JP2010045057A - 液中ウェハ単離方法及び液中ウェハ単離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極薄のウェハを安全、簡単、確実かつ迅速に単離させることができるウェハ単離方法及びウェハ単離装置を提供する。
【解決手段】液体中に浸漬された状態の多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体から最上層のウェハを単離するウェハ単離方法であって、該最上層のウェハの晶癖線軸から時計回り又は反時計回りに角度１５°〜７５°ずらした軸方向で該最上層のウェハを押えると共に、該最上層のウェハの曲げ応力が該軸方向に生じるように、該最上層のウェハの周縁部を上方に反らせつつ、該最上層のウェハの下面と隣接する下側のウェハの上面との間に液体を吹き込むと共に該最上層のウェハを上昇せしめ、ウェハを単離するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、多数枚又は複数枚のウェハ、特に薄いウェハ、例えば、シリコンウェハ等の半導体ウェハ、特には太陽電池用の半導体ウェハが積層されたウェハ積層体の最上層のウェハを隣接する下側のウェハから安全で簡単かつ確実に引き離すことを可能とした新規な液中ウェハ単離方法及び液中ウェハ単離装置に関する。

従来、シリコンインゴットなどからスライスされて切り出された薄層状のシリコンウェハ等の半導体ウェハ（以下、単にウェハという）は、その後各種の処理を受けて最終製品化される。このウェハの各種の処理にあたって、多数枚又は複数枚のウェハを積層してウェハ積層体（コインスタックと通称される）となし、このウェハ積層体から１枚ずつウェハを引き離して各ウェハ毎に処理されるのが通常である。

しかしながら、例えば、インゴットからスライスされたウェハの表面には油を含有した砥粒剤（スラリー）が残存付着しているように、各種処理後のウェハ表面には油等の液体が付着していることが多い。多数枚又は複数枚のウェハを積層した場合には、ウェハ面に存在するこれらの液体の表面張力によって、ウェハを側方に移動することはできるにしても隣接する下側のウェハから上方に引き離すことは困難である。

そこで、本発明者は、多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体の最上層のウェハの周縁部を上方に反らせ、該最上層のウェハの下面と隣接する下側のウェハの上面との間に流体を吹き込むとともに該最上層のウェハを上昇せしめ、ウェハを単離するようにした第一のウェハ単離装置を提案した（特許文献１）。

上記従来のウェハ単離装置の動作原理を説明すると、多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体の最上層のウェハの中心部をウェハ押え手段によって押えると共に、ウェハ吸着手段によってウェハの周辺部を真空吸着してウェハの周縁部を上方に反らせ、該最上層のウェハの下面と隣接する下側のウェハの上面との間の間隙に流体噴射手段によって流体（水及び／又は空気）を吹き込むと共に該最上層のウェハを上昇せしめ、ウェハをウェハ積層体から単離するというものである。

上記従来のウェハ単離装置によっても、ウェハ積層体からウェハを１枚ずつ簡単かつ確実に引き離すことができたが、ウェハの中央部分に曲げ応力が生じるため、ウェハが割れるという事故が発生することがあった。

そこで、本発明者は、ウェハの上面周辺部であってウェハの中心部を介して相対向する２対以上の吸着位置（例えば４点）を真空吸着して、ウェハの周縁部を上方に反らせることにより、ウェハに生じる曲げ応力が分散し、安全で簡単かつ確実にウェハを単離させることができ、しかもウェハの単離を行う処理速度の向上を図るようにした第二のウェハ単離装置をさらに提案（特許文献２）したが、未だ依然としてウェハ割れの事故は発生する場合があり、更なる改良を加えるべく鋭意検討を重ねていた処、以下のような知見を得た。

ウェハは、ＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法やＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ）法等により結晶成長されたシリコン等の単結晶棒（インゴット）を円筒研削装置によって円柱状に成形した後、ワイヤーソー等によって棒軸に対して略直角方向に薄くスライスすることによって得られるものである。

このシリコン単結晶の結晶成長では、例えばＣＺ法により、結晶方位＜１００＞方向に成長させた場合、結晶面｛１００｝同士が作る晶癖線がインゴットの外表面に現れる。シリコン単結晶における結晶面｛１００｝同士の交角は９０°であるため、インゴットＧの棒軸からみて９０°毎に合計４本の晶癖線がインゴットの外表面の長手方向に高さ数ｍｍ程度の隆起した凸条（線状凸起）として形成されることとなる。

このような結晶方位＜１００＞方向に成長されたインゴットから切り出されたウェハは、円盤形状のウェハでは、晶癖線が形成された軸（以下、晶癖線軸という）同士が中心部分で直交しており、晶癖線軸に対応してＯＦ（オリエンテーションフラット）が外周に設けられる。また、近年、生産量が増大している太陽電池製造用のウェハの場合では、ウェハ自体が略四角形状に加工され、それぞれの晶癖線軸が夫々ウェハの対角線上にあるように切り出されている。

これらウェハは、この晶癖線軸に沿って平行な方向に劈開し易いという性質がある。そのため、ウェハ積層体からウェハを単離する際、ウェハの周縁部を上方に反らせた場合に、曲げ応力が生じる部分と晶癖線軸とが一致していると、極めて容易に劈開するため、例え、前述した提案の如く、ウェハに生じる曲げ応力を分散するように、ウェハの上面周辺部であってウェハの中心部を介して相対向する２対以上の吸着位置（例えば４点）を吸着してウェハの周縁部を上方に反らせるようにしても、ウェハ割れの事故が生じてしまうのである。

また、インゴットから切り出された直後のウェハのように、その表面にスラリーが残存付着している場合には、最上層のウェハの下面と隣接する下側のウェハの上面との間に吹き込む流体として水を用いることが好適であるが、単離する際に水の表面張力が働いて、単離する方向とは逆方向に引っ張られ、しかも、単純に上方に向かって単離しようとした場合、上記曲げ応力の生じる部分と水の表面張力が働く部分とが一致するため、よりウェハ割れの事故が生じ易い状況となる。

ウェハ割れの事故が一端発生すると、製品の歩留まり低下もさることながら、割れたウェハの破片がウェハ単離装置上に散乱するため、操業を一時停止する等して、散乱している割れたウェハの破片を手作業で回収しなければならなくなり、著しく生産性が低下する原因となる。

そこで、本発明者は、より安全で簡単かつ確実にウェハを単離させることができ、しかもウェハの単離を行う処理速度の向上を図ることのできる第三のウェハ単離装置、並びにウェハ単離方法及び該ウェハ単離装置を用いたウェハ単離機を提案（特許文献３）し、このウェハ単離装置は好評を博しているが、最近はウェハの薄層化が益々進行しており、極薄のウェハの単離を安全、簡単、確実かつ迅速に行うことのできるウェハ単離装置が待望されている。
特開平９−６４１５２号公報 ＷＯ２００４／０５１７３５ ＷＯ２００４／１０２６５４

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、極薄のウェハを安全、簡単、確実かつ迅速に単離させることができるウェハ単離方法及びウェハ単離装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液中ウェハ単離方法は、液体中に浸漬された状態の多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体から最上層のウェハを単離するウェハ単離方法であって、該最上層のウェハの晶癖線軸から時計回り又は反時計回りに角度１５°〜７５°ずらした軸方向で該最上層のウェハを押えると共に、該最上層のウェハの曲げ応力が該軸方向に生じるように、該最上層のウェハの周縁部を上方に反らせつつ、該最上層のウェハの下面と隣接する下側のウェハの上面との間に液体を吹き込むと共に該最上層のウェハを上昇せしめ、ウェハを単離するようにしたことを特徴とする。

前記晶癖線軸から時計回り又は反時計回りにずらす軸方向の角度は、３０°〜６０°であることが好ましく、更に好ましくは４０°〜５０°であり、最も理想的には４５°である。結晶方位＜１００＞のウェハの場合、晶癖線軸はウェハ中心部で直交しているため、晶癖線軸から時計回り又は反時計回りに４５°ずれた軸方向を支軸としてウェハを反らせることが最も劈開し難いからである。

前記最上層のウェハを上昇せしめて単離する際、該最上層のウェハを水平方向で傾斜しつつ上昇せしめることが好ましい。本発明の液中ウェハ単離装置においては、ウェハ積層体の全体が液体中に浸漬された状態となっているので、単離する際に最上層のウェハを水平方向で傾斜しつつ上昇することで、最上層のウェハの下面と隣接する下側のウェハの上面との間において生じる減圧力の働く部分が、最上層のウェハの曲げ応力の生じている部分からずれるため、液体の圧力差が原因でウェハ割れの事故が発生することがなくなる。更に最上層ウェハの上の液体もウェハ上に滞留しにくくなりウェハ割れを減少する事ができる。

また、本発明の液中ウェハ単離装置は、液体中に浸漬された多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体から最上層のウェハを単離する液中ウェハ単離装置であって、上下動自在に設けられた支持板と、該支持板の下面に設けられたウェハ軸押え手段と、該支持板の下面周辺部に設けられ、該最上層のウェハの上面周辺部の相対向する１対以上の吸着位置を吸着するウェハ吸着手段と、該ウェハ吸着手段に対応してその外方に設けられた液体噴射手段と、ウェハ積層体の全体が浸漬するように浸漬液体を満たしかつウェハの単離動作が液中で行えるように構成された浸漬容器と、を有し、該ウェハ軸押え手段によって、該最上層のウェハの晶癖線軸から時計回り又は反時計回りに角度１５°〜７５°ずらした軸方向で該最上層のウェハを押えると共に、該最上層のウェハの曲げ応力が該軸方向に生じるように、該ウェハ吸着手段により該最上層のウェハの上面周辺部であってウェハの中心部を介して相対向する１対以上の吸着位置を吸着し、該最上層のウェハの周縁部を１対以上の吸着位置で上方に反らせつつ、該最上層のウェハの下面と隣接する下側のウェハの上面との間に該液体噴射手段によって液体を吹き込むと共に該最上層のウェハを上昇せしめ、ウェハを単離するようにしたことを特徴とする。

前記晶癖線軸から時計回り又は反時計回りにずらす軸方向の角度は、３０°〜６０°であることが好ましく、更に好ましくは４０°〜５０°であり、最も好ましくは４５°であることは上述した通りである。

前記ウェハ軸押え手段は、該支持板の下面に一方向に併設された複数のウェハ押え部材からなること、或いは、該支持板の下面に設けられた一方向に長尺のウェハ押え部材からなること、が好ましい。即ち、従来のウェハ単離装置におけるウェハ押え手段は、ウェハを反らせる際の支点として働き、ウェハ中心部の１点を支持する支点となるものであったが、本発明におけるウェハ軸押え手段は、ウェハを反らせる際の支軸として働き、ウェハの前記所定の軸方向を支持する支軸となるものであるため、ウェハ上を点ではなく、軸方向で支持する必要があるからである。

前記ウェハ吸着手段を２対以上設け、最上層のウェハの上面周辺部であってウェハの中心部を介して相対向する２対以上の吸着位置を吸着し、該最上層のウェハの周縁部を２対以上の吸着位置で上方に反らせるようにすることが好ましい。

前記支持板を十字形状、Ｘ字形状或いはエ字形状に形成し、該支持板の下面周辺部に、前記ウェハ吸着手段を設けることが好ましい。

前記支持板は、上方移動時に水平方向で傾斜するように設けられていることが好ましい。前述した如く、単離する際に最上層のウェハを水平方向で傾斜しつつ上昇することで液体の表面張力の影響を低減できる。そのためには、支持板を上方移動時に水平方向で傾斜するように設けておくことで、支持板に設けられているウェハ吸着手段やウェハ軸押え手段も同様に水平方向で傾斜することとなり、最上層のウェハがウェハ吸着手段により吸着されて上昇する時に水平方向で傾斜させることができる。前記した浸漬液体及び噴射液体としては水を用いればよいが、水に薬液、例えば界面活性剤等を添加したものを使用することもできる。

前記ウェハ吸着手段が液体噴射機能を備える真空吸着ノズルであり、該真空吸着ノズルから液体を噴射し、前記ウェハ積層体の最上層のウェハの吸着位置を洗浄することが好ましい。シリコンインゴット等からスライスされて切り出された薄層状のシリコンウェハ等は、スライス時のスラリー等の液体が残存付着しており、この残存したスラリー等の液体は時間が経つとウェハ表面で半乾状態となるため、ウェハ吸着手段による吸着に失敗したり、不完全な吸着となったりして、非常に不安定なものとなる。そこで、上述したように、真空吸着ノズルから液体を噴射して、吸着位置を洗浄するようにしておけば、吸着の失敗や不完全な吸着等の不具合を解消できる。

前記ウェハ吸着手段が液体噴射機能を備える真空吸着ノズルであり、該真空吸着ノズルから液体を噴射し、該真空吸着ノズルに連通する配管の洗浄を行うことが好ましい。上述した如く、ウェハにはスライス時のスラリー等の液体が残存付着しているため、これを吸着する際に、スラリー等の液体も真空吸着ノズルに連通する配管に吸い込まれるため、配管が汚れて詰まったりして動作不良を起こしてしまう。そこで、真空吸着ノズルから液体を噴射して、配管を洗浄するようにしておけば、このような動作不良の発生を防ぐことができる。

前記ウェハ吸着手段が液体噴射機能を備える真空吸着ノズルであり、該真空吸着ノズルから液体を噴射し、前記ウェハ吸着手段がウェハ表面上で一時的にホバリングするようにすることが好ましい。シリコンウェハ等の半導体ウェハは、脆性材料であるため、衝撃等により容易に破損が生じ得る。特に、ウェハ吸着手段を降下せしめてウェハの表面に接触させ、真空吸着を行う場合、単純にウェハ吸着手段を自重落下させると、ウェハ吸着手段が急降下してウェハの表面に衝突し、ウェハの破損が生じてしまう。そこで、真空吸着ノズルから液体を噴射しつつウェハ吸着手段を降下せしめ、ウェハ吸着手段がウェハ表面上で一時的にホバリングするようにしておけば、このようなウェハの破損が生じるのを防ぐことができる。

以上述べた如く、本発明によれば、安全、簡単、確実かつ迅速に極薄のウェハを単離させることができる液中ウェハ単離方法及び液中ウェハ単離装置を提供することができるという大きな効果を奏する。

以下に本発明の実施の形態をあげるが、以下の説明は例示的に示されるもので限定的に解釈すべきものでないことはいうまでもない。

図１は、本発明のウェハ単離方法によって、ウェハを単離する場合の吸着位置を示す平面図であり、（ａ）は円盤形状のウェハの場合、（ｂ）は略四角形状のウェハの場合である。

図１（ａ）において、符号Ｗａは円盤形状のウェハであり、結晶方位＜１００＞のウェハである。符号Ａ−Ａ’で示した線分の軸と符号Ｂ−Ｂ’で示した線分の軸が晶癖線軸であり、ウェハの中心部分で直交している。晶癖線軸に対応してＯＦ（オリエンテーションフラット）が外周に設けられている。

そして、晶癖線軸から４５°ずれた軸方向（符号Ｌ−Ｌ’で示した線分の軸方向）をウェハ軸押え手段２０としてのウェハ押え部材２０ａ，２０ｂによって押さえると共に、ウェハＷａの上面周辺部であって、ウェハの中心部を介して相対向する２対の吸着位置をウェハ吸着手段２２ａ，２２ｂの組とウェハ吸着手段２２ｃ，２２ｄの組とで真空吸着する。

すると、ウェハ押え部材２０ａ，２０ｂによって押さえられている軸方向（符号Ｌ−Ｌ’で示した線分の軸方向）を支軸として、ウェハ吸着手段２２ａ，２２ｂの組と、ウェハ吸着手段２２ｃ，２２ｄの組とによって、ウェハＷａが折り曲げられ、晶癖線軸から４５°ずれた劈開し難い軸方向（符号Ｌ−Ｌ’で示した線分の軸方向）に沿った部分にのみ曲げ応力が生じる。これにより、劈開し易い晶癖線軸（符号Ａ−Ａ’で示した線分の軸又は符号Ｂ−Ｂ’で示した線分の軸）には曲げ応力が生じることがないので、ウェハ割れの事故も減少し、安全かつ確実にウェハを単離することができる。

図１（ｂ）において、符号Ｗｂは略四角形状の太陽電池製造用のウェハである。ウェハＷｂの場合、晶癖線軸（符号Ａ−Ａ’で示した線分の軸又は符号Ｂ−Ｂ’で示した線分の軸）はウェハの対角線上にある。

そして、ウェハＷｂの場合も、図１（ａ）と同様、晶癖線軸から４５°ずれた軸方向（符号Ｌ−Ｌ’で示した線分の軸方向）をウェハ軸押え手段としてのウェハ押え部材２０ａ，２０ｂによって押さえると共に、ウェハＷａの上面周辺部であって、ウェハの中心部を介して相対向する２対の吸着位置をウェハ吸着手段２２ａ，２２ｂの組とウェハ吸着手段２２ｃ，２２ｄの組とで真空吸着する。

これにより、晶癖線軸から４５°ずれた劈開し難い軸方向（符号Ｌ−Ｌ’で示した線分の軸方向）に沿った部分にのみ曲げ応力が生じ、安全かつ確実なウェハの単離を行うことができる。

図２は、本発明のウェハ単離方法において、ウェハ単離時にウェハを水平方向で傾斜せしめる動作原理を示す側面概念説明図であり、（ａ）はウェハを吸着して反らした様子を示し、（ｂ）は単離時にウェハを水平方向で傾斜せしめた様子を示している。

図２（ａ）及び（ｂ）において、符号ＷＳは多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体である。該ウェハ積層体ＷＳはウェハ乗せ台１３０の上面に載置されている。符号１０はウェハ積層体ＷＳの上方で上下動自在な可動部材であり、例えば、エアシリンダのシリンダロッドである。該可動部材１０、即ちシリンダロッドはエアシリンダのエアがオフとされると自重で降下し、エアシリンダのエアがオンとされると上昇するように構成される。

可動部材１０の下端部には支持ベース板１３が取り付けられている。支持ベース板１３には、支持板１２がボルト１５ａ，１５ｂによって遊びがある状態で取り付けられており、ボルト１５ａとボルト１５ｂでは遊び幅が異なるようにする。例えば、図示した如く、ボルト１５ａとボルト１５ｂでは長さの異なるボルトを用い、ボルト１５ａの方がボルト１５ｂよりも遊び幅が多いように取り付ける。

支持板１２の下面にはウェハ軸押え手段２０が設けられる。前述したように、ウェハ軸押え手段２０はウェハ押え部材２０ａ，２０ｂ（図１参照）からなり、ウェハＷ１の所定の軸方向を押さえるものである。支持板の下面周辺部にはウェハ吸着手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが設けられ、これに対応して夫々その外方に液体噴射手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが設けられている（図５参照）。

本発明の最大の特徴は、ウェハ積層体ＷＳの全体が浸漬するように浸漬液体１３２を満たしかつウェハの単離動作が液中で行えるように構成された浸漬容器１３４を設置したことである。該浸漬容器１３４は給液口１３６及び排液口１３８を有している。該浸漬容器１３４の排液口１３８側の側壁１４０は、ウェハ積層体ＷＳの全体が浸漬できるように、即ちウェハ積層体ＷＳの最上層のウェハＷ１の上面よりも浸漬液体の液面１３２ａが上方に位置するように、その高さが設定されており、余分な浸漬液体はオーバーフロー液１４２として排液口１３８から排出されるようになっている。浸漬液体としては水を用いればよいが、水に薬液、例えば界面活性剤等を添加したものを使用することもできる。

まず、ウェハ積層体ＷＳの最上層のウェハＷ１をウェハ軸押え手段２０によって、ウェハＷ１の晶癖線軸から４５°ずれた軸方向（図１の符号Ｌ−Ｌ’で示した線分の軸方向）を押さえる。次いで、ウェハ軸押え手段２０を支軸として、ウェハ吸着手段２２ａ，２２ｂの組と、ウェハ吸着手段２２ｃ，２２ｄの組によってウェハＷ１の周辺部を吸着してウェハＷ１の周縁部を上方に反らせ、液体噴射手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄによって、該最上層のウェハＷ１の下面と隣接する下側のウェハＷ２の上面との間の間隙Ｄに液体Ｆ（例えば、水）を吹き込む〔図２（ａ）〕。

そして、可動部材１０を上昇すると、支持板１２は遊び幅の多いボルト１５ａの側に水平方向で傾くため、ウェハＷ１も水平方向で傾斜した状態になる〔図２（ｂ）〕。本発明においては、ウェハ積層体ＷＳの全体が浸漬液体に浸漬されており、従って、最上層のウェハＷ１が隣接する下側のウェハＷ２から単離される際の液体の減圧力は、曲げ応力が生じている部分よりもボルト１５ａの側にずれた部分で働くこととなり、液体の減圧力の働く部分と最上層のウェハの曲げ応力の生じている部分とが一致しないようになるため、水の減圧力が原因でウェハ割れの事故が発生し難くなる。更にウェハ上の液体もウェハ上に滞留しにくくなる為、ウェハ割れを減少させる事ができる。

次に、図３〜図５に基づいて、本発明のウェハ単離装置の構成について説明する。図３は、本発明のウェハ単離装置の支持板が降下位置にある場合を示す一部断面側面説明図であり、図４は、本発明のウェハ単離装置の支持板が上限位置にある場合を示す一部断面側面説明図であり、図５は、本発明のウェハ単離装置の平面図である。

図中、符号２は本発明に係るウェハ単離装置であり、２Ａはウェハ単離装置本体である。符号４はウェハ積層体保持手段で、多数枚又は複数枚の半導体ウェハ、例えばシリコンウェハなどのウェハが積層されたウェハ積層体ＷＳを保持する作用を行う。該ウェハ積層体保持手段４はウェハ積層体ＷＳを位置決めして保持するための複数本の保持棒６を備える。

本発明のウェハ単離装置２の最大の特徴は、ウェハ積層体ＷＳの全体が浸漬するように浸漬液体１３２を満たしかつウェハの単離動作が液中で行えるように構成された浸漬容器１３４を設置したことである。該浸漬容器１３４は給液口１３６及び排液口１３８を有している。該浸漬容器１３４の排液口１３８側の側壁１４０は、ウェハ積層体ＷＳの全体が浸漬できるように、即ちウェハ積層体ＷＳの最上層のウェハＷ１の上面よりも浸漬液体の液面１３２ａが上方に位置するように、その高さが設定されており、余分な液体はオーバーフロー液１４２として排液口１３８から排出されるようになっている。

可動部材１０は、ウェハ積層体保持手段４の上方で上下動自在に設けられ、エアシリンダ手段１１のシリンダロッドとなっている。シリンダロッドとしての可動部材１０はエアシリンダ手段１１のエアがオフとされると自重で降下し、エアシリンダ手段１１のエアがオンとされると上昇する。

該可動部材１０の下端部には支持ベース板１３が取り付けられている。支持ベース板１３には支持板１２が吊り下げた状態において水平方向で傾斜するように、鉛直方向の遊び幅の異なる複数の吊着部材により、吊設されている。吊着部材としては、例えば、ボルトナットを用いることができる。この場合、図示した如く、ボルト１５ａとボルト１５ｂでは鉛直方向の遊び幅が異なるように長さの異なるボルトを用いる。そして、ボルト１５ａの側の方がボルト１５ｂの側よりも遊び幅が多いように取り付けることで、支持ベース板１３から吊り下げた状態ではボルト１５ａの側に傾斜するように支持板１２を吊設する。なお、吊着部材の鉛直方向の遊び幅を異ならせる構成は、弾性の異なるスプリングを用いて遊び幅を異ならせる等の種々の構成を取り得ることはいうまでもない。

支持板１２は、少なくとも１方向以上において、ウェハの直径よりも長い部材であればよく特に限定されない。ウェハよりも大きな円形や四角形とすることもできるが、好ましくは、十字形状、Ｘ字形状或いはエ字形状に形成すればよい。図示例では、支持板１２を十字形状に形成した場合を示した（図５参照）。

符号２０は該支持板１２の下面に垂設された弾性を有する材料、例えばゴム材料で構成されたウェハ軸押え手段である。前述したように、ウェハ軸押え手段２０は、ウェハの晶癖線軸から時計回り又は反時計回りに角度１５°〜７５°、好ましくは３０°〜６０°、更に好ましくは４０°〜５０°、最も好ましくは４５°ずらした軸方向で該最上層のウェハを押え、ウェハ吸着手段２２ａ〜２２ｄによってウェハの周縁部を吸着して上方に反らせる際の支軸となるものである。図示例では、ウェハ軸押え手段２０としての所定方向に並んだウェハ押え部材２０ａ，２０ｂによって、ウェハの所定の軸方向を押さえるようにしている（図５参照）。

支持板１２の下面周辺部に、ウェハの上面周辺部の所定の吸着位置（図示例では４箇所）を真空吸着するウェハ吸着手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが設けられる（図５参照）。

該ウェハ吸着手段２２ａ〜２２ｄの基端部は夫々配管２３によって真空源（不図示）とオンオフ可能に接続されており、先端の真空吸着部がウェハを吸着する場合には真空源との接続がオンとなって真空吸着を行ない、吸着しない場合には真空源との接続がオフとなるようになっている。

該ウェハ吸着手段２２ａ〜２２ｄの先端の真空吸着部には真空吸着を行なうための真空吸着ノズル（不図示）が設けられている。該真空吸着ノズルは水等の液体を噴射する液体噴射機能を併せて具備することができ、この場合は、配管２３によって水供給源（不図示）とオンオフ可能に且つ真空源と切り換え可能に接続する。真空吸着ノズルから液体を噴射する場合には、真空源から水供給源に切り換えて、水供給源との接続をオンとして液体を噴射し、液体を噴射しない場合には水供給源との接続もオフとする。

該真空吸着ノズルの液体噴射機能は、該真空吸着ノズルによって真空吸着を行うウェハにはスラリー等が残存しているために、真空吸着を繰り返して行っていると該真空吸着ノズルに連通する配管２３が汚れて動作不良の原因となるため、該真空吸着ノズルから水等の液体を噴射することによって該真空吸着ノズルに連通する配管２３の洗浄を行なうものであり、また、最上層のウェハがスラリー等で汚れていると、真空吸着ノズルによる真空吸着が不安定となることがあるので、真空吸着を行う前に、該真空吸着ノズルから水等の液体を噴射して最上層のウェハの吸着位置の洗浄を行なうものであり、さらに、前述したように、可動部材（シリンダロッド）１０は自重で降下し、これと一緒に該真空吸着ノズルを備えるウェハ吸着手段２２ａ〜２２ｄも降下することとなるが、この降下が急降下となった場合に該真空吸着ノズルとウェハとが衝突しウェハを破損する危険があるため、該真空吸着ノズルから液体を噴射し、該真空吸着ノズルがウェハ表面上で一時的にホバリングの状態となるようにして、ウェハの破損を防止するものである。

符号２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは液体噴射手段で、前記ウェハ吸着手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに対応してその外方に位置するように該支持板１２の周端部に取付金具２８を介して設けられている。該液体噴射手段２４ａ〜２４ｄの下端部には液体噴射孔２６が夫々形成されている。該液体噴射手段２４ａ〜２４ｄは夫々に配管２５と連通しており液体供給源（不図示）とオンオフ可能に接続されている。

該液体噴射手段２４ａ〜２４ｄは、ウェハ積層体ＷＳの最上層のウェハＷ１の下面と隣接する下側のウェハＷ２の上面との間に形成される間隙Ｄ（図２参照）に液体を噴射する。噴射する液体としては、水を用いればよいが、水に薬液、例えば界面活性剤等を添加したものを使用することもできる。

符号３２は前記エアシリンダ１１の下端部にその一端部が取りつけられた板状体で、該板状体３２の他端部は側方基体３に接続されている。符号３６は該板状体３２の中央部分に穿設された貫通穴であり、該貫通穴３６に前記支持ベース板１３に連結部材３０を介して立設されたガイドロッド３８を挿通し、該ガイドロッド３８を介して支持ベース板１３の振れ止め作用を行なうものである。なお、支持ベース板１３の振れ止めを行う必要がなければ、連結部材３０、貫通穴３６及びガイドロッド３８は無くともよい。

次に、上記の構成により、その動作フローを図６を用いて説明する。図６は、本発明のウェハ単離装置の動作フローを示すフローチャートである。まず、該ウェハ単離装置２を図示しない起動手段をオンとすることによって動作をスタートさせる。

前記支持板１２がエアシリンダ１１のエアがオフとされることによって自重で下降を開始する（ステップ１０１）。これと同時に吸着手段２２ａ〜２２ｄのノズルから水等の液体噴射を行なうことによって、ノズルに連通する配管２３の洗浄を行なう（ステップ１０２）。

該支持板１２の下面に設けられたウェハ軸押え手段２０及びウェハ吸着手段２２ａ〜２２ｄが最上層ウェハＷ１に接触すると、自重によって降下していた支持板１２は自動的に降下を停止する（ステップ１０３）。この時、ウェハ軸押え手段２０によってウェハの晶癖線軸から時計回り又は反時計回りに角度１５°〜７５°、好ましくは３０°〜６０°、更に好ましくは４０°〜５０°、最も好ましくは４５°ずらした軸方向で該最上層のウェハＷ１が押えられる。

なお、該支持板１２が最上層ウェハＷ１の上面に接触しているか否かを検知するセンサーを設置しておき、該支持板１２の最上層ウェハＷ１への接触を検知すると、該センサーからの指令により該支持板１２の降下が終了するように構成することもできる。

次いで、ウェハ吸着手段２２ａ〜２２ｄが作動して最上層ウェハＷ１の上面周辺部を吸着し、該最上層ウェハＷ１の周縁部を上方に反らせる（ステップ１０４）。
この時、ウェハ積層体ＷＳの全体が液体中に浸漬されているため、該最上層ウェハＷ１の周縁部と隣接する下側のウェハＷ２の周縁部との間の表面張力は低くなっている。

該最上層ウェハＷ１の周縁部と隣接する下側のウェハＷ２の周縁部との間に形成された間隙Ｄ（図２参照）に対して液体噴射手段２４から水等が噴射される（ステップ１０５）。この液体噴射によって該最上層ウェハＷ１の周縁部と隣接する下側のウェハＷ２の周縁部との間の表面張力は更に低くなる。

このようにして、該最上層ウェハＷ１と隣接する下側ウェハＷ２の間の表面張力は極めて低くなり、容易に離間され得る状態となる。そして、支持板１２を該吸着手段２２ａ〜２２ｄに最上層ウェハＷ１を吸着したまま上昇せしめる（ステップ１０６）。この時、支持板１２は水平方向で傾斜しつつ上昇するため、水の表面張力の影響はさらに低減される。この最上層ウェハＷ１の上昇開始とともに上記液体噴射は停止する。

該支持板１２は上限まで移動する（ステップ１０７）。そこで、吸着手段２２ａ〜２２ｄに吸着されていた最上層ウェハはその真空吸着が解除され、ロボットアーム等の適宜手段によって次工程に搬送される（ステップ１０８）。ここまででウェハ単離装置２の動作の１サイクルは終了する。同様の手順を繰り返すことによって、ウェハ積層体ＷＳのウェハを次々と単離することができる。

本発明のウェハ単離方法によって、ウェハを単離する場合の吸着位置を示す平面図であり、（ａ）は円盤形状のウェハの場合、（ｂ）は略四角形状のウェハの場合である。 本発明のウェハ単離方法において、ウェハ単離時にウェハを水平方向で傾斜せしめる動作原理を示す側面概念説明図であり、（ａ）はウェハを吸着して反らした状態を示し、（ｂ）はウェハを水平方向で傾斜せしめた状態を示している。 本発明のウェハ単離装置の支持板が降下位置にある場合を示す一部断面側面説明図である。 本発明のウェハ単離装置の支持板が上限位置にある場合を示す一部断面側面説明図である。 本発明のウェハ単離装置の平面図である。 本発明のウェハ単離装置の動作フローを示すフローチャートである。

符号の説明

２：ウェハ単離装置、２Ａ：ウェハ単離装置本体、３：側方基体、４：ウェハ積層体保持手段、６：保持棒、８：容器、１０：可動部材、１１：エアシリンダ手段、１２：支持板、１３：支持ベース板、１５ａ，１５ｂ：ボルト、２０ａ，２０ｂ：部材、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ：ウェハ吸着手段、２３：配管、２４、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ：液体噴射手段、２５：配管、２６：液体噴射孔、２８：取付金具、３０：連結部材、３２：板状体、３６：貫通穴、３８：ガイドロッド、Ｄ：間隙、Ｆ：噴射液体、Ｇ：インゴット、Ｌ：晶癖線、Ｗ１：最上層ウェハ、Ｗ２：下側ウェハ、Ｗａ，Ｗｂ：ウェハ、ＷＳ：ウェハ積層体,１３２:浸漬液体、１３４:浸漬容器、１３６:給液口、１３８:排液口、１４２:オーバーフロー液。

Claims (14)

1. 液体中に浸漬された状態の多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体から最上層のウェハを単離するウェハ単離方法であって、該最上層のウェハの晶癖線軸から時計回り又は反時計回りに角度１５°〜７５°ずらした軸方向で該最上層のウェハを押えると共に、該最上層のウェハの曲げ応力が該軸方向に生じるように、該最上層のウェハの周縁部を上方に反らせつつ、該最上層のウェハの下面と隣接する下側のウェハの上面との間に液体を吹き込むと共に該最上層のウェハを上昇せしめ、ウェハを単離するようにしたことを特徴とする液中ウェハ単離方法。
2. 前記晶癖線軸から時計回り又は反時計回りにずらす軸方向の角度は、３０°〜６０°であることを特徴とする請求項１記載の液中ウェハ単離方法。
3. 前記最上層のウェハを上昇せしめて単離する際、該最上層のウェハを水平方向で傾斜しつつ上昇せしめることを特徴とする請求項１又は２記載の液中ウェハ単離方法。
4. 液体中に浸漬された多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体から最上層のウェハを単離する液中ウェハ単離装置であって、上下動自在に設けられた支持板と、該支持板の下面に設けられたウェハ軸押え手段と、該支持板の下面周辺部に設けられ、該最上層のウェハの上面周辺部の相対向する１対以上の吸着位置を吸着するウェハ吸着手段と、該ウェハ吸着手段に対応してその外方に設けられた液体噴射手段と、ウェハ積層体の全体が浸漬するように浸漬液を満たしかつウェハの単離動作が液中で行えるように構成された浸漬容器と、を有し、該ウェハ軸押え手段によって、該最上層のウェハの晶癖線軸から時計回り又は反時計回りに角度１５°〜７５°ずらした軸方向で該最上層のウェハを押えると共に、該最上層のウェハの曲げ応力が該軸方向に生じるように、該ウェハ吸着手段により該最上層のウェハの上面周辺部であってウェハの中心部を介して相対向する１対以上の吸着位置を吸着し、該最上層のウェハの周縁部を１対以上の吸着位置で上方に反らせつつ、該最上層のウェハの下面と隣接する下側のウェハの上面との間に該液体噴射手段によって液体を吹き込むと共に該最上層のウェハを上昇せしめ、ウェハを単離するようにしたことを特徴とする液中ウェハ単離装置。
5. 前記晶癖線軸から時計回り又は反時計回りにずらす軸方向の角度は、３０°〜６０°であることを特徴とする請求項４記載の液中ウェハ単離装置。
6. 前記ウェハ軸押え手段は、該支持板の下面に一方向に併設された複数のウェハ押え部材からなることを特徴とする請求項４又は５記載の液中ウェハ単離装置。
7. 前記ウェハ軸押え手段は、該支持板の下面に設けられた一方向に長尺のウェハ押え部材からなることを特徴とする請求項４又は５記載の液中ウェハ単離装置。
8. 前記ウェハ吸着手段を２対以上設け、最上層のウェハの上面周辺部であってウェハの中心部を介して相対向する２対以上の吸着位置を吸着し、該最上層のウェハの周縁部を２対以上の吸着位置で上方に反らせるようにすることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項記載の液中ウェハ単離装置。
9. 前記支持板を十字形状、Ｘ字形状或いはエ字形状に形成し、該支持板の下面周辺部に、前記ウェハ吸着手段を設けることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項記載の液中ウェハ単離装置。
10. 前記支持板は、上方移動時に水平方向で傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項記載の液中ウェハ単離装置。
11. 前記液体は水であることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項記載の液中ウェハ単離装置。
12. 前記ウェハ吸着手段が液体噴射機能を備える真空吸着ノズルであり、該真空吸着ノズルから液体を噴射し、前記ウェハ積層体の最上層のウェハの吸着位置を洗浄することを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１項記載の液中ウェハ単離装置。
13. 前記ウェハ吸着手段が液体噴射機能を備える真空吸着ノズルであり、該真空吸着ノズルから液体を噴射し、該真空吸着ノズルに連通する配管の洗浄を行うことを特徴とする請求項４〜１２のいずれか１項記載の液中ウェハ単離装置。
14. 前記ウェハ吸着手段が液体噴射機能を備える真空吸着ノズルであり、該真空吸着ノズルから液体を噴射し、前記ウェハ吸着手段がウェハ表面上で一時的にホバリングするようにすることを特徴とする請求項４〜１３のいずれか１項記載の液中ウェハ単離装置。

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