(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ平坦な上面とほぼ平坦な下面とを有する複数のウエハーをハンドリングするためのシステムであって、
少なくとも１つのアンロードステーションと、
フロントローディングエンドおよびバックストップエンドを有する少なくとも１つの中間ステーションであって、前記ウエハーの平面が水平面に対して所定の角度で配置された状態で前記ウエハーを保持するように構成され、前記角度が、前記フロントローディングエンドから前記バックストップエンドに向かって下方に３０〜６０度である、少なくとも１つの中間ステーションと、
前記アンロードステーションと前記中間ステーションとの間で前記ウエハーを運搬するように構成された移送装置と、を備え、
前記少なくとも１つの中間ステーションは少なくとも１つのスロットを有し、前記少なくとも１つのスロットは、前記複数のウエハーのうちの第１のウエハーと、前記複数のウエハーのうちの背合わせ配置の第２のウエハーとを受け取るように構成されており、前記第１のウエハーは前記少なくとも１つのスロット内に挿入され、前記第２のウエハーは、前記第１および第２のウエハーの隣接する表面が接触した状態で前記第１のウエハーに隣接して前記少なくとも１つのスロット内に挿入される、システム。
【請求項２】
前記移送装置は真空グリッパと重力グリッパとを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの中間ステーションは、それぞれがウエハーを支持するように構成されたリアストップを前記バックストップエンドに有する複数のスロットを備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記角度は４５度である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のウエハーは、前記第１および第２のウエハーのそれぞれの上面が接触した状態でまたはそれぞれの下面が接触した状態で、前記第１のウエハーの上の前記少なくとも１つの中間ステーションの前記少なくとも１つのスロット内に挿入される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの中間ステーションは、前記背合わせ配置の前記第２のウエハーを持ち上げるように設計された真空素子を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記移送装置は、前記少なくとも１つの中間ステーションから前記背合わせ配置のウエハーを取り出し、処理用キャリヤ内にロードするための端部保持装置内に前記ウエハーを置くように構成される、請求項５または６に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数のウエハーがロードされた処理用キャリヤを受け取るように構成された処理ステーションをさらに含むシステムであって、前記キャリヤは処理のために炉に移動させられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
アンロードステーションからウエハーをアンロードする工程と、
前記アンロードステーションから中間ステーションに前記ウエハーを移送する工程と、
前記中間ステーションから処理ステーションに前記ウエハーを移送する工程と、
前記ウエハーを処理する工程と、
前記処理ステーションから前記ウエハーをアンロードする工程と、
前記ウエハーをキャリヤ内に再ロードする工程と、を含むウエハーハンドリング方法であって、
前記ウエハーは移送装置によりアンロードされ、移送され、再ロードされ、
前記中間ステーションは、フロントローディングエンドおよびバックストップエンドを有しており、前記中間ステーションは、前記ウエハーの平面が水平面に対して所定の角度で配置された状態で前記ウエハーを保持するように構成され、前記角度が、前記フロントローディングエンドから前記バックストップエンドに向かって下方に３０〜６０度であり、
前記中間ステーションは少なくとも１つのスロットを有し、前記少なくとも１つのスロットは、前記ウエハーのうちの第１のウエハーと、前記ウエハーのうちの背合わせ配置の第２のウエハーとを受け取るように構成されており、前記第１のウエハーは前記少なくとも１つのスロット内に挿入され、前記第２のウエハーは、前記第１および第２のウエハーの隣接する表面が接触した状態で前記第１のウエハーに隣接して前記少なくとも１つのスロット内に挿入される、ウエハーハンドリング方法。
【請求項１０】
前記第１のウエハーはその上面が上方に向けられた状態で整合される工程をさらに含む、請求項９に記載のウエハーハンドリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
[0001]本出願は、２００９年３月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／１６４，６３９号からの優先権を主張する。
【０００２】
[0002]本出願は一般的には、製造環境における薄いウエハーのハンドリングに関し、具体的には、拡散炉内処理における太陽電池ウエハーのロードおよびアンロードのハンドリングに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]製造中、薄く壊れやすい材料（本明細書では「ウエハー」と呼ばれる）のハンドリングは、ウエハーが製造工程中に破壊されると生じ得る材料と時間の両方の消耗のため、非常に難しくなる可能性がある。しかしながら、ウエハーは様々な材料のものが考えられ、ウエハーの１つの特定の例は、電子機器、ソーラーアプリケーション、及び他のアプリケーショで利用されるようなシリコンウエハーである。
【０００４】
[0004]太陽電池ウエハーは通常、シリコン、ＧａＡｓ等の半導体材料からなる壊れやすく薄い平面ウエハーである。効率を上げ材料コストを低減するために、太陽電池ウエハーはますます薄くされ、したがってハンドリング中の太陽電池ウエハーの破損および消耗により製造工程において多くの困難を引き起こす。
【０００５】
[0005]太陽電池ウエハーの製造における１つの特定工程は、処理のためにウエハーを拡散炉内にロードし、かつ拡散炉からアンロードすることに関わる。この工程では、太陽電池ウエハーの一面だけが拡散炉内で処理されることが好ましい。このため太陽電池ウエハーは通常、各ウエハーの一面だけが拡散炉の環境に向けられるように背中合わせで（back to back：ＢＴＢ）置かれる。
【０００６】
[0006]ウエハーを背中合わせ形式で正確に配置するための複雑なシステムを含む従来のウエハーハンドリングシステムは、ウエハーが拡散炉内におよび拡散炉から移動されるので、かなり複雑でかさばる傾向があり、床面積を効率的に利用していない。例えばいくつかの従来システムは、キャリヤ内に複雑な櫛形構造を使用してＢＴＢウエハーを正確に配置しようとする。ウエハーのこのようなハンドリングは、ハンドリングに必要とされる時間によりスループットを低減する可能性があり、ウエハーの不整合等による材料の比較的大量の破損と消耗をもたらす可能性が依然としてある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0007]このため、ウエハーをハンドリングする、特には太陽電池ウエハーをハンドリングするための改善されたシステム、装置および方法が必要とされる。
【０００８】
[0008]本システム、装置および／または方法は上記欠点の少なくとも１つを克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
[0009]本明細書に記載の一態様では、少なくとも１つのアンロードステーションと、一定の角度でウエハーを保持するように設計された少なくとも１つの中間ステーションと、処理ステーションと、ステーション間でウエハーを移動するように構成された移送装置と、を含むウエハーハンドリングシステムが提供される。
【００１０】
[0010]１つのケースでは、移送装置は真空グリッパと重力グリッパとを備えてもよい。
【００１１】
別のケースでは、中間ステーションは、ウエハーを背合わせ（ＢＴＢ）配置で受け取るように構成されてよく、この配置では、第１のグループのウエハーが中間ステーションに置かれ、第２のグループのウエハーは、ウエハーが背合わせとなるように中間ステーションにおいて第１のグループの上に置かれる。
【００１２】
[0012]別の態様によると、片側には個々のウエハーをつかむように構成された真空グリッパと、反対側には、ウエハーの下に配置されて持ち上げられると１つまたは複数のウエハーを支持するように構成された重力グリッパと、を含むウエハーハンドリング装置が提供される。
【００１３】
[0013]別の態様では、ウエハーをアンロードする工程と、中間ステーションにウエハーを移送する工程と、中間ステーションから処理ステーションにウエハーを移送する工程と、ウエハーを処理する工程と、処理ステーションからウエハーをアンロードする工程と、キャリヤ内にウエハーに再ロードする工程と、を含むウエハーハンドリング方法であって、ウエハーは移送装置によりアンロードされ、移送され、再ロードされる、方法が提供される。
【００１４】
[0014]１つのケースでは、ウエハーは、処理された後、単一のウエハーに分離されてもよい。
【００１５】
[0015]一態様では、ほぼ平坦な上面とほぼ平坦な下面とを有する複数のウエハーをハンドリングするためのシステムであって、少なくとも１つのアンロードステーションと、フロントエンドおよびバックエンドを有する少なくとも１つの中間ステーションであって、ウエハーの平面が水平面に対し一定の角度で配置された状態でウエハーを保持するように構成された、少なくとも１つの中間ステーションと、アンロードステーションと中間ステーションとの間でウエハーを運搬するように構成された移送装置と、を含むシステムが提供される。
【００１６】
[0016]１つのケースでは、移送装置は真空グリッパと重力グリッパとを備える。
【００１７】
[0017]別のケースでは、少なくとも１つの中間ステーションは、それぞれがウエハーを支持するように構成されたリアストップを備えた複数のスロットを含む。
【００１８】
[0018]別のケースでは、角度はフロントエンドからバックエンドへ下向きである。
【００１９】
[0019]別のケースでは、角度は３０〜６０度である。
【００２０】
[0020]別のケースでは、角度は４５度である。
【００２１】
[0021]別のケースでは、少なくとも１つの中間ステーションは少なくとも１つのスロットを有し、少なくとも１つのスロットは、複数のウエハーのうちの第１のウエハーと、背合わせ配置の複数のウエハーのうちの第２のウエハーとを受け取り、これにより第１のウエハーは少なくとも１つのスロット内に挿入され、第２のウエハーは、第１および第２のウエハーのそれぞれの上面が接触した状態で第１のウエハーの上の少なくとも１つのスロット内に挿入されるように構成されている。
【００２２】
[0022]別のケースでは、少なくとも１つの中間ステーションは、背合わせ配置の第２のウエハーを持ち上げるように設計された真空素子を含む。
【００２３】
[0023]別のケースでは、移送装置は、少なくとも１つの中間ステーションから背合わせ配置のウエハーを取り出し、処理用キャリヤ内にロードするための端部保持装置内にこのウエハーを置くように構成される。
【００２４】
[0024]別のケースでは、少なくとも１つの中間ステーションは少なくとも１つのスロットを有し、少なくとも１つのスロットを有し、複数のウエハーのうちの第１のウエハーと、背合わせ配置の複数のウエハーのうちの第２のウエハーとを受け取り、これにより第１のウエハーは少なくとも１つのスロット内に挿入され、第２のウエハーは、第１と第２のウエハーのそれぞれの下面が接触した状態で第１のウエハーの上の少なくとも１つのスロット内に挿入されるように構成されている。
【００２５】
[0025]別のケースでは、少なくとも１つの中間ステーションは、背合わせ配置の第２のウエハーを持ち上げるように設計された真空素子を含む。
【００２６】
[0026]別のケースでは、移送装置は、少なくとも１つの中間ステーションから背合わせ配置のウエハーを取り出し、処理用キャリヤ内にロードするために端部保持装置内にこのウエハーを置くように構成される。
【００２７】
[0027]別のケースでは、本システムは、複数のウエハーがロードされた処理用キャリヤを受け取るように構成された処理ステーションをさらに含み、処理用キャリヤは処理のために炉に移動される。
【００２８】
[0028]別の態様では、少なくとも１つのフィンガを含むウエハーハンドリング装置が提供され、少なくとも１つのフィンガは、真空吸引力により第１の選択されたウエハーを保持するように構成された真空グリッパを有する第１の側と、第２の選択されたウエハーの下に配置されて持ち上げられると、選択されたウエハーを支持するように構成された重力グリッパを有する第２の側と、を含み、少なくとも１つのフィンガは、第１の側または第２の側が第１の選択されたウエハーまたは第２の選択されたウエハーに対し選択的に配置可能であるように、回転可能である。
【００２９】
[0029]１つのケースでは、真空グリッパは真空供給システム、および真空供給システムと連通する複数の穴を含む。
【００３０】
[0030]別のケースでは、真空供給システムは真空ホースを受け入れるように構成される。
【００３１】
[0031]別のケースでは、重力グリッパは、ウエハーが平坦部に対して載置されて少なくとも１つの隆起部により支持されるように、平坦面と少なくとも１つの隆起部とを含む。
【００３２】
[0032]別のケースでは、重力グリッパは、ウエハーがその角が２つの隆起部の間にはまった状態で配置されるように、重力グリッパの両側に配置されかつ遠端部に対し一定の角度に向けられた２つの隆起部を有する。
【００３３】
[0033]別のケースでは、重力グリッパは、ウエハーが平坦部に対して載置されて少なくとも２つの隆起部により支持されるように平坦面と少なくとも２つの隆起部とを含む。
【００３４】
[0034]さらに別の態様では、アンロードステーションからウエハーをアンロードする工程と、アンロードステーションから中間ステーションにウエハーを移送する工程と、中間ステーションから処理ステーションにウエハーを移送する工程と、ウエハーを処理する工程と、処理ステーションからウエハーをアンロードする工程と、キャリヤ内にウエハーを再ロードする工程と、を含むウエハーハンドリング方法であって、ウエハーは移送装置によりアンロードされ、移送され、再ロードされる、方法が提供される。
【００３５】
[0035]１つのケースでは、本方法は、複数対のウエハーがそれぞれの上面が接触した状態で配置されるように、ウエハーを背合わせ配置で中間ステーションに配置する工程をさらに含む。
【００３６】
[0036]別のケースでは、本方法は、複数対のウエハーがそれぞれの下面が接触した状態で配置されるように、ウエハーを背合わせ配置で中間ステーションに配置する工程をさらに含む。
【００３７】
[0037]別のケースでは、本方法は、その上面が上方に向けられた状態で互いに整合されたウエハーを個々のスロット内のキャリヤ内に配置する工程をさらに含む。
【００３８】
[0038]他の態様および特徴は、添付図面と併せて以下の特定の実施形態の説明を検討すると当業者には明らかになるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
[0039]本明細書に記載の実施形態をよりよく理解するためおよびそれらがどのように実行に移され得るかをより明確に示すために、ほんの一例として、例示的な実施形態を示す添付図面を参照する。
【００４０】
【図１】例示的なウエハーハンドリングシステムのブロック図である。
【図２Ａ】ウエハーハンドリングロボットのエンドエフェクタの斜視図である。
【図２Ｂ】ウエハーハンドリングロボットのエンドエフェクタの斜視図である。
【図３Ａ】ウエハーハンドリングロボットのエンドエフェクタの斜視図である。
【図３Ｂ】ウエハーハンドリングロボットのエンドエフェクタの斜視図である。
【図４Ａ】ウエハーをエンドエフェクタに移動するためのプッシャの図である。
【図４Ｂ】ウエハーをエンドエフェクタに移動するためのプッシャの図である。
【図４Ｃ】ウエハーをエンドエフェクタに移動するためのプッシャの図である。
【図５Ａ】中間ロードステーションの図である。
【図５Ｂ】中間ロードステーションの図である。
【図６Ａ】中間ロードステーション内にウエハーを置くエンドエフェクタの図である。
【図６Ｂ】中間ロードステーション内にウエハーを置くエンドエフェクタの図である。
【図７Ａ】中間ロードステーションからＢＴＢウエハーを取り出すエンドエフェクタの図である。
【図７Ｂ】中間ロードステーションからＢＴＢウエハーを取り出すエンドエフェクタの図である。
【図７Ｃ】中間ロードステーションからＢＴＢウエハーを取り出すエンドエフェクタの図である。
【図７Ｄ】中間ロードステーションからＢＴＢウエハーを取り出すエンドエフェクタの図である。
【図８Ａ】端部保持装置内にウエハーを置くエンドエフェクタの図である。
【図８Ｂ】端部保持装置内にウエハーを置くエンドエフェクタの図である。
【図９Ａ】炉ボート内にＢＴＢウエハーを置く端部保持装置の図である。
【図９Ｂ】炉ボート内にＢＴＢウエハーを置く端部保持装置の図である。
【図９Ｃ】炉ボート内にＢＴＢウエハーを置く端部保持装置の図である。
【図９Ｄ】炉ボート内にＢＴＢウエハーを置く端部保持装置の図である。
【図９Ｅ】炉ボート内にＢＴＢウエハーを置く端部保持装置の図である。
【図１０Ａ】炉ボート内のＢＴＢウエハーの図である。
【図１０Ｂ】炉ボート内のＢＴＢウエハーの図である。
【図１０Ｃ】炉ボート内のＢＴＢウエハーの図である。
【図１０Ｄ】炉ボート内のＢＴＢウエハーの図である。
【図１１Ａ】中間アンロードステーションおよび中間アンロードステーションからウエハーを取り出すエンドエフェクタの図である。
【図１１Ｂ】中間アンロードステーションおよび中間アンロードステーションからウエハーを取り出すエンドエフェクタの図である。
【図１１Ｃ】中間アンロードステーションおよび中間アンロードステーションからウエハーを取り出すエンドエフェクタの図である。
【図１１Ｄ】中間アンロードステーションおよび中間アンロードステーションからウエハーを取り出すエンドエフェクタの図である。
【図１２】例示的なウエハーハンドリング方法のフローチャートである。
【００４１】
[0052]説明の単純化と明確化のために、適当と考えられる場合、参照符号は、対応するまたは類似の要素または工程を示すために添付図面間で繰り返されることがあると理解されるだろう。さらに、本明細書に記載の例示的な実施形態を完全に理解するために多くの特定の詳細が記載される。しかしながら、本明細書に記載の実施形態が、これらの特定な詳細無しに実行され得ることは、当業者により理解されるだろう。他の場合、周知の方法、手順および部品については、本明細書に記載の実施形態を曖昧にしないように詳しく説明しなかった。さらに、本明細書を、ここに記載の実施形態の範囲を制限するものと決して考えてはならず、むしろ本明細書に記載の様々な実施形態の実施を単に説明するものと考えるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
[0053]図１に、本明細書の一実施形態による例示的なウエハーハンドリングシステム１００のブロック図を示す。この特定の実施形態では、ウエハーは、約１６０マイクロメートルの厚さを有する太陽電池ウエハーである。図１のシステムは、ウエハーをキャリヤから拡散炉ボートに移動し、そしてキャリヤに戻すためのハンドリング処理の概要である。但し、この実施形態において使用されるシステムと方法は他のウエハーハンドリング状況に適用され得ることが理解されるだろう。
【００４３】
[0054]製造環境内の移動については、ウエハーは通常、キャリヤ（図１に示さず）内にロードされる。キャリヤは、移動中の破損からウエハーを保護するためにウエハーが挿入される複数のスロットを含む。
【００４４】
[0055]図１のシステムでは、移送装置（ロボット１０５とし得る）が本システム内の様々なステーション間でウエハーを移送するために設けられる。当初、キャリヤは、通常はケーブルコンベヤ等のコンベヤシステム（図示せず）を介しウエハーアンロードステーション１１０に到達する。ウエハーアンロードステーション１１０では、ウエハーは炉キャリヤ（炉ボートと呼ばれる場合もある）への移送に備えてキャリヤから取り出される。上記のように、スループット効率を上げるため、およびソーラーウエハーの一面だけの処理を可能にするために、ソーラーウエハーは通常、拡散炉内で処理される前に背合わせ（ＢＴＢ）で置かれる。製造速度での炉ボート内のウエハーのこのＢＴＢ配置での正確な配置はいくつかの困難を呈する。
【００４５】
[0056]本実施形態では、ロボット１０５は最初に、ウエハーがＢＴＢ配置で置かれるように、ウエハーをキャリヤから中間ロードステーション１１５に移送する。以下にさらに説明するように、中間ロードステーション１１５はウエハーの正確かつ微妙なＢＴＢ配置を可能にする。
【００４６】
[0057]ロボット１０５は、炉ボート内での配置のために、ＢＴＢウエハーを中間ロードステーション１１５からボートローディングステーション１２０に移動する。ＢＴＢウエハーが炉ボート内にロードされると、処理のために炉ボートは、拡散炉１２５とし得る処理ステーション内に移動される。拡散炉１２５内への移動は、コンベヤ（図示せず）、サーボ軸、他のロボット等を介することができる。
【００４７】
[0058]拡散炉１２５内の加工処理に続いて、炉ボートはボートアンロードステーション１３０に移動する。ロボット１０５は、ＢＴＢウエハーをボートから、ロボットによる移送のためにＢＴＢウエハーが単一ウエハーに分離される中間アンロードステーション１３５へ、そしてウエハーがキャリヤ内で再配置される再ロードステーション１４０へ移送する。
【００４８】
[0059]スループット目的のために、必要に応じて、追加のロボットまたはステーションが追加されてもよいことが理解されるだろう。例えば、拡散に先立ってウエハーをアンロードするために１台のロボットが設けられてもよく、拡散に続いてウエハーをロードするために別のロボットが設けられてもよい。同様に、低スループット状況では、中間ロードステーションはまた、中間アンロードステーションとして使用されてもよい。さらに、炉ボートロードステーションと炉ボートアンロードステーションは同じステーションであってもよく、場合によっては、ロードおよびアンロードが同じボート上で同時に発生してもよいであろう。この様々なステーションのモジュールの使用は、必要に応じ高いまたは低いスループットを提供するために製造ラインが速やかに変更され得るように生産柔軟性を与える。
【００４９】
[0060]以下の節では、ロボットおよび各ステーションのさらなる詳細と各ステーションで発生する処理の概要とを述べる。本明細書における特定の実施形態は参照のためだけであること、および他の実施形態が利用可能であってもよいということが理解されるだろう。
【００５０】
[0061]この実施形態のロボットは、エンドエフェクタ２００（アームツールの端部（end of arm tool：ＥＯＡＴ））と呼ばれる場合もある）を備える多軸アーム（図示せず）を含む。図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂは、ロボット１０５のエンドエフェクタ２００の斜視図を示す。エンドエフェクタは複数のプレート２０５（フィンガと呼ばれる場合もある）を含む。図２と図３では、３つのプレートだけが示されるが、エンドエフェクタ２００は通常、キャリヤから所定量のウエハーを移動するのに必要な数のプレートを有する。プレートの一方の面は真空グリッピングシステム２１０（図２Ａと図２Ｂに示され、真空グリッパと呼ばれる場合もある）を備え、他方の面は、ＢＴＢ配置の際にウエハーを支持するために使用されるメカニカルストップ２２０をその端部に有するほぼ平坦な面からなる重力グリッピングシステム２１５（図３Ａと図３Ｂに示され、重力グリッパと呼ばれる場合もある）を備える。
【００５１】
[0062]図２Ａと図２Ｂに示すように、真空グリッパは、各プレートの遠端部に設けられ、真空グリッパは、真空供給システム、および真空供給システムと連通する複数の穴を含む。真空ホース（図示せず）がエンドエフェクタに取り付けられることができるように、そしてウエハーを吸引してウエハーを平坦なプレートに対し保持するために複数の穴に真空を形成するために真空ホースが使用されることができるように、真空供給システムは構成される。図２Ｂに、ウエハー２３０をつかんだ状態の真空グリッパを示す。
【００５２】
[0063]図３Ａに示すように、重力グリッパ２１５は、プレートの平坦面２１７と、各プレートの遠端部に設けられた２つの隆起部（メカニカルストップ２２０）と、を含む。図３Ｂに示すように、プレートが移動されるとウエハーは平坦部に対して載置され、隆起部により支持される（例えば、ウエハーが垂直に配置された場合は垂直に、ウエハーが４５度の場合は４５度で、ウエハーが水平の場合は水平に、等）ように、平坦面がウエハーに対して置かれ、隆起部がウエハーの縁の外に（例えば、ウエハーが垂直に向けられた場合は下に）あるように、プレートはウエハー間に挿入されて移動されることができる。この実施形態では、隆起部はプレートの遠端部に対し一定の角度で存在し、隆起部は、ウエハーの角が隆起部間にはまった状態で、ウエハーを傾斜した向きで支持するように構成される。図３Ａは２つの隆起部の使用を示すが、ウエハーを支持するために３つ以上の隆起部またはメカニカルストップが適用され使用されることが可能であることが理解されるだろう。
【００５３】
[0064]本出願の実施形態の範囲から逸脱することなく真空グリッパと重力グリッパの他の配置を利用できる可能性があることが理解されるだろう。この特定の実施形態では、真空グリッパと重力グリッパは同じ物理的エンドエフェクタの両側にあるが、必ずしもそうではない。
【００５４】
[0065]上に簡潔に説明したように、ウエハーアンロードステーションでは、ウエハーで充填されたキャリヤがコンベヤシステムから取り出される。この実施形態では、キャリヤは、ウエハーが水平方向に配置されるように垂直方向に配置される。キャリヤは通常、処置面（「日向面側（サニーサイド）：sunny side」と呼ばれる場合もある）が一方向であるようにすべてのウエハーが向けられた状態でキャリヤ当たり１００枚のウエハーを搬送する。１つの特定の実施形態では、キャリヤは、ウエハーが「サニーサイドダウン」であるように、すなわちサニーサイドが下を向くように配置されてもよい。
【００５５】
[0066]図示しないが、ウエハーアンロードステーションは必要に応じ、いくつかのキャリヤがウエハーアンロードステーションの適所に保持されることを可能にするバッファ用システムを含んでよいことが理解されるだろう。同様に、ウエハーアンロードステーションはまた、キャリヤが到着時に異なる位置にあれば、キャリヤを回転して適正位置にするための機構を含んでもよい。さらに、キャリヤを追跡するためにＲＦＩＤタグ、バーコード等の従来の製造情報収集手段を用いてもよい。例えば、ＲＦＩＤタグまたは他の識別情報を、この位置にあるキャリヤから読み取ることができる。キャリヤはまた、コンベヤ以外の手段により、例えばオペレータによる手動で、または別の運搬システム等により、到達し得ることが理解されるだろう。
【００５６】
[0067]ウエハーはしばしば各ウエハー間の距離（ピッチ）が小さい状態でキャリヤ内に置かれるので、ウエハーアンロードステーションは、図４Ｂに示すようにアクセスを容易にするために複数のウエハーをロボットによりキャリヤ２４０から前方に押す、図４Ａに示すようなプッシャユニット２３５を含んでもよい。特定のケースでは、プッシャユニットは、アクセスのためにロボット１０５のエンドエフェクタ２００の真空グリッパ２１０によりキャリヤ２４０内のウエハーを一枚おきに前方に押してもよい。
【００５７】
[0068]キャリヤ２４０からウエハー２３０を取り出す際、図４Ｃに示すように、ロボット１０５は、各真空グリッパ２１０が個々のウエハーと係合するように、前方に押されたウエハー２３０の間にエンドエフェクタ２００のプレートを挿入する。プレート２０５は、真空グリッパと係合するのに十分に離れて挿入されるにすぎず、キャリヤ内に残るウエハーに影響を与えない。ウエハー２３０が真空グリッパ２１０により保持されると、ロボット１０５はウエハーをキャリヤからスライドさせ、そしてそれらを中間ロードステーションに移動する。
【００５８】
[0069]図５Ａは、複数のウエハー２３０を保持する中間ロードステーション１１５の斜視図である。中間ロードステーションはウエハーを受け取るための複数のスロット２４５を含む。各スロットは、ウエハーが挿入されると、ウエハーが重力によりスロット内のメカニカルストップに整合されるように角度が付けられている。１つの特定の例示では、角度は約４５度である。他の実施形態では、角度は３０〜６０度あるいはウエハー同士の適切な整合を可能にする他の適切な角度であってよい。図５Ｂは、中間ロードステーションの上部断面図であり、スロット内のウエハーを示す。この実施形態では、各スロットは、挿入されたウエハーを支持するために各面毎にストップを備える。いくつかの実施形態では、ウエハーは矩形状であってよく、中間ステーションはさらに、ウエハーの角を受け入れるように構成されてもよい。
【００５９】
[0070]動作中、ロボットは、図６Ａに示すようにウエハーの半分（サニーサイドダウン・ウエハー）をキャリヤから中間ロードステーションへ移動するために真空グリッパを使用する。次に、ロボットは戻って、真空グリッパにより残りのウエハーをつかみ、ウエハーをサニーサイドアップ位置へ回転させ、図６Ｂに示すように中間ロードステーション内にＢＴＢ配置を構成するためにサニーサイドダウン・ウエハーの上にサニーサイドアップ・ウエハーを置く。図６Ａと図６Ｂに示すように、エンドエフェクタは、ウエハーの出し入れを容易にしかつＢＴＢ配置のより良い整合を可能にするために、ウエハーを４５度回転して中間キャリヤ内に置く。
【００６０】
[0071]角度が付けられた中間ロードステーションの使用は、炉ボート内等にウエハーを垂直の向きで直接置くことに伴う力により引き起こされ得る消耗を低減すると考えられる。さらに、ＢＴＢ構成の第２のウエハーが中間ステーションに加えられると、整合させるための複雑な櫛状構造等を必要とすることなく、ウエハーに作用する重力により、もともと置かれたウエハーに対し第２のウエハーを正確に配置することができる。
【００６１】
[0072]未処理ウエハーがキャリヤからアンロードされた後、キャリヤは、ステーションを再ロードするために進められることができるか、あるいは再ロードを待ちながらバッファコンベア領域に保持されてもよい。キャリヤ上のＲＦタグは、キャリヤが今は空であるということを示すために新しい情報で書き換えられてもよい。
【００６２】
[0073]図７Ａは、中間ロードステーションと、ＢＴＢウエハーをボートロードステーション１２０に移動する準備をするエンドエフェクタとの斜視図を示す。図７Ａは、ＢＴＢウエハーを取り上げるために中間ロードステーションに入る際のエンドエフェクタの向きを示す。
【００６３】
[0074]図７Ａに示すように、ウエハーを中間ロードステーションから移動する際、エンドエフェクタは、メカニカルストップ２２０が上方に向けられ、エンドエフェクタがウエハーの中心線（角から角まで）に沿って中間ロードステーションに入るように回転する。エンドエフェクタは各対のＢＴＢウエハーの間をスライドし、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄに示すように、ＢＴＢウエハーが重力グリッパにより支持され、すなわちプレートの平坦面上に支持され、メカニカルストップ２２０がＢＴＢウエハーの下端部を支持するように、係合する。メカニカルストップおよびウエハーの傾斜性は２つのＢＴＢウエハーの整合をさらに助ける。
【００６４】
[0075]図８Ａと図８Ｂに、拡散炉ボートローディングステーションにおける予荷重端部保持装置２５５内にＢＴＢウエハーを置くエンドエフェクタの簡略的な斜視図を示す。図８Ａでは、ＢＴＢウエハーは、エンドエフェクタを垂直に対しわずかに角度を付けることにより重力グリッパ２１５（すなわちプレートおよびプレート上のメカニカルストップ）により支持されている。図８Ｂでは、ウエハーは、ＢＴＢウエハーを支持するために各面上に複数のスロットを有するエンドエフェクタにより端部保持装置内に置かれる。図８Ａ、図８Ｂに示すように、端部保持装置２５５は炉ボートの上に配置され、アプリケーションの必要性に応じてＢＴＢウエハーのサブセットを上げ下げできるように動作するように構成される。例えば、端部保持装置は、炉ボートに対して上げ下げされる選択ＢＴＢウエハーを支持するための選択スロットと係合する機械系を含んでもよい。
【００６５】
[0076]図９Ａ〜図９Ｅに、ボートローディングステーションと、炉ボートをロードするための手順とを図示する。端部保持装置２５５は炉ボートの上に配置され、ＢＴＢウエハーを受け取った後（図９Ａ）、ＢＴＢウエハーを炉ボート２６５内に降ろす（図９Ｂ〜９Ｄを参照）。図９Ｅに示すように、端部保持装置は、炉ボートにおいてＢＴＢウエハーを引き続き降ろして解放することができる。炉ボートに対して正確に配置される端部保持装置を使用することにより、炉ボート内にウエハーを直接置くためにエンドエフェクタが使用される場合より破損等の危険が少ない状態で、ボート内でのＢＴＢウエハーの正確な配置が可能になる。
【００６６】
[0077]図１０Ａ〜図１０Ｄに示すように、ＢＴＢウエハーは炉ボート２６５内のレール２７０上に支持される。各レール２７０は、一組のＢＴＢウエハーを収容する単純なスロットを備える。図１０Ｄは、整合を維持するのを助けるために複数組のＢＴＢウエハーがわずかに傾斜していることを示す。
【００６７】
[0078]ローディングに続き、炉ボートはウエハーが処理される拡散炉に移送される。
【００６８】
[0079]この処理に続き、炉ボートは、端部保持装置が通常は図９Ａ〜図９Ｅに示したものと逆の動作を行なうボートアンロードステーションに移動する。特に、端部保持装置２５５は炉ボートを下から引き上げて、処理済みＢＴＢウエハー２３０と係合し、炉ボートからＢＴＢウエハーを引き上げる。次に、ロボットのエンドエフェクタは、重力グリッパ（平板およびメカニカルストップ）を使用して処理済みＢＴＢウエハーと係合し、図８Ａと図８Ｂと同様のやり方で端部保持装置からＢＴＢウエハーを持ち上げ、図７Ａ〜７Ｄと同様のやり方でそれらを中間アンロードステーションに移動する。
【００６９】
[0080]中間アンロードステーションを図１１Ａに示す。中間アンロードステーションは中間ロードステーションと似ているが、ＢＴＢウエハーを分離するために使用されるウエハー分離機構を含む。図１１Ｂに、中間アンロードステーション内のスロット２７５をさらに詳細に示す。各スロットは、ＢＴＢウエハーが最初に中間アンロードステーション内に置かれる際にＢＴＢウエハーを支持するためのスロットプレートを含む。各スロットはまた、ウエハーが分離されるように、ＢＴＢウエハーのうちの上部ウエハーを下部ウエハーから持ち上げて離すように構成された真空素子２８０を含む。この実施形態では、真空素子２８０は、上部ウエハーの上に延びるアーム２８５上に設けられ、そのアームは、真空開口が吸引力を提供しかつ図１１Ｂに示す上部ウエハーを持ち上げることができるように、上部ウエハーと接触するように可動である。
【００７０】
[0081]ウエハーが分離されると、エンドエフェクタは真空グリッパが下部ウエハーに近接して挿入されるように回転する。エンドエフェクタ２００は、図１１Ｃと図１１Ｄに示すように下部ウエハー（第１のグループのウエハー）と係合し、つかんだウエハー２３０を再ロードステーションに存在するキャリヤへ移動するために真空グリッパ２１０を使用する。この特定の実施形態では、ウエハーを垂直方向に挿入することができるように、キャリヤは水平方向に配置されてもよい。次に、真空グリッパは、すべてのウエハーが同じ向き、例えば「サニーサイド」アップにされるように、残りウエハーと係合しそれらを回転してキャリヤ内に挿入するために使用される。
【００７１】
[0082]次に、キャリヤは、さらなる処理のために移動されるべく再ロードステーションからコンベヤ上等に移動されることができる。
【００７２】
[0083]図１２に、本明細書の一実施形態によるウエハーハンドリング方法の一例のフローチャート３００を示す。この特定の実施形態では、ウエハーは最初にアンロードステーションのキャリヤからアンロードされる（３０５）。キャリヤはコンベヤシステムを経由してあるいは別の運搬機構によりアンロードステーションに到達してもよい。移送装置またはロボットが上述のようにウエハーをアンロードしてもよい。キャリヤからアンロードされると、ウエハーは取り出され、それらが背合わせ配置で置かれてもよい中間ステーションに移送される（３１０）。この背合わせ配置については上に詳しく説明した。
【００７３】
[0084]ウエハーは、移送装置により中間ステーションから処理ステーションにさらに移送される（３１５）。処理ステーションでは、ＢＴＢウエハーは、炉ボート内に、あるいは拡散炉内に移動されるように設計された他のキャリヤ内にロードされてもよい。端部保持装置が炉ボートのローディングを完了してもよい。次に、拡散炉はウエハー３２０を処理する。
【００７４】
[0085]処理されると（３２０）、ウエハーは次に処理ステーションの炉ボートから第２の中間ステーションにアンロードされてもよい（３２５）。この第２の中間ステーションは、スループットが低くかつ１つの中間ステーションだけが必要な場合、実際は同じ中間ステーションであってもよいことが理解されるだろう。スループットが高い場合、複数の中間ステーションと移送装置が使用されてもよい。
【００７５】
[0086]ＢＴＢウエハーは今や単一のウエハーに分離されキャリヤまたは別のキャリヤ内に再ロードされてもよい（３３０）。
【００７６】
[0087]他の配置および実施形態が上記実施形態の本開示に基づき当業者には明らかになることが理解されるだろう。例えば、本明細書に記載のロボットは多軸ロボットであるが、より少ない軸を有する複数のロボットで置換可能であろう。
【００７７】
[0088]ソーラーウエハーについて説明したが、本方法、システムおよび装置は他のウエハーをハンドリングするであろうこと、そして本方法、システムおよび装置は太陽電池ウエハーであるかシリコンウエハーであるかに制限されると考えるべきでないことがまた理解されるだろう。
【００７８】
[0089]本明細書に記載され図示された例示的な実施形態に対し、添付の特許請求の範囲の一般的範囲から逸脱することなく、様々な変形が可能であることを理解すべきである。特に、太陽電池ウエハーに関する実施形態が説明されたが、これら実施形態はウエハーハンドリングに一般的に適用可能であるということを理解すべきである。
【００７９】
[0090]本開示は本発明のいくつかの実施形態を説明し図示したが、説明されたシステム、装置および方法はこれらの特定の実施形態に制限されないということも理解すべきである。むしろ、本明細書で説明され図示された特定の実施形態と特徴の機能的または機械的等価物であるすべての実施形態が含まれることが理解される。
【００８０】
[0091]様々な特徴について本発明の実施形態の１つまたは別の実施形態に関して説明したが、様々な特徴と実施形態は組み合わせられてもよい、あるいは他の特徴と、本明細書で説明され図示されたような実施形態とが併せて使用されてもよい、ということが理解されるだろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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