JP4731077B2 - 板状基板を分離して引き離すための方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１や請求項１０の前提部分に記載されているように、台部上に好ましくは接着剤によって固定して装着された基板ブロックから切り出される薄く脆い板状基板を分離して引き離すための方法に関する。
【０００２】
例えば太陽電池素子において使用されるような板状基板の製造においては、複数の薄いプレートへと切断される例えばシリコンから成る基板ブロックまたは基板コラムが使用される。このため、基板ブロックや基板コラムは、台部に接着され、台部に接着固定される。切断後、各板状基板の下面は、接着剤のラインまたは継ぎ目により、台部に依然として接着されていて、板状基板の上部は、一般にガラスから成り、のこぎりを用いて切断される。基板ブロックまたは基板コラムが完全に分割されると、櫛状の形成体が作られる。この形成体から非常に脆い板状基板が接着接合部において手で折り取られる。この種の板状基板は非常に薄いため、例えば０．３ｍｍの範囲の薄さであるため、切断スリットが大きくなることは殆どなく、多くのプレートは、この手による引き離し動作において損傷したり破損したりする。また、この目的のために要する時間は、引き離し処理にほぼ対応している。
【０００３】
本発明の課題は、前述した種類の方法および装置を提供することであり、これらの方法および装置により且つこれらの方法および装置を用いて、この種の薄く脆い板状基板を、切断される基板ブロックおよび接着剤の継ぎ目（継ぎ目）から、その工程から損傷させることなく、自動的にまたは個々に移動させることができるようにすることである。
【０００４】
この課題を解決するために、請求項１に特定された特徴は、前述した種類の方法において与えられ、また、請求項１０に特定された特徴は、前述した種類の装置において与えられる。
【０００５】
本発明に係る方法によって、十分な表面領域にわたる部分において薄く脆い板状基板を保持することができるとともに、振動によって接着剤の継ぎ目から板状基板を解放し、これによって、板状基板を安全に移動させることができる。したがって、振動動作の好ましい実施形態は、請求項２の特徴および請求項１１の特徴によって与えられる。このようにして、接着剤の継ぎ目すなわち接着剤のラインを中心とする振動回動動作が形成され、その結果、接着剤の前記継ぎ目に疲れ破面が生じる。また、その結果として、板状基板それ自身上における力の働きが最小限に抑えられる。
【０００６】
把持装置の好ましい実施形態は、請求項１２の特徴に記載されている。
【０００７】
請求項３に係る特徴および請求項１３に係る特徴はそれぞれ、台部および破断された接着剤の継ぎ目から板状基板が完全に移動されて上昇される時間を記録することができるために与えられている。接着剤の継ぎ目が十分に脆くなる時間は、迅速且つ容易に記録することができ、また、台部から離昇させる方向で板状基板に作用する付勢力によって検知することができる。付勢力の大きさは、板状基板を破損させないように選択される。その後、別の処理や格納のために板状基板を安全に移動させることができる。
【０００８】
把持装置の有利な実施形態は、請求項１４〜１６の１以上の特徴に記載されている。
【０００９】
請求項４の特徴および請求項１７の特徴を用いれば、プロセス工学において避けることができない湿気により少なくても部分的に互いに接着されている時や、傾いた状態の時に、隣り合う板状基板を分離することができ、その結果、台部から板状基板を引き離すことができる。
【００１０】
この趣旨における有利な実施形態は、請求項５，６，１８の１以上の特徴に記載されている。請求項７および請求項１９に係る特徴はそれぞれ、様々な表面積および様々な形状・寸法を有する板状基板を分離して引き離すことができるために与えられている。このような方法によれば、異なるフォーマットサイズを扱うことができるとともに、残存する破断された板状基板を引き離して移動させることができる。これは、基板ブロックまたは基板コラムを切断する時に引き離されるプレートにおいても有効である。
【００１１】
この趣旨における有利な実施形態が請求項２０や請求項２１の特徴に記載されている。
【００１２】
請求項８，９および２２，２３の１以上に係る特徴をそれぞれ用いると、動作的に有利な方法で、板状基板を把持装置に供給できるとともに、同時に生じる分離により、板状基板を把持装置により安全に把持することができる。これに関連して、把持される板状基板の把持装置への供給は、位置決めセンサにより正確な方法で記録される。
【００１３】
本発明の更なる詳細について以下に説明する。以下では、一例として図面に示された実施例を参照しながら本発明を説明して明らかにする。
【００１４】
図に示される装置１０は、台部１２上に固定して装着された基板ブロック１３から切り出された薄く脆い板状の基板１１を分離して引き離すようになっている。この種の基板ブロックの例は、例えば２成分接着剤を用いて台部１２のガラス枠部に接合される多結晶シリコンから形成されるシリコンブロックである。液体切断手段の供給を伴う平行な切断ワイヤを用いて、シリコンブロックが例えばソーラーウエハとしての個々のシリコン板に切り出される。基板ブロック１３を個々の薄い板状の基板もしくはウエハに切り出すこのようなのこ歯切断は、台部１２のスチール板部に支持されたガラス枠部内へ垂直に行なわれる。この時、板状基板１１の全ての底縁は、図１に示される接着剤１５の継ぎ目（seam）によって、台部１２上もしくは台部１２のガラス枠部上にそれぞれ固定して保持される。各板状基板１１は、特に接着剤１５の継ぎ目の領域で、切断部（saw cut）１４の幅に対応する間隔をもって互いに対して配置される。液体切断手段の使用により、例えば個々の隣り合う板状基板１１を互いに平行な位置もしくは傾いた位置で接着することができる。半導体ウエハの場合、板状基板１１は、約０．７〜０．８ｍｍの厚さを有している。また、ソーラウエハの場合、基板の厚さは約０．２〜０．３ｍｍであるが、約０．１５ｍｍであっても良い。本発明に係る装置１０の目的は、この種の薄い板状基板１１を隣接する板状基板から分離するとともに、破壊したり損傷させたりすることなく簡単な方法でこれらの基板を自動手段により台部１２から引き離して別の保管や処理へ送り出すことである。
【００１５】
装置１０は、２方向矢印Ｂの方向で前後に回動して揺動（振動）するように駆動する把持装置２０を有している。把持装置２０は、一方で、板状基板１１を台部１２から引き離し、他方で、板状基板１１を前方に移動させて送り出す。この目的のために、把持装置は、把持部取り付け台３０に固定されて、矢印Ｃ１の方向に付勢されている。
【００１６】
把持装置２０は把持板２１を有していて、この把持板２１からは、把持腕部２２がマトリクス状の配列を成して垂直に突出している。把持腕部２２のマトリクス状の配列は、例えば図３に示される図１の変形例として、明らかにされている。把持腕部２２は、その平面の大きさが板状基板１１の平面の大きさにほぼ一致する把持板２１にわたって配置されていて、これにより、把持腕部２２は、把持される板状基板１１の外面１６のほぼ全体にわたって分散して即ち一点ずつ分布されている。把持腕部は、把持板２１に対して反対側に位置するその自由端に、吸着カップ２３を有している。後述するように、この吸着カップは吸引装置５０に接続されている。把持板２１は、台部１２に対して反対側に位置するその上端部であって且つ把持腕部２２に対して反対側に位置するその背面が、アーチ形状のスライダ２４に接続されている。スライダ２４は、２方向矢印Ｂの方向でこれを案内する把持部取り付け台３０の保持部３１の受け部３２内に保持されている。スライダ２４の後端部２６は接続リンク開口２５を有していて、この開口２５内には偏心ディスク３３が挿入されている。偏心ディスク３３は、保持部３１上に突設されたフランジ３５に装着されるとともに、図示しないモータによって回転駆動される。スライダ２４は、偏心ディスク３３の回転動作によって移動されて、２方向矢印Ｂの方向でアーチ状に前後に揺動し、これにより、把持腕部２２を有する把持板が揺動（振動）状態で回動する。保持部３１は、その中心軸３６の仮想延長線が接着剤１５の継ぎ目と交差するように位置合わせされている。このようにして、把持板２１は、偏心ドライブ３３，３４によって回動され、板状基板１１と台部１２との間にある接着剤１５の継ぎ目を中心として揺動する。
【００１７】
保持部３１は保持板３７上に固定されている。保持板３７は、２方向矢印Ｃの方向に沿って装着クロス部材３８に対して直線的に移動することができる。この目的のため、装着クロス部材３８は、所定の間隔で配置されたボルト３９に永久的に結合されていて、これらのボルトは、軸方向に移動可能な形態で保持板３７を貫通するとともに、その端部に支持板４１を有している。支持板４１と保持板３７の下面との間には圧縮バネ４０が配置されている。装着クロス部材３８は、図示しない手段によって矢印Ｃ１の方向で上向きに移動すること即ち上昇することができる。この上昇動作は、後述するように、保持部３１に結合された保持板３７を追従させても良く、あるいは、追従させなくても良い。装着クロス部材３８は、横方向に突出する角ブラケット４２に接続されている。角ブラケット４２の下側に突出する端部には、動作記録センサ４３が取り付けられている。このセンサ４３は、保持板３７とボルト３９の支持板４１との間の領域に対向して配置されている。
【００１８】
図１および図２に示されるように、把持装置２０には、把持される各板状基板１１に対向して位置される位置決めセンサ２７が設けられている。また、板状基板１１と台部１２との間にある接着剤１５の継ぎ目の真上の高さに位置する台部１２の側方領域には、噴射ノズル４５が固定して配置されている。この噴射ノズルは、図示しない方法により、液体のための圧力リザーバに接続されていて、噴射ノズルのスリット状のノズル孔４６は、隣り合う２つの板状プレート１１間の切断部１４内に方向付けられている。これと対向するように、台部１２は、切断される基板ブロック１３とともに、矢印Ａの方向すなわち回動されて揺動する把持装置２０の方向に移動することができる。
【００１９】
台部１２に接着剤により固定的に装着され且つ板状基板１１へと切断される基板ブロック１３から、薄く脆い板状基板１１をそれぞれ互いに分離して引き離す動作または方法は、以下のようにして行なわれる。
【００２０】
最も前方に位置する板状基板１１が把持装置２０に接続される正確な位置を、接着剤１５の継ぎ目から遠くない下側領域に設けられている位置決めセンサ２７が検知するまで、台部１２が矢印Ａの方向に移動される。同時に、噴射ノズル装置４５が駆動され、これによって、最も前方に位置する板状基板１１と次の板状基板１１との間の切断部１４内にスリット孔４６を通って液体のファンジェットが導入される。液体ジェットによって、次の板状基板１１との接着状態を解除することができ、また、把持される板状基板が（垂直に）起立される。吸引装置５０が駆動されると、把持される最も前方の板状基板１１は、把持腕部２２に取り付けられた吸着カップ２３によって保持される。
【００２１】
その後、偏心装置３３，３４が動作され、これによって、把持装置の振動（揺動）する回動動作が行なわれる。この回動振動は、約５〜１０Ｈｚの周波数帯域で、２°〜６°の範囲の短い振幅、好ましくは３°の振幅を有している。この回動振動は、把持装置２０によって把持された板状基板１１に伝えられる。板状基板１１の回動振動は、板状基板１１を損傷させることなく上昇させることができる程度で板状基板１１と台部１２との間にある接着剤１５の継ぎ目に裂け目が形成されるまで行なわれる。回動振動前または回動振動中であって、当該板状基板１１が把持装置２０によって把持された後、把持部取り付け台３０の装着クロス部材３８が矢印Ｃ１の方向で上向きに若干移動され、把持装置２０に永久的に結合された保持板３７がその位置に残される。これによって、把持部取り付け台３０のバネ張力に対応する付勢力が矢印Ｃ１の方向で生じ、その結果、接着剤１５の継ぎ目内に引張荷重が生じる。この負荷は、板状基板１１を損傷させることなく扱うことができる大きさを有するように選択される。装着クロス部材と保持板３７との間の相対的な移動は矢印Ｃ１の方向で圧縮バネ４０に作用し、巻回バネの移動や支持板４１の移動が動作記録センサ４３によって記録される。
【００２２】
この引張荷重の作用下で、板状基板１１の揺動回動または振動動作は、接着剤１５の継ぎ目が十分に引き裂かれ或いは擦り切られ且つ前述した付勢力すなわち張力の作用下で板状基板１１が台部１２から矢印Ｃ１の方向で引き離されて離昇するまで続けられる。保持板３７が矢印Ｃ１の方向で上向きに移動され、圧縮バネ４０が解放され、これが動作記録センサ４３によって検知される。
【００２３】
その後、分離されて引き離された板状基板１１は、図示しない方法で、収納または別の処理のために送り出される。
【００２４】
図３および図４に示されるように、把持腕部２２及びその吸着カップ２３のマトリクスは、特定の方法で配線されている。全ての吸着カップ２３は、例えばイジェクタノズルの形態を成す真空発生装置５１に永久的に接続されている。ｎ個の吸着カップ２３に関連付けられたｎ個のイジェクタノズルの他、ｎ個の変換器５２が設けられている。これらの変換器を用いて、どの吸着カップ２３が関連する板状基板１１の対応する面を把持しているか否かを評価することができる。当該板状基板１１が全体として或いは断片的な形式でのみ存在するか否かに関し、これから評価結果を引き出すことができる。また、これによって、例えば不良品から良品を区別することができる。
【００２５】
図３に示されるように、吸着カップ２３は、２つ（以上）のフォーマットに依存する回路５３，５４に組み合わされるとともに、それに対応して配線されている。このようにして、異なる外面やフォーマット１６’，１６’’，１６’’’，１６’’’’を有する板状基板１１を扱って保持することができる。これらのフォーマット依存回路に個別に吸引力を作用させることができ、これによって、板状基板の断片を保持して移動させることができる。
【００２６】
図示しない一例としての実施形態では、唯一かつ可能な限り広い面の吸着カップを把持装置に取り付けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一例として与えられた本発明の好ましい実施形態にしたがって切断基板ブロックから板状の基板を分離して引き離す装置の概略的な部分分解側断面図である。
【図２】 図１の矢印IIに従う部分平面図である。
【図３】 変形例に係る図２の矢印IIIに従う吸着カップマトリクスを有する把持装置の正面図である。
【図４】 図３に係る吸着カップマトリクスにおける回路図である。

Claims (19)

1. 台部上に接着剤によって固定して装着された基板ブロックから切り出される薄く脆い板状基板を分離して引き離すための方法であって、
   切り離される前記板状基板の自由外面の１以上の点で前記板状基板が把持されるとともに、前記板状基板の揺動が引き起こされることにおいて、前記板状基板が、前記台部上の前記基板の座部内に含まれ且つ座面に平行な軸を中心として回動されて揺動され、前記板状基板の揺動動作中に、前記台部から離れる方向に付勢されながら保持される
   ことを特徴とする方法。
2. 隣り合う前記板状基板が、前記台部と対向する前記板状基板の領域で、ジェット噴射によって分離されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記隣り合う板状基板の分離は、把持される前記板状基板と次の基板との間で行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 液体のフラットジェットが隣り合う２つの前記板状基板間の切断スリット内に方向付けられることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
5. 前記板状基板は、前記板状基板の外周形状に応じたマトリクス配列での吸引によって把持される請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
6. 隣り合う前記板状基板の分離および吸引による適切な基板の把持が同時に行われることを特徴とする請求項２ないし請求項５の何れか１項に記載の方法。
7. 切断された前記基板ブロックが設けられた前記台部は、各前記板状基板を把持するために段階的に変位されることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
8. 台部（１２）上に接着剤によって固定して装着される基板ブロック（１３）から切り出される薄く脆い板状基板（１１）を分離して引き離すための装置（１０）であって、
   把持装置（２０）を有し、前記把持装置によって、前記板状基板（１１）をその自由外面（１６）の隣接する複数の点で把持することができ、前記把持装置（２０）が揺動して作動するよう駆動可能であって、複数の把持腕部（２２）が、前記把持装置（２０）の把持板（２１）から強固に突出し、前記把持板（２１）が、把持された前記板状基板（１１）の外面（１６）と平行で且つ前記台部（１２）上の前記板状基板（１１）の座部領域内で延びる軸（１５）を中心として回動して揺動することができ、前記把持板（２１）が、受け部（３２）内で案内されるアーチ状のスライダ（２４）を有し、前記スライダが回転するよう駆動される偏心装置（３３，３４）によって前後に移動可能なことを特徴とする装置。
9. 前記把持装置（２０）は、前記台部（１２）から前記板状基板（１１）を離昇させる方法で前記把持装置（２０）が付勢されるように、把持部取り付け台（３０）に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記把持部取り付け台（３０）は、上昇駆動部に接続された引張部材（３８）と、引張部材（３８）に抗するバネ付勢によって相対移動可能で且つ前記把持装置（２０）が装着される保持板（３７）とを有していることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 相対移動可能な保持板（３７）にはレバー腕部（３１）が固定され、前記レバー腕部は、前記把持装置（２０）のアーチ状スライダ（２４）を案内するための受け部（３２）を有していることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 引張部材（３８）と保持板（３７）との間の相対的な移動を記録するために、前記把持部取り付け台（３０）にはセンサ（４３）が設けられていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
13. 前記台部（１２）上における前記板状基板（１１）の座部（１５）に隣接する前記台部（１２）の一方側には、２つの隣り合う前記板状基板（１１）間に方向付けられたジェット噴射ノズル（４５）が配置して設けられ、ジェット噴射ノズル（４５）および前記台部（１２）は、前記基板ブロック（１３）に沿って互いに対して変位可能であることを特徴とする請求項８ないし請求項１２の何れか１項に記載の装置。
14. 前記ジェット噴射ノズル（４５）が、スリット状の出口（４６）を有していることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記把持装置（２０）の把持腕部（２２）には、マトリクス状に配置され、且つ板状基板（１１）の外周形状に応じて制御可能な吸着カップ（２３）が設けられていることを特徴とする請求項８から１４の何れか１項に記載の装置。
16. 前記吸着カップの前記マトリクスは、板状基板（１１）の外周形状に応じた２つまたはそれ以上の異なる組み合わせに対応する２またはそれ以上の回路の夫々に接続された吸着カップ（２３）のマトリクスに区分されている請求項１５に記載の装置。
17. 真空発生器（５１）および加えられる真空度を記録する変換器（５２）が各前記吸着カップ（２３）に関連付けられていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の装置。
18. ジェット噴射ノズル（４５）が静止し、前記台部（１２）が前記把持装置（２０）に向かって段階的に変位可能であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の装置。
19. 前記基板ブロック（１３）のための位置決めセンサ（２７）が前記把持装置（２０）の領域に設けられていることを特徴とする請求項８ないし請求項１８の何れか１項に記載の装置。

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