JP5007682B2 - 円筒研削装置および研削方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造において、単結晶インゴットの円筒研削工程に使用される円筒研削装置およびそれを用いた研削方法に関する。
ＣＺ法等によって製造された単結晶インゴットは円柱状の胴体部にコーン状の端部（トップ部およびテイル部）を有している。そして、ブロックの切断工程にて、内周刃スライサー、外周刃スライサー、バンドソー等によって、これらコーン状の端部が切り離され円柱状の胴体部のみとされる。さらに、胴体部は必要に応じて複数のブロックに切断される。その後、各インゴットブロックは所定の径となるように外周面に研削加工が施された後、ワイヤソー等によって、多数枚のシリコンウェーハにスライス切断される。
円筒状のインゴットの外周面を研削する研削装置としては、円筒研削装置が最も一般的である。
図４に従来の一般的な円筒研削装置の一例の概略図を示す。
この円筒研削装置１０１は、インゴット１０５を保持するためのクランプ１０２、１０２’、インゴット１０５を回転駆動させるための回転手段１０４、インゴット１０５を研削する砥石１０３等を具備したものであり、前記クランプ１０２、１０２’から回転駆動力を伝達してインゴット１０５を軸周りに回転させるとともに、前記インゴット１０５に対し、回転する円盤状の砥石１０３をその回転軸方向へ送り込むと同時に前記クランプ１０２、１０２’の回転軸方向にも送る、いわゆるトラバース動させることにより、前記インゴット１０５の外周面を研削するように構成されている。
図４に従来の一般的な円筒研削装置の一例の概略図を示す。
この円筒研削装置１０１は、インゴット１０５を保持するためのクランプ１０２、１０２’、インゴット１０５を回転駆動させるための回転手段１０４、インゴット１０５を研削する砥石１０３等を具備したものであり、前記クランプ１０２、１０２’から回転駆動力を伝達してインゴット１０５を軸周りに回転させるとともに、前記インゴット１０５に対し、回転する円盤状の砥石１０３をその回転軸方向へ送り込むと同時に前記クランプ１０２、１０２’の回転軸方向にも送る、いわゆるトラバース動させることにより、前記インゴット１０５の外周面を研削するように構成されている。
円筒研削装置１０１において、インゴット１０５はその端面を水平方向から保持され、すなわち、インゴット１０５の回転軸を水平方向と一致するように保持されている。前記のように砥石１０３は、その砥石１０３の回転軸方向のインゴット１０５側へ送られると同時に、前記クランプ１０２、１０２’の回転軸方向にも送られるので、前記インゴット１０５の回転軸と前記クランプ１０２、１０２’の回転軸がずれていると円筒状に研削することができないし、必要以上の削り代が発生してしまう。従って、研削前にインゴットの芯出しを行うことが不可欠である。
この芯出しに関して、ワークの軸方向の複数個所における断面形状を計測し、その結果から研磨中心を演算によって算出し、ワークの位置を調整する駆動部によって算出された研磨中心とワークの回転中心とのズレを調整する円筒研削装置が開示されている（特許文献１参照）。
また、固定棒によってワークの両側の端面を把持してワークを研削する外径研削機であって、ワーク載置部にワークを載置し、その状態で前記固定棒の中心線延長上からワーク載置部のワーク接触部までの垂直に降ろした距離がワークの半径に等しく構成されるようにした外径研削機が開示されている（特許文献２参照）。
また、固定棒によってワークの両側の端面を把持してワークを研削する外径研削機であって、ワーク載置部にワークを載置し、その状態で前記固定棒の中心線延長上からワーク載置部のワーク接触部までの垂直に降ろした距離がワークの半径に等しく構成されるようにした外径研削機が開示されている（特許文献２参照）。
しかし、前記のような研削装置を用いた場合でも、芯出しを精度良く行うためには、最終的に熟練作業者がプラスチックハンマー等でワークを叩いて目視により最終芯出しを行う方法がとられているのが現状である。そのため、芯出しを精度良く行うことはできるものの、インゴットの研削を開始するまでの工程で時間を要してしまい、このことが研削加工効率を低下させる一因となっていた。
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、円柱状のインゴットの側面の研削加工において、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間を短縮することによって、インゴットの研削加工効率を向上させることができる円筒研削装置および研削方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、円柱状のインゴットを縦置きに載置するテーブルと、前記インゴットの両側の端面を鉛直方向から保持する一対のクランプと、前記インゴットを軸周りに回転駆動させるための回転手段と、前記回転手段の回転軸方向に移動可能な研磨ホイールを具備した前記円柱状のインゴットの側面を研削するための円筒研削装置であって、少なくとも３つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成り、前記インゴットに対して水平方向から進退動して前記ローラーを圧接可能な芯出し手段を具備し、前記テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を前記一対のクランプで鉛直方向に保持し、前記回転手段で前記インゴットを軸周りに回転しながら前記芯出し手段が前記インゴットに対して水平方向から進退動して、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記回転手段の回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、前記インゴットを前記研磨ホイールで研削するものであることを特徴とする円筒研削装置を提供する（請求項１）。
このように、本発明の円筒研削装置は、少なくとも３つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成り、前記インゴットに対して水平方向から進退動して前記ローラーを圧接可能な芯出し手段を具備し、前記テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を前記一対のクランプで鉛直方向に保持し、前記回転手段で前記インゴットを軸周りに回転しながら前記芯出し手段が前記インゴットに対して水平方向から進退動して、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記回転手段の回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、前記インゴットを前記研磨ホイールで研削するので、熟練作業員によることなく、機械的に芯出しを行うことができるとともに、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間を短縮することができ、インゴットの研削加工効率を向上させることができる。
このとき、前記テーブルはＵ字型の切り欠きを有することが好ましい（請求項２）。
このように、前記テーブルがＵ字型の切り欠きを有していれば、簡単な構造でクランプとテーブルの干渉を回避して、前記インゴットを前記クランプの上に出し入れすることができ、安価に構成できるとともに工程時間を短縮することができる。それによって、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができる。
このように、前記テーブルがＵ字型の切り欠きを有していれば、簡単な構造でクランプとテーブルの干渉を回避して、前記インゴットを前記クランプの上に出し入れすることができ、安価に構成できるとともに工程時間を短縮することができる。それによって、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができる。
またこのとき、前記芯出し手段は、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に１対有するものとすることができる（請求項３）。
このように、前記芯出し手段は、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に１対有するものであれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができるものとすることができる。
このように、前記芯出し手段は、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に１対有するものであれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができるものとすることができる。
また、本発明は、円柱状のインゴットの側面を研削する円筒研削装置によるインゴットの研削方法であって、テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を軸周りに回転可能なクランプで鉛直方向に保持し、前記クランプで保持した前記インゴットを軸周りに回転させながら、少なくとも３つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成る芯出し手段を前記インゴットに対して水平方向から進退動させ、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記クランプの回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、研磨ホイールを前記インゴットの側面に当接させ、前記研磨ホイールを鉛直方向に移動させて、前記インゴットの側面を研削することを特徴とするインゴットの研削方法を提供する（請求項４）。
このように、テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を軸周りに回転可能なクランプで鉛直方向に保持し、前記クランプで保持した前記インゴットを軸周りに回転させながら、少なくとも３つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成る芯出し手段を前記インゴットに対して水平方向から進退動させ、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記クランプの回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、研磨ホイールを前記インゴットの側面に当接させ、前記研磨ホイールを鉛直方向に移動させて、前記インゴットの側面を研削することで、熟練作業員によることなく、機械的に芯出しを行うことができるとともに、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間を短縮することができ、インゴットの研削加工効率を向上させることができる。
このとき、前記テーブルにＵ字型の切り欠きを設けることが好ましい（請求項５）。
このように、前記テーブルにＵ字型の切り欠きを設けることで、簡単な構成でクランプとテーブルの干渉を回避して、前記インゴットを前記クランプの上に出し入れすることができ、安価に構成できるとともに工程時間を短縮することができる。それによって、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができる。
このように、前記テーブルにＵ字型の切り欠きを設けることで、簡単な構成でクランプとテーブルの干渉を回避して、前記インゴットを前記クランプの上に出し入れすることができ、安価に構成できるとともに工程時間を短縮することができる。それによって、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができる。
またこのとき、前記芯出し手段として、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材をそれぞれ左右対称に１対有するものを用いることができる（請求項６）。
このように、前記芯出し手段として、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に１対有するものを用いれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができる。
このように、前記芯出し手段として、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に１対有するものを用いれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができる。
本発明では、円筒研削装置において、テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を軸周りに回転可能なクランプで鉛直方向に保持し、前記クランプで保持した前記インゴットを軸周りに回転させながら、少なくとも３つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成る芯出し手段を前記インゴットに対して水平方向から進退動させ、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記クランプの回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、研磨ホイールを前記インゴットの側面に当接させ、前記研磨ホイールを鉛直方向に移動させて、前記インゴットの側面を研削するので、熟練作業員によることなく、機械的に芯出しを行うことができるとともに、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間を短縮することができ、インゴットの研削加工効率を向上させることができる。
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来、円柱状のインゴットの側面の研削加工において、インゴットの研削を開始する前の工程には、作業者による手作業が必要であり、特に、インゴットの芯出し作業は最終的に熟練者がインゴットをプラスチックハンマーで叩いて目視により最終芯出しを行う方法がとられているのが現状である。また、従来の一般的な円筒研削装置では、インゴットをその回転軸が水平方向となるように保持しており、前記芯出し作業は大変手間のかかるものであった。特に、近年の大口径化したインゴットを加工する場合その手間が顕著であった。そのため、熟練作業者によって芯出しを精度良く行うことはできるものの、前記のようにインゴットの研削を開始するまでの工程で時間を要してしまい、このことが研削加工効率を低下させる一因となっていた。
従来、円柱状のインゴットの側面の研削加工において、インゴットの研削を開始する前の工程には、作業者による手作業が必要であり、特に、インゴットの芯出し作業は最終的に熟練者がインゴットをプラスチックハンマーで叩いて目視により最終芯出しを行う方法がとられているのが現状である。また、従来の一般的な円筒研削装置では、インゴットをその回転軸が水平方向となるように保持しており、前記芯出し作業は大変手間のかかるものであった。特に、近年の大口径化したインゴットを加工する場合その手間が顕著であった。そのため、熟練作業者によって芯出しを精度良く行うことはできるものの、前記のようにインゴットの研削を開始するまでの工程で時間を要してしまい、このことが研削加工効率を低下させる一因となっていた。
そこで、本発明者は、熟練作業員によるところなく機械的に芯出しを行うため、また、インゴットの研削を開始するまでの工程時間を短縮するために鋭意検討を重ねた。その結果、インゴットを鉛直方向に保持するようにすれば、熟練作業員によることなく効率良く芯出しを行うことができ、さらに、インゴットを軸周りに回転させながら複数のローラーを有した芯出し手段でインゴットを圧接させるようにすれば、機械的に短時間で精度良く芯出しを行うことができることを見出した。
すなわち、本発明は円筒研削装置において、テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を軸周りに回転可能なクランプで鉛直方向に保持し、前記クランプで保持した前記インゴットを軸周りに回転させながら、少なくとも３つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成る芯出し手段を前記インゴットに対して水平方向から進退動させ、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記クランプの回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、研磨ホイールを前記インゴットの側面に当接させ、前記研磨ホイールを鉛直方向に移動させて、前記インゴットの側面を研削するので、熟練作業員によるところなく、機械的に芯出しを行うことができるとともに、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間を短縮することができ、インゴットの研削加工効率を向上させることができる。
図１は本発明の円筒研削装置の一例を示す概略図である。
図１に示すように、円筒研削装置１は、研削する円筒状のインゴット５の端面６を保持するための一対のクランプ２、２’と、前記インゴット５を軸周りに回転駆動させるための回転手段４と、前記インゴット５の側面７を研削する砥石であり軸周りに回転可能な研磨ホイール３が設けられている。そして、前記研磨ホイール３を前記インゴットの側面７に当接させ、前記インゴットの側面７に沿って上下に移動させることにより、前記インゴット５の側面を研削するものである。
図１に示すように、円筒研削装置１は、研削する円筒状のインゴット５の端面６を保持するための一対のクランプ２、２’と、前記インゴット５を軸周りに回転駆動させるための回転手段４と、前記インゴット５の側面７を研削する砥石であり軸周りに回転可能な研磨ホイール３が設けられている。そして、前記研磨ホイール３を前記インゴットの側面７に当接させ、前記インゴットの側面７に沿って上下に移動させることにより、前記インゴット５の側面を研削するものである。
本発明に係る円筒研削装置１は、インゴット５を縦置きに載置するテーブル８を有している。そして、前記テーブル８上に縦置きにされたインゴット５は前記テーブル８を移動させることでクランプ２’上に搬送される。一対のクランプ２、２’は、少なくとも１つが鉛直方向に昇降動自在となっており、前記インゴット５の端面を前記クランプ２、２’によって鉛直方向から保持することができるようになっている。
このようなインゴットの保持は、例えば油圧シリンダによるクランプ間の押圧力によって行うことができ、その押圧力はその強弱を所望の値に調整可能となっている。
このようなインゴットの保持は、例えば油圧シリンダによるクランプ間の押圧力によって行うことができ、その押圧力はその強弱を所望の値に調整可能となっている。
また、クランプ２、２’は軸周りに回転可能であり、回転手段４からの回転駆動力が前記クランプ２’に伝達され、前記クランプ２、２’によって保持されたインゴット５を軸周りに回転できるようになっている。
また、研磨ホイール３は、その軸周りに高速回転可能である。また、研磨ホイール３は軸方向に前後動自在であり、前進することでインゴットの側面７に当接して研削するようになっている。また、前記インゴットの側面７に沿って、すなわち鉛直方向に、移動可能となっており、トラバース研削が可能となっている。そして、インゴット５を回転手段４により軸周りに回転させながら、研磨ホイール３を前記のようにトラバース動させインゴット５の側面を研削していくものとなっている。
また、研磨ホイール３は、その軸周りに高速回転可能である。また、研磨ホイール３は軸方向に前後動自在であり、前進することでインゴットの側面７に当接して研削するようになっている。また、前記インゴットの側面７に沿って、すなわち鉛直方向に、移動可能となっており、トラバース研削が可能となっている。そして、インゴット５を回転手段４により軸周りに回転させながら、研磨ホイール３を前記のようにトラバース動させインゴット５の側面を研削していくものとなっている。
ここで、研削時にインゴット５の位置ずれ等が発生しないように、インゴット５を保持する前記クランプ２、２’間の研削時の押圧力を、例えば、１００００〜２００００Ｎとすることができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、研削中にインゴット５がクランプ２、２’間で移動して位置ずれ等が発生しない押圧力となっていれば良い。
またここで、研削時における前記インゴット５を軸周りに回転させる回転速度は、例えば、５〜２０ｒｐｍとすることができる。しかし、これらの条件もこれに限定されず、インゴットの外径等の条件によって適宜決定すれば良い。
またここで、研削時における前記インゴット５を軸周りに回転させる回転速度は、例えば、５〜２０ｒｐｍとすることができる。しかし、これらの条件もこれに限定されず、インゴットの外径等の条件によって適宜決定すれば良い。
そして、本発明に係る円筒研削装置１は、クランプ２、２’上に載置されたインゴット５の芯出しを行うための芯出し手段９を有している。この芯出し手段９は、少なくとも３つのローラー１１と、前記ローラー１１を支持するアーム１０から構成されている。そして、芯出し手段９は、前記インゴット５に対して水平方向から進退動して前記ローラー１１をインゴットに圧接可能となっている。
ところで、本発明の円筒研削装置１では、前記のようにインゴット５を鉛直方向に保持するので、従来の横向きにインゴットを保持する場合と比較して、芯出し時におけるクランプ２、２’間の押圧力を小さくすることができるので、効率的に芯出しを行うことができるものとなっている。そして、前記芯出し手段９を用いて、回転手段４でインゴット５を軸周りに回転させながら、前記芯出し手段９を前記インゴット５に対して水平方向から進退動して、前記ローラー１１を前記インゴット５に圧接させれば、回転手段４の回転軸（クランプの回転軸）とインゴット５の中心軸を一致させて芯出しする工程を熟練作業員によるところなく、機械的に芯出しを行うことができるとともに、短時間で精度良く行うことができる。
このように、本発明の円筒研削装置は、研削加工効率を向上させることができるものとなっている。
このように、本発明の円筒研削装置は、研削加工効率を向上させることができるものとなっている。
ここで、前記ローラー１１の数は３個以上あれば特に限定されないが、例えば４〜６個とすることができる。
またここで、芯出し時の前記クランプ間の押圧力を、例えば、２０００〜８０００Ｎとすることができる。こうすることで、前記芯出し手段９のローラ１１によって圧接されたインゴット５がクランプ２、２’間で芯出し位置に移動可能とすることができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、芯出し時において、インゴット５がクランプ２、２’間で芯出し位置に移動できる押圧力であれば良く、インゴットの外径等によって適宜決定すれば良い。
またここで、芯出し時の前記クランプ間の押圧力を、例えば、２０００〜８０００Ｎとすることができる。こうすることで、前記芯出し手段９のローラ１１によって圧接されたインゴット５がクランプ２、２’間で芯出し位置に移動可能とすることができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、芯出し時において、インゴット５がクランプ２、２’間で芯出し位置に移動できる押圧力であれば良く、インゴットの外径等によって適宜決定すれば良い。
またここで、芯出し時における、前記インゴット５を軸周りに回転させる回転速度は、例えば、１〜５ｒｐｍとすることができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、インゴットの外径等の条件によって、効率よく芯出しすることができる回転速度に適宜決定すれば良い。
またこのとき、図２（Ａ）に示すように、前記テーブルはＵ字型の切り欠きを有することが好ましい。
このように、前記テーブルがＵ字型の切り欠きを有していれば、図２（Ｂ）に示すように、インゴット５を載置したテーブル８がクランプ２’の上方から下降して後退するようにすれば、前記インゴット５を前記クランプ２’の上に簡単に移載することができ、工程時間を短縮することができる。それによって、前記インゴット５を円筒研削装置１のテーブル８に載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができるとともに、装置も安価に構成することができる。
ここで、前記テーブル８の表面にインゴットの直径の目安となる樹脂を貼っておくことができる（図２（Ａ）中の斜線部分）。このようにすればインゴット５をテーブル８上に縦置きに載置する位置の目安とすることができ、大幅にインゴット５が軸からずれてテーブル８上に載置されることが防止され、後続する芯出し工程での利便に供する。
このように、前記テーブルがＵ字型の切り欠きを有していれば、図２（Ｂ）に示すように、インゴット５を載置したテーブル８がクランプ２’の上方から下降して後退するようにすれば、前記インゴット５を前記クランプ２’の上に簡単に移載することができ、工程時間を短縮することができる。それによって、前記インゴット５を円筒研削装置１のテーブル８に載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができるとともに、装置も安価に構成することができる。
ここで、前記テーブル８の表面にインゴットの直径の目安となる樹脂を貼っておくことができる（図２（Ａ）中の斜線部分）。このようにすればインゴット５をテーブル８上に縦置きに載置する位置の目安とすることができ、大幅にインゴット５が軸からずれてテーブル８上に載置されることが防止され、後続する芯出し工程での利便に供する。
またこのとき、前記芯出し手段９は、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に１対有するものとすることができる。
図３に本発明の円筒研削装置で使用することができる芯出し手段の一例を示す。
図３に示すように、Ｙ字型のアーム１０、１０’の先端に２つのローラー１１、１１’が設けられており、この芯出し部材１２がそれぞれ左右対称に設置されている。また、それぞれの前記部材は、例えばエアシリンダ等により前進、後退を動作させることができるようになっている。そして、前記芯出し部材１２をインゴット５に向かって前進させることにより前記インゴット５を前記ローラー１１、１１’で圧接できるようになっている。
このように、前記芯出し手段９は、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材１２がそれぞれ左右対称に１対有するものであれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができるものとすることができる。
図３に本発明の円筒研削装置で使用することができる芯出し手段の一例を示す。
図３に示すように、Ｙ字型のアーム１０、１０’の先端に２つのローラー１１、１１’が設けられており、この芯出し部材１２がそれぞれ左右対称に設置されている。また、それぞれの前記部材は、例えばエアシリンダ等により前進、後退を動作させることができるようになっている。そして、前記芯出し部材１２をインゴット５に向かって前進させることにより前記インゴット５を前記ローラー１１、１１’で圧接できるようになっている。
このように、前記芯出し手段９は、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材１２がそれぞれ左右対称に１対有するものであれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができるものとすることができる。
次に、本発明のインゴットの研削方法について説明する。
本発明のインゴットの研削方法では、図１に示すような円筒研削装置１を用いて、まず、テーブル８に円柱状のインゴット５を縦置きに載置する。そして、前記テーブル８をクランプ２’上に移動させた後、下降させることで前記インゴット５をクランプ２’上に移載し、前記インゴット５の両側の端面６をクランプ２、２’で鉛直方向に保持する。
ここで、図１の円筒研削装置の例では、インゴット５のクランプ２’への移載はテーブルを移動させることによって行われているが、クランプ２’が移動するような構成としても良い。
本発明のインゴットの研削方法では、図１に示すような円筒研削装置１を用いて、まず、テーブル８に円柱状のインゴット５を縦置きに載置する。そして、前記テーブル８をクランプ２’上に移動させた後、下降させることで前記インゴット５をクランプ２’上に移載し、前記インゴット５の両側の端面６をクランプ２、２’で鉛直方向に保持する。
ここで、図１の円筒研削装置の例では、インゴット５のクランプ２’への移載はテーブルを移動させることによって行われているが、クランプ２’が移動するような構成としても良い。
次に、前記クランプ２、２’で保持した前記インゴット５を軸周りに回転させながら、少なくとも３つのローラー１１と、前記ローラー１１を支持するアーム１０から成る芯出し手段９を前記インゴット５に対して水平方向から進退動させ、前記インゴット５の側面７に前記ローラー１１を圧接させることによって、前記クランプ２、２’の回転軸と前記インゴット５の中心軸を一致させて芯出しを行う。
ここで、ローラー１１の数は３個以上あれば特に限定されないが、例えば４〜６個のローラーを有する芯出し手段を用いても良い。
ここで、ローラー１１の数は３個以上あれば特に限定されないが、例えば４〜６個のローラーを有する芯出し手段を用いても良い。
またここで、芯出し時における、前記クランプ２、２’間の押圧力を、例えば、２０００〜８０００Ｎとすることができる。こうすることで、前記芯出し手段９のローラ１１によって圧接された前記インゴット５が前記クランプ２、２’間で芯出し位置に移動することができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、芯出し時において、前記インゴット５が前記クランプ２、２’間で芯出し位置に移動できる押圧力であれば良く、インゴットの外径等によって適宜決定すれば良い。
またここで、芯出し時における、前記インゴット５を軸周りに回転させる回転速度は、例えば、１〜５ｒｐｍとすることができる。しかし、これらの条件もこれに限定されず、インゴットの外径等の条件によって、効率よく芯出しすることができる回転速度に適宜決定すれば良い。
またここで、芯出しの完了は、芯出しを開始してから所定の時間が経過した時点とすることができる。ここで、所定の時間は特に限定されず、精度良く芯出しが行える時間であれば良く、例えば３０秒から２分とすることができる。
またここで、芯出し時における、前記インゴット５を軸周りに回転させる回転速度は、例えば、１〜５ｒｐｍとすることができる。しかし、これらの条件もこれに限定されず、インゴットの外径等の条件によって、効率よく芯出しすることができる回転速度に適宜決定すれば良い。
またここで、芯出しの完了は、芯出しを開始してから所定の時間が経過した時点とすることができる。ここで、所定の時間は特に限定されず、精度良く芯出しが行える時間であれば良く、例えば３０秒から２分とすることができる。
その後、インゴットに圧接させていた前記芯出し手段９を後退させる。また、研削時においてインゴット５の位置ずれ等が発生しないように、インゴット５を保持する前記クランプ２、２’間の押圧力を増加して前記インゴット５を固定する。そして、前記インゴット５を軸周りに回転させながら、研磨ホイール３を前記インゴットの側面７に当接させ、前記研磨ホイール３を鉛直方向に移動させて、インゴット５の側面を研削する。
ここで、研削時における前記クランプ２、２’間の押圧力を、例えば、１００００〜２００００Ｎとすることができる。このようにすれば、研削中にインゴット５がクランプ２、２’間を移動して位置ずれ等が発生するのを防ぐことができる。しかし、これらの条件もこれに限定されず、研削中にインゴット５がクランプ２、２’間を移動して位置ずれ等が発生しない押圧力となっていれば良い。
ここで、研削時における前記クランプ２、２’間の押圧力を、例えば、１００００〜２００００Ｎとすることができる。このようにすれば、研削中にインゴット５がクランプ２、２’間を移動して位置ずれ等が発生するのを防ぐことができる。しかし、これらの条件もこれに限定されず、研削中にインゴット５がクランプ２、２’間を移動して位置ずれ等が発生しない押圧力となっていれば良い。
またここで、研削時における前記インゴット５を軸周りに回転させる回転速度は、例えば、５〜２０ｒｐｍとすることができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、インゴットの外径等の条件によって適宜決定すれば良い。
このとき、図２（Ａ）に示すように、前記テーブル８にＵ字型の切り欠きを設けることが好ましい。
このように、前記テーブル８にＵ字型の切り欠きを設けることで、図２（Ｂ）に示すように、インゴット５を載置したテーブル８がクランプ２’の上方から下降するようにすれば、テーブル８とクランプ２’を互いに干渉することなく、前記インゴット５を前記クランプ２、２’の上に簡単に移載することができ、工程時間を短縮することができる。それによって、前記インゴット５を円筒研削装置１のテーブル８に載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができるとともに、装置を安価に構成できる。
このとき、図２（Ａ）に示すように、前記テーブル８にＵ字型の切り欠きを設けることが好ましい。
このように、前記テーブル８にＵ字型の切り欠きを設けることで、図２（Ｂ）に示すように、インゴット５を載置したテーブル８がクランプ２’の上方から下降するようにすれば、テーブル８とクランプ２’を互いに干渉することなく、前記インゴット５を前記クランプ２、２’の上に簡単に移載することができ、工程時間を短縮することができる。それによって、前記インゴット５を円筒研削装置１のテーブル８に載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができるとともに、装置を安価に構成できる。
またこのとき、前記芯出し手段９として、図３に示すような、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材１２をそれぞれ左右対称に１対有するものを用いることができる。
このように、前記芯出し手段９として、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に１対有するものを用いれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができる。
ここで、芯出し手段９の水平方向の進退動を、例えばエアシリンダ等によって行うことができ、その際の供給圧力を０．３〜０．６ＭＰａとすることができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、研削するインゴットの外径や使用する芯出し手段の大きさ等によって適宜決定すれば良い。
このように、前記芯出し手段９として、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に１対有するものを用いれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができる。
ここで、芯出し手段９の水平方向の進退動を、例えばエアシリンダ等によって行うことができ、その際の供給圧力を０．３〜０．６ＭＰａとすることができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、研削するインゴットの外径や使用する芯出し手段の大きさ等によって適宜決定すれば良い。
以上説明したように、本発明のインゴットの研削方法は、テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を軸周りに回転可能なクランプで鉛直方向に保持し、前記クランプで保持した前記インゴットを軸周りに回転させながら、少なくとも３つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成る芯出し手段を前記インゴットに対して水平方向から進退動させ、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記クランプの回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、研磨ホイールを前記インゴットの側面に当接させ、前記研磨ホイールを鉛直方向に移動させて、前記インゴットの側面を研削するので、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、熟練作業員によるところなく、機械的に芯出しを行うことができるとともに、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間を短縮することができ、インゴットの研削加工効率を向上させることができる。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
（実施例１）
図１に示すような円筒研削装置を用い、直径３００ｍｍのシリコンインゴットを１ブロック研削し、芯出しの精度と研削時間を測定した。図２（Ａ）に示すようなＵ字の切り欠きを有するテーブルを使用し、芯出し手段として、図３に示すようなＹ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材をそれぞれ左右対称に１対有するものを使用した。また、芯出し手段の水平方向の進退動を、エアシリンダによって行い、０．５ＭＰａの供給圧によってインゴットに圧接させた。また、芯出し時において、クランプ間の押圧力を５０００Ｎとし、回転速度３ｒｐｍでインゴットを軸周りに回転させた。そして、芯出し完了までの所定時間を１分とした。
また、芯出し完了後にクランプ間の押圧力を１５０００Ｎにして、クランプ間のインゴットを固定し、回転速度１０ｒｐｍでインゴットを軸周りに回転させながらインゴットを研削した。
（実施例１）
図１に示すような円筒研削装置を用い、直径３００ｍｍのシリコンインゴットを１ブロック研削し、芯出しの精度と研削時間を測定した。図２（Ａ）に示すようなＵ字の切り欠きを有するテーブルを使用し、芯出し手段として、図３に示すようなＹ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材をそれぞれ左右対称に１対有するものを使用した。また、芯出し手段の水平方向の進退動を、エアシリンダによって行い、０．５ＭＰａの供給圧によってインゴットに圧接させた。また、芯出し時において、クランプ間の押圧力を５０００Ｎとし、回転速度３ｒｐｍでインゴットを軸周りに回転させた。そして、芯出し完了までの所定時間を１分とした。
また、芯出し完了後にクランプ間の押圧力を１５０００Ｎにして、クランプ間のインゴットを固定し、回転速度１０ｒｐｍでインゴットを軸周りに回転させながらインゴットを研削した。
その結果、芯出しを±１ｍｍの精度で行うことができ、後述の比較例１と同等の高精度とすることができた。また、研削完了までの工程時間は約５１分であった。比較例１の結果である約８０分に比べ約１．６倍に研削加工効率が向上していることが分かった。
このことによって、本発明の円筒研削装置を用いた研削方法は、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間を短縮することができ、インゴットの研削加工効率を向上させることができることが確認できた。
このことによって、本発明の円筒研削装置を用いた研削方法は、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間を短縮することができ、インゴットの研削加工効率を向上させることができることが確認できた。
（比較例１）
実施例１と同様の条件のシリコンインゴットを図４に示すような従来の円筒研削装置を用い、熟練作業者によって芯出しを行った後、１ブロック研削し、実施例１と同様の評価を行った。
その結果、芯出しの精度が±１ｍｍと高精度で行うことができたが、インゴットの装置への載置から芯出し完了までの工程時間は約３０分であり、研削完了までの工程時間は約８０分という結果であった。
実施例１と同様の条件のシリコンインゴットを図４に示すような従来の円筒研削装置を用い、熟練作業者によって芯出しを行った後、１ブロック研削し、実施例１と同様の評価を行った。
その結果、芯出しの精度が±１ｍｍと高精度で行うことができたが、インゴットの装置への載置から芯出し完了までの工程時間は約３０分であり、研削完了までの工程時間は約８０分という結果であった。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
１…円筒研削装置、 ２、２’…クランプ、 ３…研磨ホイール、
４…回転手段、 ５…インゴット、６…インゴットの端面、
７…インゴットの側面、８…テーブル、９…芯出し手段、
１０、１０’…アーム、１１、１１’…ローラー、１２…芯出し部材。
４…回転手段、 ５…インゴット、６…インゴットの端面、
７…インゴットの側面、８…テーブル、９…芯出し手段、
１０、１０’…アーム、１１、１１’…ローラー、１２…芯出し部材。
Claims (6)
- 少なくとも、円柱状のインゴットを縦置きに載置するテーブルと、前記インゴットの両側の端面を鉛直方向から保持する一対のクランプと、前記インゴットを軸周りに回転駆動させるための回転手段と、前記回転手段の回転軸方向に移動可能な研磨ホイールを具備した前記円柱状のインゴットの側面を研削するための円筒研削装置であって、少なくとも３つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成り、前記インゴットに対して水平方向から進退動して前記ローラーを圧接可能な芯出し手段を具備し、前記テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を前記一対のクランプで鉛直方向に保持し、前記回転手段で前記インゴットを軸周りに回転しながら前記芯出し手段が前記インゴットに対して水平方向から進退動して、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記回転手段の回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、前記インゴットを前記研磨ホイールで研削するものであることを特徴とする円筒研削装置。
- 前記テーブルはＵ字型の切り欠きを有することを特徴とする請求項１に記載の円筒研削装置。
- 前記芯出し手段は、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に１対有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円筒研削装置。
- 円柱状のインゴットの側面を研削する円筒研削装置によるインゴットの研削方法であって、テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を軸周りに回転可能なクランプで鉛直方向に保持し、前記クランプで保持した前記インゴットを軸周りに回転させながら、少なくとも３つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成る芯出し手段を前記インゴットに対して水平方向から進退動させ、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記クランプの回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、研磨ホイールを前記インゴットの側面に当接させ、前記研磨ホイールを鉛直方向に移動させて、前記インゴットの側面を研削することを特徴とするインゴットの研削方法。
- 前記テーブルにＵ字型の切り欠きを設けることを特徴とする請求項４に記載のインゴットの研削方法。
- 前記芯出し手段として、Ｙ字型のアームに２つのローラーが設けられた芯出し部材をそれぞれ左右対称に１対有するものを用いることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のインゴットの研削方法。
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