Die Erfindung betrifft eine Vereinzelungsvorrichtung zum Vereinzeln von scheibenförmigen Elementen aus einem Stapel.

Während des Herstellungsprozesses beispielsweise von Photovoltaikanlagen ist es erforderlich, die zunächst gestapelten Wafer als scheibenförmige Elemente zu vereinzeln und so einem weiteren Transport oder direkt einem weiteren Prozess zuzuführen. Dabei kann der Stapel von Wafern oder anderen scheibenförmiger Elemente insbesondere zunächst in einem ersten Medium zugeführt werden, wohingegen die weitere Verarbeitung der nachfolgend vereinzelten scheibenförmigen Elemente in einem zweiten Medium erfolgt. Insbesondere wird der Stapel in einem Flüssigkeitsbad zugeführt, beispielsweise einer Reinigungsflüssigkeit. Zur weiteren Verarbeitung werden jedoch die einzelnen Wafer aus dem Flüssigkeitsbad herausgenommen.

Die einzelnen Elemente des Stapels haften aufgrund ihrer flächigen, weitgehend ebenen Ausbildung stark aneinander. Gleichzeitig sind die Elemente nur gering mechanisch belastbar. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung einen zuverlässigen Vereinzelungsvorgang zu ermöglichen, bei dem die Belastung der Elemente gering ist.

Die Erfindung betrifft eine Vereinzelungsvorrichtung zum Vereinzeln von einen Stapel bildenden scheibenförmigen Elementen mit einem Behälter zum Aufnehmen des Stapels. Der Behälter ist mit einer Flüssigkeit gefüllt und die Vereinzelungsvorrichtung weist eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Abtransport eines jeweils ersten Element des Stapels auf. Die Vereinzelungsvorrichtung weist eine Strömungserzeugungsvorrichtung auf, die eingerichtet ist, wenigstens aus zwei unterschiedlichen Richtungen eine Strömung der Flüssigkeit in dem Behälter mit einer Richtungskomponente auf die Stapelachse hin zu erzeugen. Durch eine solche Unterstützung des Ablösens des ersten Elements eines Stapels wird die Aufnahme und der Abtransport erleichtert. Die einzelnen Elemente werden voneinander gelöst und ein Kleben aneinander wird vermieden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die Flüssigkeit des Behälters verwendet wird, wenn diese eine Reinigungsflüssigkeit ist.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vereinzelungsvorrichtung. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Strömungserzeugungsvorrichtung eine Mehrzahl von Düsen aufweist. Dies erlaubt das einfache Einstellen der Strömungsrichtung. Damit ist eine Anpassung an die zu vereinzelnden Elemente möglich. Besonders bevorzugt ist es, wenn neben den Düsen, die eine Richtungskomponente der Strahlrichtung senkrecht zur Stapelachs aufweisen auch wenigstens eine Düse vorhanden ist, die auf die Vorrichtung zum Aufnehmen und Abtransport hin gerichtet ist. Diese Düse strahlt insbesondere parallel zu der Stapelachse, bei einem Stapel, in dem die Flächennormale der Elemente etwa mit der Stapelachse zusammenfällt.

Diejenigen Düsen, die das Auffächern des Stapels bewirken strahlen insbesondere senkrecht zur Stapelachse auf die Seiten des Stapels. Damit dringt die Flüssigkeit, vorzugsweise eine Reinigungsflüssigkeit zwischen den einzelnen Elementen in den Stapel ein. Dies führt nicht nur zu dem gewünschten Lösen der einzelnen Elemente sondern auch zu einer verbesserten Reinigung der Elemente, beispielsweise Wafer, die aus einem Sägevorgang zurückkommen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Elemente damit an die Anlagefläche einer Gurtfördervorrichtung gedrückt werden. Der sonst bei solchen

Gurtfördervorrichtungen eingesetzte Unterdruck zu sicheren Halten der Elemente kann dann entfallen oder zumindest reduziert werden. Besonders wichtig ist dies bei einer stehenden Anordnung der Stapelachse, die also in horizontaler Richtung verläuft. Bei einer solchen Ausrichtung können die Elemente ohne erheblichen Mehraufwand nur auf der Oberseite des Stapels aufgenommen werden. Damit wird das Aufnehmen entgegen der Schwerkraft durch die erzeugte Strömung unterstützt.

Bei einer stehenden Anordnung des Stapels ist es außerdem vorteilhaft, die Anordnung der Düsen bezüglich der Stapelachse symmetrisch zu wählen. D.h. es wird von wenigstens zwei gegenüberliegenden Seiten Flüssigkeit zugeführt. Um ein seitliches Wegschwimmen de gelösten Elemente zu verhindern, ist es besonders vorteilhaft, die Düsen über den gesamten äußeren Rand der Elemente verteilt anzuordnen. Da bei einer rein senkrecht zur Stapelachse gewählten Orientierung der Düsen zum Lösen der Elemente dennoch eine seitliche Verschiebung auftreten kann, ist es hier weiterhin vorteilhaft, zusätzlich eine Mehrzahl von auf die Vorrichtung zum Abtransport der Elemente gerichteter Düsen vorzusehen, die ebenfalls gleichmäßig bezüglich der Stapelachse wirkt.

Eine Anlage, mit der eine solche Vereinzelung von Wafern aus einem Stapel, der in einem Flüssigkeitsbad zugeführt wird, besonders vorteilhaft ist, ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend detailliert erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur

Vereinzelung von in einem Flüssigkeitsbad zugeführten, gestapelten scheibenförmigen Elementen; und

Fig. 2 eine Düsenanordnung zum Auffächern der gestapelten scheibenförmigen Elemente und zum Unterstützen des Separationsvorgangs durch eine Gurtfördervorrichtung .

In der Fig. 1 ist eine Vereinzelungsvorrichtung 1 in einer vereinfachten, schematischen Anordnung dargestellt. Die Vereinzelungsvorrichtung 1 umfasst einen Behälter 2, in dem in einem Flüssigkeitsbad ein Stapel 4 scheibenförmiger Elemente 4.1, 4.2,... angeordnet ist. Der Stapel 4, dessen Stapelachse sich im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der den Stapel 4 bildenden scheibenförmigen Elemente 4.1, 4.2,... erstreckt, ist auf einer Auflagevorrichtung 3 angeordnet. Die Auflagevorrichtung 3 kann im einfachsten Beispiel eine etwa L-förmige Geometrie aufweisen. Damit wird ein Umkippen in einer Richtung des Stapels vermieden.

Zum Abheben des jeweils ersten scheibenförmigen Elements 4.1 von dem Stapel 4 ist eine erste Gurtfördervorrichtung 5 vorgesehen. Die Gurtfördervorrichtung 5 umfasst einen endlosen Gurt 6, der über eine erste Antriebswalze 7 und eine zweite Antriebswalze 8 läuft. Die Förderrichtung des Gurts 6 ist in der Fig. 1 mittels eines Pfeils gekennzeichnet. Um den Gurt 6 in Bewegung zu versetzen, ist eine Antriebsvorrichtung 9 vorgesehen, die mit wenigstens einer der Antriebswalzen 7, 8 zusammenwirkt. Die Antriebswalzen 7, 8 sind über eine lediglich vereinfacht dargestellte Rahmenkonstruktion gehalten und werden mittels einer Halterung 10 ortsfest gehalten.

Zum Vereinzeln des jeweils ersten scheibenförmigen Elements 4.1 aus dem Stapel 4 wird der Stapel 4 in Richtung auf eine Oberfläche des Gurts 6 zubewegt, bis das erste scheibenförmige Element mit seiner von dem Stapel abgewandten Oberfläche an dem Gurt 6 anliegt. Der Gurt weist Öffnungen auf, durch die mittels einer ersten Saugvorrichtung ein erstes Medium angesaugt werden kann. Im Falle der ersten Gurtfördervorrichtung 5 ist die erste Saugvorrichtung und eine zweite Saugvorrichtung vorgesehen. Die erste Saugvorrichtung umfasst eine erste Pumpe 11 sowie ein mit der Saugseite der Pumpe 11 verbundenes Kanalsystem 12. Das Kanalsystem 12 ist in der Rahmenkonstruktion der ersten Gurtfördervorrichtung 5 so ausgebildet, dass zu dem Gurt 6 hin offene Kanäle in der Rahmenkonstruktion ausgebildet sind. Durch die Öffnungen des Gurtes 6 wird daher das in dem Behälter 2 vorhandene Medium angesaugt. Durch den so erzeugte Unterdruck bzw. die Strömung des Mediums durch den Gurt 6 hindurch wird eine Adhäsionskraft, die sich zwischen dem ersten scheibenförmigen Element 4.1 und dem Gurt 6 ausbildet, unterstützt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist es zu erkennen, dass die Ansaugstrecke des Kanalsystems 12 so bemessen ist, dass ein Ansaugen von Medium lediglich unterhalb der Flüssigkeitslinie in dem Behälter 2 erfolgt.

In Transportrichtung anschließend folgt eine zweite Ansaugstrecke, die durch die zweite Saugvorrichtung gebildet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt dieser Teil der Gurtfördervorrichtung 5 bereits außerhalb der Flüssigkeit in dem Behälter 2. Durch die zweite Pumpe 13 wird dagegen das außerhalb der Flüssigkeit herrschende Medium, normalerweise Luft, angesaugt. Die zweite Pumpe 13 wirkt mit einem zweiten Kanalsystem 14 zusammen. Das zweite Kanalsystem 14 weist ebenfalls zum Gurt 6 hin offene Nuten auf, sodass die den Gurt außerhalb der Flüssigkeit umgebende Luft durch den Gurt hindurch angesaugt wird. Auch hier wird mittels des Unterdrucks die Adhäsion zwischen dem an dem Gurt 6 anhaftenden Wafer 4.1 unterstützt . Der Weitertransport der scheibenförmigen Elemente, also im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Wafer wird durch eine zweite Transporteinrichtung vorgenommen. Im dargestellten Beispiel ist dies eine weitere Gurtfördervorrichtung 15. Die weitere Gurtfördervorrichtung ist prinzipiell entsprechend der ersten Gurtfördervorrichtung 5 aufgebaut. Auch hier wird ein endloser Gurt über eine erste Antriebswalze 17 und eine zweite Antriebswalze 18 geführt. Wenigstens eine der beiden Antriebswalzen 17, 18 ist mittels einer weiteren Antriebseinrichtung 20 angetrieben. Die erste Gurtfördervorrichtung 5 und die zweite Gurtfördervorrichtung 15 sind so angeordnet, dass die Transportebene, die durch die Oberfläche der beiden Gurte gebildet wird, in einer Ebene liegen. Damit ist ein Übergang von der ersten Gurtfördervorrichtung 5 zur zweiten Gurtfördervorrichtung 15 möglich, wobei die zu übergebenden scheibenförmigen Elemente 4, 1, 34, 23 jeweils sicher und stabil an dem Gurt 6 der ersten Gurtfördervorrichtung 5 bzw. dem Gurt der zweiten Gurtfördervorrichtung 15 anhaften. Um auch hier die Adhäsionskräfte zu unterstützen, ist eine weitere Saugoder Unterdruckeinrichtung vorgesehen. Diese Unterdruckeinrichtung umfasst eine dritte Pumpe 21, die mit einem dritten Kanalsystem 22 zusammenwirkt. Das Kanalsystem 22 weist wiederrum zum Gurt offene Nuten auf, die sich vorzugsweise über etwa die gesamte Transportlänge, die durch den Abstand der ersten Antriebswalze 17 zu der zweiten Antriebswalze 18 definiert ist, erstrecken. Zur mechanischen Fixierung ist eine weitere Halterung 19 vorgesehen, die die zweite Gurtfördervorrichtung 15 fluchtend zu der ersten Gurtfördervorrichtung 5 ebenfalls ortsfest hält.

Um den Stapel 4 nach dem Abtransport seines obersten Elements 4.1 weiter zu transportieren, wird bevorzugt der ganze Behälter 2 mit der fest darin angeordneten Auflagevorrichtung 3 relativ zu der ersten Gurtfördervorrichtung 5 bewegt. Hierzu ist der Behälter 2 auf einem Schlitten 31 einer Bewegungsvorrichtung 30 angeordnet. Der Schlitten 31 ist relativ zu einem Grundelement 32 des Antriebs bewegbar. Solche Linearantriebssysteme sind an sich bekannt. Mittels eines Motors 33 wird der Schlitten 31 auf dem Grundelement 32 bewegt. Die Bewegung kann getaktet oder kontinuierlich erfolgen. Bevorzugt wird eine getaktete Bewegung verwendet, um sicher einen Abtransport des ersten scheibenförmigen Elements 4.1 durch die erste Gurtfördervorrichtung 5 zu ermöglichen, bevor der nachrückende Stapel 4 das erste Element 4.1 einklemmt.

Bevor der Stapel 4 mit seinem ersten scheibenförmigen Element 4.1 in Anlage an den Gurt 6 gelangt, wird vorzugsweise eine Auffächerung des Stapels 4 durchgeführt. Diese Auffächerung wird mit Hilfe einer Düsenanordnung 25 bewirkt. Die Düsenanordnung 25 weist eine erste Gruppe von Düsen 26. i und eine zweite Gruppe von Düsen 27. i auf. Beaufschlagt werden die Düsen jeweils mit dem Medium in dem Behälter 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu eine weitere Pumpe vorgesehen, die aus dem Behälter 2 Flüssigkeit ansaugt und durch die Düsen 26. i, 27. i fördert. Die erste Gruppe von Düsen umfasst Vorvereinzelungsdüsen 26.1 bis 26.3. Die Strahlrichtung dieser Düsen 26.1 bis 26.3 ist etwa senkrecht zur Stapelachse orientiert. Damit dringt die durch die Düsen 26.1 bis 26.3 geförderte Flüssigkeit zwischen die scheibenförmigen gestapelten Elemente 4.1, 4.2, ... ein und löst diese voneinander. Beim Zuführen des ersten scheibenförmigen Elements 4.1 an dem Gurt 6 wird somit das Abziehen in vertikaler Richtung vereinfacht.

Es ist zu beachten, dass die Anordnung in der Fig. 1 lediglich beispielhaft gewählt wurde. Es ist folglich nicht erforderlich, dass ein Abtransport der scheibenförmigen Elemente in vertikaler Richtung erfolgt. Insbesondere kann die erste Gurtfördervorrichtung 5 so angeordnet sein, dass die Vereinzelung selbst in horizontaler Richtung erfolgt. Nach einer Übergabe an die zweite Gurtfördervorrichtung 15 kann dann beispielsweise lediglich durch die zweite Gurtfördervorrichtung 15 ein Weitertransport in vertikaler Richtung erfolgen.

Die Düsenanordnung 25 umfasst ferner wie bereits erläutert eine zweite Gruppe von Düsen 27.1, 27.2. Die Strahlrichtung dieser Düsen 27.1, 27.2 ist etwa parallel zur Stapelachse und auf den Gurt 6 der ersten Gurtfördervorrichtung 5 zu gerichtet. Mit Hilfe des so erzeugten Flüssigkeitsstroms wird das an dem Gurt 6 anhaftende erste scheibenförmige Element zusätzlich gegen den Gurt 6 gedrückt.

Dabei können insbesondere die seitlich des Stapels 4 angeordneten Düsen, in der Fig. 1 die Düse 27.2, mit einem geringfügigen Winkel auf die Stapelachse zu angeordnet sein.

Auch der Gurt der zweiten Gurtfördervorrichtung 15 ist vorzugsweise mit einem Lochmuster versehen, sodass durch die zweite Saugeinrichtung das Umgebungsmedium angesaugt werden kann.

Der Einfachheit halber ist im dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich eine Düsenanordnung 25 vorgesehen. Es ist aber insbesondere zur Vorvereinzelung auch denkbar, dass mehrere Düsenanordnungen in Transportrichtung des Stapels 4 nacheinander vorgesehen sind. Die Düsenanordnung 25 ist ebenso wie die erste Gurtfördervorrichtung 5 und die zweite

Gurtfördervorrichtung 15 ortsfest angeordnet, wohingegen der Stapel 4 durch Bewegen des Behälters 2 relativ hierzu bewegt wird. Um noch einmal die Anordnung der beiden Gruppen von Düsen zu verdeutlichen, ist in Fig. 2 ein Ausschnitt der Fig. 1 aus einer anderen Perspektive gezeigt. Die Blickrichtung ist dabei so gewählt, dass von der ersten Gurtfördervorrichtung 5 aus die Düsenanordnung 25 betrachtet wird. Es ist zu erkennen, dass ein U-förmiges Halteelement 28 vorgesehen ist, welches in nicht gezeigter Weise ortsfest gehalten wird. Die Schenkel des grundsätzlich U-förmigen Halteelements 28 umgreifen den Stapel 4, dessen erstes Element 4.1 in der Figur zu sehen ist. An dem Träger 28 ist die erste Gruppe von Düsen 26.1 - 26.6 angeordnet. Die Abströmrichtung des Druckmittels aus diesen Düsen 26.1 - 26.6 ist in etwa senkrecht zur Stapelachse. Zusätzlich ist an den Träger 28 eine Mehrzahl von Düsen der zweiten Gruppe von Düsen 27.1 - 27.7 vorgesehen, die im Wesentlichen parallel zur Stapelachse ihre Hauptabströmrichtung haben. Die Düsen der ersten Gruppe und die Düsen der zweiten Gruppe können vorzugsweise durch eine gemeinsame Pumpe mit Flüssigkeit versorgt werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist es gezeigt, dass der Wechsel des Mediums aus dem Behälter heraus während des Vereinzelungsvorgangs durch die erste Gurtfördervorrichtung 5 erreicht wird. Ebenso ist es jedoch denkbar, dass die erste Gurtfördervorrichtung 5 so kurz ist, dass sie ausschließlich im Bereich der Flüssigkeit in dem Behälter 2 angeordnet ist. Die zweite Gurtf rdervorrichtung 15 ist dann so lang, dass bei dem Medienwechsel gleichzeitig ein Wechsel von der ersten Gurtfördervorrichtung 5 auf die zweite

Gurtfördervorrichtung 15 beim Transport eines scheibenförmigen Elements erfolgt. In diesem Fall ist vorzugsweise auch das Lochmuster, welches den Durchtritt des Mediums durch den jeweiligen Gurt der ersten Gurtfördervorrichtung 5 bzw. der zweiten

Gurtfördervorrichtung 15 ermöglicht, an das Medium angepasst. Alternativ ist es auch denkbar, dass auf die erste Saugvorrichtung zum Ansaugen der Flüssigkeit in dem Behälter 2 verzichtet wird und dort lediglich mit Hilfe von Adhäsionskräften und den Strömungen, die durch die zweite Gruppe von Düsen 27.1 - 27.7 erzeugt werden, gearbeitet wird.