CN102652049B - 圆柱状部件的研磨装置、圆柱状部件以及圆柱状部件的研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供研磨装置及其研磨方法。将由硬脆材料构成的被加工物加工为规定直径的圆柱形状，并且除去存在于该被加工物的表层部的微小的裂缝，且除去表面的凹凸而使表面粗糙度微细化。研磨装置具备：与被加工物的旋转机构连结且夹持上述被加工物的两端面的夹持机构；前端与上述被加工物的外周面接触并旋转来进行研磨加工的研磨机构；使上述被加工物相对于上述研磨机构沿上述被加工物的圆柱状的轴心方向相对移动的移动机构；检测研磨加工完成品以及研磨加工前的被加工物的高度位置的高度位置检测机构；以及对所输入的上述高度位置以及加工条件进行运算来进行研磨加工的控制机构，上述研磨机构至少具备一个以上的磨石和一个以上的具备含有磨粒的毛材或者弹性体的研磨刷，上述磨石与上述研磨刷沿着圆柱状的被加工物的轴心而连续设置。

Description

圆柱状部件的研磨装置、圆柱状部件以及圆柱状部件的研磨方法

技术领域

本发明涉及对由硬脆材料构成的圆柱状的被加工物的外周面进行研磨的研磨装置。

背景技术

成为本发明的研磨对象的硬脆材料的圆柱状部件，例如有利用钢丝锯进行切片加工而得到硅晶圆的材料的硅块，该硅块虽利用带锯或钢丝锯来切断原材料由单晶、或多晶构成的硅锭而形成为圆柱形状，但在与上述切断后的外形尺寸相关的要求精度高的情况下对该圆柱状的表层面进行磨削处理。

由直拉法(CZ法)等得到的单晶硅块、由铸造法等得到的多晶硅块，虽在下一工序中利用钢丝锯进行切片加工而制造成硅晶圆，但如果在表层部存在微裂缝、微小凹凸，则在切片加工时所制造的硅晶圆易于产生破裂、碎片，因此在专利文献1以及专利文献2公开有下述技术：通过研磨除去硅块的表层部而除去存在于上述表层部的微小凹凸(以及微裂缝)，从而实现硅晶圆的产品成品率的提高。特别是，在专利文献1中公开有下述技术：通过从表面研磨除去50μm～100μm以上、200μm以下的硅块的表层部，由此将研磨前的表面粗糙度Ry从10μm～20μm平坦化为3μm～4μm。另外，作为硅块的研磨装置在专利文献3中有所公开。

专利文献1：日本特开2005-347712号公报

专利文献2：日本特开2002-252188号公报

专利文献3：日本特开2009-233794号公报

专利文献1至专利文献3中都对四方柱状部件的硅块的表层部的研磨方法以及研磨装置进行公开，但并未公开关于本申请发明意欲实施的进行圆柱部件的表层部的研磨加工的装置。另外，存在截面未形成正圆的圆柱状部件、因圆柱部件的制造状的偏差而导致截面的直径不同的情况，期望有对这些圆柱状部件进行高效地研磨的装置。

发明内容

本发明提供满足上述的要求事项、并且能够利用一台装置对被加工物亦即圆柱状的硅块等硬脆材料的外周面进行研磨加工的研磨装置及其研磨方法。

一种研磨装置，该研磨装置对圆柱状的被加工物的外周面的表层部进行研磨，具备：夹持机构，该夹持机构与被加工物的旋转机构连结，且夹持上述被加工物的两端面；研磨机构，该研磨机构对上述被加工物的外周面进行研磨加工；移动机构，该移动机构使上述被加工物相对于上述研磨机构沿与上述被加工物的大致圆形的截面方向正交的长度方向相对移动；高度位置检测机构，该高度位置检测机构检测研磨加工完成品以及研磨加工前的被加工物的高度位置；以及控制机构，该控制机构接受上述高度位置以及加工条件的输入并对上述高度位置以及加工条件进行运算，从而进行研磨加工，在该研磨装置中，上述研磨机构至少具备一个以上的磨石和一个以上的研磨刷，上述磨石的前端与上述被加工物的外周面接触并旋转，上述研磨刷具备含有磨粒的毛材或者含有磨粒的弹性体、且前端与上述被加工物的外周面接触并旋转，上述磨石与上述研磨刷沿着圆柱状的被加工物的轴心而连续设置。(第一发明)

另外，在第一发明所记载的圆柱状部件的研磨装置的基础上，上述研磨机构包括：配置为沿着圆柱状的被加工物的轴心而连续设置的磨石与研磨刷的第一研磨机构；以及配置为沿着相同的圆柱状的被加工物的轴心而连续设置的磨石与研磨刷的第二研磨机构，该第一研磨机构的磨石及研磨刷、与该第二研磨机构的磨石及研磨刷分别成对，成对的磨石及研磨刷分别被配置在被加工物的圆形截面的同一面内，上述第一研磨机构及上述第二研磨机构的轴心被配置为与被加工物的径向一致，并且，成对的上述第一研磨机构的轴心与上述第二研磨机构的轴心配置为，以构成规定的角度θ的方式在被加工物的截面中心处相交。(第二发明)

另外，在第一或第二发明所记载的圆柱状部件的研磨装置的基础上，上述控制机构中的运算至少包含下述运算中的任意一个运算：上述被加工物的圆周方向的两处以上的距轴心的高度位置之差的运算；上述研磨加工完成品的高度位置与上述研磨前的被加工物的高度位置之差的运算、以及用于根据所输入的加工条件来设定其他加工条件的运算。(第三发明)

另外，在第一至第三发明中的任一个发明所记载的圆柱状部件的研磨装置的基础上，上述研磨刷为将多个含有磨粒的毛材呈环状地植入设置于该研磨刷的底部的结构。(第四发明)

另外，在第一至第三发明中的任一个发明所记载的圆柱状部件的研磨装置的基础上，上述研磨刷具有将多个研磨具的基部固定于研磨具安装板的结构，所述研磨具捆扎多个含有磨粒的毛材而成。(第五发明)

另外，在第一至第三发明中的任一个发明所记载的圆柱状部件的研磨装置的基础上，上述研磨刷具有将含有磨粒的弹性体呈环状地配设于该研磨刷机构的底部的结构。(第六发明)

另外，在第一至第三发明中的任一个发明所记载的圆柱状部件的研磨装置的基础上，形成上述磨石的研磨材料的粒度为F60～#800。(第七发明)

另外，在第一至第三发明中的任一个发明所记载的圆柱状部件的研磨装置的基础上，混合于上述研磨机构所使用的毛材或者弹性体中的磨粒粒度为F180～#2000，选择两种以上具有上述粒度不同的毛材或者弹性体的研磨机构，并将磨粒的粒度不同的研磨机构沿着圆柱状的被加工物的轴心而连续设置，以便按照磨粒的粒度从“粗”到“细”的顺序进行研磨加工。(第八发明)

另外，在第一至第三发明中的任一个发明所记载的圆柱状部件的研磨装置的基础上，混合于上述研磨机构所使用的毛材或者弹性体中的磨粒的粒度为F180～#2000，具有上述粒度大致相同的毛材或者弹性体的研磨机构沿着圆柱状的被加工物的轴心而连续设置。(第九发明)

另外，一种圆柱状部件，该圆柱状部件通过第一至第三发明中的任一个发明所记载的圆柱状部件的研磨装置的研磨加工，被除去从被加工物的表层存在至100μm以下的微裂缝，并且研磨加工面的表面粗糙度Ry形成为3μm以下。(第十发明)

另外，第十发明所记载的圆柱状部件是硅块或者陶瓷。(第十一发明)

另外，一种圆柱状部件的研磨方法，该圆柱状部件的研磨方法是利用第一至第三发明中的任一个所记载的圆柱状部件的研磨装置进行的研磨方法，利用上述旋转机构使夹持于上述夹持机构的被加工物旋转，并且具备：尺寸调整工序，通过使上述磨石的前端与该被加工物的外周面接触以及旋转，且使该研磨机构相对于该被加工物相对移动，来对被加工物的尺寸进行调整；以及精加工工序，在上述尺寸调整工序之后，通过使上述研磨刷的前端与该被加工物的外周面接触以及旋转，且使该研磨机构相对于被加工物相对移动，来对被加工物进行研磨加工。(第十二发明)

另外，在第十二发明所记载的圆柱状部件的研磨方法的基础上，混合于上述研磨刷所使用的毛材或者弹性体中的磨粒的粒度为F180～#2000，选择两种以上具有上述粒度不同的毛材或者弹性体的研磨机构，并将磨粒的粒度不同的研磨机构沿着圆柱状的被加工物的轴心连续设置而进行研磨，以便按照磨粒的粒度从“粗”到“细”的顺序进行研磨加工。(第十三发明)

另外，在第十二发明所记载的圆柱状部件的研磨方法的基础上，混合于上述研磨刷所使用的毛材或者弹性体中的磨粒的粒度为F180～#2000，将具有上述粒度大致相同的毛材或者弹性体的研磨机构沿着圆柱状的被加工物的轴心连续设置而进行研磨。(第十四发明)

上述研磨机构所具备的磨石以及研磨刷与圆柱状的被加工物的外周面接触，并且利用旋转机构使被加工物进行旋转，由此能够对该被加工物的外周面进行研磨加工。另外，被夹持于夹持机构的该被加工物利用上述旋转机构(以下，记作旋转机构(被加工物用))而朝圆周方向进行旋转，因此能够均匀地对该被加工物的外周面进行研磨加工。首先，利用上述磨石，对被加工物进行研磨直到形成为目标尺寸附近为止，之后利用研磨刷进行研磨，从而能够除去存在于外周面的表层部的微裂缝(第一、第十二发明)。另外，使上述磨石以及上述研磨刷沿着上述被加工物的轴心的方式配置第一研磨机构和第二研磨机构，由此加工时间变短(第二发明)。将形成上述磨石的研磨材料的粒度设为F60～#800(JISR6001：1998)，由此能够高效地进行上述尺寸调整工序(第七发明)。另外，上述研磨刷能够从下述结构中适宜地进行选择：将多个含有磨粒的毛材呈环状地植入设置于该研磨刷的底部的结构；将多个研磨具的基部固定于研磨具安装板的结构，其中研磨具捆扎多个含有磨粒的毛材而成；将含有磨粒的弹性体呈环状地配设于该研磨刷机构的底部的结构(第四、第五、第六发明)。上述磨粒能够根据目的而适宜地从F180～#2000(JISR6001：1998)的范围内进行选择，在使用具备多台上述研磨刷的研磨机构的情况下、在各上述研磨刷所含有的磨粒粒度不同的情况下，通过以上述被加工物按照上述粒度从“粗”到“细”的顺序通过并被加工的方式进行连续设置，能够利用一次的研磨加工除去被加工物的表层部的微裂缝以及凹凸(第八、第十三发明)，不需要上述的从“粗”到“细”这样的多阶段加工，在由一个阶段的加工得到所要求的表面的情况下(例如，在被加工物W的表面的微裂缝是微小的、表面粗糙度相对于要求值没有太大的差别的情况下，仅以“细”进行加工)，上述磨粒粒度在任意的研磨机构中均形成为大致相同，由此能够缩短加工时间(第九、第十四发明)。此外，本说明书中的研磨材料以及磨粒的“粒度大致相同”是指除了“粒度相同”的磨粒之外，还包含“得到同等的研磨效果的粒度”的研磨材料以及磨粒的概念。

通过夹持加工前的被加工物，测定两处以上的上述被加工物的轴心与外周面之间的高度位置，并对该高度位置之差进行运算，由此知晓夹持处距离轴心的偏差。另外，在研磨开始前利用高度位置检测机构对由研磨机构开始对研磨加工完成品的标准片(以下，记作“标准工件”)进行研磨加工的高度位置进行检测并存储之后，检测被加工物的高度位置，并对根据上述标准工件检测出的高度位置、与根据被加工物检测出的高度位置之间的差量进行运算，基于该运算结果对上述研磨机构的前端与被加工物之间的距离进行修正，从而能够连续地进行多个被加工物的研磨加工。另外，通过进行根据所输入的加工条件来设定其他加工条件的运算，由此能够根据简单的输入来正确地进行加工。基于上述控制机构的运算至少执行这些之中的一个。此外，第一发明所记载的“输入”包括下述信息中的任一个：由手动(作业者)向控制机构输入(存储)的信息、由自动向控制机构输入(存储)的信息、以及根据由手动或者/以及自动输入(存储)的信息运算之后输入(存储)的信息。(第三发明)

另外，通过使用上述研磨装置，能够除去距表层为100μm的微裂缝，并且得到表面粗糙度Ry为3μm以下的圆柱状部件。作为上述圆柱状部件，适合使用硅块、陶瓷之类的硬脆材料(第十、第十一发明)。

附图说明

图1是示出本发明的研磨装置的整体的说明图。

图2是示出本发明的研磨刷的一例的说明图。图2(A)是从正面观察的局部切开剖视图，图2(B)是图2(A)中的A-A线向视图。

图3是示出本发明的研磨刷的其他例的说明图。图3(A)是将毛材植入设置于底部的示意图，图3(B)是将弹性体设置于底部的示意图。

图4是示出本发明的加工工序的说明图。图4(A)是示出位置调整工序的说明图，图4(B)是示出精加工工序的说明图。

图5是示出本发明的第三实施方式的说明图。图5(A)是对从被加工物的剖面方向观察的第一研磨机构与第二研磨机构的配置进行说明的说明图，图5(B)是对从被加工物的长度方向观察的第一研磨机构与第二研磨机构的配置进行说明的说明图。

具体实施方式

使用附图对本发明的第一实施方式所涉及的研磨装置的结构与研磨工序进行说明。第一实施方式所涉及的研磨装置是连接一个磨石和两个研磨粗糙度不同的研磨刷的圆柱状部件用的研磨装置。此外，以下的说明中的上下左右方向只要没有特别的指定，即指附图中的上下左右方向。

图1示出圆柱状部件的研磨装置的示意图。本实施方式中的圆柱状部件的研磨装置1构成为包括：用于载置被加工物W的基台11；使上述基台11上下移动的升降机构12；用于夹持被加工物W的夹持机构13；与上述夹持机构连结且用于使上述夹持机构以被加工物W的轴心为中心旋转的旋转机构(被加工物用)(未图示)；用于使所夹持的被加工物W沿图中左右方向移动、使所夹持的被加工物W移动至加工位置的移动机构14；用于对距离被加工物W的轴心的高度位置进行测定的、被加工物W的外周面的高度位置检测机构15；研磨机构20；以及控制机构(未图示)。研磨机构20构成为包括：与旋转机构(磨石用)21M连结的磨石21；以及与旋转机构(研磨刷用)22M连结的研磨刷22。

在加工被加工物W之前，为了对被加工物W的加工量等进行运算，而利用高度位置检测机构15对从标准工件的轴心到外周面为止的高度位置(基准位置)进行测定，并存储于控制机构(未图示)。首先，利用夹持机构13对标准工件的两端进行夹持。当由夹持机构13对标准工件进行夹持时，载置于具有例如V字状的槽的基台11而进行。通过将标准工件载置于该槽，由此以该标准工件的轴心为中心的左右方向(图1中的纸面垂直方向)的中心能够始终处于大致相同的位置。另外，该基台能够利用升降机构12对附图中上下方向的载置位置进行微调。将标准工件载置于该基台，并分别使上述夹持机构13的夹持轴13a以及13b分别前进，并使夹持部13c以及13d夹持标准工件的两端部。之后，通过利用升降机构12使基台11下降，能够从标准工件卸下基台11。

由于夹持机构13利用旋转机构(被加工物用)而旋转，即以夹持轴13a以及13b的轴心为中心而进行旋转，因此必须进行对准中心调整，以便夹持轴13a以及13b的轴心与标准工件的轴心一致。在利用夹持机构13夹持标准工件之后，利用高度位置检测机构15来测定标准工件的外周面高度位置H1，之后使该标准工件旋转(例如180度)，并对旋转后的状态下的高度位置H2进行测定。此外，在本实施方式中，高度位置检测机构15在标准工件的长度方向(图中左右方向)配置有三个，在各自的位置上测定上述高度位置。对测定出的H1与H2之差进行运算，在H1与H2不是大致相同的情况下，使上述基台11上升并将标准工件载置于该基台11之后，使夹持轴13a以及13b分别后退并解除标准工件的夹持。基于上述运算结果，通过使上述升降机构12上升或者下降来调整上述基台的上下位置、即标准工件的上下位置之后，再次利用夹持机构13来夹持标准工件。在将该基台11从标准工件取下之后，同样对标准工件的H1以及H2进行测定，当H1与H2大致相同时，标准工件的对准中心工序结束。另外，此时的高度位置H作为基准位置而被存储于控制机构。之后，在使基台11上升并将标准工件载置于该基台11之后，使夹持轴13a以及13a分别后退并解除标准工件的夹持，之后将标准工件从基台11取下，由此基准位置的测定工序结束。

接着，在将被加工物W载置于基台11之后，与上述相同地，在利用夹持机构13夹持该被加工物W之后，利用高度位置检测机构15对该被加工物W的高度位置h1进行测定。之后使该被加工物W旋转，并对该被加工物W的高度位置h2进行测定。旋转角度能够根据被加工物W的表面的形状等而任意地设定。即，当旋转角度为180°时，能够在被加工物W的圆周方向测定两点的高度位置(h1、h2)，当旋转角度为120°时，能够在被加工物W的圆周方向测定三点的高度位置(h1、h2、h3)，当旋转角度为90°时，能够在被加工物W的圆周方向测定四点的高度位置(h1、h2、h3、h4)。在本实施方式中，将旋转角度设为90°，使用三个高度位置检测机构15(15a、15b、15c)，对h1(h1a、h1b、h1c)、h2(h2a、h2b、h2c)、h3(h3a、h3b、h3c)、h4(h4a、h4b、h4c)共计十二点的高度位置进行测定。为了使各自的高度位置(h1、h2、h3、h4)之差最小，与上述的标准工件的对准中心调整相同地，使基台11上升并将该被加工物W载置于该基台11之后，解除该被加工物W的夹持，并通过使该基台11上升或者下降来调整该基台11的上下位置、即该被加工物W的上下位置之后，再次夹持于夹持机构13，在将该基台11从该被加工物W卸下之后，再次对该被加工物W的高度位置h1、h2、h3、h4进行测定。需要使调整后的被加工物W的高度位置h1、h2、h3、h4都比基准位置H大。另外，由于被加工物W在研磨加工时以被加工物W的轴心为中心而进行旋转，因此需要上述高度位置h1、h2、h3、h4分别相同，或即使存在差，该差也需要在对上述旋转不造成影响的范围内，利用控制机构来运算并判定。

由上述判定成为合格的被加工物W被磨石21研磨。磨石21以考虑基于接下来的工序的研磨刷的研磨量而使被加工物W的高度位置h1、h2、h3、h4接近基准位置H(将该高度位置设为h)的方式对被加工物W进行研磨的目的而被使用。构成磨石21的研磨材料的粒度能够根据被加工物W的材质、尺寸等而适宜地从F60～#800、优选从#100～#500(研磨材料的粒度的定义基于JIS规格R6001：1998)的范围中进行选择。

基于预先向控制机构输入的加工条件(磨石21的旋转速度、研磨刷22的旋转速度、被加工物W的旋转速度、被加工物W的移送速度、以及基于研磨刷的加工余量(研磨刷的前端相对于被加工物的加工面S的进给量，以下仅记作“进给量”))、与上述基准位置H以及上述高度位置h1、h2、h3、h4进行运算处理，使磨石21朝下方向、也就是使磨石21朝加工面S的方向移动。之后，通过驱动与磨石21连结的旋转机构(磨石用)21M(在本实施方式中为马达)，由此使磨石21以磨石21的研磨面的轴心为中心进行旋转。另外，通过驱动与夹持机构13连接的旋转机构(被加工物用)(在本实施方式中为马达)，来使被加工物W以其轴心为中心进行旋转，并且利用移动机构14使被加工物W从图中的左侧向右侧的方向移动，由此磨石21的研磨面与被加工物W的加工面S接触，基于上述加工条件而进行基于磨石21的研磨(位置调整工序。参照图4A。)。此外，上述基准位置H与上述高度位置h1、h2、h3、h4之差较大，在利用一次研磨不能得到目标的加工量的情况下，往复上述移动机构、或也可以在每次往复上述移动机构时阶段地使磨石21下降而进行研磨。基于磨石21的研磨结束后，使磨石21移动到研磨开始前的位置，并且停止上述旋转机构(磨石用)21M的驱动。之后，使被加工物W移动到研磨开始前的位置。

接着，该被加工物W被研磨刷22(研磨刷22a、22b)研磨。作为研磨刷22，在本实施方式中使用图2所示的方式的研磨刷。通过捆扎由混合了磨粒的尼龙等合成树脂构成的毛材24a，并将毛材24a的一端固定于研磨具支架24b内而形成研磨具24，将该研磨具24的基部装卸自如地安装于与旋转机构(研磨具用)22M连结并以水平旋转的方式设置的研磨具安装板23，下端与被加工物W的加工面S接触旋转而进行研磨，研磨具24磨损，之后能够将该研磨具24从研磨具安装板23卸下并更换新的研磨具24。

此外，优选混合于上述毛材的磨粒粒度在上述研磨材料的粒度以下，且从F180～#2000(磨粒粒度的定义基于JIS规格R6001：1998)的范围内进行选择。

在本实施方式中，磨石21以及两个研磨刷22a、22b以沿着被加工物W的轴心的方式被配置。另外，使用研磨刷22a、22b的毛材所包含的磨粒粒度分别不同的研磨刷，在图1中从左侧到右侧的顺序分别配置磨石21、上述粒度大的研磨刷22a、以及上述粒度小的研磨刷22b。上述粒度大的研磨刷22a能够除去基于上述磨石21的研磨而在被加工物W的表面(加工面S)产生的瑕疵、凹凸，进而除去存在于被加工物W的表层部的微裂缝的大半(粗加工)，上述粒度小的研磨刷22b能够除去存在于被加工物W的表层部的微裂缝(精加工)。

基于预先向控制机构输入的上述加工条件、与上述基准位置H以及上述高度位置h进行运算处理，从而使研磨刷22沿上下方向、也就是使研磨刷22沿与加工面S垂直的方向移动。之后，通过驱动与研磨刷22分别连结的旋转机构(研磨刷用)22M(在本实施方式中为马达)而使研磨刷22以研磨面的轴心为中心进行旋转。另外，通过利用移动机构14而使被加工物W从图中的左侧向右侧的方向移动，研磨刷22各自的研磨面与被加工物W的加工面S接触，并基于上述加工条件而进行基于研磨刷22的研磨。被加工物W如上述那样，由于从图中的左侧向右侧移动并进行研磨，因此能够以粗加工、精加工的顺序进行研磨(精加工工序。参照图4(B)。)。在研磨刷22的研磨结束之后，使研磨刷22移动(上升)到研磨开始前的位置，并且停止上述旋转机构(研磨刷用)22M的驱动。之后，使被加工物W移动到研磨开始前的位置，并停止上述旋转机构(被加工物用)的驱动，从而停止被加工物W的旋转。

之后，在使上述基台11上升并载置被加工物W之后，与上述相同地，夹持轴13a以及13b后退，由此解除基于夹持机构13的被加工物W的夹持，卸下被加工物W，由此一系列的研磨结束。

在对多个被加工物W进行加工的情况下，在上述基台11载置新的被加工物W之后，经过相同工序(从说明书第8页第二段到说明书第10页第4段)而进行研磨加工。即，最初测定标准工件的高度位置，并将该高度位置作为基准位置而进行设定，由此之后能够进行多个被加工物W的研磨加工。

在本实施方式中，虽然是使被加工物W沿图中左右方向移动，但可以使磨石21以及研磨刷22a、22b移动，也可以使磨石21以及研磨刷22a、22b与被加工物W两者移动。

在本实施方式中，虽然是由手动将加工条件输入到控制机构，但也可以是根据由手动输入的加工条件与由自动输入(存储)的被加工物W的外周面高度位置，利用控制机构对未输入的加工条件进行运算从而进行研磨加工。

例如，也可以通过输入进给量与研磨机构2的旋转速度，并利用控制机构对被加工物W的移动速度进行运算，还可以根据其他加工条件、高度位置而利用控制装置对进给量进行运算。然后，能够基于这些运算结果而进行研磨加工。

所输入的加工条件并不局限于在本实施方式中说明的项目。例如，可以输入研磨机构20的种类、被加工物的状态，或者也可以根据这些而组合基于控制机构的运算。

研磨机构20亦即研磨刷22并不局限于图2所示的研磨刷，可以将由混合了磨粒的毛材25a构成的研磨具25直接安装并固定于研磨具安装板23，该研磨具25磨损之后一并更换研磨具安装板23，也可以不使用研磨具25而将由含有磨粒的尼龙等合成树脂构成的毛材24c在研磨机构20的底部植入设置成环状(参照图3(A)。上图表示主视图、下图表示仰视图(主视图中的A-A线向视图))。另外，例如，也可以在陶瓷等的研磨加工、加工时研磨机构20与形成近似90°的角度的柱状体的角部接触的情况等、由于研磨机构20与被加工物W的接触而产生碎片(屑)的问题的情况下，将由含有磨粒的合成树脂构成的弹性体24d在研磨机构20的底部配设为环状(参照图3(B)。上图表示主视图、下图表示仰视图(主视图中的A-A线向视图))。该情况下的弹性体24d也可以是，例如硬度比较柔软的树脂的松密度体(bulk)、以在内部具有多个气泡的聚氨酯、氨酯为主的树脂的松密度体、相互缠绕纤维状的弹性体的部件。在硬度比较柔软的树脂的松密度体中，树脂本身作为缓冲材料而发挥作用。在具有气泡的树脂的松密度体中，内部的气泡作为缓冲材料而发挥作用。在含有磨粒而相互缠绕的弹性体中，该弹性体相互缠绕，由此在这些集合体的内部包括空气，该空气层作为缓冲材料而发挥作用。适当地选择合成树脂的种类以及磨粒的含有率等，以便在任意情况下都能在该弹性体24d与被加工物接触时保持适度的弹力。此外，优选混合于上述毛材24c以及弹性体24d的磨粒粒度与本实施方式相同地，从F180～#2000的范围内进行选择。

在上述瑕疵、凹凸大的情况、微裂缝深的情况等、进行粗加工的研磨刷22所包含的上述磨粒粒度比进行精加工的研磨刷22所包含的上述磨粒粒度大很多的情况下，也可以在研磨刷22a与22b之间配置一个以上的包含中间的粒度的研磨刷(半精加工)。即，也可以将三个以上的研磨刷以沿着被加工物W的轴心的方式配置。

在上述瑕疵、凹凸小的情况、微裂缝浅的情况等不需要进行粗加工的情况下，也可以仅配置进行精加工的研磨刷22b。

当需要加大基于磨石21的研磨量(加工量)时、能够利用磨石21进行基于研磨刷22的粗加工的情况下，能够配置多个磨石21。

以下，对使用第一实施方式的装置的评价试验的结果进行说明。

首先，使用第一实施方式的装置，将被加工物W亦即圆柱状的单晶硅块加工成的尺寸，并且除去存在于上述被加工物W的表层部的微裂缝及该表面的凹凸而进行使表面粗糙度微细化的加工。

之后，当利用钢丝锯对该硅块进行切片加工而形成硅晶圆时，对是否能够降低硅晶圆的破裂、碎片等所导致的不良品的产生率进行评价。

在研磨加工前的被加工物W的表层部存在深度为80μm～100μm的微裂缝，且该表层部的表面粗糙度为(Ry)9μm～11μm(Ry的定义基于JIS规格B0601：1994)，利用钢丝锯对未进行研磨加工的该硅块进行切断(切片加工)而形成为硅晶圆时的破裂、碎片等所导致的不良品的产生率为5～6％。

接着，使用第一实施方式所记载的研磨装置对上述被加工物(W)亦即硅块进行研磨加工而进行微裂缝以及凹凸的除去与使表面粗糙度微细化之后，对利用钢丝锯对该硅块进行切片加工而形成硅晶圆时的破裂、碎片等所导致的不良品的产生率进行评价。

如表1那样设定本评价试验中的加工条件，将加工条件输入到控制机构之后，进行三个单晶硅块的加工。表2示出该结果。这样，通过使用第一实施方式中的研磨装置而进行加工，由此当将单晶硅块的直径加工为目标尺寸，并且微裂缝的最大深度为0.7μm～0.9μm、表面粗糙度为平面部Ry0.7μm～1.0μm(平均Ry0.9μm)时，能够使微裂缝以及表面粗糙度微细化。此外，在表2中，在记载为“基于磨石的研磨之后”的一栏所记载的数据，表示“基于磨石的研磨之后、且是进行基于研磨刷的加工之前”的状态下的数据，表示研磨工序的中途阶段的数据。并且利用钢丝锯对该三个硅块均进行切片加工而形成为硅晶圆时的破裂、碎片等所导致的不良品的产生率为3％～4％。期望微裂缝的最大深度为3.0μm以下，优选在2.3μm以下。如果上述最大深度为3.0μm以上，则上述不良品的产生率增大。另外，如果上述最大深度为2.3μm以下，则对切片加工为数十μm的厚度而形成为硅晶圆时的破裂、碎片等所导致的不良品的产生率的影响小。在本评价试验中上述最大深度为0.9μm，能够大幅度地低于对上述不良品的产生率产生影响的2.3μm。

[表1]

表1

[表2]

表2

接着，对第二实施方式所涉及的研磨装置进行说明。在第二实施方式所涉及的研磨装置中，不需要在粗加工后进行精加工这样的多阶段加工，而是设为在一个阶段的加工得到要求的表面状态的情况使用的装置结构。此外，此处仅对与第一实施方式不同的点进行说明。

例如，在被加工物W的表面的研磨处理部的微裂缝微小、且研磨处理之前的表面粗糙度与要求值没有太大的差别的情况下，研磨刷22a以及22b所包含的磨粒粒度能够与用于精加工的研磨刷22b大致相同。通过配置多个与研磨刷22所包含的上述磨粒大致相同的研磨刷，由此能够缩短加工时间。

接着，参照图5对第三实施方式所涉及的研磨装置进行说明。在第三实施方式所涉及的研磨装置中，设为配置第一研磨机构30与第二研磨机构40的装置的结构，以便缩短加工时间。此外，此处仅对与第一实施方式不同的点进行说明。

在第三实施方式所涉及的研磨装置中，在被加工物W的同一截面(圆形)的面内配置有第一研磨机构30与第二研磨机构40。第一研磨机构30与第二研磨机构40的轴心被配置为与被加工物W的径向一致，为了不使第一研磨机构30与第二研磨机构40相互干涉，第一研磨机构20的轴心与第二研磨机构20的轴心被配置为以构成规定的角度θ的方式在被加工物W的截面中心相交(参照图5(A))。该角度θ只要不使第一研磨机构30与第二研磨机构40相互干涉，则能够任意地设定。例如，还可以将角度θ设定为180°，使第一研磨机构30的轴心与第二研磨机构40的轴心完全一致地对置。通过形成为这样的结构，被加工物W一边朝圆周方向旋转一边被研磨加工，由于被加工物的加工面在第一研磨机构30与第二研磨机构40两个位置被同时研磨，因此加工时间被缩短。

另外，即使在第三实施方式所涉及的研磨装置中，也能与第一实施方式所涉及的研磨装置相同地，如图5(B)(在该图中将θ设为180°而进行说明)所示，将第一研磨机构30与第二研磨机构40所包含的磨石31、41以及研磨刷32、42配置为任意的数量。即，磨石31、41以及研磨刷可以分别为一个，还可以沿着被加工物W的轴心配置有多个。例如，在该附图中，表示磨石31以及41分别被配置一个、研磨刷32以及42分别被配置两个(32a、32b以及42a、42b)的状态。在该情况下，沿着被加工物W的轴心从左按顺序形成为：在第一列配置有磨石(第一研磨机构)31与磨石(第二研磨机构)41，在第二列配置有研磨刷A(第一研磨机构)32a与研磨刷A(第二研磨机构)42a，在第三列配置有研磨刷B(第一研磨机构)32b与研磨刷B(第二研磨机构)42b。此时，形成磨石的研磨材料的粒度以及各自的研磨刷所具备的毛材或者弹性体所含有的磨粒粒度，在磨石(第一研磨机构)31与磨石(第二研磨机构)41、研磨刷A(第一研磨机构)32a与研磨刷A(第二研磨机构)42a、研磨刷B(第一研磨机构)32b与研磨刷B(第二研磨机构)42b分别大致相同，即同一列的磨石以及研磨刷具有大致相同的研磨力。另外，与第二实施方式相同地，能够利用具有一个研磨力的研磨机构进行加工时，能够将全部的研磨刷所具备的毛材或者弹性体含有的磨粒粒度形成为大致相同。

另外，在上述的第三实施方式所涉及的研磨装置中，对在被加工物W的圆周方向配置第一研磨机构20与第二研磨机构20两个研磨机构的结构进行了说明，但并不局限于此，只要是各个研磨机构不相互干涉，也可以与配置空间、目标加工时间等吻合地配置任意个数的研磨机构。

本发明并不局限于圆柱状的硅块的加工，而是能够适合使用在例如陶瓷等的所有硬脆材料。

附图标记的说明：

1：研磨装置；11：基台；12：升降机构；13：夹持机构；13a、13b：夹持轴；13c、13d：夹持部；14：移动机构；15、15a、15b、15c：高度位置检测机构；20：研磨机构；21：磨；21M：旋转机构(磨石用)；22、22a、22b：研磨刷；22M：旋转机构(研磨刷用)；30：第一研磨机构；31：磨石(第一研磨机构)；31M：旋转机构(磨石(第一研磨机构)用)；32、32a、32b：研磨刷(第一研磨机构)；40：第二研磨机构；41：磨石(第二研磨机构)；41M：旋转机构(磨石(第二研磨机构)用)；42、42a、42b：第二研磨机构；W：被加工物；S：加工面。

Claims (8)

1.一种圆柱状部件的研磨装置，该圆柱状部件的研磨装置对圆柱状的被加工物的外周面进行研磨，具备：

夹持机构，该夹持机构与被加工物的旋转机构连接，且夹持所述被加工物的两端面；

研磨机构，该研磨机构对所述被加工物的外周面进行研磨加工；

移动机构，该移动机构使所述被加工物相对于所述研磨机构沿与所述被加工物的圆形的截面方向正交的长度方向相对移动；

高度位置检测机构，该高度位置检测机构检测研磨加工完成品以及研磨加工前的被加工物的高度位置；以及

控制机构，该控制机构接受所述高度位置以及加工条件的输入，并对所述高度位置以及加工条件按照下述运算中的至少任一运算进行研磨加工：所述被加工物的圆周方向的两处以上的距轴心的高度位置之差的运算、所述研磨加工完成品的高度位置与研磨前的所述被加工物的高度位置之差的运算、以及用于根据所输入的加工条件来设定其他加工条件的运算，

所述圆柱状部件的研磨装置的特征在于，

所述研磨机构至少具备一个以上的磨石和一个以上的研磨刷，所述磨石的前端与所述被加工物的外周面接触并旋转，所述研磨刷具备含有磨粒的毛材或者含有磨粒的弹性体，且前端与所述被加工物的外周面接触并旋转，

所述研磨刷为下述(A)～(C)中的任意一种结构：(A)将多个含有磨粒的毛材呈环状地植入设置于该研磨刷的底部的结构；(B)所述研磨刷具有将多个研磨具的基部固定于研磨具安装板的结构，所述研磨具捆扎多个含有磨粒的毛材而成；(C)具有将含有磨粒的弹性体呈环状地配设于该研磨刷的底部的结构；

所述磨石与所述研磨刷沿着圆柱状的被加工物的轴心而连续设置。

2.根据权利要求1所述的圆柱状部件的研磨装置，其特征在于，

所述研磨机构包括：配置为沿着圆柱状的被加工物的轴心而连续设置的磨石与研磨刷的第一研磨机构；以及配置为沿着相同的圆柱状的被加工物的轴心而连续设置的磨石与研磨刷的第二研磨机构，

该第一研磨机构的磨石及研磨刷、与该第二研磨机构的磨石及研磨刷分别成对，成对的磨石及研磨刷分别被配置在被加工物的圆形截面的同一面内，所述第一研磨机构及所述第二研磨机构的轴心被配置为与被加工物的径向一致，并且成对的所述第一研磨机构的轴心与所述第二研磨机构的轴心配置为以构成规定的角度θ的方式在被加工物的截面中心处相交。

3.根据权利要求1或2所述的圆柱状部件的研磨装置，其特征在于，

形成所述磨石的研磨材料的粒度为F60～#800，混合于所述研磨刷所使用的毛材或者弹性体中的磨粒的粒度为F180～#2000，选择两种以上具有上述粒度不同的毛材或者弹性体的研磨刷，并将磨粒的粒度不同的研磨刷沿着圆柱状的被加工物的轴心而连续设置，以便按照磨粒的粒度从“粗”到“细”的顺序进行研磨加工。

4.根据权利要求1或2所述的圆柱状部件的研磨装置，其特征在于，

形成所述磨石的研磨材料的粒度为F60～#800，混合于所述研磨刷所使用的毛材或者弹性体中的磨粒的粒度为F180～#2000，具有上述粒度相同或者获得同等的研磨效果的粒度的毛材或者弹性体的研磨刷，沿着圆柱状的被加工物的轴心而连续设置。

5.一种圆柱状部件，其特征在于，

该圆柱状部件通过权利要求1或2所记载的圆柱状部件的研磨装置进行了研磨，该圆柱状部件是硅块或者陶瓷，被除去从被加工物的表层存在至100μm以下的微裂缝，并且研磨加工面的表面粗糙度Ry形成为3μm以下。

6.一种圆柱状部件的研磨方法，该圆柱状部件的研磨方法是利用权利要求1或2所记载的圆柱状部件的研磨装置进行的研磨方法，所述圆柱状部件的研磨方法的特征在于，

利用所述旋转机构使夹持于所述夹持机构的被加工物旋转，

并且具备：

尺寸调整工序，通过使所述磨石的前端与该被加工物的外周面接触以及旋转，且使该研磨机构相对于该被加工物相对移动，来对被加工物的尺寸进行调整；以及

精加工工序，在所述尺寸调整工序之后，通过使所述研磨刷的前端与该被加工物的外周面接触以及旋转，且使该研磨机构相对于被加工物相对移动，来对被加工物进行研磨加工。

7.根据权利要求6所述的圆柱状部件的研磨方法，其特征在于，

形成所述磨石的研磨材料的粒度为F60～#800，混合于所述研磨刷所使用的毛材或者弹性体中的磨粒的粒度为F180～#2000，选择两种以上具有上述粒度不同的毛材或者弹性体的研磨机构，并将磨粒的粒度不同的研磨机构沿着圆柱状的被加工物的轴心连续设置而进行研磨，以便按照磨粒的粒度从“粗”到“细”的顺序进行研磨加工。

8.根据权利要求6所述的圆柱状部件的研磨方法，其特征在于，

形成所述磨石的研磨材料的粒度为F60～#800，混合于所述研磨刷所使用的毛材或者弹性体中的磨粒的粒度为F180～#2000，将具有上述的粒度相同或者获得同等的研磨效果的粒度的毛材或者弹性体的研磨机构沿着圆柱状的被加工物的轴心连续设置而进行研磨。