JP5108123B2 - Cylindrical ingot block cutting apparatus and method of processing into a square pillar block using the same - Google Patents
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Description
本発明は、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心押台とよりなるクランプ装置に挟持し、回転切断刃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切断装置およびその切断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四角柱状ブロックに加工する方法に関わる。 In the present invention, a cylindrical single crystal silicon ingot block is clamped by a clamp device comprising a headstock with an encoder and a tailstock having a function of rotating around its rotation C axis, and its four side surfaces are scraped off by a rotary cutting blade. The present invention relates to a cutting device that cuts into a square columnar block and a method of processing a cylindrical single crystal silicon ingot block into a square columnar block using the cutting device.
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心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200mm、250mm、400mm、500mm、800mm等の長さに回転切断刃(外周刃)またはダイソーで切断、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。 Cylindrical ingot blocks used as raw materials for disk-shaped single crystal silicon substrates used for semiconductor substrates and rectangular single crystal silicon substrates used for solar power cell substrates are single crystal silicon grown by the Czochralski method (CZ method). The both ends of the C-axis of the ingot are cut off, and then clamped by a spindle device having a spindle and a tailstock having the function of rotating, and cylindrical grinding is performed to remove the bowl-shaped irregularities on the outer peripheral surface. , 250 mm, 400 mm, 500 mm, 800 mm, etc., are cut with a rotary cutting blade (peripheral blade) or Daiso, or wire cut, and are commercially available as outer peripheral smooth cylindrical single crystal silicon ingot blocks.
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、外周刃で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(特開2010−263025号公報参照:特許文献1)、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。 This outer peripheral surface smooth cylindrical single crystal silicon ingot block is subjected to slicing processing to a thin substrate by multi-wire saw in the next step. Alternatively, the four side surfaces and the four corner corner portions of a quadrangular columnar block, which are supplied from an ingot block manufacturer to a solar cell substrate manufacturer and processed by scraping the four side surfaces with an outer peripheral blade, are chamfered (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-263025). Reference: Patent Document 1), supplied to a slice processing stage into a thin substrate by multi-wire saw in the next step.
本願特許出願人は、上記円筒状インゴットブロックを四角柱状ブロックに切断加工する方法として特願2010−251483号明細書(特許文献2)で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を提案した。
(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。
を提案した。
The patent applicant of the present application, as a method of cutting the cylindrical ingot block into a quadrangular prism block, disclosed in Japanese Patent Application No. 2010-251383 (Patent Document 2) through the following steps to convert the cylindrical single crystal silicon ingot block into a quadrangular prism shape. A method of chamfering into the shape of single crystal silicon ingot block was proposed.
(1) A cylindrical single crystal silicon ingot block is clamped by a clamp device comprising a headstock with an encoder and a tailstock having a function of rotating around its rotation C axis.
(2) A laser on a spindle base of a clamp device by irradiating laser light toward the C-axis of the cylindrical single crystal silicon ingot block from a displacement sensor installed at a front side of the sandwiched cylindrical single crystal silicon ingot block While the C-axis rotation angle is read with an encoder, the C-axis is rotated once, and a correlation diagram between the rotation angle and the pulse peak is displayed.
(3) Select one of the encoder rotation angles (θ) showing the four displayed high pulse peaks, and this angle (θ) is the position where the encoder rotation angle is 45 degrees with respect to the radial surface of the rotary cutting blade. The C-axis is rotated so as to be positioned at, and the position of the crystal orientation that becomes the cutting start position of the cylindrical single crystal silicon ingot block is fixed.
(4) The work table on which the clamp device is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades, and the front and rear surfaces of the cylindrical single crystal silicon ingot block are cut by the pair of rotating cutting blades.
(5) The C axis of the cylindrical single crystal silicon ingot block is rotated by 90 degrees.
(6) The work table on which the clamp device is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades to cut the front and rear surfaces of the cylindrical single crystal silicon ingot block with the pair of rotating cutting blades. A crystalline silicon ingot block is obtained.
Proposed.
上記特許文献2に記載の四角柱状ブロックに加工する方法は、同時に回転切断刃(外周刃)一対を用いて円筒状インゴットブロックの前後両側の円弧状側面を切断するので、直径200mm、長さ500mmの円筒状インゴットブロックなら25〜28分で削ぎ落として製造でき、市販の切断装置と比較し、1本の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時間が約1/2弱である利点を有する。
In the method of processing into the rectangular columnar block described in
上記特許文献2に記載の切断方法では、回転切断刃として幅4.0mm、幅5.0mmのダイヤモンド外周刃先を有する直径550mmの外周刃を用いたので、切断シリコン屑が大量に発生する。本発明者らは、外周刃による切削屑の発生量を減らすには、500〜600mm径の円板状基台の外周縁に5〜8mm幅で設けられたダイヤモンド電着刃の厚み4〜5mmをダイソー刃の1.3〜2.5mmの厚みまで減らすことで解決できると着想し、回転切断刃として幅2.0mm、幅5.0mmのダイヤモンド外周刃先を有する直径550mmの外周刃を用いれば、切断シリコン屑の発生量は半分となると推測し、幅2.0mm、幅5.0mmのダイヤモンド外周刃を試作して円筒状インゴットブロックを切断したところ、切断シリコン屑の発生量は半減したが、切断時の電動モータの負荷が大きいことが見出された。
In the cutting method described in
大型の電動モータを用いれば、消費電力は高くなるし、切断装置のフットプリント(設置面積)も増大することとなる。 If a large electric motor is used, the power consumption increases, and the footprint (installation area) of the cutting device also increases.
本発明は、電動モータの負荷を増大させることなく、切断屑の発生量を低減できる円筒状インゴットブロックの切断装置の提供を第一の目的とする。本発明の第二の目的は、この切断装置を用いて円筒状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を提供することにある。 The first object of the present invention is to provide a cylindrical ingot block cutting device that can reduce the amount of generated cutting waste without increasing the load of the electric motor. A second object of the present invention is to provide a method of processing a cylindrical ingot block into a square columnar block using this cutting device.
本発明の請求項1は、
a)機枠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、
b)前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構、
c)前記クランプ機構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を複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
e)円筒状インゴットブロックのローディング/アンローディングステージ、
f)前記ローディング/アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
g)前記クランプ機構のワーク支持軸(C軸)を挟んで一対の外周刃(回転切断刃)をその回転切断刃直径面が相対向するように、かつ、前記ワーク支持軸の高さ位置よりも上方にある位置に回転切断刃(ツール)軸心が位置するよう回転切断刃(ツール)軸を前記案内レールに対し前後に設けた円筒状インゴットブロックの側面剥ぎスライシングステー
ジ、
および、
h)前記ローディング/アンローディングステージのロードポート位置に、インゴットブロックの結晶方向検出機器を設けた結晶方向検出ステージ、
を設けた円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置を提供するものである。
a) a work table provided so as to be able to reciprocate in the left-right direction on a guide rail provided in the left-right direction on the machine frame;
b) a clamp mechanism comprising a pair of headstock and tailstock mounted separately on the work table on the left and right;
c) a drive mechanism for reciprocating the work table carrying the work supported by the clamp mechanism in the left-right direction;
d) A direction in which the work table is viewed from the front side of the composite chamfering apparatus, and from the right side to the left side,
e) loading / unloading stage of cylindrical ingot block;
f) a standby position stage of the clamping mechanism provided behind the loading / unloading stage;
g) A pair of outer peripheral blades (rotary cutting blades) sandwiching the workpiece support shaft (C-axis) of the clamp mechanism so that the diameters of the rotary cutting blades face each other and from the height position of the workpiece support shaft A side-peeling slicing stage of a cylindrical ingot block in which a rotary cutting blade (tool) shaft is provided at the front and back of the guide rail so that the rotary cutting blade (tool) axis is located at a position above
and,
h) a crystal direction detection stage provided with an ingot block crystal direction detection device at a load port position of the loading / unloading stage;
The present invention provides a four-side stripping and cutting device for a cylindrical ingot block provided with the above.
請求項2の発明は、請求項1記載の四側面剥ぎ切断装置を用い、下記の工程を経て、円筒状インゴットブロックを角柱状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)ローディング/アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポートを通過させて被加工物(ワーク)である円筒状インゴットブロックをクランプ機構の回転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心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状インゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
(2)前記挟持された円筒状インゴットブロックの前側に離れて設置した結晶方向検出機器のセンサーによりクランプ装置の主軸台のモータにより回転される円筒状インゴットブロックの結晶方位を測定し、この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、円筒状インゴットブロックのC軸回転角度と円筒状インゴットブロック結晶方位の相関図を表示させる。
(3)表示された4つの結晶方位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インゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
(4)回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(5)ついで、円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台のサーボモータを用いて180度回転させる。
(6)回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(7)ついで、2側面が切断された円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台のサーボモータを用いて90度回転させる。
(8)回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記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インゴットブロックの残った前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(9)ついで、円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台のサーボモータを用いて180度回転させる。
(10)回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断し、四角柱状インゴットブロックに加工する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
The invention of
(1) With an encoder having a function of rotating a cylindrical ingot block, which is a workpiece (workpiece), around the rotation C axis of the clamp mechanism using a loading mechanism in a loading / unloading stage and passing through a load port. It is carried in between the headstock and the tailstock, and then the tailstock is advanced to hold the cylindrical ingot block between the clamp mechanisms.
(2) The crystal orientation of the cylindrical ingot block rotated by the motor of the headstock of the clamping device is measured by a sensor of a crystal direction detecting device placed away from the front side of the sandwiched cylindrical ingot block, and this C axis While the rotation angle is read by the encoder, the C-axis is rotated once (360 degrees), and a correlation diagram between the C-axis rotation angle of the cylindrical ingot block and the crystal orientation of the cylindrical ingot block is displayed.
(3) One of the encoder rotation angles (θ) indicating the four crystal orientations displayed is selected, and this angle is the position of the encoder rotation angle of 45 degrees with respect to the rotary cutting blade radial direction surface (cutting start C-axis The C-axis is rotated so as to be positioned at (position), and the crystal orientation position of the cylindrical ingot block is centered.
(4) A length that exceeds the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotary cutting blades by moving the work table on which the clamp mechanism is mounted in the direction of the pair of rotating cutting blades. The groove is processed. During this grooving, a cooling liquid is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(5) Next, the C-axis of the cylindrical ingot block is rotated 180 degrees using a servo motor on the headstock.
(6) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. The groove is processed to cut the arc-shaped side surfaces before and after the cylindrical ingot block. During this cutting process, a coolant is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(7) Next, the C-axis of the cylindrical ingot block whose two side surfaces are cut is rotated 90 degrees using a servo motor for the headstock.
(8) Move the work table on which the clamp mechanism is mounted in the direction of the pair of rotating cutting blades to rotate, and reduce the height of the remaining front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades to ½. Grooves that exceed the length are processed. During this grooving, a cooling liquid is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(9) Next, the C-axis of the cylindrical ingot block is rotated 180 degrees using a servo motor for the headstock.
(10) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. Then, the front and back arc-shaped side surfaces of the cylindrical ingot block are cut and processed into a square columnar ingot block. During this cutting process, a coolant is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
請求項3の発明は、請求項1記載の四側面剥ぎ切断装置を用い、下記の工程を経て、円筒状インゴットブロックを角柱状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)ローディング/アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポート
を通過させて被加工物(ワーク)である円筒状インゴットブロックをクランプ機構の回転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心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状インゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
(2)前記挟持された円筒状インゴットブロックの前側に離れて設置した結晶方向検出機器のセンサーによりクランプ装置の主軸台のモータにより回転される円筒状インゴットブロックの結晶方位を測定し、この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、円筒状インゴットブロックのC軸回転角度と円筒状インゴットブロック結晶方位の相関図を表示させる。
(3)表示された4つの結晶方位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インゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
(4)回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(5)ついで、円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台のサーボモータを用いて90度回転させる。
(6)回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(7)ついで、四本の溝が形成された円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台のサーボモータを用いて90度回転させる。
(8)回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(9)ついで、前記インゴットブロックのC軸を主軸台のサーボモータを用いて90度または−270度回転させる。
(10)回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断し、四角柱状インゴットブロックに加工する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
The invention of
(1) With an encoder having a function of rotating a cylindrical ingot block, which is a workpiece (workpiece), around the rotation C axis of the clamp mechanism using a loading mechanism in a loading / unloading stage and passing through a load port. It is carried in between the headstock and the tailstock, and then the tailstock is advanced to hold the cylindrical ingot block between the clamp mechanisms.
(2) The crystal orientation of the cylindrical ingot block rotated by the motor of the headstock of the clamping device is measured by a sensor of a crystal direction detecting device placed away from the front side of the sandwiched cylindrical ingot block, and this C axis While the rotation angle is read by the encoder, the C-axis is rotated once (360 degrees), and a correlation diagram between the C-axis rotation angle of the cylindrical ingot block and the crystal orientation of the cylindrical ingot block is displayed.
(3) One of the encoder rotation angles (θ) indicating the four crystal orientations displayed is selected, and this angle is the position of the encoder rotation angle of 45 degrees with respect to the rotary cutting blade radial direction surface (cutting start C-axis The C-axis is rotated so as to be positioned at (position), and the crystal orientation position of the cylindrical ingot block is centered.
(4) A length that exceeds the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotary cutting blades by moving the work table on which the clamp mechanism is mounted in the direction of the pair of rotating cutting blades. The groove is processed. During this grooving, a cooling liquid is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(5) Next, the C-axis of the cylindrical ingot block is rotated 90 degrees using a servo motor for the headstock.
(6) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. The groove is processed. During the grooving, a cooling liquid is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(7) Next, the C-axis of the cylindrical ingot block in which the four grooves are formed is rotated 90 degrees using a servo motor for the headstock.
(8) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. The groove is processed to cut the arc-shaped side surfaces before and after the cylindrical ingot block. During this cutting process, a coolant is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(9) Next, the C axis of the ingot block is rotated 90 degrees or -270 degrees using a servo motor of the headstock.
(10) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. Groove processing is performed, and the arc-shaped side surfaces before and after the ingot block are cut and processed into a square columnar ingot block. During this cutting process, a coolant is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
回転切断刃のダイヤモンド刃先の幅が1.2〜2.5mmと狭くても、ダイヤモンド刃先の円筒状インゴットブロックの切り込み深さが目的の溝切り深さ(h)の1/2を超え1〜5mm超える深さ(h/2+1〜5mm)までと制限したので回転切断刃のダイヤモンド刃先が円筒状インゴットブロックの溝切り部分と接触している面積が回転切断刃のダイヤモンド刃先でインゴット側面を切断する際の約1/2となる。よって、電動モータに掛かる負荷もさほど増加しない。また、回転切断刃のダイヤモンド刃先の幅を1.2〜2.5mmとしたことによりインゴット切断屑の発生量も低減する。また、回転切断刃の直径を450〜550mmと小さくすることができる。 Even if the width of the diamond cutting edge of the rotary cutting blade is as narrow as 1.2 to 2.5 mm, the cutting depth of the cylindrical ingot block of the diamond cutting edge exceeds 1/2 of the target groove cutting depth (h). Since the depth is limited to a depth exceeding 5 mm (h / 2 + 1 to 5 mm), the area where the diamond cutting edge of the rotary cutting blade is in contact with the grooved portion of the cylindrical ingot block cuts the side surface of the ingot with the diamond cutting edge of the rotary cutting blade. It becomes about 1/2 of that. Therefore, the load applied to the electric motor does not increase so much. Moreover, the generation amount of ingot cutting waste is reduced by setting the width of the diamond cutting edge of the rotary cutting blade to 1.2 to 2.5 mm. Further, the diameter of the rotary cutting blade can be reduced to 450 to 550 mm.
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は結晶方向検出機器により正確に検知できるので、各々のバッチ生産された四角柱状単結晶インゴットブロックの後工程でこれを仕上げ面取り加工した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・ワイヤー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(ウエーハ)の結晶方位も一定したものが得られる。
Since the crystal orientation of the cylindrical single crystal silicon ingot block sandwiched between the clamp devices can be accurately detected by the crystal direction detection device, it is finished and chamfered in the subsequent process of each batch-produced square columnar single crystal ingot block. The crystal orientation of the single crystal silicon of the square columnar single crystal silicon ingot block is constant. Therefore, the crystal orientation of the substrate (wafer) obtained from each batch obtained by slicing these finished chamfered square columnar single crystal silicon ingot blocks with multi-wire saw can be obtained.
図1および図2に示す円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの側面剥ぎ落とし切断装置1は、次のa)からh)の構成部材を備える。
The side-stripping /
a)機枠2上に左右方向に設けられた案内レール3,3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、
a) Work table 4 provided so as to be able to reciprocate in the left-right direction on
b)前記ワークテーブル4上に左右に分離して搭載された主軸台7aと心押台7bの一対よりなるクランプ機構7、
b) a
c)前記クランプ機構に支架されたワークwを載せた前記ワークテーブル4を左右方向に往復移動させる駆動機構7am、 c) a drive mechanism 7am for reciprocating the work table 4 on which the work w supported by the clamp mechanism is mounted in the left-right direction;
d)前記ワークテーブル4を切断装置1の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
d) A direction in which the work table 4 is viewed from the front side of the
e)円筒状シリコンインゴットブロックのローディング/アンローディングステージ8R、 e) Cylindrical silicon ingot block loading / unloading stage 8R,
f)前記ローディング/アンローディングステージ8Rの背後に設けた前記クランプ機構7の待機位置ステージ70、
f) a standby position stage 70 of the
g)前記クランプ機構のワーク支持軸7a1,7b1を挟んで一対の回転切断刃91a,91bをその回転切断刃直径面が相対向するように、かつ、前記ワーク支持軸(C軸)の高さ位置よりも上方にある位置に回転切断刃軸心92a,92bが位置するよう回転切断刃(ツール)軸を前記案内レール3,3に対し前後に設けた円筒状インゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ90、
g) A pair of
h)前記ローディング/アンローディングステージ8Rのロードポート8位置に、インゴットブロックの結晶方向検出機器Sを設けた結晶方向検出ステージ、(図3参照)。 h) A crystal direction detection stage in which a crystal direction detection device S of an ingot block is provided at the load port 8 position of the loading / unloading stage 8R (see FIG. 3).
なお、回転切断刃に供給される冷却水の圧力は、20〜35Kgf/cm2、冷却液量は2〜20リットル/分がインゴット切断屑をワークより吹き飛ばすには良い。 In addition, the pressure of the cooling water supplied to the rotary cutting blade is 20 to 35 Kgf / cm 2 , and the amount of the cooling liquid is 2 to 20 liters / minute, so that the ingot cutting waste is blown off from the work.
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Sとしては、公知のX線解析機器(現在価格は約1500万円)であってもレーザー光反射型変位センサー(現在価格は約35〜60万円)であってもよい。サファイアインゴットブロックの結晶方位検出機器Sとしては、X線解析機器が利用される。前記レーザー光反射型変位センサーは、図1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
7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Sは、ワークがロードポート8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8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切断装置1に取り付けられる。
As the crystal orientation detection device S of the cylindrical single crystal silicon ingot block (work), even a known X-ray analysis device (current price is about 15 million yen) is a laser light reflection type displacement sensor (current price is about 35 ~ 600,000 yen). As the crystal orientation detection device S of the sapphire ingot block, an X-ray analysis device is used. The laser light reflection type displacement sensor is not shown in FIG. 1, but is located on the same horizontal plane with respect to the C-axis of the work clamped by the
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測定は、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に挟持した後、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、図3のIIに示すように、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。
The crystal orientation of the cylindrical single crystal silicon ingot block is measured after the cylindrical single crystal silicon ingot block w is clamped by a
レーザー光反射型変位センサーを用いる結晶方位検知機器S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。 As crystal orientation detection device S using a laser light reflection type displacement sensor, “Laser Marker Microscope HL-C108F-BK” (trade name) manufactured by Panasonic Electric Works SUNX Co., Ltd. “Laser Type Displacement Sensor LK-H085” manufactured by Kiens Co., Ltd. Crystals of rotating ingot blocks such as “(trade name) and amplifier (LK-G500” (trade name) combination, TONIC system (trade name) using Renishaw's Signum encoder and pulse generator) A detection device that displays a pulse protrusion (peak) when a laser beam hits the direction can be used.
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。 The pulse frequency is 50 to 300 Hz, preferably 100 Hz, and KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm and XeCl excimer laser light having a wavelength of 308 nm are preferable. The laser light reflected in the crystal orientation is presented on the display screen by an electronic signal as a high reflection intensity. In addition, rotating the cylindrical single crystal silicon ingot block w from 0 to 360 degrees once is because the crystal orientation detection device is operating normally according to the data results displayed at intervals of about 90 degrees with four high peaks. It is because it leads to an operator confirming.
円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの芯出しは、前記表示された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、この角度が外周刃の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軸を主軸台7aのサーボモータ7amにより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。 For the centering of the cylindrical single crystal silicon ingot block, one of the encoder display rotation angles indicating the four displayed pulse peaks is selected, and this angle is the encoder for the rotary cutting blade radial direction surface of the outer peripheral blade. The C axis is rotated by the servo motor 7am of the headstock 7a so as to be positioned at a rotation angle of 45 degrees (cutting start C axis position) to fix the crystal orientation position of the cylindrical single crystal silicon ingot block ((FIG. 3 III) Normally, the angle to be selected is the angle (θ) indicating the first peak or the angle (θ) indicating the second peak. This is preferable because the angle can be small.
図1と図2に戻って、前記ローディング/アンローディングステージ8Rを構成するイ
ンゴットブロック搬送機構13とインゴットストッカー14は、前記ワークテーブル4の前側に並設している。インゴットブロック搬送機構13とインゴットストッカー14の構造は、本願特許出願人が先に出願した特願2010−61844号明細書の図5および図7に詳細に開示されている。このインゴットブロック搬送機構13とインゴットストッカー14は、市場より入手できる。
Returning to FIGS. 1 and 2, the ingot
ワークストッカー14,14,14は、インゴットブロック3本を収納できる断面が逆2等辺三角形状のV字棚段を備え、機枠から突き出した位置決めピン上に載置されている。 The work stockers 14, 14, and 14 each have a V-shaped shelf whose cross section that can store three ingot blocks has an inverted isosceles triangle shape, and is placed on a positioning pin protruding from the machine frame.
前記インゴットブロック搬送機構13は、ワークストッカー14V字棚段に保管されているインゴットブロック1本を1対の爪で挟持し、両爪を上昇させることによりワークを吊り上げ、ついで、後退、右方向への移動、下降してロードポート8前に位置させ、さらに後退させることによりこのロードポート8からワークをクランプ装置7の主軸台7aと心押台7b間へと搬入する。ワークの一端を主軸台7aのセンター支持軸7a1に当接させた後、心押台7bを空気シリンダー7eで右方向に移動させてセンター支持軸7b1に他端を当接させワークを宙吊り状態に支架する。ついで、前記両爪を離間させてワークの把持を開放し、ついで、両爪を支持する固定台を上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪をインゴットブロック搬送機構13の待機位置へと戻す。
The ingot
側面剥ぎスライシングステージ90は、クランプ装置7と、このクランプ装置7を搭載するワークテーブル4用の左右移動案内レール3,3と、このクランプ機構の主軸台7aと心押台7bのワーク支持軸7a1,7b1を挟んで前後移動可能なスピンドル軸92a,92bの一対に軸承された回転切断刃の一対91a,91bをその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スライシングヘッド9とから構成される。
The side-peeling
回転切断刃91a,91bの前後移動は、回転切断刃91a,91bを軸承するスピンドル軸92a,92bを回転させるサーボモータ93m,93mを搭載したツールテーブル94t,94tを図示されていないモータ駆動ボールネジをモータ94m,94mで回転駆動することにより行われる。このツールテーブル94tの前進または後退の移動方向は、サーボモータ94mの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
When the
一対の回転切断刃91a,91bは、一対のスピンドル軸92a,92bに軸承され、これらスピンドル軸はサーボモータ93m,93mにより駆動回転されることにより、回転切断刃91a,91bはワークに対し同一時計廻り方向に50〜7,500min−1の回転速度で回転される(両スピンドル軸の回転方向は互いに逆方向となる)。前記スピンドル軸92a,92bはツールテーブル94t,94tを前後移動することによりインゴットブロックの面剥ぎ加工開始位置へと移動可能である。前記スピンドル軸92a,92bは、前記クランプ機構のワーク支持軸7a1,7b1を挟んで一対の回転切断刃91a,91bをその回転切断刃直径面が相対向するように、かつ、前記ワーク支持軸(C軸)の高さ位置よりも上方にある位置に回転切断刃軸心92a,92bが位置するよう回転切断刃軸心92a,92bを前記案内レール3,3に対し前後に設け、円筒状インゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ90を構成する。
The pair of
ワークテーブル4は、5〜200mm/分の速度で移動可能であり、回転軸92a,92bの昇降は100mmまで上下移動可能である。
The work table 4 can move at a speed of 5 to 200 mm / min, and the
前記回転切断刃91a,91bとしては、直径が450〜600mm、厚み1〜2mmの鋼板シートの外周縁(厚み1.0〜2.0mm)にダイヤモンド微粒子を幅5〜10m
m、厚み1.2〜2.5mm電着したダイヤモンドカッターが使用される。
As the
m, a diamond cutter electrodeposited with a thickness of 1.2 to 2.5 mm is used.
ワーク(円柱状インゴットブロック)のC軸を水平方向に挟持するクランプ機構7を搭載するワークテーブル4を左方向に移動させることによりワーク端面の前後が一対の外周刃91a,91bに当接し、これら外周刃により円柱状ワーク前面および後面が円弧状に削ぎ落とされる面剥ぎ切断加工が行われる。ワーク前後面の面剥ぎ切断加工が終了したら、クランプ機構7の主軸台7aの支持軸を90度回転させ、面剥ぎ加工が為されていないワークの円弧面を前後位置に芯出し(位置決め)し、ついで、ワークテーブル4を移動させて前記一対の外周刃91a,91bをサーボモータ93m,93mで回転駆動させて残りの面剥ぎ切断加工を行う。円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの四側面の面剥ぎ切断加工時間は、直径が200mm、高さが250mmの円柱状単結晶シリコンインゴットブロックで10〜20分、直径が200mm、高さ500mmの円柱状単結晶シリコンインゴットブロックで22〜27分で行うことができる。
By moving the work table 4 mounted with the
上記切断装置1を用いて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断加工を行って四角柱状インゴットブロックに加工する方法は、次の工程を経て実施される。
A method of cutting a cylindrical single crystal silicon ingot block by using the
(1)ローディングステージ8Rに在る円筒状インゴットブロックの搬送機構13を用い、ストッカー14上に載置されている円筒状シリコンインゴットブロック(ワーク)1本を両爪で把持し、次いで両爪を支持する固定台13fを上昇させ、左方向に移動させ、さらにサーボモータにより回転駆動されたボールネジに裏面を螺合させた前記固定台13fの滑走面13sをコラム側面に設けられた案内レール13g上を滑走させてロードポート8側へ進入させ、ついで、エアーシリンダ13pの駆動により円筒状インゴットブロックを下降させて第一クランプ機構7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7aと心押台7b間に搬入した後、前記心押台を前進させて円筒状シリコンインゴットブロックwを第一クランプ機構7に挟持する。
(1) A cylindrical silicon ingot block (work) placed on the
(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)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参照) (2) A laser beam is emitted toward the C axis of the cylindrical single crystal silicon ingot block from the displacement sensor S that is set apart on the front side of the sandwiched cylindrical single crystal silicon ingot block. The C-axis rotation angle by the motor is read by the encoder while rotating the C-axis one rotation (360 degrees), and a correlation diagram between the rotation angle and the pulse peak is displayed. (See II in FIG. 3)
(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芯出しする。(図3のIII参照) (3) Select one of the encoder rotation angles (θ) indicating the four displayed pulse peaks, and this angle is the position of the encoder rotation angle of 45 degrees relative to the rotary cutting blade radial direction surface (cutting start C axis The C-axis is rotated so as to be positioned at (position), and the crystal orientation position of the cylindrical single crystal silicon ingot block is centered. (See III in FIG. 3)
(4)回転する一対の回転切断刃91a,91bの位置する方向に前記クランプ機構7を搭載するワークテーブル4を移動させて前記一対の回転切断刃91a,91b外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックwの前後面の高さhをh/2を1〜3mm越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。(図4のI参照)
(4) The work table 4 on which the
(5)ついで、円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台7aのサーボモータを用いて180度回転させる。(図4のII参照) (5) Next, the C axis of the cylindrical ingot block is rotated 180 degrees using the servo motor of the headstock 7a. (Refer to II in FIG. 4)
(6)回転する前記一対の回転切断刃91a,91bの方向に前記クランプ機構7を搭載するワークテーブル4を移動させて前記一対の回転切断刃91a,91bによる円筒状インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴ
ットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃91a,91bの前後面には冷却液が供給される。(図4のIII参照)
(6) The work table 4 on which the
(7)ついで、2側面が切断された円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台7aのサーボモータを用いて90度回転させる。(図4のIV参照) (7) Next, the C-axis of the cylindrical ingot block whose two side surfaces are cut is rotated 90 degrees using the servo motor of the headstock 7a. (Refer to IV in FIG. 4)
(8)回転する前記一対の回転切断刃91a,91bの方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃91a,91bによる円筒状インゴットブロックの残った前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃91a,91bの前後面には冷却液が供給される。(図4のV参照)
(8) The height of the remaining front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of
(9)ついで、円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台7aのサーボモータを用いて180度回転させる。(図4のVI参照) (9) Next, the C axis of the cylindrical ingot block is rotated 180 degrees using the servo motor of the headstock 7a. (Refer to VI in FIG. 4)
(10)回転する前記一対の回転切断刃91a,91bの方向に前記クランプ機構7を搭載するワークテーブル4を移動させて前記一対の回転切断刃91a,91bによる円筒状インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断し、四角柱状インゴットブロックに加工する。この切断加工の際、前記回転切断刃91a,91bの前後面には冷却液が供給される。(図4のVII参照)
(10) The work table 4 on which the
(11)ワークテーブル4をクランプ機構待機ステージ70へ移動させ、ローディング/アンローディングステージ8Rにあるインゴットブロックwの搬送機構13の爪で四角柱状ブロックを把持し、心押台7bを後退させてクランプ機構7による四角柱状ブロックの拘束を外す。
(11) The work table 4 is moved to the clamp mechanism standby stage 70, the square columnar block is gripped by the claw of the
(12)インゴットブロックの搬送機構13の両爪をストッカー14上に移行させ、ついで両爪を開放して四角柱状ブロックをストッカー14上の棚上に載置する。
(12) Both claws of the ingot
前記切断装置1を用いて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断加工を行って四角柱状インゴットブロックに加工する別態様の加工方法として、前述の(5)工程から(9)工程を次の(5)工程から(9)工程に置き換えてもよい。
As a processing method of another aspect in which a cylindrical single crystal silicon ingot block is cut and cut into four sides by using the
(5)ついで、円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台のサーボモータを用いて90度回転させる。(図5のII参照) (5) Next, the C-axis of the cylindrical ingot block is rotated 90 degrees using a servo motor for the headstock. (See II in FIG. 5)
(6)回転する前記一対の回転切断刃91a,91bの方向に前記クランプ機構7を搭載するワークテーブル4を移動させて前記一対の回転切断刃91a,91bによる円筒状インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、前記回転切断刃91a,91bの前後面には冷却液が供給される。(図5のIII参照)
(6) The work table 4 on which the
(7)ついで、四本の溝が形成された円筒状インゴットブロックのC軸を主軸台7aのサーボモータを用いて90度回転させる。(図5のIV参照) (7) Next, the C axis of the cylindrical ingot block in which the four grooves are formed is rotated 90 degrees using the servo motor of the headstock 7a. (Refer to IV in FIG. 5)
(8)回転する前記一対の回転切断刃91a,91bの方向にクランプ機構7を搭載する前記ワークテーブル4を移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。(図5のV参照)
(8) The work table 4 on which the
(9)ついで、前記インゴットブロックのC軸を主軸台のサーボモータを用いて90度または−270度回転させる。(図5のVI参照) (9) Next, the C axis of the ingot block is rotated 90 degrees or -270 degrees using a servo motor of the headstock. (Refer to VI in FIG. 5)
本発明の円筒状インゴットブロックの側面剥ぎ切断装置1およびそれを用いて四角柱状ブロックに加工する方法は、ダイヤモンド刃先幅が1.2〜2.5mmの回転切断刃を用いることを可能としたので、インゴットブロックの切削屑の発生量を少なくすることができる。
Since the cylindrical ingot block side surface peeling and cutting
インゴット素材が単結晶シリコンインゴットであるときは、高価なX線回析装置でなく、安価な変位センサーを用いて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を正確に検知できる。 When the ingot material is a single crystal silicon ingot, it is possible to accurately detect the crystal orientation of a cylindrical single crystal silicon ingot block sandwiched between clamp devices using an inexpensive displacement sensor instead of an expensive X-ray diffraction device. .
1 切断装置
C C軸(クランプ装置のワーク回転軸)
w 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 クランプ機構
7a 主軸台
7b 心押台
8 ロードポート
8R ローディング/アンローディングステージ
13 インゴットブロック搬送機構
14 ストッカー
70 クランプ機構待機位置ステージ
90 スライシングステージ
91a,91b 回転切断刃(外周刃)
92a,92b ツール(回転切断刃)軸
1 Cutting device C C axis (workpiece rotation axis of clamp device)
w Ingot block (work)
S Laser beam reflection
92a, 92b Tool (rotary cutting blade) shaft
Claims (3)
b)前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構、
c)前記クランプ機構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を複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
e)円筒状インゴットブロックのローディング/アンローディングステージ、
f)前記ローディング/アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
g)前記クランプ機構のワーク支持軸を挟んで一対の回転切断刃をその回転切断刃直径面が相対向するように、かつ、前記ワーク支持軸の高さ位置よりも上方にある位置に回転切断刃軸心が位置するよう回転切断刃軸を前記案内レールに対し前後に設けた円筒状インゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ、
および、
h)前記ローディング/アンローディングステージのロードポート位置に、インゴットブロックの結晶方向検出機器を設けた結晶方向検出ステージ、
を設けた円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置。 a) a work table provided so as to be able to reciprocate in the left-right direction on a guide rail provided in the left-right direction on the machine frame;
b) a clamp mechanism comprising a pair of headstock and tailstock mounted separately on the work table on the left and right;
c) a drive mechanism for reciprocating the work table carrying the work supported by the clamp mechanism in the left-right direction;
d) A direction in which the work table is viewed from the front side of the composite chamfering apparatus, and from the right side to the left side,
e) loading / unloading stage of cylindrical ingot block;
f) a standby position stage of the clamping mechanism provided behind the loading / unloading stage;
g) Rotating and cutting a pair of rotary cutting blades across the workpiece support shaft of the clamp mechanism so that the diameter surfaces of the rotary cutting blades face each other and above the height position of the workpiece support shaft A side-peeling slicing stage of a cylindrical ingot block in which a rotary cutting blade shaft is provided at the front and back of the guide rail so that the blade axis is located;
and,
h) a crystal direction detection stage provided with an ingot block crystal direction detection device at a load port position of the loading / unloading stage;
4 side stripping and cutting device for cylindrical ingot block.
(1)ローディング/アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポートを通過させて円筒状インゴットブロックをクランプ機構のワーク支持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心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状インゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
(2)前記挟持された円筒状インゴットブロックの前側に離れて設置した結晶方向検出機器によりクランプ装置の主軸台のモータにより回転される円筒状インゴットブロックの結晶方位を測定し、このワーク支持軸回転角度をエンコーダで読み取りながらワーク支持軸を1回転させ、円筒状インゴットブロックのワーク支持軸回転角度と円筒状インゴットブロック結晶方位の相関図を表示させる。
(3)表示された4つの結晶方位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度の位置に位置するようワーク支持軸を回転させて円筒状インゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
(4)回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(5)ついで、円筒状インゴットブロックのワーク支持軸を主軸台のサーボモータを用いて180度回転させる。
(6)回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(7)ついで、2側面が切断された円筒状インゴットブロックのワーク支持軸を主軸台のサーボモータを用いて90度回転させる。
(8)回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテー
ブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの残った前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(9)ついで、円筒状インゴットブロックのワーク支持軸を主軸台のサーボモータを用いて180度回転させる。
(10)回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断し、四角柱状インゴットブロックに加工する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。 A method for chamfering a cylindrical ingot block into a prismatic ingot block through the following steps using the four-side stripping and cutting device according to claim 1.
(1) Using a loading mechanism in the loading / unloading stage, passing between the load port and rotating the cylindrical ingot block around the work support shaft of the clamp mechanism, between the headstock with encoder and the tailstock Then, the tailstock is moved forward, and the cylindrical ingot block is clamped by the clamp mechanism.
(2) The crystal orientation of the cylindrical ingot block rotated by the motor of the headstock of the clamping device is measured by a crystal direction detecting device installed at the front side of the sandwiched cylindrical ingot block, and the workpiece support shaft is rotated. The workpiece support shaft is rotated once while the angle is read by the encoder, and a correlation diagram between the workpiece support shaft rotation angle of the cylindrical ingot block and the cylindrical ingot block crystal orientation is displayed.
(3) One of the encoder rotation angles (θ) indicating the four crystal orientations displayed is selected, and the workpiece is positioned at an encoder rotation angle of 45 degrees with respect to the rotary cutting blade radial direction surface. The support shaft is rotated to center the crystal orientation position of the cylindrical ingot block.
(4) A length that exceeds the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotary cutting blades by moving the work table on which the clamp mechanism is mounted in the direction of the pair of rotating cutting blades. The groove is processed. During this grooving, a cooling liquid is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(5) Next, the work support shaft of the cylindrical ingot block is rotated 180 degrees using a servo motor of the headstock.
(6) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. The groove is processed to cut the arc-shaped side surfaces before and after the cylindrical ingot block. During this cutting process, a coolant is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(7) Next, the work support shaft of the cylindrical ingot block whose two side surfaces are cut is rotated 90 degrees using a servo motor of the headstock.
(8) Move the work table on which the clamp mechanism is mounted in the direction of the pair of rotating cutting blades to rotate, and reduce the height of the remaining front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades to ½. Grooves that exceed the length are processed. During this grooving, a cooling liquid is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(9) Next, the work support shaft of the cylindrical ingot block is rotated 180 degrees using a servo motor of the headstock.
(10) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. Then, the front and back arc-shaped side surfaces of the cylindrical ingot block are cut and processed into a square columnar ingot block. During this cutting process, a coolant is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(1)ローディング/アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポートを通過させて円筒状インゴットブロックをクランプ機構のワーク支持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心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状インゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
(2)前記挟持された円筒状インゴットブロックの前側に離れて設置した結晶方向検出機器のセンサーによりクランプ装置の主軸台のモータにより回転される円筒状インゴットブロックの結晶方位を測定し、このワーク支持軸回転角度をエンコーダで読み取りながらワーク支持軸を1回転させ、円筒状インゴットブロックのワーク支持軸回転角度と円筒状インゴットブロック結晶方位の相関図を表示させる。
(3)表示された4つの結晶方位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度の位置に位置するようワーク支持軸を回転させて円筒状インゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
(4)回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(5)ついで、円筒状インゴットブロックのワーク支持軸を主軸台のサーボモータを用いて90度回転させる。
(6)回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(7)ついで、四本の溝が形成された円筒状インゴットブロックのワーク支持軸を主軸台のサーボモータを用いて90度回転させる。
(8)回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
(9)ついで、前記インゴットブロックのワーク支持軸を主軸台のサーボモータを用いて90度または−270度回転させる。
(10)回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構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インゴットブロックの前後面の高さを1/2を越える長さの溝加工を行い、インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断し、四角柱状インゴットブロックに加工する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。 A method for chamfering a cylindrical ingot block into a prismatic ingot block through the following steps using the four-side stripping and cutting device according to claim 1.
(1) Using a loading mechanism in the loading / unloading stage, passing between the load port and rotating the cylindrical ingot block around the work support shaft of the clamp mechanism, between the headstock with encoder and the tailstock Then, the tailstock is moved forward, and the cylindrical ingot block is clamped by the clamp mechanism.
(2) The crystal orientation of the cylindrical ingot block rotated by the spindle head motor of the clamping device is measured by a sensor of a crystal direction detecting device placed at the front side of the sandwiched cylindrical ingot block, and the workpiece is supported. The work support shaft is rotated once while the shaft rotation angle is read by the encoder, and a correlation diagram between the work support shaft rotation angle of the cylindrical ingot block and the crystal orientation of the cylindrical ingot block is displayed.
(3) One of the encoder rotation angles (θ) indicating the four crystal orientations displayed is selected, and the workpiece is positioned at an encoder rotation angle of 45 degrees with respect to the rotary cutting blade radial direction surface. The support shaft is rotated to center the crystal orientation position of the cylindrical ingot block.
(4) A length that exceeds the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotary cutting blades by moving the work table on which the clamp mechanism is mounted in the direction of the pair of rotating cutting blades. The groove is processed. During this grooving, a cooling liquid is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(5) Next, the work support shaft of the cylindrical ingot block is rotated 90 degrees using a servo motor of the headstock.
(6) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. The groove is processed. During the grooving, a cooling liquid is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(7) Next, the work support shaft of the cylindrical ingot block in which the four grooves are formed is rotated 90 degrees using a servo motor on the headstock.
(8) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the cylindrical ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. The groove is processed to cut the arc-shaped side surfaces before and after the cylindrical ingot block. During this cutting process, a coolant is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
(9) Next, the work support shaft of the ingot block is rotated 90 degrees or -270 degrees using a servo motor of the headstock.
(10) The work table on which the clamp mechanism is mounted is moved in the direction of the pair of rotating cutting blades so that the height of the front and rear surfaces of the ingot block by the pair of rotating cutting blades exceeds 1/2. Groove processing is performed, and the arc-shaped side surfaces before and after the ingot block are cut and processed into a square columnar ingot block. During this cutting process, a coolant is supplied to the front and rear surfaces of the rotary cutting blade.
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