TWI425204B - Solar wafer inspection machine with the spacing adjustment system and the system with the machine - Google Patents

Description

太陽能晶圓檢測機台用間距調整系統及具有該系統之機台

本發明係關於一種間距調整系統及具有該系統之太陽能晶圓檢測機台，尤其是一種可依太陽能晶圓寬度尺寸進行調整的間距調整系統及具有該系統之機台。

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內部缺陷與外部瑕疵，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產生電能的傳輸效率，即使內部缺陷尺寸甚微小，仍然可能影響輸出電能，尤其在安裝使用一段時間後，因為太陽光的照射以及溫度的變化，微隙將可能會繼續擴大，對於輸出電能的影響也會增大，若是外部的汙染如水(H₂ O)及氫(H₂ )的侵入，對於整體而言將造成更大的損壞。

因此太陽能電池的明顯破損、缺陷或微裂問題，均為業界檢測時所著重的標的，其中尤以微裂更是自動化檢測的困擾所在，而較早期的檢測方法，係如圖1所示，以有經驗的操作人員手持待測太陽能晶圓11輕微搖晃，利用有內裂的太陽能電池在搖晃時會產生些許異樣聲音，純憑操作人員的耳朵聽聲辨別。當然，此種檢測受限於搖晃的力道並非一致，何謂異常聲音也欠缺統一標準，而且人的聽力非常有限，一旦搖晃的力道過大，更可能直接損壞待測太陽能晶圓11導致破裂，因此檢測的可信度相當受到質疑。

為達到快速自動化檢測及檢測統一標準，更有習知技術圖2所示之待測太陽能晶圓11，包含一個收光面111及一組導電匯流排112，並利用收光面11將所接收光轉換為電能，再透過導電匯流排112輸出之特性，請一併參考如圖3所示設計一檢測機台，而習知的檢測機台主係將疊放有複數個待測太陽能晶圓11之入料匣21，透過取放裝置22取出待測太陽能晶圓11，並放置在輸送帶51上，於同一條輸送帶51的輸送路徑上設有光學檢測系統4及光照檢測系統3，而光學檢測系統4係為一組攝影裝置，係對待測太陽能晶圓11做表面結構的個影像擷取以檢測表面的瑕疵，再由光照檢測系統3向待測太陽能晶圓11出光，再驅動探針使其接觸導接至導電匯流排112進行檢測，並依檢測資料做為對太陽能晶圓進行分類的依據。

然而太陽能晶圓除常見的尺寸如5吋與6吋，尚有較為罕見的4吋產品，除大小的不同外，如圖4所示，以5吋與6吋的太陽能晶圓為例，不同尺寸晶圓之導電匯流排彼此的間距113、114也會有所差異，因此，習知檢測機台在進行檢測時，通常只能夠針對單一晶圓尺寸進行檢測，若需對不同尺寸的晶圓進行檢測，則必需以人力進行調節、更換相關治具，然而，此種調節不僅耗時費工，拖慢生產效率，並且相關環節眾多，一旦操作人員漏失其中一環沒有調節到，輕則檢測錯誤，重則損壞受測晶圓，不但使成本無謂提高，也使得產出效率因而降低。因此，如何令太陽能晶圓之檢測機台能夠因應不同尺寸的太陽能晶圓、迅速調節、減少漏失，使得檢測調節完全自動化，便是本發明的重點。

本發明之一目的在提供一種可提供檢測不同尺寸之太陽能晶圓的檢測機台，使自動化檢測成為可行。

本發明之又一目的在提供一種依照太陽能晶圓尺寸、自動化完全調整各檢測環節裝置之位置及間距的檢測機台，藉以減少人為疏漏之機率。

本發明之另一目的在提供一種具有令太陽能晶圓位於各檢測位置被導正而保持在預定位置之夾持件，並可依目前檢測之太陽能晶圓尺寸調整夾持件之夾持間距的間距調整系統。

本發明之再一目的在提供一種具可依目前檢測之太陽能晶圓尺寸調整受活動臂驅動的探針組之彼此之間距的間距調整系統。

依照本發明揭露的一種太陽能晶圓檢測機台用間距調整系統，係供該檢測機台檢測複數不同寬度尺寸的太陽能晶圓，其中該等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而彼此間距隨該寬度尺寸而有所差異的導電匯流排，該檢測機台包含一個移載該等待測太陽能晶圓的移載系統、一組設置在對應該移載系統之至少一個影像擷取位置的光學檢測系統、及一個設置在對應該移載系統之至少一個光照受測位置之光照檢測系統，該間距調整系統包含：複數組分別包括一組夾持件、供當該等受該移載系統承載之待測太陽能晶圓在該等至少一個影像擷取位置及至少一個光照受測位置時，在上述寬度之方向被保持在預定位置的校準裝置；一組驅動導接裝置，包括：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驅動件；而該間距調整系統還包含：一個受測太陽能晶圓尺寸調變裝置，包括：一組供輸入受測太陽能晶圓尺寸之輸入界面；一組依照該輸入界面輸入之受測太陽能晶圓尺寸驅動該等校準裝置改變上述夾持件之對應寬度、及該等導接電極間距的處理器。

依照本發明揭露的一種具有間距調整系統之太陽能晶圓檢測機台，係供檢測複數不同寬度尺寸的太陽能晶圓，其中該等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而彼此間距隨該寬度尺寸而有所差異的導電匯流排，該檢測機台包含：一個基座；一個在該基座上、移載該等待測太陽能晶圓的移載系統；一組設置在對應該移載系統之至少一個影像擷取位置的光學檢測系統；一個設置在對應該移載系統之至少一個光照受測位置之光照檢測系統；及一組間距調整系統，包含：複數組分別包括一組夾持件、供當該等受該移載系統承載之待測太陽能晶圓在該等至少一個影像擷取位置及至少一個光照受測位置時，在上述寬度之方向被保持在預定位置的校準裝置；而該檢測機台還包含：一組驅動導接裝置，包括：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驅動件；其中該間距調整系統還更包含：一個受測太陽能晶圓尺寸調變裝置，包括：一組供輸入受測太陽能晶圓尺寸之輸入界面；一組依照該輸入界面輸入之受測太陽能晶圓尺寸驅動該等校準裝置改變上述夾持件之對應寬度、及該等導接電極間距的處理器。

檢測時首先由輸送帶將待測太陽能晶圓輸送至光學檢測系統所對應的檢測位置進行晶圓表面及顏色檢測作業，再由輸送帶輸送至光照檢測位置，並透過一組機械臂令一組探針移動接觸至太陽能晶圓的導電匯流排，再由光照檢測系統向待測太陽能晶圓之收光面發光進行光電檢測，探針會將導電匯流排輸出的電能導引出以供分析，其中，在對不同寬度尺寸的太陽能晶圓進行檢測時，則可透過一個調變裝置改變夾持件的夾持間距及受機械臂所驅動的探針組彼此之間距，因此僅使用同一機台即可對各不同寬度尺寸的太陽能晶圓進行檢測，最後將各個檢測數據傳至分類系統做為分類的依據，由於所有用以導引夾制的夾持件、以及用以導出所轉換電能的探針組，均是由調變裝置批次作業調節，不僅可以在受測晶圓尺寸變換時，完全保有自動化作業的優點，不需依賴人力，且不會有任何遺漏，降低量測錯誤甚至破片的機率，提昇產出效率與良率，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2及圖4，係為複數個同樣是供檢測具有收光面111、並在收光面111上形成有輸出電能用的導電匯流排112的待測太陽能晶圓11特性，且各個待測太陽能晶圓11之寬度尺寸的不同，使得各個各組導電匯流排112的間距113、114有所差異，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系統2’、移載系統5’、光學檢測系統4’、光照檢測系統3’、間距調整系統7’、尺寸調變裝置8’及分類系統9’。入料系統2’在本例中包括有複數取放裝置22’及至少兩處置放位置，每一置放位置分別供一組疊置有複數待測太陽能晶圓11的入料匣21’置放，取放裝置22’則負責從入料匣21’中逐一取出待測太陽能晶圓11。

一併參考圖7所示，其中移載系統5’還包括有一道輸送帶51’，並對應輸送帶51’上設置有一組光學檢測系統4’及光照檢測系統3’，在進行檢測作業時，首先由各組取放裝置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，並輸送至光學檢測系統4’所對應的影像擷取位置，同時由間距調整系統7’之校準裝置71’進行位置的校準。

在本例中，校準的方式係由校準裝置71’所包括的夾持件711’進行夾持校準，而夾持件711’係由一個分別由固定臂7111’及活動臂7112’所組成具的，其中夾持導正的方式係由活動臂7112’依圖中所示之粗黑箭頭方向，於待測太陽能晶圓11的寬度方向並相對於固定臂7111’進行移動，令夾持件711以向內夾持的方向使得位在輸送帶51’上之待測太陽能晶圓11被校準，使得待測太陽能晶圓11可保持預定的檢測位置，而且，為了必免待測太陽能晶圓11被夾持導正時發生不當擠壓而造成破裂，因此於固定臂7111’及活動臂7112的主體7113’、7114’相向之間，令設置一組緩衝部7115’、7116’於主體7113’、7114’上。

然而，為了因應不同待測太陽能晶圓11的寬度尺寸進行檢測時，則可透過受測太陽能晶圓尺寸調變裝置8’驅動活動臂7112’以調整夾持件711’的夾持間距，而調整方式首先透過一組輸入界面81’將目前待測太陽能晶圓11的之寬度尺寸輸入至處理器82’，處理器82’便會依輸入的寬度尺寸改變夾持件711’對應寬度距離的夾持間距。

當待測太陽能晶圓11已被輸送到光學檢測位置40’並被夾持件711’夾持校準後，則開始進行光學檢測作業，在本例中，光學檢測系統4’係分別由例如作為第一組背面檢測器41’之攝影機擷取待測太陽能晶圓11的背面影像，影像擷取後如圖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。

而為了必免翻轉過程中待測太陽能晶圓11被放置時產生歪斜，因此於光學檢測位置45’亦需設置一個夾持件711’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進行顏色的判別檢測，並將檢測結果之資料傳輸至一組控制系統，藉以驅動後續的分類系統9’進行分類，而在本例中，雖然僅在第一組背面檢測器41’及收光面檢測器42’的影像擷取位置設有夾持件711’，當然亦可視需求而在每一組攝影機所對應的影像擷取位置皆設置夾持件711’以進行校準。

當表面檢測作業完成後，便再由輸送帶51’將待測太陽能晶圓11輸送至光照檢測系統3’所照射對應的光電檢測位置，並先如圖9所示，由間距調整系統之一個對應於光電檢測位置設置之驅動導接裝置72’中的例如作為導接電極的一組探針721’、722’，透過一組例釋為機械臂723’、724’的驅動件所驅動，其中探針721’、722’之間的距離亦可依不同待測太陽能晶圓11的寬度尺寸而做調整，同樣的可透過上述的受測太陽能晶圓尺寸調變裝置8’進行調整，由輸入界面81’所輸入之寬度尺透過處理器82’驅動機械臂723’、724’，以改變探針721’、722’之間的距離。

當待測太陽能晶圓11抵達至光電檢測位置時，其經由調整且對應待測太陽能晶圓11之寬度尺寸的探針721’、722’將被機械臂723’、724’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，再由光照檢測系統3’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恰受光照檢測系統3’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721’、722’輸出供檢測。

當欲將完測的太陽能晶圓將由輸送帶51’輸送往下游之分類系統9’時，必須先驅動機械臂723’、724’將尚抵壓於該片太陽能晶圓導接匯流排112上的探針721’、722’上移，並依光學檢測系統4’及探針721’、722’所檢測數據結果進行分析，並交由分類系統9’做為完測太陽能晶圓12分類的依據，並由多組取放器91’之一將完測太陽能晶圓12放至對應的分類料匣92’內。

本發明之具有間距調整系統之太陽能晶圓檢測機台與習知技術相互比較時，因為夾持件的夾持間距以及探針組彼此間的間距可藉由調整並對應不同寬度尺寸的太陽能晶圓，所以僅需透過同一機台即可對各種尺寸的太陽能晶圓進行檢測，無需為了因應不同尺寸的太陽能晶圓而各別添購專屬的檢測機台，對於檢測的公司而言，降低機台的購買量，成本也必然下降，而且也無需為了額外增加的機台另規劃出放置的地方，因此檢測場地不會被機台佔據過多的空間而造成不便，從而達成上述所有目的。

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．．．待測太陽能晶圓

111．．．收光面

112．．．導電匯流排

113、114．．．間距

12．．．完測太陽能晶圓

2’．．．入料系統

21、21’．．．入料匣

22．．．取放裝置

22’．．．取放裝置

3、3’．．．光照檢測系統

4、4’．．．光學檢測系統

40’、45’．．．光學檢測位置

41’．．．背面檢測器

42’．．．收光面檢測器

43’．．．分色檢測器

44’．．．翻轉器

5’．．．移載系統

51、51’．．．輸送帶

6’．．．基座

7’．．．間距調整系統

71’．．．校準裝置

711’．．．夾持件

7111’．．．固定臂

7112’．．．活動臂

7113’、7114’．．．主體

7115’、7116’．．．緩衝部

72’．．．驅動導接裝置

721’、722’．．．探針

723’、724’．．．機械臂

8’．．．尺寸調變裝置

81’．．．輸入界面

82’．．．處理器

9’．．．分類系統

91’．．．多組取放器

92’．．．分類料匣

圖1是習知以操作人員聽取搖晃聲音的檢測方式示意圖。

圖2是目前常見太陽能晶圓受光面俯視示意圖。

圖3是本案申請人已經提出的前案機台結構示意圖。

圖4是目前常見太陽能晶圓5寸及6寸受光面俯視示意圖。

圖5是本案第一較佳實施例的機台俯視示意圖。

圖6是圖5實施例的側視示意圖。

圖7是圖5實施例之移載系統及間距調整系統的立體示意圖。

圖8是圖5實施例之翻轉器之側視示意圖。及

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。

11．．．待測太陽能晶圓

2’．．．入料系統

21’．．．入料匣

22’．．．取放裝置

3’．．．光照檢測系統

4’．．．光學檢測系統

40’、45’．．．光學檢測位置

41’．．．背面檢測器

42’．．．收光面檢測器

12．．．完測太陽能晶圓

43’．．．分色檢測器

44’．．．翻轉器

7’．．．間距調整系統

71’．．．校準裝置

72’．．．驅動導接裝置

9’．．．分類系統

91’．．．多組取放器

92’．．．分類料匣

5’．．．移載系統

Claims (10)

1. 一種太陽能晶圓檢測機台用間距調整系統，係供該檢測機台檢測複數不同寬度尺寸的太陽能晶圓，其中該等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而彼此間距隨該寬度尺寸而有所差異的導電匯流排，該檢測機台包含一個移載該等待測太陽能晶圓的移載系統、一組設置在對應該移載系統之至少一個影像擷取位置的光學檢測系統、及一個設置在對應該移載系統之至少一個光照受測位置之光照檢測系統，該間距調整系統包含：複數組分別包括一組夾持件、供當該等受該移載系統承載之待測太陽能晶圓在該等至少一個影像擷取位置及至少一個光照受測位置時，在上述寬度之方向被保持在預定位置的校準裝置；及一個受測太陽能晶圓尺寸調變裝置，包括：一組供輸入受測太陽能晶圓尺寸之輸入界面；及一組依照該輸入界面輸入之受測太陽能晶圓尺寸驅動該等校準裝置改變上述夾持件之對應寬度、及該等導接電極間距的處理器。
2. 如申請專利範圍第1項之間距調整系統，其中該距調整系統更包含一組驅動導接裝置，包括：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驅動件。
3. 如申請專利範圍第2項之間距調整系統，其中該組驅動件係用以分別驅動該等導接電極在一個接觸該等位上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。
4. 如申請專利範圍第1、2或3項之間距調整系統，其中該等夾持件係分別具有一個固定臂、及一個在上述寬度方向相對該固定臂移動之活動臂。
5. 如申請專利範圍第1、2或3項之間距調整系統，其中該等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。
6. 一種具有間距調整系統之太陽能晶圓檢測機台，係供檢測複數不同寬度尺寸的太陽能晶圓，其中該等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而彼此間距隨該寬度尺寸而有所差異的導電匯流排，該檢測機台包含：一個基座；一個在該基座上、移載該等待測太陽能晶圓的移載系統；一組設置在對應該移載系統之至少一個影像擷取位置的光學檢測系統；一個設置在對應該移載系統之至少一個光照受測位置之光照檢測系統；及一組間距調整系統，包含：複數組分別包括一組夾持件、供當該等受該移載系統承載之待測太陽能晶圓在該等至少一個影像擷取位置及至少一個光照受測位置時，在上述寬度之方向被保持在預定位置的校準裝置；一組驅動導接裝置，包括：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驅動件；及一個受測太陽能晶圓尺寸調變裝置，包括：一組供輸入受測太陽能晶圓尺寸之輸入界面；一組依照該輸入界面輸入之受測太陽能晶圓尺寸驅動該等校準裝置改變上述夾持件之對應寬度、及該等導接電極間距的處理器。
7. 如申請專利範圍第6項之太陽能晶圓檢測機台，其中該光學檢測系統包括：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；及一組對應該移載系統、並供在該收光面檢測器與該背面檢測器間翻轉該等待測太陽能晶圓的翻轉器。
8. 如申請專利範圍第6或7項之太陽能晶圓檢測機台，其中該光學檢測系統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。
9. 如申請專利範圍第6或7項之太陽能晶圓檢測機台，其中該等夾持件係分別具有一個固定臂、及一個在上述寬度方向相對該固定臂移動之活動臂，且該等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。
10. 如申請專利範圍第6或7項之太陽能晶圓檢測機台，其中該組驅動件係用以分別驅動該等導接電極在一個接觸該等位上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。