JPWO2004102654A1 - ウェハ単離方法、ウェハ単離装置及びウェハ単離移載機 - Google Patents
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Abstract
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ウェハ単離方法、ウェハ単離装置及び該ウェハ単離装置を用いたウェハ単離機を提供する。該最上層のウェハの晶癖線軸（Ａ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′）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（Ｌ−Ｌ′）で該最上層のウェハを押さえると共に、該最上層のウェハの曲げ応力が該晶癖線軸からずらした軸方向（Ｌ−Ｌ′）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流体を吹き込むと共に該再上層のウェハを上昇せしめ、ウエハを単離するようにした。
Description
本発明は、多数枚又は複数枚のウェハ、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ウェハ単離方法、ウェハ単離装置及び該ウェハ単離装置を用いたウェハ単離移載機に関する。
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ウェハ単離装置を提案した（特開平９−６４１５２号公報参照）。
上記従来のウェハ単離装置の動作原理を図１１に基づいて説明すると、多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体ＷＳの最上層のウェハＷ１の中心部をウェハ押え手段１２０によって押えると共に、ウェハ吸着手段２２ａ，２２ｂによってウェハＷ１の周辺部を真空吸着してウェハＷ１の周縁部を上方に反らせ、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に流体噴射手段２４ａ，２４ｂによって流体Ｆ（水及び／又は空気）を吹き込むと共に該最上層のウェハＷ１を上昇せしめ、ウェハＷ１をウェハ積層体ＷＳ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、図１１に符号Ｓで示した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ウェハ単離装置を既に提案した（国際出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ０２／１２７５３）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、図１３に示す如く、結晶面｛１００｝同士が作る晶癖線ＬがインゴットＧ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ＬがインゴットＧ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、例えば、図１２（ａ）に示すように、円盤形状のウェハＷａでは、晶癖線が形成された軸（以下、晶癖線軸という）、即ち図示例では符号Ａ−Ａ’で示した線分の軸と符号Ｂ−Ｂ’で示した線分の軸と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、図１２（ｂ）に示すように、近年、生産量が増大している太陽電池製造用のウェハＷｂの場合では、ウェハ自体が略四角形状に加工され、晶癖線軸（図示例では符号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。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、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ウェハ単離方法、ウェハ単離装置及び該ウェハ単離装置を用いたウェハ単離機を提供することを目的とする。
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ウェハ単離装置を提案した（特開平９−６４１５２号公報参照）。
上記従来のウェハ単離装置の動作原理を図１１に基づいて説明すると、多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体ＷＳの最上層のウェハＷ１の中心部をウェハ押え手段１２０によって押えると共に、ウェハ吸着手段２２ａ，２２ｂによってウェハＷ１の周辺部を真空吸着してウェハＷ１の周縁部を上方に反らせ、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に流体噴射手段２４ａ，２４ｂによって流体Ｆ（水及び／又は空気）を吹き込むと共に該最上層のウェハＷ１を上昇せしめ、ウェハＷ１をウェハ積層体ＷＳ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、図１１に符号Ｓで示した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ウェハ単離装置を既に提案した（国際出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ０２／１２７５３）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、図１３に示す如く、結晶面｛１００｝同士が作る晶癖線ＬがインゴットＧ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ＬがインゴットＧ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、例えば、図１２（ａ）に示すように、円盤形状のウェハＷａでは、晶癖線が形成された軸（以下、晶癖線軸という）、即ち図示例では符号Ａ−Ａ’で示した線分の軸と符号Ｂ−Ｂ’で示した線分の軸と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、図１２（ｂ）に示すように、近年、生産量が増大している太陽電池製造用のウェハＷｂの場合では、ウェハ自体が略四角形状に加工され、晶癖線軸（図示例では符号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。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、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ウェハ単離方法、ウェハ単離装置及び該ウェハ単離装置を用いたウェハ単離機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、本発明のウエハ単離方法は、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流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。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水の表面張力の働く部分が、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、水の表面張力が原因でウェハ割れの事故が発生することがなくなる。
また、本発明のウェハ単離装置は、多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体から最上層のウェハを単離する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流体噴射手段とを有し、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流体噴射手段によって流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、従来のウエ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水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。
前記流体は水及び／又は空気であることができるが、好ましくは、水及び空気を所定時間で切り換えて吹き込むようにする。最初に水を吹き込んで、ウェハに残留付着しているスラリー等を洗い流し、単離し易い状態とした後、空気に切り換えて吹き込むようにすれば、空気により水が吹き飛ばされて、水の表面張力の働きを低減する効果も期待でき、好ましい態様となる。
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。
更に、本発明のウェハ単離移載機は、多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体を保持するウェハ積層体保持手段と、上記本発明のウェハ単離装置からなる１台以上のウェハ単離手段と、該ウェハ単離手段により単離されたウェハを受け取り、該ウェハをウェハ収納カセットに移載するウェハ移載手段と、該ウェハ収納カセットが載置される上下動自在なウェハ収納カセット載置手段とを有することを特徴とする。
前記ウェハ単離手段を２台備え、該ウェハ単離手段の夫々に対応して、前記ウェハ移載手段及び前記ウェハ収納カセット載置手段を有し、一方の該ウェハ単離手段がウェハの単離動作を行う間に、他方の該ウェハ単離手段では該ウェハ移載手段に単離したウェハの受け渡し動作を行うことが好ましい。これにより、各手段が遊んでしまうことが無くなり処理効率が向上する。
前記ウェハ収納カセット載置手段が最下方に位置した場合に、該ウェハ収納カセットが液中に浸漬された状態となるように浸漬槽を備えることが好ましい。浸漬槽には純水や薬液を満たしておけば、ウェハの汚染防止や洗浄等を行うこともでき、利便性の高い態様となる。
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。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水の表面張力の働く部分が、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、水の表面張力が原因でウェハ割れの事故が発生することがなくなる。
また、本発明のウェハ単離装置は、多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体から最上層のウェハを単離する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流体噴射手段とを有し、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流体噴射手段によって流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、従来のウエ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水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。
前記流体は水及び／又は空気であることができるが、好ましくは、水及び空気を所定時間で切り換えて吹き込むようにする。最初に水を吹き込んで、ウェハに残留付着しているスラリー等を洗い流し、単離し易い状態とした後、空気に切り換えて吹き込むようにすれば、空気により水が吹き飛ばされて、水の表面張力の働きを低減する効果も期待でき、好ましい態様となる。
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。
更に、本発明のウェハ単離移載機は、多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体を保持するウェハ積層体保持手段と、上記本発明のウェハ単離装置からなる１台以上のウェハ単離手段と、該ウェハ単離手段により単離されたウェハを受け取り、該ウェハをウェハ収納カセットに移載するウェハ移載手段と、該ウェハ収納カセットが載置される上下動自在なウェハ収納カセット載置手段とを有することを特徴とする。
前記ウェハ単離手段を２台備え、該ウェハ単離手段の夫々に対応して、前記ウェハ移載手段及び前記ウェハ収納カセット載置手段を有し、一方の該ウェハ単離手段がウェハの単離動作を行う間に、他方の該ウェハ単離手段では該ウェハ移載手段に単離したウェハの受け渡し動作を行うことが好ましい。これにより、各手段が遊んでしまうことが無くなり処理効率が向上する。
前記ウェハ収納カセット載置手段が最下方に位置した場合に、該ウェハ収納カセットが液中に浸漬された状態となるように浸漬槽を備えることが好ましい。浸漬槽には純水や薬液を満たしておけば、ウェハの汚染防止や洗浄等を行うこともでき、利便性の高い態様となる。
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。
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る。
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る。
図５は、本発明のウェハ単離装置の平面図である。
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。
図７は、本発明のウェハ単離移載機を正面側から示す正面説明図である。
図８は、本発明のウェハ単離移載機を背面側から示す背面説明図である。
図９は、本発明のウェハ単離移載機を符号Ｘ−Ｘ’の断面で示す平面断面説明図である。
図１０は、本発明のウェハ単離移載機を符号Ｙ−Ｙ’の断面で示す側面断面説明図である。
図１１は、従来のウェハ単離装置の動作原理を示す概念説明図である。
図１２は、結晶方位＜１００＞のウェハの晶癖線軸を示す平面図である。
図１３は、インゴットの外表面に形成される晶癖線の様子を示す模式図である。
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。
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る。
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る。
図５は、本発明のウェハ単離装置の平面図である。
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。
図７は、本発明のウェハ単離移載機を正面側から示す正面説明図である。
図８は、本発明のウェハ単離移載機を背面側から示す背面説明図である。
図９は、本発明のウェハ単離移載機を符号Ｘ−Ｘ’の断面で示す平面断面説明図である。
図１０は、本発明のウェハ単離移載機を符号Ｙ−Ｙ’の断面で示す側面断面説明図である。
図１１は、従来のウェハ単離装置の動作原理を示す概念説明図である。
図１２は、結晶方位＜１００＞のウェハの晶癖線軸を示す平面図である。
図１３は、インゴットの外表面に形成される晶癖線の様子を示す模式図である。
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。なお、図１〜図１０において、図１１及び図１２と同一又は類似の部材については同一又は類似の符号を用いることがある。
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。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流体噴射手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが設けられている（図５参照）。
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、流体噴射手段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に流体Ｆ（水及び／又は空気）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）〕。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水の表面張力は、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、水の表面張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、水の表面張力が原因でウェハ割れの事故が発生し難くなる。
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る。符号４は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を保持するウェハ積層体保持手段である。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。符号８は上方を開放した容器であり、該ウェハ積層体保持手段４が中央部に設置されている。該容器８は適宜必要に応じて前方や側方も開放するようにしておけば、ウェハ積層体ＷＳを搬入し易い。
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は流体噴射手段で、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。該流体噴射手段２４ａ〜２４ｄの下端部には流体噴射孔２６が夫々形成されている。該ウェハ吸着手段２４ａ〜２４ｄは夫々に配管２５と連通しており水供給源（不図示）及び／又は空気供給源（不図示）とオンオフ可能且つ必要ならば水と空気を切り換え可能に接続されている。
該流体噴射手段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）に流体を噴射する。噴射する流体としては、水又は空気或いは水と空気の混合とすることもできるが、好ましくは、最初に所定時間の間、水を噴射した後、空気に切り換えて噴射する。最初に水を噴射することで、ウェハに付着しているスラリー等を洗い流す効果があり、最初から空気を噴射する場合よりも単離し易くなる。次いで、空気に切り換えて噴射することで、水を噴射し続ける場合よりも、空気の噴射により水が吹き飛ばされるため、水の表面張力の働きを低減できる効果がある。
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の洗浄及び最上層のウェハＷ１の吸着位置の洗浄を行なう（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、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）。
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）に対して流体噴射手段２４から水が噴射される（ステップ１０５）。この水噴射は、ウェハに付着しているスラリー等を洗い流し、単離し易くするもので、例えば、流量０．５〜１Ｌ／分程度で、１〜２秒程度の水噴射を行えばよい。
次いで、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）に対して流体噴射手段２４から空気が噴射される（ステップ１０６）。この空気噴射は、上記水噴射による水を吹き飛ばし、単離の際に水の表面張力が働くのを抑えるもので、例えば、流量１０〜３０Ｌ／分程度で、２〜３秒程度の空気噴射を行えばよい。
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１０７）。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流体噴射は停止する。
該支持板１２は上限まで移動する（ステップ１０８）。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１０９）。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。
次に、図７〜図１０に基づいて、上記本発明のウェハ単離装置を用いた本発明のウェハ単離移載機の構成について説明する。図７は、本発明のウェハ単離移載機を正面側から示す正面説明図である。図８は、本発明のウェハ単離移載機を背面側から示す背面説明図である。図９は、本発明のウェハ単離移載機を符号Ｘ−Ｘ’の断面で示す平面断面説明図である。図１０は、本発明のウェハ単離移載機を符号Ｙ−Ｙ’の断面で示す側面断面説明図である。
図中、符号４０は、本発明に係るウェハ単離移載機である。ウェハ単離移載機４０は筐体４１を有し、筐体４１の内部に以下に説明する機器を備え付けてなるものである。筐体４１は操作パネル４６、支持脚１１０及びキャスタ１１１を備える。
筐体４１の内部天井部分から支持台４５が垂設されており、該支持台４５には水平方向にレール４４が形成されている。該レール４４に沿って摺動自在にベース枠４２が設置されており、該ベース枠４２の左右両端の下端部分からエアシリンダ１１，１１が垂設され、その可動部材（シリンダロッド）１０，１０の下端に、前記本発明のウェハ単離装置２からなるウェハ単離手段２Ａ，２Ｂが夫々取り付けられている。
筐体４１の内部正面側中心部分には、処理対象となるウェハ積層体を保持するウェハ積層体保持手段６４が設置され、該ウェハ積層体保持手段６４はウェハ積層体を位置決めして保持するための複数本の保持棒６６を備える。ウェハ積層体保持手段６４を囲繞している容器６８は、上方が開放されており、また、前方側（正面側）は開閉自在な開閉扉６１となっている（図９及び図１０参照）。扉６１は、取っ手６１ａを備え、蝶番６１ｂを介して開閉自在とされる。更に、容器６８は底に排水孔６２を備え、ウェハを洗い流した水を排出できるようにされている。
ウェハ積層体保持手段６４は下部において、昇降自在な可動棒６５と接続されている。可動棒６５はネジシャフト６４と係合する係合部材６７に接続されており、ネジシャフト６４はモータ６９により伝動ベルト及びプーリを介して、回転駆動され得るようになっている。従って、ネジシャフト６４を正転駆動又は逆転駆動することにより係合部材６７と共に可動棒６５が上昇又は下降される。これにより、ウェハ積層体保持手段６４に載置されているウェハの枚数の多寡によって、ウェハ単離手段２Ａ，２Ｂによるウェハ単離が行い易い位置まで、ウェハ積層体保持手段６４の上下位置を調整することができる。
符号５０ａ，５０ｂはウェハ移載手段であり、ウェハ移載手段５０ａ，５０ｂは、夫々、矩形薄板状のプレート部材５１とその先端部に吸着部５３を備える。プレート部材５１は軸長手方向で１８０°回転可能とされている。また、ウェハ移載手段５０ａ，５０ｂは、プレート部材５１を前方側（正面側）又は後方側（背面側）に水平方向で往復動せしめる往復動機構５４を備える。往復動機構５４は、その長手方向にレール５５を備え、該レール５５を摺動自在にスライド部材５２が取り付けられており、該スライド部材５２とプレート部材５１とが連結されている。
このような構成により、ウェハ移載手段５０ａ，５０ｂは、その吸着部５３でウェハ単離手段２Ａ，２Ｂからのウェハの受け取って吸着し、ここで吸着したまま１８０°反転し、その後、ウェハ収納カセットＣまで移動して、ウェハの吸着を解除することで、ウェハ収納カセットＣにウェハ単離手段２Ａ，２Ｂにより単離されたウェハを移載することができるものである。
なお、ウェハ移載手段５０の下方には、受け容器５６が備えられている。例えば、ウェハ単離手段２Ａ，２Ｂで単離されたウェハをウェハ移載手段５０ａ，５０ｂで受け取る際にウェハが割れて落下した場合等に、落下したウェハをここで受け止めることができるようになっている。また、受け容器５６にも排水孔５８が設けられ、余分な水等はここから排出される。
符号７０はウェハ収納カセット載置手段であり、両側面に側板７２を備え、側板７２から外方に突出する支持アーム７６にカセット載置板７７が夫々取り付けられている。そして、このカセット載置板７７の夫々にウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が載置されている。なお、ウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、ウェハを一枚毎に収納する棚部を数十段備えるものである。
ウェハ収納カセット載置手段７０は、上下動機構９０により上下動自在とされる。該上下動機構９０はネジシャフト９４と、ネジシャフト９４を回転駆動せしめるモータ９２と、ネジシャフト９４に沿って両側に設けられたレール９５と、ネジシャフト９４に係合し且つレール９５を摺動自在な係合部材９６を有し、ウェハ収納カセット載置手段７０は該係合部材９６と連結されている。よって、ネジシャフト９４を正転駆動又は逆転駆動することにより係合部材９６が上昇又は下降すると、ウェハ収納カセット載置手段７０も上昇又は下降することとなる。なお、側板７２の下端部に浸漬槽８０の内側面を摺動し易いように車輪７４を取り付けておくことが好ましい。
また、該ウェハ収納カセット載置手段７０が最下方に位置した場合に、全てのウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が液中に浸漬された状態となるように浸漬槽８０が設けられている。該浸漬槽８０には純水や薬液等を満たしておけば、ウェハの汚染防止や洗浄等の処理も行うことができ利便性が高い。配管８２は浸漬槽８０に純水や薬液等を注水成いは排水するためのものである。
このような構成の本発明のウェハ単離移載機の動作を説明すると以下の通りである。なお、初期状態では、ウェハ収納カセット載置手段７０は最上方の位置（浸漬槽８０に浸漬されない位置）に配置されている。
▲１▼まず、ウェハ単離手段２Ａにより、ウェハ積層体保持手段６４に保持されているウェハ積層体から最上層のウェハを吸着し単離する（図６のＳ１０１からＳ１０８まで）。
▲２▼ウェハ単離手段２Ａはウェハを吸着したままの状態で一時待機し、ベース枠４２がレール４４に沿ってウェハ移載手段５０ａの方向にスライドし、ウェハ単離手段２Ａで吸着しているウェハをウェハ移載手段５０ａの吸着部５３の上方近傍まで移動する。
▲３▼ウェハ単離手段２Ａにおけるウェハの吸着を解除し（図６のＳ１０９）、ウェハ移載手段５０ａの吸着部５３で吸着する。吸着部５３でウェハを吸着したままの状態でプレート部材５１を１８０°反転する。即ち、吸着部５３が上面側にある状態から下面側にある状態に回転する。
▲４▼一方、上記▲３▼の間に、ウェハ単離手段２Ｂにより、ウェハ積層体から最上層のウェハを吸着し単離する（図６のＳ１０１からＳ１０８まで）。
▲５▼ウェハ単離手段２Ｂはウェハを吸着したままの状態で一時待機し、ベース枠４２がレール４４に沿ってウェハ移載手段５０ｂの方向にスライドし、ウェハ単離手段２Ｂで吸着しているウェハをウェハ移載手段５０ｂの吸着部５３の上方近傍まで移動する。
▲６▼ウェハ単離手段２Ｂにおけるウェハの吸着を解除し（図６のＳ１０９）、ウェハ移載手段５０ｂの吸着部５３で吸着する。吸着部５３でウェハを吸着したままの状態でプレート部材５１を１８０°反転する。即ち、吸着部５３が上面側にある状態から下面側にある状態に回転する。
▲７▼上記▲６▼の間に、ウェハ移載手段５０ａは、その吸着部５３が下面側にある状態でウェハを吸着したまま、レール５５に沿ってウェハ収納カセットＣ１の正面近傍までスライドし、プレート部材５１の先端部分をウェハ収納カセットＣ１の所定の棚部に挿入し、そこで吸着部５３によるウェハの吸着を解除し、該ウェハをウェハ収納カセットＣ１の所定の棚部に移載する。これと共に、ウェハ単離装置２Ａでは、再び前記▲１▼と同様にして、ウェハ積層体から最上層のウェハを吸着し単離する。
▲８▼前記▲２▼と同様に、ウェハ単離手段２Ａはウェハを吸着したままの状態で一時待機し、ベース枠４２がレール４４に沿ってウェハ移載手段５０ａの方向にスライドし、ウェハ単離手段２Ａで吸着しているウェハをウェハ移載手段５０ａの吸着部５３の上方近傍まで移動する。
▲９▼前記▲３▼と同様に、ウェハ単離手段２Ａにおけるウェハの吸着を解除し（図６のＳ１０９）、ウェハ移載手段５０ａの吸着部５３で吸着する。吸着部５３でウェハを吸着したままの状態でプレート部材５１を１８０°反転する。即ち、吸着部５３が上面側にある状態から下面側にある状態に回転する。
▲１０▼上記▲９▼の間に、ウェハ移載手段５０ｂは、その吸着部５３が下面側にある状態でウェハを吸着したまま、レール５５に沿ってウェハ収納カセットＣ２の正面近傍までスライドし、プレート部材５１の先端部分をウェハ収納カセットＣ２の所定の棚部に挿入し、そこで吸着部５３によるウェハの吸着を解除し、該ウェハをウェハ収納カセットＣ２の所定の棚部に移載する。これと共に、ウェハ単離手段２Ｂでは、再び前記▲４▼と同様にして、ウェハ積層体から最上層のウェハを吸着し単離する。
▲１１▼ウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２のウェハが移載される所定の棚部が一段上がるようにウェハ収納カセット載置手段７０を下方に移動する。
以降、順次これを繰り返すことにより、次々とウェハ積層体から単離したウェハをウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に移載することができる。
なお、上記本発明のウェハ単離移載機の説明では、本発明のウェハ単離装置２からなるウェハ単離手段２Ａ，２Ｂを２台備え、これに対応してウェハ移載手段５０ａ，５０ｂ等も２台備える場合を処理能力や装置の簡便さの点から好ましい例として示したが、処理能力よりも小型化を図りたい場合は１台でもよいし、処理能力を上げたい場合は３台以上備えるようにしてもよいことは言うまでもない。
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。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流体噴射手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが設けられている（図５参照）。
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、流体噴射手段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に流体Ｆ（水及び／又は空気）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）〕。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水の表面張力は、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、水の表面張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、水の表面張力が原因でウェハ割れの事故が発生し難くなる。
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る。符号４は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を保持するウェハ積層体保持手段である。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。符号８は上方を開放した容器であり、該ウェハ積層体保持手段４が中央部に設置されている。該容器８は適宜必要に応じて前方や側方も開放するようにしておけば、ウェハ積層体ＷＳを搬入し易い。
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は流体噴射手段で、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。該流体噴射手段２４ａ〜２４ｄの下端部には流体噴射孔２６が夫々形成されている。該ウェハ吸着手段２４ａ〜２４ｄは夫々に配管２５と連通しており水供給源（不図示）及び／又は空気供給源（不図示）とオンオフ可能且つ必要ならば水と空気を切り換え可能に接続されている。
該流体噴射手段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）に流体を噴射する。噴射する流体としては、水又は空気或いは水と空気の混合とすることもできるが、好ましくは、最初に所定時間の間、水を噴射した後、空気に切り換えて噴射する。最初に水を噴射することで、ウェハに付着しているスラリー等を洗い流す効果があり、最初から空気を噴射する場合よりも単離し易くなる。次いで、空気に切り換えて噴射することで、水を噴射し続ける場合よりも、空気の噴射により水が吹き飛ばされるため、水の表面張力の働きを低減できる効果がある。
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の洗浄及び最上層のウェハＷ１の吸着位置の洗浄を行なう（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、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）。
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）に対して流体噴射手段２４から水が噴射される（ステップ１０５）。この水噴射は、ウェハに付着しているスラリー等を洗い流し、単離し易くするもので、例えば、流量０．５〜１Ｌ／分程度で、１〜２秒程度の水噴射を行えばよい。
次いで、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）に対して流体噴射手段２４から空気が噴射される（ステップ１０６）。この空気噴射は、上記水噴射による水を吹き飛ばし、単離の際に水の表面張力が働くのを抑えるもので、例えば、流量１０〜３０Ｌ／分程度で、２〜３秒程度の空気噴射を行えばよい。
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１０７）。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流体噴射は停止する。
該支持板１２は上限まで移動する（ステップ１０８）。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１０９）。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。
次に、図７〜図１０に基づいて、上記本発明のウェハ単離装置を用いた本発明のウェハ単離移載機の構成について説明する。図７は、本発明のウェハ単離移載機を正面側から示す正面説明図である。図８は、本発明のウェハ単離移載機を背面側から示す背面説明図である。図９は、本発明のウェハ単離移載機を符号Ｘ−Ｘ’の断面で示す平面断面説明図である。図１０は、本発明のウェハ単離移載機を符号Ｙ−Ｙ’の断面で示す側面断面説明図である。
図中、符号４０は、本発明に係るウェハ単離移載機である。ウェハ単離移載機４０は筐体４１を有し、筐体４１の内部に以下に説明する機器を備え付けてなるものである。筐体４１は操作パネル４６、支持脚１１０及びキャスタ１１１を備える。
筐体４１の内部天井部分から支持台４５が垂設されており、該支持台４５には水平方向にレール４４が形成されている。該レール４４に沿って摺動自在にベース枠４２が設置されており、該ベース枠４２の左右両端の下端部分からエアシリンダ１１，１１が垂設され、その可動部材（シリンダロッド）１０，１０の下端に、前記本発明のウェハ単離装置２からなるウェハ単離手段２Ａ，２Ｂが夫々取り付けられている。
筐体４１の内部正面側中心部分には、処理対象となるウェハ積層体を保持するウェハ積層体保持手段６４が設置され、該ウェハ積層体保持手段６４はウェハ積層体を位置決めして保持するための複数本の保持棒６６を備える。ウェハ積層体保持手段６４を囲繞している容器６８は、上方が開放されており、また、前方側（正面側）は開閉自在な開閉扉６１となっている（図９及び図１０参照）。扉６１は、取っ手６１ａを備え、蝶番６１ｂを介して開閉自在とされる。更に、容器６８は底に排水孔６２を備え、ウェハを洗い流した水を排出できるようにされている。
ウェハ積層体保持手段６４は下部において、昇降自在な可動棒６５と接続されている。可動棒６５はネジシャフト６４と係合する係合部材６７に接続されており、ネジシャフト６４はモータ６９により伝動ベルト及びプーリを介して、回転駆動され得るようになっている。従って、ネジシャフト６４を正転駆動又は逆転駆動することにより係合部材６７と共に可動棒６５が上昇又は下降される。これにより、ウェハ積層体保持手段６４に載置されているウェハの枚数の多寡によって、ウェハ単離手段２Ａ，２Ｂによるウェハ単離が行い易い位置まで、ウェハ積層体保持手段６４の上下位置を調整することができる。
符号５０ａ，５０ｂはウェハ移載手段であり、ウェハ移載手段５０ａ，５０ｂは、夫々、矩形薄板状のプレート部材５１とその先端部に吸着部５３を備える。プレート部材５１は軸長手方向で１８０°回転可能とされている。また、ウェハ移載手段５０ａ，５０ｂは、プレート部材５１を前方側（正面側）又は後方側（背面側）に水平方向で往復動せしめる往復動機構５４を備える。往復動機構５４は、その長手方向にレール５５を備え、該レール５５を摺動自在にスライド部材５２が取り付けられており、該スライド部材５２とプレート部材５１とが連結されている。
このような構成により、ウェハ移載手段５０ａ，５０ｂは、その吸着部５３でウェハ単離手段２Ａ，２Ｂからのウェハの受け取って吸着し、ここで吸着したまま１８０°反転し、その後、ウェハ収納カセットＣまで移動して、ウェハの吸着を解除することで、ウェハ収納カセットＣにウェハ単離手段２Ａ，２Ｂにより単離されたウェハを移載することができるものである。
なお、ウェハ移載手段５０の下方には、受け容器５６が備えられている。例えば、ウェハ単離手段２Ａ，２Ｂで単離されたウェハをウェハ移載手段５０ａ，５０ｂで受け取る際にウェハが割れて落下した場合等に、落下したウェハをここで受け止めることができるようになっている。また、受け容器５６にも排水孔５８が設けられ、余分な水等はここから排出される。
符号７０はウェハ収納カセット載置手段であり、両側面に側板７２を備え、側板７２から外方に突出する支持アーム７６にカセット載置板７７が夫々取り付けられている。そして、このカセット載置板７７の夫々にウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が載置されている。なお、ウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、ウェハを一枚毎に収納する棚部を数十段備えるものである。
ウェハ収納カセット載置手段７０は、上下動機構９０により上下動自在とされる。該上下動機構９０はネジシャフト９４と、ネジシャフト９４を回転駆動せしめるモータ９２と、ネジシャフト９４に沿って両側に設けられたレール９５と、ネジシャフト９４に係合し且つレール９５を摺動自在な係合部材９６を有し、ウェハ収納カセット載置手段７０は該係合部材９６と連結されている。よって、ネジシャフト９４を正転駆動又は逆転駆動することにより係合部材９６が上昇又は下降すると、ウェハ収納カセット載置手段７０も上昇又は下降することとなる。なお、側板７２の下端部に浸漬槽８０の内側面を摺動し易いように車輪７４を取り付けておくことが好ましい。
また、該ウェハ収納カセット載置手段７０が最下方に位置した場合に、全てのウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が液中に浸漬された状態となるように浸漬槽８０が設けられている。該浸漬槽８０には純水や薬液等を満たしておけば、ウェハの汚染防止や洗浄等の処理も行うことができ利便性が高い。配管８２は浸漬槽８０に純水や薬液等を注水成いは排水するためのものである。
このような構成の本発明のウェハ単離移載機の動作を説明すると以下の通りである。なお、初期状態では、ウェハ収納カセット載置手段７０は最上方の位置（浸漬槽８０に浸漬されない位置）に配置されている。
▲１▼まず、ウェハ単離手段２Ａにより、ウェハ積層体保持手段６４に保持されているウェハ積層体から最上層のウェハを吸着し単離する（図６のＳ１０１からＳ１０８まで）。
▲２▼ウェハ単離手段２Ａはウェハを吸着したままの状態で一時待機し、ベース枠４２がレール４４に沿ってウェハ移載手段５０ａの方向にスライドし、ウェハ単離手段２Ａで吸着しているウェハをウェハ移載手段５０ａの吸着部５３の上方近傍まで移動する。
▲３▼ウェハ単離手段２Ａにおけるウェハの吸着を解除し（図６のＳ１０９）、ウェハ移載手段５０ａの吸着部５３で吸着する。吸着部５３でウェハを吸着したままの状態でプレート部材５１を１８０°反転する。即ち、吸着部５３が上面側にある状態から下面側にある状態に回転する。
▲４▼一方、上記▲３▼の間に、ウェハ単離手段２Ｂにより、ウェハ積層体から最上層のウェハを吸着し単離する（図６のＳ１０１からＳ１０８まで）。
▲５▼ウェハ単離手段２Ｂはウェハを吸着したままの状態で一時待機し、ベース枠４２がレール４４に沿ってウェハ移載手段５０ｂの方向にスライドし、ウェハ単離手段２Ｂで吸着しているウェハをウェハ移載手段５０ｂの吸着部５３の上方近傍まで移動する。
▲６▼ウェハ単離手段２Ｂにおけるウェハの吸着を解除し（図６のＳ１０９）、ウェハ移載手段５０ｂの吸着部５３で吸着する。吸着部５３でウェハを吸着したままの状態でプレート部材５１を１８０°反転する。即ち、吸着部５３が上面側にある状態から下面側にある状態に回転する。
▲７▼上記▲６▼の間に、ウェハ移載手段５０ａは、その吸着部５３が下面側にある状態でウェハを吸着したまま、レール５５に沿ってウェハ収納カセットＣ１の正面近傍までスライドし、プレート部材５１の先端部分をウェハ収納カセットＣ１の所定の棚部に挿入し、そこで吸着部５３によるウェハの吸着を解除し、該ウェハをウェハ収納カセットＣ１の所定の棚部に移載する。これと共に、ウェハ単離装置２Ａでは、再び前記▲１▼と同様にして、ウェハ積層体から最上層のウェハを吸着し単離する。
▲８▼前記▲２▼と同様に、ウェハ単離手段２Ａはウェハを吸着したままの状態で一時待機し、ベース枠４２がレール４４に沿ってウェハ移載手段５０ａの方向にスライドし、ウェハ単離手段２Ａで吸着しているウェハをウェハ移載手段５０ａの吸着部５３の上方近傍まで移動する。
▲９▼前記▲３▼と同様に、ウェハ単離手段２Ａにおけるウェハの吸着を解除し（図６のＳ１０９）、ウェハ移載手段５０ａの吸着部５３で吸着する。吸着部５３でウェハを吸着したままの状態でプレート部材５１を１８０°反転する。即ち、吸着部５３が上面側にある状態から下面側にある状態に回転する。
▲１０▼上記▲９▼の間に、ウェハ移載手段５０ｂは、その吸着部５３が下面側にある状態でウェハを吸着したまま、レール５５に沿ってウェハ収納カセットＣ２の正面近傍までスライドし、プレート部材５１の先端部分をウェハ収納カセットＣ２の所定の棚部に挿入し、そこで吸着部５３によるウェハの吸着を解除し、該ウェハをウェハ収納カセットＣ２の所定の棚部に移載する。これと共に、ウェハ単離手段２Ｂでは、再び前記▲４▼と同様にして、ウェハ積層体から最上層のウェハを吸着し単離する。
▲１１▼ウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２のウェハが移載される所定の棚部が一段上がるようにウェハ収納カセット載置手段７０を下方に移動する。
以降、順次これを繰り返すことにより、次々とウェハ積層体から単離したウェハをウェハ収納カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に移載することができる。
なお、上記本発明のウェハ単離移載機の説明では、本発明のウェハ単離装置２からなるウェハ単離手段２Ａ，２Ｂを２台備え、これに対応してウェハ移載手段５０ａ，５０ｂ等も２台備える場合を処理能力や装置の簡便さの点から好ましい例として示したが、処理能力よりも小型化を図りたい場合は１台でもよいし、処理能力を上げたい場合は３台以上備えるようにしてもよいことは言うまでもない。
以上述べた如く、本発明によれば、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ウェハ単離方法、ウェハ単離装置及び該ウェハ単離装置を用いたウェハ単離機を提供することができるという大きな効果を奏する。
Claims (18)
- 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流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ウェハ単離方法。
- 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記載のウェハ単離方法。
- 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記載のウェハ単離方法。
- 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流体噴射手段とを有し、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流体噴射手段によって流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ウェハ単離装置。
- 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記載のウェハ単離装置。
- 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記載のウェハ単離装置。
- 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記載のウェハ単離装置。
- 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項記載のウェハ単離装置。
- 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項記載のウェハ単離装置。
- 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項記載のウェハ単離装置。
- 前記流体は水及び／又は空気であることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項記載のウェハ単離装置。
- 前記流体は水及び空気であり、水及び空気を所定時間で切り換えて吹き込むようにすることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１項記載のウェハ単離装置。
- 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４〜１２のいずれか１項記載のウェハ単離装置。
- 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４〜１３のいずれか１項記載のウェハ単離装置。
- 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４〜１４のいずれか１項記載のウェハ単離装置。
- 請求項４〜１４のいずれか１項記載のウェハ単離装置からなる１台以上のウェハ単離手段と、多数枚又は複数枚のウェハが積層されたウェハ積層体を保持するウェハ積層体保持手段と、該ウェハ単離手段により単離されたウェハを受け取り、該ウェハをウェハ収納カセットに移載するウェハ移載手段と、該ウェハ収納カセットが載置される上下動自在なウェハ収納カセット載置手段とを有することを特徴とするウェハ単離移載機。
- 前記ウェハ単離手段を２台備え、該ウェハ単離手段の夫々に対応して、前記ウェハ移載手段及び前記ウェハ収納カセット載置手段を有し、一方の該ウェハ単離手段がウェハの単離動作を行う間に、他方の該ウェハ単離手段では該ウェハ移載手段に単離したウェハの受け渡し動作を行うことを特徴とする請求項１６記載のウェハ単離移載機。
- 前記ウェハ収納カセット載置手段が最下方に位置した場合に、該ウェハ収納カセットが液中に浸漬された状態となるように浸漬槽を備えることを特徴とする請求項１６又は１７記載のウェハ単離移載機。
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