TWI396296B - A solar wafer position alignment device, and a detection machine having the detection device - Google Patents

Description

太陽能晶圓位置校準裝置及具有該檢測裝置之檢測機台

本發明係關於太陽能晶圓位置校準裝置及具有該檢測裝置之檢測機台，尤其是一種可校準太陽能晶圓保持在各正確位置的校準裝置及具有該裝置之機台。

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。

太陽能電池的缺陷一般可分為外部瑕疵與內部缺陷，外部瑕疵是指在佈局過程中的偏斜、漏失、破片或表面刮傷等，其中部分瑕疵與光轉換為電的效率有關，另一些瑕疵則可能更進一步傷害疊置的其他受測太陽能晶圓。內部缺陷主要是指由於結構些微斷裂造成的微裂(Micro-crake)，雖然此種微裂的裂縫寬度可能甚小，甚至僅存在於部分高度範圍，但由於微裂會阻斷太陽能電池內部光電子的傳遞，因此會明顯降低太陽能電池所生電能的傳輸效率，即使內部缺陷尺寸甚微小，仍然可能影響輸出電能。

此外，當多片太陽能晶圓被統一安裝成為一片太陽能板時，若所有各片晶圓的色彩紛呈、毫不相干，則不免予人不良印象，認定其品管不嚴。因此在自動化過程中，亦需進一步將各片受測太陽能晶圓的色彩加以區分，使得日光照射下色彩相近的太陽能晶圓被歸為同一類別，以使得未來製成之成品的色彩統一。

如圖1所示，太陽能晶圓11之收光面111上具有一組供將所接收光轉換為電能輸出的導電匯流排112，為提供快速自動化檢測，申請人亦已於前申請案中提出如圖2所示設計之檢測機台，請一併參考圖1，將疊放有複數個待測太陽能晶圓11之入料匣21，透過入料裝置2取出待測太陽能晶圓11，並放置在輸送帶51上，於同一條輸送路徑上先後設有光學檢測裝置4及光照電檢測裝置3，其中光學檢測裝置4是藉由一組例如為攝影機的檢測器(圖未示)，擷取待測太陽能晶圓11表面形貌的影像，以辨識是否存在表面瑕疵、並且進行例如前述的分色作業；再由光照檢測裝置3以探針(圖未示)接觸導電匯流排112，再以強光源模擬日光照射待測太陽能晶圓11的收光面111而進行檢測，並依檢測資料做為對太陽能晶圓11進行分類的依據。

而上述的檢測機台在透過在進行待測太陽能晶圓11的移載作業時，係透過入料裝置2放置在輸送帶51上，由於放置過程中難免會因為震動或是碰撞，造成待測太陽能晶圓11無法保持對齊放置在輸送帶51上，而構成如圖3所示的歪斜。由此，無論是光學檢測裝置4或光電檢測裝置3所進行的各項檢測作業皆無法順利實施，例如進行光電檢測時，若待測太陽能晶圓11沒有保持在預定的檢測位置時，則如圖4所示，各探針31並沒有完全良好接觸到導電匯流排112，部分探針31甚至僅是接觸到收光面111上的非匯流排區域，使得由光能轉換而來的電能必須行經更遠途徑被導出，導出效率降低，獲得的轉換效率數值因此被誤判。檢測所得的數據因此會偏離正確數值，無疑使得自動化檢測作業檢測結果的正確率下降、產出良率隨之下降、成本因而上升。歪斜嚴重時，甚至可能造成受測太陽能晶圓碰撞周邊物件而破片，不僅嚴重降低產出效能，更需增加額外的停機清理時間，令人力成本增加，檢測的效率進一步降低。

倘若在進行大量生產的作業流程時，經常性發生上述的問題，必然會造成生產線良率下降，因此如何確保受測太陽能晶圓可以正確停留在檢測機台上的適當位置，在所有自動化檢驗過程中，順利取得正確檢測數值，避免無謂的誤判、刮傷、甚至破片、停機，便是本發明的重點。

本發明之一目的在提供一種將待測太陽能晶圓精準導入各檢測位置、使自動化檢測成為可行的位置校準裝置。

本發明之又一目的在提供一種將待測太陽能晶圓精準導入各檢測位置、使自動化檢測數據更為精確的檢測機台。

本發明之另一目的在提供一種增加檢測效率、避免無謂偏斜與破片風險的檢測機台。

依照本發明揭露的太陽能晶圓檢測機台之位置校準裝置，係供該檢測機台校準複數太陽能晶圓位置，其中上述太陽能晶圓分別具有一個收光面、及複數位於該收光面並供將所接收光能轉換為電能輸出的導電匯流排，該檢測機台包含一個沿一個移載方向載送該等待測太陽能晶圓的移載裝置、一組設置在對應該移載裝置之至少一個受測位置之檢測裝置，其中該位置校準裝置包含：至少一組夾持件，包括：一個固定臂；及一個沿一個與該移載方向夾一角度的寬度方向相對該固定臂設置、並可沿對應上述寬度方向相對該固定臂移動之活動臂；及至少一組夾持驅動件，係對應該至少一組夾持件、並包括一個供當受該移載裝置承載之上述待測太陽能晶圓位於該受測位置時，驅動該活動臂使上述待測太陽能晶圓沿該寬度方向被保持在一個對應該受測位置之預定位置的驅動器。

而採用上述校準裝置的太陽能晶圓檢測機台，是用來檢測待測太陽能晶圓的，而供檢測的太陽能晶圓分別具有一個收光面、及複數位於該收光面並供將所接收光能轉換為電能輸出的導電匯流排，該檢測機台包含：一個基座；一個在該基座上、沿一個移載方向載送該等待測太陽能晶圓的移載裝置；一組設置在對應該移載裝置之至少一個影像擷取之受測位置的光學檢測裝置；一個設置在對應該移載裝置之至少一個光照之受測位置的光照檢測裝置；及複數組位置校準裝置，包括：複數組夾持件，包括：一個固定臂；及一個沿一個與該移載方向夾一角度的寬度方向相對該固定臂設置、並可沿對應上述寬度方向相對該固定臂移動之活動臂；及複數組夾持驅動件，係對應該等夾持件、並包括一個供當受該移載裝置承載之上述待測太陽能晶圓位於上述受測位置時，驅動該活動臂使上述待測太陽能晶圓沿該寬度方向被保持在一個對應該受測位置之預定位置的驅動器。

由於機台上會對應光學檢測系統及光照檢測系統的各需要位置設置，使得例如各別的檢測位置都分別設置有一組位置校準裝置，藉以確保受測太陽能晶圓的所處位置完全符合預期，使得太陽能晶圓在各檢測位置時均不會歪斜，不僅讓檢測作業更加流暢，增加其檢測之效率與正確率，也使得依賴檢測數據進行分類的分類系統可以正確判斷，降低無謂的錯誤機會、降低耗費於誤判的成本、減少受測晶圓嚴重損壞的風險、以及避免因受測晶圓破片而需停機處理的困擾，從而達成上述所有之目的。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

而本例之待測太陽能晶圓與習知相同，因此延用圖1所示的受測太陽能晶圓，其同樣具有收光面111、並在收光面111上形成有輸出電能用的導電匯流排112，本例之檢測機台如圖5及圖6所示，包含有基座6’、及設置於基座6’上之一系列自動化作業的入料裝置2’、移載裝置5’、光學檢測裝置4’、光照檢測裝置3’、位置校準裝置7’、及分類裝置8’。為便於說明起見，在本例中將入料裝置2’供置放入料匣21’的位置稱為複數置放位置，入料裝置2，則包括有一個對應上述置放位置的取放器22’，每一入料匣21’分別疊置有複數待測太陽能晶圓11，並由取放器22’負責由上往下、從入料匣21’中逐一取出待測太陽能晶圓11。

一併參考圖7所示，其中移載裝置5’還包括有一道輸送帶51’，並於基座6’上對應輸送帶51’方向設置有一組光學檢測裝置4’及光照檢測裝置3’，在進行檢測作業時，首先由各組取放器22’分別從各入料匣21’內將待測太陽能晶圓11取出，並且將待測太陽能晶圓11以收光面111向下而背面向上的方式，被放置於輸送帶51’上並先輸送至光學檢測裝置4’所對應的檢測位置，同時由位置校準裝置7’的夾持件71’進行位置校準。

其中，本例的夾持件71’包括有：固定臂711’、活動臂712’、夾持驅動件713’及偵測器714’，其中活動臂712’與固定臂711’在本例中是呈一平行角度設置，且之間保持有一段大於待測太陽能晶圓11寬度方向的寬度距離，當待測太陽能晶圓11由輸送帶51’輸送到設有夾持件71’的檢測位置時會觸發偵測器714’，由偵測器714’判定待測太陽能晶圓11已位於檢測位置，而傳輸指令至夾持驅動件713’，由夾持驅動件713’之驅動器7131’驅動活動臂712’依圖中粗黑箭頭所示，沿著上述寬度方向相對朝固定臂711’移動，逼迫待測太陽能晶圓11進入預定範圍內，而且，為避免待測太陽能晶圓11被夾持導正時發生不當擠壓而破片，固定臂711’及活動臂712主體7111’、7121’彼此相向側，更分別設置有一組緩衝部7112’、7122’，而緩衝部7112’、7122’的材質係在此例釋為泡綿，當然，熟悉本技術者亦可輕易推導至橡膠等具緩衝性之材質。

在進行光學檢測時，光學檢測裝置4’先經由例如第一組的背面檢測器41’之攝影機擷取待測太陽能晶圓11的背面影像，而此處的影像擷取位置40’係待測太陽能晶圓11被取放器22’移載至輸送帶51’上所經過的第一道位置，為避免移載過程中待測太陽能晶圓11放置角度不正確，因此需對應此影像擷取位置40’設一組夾持件71’，進行待測太陽能晶圓11的夾持校準。影像擷取後，請一併參考如圖8所示，由翻轉器44’將待測太陽能晶圓11依箭頭指示方向進行翻面，使其收光面111向上而背面向下，以供第二組的收光面檢測器42’之攝影機擷取待測太陽能晶圓11的收光面影像，透過背面檢測器41’及收光面檢測器42’確認待測太陽能晶圓11是否有表面瑕疵或佈局不良問題。

而為避免翻轉過程中待測太陽能晶圓11被放置時產生歪斜，因此於影像擷取位置45’亦需設一位置校準裝置7’以進行位置的夾持校準；隨後再由作為第三組分色檢測器43’之攝影機，針對待測太陽能晶圓11進行顏色判別的檢測，並將檢測結果之資料傳輸至一組控制端，藉以驅動後續的分類裝置8’進行分類，雖然本例中僅在背面檢測器41’及收光面檢測器42’的檢測位置設有夾持件71’，但如熟悉本技術領域者所能輕易理解，亦可視需求在每一組攝影機所對應的檢測位置分別設置一組位置校準裝置7’以進行校準。

當光學表面檢測作業完成後，一併參考如圖9所示，由輸送帶51’將待測太陽能晶圓11輸送至光照檢測裝置3’之光源30’所照射對應的光電檢測位置33’，且同樣的可在光電檢測位置33’設一夾持件71’以進行校準，首先由夾持件71’對已位於光電檢測位置33’的待測太陽能晶圓11如上述同樣方式對待測太陽能晶圓11進行位置校準，再由一組例釋為機械臂32’的導接驅動件，進行驅動一個對應於光電檢測位置33’設置之光照檢測裝置3’中的例如作為導接電極的一組探針31’，使探針31’將被機械臂32’驅動而隨即下壓，並穩固地導接至該片待測太陽能晶圓11的導接匯流排112，再由光源30’發光並照射至收光面111，此時，待測太陽能晶圓11之收光面111恰受光源30’所發光的照射，並將光能轉換為電能而經由導接匯流排112與探針31’輸出供檢測

當欲將完測的太陽能晶圓將由輸送帶51’輸送往下游之分類裝置8’時，必須先驅動機械臂32’將尚抵壓於該片太陽能晶圓導接匯流排112上的探針31’上移，並依光學檢測裝置4’及光照檢測裝置3’所檢測數據結果進行分析，交由分類裝置8’做為完測太陽能晶圓12分類的依據，由多組分類器81’之一將完測太陽能晶圓12放至對應的分類料匣82’內。

而本案之第二較佳實施例如圖10所示，其中夾持件71”之夾持驅動件713”之驅動器7131”可與活動臂712”設置在同一側，依粗黑箭頭指示方向，以推/拉活動臂712”的方式進行校準，而且活動臂712”進行校準的時機亦可使用一組處理器715”以計時的方式預先估算出待測太陽能晶圓11被移送到檢測位置的時間，以時間周期驅動活動臂712”進行待測太陽能晶圓11的校準作業。

本發明之太陽能晶圓位置校準裝置及具有該檢測裝置之檢測機台與習知技術相互比較時，因為檢測位置具設有位置校準裝置，在進行待測太陽能晶圓自動化移載檢測作業時，待測太陽能晶圓可於各檢測位置被校準，因此，在進行光學檢測時，使擷取到的待測太陽能晶圓影像畫面在預期範圍內，同樣的探針接觸至太陽能晶圓的導電匯流排進行光電檢測時，會完全接觸到導電匯流排而不會接觸到其它部份，使得各檢測作業量測時的正確率增加，尤其在輸送過程中，更可降低因為放置歪斜時碰撞周邊物件而造成破片的風險，使產出良率隨之上升，整體良率即可達到預期目標。

惟以上所述者，僅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內容所作簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11．．．太陽能晶圓

12．．．完測太陽能晶圓

111．．．收光面

112．．．導電匯流排

2、2’．．．入料裝置

21、21’．．．入料匣

22’．．．取放器

3、3’．．．光照檢測裝置

30’．．．光源

31、31’．．．探針

32’．．．機械臂

33’．．．光電檢測位置

4、4’．．．光學檢測裝置

40’、45’．．．影像擷取位置

41’．．．背面檢測器

42’．．．收光面檢測器

43’．．．分色檢測器

44’．．．翻轉器

5’．．．移載裝置

51、51’．．．輸送帶

6’．．．基座

7’．．．位置校準裝置

71’、71”．．．夾持件

711’．．．固定臂

712’、712”．．．活動臂

713’、713”．．．夾持驅動件

714’．．．偵測器

715”．．．處理器

7111’、7121’．．．主體

7112’、7122’．．．緩衝部

8’．．．分類裝置

81’．．．分類器

82’．．．分類料匣

7131’、7131”．．．驅動器

圖1是目前常見太陽能晶圓受光面俯視之示意圖。

圖2是本案申請人已經提出的前案機台結構之示意圖。

圖3是太陽能晶圓歪斜放置在輸送帶上之示意圖。

圖4是太陽能晶圓呈歪斜狀被探針接觸之示意圖，說明探針無法取得正確量測數據。

圖5是本案第一較佳實施例的機台俯視之示意圖。

圖6是圖5實施例的側視之示意圖。

圖7是圖5實施例之移載裝置及位置校準裝置之立體示意圖。

圖8是圖5實施例之翻轉器之側視示意圖。

圖9是圖5實施例之機械臂驅動探針進行檢測之側視示意圖。

圖10是本案第二較佳實施例的夾持驅動件與活動臂設置在同一側、並受處理器控制之立體示意圖。

11．．．太陽能晶圓

5，．．．移載裝置

51’．．．輸送帶

7’．．．位置校準裝置

71，．．．夾持件

711’．．．固定臂

712’．．．活動臂

713’．．．夾持驅動件

714’．．．偵測器

7111’、7121’．．．主體

7112’、7122’．．．緩衝部

7131’．．．驅動器

Claims (10)

1. 一種太陽能晶圓檢測機台之位置校準裝置，係供該檢測機台校準複數太陽能晶圓位置，其中上述太陽能晶圓分別具有一個收光面、及複數位於該收光面並供將所接收光能轉換為電能輸出的導電匯流排，該檢測機台包含一個沿一個移載方向載送該等待測太陽能晶圓的移載裝置、一組設置在對應該移載裝置之至少一個受測位置之檢測裝置，其中該位置校準裝置包含：至少一組夾持件，包括：一個固定臂；及一個沿一個與該移載方向夾一角度的寬度方向相對該固定臂設置、並可沿對應上述寬度方向相對該固定臂移動之活動臂；及至少一組夾持驅動件，係對應該至少一組夾持件、並包括一個供當受該移載裝置承載之上述待測太陽能晶圓位於該受測位置時，驅動該活動臂使上述待測太陽能晶圓沿該寬度方向被保持在一個對應該受測位置之預定位置的驅動器。
2. 如申請專利範圍第1項之位置校準裝置，其中該等固定臂及活動臂分別具有一個主體、及一個彼此相向且分別設置於前述主體上之緩衝部。
3. 如申請專利範圍第1或2項之位置校準裝置，其中該組夾持驅動件更包括一個對應該受測位置設置、用以偵測上述待測太陽能晶圓位置而供驅動該夾持驅動件的偵測器。
4. 一種具有位置校準裝置之太陽能晶圓檢測機台，其中供檢測的太陽能晶圓分別具有一個收光面、及複數位於該收光面並供將所接收光能轉換為電能輸出的導電匯流排，該檢測機台包含：一個基座；一個在該基座上、沿一個移載方向載送該等待測太陽能晶圓的移載裝置；一組設置在對應該移載裝置之至少一個影像擷取之受測位置的光學檢測裝置；一個設置在對應該移載裝置之至少一個光照之受測位置的光照檢測裝置；及複數組位置校準裝置，包括：複數組夾持件，包括：一個固定臂；及一個沿一個與該移載方向夾一角度的寬度方向相對該固定臂設置、並可沿對應上述寬度方向相對該固定臂移動之活動臂；及複數組夾持驅動件，係對應該等夾持件、並包括一個供當受該移載裝置承載之上述待測太陽能晶圓位於上述受測位置時，驅動該活動臂使上述待測太陽能晶圓沿該寬度方向被保持在一個對應該受測位置之預定位置的驅動器。
5. 如申請專利範圍第4項之太陽能晶圓檢測機台，其中該光學檢測裝置包括：一組用以擷取該等受測太陽能晶圓收光面影像之收光面檢測器；一組用以擷取該等受測太陽能晶圓相反於該收光面之背面影像的背面檢測器；及一組對應該移載裝置、並供在該收光面檢測器與該背面檢測器間翻轉上述待測太陽能晶圓的翻轉器。
6. 如申請專利範圍第4或5項之太陽能晶圓檢測機台，其中該光學檢測裝置包括一個用以分辨該等受測太陽能晶圓受光面色彩的分色檢測器。
7. 如申請專利範圍第4或5項之太陽能晶圓檢測機台，其中該固定臂及活動臂分別具有一個主體及相向設置於該主體上之緩衝部。
8. 如申請專利範圍第4或5項之位置校準裝置，其中該夾持驅動件更包括一個對應該受測位置設置、用以偵測上述待測太陽能晶圓位置而供驅動該夾持驅動件的偵測器。
9. 如申請專利範圍第4或5項之太陽能晶圓檢測機台，其中該光照檢測裝置更包括：一個供光照檢測之光源；複數當該等受測太陽能晶圓係位於該至少一個光照受測位置時，分別對應該等受測太陽能晶圓導電匯流排之導接電極；及一組驅動該等導接電極導接/去導接至該等待測太陽能晶圓導接匯流排之導接驅動件。
10. 如申請專利範圍第4或5項之太陽能晶圓檢測機台，其中該組導接驅動件係用以分別驅動上述導接電極在一個接觸上述位於前述光照受測位置之受測太陽能晶圓導電匯流排的接觸位置、與一個遠離該接觸位置的待機位置間升降之機械臂。