JP2008007254A - シート状基板の搬送方法および搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】掴み部を有するシート状基板を、搬送中に落下および位置ずれを起こすことなく搬送する方法および装置を提供する。
【解決手段】本シート状基板の搬送方法は、第１の主面と第２の主面を有するシート状基板１の搬送方法であって、シート状基板１は、端部に連結されていて第２の主面側に突出している掴み部１ｇを有し、第２の主面からの掴み部１ｇの突出長さより大きい厚さを有する基板支持台１１に、第２の主面が接触するようにシート状基板１を載置して吸着させるステップと、シート状基板１が吸着された基板支持台１１を移動させるステップとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート状基板の搬送方法および搬送装置に関する。より詳しくは、端部に掴み部を含むシート状基板の搬送方法および搬送装置に関する。

現在、急速に普及が進んでいる太陽電池に用いられているウェハは、主に多結晶シリコンである。最近ではさらなる低コスト化およびシリコン原料節約を目的として、キャスト法に替わって、スライス工程を経ずに、溶融シリコンから直接シート状シリコン基板を得る有望な方法として、シリコンの融点以下に保持された基体（以下、基板成長用基体という）を、シリコンの融液に接触させ、シート状シリコン基板を得る方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

特許文献１に開示されている通り、基板成長用基体上にシート状シリコン基板を製造する際、このシート状シリコン基板の端部に掴み部を形成することにより、シート状シリコン基板の基板成長用基体からの落下率を低減できることが知られている。また、特許文献１に開示されている通り、特に基板成長用基体を大型化する場合、基板成長用基体の周縁部に沿った溝を設けることで、シート状シリコン基板と、基板成長用基体の周縁部に成長したシリコン（以下、バリという）を分離することができ、剥離性を向上できることが知られている。

また、たとえば特許文献２に開示されている通り、板状体を搬送する方法として、真空吸着式ベルトコンベアが知られている。かかる方法によれば、搬送対象となる板状体を吸着しながら搬送することにより、位置ずれ、落下などを抑制することができる。
国際公開２００４／０１６８３６号パンフレット 特開２０００−７４６４０号公報

基板成長用基体の浸漬表面に結晶成長させたシリコンシート状基板を、太陽電池などの商品に加工する場合など、シート状基板を基板成長用基体から剥離し、剥離したシート状基板を切断装置まで搬送し、切断装置にて商品として必要なサイズにシート状基板を切断する必要がある。

しかし、所定の形状を有する基板成長用基体を用いて作製された、高い歩留まりでシート状基板を製造することを可能とする掴み部を有するシート状基板は、商品として使用される主面部と主面部の端部に連結されている掴み部とにより立体的な形状を有するため、例えば特許文献２に開示されているような吸着方法で保持しながら搬送することができず、そのためシート状基板が、搬送中に、落下したり、位置ずれを起こしたりする問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、所定形状の基板成長用基体を用いて作製された掴み部を有するシート状基板を、搬送中に、落下および位置ずれを起こすことなく搬送する方法および装置を提供することを目的とする。

本発明にかかるシート状基板の搬送方法は、第１の主面と第２の主面を有するシート状基板の搬送方法であって、シート状基板は端部に連結されていて第２の主面側に突出している掴み部を有し、第２の主面からの掴み部の突出長さより大きい厚さを有する基板支持台に、第２の主面が接触するようにシート状基板を載置して吸着させるステップと、シート状基板が吸着された基板支持台を移動させるステップとを含む。かかる搬送方法により、立体的な掴み部を有するシート状基板であっても、搬送中に落下したり位置ずれを起こしたりすることなく所定の位置に搬送することが可能となる。

本発明にかかるシート状基板の搬送装置は、第１の主面と第２の主面を有するシート状基板の搬送装置であって、シート状基板は端部に連結されていて第２の主面側に突出している掴み部を有し、搬送装置は、第２の主面からの掴み部の突出長さより大きい厚さを有する基板支持台と、基板支持台にシート状基板を吸着させる基板吸着装置と、基板支持台を移動させる基板移動装置とを含む。かかる搬送装置により、立体的な掴み部を有するシート状基板であっても、搬送中に落下したり位置ずれを起こしたりすることなく所定の位置に搬送することが可能となる。

本発明にかかるシート状基板の搬送装置において、基板移動装置は基板支持台を移動させるコンベアベルトを含むことができる。コンベアベルトで基板支持台を移動させることにより、シート状基板を、搬送中に、落下したり位置ずれを起こしたりすることなく所定の位置に搬送することが容易になる。

また、本発明にかかる基板移動装置は、基板支持台をシャトル運動させる駆動装置を有することができる。基板支持台をシャトル運動させることにより、シート状基板を、搬送中に落下したり位置ずれを起こしたりすることなく所定の位置に搬送することが容易になる。

本発明によれば、掴み部を有するシート状基板を、搬送中に落下したり位置ずれを起こしたりすることなく所定の位置に搬送することが可能となる。

本発明による実施の形態について、シート状基板としてシート状シリコン基板を例として説明する。本発明の主眼は、立体的な掴み部を有するシート状基板を、落下および位置ずれを起こすことなく搬送することにある。したがって、本発明の対象となるシート状基板は、立体的な掴み部を有するシート状基板であれば足り、シート状シリコン基板に限定されず、シート状金属基板、シート状プラスチック基板なども含まれる。

（実施形態１）
本発明にかかるシート状基板の搬送装置の一実施形態は、図１および図３を参照して、第１の主面１ａと第２の主面１ｂを有するシート状基板１の搬送装置であって、シート状基板１は、端部に連結されていて第２の主面側１ｂに突出している掴み部１ｇを有し、搬送装置は、第２の主面１ｂからの掴み部１ｇの突出長さＬ_gより大きい厚さＬを有する基板支持台１１と、基板支持台１１にシート状基板１を吸着させる基板吸着装置と、基板支持台１１を移動させる基板移動装置とを含む。ここで、基板吸着装置には、基板支持台に設けられた吸着穴１２、真空溝１４および真空チューブ１５が含まれる。また、基板移動装置には、基板支持台１１を移動させるコンベアベルト１３およびロール１６が含まれる。

また、本実施形態の搬送装置においては、さらに、基板支持台１１にシート状基板１を載置するための載置用吸着ユニット１７と、移動後の基板支持台１１からシート状基板を取り出すための取り出し用吸着ユニット１８とが含まれる。

図３を参照して、本実施形態における搬送の対象となるシート状シリコン基板（シート状基板１）は、端部に連結されていて第２の主面側１ｂに突出している掴み部１ｇを有している。すなわち、シート状シリコン基板（シート状基板１）の端部が第２の主面１ｂ側に屈曲されて突出した掴み部１ｇを形成している。ここで、掴み部１ｇの形状は特に限定されず、図３（ａ）に示すようにシート状シリコン基板（シート状基板１）の端部が折り曲げられた形状でもよく、図３（ｂ）に示すようにシート状シリコン基板（シート状基板１）の端部が湾曲された形状でもよい。また、ここで、主面とは、太陽電池のセル面など一定の目的のために使用される面をいう。なお、かかるシート状基板を製造する方法および装置については後述する。

基板移動装置について、コンベアベルト１３は、基板支持台１１の移動方向の前後に設けられた一対のロール１６により保持され、ロール１６の回転によって水平方向に走行する。

吸着装置について、コンベアベルト１３に固定されている基板支持台１１に形成されている複数の吸着穴１２は、シート状シリコン基板（シート状基板１）を吸着するために設けられている。シート状シリコン基板（シート状基板１）を吸着する必要がある範囲でコンベアベルト１３の下部に設けられた真空溝１４を通して吸着穴１２に真空が提供される。この真空溝１４は、真空チューブ１５を通して真空ラインに接続されている。なお図１においては、真空ポンプもしくは真空エジェクタ、圧力計、エアフィルタなどは略してある。

載置用吸着ユニット１７は、基板支持台１１にシート状シリコン基板（シート状基板１）を載置するためのものであり、取り出し用吸着ユニット１８は所望の位置まで搬送したシート状シリコン基板（シート状基板１）を、たとえばレーザー切断装置治具などの所定の位置に取り出すためのものである。載置用吸着ユニット１７および取り出し用吸着ユニット１８は、それぞれ必要な位置にシート状シリコン基板を移載できるよう多軸ロボットなどの移動装置に接続されている。

図１に示した本実施形態の搬送装置を用いるシート状シリコン基板（シート状基板１）の搬送方法は、図３に示すような第２の主面１ｂからの掴み部１ｇの突出長さＬ_gより大きい厚さＬを有する基板支持台１１に、第２の主面１ｂが接触するようにシート状シリコン基板シート状シリコン基板（シート状基板１）を配置して吸着させるステップ（以下、基板吸着ステップいう）と、基板支持台１１に（シート状基板１）を吸着させて基板支持台１１を移動させるステップ（以下、基板移動ステップという）とを含む。

基板吸着ステップにおいては、以下のことが行なわれる。基板支持体１１がシート状シリコン基板（シート状基板１）の載置を受け入れる位置（以下、載置位置という）にあるとき、シート状シリコン基板（シート状基板１）が載置用吸着ユニット１７によって基板支持台１１上に載置される。真空溝１４はこの載置位置にまで設けられており、シート状シリコン基板は、基板支持台１１に載置されると同時に、真空溝１４と連結された基板支持台１１の吸着穴１２によって吸着される。

ここで、基板支持台１１はシート状シリコン基板（シート状基板１）の第２の主面１ｂからの掴み部の突出長さＬ_gより大きい厚さＬを有しており、シート状シリコン基板（シート状基板１）の突出部が基板支持台１１上に載らないような間隔をあけてコンベアベルト１３に設置されている。このようにして、基板支持台１１に、第２の主面１ｂが基板支持台１１に接触するようにシート状シリコン基板（シート状基板１）を載置して、容易に吸着させることができる。

次にロール１６を１ピッチ分回転させることにより、基板支持台１１を１ピッチ分移動させる。新たに載置位置に至った基板支持台１１に、上述の方法によって新たなシート状シリコン基板（シート状基板１）を載置して吸着させる。

基板移動ステップにおいては、シート状シリコン基板（シート状基板１）が吸着された基板支持台１１を、ロール１６の回転により所望の取り出し位置にまで移動させる。

こうして、搬送されたシート状シリコン基板（シート状基板１）は、取り出し用吸着ユニット１８により基板支持台１１から取り出しされる。真空溝１４は、この取り出し位置に基板支持台１１があるときに、基板支持台１１の吸着穴１２の一部が吸着できるように設置されている。このように真空溝１４を設けることで、シート状シリコン基板（シート状基板１）は、取り出し位置まで位置ずれを起こさずに搬送されると同時に、取り出し位置では吸着力が弱められているために、取り出し用吸着ユニット１８により容易に基板支持台１１から取り除かれる。

本実施形態においては、基板支持台１１としてコンベアベルト１３上に固定した箱型の基板支持台１１を用いたが、基板支持台１１をコンベアベルト１３と一体化させることも可能である。たとえば、コンベアベルト１３に一定間隔でシート状シリコン基板（シート状基板１）の第２の主面１ｂからの掴み部の突起長さＬ_gよりも深い溝を形成し、コンベアベルト１３に吸着穴（図示せず）を形成して、基板支持台１１としてのコンベアベルト１３に直接シート状シリコン基板（シート状基板１）を載置して吸着させた後、基板支持台１１としてのコンベアベルトを移動させることも可能である。

ここで、基板支持台１１のシート状シリコン基板（シート状基板１）と接する部分には、耐熱性の高い素材を用いることが好ましい。これは基板成長用基体をシリコン融液に浸漬させて形成された直後のシート状シリコン基板が比較的高温であるため、シリコン融液浸漬直後のシート状シリコン基板（シート状基板１）を搬送する場合、耐熱性の低い材質であれば変形等の恐れがあるためである。さらに基板支持台１１のシート状シリコン基板（シート状基板１）と接する部分はしなやかな素材を用いることが好ましい。しなやかな材質を用いることにより、搬送時にシート状シリコン基板に与える衝撃をやわらげるのみならず、シート状シリコン基板に微小な凹凸があっても、変形により微小な凹凸を吸収し、吸着を容易に行うことができるからである。耐熱性としなやかさを兼ね備える素材として、たとえば、フッ素ゴム、シリコンゴムなどが好適に挙げられる。

（実施形態２）
本発明にかかるシート状基板の搬送装置の他の実施形態は、図２および図３を参照して、第１の主面１ａと第２の主面１ｂを有するシート状基板１の搬送装置であって、シート状基板１は、端部に連結されていて第２の主面側１ｂに突出している掴み部１ｇを有し、搬送装置は、第２の主面１ｂからの掴み部１ｇの突出長さＬ_gより大きい厚さＬを有する基板支持台１１と、基板支持台１１にシート状基板１を吸着させる基板吸着装置と、基板支持台１１を移動させる基板移動装置とを含む。ここで、基板吸着装置には、基板支持台１１に設けられた吸着穴１２、真空チューブ２５および真空制御ユニット２９が含まれる。また、基板移動装置には、ボールねじ２３、ガイドレール２４およびモータ２６が含まれる。

また、本実施形態の搬送装置においては、さらに、基板支持台１１にシート状基板１を載置するための載置用吸着ユニット１７と、移動後の基板支持台１１からシート状基板を取り出しするための取り出し用吸着ユニット１８とが含まれる。かかる載置用吸着ユニット１７および取り出し用吸着ユニット１８は、実施形態１におけるものと同様である。

また、本実施形態における搬送の対象となるシート状シリコン基板（シート状基板１）は、実施形態１におけるシート状シリコン基板と同様である。

基板移動装置について、基板支持台１１に連結されているボールねじ２３をモータ２６により正回転または逆回転させることにより、基板支持台１１をシャトル運動させることができる。

吸着装置について、基板支持台１１に形成されている複数の吸着穴１２は、シート状シリコン基板（シート状基板１）を吸着するために設けられている。この吸着穴１２は真空チューブ１５および真空制御ユニット２９を介して真空ラインに接続されている。なお、図２では真空ポンプもしくは真空エジェクタ、圧力計、エアフィルタなどは略してある。

図２に示した本実施形態の搬送装置を用いるシート状シリコン基板（シート状基板１）の搬送方法は、図３に示すような第２の主面１ｂからの掴み部１ｇの突出長さＬ_gより大きい厚さＬを有する基板支持台１１に、第２の主面１ｂが接触するようにシート状シリコン基板シート状シリコン基板（シート状基板１）を配置して吸着させるステップ（基板吸着ステップ）と、基板支持台１１に（シート状基板１）を吸着させて基板支持台１１を移動させるステップ（基板移動ステップ）とを含む。

基板吸着ステップにおいては、以下のことが行なわれる。基板支持体１１がシート状シリコン基板（シート状基板１）の載置を受け入れる位置（載置位置）にあるとき、シート状シリコン基板（シート状基板１）が載置用吸着ユニット１７によって基板支持台１１上に載置される。シート状シリコン基板（シート状基板１）が基板支持台１１上に載置されると、真空制御ユニット２９を作動させることにより真空チューブ１５と連結された基板支持台１１の吸着穴１２によって吸着される。

ここで、基板支持台１１はシート状シリコン基板（シート状基板１）の第２の主面１ｂからの掴み部の突出長さＬ_gより大きい厚さＬを有している。このようにして、基板支持台１１に、第２の主面１ｂが基板支持台１１に接触するようにシート状シリコン基板（シート状基板１）を載置して、容易に吸着させることができる。

基板移動ステップにおいては、モータ２６を作動させボールねじ２３を正回転させることにより、基板支持台１１を所望の取り出し位置にまで移動させる。

その後、真空制御ユニット２９により吸着穴１２の真空状態を開放し、シート状シリコン基板（シート状基板１）は、基板支持台１１への吸着が解除されると同時に、取り出し吸着ユニット１８により基板支持台１１から取り出される。このように吸着穴１２の真空状態を制御することで、シート状シリコン基板（シート状基板１）は、取り出し位置まで位置ずれを起こさずに搬送されると同時に、取り出し位置では基板支持台１１への吸着が解除されるために、取り出し吸着ユニット１８により容易に基板支持台１１から取り除かれる。

本実施形態の搬送装置によるシート状シリコン基板（シート状基板１）の搬送は、第２の主面１ｂ側に突出した掴み部を有するシート状シリコン基板を、その第２の主面１ｂを基板支持台１１に接触し吸着させて、基板支持台１１をシャトル運動させることにより行なうものである。したがって、基板支持台１１は、上記の吸着およびシャトル運動が可能なものである限り、図２の示す形状に限定されない。また、基板支持台１１をシャトル運動させる駆動装置は、図２に示すようなモータ２６およびボールねじ２３に限定されず、たとえば、エアシンシリンダなどであってもよい。

＜シート状基板の製造方法＞
実施形態１および２において搬送の対象となるシート状基板の製造方法を、シート状シリコン基板を例として説明する。まず、図４を参照して、シート状シリコン基板（シート状基板１）を成長させるための基板成長用基体４１について説明する。かかる基板成長用基体４１には、シート状シリコン基板に掴み部１ｇを形成させるための突起部４１ｇが設けられている。かかる突起部４１ｇを取り囲むようにシート状シリコン基板の掴み部１ｇが形成され、シート状シリコン基板の製造の際、シート状シリコン基板（シート状基板１）が、基板成長用基体４１から剥がれ落ちることを防止し、回収率を向上させることが可能となる。なお、基板成長用基体４１に設けられた溝部４１ｄにより、シート状シリコン基板（シート状基板１）からのバリ１ｎの分離が容易になっている。

次に、図５を参照して、シート状基板の製造装置および製造方法について説明する。図５に示すシート状シリコン基板の製造装置は、坩堝昇降台５４の上に断熱材５３および坩堝台５２を介して坩堝５１が載せられており、坩堝５１の中のシリコン融液５０は坩堝５１の周囲に配設されたヒータ５５によって融点以上に保持されている。かかる断熱材５３は、融液温度を均一に保持するためと、坩堝底からの抜熱を抑制するために用いられている。さらに本装置は基体固定脚５６に固定された基板成長用基体４１の表面がシリコン融液５０に浸漬するように設計されている。また前記断熱材５３には、坩堝昇降機構を有する坩堝昇降台５４が設けられている。これは、基板成長用基体４１の表面上でシート状シリコン基板（シート状基板１）が成長するため、常に基板成長用基体４１が、シリコン融液５０の融液面から同じ深さで浸漬できるように上下動させるためである。

かかるシート状シリコン基板の製造装置を用いて、基板成長基体４１上でシート状シリコン基板（シート状基板１）を成長させる際に、たとえば図４（ｂ）に示す基板成長基体４１を、その第１の主面４１ａが下向きに、その突起部４１ｇが進行方向の前面になるようにして、図５中の矢印の方向に、左側から右側へ移動させる。このとき、基板成長基体４１の第１の主面４１ａおよび突起部４１ｇが、シリコン融液５０に接触するように移動させることにより、基板成長基体４１に、掴み部１ｇを有するシート状シリコン基板（シート状基板１）が成長する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

シート状基板の搬送装置の一実施形態を示す概略図である。 シート状基板の搬送装置の他の実施形態をを示す概略図である。 基板支持台上に載置されたシート状基板を示す概略断面図である。ここで、（ａ）はシート状基板の一実施形態を示し、（ｂ）はシート状基板の他の実施形態を示す。 （ａ）は基板成長基体およびシート状基板を示す概略図である。（ｂ）は（ａ）の線分ＩＶＢ−ＩＶＢにおける概略断面図である。 シート状シリコン基板の製造装置の一実施形態を示す概略図である。

符号の説明

１ シート状基板、１ａ，４１ａ 第１の主面、１ｂ 第２の主面、１ｇ 掴み部、１ｎ バリ、１１ 基板支持台、１２ 吸着穴、１３ ベルトコンベア、１４ 真空溝、１５ 真空チューブ、１６ ロール、１７ 載置用吸着ユニット、１８ 取り出し用吸着ユニット、２３ ボールねじ、２４ ガイドレール、２６ モータ、２９ 真空制御ユニット、４１ 基板成長用基体、４１ｄ 溝部、４１ｇ 突起部、５０ シリコン融液、５１ 坩堝、５２ 坩堝台、５３ 断熱材、５４ 坩堝昇降台、５５ ヒータ、５６ 基体固定脚。

Claims (4)

1. 第１の主面と第２の主面を有するシート状基板の搬送方法であって、
   前記シート状基板は、端部に連結されていて前記第２の主面側に突出している掴み部を有し、
   前記第２の主面からの前記掴み部の突出長さより大きい厚さを有する基板支持台に、前記第２の主面が接触するように前記シート状基板を載置して吸着させるステップと、
   前記シート状基板が吸着された前記基板支持台を移動させるステップとを含むシート状基板の搬送方法。
2. 第１の主面と第２の主面を有するシート状基板の搬送装置であって、
   前記シート状基板は、端部に連結されていて前記第２の主面側に突出している掴み部を有し、
   前記搬送装置は、前記第２の主面からの前記掴み部の突出長さより大きい厚さを有する基板支持台と、前記基板支持台に前記シート状基板を吸着させる基板吸着装置と、前記基板支持台を移動させる基板移動装置とを含むシート状基板の搬送装置。
3. 前記基板移動装置は、前記基板支持台を移動させるコンベアベルトを含む請求項２に記載のシート状基板の搬送装置。
4. 前記基板移動装置は、前記基板支持台をシャトル運動させる駆動装置を有する請求項２に記載のシート状基板の搬送装置。

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