JP3810648B2 - 板状体の取り出し装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積層された多数のシリコンウエハーを１枚ずつ分離して取り出す板状体の取り出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池のセル生産工程においては、多数のシリコンウエハーが積層された状態で投入されるので、ここからシリコンウエハーを１枚ずつ分離して取り出す必要があり、このための専用装置が用いられる。
【０００３】
図１８は、この種の従来の装置を示す斜視図である。また、図１９は、この従来の装置を下方から見て示す図である。更に、図２０は、この従来の装置を図１９の矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【０００４】
この従来の装置は、昇降体１０１と、昇降体１０１下面に設けられた接触部１０２と、昇降体１０１下面に設けられ、接触部１０２の両側に配置された一対の吸着パッド１０３とを備えている。昇降体１０１は、図示しないエアシリンダー機構等により昇降される。各吸着パッド１０３による吸引に際しては、図２１に示す様に各吸着パッド１０３が高さｈ0 だけ収縮する。また、積層された多数のシリコンウエハー１１１は、略正方形である。
【０００５】
この様な構成の装置においては、昇降体１０１を最上層のシリコンウエハー１１１上に配置し、昇降体１０１を下降させて、接触部１０２及び一対の吸着パッド１０３をシリコンウエハー１１１の表面に接触させる。そして、図２２（ａ）に示す様に一対の吸着パッド１０３によりシリコンウエハー１１１の表面を吸引し、各吸着パッド１０３の収縮によりシリコンウエハー１１１の対角線上の２つの角近傍を持ち上げる。このとき、接触部１０２によってシリコンウエハー１１１の中央が押えられるので、図２２（ｂ）に示す様にシリコンウエハー１１１が反って、シリコンウエハー１１１と下側の他のシリコンウエハー間に隙間が生じ、１枚のシリコンウエハー１１１が分離される。更に、昇降体１０１を上昇させて、シリコンウエハー１１１を取り出す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、シリコンウエハー１１１の取り出しに際し、シリコンウエハー１１１の破損を招くことが多かった。これは、シリコンウエハー１１１を反らせたときに、シリコンウエハー１１１に作用する応力がその強度を超えるためである。図２３は、従来の装置により反らされたシリコンウエハー１１１のフォンミーゼス応力分布を示すものであって、多数の等応力線によって応力分布を表わしている。図２３から明らかな様に、大きな応力がシリコンウエハー１１１の中央に集中して発生しており、シリコンウエハー１１１の破損を招き易い状態であることが分かる。
【０００７】
また、一対の吸着パッド１０３が経時変化により劣化すると、それらの吸着時の収縮量が変化する。このため、シリコンウエハー１１１の反り量が変化して、シリコンウエハー１１１の分離を常に安定して行うことができなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、シリコンウエハー等の板状体に発生する応力の集中を抑制しつつ、板状体を取り出すことが可能な板状体の取り出し装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、積層された複数枚の略四角形の板状体を１枚ずつ分離して取り出す板状体の取り出し装置において、前記板状体の表面に接触する一対の非変位接触部、中央接触部、及び一対の変位接触部を備え、一対の非変位接触部を前記板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの角部に配置し、中央接触部を該板状体の表面中心に配置し、一対の変位接触部を該板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの角部に配置し、一対の変位接触部及び中央接触部によって前記板状体の表面を吸引しつつ、一対の変位接触部を変位させ、一対の非変位接触部によって該板状体の表面を押えることにより、該板状体を反らせて、該板状体を分離し、前記板状体を取り出す状態では、中央接触部の接触位置が非変位接触部の接触位置と変位した変位接触部の接触位置との間の高さに位置している。
【００１０】
この様な構成の本発明によれば、一対の非変位接触部は、板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの位置に配置され、板状体の表面を押える。また、中央接触部は、板状体の表面中心に配置され、板状体の表面を吸引する。更に、一対の変位接触部は、板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの位置に配置され、板状体の表面を吸引しつつ変位する。すなわち、板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの位置を押え、板状体の表面中心を吸引し、板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの位置を吸引して変位させている。これにより、板状体が反って下側の他の板状体から分離される。このとき、応力は、板状体の表面中心の位置と、この中心位置から外れた他の４つの位置で生じ、これらの位置から板状体全体に分散するので、板状体が破損せずに済む。
【００１１】
また、本発明においては、中央接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さは、変位した変位接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さに対して０．１０〜０．２５倍に設定される。
【００１２】
この様な設定により、各接触部に接触する板状体が適宜に反りながらも、板状体に作用する応力を最小限に抑えることができる。
【００１３】
更に、本発明においては、一対の変位接触部は、板状体の表面を吸引するそれぞれの吸着パッドを有しており、該各吸着パッドの近傍に、変位した各変位接触部の接触位置を制限するそれぞれの制限部材を設けている。
【００１４】
ここでは、板状体の表面を変位接触部で吸引するために吸着パッドを用いている。
【００１６】
更に、これらの制限部材により、板状体と各変位接触部の接触位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【００１７】
更に、本発明においては、中央接触部は、ベルヌーイ吸引方法により板状体の表面を吸引するものであり、中央接触部は、吸引した板状体の表面の位置を制限する制限部材を有している。
【００１８】
このベルヌーイ吸引方法は、板状体の表面に気流を形成して、板状体の表面と裏面間に圧力差（負圧）を発生させ、この負圧により板状体の表面を吸引するというものであり、板状体の表面の広い範囲を吸引することができる。これにより、応力を板状体全体に分散させ易くなる。
【００２０】
更に、この制限部材により、中央接触部の箇所で、板状体の表面の位置が制限され、板状体に所定の処理を生じさせることができる。
【００２１】
更に、本発明においては、中央接触部は、板状体の表面を吸引する吸着パッドを有しており、該各吸着パッドの近傍に、変位した中央接触部の接触位置を制限する制限部材を設けている。
【００２２】
ここでは、板状体の表面を中央接触部で吸引するために吸着パッドを用いている。
【００２４】
更に、この制限部材により、板状体と中央接触部の接触位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の板状体の取り出し装置の第１実施形態を示す斜視図である。また、図２は、本実施形態の装置を下方から見て示す図である。更に、図３は、本実施形態の装置を図２の矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【００２７】
本実施形態の装置は、昇降体１１と、昇降体１１下面に設けられた一対の非変位接触部１２、中央接触部１３、及び一対の変位接触部１４とを備えており、積層された略正方形の多数のシリコンウエハー２１を１枚ずつ取り出すものである。一対の非変位接触部１２は、シリコンウエハー２１の対角線上の２つの角部２１ａに対向する様に配置されている。また、中央接触部１３は、シリコンウエハー２１の中心に対向する様に配置されている。更に、一対の変位接触部１４は、シリコンウエハー２１の他の対角線上の別の２つの角部２１ｂに対向する様に配置されている。
【００２８】
昇降体１１は、図示しないエアシリンダー機構等により昇降される。一対の非変位接触部１２は、単なる棒体である。
【００２９】
中央接触部１３は、ベルヌーイ吸引器１５と、高さ制限部材１６とを備えている。ベルヌーイ吸引器１５は、図示しないエアブローポンプに接続され、エアブローポンプから圧送されてきた空気を受け入れ、この空気を図４及び図５の矢印Ｂで示す様に下方のシリコンウエハー２１へと送出する。この空気は、シリコンウエハー２１の表面に沿って流れる気流となる。シリコンウエハー２１の裏面に気流がないため、表面と裏面間に圧力差（負圧）が生じ、この負圧によりシリコンウエハー２１が上方へと持ち上げられ、シリコンウエハー２１の表面の広い範囲が吸引される。
【００３０】
一対の変位接触部１４は、高さ制限円筒体１７と、高さ制限円筒体１７の内側に配置された吸着パッド１８とをそれぞれ備えている。各吸着パッド１８は、図示しない真空ポンプに接続されており、各吸着パッド１８の開口部から真空ポンプへと空気が吸い込まれる。
【００３１】
また、図６に示す様に中央接触部１３の高さ制限部材１６の下端から一対の非変位接触部１２の下端までの高さをｈとし、一対の変位接触部１４の高さ制限円筒体１７の下端から一対の非変位接触部１２の下端までの高さをＨとすると、高さｈを高さＨの０．１５倍に設定している。
【００３２】
さて、この様な構成の装置により、最上層のシリコンウエハー２１を取り出すには、まず図７（ａ）に示す様に昇降体１１を最上層のシリコンウエハー２１上に配置し、昇降体１１を下降させて、一対の非変位接触部１２及び一対の変位接触部１４をシリコンウエハー２１の表面に接触させる。
【００３３】
そして、図７（ｂ）に示す様に一対の変位接触部１４の各吸着パッド１８の開口部から空気を吸い込み、各吸着パッド１８によりシリコンウエハー２１の各角部２１ｂを吸引する。このとき、各吸着パッド１８の内部が負圧となるので、弾性を有する各吸着パッド１８が変形して、各吸着パッド１８がそれぞれの高さ制限円筒体１７の内側に収まる。例えば、各吸着パッド１８の外周壁１８ａを蛇腹状にしておけば、各吸着パッド１８の外周壁１８ａが縦方向に容易に収縮変形して、各吸着パッド１８がそれぞれの高さ制限円筒体１７の内側に収まる。これにより、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂが各高さ制限円筒体１７の下端に当接する。
【００３４】
また、図７（ｂ）に示す様に、中央接触部１３のベルヌーイ吸引器１５から空気を送出して、シリコンウエハー２１の表面に負圧を発生させることにより、シリコンウエハー２１の表面中心付近を吸引する。このとき、シリコンウエハー２１の表面中心が高さ制限部材１６の下端に当接する。
【００３５】
こうしてシリコンウエハー２１の各角部２１ｂ及び中心付近を吸引したときには、一対の非変位接触部１２によってシリコンウエハー２１の各角部２１ａが押えられる。この結果、図７（ｃ）に示す様にシリコンウエハー２１が反って、シリコンウエハー２１と下側の他のシリコンウエハー間に隙間が生じ、１枚のシリコンウエハー２１が分離される。この状態で、昇降体１１を上昇させて、シリコンウエハー２１を取り出す。
【００３６】
この様なシリコンウエハー２１の取り出しに際し、応力は、シリコンウエハー２１の表面中心付近と４つの角部２１ａ、２１ｂで生じ、これらの部位からシリコンウエハー２１全体に分散するので、シリコンウエハー２１が破損せずに済む。
【００３７】
また、図６に示す高さｈを高さＨの０．１５倍に設定しているので、シリコンウエハー２１が所定の形状に反る。この形状に反ったときには、シリコンウエハー２１に作用する最大応力が十分に小さくなり、シリコンウエハー２１が破損し難い。
【００３８】
例えば、シリコンウエハー２１として、１２５ｍｍ□かつ厚み３４０μｍのものを用い、高さＨに対する高さｈの倍率を変化させて、シリコンウエハー２１に作用する最大応力を測定すると、図８のグラフに示す様な結果が得られる。このグラフから明らかな様に、シリコンウエハー２１に対して作用する最大応力を抑制するには、高さＨに対する高さｈの倍率を０．１０〜０．２５の範囲で設定すれば良く、約０．１５に設定するのが最も好ましい。この様な実験結果に基づいて、各高さ制限円筒体１７の下端、高さ制限部材１６の下端、及び一対の非変位接触部１２の下端を位置決めし、シリコンウエハー２１を所定の形状に反らせている。
【００３９】
また、ベルヌーイ吸引器１５によりシリコンウエハー２１の表面中心付近を吸引するので、持ち上げのときに発生するシリコンウエハー２１の振動が抑制され、大型のシリコンウエハーであっても、破損させずに安定に取り出すことができる。
【００４０】
更に、一対の変位接触部１４の各吸着パッド１８が経時変化により劣化したとしても、各吸着パッド１８がそれぞれの高さ制限円筒体１７の内側に収まるまで変形して、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂが各高さ制限円筒体１７の下端に当接するので、シリコンウエハー２１を常に所定の形状に変形させて安定に分離させることができる。
【００４１】
図９は、本発明の板状体の取り出し装置の第２実施形態を示す斜視図である。また、図１０は、本実施形態の装置を下方から見て示す図である。更に、図１１は、本実施形態の装置を図１０の矢印Ａ方向から見て示す側面図である。尚、図９乃至図１１において、図１と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【００４２】
本実施形態の装置においては、図１の装置の中央接触部１３の代わりに、シリコンウエハー２１の中心に対向する中央接触部３１を設けている。この中央接触部３１は、一対の変位接触部１４と同様に、高さ制限円筒体３２と、高さ制限円筒体３２の内側に配置された吸着パッド３３とを備えている。吸着パッド３３は、図示しない真空ポンプに接続されており、吸着パッド３３の開口部から真空ポンプへと空気が吸い込まれる。
【００４３】
また、図１２に示す様に中央接触部３１の高さ制限円筒体３２の下端から一対の非変位接触部１２の下端までの高さをｈとし、一対の変位接触部１４の高さ制限円筒体１７の下端から一対の非変位接触部１２の下端までの高さをＨとすると、高さｈを高さＨの０．１５倍に設定している。
【００４４】
図１３は、最上層のシリコンウエハー２１を取り出す手順を示している。まず図１３（ａ）に示す様に昇降体１１を最上層のシリコンウエハー２１上に配置し、昇降体１１を下降させて、一対の非変位接触部１２、中央接触部３１、及び一対の変位接触部１４をシリコンウエハー２１の表面に接触させる。
【００４５】
そして、図１３（ｂ）に示す様に一対の変位接触部１４の各吸着パッド１８の開口部から空気を吸い込み、各吸着パッド１８によりシリコンウエハー２１の各角部２１ｂを吸引する。また、中央接触部３１の吸着パッド３３の開口部から空気を吸い込み、吸着パッド３３によりシリコンウエハー２１の中央部を吸引する。
【００４６】
このとき、各吸着パッド１８及び吸着パッド３３の内部が負圧となるので、弾性を有する各吸着パッド１８、３３が変形して、各吸着パッド１８、３３がそれぞれの高さ制限円筒体１７、３２の内側に収まり、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂ及び中央部が各高さ制限円筒体１７、３２の下端に当接する。
【００４７】
こうしてシリコンウエハー２１の各角部２１ｂ及び中央部を吸引した状態では、一対の非変位接触部１２によってシリコンウエハー２１の各角部２１ａが押えられ、図１３（ｃ）に示す様にシリコンウエハー２１が反って、シリコンウエハー２１と下側の他のシリコンウエハー間に隙間が生じ、１枚のシリコンウエハー２１が分離される。この後、昇降体１１を上昇させて、シリコンウエハー２１を取り出す。
【００４８】
この様な本実施形態の装置においても、応力は、シリコンウエハー２１の中央部と４つの角部２１ａ、２１ｂで生じ、これらの部位からシリコンウエハー２１全体に分散するので、シリコンウエハー２１が破損せずに済む。また、図１２に示す様に高さｈを高さＨの０．１５倍に設定し、シリコンウエハー２１を所定の形状に反らせるので、シリコンウエハー２１に作用する最大応力が十分に小さくなり、シリコンウエハー２１が破損し難い。
【００４９】
また、各吸着パッド１８、３３が経時変化により劣化したとしても、各吸着パッド１８、３３がそれぞれの高さ制限円筒体１７、３２の内側に収まるまで変形して、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂ及び中央部が各高さ制限円筒体１７、３２の下端に当接するので、シリコンウエハー２１を常に所定の形状に変形させて安定に分離させることができる。
【００５０】
更に、ベルヌーイ吸引器の代わりに、吸着パッドを適用したことから、コストを低減することができる。
【００５１】
図１４は、本発明の装置に対する比較例の装置を示す斜視図である。また、図１５は、比較例の装置を下方から見て示す図である。更に、図１６は、比較例の装置を図１５の矢印Ａ方向から見て示す側面図である。尚、図１４乃至図１６において、図１と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【００５２】
この比較例の装置においては、図１の装置の中央接触部１３を省略している。この装置では、図１７（ａ）に示す様に一対の変位接触部１４の各吸着パッド１８によりシリコンウエハー２１の各角部２１ｂを吸引して、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂを各高さ制限円筒体１７の下端に当接させ、一対の非変位接触部１２によってシリコンウエハー２１の各角部２１ａを押えることにより、図１７（ｂ）に示す様にシリコンウエハー２１を反らせて、１枚のシリコンウエハー２１を分離する。この後、昇降体１１を上昇させて、シリコンウエハー２１を取り出す。
【００５３】
ところが、シリコンウエハー２１の中央部を吸引していないために、昇降体１１によりシリコンウエハー２１を上昇させると、シリコンウエハー２１の中央部が大きく上下に振動し、この振動を原因として、シリコンウエハー２１の破損を招くことがあった。
【００５４】
例えば、第１実施形態の装置においては、１２５ｍｍ□かつ厚み３４０μｍのシリコンウエハー２１を所定形状に反らせ、静止しているときのシリコンウエハー２１の最大応力と、速度０．５ｍ／ｓで上昇させているときの最大応力とを測定すると、上昇中での最大応力が静止状態での最大応力とほぼ同じであった。これに対して、比較例の装置においては、同じサイズのシリコンウエハー２１を所定形状に反らせ、速度０．５ｍ／ｓで上昇させているときの最大応力を測定すると、上昇中での最大応力が静止状態での最大応力の３倍以上に達し、シリコンウエハー２１の破損を招き易いことが明らかとなった。
【００５５】
尚、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、シリコンウエハーを吸引するために、吸着パッドやベルヌーイ吸引器とは異なる他の機構を適用しても構わない。また、本発明は、シリコンウエハーだけではなく、他の板状体を取り出すために適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、一対の非変位接触部は、板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの位置に配置され、板状体の表面を押える。また、中央接触部は、板状体の表面中心に配置され、板状体の表面を吸引する。更に、一対の変位接触部は、板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの位置に配置され、板状体の表面を吸引しつつ変位する。すなわち、板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの位置を押え、板状体の表面中心を吸引し、板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの位置を吸引して変位させている。これにより、板状体が反って下側の他の板状体から分離される。このとき、応力は、板状体の表面中心の位置と、この中心位置から外れた他の４つの位置で生じ、これらの位置から板状体全体に分散するので、板状体が破損せずに済む。
【００５７】
また、本発明によれば、中央接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さは、変位した変位接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さに対して０．１０〜０．２５倍に設定される。この様な設定により、各接触部に接触する板状体が適宜に反りながらも、板状体に作用する応力を最小限に抑えることができる。
【００５８】
更に、本発明によれば板状体の表面を変位接触部で吸引するために吸着パッドを用いている。また、一対の変位接触部の吸着パッドの近傍に、変位した各変位接触部の接触位置を制限するそれぞれの制限部材を設けている。これらの制限部材により、板状体と各変位接触部の接触位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【００５９】
更に、本発明によれば、中央接触部は、ベルヌーイ吸引方法により板状体の表面を吸引している。このベルヌーイ吸引方法を適用すれば、板状体の表面の広い範囲を吸引することができ、応力を板状体全体に分散させ易くなる。
【００６０】
また、本発明によれば、中央接触部は、吸引した板状体の表面の位置を制限する制限部材を有している。この制限部材により、中央接触部の個所で、板状体の表面の位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【００６１】
更に、本発明によれば、板状体の表面を中央接触部で吸引するために吸着パッドを用いている。また、中央接触部の吸着パッドの近傍に、変位した中央接触部の接触位置を制限する制限部材を設けている。この制限部材により、板状体と中央接触部の接触位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の板状体の取り出し装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の装置を下方から見て示す図である。
【図３】図２の装置を矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【図４】図１の装置のベルヌーイ吸引器の作用を示す側面図である。
【図５】図１の装置のベルヌーイ吸引器の作用を示す平面図である。
【図６】図１の装置のサイズを示す側面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、図１の装置によるシリコンウエハーの取り出し手順を示す図である。
【図８】シリコンウエハーの反りと最大応力の関係を示すグラフである。
【図９】本発明の板状体の取り出し装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【図１０】図９の装置を下方から見て示す図である。
【図１１】図１０の装置を矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【図１２】図９の装置のサイズを示す側面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、図９の装置によるシリコンウエハーの取り出し手順を示す図である。
【図１４】本発明の装置に対する比較例を示す斜視図である。
【図１５】図１４の装置を下方から見て示す図である。
【図１６】図１５の装置を矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、図１４の装置によるシリコンウエハーの取り出し手順を示す図である。
【図１８】従来の装置を例示する斜視図である。
【図１９】図１８の装置を下方から見て示す図である。
【図２０】図１９の装置を矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【図２１】図１８の装置の一対の吸着パッドが変位した状態を示す側面図である。
【図２２】（ａ）及び（ｂ）は、図１８の装置によるシリコンウエハーの取り出し手順を示す図である。
【図２３】図１８の装置により反らされたシリコンウエハーのフォンミーゼス応力分布を示す図である。
【符号の説明】
１１ 昇降体
１２ 非変位接触部
１３ 変位中央接触部
１４ 変位接触部
１５ ベルヌーイ吸引器
１６、３２ 高さ制限部材
１７ 高さ制限円筒体
１８、３３ 吸着パッド
２１ シリコンウエハー
３１ 中央接触部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積層された多数のシリコンウエハーを１枚ずつ分離して取り出す板状体の取り出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池のセル生産工程においては、多数のシリコンウエハーが積層された状態で投入されるので、ここからシリコンウエハーを１枚ずつ分離して取り出す必要があり、このための専用装置が用いられる。
【０００３】
図１８は、この種の従来の装置を示す斜視図である。また、図１９は、この従来の装置を下方から見て示す図である。更に、図２０は、この従来の装置を図１９の矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【０００４】
この従来の装置は、昇降体１０１と、昇降体１０１下面に設けられた接触部１０２と、昇降体１０１下面に設けられ、接触部１０２の両側に配置された一対の吸着パッド１０３とを備えている。昇降体１０１は、図示しないエアシリンダー機構等により昇降される。各吸着パッド１０３による吸引に際しては、図２１に示す様に各吸着パッド１０３が高さｈ0 だけ収縮する。また、積層された多数のシリコンウエハー１１１は、略正方形である。
【０００５】
この様な構成の装置においては、昇降体１０１を最上層のシリコンウエハー１１１上に配置し、昇降体１０１を下降させて、接触部１０２及び一対の吸着パッド１０３をシリコンウエハー１１１の表面に接触させる。そして、図２２（ａ）に示す様に一対の吸着パッド１０３によりシリコンウエハー１１１の表面を吸引し、各吸着パッド１０３の収縮によりシリコンウエハー１１１の対角線上の２つの角近傍を持ち上げる。このとき、接触部１０２によってシリコンウエハー１１１の中央が押えられるので、図２２（ｂ）に示す様にシリコンウエハー１１１が反って、シリコンウエハー１１１と下側の他のシリコンウエハー間に隙間が生じ、１枚のシリコンウエハー１１１が分離される。更に、昇降体１０１を上昇させて、シリコンウエハー１１１を取り出す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、シリコンウエハー１１１の取り出しに際し、シリコンウエハー１１１の破損を招くことが多かった。これは、シリコンウエハー１１１を反らせたときに、シリコンウエハー１１１に作用する応力がその強度を超えるためである。図２３は、従来の装置により反らされたシリコンウエハー１１１のフォンミーゼス応力分布を示すものであって、多数の等応力線によって応力分布を表わしている。図２３から明らかな様に、大きな応力がシリコンウエハー１１１の中央に集中して発生しており、シリコンウエハー１１１の破損を招き易い状態であることが分かる。
【０００７】
また、一対の吸着パッド１０３が経時変化により劣化すると、それらの吸着時の収縮量が変化する。このため、シリコンウエハー１１１の反り量が変化して、シリコンウエハー１１１の分離を常に安定して行うことができなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、シリコンウエハー等の板状体に発生する応力の集中を抑制しつつ、板状体を取り出すことが可能な板状体の取り出し装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、積層された複数枚の略四角形の板状体を１枚ずつ分離して取り出す板状体の取り出し装置において、前記板状体の表面に接触する一対の非変位接触部、中央接触部、及び一対の変位接触部を備え、一対の非変位接触部を前記板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの角部に配置し、中央接触部を該板状体の表面中心に配置し、一対の変位接触部を該板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの角部に配置し、一対の変位接触部及び中央接触部によって前記板状体の表面を吸引しつつ、一対の変位接触部を変位させ、一対の非変位接触部によって該板状体の表面を押えることにより、該板状体を反らせて、該板状体を分離し、前記板状体を取り出す状態では、中央接触部の接触位置が非変位接触部の接触位置と変位した変位接触部の接触位置との間の高さに位置している。
【００１０】
この様な構成の本発明によれば、一対の非変位接触部は、板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの位置に配置され、板状体の表面を押える。また、中央接触部は、板状体の表面中心に配置され、板状体の表面を吸引する。更に、一対の変位接触部は、板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの位置に配置され、板状体の表面を吸引しつつ変位する。すなわち、板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの位置を押え、板状体の表面中心を吸引し、板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの位置を吸引して変位させている。これにより、板状体が反って下側の他の板状体から分離される。このとき、応力は、板状体の表面中心の位置と、この中心位置から外れた他の４つの位置で生じ、これらの位置から板状体全体に分散するので、板状体が破損せずに済む。
【００１１】
また、本発明においては、中央接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さは、変位した変位接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さに対して０．１０〜０．２５倍に設定される。
【００１２】
この様な設定により、各接触部に接触する板状体が適宜に反りながらも、板状体に作用する応力を最小限に抑えることができる。
【００１３】
更に、本発明においては、一対の変位接触部は、板状体の表面を吸引するそれぞれの吸着パッドを有しており、該各吸着パッドの近傍に、変位した各変位接触部の接触位置を制限するそれぞれの制限部材を設けている。
【００１４】
ここでは、板状体の表面を変位接触部で吸引するために吸着パッドを用いている。
【００１６】
更に、これらの制限部材により、板状体と各変位接触部の接触位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【００１７】
更に、本発明においては、中央接触部は、ベルヌーイ吸引方法により板状体の表面を吸引するものであり、中央接触部は、吸引した板状体の表面の位置を制限する制限部材を有している。
【００１８】
このベルヌーイ吸引方法は、板状体の表面に気流を形成して、板状体の表面と裏面間に圧力差（負圧）を発生させ、この負圧により板状体の表面を吸引するというものであり、板状体の表面の広い範囲を吸引することができる。これにより、応力を板状体全体に分散させ易くなる。
【００２０】
更に、この制限部材により、中央接触部の箇所で、板状体の表面の位置が制限され、板状体に所定の処理を生じさせることができる。
【００２１】
更に、本発明においては、中央接触部は、板状体の表面を吸引する吸着パッドを有しており、該各吸着パッドの近傍に、変位した中央接触部の接触位置を制限する制限部材を設けている。
【００２２】
ここでは、板状体の表面を中央接触部で吸引するために吸着パッドを用いている。
【００２４】
更に、この制限部材により、板状体と中央接触部の接触位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の板状体の取り出し装置の第１実施形態を示す斜視図である。また、図２は、本実施形態の装置を下方から見て示す図である。更に、図３は、本実施形態の装置を図２の矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【００２７】
本実施形態の装置は、昇降体１１と、昇降体１１下面に設けられた一対の非変位接触部１２、中央接触部１３、及び一対の変位接触部１４とを備えており、積層された略正方形の多数のシリコンウエハー２１を１枚ずつ取り出すものである。一対の非変位接触部１２は、シリコンウエハー２１の対角線上の２つの角部２１ａに対向する様に配置されている。また、中央接触部１３は、シリコンウエハー２１の中心に対向する様に配置されている。更に、一対の変位接触部１４は、シリコンウエハー２１の他の対角線上の別の２つの角部２１ｂに対向する様に配置されている。
【００２８】
昇降体１１は、図示しないエアシリンダー機構等により昇降される。一対の非変位接触部１２は、単なる棒体である。
【００２９】
中央接触部１３は、ベルヌーイ吸引器１５と、高さ制限部材１６とを備えている。ベルヌーイ吸引器１５は、図示しないエアブローポンプに接続され、エアブローポンプから圧送されてきた空気を受け入れ、この空気を図４及び図５の矢印Ｂで示す様に下方のシリコンウエハー２１へと送出する。この空気は、シリコンウエハー２１の表面に沿って流れる気流となる。シリコンウエハー２１の裏面に気流がないため、表面と裏面間に圧力差（負圧）が生じ、この負圧によりシリコンウエハー２１が上方へと持ち上げられ、シリコンウエハー２１の表面の広い範囲が吸引される。
【００３０】
一対の変位接触部１４は、高さ制限円筒体１７と、高さ制限円筒体１７の内側に配置された吸着パッド１８とをそれぞれ備えている。各吸着パッド１８は、図示しない真空ポンプに接続されており、各吸着パッド１８の開口部から真空ポンプへと空気が吸い込まれる。
【００３１】
また、図６に示す様に中央接触部１３の高さ制限部材１６の下端から一対の非変位接触部１２の下端までの高さをｈとし、一対の変位接触部１４の高さ制限円筒体１７の下端から一対の非変位接触部１２の下端までの高さをＨとすると、高さｈを高さＨの０．１５倍に設定している。
【００３２】
さて、この様な構成の装置により、最上層のシリコンウエハー２１を取り出すには、まず図７（ａ）に示す様に昇降体１１を最上層のシリコンウエハー２１上に配置し、昇降体１１を下降させて、一対の非変位接触部１２及び一対の変位接触部１４をシリコンウエハー２１の表面に接触させる。
【００３３】
そして、図７（ｂ）に示す様に一対の変位接触部１４の各吸着パッド１８の開口部から空気を吸い込み、各吸着パッド１８によりシリコンウエハー２１の各角部２１ｂを吸引する。このとき、各吸着パッド１８の内部が負圧となるので、弾性を有する各吸着パッド１８が変形して、各吸着パッド１８がそれぞれの高さ制限円筒体１７の内側に収まる。例えば、各吸着パッド１８の外周壁１８ａを蛇腹状にしておけば、各吸着パッド１８の外周壁１８ａが縦方向に容易に収縮変形して、各吸着パッド１８がそれぞれの高さ制限円筒体１７の内側に収まる。これにより、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂが各高さ制限円筒体１７の下端に当接する。
【００３４】
また、図７（ｂ）に示す様に、中央接触部１３のベルヌーイ吸引器１５から空気を送出して、シリコンウエハー２１の表面に負圧を発生させることにより、シリコンウエハー２１の表面中心付近を吸引する。このとき、シリコンウエハー２１の表面中心が高さ制限部材１６の下端に当接する。
【００３５】
こうしてシリコンウエハー２１の各角部２１ｂ及び中心付近を吸引したときには、一対の非変位接触部１２によってシリコンウエハー２１の各角部２１ａが押えられる。この結果、図７（ｃ）に示す様にシリコンウエハー２１が反って、シリコンウエハー２１と下側の他のシリコンウエハー間に隙間が生じ、１枚のシリコンウエハー２１が分離される。この状態で、昇降体１１を上昇させて、シリコンウエハー２１を取り出す。
【００３６】
この様なシリコンウエハー２１の取り出しに際し、応力は、シリコンウエハー２１の表面中心付近と４つの角部２１ａ、２１ｂで生じ、これらの部位からシリコンウエハー２１全体に分散するので、シリコンウエハー２１が破損せずに済む。
【００３７】
また、図６に示す高さｈを高さＨの０．１５倍に設定しているので、シリコンウエハー２１が所定の形状に反る。この形状に反ったときには、シリコンウエハー２１に作用する最大応力が十分に小さくなり、シリコンウエハー２１が破損し難い。
【００３８】
例えば、シリコンウエハー２１として、１２５ｍｍ□かつ厚み３４０μｍのものを用い、高さＨに対する高さｈの倍率を変化させて、シリコンウエハー２１に作用する最大応力を測定すると、図８のグラフに示す様な結果が得られる。このグラフから明らかな様に、シリコンウエハー２１に対して作用する最大応力を抑制するには、高さＨに対する高さｈの倍率を０．１０〜０．２５の範囲で設定すれば良く、約０．１５に設定するのが最も好ましい。この様な実験結果に基づいて、各高さ制限円筒体１７の下端、高さ制限部材１６の下端、及び一対の非変位接触部１２の下端を位置決めし、シリコンウエハー２１を所定の形状に反らせている。
【００３９】
また、ベルヌーイ吸引器１５によりシリコンウエハー２１の表面中心付近を吸引するので、持ち上げのときに発生するシリコンウエハー２１の振動が抑制され、大型のシリコンウエハーであっても、破損させずに安定に取り出すことができる。
【００４０】
更に、一対の変位接触部１４の各吸着パッド１８が経時変化により劣化したとしても、各吸着パッド１８がそれぞれの高さ制限円筒体１７の内側に収まるまで変形して、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂが各高さ制限円筒体１７の下端に当接するので、シリコンウエハー２１を常に所定の形状に変形させて安定に分離させることができる。
【００４１】
図９は、本発明の板状体の取り出し装置の第２実施形態を示す斜視図である。また、図１０は、本実施形態の装置を下方から見て示す図である。更に、図１１は、本実施形態の装置を図１０の矢印Ａ方向から見て示す側面図である。尚、図９乃至図１１において、図１と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【００４２】
本実施形態の装置においては、図１の装置の中央接触部１３の代わりに、シリコンウエハー２１の中心に対向する中央接触部３１を設けている。この中央接触部３１は、一対の変位接触部１４と同様に、高さ制限円筒体３２と、高さ制限円筒体３２の内側に配置された吸着パッド３３とを備えている。吸着パッド３３は、図示しない真空ポンプに接続されており、吸着パッド３３の開口部から真空ポンプへと空気が吸い込まれる。
【００４３】
また、図１２に示す様に中央接触部３１の高さ制限円筒体３２の下端から一対の非変位接触部１２の下端までの高さをｈとし、一対の変位接触部１４の高さ制限円筒体１７の下端から一対の非変位接触部１２の下端までの高さをＨとすると、高さｈを高さＨの０．１５倍に設定している。
【００４４】
図１３は、最上層のシリコンウエハー２１を取り出す手順を示している。まず図１３（ａ）に示す様に昇降体１１を最上層のシリコンウエハー２１上に配置し、昇降体１１を下降させて、一対の非変位接触部１２、中央接触部３１、及び一対の変位接触部１４をシリコンウエハー２１の表面に接触させる。
【００４５】
そして、図１３（ｂ）に示す様に一対の変位接触部１４の各吸着パッド１８の開口部から空気を吸い込み、各吸着パッド１８によりシリコンウエハー２１の各角部２１ｂを吸引する。また、中央接触部３１の吸着パッド３３の開口部から空気を吸い込み、吸着パッド３３によりシリコンウエハー２１の中央部を吸引する。
【００４６】
このとき、各吸着パッド１８及び吸着パッド３３の内部が負圧となるので、弾性を有する各吸着パッド１８、３３が変形して、各吸着パッド１８、３３がそれぞれの高さ制限円筒体１７、３２の内側に収まり、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂ及び中央部が各高さ制限円筒体１７、３２の下端に当接する。
【００４７】
こうしてシリコンウエハー２１の各角部２１ｂ及び中央部を吸引した状態では、一対の非変位接触部１２によってシリコンウエハー２１の各角部２１ａが押えられ、図１３（ｃ）に示す様にシリコンウエハー２１が反って、シリコンウエハー２１と下側の他のシリコンウエハー間に隙間が生じ、１枚のシリコンウエハー２１が分離される。この後、昇降体１１を上昇させて、シリコンウエハー２１を取り出す。
【００４８】
この様な本実施形態の装置においても、応力は、シリコンウエハー２１の中央部と４つの角部２１ａ、２１ｂで生じ、これらの部位からシリコンウエハー２１全体に分散するので、シリコンウエハー２１が破損せずに済む。また、図１２に示す様に高さｈを高さＨの０．１５倍に設定し、シリコンウエハー２１を所定の形状に反らせるので、シリコンウエハー２１に作用する最大応力が十分に小さくなり、シリコンウエハー２１が破損し難い。
【００４９】
また、各吸着パッド１８、３３が経時変化により劣化したとしても、各吸着パッド１８、３３がそれぞれの高さ制限円筒体１７、３２の内側に収まるまで変形して、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂ及び中央部が各高さ制限円筒体１７、３２の下端に当接するので、シリコンウエハー２１を常に所定の形状に変形させて安定に分離させることができる。
【００５０】
更に、ベルヌーイ吸引器の代わりに、吸着パッドを適用したことから、コストを低減することができる。
【００５１】
図１４は、本発明の装置に対する比較例の装置を示す斜視図である。また、図１５は、比較例の装置を下方から見て示す図である。更に、図１６は、比較例の装置を図１５の矢印Ａ方向から見て示す側面図である。尚、図１４乃至図１６において、図１と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【００５２】
この比較例の装置においては、図１の装置の中央接触部１３を省略している。この装置では、図１７（ａ）に示す様に一対の変位接触部１４の各吸着パッド１８によりシリコンウエハー２１の各角部２１ｂを吸引して、シリコンウエハー２１の各角部２１ｂを各高さ制限円筒体１７の下端に当接させ、一対の非変位接触部１２によってシリコンウエハー２１の各角部２１ａを押えることにより、図１７（ｂ）に示す様にシリコンウエハー２１を反らせて、１枚のシリコンウエハー２１を分離する。この後、昇降体１１を上昇させて、シリコンウエハー２１を取り出す。
【００５３】
ところが、シリコンウエハー２１の中央部を吸引していないために、昇降体１１によりシリコンウエハー２１を上昇させると、シリコンウエハー２１の中央部が大きく上下に振動し、この振動を原因として、シリコンウエハー２１の破損を招くことがあった。
【００５４】
例えば、第１実施形態の装置においては、１２５ｍｍ□かつ厚み３４０μｍのシリコンウエハー２１を所定形状に反らせ、静止しているときのシリコンウエハー２１の最大応力と、速度０．５ｍ／ｓで上昇させているときの最大応力とを測定すると、上昇中での最大応力が静止状態での最大応力とほぼ同じであった。これに対して、比較例の装置においては、同じサイズのシリコンウエハー２１を所定形状に反らせ、速度０．５ｍ／ｓで上昇させているときの最大応力を測定すると、上昇中での最大応力が静止状態での最大応力の３倍以上に達し、シリコンウエハー２１の破損を招き易いことが明らかとなった。
【００５５】
尚、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、シリコンウエハーを吸引するために、吸着パッドやベルヌーイ吸引器とは異なる他の機構を適用しても構わない。また、本発明は、シリコンウエハーだけではなく、他の板状体を取り出すために適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、一対の非変位接触部は、板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの位置に配置され、板状体の表面を押える。また、中央接触部は、板状体の表面中心に配置され、板状体の表面を吸引する。更に、一対の変位接触部は、板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの位置に配置され、板状体の表面を吸引しつつ変位する。すなわち、板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの位置を押え、板状体の表面中心を吸引し、板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの位置を吸引して変位させている。これにより、板状体が反って下側の他の板状体から分離される。このとき、応力は、板状体の表面中心の位置と、この中心位置から外れた他の４つの位置で生じ、これらの位置から板状体全体に分散するので、板状体が破損せずに済む。
【００５７】
また、本発明によれば、中央接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さは、変位した変位接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さに対して０．１０〜０．２５倍に設定される。この様な設定により、各接触部に接触する板状体が適宜に反りながらも、板状体に作用する応力を最小限に抑えることができる。
【００５８】
更に、本発明によれば板状体の表面を変位接触部で吸引するために吸着パッドを用いている。また、一対の変位接触部の吸着パッドの近傍に、変位した各変位接触部の接触位置を制限するそれぞれの制限部材を設けている。これらの制限部材により、板状体と各変位接触部の接触位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【００５９】
更に、本発明によれば、中央接触部は、ベルヌーイ吸引方法により板状体の表面を吸引している。このベルヌーイ吸引方法を適用すれば、板状体の表面の広い範囲を吸引することができ、応力を板状体全体に分散させ易くなる。
【００６０】
また、本発明によれば、中央接触部は、吸引した板状体の表面の位置を制限する制限部材を有している。この制限部材により、中央接触部の個所で、板状体の表面の位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【００６１】
更に、本発明によれば、板状体の表面を中央接触部で吸引するために吸着パッドを用いている。また、中央接触部の吸着パッドの近傍に、変位した中央接触部の接触位置を制限する制限部材を設けている。この制限部材により、板状体と中央接触部の接触位置が制限され、板状体に所定の反りを生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の板状体の取り出し装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の装置を下方から見て示す図である。
【図３】図２の装置を矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【図４】図１の装置のベルヌーイ吸引器の作用を示す側面図である。
【図５】図１の装置のベルヌーイ吸引器の作用を示す平面図である。
【図６】図１の装置のサイズを示す側面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、図１の装置によるシリコンウエハーの取り出し手順を示す図である。
【図８】シリコンウエハーの反りと最大応力の関係を示すグラフである。
【図９】本発明の板状体の取り出し装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【図１０】図９の装置を下方から見て示す図である。
【図１１】図１０の装置を矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【図１２】図９の装置のサイズを示す側面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、図９の装置によるシリコンウエハーの取り出し手順を示す図である。
【図１４】本発明の装置に対する比較例を示す斜視図である。
【図１５】図１４の装置を下方から見て示す図である。
【図１６】図１５の装置を矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、図１４の装置によるシリコンウエハーの取り出し手順を示す図である。
【図１８】従来の装置を例示する斜視図である。
【図１９】図１８の装置を下方から見て示す図である。
【図２０】図１９の装置を矢印Ａ方向から見て示す側面図である。
【図２１】図１８の装置の一対の吸着パッドが変位した状態を示す側面図である。
【図２２】（ａ）及び（ｂ）は、図１８の装置によるシリコンウエハーの取り出し手順を示す図である。
【図２３】図１８の装置により反らされたシリコンウエハーのフォンミーゼス応力分布を示す図である。
【符号の説明】
１１ 昇降体
１２ 非変位接触部
１３ 変位中央接触部
１４ 変位接触部
１５ ベルヌーイ吸引器
１６、３２ 高さ制限部材
１７ 高さ制限円筒体
１８、３３ 吸着パッド
２１ シリコンウエハー
３１ 中央接触部
Claims (5)
- 積層された複数枚の略四角形の板状体を１枚ずつ分離して取り出す板状体の取り出し装置において、
前記板状体の表面に接触する一対の非変位接触部、中央接触部、及び一対の変位接触部を備え、
一対の非変位接触部を前記板状体の表面中心に対して対称なそれぞれの角部に配置し、中央接触部を該板状体の表面中心に配置し、一対の変位接触部を該板状体の表面中心に対して対称な別のそれぞれの角部に配置し、
一対の変位接触部及び中央接触部によって前記板状体の表面を吸引しつつ、一対の変位接触部を変位させ、一対の非変位接触部によって該板状体の表面を押えることにより、該板状体を反らせて、該板状体を分離し、
前記板状体を取り出す状態では、中央接触部の接触位置が非変位接触部の接触位置と変位した変位接触部の接触位置との間の高さに位置していることを特徴とする板状体の取り出し装置。 - 中央接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さは、変位した変位接触部の接触位置から非変位接触部の接触位置までの高さに対して０．１０〜０．２５倍に設定されることを特徴とする請求項１に記載の板状体の取り出し装置。
- 一対の変位接触部は、板状体の表面を吸引するそれぞれの吸着パッドを有しており、該各吸着パッドの近傍に、変位した各変位接触部の接触位置を制限するそれぞれの制限部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の板状体の取り出し装置。
- 中央接触部は、ベルヌーイ吸引方法により板状体の表面を吸引するものであり、中央接触部は、吸引した板状体の表面の位置を制限する制限部材を有することを特徴とする請求項１に記載の板状体の取り出し装置。
- 中央接触部は、板状体の表面を吸引する吸着パッドを有しており、該各吸着パッドの近傍に、変位した中央接触部の接触位置を制限する制限部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の板状体の取り出し装置。
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