WO2010136568A1 - Vorrichtung und verfahren zum stapeln bzw. transport einer vielzahl von flachen substraten - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Stapeln einer Vielzahl von Siliziumwafem weist einen aufrecht stehenden Maschinencarrier auf zur Aufnahme einer Vielzahl der Siliziumwafer, wobei die Siliziumwafer in dem Maschinencarrier in horizontaler Position vorgesehen sind. Die Vorrichtung weist drei gleiche Beladekassetten auf zum Einbringen einiger Siliziumwafer darin. Der Maschinencarrier weist auch Aufnahmevorrichtungen für die Beladekassetten auf, wobei eine Beladekassette eine untere Tragefläche aufweist zum stapelartigen Darauflegen der Siliziumwafer sowie eine im Wesentlichen rechtwinklig dazu verlaufende Rückseite. Die Beladekassette ist derart ausgebildet, dass die der Rückseite gegenüberliegende Seite sowie die Oberseite frei zugänglich sind.

Description

Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zum Stapeln bzw. Transport einer Vielzahl von flachen Substraten

Anwendungsgebiet und Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stapeln bzw. zum Transportieren einer Vielzahl flacher Substrate wie insbesondere Siliziumwafer für die Solarzellenherstellung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen einer Gesamtmenge von vielen flachen Substraten in eine solche Vorrichtung.

Üblicherweise werden Siliziumwafer für die Solarzellenherstellung nach dem Ablösen von einem Träger nach dem Zersägen aus einem Siliziumblock in einem bad mit Wasser oder Prozesslösung gehalten. Dann werden sie von Hand herausgenommen, beispielsweise in Untermengen von etwa 50 bis 100 Stück, und in einen Maschinencarrier eingesetzt. Dabei werden sie in horizontaler Position eingebracht. Der Maschinencarrier wird dann nach unten in ein Wasserbad vertikal stehend abgesenkt und mittels einem automatischen Abnahmemittel wie beispielsweise einem Band werden einzelne Substrate dann aus dem Maschinencarrier entnommen und einer weiteren Verarbeitung, insbesondere einem endgültigen Reinigen, zugeführt. Dabei erfolgt auch eine möglichst vollständige Vereinzelung der Substrate voneinander. Als problematisch wird dabei angesehen, dass die Wafer von Hand gegriffen und in den Maschinencarrier eingesetzt werden. Hierbei ist die Gefahr einer Beschädigung der sehr empfindlichen Wafer gegeben.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, mit denen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere ein gebrauchstaugliches, materialschonendes und sicheres Einbringen der Substrate in den Maschinencarrier möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Manche der nachfolgend genannten Merkmale werden nur für das Verfahren oder nur für die Vorrichtung aufgezählt. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für die Vorrichtung als auch für das Verfahren gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Es ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen aufrecht stehenden Maschinencarrier aufweist zur Aufnahme einer Vielzahl der flachen Substrate als Gesamtmenge. Dies können beispielsweise bis zu 1000 solcher Substrate sein. Die Substrate befinden sich in dem Maschinencarrier dann in horizontaler Position.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung mindestens eine Beladekassette oder vorteilhaft zwei Beladekassetten auf, insbesondere gleichartige oder identische, in die eine Untermenge der Gesamtmenge der Substrate eingebracht werden kann. Dies kann beispielsweise etwa ein Viertel oder ein Drittel der Gesamtmenge sein. Der Maschinencarrier weist Aufnahmevorrichtungen für die Beladekassette auf, um sie mit den Substraten darin im Maschinencarrier zu befestigen. Eine Beladekassette ist so ausgebildet, dass er eine untere Tragevorrichtung aufweist, auf die die Substrate draufgelegt bzw. darauf gestapelt werden können. Des weiteren weist er eine im wesentlichen rechtwinklig dazu verlaufende Rückseite auf, die die Substrate in dieser Richtung als eine Art senkrechter Stapel hält. Die Beladekassette ist so ausgebildet, dass die der Rücksei- te gegenüberliegende Seite sowie die Oberseite frei zugänglich sind, also insbesondere keine Wände, Stützen odgl. aufweisen.

Somit ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, eine kleinere Anzahl von Substraten, beispielsweise die genannten 100 Stück, in die Beladekassette einzubringen, wobei beispielsweise drei mal 100 Stück in die Beladekassette eingelegt werden können. Dazu kann die Beladekassette unter Umständen sogar in das Bad eingetaucht werden, in dem sich die Substrate befinden, so dass deren mechanische Belastung sowie Handhabung besondert vorteilhaft ist. Nach dem Befüllen der entsprechenden Menge der Beladekassette wird diese in den Maschi- nencarrier eingebracht, so dass letztendlich die Substrate in einer genau vorgegebenen Ausrichtung bzw. Position sich in dem Maschinencarrier befinden. Dies kann vorteilhaft derart erfolgen, dass zuerst von unten nach oben die Beladekassetten eingebracht werden. Es ist also nicht nötig, einen gesamten Maschinencarrier von Hand zu handhaben oder in ein Bad mit den Substraten darin einzubringen.

In Ausgestaltung der Erfindung kann die Grundfläche der Beladekassette bzw. der Tragevorrichtung, auf die die Substrate gelegt werden, nicht viel größer sein als die Fläche der Substrate selbst. Dadurch braucht der Maschinencarrier nur unwesentlich oder eigentlich gar nicht größer ausgebildet zu werden als bisher auch. Dies betrifft vor allem die Breite. Somit können die Beladekassetten nicht nur mit geringfügig modifizierten, bereits vorhandenen Maschinencarriern verwendet werden, sondern sie bewirken auch am Maschinencarrier keinen allzu erhöhten Aufwand mit Ausnahme der Aufnahmevorrichtungen.

Ein Maschinencarrier kann beispielsweise zur Aufnahme von zwei oder vorteilhaft drei Beladekassetten übereinander ausgebildet sein, möglicherweise auch vier bis sechs solcher Beladekassetten. Dies hängt auch von der Gesamtmenge der Substrate ab bzw. deren Gesamtgewicht. Eine Unterteilung sollte so erfolgen, dass eine Beladekassette mit der für sie vorgesehenen Anzahl von Substraten noch gut von einer Be- dienperson per Hand bewegt werden kann zum Einsetzen in den Ma- schinencarrier.

Die Beladekassetten im Maschinencarrier sollten nur soviel Platz einnehmen, dass Abnahmemittel für das Vereinzeln bzw. Abnehmen der obersten Substrate des Substratstapels in die oberste Beladekassette eingreifen bzw. hineinfahren können. Derartige Abnahmemittel sind vorteilhaft wie üblich bzw. wie bekannt ausgebildet, insbesondere als Bänder zum Abnehmen der Substrate durch Ansaugen.

Die Tragevorrichtung an der Beladekassette kann so ausgebildet sein, dass sie in einer Ausgestaltung der Erfindung eine Fläche bildet, insbesondere eine im wesentlichen durchgängige Fläche. Diese Fläche kann profiliert sein zur besseren Stabilität. Alternativ kann die Tragevorrichtung zwei sich an der linken und rechten Seite erstreckende Trageflächen aufweisen mit einer durchgängigen Ausnehmung dazwischen. Die Trageflächen sind jeweils an Seitenträgern vorgesehen, welche dann die wesentliche Stabilität der Tragevorrichtung bzw. der Beladekassette in diesem Bereich bewirken. Die genannte Ausnehmung kann mindestens 35% der Breite der Beladekassette aufweisen, vorzugsweise etwas mehr, beispielsweise 50% bis 70%. Des weiteren kann sie eine Tiefe von mindestens der Tiefe eines Substrats aufweisen, vorteilhaft sogar etwas mehr. Die Ausnehmung weist den Vorteil auf, dass später beim Abnehmen einzelner Substrate von oben her aus dem Maschinencarrier die genannten Abnahmemittel fest stehen können und sozusagen in den Maschinencarrier eingreifen, und dieser langsam nach oben gefahren wird, um jeweils die Substrate an die Unterseite der Abnahmemittel zu bringen. Dabei können die Abnahmemittel dann mittels der Ausnehmungen durch die Beladekassetten im Maschinencarrier hindurchfahren, so dass diese, wenn sie leer sind, nicht entnommen werden müssen. Zur Erhöhung der Stabilität eines genannten Seitenträgers kann er in seiner Längsrichtung profiliert sein. Dazu kann er einfach oder mehrfach abgewinkelt sein als einfaches oder mehrfaches U-Profil. Eine genannte Tragefläche kann beispielsweise auf einem nach oben weisenden bzw. oben liegenden Zwischenschenkel gebildet sein, der zwischen zwei U- Schenkeln verläuft und diese verbindet. Es wird in einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung als ausreichend angesehen, wenn links und rechts zwei solche etwas verbreiterte Trageflächen vorgesehen sind für die Substrate, so dass sich dazwischen die Ausnehmung befinden kann. Ein solcher Seitenträger kann nach außen über die Breite der Beladekassette hinausgeführt sein in einem horizontalen Schenkel als eine Art Schiene. Dieser Schenkel kann dann in eine entsprechende, horizontale schlitzartige Aufnahmevorrichtung im Maschinencarrier einfahren zum Sichern der Beladekassette darin.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können Seitenstützen an der Beladekassette vorgesehen sein, die deren Rückseite mit den Außenseiten der Tragevorrichtung verbinden. Sie können beispielsweise als Seitenwände ausgebildet sein, die vorteilhaft die gesamte Höhe der Rückseite haben, aber nicht zwingend bis ganz nach vorne geführt sind, also etwas zurückversetzt sind. Derartige Seitenstützen können die Stabilität der Beladekassette verbessern bzw. die winklige Anordnung zwischen Tragefläche und Rückseite stabilisieren. Des weiteren können sie eine seitlich exakte Positionierung der Substrate in der Beladekassette bewirken. Zur Rückseite hin ist vorteilhaft ebenfalls ein Anschlag vorgesehen, der beispielsweise direkt an der Rückseite angeordnet sein kann, insbesondere nahe der Außenseite. Eine solche Seitenwand kann durchgängig sein oder aber auch Ausnehmungen aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Rückseite von der Tragevorrichtung bzw. den darauf gestapelten Substraten weg gebogen bzw. gewölbt ausgebildet. Diese Wölbung kann relativ stark ausgebildet sein und beispielsweise ein Viertel bis ein Drittel der Breite der Beladekasset- te aufweisen. Durch die Wölbung nach hinten kann zum einen, wie vorbeschrieben, erreicht werden, dass die Abnahme über die Substrate hinaus in die Beladekassette einfahren können. Des weiteren kann, wenn der Bereich dieser Wölbung nach hinten nach unten offen ist, erreicht werden, dass zerbrochene Substrate nach unten herausfallen können und von den vereinzelten Substraten getrennt werden.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Rückseite mindestens eine Öffnung aufweist, besonders vorteilhaft mehrere horizontale schlitzartige Öffnungen. Diese können sich vorteilhaft über ihre wesentliche Breite erstrecken, möglicherweise auch einmal geteilt sein. Mehrere solcher schlitzartigen Öffnungen können im wesentlichen über die gesamte Höhe der Rückseite hin vorgesehen sein. Diese Öffnungen dienen dazu, gebrochene Substrate bzw. deren Einzelteile nach hinten aus der Beladekassette und somit dem Maschinencarrier zu entfernen.

Zur besseren Handhabung kann eine Beladekassette an mindestens einer Seite an der Rückseite, vorzugsweise links und rechts nahe der Außenseiten, Griffvorrichtungen aufweisen. Diese können beispielsweise als vertikal verlaufende Griffstangen ausgebildet sein, was besonders gut zum Halten bzw. Handhaben schwerer Beladekassetten ist.

In Weiterbildung der Erfindung können Verriegelungsvorrichtungen vorgesehen sein, um eine Beladekassette nach dem Einsetzen in den Maschinencarrier zu befestigen bzw. zu verriegeln. Solche Verriegelungsvorrichtungen sind vorteilhaft so ausgebildet, dass sie mit einem Finger ohne großen Kraftaufwand bedienbar sind, insbesondere zum Verriegeln. Dazu können sie beispielsweise nahe an einer vorbeschriebenen Griffvorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise bei vertikalen Griffstangen in deren oberem Bereich. So kann beim Greifen der Griffvorrichtungen die Verriegelung bewirkt werden. Die Aufnahmevorrichtungen an dem Maschinencarrier können vorteilhaft verstellbar bzw. höhenversetzbar ausgebildet sein. So kann ein Maschinencarrier an unterschiedlich große bzw. hohe Beladekassetten ange- passt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an der Seite des Maschinencarriers, die der Einführseite der Beladekassette gegenüberliegt, also an der offenen Seite, mindestens ein Rückhalteelement vorgesehen ist. Vorteilhaft verläuft es vertikal. Das Rückhalteelement dient dazu, beim Einsetzen einer Beladekassette mit Substraten ein Herausfallen nach vorne, also in Einsetzrichtung, zu verhindern.

Ein Maschinencarrier kann vorteilhaft wie bekannt ausgebildet sein, also im wesentlichen aus einer unteren Platte und einer oberen Platte bestehen, die durch Seitenwände sowie seitliche Haltestangen verbunden sind. Die genannte Einführseite zum Einbringen der Beladekassette in den Maschinencarrier sowie die gegenüberliegende Seite, an der die Substrate entnommen werden, sind vorteilhaft im wesentlichen frei.

Zur Gewichtsreduzierung kann eine Beladekassette vorteilhaft aus faserverstärktem Kunststoff bestehen. Dies erleichtert unter Umständen auch die Herstellung. Eine mehrteilige Beladekassette kann durch Verkleben oder Verschrauben mehrerer Teile hergestellt werden.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwi- schen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer vereinfacht dargestellten Beladekassette,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Einsetzens mehrerer Beladekassetten in einen Maschinencarrier,

Fig. 3 eine Ansicht von schräg oben einer speziell ausgebildeten Beladekassette,

Fig. 4 eine Ansicht der Beladekassette aus Fig. 3 von schräg hinten und oben,

Fig. 5 eine Ansicht von schräg hinten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Maschinencarrier, in den ähnlich wie Fig. 2 drei Beladekassetten eingesetzt sind,

Fig. 6 die Anordnung aus Fig. 5 von schräg vorne mit jeweils einem auf die Beladekassetten abgelegten Substrat und

Fig. 7 eine etwas abgewandelte Beladekassette in einer Beladevorrichtung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist in einfacher Form eine Beladekassette 11 dargestellt, die im Wesentlichen winkelartig aufgebaut ist. Sie weist eine untere Tragefläche 13 auf, die, wie hier dargestellt, im einfachsten Fall einfach durchgängig ausgebildet ist. Sie ist in der Form der aufzunehmenden Substrate entsprechend rechteckig bzw. quadratisch ausgebildet. Die Beladekassette 1 1 weist eine rechtwinklige und dazu verlaufende Rückseite 15 auf, die als eine Art durchgängige Wand ausgebildet ist. Des Weiteren sind zwei kurze Seitenwände 16a und 16b vorgesehen, die zusätzlich zum einen eine bessere und stabilere Verbindung von Tragefläche 13 und Rückseite 15 bewirken. Des Weiteren dienen sie als seitliche Anschläge für in die Beladekassette 11 eingelegte Substrate, die im Wesentlichen die Fläche bzw. zumindest die Breite der Tragefläche 13 aufweist. Der hintere Anschlag wird von der Rückseite 15 selbst gebildet.

Die Seitenwände 16a und 16b könnten noch weiter nach vorne gezogen sein, unter Umständen bis zu der Vorderseite der Tragefläche 13. Dadurch würde sich zum einen eine Verbesserung der stabilisierenden Wirkung ergeben. Des Weiteren würde dadurch auch die Wirkung der seitlichen Anschläge für die Substrate verbessert. Es ist auch möglich, derartige Seitenwände schräg verlaufend auszubilden.

In Fig. 2 ist dargestellt, wie eine Beladekassette 11 gemäß Fig. 1 mit einer Vielzahl von flachen Substraten 20 beladen ist. Die Substrate 20 liegen in Wirklichkeit direkt aufeinander auf und sind vorteilhaft Siliziumwa- fer für die Herstellung von Solarzellen, beispielsweise mit einem Maß von 156 mm x 156 mm. In die Beladekassette 11 ist eine vorgenannte Untermenge dieser Substrate 20 eingebracht bzw. die Substrate 20 sind auf der Tragefläche 13 aufgestapelt. Es ist zu erkennen, dass der Stapel von Substraten 20 etwa nur die halbe Höhe der Beladekassette 1 1 einnimmt bzw. bis zu doppelt so viele Substrate 20 eingebracht werden könnten. Üblicherweise sollte aber, wie eingangs erläutert worden ist, auch schon aus Gründen des Gesamtgewichts von Beladekassette 11 und Substraten 20 ein solches vollständiges Auffüllen unterbleiben.

In Fig. 2 ist ein Maschinencarrier 22 dargestellt, wie er an sich grundsätzlich bekannt ist. Eine untere Tragplatte 24a und eine obere Tragplatte 24b sind durch Seitenteile 26a und 26b verbunden und bilden eine Art Rahmen, der in Fig. 2 nach links und rechts vollständig offen ist.

Zwei Beladekassetten 1 1 sind bereits in den unteren Bereich des Ma- schinencarriers 22 eingeführt und werden darin gehalten. Dazu können beispielsweise an den Innenseiten der Seitenteile 26a und 26b vorspringende Nasen, Führungen, Gleitschienen odgl. vorgesehen sein. Das Einschieben der Beladekassetten 11 erfolgt so weit, dass sie links mit den Seitenwänden 16 an der hinteren Seitenkante der Seitenteile 26 anliegen. Nach rechts zu stehen sowohl die Trageflächen 13 als auch vor allem die Substrate 20 über.

Der Maschinencarrier 22 kann nach dem Beladen mit den Beladekassetten 11 und somit mit den Substraten 20 bewegt werden zu einer Vereinzelungsvorrichtung, die die Substrate 20 einzeln abnimmt und einzeln weiter transportiert zur weiteren Bearbeitung. In einem einfachen Fall kann dies ein Absenken in vertikaler Richtung nach unten sein, vorteilhaft in ein Wasserbad. Dann kann ein hier schematisch dargestelltes Abnahmemittel in Form eines Absaug-Transportbandes 28 zum Einsatz kommen. Dieses ist schmaler als der Abstand der beiden Seitenteile 26a und 26b zueinander und reicht somit in den Maschinencarrier 22 hinein. Es kann nach unten abgesenkt werden an die Substrate 20 heran, alternativ kann der Maschinencarrier 22 mit den Substraten entsprechend an das Absaug-Transportband 28 heran bewegt werden.

Sind alle Substrate 20 einer Beladekassette 11 abgenommen, so muss entweder die Beladekassette 11 entfernt werden, damit die Tragefläche 13 ein Weiterbewegen des Absaug-Transportbandes 28 zu dem nächsttieferen Stapel von Substraten 20 ermöglicht. Alternativ kann entweder der Maschinencarrier 22 oder das Absaug-Transportband 28 entsprechend bewegt werden. Gemäß nochmals weiterer alternativer Ausgestaltung kann in der Tragefläche 13 entsprechend Fig. 1 eine mittige Ausnehmung vorgesehen sein, welche bei dem anderen Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 und 4 dargestellt und beschrieben wird.

Das Absaug-Transportband 28 nimmt die Substrate 20 einzeln ab und legt sie dann auf ein darunter verlaufendes Vereinzelungsband 29 auf. Dies ist aber grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt und braucht deswegen nicht näher erläutert zu werden.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Beladekassette 111 dargestellt, wie sie beispielhaft konkret ausgeführt sein kann. Eine Tragefläche ist nun in zwei geteilte Trageflächen 113a und 113b unterteilt mit einer weit reichenden, mittigen Ausnehmung 114 dazwischen. Die Trageflächen 113a und 113b sind sozusagen nur noch breite Streifen, reichen aber zum ausreichend sicheren Auflegen von Substraten aus, entsprechend Fig. 2.

Vor allem sind die Trageflächen 113 an Seitenträgern 117a und 117b vorgesehen, die profiliert bzw. in Längsrichtung mehrfach gewellt sind. Dadurch kann ihre Stabilität erheblich verbessert werden. Seitlich außen an den Seitenträgern 117 sind diese als Längsschienen 118a und 118b ausgebildet, die in einer einzigen, horizontalen Ebene verlaufen und seitlich deutlich über Seitenwände 116a und 116b überstehen. Die Längsschienen 118 dienen zum Einsetzen der Beladekassette 111 in entsprechende Nuten oder auf vorbeschriebene Führungsschienen odgl. im Maschinencarrier, der nachfolgend noch näher erläutert wird.

Nach hinten zu gehen die Seitenträger 117a und 117b hinter dem hinteren Ende der Ausnehmung 114 zusammen und ziehen sich nach oben bzw. gehen über in eine Rückseite 115. Diese Rückseite 115 ist, wie insbesondere aus Fig. 4 deutlich wird, nicht flach ausgebildet und geschlossen wie in Fig. 1 dargestellt, sondern stark nach hinten gewölbt. Dies bewirkt, dass sie stets hinter der Ausnehmung 1 14 verläuft und somit ein Absaug-Transportband entsprechend Fig. 2 hindurchfahren kann. Des Weiteren kann dadurch ihre Stabilität noch weiter verbessert werden. Nach unten zu geht die Rückseite 1 15 eben übergangslos und abgerundet in die Seitenträger 117 bzw. den hinteren Rand der Ausnehmung 114 über. Vor allem aus Fig. 4 ist auch zu sehen, dass an der Rückseite 115 schlitzartige Öffnungen 1 19 vorgesehen sind. Diese sind in der Mitte geteilt bzw. erstrecken sich nicht über die gesamte Breite der Rückseite 115, um die Stabilität zu erhöhen. Dennoch nehmen die Öffnungen 119 in der Rückseite 115 etwa die Hälfte der Randfläche ein. Alternativ sind sie durchgängig.

Es ist aus Fig. 3 zu ersehen, dass im Übergang zwischen der Rückseite 115 und den Seitenwänden 116a und 116b vertikal verlaufende Anschlagstreifen 131 verlaufen. Diese dienen als Anschlag für eingelegte Substrate in Richtung auf die Rückseite 115 zu. Ähnlich wie die Trageflächen 1 13a und 113b können sie aus anderem Material bestehen als die Beladekassette 111 selbst bzw. beschichtet oder belegt sein, beispielsweise mit verschleißfesteren oder weicheren Materialien, um die Substrate zu schonen.

An den Außenseiten der Rückseite 115 sind zwei Griffe vorgesehen. Mittels dieser kann die Beladekassette 11 , insbesondere wenn sie mit Substraten beladen ist, gegriffen und bewegt werden.

An der Oberseite der Rückseite 115, die etwas nach vorne und innen gezogen ist sowie auch mit einer Oberkante der Seitenwände 116 verbunden ist, sind Verriegelungsvorrichtungen 135a und 135b vorgesehen. Eine solche Ausbildung ist grundsätzlich bekannt und die Verriegelungsvorrichtungen 135 dienen dazu, die Beladekassette 11 nach dem Einsetzen in einen Maschinencarrier darin zu sichern. Werden die Verriegelungsvorrichtungen 135 nach unten gedrückt, so kann eine Beladekassette 11 1 auch wieder entnommen werden. Es ist zu erkennen, dass durch die Anordnung der Verriegelungsvorrichtungen 135 nahe an den Griffen 133 eine Bedienung mit dem Daumen leicht möglich ist, also bei gleichzeitig sicherem Halten der Beladekassette 111. Die Öffnungen 1 19 dienen dazu, dass zerbrochene Substrate bzw. deren Einzelteile nach hinten, also sozusagen in etwa in horizontaler Richtung, herausfallen können und nicht stören. Durchgängige Öffnungen wären für diese Funktion zwar noch besser, würden aber die Stabilität der Beladekassette 11 1 zu stark beeinträchtigen. Eine ähnliche Funktion hat die Ausnehmung 114 mit dem weit nach hinten gezogenen, bis kurz vor die Rückseite 1 15 reichenden Bereich. Hier können solche Bruchstücke direkt nach unten fallen und somit ebenfalls aus der Beladekassette 111 entfernt werden.

In den Fig. 5 und 6 ist dargestellt, wie drei Beladekassetten 111 gemäß der Fig. 3 und 4 in einen Maschinencarrier 122 eingebracht sind. An den eingangs genannten Aufnahmevorrichtungen weist der Maschinencarrier 122 an den Innenseiten der Seitenteile 126a und 126b einfache horizontale, schlitzartige Nuten 137 auf, die sich über die gesamte Breite der Seitenteile 126 erstrecken. Derartige Nuten 137 können an bestimmten Stellen vorgesehen sein, was dann das Einsetzen der Beladekassette 11 genau in dieser Position ermöglicht. Es können auch noch weitaus mehr als die drei dargestellten Nuten 137 vorgesehen sein, was dann das Einsetzen in unterschiedlichen Höhen grundsätzlich ermöglicht.

Des Weiteren sind Verriegelungsbügel 139 vorgesehen, zumindest über dem untersten und über der zweituntersten Beladekassette 11 1. Sie sind seitlich außen an den Seitenteilen 126a und 126b befestigt und erstrecken sich mit einem Verlauf, der demjenigen der Rückseite 115 in der Beladekassette 111 entspricht, über deren Breite. An ihnen bzw. ihrer Unterseite können die Verriegelungsvorrichtungen 135 der Beladekassetten 111 eingreifen bzw. verriegeln. Der Übersichtlichkeit halber ist auf die Darstellung eines solchen Verriegelungsbügels oberhalb der obersten Beladekassette 111 verzichtet worden. Derartige Verriegelungsbügel 139 können auch an entsprechenden Bohrungen odgl. in unterschiedlicher Höhe vorgesehen sein. Des Weiteren ist dargestellt, wie an den Innenseiten der Seitenteile 126a und 126b Gleitschichten 127a und 127b vorgesehen sind. Diese bestehen beispielsweise aus dünnen, keramischen Einsätzen, die an der Innenseite der Seitenteile 126 angeklebt sind und verhindern, dass die möglicherweise scharfen Seitenkanten eingelegter Substrate das Material auf Dauer beschädigen.

In Fig. 6 ist dargestellt, wie auf jeder der Trageflächen 113 der Beladekassette 111 jeweils ein Substrat 120 aufliegt. Diese Substrate 120 liegen dabei mit ihrer hinteren Kante an den Anschlagstreifen 131 an. Auch aus dieser Darstellung ist zu ersehen, dass Bruchstücke derartiger Substrate entweder in horizontaler Richtung nach hinten durch die Öffnungen 119 in den Rückseiten 1 15 entfernt bzw., da sich der Maschi- nencarrier 122 dann samt Substraten 120 in einem Wasserbad befindet, herausgespült werden können. Alternativ können sie durch die weit nach hinten gezogenen hinteren Bereiche der Ausnehmung 114 zwischen den Trageflächen 113a und 1 13b nach unten fallen. Dabei fallen von der obersten Beladekassette 111 die Bruchstücke zwar in die darunter liegenden Beladekassetten. In der Praxis werden sie aber durch diese ebenfalls einfach hindurch fallen, was dann eben unproblematisch ist.

Nicht dargestellt sind in den Figuren die zuvor genannten Rückhalteelemente. Diese können beispielsweise in der Darstellung der Fig. 6 vor der aus der Zeichenebene heraus offenen Seite der Maschinencarrier 122 vorgesehen sein, beispielsweise als längliche Stangen, die oben und unten an den Tragplatten 124a und 124b befestigt sind. Sie können beispielsweise entsprechend des Verlaufs der Anschlagstreifen 131 verlaufen, möglich ist hier auch nur an einer Seite ein solches Rückhalteelement. Vorteilhaft kann es dann nach erfolgtem Einsetzen der Beladekassetten 111 in den Maschinencarrier 122 entfernt werden, und zwar entweder vollständig entfernt oder beispielsweise zur Seite hin verschwenkt werden. Dies ermöglicht das Entnehmen der einzelnen Substrate 120 mit einem vorbeschriebenen Absaug-Transportband. Fig. 7 zeigt eine etwas anders ausgebildete Beladekassette 211. Diese ist ausgehend von der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Beladekassetten insofern anders, als dass die Seitenwände 216a und 216b von der Rückseite 215 aus auf voller Höhe bis zum vordersten Ende von Seitenträgern 217a mit Trageflächen 213a gezogen sind. Dadurch lässt sich die zuvor angesprochene seitliche Führung von einzulegenden Substraten verbessern. Ebenso ist eine Ausnehmung 214 zwischen den Seitenträgern 217 vorgesehen. An der Rückseite 215 sind Griffe 233a und 233b und darüber wiederum Verriegelungsvorrichtungen 235a und 235b vorgesehen.

Als weitere Abwandlung weist die Rückseite 215 zwei große Öffnungen 219 auf, die wiederum durch einen Steg für bessere Stabilität getrennt sind. Da nun außen an die Seitenträger 217 die Seitenwände 216 anschließen, sind hier die Längsschienen 218a und 218b der Einfachheit halber als verlängerte Seitenwände an deren oberen Bereich vorgesehen, und zwar durch Aufbiegen der Seitenwände nach außen. In diesem Fall sind Aufnahmevorrichtungen bzw. die Nuten in den Maschinencar- rier gemäß Fig. 5 an entsprechend anderer Stelle vorgesehen.

Als weitere Besonderheit ist in der Fig. 7 dargestellt, dass die Beladekassette 211 in eine Beladevorrichtung 240 eingesetzt ist. Wie zu erkennen ist, ist die Beladevorrichtung 240 so ausgebildet, dass die Beladekassette 21 1 von oben schräg eingesetzt werden kann in eine schienenartige oder U-artige Aufnahme 241. Dadurch ist sie weiterhin von oben gut zugänglich und eingelegte Substrate rutschen durch ihr eigenes Gewicht bis an hier nicht dargestellte Anschlagstreifen, die ebenso wie in Fig. 3 vorgesehen sind. So kann der Beladevorgang der Beladekassette 211 mit Substraten erheblich vereinfacht werden, sowohl für eine Bedienperson als auch für die Substrate. Zum Entnehmen einer befüllten Beladekassette 211 kann sie entweder in Richtung der Seitenträ- ger 217 herausgezogen oder herausgehoben werden oder aber einfach vertikal nach oben.

Ein weiterer Vorteil der Seitenwände 216, insbesondere wenn sie gemäß Fig. 7 weit nach vorne gezogen sind, und zwar beispielsweise genauso lang wie die Trageflächen bzw. die Seitenträger, liegt darin, dass in diesem Bereich ebenfalls eine sozusagen in sich geschlossene Aufnahme der Substrate möglich ist. Bruchteile dieser Substrate können dann mit noch geringerer Wahrscheinlichkeit zwischen Beladekassette und Maschinencarrier bzw. Seitenteilen der Maschinencarrier gelangen, wo sie die Funktion beeinträchtigen könnten.

Ziel des Vorsehens mindestens einer Beladekassette im Maschinencarrier ist die Reduktion von mechanischem Stress auf die Substrate bzw. Wafer und auch die Reduktion eines Bruchrisikos. Dies wird unter anderem auch dadurch erreicht, dass die Gesamtmenge der übereinander gestapelten Substrate reduziert wird bzw. die Stapelhöhe reduziert wird. Dazu können pro Beladekassette unter Umständen sogar mehrere Tragevorrichtungen nach Art von Zwischenböden vorgesehen sein. Auch ist eine erfindungsgemäß mögliche Beladung mit geringerem Bruchrisiko verbunden wenn die Substrate mit möglichst wenigen manuellen Schritten umgeladen werden können und vor allem nicht mehr zusammengedrückt werden müssen.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Stapeln bzw. Transport einer Vielzahl flacher Substrate wie Siliziumwafer für Solarzellenherstellung, wobei die Vorrichtung einen aufrecht stehenden Maschinencarrier aufweist zur Aufnahme einer Vielzahl der flachen Substrate als Gesamtmenge, wobei die Substrate in dem Maschinencarrier in horizontaler Position vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Beladekassette aufweist zum Einbringen einer Untermenge der Gesamtmenge der Substrate darin und wobei der Maschinencarrier Aufnahmevorrichtungen für die Beladekassette aufweist, wobei eine Beladekassette eine untere Tragevorrichtung aufweist zum stapelartigen Darauflegen der Substrate sowie eine im Wesentlichen rechtwinklig dazu verlaufende Rückseite, wobei die Beladekassette derart ausgebildet ist, dass die der Rückseite gegenüberliegende Seite sowie die Oberseite frei zugänglich sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche der Beladekassette bzw. der Tragevorrichtung nicht viel größer ist als die Fläche eines darin einzubringenden Substrats, insbesondere nur unwesentlich breiter.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinencarrier zur Aufnahme von zwei, vorteilhaft drei, Beladekassetten übereinander ausgebildet ist und dazu Aufnahmevorrichtungen aufweist, wobei vorzugsweise die Beladekassetten zueinander nur geringen Abstand aufweisen und über der obersten Beladekassette ausreichend Platz vorhanden ist zum Eingreifen einer Vereinzelungsvorrichtung für das Vereinzeln bzw. Abnehmen der obersten Substrate des Substratstapels in der Beladekassette.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragevorrichtung zwei sich an der linken und rechten Seite erstreckende Trageflächen aufweist mit einer durchgängigen Ausnehmung dazwischen, wobei vorzugsweise die Trageflächen jeweils an Seitenträgern vorgesehen sind und wobei insbesondere die Ausnehmung dazwischen mindestens 35% der Breite der Beladekassette aufweist, vorzugsweise etwa 50% bis 70%.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine Tiefe hat von mindestens der Tiefe eines Substrats, vorzugsweise mindestens 20% tiefer.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seitenträger in Längsrichtung profiliert ist, vorzugsweise einfach oder mehrfach abgewinkelt als mindestens einfaches U-Profil, wobei vorzugsweise auf einem nach oben weisenden Zwischenschenkel zwischen zwei U-Schenkeln die Tragefläche gebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenstützen an der Beladekassette vorgesehen sind mit Richtung von der Rückseite der Beladekassette zu den Außenseiten der Tragevorrichtung, insbesondere als im Wesentlichen durchgängige Seitenwand.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite von der Tragevorrichtung weg gebogen bzw. gewölbt ist, wobei sie vorzugsweise eine oder mehrere sich über einen großen Teil ihrer Breite erstreckende horizontale Öffnungen aufweist, die insbesondere über die gesamte Höhe der Rückseite vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beladekassette an mindestens einer Seite, vorzugsweise an beiden Seiten, Griffvorrichtungen aufweist, insbesondere außen an der Rückseite, vorzugsweise mit im Wesentlichen vertikal verlaufender Griffstange.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verriegelungsvorrichtungen vorgesehen sind zum Befestigen bzw. Verriegeln einer Beladekassette in dem Maschinencarrier nach ihrem Einsetzen, die vorzugsweise als mit einem Finger bedienbare Verriegelungsvorrichtungen ausgebildet sind, die insbesondere an einer Griffvorrichtung nach Anspruch 9 bzw. sehr nahe daran vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahmevorrichtung für die Beladekassette an dem Maschinencarrier verstellbar bzw. höhenversetz- bar ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinencarrier mindestens ein im Wesentlichen vertikal verlaufendes Rückhalteelement aufweist an derjenigen Seite des Maschinencarriers, die einer Einführseite der Beladekassette in den Maschinencarrier gegenüberliegt zum Zurückhalten der Substrate beim Einbringen der Beladekassette.

13. Verfahren zum Einbringen einer Gesamtmenge von vielen flachen Substraten in eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Untermenge der Substrate in die Beladekassette eingebracht bzw. eingelegt wird und dann die Beladekassette in den Maschinencarrier eingebracht wird und vorzugsweise darin befestigt wird, wobei mindestens zwei solcher Beladekassetten mit Substraten beladen und in den Maschinencarrier eingebracht werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen mehrerer Beladekassette in den Maschinencarrier sequentiell erfolgt, wobei vorzugsweise die Beladekassetten von unten nach oben nacheinander eingebracht werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinencarrier oberhalb eines Wasserbades angeordnet und im Wesentlichen in vertikaler Richtung verfahrbar ist, wobei nach dem Einbringen einer Beladekassette in den Maschinencarrier dieser möglichst weitgehend nach unten in das Wasserbad fährt, um die eingebrachte Beladekassette bzw. die darin befindlichen Substrate zu befeuchten, wobei das Einsetzen der nächst höheren Beladekassette im Wesentlichen außerhalb des Wassers erfolgt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen feststehende Abnahmemittel, insbesondere ein Absaug-Transportband, zur Vereinzelung der Substrate von einem Stapel oberhalb der obersten Beladekassette in den Maschinencarrier einfahren und von oben nach unten einzelne Substrate abnehmen, wobei vorzugsweise die Abnahmemittel durch die Ausnehmungen gemäß Anspruch 4 in den Tragevorrichtungen fahren bei Bewegen des Maschinencarriers in vertikaler Richtung.