JP2012000736A

JP2012000736A - シリコンブロックの面取加工方法及びその装置

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Publication number: JP2012000736A
Application number: JP2010139629A
Authority: JP
Inventors: Nobukazu Hosogai; 信和細貝
Original assignee: Sanshin Co Ltd
Current assignee: Sanshin Co Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: JP5286329B2

Abstract

【課題】シリコンブロックの連続回転、加工帯体の循回移送及びシリコンブロック又は加工帯体のシリコンブロックの回転軸線方向の移動の複合作用によってシリコンブロックの四つの角縁部を連続して、研削又は研磨加工してＲ面又はＣ面に面取加工を行うことができる。
【解決手段】シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１をＲ面又はＣ面に面取加工する装置であって、シリコンブロックを保持して連続回転させる保持回転部Ａと、シリコンブロックの角縁部を研削又は研磨加工して面取加工を行う無端帯状の加工帯体Ｔをシリコンブロックの回転軸線Ｏに直交する方向Ｎに循回移送させる加工ヘッド部Ｂと、加工帯体をシリコンブロックの角縁部に圧接させる圧接機構部Ｃと、保持回転部又は加工ヘッド部をシリコンブロックの回転軸線方向に移動させる移動機構部Ｄとを備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、太陽電池等に用いられるシリコンウエハの製造工程において、四角柱状に切断加工された単結晶のシリコンブロックの面取り加工に用いられるシリコンブロックの面取加工方法及び面取加工装置に関するものである。

従来、この種のシリコンブロックの面取加工装置として、シリコンブロックの四つの角縁部を研磨砥石や研削砥石によりＲ面又はＣ面に面取加工する構造のものが知られている。

特開２００５−３４７７０６号特開２００７−１３０１２号

しかしながらこれら従来構造の場合、シリコンブロックの角縁部を砥石車を用いて研磨又は研削加工により面取加工することになり、砥石車による研削又は研磨加工により面取加工する構造のためシリコンブロックの角縁部にチッピングが生じたり、Ｒ面又はＣ面の研磨面の表面精度が劣ったりすることがあり、シリコンウエハの品質並びに歩留まり性に影響を及ぼすことがあるという不都合を有している。

本発明はこのような不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうち、請求項１記載の方法の発明は、シリコンブロックの角縁部をＲ面に面取加工するに際し、上記シリコンブロックを保持回転部により保持して連続回転させ、該シリコンブロックの角縁部を研削又は研磨加工して面取加工を行う加工ヘッド部の無端帯状の加工帯体を該シリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させ、該加工ヘッド部は該シリコンブロックの角縁部の長手方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置され、該加工帯体を圧接機構部により該シリコンブロックの角縁部に圧接させ、該保持回転部又は該加工ヘッド部を移動機構部により該シリコンブロックの回転軸線方向に移動させることを特徴とするシリコンブロックの面取加工方法にある。

又、請求項２記載の方法の発明は、シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工するに際し、上記シリコンブロックを保持回転部により保持して割出回転停止し、該シリコンブロックの角縁部を研削又は研磨加工して面取加工を行う加工ヘッド部の無端帯状の加工帯体を該シリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させ、該加工ヘッド部はシリコンブロックの角縁部の長手方向に直交する方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置され、該加工帯体を圧接機構部により該シリコンブロックの角縁部に圧接させ、該保持回転部又は該加工ヘッド部を移動機構部により該シリコンブロックの回転軸線方向に移動させることを特徴とするシリコンブロックの面取加工方法にある。

又、請求項３記載の方法の発明は、上記加工ヘッド部を上記シリコンブロックの回転軸線に直交する方向に対して切替旋回機構部により選択的に９０度切替旋回させ、上記シリコンブロックの角縁部をＲ面に面取加工したり、該シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工したりすることを特徴とするものである。

又、請求項４記載の装置の発明は、シリコンブロックの角縁部をＲ面に面取加工する装置であって、シリコンブロックを保持して連続回転させる保持回転部と、該シリコンブロックの角縁部を研削又は研磨加工して面取加工を行う無端帯状の加工帯体をシリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させると共に該シリコンブロックの角縁部の長手方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置された加工ヘッド部と、該加工帯体を該シリコンブロックの角縁部に圧接させる圧接機構部と、該保持回転部又は該加工ヘッド部を該シリコンブロックの回転軸線方向に移動させる移動機構部とを備えてなることを特徴とするシリコンブロックの面取加工装置にある。

又、請求項５記載の装置の発明は、シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工する装置であって、シリコンブロックを保持して割出回転停止させる保持回転部と、該シリコンブロックの角縁部を研削又は研磨加工して面取加工を行う無端帯状の加工帯体をシリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させると共に該シリコンブロックの角縁部の長手方向に直交する方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置された加工ヘッド部と、該加工帯体を該シリコンブロックの角縁部に圧接させる圧接機構部と、該保持回転部又は該加工ヘッド部を該シリコンブロックの回転軸線方向に移動させる移動機構部とを備えてなることを特徴とするシリコンブロックの面取加工装置にある。

又、請求項６記載の装置の発明にあっては、上記シリコンブロックの角縁部をＲ面に面取加工する場合、又は、該シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工する場合において、上記加工ヘッド部を該シリコンブロックの回転軸線に直交する方向に対して選択的に９０度切替旋回させる切替旋回機構部を設けてなることを特徴とするものである。

本発明は上述の如く、請求項１又は４記載の発明にあっては、シリコンブロックを保持回転部により保持して連続回転させ、加工ヘッド部の無端帯状の加工帯体をシリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させ、加工ヘッド部はシリコンブロックの角縁部の長手方向に直交する方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置され、圧接機構部によりシリコンブロックの角縁部に加工帯体を圧接させ、移動機構部により保持回転部又は加工ヘッド部をシリコンブロックの回転軸線方向に移動させることになり、しかして、シリコンブロックの連続回転、加工帯体の循回移送及びシリコンブロック又は加工帯体のシリコンブロックの回転軸線方向の移動の複合作用によってシリコンブロックの四つの角縁部を連続して、研削又は研磨加工してＲ面に面取加工を行うことができ、したがって、シリコンブロックの四つの角縁部をＲ面に面取り加工することができ、砥石車構造に比較して、シリコンブロックの角縁部のチッピングを防ぐと共にＲ面の研磨面の表面精度を高めることができ、ひいては、シリコンウエハの品質並びに歩留まり性を向上することができる。

又、請求項２又は５記載の発明にあっては、シリコンブロックを保持回転部により保持してシリコンブロックの四つの角縁部が加工帯体に対向するように割出回転して停止し、加工ヘッド部の無端帯状の加工帯体をシリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させ、加工ヘッド部はシリコンブロックの角縁部の長手方向に直交する方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置され、圧接機構部によりシリコンブロックの角縁部に加工帯体を圧接させ、移動機構部により保持回転部又は加工ヘッド部をシリコンブロックの回転軸線方向に移動させることになり、しかして、シリコンブロックの四つの角縁部毎にそれぞれ割出回転停止し、加工帯体の循回移送及びシリコンブロック又は加工帯体のシリコンブロックの回転軸線方向の移動の複合作用によりシリコンブロックの四つの角縁部を順次、研削又は研磨加工して、Ｃ面に面取加工を行うことができ、したがって、シリコンブロックの四つの角縁部をＣ面に面取り加工することができ、砥石車構造に比較して、シリコンブロックの角縁部のチッピングを防ぐと共にＣ面の研磨面の表面精度を高めることができ、ひいては、シリコンウエハの品質並びに歩留まり性を向上することができる。

又、請求項３又は６記載の発明にあっては、上記シリコンブロックの角縁部をＲ面に面取加工する場合、又は、シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工する場合において、上記加工ヘッド部をシリコンブロックの回転軸線に直交する方向に対して選択的に９０度切替旋回させる切替旋回機構部を設けているから、シリコンブロックの角縁部をＲ面又はＣ面に選択的に面取加工することができ、シリコンブロックの面取仕様に対する面取加工の融通性を高めることができる。

本発明の実施の形態例の全体正面図である。本発明の実施の形態例の側面図である。本発明の実施の形態例のＲ面の面取加工時の拡大側断面図である。本発明の実施の形態例のＲ面の面取加工時の拡大正面図である。本発明の実施の形態例のＲ面の面取加工時の拡大平断面図である。本発明の実施の形態例のＲ面の面取加工の説明図である。本発明の実施の形態例のＲ面の面取加工の説明図である。本発明の実施の形態例のＣ面の面取加工時の拡大側断面図である。本発明の実施の形態例のＣ面の面取加工時の拡大正面図である。本発明の実施の形態例のＣ面の面取加工の説明図である。本発明の実施の形態例のＣ面の面取加工の説明図である。

図１乃至図１１は本発明の請求項３又は６に対応する実施の形態例を示し、Ｗはシリコンブロックであって、太陽電池等に用いられるシリコンウエハの製造工程において四角柱状に切断加工されてなり、このシリコンブロックＷの四つの角縁部Ｗ_１を研磨又は研削してＲ面（弧状面）又はＣ面（平坦面）に面取加工されることになる。ここに、シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１に全く面取りがなされていない場合には、研削加工及び研磨加工が併用されたり、ある程度の面取りがなされている場合には、研磨加工がなされたりして面取加工が行われることになる。

この場合、大別して、上記シリコンブロックＷを保持して連続回転又は割出回転して回転停止させる保持回転部Ａと、シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１を研削又は研磨加工して面取加工を行う無端帯状の加工帯体ＴをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏに直交する方向に循回移送させる加工ヘッド部Ｂと、加工帯体ＴをシリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１に圧接させる圧接機構部Ｃと、保持回転部Ａ又は加工ヘッド部Ｂ、この場合、保持回転部ＡをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏ方向に移動させる移動機構部Ｄとからなり、かつ、上記シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１をＲ面に面取加工する場合、又は、シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１をＣ面に面取加工する場合において、上記加工ヘッド部ＢをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏに直交する方向に対して選択的に９０度切替旋回させる切替旋回機構部Ｅを具えている。

この場合、上記保持回転部Ａは、図１、図２の如く、シリコンブロックＷを保持可能な対向一対の保持部１・１及び一方の保持部１を回転軸線Ｏで連続回転又はシリコンブロックＷの四つの角縁部Ｗ_１がそれぞれ加工帯体Ｔに対向するように割出回転して停止させる回転機構２からなり、かつ、この場合、上記保持部１は外爪把持構造が採用され、回転機構２は制御用モータ２ａからなる構造が採用され、機台Ｍ上に移動機構部Ｄを介して設けられている。

又、上記加工ヘッド部Ｂは、図１、図３の如く、ヘッド体３に駆動ロール４及び圧接ロール５が上下に配置され、圧接ロール５の表面部材は弾性材からなり、この駆動ロール４と圧接ロール５との間に無端帯状の加工帯体Ｔを掛回し、この加工帯体Ｔは可撓性基材にダイヤモンド砥粒を設けてなり、この駆動ロール４を回転用モータ４ａにより回転駆動し、加工帯体ＴをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏに直交する方向Ｎに循回移送させる構造となっている。

又、上記圧接機構部Ｃは、図１の如く、上記機台Ｍに加工ポスト６を立設し、この加工ポスト６に取付部材７を摺動ガイド７ａ及び摺動部７ｂにより上下移動自在に設け、取付部材７をボールねじ機構８を介して上下動させる制御用モータ９を設けてなり、加工帯体ＴをシリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１に圧接させる構造となっている。

又、上記移動機構部Ｄは、この場合、図１、図３の如く、上記保持回転部Ａの対向一対の保持部１・１を回転自在に保持可能な移動台１０を上記機台Ｍに摺動ガイド１０ａ及び摺動部１０ｂにより水平移動自在に設け、移動台１０をボールねじ機構１１を介して上下動させる制御用モータ１２を設けてなり、機台Ｍの一方側部に供給取出位置Ｇが設けられ、移動台１０を供給取出位置ＧからシリコンブロックＷの長さと加工帯体Ｔの幅寸法に応じた面取加工位置ＨにシリコンブロックＷの回転軸線Ｏ方向に往復移動させる構造となっている。

又、上記切替旋回機構部Ｅは、図５の如く、上記加工ヘッド部Ｂの上記ヘッド体３を上記圧接機構部Ｃの取付部材７に旋回軸１３により吊下状態で水平旋回自在に設け、この旋回軸１３を制御用モータ１４によりシリコンブロックＷの回転軸線Ｏに直交する方向に対して選択的に９０度（θ）切替旋回自在に設けられ、上記シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１をＲ面に面取加工する場合、又は、シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１をＣ面に面取加工する場合において、図５の実線位置又は想像線位置に示すように、上記加工ヘッド部Ｂを９０度切替旋回させる構造となっている。

この実施の形態例は上記構成であるから、シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１をＲ面に面取加工するに際しては、図１乃至図７の如く、準備作業として、図５の実線位置の如く、切替旋回機構部ＥによりシリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１の長手方向と加工帯体Ｔの幅方向とが同方向となるように切替旋回設定し、シリコンブロックＷを保持回転部Ａにより保持して図５の矢印方向Ｓに連続回転させ、図６、図７の如く、加工ヘッド部Ｂの無端帯状の加工帯体ＴをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏに直交する方向Ｎに循回移送させ、圧接機構部ＣによりシリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１に加工帯体Ｔを圧接させ、移動機構部Ｄにより保持回転部ＡをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏ方向の移動方向Ｆに移動、又はシリコンブロックＷの長さと加工帯体Ｔの幅寸法に応じた面取ストローク分、複数回往復移動させることになり、しかして、シリコンブロックＷの連続回転、加工帯体Ｔの循回移送及びシリコンブロックＷの回転軸線Ｏ方向の移動の複合作用によってシリコンブロックＷの四つの角縁部Ｗ_１を連続して、研削又は研磨加工してＲ面に面取加工を行うことができ、したがって、シリコンブロックＷの四つの角縁部Ｗ_１をＲ面に面取り加工することができ、砥石車構造に比較して、シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１のチッピングを防ぐと共にＲ面の研磨面の表面精度を高めることができ、ひいては、シリコンウエハの品質並びに歩留まり性を向上することができる。

又、この場合、シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１をＣ面に面取加工するに際しては、図８乃至図１１の如く、準備作業として、図５の想像線位置の如く、切替旋回機構部ＥによりシリコンブロックＷの回転軸線Ｏに直交する方向に対して９０度（θ）切替旋回させ、これによりシリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１の長手方向に直交する方向と加工帯体Ｔの幅方向とは同方向となり、上記シリコンブロックＷを保持回転部Ａにより保持してシリコンブロックＷの四つの角縁部Ｗ_１が加工帯体Ｔに対向するように割出回転して停止し、図１０、図１１の如く、加工ヘッド部Ｂの無端帯状の加工帯体ＴをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏに直交する方向Ｎに循回移送させ、圧接機構部ＣによりシリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１に加工帯体Ｔを圧接させ、移動機構部Ｄにより保持回転部ＡをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏ方向の移動方向Ｆに移動、又はシリコンブロックＷの長さと加工帯体Ｔの幅寸法に応じた面取ストローク分、複数回往復移動させることになり、しかして、シリコンブロックＷの四つの角縁部Ｗ_１毎にそれぞれ割出回転停止し、加工帯体Ｔの循回移送及びシリコンブロックＷの回転軸線Ｏ方向の移動の複合作用によりシリコンブロックＷの四つの角縁部Ｗ_１を順次、研削又は研磨加工して、Ｃ面に面取加工を行うことができ、したがって、シリコンブロックＷの四つの角縁部Ｗ_１をＣ面に面取り加工することができ、砥石車構造に比較して、シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１のチッピングを防ぐと共にＣ面の研磨面の表面精度を高めることができ、ひいては、シリコンウエハの品質並びに歩留まり性を向上することができる。

又、この場合、上記シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１をＲ面に面取加工する場合、又は、シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工する場合において、上記加工ヘッド部ＢをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏに直交する方向に対して選択的に９０度切替旋回させる切替旋回機構部Ｅを設けているから、シリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１をＲ面又はＣ面に選択的に面取加工することができ、シリコンブロックＷの面取仕様に対する面取加工の融通性を高めることができる。

本発明の他の実施の形態例として、図示を省略しているが、本発明の請求項１又は請求項３に対応する構造として、上記切替旋回機構部Ｅの旋回軸１３等を構成要素として組み込まない構造とし、上記加工ヘッド部Ｂの上記ヘッド体３を上記圧接機構部Ｃの取付部材７にシリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１の長手方向と加工帯体Ｔの幅方向とが同方向となるように吊下状態で固定する構造とし、Ｒ面の面取加工のみを行う形態例もあり、又、図示を省略しているが、本発明の請求項２又は請求項５に対応する構造として、同じく、上記切替旋回機構部Ｅの旋回軸１３等を構成要素として組み込まない構造とし、上記加工ヘッド部Ｂの上記ヘッド体３を上記圧接機構部Ｃの取付部材７にシリコンブロックＷの角縁部Ｗ_１の長手方向に直交する方向と加工帯体Ｔの幅方向とが同方向となるように吊下状態で固定する構造とし、Ｃ面の面取加工のみを行う形態例もあり、これら図示を省略した二つの実施の形態例においては、切替旋回機構部Ｅがもたらす作用効果を除き、それぞれ同様な作用効果を得ることができる。

又、上記実施の形態例においては、移動機構部Ｄとして、保持回転部ＡをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏ方向に移動させる構造としているが、これに代えて、図示を省略しているが、加工ヘッド部ＢをシリコンブロックＷの回転軸線Ｏ方向に移動させる構造とすることもあり、保持回転部Ａの移動を加工ヘッド部Ｂの移動に変更してもシリコンブロックＷと加工帯体Ｔとはいずれも相対的な移動が行われ、上記作用効果と同様な作用効果を得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、保持回転部Ａ、加工ヘッド部Ｂ、圧接機構部Ｃ、移動機構部Ｄ、切替旋回機構部Ｅの構造、その制御手段並びに加工帯体Ｔの種類等は適宜変更して設計される。

又、例えば、上記実施の形態例においては、乾式構造となっているが、各種材質の遊離砥粒や化学剤を含む加工液体や潤滑剤を供給する所謂湿式構造とすることもあり、シリコンブロックＷの種類や面取加工条件により選択して設計されることになる。

以上、所期の目的を充分達成することができる。

Ｗシリコンブロック
Ｗ_１角縁部
Ａ保持回転部
Ｔ加工帯体
Ｏ回転軸線
Ｂ加工ヘッド部
Ｃ圧接機構部
Ｄ移動機構部
Ｅ切替旋回機構部
Ｎ直交する方向

Claims

シリコンブロックの角縁部をＲ面に面取加工するに際し、上記シリコンブロックを保持回転部により保持して連続回転させ、該シリコンブロックの角縁部を研削又は研磨加工して面取加工を行う加工ヘッド部の無端帯状の加工帯体を該シリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させ、該加工ヘッド部は該シリコンブロックの角縁部の長手方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置され、該加工帯体を圧接機構部により該シリコンブロックの角縁部に圧接させ、該保持回転部又は該加工ヘッド部を移動機構部により該シリコンブロックの回転軸線方向に移動させることを特徴とするシリコンブロックの面取加工方法。
シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工するに際し、上記シリコンブロックを保持回転部により保持して割出回転停止し、該シリコンブロックの角縁部を研削又は研磨加工して面取加工を行う加工ヘッド部の無端帯状の加工帯体を該シリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させ、該加工ヘッド部はシリコンブロックの角縁部の長手方向に直交する方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置され、該加工帯体を圧接機構部により該シリコンブロックの角縁部に圧接させ、該保持回転部又は該加工ヘッド部を移動機構部により該シリコンブロックの回転軸線方向に移動させることを特徴とするシリコンブロックの面取加工方法。
上記加工ヘッド部を上記シリコンブロックの回転軸線に直交する方向に対して切替旋回機構部により選択的に９０度切替旋回させ、上記シリコンブロックの角縁部をＲ面に面取加工したり、該シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工したりすることを特徴とする請求項１又は２記載のシリコンブロックの面取加工方法。
シリコンブロックの角縁部をＲ面に面取加工する装置であって、シリコンブロックを保持して連続回転させる保持回転部と、該シリコンブロックの角縁部を研削又は研磨加工して面取加工を行う無端帯状の加工帯体をシリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させると共に該シリコンブロックの角縁部の長手方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置された加工ヘッド部と、該加工帯体を該シリコンブロックの角縁部に圧接させる圧接機構部と、該保持回転部又は該加工ヘッド部を該シリコンブロックの回転軸線方向に移動させる移動機構部とを備えてなることを特徴とするシリコンブロックの面取加工装置。
シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工する装置であって、シリコンブロックを保持して割出回転停止させる保持回転部と、該シリコンブロックの角縁部を研削又は研磨加工して面取加工を行う無端帯状の加工帯体をシリコンブロックの回転軸線に直交する方向に循回移送させると共に該シリコンブロックの角縁部の長手方向に直交する方向と加工帯体の幅方向とが同方向となるように配置された加工ヘッド部と、該加工帯体を該シリコンブロックの角縁部に圧接させる圧接機構部と、該保持回転部又は該加工ヘッド部を該シリコンブロックの回転軸線方向に移動させる移動機構部とを備えてなることを特徴とするシリコンブロックの面取加工装置。
上記シリコンブロックの角縁部をＲ面に面取加工する場合、又は、該シリコンブロックの角縁部をＣ面に面取加工する場合において、上記加工ヘッド部を該シリコンブロックの回転軸線に直交する方向に対して選択的に９０度切替旋回させる切替旋回機構部を設けてなることを特徴とする請求項４又は５記載のシリコンブロックの面取加工装置。