[发明专利]多棱柱状部件的磨削/研磨加工装置以及磨削/研磨加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬脆材料的磨削/研磨加工装置以及磨削/研磨加工方法，更详细来说，涉及具备对上述被加工物的平面部和角部进行磨削和研磨的功能的磨削/研磨加工装置以及磨削/研磨加工方法。

另外，在使用本发明所涉及的装置的磨削工序中，将该被加工物精加工成具有规定的规格尺寸的截面形状，在研磨工序中，除去存在于该被加工物表层的微裂纹(micro crack)。

背景技术

作为本发明所涉及的被加工物亦即硬脆材料，例如存在制造太阳能电池板的基体亦即硅晶片的工序中从硅锭(silicon ingot)切片而得到的硅块(silicon block)。硅块存在晶体结构不同的多结晶和单晶两个种类。以下，以截面形状为四边形的多晶和单晶的硅块的磨削/研磨为例进行说明，但本发明中的被加工物的截面形状并不限定于四边形，即便是由四角以上的偶数角构成的多棱柱状，也能够适当地加以应用。

对于多晶硅块，利用带锯(band saw)或线锯(wire saw)将通过使熔融原料流入成形模具而成形为立方体形状的硅锭的表层部(6个面)切断除去，然后，进一步，切断成截面呈四边形的棱柱状而形成4个平面部，并且，上述2个平面部相互直角交叉而形成角部，在该角部形成有微小的平面(倒角加工部)。

对于单晶硅块，使用带锯或线锯将通过拉晶法制造的圆柱形状的硅锭的两端表层部以与该硅锭的柱轴成直角、且相互平行的方式切断而作成平端面，然后，进一步，使用带锯或线锯以使4个面分别成直角的方式将圆柱表层部切断除去。此时，以在4个面所成的4个角部、圆柱表层部的一部分作为微小的圆弧面残留的方式进行加工，上述被切断除去的面形成为4个平面部。

接着，将与硅块的加工相关的现有技术的根据要素分开表示。

关于硅块的保持机构及其旋转机构，在专利文献1的第0021段和图6中公开了如下的保持机构和旋转机构，保持机构用于保持硅块的两端(长度方向的两端部)，旋转机构对上述保持机构进行旋转控制，以使硅块的加工部(各平面部和各角部)位于与加工构件对置的位置。在专利文献1的第0020段和图6中公开了一边进行研磨加工一边使硅块沿水平方向(硅块的长度方向)移送，相反地，对于一边进行研磨加工一边使磨削/研磨加工装置沿水平方向(硅块的长度方向)移送，也是公知的。

关于研磨工序，公知研磨工序由磨粒的粗糙度粗的粗研磨工序和磨粒的粗糙度细的精研磨工序的2个工序构成，其研磨工具由在树脂制刷中混合有金刚石磨粒且形成为环状的旋转刷构成。

关于所加工的硅块的种类，公知有对多晶硅块或者单晶硅块中的任一个进行加工，使用含有磨粒的圆形状的磨石或金刚石砂轮(研磨砂轮)对其研磨工具进行磨削而能够得到高的尺寸精度。

进一步，如下的硅块的加工方法也已经公知：将从硅锭切断成形时在硅块的表层所产生的微裂纹、微小凹凸除去，以降低对该硅块进行切片加工而形成硅晶片时的由裂纹或缺口导致的次品的产生率。

此外，对硅块进行切片加工而形成硅晶片也已经公知。

专利文献1：日本特许第4133935号公报

如上所述，由多晶或者单晶构成的硅块是通过以形成截面形状呈四边形的四棱柱状的方式将硅锭切断而形成的，该硅块的大小存在具有截面形状为边长125mm(称为5英寸)、边长156mm(称为6英寸)、边长210mm(称为8英寸)的正方形截面的3个种类，柱轴方向的长度被切断形成为150～600mm之间的任意长度。

在将上述硅锭切断的方法中，存在使用带锯或线锯的方法，但是，利用多根钢丝同时进行切断的线锯的切断效率比带锯的切断效率高，作为该线锯的切割方法，一般采用一边利用压力水的喷射压将磨粒喷射到切断部一边使钢丝与该切断部接触旋转来进行切断的游离磨粒方式，但近年来，为了进一步提高切断效率的目的，研发出了将磨粒熔融固定于钢丝的固定磨粒方式的新型的钢丝，采用使用该新型的线锯的切断方法。

为了确认新型的线锯的切断效率的提高，发明人使用以往的线锯和新型的线锯如图9和图11所示利用纵5列×横5列＝总计25个截面将多晶硅锭和单晶硅锭切断，以形成具有称作6英寸(具有边长156mm的正方形截面)、长度300mm的外形尺寸的硅块，结果可确认，对于该切断所需的时间，使用以往的线锯需要8小时以上，而使用新型的线锯则大约3小时就能够完成，能够大幅度缩短该切断时间。