JP2013153109A - ウエハ供給装置、ウエハ供給装置付きウエハ搬送装置、および、ウエハ搬送装置へのウエハ供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温水層からのウエハ回収作業、及び、ウエハスタック形成作業が不要となり、これら作業に伴うコストやウエハ破損の危険性を解消することができる、ウエハ搬送装置へウエハを供給するウエハ供給装置を提供する。
【解決手段】板状材の１面に対して垂直ないし略垂直に１辺が接着剤により接着されて互いに平行に保持された複数の略矩形のウエハ１０５を前記１辺に隣接する２辺を保持し、搬送開始後には前記ウエハ搬送装置Ｂに向かって前記複数のウエハ１０５を搬送するウエハ保持・搬送手段４を有するウエハ供給装置Ａ。
【選択図】図８

Description

本発明は、シリコンブロック保持ボード上に接着されて保持されたシリコンブロックからスライシングにより切断されて得られたウエハを効率よくウエハ搬送装置に供給するウエハ供給装置に関する。

太陽電池などに用いられるシリコンウエハは、図１に示すように略直方体のシリコンブロック（図１（ａ）参照）１００の一面をボード１０１上にスライシング工程用の仮固定接着剤１０２（電気化学工業社等より入手可能）により接着され（図１（ｂ）参照）、スライシング装置のマルチワイヤーソー１０３によって前記ボードに達する切り込みを入れられて１００〜２００μｍなどの所定の厚さに切り出され（図１（ｃ）参照）、次いで、水槽１０４の温水（通常８０℃程度）中に入れられることにより上記仮固定接着剤１０２による接着が解除されて、ウエハ１０５は１枚ずつボードから分離される。

その後、水中のウエハ１０５は人手により回収されて、多数枚重なった状態、すなわちウエハスタックとされ、次いで１枚ずつ分離されて、洗浄工程に送られる。

この際、特開２０００−１５６３９６公報（特許文献１）や特表２００９−０５０９８９１公報（特許文献２）などでは１枚ずつアームあるいはグリッパに吸着させながら移動させて分離するウエハ搬送装置が提案されている。

しかしながらこのようなウエハ搬送装置では、動作もスムーズでなく、往復動や急停止があるので高速分離搬送処理を行った場合、ウエハの落下などの事故が生じやすく、このとき、ウエハは上述のように極めて薄く脆弱なために破損が生じ、全体の歩留まりが低下する、さらには、破片の除去のための運転休止などの問題が生じてしまうために、例えば１秒あたり１枚などの高速分離処理への対応には困難があり、さらに複数のウエハが、分離されずに一緒に搬送されてしまい、洗浄工程で洗浄不良が生じるなどの問題もあった。

そこで、本発明者等は特開２０１１−５４９０８号公報（特許文献３）でこれら問題を解決することができる新規なウエハ搬送装置を提案している。

しかしながら、このような優れたウエハ搬送装置を用いても、ウエハ搬送装置に供給されるウエハスタックの形成作業が上記のように人手によるために、コスト、及び、破損による歩留まり低下が生じるなど問題があった。また、ウエハスタックの形成作業は高温の水槽での作業となるために、保護具が必要となり、危険もあった。

特開２０００−１５６３９６公報 特表２００９−０５０９８９１公報 特開２０１１−５４９０８号公報

本発明は、上記課題を解決する、すなわち、人手による高温の水槽底部からのウエハ回収作業、及び、ウエハスタック形成作業が不要となり、これら作業に伴うコストやウエハ破損の危険性を解消することができる、ウエハ搬送装置へウエハを供給するウエハ供給装置を提供することを目的とする。

本発明のウエハ供給装置は上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、水中のウエハを水面上に搬送するウエハ搬送装置にウエハを供給するウエハ供給装置であって、板状材の１面に対して垂直ないし略垂直に１辺が接着剤により接着されて互いに平行に保持された複数の略矩形のウエハを前記１辺に隣接する２辺を保持し、搬送開始後には前記ウエハ搬送装置に向かって前記複数のウエハを搬送するウエハ保持・搬送手段を有することを特徴とするウエハ供給装置である。

本発明のウエハ供給装置は請求項２に記載の通り、請求項１に記載のウエハ供給装置において、前記ウエハ保持・搬送手段が、前記略矩形のウエハの前記１辺に隣接する２辺を挟持して保持する２つの側面保持手段と、該２つの側面保持手段を離間可能とする離間手段と、を有することを特徴とする。

本発明のウエハ供給装置は請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載のウエハ供給装置において、前記側面保持手段が無限ベルト式搬送装置であることを特徴とする。

本発明のウエハ供給装置は請求項４に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のウエハ供給装置において、前記ウエハ保持・搬送手段を前記水面より高い位置で固定する水面上固定手段を有することを特徴とする。

本発明のウエハ供給装置付きウエハ搬送装置は請求項５に記載の通り、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のウエハ供給装置を有することを特徴とするウエハ供給装置付きウエハ搬送装置である。

本発明のウエハ供給方法は請求項６に記載の通り、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のウエハ供給装置を用い前記ウエハ搬送装置にウエハを供給するウエハ供給方法であって、前記ウエハ保持・搬送手段により前記複数のウエハを保持させるウエハ保持工程、前記接着剤による前記複数のウエハと前記板状材との前記接着を解消させる接着解消工程、及び、前記ウエハ搬送装置に向かって前記複数のウエハを搬送して該ウエハをウエハ搬送装置に供給するウエハ供給工程、を順次有するウエハ供給方法である。

本発明のウエハ供給装置によれば、シリコンブロック保持用のボードなどの板状材の１面に対して垂直ないし略垂直に１辺が接着剤により接着されて互いに平行に保持された複数の略矩形のウエハを前記１辺に隣接する２辺を保持し、搬送開始後には前記ウエハ搬送装置に向かって前記複数のウエハを搬送するウエハ保持・搬送手段を有する構成により、スライシング処理された、シリコンブロック保持用のボード上に保持された複数枚の略矩形のウエハをそのままの状態で保持して接着剤による接着を解除することにより、そのままの、複数枚のウエハが整列された状態でウエハ搬送装置に供給することが可能となるために、水中からの手作業によるウエハ回収作業、及び、ウエハスタック形成作業が不要となり、これら作業に伴うコストやウエハ破損の危険性を解消することができる。

請求項２に記載のウエハ供給装置によれば、前記ウエハ保持・搬送手段が、前記略矩形のウエハの前記１辺に隣接する２辺を挟持して保持する２つの側面保持手段と、該２つの側面保持手段を離間可能とする離間手段と、を有するので、前記ウエア保持・搬送手段へのウエハ（板状体上に保持された複数枚のウエハ）のセットが容易となり、このために、ウエハの破損があらかじめ防止されるとともに作業効率が向上する。

請求項３に記載のウエハ供給装置によれば、前記側面保持手段が無限ベルト式搬送装置であるので、無限ベルトを縣架するローラの１つをウエハ搬送装置直前に配置することによりウエハ搬送装置直前でのウエハの順次供給が容易となるとともに、側面保持手段の配置が容易となり、また、ウエハ供給装置付近の各機器の配置を妨げることが少ないのでウエハ搬送装置の設計の自由度が高い。

請求項４に記載のウエハ供給装置によれば、前記ウエハ保持・搬送手段を前記水面より高い位置で固定する水面上固定手段を有するために、前記ウエハ保持・搬送手段へのウエハの装着を、水面上で行うことができるので容易となるとともに、水槽の水の温度が高い場合であっても特別な保護具を必要とせずに作業が安全に行え、このとき、水の冷却や再加熱が不要となり、このための時間を短縮することができる。

本発明のウエハ搬送装置によれば、上記ウエハ供給装置を有する構成により、複数枚のウエハが整列された状態でウエハ搬送装置に供給することが可能となるために、水中からの手作業によるウエハ回収作業、及び、ウエハスタック形成作業が不要となり、これら作業に伴うコストやウエハ破損の危険性を解消することができる。

本発明のウエハ供給方法によれば、前記ウエハ保持・搬送手段により前記複数のウエハを保持させるウエハ保持工程、前記接着剤による前記複数のウエハと前記ボードとの接着を解消させる接着解消工程、及び、ウエハ搬送装置に向かって温水槽中で前記複数のウエハを搬送して該ウエハをウエハ搬送装置に供給するウエハ供給工程、を順次有するウエハ供給方法であり、水中からの手作業によるウエハ回収作業、及び、ウエハスタック形成作業が不要となり、これら作業に伴うコストやウエハ破損の危険性を解消することができる。

シリコンブロックからウエハを得る従来方法について説明する図である。 マルチワイヤーソーで薄板状にスライスされた状態のウエハを示す斜視図である。 図２の側面図である。 ウエハ供給装置Ａがウエハ搬送装置Ｂに接続された状態を示すモデル図である。図４（ａ）はモデル側面図、図４（ｂ）はモデル上面図である。 ウエハが接着されているボードをセットするために、ウエハ保持・搬送手段、及び、ウエハ搬送装置Ｂの主要部を水面上に引き上げて保持した状態を示すモデル図である。 ウエハが接着されているボードをウエハ移動ステージ１上にセットした状態を示す。 ２つの無限ベルト４により多数のウエハ１０５の両側辺を挟持保持した状態を示す上面図である。 ウエハ保持・搬送手段、及び、ウエハ搬送装置Ｂの主要部を再度引き下げた状態を示すモデル図である。図８（ａ）はモデル側面図、図８（ｂ）はモデル上面図である。 ウエハをウエハ搬送装置Ｂ方向に搬送させた状態を示すモデル図である。図９（ａ）はモデル側面図、図９（ｂ）はモデル上面図である。 ウエハ搬送装置Ｂの機能を説明するモデル図（その１）である。 ウエハ搬送装置Ｂの機能を説明するモデル図（その２）である。 ウエハ搬送装置Ｂの機能を説明するモデル図（その３）である。 ウエハ搬送装置Ｂの機能を説明するモデル図（その４）である。 ウエハ搬送装置Ｂの機能を説明するモデル図（その５）である。 ウエハ搬送装置Ｂの機能を説明するモデル図（その６）である。

本発明のウエハ供給装置の１形態によるウエハ搬送装置へのウエハ供給について、図を用いて説明する。

図２にマルチワイヤーソーで薄板状にスライスされた状態のウエハを示す斜視図を、図３にはその側面図を示す。

図示したように、多数のウエハ１０５はその下辺が板状材であるボード１０１に接着されている。ボード１０１にはスライシング工程でマルチワイヤーソーによって切り込み１０１ａが形成されている。

一方、本発明に掛かるウエハ供給装置Ａが水槽中でウエハ搬送装置Ｂに接続された状態の、モデル側面図を図４（ａ）に、モデル上面図を図４（ｂ）に示した。

ウエハ供給装置Ａは、前記ボード１０１を載置するためのウエハ移動ステージ１、前記ウエハの下辺に隣接する２辺（側辺）を挟持して保持する２つの側面保持手段として無限ベルト４、無限ベルト４を縣架し駆動させるローラ５、図示しないモータ（ステッピングモーター）に接続されローラ５を回転駆動させる軸５ａ、無限ベルトをローラ５とともに縣架するローラ５’、ローラ５’を従動回転可能に保持する軸５ａ’、及び、ウエハ移動ステージ１を保持するとともに無限ベルト４と同期駆動させてウエハ搬送装置Ｂ側に移動させるベルト連結アーム２を備えている。なお、ここではウエハ供給装置Ａの機能を説明するために最小限の構成について述べる。

一方、ウエア搬送装置Ｂはウエハ供給装置Ａによって順次供給される複数のウエハの供給方向先頭側のウエハに対してその側辺に向かって水流を連続的あるいは断続的に供給し、複数のウエハが重なった状態でのウエア搬送装置Ｂ本体側への供給を防止する分離ノズル２０ａ、２０ｂ、及び、２０ｃ、ウエハ供給装置Ａによって順次供給される複数のウエハの供給方向先頭のウエハに当接しその当接したウエハを上方へ（後述する引き上げ補助ローラ２１と第１無限ベルト２３ａとにより形成される接触部へ）供給する、図示しないモータにより回転駆動されるウエハ供給補助ローラ２１、供給補助ローラ２１により上方に供給されたウエハを図示しないモータにより回転駆動される引き上げ補助ローラ２２とともに挟持して水面上に搬送する第１無限ベルト式搬送装置２３（第１無限ベルト２３ａ、第１無限ベルト２３ａを縣架するローラ２３ｂ、第１無限ベルト２３ａを縣架し回転駆動するローラ２３ｃを有する）、第１無限ベルト式搬送装置２３により上方へ搬送されるウエハを引き継ぎ、かつ、搬送方向を水平方向とする、図示しないモータによって駆動される第２無限ベルト式搬送装置２４（第２無限ベルト２４ａ、第１無限ベルト２４ａを縣架するローラ２４ｂ、第１無限ベルト２４ａを縣架し回転駆動するローラ２４ｃ、第２無限ベルト２４ａの内側から当接してウエハの搬送方向を水平方向に変換する背板２４ｄを有している）、さらに、第２ベルト装置により水平方向に搬送されるウエハを引き継ぎ、図示しない洗浄装置へ搬送するための第３ベルト式搬送装置２５を有している。

すなわち、ウエハ搬送装置Ｂは、ウエハ供給装置Ａから順次供給される水Ｗ中のウエハを水面上に搬送するウエハ搬送装置であって、順次供給されるウエハを水面上に搬送する第１の無限ベルト式搬送装置と、第１の無限ベルト式搬送装置のウエハ搬送方向下流にあって第１の無限ベルト式搬送装置によって搬送されるウエハを引き継いでさらに搬送する第２の無限ベルト式搬送装置と、を有し、記第２の無限ベルト式搬送装置が、その無限ベルトを濡れた状態でかつ前記ウエハの前記ウエハ供給側、すなわち、ウエハ供給装置Ａとは反対側の面に密着させて、ウエハを搬送するものである。

ここで、第１無限ベルト２３ａ及び第２無限ベルト２４ａのウエハとの接触面は連続気泡を有する親水性高分子材料から構成されており、これら接触面は水に濡れた状態で水の表面張力によりウエハとの間で密着力が発現するので上述のようにウエハが上方に搬送される。

ここで、第２無限ベルト式搬送装置２４の第２無限ベルト２４ａには水を供給する必要があるが、連続使用の場合、運転当初の水補給のみでその後の水の補給は行わなくても、水面上に搬送されるウエハに付着している水によって上記密着力は維持される。

上記のような連続気泡を有する親水性高分子材料としては、アイオン社のソフラス、グローリ産業社のエコロンとして知られるものが挙げられ、上記搬送装置ではウエハと直接接する部分（無限ベルト及びローラの表面）にはアイオン社のソフラスを用いた。この製品は柔軟であるために、非常に薄いウエハであっても破損、傷の発生なしに安全に搬送することができる。なお、無限ベルベルトとして強度が必要な場合には強度を有する無限ベルト基材上に上記連続気泡を有する親水性高分子材料を積層することで対応することが可能である。

次に図４に示したウエハ供給装置Ａの使用方法について図５〜図８を用いて説明する。

図５は、ウエハ供給装置Ａの主要部である、ウエハ保持・搬送手段としての無限ベルト４、及び、ウエハ移動ステージ１、さらに、ウエハ搬送装置Ｂの主要部（図中、第３ベルト式搬送装置２５以外の部分）を、図示しない引き上げ装置（これらウエハ供給装置Ａの主要部及びウエハ搬送装置Ｂの主要部に固定された、螺旋溝が側面に施された円柱状体、円柱状体の螺旋に螺合し、回転可能に、かつ、ウエハ供給装置Ａの主要部より高い位置でフレームにより保持された引き上げ部材、及び、引き上げ部材を回転させてウエハ供給装置Ａの主要部を上下方向に駆動するモータ（上下方向駆動用モータ）からなり、水面上固定手段を兼用する。）により、ウエハ供給装置Ａの主要部を水（Ｗ）面より引き上げて、（前記モータの回転を止めることにより）水面より高い位置で固定した状態を示す図である。

図５に示したように、ウエハ供給装置Ａの主要部及びウエハ搬送装置Ｂの主要部を水面上に引き上げた状態で、図６（ａ）に側面図、図６（ｂ）に上面図を示すように多数のウエハが接着固定されたボード１０１をウエハ移動ステージ１にセットする。このとき、ウエハ移動ステージ１へのボード１０１のセットを、水面上で行うことができるので容易となるとともに、水の温度が高い場合であっても特別な保護具を必要とせずに作業が安全に行え、このとき、ボードとウエハとの接着の解消のための水Ｗの冷却や再加熱が不要となり、このための時間を短縮することができる。

さらに、図示しないレバーを操作することで、図７に示すように２つの側面保持手段としての２つの無限ベルト４をこれら多数のウエハ１０５の下辺に隣接する２辺、すなわち、両側辺に対して図示しない付勢手段（この例ではばねによるが、ゴム等の弾性体によってもよい）により付勢させ、挟持保持させる。

また、上記レバーとそれに付随する機構は上記と反対方向に操作することで２つの側面保持手段を図６（ｂ）に示されたように離間可能とする離間手段でもある。

次いで、モータ（上下方向駆動用モータ）を動かしてウエハ供給装置Ａの主要部及びウエハ搬送装置Ｂの主要部を降ろし、図８（ａ）に側面図、図８（ｂ）に上面図を示すように、多数のウエハ１０５が水面下となる位置とする。

このとき、水槽の水Ｗは、図示しないヒータにより仮固定接着剤１０２(図１（ｂ）参照）による接着が解除される温度、例えば８０℃に加熱されており、このために、水槽内に入れられた後、ウエハ１０５とボード１０１との接着が解除される（通常、数分ないし十数分かかる）。このとき、多数のウエハ１０５はその２つの側辺が上記２つの無限ベルト４により挟持され保持されているためにこれら多数のウエハ１０５は互いに間隔を開け、かつ、互いに平行な状態に保たれる。

次いで、軸５ａを回転させることで無限ベルト４及びウエハ移動ステージ１を同期駆動させ、ウエハ１０５及びボード１０１をウエハ搬送装置Ｂ側に前進させる。このとき、無限ベルト４とウエハ移動ステージ１とが同期して前進するために、上記接着剤によるウエハ１０５とボード１０１との接着の解除前であっても、前進作業を行うことができるので、全体の工程時間を短縮されることができる。

前進するにつれ、進行方向先頭側のウエハ１０５から順に、２つの無限ベルト４による保持されない位置に達する。このときウエハ１０５の両側方の分離ノズル２０ａ、２０ｂ、及び、２０ｃから連続的に、あるいは、断続的に水が勢いよく供給されることによりウエハ１０５は互いに密着することなく引き上げ補助ローラ２１側に供給される。このとき、これらノズルからの水流によりスライシング時の切断くずや粉がウエハ１０５から除去されて、後述する搬送時でのウエハ搬送装置Ｂの無限ベルト式搬送装置の各無限ベルトとの密着性が向上するので、ウエハ搬送装置Ｂでの搬送ミスがあらかじめ防止される。

進行方向先頭のウエハ１０５が引き上げ補助ローラ２１に接する直前の、図９（ａ）中矢印で示した方向から見た側面図を図１０に示す。

進行方向先頭のウエハ１０５は引き上げ補助ローラ２１に接すると、上方に押し上げられ（図１０参照）、補助ローラ２２と第１無限ベルト式搬送装置２３との接点（ニップ部）に供給され（図１１参照）、ウエハ１０５はこれら補助ローラ２２と第１無限ベルト式搬送装置２３により水面上に搬送される。

その後、ウエハ１０５は第１無限ベルト式搬送装置２３から第２無限ベルト式搬送装置２４に引き継がれ（図１２参照）、搬送方向が水平方向に転換された後、第３ベルト式搬送装置２５によって搬送されている。

ここで、第２無限ベルト式搬送装置２４の無限ベルト２４ａの回転速度は、第１無限ベルト式搬送装置２３の無限ベルト２３ａの回転速度に比べ、１．２〜２倍程度となっている。この構成により後先２枚のウエハ１０５及び１０５’が一部重なって第１無限ベルト式搬送装置２３に供給された場合にも（図１３参照）、第２無限ベルト式搬送装置２４に１枚ずつ供給される。すなわち、後のウエハ１０５’が補助ローラ２２と第１無限ベルト式搬送装置２３との間に挟持されているにもかかわらず、先のウエハ１０５は図１３に示すように第２無限ベルト式搬送装置２４の無限ベルト２４ａに密着し、無限ベルト２４の回転とともに後のウエハ１０５’より早く上方に搬送されるために、図１４に示すように、これらウエハ１０５と１０５’との重なりは解消されて、別々に第２無限ベルト式搬送装置２４によって搬送される。このウエハ搬送装置は、アームなどの部材の往復動などなしに、ローラとベルトの回転運動だけで動作するものであり、このために１秒あたりウエハ１枚程度の高速連続搬送にも対応できるとともに、搬送の失敗によるウエハの落下（通常、落下したウエハは破損する）もあらかじめ防止されているために、信頼性が高い。

以上の説明から理解されるように本発明のウエハ供給装置は、８０℃程度の温水を内容する水槽の底部からの多数のウエハの回収、スタック形成などの従来人手に頼っていた、そして、取扱中にウエハ破ｘ損が生じやすかったウエハ回収工程を不要とすることができる優れたウエハ供給装置である。

Ａ ウエハ供給装置
Ｂ ウエア搬送装置
１ ウエハ移動ステージ
２ ベルト連結アーム
４ 無限ベルト
５ ローラ５
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 分離ノズル
２３ 第１ベルト式搬送装置
２４ 第２ベルト式搬送装置
２５ 第３ベルト式搬送装置
１０１ ボード
１０５ １０５’ウエハ

Claims (6)

1. 水中のウエハを水面上に搬送するウエハ搬送装置にウエハを供給するウエハ供給装置であって、
   板状材の１面に対して垂直ないし略垂直に１辺が接着剤により接着されて互いに平行に保持された複数の略矩形のウエハを前記１辺に隣接する２辺を保持し、搬送開始後には前記ウエハ搬送装置に向かって前記複数のウエハを搬送するウエハ保持・搬送手段を有することを特徴とするウエハ供給装置。
2. 前記ウエハ保持・搬送手段が、前記略矩形のウエハの前記１辺に隣接する２辺を挟持して保持する２つの側面保持手段と、該２つの側面保持手段を離間可能とする離間手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のウエハ供給装置。
3. 前記側面保持手段が無限ベルト式搬送装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエハ供給装置。
4. 前記ウエハ保持・搬送手段を前記水面より高い位置で固定する水面上固定手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のウエハ供給装置。
5. 前記請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のウエハ供給装置を有することを特徴とするウエハ供給装置付きウエハ搬送装置。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のウエハ供給装置を用い前記ウエハ搬送装置にウエハを供給するウエハ供給方法であって、
   前記ウエハ保持・搬送手段により前記複数のウエハを保持させるウエハ保持工程、
   前記接着剤による前記複数のウエハと前記板状材との前記接着を解消させる接着解消工程、及び、
   前記ウエハ搬送装置に向かって前記複数のウエハを搬送して該ウエハをウエハ搬送装置に供給するウエハ供給工程、
   を順次有するウエハ供給方法。

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