(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、切断用トレーに載置されたインゴットを切断手段により切断してブロックに切り分ける切断部と、該切断部から前記切断用トレーを送出入するためのテーブルを有する送出入部と、該送出入部の動作を制御する制御部と、前記切断されたブロックを前記切断用トレーから搬送用トレーに移載する移載部とを具備するインゴット切断装置において、
前記移載部は、少なくとも、前記ブロックを挟持するアーム機構と、前記ブロックを前記搬送用トレーに倒置する倒置機構とを具備し、
前記ブロックが所定長さに達している長いブロックは前記アーム機構により前記搬送用トレーに移載し、
前記ブロックが所定長さに達していない短いブロックは前記アーム機構により前記倒置機構に載置して、該倒置機構により前記ブロックを倒して前記搬送用トレーに移載するものであることを特徴とするインゴット切断装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記インゴットの切断位置を演算するものであり、該切断位置の情報を利用して切断された前記ブロック長を演算し、前記ブロック長が所定長さに達しているか否かを判定し、該判定を前記アーム機構及び前記倒置機構に伝送するものであることを特徴とする請求項１に記載のインゴット切断装置。
【請求項３】
前記制御部の判定は、前記ブロック径が２００ｍｍの場合、前記所定長さは７５ｍｍ、前記ブロック径が３００ｍｍの場合、前記所定長さが１３０ｍｍを基準に判定されるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインゴット切断装置。
【請求項４】
前記切断手段は、内周刃又はバンドソーであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインゴット切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インゴット、特にはチョクラルスキー法（ＣＺ法）等により引上げられたシリコンインゴットをブロック毎に切断するインゴット切断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ等の半導体デバイスは、その性能向上と製造コスト低減のため、半導体デバイス製造に使用されるシリコン等のウェーハの大直径化が進んでいる。そのため、ＣＺ法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ  Ｍｅｔｈｏｄ：チョクラルスキー法）やＦＺ法（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｚｏｎｅ  Ｍｅｔｈｏｄ：浮遊溶融帯法）等により作製されるシリコン単結晶インゴットも大口径化しており、高重量化の一途をたどっている。
【０００３】
このようなインゴットからウェーハ製品を製造するコストを抑えるため、設備の省力化を図り、シリコン単結晶インゴットを保管・搬送する装置（インゴットストッカー装置等）、外周を規定直径に研磨する自動円筒研削装置、インゴットを規定長さのブロックに切断する自動インゴット切断装置、切断・搬出されたブロックを搬送・保管する自動倉庫（ストッカー装置）など、幾つかの装置を結合した自動ラインが構築されている。
【０００４】
このラインの中で、自動インゴット切断装置（例えば、自動内周刃切断機、自動バンドソー切断機）により円柱状のインゴットから切り出されたブロックは、搬送用の専用トレーに移載されて、上記の自動倉庫に収容されいる（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
そして、自動インゴット切断装置の切断用トレーから搬送用トレーにブロックを移載する際、短く切断したブロックをそのまま横に（円柱状のブロックの中心軸が水平方向に対して平行となるように）置くと、搬送用トレー上でのブロックの重心が高くなるため、自動倉庫までの自動搬送車、コンベア、自動倉庫内のクレーン等において、ブロックを搬送中に搬送用トレー上で転倒、脱落、破損するといったことがあった。
【０００６】
このような問題の対策として、搬送中に転倒の恐れのある短いブロックは、一般的に搬送用トレー上に縦（円柱状のブロックの中心軸が水平方向に対して垂直）置きすることにより、ブロックの重心を低くし、転倒、脱落を防止している。
【０００７】
上記のように短く切断されたブロックを縦置きするには、自動インゴット切断装置から搬送用トレーによって横置き状態で搬送されてきたブロックを、オペレータが介入して、人手で短いブロックを横置きから縦置きへ積み替えていた。また別の解決手段として、ブロックの搬送途中に自動ブロック縦置き装置を別途設置することにより、該装置で搬送用トレー上のブロックの長さを自動で測定し、短いブロックのみ縦置きするといったことがなされてきた。
【０００８】
しかし、前者ではブロック搬送中にオペレータの介入にて自動ラインを一時停止させる必要がある為、省力化、生産性向上に反し、後者ではブロックの搬送ラインの途中で設備を別途導入する必要があるため、コスト高となる上に、設備の占有スペースが増して、自動ラインシステムが複雑化するといった問題があった。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２７３４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、搬送用トレー上で短いブロックが転倒、脱落、破損するといったことを防止でき、かつ、ブロック搬送途中でのオペレータ介入による縦置き操作や別途自動ブロック縦置き装置の新設をせずに、自動ラインの停止を避けて省力化、生産性向上が図れ、また新設設備によるコストや設備占有スペースの増加の抑制を図れるインゴット切断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも、切断用トレーに載置されたインゴットを切断手段により切断してブロックに切り分ける切断部と、該切断部から前記切断用トレーを送出入するためのテーブルを有する送出入部と、該送出入部の動作を制御する制御部と、前記切断されたブロックを前記切断用トレーから搬送用トレーに移載する移載部とを具備するインゴット切断装置において、
前記移載部は、少なくとも、前記ブロックを挟持するアーム機構と、前記ブロックを前記搬送用トレーに倒置する倒置機構とを具備し、
前記ブロックが所定長さに達している長いブロックは前記アーム機構により前記搬送用トレーに移載し、
前記ブロックが所定長さに達していない短いブロックは前記アーム機構により前記倒置機構に載置して、該倒置機構により前記ブロックを倒して前記搬送用トレーに移載するものであることを特徴とするインゴット切断装置を提供する（請求項１）。
【００１２】
このように、本発明のインゴット切断装置は、移載部がブロックの倒置機構を具備しており、長いブロックはアーム機構から直接搬送用トレーに移載し、短いブロックはアーム機構により一度倒置機構に載置してから、該倒置機構により倒して搬送用トレーに移載するものである。
【００１３】
これにより、インゴット切断装置内でブロックを搬送用トレーに移載するときに、搬送中に転倒の恐れのある短いブロックを倒して搬送用トレーに移載できる。そして、インゴット切断装置から搬送用トレーに載って出てくるブロックは、どのような長さで切断されたものであってもその重心が低く保たれ、安定した状態であるため、搬送用トレー上で短いブロックが転倒、脱落、破損するといったことを防止できる。
【００１４】
その上、本発明のインゴット切断装置であれば、インゴット切断装置内の搬送用トレーへの移載の時に、移載部の倒置機構により短いブロックを切断用トレーから搬送用トレーに倒して移載できるので、ブロックの搬送においては、短いブロックの縦置き操作が不要となり、例えば縦置きするのに必要であったオペレータの介入による自動ラインの停止や、自動ブロック縦置き装置の別途導入といったことがなくなるため、自動ラインの省力化、半導体ウェーハの生産性の向上が図れる上に、コストがあまりかからず、新設設備のスペースも不要であり、自動ラインシステムの複雑化を抑制することができる。
【００１５】
そして本発明において前記制御部は、前記インゴットの切断位置を演算するものであり、該切断位置の情報を利用して切断された前記ブロック長を演算し、前記ブロック長が所定長さに達しているか否かを判定し、該判定を前記アーム機構及び前記倒置機構に伝送するものであることが好ましい（請求項２）。
【００１６】
このように、送出入部の動作を制御している制御部が、インゴットの切断位置を演算し、該切断位置の情報を利用して切断されたブロック長を演算し、ブロック長が所定長さに達しているか否かを判定し、該判定をアーム機構及び倒置機構に伝送するものであれば、ブロックの長さの判定に使用する情報としてインゴットの切断位置情報を利用できるため、例えば、搬送用トレー上のブロックの長さを自動で測定するといった装置を新たに増設する必要がなく、コスト削減につながる上に、移載部の作業効率が向上する。
【００１７】
この場合、前記制御部の判定は、前記ブロック径が２００ｍｍの場合、前記所定長さは７５ｍｍ、前記ブロック径が３００ｍｍの場合、前記所定長さが１３０ｍｍを基準に判定されるものであることが好ましい（請求項３）。
このように、切断するインゴットが円柱状である場合において、ブロック径が２００ｍｍのときは、判定基準となるブロックの所定長さは７５ｍｍ、ブロック径が３００ｍｍのときは、判定基準となるブロックの所定長さは１３０ｍｍとして制御部が判定するものであれば、この基準に基づいてブロックを倒して移載するか否か判定するので、ブロック搬送中の転倒を確実に防止することができる。
【００１８】
また、前記切断手段は、内周刃又はバンドソーとすることができる（請求項４）。
このように切断手段が内周刃又はバンドソーであれば、シリコンインゴットを効率よくブロックに切断することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に従うインゴット切断装置であれば、搬送用トレー上で短いブロックが転倒、脱落、破損するといったことを防止でき、かつ、ブロック搬送途中でのオペレータ介入による縦置き操作や自動ブロック縦置き装置等の新設をせずに、自動ラインの停止を避けて省力化、生産性向上が図れ、また新設設備によるコストや設備占有スペースの増加の抑制を図ることができ、自動ラインシステムの複雑化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
前述したように、近年では、インゴットからウェーハ製品を製造するコストを抑えるため、設備の省力化を図り、例えば自動インゴット切断装置や自動円筒研削装置、それらの装置間を搬送する搬送装置や、保管する自動倉庫など、幾つかの装置を結合した自動ラインが構築されている。
【００２１】
従来では、インゴット切断装置によりインゴットから切り出されたブロックを自動倉庫等の次の装置に搬送する際、転倒の恐れのある短く切断されたブロックは、転倒、脱落、破損を防止する目的で、ブロック搬送ラインの途中でオペレーターの手によってブロックを倒置したり、長いブロックはスルーし短いブロックは倒置するといった自動ブロック縦置き装置を別途設置するなどの対策が採られていた。
【００２２】
しかし、装置間でブロックを搬送するラインの途中でオペレーターが介入すると、自動ラインを一時停止させるため、省力化・生産性がおち、また、自動ブロック縦置き装置等の新装置を導入すると、設備コストがかかる上に、設備の増設スペースの増大、自動ラインシステムの複雑化といった問題があった。
【００２３】
このような問題を解決すべく、本発明者等は鋭意研究を重ねた。自動ラインシステムにおいて省力化、生産性向上等の妨げにならないように、短く切断されたブロックを倒した状態で搬送するには、インゴット切断装置内の移載部においてブロックを切断用トレーから搬送用トレーに移載する際に、転倒の恐れのあるブロックを予め倒して移載すれば良いことに想到し、本発明を完成させた。
以下、本発明の実施の形態について図１等を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
図１、２、３に示す本発明のインゴット切断装置１０は、以下のような構成である。
まず、このインゴット切断装置１０は、少なくとも、切断部１１、送出入部１２、制御部１３及び移載部１４を具備している。
【００２５】
切断部１１は、切断手段１６及び、該切断手段１６を上下動させる切断手段移動機構１７を具備する。これにより、切断用トレー１５に寝かした（成長軸方向を水平にした）状態で載置されたインゴット１を切断手段１６で切断して、インゴット１からブロック１ａを切り出す。切断用トレー１５には、円柱状のインゴット１を安定させるためのＶ字の窪み１５ａと、インゴット１を完全に切断するために切断手段１６の刃先が入り込む凹部１５ｂとが形成されている。切断手段１６は、例えば内周刃（不図示）やバンドソーといったものが挙げられる。インゴット１の切断面積が大きい（特にインゴット１が円柱状である場合は直径が大きい）場合は、切断部１１の大型化を抑制するためにも、切断手段１６はバンドソーの方が好ましい。図２、３に記載した切断手段１６は、バンドソーを表す。
【００２６】
そして、切断部１１と移載部１４をつなぐ送出入部１２は、切断用トレー１５を送出入するためのテーブル１８を有する。テーブル１８は、切断用トレー１５を移載部→切断部→移載部・・・と往復させるためのレールやコンベアー等が形成されている。
【００２７】
また、送出入部１２のテーブル１８による切断用トレー１５の水平移動は、制御部１３により制御されている。この制御部１３は、例えば、コンピュータ等が挙げられ、自動演算機能、プログラム伝送機能により自動ラインシステムを総括的に制御するものであってもよいが、少なくとも送出入部１２の動作を制御するものであればよい。
【００２８】
この制御部１３により制御された送出入部１２により切断部１１から送り出された切断用トレー１５は、移載部１４に移動する。移載部１４は、少なくとも、インゴット１やブロック１ａを挟持するアーム機構１９と、ブロック１ａを搬送用トレー２に倒置する倒置機構２０とを具備する。
【００２９】
アーム機構１９は、インゴット１を直接挟む挟持手段１９ｄと、それを上下させる上下動手段１９ａ、水平移動させる水平移動手段１９ｂ、水平に回転させる回転手段１９ｃ、から成る。挟持手段１９ｄは、円柱状のインゴット１又は円柱状のブロック１ａの側面を滑らずに挟持できるよう、Ｖ字くぼみが形成されているものであり、さらに滑り止め性、緩衝性を高めるゴム材等が取付けてあってもよい。
【００３０】
倒置機構２０は、バー２０ａと、ハンド２０ｂから成る。バー２０ａは、ハンド２０ｂを支えて、上下動させるものである。ハンド２０ｂは、短く切断されたブロックが収まるようなＬ字形状であり、そのＬ字の側壁は図６のようなちょうど搬送用トレー２の凹部に“はまる”ようなフォーク型形状に形成されたものである。そして、例えば、Ｌ字の側壁は、約１５０〜２００ｍｍの高さを有するものであれば良く、Ｌ字の底部は、約１００ｍｍ前後の奥行きがあればよい。このような形状に形成されたハンド２０ｂは約９０度くらい倒れこむように回転することができるものである。
【００３１】
また、制御部１３は、インゴット１の切断位置を演算するものであり、該切断位置の情報を利用して切断されたブロック長を演算し、ブロック長が所定長さに達しているか否かを判定し、該判定の結果をアーム機構１９及び倒置機構２０に伝送するものであることが好ましい。
【００３２】
このように、送出入部の動作を制御している制御部が、インゴットの切断位置を演算し、該切断位置の情報を利用して切断されたブロック長を演算し、ブロック長が所定長さに達しているか否かを判定し、該判定をアーム機構及び倒置機構に伝送するものであれば、ブロックの長さの判定に使用する情報としてインゴットの切断位置情報を利用できるため、例えば、搬送用トレー上のブロックの長さを自動で測定するといった装置を新たに増設する必要がなく、コスト削減につながる上に、移載部の作業効率が向上する。
【００３３】
さらに、制御部１３の判定は、円柱状のインゴットを切断した場合、ブロック径が２００ｍｍのときは、所定長さは７５ｍｍ、ブロック径が３００ｍｍのときは、所定長さが１３０ｍｍを基準に判定されるものであることが好ましい。
【００３４】
切断するインゴットが円柱状である場合において、ブロック径が２００ｍｍのときは、判定基準となるブロックの所定長さは７５ｍｍ、ブロック径が３００ｍｍのときは、判定基準となるブロックの所定長さは１３０ｍｍとして制御部が判定するものであれば、この基準に基づいてブロックを倒して移載するか否か判定するので、ブロック搬送中の転倒を確実に防止することができる。
【００３５】
また、インゴット切断装置１０の移載部１４に隣接して、切断用トレー１５に載置される前のインゴット１が収められているインゴット受け取り装置３と、切断後のブロックを搬送用トレー２で搬送する搬送装置４が自動ラインシステムの一部として配置されている。
【００３６】
そして、このような本発明のインゴット切断装置１０の詳細な動作を図を参照しながら、インゴット及びブロックのフローと共に以下に説明する。
まず、移載部１４のアーム機構１９が水平移動手段１９ｂによりインゴット受け取り装置３の上まで移動する。そして、上下動手段１９ａにより挟持手段１９ｄが円柱状のインゴット１まで降下して、インゴット１を挟持する。
インゴット１を挟持したアーム機構１９は、送出入部１２のテーブル１８上に控えている切断用トレー１５上に、結晶成長軸方向を水平にした状態で移載される（図２参照）。
このとき、インゴット１が切断用トレー１５に移載される位置は、切断用トレー１５に形成されている凹部１５ｂの上にちょうどインゴットの切断位置が重なるように載置される。
【００３７】
次に、インゴット１が載っている切断用トレー１５は、テーブル１８により切断部１１へと送り込まれる。このとき、切断用トレー１５の停止位置は、ちょうど切断用トレーの凹部１５ｂが切断手段１６の刃の真下になるように制御部１３によって送出入部１２の動作が制御されている。
【００３８】
切断部１１では、切断手段移動機構１７によりバンドソー１６が降下し、インゴット１が所望の切断位置で切断され、ブロック１ａがインゴット１から切り出される。
バンドソー１６が上昇し、切断の終了したインゴット１及びブロック１ａは、切断用トレー１５に載ったまま、送出入部１２により切断部１１から送出され、移載部１４へと戻る。
【００３９】
移載部１４へと戻ったブロックは、アーム機構１９により搬送用トレー２に移載される。このとき、長く切断されたブロック１ｂと短く切断されたブロック１ｃとで、移載のフローが分岐する。
尚、本発明において、「長い」とは、制御部が判定基準とする所定長さ以上に長い場合を意味し、逆に、「短い」とは、制御部が判定基準とする所定長さよりも短い場合を意味する。
【００４０】
ブロックの長さの判定は、制御部１３に予め入力されている切断位置情報から、今切断したブロックの長さを演算し、例えば、ブロック径が２００ｍｍのときは、長さが７５ｍｍより短いブロックを「短い」と判定し、それ以上の長さのブロックを「長い」と判定する。
一方、例えばブロック径が３００ｍｍのときは、長さが１３０ｍｍより短いブロックを「短い」と判定し、それ以上の長さのブロックを「長い」と判定する。
この判定結果は、アーム機構１９、倒置機構２０に伝送される。
【００４１】
制御部１３が「長い」と判定した場合、図４のように、倒置機構２０は、移載の邪魔にならない位置に移動（例えば、下降）し（左右に移動するものであってもよい）（図４（ａ））、アーム機構１９は、長いブロック１ｂを、切断用トレー１５に載置されてあった体勢（結晶成長軸方向が水平）で、搬送用トレー２に移載する（図４（ｂ））。
【００４２】
制御部１３が「短い」と判定した場合、図５のように、倒置機構２０は、切断用トレー１５の高さ辺りまで、ハンド２０ｂがＬ字の体勢を保ったまま上昇し、アーム機構１９の挟持手段１９ｄが、短いブロック１ｃを挟持する（図５（ａ）参照）。
次に、挟持手段１９ｄを水平に回転させる回転手段１９ｃにより、ブロック１ｃは結晶成長軸方向を水平にしたまま９０度回転し、倒置機構２０のハンド２０ｂ部分に載置される（図５（ｂ）参照）。
【００４３】
そして、短いブロックが縦置きされたハンド２０ｂが約９０度くらい倒れこむように回転することにより、倒置機構２０の倒れこむ先に控えていた搬送用トレー２に短いブロック１ｃが倒置される（図５（ｃ）参照）。搬送用トレー２には凹部が形成され、ハンド２０ｂのＬ字の側壁はフォーク形状であるため、倒置機構２０が倒れこんでも、搬送用トレー２と干渉しない（図６参照）。
【００４４】
次に、搬送装置４により搬送用トレー２が図５（ｃ）の右方向に移動することで、倒置機構２０は搬送用トレー２から抜け、短いブロック１ｃは、その重心を低くした状態で、インゴット切断装置１０から次の装置へと搬送される。
上記フローを繰り返すことにより、連続的に長いブロック１ｂと短いブロック１ｃが制御部１３により判定され、それぞれ重心の安定した体勢でインゴット切断装置から出て行くことができる。
【００４５】
このように、本発明のインゴット切断装置１０は、その移載部１４に短いブロックの倒置機構２０を具備することにより、長いブロック１ｂは、切断用トレー１５からそのままの状態で搬送用トレー２に移載され、短いブロック１ｃは、切断用トレー１５から倒置機構２０を介して、倒した状態で搬送用トレー２に移載するものである。
【００４６】
上記詳述したように、本発明のインゴット切断装置１０であれば、その移載部１４に短いブロックの倒置機構２０を具備するので、インゴット切断装置１０内で、転倒の恐れのある短いブロックを倒して搬送用トレー２に移載できる。そして、インゴット切断装置１０から搬送用トレーに載って出てくるブロックは、どのような長さで切断されたものであってもその重心が低く保たれ、安定した体勢で載置されているため、搬送用トレー上でブロックが転倒、脱落、破損するといったことを防止できる。
【００４７】
その上、インゴット切断装置内の搬送用トレーへの移載の時に、移載部の倒置機構により短いブロックを切断用トレーから搬送用トレーに倒して移載できるので、ブロックの搬送においては、短いブロックの縦置き操作が不要となり、例えば縦置きするのに必要であったオペレータの介入による自動ラインの停止や、自動ブロック縦置き装置の別途導入といったことがなくなるため、自動ラインの省力化、半導体ウェーハの生産性の向上が図れる上に、コストがあまりかからず、新設設備のスペースも不要であり、自動ラインシステムの複雑化を抑制することができる。
【００４８】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４９】
例えば、本発明のインゴット切断装置は、必要であれば、インゴットから切断される自動ラインシステムには流れないコーンやテール、サンプル等の回収部を具備してもよい。
さらにインゴット１の形状として、一般的な円柱形状のもので説明したが、角柱であっても本発明を適用することができる。
また、制御部１３がインゴット切断位置を決定するものでない場合は、オペレーターにより所望のインゴット切断位置をブロックの移載前に予め制御部１３に入力しておけばよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るインゴット切断装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図１の垂直断面を右から見たもので、インゴット切断装置でインゴットを切断する説明図である。
【図３】図１の水平断面を上から見たもので、インゴット切断装置でインゴットを切断する説明図である。
【図４】本発明に係るインゴット切断装置で長いブロックを搬送用トレーに移載する際の説明図で、上段は平面図、下段は正面図である。
【図５】本発明に係るインゴット切断装置で短いブロックを搬送用トレーに移載する際の説明図で、上段は平面図、下段は正面図である。
【図６】本発明に係る倒置機構と搬送用トレーとの位置関係を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…インゴット、  １ａ…ブロック、  １ｂ…長いブロック、  １ｃ…短いブロック、
２…搬送用トレー、  １０…インゴット切断装置、  １１…切断部、
１２…送出入部、  １３…制御部、  １４…移載部、  １５…切断用トレー、
１６…切断手段（バンドソー）、  １８…テーブル、  １９…アーム機構、
２０…倒置機構。
【図１】
0005023970.tif 000002
【図２】
0005023970.tif 000003
【図３】
0005023970.tif 000004
【図４】
0005023970.tif 000005
【図５】
0005023970.tif 000006
【図６】
0005023970.tif 000007