圆柱状部件的研磨装置及其研磨方法 【技术领域】
本发明涉及对由硬脆材料构成的圆柱状的被加工物的外周面的表层部 ( 以下只 要没有特别指示就仅记作 “表层部” ) 进行研磨的研磨装置。背景技术
在成为本发明的研磨对象的由硬脆材料形成的圆柱状部件中， 有一种是作为材料 而用于得到被钢丝锯切片加工成硅片的硅块， 该硅块是通过用带锯或钢丝锯对原材料由单 晶材料或多晶材料形成的硅锭切割而形成圆柱形状， 但当对于上述切割后的外形尺寸精度 要求高时， 要对硅块的表层面进行磨削处理。
通过直拉单晶制造法 (Czochralski ： CZ 法 ) 等得到的单晶硅块、 通过铸造法等得 到的多晶硅块， 在下一个工序中通过钢丝锯切片加工而作成硅片， 但如果在表层部存在微 裂纹或微小凹凸， 则切片加工时作成的硅片上容易发生裂纹或豁口， 因此在专利文献 1 和 专利文献 2 中， 公开了通过研磨除去硅块的表层部来除去存在于上述表层部的微小凹凸 ( 以及微裂纹 )， 并实现硅片的产品合格率的提高。特别是在专利文献 1 中， 公开了通过 从表面研磨除去 50 ～ 100μm 以上、 200μm 以下的硅块的表层部， 使研磨前的表面粗糙度 Ry10 ～ 20μm 平坦化为 3 ～ 4μm。此外， 在专利文献 3 中公开了硅块的研磨装置。
【专利文献 1】 日本特开 2005-347712 号公报
【专利文献 2】 日本特开 2002-252188 号公报
【专利文献 3】 日本特开 2009-233794 号公报
专利文献 1 至专利文献 3 都是对四棱柱状部件的硅块的表层部的研磨方法和研磨 装置的公开， 对于本申请发明想要进行的对圆柱部件的表层部进行研磨加工的装置未予公 开。 发明内容 本发明的目的在于提供一种研磨装置及其研磨方法， 不但能够满足上述的要求事 项而且能够用 1 台装置对作为被加工物的圆柱状硅块等硬脆材料的表层部进行研磨加工。
本发明的第一方案提供一种圆柱状部件的研磨装置， 其用于对圆柱状被加工物的 外周面的表层部进行研磨， 上述圆柱状部件的研磨装置具备 ： 夹紧机构， 其与被加工物的旋 转机构连结， 并夹持上述被加工物的两端面 ； 研磨机构， 上述研磨机构的前端一边旋转接触 上述被加工物的外周面一边进行研磨加工 ； 移动机构， 其使上述研磨机构相对于上述被加 工物在与上述被加工物的大致圆形截面的方向正交的长度方向相对移动 ； 高度位置检测机 构， 其用于检测研磨加工成品以及研磨加工前的被加工物的高度位置 ； 和控制机构， 上述控 制机构被输入有上述高度位置和加工条件， 通过对所输入的上述高度位置和上述加工条件 进行运算来进行研磨加工， 上述运算是下述运算的任一个， 即： 上述研磨加工成品的高度位 置与上述研磨前的被加工物的高度位置之差的运算， 或者用于根据所输入的加工条件对其 他加工条件进行设定的运算， 或者是上述两种运算的组合。
本发明的第二方案， 在本发明的第一方案所记载的圆柱状部件的研磨装置中， 上 述研磨机构是研磨刷， 该研磨刷具有将含有磨粒的多根毛状材料被呈环状地植入设置在该 研磨刷的底部的构造。
本发明的第三方案， 在本发明的第一方案所记载的圆柱状部件的研磨装置中， 上 述研磨机构是研磨刷， 该研磨刷具有将含有磨粒的毛状材料捆束而形成的多个研磨具的基 部植入设置在研磨具安装板上的构造。
本发明的第四方案， 在本发明的第一方案所记载的圆柱状部件的研磨装置中， 上 述研磨机构是研磨刷， 该研磨刷具有将多根含有磨粒的毛状材料呈环状地配置在该研磨刷 的底部的构造。
本发明的第五方案， 在本发明的第二方案至第四方案中任一个方案所记载的圆柱 状部件的研磨装置中， 上述研磨机构沿着圆柱状被加工物的轴心连续配置有多个。
本发明的第六方案， 在本发明的第二方案至第四方案中任一个方案所记载的圆柱 状部件的研磨装置中， 上述研磨机构由在被加工物的圆形截面的同一面内配置的第一研磨 机构和第二研磨机构构成， 第一研磨机构和第二研磨机构的轴心配置成与被加工物的半径 方向一致， 第一研磨机构的轴心和第二研磨机构的轴心被配置成以构成预定的角度 θ 的 方式在被加工物的截面中心交叉。 本发明的第七方案， 在本发明的第六方案所记载的圆柱状部件的研磨装置中， 上 述第一研磨机构和上述第二研磨机构沿着圆柱状被加工物的轴心分别连续配置有多个。
本发明的第八方案和第九方案， 在本发明的第五或第七方案所记载的圆柱状部 件的研磨装置中， 混合在上述研磨机构所使用的毛状材料或弹性体中的磨粒的粒度为 F180 ～ #2000， 选择 2 种以上具有该粒度不同的毛状材料或弹性体的研磨机构， 磨粒的粒度 不同的研磨机构沿着圆柱状被加工物的轴心被连续设置， 并使该研磨机构能够按磨粒的粒 度从 “粗” 到 “细” 的顺序进行研磨加工。
本发明的第十方案和第十一方案， 在本发明的第五或第七方案所记载的圆柱状 部件的研磨装置中， 混合在上述研磨机构所使用的毛状材料或弹性体中的磨粒的粒度为 F180 ～ #2000， 具有该粒度大致相同的毛状材料或弹性体的研磨机构， 沿着圆柱状被加工 物的轴心连续设置。
本发明的第十二方案提供一种圆柱状部件， 利用本发明的第一方案所记载的圆柱 状部件的研磨装置进行研磨加工， 除去从被加工物的表层起以 100μm 以下的程度存在的 微裂纹， 且使研磨加工面的表面粗糙度 Ry 为 3μm 以下。
本发明的第十三方案， 在本发明的第十二方案所记载的圆柱状部件中， 上述圆柱 状部件是硅块或陶瓷。
本发明的第十四方案提供一种圆柱状部件的研磨方法， 利用本发明的第一方案所 记载的圆柱状部件的研磨装置对圆柱状部件进行研磨加工， 被上述夹紧机构夹持的被加工 物通过上述旋转机构进行旋转， 并且使上述研磨机构的前端与该被加工物的外周面接触并 旋转， 且通过使该研磨机构相对于该被加工物相对移动来进行研磨加工。
本发明的第十五方案和第十六方案， 在本发明的第五或第七方案所记载的圆柱状 部件的研磨装置中， 混合在上述研磨机构所使用的毛状材料或弹性体中的磨粒的粒度为 F180 ～ #2000， 选择 2 种以上具有该粒度不同的毛状材料或弹性体的研磨机构， 将磨粒的粒
度不同的研磨机构以能够按磨粒的粒度从 “粗” 到 “细” 的顺序进行研磨加工的方式沿着圆 柱状被加工物的轴心连续设置， 以进行研磨。
本发明的第十七方案和第十八方案， 在本发明的第五或第七方案所记载的圆柱状 部件的研磨装置中， 混合在上述研磨机构所使用的毛状材料或弹性体中的磨粒的粒度为 F180 ～ #2000， 将具有该磨粒的粒度大致相同的毛状材料或弹性体的研磨机构沿着圆柱状 被加工物的轴心连续设置， 以进行研磨。
上述研磨机构与圆柱状的被加工物的外周面接触并且利用旋转机构使被加工物 进行旋转， 由此能够对该被加工物的表层部进行研磨加工。 此外， 被夹紧机构夹持的该被加 工物利用上述旋转机构 ( 以下记作旋转机构 ( 被加工物用 )) 在圆周方向进行旋转， 因此能 够对该被加工物的表层部进行均匀地研磨加工。 进而， 在该研磨加工时， 通过使该研磨机构 相对于该被加工物在被加工物的长度方向、 即与大致圆形的截面正交的方向相对移动， 能 够对该被加工物进行均匀地研磨加工。大致圆形不仅包含圆形而且包含在该被加工物 ( 圆 柱状部件 ) 的制造过程中由应变等产生的稍微的变形而不是圆形的状态。
此外， 在研磨开始前利用高度位置检测机构检测并存储由研磨机构开始对研磨加 工成品的标准件 ( 以下记作 “样件” ) 进行研磨加工的高度位置， 然后检测被加工物的高度 位置， 利用控制机构对根据上述样件检测出的高度位置和根据被加工物检测出的高度位置 的差进行运算， 并基于运算结果对上述研磨机构的前端和被加工物的距离进行校正， 由此 能够连续进行多个被加工物的研磨加工。另外， 本发明的第一方案所记载的 “输入” 包含手 动 ( 作业者 ) 输入 ( 存储 ) 到控制机构的信息、 自动输入 ( 存储 ) 到控制机构的信息、 基于 手动或 / 和自动输入 ( 存储 ) 的信息进行运算后输入 ( 存储 ) 的信息的任一个。 此外， 作为上述研磨机构使用由含有磨粒的毛状材料构成的研磨刷， 由此能够确 保充分的研磨力， 且能够抑制因研磨对被加工物造成的损伤。上述研磨方法与例如通过研 磨石等进行研磨等其他研磨方法相比， 毛状材料具有柔软性， 因此能够抑制因研磨对被加 工物造成的损伤， 还由于在毛状材料中含有磨粒， 所以能够充分地确保研磨力。
此外， 通过对植入设置有将多根上述毛状材料捆束而形成的研磨具的研磨具安装 板的位置 ( 上下方向 ) 进行任意设定， 能够对从研磨机构的底部露出的毛状材料的长度进 行调整。 即， 根据毛状材料的磨耗使研磨具安装板的位置向下方移动， 由此能够总是将露出 的毛状材料的长度保持一定。
此外， 由于在研磨加工时与被加工物接触的部位是弹性体， 所以能够降低因被加 工物与该研磨刷接触而导致的损伤。
此外， 混合在上述毛状材料中的磨粒的粒度为 F180 ～ #2000(JISR6001 ： 1998)， 一 个研磨机构使混合有大致相同的粒子径的研磨刷。即， 越是具备该粒度大的毛状材料或弹 性体的研磨机构， 其研磨能力越高， 能够可靠地除去被加工物的表层部存在的微裂纹， 越是 具备该粒度小的毛状材料或弹性体的研磨机构， 越能够对该表层部进行细微地研磨并除去 凹凸。
此外， 通过沿着圆柱状被加工物的轴心连续配置多个研磨机构， 能够根据被加工 物的种类和目的选择适当的研磨机构来进行加工。即， 选择 2 种以上具有该粒度不同的毛 状材料或弹性体的研磨机构， 按照该研磨机构所具备的毛状材料或弹性体中含有的上述粒 度为由 “粗” 到 “细” 的顺序， 以上述被加工物通过并加工的方式连续设置， 由此能够通过一
次研磨加工除去被加工物的表层部的微裂纹和凹凸。此外， 在无须进行如上所述的由 “粗” 到 “细” 的多级加工、 只通过 1 级加工就能够得到所要求的表面时 ( 譬如在被研磨加工物 W 表面的微裂纹微小， 表面粗糙度与要求值相差不大时只进行 “细” 加工 )， 将相连接的 2 个以 上研磨机构所具备的毛状材料或弹性体中含有的上述磨粒的粒度设为在任一个研磨机构 中都大致相同， 由此能够缩短加工时间。
此外， 由在被加工物的圆形截面的同一面内配置的第一研磨机构和第二研磨机构 构成的研磨装置中， 第一研磨机构和第二研磨机构的轴心配置成与被加工物的半径方向一 致， 第一研磨机构的轴心和第二研磨机构的轴心配置成以构成预定的角度 θ 的方式在被 加工物的截面中心交叉， 由此能够缩短加工时间。
此外， 通过沿着圆柱状被加工物的轴心连续配置多个上述第一研磨机构和第二研 磨机构， 能够根据被加工物的种类和目的缩短上述加工的时间。
此外， 通过使用上述研磨装置， 能够得到除去从表层起为 100μm 的微裂纹， 且表 面粗糙度 Ry 为 3μm 以下的圆柱状部件。作为上述圆柱状部件， 能够适当使用硅块或陶瓷 这样的硬脆材料。 附图说明 图 1 是表示本发明的研磨装置的整体的说明图。
图 2 是表示本发明的研磨机构的 1 例的说明图。图 2(A) 是从正面观察的局部剖 切截面图， 图 2(B) 是底面图。
图 3 是表示本发明的研磨机构的其他例子的说明图。图 3(A) 是在底部植入设置 毛状材料的示意图， 图 3(B) 是在底部设置有弹性体的示意图。
图 4 是用于说明本发明的第一实施方式的流程图。
图 5 是用于说明本发明的第一实施方式的流程图。
图 6 是用于说明本发明的第一实施方式的流程图。
图 7 是用于说明本发明的第一实施方式的流程图。
图 8 是表示本发明的第三实施方式的说明图。
图 9 是表示本发明的第三实施方式的说明图。
符号说明
1... 研磨单元 ； 2... 研磨机构 ； 2a... 旋转机构 ( 研磨具用 ) ； 3... 高度位置检 测机构 ； 5... 夹紧机构 ； 6A... 把持部 ( 基准位置侧 ) ； 6B... 把持部 ( 从动侧 ) ； 10... 研 磨具 ； 10a... 毛状材料 ； 10b... 弹性体 ； 11... 研磨具安装板 ； 12A 夹紧轴 ( 基准位置侧 ) ； 12B... 夹紧轴 ( 从动侧 ) ； ...13... 控制装置 ； 14A... 旋转机构 ( 被加工物用 )( 基准位置 侧)； 14B... 旋转机构 ( 被加工物用 )( 从动侧 ) ； W... 被加工物 ； P... 加工面。
具体实施方式
使用附图对本发明的第一实施方式所涉及的研磨装置的结构内容和动作的详细 情况进行说明。第一实施方式涉及的研磨装置是具备研磨粗糙度不同的 2 个以上 (3 个 ) 研磨机构的研磨装置。
图 1 是表示研磨装置的主视图， 该研磨装置具备 ： 停止在图中右端的研磨开始前位置上的研磨单元 1 ； 和配置在用点划线表示的被加工物 W 的图中左右的夹紧机构 5， 该夹 紧机构 5 包括把持部 6A 和把持部 6B， 其中， 把持部 6A 安装在基准侧的夹紧轴 12A 前端， 基 准侧的夹紧轴 12A 配置于被加工物 W 的左侧且通过夹紧机构 5 的气缸驱动而滑动， 把持部 6B 安装在配置于被加工物 W 的右侧的从动侧的夹紧轴 12B 的前端。在图 1 中， 表示把持部 6A、 6B 分别配置在后退的位置， 处于不夹持被加工物 W 的开放状态。 上述研磨单元 1 由分别 与旋转机构 ( 研磨机构用 )2a 连结的 3 个研磨机构 2、 和用于在研磨开始前检测被加工物 W 的加工面 ( 外周面 )P 的高度位置的高度位置检测机构 3 构成。另外， 利用使该研磨机构 2 相对于被加工物 W 相对移送的移送机构 ( 未图示 )， 在进行研磨时将研磨单元 1 从图 1 中的 左侧向右侧移送， 因此上述研磨机构 2 从右起依次作为粗研磨用、 中研磨用、 精研磨用而连 续设置。即， 研磨机构所具备的毛状材料中含有的磨粒的粒度从右起依次从 “粗” 到 “细” 。 此外， 上述高度位置检测机构 3 设置在上述粗研磨用的研磨机构 2 的右侧。
上述 3 个研磨机构 2 中的粗研磨用研磨机构 2 的研磨能力大， 用于削掉表层部存 在的大部分微裂纹， 中研磨用研磨机构 2 则用于除去在用带锯或钢丝锯切割时产生的表面 凹凸， 并对经过上述粗研磨后粗糙的表面进行精细加工， 而精研磨用研磨机构 2 则用于最 终调节表面粗糙度。不过， 如果在上述中研磨阶段即可除去表面凹凸并得到精细的表面粗 糙度， 则也可只设 2 个研磨机构， 而不使用精研磨用研磨机构 2。
在被加工物 W 的加工之前， 为了利用高度位置检测机构 3 设定开始研磨机构 2 的 研磨加工的高度位置而使用样件。
为了设定上述高度位置， 首先用夹紧机构 5 夹持样件的两端。当利用夹紧机构 5 夹持样件时， 例如优选在载置于具有 V 字形槽的基台 ( 未图示 ) 上进行上述操作。通过将 样件设置于该槽， 能够使该样件的图中左右方向的中心总是处于大致相同的位置。 进而， 还 优选该基台具有用于对该图中上下方向的设置位置进行微调整的调整机构 ( 未图示 )。将 样件载置于该基台， 并使上述夹紧机构 5 的夹紧轴 12A 和 12B 分别前进而使把持部 6A 和 6B 夹持样件的两端部。然后， 卸下该基台。在本实施方式中， 具有 V 字形槽的基台的设置以及 卸下是通过基台在图中上下移动来进行的 ( 参照图 4)。
夹紧机构 5 通过旋转机构 ( 被加工物用 )( 未图示 ) 而旋转， 即以夹紧轴 12A 和 12B 的轴心为中心旋转， 因此必须进行定心调整以使从样件的端面侧观察的夹紧轴 12A、 12B 前 端的把持部 6A、 6B 的轴心与样件的轴心一致。一边利用上述调整机构进行该调整一边夹持 样件。像这样使用设置于加工位置的样件， 利用上述高度位置检测机构 3 测定该样件的外 周面的高度位置之后， 从夹紧机构 5 卸下该样件。在本实施方式中， 在用夹紧机构 5 夹持样 件之后， 利用研磨单元 1 所具备的高度位置检测机构 3， 测定样件的外周面高度位置 H1， 然 后使该样件旋转 ( 例如 180 度 )， 测定旋转状态下的高度位置 H2。对 H1 和 H2 的差进行运算， 在 H1 和 H2 不大致相同的情况下， 在使上述基台上升后使夹紧轴 12A 和 12B 分别后退而解除 对样件的夹持。基于上述运算结果对上述基台的高度位置 ( 利用夹紧机构 5 夹持样件的上 下方向停止位置 ) 进行调整 ( 上升或下降 ) 后， 再次利用夹紧机构 5 夹持样件， 对被夹持的 样件的 H1 和 H2 进行测定。如果 H1 和 H2 大致相同则样件的定心工序完成 ( 参照图 5)。
在样件的定心工序完成后， 研磨单元 1 沿图 1 中的右方向移动。然后， 使上述基台 上升， 使上述基台上升后使夹紧轴 12A 和 12B 分别后退而解除对样件的夹持并且将该样件 载置在基台的 V 字形槽上。 然后， 将样件更换成被加工物 W， 与样件时同样地进行定心工序。如果上述定心工序完成， 则使该研磨单元 1 向图 1 中的左侧移动。另外， 在控制机构中分别 存储基于上述样件的定心工序的样件的外周面高度位置 H， 和基于上述被加工物 W 的定心 工序的被加工物 W 的外周面高度位置 h。
基于预先输入控制机构的加工条件 ( 研磨机构 2 的旋转速度、 被加工物 W 的旋转 速度、 研磨单元 1 的移送速度、 对于被加工物 W 的加工面 P 的切入量 )、 和上述外周面高度位 置 H、 h 进行运算处理， 使研磨单元 1 沿上下方向、 即研磨单元和加工面 P 之间的距离方向移 动。
基于上述加工条件并利用上述控制机构 13 使研磨机构 2、 被加工物 W 以预定的旋 转速度进行旋转。然后， 同样地利用上述控制机构 13 使研磨单元 1 以预定的移动速度向图 1 中的右侧移动。通过该移动， 被加工物 W 的被加工面 P 和旋转的研磨单元 2 的前端部接 触， 进行研磨加工。如上所述， 由于研磨单元 2 从图 1 的右侧到左侧按照从 “粗” 到 “细” 的 顺序排列， 所以通过该移动， 进行 “粗研磨” → “中研磨” → “精研磨” 。在研磨单元移动到预 定的位置 ( 最右端 ) 之后， 上述基台上升， 之后夹紧机构 12A 和 12B 后退， 解除对该被加工 物 W 的夹持， 卸下该被加工物 W， 从而研磨加工完成。
在对多个被加工物 W 进行加工的情况下， 在上述基台上设置新的被加工物 W 后， 同 样地经由被加工物的夹紧行程、 被加工物的定心行程进行研磨加工。 即， 通过最初对样件的 高度位置进行测定， 之后能够进行多个被加工物 W 的研磨加工 ( 参照图 6、 7)。 在本实施方式中， 使研磨单元 1 向图中横方向移送， 但可以使被加工物 W 被移送， 也可以使研磨单元 1 和被加工物 W 的双方被移送。
在本实施方式中， 将加工条件手动输入控制机构， 但也可以根据手动输入的加工 条件和自动输入 ( 存储 ) 的外周面高度位置， 通过控制机构对未输入的加工条件进行运算 后进行研磨加工。例如， 可以通过输入研磨机构的前端对于被加工物的加工面 P 的切入量 ( 以下仅记作 “切入量” ) 和研磨机构 2 的旋转速度， 利用控制机构 13 对被加工物 W 的移动 速度进行运算， 也可以根据其他加工条件和高度位置并利用控制机构 13 对切入量进行运 算。然后， 基于这些运算结果能够进行研磨加工。
所输入的加工条件并不限定于本实施方式的项目。例如， 可以输入研磨机构 2 的 种类、 被加工物的状态， 还可以基于这些组合由控制机构 13 进行的运算。
图 2(A) 和 (B) 是表示作为上述研磨机构 2 的研磨刷的一例的图， 研磨具 10 是将 由混合了磨粒的尼龙等合成树脂构成的毛状材料捆束而作成的， 将该研磨具 10 的基部装 卸自如地安装在与旋转机构 ( 研磨具用 )2a 连结且作水平旋转的研磨具安装板 11 上， 该研 磨具 10 的下端与被加工物 W 的加工面 P 旋转接触而进行研磨， 当研磨具 10 磨损时， 可从研 磨具安装板 11 上取下该研磨具 10 并换上新的研磨具 10。另外， 作为研磨机构 2 的研磨刷， 并不限于采用图 2 所示的研磨具 10 的研磨刷， 也可以将由混合有磨粒的毛状材料 10a 构 成的研磨具 10 直接安装固定到研磨具安装板 11 上， 当该研磨具 10 磨损时， 将该研磨具 10 连同研磨具安装板 11 一起更换， 也可以不使用研磨具 10， 而将由含有磨粒的尼龙等合成树 脂构成的毛状材料 10a， 环状植入设置在研磨机构 2 的底部 ( 参照图 3(A))。此外， 例如在 对陶瓷等进行研磨加工时， 或是加工时要使研磨机构 2 接触大致呈 90 度角度的柱状体角部 时等， 由研磨具 2 与被研磨加工物 W 的接触而产生豁口 (tipping ： 崩刃 )， 在产生这种问题 的情况下， 可将由含有磨粒的合成树脂构成的弹性体 10b 环状配置在研磨机构的底部 ( 参
照图 3(B))。此时的弹性体 10b 例如可以是硬度比较柔软的树脂的膨体 (bulk)、 以在内部 具有多个气泡的聚氨基甲酸乙酯、 氨基甲酸乙酯为代表的树脂的膨体、 相互缠绕纤维状的 弹性体而得到的集合体。 在硬度比较柔软的树脂的膨体中， 树脂本身作为缓冲材料起作用。 在具有气泡的树脂的膨体中， 内部的气泡作为缓冲材料起作用。在含有磨粒且相互缠绕的 弹性体中， 通过缠绕该弹性体， 使这些集合体的内部包含空气， 该空气层作为缓冲材料起作 用。在任一情况下， 适当选择合成树脂的种类和磨粒的含有率等， 使得当该弹性体 10b 与被 加工物接触时保持适度的弹力 ( 参照图 3。图 3(A) 和 (B) 都将上图表示正面， 将下图表示 底面 )。
另外， 优选混合在上述毛状材料或弹性体中的磨粒的粒度从 F180 ～ #2000( 磨粒 的粒度的定义取决于 JIS 规格 R6001 ： 1998) 的范围进行选择。
评价试验
以下将被加工物 W 设为圆柱状的单晶硅块 (ψ175mm×500mm)， 使用本发明的研磨 装置对上述被加工物 W 的表层部进行加工而除去该被加工物 W 的表层部存在的微裂纹及其 表面的凹凸， 再针对表面粗糙度作精细加工， 并评价研磨效果， 对当用钢丝锯将该硅块切片 加工成硅片时能够降低由该硅片的裂纹或豁口等导致的次品的发生率的评价试验结果进 行阐述。 在研磨加工前的上述被加工物 W 的表层部， 存在深度 80 ～ 100μm 的微裂纹， 其表 面粗糙度为 (Ry)9 ～ 11μm(Ry 的定义取决于 JIS 规格 B0601 ： 1994))， 在对该硅块用钢丝 锯切断 ( 切片加工 ) 而形成硅片时， 由裂纹或豁口等导致的次品的发生率为 5 ～ 6％。
对于如下结果进行阐述， 即： 在使用第一实施方式所记载的研磨装置对作为上述 被加工物 (W) 的硅块进行研磨加工而除去微裂纹和凹凸并使表面粗糙度微小化后， 用钢丝 锯对该硅块进行切片加工而形成硅片时降低由裂纹或豁口等导致的次品的发生率。
本评价试验的加工条件按照表 1 所示那样进行设定， 在将该加工条件输入控制机 构 13 后， 进行 3 个单晶硅块的加工。在表 2 中示出该结果。这样， 通过使用第一实施方式 的研磨装置进行加工， 能够大幅度减小单晶硅块的表层部存在的微裂纹的深度以及外周面 的凹凸， 如表 2 所示那样， 其结果是， 微裂纹的最大深度 0.7 ～ 0.9μm， 表面粗糙度为平面部 Ry0.7 ～ 1.0( 平均 ： Ry0.9)， 能够除去微裂纹和凹凸并使表面粗糙度微小化。能够将 3 个 硅块都用钢丝锯切片加工成硅片时由裂纹、 豁口等导致的次品的发生率降低 2％。优选微 裂纹的最大深度为 3.0μm 以下、 最好为 2.3μm 以下。当上述最大深度为 3.0μm 以上时上 述次品的发生率增大。此外， 如果上述最大深度为 2.3μm 以下， 则将硅块切片加工成几十 μm 厚度的硅片时对由裂纹或豁口等导致的次品的发生率的影响小。在本评价试验中上述 最大深度为 0.9μm， 能够大大低于对上述次品的发生率造成影响的 2.3μm。
[ 表 1]
[ 表 2]接着， 对本发明的第二实施方式涉及的研磨装置进行说明。在第二实施方式涉及 的研磨装置中， 成为无须进行由 “粗” 到 “细” 那样的多级加工， 通过 1 级加工就能够得到所 要求的表面时使用的装置结构。另外， 此处仅对与第一实施方式的不同点进行说明。
例如， 在对被加工物 W 的表面的研磨处理前的微裂纹微小且研磨加工前的表面粗 糙度相对于要求值相差不大的情况下， 研磨机构 10( 研磨刷 ) 能够仅在上述的 “中研磨用” 和 “精研磨用” 中进行加工。在这种情况下， 仅设置 1 个具备具有与研磨目的一致的粒度的 磨粒的毛状材料或弹性体的研磨机构 10 来进行加工。
此外， 通过使第一实施方式中的 3 个研磨机构 2 所具备的毛状材料或弹性体中含 有的粒度大致相同， 能够缩短加工时间。
接着， 参照图 8 和图 9 对第三实施方式涉及的研磨装置进行说明。在第三实施方 式涉及的研磨装置中， 成为为了缩短加工时间而配置有研磨机构 2 的装置结构。另外， 此处 仅对与第一实施方式的不同点进行说明。
在第三实施方式涉及的研磨装置中， 在被加工物 W 的同一截面 ( 圆形 ) 的面内， 配 置有第一研磨机构 21a 和第二研磨机构 22a。第一研磨机构 21a 和第二研磨机构 22a 的轴 心配置成与被加工物 W 的半径方向一致， 为了使第一研磨机构 21a 和第二研磨机构 22a 互 不干涉， 第一研磨机构 21a 的轴心和第二研磨机构 22a 的轴心配置成构成预定的角度 θ 且 在被加工物 W 的截面中心交叉 ( 参照图 8)。只要第一研磨机构 21a 和第二研磨机构 22a 互 不干涉， 该角度 θ 就能够任意设定， 但也能够将角度 θ 设定为 180°， 第一研磨机构 21a 的 轴心和第二研磨机构 22a 的轴心配置成完全一致地对置。
通过采用这样的结构， 由于被加工物 W 一边在圆周方向旋转一边被研磨加工， 所 以被加工物的加工面在第一研磨机构 21a 和第二研磨机构 22a 的两个部位被同时研磨， 因 此能够缩短加工时间。
此外， 在第三实施方式涉及的研磨装置中， 与第一实施方式涉及的研磨装置一样， 如图 9( 图 9 的右图是从正面观察被加工物 W 的图， 左图是从左侧面观察被加工物 W 的图 ) 所示， 也能够在被加工物 W 的长度方向配置 2 个或 3 个第一研磨机构 21a 和第二研磨机构 22a( 图 9 表示配置 3 个的状态 )。
在该情况下， 沿着被加工物 W 的长度方向从左依次配置有第一列的第一研磨机构 21a 和第二研磨机构 22a， 第二列的第一研磨机构 21b 和第二研磨机构 22b， 以及第三列的第 一研磨机构 21c 和第二研磨机构 22c。
此时， 各个研磨机构所具备的毛状材料或弹性体中含有的磨粒的粒度设为， 研磨 机构 21a 和 22a、 研磨机构 21b 和 22b、 研磨机构 21c 和 22c 分别大致相同， 即具有大致相同 的研磨力。
此外， 与第二实施方式一样， 当能够利用具有 1 个研磨力的研磨机构进行加工时， 能够将全部的研磨机构所具备的毛状材料或弹性体中含有的磨粒的粒度设为大致相同。
此外， 在上述第三实施方式涉及的研磨装置中， 对在被加工物 W 的圆周方向设置 第一研磨机构 21a 和第二研磨机构 22a 这两个研磨机构的结构进行了说明， 但并不限定于 此， 只要各研磨机构互不干涉， 就可以与设置空间和作为目标的加工时间等对应地配置任 意个数的研磨机构。
如上所述， 在本实施方式和评价试验中以磨削硅块的情况为例进行了说明， 但本 发明并不限定于硅块， 能够适用于例如陶瓷等全部硬脆材料。
另外， 在本说明书中， 磨粒的 “粒度大致相同” 是在包含 “粒度相同” 的磨粒的基础 上还包含 “能够得到同等的研磨效果的粒度” 的磨粒的概念。