專利名稱：用于搬運(yùn)晶片的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)大體上涉及在制造環(huán)境中的薄晶片的搬運(yùn)，更具體而言，涉及用于在擴(kuò)散爐過程中裝載和卸載的太陽能電池晶片的搬運(yùn)。
背景技術(shù)：
在制造中，薄且脆弱的材料(本文稱為“晶片”)的搬運(yùn)會(huì)由于材料和時(shí)間的損耗而非常困難，而當(dāng)晶片在制造過程中破損時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種損耗。晶片可以是各種材料，然而，晶片的一個(gè)特殊示例為硅晶片，例如使用在電子工業(yè)、太陽能和其他應(yīng)用中的硅晶片。太陽能電池晶片是脆弱的薄的平面形的晶片，其典型地由諸如硅、砷化鎵或類似物的半導(dǎo)體材料制成。為了增加效率和減少材料成本，太陽能電池晶片逐漸被制造得越來越薄，從而在搬運(yùn)期間由于太陽能電池晶片的破損和耗損而在制造過程中引起許多困難。在太陽能電池晶片的制造中的一個(gè)特殊過程涉及將晶片裝載到擴(kuò)散爐并從擴(kuò)散爐卸載以進(jìn)行處理。在該過程中，優(yōu)選僅太陽能電池晶片的一側(cè)在擴(kuò)散爐中進(jìn)行處理。這樣，太陽能晶片典型地背靠背地(“BTB”)放置，從而每個(gè)晶片的僅一側(cè)處于擴(kuò)散爐的環(huán)境中。在晶片移進(jìn)和移出擴(kuò)散爐時(shí)用于搬運(yùn)晶片的傳統(tǒng)系統(tǒng)往往非常復(fù)雜且笨重并且沒有有效利用占地空間，包括用于以背靠背地形式精確地定位晶片的復(fù)雜系統(tǒng)。例如，一些傳統(tǒng)系統(tǒng)在載體中使用復(fù)雜的梳齒結(jié)構(gòu)，以試圖精確地定位BTB晶片。以該方式搬運(yùn)晶片會(huì)由于搬運(yùn)時(shí)所需的時(shí)間量而減小產(chǎn)能，并仍然會(huì)由于晶片的錯(cuò)位等而導(dǎo)致材料的相對(duì)大量的破損和耗損。這樣，存在改進(jìn)搬運(yùn)晶片、特別是搬運(yùn)太陽能電池晶片的系統(tǒng)、設(shè)備和方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本系統(tǒng)、設(shè)備和/或方法致力于克服至少一個(gè)上述缺點(diǎn)。按照本文所述的一個(gè)方面，提供一種用于搬運(yùn)晶片的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)卸載站；設(shè)計(jì)用于以一角度保持晶片的至少一個(gè)中間站；加工站；和配置用于在所述站之間移動(dòng)晶片的傳遞裝置。 在一個(gè)情況下，傳遞裝置可設(shè)有真空抓持器和重力抓持器。在另一情況下，中間站可配置用于接納處于背靠背(BTB)結(jié)構(gòu)的晶片，在該背靠背結(jié)構(gòu)中，一組晶片放置在中間站中，第二組晶片放置在中間站中在第一組晶片的頂部，使得晶片為背靠背的。按照另一方面，提供一種用于搬運(yùn)晶片的設(shè)備，包括在一側(cè)，配置用于抓持各個(gè)晶片的真空抓持器；和在另一側(cè)，配置用于支撐定位在晶片下方且提升的一個(gè)或多個(gè)晶片的重力抓持器。按照又一方面，提供一種用于搬運(yùn)晶片的方法，包括卸載晶片；將所述晶片傳遞到中間站；將所述晶片從所述中間站傳遞到加工站；處理所述晶片；從所述加工站卸載所述晶片；以及將所述晶片再裝載在載體中，其中所述晶片由傳遞裝置卸載、傳遞和再裝載。在一個(gè)情況下，晶片在處理之后可分離為單個(gè)晶片。按照一個(gè)方法，提供一種用于搬運(yùn)多個(gè)晶片的系統(tǒng)，所述晶片具有大致平面形的上表面和大致平面形的下表面，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)卸載站；具有前端和后端的至少一個(gè)中間站，所述至少一個(gè)中間站配置用于保持所述晶片，且所述晶片的平面相對(duì)于水平面成一角度地定位；和配置用于在所述卸載站和所述中間站之間傳送所述晶片的傳遞裝置。在一個(gè)情況下，所述傳遞裝置設(shè)有真空抓持器和重力抓持器。在另一情況下，所述至少一個(gè)中間站包括多個(gè)槽，每個(gè)槽設(shè)有配置用于支撐晶片的后止擋。在另一情況下，所述角度從所述前端到所述后端向下。在另一情況下，所述角度在30到60度之間。在另一情況下，所述角度為45度。在另一情況下，所述至少一個(gè)中間站具有至少一個(gè)槽，配置用于接納處于背靠背結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)晶片中的第一晶片和所述多個(gè)晶片中的第二晶片，由此所述第一晶片插入所述至少一個(gè)槽，所述第二晶片插入所述至少一個(gè)槽位于所述第一晶片的頂部，且所述第一和第二晶片的相應(yīng)的上表面接觸。在另一情況下，所述至少一個(gè)中間站包括真空元件，設(shè)計(jì)用于抬升處于背靠背結(jié)構(gòu)的所述第二晶片。在另一情況下，所述傳遞裝置配置用于將處于背靠背結(jié)構(gòu)的晶片從所述至少一個(gè)中間站移除，并將所述晶片放置到邊緣保持裝置中以裝載到加工載體。在另一情況下，所述至少一個(gè)中間站具有至少一個(gè)槽，配置用于接納處于背靠背結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)晶片中的第一晶片和所述多個(gè)晶片中的第二晶片，由此所述第一晶片插入所述至少一個(gè)槽，所述第二晶片插入所述至少一個(gè)槽位于所述第一晶片的頂部，且所述第一和第二晶片的相應(yīng)的下表面接觸。在另一情況下，所述至少一個(gè)中間站包括真空元件，設(shè)計(jì)用于抬升處于背靠背結(jié)構(gòu)的所述第二晶片。在另一情況下，所述傳遞裝置配置用于將處于背靠背結(jié)構(gòu)的晶片從所述至少一個(gè)中間站移除，并將所述晶片放置到邊緣保持裝置中以裝載到加工載體。在另一情況下，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括加工站，所述加工站配置用于接收被所述多個(gè)晶片裝載的加工載體，其中所述載體移動(dòng)到爐以進(jìn)行加工。按照另一方面，提供一種用于搬運(yùn)晶片的設(shè)備，包括至少一個(gè)指部，所述至少一個(gè)指部包括第一側(cè)，具有配置用于由真空吸力保持第一選定晶片的真空抓持器；第二側(cè)，具有配置用于在所述重力抓持器定位在所述選定晶片下方并抬升時(shí)支撐第二選定晶片的重量抓持器；并且所述至少一個(gè)指部可旋轉(zhuǎn)，從而所述第一側(cè)或所述第二側(cè)能選擇性地定位
5抵靠所述第一選定晶片或所述第二選定晶片。 在一個(gè)情況下，所述真空抓持器包括真空供應(yīng)系統(tǒng)和與所述真空供應(yīng)系統(tǒng)連通的多個(gè)孔。 在另一情況下，所述真空供應(yīng)系統(tǒng)配置用于接納真空軟管。在另一情況下，所述重力抓持器包括平坦表面和至少一個(gè)突出部分，從而晶片靜靠所述平坦部分并由所述至少一個(gè)突出部分支撐。在另一情況下，所述重力抓持器具有兩個(gè)突出部分，所述兩個(gè)突出部分定位在所述重力抓持器的相對(duì)側(cè)，并相對(duì)于遠(yuǎn)端成一角度定向，從而所述晶片被定位且所述晶片的拐角配合在所述兩個(gè)突出部分之間。在另一情況下，所述重力抓持器包括平坦表面和至少兩個(gè)突出部分，從而晶片靜靠所述平坦部分并由所述至少兩個(gè)突出部分支撐。按照又一方面，提供一種用于搬運(yùn)晶片的方法，包括從卸載站卸載晶片；將所述晶片從所述卸載站傳遞到中間站；將所述晶片從所述中間站傳遞到加工站；處理所述晶片；從所述加工站卸載所述晶片；和將所述晶片再裝載在載體中，其中所述晶片由傳遞裝置卸載、傳遞和再裝載。在一個(gè)情況下，該方法進(jìn)一步包括將所述晶片定位在所述中間站中成背靠背結(jié)構(gòu)，使得晶片對(duì)被定位且其上表面接觸。在另一情況下，該方法進(jìn)一步包括將所述晶片定位在所述中間站中成背靠背結(jié)構(gòu)，使得晶片對(duì)被定位且其下表面接觸。在另一情況下，該方法進(jìn)一步包括將所述晶片定位在所述載體中在各個(gè)相應(yīng)的槽中，所述晶片與其向上定向的上表面對(duì)準(zhǔn)。在結(jié)合附圖觀察以下特定實(shí)施例的描述時(shí)，其他方面和特征對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得明顯。


為了更好地理解本文所述的各實(shí)施例，并更為清楚地顯示如何有效實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例，僅作為示例，現(xiàn)在將參照顯示各示例性實(shí)施例的附圖，附圖中圖1為用于搬運(yùn)晶片的示例性系統(tǒng)的框圖；圖2A和2B為用于搬運(yùn)晶片的自動(dòng)機(jī)器的末端執(zhí)行器的透視圖；圖3A和;3B為用于搬運(yùn)晶片的自動(dòng)機(jī)器的末端執(zhí)行器的透視圖；圖4A、4B和4C為用于將晶片移動(dòng)到末端執(zhí)行器的推進(jìn)器的視圖；圖5A和5B為中間裝載站的視圖；圖6A和6B為將晶片放置在中間裝載站中的末端執(zhí)行器的視圖；圖7A、7B、7C和7D為將BTB晶片從中間轉(zhuǎn)載站移除的末端執(zhí)行器的視圖；圖8A和8B為將晶片放置在邊緣保持裝置中的末端執(zhí)行器的視圖；圖9A、9B、9C、9D和9E為將BTB晶片放置在爐舟中的末端執(zhí)行器的視圖；圖10A、10BU0C和IOD為BTB晶片在爐舟中的視圖；圖11A、1 IBUlC和IlD為中間卸載站和將晶片從中間卸載站移除的末端執(zhí)行器的視圖；以及
圖12為用于搬運(yùn)晶片的示例性方法的流程圖。將意識(shí)到，為了簡(jiǎn)潔且清楚地例示，在認(rèn)為合適之處，附圖標(biāo)記可在附圖中重復(fù)以指示對(duì)應(yīng)或類似的元件或步驟。另外，若干特定細(xì)節(jié)被提出以提供對(duì)本文所述的各示例性實(shí)施例的全面理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，本文所述的各實(shí)施例可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他情況下，已知的方法、步驟和部件未被詳細(xì)描述，從而不會(huì)掩蓋本文所述的各實(shí)施例。而且，本說明書不被視為以任何方式限制本文所述的各實(shí)施例的范圍，而是僅描述本文所述的各個(gè)實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本文一實(shí)施例的用于晶片搬運(yùn)的示例系統(tǒng)100的框圖。在該特定實(shí)施例中，晶片為具有約160微米厚度的太陽能電池晶片。圖1的系統(tǒng)為用于將晶片從載體移動(dòng)到擴(kuò)散爐舟并移動(dòng)回載體的搬運(yùn)過程的概覽。然而，將理解，使用在該實(shí)施例中的系統(tǒng)和方法可應(yīng)用于其他晶片搬運(yùn)情況。為了在制造環(huán)境內(nèi)運(yùn)動(dòng)，晶片典型地被裝載到載體(未在圖1中示出)中。該載體包括供晶片插入的多個(gè)槽，以防止晶片在運(yùn)動(dòng)期間破損。在圖1的系統(tǒng)中，可為自動(dòng)機(jī)器105的傳遞裝置被提供用于在系統(tǒng)的各個(gè)站中傳遞晶片。起初，典型地經(jīng)由輸送系統(tǒng)(未示出)，例如高架輸送器或類似物，載體到達(dá)晶片卸載站110。在晶片卸載站110處，晶片從載體移除，以備傳送到爐載體(有時(shí)稱為爐舟)。 如上所述，為了增大產(chǎn)能效率并允許處理太陽能晶片的僅一側(cè)，太陽能晶片在擴(kuò)散爐中加工之前典型地背靠背地(BTB)放置。在制造速率下將處于該BTB結(jié)構(gòu)的晶片精確地定位在爐舟中具有一些難點(diǎn)。在本實(shí)施例中，自動(dòng)機(jī)器105首先將晶片從載體傳遞到中間裝載站115，以被放置在BTB結(jié)構(gòu)中。如將在下文中進(jìn)一步所述，中間裝載站115允許晶片的精確且敏感的BTB放置。自動(dòng)機(jī)器105將BTB晶片從中間裝載站115移動(dòng)到舟裝載站120以放置在爐舟中。一旦BTB晶片被裝載到爐舟中，則爐舟移動(dòng)到加工站中以進(jìn)行處理，該加工站可為擴(kuò)散爐125。運(yùn)動(dòng)到擴(kuò)散爐125中可經(jīng)由輸送器(未示出)、伺服軸、其他自動(dòng)機(jī)器或類似物實(shí)現(xiàn)。在擴(kuò)散爐125中加工和處理之后，爐舟移動(dòng)到舟卸載站130。自動(dòng)機(jī)器105將BTB 晶片從舟傳遞到中間卸載站135，在此處BTB晶片被分離為單個(gè)晶片，以由自動(dòng)機(jī)器傳遞到再裝載站140，在此處晶片被重新放置在載體中。將理解，出于產(chǎn)能目的，可根據(jù)需要添加另外的自動(dòng)機(jī)器或站。例如，一個(gè)自動(dòng)機(jī)器可被提供用于在擴(kuò)散之前卸載晶片，而另一自動(dòng)機(jī)器可被提供用于在擴(kuò)散之后裝載晶片。類似地，在低產(chǎn)能的情況下，中間裝載站也可用作中間卸載站。又進(jìn)一步，爐舟裝載和卸載站可為相同的站，并且在一些情況下，裝載和卸載可同時(shí)在相同的舟上進(jìn)行。該各個(gè)站的模塊化使用提供制造柔性，以允許制造線快速地修改，從而根據(jù)需求提供更高或更低的產(chǎn)能。以下段落概述自動(dòng)機(jī)器和每個(gè)站的細(xì)節(jié)以及在每個(gè)站進(jìn)行的加工。將理解，各具體實(shí)施例在此僅作為參考，其他實(shí)施例也是可行的。
在該實(shí)施例中，自動(dòng)機(jī)器包括多軸臂(未示出)，其配備有末端執(zhí)行器200(有時(shí)稱為臂工具的末端(Ε0ΑΤ))。圖2A、2B、3A和;3B顯示自動(dòng)機(jī)器105的末端執(zhí)行器200的透視圖。末端執(zhí)行器包括多個(gè)板205(有時(shí)稱為指部)。在圖2和3中，僅示出三個(gè)板，但末端執(zhí)行器200將典型地具有與所需一樣多的板，以從載體移動(dòng)預(yù)定數(shù)量的晶片。板的一側(cè)設(shè)有真空抓持系統(tǒng)210(在圖2A和2B中示出，有時(shí)稱為真空抓持器)，而另一側(cè)設(shè)有重力抓持系統(tǒng)215(在圖3A和;3B中示出，有時(shí)稱為重力抓持器)，該重力抓持器包括大致平坦的表面， 且機(jī)械止擋220位于該表面的一端、用于支撐處于BTB結(jié)構(gòu)的晶片。如圖2A和2B所示，真空抓持器提供在每個(gè)板的遠(yuǎn)端，并包括真空供應(yīng)系統(tǒng)和與真空供應(yīng)系統(tǒng)連通的多個(gè)孔。真空供應(yīng)系統(tǒng)被配置為使得真空軟管(未示出)可附接到末端執(zhí)行器并用于在多個(gè)孔處形成真空，從而吸引晶片并保持晶片抵靠該平坦的板。圖2B示出抓持著晶片230的真空抓持器。如圖3A所示，重力抓持器215包括板的平坦表面217和提供在每個(gè)板的遠(yuǎn)端處的兩個(gè)突出部分(機(jī)械止擋220)。板可插入在晶片之間，并移動(dòng)為使得平坦表面抵靠晶片放置，且突出部分在晶片邊緣的外側(cè)(例如，如果晶片被豎直定向則在下方)，從而當(dāng)板被移動(dòng)時(shí)，晶片靜靠該平坦部分并由突出部分支撐(例如，如果晶片豎直定位則豎直地，如果晶片處于45度則45度地，如果晶片為水平的則水平地，等等)，如圖:3B所示。在該實(shí)施例中，突出部分相對(duì)于板的遠(yuǎn)端成一角度，并配置為以一傾斜方位支撐晶片，且晶片的拐角配合在突出部分之間。圖3A例示出兩個(gè)突出部分的使用，但將理解，多于兩個(gè)的突出部分或機(jī)械止擋可被適配并用于支撐晶片。將理解，用于真空抓持器和重力抓持器的其他結(jié)構(gòu)也是可行的，而不背離本申請(qǐng)中的各實(shí)施例的范圍。在該特定實(shí)施例中，真空抓持器和重力抓持器為相同實(shí)體的末端執(zhí)行器的相對(duì)側(cè)，但并不一定如此。如上簡(jiǎn)述，在晶片卸載站處，被晶片填充的載體從輸送系統(tǒng)移除。在該實(shí)施例中， 載體豎直地定位使得晶片水平地布置。載體典型地承載每載體一百個(gè)晶片，且晶片都定向?yàn)槭沟眉庸?cè)(有時(shí)稱為“陽光側(cè)”)在一個(gè)方向上。在一個(gè)特定實(shí)施例中，載體可被定位使得晶片為“陽光側(cè)向下”，即陽光側(cè)朝下。盡管未示出，將理解，晶片卸載站可包括緩沖系統(tǒng)，以根據(jù)所需允許多個(gè)載體保持在晶片卸載站的適當(dāng)位置。類似地，晶片卸載站也可包括用于在載體到達(dá)不同位置時(shí)將載體旋轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置的機(jī)構(gòu)。又進(jìn)一步，傳統(tǒng)的制造信息收集(例如RF ID標(biāo)簽或其他識(shí)別信息)可在該位置從載體上讀取。將理解，載體也可通過除輸送器以外的方式(例如由操作者手動(dòng)、或另一傳送系統(tǒng)或類似物)到達(dá)。由于晶片經(jīng)常放置在載體中且每個(gè)晶片之間具有很小的距離(“節(jié)距”)，因此晶片卸載站可包括推進(jìn)器單元235，例如圖4A所示的推進(jìn)器單元，其將推動(dòng)多個(gè)晶片從載體240 向前，以更易于被自動(dòng)機(jī)器夠到，如圖4B所示。在特定情況下，推進(jìn)器單元可推動(dòng)載體240 中的每隔一個(gè)晶片向前，以由自動(dòng)機(jī)器105的末端執(zhí)行器200的真空抓持器210夠到。在將晶片230從載體240移除時(shí)，如圖4C所示，自動(dòng)機(jī)器105將末端執(zhí)行器200 的板插入在晶片230之間，所述晶片已被向前推進(jìn)使得每個(gè)真空抓持器210與各個(gè)晶片接合。板205僅插入到足以接合真空抓持器的程度，并不會(huì)影響在載體中剩余的晶片。一旦晶片230被真空抓持器210保持，則自動(dòng)機(jī)器105將晶片滑出載體并將晶片移動(dòng)到中間裝載站。圖5A為保持多個(gè)晶片230的中間裝載站115的透視圖。中間裝載站包括用于接納晶片的多個(gè)槽對(duì)5。每個(gè)槽成一角度使得當(dāng)晶片插入時(shí)該晶片通過重力對(duì)準(zhǔn)到槽中的機(jī)械止擋。在一個(gè)特定示例中，該角度為約45度。在其他實(shí)施例中，該角度可為30到60度之間或一些其他合適的將允許晶片適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的角度。圖5B為中間裝載站的俯視截面圖，其顯示在一個(gè)槽中的一個(gè)晶片。在該實(shí)施例中，每個(gè)槽設(shè)有止擋，每一側(cè)用于支撐插入的晶片。 在一些實(shí)施例中，晶片可為矩形，中間站可進(jìn)一步配置為接納晶片的拐角。在操作中，自動(dòng)機(jī)器使用真空抓持器，將一半的晶片(陽光側(cè)向下的晶片)從載體移動(dòng)到中間裝載站，如圖6A所示。自動(dòng)機(jī)器然后返回并用真空抓持器抓持剩余的晶片，將晶片旋轉(zhuǎn)到陽光側(cè)向下的位置，并如圖6B所示將陽光側(cè)向上的晶片放置在陽光側(cè)向下的晶片的頂部，以在中間裝載站中形成BTB結(jié)構(gòu)。如圖6A和6B所示，末端執(zhí)行器以四十五度旋轉(zhuǎn)將晶片放置在中間載體中，以便于進(jìn)入和離開并允許更好地對(duì)準(zhǔn)BTB結(jié)構(gòu)。傾斜中間裝載站的使用被相信減小能通過在將晶片直接放置到爐舟或類似物中的豎直方位時(shí)所涉及的力引起的損耗。進(jìn)一步，由于BTB構(gòu)造的第二晶片被添加到中間站， 因此其能夠通過作用在晶片上的重力相對(duì)于初始放置的晶片精確地定位，而無需復(fù)雜的梳齒狀結(jié)構(gòu)或類似物以試圖力對(duì)準(zhǔn)。在未加工的晶片已從載體卸載之后，載體可前進(jìn)到再裝載站，或者可保持在緩沖輸送區(qū)域中并等待再裝載。在載體上的RF標(biāo)簽可用新的信息重寫以指示載體現(xiàn)在空置。圖7A示出中間裝載站和準(zhǔn)備將BTB晶片移動(dòng)到舟裝載站120的末端執(zhí)行器的透視圖。圖7A示出末端執(zhí)行器在進(jìn)入中間裝載站以拾取BTB晶片時(shí)的方位。如圖7A所示，當(dāng)將晶片從中間裝載站移動(dòng)時(shí)，末端執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)使得機(jī)械止擋220 向上定向，并且末端執(zhí)行器沿晶片的中心線(從拐角到拐角)進(jìn)入中間裝載站。末端執(zhí)行器滑動(dòng)到每對(duì)BTB晶片之間，如圖7B、7C和7D所示，接合使得BTB晶片由重力抓持器支撐， 也就是，支撐在板的平坦表面上，并且機(jī)械止擋220支撐BTB晶片的下邊緣。機(jī)械止擋和晶片的傾斜性質(zhì)進(jìn)一步幫助對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)BTB晶片。圖8A和8B顯示將BTB晶片放置到位于擴(kuò)散爐舟裝載站的預(yù)裝載邊緣保持裝置 255中的末端執(zhí)行器的簡(jiǎn)化透視圖。在圖8A中，通過使末端執(zhí)行器相對(duì)于豎直方向保持一輕微角度，BTB晶片由重力抓持器215(也就是，板和所述板上的機(jī)械止擋)支撐。在圖8B 中，晶片由末端執(zhí)行器放置在邊緣保持裝置中，該邊緣保持裝置在每一側(cè)具有多個(gè)槽用于支撐BTB晶片。如圖8A和8B所示，邊緣保持裝置255定位在爐舟上方，且配置用于操作使得其可根據(jù)應(yīng)用的需求升高或下降一分組的BTB晶片。例如，邊緣保持裝置可包括機(jī)械系統(tǒng)，其接合用于支撐待相對(duì)于爐舟升高或下降的選定BTB晶片的選定槽。圖9A至9E例示出舟裝載站和用于裝載爐舟的步驟。邊緣保持裝置255定位在爐舟上方，并在接納BTB晶片之后(圖9A)將BTB晶片下降到爐舟沈5中(見圖9B至9D)。 如圖9E所示，邊緣保持裝置可繼續(xù)在爐舟處下降和釋放BTB晶片。相對(duì)于爐舟精確定位的邊緣保持裝置的使用允許將BTB晶片精確定位在舟中，且比末端執(zhí)行器用于將晶片直接放置在爐舟中的情況具有較少的破損或類似危險(xiǎn)。如圖IOA至IOD所示，BTB晶片支撐在爐舟沈5中的軌道270上。每個(gè)軌道270設(shè)有簡(jiǎn)單的槽，用于容納一組BTB晶片。圖IOD例示出各組BTB晶片稍微傾斜以幫助保持對(duì)準(zhǔn)。在裝載之后，爐舟傳遞到擴(kuò)散爐，在此處處理晶片。在處理之后，爐舟移動(dòng)到舟卸載站，在此處邊緣保持裝置執(zhí)行反向操作，這示于圖 9A至9E中。特別是，邊緣保持裝置255從下方升高爐舟，與處理的BTB晶片230接合，并升高BTB晶片離開爐舟。然后自動(dòng)機(jī)器的末端執(zhí)行器使用重力抓持器(平坦板和機(jī)械止擋) 接合處理的BTB晶片，從而以類似于圖8A和8B的方式抬升BTB晶片離開邊緣保持裝置，并以類似于圖7A至7D的方式將這些BTB晶片移動(dòng)到中間卸載站。中間卸載站在圖IlA中示出并類似于中間裝載站，但包括用于分離BTB晶片的晶片分離機(jī)構(gòu)。圖IlB更為詳細(xì)地示出中間卸載站中的槽275。每個(gè)槽包括用于當(dāng)BTB晶片首先放置在中間卸載站中時(shí)支撐BTB晶片的槽板。每個(gè)槽還包括真空元件觀0，其配置用于抬升BTB晶片的上晶片遠(yuǎn)離下晶片，從而晶片可被分離。在該實(shí)施例中，真空元件280提供在臂285上，該臂延伸在上晶片上并可移動(dòng)為與上晶片形成接觸，使得真空開口可提供吸力并抬升上晶片，如圖IlB所示。一旦晶片已被分離，則末端執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)使得真空抓持器插入、與下晶片相鄰。末端執(zhí)行器200使用真空抓持器210接合下晶片(第一組晶片)如圖IlC和IlD所示，并將抓持的晶片230移動(dòng)到載體，該載體位于再裝載站。在該特定實(shí)施例中，載體可水平定位從而晶片可豎直插入。真空抓持器然后用于接合剩余的晶片并旋轉(zhuǎn)這些晶片以插入在載體中， 使得所有晶片處于相同方位，例如“陽光側(cè)向上”。載體然后可從再裝載站移動(dòng)到輸送器或類似物上以被移動(dòng)從而進(jìn)行進(jìn)一步加工。圖12示出根據(jù)本文的實(shí)施例的用于晶片搬運(yùn)的示例方法300的流程圖。在該特定實(shí)施例中，晶片在卸載站從載體卸載305。載體可通過輸送系統(tǒng)或另一傳送系統(tǒng)到達(dá)卸載站。傳遞裝置或自動(dòng)機(jī)器可如上所述卸載晶片。一旦從載體卸載，則晶片被移除和傳遞到中間站310，在此處晶片可放置為背靠背的結(jié)構(gòu)。該背靠背結(jié)構(gòu)已在上文詳細(xì)描述。晶片進(jìn)一步通過傳遞裝置從中間站傳遞到加工站315。在加工站處，BTB晶片可裝載到爐舟或其他設(shè)計(jì)用于移動(dòng)到擴(kuò)散爐中的載體中。邊緣保持裝置可完成爐舟的裝載。然后擴(kuò)散爐處理晶片320。一旦處理320，則晶片可從加工站325的爐舟卸載到第二中間站。將理解，如果具有低產(chǎn)能且僅需要一個(gè)中間站，則該第二中間站實(shí)際上可為同一中間站。如果具有高產(chǎn)能， 則可使用多個(gè)中間站和傳遞裝置。BTB晶片現(xiàn)在可分離為單個(gè)晶片并再裝載到載體(330)或單獨(dú)的載體中。將理解，基于以上實(shí)施例的公開，其他結(jié)構(gòu)和實(shí)施例將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的。例如，本文所述的自動(dòng)機(jī)器為多軸自動(dòng)機(jī)器，但可由具有較少軸的多個(gè)自動(dòng)機(jī)器代替。還將理解，盡管描述了太陽能晶片，但該方法、系統(tǒng)和設(shè)備可搬運(yùn)其他晶片并不應(yīng)視為限制于太陽能電池晶片或硅晶片。應(yīng)該理解，在不背離所附權(quán)利要求的概括范圍的情況下，可對(duì)本文所述和例示的示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改。特別是，應(yīng)該理解，盡管已將各實(shí)施例描述為用于太陽能電池晶片，但各實(shí)施例大體上可適用于晶片搬運(yùn)。盡管本公開已描述和例示出本發(fā)明的特定實(shí)施例，還將理解，所述的系統(tǒng)、設(shè)備和方法不限于這些特定實(shí)施例。相反，可以理解，包括已在本文描述和例示的特定實(shí)施例和特征的功能和機(jī)械等同的所有實(shí)施例。 將理解，盡管已相對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例中的一個(gè)或另一個(gè)描述了各種特征，但各個(gè)特征和實(shí)施例可組合或與本文所述和例示的其他特征和實(shí)施例結(jié)合使用。
權(quán)利要求
1.一種用于搬運(yùn)多個(gè)晶片的系統(tǒng)，所述晶片具有大致平面形的上表面和大致平面形的下表面，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)卸載站；具有前端和后端的至少一個(gè)中間站，所述至少一個(gè)中間站配置用于保持所述晶片，且所述晶片的平面相對(duì)于水平面成一角度定位；和配置用于在所述卸載站和所述中間站之間傳送所述晶片的傳遞裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳遞裝置設(shè)有真空抓持器和重力抓持器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)中間站包括多個(gè)槽，每個(gè)槽設(shè)有配置用于支撐晶片的后止擋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述角度從所述前端到所述后端向下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述角度為30到60度之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述角度為45度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)中間站具有至少一個(gè)槽，其配置用于接納處于背靠背結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)晶片中的第一晶片和所述多個(gè)晶片中的第二晶片，由此所述第一晶片插入所述至少一個(gè)槽中，所述第二晶片插入所述至少一個(gè)槽中位于所述第一晶片的頂部，且所述第一和第二晶片的相應(yīng)的上表面接觸。
8 .根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)中間站包括真空元件，設(shè)計(jì)用于抬升處于所述背靠背結(jié)構(gòu)的第二晶片。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述傳遞裝置配置用于從所述至少一個(gè)中間站移除處于所述背靠背結(jié)構(gòu)的晶片，并將所述晶片放置到邊緣保持裝置以裝載到加工載體中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)中間站具有至少一個(gè)槽，其配置用于接納處于背靠背結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)晶片中的第一晶片和所述多個(gè)晶片中的第二晶片，由此所述第一晶片插入所述至少一個(gè)槽中，所述第二晶片插入所述至少一個(gè)槽中位于所述第一晶片的頂部，且所述第一和第二晶片的相應(yīng)的下表面接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)中間站包括真空元件，設(shè)計(jì)用于抬升處于所述背靠背結(jié)構(gòu)的第二晶片。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述傳遞裝置配置用于從所述至少一個(gè)中間站移除處于所述背靠背結(jié)構(gòu)的晶片，并將所述晶片放置到邊緣保持裝置以裝載到加工載體中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括加工站，所述加工站配置用于接收裝載有所述多個(gè)晶片的加工載體，其中所述載體移動(dòng)到爐以進(jìn)行加工。
14.一種用于搬運(yùn)晶片的設(shè)備，包括至少一個(gè)指部，所述至少一個(gè)指部包括第一側(cè)，具有配置用于通過真空吸力保持第一選定晶片的真空抓持器；第二側(cè)，具有配置用于在重力抓持器定位在所述選定晶片下方且抬升時(shí)支撐第二選定晶片的重力抓持器；并且所述至少一個(gè)指部可旋轉(zhuǎn)使得所述第一側(cè)或所述第二側(cè)能選擇性地定位抵靠所述第一選定晶片或所述第二選定晶片。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述重力抓持器包括真空供應(yīng)系統(tǒng)和與所述真空供應(yīng)系統(tǒng)連通的多個(gè)孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述真空供應(yīng)系統(tǒng)配置用于接納真空軟管。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述重力抓持器包括平坦表面和至少一個(gè)突出部分，使得晶片靜靠所述平坦表面并由所述至少一個(gè)突出部分支撐。
18.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述重力抓持器具有兩個(gè)突出部分，所述兩個(gè)突出部分定位在所述重力抓持器的相對(duì)側(cè)并相對(duì)于遠(yuǎn)端成一角度定向，使得所述晶片被定位為所述晶片的拐角配合在所述兩個(gè)突出部分之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述重力抓持器包括平坦表面和至少兩個(gè)突出部分，使得晶片靜靠所述平坦部分且由所述至少兩個(gè)突出部分支撐。
20.一種用于搬運(yùn)晶片的方法從卸載站卸載晶片；將所述晶片從所述卸載站傳遞到中間站；將所述晶片從所述中間站傳遞到加工站；處理所述晶片；從所述加工站卸載所述晶片；以及將所述晶片再裝載在載體中，其中所述晶片通過傳遞裝置卸載、傳遞和再裝載。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括將所述晶片定位在所述中間站中成背靠背結(jié)構(gòu)，使得各對(duì)晶片定位為其相應(yīng)的上表面接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括將所述晶片定位在所述中間站中成背靠背結(jié)構(gòu)，使得各對(duì)晶片定位為其相應(yīng)的下表面接觸。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括將所述晶片定位在所述載體中在各個(gè)相應(yīng)的槽中，所述晶片被對(duì)準(zhǔn)為其相應(yīng)的上表面向上定向。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括將所述晶片定位在所述載體中在各個(gè)相應(yīng)的槽中，所述晶片被對(duì)準(zhǔn)為其相應(yīng)的上表面向下定向。
全文摘要
一種用于搬運(yùn)晶片的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)卸載站；設(shè)計(jì)用于以一角度保持所述晶片的至少一個(gè)中間站；加工站；和配置用于在所述站之間移動(dòng)所述晶片的傳遞裝置。所述中間站可配置用于接納處于背靠背結(jié)構(gòu)的所述晶片。一種用于搬運(yùn)晶片的設(shè)備，包括在一側(cè)，配置用于抓持各個(gè)晶片的真空抓持器；和在另一側(cè)，配置用于在定位在所述晶片下方并抬升時(shí)支撐一個(gè)或多個(gè)晶片的重力抓持器。一種用于搬運(yùn)晶片的方法，包括卸載晶片；將所述晶片傳遞到中間站；將所述晶片從所述中間站傳遞到加工站；處理所述晶片；將所述晶片從所述加工站卸載；以及將所述晶片再裝載在載體上，其中所述晶片通過傳遞裝置卸載、傳遞和再裝載。
文檔編號(hào)H01L21/687GK102369595SQ201080014631
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者弗雷德里克·里沃利耶, 瑞安·丘伯 申請(qǐng)人:Ats自動(dòng)化加工系統(tǒng)公司