专利名称：工件分离方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理方法和设备，特别是工件分离的方法和设备。
背景技术：
对于依照Ere(定边喂膜生长edge-defined film-fed growth)方法制造用于光 伏应用的硅晶片，在拉制(drawing)处理中，所准备的初始硅材料熔化并被拉制成12角管。 参见图1。在随后的修整(finishing)步骤，借助于激光切割组件，所需要的晶片形状从管 中切割出来。为了以恰当的方式将晶片从管中分离出来，激光束反复地通过切割路径。参 见图2和3。被称为周期次数的通过次数被输入进切割组件的参数设置中。必须选择周期次数使得以可靠的方式切割出晶片。除其他参数之外，所需的周期 次数主要依赖于Ere管的材料厚度，在特定情况下，材料厚度沿着管的长度及不同的边发 生变化。作为保守(conservative)参数化的结果，周期被多次执行，即便晶片已经完全从 Ei7G管中分离出来。
发明内容
本发明的一个目的是节省工件分离的处理时间。发明进一步的目的是确定出工件分离必需的分离周期数。根据本发明，分析通过切割区域的光以确定何时结束处理过程。本发明提出的方法的优点和实用性主要在于节省了处理时间。例如，参见图7、8、 9、10和11。过去，预先固定设定的切割周期次数导致依赖于材料厚度而不必要地浪费处理 时间，这是因为在特定环境下，切割组件必须多次通过晶片已经分离开来的通道。此处提出的方法动态地确定每步必需的切割周期数并产生信号至上位控制装置， 于是能够以对应方式结束切割处理。参见图3、4、5、6和9。
下面，基于优选实施例并参考附图，详细描述本发明。这里图1示出依照Ere(定边喂膜生长)方法制造并被拉制成12角管1的用于光伏应 用的硅晶片雏形以及从管中分离出来的两硅片2，所示为向下倾斜的视图；图2示出周期分离处理的进程图解，其中为了从12角管中至少分离出一个硅晶片 2，沿分离线4反复导引激光束3;图3示出工作状态的切割组件10的主要构件图解，切割组件10用于处理依据 Ere (定边喂膜生长)方法从拉制的12角管制造出的硅晶片；图4示出依据本发明的模件20的截面图解，模件20具有用于在切割周期期间检 测由光电传感器22接收的电信号的第一测量结构，该信号是来自于激光束23与硅晶片2 的交互作用区和/或其附近的光强；
图5示出依据本发明的模件30的截面图解，模件30具有用于在切割周期期间检 测由光电传感器22接收的电信号的第二测量结构；图6示出依据本发明的模件的截面图解，该模件具有用于在切割周期期间检测由 光电传感器22接收的电信号的第一测量结构21 ；图7示出在一 个切割周期期间由光电传感器22接收的电信号随时间的变化或者 该信号随着具有基本时不变的帧频的图像记录设备21的图像数量的变化；图8示出在多个切割周期期间由光电传感器22接收的电信号随时间的变化或者 该电信号随着具有基本时不变的帧频的图像记录设备21的图像数量的变化；图9示出用于优化切割时间的测试序列图示，其中显示了对于大约100个分离步 骤，从拉制为12角管的硅材料中完全分离出硅晶片，传统分离方法和根据本发明的分离方 法各自所需的切割时间(此处已经清楚显示，由于各自的分散非常高，仅依据本发明能实 现优化)；图10示出了根据本发明相对于切割时间优化后的分离过程，在3个切割周期期间 由光电传感器22接收的电信号随时间的变化或者该电信号随着具有基本时不变的帧频的 图像记录设备21的图像数量的变化；图11示出与具有高动态范围的成像照相系统的强度有关的输出信号；图12示出数个切割周期期间的通过在图8中所示的特征线描述的由可用照相系 统接收的电信号随时间或图像数量的变化。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，进行下面的描述。“辐射”是作用于工件上的处理辐射，例如，激光辐射；而“光”指可检测的并源自处 理区域的光。这样，实现处理辐射波长的测量波长的退耦，也为了本发明的目的而不把光谱 偏移发射、次级发射、热辐射及其他可能由交互作用引起的发射排除在外。术语“研磨”或“形变”将特别包括蒸发或汽化、化学反应(例如氧化)，也或者软 化、熔化、产生裂缝或裂线。针对安全的组件监视包括检测光强分布以及检查传感器检测到的光的强度维持 在的预给的极限值。通过监视极限值的维持，如果超出这些极限值，能够停止组件或以限定的方式使 其处于休息状态，从而实现了非常基本及重要的针对安全的功能。为了依照Ere (定边喂膜生长)方法制造用于光伏应用的硅晶片，在拉制处理中， 所准备的硅初始材料熔化并被拉制成12角管1 ；参见图1。在随后的修整步骤，借助于激光切割组件，所需要的晶片形状2从管1中切割出 来。为了以恰当的方式将晶片2从管1中分离出来，激光束3反复地通过切割路径4(图 2)。通过次数被称为周期次数并且被填充进组件参数设置中。必须选择周期次数使得总是可靠地切割出晶片2。除其他参数之外，所需的周期次 数主要依赖于Ere管ι的材料厚度，在特定情况下，材料厚度沿着管的长度及不同的边发生 变化。作为保守参数化的结果，周期被多次执行，即便晶片已经完全从Ere管分离出来。此处提出的方法确定晶片2实际上已经从Ere管1分离的时间点。为此目的，检测并计算激光处理期间产生的激光能量的反射。
这里描述的方法以及所描述的设备同样适用于根据线带(string-ribbon)方法 制造的半导体带以及通常也适用于半导体晶片。通过一个或多个半透明镜24，一部分反射回的激光能量经由独立于激光束23的 光束路径25到达检测单元。所检测到的源自激光束反射辐射的光强以及可选地还有其他 源自交互作用区或其附近的光的强度被转换成能被电学地分析的信号。强度信号的时间分 布被借助于下游连接的电子分析单元26及分析软件而得到分析。由于激光反射的强度依 赖于处理深度，这样能检测激光是仍处于待被切割材料之上还是在材料已经被切透之后处 于通道中。参见图7、8、10和12。此处所述的方法或设备也可以用于过程控制的其他要素，例如，光束路径污染识 另IJ、切割喷嘴的损坏识别、光源功率的衰减识别、检测激光束是否偏离对准以及其他干扰。
权利要求
一种处理工件和从工件分离部件的方法，包括以下步骤将辐射引导至在交互作用区中的工件之上，以研磨工件的材料，从而改变工件形状或从工件中分离部件，接收来自交互作用区和/或其附近的光，将接收到的光转换为电信号，分析所接收的电信号以确定何时结束处理过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述辐射是激光辐射并用于处理所述工件，从交 互作用区接收到的所述光是从交互作用区反射回的光且被转换成表示强度的信号段，所述 分析是针对所述信号段执行的，以用于优化处理时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述的处理是激光切割，当工件分离完成时所述 信号段示出减小的强度，且所述分析被执行以缩短处理时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其中光电传感器用于将接收到的光转换为电信号，且 其中电子测量变换器检测用于切割的信号的强度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述光电传感器的信号被转换为振荡的电信号。
6.根据权利要求2或4所述的方法，其中所述信号段作为特定内容而具有减小的波动， 其中，该波动是强度随时间变化的时变电信号在时间上的一阶导数或者经转换的时变电信 号在时间上的导数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中从交互作用区和/或其附近接收并且被转换为电 信号的光被光谱滤波。
8.根据权利要求1所述的方法，其中通过在电学上可变或可调的衰减元件，将从交互 作用区和/或其附近接收并且被转换为电信号的光的强度减小。
9.根据权利要求2所述的方法，其中借助于成像方法检测所述反射回的光的强度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述工件是采用Ere方法制造的半导体，或是根 据线带方法制造的半导体带，或是半导体晶片。
11.根据权利要求10所述的方法，其中工件包括适于从其中分离出硅晶片的12角管。
12.一种用于处理工件及从工件上控制分离部件的设备的模件，包括光电传感器；光学系统，用于将光从交互作用区和/或其附近引导至所述光电传感器，所述交互作 用区属于通过工件区域被研磨、改变形状和/或被分离而被辐射处理的工件，所述光电传感器用于将接收到的光的强度转换为电信号，用于处理从光电传感器接收的电信号的器件，以确定何时结束处理过程及何时实现完 全和可靠的工件分离。
13.根据权利要求12所述的模件，其中光学系统包括单向照相机，光电传感器处于单 向照相机的光束路径上。
14.根据权利要求13所述的模件，其中单向照相机具有成像镜头，光电传感器处于成 像镜头中。
15.根据权利要求12所述的模件，其中所述处理器件包括将光电传感器的电信号转换 为变频信号的装置，该装置包括VCO，VC0产生的频率与由于光电电流而在确定电阻产生的 电压成正比。
16.根据权利要求12所述的模件，其中利用所述用于处理从光电传感器接收的电信号 以确定何时结束处理过程的器件生成一信号，该信号将被导向存储器可编程的控制装置、 设备控制装置或安全监视装置。
17.根据权利要求12所述的模件，包括处于光电传感器之前的光谱滤光器，光电传感 器接收来自被处理的工件的光，所述滤光器的光谱通带范围包含工件材料的发射范围的光 谱带。
18.根据权利要求12所述的模件，包括衰减构件，其用于以规定方式减小源自交互作 用区和/或其附近的光的强度。
19.根据权利要求19所述的模件，其中衰减构件是在电学上可变或可调的，并且包括 能够以电机驱动方式调节的中性滤光器，或电铬元件和/或LCD屏幕。
20.根据权利要求12所述的模件，包括毛玻璃盘聚光器光学单元，其在光漫射的方向 上处在光电传感器之前。
21.用于监视如权利要求12至20中任一所述的模件的方法，其中模件包括成像系统 和照相系统，该照相系统接收由于激光辐射而从交互作用区反射的光，其中，在激光操作期 间，利用具有至少IOOdB动态范围的所述照相系统，将用于激光调节的所述成像系统与反 射强度的同步检测相结合使用。
全文摘要
本发明包括用于工件分离的方法和设备，其中借助于辐射，特别是借助于激光辐射，从一个工件上分离至少一个部件，且其中辐射在交互作用区中作用于工件上，使得工件的区域被研磨、形状改变和/或被分离；其中从交互作用区和/或其附近接收光强，并且光强被光电传感器转换为电信号，且其中，利用电信号确定出何时结束处理过程。
文档编号B23K26/42GK101862908SQ20101018802
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月6日 优先权日2009年4月3日
发明者克劳斯·格斯特纳, 德克·弗奇, 托尔斯滕·格拉尔, 阿尔布雷希特·塞德 申请人:肖特公开股份有限公司;肖特太阳能控股公司