JP2012104631A - 円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 面取り加工機上で、円筒状シリコンインゴットブロックの結晶方位を正確に検知する方法の提供。
【解決手段】 レーザ光反射型変位センサｓを用い、クランプ装置７に挟持された円筒状シリコンインゴットブロックｗをＣ軸周りに一回転（０から３６０度）させてエンコーダ回転角度（θ）と４つのパルスピーク高さの相関図を表し、そのうちの１つのパルスピーク高さを示す回転角度（θ）をエンコーダにおける４５度位置に回転して回転切断刃に対する切断開始角度と決定する。
【選択図】 図３

Description

本発明の１は、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックをその回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、回転切断刃（ダイソー、内周刃、外周刃など）によりその四側面を削ぎ落とす切断を行って四角柱状ブロックに加工する際の、回転切断刃面に対する円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位合わせ方法に関する。本発明の２は、前記円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位合わせを行った後に、一対の回転切断刃で円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの四側面を削ぎ落として加工された四角柱状ブロックの四側面および四隅Ｒコーナー部を面取り加工し、次工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工時にチッピングを生じることのない四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックに加工する方法に関わる。

半導体基板に用いられる円板状単結晶シリコン基板や太陽発電電池の基板に用いられる四角形状単結晶シリコン基板の原材料の円筒状インゴットブロックは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、さらに、長さ２５０ｍｍ、５００ｍｍの長さに内周刃で切断、あるいはワイヤーカットされて外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックとして市販される。

この外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックは、次の工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供せられる。あるいは、インゴットブロック製造メーカから太陽電池基板製造メーカに供給され、四側面を削ぎ落として加工された四角柱状ブロックの四側面および四隅コーナー部を面取り加工し、次工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工ステージへ供給される。

単結晶シリコンインゴットの有効使用率を高くするため、前記単結晶シリコンインゴットからシリコンブロックに切断されるに先立って、あるいは、マルチ・ワイヤーソウでスライス加工するに先立って円筒状単結晶シリコンインゴットの結晶方位を検知することが必要となる。

再公表２００５／０７６３３３号公報（特許文献１）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂直方向の結晶方位を赤外線検出器で読み取り、解析ピークを基に結晶方位を赤いマーカーペンで線を引いて特定し、この赤い特定マークに沿ってダイソーで複数のブロックに切断する方法を開示する。

また、特開２００９−２３３８１９号公報は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂直方向の結晶方位をＸ線解析機器で読み取り、この結晶方位線を基準に赤いマークを付し、ついで、砥石によりこの赤いマーク線に沿ってオリエンテーションフラットおよび／またはノッチ加工し、ついで、マルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供することを開示する。

また、本願特許出願人は、特願２０１０−１３１６０６号明細書（特許文献３、未公開）で、円筒状シリコンインゴットブロックを主軸台と芯押台とからなるクランプ装置に挟持し、シリコンインゴットブロックの回転軸心（Ｃ軸）を挟んで左側方向から右側方向に向かって一対の回転切断刃、一対のカップホイール型粗研削砥石、一対のカップホイール型仕上げ研削砥石を配置したシリコンインゴットブロックの複合面取り加工装置を提案した。図１と図２にこのシリコンインゴットブロックの複合面取り加工装置１の平面図および正面図を示す。図１および図２において、２はベース、３は案内レール、４はワークテーブル、７ａは主軸台、７ｂは芯押台、８はインゴットブロックローディング／アンローディングステージ、１３はワークの搬入／搬出装置、９０は円筒状インゴットブロックの四側面切断ステージ、１１は四角柱状インゴットブロックの第一の四隅コーナー円筒研削加工および第一の四側面面取り加工ステージ、１０は四角柱状インゴットブロックの第二の四隅コーナー円筒研削加工および第二の四側面面取り加工ステージ、である。この図では、１１を粗研削加工ステージに、１０を仕上げ研削加工ステージに設けた。７ｂは主軸台、７ａは心押台、ｗはシリコンインゴットブロック、１１ｇ，１１ｇはカップホイール型粗研削砥石、１０ｇ，１０ｇはカップホイール型仕上げ研削砥石、１０ａ，１１ａは砥石軸、９１ａ，９１ｂは回転切断刃である。

上記複合面取り加工装置１を用い、赤いマークの結晶方向線を目安にして円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗをクランプ装置７に挟持し、このクランプ装置を搭載するワークテーブル４を回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（左方向）に移動させ、先ず両側面（前後面）を切断する。

ついで、クランプ装置の主軸台のモータによりシリコンインゴットブロックｗのＣ軸を９０度回転し、未切断の円弧状の前後面が回転切断刃９１ａ，９１ｂで切断可能な面方向に向け、ついで、クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を逆回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（右方向）に移動させ、角柱状単結晶シリコンインゴットブロクに切断加工する。あるいは、クランプ装置の主軸台のモータによりシリコンインゴットブロックｗのＣ軸を９０度回転し、クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を逆回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（右方向）に移動させ、未切断の円弧状の前後面が回転切断刃９１ａ，９１ｂで切断可能な面方向に向け、ついで、クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を回転切断刃９１ａ，９１ｂの右端方向（右方向）に移動させ、切断開始位置に戻し、再び、ワークテーブル４を回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（左方向）に移動させ角柱状単結晶シリコンインゴットブロックに切断加工する。

切断加工された上記角柱状単結晶シリコンインゴットブロックは、マルチ・ワイヤーソウで薄肉の基板にスライス切断する際、四隅コーナー部でチッピングが生じやすいので、これを防ぐため、次いで、一対の粗研削砥石１１ｇ，１１ｇで先ず四隅Ｒコーナー部を円筒研削した後、四側面を同一の粗研削砥石１１ｇ，１１ｇで面取り加工する。さらに、仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇで先ず四隅Ｒコーナー部を円筒研削した後、四側面を同一の仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇで面取り加工する。

再公表２００５／０７６３３３号公報 特開２００９−２３３８１９号公報 特願２０１０−１３１６０６号明細書（未公開）

上記複合面取り加工装置１のクランプ装置に市販の２〜５ｍｍ太さの赤いマーク線が施された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを挟持（クランプ）する際、赤いマーク線が太いので、インゴットブロックの結晶方位にもっと正確にインゴットブロックを挟持する検知手段を取り付けろという要求がインゴットブロック製造メーカよりあった。半導体シリコン基板の閑散期で太陽発電電池基板の生産繁忙期には、赤いマークを付さない円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを持ち込む販売メーカあるいは太陽電池製造メーカも一部いるのでシリコンインゴットブロック製造メーカにとっては切実な問題であるとのことであった。

本願発明者らは、円筒状単結晶シリコンインゴット製造時に、円形断面方向の９０度交差４箇所に結晶突起が発生し、半導体基板用とインゴットブロック加工時に裂き図チッピング発生防止の目的でこの４箇所の結晶突起を切削削除してから円筒研削するインゴットブロック製造メーカがいることに着目し、パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社製“レーザーマーカーマイクロスコープ ＨＬ−Ｃ１０８Ｆ−ＢＫ”（商品名）を用いることにより結晶方位の４つのピークを特定できると着想し、発明に到った。

本発明の請求項１は、
円筒状単結晶シリコンインゴットブロックをその回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、
前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側水平方向に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度（０〜３６０度）をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転させる円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの回転を行い、各回転角度とパルスピークの相関図を表示させ、
表示された４つの高いパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度（θ）が回転切断刃の径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの切断開始位置となる結晶方位の位置を固定し、
ついで、回転する回転切断刃と前記クランプ装置を搭載するワークテーブルの左右方向の相対移動により回転切断刃による円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの切断加工を開始することを特徴とする、
回転切断刃面に対する円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位の位置合わせ方法を提供するものである。

本発明の請求項２は、次の工程を経て円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックに面取り加工する方法を提供するものである。
（１）円筒状単結晶シリコンインゴットブロックをその回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持する。
（２）前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を固定する。
（４）回転する一対の回転切断刃の方向にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行う。
（５）円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を９０度回転させる。
（６）回転する一対の回転切断刃の方向にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックを得る。
（７）一対のカップホイール型粗研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、回転している上記四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの四隅Ｒコーナー部を回転している前記一対のカップホイール型粗研削砥石で円筒研削する。
（８）上記円筒研削された四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を回転させて一対のカップホイール型粗研削砥石の刃径方向の面に対する切断開始Ｃ軸位置４５度位置に固定する。
（９）回転している前記一対のカップホイール型粗研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、一対のカップホイール型粗研削砥石を前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の面取り加工を行う。
（１０）四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を９０度回転させて一対のカップホイール型粗研削砥石の刃径方向面に対する四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの加工側面位置を固定する。
（１１）回転している前記一対のカップホイール型粗研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、一対のカップホイール型粗研削砥石をＣ軸方向に前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の面取り加工を行なう粗面取り加工を行う。
（１２）粗面取り加工された四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を回転させて一対のカップホイール型仕上げ研削砥石の刃径方向の面に対する切断開始Ｃ軸位置４５度位置に固定する。
（１３）回転している前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、一対のカップホイール型仕上げ研削砥石をＣ軸方向に前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の面取り加工を行う。
（１４）四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を９０度回転させて一対のカップホイール型仕上げ研削砥石の刃径方向の面に対する四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの加工側面位置を固定する。
（１５）回転している前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、一対のカップホイール型仕上げ研削砥石をＣ軸方向に前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の面取り加工を行なう仕上げ面取り加工を行う。

クランプ装置に挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位が正確に検知できるので、各々のバッチ生産された仕上げ面取り加工四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの単結晶シリコンの結晶方位も一定したものが得られる。よって、これら仕上げ面取り加工四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックをマルチ・ワイヤソウでスライス加工されて得られる各々のバッチより得られた基板の結晶方位も一定したものが得られるので、後加工の裏面研削加工や研磨加工、プリント配線加工などに一々基板の結晶方位が一致しているかの検査が不要となる。

特願２０１０−１３１６０６号明細書（特許文献３）に開示される複合面取り加工装置を用い、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの四側面切断加工、四隅Ｒコーナー部円筒研削による面取り加工、四側面研削加工による面取り加工がそれぞれ一対のツール（加工工具）により行われるので、市販の四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの製造機械と比較すると、１本の四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの製造時間を１／４または１／２以下の時間に短縮できる。

図１は複合面取り加工装置の平面図である。 図２は複合面取り加工装置の正面図である。 図３は円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向位置の検出、位置決めのフローを面取り加工装置の右側面側から示した図である。 図４は複合面取り加工装置を用いて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを面取り加工するフローを面取り加工装置の右側面側から示した図である。

図１および図２に示すインゴットブロックの複合面取り加工装置１は、
ａ）機枠２上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル４、
ｂ）このワークテーブル４上に左右に分離して搭載された主軸台７ａと芯押台７ｂの一対よりなるクランプ装置７、
ｃ）前記クランプ装置に支架されたワークを載せた前記ワークテーブルを左右方向に往復移動させる駆動機構、
ｄ）前記ワークテーブル４を正面側から直角に見る方向であって、かつ、左側方向より右側方向へ向かって、
ｅ）前後移動可能および上下昇降可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石１１ｇ，１１ｇの一対をその砥石面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた粗研削ステージ１１であって、前記一対のカップホイール型砥石の砥石径はワークの対角線長さより共に大きい直径を示し、かつ、一方のカップホイール型砥石の径は他方のカップホイール型砥石の径より５〜２０ｍｍ短い、
ｆ）前記粗研削ステージの右横側に平行に設けた、前後移動可能および上下昇降可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石の一対１０ｇ，１０ｇをその砥石面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた仕上げ研削ステージ、
ｇ）上記仕上げ研削ステージの右横側位置であって前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された前記主軸台と芯押台よりなるクランプ装置にワークの移出入を可能とする開口部を備えるロードポート８、
および
ｉ）複合面取り加工装置１の左端面に前記ワークテーブルの左右移動案内レールを延長して設けるとともに、ワークテーブルを搭載するクランプ装置の主軸台と芯押台のワーク支持軸を挟んで一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂをその回転刃直径面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた四側面剥ぎ加工ステージ９０を設けた
円筒状インゴットブロックの複合面取り加工装置１である。

円筒状単結晶シリコンインゴットブロック（ワーク）の結晶方位検出機器のレーザー光反射型変位センサーは、図に示されていないが、図３のI）工程に示されるように、クランプ装置に挟持されたワークのＣ軸に対し、同一水平面上にあって、測定されるワークの手前４５〜５５ｍｍ離れた位置に設けられる。このレーザー光反射型変位センサーは、ワークがロードポート７に搬入されるときの障害が生じないよう、旋回式アームを用いて回動可能に取り付けられる。レーザー光反射型変位センサーは、結晶方位測定時は、前記位置に来るよう下方に回動され、非測定時は、ワークがロードポート７に搬入されるときの障害が生じないよう上方に回動して測定待機位置に避難するよう複合面取り加工装置１に取り付けられる。

図３のＩに示すように、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗを主軸台７ａと芯押台７ｂとよりなるクランプ装置７に挟持する。

前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗの前側水平方向に離れて設置したレーザー光反射型変位センサーｓよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）させる円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの回転を行い、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる（図３のＩＩのａおよびｂ参照〉。相関図は横方向にエンコーダの回転角度を、縦方向にパルスのピーク高さを示す相関図（図３のＩＩのａ）、あるいは、エンコーダのＣ軸周りの回転角度（０度から３６０度）を円状に示し、その円の外周にパルス高さを示す円グラフ相関図（図３のＩＩｂ）として表示することができる。

結晶方位検知機器としては、パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社製“レーザーマーカーマイクロスコープ ＨＬ−Ｃ１０８Ｆ−ＢＫ”（商品名）、株式会社キィエンス製“レーザー型変位センサーＬＫ−Ｈ０８５”（商品名）とアンプ（ＬＫ−Ｇ５００“（商品名）の組み合わせ、レニショウ（Ｒｅｎｉｓｈａｗ）社のＳｉｇｎｕｍエンコーダとパルス発生器を利用するＴＯＮＩＣシステム（商品名）など、回転されているインゴットブロックの結晶方向にレーザー光が当たるとパルス突起（ピーク）を表示する検知機器が利用できる。

パルス周波数は、５０〜３００Ｈｚ、好ましくは１００Ｈｚで、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマ・レーザー光、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマ・レーザー光が好ましい。結晶方位で反射されたレーザー光は高い反射強度として電子信号により表示画面に呈示される。なお、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗを０から３６０度一回転させるのは、高いピークが４つ、約９０度間隔に表示されるデータ結果により結晶方位検知機器が正常に作動していることを作業者が確認することに繋がるからである。

表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ表示回転角度のどれか１つの角度を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を固定する（（図３のＩＩＩ）。選択する角度は、通常、第一のピークを示す角度（θ）または第二のピークを示す角度（θ）を選択するのがＣ軸を回転させて４５度の位置に固定させる回転角度が小さくて済むので好ましい。

上記複合面取り加工装置１を用いてシリコンインゴットブロックの四隅Ｒコーナー部の円筒研削加工または四側面の面取り加工を行う方法は、次の工程を経て実施される。

（１）ロードポート７位置にあるクランプ装置７の主軸台７ａと芯押台７ｂに円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを支架（挟持）する。

（２）前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に５０ｍｍ離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（０〜３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる（図３のＩＩ）。

（３）表示されたパルスピークの内の４つの高いパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度（θ）が回転切断刃の径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するよう主軸台のモータでＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を固定する（図３のＩＩＩ）。

（４）回転する一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向にクランプ装置を搭載するワークテーブル４の左方向移動を続行し、クランプ装置７に挟持（支架）されている角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの左端が前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの右端位置に到達したら切断が開始され、クランプ装置７に挟持されている角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの右端が前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの左端位置を越えたら円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面（前面と後ろ面）の切断加工を終了する。

（５）円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工が終了したら、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を９０度回転させ、前後面の切断加工が終了した円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗの結晶方位位置を固定する。

（６）逆回転する一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向にクランプ装置７を搭載するワークテーブル４の右方向移動を続行し、クランプ装置７に挟持されている角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの右端が前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの左端位置に到達したら切断が開始され、クランプ装置７に挟持されている角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの左端が前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの右端位置を越えたら円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を終了し、四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックを得る。

（７）前記クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を右方向に移動させ、角柱状単結晶シリコンインゴットブロックｗの右端が粗研削加工ステージ１１のカップホイール型粗研削砥石１１ｇ，１１ｇの左端を越えた位置で前記ワークテーブル４の移動を停止させる。

（８）粗研削加工ステージ１１の一対の砥石軸９２ａ，９２ｂの一方を上昇、他方を下降させて双方の砥石軸芯間高さを５０〜２２０ｍｍとする。

（９）粗研削加工ステージ１１の一対の砥石軸９２ａ，９２ｂをＣ軸に向かう前進移動を行い、これら砥石軸に軸承されたカップホイール型粗研削砥石１１ｇ，１１ｇ間の距離が四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの四隅Ｒコーナー部の取り代量（１〜２ｍｍ）位置に到達したら前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸９２ａ，９２ｂを回転させ四隅Ｒコーナー部を摺擦しながらクランプ装置７を搭載するワークテーブル４を一対のカップホイール型粗研削砥石１１ｇ，１１ｇ間に移動・通過させる円筒粗研削加工を行う。

（１０）上記円筒粗研削加工された四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックｗのＣ軸を主軸台７ａのモータにより４５度回転させて一対のカップホイール型粗研削砥石１１ｇ，１１ｇの刃径方向の面に対する切断開始Ｃ軸位置４５度位置に固定する。

（１１）回転している前記一対のカップホイール型粗研削砥石１１ｇ，１１ｇ間にクランプ装置を搭載するワークテーブル４を移動させ、一対のカップホイール型粗研削砥石１１ｇ，１１ｇを前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブル４の移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の粗面取り加工を行う。

（１２）四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を９０度回転させて一対のカップホイール型粗研削砥石の刃径方向面に対する四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの加工側面位置を固定する。

（１３）回転している前記一対のカップホイール型粗研削砥石１１ｇ，１１ｇ間にクランプ装置を搭載するワークテーブル４を移動させ、一対のカップホイール型粗研削砥石１１ｇ，１１ｇをＣ軸方向に前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の粗面取り加工を行う。

（１４）四側面が粗面取り加工された四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックｗのＣ軸を主軸台７ａのモータで４５度回転させて一対のカップホイール型仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇの刃径方向の面に対する切断開始Ｃ軸位置４５度位置に固定する。

（１５）前記クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を右方向に移動させ、角柱状単結晶シリコンインゴットブロックｗの右端が仕上げ研削加工ステージ１０のカップホイール型仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇの左端を越えた位置で前記ワークテーブル４の移動を停止させる。

（１６）仕上げ研削加工ステージ１１の一対の砥石軸９１ａ，９１ｂの一方を上昇、他方を下降させて双方の砥石軸芯間高さを５０〜２２０ｍｍとする。

（１７）仕上げ研削加工ステージ１０の一対の砥石軸９１ａ，９１ｂをＣ軸に向かう前進移動を行い、これら砥石軸に軸承されたカップホイール型仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇ間の距離が四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの四隅Ｒコーナー部の取り代量（１〜３μｍ）位置に到達したら前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸９１ａ，９１ｂを回転させ四隅Ｒコーナー部を摺擦しながらクランプ装置７を搭載するワークテーブル４を一対のカップホイール型仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇ間に移動・通過させる四隅Ｒコーナー部円筒仕上げ研削加工を行う。

（１８）上記円筒仕上げ研削加工された四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックｗのＣ軸を主軸台７ａのモータにより４５度回転させて一対のカップホイール型仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇの刃径方向の面に対する研削加工開始Ｃ軸位置の４５度位置に固定する。

（１９）回転している前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇ間にクランプ装置を搭載するワークテーブル４を移動させ、一対のカップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇ，１１ｇを前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブル４の移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の仕上げ面取り加工を行う。

（２０）四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を９０度回転させて一対のカップホイール型仕上げ研削砥石の刃径方向面に対する四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの加工側面位置を固定する。

（２１）回転している前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇ間にクランプ装置を搭載するワークテーブル４を移動させ、一対のカップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇ，１１ｇをＣ軸方向に前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の仕上げ面取り加工を行う。

（２２）四側面が仕上げ面取り加工された四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックｗの下部を搬入・搬送装置１３の吊り上げチャックの爪で抱いた後、芯押台７ｂを後退させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックｗを宙吊りとし、ロードポート／アンロードポート８より複合面取り加工装置１外のインゴットブロックストッカー１４上へ搬送する。

なお、ワークである円筒状単結晶シリコンインゴットブロックは、長さが２００ｍｍ、２５０ｍｍ、５００ｍｍの製品を市場より入手できる。

本発明の円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位検出方法は面取り加工装置の機上で正確に測定できる。よって、各々のバッチ生産された仕上げ面取り加工四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの単結晶シリコンの結晶方位も一定したものが得られる。よって、これら仕上げ面取り加工四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックをスライス加工されて得られる各々のバッチより得られた基板の結晶方位も一定したものが得られる。

１ 複合面取り加工装置
Ｃ Ｃ軸（クランプ装置のワーク回転軸）
ｗ 円筒状単結晶シリコンインゴットブロック（ワーク）
ｓ レーザー光反射型変位センサー
３ 案内レール
４ ワークテーブル
７ クランプ装置
７ａ 主軸台
７ｂ 心押台
８ ロードポート／アンロードポート
１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ 砥石軸
１０ｇ 仕上げ研削砥石
１１ｇ 粗研削砥石
９１ａ，９１ｂ 回転切断刃

Claims (2)

1. 円筒状単結晶シリコンインゴットブロックをその回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、
   前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側水平方向に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度（０〜３６０度）をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転させる円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの回転を行い、各回転角度とパルスピークの相関図を表示させ、
   表示された４つの高いパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度（θ）が回転切断刃の径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの切断開始位置となる結晶方位の位置を固定し、
   ついで、回転する回転切断刃と前記クランプ装置を搭載するワークテーブルの左右方向の相対移動により回転切断刃による円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの切断加工を開始することを特徴とする、
   回転切断刃面に対する円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位の位置合わせ方法。
2. 次の工程を経て円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの形状に面取り加工する方法。
   （１）円筒状単結晶シリコンインゴットブロックをその回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持する。
   （２）前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸を１回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
   （３）表示された４つの高いパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度（θ）が回転切断刃の径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの切断開始位置となる結晶方位の位置を固定する。
   （４）回転する一対の回転切断刃の方向にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行う。
   （５）円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を９０度回転させる。
   （６）回転する一対の回転切断刃の方向にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックを得る。
   （７）一対のカップホイール型粗研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、回転している上記四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの四隅Ｒコーナー部を回転している前記一対のカップホイール型粗研削砥石で円筒研削する。
   （８）上記円筒研削された四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を回転させて一対のカップホイール型粗研削砥石の刃径方向の面に対する切断開始Ｃ軸位置４５度位置に固定する。
   （９）回転している前記一対のカップホイール型粗研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、一対のカップホイール型粗研削砥石を前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の面取り加工を行う。
   （１０）四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を９０度回転させて一対のカップホイール型粗研削砥石の刃径方向面に対する四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの加工側面位置を固定する。
   （１１）回転している前記一対のカップホイール型粗研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、一対のカップホイール型粗研削砥石をＣ軸方向に前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の面取り加工を行なう粗面取り加工を行う。
   （１２）粗面取り加工された四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を回転させて一対のカップホイール型仕上げ研削砥石の刃径方向の面に対する切断開始Ｃ軸位置４５度位置に固定する。
   （１３）回転している前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、一対のカップホイール型仕上げ研削砥石をＣ軸方向に前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の面取り加工を行う。
   （１４）四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸を９０度回転させて一対のカップホイール型仕上げ研削砥石の刃径方向の面に対する四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの加工側面位置を固定する。
   （１５）回転している前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石間にクランプ装置を搭載するワークテーブルを移動させ、一対のカップホイール型仕上げ研削砥石をＣ軸方向に前進させて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面に切り込みを掛けつつワークテーブルの移動により四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前後面の面取り加工を行なう仕上げ面取り加工を行う。

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