CN101553420A - 用于形成在一工艺过程晶舟中待定位的背对背的晶片批的方法,及用于形成晶片批的装卸系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于形成在一侧待掺杂的晶片叠、尤其是在一侧待掺杂的太阳能晶片叠的方法,以便用晶片批填装一工艺过程晶舟,在所述工艺过程晶舟上将预定的偶数数量晶片成排地设置在一转送托架的容纳槽中,所述转送托架在一水平面内夹紧并且具有一面向上的堆叠开口。为了增加在工艺过程晶舟中的包装密度并因此增加扩散过程的产量,将成排地设置在转送托架中的晶片的数量的一半以第一晶片叠的形式从转送托架中转送到一位于转送托架外部的固定的准备位置中,然后将成排地设置在转送托架中的晶片的数量的另一半以第二晶片叠的形式从转送托架移出,并且将第二晶片叠这样地旋转,使得第二晶片叠的晶片到达一相对于第一晶片叠的晶片在它的准备位置的位置旋转180°的位置,并且随后将第二晶片叠转送到第一晶片叠的准备位置,使第二晶片叠与第一晶片叠对准,并且然后通过分别使第一晶片和第二晶片叠的相互相配的晶片的无需掺杂的侧面同时且叠合地相互贴紧,使第二晶片叠与第一晶片叠形锁合地组合成包装状的背对背晶片批(BTB晶片批),随后由转送夹持器将BTB晶片批形锁合地拾取,并装到工艺过程晶舟中。

Description

用于形成在一工艺过程晶舟中待定位的背对背的晶片批的方法,及用于形成晶片批的装卸系统
技术领域
本发明涉及一种用于形成在一侧掺杂的晶片叠,尤其是太阳能晶片叠的方法,以便用晶片批装载工艺过程晶舟(Prozeβboots),在所述工艺过程晶舟中将预定的偶数数量晶片成排地设置在转送托架的容纳槽中,所述转送托架被夹紧处于水平面中且具有朝向上的堆叠开口。
本发明还涉及一种装卸系统,所述装卸系统用于在扩散炉中掺杂之前用晶片批、尤其是太阳能晶片批装载具有多个插入位置的工艺过程晶舟。
背景技术
例如由DE 10 2004 039 787中基本上已知一种用于装载和卸载具有至少一个托架的过程设备的装卸系统及用于操作这种装卸系统的方法,所述装卸系统具有至少一个托架,该托架可装载和卸载具有至少一个平的基片,用于垂直输送基片。按照该专利,设有第一和第二装卸模块,其中至少一个基片装卸单元与其中至少一个装卸模块相配,用于与托架分开地基片转送。托架可以以一垂直定向的基片与在过程设备和第一装卸模块之间、在过程设备和第二装卸模块之间及两个装卸模块之间转送,及基片装卸单元设计成多轴式机器人,优选地具有一个或多个抽吸夹持器。
在制造电子微电路或电路元件方面,按DE 3051199C2还已知一种进给机构,所述进给机构用于将小晶片装到处理室中的装置,其中将小晶片设置在片盒中。在此在输送装置的下方设置一个用于相对于片盒分别提升和下降若干在片盒中竖立设置并且相互对准的各小晶片的设备,因而穿过进给装置和片盒移动的可近似垂直运动的滑块分别从下面抓取一个小晶片。这种单个装卸是耗费时间的、复杂的且由于不断发生磨损和因此引起的粉尘问题而增加了损坏小晶片的危险。
为了增加太阳能电池的生产过程的经济性,太阳能电池晶片装卸的自动化和加速,具体地说工艺过程晶舟的装片和卸片过程的自动化和加速是决定性的因素,需要通过工艺过程晶舟使所述太阳能电池晶片输入扩散炉或从扩散炉输出。扩散过程只要求晶片的一侧扩散。太阳能晶片放在工艺过程晶舟中送到扩散炉,所述工艺过程晶舟通常设有200个与垂线倾斜3°的槽。所述槽的这种倾斜实现太阳能晶片预先对准,以便它们靠在工艺过程晶舟的侧面上。
发明内容
本发明的目的是提供开头所述类型的方法和装卸系统,用所述装卸系统可以得到在工艺过程晶舟中更高的封装密度并且增加扩散过程的产量而同时减少废品率。
这个目的在方法上按照本发明通过以下措施解决,其中将成排地设置在转送托架中的晶片数量的一半以第一晶片叠的形式从转送托架转送到位于转送托架外部的固定的准备位置中,然后将成排地设置在转送托架中的晶片数量的另一半以第二晶片叠的形式从转送托架移出,并将第二晶片叠这样地旋转,以使第二晶片叠的各晶片到达一相对于第一晶片叠在其准备位置上的各晶片的位置旋转180°的位置,和随后将第二晶片叠转送到第一晶片叠的准备位置,与第一晶片叠对准,然后通过将第一和第二晶片叠相互有关的晶片的未掺杂的侧面同时而叠合地分别相互贴紧而与第一晶片叠一起形锁合地组合成一包装状的背对背晶片批(BTB晶片批),随后通过转送夹持器将BTB晶片批(BTB-Wafercharge)形锁合地抓取,并装到工艺过程晶舟中。
优选地,将成排地设置在转送托架中的晶片数量的一半通过第一提升梳齿作为第一晶片叠提升到第一提升位置中,所述第一提升梳齿定位在转送托架的下方,并可沿着第一垂直轴线移动,并且其梳齿间隙与晶片数量的第一半的中心精确对准,在所述第一提升位置中第一晶片叠被在水平方向上可移动的多倍真空夹持器抓取,相对于它在第一提升位置中的位置旋转180°,并在这个旋转后的位置上定位在与第二旋转轴线相配的第二提升位置中,随后通过第二梳齿将成排地设置在转送托架中的晶片数量的另一半作为第二晶片叠提升到第二提升位置中,所述第二梳齿定位在转送托架的下方,并沿着第二垂直轴线移动,而其梳齿间隙与晶片数量的第二半的中心精确地对准,以使第二晶片叠的各晶片沿着伺服控制式运动路线分别移动通过第一晶片叠的旋转180°设置在第二提升位置中的相配的晶片,直至形锁合叠合,然后使它们背对背地贴紧,同时形成包状背对背晶片批(BTB晶片批),此后将背对背晶片批通过转送夹持器形锁合地从第二提升梳齿中取出,并装到工艺过程晶舟中。
有利地也可以通过多倍真空夹持器将成排地设置在转送托架中的晶片数量的第一半以第一晶片叠的形式从转送托架中取出,伺服控制地转送到工艺过程晶舟的插入位置,并插入其处于插入位置中的容纳槽中,随后将成排地设置在转送托架中的晶片数量的第二半通过多倍真空夹持器以第二晶片叠的形式从转送托架中取出,相对于工艺过程晶舟中的第一晶片叠的位置旋转180°,并在上方与位于工艺过程晶舟的插入位置中的晶片对准地相对于这个插入位置偏移一定距离地定位,所述距离至少与晶片厚度一样大,随后多倍真空夹持器将旋转180°的第二晶片叠插入到位于工艺过程晶舟的插入位置中的第一晶片叠中,其中第一和第二晶片叠相互相配的晶片与无需掺杂的侧面相互叠合地贴紧,而同时形成包装状的BTB晶片批。
工艺过程晶舟的所有各具有50个容纳槽的插入位置都用相同方式依次地装载,因此通过按照本发明的背对背原理,实现在目前具有200个通常相对于垂线倾斜3°的容纳槽的工艺过程晶舟中具有400个太阳能晶片的加倍能力。
通过在工艺过程晶舟的槽中分别接收BTB晶片批的两个背对背(背对背)贴紧的晶片,使在其中的包装密度加倍,并因此也使扩散炉的产量加倍。
本发明的目的按照本发明是通过装卸系统达到,所述装卸系统用于在扩散炉中掺杂之前给具有多个插入位置的工艺过程晶舟装载若干晶片批,尤其是太阳能晶片批,其中装卸系统设有:
自动转送设备,通过所述自动转送单元将装有预定的偶数数量晶片的托架在水平输送平面中移动到一准备位置,用于形成晶片叠,
夹紧模块,通过所述夹紧模块使托架以向上指向的堆叠开口定向地在准备位置上夹紧,使得位于托架的容纳槽中的晶片的中心与第一和第二垂直轴线模块的可在垂直方向上移动的提升梳齿的梳齿间隙精确地对准,所述梳齿在准备状态中分别固定地设置在夹紧模块下方,
其中通过第一垂直轴线模块的提升梳齿将在被夹紧模块保持托架中的晶片数量的第一半作为第一晶片叠向上移动到第一提升位置中,并且在该第一提升位置中通过定心模块在侧向边缘上定位且各晶片保持相互的精确的距离,
背对背模块(BTB模块),所述背对背模块具有一设置在夹紧模块上方的且可沿X-Y-Z和R方向移动的多倍真空夹持器,该多倍真空夹持器具有抽吸夹持梳齿,通过伺服马达经由后接的无间隙齿轮传动装置使它的垂直取向的轴线旋转,
其中由第一垂直轴线模块的提升梳齿从托架中提升到第一提升位置中的第一晶片叠被多真空支持器抓取,旋转180°,并且相对于第一垂直轴线模块的提升梳齿没有任何相对运动,在其中再次被放置于在第一提升位置上旋转180°的位置中,
其中随后位于托架的容纳槽中的晶片数量的第二半作为第二晶片叠被第二垂直轴线模块的提升梳齿提升到第二提升位置,并且在该第二提升位置中通过定心模块在侧向边缘上定位,且晶片保持相互之间精确的距离,在第二提升位置中的第二晶片叠被背对背的模块(BTB模块)的多倍真空夹持器抓取,并在没有旋转的情况下移动到第一晶片叠上方的第一提升位置中,其中第一晶片叠向上移动到第一提升位置中并插入第二晶片叠中,因为第一晶片叠的晶片沿着一伺服控制的运动路线移动通过已经设置在第一提升位置的第二晶片叠的相配的晶片,并在提升梳齿中背对背地贴靠,同时形成具有双掺杂表面的包装状的BTB晶片批,和
转送夹持器,通过所述转送夹持器在关闭和打开多倍真空夹持器之后,所形成的BTB晶片批从准备位置移动到工艺过程晶舟并放置在工艺过程晶舟的其中一个插入位置处。
通过BTB模块的垂直轴由伺服马达经由后接的无间隙齿轮装置的旋转驱动,使被多倍真空夹持器抽吸的第一晶片叠以一精确限定的起动和制动斜面旋转,因而避免了冲击式旋转运动并降低了废品率。通过伺服马达控制旋转运动能精确、平稳并因此对于晶片无应力地接近所需的位置。因此改进的定位的可能性保证在梳齿中很精确的提升和晶片叠重新插入梳齿中,其中避免了晶片和梳齿之间的相对运动。
有利地,BTB模块的多倍真空夹持器具有一与其垂直轴线连接的上面部分和一容纳抽吸夹持梳齿的底部部分,上面部分和底部部分通过两个滚珠轴承导向元件连接,并在运动期间通过它们保持精确地对准,及在多倍真空夹持器的上面部分处设置两个电感的传感器,通过所述传感器在多倍真空夹持器下降时检测抽吸夹持梳齿的底侧靠在晶片位于托架的上端面上,并且用最小延迟阻止多倍真空夹持器的进一步下降。在放置的情况下,通过改善的响应时间仅有很小的力作用在太阳能晶片上。
优选地,在托架中设置了100个太阳能晶片,所述100个晶片以具有各10个晶片的第一和第二晶片叠的形式被第一和第二垂直轴线模块的提升梳齿供给到BTB模块,通过所述BTB模块,具有100个背对背贴紧的晶片的第一和第二晶片叠一起组合包装状状的BTB晶片批,其中在由石英组成的工艺过程晶舟中设置优选四个装片隔间,在每个装片隔间中都通过转送夹持器放置一个具有100个BTB晶片的包装状的BTB晶片批。
优选地,多倍真空夹持器的抽吸夹持梳齿的梳齿壁限定每个抽吸夹持梳齿的容纳槽并与晶片的侧表面接合,所述梳齿壁分别以框架状的镶框的形式形成,所述镶框具有相互平行且水平延伸的各翅片在各翅片之间相应地形成一与梳齿壁成一角度取向的抽吸槽,并且每个梳齿壁的与相配的晶片的其中一个侧表面接合的支承表面由翅片的框架状的镶框的外表面和位于垂直平面中的翅片的前面边缘形成,框架状的镶框的外表面位于所述垂直平面中,由此晶片的每单位面积的表面压力减至最小。
本发明保证在扩散炉中掺杂过程中提高生产能力,而无需改变扩散炉的尺寸或形状,且显著减少了总加工时间。另外,运输,装卸和定位过程变得精确,这样结果是降低了损坏和/或断裂率,并降低了掺杂失效率。在用于给工艺过程晶舟装载和卸载晶片的的常规设备中,按照本发明所述的装卸系统的改型毫无问题地实现。
附图说明
现在,通过附图说明本发明,其中:
图1是所提供的装有2×50晶片的托架的透视图,其具有一BTB模块的在所述托架上方安装的50倍真空夹持器且具有侧向设置的侧面定心件,
图2是对应于图1的透视图,但具有一提起的包括50个晶片的第一晶片叠,
图3是对应于图2的透视图,但具有两个侧向设置的侧面定心件,
图4是对应于图3的透视图,但具有在释放提升梳齿的情况下被BTB模块的真空夹持器拾取的第一晶片叠,
图5是对应于图4的透视图,但通过BTB模块使第一晶片叠旋转的情况时,
图6是对应于图4的透视图,但在通过BTB模块将第一晶片叠相对于托架中第二晶片叠旋转180°之后并处在位于托架中第二晶片叠上方第一晶片叠的准备位置中,
图7是对应于图5的透视图,但在从托架中提升第二晶片叠并与设置在升起位置中的第一晶片叠接合在一起之后,而同时形成包装状的BTB晶片批,
图8是转送夹持器在图7所看到的位置中拾取包装状的BTB晶片批时的透视图,
图9是转送夹持器在工艺过程晶舟的插入位置上方的透视图,BTB晶片批在通过转送夹持器转送之后被该转送夹持器设置在所述工艺过程晶舟中,且带有提升梳齿的排空的托架安装在转送夹持器的下方。
图10是BTB模块带有多倍真空夹持器的透视图,由伺服马达通过后接的无间隙齿轮装置使所述多倍BTB模块绕它的垂直轴线旋转,
图11是BTB模块的多倍真空夹持器的示意剖视图,和
图12是多倍真空夹持器的抽吸夹持梳齿的两个不同实施例的透视局部剖视图。
具体实施方式
如从图1可以看出的,优选地装有2×50太阳能晶片1的托架2这样地对准和夹紧在夹紧模块3中,使得它们的堆叠开口4朝向上。在托架2下方,设置两个在垂直方向上可活动的提升梳齿5a和5b,而在托架2的上方,设置一背对背模块(BTB模块)7的50倍的真空夹持器6,如在图10中分开示出的。两个可直线活动的定心梳齿8也定位在托架2上方左面(图1)和右面(图2)作为侧面定心件。
首先通过图2中右面的提升梳齿5a,其梳齿间隙与设置在托架2中的晶片的数量的第一半的中心精确地对准,将所设置的50个晶片1作为第一晶片叠9从托架2中转送到第一提升位置中,在那里被定心梳齿8定心,和随后被BTB模块的真空夹持器6的50倍抽吸夹持梳齿10拾取,所述真空夹持器6可沿X-Y-Z和R方向移动,如在图4中所看到的。
如从图10可得出的,由伺服马达11通过后接的无间隙齿轮传动装置12使具有BTB模块7的抽吸夹持梳齿10的真空夹持器绕它的垂直轴线旋转。
因此,按照图5,通过真空夹持器6的旋转180°使被真空夹持器6的50倍抽吸夹持梳齿10拾取的第一晶片叠9相对于它在托架2中初始位置旋转正好180°,并通过真空夹持器6朝水平方向的移动转送到设置在托架2中的100个晶片1的仍然保持在托架2中的第二半上方的准备位置中(图6)。
然后,在通过第二提升梳齿56把保留在托架2中的所设置的100个晶片1数量的第二半作为第二晶片叠13提升到第二提升位置,它们的梳齿间隙与保留在托架2中的晶片1的中心精确地对准,所述第二提升位置与第一晶片叠9的准备位置相对应。在此使第二晶片叠13的晶片1沿着伺服控制的运动路线移动通过第一晶片叠9的分别旋转180°设置在准备位置中的相配的晶片1,直至形锁合叠合,和然后紧贴着它们,而同时形成包装状的背对背晶片批(BTB晶片批)14,如图7中所示。这样形成的BTB晶片批14按图8形锁合地被转送夹持器15从准备位置取出,转送到具有四个插入位置17的工艺过程晶舟16并插入其中一个插入位置17中(图9)。
因此,工艺过程晶舟16总共待装有400个太阳能晶片用于在扩散炉中的扩散过程。
如从按照图11所述的BTB模块7的真空夹持器6的详细剖视图可以看出的,真空夹持器6具有上面部分18和底部部分19,所述上面部分18与它的垂直轴线连接,而所述底部部分19容纳抽吸夹持梳齿10,其中上面部分18和底部部分19通过两个滚珠轴承导向元件20连接,并在运动期间通过它们保持精确对准。在上面部分18上,还设置了两个电感的传感器21,通过所述传感器21检测在真空夹持器6下降时抽吸夹持梳齿10的底侧22靠在位于提升梳齿5a,5b中的晶片1的上端表面上(图10)。应用平稳运行的滚珠轴承导向元件20显著地改善了响应时间,因此在放置情况下对晶片1有较小的力作用。
最后从图12可看出有利的真空梳齿几何形状。其中BTB模块7的多倍真空夹持器6的抽吸夹持梳齿10的梳齿壁23限定每个抽吸夹持梳齿10的容纳槽24并分别与晶片1的侧表面25接合,所述梳齿壁23具有框架状镶框26。框架状镶框26有利地设计成具有若干翅片27,所述翅片27相互平行和水平地延伸,在它们之间分别形成与梳齿壁23成一角度取向的抽吸槽28。因此,每个梳齿壁23的与相配的晶片1的其中一个侧表面25接合的支承表面都是由各翅片27的框架状镶框26的外表面29和翅片27的前面边缘30形成,所述前面边缘30位于垂直平面中,框架状镶框26的外表面29也位于该垂直平面中。因而每个晶征1的每单位面积的表面压力最小,这样结果是显著降低了损坏和断裂率。
附图标记列表
1         晶片,太阳能晶片
2         转送托架,托架
3         夹紧模块
4         堆叠开口
5a,5b    提升梳齿
6         真空夹持器,多倍真空夹持器
7         背对背模块,BTB模块
8         定心梳齿
9         第一晶片叠
10        抽吸夹持梳齿
11        伺服马达
12        无间隙齿轮装置
13        第二晶片叠
14        背对背晶片批,BTB晶片批
15        转送夹持器
16        工艺过程晶舟
17        插入位置
18        真空夹持器的上面部分
19        真空夹持器的底部部分
20        滚珠轴承导向元件
21        电感传感器
22        抽吸夹持梳齿的底侧
23        梳齿壁
24        抽吸夹持梳齿的容纳槽
25        晶片的侧表面
26        框架状镶框
27        翅片
28    抽吸槽
29    框架状镶框的外表面
30    翅片的前面边缘
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于形成在一工艺过程晶舟(16)中待定位的包装状的背对背的晶片批(BTB晶片批)(14)的方法,所述晶片批由一预定偶数数量的成排地设置的且在一侧待掺杂的晶片(1)例如太阳能晶片组成,所述晶片的无需掺杂的侧面(25)分别叠合地贴靠在相应相邻的晶片(1)的无需掺杂的侧面(25)上,其中首先将所述在一侧待掺杂的晶片(1)的预定数量的一半以第一晶片叠(9)的形式转送到一固定的准备位置中,随后将所述一侧待掺杂的晶片(1)的预定数量的另一半以第二晶片叠(13)的形式转送到准备位置中,所述第二晶片叠的晶片(1)分别相对于第一晶片叠(9)的晶片(1)在它的准备位置的位置偏置180°,并且使第二晶片叠朝第一晶片叠对准,然后通过相应地将第一和第二晶片叠(9和13)的相互相配的晶片(1)的无需掺杂的侧面同时相互叠合地贴靠,使第二晶片叠与第一晶片叠形锁合地组合成包装状的背对背的晶片批(BTB晶片批)(14),随后由转送夹持器(15)将所述BTB晶片批(14)形锁合地拾取,并且装到工艺过程晶舟(16)中,
其特征在于,对于待形成的BTB晶片批(14)的晶片(1)的预定偶数数量的第一半和第二半成排地设置在仅仅一个转送托架(2)的容纳槽中,并且以第一晶片叠(9)和第二晶片叠(13)的形式依次从所述仅仅一个转送托架(2)移出,所述转送托架在一水平的平面上以向上指向的堆叠开口(4)夹紧,其中从转送托架(2)提起的第二晶片叠(13)由一可沿水平方向移动的多倍真空夹持器(6)拾取,并且通过多倍真空夹持器的转动在转送到第一晶片叠(9)的准备位置之前使第二晶片叠这样地转动180°,使得第二晶片叠(13)的晶片(1)到达一相对于第一晶片叠(9)的晶片(1)在它的准备位置的位置偏置180°的位置。
2.用于形成在工艺过程晶舟(16)中待定位的包装状的背对背的晶片批(BTB晶片批)(14)的方法,所述晶片批由一预定偶数数量的成排地设置的且在一侧待掺杂的晶片(1)例如太阳能晶片组成,所述晶片的无需掺杂的侧面(25)分别叠合地贴靠在相应相邻的晶片(1)的无需掺杂的侧面(25)上,其中首先将所述在一侧待掺杂的晶片(1)的预定数量的一半以一第一晶片叠(9)的形式转送到一固定的准备位置中,随后将所述在一侧待掺杂的晶片(1)的预定数量的另一半以第二晶片叠(13)的形式转送到准备位置中,所述第二晶片叠的晶片(1)相应地相对于第一晶片叠(9)的晶片(1)在它的准备位置的位置偏置180°,并且使第二晶片叠朝第一晶片叠对准,然后通过相应地将第一和第二晶片叠(9和13)的相互相配的晶片(1)的无需掺杂的侧面同时相互叠合地贴靠,使第二晶片叠与第一晶片叠形锁合地组合成包装状的背对背的晶片批(BTB晶片批)(14),随后由转送夹持器(15)将所述BTB晶片批(14)形锁合地拾取,并且装到工艺过程晶舟(16)中,
其特征在于,对于待形成的BTB晶片批(14)的晶片(1)的预定数量的第一半和第二半成排地设置在仅仅一个在一水平平面中夹紧且具有向上指向的堆叠开口(4)的转送托架(2)的容纳槽中,使得在转送托架(2)中成排设置的晶片(1)的数量的第一半被一第一提升梳齿(5a)作为第一晶片叠(9)提升到一第一提升位置中,所述第一提升梳齿定位在转送托架(2)的下方,并可沿着第一垂直轴线移动,所述第一提升梳齿的梳齿间隙与晶片(1)的数量的第一半的中心精确地对准,在所述第一提升位置中第一晶片叠(9)被可沿水平方向移动的多倍真空夹持器(6)拾取,然后由该多倍真空夹持器相对于它在第一提升位置中的位置旋转180°,并在该旋转位置中定位在一与第二垂直轴线相配的且作为第一晶片(1)的准备位置的第二提升位置中,随后由第一提升梳齿(5a)将成排地设置在转送托架(2)中的晶片(1)的数量的另一半作为第二晶片叠(13)这样地提升到所述第二提升位置中,使得第二晶片叠(13)的晶片(1)沿着伺服控制的运动路线分别移动通过第一晶片叠(9)的位于作为第一晶片叠(9)的准备位置的第二提升位置中的晶片(1),直至形锁合地叠合,并且然后使它们背对背贴紧,而同时形成包装状的背对背晶片批(BTB晶片批)(14),第一提升梳齿定位在转送托架(2)的下方,并可沿着第一垂直轴线移动,并且所述第一提升梳齿的梳齿间隙与晶片(1)的数量的第二半的中心精确地对准,此后将所述背对背晶片批通过转送夹持器(15)形锁合地从第二提升梳齿(5b)取出,并装到工艺过程晶舟(16)中。
3.用于形成在一工艺过程晶舟(16)中待定位的包装状的背对背的晶片批(BTB晶片批)(14)的方法,所述晶片批借助于转送夹持器(15)定位在工艺过程晶舟(16)中并且由一预定偶数数量的成排地设置的且在一侧待掺杂的晶片(1)例如太阳能晶片组成,所述晶片的无需掺杂的侧面(25)分别叠合地贴靠在相应相邻的晶片(1)的无需掺杂的侧面(25)上,其中首先将所述在一侧待掺杂的晶片(1)的预定数量的一半以第一晶片叠(9)的形式转送到一固定的准备位置中,随后将所述在一侧待掺杂的晶片(1)的预定数量的另一半以第二晶片叠(13)的形式转送到所述准备位置中,所述第二晶片叠的晶片(1)分别相对于第一晶片叠(9)的晶片(1)在它的准备位置的位置偏置180°,并且使第二晶片叠朝第一晶片叠对准,然后通过分别将第一和第二晶片叠(9和13)的相互相配的晶片(1)的无需掺杂的侧面同时相互叠合地贴靠,使第二晶片叠与第一晶片叠形锁合地组合成包装状的背对背的晶片批(BTB晶片批)(14),
其特征在于,对于待形成的BTB晶片批(14)的晶片(1)的预定的偶数数量的第一半和第二半成排地设置在一个夹紧在一水平平面内且具有向上指向的堆叠开口(4)的转送托架(2)的容纳槽中,使得成排设置在转送托架(2)的晶片(1)的数量的一半以第一晶片叠的形式通过形式为多倍真空夹持器的转送夹持器(15)从转送托架(2)中取出,伺服控制地转送到工艺过程晶舟(16)的作为第一晶片叠的准备位置的插入位置,并在插入位置插入到其容纳槽中,随后由多倍真空夹持器(6)将成排地设置在转送托架(2)中的晶片(1)数量的另一半以第二晶片叠(13)的形式从转送托架(2)中取出,通过多倍真空夹持器(6)的旋转180°使第二晶片叠相对于第一晶片叠(9)在其准备位置的位置偏置的位置转动正好180°,并且在此通过多倍真空夹持器(6)沿水平方向的移动在上方与工艺过程晶舟(16)的第一晶片叠(9)位于在插入位置中的晶片对准地且相对于所述插入位置偏置一定距离地定位,所述距离至少与晶片厚度一样大,此后将由多倍真空夹持器旋转180°的第二晶片叠插入到位于工艺过程晶舟的插入位置中的第一晶片叠中,其中第一和第二晶片叠(9和13)的相互相配的晶片背对背地相互叠合地贴紧,而同时形成具有加倍的掺杂表面的包装状的BTB晶片批(14)。
4.装卸系统,用于在扩散炉中掺杂之前给具有多个插入位置(17)的工艺过程晶舟(16)装载晶片批(14),包括:
自动转送设备,通过所述自动转送单元将装有预定的偶数数量晶片(1)的托架(2)在水平输送平面中移动到一准备位置,用于形成晶片叠,
夹紧模块(3),通过所述夹紧模块(3)使托架(2)以向上指向的堆叠开口定向地夹紧在准备位置上,使得位于托架(2)的容纳槽中的晶片(1)的中心与第一和第二垂直轴线模块的可在垂直方向上移动的提升梳齿(5a;5b)的梳齿间隙精确地对准,所述提升梳齿(5a;5b)在准备位置中分别固定地设置在夹紧模块(3)下方,
其中通过第一垂直轴线模块的提升梳齿将在被夹紧模块(3)保持的托架(2)中的晶片(1)数量的第一半作为第一晶片叠(9)向上移动到第一提升位置中,并且该第一晶片叠在该第一提升位置中通过定心模块(8)在侧向边缘上定位,并且在第一晶片叠(9)中的各晶片(1)保持相互精确的距离,
转送夹持器(15),通过所述转送夹持器(15)将所形成的BTB晶片批(7)从准备位置移动到工艺过程晶舟(16)并放置在工艺过程晶舟(16)的其中一个插入位置(17)处,
其特征在于,
设有背对背模块(BTB模块)(7),所述背对背模块(7)具有一设置在夹紧模块(3)上方的且可沿X-Y-Z和R方向移动的多倍真空夹持器(6),该多倍真空夹持器(6)具有抽吸夹持梳齿(10),通过伺服马达(11)经由后接的无间隙齿轮传动装置(12)使多倍真空夹持器的垂直取向的轴线旋转,
其中由第一垂直轴线模块的提升梳齿(5a)从托架(2)中提升到第一提升位置中的第一晶片叠(9)被背对背模块(BTB模块)(7)的多倍真空支持器(6)通过电感的接近开关受控制地抓取,旋转180°,并且与第一垂直轴线模块的提升梳齿(5a)没有任何相对运动地在其中再次被放置于在第一提升位置中的旋转180°的位置中,
其中随后位于托架(2)的容纳槽中的晶片(1)数量的第二半作为第二晶片叠(13)被第二垂直轴线模块的提升梳齿(5b)提升到第二提升位置,并且该第一晶片叠在该第二提升位置中通过定心模块(8)在侧向边缘上定位且晶片(1)保持相互之间精确的距离,通过背对背的模块(BTB模块)(7)的多倍真空夹持器(6)抓取在第二提升位置中的第二晶片叠,并在没有旋转的情况下移动到第一晶片叠(9)上方的第一提升位置中,其中第一晶片叠(9)向上移动第一提升位置中并插入第二晶片叠(13)中,由此第一晶片叠(9)的晶片(1)沿着一伺服控制的运动路线移动通过已经设置在第一提升位置的第二晶片叠(13)的相配的晶片(1),并且在提升梳齿(5b)中背对背地贴靠,同时形成具有双掺杂表面的包装状的BTB晶片批(14)。
5.按照权利要求4所述的装卸系统,其特征在于,BTB模块(7)的多倍真空夹持器(6)具有一与其垂直轴线连接的上面部分(18)和一容纳抽吸夹持梳齿(10)的底部部分(19),上面部分(18)和底部部分(19)通过两个滚珠轴承导向元件(20)连接,并在运动期间通过它们保持精确地对准,及在多倍真空夹持器(6)的上面部分(18)处设置两个电感的传感器(21),通过所述传感器在多倍真空夹持器(6)下降时检测抽吸夹持梳齿(10)的底侧(22)在晶片(1)位于托架(2)的上端面上的贴靠,并且用最小延迟阻止多倍真空夹持器(6)的进一步下降。
6.按照权利要求4和5所述的装卸系统,其特征在于,转送托架(2)包括100个容纳槽,在所述100个容纳槽中可设置100个太阳能晶片(1),所述太阳能晶片(1)分别被第一和第二垂直轴线模块的提升梳齿(5a,5b)以具有各50个晶片(1)的第一和第二晶片叠(9和13)形式输送给背对背模块(7),通过它将第一和第二晶片叠(9和13)组合成具有100个背对背贴靠的晶片(1)的BTB晶片批(14)。
7.按照权利要求4-6其中之一所述的装卸系统,其特征在于,多倍真空夹持器(6)的抽吸夹持梳齿(10)的梳齿壁(23)分别以框架状的具有相互平行并水平延伸的各翅片(27)的镶框(26)的形式成形,所述梳齿壁限定抽吸夹持梳齿(10)的容纳槽(24)并与晶片(1)的侧表面(25)接合,在各翅片之间相应地形成一与梳齿壁(23)成一角度取向的抽吸槽(28),并且每个梳齿壁(23)的与相配的晶片(1)的其中一个侧表面(25)接合的支承表面(29)由翅片(27)的框架状的镶框(26)的外表面(29)和位于垂直平面中的翅片(27)的前面边缘(30)形成,框架状的镶框(26)的外表面(29)位于所述垂直平面中,其中晶片(1)的每单位面积的表面压力减至最小。

Claims (7)

1.用于形成在一侧待掺杂的晶片叠、尤其是在一侧待掺杂的太阳能晶片叠的方法,以便用晶片批填装一工艺过程晶舟,在所述工艺过程晶舟上将预定的偶数数量晶片成排地设置在一转送托架的容纳槽中,所述转送托架在一水平面内夹紧并且具有一面向上的堆叠开口,
其特征在于,
成排地设置在转送托架中的晶片的数量的一半以第一晶片叠的形式从转送托架中转送到一位于转送托架外部的固定的准备位置中,然后将成排地设置在转送托架中的晶片的数量的另一半以第二晶片叠的形式从转送托架移出,并且将第二晶片叠这样地旋转,使得第二晶片叠的晶片到达一相对于第一晶片叠的晶片在它的准备位置的位置旋转180°的位置,并且随后将第二晶片叠转送到第一晶片叠的准备位置,使第二晶片叠与第一晶片叠对准,并且然后通过分别使第一晶片和第二晶片叠的相互相配的晶片的无需掺杂的侧面同时且叠合地相互贴紧,使第二晶片叠与第一晶片叠形锁合地组合成包装状的背对背晶片批(BTB晶片批),随后由转送夹持器将BTB晶片批形锁合地拾取,并装到工艺过程晶舟中。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,成排地设置在转送托架中的晶片数量的一半由第一提升梳齿作为第一晶片叠提升到第一提升位置中,所述第一提升梳齿定位在转送托架的下方,并沿着第一垂直轴线移动,所述第一提升梳齿的梳齿间隙与晶片数量的第一半的中心精确地对准,在所述第一提升位置中第一晶片叠被可沿水平方向移动的多倍真空夹持器拾取,相对于它在第一提升位置中的位置旋转180°,并用该旋转位置中定位在与第二垂直轴线相配的第二提升位置中,随后由第二提升梳齿将成排地设置在转送托架中的晶片数量的另一半作为第二晶片叠这样地提升到所述第二提升位置中,使得第二晶片叠的晶片沿着伺服控制的运动路线分别移动通过第一晶片叠的在第二提升位置中旋转180°定位的相配的晶片,直至形锁合地叠合,并且然后使它们背对背贴紧,而同时形成包装状的背对背晶片批(BTB晶片批),第二提升梳齿可定位在转送托架的下方,并可沿着第二垂直轴线移动,并且所述第二提升梳齿的梳齿间隙与晶片数量的第二半的中心精确地对准,此后将所述背对背晶片批通过转送夹持器形锁合地从第二提升梳齿取出,并装到工艺过程晶舟中。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,由多倍真空夹持器将成排地设置在转送托架中的晶片数量的第一半以第一晶片叠形式从转送托架中取出,伺服控制地转送到工艺过程晶舟的插入位置,并在插入位置插入其容纳槽中,随后由多倍真空夹持器将成排地设置在转送托架中的晶片数量的第二半以第二晶片叠的形状从转送托架中取出,相对于在工艺过程晶舟中的第一晶片叠的位置旋转180°并且在上方与位于工艺过程晶舟的插入位置中的晶片对准地且相对于该插入位置偏置一定距离地定位,所述距离至少与晶片厚度一样大,随后多倍真空夹持器将旋转180°的第二晶片叠插入到位于工艺过程晶舟的插入位置中的第一晶片叠中,其中第一和第二晶片叠相互相配的晶片以无需掺杂的侧面相互叠合地贴紧,而同时形成包装状的BTB晶片批。
4.装卸系统,用于在扩散炉中掺杂之前给具有多个插入位置(17)的工艺过程晶舟(16)装载晶片批,尤其是装载太阳能晶片批(14),包括:
自动转送设备,通过所述自动转送单元将装有预定的偶数数量晶片(1)的托架(2)在水平输送平面中移动到一准备位置,用于形成晶片叠,
夹紧模块(3),通过所述夹紧模块(3)使托架(2)以向上指向的堆叠开口(4)定向地夹紧在准备位置上,使得位于托架(2)的容纳槽中的晶片(1)的中心与第一和第二垂直轴线模块的可在垂直方向上活动的提升梳齿(5a;5b)的梳齿间隙精确地对准,所述梳齿(5a;5b)在准备位置中分别固定地设置在夹紧模块(3)下方,
其中通过第一垂直轴线模块的提升梳齿(5a)将在被夹紧模块(3)保持的托架(2)中的晶片(1)数量的第一半作为第一晶片叠(9)向上移动到第一提升位置中,并且在该第一提升位置中通过定心模块(8)在侧向边缘上定位,并且在晶片叠(9)中的各晶片(1)保持相互精确的距离,
背对背模块(BTB模块)(7),所述背对背模块具有一设置在夹紧模块(3)上方的且可沿X-Y-Z和R方向移动的多倍真空夹持器(6),该多倍真空夹持器(6)具有抽吸夹持梳齿(10),通过伺服马达(11)经由后接的无间隙齿轮传动装置(12)使多倍真空夹持器的垂直取向的轴线旋转,
其中由第一垂直轴线模块的提升梳齿(5a)从托架(2)中提升到第一提升位置中的第一晶片叠(9)被多真空支持器(6)拾取,旋转180°,并且与第一垂直轴线模块的提升梳齿(5a)没有任何相对运动,在其中再次被放置于在第一提升位置上旋转180°的位置中,
其中随后位于托架(2)的容纳槽中的晶片(1)数量的第二半作为第二晶片叠(13)被第二垂直轴线模块的提升梳齿(5b)提升到第二提升位置,并且在该第二提升位置中通过定心模块(8)在侧向边缘上定位,并且晶片保持相互精确的距离定位,在第二提升位置中的第二晶片叠被背对背的模块(BTB模块)(7)的多倍真空夹持器(6)抓取,并在没有旋转的情况下移动到第一晶片叠(9)上方的第一提升位置中,第一晶片叠(9)向上移动到第一提升位置中并插入第二晶片叠(13)中,其中第一晶片叠(9)的晶片(1)沿着一伺服控制的运动路线移动通过已经设置在第一提升位置的第二晶片叠(13)的相配的晶片(1),并在提升梳齿(56)中背对背地贴靠,同时形成具有双掺杂表面的包装状的BTB晶片批(7),和
转送夹持器(15),通过所述转送夹持器(15)在关闭和打开多倍真空夹持器(6)之后,将所形成的BTB晶片批(7)从准备位置移动到工艺过程晶舟(16)并放置在工艺过程晶舟(16)的其中一个插入位置(17)处。
5.按照权利要求4所述的装卸系统,其特征在于,BTB模块(7)的多倍真空夹持器(6)具有一与其垂直轴线连接的上面部分(18)和一容纳抽吸夹持梳齿(10)的底部部分(19),上面部分(18)和底部部分(19)通过两个滚珠轴承导向元件(20)连接,并在运动期间通过它们保持精确地对准,及在多倍真空夹持器(6)的上面部分(18)处设置两个电感的传感器(21),通过所述传感器在多倍真空夹持器(6)下降时检测抽吸夹持梳齿(10)的底侧(22)在晶片(1)位于托架(2)的上端面上的贴靠,并且用最小延迟阻止多倍真空夹持器(6)的进一步下降。
6.按照权利要求4和5所述的装卸系统,其特征在于,托架(2)包括100个容纳槽,在所述100个容纳槽中可设置100个太阳能晶片(1),所述太阳能晶片(1)分别被第一和第二垂直轴线模块的提升梳齿(5a,5b)以具有各50个晶片(1)的第一和第二晶片叠(9和13)的形式输送给背对背模块(7),通过它将第一和第二晶片叠(9和13)组合成具有100个背对背贴靠的晶片(1)的BTB晶片批(14),
及在工艺过程晶舟(16)中设置四个插入位置(17),通过转送夹持器(15)分别将一具有100个BTB晶片(1)的包装状的BTB晶片批(14)放置在所述插入位置中。
7.按照权利要求4-6其中之一所述的装卸系统,其特征在于,多倍真空夹持器(6)的抽吸夹持梳齿(10)的梳齿壁(23)分别以框架状的具有相互平行并水平延伸的各翅片(27)的镶框(26)的形式成形,所述梳齿壁限定抽吸夹持梳齿(10)的容纳槽(24)并与晶片(1)的侧表面(25)接合,在各翅片之间相应地形成一与梳齿壁(23)成一角度取向的抽吸槽(28),并且每个梳齿壁(23)的与相配的晶片(1)的其中一个侧表面(25)接合的支承表面(29)由翅片(27)的框架状的镶框(26)的外表面(29)和位于垂直平面中的翅片(27)的前面边缘(30)形成,框架状的镶框(26)的外表面(29)位于所述垂直平面中,其中晶片(1)的每单位面积的表面压力减至最小。
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