JP2011029401A - ウエハ搬送方法およびウエハ搬送装置 - Google Patents

ウエハ搬送方法およびウエハ搬送装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 たとえばワイヤソーによる切断の後に、人手を介することなく半導体ウエハを1枚ずつ分離することが可能なウエハ搬送方法およびウエハ搬送装置を提供すること。
【解決手段】 液体中に積み上げられた複数枚のウエハWfを搬送するウエハ搬送方法であって、液体Lqをヒータ41により加熱するとともに、加熱された液体Lqから複数枚のウエハWfのうち最上位にあるものを吸着コンベア2により取り上げる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、たとえば太陽電池の材料に用いられる半導体ウエハを1枚ずつ搬送するウエハ搬送方法およびウエハ搬送装置に関する。
図11は、半導体ウエハの製造におけるワイヤソー装置を用いた切断工程を示している(たとえば特許文献1参照)。同図に示されたワイヤソー装置Xは、4つのガイドローラ93およびワイヤ94を備えており、半導体材料92をウエハ状に切断する装置である。ワイヤ94は、たとえばメッキが施されたピアノ線であり、4つのガイドローラ93に掛け回されており、図示された矢印の方向に送られる。半導体材料92は、たとえばガラスからなる保持部材91に接着剤によって接合された状態で、ワイヤ94に押し付けられる。ワイヤ94が半導体材料92を超えて保持部材91に到達すると、半導体材料92の切断が完了する。この切断により、保持部材91に各々の端縁が接合された状態で、複数枚のウエハが得られる。
しかしながら、切断を終えた後には、最終的に上記ウエハを1枚1枚分離した状態にする必要がある。この分離作業に先立って、切断粉の洗浄や、保持部材91からの剥離を目的として、上記ウエハは、洗浄液や接着剤を溶解する溶液に漬けられる。これらの液体によって上記ウエハがウエットの状態になると、となり合う上記ウエハどうしが張り付いてしまいやすい。このようなことでは、上記ウエハを1枚1枚分離した状態とすることは容易ではなく、たとえば作業者が手作業によって上記半導体ウエハを1枚ずつ取り上げるといった作業が強いられていた。
特開2007−160431号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、たとえばワイヤソーによる切断の後に、人手を介することなく半導体ウエハを1枚ずつ分離することが可能なウエハ搬送方法およびウエハ搬送装置を提供することをその課題とする。
本発明の第1の側面によって提供されるウエハ搬送方法は、液体中に積み上げられた複数枚のウエハを搬送するウエハ搬送方法であって、上記液体を加熱するとともに、加熱された上記液体から上記複数枚のウエハのうち最上位にあるものを取り上げることを特徴としている。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記液体の温度を測定し、この測定温度が所定の温度範囲となるように上記液体を加熱する。
本発明の好ましい実施の形態においては、加熱された上記液体の温度範囲は、30〜50℃である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数枚のウエハの端面に向けて上記液体を噴出することにより、上記複数枚のウエハのうち少なくとも最上位に位置するウエハを含む複数枚のウエハどうしの間に隙間を生じさせた状態で、上記最上位に位置するウエハを取り上げる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数枚のウエハに対して上記複数枚のウエハのうち最上位にあるものを吸着した状態で、このウエハをその面内方向にスライドさせる吸着スライド手段によって、上記最上位のウエハから順に搬送する。
本発明の第2の側面によって提供されるウエハ搬送装置は、液体中に積み上げられた複数枚のウエハを搬送するウエハ搬送装置であって、上記液体を加熱する加熱手段と、上記複数枚のウエハのうち最上位に位置するウエハを受け取り可能なウエハ受け取り手段と、を備えることを特徴としている。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記液体の温度を測定する温度測定手段と、上記温度測定手段による上記液体の測定温度が所定の温度範囲となるように上記加熱手段の駆動を制御する制御手段と、をさらに備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記加熱手段は、上記液体に浸かったヒータである。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数枚のウエハの端面に向けて上記液体を噴出することにより、上記複数枚のウエハのうち少なくとも最上位に位置するウエハを含む複数枚のウエハどうしの間に隙間を生じさせる、液体噴出手段をさらに備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ウエハ受け取り手段は、上記複数枚のウエハのうち最上位にあるものを吸着した状態で、このウエハをその面内方向にスライドさせる吸着スライド手段を含む。
このような構成によれば、積み上げられた複数枚のウエハが漬かる液体を加熱することにより、当該液体の粘度を低下させることができる。これにより、隣り合うウエハどうしの間に液体が侵入することが促進される。その結果、複数枚のウエハのうち最上位に位置するウエハを、これの直下に隣接するウエハから分離しやすくなり、最上位に位置するウエハを適切に取り上げることができる。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明に係るウエハ搬送装置の一例を示す全体概略図である。 図1に示すウエハ搬送装置を示す要部断面図である。 図1に示すウエハ搬送装置の吸着コンベアを斜め下方から見た要部斜視図である。 本発明に係るウエハ搬送方法において、ウエハを浮上させる工程を示す要部断面図である。 本発明に係るウエハ搬送方法において、ウエハを浮上させる工程を示す、図3と同様の要部斜視図である。 本発明に係るウエハ搬送方法において、ウエハを吸着する工程を示す、図3と同様の要部斜視図である。 本発明に係るウエハ搬送方法において、ウエハを吸着する工程を示す要部断面図である。 本発明に係るウエハ搬送方法において、ウエハをスライドさせる工程を示す要部断面図である。 本発明に係るウエハ搬送方法において、ウエハをスライドさせる工程を示す、図3と同様の要部斜視図である。 本発明に係るウエハ搬送方法において、ウエハを中継コンベアに受け渡す工程を示す要部断面図である。 ワイヤソー装置を用いた半導体材料の切断工程を示す斜視図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図1は、本発明に係るウエハ搬送装置の一例を示している。本実施形態のウエハ搬送装置Aは、ウエハ槽1、吸着コンベア2、ノズル31、スポンジローラ32、ヒータ41、温度センサ42、ヒータ制御部43、中継コンベア5、装填コンベア6、およびスタッカ7を備えている。
ウエハ槽1は、鉛直方向上方が開口する容器状とされており、複数枚のウエハWfを、所定の液体Lqに浸した状態で収容するためのものである。複数枚のウエハWfは、上下に積み上げられた状態で液体Lq内につけられており、液体Lqの液面Lsに対して所定の角度傾斜した姿勢とされている。液体Lqは、たとえば水に適量の界面活性剤が混入されたものである。これらウエハWfの枚数は、たとえば1000枚程度である。ウエハWfの寸法の一例を挙げると、外形が156mm角であって、厚さが0.14〜0.18mmである。複数枚のウエハWfは、その最上位に位置するものの上面が後述する吸着コンベア2のウエハ吸着面22cと平行となるように積み上げられている。最上位のウエハWfの上面と吸着コンベア2のウエハ吸着面22cとの距離は、たとえば約30mmとされる。
複数枚のウエハWfは、たとえばウエハ槽1の図中左方において積み上げられた後に、コンベア11によってウエハ槽1の図中右方部分に送られてくる。送られてきた複数枚のウエハWfは、たとえばリフタ12によって昇降可能にハンドリングされる。リフタ12は、たとえばサーボモータ(図示略)によって、少なくともウエハWfの1枚分の厚さに相当する精度で昇降自在とされている。
吸着コンベア2は、本発明で言う吸着スライド手段の一例に相当し、ウエハ槽1内においてその下方部分が液体Lqに漬かる位置に設けられている。図2に示すように、吸着コンベア2は、1対のローラ21、1対の無端ベルト22、およびバキュームボックス23を備えている。
1対のローラ21は、互いに離間して平行配置されており、少なくともいずれかがサーボモータ(図示略)などの駆動源に連結されている。本実施形態では、図2に示されたローラ21は、図中の反時計回りに回転させられる。
1対の無端ベルト22は、環状とされたたとえばゴム製の帯状ベルトであり、1対のローラ21に掛け回されている。図3に示すように、1対の無端ベルト22は、互いに平行に離間配置されている。図2および図3に示すように、各無端ベルト22のうちその周回方向の一部分である吸着区間22aには、複数の孔22bが形成されている。各孔22bは、無端ベルト22をその厚さ方向に貫通しており、液体Lqや空気が通過可能となっている。本実施形態においては、吸着区間22aの周回方向寸法は、ウエハWfの周回方向寸法とほぼ同じとされている。
図2に示すように、バキュームボックス23は、無端ベルト22の内側空間に配置されており、断面矩形状のたとえばSUS製の箱である。バキュームボックス23の高さ方向寸法は、無端ベルト22の内側どうしの間隔とほぼ同じとなっている。このため、バキュームボックス23の上下面に沿って、無端ベルト22が摺動する。各無端ベルト22は、ローラ21の駆動によって、図2における矢印方向(反時計回り)に周回させられる。すなわち、ローラ21が回転駆動すると、無端ベルト22のうちバキュームボックス23に対して下側に位置する部分(ウエハ吸着面22c)は、図中左方から右方に向けてスライドする。
バキュームボックス23は、3つの区画室231,232,233を有する。これらの区画室231,232,233は、1対のローラ21が離間する方向に沿って並べられている。バキュームボックス23には、複数の孔23bが形成されている。複数の孔23bは、バキュームボックス23の下側部分に設けられており、本実施形態においては、バキュームボックス23の下側部分のほぼ全面に設けられている。区画室231,232,233には、それぞれ吸気口23aが設けられている。
図2によく表れているように、吸着コンベア2は、液体Lqの液面Lsに対して若干傾いた姿勢とされている。より具体的には、吸着コンベア2の右端が左端よりも上位となるように傾斜している。
吸気口23aには、ホース24、バルブユニット27、脱水槽25を介してポンプ26が接続されている。ホース24は、たとえば樹脂からなる可撓性を有する配管部品である。バルブユニット27は、区画室231,232,233ののうちいずれをポンプ26と接続するかを切替可能とされている。脱水槽25は、バキュームボックス23を介して吸引した空気から液体Lqを分離するためのものである。ポンプ26は、吸着コンベア2によってウエハWfを吸着することが可能な程度に、無端ベルト22に収容された格好となっているバキュームボックス23内の空間を減圧するための減圧源である。
ノズル31は、液体Lqが吐出される部品であり、液体Lqの噴流を生じさせる。このノズル31には、配管(図示略)を介して吐出ポンプ(図示略)が接続されている。本実施形態においては、図2に示すように、ノズル31は、積み上げられた複数枚のウエハWfに対して図中右方に配置されており、複数枚のウエハWfの端面に向けて液体Lqを噴出させる姿勢で設けられている。より具体的には、図3に示すように、ノズル31からの噴流がウエハWf端面に当たる位置としては、高さ方向においては最上位のものから数枚分(5〜6枚程度)の位置であり、奥行き方向においては略中央位置である。ノズル31から吐出される液体Lqの流量は、たとえば9L/min程度である。なお、後述する複数枚のウエハWfを分離させる効果をより確実に奏するには、複数枚のウエハWfに向けて複数のノズル31から液体Lqを吐出する構成が好ましい。
スポンジローラ32は、表面部分がスポンジからなるローラである。スポンジローラ32は、吸着コンベア2の直下において、積み上げられた複数枚のウエハWfに対して図中右方に配置されている。スポンジローラ32は、図示しないたとえばモータに連結されており、回転可能とされている。本実施形態においては、スポンジローラ32は、ブラケットによって吸着コンベア2に対して固定されている。
図1に示すように、ヒータ41は、液体Lqに漬かっており、たとえばウエハ槽1の壁面付近に配置されている。このヒータ41としては、液体加熱用のものが用いられる。ヒータ41が駆動すると、液体Lqが加熱されて当該液体Lqの温度が上昇する。ヒータ41は、ケーブルを介してヒータ制御部43につながっており、ヒータ制御部43からの電気信号によってその駆動が制御される。なお、たとえば、ウエハ槽1内の液体Lqを攪拌するための攪拌翼(図示略)をヒータ41の近傍に設けてもよい。この場合、上記攪拌翼の作動により、液体Lqの温度を速やかに上昇させることができるとともに、液体Lq全体の温度の均一化を図ることができる。
温度センサ42は、液体Lqに漬かっており、たとえばウエハ槽1の壁面付近に配置されている。温度センサ42としては、たとえば液温測定用のサーミスタを採用することができる。温度センサ42からの出力信号は、ケーブルを介してヒータ制御部43に伝送される。
ヒータ制御部43は、ヒータ41に駆動電力を供給するためのものであり、ウエハ槽1の外部に設けられている。ヒータ制御部43は、温度センサ42からの電気信号に応じてヒータ41の駆動を制御する制御回路を備える。ヒータ制御部43による制御としては、たとえば温度センサ42での測定温度が所定の温度範囲となるようにヒータ41の駆動を制御する、いわゆるフィードバック制御が挙げられる。
中継コンベア5は、吸着コンベア2の下流側において、液面Lsの上方に配置されている。中継コンベア5は、後述する手順によって吸着されたウエハWfを吸着コンベア2から受け渡される。
装填コンベア6は、中継コンベア5の下流側に配置されている。装填コンベア6は、中継コンベア5から受け取ったウエハWfを、スタッカ7へと装填するのに用いられる。
スタッカ7は、複数枚のウエハWfを1枚ずつ格納するためのものであり、鉛直方向に互いに平行に配列された複数のポケット71を有している。装填コンベア6からウエハWfが送られてくると、このウエハWfがあるポケット71に装填される。すると、図示しない昇降手段によってスタッカ7はポケット71の一段分だけ上昇される。これにより、次のウエハWfを装填可能な状態となる。
次に、本発明に係るウエハ搬送方法の一例について、図4〜図10を参照しつつ以下に説明する。
まず、図4に示すように、無端ベルト22の吸着区間22aを、積み上げられたウエハWfの直上に位置させる。吸着区間22aがこの位置にあるときは、バキュームボックス23の複数の孔23bのうち区画室231,232に設けられものが、吸着区間22aと重なっている。また、このときバルブユニット27を切り替えることにより、区画室231,232とポンプ26とを接続し、区画室233とポンプ26とを遮断する。これとともに、ポンプ26を駆動させ、区画室231,232の内圧を負圧とする。ここで、ヒータ41を駆動することにより、あらかじめ液体Lqの温度を30〜50℃程度にしておく。
次いで、ノズル31からウエハWfの端面に向けて所定の吐出圧力で液体Lqを噴出する(図3参照)。ノズル31からの吐出圧力によって、液体Lqが噴き付けられる部位において、ウエハWfどうしの間に液体Lqが侵入する。そうすると、図5に示すように、最上位のウエハWfを含む複数枚のウエハWfは、互いの間に隙間が生じるように浮き上がる。そして、最上位のウエハWfは、無端ベルト22の吸着区間22a(ウエハ吸着面22c)に近接する。なお、積み上げられたウエハWfの周囲の適所には、ウエハWfをその面内方向に垂直な方向に沿って上下動させるためのガイド(図示略)が設けられている。
吸着コンベア2において、区画室231,232の内圧が負圧であることから、吸着区間22aの直下近傍にある最上位のウエハWfが上方に引き寄せられる。そして、図6および図7に示すように、最上位のウエハWfが吸着区間22aに吸着される。
次いで、ノズル31からの液体Lqの噴出を停止し、図8および図9に示すように、ローラ21を駆動することにより無端ベルト22を反時計回りに周回させる。これにより、吸着されたウエハWfが図中右方にスライドされる。このとき、スポンジローラ32を反時計回りに回転させておく。すると、スライドするウエハWfは、その先端から順にスポンジローラ32の上方をこれに接しながら通過する。これにより、ウエハWfにはスライド方向と反対方向に向けて抵抗力が付与される。仮に、最上位に位置していたウエハWfとその直下にあったウエハWfとが、誤って2枚取りされた場合、この抵抗力によって下方のウエハWfを取り除くことができる。さらに、液体Lqに混入された界面活性剤は、2枚のウエハWfどうしの間に液体Lqが侵入することを好適に促進する。
無端ベルト22が周回すると、吸着区間22aが区画室231,232と重なる位置から区画室232,233と重なる位置へと移動する。このときには、図8によく表れているように、バルブユニット27を切り替えることにより、区画室232,233とポンプ26とを接続し、区画室231とポンプ26とを遮断する。これにより、区画室232,233の内圧が負圧となり、区画室231はその内圧が強い負圧となる状態から解除される。
次いで、図10に示すように、さらに無端ベルト22を周回させる。すると、吸着されたウエハWfは、さらに右方へとスライドし、中継コンベア5へと受け渡される。図示された状態においては、吸着区間22aは区画室233のみと重なっている。このときには、バルブユニット27を切り替えることにより、区画室233とポンプ26とを接続し、区画室231,232とポンプ26とを遮断する。
この後は、中継コンベア5、装填コンベア6を経由して、ウエハWfがスタッカ7に装填される。一方、吸着コンベア2は、無端ベルト22をさらに周回させるとともに、バルブユニット27を切り替えることにより、再び図4に示す状態となる。そして、リフタ12が、積み上げられた複数枚のウエハWfをその一枚分の厚さに相当する高さだけ上昇させることにより、次のウエハWfを吸着可能な状態となる。以上に述べた工程を順次繰り返すことにより、積み上げられた複数枚のウエハWfを1枚ずつ搬送し、スタッカ7へと装填できる。
次に、本実施形態のウエハ搬送方法およびウエハ搬送装置Aの作用について説明する。
複数枚のウエハWfは、たとえばワイヤソーを用いた切断工程の後に、洗浄工程や接着剤の溶解工程を経るために濡れた状態となる。これらの濡れたウエハWfを大気中におくと、互いに張り付いてしまい、1枚ずつに分離することは困難である。本実施形態によれば、複数枚のウエハWfが漬かる液体Lqは、ヒータ41により加熱され、常温よりも高温とされている。これにより、液体Lqの粘度は加熱前よりも低下しており、隣り合うウエハWfどうしの間に液体Lqが侵入することが促進される。その結果、複数枚のウエハWfのうち最上位に位置するウエハWfを、これの直下に隣接するウエハWfから分離しやすくなり、最上位のウエハWfを適切に取り上げることができる。
ヒータ41の駆動は、液体Lqの温度(温度センサ42による測定温度)に応じてヒータ制御部43によって制御される。このため、液体Lq中からウエハWfを順次取り上げる作業工程において、液体Lqの温度を所望の温度範囲に維持することができる。
本実施形態では、液体Lq中に積み上げられた複数枚のウエハWfにおいては、これらウエハWfの端面に液体Lqを噴出することにより、最上位にあるウエハWfを含む複数枚のウエハWfの間に隙間が生じさせられる。すなわち、最上位のウエハWfとこれに隣接する直下のウエハWfとの間に隙間があるため、ウエハWfどうしが張り付いた状態は解消されて、最上位に位置するウエハWfを適切に吸着コンベア2に吸着させることができる。また、上述したように、複数枚のウエハWfが漬かる液体Lqは加熱されることよって粘度が低下した状態にあるため、ウエハWfどうしの間に液体Lqが侵入しやすくなっている。このこととウエハWf端面への液体噴出とが相俟って、ウエハWfの間に隙間が生じやすくなる。
ウエハWfをスライドさせる吸着コンベア2を用いれば、吸着したウエハWfを積み上げられた複数枚のウエハWfの直上からスムーズに退避させることができる。このとき、複数枚のウエハWfが大きく乱されるおそれが少ない。
複数枚のウエハWfは、最上位に位置するものの上面が吸着コンベア2のウエハ吸着面22cと平行となるように積み上げられている。このため、ノズル31からの液体噴出により浮上してきた最上位のウエハWfの全面に対して、吸着コンベア2による吸着力が略均等に作用する。このような構成は、最上位にあるウエハWfを的確に吸着するのに適している。また、ウエハ吸着面22cは、ウエハWfのスライド方向前方側(図中右方)が上位となるように傾斜しているため、ウエハWfを短い移動行程で効率よく搬送するのに適している。
ノズル31は、複数枚のウエハWfに対してウエハWfのスライド方向前方側(図中右方)に配置されており、積み上げられたウエハWfの端面に向けて液体Lqを噴出する。すなわち、ノズル31からはウエハWfのスライド方向とは逆方向に液体Lqが噴出される。これにより、最上位に位置していたウエハWfの直下にあるウエハWfが誤って運ばれるのを抑制することができる。
区画室231,232,233のうち吸着区間22aと重ならないものを、順次ポンプ26に対して遮断することにより、吸着区間22a以外の部分によって吸着したいウエハWf以外のウエハWfを誤って吸着してしまうことを防止することができる。
本発明に係るウエハ搬送方法およびウエハ搬送装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るウエハ搬送方法およびウエハ搬送装置の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
A ウエハ搬送装置
Lq 液体
Ls 液面
Wf ウエハ
1 ウエハ槽
2 吸着コンベア(吸着スライド手段)
5 中継コンベア
6 装填コンベア
7 スタッカ
11 コンベア
12 リフタ
21 ローラ
22 無端ベルト
22a 吸着区間
22b 孔
22c ウエハ吸着面
23 バキュームボックス
231,232,233 区画室
23a 吸気口
23b 孔
24 ホース
25 脱水槽
26 ポンプ
27 バルブユニット
31 (浮上用)ノズル
32 スポンジローラ
41 ヒータ
42 温度センサ(温度測定手段)
43 ヒータ制御部(制御手段)
71 ポケット

Claims (10)

  1. 液体中に積み上げられた複数枚のウエハを搬送するウエハ搬送方法であって、
    上記液体を加熱するとともに、加熱された上記液体から上記複数枚のウエハのうち最上位にあるものを取り上げることを特徴とする、ウエハ搬送方法。
  2. 上記液体の温度を測定し、この測定温度が所定の温度範囲となるように上記液体を加熱する、請求項1に記載のウエハ搬送方法。
  3. 加熱された上記液体の温度範囲は、30〜50℃である、請求項2に記載のウエハ搬送方法。
  4. 上記複数枚のウエハの端面に向けて上記液体を噴出することにより、上記複数枚のウエハのうち少なくとも最上位に位置するウエハを含む複数枚のウエハどうしの間に隙間を生じさせた状態で、上記最上位に位置するウエハを取り上げる、請求項1ないし3のいずれかに記載のウエハ搬送方法。
  5. 上記複数枚のウエハのうち最上位にあるものを吸着した状態で、このウエハをその面内方向にスライドさせる吸着スライド手段によって、上記最上位のウエハから順に搬送する、請求項1ないし4のいずれかに記載のウエハ搬送方法。
  6. 液体中に積み上げられた複数枚のウエハを搬送するウエハ搬送装置であって、
    上記液体を加熱する加熱手段と、
    上記複数枚のウエハのうち最上位に位置するウエハを受け取り可能なウエハ受け取り手段と、
    を備えることを特徴とする、ウエハ搬送装置。
  7. 上記液体の温度を測定する温度測定手段と、
    上記温度測定手段による上記液体の測定温度が所定の温度範囲となるように上記加熱手段の駆動を制御する制御手段と、
    をさらに備える、請求項6に記載のウエハ搬送装置。
  8. 上記加熱手段は、上記液体に浸かったヒータである、請求項6または7に記載のウエハ搬送装置。
  9. 上記複数枚のウエハの端面に向けて上記液体を噴出することにより、上記複数枚のウエハのうち少なくとも最上位に位置するウエハを含む複数枚のウエハどうしの間に隙間を生じさせる、液体噴出手段をさらに備える、請求項6ないし8のいずれかに記載のウエハ搬送装置。
  10. 上記ウエハ受け取り手段は、上記複数枚のウエハのうち最上位にあるものを吸着した状態で、このウエハをその面内方向にスライドさせる吸着スライド手段を含む、請求項6ないし9のいずれかに記載のウエハ搬送装置。
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