專利名稱：步進式熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于熱處理半導(dǎo)體基板等基板的步進式熱處理裝置。
背景技術(shù)：
已知一種具備用于在熱處理半導(dǎo)體基板等基板的熱處理爐內(nèi)、利用步進梁輸送該基板的步進式基板輸送裝置的熱處理裝置。在這樣的熱處理裝置中，將基板在進行干燥或燒成的熱處理爐內(nèi)輸送，并實施用于將膜材料固著形成在基板的表面(上面)及/或背面(下面)上的處理等的熱處理。例如，專利文獻1或?qū)＠墨I2所記載的就是該裝置。
專利文獻1特開2003-176011號公報專利文獻2特開2004-18122號公報在具備上述步進式基板輸送裝置的熱處理裝置中，通常具備交替進行爐長方向的相對移動和上下方向的相對移動的第1梁以及第2梁、和為了與基板接觸而支撐該基板而從第1梁以及第2梁向上突設(shè)的多個支撐銷，通過在第1梁和第2梁之間交接來輸送基板。
可是，在用于將膜材料固著形成在基板的表面及/或背面上等的基板的熱處理時，有時候希望盡可能快速地升溫從而縮短熱處理時間，并在基板內(nèi)不殘存熱的影響。例如，當在太陽電池基板的表面及/或背面用電極糊等膜材料形成電極時，在其加熱燒成之際，希望盡可能快速地升溫，在確保了用于電極形成的保持時間后快速地冷卻，付與表面以用于電極形成的溫度，但在傳遞到基板內(nèi)部的熱給其特性造成影響之前結(jié)束熱處理。
但是，在以往的熱處理裝置中，即便為了快速的熱處理而進行輻射加熱，也不可避免梁位于基板的下面和加熱板之間的情況，由于從加熱板放射的遠紅外線等放射能量被該梁遮擋，因此很難實現(xiàn)均勻地急速加熱，必須有某種程度的上升時間，例如20至30秒左右。因此，存在基板的特性因受到熱的影響而變化，特性參差不齊，或者品質(zhì)損壞而合格率下降的不良狀況。例如，當在太陽電池基板的表背上進行用于形成梳形電極的熱處理時，存在太陽電池的特性遭受變化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是將以上的事情作為背景而研制成的，其目的在于提供能夠盡可能地縮短加熱上升時間，或者能夠縮短加熱處理時間的步進式熱處理裝置。
用于達成上述目的的本申請的第1點要旨，是具備交替進行爐長方向的相對移動和上下方向的相對移動的第1梁以及第2梁、和具有用于對通過這些第1梁以及第2梁的協(xié)作而被輸送的基板進行輻射加熱的加熱體的加熱爐，利用該第1梁和第2梁之間的交接使上述基板在前述加熱爐中通過而將其輸送的步進式熱處理裝置，前述第1梁及/或第2梁中的至少一部分，由透明的陶瓷構(gòu)成。
另外，本申請的第2點要旨是，在第1點所述的發(fā)明中，前述第1梁及/或第2梁，由相互平行的一對管狀部件分別構(gòu)成，在這一對管狀部件的縱向中，至少一部分是由透明的石英管構(gòu)成的。
另外，本申請的第3點要旨是，在第1或2點所述的發(fā)明中，前述第1梁是相對于前述加熱爐被位置固定地設(shè)置的固定梁，前述第2梁是相對于前述加熱爐可相對移動地設(shè)置的可動梁。
另外，本申請的第4點的要旨是，在第1至3點的任意一點所述的發(fā)明中，為了從其下面支撐前述基板，在前述第1梁以及第2梁的至少一方上設(shè)置向上側(cè)突出的多個支撐突起。
另外，本申請的第5點要旨是，在第1至4項所述的發(fā)明中，為了在輸送方向上將前述基板定位，在前述第1梁以及第2梁的至少一方上，設(shè)有以可卡合在該基板的前緣以及后緣上的間隔設(shè)置的、并且越靠近前端越向遠離該基板的方向傾斜的一對輸送方向?qū)б黄稹?br> 另外，本申請的第6點要旨是，在第1～5點的任意一點所述的發(fā)明中，在用于協(xié)作地輸送基板的前述第1梁以及第2梁中位于外側(cè)的梁上，具備以越靠近外側(cè)就越靠近上側(cè)的方式傾斜、導(dǎo)引前述基板的側(cè)緣的橫向?qū)б黄稹?br> 另外，本申請的第7點要旨是，在第1至6點的任意一點所述的發(fā)明中，前述加熱爐，在從該基板的上側(cè)以及下側(cè)隔開規(guī)定距離的位置上，分別具備多個加熱板，該加熱板具有與所輸送的前述基板的上面以及下面相對的固著有遠紅外線放射體層的放射面。
另外，本申請的第8點要旨是，在第7點所述的發(fā)明中，前述加熱爐，具備由從爐壁的頂向下方突出的隔壁分割的多個加熱室，和連接在前述爐壁的構(gòu)成該加熱室的頂?shù)牟糠稚系呐艢夤堋?br> 另外，本申請的第9點要旨是，在第8點所述的發(fā)明中，在前述加熱室內(nèi)輸送的基板的下側(cè)以及上側(cè)的一方上配置有預(yù)熱管，在另一方上配置有向該加熱室內(nèi)提供被該預(yù)熱管預(yù)熱的氣體的供氣管。
另外，本申請的第10點要旨是，在第7或8點所述的發(fā)明中，前述加熱爐的爐壁由將陶瓷纖維成形為厚板狀的陶瓷纖維板構(gòu)成，在該陶瓷纖維板的內(nèi)壁面上實施了二氧化硅類涂層。
根據(jù)本發(fā)明的第1方面的步進式熱處理裝置，由于第1梁及/或第2梁中的至少一部分，是由透明的陶瓷構(gòu)成的，因此來自于加熱體的輻射能量可以通過透明的陶瓷而到達基板的背面，因此與以往的步進式熱處理裝置相比，便很容易均勻地急速加熱，可以縮短上升時間或加熱處理時間。其結(jié)果，能夠盡可能地減少熱處理給基板的特性造成影響的情況。
另外，在本申請的第2方面中，由于前述第1梁及/或第2梁，由相互平行的一對管狀部件分別構(gòu)成，并且這一對管狀部件的縱向中至少一部分是由透明的石英管構(gòu)成的，因此具有輕量并且剛性較高，而且可以使用便宜的管狀部件的優(yōu)點。另外，在上述一對管狀部件的一部分，例如全長中在加熱爐內(nèi)相對地實現(xiàn)高溫的部分，即由加熱爐內(nèi)的輻射能量進行的加熱部分，由透明的石英管構(gòu)成的情況下，則更便宜。
另外，在本申請的第3方面中，由于前述第1梁，是相對于前述加熱爐被位置固定地設(shè)置的固定梁，前述第2梁，是相對于前述加熱爐可以相對移動地設(shè)置的可動梁，因此步進式熱處理裝置的梁驅(qū)動機構(gòu)變得簡單。
另外，在本申請的第4方面中，由于為了從其下面支撐前述基板，在前述第1梁以及第2梁的至少一方上設(shè)置向上側(cè)突出的多個支撐突起，因此可以經(jīng)由支撐突起以小面積支撐基板的下面，因而與設(shè)在基板的下面的電極圖案等的干擾變少，同時可以很好地防止由在加熱處理中與支撐部件的接觸引起而產(chǎn)生的基板的接觸痕(陰影)的發(fā)生。
另外，在本申請的第5方面中，由于為了在輸送方向上將前述基板定位，在前述第1梁以及第2梁的至少一方上，設(shè)有以能夠卡合在該基板的前緣以及后緣上的間隔設(shè)置的、并且越靠近前端越向遠離該基板的方向傾斜的一對輸送方向?qū)б黄?，因此基板相互的輸送方向上的相互位置被固定，可以很好地防止基板的輸送方向上的偏移、相互的干擾。
另外，在本申請的第6方面中，由于在用于協(xié)作地輸送基板的前述第1梁以及第2梁中位于外側(cè)的梁上，具備以越靠近外側(cè)就越靠近上側(cè)的方式傾斜、導(dǎo)引前述基板的側(cè)緣的橫向?qū)б黄?，因此可以很好地防止輸送中的基板相對于輸送方向向?cè)方(橫向)偏移的情況、基板的脫落。
另外，在本申請的第7方面中，由于前述加熱爐，具備配置在從所輸送的前述基板的上面以及下面隔開規(guī)定距離的位置上的多個近紅外線放射體，因此通過從該近紅外線放射體放射的近紅外線透過前述透明陶瓷，可以均勻地加熱基板的上面以及下面。另外，由于來自于近紅外線放射體的近紅外線輻射能量可以通過透明的陶瓷而到達基板的背面，因此可以快速地加熱基板。
另外，在本申請的第8方面中，由于前述加熱爐，具備由從爐壁的頂向下方突出的隔壁分割的多個加熱室，和連接在前述爐壁的構(gòu)成該加熱室的頂?shù)牟糠稚系呐艢夤?，因此可以抑制由涂布在基板的表面上的膜材料產(chǎn)生的廢氣滯留在近紅外線放射體和基板之間的情況，并可以提高加熱效率。
另外，在本申請的第9方面中，由于在前述加熱室內(nèi)輸送的基板的下側(cè)以及上側(cè)的一方上配置有預(yù)熱管，在另一方上配置有向該加熱室內(nèi)提供被該預(yù)熱管預(yù)熱的氣體的供氣管，因此具有通過向加熱室內(nèi)提供預(yù)熱的氣體，能夠更快速地除去由涂布在基板的表面上的膜材料產(chǎn)生的廢氣的優(yōu)點。
另外，在本申請的第10方面中，由于前述加熱爐的爐壁由將陶瓷纖維成形為厚板狀的陶瓷纖維板構(gòu)成，在該陶瓷纖維板的表面中至少內(nèi)壁面?zhèn)壬蠈嵤┝硕趸桀愅繉?，因此具有可以防止來自于陶瓷纖維板的粉塵的產(chǎn)生，并可以提高清潔度的優(yōu)點。


圖1是展示本發(fā)明的一個實施例的步進式熱處理裝置的正視剖面圖。
圖2是在圖1的實施例中，用于放大說明用于輸送基板的輸送裝置的入口側(cè)的機構(gòu)的圖。
圖3是在圖1的實施例中，用于放大說明用于輸送基板的輸送裝置的出口側(cè)的機構(gòu)的圖。
圖4是在圖1的實施例中，用于放大說明用于輸送基板的輸送裝置的入口側(cè)的機構(gòu)的圖，是從入口側(cè)看出口側(cè)的圖1的IV-IV視剖面圖。
圖5是用于展示固定梁以及可動梁輸送基板的過程的剖面圖，是展示可動梁位于下降位置的狀態(tài)的圖。
圖6是用于展示固定梁以及可動梁輸送基板的過程的剖面圖，是展示可動梁位于上升位置的狀態(tài)的圖。
圖7是說明設(shè)在可動梁上的輸送方向?qū)б黄鸷突宓年P(guān)系的圖。
圖8是放大說明圖1的實施例的爐體內(nèi)的構(gòu)成的VIII-VIII視剖面圖。
圖9是在圖1的實施例中，說明基板的輻射加熱狀態(tài)的圖。
圖10是在以往的熱處理裝置中，說明基板的輻射加熱狀態(tài)的圖。
圖11是在圖1的實施例中，為了顯示基板的急速加熱，展示該基板的溫度變化的圖。
圖12是展示圖11的基板是太陽電池單元時的、加熱處理溫度以及時間、和受到該加熱處理溫度以及時間的影響而劣化的發(fā)電性能(發(fā)電效率)的關(guān)系的圖。
圖13是展示本發(fā)明的其他的實施例的固定梁以及可動梁的剖面圖。
圖14是展示本發(fā)明的其他的實施例的固定梁以及可動梁的剖面圖。
圖15是展示本發(fā)明的其他的實施例的固定梁以及可動梁的剖面圖。
圖16是展示本發(fā)明的其他的實施例的固定梁以及可動梁的剖面圖。
圖17是展示本發(fā)明的其他的實施例的固定梁以及可動梁的剖面圖。
圖18是展示本發(fā)明的其他的實施例的固定梁以及可動梁的剖面圖。
圖19是展示本發(fā)明的其他的實施例的固定梁以及可動梁的剖面圖。
標號說明10步進式熱處理裝置 16基板20固定梁(第1梁) 22可動梁(第2梁)74橫向?qū)б黄? 76輸送方向?qū)б黄?8鹵素加熱器(近紅外線放射體、加熱體)88隔壁 90加熱室94支撐突起具體實施方式
在此，優(yōu)選地，在構(gòu)成第1梁及/或第2梁中的至少一部分的透明的陶瓷中，所謂的透明，是指能夠有助于來自于加熱體的輻射能量通過該透明的陶瓷后到達基板的下面，實現(xiàn)該基板的均勻加熱、急速加熱的程度的透過率。例如，在使用發(fā)出近紅外線的加熱體時，意味著能夠以可有助于該近紅外線到達基板的下面而實現(xiàn)基板的均勻加熱、急速加熱的程度透過的透明性，因此在例如沒有用于加熱的其他的波長的可視光中，即便白濁(不透明)也沒問題。以來自用于輻射加熱基板的加熱體的放射波長為基準而決定。
另外，最好是用于輻射加熱前述基板的加熱體，不限于近紅外線，只要放射遠紅外線、可視光線等可以進行輻射加熱的波長的輻射線即可。
另外，優(yōu)選地，在前述透明的陶瓷中，所謂的陶瓷，是經(jīng)過熱處理制作的非金屬無機質(zhì)的固體材料，包括以硅酸鹽礦物、或者各種金屬氧化物、非氧化物為原料的耐熱玻璃、例如氧化鋁、二氧化鈦等新型陶瓷、在可視光下白濁的結(jié)晶化石英、在可視光下透明的石英等。
作為上述透明的陶瓷，例如，是透過5μm或其以下、優(yōu)選為4μm或其以下、更優(yōu)選為3μm或其以下的波長的從近紅外線到可視光的波長，并且優(yōu)選透過50％或其以上、更優(yōu)選透過70％或其以上的氧化物，在通常的判別下，是在可視光區(qū)域比較透明的氧化物，例如具有60％或其以上、優(yōu)選80％或其以上的透過特性的氧化物。作為這些氧化物，例如，最好是透明熔融石英玻璃、以コ一ニング公司的“高硼硅酸耐熱玻璃”(商品名)No.7900、No.7940為代表的SiO2含有量95％或其以上的高硅酸玻璃、透明氧化鋁等800℃下抗折力300kg/cm2或其以上的材料，還可以是容易得到的、表面粗糙度良好的透明熔融石英。
另外，最好前述步進式熱處理爐的第1梁以及第2梁，既可以是將一方固定而使另一方移動的形式的，也可以是使兩方移動的形式的。在使兩方移動的形式中，如果上下方向的移動沖程的上升端設(shè)為同一高度，并在該上升端進行基板的交接，則抑制了基板的上限移動，從而較理想。
另外，構(gòu)成前述第1梁及/或第2梁的管狀部件，不只是剖面圓形，既可以是長圓或橢圓形、三角形、四邊形或矩形等多角形，也可以是倒T字形狀。另外，前述第1梁及/或第2梁，不只是中空的管狀部件，也可以由實心的長條狀部件構(gòu)成。
另外，所謂的前述第1梁及/或第2梁、或者管狀部件的一部分，表示的是在其全長中在加熱爐內(nèi)通過輻射加熱而相對地成為高溫的部分，或者通過在加熱爐內(nèi)的輻射能量的輻射加熱，進行規(guī)定溫度或其以上的加熱處理的部分。在第1梁以及第2梁的一方或兩方中，例如只要其全長中在加熱爐內(nèi)通過輻射加熱相對地成為高溫的部分，由透明的陶瓷構(gòu)成即可。另外，即便只有第1梁或第2梁由透明的陶瓷構(gòu)成，也能得到同樣的效果。
另外，最好前述加熱體，使用主要放射近紅外線的鹵素加熱器，但也可以是放射包括它的波長或除此之外的波長，例如遠紅外線、可視光的加熱體。
(實施例)以下，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的一個實施例。再者，在以下的實施例中，在說明發(fā)明的具體例的目的的范圍內(nèi)，將圖適當簡單化或變形，各部的尺寸比以及形狀等不一定正確地描述。
圖1，是展示本發(fā)明的一個實施例的步進式熱處理裝置10的側(cè)視圖。在圖1中，步進式熱處理裝置10，具備由框架(機框)12固定在規(guī)定的高度位置的隧道狀的加熱爐14，和在該加熱爐14內(nèi)穿過而用于從加熱爐14的入口側(cè)向出口側(cè)順次輸送基板16的輸送裝置18?；?6，例如是用于構(gòu)成太陽電池的單晶或多晶硅片等半導(dǎo)體基板，是矩形，例如是150至200mm的正方形?；?6，例如為了通過熱處理將印刷在其表面以及背面上的電極糊料等膜材料燒成固著而制成電極層，進行熱處理。
輸送裝置18，具備兩端部由框架12支撐的梁狀的第1梁即多根固定梁20、和第2梁即多根可動梁22，通過交替進行這些固定梁20以及可動梁22的爐長方向的相對移動和上下方向的相對移動，即通過可動梁22相對于固定梁20反復(fù)進行上升運動、前進運動、下降運動、后退運動，進行固定梁20和可動梁22之間的交接，從而將基板16向加熱爐14的出口輸送。
上述固定梁20以及可動梁22，為了使用于加熱基板16的下面的輻射線透過，其全長由透明的石英管構(gòu)成。但是，也可以只將基板16的輻射加熱所需的部分設(shè)為透明石英管，而將其他的用不銹鋼等金屬管材構(gòu)成。概括來說，就是可以只有該固定梁20以及可動梁22中的縱向的一部分，例如在加熱爐14內(nèi)受到輻射加熱的部分，即位于該爐體內(nèi)而受到400度或其以上的輻射加熱的部分，由透明的石英管構(gòu)成。
圖2、圖3以及圖4，是詳細地展示輸送裝置18的要部的圖，圖2是入口側(cè)的側(cè)視縱剖面圖，圖3是出口側(cè)部分的側(cè)視縱剖面圖，圖4是入口側(cè)部分的橫剖面圖。
前述輸送裝置18具備在加熱爐14的入口側(cè)以及出口側(cè)，通過具備被固設(shè)在框架12上的多個(本實施例中是4個)導(dǎo)引襯套24沿上下方向?qū)б亩喔?本實施例中是4根)導(dǎo)引桿26，從而被設(shè)置為能夠分別升降的入口側(cè)升降板28以及出口側(cè)升降板30；通過分別設(shè)在這些入口側(cè)升降板28以及出口側(cè)升降板30上的入口側(cè)導(dǎo)軌32以及出口側(cè)導(dǎo)軌34而被分別沿加熱爐14的縱向即基板16的輸送方向(爐長方向)導(dǎo)引、支撐可動梁22的兩端部的入口側(cè)可動部件36以及出口側(cè)可動部件38；固定在經(jīng)由同步帶42而被帶減速機的馬達44旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的凸輪軸46上的上下凸輪48以及前后凸輪50；通過固設(shè)與作為該上下凸輪48的外周面的凸輪面接觸的凸輪從動件52、從而隨著該上下凸輪48的凸輪曲線往復(fù)轉(zhuǎn)動的入口側(cè)上下杠桿54；為了傳遞入口側(cè)上下杠桿54的上下運動而將該入口側(cè)上下杠桿54和入口側(cè)升降板28連結(jié)起來的連桿56；經(jīng)由連桿58而與出口側(cè)升降板30連結(jié)在一起的出口側(cè)上下杠桿60；為了向該上下杠桿60傳遞入口側(cè)上下杠桿54的轉(zhuǎn)動運動、連結(jié)在入口側(cè)上下杠桿54的轉(zhuǎn)動軸和出口側(cè)上下杠桿60的轉(zhuǎn)動軸之間的第1連桿62、第2連桿64和第3連桿66；通過固設(shè)與作為前述前后凸輪50的外周面的凸輪面接觸的凸輪從動件68、而隨著該前后凸輪50的凸輪曲線往復(fù)轉(zhuǎn)動的前后杠桿70；和為了傳遞前后杠桿70的前后方向的運動而將該前后杠桿70和入口側(cè)可動部件36相連接的連桿72。
在上述輸送裝置18中，從帶減速機的馬達44到凸輪軸46的零件個數(shù)，只有同步帶42，盡可能減少，為了驅(qū)動出口側(cè)上下杠桿60，與入口側(cè)上下杠桿54同時轉(zhuǎn)動的第1連桿62，和與出口側(cè)的上下杠桿60同時轉(zhuǎn)動的第3連桿66，由比爐體80的全長還長的長條狀的第2連桿64連結(jié)，由于入口側(cè)上下杠桿54的轉(zhuǎn)動直接傳遞給出口側(cè)上下杠桿60，因此與用齒輪箱、由此改變了轉(zhuǎn)動方向的軸向出口側(cè)傳遞驅(qū)動力的情況相比，較好地防止在可動梁22上發(fā)生抖動、振動。
如圖5以及圖6所示，在本實施例中，為了協(xié)作地輸送共通的基板16，在一對固定梁20之間配置有一對可動梁22，基板16便由這一對固定梁20或一對可動梁22支撐。一對固定梁20的中心軸間距離設(shè)定為與基板16的橫向的尺寸(邊)相等或在其以下，一對可動梁22的中心軸間距離設(shè)定為一對固定梁20的中心軸間距離的1/3左右。并且，在本實施例中，為了保持輸送中的基板16的橫向位置，在上述一對固定梁20上，以至少有1個能夠卡合在基板16的側(cè)緣的間隔，沿著基板16的縱向突設(shè)多個銷狀的橫向?qū)б黄?4，該銷狀的橫向?qū)б黄?4以越靠外側(cè)越靠上的方式傾斜。上述橫向?qū)б黄?4，以越靠近前端在與輸送方向正交的橫向上的相互間隔越增大的方式在一對固定梁20上成對地設(shè)置，基端的相互間隔設(shè)定為與上述基板16的橫向的尺寸(邊)相等或在其以上。再者，上述橫向?qū)б黄?4以及輸送方向?qū)б黄?6，在圖1至圖3中被省略。
另外，如圖7所示，在本實施例中，為了保持輸送中的基板16的輸送方向(爐長方向)的相互間隔，在一對可動梁22上，以與基板16的前后(輸送)方向的尺寸(邊)相等或在其以上的間隔，沿著可動梁22的縱向突設(shè)多個以越靠近前端相互間隔越大的方式傾斜的成對的銷狀的輸送方向?qū)б黄?6。一對輸送方向?qū)б黄?6和另一對輸送方向?qū)б黄?6，設(shè)定為比基板16的前后(輸送)方向的尺寸小的多的尺寸。即，上述一對輸送方向?qū)б黄?6，為了在輸送方向上將基板16定位，以能夠卡合在該基板16的前緣以及后緣上的間隔設(shè)置，并以越靠近前端越向從該基板16離開的方向傾斜的方式設(shè)置。
在以這種方式構(gòu)成的輸送裝置18中，當由帶減速機的馬達44轉(zhuǎn)動驅(qū)動上下凸輪48以及前后凸輪50時，入口側(cè)上下杠桿54以及出口側(cè)上下杠桿60隨著上下凸輪48的凸輪面的曲線同步地往復(fù)轉(zhuǎn)動，并且當與之相連結(jié)的入口側(cè)升降板28以及出口側(cè)升降板30同時被升降時，兩端部被這些入口側(cè)升降板28以及出口側(cè)升降板30間接地支撐的可動梁22被升降運動。同時，前后杠桿70隨著前后凸輪50的凸輪面的曲線往復(fù)轉(zhuǎn)動，與之相連結(jié)的入口側(cè)可動部件36以及一端被它支撐的可動梁22、支撐該可動梁的另一端部的出口側(cè)可動部件38沿著爐長(前后)方向往復(fù)運動。通過這些升降運動和爐長方向的往復(fù)運動的組合，順次并且反復(fù)進行可動梁22的上升運動、前進運動、下降運動、后退運動，因此可動梁22接過支撐在固定梁20上的基板16而以規(guī)定沖程向前方反復(fù)移動，通過固定梁20以及可動梁22的協(xié)作，將基板16順次向加熱爐14的出口輸送。
圖5，是使可動梁22相對于固定梁20下降的狀態(tài)，使可動梁22在該下降區(qū)間內(nèi)后退。圖6，是使可動梁22相對于固定梁20上升的狀態(tài)，使可動梁22在該上升區(qū)間內(nèi)前進而輸送基板16。如圖5所示，當使基板16和可動梁22同時下降時，在基板16向側(cè)方偏移的情況下，基板16的側(cè)緣卡合在橫向?qū)б黄?4上，通過由該橫向?qū)б黄?4的傾斜產(chǎn)生的導(dǎo)引作用，隨著下降返回到中央側(cè)位置，便防止了基板16的脫落。另外，圖7，是使可動梁22上升的狀態(tài)，展示了由固定梁20支撐的基板16被輸送方向?qū)б黄?6定位，并保持了相互間隔的狀態(tài)。
回到圖1，前述加熱爐14具備形成除了入口以及出口和排氣孔24之外被封閉的、長條長方體狀的加熱空間的爐體80，和為了將從該爐體80的出口順次輸出的基板16快速地冷卻而連接在該爐體80的出口側(cè)的隧道狀的冷卻裝置40。
如圖8的橫剖面詳細地所示，在上述爐體80內(nèi)，作為放射例如1.80μm至1.31μm左右的波長的近紅外線的棒狀的加熱體的、長條狀的鹵素加熱器78，在與基板16上下隔開規(guī)定距離的位置上，以與輸送方向正交的狀態(tài)并列地配設(shè)多根，在由這些鹵素加熱器78沿上下方向夾持的空間中，通過可動梁22以及固定梁20輸送基板16，在該輸送過程中，從鹵素加熱器78放射的近紅外線向基板16的上面以及下面照射，從而將基板16加熱。在爐體80內(nèi)，由于可動梁22以及固定梁20由透明石英管構(gòu)成，因此從位于下側(cè)的鹵素加熱器78射向基板16的下面的近紅外線不會被可動梁22以及固定梁20遮光，透過構(gòu)成它們的透明石英管而到達基板16的下面，因此可以實現(xiàn)急速且均勻的加熱。
爐體80的爐壁，由陶瓷纖維板構(gòu)成，該陶瓷纖維板，由于是通過例如硅膠的含浸使陶瓷纖維固化從而成形為厚板的塊狀，所以絕熱性良好并且輕量，該陶瓷纖維板的表面中至少在內(nèi)壁面上實施了二氧化硅類涂層。因此，不僅能得到絕熱性，還可以防止來自于陶瓷纖維板的粉塵的發(fā)生，并提高清潔度。
另外，如圖8所示，在基板16的輸送路下側(cè)的鹵素加熱器78和下側(cè)的爐壁之間設(shè)有預(yù)熱管82，同時與該預(yù)熱管82串聯(lián)連接的供氣管84，設(shè)在鹵素加熱器78中的基板16的輸送路上側(cè)的鹵素加熱器78和上側(cè)的爐壁之間。在上述供氣管84上設(shè)有多個噴出孔86，用預(yù)熱管82預(yù)熱的氣體從供氣管84的噴出孔86向爐體80的加熱空間內(nèi)提供。在本實施例中，由于是氧化性氛圍，因此該供給氣體是空氣。但是，如果是非氧化性氛圍，就使用氮等惰性氣體，如果是還原性氛圍，就使用氫氣。
并且，如圖1所示，在加熱爐14中，用爐體80圍成的加熱空間，具備由以從其頂面向下方突出并且從底面向上方突出的方式設(shè)置的隔壁88分割的多個(本實施例中是2個)加熱室90，和連接在構(gòu)成該加熱室90的頂面的部分上的排氣管92。由此，當通過加熱處理，涂覆在基板16的表背上的膜材料內(nèi)的成分在爐體80內(nèi)燃燒時，該燃燒氣體與從供氣管84的噴出孔86提供的預(yù)熱空氣一起，從各加熱室90內(nèi)通過上述排氣管92迅速地排出。
如上述，根據(jù)本實施例的步進式熱處理裝置10，由于固定梁20以及可動梁22是由透明的石英管構(gòu)成的，因此來自于鹵素加熱器(加熱體)78的輻射能量可以通過該透明的石英管后到達基板的背面，因此與以往的步進式熱處理裝置相比，便容易用短時間急速加熱到均勻的溫度，縮短了上升時間或加熱處理時間。其結(jié)果，盡可能地減少了熱處理給基板的特性造成影響的情況。
圖9展示了本實施例的基板16的輻射加熱狀態(tài)，圖10展示了在以往的熱處理裝置中基板的輻射加熱狀態(tài)。在本實施例中，由于用于支撐基板16的下面并輸送基板的固定梁20以及可動梁22是由透明的石英管構(gòu)成的，因此如圖9的虛線的箭頭所示，來自于鹵素加熱器(加熱體)78的輻射能量可以通過該透明的石英管而到達基板16的背面，因此可以急速地將基板16加熱到均勻溫度。相對于此，在以往，由于固定梁20以及可動梁22由不銹鋼等金屬材料構(gòu)成，因此如圖10的虛線的箭頭所示，被固定梁20以及可動梁22遮光后到達基板16的下面的輻射能量變少，達到均勻溫度的時間變長。圖11將這樣的溫度變化對比來展示，實線表示本實施例的基板16的溫度，單點劃線表示以往的熱處理裝置的基板16的溫度。在本實施例中，基板16的上面(表面)以及下面(背面)的溫度差較少，并迅速地達到均勻溫度，相對于此，在以往，基板16的下面(背面)的溫度上升較慢，到達到均勻溫度為止，較耗費時間。因此，從達到均勻溫度之后到處理時間結(jié)束為止的時間與本實施例相比花費較長。當基板16是太陽電池單元時，如圖12所示，由于加熱處理時間(曝光時間)越長發(fā)電性能(發(fā)電效率)越劣化，因此根據(jù)本實施例的熱處理裝置10，可以適當?shù)胤乐固栯姵貑卧牧踊?。附帶說一句，根據(jù)本發(fā)明者等的實驗，如果到800度左右的熱處理溫度的升溫時間是8秒左右，與固定梁20以及可動梁22由不銹鋼構(gòu)成的以往的熱處理裝置得到的升溫時間(20秒至30秒左右)相比，是其1/2至1/3或其以下。
另外，在本實施例中，由于固定梁20以及可動梁22，由相互平行的一對管狀部件分別構(gòu)成，并且這一對管狀部件是由透明的石英管構(gòu)成的，因此具有輕量并且剛性較高，而且可以使用便宜的管狀部件的優(yōu)點。
另外，在本實施例中，作為協(xié)作地輸送共通的基板16的梁中的一方的固定梁20，通過框架12的支撐相對于加熱爐14被位置固定地設(shè)置，作為另一方的可動梁22相對于加熱爐14可以相對移動地設(shè)置，因此與將兩方的梁設(shè)為可動式的情況相比，步進式熱處理裝置10的梁驅(qū)動機構(gòu)較簡單。
另外，在本實施例中，因為在可動梁22上設(shè)有一對輸送方向?qū)б黄?6，該一對輸送方向?qū)б黄?6，是為了在輸送方向上將基板16定位而以能夠卡合在該基板16的前緣以及后緣上的間隔設(shè)置、并且以越靠近前端越向遠離該基板16的方向傾斜的一對輸送方向?qū)б黄?6，因此基板16的輸送方向上的相互位置被固定，可以很好地防止基板16的輸送方向上的偏移、相互的干擾。再者，該輸送方向?qū)б黄?6既可以設(shè)在固定梁20上，也可以設(shè)在兩方上。
另外，在本實施例中，協(xié)作地輸送共通的基板16的固定梁20以及可動梁22中，在位于外側(cè)的固定梁20上，具備以越靠近外側(cè)越靠近上側(cè)的方式傾斜、導(dǎo)引前述基板的側(cè)緣的橫向?qū)б黄?4，因此可以很好地防止輸送中的基板16相對于輸送方向向側(cè)方(橫向)偏移的情況、基板16的脫落。
另外，在本實施例中，由于加熱爐14，具備配置在距所輸送的基板16的上面以及下面隔開規(guī)定距離的位置上的多個鹵素加熱器(近紅外線放射體)78，因此通過從該鹵素加熱器78放射的近紅外線透過由透明石英管構(gòu)成的固定梁20以及可動梁22，可以將基板16的上面以及下面均勻地加熱。另外，由于從鹵素加熱器78放射的近紅外線輻射能量可以通過透明的石英管到達基板16的背面，因此可以迅速地加熱基板16。
另外，根據(jù)本實施例，由于加熱爐14，具備由從爐壁的頂向下方突出的隔壁88分割的多個加熱室90，和連接在爐壁中構(gòu)成加熱室90的頂?shù)牟糠稚系呐艢夤?2，因此可以抑制從涂布在基板16的表面上的膜材料產(chǎn)生的廢氣滯留在鹵素加熱器78和基板16之間，并可以提高加熱效率。
另外，根據(jù)本實施例，由于加熱爐14的爐壁由通過將陶瓷纖維浸含硅膠而成形為厚板狀的高絕熱性以及輕量的陶瓷纖維板構(gòu)成，并且該陶瓷纖維板的表面中至少在內(nèi)壁面?zhèn)葘嵤┝硕趸桀愅繉?，因此具有可以防止來自于陶瓷纖維板的粉塵的產(chǎn)生，并提高清潔度的優(yōu)點。
其次，說明本發(fā)明的其他的實施例。再者，在以下的說明中，對與前述的實施例共通的部分標以同一標號而省略說明。
圖13至圖19，展示了本發(fā)明的其他的實施例中的可動梁22以及固定梁20。在圖13的實施例中，在可動梁22以及固定梁20上沒有設(shè)置任何的突起，基板16直接由可動梁22以及固定梁20支撐。
在圖14的實施例中，在協(xié)作地輸送共通的基板16的可動梁22以及固定梁20中的位于內(nèi)側(cè)的一對可動梁22上，為了從其下面支撐基板，設(shè)有向上側(cè)突出的多個支撐突起94。在本實施例中，由于經(jīng)由支撐突起94以極小的面積支撐基板16的下面，因此與設(shè)在基板16的下面的電極圖案等的干擾變少，同時可以很好地防止由于在加熱處理中與支撐部件的接觸引起而在基板16上產(chǎn)生的接觸痕(陰影)的發(fā)生。上述支撐突起94，以比基板16的爐長方向的尺寸短得多的間隔，例如比1/2還短的間隔配列。
在圖15的實施例中，在協(xié)作地輸送共通的基板16的可動梁22以及固定梁20中的位于內(nèi)側(cè)的一對可動梁22上，為了從其下面支撐基板，設(shè)有向上側(cè)突出的多個支撐突起94，并使該支撐突起94向外側(cè)即固定梁20側(cè)傾斜。在圖16的實施例中，如圖15那樣在一對可動梁22上，設(shè)有傾斜的多個支撐突起94，進而，在一對固定梁20上，同樣地也設(shè)有向外側(cè)傾斜的支撐突起94。在圖17的實施例中，使設(shè)在圖16的可動梁22上的支撐突起94向內(nèi)側(cè)即可動梁22側(cè)傾斜。根據(jù)圖15的實施例，由于支撐突起94是向側(cè)方傾斜的，因此可以以不與配設(shè)在基板的下面的電極圖案等干擾的方式設(shè)定。在圖16以及圖17的實施例中，由于在固定梁20上也設(shè)有支撐突起94，因此與設(shè)在基板16的下面的電極圖案等的干擾變得更少，同時可以更好地防止由在加熱處理中與支撐部件的接觸引起而在基板16上產(chǎn)生的接觸痕(陰影)的發(fā)生。
在圖18的實施例中，在一對可動梁22上設(shè)有與圖14同樣的向上側(cè)突出的多個支撐突起94，同時在固定梁20上，從向上側(cè)突出的支撐突起94分支地設(shè)有前述橫向?qū)б黄?4。在圖19的實施例中，使設(shè)在圖18的固定梁20上的支撐突起94向內(nèi)側(cè)即可動梁22側(cè)傾斜。根據(jù)圖18以及圖19的實施例，除了圖16以及圖17的實施例的效果之外，具有可以修正基板16的橫向的偏移的優(yōu)點。另外，由于橫向?qū)б黄?4，是從支撐突起94分支出來的，因此具有支撐突起以及橫向?qū)б黄?4的相對于梁的安裝結(jié)構(gòu)是共通的這一優(yōu)點。
以上，參照附圖詳細地說明了本發(fā)明，但本發(fā)明用別的樣態(tài)也可以實施，是在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)可以添加各種變更的。
權(quán)利要求
1.一種步進式熱處理裝置，它是具備交替進行爐長方向的相對移動和上下方向的相對移動的第1梁以及第2梁、和具有用于輻射加熱通過該第1梁以及第2梁的協(xié)作而被輸送的基板的加熱體的加熱爐，利用該第1梁和第2梁之間的交接輸送前述基板通過前述加熱爐的步進式熱處理裝置，其特征在于前述第1梁及/或第2梁中的至少一部分，由透明的陶瓷構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的步進式加熱裝置，其中，前述第1梁及/或第2梁，由相互平行的一對管狀部件分別構(gòu)成；在該一對管狀部件的縱向中，至少一部分是由透明的石英管構(gòu)成的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的步進式熱處理裝置，其中，前述第1梁，是相對于前述加熱爐被位置固定地設(shè)置的固定梁；前述第2梁，是相對于前述加熱爐可相對移動地設(shè)置的可動梁。
4.如權(quán)利要求1～3中的任意一項所述的步進式熱處理裝置，其中，為了從下面支撐前述基板，在前述第1梁以及第2梁的至少一方上設(shè)置向上側(cè)突出的多個支撐突起。
5.如權(quán)利要求1～3中的任意一項所述的步進式熱處理裝置，其中，為了在輸送方向上將前述基板定位，在前述第1梁以及第2梁的至少一方上，設(shè)有以可卡合在該基板的前緣以及后緣上的間隔設(shè)置、并且越靠近前端越向遠離該基板的方向傾斜的一對輸送方向?qū)б黄稹?br> 6.如權(quán)利要求1～5中的任意一項所述的步進式熱處理裝置，其中，在用于協(xié)作地輸送基板的前述第1梁以及第2梁中的位于外側(cè)的梁上，具備以越靠近外側(cè)就越靠近上側(cè)的方式傾斜、導(dǎo)引前述基板的側(cè)緣的橫向?qū)б黄稹?br> 7.如權(quán)利要求1～6中的任意一項所述的步進式熱處理裝置，其中，前述加熱爐，具備配置在距所輸送的前述基板的上面以及下面離開規(guī)定距離的位置上的多個近紅外線放射體。
8.如權(quán)利要求7所述的步進式熱處理裝置，其中，前述加熱爐，具備由從爐壁的頂面向下方突出的隔壁分割出的多個加熱室，和連接在前述爐壁的構(gòu)成該加熱室的頂壁的部分上的排氣管。
9.如權(quán)利要求8所述的步進式熱處理裝置，其中，在前述加熱室內(nèi)輸送的基板的下側(cè)以及上側(cè)的一方上配置有預(yù)熱管，在另一方上配置有向該加熱室內(nèi)提供被該預(yù)熱管預(yù)熱的氣體的供氣管。
10.如權(quán)利要求7或8所述的步進式熱處理裝置，其中，前述加熱爐的爐壁由將陶瓷纖維成形為厚板狀的陶瓷纖維板構(gòu)成，在該陶瓷纖維板的內(nèi)壁面上實施了二氧化硅類涂層。
全文摘要
提供能夠盡可能地縮短加熱上升時間，或者能夠縮短加熱處理時間的步進式熱處理裝置。根據(jù)步進式熱處理裝置10，由于固定梁20以及可動梁22，是由透明的石英管構(gòu)成的，因此來自于鹵素加熱器(加熱體)78的輻射能量可以通過該透明的石英管而到達基板的背面，因此與以往的步進式熱處理裝置相比，便很容易均勻地急速加熱，并可以縮短上升時間或加熱處理時間。其結(jié)果，能夠盡可能地減少熱處理給基板的特性造成影響的情況。
文檔編號F27B9/24GK1815119SQ200610003050
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者高羽義明, 巖田崇 申請人:諾利塔克股份有限公司