(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）機枠（ベース）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）この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正面側から直角に見る方向であって、かつ、左側方向より右側方向へ向かって、
ｅ）前後移動可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石またはリング状砥石の一対をその砥石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第一研削ステージ、
ｆ）前記第一研削ステージの右横側に平行に設けた、前後移動可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石またはリング状砥石の一対をその砥石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第二研削ステージ、
ｇ）上記第二研削ステージの右横側であって前記ワークテーブルの前側に位置するハウジング材にワークを前記クランプ機構への移出入を可能とする開口部を備えるロードポート、
および、
ｈ）上記ロードポートに対向する前記ワークテーブルの後側に、砥石車を有する砥石軸をワークテーブルの左右方向に平行であって、この砥石軸をその軸芯が前後方向に移動可能にツールテーブル上に設けたＲコーナー部仕上げ研削ステージ、
を設けたことを特徴とするインゴットブロックの複合面取り加工装置。
（なお、前記第一研削ステージと前記第二研削ステージのいずれか一方はワークの四隅Ｒ研削加工に使用し、他方はワークの側面研削加工に使用されるものである。）
【請求項２】
前記第一研削ステージで使用する砥石がワークの四隅Ｒ研削加工に用いる粗研削砥石であって、この一対の粗研削砥石のカップ砥石直径またはリング砥石直径は異なり、一方の直径が他方の直径よりも５〜２０ｍｍ短いことを特徴とする、請求項１記載のインゴットブロックの複合面取り加工装置。
【請求項３】
前記インゴットブロックの複合面取り加工装置の左端面に、前記ワークテーブルの左右移動案内レールを延長して設けるとともに、側面剥ぎ加工ステージを、前記ワークテーブルを搭載するクランプ機構の主軸台と心押台のワーク支持軸（Ｃ軸）を挟むとともに、前記ワークテーブルを挟むように距離を置いて一対の回転刃をその回転刃直径面が相対向するように前記ワークテーブル前後位置に前記側面剥ぎ加工ステージを設けたことを特徴とする、請求項２記載のインゴットブロックの複合面取り加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池（太陽光発電板）の基板として用いられる正方形もしくは長方形基板の原材料の角柱状の多結晶シリコンインゴットブロックや単結晶シリコンインゴットブロックの側面や円周面を面取り加工できる複合面取り加工装置に関する。シリコンインゴットブロックをワイヤーカット方法で厚み２００〜２４０μｍにスライスして同時に多くの太陽電池用シリコン基板を得る際に、インゴットブロック切断時のチッピングや割れのない角柱状もしくは円柱状シリコンインゴットブロックを短時間で製造するためにＣ軸端面を切断した円柱状インゴットブロック表面を面取り加工するのに使用される。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池用シリコン基板を製造する工程において、円柱状単結晶シリコンインゴットの円断面４周片をバンドソウで切り取り、４隅部に円弧（Ｒコーナー部）を残した角柱状シリコンインゴット（ワークピース）となし、ついで、横形円筒研削装置の主軸台と心押台よりなるクランプ装置で支架し、カップホイール型砥石で四側面の表面を所望厚み（８〜１０ｍｍ）を面取りし、ついでスライスして厚み２００〜３３０μｍの正方形状シリコン基板を製造することが行われている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、角柱状シリコンインゴットブロックとして、溶解した金属珪素（Ｓｉ）溶湯を角柱状グラファイト容器内に注湯し一方向に凝固させた後、容器内面と接触汚染した下端面と側面を面取りして得られる多結晶シリコンインゴットを２乃至４のブロクに切断したインゴットブロックや、半導体基板の生産が閑散な時期に、半導体基板製造用円柱状シリコンインゴットブロックの四側面を一部Ｒ部分を残してスライサーにより切断し、ついで、両端面を面取り加工し、その後、柱状インゴットブロックのコーナーＲ面取り加工（取り代量は７．５〜８ｍｍ）を行ったのち、四側面平面を面取り加工（取り代量は０．５〜１ｍｍ）して太陽電池用の角柱状単結晶シリコンインゴットブロックとしたものが利用されている。多結晶シリコン基板に比較して単結晶シリコン基板の方が光変換率は高いが、面取り加工は難しいと言われている。
【０００４】
例えば、特開平８−７３２９７号公報（特許文献１）は、ケイ石またはケイ砂を電気炉で還元して得た金属シリコン融液を、耐熱性柱状容器内に流し込み、容器下端から上端に向けて徐々に冷却することによって一方向凝固した角柱状多結晶シリコンインゴット棒とし、容器内面と接触汚染した下端面と側面を５ｍｍ取り代量研削、研磨して面取りし、さらにフッ酸・硝酸混合水溶液でエッチングして多結晶シリコンインゴットを製造する方法を提案する。
【０００５】
米国特許第６６７９７５９号公報（特許文献２）は、Ｃ軸端面が垂直に切断されたシリコンインゴットブロック側面の粗面を研磨工具で研磨加工して表面平滑度Ｒｙが８μｍ以下とした後、シリコンインゴットブロックを厚み２００〜３３０μｍの太陽電池用シリコン基板とする方法を提案する。
【０００６】
更に、特開２００９−９９７３４号公報（特許文献３）は、鋳造によって成形されたシリコンインゴットを切断して複数のシリコンブロックとし、次いで該シリコンブロックをスライスして多数のシリコンウエハとするシリコンウエハの製造方法において、鋳造によって成形されたシリコンインゴットを切断して複数のシリコンブロックとするに際して、予めシリコンインゴットの少なくとも１面を平らに研削する研削工程と、シリコンインゴットを、その平らに研削された面を下向きにして基台上に載置し、該シリコンインゴットから複数のシリコンブロックを切り出すシリコンブロック切り出し工程とを含むことを特徴とするシリコンウエハの製造方法を提案する。
【０００７】
特開２００４−６９９７号公報（特許文献４）は、太陽電池用シリコンウエハ製造用の円柱状シリコンブロックをバンドソウで面取りして角柱状シリコンブロックとした後、ロール型ダイヤモンドスポンジ平砥石を用いて側平面を研磨加工し、そののち、スライス加工して角状ウエハを製造する方法を提案する。
【０００８】
特開２００９−５５０３９号公報（特許文献５）は、又、円柱状シリコンブロックをバンドソウで面取りして角柱状シリコンブロックとした後、砥粒径が８０〜６０μｍのカップホイール型砥石で側平面を粗研削加工し、ついで、砥粒径が３〜４０μｍのカップホイール型砥石で側平面を仕上げ研削加工し、さらに表面をエッチング処理したのち、スライシング加工して角状ウエハを製造する方法を提案する。
【０００９】
特許弟４１３３９３５号明細書（特許文献６）は、鋳造によって成形されたシリコンインゴットを円筒研削して外周面を平滑にした後、スライサーなどの側面剥ぎ機で四側面を切り取って四隅Ｒを有する略正方形断面のシリコンインゴットとなし、これを切断して複数のシリコンインゴットブロックとなし、更に、前記四側面を平らに研磨工具で研磨加工してその側面の平滑度Ｒｙを１０〜２０μｍとなし、このシリコンインゴットブロックをワイヤーカット方法で垂直方向に切断して略正方形状の薄いシリコン基板を製造する方法を提案する。
【００１０】
特開２００９−２３３７９４号公報（特許文献７）は、シリコンブロックの表面を研削／研磨する際に、シリコンブロックの長手方向の前後を機械的にチャッキング（クランピング）する一対のチャッキング部材（主軸台と心押台）で保持し、この状態でシリコンブロックの側面及びこれらを結ぶ４つの角部（４隅のＲコーナー部）を粗研削砥石と精密仕上げ砥石を用いて研削研磨する方法を提案する。この方法により、シリコンブロックの４つの角部および４側面を非接触でチャッキング部材に宙に浮かせたような状態で保持することができるので、その側面及び角部に傷が付いてしまうことを防止でき、さらにシリコンブロックの側面だけではなく角部も研削研磨して面取りすることができることから、シリコンブロックをスライス加工してシリコンウエハを製造する際、その周縁部が欠けたりすることを回避でき歩留まりを向上することができる。
【００１１】
角柱状シリコンインゴットの一辺の長さが５０ｍｍから１２５ｍｍ、１５６ｍｍ、２００ｍｍ、２４０ｍｍと長くなるに連れて、一辺が１５６ｍｍ乃至２４０ｍｍの角柱状シリコンインゴットをワイヤーカットソウで一度にスライスして厚み２００〜３３０μｍの太陽電池用シリコン基板を多量生産する際に前述したように角柱状シリコンインゴットのＲコーナー部分でチッピングが発生することが往々にあり、シリコン基板の生産ロス率を高めていることが基板加工メーカーより指摘されている。前記特許文献３、特許文献６のように研磨工具で側面を平坦研磨加工したのち、ワイヤーカッティングする対処方法や特開２００２−２５２１８８号公報（特許文献８）に記載されるように研磨ブラシで研磨加工する方法、あるいはエッチング処理方法で前記ウエハに切断する際のチッピング現象が生じることを防いでいる。
【００１２】
一辺が１５６ｍｍ、高さが２５０ｍｍであり四隅にＲコーナー部を残して切断された角柱状単結晶シリコンインゴットの面取り加工に現在では約９５〜１２０分、一辺が１５６ｍｍ、高さが５００ｍｍであり四隅にＲコーナー部を残して切断された角柱状単結晶シリコンインゴットの面取り加工に約１８０〜２１０分要しているのが実情である。この加工時間に、粗研削装置から仕上げ研削装置へのシリコンインゴットの受け渡し時間約１０分が追加される。
【００１３】
一方、特公昭４９−１６４００号公報（特許文献９）、特開平４−３２２９６５号公報（特許文献１０）、特開平６−１６６６００号公報（特許文献１１）および特開平６−２４６６３０号公報（特許文献１２）は、半導体基板用シリコン基板製造用の円柱状シリコンインゴットの表面を面取り加工する横形の円筒研削装置を提案する。
【００１４】
これら特許文献９乃至特許文献１２に開示される横形の円筒研削装置は、減速機構を介してサーボモータによりセンター軸を回転させる主軸台と左右方向に移動可能な心押台の一対よりなるクランプ機構と、このクランプ機構の主軸台センターと心押台センターとによって円柱状シリコンインゴットの軸芯が水平（横）方向に、かつ、回転可能に支持された円柱状インゴットの円周上面部に円板状平砥石の円形平面が向くように砥石軸に軸承した研削ヘッドを昇降させる昇降機構と、前記研削ヘッドを円柱状インゴットの前記軸芯に対し平行に左右直線移動させる移動機構よりなる。
【００１５】
円柱状シリコンインゴットの円筒研削は、回転する円柱状インゴットの円周上面部高さ位置の面取りする高さ位置に円板状平砥石の底面を昇降機構により下降させ、ついで、リニア移動機構により研削ヘッドを右方向に移動させて研削ヘッドの円板状平砥石を円柱状インゴットの円周上面に回転させながら円柱状インゴット当接させて切り込みを開始し、円板状平砥石が円柱状インゴットの右端位置に到達した後、円板状平砥石を昇降機構により切り込み量の高さ量下降させ、リニア移動機構により円板状平砥石の移動方向を左方向に反転させ、ついで、円板状平砥石が円柱状インゴットの左端位置に到達した後、円板状平砥石を昇降機構により切り込み量の高さ量下降させ、リニア移動機構により研削ヘッドを右方向に移動させ、円板状平砥石が円柱状インゴットの右端位置に到達した後、円板状平砥石を昇降機構により切り込み量の高さ量下降させ、リニア移動機構により円板状平砥石の移動方向を左方向に反転させ、ついで、円板状平砥石が円柱状インゴットの左端位置に到達後、以下同様にして円板状平砥石の下降、反転、面取り、下降、反転、面取りを繰り返し、所望の厚み（１０μｍ〜５ｍｍ）の面取り加工を行う。
【００１６】
本願特許出願人は、ワイヤーカッティングする際のチッピングが生じない角柱状シリコンインゴットブロック（角柱状シリコンインゴットブロック）を短時間で製造できるワークローディング／アンローディングステージ、ワークの側面粗研削ステージ、ワークの側面仕上げ研削ステージおよびワーク四隅Ｒ仕上げ研削ステージを有する面取り加工装置にワークローダーを付属させた複合面取り加工装置(図３参照)を特願２００９−２９６６０２号明細書（特許文献１３）で提案した。
【００１７】
本願特許出願人は又、上記複合面取り加工装置のワークの側面粗研削ステージまたはワークの側面仕上げ研削ステージにおいて、円柱状シリコンインゴットを円筒研削加工できること、あるいは、角柱状インゴットブロックの四隅Ｒ円弧研削加工できることを特願２０１０−１７３４号明細書（特許文献１４）で提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平８−７３２９７号公報
【特許文献２】米国公開特許第２００８／０２２３３５１Ａ１明細書
【特許文献３】特開２００９−９９７３４号公報
【特許文献４】特開２００４−６９９７号公報
【特許文献５】特開２００９−５５０３９号公報
【特許文献６】特許弟４１３３９３５号明細書
【特許文献７】特開２００９−２３３７９４号公報
【特許文献８】特開２００２−２５２１８８号公報
【特許文献９】特公昭４９−１６４００号公報
【特許文献１０】特開平４−３２２９６５号公報
【特許文献１１】特開平６−１６６６００号公報
【特許文献１２】特開平６−２４６６３０号公報
【特許文献１３】特願２００９−２９９６０２号明細書（非公開）
【特許文献１４】特願２０１０−００１７３４号明細書（非公開）
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】株式会社ジェイシーエム、“太陽電池製造装置  単結晶  全自動ライン”，〔オンライン〕、平成２１年３月９日検索、インターネット＜URL：http://www.e-jcm.co.jp/SolarCell/Mono/Auto/＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の第一の目的は、前記特許文献１３記載の複合面取り装置の四側面粗研削ステージを角柱状インゴットブロックの四隅Ｒ研削加工に変更した角柱状ブロックの四側面平坦化加工および四隅Ｒ研削加工できる複合面取り加工装置の提供にある。
【００２１】
本発明の第二の目的は、前記特許文献１３記載の複合面取り加工装置のインゴットブロックのワークローディング／アンローディングステージに備え付けられたワークのチャック機構（主軸台と心押台）をブロックの面剥ぎ加工ステージのチャック機構に利用するために、前記複合面取り加工装置の左端側にスライサー装置を付属させて、円柱状ブロックの四側面の面剥ぎ加工とこの面剥ぎ加工されて形成された角柱状ブロックの四側面平坦化加工と四隅Ｒ研削加工できる複合面取り加工装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の請求項１は、
ａ）機枠（ベース）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）この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正面側から直角に見る方向であって、かつ、左側方向より右側方向へ向かって、
ｅ）前後移動可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石またはリング状砥石の一対をその砥石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第一研削ステージ、
ｆ）前記第一研削ステージの右横側に平行に設けた、前後移動可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石またはリング状砥石の一対をその砥石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第二研削ステージ、
ｇ）上記第二研削ステージの右横側であって前記ワークテーブルの前側に位置するハウジング材にワークを前記クランプ機構への移出入を可能とする開口部を備えるロードポート、
および、
ｈ）上記ロードポートに対向する前記ワークテーブルの後側に、砥石車を有する砥石軸をワークテーブルの左右方向に平行であって、この砥石軸をその軸芯が前後方向に移動可能にツールテーブル上に設けたＲコーナー部仕上げ研削ステージ、
を設けたことを特徴とするインゴットブロックの複合面取り加工装置を提供するものである。
（なお、前記第一研削ステージと前記第二研削ステージのいずれか一方はワークの四隅Ｒ研削加工に使用し、他方はワークの側面研削加工に使用されるものである。）
【００２３】
本発明の請求項２に記載のシリコンインゴットの面取り加工装置は、前記第一研削ステージで使用する砥石がワークの四隅Ｒ研削加工に用いる粗研削砥石であって、この一対の粗研削砥石のカップ砥石直径またはリング砥石直径は異なり、一方の直径が他方の直径よりも５〜２０ｍｍ短いことを特徴とする、請求項１記載のインゴットブロックの複合面取り加工装置にある。
【００２４】
本発明の請求項３に記載のインゴットブロックの複合面取り加工装置は、前記請求項２記載のインゴットブロックの複合面取り加工装置の左端面に前記ワークテーブルの左右移動案内レールを延長して設けるとともに、側面剥ぎ加工ステージを、前記ワークテーブルを搭載するクランプ機構の主軸台と心押台のワーク支持軸（Ｃ軸）を挟むとともに、前記ワークテーブルを挟むように距離を置いて一対の回転刃（スライサー刃）をその回転刃直径面が相対向するように前記ワークテーブル前後位置に前記側面剥ぎ加工ステージを設けたことを特徴とする、インゴットブロックの複合面取り加工装置にある。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のインゴットブロックの複合面取り加工装置を用いてＣ軸端面が切断された円柱状インゴットブロックをクランプ機構に支持した状態でスライサー刃の回転で四側面剥ぎ取り加工した後、一対の第一研削砥石を用いてインゴットブロックの四隅Ｒ粗研削加工（面取り加工）をし、続いて一対の第二研削砥石を用いてインゴットブロックの四側面の研削加工（面取り加工）をした後、最後に砥石車でインゴットブロックの四隅Ｒ仕上げ研削加工（面取り加工）を行うことができる。
【００２６】
本発明のインゴットブロックの複合面取り加工装置は、角柱状シリコンインゴットを宙吊りしたクランプ機構を左右方向に往復移動させながら、かつ、主軸台のクランプ軸を３６０度回転させながら円筒状砥石車によりインゴットブロックの四隅Ｒ（コーナー部）の面取り加工を行うことができ、得られる四隅Ｒの表面平滑度Ｒｙは０．０５〜０．２μｍと極めて光沢の優れるものである。また、第二研削砥石で面取りされたインゴットブロックの四側面の表面平滑度Ｒｙは０．５〜２μｍと特許文献３に記載の実施例記載の５μｍの値と比較して格段と優れる値である。
【００２７】
特許文献７記載のインゴットブロックの面取り加工装置のＲコーナー部面取り２工程、平面粗研削４工程および平面仕上げ研削４工程の合計１０工程に対し、本願発明の面取り加工装置は第一研削砥石による四隅Ｒ面の粗研削加工１工程、第二研削砥石による側面面取り２工程（主軸台の９０度回転が２回）および四隅Ｒ面の砥石車による仕上げ研削加工１工程の合計５工程で面取り作業を行うことができるので、面取り加工時間は約半減弱となる。一辺が１５６ｍｍ、高さが２５０ｍｍであり四隅にＲ部を残してバンドソウで切断された角柱状単結晶シリコンインゴットの面取り加工をスループット加工時間約４５分で生産できる。また、１５６ｍｍ辺、高さ５００ｍｍの角柱状シリコンインゴットの面取り加工のスループット加工時間は、約９０分で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は面剥ぎ加工ステージを備えた複合面取り加工装置の平面図である。
【図２】図２は面剥ぎ加工ステージを備えた複合面取り加工装置の正面図である。
【図３】図３は面取り加工装置を正面左側斜め約１５度の角度から見た斜視図である。
【図４】図４は面取り加工装置の平面図である。
【図５】図５は面取り加工装置の正面図である。
【図６】図６は面取り加工装置の左側面図である。
【図７】図７は面取り加工装置の右側面図である。
【図８】図８は密閉カバー、ワークストッカーおよびワークローディング／アンローディング装置を取り外して見た面取り加工装置の平面図である。
【図９】図９は角柱状インゴットブロックの四隅Ｒ部をカップ砥石で円弧研削加工している状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の複合面取り加工装置１は、図１、図２、図４および図８に示されるように、機枠（ベース）２に左右方向に延びて敷設された一対の案内レール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を設けてある。このワークテーブル４の左右往復移動は、サーボモータ５による回転駆動をボールネジ６が受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台（図示されていない）が左方向または右方向に前進することにより、この固定台表面にワークテーブル４の裏面が固定されているワークテーブル４が左方向または右方向に前進する。ワークテーブル４の左方向または右方向の前進は、サーボモータ５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。
【００３０】
このワークテーブル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が搭載されている。よって、ワークテーブル４の左方向または右方向の移動に付随してこのクランプ機構７も左方向または右方向に移動し、クランプ機構７の主軸台センター支持軸７ａ１と心押台センター支持軸７ｂ１により支架されて宙吊り状態となったワーク(角柱状インゴットブロク)ｗが四隅Ｒ仕上げ研削ステージ９、第二研削ステージ１０、第一四隅Ｒ粗研削ステージ１１、またはロードポート８位置へと移動することが可能となっている。
【００３１】
クランプ機構７は特許文献７に記載されるように公知のチャック機構であり、円筒研削盤でよく使用されている。主軸台７ａは主軸台センター支持軸７ａ１をサーボモータ７ａｍで回転させることによりワークｗを３６０度あるいは９０度回転させる機能を有する。心押台７ｂは空気シリンダー７ｅ駆動でガイドレール上を左右に移動できる移動台７ｂｔ上に設けられ、ワークをクランプ機構７で支架したのち、レバーを押し下げることにより固定し、ワークテーブル４の移動により心押台７ｂを搭載する移動台７ｂｔが移動するのを防ぐ。
【００３２】
前記四隅Ｒ仕上げ研削ステージ９、第二研削ステージ１０、第一研削ステージ１１、およびロードポート８の位置関係は、前記ワークテーブル４を正面側から直角に見る方向であって、かつ、左側方向より右側方向へ向かって、面剥ぎ加工ステージ９０、第一四隅Ｒ粗研削ステージ１１、第二研削ステージ１０、ロードポート８を設け、このロードポート８の背面に四隅Ｒ仕上げ研削ステージ９が設けられる。面剥ぎ加工ステージ９０、四隅Ｒ仕上げ研削ステージ９、第一研削ステージ１１および第二研削ステージ１０は密閉カバー１２で覆われている(図１、図３参照)。また、ロードポート８は片手横スライド扉１２ａにより閉じられる。密閉カバー１２で覆われた各研削ステージ９，１０，１１の空間には排気ダクト１３が接続され、この空間内に浮遊するミストや研削屑を外部へ排出する。
【００３３】
第二研削ステージ１０は、サーボモータ１０ｍ，１０ｍの回転駆動により前後移動可能なツールテーブル１０ｔ，１０ｔ上に設けられた砥石軸の一対１０ａ，１０ａに軸承されたカップホイール型砥石またはリング状砥石の一対１０ｇ，１０ｇをその研削砥石面１０ｇｓ，１０ｇｓが相対向するようにワークテーブル４を挟んでワークテーブル４前後に対称にかつ砥石軸芯１０ｏ，１０ｏが同一線上となる位置に設け、これら砥石軸１０ａ，１０ａはサーボモータ１０Ｍ，１０Ｍの回転駆動により回転される構造となっている。
【００３４】
サーボモータ１０ｍ，１０ｍによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進または後退することにより、この固定台表面にツールテーブル１０ｔ，１０ｔの裏面が固定されているツールテーブル１０ｔ，１０ｔが前進移動または後退移動する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ１０ｍ，１０ｍ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。
【００３５】
第一研削ステージ１１は、サーボモータ１１ｍ，１１ｍの回転駆動により前後移動可能なツールテーブル１１ｔ，１１ｔ上に設けられた砥石軸の一対１１ａ，１１ａに軸承されたカップホイール型砥石またはリング状砥石の一対１１ｇ，１１ｇをその研削砥石面１１ｇｓ，１１ｇｓが相対向するようにワークテーブル４を挟んでワークテーブル４前後に対称にかつ砥石軸芯１１ｏ，１１ｏが同一線上となる位置に設け、これら砥石軸１１ａ，１１ａはサーボモータ１１Ｍ，１１Ｍの回転駆動により回転される構造となっている。
【００３６】
サーボモータ１１ｍ，１1ｍによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進移動または後退移動することにより、この固定台表面にツールテーブル１１ｔ，１１ｔの裏面が固定されているツールテーブル１１ｔ，１１ｔが前進または後退する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ１１ｍ，１１ｍ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。
【００３７】
第一研削ステージ１１は、図２に示すように前記第二研削ステージ１０の左横側に平行に設けられる。即ち、両研削ステージ１０，１１の砥石軸芯１０ｏ，１１ｏは平行となるよう設けられる。また、図４、図５および図８に示すように第一研削ステージ１１を前記第二研削ステージ１０の右横側に平行に設けてもよい。
【００３８】
なお、前記第二研削ステージ１０で使用する砥石および前記第一研削ステージ１１で使用する砥石は、左右の砥石の砥番が同一であっても異なっていてもよい。
【００３９】
研削砥石１０ｇ，１０ｇ，１１ｇ，１１ｇのカップ砥石直径またはリング砥石直径は、一辺が１５０ｍｍの正方形状の太陽電池用シリコン基板を目的とするときは、２４０〜２６０ｍｍであり、カップ砥石片の幅は３〜１０ｍｍ、リング状砥石幅は５〜１５ｍｍであるのがシリコンインゴットの研削焼け防止の観点から好ましい。砥石の中心点から砥石幅外周の距離（半径）は、第一研削砥石の１個または２個と第二研削砥石の２個は同一半径であるのが、一対の第一粗研削砥石１０ｇ，１０ｇのカップ砥石直径またはリング砥石直径は一方の直径が他方の直径よりも５〜２０ｍｍ短い方が好ましい。
【００４０】
研削砥石１０ｇ，１１ｇの砥粒は、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒が好ましく、結合剤（ボンド）はメタルボンド、ビトリファイドボンド、エポキシレジンボンドがよい。例えば、カップホイール型研削砥石１０ｇ，１１ｇは、例えば特開平９−３８８６６号公報、特開２０００―９４３４２号公報や特開２００４−１６７６１７号公報等に開示される有底筒状砥石台金の下部環状輪に砥石刃の多数を研削液が散逸する隙間間隔で環状に配置したカップホイール型砥石で、台金の内側に供給された研削液が前記隙間から散逸する構造のものが好ましい。このカップホイール型砥石１１ｇの環状砥石刃の直径は、角柱状シリコンインゴットの一辺の長さの１．２〜１．５倍の直径であることが好ましい。前記カップホイール型第一粗研削砥石１１ｇの環状砥石刃は、砥番１００〜２８０番のダイヤモンドレジンボンド砥石、またはダイヤモンドビトリファイドボンド砥石が好ましい。また、カップホイール型第二研削砥石１０ｇの環状砥石刃は、砥番３００〜１，２００番のダイヤモンドレジンボンド砥石、ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石、またはダイヤモンドメタルボンド砥石が好ましい。また、後述する砥石車９ｇとしては砥番３００〜１，２００番のダイヤモンド砥石車が好ましい。
【００４１】
研削液としては、純水、コロイダルシリカ水分散液、セリア水分散液、ＳＣ−１液、ＳＣ−２液、あるいは、純水とこれら前記の水分散液または研削液を併用する。なお、研削液としては、環境を考慮した水処理の面から純水のみを利用するのが好ましい。
【００４２】
ロードポート８は、第二研削ステージ１０の右横側であってワークテーブル４の前側に位置するハウジング材にワークｗを前記クランプ機構への移出入を可能とする開口部を設けることにより形成される。
【００４３】
四隅Ｒ仕上げ研削加工ステージ９は、上記ロードポート８に対向する前記ワークテーブル４の後側に、砥石車９ｗを有する砥石軸９ａをワークテーブル４の左右方向に平行であって、この砥石軸９ａの軸芯９ｏを前後方向に移動可能にツールテーブル９ｔ上に設けた構造を採る。
【００４４】
図１、図４および図７から理解されるように、砥石軸９ａの回転駆動はサーボモータ９Ｍの回転駆動により行われ、ツールテーブル９ｔの前進後退は、サーボモータ９ｍによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進または後退することにより、この固定台表面にツールテーブル９ｔの裏面が固定されているツールテーブル９ｔが案内レール９ｒ，９ｒ上を前進移動または後退移動する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ９ｍ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。
【００４５】
図２において、符号９ｃは研削液供給管を、図６において符号９ｄは乾燥空気（ドライエアー）供給口を示す。この乾燥空気は、面取り加工され、研削液（純水）により洗浄された角柱状インゴット（ワーク）の表面に吹き付けられ、研削液を吹き飛ばして角柱状インゴット表面を乾燥するのに使用される。また、図１および図３において符号２０は制御装置を、符号２１は操作盤を示す。
【００４６】
図１、図３、図４、図５および図６に示すように、本発明のインゴットブロックの複合面取り加工装置１は、前記ワークテーブル４の前側であって前記ロードポート８と前記第二研削ステージ１０との空間部にワークローディング／アンローディング装置１３およびインゴットブロック３本を貯えるワークストッカー１４を機枠２上に並設している。符号１５は、脚立車を備えた運搬台車１６のテーブル上に載置された予備のワークストッカーである。
【００４７】
ワークストッカー１４，１５は、インゴットブロック（ワーク）３本ｗ，ｗ，ｗを４５度傾斜して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１６上に載置されている。
【００４８】
前記ワークローディング／アンローディング装置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１３ａ，１３ｂ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間へと搬送する。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４５度Ｖ傾斜させかつ４面を宙吊り状態に支架する。ついで、前記爪１３ａ，１３ｂを離間させてワークの把持を開放し、ついで、両爪１３ａ，１３ｂ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、前方向に後退させ両爪１３ａ，１３ｂを待機位置へと戻る。
【００４９】
また、前記クランプ装置７に４面を宙吊り状態に支架されている面取り加工および洗浄・風乾されたワークを両爪１３ａ，１３ｂで把持し、ついで、両爪１３ａ，１３ｂ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、前方向に後退させ両爪１３ａ，１３ｂをワークストッカー１４，１５の空棚上方へ移動したのち、下降させてワークを前記空棚に載置した後、両爪１３ａ，１３ｂを離間してワークを開放したのち、前記待機位置へと両爪１３ａ，１３ｂを戻す。
【００５０】
両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆの前後方向の移動は、図４および図７に示すようにサーボモータ１３ｍにより回転駆動されたボールネジ１３ｋに裏面を螺合させた固定台１３ｆの滑走面１３ｓをコラム１３ｃ側面に設けられた案内レール１３ｇ上を滑走させることにより行われる。両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆの上下方向の移動は、エアーシリンダー１３ｐにより行われる。両爪１３ａ，１３ｂの離間は、図７の円内に示されるマイクロウイークエアシリンダ１３ｅを用いて両爪１３ａ，１３ｂを離間させる。両爪１３ａ，１３ｂの僅かな昇降の微調整は、マイクロウイークエアシリンダ１３ｌを用いて行う。両爪１３ａ，１３ｂの僅かな前後移動の微調整は、マイクロウイークエアシリンダ１３Ｒを用いて行う。
【００５１】
円柱状インゴットブロックの四側面剥ぎ加工ステージ９０は、図１に示すように、前記インゴットブロックの複合面取り加工装置の左端面に前記ワークテーブル４の左右移動案内レールを延長して設けるとともに、このワークテーブル４に搭載するクランプ機構７の主軸台７ａと心押台７ｂのワーク支持軸（Ｃ軸）を挟んで一対の回転刃（スライサー刃）９１ａ，９１ｂをその回転刃直径面が相対向するようにワークテーブル４を挟んでワークテーブル前後に設けられた側面剥ぎ加工ステージ９０である。
【００５２】
一対の回転刃（内周刃）９１ａ，９１ｂは、一対の回転軸９２ａ，９２ｂに軸承され、これら回転軸は駆動モータ９３ｍ，９３ｍにより回転されることにより、回転刃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（両回転軸の回転方向は互いに逆方向となる）。前記回転軸９２ａ，９２ｂはツールテーブル９４，９４を前後移動することによりインゴットブロックｗの面剥ぎ加工開始位置へと移動可能である。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。前記回転刃としては、直径が４５０〜８００ｍｍ、厚み０．１〜１．０ｍｍの鋼板シートにダイヤモンド微粒子を電着したダイヤモンドカッターが使用される。
【００５３】
ワーク（円柱状インゴットブロック）のＣ軸を水平方向に支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回転刃９１ａ，９１ｂに当接し、これら回転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加工が行われる。ワーク前後面の面剥ぎ加工が終了したら、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向け、ついで、ワークテーブル４を右方向に反転させ、前記一対の回転刃９１ａ，９１ｂを逆方向に駆動モータ９３ｍ，９３ｍで回転させて面剥ぎ加工を行う。四側面の面剥ぎ加工時間は、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１８〜３６分で行うことができる。
【００５４】
本発明のインゴットブロックの複合面取り加工装置１を用い、ワークｗとして両端が平面切断された円柱状インゴットブロックを面剥ぎ加工および面取り加工して四隅に長さ５〜３０ｍｍの円弧が残された角柱状シリコンインゴットブロックに加工する作業は、次のように行われる。
【００５５】
１）．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（ワーク）１本をワークローディング／アンローディング装置１３を用いてクランプ機構７へ搬送し、ついで、ワークをクランプ機構７の主軸台７ａと心押台７ｂで支架させる。
【００５６】
２）．インゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構７を搭載するワークテーブルを左方向に１〜１５ｍｍ／分の速度で移動させ、ワーク端面の前後を一対の回転刃９１ａ，９１ｂに当接し、これら回転刃により円柱状ワーク前面および後面が円弧状半月に削ぎ落とす面剥ぎ加工を行う。
【００５７】
３）．ワーク前後面の面剥ぎ加工が終了したら、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向け、ついで、ワークテーブル４を右方向に反転させ、前記一対の回転刃９１ａ，９１ｂを逆方向に駆動モータ９３ｍ，９３ｍで回転させて面剥ぎ加工を行う。例えば、直径２００ｍｍの円柱状インゴットブロックは一辺の長さが約１５５ｍｍの正方形断面となるように円弧部は削ぎ落とされる。
【００５８】
４）．四角柱状に面剥ぎ加工されたインゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構７を搭載するワ−クテーブル４を右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で移動させながら、主軸台７ａでワークを回転させる。一方、一対の第一粗研削砥石１１ｇ，１１ｇを１００〜３００ｒｐｍの回転速度で同期制御回転させつつ、上記ワークの前後面に研削液２０〜１，０００ｃｃ／分の量を作業点に供給しながら前記四角柱状インゴットブロックの四隅Ｒ粗研削加工を行い、２〜７ｍｍ厚みのＲ面取り加工作業を終了させる。図９にその四隅Ｒ粗研削加工作業のフローを示す。
【００５９】
５）．前記インゴットブロックの第一粗研削加工の四隅Ｒ面取り作業が終了した後、四隅Ｒ面取り加工されたインゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構７を搭載するワ−クテーブル４を右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で移動させながら一対の精密仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇを１，２００〜３，０００ｒｐｍの回転速度で回転させつつワークの前後面に当接、摺擦させてインゴットブロックの前後面を同時に同期制御精密仕上げ研削加工（０．０５〜０．１ｍｍ量の切り込みを行う作業）を行う。ワ−クテーブル１回の右方向移動で終了しないときは、ワ−クテーブル４の左右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で往復移動および精密仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇのインフィード研削（infeed-grinding）を行う。この精密仕上げ側面取り加工の際、角柱状インゴットブロックとカップホイール型精密仕上げ研削砥石が当接する加工作業点に向けて研削液が５０〜１，０００ｃｃ／分の供給量で供給される。
【００６０】
６）．インゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構７の主軸台のセンター支持軸７ａ１を９０度回転することにより支架されているインゴットブロックの未加工の第二研削加工面を前後位置となし、ついで、この角柱状インゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構を搭載するワ−クテーブル４を右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で移動させながら一対の精密仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇを１，２００〜３，０００ｒｐｍの回転速度で回転させつつワークの前後面に当接、摺擦させてインゴットブロックの前後面を同時に同期制御精密仕上げ研削加工（０．０５〜０．１ｍｍ量の切り込みを行う作業）を行う。ワ−クテーブル１回の右方向移動で終了しないときは、ワ−クテーブル４の左右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で往復移動および精密仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇのインフィード研削（infeed-grinding）を行う。この精密仕上げ平面取り加工の際、角柱状インゴットブロックとカップホイール型精密仕上げ研削砥石が当接する加工作業点に向けて研削液が５０〜１，０００ｃｃ／分の供給量で供給される。
【００６１】
７）．四側面が平坦加工研削された四角柱状インゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構７を右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で往復移動させながら、かつ、主軸台のセンター支持軸を１０〜３００ｒｐｍの回転速度で回転させながら円筒状砥石車９ｇを８００〜３，０００ｒｐｍの回転速度で回転しつつ、研削液が５〜１００ｃｃ／分の量供給されている作業点にインフィードする円筒研削を行ってインゴットブロックの四隅Ｒを０．２〜１．０ｍｍ面取りする精密円弧研削加工を行う。
【００６２】
８）．前記四隅Ｒ精密円弧研削加工の面取り作業が終了した後、クランプ機構７を搭載するワークテーブルを右方向に移動させてワークをロードポート８位置へと後退させる。そこで角柱状インゴットブロックを主軸台７ａで回転させながら圧空をインゴットブロック表面に噴き付けて風乾させる。風乾が終えたらクランプ機構７の主軸台７ａによる角柱状シリコンインゴットの回転作業を終了させる。
【００６３】
ワークローディング／アンローディング装置１３の両爪１３ａ，１３ｂを用いてクランプ機構７に支架されているインゴットブロックを把持し、ついで、心押台７ｂを左方向へ後退させてワークの支架を解いた後、両爪１３ａ，１３ｂをワークストッカー１４Ｖ字棚段上方へ移動させ、下降して角柱状インゴットブロックをワークストッカー１４Ｖ字棚段に載置し、次いで、両爪１３ａ，１３ｂを離間して角柱状インゴットブロックの把持を解く。
【００６４】
本発明の別の実施態様として角柱状インゴットブロックの側面の平滑度Ｒｙを０．１〜０．２μｍ程度にまで向上させるため、第一研削砥石１１ｇに四隅Ｒ粗研削加工と側面粗研削加工の２種の加工作業を負わせることもある。この作業が行われるとき、第二研削砥石１０ｇは砥番１，０００〜４，０００のダイヤモンドカップホイール型砥石が使用される。
【００６５】
角柱状インゴットブロックの四隅Ｒ粗研削加工と側面粗研削加工は、いずれが先に行われてもよい。例えば、上記４）の四隅Ｒ粗研削加工が終了した後、前記インゴットブロックの第一粗研削加工の四隅Ｒ面取り作業が終了した後、四隅Ｒ面取り加工されたインゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構７を搭載するワ−クテーブル４を左方向に移動させて戻し、ついで、右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で移動させながら一対の粗研削砥石１１ｇ，１１ｇを１，２００〜３，０００ｒｐｍの回転速度で回転させつつワークの前後面に当接、摺擦させてインゴットブロックの前後面を同時に同期制御粗研削加工（１〜２ｍｍ量の切り込みを行う作業）を行い、更に、再び、ワークテーブル４を左方向に移動させ、インゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構７の主軸台のセンター支持軸７ａ１を９０度回転することにより支架されているインゴットブロックの未加工の第一研削加工面を前後位置となし、ついで、この角柱状インゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構を搭載するワ−クテーブル４を右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で移動させながら一対の粗研削砥石１１ｇ，１１ｇを１，２００〜３，０００ｒｐｍの回転速度で回転させつつワークの前後面に当接、摺擦させてインゴットブロックの前後面を同時に同期制御粗研削加工（１〜２ｍｍ量の切り込みを行う作業）を行う。
【００６６】
上記作業が加わることによりスループット時間は、一辺が１５６ｍｍ、高さが２５０ｍｍであり四隅にＲ部を残してバンドソウで切断された角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの面取り加工のスループット加工時間は約８０分と長くなる。また、１５６ｍｍ辺、高さ５００ｍｍの角柱状シリコンインゴットの面取り加工のスループット加工時間は、約１５５分となる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
シリコンインゴットブロックの面取り加工作業のスループット時間が従来（conventional）加工装置の約半分で行うことができるシリコンインゴットブロックの複合面取り加工装置である。
【符号の説明】
【００６８】
１  複合面取り加工装置
ｗ  インゴットブロック
２  機枠
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
９  Ｒコーナー部研削ステージ
９ｇ  四隅Ｒ仕上げ研削加工用の円筒状砥石車
１０  第二研削ステージ（四側面研削加工）
１０ｇ  カップホイール型精密仕上げ研削砥石
１１  第一研削ステージ（四隅Ｒ粗研削加工）
１１ｇ  カップホイール型粗研削砥石
１３  ワークローディング／アンローディング装置
１４  ワークストッカー
９０  側面剥ぎ加工ステージ
９１ａ、９１ｂ  回転刃
【図１】
0005517156.tif 000002
【図２】
0005517156.tif 000003
【図３】
0005517156.tif 000004
【図４】
0005517156.tif 000005
【図５】
0005517156.tif 000006
【図６】
0005517156.tif 000007
【図７】
0005517156.tif 000008
【図８】
0005517156.tif 000009
【図９】
0005517156.tif 000010