WO2014012879A1 - Vorrichtung zum separieren von wafern - Google Patents

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WO2014012879A1
WO2014012879A1 PCT/EP2013/064883 EP2013064883W WO2014012879A1 WO 2014012879 A1 WO2014012879 A1 WO 2014012879A1 EP 2013064883 W EP2013064883 W EP 2013064883W WO 2014012879 A1 WO2014012879 A1 WO 2014012879A1
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WO
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wafer
stack
wafer stack
wafers
nozzles
Prior art date
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PCT/EP2013/064883
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English (en)
French (fr)
Inventor
André Ulbricht
Axel Donath
Hartmut Schwabe
Original Assignee
Xenon Automatisierungstechnik Gmbh
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Filing date
Publication date
Application filed by Xenon Automatisierungstechnik Gmbh, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Xenon Automatisierungstechnik Gmbh
Priority to DE201311003614 priority Critical patent/DE112013003614A5/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/0082—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work

Definitions

  • the invention relates to a device for separating wafers from a wafer stack of standing and abutting wafers which is located in a liquid container on a carrier device which is provided with a wafer
  • Feed device is equipped for the wafer stack.
  • the wafers for example, for the production of
  • Solar cells are used, usually have a
  • wafers are manufactured in the manufacturing process from a silicon block. This is usually done with special multi-wire saws using high-strength, thin steel wires, with very high
  • diamond grains are galvanic, or by Adhesives, firmly attached to the wire.
  • the cutting process is supported by suitable cooling lubricants.
  • wire diameters of typically 120 ⁇ m are used, and the width of the sawing seam produced thereby is about 150 ⁇ m.
  • the goal is the production of wafers with thicknesses of typically 180 pm and below.
  • residues of the process liquid and the silicon abrasion are between the wafers, which are partially removed in a subsequent first cleaning step.
  • the pre-cleaned, still wet wafers are then in the form of stacks that consist of several hundred to a thousand pieces and through
  • Waferstapel be deducted or deported and placed on a subsequent conveyor system.
  • the necessary forces for capturing, holding, peeling off the stack, transporting and removing the Wafers are applied by the gripper to the wafer.
  • a device for separating cut wafers emerges from WO 2010/058389 A1.
  • the wafer stack with standing wafers is slightly inclined in a water bath.
  • the separation takes place here with a gripper with which the respective foremost wafer sucks ⁇ and is then removed upwards from the water.
  • a separating device is described in which the wafer stack with standing Wafers also located in a water bath.
  • the club ⁇ tenting of the respective foremost wafer is carried out here by a circulating belt vertically upwards by a Gurt taste ⁇ device.
  • a device for generating a lateral flow in the direction of the stacking axis of at least two different directions ⁇ union is provided.
  • EP 1 935 599 A1 discloses a device for separating and transporting wafers, in which a stack of standing wafers is arranged in a water bath. The stack is tilted slightly backwards. Before the stack is a removal device in the form of a gripper, taken with the individual wafers, transported upwards from the water and stored after pivoting by 90 ° on a conveyor belt.
  • nozzles are arranged which generate a lateral flow from above and below in the direction of the respective foremost wafer. Thereby, the front wafer to be released from the stack so that the exception of the foremost Ent ⁇ wafer is facilitated from the stack.
  • pressure pins are provided for retention.
  • the wafer stack is further transported by removal of each wafer in the direction of the removal position by a feed device. All these separating devices have in common that the wafers to be separated are in some way mechanically acted upon, either by grippers or by entrainment devices, such as conveyor belts or driven rollers or slides.
  • the invention is based on the object, a particularly to provide an easy to implement device for separating wafers from a wafer stack, wherein the
  • the object underlying the invention is achieved in a device of the type mentioned above in that the carrier device is set obliquely relative to the bottom of the liquid container, said on the carrier ⁇ device on a support surface wafer stack by a feed device for generating a continuous or incremental feed is supported by the wafer stack that the support surface ends at its upper end at a Abgleitkante, which is followed by a downward slideway for the wafer, which extends to the bottom of the liquid container and that directed
  • Liquid flow generating nozzles are provided which generate laterally against the edges of the uppermost wafer in the wafer stack, as well as at least in the space to the next succeeding wafer directed liquid flows.
  • the wafers in the wafer stack are preferably at an angle of ⁇ 90 ° between the surface of one of the wafers and the wafer
  • Angle of> 90 ° has the particular advantage that the directed from the top of the wafer stack liquid flow finds an enlarged attack surface, so that the
  • Waferstapel to uppermost wafer approximately matches and leaking in an arc to the bottom, whereby a floating of the sliding wafer is prevented.
  • securing nozzles for producing a liquid flow directed against the wafer stack are arranged in front of the wafer located at the top in the wafer stack.
  • the backup nozzles are further aligned such that they generate against the wafer stack directed liquid ⁇ flows .
  • the invention is a
  • Wafer stack is located at the top wafer of the wafer stack. For a safe slipping of the wafer, it is also advantageous if the slideway in the direction of the bottom of the wafer
  • Liquid container continuously in a horizontal, or approximately horizontal section expires.
  • further securing nozzles are arranged on both sides of the slide path at intervals to each other, which are directed in the sliding direction of the wafer on the slide and thus on the slide on this wafer.
  • At least the liquid supplied to the nozzles for example water
  • suitable chemical additives for reducing the adhesion for example surfactants.
  • the standing on the receiving surface of the support ⁇ device wafer stack is tilted obliquely with respect to the bottom of the liquid container at an angle ß between 15 to 75 degrees.
  • the standing on the receiving surface of the carrier wafer stack is thus tilted by the same angle relative to the bottom of the liquid container.
  • the support means is inclined at an angle ß of 45 degrees.
  • FIG. 1 a schematic representation of the invented apparatus according ⁇ for separating of wafers for the production of solar cells from a wafer stack comprising a slideway;.
  • FIG. 2 shows a variant of the device according to FIG. 1; FIG. and
  • Safety nozzles on the side of the slide. 1 is located on a schematically indicated frame 2, a support means 3 with a support surface 3.1 for receiving a wafer stack 1, wherein the individual wafers 8 are parallel to each other on the support surface 3.1.
  • the carrier device 3 is further provided with a feed unit direction 5 for the gradual or continuous feed of the wafer stack 1, which is also in the liquid.
  • the carrier device 3 located on the frame 2 is inclined relative to the bottom 4.1 of the liquid container 4, so that the bearing surface 3.1 of the carrier device 3 assumes an angle ⁇ of between 15 to 75 degrees relative to the bottom of the liquid container 4. An angle ⁇ of about 45 degrees is preferred.
  • the wafer stack located on the support surface ⁇ 3.1 1 with standing wafers 1 is thus tilted by the same angle.
  • the wafer stack 1 located on the carrier device 3 is supported by the feed device 5. With the feed device 5, it is possible to advance the wafer stack 1 located on the carrier device 3 continuously or in steps on the carrier device 3 upwards.
  • the inclined bearing surface 3.1 of the support device 3 terminates at the upper end with a sliding edge 6, to which a downwardly directed slideway 7
  • the slide 7 is at least initially at such an angle to
  • Angled support means 3 down that this is at least approximately aligned with the spatial orientation of the respective foremost wafer 8 of the wafer stack 1. This ensures that the wafer 8 moves after overcoming the Abgleitkante parallel along the slide 7, whereby a floating of the sliding wafer 8 is prevented as possible.
  • the slide 7 runs in the direction of its lower end near the bottom 4.1 continuously in a horizontal, or approximately horizontal portion 9.
  • the separated wafers 8 can be removed with suitable devices or led out of the liquid container 4 into a channel (not shown) or the like.
  • nozzles 10 are provided, which are directed radially from above and from the sides against the edges and / or corners of the wafer 8 at the topmost in the wafer stack 1 and into the gap to the next following wafer 8
  • the adjacent in the wafer stack 1 and abutting wafer 8 are preferably at an angle of ⁇ 90 ° to the support surface 3.1 of the support device 3 is aligned ⁇ , wherein the angle between the surface of a wafer 8 and the support surface 3.1 is measured. If an angle of> 90 ° is selected, ie the wafer stack 1 is set somewhat obliquely forward in the feed direction (FIG. 2), this has the particular advantage that the nozzle 10 is directed from above onto the foremost wafer of the wafer stack 1 Fluid flow an enlarged attack surface
  • backup nozzles 11 In order to ensure that only the wafer 8 in the topmost wafer 8 is detached from the wafer stack 1, located in front of the wafer stack 1 at the top wafer 8, ie on the feed device 5 opposite side of the wafer stack 1, backup nozzles 11, the one against create the directed liquid flow.
  • the backup nozzles 11 are further aligned such that against the wafer stack 1 and in the direction of sliding of the wafer stack 1 in each case foremost wafer 8 on the
  • the backup nozzles 11 may also be arranged in a plate, not shown, which is arranged at a predetermined distance in front of the uppermost wafer 8 in the wafer stack 1. In order to continue to float the wafer 8 safely
  • Slide 7 guide nozzles 12 arranged. These guide nozzles 12 generate a liquid flow directed in the sliding direction of the wafers 8 onto the slide track 6 and thus onto the wafers 8 slipping therefrom (FIGS. 2, 3).
  • the guide nozzles 12 may also be on both
  • the guide nozzles 12 are likewise directed in the direction of sliding of the wafers 8 onto the slide track 7 and thus onto the wafers 8 slipping therefrom, ie downwards.
  • the slideway 7 can additionally be laterally provided with longitudinally extending guide elements (not shown), which prevent the slipping-off wafers 8 from leaving the slideway 7 laterally, or become lodged during the process
  • Liquid such as water
  • additives to reduce the adhesion such as a surfactant
  • the wafers have a square, rectangular or other shape.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Separieren von Wafern aus einem Waferstapel, der sich in einem Flüssigkeitsbehälter auf einer Trägereinrichtung befindet, die mit einer Vorschubeinrichtung für den Waferstapel ausgestattet ist. Durch die Erfindung soll eine besonders einfach zu realisierende Vorrichtung geschaffen werden, bei der der Separiervorgang vollkommen berührungsfrei erfolgt. Erreicht wird das dadurch, dass die Trägereinrichtung (3) gegenüber dem Boden (4.1) des Flüssigkeitsbehälters (4) schräg angestellt ist, wobei der auf der Trägereinrichtung (3) auf einer Auflagefläche (3.1) befindliche Waferstapel (1) durch eine Vorschubeinrichtung (5) zum Erzeugen eines kontinuierlichen oder schrittweisen Vorschubes des Waferstapels (1) abgestützt wird, dass die Auflagefläche (3.1) an ihrem oberen Ende an einer Abgleitkante (6) endet, an die sich eine abwärts gerichtete Gleitbahn (7) für die Wafer (8) anschließt, die zum Boden (4.2) des Flüssigkeitsbehälters (4) verläuft und dass gerichtete Flüssigkeitsströmungen erzeugende Düsen (10) vorgesehen sind, die seitlich gegen die Kanten des im Waferstapel (1) zuoberst liegenden Wafer (8), sowie mindestens in den Zwischenraum zum nächst folgenden Wafer gerichtete Flüssigkeitsströmungen erzeugen.

Description

Vorrichtung zum Separieren von Wafern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Separieren von Wafern aus einem Waferstapel aus stehenden und aneinander anliegenden Wafern, der sich in einem Flüssigkeitsbehälter auf einer Trägereinrichtung befindet, die mit einer
Vorschubeinrichtung für den Waferstapel ausgestattet ist.
Die Wafer, die beispielsweise zur Herstellung von
Solarzellen verwendet werden, besitzen zumeist eine
quadratische oder rechteckige Gestalt. Diese Wafer werden im Herstellungsprozess aus einem Siliziumblock gefertigt. Dies geschieht meist mit speziellen Multidrahtsägen unter Einsatz hochfester, dünner Stahldrähte, die mit sehr hoher
Geschwindigkeit durch den Siliziumblock geführt werden.
Man unterscheidet dabei zwei Methoden. Beim traditionellen Verfahren mit losem Korn dient der Draht als Transportmedium für eine Schleifflüssigkeit („Slurry"). Meist eine Sus¬ pension, bestehend aus Glycol und SiC (Siliziumkarbid).
Zunehmend werden auch Verfahren mit gebundenem Korn einge- setzt. Dabei werden Diamantkörner galvanisch, oder durch Klebstoffe, fest mit dem Draht verbunden. Der Schneide- prozess wird durch geeignete Kühlschmiermittel unterstützt.
Bei den derzeit eingesetzten Prozessen werden Drahtdurch- messer von typisch 120 pm verwendet, die Breite der dabei entstehenden Sägefuge beträgt etwa 150 pm. Ziel ist die Herstellung von Wafern mit Dicken von typischerweise 180 pm und darunter. Nach Abschluss des Sägevorganges befinden sich Reste der Prozessflüssigkeit und des Siliziumabriebes zwischen den Wafern, die in einem anschließenden ersten Reinigungsschritt teilweise entfernt werden. Die vorgereinigten, noch feuchten Wafer liegen anschließend in Form von Stapeln vor, die aus mehreren Hundert bis Tausend Stück bestehen und durch
Adhäsion aneinander haften.
Für die nachfolgende Endreinigung ist es notwendig, die Wafer einzeln und nacheinander vom Stapel zu lösen und abzutransportieren. Dies wird dadurch erheblich erschwert, dass wegen der geringen Festigkeit und der hohen Sprödigkeit der zu vereinzelnden Wafer nur minimale Kräfte zur
Überwindung der Adhäsion zum Einsatz kommen dürfen. Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zum Vereinzeln von Wafern aus einem Stapel bekannt geworden, bei denen jedoch zumeist die sehr empfindlichen Wafer durch Werkzeuge berührt werden und somit besonders für dünne Wafer nur bedingt geeignet sind. Die Waferstapel werden in der Regel stehend oder liegend in einem Wasserbad in eine Vorrichtung eingebracht, in der einzelne Wafer durch ein mechanisches Bauteil, zumeist ein Greifer oder ein Schieber, vom
Waferstapel abgezogen oder abgeschoben und auf ein sich anschließendes Fördersystem gebracht werden. Bei diesem Vorgang müssen die nötigen Kräfte für das Erfassen, Halten, Abziehen vom Stapel, das Transportieren und das Ablösen der Wafer vom Greifer auf den Wafer aufgebracht werden.
Aus der DE 10 2007 061 410 AI sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Wafern von einem Waferstapel bekannt geworden. Der zu vereinzelnde Waferstapel befindet sich dazu in einem Wasserbad auf einer Hubvorrichtung. Über dem Waferstapel ist ein umlaufendes Band mit einer Ansaug¬ vorrichtung für einzelne Wafer angeordnet, so dass das jeweils oberste Wafer auf dem Waferstapel angesaugt und seitlich auf ein Förderband weggeschoben werden kann. In Bewegungsrichtung vor dem Waferstapel befindet sich eine Bürste, die verhindert, dass eventuell mehrere Wafer
gleichzeitig auf das Förderband geschoben werden. Es handelt sich hier um eine mechanisch recht aufwändige Vorrichtung.
Eine andere Vorrichtung zum Vereinzeln von Substraten wird in der US 8 047 761 B2 beschrieben. Hier ist ein Substratstapel auf einer Walzenfördereinrichtung angeordnet, mit der jeweils das unterste Substrat seitlich weggeschoben wird. Um dabei zu verhindern, dass eventuell mehrere Substrate gleichzeitig seitlich weggeschoben werden, befindet sich in Transportrichtung seitlich vor dem SubstratStapel ein
Riegel, der einen Spalt für einzelne Substrate frei lässt. Eine solche Vorrichtung ist nur zum Vereinzeln recht
robuster Substrate geeignet.
Weiterhin geht aus der WO 2010/058389 AI eine Vorrichtung zum Vereinzeln von geschnittenen Wafern hervor. Der Waferstapel mit stehenden Wafern befindet sich leicht schräg gestellt in einem Wasserbad. Die Vereinzelung erfolgt hier mit einem Greifer, mit dem das jeweils vorderste Wafer ange¬ saugt und anschließend nach oben aus dem Wasserbad entnommen wird . In der WO 2011/063988 AI wird eine Vereinzelungsvorrichtung beschrieben, bei welcher sich der Waferstapel mit stehenden Wafern ebenfalls in einem Wasserbad befindet. Die Verein¬ zelung des jeweils vordersten Wafers erfolgt hier durch ein umlaufendes Band senkrecht nach oben durch eine Gurtförder¬ vorrichtung. Um das Vereinzeln der Wafer zu erleichtern, ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer seitlichen Strömung in Richtung zur Stapelachse aus wenigstens zwei unterschied¬ lichen Richtungen vorgesehen.
Schließlich geht aus der EP 1 935 599 AI eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Transportieren von Wafern hervor, bei der ein Stapel mit stehenden Wafern in einem Wasserbad angeordnet ist. Der Stapel ist leicht nach hinten geneigt. Vor dem Stapel befindet sich eine Entnahmeeinrichtung in Form eines Greifers, mit dem einzelne Wafer entnommen, nach oben aus dem Wasserbad transportiert und nach dem Schwenken um 90° auf einem Transportband abgelegt werden.
Im vorderen Bereich des Stapels sind Düsen angeordnet, die eine seitliche Strömung von oben und unten in Richtung zum jeweils vordersten Wafer erzeugen. Dadurch sollen die vorderen Wafer vom Stapel gelöst werden, so dass die Ent¬ nahme des vordersten Wafers vom Stapel erleichtert wird. Um zu verhindern, dass sich die vordersten Wafer infolge der Flüssigkeitsströmung selbständig von Stapel lösen, sind Andruckstifte zur Rückhaltung vorgesehen. Der Waferstapel wird nach der Entnahme jedes einzelnen Wafers in Richtung der Entnahmeposition durch eine Vorschubeinrichtung weiter transportiert . Allen diesen Vereinzelungsvorrichtungen ist gemeinsam, dass auf den zu vereinzelnden Wafer in irgendeiner Weise mechanisch eingewirkt wird, entweder durch Greifer oder durch Mitnahmeeinrichtungen, wie Förderbänder oder angetriebene Rollen, bzw. Schieber.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfach zu realisierende Vorrichtung zum Separieren von Wafern aus einem Waferstapel zu schaffen, bei der der
Separiervorgang vollkommen berührungsfrei erfolgt. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Trägereinrichtung gegenüber dem Boden des Flüssigkeitsbehälters schräg angestellt ist, wobei der auf der Träger¬ einrichtung auf einer Auflagefläche befindliche Waferstapel durch eine Vorschubeinrichtung zum Erzeugen eines kontinuierlichen oder schrittweisen Vorschubes des Waferstapels abgestützt wird, dass die Auflagefläche an ihrem oberen Ende an einer Abgleitkante endet, an die sich eine abwärts gerichtete Gleitbahn für die Wafer anschließt, die zum Boden des Flüssigkeitsbehälters verläuft und dass gerichtete
Flüssigkeitsströmungen erzeugende Düsen vorgesehen sind, die seitlich gegen die Kanten des im Waferstapel zuoberst liegenden Wafer, sowie mindestens in den Zwischenraum zum nächst folgenden Wafer gerichtete Flüssigkeitsströmungen erzeugen.
Mit einer solchen besonders einfachen Vorrichtung wird eine vollkommen berührungsfreie Separierung der Wafer erreicht.
Die Wafer im Waferstapel sind bevorzugt in einen Winkel von ^ 90° zwischen der Fläche eines der Wafer und der
Auflagefläche der Trägereinrichtung angestellt, wobei ein
Winkel von > 90° den besonderen Vorteil hat, dass die von oben auf den Waferstapel gerichtete Flüssigkeitsströmung eine vergrößerte Angriffsfläche vorfindet, so dass der
Separiervorgang, der ansonsten selbsttätig erfolgt, dadurch beschleunigt wird.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Gleitbahn in einem solchen Winkel zur Trägereinrichtung nach unten abgewinkelt ist, dass diese mit der räumlichen Ausrichtung des im
Waferstapel zuoberst liegenden Wafers etwa übereinstimmt und in einem Bogen zum Boden ausläuft, wodurch ein Aufschwimmen des abgleitenden Wafers verhindert wird.
Um sicherzustellen, dass jeweils nur ein Wafer vom Waferstapel abgelöst wird, sind vor dem im Waferstapel zuoberst liegenden Wafer Sicherungsdüsen zur Erzeugung einer gegen den Waferstapel gerichteten Flüssigkeitsströmung angeordnet.
Die Sicherungsdüsen sind weiterhin derart ausgerichtet, dass diese gegen den Waferstapel gerichtete Flüssigkeits¬ strömungen erzeugen. In einer Ausgestaltung der Erfindung befindet sich eine
Vielzahl von Sicherungsdüsen in einer Platte, die in einem vorgegebenen Abstand vor und bevorzugt parallel zum im
Waferstapel zuoberst liegenden Wafer des Waferstapels angeordnet ist. Für ein sicheres Abgleiten der Wafer ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Gleitbahn in Richtung zum Boden des
Flüssigkeitsbehälters kontinuierlich in einen horizontalen, oder annähernd horizontalen Abschnitt ausläuft.
Um ein Aufschwimmen der Wafer sicher zu verhindern, sind in einem Abstand oberhalb der Gleitbahn weitere Sicherungsdüsen angeordnet, die in Abgleitrichtung der Wafer auf die Gleit¬ bahn und somit auf die auf dieser abgleitenden Wafer
gerichtet sind.
Alternativ sind weitere Sicherungsdüsen auf beiden Seiten seitlich der Gleitbahn in Abständen zueinander angeordnet, die in Abgleitrichtung der Wafer auf die Gleitbahn und somit auf die auf dieser abgleitenden Wafer gerichtet sind.
Um das Ablösen der Wafer weiter zu erleichtern, kann zusätzlich zumindest die den Düsen zugeführte Flüssigkeit, z.B. Wasser, mit geeigneten chemischen Zusätzen zur Verringerung der Adhäsion, wie z.B. Tensiden versehen werden. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass der auf der Aufnahmefläche der Träger¬ einrichtung stehende Waferstapel gegenüber dem Boden des Flüssigkeitsbehälters in einem Winkel ß zwischen 15 bis 75 Grad schräg angekippt ist. Der auf der Aufnahmefläche der Trägereinrichtung stehende Waferstapel ist somit um den gleichen Winkel gegenüber dem Boden des Flüssigkeitsbehälters angekippt. Bevorzugt ist die Trägereinrichtung in einem Winkel ß von 45 Grad schräg angestellt.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine schematische Darstellung der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung zum Separieren von Wafern zur Herstellung von Solarzellen aus einem Waferstapel mit einer Gleitbahn; Fig. 2: eine Variante der Vorrichtung nach Fig. 1; und
Fig. 3: eine schematische Darstellung der Anordnung von
Sicherungsdüsen seitlich der Gleitbahn. Gemäß Fig. 1 befindet sich auf einem schematisch angedeuteten Gestell 2 eine Trägereinrichtung 3 mit einer Auflagefläche 3.1 zur Aufnahme eines Waferstapels 1, wobei die einzelnen Wafer 8 parallel nebeneinander auf der Auflagefläche 3.1 stehen. Die auf dem Gestell 2 befindliche Träger- einrichtung 3 und der auf dieser befindliche Waferstapel 1 sind in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeits¬ behälter 4, mit einem Boden 4.1 und Seitenwänden 4.2 angeordnet und vollkommen in die Flüssigkeit eingetaucht. Die Trägereinrichtung 3 ist weiterhin mit einer Vorschubein- richtung 5 zum schrittweisen oder kontinuierlichen Vorschub des Waferstapels 1 ausgestattet, die sich ebenfalls in der Flüssigkeit befindet. Die auf dem Gestell 2 befindliche Trägereinrichtung 3 ist gegenüber dem Boden 4.1 des Flüssigkeitsbehälters 4 schräg angestellt, so dass die Auflagefläche 3.1 der Trägerein¬ richtung 3 gegenüber dem Boden des Flüssigkeitsbehälters 4 einen Winkel ß zwischen 15 bis 75 Grad einnimmt. Bevorzugt wird ein Winkel ß von etwa 45 Grad. Der auf der Auflage¬ fläche 3.1 befindliche Waferstapel 1 mit stehenden Wafern 1 ist somit um den gleichen Winkel angekippt.
Der auf der Trägereinrichtung 3 befindliche Waferstapel 1 wird durch die Vorschubeinrichtung 5 unterstützt. Mit der Vorschubeinrichtung 5 ist es möglich, den auf der Trägereinrichtung 3 befindlichen Waferstapel 1 kontinuierlich oder in Schritten auf der Trägereinrichtung 3 nach oben vorzuschieben .
Die schräg angestellte Auflagefläche 3.1 der Trägerein- richtung 3 schließt am oberen Ende mit einer Abgleitkante 6 ab, an die sich eine abwärts gerichtete Gleitbahn 7
anschließt, auf der die vereinzelten Wafer 8 durch die
Schwerkraft unterstützt abgleiten können. Die Gleitbahn 7 ist zumindest anfänglich in einem solchen Winkel zur
Trägereinrichtung 3 nach unten abgewinkelt, dass diese mit der räumlichen Ausrichtung des jeweils vordersten Wafers 8 des Waferstapels 1 zumindest annähernd fluchtet. Damit wird erreicht, dass sich der Wafer 8 nach Überwinden der Abgleitkante parallel längs der Gleitbahn 7 bewegt, wodurch ein Aufschwimmen des abgleitenden Wafers 8 möglichst verhindert wird .
Die Gleitbahn 7 läuft in Richtung zu ihrem unteren Ende nahe des Bodens 4.1 kontinuierlich in einen horizontalen, oder annähernd horizontalen Abschnitt 9 aus. An dieser Stelle können die vereinzelten Wafer 8 mit geeigneten Vorrichtungen entnommen oder in einen nicht dargestellten Kanal, o.dgl., aus dem Flüssigkeitsbehälter 4 herausgeführt werden.
Durch die Adhäsionskräfte ist es möglich, den gesamten
Waferstapel 1 in Richtung Abgleitkante 6 und darüber hinaus zu transportieren, eine definierte, selbständige Ablösung des vordersten Wafers ist dabei allerdings nicht garantiert.
Um das zu erreichen, sind Düsen 10 vorgesehen, die radial von oben und von den Seiten gegen die Kanten und/ oder Ecken des im Waferstapel 1 zuoberst liegenden Wafer 8 und in den Zwischenraum zum nächst folgenden Wafer 8 gerichtete
Flüssigkeitsströmungen erzeugen. Auf diese Weise lässt sich eine vollkommen berührungsfreie Separierung der Wafer 8 noch innerhalb des Waferstapels 1 erreichen. Die im Waferstapel 1 nebeneinander stehenden und aneinander anliegenden Wafer 8 sind bevorzugt in einen Winkel von ^ 90° zur Auflagefläche 3.1 der Trägereinrichtung 3 ausge¬ richtet, wobei der Winkel zwischen der Fläche eines Wafers 8 und der Auflagefläche 3.1 gemessen wird. Wenn ein Winkel von > 90° gewählt wird, d.h. der Waferstapel 1 wird etwas schräg in Vorschubrichtung nach vorn angestellt (Fig. 2), hat das den besonderen Vorteil, dass die von der Düse 10 von oben auf die vordersten Wafer des Waferstapels 1 gerichtete Flüssigkeitsströmung eine vergrößerte Angriffsfläche
vorfindet, so dass der Separiervorgang, der ansonsten selbsttätig erfolgt, weiter unterstützt und dadurch
beschleunigt wird.
Um zu sichern, dass jeweils nur der im Waferstapel 1 oberste Wafer 8 vom Waferstapel 1 abgelöst wird, befinden sich vor dem im Waferstapel 1 zuoberst liegenden Wafer 8, d.h. auf der der Vorschubeinrichtung 5 entgegengesetzten Seite des Waferstapels 1, Sicherungsdüsen 11, die eine gegen den diesen gerichtete Flüssigkeitsströmung erzeugen. Die Sicherungsdüsen 11 sind weiterhin derart ausgerichtet, dass eine gegen den Waferstapel 1 und in Abgleitrichtung des im Waferstapel 1 jeweils vordersten Wafers 8 auf die
Gleitbahn 7 gerichtete Flüssigkeitsströmung entsteht.
Dadurch wird der Abgleitvorgang unterstützt.
Die Sicherungsdüsen 11 können auch in einer nicht dargestellten Platte angeordnet sein, die in einem vorgegebenen Abstand vor dem im Waferstapel 1 zuoberst liegenden Wafer 8 angeordnet ist. Um weiterhin ein Aufschwimmen der Wafer 8 sicher zu
verhindern und um zu sichern, dass diese auf der Gleitbahn 7 entlang abgleiten, sind in einem Abstand oberhalb der
Gleitbahn 7 Führungsdüsen 12 angeordnet. Diese Führungsdüsen 12 erzeugen eine in Abgleitrichtung der Wafer 8 auf die Gleitbahn 6 und somit auf die auf dieser abgleitenden Wafer 8 gerichtete Flüssigkeitsströmung (Fig. 2, 3).
Alternativ können die Führungsdüsen 12 auch auf beiden
Seiten seitlich der Gleitbahn 7 in Abständen zueinander angeordnet sein (Fig. 3) . Die Führungsdüsen 12 sind eben- falls in Abgleitrichtung der Wafer 8 auf die Gleitbahn 7 und somit auf die auf dieser abgleitenden Wafer 8, also abwärts, gerichtet .
Die Gleitbahn 7 kann zusätzlich seitlich auch mit längs verlaufenden Führungselementen (nicht dargestellt) versehen sein, die verhindern, dass die abgleitenden Wafer 8 die Gleitbahn 7 seitlich verlassen, oder sich während des
Abgleitens verdrehen.
Um ein leichtes Ablösen der Wafer 8 vom Waferstapel 1 und ein leichtes Abgleiten der Wafer 8 auf der Gleitbahn 7 zu erreichen, kann zumindest die den Düsen 10 zugeführte
Flüssigkeit, wie Wasser, mit Zusätzen zur Verringerung der Adhäsion, wie einem Tensid, versehen werden. Für die Funktion der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist es grundsätzlich bedeutungslos, ob die Wafer eine quadratische, rechteckige oder andere Form aufweisen.
Vorrichtung zum Separieren von Wafern Bezugszeichenliste
Waferstapel
Gestell
Trägereinrichtung
Auflägefläche
Flüssigkeitsbehälter
Boden
Wand
Vorschubeinrichtung
Abgleitkante
Gleitbahn
Wafer
horizontaler Abschnitt
Düse
Sicherungsdüse
Führungsdüse

Claims

Vorrichtung zum Separieren von Wafern Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Separieren von Wafern aus einem Waferstapel aus stehenden und aneinander anliegenden Wafern, die einen Flüssigkeitsbehälter mit einem Boden und Seitenwänden aufweist, in dem eine Trägereinrichtung angeordnet ist, wobei sich der Waferstapel auf der Trägereinrichtung
befindet und wobei die Trägereinrichtung mit einer
Vorschubeinrichtung für den Waferstapel ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung (3) gegenüber dem Boden (4.1) des Flüssigkeitsbehälters (4) schräg angestellt ist, wobei der auf der Trägereinrichtung (3) auf einer Auflagefläche (3.1) befindliche Waferstapel (1) durch eine Vorschubeinrichtung (5) zum Erzeugen eines kontinuierlichen oder schrittweisen Vorschubes des Wafer- Stapels (1) abgestützt wird, dass die Auflagefläche (3.1) an ihrem oberen Ende an einer Abgleitkante (6) endet, an die sich eine abwärts gerichtete Gleitbahn (7) für die Wafer (8) aus dem Waferstapel (1) anschließt, die zum Boden (4.1) des Flüssigkeitsbehälters (4) verläuft und dass gerichtete
Flüssigkeitsströmungen erzeugende Düsen (10) vorgesehen sind, die seitlich gegen die Kanten des im Waferstapel (1) zuoberst liegenden Wafer (8), sowie mindestens in den
Zwischenraum zum nächst folgenden Wafer gerichtete
Flüssigkeitsströmungen erzeugen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wafer (8) im Waferstapel (1) in einen Winkel von ^ 90° zwischen der Fläche eines der Wafer (8) und der Auflage¬ fläche (3.1) der Trägereinrichtung (3) angestellt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Gleitbahn (7) in einem solchen Winkel zur
Trägereinrichtung (3) nach unten abgewinkelt ist, dass diese mit der räumlichen Ausrichtung des jeweils im Waferstapel (1) zuoberst liegenden Wafers (8) übereinstimmt und in einem Bogen zum Boden (4.1) ausläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem im Waferstapel (1) zuoberst liegenden Wafer (8) Sicherungsdüsen (11) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsdüsen (11) derart ausgerichtet sind, dass diese gegen den Waferstapel (1) gerichtete Flüssigkeits¬ strömungen erzeugen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, das sich eine Vielzahl von Sicherungsdüsen (11) in einer Platte befindet, die in einem vorgegebenen Abstand vor dem im Waferstapel (1) zuoberst liegenden Wafer (8) ange¬ ordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte parallel zum im Waferstapel (1) zuoberst
liegenden Wafer (8) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbahn (7) in Richtung zum Boden (4.1) des Flüssig- keitsbehälters (4) kontinuierlich in einen horizontalen, oder annähernd horizontalen Abschnitt ausläuft.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abstand oberhalb der Gleitbahn (7) Führungsdüsen (12) angeordnet sind, die in Abgleitrichtung der Wafer (8) auf die Gleitbahn (7) und somit auf die auf dieser abgleitenden Wafer (8) gerichtet sind.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsdüsen (12) auf beiden Seiten seitlich der Gleitbahn (7) in Abständen zueinander angeordnet sind, die in Abgleitrichtung der Wafer (8) auf die Gleitbahn (7) und somit auf die auf dieser abgleitenden Wafer (8)
gerichtet sind.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest den Düsen (10) zugeführte Flüssigkeit mit Zusätzen zur Verringerung der Adhäsion, wie einem Gleitmittel, versehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Wasser ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der auf der Auflage (3.1) der Träger¬ einrichtung (3) stehende Waferstapel (1) um den gleichen Winkel gegenüber dem Boden (4.1) des Flüssigkeitsbehälters (4) zwischen 15 bis 75 Grad schräg angekippt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung in einem Winkel von 45 Grad schräg angestellt ist.
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