TWI615515B - 直立式晶棒貼合系統及其貼合方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種直立式晶棒貼合系統及其貼合方法，前述直立式晶棒貼合系統包含一旋轉模組、一直立開方底座、一直立定位模組及一同心度量測單元。利用旋轉模組供直立開方底座旋轉，而同心度量測單元在旋轉模組旋轉時進行同心度量測。藉此可以快速量測及檢測晶棒；本發明不但簡化操作且有效改善以往問題。

Description

直立式晶棒貼合系統及其貼合方法

本發明是關於一種晶棒貼合系統及其貼合方法，特別是關於一種同時進行同心度量測及貼合的直立式晶棒貼合系統及可以簡化操作的貼合方法。

太陽能晶片生產過程中必須直拉生產一矽材製的晶棒，晶棒直拉過程會自然呈圓柱狀，且晶棒後續製造過程中，需要先將圓柱狀的晶棒切割成方棒(即開方作業)，再將所述方棒以切割線切成用於製作太陽能電池晶片的薄片狀。

在開方製程中，將晶棒使用黏膠貼合在一開方底座上是影響後續品質的重要工序，因為使用黏膠貼合後，製造者需保證晶棒的中心和開方底座的中心對準，方能確保未來開方及切片品質。否則，若是所述晶棒出現傾斜現象，將導致開方後得到的方棒不符要求而必須報廢。因此，習知技術在開方過程中必須嚴格控制黏膠的膠合定位，方能讓晶棒的中心和開方底座的中心對準，即保證良好的同軸度。

然而，前述現有控制中心對準的方式仍有諸多問題，習知技術如中國專利第CN201326035 Y號的「矽棒膠 接機」，其採用一臥式支撐系統支撐晶棒後，配合若干頂緊螺絲和若干卡具將晶棒校準中心。但是此種習用技術必須針對不同尺寸(外徑)的晶棒設計不同外徑的卡具及不同高度的支撐架。支撐架與晶棒尺寸差異過大會難以夾持定位需準備多個高度之支撐架，如定位不佳從而影響開方後的方棒品質；而在水平放置進行膠合過程中，會造成黏膠向下滴落。此外，貼合操作完後需搬運至檢測機構量測同心度。

此外，另一種習知的晶棒定位膠接系統則是採直立方式進行，習知技術如中國專利第CN202071229U號的「晶棒黏接校正儀」包括軸向固定在一晶棒上的一螺桿及相連螺桿底部的一壓力桿，所述螺桿有相連的一搖柄，使用通過旋轉搖柄可帶動螺桿轉動以令壓力桿軸向上下移動，從而可調節壓力桿，致使壓力桿頂住晶棒的頂部，以防止因其它外力作用使晶棒的位置發生意外偏移。此種習用配置做法可確認同心度後再貼合，但晶棒定位手法動作複雜，不利自動化作業且並無有效定位機構的設計。

因此，本發明之目的在於提供一種直立式晶棒貼合系統及貼合方法，其可以同時進行同心度量測及貼合而簡化操作，且本發明有效改善以往的貼合溢膠與晶棒的操作問題。更因為直立式晶棒貼合系統相關動作皆可以自動化數位方式進行，有效滿足無人化製程的工業需求。

依據本發明一態樣之第一實施方式提供一種直立式晶棒貼合系統，前述直立式晶棒貼合系統用以定位貼合一 晶棒，直立式晶棒貼合系統包含一旋轉模組、一直立開方底座、一直立定位模組及一同心度量測單元。旋轉模組具有一旋轉平台用以旋轉驅動該晶棒，旋轉平台具有一虛擬旋轉中心軸。直立開方底座安裝在旋轉平台上而被旋轉帶動，且直立開方底座對應虛擬旋轉中心軸。直立定位模組則位於直立開方底座上方，直立定位模組包含一垂直調整元件、一水平調整元件及一夾爪，夾爪係用以夾取晶棒且安裝在垂直調整元件及水平調整元件上，且夾爪相對虛擬旋轉中心軸配合垂直調整元件受控垂直位移，而夾爪相對虛擬旋轉中心軸也配合水平調整元件受控水平相對位移，藉此令晶棒在直立開方底座表面的定位貼合位置。前述同心度量測單元相對應晶棒朝向虛擬旋轉中心軸進行同心度量測。

藉此實施方式，本發明之直立式晶棒貼合系統可以利用膠合定位的同時旋轉晶棒，並以同心度量測單元相對應晶棒朝向虛擬旋轉中心軸進行同心度量測。此外，前述夾爪相對虛擬旋轉中心軸配合垂直調整元件受控垂直位移，而夾爪相對虛擬旋轉中心軸也配合水平調整元件受控水平相對位移，藉此不但操作更簡潔、成本降低，更可以避免溢膠。

依據本發明另一態樣提供一種應用於前述直立式晶棒貼合系統的貼合方法，其包含一直立貼合步驟、一旋轉步驟、一同心度量測步驟及一膠合固定步驟。直立貼合步驟中令夾爪位移並夾取晶棒至直立開方底座表面進行貼合。旋轉步驟則旋轉旋轉平台以帶動晶棒同步旋轉。同心度量測步驟是對應晶棒旋轉量測同心度。藉此貼合方法可以有效簡化 晶棒貼合的工作且避免溢膠，更利用定位、貼合及檢測之順序提高良率。

本發明系統態樣之第二實施方式提供另一種直立式晶棒貼合系統，此第二實施方式用以定位貼合一晶棒，直立式晶棒貼合系統包含一直立開方底座、一定位機械手臂及一同心度量測單元。定位機械手臂位於直立開方底座上方，且包含一夾爪用以抓取該晶棒，且受控相對一虛擬旋轉中心軸位移晶棒貼合在直立開方底座。前述同心度量測單元相對應晶棒朝向虛擬旋轉中心軸進行同心度量測。

藉此，本發明之目的係為提供一種的直立式晶棒貼合系統及其貼合方法，此直立式晶棒貼合系統及其貼合方法不但簡化操作步驟、順暢運作及避免溢膠，以提高直立式晶棒貼合的穩定性與產品良率。

100‧‧‧直立式晶棒貼合系統

120‧‧‧旋轉模組

121‧‧‧旋轉平台

122‧‧‧虛擬旋轉中心軸

130‧‧‧直立開方底座

131‧‧‧切槽

140‧‧‧直立定位模組

141‧‧‧垂直調整元件

142‧‧‧水平調整元件

143‧‧‧夾爪

1431‧‧‧左爪

S200‧‧‧貼合方法

S201‧‧‧直立貼合步驟

S202‧‧‧旋轉步驟

S203‧‧‧同心度量測步驟

100B‧‧‧直立式晶棒貼合系統

110B‧‧‧定位機械手臂

111B‧‧‧夾爪

120B‧‧‧旋轉平台

130B‧‧‧直立開方底座

140B‧‧‧直立定位模組

143B‧‧‧夾爪

1432‧‧‧右爪

144‧‧‧本體

150‧‧‧同心度量測單元

151‧‧‧直立滑軌

S100‧‧‧貼合方法

S101‧‧‧直立貼合步驟

S102‧‧‧旋轉步驟

S103‧‧‧同心度量測步驟

S104‧‧‧膠合固定步驟

150B‧‧‧同心度量測單元

100C‧‧‧直立式晶棒貼合系統

111C‧‧‧夾爪

110C‧‧‧定位機械手臂

120C‧‧‧旋轉平台

130C‧‧‧直立開方底座

150C‧‧‧同心度量測單元

110D‧‧‧定位機械手臂

130D‧‧‧直立開方底座

A‧‧‧晶棒

B‧‧‧貼合膠

第1圖係繪示本發明第一實施方式之直立式晶棒貼合系統的組合外觀示意圖。

第2圖係繪示第1圖之直立式晶棒貼合系統的貼合前操作示意圖。

第3圖係繪示第1圖之直立式晶棒貼合系統的同心度量測操作示意圖。

第4圖係繪示第1圖之直立式晶棒貼合系統的同心度調整操作示意。

第5A圖係繪示本發明直立式晶棒貼合方法的步驟流程圖。

第5B圖係繪示本發明直立式晶棒另一貼合方法的步驟流程圖。

第6圖係繪示本發明第二實施方式的一實施例之直立式晶棒貼合系統的運送示意圖。

第7圖係繪示第6圖中直立式晶棒貼合系統的貼合操作示意圖。

第8圖係繪示本發明第二實施方式的另一實施例之直立式晶棒貼合系統的運送校正示意圖。

第9圖係繪示第8圖中直立式晶棒貼合系統的同心度量測操作示意圖。

第10圖係繪示同心度量測單元的另一實施例示意圖。

第11圖係繪示同心度量測單元的再一實施例示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，閱讀時應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。

請一併參閱第1圖至第4圖。直立式晶棒貼合系統100包含一旋轉模組120、一直立開方底座130、一直立定位模組140及一同心度量測單元150。

旋轉模組120採直立設計且具有一旋轉平台121，旋轉平台121為一個可以依控制旋轉的圓盤體，旋轉平台121內有旋轉驅動裝置(未圖示)，且在旋轉平台121中心垂直水平線具有一虛擬旋轉中心軸122。

直立開方底座130為相對應旋轉模組120的圓柱體，直立開方底座130上表面開設有供開方製程運用的四個切槽131，直立開方底座130安裝在旋轉平台121上而被旋轉帶動，且直立開方底座130的中心正對應虛擬旋轉中心軸122。

直立定位模組140則位於直立開方底座130上方，而直立定位模組140包含一本體144、併列的二垂直調整元件141、併列的二水平調整元件142及二夾爪143，前述水平調整元件142可垂直位移地在垂直調整元件141上受控位移及定位，且前述水平調整元件142與垂直調整元件141都是電控線性滑軌型式，但本發明不限於此，舉凡任何可受控位移的機構均可，例如螺桿傳動機構。前述二夾爪143由左爪1431及右爪1432相對向組合而成(需說明的是，本發明不限於此二夾爪設計，單一夾爪亦被涵蓋在本發明範圍中)，而左爪1431及右爪1432受控相對向位移及定位在水平調整元件142上。藉由前述結構設計，夾爪143相對虛擬旋轉中心軸122配合垂直調整元件141受控垂直位移，而 夾爪143相對虛擬旋轉中心軸122也配合水平調整元件142受控水平相對位移，藉左爪1431及右爪1432相對向位移可以穩定夾取一晶棒A；使晶棒A精確置放在直立開方底座130表面的定位貼合位置後，晶棒A可以被旋轉平台121內的旋轉驅動裝置帶動旋轉。

同心度量測單元150係貼靠在晶棒A表面機械式量測同心度；且同心度量測單元150設置在一直立滑軌151上，直立滑軌151平行設置在垂直調整元件141一側，同心度量測單元150可垂直位移地在直立滑軌151上被調整定位。讓同心度量測單元150相對應晶棒A沿虛擬旋轉中心軸122的水平方向進行同心度量測。

再請一併參閱第5A圖，第5A圖是本發明的其中一方法態樣，內容提供一種應用於前述直立式晶棒貼合系統的貼合方法S100，貼合方法S100包含一直立貼合步驟S101、一旋轉步驟S102、一同心度量測步驟S103及一膠合固定步驟S104。以下方法步驟也請配合第1至4圖繪示之直立式晶棒貼合系統100。

直立貼合步驟S101，先令夾爪143位移，左爪1431及右爪1432相對向位移穩定夾取晶棒A，晶棒A對應虛擬旋轉中心軸122移動至直立開方底座130表面上方，此時將貼合膠B塗佈在直立開方底座130表面，再以夾爪143將晶棒A下降進行貼合。當然，在其他實施例中，也可讓貼合膠B預先塗佈在直立開方底座130表面之後，再進行晶棒A的移動定位作業。

旋轉步驟S102，控制旋轉模組120的旋轉平台121進行旋轉，此時旋轉平台121帶動晶棒A同步旋轉。

同心度量測步驟S103，是同心度量測單元150貼靠在旋轉中晶棒A表面，在晶棒A旋轉時以同心度量測單元150以機械式量測同心度。

膠合固定步驟S104，是以夾爪143依據同心度調整晶棒A的校正對應虛擬旋轉中心軸122後，令晶棒A對應虛擬旋轉中心軸122被貼合膠B膠合固定。藉此本發明的貼合方法可以有效簡化晶棒貼合的工作，且直立式膠合製程又避免溢膠及提高良率。

請配合參閱第5B圖的另一貼合方法S200的方法步驟圖；值得說明的是，前述膠合固定步驟可視不同膠合需求而選擇不採用。因此，第5B圖中的本發明另一貼合方法S200經直立貼合步驟S201後進行旋轉步驟S202，再經由同心度量測步驟S203後就能達成本發明之目的。

接著，請參見第6至7圖所繪示的第二實施方式之一實施例。此第二實施方式同樣用以定位貼合一晶棒A，直立式晶棒貼合系統100B包含一旋轉模組(未編號)、一直立開方底座130B、一直立定位模組140B、一定位機械手臂110B及一同心度量測單元150B。前述旋轉模組的旋轉平台120B同樣可以旋轉且具一虛擬旋轉中心軸(未編號)。前述直立開方底座130B安裝在旋轉平台120B上而被旋轉帶動，且直立開方底座130B對應虛擬旋轉中心軸。前述定位機械手臂110B運送晶棒A到達直立開方底座130B上方，定位 機械手臂110B具有二夾爪111B(需說明的是，本發明但不限於此二夾爪設計，單一夾爪亦被涵蓋在本發明範圍中)，二夾爪111B受控相對虛擬旋轉中心軸位移晶棒A。而同心度量測單元150B同樣相對應晶棒A進行同心度量測。前述定位機械手臂110B運送過程中為進行晶棒A粗定位，在定位機械手臂110B將晶棒A交給直立定位模組140B的夾爪143B進行細緻定位，故本實施例可以讓運送、定位及量測皆有效自動化。另一方面，前述夾爪143B的細緻定位動作僅是可選擇方式之一，本實施例可以利用定位機械手臂110B直接細緻定位或配合其他定位機構，故夾爪143B僅為可選擇的實施運作方式之一。

請參見第8至9圖所繪示。本實施例的基本架構為前述直立定位模組可選擇性地被移除或是不使用，而以定位機械手臂110C進行旋轉及運送的工作。直立式晶棒貼合系統100C包含一旋轉模組(未編號)、一直立開方底座130C、一定位機械手臂110C及一同心度量測單元150C。前述旋轉模組的旋轉平台120C同樣可以被帶動旋轉且具一虛擬旋轉中心軸(未編號)。前述直立開方底座130C安裝在旋轉平台120C上。定位機械手臂110C位於直立開方底座130C上方，定位機械手臂110C包含一夾爪111C，夾爪111C可以夾取晶棒A的棒端進行運送傳輸。定位機械手臂110C可以多軸向位移運送且旋轉晶棒A(當然，在其他實施例中也可選擇利用旋轉模組的旋轉平台120C來旋轉驅動晶棒A)，夾爪111C受控相對虛擬旋轉中心軸位移晶棒A，且 以定位機械手臂110C配合貼合膠B貼合在直立開方底座130C表面。而此實施例中的同心度量測單元150C是光學式量測，同心度量測單元150C相對應晶棒A進行光學同心度量測。進一步地，還可選擇以定位機械手臂110C依據同心度位移校正晶棒A。在其他實施例中，定位機械手臂也可選擇沿水平方向抓取該晶棒A的一棒身進行位移，例如圖11所揭示的定位機械手臂110D。

最後，請參見第10圖及第11圖所繪示的二個同心度量測單元的不同實施例，第10圖是繪示在前述直立定位模組140上可以安裝光學式的同心度量測單元150C，且同心度量測單元150C對應虛擬旋轉中心軸(未繪示)以進行量測。另以第11圖繪示在一定位機械手臂110D上可以安裝光學式的同心度量測單元150C，且此實施例中的同心度量測單元150C可相對應晶棒A進行光學同心度量測，而由於定位機械手臂110D可以多軸向位移運送且旋轉晶棒A，故此實施例晶棒A下方不具備可以旋轉的模組或平台，而僅是放置在直立開方底座上，此實施例僅需有直立開方底座130D供晶棒A貼合即可。

值得一提的是，前述同心度量測單元也可以為影像式量測。當然，在其他未繪示的實施例中，第10圖及第11圖的同心度量測單元150C也可縮減為一個，如此同樣可達到本發明之目的。

應該了解的是，上述各種不同型態的同心度量測單元，係可交叉運用於上述各種不同實施例中，例如第9圖 或第10圖這二種不同型態的同心度量測單元，均可應用在第6圖及第7圖所揭示的各實施例中。由上述實施方式可知，本發明具有下列優點：其一，簡化膠合晶棒及校正的步驟。其二，直立式晶棒貼合系統及其貼合方法皆可以降低成本，且運作順暢及縮短加工操作時間。其三，直立式膠合可以避免溢膠而提高產品的穩定性與良率。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧直立式晶棒貼合系統

120‧‧‧旋轉模組

121‧‧‧旋轉平台

122‧‧‧虛擬旋轉中心軸

130‧‧‧直立開方底座

131‧‧‧切槽

140‧‧‧直立定位模組

141‧‧‧垂直調整元件

142‧‧‧水平調整元件

143‧‧‧夾爪

1431‧‧‧左爪

1432‧‧‧右爪

144‧‧‧本體

150‧‧‧同心度量測單元

151‧‧‧直立滑軌

Claims (11)

1. 一種直立式晶棒貼合系統，其用以定位貼合一晶棒，該直立式晶棒貼合系統包含：一旋轉模組，其具有一旋轉平台用以旋轉驅動該晶棒，該旋轉平台具有一虛擬旋轉中心軸；一直立開方底座，其安裝在該旋轉平台上而被旋轉帶動，且該直立開方底座對應該虛擬旋轉中心軸；一直立定位模組，其位於該直立開方底座上方，該直立定位模組包含至少一垂直調整元件、至少一水平調整元件及一夾爪，該夾爪係用以夾取該晶棒且安裝在該垂直調整元件及該水平調整元件上，且該夾爪相對該虛擬旋轉中心軸配合該垂直調整元件受控垂直位移，而該夾爪相對該虛擬旋轉中心軸配合該水平調整元件水平受控相對位移，藉此令該晶棒在該直立開方底座表面的定位貼合位置；以及一同心度量測單元，相對應該晶棒朝向該虛擬旋轉中心軸進行一同心度量測。
2. 如申請專利範圍第1項所述之直立式晶棒貼合系統，其中另包含一直立滑軌，該直立滑軌設置在該垂直調整元件一側，該同心度量測單元可垂直位移地設置在該直立滑軌上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之直立式晶棒貼合系統，其中該同心度量測單元安裝在該直立定位模組上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之直立式晶棒貼合系統，其中另包含一定位機械手臂，該定位機械手臂包含一夾爪用以夾取該晶棒並運送至該直立開方底座上方。
5. 一種應用於申請專利範圍第1項所述之直立式晶棒貼合系統的直立式晶棒貼合方法，其包含以下步驟：一直立貼合步驟，該夾爪位移並夾取該晶棒至該直立開方底座表面進行貼合；一旋轉步驟，旋轉該旋轉平台以帶動該晶棒同步旋轉；以及一同心度量測步驟，對應該晶棒旋轉量測該同心度。
6. 一種直立式晶棒貼合系統，其用以定位貼合一晶棒，該直立式晶棒貼合系統包含：一直立開方底座；一定位機械手臂，其位於該直立開方底座上方，該定位機械手臂包含一夾爪用以抓取該晶棒，該定位機械手臂受控相對一虛擬旋轉中心軸位移該晶棒貼合在該直立開方底座；以及一同心度量測單元，相對應該晶棒朝向該虛擬旋轉中心軸進行同心度量測。
7. 如申請專利範圍第6項所述之直立式晶棒貼合系統，其中該夾爪沿水平方向抓取該晶棒的一棒身。
8. 如申請專利範圍第6項所述之直立式晶棒貼合系統，其中該夾爪抓取該晶棒的一棒端。
9. 如申請專利範圍第6項所述之直立式晶棒貼合系統，其中該定位機械手臂旋轉驅動該晶棒。
10. 如申請專利範圍第9項所述之直立式晶棒貼合系統，其中該同心度量測單元設置在該定位機械手臂。
11. 如申請專利範圍第6項所述之直立式晶棒貼合系統，其中另包括：一旋轉模組，其具有一旋轉平台，該旋轉平台具有該虛擬旋轉中心軸，且該旋轉模組旋轉驅動該晶棒；以及該直立開方底座安裝在該旋轉平台上，且該直立開方底座對應該虛擬旋轉中心軸。