TWI667808B - 晶片加工系統 - Google Patents

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Abstract

本發明關於晶片加工領域，揭露一種晶片加工系統，晶片包括基板及位於基板上的薄膜，晶片加工系統包括：蝕刻單元，蝕刻單元輸出待分離的多個晶片；及分離單元，分離單元包括至少兩個第一載台及機械手組件，第一載台位於蝕刻單元一側，第一載台用於承載待分離的多個晶片，機械手組件在所有第一載台的各位置上輪流切換，並將第一載台上的多個晶片的薄膜從基板上分離。機械手組件循環在各第一載台之間切換工作，與傳統生產線相比節省了機械手組件等待第一載台裝載晶片的時間，提高薄膜卸載的效率，進而很大程度提高了產品產量和生產效率。

Description

晶片加工系统
本發明關於晶片加工領域，特別是關於一種晶片加工系統。
太陽能電池是藉由光電效應或光化學效應將光能直接轉化為電能的裝置，目前以光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流太陽能電池，其主要功能元件為光伏薄膜。
傳統的薄膜太陽能電池在加工過程中，需要將貼合在晶片基板上的光伏薄膜藉由蝕刻等製程去除犧牲層，然後利用分離器械將光伏薄膜從基板上分離，以方便進一步的加工，分離後的基板可以重複用於光伏薄膜的生成。
以上過程可以在太陽能電池生產線的外延剝離系統中完成，在外延剝離系統中，首先裝載帶有薄膜的晶片到欄具內，然後將晶片置於蝕刻製程腔室內進行濕法蝕刻製程，完成蝕刻製程後，卸載蝕刻後的薄膜和晶片基板，之後將薄膜和晶片基板相互分離，分別進行各自進一步的加工。
先前技術中，外延剝離系統生產效率的瓶頸 在於如何快速可靠地完成蝕刻製程後薄膜與基板的卸載與分離，一般而言，外延剝離系統採用單個機械手進行卸載工作以及薄膜與基板分離後對薄膜的操作。外延剝離系統的卸載位元通常只有一個，當蝕刻製程腔室存在多個時，完成一個欄具內的晶片卸載與分離工作後，需要等待另一欄具裝載在卸載位上，才能繼續對該另一欄具內的晶片進行卸載與分離工作。因此，期待一種薄膜卸載與分離效率更高的晶片加工系統。
本發明的目的是提供一種薄膜卸載分離效率更高的晶片加工系統，進一步提高生產效率。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種晶片加工系統，所述晶片包括基板以及位於所述基板上的薄膜，所述晶片加工系統包括：蝕刻單元，所述蝕刻單元輸出待分離的多個所述晶片；以及分離單元，所述分離單元包括至少兩個第一載台以及機械手組件，所述第一載台位於所述蝕刻單元一側，所述第一載台用於承載待分離的多個所述晶片，所述機械手組件在所有所述第一載台的各位置上輪流切換，並將所述第一載台上的多個所述晶片的所述薄膜從所述基板上分離。
較佳地，所述晶片加工系統還包括：組裝單元，位於所述分離單元一側，用於將分離後的所述薄膜與 框架組裝。
較佳地，所述蝕刻單元、所述分離單元以及所述組裝單元沿第一橫向布置，所述機械手組件包括：第一機械手，用於拾取所述第一載台上的多個所述晶片並將多個所述晶片的所述薄膜從所述基板上剝離；以及第一線性模組，沿所述第一橫向延伸，所述第一機械手設置在所述第一線性模組上，所述第一線性模組帶動所述第一機械手在所述至少兩個第一載台與所述組裝單元之間運動。
較佳地，所述分離單元的至少兩個第一載台沿與所述第一橫向垂直的第二橫向布置，所述機械手組件還包括：第二線性模組，沿所述第二橫向延伸，所述第一線性模組設置在所述第二線性模組上，所述第二線性模組帶動所述第一線性模組以及所述第一機械手在所有所述第一載台的各位置上輪流切換。
較佳地，所述第一機械手包括並排設置的多個分離子單元，每個所述分離子單元用於拾取所述第一載台上的一個所述晶片並將所述晶片的所述薄膜從所述基板上剝離。
較佳地，所述組裝單元包括：第二載台，位於所述分離單元一側，用於承載分離後的所述薄膜；至少一個第一圖像感測器，設置在所述第二載台上方，用於對分離後的所述薄膜定位；第三載台，位於所述第二載台一側，用於承載框架；至少一個第二圖像感測器，位於所述第三載台上方，用於對所述框架定位；以及第二機械手， 設置在所述第二載台與所述第三載台之間，用於將所述第二載台上的所述薄膜移至所述第三載台上並與所述框架組裝。
較佳地，所述第二載台為旋轉載台，所述第二載台旋轉使得所述薄膜在多個位置上切換，所述多個位置包括所述至少一個第一圖像感測器的圖像採集位置、所述第二機械手的拾取位置。
較佳地，所述第二機械手與所述至少一個第一圖像感測器訊號連接，用於根據所述至少一個第一圖像感測器的圖像訊號修正所述薄膜在所述第三載台上的放置位置。
較佳地，所述組裝單元還包括：第三線性模組，與所述第三載台連接，用於將完成組裝的所述薄膜輸出至系統外。
較佳地，所述薄膜為光伏軟性薄膜。
根據本發明提供的晶片加工系統，所述分離單元包括至少兩個第一載台以及機械手組件，每個第一載台中可以承載待分離的多個所述晶片，所述機械手組件在所有所述第一載台的各位置上輪流切換，並將對應所述第一載台上的多個所述晶片的所述薄膜從所述基板上剝離，使得所述薄膜與所述基板在物理位置上彼此分離。藉由上述改進結構，當機械手組件對其中一個第一載台上的晶片進行分離工作時，其他第一載台可以同時進行待分離晶片 的裝載工作，機械手組件循環在各第一載台之間切換工作，與傳統生產線相比節省了機械手組件等待第一載台裝載晶片的時間，提高薄膜分離的效率，進而很大程度提高了產品產量和生產效率。
在較佳的實施例中，所述第一機械手包括並排設置的多個分離子單元，所述多個分離子單元中的每個用於對一個所述晶片進行卸載，使得單個機械手組件可以同時對第一載台上的多個待分離晶片進行卸載操作，提高卸載和生產效率。
在較佳的實施例中，晶片加工系統還包括用於將卸載的所述薄膜與框架組裝的組裝單元，在組裝單元中，所述第二載台可以為旋轉載台，所述第二載台旋轉使得所述薄膜在多個位置上切換，其中所述多個位置包括所述至少一個第一圖像感測器的圖像採集位置、所述第二機械手的拾取位置，從而實現批量薄膜在多個位置間的快速切換，加快生產效率。所述第二機械手與所述至少一個第一圖像感測器訊號連接，可以根據所述至少一個第一圖像感測器的圖像訊號修正所述薄膜在所述第三載台上的放置位置，提高薄膜與框架進行安裝時的精確度。
100‧‧‧蝕刻單元
110‧‧‧腔室
200‧‧‧分離單元
210‧‧‧第一載台
220‧‧‧機械手組件
221‧‧‧第一機械手
222‧‧‧第一線性模組
圖1為本發明實施例的晶片加工系統的結構示意圖。
下面結合圖式和實施例，對本發明的具體實 施方式作進一步詳細描述。以下實例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以藉由中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
本發明提供一種晶片加工系統，其中待加工的晶片包括基板以及位於所述基板上的薄膜。本發明的晶片加工系統例如可以用於太陽能薄膜電池生產線上作為外延剝離系統，其中待加工的晶片例如可以包括砷化鎵基板以及貼合在砷化鎵基板上的光伏軟性薄膜，該光伏薄膜在與砷化鎵基板分離後可與聚合物框架組合，從而進一步形成太陽能薄膜電池。
圖1示出本發明實施例的晶片加工系統的結構示意圖，所述晶片加工系統包括蝕刻單元100以及分離單元200，蝕刻單元100輸出待分離的多個晶片。蝕刻單元100包括腔室110，在蝕刻製程中，通常將多個晶片放置在欄具中，然後將欄具連同晶片置於蝕刻單元100的腔室110內，當晶片在蝕刻單元100的腔室110中完成蝕刻製程後，可以使用機械手等裝置將欄具連同晶片從製程腔室的出口傳輸至第一載台210。
在蝕刻製程中，晶片的基板與薄膜之間的犧牲層去掉，基板與薄膜之間僅有部分粘連，本發明的分離單元200用於將蝕刻製程後晶片的薄膜與基板的物理位置進一步分離。
分離單元200包括至少兩個第一載台210以及機械手組件220，第一載台210位於蝕刻單元100一側，第一載台210用於承載待分離的多個晶片，機械手組件220在所有第一載台210的各位置上輪流切換，並將對應第一載台210上的多個晶片的薄膜從基板上分離。其中，機械手組件220每次可以切換至與一個第一載台210位置對應，對應地，每次對一個第一載台210上的全部晶片進行分離，同時其餘第一載台210可以進行待分離晶片的裝載工作；機械手組件220每次也可以切換至與多個第一載台210位置對應，對應地，每次對多個第一載台210上的全部晶片進行分離，同時其餘第一載台210仍然可以進行待分離晶片的裝載工作。本實施例中機械手組件220例如是循環在兩個第一載台210的各位置上切換，每次切換機械手組件220與一個第一載台210的位置對應。
晶片加工系統還可以包括組裝單元300，其位於分離單元200一側，用於將分離後的薄膜與框架組裝。
在本實施例中，蝕刻單元100、分離單元200以及組裝單元300沿第一橫向布置，機械手組件220包括第一機械手221以及第一線性模組222。第一機械手221用於拾取第一載台210上的多個晶片並將多個晶片的所述薄膜從 所述基板上剝離，第一線性模組222沿第一橫向A向延伸，第一機械手221設置在第一線性模組222上，第一線性模組222帶動第一機械手221在至少兩個第一載台210與組裝單元300之間運動。
分離單元200的至少兩個第一載台210可以沿與第一橫向A向垂直的第二橫向B向布置，機械手組件220還可以包括第二線性模組223。第二線性模組223沿第二橫向B向延伸，第一線性模組222設置在第二線性模組223上，第二線性模組223帶動第一線性模組222以及第一機械手221在至少兩個第一載台210的位置上切換。
第一機械手221可以包括並排設置的多個分離子單元2211，每個分離子單元2211用於拾取第一載台210上的一個晶片並將該晶片的所述薄膜從所述基板上剝離。
組裝單元300可以包括第二載台310、至少一個第一圖像感測器320、第三載台330、至少一個第二圖像感測器340以及第二機械手350。第二載台310位於分離單元200一側，用於承載分離後的薄膜。至少一個第一圖像感測器320設置在第二載台310上方，用於對分離後的薄膜定位。第三載台330位於第二載台310一側，用於承載框架。至少一個第二圖像感測器340位於第三載台330上方，用於對框架定位。第二機械手350設置在第二載台310與第三載台330之間，用於將第二載台310上的薄膜移至第三載台330上並與框架組裝。此外，組裝單元300還可以包括第三線性模組360，其與第三載台330連接，用於將完成組裝的薄膜 輸出至系統外。
在本實施例中，第二載台310為旋轉載台，第二載台310旋轉使得薄膜在多個位置上切換，多個位置包括至少一個第一圖像感測器320的圖像採集位置、第二機械手350的拾取位置。
第二機械手350可以與至少一個第一圖像感測器320訊號連接，用於根據至少一個第一圖像感測器320的圖像訊號修正薄膜在第三載台330上的放置位置。
對於大產能的生產系統而言，蝕刻單元100通常包括用於進行蝕刻製程的多個腔室110，例如是呈一字排開。蝕刻單元100的多個腔室110輸出多個待分離的晶片，待分離的晶片可以裝載在至少兩個第一載台210上，第一機械手221在第二線性模組223的帶動下可以在至少兩個第一載台210之間移動切換，並且對相應的第一載台210上的多個晶片進行取出和分離操作，得到分離後的薄膜和基板。其中，分離後的基板可以輸送至基板清洗回收裝置，以實現基板的重複使用，此處不再贅述。第一線性模組222帶動第一機械手221可以將分離後的薄膜送至第二載台310上，第二載台310的上方可以設置多個第一圖像感測器320，可以將多個薄膜放置在多個第一圖像感測器320的圖像採集位置上，多個第一圖像感測器320對多個薄膜進行拍照定位後，第二載台310開始旋轉，例如是沿其中心轉動180°，將多個薄膜切換至第二機械手350的拾取位置，第二機械手350拾取多個薄膜，將其送至第三載台330並與第三載台330 上放置的多個框架組合，使得薄膜與框架合二為一，第三載台330上的第二圖像感測器340也可以是多個，可以對第三載台330上的框架進行視覺定位，保證薄膜在框架上的相對位置更精準。薄膜和框架組合完成後，可以藉由第三線性模組360送至系統外，例如送至儲存籃中。
根據本發明提供的晶片加工系統，分離單元200包括至少兩個第一載台210以及機械手組件220，第一載台210可以承載待分離的多個晶片，機械手組件220在所有第一載台210的各位置上輪流切換，並將對應第一載台210上的多個晶片的薄膜從基板上分離。藉由上述改進結構，當機械手組件220對其中某個或某些第一載台210上的晶片進行分離工作時，其他第一載台210可以同時進行待分離晶片的裝載工作，機械手組件220循環在各第一載台210之間切換工作，與傳統生產線相比節省了機械手組件220等待第一載台210裝載晶片的時間，提高薄膜分離的效率，進而很大程度提高了產品產量和生產效率。
由於第一機械手221包括並排設置的多個分離子單元2211，每個分離子單元2211中用於對一個晶片進行卸載和分離操作，使得單個機械手組件220可以同時對第一載台210上的多個待分離晶片進行卸載和分離操作，提高分離和生產效率。
本實施例的晶片加工系統還包括用於將分離後的薄膜與框架組裝的組裝單元300，在組裝單元300中，第二載台310可以為旋轉載台，第二載台310旋轉使得薄膜 在多個位置上切換，其中多個位置包括至少一個第一圖像感測器320的圖像採集位置、第二機械手350的拾取位置，從而實現批量薄膜在多個位置間的快速切換，加快生產效率。第二機械手350與至少一個第一圖像感測器320訊號連接，可以根據至少一個第一圖像感測器320的圖像訊號修正薄膜在第三載台330上的放置位置，提高薄膜與框架進行安裝時的精確度。
本發明的晶片加工系統實現了薄膜從基板上的自動化分離和快速卸載，方便快捷，在很大程度上提高了產量和生產效率，降低了生產成本，並且上述系統結構簡單，易於操作和維護，成本相對較低，易於實現和實施。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

Claims (10)

  1. 一種晶片加工系統，前述晶片包括基板以及位於前述基板上的薄膜，其特徵在於，前述晶片加工系統包括：蝕刻單元，前述蝕刻單元輸出待分離的多個前述晶片；以及分離單元，前述分離單元包括至少兩個第一載台以及機械手組件，前述第一載台位於前述蝕刻單元一側，前述第一載台用於承載待分離的多個前述晶片，前述機械手組件在所有前述第一載台的各位置上輪流切換，並將前述第一載台上的多個前述晶片的前述薄膜從前述基板上分離。
  2. 如請求項1所記載之晶片加工系統，其進一步包括：組裝單元，位於前述分離單元一側，用於將分離後的前述薄膜與框架組裝。
  3. 如請求項2所記載之晶片加工系統，其中，前述蝕刻單元、前述分離單元以及前述組裝單元沿第一橫向布置，前述機械手組件包括：第一機械手，用於拾取前述第一載台上的多個前述晶片並將多個前述晶片的前述薄膜從前述基板上剝離；以及第一線性模組，沿前述第一橫向延伸，前述第一機械手設置在前述第一線性模組上，前述第一線性模組帶動前述第一機械手在前述至少兩個第一載台與前述組裝單元之間運動。
  4. 如請求項3所記載之晶片加工系統，其中，前述分離單元的至少兩個第一載台沿與前述第一橫向垂直的第二橫向布置，前述機械手組件還包括：第二線性模組，沿前述第二橫向延伸，前述第一線性模組設置在前述第二線性模組上，前述第二線性模組帶動前述第一線性模組以及前述第一機械手在所有前述第一載台的各位置上輪流切換。
  5. 如請求項3所記載之晶片加工系統，其中，前述第一機械手包括並排設置的多個分離子單元，每個前述分離子單元用於拾取前述第一載台上的一個前述晶片並將前述晶片的前述薄膜從前述基板上剝離。
  6. 如請求項2所記載之晶片加工系統，其中，前述組裝單元包括：第二載台，位於前述分離單元一側，用於承載分離後的前述薄膜；至少一個第一圖像感測器，設置在前述第二載台上方，用於對分離後的前述薄膜定位；第三載台，位於前述第二載台一側，用於承載前述框架；至少一個第二圖像感測器，位於前述第三載台上方，用於對前述框架定位；以及第二機械手，設置在前述第二載台與前述第三載台之間，用於將前述第二載台上的前述薄膜移至前述第三載台上並與前述框架組裝。
  7. 如請求項6所記載之晶片加工系統，其中，前述第二載台為旋轉載台，前述第二載台旋轉使得前述薄膜在多個位置上切換，前述多個位置包括前述至少一個第一圖像感測器的圖像採集位置、前述第二機械手的拾取位置。
  8. 如請求項6所記載之晶片加工系統，其中，前述第二機械手與前述至少一個第一圖像感測器訊號連接，用於根據前述至少一個第一圖像感測器的圖像訊號修正前述薄膜在前述第三載台上的放置位置。
  9. 如請求項6所記載之晶片加工系統，其中，前述組裝單元還包括：第三線性模組，與前述第三載台連接，用於將完成組裝的前述薄膜輸出至系統外。
  10. 如請求項1至9中任一項所記載之晶片加工系統，其中，前述薄膜為光伏軟性薄膜。
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