TWI436856B - Composite chamfering device for ingot - Google Patents

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TWI436856B TW099116545A TW99116545A TWI436856B TW I436856 B TWI436856 B TW I436856B TW 099116545 A TW099116545 A TW 099116545A TW 99116545 A TW99116545 A TW 99116545A TW I436856 B TWI436856 B TW I436856B
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Kazuo Kobayashi
Syuji Takeda
Hirotugu Saitoh
Satoru Ide
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Description

錠塊之複合式倒角加工裝置
本發明係關於可將作為太陽電池(太陽光發電板)之基板而使用之正方形或長方形基板之原材料的角柱狀之多晶矽錠塊或單晶矽錠塊之側面或圓周面，進行倒角加工之複合式倒角加工裝置。用於以線切割方法，將矽錠塊切片成厚度200~240 μm，同時在獲得複數之太陽電池用矽基板時，倒角加工C軸端面經切斷之圓柱狀錠塊表面，以使以短時間製造錠塊切斷時無碎屑或裂痕之角柱狀或圓柱狀矽錠塊。
在製造太陽電池用矽基板之步驟中，進行有以帶鋸切下圓柱狀單晶矽錠之圓剖面4周片，於4角部殘留有圓弧(R角部)作為角柱狀矽錠(工件)，其次，以橫形圓筒研削裝置之包含主軸台與尾架之夾緊裝置支撐，並以杯形砂輪型砂輪，將四側面之表面以期望之厚度(8~10 mm)進行倒角，其次，進行切片，製造厚度200~330 μm之正方形狀矽基板(例如，參照非專利文獻1)。
又，作為角柱狀矽錠塊，利用有將於角柱狀石墨容器內注入溶解之金屬矽(Si )溶液，並於一方向凝固後，將與容器內面接觸污染之下端面與側面進行倒角而獲得之多晶矽錠，切斷成2至4塊之錠塊，或在半導體基板之生產停歇之時期，殘留一部份R部份，藉由切片裝置，切斷半導體基板製造用圓柱狀矽錠塊之四側面，其次，將兩端面進行倒角加工，其後，進行柱狀錠塊之角落R面倒角加工(倒角量為7.5~8 mm)後，將四側面平面進行倒角加工(倒角量為0.5~1 mm)而作為太陽電池用之角柱狀單晶矽錠塊者。認為單晶矽基板光轉換率高於多晶矽基板，但倒角加工較難。
例如，日本特開平8-73297號公報(專利文獻1)提出一種方法，係將在電爐中還原矽石或矽砂而獲得之金屬矽熔液，流入至耐熱性柱狀容器內，從容器下端向上端逐步進行冷卻，藉此作為一方向凝固之角柱狀多晶矽錠棒，將與容器內面接觸污染之下端面與側面研削5 mm倒角量，進行研磨倒角，進而以氟酸‧硝酸混合水溶液進行蝕刻而製造多晶矽錠。
美國專利第6679759號公報(專利文獻2)提出一種方法，係以研磨工具，將經垂直切斷C軸端面之矽錠塊側面之粗面，進行研磨加工，使表面平滑度Ry為8 μm以下後，將矽錠塊作成厚度200~330 μm之太陽電池用矽基板。
再者，日本特開2009-99734號公報(專利文獻3)提出一種矽晶圓之製造方法，其係將藉由鑄造成形之矽錠切斷，成為複數個矽塊，其次，將該矽塊切片，作成複數個矽晶圓者，且該方法之特徵為包含研削步驟，其係將藉由鑄造而成形之矽錠切斷，作成複數個矽塊時，預先將矽錠之至少1面水平研削；及矽塊切取步驟，其係將矽錠以其磨平研削之面朝下的方式，載置於基台上，並從該矽錠切取複數個矽塊。
日本特開2004-6997號公報(專利文獻4)提出一種方法，係以帶鋸，將太陽電池用矽晶圓製造用之圓柱狀矽塊，進行倒角，使其成為角柱狀矽塊後，使用滾筒型金剛石海綿平砂輪，研磨加工側平面，其後，進行切片加工製造角狀晶圓。
日本特開2009-55039號公報(專利文獻5)提出一種方法，係亦以帶鋸，將圓柱狀矽塊進行倒角，使其成為角柱狀矽塊後，以研磨粒徑為80~60 μm之杯形砂輪型砂輪，將側平面進行粗研削加工，其次，以研磨粒徑為3~40 μm之杯形砂輪型砂輪，將側平面進行拋光研削加工，進而於將表面進行蝕刻處理後，進行切片加工製造角狀晶圓。
日本專利第4133935號說明書(專利文獻6)提出一種方法，係將藉由鑄造成形之矽錠，進行圓筒研削，使外周面平滑後，以切片裝置等之側面剝離機，切下四側面，成為具有4角R之大致正方形剖面之矽錠，並將其切斷成為複數個矽錠塊，進而以研磨工具，將上述四側面進行磨平研磨加工，使其側面之平滑度Ry為10~20 μm，以線切割方法，將該矽錠塊垂直方向切斷，從而製造大致正方形之薄矽基板。
日本特開2009-233794號公報(專利文獻7)提出一種方法，係於研削/研磨矽塊之表面時，以機械性夾持(夾緊)之一對夾持構件(主軸台與尾架)保持矽塊之長度方向之前後，並在該狀態下，使用粗研削砂輪與精密拋光砂輪，將矽塊之側面及連結該等之4個角部(4角之R角部)，進行研削研磨。由於藉由該方法，可在非接觸且由夾持構件懸空的狀態下，保持矽塊之4個角部及4側面，故可防止於其側面及角部留下傷痕，進而不僅矽塊之側面，且角部亦可進行研削研磨，從而進行倒角，因此可在將矽塊進行切片加工製造矽晶圓時，避免其周緣部缺損等，從而可提高良品率。
由基板加工製造商指出隨著角柱狀矽錠之一邊之長度從50 mm增長為125 mm、156 mm、200 mm、240 mm，以線切割鋸同時切片一邊為156 mm至240 mm之角柱狀矽錠，大量生產厚度200~330 μm之太陽電池用矽基板時，如上所述，通常有在角柱狀矽錠之R角落部分，產生碎屑的情況，矽基板之生產損耗率增高。如上述專利文獻3、專利文獻6所示，以研磨工具，將側面進行平坦研磨加工後，進行線切割之因應方法，或日本特開2002-252188號公報(專利文獻8)所示，以研磨刷研磨加工之方法、或以蝕刻處理方法，可防止上述切斷為晶圓時產生碎屑現象。
實際情況是目前，一邊為156 mm，高度為250 mm，且於四角殘留R角部而切斷之角柱狀單晶矽錠之倒角加工需要大約95~120分鐘，而一邊為156 mm、高度為500 mm，且於四角殘留R角部而切斷之角柱狀單晶矽錠之倒角加工需要大約180~210分鐘。該加工時間可追加矽錠從粗研削裝置至拋光研削裝置之交接時間大約10分鐘。
另一方面，日本特公昭49-16400號公報(專利文獻9)、日本特開平4-322965號公報(專利文獻10)、日本特開平6-166600號公報(專利文獻11)及日本特開平6-246630號公報(專利文獻12)提出倒角加工半導體基板用矽基板製造用之圓柱狀矽錠之表面的橫形之圓筒研削裝置。
該等專利文獻9至專利文獻12所揭示之橫形之圓筒研削裝置包含：包含一對經由減速裝置，藉由伺服馬達使中心軸旋轉之主軸台，與可於左右方向移動之尾架的夾緊機構；以使圓板狀平砂輪之圓形平面朝向藉由該夾緊機構之主軸台中心與尾架中心，於水平(橫)方向，且可旋轉地支撐圓柱狀矽錠之軸心之圓柱狀錠之圓周上面部的方式，使以砂輪軸為軸承之研削頭升降之升降機構；及使上述研削頭相對於圓柱狀錠之上述軸心平行地左右直線移動之移動機構。
圓柱狀矽錠之圓筒研削係藉由升降機構，使圓板狀平砂輪之底面下降至旋轉之圓柱狀錠之圓周上面部高度位置的進行倒角之高度位置，其次，藉由線性移動機構，使研削頭向右方向移動，從而使研削頭之圓板狀平砂輪於圓柱狀錠之圓周面上一面旋轉，一面進行圓柱狀錠抵接，開始切入，圓板狀平砂輪到達至圓柱狀錠之右端位置後，藉由升降機構，使圓板狀平砂輪下降切入量之高度量，並藉由線性移動機構，使圓板狀平砂輪之移動方向反轉至左方向，其次，圓板狀平砂輪到達至圓柱狀錠之左端位置後，藉由升降機構，使圓板狀平砂輪下降切入量之高度量，並藉由線性移動機構，使研削頭向右方向移動，而圓板狀平砂輪到達至圓柱狀錠之右端位置後，藉由升降機構，使圓板狀平砂輪下降切入量之高度量，並藉由線性移動機構，使圓板狀平砂輪之移動方向反轉至左方向，其次，圓板狀平砂輪到達至圓柱狀錠之左端位置後，以下同樣地，重複圓板狀平砂輪之下降、反轉、倒角、下降、反轉、倒角，並進行期望之厚度(10 μm~5 mm)之倒角加工。
本申請案申請人在日本專利申請案2009-296602號說明書(專利文獻13)中，提出有將工件裝載機，附屬於可以短時間製造線切割時不產生碎屑之角柱狀矽錠塊(角柱狀矽錠塊)之具有工件裝載/卸載台、工件之側面粗研削台、工件之側面拋光研削台及工件四角R拋光研削台之倒角加工裝置的複合式倒角加工裝置(參照圖3)。
本申請案申請人在日本專利申請案2010-1734號說明書(專利文獻14)中，又提出一種上述複合式倒角加工裝置之工件之側面粗研削台或工件之側面拋光研削台，其可將圓柱狀矽錠進行圓筒研削加工，或可進行角柱狀錠塊之四角R圓弧研削加工。
[專利文獻1]日本特開平8-73297號公報
[專利文獻2]美國公開專利2008/0223351A1說明書
[專利文獻3]日本特開2009-99734號公報
[專利文獻4]日本特開2004-6997號公報
[專利文獻5]日本特開2009-55039號公報
[專利文獻6]日本專利第4133935號說明書
[專利文獻7]日本特開2009-233794號公報
[專利文獻8]日本特開2002-252188號公報
[專利文獻9]日本特公昭49-16400號公報
[專利文獻10]日本特開平4-322965號公報
[專利文獻11]日本特開平6-166600號公報
[專利文獻12]日本特開平6-246630號公報
[專利文獻13]日本專利第2009-296602號說明書(非公開)
[專利文獻14]日本專利第2010-001734號說明書(非公開)
[非專利文獻1]日本株式會社JCM，「太陽電池製造裝置單晶體全自動線路」[線上式]平成21年3月9日檢索，網際網路<URL：http：//www.e-jcm.co.jp/SolarCell/Mono/Auto/>
本發明之第一目的在於提供一種可將上述專利文獻13記載之複合式倒角裝置之四側面粗研削台，變更為角柱狀錠塊之四角R研削加工的角柱狀塊之四側面平坦化加工及四角R研削加工之複合式倒角加工裝置。
本發明之第二目的在於提供一種可於上述複合式倒角加工裝置之左端側，附屬切片裝置，且進行圓柱狀塊之四側面之面剝離加工、與進行該面剝離加工所形成之角柱狀塊之四側面平坦化加工及四角R研削加工的複合式倒角加工裝置，以使將上述專利文獻13記載之複合式倒角加工裝置之錠塊之工件裝載/卸載台所承載之工件之夾緊機構(主軸台與尾架)利用於塊之面剝離加工台之夾緊機構。
本發明之技術方案1係提供一種錠塊之複合式倒角加工 裝置，其特徵為設置有：a)以可在機框上設置於左右方向之導軌上，向左右方向往復移動的方式而加以設置之工件台；b)包含於該工件台上左右分離搭載之一對主軸台與尾架的夾緊機構；c)使裝載有於上述夾緊機構所支撐之工件之上述工件台於左右方向往復移動之驅動機構；d)從正面側直角觀察上述工件台之方向，且從左側方向朝向右側方向；e)以使一對可前後移動之砂輪軸為軸承之一對杯形砂輪型砂輪或環狀砂輪其砂輪面相對向方式，隔著工件台且設置於工件台前後之第一研削台；f)以使平行地設置於上述第一研削台之右橫側之可前後移動之一對砂輪軸為軸承的一對杯形砂輪型砂輪或環狀砂輪其砂輪面相對向的方式，隔著工件台且設置於工件台前後之第二研削台；g)在位於上述第二研削台之右橫側且上述工件台之前側之外殼材，具備可使工件朝上述夾緊機構移出/入之開口部的載入埠；及h)使在對向於上述載入埠之上述工件台之後側，具有砂輪車之砂輪軸平行於工件台之左右方向，且使該砂輪軸其軸心可於前後方向移動地設置於工具台上之R角部拋光研削台。
(再者，上述第一研削台與上述第二研削台中任意一者 係用於四角R研削加工，而另一者用於工件之側面研削加工者)。
本發明之技術方案2記載之錠塊之複合式倒角加工裝置，其特徵為記載於本發明之技術方案1之矽錠之倒角加工裝置中，上述第一研削台所使用之砂輪係用於工件之四角R研削加工之粗研削砂輪，且該一對粗研削砂輪之杯形砂輪直徑或環形砂輪直徑不同，其中一者之直徑較另一者之直徑短5~20mm。
本發明之技術方案3之錠塊之複合式倒角加工裝置，係錠塊之複合式倒角加工裝置，其特徵為於上述技術方案2記載之錠塊之複合式倒角加工裝置之左端面，延長設置上述工件台之左右移動導軌，且設有隔著搭載工件台之夾緊機構之主軸台與尾架之工件支撐軸(C軸)，使一對旋轉刀片(切片刀片)其旋轉刀片直徑面相對向的方式隔著工件台之設置於工件台前後之側面剝離加工台。
使用本發明之錠塊之複合式倒角加工裝置，可在將C軸端面經切斷之圓柱狀錠塊，支撐於夾緊機構的狀態下，藉切片刀片之旋轉，進行四側面剝離加工後，使用一對第一研削砂輪，進行錠塊之四角R粗研削加工(倒角加工)，接著使用一對第二研削砂輪，進行錠塊之四側面之研削加工(倒角加工)後，最後以砂輪車，進行錠塊之四角R拋光研削加工(倒角加工)。
本發明之錠塊之複合式倒角加工裝置係可使將角柱狀矽錠懸空之夾緊機構一面於左右方向往復移動，且一面使主軸台之夾緊軸旋轉360度，藉由圓筒狀砂輪車，進行錠塊之四角R(角部)之倒角加工，且所獲得之四角R之表面平滑度Ry為0.05~0.2 μm而為光澤度極其優良者。又，以第二研削砂輪進行倒角之錠塊之四側面之表面平滑度Ry為0.5~2 μm，相較於記載於專利文獻3之實施例記載之5 μm值為特別優良之值。
由於相對於專利文獻7記載之錠塊之倒角加工裝置之R角部倒角2步驟、平面粗研削4步驟及平面拋光研削4步驟合計10步驟，本發明之倒角加工裝置可利用第一研削砂輪之四角R面之粗研削加工1步驟、利用第二研削砂輪之側面倒角加工2步驟(2次主軸台之90度旋轉)、及利用四角R面之砂輪車之拋光研削加工1步驟合計5步驟，進行倒角作業，因此倒角加工時間大約減少一半。可以大約45分鐘產能加工時間，生產一邊為156 mm、高度為250 mm，且於四角殘留R部，以帶鋸切斷之角柱狀單晶矽錠之倒角加工。又，邊長156 mm、高度500 mm之角柱狀矽錠之倒角加工之產能加工時間可以大約90分鐘進行。
如圖1、圖2、圖4及圖8所示，本發明之複合式倒角加工裝置1是以下述方式而設置有工件台4，即，該工件台4係可於向左右方向延伸敷設在機框(基底)2之一對導軌3,3上向左右方向往復移動。該工件台4之左右往復移動係由滾珠螺栓6承受利用伺服馬達5之旋轉驅動而旋轉，並使螺合於該之滾珠螺栓之固定台(未圖示)向左方向或右方向前進，藉此使將工件台4之背面固定於該固定台表面之工件台4向左方向或右方向前進。工件台4之左方向或右方向之前進係依存於伺服馬達5之旋轉軸為順時針旋轉方向、還是逆時針旋轉方向。
於該工件台4上，搭載有包含左右分離而搭載之一對主軸台7a與尾架7b之夾緊機構7。因此，附隨著工件台4之左方向或右方向之移動，該夾緊機構7亦向左方向或右方向移動，且藉由夾緊機構7之主軸台中心支撐軸7a1 與尾架中心支撐軸7b1 支撐，呈懸空狀態之工件(角柱狀錠塊)w可朝四角R拋光研削台9、第二研削台10、第一四角R粗研削台11、或載入埠8位置移動。
如專利文獻7所記載，夾緊機構7為眾所周知之夾具機構，且經常於圓筒研削盤中使用。主軸台7a具有以伺服馬達7am 旋轉主軸台中心支撐軸7a1 ，藉此使工件w旋轉360度或90度之功能。尾架7b設置於藉氣缸7e驅動而可於導軌上左右移動之移動台7bt 上，且以夾緊機構7支撐工件後，藉由壓下懸臂而固定，防止因工件台4之移動導致搭載尾架7b之移動台7bt 移動。
上述四角R拋光研削台9、第二研削台10、第一研削台11、及載入埠8之位置關係，從正面側直角地觀察上述工件4之方向，且從左側方向朝右側方向，設置面剝離加工台90、第一四角R粗研削台11、第二研削台10、載入埠8，且於該載入埠8之背面，設置四角R拋光研削台9。面剝離加工台90、四角R拋光研削台9、第一研削台11及第二研削台10係以密閉外罩12覆蓋(參照圖1、圖3)。又，載入埠8係藉由單手橫拉滑門12a關閉。在以密閉外罩12覆蓋之各研削台9、10、11之空間，連接排氣管道13，將浮游於該空間內之煙霧或研削屑向外部排出。
第二研削台10之構造為以使以設置於藉由伺服馬達10m、10m之旋轉驅動而可前後移動之工具台10t、10t上之一對砂輪軸10a、10a為軸承之一對杯形砂輪型砂輪或環狀砂輪10g、10g，以其研削砂輪面10gs 、10gs 相對向的方式，隔著工件台4，並設置於對稱於工件台4前後且砂輪軸心10o 、10o 為相同線上之位置，且該等砂輪軸10a、10a係藉由伺服馬達10M 、10M 之旋轉驅動而旋轉。
由滾珠螺栓承受利用伺服馬達10m、10m之旋轉驅動並旋轉，螺合於該滾珠螺栓之固定台向前方向或後方向前進或後退，藉此，使工具台10t、10t之背面固定於該固定台表面之工具台10t、10t進行前進移動或後退移動。該工具台之前進或後退之移動方向係依存於伺服馬達10m、10m之旋轉軸為順時針旋轉方向、還是逆時針旋轉方向。
第一研削台11之構造為以使以設置於藉由伺服馬達11m、11m之旋轉驅動而可前後移動之工具台11t、11t上之一對砂輪軸11a、11a為軸承之一對杯形砂輪型砂輪或環狀砂輪11g、11g，以其研削砂輪面11gs 、11gs 相對向的方式，隔著工件台4，並設置於對稱於工件台4前後且砂輪軸心11o 、11o 為相同線上之位置，且該等砂輪軸11a、11a係 藉由伺服馬達11M 、11M 之旋轉驅動而旋轉。
滾珠螺栓承受利用伺服馬達11m、11m之旋轉驅動並旋轉，螺合於該滾珠螺栓之固定台向前方向或後方向前進或後退，藉此，使工具台11t、11t之背面固定於該固定台表面之工具台11t、11t前進或後退。該工具台之前進或後退之移動方向係依存於伺服馬達11m、11m之旋轉軸為順時針旋轉方向、還是逆時針旋轉方向。
第一研削台11係設置成平行於上述第二研削台10之右橫側。即，兩研削台10、11之砂輪軸心10o 、11o 係設置為呈平行。
再者，在上述第二研削台10中使用之砂輪及在上述第一研削台11中使用之砂輪左右砂輪之砂輪盤可相同亦可不同。
以製造一邊為150mm之正方形狀之太陽電池用矽基板為目的時，研削砂輪10g、10g、11g、11g之杯形砂輪直徑或環狀砂輪直徑為240~260mm，從防止矽錠之研磨燒著之觀點，杯形砂輪片之寬度較佳為3~10mm，環狀砂輪寬度較佳為5~15mm。砂輪之中心點至砂輪寬外周之距離(半徑)較好為1個或2個第一研削砂輪與2個第二研削砂輪為相同半徑，但一對第一研削砂輪11g、11g之杯形砂輪直徑或環狀砂輪直徑為其中一者之直徑較另一者之直徑短5~20mm。
研削砂輪10g、11g之研磨粒較佳為金剛石研磨粒、CBN研磨粒，結合劑(bond)可為金屬結合劑、陶瓷結合劑、環 氧樹脂結合劑。例如，杯形砂輪型研削砂輪10g、11g較佳為例如日本特開平9-38866號公報、日本特開2000-94342號公報或日本特開2004-167617號公報等所揭示之在有底筒狀砂輪型蕊之下部環狀輪，以逸散有研削液之間隙間隔，環狀配置有複數個砂輪刀片之杯形砂輪型砂輪，且為供給至型蕊內側之研削液會從上述間隙逸散的構造者。該杯形砂輪型砂輪11g之環狀砂輪刀片之直徑較佳為角柱狀矽錠之一邊長度的1.2~1.5倍之直徑。上述杯形砂輪型第一研削砂輪11g之環狀砂輪刀片較佳為磨料號100~280號之樹脂結合劑金剛石砂輪、或陶瓷結合劑金剛石砂輪。又，杯形砂輪型第二研削砂輪10g之環狀砂輪刀片較佳為磨料號300~1,200號之樹脂結合劑金剛石砂輪、陶瓷結合劑金剛石砂輪、或金屬結合劑金剛石砂輪。又，作為後述之砂輪車9g，較佳為磨料號300~1,200號之金剛石砂輪車。
作為研削液係純水、膠體二氧化矽水分散液、氧化鈰水分散液、SC-1液、SC-2液、或併用純水與該等上述之水分散液或研削液。再者，作為研削液，從考慮環境之水處理之方面，較佳為僅利用純水。
載入埠8係在第二研削台10之右橫側之位於工件台4之前側之外殼材，設置可使工件w朝上述夾緊機構移出/入之開口部，藉此而形成。
四角R拋光研削台9採用之構造為使對向於上述載入埠8之上述工件台4之後側，具有砂輪車9g之砂輪軸9a平行於工件台4之左右方向，且將該砂輪軸9a之軸心9o 設置於可 於前後方向移動之工具台9t上。
從圖1、圖4及圖7，可瞭解砂輪軸9a之旋轉驅動係藉由伺服馬達9M 之旋轉驅動而進行，工具台9t之前進後退係由滾珠螺栓承受利用伺服馬達9m之旋轉驅動而旋轉，並使螺合於該滾珠螺栓之固定台向前方向或後方向前進或後退，藉此而使工具台9t之背面固定於該固定台表面之工具台9t，在導軌9r、9r上前進移動或後退移動。該工具台之前進或後退之移動方向係依存於伺服馬達9m之旋轉軸為順時針旋轉方向，還是為逆時針旋轉方向。
在圖4中，符號9c係表示研削液供給管，在圖6中，符號9d係表示乾燥空氣(Dry Air)供給口。該乾燥空氣用於係噴射於經倒角加工且藉由研削液(純水)洗淨之角柱狀錠(工件)之表面，用以吹散研削液，從而使角柱狀錠表面乾燥。又，在圖1及圖3中，符號20係表示控制裝置，符號21係表示操作盤。
如圖1、圖3、圖4、圖5及圖6所示，本發明之錠塊之複合式倒角加工裝置1在機框2上，並設有將工件裝載/卸載裝置13及3塊錠塊保存於在上述工件台4之前側之上述載入埠8與上述第二研削台10之空間部的工件暫存盒14。符號15係載置於具備有折疊梯車之搬運台車16之工作台上之預備工件暫存盒。
工件暫存盒14、15可將3塊錠塊w、w、w傾斜45度而收納之剖面具備倒2等邊三角形狀之V字棚段，載置於從機框突出之定位銷16上。
上述工件裝載/卸載裝置13以一對爪13a、13b，夾持保管於工件暫存盒14V字棚段之1塊錠塊，並使兩爪上升，藉此懸吊工件，其次，後退，向右方向移動，並下降位於載入埠8前，進而後退，藉此將工件從該載入埠8向夾緊裝置7之主軸台7a與尾架7b之間搬送。將工件之一端抵接於主軸台7a之中心支撐軸7a1後，以氣缸7e，使尾架7b向右方向移動，使另一端抵接於中心支撐軸7b1，從而將工件支撐為45度V傾斜且四面懸空之狀態。其次，分離上述爪13a、13b，鬆開工件之把持，其次，使支撐兩爪13a、13b之固定台13f上升，向左方向移動，進而向前方向後退，使兩爪13a、13b返回至待機位置。
又，以兩爪13a、13b，將四面支撐為懸空狀態之經倒角加工及洗淨、風乾之工件，夾持於上述夾緊裝置7，其次，使支撐兩爪13a、13b之固定台13f上升，向左方向移動，進而向前方向後退，使兩爪13a、13b移動至工件暫存盒14、15之空棚上方後下降，將工件載置於上述空棚後，分離兩爪13a、13b並鬆開工件，之後，將兩爪13a、13b返回至上述待機位置。
如圖4及圖7所示，支撐兩爪13a、13b之固定台13f之前後方向之移動，係藉由使背面螺合於以伺服馬達13m而旋轉驅動之滾珠螺栓13k之固定台13f的滑行面13s，於設置在立柱13c側面之導軌13g上滑行而進行。支撐兩爪13a、13b之固定台13f之上下方向之移動，係藉由氣缸13p進行。兩爪13a、13b之分離，係使用圖7之圓內所示之 Microweek氣缸13e而使兩爪13a、13b分離。兩爪13a、13b之略微升降之微調整係使用Microweek氣缸131進行。兩爪13a、13b之略微前後移動之微調整係使用Microweek氣缸13R 進行。
如圖1所示，圓柱狀錠塊之四側面剝離加工台90，係將上述工件台4之左右移動導軌延長設置於上述錠塊之複合式倒角加工裝置之左端面，且隔著搭載於該工件台4之夾緊機構7之主軸台7a與尾架7b之工件支撐軸(C軸)，並以使一對旋轉刀片(切片刀片)91a、91b以其旋轉刀片直徑面相對向的方式，隔著工件台4，且設置於工件台前後之側面剝離加工台90。
一對旋轉刀片(內周刀片)91a、91b係以一對旋轉軸92a、92b為軸承，該等旋轉軸係藉由驅動馬達93m、93m旋轉，旋轉刀片91a、91b以50~7,500min-1 之旋轉速度，相對於工件於相同之時針旋轉方向旋轉(兩旋轉軸之旋轉方向為相互相反之方向)。上述旋轉軸92a、92b在工具台94、94前後移動，藉此可向錠塊w之面剝離加工開始位置移動。工件台4可以5~200mm/分鐘之速度移動，且旋轉軸92a、92b之升降可上下移動至100mm為止。作為上述旋轉刀片，係使用於直徑450~800mm、厚度0.1~1.0mm之鋼板薄板，電沉積有金剛石微粒子之金剛石刀具。
使搭載將工件(圓柱狀錠塊)之C軸於水平方向支撐之夾緊機構7之工件台4，向左方向移動，藉此工件端面之前後抵接於一對旋轉刀片91a、91b，並藉由該等旋轉刀片，進行將圓柱狀工件前面及後面圓弧狀削落之面剝離加工。若工件前後面之面剝離加工完成，則使夾緊機構7之主軸台7a之支撐軸旋轉90度，將未進行剝離加工之工件之圓弧面朝向前後位置，其次，使工件台4向右方向反轉，以驅動馬達93m、93m使上述一對旋轉刀片91a、91b向相反方向旋轉而進行面剝離加工。四側面之面剝離加工時間在直徑200 mm、高度250 mm之圓柱狀單晶矽錠塊中可以10~20分鐘進行，而在直徑200 mm、高度500 mm之圓柱狀單晶矽錠塊中可以18~36分鐘進行。
使用本發明之錠塊之複合式倒角加工裝置1，將兩端經平面切斷之圓柱狀錠塊，進行面剝離加工及倒角加工，而加工成於四角殘留有長度5~30 mm之圓弧之角柱狀矽錠塊以作為工件w的作業，係如下進行。
1).　使用工件裝載/卸載裝置13，將保管於工件暫存盒14V字棚段之1塊錠塊(工件)，向夾緊機構7搬送，其次，以夾緊機構7之主軸台7a與尾架7b支撐工件。
2).　以1~15 mm/分鐘之速度，使搭載將錠塊懸空支撐之夾緊機構7之工件台，向左方向移動，將工件之端面之前後抵接於一對旋轉刀片91a、91b，並藉由該等旋轉刀片，進行將圓柱狀工件前面及後面削落成圓弧狀半月之面剝離加工。
3).　若工件前後面之面剝離加工完成，則使夾緊機構7之主軸用7a之支撐軸旋轉90度，將未面剝離加工之工件之圓弧面朝向前後位置，其次，使工件台4向右方向反轉，以驅動馬達93m、93m，使上述一對旋轉刀片91a、91b向相反方向旋轉，從而進行面剝離加工。例如，直徑200mm之圓柱狀錠塊係以使其成為一邊之長度為大約155mm之正方形剖面的方式，削落圓弧部。
4).一面使搭載將面剝離加工成四角柱狀之錠塊懸空支撐之夾緊機構7之工件台4，以1~15mm/分鐘之速度向右方向移動，一面以主軸台7a旋轉工件。另一方面，一面使一對第一研削砂輪11g、11g以100~300rpm之旋轉速度同期控制旋轉，一面對作業點供給研削液20~1,000cc/分鐘之量，一面對上述工件之前後面，進行上述四角柱狀錠塊之四角R粗研削加工，從而完成2~7mm厚度之R倒角加工作業。圖9顯示該四角R粗研削加工作業之流程。
5).上述錠塊之第一粗研削加工之四角R倒角作業完成後，一面使搭載將經四角R倒角加工之錠塊懸空支撐之夾緊機構7之工件台4，以1~15mm/分鐘之速度向右方向移動，一面以1,200~3,000rpm之旋轉速度旋轉一對精密拋光研削砂輪10g、10g，抵接於工件之前後面滑動摩擦，從而將錠塊之前後面同時進行同期控制精密拋光研削加工(進行0.05~0.1mm量之切入之作業)。工件台1次之右方向移動未完成時，進行以1~15mm/分鐘之速度於工件台4之左右方向往復移動及精密拋光研削砂輪10g、10g之切入式研削(infeed-grinding)。該精密拋光側面倒角加工時，朝向抵接角柱狀錠塊與杯形砂輪型精密拋光研削砂輪之加工作業點，以50~1,000cc/分鐘之供給量供給研削液。
6).　使藉由使將懸空支撐錠塊之夾緊機構7之主軸台之中心支撐軸7a1旋轉90度，藉此使支撐之錠塊之未加工之第二研削加工面位於前後位置，其次，一面使搭載將該角柱狀錠塊懸空支撐之夾緊機構7之工件台4以1~15 mm/分鐘之速度向右方向移動，一面以1,200~3,000 rpm之旋轉速度旋轉一對精密拋光研削砂輪10g、10g，抵接於工件之前後面滑動摩擦，從而將錠塊之前後面同時進行同期控制精密拋光研削加工(進行0.05~0.1 mm量之切入之作業)。工件台1次之右方向移動未完成時，進行以1~15 mm/分鐘之速度於工件台4之左右方向往復移動及精密拋光研削砂輪10g、10g之切入式研削(infeed-grinding)。該精密拋光平面倒角加工時，朝向抵接角柱狀錠塊與杯形砂輪型精密拋光研削砂輪之加工作業點，以50~1,000 cc/分鐘之供給量供給研削液。
7).　一面使將四側面經平坦加工研削之四角柱狀錠塊懸空支撐之夾緊機構7，以1~15 mm/分鐘之速度向右方向往復移動，一面使主軸台之中心支撐軸以10~300 rpm之旋轉速度旋轉，一面使圓筒狀砂輪車9g以800~3,000 rpm之旋轉速度旋轉，並且進行對以5~100 cc/分鐘之量供給研削液之作業點橫向進給之圓筒研削，從而進行將錠塊之四角R予以0.2~1.0 mm倒角之精密圓弧研削加工。
8).　上述四角R精密圓弧研削加工之倒角作業完成後，使搭載夾緊機構7之工件台向右方向移動，從而使工件向載入埠8位置後退。因此，一面使角柱狀錠塊以主軸台7a旋轉，一面將壓縮空氣噴射至錠塊表面而使之風乾。若風乾結束，則利用夾緊機構7之主軸台7a進行之角柱狀矽錠之旋轉作業完成。
使用工件裝載/卸載裝置13之兩爪13a、13b，把持由夾緊機構7支撐之錠塊，其次，使尾架7b向左方向後退，解除工件之支撐後，使兩爪13a、13b移動至工件暫存盒14V字棚段上方並下降，將角柱狀錠塊載置於工件暫存盒14V字棚段，其次，分離兩爪13a、13b，解除角柱狀錠塊之把持。
作為本發明之其他實施態樣，亦有對第一研削砂輪11g擔負四角R粗研削加工與側面粗研削加工2種加工作業，以使角柱狀錠塊之側面之平滑度Ry提高至0.1~0.2 μm左右為止的情況。進行該作業時，第二研削砂輪10g使用有磨料號1,000~4,000之金剛石杯形砂輪型砂輪。
角柱狀錠塊之四角R粗研削加工與側面粗研削加工係無論先進行何者皆可。例如，上述4)之四角R粗研削加工完成後，上述錠塊之第一粗研削加工之四角R倒角作業完成後，使搭載將經四角R倒角加工之錠塊懸空支撐之夾緊機構7之工件台4向左方向移動並返回，其次，一面以1~15 mm/分鐘之速度向右方向移動，一面使一對粗研削砂輪11g、11g以1,200~3,000 rpm之旋轉速度旋轉，並且抵接於工件之前後面滑動摩擦，從而將錠塊之前後面同時進行同期控制粗研削加工(進行1~2 mm量之切入之作業)，且，再次使工件台4向左方向移動，從而將懸空支撐錠塊之夾緊機構7之主軸台之中心支撐軸7a1旋轉90度，藉此，使經支撐之錠塊之未加工之第一研削加工面位於前後位置，其次，一面使搭載將該角柱狀錠塊懸空支撐之夾緊機構之工件台4以1~15 mm/分鐘之速度向右方向移動，一面以1,200~3,000 rpm之旋轉速度旋轉，並且一對粗研削砂輪11g、11g抵接於工件之前後面滑動摩擦，從而將錠塊之前後面同時進行同期控制粗研削加工(進行1~2 mm量之切入之作業)。
由於加入上述作業，使產能時間，例如一邊為156 mm、高度為250 mm，且於四角殘留R部，以帶鋸切斷之角柱狀單晶矽錠塊之倒角加工之產能時間增長大約80分鐘。又，邊長156 mm、高度500 mm之角柱狀矽錠之倒角加工時間之產能時間為大約155分鐘。
[產業上之可利用性]
本發明之複合式倒角加工裝置，係可以矽錠塊之倒角加工作業之產能時間為先前(傳統)加工裝置之大約一半而進行的矽錠塊之複合式倒角加工裝置。
1．．．複合式倒角加工裝置
2．．．機框
4．．．工件台
7．．．夾緊機構
7a．．．主軸台
7b．．．尾架
8．．．載入埠
9．．．R角部研削台
9g．．．四角R拋光研削加工用之圓筒狀砂輪車
10．．．第二研削台(四側面研削加工)
10g．．．杯形砂輪型精密拋光研削砂輪
11．．．第一研削台(四角R粗研削加工)
11g．．．杯形砂輪型粗研削砂輪
13．．．工件裝載/卸載裝置
14．．．工件暫存盒
90．．．面剝離加工台
91a、91b．．．旋轉刀片
w．．．錠塊
圖1係具備有面剝離加工台之複合式倒角加工裝置之平面圖；
圖2係具備有面剝離加工台之複合式倒角加工裝置之正視圖；
圖3係從正面左側斜大約15度之角度觀察倒角加工裝置之立體圖；
圖4係倒角加工裝置之平面圖；
圖5係倒角加工裝置之正視圖；
圖6係倒角加工裝置之左側視圖；
圖7係倒角加工裝置之右側視圖；
圖8係將密閉外罩、工件暫存盒、及工件裝載/卸載裝置拆卸觀察之倒角加工裝置之平面圖；及
圖9係顯示以杯形砂輪將角柱狀錠塊之四角R部，進行圓弧研削加工之狀態之平面圖，圖9(a)係顯示圓弧研削加工之初期狀態，圖9(b)係顯示圓弧研削加工之中期狀態。
1．．．複合式倒角加工裝置
4．．．工件台
5．．．伺服馬達
7a．．．主軸台
7b．．．尾架
8．．．載入埠
9．．．R角部研削台
9g．．．四角R拋光研削加工用之圓筒狀砂輪車
9t．．．工具台
10．．．第二研削台(四側面研削加工)
10g．．．杯形砂輪型精密拋光研削砂輪
11．．．第一研削台(四角R粗研削加工)
11g．．．杯形砂輪型粗研削砂輪
14．．．工件暫存盒
20．．．控制裝置
90．．．面剝離加工台
91a、91b．．．旋轉刀片
92a、92b．．．旋轉軸
93m．．．驅動馬達
94．．．工具台
w．．．錠塊

Claims (4)

  1. 一種錠塊之複合式倒角加工裝置，其特徵為設置有：a)以可在機框上設置於左右方向之導軌上，向左右方向往復移動的方式而加以設置之工件台；b)包含於該工件台上左右分離搭載之一對主軸台與尾架的夾緊機構；c)使裝載有由上述夾緊機構所支撐之工件之上述工件台於左右方向往復移動之驅動機構；d)從正面側直角觀察上述工件台之方向，且從左側方向朝向右側方向；e)以使一對可前後移動之砂輪軸為軸承之一對杯形砂輪型砂輪其砂輪面相對向方式，隔著工件台且設置於工件台前後之第一研削台；f)以使平行地設置於上述第一研削台之右橫側之可前後移動之一對砂輪軸為軸承的一對杯形砂輪型砂輪其砂輪面相對向的方式，隔著工件台且設置於工件台前後之第二研削台；g)在位於上述第二研削台之右橫側且上述工件台之前側之外殼材，具備可使工件朝上述夾緊機構移出/入之開口部的載入埠；及h)在對向於上述載入埠之上述工件台之後側，讓具有砂輪車之砂輪軸平行於工件台之左右方向，且使該砂輪軸其軸心可於前後方向移動地設置於工具台上之R角部拋光研削台。
  2. 如請求項1之錠塊之複合式倒角加工裝置，其在上述第一研削台中使用之砂輪為用於工件之四角R研削加工之粗研削砂輪，該一對粗研削砂輪之杯形砂輪直徑直徑不同，且一者之直徑較另一者之直徑短5~20mm。
  3. 如請求項2之錠塊之複合式倒角加工裝置，其設置有於上述錠塊之複合式倒角加工裝置之左端面，延長設置上述工件台之左右移動導軌，且設有以隔著搭載工件台之夾緊機構之主軸台與尾架之工件支撐軸，使一對旋轉刀片其旋轉刀片直徑面相對向的方式而隔著工件台並設置於工件台前後之側面剝離加工台。
  4. 一種錠塊之複合式倒角加工裝置，其特徵為設置有：a)以可在機框上設置於左右方向之導軌上，向左右方向往復移動的方式而加以設置之工件台；b)包含於該工件台上左右分離搭載之一對主軸台與尾架的夾緊機構；c)使裝載有由上述夾緊機構所支撐之工件之上述工件台於左右方向往復移動之驅動機構；d)從正面側直角觀察上述工件台之方向，且從左側方向朝向右側方向；e)以使一對可前後移動之砂輪軸為軸承之一對杯形砂輪型砂輪或環狀砂輪其砂輪面相對向方式，隔著工件台且設置於工件台前後之工件之側面研削加工用之第一研削台；f)以使平行地設置於上述第一研削台之右橫側之可 前後移動之一對砂輪軸為軸承的一對杯形砂輪型砂輪或環狀砂輪其砂輪面相對向的方式，隔著工件台且設置於工件台前後之工件之四角R研削加工用之第二研削台；g)在位於上述第二研削台之右橫側且上述工件台之前側之外殼材，具備可使工件朝上述夾緊機構移出/入之開口部的載入埠；及h)使在對向於上述載入埠之上述工件台之後側，具有砂輪車之砂輪軸平行於工件台之左右方向，且使該砂輪軸其軸心可於前後方向移動地設置於工具台上之R角部拋光研削台。
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