TWI520829B - A grinding member for a cylindrical member, a cylindrical member, and a cylindrical member - Google Patents

Description

圓柱狀構件之研磨裝置、圓柱狀構件以及圓柱狀構件之研磨方法

本發明係關於一種研磨裝置，用以研磨由硬脆材料構成之圓柱狀之被加工物的外周面。

於構成本發明之研磨對象之硬脆材料的圓柱狀構件，例如有一種藉由線鋸進行切片加工以構成用以製得矽晶圓之材料的矽塊(silicon block)，該矽塊係藉由帶鋸或線鋸將材料為由單晶或多晶構成之矽晶錠切斷而形成為圓柱形狀者，在對前述切斷後之外形尺寸之要求精度較高的情況下，係對其表層面進行研削處理。

以丘克拉斯基法(CZ法)等製得之單晶矽塊、或以鑄造法等製得之多晶矽塊，係在次步驟藉由線鋸進行切片加工以製造矽晶圓，由於在表層部若存在有微裂(microcrack)或微小凹凸，則在切片加工時所製造之矽晶圓容易產生破裂或缺損，因此在專利文獻1及專利文獻2中，揭示有藉由研磨除去矽塊之表層部來除去存在於前述表層部之微小凹凸(及微裂)，以謀求矽晶圓之產品良率的提升。尤其，在專利文獻1中，揭示有藉由研磨除去從表面起50～100μm以上、200μm以下之矽塊的表層部，而將研磨前之表面粗糙度Ry10～20μm平坦化成3～4μm。又，專利文獻3則揭示有矽塊之研磨裝置。

專利文獻1：日本特開2005-347712號公報

專利文獻2：日本特開2002-252188號公報

專利文獻3：日本特開2009-233794號公報

專利文獻1至專利文獻3皆係針對四角柱狀構件之矽塊表層部的研磨方法及研磨裝置之揭示，針對本發明所欲進行之圓柱構件表層部之研磨加工的裝置則未揭示。又，亦有剖面並未形成正圓之圓柱狀構件、或因圓柱構件製造上之不均導致剖面之徑不同的情形，而期望有能高效率地研磨此等之裝置。

本發明係提供一種研磨裝置與其研磨方法，其可滿足前述要求事項，並且能以1台裝置進行屬被加工物之圓柱狀矽塊等硬脆材料之外周面的研磨加工。

一種研磨裝置，用以研磨圓柱狀之被加工物外周面的表層部，具備：挾持手段，係連結於被加工物之旋轉手段並挾持該被加工物之兩端面；研磨手段，係對該被加工物之外周面進行研磨加工；移動手段，係對該研磨手段使該被加工物相對地移動於與該被加工物之大致圓形之剖面方向正交的長邊方向；高度位置檢測手段，係檢測出研磨加工完成品及研磨加工前之被加工物的高度位置；以及控制手段，係輸入該高度位置及加工條件並對此加以運算以進行研磨加工；其特徵在於：該研磨手段具備前端接觸旋轉於該被加工物之外周面的磨石、以及具備含有研磨粒之毛材或含有研磨粒之彈性體並且前端接觸旋轉於該被加工物之外周面的的研磨刷至少各1個以上；該磨石與該研磨刷係沿著圓柱狀之被加工物的軸心連設配置。(第1發明)

又，如第1發明之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，該研磨手段係由沿著圓柱狀之被加工物之軸心連設配置之磨石與研磨刷的第1研磨手段、以及同樣地沿著圓柱狀之被加工物之軸心連設配置之磨石與研磨刷的第2研磨手段所構成；該第1研磨手段之磨石與研磨刷、及該第2研磨手段之磨石與研磨刷係分別成對，成對之磨石與研磨刷分別係在被加工物之圓形剖面的同一面內配置，該第1研磨手段與該第2研磨手段之軸心係以與被加工物之半徑方向一致的方式配置，而且成對之該第1研磨手段之軸心與該第2研磨手段之軸心，係以構成既定角度θ的方式配置成在被加工物之剖面中心相交。(第2發明)

又，如第1或第2發明之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，該控制手段之運算至少包含以下之至少1項：該被加工物之圓周方向之2個部位以上之從軸心起之高度位置之差的運算；該研磨加工完成品之高度位置與該研磨前之被加工物之高度位置之差的運算；以及根據所輸入之加工條件來設定其他加工條件的運算。(第3發明)

又，如第1至第3發明中任一發明之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，該研磨刷係在該研磨刷之底部以環狀植設有複數支含有研磨粒之毛材的構造。(第4發明)

又，如第1至第3發明中任一發明之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，該研磨刷具有在研磨具安裝板固定有複數支捆束有複數支含有研磨粒之毛材之研磨具之基部的構造。(第5發明)

又，如第1至第3發明中任一發明之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，該研磨刷係具有在該研磨刷之底部以環狀配設有含有研磨粒之彈性體的構造。(第6發明)

又，如第1至第3發明中任一發明之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，形成該磨石之研磨材的粒度係F60～＃800。(第7發明)

又，如第1至第3發明中任一發明之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，混合於該研磨手段所使用之毛材或彈性體之研磨粒的粒度係F180～＃2000；選擇2種以上具有其粒度不同之毛材或彈性體的研磨手段，且該研磨粒之粒度不同的研磨手段，係以研磨粒之粒度依從「粗」至「細」之序進行研磨加工的方式，沿著圓柱狀之被加工物之軸心連續設置。(第8發明)

又，如第1至第3發明中任一發明之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，混合於該研磨手段所使用之毛材或彈性體之研磨粒的粒度係F180～＃2000；具有其粒度大致相同之毛材或彈性體的研磨手段，係沿著圓柱狀之被加工物之軸心連續設置。(第9發明)

又，一種圓柱狀構件，係藉由第1至3發明中任一發明之圓柱狀構件之研磨裝置進行研磨加工，以除去存在於自該被加工物之表層起100μm以下之微裂，並且使研磨加工面之表面粗糙度Ry為3μm以下。(第10發明)

又，第10發明之圓柱狀構件係矽塊或陶瓷。(第11發明)

又，一種圓柱狀構件之研磨方法，係藉由第1至第3發明中任一發明之圓柱狀構件之研磨裝置進行，具備：尺寸調整步驟，係藉由該旋轉手段使挾持於該挾持手段之被加工物旋轉，同時使該磨石之前端接觸於該被加工物之外周面並旋轉，而且使該研磨手段對該被加工物相對地移動，藉此調整被加工物之尺寸；以及最終處理步驟，係在該尺寸調整步驟之後，使該研磨刷之前端接觸於該被加工物之外周面並旋轉，而且使該研磨手段對該被加工物相對地移動，藉此進行被加工物之研磨加工。(第12發明)

又，如第12發明之圓柱狀構件之研磨方法，其中，混合於該研磨刷所使用之毛材或彈性體之研磨粒的粒度係F180～＃2000；選擇2種以上具有其粒度不同之毛材或彈性體的研磨手段，將研磨粒之粒度不同的研磨手段，以研磨粒之粒度依從「粗」至「細」之序進行研磨加工的方式，沿著圓柱狀之被加工物之軸心連續設置以進行研磨。(第13發明)

又，如第12發明之圓柱狀構件之研磨方法，其中，混合於該研磨刷所使用之毛材或彈性體之研磨粒的粒度係F180～＃2000；將具有其粒度大致相同之毛材或彈性體的研磨手段，沿著圓柱狀之被加工物之軸心連續設置以進行研磨。(第14發明)

前述研磨手段所具備之磨石及研磨刷，係接觸於圓柱狀被加工物之外周面，並且藉由旋轉手段使被加工物進行旋轉，藉此即可對該被加工物之外周面進行研磨加工。又，由於挾持於挾持手段之該被加工物係藉由前述旋轉手段(以後，記述為旋轉手段(被加工物用))於圓周方向進行旋轉，因此可將該被加工物之外周面研磨加工成均勻。首先，藉由前述磨石將被加工物研磨至作為目標之尺寸附近，然後藉由以研磨刷進行研磨，即可除去存在於外周面之表層部的微裂(第1、第12發明)。又，前述磨石及前述研磨刷係沿著前述被加工物之軸心，配置第1研磨手段與第2研磨手段，藉此縮短加工時間(第2發明)。藉由將形成前述磨石之研磨材的粒度設成F60～＃800(JIS R6001：1998)，即可高效率進行前述尺寸調整步驟(第7發明)。又，前述研磨刷可從以下構造之中適當加以選擇：含有研磨粒之毛材係在該研磨刷之底部以環狀植設有複數支的構造；在研磨具安裝板固定有複數支捆束有複數支含有研磨粒之毛材之研磨具之基部的構造；以及含有研磨粒之彈性體係以環狀配設於該研磨刷之底部的構造(第4、第5、第6發明)。前述研磨粒可依目的適當選自F180～＃2000(JIS R6001：1998)之範圍，在使用具備有複數台前述研磨刷之研磨手段的情況下，當前述研磨刷各自所含有之研磨粒的粒度不同時，係以前述粒度依從「粗」至「細」之序，使前述被加工物通過並進行加工的方式連續設置，藉此以一次之研磨加工，即可除去被加工物之表層部的微裂及凹凸(第8、第13發明)，在無需前述「粗」→「細」之多段加工而以1階段之加工即可獲得所要求之表面的情況下(例如，在被加工物W表面之微裂微小，而且表面粗糙度相對於要求值無大差時，係僅以「細」加工)，前述研磨粒之粒度在各研磨手段皆設置成大致相同，藉此即可縮短加工時間(第9、第14發明)。此外，本說明書中研磨材及研磨粒之「粒度大致相同」，係除了「粒度相同」之研磨粒以外，亦包含「可獲得同等研磨效果之粒度」之研磨材及研磨粒的概念。

挾持加工前之被加工物，在2個部位以上測量前述被加工物之軸心與外周面之高度位置並運算其差，藉此即可得知挾持部位之從軸心起的偏移量。又，藉由在研磨開始前利用高度位置檢測手段對研磨加工完成品之標準片(以後，記述為「標準件(master work)」)檢測出利用研磨手段開始進行研磨加工之高度位置並予以儲存後，檢測出被加工物之高度位置，對根據前述標準件所檢測出之高度位置與根據被加工物所檢測出之高度位置的差加以運算，再根據該運算結果修正前述研磨手段之前端與被加工物的距離，即可連續進行複數個被加工物的研磨加工。又，根據所輸入之加工條件來進行用以設定其他加工條件的運算，即能以簡單之輸入正確地進行加工。前述控制手段之運算係從此等之中至少進行1種。

此外，第1發明所記述之「輸入」係包含藉由以手動(作業者)輸入(儲存)於控制手段之資訊、以自動輸入(儲存)於控制手段之資訊、基於以手動或/及自動所輸入(儲存)之資訊再經運算後所輸入(儲存)之資訊的任一種(第3發明)。

又，藉由使用前述研磨裝置，即可製得從表層除去100μm之微裂，並且表面粗糙度Ry為3μm以下的圓柱狀構件。作為前述圓柱狀構件，可適當使用矽塊或陶瓷等硬脆材料(第10、第11發明)。

針對本發明之第1實施形態之研磨裝置的構成與研磨步驟，使用圖式加以說明。第1實施形態之研磨裝置係一種將磨石1個、以及研磨粗糙度不同之研磨刷2個加以連接之圓柱狀構件用的研磨裝置。此外，以下說明中之上下左右方向，在事先無特別聲明時係指圖中的之上下左右方向。

將圓柱狀構件之研磨裝置的示意圖表示於圖1。本實施形態之圓柱狀構件的研磨裝置1，係以：基台11，用以載置被加工物W；升降手段12，係使前述基台11升降；挾持手段13，用以挾持被加工物W；旋轉手段(被加工物用)(未圖示)，係連結於前述挾持手段並以被加工物W之軸心為中心使其旋轉；移動手段14，用以使受挾持之被加工物W往圖中左右方向移動，以使受挾持之被加工物W移動至加工位置；被加工物W之外周面的高度位置檢測手段15，用以檢測出自被加工物W之軸心起的高度位置；研磨手段20；以及控制手段(未圖示)所構成。研磨手段20係以連結於旋轉手段(磨石用)21M之磨石21、以及連結有旋轉手段(研磨刷用)22M之研磨刷22所構成。

在被加工物W之加工前，為了運算被加工物W之加工量等，藉由高度位置檢測手段15測量標準件(master work)之自軸心至外周面的高度位置(基準位置)，並使其儲存於控制手段(未圖示)。首先，以挾持手段13挾持標準件之兩端。在藉由挾持手段13挾持標準件時，係載置於例如具有V字狀之槽的基台11來進行。藉由將標準件載置於該槽，可使以該標準件之軸心為中心之左右方向(圖1中之紙面垂直方向)的中心，始終大致同位置。再者，該基台可藉由升降手段12來微幅調整圖中上下方向之載置位置。將標準件載置於該基台，使前述挾持手段13之挾持軸13a及13b分別前進，挾持部13c及13d即挾持標準件之兩端部。然後，藉由升降手段12使基台11下降，藉此從標準件卸除基台11。

由於挾持手段13係藉由旋轉手段(被加工物用)旋轉，亦即以挾持軸13a及13b之軸心為中心旋轉，因此必須進行定心調整，以使挾持軸13a及13b之軸心與標準件之軸心一致。以挾持手段13挾持標準件後，藉由高度位置檢測手段15測量標準件之外周面高度位置H1，然後使該標準件旋轉(例如180度)，測量旋轉後之狀態的高度位置H2。此外，本實施形態中，高度位置檢測手段15係在標準件之長邊方向(圖中左右方向)配置有3個，分別在該位置測量前述高度位置。運算所測量之H1與H2之差，在H1與H2並非大致相同的情況下，使前述基台11上升，將標準件載置於該基台11後，使挾持軸13a及13b分別後退，以解除標準件之挾持。基於前述運算結果，藉由使前述升降手段12上升或下降來調整前述基台11之上下位置，亦即標準件之上下位置之後，再次以挾持手段13挾持標準件。從標準件卸除該基台11之後，同樣地測量標準件之H1與H2，若H1與H2大致相同時，則標準件之定心步驟即完成。又，以此時之高度位置H為基準位置儲存於控制手段。然後，使基台11上升，將標準件載置於該基台11後，使挾持軸13a及13b分別後退，以解除標準件之挾持，然後將標準件從基台11卸除，藉此基準位置之測量步驟即完成。

其次，將被加工物W載置於基台11後，與前述同樣地以挾持手段13挾持該被加工物W後，藉由高度位置檢測手段15，測量該被加工物W之高度位置h1。然後，使該被加工物W旋轉，測量該被加工物W之高度位置h2。旋轉角度可依據被加工物W之表面的形狀等任意地設定。亦即，在旋轉角度為180°時可對被加工物W之圓周方向測量2點的高度位置(h1,h2)，在旋轉角度為120°時可測量3點的高度位置(h1,h2,h3)，在旋轉角度為90°時可測量4點的高度位置(h1,h2,h3,h4)。本實施形態中，係將旋轉角度設為90°，使用3個高度位置檢測手段15(15a,15b,15c)，測量h1(h1a,h1b,h1c)、h2(h2a,h2b,h2c)、h3(h3a,h3b,h3c)、h4(h4a,h4b,h4c)之計12點的高度位置。以使各自之高度位置(h1,h2,h3,h4)之差為最小的方式，與前述標準件之定心調整同樣地，使基台11上升，將該被加工物W載置於該基台11後，解除被加工物W之挾持，使前述基台11上升或下降，藉此調整該基台11之上下位置，亦即該被加工物W之上下位置後，再次使其挾持於挾持手段13，將該基台11從該被加工物W卸除後，再次測量該被加工物W之高度位置h1,h2,h3,h4。調整後之被加工物W的高度位置h1,h2,h3,h4皆必須大於基準位置H。又，由於被加工物W在研磨加工時係以被加工物W之軸心為中心旋轉，因此前述高度位置h1,h2,h3,h4係各自相同，或者即使有差該差亦必須在對前述旋轉不會造成影響的範圍，藉由控制手段運算並加以判定。

在前述判定為合格之被加工物W，係藉由磨石21研磨。磨石21係考量在次步驟之研磨刷的研磨量，研磨被加工物W，以使被加工物W之高度位置h1,h2,h3,h4接近基準位置H(以此高度位置為h)之目的而使用。構成磨石21之研磨材的粒度，可依據被加工物W之材質、尺寸等，適當選自F60～＃800，最好為＃100～＃500(研磨材之粒度的定義係依據JIS規格R6001：1998)之範圍。

基於預先輸入於控制手段之加工條件(磨石21之旋轉速度、研磨刷22之旋轉速度、被加工物W之旋轉速度、被加工物W之移送速度、研磨刷22之切削量(研磨刷之前端對被加工物之加工面S的切入量，以後僅記述為「切入量」))、與前述基準位置H及前述高度位置h1,h2,h3,h4進行運算處理，使磨石21移動至下方向，亦即使磨石21移動至加工面S之方向。然後，藉由驅動連結於磨石21之旋轉手段(磨石用)21M(本實施形態中係馬達)，使磨石21以磨石21之研磨面的軸心為中心旋轉。又，將被加工物W藉由驅動連接於挾持手段13之旋轉手段(被加工物用)(本實施形態中係馬達)，使被加工物W以其軸心為中心旋轉，並且藉由移動手段14使其從圖中左往右方向移動，以使磨石21之研磨面接觸於被加工物W之加工面S，根據前述加工條件進行磨石21之研磨(位置調整步驟。參照圖4A)。此外，在前述基準位置H與前述高度位置h1,h2,h3,h4之差較大而以一次之研磨無法得到目標之加工量的情況下，亦可使前述移動手段來回，或者在每次使前述移動手段來回時，階段性地使磨石21下降來進行研磨。磨石21之研磨完成後，使磨石21移動至研磨開始前之位置，並且停止前述旋轉手段(磨石用)21M之驅動。然後，使被加工物W移動至研磨開始前之位置。

其次，該被加工物W係藉由研磨刷22(研磨刷22a,22b)進行研磨。作為研磨刷22，本實施形態中，係使用圖2所示之形態者。藉由捆束由混合有研磨粒之耐綸(nylon)等合成樹脂構成的毛材24a，再將其一端牢附於研磨具保持具24b內而形成研磨具24，將該研磨具24之基部裝卸自如地安裝在連結於旋轉手段(研磨具用)22M並設置成水平旋轉之研磨具安裝板23，而使下端於被加工物W之加工面S接觸旋轉而進行研磨，研磨具24磨損後可將該研磨具24從研磨具安裝板23卸除並更換成新的研磨具24。

此外，混合於前述毛材之研磨粒的粒度，最好在前述研磨材之粒度以下，而且選自F180～＃2000(研磨粒之粒度的定義係依據JIS規格R6001：1998)之範圍。

本實施形態中，磨石21及2個研磨刷22a,22b係以沿著被加工物W之軸心的方式配置。又，研磨刷22a,22b之毛材所含之研磨粒的粒度係使用各自不同者，在圖1中依從左側至右側之序分別配置有磨石21、前述粒度較大之研磨刷22a、以及前述粒度較小之研磨刷22b。前述粒度較大之研磨刷22a，係可除去因前述磨石21之研磨而在被加工物W之表面(加工面S)所產生之傷痕或凹凸，並且可除去存在於被加工物W表層部之微裂(microcrack)的大半(粗最終處理加工)，前述粒度較小之研磨刷22b則可除去存在於被加工物W表層部之微裂(microcrack)(最終處理加工)。

基於預先輸入於控制手段之前述加工條件、以及前述基準位置H及前述高度位置h進行運算處理，使研磨刷22往上下方向移動，亦即使研磨刷22往垂直於加工面S之方向移動。然後，藉由驅動分別連結於研磨刷22之旋轉手段(研磨刷用)22M(本實施形態中係馬達)，使研磨刷22以研磨面之軸心為中心旋轉。又，藉由移動手段14使被加工物W從圖中左往右方向移動，使研磨刷22之各研磨面接觸於被加工物W之加工面S，根據前述加工條件進行研磨刷22之研磨。由於被加工物W係如前述般從圖中左移動至右進行研磨，因此可依粗最終處理加工、最終處理加工之序進行研磨(最終處理加工。參照圖4(B))。研磨刷22研磨完成後，使研磨刷22移動(上升)至研磨開始前之位置，並且停止前述旋轉手段(研磨刷用)22M之驅動。然後，使被加工物W移動至研磨開始前之位置，停止前述旋轉手段(被加工物用)之驅動，以停止被加工物W之旋轉。

然後，使前述基台11上升以載置被加工物W後，與前述同樣地藉由挾持軸13a及13b後退，解除挾持手段13之被加工物W的挾持並取出被加工物W，藉此完成一連串之研磨。

在對複數個被加工物W進行加工的情況下，係在重新將被加工物W載置於前述基台11之後，經過同樣步驟進行研磨加工。亦即，最初測量標準件之高度位置，並將該高度位置設定作為基準位置，藉此即可進行其後複數個被加工物W之研磨加工。

本實施形態中，雖使被加工物W往圖中左右方向移動，不過亦可使磨石21及研磨刷22a,22b移動，或者亦可使磨石21及研磨刷22a,22b與被加工物W之雙方移動。

本實施形態中，雖以手動將加工條件輸入至控制手段，不過亦可根據以手動輸入之加工條件與以自動輸入(儲存)之被加工物W的外周面高度位置，以控制手段使其運算尚未輸入之加工條件來進行研磨加工。

例如，亦可藉由輸入切入量與研磨手段20之旋轉速度，利用控制手段使其運算被加工物W之移動速度，或者亦可利用控制手段使其從其他加工條件或高度位置運算切入量。接著，根據該等之運算結果即可進行研磨加工。

所輸入之加工條件並不侷限於在本實施形態中所說明之項目。例如，亦可輸入研磨手段20之種類、被加工物W之狀態，或者亦可基於此等而將控制手段之運算加以組合。

屬研磨手段20之研磨刷22，並非侷限於圖2所示者，將由混合有研磨粒之毛材25a構成之研磨具25直接安裝並固定於研磨具安裝板23，在該研磨具25磨損後與研磨具安裝板23一起更換者亦可，或者不使用研磨具25而將含有研磨粒之由耐綸(nylon)等合成樹脂構成的毛材24c以環狀植設於研磨手段20之底部亦可(參照圖3(A)。上圖係表示前視圖，下圖則表示仰視圖(前視圖中之A-A線箭頭方向圖))。又，例如，在陶瓷等之研磨加工、或加工時研磨手段20會接觸於形成大致90°之角度之柱狀體角部的情形等，因研磨手段20與被加工物W之接觸會產生缺損(chipping)而造成問題的情況下，亦可將含有研磨粒之由合成樹脂構成的彈性體24d以環狀配設於研磨手段20之底部(參照圖3(B)。上圖係表示前視圖，下圖則表示仰視圖(前視圖中之A-A線箭頭方向圖))。此時之彈性體24d係例如硬度較軟之樹脂之塊體、或在內部具有多數個氣泡之以聚胺酯或胺甲酸乙酯為代表之樹脂的塊體、或使纖維狀之彈性體彼此纏繞者亦可。硬度較軟之樹脂之塊體中，樹脂本身具有緩衝材之作用。具有氣泡之樹脂的塊體中，內部之氣泡具有緩衝材之作用。含有研磨粒且彼此互相纏繞之彈性體中，藉由該彈性體互相纏繞，在該等集合體之內部即會包括空氣，而該空氣層則具有緩衝材之作用。不論在任一種情況，皆適當選擇合成樹脂之種類及研磨粒之含有率等，以在該彈性體24d接觸於被加工物時能保持適度之彈性力。此外，混合於前述毛材24c及彈性體24d之研磨粒的粒度，係最好與本實施形態同樣地選自F180～＃2000之範圍。

當前述傷痕或凹凸較大時，或微裂(microcrack)較深時等，在進行粗最終處理加工之研磨刷22所含之前述研磨粒的粒度遠大於進行最終處理加工之研磨刷22所含之前述研磨粒的粒度的情況下，亦可在研磨刷22a與22b之間配置1個以上含有中間粒度的研磨刷(中最終處理加工)。亦即，亦可將3個以上之研磨刷以沿著被加工物W之軸心的方式配置。

當前述傷痕或凹凸較小時，或微裂(microcrack)較淺時等，在無需進行粗最終處理加工的情況下，亦可僅配置進行最終處理加工之研磨刷22b。

在需要較多磨石21之研磨量(加工量)時，或者能以磨石21進行研磨刷22之粗最終處理加工的情況下，可配置複數個磨石21。

以下，針對使用第1實施形態之裝置之評估測試的結果加以說明。

首先，使用第1實施形態之裝置，將屬被加工物W之圓柱狀單晶矽塊加工成ψ175mm×500mm之尺寸，並且除去存在於前述被加工物W之表層部的微裂與其表面之凹凸，以進行將表面粗糙度微細化的加工。

然後，針對在以線鋸對該矽塊進行切片加工而形成矽晶圓時，是否可降低該矽晶圓之破裂/缺損等導致之不良品的發生率進行評估。

在研磨加工前之被加工物W的表層部，存在有深度為80～100μm之微裂且其表面之粗糙度係(Ry)9～11μm(Ry之定義係依據JIS規格B0601：1994)，在以線鋸切斷(切片加工)將尚未研磨加工之該矽塊予以切斷(切片加工)以形成矽晶圓時之破裂/缺損等導致之不良品的發生率係5～6%。

其次，使用第1實施形態所記述之研磨裝置，對屬前述被加工物(W)之矽塊進行研磨加工，在除去微裂及凹凸並將表面粗糙度微小化之後，評估在以線鋸對該矽塊進行切片加工而形成矽晶圓時之破裂/缺損等導致之不良品的發生率。

將本評估測試之加工條件設定成表1所示般，將此輸入至控制手段後，進行了3支單晶矽塊之加工。將其結果表示於表2。以此方式，藉由使用第1實施形態之研磨裝置進行加工，即可將單晶矽塊之徑加工成目標之尺寸，並且將微裂及表面粗糙度微小化成微裂之最大深度為0.7～0.9μm，表面粗糙度為平面部Ry0.7～1.0μm(平均：Ry0.9μm)。此外，表2中，在記述為「磨石之研磨後」之欄所記述之資料，係表示「磨石之研磨後，且進行研磨刷之加工前」之狀態的資料，係表示研磨步驟之途中階段的資料。接著，對該矽塊3個皆以線鋸進行切片加工而形成矽晶圓時之破裂/缺損等之不良品的發生率係3～4%。最好為微裂之最大深度為3.0μm以下，更好為2.3μm以下。在前述最大深度為3.0μm以上時，前述不良品的發生率則會增加。又，前述最大深度若在2.3μm以下，則對切片加工成數十μm之厚度而形成矽晶圓時之破裂/缺損等導致之不良品的發生率所造成之影響較少。本評估測試中，前述最大深度係0.9μm，大幅小於會對前述不良品之發生率造成影響的2.3μm。

其次，針對第2實施形態之研磨裝置加以說明。第2實施形態之研磨裝置中，係無需進行粗最終處理加工後最終處理加工等的多段加工，而使用在以1階段之加工即可獲得所要求之表面狀態時的裝置構成。此外，此處僅針對與第1實施形態不同之點加以說明。

例如，在被加工物W表面之研磨處理前之微裂微小，而且研磨處理前之表面粗糙度相對於要求值並無大差時，研磨刷22a及22b所含之研磨粒的粒度，係可設置成與最終處理加工所使用之研磨刷22b大致相同。藉由配置複數台研磨刷22所含之前述研磨粒為大致相同的研磨刷，即可縮短加工時間。

其次，針對第3實施形態之研磨裝置，一邊參照圖5一邊加以說明。第3實施形態之研磨裝置中，係配置有第1研磨手段30與第2研磨手段40之裝置構成，以縮短加工時間。此外，此處僅針對與第1實施形態不同之點加以說明。

第3實施形態之研磨裝置中，係在被加工物W之同一剖面(圓形)的面內，配置有第1研磨手段30與第2研磨手段40。第1研磨手段30與第2研磨手段40之軸心，係配置成與被加工物W之半徑方向一致，為了避免第1研磨手段30與第2研磨手段40彼此產生干涉，第1研磨手段30之軸心與第2研磨手段40之軸心，係設置成構成既定角度θ，且配置成在被加工物W之剖面中心相交(參照圖5(A))。該角度θ只要第1研磨手段30與第2研磨手段40彼此不會造成干涉，係可任意地設定。例如，亦可將角度θ設定成180°，以將第1研磨手段30之軸心與第2研磨手段40之軸心配置成完全地一致且相對向。藉由設置成此種構成，由於被加工物W係一邊往圓周方向旋轉一邊進行研磨加工，因此被加工物之加工面係在第1研磨手段30與第2研磨手段40之2個部位同時地受到研磨，所以可縮短加工時間。

又，在第3實施形態之研磨裝置中，亦與第1實施形態之研磨裝置同樣地，如圖5(B)(該圖中係以θ為180°加以說明)所示，可將第1研磨手段30與第2研磨手段40所含之磨石31,41及研磨刷32,42配置任意之數量。亦即，磨石31,41及研磨刷可各為1個，亦可沿著被加工物W之軸心配置複數個。例如，該圖中係表示分別配置有1個磨石31及41，且分別配置有2個研磨刷32及42(32a、32b及42a、42b)的狀態。此時，沿著被加工物W之軸心從左起依序於第1列配置磨石(第1研磨手段)31與磨石(第2研磨手段)41、於第2列配置研磨刷A(第1研磨手段)32a與研磨刷A(第2研磨手段)42a，於第3列配置研磨刷B(第1研磨手段)32b與研磨刷B(第2研磨手段)42b。此時，形成磨石之研磨材的粒度、各自之研磨刷所具備之毛材或彈性體所含之研磨粒的粒度，係磨石(第1研磨手段)31與磨石(第2研磨手段)41、研磨刷A(第1研磨手段)32a與研磨刷A(第2研磨手段)42a、研磨刷B(第1研磨手段)32b與研磨刷B(第2研磨手段)42b分別大致相同，亦即設置成同一列之磨石及研磨刷具有大致相同之研磨力。又，與第2實施形態同樣地，在可藉由具有1之研磨力的研磨手段進行加工時，可將所有研磨刷所具備之毛材或彈性體所含有之研磨粒的粒度設置成大致相同。

又，上述第3實施形態之研磨裝置中，雖針對在被加工物W之圓周方向配置第1研磨手段30與第2研磨手段40之2個研磨手段的構成加以說明，不過並非限制於此，只要在各研磨手段彼此不會造成干涉，亦可配合配置空間或目標之加工時間等，配置任意之個數的研磨手段。

本發明並非限制於圓柱狀之矽塊的加工，亦可針對例如陶瓷等硬脆材料整體適當加以使用。

1．．．研磨裝置

11．．．基台

12．．．升降手段

13．．．挾持手段

13a,13b．．．挾持軸

13c,13d．．．挾持部

14．．．移動手段

15,15a,15b,15c．．．高度位置檢測手段

20．．．研磨手段

21．．．磨石

21M．．．旋轉手段(磨石用)

22,22a,22b．．．研磨刷

22M．．．旋轉手段(研磨刷用)

30．．．第1研磨手段

31．．．磨石(第1研磨手段)

31M．．．旋轉手段(磨石(第1研磨手段)用)

32,32a,32b．．．研磨刷(第1研磨手段)

40．．．第2研磨手段

41．．．磨石(第2研磨手段)

41M．．．旋轉手段(磨石(第2研磨手段)用)

42,42a,42b．．．第2研磨手段

W．．．被加工物

S．．．加工面

圖1係表示本發明之研磨裝置之整體的說明圖。

圖2係表示本發明之研磨刷之1例的說明圖。圖2(A)係從正面觀看的局部切口剖面圖，圖2(B)則為圖2(A)中之A-A線箭頭方向圖。

圖3係表示本發明之研磨刷之其他例的說明圖。圖3(A)係將毛材植設於底部的示意圖，圖3(B)則為將彈性體配設於底部的示意圖。

圖4係表示本發明之加工步驟的說明圖。圖4(A)係表示位置調整步驟，而圖4(B)則為表示最終處理步驟的說明圖。

圖5係表示本發明之第3實施形態的說明圖。圖5(A)係說明從被加工物之剖面方向觀看之第1研磨手段與第2研磨手段之配置的說明圖，圖5(B)則為從被加工物之長邊方向觀看之第1研磨手段與第2研磨手段之配置的說明圖。

11．．．基台

12．．．升降手段

13．．．挾持手段

13a,13b．．．挾持軸

13c,13d．．．挾持部

14．．．移動手段

15,15a,15b,15c．．．高度位置檢測手段

20．．．研磨手段

21．．．磨石

21M．．．旋轉手段(磨石用)

22,22a,22b．．．研磨刷

22M．．．旋轉手段(研磨刷用)

W．．．被加工物

Claims (13)

1. 一種圓柱狀構件之研磨裝置，用以研磨圓柱狀之被加工物的外周面，具備：挾持手段，係連結於被加工物之旋轉手段並挾持該被加工物之兩端面；研磨手段，係對該被加工物之外周面進行研磨加工；移動手段，係對該研磨手段使該被加工物相對地移動於與該被加工物之大致圓形之剖面方向正交的長邊方向；高度位置檢測手段，係檢測出研磨加工完成品及研磨加工前之被加工物的高度位置；以及控制手段，係輸入該高度位置及加工條件並對此加以運算以進行研磨加工；其特徵在於：該研磨手段具備前端接觸旋轉於該被加工物之外周面的磨石、以及具備含有研磨粒之毛材或含有研磨粒之彈性體並且前端接觸旋轉於該被加工物之外周面的的研磨刷至少各1個以上；該磨石與該研磨刷係沿著圓柱狀之被加工物的軸心連設配置；該控制手段之運算至少包含以下之至少1項：該被加工物之圓周方向之2個部位以上之從軸心起之高度位置之差的運算；該研磨加工完成品之高度位置與該研磨前之被加工物之高度位置之差的運算；以及為了設定所輸入之加工條件以外的加工條件的運算。
2. 如申請專利範圍第1項之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，該研磨手段係由沿著圓柱狀之被加工物之軸心連設配置之磨石與研磨刷的第1研磨手段、以及同樣地沿著圓柱狀之被加工物之軸心連設配置之磨石與研磨刷的第2研磨手段所構成；該第1研磨手段之磨石與研磨刷、及該第2研磨手段之磨石與研磨刷係分別成對，成對之磨石與研磨刷分別係在被加工物之圓形剖面的同一面內配置，該第1研磨手段與該第2研磨手段之軸心係以與被加工物之半徑方向一致的方式配置，而且成對之該第1研磨手段之軸心與該第2研磨手段之軸心，係以構成既定角度θ的方式配置成在被加工物之剖面中心相交。
3. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，該研磨刷係在該研磨刷之底部以環狀植設有複數支含有研磨粒之毛材的構造。
4. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，該研磨刷具有在研磨具安裝板固定有複數支捆束有複數支含有研磨粒之毛材之研磨具之基部的構造。
5. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，該研磨刷係具有在該研磨刷之底部以環狀配設有含有研磨粒之彈性體的構造。
6. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，形成該磨石之研磨材的粒度係F60~# 800。
7. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，混合於該研磨刷所使用之該毛材或彈性體之研磨粒的粒度係F180~# 2000；選擇2種以上具有其粒度不同之毛材或彈性體的研磨刷，且該研磨粒之粒度不同的研磨刷，係以研磨粒之粒度依從「粗」至「細」之序進行研磨加工的方式，沿著圓柱狀之被加工物之軸心連續設置。
8. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之圓柱狀構件之研磨裝置，其中，混合於該研磨刷所使用之毛材或彈性體之研磨粒的粒度係F180~# 2000；具有其粒度大致相同之毛材或彈性體的研磨刷，係沿著圓柱狀之被加工物之軸心連續設置。
9. 一種圓柱狀構件，其特徵在於：藉由申請專利範圍第1至3項中任一項之圓柱狀構件之研磨裝置，除去存在於從該被加工物之表層起100μm以下的微裂，並且使研磨加工面之表面粗糙度Ry為3μm以下。
10. 如申請專利範圍第9項之圓柱狀構件，其中，該圓柱狀構件係矽塊或陶瓷。
11. 一種圓柱狀構件之研磨方法，係藉由申請專利範圍第1至3項中任一項之圓柱狀構件之研磨裝置進行，其特徵在於，具備：尺寸調整步驟，係藉由該旋轉手段使挾持於該挾持手 段之被加工物旋轉，同時使該磨石之前端接觸於該被加工物之外周面並旋轉，而且使該研磨手段對該被加工物相對地移動，藉此調整被加工物之尺寸；以及最終處理步驟，係在該尺寸調整步驟之後，使該研磨刷之前端接觸於該被加工物之外周面並旋轉，而且使該研磨手段對該被加工物相對地移動，藉此進行被加工物之研磨加工。
12. 如申請專利範圍第11項之圓柱狀構件之研磨方法，其中，混合於該研磨刷所使用之毛材或彈性體之研磨粒的粒度係F180~# 2000；選擇2種以上具有其粒度不同之毛材或彈性體的研磨手段，將研磨粒之粒度不同的研磨手段，以研磨粒之粒度依從「粗」至「細」之序進行研磨加工的方式，沿著圓柱狀之被加工物之軸心連續設置以進行研磨。
13. 如申請專利範圍第11項之圓柱狀構件之研磨方法，其中，混合於該研磨刷所使用之毛材或彈性體之研磨粒的粒度係F180~# 2000；將具有其粒度大致相同之毛材或彈性體的研磨手段，沿著圓柱狀之被加工物之軸心連續設置以進行研磨。