專利名稱：用于紅外線輸送機(jī)爐的雙獨(dú)立運(yùn)輸系統(tǒng)與燒制薄工件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系針對(duì)爐輸送機(jī)系統(tǒng)，且更重要地是針對(duì)尤其適用于諸如硅晶圓的薄工件在輸送帶上轉(zhuǎn)移穿過用于將該等晶圓轉(zhuǎn)化成太陽能電池的處理設(shè)備的并排雙獨(dú)立驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)，該處理設(shè)備包括UV預(yù)處理器、摻雜器、干燥器、擴(kuò)散爐及金屬化爐。本發(fā)明運(yùn)輸系統(tǒng)可使用廣泛范圍的輸送帶，包括具有浮橋式晶圓支撐系統(tǒng)的金屬絲網(wǎng)帶，該金屬絲網(wǎng)帶包含縱向隔開的承載器金屬絲“側(cè)翼”元件，該等承載器金屬絲“側(cè)翼”元件在晶圓的側(cè)邊緣處藉助于相對(duì)的內(nèi)傾下斜晶圓支撐區(qū)段而僅以點(diǎn)接觸來支撐該等晶圓。
背景技術(shù)：
自薄硅晶圓(典型地140微米至180微米厚)制造硅基光伏打太陽能電池需要多個(gè)處理步驟，包括用以產(chǎn)生半導(dǎo)“p-n”接面二極體層的2階段擴(kuò)散制程，繼之以在晶圓前側(cè)及背側(cè)上網(wǎng)版印刷“焊接膏”涂層，晶圓前側(cè)及背側(cè)經(jīng)燒制成P-n接面或背接觸層，其中晶圓前側(cè)及背側(cè)分別充當(dāng)歐姆集電極及接地。擴(kuò)散制程包括藉由磷酸或/及硼酸組成物來涂布晶圓，繼之以在擴(kuò)散爐中燒制以在前側(cè)上產(chǎn)生P摻雜的p/n光伏打?qū)咏用婊?及在背側(cè)上產(chǎn)生摻B接觸層。在擴(kuò)散及各種清洗步驟之后，該等晶圓經(jīng)涂布以抗反射涂層(ARC)(典型地為氮化硅(SiN3))，該抗反射涂層(ARC)取決于所使用的ARC涂層而使晶圓呈現(xiàn)深藍(lán)或棕色。為了形成背接觸接地層，晶圓背表面經(jīng)涂布以Al基的膏體。晶圓頂部表面經(jīng)網(wǎng)版印刷有Ag基的膏體線的精細(xì)網(wǎng)路，該等Ag基的膏體線連接至較大匯流排導(dǎo)體以“收集”所產(chǎn)生的電子。在此等膏體經(jīng)干燥之后，在IR燈加熱的輸送機(jī)型金屬化爐中在高溫下“共燒制”此等膏體。用于此類處理步驟的當(dāng)前可用的IR輸送機(jī)爐為單線式，亦即輸送晶圓而使該等晶圓以單一縱列通過處理步驟的單一輸送帶或輥輪系統(tǒng)。在每一處理區(qū)中根據(jù)相同處理排程及停留時(shí)間來處理所有晶圓。使生產(chǎn)加倍需要購買及安裝具有端至端配置的多個(gè)模組的第二線。每一模組具有其自身驅(qū)動(dòng)器、其自身運(yùn)輸系統(tǒng)、包括頂側(cè)及底側(cè)的自身架構(gòu)，且要求相同的工廠地面空間占據(jù)面積。使生產(chǎn)加倍得使工廠的不動(dòng)產(chǎn)加倍且對(duì)于處理機(jī)械及操作人員的資本設(shè)備加倍。舉例而言，在擴(kuò)散燒制制程的情況下，爐具有一長(zhǎng)的加熱室，在該加熱室中，在晶圓運(yùn)輸系統(tǒng)(金屬絲網(wǎng)帶或陶瓷輥輪輸送機(jī))的上方及下方實(shí)質(zhì)上均勻間隔開(典型地間隔開1.5吋)復(fù)數(shù)個(gè)IR燈。加熱區(qū)藉由各種形式的絕緣而與外部環(huán)境絕緣，其中以壓縮絕緣纖維板為最常見。紅外線(IR)燈將傳入的硅晶圓的溫度增加至約700°C至950°C。保持此溫度達(dá)該擴(kuò)散制程的30分鐘持續(xù)時(shí)間，此后，該等晶圓經(jīng)冷卻并轉(zhuǎn)移至下一下游制程操作及設(shè)備。當(dāng)前可用的輸送機(jī)型液體摻雜器(區(qū)別于馬弗管及承載器型P0C13氣體摻雜器)使用供移送晶圓的實(shí)心或彈性帶型輸送機(jī)。將晶圓黏貼至剝落型可拋棄式紙襯底以保護(hù)晶圓背側(cè)，免于曝露出摻雜化學(xué)品。此等輸送機(jī)為非傳導(dǎo)輸送機(jī)系統(tǒng)，其涉及用以移除紙襯底的額外晶圓處置步驟。當(dāng)前可用的擴(kuò)散爐典型地使用用以輸送晶圓穿過爐燒制區(qū)的兩種類型的晶圓運(yùn)輸系統(tǒng)中之一者:1.復(fù)數(shù)個(gè)靜態(tài)(非縱向移動(dòng))的實(shí)心陶瓷旋轉(zhuǎn)輥輪；或2.作用中(縱向移動(dòng))的金屬絲網(wǎng)帶。靜態(tài)陶瓷旋轉(zhuǎn)輥輪爐于當(dāng)前受青睞的最小化或防止晶圓背表面的金屬污染。典型習(xí)知擴(kuò)散爐為大約400吋長(zhǎng)，具有置放于輥輪上方的160個(gè)36吋寬IR燈，以及置放于下方的100至160個(gè)。輸送機(jī)輥輪的總質(zhì)量為大約800磅，且被分類為高質(zhì)量輸送機(jī)系統(tǒng)。隨著對(duì)于太陽能電池的需求增加，生產(chǎn)率必須增加(藉由制程改良抑或添加爐至生產(chǎn)作業(yè)中)。對(duì)于添加爐，習(xí)知爐具有大的占據(jù)面積。因而,添加爐要求增加的資本支出以用于建筑、爐自身及相關(guān)服務(wù)設(shè)施。在金屬化爐中所使用的金屬絲網(wǎng)帶的情況下，必須在網(wǎng)帶下方支撐該等帶以防止下垂。業(yè)界的長(zhǎng)期作法為提供支撐物，該等支撐物包含成對(duì)的不透明白色石英管，其直徑典型地為大約2cm至3cm，經(jīng)置放而(例如)以交錯(cuò)的匯聚或發(fā)散(魚骨狀)圖案而使其長(zhǎng)軸平行于或稍微傾斜于該帶的移送方向。該等石英管系平滑的，且提供線接觸表面，隨著該帶輸送經(jīng)印刷的晶圓穿過金屬化爐處理區(qū)，該帶的底側(cè)在該等線接觸表面上滑動(dòng)。為最小化該等管的蔭蔽，長(zhǎng)期作法為使該等管折曲(不論是沿著移送線匯聚或發(fā)散)以使得在移送穿過該爐的整個(gè)持續(xù)時(shí)間期間晶圓的相同部分不被蔭蔽。蔭蔽效應(yīng)藉由此長(zhǎng)期使用的使支撐管折曲的作法而減小，但并未消除，此是因?yàn)樵诂F(xiàn)階段在運(yùn)輸穿過該爐的時(shí)間中的至少些許時(shí)間內(nèi)整個(gè)晶圓處于蔭蔽中。實(shí)際上，蔭蔽線存在，較不明顯且更為擴(kuò)散，但較寬。此外，晶圓背側(cè)與輸送帶的眾多金屬絲的接觸促成在金屬化燒制制程期間背接觸層膏體的摩擦及污染。在最小化此問題的嘗試中，當(dāng)前輸送帶使用“尖頭(pip)”，該等尖頭將晶圓提升于該帶上方數(shù)毫米。藉由將金屬絲網(wǎng)帶的復(fù)數(shù)個(gè)束圈沿該帶的頂部平面向上彎曲來制得該等尖頭。然而，晶圓底部仍直接居于該等尖頭(每個(gè)晶圓大約10至20個(gè))上，且在運(yùn)輸晶圓穿過處理區(qū)期間晶圓仍橫向及向前或向后移動(dòng)，大約在每一方向上移動(dòng)一毫米。歸因于廢棄經(jīng)尖頭損壞及污染的晶圓，此情形造成減小的產(chǎn)量。因而，藉由現(xiàn)有技術(shù)的具有晶圓支撐尖頭的石英管支撐的金屬帶無法滿足對(duì)于更快的生產(chǎn)及更大的產(chǎn)量同時(shí)降低設(shè)施資本支出的需要。為進(jìn)行補(bǔ)償，已將輸送機(jī)型摻雜器及爐制得在橫向上更寬，使得在每一處理區(qū)中可處理多個(gè)晶圓線。在爐的情況下，此情形又要求更長(zhǎng)更昂貴的燈，該等燈典型地經(jīng)歷實(shí)質(zhì)上更短的至失效的平均時(shí)間，因而顯著地增加操作成本。因?yàn)榇嬖诔叽缂癐R燈成本限制，所以增加在爐中的燈密度大體上并非可行的解決方案。同樣，增加至燈的功率在當(dāng)前并不可行，此是因?yàn)檩^高輸出可由于爐的熱質(zhì)量而造成燈元件的過熱(主要在高質(zhì)量實(shí)心陶瓷輥輪輸送機(jī)系統(tǒng)中)。過熱尤其影響燈的外部石英管。大多數(shù)爐經(jīng)熱電偶控制。因?yàn)镮R燈經(jīng)并排置放，大約間隔開1.25吋，所以每一燈加熱其鄰近的燈。當(dāng)該等熱電偶偵測(cè)到溫度趨近于處于700°C至950°C范圍中的所選擇的擴(kuò)散或燒結(jié)溫度設(shè)定點(diǎn)時(shí)，熱電偶自動(dòng)地將至燈的功率回截一量，該量取決于運(yùn)輸系統(tǒng)(輥輪或金屬網(wǎng)帶及石英管支撐物)的熱質(zhì)量。此較低的功率密度伴隨IR燈發(fā)散的光譜輸出的實(shí)質(zhì)改變(因此伴隨較低的光通量及能量輸出)。又，此減小的光通量造成減慢輸送帶速度或加長(zhǎng)爐(同時(shí)維持原始帶速度)的需要，因而減慢處理。燈的過熱(例如，歸因于熱電偶延遲或故障)可導(dǎo)致燈變形、下垂及最終失效。燈變形亦影響經(jīng)遞送至晶圓的IR輸出的均一性。相應(yīng)地，在晶圓處理技術(shù)中存在尚未滿足的在小于重復(fù)制程線的單位成本的成本下增加生產(chǎn)的需要。此外，在擴(kuò)散及金屬化爐及燒制制程技術(shù)中，存在尚未滿足的藉由以下操作顯著地改良燒制區(qū)的凈有效使用的需要:減小晶圓尖頭損壞及污染，準(zhǔn)許改良的燒制能量利用，改良燒制制程的速度及均一性，減小爐大小同時(shí)保持或改良產(chǎn)量，及在減小的爐占據(jù)面積及較低的能量、操作及維護(hù)成本下完成此等目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明內(nèi)容，包含其目標(biāo)以及優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明薄工件運(yùn)輸系統(tǒng)包含在一單一架構(gòu)中的多個(gè)獨(dú)立的并排輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因而相比于重復(fù)制程設(shè)備線以使生產(chǎn)加倍的一般作法消除兩個(gè)側(cè)壁。可將每一線與另一線同步地驅(qū)動(dòng)，或可僅在每一線的自身獨(dú)立排程上驅(qū)動(dòng)每一線。因而，舉例而言，在例示性雙線系統(tǒng)中，可以不同的移送速率在相同的UV預(yù)處理器、摻雜器、干燥器、擴(kuò)散爐或金屬化爐中處理具有不同大小的晶圓。本文中將此等設(shè)備模組稱作“處理器”。該等并排線中的每一者包括其自身的驅(qū)動(dòng)器、感測(cè)器及控制系統(tǒng)，包括具有可經(jīng)個(gè)別組態(tài)以在獨(dú)特操作排程上操作的輸入器件及顯示器件的電腦化控制電腦。本發(fā)明運(yùn)輸系統(tǒng)包括左側(cè)及右側(cè)運(yùn)輸支撐構(gòu)件(壁)及共同的相對(duì)薄的中央支撐構(gòu)件(分隔壁)?？勺陨戏浇尤∶恳痪€以用于調(diào)整、維護(hù)及修理，此是由于設(shè)備模組具有以“頂部升起”組態(tài)在隅角線性致動(dòng)起重器上提升的共同上半部。同樣，存在共同下半部。上半部與下半部藉由分別界定兩個(gè)制程線的分隔壁而沿輸送機(jī)系統(tǒng)的制程運(yùn)輸路徑縱向分開。下半分隔壁包含用于兩個(gè)并排運(yùn)輸系統(tǒng)的共同中央支撐物，每一線具有一運(yùn)輸系統(tǒng)。上半分隔壁居于與共同中央支撐分隔壁相同的垂直平面中。在爐的情況下，該等中線壁經(jīng)絕緣以使得每一線可沿著個(gè)別線工件運(yùn)輸制程路徑于其中形成自身的個(gè)別的、獨(dú)立的、獨(dú)特的熱分布。舉例而言，可藉由使用雙區(qū)橫向IR燈、延伸兩個(gè)線的整體寬度來實(shí)施此熱獨(dú)立性，或每一線可具有僅橫跨其線寬度的其自身若干燈。在另一實(shí)施中，每一線的每一區(qū)可具有根據(jù)對(duì)于每一線的特定功率排程供電的相同數(shù)目個(gè)燈?；蛘?，燈的數(shù)目及/或其置放(亦即，沿著處理路徑間隔開之距離)可不同。僅可自一側(cè)經(jīng)由升起起重器的頂部升起功能性接取每一線。該爐的共同但縱向上分開的下半部為靜態(tài)的(其既不升起亦不下落)，且分別于雙運(yùn)輸系統(tǒng)的兩個(gè)制程線輸送帶的水平平面上方及下方界定設(shè)備上半部分及下半部分。因而，在上半部分升起時(shí)，輸送帶為可完全接取的。概念上，相較于消除兩個(gè)面向彼此的側(cè)壁的復(fù)式建筑，其比較結(jié)果為在兩個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)(dwelling)之間的差異，每一結(jié)構(gòu)具有個(gè)別側(cè)壁、端壁及頂壁。藉由自每一線消除一壁且將兩個(gè)線接合在一起，存在構(gòu)造材料的明顯節(jié)省。同樣，工廠地面占據(jù)面積并未加倍，此是因?yàn)樵趦蓚€(gè)獨(dú)立的單一寬線之間的共同中央通道已經(jīng)消除。對(duì)于運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的輸送機(jī)，較佳藉由拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)幾何構(gòu)造移動(dòng)兩個(gè)帶穿過處理器(例如，爐)。在較佳具體實(shí)例中，每一線具有其自身驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及正弦形帶路徑驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒、輥輪或鏈輪。處理器的進(jìn)入端及退出端包括一帶重定向輥輪系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含用于該等帶中的每一者的輥輪，該輥輪安裝于該系統(tǒng)自身的軸桿上。兩個(gè)軸桿經(jīng)共軸對(duì)準(zhǔn)，但藉由在中央壁處的共同軸頸軸承而分離。處理器典型地將具有橫跨兩個(gè)線的寬度的單一寬脫除帶或輸送機(jī)
。在一第一具體實(shí)例中(本文中將其論述為對(duì)于金屬化爐的實(shí)施實(shí)例)，本發(fā)明雙線運(yùn)輸系統(tǒng)及爐裝置的每一輸送帶包含一全制程路徑寬度且連續(xù)的螺旋金屬絲網(wǎng)帶，其具有復(fù)數(shù)個(gè)縱向上間隔開的金屬絲晶圓承載器元件，該等金屬絲晶圓承載器元件藉由金屬絲與晶圓底部及側(cè)邊緣的接合點(diǎn)處的點(diǎn)接觸來將晶圓支撐于該帶上方。該等金屬絲承載器元件包括一對(duì)垂直抬升部區(qū)段，每一垂直抬升部區(qū)段鄰近于外邊緣緊固至該帶，其上端在一傾斜工件產(chǎn)品支撐斜區(qū)段中朝該帶的中央向內(nèi)且向下彎曲(一起被稱作“側(cè)翼”)。兩個(gè)側(cè)翼可藉由水平中央?yún)^(qū)段接合。該等斜區(qū)段各自跨越該帶的約10%至20%橫向地延伸且接合一中央?yún)^(qū)段。該中央?yún)^(qū)段包含帶寬度的60%至80%。每一承載器金屬絲餓每一末端于金屬絲垂直抬升部區(qū)段的基部及中央?yún)^(qū)段的中央處安裝至該帶。該等承載器金屬絲在該帶上方延伸，且以規(guī)則間隔沿著該帶的縱向長(zhǎng)度安置以將薄工件(例如，晶圓)支撐于包含帶網(wǎng)的編織金屬絲上方。該帶與一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)嚙合，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在界定穿過爐的處理路徑的水平平面中移動(dòng)該帶。該等承載器金屬絲的斜產(chǎn)品支撐區(qū)段橫向地間隔開一足夠的距離以使得隨著晶圓經(jīng)運(yùn)輸穿過一或多個(gè)處理區(qū)，相對(duì)的金屬絲傾斜區(qū)段各自支撐晶圓的一側(cè)邊緣。在本文中所描述的例示性實(shí)施中，該等晶圓為在轉(zhuǎn)化為太陽能電池期間(例如，UV預(yù)處理、摻雜、干燥、擴(kuò)散燒制及金屬化燒制)經(jīng)運(yùn)輸穿過一或多個(gè)處理區(qū)的硅晶圓。然而，本發(fā)明承載器金屬絲可用以運(yùn)輸要求與工件的一或兩個(gè)表面的最小接觸的任何薄工件。對(duì)于雙線并排運(yùn)輸系統(tǒng)的每一線(該等線中之每一者為用于單一晶圓縱列之處理線)，使用兩個(gè)隔開的斜區(qū)段(右側(cè)斜面及左斜面，如在末端立視圖中所見)。在一例示性具體實(shí)例中，該等斜 區(qū)段斜面為直角三角形的斜邊，該等直角三角形的底為金屬絲網(wǎng)帶自身。右側(cè)承載器金屬絲的斜邊向左朝處理路徑中央線延伸，且左側(cè)承載器金屬絲的斜邊向右朝處理路徑中央線延伸。在一第一具體實(shí)例中，該等承載器金屬絲側(cè)翼元件(垂直區(qū)段外加傾斜區(qū)段)為獨(dú)立的、間隔開的且跨越該帶在相同垂直橫向平面中對(duì)準(zhǔn)。在此具體實(shí)例中，將該等側(cè)翼傾斜及垂直區(qū)段認(rèn)為系間隔開的成對(duì)的承載器金屬絲元件。在一第二具體實(shí)例中，該兩個(gè)承載器金屬絲側(cè)翼元件在傾斜區(qū)段的底部(亦即，斜邊的內(nèi)末端)處藉由充當(dāng)橫向?qū)挾乳g隔物的中央?yún)^(qū)段接合，使得跨越該帶寬度延伸的單一連續(xù)承載器金屬絲形成所有三個(gè)區(qū)段:中央連接器區(qū)段、側(cè)翼(包含兩個(gè)傾斜區(qū)段)及垂直抬升部區(qū)段。將該單一承載器金屬絲元件在每一垂直區(qū)段的基部處的短水平尾部區(qū)段處及在中央間隔物區(qū)段的中央處焊接至帶網(wǎng)金屬絲。相應(yīng)地，將具有連續(xù)承載器金屬絲元件的金屬絲網(wǎng)輸送帶通俗地稱作“浮橋式”帶，此是由于該等金屬絲承載器元件處于該帶上方且橫跨該帶的一側(cè)。因而，可將該等承載器金屬絲實(shí)施為獨(dú)立的成對(duì)側(cè)翼，或具有由中央金屬絲接合的兩個(gè)橫向隔開的面向彼此的內(nèi)傾產(chǎn)品支撐區(qū)段的單一連續(xù)元件。在成對(duì)的間隔側(cè)翼的情況下，使用四個(gè)焊接點(diǎn)以將該等側(cè)翼緊固至該帶的金屬絲網(wǎng)。
可沿該網(wǎng)帶在縱向上將該等側(cè)翼的相對(duì)的傾斜斜邊斜區(qū)段對(duì)準(zhǔn)或交錯(cuò)。因而，可將自該帶的右側(cè)向內(nèi)延伸的斜區(qū)段緊固至奇數(shù)編號(hào)網(wǎng)列1、3、5等，同時(shí)自該帶的左側(cè)向內(nèi)延伸的斜區(qū)段可為一致的(亦即，緊固至對(duì)應(yīng)相同奇數(shù)編號(hào)網(wǎng)列)，或可相對(duì)于右斜區(qū)段交錯(cuò)，緊固至偶數(shù)編號(hào)鏈列2、4、6等。此外，盡管出于該帶的可撓性而較佳地將該等承載器金屬絲元件緊固至相同網(wǎng)列，但該等承載器金屬絲元件可向前折曲或向后折曲一或多個(gè)列，或一列的縱向?qū)挾?。在該具體實(shí)例中，將右側(cè)尾部焊接至列I，將中央焊接至列二，且將左側(cè)尾部焊接至列I抑或列3。本發(fā)明雙線運(yùn)輸系統(tǒng)亦包括一“四重”具體實(shí)例。在此具體實(shí)例中，使用一對(duì)雙寬帶(其造成具有并排成對(duì)兩線寬帶的一爐)，從而造成4線處理器。在兩線寬帶的情況下(其中成對(duì)晶圓以并排關(guān)系前進(jìn)穿過處理區(qū))，使用一雙傾斜區(qū)段中央構(gòu)件。在此具體實(shí)例中，左側(cè)翼及右側(cè)翼如上文所描述，且該中央包含截頭等邊三角形或等腰梯形的兩側(cè)邊。亦即，在該中央使用升高的間隔物區(qū)段。在替代例中，使用兩個(gè)浮橋式承載器金屬絲元件，其中右側(cè)線的左尾部為左側(cè)線懸持構(gòu)件的右尾部的延續(xù)或接合至左側(cè)線懸持構(gòu)件的右尾部。在另一替代例中，簡(jiǎn)單地藉由以恰當(dāng)定向焊接至該帶的一對(duì)并排完整單線承載器金屬絲元件來形成兩線帶的右線及左線。在此后者具體實(shí)例中，線A承載器金屬絲元件焊接至奇數(shù)編號(hào)網(wǎng)列，且線B承載器金屬絲元件焊接至偶數(shù)編號(hào)網(wǎng)列。最后，可使用兩對(duì)側(cè)翼。然而，出于制造的簡(jiǎn)易，最佳對(duì)于兩個(gè)或兩個(gè)以上線帶(雙、三重、四重帶)，雙承載器金屬絲元件由跨越該帶的連續(xù)金屬絲形成，此是由于連續(xù)金屬絲維持恰當(dāng)橫向間隔。懸持構(gòu)件的傾斜區(qū)段足夠長(zhǎng)以具有通用性。亦即，傾斜區(qū)段的高度、橫向間隔及傾斜角度經(jīng)選擇以準(zhǔn)許承載寬范圍的晶圓寬度，例如5吋、6吋、8吋等等。用于爐應(yīng)用的帶材料為高溫金屬絲，諸如直徑處于0.050吋至約0.1吋范圍中的不銹鋼、鎳鉻合金(較佳)或英高鎳金屬絲，其中較佳范圍為0.064吋至0.092吋(取決于作業(yè)要求)。該承載器金屬絲可為與該帶相同的材料及規(guī)格以簡(jiǎn)化焊接操作。此外，若需要在擴(kuò)散爐或摻雜器中使用側(cè)翼或浮橋式帶，則可(例如)藉由用TiN涂布來使該承載器金屬絲鈍化，或可用陶瓷、石英、氧化鋯或高溫玻璃的管或涂層來覆蓋該等傾斜區(qū)段。對(duì)于在低溫下操作但在腐蝕性化學(xué)氣氛(例如，正磷酸)中操作的摻雜器，該帶的金屬絲及側(cè)翼或浮橋式承載器金屬絲元件可由不銹鋼(SS)組成(視情況氮化，例如，藉由鈦的經(jīng)蒸氣沈積的涂層處理且接著氮化以形成TiN涂層)。對(duì)于擴(kuò)散爐，該等帶及承載器金屬絲形式可為經(jīng)TiN鈍化的鎳鉻合金及用陶瓷、氧化鋯或石英管裝配的傾斜區(qū)段。典型地，承載器金屬絲“橋”或側(cè)翼對(duì)相對(duì)于所運(yùn)輸?shù)墓ぜg隔開以使得存在兩個(gè)或兩個(gè)以上傾斜區(qū)段支撐每一晶圓側(cè)邊緣。在6吋硅晶圓的情況下，3或4個(gè)傾斜區(qū)段支撐晶圓的每一邊緣，以使得穩(wěn)定且等高地將該晶圓運(yùn)輸穿過該等制程區(qū)。因而，該等帶網(wǎng)列在長(zhǎng)度上為大約2cm至4cm，且該等承載器金屬絲傾斜區(qū)段在縱向上隔開一類似尺寸。該等側(cè)翼或橋承載器金屬絲元件可采用寬范圍的組態(tài)。在本文中所揭示的例示性當(dāng)前較佳具體實(shí)例中，該等斜邊傾斜區(qū)段向下折曲大約5°至45°，使得晶圓邊緣的底部隅角接觸該傾斜區(qū)段的上邊緣，該等金屬絲在橫截面中為圓形。在指狀物在橫截面中為圓形或三角形(尖點(diǎn)向上)(例如，金屬絲)的情況中，該等晶圓藉由最小點(diǎn)接觸而得以支撐。在歸因于金屬帶與晶圓底側(cè)接觸的晶圓污染而于當(dāng)前未使用金屬網(wǎng)帶的擴(kuò)散爐的情況下，可藉由在傾斜區(qū)段上滑動(dòng)的小陶瓷管來裝配本發(fā)明承載器金屬絲側(cè)翼或“浮橋式”帶。晶圓的邊緣接觸陶瓷管而非傾斜區(qū)段的金屬絲，進(jìn)而消除污染的來源。在又一具體實(shí)例中，可用經(jīng)配置以與金屬結(jié)合的類型的玻璃(諸如電子管玻璃)來涂布該等傾斜區(qū)段。在替代例中，可用粉末化的玻璃或陶瓷外加黏合劑的配制物來涂布傾斜區(qū)段，且接著燒制傾斜區(qū)段以形成玻璃或陶瓷粉型涂層。熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者將顯而易見，可使用寬范圍的側(cè)翼及浮橋設(shè)計(jì)同時(shí)維持在本發(fā)明的原理的范疇內(nèi)。在一重要替代例中，可在每一線中使用無質(zhì)量無蔭蔽指狀物驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。此類驅(qū)動(dòng)器包含間隔開的鏈，較佳為具有在中空鏈樞軸管中安裝的單一或雙指狀物的輥輪連結(jié)鏈，其中指狀物朝向彼此突出。該等指狀物鏈間隔開以僅足夠使得僅藉由指狀物金屬絲與晶圓的底側(cè)邊緣的點(diǎn)接觸來沿處理路徑承載該等晶圓。此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為無蔭蔽的，此是在于其消除了對(duì)于在金屬絲網(wǎng)帶的情況下所使用的石英滑動(dòng)器或管的需要，更具能量效益且隨著更多輻射能量經(jīng)同時(shí)遞送至該等晶圓的兩側(cè)而準(zhǔn)許更快的晶圓處理。實(shí)際上，在指狀物驅(qū)動(dòng)器上運(yùn)輸?shù)木A的移送速率趨近或超過每分鐘500吋，準(zhǔn)許在傳過峰值燒制區(qū)中的停留時(shí)間為大約I秒或更少，該停留時(shí)間處于比當(dāng)前可用的爐快約2倍至10倍的范圍中。


圖1為展示帶路徑及例示性拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的本發(fā)明多線爐的第一具體實(shí)例的縱向側(cè)視圖；圖2為展示具有并排雙處理路徑的爐的入口端的部分分解的等角視圖，每一處理路徑使用具有承載器金屬絲浮橋以沿晶圓的側(cè)邊緣在隔開的點(diǎn)處支撐晶圓的例示性金屬絲網(wǎng)帶；圖3為在爐中實(shí)施的本發(fā)明雙獨(dú)立運(yùn)輸系統(tǒng)的等角視圖，其展示出口端及至共同脫除轉(zhuǎn)移帶總成的過渡區(qū)；圖4為在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在返回路徑方向上將其各別運(yùn)輸帶拉離該爐的輸出端時(shí)自入口末端展示雙獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝置的等角視圖；圖5為自與圖4相反的視點(diǎn)展示雙獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的出口端的等角視圖，其展示張力器裝置；圖6為自雙獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器的左輸出側(cè)的等角視圖，其中一帶經(jīng)移除以展示驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒如何在不損壞本發(fā)明承載器金屬絲浮橋元件的情況下處置該等元件；圖7為說明纏繞及浮動(dòng)張力器輥輪裝置的驅(qū)動(dòng)器及張力器裝置的放大側(cè)視圖；圖8為穿過雙并排具體實(shí)例的橫向等角截面，其展示在晶圓在處理期間移送穿過各個(gè)爐區(qū)時(shí)的帶支撐物、線分隔壁及晶圓如何在傾斜區(qū)段上得到支撐的更多細(xì)節(jié)；圖9為藉由指狀物鏈驅(qū)動(dòng)總成實(shí)施的本發(fā)明爐多線獨(dú)立運(yùn)輸系統(tǒng)的第二具體實(shí)例的入口端的等角視圖；圖1OA為用以運(yùn)輸晶圓的典型螺旋金屬絲網(wǎng)帶的平面圖；圖1OB為經(jīng)由圖1OA的線10B-10B截取的垂直立視圖，其展示承載器金屬絲如何定位于帶網(wǎng)上且焊接至帶網(wǎng)；圖1OC為經(jīng)由圖1OA的線10C-10C截取的垂直立視圖，其展示不具有中央?yún)^(qū)的承
載器金屬絲的第二側(cè)翼具體實(shí)例；
圖11為經(jīng)由圖7的線11-11截取的垂直截面，其展示纏繞輥輪墊如何經(jīng)組態(tài)以在不損壞帶承載器金屬絲的情況下處置經(jīng)翻轉(zhuǎn)的帶。
具體實(shí)施例方式參考圖式來更詳細(xì)描述本發(fā)明。以下詳細(xì)描述作為實(shí)例而非作為對(duì)本發(fā)明的范疇、等效物或原理的限制來說明本發(fā)明。圖1展示具有雙獨(dú)立運(yùn)輸系統(tǒng)18的本發(fā)明爐10的第一具體實(shí)例，在此實(shí)例中展示為實(shí)施于用于在將晶圓轉(zhuǎn)化為太陽能電池的制程的至少一步驟中處理薄Si晶圓的IR燈加熱輸送機(jī)爐中。在圖1中，工件(薄Si晶圓28)于左側(cè)進(jìn)入且在處理之后于右側(cè)退出，黑箭頭B展示在處理期間的移送方向及晶圓運(yùn)輸帶的返回。本發(fā)明運(yùn)輸系統(tǒng)包含支撐爐總成的固定下半部14L的架構(gòu)12，及在線性致動(dòng)器上可垂直升起的上半部14U，在該爐總成的四個(gè)隅角中的每一者處安置一線性致動(dòng)器，進(jìn)而界定“頂部升起”型爐。模組化爐處理區(qū)由IR高強(qiáng)度燈16來加熱，IR高強(qiáng)度燈16沿著指向右的箭頭B的處理路徑在縱向上間隔開。將上半部燈指定為16U，且將下半部燈指定為16L。如在圖1中可見，該等燈的間隔隨著為提供適宜于在每一特定區(qū)中產(chǎn)生所需要的熱量的輻射強(qiáng)度所要求而隨不同區(qū)變化。因而，指示符16L指向在峰值加熱區(qū)中的緊密集叢的燈，而靠左的其他燈在預(yù)熱區(qū)中間隔地較遠(yuǎn)(藉由指示符16U識(shí)別)或靠右而于冷卻區(qū)中無任何燈。該爐包括一可程式化電腦控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括對(duì)于基于在處理路徑的全長(zhǎng)度的在逐線、逐區(qū)、上半爐及下半爐上的精確的溫度梯度的經(jīng)預(yù)選或可組態(tài)的熱分布。較佳使用一填入式模板系統(tǒng)以用于組態(tài)每一線(獨(dú)立于另一線或與另一線相同)。每一線具有其自身的單獨(dú)的運(yùn)輸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(運(yùn)輸速度可獨(dú)立于其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)加以控制)。在線A中的燈的數(shù)目或間隔可不同于在線B中的數(shù)目?；蛘?，在兩個(gè)線中燈的數(shù)目為相同的情況中，逐區(qū)地，提供至在一線中的燈的功率可不同于另一線。因此，每一線的每一區(qū)可按需要個(gè)別且獨(dú)立地組態(tài)及控制以對(duì)于所處理(例如，燒制)的特定產(chǎn)品沿著整個(gè)處理路徑提供獨(dú)特?zé)岱植?。本發(fā)明裝置包括一雙帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18，在所展示的此較佳具體實(shí)例中將其實(shí)施為在爐總成的下半部分14L下方安置的雙獨(dú)立拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)器38及張力器40。分別在爐10的入口端及退出端處在重定向空轉(zhuǎn)輥輪22及24上引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)帶20，下文參考圖2至圖11更詳細(xì)描述驅(qū)動(dòng)帶20。在退出端處，晶圓過渡至脫除帶26上。圖2以等角視圖展示爐10的架構(gòu)總成12的各種元件，12L形成爐架構(gòu)的右側(cè)且12R形成右側(cè)。在左側(cè)及右側(cè)上的黑箭頭B展示晶圓移送穿過爐的處理區(qū)的方向。將晶圓28L展示為在線A運(yùn)輸帶20L上，且將晶圓28R展示為在線B運(yùn)輸帶20R上?？辙D(zhuǎn)輥輪(對(duì)于線A為22L，且對(duì)于線B為22R)安裝于獨(dú)立但經(jīng)共軸對(duì)準(zhǔn)的軸桿30L及30R上。每一軸桿30安裝于其在軸承外殼總成32L及32R中的各別外側(cè)末端處，緊固至其各別側(cè)壁12L及12R。兩軸桿30L及30R的內(nèi)末端安裝于共同軸承外殼34中，共同軸承外殼34緊固于中央帶“分隔物”壁36的左側(cè)進(jìn)入端中。圖3展示爐總成10的退出端(分別識(shí)別線A帶20L及線B帶20R)、重定向退出空轉(zhuǎn)總成24及晶圓28L及28R至共同脫除帶26上的饋入。
圖4自爐的退出端展示雙帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18，爐的退出端(在以箭頭B展示的帶返回方向上)為驅(qū)動(dòng)器38及張力器總成40的進(jìn)入端。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)總成區(qū)38及張力器/卷取總成區(qū)40。張力/卷取總成區(qū)40亦以可調(diào)整的方式適應(yīng)對(duì)于具有不同數(shù)目的區(qū)模組的爐總成的不同長(zhǎng)度帶。此張力器/卷取區(qū)包括對(duì)于帶長(zhǎng)度松弛束圈56間隔開的一對(duì)上部輥輪52 (最佳見于圖7中)及下部重定向空轉(zhuǎn)輥輪54 (最佳見于圖5中)。一對(duì)風(fēng)扇42L及42R冷卻各別帶20L及20R，且每一線具有其自身的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)44，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)44經(jīng)由驅(qū)動(dòng)鏈及鏈輪總成48連接至其各別驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒或輥輪50。傳入的帶20L及20R經(jīng)圍繞可調(diào)整位置纏繞輥輪或壓輥輪46而重定向至驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒50。在該等帶之間的間隔由中央帶分隔壁36維持，且軌跡由軸環(huán)68維持。圖5自相對(duì)隅角，亦即自爐的入口端展示雙帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18，爐的入口端在由箭頭B所展示的帶返回方向上為驅(qū)動(dòng)總成的退出端。張力器/卷取區(qū)40空轉(zhuǎn)輥輪總成(上對(duì)52及下對(duì)54)更容易地見于此視圖中，且?guī)业跏?6為在兩個(gè)上對(duì)52之間的可變長(zhǎng)度束圈。如最佳見于圖7中，束圈56由自由旋轉(zhuǎn)輥輪86維持，自由旋轉(zhuǎn)輥輪86的中央軸桿經(jīng)限制以在張力器/卷取區(qū)40的每一側(cè)壁中的槽112中垂直地移動(dòng)。圖6自左側(cè)展示雙帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18，其中線A左帶20L經(jīng)移除，而展示線B右?guī)?0R。注意，纏繞轉(zhuǎn)筒46為獨(dú)立的且安裝于經(jīng)共軸對(duì)準(zhǔn)的軸桿上。在轉(zhuǎn)筒或輥輪46L、46R上的墊96 (見于圖11中)在寬度上為窄的，以使得墊96僅接觸承載器金屬絲元件64的水平中部區(qū)段62而不接觸傾斜區(qū)段60，此是因?yàn)樵诜祷芈窂缴铣休d器金屬絲元件64面向下。此情形最佳見于圖11中。注意，該帶的底部與摩擦驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒50R及50L接觸，摩擦驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒50R及50L具有該帶的全寬度。對(duì)于張力器40的空轉(zhuǎn)輥輪，注意，三個(gè)輥輪引導(dǎo)器安裝于軸桿
52、窄中央輥輪墊66及側(cè)引導(dǎo)器68上，中央輥輪墊66接觸承載器金屬絲元件64的中部區(qū)段62從而使側(cè)翼60自由，側(cè)引導(dǎo)器68連同中央帶分隔壁36 —起維持該等帶免于在輥輪上橫向地晃動(dòng)。圖7更詳細(xì)展示在帶20的穿過驅(qū)動(dòng)區(qū)38及張力器/卷取區(qū)40的返回路徑(箭頭B)上的帶20的路徑。注意，纏繞轉(zhuǎn)筒46的軸桿58以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝于纏繞臂88上，纏繞臂88在一末端90處樞轉(zhuǎn)?？蛇x推桿92可提升或降低臂88 (如由雙頭箭頭W所展示)，此情形可造成圍繞摩擦驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒50的帶的纏繞量的調(diào)整。纏繞量愈大，則驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒墊與帶底部的摩擦嚙合愈多，從而準(zhǔn)許自前端(如見于圖1中之右端)拉動(dòng)該帶穿過爐。此外，圖7展示在張力器總成40中的下垂束圈56的操作。該帶退出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒50且通過第一張力器輥輪52A，且接著下行至束圈56，此后通過第二張力器輥輪52B，下至下部輥輪54，下部輥輪54將該帶重新定向至爐的進(jìn)入端。重的自由浮動(dòng)輥輪86定位于該束圈的底部中以藉由其質(zhì)量向該帶提供張力。如圖所示，輥輪86可抬升或降低在底部處的位置S-1至處于升高位置中的S-2之間的距離(由雙頭箭頭S來展示)。在張力器總成40的外側(cè)壁中的槽112中自由旋轉(zhuǎn)的軸桿上承載該輥輪(見于圖4至圖6中)。每一線具有用于其自身束圈的其自身專用輥輪。每一輥輪軸桿的另一末端在區(qū)域分隔壁36中的對(duì)應(yīng)槽(圖中未示)中自由旋轉(zhuǎn)。圖8、圖10A、圖1OB及圖1OC更詳細(xì)展示帶20的構(gòu)造及側(cè)翼具體實(shí)例(圖1OA及圖10C)，帶20具有安裝于上側(cè)上的復(fù)數(shù)個(gè)承載器金屬絲元件64，在此實(shí)施中將其展示為實(shí)質(zhì)上橫跨帶20的寬度的連續(xù)承載器金屬絲元件(圖1OA及圖10B)。承載器金屬絲元件64包含垂直末端區(qū)段70，垂直末端區(qū)段70的基部末端于94處焊接至該帶的網(wǎng)。該等垂直區(qū)段的上部末端朝網(wǎng)帶20的中央向內(nèi)轉(zhuǎn)向，且向下斜而形成傾斜區(qū)段60。該等傾斜區(qū)段的內(nèi)部末端由中央?yún)^(qū)段62接合，中央?yún)^(qū)段62較佳于其中央點(diǎn)處的94處焊接至該帶的中央。如見于圖8、圖10A、圖1OB及圖1OC中，晶圓28為平坦的，在厚度上大約為0.0130吋至0.0200吋且大體上為矩形，該矩形由前引邊緣72、尾接邊緣74、右側(cè)邊緣76、左側(cè)邊緣78、頂部表面80及底部表面82所界定。典型地，承載器金屬絲元件64相對(duì)于正在運(yùn)輸?shù)墓ぜ?此處為晶圓28)間隔開，使得存在兩個(gè)或兩個(gè)以上傾斜工件產(chǎn)品支撐區(qū)段沿由底部表面82及側(cè)邊緣76或78 (視狀況而定)的相交線所界定的邊緣來支撐晶圓。在6吋硅晶圓的情況下，3或4個(gè)傾斜金屬絲區(qū)段支撐該晶圓的每一側(cè)/底部邊緣以使得穩(wěn)定且等高地將該晶圓運(yùn)輸穿過制程區(qū)。因而，該等鏈連結(jié)在長(zhǎng)度上為大約2cm至4cm，且該等承載器金屬絲類似地隔開。因?yàn)槌休d器金屬絲傾斜產(chǎn)品支撐區(qū)段60在橫截面上為圓形，且晶圓28為平坦的且經(jīng)定向?yàn)樗?其中側(cè)邊緣76及78為垂直)，所以底部表面82與側(cè)邊緣76、78的接合點(diǎn)為一線。因而，每一晶圓側(cè)/底部邊緣接合線82/76及82/78以切向與該承載器金屬絲的傾斜區(qū)段的環(huán)周相交。結(jié)果為僅存在晶圓與承載器金屬絲運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的點(diǎn)接觸，此點(diǎn)在圖8、圖1OB及圖1OC中經(jīng)識(shí)別為D。當(dāng)然，多個(gè)傾斜產(chǎn)品支撐區(qū)段嚙合晶圓的每一側(cè)/底部邊緣，較佳在運(yùn)輸貫穿特定單元的處理區(qū)的整個(gè)長(zhǎng)度期間在每一晶圓的每一側(cè)/底部邊緣上維持至少兩個(gè)接觸點(diǎn)。如見于圖8中，帶20的底部在習(xí)知石英管支撐物84上滑動(dòng)，習(xí)知石英管支撐物84以標(biāo)準(zhǔn)匯聚或發(fā)散配置排列以防止晶圓底側(cè)在處理期間的蔭蔽。圖2、圖3及圖8亦展示分隔壁36，分隔壁36用以將各別工件產(chǎn)品線路徑(線A及線B)彼此隔離，從而使得藉由在每一產(chǎn)品線路徑中相對(duì)于其他路徑個(gè)別地控制工件的運(yùn)輸速率同時(shí)將晶圓工件的至少一面曝露至高強(qiáng)度IR輻射以對(duì)其進(jìn)行熱處理達(dá)一預(yù)選持續(xù)時(shí)間及藉由控制在每一產(chǎn)品線的每一區(qū)中的溫度(不論獨(dú)立于其他線或與其他線同步)，沿穿過爐加熱區(qū)的每一產(chǎn)品線處理路徑選擇性地提供獨(dú)特?zé)岱植?，該熱分布?jīng)組態(tài)以用于正在該爐中處理的一特定產(chǎn)品(例如，晶圓類型、大小，及在摻雜晶圓之情況下，不同的摻雜化合物)。在此方法中，藉由本發(fā)明的多線輸送機(jī)工件轉(zhuǎn)移系統(tǒng)實(shí)施的穿過在金屬化爐中的峰值燒制區(qū)的傳過時(shí)間可縮短至大約I秒或I秒以下。高效能晶圓的產(chǎn)量及良率藉由本發(fā)明而大大增加。圖9自爐10的前進(jìn)入端展示替代具體實(shí)例，其中多帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18包括成對(duì)的隔開的無質(zhì)量無蔭蔽指狀物驅(qū)動(dòng)鏈運(yùn)輸器98R及98L，指狀物驅(qū)動(dòng)鏈運(yùn)輸器98R及98L在箭頭B的方向上移動(dòng)從而在進(jìn)入?yún)^(qū)空轉(zhuǎn)鏈輪22上傳入該爐。一對(duì)承載器指狀物100的每一鏈構(gòu)件朝彼此向內(nèi)突出，在彼此之間存在開放空間。該等鏈在每一線(此處為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18的線A及線B)的引導(dǎo)軌道中在滑動(dòng)器上移送，其中該等晶圓沿其下側(cè)邊緣藉由與該等指狀物的點(diǎn)接觸而得到支撐。晶圓藉由對(duì)應(yīng)進(jìn)入轉(zhuǎn)移帶102R及102L經(jīng)引入至驅(qū)動(dòng)器98L及98R，對(duì)應(yīng)進(jìn)入轉(zhuǎn)移帶102R及102L窄于晶圓的寬度，從而使得指狀物驅(qū)動(dòng)器98L、98R的抬升指狀物100具有輕柔地拾取晶圓的空隙。轉(zhuǎn)移帶102L、102R的前向末端110L、IlOR處于空轉(zhuǎn)鏈輪22之內(nèi)以準(zhǔn)許調(diào)整藉由指狀物100對(duì)晶圓的輕柔拾取。該等轉(zhuǎn)移帶由從屬于空轉(zhuǎn)鏈輪軸桿的鏈及鏈輪驅(qū)動(dòng)器114來驅(qū)動(dòng)以使得該等轉(zhuǎn)移帶同步地以與指狀物/鏈驅(qū)動(dòng)器相同的速度移動(dòng)。注意，無質(zhì)量指狀物/鏈驅(qū)動(dòng)器亦為無蔭蔽的，此系由于對(duì)于網(wǎng)帶不要求在圖8中所展示的類型的任何石英管支撐物(項(xiàng)目84)。在此具體實(shí)例中，該等鏈藉由進(jìn)入張力器總成104a、104b等(僅展示104a以不使該圖繁雜)來在進(jìn)入端處獲得張力。此等張力器包含由氣動(dòng)或液動(dòng)推桿108 (或替代地由線性致動(dòng)器)偏置的滑動(dòng)鏈輪總成106。推桿108使鏈輪總成106向右滑動(dòng)以增加張力且向左滑動(dòng)以降低在該鏈上的張力。每一指狀物/鏈驅(qū)動(dòng)器98可具有其自身的可獨(dú)立調(diào)整的張力器總成104。典型地，一推桿同時(shí)給予驅(qū)動(dòng)對(duì)的兩鏈以張力。圖1OC以沿圖1OA中的線10C-10C截取的垂直截面圖展示承載器金屬絲總成116RU16L的替代具體實(shí)例，此具體實(shí)例不具有中央金屬絲區(qū)62且包含兩個(gè)單獨(dú)的傾斜金屬絲側(cè)翼60R及60L，傾斜金屬絲側(cè)翼60R及60L間隔開一足夠距離以大致在斜向產(chǎn)品支撐構(gòu)件60R及60L的半途支撐晶圓28。如在圖1OB的第一具體實(shí)例中，垂直抬升部區(qū)段70的向外彎曲尾部于94處焊接至編織金屬絲網(wǎng)帶。靠近斜伸部分的內(nèi)部末端終止于肩凸部118及彎曲內(nèi)部尖端120中，彎曲內(nèi)部尖端120經(jīng)組態(tài)以如圖示裝配于帶網(wǎng)金屬絲下部，彎曲內(nèi)部尖端120于94處焊接至帶網(wǎng)金屬絲。如見于在此具體實(shí)例中的在圖1OA中的平面圖，使用了四個(gè)焊接點(diǎn)。圖11展示在帶20通過纏繞輥輪46時(shí)的第一具體實(shí)例的經(jīng)翻轉(zhuǎn)的帶20，墊96具有足夠厚度以準(zhǔn)許承載器金屬絲提升側(cè)“側(cè)翼”60不接觸轉(zhuǎn)筒或軸桿58的表面。本發(fā)明包括在制程期間沿工件底部表面與側(cè)邊緣的相交線僅以點(diǎn)接觸來運(yùn)輸薄工件的方法。產(chǎn)業(yè)利用性明顯地，本申請(qǐng)案的本發(fā)明雙獨(dú)立運(yùn)輸系統(tǒng)具有對(duì)處理工業(yè)(亦即，對(duì)于Si晶圓處理及其類似者)的寬應(yīng)用性。該系統(tǒng)藉由具有比兩個(gè)單獨(dú)爐更緊湊的占據(jù)面積而明顯地改良產(chǎn)量。因而，本發(fā)明系統(tǒng)具有采用作為運(yùn)輸薄工件穿過處理區(qū)的裝置及方法的新標(biāo)準(zhǔn)的明顯潛力。應(yīng)理解，一般熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者可在不偏離本發(fā)明的精神且不進(jìn)行過度實(shí)驗(yàn)的情況下進(jìn)行在本發(fā)明的范疇內(nèi)的各種修改。舉例而言，承載器金屬絲元件的形狀可具有寬范圍的設(shè)計(jì)以提供本文中所揭示的功能性。同樣，本發(fā)明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不限于僅雙線幾何構(gòu)造，而是可容易地調(diào)適為多線式，且可使用金屬絲網(wǎng)帶或無質(zhì)量無蔭蔽指狀物/鏈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明包括其全范圍的當(dāng)前及未來等效物。
權(quán)利要求
1.一種具有多個(gè)工件運(yùn)輸線的改良式IR爐，其在操作性組合中包含: a.一爐架構(gòu)，其支撐至少一縱向加熱區(qū)總成，每一該加熱區(qū)總成具有分別在一水平工件運(yùn)輸路徑上方及下方界定的一上部部分及一下部部分，且該總成具有起重器，該等起重器經(jīng)安置以提供分別在該水平工件路徑上方及下方的該上部加熱區(qū)部分及該下加熱區(qū)部分的相對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)以提供對(duì)該加熱區(qū)的接??； b.復(fù)數(shù)個(gè)連續(xù)縱向輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)，其以并排關(guān)系安置于該架構(gòu)中，每一該等運(yùn)輸系統(tǒng)經(jīng)組態(tài)以在一第一方向上沿該水平路徑運(yùn)輸工件，該第一方向系自該爐的一入口端經(jīng)由用于該工件的至少一表面的IR熱處理的該爐的該加熱區(qū)至該爐的一退出端，且接著在自該退出端回至該入口端的一輸送機(jī)返回路徑上運(yùn)輸； c.該等運(yùn)輸系統(tǒng)中的每一者具有在該輸送機(jī)返回路徑中安置的可個(gè)別控制的輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及輸送機(jī)張緊系統(tǒng)；及 d.一控制器，其用于藉由在獨(dú)立于抑或同步于該等線中的一第二線的一第一線中的該驅(qū)動(dòng)器來控制工件穿過該等加熱區(qū)的移動(dòng)速率，以沿穿過該等加熱區(qū)的整個(gè)處理路徑提供一獨(dú)特?zé)岱植?，該熱分布?jīng)組態(tài)以用于正在該爐中處理的一特定工件。
2.如權(quán)利要求1所述的改良式爐，其中該等輸送機(jī)系選自金屬絲網(wǎng)帶及指狀物鏈中的至少一者。
3.如權(quán)利要求2所述的改良式爐，其中該輸送機(jī)為具有復(fù)數(shù)個(gè)縱向間隔開的承載器金屬絲元件的一金屬絲網(wǎng)帶，該復(fù)數(shù)個(gè)縱向間隔開的承載器金屬絲元件經(jīng)組態(tài)以在處理期間僅沿該工件的底部與該工件的側(cè)邊緣的相交線以實(shí)質(zhì)上點(diǎn)接觸支撐薄工件。
4.如權(quán)利要求3所述的改良式爐，其中該輸送機(jī)金屬絲網(wǎng)帶于中部藉由安置于該等下加熱區(qū)部分中的滑動(dòng)器元件支撐于側(cè)邊緣之間。
5.如權(quán)利要求2所述的改良式爐，其中該等輸送機(jī)各自包含一對(duì)指狀物鏈，該對(duì)指狀物鏈于該處理路徑的每一縱向側(cè)上隔開且由該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)同步驅(qū)動(dòng)，該等鏈包括朝彼此橫向指向的指狀物，該等指狀物終止于該處理路徑的一垂直中央線之前以在該等指狀物之間提供一間隙，且該等指狀物經(jīng)組態(tài)以在處理運(yùn)輸期間僅沿該工件的該底部與該工件的側(cè)邊緣的該相交線以實(shí)質(zhì)上點(diǎn)接觸支撐薄工件。
6.如權(quán)利要求3所述的改良式爐，其中該等承載器金屬絲元件包含一對(duì)間隔開的側(cè)翼，該對(duì)側(cè)翼包括朝該帶的一中央線向內(nèi)且向下斜的一工件支撐部分，該等側(cè)翼在一外側(cè)抬升部分的底部處及在該帶的該等側(cè)的中部處緊固至該金屬絲網(wǎng)帶。
7.如權(quán)利要求6所述的改良式爐，其中該等側(cè)翼的該等工件支撐部分由在該中部位置處緊固至該帶的一連續(xù)金屬絲部分接合。
8.如權(quán)利要求3所述的改良式爐，其中該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含一第一個(gè)別且獨(dú)立控制的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒及一第二非驅(qū)動(dòng)纏繞轉(zhuǎn)筒，該纏繞轉(zhuǎn)筒相對(duì)于該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒以一壓輪-輥輪關(guān)系安置于直接上游位置以確保由該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒對(duì)該帶的分區(qū)夾持，且該張力器系統(tǒng)安置于該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的直接下游，該張力器系統(tǒng)包括在縱向上隔開的升高空轉(zhuǎn)輥輪之間形成的一重力束圈且具有在該束圈中安置的一垂直自由浮動(dòng)輥輪以提供帶張力。
9.如權(quán)利要求8所述的改良式爐，其中該帶在該等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)筒處由空氣冷卻。
10.如權(quán)利要求8所述的改良式爐，其中該等承載器金屬絲元件包含一對(duì)間隔開的側(cè)翼，該對(duì)側(cè)翼包括朝該帶的一中央線向內(nèi)且向下斜的一工件支撐部分，且該纏繞轉(zhuǎn)筒包括在該纏繞轉(zhuǎn)筒表面上的一墊，該墊的寬度不寬于在該等承載器金屬絲斜產(chǎn)品支撐部分的相對(duì)內(nèi)部末端之間的間隔，使得該等工件支撐部分不會(huì)因該纏繞轉(zhuǎn)筒的壓力而變形。
11.如權(quán)利要求1所述的改良式爐，其中藉由高強(qiáng)度IR燈陣列在該等加熱區(qū)提供輻射加熱，該爐為一頂部升起爐，且該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及該張力器系統(tǒng)在該輸送機(jī)的該返回路徑中安置于該等加熱區(qū)中的至少一者的一固定下部部分下方。
12.如權(quán)利要求11所述的改良式爐，其包含由在一共同爐架構(gòu)中的一輸送機(jī)分隔壁分離的以并排線配置的雙輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)，該等爐加熱區(qū)部分橫向地橫跨兩個(gè)輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)且在該等部分中的至少一者中具有一縱向分離器以隔離對(duì)于可獨(dú)立控制的每一輸送機(jī)的個(gè)別加熱區(qū)。
13.如權(quán)利要求5所述的改良式爐，其中該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏈輪總成，且該張力器系統(tǒng)在該返回路徑中安置于鄰近于該爐的該入口端處。
14.如權(quán)利要求1所述的改良式爐，其包括一入口及一出口轉(zhuǎn)移輸送機(jī)，該入口及該出口轉(zhuǎn)移輸送機(jī)用于將工件引入至該等爐輸送機(jī)系統(tǒng)的該入口端上且自該等爐輸送機(jī)系統(tǒng)的該出口端移除經(jīng)熱處理的工件。
15.—種處理橫穿在一熱處理爐中的至少一運(yùn)輸線的工件的方法,該熱處理爐具有一架構(gòu)，該架構(gòu)支撐復(fù)數(shù)個(gè)順序排列的縱向加熱區(qū)總成，該等縱向加熱區(qū)總成具有分別在一水平產(chǎn)品運(yùn)輸路徑上方及下方界定的一上部部分及一下部部分，且該等總成具有起重器，該等起重器經(jīng)安置以提供分別在該水平路徑上方及下方的該上加熱區(qū)部分及該下加熱區(qū)部分的相對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)以提供對(duì)該加熱區(qū)的接取，該方法包含以下步驟: a.運(yùn)輸在至少一對(duì)并排處理路徑中排列的復(fù)數(shù)個(gè)薄工件，每一處理路徑在一第一方向上沿該水平工件路徑界定在該架構(gòu)內(nèi)的一獨(dú)立產(chǎn)品線，該第一方向系自該爐的一入口端經(jīng)由用于該等工件的至少一表面的熱處理的該爐的該加熱區(qū)至該爐的一退出端，且接著在自該退出端回至該入口 端的一輸送機(jī)返回路徑上運(yùn)輸； b.將該等產(chǎn)品線處理路徑彼此隔離； c.相對(duì)于其他路徑個(gè)別地控制在每一產(chǎn)品線路徑中的工件的運(yùn)輸速率； d.在該等工件經(jīng)運(yùn)輸穿過該等熱處理區(qū)的同時(shí)將該等工件的至少一面曝露至高強(qiáng)度IR輻射以熱處理該等工件達(dá)一預(yù)選持續(xù)時(shí)間； e.獨(dú)立于抑或同步于該等線中的另一者來控制在每一產(chǎn)品線的每一區(qū)中的溫度，以沿穿過該等加熱區(qū)的每一產(chǎn)品線處理路徑提供一獨(dú)特?zé)岱植迹摕岱植冀?jīng)組態(tài)以用于正在該爐中處理的一特定產(chǎn)品。
16.如權(quán)利要求15所述的工件處理方法，其中薄工件在處理期間的該運(yùn)輸包括沿一工件底部表面與側(cè)邊緣的相交線而僅以點(diǎn)接觸支撐該等工件。
17.如權(quán)利要求16所述的工件處理方法，其中該運(yùn)輸步驟包括輸送在金屬絲網(wǎng)帶及指狀物鏈中的至少一者上支撐的該等薄工件。
18.如權(quán)利要求17所述的工件處理方法，其中在金屬絲網(wǎng)帶上運(yùn)輸該等工件，該等帶包括承載器金屬絲，該等承載器金屬絲經(jīng)組態(tài)以將該等工件支撐于該帶上方同時(shí)僅以該等點(diǎn)接觸接觸該等工件。
19.如權(quán)利要求16所述的工件處理方法，其中該爐包括復(fù)數(shù)個(gè)縱向加熱區(qū)總成，該復(fù)數(shù)個(gè)縱向加熱區(qū)總成對(duì)于每一線包括至少一預(yù)熱區(qū)、一峰值燒制區(qū)及一冷卻區(qū)。
20.如權(quán)利要求19所述的工件處理方法，其包括控制工件穿過該峰值燒制區(qū)的該運(yùn)輸速率以提供大約不 超過約I秒的一傳過時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供尤其適用于諸如硅晶圓的薄工件在輸送帶或指狀物/鏈上轉(zhuǎn)移穿過用于將該等晶圓轉(zhuǎn)化成太陽能電池的處理設(shè)備的多線并排獨(dú)立驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)，該處理設(shè)備包括UV預(yù)處理器、摻雜器、干燥器、擴(kuò)散爐及金屬化爐。本發(fā)明多線運(yùn)輸系統(tǒng)可使用具有一浮橋式晶圓支撐系統(tǒng)的金屬絲網(wǎng)帶，該等金屬絲網(wǎng)帶包含縱向隔開的承載器金屬絲元件，該等承載器金屬絲元件在晶圓的側(cè)邊緣處藉助于相對(duì)的內(nèi)傾下斜區(qū)段或側(cè)翼而僅以點(diǎn)接觸支撐該等晶圓?；蛘撸哂邢騼?nèi)突出的指狀物之間隔開的鏈的指狀物驅(qū)動(dòng)器可用于藉由側(cè)邊緣接觸來運(yùn)輸該等晶圓。具有相關(guān)聯(lián)的張力器總成的摩擦或鏈輪驅(qū)動(dòng)器用以移動(dòng)運(yùn)輸帶或指狀物鏈穿過爐區(qū)。每一線可經(jīng)獨(dú)立控制以沿晶圓處理路徑提供獨(dú)特?zé)岱植肌?br> 文檔編號(hào)F27B9/24GK103210272SQ201280003555
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者理查德·W·帕克斯, 彼得·G·拉給, 路易斯·阿雷安卓·芮·加希亞 申請(qǐng)人:Tp太陽能公司