JPH06143132A - ワ−ク保持機構の保持用チャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】端面中央に凸部を有するワークを、端面切断や
芯出しをせずそのまま把持して外形研削をすることで、
工程短縮を図る。 【構成】ワーク保持用チャックの端面に傾斜面を形成
し、回転中心域には空間部を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属インゴットや半導
体結晶インゴットの表面を研削加工するための研削装置
において、被加工物いわゆるワークを保持する保持部の
チャック形状に関し、特に端面中央に凸部を有したワー
クの端面の中央部分の断面形状にほぼ沿う断面形状のチ
ャックを用いることにより、ワーク芯出し工程を不要に
する技術を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より金属インゴットや半導体結晶を
円筒状に研削する技術はすでに種々提案され、使用され
ている。たとえば、特公昭59-29386号公報のそれは、三
次元研削技術として代表的なものである。

【０００３】近年、たとえば引上げ法で製造される半導
体単結晶の直径は、半導体チップのウエハに対する面積
効率を上げるため増大しており、製品重量もすでに４０
ｋｇを越えるものにまでになっている。浮遊帯域法や引
上げ法により製造した単結晶の場合、その端面の断面形
状はほぼ円錐状をしており、これを円筒状に研削するた
めには、両端面を落す必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、研削に先立
つ芯だし作業では、あらかじめ「ケガキ」を行なって両
端面にセンター孔を設け、主軸と芯押し軸の先端にそれ
ぞれのセンター孔が合致するようにワークを手で支えな
がら行なっいる。しかし、この場合、とくに重量のある
ものでは作業が難しく、安全上にも問題がある。こうし
た問題を解消するために、たとえば実公昭60-29442号に
は、ワークを油圧で作動する受台上に保持して作業する
ことで、人手による不具合を解消する考案が開示されて
いるが、これも従来と同様にワークの両端部を垂直に切
断してから挟持することに変わりはない。したがって、
どうしてもワーク端面の切り落しという余分な工程が必
要となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
余分な工程を無くすべくなされたもので、端面中央に凸
部を有するワークを保持し、回転させつつその側面部を
研削する研削装置のワーク保持機構に採用される保持用
チャックおいて、その端面形状が、回転中心軸より半径
方向に離れるにしたがい漸次突出、すなわちワーク側へ
と突出し、かつ中心軸域には空間部を有したことを特徴
としている。

【０００６】またさらに、このチャックを、回転軸直角
方向に同心的に内外２つに互いに摺動可能に分割し、内
側チャックをバネやシリンダ等の押圧機構によりワーク
側へと押しつける構造を採ることもできる。

【０００７】また、先端部に緩衝材を設けると、ワーク
との接触面積を増大できる。

【０００８】

【作用】本発明のワーク保持用チャックは、ワーク端面
の中央部の突起の形状にほぼ合致するように形成され、
ワーク端面の最も突出する部分をチャックの中心空間部
分に位置させて保持する。とくに、ワークが引上法や浮
遊帯域法により製造された半導体の単結晶である場合
は、その両端面に円錐状をした凸部を有しているため、
保持に際しての作業は、一旦、片側のチャックに単結晶
の凸部を把持させておいて結晶棒を支え、つづいて、も
う一方のチャックに他の凸部を把持させることになる。

【０００９】図１は、本発明のワーク保持用チャック１
の縦断面図を示している。

【００１０】チャック１の断面形状は、図に示すよう
に、回転中心軸付近は空間部２になっており、端面３
は、中心より半径方向に離れるにつれて次第に突出し、
回転中心軸に向けて傾斜する斜面を形成している。すな
わち、インゴット４の端面凸部の形状に略沿うように形
成され、空間部２は、保持するインゴットの端面突出部
先端を逃す。チャック１の他端は、押圧機構（図示せ
ず）に連結され、インゴット４を左右より押圧する。ま
た、チャック１の形状は、円筒形でも良いが、円周方向
一定間隔に配置される腕のような形状のものでも構わな
い。

【００１１】図２は、第二の発明の保持用チャックの断
面を示している。

【００１２】チャツク１は、内側チャック５と、外側チ
ャック６とに、同心的に二分され、内側チャックは外側
チャックに対して回転中心軸に平行に摺動可能に構成さ
れ、かつ、内側チャック外壁に設けた案内突起７が、外
側内壁に穿たれた案内溝８に係合することで、スライド
する範囲を限定している。さらに、内側チャックは、そ
の基部９に設けた圧縮バネ１０により、インゴット方向
へと押圧されている。勿論、この圧縮バネは、シリンダ
のようなものでも代替可能である。

【００１３】こうして、保持されたインゴットは、保持
機構に連結された駆動機構（図示せず）により、チャッ
クと共に回転し、研削砥石によりその外周が研削され
る。図３は、研削の様子を示す。

【００１４】つぎに、実施例を掲げながらさらに本発明
を詳説する。

【００１５】

【実施例１】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１６】図１は、本発明の一実施例で、チャック１
にシリコン単結晶インゴットを把持している状態を示し
ている。

【００１７】チャック形状は、円筒形であり端面３は、
開口し、インゴット端面形状に沿うように斜面が形成さ
れている。インゴットの端面形状は、トップ側とボトム
側で多少異なっているため、チャックの端面形状もそれ
ぞれ異なるものを用いる。図示したものは、トップ側用
のものであるが、斜面の傾きは、符号Ａで示す部分で６
０度、符号Ｂで示す部分で４０度である。チャックの材
質は、ＳＫ材で、空間部２に当る部分の内径は、３０m
m、チャックの肉厚み１０mmである。空間部２は、シリ
コンインゴットの端面凸部を逃がしている。チャック１
は押圧機構（図示せず）により、インゴットに押し付け
られる。 図１の本発明の一実施例であるワーク保持用
チャックを装着した外形研削機で、図３に示すように、
シリコン単結晶の研削を行なった。

【００１８】ＣＺ法により引上げたシリコン単結晶イン
ゴット、直径２１０mm、長さ１２００mmを、そのまま保
持用チャックで保持した。装着後、保持用チャックを１
０rpmで回転させつつ、インゴットの外径を、回転砥石
１１で、直径で10mm研削した。砥石の進行スピードは、
３cm/min.である。なお、回転軸の心ずれはなかった。
インゴットの装着から研削完了まで要した時間は、６０
分であった。

【００１９】これは、従来の保持用チャックを有する研
削機を用いる場合に比べ、５０％の時間節約になる。そ
れは、従来のチャックの保持機構にインゴットを装着す
るためには、一旦、インゴットの端部の切り落し工程と
芯出し工程が必要となるためで、本発明のチャックを用
いれば、その分だけ研削工程の作業効率は向上する。イ
ンゴットは、凸部１２を中心に回転対称形であるから、
本発明の保持用チャックに保持した時点で、チャックの
回転軸とインゴット中心軸とが、一致するから芯出しの
必要はない。

【００２０】

【実施例２】図２は、第二の発明の保持用チャックの一
実施例を示す。チャック１にシリコン単結晶インゴット
４を把持している状態である。

【００２１】チャックの形状は、実施例１と同様円筒形
であるが、同心的に内外二つのチャックに分かれてお
り、内側チャックは外側チャックに対して摺動できる構
造になっている。また、内側チャックの端面の斜面は、
外側チャックのそれよりも傾斜角が大きい。内側チャッ
クの端面の傾斜角は６０度、外側チャックのそれは４０
度である。これは、インゴット端面凸部の形状にできる
かぎり沿うようにするためで、これにより把持を確実に
行なうことができる。さらに、内側チャックの基部９に
は、圧縮バネ１０が設けられ、内側チャックを把持イン
ゴット方向に弾発的に押圧する。しかし、内外チャック
間に設けられた案内突起７及び案内溝８との作用で、ス
ライドする範囲は制限されている。

【００２２】なお、チャック厚みは内外合わせて３０mm
である。

【００２３】いま、インゴットをチャックに保持する場
合、内側チャックはインゴットに押されて奥へスライド
する。したがって、たとえば多少異なる傾きの凸部をも
ったインゴットになっても、この内側チャックの可動性
により、一のチャックで対応が可能である。インゴット
に対するショックも固定チャックに比べ少ないから損傷
を与えなくてすむ。

【００２４】本発明の保持用チャックを装着した研削機
を用いて、シリコン単結晶の外形研削を行なった。条件
及び結果は、実施例１と同様であった。

【００２５】

【効果】第一の発明の保持用チャックによれば、半導体
単結晶インゴットのような、端面が突出したワークであ
ってもそのまま保持が可能になるので、従来のように端
部の切り落し工程が不要になり、作業効率が向上する。
また、芯出し作業も不要になるから、これに関わる時間
と、作業上の危険性も低減できる。

【００２６】第二の発明の内外二つのチャックを備える
保持用チャックによれば、第一の発明の効果に加え、内
側チャックが奥へスライドする構造であるため、端面凸
部の傾きが多少異なるインゴットにも適用が可能にな
り、チャック交換の必要性がほとんどなくなる。

【００２７】また、チャック端面に緩衝材を備えたもの
は、摩擦により把持力が増すので、振動時にも安定して
いる。また、インゴットに傷を与えることもなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の保持用チャックの一実施例を示す縦断
面図。

【図２】保持用チャックの第二の発明の一実施例を示す
縦断面図。

【図３】本発明の保持用チャックで把持したシリコン単
結晶の外形研削を行なっている状態を示す図。

【図４】従来の保持用チャックを用いてワークを外形研
削する状態を示す図。

【符号の説明】

１ チャック ２ 空間部 ３ 端面 ４ インゴット ５ 内側チャック ６ 外側チャック ７ 案内突起 ８ 案内溝 ９ 基部 １０ 圧縮バネ １１ 回転砥石 １２ 凸部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】端面中央に凸部を有するワークを保持し、
   回転させつつその側面部を研削する研削装置のワーク保
   持機構に採用される保持用チャックおいて、その端面形
   状が、回転中心軸より半径方向に離れるにしたがい漸次
   突出し、かつ中心軸域には空間部を有することを特徴と
   するワーク保持用チャック。
2. 【請求項２】前記保持用チャックが、回転軸直角方向に
   同心的に内外２つに互いに摺動可能に分割され、内側チ
   ャックは押圧機構によりワーク側へと弾発可能に構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のワーク保持用
   チャック。
3. 【請求項３】前記押圧機構が、圧縮バネであることを特
   徴とする請求項２記載のワーク保持用チャック。
4. 【請求項４】前記押圧機構がシリンダであることを特徴
   とする請求項２記載のワーク保持用チャック。
5. 【請求項５】先端部に緩衝材を設けたことを特徴とする
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のワーク保持用チ
   ャック。