ウエハ搬送装置、太陽電池製造装置、ウエハ搬送方法、制御プログラムおよび記録媒体
【課題】厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送できるウエハ搬送装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るウエハ搬送装置１は、ウエハ２を保持する保持部４と、保持部４の移動を制御する移動制御部７１と、保持部４によるウエハ２の保持を制御する保持制御部７２と、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が第１の距離であるか否かを判定する判定部７３とを備える。
【解決手段】本発明に係るウエハ搬送装置１は、ウエハ２を保持する保持部４と、保持部４の移動を制御する移動制御部７１と、保持部４によるウエハ２の保持を制御する保持制御部７２と、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が第１の距離であるか否かを判定する判定部７３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハを搬送するウエハ搬送装置およびウエハ搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等のウエハを材料とする太陽電池の製造コストにおいて、ウエハの占める割合は高い。それゆえ、ウエハを薄くスライスし、同量のインゴットからより多くのウエハを切り出すことで、太陽電池の製造コストを下げることは、太陽電池価格低減の方法として、一般的に行われている。
【０００３】
しかしながら、ウエハを薄くすると、ウエハを搬送する場合に割れ・欠けなどの破損が発生する確率が上昇し、太陽電池の製造歩留りを悪化させる要因となる。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、ウエハの破損を回避するために、トレー上にウエハを載置したままウエハに対し全工程の処理を行う技術が開示されている。この場合、工程間でウエハをトレーから取り出して直接ハンドリングすることがないため、薄いウエハであっても破損の発生率を抑えることができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、ウエハ１枚毎に１台のトレーが必要になり、製造工程に仕掛りとして存在するウエハの枚数分のトレーを用意しなければならないため、多額の費用がかかるという問題がある。したがって、太陽電池の製造コストを低減するためには、薄いウエハを破損させることなく直接ハンドリングして搬送することが非常に重要になる。
【０００６】
ここで、従来のウエハ搬送の技術について説明する。
【０００７】
図１０は、従来のウエハ搬送装置２１の概略構成を示すブロック図である。
【０００８】
ウエハ搬送装置２１は、前工程から受け取ったウエハ２２を搬送してトレー２３上に載置する装置であり、保持部２４、サーボモーター２５、サーボアンプ２６、シーケンサー２７および電磁弁２８を備えている。シーケンサー２７は、ウエハ２２の搬送を制御するものであり、移動制御部２７１および保持制御部２７２を備えている。
【０００９】
保持部２４は、ウエハ２２を保持する機構を備えており、サーボモーター２５に連結されている。
【００１０】
サーボアンプ２６は、移動制御部２７１の制御に基づき、サーボモーター２５に電力を供給する。サーボモーター２５が回転することにより、保持部２４は、上下方向および左右方向に移動する。
【００１１】
移動制御部２７１は、サーボアンプ２６に、保持部２４の移動距離、移動方向、速度、加速度等の情報を送信することにより、保持部２４の移動を制御する。
【００１２】
保持制御部２７２は、電磁弁２８を介して保持部２４によるウエハ２２の保持を制御するものである。
【００１３】
図１１は、ウエハ搬送装置２１の保持部２４の具体的な構成を示す図である。
【００１４】
保持部２４は、クランプ部２４１ａ・２４１ｂ、シャフト２４２ａ・２４２ｂ、エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂおよび可動部２４４を備えている。クランプ部２４１ａ、シャフト２４２ａ、エアシリンダー２４３ａとクランプ部２４１ｂ、シャフト２４２ｂ、エアシリンダー２４３ｂとは、左右対称に配置されている。
【００１５】
左右のクランプ部２４１ａ・２４１ｂは、断面がＬ字の形状を有しており、それぞれウエハ２２の中心に関して対称となる２箇所の端部を保持することができる。各クランプ部２４１ａ・２４１ｂは、それぞれ左右の各シャフト２４２ａ・２４２ｂに連結されており、各シャフト２４２ａ・２４２ｂは、それぞれ左右の各エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂによって左右方向に移動可能となっている。エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂは、図１０に示す電磁弁２８に接続されており、電磁弁２８がエアシリンダー２４３ａ・２４３ｂへのエアの供給を制御することにより、シャフト２４２ａ・２４２ｂの移動が制御される。
【００１６】
また、可動部２４４は、図示しないボールねじを介して図１０に示すサーボモーター２５に接続されている。これにより、サーボモーター２５が回転すると、保持部２４全体が移動する。
【００１７】
上記構成において、ウエハ２２を前工程より受取り、トレー２３上に載せるまでの搬送方法について説明する。
【００１８】
まず、図示されない搬送機構によりウエハ２２が前工程から搬送される。
【００１９】
次に、保持制御部２７２の制御により電磁弁２８が、左右の各エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂにエアを供給して、シャフト２４２ａを左方向に移動させ、シャフト２４２ｂを右方向に移動させる。これにより、クランプ部２４１ａ・２４１ｂがウエハ２２を挟み込む。
【００２０】
なお、ウエハ２２は、外周部の一部のみがクランプ部２４１ａ・２４１ｂによって保持されるので、図１１に示すように、ウエハ２２の中心部に近い部分は、クランプされている間、自重により下方向に撓んでいる。
【００２１】
続いて、図１０に示す移動制御部２７１の制御により、保持部２４を上方向に移動させて、ウエハ２２を持ち上げる。その後、保持部２４を水平方向に移動させて、図１２に示すように、トレー２３の直上の位置で保持部２４を停止させる。
【００２２】
その後、保持部２４を下方向に移動させ、図１３に示すように、ウエハ２２の移載が適切に行われるようにあらかじめ設定した位置まで下がった時点で、保持部２４の移動を停止させる。
【００２３】
その後、エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂを駆動して、左右のシャフト２４２ａ・２４２ｂを伸ばし、各クランプ部２４１ａ・２４１ｂがウエハ２２の外周部真下からウエハ２２の外側に移動する。これにより、クランプ部２４１ａ・２４１ｂによるウエハ２２のクランプが解除され、ウエハ２２がトレー２３上に落下する。
【００２４】
以上のように、ウエハ２２のトレー２３上への搬送が完了する。
【００２５】
ウエハ２２をトレー２３に移載した後は、ウエハ２２が載置された状態でトレー２３をヒーターにより４００℃以上に加熱した上で、材料となるガスをウエハ２２上に供給し、トレー２３が持つ熱エネルギーによってガスを反応させる。これにより、ウエハ２２上に所望の薄膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００４−３２７５７６号公報（２００４年１１月１８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、上述のような従来技術は、ウエハが薄い場合に、ウエハを破損させる可能性が高くなるという問題がある。
【００２８】
図１１〜図１３に示すように、クランプ部２４１ａ・２４１ｂによってクランプされた状態のウエハ２２は、自重により下方向に撓んでいる。ウエハが薄くなればなるほど、厚みの個体差に起因するウエハの撓み（反り）具合のばらつきが大きくなる。例えば、厚み０．１ｍｍ程度のウエハでは、製造誤差により厚みが±１０％ばらつくと、クランプされた状態のウエハの最も低い中心部分の高さは、撓み具合により、数ｍｍもばらつくこととなる。
【００２９】
なお、ウエハの厚みに個体差がないと仮定すると、保持部２４の下降距離を適切に設定することにより、クランプを解除するときのウエハ２２の中心部分のトレー２３の上面からの高さを、常に、ウエハ２２が破損しない程度の高さにすることができる。
【００３０】
しかしながら、製造誤差により、ウエハの厚みが設定値よりも小さい場合、図１４に示すように、クランプされた状態のウエハ２２の撓み具合が大きくなる。そのため、保持部２４が下降している途中で、ウエハ２２が保持されたまま、ウエハ２２の中心部分がトレー２３と接触するおそれがある。
【００３１】
この場合、クランプ部２４１ａ・２４１ｂがウエハ２２を固定せずに載せている形態では、ウエハ２２がクランプ部２４１ａ・２４１ｂから浮いた後、再びクランプ部２４１ａ・２４１ｂにウエハ２２の外周部が当たることとなる。そのため、ウエハ２２の外周部が欠けてしまう。さらに、クランプ部２４１ａ・２４１ｂに対してウエハ２２の位置がずれてしまう。
【００３２】
また、クランプ部２４１ａ・２４１ｂがウエハ２２を固定して保持している形態では、ウエハ２２の中心部分がトレー２３に接触したときに、ウエハ２２に対し上向きに曲げる力がかかる。そのため、ウエハ２２の外周部に負荷がかかって、ウエハ２２に割れ・欠けが発生する。
【００３３】
また、製造誤差により、ウエハの厚みが設定値よりも大きい場合、図１５に示すように、クランプされた状態のウエハ２２の撓み具合が小さくなる。そのため、トレー２３上でクランプを解除するときの、ウエハ２２の中心部分のトレー２３の上面に対する高さが適切な高さよりも大きくなる。
【００３４】
この状態でクランプを解除すると、落下の衝撃によりウエハ２２に割れ・欠けが発生する可能性が高くなる。また、割れ・欠けが発生しなくても、ウエハ２２のトレー２３上での位置が、正規の位置から大きくずれやすくなり、その後の成膜等の処理に不具合が起こったり、当該処理後のウエハの搬送が正常に行えないことがある。
【００３５】
このため、従来の技術では、ウエハ２２の撓み具合が大きい場合であってもウエハ２２の中心部分がトレー２３に接触しないように、ウエハ２２の保持を解除する高さを高めに設定する必要がある。しかしながら、ウエハ２２の保持を解除する高さを高めに設定すると、ウエハ２２の撓み具合が小さい場合に、保持の解除時点でのウエハ２２の下端とトレー２３の上面との距離が大きくなるため、ウエハ２２が落下の衝撃により破損する確率が高くなる。
【００３６】
さらに、上述のように、太陽電池の製造においては、ウエハを薄くする必要があるため、保持されたウエハの撓み具合の個体差が大きくなる。そのため、従来のウエハ搬送装置を太陽電池の製造に適用すると、ウエハを破損させる確率が高くなり、太陽電池の製造歩留りを悪化させてしまう。
【００３７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送できるウエハ搬送装置およびウエハ搬送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るウエハ搬送装置は、ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送装置であって、前記ウエハを保持する保持部と、前記保持部の移動および前記保持部によるウエハの保持を制御する制御部と、光を出射する出射部を有する発光素子と、前記出射部から出射された光を受光する受光部を有する受光素子と前記受光素子の検知した光強度に応じて前記制御部に信号を送信する判定部とを備え、前記出射部と前記受光部とは前記載置面から第１の距離の高さで設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで対向しており、前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき前記判定部が前記制御部に信号を送信し、前記制御部は前記信号を受信したとき、前記保持部を第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させ、当該停止の後、前記保持部に前記ウエハの保持を解除させることを特徴としている。
【００３９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るウエハ搬送方法は、ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送方法であって、前記ウエハを保持部によって保持する保持ステップと、前記載置面から第１の距離の高さに設けられた発光素子の出射部から光を出射する出射ステップと、前記載置面から第１の距離の高さに設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで前記出射部に対向する受光素子の受光部が上記光を受光する受光ステップと、前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき、前記保持部を、前記変化した時点における位置から、第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させる下降・停止ステップと、当該停止の後、前記ウエハの保持を解除する解除ステップと、を有することを特徴としている。
【００４０】
上記の構成によれば、出射部と受光部とが、載置面から第１の距離の高さに設けられ、載置面の直上の位置を挟んで対向しているので、ウエハの最も低い部分の載置面に対する鉛直方向の距離が第１の距離に達した場合、出射部からの出射された光は、ウエハに遮られ、受光部が受光する光の強度が変化する。そして、受光部が受光する光の強度が変化したとき、保持部を、第２の距離を下降させて停止させ、当該停止の後、ウエハの保持を解除する。そのため、ウエハの保持が解除された時点における、ウエハの最も低い部分の載置面に対する高さは、保持されたウエハの撓み具合にかかわらず、常に、第１の距離と第２の距離との差に等しくなる。よって、第１の距離と第２の距離との差が、ウエハが載置面に落下した場合に破損しない程度となるように、第１の距離および第２の距離を設定することにより、ウエハを破損させることなく載置面上に載置することができる。また、ウエハの載置面上での位置が、所望の位置から大きくずれることがないため、その後のウエハに対する処理および当該処理後のウエハの搬送を正常に行うことができる。
【００４１】
したがって、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送することができるウエハ搬送装置およびウエハ搬送方法を提供できる。
【００４２】
本発明に係るウエハ搬送装置では、前記発光素子は、半導体レーザーであることが好ましい。
【００４３】
上記の構成によれば、半導体レーザーが出射するレーザー光は、指向性が高いため、レーザー光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。そのため、判定部はより正確なタイミングで信号を送信することができる。また、半導体レーザーは、低コストであるため、ウエハ搬送装置の製造コストを抑えることができる。
【００４４】
本発明に係るウエハ搬送装置では、前記発光素子は、発光ダイオードであってもよい。
【００４５】
上記の構成によれば、発光ダイオードは、指向性を有する光を出射する点光源であるため、その出射光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。そのため、判定部はより正確に、ウエハの最も低い部分の載置面に対する鉛直方向の距離が第１の距離に達したタイミングで信号を送信することができる。
【００４６】
本発明に係るウエハ搬送装置では、前記ウエハはシリコンウエハであり、前記発光素子が出射する光の波長は、１．１μｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
上記の構成によれば、発光素子が出射する光は、その波長がシリコンのバンドギャップに相当する１．１μｍ以下であるので、シリコンウエハを透過しにくい。そのため、発光素子の出射光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。よって、判定部はより正確に、ウエハの最も低い部分の載置面に対する鉛直方向の距離が第１の距離に達したタイミングで信号を送信することができる。
【００４８】
本発明に係るウエハ搬送装置では、前記受光素子は、フォトダイオードであることが好ましい。
【００４９】
上記の構成によれば、フォトダイオードは点状の受光素子であるため、発光素子の出射光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。よって、判定部はより正確に、ウエハの最も低い部分の載置面に対する鉛直方向の距離が第１の距離に達したタイミングで信号を送信することができる。
【００５０】
本発明に係るウエハ搬送装置では、第１の距離と第２の距離との差は、１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５１】
上記の構成によれば、ウエハの保持が解除された時点における、ウエハの最も低い部分の載置面に対する高さを、保持されたウエハの撓み具合にかかわらず、１ｍｍ以下とすることができる。そのため、ウエハが薄い場合であっても破損させることなく載置面上に載置することができる。
【００５２】
本発明に係るウエハ搬送装置は、上記保持部に接続されたサーボモーターを備え、前記判定部が前記制御部に信号を送信した場合に、上記制御部は、前記送信した時点から、あらかじめ設定した回転角度だけ上記サーボモーターを回転させた後、当該回転を停止させることが好ましい。
【００５３】
上記の構成によれば、あらかじめ設定した回転角度を、保持部が第２の距離を移動する回転角度とすることにより、保持部を、第２の距離を下降させて停止させることができる。
【００５４】
本発明に係る太陽電池製造装置は、前工程において処理を施されたウエハを載置面上に搬送するウエハ搬送装置を備える太陽電池製造装置であって、前記ウエハ搬送装置として、前記いずれかのウエハ搬送装置を備えることを特徴としている。
【００５５】
太陽電池の製造においては、製造コストを低減するために、薄いウエハが使用される。そのため、ウエハの撓み具合の個体差が顕著となる。これに対し、本発明に係るウエハ搬送装置は、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送できるので、太陽電池の製造歩留り低下を防止するために好適に適用できる。
【００５６】
また、前記いずれかのウエハ搬送装置を動作させるための制御プログラムであって、コンピュータを前記制御部および前記判定部として機能させるための制御プログラム、および当該制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【発明の効果】
【００５７】
以上のように、本発明に係るウエハ搬送装置は、ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送装置であって、前記ウエハを保持する保持部と、前記保持部の移動および前記保持部によるウエハの保持を制御する制御部と、光を出射する出射部を有する発光素子と、前記出射部から出射された光を受光する受光部を有する受光素子と前記受光素子の検知した光強度に応じて前記制御部に信号を送信する判定部とを備え、前記出射部と前記受光部とは前記載置面から第１の距離の高さで設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで対向しており、前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき前記判定部が前記制御部に信号を送信し、前記制御部は前記信号を受信したとき、前記保持部を第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させ、当該停止の後、前記保持部に前記ウエハの保持を解除させる構成である。
【００５８】
また、本発明に係るウエハ搬送方法は、ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送方法であって、前記ウエハを保持部によって保持する保持ステップと、前記載置面から第１の距離の高さに設けられた発光素子の出射部から光を出射する出射ステップと、前記載置面から第１の距離の高さに設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで前記出射部に対向する受光素子の受光部が上記光を受光する受光ステップと、前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき、前記保持部を、前記変化した時点における位置から、第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させる下降・停止ステップと、当該停止の後、前記ウエハの保持を解除する解除ステップと、を有する。
【００５９】
したがって、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送できるウエハ搬送装置およびウエハ搬送方法を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に係るウエハ搬送装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】上記ウエハ搬送装置の保持部の具体的な構成、ならびに、発光素子および受光素子の設置位置を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係るウエハ搬送方法の概略を示すフローチャートである。
【図４】保持部がウエハを保持した状態で、保持部をトレーの直上からトレーに向けて下降させている状態を示す図である。
【図５】ウエハの下端がトレーの載置面から鉛直方向に第１の距離の位置に達した状態を示す図である。
【図６】受光素子が判定部に出力する信号の強度の時間変化を示すグラフである。
【図７】保持部が、ウエハの下端のトレーに対する鉛直方向の距離が第１の距離である位置から、さらに第２の距離を下降して停止した状態を示す図である。
【図８】保持部がウエハの保持を解除する動作を示す図である。
【図９】ウエハのトレー上への搬送が完了した状態を示す図である。
【図１０】従来のウエハ搬送装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】上記従来のウエハ搬送装置の保持部の具体的な構成を示す図である。
【図１２】保持部がウエハを保持した状態で、保持部をトレーの直上からトレーに向けて下降させている状態を示す図である。
【図１３】上記保持部があらかじめ設定した位置まで下降して停止した状態を示す図である。
【図１４】従来技術の問題点を説明する図であり、ウエハが保持された状態のまま、ウエハの中心部分がトレーと接触した状態を示す図である。
【図１５】従来技術の問題点を説明する図であり、ウエハの下端がトレーから比較的高い状態で、ウエハの保持を解除する動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
本発明の実施の一形態について図１〜図９に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００６２】
（ウエハ搬送装置の概略構成）
図１は、本実施形態に係るウエハ搬送装置１の概略構成を示すブロック図である。
【００６３】
ウエハ搬送装置１は、前工程から受け取ったウエハ２を搬送してトレー３上に載置する装置であり、保持部４、サーボモーター５、サーボアンプ６、シーケンサー７、電磁弁８、発光素子９および受光素子１０を備えている。シーケンサー７は、ウエハ２の搬送を制御するものであり、移動制御部７１、保持制御部７２および判定部７３を備えている。
【００６４】
トレー３は、ウエハ２に対し熱処理などを施すための載置台であり、トレー３の上面が特許請求の範囲に記載の載置面に相当する。また、シーケンサー７の移動制御部７１、保持制御部７２はともに、特許請求の範囲に記載の制御部に相当する。
【００６５】
保持部４は、ウエハ２を保持する機構を備えており、サーボモーター５に連結されている。保持部４の具体的な構成例は、図２を参照して後述する。
【００６６】
サーボアンプ６は、移動制御部７１の制御に基づき、サーボモーター５に電力を供給する。サーボモーター５が回転することにより、保持部４は、上下方向および左右方向に移動する。
【００６７】
なお、ウエハ２、トレー３、保持部４、サーボモーター５、サーボアンプ６および電磁弁８の各構成は、図１０に示す従来のウエハ搬送装置２１のウエハ２２、トレー２３、保持部２４、サーボモーター２５、サーボアンプ２６および電磁弁２８とそれぞれ同一である。
【００６８】
移動制御部７１は、サーボアンプ６に、保持部４の移動距離、移動方向、速度、加速度等の情報を送信し、サーボアンプ６は、これらの情報に基づいて、サーボモーター５に電力を供給してサーボモーター５を回転させる。サーボモーター５は、現在位置（回転角度）をサーボアンプ６にフィードバックし、サーボアンプ６は、移動制御部７１および保持制御部７２に、操作終了信号またはアラーム信号を返信する。このようにして、移動制御部７１は、保持部４の移動を制御する。
【００６９】
保持制御部７２は、保持部４によるウエハ２の保持を制御するものである。より詳細には、保持制御部７２は、図２に示すエアシリンダー４３ａ・４３ｂにエアを供給する電磁弁８を制御して、クランプ部４１ａ・４１ｂの位置を制御することにより、ウエハ２の保持および保持の解除を制御する。
【００７０】
判定部７３は、後述するように、ウエハ２の最も低い部分のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が第１の距離である場合に、移動制御部７１に信号を送信する。ウエハ２の最も低い部分は、換言すると、ウエハ２のトレー３の上面に最も近接している部分であり、以下の説明では、「ウエハ２の下端」と表現する。
【００７１】
発光素子９と受光素子１０とは、光電センサーを構成しており、トレー３の直上の位置を挟んだ所定位置に設けられている。発光素子９は、半導体レーザーで構成されており、指向性の高いレーザー光を受光素子１０に向けて出射する。受光素子１０は、フォトダイオードで構成されており、発光素子９からのレーザー光を受光して、受光したレーザー光の強度に応じた電流信号を判定部７３に出力する。
【００７２】
（保持部の具体的構成）
続いて、保持部４の構成、ならびに、発光素子９および受光素子１０の設置位置について、より詳細に説明する。
【００７３】
図２は、保持部４の具体的な構成、ならびに、発光素子９および受光素子１０の設置位置を説明するための図である。
【００７４】
保持部４は、クランプ部４１ａ・４１ｂ、シャフト４２ａ・４２ｂ、エアシリンダー４３ａ・４３ｂおよび可動部４４を備えている。クランプ部４１ａ、シャフト４２ａ、エアシリンダー４３ａとクランプ部４１ｂ、シャフト４２ｂ、エアシリンダー４３ｂとは、左右対称に配置されている。
【００７５】
左右のクランプ部４１ａ・４１ｂは、断面がＬ字の形状を有しており、それぞれウエハ２の中心に関して対称となる２箇所の端部を保持することができる。各クランプ部４１ａ・４１ｂは、それぞれ左右の各シャフト４２ａ・４２ｂに連結されており、各シャフト４２ａ・４２ｂは、それぞれ左右の各エアシリンダー４３ａ・４３ｂによって左右方向に移動可能となっている。
【００７６】
図１に示す電磁弁２８は、保持制御部７２の制御に基づいて、エアシリンダー４３ａ・４３ｂにエアを供給する。また、可動部４４は、図示しないボールねじを介して図１に示すサーボモーター５に接続されている。
【００７７】
これにより、図１に示す移動制御部７１が、保持部４の上下・左右の移動を制御するとともに、保持制御部７２が、保持部４によるウエハ２の保持および保持の解除を制御する。
【００７８】
保持部４がウエハ２を保持する場合、電磁弁２８が、左右の各エアシリンダー４３ａ・４３ｂにエアを供給して、シャフト４２ａを左方向に移動させ、シャフト４２ｂを右方向に移動させる。これにより、クランプ部４１ａ・４１ｂがウエハ２を挟み込む。
【００７９】
なお、ウエハ２は、外周部の一部のみがクランプ部４１ａ・４１ｂによって保持されるので、図２に示すように、ウエハ２の中心部に近い部分は、クランプされている間、自重により下方向に撓んでいる。
【００８０】
（発光素子および受光素子の設置位置）
上述のように、発光素子９と受光素子１０とは、光電センサーを構成しており、トレー３の直上の位置を挟んだ所定位置に設けられている。
【００８１】
発光素子９は、半導体レーザーで構成されており、レーザー光Ｌ１を出射する出射部９１を有している。
【００８２】
受光素子１０は、フォトダイオードで構成されており、出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１を受光する受光部１０１を有している。
【００８３】
発光素子９の出射部９１と、受光素子１０の受光部１０１とは、トレー３の上面から第１の距離（距離Ｄ１）の高さに設けられており、前記載置面のウエハ２が載置される位置の直上の位置を挟んで対向している。言い換えると、出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１の光軸とトレー３の上面との距離が距離Ｄ１となるように、発光素子９と受光素子１０とが設けられる。
【００８４】
また、受光素子１０は、図１に示す判定部７３に接続されており、受光したレーザー光Ｌ１の強度に応じた電流信号を判定部７３に出力する。判定部７３は、受光素子１０が受光するレーザー光Ｌ１の強度に基づいて、移動制御部７１に信号を送信する。
【００８５】
（ウエハの搬送方法）
続いて、ウエハ２を前工程より受取り、トレー３上に載せるまでの搬送方法について説明する。
【００８６】
先に、図３のフローチャートに基づいて、ウエハ２の搬送方法の概略を説明する。
【００８７】
図示されない搬送機構によりウエハ２が前工程から搬送されると、保持制御部７２は、保持部４に当該搬送されてきたウエハ２を保持させる（ステップＳ１、保持ステップ）。続いて、移動制御部７１は、保持部４をトレー３の直上まで水平方向に移動させ（ステップＳ２）、その後、保持部４をトレー３に向けて下降させる（ステップＳ３）。
【００８８】
続いて、判定部７３が、受光素子１０が受光するレーザー光Ｌ１の強度が低下し始めたか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４において「Ｙｅｓ」の場合、判定部７３は、移動制御部７１に信号を送信する。
【００８９】
この場合、移動制御部７１が、保持部４を、前記判定された時点における位置から、距離Ｄ１よりも短い第２の距離（距離Ｄ２）を下降させて停止させる（ステップＳ５、下降・停止ステップ）。当該停止の後、保持制御部７２が、保持部４にウエハ２の保持を解除させる（ステップＳ６、解除ステップ）。これにより、ウエハ２はトレー３に落下して（ステップＳ７）、ウエハ２のトレー３上への搬送が完了する。
【００９０】
続いて、図４〜図９に基づいて、ウエハ２の搬送方法を具体的に説明する。
【００９１】
図４は、保持部４がウエハ２を保持した状態で、保持部４をトレー３の直上からトレー３に向けて下降させている状態（ステップＳ３）を示す図である。この状態では、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が距離Ｄ１より大きいため、発光素子９の出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１は、遮られることなく受光素子１０の受光部１０１に入射する。
【００９２】
図５は、ウエハ２の下端が発光素子９の出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１の光軸を横切った状態を示す図である。この状態では、ウエハ２の下端が、発光素子９の出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１を遮るため、レーザー光Ｌ１は、受光素子１０の受光部１０１には到達しない。
【００９３】
具体的には、図６のグラフに示すように、時間ｔ０において、ウエハ２の下端がレーザー光Ｌ１を遮り始めると、受光素子１０が判定部７３に出力する信号強度が急激に低下してゼロとなる。判定部７３は、この信号強度が低下し始めたことをトリガーとして、移動制御部７１に信号を送信する（ステップＳ４において「ＹＥＳ」）。
【００９４】
なお、判定部７３は、受光素子１０からの信号強度が低下し始めたことをトリガーに、移動制御部７１に信号を送信しているが、これに限定されない。例えば、受光素子１０からの信号強度が所定の強度に減少（例えば半分）した時点、あるいは、前記信号強度がゼロになった時点で、判定部７３は、移動制御部７１に信号を送信してもよい。このように、本実施形態では、判定部７３は、受光素子１０が受光するレーザー光Ｌ１の強度に基づいて、移動制御部７１に信号を送信する。
【００９５】
移動制御部７１は、判定部７３からの信号を受信すると、保持部４が、さらに距離Ｄ２を下降するように、サーボアンプ６にサーボモーター５のあらかじめ設定した回転角度の情報を送信する。サーボアンプ６は、サーボモーター５に電力を供給し、サーボモーター５が前記回転角度だけ回転した後、サーボモーター５への電力の供給を停止するとともに、操作終了信号を移動制御部７１に送信する。これにより、保持部４の移動が停止する（ステップＳ５）。
【００９６】
図７は、保持部４が、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が距離Ｄ１の位置から、さらに距離Ｄ２を下降して停止した状態を示す図である。距離Ｄ１・Ｄ２は、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差が１ｍｍとなるように設定されている。そのため、ウエハ２の撓み具合にかかわらず、図７に示す状態において、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する高さは１ｍｍとなる。
【００９７】
なお、落下時のウエハ２への衝撃を小さくする観点では、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差は、小さいほど望ましい。しかしながら、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差が極端に小さい場合、ウエハ２の振動で、下降途中でウエハ２の下端がトレー３に接触するおそれがある。
【００９８】
サーボアンプ６は、保持部４を距離Ｄ２を下降させて停止させると、当該停止と同時に、サーボモーター５の回転動作が終了したことを移動制御部７１および保持制御部７２に通知する。これにより、保持制御部７２は、保持部４に対し、ウエハ２の保持を解除するように指示する。
【００９９】
具体的には、保持制御部７２は電磁弁８に対し、図８に示すように、クランプ部４１ａが右側に移動し、クランプ部４１ｂが左側に移動するように、エアシリンダー４３ａ・４３ｂにエアを供給させる。これにより、保持部４によるウエハ２の保持が解除され（ステップＳ６）、ウエハ２はトレー３上に落下して、図９に示すように、載置面上に載置される（ステップＳ７）。
【０１００】
なお、ウエハ２をトレー３に移載した後、ウエハ２に対し、熱処理などが施される。具体的には、ウエハ２が載置された状態でトレー３をヒーターにより４００℃以上に加熱した上で、材料となるガスをウエハ２上に供給し、トレー３が持つ熱エネルギーによってガスを反応させる。これにより、ウエハ２上に所望の薄膜が形成される。
【０１０１】
（作用効果）
以上のように、本実施形態では、判定部７３が移動制御部７１に信号を送信した場合、すなわち、保持部４によって保持されたウエハ２の下端のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が距離Ｄ１である場合に、移動制御部７１が、保持部４を、前記信号を送信した時点における位置から、距離Ｄ２を下降させて停止させ、当該停止の後、保持制御部７２が、保持部４にウエハ２の保持を解除させる。
【０１０２】
そのため、ウエハ２の保持が解除された時点における、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する高さは、保持されたウエハ２の撓み具合にかかわらず、常に、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差に等しくなる。よって、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差が、ウエハ２がトレー３に落下した場合に破損しない程度（望ましくは、１ｍｍ以下）となるように、距離Ｄ１・Ｄ２を設定することにより、ウエハ２を破損させることなくトレー３上に載置することができる。すなわち、図１４および図１５に示す従来構成のように、保持部の下降途中でウエハの下端がトレーに接触したり、高すぎる位置からウエハをトレー上に落下させることによるウエハの破損を防止することができる。また、ウエハの載置面上での位置が、所望の位置から大きくずれることがないため、その後のウエハに対する処理および当該処理後のウエハの搬送を正常に行うことができる。
【０１０３】
したがって、本実施形態によれば、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送することができる。
【０１０４】
特に、太陽電池の製造においては、薄いウエハが使用されるため、ウエハの撓み具合の個体差が顕著となる。そのため、前工程において処理を施されたウエハを載置面上に搬送するウエハ搬送装置を備える太陽電池製造装置の当該ウエハ搬送装置として、本実施形態に係るウエハ搬送装置を用いることにより、太陽電池の製造歩留り低下を防止することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、光電センサーによってウエハの下端の位置を検出しているので、例えば、カメラでウエハを撮影して、その映像からウエハの下端の位置を検出する構成に比べ、低コストでウエハ搬送装置を実現することができる。
【０１０６】
（ソフトウェアによる本発明の実施）
上述したウエハ搬送装置１の各ブロック、特に移動制御部７１、保持制御部７２および判定部７３は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１０７】
すなわち、ウエハ搬送装置１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるウエハ搬送装置１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記ウエハ搬送装置１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０１０８】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１０９】
また、ウエハ搬送装置１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを、通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ（high data rate）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１１０】
（付記事項）
上述した実施形態では、発光素子として半導体レーザーを用いていたが、これに限定されない。例えば、発光素子として点光源である発光ダイオードを用いてもよい。
【０１１１】
ただし、半導体レーザーが出射するレーザー光は、指向性が高いため、レーザー光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。そのため、判定部が信号を送信した時点におけるウエハの下端の載置面に対する鉛直方向の距離を、第１の距離に０．１ｍｍオーダーでほぼ一致させることができる。したがって、発光素子として半導体レーザーを用いることが望ましい。
【０１１２】
また、上述した実施形態では、受光素子としてフォトダイオードを用いていたが、光を受光して、受光した光の強度を検出できる素子であれば、フォトダイオードに限定されない。
【０１１３】
また、発光素子の出射光は、ウエハの材料を透過しにくいことが望ましい。例えば、ウエハがシリコンウエハである場合、発光素子の出射光の波長は、シリコンのバンドギャップに相当する１．１μｍ以下であることが望ましい。
【０１１４】
なお、上述の距離Ｄ１・Ｄ２は、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差が、ウエハ２がトレー３に落下した場合に破損しない程度の小さな距離となるのであれば、特に限定されない。ただし、距離Ｄ１・Ｄ２が大きい場合、ウエハ搬送装置のサイズが大型化するため、距離Ｄ１・Ｄ２は、例えば、数ｍｍから数十ｍｍに設定される。
【０１１５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１６】
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０１１７】
すなわち、本発明に係るウエハ搬送方法は、前工程から搬送されてきたウエハをクランプし、トレー直上までウエハを搬送後、クランプを解除することでウエハのトレーへの移載を行う機構を含み、ウエハをトレーに載せた状態で成膜を行う太陽電池製造装置において、前記クランプの解除は、水平方向に対向して設置された発光素子および受光素子で構成される光電センサーの出力がウエハの通過により変化した時点から、下方向に一定距離ウエハを移動させた時点で行うことを特徴とする。
【０１１８】
また、本発明に係るウエハ搬送方法は、下方向に一定距離ウエハを移動させる手段は、ウエハの下方向への移動をサーボモーター等の回転角度が制御可能なモーターを用いて行い、光電センサーの出力が変化した時点から、あらかじめ設定した角度回転したことを検知した時点でモーターの回転を停止することにより行うことを特徴とする。
【０１１９】
また、本発明に係るウエハ搬送装置は、上記のウエハ搬送方法を用いるウエハ搬送装置である。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、特に、薄いウエハを用いる太陽電池製造装置に好適である。
【符号の説明】
【０１２１】
１ ウエハ搬送装置
２ ウエハ
３ トレー
４ 保持部
５ サーボモーター
６ サーボアンプ
７ シーケンサー
８ 電磁弁
９ 発光素子
１０ 受光素子
４１ａ クランプ部
４１ｂ クランプ部
４２ａ シャフト
４２ｂ シャフト
４３ａ エアシリンダー
４３ｂ エアシリンダー
４４ 可動部
７１ 移動制御部（制御部）
７２ 保持制御部（制御部）
７３ 判定部
９１ 出射部
１０１ 受光部
Ｄ１ 距離（第１の距離）
Ｄ２ 距離（第２の距離）
Ｌ１ レーザー光（光）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハを搬送するウエハ搬送装置およびウエハ搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等のウエハを材料とする太陽電池の製造コストにおいて、ウエハの占める割合は高い。それゆえ、ウエハを薄くスライスし、同量のインゴットからより多くのウエハを切り出すことで、太陽電池の製造コストを下げることは、太陽電池価格低減の方法として、一般的に行われている。
【０００３】
しかしながら、ウエハを薄くすると、ウエハを搬送する場合に割れ・欠けなどの破損が発生する確率が上昇し、太陽電池の製造歩留りを悪化させる要因となる。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、ウエハの破損を回避するために、トレー上にウエハを載置したままウエハに対し全工程の処理を行う技術が開示されている。この場合、工程間でウエハをトレーから取り出して直接ハンドリングすることがないため、薄いウエハであっても破損の発生率を抑えることができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、ウエハ１枚毎に１台のトレーが必要になり、製造工程に仕掛りとして存在するウエハの枚数分のトレーを用意しなければならないため、多額の費用がかかるという問題がある。したがって、太陽電池の製造コストを低減するためには、薄いウエハを破損させることなく直接ハンドリングして搬送することが非常に重要になる。
【０００６】
ここで、従来のウエハ搬送の技術について説明する。
【０００７】
図１０は、従来のウエハ搬送装置２１の概略構成を示すブロック図である。
【０００８】
ウエハ搬送装置２１は、前工程から受け取ったウエハ２２を搬送してトレー２３上に載置する装置であり、保持部２４、サーボモーター２５、サーボアンプ２６、シーケンサー２７および電磁弁２８を備えている。シーケンサー２７は、ウエハ２２の搬送を制御するものであり、移動制御部２７１および保持制御部２７２を備えている。
【０００９】
保持部２４は、ウエハ２２を保持する機構を備えており、サーボモーター２５に連結されている。
【００１０】
サーボアンプ２６は、移動制御部２７１の制御に基づき、サーボモーター２５に電力を供給する。サーボモーター２５が回転することにより、保持部２４は、上下方向および左右方向に移動する。
【００１１】
移動制御部２７１は、サーボアンプ２６に、保持部２４の移動距離、移動方向、速度、加速度等の情報を送信することにより、保持部２４の移動を制御する。
【００１２】
保持制御部２７２は、電磁弁２８を介して保持部２４によるウエハ２２の保持を制御するものである。
【００１３】
図１１は、ウエハ搬送装置２１の保持部２４の具体的な構成を示す図である。
【００１４】
保持部２４は、クランプ部２４１ａ・２４１ｂ、シャフト２４２ａ・２４２ｂ、エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂおよび可動部２４４を備えている。クランプ部２４１ａ、シャフト２４２ａ、エアシリンダー２４３ａとクランプ部２４１ｂ、シャフト２４２ｂ、エアシリンダー２４３ｂとは、左右対称に配置されている。
【００１５】
左右のクランプ部２４１ａ・２４１ｂは、断面がＬ字の形状を有しており、それぞれウエハ２２の中心に関して対称となる２箇所の端部を保持することができる。各クランプ部２４１ａ・２４１ｂは、それぞれ左右の各シャフト２４２ａ・２４２ｂに連結されており、各シャフト２４２ａ・２４２ｂは、それぞれ左右の各エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂによって左右方向に移動可能となっている。エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂは、図１０に示す電磁弁２８に接続されており、電磁弁２８がエアシリンダー２４３ａ・２４３ｂへのエアの供給を制御することにより、シャフト２４２ａ・２４２ｂの移動が制御される。
【００１６】
また、可動部２４４は、図示しないボールねじを介して図１０に示すサーボモーター２５に接続されている。これにより、サーボモーター２５が回転すると、保持部２４全体が移動する。
【００１７】
上記構成において、ウエハ２２を前工程より受取り、トレー２３上に載せるまでの搬送方法について説明する。
【００１８】
まず、図示されない搬送機構によりウエハ２２が前工程から搬送される。
【００１９】
次に、保持制御部２７２の制御により電磁弁２８が、左右の各エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂにエアを供給して、シャフト２４２ａを左方向に移動させ、シャフト２４２ｂを右方向に移動させる。これにより、クランプ部２４１ａ・２４１ｂがウエハ２２を挟み込む。
【００２０】
なお、ウエハ２２は、外周部の一部のみがクランプ部２４１ａ・２４１ｂによって保持されるので、図１１に示すように、ウエハ２２の中心部に近い部分は、クランプされている間、自重により下方向に撓んでいる。
【００２１】
続いて、図１０に示す移動制御部２７１の制御により、保持部２４を上方向に移動させて、ウエハ２２を持ち上げる。その後、保持部２４を水平方向に移動させて、図１２に示すように、トレー２３の直上の位置で保持部２４を停止させる。
【００２２】
その後、保持部２４を下方向に移動させ、図１３に示すように、ウエハ２２の移載が適切に行われるようにあらかじめ設定した位置まで下がった時点で、保持部２４の移動を停止させる。
【００２３】
その後、エアシリンダー２４３ａ・２４３ｂを駆動して、左右のシャフト２４２ａ・２４２ｂを伸ばし、各クランプ部２４１ａ・２４１ｂがウエハ２２の外周部真下からウエハ２２の外側に移動する。これにより、クランプ部２４１ａ・２４１ｂによるウエハ２２のクランプが解除され、ウエハ２２がトレー２３上に落下する。
【００２４】
以上のように、ウエハ２２のトレー２３上への搬送が完了する。
【００２５】
ウエハ２２をトレー２３に移載した後は、ウエハ２２が載置された状態でトレー２３をヒーターにより４００℃以上に加熱した上で、材料となるガスをウエハ２２上に供給し、トレー２３が持つ熱エネルギーによってガスを反応させる。これにより、ウエハ２２上に所望の薄膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００４−３２７５７６号公報（２００４年１１月１８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、上述のような従来技術は、ウエハが薄い場合に、ウエハを破損させる可能性が高くなるという問題がある。
【００２８】
図１１〜図１３に示すように、クランプ部２４１ａ・２４１ｂによってクランプされた状態のウエハ２２は、自重により下方向に撓んでいる。ウエハが薄くなればなるほど、厚みの個体差に起因するウエハの撓み（反り）具合のばらつきが大きくなる。例えば、厚み０．１ｍｍ程度のウエハでは、製造誤差により厚みが±１０％ばらつくと、クランプされた状態のウエハの最も低い中心部分の高さは、撓み具合により、数ｍｍもばらつくこととなる。
【００２９】
なお、ウエハの厚みに個体差がないと仮定すると、保持部２４の下降距離を適切に設定することにより、クランプを解除するときのウエハ２２の中心部分のトレー２３の上面からの高さを、常に、ウエハ２２が破損しない程度の高さにすることができる。
【００３０】
しかしながら、製造誤差により、ウエハの厚みが設定値よりも小さい場合、図１４に示すように、クランプされた状態のウエハ２２の撓み具合が大きくなる。そのため、保持部２４が下降している途中で、ウエハ２２が保持されたまま、ウエハ２２の中心部分がトレー２３と接触するおそれがある。
【００３１】
この場合、クランプ部２４１ａ・２４１ｂがウエハ２２を固定せずに載せている形態では、ウエハ２２がクランプ部２４１ａ・２４１ｂから浮いた後、再びクランプ部２４１ａ・２４１ｂにウエハ２２の外周部が当たることとなる。そのため、ウエハ２２の外周部が欠けてしまう。さらに、クランプ部２４１ａ・２４１ｂに対してウエハ２２の位置がずれてしまう。
【００３２】
また、クランプ部２４１ａ・２４１ｂがウエハ２２を固定して保持している形態では、ウエハ２２の中心部分がトレー２３に接触したときに、ウエハ２２に対し上向きに曲げる力がかかる。そのため、ウエハ２２の外周部に負荷がかかって、ウエハ２２に割れ・欠けが発生する。
【００３３】
また、製造誤差により、ウエハの厚みが設定値よりも大きい場合、図１５に示すように、クランプされた状態のウエハ２２の撓み具合が小さくなる。そのため、トレー２３上でクランプを解除するときの、ウエハ２２の中心部分のトレー２３の上面に対する高さが適切な高さよりも大きくなる。
【００３４】
この状態でクランプを解除すると、落下の衝撃によりウエハ２２に割れ・欠けが発生する可能性が高くなる。また、割れ・欠けが発生しなくても、ウエハ２２のトレー２３上での位置が、正規の位置から大きくずれやすくなり、その後の成膜等の処理に不具合が起こったり、当該処理後のウエハの搬送が正常に行えないことがある。
【００３５】
このため、従来の技術では、ウエハ２２の撓み具合が大きい場合であってもウエハ２２の中心部分がトレー２３に接触しないように、ウエハ２２の保持を解除する高さを高めに設定する必要がある。しかしながら、ウエハ２２の保持を解除する高さを高めに設定すると、ウエハ２２の撓み具合が小さい場合に、保持の解除時点でのウエハ２２の下端とトレー２３の上面との距離が大きくなるため、ウエハ２２が落下の衝撃により破損する確率が高くなる。
【００３６】
さらに、上述のように、太陽電池の製造においては、ウエハを薄くする必要があるため、保持されたウエハの撓み具合の個体差が大きくなる。そのため、従来のウエハ搬送装置を太陽電池の製造に適用すると、ウエハを破損させる確率が高くなり、太陽電池の製造歩留りを悪化させてしまう。
【００３７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送できるウエハ搬送装置およびウエハ搬送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るウエハ搬送装置は、ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送装置であって、前記ウエハを保持する保持部と、前記保持部の移動および前記保持部によるウエハの保持を制御する制御部と、光を出射する出射部を有する発光素子と、前記出射部から出射された光を受光する受光部を有する受光素子と前記受光素子の検知した光強度に応じて前記制御部に信号を送信する判定部とを備え、前記出射部と前記受光部とは前記載置面から第１の距離の高さで設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで対向しており、前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき前記判定部が前記制御部に信号を送信し、前記制御部は前記信号を受信したとき、前記保持部を第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させ、当該停止の後、前記保持部に前記ウエハの保持を解除させることを特徴としている。
【００３９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るウエハ搬送方法は、ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送方法であって、前記ウエハを保持部によって保持する保持ステップと、前記載置面から第１の距離の高さに設けられた発光素子の出射部から光を出射する出射ステップと、前記載置面から第１の距離の高さに設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで前記出射部に対向する受光素子の受光部が上記光を受光する受光ステップと、前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき、前記保持部を、前記変化した時点における位置から、第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させる下降・停止ステップと、当該停止の後、前記ウエハの保持を解除する解除ステップと、を有することを特徴としている。
【００４０】
上記の構成によれば、出射部と受光部とが、載置面から第１の距離の高さに設けられ、載置面の直上の位置を挟んで対向しているので、ウエハの最も低い部分の載置面に対する鉛直方向の距離が第１の距離に達した場合、出射部からの出射された光は、ウエハに遮られ、受光部が受光する光の強度が変化する。そして、受光部が受光する光の強度が変化したとき、保持部を、第２の距離を下降させて停止させ、当該停止の後、ウエハの保持を解除する。そのため、ウエハの保持が解除された時点における、ウエハの最も低い部分の載置面に対する高さは、保持されたウエハの撓み具合にかかわらず、常に、第１の距離と第２の距離との差に等しくなる。よって、第１の距離と第２の距離との差が、ウエハが載置面に落下した場合に破損しない程度となるように、第１の距離および第２の距離を設定することにより、ウエハを破損させることなく載置面上に載置することができる。また、ウエハの載置面上での位置が、所望の位置から大きくずれることがないため、その後のウエハに対する処理および当該処理後のウエハの搬送を正常に行うことができる。
【００４１】
したがって、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送することができるウエハ搬送装置およびウエハ搬送方法を提供できる。
【００４２】
本発明に係るウエハ搬送装置では、前記発光素子は、半導体レーザーであることが好ましい。
【００４３】
上記の構成によれば、半導体レーザーが出射するレーザー光は、指向性が高いため、レーザー光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。そのため、判定部はより正確なタイミングで信号を送信することができる。また、半導体レーザーは、低コストであるため、ウエハ搬送装置の製造コストを抑えることができる。
【００４４】
本発明に係るウエハ搬送装置では、前記発光素子は、発光ダイオードであってもよい。
【００４５】
上記の構成によれば、発光ダイオードは、指向性を有する光を出射する点光源であるため、その出射光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。そのため、判定部はより正確に、ウエハの最も低い部分の載置面に対する鉛直方向の距離が第１の距離に達したタイミングで信号を送信することができる。
【００４６】
本発明に係るウエハ搬送装置では、前記ウエハはシリコンウエハであり、前記発光素子が出射する光の波長は、１．１μｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
上記の構成によれば、発光素子が出射する光は、その波長がシリコンのバンドギャップに相当する１．１μｍ以下であるので、シリコンウエハを透過しにくい。そのため、発光素子の出射光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。よって、判定部はより正確に、ウエハの最も低い部分の載置面に対する鉛直方向の距離が第１の距離に達したタイミングで信号を送信することができる。
【００４８】
本発明に係るウエハ搬送装置では、前記受光素子は、フォトダイオードであることが好ましい。
【００４９】
上記の構成によれば、フォトダイオードは点状の受光素子であるため、発光素子の出射光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。よって、判定部はより正確に、ウエハの最も低い部分の載置面に対する鉛直方向の距離が第１の距離に達したタイミングで信号を送信することができる。
【００５０】
本発明に係るウエハ搬送装置では、第１の距離と第２の距離との差は、１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５１】
上記の構成によれば、ウエハの保持が解除された時点における、ウエハの最も低い部分の載置面に対する高さを、保持されたウエハの撓み具合にかかわらず、１ｍｍ以下とすることができる。そのため、ウエハが薄い場合であっても破損させることなく載置面上に載置することができる。
【００５２】
本発明に係るウエハ搬送装置は、上記保持部に接続されたサーボモーターを備え、前記判定部が前記制御部に信号を送信した場合に、上記制御部は、前記送信した時点から、あらかじめ設定した回転角度だけ上記サーボモーターを回転させた後、当該回転を停止させることが好ましい。
【００５３】
上記の構成によれば、あらかじめ設定した回転角度を、保持部が第２の距離を移動する回転角度とすることにより、保持部を、第２の距離を下降させて停止させることができる。
【００５４】
本発明に係る太陽電池製造装置は、前工程において処理を施されたウエハを載置面上に搬送するウエハ搬送装置を備える太陽電池製造装置であって、前記ウエハ搬送装置として、前記いずれかのウエハ搬送装置を備えることを特徴としている。
【００５５】
太陽電池の製造においては、製造コストを低減するために、薄いウエハが使用される。そのため、ウエハの撓み具合の個体差が顕著となる。これに対し、本発明に係るウエハ搬送装置は、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送できるので、太陽電池の製造歩留り低下を防止するために好適に適用できる。
【００５６】
また、前記いずれかのウエハ搬送装置を動作させるための制御プログラムであって、コンピュータを前記制御部および前記判定部として機能させるための制御プログラム、および当該制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【発明の効果】
【００５７】
以上のように、本発明に係るウエハ搬送装置は、ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送装置であって、前記ウエハを保持する保持部と、前記保持部の移動および前記保持部によるウエハの保持を制御する制御部と、光を出射する出射部を有する発光素子と、前記出射部から出射された光を受光する受光部を有する受光素子と前記受光素子の検知した光強度に応じて前記制御部に信号を送信する判定部とを備え、前記出射部と前記受光部とは前記載置面から第１の距離の高さで設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで対向しており、前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき前記判定部が前記制御部に信号を送信し、前記制御部は前記信号を受信したとき、前記保持部を第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させ、当該停止の後、前記保持部に前記ウエハの保持を解除させる構成である。
【００５８】
また、本発明に係るウエハ搬送方法は、ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送方法であって、前記ウエハを保持部によって保持する保持ステップと、前記載置面から第１の距離の高さに設けられた発光素子の出射部から光を出射する出射ステップと、前記載置面から第１の距離の高さに設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで前記出射部に対向する受光素子の受光部が上記光を受光する受光ステップと、前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき、前記保持部を、前記変化した時点における位置から、第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させる下降・停止ステップと、当該停止の後、前記ウエハの保持を解除する解除ステップと、を有する。
【００５９】
したがって、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送できるウエハ搬送装置およびウエハ搬送方法を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に係るウエハ搬送装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】上記ウエハ搬送装置の保持部の具体的な構成、ならびに、発光素子および受光素子の設置位置を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係るウエハ搬送方法の概略を示すフローチャートである。
【図４】保持部がウエハを保持した状態で、保持部をトレーの直上からトレーに向けて下降させている状態を示す図である。
【図５】ウエハの下端がトレーの載置面から鉛直方向に第１の距離の位置に達した状態を示す図である。
【図６】受光素子が判定部に出力する信号の強度の時間変化を示すグラフである。
【図７】保持部が、ウエハの下端のトレーに対する鉛直方向の距離が第１の距離である位置から、さらに第２の距離を下降して停止した状態を示す図である。
【図８】保持部がウエハの保持を解除する動作を示す図である。
【図９】ウエハのトレー上への搬送が完了した状態を示す図である。
【図１０】従来のウエハ搬送装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】上記従来のウエハ搬送装置の保持部の具体的な構成を示す図である。
【図１２】保持部がウエハを保持した状態で、保持部をトレーの直上からトレーに向けて下降させている状態を示す図である。
【図１３】上記保持部があらかじめ設定した位置まで下降して停止した状態を示す図である。
【図１４】従来技術の問題点を説明する図であり、ウエハが保持された状態のまま、ウエハの中心部分がトレーと接触した状態を示す図である。
【図１５】従来技術の問題点を説明する図であり、ウエハの下端がトレーから比較的高い状態で、ウエハの保持を解除する動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
本発明の実施の一形態について図１〜図９に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００６２】
（ウエハ搬送装置の概略構成）
図１は、本実施形態に係るウエハ搬送装置１の概略構成を示すブロック図である。
【００６３】
ウエハ搬送装置１は、前工程から受け取ったウエハ２を搬送してトレー３上に載置する装置であり、保持部４、サーボモーター５、サーボアンプ６、シーケンサー７、電磁弁８、発光素子９および受光素子１０を備えている。シーケンサー７は、ウエハ２の搬送を制御するものであり、移動制御部７１、保持制御部７２および判定部７３を備えている。
【００６４】
トレー３は、ウエハ２に対し熱処理などを施すための載置台であり、トレー３の上面が特許請求の範囲に記載の載置面に相当する。また、シーケンサー７の移動制御部７１、保持制御部７２はともに、特許請求の範囲に記載の制御部に相当する。
【００６５】
保持部４は、ウエハ２を保持する機構を備えており、サーボモーター５に連結されている。保持部４の具体的な構成例は、図２を参照して後述する。
【００６６】
サーボアンプ６は、移動制御部７１の制御に基づき、サーボモーター５に電力を供給する。サーボモーター５が回転することにより、保持部４は、上下方向および左右方向に移動する。
【００６７】
なお、ウエハ２、トレー３、保持部４、サーボモーター５、サーボアンプ６および電磁弁８の各構成は、図１０に示す従来のウエハ搬送装置２１のウエハ２２、トレー２３、保持部２４、サーボモーター２５、サーボアンプ２６および電磁弁２８とそれぞれ同一である。
【００６８】
移動制御部７１は、サーボアンプ６に、保持部４の移動距離、移動方向、速度、加速度等の情報を送信し、サーボアンプ６は、これらの情報に基づいて、サーボモーター５に電力を供給してサーボモーター５を回転させる。サーボモーター５は、現在位置（回転角度）をサーボアンプ６にフィードバックし、サーボアンプ６は、移動制御部７１および保持制御部７２に、操作終了信号またはアラーム信号を返信する。このようにして、移動制御部７１は、保持部４の移動を制御する。
【００６９】
保持制御部７２は、保持部４によるウエハ２の保持を制御するものである。より詳細には、保持制御部７２は、図２に示すエアシリンダー４３ａ・４３ｂにエアを供給する電磁弁８を制御して、クランプ部４１ａ・４１ｂの位置を制御することにより、ウエハ２の保持および保持の解除を制御する。
【００７０】
判定部７３は、後述するように、ウエハ２の最も低い部分のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が第１の距離である場合に、移動制御部７１に信号を送信する。ウエハ２の最も低い部分は、換言すると、ウエハ２のトレー３の上面に最も近接している部分であり、以下の説明では、「ウエハ２の下端」と表現する。
【００７１】
発光素子９と受光素子１０とは、光電センサーを構成しており、トレー３の直上の位置を挟んだ所定位置に設けられている。発光素子９は、半導体レーザーで構成されており、指向性の高いレーザー光を受光素子１０に向けて出射する。受光素子１０は、フォトダイオードで構成されており、発光素子９からのレーザー光を受光して、受光したレーザー光の強度に応じた電流信号を判定部７３に出力する。
【００７２】
（保持部の具体的構成）
続いて、保持部４の構成、ならびに、発光素子９および受光素子１０の設置位置について、より詳細に説明する。
【００７３】
図２は、保持部４の具体的な構成、ならびに、発光素子９および受光素子１０の設置位置を説明するための図である。
【００７４】
保持部４は、クランプ部４１ａ・４１ｂ、シャフト４２ａ・４２ｂ、エアシリンダー４３ａ・４３ｂおよび可動部４４を備えている。クランプ部４１ａ、シャフト４２ａ、エアシリンダー４３ａとクランプ部４１ｂ、シャフト４２ｂ、エアシリンダー４３ｂとは、左右対称に配置されている。
【００７５】
左右のクランプ部４１ａ・４１ｂは、断面がＬ字の形状を有しており、それぞれウエハ２の中心に関して対称となる２箇所の端部を保持することができる。各クランプ部４１ａ・４１ｂは、それぞれ左右の各シャフト４２ａ・４２ｂに連結されており、各シャフト４２ａ・４２ｂは、それぞれ左右の各エアシリンダー４３ａ・４３ｂによって左右方向に移動可能となっている。
【００７６】
図１に示す電磁弁２８は、保持制御部７２の制御に基づいて、エアシリンダー４３ａ・４３ｂにエアを供給する。また、可動部４４は、図示しないボールねじを介して図１に示すサーボモーター５に接続されている。
【００７７】
これにより、図１に示す移動制御部７１が、保持部４の上下・左右の移動を制御するとともに、保持制御部７２が、保持部４によるウエハ２の保持および保持の解除を制御する。
【００７８】
保持部４がウエハ２を保持する場合、電磁弁２８が、左右の各エアシリンダー４３ａ・４３ｂにエアを供給して、シャフト４２ａを左方向に移動させ、シャフト４２ｂを右方向に移動させる。これにより、クランプ部４１ａ・４１ｂがウエハ２を挟み込む。
【００７９】
なお、ウエハ２は、外周部の一部のみがクランプ部４１ａ・４１ｂによって保持されるので、図２に示すように、ウエハ２の中心部に近い部分は、クランプされている間、自重により下方向に撓んでいる。
【００８０】
（発光素子および受光素子の設置位置）
上述のように、発光素子９と受光素子１０とは、光電センサーを構成しており、トレー３の直上の位置を挟んだ所定位置に設けられている。
【００８１】
発光素子９は、半導体レーザーで構成されており、レーザー光Ｌ１を出射する出射部９１を有している。
【００８２】
受光素子１０は、フォトダイオードで構成されており、出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１を受光する受光部１０１を有している。
【００８３】
発光素子９の出射部９１と、受光素子１０の受光部１０１とは、トレー３の上面から第１の距離（距離Ｄ１）の高さに設けられており、前記載置面のウエハ２が載置される位置の直上の位置を挟んで対向している。言い換えると、出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１の光軸とトレー３の上面との距離が距離Ｄ１となるように、発光素子９と受光素子１０とが設けられる。
【００８４】
また、受光素子１０は、図１に示す判定部７３に接続されており、受光したレーザー光Ｌ１の強度に応じた電流信号を判定部７３に出力する。判定部７３は、受光素子１０が受光するレーザー光Ｌ１の強度に基づいて、移動制御部７１に信号を送信する。
【００８５】
（ウエハの搬送方法）
続いて、ウエハ２を前工程より受取り、トレー３上に載せるまでの搬送方法について説明する。
【００８６】
先に、図３のフローチャートに基づいて、ウエハ２の搬送方法の概略を説明する。
【００８７】
図示されない搬送機構によりウエハ２が前工程から搬送されると、保持制御部７２は、保持部４に当該搬送されてきたウエハ２を保持させる（ステップＳ１、保持ステップ）。続いて、移動制御部７１は、保持部４をトレー３の直上まで水平方向に移動させ（ステップＳ２）、その後、保持部４をトレー３に向けて下降させる（ステップＳ３）。
【００８８】
続いて、判定部７３が、受光素子１０が受光するレーザー光Ｌ１の強度が低下し始めたか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４において「Ｙｅｓ」の場合、判定部７３は、移動制御部７１に信号を送信する。
【００８９】
この場合、移動制御部７１が、保持部４を、前記判定された時点における位置から、距離Ｄ１よりも短い第２の距離（距離Ｄ２）を下降させて停止させる（ステップＳ５、下降・停止ステップ）。当該停止の後、保持制御部７２が、保持部４にウエハ２の保持を解除させる（ステップＳ６、解除ステップ）。これにより、ウエハ２はトレー３に落下して（ステップＳ７）、ウエハ２のトレー３上への搬送が完了する。
【００９０】
続いて、図４〜図９に基づいて、ウエハ２の搬送方法を具体的に説明する。
【００９１】
図４は、保持部４がウエハ２を保持した状態で、保持部４をトレー３の直上からトレー３に向けて下降させている状態（ステップＳ３）を示す図である。この状態では、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が距離Ｄ１より大きいため、発光素子９の出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１は、遮られることなく受光素子１０の受光部１０１に入射する。
【００９２】
図５は、ウエハ２の下端が発光素子９の出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１の光軸を横切った状態を示す図である。この状態では、ウエハ２の下端が、発光素子９の出射部９１から出射されたレーザー光Ｌ１を遮るため、レーザー光Ｌ１は、受光素子１０の受光部１０１には到達しない。
【００９３】
具体的には、図６のグラフに示すように、時間ｔ０において、ウエハ２の下端がレーザー光Ｌ１を遮り始めると、受光素子１０が判定部７３に出力する信号強度が急激に低下してゼロとなる。判定部７３は、この信号強度が低下し始めたことをトリガーとして、移動制御部７１に信号を送信する（ステップＳ４において「ＹＥＳ」）。
【００９４】
なお、判定部７３は、受光素子１０からの信号強度が低下し始めたことをトリガーに、移動制御部７１に信号を送信しているが、これに限定されない。例えば、受光素子１０からの信号強度が所定の強度に減少（例えば半分）した時点、あるいは、前記信号強度がゼロになった時点で、判定部７３は、移動制御部７１に信号を送信してもよい。このように、本実施形態では、判定部７３は、受光素子１０が受光するレーザー光Ｌ１の強度に基づいて、移動制御部７１に信号を送信する。
【００９５】
移動制御部７１は、判定部７３からの信号を受信すると、保持部４が、さらに距離Ｄ２を下降するように、サーボアンプ６にサーボモーター５のあらかじめ設定した回転角度の情報を送信する。サーボアンプ６は、サーボモーター５に電力を供給し、サーボモーター５が前記回転角度だけ回転した後、サーボモーター５への電力の供給を停止するとともに、操作終了信号を移動制御部７１に送信する。これにより、保持部４の移動が停止する（ステップＳ５）。
【００９６】
図７は、保持部４が、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が距離Ｄ１の位置から、さらに距離Ｄ２を下降して停止した状態を示す図である。距離Ｄ１・Ｄ２は、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差が１ｍｍとなるように設定されている。そのため、ウエハ２の撓み具合にかかわらず、図７に示す状態において、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する高さは１ｍｍとなる。
【００９７】
なお、落下時のウエハ２への衝撃を小さくする観点では、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差は、小さいほど望ましい。しかしながら、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差が極端に小さい場合、ウエハ２の振動で、下降途中でウエハ２の下端がトレー３に接触するおそれがある。
【００９８】
サーボアンプ６は、保持部４を距離Ｄ２を下降させて停止させると、当該停止と同時に、サーボモーター５の回転動作が終了したことを移動制御部７１および保持制御部７２に通知する。これにより、保持制御部７２は、保持部４に対し、ウエハ２の保持を解除するように指示する。
【００９９】
具体的には、保持制御部７２は電磁弁８に対し、図８に示すように、クランプ部４１ａが右側に移動し、クランプ部４１ｂが左側に移動するように、エアシリンダー４３ａ・４３ｂにエアを供給させる。これにより、保持部４によるウエハ２の保持が解除され（ステップＳ６）、ウエハ２はトレー３上に落下して、図９に示すように、載置面上に載置される（ステップＳ７）。
【０１００】
なお、ウエハ２をトレー３に移載した後、ウエハ２に対し、熱処理などが施される。具体的には、ウエハ２が載置された状態でトレー３をヒーターにより４００℃以上に加熱した上で、材料となるガスをウエハ２上に供給し、トレー３が持つ熱エネルギーによってガスを反応させる。これにより、ウエハ２上に所望の薄膜が形成される。
【０１０１】
（作用効果）
以上のように、本実施形態では、判定部７３が移動制御部７１に信号を送信した場合、すなわち、保持部４によって保持されたウエハ２の下端のトレー３の上面に対する鉛直方向の距離が距離Ｄ１である場合に、移動制御部７１が、保持部４を、前記信号を送信した時点における位置から、距離Ｄ２を下降させて停止させ、当該停止の後、保持制御部７２が、保持部４にウエハ２の保持を解除させる。
【０１０２】
そのため、ウエハ２の保持が解除された時点における、ウエハ２の下端のトレー３の上面に対する高さは、保持されたウエハ２の撓み具合にかかわらず、常に、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差に等しくなる。よって、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差が、ウエハ２がトレー３に落下した場合に破損しない程度（望ましくは、１ｍｍ以下）となるように、距離Ｄ１・Ｄ２を設定することにより、ウエハ２を破損させることなくトレー３上に載置することができる。すなわち、図１４および図１５に示す従来構成のように、保持部の下降途中でウエハの下端がトレーに接触したり、高すぎる位置からウエハをトレー上に落下させることによるウエハの破損を防止することができる。また、ウエハの載置面上での位置が、所望の位置から大きくずれることがないため、その後のウエハに対する処理および当該処理後のウエハの搬送を正常に行うことができる。
【０１０３】
したがって、本実施形態によれば、厚みに個体差のあるウエハを破損させることなく搬送することができる。
【０１０４】
特に、太陽電池の製造においては、薄いウエハが使用されるため、ウエハの撓み具合の個体差が顕著となる。そのため、前工程において処理を施されたウエハを載置面上に搬送するウエハ搬送装置を備える太陽電池製造装置の当該ウエハ搬送装置として、本実施形態に係るウエハ搬送装置を用いることにより、太陽電池の製造歩留り低下を防止することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、光電センサーによってウエハの下端の位置を検出しているので、例えば、カメラでウエハを撮影して、その映像からウエハの下端の位置を検出する構成に比べ、低コストでウエハ搬送装置を実現することができる。
【０１０６】
（ソフトウェアによる本発明の実施）
上述したウエハ搬送装置１の各ブロック、特に移動制御部７１、保持制御部７２および判定部７３は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１０７】
すなわち、ウエハ搬送装置１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるウエハ搬送装置１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記ウエハ搬送装置１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０１０８】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１０９】
また、ウエハ搬送装置１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを、通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ（high data rate）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１１０】
（付記事項）
上述した実施形態では、発光素子として半導体レーザーを用いていたが、これに限定されない。例えば、発光素子として点光源である発光ダイオードを用いてもよい。
【０１１１】
ただし、半導体レーザーが出射するレーザー光は、指向性が高いため、レーザー光がウエハに遮られると、受光部が受光する光の強度は、急激に低下する。そのため、判定部が信号を送信した時点におけるウエハの下端の載置面に対する鉛直方向の距離を、第１の距離に０．１ｍｍオーダーでほぼ一致させることができる。したがって、発光素子として半導体レーザーを用いることが望ましい。
【０１１２】
また、上述した実施形態では、受光素子としてフォトダイオードを用いていたが、光を受光して、受光した光の強度を検出できる素子であれば、フォトダイオードに限定されない。
【０１１３】
また、発光素子の出射光は、ウエハの材料を透過しにくいことが望ましい。例えば、ウエハがシリコンウエハである場合、発光素子の出射光の波長は、シリコンのバンドギャップに相当する１．１μｍ以下であることが望ましい。
【０１１４】
なお、上述の距離Ｄ１・Ｄ２は、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差が、ウエハ２がトレー３に落下した場合に破損しない程度の小さな距離となるのであれば、特に限定されない。ただし、距離Ｄ１・Ｄ２が大きい場合、ウエハ搬送装置のサイズが大型化するため、距離Ｄ１・Ｄ２は、例えば、数ｍｍから数十ｍｍに設定される。
【０１１５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１６】
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０１１７】
すなわち、本発明に係るウエハ搬送方法は、前工程から搬送されてきたウエハをクランプし、トレー直上までウエハを搬送後、クランプを解除することでウエハのトレーへの移載を行う機構を含み、ウエハをトレーに載せた状態で成膜を行う太陽電池製造装置において、前記クランプの解除は、水平方向に対向して設置された発光素子および受光素子で構成される光電センサーの出力がウエハの通過により変化した時点から、下方向に一定距離ウエハを移動させた時点で行うことを特徴とする。
【０１１８】
また、本発明に係るウエハ搬送方法は、下方向に一定距離ウエハを移動させる手段は、ウエハの下方向への移動をサーボモーター等の回転角度が制御可能なモーターを用いて行い、光電センサーの出力が変化した時点から、あらかじめ設定した角度回転したことを検知した時点でモーターの回転を停止することにより行うことを特徴とする。
【０１１９】
また、本発明に係るウエハ搬送装置は、上記のウエハ搬送方法を用いるウエハ搬送装置である。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、特に、薄いウエハを用いる太陽電池製造装置に好適である。
【符号の説明】
【０１２１】
１ ウエハ搬送装置
２ ウエハ
３ トレー
４ 保持部
５ サーボモーター
６ サーボアンプ
７ シーケンサー
８ 電磁弁
９ 発光素子
１０ 受光素子
４１ａ クランプ部
４１ｂ クランプ部
４２ａ シャフト
４２ｂ シャフト
４３ａ エアシリンダー
４３ｂ エアシリンダー
４４ 可動部
７１ 移動制御部（制御部）
７２ 保持制御部（制御部）
７３ 判定部
９１ 出射部
１０１ 受光部
Ｄ１ 距離（第１の距離）
Ｄ２ 距離（第２の距離）
Ｌ１ レーザー光（光）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送装置であって、
前記ウエハを保持する保持部と、
前記保持部の移動および前記保持部によるウエハの保持を制御する制御部と、
光を出射する出射部を有する発光素子と、
前記出射部から出射された光を受光する受光部を有する受光素子と
前記受光素子の検知した光の強度に応じて前記制御部に信号を送信する判定部とを備え、
前記出射部と前記受光部とは前記載置面から第１の距離の高さで設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで対向しており、
前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき前記判定部が前記制御部に信号を送信し、
前記制御部は前記信号を受信したとき、前記保持部を第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させ、当該停止の後、前記保持部に前記ウエハの保持を解除させることを特徴とするウエハ搬送装置。
【請求項２】
前記発光素子は、半導体レーザーであることを特徴とする請求項１に記載のウエハ搬送装置。
【請求項３】
前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のウエハ搬送装置。
【請求項４】
前記ウエハはシリコンウエハであり、前記発光素子が出射する光の波長は、１．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
【請求項５】
前記受光素子は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
【請求項６】
第１の距離と第２の距離との差は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
【請求項７】
上記保持部に接続されたサーボモーターを備え、
前記判定部が前記制御部に信号を送信した場合に、上記制御部は、前記送信した時点から、あらかじめ設定した回転角度だけ上記サーボモーターを回転させた後、当該回転を停止させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
【請求項８】
前工程において処理を施されたウエハを載置面上に搬送するウエハ搬送装置を備える太陽電池製造装置であって、
前記ウエハ搬送装置として、請求項１〜７のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置を備えることを特徴とする太陽電池製造装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置を動作させるための制御プログラムであって、コンピュータを前記制御部および前記判定部として機能させるための制御プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１１】
ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送方法であって、
前記ウエハを保持部によって保持する保持ステップと、
前記載置面から第１の距離の高さに設けられた発光素子の出射部から光を出射する出射ステップと、
前記載置面から第１の距離の高さに設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで前記出射部に対向する受光素子の受光部が上記光を受光する受光ステップと、
前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき、前記保持部を、前記変化した時点における位置から、第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させる下降・停止ステップと、
当該停止の後、前記ウエハの保持を解除する解除ステップと、を有することを特徴とするウエハ搬送方法。
【請求項１】
ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送装置であって、
前記ウエハを保持する保持部と、
前記保持部の移動および前記保持部によるウエハの保持を制御する制御部と、
光を出射する出射部を有する発光素子と、
前記出射部から出射された光を受光する受光部を有する受光素子と
前記受光素子の検知した光の強度に応じて前記制御部に信号を送信する判定部とを備え、
前記出射部と前記受光部とは前記載置面から第１の距離の高さで設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで対向しており、
前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき前記判定部が前記制御部に信号を送信し、
前記制御部は前記信号を受信したとき、前記保持部を第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させ、当該停止の後、前記保持部に前記ウエハの保持を解除させることを特徴とするウエハ搬送装置。
【請求項２】
前記発光素子は、半導体レーザーであることを特徴とする請求項１に記載のウエハ搬送装置。
【請求項３】
前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のウエハ搬送装置。
【請求項４】
前記ウエハはシリコンウエハであり、前記発光素子が出射する光の波長は、１．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
【請求項５】
前記受光素子は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
【請求項６】
第１の距離と第２の距離との差は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
【請求項７】
上記保持部に接続されたサーボモーターを備え、
前記判定部が前記制御部に信号を送信した場合に、上記制御部は、前記送信した時点から、あらかじめ設定した回転角度だけ上記サーボモーターを回転させた後、当該回転を停止させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
【請求項８】
前工程において処理を施されたウエハを載置面上に搬送するウエハ搬送装置を備える太陽電池製造装置であって、
前記ウエハ搬送装置として、請求項１〜７のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置を備えることを特徴とする太陽電池製造装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置を動作させるための制御プログラムであって、コンピュータを前記制御部および前記判定部として機能させるための制御プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１１】
ウエハを搬送して載置面上に載置するウエハ搬送方法であって、
前記ウエハを保持部によって保持する保持ステップと、
前記載置面から第１の距離の高さに設けられた発光素子の出射部から光を出射する出射ステップと、
前記載置面から第１の距離の高さに設けられ、前記載置面の直上の位置を挟んで前記出射部に対向する受光素子の受光部が上記光を受光する受光ステップと、
前記載置面に対して前記ウエハの最も低い部分によって、前記出射された光が遮られて前記受光部が受光する光の強度が変化したとき、前記保持部を、前記変化した時点における位置から、第１の距離よりも短い第２の距離を下降させて停止させる下降・停止ステップと、
当該停止の後、前記ウエハの保持を解除する解除ステップと、を有することを特徴とするウエハ搬送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−８４７３８（Ｐ２０１３−８４７３８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３２４６（Ｐ２０１１−２２３２４６）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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