物5に近接しているため、加工液流が被加工物5で反射されて、噴出口93に比べて逃げ口95から流出する加工液の流速が大きくなる。被加工物5が厚い場合には、放電ギャップの加工屑を排出するため加工液供給圧力を高める必要があるので、逃げ口95からの流速も大きくなる。
以下に、本発明の実施の形態2の構成および動作について説明する。図7は、本発明の実施の形態2に係るワイヤ放電加工装置をガイドローラの回転軸方向からみた構成図である。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置においては、前述の実施の形態1と同様の構成および動作を多く有しているため、それらについては説明を省略し、実施の形態1と異なる部分の構成と動作について説明する。
これらの要因によって微小距離に設定されている極間距離が変動すると、放電加工が不安定な状態となり、加工精度が低下するという問題が生じる。
図8は、本発明の実施の形態3に係るワイヤ放電加工装置の主要部の構成を示す断面図である。本実施の形態におけるワイヤ放電加工装置および被加工物の構成は、多くが実施の形態1で説明した図6と共通した構成であり、それらについては説明を省略し、実施の形態1と異なる主に並列ワイヤ部PS近傍の部分の構成と動作について説明する。
また、制振ガイド21または制振ガイド21の溝25部分が絶縁性硬質材料で形成されているため、簡単に摩耗することがない。
図10は、本発明の実施の形態4に係るワイヤ放電加工装置の構成を示す断面図である。本実施の形態におけるワイヤ放電加工装置および被加工物の構成は、多くが実施の形態3と共通した構成であり、それらについては説明を省略し、実施の形態3と異なる主に並列ワイヤ部PS近傍の部分の構成と動作について説明する。
2 ワイヤボビン
3 ワイヤ
CL 切断ワイヤ部
PS 並列ワイヤ部
4 ワイヤ巻取りボビン
5 被加工物
6a、6b 給電子ユニット
K 給電子
7a、7b 制振ガイドローラ
GR 溝
8a、8b ノズル
9 ステージ
10 加工電源ユニット
11a、11b 滑り式ワイヤ押さえ
21a、21b 制振ガイド
22 支持部材
23 枠
24 蓋
25 溝
30 ステージ台
Claims (15)
- 間隔をおいて平行に配設された一対のガイドローラと、
前記一対のガイドローラ間に一定のピッチで離間しながら複数回巻き掛けられて前記一対のガイドローラ間に並列ワイヤ部を形成し、前記ガイドローラの回転に伴って走行する一本のワイヤと、
前記一対のガイドローラ間に設けられ、前記並列ワイヤ部に従動接触して、制振した複数の切断ワイヤ部を形成する一対の制振ガイドローラと、
前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ給電する複数の給電子と
を備えたワイヤ放電加工装置。 - 前記複数の切断ワイヤ部が非接触で貫通し、前記複数の切断ワイヤ部に沿って加工液を噴出する噴出口を有するノズルを設けたことを特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工装置。
- 前記制振ガイドローラは、前記複数の切断ワイヤ部を含む並列ワイヤ部を挟んで前記給電子と反対側に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のワイヤ放電加工装置。
- 前記制振ガイドローラおよび前記ノズルは、前記ワイヤの走行方向に沿って移動可能に配設されていることを特徴とする請求項2に記載のワイヤ放電加工装置。
- 前記制振ガイドローラは、前記並列ワイヤ部との接触位置に前記複数の切断ワイヤ部のそれぞれに対応して前記ワイヤが掛かるV字状断面をなした溝を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のワイヤ放電加工装置。
- 前記制振ガイドローラは、前記並列ワイヤ部との接触部が絶縁性セラミックスで構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のワイヤ放電加工装置。
- 前記制振ガイドローラと前記ノズルとの間に前記切断ワイヤ部に接触する滑り式ワイヤ押さえを設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のワイヤ放電加工装置。
- 間隔をおいて平行に配設された一対のガイドローラと、
前記一対のガイドローラ間に一定のピッチで離間しながら複数回巻き掛けられて前記一対のガイドローラ間に並列ワイヤ部を形成し、前記ガイドローラの回転に伴って走行する一本のワイヤと、
前記一対のガイドローラ間に設けられ、前記並列ワイヤ部に押圧しながら接触して、制振した複数の切断ワイヤ部を形成する、前記ピッチで離間した複数の溝をそれぞれに備えた一対の制振ガイドと、
前記切断ワイヤ部の外側に設けられ前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ給電する複数の給電子と
を備えたワイヤ放電加工装置。 - 制振ガイドの溝部分は、絶縁性硬質材料で形成されていることを特徴とする請求項8に記載のワイヤ放電加工装置。
- 絶縁性硬質材料は、窒化珪素、アルミナなどのセラミクスまたはダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項9に記載のワイヤ放電加工装置。
- 制振ガイドは、並列ワイヤ部のワイヤが形成する面に対して垂直方向にのみ移動可能に形成されていることを特徴とする請求項8に記載のワイヤ放電加工装置。
- 制振ガイドの外形の断面形状は、円形またはNが4以上のN角形であることを特徴とする請求項10に記載のワイヤ放電加工装置。
- 溝の底部は、V字形状であることを特徴とする請求項12に記載のワイヤ放電加工装置。
- 請求項1から請求項13のいずれか1項に記載のワイヤ放電加工装置を用いて、
半導体素材から複数枚の半導体ウエハを作製することを特徴とする半導体ウエハ製造方法。 - 前記半導体素材は、シリコン及びシリコンカーバイドの少なくとも一方を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする請求項14に記載の半導体ウエハの製造方法。
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