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    • 专利摘要:
    提供具備使由硬脆性材料構成之被加工物（W）之剖面尺寸在公差範圍內之研削機能、將結束前述研削加工之被加工物（W）之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化之研磨機能之硬脆性材料之研削研磨加工系統與方法。硬脆性材料之研削研磨加工系統，具備：將由硬脆性材料構成之被加工物（W）之表層部研削並將該被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去並使剖面尺寸成為所欲尺寸之研削裝置（1）；將結束前述研削之被加工物之表層部之凹凸卡合機構研磨並除去該被加工物之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化之研磨裝置（2）；基於初期設定項目與研削裝置與研磨裝置之量測信號運算處理對研削裝置與研磨裝置輸出作動信號之控制手段。
    公开号:TW201312644A
    申请号:TW100141025
    申请日:2011-11-10
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Shigeru Tanahashi；Hisashi Matsumoto；Syouta Sawai
    申请人:Sintokogio Ltd；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    硬脆性材料之研削、研磨加工系統及研削、研磨方法
    本發明係關於以用來以切片加工製造晶圓之硬脆性材料為被加工物之研削加工與研磨加工者。特別是關於除去被加工物之表層部之變形或微裂痕之硬脆性材料之研削研磨加工系統及研削研磨方法。
    於製造晶圓之素材之錠之表層部有因溶融加熱而發生之雜質附著或有變形發生，於將該錠切斷而形成之塊體之表層部有該切斷導致之變形與微裂痕發生。因此，於次步驟於切片加工為最終製品之晶圓時，可能會有破裂或缺口導致之製品不良發生。針對上述問題，有進行為了將前述塊體之表層部之變形除去以將晶圓之外形尺寸調整為規格內之研削加工、進行前述錠或塊體之表層部之微裂痕之除去與表面粗度之微細化以減低將該錠或塊體切片加工時之破裂或缺口之研磨加工之必要。
    用於半導體基板等之晶圓係經過以下之A、B、C之步驟而獲得。
    步驟A：將成為原料之物質成型，以拉升法(CZ法)、伯努利法、水熱育成法等形成錠之步驟。
    步驟B：將前述錠對應於必要以帶鋸或線鋸等切斷為適度之大小，再對應於必要調整形狀以形成塊體之步驟。
    步驟C：將前述塊體切割以獲得晶圓之步驟。
    以製造矽晶圓為例，說明角柱狀矽塊之製造方法。於矽塊之製造有：將溶融原料流入成形模具，將成形為立方體形狀之矽錠之表層部(6面)以帶鋸或線鋸切斷除去後，將剖面切斷為四角形而彼此直角地相交之4側面部與其4角部形成有微小之平面(去角加工部)之結晶構造由多結晶構成之矽塊、將以拉升法(CZ法)或伯努利法等製造為圓柱形狀之矽錠之頂部與尾部切斷後於胴體表層部與柱軸平行且彼此形成直角之4側面部與於該4側面部相交之位置(稜)為前述圓柱表層部之一部分之微小之圓弧面殘留而形成有4角部之結晶構造由單結晶構成之角柱狀之矽塊兩種。
    於前述矽塊之表層部係在上述兩種皆於切斷加工時有變形或微裂痕發生，因此於次步驟於為了使成為晶圓而切片加工時，會有破裂或缺口導致之不良製品發生。因此，於進行切片加工前有施加研磨加工以進行前述微裂痕之除去與表面粗度之微細化之必要。
    前述角柱狀之矽塊之大小有剖面125mm*125mm之正方形(稱呼：5英吋)、156mm*156mm之正方形(稱呼：6英吋)、210mm*210mm之正方形(稱呼：8英吋)3種，柱軸方向之長度係在150～600mm之間任意設定。
    此外，做為塊體之其他形狀有圓柱狀。做為由圓柱狀之塊體製造晶圓之一例，說明以藍寶石錠(鑄塊)製造藍寶石晶圓之方法。藍寶石錠係於其表層部有於加熱溶融時發生之溶融渣等雜質之附著或凹凸、變形等。於將此等雜質之附著或凹凸、變形除去而將外徑尺寸研削為所欲尺寸時，於其表層部會有微裂痕發生。因此，與前述矽塊同樣地，為了使次步驟中之晶圓之破裂、缺口導致之不良製品之發生率降低，於進行切片加工前有施加研磨加工以進行前述微裂痕之除去與表面粗度之微細化之必要。
    前述之由單結晶構成之藍寶石錠之大小一般係直徑為2～6英吋(51～154mm)、長度為50～300mm者。
    此外，做為由異形狀之塊體製造晶圓之一例，說明由水晶藍伯特製造水晶晶圓之方法。水晶藍伯特係藉由以水熱育成法等使結晶成長而獲得人工水晶後為了使前述人工水晶之軸方向明確而將表面研削(藍伯特加工)而獲得。其後，經過將藍伯特加工後之人工水晶配合頻率特性以既定角度切薄之步驟、將切割後之人工水晶間(例如50～70片)以蠟等貼合而形成塊狀體之步驟、為了將前述塊狀體之外形調製為調製為做為晶圓之外形之尺寸之步驟、將前述蠟等去除之步驟，可獲得水晶晶圓。前述水晶藍伯特係如圖20所示，有兩端面並非水平之場合。
    於水晶藍伯特之表層部有於由人工水晶研削之際產生之微裂痕存在。與將前述矽塊或藍寶石錠切片加工之場合同樣地，為了於切片加工時使晶圓之破裂、缺口導致之不良製品之發生率降低，於進行切片加工前有施加研磨加工以進行前述微裂痕之除去與表面粗度之微細化之必要。
    針對將此等之表層部之變形或微裂痕除去以使因為了使成為晶圓之切片加工而發生之破裂、缺口導致之不良製品之發生率降低之先前技術說明。
    於日本專利第3649393號公報有揭示關於從立方體形狀之多結晶矽錠切出為角柱狀而形成之多結晶矽塊之表面加工。有記載於將矽塊切片加工而使成為矽晶圓前將矽塊之側面部使用機械式地混入有磨粒之樹脂刷來研磨以將微小之凹凸平坦化以使表面粗度成為Ry為8μm以下。
    然而，關於於將矽錠切斷之際發生之表層面之變形或微裂痕及其除去並沒有記載。
    於日本專利第4133935號公報有記載將使用帶鋸切斷為既定長度之矽錠在將胴體表層部使用圓筒研削裝置研削為圓柱狀而除去起伏後將該胴體表層部之4方使用帶鋸切斷除去而使成為形成有4側面部之四角柱狀之矽塊，藉由將該矽塊之4側面部平坦化之前之表面粗度為Xμm(在實施例係Ry10～20μm)時使平坦化之研磨量為5*Xμm以上(在實施例係研磨量100μm)來研磨，表面粗度微細化(在實施例係成為Ry3～4μm)且微裂痕之除去亦可達成，將該矽塊切片加工而使成為矽晶圓之際之破裂不良降低率改善6倍以上。
    於日本特開2005-255463號公報係記載為了將單結晶藍寶石錠切片加工獲得所欲外徑之晶圓而將該單結晶藍寶石錠之外周部使用圓筒研削裝置研削加工為圓柱狀並進行外徑尺寸之調製。由於該研削加工而於前述單結晶藍寶石錠之外周部有加工變形或微裂痕發生，故於將該單結晶藍寶石錠切片加工之前，將該單結晶藍寶石錠之外周部化學研磨以除去前述加工變形或微裂痕。
    於晶圓用之硬脆性材料之切斷方法係如前述有利用帶鋸或線鋸之方法，理想地使用以複數條線來切斷之線鋸。
    以往之線鋸之切斷方法係以壓力水之噴射壓將磨粒往切斷部吹送並使線接觸旋轉而切斷之游離磨粒方式為一般，但近年開發於線將磨粒固定之新線鋸，可將切斷時間大幅縮短。
    發明者們為了將前述新線鋸之切斷能力與以往之線鋸比較確認，將多結晶矽錠如圖15所示切斷為縱5列*橫5列=計25條、剖面(稱呼)6英吋角(一邊之尺寸：156.0mm)、長度300mm之塊體。於切斷需要之時間在以往之線鋸需要8Hr以上，但以新線鋸可以約3Hr結束，確認可將其切斷時間大幅縮短。
    做為可將前述切斷時間縮短之理由係推測如下。亦即，在以往之游離磨粒方式之線鋸係於切斷加工時若使線高速旋轉則磨粒會飛散而切斷效率降低。在新線鋸係磨粒固定於線故沒有伴隨引線之旋轉之磨粒之飛散而可效率良好地切斷。
    然而，以前述新線鋸將多結晶矽錠切斷之場合，於圖15顯示之位於四角之A之4條塊體與位於A間之B之3條*4=12條之塊體係切斷前之矽錠之面對外側之側面部(於A之塊體係2面，於B之塊體係1面)之中央如圖16所示在往外側膨脹之狀態下切斷。在單結晶矽錠係如圖17所示分別獨立切斷，故如圖18所示單結晶矽塊之4側面部之中央在往外側膨脹之狀態下切斷，發生其剖面尺寸不再規定尺寸公差內之新問題。因此，要求矽塊之側面之變形除去與限入規定尺寸公差內之研削裝置。
    此外，於由矽錠切斷形成之矽塊係於切斷過程中，於其側面部與角部之表層部有表面粗度Ry10～20μm(JISR0601：1994)前後之凹凸與從表層面深度80～100μm之微裂痕發生。在將此種塊體切片加工為10μm～100μm前後之厚度以使成為晶圓時，可能有塊體之表面粗度與微裂痕為原因而於晶圓有破裂、缺口發生。因此，要求於切片加工前將微裂痕除去並使表面粗度為數μm以下之研磨裝置。
    此外，要求將前述研削裝置與研磨裝置之各步驟效率良好地實施之研削研磨加工系統與研削研磨方法。
    本發明係以解決前述要求事項並提供將錠切斷為四角柱狀而形成之塊體(例如矽塊)之側面部與角部研削而將剖面尺寸加工為所欲尺寸之研削裝置或將剖面形狀為大致圓形之錠之頂部與尾部切斷而形成為圓柱狀之錠(例如，單結晶藍寶石錠)之外周部之因溶融加熱而發生之變形或雜質除去而將剖面尺寸加工為所欲尺寸之研削裝置或將異形狀之塊體(例如水晶藍伯特)之側面部與角部研削之研削裝置、將結束前述研削之被加工物之表層部之微裂痕之除去與將表面粗糙度微細化之研磨裝置並設之硬脆性材料研削研磨系統、研削研磨加工方法、具備控制前述研削裝置與研磨裝置之控制手段而使加工效率提升之柱形狀之硬脆性材料之研削研磨加工系統、研削研磨加工方法為目的。
    為了達成上述目的，本發明之第1態樣之硬脆性材料之研削研磨加工系統係例如圖1、圖2、圖5所示，一種硬脆性材料之研削研磨加工系統，將由用來以切片加工製造晶圓之硬脆性材料構成之柱狀之被加工物研削與研磨，其特徵在於具備：將被加工物(W)之表層部以一定之切入量研削、將該被加工物(W)之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去並使剖面尺寸成為所欲尺寸之研削裝置(1)且具有量測被加工物(W)之尺寸之量測手段(18)之研削裝置(1)；將結束前述研削之被加工物(W)之表層部以一定之按壓力研磨、除去該被加工物(W)之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化之研磨裝置(2)且具有量測被加工物(W)之尺寸之量測手段(18)之研磨裝置(2)；運算以前述量測手段(18)量測之被加工物(W)之尺寸，根據前述運算之結果輸出前述研削裝置(1)之作動信號與前述研磨裝置(2)之作動信號之控制手段。
    根據第1態樣，由於具備對被加工物設定一定之切入量(屬於學術用語：「定尺寸切入」)切削被加工物之變形而整理形狀並將剖面尺寸研削為所欲尺寸之研削裝置、對被加工物設定一定之按壓力導致之切入量(屬於學術用語：「定壓切入」)研磨被加工物之表層部之研磨裝置，故提供可將剖面尺寸與剖面形狀加工為所欲公差內且可確實除去表層部之微裂痕並將表面粗度微細化之硬脆性材料之研削研磨加工系統。此外，以設於研削裝置或研磨裝置之量測手段量測被加工物之尺寸，將其量測結果以控制手段運算並輸出研削裝置或研磨裝置之作動信號，故可進行基於量測之尺寸之正確之研削研磨加工。
    在本發明之第2態樣之研削研磨加工系統係例如圖21所示，至少具備1以上之具備下述手段的研削研磨裝置：量測被加工物之尺寸之量測手段；將被加工物(W)之表層部以一定之切入量研削、將該被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去並使剖面尺寸成為所欲尺寸之研削手段(14)；將結束前述研削之被加工物之表層部以一定之按壓力研磨、除去該被加工物之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化之研磨手段(20)；運算以前述量測手段量測之被加工物之尺寸，根據前述運算之結果輸出前述研削裝置之作動信號與前述研磨裝置之作動信號之控制手段。
    在本發明之第3態樣之研削研磨加工系統係於第2之態樣之研削研磨加工系統中例如圖1與圖2所示，具備：將被加工物(W)之表層部以一定之切入量研削、將該被加工物(W)之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去並使剖面尺寸成為所欲尺寸之研削裝置(1)且具有量測被加工物(W)之尺寸之量測手段(18)之研削裝置(1)、將結束前述研削之被加工物(W)之表層部以一定之按壓力研磨、除去該被加工物(W)之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化之研磨裝置(2)且具有量測被加工物(W)之尺寸之量測手段(18)之研磨裝置(2)至少其中之一。
    根據第2與第3之態樣，由於具備對被加工物設定一定之切入量(屬於學術用語：「定尺寸切入」)切削被加工物之變形而整理形狀並將剖面尺寸研削為所欲尺寸之研削手段、對被加工物設定一定之按壓力導致之切入量(屬於學術用語：「定壓切入」)研磨被加工物之表層部之研磨手段，故提供可將剖面尺寸與剖面形狀加工為所欲公差內且可確實除去表層部之微裂痕並將表面粗度微細化之硬脆性材料之研削研磨加工系統。此外，以具備於研削研磨裝置之量測手段量測被加工物之尺寸，將其量測結果以控制手段運算並輸出研削手段或研磨手段之作動信號，故可進行基於量測之尺寸之正確之研削研磨加工。
    根據第3之態樣，可將研削研磨裝置與研削裝置或研磨裝置配合被加工物之形狀或加工目的組合。
    在本發明之第4態樣之研削研磨加工系統係於第1或第3之態樣之研削研磨加工系統中例如圖1、圖6、圖7、圖9所示，前述研削裝置(1)具備：可將前述被加工物(W)於垂直方向移動且將其柱軸水平載置之基台(11)、具有使載置於該基台(11)之被加工物(W)於與該被加工物(W)之柱軸正交之方向進退動以將該被加工物(W)於前述基台(11)之中心定位之按壓具(34)與使軸心為被加工物(W)之柱軸之方向且把持該被加工物(W)之兩端之夾持軸(13)且前述夾持軸(13)可將被加工物(W)以其軸心為中心旋轉之把持手段(12)、將磨粒彼此結合之磨粒層固著於圓盤狀或圓環狀之台板而成之研削體作為固著於旋轉盤、可裝卸地連結於旋轉驅動源的磨石，將前述磨粒層按壓於前述被加工物並旋轉之研削手段(14)、使前述把持手段(12)與研削手段(14)之其中一方於前述被加工物(W)之柱軸方向至少移動相當於該被加工物(W)之長度之距離之移動手段(19)。
    在本發明之第5態樣之研削研磨加工系統係於第1或第3之態樣之研削研磨加工系統中例如圖1、圖6、圖7、圖9、圖10所示，前述研削裝置(1)具備：可將前述被加工物(W)於垂直方向移動且將其柱軸水平載置之基台(11)、具有使載置於該基台(11)之被加工物(W)於與該被加工物(W)之柱軸正交之方向進退動以將該被加工物(W)於前述基台(11)之中心定位之按壓具(34)與使軸心為被加工物(W)之柱軸之方向且把持該被加工物(W)之兩端之夾持軸(13)且前述夾持軸(13)可將被加工物(W)以其軸心為中心旋轉之把持手段(12)、將磨粒彼此結合之磨粒層固著於圓盤狀或圓環狀之台板而成之研削體作為固著於旋轉盤、可裝卸地連結於旋轉驅動源的磨石，將前述磨粒層按壓於前述被加工物並旋轉之研削手段(14)、使前述把持手段(12)與研削手段(14)之其中一方於前述被加工物(W)之柱軸方向至少移動相當於該被加工物(W)之長度之距離之移動手段(19)。
    根據第4與第5之態樣，由於將被加工物以把持手段把持，以移動手段使移動，以研削手段研削，且可以把持手段之夾持軸使被加工物旋轉並研削，故可確實將被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去。此外，以移動手段而把持於把持手段之被加工物或為旋轉之研削手段之磨石移動相當於該被加工物之長度之距離，故可於被加工物之全長研削。
    在本發明之第6態樣之研削研磨加工系統係於第1或第3之態樣之研削研磨加工系統中例如圖2、圖6、圖7、圖9、圖11所示，前述研磨裝置具備：可將前述被加工物(W)於垂直方向移動且將其柱軸水平載置之基台(11)、具有使載置於該基台(11)之被加工物(W)於與該被加工物(W)之柱軸正交之方向進退動以將該被加工物(W)於前述基台(11)之中心定位之按壓具(34)與使軸心為被加工物(W)之柱軸之方向且把持該被加工物(W)之兩端之夾持軸(13)且前述夾持軸(13)可將被加工物(W)以其軸心為中心旋轉之把持手段(12)、具有旋轉盤(22)並於圓盤狀之表面捆束配置有含有磨粒之刷毛材(21)之研磨刷且前述研磨刷係可裝卸地連結於前述旋轉機構並將前述刷毛材(21)往前述被加工物(W)按壓並旋轉之研磨手段(20)、使前述把持手段(12)與研磨手段(20)之其中一方於前述被加工物(W)之柱軸方向至少移動相當於該被加工物(W)之長度之距離之移動手段(19)。
    根據第6之態樣，由於將被加工物以把持手段把持，以移動手段使移動，以研磨手段研磨，且可以把持手段之夾持軸使被加工物旋轉並研磨，故可確實進行將被加工物之微裂痕除去並將表面粗度微細化之研磨加工。此外，以移動手段而把持於把持手段之被加工物或為旋轉之研磨手段之研磨刷移動相當於該被加工物之長度之距離，故可於被加工物之全長研削。
    在本發明之第7態樣之研削研磨加工系統係於第2之態樣之研削研磨加工系統中例如圖21所示，前述研削研磨裝置(6)具備：可將前述被加工物(W)於垂直方向移動且將其柱軸水平載置之基台(11)、具有使載置於該基台之被加工物於與該被加工物之柱軸正交之方向進退動以將該被加工物於前述基台之中心定位之按壓具(34)與使軸心為被加工物之柱軸之方向且把持該被加工物之兩端之夾持軸(13)且前述夾持軸可將被加工物以其軸心為中心旋轉之把持手段(12)、使前述把持手段(12)或研削手段(14)或研磨手段(20)之其中一方於前述被加工物之柱軸方向至少移動相當於該被加工物之長度之距離之移動手段(19)，前述研削手段(14)將磨粒彼此結合之磨粒層固著於圓盤狀或圓環狀之台板而成之研削體作為固著於旋轉盤、可裝卸地連結於旋轉驅動源的磨石，將前述磨粒層按壓於前述被加工物並旋轉，前述研磨手段(20)具有於圓盤狀之表面捆束配置含有磨粒之刷毛材並將前述刷毛材往前述被加工物按壓並旋轉之旋轉盤與可裝卸地保持之研磨刷且前述研磨刷旋轉。
    在本發明之第8態樣之研削研磨加工系統係於第2之態樣之研削研磨加工系統中例如圖21所示，前述研削研磨裝置具備：可將前述被加工物(W)於垂直方向移動且將其柱軸水平載置之基台(11)、具有使載置於該基台之被加工物於與該被加工物之柱軸正交之方向進退動以將該被加工物於前述基台之中心定位之按壓具(34)與使軸心為被加工物之柱軸之方向且把持該被加工物之兩端之夾持軸(13)且前述夾持軸可將被加工物以其軸心為中心旋轉之把持手段(12)、使前述把持手段(12)或研削手段(14)或研磨手段(20)之其中一方於前述被加工物之柱軸方向至少移動相當於該被加工物之長度之距離之移動手段(19)前述研削手段(14)將磨粒彼此結合之磨粒層固著於圓盤狀或圓環狀之台板而成之研削體作為固著於旋轉盤、可裝卸地連結於旋轉驅動源的磨石，將前述磨粒層按壓於前述被加工物並旋轉，前述研磨手段(20)具有於圓盤狀之表面捆束配置含有磨粒之刷毛材並將前述刷毛材往前述被加工物按壓並旋轉之旋轉盤與可裝卸地保持之研磨刷且前述研磨刷旋轉。
    根據第7與第8之態樣，由於將被加工物以把持手段把持，以移動手段使移動，以研削手段研削，將研削後之被加工物以研磨手段研磨，且可以把持手段之夾持軸使被加工物旋轉並研磨，故可確實將被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去，且確實進行將被加工物之微裂痕除去並將表面粗度微細化之研磨加工。此外，以移動手段而把持於把持手段之被加工物或為旋轉之研削手段之磨石與為旋轉之研磨手段之研磨刷移動相當於該被加工物之長度之距離，故可於被加工物之全長研削。
    在本發明之第9態樣之研削研磨加工系統係於第4、5、7、8之態樣之研削研磨加工系統中使前述研削手段之磨粒之粒度為粗研削用F90～F220(JISR6001：1998)或精密研削用＃240～＃500(JISR6001：1998)。
    根據第9之態樣，由於使前述研削手段之磨粒之粒度為粗研削用F90～F220(JISR6001：1998)或精密研削用＃240～＃500(JISR6001：1998)，故可效率良好地進行粗研削或精密研磨。
    在本發明之第10態樣之研削研磨加工系統係於第6～8之態樣之研削研磨加工系統中例如圖12所示，使於前述研磨手段之刷毛材(35、36)含有之磨粒之粒度為2種類以上。
    在本發明之第11態樣之研削研磨加工系統係於第10之態樣之研削研磨加工系統中使前述研磨手段之磨粒之粒度為粗研磨用＃240～＃500(JISR6001：1998)或精密研磨用＃800～＃1200(JISR6001：1998)。
    在本發明之第12態樣之研削研磨加工系統係於第10之態樣之研削研磨加工系統中例如圖12所示，於前述研磨手段中，將含有粒度粗之磨粒之刷毛材(36)配置於旋轉盤之接近旋轉中心之部分，將含有粒度細之磨粒之刷毛材(35)配置於前述含有粒度粗之磨粒之刷毛材(36)配置之周圍。
    根據第10～12之態樣，由於使於前述研磨手段之刷毛材(35、36)含有之磨粒之粒度為2種類以上，故可以一台之研磨裝置進行被加工物之粗研削或精密研磨加工，可圖費用設備之減少。特別是將含有粒度粗之磨粒之刷毛材(36)配置於旋轉盤之接近旋轉中心之部分，將含有粒度細之磨粒之刷毛材(35)配置於前述含有粒度粗之磨粒之刷毛材(36)配置之周圍較理想。另外，使前述研磨手段之磨粒之粒度為粗研磨用＃240～＃500(JISR6001：1998)或精密研磨用＃800～＃1200(JISR6001：1998)較理想。以粗研磨用之研磨刷之高研磨能力將於被加工物之表層部存在之微裂痕確實除去，以精密研磨用之研磨刷將在粗研磨加工變粗之表層部之表面粗度微細化，可防止於於後步驟切片加工以使成為晶圓時發生之破裂或缺口。
    在本發明之第13態樣之研削研磨加工系統係於第1或3之態樣之研削研磨加工系統中，前述研削裝置之前述研削手段與前述研磨裝置之前述研磨手段為可替換，藉由使研削手段與研磨手段替換可使研削裝置成為研磨裝置或使研磨裝置成為研削裝置。
    根據第13之態樣，由於前述研削裝置之前述研削手段與前述研磨裝置之前述研磨手段為可替換，藉由使研削手段與研磨手段替換可使研削裝置成為研磨裝置或使研磨裝置成為研削裝置，故，亦即藉由使研削手段與研磨手段之安裝部之規格為共通，可使研削裝置與研磨裝置之(除去研削手段與研磨手段之部分)為相同規格，故可使裝置本體之製造原價為低價。
    在本發明之第14態樣之研削研磨加工系統係於第2之態樣之研削研磨加工系統中，前述研削研磨裝置之前述研削手段與前述研磨手段為可替換。
    根據第14之態樣，使研削手段與研磨手段之安裝部之格為共通，前述研削裝置之前述研削手段與前述研磨裝置之前述研磨手段為可替換。在例如於圖21所示之場合係可將研磨手段與研削手段更換而使為研磨裝置。此外，可將研削手段與研磨手段更換而使為研削裝置。另外，例如圖23所示，在使1對之研削手段與2對之研磨手段連接之研削研磨裝置之場合，藉由將同圖左右方向之中央之研磨手段更換為研削手段，可於進行2階段之研削加工後進行研磨加工。
    在本發明之第15態樣之研削研磨加工系統係於第1之態樣之研削研磨加工系統中例如圖5所示，具備：將研削研磨加工前之被加工物搬入前述硬脆性材料之研削研磨加工系統之搬入裝置(3)、將結束研削研磨加工之被加工物從前述硬脆性材料之研削研磨加工系統搬出之搬出裝置(4)、具有在前述搬入裝置(3)、研削裝置(1)、研磨裝置(2)、搬出裝置(4)之間將前述被加工物移動之作動臂部(51)與安裝於該作動臂部(51)之前端且將前述被加工物旋轉為既定角度之把持部(52)之移載裝置(5)。
    在本發明之第16態樣之研削研磨加工系統係於第2或第3之態樣之研削研磨加工系統中例如圖22所示，具備：將研削研磨加工前之被加工物(W)搬入前述硬脆性材料之研削研磨加工系統之搬入裝置(3)、將結束研削研磨加工之被加工物從前述硬脆性材料之研削研磨加工系統搬出之搬出裝置(4)、具有在前述搬入裝置(3)、研削研磨裝置(6)、研削裝置(1)、研磨裝置(2)、搬出裝置(4)之間將前述被加工物移動之作動臂部(51)與安裝於該作動臂部(51)之前端且將前述被加工物旋轉為既定角度之把持部(52)之移載裝置(5)。
    根據第15或16之態樣，以移載裝置(5)將將研削研磨加工前之被加工物(W)往前述搬入裝置(3)、研削研磨裝置(6)、研削裝置(1)、研磨裝置(2)、搬出裝置(4)移送，故於搬入裝置(3)上待機中之尚未研削研磨加工之被加工物(W)可以研削裝置(1)、研磨裝置(2)將研削加工、研磨加工結束後往搬出裝置(4)容易搬出。此外，可以移載裝置(5)之把持部(52)將被加工物(W)旋轉，故可將以研削裝置(1)、研磨裝置(2)加工之側面改變後加工。
    在本發明之第17態樣之研削研磨加工系統係於第1或第2之態樣之研削研磨加工系統中，設於前述研削裝置或研磨裝置之量測手段由具有於與前述被加工物之柱軸垂直之水平方向隔著已知基準間隔尺寸形成之一對基準面與於與前述柱軸垂直之鉛直方向隔著已知基準間隔尺寸形成之一對基準面之基準塊、使量測方向為前述水平方向並量測前述基準塊之兩側之基準面與被加工物之兩側之研削研磨加工部之間隔尺寸之量測具、使量測方向為前述水平方向並量測前述基準塊之上面之基準面與被加工物之上面之研削研磨加工部之高度位置之量測具構成。
    根據第17之態樣，量測手段具有具有於與前述被加工物之柱軸垂直之水平方向隔著已知基準間隔尺寸形成之一對基準面與於與前述柱軸垂直之鉛直方向隔著已知基準間隔尺寸形成之一對基準面之基準塊、使量測方向為前述水平方向並量測前述基準塊之兩側之基準面與被加工物之兩側之研削研磨加工部之間隔尺寸之量測具、使量測方向為前述水平方向並量測前述基準塊之上面之基準面與被加工物之上面之研削研磨加工部之高度位置之量測具，故可使被加工物之柱軸與夾持軸之軸心一致並將被加工物以把持手段把持。
    在本發明之第18態樣之研削研磨加工系統係於第17之態樣之研削研磨加工系統中，前述控制手段具備：使前述研削手段與前述研磨手段之各前端接觸設於前述研削裝置與前述研磨裝置之把持手段之基準塊之一對基準面，以運算處理前述研削裝置與前述研磨裝置之各手段之切入量成為0之基點位置之機能；以設於前述研削裝置與前述研磨裝置之量測手段之量測具量測前述基準塊之兩側之基準面與被加工物兩側之加工部之差，以運算處理被加工物之加工部之加工前與加工後之剖面尺寸之機能；執行為了使前述研削裝置與前述研磨裝置將前述被加工物對心後加以把持之運算處理之機能；對加工開始前輸入之初期設定項目與分別設於前述研削裝置與前述研磨裝置之量測手段之量測具所輸出之量測信號進行運算處理，並對前述研削裝置與前述研磨裝置之各手段輸出作動信號之機能。
    在本發明之第19態樣之研削研磨加工系統係於第2之態樣之研削研磨加工系統中，前述控制手段具備：使前述研削手段與前述研磨手段之各前端接觸設於前述研削裝置與前述研磨裝置之把持手段之基準塊之一對基準面，以運算處理前述研削裝置與前述研磨裝置之各手段之切入量成為0之基點位置之機能；以設於前述研削裝置與前述研磨裝置之量測手段之量測具量測前述基準塊之兩側之基準面與被加工物兩側之加工部之差，以運算處理被加工物之加工部之加工前與加工後之剖面尺寸之機能；執行為了使前述研削裝置與前述研磨裝置將前述被加工物對心後加以把持之運算處理之機能；對加工開始前輸入之初期設定項目與前述量測手段之量測具所輸出之量測信號進行運算處理，並對前述研削手段與前述研磨手段輸出作動信號之機能。
    根據第18與第19之態樣，於控制手段設有用來將研削研磨加工系統自動化之各機能，故被加工物之加工部之研削加工與研磨加工可確實進行且可圖省力化。
    在本發明之第20態樣之研削研磨加工系統係於第2之態樣之研削研磨加工系統中，前述被加工物之形狀為角柱狀；將進行研削研磨加工之被加工物之剖面尺寸之公差設為±0.5mm，將該被加工物之2側面部彼此交集之角部之剖面形狀之公差設為±0.1度。
    根據第20之態樣，例如於四角柱狀之矽塊中，矽塊之剖面尺寸有剖面125mm*125mm之正方形(稱呼：5英吋)、156mm*156mm之正方形(稱呼：6英吋)、210mm*210mm之正方形(稱呼：8英吋)3種，分別要求之公差為±0.5mm，進一步要求之矽塊之2側面部彼此交集之角部之剖面形狀之公差為±0.1度，故可進行基於剖面尺寸之公差與剖面形狀之公差之研削研磨加工。
    在本發明之第21態樣之研削研磨加工系統係於第18或19之態樣之研削研磨加工系統中，前述被加工物之形狀為圓柱狀；將進行研削研磨加工之被加工物之剖面尺寸之公差設為±0.5mm。
    根據第21之態樣，例如於圓柱狀之單結晶藍寶石錠中，剖面尺寸係直徑為2～6英吋(51～154mm)要求之公差為±0.5mm，故可進行基於剖面尺寸之公差之研削研磨加工。
    在本發明之第22態樣之研削研磨加工方法係使用申請專利範圍第1～3項中任一項之硬脆性材料之研削研磨加工系統；在以前述研削裝置進行研削加工後，以前述研磨裝置進行研磨加工。
    根據第22之態樣，使用將被加工物之表層部以一定之切入量研削、將該被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去並使剖面尺寸成為所欲尺寸之研削裝置且具有量測被加工物之尺寸之量測手段之研削裝置與將結束前述研削之被加工物之表層部以一定之按壓力研磨、除去該被加工物之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化之研磨裝置且具有量測被加工物之尺寸之量測手段之研磨裝置進行研削研磨加工，故可將剖面尺寸與剖面行裝加工至所欲公差內且提供可將表層部之微裂痕確實除去並將表面粗度微細化之硬脆性材料之研削研磨加工方法。此外，以設於研削裝置或研磨裝置之量測手段量測被加工物之尺寸，將其量測結果以控制手段運算並輸出研削裝置或研磨裝置之作動信號，故可進行基於量測之尺寸之正確之研削研磨加工。
    根據本發明，使用將被加工物之表層部以一定之切入量研削、將該被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去並使剖面尺寸成為所欲尺寸之研削裝置且具有量測被加工物之尺寸之量測手段之研削裝置與將結束前述研削之被加工物之表層部以一定之按壓力研磨、除去該被加工物之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化之研磨裝置且具有量測被加工物之尺寸之量測手段之研磨裝置進行研削研磨加工，故可將剖面尺寸與剖面行裝加工至所欲公差內且可將表層部之微裂痕確實除去並將表面粗度微細化。藉此，於次步驟中可將於對晶圓切片加工時發生之破裂、缺口導致之不良製品之發生率降低。
    本發明係基於在日本於2011年09月15日申請之特願2011-201809號，其內容係做為本申請之內容形成其一部分。
    此外，本發明藉由以下之詳細之說明應可更完全理解。然而，詳細之說明與特定之實施例係本發明之理想之實施之形態，僅係為了說明之目的而記載者。因為從此詳細之說明各種之變更、改變對當業者而言為明顯。
    申請人沒有將記載之實施之形態之任一者對公眾獻上之意圖，揭示之改變、代替案之中，文言上可能不包含於申請專利範圍內者亦做為在均等論下之發明之一部分。
    本說明書或申請專利範圍之記載中，名詞與同樣之指示語之使用只要沒有特別指示或藉由文脈明確否定便應解式微包含單數與複數雙方。在本說明書中提供之任一例示或例示性之用語(例如「等」)之使用亦不過僅是使容易說明本發明之意圖，只要沒有特別於申請專利範圍記載便不是對本發明之範圍施加限制者。
    以下參照圖面針對本發明之實施形態說明。另外，於各圖中，對彼此相同或相當之要素細賦予相同符號且重複之說明係省略。
    說明研削研磨加工系統之第1實施形態。一種硬脆性材料之研削研磨加工系統，將由用來以切片加工製造晶圓之硬脆性材料構成之柱狀之被加工物研削與研磨，其特徵在於具備：將被加工物(W)之表層部以一定之切入量研削、將該被加工物(W)之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去並使剖面尺寸成為所欲尺寸之研削裝置(1)；將結束前述研削之被加工物(W)之表層部以一定之按壓力研磨、除去該被加工物(W)之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化之研磨裝置(2)；基於於加工開始前輸入之初期設定項目、前述研削裝置(1)之量測信號、前述研磨裝置(2)之量測信號運算處理，基於該運算處理之結果輸出前述研削裝置(1)之作動信號與前述研磨裝置(2)之作動信號之控制手段。
    在此，硬脆性材料係指如玻璃、陶瓷、水晶、石英等具有硬度高而硬但對衝擊較弱而脆之性質之材料。
    [研削裝置]
    圖1係顯示本發明之研削角柱狀之被加工物(W)之研削裝置(1)。研削裝置(1)具備把持被加工物(W)之把持手段(12)、將被加工物(W)之側面部(F)與角部(C)研削加工之研削手段A(14)、形成基準面之基準塊(K)、量測被加工物(W)之剖面尺寸之量測手段(18)、將把持被加工物(W)之把持手段(12)移動以使前述被加工物(W)往量測手段(18)與研削手段A(14)之間移動之移動手段(19)。
    前述移動手段(19)係使把持被加工物(W)之把持手段(12)在量測手段(18)與研削手段A(14)之間移動以量測被加工物(W)或將被加工物(W)研削加工。但將把持被加工物(W)之把持手段(12)固定並使量測手段(18)與研削手段A(14)在被加工物(W)之位置移動以進行該被加工物(W)之量測與研削加工亦可。
    載置於研削裝置(1)之被加工物(W)係於研削加工開始前以量測手段(18)量測剖面尺寸。在該被加工物(W)之剖面尺寸比將做為初期設定項目而事先輸入控制手段之被加工物(W)之研削加工量與研磨加工量與研削研磨加工後之剖面尺寸累計後之尺寸小之場合係藉由前述控制手段之運算處理中止研削裝置(1)之研削加工。該被加工物(W)可解除把持手段(12)之把持狀態並往再溶融步驟返回。在再溶融步驟溶解之該被加工物(W)係其原料在例如單結晶之矽或藍寶石等之場合係再度成形為圓柱狀，在多結晶之場合之矽等之場合係再度成形為立方體形狀。
    於前述被加工物(W)之形狀為角柱狀之場合，前述研削裝置(1)具備：可將前述被加工物(W)於垂直方向移動且將其柱軸水平載置之基台(11)、具有使載置於該基台(11)之被加工物(W)於與該被加工物(W)之柱軸正交之方向進退動以將該被加工物(W)於前述基台(11)之中心定位之按壓具(34)(參照圖7)與使軸心為被加工物(W)之柱軸之方向且把持該被加工物(W)之兩端之夾持軸(13)且前述夾持軸(13)可將被加工物(W)以其軸心為中心旋轉之把持手段(12)。該夾持軸(13)把持該被加工物(W)。於前述基台(11)降下時前述夾持軸(13)將被加工物(W)以其軸心為中心把持。把持手段(12)係如圖6所示，係使被加工物(W)可「間歇旋轉」或「連續旋轉」。
    把持手段(12)將被加工物(W)可「間歇旋轉」地把持係指於被加工物(W)之研削研磨之位置之形狀為平面之場合，為了將其加工面於於圖1、圖2顯示之Y方向之兩側定位而使把持該被加工物(W)之把持手段(12)之夾持軸(13)以其軸心為中心「間歇旋轉」。
    若以加工面皆為平面之四角柱狀之多結晶矽塊狀之研削研磨加工為例針對「間歇旋轉」之作動與加工順序說明，使對向之第1組之側面部(F)(參照圖16)位於於圖1、圖2顯示之Y方向之兩側並加工後使旋轉90度並加工第2組之側面部(F)並終了4側面部(F)之加工，使旋轉45度以使對向之第1組之角部(C)(參照圖16)位於於圖1、圖2顯示之Y方向之兩側並加工後使旋轉90度並加工第2組之角部(C)，研削研磨加工終了。
    把持手段(12)將被加工物(W)可「連續旋轉」地把持係指於將被加工物(W)之研削研磨之位置之剖面形狀為圓弧狀之例如圓柱狀之單結晶藍寶石錠之胴體部(B)研削研磨加工之場合或將四角柱狀之單結晶矽塊之四角部(C)研削研磨加工之場合，如圖3、圖4所示，於一側配置研削手段(20)或研磨手段(30)，使把持該被加工物(W)之夾持軸(13)以另外輸入設定之旋轉速度「連續旋轉」，進行研削研磨加工。
    此外，設於前述研削裝置(1)或研磨裝置(2)之把持手段(12)之夾持軸(13)具備把持被加工物(W)之兩端面並量測該被加工物(W)之長度方向之尺寸並使控制手段記憶之機能，其量測結果係運算處理並成為控制後述之移動手段(19)之移動距離之作動信號者。藉由該作動信號所導致之前述移動手段(19)之作動，把持前述被加工物(W)之把持手段(12)之夾持軸(13)在量測手段(18)與研削手段(1)或量測手段(18)與研磨手段(2)之間移動，施加該被加工物(W)之剖面尺寸之量測或研削加工或研磨加工者。另外，量測手段(18)與研削手段(1)或量測手段(18)與研磨手段(2)在夾持軸(13)之間移動亦可。
    研削手段A(14)係如圖9所示，係將研削體(15)作為固著於旋轉盤(16)之杯型磨石，該研削體(15)係將磨粒彼此結合之磨粒層A(15a)固著於圓盤狀或圓環狀之台板(15b)而成。前述研削手段A(14)係透過旋轉軸(17)與旋轉驅動源可裝卸地連結，將前述磨粒層A(15a)面接觸於前述被加工物(W)之加工部並按壓旋轉。另外，台板(15b)不為平面亦可，例如可將固著前述磨粒層A(15a)之位置做成凸形狀。此外，研削手段A(14)係如圖10所示，將磨粒層A(15a)固著於旋轉盤(16)亦可。此時，將磨粒層A(15a)固著於旋轉盤(16)之手段，無論以螺栓等固定或與旋轉盤(16)一體成形皆可。
    研削裝置(1)係配置使對向為一對研削手段A(14)(磨石)以使磨粒層A(15a)對被加工物(W)之兩側面接觸較理想。研削手段A(14)係可裝卸地設於研削裝置(1)。
    研削裝置(1)具備量測於與柱軸垂直之水平方向與垂直方向分別形成有一對基準面之基準塊之剖面尺寸、被加工物(W)之剖面尺寸之量測手段(18)。研削裝置(1)具備使前述把持手段(12)與研削手段A(14)之其中一方於前述被加工物(W)之柱軸方向至少移動相當於該被加工物(W)之長度之距離之移動手段(19)。
    研削裝置(1)具有做為研削手段A(14)而於圓盤狀之表面使磨粒彼此結合而一體形成磨粒層A(15a)，使該磨粒層A(15a)對前述被加工物(W)之加工部面接觸並按壓旋轉，故可以一定之切入量研削。
    圖3係顯示本發明之研削圓柱狀之被加工物(W)之研削裝置(1)。研削裝置(1)具備把持被加工物(W)之把持手段(12)、將被加工物(W)之胴體部(B)研削加工之研削手段B(24)、形成基準面之基準塊(K)、量測被加工物(W)之剖面尺寸之量測手段(18)、將把持被加工物(W)之把持手段(12)移動以使前述被加工物(W)往量測手段(18)與研削手段B(24)之間移動之移動手段(19)。
    前述移動手段(19)係與前述同樣將把持被加工物(W)之把持手段(12)固定並使量測手段(18)與研削手段B(24)在被加工物(W)之位置移動以進行該被加工物(W)之量測與研削加工亦可。
    在被加工物(W)為圓柱狀之場合，研削裝置(1)之把持手段(12)係將被加工物(W)以其軸心為中心可「連續旋轉」地把持。
    此外，研削手段B(24)係如圖13所示，使用使於圓筒狀之胴體表面使磨粒彼此結合之磨粒層B(25)於具備旋轉軸(27)之旋轉筒(26)之表面固著之輥型之磨石。前述研削手段B(24)係位於旋轉筒(26)之軸心之旋轉軸(27)與旋轉驅動源可裝卸地連結，使前述磨粒層B(25)與該被加工物(W)之軸心平行線接觸於前述被加工物(W)之加工部並按壓旋轉。另外，使用比輥型之磨石更廉價之杯型之磨石亦可。
    此外，研削裝置(1)係前述磨粒層B(25)於被加工物(W)之兩側與其軸心使平行且具有使對向之一對研削手段B(24)(磨石)較理想。研削手段B(24)係可裝卸地設於研削裝置(1)。
    藉由將前述研削裝置(1)之研削手段A(14)與研削手段B(24)選擇為具有剛性之磨石，成為將被加工物(W)之變形等切除而整理形狀並將外型尺寸研削為所欲公差內之能力優良者。因此，角柱狀與圓柱狀之被加工物(W)之表層部之雜質與外型變形之除去可確實進行。
    此外，前述研削裝置(1)之研削手段A(14)與研削手段B(24)之磨石使構成其磨粒層A(15a)與磨粒層B(25)之磨粒之粒度為1種或2種以上，且使固定於前述研磨裝置(2)之研磨手段A(20)與研磨手段B(30)之刷毛材A(21)與刷毛材B(31)之磨粒之粒度為2種以上亦可。
    使由研削裝置(1)之磨石構成之研削手段A(14)或研削手段B(24)之磨粒之粒度為粗研削用F90～F220(JISR6001：1998)或精密研削用＃240～＃500(JISR6001：1998)，使由研磨裝置(2)之研磨刷構成之研磨手段A(20)或研磨手段B(30)之磨粒之粒度為粗研磨用＃240～＃500(JISR6001：1998)或精密研磨用＃800～＃1200(JISR6001：1998)亦可。
    將研削手段A(14)或研削手段B(24)之磨粒之粒度設定為粗研削用F90～F220(JISR6001：1998)或精密研削用＃240～＃500(JISR6001：1998)之2組係根據以下之理由。於於前步驟切斷之被加工物(W)之剖面尺寸或被加工物(W)之角部(C)之直角度為公差外之場合，為了使該被加工物(W)之剖面尺寸或被加工物(W)之角部(C)之直角度為公差內，使為F90～F220之粗粒區分以使可提高切削效率進行研削加工。為了使將稱為碎屑之破裂、缺口容易產生之位置(多結晶矽塊之角部等)之研削加工防止前述碎屑之發生並可進行研削加工，選擇＃240～＃500之微粉區分並使用較理想。
    [研磨裝置]
    圖2係顯示本發明之研磨角柱狀之被加工物(W)之研磨裝置(2)。研磨裝置(2)具備：把持結束前述研削加工之被加工物(W)之把持手段(12)、將前述被加工物(W)之側面部(F)與角部(C)研磨加工並微裂痕之除去與將表面粗度微細化之研磨手段A(20)、形成基準面之基準塊(K)、量測被加工物(W)之剖面尺寸之量測手段(18)、將把持被加工物(W)之把持手段(12)移動以使前述被加工物(W)往量測手段(18)與研磨手段A(20)之間移動之移動手段(19)。
    前述移動手段(19)係與前述研削裝置(1)之移動手段(19)同樣地將把持被加工物(W)之把持手段(12)固定並使量測手段(18)與研磨手段A(20)在被加工物(W)之位置移動以進行該被加工物(W)之量測與研削加工。
    前述研磨裝置(2)具備：可將前述被加工物(W)於垂直方向移動且將其柱軸水平載置之基台(11)、具有使載置於該基台(11)之被加工物(W)於與該被加工物(W)之柱軸正交之方向進退動以將該被加工物(W)於前述基台(11)之中心定位之按壓具(34)(參照圖7)與使軸心為被加工物(W)之柱軸之方向且把持該被加工物(W)之兩端之夾持軸(13)且前述夾持軸(13)可將被加工物(W)以其軸心為中心旋轉之把持手段(12)。該夾持軸(13)把持該被加工物(W)。於前述基台(11)降下時前述夾持軸(13)將被加工物(W)以其軸心為中心把持。把持手段(12)係如圖6所示，係將被加工物(W)可「間歇旋轉」或「連續旋轉」地把持。
    把持手段(12)將被加工物(W)可「間歇旋轉」地把持係指於被加工物(W)之研削研磨之位置之形狀為平面之場合，為了將其加工面於於圖1、圖2顯示之Y方向之兩側定位而使把持該被加工物(W)之把持手段(12)之夾持軸(13)以其軸心為中心「間歇旋轉」。
    若以加工面皆為平面之四角柱狀之多結晶矽塊狀之研削研磨加工為例針對「間歇旋轉」之作動與加工順序說明，使對向之第1組之側面部(F)(參照圖16)位於於圖1、圖2顯示之Y方向之兩側並加工後使旋轉90度並加工第2組之側面部(F)並終了4側面部(F)之加工，使旋轉45度以使對向之第1組之角部(C)(參照圖16)位於於圖1、圖2顯示之Y方向之兩側並加工後使旋轉90度並加工第2組之角部(C)，研削研磨加工終了。
    把持手段(12)將被加工物(W)可「連續旋轉」地把持係指於將被加工物(W)之研削研磨之位置之剖面形狀為圓弧狀之例如圓柱狀之單結晶藍寶石錠之胴體部(B)研削研磨加工之場合或將四角柱狀之單結晶矽塊之四角部(C)研削研磨加工之場合，如圖3、圖4所示，於一側配置研削手段(20)或研磨手段(30)，使把持該被加工物(W)之夾持軸(13)以另外輸入設定之旋轉速度「連續旋轉」，進行研削研磨加工。
    此外，設於前述研削裝置(1)或研磨裝置(2)之把持手段(12)之夾持軸(13)具備把持被加工物(W)之兩端面並量測該被加工物(W)之長度方向之尺寸並使控制手段記憶之機能，其量測結果係運算處理並成為控制後述之移動手段(19)之移動距離之作動信號者。藉由該作動信號所導致之前述移動手段(19)之作動，把持前述被加工物(W)之把持手段(12)之夾持軸(13)在量測手段(18)與研削手段(1)或量測手段(18)與研磨手段(2)之間移動，施加該被加工物(W)之剖面尺寸之量測或研削加工或研磨加工者。另外，量測手段(18)與研削手段(1)或量測手段(18)與研磨手段(2)在夾持軸(13)之間移動亦可。
    研磨手段A(20)係如圖11與圖12所示，具有旋轉盤(22)及連結於旋轉驅動源用來使該旋轉盤(22)旋轉之旋轉軸(23)，且於圓盤狀之表面捆束配置含有磨粒之刷毛材A(21)之研磨刷。前述研磨手段A(20)係與旋轉驅動源可裝卸地連結，將前述刷毛材A(21)之毛前端部面接觸於前述被加工物(W)之加工部並按壓旋轉。
    做為於研磨手段A(20)採用之研磨刷，有將混有磨粒之刷毛材A(21)捆束可裝卸於旋轉盤(22)而於該刷毛材A(21)消耗時僅更換刷毛材A(21)即可之段型研磨刷。此外，亦可使用將刷毛材A(21)對旋轉盤(22)固定安裝並在刷毛材A(21)消耗時與旋轉盤(22)一體更換之杯型研磨刷。本實施形態係使用段型。
    研磨裝置(2)具有使對向為前述刷毛材A(21)之毛前端部對被加工物(W)之兩側面接觸之一對研磨手段A(20)(研磨刷)較理想。研磨手段A(20)係可裝卸地設於研磨裝置(2)。
    此外，使固定於前述研磨裝置(2)之研磨手段A(20)之刷毛材A(21)之磨粒之粒度為2種以上，將含有粒度粗之磨粒之刷毛材A(35)配置於旋轉盤(22)之接近旋轉中心之內輪部，將含有粒度細之磨粒之刷毛材A(36)配置於旋轉盤(22)之遠離旋轉中心之外輪部亦可。
    在於研磨裝置(2)之研磨手段A(20)使固定之磨粒之粒度為例如以微裂痕之除去為目的之粗研磨用、將其表面粗度微細化之目的之精密研磨用2種之場合，於以往之研磨裝置有將粗研磨用與精密研磨用之裝置分開而設置2台之必要。做為研磨角柱狀之被加工物(W)之研磨刷，可以1個研磨刷提供具備粗研磨用與精密研磨用之雙方之機能之研磨手段A(20)，故可以1台之研磨裝置(2)進行角柱狀之被加工物(W)之粗研磨加工與精密研磨加工，可圖設備費用之削減。
    研磨裝置(2)具備量測於與柱軸垂直水平方向與垂直方向分別形成一對基準面之基準塊之剖面尺寸與被加工物(W)之剖面尺寸之量測手段(18)。研磨裝置(2)具備使前述把持手段(12)與研磨手段A(20)之其中一方於前述被加工物(W)之柱軸方向至少移動相當於該被加工物(W)之長度之距離之移動手段(19)。
    研磨裝置(2)係於圓盤狀之表面捆束配置含有磨粒之刷毛材A(21)並使前述刷毛材A(21)之毛前端部對前述被加工物(W)之加工部面接觸並按壓旋轉，故可以一定之按壓力造成之切入量研磨。
    圖4係顯示本發明之研磨角柱狀之被加工物(W)之研磨裝置(2)。研磨裝置(2)具備：把持結束前述研削加工之被加工物(W)之把持手段(12)、將前述被加工物(W)之胴體部(B)研磨加工並微裂痕之除去與將表面粗度微細化之研磨手段B(30)、形成基準面之基準塊(K)、量測被加工物(W)之剖面尺寸之量測手段(18)、將把持被加工物(W)之把持手段(12)移動以使前述被加工物(W)往量測手段(18)與研磨手段B(30)之間移動之移動手段(19)。
    前述移動手段(19)係與前述同樣地將把持被加工物(W)之把持手段(12)固定並使量測手段(18)與研磨手段B(30)在被加工物(W)之位置移動以進行該被加工物(W)之量測與研削加工。
    此外，在被加工物(W)為圓柱狀之場合，研磨裝置(2)之把持手段(12)係將被加工物(W)以其軸心為中心可「連續旋轉」地把持。
    此外，前述研磨裝置(2)之把持手段(12)係與研削裝置(1)之把持手段(12)同樣地將被加工物(W)以其軸心為中心可「連續旋轉」地把持。
    此外，研磨手段B(30)係如圖14所示，使用使於具備旋轉軸(33)之圓筒狀之胴體表面使配置有含有磨粒之刷毛材B(31)之輥型之研磨刷。藉由使研磨手段B(30)為輥型之研磨刷，可將研磨效率提升(將研磨時間縮短)。前述研削手段B(30)係位於旋轉筒(32)之軸心之旋轉軸(33)與旋轉驅動源可裝卸地連結，使前述磨粒層B(31)與該被加工物(W)之軸心平行線接觸於前述被加工物(W)之加工部並按壓旋轉。另外，使用比輥型之研磨刷更廉價之段型或杯型之研磨刷亦可。
    此外，研磨裝置(2)係於圓筒狀之表面配置含有磨粒之刷毛材B(31)並使前述刷毛材B(31)之毛前端部對前述被加工物(W)之加工部面接觸並按壓旋轉，故可以一定之按壓力造成之切入量研磨。
    藉由將前述研磨裝置(2)之研磨手段A(20)與研磨手段B(30)選擇為具有研磨刷，於研磨加工時前述刷毛材A(21)或刷毛材B(31)之毛前端部周邊在按壓於被加工物(W)之加工面狀態下接觸旋轉，具備將被加工物(W)之表層部數10～100μm前後研磨之能力。因此，為進行將角柱狀與圓柱狀之被加工物(W)之微裂痕之除去且可確實進行將表面粗度微細化之研磨加工者。
    此外，使固定於前述研磨裝置(2)之研磨手段B(30)之刷毛材B(31)之磨粒之粒度為2種以上，將該磨粒之粒度粗之刷毛材B(37)於旋轉筒(32)之開始與被加工物(W)按壓接觸之側且將該磨粒之粒度細之刷毛材B(38)於旋轉筒(32)之結束與被加工物(W)按壓接觸並分離之側亦可。
    以研磨圓柱狀之被加工物(W)之輥型之研磨刷可以1個研磨刷提供具備粗研磨用與精密研磨用之雙方之機能之研磨手段B(30)，故可以1台之研磨裝置(2)進行角柱狀之被加工物(W)之粗研磨加工與精密研磨加工，可圖設備費用之削減。
    此外，使前述研磨手段A(20)或研磨手段B(30)之磨粒之粒度為粗研磨用＃240～＃500(JISR6001：1998)或精密研磨用＃800～＃1200(JISR6001：1998)之2組係根據以下之理由。以前述粗研磨用之研磨刷之高研磨能力將於被加工物(W)之表層部存在之微裂痕確實除去。為了將在以前述粗研磨用之研磨刷進行之粗研磨加工變粗之表層部之表面粗度微細化並消除於於後步驟切片加工為晶圓時發生之破裂與缺口而以精密研磨用之研磨刷研磨加工較理想。
    此外，藉由使對研削裝置(1)與研磨裝置(2)可裝卸之研削手段A(14)與研磨手段A(20)或研削手段B(24)與研磨手段B(30)之安裝部之規格為共通，可使前述研削裝置(1)本體與研磨裝置(2)本體為相同之規格，故可使裝置本體之製造原價為低價。
    [以研削研磨加工系統進行之加工]
    圖5係顯示於圖1顯示之3台之研削裝置(1)、於圖2顯示之1台之研磨裝置(2)、於圖3顯示之1台之研削裝置(1)、於圖4顯示之1台之研磨裝置(2)、未加工之被加工物(W)之搬入裝置(3)、加工後之被加工物(W)之搬出裝置(4)、具有在前述搬入裝置(3)、研削裝置(1)、研磨裝置(2)、搬出裝置(4)之間將前述被加工物移動之作動臂部(51)與安裝於該作動臂部(51)之前端且將前述被加工物(W)旋轉為既定角度之把持部(52)之移載裝置(5)之配置之配置圖。不圖示之控制手段係具備對加工開始前輸入之初期設定項目與分別設於前述研削裝置(1)與前述研磨裝置(2)之量測手段(18)之量測具輸出之量測信號運算處理並對前述研削裝置(1)與前述研磨裝置(2)之各手段輸出作動信號之機能、控制前述移載裝置(5)之旋回作動與把持被加工物(W)之把持作動之機能。此外，前述控制手段具備控制前述移載裝置(5)在前述搬入裝置(3)、研削裝置(1)、研磨裝置(2)、搬出裝置(4)之間旋回作動之順序之機能亦可。
    若如上述構成，基於事先輸入控制手段之往前述搬入裝置(3)、研削裝置(1)、研磨裝置(2)、搬出裝置(4)之旋回作動順序，移載裝置(5)之把持部(52)把持被加工物(W)且作動臂部(51)旋回動作。因此，於搬入裝置(3)上待機之研削研磨未加工之被加工物(W)係可以研削裝置(1)與研磨裝置(2)研削加工與研磨加工終了並往搬出裝置(4)以全自動搬出。
    此外，移載裝置(5)之把持部(52)係使可以既定角度旋轉，故可去除於加工角柱狀之被加工物(W)之研削裝置(1)與研磨裝置(2)之把持手段(12)之夾持軸(13)設之「間歇旋轉」之旋轉機構，以把持部(52)使被加工物(W)「間歇旋轉」亦可。
    [研削加工與研磨加工]
    做為對於前述第1之態樣記載之控制手段於加工開始前輸入之初期設定項目之例係包含以下之項目。
    1、由後述之基準塊(K)之一對2基準面形成之已知基準間隔尺寸
    2、被加工物(W)之種類與其形狀資訊(角柱之角數或圓柱)
    3、被加工物(W)之表層部之研削加工量與研磨加工量
    4、被加工物(W)之研削加工與研磨加工後之最終剖面尺寸與其公差
    5、將角柱狀之被加工物(W)加工之場合之研削裝置(1)之(後述之)研削手段A(14)、研磨裝置(2)之(後述之)研磨手段A(20)之外型尺寸、磨粒之粒度、旋轉速度、將研削裝置(1)之把持手段(12)與研削手段A(14)與研磨裝置(2)之把持手段(12)與研磨手段A(20)之其中一方以(後述之)移動手段(19)使移動之移動速度
    6、將圓柱狀之被加工物(W)加工之場合之研削裝置(1)之(後述之)研削手段B(24)、研磨裝置(2)之(後述之)研磨手段B(30)之外型尺寸、磨粒之粒度、旋轉速度、將研削裝置(1)之把持手段(12)與研削手段B(24)與研磨裝置(2)之把持手段(12)與研磨手段B(30)之其中一方以(後述之)移動手段(19)使移動之移動速度
    7、於將被加工物(W)之加工部之形狀為如單結晶矽塊之角部或單結晶藍寶石錠之胴體部之圓弧狀或圓柱狀之被加工物(W)加工之場合視為必要之研削裝置(1)與研磨裝置(2)之把持手段(12)之旋轉速度
    前述研削加工與研磨加工中之被加工物(W)之移動速度係有必要設定為研削加工痕或研磨加工痕不會殘留之範圍，將被加工物(W)為角柱狀之例如多結晶矽塊之側面部(F)與角部(C)、單結晶矽塊之側面部(F)加工之時係設定為10～40mm/秒，將被加工物(W)為圓柱狀之例如單結晶藍寶石錠之胴體部、單結晶矽塊之角部(C)加工之時係設定為10mm/秒以下。
    前述移動速度之設定係研削加工與研磨加工之磨粒之粒度、切入量、旋轉速度之設定條件會產生影響，例如，若磨粒之粒度粗則設定為前述範圍之慢區域，若磨粒之粒度細則有設定為前述範圍之快區域之必要。
    由於具備對被加工物(W)於前述研削手段A(14)或研削手段B(24)設定一定之切入量(屬於學術用語：「定尺寸切入」)切削被加工物(W)之變形而整理形狀並將剖面尺寸研削為所欲尺寸之機能、對被加工物(W)於前述研磨裝置(2)之研磨手段A(20)或研磨手段B(30)設定一定之按壓力導致之切入量研磨被加工物之表層部10～100μm前後之機能，故可將剖面尺寸與剖面形狀加工為所欲公差內且可確實除去表層部之微裂痕並將表面粗度微細化。
    此外，於研削開始前以研削裝置(1)之量測手段(18)量測之剖面尺寸，在該被加工物(W)之剖面尺寸比將做為初期設定項目而事先輸入控制手段之被加工物(W)之研削加工量與研磨加工量與研削研磨加工後之剖面尺寸累計後之尺寸小之場合不能進行研削加工及/或研磨加工，故該被加工物(W)藉由前述控制手段之運算處理中止研削裝置(1)之研削加工並以把持手段(12)載置於基台(11)上。該被加工物(W)可解除把持手段(12)之把持狀態並往再溶融步驟返回。在再溶融步驟溶解之該被加工物(W)係其原料在例如單結晶之矽或藍寶石等之場合係再度成形為圓柱狀，在多結晶之場合之矽等之場合係再度成形為立方體形狀。
    設於前述研削裝置(1)或研磨裝置(2)之量測手段(18)由於把持手段(12)之夾持軸(13)之一方具有於與前述被加工物(W)之柱軸垂直之水平方向隔著已知基準間隔尺寸形成之一對基準面與於與前述柱軸垂直之鉛直方向隔著已知基準間隔尺寸形成之一對基準面之基準塊(K)、使量測方向為前述水平方向並量測前述基準塊之兩側之基準面與被加工物之兩側之研削研磨加工部之間隔尺寸之量測具A(18A)、使量測方向為前述水平方向並量測前述基準塊(K)之上面之基準面與被加工物之上面之研削研磨加工部(W)之高度位置之量測具B(18B)構成。
    使用上述之構成，以量測手段(18)如下進行量測。
    <1>關於與前述柱軸垂直之水平方向之(使用垂直之基準面之)基準塊(K)之剖面尺寸係於加工開始前做為初期設定項目而基準間隔尺寸事先輸入控制手段。將該基準塊(K)之基準面間以前述量測具A(18A)實測並往控制手段發送。運算處理量測信號，設定對前述基準塊(K)之基準尺寸(剖面尺寸)之量測具A(18A)之量測信號者。
    <2>關於被加工物(W)之剖面尺寸之量測係將為前述被加工物(W)之剖面尺寸之與前述柱軸垂直之水平方向之加工部間之實際尺寸以量測具A(18A)量測且該量測信號往控制手段發送。該被加工物(W)之量測信號係以在前述<1>設定之量測具A(18A)之基準尺寸之量測信號為基運算處理，可量測被加工物(W)之剖面之實際尺寸者。
    <3>關於研削手段A(14)或研削手段B(24)與研磨手段A(20)與研磨手段B(30)之切入量為「0」之基點位置之設定係使前述研削手段A(14)或研削手段B(24)與研磨手段A(20)與研磨手段B(30)之前端部接觸基準塊(K)之基準面，其接觸位置之信號往控制手段發送。運算處理前述研削手段A(14)或研削手段B(24)與研磨手段A(20)與研磨手段B(30)之切入量為「0」之基點位置並記錄於控制手段。
    <4>關於研削手段A(14)或研削手段B(24)與研磨手段A(20)與研磨手段B(30)之切入量之設定係前述<1><2><3>自動量測與自動設定，該<1><2><3>之運算處理結果基於於加工開始前做為初期設定項目事先輸入控制手段之研削加工與研磨加工後之剖面尺寸進一步運算而研削手段A(14)或研削手段B(24)與研磨手段A(20)與研磨手段B(30)之切入量自動設定者。
    另外，「切入量」係指於特別是如研磨刷於加工中變形之手段中無視變形之推進量，與實際上研削或研磨之「切削量」區別使用。
    此外，針對對控制手段輸入之初期設定項目與從量測手段(18)發送之量測信號之運算處理、根據該運算處理從前述控制手段往研削裝置(1)與研磨裝置(2)發送之作動信號做補足說明。
    於由前述初期設定項目之中之被加工物(W)之種類與其形狀資訊(角柱之角數或圓柱)決定之作動信號有例如決定把持手段(12)之把持被加工物(W)之夾持軸(13)之「間歇旋轉」或「連續旋轉」之作動信號。
    有以控制手段往構成研削裝置(1)之基台(11)、把持手段(12)、研削手段A(14)或研削手段B(24)、量測手段(18)、移動手段(19)或構成研磨裝置(2)之基台(11)、把持手段(12)、研磨手段A(20)或研磨手段B(30)、量測手段(18)、移動手段(19)發送而使前述各手段作動之信號。
    另外，有基於關於量測手段(18)之量測之前述<1><2><3><4>之運算處理之進行被加工物(W)之研削加工與研磨加工後之外型尺寸之調製與微裂痕除去與表面粗度之調整之作動信號。
    此外，基於以量測具A(18A)量測之基準塊(K)之與柱軸垂直之水平方向之基準面與被加工物(W)之與柱軸方向正交之方向(於圖1～4、圖7、圖8顯示之Y方向)之兩側之加工部之間隔尺寸(剖面尺寸)前述按壓具(34)於前述被加工物(W)之兩側(於圖1～4、圖7、圖8顯示之Y方向)進退動，可將前述被加工物(W)設定於基台(11)之於圖1～4、圖7、圖8顯示之Y方向之中心位置。基於以量測具B(18B)量測之基準塊(K)之上面之基準面與被加工物(W)之加工部之垂直方向(於圖6與圖8顯示之Z方向)之高度位置前述基台(11)上下動，可將前述被加工物(W)之柱軸心設定於研削手段A(14)或研削手段B(24)與研磨手段A(20)與研磨手段B(30)之於圖6與圖8顯示之Z方向之中心位置。
    進行載置於基台(11)之被加工物(W)之與柱軸方向正交之水平方向(於圖1～4、圖7、圖8顯示之Y方向)與垂直方向(於圖6與圖8顯示之Z方向)之對心使把持手段(12)之夾持軸(13)可確實把持被加工物(W)之兩端面之中心位置。因此，於研削加工與研磨加工之被加工物(W)之形狀為圓柱狀或圓弧狀之場合，可使把持手段(12)之夾持軸(13)以其軸芯為中心「間歇旋轉」或「連續旋轉」，可確實加工。
    於前述量測手段(18)之量測具A(18A)與量測具B(18B)之測定方式係使用使對量測之位置直接接觸並量測之接觸式或放射雷射光來量測之非接觸式之任一種皆可。
    此外，前述控制手段具有下述之機能較理想。亦即，
    1、運算處理對設於前述研削裝置與前述研磨裝置之把持手段之基準塊(K)之一對基準面使研削手段A(14)或研削手段B(24)與研磨手段A(20)與研磨手段B(30)之各前端接觸且前述研削裝置與前述研磨裝置之各手段之切入量成為0之基點位置之機能
    2、以設於前述研削裝置與前述研磨裝置之量測手段之量測具A(18A)量測前述基準塊(K)之兩側之基準面與被加工物(W)之兩側之加工部之差，以運算處理被加工物(W)之加工部之加工前與加工後之剖面尺寸之機能
    3、執行將載置於設於研削裝置(1)與研磨裝置(2)之基台之被加工物(W)從其水平兩方向以按壓具(34)按壓而定位於該被加工物(W)之與柱軸正交之水平方向之中心位置後，藉由以分別設於前述研削裝置(1)與研磨裝置(2)之量測手段(18)之量測具B(18B)進行之量測來調整前述基台(11)之上下位置，使分別設於前述研削裝置(1)與前述研磨裝置(2)之把持手段(12)之夾持軸(13)把持之前述被加工物(W)之兩端面之夾持位置與前述被加工物(W)之軸芯一致之對心之運算處理之機能
    4、對加工開始前輸入之初期設定項目與分別設於前述研削裝置(1)與前述研磨裝置(2)之量測手段(18)之量測具A(18A)與量測具B(18B)輸出之量測信號運算處理並對前述研削裝置(1)與前述研磨裝置(2)之各手段輸出作動信號之機能
    於控制手段設有用來將研削研磨加工系統自動化之各機能，故被加工物(W)之加工部之研削加工與研磨加工可確實進行且可圖省力化。
    此外，研削加工與研磨加工之角柱狀前述被加工物之之做研削研磨加工之被加工物之剖面尺寸之公差為±0.5mm，使該被加工物之2側面部(F)彼此交集之角部(C)之剖面形狀之公差為±0.1度較理想。
    例如於四角柱狀之矽塊中，矽塊之剖面尺寸有剖面125mm*125mm之正方形(稱呼：5英吋)、156mm*156mm之正方形(稱呼：6英吋)、210mm*210mm之正方形(稱呼：8英吋)3種，分別要求之公差為±0.5mm，進一步要求之矽塊之2側面部(F)彼此交集之角部(C)之剖面形狀之公差為±0.1度，故可進行基於剖面尺寸之公差與剖面形狀之公差之研削研磨加工。
    此外，研削加工與研磨加工之圓柱狀之前述被加工物(W)之研削研磨加工之被加工物之剖面尺寸之公差為±0.5mm。
    例如於圓柱狀之單結晶藍寶石錠中，剖面尺寸係直徑為2～6英吋(51～154mm)要求之公差為±0.5mm，故可進行基於剖面尺寸之公差之研削研磨加工。
    使用至此為止說明之研削加工與研磨加工系統在以研削手段A(14)進行研削加工之後，以前述研磨手段A(20)進行研磨加工，進行硬脆性材料之研削加工與研磨加工。
    使用研削裝置(1)之研削手段A(14)或研削手段B(24)之磨粒之粒度為由F90～F220(JISR6001：1998)構成之粗研削用之磨石、磨粒之粒度為由＃240～＃500(JISR6001：1998)構成之精密研削用磨石，具備研磨裝置(2)之研磨手段A(20)或研磨手段B(30)之磨粒之粒度為由＃240～＃500(JISR6001：1998)構成之粗研削用之研磨刷、磨粒之粒度為由＃800～＃1200(JISR6001：1998)構成之粗研削用之研磨刷，以研削手段A(14)或研削手段B(24)使切削量為20μm～700μm、表面粗度為Ry2.0～10.0μm(JISB0601：1994)後，以研磨手段A(20)或研磨手段B(30)使切削量為75μm以上、表面粗度為Ry1.1μm(JISB0601：1994)以下來進行研削加工與研磨加工亦可。
    此外，形成有為研削加工與研磨加工之加工部之側面部(F)與角部(C)之角柱狀之被加工物(W)之加工步驟係以下述之任一之順序進行皆可。
    1、側面部(F)之研削加工、角部(C)之研削加工、側面部(F)之粗研磨加工、側面部(F)之精密研磨加工
    2、側面部(F)之研削加工、側面部(F)之粗研磨加工、側面部(F)之精密研磨加工、角部(C)之研削加工
    3、側面部(F)之粗研削加工、側面部(F)之精密研削加工、角部(C)之研削加工、側面部(F)之粗研磨加工、側面部(F)之精密研磨加工
    此外，研削加工與研磨加工之加工部之形狀以圓柱狀之胴體部(B)形成之被加工物(W)之加工步驟係以下述之任一之順序進行皆可。
    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
    對不圖示之控制手段如前述設定初期設定項目後，使加工開始開關為ON，開始研削加工與研磨加工。往搬入裝置(3)上搬送來之被加工物(W)係以旋回之移載裝置(5)之把持部(52)把持。如圖6所示，被加工物(W)設置於最初進行加工之研削裝置(1)之基台(11)上。以量測手段(18)量測被加工物(W)之上面，以基台垂直移動以使被加工物(W)之柱軸之垂直位置與把持手段(12)之夾持軸(13)之軸芯之垂直位置一致。如圖7所示，按壓具(34)從水平方向之兩側(Y方向)分別前進且於其中央定位被加工物(W)。接著，把持手段(12)之夾持軸(13)之一方往於圖1顯示之X方向前進並把持於該夾持軸(13)(13)。基台(11)往下方縮。
    於圖6顯示之把持手段(12)藉由移動手段(19)之作動而往研削手段A(14)(14)間移動。研削手段A(14)(14)之磨粒層A(15a)之前端接觸設於該把持手段(12)之基準塊(K)之垂直方向之基準面，使該研削手段A(14)(14)之磨粒層A(15a)之切入量為0之基點位置記錄於控制手段。
    以上係於被加工物(W)之種類為角柱狀之被加工物(W)或圓柱狀之被加工物(W)共通之作動，於以下以以多結晶矽塊為被加工物(W)時之於安裝有角柱狀用之研削手段A(14)之研削裝置(1)與安裝有圓柱狀用之研磨手段A(20)之研磨裝置(2)配置有搬入裝置(3)、搬出裝置(4)、移載裝置(5)之設備為例，說明其作動之詳細。
    前述把持手段(12)以移動手段(19)之作動往量測手段(18)移動，如圖8(Y方向)所示，於多結晶矽塊(W)之兩側對向之第1組之側面部(F)之剖面尺寸以量測具A(18A)量測。其測定結果往控制手段發送。
    往前述控制手段發送之測定結果在控制手段內運算處理為實際尺寸，基於該實際尺寸與事先輸入設定之「研削加工後之剖面尺寸」自動設定研削手段A(14)之切入量。
    測定剖面尺寸且研削手段A(14)之切入量已設定之前述多結晶矽塊(W)之第1組之兩側面部(F)(F)以移動手段(19)之作動往研削手段A(14)(14)之間移動並研削加工。該兩側面部(F)(F)間之剖面尺寸以量測具A(18A)(18A)確認為公差內。第1組之兩側面部(F)(F)之研削加工終了後，把持手段(12)之夾持軸(13)(13)以旋轉機構旋轉90度，第2組之兩側面部(F)(F)與前述第1組之兩側面部(F)(F)同樣研削加工。在確認剖面尺寸為公差內後，4側面部(F)之研削加工終了。
    將4側面部(F)之研削加工終了後之多結晶矽塊(W)係在把持於把持手段(12)之夾持軸(13)(13)之狀態下返回於圖6顯示之作動開始位置，夾持軸(13)(13)之把持狀態解除而載置於基台(11)上。該多結晶矽塊(W)係前述移載裝置(5)之作動臂部(51)旋回並把持於其把持部(52)，載置於為次一加工步驟之角部(C)之研削加工用之研削裝置(1)之基台(11)。以與前述將側面部(F)研削加工之研削裝置(1)同樣之作動順序進行4角部(C)之研削加工。
    將4角部(C)之研削加工終了後之多結晶矽塊(W)係與前述同樣地在把持於把持手段(12)之夾持軸(13)(13)之狀態下返回於圖6顯示之作動開始位置，夾持軸(13)(13)之把持狀態解除而載置於基台(11)上。該多結晶矽塊(W)係前述移載裝置(5)之作動臂部(51)旋回並把持於其把持部(52)，載置於為次一加工步驟之研磨裝置(2)之基台(11)。以與前述之研削裝置(1)同樣之作動順序進行4側面部(F)之研磨加工。藉此，所有之研削加工與研磨加工終了。
    所有之研削加工與研磨加工終了且載置於研磨裝置(2)之基台(11)上之前述多結晶矽塊(W)係前述移載裝置(5)之作動臂部(51)旋回並把持於其把持部(52)，往搬出裝置(4)移載並搬出。
    其次，針對本發明之將以研削手段A(14)或研削手段B(24)研削而將剖面尺寸研削加工為前述加工尺寸之公差內並以研磨手段A(20)或研磨手段B(30)將其表層部之微裂痕除去並將表面粗度微細化之前述多結晶矽塊(W)或單結晶矽塊(W)或單結晶藍寶石錠(W)以線鋸切片加工而形成晶圓之實施例敘述。在實施例係可減低該晶圓之破裂與缺口導致之不良製品之發生率。
    【實施例1】
    於本實施例1加工之被加工物(W)係如圖15所示，以從1個矽錠使用使為固定磨粒方式之新線鋸切斷之4側面部(F)與直角形狀之4角部(C)構成之四角柱狀之多結晶矽塊(W)。如圖15所示，該多結晶矽塊(W)係切斷形成5列*5列=計25條。拔取位於其4角之多結晶矽塊A(W)並準備。於多結晶矽塊A(W)係如圖16所示，於2側面部(F)形成有膨脹。
    研削裝置(1)之研削手段A(14)係採用於圖9與圖10顯示之杯型之磨石。從表3做為形成磨粒層A(15a)之磨粒之粒度選擇研削能力高之F100(JISR6001：1998)相當之鑽石磨粒。使磨粒層A(15a)之外型尺寸為直徑250mm、寬度為8mm。

    將於前述表1、表2顯示之初期設定項目於加工開始前輸入控制手段。將為被加工物(W)之前述四角柱狀之多結晶矽塊(W)載置於研削裝置(1)之基台(11)上，使該研削裝置(1)之加工開始開關ON。
    研削裝置(1)之按壓具(34)(34)往於圖1、圖7顯示之Y方向內側彼此作動，載置於基台(11)上之前述四角柱狀之多結晶矽塊(W)係其柱軸芯設定於Y方向之中心位置。其次，前述多結晶矽塊(W)之兩端藉由把持手段(12)之夾持軸(13)(13)之作動而把持。移動手段(19)往於圖1顯示之X方向作動將設於夾持軸(13)(13)之基準塊(K)往量測具A(18A)之位置移動。量測該基準塊(K)之剖面尺寸且該其輸出信號往控制手段發送。量測基準塊(K)之剖面尺寸之輸出信號做為相當於於加工開始前輸入之基準面之剖面尺寸(100mm)者記錄於控制手段。
    藉由移動手段(19)之其次之作動，把持於把持手段(12)之夾持軸(13)之多結晶矽塊(W)往量測具A(18A)移動。該量測具A(18A)如圖8(Y方向)所示將多結晶矽塊(W)之對向之1組之2側面部(F)之間之距離在縱3處*橫3處(計9處)與另1組之2側面部(F)之間之距離在縱3處*橫3處(計9處)總計18處量測。其結果，兩側面部(F)間之距離係156.9～157.6mm(平均157.1mm)。此外，表面粗度係Ry21～27μm(平均24μm)，長度係499.6mm。
    做為被加工物(W)準備之前述多結晶矽塊A(W)之平均剖面尺寸相對於稱呼：6英吋之156mm*156mm之正方形為+1.1mm。因此，有將單側=0.55mm切削之必要，故使切入量為0.7mm。將旋轉速度以研削加工之基準圓周速度30～40m/sec換算為2700min-1。對該研削手段A(14)使前述多結晶矽塊(W)以20mm/sec之速度通過研削2側面部(F)後，使把持手段(12)之夾持軸(13)90度旋轉，將其他2側面部(F)與前述同樣地研削將4側面部(F)之研削加工終了。
    於將前述之4側面部(F)之研削加工終了後，使把持該多結晶矽塊A(W)之把持手段(12)之夾持軸(13) 45度旋轉，使第1組之角部(C)為對向於兩側之研削手段A(14)之位置。
    於前述角部(C)之研削加工中，研削手段A(14)之磨粒之粒度與多結晶矽塊A(W)之移動速度係與前述側面部(F)之研削時同條件研削，於與側面部(F)之接合位置發現稱為碎屑之破裂。針對上述問題，將前述研削手段A(14)之磨粒之粒度變更為使變細為#500(JISR6001：1998)之磨石並將多結晶矽塊A(W)之移動速度變更為30mm/sec來研削。其結果，研削量雖變少但可形成沒有如前述之碎屑之發生之C面。
    因此，使前述把持手段(12)之夾持軸(13) 90度旋轉之其他之2角部(C)之研削亦使研削手段A(14)之磨粒之粒度為#500(JISR6001：1998)，與前述同樣地研削來進行4角部(C)之研削加工。其結果，4側面部(F)彼此對向之2側面部(F)間之合計18處之尺寸為156.1～156.6mm(平均156.2mm)，4側面部(F)之切削量(=以量測值/2算出之結果)為390～480μm(平均430μm)，表面粗度Ry5～8μm(平均7μm)。
    針對於本實施例使用之磨石之研削加工中之每1次之「最大切削量與其切入量」確認之結果，最大切削量為700μm，當時之切入量為1.0mm。本實施例中之研削加工之單側切削量(550μm)係前述最大切削量(700μm)之範圍內，故可將磨石切入量設定為0.55mm以1次即終了。
    關於「切削量與切入量」之關係，根據前述之結果可將1次之研削加工中之「切削量=切入量之70%以上」設定為參考，在使用於本實施例使用之磨石進行單側切削量為1.0mm以上之例如1.1mm之研削加工之場合只要在進行第1次之研削加工(切入量：1.0mm、切削量700μm)後進行第2次之研削加工(切入量：0.57mm、切削量400μm)即可。
    將前述研削加工後(研磨加工前)之多結晶矽塊A(W)切斷並觀察內部之結果，於由表面70～90μm之深度有微裂痕。此外，做為參考，將前述研削加工後(研磨加工前)之該多結晶矽塊A(W)使用線鋸切片加工為厚度200μm之晶圓狀之結果，其破裂與缺口等之發生率係3.8%。
    於其次之加工使用之研磨裝置(2)之研磨手段A(20)係採用將如於圖11與圖12顯示之粗研磨用之刷毛材A(35)與精密研磨用之刷毛材A(36)之安裝基部以個別之金屬管捆束並使對相同之旋轉盤(22)可裝卸之段型之研磨刷。
    該研磨刷之粗研磨用之刷毛材A(35)係將磨粒之粒度選擇於表4顯示之＃240(JISR6001：1998)相當之鑽石磨粒固定者。將將其安裝基部以金屬管捆束為ψ23mm之粗度之粗研磨用之刷毛材A(35)準備9根。將該粗研磨用之刷毛材A(35)於旋轉盤(22)之中心直徑210mm之圓周上均等配置且可裝卸地安裝。精密研磨用之刷毛材A(36)係將磨粒之粒度選擇於表4顯示之＃800(JISR6001：1998)相當之鑽石磨粒固定者。將將其安裝基部以金屬管捆束為ψ23mm之粗度之粗研磨用之刷毛材A(35)準備24根。將該精密研磨用之刷毛材A(36)於旋轉盤(22)之中心直徑280mm之圓周上均等配置且可裝卸地安裝。
    將前述研磨手段A(20)之加工條件以切入量為0.5mm，以旋轉速度為由研磨加工之基準圓周速度10～20m/sec換算為1400min-1，以研磨之多結晶矽塊A(W)之移動速度為20mm/sec。將4側面部(F)之粗研磨加工與精密研磨加工同時進行，以1步驟將研磨加工終了。
    將前述研磨加工終了之結果，4側面部(F)之彼此對向之2側面部(F)間之合計18處之尺寸係155.9～156.4mm(平均：156.1mm)。此外，切削量係91～97μm(平均：95μm)，表面粗度係Ry0.9～1.1μm(平均：1.0μm)。
    針對於本實施例使用之前述研磨刷之研磨加工中之「刷毛材A(21)不折彎可切削之最大切削量與其切入量」確認之結果，最大切削量為174μm，當時之切入量為1.0mm。本實施例中之研磨加工之單側切削量(100μm)係前述最大切削量(174μm)之範圍內，故可將磨石切入量設定為0.5mm將研磨加工以1次即終了。
    另外，關於研磨加工中之「切削量與切入量」之關係，根據前述之結果將1次之「切削量=切入量之15%～25%」設定為參考。
    以上，將已說明之實施例1之多結晶矽塊A(W)之施加研削加工、粗研磨加工、精密研磨加工之加工結果整理並於表5顯示。
    將將前述研削加工與研磨加工後之該多結晶矽塊A(W)使用線鋸切片加工為厚度200μm之晶圓狀之結果，其破裂與缺口等之發生率係1.2%。相對於如前述於研削加工後係3～4%，如於表5顯示藉由使切削量為平均：95μm，使表面粗度為平均：1.0μm之研磨加工，可使其發生率大幅減低。
    【實施例2】
    於本實施例2使用之被加工物(W)係如圖17與圖18所示，將以拉升法製造之圓柱狀之單結晶矽錠切斷形成之單結晶矽塊(W)。將前述單結晶矽錠之上下端部切斷除去，準備稱呼長度：300mm(在圖18係高度方向)，將實測之長度以299.0～301.0mm之範圍切斷之25條之錠。將該錠如於圖17顯示往固定治具以5列*5列之排列垂直設定。
    將前述25條之單結晶矽錠使用與前述實施例1同樣之固定磨粒方式之新線鋸將分別成大致直角之4側面部(F)切斷形成準備25條之單結晶矽塊(W)。另外，將各單結晶矽錠之胴體部之一部分做為圓弧寬度使為約25mm之4角部(C)殘留。從該單結晶矽塊(W)任意拔取1條做為被加工物(W)。
    單結晶矽塊(W)之形狀係如顯示於圖18般以4側面部(F)與圓弧狀之4角部(C)構成之四角柱狀。與前述實施例1同樣地將對向之2側面部(F)間之量測合計18處進行之結果，為125.4～126.0mm(平均：125.7mm)，長度係300.8mm，表面粗度係Ry22～28μm(平均25μm)。
    關於研削手段A(14)與研磨手段A(20)之規格係如於前述表2顯示，除了將於研削手段A(14)使用之杯型磨石之磨粒之粒度由表3選擇變更為F180以外係使與前述實施例1相同。將前述於研削手段A(14)使用之杯型磨石之磨粒之粒度變更為F180之理由係根據以下。研削加工與研磨加工之單結晶矽塊(W)之平均剖面尺寸相對於稱呼：5英吋之125mm*125mm之正方形為+0.7mm，其單側切削量=0.35mm，做為切削量甚少。因此，使為比在前述實施例1使用之顯示於表3之F100更細之粒度之F180(JISR6001：1998)者。
    研削加工係將準備之單結晶矽塊(W)以夾持軸(13)(13)把持，使其2側面部(F)通過對兩側對向之研削手段A(14)之間，與前述實施例1之多結晶矽塊(W)同樣地使4側面部(F)之研削加工終了。
    其次，如於表1顯示，以對控制手段事先輸入設定之夾持軸(13)(13)之旋轉速度(87min-1)使單結晶矽塊(W)連續旋轉並使該單結晶矽塊(W)以2mm/sec之低速度通過研削手段A(14)，將4角部(C)之研削加工終了。
    其結果，4側面部(F)之彼此對向之2側面部(F)間之合計18處之尺寸為125.3～126.1mm(平均125.7mm)，4側面部(F)之切削量(=以量測值/2算出之結果)為283～350μm(平均316μm)，4側面部(F)與4角部(C)之表面粗度Ry4～6μm(平均5μm)。
    其次之研磨加工係使單結晶矽塊(W)以把持手段(12)連續旋轉並以移動手段(19)以2mm/sec之低速度通過由使粗研磨用之刷毛材A(35)與精密研磨用之刷毛材A(36)對旋轉盤(22)為一體之一對研磨刷構成之研磨手段A(20)之間而使4角部(C)之研磨加工終了。其後，將4側面部(F)之研磨加工與前述實施例1同樣地以移動手段(19)以20mm/sec之移動速度通過研磨手段A(20)之間進行研磨加工。如上述，將所有之研削加工與研磨加工終了。
    將前述研磨加工終了之4側面部(F)之彼此對向之2側面部(F)間之合計18處之尺寸為124.7～125.4mm(平均125.2mm)，4側面部(F)之切削量(=以量測值/2算出之結果)為86～100μm(平均93μm)，4側面部(F)與4角部(C)之表面粗度Ry0.8～1.0μm(平均0.9μm)。
    以上，將已說明之實施例2之單結晶矽塊(W)之施加研削加工、研磨加工之加工結果整理並於表6顯示。
    將將前述研削加工與研磨加工後之該多結晶矽塊(W)使用線鋸切片加工為厚度200μm之晶圓狀之結果，與實施例1之多結晶矽塊(W)同樣地，藉由使切削量為86～100μm，使表面粗度為平均：1.1μm之研磨加工，其破裂與缺口等之發生率可減低至1.0%以下。
    【實施例3】
    於本實施例3使用之被加工物(W)係於圖19所示之單結晶藍寶石錠(W)。剖面尺寸為4英吋(直徑：100±0.5mm)之以拉升法製造。於該單結晶藍寶石錠(W)之胴體部(B)有因製造時之溶融加熱等而發生之雜質附著而形成有凹凸。將其頂部與尾部切斷除去，將長度(在圖19係高度方向)切斷為稱呼長度：200mm，將實測之長度以199.0～201.0mm之範圍並使用。
    研削裝置(1)之研削手段B(24)與研磨裝置(2)之研磨手段B(30)之規格係如於下表7顯示。
    研削裝置(1)之研削手段B(24)係採用於圖13顯示之輥型之磨石。從表3做為形成磨粒層A(15a)之磨粒之粒度選擇研削能力高之F100(JISR6001：1998)相當之鑽石磨粒。使磨粒層B(25)之外型尺寸為外型200mm*長度為100mm。將切入量設定為1.5mm，將旋轉速度(由研削加工之基準圓周速度：15～30m/sec換算)設定為2200min-1，使前述輥型磨石旋轉。使為被加工物(W)之單結晶藍寶石錠(W)以把持其柱軸芯之兩端之把持手段(12)之夾持軸(13)往與前述輥型磨石之旋轉方向為反方向以153 min-1之旋轉速度(由於表1顯示：圓柱狀之被加工物(W)之基準圓周速度0.5～1.1mm/sec換算)連續旋轉。
    其次，使單結晶藍寶石錠(W)旋轉並藉由移動手段(19)之作動而使於單結晶藍寶石錠(W)之柱軸方向以2mm/sec之低速度移動，使通過旋轉中之研削手段B(24)，將胴體部(B)之研削加工終了。
    將前述研削加工終了之前述單結晶藍寶石錠(W)之胴體部(B)之直徑尺寸沿著該胴體部(B)之柱軸芯測定6處。使把持該單結晶藍寶石錠(W)之把持手段(12)之夾持軸(13) 90度旋轉將其直徑尺寸與前述同樣地測定6處，測定合計12處之直徑尺寸。其結果，為100.3～101.1mm(平均：100.7mm)。此外，表面粗度係Ry5～7μm(平均：6μm)。另外，單結晶藍寶石錠(W)之研削加工係含有於胴體部(B)附著之雜質之除去，不沒有進行切削量之測定記錄。
    於其次之加工使用之研磨裝置(2)之研磨手段B(30)係採用將如於圖14顯示之旋轉筒(32)之一端部側配置粗研磨用之刷毛材B(37)，另一端部側配置精密研磨用之刷毛材B(38)之於長度為400mm之1個之旋轉筒(32)將粗研磨用與精密研磨用之雙方一體形成之輥型之研磨刷。
    於前述研磨手段B(30)使用之磨粒之粒徑係前述粗研磨用之刷毛材B(37)將磨粒之粒度選擇於表4顯示之＃240(JISR6001：1998)相當之鑽石磨粒固定者。精密研磨用之刷毛材B(38)係將磨粒之粒度選擇於表4顯示之＃800(JISR6001：1998)相當之鑽石磨粒固定者。
    此外，使前述粗研磨用之刷毛材B(37)與精密研磨用之刷毛材B(38)之各自之外型尺寸(毛前方之直徑)為ψ150mm*(旋轉筒(32)之軸芯方向之長度)200mm。
    將切入量設定為0.5mm，將旋轉速度(由研磨加工之基準圓周速度：10～20m/sec換算)設定為2000min-1，使前述輥型研磨刷旋轉。使為被加工物(W)之單結晶藍寶石錠(W)以把持其柱軸芯之兩端之把持手段(12)之夾持軸(13)往與前述輥型磨石之旋轉方向為反方向以153 min-1之旋轉速度(由於表1顯示：圓柱狀之被加工物(W)之基準圓周速度0.5～1.1mm/sec換算)連續旋轉。
    其次，使單結晶藍寶石錠(W)旋轉並藉由移動手段(19)之作動而使於單結晶藍寶石錠(W)之柱軸方向以2mm/sec之低速度移動，使通過旋轉中之研磨手段B(30)，將胴體部(B)之研磨加工終了。
    將前述研磨加工終了之前述單結晶藍寶石錠(W)之胴體部(B)之直徑尺寸沿著該胴體部(B)之柱軸芯測定6處。使把持該單結晶藍寶石錠(W)之把持手段(12)之夾持軸(13) 90度旋轉將其直徑尺寸與前述同樣地測定6處，測定合計12處之直徑尺寸。其結果，為100.2～100.9mm(平均：100.6mm)。此外，其切削量係94～102μm(平均：98μm)，表面粗度係Ry0.8～1.2μm(平均：1.0μm)。
    以上，將已說明之實施例2之單結晶矽塊(W)之施加研削加工、研磨加工之加工結果整理並於表7顯示。
    將將前述研削加工與研磨加工後之該單結晶藍寶石錠(W)使用線鋸切片加工為厚度200μm之晶圓狀之結果，與實施例1、實施例2之多結晶矽塊(W)、單結晶矽塊(W)同樣地，藉由使切削量為94～102μm，使表面粗度為平均：1.0μm之研磨加工，其破裂與缺口等之發生率可減低至1.0%以下。
    (變更例)
    如於圖20顯示之水晶藍伯特以把持手段(12)把持之被加工物(W)之面不是水平之場合係於把持手段(12)之前端連結配合前述被加工物(W)之前端之形狀之夾持輔助構件(不圖示)，透過該夾持輔助構件把持被加工物(W)亦可。
    本發明係雖係針對關於單結晶矽塊、單結晶矽塊、單結晶藍寶石錠之研削研磨之發明說明，但並非限定於此等者。例如，關於用於結晶系太陽電池面板等各種半導體基板之矽晶圓、水晶振動子等用於電子元件之水晶晶圓、用於電子元件或光學基板之石英晶圓、用於LED基板等之藍寶石晶圓、GaAs晶圓、GaP晶圓、GaN晶圓、用於動力元件等之SiC單結晶晶圓、用於SAW過濾器之LiTaO3晶圓、LiNbO3晶圓、用於超高速半導體元件之InP晶圓等硬脆性材料全體之晶圓之製造中之錠與塊之研削加工與研磨加工亦可適用。關於該被加工物之原料並非限於前述者，亦以其他硬脆性材料為對象，關於形狀不僅角柱狀與圓柱狀，亦以包含如水晶藍伯特之複雜形狀(異形狀)之柱狀體(參照圖20)之柱狀體全體為對象者。
    根據本發明之研削裝置或研削方法，即使將成為由硬脆性材料構成之錠以線鋸等切斷形成之被加工物(W)之角柱狀之塊之剖面尺寸與直角度為公差外之場合，藉由使前述研削手段A(14)或研削手段B(24)為磨石之研削機能，可將該被加工物(W)之表層之雜質與變形除去並使剖面尺寸為±0.5mm之公差內。另外，可使被加工物(W)之形狀為角柱狀之場合之側面部(F)交差形成之角部(C)之直角度為±0.1度之公差內。此外，藉由使其後步驟之研磨手段A(20)或研磨手段B(30)為研磨刷，可將將前述研削加工終了之前述被加工物(W)之表層之微裂痕除去，使表面粗度為Ry1.1μm(JISB0601：1994)。因此，於於次步驟中將該被加工物(W)使用線鋸等切片加工為數百μm之厚度之晶圓時可減低於前述切片加工之際發生之破裂與缺口導致之不良製品之發生率。
    此外，藉由使對研削裝置(1)與研磨裝置(2)可裝卸之研削手段A(14)與研磨手段A(20)或研削手段B(24)與研磨手段B(30)之安裝部之規格為共通，可使前述研削裝置(1)本體與研磨裝置(2)本體為相同之規格，故可使裝置本體之製造原價為低價。另外，於前述研削裝置(1)與研磨裝置(2)安裝之把持被加工物(W)之把持手段(12)之夾持軸(13)係可「間歇旋轉」或「連續旋轉」。因此，可使形狀為角柱狀或圓柱狀之被加工物(W)之研削加工與研磨加工容易。
    此外，具備對前述搬入裝置(3)、研削裝置(1)、研磨裝置(2)、搬出裝置(4)之各裝置載置被加工物(W)並進行取出之移載裝置(5)，將移載裝置(5)、研削裝置(1)與研磨裝置(2)之各步驟以控制手段自動化。故被加工物之加工部之研削加工與研磨加工可確實進行且可圖省力化。
    以具備具備將被加工物之表層部以一定之切入量研削、將該被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形除去並使剖面尺寸成為所欲尺寸之研削手段、將結束前述研削之被加工物之表層部以一定之按壓力研磨、除去該被加工物之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化之研磨手段之研削研磨裝置(6)之研削研磨加工系統為第2實施形態說明。在此係僅針對與第1實施形態相異支點說明。
    圖21係顯示本發明之研削與研磨角柱狀之被加工物(W)之研削研磨裝置(6)。研削研磨裝置(6)具備把持被加工物(W)之把持手段(12)、將被加工物(W)之側面部(F)與角部(C)研削加工之研削手段A(14)、將研削加工結束後之被加工物(W)之側面部(F)與角部(C)研磨加工之研磨手段A(20)、形成基準面之基準塊(K)、量測被加工物(W)之剖面尺寸之量測手段(18)、將把持被加工物(W)之把持手段(12)移動以使前述被加工物(W)往量測手段(18)與研削手段A(14)之間移動之移動手段(19)。
    前述移動手段(19)係使把持被加工物(W)之把持手段(12)在量測手段(18)與研削手段A(14)與研磨手段A(20)之間移動以量測被加工物(W)或將被加工物(W)研削加工與研磨加工。但將把持被加工物(W)之把持手段(12)固定並使量測手段(18)與研削手段A(14)與研磨手段A(20)在被加工物(W)之位置移動以進行該被加工物(W)之量測與研削加工與研磨加工亦可。
    研削手段A(14)係與第1實施形態同樣地使用杯型之磨石。此外，研磨手段A(20)係與第1實施形態同樣地使用段型之研磨刷。
    圖22係顯示本發明之研削與研磨圓柱狀之被加工物(W)之研削研磨裝置(6)。研削研磨裝置(6)具備把持被加工物(W)之把持手段(12)、將被加工物(W)之胴體部(B)研削加工之研削手段B(24)、將研削加工結束後之被加工物(W)之胴體部(B)研磨加工之研磨手段B(30)、形成基準面之基準塊(K)、量測被加工物(W)之剖面尺寸之量測手段(18)、將把持被加工物(W)之把持手段(12)移動以使前述被加工物(W)往量測手段(18)與研削手段B(24)之間移動之移動手段(19)。
    前述移動手段(19)係與前述同樣地將把持被加工物(W)之把持手段(12)固定並使量測手段(18)與研削手段B(24)與研磨手段B(30)在被加工物(W)之位置移動以進行該被加工物(W)之量測與研削加工與研磨加工亦可。
    研削手段B(24)係與第1實施形態同樣地使用輥型之磨石。此外，研磨手段B(30)係與第1實施形態同樣地使用輥型之研磨刷。另外，使用比輥型之磨石低價之杯型之磨石或比輥型之研磨刷低價之杯型或段型之研磨刷亦可。
    進行角柱狀之被加工物(W)與圓柱狀之被加工物(W)之研削加工與研磨加工之研削研磨裝置(6)皆藉由使固定於把持手段(12)之被加工物(W)從圖中左方往右方相對移送來依研削加工與研磨加工之順序進行。
    此外，將研削手段A(14)與研磨手段A(20)之至少其一複數個連接亦可。例如，在圖23係對1對之研削手段A(14)使2對之研磨手段A(20)連接。在此場合，藉由使含有於配置於同圖左方之研磨手段A(20)之刷毛材A(21)之磨粒之粒度較粗並使含有於配置於同圖右方之研磨手段A(20)之刷毛材A(21)之磨粒之粒度較細，以研削手段A(14)研削加工之後可進行2階段之研磨加工。此外，在研削加工產生之凹凸過大而以研磨手段A(20)之加工能力難以使此凹凸成為平滑之場合等想要使研磨加工之能力提升之場合可使含有於所有之研磨手段A(20)之刷毛材A(21)之磨粒之粒度大致相同。
    此外，雖未圖示，於進行圓柱狀之被加工物(W)之研削與研磨之研削研磨裝置(6)亦同樣地可將研削手段B(20)與研磨手段B(30)之至少其一複數個連接。
    藉由使對研削研磨裝置(6)可裝卸之研削手段A(14)與研磨手段A(20)或研削手段B(24)與研磨手段B(30)之安裝部之規格為共通，可將此等更換。藉此，在例如於圖21與圖22所示之研削研磨裝置(6)之場合係可將研磨手段與研削手段更換而使為具備2對之研磨手段A(20)或研磨手段B(30)之研磨裝置(2)。此外，可將研削手段與研磨手段更換而使為具備2對之研削手段A(14)或研削手段B(24)之研削裝置(1)。藉由使構成各自之磨粒層之磨粒之粒度或含有於各自之刷毛材之磨粒之粒度為大致相同，可縮短加工時間。此外，藉由使配置於同圖左方之磨粒之粒度較粗並使配置於同圖右方之之磨粒之粒度較細，可進行2階段之研削加工或研磨加工。另外，例如圖23所示之研削研磨裝置(6)之場合，可將研磨手段與研削手段更換而使為具備3對之研磨手段A(20)或研磨手段B(30)之研磨裝置(2)。此外，可將研削手段與研磨手段更換而使為具備3對之研削手段A(14)或研削手段B(24)之研削裝置(1)。或者，藉由將同圖左右方向之中央之研磨手段A(20)或研磨手段B(30)更換為研削手段A(14)或研削手段B(24)，可於進行2階段之研削加工後進行研磨加工。
    圖24係顯示於圖1顯示之研削裝置(1)、於圖2顯示之研磨裝置(2)、於圖21顯示之研削研磨裝置(6)、於圖22顯示之研削研磨裝置(6)、未加工之被加工物(W)之搬入裝置(3)、加工後之被加工物(W)之搬出裝置(4)、具有在前述搬入裝置(3)、研削裝置(1)、研磨裝置(2)、搬出裝置(4)之間將前述被加工物移動之作動臂部(51)與安裝於該作動臂部(51)之前端且將前述被加工物(W)旋轉為既定角度之把持部(52)之移載裝置(5)之配置之配置圖。不圖示之控制手段係具備對加工開始前輸入之初期設定項目與分別設於前述研削裝置(1)與前述研磨裝置(2)與研削研磨裝置(6)之量測手段(18)之量測具輸出之量測信號運算處理並對前述研削裝置(1)與前述研磨裝置(2)與研削研磨裝置(6)之各手段輸出作動信號之機能、控制前述移載裝置(5)之旋回作動與把持被加工物(W)之把持作動之機能。
    研削裝置(1)與前述研磨裝置(2)與研削研磨裝置(6)之組合係可對應於被加工物(W)之形狀與要求之加工精度而適當選擇。例如在圖24(A)係將於圖21顯示之研削研磨裝置(6)配置2台，在角柱狀之被加工物(W)之加工係分別以1台之研削研磨裝置(6)進行側面部(F)之加工與角部(C)之加工。做為角部(C)之表面粗度之要求不高之例，在圖24(B)係將於圖21顯示之研削研磨裝置(6)與於圖1顯示之研削裝置(1)分別配置各1台，在以研削研磨裝置(6)進行側面部(F)之加工後，以研削裝置(1)進行角部(C)之研削加工。此外，做為以於角部(C)之加工有使被加工物(W)以相同速度移送之必要之研削研磨裝置(6)不能進行要求之加工之例，如圖圖24(C)所示，將於圖21顯示之研削研磨裝置(6)與於圖1顯示之研削裝置(1)與與於圖2顯示之研磨裝置(2)分別配置各1台，在以研削研磨裝置(6)進行側面部(F)之加工後，依序以以研削裝置(1)進行之研削加工與以研磨裝置(2)進行之研磨加工來進行角部(C)之加工。
    沒有特別記載之以研削研磨裝置(6)進行之被加工物(W)之運轉方法(把持方法、量測方法、「間歇旋轉」或「連續旋轉」、加工方法等)係與研削裝置(1)與研磨裝置(2)相同，具體之動作與運轉方法參照前述。
    1．．．研削裝置
    2．．．研磨裝置
    3．．．搬入裝置
    4．．．搬出裝置
    5．．．移載裝置
    6．．．研削研磨裝置
    11．．．基台
    12．．．把持手段
    13．．．夾持軸
    14．．．研削手段A
    15．．．研削體A
    15a．．．磨粒層A
    15b．．．台板
    16．．．旋轉盤
    17．．．旋轉軸
    18．．．量測手段
    18A．．．量測具A
    18B．．．量測具B
    19．．．移動手段
    20．．．研磨手段A
    21．．．刷毛材A
    22．．．旋轉盤
    23．．．旋轉軸
    24．．．研削手段B
    25．．．磨粒層B
    26．．．旋轉筒
    27．．．旋轉軸
    30．．．研磨手段B
    31．．．刷毛材B
    32．．．旋轉筒
    33．．．旋轉軸
    34．．．按壓具
    51．．．作動臂部
    52．．．把持部
    W．．．被加工物
    F．．．側面部
    C．．．角部
    B．．．胴體部
    圖1係本發明之將角柱狀之被加工物加工之研削裝置之俯視圖。
    圖2係本發明之將角柱狀之被加工物加工之研磨裝置之俯視圖。
    圖3係本發明之將圓柱狀之被加工物加工之研削裝置之俯視圖。
    圖4係本發明之將圓柱狀之被加工物加工之研磨裝置之俯視圖。
    圖5係顯示配置有本發明之將角柱狀與圓柱狀之被加工物加工之研削裝置與研磨裝置、於前述各裝置將被加工物設定之移載裝置、被加工物之搬入裝置與搬出裝置之第1實施形態之實施例之俯視圖。
    圖6係對位於本發明之研削裝置與研磨裝置之作動開始位置之基台載置被加工物，顯示把持手段與移動手段之配置之前視圖。
    圖7係顯示於本發明之研削裝置與研磨裝置之基台載置被加工物且該被加工物之按壓具解除之狀態之側面圖。
    圖8係於本發明之研削裝置與研磨裝置之基台載置被加工物，顯示量測手段之量測具之配置之側面圖。
    圖9係本發明之研削手段之杯型之磨石之前視圖。圖9(A)係從正面觀察之部分剖面圖，圖9(B)係A-A視圖(仰視圖)。
    圖10係本發明之研削手段之杯型之磨石之前視圖。圖9(A)係從正面觀察之部分剖面圖，圖9(B)係A-A視圖(仰視圖)。
    圖11係於本發明之研磨手段之1個之旋轉盤具備磨粒之粒度粗之刷毛材與磨粒之粒度細之刷毛材之分區型之研磨刷之前視圖。
    圖12係圖11之仰視圖。
    圖13係顯示本發明之將圓柱狀之被加工物研削之研削手段之滾筒型之磨石之立體圖。
    圖14係顯示本發明之將圓柱狀之被加工物研磨之研磨手段之滾筒型之研磨刷之立體圖。
    圖15係將多結晶矽錠以線鋸切斷形成矽塊(A)(B)(C)時之立體圖。
    圖16係於圖15形成之多結晶矽塊(A)(B)(C)之立體圖。
    圖17係從平面觀察將單結晶矽錠以線鋸切斷之狀態之說明圖。
    圖18係於圖17形成之單結晶矽塊之立體圖。
    圖19係顯示將頂部與尾部切斷而形成為圓柱狀之單結晶藍寶石錠之立體圖。
    圖20係用來說明水晶藍伯特之形狀之說明圖。
    圖21係本發明之將角柱狀之被加工物加工之研削研磨裝置之俯視圖。
    圖22係本發明之將圓柱狀之被加工物加工之研削研磨裝置之俯視圖。
    圖23係本發明之將角柱狀之被加工物加工之研削研磨裝置之之變更例之俯視圖。
    圖24係顯示配置有本發明之將角柱狀與圓柱狀之被加工物加工之研削裝置與研磨裝置、於前述各裝置將被加工物設定之移載裝置、被加工物之搬入裝置與搬出裝置之第2實施形態之實施例之俯視圖。
    1．．．研削裝置
    2．．．研磨裝置
    3．．．搬入裝置
    4．．．搬出裝置
    5．．．移載裝置
    51．．．作動臂部
    权利要求:
    Claims (22)
    [1] 一種硬脆性材料之研削研磨加工系統，係研削及研磨由用來藉切片加工製造晶圓之硬脆性材料構成之柱狀被加工物，其特徵在於具備：研削裝置，將被加工物之表層部以一定之切入量研削，以除去該被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形並使剖面尺寸成為所欲尺寸，且具有量測被加工物尺寸之量測手段；研磨裝置，將結束前述研削之被加工物之表層部以一定之按壓力研磨，以除去該被加工物之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化，且具有量測被加工物尺寸之量測手段；控制手段，運算以前述量測手段量測之被加工物之尺寸，根據前述運算之結果，輸出前述研削裝置之作動信號與前述研磨裝置之作動信號。
    [2] 一種硬脆性材料之研削研磨加工系統，係研削及研磨由用來藉切片加工製造晶圓之硬脆性材料構成之柱狀被加工物，其特徵在於，至少具備1以上之具備下述手段的研削研磨裝置：量測手段，量測被加工物之尺寸；研削手段，將被加工物之表層部以一定之切入量研削，以除去該被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形，並使剖面尺寸成為所欲尺寸；研磨手段，將結束前述研削之被加工物之表層部以一定之按壓力研磨，以除去該被加工物之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化；控制手段，運算以前述量測手段量測之被加工物之尺寸，根據前述運算之結果，輸出前述研削裝置之作動信號與前述研磨裝置之作動信號。
    [3] 一種硬脆性材料之研削研磨加工系統，係研削及研磨由用來藉切片加工製造晶圓之硬脆性材料構成之柱狀被加工物，其特徵在於具備：將被加工物之表層部以一定之切入量研削，以除去該被加工物之表層部之雜質與柱軸方向之變形並使剖面尺寸成為所欲尺寸，且具有量測被加工物之尺寸之量測手段之研削裝置，將結束前述研削之被加工物之表層部以一定之按壓力研磨，以除去該被加工物之表層部之微裂痕並使表面粗糙度微細化，且具有量測被加工物之尺寸之量測手段之研磨裝置中之至少一種。
    [4] 如申請專利範圍第1或3項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述研削裝置具備：基台，可將前述被加工物於垂直方向移動且將其柱軸水平載置；把持手段，具有使載置於該基台之被加工物在與該被加工物之柱軸正交之方向進退動，以將該被加工物於前述基台之中心定位之按壓具與使軸心為被加工物之柱軸之方向，把持該被加工物兩端之夾持軸，且前述夾持軸可使被加工物以其軸心為中心旋轉；研削手段，係將磨粒彼此結合之磨粒層固著於圓盤狀或圓環狀之台板而成之研削體作為固著於旋轉盤、可裝卸地連結於旋轉驅動源的磨石，將前述磨粒層按壓於前述被加工物並旋轉；移動手段，使前述把持手段與研削手段之其中一方於前述被加工物之柱軸方向至少移動相當於該被加工物長度之距離。
    [5] 如申請專利範圍第1或3項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述研削裝置具備：基台，可將前述被加工物於垂直方向移動且將其柱軸水平載置；把持手段，具有使載置於該基台之被加工物在與該被加工物之柱軸正交之方向進退動，以將該被加工物於前述基台之中心定位之按壓具與使軸心為被加工物之柱軸之方向，把持該被加工物兩端之夾持軸，且前述夾持軸可使被加工物以其軸心為中心旋轉；研削手段，係將磨粒彼此結合之磨粒層固著於圓盤狀或圓環狀之台板而成之研削體作為固著於旋轉盤、可裝卸地連結於旋轉驅動源的磨石，將前述磨粒層按壓於前述被加工物並旋轉；移動手段，使前述把持手段與研削手段之其中一方於前述被加工物之柱軸方向至少移動相當於該被加工物之長度之距離。
    [6] 如申請專利範圍第1或3項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述研磨裝置具備：基台，可將前述被加工物於垂直方向移動且將其柱軸水平載置；把持手段，具有使載置於該基台之被加工物在與該被加工物之柱軸正交之方向進退動，以將該被加工物於前述基台之中心定位之按壓具與使軸心為被加工物之柱軸之方向，把持該被加工物兩端之夾持軸，且前述夾持軸可使被加工物以其軸心為中心旋轉；研磨手段，具有旋轉盤並於圓盤狀之表面捆束配置有含有磨粒之刷毛材之研磨刷，前述研磨刷可裝卸地連結於前述旋轉機構，將前述刷毛材按壓於前述被加工物並旋轉；移動手段，使前述把持手段與研磨手段之其中一方於前述被加工物之柱軸方向至少移動相當於該被加工物之長度之距離。
    [7] 如申請專利範圍第2項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述研削研磨裝置具備：基台可將前述被加工物於垂直方向移動且將其柱軸水平載置；把持手段，具有使載置於該基台之被加工物在與該被加工物之柱軸正交之方向進退動，以將該被加工物於前述基台之中心定位之按壓具與使軸心為被加工物之柱軸之方向，把持該被加工物兩端之夾持軸，且前述夾持軸可使被加工物以其軸心為中心旋轉；移動手段，使前述把持手段或研削手段或研磨手段之其中一方於前述被加工物之柱軸方向至少移動相當於該被加工物之長度之距離；前述研削手段，係將磨粒彼此結合之磨粒層固著於圓盤狀或圓環狀之台板而成之研削體固著於旋轉盤的磨石，前述磨石可裝卸地連結於旋轉驅動源，將前述磨粒層按壓於前述被加工物並旋轉；前述研磨手段具有於圓盤狀之表面捆束配置含有磨粒之刷毛材、將前述刷毛材按壓於前述被加工物並旋轉的旋轉盤，其具備可裝卸地保持之研磨刷且前述研磨刷可旋轉。
    [8] 如申請專利範圍第2項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述研削研磨裝置具備：基台，可將前述被加工物於垂直方向移動且將其柱軸水平載置；把持手段，具有使載置於該基台之被加工物在與該被加工物之柱軸正交之方向進退動，以將該被加工物於前述基台之中心定位之按壓具與使軸心為被加工物之柱軸之方向，把持該被加工物兩端之夾持軸，且前述夾持軸可使被加工物以其軸心為中心旋轉；移動手段，使前述把持手段或研削手段或研磨手段之其中一方於前述被加工物之柱軸方向至少移動相當於該被加工物之長度之距離；前述研削手段，係將磨粒彼此結合之磨粒層固著於圓盤狀或圓環狀之台板而成之研削體作為固著於旋轉盤、可裝卸地連結於旋轉驅動源的磨石，將前述磨粒層按壓於前述被加工物並旋轉；前述研磨手段具有於圓盤狀之表面捆束配置含有磨粒之刷毛材、將前述刷毛材按壓於前述被加工物並旋轉的旋轉盤，其具備可裝卸地保持之研磨刷且前述研磨刷可旋轉。
    [9] 如申請專利範圍第4、5、7、8項中任一項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，係使前述研削手段之磨粒之粒度，在粗研削用時為F90～F220(JISR6001：1998)或精密研削用時為＃240～＃500(JISR6001：1998)。
    [10] 如申請專利範圍第6～8項中任一項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，使前述研磨手段之刷毛材含有之磨粒粒度為2種類以上。
    [11] 如申請專利範圍第10項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，使前述研磨手段之磨粒之粒度，在粗研磨用時為＃240～＃500(JISR6001：1998)或精密研磨用時為＃800～＃1200(JISR6001：1998)。
    [12] 如申請專利範圍第10項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，於前述研磨手段中，將含有粒度粗之磨粒之刷毛材配置於旋轉盤之接近旋轉中心之部分，將含有粒度細之磨粒之刷毛材配置於前述含有粒度粗之磨粒之刷毛材配置之周圍。
    [13] 如申請專利範圍第1或3項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述研削裝置之前述研削手段與前述研磨裝置之前述研磨手段為可替換，藉由使研削手段與研磨手段替換可使研削裝置成為研磨裝置或使研磨裝置成為研削裝置。
    [14] 如申請專利範圍第2項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述研削研磨裝置之前述研削手段與前述研磨手段為可替換。
    [15] 如申請專利範圍第1項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其具備：搬入裝置，將研削研磨加工前之被加工物搬入前述硬脆性材料之研削研磨加工系統；搬出裝置，將結束研削研磨加工之被加工物從前述硬脆性材料之研削研磨加工系統搬出；移載裝置，具有在前述搬入裝置、研削裝置、研磨裝置、搬出裝置之間將前述被加工物移動之作動臂部與安裝於該作動臂部之前端，將前述被加工物旋轉為既定角度之把持部。
    [16] 如申請專利範圍第2或3項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其具備：搬入裝置，將研削研磨加工前之被加工物搬入前述硬脆性材料之研削研磨加工系統；搬出裝置，將結束研削研磨加工之被加工物從前述硬脆性材料之研削研磨加工系統搬出；移載裝置，具有在前述搬入裝置、研削研磨裝置、研削裝置、研磨裝置、搬出裝置之間將前述被加工物移動之作動臂部與安裝於該作動臂部之前端，將前述被加工物旋轉為既定角度之把持部。
    [17] 如申請專利範圍第1或2項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，設於前述研削裝置或研磨裝置之量測手段由：基準塊，具有在與前述被加工物之柱軸垂直之水平方向隔著已知基準間隔尺寸形成之一對基準面、及在與前述柱軸垂直之鉛直方向隔著已知基準間隔尺寸形成之一對基準面；量測具，使量測方向為前述水平方向，量測前述基準塊兩側之基準面與被加工物兩側之研削研磨加工部之間隔尺寸；量測具，使量測方向為前述水平方向，量測前述基準塊上面之基準面與被加工物上面之研削研磨加工部之高度位置；構成。
    [18] 如申請專利範圍第17項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述控制手段具備：使前述研削手段與前述研磨手段之各前端接觸設於前述研削裝置與前述研磨裝置之把持手段之基準塊之一對基準面，以運算處理前述研削裝置與前述研磨裝置之各手段之切入量成為0之基點位置之機能；以設於前述研削裝置與前述研磨裝置之量測手段之量測具量測前述基準塊之兩側之基準面與被加工物兩側之加工部之差，以運算處理被加工物之加工部之加工前與加工後之剖面尺寸之機能；執行為了使前述研削裝置與前述研磨裝置將前述被加工物對心後加以把持之運算處理之機能；對加工開始前輸入之初期設定項目與分別設於前述研削裝置與前述研磨裝置之量測手段之量測具所輸出之量測信號進行運算處理，並對前述研削裝置與前述研磨裝置之各手段輸出作動信號之機能。
    [19] 如申請專利範圍第2項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述控制手段具備：使前述研削手段與前述研磨手段之各前端接觸設於前述研削裝置與前述研磨裝置之把持手段之基準塊之一對基準面，以運算處理前述研削裝置與前述研磨裝置之各手段之切入量成為0之基點位置之機能；以設於前述研削裝置與前述研磨裝置之量測手段之量測具量測前述基準塊之兩側之基準面與被加工物兩側之加工部之差，以運算處理被加工物之加工部之加工前與加工後之剖面尺寸之機能；執行為了使前述研削裝置與前述研磨裝置將前述被加工物對心後加以把持之運算處理之機能；對加工開始前輸入之初期設定項目與前述量測手段之量測具所輸出之量測信號進行運算處理，並對前述研削手段與前述研磨手段輸出作動信號之機能。
    [20] 如申請專利範圍第18或19項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述被加工物之形狀為角柱狀；將進行研削研磨加工之被加工物之剖面尺寸之公差設為±0.5mm，將該被加工物之2側面部彼此交集之角部之剖面形狀之公差設為±0.1度。
    [21] 如申請專利範圍第18或19項之硬脆性材料之研削研磨加工系統，其中，前述被加工物之形狀為圓柱狀；將進行研削研磨加工之被加工物之剖面尺寸之公差設為±0.5mm。
    [22] 一種硬脆性材料之研削研磨方法：係使用申請專利範圍第1～3項中任一項之硬脆性材料之研削研磨加工系統；在以前述研削裝置進行研削加工後，以前述研磨裝置進行研磨加工。
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