Mit Bildverarbeitung zum präzisen Wafer-Handling
Für das automatisierte Be- und Entladen eines Werkstückträgers mit unterschiedlich großen Wafern vor der PECVD-Beschichtung wurde eine bildverarbeitungsgestützte Robotiklösung entwickelt. Sie stellt sicher, dass die vorgegebene Positionierungsgenauigkeit in den Nestern der Werkstückträger von ± 0,1 mm eingehalten wird. Dabei müssen sowohl die Fertigungstoleranzen der Carrier als auch deren während des Beladens auftretende abkühlungsbedingte Schrumpfung ausgeglichen werden.
Bild 1. Der Roboter der bildverarbeitungsgestützten Handlinglösung wurde aus Platzgründen an der Decke des Beladebereichs der Beschichtungsanlage montiert und verfügt über eine Reichweite von 1000 mm
Die in Heilbronn ansässige Azur Space Solar Power GmbH zählt zu den weltweit führenden Unternehmen in der Entwicklung und Produktion von hocheffizienten Mehrfachsolarzellen für die Raumfahrt und terrestrische Konzentratorsysteme (CPV). Die Solarzellen basieren auf der neuesten Triple- und Quadruple-Junction-Technologie, bei der die Schichten auf einem Germanium-Substrat aufgebaut werden.
Herausforderungen
beim Be- und Entladen
Während des Herstellungsprozesses durchlaufen die Wafer mit 4, 6, und 8 Zoll (100, 150 und 200 mm) Durchmesser unter anderem einen PECVD-Prozess (Plasma-Enhanced Chemical Vapour Depositon – plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung) in Anlagen von Singulus Technologies. Die Solarzellen werden dafür in Kassetten bereitgestellt, herausgenommen und in den nur wenige hundert Mikrometer größeren Taschen spezieller Kohlefaser-Werkstückträger positioniert. Je nach Zellgröße können die 1000 mm x 600 mm großen Carrier vier, neun oder 16 Wafer aufnehmen. Um Crashs zu vermeiden, muss beim Beladen der Werkstückträger eine Positioniergenauigkeit von ± 0,1 mm stabil eingehalten werden. Nach der ein- oder zweiseitigen Beschichtung sind die Solarzellen wieder in Kassetten abzulegen.
Diese bislang zeit- und kostenintensiv manuell mit Saugpipetten durchgeführte Tätigkeit wollte Azur Space automatisieren. Herausforderungen ergeben sich dabei durch die Lage der Solarwafer mit Flats in den Kassetten mit Abweichungen von ± 5 Grad und ± 3 mm sowie exakt vorgegebenen Positionen für das Greifen. Darüber hinaus müssen die fertigungsbedingten Toleranzen der Carrier ebenso ausgeglichen werden wie die abkühlungsbedingte Schrumpfung. Sie ergibt sich durch die fallende Temperatur der Werkstückträger, die mit bis zu 350 °C aus dem Beschichtungsprozess kommen und während des Ent- und Beladens abkühlen. [...]
Hersteller:
acp systems AG
D-71254 Ditzingen
info@acp-systems.com
www.acp-systems.com