JP6072718B2 - ワイヤ放電加工装置、薄板の製造方法および半導体ウエハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤ放電加工装置、ならびにこれを用いた薄板の製造方法および半導体ウエハの製造方法に関する。

柱状の被加工物から半導体ウエハなどの薄板をスライス加工する技術として、ワイヤ放電加工がある。ワイヤ放電加工において、被加工物に対するスライス加工の生産性を向上させるための技術が、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される放電式ワイヤソーでは、１本のワイヤ電極を複数のガイドローラ間に巻回させて並列させることによって多数の切断ワイヤ部を形成し、それぞれの切断ワイヤ部に個別に給電し、各切断ワイヤ部と被加工物との間で同時に放電を生ぜしめる。

特許文献１に開示されるような構成の放電式ワイヤソーでは、加工が進行して被加工物に形成される加工溝が深くなると、次第に加工屑が加工溝の外へ排出されにくくなり、加工屑が加工溝内に滞在するようになる。加工溝に加工屑が滞在すると、切断ワイヤ部から加工屑に対して放電する頻度が高くなるので、加工方向への放電が減少して加工速度が低下する。

また、加工方向への放電が減少して加工溝の幅方向の放電が増大すると、加工溝の幅が広がり、切断ワイヤ部間のギャップを狭くした狭ギャップ加工を行っても、被加工物１個あたりのウエハ収量が増大しにくくなる。

また、切断ワイヤ部の冷却不足によって、切断ワイヤ部の断線も起こりやすくなり、切断ワイヤ部の断線による加工面の損傷も発生しやすくなる。また、断線点で切断ワイヤ部を通線して加工を再開できても、その切断ワイヤ部の断線部分では、被加工物の除去量が大きくなる。したがって、スライスを完了した被加工物は、断線部分の損傷域まで研削加工で研削しなければならず、余計な加工時間と被加工物のロスとが発生するという問題がある。

そこで、ノズルを使用して加工液を加工部分に吹きかけることによって、加工中に発生する加工屑を加工溝の外へ排出して、ワイヤ切断部と被加工物との間に形成される極間に加工屑が滞在しないようにする技術が、たとえば特許文献２に開示されている。また、加工溝に加工液を供給する技術が、たとえば特許文献３に開示されている。

特開２０００−９４２２１号公報 特開昭５４−２０４８５号公報 国際公開第２０１２／０７０１６７号パンフレット

特許文献２に開示されるワイヤーカット加工装置では、加工工程が進んで加工溝が深くなるに従って、加工溝の先端まで加工液を供給することが困難となり、加工屑の排出能力が低下するという問題がある。また、加工溝の先端まで加工液を供給するために加工液の噴出圧を強くすると、切断ワイヤ部に対して局所的に加工液の圧力がかかるので、切断ワイヤ部がたわんでしまい、加工精度が低下するという問題がある。また、切断ワイヤ部が、たわみによって、被加工物の加工面に押し付けられ、短絡しやすくなるという問題がある。

また特許文献３に開示される技術は、並列する複数本のワイヤ電極によって放電加工して被加工物を薄板に同時切断するワイヤ放電加工装置における加工液供給に関する技術であり、複数本の並列するワイヤ電極の同時放電加工による薄板加工の安定化に有効であるが、以下の問題がある。

ウエハコストの低減を目的として、被加工物である半導体インゴット１個あたりのウエハ収量を増大させるために、被加工物の加工溝の幅をさらに狭くすることが求められている。形成される加工溝の幅が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍにもなると、加工溝の内部を通過する加工液と加工溝の内面との接触抵抗が急激に大きくなり、加工液が加工溝の内部を流れにくくなる。

特許文献３に開示されるワイヤ放電加工装置は、並列するワイヤ電極がノズル内を貫通する構造になっているので、ノズルには、加工液の出口が、被加工物側と、その反対側との両方に存在する。このノズルの構造上の特徴から、ノズルへの加工液の供給圧力を高くしても、被加工物側の反対側に位置するワイヤ電極の通過口から噴出される加工液の流量の方が増加しやすく、被加工物側の噴出口からの加工液の噴出状況は改善されにくい。したがって、加工溝の内部への加工液の流入量はあまり増大せず、加工液による極間の加工屑排出能力が不足気味になる。

また、特許文献３に開示される技術では、前述の加工溝の狭スリット化の要求に加えて、大口径化するウエハの加工において、以下の問題がある。加工されるウエハサイズが小さい場合には問題にならなかったが、大口径化するウエハの加工においては、ウエハの内部にまで加工液が十分に供給されず、加工液による加工屑の排出が行われにくい状況となっている。

大口径ウエハのスライスおよびウエハ収量増大のための狭ギャップ加工の要求において、高いウエハ加工精度を得るためには、被加工物の切断に必要なワイヤスパンを最小限に設定することが有効である。しかし、被加工物の両側に設置されるワイヤ押さえが、被加工物から離れて設置されると、ワイヤ押さえを支点として、切断ワイヤ部のワイヤスパンが長くなる。

ワイヤスパンが長くなると、複数本の切断ワイヤ部に対してワイヤ押さえを一斉に押し当てて張力を付加しても、切断ワイヤ部が、加工中に振動およびたわみを生じ易い。この加工中の切断ワイヤ部のわずかな変動が、加工溝の幅の拡大に反映される。また、切断ワイヤ部のたわみによって、ウエハの形状精度が低下する。

このようなウエハ加工性能の改善には、ワイヤスパンを被加工物の切断厚さと同程度となるように、できるだけ短く設定して、切断ワイヤ部の振動およびたわみを抑制することが効果的である。

以上のように、１本のワイヤを巻回させて構成される複数本の切断ワイヤ部の放電加工によって被加工物を同時に薄板に切断するワイヤ放電加工において、高精度な薄板加工を行うためには、加工液供給用のノズルを、被加工物に対して密着するほど近くに設置することが必要である。たとえば、加工液供給用のノズルは、ノズル先端と被加工物側面との間隙が０．１ｍｍ程度になる位置に設置することが必要である。さらに、ワイヤ押さえで支持される切断ワイヤ部のワイヤスパンは、可能な限り被加工物の切断厚さと同長とし、必要以上に長くしないことが必要である。

しかし、ノズルおよびワイヤ押さえを直列的に順に配置した場合、その配置順によって、加工溝の内部のワイヤ放電加工中の極間からの加工屑の排出能力、およびウエハの加工精度のいずれかが低下するという問題がある。

本発明の目的は、被加工物の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物１個あたりからの加工物の収量を増大させることができるワイヤ放電加工装置、薄板の製造方法および半導体ウエハの製造方法を提供することである。

本発明のワイヤ放電加工装置は、互いに離間して並列に設けられ、かつ、被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を形成するワイヤ電極と、パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子を含む給電子ユニットと、前記被加工物の加工を補助する加工液を噴出する噴出口を有し、前記加工液が、前記複数の切断ワイヤ部に沿って、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に形成される極間に向かうように、前記加工液を前記噴出口から噴出させるノズルと、ワイヤ押さえ用制振ガイドローラを有し、前記複数の切断ワイヤ部を整列させて、支持するワイヤ押さえとを備え、前記ノズルと前記ワイヤ押さえとは、前記複数の切断ワイヤ部が走行する間隙を維持して重ね合わせて設置され、前記複数の切断ワイヤ部は、前記ワイヤ押さえ用制振ガイドローラに接触しながら前記間隙を通過することを特徴とする。
本発明のワイヤ放電加工装置は、互いに離間して並列に設けられ、かつ、被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を形成するワイヤ電極と、パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子を含む給電子ユニットと、前記被加工物の加工を補助する加工液を噴出する噴出口を有し、前記加工液が、前記複数の切断ワイヤ部に沿って、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に形成される極間に向かうように、前記加工液を前記噴出口から噴出させる２個のノズルとを備え、前記２個のノズルは、前記複数の切断ワイヤ部が通過する貫通口を有する状態で重ね合わせて設置され、前記複数の切断ワイヤ部は、前記貫通口を通過し、前記２個のノズルのうちの一つには、前記複数の切断ワイヤ部を整列させて支持する制振ガイドロッドが設けられることを特徴とする。
本発明のワイヤ放電加工装置は、互いに離間して並列に設けられ、かつ、被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を形成するワイヤ電極と、パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子を含む給電子ユニットと、前記被加工物の加工を補助する加工液を噴出する噴出口を有し、前記加工液が、前記複数の切断ワイヤ部に沿って、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に形成される極間に向かうように、前記加工液を前記噴出口から噴出させるノズルと、前記複数の切断ワイヤ部を整列させて、支持するワイヤ押さえとを備え、前記ノズルと前記ワイヤ押さえとは、前記複数の切断ワイヤ部を挟んで対向して配置され、前記ノズルは、前記加工液が供給される前記ノズルの内部の空間に、前記加工液の流路を屈曲させる仕切り板を備えることを特徴とする。
本発明のワイヤ放電加工装置は、互いに離間して並列に設けられ、かつ、被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を形成するワイヤ電極と、パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子を含む給電子ユニットと、前記被加工物の加工を補助する加工液を噴出する噴出口を有し、前記加工液が、前記複数の切断ワイヤ部に沿って、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に形成される極間に向かうように、前記加工液を前記噴出口から噴出させるノズルと、前記複数の切断ワイヤ部を整列させて、支持するワイヤ押さえとを備え、前記ノズルと前記ワイヤ押さえとは、前記複数の切断ワイヤ部を挟んで対向して配置され、前記ワイヤ押さえは、ベースと、１つ以上のワイヤ押さえ用制振ガイドローラとを備え、前記１つ以上のワイヤ押さえ用制振ガイドローラのうちの１つは、前記ワイヤ押さえの前記ベースの前記被加工物側の端部に設置され、前記切断ワイヤ部を整列させて支持することを特徴とする。

本発明の薄板の製造方法は、前記本発明のワイヤ放電加工装置を用いて、被加工物を複数枚の薄板に加工する工程を備えることを特徴とする。

本発明の半導体ウエハの製造方法は、前記本発明のワイヤ放電加工装置を用いて、半導体素材を複数枚の半導体ウエハに加工する工程を備えることを特徴とする。

本発明のワイヤ放電加工装置によれば、被加工物の加工を補助する加工液を噴出口から噴出させるノズルと、ワイヤ押さえ用制振ガイドローラを有し、ワイヤ電極によって形成される複数の切断ワイヤ部を整列させて支持するワイヤ押さえとは、複数の切断ワイヤ部が走行する間隙を維持して重ね合わせて設置され、複数の切断ワイヤ部は、ワイヤ押さえ用制振ガイドローラに接触しながら間隙を通過する。これによって、ノズルを被加工物の側面の切断される部分に近接して設置することができるので、ノズル内に構成された流路によって整流された加工液を、被加工物に形成される切断溝の直前まで誘導して、被加工物に噴出することができる。このようにして加工液を噴出することによって、切断溝の内部にまで加工液を供給しやすくなるので、加工によって生じる加工屑を切断溝の極間から容易に排出することができる。

また、ノズルに影響を与えることなく、ワイヤ押さえを被加工物に近接して設置することができるので、被加工物の両側にワイヤ押さえを設置したときに、ワイヤ押さえで支持されるワイヤスパンを、必要最小限の長さに設定することができる。また、切断ワイヤ部に作用する加工液流による外力を低減することができるので、切断ワイヤ部のたわみおよび振動を抑制することができる。これによって、被加工物を複数の箇所で同時に切断するときの加工精度および加工速度を向上させることができる。したがって、被加工物の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物１個あたりからの加工物の収量を増大させることができる。
本発明のワイヤ放電加工装置によれば、被加工物の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物１個あたりからの加工物の収量を増大させることができる。また、被加工物の加工を補助する加工液を噴出口から噴出させる２個のノズルは、複数の切断ワイヤ部が通過する貫通口を有する状態で重ね合わせて設置される。複数の切断ワイヤ部は、貫通口を通過する。２個のノズルの一つには、複数の切断ワイヤ部を整列させて支持する制振ガイドロッドが設けられる。これによって、切断ワイヤ部の振動を抑制することができる。したがって、放電加工される部分の極間からの加工屑の排出性を改善することができるので、切断ワイヤ部による同時薄板加工の加工精度と加工速度とを向上させることができる。
本発明のワイヤ放電加工装置によれば、被加工物の加工を補助する加工液が供給されるノズルの内部の空間に、加工液の流路を屈曲させる仕切り板を備え、加工液を噴出口から噴出させるノズルと、ワイヤ電極によって形成される複数の切断ワイヤ部を整列させて支持するワイヤ押さえとは、複数の切断ワイヤ部を挟んで対向して配置される。これによって、ノズルを被加工物の側面の切断される部分に近接して設置することができるので、ノズル内に構成された流路によって整流された加工液を、被加工物に形成される切断溝の直前まで誘導して、被加工物に噴出することができる。このようにして加工液を噴出することによって、切断溝の内部にまで加工液を供給しやすくなるので、加工によって生じる加工屑を切断溝の極間から容易に排出することができる。
また、ノズルに影響を与えることなく、ワイヤ押さえを被加工物に近接して設置することができるので、被加工物の両側にワイヤ押さえを設置したときに、ワイヤ押さえで支持されるワイヤスパンを、必要最小限の長さに設定することができる。また、切断ワイヤ部に作用する加工液流による外力を低減することができるので、切断ワイヤ部のたわみおよび振動を抑制することができる。これによって、被加工物を複数の箇所で同時に切断するときの加工精度および加工速度を向上させることができる。したがって、被加工物の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物１個あたりからの加工物の収量を増大させることができる。
本発明のワイヤ放電加工装置によれば、被加工物の加工を補助する加工液を噴出口から噴出させるノズルと、ワイヤ電極によって形成される複数の切断ワイヤ部を整列させて支持するワイヤ押さえとは、複数の切断ワイヤ部を挟んで対向して配置される。これによって、ノズルを被加工物の側面の切断される部分に近接して設置することができるので、ノズル内に構成された流路によって整流された加工液を、被加工物に形成される切断溝の直前まで誘導して、被加工物に噴出することができる。このようにして加工液を噴出することによって、切断溝の内部にまで加工液を供給しやすくなるので、加工によって生じる加工屑を切断溝の極間から容易に排出することができる。
また、ノズルに影響を与えることなく、ワイヤ押さえを被加工物に近接して設置することができるので、被加工物の両側にワイヤ押さえを設置したときに、ワイヤ押さえで支持されるワイヤスパンを、必要最小限の長さに設定することができる。また、切断ワイヤ部に作用する加工液流による外力を低減することができるので、切断ワイヤ部のたわみおよび振動を抑制することができる。これによって、被加工物を複数の箇所で同時に切断するときの加工精度および加工速度を向上させることができる。したがって、被加工物の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物１個あたりからの加工物の収量を増大させることができる。
また、ワイヤ押さえは、ベースと、１つ以上のワイヤ押さえ用制振ガイドローラとを備え、１つ以上のワイヤ押さえ用制振ガイドローラのうちの１つは、ワイヤ押さえのベースの被加工物側の端部に設置され、切断ワイヤ部を整列させて支持する。これによって、切断ワイヤ部を被加工物に近い位置で整列させて支持することができる。

本発明の薄板の製造方法によれば、前記本発明のワイヤ放電加工装置を用いて、被加工物が複数枚の薄板に加工される。前記本発明のワイヤ放電加工装置は、前述のように被加工物の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物１個あたりからの加工物の収量を増大させることができる。したがって、前記本発明のワイヤ放電加工装置を用いることによって、薄板の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物１個あたりからの薄板の収量を増大させることができる。

本発明の半導体ウエハの製造方法によれば、前記本発明のワイヤ放電加工装置を用いて、被加工物である半導体素材が複数枚の半導体ウエハに加工される。前記本発明のワイヤ放電加工装置は、前述のように被加工物の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物１個あたりからの加工物の収量を増大させることができる。したがって、前記本発明のワイヤ放電加工装置を用いることによって、半導体ウエハの加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、半導体素材１個あたりからの半導体ウエハの収量を増大させることができる。

本発明の第１の実施の形態におけるワイヤ放電加工装置１の構成を示す斜視図である。 図１に示すワイヤ放電加工装置１のノズル１９およびワイヤ押さえ２１の部分を拡大して示す断面図である。 図１に示すワイヤ放電加工装置１のノズル１９およびワイヤ押さえ２１の部分を拡大して示す正面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるワイヤ放電加工装置２の構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態におけるワイヤ放電加工装置３の構成を示す断面図である。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるワイヤ放電加工装置１の構成を示す斜視図である。ワイヤ放電加工装置１は、繰出し用のワイヤボビン（以下「繰出し用ボビン」という場合がある）１１、ワイヤ電極１２、複数の巻掛ガイドローラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、巻取り用のワイヤボビン（以下「巻取り用ボビン」という場合がある）１４、複数の制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂ、加工用電源１６、給電子ユニット１７，１８、ノズル１９、加工ステージ２０およびワイヤ押さえ２１を備えて構成される。

本実施の形態におけるワイヤ放電加工装置１では、繰出し用ボビン１１から繰り出された１本のワイヤ電極１２が、順次、複数の巻掛ガイドローラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ間を、複数回、微小な間隔を隔てて巻回されて、複数の切断ワイヤ部１２ａが形成されている。

すなわち、ワイヤ電極１２は、複数の切断ワイヤ部１２ａを形成する。複数の切断ワイヤ部１２ａは、互いに離間して並列に設けられ、かつ、被加工物３０にそれぞれ対向する。このワイヤ電極１２が巻回されて形成された切断ワイヤ部１２ａの間隔が、被加工物３０の加工幅、すなわち切断された加工物の厚さとなる。

ワイヤ放電加工装置１は、各切断ワイヤ部１２ａに対して、予め定める間隔だけ離間させ、被加工物３０を対向させて配置した状態で、各切断ワイヤ部１２ａと被加工物３０との間に電圧を印加する。そして、被加工物３０を各切断ワイヤ部１２ａに対して切断方向への加工送りを行うことによって、被加工物３０を各切断ワイヤ部１２ａによって放電切断する。これによって、被加工物３０が、同時に複数枚の薄板に加工される。

被加工物３０は、柱状であり、本実施の形態では、直方体状である。被加工物３０は、複数の薄板にスライスされる素材である。被加工物３０としては、たとえば、スパッタリングターゲットとなるタングステンおよびモリブデンなどの金属、各種構造部材として使われる多結晶シリコンカーバイドなどのセラミックス、半導体デバイスウエハとなる単結晶シリコン、単結晶シリコンカーバイドおよびガリウムナイトライドなどの半導体素材、ならびに太陽電池ウエハとなる単結晶および多結晶シリコンなどの太陽電池素材などがある。

図１では、１本のワイヤ電極１２を複数の巻掛ガイドローラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに巻回した場合について示しているが、この場合に限定されない。すなわち、１本のワイヤ電極１２を折り返すことによって、複数の切断ワイヤ部１２ａを形成可能であれば、その具体的な構成については特に限定されない。

本実施の形態においては、複数の巻掛ガイドローラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、それぞれ、各軸線３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが延びる方向に、平行に離間して配置されている。本実施の形態では、４つの巻掛ガイドローラ１３ａ〜１３ｄが配置されている。以下の説明では、４つの巻掛ガイドローラ１３ａ〜１３ｄを区別する場合には、それぞれ「第１の巻掛ガイドローラ１３ａ」、「第２の巻掛ガイドローラ１３ｂ」、「第３の巻掛ガイドローラ１３ｃ」、「第４の巻掛ガイドローラ１３ｄ」という。

第１の巻掛ガイドローラ１３ａと第２の巻掛ガイドローラ１３ｂとは、最も高い位置に設けられる。第３の巻掛ガイドローラ１３ｃは、第２の巻掛ガイドローラ１３ｂの下方の最も低い位置に設けられる。第４の巻掛ガイドローラ１３ｄは、第１の巻掛ガイドローラ１３ａの下方に、第３の巻掛ガイドローラ１３ｃと並んで設けられる。

ワイヤ電極１２は、第１〜第４の巻掛ガイドローラ１３ａ〜１３ｄ間において予め定める回数を巻回された後に、巻取り用ボビン１４に巻き取られる。図１に示すように、ワイヤ電極１２は、第３の巻掛ガイドローラ１３ｃと第４の巻掛ガイドローラ１３ｄとの間の部分が、複数のワイヤ切断部１２ａとして、被加工物３０と対向することが可能に配置されている。ワイヤ放電加工装置１では、被加工物３０を加工する部分である切断ワイヤ部１２ａに対して、微小間隔を隔てて被加工物３０を対向させて配置し、放電加工を行う。

切断ワイヤ部１２ａと第３の巻掛ガイドローラ１３ｃとの間、および切断ワイヤ部１２ａと第４の巻掛ガイドローラ１３ｄとの間には、ワイヤ電極１２の振動を抑制するための複数の制振ガイドローラ、具体的には、２つの制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂがそれぞれ配置されている。以下の説明では、２つの制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂを区別する場合には、それぞれ、「第１の制振ガイドローラ１５ａ」、「第２の制振ガイドローラ１５ｂ」という。

第１の制振ガイドローラ１５ａは、切断ワイヤ部１２ａと第３の巻掛ガイドローラ１３ｃとの間に設けられる。第１の制振ガイドローラ１５ａは、その軸線の方向が、第３の巻掛ガイドローラ１３ｃの軸線３１ｃの延びる方向に平行になるように、第３の巻掛ガイドローラ１３ｃから離間して配置されている。

第２の制振ガイドローラ１５ｂは、切断ワイヤ部１２ａと第４の巻掛ガイドローラ１３ｄとの間に設けられる。第２の制振ガイドローラ１５ｂは、その軸線の方向が、第４の巻掛ガイドローラ１３ｄの軸線３１ｄの延びる方向に平行になるように、第４の巻掛ガイドローラ１３ｄから離間して配置されている。

ワイヤ電極１２のうち、第３の巻掛ガイドローラ１３ｃと第１の制振ガイドローラ１５ａとの間の部分、および、第４の巻掛ガイドローラ１３ｄと第２の制振ガイドローラ１５ｂとの間の部分は、放電加工を行うための加工用電圧が印加されて電流が供給される給電ワイヤ部１２ｂ，１２ｃとなっている。

ワイヤ電極１２の給電ワイヤ部１２ｂ，１２ｃには、加工用電源１６から給電子１７ａ，１８ａを介して、放電加工を行うための加工用電圧が印加されて、電流が供給される。これによって、切断ワイヤ部１２ａと被加工物３０との間に加工用電圧が印加される。加工用電源１６は、それぞれ独立して電圧を印加できる複数の加工用電源ユニット１６ａによって構成される。加工用電源１６は、各加工用電源ユニット１６ａによって、パルス状の加工用電圧を発生させ、給電子１７ａ，１８ａを介して、切断ワイヤ部１２ａと被加工物３０との間に印加する。

給電子１７ａ，１８ａは、複数、具体的には、ワイヤ電極１２で構成される切断ワイヤ部１２ａの本数分が設けられる。複数の給電子１７ａ，１８ａは、それぞれ絶縁され、被加工物３０の両側に整列配置されて、給電子ユニット１７，１８を構成する。

以下の説明では、第３の巻掛ガイドローラ１３ｃと第１の制振ガイドローラ１５ａとの間に配置される給電子１７ａを「第１の給電子１７ａ」といい、第１の給電子１７ａで構成される給電子ユニット１７を「第１の給電子ユニット１７」という場合がある。また、第４の巻掛ガイドローラ１３ｄと第２の制振ガイドローラ１５ｂとの間に配置される給電子１８ａを「第２の給電子１８ａ」といい、第２の給電子１８ａで構成される給電子ユニット１８を「第２の給電子ユニット１８」という場合がある。

本実施の形態では、第３の巻掛ガイドローラ１３ｃと第１の制振ガイドローラ１５ａとの間に、第１の給電子１７ａが５つ配置されて、第１の給電子ユニット１７を構成している。また、第４の巻掛ガイドローラ１３ｄと第２の制振ガイドローラ１５ｂとの間に、第２の給電子１８ａが４つ配置されて、第２の給電子ユニット１８を構成している。

ワイヤ放電加工装置１は、各給電子１７ａ，１８ｂによって、各切断ワイヤ部１２ａに独立して電圧を印加できる構成となっている。このように、並列する切断ワイヤ部１２ａに対して、独立に電圧を印加できる複数の加工用電源ユニット１６ａは、ワイヤ放電加工装置１の不図示の制御装置に接続される。

各加工用電源ユニット１６ａは、制御装置の指示に従って、対応する給電子１７ａ，１８ｂを介して、対応する切断ワイヤ部１２ａに電圧を印加する。本実施の形態のワイヤ放電加工装置１における電圧の印加極性は、従来のワイヤ放電加工装置と同様に、必要に応じて適宜反転可能となっている。

被加工物３０は、不図示の位置制御装置によって、第１〜第４の巻掛ガイドローラ１３ａ〜１３ｄ間に巻回されたワイヤ電極１２と微小間隙を隔てるように位置が制御されている。これによって、適正な放電ギャップ長が維持されている。

図２は、図１に示すワイヤ放電加工装置１のノズル１９およびワイヤ押さえ２１の部分を拡大して示す断面図である。図２では、ノズル１９とワイヤ押さえ２１とが組み合わされた状態におけるノズル１９およびワイヤ押さえ２１の側面方向の構成を示している。図３は、図１に示すワイヤ放電加工装置１のノズル１９およびワイヤ押さえ２１の部分を拡大して示す正面図である。図３では、ノズル１９の噴出口側から見たノズル１９およびワイヤ押さえ２１の構成を示している。

ノズル１９は、ノズル本体４１、仕切り板４２、流路高さ調整板４３および底板４４を備えて構成される。ノズル本体４１、仕切り板４２、流路高さ調整板４３および底板４４によって、加工液を噴出する噴出口が、ノズル１９に形成されている。すなわち、ノズル１９は噴出口を有する。ノズル１９は、加工液が、複数の切断ワイヤ部１２ａに沿って、複数の切断ワイヤ部１２ａと被加工物３０との間に形成される極間に向かうように、加工液を噴出口から噴出させる。加工液は、被加工物３０の加工を補助する液体であり、噴出口から噴出されて極間に供給されることによって、極間に生じた加工屑を排出させる。

ノズル本体４１には、加工液を供給するための配管接続用孔４５が形成されている。配管接続用孔４５は、ノズル本体４１を貫通する。配管接続用孔４５には、ノズル１９の外部側から、加工液を供給する加工液供給配管４０が接続される。

ノズル本体４１には、流路高さ調整板４３を介して、仕切り板４２が取り付けられている。また、ノズル本体４１の底面には、底板４４が取り付けられている。流路高さ調整板４３の厚み寸法を調整することによって、配管接続用孔４５から流入する加工液のよどみ領域となる液溜まり領域、および加工液の流路の大きさが調整される。

底板４４の端面のうち、加工液の噴出口側の端面は、ノズル本体４１のうち、ノズル１９の上面を構成する部分の噴出口側の端面よりも、被加工物３０から離隔している。本実施の形態では、底板４４とノズル本体４１の上面部分とは、噴出口と反対側の端面の位置が一致しており、切断ワイヤ部１２ａの走行方向において、底板４４の長さ寸法は、ノズル本体４１の上面部分の長さ寸法から１ｍｍ〜数ｍｍ短くなっている。また、底板４４は、仕切り板４２の流路高さ調整板４３に接続される端部である基端部付近の厚み寸法が、ノズル１９の噴出口側に向かうに従って小さくなるように傾斜している。

ノズル本体４１および底板４４は、切断ワイヤ部１２ａが接触して短絡しないように、電気的な絶縁材料で作製されるか、または、アルマイト処理などの電気的絶縁処理が施される。

以上に述べた構成部品で組み立てられたノズル１９は、仕切り板４２の下方を、数百μｍ程度の間隙を維持して切断ワイヤ部１２ａが走行するように設置される。ノズル１９は、図１に示すように、被加工物３０の両側に配置される。被加工物３０の両側に配置されたノズル１９は、その加工液の噴出口と被加工物３０との間隙が０．１ｍｍ程度になるように設置される。

以下の説明では、第１の制振ガイドローラ１５ａ側に設置されるノズル１９を「第１のノズル１９ａ」といい、第２の制振ガイドローラ１５ｂ側に設置されるノズル１９を「第２のノズル１９ｂ」という場合がある。また、第１および第２のノズル１９ａ，１９ｂを区別しない場合には、まとめて「ノズル１９」という場合がある。

図２および図３に戻って、ワイヤ押さえ２１は、ベース５１と、ワイヤ押さえ用制振ガイドローラ５２とを備えて構成される。ワイヤ押さえ用制振ガイドローラ５２は、芯金となる回転ロッド５３に、円筒形状のワイヤ押さえ用ガイドローラ５５が、その長さ方向を回転ロッド５３の回転軸３３と平行になるように取り付けられる。

ワイヤ押さえ用ガイドローラ５５は、窒化珪素などのセラミックス、またはウレタンゴムなどの絶縁材料によって作製される。また、ワイヤ押さえ用ガイドローラ５５の表面には、切断ワイヤ部１２ａを掛けるためのワイヤガイド用のＶ字溝が、スライスするウエハの厚み寸法に応じたピッチで複数本加工されている。

ワイヤ押さえ用ガイドローラ５５を嵌め込まれた回転ロッドであるワイヤ押さえ用制振ガイドローラ５２は、その軸端をベース５１に設置された軸受５４に嵌め込まれ、回転軸３３に対して自在に回転する。

軸受５４は、ベース５１の被加工物３０側の端部に設置される。このとき、ワイヤ押さえ用ガイドローラ５２の表面が、ベース５１の端面からはみ出さない範囲で設計されている。

また、ベース５１には、切断ワイヤ部１２ａが通過するための切断ワイヤ部走行用溝５６が、ベース５１の全長にわたってキャビティ状に形成されている。切断ワイヤ部走行用溝５６の深さは、切断ワイヤ部１２ａが切断ワイヤ部走行用溝５６を擦らない範囲で、おおよそ１ｍｍ程度の浅いものでよい。

図２では、ワイヤ押さえ用ガイドローラ５２は、少なくとも１個がベース５１の切断ワイヤ部１２ａ側の端部に設置されるので、切断ワイヤ部１２ａを被加工物３０に近い位置で整列させて支持することができる。これによって、被加工物３０を挟んで対峙するもう一つのワイヤ押さえ２１ｂのワイヤ押さえ用ガイドローラ５２との間で切断ワイヤ部１２ａを整列し、張力を付加できればよい。したがって、１つのベース５１におけるワイヤ押さえ用ガイドローラ５２の個数は複数個あってもよい。

ノズル１９とワイヤ押さえ２１との設置について説明する。ノズル１９の底板４４と、ワイヤ押さえ２１のワイヤ押さえ用ガイドローラ５２とが向き合うように、ノズル１９とワイヤ押さえ２１とを重ね合わせる。このとき、ノズル１９とワイヤ押さえ２１との合わせ目から加工液が漏れ出さないように、ノズル１９とワイヤ押さえ２１とは密着され、ノズル本体４１とベース５１とが、たとえば、ねじ締結などによって固定され、ノズル１９とワイヤ押さえ用ガイドローラ５２とが一体となる構造を呈する。なお、切断ワイヤ部１２ａは、ベース５１に加工された凹状キャビティの切断ワイヤ部走行用溝５６を通過する。

さらに、ノズル１９およびワイヤ押さえ２１は、被加工物３０の両側に設置される。設置に際しては、ノズル１９の先端が被加工物３０に最接近したときの被加工物３０とノズル１９との間隙を、たとえば０．１ｍｍ程度になるようにするとともに、切断ワイヤ部１２ａが切断ワイヤ部走行用溝５６を通過するときに、切断ワイヤ部走行用溝５６の内面に接触することなく通過するように、ワイヤ押さえ２１およびノズル１９の傾きを調整する。

次に、ノズル１９およびワイヤ押さえ２１の動作について説明する。第１〜第４の巻掛ガイドローラ１３ａ〜１３ｄを巻回されたワイヤ電極１２は、制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂによって切断ワイヤ部１２ａを構成する。切断ワイヤ部１２ａは、さらにワイヤ押さえ２１に組み込まれているワイヤ押さえ用制振ガイドローラ５２のワイヤガイド溝に接触しながら通過することによって張力が付加させられる。

これによって、切断ワイヤ部１２ａが被加工物３０の両側に対峙する一対のワイヤ押さえ２１の内部に組み込まれているワイヤ押さえ用制振ガイドローラ５２のガイド溝に接触する位置までが、切断ワイヤ部１２ａのワイヤスパンとなり、被加工物３０の切断加工に必要な最小長さとして設定される。

また、制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂの表面のワイヤ案内溝に接触する切断ワイヤ部１２ａの走行速度に応じて、制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂが回転する。このとき、切断ワイヤ部１２ａと制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂのワイヤ案内溝とは、転がり摩擦の状態であり、切断ワイヤ部１２ａによって制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂの表面が加工されることはない。したがって、案内溝の形状が長時間変化しにくく、高精度な加工を実現できる。

切断ワイヤ部１２ａが掛けられたワイヤ押さえ２１に対して、その上方からノズル１９が重なるように設置される。ワイヤ押さえ２１とノズル１９との重なりには、わずかに間隙部分が設けられる。この間隙部分を、切断ワイヤ部１２ａが、接触することなく走行する。このような状態になるようにワイヤ押さえ２１とノズル１９とを設置することによって、ノズル１９からの加工液噴出口は、被加工物に形成される切断溝の先端に位置するように設置される。この状態で加工液をノズル１９に供給すると、加工液が、加工液供給配管４０を通ってノズル１９の内部に流入する。

ノズル１９の内部に流入した加工液は、本体８４、仕切り板４２、流路高さ調整板４３および底板４４で形成された流路に沿って整流され、底板４４の終端の噴出口からノズル１９の外部に噴出される。加工液がノズル１９から噴出される方向には、ワイヤ放電加工された切断溝があり、さらに、加工液を切断溝の内部へ供給やすいようにノズル１９の先端が傾斜している。したがって、加工液は、ノズル１９の底板４４の終端部の傾斜面によって切断溝を直撃し、切断溝の内部に侵入する。

また、ノズル１９の底板４４がノズル１９の先端面より短くなっているので、切断溝の内部に侵入できなかった加工液は、被加工物３０と、ノズル１９の先端内部にて滞留しながらも外部ポンプによってノズル１９の内部に流入されてくる加工液とによって、切断溝へ圧入されて、切断溝内部への供給量が増大する。

このような構成によれば、加工が進行して加工溝が深くなっても、ノズル８０の噴出口は、常に各切断ワイヤ部１２ａと同軸線上にあり、各切断ワイヤ部１２ａに沿って極間へ向かうように加工液が噴出される。したがって、並列する複数の切断ワイヤ部１２ａにかかる加工液の圧力を均一にすることが容易になり、ワイヤ電極１２のたわみを抑えることができる。

また、切断ワイヤ部１２ａがノズル１９の内部を通過しないので、ノズル１９の外部からノズル１９に供給される加工液流が切断ワイヤ部１２ａを直撃することがない。これによって、切断ワイヤ部１２ａを振動させることがなく、ワイヤ電極１２にたわみが生じることもないので、ワイヤ放電加工が安定し、加工精度が向上する。

また、加工液は、ノズル１９の内部に構成される流路に沿って噴出口に導かれながら整流されるので、噴出口から噴出する際にも、切断ワイヤ部１２ａの走行方向に概平行に噴出され、加工液流も乱れにくい。これによって、加工液が切断ワイヤ部１２ａに対して外力となりにくく、噴出口８２から噴出される加工液が、複数の切断ワイヤ部１２ａに沿って噴出しやすくなるので、より確実に加工溝の先端に加工液を吹き付けることができる。

したがって、加工溝の深さに関わらず、加工屑を安定して加工溝から容易に排出することができる。その結果、加工方向の放電が多くなり、加工速度の低下を抑制できる。それとともに、並列する複数の切断ワイヤ部１２ａによって一度に切り出される被加工物３０の加工溝を細く、均一にすることができる。

また、ノズル１９は、ワイヤ押さえ２１に固定され、ワイヤ押さえ２１は、不図示の剛性の高い支柱を介して加工機の定盤に固定される。したがって、常に切断ワイヤ部１２ａとの相対距離が一定となり、変化することはないので、加工が進行して切断溝が深くなっても、常に切断溝の同じ位置に向けて加工液を供給することができる。

また、ノズル１９へ流入する加工液の圧力変動による反動によってノズル１９が振動することがなく、フレキシブルに流路を可変できるノズルのように噴出口の方向が微小変化することもない。また、ノズル１９内に流入する加工液が、ノズル１９内で切断ワイヤ部１２ａを直撃することがないので、ワイヤ電極１２をたわませることがなくなる。

したがって、切断ワイヤ部１２ａの微小振動が大幅に改善されるので、安定かつ高精度な薄板切断加工ができる。また、被加工物３０を交換した場合でも、加工ごとのノズル１９およびワイヤ押さえ２１の設置状態のばらつきが少なくなり、繰り返し加工の精度が向上する。

被加工物３０と制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂとの間に設置されるノズル１９によって、制振ガイドローラ１５ａ，１５ｂ間でのみ支持される切断ワイヤ部１２ａのワイヤスパンは、２個のノズル１９の長さ分だけ長くなり、加工中に、加工液に外力およびワイヤ走行によるワイヤ振動を発生しやすくなる。

しかし、本実施の形態では、ワイヤ押さえ２１によって、切断ワイヤ部１２ａのワイヤスパンをより短くし、被加工物３０に応じて最小限のワイヤスパンを設定することができる。このように、ワイヤ押さえ２１の直上にノズル１９を設置して固定することによって、ワイヤ押さえ用制振ガイドローラ５２が、ノズル１９の加工液噴出口および切断ワイヤ部１２ａを支持することと、被加工物３０の側面の切断溝の直近に設置することとを両立することができるようにしている。したがって、加工溝への加工液の供給を損なうことなく、ワイヤ振動およびワイヤたわみを大幅に改善することができ、加工精度および加工速度が向上する。

切断溝の幅を狭くする切断加工を行う場合、ノズル１９から被加工物３０に向けて噴出される加工液は、切断溝内部に入りにくくなる。しかし、ノズル１９の直下にワイヤ押さえ２１を設けたことによって、下方への加工液の漏れが減少する。

さらに、切断ワイヤ部１２ａが走行するノズル１９とワイヤ押さえ２１との間隙部には、被加工物３０の近傍に設置されたワイヤ押さえ用ガイドローラ５２によって、切断ワイヤ部１２ａの走行用の間隙が一層狭くなり、加工液が切断ワイヤ部１２ａの走行用の間隙を通過して漏れ出すことを抑制でき、加工溝内部の極間に対して加工液を圧入しやすくなる。これによって、加工屑の極間からの排出も安定して行うことができ、ワイヤ放電加工が安定し、加工精度が向上する。

また、本実施の形態のワイヤ放電加工装置１によって、結晶シリコン、単結晶シリコンカーバイトおよびガリウムナイトライドなどの半導体素材、単結晶または多結晶シリコンなどの太陽電池素材、多結晶シリコンカーバイトなどのセラミックス、タングステンおよびモリブデンなどのスパッタリングターゲット素材を加工すると、加工速度が速くなり、加工溝幅を狭くすることができる。したがって、被加工物である１つのインゴットから、より多くの部材を得ることができる。また、一度に複数枚の薄板を高い寸法精度で切り出すことができる。

ノズル１９とワイヤ押さえ２１とが組み合わされ、一体となった状態で、被加工物３０の近傍に設置されることによって、被加工物３０に最も接近した位置で、加工液噴出機能とワイヤ押さえ機能とが発揮される。前述のノズル１９とワイヤ押さえ２１とが組み合わされた構造は、ノズル１９が下側、ワイヤ押さえ２１が上側に設置される状態でも問題はなく、切断ワイヤ部１２ａのワイヤスパンの短縮化とノズルの近接設置を両立させることができ、加工中のワイヤ振動の抑制と切断溝内部からの加工屑排出の効果が得られるので、薄板の同時切断加工を安定かつ高精度に行うことができる。

以上のように本実施の形態のワイヤ放電加工装置１によれば、被加工物３０の加工を補助する加工液を噴出口から噴出させるノズル１９と、ワイヤ電極１２によって形成される複数の切断ワイヤ部１２ａを整列させて支持するワイヤ押さえ２１とは、複数の切断ワイヤ部１２ａを挟んで対向して配置される。これによって、ノズル１９を被加工物３０の側面の切断される部分に近接して設置することができるので、ノズル１９内に構成された流路によって整流された加工液を、被加工物３０に形成される切断溝の直前まで誘導して、被加工物３０に噴出することができる。このようにして加工液を噴出することによって、切断溝の内部にまで加工液を供給しやすくなるので、加工によって生じる加工屑を切断溝の極間から容易に排出することができる。

また、ノズル１９に影響を与えることなく、ワイヤ押さえ２１を被加工物３０に近接して設置することができるので、被加工物３０の両側にワイヤ押さえ２１を設置したときに、ワイヤ押さえ２１で支持されるワイヤスパンを、必要最小限の長さに設定することができる。また、切断ワイヤ部１２ａに作用する加工液流による外力を低減することができるので、切断ワイヤ部１２ａのたわみおよび振動を抑制することができる。

これによって、被加工物３０を複数の箇所で同時に切断するときの加工精度および加工速度を向上させることができる。したがって、被加工物３０の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物３０の１個あたりからの加工物の収量を増大させることができる。

＜第２の実施の形態＞
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるワイヤ放電加工装置２の構成を示す断面図である。本実施の形態のワイヤ放電加工装置２は、前述の図１〜図３に示す第１の実施の形態におけるノズル１９に代えて、図４に示すノズル６０を備えること以外は、第１の実施の形態のワイヤ放電加工装置１と同様の構成を有する。図４では、図２と同様に、ワイヤ放電加工装置２のノズル６０およびワイヤ押さえ２１の部分を拡大して示している。

本実施の形態のワイヤ放電加工装置２は、前述の第１の実施の形態のワイヤ放電加工装置１と構成が類似しているので、同様の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、ノズル構造の単純化を図り、構成部品の点数を減らしている。

本実施の形態におけるノズル６０は、図２に示す第１の実施の形態におけるノズル１９の部品の１つである仕切り板４２を除いた、ノズル本体４１、流路高さ調整板４３および底板４４によって構成される。

また、本実施の形態における流路高さ調整板４３は、ノズル６０の先端、すなわち、加工液が噴出する噴出口に接近するに従って、その高さ（厚さ）が増大するテーパ形状を成している。加工液の噴出口の先端側における底板４４のテーパ形状と相対することによって、加工液の流路を傾斜させ、加工液が加工溝に入りやすいように、加工液を噴出口に案内して噴出させる。

本実施の形態のノズル６０における配管接続用孔４５の取り付け位置を噴出口から離れた位置に設定することによって、配管接続用孔４５からノズル６０の内部に流入した加工液がノズル６０の噴出口まで流れる際の流路が長くなる。また、ノズル６０の内部に一旦、貯められることによって、静圧状態に近い状態になり、ノズル６０から噴出される加工液が整流される。流路高さ調整板４３のテーパを大きく、または小さくすることによって、ノズル６０から噴出される加工液流の状態を調整することが可能となる。

また、ノズル６０とワイヤ押さえ２１の組み合わせを上下反転させてもよく、加工液の供給状態と切断ワイヤ部１２ａのワイヤスパン短縮化において同様の効果を得ることができ、薄板切断加工の安定化と高精度化を実現することができる。

また、本実施の形態のワイヤ放電加工装置２によって、結晶シリコン、単結晶シリコンカーバイト、ガリウムナイトライドなどの半導体素材、単結晶または多結晶シリコンなどの太陽電池素材、多結晶シリコンカーバイトなどのセラミックス、タングステンおよびモリブデンなどのスパッタリングターゲット素材を加工すると、加工速度が速くなり、加工溝幅を狭くすることができる。したがって、被加工物である１つのインゴットから、より多くの部材を得ることができる。また、一度に複数枚の薄板を高い寸法精度で切り出すことができる。

加工用電源１６が電圧を印加する極性は、従来のワイヤ放電加工装置と同様に、必要に応じて適宜反転可能となっている。

前述のように、被加工物３０は、切断ワイヤ部１２ａと適正な放電ギャップが維持されるように、不図示の位置制御装置によって常に微小間隙を隔てて位置が制御されている。したがって、放電によって加工溝が形成されるにつれて、被加工物３０は、切断ワイヤ部１２ａの方向に徐々に送り込まれて加工溝が深くなる。そして、最終的には、被加工物３０が薄板状に切断加工される。

また、図１では、１本のワイヤ電極１２を４本のガイドローラに巻回した場合について示しているが、この場合に限定されない。すなわち、１本のワイヤ電極１２から複数の切断ワイヤ部を形成するものであれば、その具体的な構成については特に限定されない。

以上のように、本実施の形態のワイヤ放電加工装置２は、薄板の製造に有用であり、特に高い寸法精度を要求される半導体素材、太陽電池素材の製造に適している。

＜第３の実施の形態＞
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるワイヤ放電加工装置３の構成を示す断面図である。本実施の形態のワイヤ放電加工装置３は、前述の図１〜図３に示す第１の実施の形態におけるノズル１９およびワイヤ押さえ２１に代えて、図４に示す２個のノズル７０Ａ，７０Ｂを備えること以外は、第１の実施の形態のワイヤ放電加工装置１と同様の構成を有する。図５では、図２と同様に、ワイヤ放電加工装置３のノズル７０Ａ，７０Ｂの部分を拡大して示している。

本実施の形態のワイヤ放電加工装置３は、前述の第１の実施の形態のワイヤ放電加工装置１と構成が類似しているので、同様の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、ノズル構造の単純化を図り、構成部品の点数を減らしている。

本実施の形態のワイヤ放電加工装置３は、図２に示す第１の実施の形態におけるノズル１９と同様の構成を有する２個のノズル、すなわち第１のノズル７０Ａおよび第２のノズル７０Ｂを備える。

第１および第２のノズル７０Ａ，７０Ｂのうち、第２のノズル７０Ｂは、図５に示すように上下を逆にして配置される。すなわち、第１および第２のノズル７０Ａ，７０Ｂは、底板４４を向かい合わせて配置される。

第１および第２のノズル７０Ａ，７０Ｂを構成する２つの底板４４の表面には、第１の実施の形態におけるワイヤ押さえ２１と同様に、切断ワイヤ部１２ａを通過させるための切断ワイヤ部走行用溝５６が形成されている。

第１および第２のノズル７０Ａ，７０Ｂは、底板４４を向かい合わせた状態で切断ワイヤ部走行用溝５６内を切断ワイヤ部１２ａが通過するように、重ね合わせられる。これによって、底板４４に接触しない程度の貫通口を切断ワイヤ部１２ａが通過し、上下のノズル７０Ａ，７０Ｂのそれぞれの噴出口から加工液が、被加工物３０に形成される切断溝に供給される。

また、第２のノズル７０Ｂの底板４４の噴出口側には、制振ガイドロッド７１が設置されている。制振ガイドロッド７１の表面には、各切断ワイヤ部１２ａを案内して支持するための複数本のＶ溝が、予め定めるピッチで形成されている。

第２のノズル７０Ｂの切断ワイヤ部走行用溝５６内を通過する切断ワイヤ部１２ａは、制振ガイドロッド７１によって整列されて支持される。制振ガイドロッド７１は、窒化珪素などの窒化物セラミックス、炭化珪素などの炭化物セラミックスなどから成る。制振ガイドロッド７１を構成する材料は、これらに限定されるものではなく、比較的高硬度で、耐摩耗性に優れる材料であればよい。

第１および第２のノズル７０Ａ，７０Ｂは、被加工物３０を挟んで被加工物３０に近接して配置される。切断ワイヤ部１２ａは、第１および第２のノズル７０Ａ，７０Ｂの内部の制振ガイドロッド７１間で整列されて支持される。

制振ガイドロッド７１は、第２のノズル７０Ｂの噴出口側に設置される。これによって、切断ワイヤ部１２ａのスパンを短くすることができる。また、加工液の噴出口を被加工物３０の切断溝のすぐ近くに設置することができる。これによって、加工液が、切断ワイヤ部１２ａの上下方向から切断溝に向けて均等に流入するので、切断ワイヤ部１２ａの振動を抑制することができる。したがって、放電加工される部分の極間からの加工屑の排出性を改善することができるので、切断ワイヤ部１２ａによる同時薄板加工の加工精度と加工速度とを向上させることができる。

本実施の形態では、第１および第２のノズル７０Ａ，７０Ｂの内部の構造は、図２に示す第１の実施の形態におけるノズル１９と同様の構造であるが、これに限定されず、たとえば、図４に示す第２の実施の形態におけるノズル６０と同様の構造でもよい。

第２の実施の形態におけるノズル６０と同様の構造とすることによって、第２の実施の形態と同様に、加工液の供給状態を改善することができる。また、切断ワイヤ部１２ａのワイヤスパンを短縮化することができるので、被加工物３０に対して、第１および第２のノズル７０Ａ，７０Ｂを近接して設置することができる。したがって、ワイヤ放電加工装置３による薄板切断加工の安定化と高精度化とを実現することができる。

また、本実施の形態のワイヤ放電加工装置３によって、結晶シリコン、単結晶シリコンカーバイト、ガリウムナイトライドなどの半導体素材、単結晶または多結晶シリコンなどの太陽電池素材、多結晶シリコンカーバイトなどのセラミックス、タングステンおよびモリブデンなどのスパッタリングターゲット素材を加工すると、加工速度が速くなり、加工溝幅を狭くすることができる。したがって、被加工物である１つのインゴットから、より多くの部材を得ることができる。また、一度に複数枚の薄板を高い寸法精度で切り出すことができる。

加工用電源１６が電圧を印加する極性は、従来のワイヤ放電加工装置と同様に、必要に応じて適宜反転可能となっている。

前述のように、被加工物３０は、切断ワイヤ部１２ａと適正な放電ギャップが維持されるように、不図示の位置制御装置によって常に微小間隙を隔てて位置が制御されている。したがって、放電によって加工溝が形成されるにつれて、被加工物３０は、切断ワイヤ部１２ａの方向に徐々に送り込まれて加工溝が深くなる。そして、最終的には、被加工物３０が薄板状に切断加工される。

また、図１では、１本のワイヤ電極１２を４本のガイドローラに巻回した場合について示しているが、この場合に限定されない。すなわち、１本のワイヤ電極１２から複数の切断ワイヤ部を形成するものであれば、その具体的な構成については特に限定されない。

以上に述べた第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３は、薄板の製造に有用であり、特に、高い寸法精度を要求される半導体素材および太陽電池素材の製造に適している。

本発明の実施の一形態である薄板の製造方法は、第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３のいずれかによって実行される。具体的には、本発明の実施の一形態である薄板の製造方法は、第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３のいずれかを用いて、被加工物３０を複数枚の薄板に加工する工程を備える。

この薄板の製造方法によれば、第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３のいずれかを用いて、被加工物３０が複数枚の薄板に加工される。第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３は、前述のように被加工物３０の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物３０の１個あたりからの加工物の収量を増大させることができる。したがって、第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３のいずれかを用いることによって、薄板の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物３０の１個あたりからの薄板の収量を増大させることができる。

また、本発明の実施の一形態である半導体ウエハの製造方法は、第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３のいずれかによって実行される。具体的には、本発明の実施の一形態である半導体ウエハの製造方法は、第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３のいずれかを用いて、半導体素材を複数枚の半導体ウエハに加工する工程を備える。

この半導体ウエハの製造方法によれば、第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３のいずれかを用いて、被加工物３０である半導体素材が、複数枚の半導体ウエハに加工される。第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３は、前述のように被加工物３０の加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、被加工物３０の１個あたりからの加工物の収量を増大させることができる。したがって、第１〜第３の実施の形態のワイヤ放電加工装置１，２，３のいずれかを用いることによって、半導体ウエハの加工精度および加工速度の低下を抑制するとともに、半導体素材１個あたりからの半導体ウエハの収量を増大させることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることが可能である。また、各実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略することが可能である。

１ ワイヤ放電加工装置、１１ 繰出し用ボビン、１２ ワイヤ電極、１２ａ 切断ワイヤ部、１２ｂ，１２ｃ 給電ワイヤ部、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 巻掛ガイドローラ、１４ 巻取り用ボビン、１５ａ，１５ｂ，５１ 制振ガイドローラ、１６ 加工用電源、１６ａ 加工用電源ユニット、１７，１８ 給電子ユニット、１７ａ，１８ａ 給電子、１９，６０，７０Ａ，７０Ｂ ノズル、２０ 加工ステージ、２１ ワイヤ押さえ、３０ 被加工物、４０ 加工液供給配管、４１ ノズル本体、４２ 仕切り板、４３ 流路高さ調整板、４４ 底板、４５ 配管接続用孔、５１ ベース、５２ ワイヤ押さえ用制振ガイドローラ、５３ 回転ロッド、５４ 軸受、５５ ワイヤ押さえ用ガイドローラ、５６ 切断ワイヤ部走行用溝、６１ 制振ガイドロッド。

Claims (11)

1. 互いに離間して並列に設けられ、かつ、被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を形成するワイヤ電極と、
   パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、
   前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子を含む給電子ユニットと、
   前記被加工物の加工を補助する加工液を噴出する噴出口を有し、前記加工液が、前記複数の切断ワイヤ部に沿って、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に形成される極間に向かうように、前記加工液を前記噴出口から噴出させるノズルと、
   ワイヤ押さえ用制振ガイドローラを有し、前記複数の切断ワイヤ部を整列させて、支持するワイヤ押さえとを備え、
   前記ノズルと前記ワイヤ押さえとは、前記複数の切断ワイヤ部が走行する間隙を維持して重ね合わせて設置され、
   前記複数の切断ワイヤ部は、前記ワイヤ押さえ用制振ガイドローラに接触しながら前記間隙を通過することを特徴とするワイヤ放電加工装置。
2. 互いに離間して並列に設けられ、かつ、被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を形成するワイヤ電極と、
   パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、
   前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子を含む給電子ユニットと、
   前記被加工物の加工を補助する加工液を噴出する噴出口を有し、前記加工液が、前記複数の切断ワイヤ部に沿って、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に形成される極間に向かうように、前記加工液を前記噴出口から噴出させる２個のノズルとを備え、
   前記２個のノズルは、前記複数の切断ワイヤ部が通過する貫通口を有する状態で重ね合わせて設置され、
   前記複数の切断ワイヤ部は、前記貫通口を通過し、
   前記２個のノズルのうちの一つには、前記複数の切断ワイヤ部を整列させて支持する制振ガイドロッドが設けられることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
3. 互いに離間して並列に設けられ、かつ、被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を形成するワイヤ電極と、
   パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、
   前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子を含む給電子ユニットと、
   前記被加工物の加工を補助する加工液を噴出する噴出口を有し、前記加工液が、前記複数の切断ワイヤ部に沿って、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に形成される極間に向かうように、前記加工液を前記噴出口から噴出させるノズルと、
   前記複数の切断ワイヤ部を整列させて、支持するワイヤ押さえとを備え、
   前記ノズルと前記ワイヤ押さえとは、前記複数の切断ワイヤ部を挟んで対向して配置され、
   前記ノズルは、前記加工液が供給される前記ノズルの内部の空間に、前記加工液の流路を屈曲させる仕切り板を備えることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
4. 前記ノズルは、前記ノズルの上面と前記仕切り板との間に設けられ、前記ノズルの内部の空間、および前記加工液の流路の寸法を調整する調整板を備えることを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工装置。
5. 前記ノズルは、前記ノズルに供給された前記加工液が流下する流路が、前記噴出口からの前記加工液の吐出方向に平行に形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のワイヤ放電加工装置。
6. 前記ノズルの底板の前記噴出口側の端面は、前記ノズルの上面の前記噴出口側の端面よりも、前記被加工物から離隔していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のワイヤ放電加工装置。
7. 前記ワイヤ電極が巻き掛けられる複数の巻掛ガイドローラと、
   前記複数のワイヤ部に張力を付加する制振ガイドローラとを備え、
   前記ワイヤ電極は、前記複数の巻掛ガイドローラに巻き掛けられて前記複数の切断ワイヤ部を形成して、各前記巻掛ガイドローラの回転に伴って走行し、
   前記ノズルは、前記噴出口からの前記加工液の噴出方向が前記切断ワイヤ部の走行方向に平行になるように設置され、
   前記ワイヤ押さえは、前記制振ガイドローラとともに前記複数の切断ワイヤ部に張力を付加する方向に設置され、
   前記ノズルと前記ワイヤ押さえとは、前記複数の切断ワイヤ部を介して重ね合わせて使用されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
8. 互いに離間して並列に設けられ、かつ、被加工物にそれぞれ対向する複数の切断ワイヤ部を形成するワイヤ電極と、
   パルス状の加工用電圧を発生させる加工用電源と、
   前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ電気的に接続され、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に前記加工用電圧を印加する複数の給電子を含む給電子ユニットと、
   前記被加工物の加工を補助する加工液を噴出する噴出口を有し、前記加工液が、前記複数の切断ワイヤ部に沿って、前記複数の切断ワイヤ部と前記被加工物との間に形成される極間に向かうように、前記加工液を前記噴出口から噴出させるノズルと、
   前記複数の切断ワイヤ部を整列させて、支持するワイヤ押さえとを備え、
   前記ノズルと前記ワイヤ押さえとは、前記複数の切断ワイヤ部を挟んで対向して配置され、
   前記ワイヤ押さえは、ベースと、１つ以上のワイヤ押さえ用制振ガイドローラとを備え、
   前記１つ以上のワイヤ押さえ用制振ガイドローラのうちの１つは、前記ワイヤ押さえの前記ベースの前記被加工物側の端部に設置され、前記切断ワイヤ部を整列させて支持することを特徴とするワイヤ放電加工装置。
9. 前記ワイヤ押さえは、前記ワイヤ押さえに対向して配置される前記ノズルの前記切断ワイヤ部側の表面と、前記ベースに設置される前記ワイヤ押さえ用制振ガイドローラとの間隙が、前記ワイヤ電極の直径に略等しくなるように配置され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。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載のワイヤ放電加工装置を用いて、被加工物を複数枚の薄板に加工する工程を備えることを特徴とする薄板の製造方法。
11. 請求項１から９のいずれか１つに記載のワイヤ放電加工装置を用いて、半導体素材を複数枚の半導体ウエハに加工する工程を備えることを特徴とする半導体ウエハの製造方法。

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