用于分开和输送基片的装置和方法

专利名称：用于分开和输送基片的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于分开和输送基片的装置。所述基片构造为盘 形并且容易破裂。为分开基片设置了一个支座装置，该支座装置以基 片堆的形式接纳着单个的基片并且准备好用于分开。取出装置执行分 开和输送的过程。
此外，本发明涉及一种用于分开和输送以基片堆的形式提供的基 片的方法。
背景技术：
所述"基片"构造为盘形或者说面状并且通常为矩形的。它们在 锯开过程之后从基片块中获得。它们具有环绕的、基本上笔直的棱边， 其中棱角可以构造为直角的、倒圓的或斜切的。
多个上下堆放或并排或者说前后放置的基片产生一个"基片堆"。 如果基片表面水平延伸，那么按本发明这涉及"平放的"、由上下叠
放的基片构成的基片堆；如果基片表面垂直延伸，那么这就相当于一 个"竖立的，，、由并排竖立的基片构成的基片堆。单个的基片已从对 所述锯开过程来说所必需的保持装置中松脱并且自由地并且彼此独立 地堆放着。但是，所述单个的基片由于在这之前进行的锯开过程还非 人所愿地面状地附着在一起。对于进一步的加工过程来说，在通常情 况下有必要将这些如此堆放的基片分开。这意味着，相应地在竖直定 位的基片堆的端部提供的基片应该借助于一种装置从所述基片堆上取 出并且移交给下一个加工过程。
所述基片在基片堆中的"堆放方向"由有待分开的基片的位置预 先给定。单个的基片如此定向，使得其以其表面基本上彼此紧挨地竖 立着。所述堆放方向在基片表面精确地并且完全彼此抵靠的特殊情况 下恰好相当于所述基片的平面垂线的方向，其中正方向指向基片的相 应端部，应该从该端部将相应的有待分开的基片取下。如果这个基片 布置在所述布置在支座装置中的"竖立，，的基片堆的右側上，那么堆 方文方向就相应地沿箭头方向指向右边。
基片堆的"进给方向"基本上相当于所述堆放方向。
"基片堆始端"表示基片的相应的端部，下一个有待分开的基片 处于该端部上。这就是那个指向进给方向的端部。但如果通常谈及"基 片堆端部"，那就没有详细表示这是所述基片堆始端还是基片堆的相 反的端部。
在"支座装置"中提供所述基本上垂直或者说直立定位的基片堆。 在此，相应的基片的一条棱边平放在所述支座装置上。所述支座装置
带之后接纳着i片堆，并且将其输送给取出i置，在该取出装置中应 该分开所述基片。所述支座装置优选如此构成，使得其将所述基片堆 作为整体来接纳，也就是说所述单个的基片基本上面状地并排或前后放置。
所述支座装置可以如愿地使或者迫使所述面状地彼此接触的基片 朝最初的堆放方向进行一定程度的倾斜，从而产生所述基片相对于最 初的堆放方向的在设计上预先确定的"倾角"，该倾角在本发明的范
围内用a来表示。该倾角在基片的平面垂线和所述进给方向之间围成， 其中应该选择相应的基片侧的平面垂线，该基片側更确切地说指向进 给方向，从而可以产生处于-90。和+90。之间的倾角。正倾角表示基片向 后(反向于进给方向)倾斜，而负倾角则表示基片向前倾斜(沿进给 方向)。优选的倾角处于+5°到+35°的范围内；特别优选的是+15°到+20 °的倾角。
"附着力"按本发明是指在两个表面之间起作用的力,所述力通 过这两个表面的接近而形成。因为按本发明所描迷的附着力应该在流 体中产生，所以有必要减少在两个表面之间存在的液体体积，这一点 在原则上可以通过排挤和/或抽吸来实现。为了实现按本发明提出的尽 可能小心翼翼地操作基片这个任务，仅仅在一定程度上减少所述液体
体积，使得在所述表面之间留下 一层流体膜或者说液膜。
所述"取出装置，，用于分开基片并且将其从基片堆上送走。在此， 布置在有待分开的基片堆的一个端部上的基片被所述取出装置比如通 过吸取装置所抓住，从所述基片堆上松脱并且由此^皮分开，并且输送 给另一个加工过程或输送过程。所述取出装置用于将所述有待分开的 基片从基片堆上移走。在此，"取出，，可以沿多个方向进行。 一方面 可以沿堆放方向来取出，也就是说通过所述取出装置来抓住有待分开
的基片并且平行于紧接着的基片的面状结构沿堆放方向拖开，从而在 所述有待分开的基片和紧接着的基片之间由于既有的附着力而产生拉 力或者说压力。另一方面可以规定，所述基片通过相对于紧接着的基 片的移动来取走，从而在这两个基片之间仅仅产生切力。在这种情况 下，所述有待分开的基片沿相应的基片的面状伸展的方向优选大致垂 直于所述支座装置的平面向上移动或者说取走。
因此，按取出方向，不同强度的不同的力作用于有待分开的基片 及尚处于基片堆中的基片上，其中首先是紧接在所述刚好要取出的基 片后面的基片经受这些力。
为分开基片堆，将该基片堆与所述支座装置一起布置在流体中， 所述流体在此基本上是指液态的介质。在所述流体内部设置了 "射流 装置"，所述射流装置使流体如此从侧面和/或从下面或者说上面流经 所述基片堆，从而获得一股射流，该射流流向所述基片堆并且使所述 单个的基片"成扇状散开"并且使其彼此间保持一定间距。这意味着， 在所述单个的基片之间产生 一 个充满着流体的中间空隙。
这种扇状散开按照一种优选的实施方式还可以借助于其它合适的 机构比如用尤其定位在扇状散开区域中的超声波辐射器得到支持。这 样做尤为有利，如杲在彼此接触的基片之间的附着力如此之高，使得 流体的流入过程在其它情况下仅仅极为緩慢地进行。
"定位装置"用于确定所述有待分开的基片和/或基片堆的位置和/ 或方位。只要相应布置的具有传感器的电子装置得到相应的信号，以 此表示所述有待取出的基片的布置位置和方位合适，那就释放所述取 出装置的运行以分开基片。如果所述有待分开的基片没有以合适的位 置和方位抵靠在所述定位装置上，那就发出另一个信号，而后应该对 该信号进行相应的解释。此外，所述定位装置可以用于借助于合适的 比如几何的强制条件将所述有待分开的基片移入所期望的、对于释放 用于所述取出装置的信号要求的位置中，并且/或者将所迷基片保持在 那里。
在其中一种公开的、比如用于制造太阳能晶片或半导体晶片的基 片制造方法中，使用硅块或者硅柱(这里称为基片块)，所述硅块或 硅柱被锯成很薄的、易碎裂的盘片(这里称为基片)。通过这种方式
制造的基片典型地具有几十微米到300微米的厚度，并且通常为正方
形或矩形的。而后它们优选具有相应的210毫米以下的边长。
为锯开所述基片块通常将其粘贴到保持装置上。该保持装置典型 地由金属支座构成，在该金属支座上又设置了玻璃板作为中间支座， 其中将有待加工的基片块粘贴在所述玻璃板上。作为替代方案，按照 现有技术也可以设置其它用于构成所述保持装置的材料。
为制造此前所述的基片，有必要将所述基片块完全锯成盘状，使 得锯开剖面本身超过所述基片块直到所述玻璃板。在锯开之后，所述 通过这种方式制成的基片以其一条棱边继续通过粘贴连接附着在所述 玻璃板上。在所述基片块完全分裂成单个的基片之后，就产生梳状的 外形。
在使所述单个的现在具有盘形结构的基片从所述保持装置上松脱 之前，通常要进行预清洗。
为实施所述锯开过程，需要一种介质，该介质主要包括乙二醇以 及必要时其它化学添加剂以及分离介质比如碳化硅晶粒。这种介质称 为"浆体(Slurry)"，并且用于实施锯开过程。在通常情况下，总是 有 一定程度的残余浆体留在所述单个的、被锯开的基片之间的空隙中。 在最为不利的情况下，所述浆体在加工过程中或者说紧接在加工过程 之后变成一种糊状物，因为它与从所述基片块中产生的硅颗粒以及与 用于锯开过程的锯丝的磨屑以及所述分离介质相混合或者说所述混合 物的某些组成部分彼此间起反应。所述浆体由于其稠度附着在晶片的 表面上。尽管通常紧随在所述基片块的锯开作业之后进行了预清洗， 但经常还会在所述基片之间存在所述混合物的残余物。
在WO 01/28745 Al中说明了用于使盘形基片松脱的方法和装置， 其中以干燥方法也就是说在液体池之外分开基片。可以仅仅通过喷嘴 对所述基片进行加湿。机器人类型的装置通过吸取装置(通过比如真 空泵来主动地产生气体低压)来抓住有待松脱的基片，由此该基片通 过所述装置的振荡运动从所述保持装置上松开。在此设置朝不同的方 向的振荡运动。借助于布置在所述基片的表面上的并且固定在所述装 置上的吸取装置来抓住有待分开的基片。为释放基片，在所述吸取装 置的内部产生一定程度的气体过压，从而可以将所述松脱的基片再度 从所述装置上取走。
从DE 199 00 671 Al中公开了用于使盘形基片如尤其晶片松脱的
方法和装置。在此提出，将紧接在锯开过程之后彼此附着的、尚以其 一条边(棱边)固定在所述保持装置上的基片通过有针对性的流体射 流彼此间保持一 定间距。 一种楔形装置将有待松脱的基片与所述保持 装置分开。与此同时，借助于具有吸取装置的类似于抓臂的装置将所 述分开的基片从所述保持装置中取走。
从DE 697 22 071 T2中公开了 一种用于将通过基片块的锯开获得 的晶片放入保存元件中的装置。在此提出操纵装置，所述操纵装置能 够抓住具有圓形或椭圓形横截面的基片并且将这些基片转换为立架状 的外形。在此，同时接纳多个基片并且转移到一个置放面上，该置放 面接纳被分开的基片。
从DE 199 04 834 Al中公开了一种用于使单个的、4艮薄的、易破 裂的及盘形的基片松脱的装置。具有已锯开的基片的基片块处于装有 流体的容器中。与以往公开的现有技术相反，所述保持装置与仍然固 定在该保持装置上的基片一起垂直定向，从而按照平行于流体表面的 方式来布置所述有待分开的基片。 一种楔形装置使所述玻璃板和有待 分开的基片隔开。紧靠着所述基片布置的输送带将松脱的和悬浮起来 的基片运走。移动装置总是将所述保持装置再度置于相同的位置中并 且使其水平地朝所述用于使相应的基片松脱的楔形装置移动。在所述 输送带的另一側上设置了一个装置，利用该装置所述已分开的基片自 动地插入一个立架中。松脱的目标是，将所述已分开的构造为盘形的 基片在其从所述保持装置上取走之后堆放好并且插入预先确定的装置 中或者直接按计划上下叠放。
EP 0 762 483 Al也示出一种装置，利用该装置可以使面状的基片 分开。所述基片已经分开地准备在支承装置中，在那里它们首先还是 面状地彼此接触。为了将基片分开并且将其转移到一个容器中，借助 于滑板并且必要时借助于导辊和/或液体射流将基片从基片堆上运走， 其中所述基片务必处于一个水平的也就是平放的位置中。根据此前进 行的解释，就是说所述基片以"平放的"、由上下叠放的基片构成的 基片堆的形式来布置。作为替代方案，所述公开文献示出用吸入式抓 斗来分开基片的情况，在整个抓取和输送过程中向所述吸入式抓斗供 给气体真空并且该吸入式抓斗直接地也就是说在抓斗和基片表面之间 没有保护性流体膜的情况下与所述基片相接触。 但是，根据所述公开的方法，要做到尽可能小心翼翼地分开相应 的基片十分困难，并且要忍受一系列缺点。
为分开基片，如果想放弃手动操作，那就需要进行相关的运动， 而所述相关的运动则要求复杂的装置。但是，因为所述基片是非常容 易破裂的和很薄的、构造为板状的基片，所以这些基片无法顺利地通 过传统的、类似于抓臂的系统来抓取。此外，有必要设置非常精密的 和灵敏的装置。
由此从现有技术中基本上公开了这样的装置，这些装置借助于吸 取装置来抓住相应的基片。紧接在所述吸取装置移到所述有待分开的 基片的面状结构上之后，通过真空泵在所述吸取装置和有待分开的基 片之间产生气体真空，使得所述基片能够附着在操纵装置上。但是在 此要十分小心，因为有待分开的基片由于真空太高可能会破裂。
在这些方法上，应该在两个表面之间调节至少lmbar的真空或者 说低压，与这些方法相反，按本发明的附着在保持在所述表面之间的 流体膜或者说液膜的情况下通过低压来产生，该低压比真空弱得多并 且比如处于0.3和0.5bar之间，比如优选大致为0.4bar。
在这种情况下，另一个要点在于，所述操纵装置必须靠近相应的 基片，也就是说必须与所述相应的基片接触。因为所述基片无论如何 不得被所述装置推开，所以精确定位十分重要。但是做到这一点十分 困难，因为一方面设置所述保持装置的相对运动，以便将有待分开的 基片定位在所述保持装置的区域中，并且所述保持装置本身由此具有 相应的自由度。因此有可能出现公差，所述公差可能会导致有待分开 的基片受损。另一方面，这样的运动通常在流体中进行，因而存在着 如下危险，即通过所述装置的单个运动尤其朝所述基片的方向产生流 动压力，该流动压力会导致基片的位置移动或者甚至导致其破裂。
手动进行的分开作业则隐藏着这样的危险，即所述很薄的并且很 容易破裂的以及构造为盘形的基片尤其由于附着力增高而破碎。

发明内容
因此，本发明的任务是提供合适的装置和方法，利用它们能够几 乎无损坏地取出很薄的、很容易破裂的并且堆放在一起的基片。
本发明的核心构思在于，提出一种支座装置和一种取出装置，其 中具有沿进给方向顺序前后布置的基片的基片堆处于所述支座装置 上，并且所述取出装置具有这样的性能，即通过所述取出装置在所述 基片的背离所述基片堆的表面上来相应地抓取布置在基片堆的基片堆 始端上的基片，使其稍微离开紧接着的基片，并且而后平行于其表面 定向将其运离所述基片堆并且由此运离所述支座装置。在这过程中重 要的是，由喷嘴产生的射流从布置在流体中的基片堆中流过，由此尤 其所述布置在基片堆的自由端部上的基片彼此间保持间距。由此避免 相应的基片彼此间附着在一起。与此同时，通过这股在单个的基片之 间的射流形成流体的緩冲垫，从而在所述取出装置靠近时对所述有待 分开的基片产生一个緩沖作用，并且由此可以避免单个的基片发生破 裂。所述取出装置的抓臂用抓斗如此抓住有待分开的基片，从而在很
从而在形成足够小的缝隙的情况下产生附着力，所述附着力在没有进 一步抽吸和/或压出所述流体的情况下仍得到保持，使得所述抓斗面状 地引起作用于所述基片的附着力。
由此本发明的解决方案在于，提出一种按权利要求1所述的装置
和/或一种按权利要求16所述特征的方法。
本发明的其中一个主要优点在于，可以在一个快速周期中不易破 碎地、完全地并且自动化地分开所述基片。
该解决方案的核心构思在于，所述基本上垂直于进给方向的、但 稍微以一个角度倾斜定向的基片在基片堆内部通过一个射流装置扇状 地散开。优选由射流喷嘴产生的射流围绕着最初五到十个基片流动， 使得所述单个的基片彼此间保持间距并且在所述单个的基片之间产生 所谓的流体的緩冲垫。只要反向于所述堆放方向或者说进给方向有一 个力作用于所述基片，那么所述单个的基片在按本发明的方法的范围 内就不会被进一步挤压；更确切地说完全在整个表面上产生一个反作 用力，但是该反作用力在一定界限内能够使尤其处于基片堆始端上的 基片具有剩余活动性。这个反作用力与所述剩余活动性一起得到充分 利用，以便所述取出装置的抓斗可以朝有待分开的基片挤压。如杲没 有借助于处于扇状散开的基片之间的流体的緩沖垫进行间接緩冲，那 么所述基片的破裂可能性就会很高。
如果涉及竖立的基片堆，那么优选从上面也就是说平行于相应的
基片的纵向伸展方向并且由此大致横向于堆放方向导入所述抓斗并且 而后将其导向有待分开的基片。根据一种优选的实施方式，所述优选 设置在抓斗中的穿孔或孔眼用于将流体从所述处于抓斗和有待分开的 基片之间的中间空隙中抽吸出来。为此，需要主动的低压，该低压可 以借助于动态的方法(比如泵)、静态的方法(低压箱)和其它的方 法在所述装置的内部或外部来产生。如果最后抓斗和基片直接接触， 那么在所述抓斗和基片之间仅仅还有一层很薄的流体膜(几个纳米到
50微米)，由此在很窄的缝隙中形成附着力，所述附着力从现在开始 能够使基片自动地固定或者说附着在所述抓斗上。此时就不再需要保 持所述主动的低压了。
根据一种作为替代方案的实施方式，也可以通过使所述表面彼此 靠近来压出它们之间的液体这种方式来产生所期望的附着，其中按本 发明也可以考虑这些实施方式的组合。
这些附着力尤其大于与紧接着的基片之间的附着力，从而可以用 所述抓斗按平行于所述紧接着的基片的表面方向的方式来取出有待分 开的基片。在此，无论如何仅仅很小的切力作用于有待分开的基片， 由此显著降低破裂率。在此避免了拉力和压力。在表面接触程度相应 地4艮大时所述附着力也大于通过暂时的低压产生的力。由此可以以《艮 快的时间节拍从基片堆中取出基片。此外，所述附着力如此之大，从 而按所述抓斗的几何结构及基片重量，尤其如果所述基片处于将所述 基片堆包围的流体之外，那么而后也能够在没有产生主动的低压的情 况下使基片附着在所述抓斗上。在这种情况下应该注意，要考虑到在 所述抓斗表面中的穿孔的直径及数目的功能关联、抓斗表面的大小以 及为吸出所述流体并且为吸取基片所必需的低压的大小。
优选如此构造所述抓斗本身，使得其仅仅由横梁构成。按照作为 替代方案的实施方式，可以设置横梁形的、手指形的、O形的、U形 的、三角形的以及朝抓斗运动方向逐渐变尖的(V字形的)抓斗或者 也可以设置构造为面状的抓斗。所述抓斗在此不仅可以基本上构造为 刚性的，也可以基本上构造为柔性的。尤其优选的是这样的实施方式， 它们沿抓斗运动方向具有很小的流动阻力并且/或者在将基片从基片堆 上取走时以及在紧接着的分开运动中产生尽可能小的涡流。此外，所 有实施方式的抓斗都具有这样的优点，即为不同规格的基片仅仅必须
使用一种抓斗，并且有待分开的基片的抓取原理也可以符合功能要求 地用在这样的基片上，所述这样的基片已经破裂并且因此不再具有通 常的尺寸。另一个优点在于，可以用一抓斗结构来抓取不同规格的 基片。其原因在于，不是获得一种抽吸作用而是获得一种附着力，所 述附着力面状地在处于抓斗和基片之间的接触面上延伸。
根据另一种实施方式，所述抓斗也可以构造为柔性的、由合适的 材料比如由塑料制成的带，尤其优选如此构造该带，使得其表面可让 流体通过，由此所述流体不仅可以抽吸和输出而且也可以挤出。此外， 不仅提供穿孔形式的开口而且提供多孔的基础材料形式的开口 。所述 为吸取所需要的低压在此可以通过布置在基片堆的端部上的、基本上 固定的装置来提供，该装置在抓取过程开始时抵靠在所述带的空出的 背面上并且通过所述开口来吸出流体，直到所述带的正面和有待抓取 的基片足够靠近。根据所解释的附着的形成，所述带可以将现在附着 的基片移走，其中每时每刻保持所述薄的流体膜。
按本发明，在取出阶段开始时产生低压。即使该低压仅仅必须保 持到在基片和抓斗的接触面之间获得前文所述的流体膜，所述低压也 可以一直保持到将所述基片放到所述输送装置上为止。
在此如此构造所述支座装置本身，使得其可以接纳至少一个由大 量的基片或者说晶片组成的基本堆。此外，所述支座装置具有相应的 机构，通过这些机构来保证，所述单个的基片具有一定的倾斜度，其 中如此安排该倾斜度，使得在所述基片堆的进给方向和基片的更确切
地说指向进给方向的平面垂线之间形成的倾角oc大于0度，也就是说 是正的。在基片堆竖立的情况下，这意味着，所述基片的平放在支座 装置上的棱边沿进给方向布置在所述上面的棱边的前面。这样做带来 的好处是，所述抓斗可以平行于这个方向浸入所述流体中并且所述基 片也可以因此沿这个方向再度取出。由此也避免这种情况，即所述竖 立的基片堆在所述支座装置继续输送时在所迷流体内部向前倾斜并且 由此失去其位置方向。
由此，所述支座装置至少可以沿一个方向移动。优选其可以沿进 给方向移动，更确切地说首先一直移动，直到所述基片堆的第一个有 待分开的基片到达所述定位装置处。随后，该支座装置比如可以分步 移动，其步距优选相当于相应的在正常情况下在基片堆上恒定的基片
厚度，更确切地说一直移动，直到最后所述基片堆的最后一个基片被 移到所述取出装置处。作为替代方案，所述支座装置可以构造为静止 的。在这种情况下，要提供合适的机构，利用这些机构可以使所述基 片堆在所述支座装置上沿进给方向移动。作为替代方案或补充方案， 所述抓斗装置以及所述定位装置可以相应地具有更大的自由度，以便 其可以反向于进给方向朝所述基片堆始端的方向移动。
所述定位位置是用于对有待分开的基片的位置和方位进行探测的 装置。此外，所述定位装置包括压紧销，所述压紧销朝所述基片堆的 方向定向。通过缩小在所述定位装置和基片堆之间的间距， 一直对所 述基片堆的成扇状散开的始端进行定向，直到有待分开的基片抵靠在 所有设置的压紧销上。附加的比如接触传感器形式的传感器元件发出 一个相应的信号，由此所述抓斗现在可以优选进入所述压紧销之间并 且可以分开并取走有待分开的基片。
只要所述基片堆还包括基片，所述基片的厚度超过为所述压紧元 件的调整而设定的平均厚度并且由此超过因此而产生的步距，那么这 种状态就被所述定位装置探测到，从而相应地使所述基片堆沿进给方 向移动，直到下一个有待分开的基片与所述压紧元件相接触。
作为替代方案或补充方案，所述定位装置可以通过量角器来补充。 通过这种方式，可以精确地确定所述有待分开的基片的位置并且如愿 地将其用作对有待分开的基片的质量进行检查的测量值。
所述装置的优点由此在于，通过所述支座装置、取出装置、射流 装置以及定位装置的共同作用，提供一种尤其用于分开和输送基片的 装置，借助于该装置可以自动化地并且以与现有技术相比低得多的破 裂率来执行所述方法步骤。这个优点通过由于射流装置而产生的流体 的緩沖垫得到支持。
通过所述取出装置本身的结构以及由此预先给定的横向于堆放方 向取出基片的方式，在此没有或者仅有很小的拉力或压力作用于有待 分开的基片上。优选如此构造这个取出装置，从而可以平行于相应的 基片的面状的伸展方向取出基片，以便尽可能减小作用于相应的基片 的压力或弯曲力。在此所述抓斗不仅可以构造为单个抓斗，而且可以 构造为带。
优选在流体内部继续进行输送。但是也可以将所述抓斗从流体中
导出并且将通过附着力附着的基片由该抓斗放到输送件比如输送带 上，使得流体通过设置在抓斗中的穿孔朝基片的方向排出，使得所述 构造为面状的基片可以轻易地并且在没有受到从外面起作用的拉力和/ 或压力的影响的情况下从抓斗上松脱。
该周期可以以任意频率重复进行。
本发明的另一种实施方式的其中一个主要优点在于，所设置的抓 斗在其靠近基片时可以具有一定的公差。因此使所述抓斗精确地停在 有待分开的基片前面并且定位在那里是没有必要的。更确切地说，由 于所述基片布置在流体内部且通过所述射流装置而产生的緩沖可以有 利地得到充分利用，因为所述抓斗以很小的力反向于所述进给方向朝 所述基片堆移动并且由此与有待分开的基片之间建立面状接触，所述 基片由于处于其后面的流体的緩冲垫柔性地得到支承。
本发明的另一个优点在于提供一种装置，利用该装置可以以机械
可以不依赖于每个单个基片的大小和外轮廓以简单的方式方法无破裂 地将每个单个基片取出，通过在流体内部进行输送甚至部分地对其进 行了预清洗，并且可以将其转移到一个特定的装置中比如输送装置上。
所述取出装置的另 一种作为替代方案的实施方式示出了一种装 置，该装置具有指定的柔韧度，从而在考虑到所述抓取装置的相对于 有待分开的基片之间的面状布置方式的情况下对在定位区域中的公差 加以补偿。在这种情况下，所述抓斗、操纵装置和/或在这两个部件之 间的连接本身构造为可弯曲的并且可进行相应变形。
为了提高用于基片分开的节拍时间，根据 一 种特别优选的实施方 式，设置了另一个用于从所述取出装置中接纳已分开的基片的机构。 在所述基片通过所述另 一个机构放到输送带上的时间间隔内，所述取 出装置可以已经从基片堆上抓取另 一个基片。作为替代方案或补充方 案，可以设置两个基本上结构相同的、以相位移动的方式连接的取出 装置。


其它优选的设计方案由以下说明、权利要求书及附图中获得。其
中
图1[A-F是按本发明的装置的发明核心的示意图，尤其是有待分
开的基片的分开及输送过程的流程的示意图2是按图1的按本发明的装置的一种实施例的示意侧视图； 图3是在图2中示出的实施方式的示意透视图4[A 图4[B
是按图2的按本发明的装置的第一方法步骤的示意側视图 是按图2的按本发明的装置的第一方法步骤的示意透视图
图5[A]是按图2的按本发明的装置的第二方法步骤的示意側视图 图5[B是按图2的按本发明的装置的第二方法步骤的示意透视图 图6[A是按图2的按本发明的装置的第三方法步骤的示意侧视图 图6[B是按图2的按本发明的装置的第三方法步骤的示意透视图 图7[A是按图2的按本发明的装置的第四方法步骤的示意侧视图 图7[B]是按图2的按本发明的装置的第四方法步骤的示意透视图 图8[A是按图2的按本发明的装置的第五方法步骤的示意側视图 图8[B是按图2的按本发明的装置的第五方法步骤的示意透视图 图9A是按图2的按本发明的装置的第六方法步骤的示意侧视图 图9[B是按图2的按本发明的装置的第六方法步骤的示意透视图。
具体实施例方式
图1中的示意图1A-1F示意示出了按本发明的装置101及按本发 明的方法的核心构思。所述装置101适合于分开和输送构造为盘形的 基片102。
在所示出的实施例中，所述基片102布置在基片堆103中，其中 所述基片堆103支承在支座装置104中。单个的基片102已从保持装置 上松脱。优选所述单个的基片102的指向进给方向的表面的平面垂线 关于所述进给方向以一个角度oc (倾角)(在图2中示出)布置。在 将所述装置布置在流体内部时，在所述基片堆103竖立的情况下通过 这个倾斜位置防止所述单个的基片102悬浮或者意外地离开所述支座 装置104。此外，所述单个的基片102可以更加方^f更地;故尚待详细i兌明 的取出装置107所抓取。
所述单个的构造为面状的基片102彼此间如此排列，使得其表面 相互接触。 一方面由在所述基片之间的非常小的缝隙并且必要时另一 方面由通过此前进行的锯开步骤产生的杂质引起的附着力在所述基片 102的表面之间起作用。通过这种布置方式，所述基片102预先给定一 个指定的进给方向105。
在所示出的图中，示意示出了所述基片。在此示意示出的框图意 味着，所述基片在这个区域中彼此间靠得非常紧。在另一个区域中， 也就是在取出区域中，所述基片成扇状散开并且具有一个中间空隙。 在所述扇状散开的基片之间的附着力优选为零。
此外，按本发明设置了一个构造为抓斗状的取出装置107。在这里 示出的实施例中示意示出了该取出装置107，并且该取出装置107基本 上示出了一个抓斗108。在所述抓斗108上，布置了一个操纵装置(在 图1[A中示出)，该操纵装置能够使所述抓斗108朝不同的方向运动 和/或偏转。优选所述4爪斗108可以沿箭头方向110以及围绕着一才艮轴 线沿箭头方向112偏转。
此外，设置了一个输送装置113。该输送装置113由输送带114构 成，通过轴115沿箭头方向116来驱动该输送带114。
优选规定，至少所述装置101的某些部件，也就是说所述支座装 置104、基片堆103以及所述取出装置107的部件布置在流体的内部。 由此达到这一点，即所述基片在整个过程的持续时间内至少在放到所 述输送装置上之前不会变干。作为可选方案，所述取出装置107的其 余部件以及所述输送装置113同样可以布置在所述流体内部，其中作 为替代方案，所述输送装置也可以具有用于给所述基片加湿的自己的 机构。
此外，为改进相应的基片102的分开过程，布置了至少一个具有 射流喷嘴118的射流装置117,通过所述射流喷嘴118可以将流体送入 中间空隙119中，其中这个中间空隙119相应地处于有待分开的基片 102和紧接着的基片102之间。优选只要有流体从所述射流喷嘴118流 出到所述中间空隙119中，那么相应的中间空隙119就一直存在。优 选在一个指定的、布设了多个基片102的区域中，在相应的两个基片 102之间形成中间空隙119。
为了防止所述单个的基片102因射流而离开所述支座装置104，设 置了一个压紧元件122,该压紧元件112在图中示出的实施例中主要包 括压紧销123。在所述基片堆沿进给方向移动时，所述有待分开的基片 朝所述压紧销123挤压，由此向因流体流入所述中间空隙119中产生 的力施加一个反作用力。
在所述中间空隙119中产生所谓的流体垫，通过所述流体垫可以
确保单个的抵靠在相应的流体垫上的基片102彼此保持间距。此外， 这些流体垫具有这样的性能，即由于一方面通过所述压紧元件122另 一方面也通过所述4爪斗108靠近有待分开的基片102而施加的反作用 力，产生了一种緩沖作用。
在图1[B的示意图中，已经平行于所述基片102的表面布置了所 述装置107的抓斗108。所述4爪斗108平行地沿箭头方向110移动，并 且在另一个紧随其后的步骤中朝所述基片102的表面移动，更确切地 说一直如此移动，直到这个如在图1[C中示出的抓斗108接触到所述 有待分开的基片102。由于在所述抓斗108碰到所述基片102时因该抓 斗108产生的靠近压力，缩小了在两个基片102之间的相应的中间空 隙。由于流体布置在处于相应的有待分开的基片102之间的中间空隙 119内部，产生了緩沖效应。在示意图l[C]中，激活在图中未详细示出 的设在所述抓斗108内部的穿孔，方法是按照上面的示意图产生低压。 该低压使所述抓斗108如此吸取所述有待分开的基片102,使得在所述 基片102和抓斗108之间的缝隙大为缩小并且在接触面之间形成附着 力。流体从射流喷嘴118中流出，这一点有助于所述基片102成扇状 散开。
按照示意图l[D，所述抓斗108与附着的基片102—起如此运动， 直到其可以将所述基片102放到所述输送装置113上。在这个过程中， 由基片和抓斗构成的单元必须反向于进给方向105移动一段距离，从 而在随后的取出运动中不会使所述压紧销123与基片表面相接触。为 释放晶片，作为替代方案也可以使定位装置沿进给方向移动一段距离。 按本发明，这两种运动也可以组合。按照示意图l[E，所述基片102 面状地定位在所述输送带114上。为分开下一个基片102,按照示意图 l[F，所述抓斗108再度移到按示意图1[B示出的位置中。
如此衡量在吸取有待分开的基片102时产生的附着力，使得其足 以在流体内部输送4皮所述抓斗108抓取的基片102。
图2和3示意示出了一个装置201，该装置201与图l相比示出了 本发明基本构思的改进方案。
所述装置201尤其适合于分开和输送构造为盘形的基片202。
在这里所示出的实施例中，所述基片202布置在基片堆203中， 其中所述基片堆203支承在支座装置204中，并且单个的基片202已从
保持装置上松脱。
优选所述单个的基片202以一个在所述进给方向205和所述基片 的更确切地说指向进给方向的平面垂线之间的倾角a (图2)布置。通 过这种倾斜位置，在将所述装置布置在流体内部时并且在所述基片堆 203处于竖立位置中时，防止所述单个的基片202悬浮并且意外地离开 所迷支座装置204。如此布置所述基片202，使得其表面彼此接触。所 述单个的基片202由此形成一个行列，该行列获得一个指定的进给方 向205。
此外，按本发明设置了一个构造为抓斗类型的取出装置207。该取 出装置207在这里所示出的实施例中示意示出并且基本上展示出一种 抓斗208。在所述抓斗208上布置了 一个操纵装置209,该操纵装置209 能够使所述抓斗208朝不同的方向(箭头方向210、 211、 212)移动和 偏转。所述抓斗208和操纵装置209 —起形成抓臂。
此外设置了 一个输送装置213。这个输送装置213由输送带214构 成，通过轴15沿箭头方向216驱动该输送带214。
在优选的实施方式中，至少整个装置201的某些部件，也就是说 所述支座装置204、基片堆203以及所述取出装置207的部件布置在流 体的内部。由此达到这一点，即所述基片在整个过程的持续时间内至 少在其放到所述输送装置上之前不会变干。作为可选方案，所述取出 装置207的其余部件以及所述输送装置213同样可以布置在所述流体 中，其中作为替代方案，所述输送装置也可以具有用于给所述基片加 湿的自己的4几构。
此外，为改进相应的基片202的分开过程，在基片堆始端的附近 布置了至少一个具有射流喷嘴218的射流装置217,通过所述射流喷嘴 218可以将流体送入中间空隙219中，其中这个中间空隙219相应地有 待分开的基片202和紧接着的基片202之间产生。所述射流喷嘴218 尤其布置在所述基片堆203的区域中，该区域直接确定用于基片的扇 状散开。通常这涉及到最初四到九个跟随在刚要分开的基片202后面 的基片202。由此产生多个中间空隙219，其中每个中间空隙219在左 右两側各受到一个基片202的限制。在所述中间空隙219的内部，形 成一个具有緩沖性能的流体垫。
此外，图2和3还示出一个定位装置220。该定位装置220主要包
括另一个操纵装置221以及一个布置在所述操纵装置221的自由端部 上的压紧元件222。此外，所述压紧元件222包括压紧销223，按图2 和3所述压紧销223在一个指定的位置中碰到相应的基片202的表面， 或者说借助于接触将所述基片202置于一个指定的位置中并将其保持 在那里。所述另一个操纵装置221可沿箭头方向230或逆着箭头方向 230移动地得到支承。
此外，为所述定位装置220配设了一个传感器元件224。这个传感 器元件224的任务是，探测有待分开的基片202是否面状地抵靠在所 述压紧元件222和/或压紧销223上。
图2和3示出了这个传感器元件224的一种特殊结构。这个传感器 元件224以机械方式对有待分开的基片202的存在情况进行探测。为 此设置了不同的位置，通过一个接近开关229来探测这些不同位置。 所述传感器元件224具有肘杆状的结构，其中该结构按照可沿着箭头 方向226或逆着箭头方向226回转的方式支承在铰链225上。一个自由 端部227用于接触有待探测的基片202的表面。另 一个端部228则设置 用于布置在所述接近开关229的区域中。如果在所述自由端部227上 没有探测到任何基片202,那么所述传感器元件224就占据初始位置。 所述自由端部227处于在所述压紧销223的自由端部之间的假想的线 条上，并且如此构造另一个自由端部228,使得该自由端部228到接近 开关之间的间距几乎为零。 一旦所述自由端部227受到压力，所述传 感器元件224就偏转并且所述自由端部228到接近开关之间的间距就 扩大。如果这个接近开关占据此前校准过的位置，那就会自动地发现， 是否有一个基片202抵靠在所述压紧销223的自由端部上。在所述自 由端部227上没有压力的情况下，所述传感器元件224又转换到其初 始位置中。在所述传感器元件224的作为替代方案的未详细解释的实 施方式中，也可以借助于其它合适的装置比如借助于光学的或声学的 接近开关来探测所述基片的存在情况及其位置，其中必要时可以放弃 借助于肘杆及铰链225来以机械方式传递接触信息这种做法。
所述压紧元件222优选相对于所述操纵装置221以一个角度来布 置，该角度相当于所述倾角oc。因此，所述单个的压紧销223优选具 有相同的长度。
作为替代方案可以规定，所述压紧元件222垂直于所述操纵装置221来布置，并且所述压紧销223具有不同的长度，从而在所示出的位 置中总是所述压紧销223的自由端部接触所述基片202的表面。
所述定位装置220的作用原理是，使所述基片堆203沿进给方向 205进行移动，更确切地说一直移到所述有待分开的基片202的表面接 触到所述压紧装置222的压紧销223的自由端部。在所述有待分开的 基片202符合位置及方位要求地定向时，所述传感器元件224沿其中 一个箭头方向226运动，并且所述接近开关229探测到正确的位置。
如果所述有待分开的基片202的位置符合方位要求，那么所述取 出装置207就进入由所述压紧销223形成的中间空隙中并且抓取有待 分开的基片202。
下面借助于图4到9对单个的方法步骤进行详细解释。
图4A和4B示出了按本发明的装置201的所谓的装载情况。所述 支座装置204准备接纳未详细示出的基片堆。
通过相应的机构，早已预先给定所述基片堆的所期望的倾角a。 所述取出装置207及定位装置220分别处于其初始位置中并且可以分 别沿箭头方向210或者说箭头方向230移动。布置在压紧元件222上的 传感器元件224同样处于其初始位置中并且没有探测到任何抵靠在所 述压紧销223上的基片。
所述取出装置207的抓斗208同样处于一个初始位置中，使得其 可以进入所述压紧元件222的压紧销223之间。
所述输送装置213准备抓取基片。所述射流装置217的射流喷嘴 218尚处于关闭状态。
图5A和5B示出，现在给所述支座装置204装载基片堆203。这 个支座装置204或者说所述基片堆203沿进给方向205移动，更确切地 说一直移到所述通过沿箭头方向230的运动定位的定位装置220占据 一个指定的位置。在这个位置中，所述压紧元件222或其压紧销223 碰到有待分开的基片202的表面。
为了引起所述基片202的特定的符合位置及形状要求的定向，所 述射流装置217的射流喷嘴218将流体导向所述基片堆203,使得所述 基片堆203的至少一部分成扇状散开并且产生缝隙状中间空隙219。由 于所述压紧元件222的压紧作用，防止所述单个的基片202进一步成 扇状散开。由此也使所述基片202留在所述支座装置204上。只要通
过扇状散开达到所述有待分开的基片202的相应的位置，那就由所述 传感器单元224探测到精确的位置。如果没有达到这个位置，那么所 述定位位置220要么继续沿箭头方向230移动，并且/要么继续使所述 基片堆203继续成扇状散开。如果这两个措施都没有使所述传感器单 元224发出用于释放所述取出装置207的相应的信号，那就以信号传 递故障信息。
在图6A和6B中，所述射流喷嘴218继续4吏流体流入所述中间空 隙219中，尤其为了在所述中间空隙219中产生所谓的流体垫。这个 流体垫用于在单个的基片之间实现相应的緩冲作用。现在由于所述基 片202的符合位置要求的方位来进行释放，因为所述传感器元件224 如此偏转，从而已致动所述接近开关229。
所述取出装置207现在如此沿箭头方向210进行运动，使得所述 抓斗208进入所述定位装置220的压紧元件222的压紧销223之间并且 到达与所述有待分开的基片202的表面相抵靠的区域中。通过所述取 出装置207沿箭头方向211的偏转，使所述抓斗208抵靠在所述基片 202的表面上。通过所出现的尤其因在所述抓斗208和所述有待分开的 基片202的表面之间形成的低压得到增强的附着力，可以如在图7A和 7B中示出的一样反向于箭头方向210取出所述基片。作为替代方案或 补充方案，使所述抓斗沿箭头方向212 (图7A)偏转，直到面状抵靠 在基片202的表面上。由此释放有待分开的基片，并且可以如在图7A 和7B中示出的一样沿箭头方向210将其取出，用于随后将其放在所述 输送装置213上。
但是为了防止损坏所述有待分开的基片202的表面，如图7A和7B 示出的一样，要么所述压紧元件222往回移动一段距离，要么所述支 座装置204或者说基片堆203反向于进给方向205往回移动一^:距离。 所述传感器元件224又偏转回到其初始位置中，并且所述接近开关探 测到，所述有待分开的基片202不再抵靠在所述压紧销223上。
在所述取出装置207或其抓斗208沿箭头方向212偏转用于将有待 分开的基片202放在所述输送装置213或其输送带214上的时间间隔中 (图8A和8B ),所述支座装置204或者说所述基片堆203再度沿进 给方向205朝所述定位装置220移动，直到所述有待分开的基片202 再度抵靠在所述压紧元件222或其压紧销223上。 图9A和9B示出了通过所述取出装置207放下所述基片202的情 况。所述基片202被放到所述输送装置213的输送带214上并且通过轴 215上的驱动装置沿箭头方向216被运走。
要么在这个过程中要么随后通过所述射流装置217或其射流喷嘴 218将流体再度导送到所述基片堆203的中间空隙219中，从而使所述 基片202相应地成扇状散开，更确切地说一直成扇状散开，直到所迷 有待分开的基片202再度抵靠在所述定位装置220的压紧元件222的压 紧销223上。在此，所述传感器单元224产生用于通过所述取出装置 207取走有待分开的基片202的信号。通过这种方式，按需要的频率重 复相应的过程。
一旦基片堆203中不再有基片202,那就通过所述压紧元件222或 者说传感器元件224探测到缺少基片202的情况，并且发出一个相应 的故障信息。
如此衡量在吸取有待分开的基片202时产生的附着力，使得其刚 好足以在所述流体内部输送被所述抓斗208抓取的基片202。
在此关于硅晶片的处理对本发明进行了解释。当然，按本发明也 可以对盘形的、由其它材料比如塑料制成的基片进行处理。
附图标记列表
101201装置
102202基片
103203基片堆
104204支座装置
105205进给方向
206穿孔
107207取出装置
108208抓斗
209操纵装置
110210箭头方向
211箭头方向
112212箭头方向
113213输送方向
114214输送带
115215轴
116216箭头方向
117217射流装置
118218射流喷嘴
119219中间空隙
220定位装置
221另一个操纵装置
122222压紧元件
123223压紧销
224传感器元件
225铰链
226箭头
227自由端部
228另一个自由端部
229接近开关
230箭头方向
a倾角
权利要求
1.用于分开和输送构造为盘形的基片的装置，其中所述装置主要包括以下组件-布置在流体内部的支座装置(104；204)，在所述支座装置(104；204)中，单个的基片(102；202)沿进给方向(105；205)顺序地前后竖立地以基片堆(103；203)的形式进行布置，-用于分开和输送至少一个基片(102；202)的取出装置(107；207)，其中所述取出装置(107；207)包括带有特定机构的抓斗(108；208)，所述基片(102；202)可以利用所述机构抓取并且可以从所述支座装置(104；204)上送走，-用于使所述基片堆(103；203)的至少一部分成扇状散开的射流装置(117；217)，以及-压紧元件(122；222)，该压紧元件(122；222)反作用于所述成扇状散开的基片(102；202)。
2. 按权利要求l所述的装置，其特征在于，所述压紧元件(122; 222 )包括多根压紧销(123; 223),所述压紧销(123; 223 )朝所述 有待分开的基片(102; 202)的表面挤压。
3. 按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设置了用于至少 对所述有待分开的基片(202)的位置和/或方位进行探测的定位装置(220)。
4. 按权利要求l所述的装置，其特征在于，构造所述抓斗(108; 208),从而横向于或者至少大致垂直于所述进给方向(105; 205)取 出所述有待分开的基片(102; 202)。
5. 按权利要求4所述的装置，其特征在于，平行于所述有待分开 的基片(102; 202 )的面状结构取出所述基片(102; 202)。
6. 按权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述抓斗(108; 208)具有开口，通过所述开口可以吸入或输出流体。
7. 按权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述抓斗(108; 208)在俯视图中构造为横梁形、手指形、O形、U形、V形或面状。
8. 按权利要求l所述的装置，其特征在于，所述支座装置(104; 204)具有特定的机构，通过所述机构可以使所述有待分开的基片(102; 202)沿一个倾角a定向。
9. 按权利要求8所述的装置，其特征在于，选择所述倾角a,使 得所述在进给方向(105; 205)和所述单个的基片(102; 202 )的更这与所述基^向后倾二具^相同意义。' ,、 、 、
10. 按权利要求l所述的装置，其特征在于，所述支座装置(104; 204)可以沿至少一个方向移动。
11. 按权利要求IO所述的装置，其特征在于，所述支座装置(104; 204)和/或基片堆(103; 203)可朝所述压紧元件(122; 222)移动。
12. 按权利要求IO所述的装置，其特征在于，所述支座装置(204) 和/或基片堆(203)可朝所述定位装置(220)移动。
13. 按前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，此外该 装置包括布置在所述具有有待分开的基片(102; 202)的基片堆(103;203) 上方的输送装置(113; 213)。
14. 按权利要求3所述的装置，其特征在于，所述定位装置(220) 包括用于对基片(202)的抵靠情况进行检查的传感器(222)。
15. 按权利要求2所述的装置，其特征在于，构造所述压紧元件 (122; 222 ),使得所述抓斗(108; 208)可以定位在其压紧销(123:223)之间。
16. 用于在使用一种装置的情况下使构造为盘形的基片成扇状散 开、分开并且对其进行输送的方法，所述装置主要包括以下组件-布置在流体内部的支座装置(104; 204),在所述支座装置(104;204) 中，单个的基片(102; 202)沿进给方向(105; 205)顺序地前 后竖立地以基片堆(103; 203)的形式进行布置，-用于分开和输送至少一个基片(102; 202 )的取出装置(107; 207 ), 其中所述取出装置(107; 207)包括带有特定机构的抓斗(108; 208), 所述基片(102; 202)可以利用所述机构抓取并且可以从所述支座装 置(104; 204)上送走，-用于使基片堆(103; 203)的至少一部分成扇状散开的射流装置 (117; 217),以及画压紧元件(122; 222 ),该压紧元件(122; 222)反作用于所述 成扇状散开的基片(102; 202),其中，所述方法包括以下方法步骤 a. 所述支座装置(104; 204)与所述基片堆(103; 203) —起或 者说所述基片堆(103; 203)沿进给方向(105; 205)朝所述压紧元 件(123; 223 )移动，以到达用于所述有待分开的基片(102; 202) 的取出位置，b. 通过射流装置(117; 217)使所述基片堆(103; 203)的至少 一个区域成扇状散开，从而产生中间空隙(119; 219);c. 通过-使所述抓斗(108; 208)几乎平行于所述基片(102; 202 )的面 状结构进行定位，-在所述基片(102; 202)和抓斗(108; 208)之间建立附着接触，以及-横向于所述进给方向(105; 205)或者说平行于所述基片(102; 202)的面状结构取出所述处于流体内部的基片(102; 202 ) 来分开所述基片(102; 202)。
17.按权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述基片堆(103; 203 )内部通过借助于所述射流装置(117; 217)使所述基片(102; 202)成扇状散开这种方式来形成中间空隙(119; 219),并且通过所 述射流装置(117; 217)的进入所述中间空隙(119; 219)中的流体 射流来产生流体垫，所述流体垫在所述4爪斗(108; 208)移近时对所 述有待分开的基片(102; 202)产生緩沖作用。
全文摘要
本发明尤其涉及盘形基片(102；202)比如太阳能晶片的分开及输送。本发明的突出之处在于，在流体内部分开所述基片(102；202)并且在抓斗(108；208)和有待分开的基片(102；202)之间由于很薄的流体膜产生附着力，所述附着力能够使所述基片(102；202)附着在所述抓斗(108；208)上。按照横向于进给方向(105；205)或者尤其平行于所述基片(102；202)的面状结构的方式取出所述基片(102；202)，以此可以以很高的节拍时间非常小心和有效地分开构造为盘形的基片(102；202)。
文档编号B28D5/00GK101356047SQ200780001134
公开日2009年1月28日 申请日期2007年7月5日 优先权日2006年7月6日
发明者K·卡尔滕巴克, R·赫特 申请人:里纳特种机械有限责任公司