JP5165061B2

JP5165061B2 - 放電加工装置、放電加工方法および半導体基板の製造方法

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Publication number: JP5165061B2
Application number: JP2010521736A
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Inventors: 太一郎民田; 隆橋本; 明彦岩田; 達志佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2013-03-21
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Description

本発明は放電加工装置、放電加工方法および半導体基板の製造方法に関し、特に、複数の電極を用いて放電加工を同時に行う放電加工装置に関する。

放電加工は、硬さに影響されることなく自由自在の形状に金属を加工することができ、大口径化されたウェハを半導体インゴットから切り出す方法としても用いられている。この放電加工では、放電が１箇所に集中して加工精度が劣化するのを防止するために、放電点を移動させながらパルス状に放電が行われることから、加工速度が遅くなる。このため、特許文献１に開示されているように、複数のワイヤを並列に並べた状態で半導体インゴットのスライス加工を行うことで、加工速度を向上させる方法が提案されている。

ただし、この方法では、一つの電源で複数のワイヤを駆動した場合、どれか一つのワイヤで放電が生じると、残りのワイヤにかかる電圧が低下し、残りのワイヤには放電を生じさせることができなくなる。このため、個々のワイヤごとに電源を設ける必要があり、放電加工装置の大型化および高価格化を招く。

また、特許文献２には、良質の加工面が得られるなどの優れた加工特性を実現するために、交流高周波を電極に印加し、平均加工電圧を０にしてチッピングを防止するとともに、一発の半波放電ごとに極性を交替させ放電ごとの放電点を異ならせる方法が開示されている。

また、特許文献３には、一つの電源で複数のワイヤに放電を発生させる方法として、複数の放電間隙に対してそれぞれ並列にコンデンサを設け、ダイオードを介してこれらのコンデンサに充電する方法が開示されている。

特開平９−２４８７１９号公報特開昭６１−２６０９１７号公報特開２００３−２６０６１７号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、複数の放電間隙に対してそれぞれ並列にコンデンサが設けられているため、電極とワークとの間の放電間隙には、直流電圧が印加され、交流高周波を電極に印加させることができなくなる。そのため、電極とワークとの間の放電間隙では、パルス状の放電を高速に発生させることができなくなり、高速な加工ができなくなるとともに、加工面の品質が劣化するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一つの電源でパルス状の放電を複数の電極に高速に発生させることが可能な放電加工装置、放電加工方法および半導体基板の製造方法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、本発明の放電加工装置は、ワークとの間で個別に放電を発生させるＮ（Ｎは２以上の整数）個の電極と、前記ワークと前記Ｎ個の電極との間に交流電圧または電圧パルスを共通に印加する交流電源またはパルス電源と、一端が前記交流電源またはパルス電源に共通に接続されるとともに、他端が前記Ｎ個の電極にそれぞれ個別に接続されるコンデンサとを備えることを特徴とする。

この発明によれば、一つの電源でパルス状の放電を複数の電極に高速に発生させることが可能という効果を奏する。

図１は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態１の概略構成を示す平面図である。図２は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態２の概略構成を示す平面図である。図３は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態３の概略構成を示す平面図である。図４は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態４の概略構成を示す平面図である。図５は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態５の概略構成を示す平面図である。図６は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態６の概略構成を示す平面図である。図７は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態７の概略構成を示す平面図である。図８は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態８の概略構成を示す平面図である。図９は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態９の概略構成を示す平面図である。図１０は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態１０の概略構成を示す平面図である。図１１は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態１１の概略構成を示す平面図である。図１２は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態１２の概略構成を示す平面図である。

以下に、本発明に係る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、本発明に係る放電加工装置の実施の形態１の概略構成を示す平面図である。図１において、放電加工装置には、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の電極Ｅ１〜Ｅｎと、１個の交流電源Ｇと、Ｎ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎが設けられている。ここで、電極Ｅ１〜Ｅｎは、ワークＷとの間で放電間隙をそれぞれ形成することができ、この放電間隙を介してワークＷとの間で個別に放電を発生させることができる。

なお、電極Ｅ１〜Ｅｎとしては、例えば、互いに並列に配置されたワイヤ電極を用いることができる。あるいは、形彫加工などに用いられる分割電極などであってもよい。また、ワーク（工作物とも言う）Ｗとしては、金属などの導電体であってもよいし、半導体インゴットや半導体ウェハなどの半導体であってもよい。

また、交流電源Ｇは、交流電圧を発生し、電極Ｅ１〜Ｅｎに共通に印加することができる。なお、交流電源Ｇにて発生される交流電圧波形としては、電圧が正負に現れるパルス的な波形であってもよいし、正弦波状の波形であってもよいし、三角波状の波形であってもよいし、高周波状の波形であってもよい。

また、コンデンサＣ１〜Ｃｎは、電極Ｅ１〜Ｅｎに一端がそれぞれ個別に接続されるとともに、交流電源Ｇに他端が共通に接続されている。すなわち、コンデンサＣ１〜Ｃｎは、ワークＷと電極Ｅ１〜Ｅｎとの間にそれぞれ形成される放電間隙に対しては直列にそれぞれ接続されている。また、各コンデンサＣ１〜Ｃｎと放電間隙との直列回路は、交流電源Ｇに対して並列に接続されている。

そして、ワークＷに負電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに正電圧が印加された場合、コンデンサＣ１〜Ｃｎが充電されるとともに、コンデンサＣ１〜Ｃｎに発生する電圧分だけ低い電圧がワークＷと電極Ｅ１〜Ｅｎとの間にそれぞれ形成される放電間隙にそれぞれ印加される。ここで、例えば、電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙に放電が発生するか、あるいは電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙が短絡して導通した場合、電極Ｅ１からワークＷに向かって電流が流れる。

そして、電極Ｅ１からワークＷに向かって電流が流れると、電極Ｅ１からワークＷに向かう方向にコンデンサＣ１が充電され、コンデンサＣ１に発生する電圧が上昇する。従って、電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙とコンデンサＣ１とは直列に接続されているので、コンデンサＣ１の上昇した電圧分だけ、電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙にかかる電圧は低下し、電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙に流れる電流は消失することから、電極Ｅ１からワークＷに向かう電流はパルス的となる。

この結果、電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙に放電が発生した場合においても、電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙に印加される電圧が直流的になるのを防止することができ、パルス状の放電を高速に発生させることができる。電極Ｅ２〜ＥｎとワークＷとの間でも、同様にパルス状の放電を高速に発生させることができる。

次に、ワークＷに正電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに負電圧が印加された場合、コンデンサＣ１〜Ｃｎが逆向きに充電されながら、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙には、コンデンサＣ１〜Ｃｎにそれぞれ発生する電圧と、交流電源Ｇの電圧が重畳された電圧が印加され、交流電源Ｇが発生する電圧よりも高い電圧がそれぞれ印加される。

ここで、例えば、電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙に放電が発生するか、あるいは電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙が短絡して導通した場合、ワークＷから電極Ｅ１に向かって電流が流れる。

そして、ワークＷから電極Ｅ１に向かって電流が流れると、ワークＷから電極Ｅ１に向かう方向にコンデンサＣ１が充電され、コンデンサＣ１に発生する電圧が低下する。従って、電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙にかかる電圧は低下し、電極Ｅ１とワークＷとの間の放電間隙に流れる電流は消失することから、ワークＷから電極Ｅ１に向かう電流はパルス的となる。電極Ｅ２〜ＥｎとワークＷとの間でも、同様にパルス状の放電を高速に発生させることができる。

以下、交流電源Ｇの極性が正負に反転するごとに、以上の動作が繰り返され、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙には、交流電源Ｇの極性が反転するごとに電圧が個々に印加され、放電が発生される。

このように、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に直列にコンデンサＣ１〜Ｃｎを設けることで、コンデンサＣ１〜Ｃｎに個々に電圧を蓄積させることができ、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に交流高周波を常に独立に印加させることが可能となることから、高速な加工を安定に行うことが可能になる。

ここで、コンデンサＣ１〜Ｃｎがないと仮定した場合、全ての電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙の電圧が同電位であるので、ある放電間隙で放電が生じると、放電が生じた放電間隙の電圧がゼロ近くに低下する。このため、全ての放電間隙の電圧が低下して、放電が最初に発生した放電間隙以外の放電間隙で放電を発生させることができなくなる。すなわち、一度の電圧印加動作に対して、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙のうちのどこか一箇所でしか放電を発生させることができない。実際には、各放電点の間のインピーダンスの影響などで複数の個所で放電する可能性もあるが、全ての電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙で放電を持続させることはできない。

これに対して、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に直列にコンデンサＣ１〜Ｃｎを設けた場合、ある放電間隙で放電が発生しても、その放電間隙に直列のコンデンサＣ１〜Ｃｎの電圧が変化するだけで、他のコンデンサＣ１〜Ｃｎの電圧に影響を与えることはない。このため、単一の交流電源ＧにてＮ個の電極Ｅ１〜Ｅｎを駆動した場合においても、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙での放電を持続的に生じさせることができる。

なお、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に直列にコンデンサＣ１〜Ｃｎを設けた場合、交流電源Ｇの電圧と各コンデンサＣ１〜Ｃｎの電圧が重畳された電圧が放電間隙に印加される。このため、交流電源Ｇの電圧よりも高い電圧が放電間隙に印加され、一度放電を開始すると、その後も放電が持続しやすくなる。

逆に、どこか一箇所の放電間隙で放電が停止すると、その後もその放電間隙だけ放電が生じにくくなり、そこだけ放電加工されないという事態も生じる。このため、放電が停止した放電間隙の放電を生じやすくするために、一時的にでも高電圧を印加して放電を再開させるようにしてもよい。具体的には、どこかの放電間隙で放電が長期間停止したことを検出した場合、高電圧パルスを印加するようにしてもよい。あるいは、放電が停止した放電間隙の放電を生じやすくするために、高電圧パルスを定期的に印加するようにしてもよい。

また、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に印加される電圧は、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の浮遊容量とコンデンサＣ１〜Ｃｎの容量で分圧された電圧になる。このため、コンデンサＣ１〜Ｃｎの容量が小さいと、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に印加される電圧が小さくなる。従って、コンデンサＣ１〜Ｃｎの容量は、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙の浮遊容量よりも大きくすることが好ましい。

ただし、放電間隙での放電の回数は、交流電源Ｇの周波数に依存し、放電の回数を増やすためには、交流電源Ｇの周波数を高くする必要がある。その場合、コンデンサＣ１〜Ｃｎの容量を大きくすると、コンデンサＣ１〜Ｃｎのインピーダンスが小さくなり、ワークＷとのマッチングがとれなくなる場合がある。このため、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に印加される電圧だけでなく、ワークＷとの間のマッチング性を考慮して、コンデンサＣ１〜Ｃｎの容量を設定することが好ましい。

（実施の形態２）
図２は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態２の概略構成を示す平面図である。図２において、この放電加工装置には、図１の放電加工装置の構成に加え、Ｎ個のダイオードＤ１〜ＤｎおよびＮ個の抵抗器Ｒ１〜Ｒｎが設けられている。ここで、ダイオードＤ１〜Ｄｎのアノードは、電極Ｅ１〜Ｅｎにそれぞれ個別に接続されるとともに、ダイオードＤ１〜Ｄｎのカソードは、抵抗器Ｒ１〜Ｒｎをそれぞれ介して交流電源ＧのワークＷ側の端子に共通に接続されている。

すなわち、コンデンサＣ１〜Ｃｎは、ワークＷと電極Ｅ１〜Ｅｎとの間にそれぞれ形成される放電間隙に対して直列にそれぞれ接続されている。また、各コンデンサＣ１〜Ｃｎと放電間隙との直列回路は、交流電源Ｇに対して並列に接続されている。さらに、各コンデンサＣ１〜ＣｎとダイオードＤ１〜Ｄｎと抵抗器Ｒ１〜Ｒｎとの直列回路は、交流電源Ｇに対して並列に接続されている。

ここで、ワークＷが半導体であるものとする。この場合、ワークＷを固定している金属の定盤と半導体であるワークＷとの間にはダイオード特性が現れ、電極Ｅ１〜ＥｎからワークＷに電流が流れることができなくなる。

すなわち、ワークＷに正電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに負電圧が印加されると、ワークＷから電極Ｅ１〜Ｅｎに電流が流れ、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に放電が発生する。ここで、ある放電間隙で放電が最初に発生した場合においても、その放電間隙に直列のコンデンサＣ１〜Ｃｎの電圧が変化するだけで、他のコンデンサＣ１〜Ｃｎの電圧に影響を与えることはない。このため、単一の交流電源ＧにてＮ個の電極Ｅ１〜Ｅｎを駆動した場合においても、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙での放電を持続的に生じさせることができる。

一方、ワークＷに負電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに正電圧が印加されると、ダイオードＤ１〜Ｄｎおよび抵抗器Ｒ１〜Ｒｎをそれぞれ介して電流が流れる。このため、電極Ｅ１〜Ｅｎには、ダイオードＤ１〜Ｄｎおよび抵抗器Ｒ１〜Ｒｎの電圧降下分しか電圧がかからず、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙には放電が発生しない。また、ワークＷに負電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに正電圧が印加された時の半周期分の電力は抵抗器Ｒ１〜Ｒｎにて消費される。

これにより、ワークＷが半導体である場合においても、ワークＷの放電加工を安定に行うことができ、ワークＷの加工特性の劣化を抑制しつつ、多数のワイヤで同時に半導体インゴットをスライス加工し、複数の半導体基板を同時に切り出すことが可能となる。

（実施の形態３）
図３は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態３の概略構成を示す平面図である。図３において、この放電加工装置には、図２の抵抗器Ｒ１〜Ｒｎの代わりに、抵抗器Ｒ０、スイッチング素子ＳＷおよび制御回路Ｐが設けられている。ここで、ダイオードＤ１〜Ｄｎのアノードは、電極Ｅ１〜Ｅｎにそれぞれ個別に接続されるとともに、ダイオードＤ１〜Ｄｎのカソードは、交流電源ＧのワークＷ側の端子に共通に接続されている。また、抵抗器Ｒ０は、交流電源Ｇに直列に接続され、スイッチング素子ＳＷは、抵抗器Ｒ０に並列に接続されている。

すなわち、コンデンサＣ１〜Ｃｎは、ワークＷと電極Ｅ１〜Ｅｎとの間にそれぞれ形成される放電間隙に対して直列にそれぞれ接続されている。また、各コンデンサＣ１〜Ｃｎと放電間隙との直列回路は、交流電源Ｇと抵抗器Ｒ０との直列回路に対して並列に接続されている。さらに、各コンデンサＣ１〜ＣｎとダイオードＤ１〜Ｄｎとの直列回路は、交流電源Ｇと抵抗器Ｒ０との直列回路に対して並列に接続されている。

また、制御回路Ｐは、ワークＷに正電圧が印加される半周期はスイッチング素子ＳＷをオンさせ、ワークＷに負電圧が印加される半周期はスイッチング素子ＳＷをオフさせることができる。

そして、ワークＷが半導体である場合、ワークＷに正電圧が印加される半周期には、スイッチング素子ＳＷがオンされる。そして、ワークＷに正電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに負電圧が印加されると、ワークＷから電極Ｅ１〜Ｅｎに電流が流れ、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に放電が発生する。ここで、ある放電間隙で放電が最初に発生した場合においても、その放電間隙に直列のコンデンサＣ１〜Ｃｎの電圧が変化するだけで、他のコンデンサＣ１〜Ｃｎの電圧に影響を与えることはない。このため、単一の交流電源ＧにてＮ個の電極Ｅ１〜Ｅｎを駆動した場合においても、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙での放電を持続的に生じさせることができる。

一方、ワークＷに負電圧が印加される半周期には、スイッチング素子ＳＷがオフされる。そして、ワークＷに負電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに正電圧が印加されると、ダイオードＤ１〜Ｄｎをそれぞれ介して電流が流れた後、それらの電流が合流して抵抗器Ｒ０に流れる。このため、電極Ｅ１〜Ｅｎには、ダイオードＤ１〜Ｄｎの電圧降下分しか電圧がかからず、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙には放電が発生しない。また、ワークＷに負電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに正電圧が印加された時の半周期分の電力は抵抗器Ｒ０にて消費される。

これにより、ワークＷが半導体である場合においても、ワークＷの放電加工を安定に行うことができ、ワークＷの加工特性の劣化を抑制しつつ、多数のワイヤで同時に半導体インゴットをスライス加工することが可能となる。また、ダイオードＤ１〜Ｄｎごとに電流が流れる場合においても、１個の抵抗器Ｒ０を設けることで、半周期分の電力を消費させることが可能となり、図２の抵抗器Ｒ１〜ＲｎをダイオードＤ１〜Ｄｎごとに設ける必要がなくなることから、放電加工装置を小型化することができる。

（実施の形態４）
図４は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態４の概略構成を示す平面図である。図４において、この放電加工装置には、図３の抵抗器Ｒ０、スイッチング素子ＳＷおよび制御回路Ｐの代わりに、電力回収回路Ｋが設けられている。ここで、ダイオードＤ１〜Ｄｎのアノードは、電極Ｅ１〜Ｅｎにそれぞれ個別に接続されるとともに、ダイオードＤ１〜Ｄｎのカソードは、交流電源ＧのワークＷ側の端子に共通に接続されている。また、電力回収回路Ｋは、交流電源Ｇに直列に接続されている。

すなわち、コンデンサＣ１〜Ｃｎは、ワークＷと電極Ｅ１〜Ｅｎとの間にそれぞれ形成される放電間隙に対して直列にそれぞれ接続されている。また、各コンデンサＣ１〜Ｃｎと放電間隙との直列回路は、交流電源Ｇと電力回収回路Ｋとの直列回路に対して並列に接続されている。さらに、各コンデンサＣ１〜ＣｎとダイオードＤ１〜Ｄｎとの直列回路は、交流電源Ｇと電力回収回路Ｋとの直列回路に対して並列に接続されている。

また、電力回収回路Ｋは、ワークＷに負電圧が印加される半周期に電力を回収して再利用することができる。例えば、ワークＷに負電圧が印加される半周期分の電力を蓄電池に貯蔵し、その蓄電池に貯蔵した直流を交流に変換することで、交流電源Ｇの補助電源として用いることができる。

そして、ワークＷが半導体である場合、ワークＷに正電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに負電圧が印加されると、ワークＷから電極Ｅ１〜Ｅｎに電流が流れ、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙に放電が発生する。ここで、ある放電間隙で放電が最初に発生した場合においても、その放電間隙に直列のコンデンサＣ１〜Ｃｎの電圧が変化するだけで、他のコンデンサＣ１〜Ｃｎの電圧に影響を与えることはない。このため、単一の交流電源ＧにてＮ個の電極Ｅ１〜Ｅｎを駆動した場合においても、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙での放電を持続的に生じさせることができる。

一方、ワークＷに負電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに正電圧が印加されると、ダイオードＤ１〜Ｄｎをそれぞれ介して電流が流れた後、それらの電流が合流して電力回収回路Ｋに流れる。このため、電極Ｅ１〜Ｅｎには、ダイオードＤ１〜Ｄｎの電圧降下分しか電圧がかからず、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙には放電が発生しない。また、ワークＷに負電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに正電圧が印加された時の半周期分の電力は電力回収回路Ｋにて回収され、次の半周期で電極Ｅ１〜Ｅｎを駆動するために利用することができる。

これにより、ワークＷが半導体である場合においても、ワークＷの放電加工を安定に行うことができ、ワークＷの加工特性の劣化を抑制しつつ、多数のワイヤで同時に半導体インゴットをスライス加工することが可能となるとともに、半周期分の電力が抵抗Ｒ０で無駄に消費されるのを防止することが可能となり、放電加工用電源の効率を向上させることができる。

（実施の形態５）
図５は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態５の概略構成を示す平面図である。図５において、この放電加工装置には、図２の抵抗器Ｒ１〜Ｒｎの代わりに、抵抗器Ｒ０が設けられている。ここで、ダイオードＤ１〜Ｄｎのアノードは、電極Ｅ１〜Ｅｎにそれぞれ個別に接続されるとともに、ダイオードＤ１〜Ｄｎのカソードは、抵抗器Ｒ０を介して交流電源ＧのワークＷ側の端子に共通に接続されている。

すなわち、コンデンサＣ１〜Ｃｎは、ワークＷと電極Ｅ１〜Ｅｎとの間にそれぞれ形成される放電間隙に対して直列にそれぞれ接続されている。また、各コンデンサＣ１〜Ｃｎと放電間隙との直列回路は、交流電源Ｇに対して並列に接続されている。さらに、各コンデンサＣ１〜ＣｎとダイオードＤ１〜Ｄｎとの直列回路を並列接続した並列回路に抵抗器Ｒ０を直列接続した直列回路は、交流電源Ｇに対して並列に接続されている。

一方、ワークＷに負電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに正電圧が印加されると、ダイオードＤ１〜Ｄｎをそれぞれ介して電流が流れた後、それらの電流が合流して抵抗器Ｒ０に流れる。このため、電極Ｅ１〜Ｅｎには、各ダイオードＤ１〜Ｄｎおよび抵抗器Ｒ０の電圧降下分しか電圧がかからず、電極Ｅ１〜ＥｎとワークＷとの間の放電間隙には放電が発生しない。また、ワークＷに負電圧、電極Ｅ１〜Ｅｎに正電圧が印加された時の半周期分の電力は抵抗器Ｒ０にて消費される。

これにより、ワークＷが半導体である場合においても、ワークＷの放電加工を安定に行うことができ、ワークＷの加工特性の劣化を抑制しつつ、多数のワイヤで同時に半導体インゴットをスライス加工することが可能となる。また、ダイオードＤ１〜Ｄｎごとに電流が流れる場合においても、１個の抵抗器Ｒ０を設けることで、半周期分の電力を消費させることが可能となるとともに、図３のスイッチング素子ＳＷも不要となることから、放電加工装置の小型化および低価格化を図ることができる。

（実施の形態６）
図６は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態６の概略構成を示す平面図である。図６において、この放電加工装置には、図１の交流電源Ｇの代わりにパルス電源ＰＧが設けられている。

ここで、交流電源Ｇでは、電圧が正と負に変動する波形が発生されるが、パルス電源ＰＧでは、電圧が正だけあるいは負だけに変動するパルス波形が発生される。ただし、図６の構成では、コンデンサＣ１〜Ｃｎは、ワークＷと電極Ｅ１〜Ｅｎとの間にそれぞれ形成される放電間隙に対しては直列にそれぞれ接続されているので、交流電流しか流れることができず、電流の直流成分は通過できない。このため、パルス電源Ｐが片極のパルス駆動を行っていても、実際には交流駆動を行っているのと同じことになる。従って、図１の交流電源Ｇの代わりに、パルス電源ＰＧ（片極でも両極でもよい）を用いるようにしてもよい。

（実施の形態７）
図７は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態７の概略構成を示す平面図である。図７において、この放電加工装置には、図１の放電加工装置の構成に加え、Ｎ個の抵抗器Ｎ１〜Ｎｎが設けられている。ここで、Ｎ個の抵抗器Ｎ１〜Ｎｎは、Ｎ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎにそれぞれ直列に接続されている。

この時、ある電極Ｅ１〜Ｅｎとの間で放電が生じた場合、コンデンサＣ１〜Ｃｎによって他の電極Ｅ１〜Ｅｎにその影響が伝わりにくくなるが、例えば電位が変化したというような直流的な変化はコンデンサＣ１〜Ｃｎによって妨げられるものの、電位の変化による変位電流はコンデンサＣ１〜Ｃｎを通して流れることができる。

このため、コンデンサＣ１〜Ｃｎに抵抗器Ｎ１〜Ｎｎをそれぞれ直列に接続することにより、電位の変化によるパルス的な電流を抵抗器Ｎ１〜Ｎｎによって抑制することができ、各電極の加工の独立性を高めることができる。

なお、このような抵抗器Ｎ１〜Ｎｎとしては、浮遊のもの、例えば配線の抵抗やコンデンサや電極構造に起因する抵抗であっても構わない。

（実施の形態８）
図８は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態８の概略構成を示す平面図である。図８において、この放電加工装置には、図１の放電加工装置の構成に加え、Ｎ個のインダクタＭ１〜Ｍｎが設けられている。ここで、Ｎ個のインダクタＭ１〜Ｍｎは、Ｎ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎにそれぞれ直列に接続されている。

ここで、Ｎ個のインダクタＭ１〜ＭｎをＮ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎにそれぞれ直列に接続することにより、パルス的な電流を流れにくくすることができ、各放電点が独立に放電しやすくなる。また、インダクタＭ１〜Ｍｎを用いることにより、図７の抵抗器Ｎ１〜Ｎｎを用いた場合に比べて損失を低減することができる。

なお、このようなインダクタＭ１〜Ｍｎとして、浮遊のもの、例えば配線のインダクタンスや電極構造に起因するものであっても構わない。

（実施の形態９）
図９は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態９の概略構成を示す平面図である。図９において、この放電加工装置には、図１の放電加工装置の構成に加え、１個のインダクタＭ０が設けられている。ここで、インダクタＭ０は、交流電源Ｇに直列に接続されている。この場合、交流電源Ｇは、インダクタＭ０とＮ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎとの共振周波数の近傍の周波数で駆動することが好ましい。

ここで、インダクタＭ０とＮ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎとの共振周波数の近傍の周波数で交流電源Ｇを駆動することにより、インダクタＭ０とＮ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎとの間で電圧共振を発生させることができ、その電圧共振にて昇圧させることが可能となる。このため、コンデンサＣ１〜Ｃｎの端部に容易に高い電圧を印加することができ、極間での放電を容易化することができる。

なお、このようなインダクタＭ０として、浮遊のもの、例えば配線のインダクタンスや電極構造に起因するものであっても構わない。

（実施の形態１０）
図１０は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態１０の概略構成を示す平面図である。図１０において、この放電加工装置では、電極Ｅ１〜Ｅｎは、一本のワイヤＹの一部を用いて構成されている。ここで、一本のワイヤＹの一部で電極Ｅ１〜Ｅｎを構成した場合、Ｎ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎを挿入することで各電極間Ｅ１〜Ｅｎの電圧変動の影響を有効に抑えることができるようにするために、電極Ｅ１〜Ｅｎ間のインピーダンスをできるだけ高くすることが好ましい。なお、電極Ｅ１〜Ｅｎ間のインピーダンスとしては、浮遊のものであっても構わない。

ここで、一本のワイヤＹの一部で電極Ｅ１〜Ｅｎを構成することで、電極Ｅ１〜Ｅｎを移動させるために、一本のワイヤＹにリールや送り機構を設ければよく、Ｎ個の電極Ｅ１〜Ｅｎにそれぞれリールや送り機構を設ける必要がなくなることから、放電加工装置の構成を簡潔化することができる。

（実施の形態１１）
図１１は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態１１の概略構成を示す平面図である。図１１において、この放電加工装置には、図１の放電加工装置の構成に加え、Ｎ−１個の抵抗器ＲＨ１〜ＲＨｎ−１が設けられている。ここで、Ｎ−１個の抵抗器ＲＨ１〜ＲＨｎ−１は、電極Ｅ１〜Ｅｎ間にそれぞれ接続されている。

ここで、電極Ｅ１〜Ｅｎは、図１０に示すように、一本のワイヤＹの一部で構成することができる。また、抵抗器ＲＨ１〜ＲＨｎ−１は、ワイヤＹそのもので構成することができる。ここで、抵抗器ＲＨ１〜ＲＨｎ−１の抵抗値を大きくするために、例えば、電極Ｅ１〜Ｅｎ間でワイヤＹを引き回すことができ、電極Ｅ１〜Ｅｎ間のワイヤＹをループ状に構成することができる。

（実施の形態１２）
図１２は、本発明に係る放電加工装置の実施の形態１２の概略構成を示す平面図である。図１２において、この放電加工装置には、図１の放電加工装置の構成に加え、Ｎ−１個のインダクタＭＨ１〜ＭＨｎ−１が設けられている。ここで、Ｎ−１個のインダクタＭＨ１〜ＭＨｎ−１は、電極Ｅ１〜Ｅｎ間にそれぞれ接続されている。

ここで、電極Ｅ１〜Ｅｎは、図１０に示すように、一本のワイヤＹの一部で構成することができる。また、インダクタＭＨ１〜ＭＨｎ−１は、ワイヤＹそのもので構成することができる。ここで、インダクタＭＨ１〜ＭＨｎ−１の値を大きくするために、例えば、電極Ｅ１〜Ｅｎ間のワイヤＹをループ状に構成するとともに、そのループの内側に透磁率の高い磁性材料を挿入することが好ましい。この磁性材料としては、例えば、フェライトなどを用いることができる。

なお、電極Ｅ１〜Ｅｎが一本のワイヤＹで構成した場合、電極Ｅ１〜Ｅｎ間を完全に絶縁することができないので、電極Ｅ１〜Ｅｎ間に直流的な電流が流れるのを防止することができない。ただし、電極Ｅ１〜Ｅｎ間にある程度の抵抗的あるいはインダクタンス的なインピーダンスが存在していれば、放電が発生するような短時間の間は他の電極Ｅ１〜Ｅｎの電圧変動の影響をあまり受けない。その場合は電極Ｅ１〜Ｅｎが一本のワイヤＹであっても、個々の電極Ｅ１〜Ｅｎで独立に放電を発生させることが可能になる。

以上のように本発明に係る放電加工装置は、一つの電源でパルス状の放電を複数の電極に高速に発生させる方法に適しており、例えば、複数のワイヤを並列に並べた状態で半導体インゴットのスライス加工を行う方法などに適している。

Ｗワーク
Ｇ交流電源
ＰＧパルス電源
Ｅ１〜Ｅｎ電極
Ｃ１〜Ｃｎコンデンサ
Ｄ１〜Ｄｎダイオード
Ｒ０、Ｒ１〜Ｒｎ、Ｎ１〜Ｎｎ、ＲＨ１〜ＲＨｎ−１抵抗器
ＳＷスイッチング素子
Ｋ電力回収回路
Ｐ制御回路
Ｍ０、Ｍ１〜Ｍｎ、ＭＨ１〜ＭＨｎ−１インダクタ
Ｙワイヤ

Claims

ワークとの間で個別に放電を発生させるＮ（Ｎは２以上の整数）個の電極と、
前記ワークと前記Ｎ個の電極との間に交流電圧または電圧パルスを共通に印加する交流電源またはパルス電源と、
一端が前記交流電源またはパルス電源に共通に接続されるとともに、他端が前記Ｎ個の電極にそれぞれ個別に接続されるコンデンサとを備えることを特徴とする放電加工装置。
カソードが前記交流電源またはパルス電源のワーク側の端子に共通に接続されるとともに、アノードが前記Ｎ個の電極にそれぞれ個別に接続されるダイオードをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
前記ダイオードにそれぞれ直列に接続された抵抗器をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の放電加工装置。
前記交流電源またはパルス電源に直列に接続された抵抗器と、
前記抵抗器に並列に接続されたスイッチング素子と、
前記ワークに正電圧が印加される期間は前記スイッチング素子をオンさせ、前記ワークに負電圧が印加される期間は前記スイッチング素子をオフさせる制御回路とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工装置。
前記交流電源またはパルス電源に直列に接続され、前記ワークに負電圧が印加される期間に電力を回収して再利用する電力回収回路とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工装置。
前記コンデンサにそれぞれ直列に接続された抵抗器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
前記コンデンサにそれぞれ直列に接続されたインダクタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
前記交流電源もしくはパルス電源に直列に接続されたインダクタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
前記電極は、互いに並列に配置されたワイヤ電極であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の放電加工装置。
前記ワイヤ電極は一本のワイヤの一部であることを特徴とする請求項９に記載の放電加工装置。
前記ワイヤは、前記電極間でループ状に引き回されていることを特徴とする請求項１０に記載の放電加工装置。
前記ループの内側に磁性材料が挿入されていることを特徴とする請求項１１に記載の放電加工装置。
並列配置されたＮ個の電極と対向する位置に工作物を設置し、前記電極と前記工作物との間に放電電極を形成する工程と、
前記Ｎ個の電極にそれぞれ個別に直列に接続されたコンデンサを介して交流電圧パルスまたは電圧パルスを印加し、Ｎ個の放電電極に放電を発生させることでＮ点で放電加工を行う工程とを備えることを特徴とする放電加工方法。
前記請求項１３の放電加工方法によって複数の半導体基板を同時に切り出すことを特徴とする半導体基板の製造方法。