(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライス加工によりウェハを製造するための硬脆性材料からなる柱状の被加工物を研削及び研磨する研削・研磨加工システムであって：
被加工物の表層部を一定の切込み量で研削し、該被加工物の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを除去するとともに断面寸法を所望の寸法にする研削装置であって、被加工物の寸法を計測する計測手段を有する研削装置と；
前記研削を終えた被加工物の表層部を一定の押圧力で研磨し、該被加工物の表層部のマイクロクラックを除去するとともに表面粗さを微細化する研磨装置であって、被加工物の寸法を計測する計測手段を有する研磨装置と；
前記研削装置に設けられた計測手段および前記研磨装置に設けられた計測手段で計測した被加工物の寸法を演算し、前記演算の結果に応じて、前記研削装置の作動信号および前記研磨装置の作動信号を出力する制御手段と；
研削・研磨加工前の被加工物を前記研削・研磨加工システムに搬入する搬入装置と、
研削・研磨加工を終了した被加工物を前記研削・研磨加工システムから搬出する搬出装置と、
前記搬入装置、研削装置、研磨装置、搬出装置の間で前記被加工物を移動する作動アームおよび該作動アームの先端に取付けてられて、前記被加工物を加工する側面を変更できるように所定の角度に回転する把持部を有する移載装置と；
を備えた研削・研磨加工システム。
【請求項２】
スライス加工によりウェハを製造するための硬脆性材料からなる柱状の被加工物を研削及び研磨する研削・研磨加工システムであって：
被加工物の寸法を計測する研削・研磨装置に設けられた計測手段と；
被加工物の表層部を一定の切込み量で研削し、該被加工物の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを除去するとともに断面寸法を所望の寸法にする研削手段と；
前記研削を終えた被加工物の表層部を一定の押圧力で研磨し、該被加工物の表層部のマイクロクラックを除去するとともに表面粗さを微細化する研磨手段と；
前記計測手段で計測した被加工物の寸法を演算し、前記演算の結果に応じて、前記研削手段の作動信号および前記研磨手段の作動信号を出力する制御手段と；
を備えた、少なくとも１以上の研削・研磨装置を備え；
研削・研磨加工前の被加工物を前記研削・研磨加工システムに搬入する搬入装置と、
研削・研磨加工を終了した被加工物を前記研削・研磨加工システムから搬出する搬出装置と、
前記搬入装置、研削・研磨装置または研削装置若しくは研磨装置、搬出装置の間で前記被加工物を移動する作動アームおよび該作動アームの先端に取付けてられて、前記被加工物を加工する側面を変更できるように所定の角度に回転する把持部を有する移載装置と；
を備えることを特徴とする研削・研磨加工システム。
【請求項３】
スライス加工によりウェハを製造するための硬脆性材料からなる柱状の被加工物を研削及び研磨する研削・研磨加工システムであって：
被加工物の表層部を一定の切込み量で研削し、該被加工物の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを除去するとともに断面寸法を所望の寸法にする研削装置であって、被加工物の寸法を計測する研削装置に設けられた計測手段を有する研削装置と、前記研削を終えた被加工物の表層部を一定の押圧力で研磨し、該被加工物の表層部のマイクロクラックを除去するとともに表面粗さを微細化する研磨装置であって、被加工物の寸法を計測する研磨装置に設けられた計測手段を有する研磨装置との少なくともいずれか；
を備えた請求項２記載の研削・研磨加工システム。
【請求項４】
前記研削装置が、
前記被加工物をその柱軸を水平に載置し垂直方向に移動可能である基台と、
該基台に載置された被加工物を該被加工物の柱軸と直交する方向に進退動させて該被加工物を前記基台の中心に位置決めをする押圧具と軸芯を被加工物の柱軸の方向として該被加工物の両端を把持するクランプ軸を有し、前記クランプ軸が被加工物をその軸芯を中心にして回転可能な把持手段と、
粒度を、粗研削用にＦ９０〜Ｆ２２０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）、もしくは、精密研削用に＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）とした砥粒同士を結合させた砥粒層を円盤状あるいは円環状の台板に固着させた研削体を、回転盤に固着させた砥石、または、前記砥粒層を円盤状または円環状に形成した研削体を、回転盤に固着させた砥石であって、前記砥石は回転駆動源に着脱自在に連結され、前記砥粒層を前記被加工物に押圧して回転するようにした研削手段と、
前記把持手段および研削手段のどちらか一方を前記被加工物の柱軸方向に少なくとも該被加工物の長さに相当する距離を移動させる移動手段と；
を備えた請求項１または３記載の研削・研磨加工システム。
【請求項５】
前記研磨装置が、
前記被加工物をその柱軸を水平に載置し垂直方向に移動可能である基台と、
該基台に載置された被加工物を該被加工物の柱軸と直交する方向に進退動させて該被加工物を前記基台の中心に位置決めをする押圧具と軸芯を被加工物の柱軸の方向として該被加工物の両端を把持するクランプ軸とを有し、前記クランプ軸が被加工物をその軸芯を中心にして回転可能な把持手段と、
回転盤を有し、円盤状の表面に砥粒を含有したブラシ毛材を束ねて配置した研磨ブラシであって、前記研磨ブラシは回転機構に着脱自在に連結され、前記ブラシ毛材を前記被加工物に押圧して回転するようにした研磨手段と、
前記把持手段および研磨手段のどちらか一方を前記被加工物の柱軸方向に少なくとも該被加工物の長さに相当する距離を移動させる移動手段と；
を備えた請求項１または３記載の硬脆性材料の研削・研磨加工システム。
【請求項６】
前記研削・研磨装置が、
前記被加工物をその柱軸を水平に載置し垂直方向に移動可能である基台と、
該基台に載置された被加工物を該被加工物の柱軸と直交する方向に進退動させて該被加工物を前記基台の中心に位置決めをする押圧具と軸芯を被加工物の柱軸の方向として該被加工物の両端を把持するクランプ軸とを有し、前記クランプ軸が被加工物をその軸芯を中心にして回転可能な把持手段と、
前記把持手段または研削手段若しくは研磨手段のどちらか一方を前記被加工物の柱軸方向に少なくとも該被加工物の長さに相当する距離を移動させる移動手段とを備え；
前記研削手段が、粒度を、粗研削用にＦ９０〜Ｆ２２０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）、もしくは、精密研削用に＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）とした砥粒同士を結合させて砥粒層を円盤状あるいは円環状の台板に固着させた研削体を回転盤に固着させた砥石、または、前記砥粒層を円盤状または円環状に形成した研削体を、回転盤に固着させた砥石であって、前記砥石は回転駆動源に着脱自在に連結され、前記砥粒層を前記被加工物に押圧して回転するようにされ、
前記研磨手段が、円盤状の表面に砥粒を含有したブラシ毛材を束ねて配置し、該ブラシ毛材を前記被加工物に押圧して回転するようにした回転盤を有し、着脱自在に保持される研磨ブラシを備え、前記ブラシ研磨が回転するようにされた、
請求項２記載の硬脆性材料の研削・研磨加工システム。
【請求項７】
前記研磨手段のブラシ毛材に含有される砥粒の粒度を２種類以上とし、前記粒度を、粗研磨用に＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）、もしくは、精密研磨用に＃８００〜＃１２００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）とし、粒度が粗い砥粒を含有するブラシ毛材を回転盤の回転中心に近い部分に配置し、粒度が細かい砥粒を含有するブラシ毛材を前記粒度が粗い砥粒を含有するブラシ毛材が配置された周囲に配置したことを特徴とする；
請求項５または６に記載の硬脆性材料の研削・研磨加工システム。
【請求項８】
前記研削装置は、粒度を、粗研削用にＦ９０〜Ｆ２２０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）、もしくは、精密研削用に＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）とした砥粒同士を結合させた砥粒層を円盤状あるいは円環状の台板に固着させた研削体を、回転盤に固着させた砥石、または、前記砥粒層を円盤状または円環状に形成した研削体を、回転盤に固着させた砥石であって、前記砥石は回転駆動源に着脱自在に連結され、前記砥粒層を前記被加工物に押圧して回転するようにした研削手段を備え、
前記研磨装置は、回転盤を有し、円盤状の表面に砥粒を含有したブラシ毛材を束ねて配置した研磨ブラシであって、前記研磨ブラシは回転機構に着脱自在に連結され、前記ブラシ毛材を前記被加工物に押圧して回転するようにした研磨手段を備え、
前記研削装置の前記研削手段と前記研磨装置の前記研磨手段とが入れ替え可能で、研削手段と研磨手段を入れ替えることにより研削装置を研磨装置と、あるいは、研磨装置を研削装置とすることが可能であることを特徴とする；
請求項１または３記載の硬脆性材料の研削・研磨加工システム。
【請求項９】
前記研削・研磨装置の前記研削手段と前記研磨手段とが入れ替え可能であることを特徴とする；
請求項２記載の硬脆性材料の研削・研磨加工システム。
【請求項１０】
前記研削装置或いは研磨装置に設けられている計測手段が、
前記被加工物の柱軸と垂直な水平方向に既知の基準間隔寸法をおいて形成された一対の基準面と、前記柱軸と垂直な鉛直方向に既知の基準間隔寸法をおいて形成された一対の基準面を有する基準ブロックと、
計測方向を前記水平方向とし、前記基準ブロックの両側の基準面および被加工物の両側の研削・研磨加工部の間隔寸法を計測する計測具と、
計測方向を前記鉛直方向とし、前記基準ブロックの上面の基準面および被加工物の上面の研削・研磨加工部の高さ位置を計測する計測具と、から成ることを特徴とする；
請求項１または２記載の硬脆性材料の研削・研磨加工システム。
【請求項１１】
前記制御手段が、
前記研削装置ならびに前記研磨装置の把持手段に設けられた基準ブロックの一対の基準面に、前記研削手段および前記研磨手段の各先端を接触させて、前記研削装置ならびに研磨装置の各手段の切込み量がゼロとなる基点位置を演算処理する機能と、
前記研削装置ならびに前記研磨装置の計測手段に設けられた計測具により前記基準ブロックの両側の基準面と被加工物の両側の加工部の差を計測して、被加工物の加工部の加工前および加工後の断面寸法を演算処理する機能と、
前記研削装置ならびに前記研磨装置が前記被加工物を芯出しして把持するための演算処理をする機能と、
加工開始前に入力した初期設定項目と、前記研削装置ならびに前記研磨装置に夫々設けられた計測手段の計測具が出力する計測信号とを演算処理し、前記研削装置ならびに前記研磨装置の各手段に作動信号を出力する機能と、
を備えたことを特徴とする請求項１０記載の硬脆性材料の研削・研磨加工システム。
【請求項１２】
前記制御手段が、
前記研削・研磨装置の把持手段に設けられた基準ブロックの一対の基準面に、前記研削手段または前記研磨手段の各先端を接触させて、前記研削手段または前記研磨手段の切込み量がゼロとなる基点位置を演算処理する機能と、
前記研削・研磨装置の計測手段に設けられた計測具により前記基準ブロックの両側の基準面と被加工物の両側の加工部の差を計測して、被加工物の加工部の加工前および加工後の断面寸法を演算処理する機能と、
前記研削・研磨装置が前記被加工物を芯出しして把持するための演算処理をする機能と、
加工開始前に入力した初期設定項目と、前記計測手段の計測具が出力する計測信号とを演算処理し、前記研削手段および前記研磨手段に作動信号を出力する機能と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載の硬脆性材料の研削・研磨加工システム。
【請求項１３】
前記請求項１乃至請求項３のいずれか記載の硬脆性材料の研削・研磨加工システムを用い、
前記研削装置または前記研削手段により研削加工をしたのち、前記研磨装置または前記研磨手段により研磨加工をするようにしたことを特徴とする硬脆性材料の研削・研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライス加工によりウェハを製造するための硬脆性材料を被加工物とした研削加工と研磨加工に関するものである。特に、被加工物の表層部の歪みやマイクロクラックを除去する硬脆性材料の研削・研磨加工システム、および研削・研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハを製造する素材のインゴットの表層部には、溶融加熱により発生した不純物が付着したり歪みが発生したりしており、該インゴットを切断して形成されたブロックの表層部には、その切断による歪みとマイクロクラックが発生している。そのため、次工程において、最終製品のウェハにスライス加工したときに、割れや欠けによる製品不良が発生することがある。そこで、前記ブロックの表層部の歪みを除去してウェハの外形寸法を規格内に調製するための研削加工と、前記インゴットまたはブロックの表層部のマイクロクラックの除去と表面粗さの微細化をして該インゴットまたはブロックをスライス加工したときの割れや欠けを低減する研磨加工、とを行う必要がある。【０００３】
半導体基板等に用いられるウェハは、次のＡ、Ｂ、Ｃの工程を経ることによって得られる。
工程Ａ：原料となる物質を成型、引き上げ法（ＣＺ法）、ベルヌーイ法、水熱育成法等によってインゴットを形成する工程。
工程Ｂ：前記インゴットを必要に応じてバンドソーやワイヤソー等によって適度な大きさに切断し、また必要に応じて形状を調整することでブロックを形成する工程。
工程Ｃ：前記ブロックをスライスしてウェハを得る工程。【０００４】
シリコンウェハを製造することを例として、角柱状シリコンブロックの製造方法を説明する。シリコンブロックの製造には、
溶融原料を成形型に流し込んで、立方体形状に成形されたシリコンインゴットの表層部（６面）をバンドソーもしくはワイヤソーにより切断除去したのち、断面を四角形に切断して互いに直角に交わる４側面部と、その４角部が微小の平面（面取り加工部）を形成した結晶構造が多結晶から成るシリコンブロックと、
引き上げ法（ＣＺ法）やベルヌーイ法などにより円柱形状に製造されたシリコンインゴットのトップ部とテール部を切断したのち、胴体表層部に柱軸と平行し互いに直角を成した４側面部と、該４側面部が交わる位置（稜）に前記円柱表層部の一部である微小な円弧面が残されて４角部が形成された結晶構造が単結晶から成る角柱状のシリコンブロックと、の２種類がある。
前記シリコンブロックの表層部には、双方とも切断加工時に歪みやマイクロクラックが発生し、そのために次工程においてウェハにするためにスライス加工をした際に割れや欠けによる不良製品が発生する。よって、スライス加工をする前に研磨加工を施して前記マイクロクラックの除去と表面粗さの微細化をする必要がある。【０００５】
前記角柱状のシリコンブロックの大きさは、断面が１２５ｍｍ×１２５ｍｍの正方形（呼称：５インチ）、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの正方形（呼称：６インチ）、２１０ｍｍ×２１０ｍｍの正方形（呼称：８インチ）の３種類があり、柱軸方向の長さが１５０〜６００ｍｍの間で任意設定されている。【０００６】
また、ブロックの他の形状として円柱状がある。円柱状のブロックよりウェハを製造する一例としてサファイアインゴット（鋳塊）よりサファイアウェハを製造する方法を説明する。サファイアインゴットは、サファイアなどを原料とし、引き上げ法（ＣＺ法）やベルヌーイ法などにより円柱状に形成することで得られる。サファイアウェハは、該インゴットをスライス加工することによって得られる。サファイアインゴットは、その表層部には、加熱溶融時に発生した溶融カス等の不純物の付着や凹凸、歪みがある。これらを除去し外径寸法を所望の寸法に研削するときに、その表層部にマイクロクラックが発生する。よって、前記のシリコンブロックと同様に、次工程におけるウェハの割れ・欠けによる不良製品の発生率を低下させるために、スライス加工をする前に研磨加工をしてマイクロクラックの除去と表面粗さの微細化をする必要がある。【０００７】
前記の単結晶からなるサファイアインゴットの大きさは、直径は２〜６インチ（５１〜１５４ｍｍ）、長さは５０〜３００ｍｍのものが一般的である。【０００８】
また、異形状のブロックよりウェハを製造する一例として水晶ランバートより水晶ウェハを製造する方法を説明する。水晶ランバードは、水熱育成法等によって結晶を成長させて人工水晶を得た後、前記人工水晶の軸方向を明確にするために表面を研削する（ランバード加工）ことによって得られる。その後、ランバード加工された人工水晶を周波数特性に合わせて所定の角度で薄くスライスする工程、スライスされた人工水晶同士（例えば５０〜７０枚）をワックス等で張り合わせて塊状体を形成する工程、前記塊状体の外形をウェハとしての外形の寸法を調製するための工程、前記ワックス等を取り除く工程、を経て水晶ウェハを得ることができる。前記水晶ランバードは図２０に示すように、両端面が水平ではない場合がある。【０００９】
水晶ランバードの表層部には、人工水晶より研削される際に生じたマイクロクラックが存在している。前記のシリコンブロックやサファイアインゴットをスライス加工する場合と同様に、スライス加工時にウェハの割れ・欠けによる不良製品の発生率を低下させるために、スライス加工をする前に研磨加工をしてマイクロクラックの除去と表面粗さの微細化をする必要がある。【００１０】
これらの表層部の歪みやマイクロクラックを除去して、ウェハにするためのスライス加工によって発生する割れや欠けによる不良製品の発生率を低下させた先行技術について説明する。【００１１】
特許第３６４９３９３号公報に、立方体形状の多結晶シリコンインゴットから角柱状に切り出されて形成された多結晶シリコンブロックの表面加工について開示されている。シリコンブロックをスライス加工してシリコンウェハにする前に、シリコンブロックの側面部を機械的に砥粒が混入された樹脂ブラシなどを用いて研磨し、表面粗さＲｙが８μｍ以下となるように微小の凹凸を平坦化することが記載されている。
しかしながら、シリコンインゴットを切断した際に発生する表層面の歪みやマイクロクラック、およびその除去については記載されていない。【００１２】
特許第４１３３９３５号公報には、バンドソーを用いて所定の長さ寸法に切断したシリコンインゴットを、胴体表層部を円筒研削装置を用いて円柱状に研削してうねりを除去したのち、該胴体表層部の４方をバンドソーを用いて切断除去して４側面部を形成した四角柱状のシリコンブロックとし、該シリコンブロックの４側面部を平坦化する前の表面粗さＲｙがＸμｍ（実施例では、Ｒｙ１０〜２０μｍ）のとき平坦化する研磨量を５×Ｘμｍ以上（実施例では、研磨量１００μｍ）にして研磨したことによって、表面粗さが（実施例では、Ｒｙ３〜４μｍに）微細化されるとともにマイクロクラックの除去もでき、当該シリコンブロックをスライス加工してシリコンウェハにした際の割れ不良低減比が６倍以上に改善されたことが記載されている。【００１３】
特開２００５−２５５４６３号公報には、単結晶サファイアインゴットをスライス加工して所望の外径のウェハを得るために、該単結晶サファイアインゴットの外周部を、円筒研削装置を用いて円柱状に研削加工して外径寸法の調製をすることが記載される。、該研削加工によって、前記単結晶サファイアインゴットの外周部に加工歪みやマイクロクラックが発生するから、前記単結晶サファイアインゴットをスライス加工する前に、該単結晶サファイアインゴットの外周部を化学研磨して前記加工歪みやマイクロクラックを除去することが記載されている。【００１４】
ウェハ用の硬脆性材料の切断方法には、前記したようにバンドソーまたはワイヤソーによる方法があって、複数本のワイヤにより切断するワイヤソーが好適に用いられている。
従来のワイヤソーの切断方法は、圧力水の噴射圧により砥粒を切断部に吹き付けながらワイヤを接触回転させて切断するようにした遊離砥粒方式が一般的であるが、近年、ワイヤに砥粒を固定した新ワイヤソーが開発され、切断時間を大幅に短縮することができるようになった。【００１５】
発明者らは、前記新ワイヤソーの切断能力を従来のワイヤソーと比較確認するために、多結晶シリコンインゴットを図１５に示すように縦５列×横５列＝計２５本、断面が（呼称）６インチ角（一辺の寸法：１５６．０ｍｍ）、長さが３００ｍｍのブロックに切断した。切断に要した時間は、従来のワイヤソーでは８Ｈｒ以上必要であったが、新ワイヤソーでは約３Ｈｒで終了することができ、その切断時間を大幅に短縮することができることを確認した。【００１６】
前記切断時間を短縮できた理由としては次のように推測される。すなわち、従来の遊離砥粒方式のワイヤソーでは、切断加工時にワイヤを高速回転させると砥粒が飛散して切断効率が低下することとなる。新ワイヤソーでは、砥粒がワイヤに固定されているからワイヤの回転に伴う砥粒の飛散が無く効率よく切断できる。【００１７】
しかしながら、前記新ワイヤソーで多結晶シリコンインゴットを切断した場合、図１５に示す四隅に位置するＡの４本のブロックと、Ａ間に位置するＢの３本×４＝１２本のブロックは、切断前のシリコンインゴットの外側に面する側面部（Ａのブロックにおいては２面、Ｂのブロックにおいては１面）の中央が、図１６に示すように外側に膨らんだ状態で切断される。単結晶シリコンインゴットでは、図１７に示すように夫々が独立して切断されるから、図１８に示すように単結晶シリコンブロックの４側面部の中央が外側に膨らんだ状態で切断されて、その断面寸法が規定寸法公差内に入らないという新たな問題が発生する。したがって、シリコンブロックの側面の歪み除去と規定寸法公差内に納める研削装置が要求されている。【００１８】
また、シリコンインゴットより切断形成されたシリコンブロックには、切断過程において、その側面部と角部の表層部に表面粗さがＲｙ１０〜２０μｍ（ＪＩＳＢ０６０１：１９９４）前後の凹凸と、表層面より深さが８０〜１００μｍのマイクロクラックが発生している。そのようなブロックを数１０μｍ〜１００μｍ前後の厚さにスライス加工してウェハにしたときに、ブロックの表面粗さとマイクロクラックが原因でウェハに割れ・欠けが発生することがある。そのために、スライス加工前に、マイクロクラックを除去し、表面粗さを数μｍ以下にする研磨装置が要求されている。【００１９】
また、前記研削装置と研磨装置の各工程を効率よく実施する研削・研磨加工システム、および研削・研磨加工方法が要求されている。
発明の開示
【００２０】
本発明は、前記要求事項を解決し、インゴットを四角柱状に切断して形成されたブロック（例えばシリコンブロック）の側面部と角部を研削して断面寸法を所望の寸法に加工する研削装置、或いは、断面形状が略円形であるインゴットのトップ部とテール部を切断して円柱状に形成されたインゴット（例えば、単結晶サファイアインゴット）の外周部の溶融加熱により発生した歪みや不純物を除去して断面寸法を所望の寸法に研削する研削装置、或いは、異形状のブロック（例えば水晶ランバード）の側面部と角部を研削する研削装置、と、前記研削加工を終えた被加工物の表層部のマイクロクラックの除去と表面粗さを微細化する研磨装置とを並設する硬脆性材料の研削・研磨加工システム、および研削・研磨加工方法、並びに、前記研削装置と研磨装置を制御する制御手段を備えて加工効率を向上させた柱形状の硬脆性材料の研削・研磨加工システム、および研削・研磨加工方法を提供することを目的とする。【００２１】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る硬脆性材料の研削・研磨加工システムは、たとえば図１、図２および図５に示すように、スライス加工によりウェハを製造するための硬脆性材料からなる柱状の被加工物を研削及び研磨する研削・研磨加工システムであって：被加工物（Ｗ）の表層部を一定の切込み量で研削し、被加工物（Ｗ）の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを除去するとともに断面寸法を所望の寸法にする研削装置（１）であって、被加工物（Ｗ）の寸法を計測する計測手段（１８）を有する研削装置（１）と；研削を終えた被加工物（Ｗ）の表層部を一定の押圧力で研磨し、被加工物（Ｗ）の表層部のマイクロクラックを除去するとともに表面粗さを微細化する研磨装置（２）であって、被加工物（Ｗ）の寸法を計測する計測手段（１８）を有する研磨装置（２）と；計測手段（１８）で計測した被加工物（Ｗ）の寸法を演算し、前記演算の結果に応じて、研削装置（１）の作動信号および研磨装置（２）の作動信号を出力する制御手段と；を備える。【００２２】
第１の態様によれば、被加工物に対して一定の切込み量（学術用語：「定寸切込み」に属する）を設定して被加工物の歪みを切削して形状を整えるとともに、断面寸法を所望の公差内に研削する研削装置と、被加工物に対して一定の押圧力による切込み量（学術用語：「定圧切込み」に属する）を設定して被加工物の表層部を研磨する研磨装置とを備えているから、断面寸法と断面形状を所望の公差内に加工することができるとともに、表層部のマイクロクラックを的確に除去し、表面粗さを微細化することができる硬脆性材料の研削・研磨加工システムが提供される。また、研削装置あるいは研磨装置に設けられた計測手段で被加工物の寸法を計測し、その計測結果を制御手段で演算して研削装置あるいは研磨装置の作動信号を出力するので、計測した寸法に基づく正確な研削・研磨加工を行うことができる。【００２３】
本発明の第２の態様に係る研削・研磨加工システムでは、たとえは図２１に示すように、被加工物（Ｗ）の表層部を一定の切込み量で研削し、該被加工物の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを除去するとともに断面寸法を所望の寸法にする研削手段（１４）と；前記研削を終えた被加工物の表層部を一定の押圧力で研磨し、該被加工物の表層部のマイクロクラックを除去するとともに表面粗さを微細化する研磨手段と（２０）；前記計測手段で計測した被加工物の寸法を演算し、前記演算の結果に応じて、前記研削手段の作動信号および前記研磨手段の作動信号を出力する制御手段と；を備えた研削・研磨装置を少なくとも１以上備える。【００２４】
本発明の第３の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第２の様態に係る研削・研磨加工システムにおいて、例えば図１および図２に示すように、被加工物（Ｗ）の表層部を一定の切込み量で研削し、該被加工物（Ｗ）の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを除去するとともに断面寸法を所望の寸法にする研削装置（１）であって、被加工物（Ｗ）の寸法を計測する計測手段（１８）を有する研削装置（１）と、前記研削を終えた被加工物（Ｗ）の表層部を一定の押圧力で研磨し、該被加工物（Ｗ）の表層部のマイクロクラックを除去するとともに表面粗さを微細化する研磨装置（２）であって、被加工物（２）の寸法を計測する計測手段（１８）を有する研磨装置（２）との少なくともいずれか；を備える。【００２５】
第２および第３の態様によれば、被加工物に対して一定の切込み量（学術用語：「定寸切込み」に属する）を設定して被加工物の歪みを削り取って形状を整えるとともに、断面寸法を所望の公差内に研削する研削手段と、被加工物に対して一定の押圧力による切込み量（学術用語：「定圧切込み」に属する）を設定して被加工物の表層部を研磨する研磨手段とを備えているから、断面寸法と断面形状を所望の公差内に加工することができるとともに、表層部のマイクロクラックを的確に除去し、表面粗さを微細化することができる硬脆性材料の研削・研磨加工システムが提供される。また、研削・研磨装置に備えられた計測手段で被加工物の寸法を計測し、その計測結果を制御手段で演算して研削手段あるいは研磨手段の作動信号を出力するので、計測した寸法に基づく正確な研削・研磨加工を行うことができる。【００２６】
第３の態様によれば、研削・研磨装置と、研削装置または研磨装置とを、被加工物の形状や加工目的に合わせて組み合わせることができる。【００２７】
本発明の第４の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１または第３の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、たとえば図１、図６、図７および図９に示すように、研削装置（１）が、被加工物（Ｗ）をその柱軸を水平に載置し垂直方向に移動可能である基台（１１）と、基台（１１）に載置された被加工物（Ｗ）を被加工物（Ｗ）の柱軸と直交する方向に進退動させて被加工物（Ｗ）を基台（１１）の中心に位置決めをする押圧具(３４)と軸芯を被加工物（Ｗ）の柱軸の方向として被加工物（Ｗ）の両端を把持するクランプ軸（１３）を有し、クランプ軸（１３）が被加工物（Ｗ）をその軸芯を中心にして回転可能な把持手段（１２）と、砥粒同士を結合させた砥粒層（１５ａ）を円盤状あるいは円環状の台板（１５ｂ）に固着させた研削体（１５）を、回転盤（１６）に固着させた砥石であって、前記砥石は回転駆動源に着脱自在に連結され、前記砥粒層（１５ａ）を前記被加工物（Ｗ）に押圧して回転するようにした研削手段（１４）と、把持手段（１２）および研削手段（１４）のどちらか一方を被加工物（Ｗ）の柱軸方向に少なくとも被加工物（Ｗ）の長さに相当する距離を移動させる移動手段（１９）と、を備える。【００２８】
本発明の第５の態様に係る研削・研磨システムでは、第１または第３の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、たとえば図１、図６、図７、図９および図１０に示すように、研削装置（１）が、被加工物（Ｗ）をその柱軸を水平に載置し垂直方向に移動可能である基台（１１）と、基台（１１）に載置された被加工物（Ｗ）を被加工物（Ｗ）の柱軸と直交する方向に進退動させて被加工物（Ｗ）を基台（１１）の中心に位置決めをする押圧具(３４)と軸芯を被加工物（Ｗ）の柱軸の方向として被加工物（Ｗ）の両端を把持するクランプ軸（１３）を有し、クランプ軸（１３）が被加工物（Ｗ）をその軸芯を中心にして回転可能な把持手段（１２）と、砥粒同士を結合した砥粒層（１５ａ）を円盤状または円環状に形成した研削体（１５）を、回転盤（１６）に固着させた砥石であって、前記砥石は回転駆動源に着脱自在に連結され、前記砥粒層（１５ａ）を前記被加工物（Ｗ）に押圧して回転するようにした研削手段（１４）と、把持手段（１２）および研削手段（１４）のどちらか一方を被加工物（Ｗ）の柱軸方向に少なくとも被加工物（Ｗ）の長さに相当する距離を移動させる移動手段（１９）と、を備える。【００２９】
第４および第５の態様によれば、被加工物を把持手段で把持して、移動手段で移動させて、研削手段で研削し、かつ、把持手段のクランプ軸で被加工物を回転させて研削することができるので、被加工物の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを的確に除去することができる。また、移動手段にて把持手段に把持された被加工物あるいは回転する研削手段である砥石が被加工物の長さに相当する距離を移動するので、被加工物の全長にわたり研削することができる。【００３０】
本発明の第６の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１または第３の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、たとえば図２、図６、図７および図１１に示すように、研磨装置（２）が、被加工物（Ｗ）をその柱軸を水平に載置し垂直方向に移動可能である基台（１１）と、基台（１１）に載置された被加工物（Ｗ）を被加工物（Ｗ）の柱軸と直交する方向に進退動させて被加工物（Ｗ）を基台（１１）の中心に位置決めをする押圧具（３４）と軸芯を被加工物（Ｗ）の柱軸の方向として被加工物（Ｗ）の両端を把持するクランプ軸（１３）とを有し、クランプ軸（１３）が被加工物（Ｗ）をその軸芯を中心にして回転可能な把持手段（１２）と、回転盤（２２）を有し、円盤状の表面に砥粒を含有したブラシ毛材（２１）を束ねて配置した研磨ブラシであって、前記研磨ブラシは回転駆動源に着脱自在に連結され、前記ブラシ毛材（２１）を被加工物（Ｗ）に押圧して回転するようにした研磨手段（２０）と、把持手段（１２）および研磨手段（２０）のどちらか一方を被加工物（Ｗ）の柱軸方向に少なくとも被加工物（Ｗ）の長さに相当する距離を移動させる移動手段（１９）と、を備える。【００３１】
第６の態様によれば、被加工物を把持手段で把持して、移動手段で移動させて、研磨手段で研磨し、かつ、把持手段のクランプ軸で被加工物を回転させて研磨することができるので、被加工物のマイクロクラックを除去し表面粗さを微細化する研磨加工を的確に行うことができる。また、移動手段にて把持手段に把持された被加工物あるいは回転する研磨手段である研磨ブラシが被加工物の長さに相当する距離を移動するので、被加工物の全長にわたり研磨することができる。【００３２】
本発明の第７の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第２の発明に係る研削・研磨加工システムにおいて、たとえば図２１に示すように、研削・研磨装置（６）が、前記被加工物（Ｗ）をその柱軸を水平に載置し垂直方向に移動可能である基台（１１）と、該基台に載置された被加工物を該被加工物の柱軸と直交する方向に進退動させて該被加工物を前記基台の中心に位置決めをする押圧具（３４）と軸芯を被加工物の柱軸の方向として該被加工物の両端を把持するクランプ軸（１３）とを有し、前記クランプ軸が被加工物をその軸芯を中心にして回転可能な把持手段（１２）と、把持手段（１２）または研削手段（１４）若しくは研磨手段（２０）のどちらか一方を前記被加工物の柱軸方向に少なくとも該被加工物の長さに相当する距離を移動させる移動手段（１９）とを備え；研削手段（１４）が、砥粒同士を結合させて円盤状に形成した砥粒層（１５ａ）を円盤状あるいは円環状の台板（１５ｂ）に固着させた研削体（１５）を、回転盤（１６）に固着させた砥石であって、前記砥石は回転駆動源に着脱自在に連結され、前記砥粒層（１５ａ）を前記被加工物（Ｗ）に押圧して回転するようにされ、研磨手段（２０）が、円盤状の表面に砥粒を含有したブラシ毛材を束ねて配置し、該ブラシ毛材を前記被加工物に押圧して回転するようにした回転盤を有し、着脱自在に保持される研磨ブラシを備え、前記ブラシ研磨が回転するようにされる。【００３３】
本発明の第８の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第２の発明に係る研削・研磨加工システムにおいて、たとえば図２１に示すように、研削・研磨装置（６）が前記被加工物（Ｗ）をその柱軸を水平に載置し垂直方向に移動可能である基台（１１）と、該基台に載置された被加工物を該被加工物の柱軸と直交する方向に進退動させて該被加工物を前記基台の中心に位置決めをする押圧具（３４）と軸芯を被加工物の柱軸の方向として該被加工物の両端を把持するクランプ軸（１３）とを有し、前記クランプ軸が被加工物をその軸芯を中心にして回転可能な把持手段（１２）と、前記把持手段（１２）または研削手段(１４) 若しくは研磨手段（２０）のどちらか一方を前記被加工物の柱軸方向に少なくとも該被加工物の長さに相当する距離を移動させる移動手段（１９）とを備え；研削手段（１４）が、砥粒同士を結合した砥粒層（１５ａ）を円盤状または円環状に形成した研削体（１５）を回転盤（１６）に固着させた砥石であって、前記砥石は回転駆動源に着脱自在に連結され、前記砥粒層（１５ａ）を前記被加工物（Ｗ）に押圧して回転するようにされ、研磨手段（２０）が、円盤状の表面に砥粒を含有したブラシ毛材を束ねて配置し、該ブラシ毛材を前記被加工物に押圧して回転するようにした回転盤を有し、着脱自在に保持される研磨ブラシを備え、前記ブラシ研磨が回転するようにされる。【００３４】
第７および第８の態様によれば、被加工物を把持手段で把持して、移動手段で移動させて、研削手段によって研削し、研削された被加工物を研磨手段で研磨し、かつ、把持手段のクランプ軸で被加工物を回転させて研磨することができるので、被加工物の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを的確に除去し、かつ被加工物のマイクロクラックを除去し表面粗さを微細化する研磨加工を的確に行うことができる。また、移動手段にて把持手段に把持された被加工物あるいは、回転する研削手段である砥石および回転する研磨手段である研磨ブラシが被加工物の長さに相当する距離を移動するので、被加工物の全長にわたり研磨することができる。【００３５】
本発明の第９の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第４、第５、第７、第８のいずれかの態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、研削手段の砥粒の粒度を、粗研削用にＦ９０〜Ｆ２２０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）、または、精密研削用に＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）としたことを特徴とする。【００３６】
第９の態様によれば、研削手段の砥粒の粒度を、粗研削用にＦ９０〜Ｆ２２０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）、または、精密研削用に＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）とするので、粗研削または精密研削を効率よく行うことができる。【００３７】
本発明の第１０の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第６乃至第８の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、たとえば図１２に示すように、研磨手段のブラシ毛材（３５、３６）に含有される砥粒の粒度を２種類以上としたことを特徴とする【００３８】
本発明の第１１の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１０の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、砥粒の粒度を粗研磨用に＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）、または、精密研磨用に＃８００〜＃１２００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）としたことを特徴とする。【００３９】
本発明の第１２の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１０の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、たとえば図１２に示すように、研磨手段にて、粒度が粗い砥粒を含有するブラシ毛材（３６）を回転盤の回転中心に近い部分に配置し、粒度が細かい砥粒を含有するブラシ毛材（３５）を粒度が粗い砥粒を含有するブラシ毛材（３６）が配置された周囲に配置したことを特徴とする。【００４０】
第１０乃至第１２の態様によれば、研磨手段のブラシ毛材に含有される砥粒の粒度を２種類以上とするので、１台の研磨装置で被加工物の粗研磨と精密研磨加工を行うことができ、設備費用の削減を図ることができる。特に、粒度が粗い砥粒を含有するブラシ毛材を回転盤の回転中心に近い部分に配置し、粒度が細かい砥粒を含有するブラシ毛材を粒度が粗い砥粒を含有するブラシ毛材が配置された周囲に配置するのが望ましい。さらに、粗研磨用としてブラシ毛材に含有される砥粒の粒度をＪＩＳＲ６００１：１９９８に規定される微粉区分の＃２４０〜＃５００とし、精密研磨用としてブラシ毛材に含有される粒度が細かい砥粒の粒度を微粉区分の＃８００〜＃１２００とすることが望ましい。粗研磨用の研磨ブラシの高研磨能力により被加工物の表層部に存在するマイクロクラックを的確に除去し、精密研磨用の研磨ブラシにより粗研磨加工にて粗れた表層部の表面粗さを微細化して、後工程においてスライス加工してウェハにした時に発生する割れや欠けを防止することができる。【００４１】
本発明の第１３の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１または３のいずれかの態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、研削装置の研削手段と研磨装置の研磨手段とが入れ替え可能で、研削手段と研磨手段を入れ替えることにより研削装置を研磨装置と、あるいは、研磨装置を研削装置とすることが可能であることを特徴とする。【００４２】
第１３の態様によれば、研削装置の研削手段と研磨装置の研磨手段とが入れ替え可能で、研削手段と研磨手段を入れ替えることにより研削装置を研磨装置と、あるいは、研磨装置を研削装置とすることが可能であるので、すなわち、研削手段と研磨手段との取り付け部の仕様を共通にすることにより、研削装置と研磨装置の本体（研削手段、研磨手段を除いた部分）を同一仕様にすることができるから、装置本体の製造原価を安価にすることができる。【００４３】
本発明の第１４の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第２の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、前記研削・研磨装置の前記研削手段と前記研磨手段とが入れ替え可能であることを特徴とする。【００４４】
第１４の態様によれば、研削手段と研磨手段との取り付け部の使用を共通にすることで、研削手段と研磨手段とが入れ替え可能である。例えば図２１に示す場合は、研磨手段を研削手段と交換することで研磨装置とすることができる。また、研削手段を研磨手段と交換することで研削装置とすることができる。さらに、例えば図２３に示すように、１対の研削手段と２対の研磨手段を連接させた研削・研磨装置の場合、同図左右方向の中央の研磨手段を研削手段に交換することで、２段階の研削加工を行った後に研磨加工を行うことができる。【００４５】
本発明の第１５の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、たとえば図５に示すように、研削・研磨加工前の被加工物を研削・研磨加工システムに搬入する搬入装置（３）と、研削・研磨加工を終了した被加工物を研削・研磨加工システムから搬出する搬出装置（４）と、搬入装置（３）、研削装置（１）、研磨装置（２）、搬出装置（４）の間で被加工物を移動する作動アーム（５１）および作動アーム（５１）の先端に取付けてられて、被加工物を所定の角度に回転する把持部（５２）を有する移載装置（５）と、を備える。【００４６】
本発明の第１６の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第２または第３の態様の係る研削・研磨加工システムにおいて、例えば図２２に示すように、研削・研磨加工前の被加工物（Ｗ）を前記研削・研磨加工システムに搬入する搬入装置（３）と、研削・研磨加工を終了した被加工物を前記研削・研磨加工システムから搬出する搬出装置（４）と、
前記搬入装置（３）、研削・研磨装置（６）または研削装置（１）若しくは研磨装置（２）、搬出装置（４）の間で前記被加工物を移動する作動アーム（５１）および該作動アーム（５１）の先端に取付けてられて、前記被加工物を所定の角度に回転する把持部（５２）を有する移載装置（５）と、を備える。【００４７】
第１５および第１６態様によれば、搬入装置、研削・研磨装置、研削装置、研磨装置、搬出装置へ、移載装置により被加工物を移送するので、搬入装置上に待機している研削・研磨未加工の被加工物は、研削装置と研磨装置により研削加工と研磨加工を終了し搬出装置に容易に搬出することができる。また、移載装置の把持部にて被加工物を回転することができるので、研削装置あるいは研磨装置で加工する側面を変えて加工することができる。【００４８】
本発明の第１７の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１または第２の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、前記研削装置あるいは研磨装置に設けられている計測手段が、被加工物の柱軸と垂直な水平方向に既知の基準間隔寸法をおいて形成された一対の基準面と、前記柱軸と垂直な鉛直方向に既知の基準間隔寸法をおいて形成された一対の基準面を有する基準ブロックと、計測方向を水平方向とし、基準ブロックの両側の基準面および被加工物の両側の研削・研磨加工部の間隔寸法を計測する計測具と、計測方向を鉛直方向とし、基準ブロックの上面の基準面および被加工物の上面の研削・研磨加工部の高さ位置を計測する計測具と、から成ることを特徴とする。【００４９】
第１７の態様によれば、計測手段が、基準ブロックと、基準ブロックと被加工物の水平方向の寸法を計測する計測具と、基準ブロックと被加工物の上面の高さ位置を計測する計測具とを備えるので、被加工物の柱軸をクランプ軸の軸芯と一致させて、被加工物を把持手段で把持することができる。【００５０】
本発明の第１８の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１７の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、制御手段が、研削装置ならびに研磨装置の把持手段に設けられた基準ブロックの一対の基準面に、研削手段および研磨手段の各先端を接触させて、研削装置ならびに研磨装置の各手段の切込み量がゼロとなる基点位置を演算処理する機能と、研削装置ならびに研磨装置の計測手段に設けられた計測具により基準ブロックの両側の基準面と被加工物の両側の加工部の差を計測して、被加工物の加工部の加工前および加工後の断面寸法を演算処理する機能と、研削装置ならびに研磨装置が被加工物を芯出しして把持するための演算処理をする機能と、加工開始前に入力した初期設定項目と、研削装置ならびに研磨装置に夫々設けられた計測手段の計測具が出力する計測信号とを演算処理し、研削装置ならびに研磨装置の各手段に作動信号を出力する機能とを備えたことを特徴とする。【００５１】
本発明の第１９の態様に係る研削・研磨システムでは、第２の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、前記制御手段が、前記研削・研磨装置の把持手段に設けられた基準ブロックの一対の基準面に、前記研削手段または前記研磨手段の各先端を接触させて、前記研削手段または前記研磨手段の切込み量がゼロとなる基点位置を演算処理する機能と、前記研削・研磨装置の計測手段に設けられた計測具により前記基準ブロックの両側の基準面と被加工物の両側の加工部の差を計測して、被加工物の加工部の加工前および加工後の断面寸法を演算処理する機能と、前記研削・研磨装置が前記被加工物を芯出しして把持するための演算処理をする機能と、加工開始前に入力した初期設定項目と、前記計測手段の計測具が出力する計測信号とを演算処理し、前記研削手段および前記研磨手段に作動信号を出力する機能と、を備えたことを特徴とする。【００５２】
第１８および第１９の態様によれば、制御手段に研削・研磨加工システムを自動化するための各機能を設けたので、被加工物の加工部の研削加工と研磨加工が的確にできるとともに省力化を図ることができる。【００５３】
本発明の第２０の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１８または第１９の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、被加工物の形状が角柱状であり、研削・研磨加工をする被加工物の断面寸法の公差を±０．５ｍｍとし、該被加工物の２側面部が互い交わる角部の断面形状の公差を±０．１度としたことを特徴とする。【００５４】
第２０の態様によれば、たとえば四角柱状のシリコンブロックにおいて、シリコンブロックの断面寸法は１２５ｍｍ×１２５ｍｍ（呼称：５インチ）、１５６ｍｍ×１５６ｍｍ（呼称：６インチ）、２１０ｍｍ×２１０ｍｍ（呼称：８インチ）の３種類があり、それぞれ要求される公差は±０．５ｍｍであり、更に要求されるシリコンブロックの２側面部が互い交わる角部の断面形状の公差は、９０度±０．１度であるので、断面寸法の公差および断面形状の公差に基づいた研削・研磨加工ができる。【００５５】
本発明の第２１の態様に係る研削・研磨加工システムでは、第１８または第１９の態様に係る研削・研磨加工システムにおいて、被加工物の形状が円柱状であり、研削・研磨加工をする被加工物の断面寸法の公差を±０．５ｍｍとしたことを特徴とする。【００５６】
第２１の態様によれば、たとえば円柱状の単結晶サファイアインゴットにおいて、断面寸法は２〜６インチ（５１〜１５４ｍｍ）であり、要求される公差は±０．５ｍｍであるので、断面寸法の公差に基づいた研削・研磨加工ができる。【００５７】
本発明の第２２の態様に係る研削・研磨加工方法では、第１乃至第３の態様に係る研削・研磨加工システムを用い、被加工物を研削装置により研削加工をしたのち、研磨装置により研磨加工をするようにしたことを特徴とする。【００５８】
第２２の態様によれば、被加工物に対して一定の切込み量を設定して被加工物の歪みを削り取って形状を整えるとともに、断面寸法を所望の公差内に研削する研削装置と、被加工物に対して一定の押圧力による切込み量を設定して被加工物の表層部を研磨する研磨装置を用いて研削・研磨加工を行うから、断面寸法と断面形状を所望の公差内に加工することができるとともに、表層部のマイクロクラックを的確に除去し、表面粗さを微細化することができる硬脆性材料の研削・研磨加工方法が提供される。また、研削装置あるいは研磨装置に設けられた計測手段で被加工物の寸法を計測し、その計測結果を制御手段で演算して研削装置あるいは研磨装置の作動信号を出力するので、計測した寸法に基づく正確な研削・研磨加工を行うことができる。【００５９】
本発明によれば、硬脆性材料の被加工物に対して一定の切込み量を設定して被加工物の歪みを削り取って形状を整えるとともに、断面寸法を所望の公差内に研削する研削装置（研削・研磨装置の場合は研削手段）と、被加工物に対して一定の押圧力による切込み量を設定して被加工物の表層部を研磨する研磨装置（研削・研磨装置の場合は研磨手段）を用いて研削・研磨加工を行うから、断面寸法と断面形状を所望の公差内に加工することができるとともに、表層部のマイクロクラックを的確に除去し、表面粗さを微細化することができる。これにより、次工程において、ウェハにスライス加工する際に発生していた割れ・欠けによる不良製品の発生率を低減することができる。【００６０】
この出願は、日本国で２０１１年９月１５日に出願された特願２０１１−２０１８０９号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
［図１］本発明に係る角柱状の被加工物を加工する研削装置の平面図である。
［図２］本発明に係る角柱状の被加工物を加工する研磨装置の平面図である。
［図３］本発明に係る円柱状の被加工物を加工する研削装置の平面図である。
［図４］本発明に係る円柱状の被加工物を加工する研磨装置の平面図である。
［図５］本発明に係る角柱状および円柱状の被加工物を加工する研削装置および研磨装置と、前記各装置に被加工物を設定する移載装置と、被加工物の搬入装置、および搬出装置を配置した第１実施形態の実施例を示す平面図である。
［図６］本発明の研削装置および研磨装置の作動開始位置に位置する基台に被加工物を載置して、把持手段と移動手段の配置を示す正面図である。
［図７］本発明の研削装置および研磨装置の基台に被加工物を載置し、該被加工物の押圧具が解除されている状態を示す側面図である。
［図８］本発明の研削装置および研磨装置の基台に被加工物を載置し、計測手段の計測具の配置を示す側面図である。
［図９］本発明の研削手段に係るカップ型の砥石の正面図である。図９（Ａ）は正面からみた一部断面図、図９（Ｂ）はＡ−Ａ矢視図（底面図）である。
［図１０］本発明の研削手段に係るカップ型の砥石の正面図である。図１０（Ａ）は正面からみた一部断面図、図１０（Ｂ）はＡ−Ａ矢視図（底面図）である。
［図１１］本発明の研磨手段に係る１個の回転盤に砥粒の粒度が粗いブラシ毛材と細かいブラシ毛材を備えたセグメント型の研磨ブラシの正面図である。
［図１２］図１１の底面図である。
［図１３］本発明に係る円柱状の被加工物を研削する研削手段のロール型の砥石を示す斜視図である。
［図１４］本発明に係る円柱状の被加工物を研磨する研磨手段のロール型の研磨ブラシを示す斜視図である。
［図１５］多結晶シリコンインゴットをワイヤソーで切断しシリコンブロック（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を形成したときの斜視図である。
［図１６］図１５において形成された多結晶シリコンブロック（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の斜視図である。
［図１７］単結晶シリコンインゴットをワイヤソーで切断する状態を平面から見た説明図である。
［図１８］図１７において形成された単結晶シリコンブロックの斜視図である。
［図１９］トップ部とテール部を切断して円柱状に形成された単結晶サファイアインゴットを示す斜視図である。
［図２０］水晶ランバードの形状を説明するための説明図である。
［図２１］本発明に係る角柱状の被加工物を加工する研削・研磨装置の平面図である。
［図２２］本発明に係る円柱状の被加工物を加工する研削・研磨装置の平面図である。
［図２３］本発明に係る角柱状の被加工物を加工する研削・研磨装置の変更例の平面図である。
［図２４］本発明に係る角柱状および円柱状の被加工物を加工する研削装置および研磨装置と、前記各装置に被加工物を設定する移載装置と、被加工物の搬入装置、および搬出装置を配置した第２実施形態の実施例を示す平面図である。
発明を実施するための最良の形態
【００６２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。【００６３】
研削・研磨加工システムの第１実施形態を説明する。研削・研磨加工システムは、硬脆性材料からなる被加工物（Ｗ）の表層部を研削し、該被加工物（Ｗ）の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを除去するとともに断面寸法を所望の寸法にする研削装置（１）と、前記研削加工を終えた被加工物（Ｗ）の表層部の凹凸を研磨し、該被加工物（Ｗ）の表層部のマイクロクラックを除去するとともに表面粗さを微細化する研磨装置（２）と、加工開始前に入力する初期設定項目、および前記研削装置（１）の計測信号、および前記研磨装置（２）の計測信号を基に演算処理し、該演算処理の結果を基に前記研削装置（１）の作動信号および研磨装置（２）の作動信号を出力する制御手段と、を備える。【００６４】
ここで、硬脆性材料とは、ガラス、セラミックス、水晶、石英などのように、硬度が高く硬いが衝撃に弱く脆い性質をもった材料のことを指す。【００６５】
［研削装置］
図１は、本発明に係る角柱状の被加工物（Ｗ）を研削する研削装置（１）を示す。研削装置（１）は、被加工物（Ｗ）を把持する把持手段（１２）と、被加工物（Ｗ）の側面部（Ｆ）および角部（Ｃ）を研削加工する研削手段Ａ（１４）と、基準面を形成する基準ブロック（Ｋ）と、被加工物（Ｗ）の断面寸法を計測する計測手段（１８）と、被加工物（Ｗ）を把持する前記把持手段（１２）を移動して前記被加工物（Ｗ）を計測手段（１８）と、研削手段Ａ（１４）の間に移動させる移動手段（１９）とを備える。
前記移動手段（１９）は、被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）を計測手段（１８）と研削手段Ａ（１４）の間で移動させて被加工物（Ｗ）を計測し、または、被加工物（Ｗ）を研削加工する。しかし、被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）を固定し、計測手段（１８）と研削手段Ａ（１４）を被加工物（Ｗ）の位置で移動させて該被加工物（Ｗ）の計測と研削加工をするようにしてもよい。【００６６】
研削装置（１）に載置された被加工物（Ｗ）は、研削加工開始前に計測手段（１８）よって断面寸法が計測される。該被加工物（Ｗ）の断面寸法が、初期設定項目として前もって制御手段に入力されている被加工物（Ｗ）の研削加工代と研磨加工代と研削・研磨加工後の断面寸法を加算した寸法より小さい場合は、前記制御手段の演算処理によって研削装置（１）の研削加工が中止される。該被加工物（Ｗ）は、把持手段（１２）の把持状態が解除されて再溶融工程へ戻すことができる。再溶融工程にて溶解された該被加工物（Ｗ）は、その原料が、例えば単結晶のシリコンやサファイア等の場合は円柱形状に再度成形され、多結晶のシリコン等の場合は立方体形状に再度成形される。【００６７】
前記被加工物（Ｗ）の形状が角柱状の場合に、前記研削装置（１）は、被加工物（Ｗ）をその柱軸を水平となるように載置し垂直方向に上下動可能とした基台（１１）と、該基台（１１）に載置された被加工物（Ｗ）を該被加工物（Ｗ）の柱軸と直交する方向に進退動させて該被加工物（Ｗ）を前記基台（１１）の中心に位置決めをする押圧具（３４）（図７参照）および軸芯を被加工物（Ｗ）の柱軸の方向として該被加工物（Ｗ）の両端を把持するクランプ軸（１３）を備える。該クランプ軸（１３）が被加工物（Ｗ）を把持する。前記基台（１１）が降下されたときに前記クランプ軸（１３）が被加工物（Ｗ）をその軸芯を中心にして把持する。把持手段（１２）は、図６に示すように、被加工物（Ｗ）を「間欠回転」または「連続回転」可能にする。【００６８】
把持手段（１２）が被加工物（Ｗ）を「間欠回転」可能に把持するとは、被加工物（Ｗ）の研削・研磨する箇所の形状が平面である場合に、その加工面を、図１、図２に示すＹ方向の両側に位置決めするために該被加工物（Ｗ）を把持している把持手段（１２）のクランプ軸（１３）をその軸芯を中心にして「間欠回転」させることをいう。
加工面がいずれも平面である四角柱状の多結晶シリコンブロックの研削・研磨加工を例にして「間欠回転」の作動と加工順序について説明すれば、対向する１組目の側面部（Ｆ）（図１６参照）を図１、図２に示すＹ方向の両側に位置させ加工したのち９０度回転させて２組目の側面部（Ｆ）を加工して４側面部（Ｆ）の加工を終了し、４５度回転させて対向する１組目の角部（Ｃ）（図１６参照）を図１、図２に示すＹ方向の両側に位置させ加工したのち９０度回転させて２組目の角部（Ｃ）を加工して、研削・研磨加工が終了する。【００６９】
把持手段（１２）が被加工物（Ｗ）を「連続回転」可能に把持するとは、被加工物（Ｗ）の研削・研磨する箇所の断面形状が円弧状である、例えば、円柱状の単結晶サファイアインゴットの胴体部（Ｂ）を研削・研磨加工する場合、或いは、四角柱状の単結晶シリコンブロックの４角部（Ｃ）を研削・研磨加工する場合に、図３、図４に示すように、一側に研削手段（２０）或いは研磨手段（３０）を配置し、該被加工物（Ｗ）を把持するクランプ軸（１３）を別途入力設定した回転速度で「連続回転」させて、研削・研磨加工をすることをいう。【００７０】
また、前記研削装置（１）或いは研磨装置（２）に設けられた把持手段（１２）のクランプ軸（１３）は、被加工物（Ｗ）の両端面を把持するとともに該被加工物（Ｗ）の長手方向の寸法を計測して制御手段に記憶させる機能も備えており、その計測結果は、演算処理されて後記する移動手段（１９）の移動距離を制御する作動信号となるものである。該作動信号による前記移動手段（１９）の作動により、前記被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）のクランプ軸（１３）が、計測手段（１８）と研削手段（１）、或いは計測手段（１８）と研磨手段（２）の間を移動されて、該被加工物（Ｗ）の断面寸法の計測と研削加工或いは研磨加工が施されるものである。なお、計測手段（１８）と研削手段（１）、或いは計測手段（１８）と研磨手段（２）がクランプ軸（１３）の間を移動してもよい。【００７１】
研削手段Ａ（１４）は、図９に示すように、砥粒同士を結合させた砥粒層Ａ（１５ａ）を円盤状あるいは円環状の台板（１５ｂ）に固着させた研削体（１５）を、回転盤（１６）に固着させたカップ型の砥石とした。前記研削手段Ａ（１４）は、回転軸（１７）を介して回転駆動源と着脱自在に連結されており、前記砥粒層Ａ（１５ａ）を前記被加工物（Ｗ）の加工部に面接触させ押圧して回転するようにされている。なお、台板（１５ｂ）は平面でなくてもよく、例えば前記砥粒層Ａ（１５ａ）を固着させる位置を凸形状とすることができる。また、研削手段Ａ（１４）は、図１０に示すように、砥粒層Ａ（１５ａ）を回転盤（１６）に固着してもよい。この際、砥粒層Ａ（１５ａ）を回転盤（１６）に固着させる手段は、ボルト等で固定しても、回転盤（１６）と一体に成型しても、いずれでもよい。【００７２】
研削装置（１）は、砥粒層Ａ（１５ａ）が被加工物（Ｗ）の両側に面接触するように対向させた一対の研削手段Ａ（１４）（砥石）を配置するのが好ましい。研削手段Ａ（１４）は、研削装置（１）に着脱自在に設けられる。【００７３】
研削装置（１）は、柱軸と垂直な水平方向および垂直方向にそれぞれ一対の基準面を形成した基準ブロックの断面寸法、および被加工物（Ｗ）の断面寸法を計測する計測手段（１８）を備える。研削装置（１）は、前記把持手段（１２）と研削手段Ａ（１４）のどちらか一方を被加工物（Ｗ）の柱軸方向に少なくとも被加工物（Ｗ）の長さに相当する距離を移動させる移動手段（１９）を備える。【００７４】
研削装置（１）は、研削手段Ａ（１４）として、円盤状の表面に砥粒同士を結合させて砥粒層Ａ（１５ａ）を一体形成し、該砥粒層Ａ（１５ａ）を前記被加工物（Ｗ）の加工部に面接触させ押圧して回転するようにした砥石を有するので、一定の切込み量で研削することができる。【００７５】
図３は、本発明に係る円柱状の被加工物（Ｗ）を研削する研削装置（１）を示す。研削装置（１）は、被加工物（Ｗ）を把持する把持手段（１２）と、被加工物（Ｗ）の胴体部（Ｂ）を研削加工する研削手段Ｂ（２４）と、基準面を形成する基準ブロック（Ｋ）と、被加工物（Ｗ）の断面寸法を計測する計測手段（１８）と、被加工物（Ｗ）を把持する前記把持手段（１２）を移動して前記被加工物（Ｗ）を計測手段（１８）と研削手段Ｂ（２４）の間に移動させる移動手段（１９）とを備える。
前記移送手段（１９）は、前記と同様に被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）を固定し、計測手段（１８）と研削手段Ｂ（２４）とを被加工物（Ｗ）の位置で移動させて該被加工物（Ｗ）の計測と研削加工とをするようにしてもよい。【００７６】
被加工物（Ｗ）が円柱状の場合、研削装置（１）の把持手段（１２）は、被加工物（Ｗ）をその軸芯を中心にして「連続回転」可能に把持する。【００７７】
また、研削手段Ｂ（２４）は、図１３に示すように、円筒状の胴体表面に砥粒同士を結合させた砥粒層Ｂ（２５）を、回転軸（２７）を備えた回転筒（２６）の表面に固着させたロール型の砥石を用いた。前記研削手段Ｂ（２４）は、前記回転筒（２６）の軸心にある前記回転軸（２７）が、回転駆動源と着脱自在に連結されており、前記砥粒層Ｂ（２５）を前記被加工物（Ｗ）の加工部に、該被加工物（Ｗ）の軸心と平行して線接触させ押圧して回転するようにされている。なお、ロール型の砥石より安価なカップ型の砥石を使用することもできる。【００７８】
また、研削装置（１）は、前記砥粒層Ｂ（２５）が被加工物（Ｗ）の両側にその軸芯と平行させるとともに対向させた一対の研削手段Ｂ（２４）（砥石）を有するのが好ましい。研削手段Ｂ（２４）は、研削装置（１）に着脱自在に設けられる。【００７９】
前記研削装置（１）の研削手段Ａ（１４）および研削手段Ｂ（２４）を剛性がある砥石にしたことによって、被加工物（Ｗ）の歪み等を削り取り形状を整えて外形寸法を所望する公差内に研削する能力が優れたものとなる。よって、角柱状および円柱状の被加工物（Ｗ）の表層部の不純物と外形歪みの除去が的確に行える。【００８０】
また、前記研削装置（１）の研削手段Ａ（１４）および研削手段Ｂ（２４）の砥石を、その砥粒層Ａ（１５ａ）および砥粒層Ｂ（２５）を構成する砥粒の粒度を１種類または２種類以上とし、前記研磨装置（２）の研磨手段Ａ（２０）および研磨手段Ｂ（３０）のブラシ毛材Ａ（２１）およびブラシ毛材Ｂ（３１）に固定される砥粒の粒度を２種類以上としてもよい。【００８１】
研削装置（１）の砥石からなる前記研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）の砥粒の粒度を、粗研削用：Ｆ９０〜Ｆ２２０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）、および、精密研削用：＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）とし、研磨装置（２）の研磨ブラシからなる前記研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）の砥粒の粒度を、粗研磨用：＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）、および、精密研磨用：＃８００〜＃１２００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）としてもよい。【００８２】
研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）の砥粒の粒度を、ＪＩＳＲ６００１：１９９８に規定される粗粉区分のＦ９０〜Ｆ２２０、および微粉区分の＃２４０〜＃５００の２グループに設定したのは、次の理由による。前工程において切断された被加工物（Ｗ）の断面寸法、或いは被加工物（Ｗ）の角部（Ｃ）の直角度、が公差外である場合に、その断面寸法、或いは断面形状を公差内にするためには、切削効率を高めて研削加工ができるように、Ｆ９０〜Ｆ２２０の粗粒区分とする。チッピングと称する割れ・欠けが生じ易い箇所（多結晶シリコンブロックの角部など）の研削加工を、前記チッピングの発生を防いで研削加工ができるようにするために、＃２４０〜＃５００の微粉区分を選択して用いるのがよい。【００８３】
［研磨装置］
図２は、本発明に係る角柱状の被加工物（Ｗ）を研磨する研磨装置（２）を示す。研磨装置（２）は、前記研削加工を終了した被加工物（Ｗ）を把持する把持手段（１２）と、前記被加工物（Ｗ）の側面部（Ｆ）および角部（Ｃ）を研磨加工してマイクロクラックの除去と表面粗さを微細化する研磨手段Ａ（２０）と、基準面を形成する基準ブロック（Ｋ）と、被加工物（Ｗ）の断面寸法を計測する計測手段（１８）と、被加工物（Ｗ）を把持する前記把持手段（１２）を移動して前記被加工物（Ｗ）を計測手段（１８）と研磨手段Ａ（２０）の間で移動させる移動手段（１９）とを備える。
前記移動手段（１９）は、前記研削装置（１）の移動手段（１９）と同様に被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）を固定し、計測手段（１８）と研磨手段Ａ（２０）とを被加工物（Ｗ）の位置で移動させて該被加工物（Ｗ）の計測と研削加工とをするようにしてもよい。【００８４】
前記研磨装置（２）は、被加工物（Ｗ）をその柱軸を水平となるように載置し垂直方向に上下動可能とした基台（１１）と、該基台（１１）に載置された被加工物（Ｗ）を該被加工物（Ｗ）の柱軸と直交する方向に進退動させて該被加工物（Ｗ）を前記基台（１１）の中心に位置決めをする押圧具（３４）および軸芯を被加工物（Ｗ）の柱軸の方向として該被加工物（Ｗ）の両端を把持するクランプ軸（１３）を備える。該クランプ軸（１３）が被加工物（Ｗ）を把持する。前記基台（１１）が降下されたときに前記クランプ軸（１３）が被加工物（Ｗ）をその軸芯を中心にして把持する。把持手段（１２）は、被加工物（Ｗ）を「間欠回転」または「連続回転」可能に把持する。【００８５】
把持手段（１２）が被加工物（Ｗ）を「間欠回転」可能に把持するとは、被加工物（Ｗ）の研削・研磨する箇所の形状が平面である場合に、その加工面を、図１、図２に示すＹ方向の両側に位置決めするために該被加工物（Ｗ）を把持している把持手段（１２）のクランプ軸（１３）をその軸芯を中心にして「間欠回転」させることをいう。
加工面がいずれも平面である四角柱状の多結晶シリコンブロックの研削・研磨加工を例にして「間欠回転」の作動と加工順序について説明すれば、対向する１組目の側面部（Ｆ）（図１６参照）を図１、図２に示すＹ方向の両側に位置させ加工したのち９０度回転させて２組目の側面部（Ｆ）を加工して４側面部（Ｆ）の加工を終了し、４５度回転させて対向する１組目の角部（Ｃ）（図１６参照）を図１、図２に示すＹ方向の両側に位置させ加工したのち９０度回転させて２組目の角部（Ｃ）を加工して、研削・研磨加工が終了する。【００８６】
把持手段（１２）が被加工物（Ｗ）を「連続回転」可能に把持するとは、被加工物（Ｗ）の研削・研磨する箇所の断面形状が円弧状である、例えば、円柱状の単結晶サファイアインゴットの胴体部（Ｂ）を研削・研磨加工する場合、或いは、四角柱状の単結晶シリコンブロックの４角部（Ｃ）を研削・研磨加工する場合に、図３、図４に示すように、一側に研削手段（２０）或いは研磨手段（３０）を配置し、該被加工物（Ｗ）を把持するクランプ軸（１３）を別途入力設定した回転速度で「連続回転」させて、研削・研磨加工をすることをいう。【００８７】
また、前記研削装置（１）或いは研磨装置（２）に設けられた把持手段（１２）のクランプ軸（１３）は、被加工物（Ｗ）の両端面を把持するとともに該被加工物（Ｗ）の長手方向の寸法を計測して制御手段に記憶させる機能も備えており、その計測結果は、演算処理されて後記する移動手段（１９）の移動距離を制御する作動信号となるものである。該作動信号による前記移動手段（１９）の作動により、前記被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）のクランプ軸（１３）が、計測手段（１８）と研削手段（１）、或いは計測手段（１８）と研磨手段（２）の間を移動されて、該被加工物（Ｗ）の断面寸法の計測と研削加工或いは研磨加工が施されるものである。なお、計測手段（１８）と研削手段（１）、或いは計測手段（１８）と研磨手段（２）がクランプ軸（１３）の間を移動してもよい。【００８８】
研磨手段Ａ（２０）は、図１１および図１２に示すように、回転盤（２２）および回転駆動源に連結されて該回転盤（２２）を回転させるための回転軸（２３）を有し、かつ円盤状の表面に砥粒を含有したブラシ毛材Ａ（２１）を束ねて配置した研磨ブラシとした。前記研磨手段Ａ（２０）は、回転駆動源と着脱自在に連結されており、前記ブラシ毛材Ａ（２１）の毛先部を前記被加工物（Ｗ）の加工部に面接触させ押圧して回転するようにされている。【００８９】
研磨手段Ａ（１４）に採用する研磨ブラシとしては、砥粒を混合したブラシ毛材Ａ（２１）を束ねて回転盤（２２）に着脱できるようにして該ブラシ毛材Ａ（２１）が消耗した際にブラシ毛材Ａ（２１）のみを交換すればよいものとしたセグメント型研磨ブラシがある。また、ブラシ毛材を回転盤に固定取付けして、ブラシ毛材が消耗した際に回転盤共々一体で交換するようにしたカップ型研磨ブラシを使用しても良い。本実施形態ではセグメント型を用いた。【００９０】
研磨装置（２）は、前記ブラシ毛材Ａ（２１）の毛先部が被加工物（Ｗ）の両側に面接触するように対向させた一対の研磨手段Ａ（２０）（研磨ブラシ）を有するのが好ましい。研磨手段Ａ（２０）は、着脱自在に研磨装置（２）に設けられる。【００９１】
また、前記研磨装置（２）の研磨手段Ａ（２０）のブラシ毛材Ａ（２１）に固定される砥粒の粒度を２種類以上とし、該砥粒の粒度が粗いブラシ毛材Ａ（３５）を回転盤（２２）の回転中心に近い内輪部に配置するとともに、前記砥粒の粒度が細かいブラシ毛材Ａ（３６）を回転盤（２２）の回転中心より遠い外輪部に配置してもよい。【００９２】
研磨装置（２）の研磨手段Ａ（２０）において、固定する砥粒の粒度を、例えば、マイクロクラックの除去を目的としている粗研磨用と、その表面粗さを微細化する目的の精密研磨用の２種類にする場合、従来の研磨装置においては、粗研磨用および精密研磨用の装置を別々にして２台設置する必要があった。角柱状の被加工物（Ｗ）を研磨する研磨ブラシとして、１個の研磨ブラシで粗研磨用および精密研磨用の双方の機能を備えた研磨手段Ａ（２０）を提供することができるから、１台の研磨装置（２）で角柱状の被加工物（Ｗ）の粗研磨加工および精密研磨加工をすることができ、設備費用の削減を図ることができる。【００９３】
研磨装置（２）は、柱軸と垂直な水平方向および垂直方向にそれぞれ一対の基準面を形成した基準ブロックの断面寸法、および被加工物（Ｗ）の断面寸法を計測する計測手段（１８）を備える。研磨装置（２）は、前記把持手段（１２）と研磨手段Ａ（２０）のどちらか一方を被加工物（Ｗ）の柱軸方向に少なくとも被加工物（Ｗ）の長さに相当する距離を移動させる移動手段（１９）を備える。【００９４】
研磨装置（２）は、砥粒を含有したブラシ毛材Ａ（２１）を束ねて配置し該ブラシ毛材Ａ（２１）の毛先部を被加工物（Ｗ）の加工部に面接触させ押圧して回転するようにしたので、一定の押圧力による切込み量で研磨することができる。【００９５】
図４は、本発明に係る円柱状の被加工物（Ｗ）を研磨する研磨装置（２）を示す。研磨装置（２）は、前記研削加工を終了した被加工物（Ｗ）を把持する把持手段（１２）と、該被加工物（Ｗ）の胴体部（Ｂ）を研磨加工してマイクロクラックの除去と表面粗さを微細化する研磨手段Ｂ（３０）と、基準面を形成する基準ブロック（Ｋ）と、被加工物（Ｗ）の断面寸法を計測する計測手段（１８）と、被加工物（Ｗ）を把持する前記把持手段（１２）を移動して前記被加工物（Ｗ）を計測手段（１８）と研磨手段Ｂ（３０）の間に移動させる移動手段（１９）と、を備える。
前記移送手段（１９）は、前記と同様に被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）を固定し、計測手段（１８）と研磨手段Ｂ（３０）を被加工物（Ｗ）の位置で移動させて該被加工物（Ｗ）の計測と研削加工をするようにしてもよい。【００９６】
また、被加工物（Ｗ）が円柱状の場合、研磨装置（２）の把持手段（１２）は、被加工物（Ｗ）をその軸芯を中心にして「連続回転」可能に把持する。【００９７】
また、前記研磨装置（２）の把持手段（１２）は、研削装置（１）の把持手段（１２）と同様に、被加工物（Ｗ）をその軸芯を中心にして「連続回転」可能に把持する。【００９８】
また、研磨手段Ｂ（３０）は、図１４に示すように、回転軸（３３）を備えた回転筒（３２）の円筒状の胴体の表面に、砥粒を含有したブラシ毛材Ｂ（３１）を配置したロール型の研磨ブラシを用いた。研磨手段Ｂ（３０）をロール型の研磨ブラシとすることで、研磨効率を向上（研磨時間を短縮）することができる。前記研磨手段Ｂ（３０）は、前記回転筒（３２）の軸心にある前記回転軸（３３）が回転駆動源と着脱自在に連結されており、前記ブラシ毛材Ｂ（３１）の毛先部を前記被加工物（Ｗ）の加工部に、該被加工物（Ｗ）の軸心と平行して線接触させ押圧して回転するようにされている。なお、ロール型の研磨ブラシより安価なセグメント型またはカップ型の研磨ブラシを使用することもできる。【００９９】
研磨装置（２）は、円筒状の胴体表面に砥粒を含有したブラシ毛材Ｂ（３１）を配置し、該ブラシ毛材Ｂ（３１）の毛先部が前記被加工物（Ｗ）の加工部にその軸芯と平行して押圧接触されて回転するようにしたので、一定の押圧力による切込み量で研磨することができる。【０１００】
前記研磨装置（２）の研磨手段Ａ（２０）および研磨手段Ｂ（３０）を研磨ブラシにしたことにより、研磨加工時に前記ブラシ毛材Ａ（２１）或いはブラシ毛材Ｂ（３１）の毛先部周辺が被加工物（Ｗ）の加工面に押圧された状態で接触回転して、被加工物（Ｗ）の表層部を数１０μｍ〜１００μｍ前後研磨する能力を備える。よって、角柱状および円柱状の被加工物（Ｗ）のマイクロクラックの除去をし、表面粗さを微細化する研磨加工が的確に行えるものである。【０１０１】
また、前記研磨装置（２）の研磨手段Ｂ（３０）のブラシ毛材Ｂ（３１）に固定される砥粒の粒度を２種類以上とし、該砥粒の粒度が粗いブラシ毛材Ｂ（３７）を回転筒（３２）の被加工物（Ｗ）と押圧接触を開始する側に配置するとともに、前記砥粒の粒度が細かいブラシ毛材Ｂ（３８）を回転筒（３２）の被加工物（Ｗ）と押圧接触を終了して離間する側に配置してもよい。【０１０２】
円柱状の被加工物（Ｗ）を研磨するロール型の研磨ブラシでは、１個の研磨ブラシで粗研磨用および精密研磨用の双方の機能を備えた研磨手段Ｂ（３０）を提供することができるから、１台の研磨装置（２）で円柱状の被加工物（Ｗ）の粗研磨加工および精密研磨加工をすることができ、設備費用の削減を図ることができる。【０１０３】
また、前記研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）の砥粒の粒度をＪＩＳＲ６００１：１９９８に規定される微粉区分の＃２４０〜＃５００を粗研磨用の研磨ブラシとし、微粉区分の＃８００〜＃１２００を精密研磨用の研磨ブラシとして２種類にしたのは、次の理由による。前記粗研磨用の研磨ブラシの高研磨能力により被加工物（Ｗ）の表層部に存在するマイクロクラックを的確に除去する。前記精密研磨用の研磨ブラシによる粗研磨加工にて荒れた表層部の表面粗さを微細化して、後工程においてスライス加工してウェハにした時に発生する割れや欠けがを無くすために精密研磨用の研磨ブラシにより研磨加工するのがよい。【０１０４】
また、研削装置（１）および研磨装置（２）に着脱自在とした研削手段Ａ（１４）および研磨手段Ａ（２０）、あるいは研削手段Ｂ（２４）および研磨手段Ｂ（３０）、の取り付け部の仕様を共通にすることによって、前記研削装置（１）本体および研磨装置（２）本体を同一の仕様にすることができるから、装置本体の製造原価を安価にすることができる。【０１０５】
［研削・研磨加工システムによる加工］
図５は、図１に示す３台の研削装置（１）と、図２に示す１台の研磨装置（２）と、図３に示す１台の研削装置（１）と、図４に示す１台の研磨装置（２）と、未加工の被加工物（Ｗ）の搬入装置（３）と、加工後の被加工物（Ｗ）の搬出装置（４）と、前記搬入装置（３）、研削装置（１）、研磨装置（２）、搬出装置（４）の各装置間を旋回作動する作動アーム（５１）および該作動アーム（５１）の先端に取付けて被加工物（Ｗ）を把持するようにした把持部（５２）を有する移載装置（５）との配置を示す配置図である。図示しない制御手段は、加工開始前に入力済みの初期設定項目、および研削装置（１）、研磨装置（２）に備えた計測手段（１８）より送信された計測信号を基に演算処理して該研削装置（１）、研磨装置（２）の各手段に作動信号を出力する機能と、前記移載装置（５）の旋回作動および被加工物（Ｗ）を把持する把持作動を制御する機能を備える。また、前記制御手段は、該移載装置（５）が、前記搬入装置（３）、研削装置（１）、研磨装置（２）、搬出装置（４）間を旋回作動する順序を制御する機能を備えてもよい。【０１０６】
このように構成すると、制御手段に前もって入力された搬入装置（３）、研削装置（１）、研磨装置（２）、搬出装置（４）への旋回作動順序に基づいて、移載装置（５）の把持部（６２）が被加工物（Ｗ）を把持して作動アーム（５１）が旋回作動することとなる。よって、搬入装置（３）上に待機している研削・研磨未加工の被加工物（Ｗ）は、研削装置（１）と研磨装置（２）により研削加工と研磨加工を終了し搬出装置（４）に全自動で搬出することができる。【０１０７】
また、移載装置（５）の把持部（５２）は、所定の角度に回転可能としているので、角柱状の被加工物（Ｗ）を加工する研削装置（１）と研磨装置（２）の把持手段（１２）のクランプ軸（１３）に設けた「間欠回転」の回転機構を無くし、把持部（５２）で被加工物（Ｗ）を「間欠回転」させてもよい。【０１０８】
［研削・研磨加工］
前記第１の態様に記載の制御手段に、加工開始前に入力する初期設定項目の例としては、以下の項目が含まれる。
１．後記する基準ブロック（Ｋ）の一対の２基準面により形成された既知の基準間隔寸法
２．被加工物（Ｗ）の種類およびその形状情報（角柱の角数または円柱）
３．被加工物（Ｗ）の表層部の研削加工代および研磨加工代
４．被加工物（Ｗ）の研削・研磨加工後の最終断面寸法およびその公差
５．角柱状の被加工物（Ｗ）を加工する場合の、研削装置（１）の（後記する）研削手段Ａ（１４）、ならびに研磨装置（２）の（後記する）研磨手段Ａ（２０）の外形寸法、砥粒の粒度、回転速度、および研削装置（１）の把持手段（１２）と研削手段Ａ（１４）ならびに研磨装置（２）の把持手段（１２）と研磨手段Ａ（２０）のどちらか一方を（後記する）移動手段（１９）により移動させる移動速度
６．円柱状の被加工物（Ｗ）を加工する場合の、研削装置（１）の（後記する）研削手段Ｂ（２４）、ならびに研磨装置（２）の（後記する）研磨手段Ｂ（３０）の外形寸法、砥粒の粒度、回転速度、および研削装置（１）の把持手段（１２）と研削手段Ｂ（２４）ならびに研磨装置（２）の把持手段（１２）と研磨手段Ｂ（３０）のどちらか一方を移動手段（１９）により移動させる移動速度
７．被加工物（Ｗ）の加工部の形状が、単結晶シリコンブロックの角部、あるいは単結晶サファイアインゴットの胴体部のような、円弧状もしくは円柱状の被加工物（Ｗ）を加工する場合に必要とする研削装置（１）ならびに研磨装置（２）の把持手段（１２）の回転速度【０１０９】
前記研削加工および研磨加工における被加工物（Ｗ）の移動速度は、研削加工痕または研磨加工痕が残らない範囲に設定する必要があって、被加工物（Ｗ）が角柱状の、例えば多結晶シリコンブロックの側面部（Ｆ）と角部（Ｃ）、ならびに単結晶シリコンブロックの側面部（Ｆ）を加工するときは１０〜４０ｍｍ／秒に設定し、被加工物（Ｗ）が円柱状の、例えば単結晶サファイアインゴットの胴体部（Ｂ）、ならびに前記単結晶シリコンブロック（Ｗ）の角部（Ｃ）、を加工するときは１０ｍｍ／秒以下に設定する。
前記移動速度の設定は、研削・研磨加工の砥粒の粒度、切込み量、回転速度の設定条件が関係し、例えば、砥粒の粒度が粗ければ前記範囲の遅い領域に設定し、砥粒の粒度が細かければ前記範囲の速い領域に設定する必要がある。【０１１０】
被加工物（Ｗ）に対して前記研削装置（１）の研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）に一定の切込み量を設定して被加工物（Ｗ）の歪みを削り取って形状を整えるとともに、断面寸法を所望の公差内に研削する機能と、被加工物（Ｗ）に対して前記研磨装置（２）の研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）に一定の押圧力による切込み量を設定して前記被加工物（Ｗ）の表層部を数１０μｍ〜１００μｍ前後研磨する機能を備えているから、断面寸法と断面形状を所望の公差内に加工することができるとともに、表層部のマイクロクラックを的確に除去し、表面粗さを微細化することができる。【０１１１】
また、研削開始前に研削装置（１）の計測手段（１８）よって計測された断面寸法が、制御手段により演算処理されて、初期設定項目として前もって制御手段に入力された被加工物（Ｗ）の研削加工代と研磨加工代と研削・研磨加工後の最終断面寸法の合計寸法より小さい場合、研削加工および／または研磨加工をすることができないから、該被加工物（Ｗ）は、研削装置（１）の研削加工を中止して把持手段（１２）により基台（１１）上に載置されることとなる。
研削・研磨加工が中止となった被加工物（Ｗ）は、前記移載装置（５）の作動アーム（５１）が旋回・作動して把持部（５２）に把持されて、図示しない再溶融工程へ戻されることとなる。【０１１２】
前記研削装置（１）或いは研磨装置（２）に設けられている計測手段（１８）が、把持手段（１２）のクランプ軸（１３）の一方に被加工物（Ｗ）の柱軸と平行な水平の一対の基準面と垂直な一対の基準面を既知の基準間隔寸法をおいて形成された基準ブロック（Ｋ）を備える。計測手段（１８）はさらに、計測方向を被加工物（Ｗ）の柱軸方向と直交する方向とし、前記基準ブロック（Ｋ）の垂直な基準面および被加工物（Ｗ）の垂直な研削・研磨加工部の間隔寸法（断面寸法）を計測するようにした計測具Ａ（１８Ａ）と、計測方向を前記計測具Ａ（１８Ａ）と直交する垂直方向とし、前記基準ブロック（Ｋ）の上面の基準面および被加工物（Ｗ）の上面の研削・研磨加工部の高さ位置を計測する計測具Ｂ（１８Ｂ）とを備える。【０１１３】
上記の構成を用いて、計測手段（１８）にて次のように計測を行う。
＜１＞柱軸と垂直な水平方向の（垂直の基準面を用いた）基準ブロック（Ｋ）の断面寸法、の計測については、加工開始前に、初期設定項目として基準間隔寸法が前もって制御手段に入力される。該基準ブロック（Ｋ）の基準面間を前記計測具Ａ（１８Ａ）により実測して制御手段に送信される。計測信号が演算処理され、前記基準ブロック（Ｋ）の基準寸法（断面寸法）に対する計測具Ａ（１８Ａ）の計測信号が設定されるものである。
＜２＞被加工物（Ｗ）の断面寸法の計測については、前記被加工物（Ｗ）の断面寸法である柱軸と垂直な水平方向の加工部間の実寸法を計測具Ａ（１８Ａ）により実測してその計測信号が制御手段に送信される。該被加工物（Ｗ）の計測信号が前記＜１＞で設定された計測具Ａ（１８Ａ）の基準寸法の計測信号を基に演算処理されて、被加工物（Ｗ）の断面の実寸法が計測できるものである。
＜３＞研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）、および研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）の切込み量が「ゼロ」の基点位置の設定については、前記研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）および研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）の先端部を基準ブロック（Ｋ）の基準面に接触させて、その接触位置の信号が制御手段に送信される。前記研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）および研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）の切込み量が「ゼロ」の基点位置が演算処理されて制御手段に記憶される。
＜４＞研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）、および研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）の切込み量の設定については、前記＜１＞＜２＞＜３＞が自動計測および自動設定されて、該＜１＞＜２＞＜３＞の演算処理結果が、加工開始前に初期設定項目として前もって制御手段に入力されている研削・研磨加工後の断面寸法を基に、さらに演算処理されて研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）、および研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）の切込み量が自動設定されるものである。
なお、「切込み量」とは、特に研磨ブラシのように加工中に変形する手段において、変形を無視した送り量であり、実際に研削あるいは研磨された「削り代」と区別して用いる。【０１１４】
また、制御手段に入力された初期設定項目と計測手段（１８）から送信された計測信号の演算処理と、その演算処理により前記制御手段から研削装置（１）或いは研磨装置（２）に送信される作動信号について補足説明をする。
前記初期設定項目の中の被加工物（Ｗ）の種類およびその形状情報（角柱の角数または円柱）によって決定される作動信号に、例えば、把持手段（１２）の被加工物（Ｗ）を把持するクランプ軸（１３）の「間欠回転」または「連続回転」を決定する作動信号がある。制御手段より
研削装置（１）を構成する基台（１１）、把持手段（１２）、研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）、計測手段（１８）、移動手段（１９）、或いは
研磨装置（２）を構成する基台（１１）、把持手段（１２）、研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）、計測手段（１８）、移動手段（１９）
に送信されて前記各手段を作動させる信号がある。
さらに、計測手段（１８）の計測に関する前記＜１＞＜２＞＜３＞＜４＞の演算処理に基づく、被加工物（Ｗ）の研削・研磨加工後の外形寸法の調製とマイクロクラック除去および表面粗さの調整をする作動信号がある。【０１１５】
また、計測具Ａ（１８Ａ）によって計測された基準ブロック（Ｋ）の柱軸と垂直な水平方向の基準面と被加工物（Ｗ）の柱軸方向と直交する方向（図１乃至図４、図７、図８に示すＹ方向）の両側の加工部の間隔寸法（断面寸法）に基づいて前記押圧具（３４）が前記被加工物（Ｗ）の両側（図１乃至図４、図７、図８に示すＹ方向）に進退動して、前記被加工物（Ｗ）を基台（１１）の図１乃至図４、図７、図８に示すＹ方向の中心位置に設定することができる。計測具Ｂ（１８Ｂ）によって計測された基準ブロック（Ｋ）の上面の基準面および被加工物（Ｗ）の加工部の垂直方向（図６および図８に示すＺ方向）の高さ位置に基づいて、前記基台（１１）が上下動して、前記被加工物（Ｗ）の柱軸芯を研削手段Ａ（１４）または研磨手段Ａ（２０）、研削手段Ｂ（２４）または研磨手段Ｂ（３０）のＺ方向（図６および図８参照）の中心位置に設定することができる。【０１１６】
基台（１１）に載置された被加工物（Ｗ）の柱軸方向と直交する水平方向（図１乃至図４、図７、図８に示すＹ方向）と垂直方向（図６および図８に示すＺ方向）の芯出しをして把持手段（１２）のクランプ軸（１３）が被加工物（Ｗ）の両端面の中心位置を的確に把持できるようにした。そのため、研削・研磨加工する被加工物（Ｗ）の形状が、円柱状（単結晶サファイアインゴットの場合）もしくは円弧状（単結晶シリコンブロックの角部）の場合に、把持手段（１２）のクランプ軸（１３）をその軸芯を中心にして「間欠回転」または「連続回転」させて、的確に加工ができる。【０１１７】
前記計測手段（１８）の計測具Ａ（１８Ａ）および計測具Ｂ（１８Ｂ）の測定方式には、計測する箇所に直接接触させて計測する接触式と、レーザー光を放射して計測する非接触式とのどちらを用いても良い。【０１１８】
また、前記制御手段は、下記の機能を有するとよい。すなわち、
１．研削装置ならびに研磨装置の把持手段に設けられた基準ブロック（Ｋ）の垂直な両側の基準面に、研削手段Ａ（１４）ならびに研磨手段Ａ（２０）、または研削手段Ｂ（１４）ならびに研磨手段Ｂ（３０）、の各先端を接触させて、前記研削装置ならびに研磨装置の各手段の切込み量が「ゼロ」となる基点位置を演算処理する機能
２．研削装置ならびに研磨装置の計測手段に設けられた計測具Ａ（１８Ａ）により前記基準ブロック（Ｋ）の垂直な両側の基準面と被加工物（Ｗ）の両側の加工部の差を計測して、被加工物（Ｗ）の加工部の加工前および加工後の断面寸法を演算処理する機能
３．研削装置（１）ならびに研磨装置（２）に設けられた基台（１１）に載置された被加工物（Ｗ）を、その水平両方向から押圧具（３４）により押圧して該被加工物（Ｗ）の柱軸と直交する水平方向の中心位置に位置決めをした後、前記研削装置（１）ならびに研磨装置（２）に夫々設けられた計測手段（１８）の計測具Ｂ（１８Ｂ）による計測によって、前記基台（１１）の上下位置が調整されて、前記研削装置（１）ならびに研磨装置（２）に夫々設けられた把持手段（１２）のクランプ軸（１３）が把持する被加工物（Ｗ）の両端面のクランプ位置を前記被加工物（Ｗ）の軸芯と一致させる芯出しの演算処理をする機能
４．加工開始前に入力した前記初期設定項目と、研削装置（１）ならびに研磨装置（２）に夫々設けられた計測手段（１８）の計測具Ａ（１８Ａ）および計測具Ｂ（１８Ｂ）が出力する計測信号とより演算処理し、前記研削装置（１）ならびに研磨装置（２）の各手段に作動信号を出力する機能【０１１９】
制御手段に硬脆性材料の研削・研磨加工システムを自動化するための各機能を設けたので、被加工物（Ｗ）の加工部の研削加工と研磨加工が的確にできるとともに省力化を図ることができる。【０１２０】
また、研削・研磨加工をする角柱状の被加工物（Ｗ）の断面寸法の公差を±０．５ｍｍとし、該被加工物（Ｗ）の２側面部（Ｆ）が互い交わる角部（Ｃ）の断面形状の公差を±０．１度とするとよい。【０１２１】
例えば、加工開始前の四角柱状のシリコンブロックの断面寸法は、１２５ｍｍ×１２５ｍｍ（呼称：５インチ）、１５６ｍｍ×１５６ｍｍ（呼称：６インチ）、２１０ｍｍ×２１０ｍｍ（呼称：８インチ）の３種類がある。要求される公差は±０．５ｍｍであり、更に要求されるシリコンブロック（Ｗ）の２側面部（Ｆ）が互い交わる角部（Ｃ）の断面形状の公差は、９０度±０．１度である。そこで、断面寸法の公差、および断面形状の公差に基づいて研削・研磨加工を的確に行う。【０１２２】
また、研削・研磨加工をする円柱状の被加工物（Ｗ）の断面寸法の公差を±０．５ｍｍとするとよい。【０１２３】
例えば、加工開始前の円柱状の単結晶サファイアインゴットの断面寸法は、直径は２〜６インチ（５１〜１５４ｍｍ）である。要求される公差は±０．５ｍｍである。そこで、断面寸法の公差に基づいて研削・研磨加工を的確に行う。
これまでに説明した研削・研磨加工システムを用いて、研削手段Ａ（１４）により研削加工をしたのち、前記研磨手段Ａ（２０）により研磨加工をするようにして硬脆性材料の研削・研磨加工を行う。
または、研削手段Ｂ（２４）により研削加工をしたのち、前記研磨手段Ｂ（３０）により研磨加工を行う。【０１２４】
研削装置の研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）の砥粒の粒度がＦ９０〜Ｆ２２０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）からなる粗研削用の砥石と、砥粒の粒度が＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）からなる精密研削用の砥石を用い、研磨装置の研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）の砥粒の粒度が＃２４０〜＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）からなる粗研磨用の研磨ブラシと、砥粒の粒度が＃８００〜＃１２００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）からなる精密研磨用の研磨ブラシを備えて、研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）により、削り代を２０μｍ〜７００μｍ、表面粗さをＲｙ２．０〜１０．０μｍ（ＪＩＳＢ０６０１：１９９４）にしたのち、研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）により削り代を７５μｍ以上、表面粗さをＲｙ１．１μｍ（ＪＩＳＢ０６０１：１９９４）以下にして研削・研磨加工を行ってもよい。【０１２５】
また、研削・研磨加工部である側面部（Ｆ）と角部（Ｃ）が形成された角柱状の被加工物（Ｗ）の加工工程は、下記の何れの順序で行ってもよい。
１．側面部（Ｆ）の研削加工、角部（Ｃ）の研削加工、側面部（Ｆ）の粗研磨加工、側面部（Ｆ）の精密研磨加工、
２．側面部（Ｆ）の研削加工、側面部（Ｆ）の粗研磨加工、側面部（Ｆ）の精密研磨加工、角部（Ｃ）の研削加工、
３．側面部（Ｆ）の粗研削加工、側面部（Ｆ）の精密研削加工、角部（Ｃ）の研削加工、側面部（Ｆ）の粗研磨加工、側面部（Ｆ）の精密研磨加工【０１２６】
また、研削・研磨加工部の形状が円柱状の胴体部（Ｂ）で形成された被加工物（Ｗ）の加工工程は、下記の何れの順序で行ってもよい。
１．研削加工、粗研磨加工、精密研磨加工、
２．粗研削加工、精密研削加工、粗研磨加工、精密研磨加工【０１２７】
図示しない制御手段に、前記のように初期設定項目を設定したのち、加工開始スイッチをＯＮして、切削・研磨加工を開始する。搬入装置（３）上に搬送されてきた被加工物（Ｗ）は、旋回した移載装置（５）の把持部（５２）により把持される。図６に示すように、被加工物（Ｗ）が、最初に加工を行う研削装置（１）の基台（１１）上に設置される。計測手段（１８）で被加工物（Ｗ）の上面を計測し、被加工物（Ｗ）の柱軸の垂直位置が把持手段（１２）のクランプ軸（１３）の軸心の垂直位置と一致するように、基台（１１）により垂直移動される。図７に示すように、押圧具（１４）が水平方向の両側（Ｙ方向）から夫々前進しその中央に被加工物（Ｗ）が位置決めされる。次に、把持手段（１２）のクランプ軸（１３）の一方が図１に示すＸ方向に前進して該クランプ軸（１３）（１３）に把持される。基台（１１）は下方に縮められる。【０１２８】
図６に示す把持手段（１２）が、移動手段（１９）の作動によって研削手段Ａ（１４）（１４）間に移動される。該把持手段（１２）に設けられた基準ブロック（Ｋ）の垂直方向の基準面に研削手段Ａ（１４）（１４）の砥粒層Ａ（１５ａ）の先端が接触し、該研削手段Ａ（１４）の砥粒層Ａ（１５ａ）の切込み量を「ゼロ」とする基点位置が制御手段に記憶される。【０１２９】
以上、被加工物（Ｗ）の種類が角柱状の被加工物（Ｗ）（例えば多結晶または単結晶シリコンブロック）、または円柱状の被加工物（Ｗ）（例えば単結晶サファイアインゴット）に共通する作動であり、以下に、多結晶シリコンブロックを被加工物（Ｗ）にしたときの、角柱状用の研削手段Ａ（１４）を取付けた研削装置（１）と角柱状用の研磨手段Ａ（２０）を取付けた研磨装置（２）に、搬入装置（３）と搬出装置（４）と移載装置（５）を配置した設備を例にし、その作動の詳細を説明する。【０１３０】
前記把持手段（１２）が移動手段（１９）の作動により計測手段（１８）に移動され、図８（Ｙ方向）に示すように、多結晶シリコンブロック（Ｗ）の両側に対向する１組目の側面部（Ｆ）の断面寸法が計測具Ａ（１８Ａ）により計測される。その測定結果が制御手段に送信される。
前記制御手段に送信された測定結果は、制御手段内で実寸法に演算処理され、その実寸法と前もって入力設定された「研削加工後の断面寸法」を基にして研削手段Ａ（１４）の切込み量が自動設定される。【０１３１】
断面寸法を測定し研削手段Ａ（１４）の切込み量が設定された前記多結晶シリコンブロック（Ｗ）の１組目の両側面部（Ｆ）（Ｆ）が、移動手段（１９）の作動により研削手段Ａ（１４）（１４）の間に移動されて研削加工される。該両側面部（Ｆ）（Ｆ）間の断面寸法が計測具Ａ（１８Ａ）（１８Ａ）によって公差内であることが確認される。１組目の両側面部（Ｆ）（Ｆ）の研削加工が終了したら、把持手段（１２）のクランプ軸（１３）（１３）が回転機構により９０度回転されて、２組目の両側面部（Ｆ）（Ｆ）が前記１組目の両側面部（Ｆ）（Ｆ）と同様に、研削加工される。断面寸法が公差内であることが確認されると、４側面部（Ｆ）の研削加工が終了する。【０１３２】
４側面部（Ｆ）の研削加工を終了した多結晶シリコンブロック（Ｗ）は、把持手段（１２）のクランプ軸（１３）（１３）に把持された状態で図６に示す作動開始位置に戻って、クランプ軸（１３）（１３）の把持状態が解除されて基台（１１）上に載置される。該多結晶シリコンブロック（Ｗ）は、前記移載装置（５）の作動アーム（５１）が旋回してその把持部（５２）に把持されて、次の加工工程である角部（Ｃ）の研削加工用の研削装置（１）の基台（１１）上に載置される。前記側面部（Ｆ）を研削加工した研削装置（１）と同様の作動順序によって、４角部（Ｃ）の研削加工を行う。【０１３３】
４角部（Ｃ）の研削加工を終了した多結晶シリコンブロック（Ｗ）は、前記と同様に、把持手段（１２）のクランプ軸（１３）（１３）に把持された状態で図６に示す作動開始位置に戻って、クランプ軸（１３）（１３）の把持状態が解除されて基台（１１）上に載置される。前記移載装置（５）の作動アーム（５１）が旋回して、該多結晶シリコンブロック（Ｗ）をその把持部（５２）に把持し、次の加工工程である研磨装置（２）の基台（１１）上に載置される。前記の研削装置（１）と同様の作動順序によって、４側面部（Ｆ）の研磨加工を行う。これにより、全ての研削・研磨加工が終了する。【０１３４】
全ての研削・研磨加工が終了し、研磨装置（２）の基台（１１）上に載置されている前記多結晶シリコンブロック（Ｗ）は、前記移載装置（５）の作動アーム（５１）が旋回してその把持部（５２）により把持し、搬出装置（４）に移載し搬出する。【０１３５】
次に、本発明の研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）により研削して断面寸法を前記加工寸法の公差内に研削加工し、研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）により、その表層部のマイクロクラックを除去し表面粗さを微細化した前記多結晶シリコンブロック（Ｗ）、または単結晶シリコンブロック（Ｗ）、または単結晶サファイアインゴット（Ｗ）を、ワイヤソーでスライス加工してウェハに形成する実施例について述べる。実施例では、該ウェハの割れ・欠け等による不良製品の発生率を低減することができた。
【実施例１】
【０１３６】
本実施例１において加工する被加工物（Ｗ）は、図１５に示すように、１個のシリコンインゴットから固定砥粒方式とした新ワイヤソーを用いて切断された４側面部（Ｆ）と直角形状の４角部（Ｃ）で構成された四角柱状の多結晶シリコンブロック（Ｗ）である。図１５に示すように、該多結晶シリコンブロック（Ｗ）は、５列×５列＝計２５本が切断形成された。その４角に位置した多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）を抜き取って準備した。結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）には、図１６に示すように、２側面部（Ｆ）に膨らみが形成された。【０１３７】
研削装置（１）の研削手段Ａ（１４）は、図９および図１０に示すカップ型の砥石を採用した。表３から、砥粒層Ａ（１５ａ）を形成する砥粒の粒度として、研削能力が高いＦ１００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）相当のダイヤモンド砥粒を選択した。砥粒層Ａ（１５ａ）の外形寸法を直径２５０ｍｍ、幅を８ｍｍとした。【０１３８】
【表１】
0005842920.tif 000002
【０１３９】
【表２】
0005842920.tif 000003
【０１４０】
前記表１、表２に示す初期設定項目を加工開始前に制御手段に入力した。被加工物（Ｗ）である前記四角柱状の多結晶シリコンブロック（Ｗ）を研削装置（１）の基台（１１）上に載置し、該研削装置（１）の加工開始スイッチをＯＮさせた。【０１４１】
研削装置（１）の押圧具（３４）（３４）が図１、図７に示すＹ方向の内側に互いに作動して、基台（１１）上に載置された前記四角柱状の多結晶シリコンブロック（Ｗ）は、その柱軸芯がＹ方向の中心位置に設定される。次に、前記多結晶シリコンブロック（Ｗ）の両端が把持手段（１２）のクランプ軸（１３）（１３）の作動により把持された。移動手段（１９）が図１に示すＸ方向に作動してクランプ軸（１３）に設けられた基準ブロック（Ｋ）を計測具Ａ（１８Ａ）位置に移動した。該基準ブロック（Ｋ）の断面寸法を計測してその出力信号が制御手段に送信された。基準ブロック（Ｋ）の断面寸法を計測した出力信号が、加工開始前に入力された基準面の断面寸法（１００ｍｍ）に相当するものとして、制御手段に記憶された。【０１４２】
移動手段（１９）の次の作動によって、把持手段（１２）のクランプ軸（１３）に把持された多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）が計測具Ａ（１８Ａ）位置に移動された。該計測具Ａ（１８Ａ）が図８（Ｙ方向）に示すように多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）の対向する１組の２側面部（Ｆ）の間の距離を縦３箇所×横３箇所（計９箇所）と他の１組の２側面部（Ｆ）間の９箇所の合計１８箇所で計測した。その結果、２側面部間の距離は、１５６．９〜１５７．６ｍｍ（平均：１５７．１ｍｍ）であった。また、表面粗さは、Ｒｙ２１〜２７μｍ（平均：２４μｍ）であり、長さは４９９．６ｍｍであった。【０１４３】
被加工物（Ｗ）として準備した前記の多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）の平均断面寸法が呼称：６インチの１５６ｍｍ×１５６ｍｍに対し＋１．１ｍｍであった。よって、、片側＝０．５５ｍｍを削る必要があるから、切込み量を０．７ｍｍとした。回転速度を研削加工の基準周速度３０〜４０ｍ／秒より換算して２７００ｍｉｎ−１とた。該研削手段Ａ（１４）に前記多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）を２０ｍｍ／秒の速度で通過させて２側面部（Ｆ）を研削したのち、把持手段（１２）のクランプ軸（１３）を９０度回転させ、他の２側面部（Ｆ）を前記と同様に研削して４側面部（Ｆ）の研削加工を終了した。【０１４４】
【表３】
0005842920.tif 000004
【０１４５】
前記の４側面部（Ｆ）の研削加工を終了後に、該多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）を把持している把持手段（１２）のクランプ軸（１３）を４５度回転させ、１組目の２角部（Ｃ）を両側の研削手段（３）に対向する位置とした。【０１４６】
前記角部（Ｃ）の研削加工において、研削手段Ａ（１４）の砥粒の粒度と多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）の移動速度は、前記側面部（Ｆ）の研削時と同条件にして研削したところ、側面部（Ｆ）との接合箇所にチッピングと称する割れが発見された。そこで、前記研削手段Ａ（１４）の砥粒の粒度を＃５００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）に細かくした砥石に変更し多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）の移動速度を３０ｍｍ／秒に変更して研削した。その結果、研削量は少なくなったが前記のようなチッピングの発生の無いＣ面を形成することができた。【０１４７】
従って、前記把持手段（１２）のクランプ軸（１３）を９０度回転させた他の２角部（Ｃ）の研削も、研削手段Ａ（１４）の砥粒の粒度を＃５００とし、前記と同様に研削し４角部（Ｃ）の研削加工を行った。その結果、４側面部（Ｆ）が互いに対向する２側面部（Ｆ）間の合計１８箇所の寸法が１５６．１〜１５６．６ｍｍ（平均：１５６．２ｍｍ）、４側面部（Ｆ）の削り代（＝計測値／２で算出した結果）が３９０〜４８０μｍ（平均：４３０μｍ）、表面粗さがＲｙ５〜８μｍ（平均：７μｍ）であった。【０１４８】
本実施例に使用した砥石の研削加工における１回当りの「最大削り代とその切込み量」について確認した結果、最大削り代は７００μｍであり、そのときの切込み量は１．０ｍｍであった。本実施例における研削加工の片側削り代（５５０μｍ）は、前記最大削り代（７００μｍ）の範囲内であるから、砥石の切込み量を０．５５ｍｍに設定して１回で終了することができた。
「削り代と切込み量」の関係については、前記の結果より１回の研削加工における「削り代＝切込み量の７０％以上」を目安に設定することができるもので、本実施例に使用した砥石を使用して、片側削り代が１．０ｍｍ以上である例えば１．１ｍｍの研削加工を行う場合は、１回目の研削加工（切込み量：１．０ｍｍ、削り代：７００μｍ）を行なったのち、２回目の研削加工（切込み量：０．５７ｍｍ、削り代：４００μｍ）を行なえばよいことになる。【０１４９】
前記研削加工後（研磨加工前）の多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）を切断して内部を観察した結果、表面より７０〜９０μｍの深さにマイクロクラックがあった。また、参考として前記研削加工後（研磨加工前）の該多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）をワイヤソーを用いて厚さ２００μｍのウェハ状にスライス加工した結果、その割れ・欠け等の発生率は３．８％であった。【０１５０】
次の加工に用いる研磨装置（２）の研磨手段Ａ（２０）には、図１１および図１２に示すような粗研磨用のブラシ毛材Ａ（３５）と精密研磨用のブラシ毛材Ａ（３６）の取付け基部を夫々の金属管で束ねて同一の回転盤（２２）に着脱自在としたセグメント型の研磨ブラシを採用した。【０１５１】
該研磨ブラシの粗研磨用のブラシ毛材Ａ（３５）は、砥粒の粒度を表４に示す＃２４０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）相当のダイヤモンド砥粒を選択して固定したものである。その取付け基部を金属管でφ２３ｍｍの太さに束ねたブラシ毛材Ａ（３５）束を９本用意した。該ブラシ毛材Ａ（３５）束を回転盤（２２）の中心直径２１０ｍｍの円周上に均等配置して着脱自在に取付けた。精密研磨用のブラシ毛材Ａ（３６）は、砥粒の粒度を表４に示す＃８００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）相当のダイヤモンド砥粒を選択して固定し、その取付け基部を金属管でφ２３ｍｍの太さに束ねた。ブラシ毛材Ａ（３６）束を２４本用意した。該ブラシ毛材Ａ（３６）束を回転盤（２２）の中心直径２８０ｍｍの円周上に均等配置して着脱自在に取付けた。【０１５２】
【表４】
0005842920.tif 000005
【０１５３】
前記研磨手段Ａ（２０）の加工条件を、切込み量を０．５ｍｍとし、回転速度を研磨加工の基準周速度１０〜２０ｍ／秒より換算して１４００ｍｉｎ−１とし、研磨する多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）の移動速度を２０ｍｍ／秒とした。４側面部（Ｆ）の粗研磨加工と精密研磨加工を同時に行い、１工程で研磨加工を終了した。【０１５４】
前記の研磨加工を終了した結果、４側面部（Ｆ）の互いに対向する２側面部（Ｆ）間の合計１８箇所の寸法は１５５．９〜１５６．４ｍｍ（平均：１５６．１ｍｍ）であった。また、削り代は９１〜９７μｍ（平均：９５μｍ）、表面粗さはＲｙ０．９〜１．１μｍ（平均：１．０μｍ）であった。【０１５５】
本実施例に使用した前記研磨ブラシの１回の研磨加工における「ブラシ毛材Ａ（２１）が折れることなく削ることが可能な最大削り代とその切込み量」について確認した結果、最大削り代は１７４μｍであり、そのときの切込み量は１．０ｍｍであった。本実施例における研磨加工の片側削り代（１００μｍ）は、前記最大削り代（１７４μｍ）の範囲内であるから、研磨ブラシの切込み量を０．５ｍｍに設定して研磨加工を１回で終了することができた。
なお、研磨加工における「削り代と切込み量」の関係については、前記の結果より１回の削り代＝切込み量の１５〜２５％を目安に設定する。【０１５６】
以上、説明した実施例１の多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）の研削加工と、粗研磨加工および精密研磨加工を施した加工結果をまとめて、表５に示す。【０１５７】
【表５】
0005842920.tif 000006
【０１５８】
前記研削加工と研磨加工を終了した多結晶シリコンブロックＡ（Ｗ）をワイヤソーでスライス加工してシリコンウェハにした時の割れ・欠け等による不良製品の発生率は、１．２％であった。前記したように研削加工後においては３〜４％であったのに対し、表５に示すように削り代を平均：９５μｍ、表面粗さをＲｙ平均：１．０μｍとした研磨加工により、その発生率を大きく低減することができた。
【実施例２】
【０１５９】
本実施例２に使用した被加工物（Ｗ）は、図１７および図１８に示すように、引き上げ法により製造された円柱状の単結晶シリコンインゴットを切断形成した単結晶シリコンブロック（Ｗ）ある。前記単結晶シリコンインゴットの上下端部を切断除去して、呼称長さ：３００ｍｍ（図１８では、高さ方向）、実測の長さを２９９．０〜３０１．０ｍｍの範囲で切断した２５本のインゴットを用意した。そのインゴットを図１７に示すように固定治具へ５列×５列の配列で垂直に設定した。【０１６０】
前記２５本の単結晶シリコンインゴットを、前記実施例１と同様の固定砥粒方式の新ワイヤソーを用いて、夫々が略直角を成す４側面部（Ｆ）を切断形成して２５本の単結晶シリコンブロック（Ｗ）を準備した。なお、各単結晶シリコンインゴットの胴体部の一部を円弧幅が約２５ｍｍとした４角部（Ｃ）として残した。該単結晶シリコンブロック中から無作為に１本を抜き取って被加工物（Ｗ）とした。【０１６１】
単結晶シリコンブロック（Ｗ）の形状は、図１８に示されるように、４側面部（Ｆ）と円弧状の４角部（Ｃ）で構成される四角柱状である。前記実施例１と同様に対向する２側面部（Ｆ）間の計測を合計１８箇所行なった結果、１２５．４〜１２６．０ｍｍ（平均：１２５．７ｍｍ）であり、長さは３００．８ｍｍ、表面粗さは、Ｒｙ２２〜２８μｍ（平均：２５μｍ）であった。【０１６２】
研削手段Ａ（１４）および研磨手段Ａ（２０）の仕様については、前記表２に示すとおりであって、研削手段Ａ（１４）に用いるカップ型砥石の砥粒の粒度を表３より選択してＦ１８０に変更した以外は、前記実施例１と同一とした。前記研削手段Ａ（１４）の砥粒の粒度をＦ１８０に変更した理由は、以下による。研削・研磨加工する単結晶シリコンブロック（Ｗ）の平均断面寸法が（呼称：５インチ）１２５ｍｍ×１２５ｍｍに対し＋０．７ｍｍでありその削り代（片側）＝０．３５ｍｍであって削り代として少ない。よって、前記実施例１で用いた表３に示されるＦ１００より細かい粒度のＦ１８０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）としたものである。【０１６３】
研削加工は、準備した単結晶シリコンブロック（Ｗ）をクランプ軸（１３）で把持し、その２側面部（Ｆ）を両側に対向した研削手段Ａ（１４）の間を通過させて、前記実施例１の多結晶シリコンブロック（Ｗ）と同様に４側面部（Ｆ）の研削を終了させた。
次に、表１に示すように、制御手段に前もって入力設定したクランプ軸（１３）の回転速度（８７ｍｉｎ−１）で単結晶シリコンブロック（Ｗ）を連続回転させながら、該結晶シリコンブロック（Ｗ）を２ｍｍ／秒の低速度で研削手段Ａ（１４）を通過させて４角部（Ｃ）の研削加工を終了した。【０１６４】
その結果、４側面部（Ｆ）の互いに対向する２側面部（Ｆ）間の合計１８箇所の寸法は、１２５．３〜１２６．１ｍｍ（平均：１２５．４ｍｍ）、４側面部（Ｆ）の削り代は２８３〜３５０μｍ（平均：３１６μｍ）であり、４側面部（Ｆ）と４角部（Ｃ）の表面粗さはＲｙ４〜６μｍ（平均：５μｍ）であった。【０１６５】
次の研磨加工は、単結晶シリコンブロック（Ｗ）を把持手段により連続回転させながら、粗研磨用のブラシ毛材Ａ（３５）と精密研磨用のブラシ毛材Ａ（３６）を回転盤（２２）に一体にした一対の研磨ブラシから成る研磨手段Ａ（２０）の間を、移動手段（１９）により２ｍｍ／秒の低速度で通過させて４角部（Ｃ）の研磨加工を終了させた。その後、４側面部（Ｆ）の研磨加工を前記実施例１と同様に、研磨手段Ａ（２０）の間を移動手段（１９）により２０ｍｍ／秒の移動速度で通過させて研磨加工を行った。以上のとおり、全ての研削・研磨加工を終了した。【０１６６】
前記研磨加工を終了した４側面部（Ｆ）の互いに対向する２側面部（Ｆ）間の合計１８箇所を計測した結果、断面寸法は１２４．７〜１２５．４ｍｍ（平均：１２５．２ｍｍ）であった。また、削り代は８６〜１００μｍ（平均：９３μｍ）、表面粗さはＲｙ０．８〜１．０μｍ（平均：０．９μｍ）であった。【０１６７】
以上説明した実施例２の単結晶シリコンブロック（Ｗ）の研削加工と研磨加工を終了した後の断面外形寸法と表面粗さをまとめて表６に示す。【０１６８】
【表６】
0005842920.tif 000007
【０１６９】
また、前記研削加工と研磨加工を全て終了した単結晶シリコンブロック（Ｗ）をワイヤソーでスライス加工してシリコンウェハにし、該シリコンウェハの割れ・欠け等による不良製品の発生率を調べた。その結果、前記実施例１の多結晶シリコンブロック（Ｗ）と同様に、研削加工後の研磨加工によりその研磨代を８６〜１００μｍとし、表面粗さをＲｙ平均：０．９μｍとしたことにより、割れ・欠け等による不良製品の発生率を１．０％以下に低減することができた。
【実施例３】
【０１７０】
本実施例３に使用した被加工物（Ｗ）は、図１９に示す円柱状の単結晶サファイアインゴットである。断面寸法が呼称：４インチ（直径：１００±０．５ｍｍ）で、の引き上げ法により製造された。該単結晶サファイアインゴット（Ｗ）の胴体部（Ｂ）には、製造時の溶融加熱などにより発生した不純物が付着して凹凸が形成されている。そのトップ部とテール部を切断除去し、長さ（図１９では、高さ方向）を呼称：２００ｍｍ、実測長さ２００±１．０ｍｍの範囲に切断して使用した。【０１７１】
研削装置（１）の研削手段Ｂ（２４）および、研磨装置（２）の研磨手段Ｂ（３０）の仕様は、次の表７に示すとおりである。【０１７２】
【表７】
0005842920.tif 000008
【０１７３】
研削手段Ｂ（２４）には、図１３に示すロール型砥石を採用した。その砥粒は、前記表３より研削能力が高いＦ１００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）の粒度に相当するダイヤモンド砥粒を用いた。該砥粒層Ｂ（２５）の外形寸法を外形２００ｍｍ×長さ１００ｍｍとした。切込み量を１．５ｍｍ、回転速度（研削加工の基準周速度：１５〜３０ｍ／秒より換算）を２２００ｍｉｎ−１に設定して前記ロール型砥石を回転させた。被加工物である単結晶サファイアインゴット（Ｗ）を、その柱軸芯の両端を把持している把持手段（１２）のクランプ軸（１３）により、前記ロール型砥石の回転方向とは逆方向に１５３ｍｉｎ−１の回転速度（表１に示す：円柱状の被加工物（Ｗ）の基準周速度０．５〜１．１ｍ／秒より換算）で連続回転させた。
次に、単結晶サファイア・インゴット（Ｗ）を回転させながら、移動手段（１９）の作動によって、単結晶サファイア・インゴット（Ｗ）の柱軸方向に２ｍｍ／秒の低速度で移動させて、回転している研削手段Ｂ（２４）を通過させ、胴体部（Ｂ）の研削加工を終了した。【０１７４】
研削加工を終了した前記単結晶サファイアインゴット（Ｗ）の胴体部（Ｂ）の直径寸法を、該胴体部（Ｂ）の柱軸心に沿って６箇所測定した。該単結晶サファイアインゴット（Ｗ）を把持している把持手段（１２）のクランプ軸（１３）を９０度回転させてその直径寸法を前記と同様に６箇所測定して、合計１２箇所の直径寸法を測定した。その結果、１００．３〜１０１．１ｍｍ（平均：１００．７ｍｍ）であった。また、その表面粗さはＲｙ５〜７μｍ（平均：６μｍ）であった。なお、単結晶サファイア・インゴット（Ｗ）の切削加工は、胴体部（Ｂ）に付着した不純物の除去が含まれていたので削り代の測定記録はしなかった。【０１７５】
次の研磨装置（２）の研磨手段Ｂ（３０）には、図１４に示す回転筒（３２）の一端部側に粗研磨用のブラシ毛材Ｂ（３７）を、他端部側に精密研磨用のブラシ毛材Ｂ（３８）を配置した、長さが４００ｍｍの１個の回転筒（３２）に粗研磨用と精密研磨用の双方を一体に形成したローラー型の研磨ブラシを採用した。【０１７６】
前記研磨手段Ｂ（３０）に使用する砥粒の粒径は、前記粗研磨用のブラシ毛材Ｂ（３７）には表４に示す＃２４０（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）相当としたダイヤモンド砥粒とし、前記精密研磨用のブラシ毛材Ｂ（３８）には＃８００（ＪＩＳＲ６００１：１９９８）相当としたダイヤモンド砥粒とした。
また、前記粗研磨用のブラシ毛材Ｂ（３７）と精密研磨用のブラシ毛材Ｂ（３８）の夫々の外形寸法を（毛先の直径）φ１５０ｍｍ×（回転筒（３２）の軸芯方向の長さ）２００ｍｍとした。切込み量を０．５ｍｍ、回転速度（研磨加工の基準周速度：１０〜２０ｍ／秒より換算）を２０００ｍｉｎ−１に設定して前記ロール型研磨ブラシを回転させた。前記単結晶サファイアインゴット（Ｗ）を、柱軸芯の両端を把持している把持手段（１２）のクランプ軸（１３）により、前記ロール型研磨ブラシの回転方向とは逆方向に１５３ｍｉｎ−１の回転速度（表１に示す円柱状の被加工物（Ｗ）の基準周速度０．５〜１．１ｍ／秒より換算）で連続回転させた。
次に、移動手段（１９）の作動によって、前記把持手段（１２）のクランプ軸（１３）（１３）に把持されて回転している単結晶サファイア・インゴット（Ｗ）をその柱軸方向に２ｍｍ／秒の低速度で移動させて、回転している研磨手段Ｂ（３０）を通過させて、胴体部（Ｂ）の研磨加工を終了した。【０１７７】
研磨加工を終了した前記単結晶サファイアインゴット（Ｗ）の胴体部（Ｂ）の直径寸法を、該胴体部（Ｂ）の柱軸心に沿った直径寸法を６箇所測定した。該単結晶サファイアインゴット（Ｗ）の柱軸芯の両端部を把持している把持手段（１２）のクランプ軸（１３）を９０度回転させてその直径寸法を前記と同様に６箇所測定して、合計１２箇所の直径寸法を測定した。その結果、１００．２〜１００．９ｍｍ（平均：１００．６ｍｍ）であった。また、その削り代は９４〜１０２μｍ（平均：９８μｍ）、表面粗さはＲｙ５〜７μｍ（平均：６μｍ）であった。【０１７８】
以上説明した実施例３に使用した単結晶サファイア・インゴット（Ｗ）の研削加工および研磨加工の終了後の断面外形寸法と表面粗さをまとめて表８に示す。【０１７９】
【表８】
0005842920.tif 000009
【０１８０】
また、前記研削加工と研磨加工を全て終了した単結晶サファイアインゴット（Ｗ）をワイヤソーでスライス加工してウェハにしたときの割れ・欠け等による不良製品の発生率を調べた結果、１．０％以下に低減することができた。研磨代を９４〜１０２μｍとし、表面粗さをＲｙ平均：１．０μｍとした研磨加工により、前記実施例１、実施例２に使用したシリコンブロック（Ｗ）と同様の効果を得ることができた。【０１８１】
（変更例）
図２０に示す水晶ランバートの様に、把持手段（１２）によって把持される被加工物（Ｗ）の面が水平でない場合は、把持手段（１２）の先端に、前記被加工物（Ｗ）の先端の形状にあわせた挟持補助部材（図示せず）を連結し、該挟持補助部材を介して被加工物（Ｗ）を把持してもよい。【０１８２】
被加工物（Ｗ）の被加工面が図２０に示すように不規則な形状（異形状）の場合は、例えば、「被加工物（Ｗ）の形状」や「仕上げ目標形状」などを初期設定項目で設定し、研削・研磨加工を行ってもよい。【０１８３】
本発明は、多結晶および単結晶シリコンブロックと単結晶サファイアインゴットの研削・研磨に関する発明について説明したが、これらに限定されるものではない。例えば、結晶系太陽電池パネル等の各種半導体基板に用いられるシリコンウェハ、水晶振動子などの電子デバイスに用いられる水晶ウェハ、電子デバイスや光学基板に用いられる石英ウェハ、ＬＥＤ基板などに用いられるサファイアウェハや砒化ガリウムウェハやガリウム燐ウェハや窒化ガリウムウェハ、パワーデバイス等に用いられる炭化珪素単結晶ウェハ、ＳＡＷフィルタに用いられるタンタル酸リチウムウェハやニオブ酸リチウムウェハ、超高速半導体素子に用いられる燐化インジウムウェハ、等硬脆性材料全般のウェハの製造におけるインゴットおよびブロックの研削・研磨加工についても好適に用いることができる。該被加工物の原料については前記のものに限るものでなく、他の硬脆性材料も対象とし、形状については、角柱状および円柱状のみならず、水晶ランバードのような複雑な形状（異形状）の柱状体（図２０を参照）を含む柱状体全般を対象とするものである。【０１８４】
本発明の研削装置または研削方法によれば、硬脆性材料からなるインゴットをワイヤソー等で切断形成された被加工物（Ｗ）となる角柱状のブロックの断面寸法と直角度または円柱状のインゴットの断面寸法が公差範囲から外れた場合であっても、前記研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）を砥石とした研削機能によって、該被加工物（Ｗ）の表層の不純物と歪みを除去して断面寸法を±０．５ｍｍの公差内とすることができる。さらに、被加工物（Ｗ）の形状が角柱状の場合の側面部（Ｆ）が交差して形成される角部（Ｃ）の直角度を±０．１度の公差内とすることができる。また、その後工程の前記研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）を研磨ブラシとした研磨機能によって、前記研削加工を終えた前記被加工物（Ｗ）の表層のマイクロクラックを除去し、表面粗さをＲｙ１．１μｍ（ＪＩＳＢ０６０１：１９９４）以下とすることができる。よって、次工程において、該被加工物（Ｗ）をワイヤソー等を用いて数百μｍの厚さのウェハにスライス加工した時に、前記スライス加工の際に発生していた割れ・欠けによる不良製品の発生率を低減することができる。【０１８５】
また、前記研削手段Ａ（１４）または研削手段Ｂ（２４）および研磨手段Ａ（２０）または研磨手段Ｂ（３０）の取付け部の仕様を共通にすることによって、前記研削装置（１）および研磨装置（２）の本体を同一仕様にすることができる。よって、装置本体の製造原価を安価にすることができる。さらに、前記研削装置（１）および研磨装置（２）に取付ける被加工物（Ｗ）を把持する把持手段（１２）のクランプ軸（１３）は「間欠回転」または「連続回転」可能である。よって、形状が角柱状または円柱状の被加工物（Ｗ）の研削・研磨加工を容易にすることができる。【０１８６】
また、前記搬入装置（３）・研削装置（１）・研磨装置（２）・搬出装置（４）の各装置に被加工物（Ｗ）を載置し、取り出しをする移載装置（５）を備え、該移載装置（５）および研削装置（１）および研磨装置（２）の各工程を制御手段により自動化する。よって、加工精度の向上と省力化、および量産化を図ることができる。【０１８７】
被加工物の表層部を一定の切込み量で研削し、該被加工物の表層部の不純物と柱軸方向の歪みを除去するとともに断面寸法を所望の寸法にする研削手段と、前記研削を終えた被加工物の表層部を一定の押圧力で研磨し、該被加工物の表層部のマイクロクラックを除去するとともに表面粗さを微細化する研磨手段と、を備える研削・研磨装置（６）を備えた研削・研磨加工システムを第２実施形態として説明する。ここでは、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。【０１８８】
図２１は、本発明に係る角柱状の被加工物（Ｗ）を研削および研磨を行う研削・研磨装置（６）を示す。研削・研磨装置（６）は、被加工物（Ｗ）を把持する把持手段（１２）と、被加工物（Ｗ）の側面部（Ｆ）および角部（Ｃ）を研削加工する研削手段Ａ（１４）と、研削加工が終わった被加工物（Ｗ）の側面部（Ｆ）および角部（Ｃ）を研磨加工する研磨手段Ａ（２０）と、基準面を形成する基準ブロック（Ｋ）と、被加工物（Ｗ）の断面寸法を計測する計測手段（１８）と、被加工物（Ｗ）を把持する前記把持手段（１２）を移動して前記被加工物（Ｗ）を計測手段（１８）と、研削手段Ａ（１４）の間に移動させる移動手段（１９）とを備える。
前記移動手段（１９）は、被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）を計測手段（１８）と研削手段Ａ（１４）および研磨手段Ａ（２０）との間で移動させて被加工物（Ｗ）を計測し、または、被加工物（Ｗ）を研削加工および研磨加工を行う。しかし、被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）を固定し、計測手段（１８）と研削手段Ａ（１４）および研磨手段Ａ（２０）とを被加工物（Ｗ）の位置で移動させて該被加工物（Ｗ）の計測と研削加工および研磨加工とを行うようにしてもよい。【０１８９】
研削手段Ａ（１４）は、第１実施形態と同様に、カップ型の砥石を用いた。また、研磨手段Ｂ（２０）は、第１実施形態と同様に、セグメント型の研磨ブラシを用いた。【０１９０】
図２２は、本発明に係る円柱状の被加工物（Ｗ）を研削および研磨を行う研削・研磨装置（６）を示す。研削・研磨装置（６）は、被加工物（Ｗ）を把持する把持手段（１２）と、被加工物（Ｗ）の胴体部（Ｂ）を研削加工する研削手段Ｂ（２４）と、研削加工が終わった被加工物（Ｗ）の胴体部（Ｂ）を研磨加工する研磨手段Ｂ（３０）と、基準面を形成する基準ブロック（Ｋ）と、被加工物（Ｗ）の断面寸法を計測する計測手段（１８）と、被加工物（Ｗ）を把持する前記把持手段（１２）を移動して前記被加工物（Ｗ）を計測手段（１８）と研削手段Ｂ（２４）の間に移動させる移動手段（１９）とを備える。
前記移送手段（１９）は、前記と同様に被加工物（Ｗ）を把持した把持手段（１２）を固定し、計測手段（１８）と研削手段Ｂ（２４）および研磨手段Ｂ（３０）とを被加工物（Ｗ）の位置で移動させて該被加工物（Ｗ）の計測と研削加工および研磨加工とを行うようにしてもよい。【０１９１】
研削手段Ｂ（２４）は、第１実施形態と同様に、ロール型の砥石を用いた。また、研磨手段Ｂ（３０）は、第１実施形態と同様に、ロール型の研磨ブラシを用いた。なお、ロール型の砥石より安価なカップ型の砥石や、ロール型の研磨ブラシより安価なカップ型またはセグメント型の研磨ブラシを使用することもできる。【０１９２】
角柱状および円柱状の被加工物（Ｗ）の研削および研磨を行う研削・研磨装置（６）は、いずれも、担持手段１２に固定された被加工物（Ｗ）を図中左方より右方へ相対的に移送させることで、研削、研磨の順に加工が行われる。【０１９３】
また、研削手段Ａ（１４）と研磨手段Ａ（２０）との少なくとも何れかを複数個連接してもよい。例えば、図２３では、１対の研削手段Ａ（１４）に、２対の研磨手段Ａ（２０）を連接させた。この場合、同図左方に配置される研磨手段Ａ（２０）のブラシ毛材Ａ（２１）に含有される砥粒の粒度を粗くし、同図右方に配置される研磨手段Ａ（２０）のブラシ毛材Ａ（２１）に含有される砥粒の粒度を細かくすることで、研削手段Ａ（１４）による研削加工の後、２段階の研磨加工を行うことができる。また、研削加工で生じた凹凸が大きすぎて、この凹凸を研磨手段Ａ（２０）の加工能力ではなだらかにすることが困難な場合等、研磨加工の能力を向上させたい場合は、全ての研磨手段Ａ（２０）のブラシ毛材Ａ（２１）に含有される砥粒の粒度を略同一とすることができる。
また、図示しないが、円柱状の被加工物（Ｗ）の研削および研磨を行う研削・研磨装置（６）においても、同様に研削手段Ｂ（２０）と研磨手段Ｂ（２０）との少なくとも何れかを複数個連接することができる。【０１９４】
研削・研磨装置（６）に着脱自在とした研削手段Ａ（１４）および研磨手段Ｂ（２０）、あるいは研削手段Ｂ（２４）および研磨手段Ｂ（３０）、の取り付け部の仕様を共通にすることで、それらを交換することができる。これによって、例えば図２１および図２２に示すような研削・研磨装置（６）の場合は、２対の研削手段Ａ（１４）（研削手段Ｂ（２４））を備えた研削装置（１）、あるいは２対の研磨手段Ａ（２０）（研磨手段Ｂ（３０））を備えた研磨装置（２）、とすることができる。それぞれの砥粒層を構成する砥粒の粒度またはそれぞれのブラシ毛材に含有される砥粒の粒度を略同一とすることで、加工時間を短縮することができる。また、同図左方の砥粒の粒度を粗くし、同図右方の砥粒の粒度を細かくすることで、２段階の研削加工または研磨加工を行うことができる。また、例えば図２３に示すような研削・研磨装置（６）の場合は、３対の研削手段Ａ（１４）（研削手段Ｂ（２４））を備えた研削装置（１）、あるいは２対の研磨手段Ａ（２０）（研磨手段Ｂ（３０））を備えた研磨装置（２）、とすることができる。あるいは、同図左右方向の中央に位置する研磨手段Ａ（２０）（研磨手段Ｂ（３０））を研削手段（１４）（研削手段Ｂ（２４））に変更することで、２段階の研削加工を行った後、研磨加工を行うことができる。【０１９５】
図２４は、図１に示す研削装置（１）と、図２に示す研磨装置（２）と、図２１に示す研削・研磨装置（６）と、図２２に示す研削・研磨装置（６）と、未加工の被加工物（Ｗ）の搬入装置（３）と、加工後の被加工物（Ｗ）の搬出装置（４）と、前記搬入装置（３）、研削装置（１）、研磨装置（２）、搬出装置（４）の各装置間を旋回作動する作動アーム（５１）および該作動アーム（５１）の先端に取付けて被加工物（Ｗ）を把持するようにした把持部（５２）を有する移載装置（５）との配置を示す配置図である。図示しない制御手段は、加工開始前に入力済みの初期設定項目、および研削装置（１）、研磨装置（２）、研削・研磨装置（６）に備えた計測手段（１８）より送信された計測信号を基に演算処理して該研削装置（１）、研磨装置（２）、研削・研磨装置（６）の各手段に作動信号を出力する機能と、前記移載装置（５）の旋回作動および被加工物（Ｗ）を把持する把持作動を制御する機能を備える。【０１９６】
研削装置（１）、研削装置（２）、研削・研磨装置（６）の組み合わせは、被加工物（Ｗ）の性状および要求される加工精度に応じて、適宜選択することができる。例えば図２４（Ａ）では、図２１に示す研削・研磨装置（６）を２台配置し、角柱状の被加工物（Ｗ）の加工では、側面部Ｆの加工と角部Ｃの加工をそれぞれ１台の研削・加工装置（６）で行った。角部Ｃの表面粗さの要求が高くない例として、図２４（Ｂ）では、図２１に示す研削・研磨装置（６）と図１に示す研削装置（１）とをそれぞれ１台ずつ配置し、側面部Ｆの加工を研削・研磨装置（６）で行った後、角部Ｃの研削加工を研削装置（１）で行った。また、角部の加工において、被加工物（Ｗ）を同じ速度で移送させる必要のある研削・研磨装置（６）では要求される加工を行うことが出来ない例として、図２４（Ｃ）に示すように、研削・研磨装置（６）と研削装置（１）と研磨装置（２）とをそれぞれ１台ずつ配置し、側面部Ｆの加工を研削・研磨装置（６）で行った後、角部Ｃの加工を研削装置（１）による研削加工、研磨装置（２）による研磨加工の順で行った。【０１９７】
特に記載されていない研削・研磨装置（６）による被加工物（Ｗ）の運転方法（把持方法、計測方法、間欠回転または連続回転、加工方法、等）は、研削装置（１）および研磨装置（２）と同様であり、具体的な動作および運転方法は前述を参照されたい。【０１９８】
本明細書および図面で用いた主な符号を以下にまとめて示す。
１    研削装置
２    研磨装置
３    搬入装置
４    搬出装置
５    移載装置
６    研削・研磨装置
１１    基台
１２    把持手段
１３    クランプ軸
１４    研削手段Ａ
１５    研削体Ａ
１５ａ  砥粒層Ａ
１５ｂ  台板
１６    回転盤
１７    回転軸
１８    計測手段
１８Ａ  計測具Ａ
１８Ｂ  計測具Ｂ
１９    移動手段
２０    研磨手段Ａ
２１    ブラシ毛材Ａ
２２    回転盤
２３    回転軸
２４    研削手段Ｂ
２５    砥粒層Ｂ
２６    回転筒
２７    回転軸
３０    研磨手段Ｂ
３１    ブラシ毛材Ｂ
３２    回転筒
３３    回転軸
３４    押圧具
５１    作動アーム
５２    把持部
Ｗ      被加工物
Ｆ      側面部
Ｃ      角部
Ｂ      胴体部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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