(57)【要約】【課題】スループット時間が短く、フットプリントがコンパクトな角柱状シリコンインゴットの面取り加工装置を提供する。【解決手段】角柱状インゴットの４隅Ｒコーナ部の円筒研削加工を１個の研削車９ｇで、角柱状インゴットの４側平面の面取りを一対の粗研削砥石１０ｇ，１０ｇで同期制御研削加工行ったのち、その面取り面４面を一対の精密仕上げ研削砥石１１ｇ，１１ｇで同期制御研削加工して面取りを完成させるインゴットの面取り加工装置１。【選択図】図６
2011136382.tif 000002
【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（角柱状インゴット）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コーナー部研削ステージ、
を設けたことを特徴とする面取り加工装置（なお、前記第一研削ステージで使用する砥石および前記第二研削ステージで使用する砥石は、左右の砥石のいずれが粗研削砥石であっても精密仕上げ研削砥石であってもよい。）。
【請求項２】
請求項１記載の面取り加工装置において、前記第一研削ステージで使用する砥石が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記載の面取り加工装置。
【請求項３】
請求項１記載の面取り加工装置の前記ワークテーブルの前側であって前記ロードポートと前記第二研削ステージとの空間部にｉ）ワークストッカー（インゴット複数本を貯える棚）およびｊ）ワークローディング／アンローディング装置を並設したことを特徴とする、請求項１記載の面取り加工装置。
【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や単結晶シリコンインゴットの面取り加工装置に関する。シリコンインゴット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を短時間で製造するためにシリコンインゴット表面を２対のカップ型またはリング状型研削砥石と１個の砥石車を用いて均一に１０〜１０，０００μｍ厚み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】
米国公開特許第２００８／０２２３３５１Ａ１明細書（特許文献２）は、エッチング処理された角柱状多結晶シリコンインゴットを厚み２００〜３３０μｍの太陽電池用シリコン基板とするスライサーとしてワイヤーカットソウを提案する。
【０００６】
更に、水平方向に０．３ｍ／分で移動する角柱状多結晶シリコンインゴットの隣り合う側面を一対の６３０〜６５０ｒｐｍで回転する粗研磨ブラシで粗面取り加工した後、ついで、水平方向に０〜０．１ｍ／分で移動する粗面取り加工された角柱状多結晶シリコンインゴットの隣り合う側面を一対の回転する仕上げ研磨ブラシで仕上げ面取り加工する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、砥粒含有モノフィラメントブラシ毛を回転基体に植毛した工業用ブラシも知られている（非特許文献２参照）。
【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】
特開２００９−９９７３４号公報（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一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、を含むシリコンウエハの製造方法を提案する。
【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】
一方、特開平４−３２２９６５号公報（特許文献８）、特開平６−１６６６００号公報（特許文献９）および特開平６−２４６６３０号公報（特許文献１０）は、半導体基板用シリコン基板の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。
【００１２】
これら特許文献８乃至特許文献１０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シ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リニア移動機構よりなる。
【００１３】
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。
【００１４】
本発明者等は、この横形の円筒研削装置を用い、両端が水平に切断された一辺が１５６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの角柱状シリコンインゴットをワークローディング装置を用いてワークホルダーから宙吊りし、一対のクランプ装置を構成する主軸台と心押台間に導き、心押台センターを前進させて前記角柱状シリコンインゴットを主軸台センターと主軸台センターとで宙吊りに支架し、角柱状シリコンインゴットの表面の面取り加工を試みたが、円板状平砥石の接触面積が大きく、円周外周面を面取りしても表面粗さが２〜５μｍであり、表面粗さが１μｍ以下の面取り加工が困難であることが判明した。よって、粗研削加工と仕上げ研削加工を施す必要があることが判明した。また、断面円形上のシリコンインゴットを最大限に有効に活かすために残された四隅部のＲコーナー部分についても研削加工を施さないと後工程のワイヤーカットソウでインゴットをスライシングする際にワイヤーカットソウが切断破損したり、インゴット部分にチッピングが生じ、同時にワイヤーカットに供されていた２乃至３本全てのインゴットスライス加工をダメにしてしまい、これら全てのインゴットを再生に廻す必要が生じることが判明した。
【００１５】
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１５６ｍｍｍ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。このチッピングが生じる現象は、半導体基板用の円筒状シリコンインゴットのワイヤーカットの際でもたびたび生じている。
【００１６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【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/＞
【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】特許第３４０５４１１号明細書
【非特許文献２】昭和工業株式会社、“工業用ブラシのコンサルタント  昭和工業”，〔オンライン〕、平成２１年３月１６日検索、インターネット＜URL：http://www.skbrush.co.jp/＞
【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】特開２００９−９９７３４号公報
【特許文献７】特開２００９−２３３７９４号公報
【特許文献８】特開平４−３２２９６５号公報
【特許文献９】特開平６−１６６６００号公報
【特許文献１０】特開平６−２４６６３０号公報
【特許文献１１】特開２００２−１８７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
麻生首相のアース・グリーン・インダストリー政策およびオバマ大統領のグリーン・ニューデイル政策の一環から太陽光発電が注目され、太陽電池用シリコン基板加工メーカーは、一辺が１５６〜３３０ｍｍの角柱状シリコンインゴットの表面を面取り加工でき、かつ、機械設置面積が小さい面取り装置の出現を望んでいる。
【００１９】
特許文献７記載の角柱状シリコンインゴットの面取り加工装置は、ワークピースの角柱状シリコンインゴットのクランプ機構へのローディング作業およびこのクランプ機構から研削研磨加工されたワークピースのアンローディング作業をローディング装置を用いて行うので作業者の負担を軽減できる利点を有するが、粗研削砥石と精密仕上げ研削砥石を用いる４隅部の円筒研削加工の２工程と、前記粗研削砥石を用い角柱状シリコンインゴットの９０度回転毎の平面粗研削加工の４工程および、前記精密仕上げ研削砥石を用い角柱状シリコンインゴットの９０度回転毎の平面精密仕上げ研削（研磨）加工の４工程の１０工程が必要とされる。
【００２０】
本願発明者等は、ＤＲＡＭのような半導体基板材料の円柱状インゴットでは、外周面の表面粗さ（Ｒａ）は１μｍ以下が要求されるが、太陽電池用シリコンインゴットでは４隅部の表面粗さ（Ｒａ）は２〜４μｍと粗くても後工程のスライシング工程でチッピングは生じないことを太陽電池用シリコン基板製造メーカーより聞き出し、インゴットの４隅部の円筒研削加工は砥石車を用いる研削加工の１工程で充分であり、面取り作業時間が短縮できると予測した。
【００２１】
また、粗研削砥石の一対と精密仕上げ研削砥石の一対を使用して角柱状インゴットの側面前後を同時に面取り加工すれば面取り作業時間が短縮できると予想した。
【００２２】
本発明は、シリコンインゴットの面取りを短時間で行うことができるコンパクトな面取り加工装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の請求項１に記載のシリコンインゴットの面取り加工装置は、
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（角柱状インゴット）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コーナー部研削ステージ、
を設けたことを特徴とする面取り加工装置（なお、前記第一研削ステージで使用する砥石および前記第二研削ステージで使用する砥石は、左右の砥石のいずれが粗研削砥石であっても精密仕上げ研削砥石であってもよい）を提供するものである。
【００２４】
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、前記請求項１記載の面取り加工装置において、前記第一研削ステージで使用する砥石が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記載の面取り加工装置を提供するものである。
【００２５】
本発明の請求項３に記載のシリコンインゴットの面取り加工装置は、前記請求項１記載の面取り加工装置の前記ワークテーブルの前側であって前記ロードポートと前記第二研削ステージとの空間部にｉ）ワークストッカー（インゴット複数本を貯える棚）およびｊ）ワークローディング／アンローディング装置を並設したことを特徴とする、請求項１記載の面取り加工装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の角柱状シリコンインゴットの面取り加工装置は、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円筒研削してインゴットの４隅部（Ｒコーナー部）面取り加工を行う。
【００２７】
ついで、一対の粗研削砥石を用いてインゴットの前後面を同時に粗研削加工（面取り）した後、クランプ機構の主軸台のチャック軸を９０度回転することにより支架されているインゴットの未研削加工面を前後位置とし、ついで、この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前記一対の粗研削砥石を用いてインゴットの前後面を同時に粗研削加工（平面取り）し、粗研削加工の平面取り加工作業を終了させる。
【００２８】
前記粗研削加工の面取り作業が終了した後、一対の精密仕上げ研削砥石を用いてインゴットの前後面を同時に精密仕上げ研削加工（面取り）した後、クランプ機構の主軸台のチャック軸を９０度回転することにより支架されているインゴットの未精密仕上げ研削加工面を前後位置とし、ついで、この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前記一対の精密仕上げ研削砥石を用いてインゴットの前後面を同時に精密仕上げ研削加工（平面取り）し、精密仕上げ平面取り加工作業を終了させる。
【００２９】
特許文献７記載のインゴット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Ｒコーナー部面取り１工程、平面粗研削２工程および平面仕上げ研削２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８２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１７０分で行うことができる。
【００３０】
さらに第一研削ステージで使用する砥石が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短い粗研削砥石を用いることにより、理由はわからないがワークテーブル右反転時のインゴットのヨーイング幅が同一径の粗研削砥石を用いた場合よりも小さく抑えられ、表面うねりが少ない平滑（表面粗さが１μｍ以下と小さい）な面取り加工表面を有するインゴットが得られる。
【００３１】
本発明の角柱状シリコンインゴットの面取り加工装置は、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並設することにより、クランピング機構へのインゴットの移出入を自動化することができ、作業者が角柱状シリコンインゴットのローディング／アンローディング作業をなす重労働から開放できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１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２】図２は面取り加工装置の平面図である。
【図３】図３は面取り加工装置の正面図である。
【図４】図４は面取り加工装置の左側面図である。
【図５】図５は面取り加工装置の右側面図である。
【図６】図６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。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の面取り加工装置１は、図１、図２および図６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。
【００３４】
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)ｗがＲコーナー部研削ステージ９、第一研削ステージ１０、第二研削ステージ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。
【００３５】
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。
【００３６】
前記Ｒコーナー部研削ステージ９、第一研削ステージ１０、第二研削ステージ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、第一研削ステージ１０、第二研削ステージ１１、ロードポート８を設け、このロードポート８の背面にＲコーナー部研削ステージ９が設けられる。Ｒコーナー部研削ステージ９、第一研削ステージ１０および第二研削ステージ１１は密閉カバー１２で覆われている。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。
【００３７】
第一研削ステージ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。
【００３８】
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。
【００３９】
第二研削ステージ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。
【００４０】
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。
【００４１】
第二研削ステージ１１は、前記第一研削ステージ１０の右横側に平行に設けられる。即ち、両ステージ１０，１１の砥石軸芯１０ｏ，１１ｏが平行である。
【００４２】
なお、前記第一研削ステージ１０で使用する砥石および前記第二研削ステージ１１で使用する砥石は、左右の砥石のいずれが粗研削砥石であっても精密仕上げ研削砥石であってもよい。図６および図７は、第一研削ステージ１０で使用する砥石が粗研削砥石１０ｇであり、第二研削ステージ１１で使用する砥石は精密仕上げ研削砥石１１ｇを用いた例を示す。
【００４３】
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、２４０〜６０ｍｍ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、粗研削砥石の１個または２個と精密仕上げ研削砥石の２個は同一半径であるのが、インゴット面取り仕上げ面の平均粗さＲａが良好なものとなる。また、一対の粗研削砥石１０ｇ，１０ｇのカップ砥石直径またはリング砥石直径は同じであっても一方の直径が他方の直径よりも５〜２０ｍｍ短くても良い。
【００４４】
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、カップホイール型粗研削砥石１０ｇ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１０ｇ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粗研削砥石の環状砥石刃は、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、カップホイール型精密仕上げ研削砥石１１ｇ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。
【００４５】
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。
【００４６】
ロードポート８は、第二研削ステージ１１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。
【００４７】
Ｒコーナー部研削ステージ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。
【００４８】
図２、図４および図５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。
【００４９】
図２において、符号９ｃは研削液供給管を、図４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において符号２０は制御装置を、符号２１は操作盤を示す。
【００５０】
図１、図２、図３および図４に示すように、本発明のシリコンインゴットの面取り加工装置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。
【００５１】
ワークストッカー１４，１５は、角柱状シリコンインゴット（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。
【００５２】
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角柱状シリコンインゴット（ワーク）ｗ１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。
【００５３】
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下後、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。
【００５４】
両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆの前後方向の移動は、図２および図５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５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。
【００５５】
本発明のシリコンインゴットの面取り加工装置１を用い、ワークｗとして両端が平面切断され、４周辺をスライス加工し、四円弧隅部の円弧Ｒが残された角柱状シリコンインゴットｗを面取り加工する作業は、ワークストッカー１４Ｖ字棚段に保管されている角柱状シリコンインゴット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に支架させる。
【００５６】
角柱状シリコンインゴットを宙吊りしたクランプ機構７を左右方向に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、り研削液が５〜１００ｃｃ／分の量作業点に供給されている角柱状シリコンインゴット面にインフィードする円筒研削を行ってインゴットの４隅部（Ｒコーナー部）の面取り加工を行う。
【００５７】
ついで、一対の粗研削砥石１０ｇ，１０ｇを１００〜３００ｒｐｍの回転速度で同期制御回転させつつ、角柱状インゴットの前後面に研削液２０〜１，０００ｃｃ／分の量を作業点に供給しながら１〜１５ｍｍ／分速度で左右方向に移動している角柱状インゴットの前後面を同時に０．１〜０．３ｍｍ量の切り込みを繰り返す粗研削加工を行った後、クランプ機構７の主軸台７ａのセンター支持軸を９０度回転することにより支架されているインゴットの未研削加工面を前後位置とし、ついで、この角柱状シリコンインゴットを宙吊りしたクランプ機構７を左右方向に往復移動させながら前記一対の粗研削砥石１０ｇ，１０ｇを用いて研削液５〜１００ｃｃ／分の量が作業点に供給されているインゴットの前後面を同時に粗研削加工し、粗研削加工の平面取り（０．３〜０．８ｍｍ）加工作業を終了させる。
【００５８】
前記粗研削加工の面取り作業が終了した後、一対の精密仕上げ研削砥石１１ｇ，１１ｇを１，２００〜３，０００ｒｐｍの回転速度で回転させつつ左右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で往復移動しているインゴットの前後面に当接、摺擦させてインゴット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繰り返す）した後、クランプ機構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の未精密仕上げ研削加工面を前後位置とし、ついで、この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前記一対の精密仕上げ研削砥石１１ｇ，１１ｇを用いてインゴットの前後面を同時に精密仕上げ研削加工し、精密仕上げ平面取り加工（０．１〜０．２ｍｍ）作業を終了させる。この精密仕上げ平面取り加工の際、角柱状シリコンインゴット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。
【００５９】
前記精密仕上げ研削加工の面取り作業が終了した後、クランプ機構７をロードポート８位置へ後退させ、そこで角柱状シリコンインゴットを回転させながら圧空をインゴット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による角柱状シリコンインゴットの回転を終了させる。
【００６０】
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に支架されている角柱状シリコンインゴットｗを把持し、ついで、心押台７ｂを左方向へ後退させて支架を解いたのち、両爪１３ａ，１３ｂをワークストッカー１４Ｖ字棚段上方へ移動させ、下降して角柱状シリコンインゴットｗをワークストッカー１４Ｖ字棚段に載置し、その後、両爪１３ａ，１３ｂを離間して角柱状シリコンインゴットｗの把持を解く。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
角柱状シリコンインゴットの面取り加工スループット時間が従来機械の約半分で行うことができるシリコンインゴットの面取り加工装置である。
【符号の説明】
【００６２】
１    面取り加工装置
ｗ    角柱状シリコンインゴット
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
１０    第一研削ステージ
１１    第二研削ステージ
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
【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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