TW201444756A - 兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法 - Google Patents

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Abstract

一種兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法，可供在承載晶舟中汲取單片太陽能晶圓，且承載晶舟都形成有複數水平置放槽，供太陽能晶圓水平置放在水平置放槽內，而水平取放系統包括，吸附取放裝置、驅動裝置及處理裝置，吸附取放裝置是供吸附/去除吸附太陽能晶圓，當吸附取放裝置受驅動裝置驅動，汲取或放置太陽能晶圓至水平置放槽內時，會受處理裝置控制，對太陽能晶圓的吸附程度會維持低壓吸力狀態，當太陽能晶圓從承載晶舟汲取出，或是尚未進入承載晶舟的移載過程中，則對太陽能晶圓的吸附程度會維持高壓吸力狀態。

Description

兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法
本發明是關於一種具有高壓吸附狀態及低壓吸附狀態的取放系統，尤其是一種兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法。
潔淨能源如太陽能等之需求日增，目前太陽能的主要轉換方式是透過太陽能電池將太陽能轉換成電能以供使用，隨著太陽能電池的普及，在封裝成太陽能電池模組前，必須先進行嚴格的品質檢測，太陽能電池的檢測也成為業界的重要課題。
上述太陽能電池的製作過程依序包括：清洗、表面結構化處理、擴散製程、邊緣蝕刻、抗反射層鍍膜、網印製成及高溫燒結。其中擴散製程的流程，如圖1及圖2所例示，在本例中是先將太陽能晶圓2放置在一個供承載上述晶圓的承載晶舟1，且承載晶舟1形成有複數置放槽11，以供上述太陽能晶圓2置放在置放槽11內，再將承載晶舟1輸送進擴散爐中，並加入三氯氧磷於擴散爐內，經由高溫擴散的方式，令產生的磷原子(P)附著在太陽能晶圓的表面，使得磷原子與太陽能晶圓接界處形成有P-N介面，而氧氣和氮氣的流量，以及擴散爐的溫度控制，會決定最終的擴散結果。
在製作程中，磷原子僅須附著在太陽能晶圓2其中一面，為了能方便進行作業，通常會先將太陽能晶圓2兩兩配對，彼此以一面相互 緊貼，僅各有一面暴露於外側，再將兩兩配對的太陽能晶圓2重疊置放在同一個置放槽11，令每個太陽能晶圓2僅有一面會被暴露，因此在進行擴散製程時，磷原子便可附著在太陽能晶圓2的暴露面，最後只需將太陽能晶圓2汲取出便可完成。
但是，汲取上述太陽能晶圓具有相當難度，無論是將太陽能晶圓放置入承載晶舟的過程中，或是將太陽能晶圓取出的過程，若是要以夾臂夾置的方式汲取，一方面太陽能晶圓的厚度極薄，尤其是兩片彼此緊貼的情況，難以單片夾取，但要同時將配對的太陽能晶圓取出，再另外逐一分離，又造成作業上的耽擱，並且使得刮傷、受損、以及破片的風險大增。要改善上述問題，也有人提出利用具有吸嘴施加負壓，以真空吸附汲取太陽能晶圓，藉以降低夾取過程摩擦與碰撞的風險。
但受限於承載晶舟的結構，太陽能晶圓能汲取或放置搬移的動線，只能依置放槽的方向水平移動太陽能晶圓進出。不幸地，一般吸嘴為確保搬移過程中，被搬移的太陽能晶圓可以穩固地隨機械臂移動，通常是將吸嘴的真空吸力調至較強，以增加附著時的摩擦力，提升移載時的穩固效果。因此也同樣地，在移動的過程中，一旦太陽能晶圓擦或撞到周圍環境，仍將使得太陽能晶圓因摩擦或碰撞而受損、甚至破裂。
更進一步，當吸嘴吸取上方的太陽能晶圓吸力過強時，會因兩片過於緊貼，空氣無法輕易進入晶圓間的狹縫，令太陽能晶圓之間接近真空，連帶使疊在底下的另一片太陽能晶圓因為受到外部空氣壓力，貼附至上方被汲取的太陽能晶圓，造成吸嘴吸取太陽能晶圓的過程中，下方太陽能晶圓會同時被汲取，而此種連動並不是穩固結合，下方的晶圓隨時會 掉落造成困擾，必須額外增加流程，以分離成對緊鄰的太陽能晶圓，造成整體作業流程上的困擾。
因此，如何能提供一種從承載晶舟取出或放置太陽能晶圓時，安全且可靠的取放系統及取放方法，提供較大的彈性緩衝，令太陽能晶圓在汲取或放置過程中，與取放的機械臂間並非完全剛性結合，即使些許碰撞到晶舟周圍，仍可依碰撞程度而稍有調整及偏移，並藉由此提供緩衝，同時避免一次汲取兩片太陽能晶圓的問題，都是本案所要重視的焦點。
本發明之一目的在提供一種能向承載晶舟以低摩擦力汲取或放置太陽能晶圓的兩段式太陽能晶圓水平取放系統。
本發明之另一目的在提供一種具有碰撞緩衝的兩段式太陽能晶圓水平取放系統，藉以降低碰撞破片的風險。
本發明之再一目的在提供一種具有低壓吸力狀態及高壓吸力狀態的兩段式太陽能晶圓水平取放方法。
本發明之又一目的在提供一種避免從承載晶舟中同時汲取兩片太陽能晶圓的兩段式太陽能晶圓水平取放方法。
因此，本案之一種兩段式太陽能晶圓水平取放系統，供由至少一個承載晶舟中汲取單片太陽能晶圓，且每一前述承載晶舟都形成有複數水平置放槽，每一前述水平置放槽供水平置放至少一片太陽能晶圓，其中該水平取放系統包括：一個供吸附/去除吸附上述太陽能晶圓的吸附取放裝置，其中該吸附取放裝置具有一個吸附程度等於上述各個太陽能晶圓的重量、並與上述太陽能晶圓保持低磨擦力的低壓吸力狀態，以及一個吸附 程度大於上述各個太陽能晶圓的重量、並與上述太陽能晶圓磨擦力大於該低壓吸力狀態的高壓吸力狀態；一個驅動該吸附取放裝置在一個承載位置及一個汲放區之間移動的驅動裝置；其中上述承載位置是對應於上述承載晶舟的上述水平置放槽；以及上述汲放區是遠離上述承載晶舟的區域；及一個控制該驅動裝置驅動的處理裝置，以及當該吸附取放裝置位置對應於上述承載位置時，該處理裝置使該吸附取放裝置呈低壓吸力狀態汲取上述太陽能晶圓，且當該吸附取放裝置在遠離該承載晶舟的汲放區時，改換至上述高壓吸力狀態。
而本案之一種兩段式太陽能晶圓水平取放方法，供從至少一個承載晶舟中汲取單片太陽能晶圓，且每一前述承載晶舟都形成有複數水平置放槽，每一前述水平置放槽供水平置放至少一片太陽能晶圓，該水平取放系統包括一個供吸附/去除吸附上述太陽能晶圓的吸附取放裝置、一個驅動該吸附取放裝置在一個承載位置及一個汲放區之間移動的驅動裝置及一個控制該驅動裝置與吸附取放裝置驅動的處理裝置，其中上述承載位置是對應於上述承載晶舟的上述水平置放槽；以及上述汲放區是遠離上述承載晶舟的區域，其中該取放方法包括：a)該吸附取放裝置位於上述承載位置汲取置放於該水平置放槽的上述太陽能晶圓，並受該處理裝置控制，令該吸附取放裝置維持一個吸附程度等於上述各個太陽能晶圓的重量、並與上述太陽能晶圓保持低磨擦力的低壓吸力狀態；b)該吸附取放裝置受該驅動裝置驅動，遠離該承載晶舟的承載位置；及c)該吸附取放裝置受該處理裝置控制，令吸附取放裝置維持一個吸附程度大 於上述各個太陽能晶圓的重量、與上述太陽能晶圓磨擦力大於該低壓吸力狀態的高壓吸力狀態。
本發明的兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法，是供吸附取放裝置從承載晶舟中，汲取或放置太陽能晶至水平置放槽內時，可藉由處理裝置的控制，使得太陽能晶圓暫時維持在一個受低壓吸力汲取的狀態，由於吸取力量較低，下方太陽能晶圓受到自身重力拉扯，不易隨上方太陽能晶圓一併移動，可以降低一次帶出兩片太陽能晶圓的風險；且移載過程中，即使些許碰撞到承載晶舟的周圍，仍可藉由吸附取放裝置與太陽能晶圓間的少量相對運動，吸收部份碰撞能量而作為緩衝保護，減少碰撞破片的機率。當太陽能晶圓確實從承載晶舟汲取出後，或是尚未進入承載晶舟範圍前的移載過程當中，則提升對太陽能晶圓的吸附力量到高壓吸力狀態，以避免因吸力不足而造成的吸附不穩定，讓被移轉的太陽能晶圓相對吸附取放裝置移動時，發生脫落的問題，並達成上述所有之目的。
1、4‧‧‧承載晶舟
11‧‧‧置放槽
2、5、5’‧‧‧太陽能晶圓
31、31’‧‧‧吸附取放裝置
32、32’‧‧‧驅動裝置
33‧‧‧處理裝置
321‧‧‧致動滑軌
311‧‧‧吸嘴
6‧‧‧承載裝置
60、70’、80’‧‧‧汲放區
41‧‧‧水平置放槽
40‧‧‧承載位置
34’‧‧‧翻面裝置
8’‧‧‧輸送帶
圖1是一般具有複數置放槽之承載晶舟的側視圖；圖2是圖1之承載晶舟置放太陽能晶圓的俯視圖；圖3是本案之一種兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法之第一較佳實施例的流程圖；圖4是圖3之兩段式太陽能晶圓水平取放系統的側視圖；圖5是圖4之兩段式太陽能晶圓水平取放系統的方塊圖；圖6是圖5之水平取放系統的吸附取放裝置汲取太陽能晶圓並移載的側 視圖；圖7是圖6之太陽能晶圓移載至汲放區並放置在承載裝置內的側視圖；圖8是圖4之兩段式太陽能晶圓水平取放系統將太陽能晶圓吸附移載至承載晶舟的側視圖；圖9是本案之一種兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法之第二較佳實施例，是說明增設一個翻面裝置；及圖10是圖9之兩段式太陽能晶圓水平取放方法的流程圖。
本發明之一種兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法的第一較佳實施例，如圖3、圖4及圖5所示，主要是供汲取及放置太陽能晶圓5，包括吸附取放裝置31、驅動裝置32及處理裝置33控制，其中驅動裝置32包括一組致動滑軌321，吸附取放裝置31包括一組吸嘴311，並透過吸嘴311以真空吸引/去除吸引的方式，取放太陽能晶圓5，在本例中，水平取放系統是從承載晶舟4中汲取單片太陽能晶圓5，再移載至一個承載裝置6上，並在本案中定義承載裝置6的位置為汲放區60，而承載晶舟4的內部則形成有複數個呈水平走向的水平置放槽41，並在本案中定義水平置放槽41對應的位置為承載位置40。
進行擴散作業時，一開始如步驟201，將太陽能晶圓5依水平置放槽41的置入方向，以每兩片太陽能晶圓5為一組，分別置入各個水平置放槽41內，再如步驟202，將載有太陽能晶圓5的承載晶舟4輸送進擴散爐中，並加入三氯氧磷於擴散爐內，經由高溫擴散的方式，令產生的磷原子(P)附著在各個太陽能晶圓5相互疊合後，保持暴露在外的表面，使 得磷原子與太陽能晶圓5接界處形成P-N介面。
接著如步驟203，將承載晶舟4從擴散爐中取出，再透過處理裝置33控制驅動裝置32的致動滑軌321，使得吸附取放裝置31受驅動裝置32驅動而平行移動至承載位置40，再如步驟204，下降吸嘴311，吸附置放於水平置放槽41的太陽能晶圓5，並受處理裝置控制33，令吸附取放裝置31的吸嘴311維持在一個較弱的低壓吸力狀態，其中低壓吸力狀態的吸附程度，是大致相當於一片太陽能晶圓5的重量，使吸嘴311在一開始的汲取過程中，與太陽能晶圓5之間能保持低摩擦力。
接下來如步驟205，一併參考圖6所示，處理裝置33控制驅動裝置32，令吸附取放裝置31受驅動裝置32驅動，平移太陽能晶圓5且逐漸離開承載位置40，在此過程中，即使些許碰撞到承載晶舟4的周圍，仍可藉由吸嘴311與太陽能晶圓間的少量相對運動，吸收部份碰撞能量而作為緩衝保護，當太陽能晶圓5被汲取且已離開承載位置40，如步驟206，吸附取放裝置31受處理裝置33控制，令吸附取放裝置31的吸嘴311從原本的低壓吸力狀態切換成一個高壓吸力狀態，而吸附程度可以是大於一片太陽能晶圓5的重量，此時吸嘴311與太陽能晶圓5的摩擦力，會大於前述低壓吸力狀態時的摩擦力，使附著更加穩固。
再如步驟207，一併參考圖7所示，吸附取放裝置31持續移動，將吸附的太陽能晶圓5移動至汲放區60，再由處理裝置33控制吸附取放裝置31下降，並控制吸嘴311去除吸附太陽能晶圓5，令太陽能晶圓5被置放在承載裝置6內。
此外，本案之兩段式太陽能晶圓水平取放系統，除了可應用 在將承載有複數片太陽能晶圓的承載晶舟的承載位置移載至汲放區，一開始太陽能晶圓預備移載至承載晶舟的水平置放槽時，亦可利用本案的水平取放系統，一併參考如圖5及圖8所示，將準備進行擴散作業的太陽能晶圓5預先疊放在另一個預備位置，並同樣將此預備位置定義為汲放區60，吸附取放裝置31會先移動至對應汲放區60的位置，將能太陽能晶圓5汲取出，且在移載過程中，會先將維持在高壓吸力狀態，準備放進水平置放槽41時，再切換成低壓吸力狀態，將太陽能晶圓5放進水平置放槽41中。
本發明之一種兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法的第二較佳實施例，如圖9所示，在本例中，水平取放系統更包括一個翻面裝置34’及一個輸送帶8’，由輸送帶8’移載被汲取的太陽能晶圓5’，為了方便說明，在此將翻面裝置34’及輸送帶8’供放置太陽能晶圓5’放置的位置，分別定義為汲放區70’、80’。
由於相疊的太陽能晶圓5’進行擴散作業後，其P-N介面的方向位置不同，為求方向統一，可如圖10的流程所示，如步驟301，由處理裝置(圖未示)控制驅動裝置32’，令驅動裝置32’驅動吸附取放裝置31’所吸附的太陽能晶圓5’依各P-N介面的方向，分別移動至對應汲放區70’、80’，先去除對太陽能晶圓5’的吸附並置放，如步驟302’，置放在汲放區70’的太陽能晶圓5’由翻面裝置34’進行翻轉使其翻面，並放置在汲放區80’，使得輸送帶8’上的太陽能晶圓5’之P-N介面都能朝向同一方向，最後如步驟303，由輸送帶8’將太陽能晶圓5’輸送進另一承載裝置6’內。
本發明之兩段式太陽能晶圓水平取放系統及其取放方法，是 供吸附取放裝置從承載晶舟中，汲取或放置太陽能晶圓至水平置放槽內時，可受處理裝置控制，並對太陽能晶圓的吸附程度能維持低壓吸力狀態，由於吸取力量較低，下方太陽能晶圓受到自身重力拉扯，不易隨上方太陽能晶圓一併移動，可以降低一次帶出兩片太陽能晶圓的風險，且太陽能晶圓移載過程中，即使些許碰撞到承載晶舟的周圍，仍可藉由吸附取放裝置與太陽能晶圓間的少量相對運動，吸收部份碰撞能量而作為緩衝保護，可減少碰撞破片的風險，當太陽能晶圓確實從承載晶舟汲取出後，或是尚未進入承載晶舟範圍前的移載過程當中，可受處理裝置控制，使得對太陽能晶圓的吸附程度能維持在高壓吸力狀態，以避免因吸力不足，造成吸附不穩定，而使得被移轉的太陽能晶圓發生掉落的問題，並達成上述所有之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
4‧‧‧承載晶舟
11‧‧‧置放槽
5‧‧‧太陽能晶圓
31‧‧‧吸附取放裝置
32‧‧‧驅動裝置
321‧‧‧致動滑軌
311‧‧‧吸嘴
6‧‧‧承載裝置
60‧‧‧汲放區
41‧‧‧水平置放槽
40‧‧‧承載位置

Claims (7)

  1. 一種兩段式太陽能晶圓水平取放系統，供由至少一個承載晶舟中汲取單片太陽能晶圓，且每一前述承載晶舟都形成有複數水平置放槽，每一前述水平置放槽供水平置放至少一片太陽能晶圓，其中該水平取放系統包括：一個供吸附/去除吸附上述太陽能晶圓的吸附取放裝置，其中該吸附取放裝置具有一個吸附程度等於上述各個太陽能晶圓的重量、並與上述太陽能晶圓保持低磨擦力的低壓吸力狀態，以及一個吸附程度大於上述各個太陽能晶圓的重量、並與上述太陽能晶圓磨擦力大於該低壓吸力狀態的高壓吸力狀態；一個驅動該吸附取放裝置在一個承載位置及一個汲放區之間移動的驅動裝置；其中上述承載位置是對應於上述承載晶舟的上述水平置放槽；以及上述汲放區是遠離上述承載晶舟的區域；及一個控制該驅動裝置驅動的處理裝置，以及當該吸附取放裝置位置對應於上述承載位置時，該處理裝置使該吸附取放裝置呈低壓吸力狀態汲取上述太陽能晶圓，且當該吸附取放裝置在遠離該承載晶舟的汲放區時，改換至上述高壓吸力狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的水平取放系統，其中上述吸附取放裝置包括一組真空吸引/去除吸引上述待測太陽能晶圓的吸嘴。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的水平取放系統，其中該驅動裝置包括一組供該吸附取放裝置平行移動的致動滑軌。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的水平取放系統，更包括一個翻面裝置。
  5. 一種兩段式太陽能晶圓水平取放方法，供從至少一個承載晶舟中汲取單片 太陽能晶圓，且每一前述承載晶舟都形成有複數水平置放槽，每一前述水平置放槽供水平置放至少一片太陽能晶圓，該水平取放系統包括一個供吸附/去除吸附上述太陽能晶圓的吸附取放裝置、一個驅動該吸附取放裝置在一個承載位置及一個汲放區之間移動的驅動裝置及一個控制該驅動裝置與吸附取放裝置驅動的處理裝置，其中上述承載位置是對應於上述承載晶舟的上述水平置放槽；以及上述汲放區是遠離上述承載晶舟的區域，其中該取放方法包括：a)該吸附取放裝置位於上述承載位置汲取置放於該水平置放槽的上述太陽能晶圓，並受該處理裝置控制，令該吸附取放裝置維持一個吸附程度等於上述各個太陽能晶圓的重量、並與上述太陽能晶圓保持低磨擦力的低壓吸力狀態；b)該吸附取放裝置受該驅動裝置驅動，遠離該承載晶舟的承載位置；及c)該吸附取放裝置受該處理裝置控制，令吸附取放裝置維持一個吸附程度大於上述各個太陽能晶圓的重量、與上述太陽能晶圓磨擦力大於該低壓吸力狀態的高壓吸力狀態。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的水平取放系統的取放方法，更包括該步驟c)後的步驟d)，該吸附取放裝置受該驅動裝置驅動，吸附上述太陽能晶圓並移動至一個位於對應該汲放區的承載裝置時，去除吸附上述太陽能晶圓。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的水平取放系統的取放方法，更包括該步驟c)後的步驟d)，該吸附取放裝置受該驅動裝置驅動，吸附上述太陽能晶圓並移動至一個位於對應該汲放區、供將上述太陽能晶圓翻面的翻面裝置時，去除吸附上述太陽能晶圓。
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