专利名称：薄膜移除设备及移除薄膜的方法
技术领域：
本发明是有关于一种薄膜移除设备以及利用其来移除薄膜的方法，且特别是有关于一种薄膜太阳能电池制造过程中用来移除薄膜的设备以及利用其来移除薄膜的方法。
背景技术：
目前由于国际能源短缺，世界各国一直持续致力于研究各种可行的替代能源，而其中太阳能电池具有使用方便、无污染、无转动部分、无噪音、使用寿命长、普及化、可阻隔辐射热并且尺寸可与建筑物结合而随意变化等优点，而受到瞩目。典型的太阳能电池计有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳能电池、化合物太阳能电池以及染料敏化太阳能电池等。而目前由于原料短缺，因此主要的发展趋势则是以薄膜太阳能电池为主。
薄膜太阳能电池基板是一种多层膜堆叠结构，薄膜沉积是薄膜太阳能电池制作工艺中的重要技术。薄膜太阳能电池的制作过程，首先是在单位面积的基板(例如金属、非金属、半导体材料)上沉积所需要的薄膜，再利用激光切割方
式定义出太阳能电池单元(Cell)，然后再进行后续的封装工艺。
然而工艺中受限成本考虑与机台的设计，必须采用大面积的薄膜沉积，基板外围区域通常会出现沉积不均匀的状况，会使位在薄膜太阳能电池基板边缘的太阳能电池单元效率大幅降低甚至失效，进而在后续封装与测试工艺中严重影响太阳能电池基板的整体效率。
故此一外围区域一般称为无效边缘区，必须再进行后段工艺之前加以移除。现有的移除方式包括，使用激光切除工艺、采用化学方法的干式或湿式蚀刻以及采用物理方式的喷沙研磨工艺。然而采用激光移除工艺，受限于激光束处理面积太小，因此工艺较耗时且成本高，再加上激光移除后的基材表面过于光滑，并不利于后续封装或层压工艺的进行。而干式蚀刻工艺必须在真空腔体中进行，工艺成本较高。采用湿式蚀刻工艺，在移除无效边缘区之后，又必须再经过一道额外的清洗工艺，不仅工艺繁复，也容易损及太阳能电池基板。至 于喷砂研磨工艺则会产生微粒，造成工艺污染。
因此有需要提供一种成本便宜、操作简单且能降低微粒污染的薄膜移除方 法与装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种成本便宜、操作简单且能降低微 粒污染的薄膜移除设备以及薄膜移除方法，克服现有设备和方法的缺陷。
为了实现上述目的，根据本发明的一个实施例，本发明提供一种薄膜移除 设备，包括研磨头、超声波震荡装置以及微粒移除装置。超声波震荡装置用 来驱动研磨头，以移除位于基材上的薄膜。微粒移除装置用来移除由该薄膜所 产生的多个微粒。
为了实现上述目的，根据本发明的另一个实施例，本发明提供一种移除薄 膜的方法。该方法包括下述步骤首先提供一研磨头，使其与基材表面的薄膜 接触。接着提供超声波震荡装置驱动研磨头，以移除基材表面的薄膜。再提供 一微粒移除装置来移除由薄膜所产生的多个微粒。
根据以上所述的实施例，本发明的技术特征是采用超声波震荡装置所驱动 的研磨头来移除位于基材表面的薄膜。再提供微粒移除装置来移除由薄膜所产 生的多个微粒，以达到移除薄膜同时清洁的效果。由于超声波震荡研磨头的单 位处理面积较大，比现有的激光处理有效率，且操作及硬设备较为单纯，可大 幅降低工艺成本，尤其搭配微粒移除装置后，无需额外清洗工艺即可移除工艺 微粒，具有操作简单且工艺效率较高的优点。再加上通过研磨处理后的基材具 有较粗糙的表面，有利于后续元件封装压合工艺的进行，可达到上述发明的目 的。
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附 附图的详细说明如下
图1A是根据本发明的较佳实施例所示的一种薄膜移除设备的结构侧视
图；图IB是图1A的薄膜移除设备的结构前视图1C是图1A的薄膜移除设备的结构局部俯视图2是根据本发明的另一个实施例所示的薄膜移除设备的结构局部俯视
图3是根据本发明的又一个实施例所示的薄膜移除设备的结构局部俯视
图4是使用薄膜移除设备来移除薄膜的操作流程图5A是根据本发明的较佳实施例所示的一种薄膜移除设备的结构侧视
图5B是图5A的薄膜移除设备的结构俯视图；图6是使用图5A的薄膜移除设备来移除薄膜的操作流程图；为清楚描述本发明的技术特征，上述图标并未按照比例绘示，元件的尺寸大小，将依照说明书的描述内容的需求进行变更。
主要元件符号说明
跳薄膜移除设备101:研磨头
102:超声波震荡装置103:微粒移除装置
104:基材105:薄膜
106:传动杆107:研磨头横向往复运动的方向
跳微粒跳第一吸嘴
110:轮刷llh处理基台
113:载台117:抽气泵浦
118:连通管200:薄膜移除设备
209:第一吸嘴211:第二吸嘴
300:薄膜移除设备309:第一吸嘴
311:第二吸嘴313:吸嘴的进气方向
314:第三吸嘴500:薄膜移除设备
501:研磨头502:超声波震荡装置
503:微粒移除装置504:基材
505:薄膜506:传动杆507:研磨头横向往复运动的方向 508:微粒
509:吸嘴 511:可动的处理基台
515:旋转装置 516:固定架
517:抽气泵浦 518:连通管
S41:提供一个研磨头，使其与沉积于待处理元件表面的薄膜接触。S42:提供一个超声波震荡装置，借以驱动研磨头以移除薄膜。S421:提供一个处理基台以承载并固定玻璃基材。S422:提供一个载台以承载超声波震荡装置。
S423:移动载台来带动超声波震荡装置的传动杆，使研磨头在玻璃基材的
薄膜上移动。
S43:提供一个微粒移除装置，来移除磨擦薄膜所产生的多个微粒。
S61:提供一个研磨头，使其与玻璃基材表面的薄膜接触。
S62:提供一个超声波震荡装置，并通过传动杆驱动研磨头磨擦薄膜。
S62h提供一个固定架来固定超声波震荡装置和传动杆。
S622:提供一个可移动的处理基台来承载玻璃基材。
S623:带动玻璃基材左右上下移动，使位于玻璃基材上的薄膜与研磨头接触。
S63:提供一个微粒移除装置，来移除磨擦薄膜所产生的多个微粒。
具体实施例方式
本发明的一个实施例是在提供一种薄膜移除设备及其操作方法。为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，特提供数种运用于薄膜太阳能电池工艺中的薄膜移除设备及其操作方法作为较佳实施例来进一步说明。其中值得注意的是，下述实施例仅为了说明本发明的技术特征，并非用以限制本发明的权利要求保护范围。且为了方便描述起见，在以下实施例的附图之中，相似的元件将以相同的图式符号加以标示，然而这并不代表各图式之间，存在有相对应的联系关系。
请参照图1A至图1C，图1A是根据本发明的较佳实施例所示的一种薄膜移除设备100的结构侧视图。图1B是图1A的薄膜移除设备100的结构前视图。图1C是图1A的薄膜移除设备100的结构俯视图。薄膜移除设备100用来移除沉积于基材104(例如为金属材料、非金属材料、半导体材料)表面的薄
膜105。例如在本发明的一些实施例之中，薄膜移除设备100适用薄膜太阳能电池的制作过程，用来移除位在薄膜太阳能基板的基材104外围区域不均匀的薄膜105(无效边缘区)，以利后续封装与测试工艺的进行。
薄膜移除设备100包括研磨头101、超声波震荡装置102以及微粒移除装置103。研磨头101可以是金属材料、非金属材料或者是上述两种材料的组合。在本发明的较佳实施例之中，研磨头101是一种具有粗糙表面的金属模块。但在其它实施例研磨头101是一种具有粗糙表面的塑化模块。
超声波震荡装置102是一种用来驱动研磨头101，以移除位于基材104上的薄膜105的驱动装置。在本发明的实施例之中，超声波震荡装置102包括与研磨头101连接的传动杆106，通过传动杆106可驱动研磨头101进行横向往复运动。
在本实施例之中，传动杆106与基材104平行，且此研磨头101的横向往复运动的方向(如箭头107所示)恰与传动杆106垂直。其中，基材104放置于处理基台111之上，薄膜移除设备100的超声波震荡装置102则安设于载台113上。其中处理基台111固定不动，而通过移动载台113，使研磨头101在基材104的薄膜105上来回移动，以彻底移除薄膜105的无效边缘区。
微粒移除装置103是一种清洁装置，用来移除研磨头101在薄膜105上磨擦时所产生的多个微粒108。在本发明的一些实施例之中，微粒移除装置103是一种抽气装置，包括一个抽气泵浦117以及至少一个第一吸嘴109邻设于研磨头101。其中抽气泵浦117与第一吸嘴109是通过一连通管118相互连通。当研磨头101受超声波震荡装置102而往复运动，磨擦薄膜105时，此研磨工艺所产生的微粒108可通过第一吸嘴109吸出并排除，以防止微粒污染后续工艺。在本发明的一些实施例之中，微粒移除装置103还包括一个轮刷110，可以先扰动附着于基材104表面的微粒108，再通过第一吸嘴109将微粒108吸出并排除。
在本发明的另一些实施例之中，微粒移除装置103可以包括多个吸嘴。例如请参照图2，图2是根据本发明的另一个实施例所绘示的薄膜移除设备200的结构局部俯视图。其中薄膜移除设备200与图1C的薄膜移除设备100的结构相似，差别只在于薄膜移除设备200还包括一个第二吸嘴211。其中第一吸嘴209和第二吸嘴211是对称地邻设于研磨头201相对的两侧，且第一吸嘴 209和第二吸嘴211与研磨头201横向往复运动的方向(如箭头107所示)平行。
又请再请参照图3，图3是根据本发明的又一个实施例所绘示的薄膜移除 设备300的结构局部俯视图。其中薄膜移除设备300与图1C的薄膜移除设备 100的结构相似，差别只在于薄膜移除设备300还包括一个第二吸嘴311以及 一个第三吸嘴314。其中第一吸嘴309和第二吸嘴311对称地邻设于研磨头301 相对的两侧，且第一吸嘴309和第二吸嘴311与研磨头301横向往复运动的方 向(如箭头107所示)平行。而第三吸嘴314也邻设于研磨头301的一侧，且第 三吸嘴314也与研磨头301横向往复运动的方向107平行。而在本实施例之中， 第一吸嘴309、第二吸嘴311以及第三吸嘴314较佳是相互连通，以增加吸气 功率达到彻底清洁基材104表面的功能。
请参照图4，图4是使用图1的薄膜移除设备100来移除薄膜的操作流程 图。其中移除薄膜的方法包括下述歩骤。首先进行步骤S41，提供一个研磨头 101，使其与沉积于基材104(例如为金属材料、非金属材料、半导体材料)表面 的薄膜105接触。
接着进行歩骤S42，提供一个超声波震荡装置102，并通过传动杆106驱 动研磨头101，以去除位于基材104上的薄膜105。在本实施例之中，驱动研 磨头的步骤还包括步骤S421:提供一个处理基台111以承载并固定基材104; 以及歩骤S422:提供一个载台113以承载超声波震荡装置102;以及S423: 移动载台113来带动超声波震荡装置102的传动杆，使研磨头101在基材104 的薄膜105上移动。
然后请再进行步骤S43，提供一个具有至少一个吸嘴109的微粒移除装置 103，来移除研磨头101在薄膜105上磨擦时所产生的多个微粒108。
请参照图5A和图5B，图5A是根据本发明的较佳实施例所示的一种薄膜 移除设备500的结构侧视图。图5B是图5A的薄膜移除设备500的结构俯视 图。薄膜移除设备500的结构大致与图1A的薄膜移除设备100相似，较大的 差异在于在两种结构中研磨的配置与驱动方式。
其中薄膜移除设备500包括研磨头501、超声波震荡装置502以及微粒 移除装置503。研磨头501可以是金属材料、非金属材料或者是上述两种材料 的组合。在本发明的较佳实施例之中，研磨头501是一种蒸镀有类钻碳薄膜的金属模块。
超声波震荡装置502是一种用来驱动研磨头501，以移除薄膜505的驱动装置。在本发明的实施例之中，超声波震荡装置502包括与研磨头501连接的传动杆506，通过传动杆506可驱动研磨头501进行横向往复运动。另外超声波震荡装置502还包括一个旋转装置515，可带动传动杆506和研磨头501同轴旋转
在本实施例之中，传动杆506与基材504垂直，但研磨头501的横向往复运动的方向(如箭头507所示)仍与传动杆506垂直。其中值得注意的是，超声波震荡装置502和传动杆506固定于一个固定架516之上；基材504则安设于一个可移动的处理基台511上。通过移动承载基材504的处理基台5U，可带动基材504上下左右来回移动，进而使位于基材504上的薄膜505与研磨头501接触，以彻底移除薄膜105的无效边缘区。
另外在其它实施例之中，超声波震荡装置502和传动杆506固定于一个机械手臂(未示)之上；基材504则安设于一个固定的处理基台511上。通过机械手臂来驱动超声波震荡装置502和传动杆506在基材504的上方上下左右来回移动，进而使位于基材504上的薄膜505与研磨头501接触，以彻底移除薄膜105的无效边缘区。
微粒移除装置503是一种抽气装置，固定在固定架516之上。在本实施例之中，微粒移除装置503还包括一个抽气泵浦517以及至少一个吸嘴509，邻设于研磨头501，并且通过连通管518与抽气泵浦517连通。当研磨头501受超声波震荡装置502而往复运动，磨擦薄膜505时，吸嘴509可吸出并排除研磨工艺所产生的微粒508，以防止微粒污染后续工艺。
请参照图6，图6是使用图5A的薄膜移除设备500来移除薄膜的操作流程图。其中移除薄膜的方法包括下述步骤。首先进行步骤S61，提供一个研磨头501，使其与沉积于待处理元件，例如基材504，表面的薄膜505接触。
接着进行步骤S62，提供一个超声波震荡装置502，并通过传动杆506驱动研磨头501，以移除位于基材504上的薄膜505。在本实施例之中，驱动研磨头501的步骤还包括步骤S621:提供一个固定架516来固定超声波震荡装置502和传动杆506;步骤S622:提供一个可移动的处理基台511来承载基材504;以及步骤S623:带动玻璃基材504左右上下移动，使位于基材504上的薄膜505与研磨头501接触。
然后请再进行步骤S63:提供一个具有至少一个吸嘴509的微粒移除装置 503，来移除磨擦薄膜505所产生的多个微粒508。根据以上所述的实施例， 本发明的技术特征是采用供超声波震荡装置所驱动的研磨头来磨擦位于基材 表面的薄膜层。再提供微粒移除装置来移除磨擦薄膜所产生的多个微粒，以达 到移除薄膜同时清洁的效果。由于超声波震荡研磨头的单位处理面积较大，比 现有的激光处理有效率，且操作及硬设备较为单纯，可大幅降低工艺成本，尤 其搭配微粒移除装置后，无需额外清洗工艺即可移除工艺微粒，具有操作简单 且工艺效率较高的优点。再加上通过研磨处理后的基材具有较粗糙的表面，有 利于后续元件封装压合工艺的进行，可达到上述发明的目的。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何相 关技术领域具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种得 更动与润饰。例如虽然上述实施例仅以薄膜太阳能电池工艺中的薄膜移除设备 及其操作方法来说明本发明的技术特征。但值得注意的是，本发明所提供的薄 膜移除设备及其操作方法，不仅适用于薄膜太阳能电池工艺，也适用于半导体 的其它薄膜移除工艺或类似的表面处理工艺。因此本发明的保护范围当视后附 的权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1、一种薄膜移除设备，其特征在于，包括一研磨头；一超声波震荡装置，用来驱动该研磨头，以移除位于一基材上的一薄膜；以及一微粒移除装置，用来移除由该薄膜所产生的多个微粒。
2、 根据权利要求1所述的薄膜移除设备，其特征在于，该研磨头的材料 选自于金属、非金属以及上述组合所组成的一族群。
3、 根据权利要求1所述的薄膜移除设备，其特征在于，该薄膜沉积于该 基材之上。
4、 根据权利要求1所述的薄膜移除设备，其特征在于，该超声波震荡装 置包括一传动杆与该研磨头连接，借以驱动该研磨头进行一横向往复运动， 其中该传动杆与该往复运动的方向垂直，且该传动杆与该基材平行。
5、 根据权利要求4所述的薄膜移除设备，其特征在于，该微粒移除装置 是一抽气装置，且该抽气装置包括一第一吸嘴，邻设于该研磨头；一轮刷，邻设于该第一吸嘴，用来清洁该表面。
6、 根据权利要求4所述的薄膜移除设备，其特征在于，该微粒移除装置 包括一第一吸嘴；一第二吸嘴，其中该第二吸嘴与该第一吸嘴分别对称地邻设于该研磨头 的两侧，并且分别与该横向往复运动的方向平行；以及一第三吸嘴，邻设于该研磨头，其中该第三吸嘴与该横向往复运动的方 向平行，且该第一吸嘴、该第二吸嘴以及该第三吸嘴相互连通。
7、 根据权利要求1所述的薄膜移除设备，其特征在于，该超声波震荡装 置包括一传动杆与该研磨头连接，借以驱动该研磨头进行一横向往复运动， 且该传动杆与该基材垂直。
8、 根据权利要求7所述的薄膜移除设备，其特征在于，该超声波震荡装 置还包括一旋转装置可带动该传动杆和该研磨头同轴旋转。
9、 根据权利要求4所述的薄膜移除设备，其特征在于，还包括 一处理基台，用来承载并固定该基材；以及一载台用来承载该超声波震荡装置，通过该载台的移动来带动该传动杆， 使该研磨头在该基材的该薄膜上移动。
10、 根据权利要求4所述的薄膜移除设备，其特征在于，包括 一固定架，用来固定该传动杆；以及一处理基台，用来承载该基材，并带动该基材的该薄膜与该研磨头接触。
11、 一种移除薄膜的方法，其特征在于，包括 提供一研磨头使其与一基材的一薄膜接触； 提供一超声波震荡装置驱动该研磨头以移除该薄膜；以及 提供一微粒移除装置，来移除由该薄膜所产生的多个微粒。
全文摘要
本发明提供一种薄膜移除设备及移除薄膜的方法，其中薄膜移除设备包括研磨头、超声波震荡装置以及微粒移除装置。超声波震荡装置用来驱动研磨头，以去除位于基材上的薄膜。微粒移除装置用来移除由该薄膜所产生的多个微粒。
文档编号B24B35/00GK101623846SQ200810126900
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月10日 优先权日2008年7月10日
发明者庄峻铭, 简毓苍, 简永杰 申请人:东捷科技股份有限公司