專利名稱：利用壓縮空氣的襯底處理裝置的制作方法
利用壓縮空氣的襯底處理裝置相關串請本發明關于一種利用壓縮空氣的處理裝置，該處理裝置經設置以處理用以形成光伏電池、多層印刷電路的襯底，或更一般而言，用以形成任何電子電路的襯底。具體地，基于伯努利原理(Bernoulli principle),根據本發明的處理裝置通過利用壓縮空氣來支撐并固持襯底。本發明的各個方面可用于在制造光伏電池的生產線中(諸如，在絲網印刷、激光印刷、噴墨印刷或其它類似生產線中)的不同操作位置之間(例如，在工作站之間)夾持并移動襯底。
背景技術：
利用真空以及伯努利原理將襯底固持并移動至存在于生產線中的襯底處理站，或在該襯底處理站內部固持并移動襯底的處理裝置為已知的。移動操作包括(例如)在處理站、儲存站、輸送帶或其它類似裝置之間夾持、移動、堆疊、卸載襯底。已知的處理裝置包括夾持端,該夾持端可通過自動移動件而活動，該夾持端與接收組件相關聯來接收設置于該夾持端下方的襯底。接收組件由(例如)橡膠或其它類似材料制成，該接收組件根據具有預定厚度的平面環形輪廓(例如，圓形、橢圓形或其它形狀)、以及根據在利用期間朝向待夾持的襯底所設置的平面接觸部分來成形。接收組件經設置以界定底座區域，底座區域用于在其中制造減壓區，或界定用于在其中產生次大氣壓區的區，以將襯底吸引至接收組件且保持該襯底穩定附接至接觸部分。夾持端還具備與底座區域流體連通的空氣導入管，壓縮空氣經由該空氣導入管以預定壓力導入；及一個或多個排出孔，當襯底即將附著并隨后確實附著至接收組件時，被導入于該底座區域中的空氣經由排出孔排出。如此，可以實現并維持諸如次大氣壓的低壓的期望條件，以使得襯底如所期望般附著至夾持組件并移動。利用真空來固持襯底的已知的處理裝置的一個缺點在于，將襯底吸引至夾持組件的吸引力為不可控制的，因為襯底接近接收組件的加速取決于產生于鄰近該襯底的表面的區域的真空壓力值。在極低真空壓力條件下，即極低次大氣壓條件下，襯底相對接收組件的移動及沖擊可能處于過高的速度。此外，并非總是可以按照襯底相對于接收組件的定位而獲得受控制的移動，這可引起空間上不均勻的襯底接觸。這可導致襯底或電池的可能的破裂、斷裂或損壞，進而導致工作次品增多且因此導致生產線的生產能力降低。另外，已知的處理裝置僅在襯底與處理裝置之間的距離較小時才能有效發揮功能，這必然需要在保持襯底的處理中精確控制處理裝置的夾持組件相對于襯底的位置及距離，因此增加了襯底轉移時間。常規伯努利裝置(Bernoulli devices)的另一缺點在于，為了在襯底移動期間或其它工作步驟期間保持襯底穩定地與接收組件相關聯，需要在襯底的鄰近區域中制造較低壓力。此條件必然需要在導入孔與排出孔之間存在高速氣流，而高速氣流在某些條件下會生成局部紊流(turbulence)或穴蝕(cavitation),使得襯底在附著至處理裝置期間產生不需要的振動或振蕩，進而增加了襯底的易碎晶體結構破裂的可能性。
本發明的一個目的在于，實現一種利用壓縮空氣的襯底處理裝置，該處理裝置允許襯底在生產線中以穩定且安全的方式被撿取，進而防止或最小化被轉移的襯底的破裂、損壞或斷裂。本發明的另一目的在于，實現一種利用壓縮空氣的襯底處理裝置，該處理裝置可最小化移動時間，且因此改良襯底的生產線的生產能力。本發明的另一目的在于，實現一種利用壓縮空氣的襯底處理裝置，該處理裝置具有較低生產成本。本申請人已設計、試驗并實施本發明，以克服現有技術的缺點并獲得這些及其它目的及優勢。
發明內容
在獨立權利要求中闡述本發明及描述本發明的特征，而從屬權利要求則描述本發明的其它特征或對主要發明構思的變型。依照上述目的，根據本發明的利用壓縮空氣的處理裝置用以在生產線(例如，光伏電池的生產線)的不同操作位置或工作站之間夾持并移動襯底或晶片，襯底或晶片包括例如含硅材料、陶瓷材料或塑料材料。該處理裝置包括夾持端，該夾持端經成形以便界定空心底座區域，空心底座區域設置成在利用期間朝向待處理的襯底，在該空心底座區域中實現次大氣壓，這使得該襯底被推向該空心底座區域。該處理裝置至少包括供襯底所用的接收組件，該接收組件與該夾持端相關聯，且與該空心底座區域協同設置，并界定接觸表面，其中該襯底在附著至該裝置時擱置于該接觸表面上。該夾持端還具備與該空心底座區域成流體連通的空氣導入孔，其中壓縮空氣經由該空氣導入孔導入；及一個或多個排出孔，其中當該襯底即將附著并隨后確實附著至該接收組件時，已導入于該空心底座區域中的空氣經經由排出孔排出。根據本發明的特征，該接收組件可通過第一位置調節構件來相對于該夾持端移動，以便通過利用在該接收組件與該夾持組件之間所設置的可調節的排出孔或所形成的縫隙，來使該接收組件相對于該空心底座區域移動。如此，總是可能根據待處理襯底的特定類型(即襯底的實際重量和/或尺寸)，通過調節在空心底座區域中次大氣壓所集中的區以及排出孔的縫隙二者，來獲得期望的次大氣壓以夾持襯底。根據本發明的變型，與該空心底座區域相對應地，該夾持端經成形為翼形輪廓，大體上呈曲線，以使得流向該排出孔的氣流為層流，從而使得該流動空氣沿著該翼形輪廓流動。如此，被導入至該空心底座中的該空氣以受控制的方式經由該排出孔排出，從而防止不需要的紊流或穴蝕，且因此防止該襯底在其由該處理裝置保持時產生不需要的振蕩及振動。另外，該處理裝置相對于待移動的襯底的定位比現有技術的裝置更快，這獲得裝置的更高效率，因為該裝置無需總是在有限且預定的距離內相對于待移動的襯底作定位。根據本發明的另一變型，該處理裝置包括攔截組件，該攔截組件與該夾持端耦接且與該空心底座區域及該空氣導入孔協同設置。該攔截組件經成形以與該翼形輪廓配合，以便于其二者界定開口，進而控制該壓縮空氣自該空心底座區域排放的速度。如此，可以增大或減小空氣排放速度，從而促進至該空心底座區域中并至該翼形輪廓上的作為層流的流動，以便在該空心底座區域中獲得期望的負壓。本發明的變型提供與該攔截組件相關聯的第二調節構件或第二調節裝置，該第二調節構件或第二調節裝置能夠從與該排放開口的預定的開啟或關閉狀態相對應的無作用位置處來調節該攔截組件相對于該空心底座區域的位置。如此，可以通過變更該開口的縫隙(即該攔截組件相對于該空心底座區域的該翼形輪廓的位置)，來控制該氣流的速度，以便根據該導入管的入口處的壓力實際值來將該氣流保持在層流狀態。根據本發明的另一變型，由于被導入至該空心底座區域中的空氣的推力效應，該攔截組件可至少調節至額外排放位置，進而使得該開口的縫隙增大。該攔截組件在自該無作用位置至該額外排放位置的移動中還借助于彈性組件形成對比，其中該彈性組件與該攔截組件相關聯且能使該攔截組件返回至其無作用位置。如此，除調節該攔截組件的該無作用位置(還即該開口的該縫隙)之外，還可以根 據該空氣的導入壓力來動態地變更該開口的孔徑。這必然需要對該空氣的層流流動的速度進行進一步且更加精確地調節，進而允許動態地控制在該空心底座區域中生成的該次大氣壓，且因此產生可將該襯底以一速度吸引向該接收組件的更低工作壓力，以便防止經常易碎的襯底(諸如太陽能電池類襯底)產生斷裂或破裂。本發明的變型指出，第二調節構件還與該彈性組件相關聯，以便該無作用位置的調節允許調節該第二調節構件的彈性響應，且因此改變該彈性組件施加于該攔截組件的力的量。如此，若較高壓力傳送至介于攔截組件與該夾持端(例如，夾持盤)之間的空間，則可以例如通過增大該彈性組件所產生的反作用阻力或作用力，來進一步變更該攔截組件相對于該無作用位置的動態范圍。本發明的另一變型指出，該空心底座區域包括膨脹隔間，以均勻地(例如環形地)分布該空氣且使該導入孔中的空氣壓力均衡，以避免引發脈動條件及不理想的過量增壓條件。本發明的實施例可進一步提供用于夾持襯底的處理裝置，其包括夾持盤，其具有圍繞第一軸線徑向對稱的第一表面；環形接收支撐件，其設置于該夾持盤的該第一表面上，且具有襯底接觸表面及第二表面，其中一個或多個排出孔形成于該夾持盤的該第一表面與該環形接收支撐件的該第二表面之間；以及一個或多個位置調節裝置，其與該夾持盤及該接收支撐件接觸，其中該一個或多個位置調節裝置相對于該夾持盤的位置可經調節，以調節該一個或多個排出孔的尺寸。本發明的實施例可進一步提供用于夾持襯底的處理裝置，其包括夾持盤，其具有第一表面；支撐件，其設置于該夾持盤的該第一表面上，且具有襯底接觸表面及第二表面，其中在該夾持盤的該第一表面與該接收支撐件的該第二表面之間形成縫隙；以及一個或多個位置調節裝置，其與該夾持盤及該支撐件接觸，其中該一個或多個位置調節裝置相對于該夾持盤的位置可經調節，以調節所形成的該縫隙的尺寸。該處理裝置還可包括具有第一表面的夾持盤，該第一表面具有翼形輪廓，以便提供經過所形成的該縫隙(例如，一個或多個排出孔)的層流氣流，其中該氣流傳送自以流體方式耦接至底座區域的氣源，該底座區域至少部分地由該夾持盤的該第一表面來界定，且圍繞該夾持盤的對稱軸線的至少一部分。
本發明的這些及其它特性在以下對實施例的優選形式的描述中變得顯而易見，該描述參照附圖以非限制性的實例給出，其中圖I為利用根據本發明的利用壓縮空氣的處理裝置的處理系統的透視圖；圖2為圖I中所示的系統的示意平面圖；圖3為根據本發明的處理裝置的側視圖；圖4為圖3中根據本發明的裝置的示意側視圖；圖5為根據本發明的自圖4上方俯視的視圖；圖6為圖4及圖5中根據本發明的裝置的透視圖； 圖7為圖4中根據本發明的處理裝置的前視圖；以及圖8為根據本發明的在圖4中通過利用自VIII延伸至VIII的剖面線而產生的橫截面圖。為便于理解，在可能情況下已利用相同組件符號來代表諸圖所共有的相同組件。可以預期的，一個實施例的組件及特征可有利地并入其它實施例中而無需進一步敘述。
具體實施例方式參閱圖I至圖3，例如，根據本發明的利用壓縮空氣來定位襯底的處理裝置10可用以在襯底處理系統或系統100中快速夾持并轉移襯底150。在圖I及圖2中，所示的系統100為印刷系統，該印刷系統用于在襯底150上印刷諸如導電糊膏材料的印刷材料，以在襯底150上形成導體軌跡。在某些情況下，襯底150可為用于電子裝置等(例如，硅基晶片)中的平板型組件，以制造光伏電池。圖I為系統100的透視圖。在一個實施例中，系統100 —般包括兩個進料輸送器
111、致動器組件140、多個處理套件131、多個印刷頭102、兩個出料輸送器112及系統控制器 101。進料輸送器111經設置為平行工作構造，以使得每個進料輸送器可從諸如輸入輸送器113的輸入裝置接收未處理的襯底150，并將每個未處理的襯底150轉移至耦接于致動器組件140的處理套件131。又，出料輸送器112經平行設置以使得每個出料輸送器可從處理套件131接收經處理的襯底150，并將每個經處理的襯底150轉移至諸如退出輸送器114的襯底移除裝置。在一個實施例中，每個退出輸送器114能夠傳遞經處理的襯底150經過烘箱199，以便熱處理由印刷頭102沉積于襯底150上的材料。在一個實施例中，襯底150為由微晶娃材料形成的襯底,用于在襯底上處理太陽能電池。在另一實施例中，襯底150為生瓷帶(green tape)陶瓷襯底或類似襯底。在本發明的一個實施例中，系統100為包括絲網印刷部件的絲網印刷處理系統，絲網印刷部件經設置以根據材料的圖案在襯底150上絲網印刷一層。在另一實施例中，系統100為處理系統，該處理系統包括諸如激光器的材料移除部件，以移除或雕刻襯底150的一個或多個區域。在其它實施例中，系統100可包括其它襯底處理模塊，該襯底處理模塊需要移動襯底并精確定位襯底以進行處理。
根據本發明的處理裝置10用于將襯底150自前一處理步驟轉移至系統100中存在的絲網印刷裝置。舉例而言，處理裝置10經設置以將襯底150自儲存區轉移至輸入輸送器113，或將襯底150自烘箱199撿取并將襯底150轉移至后續處理步驟，或將襯底150轉移而儲存于后續儲存站中。裝置或處理裝置10連接至系統控制器101，從而以與一個或多個當前處理循環協同的方式來實現襯底150的移動。圖2為圖I中所示的系統100的示意平面圖。圖I及圖2圖示具有兩個處理套件131 (處于位置“ I ”及位置“3”)的系統100的構造，其中每個處理套件均經定位以將經處理的襯底150轉移向出料輸送器112，并自進料輸送 器111接收未處理的襯底150。如此，在系統100中，襯底150的移動一般沿著圖I及圖2中所示的路徑“A”進行。在此構造中，另外兩個處理套件131(處于位置“2”及位置“4”)中的每個處理套件定位于印刷頭102的下方，以使得位于各個處理套件131上的未處理的襯底150可被處理(例如，絲網印刷處理)。此平行處理構造可提高生產能力而同時最小化處理系統尺寸，盡管所示的系統100具有兩個印刷頭102及四個處理套件131，然而系統100可在不脫離本發明的范圍的情況下包括額外印刷頭102和/或處理套件131。在一個實施例中，進料輸送器111及出料輸送器112至少包括帶116，以利用與系統控制器101連通的致動器(未圖示)來支撐襯底150并朝向系統100中的期望位置傳遞襯底150。盡管圖I及圖2 —般地展示具有兩個帶的襯底轉移系統類型，然而其它類型的轉移機構可在不脫離本發明的主要目的的情況下用于執行相同的襯底轉移及定位功能。在一個實施例中，系統100還包括適于在進行處理之前及之后識別并檢驗襯底150的檢驗系統200。檢驗系統200可包括一個或多個攝影機120，攝影機120經定位以檢驗定位于裝入/卸載位置“I”及“3”中的襯底150，如圖I及圖2所示。檢驗系統200—般包括至少一個攝影機120(例如，CXD攝影機)及能夠識別、檢驗并將結果傳達至系統控制器101的其它電子部件。在一個實施例中，檢驗系統200識別進入的襯底150的某些特征的位置，且將檢驗結果傳達至系統控制器101，以分析襯底150的方位及位置，從而在進行襯底150的處理前，協助將襯底150精準定位于印刷頭102下方。在一個實施例中，檢驗系統200檢驗襯底150，以使得已損壞或處理不良的襯底可從生產線中移除。在一個實施例中，每個處理套件131可包括燈或其它類似的光學照射裝置，以照亮定位于處理套件131上的襯底150，從而使得襯底可更加容易地由檢驗系統200來檢驗。系統控制器101促進整個系統100的控制及自動化，且可包括中央處理單元(CPU)(未示出)、存儲器(未示出)及支持電路(或1/0)(未示出)。CPU可為任何形式的計算機處理器中的一個，其中該計算機處理器用于工業環境中以控制多種腔室處理及硬件(例如，輸送器、檢測器、電機、流體傳送硬件等)，并監視系統及腔室處理(例如，襯底位置、處理時間、檢測器信號等)。存儲器連接至CPU，且可以是一個或多個容易取得的存儲器，諸如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或任何其它形式的本地端或遠程數字儲存器。軟件指令及數據可經編碼并儲存于存儲器內以用于指示CPU。支持電路還連接至CPU，用于以常規方式支持處理器。支持電路可包括高速緩存、電源供應器、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統等。可由系統控制器101讀取的程序(或計算機指令)決定哪些任務可在襯底上執行。較佳地，該程序為可由系統控制器101讀取的軟件，該軟件包括代碼以生成并儲存至少襯底位置信息、多種受控制的部件的移動序列、襯底檢驗系統信息及其任何組合。在一個實施例中，用于系統100中的兩個印刷頭102可為獲得自AppliedMaterials Baccini S. p. A.的常規絲網印刷頭，該絲網印刷頭適于將材料以期望的圖案沉積于定位在處理套件131上的襯底150的表面上，其中該處理套件131在絲網印刷處理中處于位置“2”或“4”中。在一個實施例中，印刷頭102包括多個致動器，例如，致動器105 (例如，步進電機、伺服電機)，致動器105與系統控制器101連通，且用以調節設置于印刷頭102中的印刷網或絲網印刷掩模(未圖示于圖I及圖2中)相對于所印刷的襯底150的位置和/或角度方位。在一個實施例中，絲網印刷掩模為帶有多個孔、狹縫或制造于該孔或狹縫之間的其它孔的金屬箔或金屬板(例如由不銹鋼制成)，以便界定印刷于襯底150的表面上的材料的圖案。在一個實施例中，絲網印刷材料可包括墨水或導電糊膏、摻雜凝膠、雕刻凝膠、一個或多個掩模材料、或其它導體或介電質材料。
一般而言，必須沉積于襯底150的表面上的絲網印刷圖案可與襯底150自動對準，從而利用致動器105及由系統控制器101從檢驗系統200接收的信息來定向絲網印刷掩模。在一個實施例中，印刷頭102適于將含金屬或含介電質的材料沉積于太陽能電池襯底150上，其中太陽能電池襯底150的寬度介于約125mm與約156mm之間，且長度介于約70mm與約156mm之間。參閱圖3至圖8，根據本發明的一個實施例的處理裝置10包括夾持盤12，且具備空氣導入入口 24、與夾持盤12耦接的接收支撐件30、及還與夾持盤12耦接的攔截錐體44 (圖5、圖6及圖8)。在一個實施例中，裝置10包括位置調節裝置或第一調節螺絲36，以附接并調節接收支撐件30的位置，且包括第二調節裝置或第二調節螺絲50，第二調節裝置或第二調節螺絲50用于調節攔截錐體44相對于夾持盤12的位置。夾持盤12、接收支撐件30及攔截錐體44是由例如具有剛性的塑料材料制成，以便支撐所施加的應力。在某些實施例中，夾持盤12、接收支撐件30及攔截錐體44還可由金屬材料(例如鋁)制成，以便可在例如腐蝕性、高溫或其它環境的特定類型氛圍中發揮功能。夾持盤12具有大體上圓形或環形的形狀，并具備前表面，前表面設置成在使用期間朝向待撿取或待處理的襯底150。該表面成形為翼形曲線輪廓且大體上呈凸狀，該翼形曲線輪廓具有尖峰部分12a及分別朝夾持盤12的中心部分及周圍邊緣向下傾斜的部分，其中尖峰部分12a具有與夾持盤12的中間直徑相對應的最大凸度。在一個構造中，夾持盤12為軸向對稱的，例如，繞著穿過夾持盤12的中心的軸線“X”對稱。 在一個構造中，夾持盤12的翼形輪廓為相對于穿過夾持盤12的中心的對稱軸“X”徑向對稱，以便與夾持盤12的中心部分相對應地界定在利用時鄰近于襯底而設置的空心底座區域13。在空心底座區域13中制造低壓條件(該低壓條件為次大氣壓或負壓條件)，這允許襯底150被推向接收支撐件30，以使得襯底150可附著至接收支撐件30。另外，空心底座區域13適于與攔截錐體44 (或還稱為攔截組件44)協作，下文將對此進行更詳細的解釋。夾持盤12的中心部分在底表面15上提供腔室區域14，其中導入入口 24開口于腔室區域14內，以便為導入腔室區域14中的空氣界定環形膨脹及分配隔間。這使得可避免在空心底座區域13中引發氣體壓力脈沖及可能發生不期望的過量增壓條件的局部區域。在底表面15 (圖8)中，制造有具圓柱形狀的孔20，孔20能夠與攔截錐體44協作，且用作支撐件及滑動導軌。孔20從腔室區域14沿著夾持盤12的后部突起物21延伸。后部突起物21具備具有比孔20更大直徑的對比部分21。夾持盤12還包括三個第一孔16 (例如，圖8所示的一個第一孔16)，該第一孔16貫穿夾持盤12的相對表面而形成且彼此以約120°的等距設置于夾持盤12的周圍邊緣上。該第一孔16中的每一個允許第一螺絲36插入，以附接并調節接收支撐件30的位置，下文將對此進行描述。空氣導入入口 24設置于與夾持盤12的前表面相反的表面上，因而允許空心底座區域13與空氣導入入口 24流體連通。在一個構造中，該空氣導入入口 24以流體方式耦接至空氣導入管25及裝置26，其中空氣導入管25及裝置26用于傳送期望壓力的壓縮空氣。
接收支撐件30(例如，由與夾持盤12相同的材料制成)成形為類似平面圓形冠，其中該平面圓形冠的外部直徑大體上等于夾持盤12的直徑，且該平面圓形冠在徑向方向上的寬度相對于夾持盤12的翼形輪廓的最大凸度的位置為固定的。接收支撐件30與夾持盤12機械地耦接且同心并平行地設置于夾持盤12上，并且因此與空心底座區域13具有期望的空間關系。接收支撐件30相對于夾持盤12而定位，以便界定縫隙或排出孔28供從裝置26傳送的空氣所用。接收支撐件30包括朝向夾持盤12突出且彼此以約120°的等距設置的支撐柱33。每個支撐柱33包括第二通孔34 (圖5至圖6)，第二通孔34的尺寸與形成于夾持盤12中的第一孔16相同。當接收支撐件30與夾持盤12鄰近設置時，第一螺絲36插入至第二通孔34中，以便將接收支撐件30裝配且穩定支撐至夾持盤12。第一螺絲36還允許通過相對于接收支撐件30調節第一螺絲36 (例如，將螺絲旋入或旋出接收支撐件或夾持盤)、和/或通過插入或移除處在形成于夾持盤12的表面與支撐柱33之間的縫隙中的間隔物或其它適合的縫隙控制組件(例如，墊圈)，來調節接收支撐件30相對于夾持盤12的位置。此構造允許變更排出縫隙或孔28的厚度，且因此允許在利用期間變更通過從裝置26傳送壓縮空氣而形成于空心底座區域13中的低壓或次大氣壓或負壓。接收支撐件30還包括用于襯墊38的引導脊32 (圖8)，該引導脊32沿著接收支撐件30的整個內部周邊而制造，且根據翼形輪廓口來成形。脊32與襯墊38的內部邊緣協作且由軟材料制成，以便不損壞經處理的襯底。襯墊38還具有比脊32稍大的厚度，且一般成形為與支撐件30具有相同外徑的類似環形冠。因此，當襯底轉移時，襯墊38界定供襯底150所用的接觸表面。根據一個實施例，襯墊38為大體上平坦的，以便允許與待處理的襯底150的平坦表面進行有效接觸。在另一實施例中，襯墊38具有至少部分凹入的橫向輪廓(例如，球形或圓柱形)，以便允許在襯墊38與可具有至少部分球形或圓柱形形狀的不同種類的襯底之間形成所需的夾持及接觸。在這樣的實施例中，夾持盤12的翼形輪廓還以與襯墊38的輪廓配合的方式來成形，以便總是獲得襯底附著至處理裝置10的有效條件。部分地設置于空心底座區域13中的攔截錐體44包括錐形部分45，該錐形部分45具備朝向接收支撐件30而設置的平面基座45a、且具備側向表面45b，該側向表面45b具有與夾持盤12的翼形輪廓配合的曲線輪廓。攔截錐體44還具備連接至錐形部分45的配合特征或圓柱形桿46，且具有在利用期間與軸線“X”重合的軸線。桿46在尺寸上比孔20的直徑稍小，以便允許桿46在孔20內軸向滑動。因此，由于從入口 24進入且撞擊一部分側向表面45b的壓縮空氣的推力效應，攔截錐體44可沿著軸“X” (圖8)對準并移動。在一個構造中，對稱形狀(例如孔20和/或桿46的圓柱形形狀)可約束攔截錐體44相對于夾持盤12朝向與圓柱形狀的軸平行的方向的線性移動。舉例而言，桿46受到孔20約束，以使攔截錐體44受限制而相對于夾持盤12在平行于軸“X”的方向上移動。錐體44的軸向位移決定排放孔或開口 47的形成，其中該排放孔或開口 47夾置于夾持盤12的表面與攔截錐體44的側向表面45b之間，且具有由夾持盤12的翼形輪廓及錐體44的配合輪廓決定的徑向形狀。在利用期間，開口 47根據傳送自諸如裝置26的流體源的空氣的入口壓力而具有可變縫隙。 在錐體44的基座45a上，還形成矩形貫穿中央底座區域，以便在第二螺絲50旋緊時對螺絲刀的作用起反作用。桿46還具備縱向形成的帶孔底座區域，且第二調節螺絲50插入至該帶孔底座區域中。第二調節螺絲50可通過利用彈性管形組件58來調節攔截錐體44相對于夾持盤12的無作用位置，其中彈性管形組件58將在下文中進一步描述。例如，彈性管形組件58可由硅樹脂材料制成，圍繞桿46的一端，并定位于螺絲50的頭部50a與夾持盤12的對比部分21a之間。彈性管形組件58還可定位在耦接于頭部50a的墊圈51與夾持盤12的對比部分21a之間。彈性管形組件58經設置以施加對比作用或阻力、且還在桿46的較低端處用作氣動密封組件，其中該對比作用或阻力對攔截錐體44相對于夾持盤12的動態位移起反作用，攔截錐體44相對于夾持盤12的動態位移可經由入口 24導入的空氣的壓力所產生。因此，調節螺絲50允許通過變更形成于攔截錐體44與夾持盤12的表面之間的開口 47的尺寸，來調節攔截錐體44在空心底座區域13中的無作用位置。在一個實例中，開口 47在盤的表面與側向表面45b之間形成零縫隙。在此構造中，側向表面45b設置成大體上與夾持盤12的翼形輪廓接觸。如此，通過變更開口 47的縫隙(即，攔截錐體44相對于空心底座區域13的翼形輪廓的位置)，可以來控制氣流的速度，以便根據供應于入口 24處的壓力的實際值而使氣流保持于層流狀態。螺絲50的調節還允許調節彈性管形組件58上的壓縮性或非壓縮性，以便變更彈性管形組件58的實際彈性響應。如此，若較高氣體操作壓力提供于入口 24處，例如，則可以通過增大彈性管形組件58所傳送的對比阻力、阻力，來進一步變更攔截錐體44相對于無作用位置的動態范圍。前述的處理裝置10大體而言按如下所述來發揮功能并微調。裝置10的微調(例如，根據轉移步驟期間待處理及移動的襯底150的重量及實際尺寸)可通過調節第一螺絲36相對于夾持盤12的位置來調節。因此，可調節并控制接收支撐件30的位置(即，接收支撐件30朝向或遠離夾持盤12的移動)，且因此可調節并控制排出孔28的相對變寬或變窄。因此，可能獲得期望的低壓或次大氣壓或負壓，以通過調節低壓在空心底座區域13中所集中的區及排出孔28的縫隙兩者來夾持襯底。微調處理還可包括通過調節螺絲50相對于桿46的位置來調節攔截錐體44的無作用位置。此調節允許將錐體44設置于空心底座區域13中的預定位置，以便界定壓縮空氣所流經的開口 47的期望尺寸。如此，流經裝置的壓縮氣流總能受到控制，且還允許調節并保證流經排出孔28的氣流大體上為層流。如上所述，層流的產生允許流動的氣體附著至夾持盤12的翼形輪廓。因此，層流防止在氣流中形成不期望的尾流或失速紊流或穴蝕，且因此在襯底150設置于接收支撐件30上時，防止襯底150被保持在處理裝置10上時產生彎曲或撓曲振蕩及振動。通過調節第二螺絲50，還可能變更彈性管形組件58的彈性響應，且因此根據被導入至空心底座區域13中的空氣的壓力來改變攔截錐體44的無作用位置。通過彈性管形組件58施加至攔截錐體44的力與所供應的入口壓力成比例。這允許通過調節管形組件58的壓縮或偏轉來調節攔截錐體44相對于其無作用位置的最大位移范圍。
此外，由于夾持盤12的翼形曲線輪廓，故根據第二螺絲50相對于桿46的位置的特定調節而對進入空心底座區域13或補償腔室中的空氣的導入壓力所進行的調節，允許以期望的精確度動態地獲得使排出的空氣總是層流的條件，且因此空心底座區域13中的壓力可動態地控制。如此，可能施加將襯底150吸引至處理裝置10的受控吸引力，以避免在襯底150與接收支撐件30的襯墊38接觸時產生較高加速度及沖擊力。另外，通過控制空氣出口氣流，以使該空氣出口氣流其總是為層流，可以保持襯底150緊靠接收支撐件30并保證所施加的低壓不會過大，這可進一步降低通常用于形成太陽能電池裝置的襯底150的易碎晶體結構產生損壞或斷裂的可能性。顯而易見的是，可在不脫離本發明的領域及范圍的情況下對前述的處理裝置10進行部分的變更和/或增補。還顯而易見的是，雖然參照某些特定實例描述本發明，但本領域技術人員定然能夠實現處理裝置10的許多其它等價形式，這些等價形式具有權利要求書中所闡述的特征且因此均落入權利要求書所界定的保護領域。
權利要求
1.一種用于夾持襯底(150)的處理裝置，其包括 夾持盤(12),其具有第一表面； 支撐件(30)，其設置于所述夾持盤(12)的所述第一表面上，且具有襯底接觸表面及第二表面，其中縫隙(28)形成于所述夾持盤(12)的所述第一表面與所述支撐件(30)的所述第二表面之間；以及 一個或多個位置調節裝置(36)，其與所述夾持盤(12)及所述支撐件(30)接觸，其中所述一個或多個位置調節裝置(36)相對于所述夾持盤(12)的位置能夠經調節，以調節所形成的所述縫隙(28)的尺寸。
2.根據權利要求I所述的處理裝置，進一步包括 攔截組件(44)，其具有與所述夾持盤(12)的所述第一表面配合的表面、以及與所述夾 持盤(12)的一部分可滑動地嚙合的配合特征。
3.根據權利要求2所述的處理裝置，其中所述夾持盤(12)的所述第一表面及所述攔截組件(44)的所述表面都圍繞第一軸線對稱。
4.根據權利要求2所述的處理裝置，其中所述夾持盤(12)的所述第一表面具有翼形輪廓且所述攔截組件(44)的所述表面具有曲線輪廓，所述曲線輪廓經設置以與所述第一表面的至少一部分配合。
5.根據權利要求I所述的處理裝置，進一步包括 攔截組件(44)，其具有配合特征(46)，所述配合特征(46)與所述夾持盤(12)的一部分嚙合，致使所述攔截組件(44)受約束而相對于所述夾持盤(12)沿著與第一方向平行的方向移動；以及 彈性組件(58)，其設置于所述攔截組件(44)與所述夾持盤(12)之間，且所述彈性組件(58)經設置以向所述夾持盤(12)及所述攔截組件(44)供應一力，所述力與所述攔截組件(44)相對于所述夾持盤(12)沿著所述第一方向的位移成比例。
6.根據權利要求5所述的處理裝置，其中所述彈性組件(58)包括硅材料。
7.根據權利要求I所述的處理裝置，進一步包括 攔截組件(44)，其具有側向表面及配合特征(46)，所述配合特征(46)與所述夾持盤(12)的一部分可滑動地嚙合；以及 調節裝置(50)，其耦接至所述攔截組件(44)，其中所述調節裝置(50)能相對于所述夾持盤(12)的所述第一表面調節所述攔截組件(44)的所述側向表面的位置。
8.根據權利要求7所述的處理裝置，進一步包括 彈性組件(58)，其設置于所述調節裝置(50)與所述夾持盤(12)之間，且所述彈性組件(58)經設置以向所述夾持盤(12)及所述攔截組件(44)供應一力，所述力與所述攔截組件(44)的所述側向表面相對于所述夾持盤(12)的所述第一表面的位移成比例。
9.根據權利要求I所述的處理裝置，其中所述第一表面具有翼形輪廓，以便提供經過所形成的所述縫隙(28)的層流氣流，且其中所述氣流從氣源傳送，所述氣源以流體方式耦接至底座區域，所述底座區域至少部分地由所述夾持盤(12)的所述第一表面來界定，且所述底座區域圍繞所述夾持盤(12)的對稱軸的至少一部分。
10.根據權利要求I所述的處理裝置，其中所述第一表面具有翼形輪廓，所述翼形輪廓具有與所述夾持盤(12)的中間直徑相對應的最大凸度部分、以及從所述最大凸度朝向所述夾持盤(12)的中心部分及周圍邊緣傾斜離開的附加部分。
11.根據權利要求I所述的處理裝置，其中所述襯底接觸表面是平面。
12.根據權利要求I所述的處理裝置，其中所述襯底接觸表面在豎直方向上至少部分地凹入。
13.根據權利要求I所述的處理裝置，進一步包括 攔截組件(44)，其具有與所述夾持盤(12)的一部分可滑動地嚙合的配合特征(46)； 彈性組件(58)，其設置于所述攔截組件(44)與所述夾持盤(12)之間；以及 氣源，其經設置而以變化的壓力來供應氣體至形成于所述攔截組件(44)的表面與所、述夾持盤(12)的所述第一表面之間的空間，其中形成于所述攔截組件(44)的所述表面與所述夾持盤(12)的所述第一表面之間的縫隙(28)可通過控制供應至所述縫隙(28)的氣體的壓力來調節。
14.一種用于夾持襯底的處理裝置(150)，其包括 夾持盤(12)，其具有圍繞第一軸線徑向對稱的第一表面； 環形支撐件(30)，其處于所述夾持盤(12)的所述第一表面上，且所述環形支撐件(30)具有襯底接觸表面及第二表面，其中縫隙(28)形成于所述夾持盤(12)的所述第一表面與所述環形支撐件(30)的所述第二表面之間； 攔截組件(44)，其具有與所述夾持盤(12)的所述第一表面配合的側向表面、以及與所述夾持盤(12)的一部分嚙合的配合特征(46);以及 一個或多個位置調節裝置(36)，其與所述夾持盤(12)及所述支撐件(30)接觸，其中所述一個或多個位置調節裝置(36)相對于所述夾持盤(12)的位置能夠經調節，以調節所形成的所述縫隙(28)的尺寸。
15.根據權利要求14所述的處理裝置，其中所述第一表面具有翼形輪廓，以便提供經過所形成的所述縫隙(28)的層流氣流，且其中氣流從氣源傳送，所述氣源以流體方式耦接至底座區域，所述底座區域至少部分地由所述夾持盤(12)的所述第一表面來界定，且所述底座區域圍繞所述第一軸線的至少一部分。
16.根據權利要求15所述的處理裝置，其中所述翼形輪廓具有與所述夾持盤(12)的中間直徑相對應的最大凸度部分、以及從所述最大凸度朝向所述夾持盤(12)的中心部分及周圍邊緣傾斜離開的附加部分。
17.根據權利要求14所述的處理裝置，其中所述夾持盤(12)的所述第一表面具有翼形輪廓且所述攔截組件(44)的所述表面具有曲線輪廓，所述曲線輪廓經設置以與所述第一表面的至少一部分配合，且所述夾持盤(12)的所述第一表面及所述攔截組件(44)的所述表面都圍繞所述第一軸線對稱。
18.根據權利要求14所述的處理裝置，其中所述配合特征(46)經約束而相對于所述夾持盤(12)沿著與所述第一軸線平行的第一方向上移動，且所述處理裝置進一步包括 彈性組件(58)，其設置于所述攔截組件(44)與所述夾持盤(12)之間，且經設置以向所述夾持盤(12)及所述攔截組件(44)供應一力，所述力與所述攔截組件(44)相對于所述夾持盤(12)沿著所述第一方向的位移成比例。
全文摘要
本發明的實施例大體包括一種處理裝置，其利用壓縮空氣在生產線中的不同操作位置或工作站之間夾持并移動襯底。該處理裝置包括夾持端，該夾持端經成形以便界定空心底座區域，在該空心底座區域中實現次大氣壓，以使得鄰近定位的襯底被推向設置于該空心底座區域附近的接收組件。在某些實施例中，該夾持端經成形為翼形輪廓或大體上呈曲線，以使得流過形成于該襯底、接收組件與該夾持端之間的排出孔的氣流為層流。
文檔編號H01L21/683GK102741997SQ201180007651
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月26日 優先權日2010年1月27日
發明者喬達諾·洛克 申請人:應用材料公司