JPWO2013108530A1 - ワイヤ放電加工装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、端面加工において放電が発生しない切断ワイヤ部から加工電流が流れ込むことによるワイヤ電極の断線や加工面精度の低下を防止することを目的とし、本発明のワイヤ放電加工装置において、被加工物の端面とそれと非平行な複数の切断ワイヤを含む面とがなす角度と、切断ワイヤの並列間隔と、切断ワイヤと被加工物との相対距離と、に基づいてパルス電圧発生手段がパルス電圧を印加する切断ワイヤを選択する制御手段と、を備え、駆動手段は、複数の切断ワイヤを含む面に対して非垂直方向に被加工物を駆動し、パルス電圧の印加により被加工物を放電加工により切断する構成とした。

Description

本発明は、ワイヤ放電加工装置、ワイヤ放電加工方法、薄板製造方法、および半導体ウェハ製造方法に関し、特に、被加工物と、間隔を置いて配置された複数本のガイドローラに１本のワイヤ電極を巻きかけることによって形成された複数の切断ワイヤ部との間にパルス電圧を印加して、被加工物を複数片に放電切断するワイヤ放電加工装置、ワイヤ放電加工方法、薄板製造方法および半導体ウェハ製造方法に関する。

１本のワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより柱状の被加工物に対して複数の切断ワイヤ部を形成し、切断ワイヤ部と柱状の被加工物との間にパルス電圧を印加し放電を発生させることで、被加工物から複数の薄板を一括して切り出す技術がすでに開示されている（例えば、特許文献１、特許文献３参照）。

この方法は、１本のワイヤ電極に複数の給電部を設け、被加工物と切断ワイヤ部の間に同時にパルス電圧を印加し、放電を発生させて被加工物から複数の薄板を一括して切り出している。この方法による薄板加工においては、切断ワイヤ部の張架ピッチを狭くして切り出す薄板の厚みを薄くしたいという要求が考えられる。この要求に対して、特許文献３では切断ワイヤ部へ給電する各給電部を切断ワイヤの張架方向へずらして配置することで薄板の薄肉化を実現している。

また、これらの方法は、前述のように被加工物と切断ワイヤ部の間に同時にパルス電圧を印加し、放電を発生させて被加工物から複数の薄板を一括して切り出しているため、放電が発生した切断ワイヤ部に隣接する給電部から加工電流が流れることにより、ワイヤ電極の断線や加工面精度が低下するという問題があった。

これに対して特許文献２においては、隣接した切断ワイヤ部へのパルス電圧印加のタイミングをずらした方法が提案されている。この方法によると、切断ワイヤ部へのパルス電圧印加のタイミングをずらしパルス電圧印加中の切断ワイヤ間のインピーダンスを高くすることで、電圧印加中の切断ワイヤ部からの加工電流が流れ込むことを防止し、放電を安定させることができる。

特開２０００−９４２２１号公報 特開２０１１−６２７６４号公報 特開２００９−１６６２１１号公報

ところで、特許文献３の方法では、切断ワイヤの張架ピッチの狭小化に伴い、各給電部の厚みを薄くする必要がある。しかし各給電部の薄肉化には限界があり、切断加工において一般に厚さ数百μｍ以下の薄板を加工することは不可能であるという問題があった。これは給電子の導体部に半田付けなどにより加工電源から導出される給電線が接続されるが、給電線には加工電流が流れるためにある程度の太さが必要であり、この給電線と給電子の導体部を接続する箇所もある程度の厚さが必要となるためである。

一方、実際の放電加工では、段取りの要領によっては、被加工物と切断ワイヤ部の対向面が必ずしも平行にはならない場合がある。また被加工物の形状によっては、被加工物と切断ワイヤ部の対向面が平行でない場合の加工を実施する要求がある。このような加工では、１つの切断ワイヤ部から放電が発生し、加工進行に伴い全ての切断ワイヤ部で放電が発生することになる。

従来の放電加工装置にあっては、切断ワイヤ部の並列方向に対して被加工物の端面が傾いている場合の加工では、複数の切断ワイヤ部に同時に放電加工パルス電圧が印加されているため、端面加工において、放電が発生していない切断ワイヤ部から加工電流が流れ込み、放電が安定せず、ワイヤ電極の断線が生じることや加工面精度が低下する問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされるものであって、１本のワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより被加工物に対して複数の切断ワイヤ部を形成し、切断ワイヤ部と被加工物との間にパルス電圧を印加し放電を発生させることで、被加工物から複数の薄板を一括して切り出すワイヤ放電加工において、被加工物を数百μｍ以下の薄板へ加工する方法を得るとともに、端面加工において放電が発生していない切断ワイヤ部から加工電流が流れ込むことによるワイヤ電極の断線や加工面精度の低下を防止するワイヤ放電加工装置、ワイヤ放電加工方法、薄板製造方法、および半導体ウェハ製造方法を得ることを目的とする。即ち、半導体ウェハ加工、薄板加工において、被加工物を狭ピッチで切断可能なワイヤ放電加工装置を得るとともに、切断ワイヤ部を含む面と被加工物端面が非平行な場合に、被加工物端面に安定した放電加工が可能なワイヤ放電加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第一の発明は、ワイヤ電極を複数のガイドローラに巻回することにより被加工物に対向するように並列した複数の切断ワイヤを有する切断ワイヤ部および、前記被加工物と前記切断ワイヤ部との相対距離を制御する駆動手段および、前記被加工物と複数の前記切断ワイヤとの間にそれぞれ別個にパルス電圧を印加する複数のパルス電圧発生手段を備え、前記駆動手段は、複数の切断ワイヤを含む面に対して傾斜角を設けて被加工物を設置し、切断ワイヤと被加工物との相対距離を制御することを特徴とする。

本発明の第二の発明は、本発明の第一の発明の構成に加え、前記パルス電圧発生手段は、複数の切断ワイヤを含む面と被加工物端面の傾斜角および、切断ワイヤの張架ピッチおよび、前記相対距離に基づいてパルス電圧を印加する切断ワイヤを選択することを特徴とする。

本発明の第一の発明によれば、１本のワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより被加工物に対して複数の切断ワイヤ部を形成し、切断ワイヤ部と被加工物との間にパルス電圧を印加し放電を発生させることで、被加工物から複数の薄板を一括して切り出すワイヤ放電加工において、切断ワイヤの張架ピッチを狭小化することなく被加工物を数百μｍ以下の薄板へ加工できるという効果を奏する。

また本発明の第二の発明によれば、１本のワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回させることにより被加工物に対して複数の切断ワイヤ部を形成し、切断ワイヤ部と被加工物との間にパルス電圧を印加し放電を発生させることで、被加工物から複数の薄板を一括して切り出すワイヤ放電加工装置において、被加工物端面の放電を安定に維持し、ワイヤ電極の断線、加工面精度の低下を抑制するという効果を奏する。

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概略構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置の切断ワイヤ部と被加工物を切断ワイヤ部の張架方向から見た平面図である。 図３は、本発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置に適用される加工制御装置の動作を説明するフローチャートである。 図４は、本発明の実施の形態３に係るワイヤ放電加工装置の切断ワイヤ部と被加工物を切断ワイヤ部の張架方向から見た平面図である。 図５は、本発明に係る実施の形態３に適用される角度計測手段が取得する被加工物と切断ワイヤ部の計測データの一例を示す図である。 図６は、本発明に係る実施の形態４に適用されるワイヤ放電加工装置の切断ワイヤ部と被加工物を切断ワイヤ部の張架方向から見た平面図である。 図７は、本発明に係る実施の形態４に適用されるワイヤ放電加工装置の切断ワイヤ部と被加工物を切断ワイヤ部の張架方向から見た平面図の一例である。 図８は、本発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の切断ワイヤ部の張架方向から観た切断ワイヤ部と駆動手段の平面図である。 図９は、本発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の切断ワイヤ部の張架方向から観た切断ワイヤ部と駆動手段の平面図である。

以下に、本発明に係るワイヤ放電加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
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１００の概略構成を示す斜視図である。図１において、ワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ電極２を繰り出すワイヤボビン１、第１のガイドローラ３ａ、第２のガイドローラ３ｂ、第３のガイドローラ３ｃ、第４のガイドローラ３ｄ、第５のガイドローラ３ｅ、第６のガイドローラ３ｆ、およびワイヤ電極２を回収する回収ローラ５を備える。第１〜第６のガイドローラ３ａ〜３ｆのそれぞれには１本のワイヤ電極２が順次巻き掛けられ、軸線方向に並行に並んだワイヤ電極２が配置されている。ワイヤ放電加工時において、ワイヤ電極２はワイヤボビン１から上記経路を経て回収ローラ５まで走行する。

ワイヤ電極２のうち第３のガイドローラ３ｃと第４のガイドローラ３ｄとの間では、互いに平行に張られたワイヤ電極２からなる切断ワイヤ部２ａが構成されている。この切断ワイヤ部２ａと対向する被加工物８は図示しない位置制御装置により適切な極間距離に制御されながら切断方向に送られる。被加工物８と切断ワイヤ部２ａとの間には通常のワイヤ放電加工装置と同様に吹きかけ、もしくは浸漬により加工液が供給される。

ワイヤ電極２のうち第２のガイドローラ３ｂと第３のガイドローラ３ｃとの間では、互いに平行に張られた複数のワイヤ電極２にはそれぞれ給電子ユニット７１が接触しており、この部分が給電子ワイヤ部２ｂとなっている。この給電子ユニット７１は加工電源ユニット６１とそれぞれ接続されており、給電子ワイヤ部２ｂを介して切断ワイヤ部２ａを構成する各切断ワイヤにパルス電圧を印加する。各給電子ユニット７１は互いに絶縁された状態で一体化され給電子７を構成している。

各加工電源ユニット６１は、各給電子ユニット７１を介して切断ワイヤ部２ａにそれぞれ独立に電圧を印加可能な構成になっており、そのグランドは共通化され被加工物８に接続されている。各加工電源ユニット６１は、全体として加工電源６を構成している。加工電源６は、加工制御装置５０（制御手段）の指令により、被加工物８と微小距離だけ離間した複数の切断ワイヤ部２ａの間にパルス電圧を個別に印加して放電を生じさせることができる。なお、加工電源６がパルス電圧を印加する極性は、必要に応じて適宜反転させることができる。

ワイヤ電極２のうち第５のガイドローラ３ｅと第６のガイドローラ３ｆとの間のワイヤ部２ｃはそれぞれ高周波絶縁器４に複数回巻きつけてもよく、これより各切断ワイヤ部２ａの高周波的な絶縁が可能となる。なお各々の切断ワイヤ部２ａには各々の加工電源ユニット６１から独立して高周波電圧を印加する必要があるから、給電子７は高周波絶縁器４と各切断ワイヤ部２ａとの間に設置される。

被加工物８は、複数の薄板にスライス加工されるインゴット状のものを用いることができる。また、その材質は、例えば、スパッタリングターゲットとなるタングステンやモリブデンなどの金属、各種構造部材として使われる多結晶シリコンカーバイトなどのセラミックス、半導体デバイスウェハとなる単結晶シリコンや単結晶シリコンカーバイトなどの半導体素材、太陽電池ウェ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。

上記のうち、金属は比抵抗が十分低く、放電加工の適用に支障はないが、半導体素材および太陽電池素材で放電加工が可能であるのは、比抵抗が概ね１００Ωｃｍ以下、望ましくは１０Ωｃｍ以下の素材である。

したがって、被加工物８としては、金属、もしくは比抵抗が金属と同等から１００Ωｃｍ以下、望ましくは１０Ωｃｍ以下の範囲の素材、特に上記範囲の比抵抗を有する半導体素材および太陽電池素材が好適である。

次に被加工物と切断ワイヤ部の相対距離を制御する駆動手段について説明する。図８は切断ワイヤ部２ａの張架方向から観た切断ワイヤ部２ａと駆動手段の平面図である。被加工物８は被加工物移動ステージ８１に固定され、被加工物移動ステージ８１は加工方向変更ユニット８８ｃに接続されている。加工方向変更ユニット８８ｃは、被加工物移動ステージ８１の移動方向（すなわち加工方向）を変更することが出来る。例えば、加工方向設定中心８８ａを回転中心、加工方向設定ガイド８８ｂをガイドとして加工方向変更ユニット８８ｃの傾きを変更することで被加工物移動ステージ８１の進行方向を変更することが出来る。被加工物移動ステージは加工方向変更ユニット８８ｃに取り付けられた駆動アクチュエータ８４により駆動され、加工方向変更ユニット８８ｃで定めた加工方向へ移動する。

複数の切断ワイヤを含む面２１に対して垂直でない方向へ被加工物を送ることで、被加工物をワイヤの張架ピッチＰｗよりも小さいピッチで加工溝を形成することが可能となる。切断ワイヤ部２ａの張架方向から見た切断ワイヤを含む面２１および被加工物の移動方向８０からなる角度をΨとすると、切断ワイヤ部２ａにより被加工物８に形成される加工溝のピッチＰｓと切断ワイヤの張架ピッチＰｗには、
Ｐｓ＝Ｐｗ・ｓｉｎΨ （式１）
なる関係式が成り立ち、Ｐｓ≦Ｐｗとなることは云うまでもない。

なお、図１の例では、１本のワイヤ電極２を６本のガイドローラ３ａ〜３ｆに巻回した例について示しているが、この場合に限らず、複数のガイドローラにワイヤ電極２を巻き回して複数の切断ワイヤ部２ａを形成するものであれば、その具体的な方法については特に限定されないものとする。

また、図８の例では被加工物移動ステージの駆動手段として１つのアクチュエータを使用した例について示しているが、被加工物８を複数の切断ワイヤを含む平面に対して垂直でない方向へ駆動するものであれば、駆動アクチュエータを複数使用してもよく、その具体的な方法については特に限定されないものとする。

さらに、図８の例では、切断ワイヤ部２ａに対して被加工物移動ステージの移動方向を変更することで張架ピッチＰｗよりも小さい加工溝ピッチで切断を実施していたが、被加工物移動ステージの移動方向に対して、切断ワイヤ部２ａの張架方向から見た複数の切断ワイヤ部を含む面２１が鋭角の傾斜を持つ場合であれば、図９のように被加工物移動ステージの移動方向に対して複数の切断ワイヤ部を含む面２１が鋭角の傾斜を持つように第１〜第６のガイドローラ３ａ〜３ｆを設置してもよく、その具体的な方法については特に限定されない。

このように切断ワイヤ部と被加工物とに傾斜角を持たせて被加工物を設置し、切断ワイヤと被加工物との相対距離を制御することで、給電子ユニット７１のピッチよりも加工後の溝幅のピッチを狭くすることができる。すなわち、スライスの薄肉化、スライス収量の向上が可能となる。

実施の形態２．
図２は、本発明に係る実施の形態２の切断ワイヤ部２ａと被加工物８を切断ワイヤ部２ａの張架方向から見た平面図である。被加工物移動ステージ８１は、移動方向８０に駆動されるような構造を有している。また、被加工物移動ステージ８１の被加工物固定面８６は、複数の切断ワイヤ２ａ１〜２ａ５を有する切断ワイヤ部２ａの並列方向と平行となるように構成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

いま、被加工物８の端面８３の傾斜角度が切断ワイヤ部２ａを含む面２１の傾斜角度に対して角度θ傾いた状態で固定されているとする。切断ワイヤ部２ａを含む面２１の傾斜角度とは、例えば切断ワイヤ部２ａを含む面２１（切断ワイヤ部２ａの張架方向と複数の切断ワイヤ２ａ１〜２ａ５の並列方向を共に含んだ面）が被加工物移動ステージ８１に対してなす角度と考えてよい。ここで切断ワイヤ部２ａの並列方向に対する被加工物８の端面８３の傾斜角度θは、操作者により事前に計測することができる。

加工制御装置５０は、操作者が入力した切断ワイヤ部２ａの並列方向に対する被加工物８の端面の傾斜角度θから、被加工物８の端面に最も近い切断ワイヤ２ａ５を特定することができる。ここでθは、切断ワイヤ部２ａを含む面２１と被加工物８の端面８３とがなす角度である。また加工制御装置５０は、被加工物８の端面に最も近い切断ワイヤ２ａ５で放電が開始したときの被加工物移動ステージ８１の位置を記憶することができる。さらに加工制御装置５０は、切断ワイヤ２ａ５で放電が開始した被加工物移動ステージ８１の位置、切断ワイヤ部２ａの並列方向に対する被加工物８の端面の傾斜角度θ、および切断ワイヤ部２ａにおける切断ワイヤの並列間隔等から、残りの各切断ワイヤ２ａ１〜２ａ４で放電が発生する被加工物移動ステージ８１の位置を算出することができる。そして加工制御装置５０は、算出した加工位置に応じてパルス電圧を印加する切断ワイヤ２ａ１〜２ａ４を選択することができる。

図３は、上述した加工制御装置５０の動作を説明するフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、ワイヤボビン１、第１のガイドローラ３ａ、第２のガイドローラ３ｂ、第３のガイドローラ３ｃ、第４のガイドローラ３ｄ、第５のガイドローラ３ｅ、第６のガイドローラ３ｆおよび回収ローラ５を回転させワイヤ電極２を順次走行させる。次に、ステップＳ２において、被加工物８の端面に最も近い切断ワイヤ２ａ５にパルス電圧を印加する。そして、ステップＳ３では、被加工物移動ステージ８１を切断ワイヤ２ａ５に放電が発生するように移動させる。

そして、ステップＳ４にて切断ワイヤ２ａ５で放電が発生したか（ステップＳ４：Ｙｅｓ）否か（ステップＳ４：Ｎｏ）を判定し、放電の発生を検出するまで被加工物移動ステージ８１を移動させる。即ち、被加工物８と切断ワイヤ部２ａとの相対距離を近づけてゆき、最初の放電の発生（放電加工の開始）を判定する。放電の発生を検出した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）は、切断ワイヤ２ａ５の放電が発生したときの被加工物移動ステージ８１の位置から、切断ワイヤ部２ａの並列方向に対する被加工物８の端面の傾斜角度θおよび切断ワイヤ部２ａにおける切断ワイヤの並列間隔を用いて上述したように残りの各切断ワイヤ２ａ１〜２ａ４で放電が発生する位置を計算する（ステップＳ５）。

そして、ステップＳ５で計算した各切断ワイヤ２ａ１〜２ａ４で放電が発生する被加工物移動ステージ８１の位置に基づいて、ステップＳ６で次の切断ワイヤで放電が発生する位置に到達したか（ステップＳ６：Ｙｅｓ）否か（ステップＳ６：Ｎｏ）を判定する。この判定は、被加工物移動ステージ８１が次の切断ワイヤで放電が発生する位置に到達するまで継続され（ステップＳ６：Ｎｏ）、次の切断ワイヤで放電が発生する位置に到達すると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、当該切断ワイヤにパルス電圧を印加する（ステップＳ７）。さらにステップＳ８で、被加工物移動ステージ８１が加工終了位置に到達したか（ステップＳ８：Ｙｅｓ）否か（ステップＳ８：Ｎｏ）が判定され、加工終了位置に到達していない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）は、ステップＳ６に戻り被加工物移動ステージ８１がさらに次の切断ワイヤで放電が発生する位置に到達したか否かを判定する。これを被加工物移動ステージ８１が加工終了位置に到達する（ステップＳ８：Ｙｅｓ）まで繰り返す。これにより、切断ワイヤ２ａ１〜２ａ４に順次パルス電圧を印加する。

従来の被加工物８の端面加工においては、放電が発生していない切断ワイヤ部２ａ（切断ワイヤ）から加工電流が流れ込み、放電が安定せず、ワイヤ電極２の断線が生じることや加工面精度が低下する問題があった。すなわち、放電が発生しない切断ワイヤ部と放電中の切断ワイヤ部が混在すると共に、これら切断ワイヤ部に共有のパルス電圧を印加すると、放電が発生していない切断ワイヤ部に印加されたパルス電圧（パルス電流）が、放電中の切断ワイヤ部へと流入し、過大電流となってワイヤ断線を引き起こしたり、加工溝幅の不均一化や面精度悪化を引き起こしていた。しかし、本実施の形態によれば各切断ワイヤ２ａ１〜２ａ５に選択的にパルス電圧を印加するので、これを防止することができ、良好な放電加工を維持することができる。即ち、端面加工時の放電を安定に維持し、ワイヤ電極の断線、加工面精度の低下を抑制することが可能となる。

なお、被加工物移動ステージ８１を駆動開始したときの切断ワイヤ２ａ５とそれにより加工される被加工物８の端面の部位との距離がわかっている場合など、切断ワイヤ２ａ５に対して放電加工が開始される被加工物移動ステージ８１の位置が予めわかっている場合は、ステップＳ２〜Ｓ４を省いて、切断ワイヤ２ａ５に対しても選択的なパルス印加が可能である。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係るワイヤ放電加工装置１００の切断ワイヤ部２ａと被加工物８を切断ワイヤ部２ａの張架方向から見た平面図である。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置１００は、複数の切断ワイヤ２ａ１〜２ａ５を有する切断ワイヤ部２ａの並列方向に対する被加工物８の端面の傾斜角度を計測する角度計測手段９を備えた構造になっている。角度計測手段９としては、例えばレーザ変位計などの非接触式計測手段を用いることが可能である。

角度計測手段９は、例えば図５のように切断ワイヤ部２ａと被加工物８の端面形状についての測定データ８２を取得することができる。また角度計測手段９は、測定データ８２から切断ワイヤ部２ａと被加工物８の端面から得られる信号を分離することができる。さらに角度計測手段９は分離した信号から被加工物８の端面８３の傾斜角度、切断ワイヤ部２ａを含む面２１の傾斜角度（切断ワイヤ部２ａの並列方向の傾斜角度）、および被加工物８の端面８３と切断ワイヤ部２ａを含む面２１とがなす角度θを算出することができる。なお、角度計測手段９としては、例えばレーザ変位計などの非接触式計測手段を用いることにより角度θの測定が接触型計測手段に比べてより厳密に行うことが可能である。

また加工制御装置５０は角度計測手段９が算出した切断ワイヤ部２ａの並列方向に対する被加工物８の端面の傾斜角度θを利用して、加工位置に応じてパルス電圧を印加する切断ワイヤを選択することができる。本実施の形態のその他の構成は実施の形態１のワイヤ放電加工装置１００と同様である。

これにより、操作者が切断ワイヤ部２ａの並列方向に対する被加工物８の端面の傾斜角度θを事前に計測して加工制御装置５０に入力する必要がなくなり、段取りの簡略化が可能となる。すなわち、本実施の形態においても図３に示したフローチャートに従って加工制御装置５０が動作する。しかし、本実施の形態の図３のステップＳ５においては、角度計測手段９の測定結果を利用して算出した被加工物８の端面８３と切断ワイヤ部２ａを含む面２１とがなす角度θを利用して残りの各切断ワイヤ２ａ１〜２ａ４で放電が発生する被加工物移動ステージ８１の位置を算出することができる。

なお本実施の形態においては例えばレーザ変位計などの非接触式計測手段を用いて角度計測手段９を構成するとしているが、これに限らず切断ワイヤ部２ａの並列方向に対する被加工物８の端面の傾斜角度を計測して、加工位置によってパルス電圧を印加する切断ワイヤを選択して加工することができるのであれば、その具体的な方法については特に限定されないものとする。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係るワイヤ放電加工装置１００の切断ワイヤ部２ａと被加工物８を切断ワイヤ部２ａの張架方向から見た平面図である。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置１００は、被加工物移動ステージ８１が切断ワイヤ部２ａの並列方向に対して傾斜角を持って駆動し、被加工物８を加工する。具体的には、図６に示すように被加工物をＺ方向（切断ワイヤ部２ａの平面と垂直方向）に駆動可能な軸と、Ｘ方向（切断ワイヤ部２ａの平面と水平方向）に駆動可能な軸との２軸を備えている。これらの２軸を同時に制御することで相対的に被加工物移動ステージ８１が切断ワイヤ部２ａに対して傾斜角を持って駆動することになる。また、本実施の形態のその他の構成は実施の形態１または２のワイヤ放電加工装置１００と同様である。

このように被加工物移動ステージ８１を切断ワイヤ部２ａの並列方向に対して傾斜角を持たせて駆動することで、被加工物８には切断ワイヤ部２ａの並列間隔Ｐｗに比べて狭い間隔Ｐｓで切断溝が形成される。本実施の形態においても、図３に示したフローチャートに従って加工制御装置５０が動作する。

しかし、本実施の形態の場合においては、切断ワイヤ部２ａを含む面２１と被加工物８の端面８３がなす角度θが装置構成により予めわかっているので、図３のステップＳ５においてはこれを用いて残りの各切断ワイヤ２ａ１〜２ａ４で放電が発生する被加工物移動ステージ８１の位置を算出することができる。また、予め、被加工物移動ステージ８１を駆動開始したときの切断ワイヤ２ａ５とそれにより加工される被加工物８の端面の部位との距離がわかっている場合など、切断ワイヤ２ａ５に対して放電加工が開始される被加工物移動ステージ８１の位置が予めわかっている場合は、ステップＳ２〜Ｓ４を省いて、切断ワイヤ２ａ５に対しても選択的なパルス印加が可能である。

これにより、実施の形態２および３と同様に端面加工時の放電を安定に維持し、ワイヤ電極の断線、加工面精度の低下を抑制した上で、切断ワイヤ部２ａの並列間隔Ｐｗよりも薄い薄板を製造することができるという効果が得られる。

なお、本実施の形態にかかる図６は、被加工物移動ステージ８１の被加工物固定面８６と切断ワイヤ部２ａを含む面２１が非平行な場合について示したものである。しかし、図７のように被加工物移動ステージ８１の被加工物固定面８６と切断ワイヤ部２ａを含む面２１が平行である場合であってもよい。この場合、被加工物固定治具８７と被加工物８とを一体化させるなど、被加工物８の端面と切断ワイヤ部２ａを含む面２１が非平行となるように調整する。すなわち、被加工物移動ステージ８１の移動方向８０と切断ワイヤ部２ａを含む面２１が非垂直な状態でワイヤ放電加工を進行させることができるのであれば、その実現手段は特に限定されない。

なお、図６および図７においては、被加工物移動ステージ８１の移動方向８０が被加工物８の端面に対して垂直である例を示している。これに対して実施の形態２で説明した図２の場合は、被加工物移動ステージ８１の移動方向８０は切断ワイヤ部２ａを含む面２１に対して垂直である。この両者の場合は、各切断ワイヤ２ａ１〜２ａ５に選択的にパルス電圧を印加するための距離計算が容易であるが、被加工物８の端面および切断ワイヤ部２ａを含む面２１に対する被加工物移動ステージ８１の移動方向８０がわかっていれば、この両者の場合に限定されない。即ち、切断ワイヤ２ａ１〜２ａ５毎にパルス電圧を印加開始すべき被加工物８と切断ワイヤ部２ａとの相対距離を求めることにより、切断ワイヤ毎の選択的なパルス電圧の印加が可能となる。

また、実施の形態１乃至４において、切断ワイヤ２ａ１〜２ａ５の各並列間隔は一般には等しいが、必ずしも同一間隔である必要はない。並列間隔が同一でなくてもそれぞれの値が具体的にわかっていれば、切断ワイヤ毎にパルス電圧を印加開始すべき被加工物８と切断ワイヤ部２ａとの相対距離を求めることは可能なので、選択的なパルス電圧の印加が可能である。

以上説明した実施の形態１乃至４にかかるワイヤ放電加工装置１００を用いて、上述した半導体インゴットなどの被加工物８から薄板、特に半導体ウェハなどの硬脆材料や高難削材の薄板を折損することなく切り出すことが可能である。

さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、上記実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上のように、本発明にかかるワイヤ放電加工装置、ワイヤ放電加工方法、薄板製造方法および半導体ウェハ製造方法は、切断ワイヤ部の並列方向に対する被加工物の端面に傾斜がある場合の加工において有用であり、特に、被加工物の端面加工で放電が安定しないことによるワイヤ断線や加工面精度の低下を防止することが可能となる。従って、ワイヤ電極を複数のガイドローラ間で巻回することにより形成される複数の切断ワイヤを有する切断ワイヤ部と被加工物との間で放電を発生させることにより、被加工物から一括して複数の薄板材を切り出す方法に適している。

１ ワイヤボビン、２ ワイヤ電極、２ａ 切断ワイヤ部、２ａ１〜２ａ５ 切断ワイヤ、２ｂ 給電子ワイヤ部、２ｃ ワイヤ部、３ａ 第１のガイドローラ、３ｂ 第２のガイドローラ、３ｃ 第３のガイドローラ、３ｄ 第４のガイドローラ、３ｅ 第５のガイドローラ、３ｆ 第６のガイドローラ、５ 回収ローラ、６ 加工電源、７ 給電子、８ 被加工物、９ 角度計測手段、２１ 切断ワイヤ部を含む面、５０ 加工制御装置、６１ 加工電源ユニット、７１ 給電子ユニット、８０ 移動方向、８１ 被加工物移動ステージ、８２ 測定データ、８３ 端面、８６ 被加工物固定面、８７ 被加工物固定治具、１００ ワイヤ放電加工装置、Ｓ１〜Ｓ８ ステップ。

Claims (9)

1. ワイヤ電極を複数のガイドローラに巻回することにより被加工物に対向するように並列した複数の切断ワイヤを有する切断ワイヤ部と、
   前記被加工物と前記切断ワイヤ部との相対距離を制御する駆動手段および、
   前記被加工物と複数の前記切断ワイヤとの間にパルス電圧を印加するパルス電圧発生手段を備え、
   前記切断ワイヤを含む面に対して傾斜角を設けて前記被加工物を設置し、切断ワイヤと被加工物との相対距離を制御することで加工する
   ことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
2. 請求項１記載のワイヤ放電加工装置において、
   前記被加工物の端面と前記切断ワイヤを含む面とがなす角度と、に基づいて前記パルス電圧発生手段が前記パルス電圧を印加する前記切断ワイヤを選択する
   ことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のワイヤ放電加工装置において、
   前記被加工物と前記切断ワイヤ部との相対距離を制御する駆動手段を備え、前記駆動手段は、前記切断ワイヤを含む面に対して、傾斜角を設けて前記被加工物を駆動する
   ことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
4. 前記駆動手段は、駆動方向が複数の切断ワイヤを含む面に対する傾斜角度を変更可能である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工装置。
5. 前記駆動手段の駆動方向に対する複数の切断ワイヤを含む面の傾斜を変更可能なワイヤ走行手段を備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載のワイヤ放電加工装置。
6. 前記切断ワイヤを含む面と前記被加工物の端面がなす角度を測定する非接触式の角度測定手段を、備える
   ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工装置を用いて前記被加工物を放電加工することを特徴とするワイヤ放電加工方法。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工装置を用いて、前記被加工物から薄板を切り出すことを特徴とする薄板製造方法。
9. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工装置を用いて、半導体インゴットから半導体ウェハを切り出すことを特徴とする半導体ウェハ製造方法。

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