[发明专利]用于红外线输送机炉的双独立运输系统与烧制薄工件的方法

说明书

技术领域

本发明系针对炉输送机系统，且更重要地是针对尤其适用于诸如硅晶圆的薄工件在输送带上转移穿过用于将该等晶圆转化成太阳能电池的处理设备的并排双独立驱动运输系统，该处理设备包括UV预处理器、掺杂器、干燥器、扩散炉及金属化炉。本发明运输系统可使用广泛范围的输送带，包括具有浮桥式晶圆支撑系统的金属丝网带，该金属丝网带包含纵向隔开的承载器金属丝“侧翼”元件，该等承载器金属丝“侧翼”元件在晶圆的侧边缘处藉助于相对的内倾下斜晶圆支撑区段而仅以点接触来支撑该等晶圆。

背景技术

自薄硅晶圆（典型地140微米至180微米厚）制造硅基光伏打太阳能电池需要多个处理步骤，包括用以产生半导“p-n”接面二极体层的2阶段扩散制程，继之以在晶圆前侧及背侧上网版印刷“焊接膏”涂层，晶圆前侧及背侧经烧制成p-n接面或背接触层，其中晶圆前侧及背侧分别充当欧姆集电极及接地。

扩散制程包括藉由磷酸或/及硼酸组成物来涂布晶圆，继之以在扩散炉中烧制以在前侧上产生P掺杂的p/n光伏打层接面或/及在背侧上产生掺B接触层。在扩散及各种清洗步骤之后，该等晶圆经涂布以抗反射涂层（ARC）（典型地为氮化硅（SiN3）），该抗反射涂层（ARC）取决于所使用的ARC涂层而使晶圆呈现深蓝或棕色。

为了形成背接触接地层，晶圆背表面经涂布以Al基的膏体。晶圆顶部表面经网版印刷有Ag基的膏体线的精细网路，该等Ag基的膏体线连接至较大汇流排导体以“收集”所产生的电子。在此等膏体经干燥之后，在IR灯加热的输送机型金属化炉中在高温下“共烧制”此等膏体。

用于此类处理步骤的当前可用的IR输送机炉为单线式，亦即输送晶圆而使该等晶圆以单一纵列通过处理步骤的单一输送带或辊轮系统。在每一处理区中根据相同处理排程及停留时间来处理所有晶圆。使生产加倍需要购买及安装具有端至端配置的多个模组的第二线。每一模组具有其自身驱动器、其自身运输系统、包括顶侧及底侧的自身架构，且要求相同的工厂地面空间占据面积。使生产加倍得使工厂的不动产加倍且对于处理机械及操作人员的资本设备加倍。

举例而言，在扩散烧制制程的情况下，炉具有一长的加热室，在该加热室中，在晶圆运输系统（金属丝网带或陶瓷辊轮输送机）的上方及下方实质上均匀间隔开（典型地间隔开1.5吋）复数个IR灯。加热区藉由各种形式的绝缘而与外部环境绝缘，其中以压缩绝缘纤维板为最常见。红外线（IR）灯将传入的硅晶圆的温度增加至约700℃至950℃。保持此温度达该扩散制程的30分钟持续时间，此后，该等晶圆经冷却并转移至下一下游制程操作及设备。

当前可用的输送机型液体掺杂器（区别于马弗管及承载器型POCl3气体掺杂器）使用供移送晶圆的实心或弹性带型输送机。将晶圆黏贴至剥落型可抛弃式纸衬底以保护晶圆背侧，免于曝露出掺杂化学品。此等输送机为非传导输送机系统，其涉及用以移除纸衬底的额外晶圆处置步骤。

当前可用的扩散炉典型地使用用以输送晶圆穿过炉烧制区的两种类型的晶圆运输系统中之一者：1.复数个静态（非纵向移动）的实心陶瓷旋转辊轮；或2.作用中（纵向移动）的金属丝网带。静态陶瓷旋转辊轮炉于当前受青睐的最小化或防止晶圆背表面的金属污染。

典型习知扩散炉为大约400吋长，具有置放于辊轮上方的160个36吋宽IR灯，以及置放于下方的100至160个。输送机辊轮的总质量为大约800磅，且被分类为高质量输送机系统。

随着对于太阳能电池的需求增加，生产率必须增加（藉由制程改良抑或添加炉至生产作业中）。对于添加炉，习知炉具有大的占据面积。因而，添加炉要求增加的资本支出以用于建筑、炉自身及相关服务设施。

在金属化炉中所使用的金属丝网带的情况下，必须在网带下方支撑该等带以防止下垂。业界的长期作法为提供支撑物，该等支撑物包含成对的不透明白色石英管，其直径典型地为大约2cm至3cm，经置放而（例如）以交错的汇聚或发散（鱼骨状）图案而使其长轴平行于或稍微倾斜于该带的移送方向。该等石英管系平滑的，且提供线接触表面，随着该带输送经印刷的晶圆穿过金属化炉处理区，该带的底侧在该等线接触表面上滑动。为最小化该等管的荫蔽，长期作法为使该等管折曲（不论是沿着移送线汇聚或发散）以使得在移送穿过该炉的整个持续时间期间晶圆的相同部分不被荫蔽。荫蔽效应藉由此长期使用的使支撑管折曲的作法而减小，但并未消除，此是因为在现阶段在运输穿过该炉的时间中的至少些许时间内整个晶圆处于荫蔽中。实际上，荫蔽线存在，较不明显且更为扩散，但较宽。