多线放电加工系统、多线放电加工装置、电源装置的制作方法

本发明涉及多线放电加工系统、多线放电加工装置、电源装置、半导体基板、太阳电池基板的制造方法、放电加工方法。

背景技术：
以往，作为用于将硅锭切成大量薄片的装置，已知有线锯，但是，存在通过线放电加工将材料加工为薄板的技术。例如，现有文献1公开了在一处向3条卷绕的线供电，对半导体锭进行放电加工的技术。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本特开平9-248719号公报

技术实现要素：
但是，在专利文献1中完全没有公开用于解决如下问题的方法，即、产生了在从一个供电端子一并供电的多根线和工件之间未同时产生放电而对产生放电的特定的线供给过剩的加工电流的状况的问题。本发明的目的是提供即使在从一个供电端子一并供电的多根线和工件之间未同时产生放电而对产生放电的特定的线供给过剩的加工电流的状况下，也能够均等地供给每一根线的加工电流的结构。本发明是一种多线放电加工系统，以并排设置的多条线的间隔将工件切成薄片，其特征在于，具备：多线放电加工装置，该多线放电加工装置具有：移动单元，使上述并排设置的多条线在同一方向移动；供电端子，一个供电端子与在上述同一方向移动的多条线的多根线一并接触；以及放电部，在上述同一方向移动的多条线中，向与上述供电端子接触的多根线供电的加工电源通过与上述供电端子接触的多根线，在与上述工件之间进行放电；以及电源装置，将上述加工电源供给到上述供电端子，在从上述电源装置到上述供电端子的电源布线的电阻值比与上述供电端子接触的多根线从上述供电端子到上述放电部移动的线长的电阻值小的地方设置上述供电端子。另外，其特征在于，上述电源布线的电阻值比0.1Ω小。另外，其特征在于，上述线长的电阻值比1Ω大。另外，其特征在于，上述电源布线的电阻值与上述线长的电阻值之比为10倍以上。根据本发明，能够提供即使在从一个供电端子一并供电的多根线和工件之间未同时产生放电而对产生放电的特定的线供给过剩的加工电流的情况下，也能够均等地供给每一根线的加工电流的结构。附图说明图1是本发明的多线放电加工系统，从左到右依次为电源装置 < 正面图 > 、线放电加工装置 < 正面图 > 、加工液供给装置 < 正面图 >。图2是本发明的多线放电加工装置，图 1 的 虚线16 的放大图 < 正面图 >。图3是本发明的供电端子，供电端子的放大图 < 侧面图 >。图4是现有技术的电路图。图5是现有技术的多线放电加工装置。图6是本发明的放电脉冲。S1- 放电 ON 时间和 S2- 放电 OFF 时间。图7是本发明的电路图。图8是本发明的多线放电加工系统。图9是对本发明的多线放电加工系统的加工电流与线的条数的相关进行理论计算而得的结果。图10是对本发明的多线放电加工系统的监视电流与线的条数的相关进行实测而得的结果。G- 极间。符号说明1多线放电加工装置2电源装置103线104供电端子105工件(硅锭)具体实施方式对图1进行说明。图1是对于本发明的实施方式涉及的多线放电加工装置1从前方观察到的外观图。另外，图1所示的各机构的构成是一个例子，根据目的、用途，当然可以有各种的构成例。图1是示出本发明的多线放电加工系统(半导体基板或太阳电池基板的制造系统)的构成的图。多线放电加工系统包含多线放电加工装置1、电源装置2、加工液供给装置50。多线放电加工系统可以通过放电，将被加工物按照并排设置的多条线的间隔而切成薄片。1是多线放电加工装置，在多线放电加工装置1中，由伺服电机驱动的工件进给装置3被设置在线103上部，能够在上下方向移动工件105。在本发明中，工件105被向下方向运送，在工件105和线103间进行放电加工，但是也可以将工件进给装置3设置在线103的下部，使工件105向上方向移动。2是电源装置，在电源装置2中，控制伺服电机的放电伺服控制电路为了根据放电的状态而高效地使放电发生，控制成使放电间隔保持为一定的间隙，并进行工件定位，使放电加工进行。加工电源电路(图7)向线103供给用于放电加工的放电脉冲，并且进行与在放电间隔中发生的短路等的状态相适应的控制，并向放电伺服控制电路供给放电间隔信号。50是加工液供给装置，加工液供给装置50通过泵向工件105和线103运送放电加工部的冷却、加工碎片(屑)的除去所必要的加工液，并且进行加工液中的加工碎片的除去、基于离子交换的电导率(1μS～250μS)的管理、液温(20℃附近)的管理。主要使用水，但是也可以采用放电加工油。8、9是主辊，在主辊中，按照预定的间距、数目来形成沟，以使得能够加工出期望的厚度，来自线供给滚筒的被张力控制的线在2个主辊上卷绕必要的数量，然后向卷取滚筒传送。线速度采用100m/min到900m/min程度。2个主辊以相同方向且相同速度联动旋转，从而，可使从线卷出部送出的1条线103在主辊(2个)的外周围绕，使并排设置的多条线103在同一方向移动(移动单元)。如图8所示，线103是1条连接的线，从未图示的滚筒卷出，嵌入主辊的外周面的导沟(未图示)的同时，在该主辊的外侧螺旋状卷绕多次(最大2000次程度)后，被未图示的滚筒卷取。多线放电加工装置1经由电线513而与电源装置 2连接，通过由电源装置 2供给的功率而动作。如图1所示，多线放电加工装置1具备：作为多线放电加工装置1的基座发挥功能的块15；设置在块15的上部的中间的块20；工件进给装置3；粘接部4；硅锭105；加工液槽6；主辊8；线103；主辊9；供电单元10；供电端子104。对图2进行说明。图2是图1所示的虚线16框内的放大图。8、9是主辊，线103被卷绕于主辊多次，按照被刻在主辊的沟，线103以规定间距排列。主辊是中心使用金属，外侧用树脂覆盖的构造。在主导辊之间的中央部的下部，为了供给来自加工电源的放电脉冲而设置了供电端子104，与10条线103接触(图3)。供电端子104的配置设为以离硅锭105的两端线的长度相等的位置为中心。供电端子104被要求抗机械磨损且有导电性而采用了超硬合金。在主辊之间的中央部的上部配置有硅锭105，被安装到工件进给装置3，在上下方向移动来进行加工。在主辊之间的中央部设置有加工液槽6，浸渍线103及硅锭105，进行放电加工部的冷却、加工碎片的除去。如图3，表示了与10条线103接触的1个供电端子104，但是，每个供电端子的线数、供电端子的总数当然也可以根据需要数量而增加。块20与工件进给装置3接合。另外，工件进给装置3通过粘接部4与硅锭105(工件)粘接(接合)。在本实施例中，作为加工材料(工件)，以硅锭105为例进行说明。粘接部4只要是用于粘接(接合)工件进给装置3和硅锭105(工件)的部件则无论是怎样都可以，例如，采用导电性的粘接剂。工件进给装置3是具备使通过粘接部4粘接(接合)的硅锭105在上下方向移动的机构的装置，工件进给装置3通过向下方向移动，可以使硅锭105接近线103。加工液槽6是蓄积加工液的容器。加工液是例如电阻值高的脱离子水。通过在线103和硅锭105之间设置加工液，可以在线103和硅锭105之间产生放电，切削硅锭105。在主辊8、9形成多列用于安装线103的沟，线103被安装于该沟。而且，由于主辊8、9右旋转或左旋转，线103实现移动。另外，如图2所示，线103被安装于主辊8、9，在主辊8、9的上侧及下侧形成线列。另外，线103是导体，由于从电源装置 2被供给电压的供电单元10的供电端子104与线103接触，从而使从供电端子104向线103施加该供给的电压。(供电端子104向线103施加电压。)然后，在线103和硅锭105之间产生放电，切削硅锭105(进行放电加工)，可以制成薄板状的硅(硅晶片)。对图3进行说明。图3是供电端子104的放大图。供电端子104(1个)与线103(10条)接触。线103彼此的间隔(线的间距)为0.3mm程度。对图4进行说明。图4是示出作为现有方式的向每个线独立提供加工电流的独立供电方式的电路400的图。401是加工电源(Vm)。是为了供给放电加工所必要的电流而设定的加工电压。Vm可以设定成60V～150V的任意的加工电压。402是加工电源(Vs)。是为了感应放电而设定的感应电压。而且，还以在线和工件之间监视极间电压(极间电流)的状态为目的而被使用。Vs可以设定成60V～300V的任意的感应电压。403是晶体管(Tr2)。通过开关来切换加工电源Vm的ON(导通)状态和OFF(非导通)状态。404是晶体管(Tr1)。通过开关来切换加工电源Vs的ON(导通)状态和OFF(非导通)状态。405是加工电流限制电阻体的电阻(Rm)。通过设定固定的电阻值，来限制每一条的线电流(Iw)、极间放电电流(Ig)。Rm可以设定成1Ω～100Ω的任意的电阻值。即、在设为Vm＝60V(伏特)，Vg＝30V，Rm＝10Ω的情况下，Iw(Ig)＝(60V-30V)/10Ω＝3A(安培)。另外，上述的计算式中，将从加工电源(Vm)到供电点(供电端子)的电压降设为30V，但是并未考虑由于线电阻(Rw)引起的从供电点到放电点的电压降。即、在作为现有方式的独立供电方式的情况下，加工电流Iw的值由加工电流限制电阻体的电阻Rm来确定，因此，为了针对每一条获得期望的线电流、放电电流(Ig)，线电阻Rw被设定成使Rm＞Rw的关系成立。406是感应电流限制电阻(Rs)。通过设定固定的电阻值，限制感应放电的感应电流。Rs可以设定成1Ω～100Ω的任意的电阻值。407是极间电压(Vg)。是放电中在线103和工件105之间(极间)施加的极间放电电压。408是极间电流(Ig)。是放电中在线103和工件105之间流过的极间放电电流。410是向每一条线独立供给的加工电流(Iw)。对图5进行说明。图5是作为现有方式的向每一条线独立提供加工电流的独立供电方式的电路400向多条线供电的图。409是表示每一条线的电阻的线电阻(Rw)。204是独立的供电端子。从设置在硅锭105的两端的附近的2处独立供电端子施加加工电压的脉冲，进行放电加工。并且被连接到与卷绕的线103的条数相同数目的电路400。图6表示本发明的极间放电电压(Vgn)及极间放电电流(Ign)的变化和Tr1、Tr2的ON/OFF动作(时间图)。图的横轴是时间。首先，使晶体管Tr1503为ON(导通)，施加感应电压。此时，线103和工件105间(极间)被绝缘，因此几乎没有极间放电电流流过。然后，当极间放电电流开始流过而开始放电时，由于Vgn产生电压降，所以若检测到放电开始而使Tr2为ON(导通)，则获得大的极间放电电流。经过规定时间后，使Tr2为OFF(非导通)(截止)。在Tr2的OFF经过规定时间后，再次反复一系列的动作。对图7进行说明。图7是示出本发明的向多条线(10条)一并提供加工电流的一并供电方式的电源装置 2 的电路 的图。表示加工电流和线电流和极间放电电流流动着的状态。表示了与图8所示的电源装置 2 的电路 等价的等价电路。若将图4所示的现有方式的电路400直接导入到向多条线(10条)一并提供加工电流的一并供电方式的电路，则为了控制从加工电源到供电点间的加工电流，可以取代电流限制电阻体Rm405，而在从加工电源与供电点之间设置将Rm除以10条(卷绕主辊8、9的圈数)后的电阻值的电流限制电阻体，以使得供给被供给到多条线(10条)的线电流的合计(10倍)的加工电流。首先，说明在从加工电源与供电端子之间设置了具有被这样固定的电阻值的Rm/10条的情况。在全部的10条线和工件之间均匀且同时产生了放电状态的情况下，放电电流在10条线被均等地分散，因此，与所固定的电阻值(Rm/10条)相应的放电电流被供给于各线和工件之间，因此，不会出现供给过剩放电电流的问题。但是，在全部10条线和工件之间未均匀且同时产生了放电状态的情况下，与被固定的电阻值(Rm/10条)相应的线电流集中供给到成为放电状态的线和工件之间，因此，出现供给过剩的线电流的问题。即，在10条中仅仅1条为放电状态的情况下，本来应该向1条线和工件供给的线电流的10倍的线电流向正处于放电状态的线和工件供给，导致线发生断线。本发明的电 线513的电阻值Rmn505不像现有方式的加工电流限制电阻体那样将电阻值固定为规定的值，而是具备即使10条中仅仅1条为放电状态的情况下，也可以控制成电阻值与成为放电状态的条数相应地发生变动的机构。而且，通过使本发明的电阻值Rmn505在与线电阻Rwn509相比足够小的电阻值的范围变动，从而在限制加工电流时Rwn509处于支配地位，电阻值Rmn505的影响几乎可以忽视。即，也可以不具备加工电流限制电阻体，该加工电流限制电阻体是限制成为在从加工电源部501到供电端子104间流过并在极间向工件105放电的极间放电电流的加工电流的下限。即，将Rmn设为比简单地除以10条(卷绕主辊8、9的圈数)后的电阻值小的电阻值即可。即，通过利用各线的电阻Rwn509即阻抗，稳定供给各线的线电流Iwn，因此不产生线电流的集中。509是每一条线的由线形成的电阻(Rwn)。这里，从供电端子104到放电部的线电阻值是指，与供电端子104接触起且由移动的线(1条)形成的直到放电部为止的线的长度形成的电阻。例如，将向10条线(对主辊8、9卷绕10圈)一并供电时的各线电阻分别设为Rw1、Rw2、～Rw10。通过不是如现有方式那样将Rmn而是将Rwn作为限制每1条的线电流(Iw)、放电电流(Ig)的电阻，可以限制每1条的线电流(Iwn)、放电电流(Ign)。即、通过改变供电点(供电端子)和放电点(放电部)的距离(长度L)，可以设定成任意的电阻值。即、在设为Vmn＝60V，Vgn＝30V，Rwn＝10Ω的情况下，Iwn(Ign)＝(60V-30V)/10Ω＝3A。另外，在上述的计算式中，将线电阻(Rwn)形成的从供电点到放电点的电压降设为30V，但是，未考虑引起从加工电源到供电点的电压降的电阻(Rmn)形成的从供电点到放电点的电压降。即，在作为本发明的一并供电方式的情况下，Iwn由Rmn确定，因此，为了针对每一条得到期望的线电流(Iwn)、放电电流(Ign)，将引起从加工电源到供电点的电压降的电阻Rmn设定成满足Rmn＜Rwn的关系。另外，各线独立的线电阻Rwn可以根据(1)由线的材质产生的电阻值ρ、(2)线的截面积B、(3)线的长度L这3个参数，通过Rwn＝(ρ×B)/L的关系式来确定。501是加工电源部(Vmn)。是为了供给放电加工所必要的加工电流而设定的加工电压。Vmn可以设定成任意的加工电压。而且，加工电流的供给量大于现有方式，因此，若与加工电源 (Vm)401相比，供给大的功率(加工电压和加工电流的积)。加工电源部501向供电端子104供给加工电源(Vmn)。502是加工电源部(Vsn)。是为了感应放电而设定的感应电压。进而，以在线和工件之间监视极间电压(极间电流)的状态、用于控制工件进给装置为目的而被使用的。Vsn可以设定成任意的感应电压。而且，感应电流的供给量大于现有方式，因此，若与加工电源 (Vs)402相比，供给大的功率。加工电源部502向供电端子104供给加工电源(Vsn)。503是晶体管(Tr2)。通过开关切换加工电源Vmn的ON(导通)状态和OFF(非导通)状态。504是晶体管(Tr1)。通过开关切换加工电源Vsn的ON(导通)状态和OFF(非导通)状态。507是放电极间电压(Vgn)。是放电中向线103和工件105之间施加的放电极间电压。例如，将向10条线一并供电时的各放电极间电压分别设为Vg1、Vg2、～Vg10。通过放电而向线103和工件105之间施加放电极间电压的部分是放电部。在放电部，使通过移动的多条线和供电端子的接触而向移动的多条线一并供电的加工电源对工件进行放电。508是放电极间电流(Ign)。是放电中在线103和工件105之间流过的放电极间电流。例如，将向10条线一并供电时的各放电极间电流分别设为Ig1、Ig2、～Ig10。通过放电在线103和工件105之间流过放电极间电流的部分是放电部。在放电部中，使通过移动的多条线和供电端子的接触而向移动的多条线一并供电的加工电源对工件进行放电。510是向每一条线独立供给的线电流(Iwn)。例如，将向10条线一并供电的情况下的各线电流分别设为Iw1、Iw2、～Iw10。511是从供电点到放电点的距离L，即供电点(供电端子)到放电点(工件)的线的长度。对图8进行说明。图8是由本发明的向多条线(10条)一并提供加工电流的一并供电的 电源装置 2 的电路向多条线一并供电的图。104是供电端子。供电端子104与移动的多条线一并接触。从设置在与硅锭105相对置的位置的一处供电端子104施加放电脉冲，进行放电加工。对于卷绕主辊的线103的条数(10条)连接有一个电源装置 2 的电路 。以下，参照图8的配置，说明在线中流过的加工电流(各线电流的合计)。如图8所示，从供电点(供电端子104和线103接触的位置)向放电点(线103和工件105之间)流过的线电流流向左右的主辊的2个方向，因此，存在针对各方向的线电阻。511L1是电流流向左主辊方向时的供电点和放电点之间的长度(距离)，将在L1的情况下确定的线电阻设为Rw1a。511L2是电流流向右主辊方向时的放电点和供电点之间的长度(距离)，将在L2的情况下确定的线电阻设为Rw1b。将线103卷绕主辊8、9一周的长度设为2m。由于供电端子104被配置在卷绕1周的长度的大概一半的距离，因此设放电点和供电点之间的距离(线的长度L)是1m。因此，在从供电端子到放电部中移动的线的距离比0.5m长。线103的材质的主成分是铁，线的直径是0.12mm(截面积0.06×0.06×πmm2)。由于线的电阻值Rw1a、Rw1b分别是相同长度(L1＝L2＝1m)，因此若各自的线电阻值设为相同的20Ω程度时，则Rw1a和Rw1b形成的1条(卷绕主辊8、9一周)合成的线电阻值成为10Ω程度。另外，为了如图8所示那样将由L1及L2的长度形成的线电阻值设为相同的电阻值，而优选以L1和L2的长度相同的方式配置供电端子104，但是，即使以使L1和L2的长度差异在10％程度(例如L1为1m，L2为1.1m)的方式配置供电端子104，也不太有问题。在放电电压Vg1～Vg10大致相等的情况下，Vmn分别施加给Rw1～Rw10，因此，Iw1～Iw10全部为相同的线电流。这里，根据由线电阻形成的电压降值(Rw1×Iw1)和放电电压(Vgn)，求出Vmn。从供电端子104到放电部的电压降是由移动的线的电阻形成的电压降。Rw1＝10Ω(从供电端子104到放电部的电阻值)。Iw1＝3A若Vgn＝30V，则Vmn成为如下那样。Vmn＝10(Ω)×3(A)+30V＝60V因此，从供电端子到放电部的电压降比10V大。因此，从供电端子到放电部的电阻值比1Ω大。另外，也可以利用Rwn＝(ρ×B)/L的关系式，根据线的参数设定由线电阻形成的电压降值。因此，当计算在全部10条线和工件之间均匀且同时产生了放电状态时的Rmn时，当全部线成为放电状态，在10条线流过Iw1＝3A的情况下，在从加工电源与供电点之间，全体需要10条×3A＝30A的加工电流，若将从该加工电源与供电点之间的电压降设为Vmn的百分之一(0.6V)，则该情况下的Rmn成为如下那样。因此，从加工电源部到供电端子104的电压降比1V小。因此，从加工电源部到供电端子的电压降比从供电端子到放电部的电压降小。Rmn＝0.6V/30A＝0.02Ω(从加工电源部501到供电端子104的电阻值)。因此，从加工电源部到供电端子的电阻值比0.1Ω小。因此，从加工电源部到供电端子的电阻值比从供电端子到放电部的电阻值小。因此，从加工电源部到供电端子104的电压降和从供电端子104到放电部的电压降之比在10倍以上。因此，从加工电源部到供电端子104的电阻值和从供电端子到放电部的电阻值之比在10倍以上。因此，当考虑Rmn来求出10条加工电流时，成为(60V-30V)/((10Ω/10条)+0.02Ω)＝29.41A。按每一条线分割后的加工电流成为2.941A。另外，在全部10条线和工件之间未均匀且同时地产生放电状态的情况下，即使流过了1条线电流，向每一条线分割后的加工电流为(60V-30V)/(10Ω+0.02Ω)＝2.994A，与在全部10条线和工件之间均匀且同时产生了放电状态的情况相比，没有大的差异。作为进一步的效果，在一处(一并)向多条即N条(卷绕主辊8、9N周)的线供电的情况下，与向每1条线独立供电时的加工速度相比，加工速度成为1/N，而根据本发明，即使在一处(一并)向N条线供电的情况下，也可以维持与向1条线独立供电时同等的加工速度。图9是用上述的(Vmn-Vgn)/((Rwn/线的条数)+Rmn)＝加工电流的计算式，仅仅使Rmn可变来比较随着线的条数的增加而变化的合计的加工电流的理论计算值的图。此外，在式中，设为Vmn＝60V，Vgn＝30V，Rwn＝10Ω，求出加工电流的值(安培)。图的纵轴是表示合计的加工电流的安培，图的横轴是与供电端子相接，由一处(一并)供电的线的条数。通过使不同尺寸的供电端子104与线接触而供电，可以改变由一处(一并)供电的线的条数(1条，2条，10条，，，，100条)。图是将Rmn以外的参数固定，仅仅将Rmn的电阻值(Ω)分别用不同的3个电阻值置换后进行比较的图。根据图可知，使Rmn越小，随着线的条数的增加，可以说与加工速度存在直接关联性的加工电流的合计越以与线的条数大致成比例方式增加。图10是设置了可测定在A点流动的监视电流的电流测定器1000的配置图和通过该电流测定器实测到的监视电流值的测定结果的表。将监视电流值视为加工电流值的合计时，可以从监视电流值的实测值确认加工电流值的举动。从实测到的监视电流值和由供电端子104一并供电的线条数的关系来看，可以确认根据一并供电的线条数的增加，监视电流值增加。根据表，一并供电的线条数若变为5倍，则监视电流值约为3倍程度。其结果证明，如图9所示，当将Rmn减小为0.02Ω程度的情况下，随着线的条数的增加，可以说与加工速度具有直接关联性的加工电流的合计以与线的条数大致成比例的方式增加。即，由于加工电流的合计增加，在每一条线上流动的线电流(Iwn)也以与线的条数大致成比例的方式增加，因此，在由一处(一并)向N条线供电时，也可以维持与向1条线独立供电时同等的加工速度。另外，Rsn506的电阻值与Rmn505相反，优选设定为高电阻值。Vsn502的作用除了作为为了感应上述的放电而设定的感应电压的作用外，还存在用于检测极间的状态、即线和工件间有无发生短路的作用，因此，从Vsn502供给的能量优选尽可能小。换言之，从Vsn502供给的感应电压及电流不同于Vmn501，可以说是对加工速度无直接贡献的电压及电流。在本发明中，线103和工件105间(极间)的加工液的电阻值因极间的距离而变化。因此，通过将感应电流限制电阻即Rsn506设定成与该极间的加工液的电阻值大致相同程度的值，可以检测极间电压(Vgn)的变动。另外，由本发明的多线放电加工系统切片的半导体锭可以制造成半导体用的基板或太阳电池用的基板，用作半导体装置、太阳电池。