CN1695241A - 晶片分离方法、晶片分离装置及晶片分离转移机 - Google Patents

晶片分离方法、晶片分离装置及晶片分离转移机 Download PDF

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Abstract

本发明提供可以更为安全、简单并且可靠地将晶片分离并且能够提高进行晶片分离的处理速度的晶片分离方法、晶片分离装置及使用了该晶片分离装置的晶片分离机。在从该最上层的晶片的惯析线轴(A－A’、B－B’)绕顺时针或逆时针错开了角度15°～75°的轴向(L－L’)上，推压该最上层的晶片，并且按照使该最上层的晶片的弯曲应力产生于与该惯析线轴错开了的轴向(L－L’)上的方式，使该最上层的晶片的周缘部向上方翘起，同时向该最上层的晶片的下面和相邻的下侧的晶片的上面之间吹入流体，并且使该最上层的晶片上升，从而将晶片分离。

Description

晶片分离方法、晶片分离装置及晶片分离转移机
技术领域
本发明涉及能够将许多片或较多片晶片，例如硅晶片等半导体晶片，特别是层叠了太阳能电池用的半导体晶片的晶片叠层体的最上层的晶片，从相邻的下侧的晶片上安全、简单并且可靠地拉开的新型的晶片分离方法、晶片分离装置及使用了该晶片分离装置的晶片分离转移机。
背景技术
一直以来，从硅锭等切片而切出的薄层状的硅晶片等半导体晶片(以下简称为晶片)，其后进行各种处理而被制成最终产品。在该晶片的各种处理中，通常将许多片或较多片晶片层叠而形成晶片叠层体(通称为硬币堆)，从该晶片叠层体中逐片拉开晶片而对每个晶片进行处理。
但是，例如像在从锭材中切片的晶片的表面上残存附着有含有油脂的磨料剂(料浆)那样，经常在各种处理后的晶片表面附着有油脂等液体。在将许多片或较多片晶片层叠的情况下，由于存在于晶片面上的这些液体的表面张力，虽然可以将晶片向侧方移动，但是很难从相邻的下侧的晶片上向上方拉开。
所以，本发明人提出了如下的晶片分离装置，即，使层叠了许多片或较多片的晶片的晶片叠层体的最上层的晶片的周缘部向上方翘起，向该最上层的晶片的下面和相邻的下层的晶片的上面之间吹入流体，并且使该最上层的晶片上升，从而将晶片分离(参照特开平9-64152号公报)。
下面基于图11对所述以往的晶片分离装置的动作原理进行说明。将层叠了许多片或较多片的晶片的晶片叠层体WS的最上层的晶片W1的中心部利用晶片推压机构120推压，利用晶片吸附机构22a、22b真空吸附晶片W1的周边部，使晶片W1的周缘部向上方翘起，向该最上层的晶片W1的下面和相邻的下侧的晶片W2的上面之间的间隙D中，利用流体喷射机构24a、24b吹入流体F(例如水及/或空气)，并且使该最上层的晶片W1上升，将晶片W1从晶片叠层体WS上分离。
虽然利用所述以往的晶片分离装置，可以简单并且可靠地从晶片叠层体上将晶片逐片拉开，但是由于在图11中符号S所示的部分上产生弯曲应力，因此会有产生晶片破裂之类的事故的情况。
所以，本发明人虽然已经提出了如下的晶片分离装置，即，通过对晶片的上面周边部的夹隔晶片的中心部相面对的2对以上的吸附位置(例如4点)进行真空吸附，使晶片的周缘部向上方翘起，从而在晶片中产生的弯曲应力就会分散，从而可以安全、简单并且可靠地将晶片分离，而且能够提高进行晶片的分离的处理速度(国际申请号：PCT/JP02/12753)，但是仍然有晶片破裂的事故发生的情况，为了进行进一步的改良，反复进行了深入研究后，得到了如下的见解。
晶片是在将利用CZ(Czochralski)法或FZ(Floating Zone)法等长成晶体的硅等单晶棒(锭材)利用外圆磨削装置成形为圆柱状后，利用钢丝锯等沿与棒轴近似成直角的方向薄薄地切片而获得的。
该硅单晶的晶体生长中，例如当利用CZ法沿结晶方向<100>方向生长时，如图13所示，晶面{100}之间形成的惯析线L就显现在锭材G的外表面上。由于硅单晶的晶面{100}之间的交角为90°，因此从锭材G的棒轴观察，每隔90°共计形成4条惯析线L，其形成为沿锭材G的外表面的长边方向隆起的高度数mm左右的凸条(线状突起)。
被从此种沿结晶方向<100>生长的锭材中切出的晶片，例如如图12(a)所示，在圆盘形的晶片Wa中，形成了惯析线的轴(以下称为惯析线轴)、即图示例子中以符号A-A’表示的线段的轴和以符号B-B’表示的线段的轴在中心部分垂直相交，与惯析线轴对应地在外周设有OF(取向面)。另外，如图12(b)所示，对于近年来生产量逐渐增大的太阳能电池制造用的晶片Wb的情况，晶片自身被加工成近似四边形，被按照使惯析线轴(图示例子中以符号A-A’表示的线段的轴和以符号B-B’表示的线段的轴)分别处于晶片的对角线上的方式切出。
这些晶片具有容易沿着与该惯析线轴向平行的方向劈开的性质。由此，在从晶片叠层体上将晶片分离时，在使晶片的周缘部向上方翘起的情况下，当产生弯曲应力的部分和惯析线轴一致时，就极容易劈开，因此例如就会如所述的提案所示，即使为了分散在晶片上产生的弯曲应力，对晶片的上面周边部的夹隔晶片的中心部而相面对的2对以上的吸附位置(例如4点)进行吸附而使晶片的周缘部向上方翘起，也会产生晶片破裂的事故。
另外，在像从锭材上切出后不久的晶片那样，在其表面残存附着有料浆的情况下，虽然优选使用水作为向最上层的晶片的上面和相邻的下侧的晶片的上面之间吹入的流体，但是当分离时，水的表面张力发挥作用，被向与分离方向相反的方向拉伸，而且，当单纯地想要向上方分离时，所述产生弯曲应力的部分和水的表面张力起作用的部分一致，因此就会更容易产生晶片破裂的事故。
当在一端发生晶片破裂的事故时，不仅产品的材料利用率会下降，而且由于破裂了的晶片的破片散布于晶片分离装置上，因此就必须暂时停止操作，利用手工操作将散乱的破裂的晶片的破片回收，从而成为生产效率显著降低的原因。
发明内容
本发明是鉴于所述问题而提出的，其目的在于，提供可以更为安全、简单并且可靠地将晶片分离，并且可以提高进行晶片的分离的处理速度的晶片分离方法、晶片分离装置及使用了该晶片分离装置的晶片分离机。
为了解决所述问题，本发明的晶片分离方法是从层叠了许多片或较多片的晶片的晶片叠层体上将最上层的晶片分离的晶片分离方法，其特征是，在从该最上层的晶片的惯析线轴绕顺时针或逆时针错开角度15°～75°的轴向上，推压该最上层的晶片，并且按照使该最上层的晶片的弯曲应力产生于该轴向上的方式，使该最上层的晶片的周缘部向上方翘起，向该最上层的晶片的下面和相邻的下侧的晶片的上面之间吹入流体，并且使该最上层的晶片上升，从而将晶片分离。
所述从惯析线轴绕顺时针或逆时针错开的轴向的角度优选30°～60°，更优选40°～50°，最理想的是45°。这是因为，对于结晶方向为<100>的晶片的情况，由于惯析线轴在晶片中心部垂直相交，因此将从惯析线轴绕顺时针或逆时针错开了45°的轴向作为支撑轴，使晶片翘起的话，则最难以劈开。
在使所述最上层的晶片上升而分离时，最好使该最上层的晶片在水平方向上倾斜的同时上升。通过在分离时使最上层的晶片在水平方向上倾斜的同时上升，由于在最上层的晶片的下面和相邻的下侧的晶片的上面之间产生的水的表面张力所起作用的部分与最上层的晶片的产生弯曲应力的部分错开，因此就不会由于水的表面张力的原因而产生晶片破裂的事故。
另外，本发明的晶片分离装置是从层叠了许多片或较多片的晶片的晶片叠层体上将最上层的晶片分离的晶片分离装置，其特征是，具有被上下自由移动地设置的支撑板、设于该支撑板的下面的晶片轴推压机构、设于该支撑板的下面周边部并对该最上层的晶片的上面周边部的相面对的1对以上的吸附位置进行吸附的晶片吸附机构、与该晶片吸附机构对应地设于其外方的流体喷射机构，利用该晶片推压机构，在从该最上层的晶片的惯析线轴绕顺时针或逆时针错开了角度15°～75°的轴向上推压该最上层的晶片，并且按照使该最上层的晶片的弯曲应力产生在该轴向上的方式，利用该晶片吸附机构对该最上层的晶片的上面周边部的夹隔晶片的中心部而相面对的1对以上的吸附位置进行吸附，在使该晶片的周缘部在1对以上的吸附位置上向上方翘起的同时，向该最上层的晶片的下面和相邻的下侧的晶片的上面之间，利用该流体喷射机构吹入流体，并且使该最上层的晶片上升，从而将晶片分离。
所述从惯析线轴绕顺时针或逆时针错开的轴向的角度优选30°～60°，更优选40°～50°，最理想的是45°，这与上述的情况相同。
所述晶片轴推压机构最好由沿一个方向并列设置于该支撑板的下面的多个晶片推压构件构成，或者由设于该支撑板的下面的沿一个方向尺寸较长的晶片推压构件构成。其原因在于，以往的晶片分离装置的晶片推压机构虽然作为使晶片翘起时的支点发挥作用，成为支撑晶片中心部的1点的支点，但是本发明的晶片轴推压机构由于是作为使晶片翘起时的支撑轴发挥作用，成为支撑晶片的所述规定的轴向的支撑轴，因此就需要不是在点上而是在轴向对晶片上来进行支撑。
最好设置2对以上的所述晶片吸附机构，对最上层的晶片的上面周边部的夹隔晶片的中心部而相面对的2对以上的吸附位置进行吸附，使该最上层的晶片的周缘部在2对以上的吸附位置上向上方翘起。
最好将所述支撑板制成十字形、X字形或工字形，并在该支撑板的下面周边部，设置所述晶片吸附机构。
所述支撑板最好被按照在上方移动时在水平方向上倾斜的方式设置。如前所述，通过在分离时在使最上层的晶片在水平方向上倾斜的同时上升，就可以降低水的表面张力的影响。为此，通过将支撑板按照在上方移动时在水平方向上倾斜的方式设置，设于支撑板上的晶片吸附机构或晶片轴推压机构都会同样地在水平方向上倾斜，从而可以使最上层的晶片在被晶片吸附机构吸附而上升时在水平方向上倾斜。
所述流体虽然可以为水及/或空气，但是最好将水及空气以规定时间切换吹入。如果最初吹入水，将残留附着在晶片上的料浆等洗掉，形成容易分离的状态后，切换为空气而吹入，则可以利用空气将水吹飞，从而也可以期待降低水的表面张力的作用的效果，因而成为理想的方式。
最好所述晶片吸附机构为具备液体喷射功能的真空吸附喷嘴，从该真空吸附喷嘴中喷射液体，清洗所述晶片叠层体的最上层的晶片的吸附位置。从硅锭等中切片而切出的薄层状的硅晶片等残存有切片时的料浆等液体，由于该残存的料浆等液体经过一定时间后会在晶片表面成为半干状态，因此就会在利用晶片吸附机构的吸附中造成失败或形成不完全的吸附，从而变为非常不稳定的状态。所以，如上所述，如果先从真空吸附喷嘴中喷射液体，清洗吸附位置，则可以消除吸附的失败或不完全的吸附等问题。
最好所述晶片吸附机构为具备液体喷射功能的真空吸附喷嘴，从该真空吸附喷嘴中喷射液体，进行与该真空吸附喷嘴连通的配管的清洗。如上所述，由于在晶片上残存附着有切片时的料浆等液体，在将其吸附时，由于料浆等液体也被吸入与真空吸附喷嘴连通的配管中，因此配管就被弄脏而堵塞，从而引起动作不良。所以，如果先从真空吸附喷嘴中喷射液体，清洗配管，则可以防止此种动作不良的发生。
最好所述晶片吸附机构为具备液体喷射功能的真空吸附喷嘴，从该真空吸附喷嘴中喷射液体，所述晶片吸附机构能够暂时地悬停在晶片表面上。硅晶片等半导体晶片由于为脆性材料，因此容易因冲击等而产生破损。特别是，当使晶片吸附机构下降而与晶片的表面接触，进行真空吸附时，当简单地使晶片吸附机构利用自重下落时，则晶片吸附机构急速下降而与晶片的表面冲撞，从而产生晶片的破损。所以，如果在从真空吸附喷嘴中喷射液体的同时，使晶片吸附机构下降，使晶片吸附机构能够暂时地悬停在晶片表面上，则可以防止产生此种的晶片的破损。
另外，本发明的晶片分离转移机的特征是，具有保持层叠了许多片或较多片的晶片的晶片叠层体的晶片叠层体保持机构、由所述本发明的晶片分离装置构成的1台以上的晶片分离机构、接收由该晶片分离机构分离的晶片并将该晶片转移至晶片收纳盒中的晶片转移机构、放置该晶片收纳盒的上下自由移动的晶片收纳盒放置机构。
最好具备2台所述晶片分离机构，与该晶片分离机构分别对应地具有所述晶片转移机构及所述晶片收纳盒放置机构，在一方的该晶片分离机构进行晶片的分离动作期间，用另一方的该晶片分离机构进行将分离了的晶片向该晶片转移机构的转交动作。这样，就不会有各机构闲置的情况，处理效率提高。
最好具备浸渍槽，以使在所述晶片收纳盒放置机构位于最下方时，该晶片收纳盒成为被浸渍在液体中的状态。如果在浸渍槽中装满纯水或药液，则还可以防止晶片的污染或进行清洗等，从而成为便利性更高的方式。
附图说明
图1是表示利用本发明的晶片分离方法将晶片分离时的吸附位置的俯视图，(a)是圆盘形的晶片的情况，(b)是近似四边形的晶片的情况。
图2是表示在本发明的晶片分离方法中，在晶片分离时使晶片在水平方向上倾斜的动作原理的侧视概念说明图，(a)表示吸附晶片而使之翘起的状态，(b)表示使晶片在水平方向上倾斜的状态。
图3是表示本发明的晶片分离装置的支撑板处于降下位置时的局部剖面侧视说明图。
图4是表示本发明的晶片分离装置的支撑板处于上限位置时的局部剖面侧视说明图。
图5是本发明的晶片分离装置的俯视图。
图6是表示本发明的晶片分离装置的动作流程的流程图。
图7是从前方侧表示本发明的晶片分离转移机的正面说明图。
图8是从背面侧表示本发明的晶片分离转移机的背面说明图。
图9是将本发明的晶片分离转移机以符号X-X’的剖面表示的俯视剖面说明图。
图10是将本发明的晶片分离转移机以符号Y-Y’的剖面表示的侧视剖面说明图。
图11是表示以往的晶片分离装置的动作原理的概念说明图。
图12是表示结晶方向<100>的晶片的惯析线轴的俯视图。
图13是表示形成于锭材的外表面的惯析线的整体的示意图。
具体实施方式
下面将举出本发明的实施方式，但是以下的说明是示例性地举出的，并不是用于限定性地解释的。而且，图1～图10中，对于与图11及图12相同或类似的构件，有时使用相同或类似的符号。
图1是表示利用本发明的晶片分离方法将晶片分离时的吸附位置的俯视图，(a)为圆盘形的晶片的情况，(b)为近似四边形的晶片的情况。
图1(a)中，符号Wa为圆盘形的晶片，是结晶方向为<100>的晶片。以符号A-A’表示的线段的轴和以符号B-B’表示的线段的轴为惯析线轴，在晶片的中心部分垂直相交。与惯析线轴对应地在外周设有OF(取向面)。
此外，利用作为晶片轴推压机构20的晶片推压构件20a、20b推压从惯析线轴偏离45°的轴向(以符号L-L’表示的线段的轴向)，并且对晶片Wa的上面周边部的、夹隔晶片的中心部而相面对的2对吸附位置，用晶片吸附机构22a、22b的组合和晶片吸附机构22c、22d的组合进行真空吸附。
这时，将被晶片推压构件20a、20b推压的轴向(以符号L-L’表示的线段的轴向)作为支撑轴，利用晶片吸附机构22a、22b的组合和晶片吸附机构22c、22d的组合将晶片Wa折曲，仅在沿着从惯析线轴偏移45°的难以劈开的轴向(以符号L-L’表示的线段的轴向)的部分上产生弯曲应力。这样，由于不会在容易劈开的惯析线轴(以符号A-A’表示的线段的轴向或以符号B-B’表示的线段的轴向)上产生弯曲应力，因此晶片破裂的事故就会减少，可以安全并且可靠地将晶片分离。
图1(b)中，符号Wb为近似四边形的太阳能电池制造用的晶片。对于晶片Wb的情况，惯析线轴(以符号A-A’表示的线段的轴或以符号B-B’表示的线段的轴)处于晶片的对角线上。
此外，对于晶片Wb的情况，也与图1(a)相同，将从惯析线轴偏移45°的轴向(以符号L-L’表示的线段的轴向)利用作为晶片轴推压机构的晶片推压构件20a、20b推压，并且对晶片Wa的上面周边部的、夹隔晶片的中心部而相面对的2对吸附位置，用晶片吸附机构22a、22b的组合和晶片吸附机构22c、22d的组合进行真空吸附。
这样，仅在沿着从惯析线轴偏移45°的难以劈开的轴向(以符号L-L’表示的线段的轴向)的部分上产生弯曲应力，从而可以安全并且可靠地进行晶片的分离。
图2是表示在本发明的晶片分离方法中，在晶片分离时使晶片在水平方向上倾斜的动作原理的侧视概念说明图，(a)表示吸附晶片而使之翘起的样子，(b)表示在分离时使晶片在水平方向上倾斜的样子。
图2(a)及(b)中，符号WS为层叠了许多片或较多片的晶片的晶片叠层体。符号10为在晶片叠层体WS的上方上下自由移动的可动构件，例如为气缸的活塞杆。该可动构件10即活塞杆当气缸的空气被关闭时，则会因自重而下降，当气缸的空气被打开时，则会上升。
在可动构件10的下端部安装有支撑基座板13。在支撑基座板13上，支撑板12被螺栓15a、15b在留有间隙的状态下安装，在螺栓15a和螺栓15b中使得间隙宽度不同。例如，如图所示，在螺栓15a和螺栓15b中使用长度不同的螺栓，按照使螺栓15a的一方与螺栓15b相比间隙宽度更大的方式安装。
在支撑板12的下面设有晶片轴推压机构20。如前所述，晶片轴推压机构20由晶片推压构件20a、20b(参照图1)构成，是推压晶片W1的规定的轴向的构件。在支撑板的下面周边部上设有晶片吸附机构22a、22b、22c、22d，与之对应地分别在其外方设有流体喷射机构24a、24b、24c、24d(参照图5)。
首先，对晶片叠层体WS的最上层的晶片W1，利用晶片轴推压机构20，推压与晶片W1的惯析线轴错开了45°的轴向(图1的以符号L-L’表示的线段的轴向)。然后，将晶片轴推压机构20作为支撑轴，利用晶片吸附机构22a、22b的组合和晶片吸附机构22c、22d的组合，吸附晶片W1的周边部，使晶片W1的周缘部向上方翘起，利用流体喷射机构22a、22b、22c、22d，向该最上层的晶片W1的下面和相邻的下侧的晶片W2的上面之间的间隙D中吹入流体F(水及/或空气)[图2(a)]。
此外，当使可动构件10上升时，由于支撑板12在水平方向上向间隙宽度较大的螺栓15a一侧倾斜，因此晶片W1也变为在水平方向倾斜的状态[图2(b)]。所以，由于最上层的晶片W1在被从相邻的下侧的晶片W2上分离时的水的表面张力就会在比产生弯曲应力的部分更偏向螺栓15a的一侧的部分上发生作用，使得水的表面张力的作用部分和最上层的晶片的弯曲应力的产生部分不一致，因此就很难因水的表面张力的原因产生晶片破裂的事故。
下面，基于图3～图5，对本发明的晶片分离装置的构成进行说明。图3是表示本发明的晶片分离装置的支撑板处于降下位置的情况的局部剖面侧视说明图，图4是表示本发明的晶片分离装置的支撑板处于上限位置的情况的局部剖面侧视说明图，图5是本发明的晶片分离装置的俯视图。
图中，符号2为本发明的晶片分离装置。符号4为保持层叠了许多片或较多片的半导体晶片例如硅晶片等晶片的晶片叠层体WS的晶片叠层体保持机构。该晶片叠层体保持机构4具备用于将晶片叠层体WS定位保持的多条保持棒6。符号8为将上方敞开了的容器，该晶片叠层体保持机构4被设于中央部。该容器8如果适当地根据需要使前方或侧方也敞开，则很容易将晶片叠层体WS搬入。
可动构件10在晶片叠层体保持机构4的上方被上下自由移动地设置，成为气缸机构11的活塞杆。作为活塞杆的可动构件10当气缸机构11的空气被关闭时，则会因自重而下降，当气缸机构11的空气被打开时则会上升。
在该可动构件10的下端部安装有支撑基座板13。在支撑基座板13上，利用铅直方向的间隙宽度不同的多个悬吊构件吊设有支撑板12，使得其在悬挂的状态下在水平方向倾斜。作为悬吊构件，例如可以使用螺母。此时，如图所示，在螺栓15a和螺栓15b中为了使铅直方向的间隙宽度不同而使用长度不同的螺栓。此外，通过按照使螺栓15a一侧与螺栓15b一侧相比间隙宽度更大的方式来安装，在从支撑基座板13上悬吊的状态下向螺栓15a一侧倾斜地吊设支撑板12。而且，使悬吊构件的铅直方向的间隙宽度不同的构成当然也可以采用通过使用弹性不同的弹簧来使间隙宽度不同的各种构成。
支撑板12只要是至少在1个方向以上比晶片的直径更长的构件，就没有特别限定。虽然可以采用比晶片更大的圆形或四边形，但是优选制成十字形、X字形或工字形即可。图示例子中，表示了将支撑板12制成了十字形的情况(参照图5)。
符号20为垂直设置在该支撑板12的下面的由具有弹性的材料例如橡胶材料构成的晶片轴推压机构。如前所述，晶片轴推压机构20在从晶片的惯析线轴绕顺时针或逆时针错开了角度15°～75°，优选30°～60°，更优选40°～50°，最优选45°的轴向上推压该最上层的晶片，成为利用晶片吸附机构22a～22d吸附晶片的周缘部而使之向上方翘起时的支撑轴。图示例子中，利用作为晶片轴推压机构20的沿规定方向并列的晶片推压构件20a、20b来推压晶片的规定的轴向(参照图5)。
在支撑板12的下面周边部，设有将晶片的上面周边部的规定的吸附位置(图示例子中为4个位置)真空吸附的晶片吸附机构22a、22b、22c、22d(参照图5)。
该晶片吸附机构22a～22d的基端部分别被配管23与真空源(未图示)可以开闭地连接，在头端的真空吸附部吸附晶片的情况下，与真空源的连接变为开，进行真空吸附，在不吸附的情况下，与真空源的连接就会变为关。
在该晶片吸附机构22a～22d的头端的真空吸附部上设有用于进行真空吸附的真空吸附喷嘴(未图示)。该真空吸附喷嘴可以兼具喷射水等液体的液体喷射功能，该情况下，利用配管23与水供给源(未图示)可以开闭，并且与真空源可以切换地连接。在从真空吸附喷嘴中喷射液体的情况下，从真空源切换为水供给源，将与水供给源的连接设为开，喷射液体，在不喷射液体的情况下，将与水供给源的连接设为关。
该真空吸附喷嘴的液体喷射功能为，由于在利用该真空吸附喷嘴进行真空吸附的晶片上残存有料浆等，因此当反复进行真空吸附时，与该真空吸附喷嘴连通的配管23就会被弄脏而成为动作不良的原因，所以要通过从该真空吸附喷嘴中喷射水等液体来进行与该真空吸附喷嘴连通的配管23的清洗，另外，当最上层的晶片被料浆等弄脏时，由于真空吸附喷嘴的真空吸附变得不稳定，因此在进行真空吸附之前，要从该真空吸附喷嘴中喷射水等液体来进行最上层的晶片的吸附位置的清洗，另外，如前所述，虽然可动构件(活塞杆)10因自重下降，与之一起，具备该真空吸附喷嘴的晶片吸附机构22a～22d也下降，但是在该下降为急速下降的情况下，由于有该真空吸附喷嘴与晶片冲撞而使晶片破损的危险性，因此要从该真空吸附喷嘴中喷射液体，使得该真空吸附喷嘴成为暂时悬停在晶片表面上的状态，防止晶片的破损。
符号24a、24b、24c、24d为流体喷射机构，按照与所述晶片吸附机构22a、22b、22c、22d对应地位于其外方的方式，被借助安装工具28设于该支撑板12的周端部。在该流体喷射机构24a～24d的下端部分别形成有流体喷射孔26。该晶片吸附机构24a～24d分别与配管25连通，如果可以并且需要与水供给源(未图示)及/或空气供给源(未图示)开闭，则被可以切换水和空气地连接。
该流体喷射机构24a～24d向形成于晶片叠层体WS的最上层的晶片W1的下面和相邻下侧的晶片W2的上面之间的间隙D(参照图2)喷射流体。作为所喷射的流体，虽然可以设为水或空气或者水和空气的混合，但是最好最初在规定时间内喷射了水后，切换为空气而喷射。通过最初喷射水，就会有将附着在晶片上的料浆等洗掉的效果，与从最初开始喷射空气的情况相比，更容易分离。然后，通过切换为空气而喷射，与连续喷射水的情况相比，由于利用空气的喷射将水吹飞，因此就有可以降低水的表面张力的效果。
符号32为板状体，其一端部被安装在所述气缸11的下端部，该板状体32的另一端部与侧方基体3连接。符号36为穿设于该板状体32的中央部分的贯穿孔，在该贯穿孔36中插穿借助连接构件30竖立设置在所述支撑基座板13上的导引杆38，借助该导引杆38进行支撑基座板13的止振作用。而且，如果不需要进行支撑基座板13的止振，则也可以没有连接构件30、贯穿孔36及导引杆38。
下面，利用所述的构成，对其动作流程使用图6进行说明。图6是表示本发明的晶片分离装置的动作流程的流程图。首先，通过将未图示的起动机构设为开来使该晶片分离装置2开始动作。
通过将气缸11的空气设为关，所述支撑板12因自重而开始下降(步骤101)。与此同时，通过从吸附机构22a～22d的喷嘴中进行水等液体喷射，来进行与喷嘴连通的配管23的清洗及最上层的晶片W1的吸附位置的清洗(步骤102)。
当设于该支撑板12的下面的晶片推压机构20及晶片吸附机构22a～22d与最上层晶片W1接触时，因自重而下降的支撑板12就会自动地停止下降(步骤103)。此时，利用晶片轴推压机构20在从晶片的惯析线轴绕顺时针或逆时针错开角度15°～75°，优选30°～60°，更优选40°～50°，最优选45°的轴向上推压该最上层的晶片W1。
而且，也可以如下构成，即，先设置检测该支撑板12是否与最上层晶片W1的上面接触的传感器，当检测到该支撑板12与最上层晶片W1的接触时，则根据来自该传感器的指令使该支撑板12的下降结束。
然后，吸附机构22a～22d动作，吸附最上层晶片W1的上面周边部，使该最上层晶片W1的周缘部向上方翘起(步骤104)。
从流体喷射机构24中向形成于该最上层晶片W1的周缘部和相邻的下侧的晶片W2的周缘部之间的间隙D(参照图2)喷射水(步骤105)。该水喷射是将附着在晶片上的料浆等洗掉，使之容易分离的方法，例如以流量0.5～1L/分钟左右，进行1～2秒左右的水喷射即可。
然后，从流体喷射机构24中向形成于该最上层晶片W1的周缘部和相邻的下侧的晶片W2的周缘部之间的间隙D(参照图2)喷射空气(步骤106)。该空气喷射是将所述水喷射的水吹飞，抑制在分离时水的表面张力的作用的方法，例如以流量10～30L/分钟左右，进行2～3秒左右的空气喷射即可。
这样，该最上层晶片W1和相邻的下侧晶片W2之间的表面张力就会变得极低，成为能够被容易分离的状态。此外，使支撑板12在该吸附机构22a～22d上吸附了最上层晶片W1的状态下上升(步骤107)。此时，由于支撑板12在水平方向上倾斜的状态下上升，因此水的表面张力的影响就被进一步降低。在该最上层晶片W1开始上升的同时，所述流体喷射停止。
该支撑板12移动至上限(步骤108)。在那里，吸附在吸附机构22a～22d上的最上层晶片被解除其真空吸附，由机械臂等适当的机构向下一工序搬送(步骤109)。到这里为止，晶片分离装置2的动作的1个循环结束。
下面，将基于图7～图10，对使用了所述本发明的晶片分离装置的本发明的晶片分离转移机的构成进行说明。图7是从前面侧表示本发明的晶片分离转移机的正面说明图。图8是从背面侧表示本发明的晶片分离转移机的背面说明图。图9是将本发明的晶片分离转移机用符号X-X’的剖面表示的俯视剖面说明图。图10是将本发明的晶片分离转移机用符号Y-Y’的剖面表示的侧视剖面说明图。
图中，符号40为本发明的晶片分离转移机。晶片分离转移机40具有筐体41，在筐体41的内部装有如下说明的机器。筐体41具备操作面板46、支撑腿110及小脚轮111。
从筐体41的内部顶板部分上垂直设置有支撑台45，在该支撑台45上沿水平方向形成有轨道44。沿着该轨道44自由滑动地设有基座框42，从该基座框42的左右两端的下端部分上垂直设置有气缸11、11，在其可动构件(活塞杆)10、10的下端，分别安装有由所述本发明的晶片分离装置2构成的晶片分离机构2A、2B。
在筐体41的内部的正面侧中心部分上，设有保持成为处理对象的晶片叠层体的晶片叠层体保持机构64，该晶片叠层体保持机构64具备用于将晶片叠层体定位保持的多条保持棒66。围绕晶片叠层体保持机构64的容器68将上方敞开，另外，前方侧(正面侧)成为自由开闭的开闭门61(参照图9及图10)。门61具备把手61a，借助合页61b而可以自由开闭。另外，容器68在底部具有排水孔62，从而可以将清洗了晶片的水排出。
晶片叠层体保持机构64在下部与自由升降的可动棒65连接。可动棒65被连接在与螺旋轴64咬合的咬合构件67上，螺旋轴64能够被马达69借助传动皮带及滑轮进行旋转驱动。所以，通过对螺旋轴64进行正转驱动或反转驱动，可动棒65就会与咬合构件67一起上升或下降。这样，就可以根据被放置在晶片叠层体保持机构64上的晶片的片数的多少，调制晶片叠层体保持机构64的上下位置，直至容易进行利用晶片分离机构2A、2B的晶片分离的位置为止。
符号50a、50b为晶片转移机构，晶片转移机构50a、50b分别在矩形薄板状的平板构件51和其头端部上具备吸附部53。平板构件51被设为可以在轴长边方向上旋转180°。另外，晶片转移机构50a、50b具备使平板构件51向前方侧(正面侧)或后方侧(背面侧)在水平方向上往复移动的往复移动机构。往复移动机构54在其长边方向具备轨道55，在该轨道55上自由滑动地安装有滑动构件52，将该滑动构件52和平板构件51连接。
利用此种构成，晶片转移机构50a、50b在其吸附部53处进行来自晶片分离机构2A、2B的晶片的接收吸附，在吸附在这里的同时反转180°，其后，移动至晶片收纳盒C，通过解除晶片的吸附，就可以将由晶片分离机构2A、2B分离的晶片转移至晶片收纳盒中。
而且，在晶片转移机构50的下方，具有接收容器56。例如，在将由晶片分离机构2A、2B分离的晶片用晶片转移机构50a、50b接收时，晶片破裂而落下等情况下，就可以在这里将下落的晶片接住。另外，在接收容器56中也设有排水孔58，将多余的水等从这里排出。
符号70为晶片收纳盒放置机构，在两侧面上具备侧板72，在从侧板72向外方突出的支撑臂76上分别安装有盒放置板77。此外，晶片收纳盒C1、C2、C3、C4被放置在各个盒放置板77上。而且，晶片收纳盒C1、C2、C3、C4是具备数十段将晶片逐片收纳的搁板部。
晶片收纳盒放置机构70利用上下移动机构90可以上下自由移动。该上下移动机构90具有螺旋轴94、将螺旋轴94旋转驱动的马达92、沿着螺旋轴94设于两侧的轨道95、与螺旋轴94咬合并且在轨道95上自由滑动的咬合构件96，晶片收纳盒放置机构70被与该咬合构件96连接。这样，当通过对螺旋轴94进行正转驱动或反转驱动而使咬合构件96上升或下降时，晶片收纳盒放置机构70也会上升或下降。而且，在侧板72的下端部，为了容易在浸渍槽80的内侧面上滑动，最好安装有车轮74。
另外，在该晶片收纳盒放置机构70位于最下方的情况下，按照使得全部的晶片收纳盒C1、C2、C3、C4成为被浸渍在液体中的状态的方式，设有浸渍槽80。如果在该浸渍槽80中装满了纯水或药液等，则还可以防止晶片的污染或进行清洗等处理，便利性很高。配管82是用于向浸渍槽80中注入或排出纯水或药液等的部分。
如果对此种构成的本发明的晶片分离转移机的动作进行说明，则如下所示。而且，在初始状态下，晶片收纳盒放置机构70被配置在最上方的位置(未浸渍在浸渍槽80中的位置)。
①首先，利用晶片分离机构2A，从被保持在晶片叠层体保持机构64上的晶片叠层体上吸附分离最上层的晶片(从图6的S101到S108)。
②晶片分离机构2A在将晶片一直吸附的状态下暂时待机，基座框42沿着轨道44向晶片转移机构50a的方向滑动，将由晶片分离机构2A上吸附的晶片移动至晶片转移机构50a的吸附部53的上方附近。
③解除晶片分离机构2A对晶片的吸附(图6的S109)，用晶片转移机构50a的吸附部53吸附。在用吸附部53将晶片一直吸附的状态下将平板构件51反转180°。即，吸附部53从位于上面侧的状态旋转至位于下面侧的状态。
④另一方面，在所述③期间，利用晶片分离机构2B，从晶片叠层体上将最上层的晶片吸附分离(从图6的S101到S108)。
⑤晶片分离机构2B在将晶片一直吸附的状态下暂时待机，基座框42沿着轨道44向晶片转移机构50b的方向滑动，将由晶片分离机构2B吸附的晶片移动至晶片转移机构50b的吸附部53的上方附近。
⑥解除晶片分离机构2B对晶片的吸附(图6的S109)，用晶片转移机构50b的吸附部53吸附。在用吸附部53将晶片一直吸附的状态下将平板构件51反转180°。即，吸附部53从位于上面侧的状态旋转至位于下面侧的状态。
⑦在所述⑥期间，晶片转移机构50a在其吸附部53处于下面侧的状态下将晶片一直吸附，沿着轨道55滑动至晶片收纳盒C1的正面附近，将平板构件51的头端部分插入晶片收纳盒C1的规定的搁板部，在那里解除吸附部53的对晶片的吸附，将该晶片转移至晶片收纳盒C1的规定的搁板部。与此同时，在晶片分离装置2A中，再次与所述①同样地，从晶片叠层体上将最上层的晶片吸附分离。
⑧与所述②相同，晶片分离机构2A在将晶片一直吸附的状态下暂时待机，基座框42沿着轨道44向晶片转移机构50a的方向滑动，将由晶片分离机构2A吸附的晶片移动至晶片转移机构50a的吸附部53的上方附近。
⑨与所述③相同，解除晶片分离机构2A对晶片的吸附(图6的S109)，用晶片转移机构50a的吸附部53吸附。在用吸附部53将晶片一直吸附的状态下将平板构件51反转180°。即，吸附部53从位于上面侧的状态旋转至位于下面侧的状态。
⑩在所述⑨期间，晶片转移机构50b在其吸附部53处于下面侧的状态下将晶片一直吸附，沿着轨道55滑动至晶片收纳盒C2的正面附近，将平板构件51的头端部分插入晶片收纳盒C2的规定的搁板部，然后解除吸附部53对晶片的吸附，将该晶片转移至晶片收纳盒C2的规定的搁板部。与此同时，在晶片分离装置2B中，再次与所述④相同，从晶片叠层体上将最上层的晶片吸附分离。
(11)按照使转移晶片收纳盒C1、C2的晶片的规定的搁板部上升一段的方式，将晶片收纳盒放置机构70向下方移动。
以后，通过反复依次进行该操作，就可以逐步地将从晶片叠层体上分离的晶片转移至晶片收纳盒C1、C2、C3、C4。
而且，所述本发明的晶片分离转移机的说明中，虽然将具备2台由本发明的晶片分离装置2构成的晶片分离机构2A、2B，与之对应地也具备2台晶片转移机构50a、50b等的情况，作为从处理能力或装置的简便性的观点来看优选的例子进行了说明，但是当与处理能力相比更想实现小型化时，则也可以为1台，当想提高处理能力时，则也可以具备3台以上。
工业上的利用可能性
如上所述，根据本发明，可以发挥如下的效果，即，可以提供更为安全、简单并且可靠地将晶片分离，而且能够事项进行晶片的分离的处理速度的提高的晶片分离方法、晶片分离装置及使用了该晶片分离装置的晶片分离机。

Claims (18)

1.一种晶片分离方法，是从层叠了许多片或较多片的晶片的晶片叠层体上将最上层的晶片分离的晶片分离方法，其特征是，在从该最上层的晶片的惯析线轴绕顺时针或逆时针错开角度15°～75°的轴向上，推压该最上层的晶片，并且按照使该最上层的晶片的弯曲应力产生于该轴向上的方式，使该最上层的晶片的周缘部向上方翘起，同时向该最上层的晶片的下面和相邻的下侧的晶片的上面之间吹入流体，并且使该最上层的晶片上升，从而将晶片分离。
2.根据权利要求1所述的晶片分离方法，其特征是，所述从惯析线轴绕顺时针或逆时针错开的轴向的角度为30°～60°。
3.根据权利要求1或2所述的晶片分离方法，其特征是，在使所述最上层的晶片上升而分离时，使该最上层的晶片在水平方向上倾斜的同时上升。
4.一种晶片分离装置，是从层叠了许多片或较多片的晶片的晶片叠层体上将最上层的晶片分离的晶片分离装置，其特征是，具有被上下自由移动地设置的支撑板、设于该支撑板的下面的晶片轴推压机构、设于该支撑板的下面周边部并对该最上层的晶片的上面周边部的相面对的1对以上的吸附位置进行吸附的晶片吸附机构、以及与该晶片吸附机构对应地设于其外方的流体喷射机构，利用该晶片推压机构，在从该最上层的晶片的惯析线轴绕顺时针或逆时针错开了角度15°～75°的轴向上推压该最上层的晶片，并且按照使该最上层的晶片的弯曲应力产生在该轴向上的方式，利用该晶片吸附机构对该最上层的晶片的上面周边部的夹隔晶片的中心部而相面对的1对以上的吸附位置进行吸附，在使该晶片的周缘部在1对以上的吸附位置上向上方翘起的同时，向该最上层的晶片的下面和相邻的下侧的晶片的上面之间利用该流体喷射机构吹入流体，并且使该最上层的晶片上升，从而将晶片分离。
5.根据权利要求4所述的晶片分离装置，其特征是，所述从惯析线轴绕顺时针或逆时针错开的轴向的角度为30°～60°。
6.根据权利要求4或5所述的晶片分离装置，其特征是，所述晶片轴推压机构由沿一个方向并列设置于该支撑板的下面的多个晶片推压构件构成。
7.根据权利要求4或5所述的晶片分离装置，其特征是，所述晶片轴推压机构由设于该支撑板的下面的沿一个方向尺寸较长的晶片推压构件构成。
8.根据权利要求4～7中任意一项所述的晶片分离装置，其特征是，设置2对以上的所述晶片吸附机构，对最上层的晶片的上面周边部的夹隔晶片的中心部而相面对的2对以上的吸附位置进行吸附，使该最上层的晶片的周缘部在2对以上的吸附位置上向上方翘起。
9.根据权利要求4～8中任意一项所述的晶片分离装置，其特征是，将所述支撑板制成十字形、X字形或工字形，在该支撑板的下面周边部，设置所述晶片吸附机构。
10.根据权利要求4～9中任意一项所述的晶片分离装置，其特征是，所述支撑板被按照在上方移动时在水平方向上倾斜的方式设置。
11.根据权利要求4～10中任意一项所述的晶片分离装置，其特征是，所述流体为水及/或空气。
12.根据权利要求4～11中任意一项所述的晶片分离装置，其特征是，所述流体为水及空气，将水及空气以规定时间切换吹入。
13.根据权利要求4～12中任意一项所述的晶片分离装置，其特征是，所述晶片吸附机构为具备液体喷射功能的真空吸附喷嘴，从该真空吸附喷嘴中喷射液体，清洗所述晶片叠层体的最上层的晶片的吸附位置。
14.根据权利要求4～13中任意一项所述的晶片分离装置，其特征是，所述晶片吸附机构为具备液体喷射功能的真空吸附喷嘴，从该真空吸附喷嘴中喷射液体，进行与该真空吸附喷嘴连通的配管的清洗。
15.根据权利要求4～14中任意一项所述的晶片分离装置，其特征是，所述晶片吸附机构为具备液体喷射功能的真空吸附喷嘴，从该真空吸附喷嘴中喷射液体，所述晶片吸附机构能够暂时地悬停在晶片表面上。
16.一种晶片分离转移机，其特征是，具有由权利要求4～14中任意一项所述的晶片分离装置构成的1台以上的晶片分离机构、保持层叠了许多片或较多片的晶片的晶片叠层体的晶片叠层体保持机构、接收由该晶片分离机构分离的晶片并将该晶片转移至晶片收纳盒中的晶片转移机构、放置该晶片收纳盒的上下自由移动的晶片收纳盒放置机构。
17.根据权利要求16所述的晶片分离转移机，其特征是，具备2台所述晶片分离机构，与上述晶片分离机构分别对应地具有所述晶片转移机构及所述晶片收纳盒放置机构，在一方的该晶片分离机构进行晶片的分离动作期间，用另一方的该晶片分离机构进行所分离的晶片向该晶片转移机构的转交动作。
18.根据权利要求16或17所述的晶片分离转移机，其特征是，具备浸渍槽，以使在所述晶片收纳盒放置机构位于最下方时，该晶片收纳盒成为被浸渍在液体中的状态。
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