專利名稱：利用極低質(zhì)量運送系統(tǒng)的擴散爐及晶圓快速擴散加工處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
加工處理太陽能電池晶圓的連續(xù)輸送擴散爐是用于借著使用在900-1100°C的范圍內(nèi)的輻射或/及紅外線燈加熱來導(dǎo)致P及/或B參雜物成分?jǐn)U散到晶圓的硅(或其他先進(jìn)材料)之中，而產(chǎn)生p-n接面的表面層或/及背表面電場層。更具體地說，本發(fā)明是針對一種太陽能電池擴散爐，其具有一個或多個點火區(qū)域以及一個超低質(zhì)量、低摩擦的運送系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，晶圓是支撐在氧化鋁管上，其較佳地包括有支座突出部來將晶圓隔開于管的上方。
背景技術(shù)：
制造以硅為基礎(chǔ)的太陽能電池需要許多特定順序的特別處理，其是以在結(jié)晶成長爐之中成長的單結(jié)晶硅鑄塊或是在方向性“凝結(jié)”爐中鑄造成多結(jié)晶鑄塊開始。硅的薄切片是用從鑄塊是用“線鋸”被橫向地切削，用以形成粗制的太陽能電池晶圓。粗制切削晶圓接著被加工處理以形成光滑的150到330 μ m厚的裸晶圓，目前的典型厚度是140到180 μ m。這些裸晶圓是加工處理成有作用的太陽能電池，能夠借著光電伏打效果來產(chǎn)生電力。晶圓加工處理是以稱作擴散的2階段處理程序開始，用以創(chuàng)造出半導(dǎo)體“p-n”，接面二極管，繼之以一個第三金屬化處理程序，在其中鋁的糊狀物涂層是以網(wǎng)板印刷在晶圓的前側(cè)以及背側(cè)上，并且接著被擊發(fā)于P-n接面或是背側(cè)的接觸層之中，在此處它們是作分別用如同歐姆集極以及接地。擴散處理廣泛地來說包含有二個階段涂敷(涂層)及干燥選擇的參雜材料于晶圓前側(cè)及/或背側(cè)的第一階段，繼之以擊發(fā)晶圓的第二階段，用以導(dǎo)致參雜物擴散到硅(或是其他先進(jìn)材料)晶圓基板之中，用以形成P-n接面層或是背側(cè)的接觸層。擴散是在存在有各種P供應(yīng)源的情況下在高溫下發(fā)生。參雜有P的硅形成了 PV 電池的“射極”層，也就是在暴露于陽光(一般的光子源)時發(fā)射出電子的層。這些電子是由網(wǎng)版印刷金屬接觸器的微細(xì)網(wǎng)狀物所收集，所述接觸器被一個金屬化爐燒結(jié)在電池的表面之中。P是透過高溫擴散處理而被驅(qū)入晶圓之中，該高溫擴散處理目前一般來說是持續(xù) 20到30分鐘。在擴散以及各種清潔之后，激光邊緣燒蝕以及蝕刻加工處理是用來從晶圓側(cè)邊移除不想要的半導(dǎo)體接面，晶圓是被涂層以抗反射的涂層，一般來說是氮化硅(SiN3)。在金屬化期間，后側(cè)表面是完全以鋁基糊狀物所覆蓋，而前方或是頂部表面則以連接到較大總線導(dǎo)體的銀基線的微細(xì)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)版印刷，用以“收集”在位于下方的參雜硅射極或是接近表面的參雜區(qū)域之內(nèi)所產(chǎn)生的電子。在干燥這些糊狀物之后，它們是被“共同發(fā)射 (co-fired) ”。背側(cè)表面的鋁糊狀物是形成合金，前方表面的糊狀物則是在高速以及高溫下在輸送器類型的金屬化爐之中被燒結(jié)，用以在太陽能電池的前方表面上形成光滑的、低歐姆阻力的導(dǎo)體。目前可以取得的用于擴散射擊處理程序的頂輸送爐具有一個長的、隔熱的加熱容室，在該加熱容室之中，多個紅外線燈大致上是在晶圓運送系統(tǒng)(金屬線網(wǎng)輸送帶或是陶瓷滾子運送器)上方及下方均勻地分隔開(一般來說分開1. 5英寸)。紅外線(IR)燈將進(jìn)入的硅晶圓溫度增加到大約700°C到950°C。此溫度是保持30分鐘的擴散加工處理持續(xù)時間，在此之后，冷卻及轉(zhuǎn)移晶圓到下一個下游的處理操作以及設(shè)備。目前可以取得的擴散爐一般來說利用以下二種類型晶圓運送系統(tǒng)的其中一種1) 多個靜態(tài)的(非縱向移動的)、實心陶瓷、旋轉(zhuǎn)滾子；或是幻活動的(縱向地移動)金屬線網(wǎng)輸送帶，用以運送晶圓通過爐的點火區(qū)域。為了要將晶圓背側(cè)表面的金屬污染降低到最低程度或是加以防止，靜態(tài)的、陶瓷旋轉(zhuǎn)滾子爐目前是較佳的。典型的傳統(tǒng)式擴散爐是在400英寸長的規(guī)模，具有160個36英寸寬的紅外線燈放置在滾子上方，從100到160個放置在下方。運送滾子的總質(zhì)量是在800英磅的規(guī)模，并且被歸類為高質(zhì)量的運送系統(tǒng)。在如此的高質(zhì)量、靜態(tài)、固體、旋轉(zhuǎn)滾子的擴散爐中，紅外線燈是用掉大量的時間來將擴散爐容室?guī)У?00°c到950°C范圍的擴散溫度。操作原理顯然是由于由一個具有實質(zhì)熱容量的大型熱質(zhì)量所提供的熱反轉(zhuǎn)，經(jīng)加熱的滾子質(zhì)量有助于將擴散爐從頭到尾保持在更加均勻的溫度。如此的擴散爐系統(tǒng)在短期來看是被認(rèn)為如果遍及擴散爐各處的話，是能夠補償一個或數(shù)個紅外線燈的故障，這是因為熱的滾子是透過傳導(dǎo)及對流繼續(xù)提供熱。 滾子下方的紅外線燈將滾子保持在熱的狀態(tài)，并且晶圓與滾子的接處可以借著熱接觸的傳導(dǎo)幫助轉(zhuǎn)移熱到晶圓。由于在入口以及出口處的滾子并沒有被與在擴散爐中心中的那些燈相同數(shù)目的燈所加熱，運送器有的熱的量變曲線是在入口處上升并且在出口處下降。隨著對于太陽能電池的需求的增加，不管是借著加工處理的改善或是增加擴散爐來運作，制造的速率必須增加。相對于增加擴散爐，傳統(tǒng)式擴散爐具有大型的覆蓋區(qū)域并且擴散處理程序是非常緩慢。在大型的部件中，因為在提供熱能的爐中的陶瓷質(zhì)量，紅外線燈是在從最大動力的大約15到20%下運作。在較大動力等級下運作該等紅外線燈是會將溫度升高到高于擴散所需要的溫度，并且金屬元件(例如，在緊固于滾子端部的滾子驅(qū)動元件之中)的接近是會失敗。據(jù)此，用以達(dá)成擴散的“浸泡(soak)”期間是很長的-在20到 30分鐘的規(guī)模。因此，由于爐是很大，增加爐需要增加資本支出，用于建筑物、爐的本身以及相關(guān)的維修設(shè)備。為了要補償，擴散爐已經(jīng)被制做成在橫向方向較寬，使得可以在每個爐區(qū)域中加工處理多條生產(chǎn)線的晶圓。這樣是從而需要較長、更加昂貴的燈，其一般來說會經(jīng)歷大致上較短的平均時間而發(fā)生故障，因此顯著地增加操作成本。由于尺寸及紅外線燈故障的成本限制，增加爐中的燈的密度并不是一項可行的解決方案。同樣地，對燈增加動力并不可行，這是因為實心陶瓷滾子運送器的高熱質(zhì)量，較高的輸出會產(chǎn)生燈的元件的過熱。過熱會嚴(yán)重地影響到燈的外部石英管。由于紅外線燈是并排地、分隔1.25英寸地放置，每個燈是會加熱與其相鄰的燈。當(dāng)爐的熱耦檢測到溫度接近所選擇的擴散溫度設(shè)定點時，它們會自動降低到達(dá)燈的動力量，該量是取決于運送系統(tǒng)的熱質(zhì)量。此較低的動力密度是借著實質(zhì)改變紅外線燈發(fā)射改變的光譜輸出(產(chǎn)生較低的光通量以及能量輸出)而達(dá)成。降低的光通量產(chǎn)生了減慢運送帶的速度或是增長爐(同時保持原來的輸送帶速度)的速度，因此減慢了處理。燈的過熱導(dǎo)致燈的變形、下彎以及故障。 燈的變形也會降低被送到晶圓的頂輸出的均勻性。
據(jù)此，擴散爐以及擴散點火加工處理的現(xiàn)有技術(shù)中是存在著一項沒有被滿足的需求，顯著地改善點火區(qū)域凈有效使用、提供整個爐各處較好的控制以及熱量變曲線、允許增進(jìn)的點火能量的利用、增進(jìn)擴散加工處理的速度以及均勻性、降低爐的尺寸同時保持或是增進(jìn)生產(chǎn)率、以及以減少的爐的覆蓋區(qū)域、較低能量、操作及維修成本來達(dá)成這些目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術(shù)中的這些以及其他未受滿足的需求是由本發(fā)明所滿足，本發(fā)明是針對一種多區(qū)域的太陽能電池擴散爐，其具有極低的質(zhì)量、活動的運送系統(tǒng)，用于運送晶圓通過多個加熱以及冷卻區(qū)域，包括有至少一個入口擋板區(qū)域、一個擴散點火區(qū)域、在下游處繼之以一個浸泡區(qū)域以及一個或多個冷卻區(qū)域，用于P或/以及B參雜物的前側(cè)及/或背側(cè)擴散，以在晶圓基板之中形成p-n接面及/或背側(cè)接觸層。如在本文之中以實施例的方式所揭示的，本發(fā)明的運送系統(tǒng)是以二個選擇性實施例來說明A) —個帶/銷驅(qū)動系統(tǒng)；以及B) —個滾子鏈條/鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，后者硅目前較佳的實施例。在二個實施例之中，晶圓在縱向的運送通過處理區(qū)域期間是被支撐在非旋轉(zhuǎn)的小直徑中空防火管上，該防火管是承載在橫跨運送系統(tǒng)寬度的懸吊纜線或是桿件上。在帶/ 銷驅(qū)動系統(tǒng)之中，纜線的相對端部是由從驅(qū)動帶形成或是接附到驅(qū)動帶的掛架所承載。在滾子鏈條/鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)之中，纜線端部是系在中空管連桿桿樞轉(zhuǎn)銷之中。本發(fā)明的超低質(zhì)量活動運送系統(tǒng)是可以運用于寬廣范圍的擴散爐構(gòu)造、許多加工處理區(qū)域以及類型、定位以及許多加熱元件之中。使用在本發(fā)明擴散爐之中的與超低質(zhì)量運送系統(tǒng)組合在一起的加熱元件是被選擇來提供適用于加工處理P擴散、B擴散或是二者的熱輻射或是頂通量輸出，并且在本文是借著實施例的方式顯示為紅外線燈元件、阻力型輻射/再輻射元件以及二者的組合。對于只有P擴散來說，特別是在狹窄寬度的爐(一般來說小于大約M英寸寬的加工處理運送器)之中，可以使用紅外線燈，并且較佳的是使用高強度的紅外線燈隔離模組。對于較高溫的加工處理來說，可以使用碳化硅桿類型的阻力元件，選擇性地是防護再陶瓷或是穩(wěn)定化的碳化硅管之內(nèi)?？梢允褂媒M合式加熱元件；舉例來說，獨立式(非包圍式)紅外線燈繼之以高強度紅外線燈(包圍式)隔離模組可以被用來急速增加到接近處理溫度，繼之以在峰值點火區(qū)域之中以及在浸泡區(qū)域之中的碳化硅阻力元件。使用高強度紅外線燈隔離模組具有以下優(yōu)點提供波長短、高通量頂光調(diào)節(jié)作用，其是有助于較快的擴散。在本文的揭示內(nèi)容之中， 是參照高強度紅外線燈(HI-IR)，應(yīng)該可以了解的是可以使用碳化硅輻射/再輻射加熱元件，高紅外線燈元件的揭示內(nèi)容只是實施例。借著使用包含有二個或是更多連續(xù)環(huán)圈的側(cè)向隔開的運送元件的超低質(zhì)量、活動的(縱向移動)、防護運送系統(tǒng)，包含有懸掛在纜線上的狹窄寬度的“輸送帶”承載著重量輕、小直徑、非旋轉(zhuǎn)防火管件，所述纜線是拉緊在晶圓加工處理前進(jìn)路徑每側(cè)上輸送帶之間，先進(jìn)材料太陽能電池晶圓，像是硅、硒、鍺或是鎵基太陽能電池晶圓的運送是在爐區(qū)域之中實施。防火管是薄壁、剛性陶瓷或是玻璃材料，較佳地是選自氧化鋁、二氧化硅以及氧化鋯的至少其中之一。運送系統(tǒng)的“帶”是以許多示范性實施例實施，第一實施例是側(cè)向方隔開的金屬、 水平定向的平坦帶子或是繩帶，每個帶子或繩帶都具有多個沿著輸送帶縱向分隔開的垂直延伸的掛架。所述掛架承載著纜線，防火管是螺結(jié)在所述纜線上。纜線是側(cè)向地延伸跨過介于匹配的成對掛架之間的晶圓前進(jìn)路徑，在每個帶子上是有一個纜線。在第二實施例之中， 每個輸送帶是一個滾子鏈條，例如，強固的腳踏車型鏈條，其具有中空管件取代實心的連桿件。防火管的懸吊纜線是被旋穿以及在它們的端部處支撐在鏈條連桿管件之中。在二項實施例之中，運送元件或是“輸送帶”是被一個驅(qū)動系統(tǒng)同步地驅(qū)動，其詳細(xì)地描述于下文之中。在輸送帶的運動之中保持輸送帶的同步化是保持承載著防火管的纜線平行于彼此以及筆直的，也就是，沿著處理路徑正交于晶圓的前進(jìn)方向。在二項實施例之中，晶圓是被相繼運載通過擴散爐的數(shù)個區(qū)域，同時?？吭谘刂阑鸸芨糸_的環(huán)形間隙器上，這樣可以產(chǎn)生較少的污染。間隙器可以具有寬廣范圍的外部輪廓構(gòu)造，例如，錐形、渾圓(甜甜圈形狀)、垂直的刀口 ；傾斜、圓錐形、方形頂部鰭片、肋部以及類似物。防火材料較佳地是選自能夠借著鑄造、壓模、擠制或切削被精確地建構(gòu)的高溫陶瓷或是玻璃材料，以及較佳地包括有二氧化硅(包括有二氧化硅玻璃)、氧化鋁以及氧化鋯的至少其中之一。在二項實施例中本發(fā)明的擴散爐一般來說具有許多區(qū)域一個入口擋板區(qū)域，其是將溫度從室溫提高到500°C以及是在大約20到30公分長的規(guī)模；一個點火區(qū)域，其是將溫度提高到從大約900到1100°C范圍內(nèi)的擴散點火設(shè)定點以及一般來說是大約30到100 公分長；一個溫度保持在大約900到1100°C以及一般來說120到200公分長(例如，4個40 公分的模組)的浸泡區(qū)域；以及一個或多個將溫度向下帶回到室溫的冷卻區(qū)域。冷卻區(qū)域一般來說是二個或是多個區(qū)域，第一個區(qū)域是30到50公分長，其將溫度從900到1100°C下降到500°C，以及第二區(qū)域是60到90公分長，其將溫度從500°C下降到室溫。第二冷卻區(qū)域可以在爐外殼的外部。當(dāng)然，所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者將可以立即了解，所述區(qū)域的長度取決于加工處理運送系統(tǒng)寬度、前進(jìn)速率以及加熱量變曲線以及加工處理時程，包括有燈的動力等等。據(jù)此，所列區(qū)域的長度是非限制性的例子。所述點火區(qū)域的構(gòu)造對于本發(fā)明的裝置或是操作方法并不是關(guān)鍵性的，有廣大范圍的高強度紅外線燈或是電阻加熱元件的配置。舉例來說，在第一實施例之中，針對窄寬度擴散爐(狹窄的運輸系統(tǒng))或是針對只有頂部-側(cè)邊P參雜，所有的加熱可以在所有區(qū)域中使用HI4R輻射通量燈來實施。在如此的加工處理應(yīng)用中，較佳的是使用至少一個利用紅外線燈隔離模組的HI-IR區(qū)域。在如此的實施例之中，其他區(qū)域，包括有上升擋板區(qū)域， 以及浸泡區(qū)域可以是獨立式紅外線燈加熱的。在第二實施例之中，用于在1-2公尺寬的運送系統(tǒng)上的寬的處理路徑擴散爐或是用于以B參雜、或是前側(cè)以P參雜以及背側(cè)以B參雜的處理程序，其中溫度是在950°C以上， 例如，在1000到1100°C的范圍中，點火加熱元件目前較佳的是抗輻射的類型，碳化硅桿件或是盤卷元件，選擇性地容置于保護再輻射(不透明)陶瓷類型管件之中。在任一種加熱元件構(gòu)造實施例之中，加熱元件可以是混合式的，也就是，可以使用獨立式紅外線燈、HIHR輻射通量隔離模組、以及阻力熱輻射/再輻射元件。舉例來說，輸入上升(擋板)區(qū)域可以是獨立式紅外線燈，繼之以第一 HHR通量隔離模組，繼之以在浸泡區(qū)域中第二點火區(qū)域之中的高溫抗輻射/再輻射元件。浸泡區(qū)域可以只是點火區(qū)域的一個延伸部分。也就是，區(qū)域的名稱并不是決定性因素，可以選擇元件的類型、位置以及數(shù)目、 實施在運送系統(tǒng)上方或是下方來達(dá)成所需點火溫度，以及安排處理程序是P擴散、B擴散或是二者。晶圓并不會接觸纜線網(wǎng)狀物輸送帶或是陶瓷滾子，被支撐在支座上，使得其中不會有金屬的污染，不會在晶圓中發(fā)展出熱點，以及晶圓不會漫游到一側(cè)或是另一側(cè)，如在傳統(tǒng)式滾子運送系統(tǒng)所會發(fā)生的。除此之外，本發(fā)明的擴散加工處理程序是一種高輻射通量從動處理程序，而不是一種熱傳導(dǎo)、長波長的處理程序。在第一晶圓運送系統(tǒng)實施例之中，運送系統(tǒng)的側(cè)邊邊緣帶包括有縱向的均勻隔開的驅(qū)動洞孔。每個帶是建構(gòu)成一個循環(huán)回路，其包含有一個運送區(qū)段(通過加工處理區(qū)域的向前動作)以及一個回復(fù)區(qū)段。所述帶的回路是被一個或多個在爐的出口端處的銷驅(qū)動滾子同步地驅(qū)動。帶是借著一個配置在回復(fù)路徑中的張緊系統(tǒng)而被個別地張緊。此驅(qū)動配置產(chǎn)生了被拉過擴散爐加工處理區(qū)域的運送(頂部)區(qū)段帶。運送系統(tǒng)是在非常低的張力下操作，在20psi或是更低，較佳地在大約5psi以下。如此產(chǎn)生了較少的帶的強度、長的壽命、在帶的運送期間摩擦低、較少磨損、大致上沒有金屬污染以及整體上對于擴散爐操作來說較低的能量需求。所述帶一般來說是抗高溫度的金屬，像是沃斯田鐵鎳基超合金族的其中之一，目前較佳的是鎳鉻牌，80/20鎳/鉻合金。其帶的材料包括有鈦、英高鎳，例如，600型英高鎳、 或是其他高溫合金。帶是為1英寸寬以及.020英寸厚。驅(qū)動輪子的銷是成錐形的，并且?guī)У尿?qū)動洞孔的直徑為1/8英寸到3/16英寸。銷的驅(qū)動洞孔一般來說是沿著帶隔開1英寸到3英寸，此是視銷的數(shù)目及銷驅(qū)動滾子的直徑而定。帶是在擴散爐區(qū)域每側(cè)的防護通道之內(nèi)滑移，通道構(gòu)件是以氧化鋁、二氧化硅、石英或是其他高溫、低摩擦的陶瓷材料建構(gòu)成的?；蛘?，帶是借著引導(dǎo)周圍或是冷卻的壓縮空氣到帶上，較佳地是在帶的下方，而被冷卻， 以及通道或是入口是設(shè)在擴散爐區(qū)域模組的外部橫向側(cè)邊上，在帶的上方，用以排出冷卻空氣。在第二運送實施例之中，是使用滾子鏈條來取代帶，并且不需要垂直的掛架。反而是，懸吊纜線是系在鏈條的管狀套管中的每個端部處。如同在帶的實施例之中，每個鏈條是在一個凹槽或是通道之中滑動，或是跨立于一個在低摩擦、高溫陶瓷材料滑子塊件的上引導(dǎo)隆起部?；訅K件可以是連續(xù)的或是分隔開的，用以橋接相鄰區(qū)域的接面，以及亦用作引導(dǎo)件，用以保持鏈條的線性軌道。鏈條是由一個鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)(在一個共同的驅(qū)動軸桿上的二個橫向分隔開的驅(qū)動鏈輪)所驅(qū)動，該鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)是在擴散爐的出口端部下方，于將鏈條從水平處理路徑轉(zhuǎn)動向下轉(zhuǎn)動到驅(qū)動鏈輪的轉(zhuǎn)向惰鏈輪下游。鏈條接著向后經(jīng)過在回復(fù)路徑上的一個彈簧偏壓的張力系統(tǒng)。在擴散爐的前方端部處，側(cè)向分隔開的第二轉(zhuǎn)向惰鏈輪是將鏈條向上轉(zhuǎn)動到入口的惰鏈輪，入口的惰鏈輪是將鏈條轉(zhuǎn)向回到處理路徑，而完成該回路?；蛘撸湕l可以在擴散爐的冷卻區(qū)段之中及/或在回復(fù)路徑上被冷卻，較佳地是被導(dǎo)入的通風(fēng)空氣或是壓縮空氣所冷卻。已經(jīng)嘗試著將晶圓底部以一種P參雜物來涂層，用以減少來自于金屬網(wǎng)狀帶的金屬污染。然而，這會在晶圓底部上產(chǎn)生p-n接面層。從而，這需要一項額外的加工處理步驟將底部的P-n接面層蝕刻掉。該蝕刻步驟一般來說是一項批次的處理程序，其花費掉額外的時間、減慢生產(chǎn)率。此種回蝕刻問題是發(fā)展出的堅固、高質(zhì)量靜態(tài)的陶瓷旋轉(zhuǎn)滾子系統(tǒng)的主要動機。本發(fā)明的低質(zhì)量陶瓷管件運送系統(tǒng)是針對及解決這些問題。首先，金屬運送元件、帶或是鏈條是放置在擴散爐區(qū)域的側(cè)邊處，以及這些元件被建構(gòu)成被保護不會受到元件輻射[熱]，而延長了元件的壽命。其次，運送的交叉纜線是完全地被保護在低質(zhì)量的陶瓷管之內(nèi)，所述陶瓷管是與晶圓有最少接觸的非旋轉(zhuǎn)的陶瓷支撐件。受到防護的從動帶或是鏈條元件與被陶瓷管所防護的晶圓支撐纜線結(jié)合在一起而確保了有干凈的大氣、使得點火區(qū)域大致上沒有金屬離子污染。第三，陶瓷管件總體來說質(zhì)量遠(yuǎn)低于滾子，以及，在不轉(zhuǎn)動的同時也是活動的，亦即，移動進(jìn)入以及離開擴散爐，因此不會有需要降低動力尺寸的大型靜態(tài)熱質(zhì)量。此外，因為陶瓷管是被懸吊在纜線上，如果陶瓷管垂直地破裂的話，陶瓷管是被保持在攬線上并且擴散爐不需要為了更換而被立刻停止。相反地，在堅固的滾子擴散爐之中，當(dāng)一個滾子破裂時，擴散爐必須停止。最后，晶圓不會與陶瓷管接觸，晶圓是在支座上在陶瓷管上方升起，所述支座較佳地被建構(gòu)成只在邊緣處支撐。與5到20%操作動力等級的上文描述的傳統(tǒng)式、目前可獲得的熱擴散爐相反的， 在本發(fā)明的利用紅外線燈的加工處理實施例之中，熱擴散爐是以40到70%的動力或是更大動力操作。這樣是有可能的借著使用HI-紅外線燈隔離模組與一個極低質(zhì)量的活動運送系統(tǒng)組合，使得貢獻(xiàn)到加工處理操作的靜態(tài)運送熱質(zhì)量很少。由于是在兩倍或是較大動力下操作，在使用HIHR模組的本發(fā)明系統(tǒng)中的燈的頂通量大致上是較高的，并且高峰是保持在低于大約1. 4微米的頂范圍之爭。本發(fā)明處理程序的頂波長峰值大約為1. 25微米。根據(jù)本發(fā)明加工處理的紅外線燈所發(fā)展出的相對強度是比上文描述的傳統(tǒng)式熱擴散爐大大約4到5倍。除了具有低很多的頂強度的傳統(tǒng)式擴散爐操作之外，在那些加工處理之中的高峰是較為寬廣、較淺(強度較低)以及轉(zhuǎn)移到較長的波長，具有在大約1.75微米的最大值， 但是具有在超過3. 0微米的長波長下的實質(zhì)貢獻(xiàn)。因此，傳統(tǒng)式紅外線燈擴散爐的較低動力操作是將光譜輪廓轉(zhuǎn)移到較低的能量波長，以及強化了它們的熱傳導(dǎo)操作模型。相反地， 使用在本發(fā)明加工處理中的燈的高動力、高強度、短波長的頂光譜輪廓確定了輻射通量的本質(zhì)。如所注意到的，在一些實施例中的本發(fā)明擴散爐是在斜坡或/以及HI-IR區(qū)域之中利用高紅外線燈隔離模組。這些模組包含有具有平行橫向(相對于運送方向)通道的隔熱反射器元件，而一個或多個紅外線燈是定心在每個通道之中。所述通道是以IR-透明傳動窗，像是石英、Vicor、Pyrex、Robax、其他高溫玻璃、人造藍(lán)寶石以及類似物所覆蓋。高強度、多個紅外線燈、隔離的模組是配置成面對彼此并且分隔開，一個模組是在擴散爐運送系統(tǒng)上方，以及選擇性地一個模組是在下方，用以在其間界定出選擇的紅外線燈加熱處理區(qū)域，模組的燈以及冷卻空氣通道是與該區(qū)域隔離開。這樣的隔離幾何加上本發(fā)明紅外線燈隔離模組的冷卻作用允許到達(dá)燈的動力從目前標(biāo)準(zhǔn)的15到20%動力密度，增加到40到70%的范圍或是更高。這樣使得使用傳統(tǒng)式 100瓦/英寸的紅外線燈，可以在上升區(qū)域以及HI-IR區(qū)域之中的加熱速率從大約30°C / 秒(傳統(tǒng)式擴散爐)增加到大約80到150°C /秒。這樣可以有效地增加加熱速率比傳統(tǒng)式擴散爐大3X到5X，而不會造成燈的衰退、停工或是變形。除此之外，本發(fā)明的燈隔離/冷卻系統(tǒng)允許輸送帶速度的增加。這樣會使得生產(chǎn)率有實質(zhì)的增加，或是允許擴散爐長度縮短(針對相同的產(chǎn)量)，其是降低了擴散爐的覆蓋區(qū)。也就是說，對于示范性的前方-側(cè)邊 P擴散來說，根據(jù)本發(fā)明原理的擴散爐可以具有較窄的覆蓋區(qū)，而借著較大速率的操作的功
1效，可以具有與較寬擴散爐相同的生產(chǎn)量。不管是紅外線燈或是阻抗式(SiC)輻射元件、頂部以及底部，到達(dá)加熱元件的動力是受到獨立的調(diào)整或是成組地調(diào)整，用以達(dá)成在每個區(qū)域中的精確溫度梯度的控制。溫度控制可以使用上文描述的以熱耦為基礎(chǔ)的溫度調(diào)節(jié)、電壓控制的動力調(diào)節(jié)、或是使用PID 控制器的混合式系統(tǒng)的其中任一者來實現(xiàn)。燈的動力調(diào)節(jié)較佳地是以電壓控制的方式，因為這樣是能夠容易地保持穩(wěn)定的燈的動力，用于較佳的高數(shù)值的頂強度(輻射通量)，以及隨時有對比光譜的輸出。除此之外，以較高的動力密度運作燈是增加了頂通量以及亦提供了較佳的光譜范圍，且峰值是在適當(dāng)位置之中。


圖1是本發(fā)明擴散爐的第一實施例的概要圖，其以側(cè)視圖說明了入口過渡區(qū)域、 一個擋板區(qū)域或/以及上升區(qū)域，一個點火區(qū)域、一個浸泡區(qū)域、一個冷卻區(qū)域以及一個低質(zhì)量驅(qū)動系統(tǒng)；圖2是本發(fā)明低質(zhì)量運送系統(tǒng)的等角視圖，在這項實施例之中，其是一個帶型運送裝置，裝設(shè)在一個擴散爐的其中數(shù)個加熱區(qū)域之中，且該擴散爐的前方、入口端部是在右側(cè)，以及亦顯示出在氧化鋁支撐管上的晶圓；圖3A是圖2帶運送裝置實施例在入口擋板區(qū)域以及一個HI-紅外線燈區(qū)域中的等角放大圖，其說明了將二個示范性晶圓運送通過擴散爐；圖;3B是下方區(qū)段的等角仰視圖，其說明了用于一個浸泡區(qū)域的排出歧管；圖4A是帶運送裝置的放大等角視圖，其是從圖3A分解來說明細(xì)部；圖4B是用于帶運送裝置實施例的掛架組件以及彎折纜線頂端限制器的放大等角視圖；圖5是以側(cè)視圖概略說明了本發(fā)明的擴散爐，在該擴散爐下方是對應(yīng)區(qū)域中所發(fā)展出的溫度輪廓對于時間的圖形；圖6以圖形說明了光譜輸出對于紅外線燈加熱的擴散加工處理速度是一項關(guān)鍵， 圖6A顯示出在相對強度對于波長方面，本發(fā)明低質(zhì)量運送系統(tǒng)的光譜輸出，以及圖6B顯示出在相同的相對強度對于波長方面，高質(zhì)量、實心陶瓷滾子系統(tǒng)中的比較光譜輸出；圖7是本發(fā)明擴散爐第二實施例的概略圖，其顯示出數(shù)個加工處理區(qū)域以及鏈條驅(qū)動晶圓運送系統(tǒng)；圖8是擴散爐加工處理區(qū)域中的鏈條運送系統(tǒng)的放大等角圖，其說明了將二個示范性晶圓運送通過擴散爐；圖9是鏈條驅(qū)動的細(xì)節(jié)的放大等角視圖，其說明了懸吊纜線以及陶瓷管是如何系在中空的鏈條件之中；圖IOA是通過圖9的線10A/B-10A/B的垂直剖面圖，其說明了用于鏈條驅(qū)動的滑子板件引導(dǎo)件的第一實施例，在這項實施例中是一個通道；圖IOB是通過圖9的線10A/B-10A/B的垂直剖面圖，其說明了用于鏈條驅(qū)動的滑子板件引導(dǎo)件的第二實施例，在這項實施例中是一個肋部；圖IlA是通過懸吊纜線以及氧化鋁管的垂直剖面圖，其說明了晶圓支座的第三實施例；以及
11
圖IlB是通過懸吊纜線以及氧化鋁管的垂直剖面圖，其說明了晶圓支座構(gòu)造的第四實施例。
具體實施例方式以下的詳細(xì)說明是以實施例說明本發(fā)明，而不是要限制本發(fā)明的范圍、同等物或是原理。此說明很清楚地將可以使所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者能夠制造以及使用本發(fā)明，以及描述了數(shù)個實例、修改、變化、替代物以及本發(fā)明的用法，包括有目前相信是實施本發(fā)明最佳的模式者。圖1是本發(fā)明擴散爐10的概略示圖，該擴散爐10包含有一個具有一個下方區(qū)段 14以及一個上方區(qū)段16的機架以及殼體12，該機架12選擇地被建構(gòu)成具有沿著外部分隔開的線性致動器舉升裝置(參見圖2及圖3)，用以將上方區(qū)段16相對于下方區(qū)段抬高，以允許燈組件以及運送系統(tǒng)的運作。擴散爐10包含有如下所述從進(jìn)入或是前方端部18(在此圖左側(cè))到出口或是背側(cè)的下游端部20 (在右側(cè))的多個區(qū)段或是區(qū)域· IT，從一個上游參雜物施加單元(未顯示于圖中)的入口轉(zhuǎn)移端部18 ；·Β_1，入口擋板區(qū)域，其利用一個或多個壓縮空氣刀組件22 ；選擇地該B-I區(qū)域包含有一個上升區(qū)域，其含有一個或多個加熱元件，用以將晶圓溫度從環(huán)境溫度升高到 500°C左右； FZ，初始的點火區(qū)域，用于視P、B或是二者是被擴散而定將晶圓溫度升高到從大約900°C到大約1100°C的范圍的擴散溫度；FZ可以進(jìn)一步被細(xì)分成例如二個或更多個區(qū)域；· HI-IR區(qū)域，高強度紅外線燈陣列，較佳地是上方或/以及下方隔離反射器燈組件M-U，M-L，用于高達(dá)大約950°C的溫度，接下來是；·ΗΤΖ，高溫區(qū)域，其是視P，B或是二者要被擴散而定而被阻力輻射(SiC)元件27 所加熱，用于高達(dá)1100°c的溫度；· S，浸泡區(qū)域，具有分隔的上方以及下方紅外線燈或是阻力元件，26-U，26_L ；· B-2，具有空氣刀組件22的出口擋板區(qū)域；· C，冷卻區(qū)域，一般來說沒有元件或是紅外線燈；以及·0Τ，出口轉(zhuǎn)移區(qū)域，用于將擴散已點火的晶圓轉(zhuǎn)移到處理設(shè)備，用于網(wǎng)板印刷在背側(cè)上于前側(cè)以及背側(cè)接觸層上的集極指以及總線(未顯示于圖中)，接下來是被點火來形成歐姆接觸器。出口轉(zhuǎn)移區(qū)域可以選擇地包括有與擴散爐出口相鄰的上方或/以及下方空氣刀組件(在右側(cè))。本發(fā)明擴散爐的上游以及下游是低溫轉(zhuǎn)移帶觀-U (上游)以及觀-D (下游)，一般來說，從一個參雜物涂層施加器組件的上游端部上的彈性體(0形環(huán))帶，以及在到一個抗反射層施加器的下游端部上的纜線網(wǎng)狀帶，一個網(wǎng)版印刷器以及因此到一個金屬化擴散爐。這些低溫度轉(zhuǎn)移帶8-U以及觀-D是與本發(fā)明擴散爐10的驅(qū)動系統(tǒng)30相接。在第一實施例之中，本發(fā)明擴散爐的低質(zhì)量驅(qū)動系統(tǒng)30包含有一個由配置在擴散爐出口(右側(cè))端部處的一個馬達(dá)34以及鏈條或是輸送帶36所驅(qū)動的銷驅(qū)動滾子32、 晶圓輸送帶組件38、惰輪滾子40以及一個包括有一個張力滾子42的張力系統(tǒng)44。張力系統(tǒng)44包括有一個自動張力補償彈簧，其是作用如同一個緩沖器，用以幫助防止浪涌?？梢宰⒁獾?，借著這種驅(qū)動幾何，帶38是沿著饋送路徑F從被左側(cè)到右側(cè)拉過區(qū)域。這是借著將上層的帶從左側(cè)拉到右側(cè)(如以箭頭F-向前所示的)的驅(qū)動組件30來實施。本發(fā)明的擴散爐包括有多個界定出殼體12內(nèi)側(cè)的區(qū)域的充氣室，以及多個空氣歧管，包括有入口以及排出口，用于環(huán)境或是加壓的空氣流入各種區(qū)域之中，如圖中以箭頭 1(用于入口)以及E(用于排出口)所示的，以便于在各自的區(qū)域之中維持適當(dāng)?shù)臏囟取３酥?，加壓空氣是提供在隔離燈組件M-U以及M-L(在使用處)的反射器主體的通道之中，用以冷卻配置在通道之中的燈。每個高強度燈組件M-U以及M-L的面是以一片透明石英覆蓋，用以從在HI-IR區(qū)域中以光調(diào)整的晶圓密封住反射器通道。這確保了空氣停留在介于輪廓配合的反射器表面與燈之間的圓環(huán)區(qū)域之中，用以提供所需要的冷卻。也就是說，燈是從加工處理區(qū)域隔離開。借著實施的實施例，空氣是在燈的每個端部(擴散爐的側(cè)邊)處被導(dǎo)入，以及在中間中的出口被排出，也就是說，沿著擴散爐的垂直中心線。這種燈的冷卻允許所述燈可以在從大約60%到100%的最大動力下運作，其是遠(yuǎn)高于目前可獲得的單元。此提供了一種從環(huán)境溫度到700°C到950°C (針對P擴散)的高峰擴散調(diào)節(jié)溫度的晶圓的立即熱提高以及高強度頂輻射，以及高強度的光調(diào)節(jié)。圖1的比例尺是使得不能在每個位置中顯示出實心的隔熱材料46，但是對于所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者來說很明白的是殼體包括有所需的被建構(gòu)成塊件的隔熱材料。 舉例來說，在浸泡區(qū)域之中，隔熱塊件包括有一個橫向孔以及一個垂直的入口孔，其是連接到入口空氣管，使得加壓空氣可以被喂入塊件之中，以及空氣可以均勻地通過多孔的隔熱材料，用以提供受到控制的流動進(jìn)入浸泡區(qū)域之中，藉此將溫度維持在所需的范圍中，同時將能量成本降低到最低。也就是，存在有逆流的空氣(以箭頭48表示)通過隔熱進(jìn)入與熱流相對的區(qū)域之中。隨著空氣進(jìn)入，這樣是產(chǎn)生空氣從隔熱取出熱量并且將熱量循環(huán)到區(qū)域之中。結(jié)果是對于這個區(qū)域來說有高效率的熱交換?？梢宰⒁獾綗羯?U以及沈-L或是阻抗元件27是顯示成交錯的，用以提供均勻的加熱及/或頂光場，但是它們可以選擇地配置程不會交錯，也就是，燈/元件可以座落成在一個共同垂直平面中彼此分隔。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向低質(zhì)量運送系統(tǒng)30，圖2顯示出擴散爐12的等角視圖，且外部面板以及隔熱被移除來說明下方區(qū)段14的框架。入口端部18是在右下方，以及出口端部20是在左上方。為了清楚起見，并未顯示出入口轉(zhuǎn)移帶觀-U以及出口轉(zhuǎn)移帶觀-D。亦為了清楚起見，所示的支架以及舉起器50是在擴散爐側(cè)邊軌道52的四個角落處；這些是作用來將上方區(qū)段16(未顯示于圖中)舉起離開下方區(qū)段14(顯示于圖中)，用于容易檢視、調(diào)整、維修以及修理/更換零件，例如，燈、阻抗加熱元件、運送系統(tǒng)元件以及類似者。下方區(qū)段14包括有側(cè)邊軌道52、側(cè)邊壁部隔熱塊件46-S、以及內(nèi)部區(qū)域的隔熱分配塊件M。在擋板區(qū)域 B-I的前方端部處且將擋板區(qū)域B-I從高強度頂區(qū)域HMR劃分開的前方隔熱塊件以及在冷卻區(qū)域C后端處的隔熱塊件沒有顯示出來，以便于不會擋住帶38的細(xì)節(jié)。圖1亦顯示出形成數(shù)個區(qū)域的地板的隔熱塊件56。這些地板隔熱塊件56 —般來說設(shè)有開孔，此處是狹長孔88，其是與一個在地板下方的充氣室(未顯示于圖中)一起，以允許借著一個ID風(fēng)扇(未顯示于圖中)抽出熱的排出氣體。由于空氣是從頂部流動到底部，空氣流是從各自的區(qū)域移除熱，允許以較高的輸出運作元件(燈、碳化硅桿或是線圈)、 以及亦用于去出污染物。這種熱氣體/空氣的流動模式產(chǎn)生了具有污染物減少的爐區(qū)域， 以及因此有較干凈的生產(chǎn)。
用于安裝阻抗元件27或/以及高強度燈管沈(為了清楚說明只顯示出每個的其中一個)以及連接電導(dǎo)線的開孔58并沒有顯示在面對的側(cè)邊軌道52以及遠(yuǎn)側(cè)壁部隔熱塊件46-S，跨越擴散爐區(qū)域?qū)挾鹊脑?燈。用于下方高強度紅外線燈區(qū)域M-L的壓縮空氣充氣室60是透過管線62將壓縮空氣饋入一個介于反射器通道與燈之間的圓環(huán)區(qū)域之中， 以及在下方排出到外部、或是在需要時進(jìn)入相鄰的下游浸泡區(qū)域。為了清楚起見，只有低質(zhì)量、活動式轉(zhuǎn)移帶系統(tǒng)30的一個部位顯示在右側(cè)端部。 側(cè)邊的帶38卡合在驅(qū)動系統(tǒng)30的隔開的惰輪滾子40之中的銷。正在在冷卻區(qū)域C內(nèi)側(cè)之中，可以看到惰輪滾子40以及在其下方的驅(qū)動滾子32。在轉(zhuǎn)移通過擴散爐的位置之中， 二個晶圓W-I以及W-2是顯示在放置在橫向氧化鋁管64上的入口端部(在右側(cè))處。圖3A是說明了圖2本發(fā)明擴散爐10的入口端部18的放大等角視圖，顯示出帶運送系統(tǒng)30運載著二個晶圓W-I以及W-2的一個部位，零件與元件與圖1以及圖2相同。運送系統(tǒng)30的二個分隔開的帶38是配置在U形通道66中，U形通道66是形成在隔熱塊件 46-S的左側(cè)以及右側(cè)側(cè)邊壁部的頂部之中。每個帶包括有精確分隔開的洞孔68，其是卡合惰輪滾子40的銷90。亦沿著帶而規(guī)則地分隔的是直立式掛架70，其是承載著纜線72，陶瓷管64是放置在該纜線72上。一項示范性的纜線為0.080英寸直徑的鎳鉻合金。晶圓是停放在陶瓷管上。較佳地設(shè)有間隙器84，在此處的這項實施例之中是環(huán)，所述間隙器84裝設(shè)在陶瓷管上或是形成在陶瓷管之中，并且沿著陶瓷管側(cè)向地分隔開。晶圓是在運送通過擴散爐10期間停放在支座環(huán)上，使得晶圓的背側(cè)表面與運送組件元件的接觸是最小的，參見圖4A中的“覆蓋區(qū)域” 96。在一陶瓷管64破掉或是裂開的情況中，該陶瓷管將會被纜線72所保持住，直到可以更換該陶瓷管為止。每個帶的掛架是以平行的協(xié)調(diào)關(guān)系移動，這是因為在帶中的洞孔68 是與滾子(驅(qū)動以及惰輪)的銷90對準(zhǔn)，因此氧化鋁管是繼續(xù)保持與晶圓的饋送行進(jìn)方向橫向，如圖中以箭頭F所示。使用了多個照相光學(xué)帶破裂的傳感器，一般來說每個帶的每個端部處一個是有一個傳感器，用以快速地感測是否有帶破裂，以發(fā)送訊號到控制器來停止運送系統(tǒng)、關(guān)掉燈以及發(fā)出警告的聲音。圖;3B是從擴散爐下方區(qū)段12下方處看到的等角視圖，其中為了清楚說明而移除了架構(gòu)。具有排出狹長孔88 (可以最清楚地在圖3A中看出)的地板隔熱塊件56是跨過側(cè)邊框架52。與隔熱塊件56的底部分隔開的是一個鋼面板100，該空間設(shè)有一個用于熱氣體的收集器充氣室。一個排出歧管組件102被透過在交叉管106的端部上的軸環(huán)104連接到充氣室(介于56與100之間的空間)。交叉管的相反端部被連接到一個收集器導(dǎo)管108， 其是將熱的氣體排出一個排出管或是煙管110。可以用任何適當(dāng)方式來實現(xiàn)通風(fēng)，例如，借著強迫空氣在頂部處進(jìn)入擴散爐、借著在排出路徑引起漂流、借著自然煙(煙效應(yīng)、或是借著引出管效應(yīng)，像是其中壓縮空氣是被饋送到一個文氏管周圍，來形成將熱空氣吸出擴散爐的真空。圖4A以及圖4B應(yīng)該一起考慮。圖4A以等角視圖顯示出低質(zhì)量運送系統(tǒng)30以及 U形通道組件74，此實施例的帶38是在該通道組件74中移動、被隔離且從圖3分解出來以說明構(gòu)造以及操作的細(xì)節(jié)。圖4B是圖4A的單一掛架元件的放大圖。每個帶38被支撐在一個石英滑子構(gòu)件74上、具有U形剖面以及具有短的垂直側(cè)邊壁部。一對以石英、氧化鋁或是其他高溫、纖維型陶瓷材料的保持器條帶構(gòu)件76是以高溫陶瓷膠結(jié)材料，像是美國賓州匹茲堡Sauereisen公司的#1 Insa-Lute或是#2 Aluseal 高強度二氧化硅或是氧化鋁膠結(jié)材料被膠黏到U形臂部的頂部。保持器條帶與通道部分重疊，而足以完全地有助于將帶保持在通道之中以及用以防護帶不受到在區(qū)域中的加熱元件的影響，藉此保持帶是冷的?；蛘?，滑子構(gòu)件的底部可以鉆有洞孔以及連接到一個輸入空氣歧管，使得環(huán)境的壓縮空氣可以被用來冷卻帶。所述掛架70包括有一個垂直支柱80，其是被緊固于一個直立凸塊78，所述直立凸塊78已經(jīng)借著沖切部92從帶形成。支柱80以及凸塊78可以用任何適當(dāng)方式，例如，借著點焊、鉚揭通過協(xié)調(diào)的凸塊以及支柱洞孔94、或是用螺絲而緊固在一起。掛架支柱80的上方端部承載著一個或多個耳狀物82，所示的實施例是顯示出一對耳狀物，每個耳狀物具有一個洞孔，一個抗高溫的纜線或桿件72是系在該洞孔中。一氧化鋁管64滑過纜線且被該纜線所承載。晶圓W是承載在氧化鋁管上。較佳地，每個管件包括有多個橫向分隔開的支座構(gòu)件84，此處是環(huán)，晶圓是?？吭谠撝ё鶚?gòu)件84上。環(huán)部構(gòu)件存在著非常小的表面積用于接觸晶圓的底側(cè)，如圖中以圖4中的虛線表示的覆蓋區(qū)域96所示。此支座是作用保持晶圓在較干凈的狀態(tài)，并且有助于將頂通量或是熱輻射集中在晶圓上。支座環(huán)84可以具有寬廣的各種剖面構(gòu)造，其范圍是從如圖4A所示的簡單平坦表面凸形圓盤(torus)到逐漸變細(xì)的輪廓，例如，鐘形曲線形的剖面輪廓。各種輪廓參見圖 10A、圖10B、圖IlA以及圖11B?？梢栽趫D4B中注意到，纜線72是被捕捉在二個耳狀物之間，用以防止纜線的側(cè)向運動，使得另一個端部(右側(cè))在該側(cè)邊處落出掛架的耳狀物?？梢栽趫D4A注意到，纜線的右側(cè)是延伸通過各自的掛架的外部耳狀物。使用具有自由端部的纜線是允許纜線長度可以擴張及收縮，而不會掉落出耳狀物之中的洞孔。除此之外，纜線的至少一個端部包括有一個彎折頂端86，其是保持該纜線鎖定在適當(dāng)位置之中。雖然該彎折頂端可以被座落成超過外側(cè)耳狀物，較佳的是使得彎折頂端被捕捉在所述耳狀物之間，如圖所示者。此是鎖住纜線使其沒有側(cè)向運動，而又能容易地將一個簡單角度的插入物插過內(nèi)側(cè)耳狀物的洞孔。0. 080英寸直徑的纜線是足夠緊密地裝配在一個管件64的0. 120英寸的鉆孔之中，而使得在纜線中彎折部的自然小曲線可以防止支架側(cè)向地滑移。它們亦作用如同一個擋止，防止纜線脫離耳狀物。本發(fā)明運送系統(tǒng)的帶以及鏈條實施例的一項重要特點為，它們是有極低的質(zhì)量、 安裝簡單、容易保持干凈、在將晶圓運送通過擴散爐的同時于晶圓上的接觸點很少，并且容易維修。針對后者，一項選擇是當(dāng)帶是在循環(huán)的回復(fù)部份上時更換一個陶瓷管件，而不需要停止生產(chǎn)。然而，如可以在圖4A中看到的，由于有許多纜線足夠緊密地分隔來提供用于晶圓的支撐，一個破掉的管件及/或纜線通常將會留到在計劃的停工時更換。也就是，損失一個管或是纜線將不會嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的生產(chǎn)率。本發(fā)明運送系統(tǒng)的極低質(zhì)量的觀點是非常重要的。在一些目前可獲得的紅外線燈或是阻抗加熱元件擴散爐之中，并不是使用金屬網(wǎng)狀帶，一陣列的緊密分隔、堅固、精密加工、相當(dāng)大型、旋轉(zhuǎn)但是為靜態(tài)(并非縱向移動通過擴散爐)的陶瓷滾子是用來當(dāng)做一個滾子運送系統(tǒng)。晶圓直接地乘坐在滾子上，滾子是被緊固到每個滾子的端部的驅(qū)動鏈輪或是滑輪旋轉(zhuǎn)地提供動力，而每個滾子的端部是由一個正弦曲線的驅(qū)動鏈條或是輸送帶所驅(qū)動。在這些擴散爐中，滾子是靜態(tài)地留在適當(dāng)位置中，但是是旋轉(zhuǎn)以提供動力給在它們上的晶圓運動通過擴散爐。這是與本發(fā)明的系統(tǒng)相反。
此種滾子類型擴散爐的第一項嚴(yán)重問題是晶圓背側(cè)表面與每個滾子表面的全部側(cè)邊邊緣到側(cè)邊邊緣、及前方邊緣到背側(cè)邊緣的接觸，從而助長了污染。除此之外，加熱高質(zhì)量滾子以及將它們保持在適當(dāng)溫度所需要的能量是遠(yuǎn)高于本發(fā)明的系統(tǒng)。在本發(fā)明的低質(zhì)量運送系統(tǒng)中，使用具有0. 120英寸鉆孔的0.8盎司的中空管件，而不是3到5磅的桿子， 陶瓷管是小于滾子。因此，本發(fā)明運送系統(tǒng)的質(zhì)量是為實心陶瓷滾子系統(tǒng)的五十分之一的大小，并且運送機構(gòu)是快速得多、較簡單以及較容易維修。要清洗本發(fā)明的系統(tǒng)，只需要簡單更換一些管件，不需要擦洗、研磨、燒掉或是更換在互相連結(jié)的實心陶瓷滾子擴散爐之中的一個或多個笨重實心桿件。本發(fā)明的擴散爐可以寬度只有如此的傳統(tǒng)式滾子擴散爐的一半，且仍然能夠提供較大的生產(chǎn)率及較好的產(chǎn)量。實心陶瓷桿類型的滾子系統(tǒng)的另一項問題為產(chǎn)生熱點的可能，以及藉此會發(fā)生不均勻的擴散，在晶圓橫過擴散爐時，晶圓的前導(dǎo)邊緣重復(fù)地接觸較熱的滾子。相反地，在本發(fā)明擴散爐運送系統(tǒng)之中，晶圓從首次被引導(dǎo)到高強度頂區(qū)域之中是受到防護，且永不會相對于晶圓是停放于其上的防火管支座移動。由于晶圓是被支座分隔于小直徑氧化鋁管的表面上方，其中是有空間用于熱空氣在晶圓背側(cè)表面以及管件之間循環(huán)，以及容許借著相鄰的加熱元件從前方以及背側(cè)(頂部以及底部側(cè)邊s)的間接輻射加熱，用以提供輻射能量。由于本發(fā)明的管件是如此的小，晶圓不會有陰影，因此提供更均勻的晶圓加熱。也不會有間歇性地暴露于大型的熱滾子，以及與支撐件的背側(cè)表面接觸較少，其是停留在均勻的溫度。最后，在擴散爐實施例之中是使用與本發(fā)明擴散爐的最接近入口相鄰且在下游的高強度紅外線燈或是隔離模組，可以將晶圓極快速地加熱(在數(shù)秒之內(nèi))到或是接近擴散溫度范圍。在這項實施例之中，晶圓是以比目前的滾子擴散爐的4到5倍或是更大的高強度短波長頂輻射能量來進(jìn)行光調(diào)節(jié)，使得擴散能夠以快得很多的速度來進(jìn)行。舉例來說， 在本發(fā)明擴散爐之中，溫度是會在數(shù)秒內(nèi)上升到擴散溫度。更重要的，借著在HIHR區(qū)域使用隔離模組，以及提供動力給較高電壓的那些以及浸泡區(qū)域的元件，在加工處理期間頂通量是較高的，以及與目前系統(tǒng)的2到3倍長的時間相較，擴散可以在小于6到8分鐘之內(nèi)完成。圖5以及圖6說明了這些原理。圖5的上方部分概略地以上方側(cè)視圖顯示出本發(fā)明擴散爐在對應(yīng)區(qū)域中所發(fā)展出的溫度輪廓對于時間的圖形。虛線的曲線P是在本發(fā)明擴散爐中，針對主要是由紅外線燈加熱以發(fā)展出p-n接面層的前側(cè)上的P擴散溫度輪廓。實線曲線顯示出在本發(fā)明擴散爐中用以形成背側(cè)接觸層的B擴散是在大約比200°C更高下進(jìn)行，并且需要至少一些區(qū)域用阻抗式元件加熱，像是揭示的碳化硅管?？梢宰⒁獾奖景l(fā)明擴散爐紅外線燈或是阻力元件所產(chǎn)生的極為陡峭的輪廓是使得晶圓快速地上升到用于P(及 /或B)擴散加工處理溫度?？杀容^的市面上可獲得的使用紅外線燈加熱的實心陶瓷滾子擴散爐是顯示出P擴散的曲線大體上遵循著在圖形中以“P. A.，，(現(xiàn)有技術(shù))標(biāo)示的虛線輪廓。由于滾子在擴散爐中已經(jīng)是熱的了，燈是自動地調(diào)整以較低動力運作(以下參見圖 6B)，因此產(chǎn)生了一個大致上以及顯著較低的溫度輪廓斜率，并且到達(dá)溫度需要較長，大約是較長數(shù)分鐘。在圖5的圖形中一項顯著的觀點是，用本發(fā)明的擴散爐，擴散大致上會較快完成，在縱坐標(biāo)上的點“D端點”處，晶圓是繼續(xù)冷卻以及轉(zhuǎn)移到網(wǎng)版印刷，在縱坐標(biāo)上的點 "XFEn
相反的，比較的現(xiàn)有技術(shù)P擴散加工處理(在圖5之中的虛線)是繼續(xù)到以如圖以指向右側(cè)的虛線箭頭所示的設(shè)定的較低動力時間進(jìn)行要久得多的熱浸泡。本發(fā)明的高強度頂輻射通量P擴散加工處理一般來說需要的時間為傳統(tǒng)式熱傳導(dǎo)加工處理的1/2到 1/3的時間。因此，與可以比較的輸出傳統(tǒng)式擴散爐GOO英寸長，36英寸寬)比較，用小得多的擴散爐(在300英寸長以及一半寬度以下)生產(chǎn)續(xù)大致上是較高的。圖6A以及圖6B以圖形說明光譜輸出是在光調(diào)節(jié)、上升以及HI-IR區(qū)域中的改良的IR擴散加工處理速度的一項關(guān)鍵。一個燈的光譜輸出是燈動力的一個函數(shù)，以燈的最大動力容量的百分比來表示。圖6A顯示出本發(fā)明低質(zhì)量運送系統(tǒng)的相對強度對上波長的光譜輸出曲線。上方曲線是理論的最大值T，其說明了在大約1. 2微米的頂峰值，且相對強度為大約12.5?？梢宰⒁獾降氖且曈X上的光譜VS是在左側(cè)以虛線表示。以“本發(fā)明”標(biāo)示的下方曲線顯示出本發(fā)明的極低質(zhì)量運送系統(tǒng)使用Hi-紅外線燈模組，紅外線燈可以用燈的電壓控制系統(tǒng)在從大約40到100%的最大速率下操作，此處顯示在大約40到70%，以及在高峰處的強度最大值為8。相反的，圖6B顯示出在高質(zhì)量、實心陶瓷滾子系統(tǒng)中相同強度對于波長的比較光譜輸出。在如此的與熱耦型的熱監(jiān)視控制回饋系統(tǒng)運作的比較系統(tǒng)之中，燈必須以大約 20%的動力運作。然而，相對指數(shù)是有一個指數(shù)下降，并且以“PA”標(biāo)示的峰值在大約1.8 的峰值強度下是移到更加接近1. 75微米，這是比本發(fā)明加工處理小超過四倍的輻射通量。 也很重要的是傳統(tǒng)系統(tǒng)中較長的波長、較低能量光譜輪廓的變動。因此，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，由于燈基本上只是輻射調(diào)節(jié)以及加熱晶圓，HIHR區(qū)域的燈以及浸泡區(qū)域是被冷卻，以及一個相當(dāng)巨大質(zhì)量滾子大致上沒有貢獻(xiàn)熱量，燈可以用較大動力操作，產(chǎn)生了相對強度的4到5倍的增加。這種較快應(yīng)用到晶圓的增加的頂強度是調(diào)節(jié)晶圓來促進(jìn)快得很多的將P或/以及B擴散到先進(jìn)的晶圓材料之中，用以形成各自的接面及背側(cè)接觸層。因此，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，IR強度是較高的，以及保持足夠久用于較快的加工處理。圖7到圖IOB是針對本發(fā)明超低質(zhì)量運送系統(tǒng)的第二實施例，其是使用一對與隔開的鏈條，晶圓支撐纜線以及陶瓷管是從所述鏈條垂吊下來。在圖7中，上文針對圖1的說明可以用于具有相同元件符號的元件?？梢宰⒁獾絀T以及Bl區(qū)域在此實施例之中是組合成一個上升(Ramp-邱)區(qū)域，其中晶圓溫度是從室溫上升到大約500°C到900°C，在后者的情況中是上升區(qū)域包括有一個HI-IR隔離燈模組。接下來的是點火區(qū)域，其是將溫度上升到大約950-1100°C的擴散處理溫度，此是視擴散的是P、或是B、或是二者而定。如圖所示， 點火區(qū)域使用了揭示的說明性阻抗式碳化硅SiC元件。點火設(shè)定點溫度是保持在浸泡區(qū)域之中，沒有顯示出加熱元件以防止圖變得雜亂，但是可以參見圖1及圖5。如圖所示，冷卻區(qū)域是劃分成二個子區(qū)域，CZ-I以及CZ-2。雖然二者是顯示在擴散爐12的架構(gòu)之內(nèi)，CZ-2 可以是在外部，在轉(zhuǎn)移(XFER)到運送下游晶圓的帶28D用于進(jìn)一步加工處理，例如涂敷抗反射涂層之后?？梢宰⒁獾綀D1的帶是以滾子鏈條112來取代，滾子鏈條112是由位于擴散爐20 出口端部下方的馬達(dá)34提供電力的鏈輪114所移動。在這種情況中，惰滾子鏈輪40A到 40C是配置在入口、出口處以及在回復(fù)路徑R的上游端部處，用以在所示的驅(qū)動回路中重新引導(dǎo)鏈條。適當(dāng)?shù)膹埩κ怯蓮椈善珘旱膹埩σ约版溳喯到y(tǒng)44提供，其配置在驅(qū)動裝置30下
17游。引導(dǎo)滾子116以及滑軌塊件74是沿著鏈條回路設(shè)置，以保持路徑筆直。空氣刀22提供了冷卻壓縮空氣于冷卻區(qū)域中或是其外部的鏈條上方。除此之外，管冷卻器118可以設(shè)在回復(fù)區(qū)段中以進(jìn)一步冷卻鏈條。圖8相似于圖4A以及顯示出如何二個分隔開的鏈條112-L(左側(cè)側(cè)邊)以及 112-R(右側(cè)側(cè)邊)是搭載在滑子塊件74中的凹槽或是通道120之中。支撐著陶瓷管64的橫向纜線72具有端部122通過管狀連桿套管124。連桿樞軸分隔開大約1/2英寸(1. 27公分)，以及管狀連桿套管1 是設(shè)在每隔一個連桿中，使得纜線72分隔開大約1英寸(分開 2. 5公分)。圖9是與圖4B相似的放大細(xì)部圖，其更清楚地顯示纜線72的供選擇的連桿軸頸。 中間連桿具有實心的連桿銷126。連桿套管124以及連桿銷1 二者均具有重疊的連桿滾子128(未顯示在圖9中；顯示在圖IOA以及圖IOB中)。纜線的自由端部122是終止在推動或是具有螺紋的螺帽或是其他類型的扣件130，140之中，用以保持纜線不會掉出套管 124(參見圖 10A、圖 10B)。圖IOA以及圖IOB顯示滑子板件74的實施例。在圖IOA中，滑子板件包括有一個凹槽或是通道120，鏈條112搭載在其中。纜線72的自由端部122具有螺紋，用以接收一個鎖定螺帽130。顯示有一個選擇的間隔墊圈132。間隙器84具有倒V形外部周圍，使得晶圓可以搭載在周圍邊緣134上。在圖IOB中，滑子板件74包括有一個脊?fàn)钗?36，其可以具有廣大范圍的構(gòu)造，包括有筆直或是彎曲(傾斜)側(cè)邊壁部。鏈條112的側(cè)邊連桿是跨過脊?fàn)钗?36且由脊?fàn)钗?36引導(dǎo)。在這項實施例之中，滑子板件74通常不具有外側(cè)塊件 138，脊?fàn)钗锏亩?cè)上的板件是平坦的，如圖中以界定側(cè)邊塊件138的虛線所示的。除此之外，纜線72的頂端122是由蓋形或是推動螺帽140所終止。支座的輪廓是變細(xì)的高峰，在此實施例中是半個正弦波的剖面。圖IlA及圖IlB說明了間隙器84的二個另外的實施例，圖IlA顯示出一個非對稱鰭片形狀的間隙器，其具有一個傾斜外部面(脊?fàn)钗?34右側(cè))，以及垂直或是傾斜的側(cè)面。 圖IlB顯示一個雙側(cè)向變細(xì)的圓錐形狀，選擇地具有一個在二個變細(xì)側(cè)邊會合的頂峰處的環(huán)形肋部134。不論是肋部或是長的輕斜面都可以提供支撐給晶圓產(chǎn)品，這取決于間隙器 84沿著管64的間隔與產(chǎn)品寬度的比較而定。當(dāng)產(chǎn)品很大時，底部表面?？吭诶卟?參見圖 4A中的96)上，以及當(dāng)產(chǎn)品不是這么寬時，只有產(chǎn)品的外部下方邊緣會?？吭趦A斜的面上， 如圖所示。可以注意到的是，較大(較寬)的晶圓或是產(chǎn)品是停在斜坡上較遠(yuǎn)處或是在周邊的周圍肋部134上。此間隙器實施例是膠黏到陶瓷管64，而不是與管件一體形成。所使用的黏膠是如上文所描述。產(chǎn)業(yè)利用性本申請所發(fā)明的擴散爐對于太陽能電池制造業(yè)，也就是對于觸發(fā)太陽能電池晶圓加工處理步驟以造成P及/或B擴散到晶圓的基質(zhì)之中，而產(chǎn)生Ρ-Π接面的表面層或/及導(dǎo)電背表面層，具有廣大的產(chǎn)業(yè)利用性。本系統(tǒng)明顯地是一種現(xiàn)行的擴散爐的改良，藉由實質(zhì)地縮短加工處理時間，降低能源需求，減少晶圓的加工處理污染，而提供較好的生產(chǎn)力， 并且基于在所述p-n接面層以及所述參雜有B的背表面層所改良的一致性而使全部晶圓具有改良的表現(xiàn)。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)具有明顯的潛力可以成為將參雜物擴散至太陽能電池先進(jìn)材料晶圓的裝置及方法的新標(biāo)準(zhǔn)。所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在不超出本發(fā)明
18的精神范疇以及無須過度實驗的狀況下，可以實現(xiàn)在本發(fā)明的范疇內(nèi)的不同變化。舉例而言，加熱，浸泡，以及冷卻可產(chǎn)生廣大的變化以提供在此所揭露的諸多功能。同樣地，低質(zhì)量運送系統(tǒng)可經(jīng)由構(gòu)形成在尺寸，導(dǎo)向以及設(shè)計，或冷卻，或具有防護的許多替代方式，以及適用于許多其它的產(chǎn)品類型。在背景技術(shù)的允許下，并且可依需要參酌說明書，包含現(xiàn)行的及未來的相等物，本發(fā)明可因此藉由隨附的權(quán)利要求項的范圍盡可能寬廣地界定。
權(quán)利要求
1.一種用于加工處理太陽能電池晶圓的連續(xù)輸送擴散爐，其特征在于，其操作組合包含有a)從一個擴散爐入口到一個擴散爐出口相繼地定向的多個加熱以及冷卻區(qū)域，所述區(qū)域是以相鄰關(guān)系配置，用以界定出通過其中的連續(xù)縱向加工處理運送路徑，該路徑是定向在一個大體上水平的平面中，以及所述擴散爐區(qū)域是被從紅外線燈、阻力輻射裝置以及其組合所選出的元件所加熱；b)一個低質(zhì)量運送系統(tǒng)，用于接收太陽能電池晶圓以及沿著所述縱向處理路徑將太陽能電池晶圓從所述擴散爐入口、通過所述區(qū)域移動到所述擴散爐出口，所述運送系統(tǒng)包含有i)多個分隔開的抗高溫金屬纜線，其是定向成與所述縱向處理路徑橫向，所述纜線具有一個長度界定出一個所述運送系統(tǒng)通過所述擴散爐區(qū)域的有用的晶圓運送寬度； )小直徑、薄壁、非旋轉(zhuǎn)防火管，其懸掛在所述纜線上，用以當(dāng)晶圓被所述運送系統(tǒng)運送通過所述擴散爐區(qū)域時提供支撐給所述晶圓，以及用以大致上完全地防護所述晶圓不受到從所述纜線除氣的金屬蒸氣的影響；iii)所述防火管延伸了所述纜線的長度的至少一個實質(zhì)部位以及定位在所述纜線上， 用以留下只有所述纜線的短相反側(cè)邊端部暴露出來；iv)一對分隔開的運送構(gòu)件，一個運送構(gòu)件是配置成與所述纜線的每個端部相鄰，每個所述運送構(gòu)件是形成一個連續(xù)的回路，其是從擴散爐入口通過所述縱向處理路徑而到所述擴散爐出口，以及因此在一個所述擴散爐區(qū)域外側(cè)的回復(fù)路徑上回到所述入口 ；ν)每個所述運送構(gòu)件包括有多個接收構(gòu)件，所述接收構(gòu)件是沿著每個所述運送構(gòu)件的連續(xù)回路均勻地分隔，每個所述接收構(gòu)件是被建構(gòu)成可移除地保持一個纜線的所述短側(cè)邊端部配置成懸掛在橫過所述運送寬度的所述運送構(gòu)件之間；以及c)一個驅(qū)動系統(tǒng)，其是配置在所述擴散爐區(qū)域外側(cè)，所述擴散爐區(qū)域是配置成接合所述運送構(gòu)件用于當(dāng)所述運送構(gòu)件承載著所述多個防火管時同步運動通過所述區(qū)域以及懸掛在所述接收構(gòu)件之間的纜線二者，在擴散爐操作期間，所述晶圓在所述防火管上被運送通過所述區(qū)域以加工處理所述晶圓。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)輸送擴散爐，其特征在于，所述運送回路構(gòu)件是選自帶以及滾子鏈條，以及選擇地所述帶可以包括有垂直延伸的掛架，以及所述滾子鏈條可以包括有管狀樞轉(zhuǎn)連桿，所述纜線端部是接收在其中。
3.如權(quán)利要求2所述的連續(xù)輸送擴散爐，其特征在于，所述運送系統(tǒng)包括有以下至少之一a)所述帶以及鏈條是由低摩擦、抗高溫的支撐構(gòu)件所引導(dǎo)，所述帶以及鏈條是在支撐構(gòu)件上滑移；b)所述防火管以及支撐構(gòu)件從含有二氧化硅、氧化鋯以及氧化鋁的至少其中之一的陶瓷或是玻璃材料形成；c)選擇地所述防火管包括有環(huán)形間隙器，晶圓是停放在其上，所述環(huán)形間隙器是配置成沿著防火管分隔開，用以提供多個、大致上與所述晶圓的點接觸，藉此產(chǎn)生有較少的熱傳導(dǎo)以及來自所述運送系統(tǒng)的污染較少；以及d)當(dāng)使用間隙器時，所述間隙器具有廣大范圍的外部構(gòu)造輪廓，其實例可以從錐形、渾圓形(甜甜圈形狀)、垂直刀口、傾斜的、圓錐形、方形頂部鰭板、肋部以及類似者。
4.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)輸送擴散爐，其特征在于，所述元件是配置在多個加工處理區(qū)域中，從入口端部到出口端部依序包括有從以下所選擇的一個或多個區(qū)域擋板區(qū)域、 上升Ramp-Up區(qū)域、高強度頂區(qū)域、點火區(qū)域、浸泡區(qū)域以及冷卻區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述的連續(xù)輸送擴散爐，其特征在于，所述頂加熱是由高強度紅外線燈元件提供，所述高強度紅外線燈元件是配置在至少一個陣列之中，該陣列是選自在所述晶圓運送路徑上方，用以將高強度、高通量的頂輻射向下引導(dǎo)到所述晶圓的頂部表面上， 以及在所述路徑下方，用以在所述分隔開的運送系統(tǒng)之間將防火管引導(dǎo)高強度、高通量頂輻射向上引導(dǎo)到所述晶圓的底側(cè)表面的一個部位，所述運送構(gòu)件是借著以下至少其中之一而被冷卻部分地防護不受所述高強度頂輻射的影響，以及用引導(dǎo)到所述分隔開的運送構(gòu)件上的大致上環(huán)境壓縮空氣噴射物的冷卻作用。
6.如權(quán)利要求4所述的連續(xù)輸送擴散爐，其特征在于，所述區(qū)域是具有一個上半部及一個下半部的每個模組元件，所述上半部及下半部是沿著一個大體上平行于所述處理路徑平面的水平平面而劃分出來，所述上半部模組是裝設(shè)在第一、上方構(gòu)架之中，以及所述下半部模組是裝設(shè)在第二、下方構(gòu)架之中，以及所述區(qū)域包括有多個動力垂直舉起構(gòu)件，其是配置成連接到所述上方以及下方構(gòu)架，所述垂直舉起構(gòu)件允許將所述上方構(gòu)架相對于所述下方構(gòu)架舉起，用以暴露出以及允許接近運送系統(tǒng)運送構(gòu)件，纜線以及懸掛在其上的防火管， 用于在需要時檢查、調(diào)整、維護以及修理。
7.一種光伏打PV太陽能電池晶圓的連續(xù)擴散層點火方法，其特征在于，所述晶圓已經(jīng)具有一個參雜層，其含有一個涂布于所述晶圓基板的至少一個表面的參雜物，所述至少一個表面是選自一個第一頂部表面以及一個第二底部表面，該方法包含有以下步驟a)運送多個晶圓從一個擴散爐入口連續(xù)地通過多個加熱以及冷卻區(qū)域而到達(dá)一個擴散爐出口，所述區(qū)域是以相鄰關(guān)系配置，用以界定出通過其中的連續(xù)縱向加工處理運送路徑，該路徑是定向在一個大體上水平的平面中，以及所述晶圓是定向成所述第一表面的方為是向上的；b)在所述運送步驟期間支撐所述晶圓于一個低質(zhì)量運送系統(tǒng)上，該低質(zhì)量運送系統(tǒng)包含有支撐所述晶圓的小直徑的非旋轉(zhuǎn)防火管，所述防火管是懸掛在纜線上，所述纜線是跨越晶圓處理路徑以及以預(yù)定的速率被連續(xù)地前進(jìn)通過所述區(qū)域；以及c)直接地通過紅外線燈輻射以及熱阻抗輻射的至少其中之一或是引導(dǎo)到所述頂部以及底部表面的再輻射加熱所述晶圓持續(xù)一段時間，而足以促進(jìn)將參雜物從所述參雜層擴散到所述晶圓基板材料之中，用以完成p-n接面層、一個背側(cè)接觸層或是所述層二者的發(fā)展。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，至少一些所述加熱是由以下至少其中之一提供a)在至少一個區(qū)域之中的高強度紅外線燈，其是被提供電力來提供高強度、短波長的紅外線輻射通量，所述燈是以在大約40%的最大燈額定動力下被操作持續(xù)至少一部分的加工處理時間，所述輻射是足夠高的通量，用以光調(diào)節(jié)一個晶圓表面以及用以將所述晶圓的溫度提高到一個從大約700°C到大約950°C的范圍，用以促進(jìn)含有P的參雜物擴散到所述晶圓基板表面之中；以及b)碳化硅輻射元件，其是在足以將至少一個點火區(qū)域中的在從大約950°C到大約1100°C范圍之內(nèi)的溫度加以提高的動力下操作，用以促進(jìn)B從所述參雜層擴散到所述晶圓基板材料之中，用以完成一背側(cè)接觸層的發(fā)展。
9.一種擴散爐低質(zhì)量運送系統(tǒng)，用于接收產(chǎn)品以及移動所述產(chǎn)品沿著一個縱向處理路徑從一個擴散爐入口通過多個區(qū)域移動到一個擴散爐出口，其特征在于，所述運送系統(tǒng)包含有a)多個分隔開的抗高溫金屬纜線，其是定向成與所述縱向處理路徑橫向，所述纜線具有一個長度界定出一個所述運送系統(tǒng)通過所述擴散爐區(qū)域的有用的產(chǎn)品運送寬度；b)小直徑、薄壁、非旋轉(zhuǎn)防火管，其懸掛在所述纜線上，用以當(dāng)產(chǎn)品被所述運送系統(tǒng)運送通過所述擴散爐區(qū)域時提供支撐給所述產(chǎn)品，以及用以大致上完全地防護所述產(chǎn)品不受到從所述纜線除氣的金屬蒸氣的影響；c)所述防火管延伸了所述纜線的長度的至少一個實質(zhì)部位以及定位在所述纜線上，用以留下只有所述纜線的短相反側(cè)邊端部暴露出來；d)一對分隔開的運送構(gòu)件，一個運送構(gòu)件是配置成與所述纜線的每個端部相鄰，每個所述運送構(gòu)件是形成一個連續(xù)的回路，其是從擴散爐入口通過所述縱向處理路徑而到所述擴散爐出口，以及因此在一個所述擴散爐區(qū)域外側(cè)的回復(fù)路徑上回到所述入口 ；e)每個所述運送構(gòu)件包括有多個接收構(gòu)件，所述接收構(gòu)件是沿著每個所述運送構(gòu)件的連續(xù)回路均勻地分隔，每個所述接收構(gòu)件是被建構(gòu)成可移除地保持一個纜線的所述短側(cè)邊端部配置成懸掛在橫過所述運送寬度的所述運送構(gòu)件之間；以及f)一個驅(qū)動系統(tǒng)，其是配置在所述擴散爐區(qū)域外側(cè)，所述擴散爐區(qū)域是配置成接合所述運送構(gòu)件用于當(dāng)所述運送構(gòu)件承載著所述多個防火管時同步運動通過所述區(qū)域以及懸掛在所述接收構(gòu)件之間的纜線二者，在擴散爐操作期間，所述產(chǎn)品在所述防火管上被運送通過所述區(qū)域以加工處理所述產(chǎn)品。
10.如權(quán)利要求9所述的擴散爐低質(zhì)量運送系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括有至少以下的其中之一a)運送回路構(gòu)件，其是選自帶以及滾子鏈條；b)選擇地，所述帶可以包括有垂直延伸的掛架，以及所述滾子鏈條可以包括有管狀樞轉(zhuǎn)連桿，所述纜線端部是被接收于其中；c)所述帶以及鏈條是由低摩擦、抗高溫的支撐構(gòu)件所引導(dǎo)，所述帶以及鏈條是在支撐構(gòu)件上滑移；d)所述防火管以及支撐構(gòu)件從含有二氧化硅、氧化鋯以及氧化鋁的至少其中之一的陶瓷或是玻璃材料形成；e)選擇地所述防火管包括有環(huán)形間隙器，產(chǎn)品是停放在其上，所述環(huán)形間隙器是配置成沿著防火管分隔開，用以提供多個、大致上與所述產(chǎn)品的點接觸，藉此產(chǎn)生有較少的熱傳導(dǎo)以及來自所述運送系統(tǒng)的污染較少；以及f)當(dāng)使用間隙器時，所述間隙器具有廣大范圍的外部構(gòu)造輪廓，其實例可以從錐形、渾圓形(甜甜圈形狀)、垂直刀口、傾斜的、圓錐形、方形頂部鰭板、肋部以及類似者。
全文摘要
多區(qū)域、太陽能電池擴散爐具有多個輻射元件(SiC)或/以及高強度紅外線燈加熱加工處理區(qū)域，包括有擋板、上升、點火、浸泡以及冷卻區(qū)域。太陽能電池晶圓，例如，硅、硒、鍺或是鎵基太陽能電池晶圓的通過擴散爐的運送是借著使用一個極低質(zhì)量的晶圓運送系統(tǒng)實施，該系統(tǒng)包含有側(cè)向分隔的受到防護的金屬帶或是鏈條，其運載著非旋轉(zhuǎn)的氧化鋁管，所述氧化鋁管是懸掛在介于其間的纜線上。晶圓?？吭谕黄鸬闹車g隙器上，間隙器是沿著氧化鋁管側(cè)向地分隔，而可以減少污染。帶或是鏈條是在極低張力下被在擴散爐的入口或是出口端部處的銷驅(qū)動滾子或是鏈輪同步地驅(qū)動，且適當(dāng)?shù)膹埩ο到y(tǒng)是配置在回復(fù)路徑中。高強度IR通量快速地光輻射調(diào)節(jié)晶圓，使得擴散可以比傳統(tǒng)式高質(zhì)量熱擴散爐大3X更快地發(fā)生。
文檔編號H01L21/677GK102356458SQ201080008230
公開日2012年2月15日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者彼得·G·拉給, 理查·W·帕克斯, 路易斯·阿雷安卓·芮加希亞 申請人:Tp太陽能公司