JP4816815B2 - 多角柱状部材の研磨装置およびその研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、硬脆材料からなる多角柱形状の被研磨加工物の各平面（以下「平面部」という）と、該２平面が交わる陵角（以下「陵角部」という）の表層を研磨除去する研磨装置に関するものである。

本発明の研磨対象となる硬脆材料の多角柱状部材には、例えば、ワイヤソーによりスライス加工をしてシリコンウエハを得るための材料となる四角柱形状のシリコンブロックがあって、該シリコンブロックは、素材が単結晶、あるいは多結晶からなるシリコンインゴットをバンドソーもしくはワイヤソーにより切断して四角柱形状に形成されるものであるが、前記切断後の外形寸法に関する要求精度が高い場合はその表層面を研削処理する。

単結晶からなるシリコンブロックは、引き上げ法により製造されて円柱形状に成形されたシリコンインゴットの円柱表層部を柱軸方向にバンドソーもしくはワイヤソーを使用して互いにその面が略直角となるように切断除去して４平面部を形成するとともにその２平面部間に前記円柱表層部の一部を残して円弧面（Ｒ面）とした４陵角部を形成したのち、必要に応じて前記４平面部の平面研削あるいは前記４陵角部の円筒研削を実施する。

また、多結晶からなるシリコンブロックは、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６面の表層部をバンドソーもしくはワイヤソーにより切断除去した後、さらに四角柱形状に切断して４面から成る平面部を形成し該２平面が交わる４陵角部を微小面取り（Ｃ面）している。なお、前記切断面の外形寸法に関する要求精度が高い場合は前記と同様に研削処理する。

前記のように切断成形された単結晶シリコンブロック、ならびに多結晶シリコンブロックは、次工程にてワイヤソーによりスライス加工されてシリコンウエハが製造されるものであるが、前者の単結晶シリコンブロックの４平面部、および円弧面（Ｒ面）を成した４陵角部の表層部にマイクロクラックや微小凹凸が存在するとスライス加工時に製造されたシリコンウエハの割れ・欠けが発生し易いために、研磨手段としてダイアモンド砥粒（#８００）を混入させたナイロン樹脂ブラシを使用して表面から５０〜１００μｍ以上、２００μｍ以下の表層部を研磨除去して、前記４平面部および４陵角部に存在する微小凹凸（およびマイクロクラック）を除去し、研磨前の表面粗さＲｙ１０〜２０μｍを３〜４μｍに平坦化し、シリコンウエハの製品歩留まりの向上を図った研磨方法が特許文献１により開示されている。

また、後者の陵角部が直角形状で微小Ｃ面取りを施した多結晶シリコンブロックにおいても同様であって、その表層部にマイクロクラックや微小凹凸が存在するとスライス加工して製造されたシリコンウエハの割れ・欠けが発生し易いために、研磨手段としてシリコンブロックの２平面部を上向きにするＶ字状の支持部に支持させ、移送されてきた前記シリコンブロックの２平面部を斜め上方から同時に研磨できるように粗研磨用と仕上げ研磨用の回転ブラシを設け、４平面部に存在する微小凹凸を研磨除去して平坦化し、シリコンウエハ製品の歩留まり向上を図った研磨方法が特許文献２により開示されている。

特許文献1: 特許第４１３３９３５号公報
特許文献２: 特許第３４０５４１１号公報

前記のように製造されたシリコンブロックは、その平面部と陵角部の表層部に表面粗さ：Ｒｙ１０〜２０μｍ（ＪＩＳＢ０６０１：１９９４）の凹凸と、さらに表層面より深さが８０〜１００μｍのマイクロクラックが製造工程中に発生して存在する場合がある。このような状態のシリコンブロックをワイヤソーでスライス加工すると、前記したように、割れ・欠けが生じた不良のシリコンウエハを製造することとなるから、スライス加工前に、研磨加工時間を短くして（１）前記シリコンブロックの表層部から１００μｍ前後の深さを研磨除去してマイクロクラックが除去できる高研磨能力、と（２）表面粗さ：Ｒｙ１０〜２０μｍを数μｍ以下にする微細研磨能力、を備えた製造コストが安価な研磨装置が要求されている。

本発明は、前記の要求事項を満足させるとともに被研磨加工物である多角柱状のシリコンブロック（硬脆材料）の平面部および陵角部の研磨加工を１台の装置で研磨を可能とした研磨装置とその研磨方法を提供することを目的とする。

前記、課題を解決するために成された本発明は、被研磨加工物（Ｗ）の形状が多角柱状の各平面部および各陵角部を研磨する研磨装置であって、該被研磨加工物（Ｗ）の各平面部のうち１平面部または各陵角部のうち１陵角部のいずれかを研磨する加工面（Ｐ）として水平上向きとなるように載置できるようにした基台（４）と、前記被研磨加工物（Ｗ）を研磨加工する時にその両端面を挟持し、研磨終了後に前記挟持状態を解除する把持部（６Ａ）、（６Ｂ）を先端に取付けて前後動するようにしたクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）からなるクランプ手段（５）と、前記被研磨加工物（Ｗ）を研磨加工する時に、前記加工面（Ｐ）に研磨手段（２）の先端が接触回転しながら研磨加工する研磨手段（２）を移送する研磨ユニット（１）と、前記被研磨加工物（Ｗ）の加工面（Ｐ）の高さ位置を研磨加工前に検出し該高さ位置検出信号を制御手段（１３）に記憶させる高さ位置検出手段（３）と、を備え、前記制御手段（１３）が前記高さ位置検出信号により研磨手段（２）の先端の切込み量を演算処理して研磨加工を行うようにした多角柱状部材の研磨装置を第1の発明とする。なお、ここでいう「水平上向き」とは、加工面を基準面（下方向）としている。

前記した「演算処理」とは、制御手段（１３）に研磨開始前に作業者が入力する「研磨手段（２）の砥材の粒度」、「前工程における被研磨加工物（Ｗ）の切断条件」、「被研磨加工物（Ｗ）の研磨加工部位（平面部または陵角部）」の研磨加工条件と、前記高さ位置検出手段（３）の高さ位置検出信号による「被研磨加工物（Ｗ）の加工面（Ｐ）に対する研磨手段（２）の先端の切り込み量」が自動設定されることを云い、また、前記「被研磨加工物（Ｗ）の研磨加工部位（平面部または陵角部）」の入力により「研磨ユニット（１）の移送速度」が自動設定されることを云う。

また、前記第１の発明に記載の把持部（６Ａ）、（６Ｂ）に両端面が挟持された被研磨加工物（Ｗ）を前記クランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）の軸心を中心に所定の回転角度が設定されて被研磨加工物（Ｗ）の加工面（Ｐ）が上向きとなるように回転するタクト回転、または回転速度が設定されて回転する連続回転のどちらかに選択して回転するようにした回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）と、前記基台（４）を昇降させる昇降手段と、を備え、研磨加工前に研磨加工する被研磨加工物（Ｗ）の多角柱形状の角数と、該被研磨加工物（Ｗ）の前記陵角部の研磨加工条件である前記回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）によるタクト回転、または連続回転のどちらかを選択して前記制御手段（１３）に設定するようにした多角柱状部材の研磨装置を第２の発明とする。

前記したクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）の「タクト回転」とは、被研磨加工物（Ｗ）の各陵角部および各平面部の研磨を１加工面（Ｐ）毎に研磨する場合に選択設定する研磨形式であって、研磨加工開始前に回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）のクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）の研磨形式を「タクト回転」に選択設定し、被研磨加工物（Ｗ）の多角柱形状の「角数」を制御手段（１３）に入力することにより前記回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）の回転角度が演算処理されて、１加工面（Ｐ）の研磨が終了する毎に被研磨加工物（Ｗ）の次の加工面（Ｐ）が上向きとなるように回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）のクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）が回転して停止する研磨形式であって、該被研磨加工物（Ｗ）の形状が多結晶からなるシリコンブロックのように多数の平面部と該２平面部が交わる陵角部の断面形状が角形の多角柱状部材を研磨加工する場合に設定されるものである。

また、前記したクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）の「連続回転」とは、被研磨加工物（Ｗ）の形状が単結晶からなるシリコンブロックのように多面からなる平面部と該２平面部が交わる陵角部の断面形状が円弧状であって該陵角部の研磨加工をする場合に選択設定する研磨形式であって、研磨加工開始前に回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）のクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）の回転形式を「連続回転」に選択設定しその「回転速度」を制御手段（１３）に入力することにより、被研磨加工物（Ｗ）がクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）の軸心を中心にして連続回転して該各陵角部が同時に研磨加工されるものである。なお、当該被研磨加工物（Ｗ）の各平面部の研磨加工は、前記研磨形式の「タクト回転」により研磨加工される。

また、第１または第２の発明において、研磨手段（２）が、砥粒を含有した毛材であり、該毛材が該研磨手段の底部にリング状に複数本植設されている研磨ブラシであることを第３の発明とする。

また、第１または第２の発明において、研磨手段（２）が、砥粒を含有した毛材を複数本束ねた研磨具（１０）の基部が回転板に複数本植設されている研磨ブラシであることを第４の発明とする。

また、第１または第２の発明において、研磨手段（２）が、砥粒を含有し互いが絡み合った繊維状の弾性体が該研磨手段の底部に複数本植設されている研磨ブラシであることを第５の発明とする。

また、第３乃至第５のいずれかの発明において、研磨手段（２）を複数台、それぞれの研磨手段（２）の下端が略水平、すなわち、加工面に対しそれぞれの研磨手段（２）の下端が略平行となるように連接したことを第６の発明とする。

また、第３乃至第５のいずれかの発明において、研磨手段（２）を、前記多角柱状部材の少なくとも２以上の異なる面に配置したことを第７の発明とする。

また、第３乃至第５のいずれかの発明において、研磨手段（２）を前記多角柱状部材の少なくとも２以上の異なる面に、それぞれ複数台、それぞれの研磨手段（２）の下端が略水平、すなわち、加工面に対しそれぞれの研磨手段（２）の下端が略平行となるように配置したことを第８の発明とする。

また、前記第６または第８の発明に記載の発明において、毛材に混合される砥粒の粒度がＦ１８０〜＃２０００（ＪＩＳ Ｒ６００１：１９９８）であって、その粒度が異なる研磨手段（２）を２種類以上選択し、該研磨手段（２）を、その粒度が「粗」から「細」の順に研磨加工するように連設した多角柱状部材の研磨装置を第９の発明とする。

第６または第８の発明において、毛材に混合される砥粒の粒度がＦ１８０〜＃２０００であって、その粒度が略同一の研磨手段を選択し、該研磨手段を連接したことを第１０の発明とする。

また、前記第１乃至第１０のいずれかの発明に記載の基台（４）に被研磨加工物（Ｗ）を載置する受け部材（７）に、前記被研磨加工物（Ｗ）のいずれか１陵角部を研磨するときに、該１陵角部を水平上向きに載置できるようにその下側となる平面部が接する切欠きＶ（８）と、該切欠きＶ（８）に、前記被研磨加工物（Ｗ）の各平面部のいずれか１平面部を研磨するときに、該１平面部を上向きに載置できるようにその下側となる陵角部が係止できる切欠きＬ（９）と、を形成した多角柱状部材の研磨装置を第１１の発明とする。

また、前記第１乃至第１１のいずれかの発明に記載の多角柱状部材の研磨装置により、被加工物の表層より１００μｍ以下に存在するマイクロクラックが除去され、かつ研磨加工面の表面粗さＲｙ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４）が３μｍ以下とされた多角柱状部材を第１２の発明とする。

また、第１２の発明に記載の多角柱状部材はシリコンブロックまたはセラミックスであることを第１３の発明とする。

また、前記第１の発明に記載の多角柱状部材の研磨装置において、基台（４）に載置されている被研磨加工物（Ｗ）の複数ある加工面（Ｐ）のうち各加工面（Ｐ）の研磨が終了した時点で前記クランプ手段（５）のクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）が後退して把持部（６Ａ）、（６Ｂ）の挟持状態が解除された前記被研磨加工物（Ｗ）の次の加工面（Ｐ）を水平上向きとなるように作業者が手動で反転したのち、前記クランプ手段（５）のクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）が前進して一方の把持部（６Ａ）が被研磨加工物（Ｗ）の基準端面位置に到達して停止し他方のクランプ軸（１２Ｂ）がさらに前進してその把持部（１２Ｂ）が被研磨加工物（Ｗ）の他方の端面を押圧して挟持し前記に設定された次の加工面（Ｐ）を研磨加工するようにし、すべての加工面（Ｐ）を研磨加工する手順を、各陵角部の研磨を終了させた後に各平面部の研磨加工を行うようにした多角柱状部材の研磨方法を第１４の発明とする。

また、前記第２の発明に記載の多角柱状部材の研磨装置において、基台（４）に載置されている被研磨加工物（Ｗ）の両端面をクランプ手段（５）の把持部（６Ａ）、（６Ｂ）により挟持した状態で前記基台（４）を下降させて被研磨加工物（Ｗ）より離間させておき、被研磨加工物（Ｗ）の各陵角部の研磨を、所定の回転角度が設定された前記回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）を回転させて１陵角部毎に研磨面（Ｐ）が上向きとなるように位置決めして研磨するようにしたタクト研磨、または回転速度が設定された前記回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）を連続回転させて各陵角部を同時に研磨するようにした連続研磨のどちらかの方法によりすべての陵角部の研磨加工を終了させたのち、所定の回転角度が設定された前記回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）を回転させて１平面部毎に研磨加工してすべての平面部の研磨加工を行うようにした多角柱状部材の研磨方法を第１５の発明とする。

また、前記第６または第８の発明に記載の多角柱状部材の研磨装置において、毛材に混合される砥粒の粒度がＦ１８０〜＃２０００であって、その粒度が異なる研磨手段（２）を２種類以上選択し、該研磨手段（２）をその粒度が「粗」から「細」の順に研磨加工するように連設して研磨する多角柱状部材の研磨方法を第１６の発明とする。

また、前記第６または第８の発明に記載の多角柱状部材の研磨装置において、前記毛材に混合される砥粒の粒度がＦ１８０〜＃２０００であって、その粒度が略同一の研磨手段（２）を選択し、該研磨手段を連接して研磨する多角柱状部材の研磨方法を第１７の発明とする。

前記、第１の発明によれば、ａ）研磨開始前に「研磨加工完成品の標準片（マスターワーク）」を基台（４）上に載置して研磨手段２の先端の研磨加工を開始する高さ位置を設定したのち、ｂ）前記基台（４）の研磨加工完成品の標準片を取り外し、被研磨加工物（Ｗ）をその加工面（Ｐ）が上向きとなるように載置し、
ｃ）「研磨手段（２）の砥材の粒度」、「被研磨加工物（Ｗ）の前工程における切断条件」、「被研磨加工物（Ｗ）の研磨加工部位（平面部または陵角部）」の研磨加工条件を制御手段（１３）に入力した後、研磨開始すれば、クランプ手段（５）の把持部（６Ａ）、（６Ｂ）が被研磨加工物（Ｗ）の両端面を挟持して基台（４）上に固定し、例えば、被研磨加工物（Ｗ）の前工程における切断後の外形寸法に誤差が生じてバラツキがあった場合であっても、研磨手段（２）の先端の「被研磨加工物（Ｗ）の加工面（Ｐ）に対する切り込み量」が前記高さ位置検出手段（３）の高さ位置検出信号によって演算処理され研磨加工前に自動設定されて最良の研磨加工ができる。その研磨加工が終了したら、該被研磨加工物（Ｗ）の両端面を挟持している前記クランプ手段（５）の把持部（６Ａ）、（６Ｂ）が自動解除されるから、基台（４）に載置されている被研磨加工物（Ｗ）を次の加工面（Ｐ）が上向きになるように作業者が手動により反転したのち、クランプ手段（５）の把持部（６Ａ）、（６Ｂ）を作動させて被研磨加工物（Ｗ）の両端面を挟持固定して次の加工面（Ｐ）の研磨加工を行うことができる。
前記した一連の研磨工程における被研磨加工物（Ｗ）の加工面（Ｐ）の設定は、作業者の手動によるものであるが、研磨手段（２）の先端の被研磨加工物（Ｗ）への切込み量や、被研磨加工物（Ｗ）の加工面（Ｐ）に所定の回転速度で接触回転して研磨加工する作動は自動制御によるものであるから、最良の研磨加工ができ生産性の向上を図ることができる。

第２の発明によれば、前記被研磨加工物（Ｗ）がクランプ手段（５）の把持部（６Ａ）、（６Ｂ）に挟持された状態で基台（４）を下降させ被研磨加工物（Ｗ）より離間させたのち、該被研磨加工物（Ｗ）が前記回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）によりクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）を中心にして所定の角度にタクト回転されて次に研磨する加工面（Ｐ）が水平上向きに設定される。その時点で、前記基台（４）が上昇して被研磨加工物（Ｗ）を再び載置固定された状態となり、研磨手段（２）が接触回転しながら移送されて研磨加工を行うことができる。
前記した一連の研磨加工を、作業者の手作業を必要とせず、全自動で被研磨加工物（Ｗ）の各陵角部と各平面部の研磨加工を１加工面（Ｐ）毎に順次行うことができるものである。

また、被研磨加工物（Ｗ）である素材が単結晶からなるシリコンブロックの各陵角部の研磨加工を前記のようにその加工面（Ｐ）が上向きにして停止させて１面毎に研磨する方法で研磨した場合は、陵角部と平面部との接合箇所の断面形状が起因して研磨手段（２）の先端の接触が不十分となってその接合箇所に存在するマイクロクラックの除去やその表面粗さの微細化がされていないことがあるから、前記回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）を連続回転させて被研磨加工物（Ｗ）であるシリコンブロックを柱軸中心に回転させて研磨加工する方法にすれば、前記陵角部の円弧面（Ｒ面）および該陵角部と平面部との接合箇所に研磨手段（２）の先端が十分に接触し押圧されて均一に研磨することができ、前記接合箇所に存在するマイクロクラックの除去とその表面粗さを微細化することが容易にできるものである。

また、前記のように被研磨加工物（Ｗ）を連続回転させて各陵角部を同時に研磨加工する場合、クランプ手段（５）のクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）の軸心を中心にして回転するから、各陵角部を均一研磨するために、該被研磨加工物（Ｗ）の端面側から見たクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）の先端の把持部（６Ａ）、（６Ｂ）の挟持位置は、芯出し調整がされてなければならない。

被研磨加工物（Ｗ）をその１陵角部を上向きにして基台（４）に載置し前記クランプ手段（５）のクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）を夫々前進させて把持部（６Ａ）、（６Ｂ）が被研磨加工物（Ｗ）の両端面を挟持したときの被研磨加工物（Ｗ）の端面側から見た挟持位置について、その水平方向は、基台（４）の受け部材（７）に設けた切欠きＶ（８）により芯出し調整されているが、上下方向は、前工程においてシリコンインゴットを切断して形成された被研磨加工物（Ｗ）であるシリコンブロックの外形寸法に誤差が生じた場合、その誤差分の１／２に相当する量のズレが生ずるからその芯出し調整が必要となる。

前記、上下方向の芯出し調整をする方法は、前記高さ位置検出手段（３）を作動させて基台（４）に上向きに載置されている被研磨加工物（Ｗ）の陵角部の高さ（Ｈ１）を測定したのち、前記基台（４）を下降させて被研磨加工物（Ｗ）から離間させ回転手段（１４Ａ）、（１４Ｂ）を１８０度回転させて前記下向きとなっていた被研磨加工物（Ｗ）の陵角部を上向きにしてその高さ（Ｈ２）を測定し、その測定結果を制御手段（１３）に記憶させてその差分の１／２（＝（Ｈ１−Ｈ２）／２）に相当する高さを上下方向の芯出し調整量として演算処理する。

次に、基台（４）を上昇させ被研磨加工物（Ｗ）の下面を受け部材（７）に設けた切欠きＶ（８）に支持させ前記クランプ手段（５）のクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）を後退させて先端の把持部（６Ａ）、（６Ｂ）が挟持している被研磨加工物（Ｗ）の両端面を開放した状態にしたのち、前記基台（４）が前記演算処理された上下方向の芯出し調整量に相当して移動し、前記クランプ手段（５）のクランプ軸（１２Ａ）、（１２Ｂ）が前進して先端の把持部（６Ａ）、（６Ｂ）が被研磨加工物（Ｗ）の両端面を挟持して上下方向の芯出し調整を完了することができる。

第３の発明によれば、例えば研磨石等による研磨方法と比べて毛材は柔軟性があるので、被研磨加工物に研磨によるダメージを押さえることが出来る。毛材には砥粒が含有しているので、研磨力は十分に確保することができる。

第４の発明によれば、研磨具（１０）を植設した回転板の位置（上下方向）を任意に設定することで、研磨手段（２）の底部より露出する毛材の長さを調整することができる。すなわち、毛材の摩耗に合わせて回転板の位置を下方に移動することで、常に露出している毛材の長さを一定に保つことが出来る。

第５の発明によれば、砥粒を含有し互いに絡み合った弾性体が絡み合うことで、これらの集合体の内部には空気が包括されることとなり、これらを植設した研磨ブラシにて被加工物を加工する際、包括された空気層が緩衝材として働く。したがって、被研磨加工物（Ｗ）が該研磨ブラシと接触することによるダメージを低減することが出来る。

第６の発明によれば、被研磨加工物（Ｗ）の種類や目的に応じて適宜研磨手段（２）を選択して加工をおこなうことができる。

第７の発明によれば、被研磨加工物（Ｗ）の少なくとも２以上の異なる面に研磨手段（２）設置することで、同時に２面以上の加工を行うことが出来る。

第８の発明によれば、被研磨加工物（Ｗ）の少なくとも２以上の異なる面に設置されたそれぞれの研磨手段（２）に対して、該被研磨加工物（Ｗ）の種類や目的に応じて適宜研磨手段（２）を選択して加工をおこなうことができる。

第９の発明によれば、砥粒の粒度が「粗」の研磨手段（２）により研磨力を向上させて研磨量を多くして被研磨加工物（Ｗ）の表層部に存在するマイクロクラックを容易に除去することができ、砥粒の粒度が「細」の研磨手段（２）により前記「粗」の研磨手段（２）の研磨加工で荒れた表面の凹凸を除去して表面粗さを微細にし、後工程において発生するクラックや割れ、欠けを無くすることができる。

第１０の発明によれば、複数台の研磨手段（２）を連接した際、それぞれの研磨手段（２）に植設された毛材に含まれる砥粒の粒度を略同一とすることで、被研磨加工物（Ｗ）の研磨加工時間を短縮することができる。

第１１の発明によれば、基台（４）の受け部材（７）に設けられた切欠きＶ（８）、（８）は、被研磨加工物（Ｗ）の陵角部を研磨する場合に、該被研磨加工物（Ｗ）の１陵角部が水平上向きとなるように載置したときに該被研磨加工物（Ｗ）の下側となる平面部を的確に載置固定することができ、前記基台（４）の受け部材（７）に設けられた切欠きＬ（９）、（９）は、被研磨加工物（Ｗ）の平面部を研磨する場合に、該被研磨加工物（Ｗ）の１平面部が水平上向きとなるように載置したときに該研磨加工物（Ｗ）の下側となる陵角部を的確に載置固定することができるものである。

第１２の発明によると、第１乃至第１１のいずれかの発明に記載の研磨装置を使用することより、表層より１００μｍのマイクロクラックが除去され、かつ表面粗さＲｙが３μｍ以下である多角柱状部材を得ることができる。

第１３の発明によると、第１乃至第１１のいずれかの発明に記載の研磨装置を使用することにより、表層より１００μｍのマイクロクラックを除去し、かつ表面粗さＲｙが３μｍ以下とする多角柱状部材として、シリコンブロックやセラミックスといった硬脆材料を好適に用いることができる。

第１４の発明によれば、前記第１の発明の効果にも記載した、被研磨加工物（Ｗ）の加工面（Ｐ）の設定は作業者の手動によるものであるが、研磨手段（２）の切込み量の設定やその作動は自動制御によるものであるから、作業者が替わっても加工精度と生産性を低下させることなく研磨加工ができるものであり、その研磨加工の手順を、各陵角部の研磨加工を終了させた後に各平面部の研磨加工を行うようにしたことにより各陵角部と平面部とが接合する繋ぎ箇所を「なだらか形状」に研磨することができ、表層部に存在するマイクロクラックと表面の凹凸の除去を容易に行えるものである。

第１５の発明によれば、前記第５の発明において作業者により行われていた被研磨加工物（Ｗ）の各加工面（Ｐ）の設定を、クランプ手段（５）のクランプ軸の先端の把持部（６）、（６）に被研磨加工物（Ｗ）を挟持した状態で、該被研磨加工物（Ｗ）を前記クランプ軸の軸心を中心に回転するようにした回転手段を設けたことにより、作業者の手間を省くことができるばかりでなく、前記回転手段により被研磨加工物（Ｗ）を連続回転させて該被研磨加工物（Ｗ）に上方より研磨手段（２）を下降させて研磨具（１０）の先端を接触回転させながら移送させることにより、前記第５の発明の作用効果として得られる各陵角部と平面部とが接合する繋ぎ箇所の形状をさらに「なだらか形状」に研磨することができ、マイクロクラックや凹凸の除去をさらに的確に行えるものである。

第１６の発明によれば、砥粒の粒度が異なる「粗」の研磨手段（２）と「細」の研磨手段（２）を２種類以上連設したことにより、砥粒の粒度が「粗」の研磨手段（２）の高研磨能力により被研磨加工物（Ｗ）の表層部に存在するマイクロクラックの除去を的確にできるものであり、砥粒の粒度が「細」の研磨手段（２）の微細研磨能力により前記研磨加工で粗れた表層部の表面粗さを微細に研磨して、後工程における割れ、欠けの発生を無くすることができる。また、研磨手段（２）として採用する研磨ブラシは、後述の図２の説明（段落００４０）に記載のように、砥粒を混合した毛材からなる研磨具（１０）が消耗した際に、該研磨具（１０）のみを新しい研磨具（１０）に交換できるように、研磨具（１０）を回転盤（１１）に着脱自在にしたタイプと、研磨具（１０）と回転盤（１１）とを一緒に交換するように、研磨具（１０）を回転盤（１１）に固定取付けしたタイプ(図示せず)のどちらでも使用することができる。

第１７の発明によれば、砥粒の粒度が略同一の研磨手段（２）を複数台連接したことにより、被研磨加工物（Ｗ）の研磨加工時間を短縮することができる。また、先述と同様に、研磨手段（２）として採用する研磨ブラシは、砥粒を含有した毛材を研磨ブラシの底部に複数本植設されているもの、砥粒を含有した毛材を複数本束ねた研磨具（１０）を研磨ブラシの回転盤（１１）に複数本植設したもの、砥粒を含有し互いが絡み合った繊維状の弾性体が研磨ブラシの底部に複数本植設されているもの、の中から選択することができる。また、前記研磨具（１０）を前記回転盤（１１）に複数本植設する場合は、後述の図２の説明に記載のように、砥粒を混合した毛材からなる研磨具（１０）が消耗した際に、該研磨具（１０）のみを新しい研磨具（１０）に交換できるようにした回転盤（１１）に着脱自在にしたタイプと、図示しない回転盤共々交換するように研磨具を回転盤に固定取付けしたタイプのどちらでも良いものである。

本発明の研磨装置の全体を示す正面図である。 本発明の研磨手段の研磨具に研磨ブラシを採用した１例を示すもので、（Ａ）はその正面から見た一部切り欠き断面図、（Ｂ）は底面図である。 本発明の基台の一部切り欠き斜視図である。 前記図３の基台に取付ける受け部材の製造過程を示す説明図である。 本発明に係る形状が四角柱状の被研磨加工物を示す斜視図であって、（Ａ）は陵角部が微小Ｃ面の被研磨加工物を示し、（Ｂ）は陵角部がＲ面の被研磨加工物を示す。 本発明の基台に図５（Ｂ）に示す陵角部がＲ面の被研磨加工物を載置した状態を示す断面図であって、（Ａ）は加工面を陵角部にしたときを示し、（Ｂ）は加工面を平面部としたときを示すものである。 前記図５（Ｂ）に示す陵角部がＲ面の被研磨加工物の該陵角部と平面部との接合箇所の拡大図である。

本発明の研磨粗さが異なる研磨手段を２連以上（３連）備えた多角柱状部材の研磨装置の構成内容と作動の詳細について、図を用いて説明する。

図１は、図中右端の研磨開始前位置に停止している研磨ユニット１と、基台４上に載置される２点鎖線で示す被研磨加工物Ｗの図中左右にクランプ手段５のシリンダー駆動により摺動する基準側のクランプ軸１２Ａの先端の把持部６Ａと、従動側のクランプ軸１２Ｂの先端の把持部６Ｂが夫々後退していて被研磨加工物Ｗの挟持をしていない開放状態を示す研磨装置の正面図であって、前記研磨ユニット１には、「粗研磨用」、「中研磨用」、「仕上げ研磨用」として３種類の砥粒の粒度が異なり選択設定された研磨ブラシから成る各研磨手段２を図中右側から左側に連設し、前記「粗研磨用」の研磨手段２の図中右側に研磨開始前に被研磨加工物Ｗの加工面Ｐの高さ位置を検出するための高さ位置検出手段３が設けられている。

前記した３連の研磨手段２における「粗研磨用」は研磨能力を大として表層部に存在するマイクロクラックの大半を削り取る目的で設けるものであり、「中研磨用」はバンドソーもしくはワイヤソーにより切断したときに発生した表面の凹凸除去と前記「粗研磨」で荒れた表面を微細化する目的で設けるものであり、「仕上げ研磨用」は表面粗さの最終調整を目的に設けるものである。なお、前記「中研磨」の段階で表面の凹凸除去と表面粗さの微細化調整が完了すれば、研磨手段２を２連にしても良いものである。

前記のように、研磨具１０に含有される砥粒の粒度が異なる研磨手段２とその研磨粗さ（粗、中、仕上げ）の組合せを決定したら、該研磨具１０の「被研磨加工物Ｗの研磨加工部位（陵角部または平面部）が異なっても同一とする回転速度」、「研磨加工部位が陵角部または平面部の違いにより異なる研磨移送速度」、「研磨加工完成品の標準片（マスターワーク）を高さ位置検出手段３により測定した研磨開始時の基準高さ」、「被研磨加工物Ｗの加工面Ｐに対する切り込み量」の各加工条件を制御手段１３に設定する。

前記の加工条件を設定した後に、作業者が前記クランプ手段５の把持部６Ａ、６Ｂ間の基台４上に被研磨加工物Ｗの４陵角部のいずれかの加工面Ｐが水平上向きとなるように載置して「研磨加工部位（陵角部または平面部）の設定スイッチ」と「研磨開始スイッチ」を「ＯＮ」すれば、前記研磨ユニット１が図中左端に移動し、前記クランプ手段５の図示されていないシリンダーの起動により基準側のクランプ軸１２Ａが摺動して把持部６Ａが図中「基準端面位置」まで前進して被研磨加工物Ｗの一方の端面を位置決めした後、従動側のクランプ軸１２Ｂが摺動して把持部６Ｂが前進し被研磨加工物Ｗの他方の端面に接触し押圧して前記被研磨加工物Ｗが挟持固定される。

次に、研磨ユニット１が図中右側へ移送し高さ位置検出手段３が作動して被研磨加工物Ｗの加工面Ｐの高さを検知しその信号を制御手段１３に送信して演算処理され、該被研磨加工物Ｗの加工面Ｐに対する前記研磨手段２の研磨具１０の先端の切り込み量が自動設定された後、前記「研磨加工部位（陵角部または平面部）の設定スイッチ」により移送速度が自動設定された前記研磨ユニット１が図中右側へさらに移送して各研磨手段２が「粗研磨」、「中研磨」、「仕上げ研磨」の順に研磨加工を行う。

研磨加工が終了したら、被研磨加工物Ｗの両端面を挟持している前記クランプ手段５のクランプ軸１２Ａ、１２Ｂが後退作動してその先端の把持部６Ａ、６Ｂが被研磨加工物Ｗの挟持状態を自動解除するから、基台４に載置されている前記被研磨加工物Ｗを次の加工面Ｐが上向きになるように作業者が手動により反転した後、クランプ手段５のクランプ軸１２Ａ、１２Ｂを再度前進作動させて把持部６Ａ、６Ｂにより被研磨加工物Ｗの両端面を挟持固定し次の加工面Ｐを自動研磨加工するようにした第１の発明の半自動タイプの研磨装置と、前記被研磨加工物Ｗがクランプ手段５の把持部６Ａ、６Ｂにより挟持された状態で図示しない昇降手段により基台４を下降させて被研磨加工物Ｗの載置固定の状態を解除し、該被研磨加工物Ｗを前記回転手段１４Ａ、１４Ｂによりクランプ軸１２Ａ、１２Ｂを中心にして所定角度を回転させて次に研磨する加工面Ｐが水平上向きに設定し、その時点で、基台４が上昇して被研磨加工物Ｗを再び載置固定して各陵角部と各平面部のいずれかの加工面Ｐを１面毎に研磨加工を順次行う、または、前記各陵角部の研磨加工を回転手段１４Ａ、１４Ｂにより連続回転させて同時に研磨したのち各平面部の加工面Ｐを１面毎に自動研磨加工するようにした第２の発明の全自動タイプがある。

図２（Ａ）および（Ｂ）は、前記研磨手段２としての研磨ブラシの１例を示すものである。 この研磨ブラシでは研磨具10を採用しており、研磨具10は、砥粒を混合したナイロン等の合成樹脂からなる毛材を束ねて構成している。 該研磨具１０の基部は回転駆動源に連結し水平回転するようにした回転盤１１に着脱自在に取付けてあり、該研磨具10の下端が被研磨加工物Ｗの加工面Ｐに接触回転して研磨を行うようになっている。 研磨具１０が磨耗したら該研磨具１０を回転盤１１から取外し新しい研磨具１０に交換できるものである。なお、研磨手段２としては、図2に示すような研磨具１０を採用した研磨ブラシに限るものでなく、砥粒を混合した毛材からなる研磨具１０を回転盤１１に直接取付けて永久固定した研磨ブラシ(図示せず)を使用することもできる。 この場合、該研磨具１０が磨耗したら研磨具10と回転盤１１を一緒に交換するようになっている。

図３は、前記被研磨加工物Ｗの陵角部または平面部のいずれか１面を加工面Ｐとして水平上向きに載置できるようにした基台４を示す一部切り欠きの斜視図であり、図４は、基台４に立設する平板状の受け部材７の製造過程を示した説明図であって、該受け部材７は、前記被研磨加工物Ｗのいずれか１陵角部を研磨するときに該１陵角部が水平上向きに載置できるようにその下側となる平面部が載置される切欠き（Ｖ）８が形成されると共に、前記被研磨加工物Ｗの各平面部のいずれか１平面部を研磨するときに該１平面部を上向きに載置できるようにその下側となる陵角部が係止できる切欠き（Ｌ）９が前記切欠き（Ｖ）８に形成されたものである。なお、前記図３に示した基台４は、被研磨加工物Ｗの加工面Ｐである陵角部および平面部の兼用ダイプを示したが、陵角部と平面部を別々とした専用タイプにしてもよいものである。

図５（Ａ）および（Ｂ）は、被研磨加工物Ｗの形状が四角柱状の１例を示す斜視図であり、（Ａ）は角形の原材料から平面部となる四面を切り出してその陵角部が角形とし微小のＣ面を形成したものであり、（Ｂ）は円柱状の原材料から平面部となる四面を切り出したもので、その陵角部に原材料の円柱状の一部を残してＲ面となるように形成されたものである。

図６（Ａ）および（Ｂ）は、被研磨加工物（Ｗ）を基台４上に載置した側面から見た断面図であって、（Ａ）は被研磨加工物Ｗの陵角部を研磨加工するときに、被研磨加工物Ｗをその加工面Ｐを上向きにして基台４の受け部材７に載置した状態を示し、（Ｂ）は被研磨加工物Ｗの平面部を研磨加工するときに、被研磨加工物Ｗをその加工面Ｐを上向きにして基台４の受け部材７に載置した状態を示すものである。

以下に、被研磨加工物Ｗを四角柱状のシリコンブロックとし、前記被研磨加工物Ｗの４平面部と４陵角部を本発明の研磨装置を用いて研磨加工してその表層部に存在するマイクロクラックとその表面の凹凸を除去して表面粗さを微細化して研磨効果を評価し、当該シリコンブロックをワイヤソーでスライス加工してシリコンウエハを形成したときに、そのシリコンウエハの割れ・欠け等による不良品の発生率を低減することができた実施例について述べる。

前記被研磨加工物Ｗとした単結晶のシリコンブロックの仕様について詳しく述べれば、断面が円柱形状で製造された単結晶のシリコンインゴットをバンドソーもしくはワイヤソーを用いて５００ｍｍの長さ（Ｌ）に切断し、その長さ方向に円柱壁面を四面切断除去して４平面部を形成するとともに、該２平面部が交わる陵角部を切断前の円柱壁面の一部の円弧幅が約２５ｍｍを残してＲ形状とした図５（Ｂ）に示す四角柱状とし、その大きさを（□）１２５ｍｍ×１２５ｍｍ、（Ｌ）５００ｍｍにして切断形成されたものである。

研磨加工前の前記被研磨加工物Ｗの陵角部および平面部の表層部には、深さが８０〜１００μｍのマイクロクラックが存在しその表面粗さは（Ｒｙ）９〜１１μｍであり、該シリコンブロックをワイヤソーでスライス加工してシリコンウエハにしたときの割れ・欠け等による不良品の発生率が５〜６％であった。

本実施例に用いる研磨装置に、前記第１の発明に記載の研磨装置を用いて前記被研磨加工物（Ｗ）としたシリコンブロックを研磨加工してマイクロクラックおよび凹凸の除去と表面粗さの微小化した後、該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形成したときの割れ・欠け等による不良品の発生率を低減させた結果について述べる。

研磨手段２に採用する研磨ブラシの砥粒の粒度を選択設定するために作成した「研磨ブラシの砥粒の粒度に対する被研磨加工物Ｗの表面粗さ（Ｒｙ）」の関係を示す参考資料を次の表１に示す。

また、研磨手段２の研磨具１０の先端を被研磨加工物Ｗの加工面Ｐより突出させる切り込み量を設定するために作成した「研磨ブラシの砥粒の粒度毎の切り込み量に対するシリコンインゴットを切断してシリコンブロックを形成する前工程における切断手段の違い並びに切断面の表面仕上げの有無による被研磨加工物Ｗの削り代（μｍ）」の関係を示す参考資料を次の表２に示す。

研磨開始前の準備事項として、次に示すａ）〔研磨手段２の研磨粗さの選択設定〕を決定して研磨ユニット１に取付けて、ｂ）〔研磨手段２の各研磨具１０の基準高さの設定〕を実行して制御手段１３に自動入力設定した後、ｃ）〜ｅ）の各加工条件を制御手段１３に手入力設定する。
ａ）〔研磨手段２の研磨粗さの選択設定〕研磨ブラシの砥粒の粒度を、上記表１を参考にして粗研磨用：＃２４０、中研磨用：＃５００、仕上げ研磨用：＃８００、の３種類を選定して連設した研磨手段２とする。
ｂ）〔研磨手段２の各研磨具１０の基準高さの設定〕研磨加工完成品の標準片（マスターワーク）を基台４に載置して、該標準片の陵角部および平面部の高さ位置を高さ位置検出手段３により測定することにより、その測定結果が研磨手段２の各研磨具１０の研磨開始前の基準高さとして制御手段１３に自動設定される。
ｃ）〔研磨手段２の研磨具１０の回転速度の設定〕１５ｍ／ｓｅｃ。
ｄ）〔研磨手段２の研磨具１０の研磨移送速度の設定〕（陵角部の固定研磨）４０ｍｍ／ｓｅｃ、（平面部の研磨）２０ｍｍ／ｓｅｃ。
ｅ）〔研磨手段２の各研磨具１０の加工面Ｐに対する切り込み量の設定〕前記選択設定された各研磨ブラシの加工面（Ｐ）に対する切り込み量を、上記表２を参考にして粗研磨用（＃２４０）：０．５ｍｍ、中研磨用（＃５００）：０．７ｍｍ、仕上げ研磨用（＃１１００）：０．８ｍｍ、に決定する。

本発明において、陵角部と平面部の研磨加工を同一の研磨粗さの研磨手段２で研磨したときに平面部より陵角部が容易に研磨できる傾向であって、この要因は研磨箇所の形状の違いによるものと考えられる。このようなことから、前記に設定した陵角部と平面部のｃ）〔研磨手段２の研磨具１０の回転速度の設定〕（＝１５ｍ／ｓｅｃ）を同一速度にし、ｄ）〔研磨手段２の研磨具１０の研磨移送速度の設定〕において、平面部の研磨移送速度（２０ｍｍ／ｓｅｃ）を正とし陵角部の移送速度（４０ｍｍ／ｓｅｃ）を速く設定して、研磨加工時間を短縮できるように設定したものである。

ｃ）〔研磨手段２の研磨具１０の回転速度の設定〕を速く設定すれば、研磨力を大とし研磨加工時間を短くすることができるもので、また、陵角部と平面部の回転速度を異なる回転速度に設定すれば、陵角部と平面部の表面粗さ調整ができるものである。

ｄ）〔研磨手段２の研磨具１０の研磨移送速度の設定〕を速く設定すれば研磨力を小とし研磨加工時間を短くすることができるものである。

前記のように準備事項の設定が完了したら、クランプ手段５の把持部６Ａ、６Ｂの間の基台４上に被研磨加工物（Ｗ）の陵角部のいずれか一面が水平上向きとなるように載置した後に制御手段１３の研磨開始スイッチを「ＯＮ」して研磨加工を開始させて、クランプ手段５のクランプ軸１２Ａ、１２Ｂの前進と後退に伴い把持部６Ａ、６Ｂが被研磨加工物Ｗの両端面を挟持し解除する作動と、前記被研磨加工物Ｗのセットされた１加工面Ｐの研磨加工が終了して挟持状態が解除されたときに次の加工面Ｐを水平上向きとなるように作業者が反転して４陵角部を１面毎に研磨した後に４平面部を１面毎に順次研磨して３個のシリコンブロックを研磨加工した。

その結果、被研磨加工物Ｗのセット時間も含めた１個のシリコンブロックの研磨加工に要した研磨時間が２４分３４秒〜２４分４５秒（平均：２４分４０秒）、１面の研磨量（＝深さ）が各陵角部１０８μｍ〜１２６μｍ（平均：１１９μｍ）、各平面部９８μｍ〜１１０μｍ（平均：１０４μｍ）、マイクロクラックの最大深さが１．６μｍ、表面粗さが陵角部Ｒｙ０．７〜１．０（平均：Ｒｙ０．８）、平面部Ｒｙ０．８〜１．１（平均：Ｒｙ０．９）、であって、マイクロクラックおよび凹凸の除去と表面粗さを微小化することができ、そのシリコンブロックを３個ともワイヤソーでスライス加工してシリコンウエハにしその割れ・欠け等による不良品の発生率を調べた結果、その発生率を１．０％低減することができた。

なお、前記マイクロクラックの最大深さ（１．６μｍ）が存在した箇所は、図７に示す「陵角部と平面部との接合箇所」であって、他の陵角部または平面部に存在したマイクロクラックの深さはすべて０．７〜１．０μｍであった。このことから、各陵角部と各平面部の加工面（Ｐ）を１面毎に研磨する手段では、図７の斜線部に示すような「陵角部と平面部との接合箇所」の研磨加工が困難であるものと判断する。

また、マイクロクラックの最大深さが２．３μｍの範囲のでは、数十ミクロンの厚さにスライス加工してシリコンウエハにしたときの割れ・欠け等による不良品の発生率に与える影響が少ないことも判明した。従来、マイクロクラックの深さが「３．０μｍ以上」で前記の不良品の発生率を増大させるものと考えられている。

被研磨加工物Ｗに前記実施例１と同一のシリコンブロックを用い研磨装置に前記第２の発明に記載の研磨装置を用い、回転手段１４Ａ、１４Ｂを連続回転させて被研磨加工物Ｗをクランプ軸１２Ａ、１２Ｂの軸心を中心に回転させながら４陵角部の研磨加工を同時に行った後、回転手段１４Ａ、１４Ｂを所定の角度（本実施例では「９０度」）を回転させて４平面部の研磨加工を１面ごとに行った経過と、シリコンブロックにおけるマイクロクラックの残存状況と表面粗さ、および該シリコンブロックをスライス加工してシリコンウエハにしたときの割れ・欠け等による不良品の発生率を低減した結果について述べる。

研磨開始前の準備事項として、ａ）〔研磨手段２の研磨粗さの選択設定〕、ｂ）〔研磨手段２の各研磨具１０の基準高さの設定〕、ｃ）〔研磨手段２の研磨具１０の回転速度の設定〕、ｅ）〔研磨手段２の各研磨具１０の加工面（Ｐ）に対する切り込み量の設定〕、を前記実施例１で設定した条件と同様に設定した後、ｄ）〔研磨手段２の研磨具１０の研磨移送速度の設定〕（陵角部の研磨）回転研磨による２ｍｍ／ｓｅｃ、（平面部の研磨）２０ｍｍ／ｓｅｃと、新たにｆ）〔回転手段１４Ａ、１４Ｂの回転条件の設定〕（陵角部の研磨）連続回転／１０５ｍｉｎ−１、（平面部の研磨）角度回転／９０度、を制御手段１３に手入力設定する。

前記のように準備事項の設定が完了したら、クランプ手段５の把持部６Ａ、６Ｂの間の基台４上に被研磨加工物（Ｗ）の陵角部または平面部のいずれか一面が水平上向きとなるように載置した後に制御手段１３の研磨開始スイッチを「ＯＮ」して研磨加工を開始させれば、クランプ手段５のクランプ軸１２Ａ、１２Ｂが前進して把持部６Ａ、６Ｂが被研磨加工物Ｗの両端面を挟持した状態で前記基台４が下降した後、回転手段１４Ａ、１４Ｂが前記被研磨加工物Ｗを１０５ｍｉｎ−１の速度で連続回転させて４陵角部を同時に研磨加工が行われる。陵角部の研磨が終了した後に、前記回転手段１４Ａ、１４Ｂが被研磨加工物（Ｗ）を９０度回転させて、１平面部毎に上向きとなるように設定して順次研磨加工して前記実施例１と同様に３個のシリコンブロックを研磨加工した。

その結果、被研磨加工物Ｗのセット時間も含めた１個のシリコンブロックの研磨加工に要した研磨時間が２７分４６〜２７分５７秒（平均：２７分５１秒）、１面の研磨量（＝深さ）が各陵角部１２１μｍ〜１３４μｍ（平均：１２７μｍ）、各平面部１０２μｍ〜１１０μｍ（平均：１０６μｍ）、マイクロクラックの最大深さが０．９μｍ、表面粗さが陵角部Ｒｙ０．５〜０．８（平均：Ｒｙ０．７）、平面部Ｒｙ０．７〜１．０（平均：Ｒｙ０．９）、であって、マイクロクラックおよび凹凸の除去と表面粗さを微小化することができ、そのシリコンブロックを３個ともワイヤソーでスライス加工してシリコンウエハにしその割れ・欠け等による不良品の発生率を調べた結果、その発生率を１．８％低減することができた。

また、「図７の斜線部に示す陵角部と平面部との接合箇所」に存在したマイクロクラックの深さは、前記実施例１においては１．６μｍ（最大深さ）であったのに対し、本実施例においては０．８μｍに減少させることができた。これは、回転手段１４Ａ、１４Ｂにより前記被研磨加工物（Ｗ）を連続回転させて４陵角部を同時に研磨加工したことによって図７の斜線部に示す箇所が研磨されて除去されたことによるものである。

その他の実施例
研磨具１０を使用せず、砥粒を含有したナイロン等の合成樹脂から成る毛材を、研磨手段２の底部に植設してもよい。前記毛材の植設はリング状、即ち研磨手段２底部の外周に沿うように、または略平行となるように行ってもよい。

例えば、セラミックス等の研磨加工や、加工の際に略９０°の角度を成す柱状体の角部に研磨手段２が接触する場合など、研磨具２と被研磨加工物Ｗの接触によって欠け（チッピング）が生じることが問題となる場合には、砥粒を含有した合成樹脂から成る繊維状の弾性体を互いに絡ませ、これを研磨手段の底部に植設してもよい。この場合、該弾性体同士が絡み合い、また被加工物に接触した際に折れない程度の弾力を保持するよう、合成樹脂の種類および砥粒の含有率を適宜選択する。

「粗」→「細」のような多段加工を必要とせず、１段階の加工で要求される表面が得られる場合（例えば、被研磨加工物Ｗの表面のマイクロクラックが微小で、表面粗さが要求値に対して大差がない場合は「細」のみで加工）には、連接された２以上の研磨手段２に植設された毛材（または弾性体）に含有される砥粒の粒度は、いずれの研磨手段も略同一としてもよい。

例えば、上面およびそれに隣接する陵角部といった、異なる面を同時に加工できるように、複数の研磨手段２を設置してもよい。また、その場合においてもそれぞれの面を加工するために設置された研磨手段２に対し、複数の研磨手段２を連接してもよい。

以上のように、本実施例はシリコンブロックの研削方法に則って説明したが、本発明はシリコンブロックに限定されるものではなく、例えばセラミックス等、硬脆材料全般について好適に用いることができる。

１ 研磨ユニット
２ 研磨手段
３ 高さ位置検出手段
４ 基台
５ クランプ手段
６Ａ 把持部（基準位置側）
６Ｂ 把持部（従動側）
７ 受け部材
８ 切欠きＶ
９ 切欠きＬ
１０ 研磨具
１１ 回転盤
１２Ａ クランプ軸（基準位置側）
１２Ｂ クランプ軸（従動側）
１３ 制御手段
１４Ａ 回転手段（基準位置側）
１４Ｂ 回転手段（従動側）
Ｗ 被研磨加工物
Ｐ 加工面

Claims (17)

1. 被研磨加工物の形状が多角柱状の各平面部および各陵角部を研磨する研磨装置であって、該被研磨加工物（Ｗ）の各平面部のうち１平面部または各陵角部のうち１陵角部のいずれかを研磨する加工面として水平上向きとなるように載置できるようにした基台と、前記被研磨加工物を研磨加工する時にその両端面を挟持し、研磨終了後に前記挟持状態を解除する把持部を先端に取付けて前後動するようにしたクランプ軸からなるクランプ手段と、前記被研磨加工物を研磨加工する時に、前記加工面に研磨手段の先端が接触回転しながら研磨加工する研磨手段を移送する研磨ユニットと、前記被研磨加工物の加工面の高さ位置を研磨加工前に検出し該高さ位置の検出信号を制御手段に記憶させる高さ位置検出手段と、を備え、前記制御手段が前記高さ位置検出信号により研磨手段の先端の切込み量を演算処理して研磨加工を行うようにしたことを特徴とする多角柱状部材の研磨装置。
2. 前記把持部に両端面が挟持された被研磨加工物を前記クランプ軸の軸心を中心に所定の回転角度が設定されて被研磨加工物の加工面が上向きとなるように回転するタクト回転、または回転速度が設定されて回転する連続回転のどちらかに選択して回転するようにした回転手段と、前記基台を昇降させる昇降手段と、を備え、研磨加工前に研磨加工する被研磨加工物の多角柱形状の角数と、該被研磨加工物の前記陵角部の研磨加工条件である前記回転手段によるタクト回転、または連続回転の選択したどちらかと、を前記制御手段に設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の多角柱状部材の研磨装置。
3. 前記研磨手段が研磨ブラシであって、該研磨ブラシは、砥粒を含有した毛材が該研磨ブラシの底部にリング状に複数本植設された構造を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の多角柱状部材の研磨装置。
4. 前記研磨手段が研磨ブラシであって、該研磨ブラシは、砥粒を含有した毛材を複数本束ねた研磨具の基部が回転盤に複数本植設された構造を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の多角柱状部材の研磨装置。
5. 前記研磨手段が研磨ブラシであって、該研磨ブラシは、砥粒を含有し互いが絡み合った繊維状の弾性体が該研磨ブラシの底部に複数本植設された構造を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の多角柱状部材の研磨装置。
6. 前記研磨手段を複数台水平に連接したことを特徴とする請求項３または請求項4のいずれか記載の多角柱状部材の研磨装置。
7. 前記研磨手段を、前記多角柱状部材の少なくとも２以上の異なる面に配置したことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか記載の多角柱状部材の研磨装置。
8. 前記研磨手段を前記多角柱状部材の少なくとも２以上の異なる面に、それぞれ複数台水平に配置したことを特徴とする請求項３または請求項4のいずれか記載の多角柱状部材の研磨装置。
9. 前記毛材に混合される砥粒の粒度がＦ１８０〜＃２０００（ＪＩＳ Ｒ６００１：１９９８）であって、その粒度が異なる研磨手段を２種類以上選択し、該研磨手段を、その粒度が「粗」から「細」の順に研磨加工するように連設したことを特徴とする請求項６または請求項８記載の多角柱状部材の研磨装置。
10. 前記毛材に混合される砥粒の粒度がＦ１８０〜＃２０００であって、その粒度が略同一の研磨手段を選択し、該研磨手段を連接したことを特徴とする請求項６または請求項８記載の多角柱状部材の研磨装置。
11. 前記基台に被研磨加工物を載置する受け部材に、前記被研磨加工物のいずれか１陵角部を研磨するときに、該１陵角部を水平上向きに載置できるようにその下側となる平面部が接する切欠きＶと、該切欠きＶに、前記被研磨加工物の各平面部のいずれか１平面部を研磨するときに、該１平面部を上向きに載置できるようにその下側となる陵角部が係止できる切欠きＬと、を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか記載の多角柱状部材の研磨装置。
12. 前記請求項１乃至１１のいずれか記載の多角柱状部材の研磨装置により、被加工物の表層より１００μｍ以下に存在するマイクロクラックが除去され、かつ研磨加工面の表面粗さＲｙ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４）が３μｍ以下とされたことを特徴とする多角柱状部材。
13. 前記多角柱部材はシリコンブロックまたはセラミックスであることを特徴とする請求項１２記載の多角柱状部材。
14. 前記請求項１に記載の多角柱状部材の研磨装置によって、各陵角部の研磨を終了させた後に各平面部の研磨加工を行なうことですべての加工面を研磨加工する多角柱状部材の研磨方法であって、
    前記研磨方法は、基台に載置されている被研磨加工物の複数ある加工面のうち加工中の加工面の研磨が終了した時点で前記クランプ手段のクランプ軸が後退して把持部の挟持状態が解除された前記被研磨加工物の次の加工面を水平上向きとなるように作業者が手動で反転したのち、前記クランプ手段のクランプ軸が前進して一方の把持部が被研磨加工物の基準端面位置に到達して停止し他方のクランプ軸がさらに前進してその把持部が被研磨加工物の他方の端面を押圧して挟持し、次の加工面を研磨加工するようにしたことを特徴とする多角柱状部材の研磨方法。
15. 前記請求項２に記載の多角柱状部材の研磨装置において、基台に載置されている被研磨加工物の両端面をクランプ手段の把持部により挟持した状態で前記基台を下降させて被研磨加工物より離間させておき、被研磨加工物の各陵角部の研磨を、所定の回転角度が設定された前記回転手段を回転させて１陵角部毎に研磨面が上向きとなるように位置決めして研磨するようにしたタクト研磨、または回転速度が設定された前記回転手段を連続回転させて各陵角部を同時に研磨するようにした連続研磨のどちらかの方法によりすべての陵角部の研磨加工を終了させたのち、所定の回転角度が設定された前記回転手段を回転させて１平面部毎に研磨加工してすべての平面部の研磨加工を行うようにしたことを特徴とする多角柱状部材の研磨方法。
16. 前記請求項６または請求項８に記載の多角柱状部材の研磨装置において、前記毛材に混合される砥粒の粒度がＦ１８０〜＃２０００であって、その粒度が異なる研磨手段を２種類以上選択し、該研磨手段をその粒度が「粗」から「細」の順に研磨加工するように連設して研磨することを特徴とする多角柱状部材の研磨方法。
17. 前記請求項６または請求項８に記載の多角柱状部材の研磨装置において、前記毛材に混合される砥粒の粒度がＦ１８０〜＃２０００であって、その粒度が略同一の研磨手段を選択し、該研磨手段を連接して研磨することを特徴とする多角柱状部材の研磨方法。

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