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    • 专利摘要:
    此工件處理系統之一實施例包括輸送帶與加載互鎖區，第一交換機械臂在建造台與加載互鎖區之間持有並傳送工件，支架機械臂在每個輸送帶與第一交換機械臂之間傳送工件。在一實例中，利用支架機械臂，將已加工工件從第一交換機械臂傳送至第一輸送帶，並將未加工工件從第二輸送帶傳送至第一交換機械臂。第二交換機械臂可與第一交換機械臂一起用來從加載互鎖區負載並卸載工件。
    公开号:TW201321294A
    申请号:TW101140620
    申请日:2012-11-01
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Jason M Schaller；Robert Brent Vopat；Charles T Carlson；Malcolm N Daniel；Aaron P Webb；William T Weaver
    申请人:Varian Semiconductor Equipment；
    IPC主号:B65G49-00
    专利说明:
    工件處理系統以及工件處理方法【相關申請案之互相參照】
    本案主張在2011年11月2日提申之名稱為「高產率工件處理」的美國臨時專利申請案第61/554,715，號的優先權，其揭露內容以引用方式併入本文中。
    本發明是有關於一種工件處理，且特別是有關於一種高產率應用的工件處理。
    離子植入法是一種用於將改變導電性之雜質引入工件中的標準技術。在離子源中將所要的雜質材料離子化，使離子加速以形成具規定能量的離子束，且將離子束導向工件的表面處。離子束中的高能離子穿入工件材料主體中，且嵌進工件材料之晶格中以形成具有所要導電性的區域。
    產率與電池效率為太陽能電池製造業的兩個要點，電池效率為測量能量轉換成電能的量，較高的電池效率對具競爭性是必須的。然而，提高電池效率的代價不能犧牲產率。
    離子植入法已證實為摻雜太陽能電池之可行方法。離子植入法的利用省去了現今技術所需之諸如擴散爐的製程步驟，可提升產率並降低成本。例如因為離子植入法僅摻雜所要的表面，如果使用離子植入法代替爐擴散，可省去雷射邊緣分離步驟。除了省去製程步驟外，已證實使用離子植入法可達到較高的電池效率。離子植入法也能夠對太陽能電池的整個表面進行毯覆式植入(blanket implant)，或僅對部分的太陽能電池進行選擇性或圖案化植入。利用離子植入法的高產率選擇性植入法可避免用於爐擴散之高價且耗時的微影或圖案化步驟。對於離子植入器的產率或其可靠度的任何改良將有益於全世界的太陽能製造者，可加速應用太陽能電池作為替代能源。
    根據本發明的第一觀點，提供一種工件處理系統。此系統包括多個輸送帶以及加載互鎖區(load lock)；第一交換機械臂(robot)持有多個工件，且在建造台與加載互鎖區之間傳送多個工件；支架機械臂在多個輸送帶中的每一者與第一交換機械臂之間傳送多個工件。
    根據本發明的第二觀點，提供一種工件處理方法。此方法包括：利用支架機械臂將多個已加工工件從交換機械臂傳送至第一輸送帶，其中交換機械臂包含多列已加工工件；接著利用支架機械臂將多個未加工工件從第二輸送帶傳送至交換機械臂；然後重複傳送已加工工件與未加工工件，直到未加工工件已經取代交換機械臂上的所有已加工工件。
    根據本發明的第三觀點，提供一種工件處理方法。此方法包括：當第二交換機械臂位於該第一交換機械臂下時，將多個未加工工件負載於第一交換機械臂上；繼而當第一交換機械臂位於加載互鎖區外時，將第二交換機械臂移進加載互鎖區內，以將多個已加工工件負載至該第二交換機械臂上；接著從加載互鎖區移去第二交換機械臂及多個已加工工件；然後當第二交換機械臂位於加載互鎖區外時，將第一交換機械臂移進加載互鎖區內；接著從加載互鎖區內移去第一交換機械臂；繼而當第一交換機械臂在停放位置時，將第二多個未加工工件負載於第二交換機械臂上，並將多個已加工工件從第二交換機械臂卸載。
    以下將敘述與太陽能電池有關的工件處理系統。然而，本發明之實例可用於其他工件，諸如半導體晶圓、發光二極體、絕緣層覆矽(silicon-on-insulator,SOI)晶圓或其他元件。工件處理系統可用於離子植入器或其他諸如沉積、蝕刻、或其他工件處理系統的製程設備。因此，本發明不受限於以下所述之實例。
    圖1至圖3所表示的工件處理系統100利用4x4的工件112的矩陣101每小時能夠處理的晶圓或工件數(wph)約為3000。當然亦可使用其他矩陣101的設計，以下的實例不僅限於4x4矩陣101。
    工件處理系統100從未圖示的卡匣(cassette)或其他界面傳送工件112，建立工件112的矩陣101，並將工件112的矩陣101移進加載互鎖區102內。加載互鎖區102至連接至離子植入器111的一部份或一些其他的製程設備。加載互鎖區102用於將離子植入器111的真空狀況與外面的大氣狀況隔離，且既可提升亦可降低加載互鎖區102的壓力。在一實例中，將工件112置於加載互鎖區102或離子植入器111內利用機械式或靜電式夾具的載具中。工件處理系統100也可執行可逆程序，將工件112傳回至卡匣或其他界面。圖1至圖3中的加載互鎖區102可具有一個或多個加載互鎖腔室。圖1的實施例繪示兩個加載互鎖孔113，每個加載互鎖孔113導向連接至離子植入器111的分開的加載互鎖腔室。加載互鎖區102內的兩個加載互鎖腔室可置於彼此之一的頂部；在另一實施例中，這兩個加載互鎖腔室可由彼此之間的間隙分開。
    在此實例中，三個輸送帶106a-c將從卡匣或其他界面傳送工件112，工件112的傳送以特定的速度、時距、或間距(pitch)來執行，在一實例中，可使用機械臂將工件112置於輸送帶106a-c上；在另一實例中，將工件112直接從卡匣卸載至輸送帶106a-c上。在其他實施例中，可使用多於或少於三個輸送帶106a-c，可指定輸送帶106a-c中的每一者是用於工件之負載或卸載，或可既用於負載又用於卸載。在一特定實例中，輸送帶106a用於從卡匣卸載工件112，同時另一輸送帶106c用於將工件112負載至卡匣內。但是輸送帶106a-c的負載或卸載功能於操作時可變化，例如根據由特定輸送帶106a-c所供應的卡匣是空的或滿的而變化。
    於傳送至矩陣101的期間，位於輸送帶106a-c上的相機107和連接至相機107的處理器將確認工件112在輸送帶106a-c中的一者上的位置或相對於輸送帶106a-c中的一者的位置，且確認工件112的位置或方向是否須被校正。相機107可觀看部份的輸送帶106a-c。在一實例中，相機107具有廣大的視野足以觀看或拍攝輸送帶106a-c中的一者上的多個工件112，諸如一排四個工件112。在另一實例中，相機107具有可拍攝每個輸送帶106a-c上的多個工件112之視野。例如相機107能夠拍攝每個輸送帶106a-c上的四個工件112。
    支架(gantry)模組108利用諸如靜電力、機械力、或真空力，從輸送帶106a-c中的一者中選取工件112並建立矩陣101。在一實施例中，支架模組108包括輸送帶106a-c上可移動的框架或軌道。支架模組108包括支架機械臂200，可三維地移動且可傾斜。因此，支架模組108可從輸送帶106a-c之任一個中選取工件112，或將工件112置於輸送帶106a-c之任一個上。支架模組108可從矩陣101移去工件112，且為了傳送回卡匣或其他界面，將工件112置於輸送帶106a-c之任一個上。矩陣末端作用器(end effector)105連接至支架模組108的支架機械臂200。在一特定實例中，此矩陣末端作用器105能夠持有四個工件112，但是持有其他數量的工件112也是可能的。此支架模組108可使用來自於相機107與處理器的資訊以校正諸如傳送期間的工件112的位置或方向。
    在一實施例中，支架模組108可含有兩個y軸致動器、一個x軸致動器、一個z軸致動器、與一個傾斜致動器。此提供四個自由度並使工件112的拾取及置放操作得以進行。支架模組108可調整矩陣末端作用器105的位置，以匹配輸送帶106a-c中的一者上的工件112位置。支架模組108亦可校正例如x、y、及θ(傾斜)方向上的一個或多個工件112。支架模組108可在輸送帶106a-c中的任一者與矩陣101中的任何位置之間傳送輸送帶106a-c，矩陣101可位在諸如交換機械臂103a之交換模組109的一部份上的位置。例如在此傳送期間可進行校正，藉由支架模組108可執行沿θ方向的高達180°的旋轉或傾斜。
    在另一實施例中，支架模組108可跳過或不置放“壞的”工件，這些“壞的”工件可能是損壞的或破碎的。支架模組108也可補償未適當置於矩陣101中輸送帶106a-c上之“遺漏”的工件。在此方面，相機107與連接至相機的處理器可用於協助支架模組108。
    支架模組108的末端作用器105為多夾爪(gripper)設計，其為矩陣101的小型版本。因此當矩陣101可為4x4個工件112時，支架模組108可為1x4或一些其他設計。工件112可由支架模組108單獨地或群組地校正。
    在運作的一實施例中，支架模組108取得四個已加工的工件112，並將這些置於輸送帶106a-c中的一者上。然後支架模組108從輸送帶106a-c取得四個未加工工件112並置於矩陣101中。已加工及未加工工件112會在不同的輸送帶106a-c上運行。此縮減支架模組108的運行時間，並縮減支架模組108不傳送工件112的時間。未加工工件112置於先前已加工工件112被移除處的矩陣101中。可重複此程序，且由支架模組108進行的對矩陣101的負載及卸載組合，可將整個矩陣101以不同的工件112取代。
    交換模組109將在建造台104與加載互鎖區102之間傳送工件112的矩陣101。此交換模組109包含至少一個交換機械臂103，每個交換機械臂103可使用一個或多個線性致動器，例如圖1的實施例繪示交換機械臂103a及交換機械臂103b。交換機械臂103a置於交換機械臂103b之上，且於負載並卸載時，將交換機械臂103a-b之一者放在路線之外。在一實施例中，每個交換機械臂103a-b具有一個z軸致動器及兩個y軸致動器，用於置放或抓持工件112的葉片。
    在一實例中，交換機械臂103a可從建造台104的矩陣101中取得未加工工件112，且交換機械臂103b可延伸至加載互鎖區102內以取得已加工工件112。然後從加載互鎖區102移去已加工工件112，並將未加工工件112置於加載互鎖區102內。接著已加工工件112回至建造台104以卸載，同時植入或另外加工未加工工件112。
    矩陣101的建立與加載互鎖區102的抽降(pumping down)或排氣可以一致，此可增加連接至加載互鎖區102的系統(諸如離子植入器111)的產率。
    圖4A至圖4E繪示利用圖1至圖3所繪的工件處理系統進行工件處理之一實施例。在圖4A中，將可為圖1至圖3之支架模組108的部份之支架機械臂200置於第一個輸送帶106c上。在此實施例中，矩陣101包含16個4x4排列的已加工工件201，包括4列已加工工件201。矩陣101可置於如圖1至圖3所表示的交換機械臂103a-b之一者上或被其持有。輸送帶106a-c中的一者(即此實例中之輸送帶106a)包含未加工工件202(圖4A之實例的陰暗處)。已加工工件201及未加工工件202為圖1至圖3所表示的工件112的實例。
    在圖4B中，將支架機械臂200置於矩陣101上，並從矩陣101選取四個已加工工件201，此四個已加工工件201代表一列。在已加工工件201已被夾住或選取後，支架機械臂200可校正已加工工件201的位置或傾斜。
    在圖4C中，支架機械臂200已經將四個已加工工件201傳送至輸送帶106a-c中的一者(即此實例中的輸送帶106c)以卸載。接著，圖4D中，將支架機械臂200置於未加工工件202上並選取這些未加工工件202。在未加工工件202已被夾住或選取後，支架機械臂200可校正未加工工件202的位置或傾斜。因為來自卡匣或其他界面卸載的錯誤(未圖示)，未加工工件202會彎曲或放置錯誤。
    在圖4E中，支架機械臂200將四個未加工工件202放進矩陣101中，利用輸送帶106a-c中的一者，將已卸載的已加工工件201移至卡匣或其他介面。更多的未加工工件202可負載至輸送帶106a-c中的一者上。重複此程序直到已加工工件201從矩陣101卸載，且未加工工件202已被負載至矩陣101內。於是，矩陣101中的已加工工件201由未加工工件202取代。
    如圖4A至圖4E所示，負載與卸載程序於支架機械臂200移動期間相繼進行。於支架機械臂200作動的特定期間，支架機械臂200既將未加工工件202負載至矩陣101內，也將已加工工件201從矩陣101卸載。在此活動期間，各種負載與卸載程序的步驟可能以相繼的形式發生，直到矩陣101中已加工工件201被未加工工件202取代為止。此外，利用支架機械臂200來負載或卸載矩陣101的步驟可能有其他順序。
    圖5A至圖5F繪示利用圖1至圖3所繪的工件處理系統的工件處理之另一實施例。第一交換機械臂300與第二交換機械臂301可為圖1至圖3之交換模組109的一部份，且可對應至一實例中的交換機械臂103a-b。在圖5A中，支架機械臂200已將未加工工件202從輸送帶106之一者負載至第一交換機械臂300上。這些未加工工件202可為4x4矩陣，但由於圖5A是截面圖，圖5A只繪出四個。於負載時，將第二交換機械臂301置於第一交換機械臂300之下。
    在圖5B中，第一交換機械臂300與第二交換機械臂301在垂直方向上移動，且空的第二交換機械臂301延伸至加載互鎖區102內。在圖5C中，第二交換機械臂301移去也是4x4矩陣的已加工工件201。接著第一交換機械臂300將未加工工件202置放於加載互鎖區102內。如果加載互鎖區102僅具單孔，於加載互鎖區102負載並卸載期間，第一交換機械臂300與第二交換機械臂301可改變垂直位置。如果加載互鎖區102具有多孔或具有足以同時容納第一交換機械臂300與第二交換機械臂301的大孔，則於負載並卸載期間不需要垂直位置的變化。
    在圖5D中，第一交換機械臂300放在路線之外，例如第一交換機械臂300可放在加載互鎖區102下面或其他處。這使支架機械臂200將已加工工件201從第二交換機械臂300卸載至輸送帶106之一者上，支架機械臂200亦可將未加工工件202負載至第二交換機械臂301上。接著如圖5E所示，第一交換機械臂300從停放位置離開，並從加載互鎖區102卸載已加工工件201，然後如圖5F所示，第二交換機械臂301將未加工工件202放進加載互鎖區102內。支架機械臂200將已加工工件201從第一交換機械臂300卸載至輸送帶106中的一者上，並從輸送帶106中的一者負載未加工工件202至第一交換機械臂300上。然後後續程序如圖5A所示再次開始，於第一交換機械臂300負載與卸載期間，將第二交換機械臂301置於停放位置或僅保持在第一交換機械臂300之下。
    圖5A至圖5F所表示的程序可用於具有兩個加載互鎖腔室的系統，在垂直方向上一者位於另一者之上。在此實施例中，第一交換機械臂300與第二交換機械臂301在垂直方向上具有較大的移動範圍，例如可將第一交換機械臂300置於兩加載互鎖腔室的間隙中或於最底下的加載互鎖區之下。
    本揭示不以本說明書中所描述之具體實施例的範圍為限。事實上，除本說明書中所描述的實施例之外，藉由以上描述及附圖，本揭示的其他各種實施例及修飾對本領域具有通常知識者是顯而易見的。這些其他實施例及修飾意欲涵蓋於本揭示的範圍內。此外，雖然本說明書是以在特定環境中針對特定目的的特定實施方案的脈絡來描述本揭示，本領域具有通常知識者將了解，本揭示的效用不侷限於此，且本發明可有利地出於許多目的而在許多環境中實施。因此，應如本說明書中所描述本揭示的完整廣度及精神來解釋以下所述的申請專利範圍。
    100‧‧‧工件處理系統
    101‧‧‧矩陣
    102‧‧‧加載互鎖區
    103、103a、103b‧‧‧交換機械臂
    104‧‧‧建造台
    105‧‧‧矩陣末端作用器
    106‧‧‧輸送帶
    106a、106b、106c‧‧‧輸送帶
    107‧‧‧相機
    108‧‧‧支架模組
    109‧‧‧交換模組
    111‧‧‧離子植入器
    112‧‧‧工件
    113‧‧‧加載互鎖孔
    200‧‧‧支架機械臂
    201‧‧‧已加工工件
    202‧‧‧未加工工件
    300‧‧‧第一交換機械臂
    301‧‧‧第二交換機械臂
    參照附圖以更清楚理解本揭示，所述附圖以引用的方式併入本說明書中，且其中：圖1為工件處理系統之第一實施例之透視圖。
    圖2為圖1所表示的工件處理系統之第一實施例之上視圖。
    圖3為圖1所表示的工件處理系統之第一實施例之側視圖。
    圖4A至圖4E繪示了利用圖1至圖3所繪的工件處理系統進行工件處理之一實施例。
    圖5A至圖5F繪示利用圖1至圖3所繪的工件處理系統進行工件處理之另一實施例。
    100‧‧‧工件處理系統
    101‧‧‧矩陣
    102‧‧‧加載互鎖區
    103a、103b‧‧‧交換機械臂
    104‧‧‧建造台
    105‧‧‧矩陣末端作用器
    106a、106b、106c‧‧‧輸送帶
    107‧‧‧相機
    108‧‧‧支架模組
    109‧‧‧交換模組
    111‧‧‧離子植入器
    112‧‧‧工件
    113‧‧‧加載互鎖孔
    200‧‧‧支架機械臂
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] 一種工件處理系統，包括：多個輸送帶；加載互鎖區；第一交換機械臂，用以持有多個工件，其中所述第一交換機械臂用以在建造台與所述加載互鎖區之間傳送所述多個工件；以及支架機械臂，用以在所述多個輸送帶中的每一者與所述第一交換機械臂之間傳送多個工件。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之工件處理系統，更包括相機，其具有能拍攝所述多個輸送帶的視野。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之工件處理系統，其中所述多個輸送帶包括三個輸送帶，每個所述輸送帶用於負載並卸載所述工件。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之工件處理系統，其中所述第一交換機械臂二維地移動。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之工件處理系統，更包括第二交換機械臂，其中所述第二交換機械臂在所述建造台與所述加載互鎖區之間傳送所述多個工件，且其中所述第二交換機械臂二維地移動。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之工件處理系統，更包括第二加載互鎖區及第二交換機械臂，其中所述第一交換機械臂及所述第二交換機械臂在所述建造台與所述加載互鎖區與該第二加載互鎖區之間傳送所述多個工件，且所述第一交換機械臂及所述第二交換機械臂二維地移動。
    [7] 一種工件處理方法，包括：利用支架機械臂將多個已加工工件從交換機械臂傳送至第一輸送帶，其中所述交換機械臂包含多列所述已加工工件；利用所述支架機械臂將多個未加工工件從第二輸送帶傳送至所述交換機械臂；以及重複對所述已加工工件與所述未加工工件的所述傳送，直到所述未加工工件已經取代所述交換機械臂上的所有所述已加工工件。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述之工件處理方法，其中所述交換機械臂包含四個所述列。
    [9] 如申請專利範圍第7項所述之工件處理方法，更包括於利用所述支架機械臂在進行所述傳送期間調整所述工件的位置。
    [10] 如申請專利範圍第7項所述之工件處理方法，其中所述支架機械臂將所述未加工工件置於所述多個列中之一者中，於所述支架機械臂先前移去所述已加工工件處。
    [11] 如申請專利範圍第7項所述之工件處理方法，更包括利用所述支架機械臂將所述未加工工件負載至加載互鎖區內。
    [12] 一種工件處理方法，包括：當第二交換機械臂位於第一交換機械臂下時，將多個未加工工件負載於所述第一交換機械臂上；當所述第一交換機械臂位於所述加載互鎖區外時，將所述第二交換機械臂移進所述加載互鎖區內，以將多個已加工工件負載至所述第二交換機械臂上；從所述加載互鎖區移去所述第二交換機械臂及所述多個已加工工件；當所述第二交換機械臂位於所述加載互鎖區外時，將所述第一交換機械臂移進所述加載互鎖區內；從所述加載互鎖區中移出所述第一交換機械臂；以及當所述第一交換機械臂在停放位置時，將第二多個未加工工件負載於所述第二交換機械臂上，並將所述多個已加工工件從所述第二交換機械臂卸載。
    [13] 如申請專利範圍第12項所述之工件處理方法，其中所述停放位置在所述加載互鎖區之下。
    [14] 如申請專利範圍第12項所述之工件處理方法，其中所述將所述多個未加工工件負載於所述第一交換機械臂上的步驟，更包括從所述第一交換機械臂卸載第二多個已加工工件。
    [15] 如申請專利範圍第12項所述之工件處理方法，更包括從所述停放位置移去所述第一交換機械臂，並將所述第一交換機械臂移進所述加載互鎖區內以將第二多個已加工工件負載於所述第一交換機械臂上。
    [16] 如申請專利範圍第12項所述之工件處理方法，更包括在所述將所述多個未加工工件負載於所述第一交換機械臂上的步驟與所述將所述第二交換機械臂移進所述加載互鎖區內的步驟之間，改變所述第一交換機械臂與所述第二交換機械臂的垂直位置。
    [17] 如申請專利範圍第12項所述之工件處理方法，其中所述將所述多個未加工工件負載於所述第一交換機械臂上的步驟，包括利用支架機械臂，將所述多個未加工工件從輸送帶傳送至所述第一交換機械臂。
    [18] 如申請專利範圍第12項所述之工件處理方法，其中所述將所述多個已加工工件從所述第二交換機械臂卸載以及所述將所述第二多個未加工工件負載於所述第二交換機械臂上的步驟更包括：利用支架機械臂，將所述多個已加工工件從所述第二交換機械臂傳送至第一輸送帶，其中所述第二交換機械臂包含多列所述已加工工件；利用所述支架機械臂，將所述第二多個未加工工件從輸送帶傳送至所述第二交換機械臂；以及重複所述多個已加工工件與所述多個未加工工件的所述傳送步驟，直到所述交換機械臂上的所述多個已加工工件全部被所述第二多個未加工工件取代為止。
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    法律状态:
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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