CN104451891A - 具有单带与多个独立控制处理线的红外线输送机炉 - Google Patents

Abstract

本发明是关于具有单带与多个独立控制处理线的红外线输送机炉，使用单一全宽输送机带的多区域红外线太阳能电池处理炉；选定区域通过上或/及下纵向分隔壁分成多个线且通过背靠一超高反射陶瓷材料平板的高强度辐射红外线灯进行加热。各区域/线中的灯数量及间距可能不同。个别及独立地控制上部与下部各灯或区域/线灯数组的功率以在各加热区域/线中提供多种温度特征。在多线区域中，该等红外线灯折迭，内部末端通过该等线分隔器支撑。灯外电源线皆自该炉的一侧进入。灯内部灯丝包括非辐射及辐射区段，其经排列用以使一对辐射区段以折迭灯组态对准且安置于太阳能电池晶圆的全宽度上。

Description

具有单带与多个独立控制处理线的红外线输送机炉

技术领域

本申请案是针对尤其适用于网版印刷硅太阳能电池晶圆的金属化烧制的改良红外线输送机炉，其中至少一个区域，较佳高强度烧制区域（「尖峰」区域）纵向分隔而形成两个可独立控制的线；及各线的可独立控制的烧制方法，由此使所得太阳能电池光伏打组件的生产吞吐量及效率更高。改良的炉组态系统的特征为单一输送机带，其以可选速度自入口端水平移动穿过红外线炉的多个区域至出口端，其中至少一个区域纵向分成两个并排区域，各区域具有其自身专用红外线灯组。各组灯可独立控制以在各并扁平电缆中提供独特热特征。

背景技术

硅基太阳能电池的制造需要许多以特定次序进行的特殊化制程。首先，制造称为锭之长「腊肠形」单晶物质或多晶块，由此用「线锯」横向切出硅薄片而形成粗糙太阳能电池晶圆。接着处理粗糙晶圆以形成厚度在150微米至330微米范围内的光滑晶圆。因为缺乏适合的硅，所以当前的趋势是使晶圆变薄，典型地厚度为180微米。

接着将抛光的原始晶圆处理成为能够通过光伏打效应发电的功能性太阳能电池。晶圆处理由多个清洁及蚀刻操作起始，以称为扩散掺杂的制程结束，该制程会产生半导体「p-n」接面二极管，亦即在曝露于日光（正常光子源）时发射电子的层。通过有烧结至电池表面的网版印刷金属接点的细网收集此等电子，如下文所更详细描述。

为提高在下伏硅p-n接面发射极层形成低电阻网版印刷金属接点的能力，在晶圆的正面上沈积额外量的磷。经由持续长达30分钟的高温扩散制程将磷驱入晶圆中。在扩散及多个清洁及蚀刻制程以自晶圆的侧面移除不需要的半导体接面之后，一般通过电浆增强化学气相沈积（PECVD）在晶圆上涂布抗反射涂层，典型地为氮化硅（SiN3），其沈积厚度为光波长（0.6微米）的约1/4。在ARC涂覆之后，电池展示深蓝色的表面颜色。ARC使波长约0.6微米的入射光子的反射降至最低。

在ARC SiNx涂层PECVD制程期间，氢解离且极其迅速地扩散至硅晶圆中。氢具有偶然修复体缺陷的作用，在多晶材料中尤其如此。然而，在随后红外线烧制期间，高温（400℃以上）将使氢自晶圆中扩散出去。因此，烧制时间必需短以防止此氢自晶圆中『释气』。最佳的是捕捉氢且保留在本体材料（尤其在多晶材料的情况下）内。

太阳能电池的背面用Al浆料涂层覆盖，其在红外线炉中「烧制」以使其与掺杂硅形成合金，从而形成「背面电场」。或者，干燥背面铝浆料干燥，接着将晶圆翻过来用银浆料以电接点图案对正面进行网版印刷，也使其干燥。接着在单一烧制步骤中使两种材料（背面铝及正面银接点浆料）共烧制，由此节省一个处理步骤。背面铝浆料熔融（「合金」）成连续涂层，同时正面浆料以高速及高温烧结在太阳能电池的正面上而形成光滑低奥姆电阻导体。

本发明是针对共烧制合金/烧结方法及用于该共烧制或其他工业方法的红外线炉。现用的红外线输送机炉具有细长通道样水平取向的加热室，沿其长度分成许多个区域。各区域与外部环境隔绝。典型地，刚好位于入口内的第一个区域配有多个红外线（IR）灯，接着，接下来的2或3个区域使进入的硅晶圆的温度迅速增加至约425℃至450℃。接下来的几个区域维持此温度以使晶圆的温度稳定且确保浆料的所有有机组分完全烧尽，使接点内的所有碳含量降至最低用以不增加接触电阻。

快速烧制一般产生最佳结果，此是因为杂质来不及扩散至发射极中。因杂质扩散至掺杂Si的发射极区中的活化能一般低于银粒子烧结，故高速烧制十分关键。为实现此高烧制速度，晶圆进入高红外线强度「尖峰」区域，在该区域中晶圆的温度快速升至700-950℃的范围内且接着通过许多构件冷却，直至晶圆离开炉。晶圆不会维持在峰值温度。更确切言之，峰宽应极小，亦即停留时间短，而上升及下降的速度斜率应陡峭。

然而，在红外线炉的先前技术中，此等迫切要求并未满足。更确切言之，高强度尖峰区域简单地为第一区域的复本，在该第一区域中红外线灯垂直于炉带的纵向轴排列，亦即横跨晶圆传输带的全宽度，在该带及其支撑系统上方与下方。因而，先前技术中存在多个处理区域中加热晶圆的红外线灯的极其低效使用及特征为尖峰区域中的宽峰及缓速温度曲线（斜率）的轻度过剩停留时间。现用炉在尖峰区域中能够产生约80℃至约100℃/秒范围内的温升速度。因为峰值温度必须接近1000℃，所以恒定输送机传输速度下的现用上升速度因带恒速移动而需要尖峰区域有一定的物理长度。当前制程的停留峰值（峰值温度下的停留时间）也过宽；亦即过长。

现用炉的平缓曲线/宽峰特征性制程限制对顶面的金属接点有不良影响，由此显著限制电池效率。重要的是出于若干原因快速完成烧制序列。首先，烧结玻璃不能有过高流动性，否则网版印刷接触线流动而变宽，且由此因阻挡更多电池表面的入射太阳辐射而减小有效收集面积。其次，玻璃粉不应以任何较大程度与银粒子混合，因为此举将使接点的串联电阻增加。最终，所有此材料必经由SiNx抗反射（ARC）涂层（厚度约0.15微米或为使反射最小的0.6微米目标波长的1/4）蚀刻，但不必继续穿过先前由磷扩散于p型硅顶面上形成的「浅」掺杂Si发射极层。发射极厚度一般为0.1微米至0.5微米，但浅发射极一般在0.1微米至0.2微米的范围内。

因此，为控制蚀刻深度，必须快速且充分地淬灭烧结。淬灭，亦即在蚀刻AR涂层及玻璃与硅基板产生良好黏着性之后防止银粒子扩散至发射极下方的硅中（形成微晶）必须通过快速冷却实现。此举十分关键。若银驱入掺杂Si的发射极层中过深，则接面短。结果表明电池由于所产生电子的电路路径短而失去效率。此情况也称为电池的低分路电阻特性。

但矛盾的是，亦极其需要减慢冷却速度用以使玻璃相退火而改良黏着性。当一起考虑时，冷却曲线看起来像此情况：由峰值烧制温度快速冷却至约700℃，接着缓慢冷却以达到退火的目的，接着快速冷却至可使晶圆以足以通过机器人设备处理的低温离开炉，该机器人设备必须具有橡胶化吸盘以将晶圆搬离移动式输送机而不会对表面有损伤。

因为存在尺寸及红外线灯成本的约束，所以增加尖峰区域中的灯密度一般并非可行的解决办法。另外，在尖峰区域中峰值温度仅维持至多几秒且下降热特征需为尖锐的。灯密度增加可显著地起相反作用，因为增加密度由于产物及尖峰区域的内表面的反射而容易产生更平缓的斜率。

同样地，灯的功率增加当前也不可行，此是因为较高输出可能导致灯组件，尤其外部石英管过热。当热电偶侦测到温度接近900℃时，其会自动缩减灯的功率。此导致功率密度降低，使红外线灯发射的光谱输出发生改变（因此能量输出较低）且致使需要减慢输送机带速度，因此减缓处理。此情况又致使其他区域发生波动效应。因为带为连续的，一个区域减缓，则所有区域均减缓，因此必须调节所有区域以进行补偿。减缓上游或下游区域又会影响烧制区域。例如由于热电偶延迟或故障而使灯过热可导致灯变形、下陷且最终损坏。此变形也影响递送至产物的红外线输出的均一性。

先前技术炉所呈现的其他问题由本发明解决。工厂占地面积很受重视且炉设备昂贵，因此晶圆制造设施典型地为容纳以平行取向排列的许多炉的单一建筑组态。添加新炉需要自由占地面积。替代方法为安装具有可并排置放两个或两个以上晶圆的输送机带的较宽炉。因此，具有18吋宽带的炉可处理2倍宽晶圆，亦即双线或「双联」炉，占地面积实质上小于两个采用10吋宽带的单线路炉。

然而，缺点为一个尺寸并非适合所有情况。亦即，两条线路皆具有相同制程控制参数，由此可使产量降低或使个别电池的功率输出经调节达到两条线路的平均值。此外，温度的均一性及层流氛围控制受增加的炉宽度不利地影响。另外，当炉变宽时，较多发生红外线灯下陷故障，此是因为其横跨该炉在最热点无支撑。

最终，不同批的晶圆可能需要在极不同的热特征下进行处理，或跨带热变化可能导致双联宽带炉的制造损耗。在单一全宽灯的情况下，在习知炉中不可能控制每一线路。

因此，在红外线炉及红外线烧制制程技术中存在以下未满足的需要：显著改良习知灯的净有效加热速率、为尖峰区域中各晶圆线提供较佳控制及热特征、允许炉温及氛围条件的控制改良、改良淬灭及退火特征、改良炉区域中的热均一性及改良该等炉的吞吐量，同时在相同或净减少的炉空间下实现此等目的。对于在不增加炉宽度的情况下为两倍宽双联炉中的整个区域中的个别晶圆线路提供热特征控制存在未满足的需要。

发明内容

因此，本发明是针对一种具有多个热式加热区域的输送机或分批式红外线炉，其包括至少一个尖峰烧制区域，其中至少一个区域纵向分成两个以提供两个并排晶圆处理线，各者专用于经由其输送的晶圆的单线，其中各线可经个别控制以在彼线中提供独特红外线辐射特征。广泛地，可通过提供一或多个分隔器将任何多晶圆宽度输送机带分成个别线。因此，3倍宽带可在峰值烧制区域（及/或其他区域）通过使用两个分隔器而分成三条线，通过与摇摆宽度相对应的宽度彼此横向隔开且取向平行于炉的纵向中心线。因此，本发明是针对改良连续隧道炉中太阳能电池晶圆的金属化烧制的设备与方法态样。

作为本发明的设备及方法的一部分，各线装有多个横跨其各别线横向排列，但不会延伸至相邻线的折迭红外线灯。折迭红外线灯提供成对隔开的灯丝，较佳各灯丝在其各自管中。在一个较佳具体实例中，红外线灯包含中间折迭、自身折回呈严格U形组态的单管，因此馈电源并排位于炉的同一侧。因此，线路1的红外线灯可自炉的一侧供电且线路2自相对侧供电。线灯沿炉的中心分隔器线路在其内端得以支撑，但不要求在炉中心线下安装电接点（地线或电源）。结果表明已分隔的各区域的各线的红外线灯可个别控制以提供不同且独特的红外线及热特征，或在各区域可相同。另外，双灯相距愈短，则愈强且愈不易翘曲或下陷。双灯的长度愈短，使得其为提供高强度红外线辐射以及快速且尖锐的烧制峰所需的光谱特征所必需的操作电压愈高。

视情况，炉红外线加热组件可背靠不同于常见块体绝缘材料的极高反射（大约高于约95%红外线反射）的板型反射器组件。视情况，灯组件可通过将其置放于高反射背板组件的凹槽中而横向分隔。在另一个选择中，空气或惰性气体可沿凹槽表面与灯外表面之间的通道横向引入以实现冷却灯的作用。本发明的高反射背板有效地使诸如硅、硒、锗或镓类太阳能电池晶圆的高级材料的加热速率及炉处理吞吐量加倍。

本发明也包括使太阳能电池制造改良的所有制程控制系统，及作为良好控制制程操作的结果而实现太阳能电池效率改良的烧制方法，此等制程操作的特征为尖锐的温度上升及下降温度曲线、极锐的峰及淬灭及退火温度特征的精确控制。本发明的改良控制贯穿整个烧尽、尖峰、淬灭、淬灭中止及退火（回火）区域以改良接点形成、减少氢释气、控制蚀刻深度且改良黏着性以及改良电池输出效率。

本发明的折迭灯数组是以例如具有间隔于红外线灯数组后的平坦高反射板的纵向分隔的尖峰区域模块实施。典型地，折迭红外线灯彼此间隔约＿吋（外部之间），且其后反射板（就炉取向的顶灯及底灯而言，分别位于灯上方或下方）的距离范围为约1吋至4吋，较佳为1吋至2.5吋。

在平坦反射板的一个选择中，该板可轻轻产生横向波纹，其中波纹宽度足以容纳折迭灯，且波纹的凸缘平行于灯的外部安置。置放折迭灯的波纹的凹型有助于将红外线辐射聚焦反射于晶圆表面。在另一个选择中，可使用具有平行深通道的多个高反射组件，或在单一高反射组件中形成的深通道，其中屏蔽凸缘安置于各对相邻折迭灯之间。对于大多数制造操作而言，该等通道无需用红外线透明传输窗覆盖。视情况，在灯处或灯附近横跨炉引入的空气可用以冷却该等灯。在使用通道的情况下，冷却空气可以层流方式沿通道引入，且自保留于中心线分隔器中的与折迭灯的内端相邻的中心埠排出。或者，冷却空气方向可逆转，由中心线至炉侧面。

红外线灯加热模块可单独使用，位于炉输送机带上方以将高强度红外线辐射引入太阳能电池晶圆的表面上。视情况，每一区域使用一对红外线灯加热模块，彼此面对安置且隔开，一者处于炉输送机带上方且一者处于下方，以将产物处理区域界定于其之间，每一模块与炉中其他区域不同。

在本发明的峰（尖峰）烧制区域中使用呈平板、波纹状或深通道组态的高反射组件使灯的功率增至基本上满额。此举致使加热速率由约160℃/秒增至约200℃/秒，亦即使习知100瓦特/吋灯的加热速率有效翻倍，而不会导致灯调低、关闭或变形。另外，此举使输送机带速度增加且从而使产物的吞吐量及产量增加。仅举例而言，尽管现用输送机炉以约150吋/分钟的输送机速度进行操作，但使用高反射组件使速度翻倍至约300吋/分钟，且彼增速在900℃±40℃范围内的尖峰区域峰值温度下发生。尽管一些现用输送机炉声称可以高达约250吋/分钟进行操作，但其不能在高功率密度下进行操作。

本发明的输送机炉包含形成腔室的外罩或外壳，其用诸如纤维、纤维板或耐火砖的习知绝缘形式绝缘。加热模块安置在绝缘外壳内。多晶圆宽输送机带（多线带）位于上加热模块与下加热模块之间，且将适当电源及控制系统整合于炉系统中。灯平面之间的空间为承载进行烧制的高级材料基板的输送机带的通道。本文所述的例示性处理烧制区域充当尖峰区域。在此具体实例中，输送机带为2晶圆宽带，且尖峰烧制区域沿中心线纵向装有分隔器以提供两条并扁平电缆，其中每一者可得以独立控制，因为每一者通过上文所述本发明的折迭灯进行加热。中心分隔器可仅提供于区域的上半部中，或可提供于上半部与下半部中。

也应了解多个炉区域，直至所有区域皆可包括中心分隔器，使得单一输送机带组态成多个区域中的多条并扁平电缆。另外，超过一个区域可在带上方、带下方或两处装有折迭灯及高反射组件中的一者或两者。亦即，本发明的炉可组态成在一些区域中，全宽灯的混合位于多晶圆宽带的上方或下方或上方与下方，在一或多个区域中组合使用折迭半宽双灯，其中上部、下部或两者均沿中心线分隔而形成个别线。因此，举例而言，在多晶圆宽输送机炉中，烧尽区段或区域经组态在带上方及下方具有全宽灯且无中心线分隔器，尖峰烧制区域模块可经组态在上部分或/及下部分具有中心线分隔器且使用折迭红外线灯，淬灭区域无灯且中心分隔器视情况存在，淬灭中止区域在上区段包括全宽灯且在下区段无灯，且冷却、回火及退火区段仅可视情况在上区段包括全宽灯。

来自上及/或下红外线灯的辐射能通过较佳由机械加工或铸造的高级白色氧化铝陶瓷材料形成的高反射组件引入或聚焦（在使用波纹状或凹槽表面组态的情况下）于遍及整个制程区域（烧尽、尖峰及淬灭/中止区域）中的制程加热通道中以提供极强烈的加热环境。尖峰烧制区域一般在700℃至1000℃的范围内进行操作。

上及下灯功率可独立地或分组调节以在各区域中及在将输送机带宽度分隔的情况下在个别线中实现精确温度梯度控制。温度控制可使用基于热电偶的温度调节或电压控制的功率调节实现。通过电压控制的功率调节为较佳，因为此举由于一直维持稳定的灯功率及可再现、可确定且恒定的光谱输出而给予最快加热速率及更一致的加热结果。相比之下，波动灯输出响应于典型地用于温度维持功能的PID控制系统。

在本发明的一个重要态样中，本发明的方法包括对功率、冷却系统（冷却空气流速、量及流径及热交换参数）及带速进行操作组态以不仅彼此独立地控制区域或选定区域中的线，也控制个别灯，以沿着贯穿多个区域的材料制程流径纵向地实现多种热特征，产生具有显著改良的效能及效率的太阳能电池。

为控制蚀刻深度，必须快速且充分地淬灭尖峰烧制区域中显现的烧结。淬灭，亦即在蚀刻AR涂层及玻璃与硅基板产生良好黏着性之后防止银粒子扩散至发射极下方的硅中（形成微晶）必须通过快速冷却实现。此举十分关键。若银进入掺杂Si的发射极层过深，则接面短。结果表明电池由于所产生电子的电路路径短而失去效率。此情况也称为电池的低分路电阻特性。

此淬灭在淬灭区域中实现，特征为使用利用晶圆的顶部及/或底部引入的具有空气平面的小心控制的压缩空气量的空气刀总成使温度由约800℃至约1000℃范围内的峰值区域烧制温度快速降至约500℃至700℃的范围内，典型地在一秒或两秒内降低200℃-400℃。

另外，亦极其需要减缓或中止淬灭区域中产生的快速冷却用以使玻璃相退火而改良黏着性。此举在紧随淬灭区域后的视情况存在的中止淬灭区域中实现。此区域包括有限量的灯，典型地为仅位于晶圆接触面上方的全输送机带宽灯，但可视情况包括晶圆下方的灯。使用此等灯会中止快速冷却、会使温度稳定在450℃-700℃的范围内，从而在随后下游退火区域中可提供缓慢的回火冷却，温度由约450℃-700℃降至炉出口端约30℃-100℃的范围内。视情况且较佳地，将冷却空气引入此中止淬灭区域以改良对温度特征的控制。亦即，重要的是控制冷却空气及灯用以存在少量或无冷却过度，之后在退火区域中弹回（一般呈如数学平方根运算符号√的形状的曲线）。在三个区域（峰值、淬灭及中止淬灭）中控制灯功率及空气的结果为具有短暂停留（约一秒或两秒）的尖锐上升及下降峰及进入中止淬灭区域的下游的退火区域中的光滑曲线过渡。在多晶圆宽带中，在峰值烧制区域中使用中心线分隔器产生两条或两条以上线的情况下，该等分隔器可延伸至淬灭及中止淬灭区域用以精确控制峰值烧制区域中的各别线中温度不同的彼等制程步骤。尽管回火/退火趋于敏感度减小且通常不需要分隔器，但其仍可如特定制程温度特征所需一般使用。

在回火以改良黏着性的退火区段中使晶圆温度维持在低于450℃-700℃的范围内；接近出口，使晶圆进一步冷却至约30℃-100℃以允许机器人拾取器或其他搬运设备或人员自输送机带移除晶圆及/或自晶圆离开带转移到达的编组台移除/移至编组台。

当一起考虑时，在加热与冷却速率均在每秒约80℃至200℃范围内的本发明方法中，可独立于任何选定及经组态的温度特征小心控制各线的温度。烧制及下游区域中的所得受控温度特征曲线看上去一般如此：自约400℃-600℃的烧尽区域出口的温度开始快速加热至约850℃-950℃的烧制区域中明确定义的尖锐峰值温度，之后由于淬灭区域中的淬灭步骤由峰值烧制温度快速冷却降至约400℃-500℃。此快速的斜升加热及斜降冷却的总时间为约1-2秒。中止淬灭步骤之后典型地为缓慢冷却用于退火目及最终冷却以使晶圆以足以通过机器人设备搬运的低温离开炉。缓慢受控退火冷却视情况存在。称为峰值停留时间的峰值温度的时间小于1秒。峰值特征的尖锐程度可进行控制且可通过控制冷却以及选择性规划带速、峰值区域中个别灯的功率及下游区域、尤其如上文所述的淬灭及中止淬灭区域的冷却的能力来实现。如为进行烧制的特定产物提供预选定的热特征所需，本发明的炉系统所有区域及利用一或多个分隔器在多晶圆宽输送机带上产生线的区域中的各别线均可进行组态。

另外，因为灯设计或材料及浆料组合物（前接点浆料与背电场浆料）将来可供改良，所以本发明的个别线控制将轻易适应此项技术中的该等进展以提供改良的方法与更有效的电池。

附图说明

图1为一系列四个侧视线路图，首先图1A中显示烧尽区域的下游采用至少一个高反射峰值烧制区域、继之以淬灭区域、中止淬灭区域及退火区域的本发明炉的示意性侧视图；图1B为烧尽区域的垂直剖面视图；图1C为第一具体实例中的采用凹槽反射性组件的峰值烧制区域、淬灭区域及中止淬灭区域以及过渡至退火区域的垂直剖面视图；且图1D为退火区域的垂直剖面视图；

图2为顶部及底部采用高反射组件模块且显示至烧尽区域的循环的例示性峰值加热区域的示意性等角视图；

图3为炉模块内部的等角视图，在此视图中向上看峰值烧制区域的上部，说明本发明的线分隔器及用于线A及B中的每一者的各别可独立控制的折迭高强度红外线灯数组。

图4为用于加热线且具有折迭末端配件以悬置于线分隔器上的折迭红外线灯的平面图；

图5为图4的折迭红外线灯的侧视图，其显示加热及未加热的区段，以及支撑于中心分隔器上的折迭灯及支撑于该等灯上的反射板组件；

图6为本发明炉的横向剖面视图，其显示使用上与下线分隔器及在输送机带的上方与下方使用折迭红外线灯；及

图7为本发明方法的组态及方法态样的流程图，其显示控制参数及反馈回路。

附图标记说明：

10：红外线制程炉

11：制程区域

12：进行烧制的晶圆

13：输送机带

14：烧尽区段

16：尖峰区域模块

18：淬灭区域（有空气刀）

20：淬灭中止区域

22：冷却回火/退火区域

24：入口/出口挡板

26：冷却空气

27：充气间

28：废气

32a、32b：侧壁

34U、34L：高反射组件加热灯模块

36：高反射氧化铝陶瓷板

38：折迭高强度红外线灯

40：高强度红外线加热灯

42：末端配件

44：用于灯夹持配件的孔洞

45：视情况存在的灯冷却空气流径

46：视情况存在的灯排出埠

47：循环管道热气出口

48：灯的电连接器

50：金属外壳

52：耐火绝缘材料

53：挡流板

54：视情况存在的排出歧管

55：埠

56：反射器通道

58：区域端壁中的输送机带间隙

62：入口冷却空气歧管

64：高反射表面

70：灯丝

80：末端件

82：灯的弯曲末端

86：输送机中心线

88：烧尽区域中红外线灯的埠

90：淬灭区域空气刀总成

92：压缩空气供给管

94：来自空气刀的气流平面

96：退火区域中的侧壁空气入口

98：热交换线路（水冷式）

100：引风机

102：退火区域中的底部空气进入埠

104：区域分隔壁

106：纵向分隔器

108：分隔壁中或外壁32a、32b上的凸缘

110：分隔壁的帽；支撑反射器36

112：热电偶

112a：用于线A的热电偶

112b：用于线B的热电偶

114：折迭灯内部末端配件（弯曲末端）

118：反射板与端壁104之间的空隙

120：炉区域顶板或底板

200：制程操作方法

202：对带及区域温度特征进行组态

204：区域组态

206：BOZ组态

208：峰值区域组态

210：淬灭区域组态

212：中止淬灭区域组态

214：退火区域组态

216：烧制方法

218：BOZ热电偶读数是否在界限内？

220：保持功率

222：PID控制器调节功率

224：峰值区域交流电压读数比较

226：保持电压特征

228：PID控制器调节灯电压

230：淬灭区域温度特征比较

232：保持空气刀的气流

234：重设排气或空气流值

236：中止淬灭温度特征比较

238：保持区域中的灯电压及退火区域中的风机操作

240：调节灯电压

242：退火区域温度特征比较

244：保持区域中的风机操作

246：调节风机空气流以重建温度特征

CL：炉的中心线

LA：线A

LB：线B

NR-1：灯导线的非辐射区段

NR-2：灯导线的非辐射区段

R：灯的辐射灯丝区段

具体实施方式

以下实施方式举例说明本发明，但不限制本发明的范畴、等效物或原理。本说明书显然能使熟习此项技术者获得且使用本发明，且描述本发明的若干具体实例、改编、变化、替代及用途。

就此而言，本发明用若干图式说明，且复杂性足以致其许多部分、相互关系及子组合根本不能用单个专利型图式完全说明。为清晰且简明扼要起见，若干图式显示示意性或可省略的部分，该等部分在该图式中并非为说明本发明的所揭示特定特征、态样或原理所必需的。举例而言，熟习此项技术者习知的灯、制动器及升降波纹管的多个电动及气动连接未示于图中。因此，一个特征可显示于一个图式中，且另一个特征将在另一个图式中显现出。

图1A示意性说明输送机炉10，其包含传输掺杂太阳能电池晶圆12通过制程区域11，亦即连续穿过多个炉制程模块或区段的输送机带13，该等炉制程模块或区段包括：烧尽区段14；继之以峰值烧制区段16；其下游依序为淬灭区段18；中止淬灭区段20；及回火或退火区段22，后者采用空气及/或水冷却。各炉区段中的各别制程区域部分取彼区段的名称；因此，烧尽、峰值；淬灭、中止淬灭及退火「区域」是指输送机带横穿的制程体积以及彼区段的炉硬件。

示意性显示的输送机带13由左至右移动且定义水平中心线（在其上方为区段或区域的上模块且在其下方为下模块）以及纵向；因此，与带行进垂直的方向定义为横向或横向尺寸。由于图式的比例，故图1的制程区域14、16、18、20及22中并未显示产物。入口及视情况存在的出口挡板24a、24b分别安置于炉的入口端及出口端。典型地，存在上游干燥器，图中未示。可在例如区域16与18之间提供中间挡板。

烧尽区段包括多个三或四加热模块14a-14d，且烧制区段包括一或多个尖峰区域模块16。注意，烧尽、峰值及中止淬灭模块可为高反射组件型红外线灯加热模块，或仅尖峰区域模块16可采用高反射氧化铝板加折迭管型红外线灯38。

图1A及1B也显示热空气45由尖峰区域高反射氧化铝板组件模块16循环回至上游烧尽区域14中，以大大改良能量效率。空气在炉的上游端经由充气间27a作为废气28a离开烟道。另外，淬灭区域18中注入的空气经由充气间27b作为废气28b排出。图1B及1C显示自中止淬灭区域20的底部引入及自退火区域22的底部及/或侧面引入的环境冷却空气26允许控制彼等区域中的温度特征。注意，在图1C中，中止淬灭区域20的底部引入的冷却空气26经由彼区域与退火区域22之间的区域分隔壁104e中的输送机带间隙58离开。或者，中止淬灭区域20可独立地通过其自身烟道（图中未示）排出。在退火区域22中，明显如图1D中所示，可使用例如水歧管的热交换系统辅助冷却（除冷却空气26之外）。冷却空气26经由充气间27c作为废气28c离开区域22。

现转向更详细的图1B，此图以纵剖面显示在左侧区域分隔壁104a具有示意性显示为宽平坦箭头的输送机带13的入口的烧尽区域的左侧（右侧对称相同）。输送机带路径由于其朝右横穿该区域而由输送机中心线86显示。带上方及下方为插入灯40的埠88，在图中示意性显示为部分管及轴位置点用以不遮掩气流特征。可能视情况存在的上热循环歧管54U及下热循环歧管54L具有间隔的孔口47以自下游峰值区域排出热空气45，如图2中清晰所见。另外，压缩空气或惰性气体26可经由线路92注入以有助于控制温度及排出烧尽的挥发物及烟雾。此热循环空气及控制气体形成通常层状流，如由右侧延伸至左上部的大条带45所示，其中其作为废气28a自烟道歧管27a及烟道管排出。

图1C自左侧所示的烧尽区域14d的右端下游续接至右侧所示的退火区域22的左端（向右开始为区域分隔壁104e）。如前所述，输送机带的中心线显示为86。经由区域分隔壁104b中的狭槽58离开烧尽区域14d，带13承载制程区域11中的产物电池晶圆12（为清晰起见图中未示）进入高反射组件峰值烧制区域16，此详细显示于图2、3及6中。在此图1C中，作为刚好位于中心线左侧的垂直面的剖视图，未显示纵向分隔器；其显示于图3及6中。

续接图1C，此处以视情况存在的深信道组态显示的背靠峰值烧制区域的高反射组件36的红外线灯（图中未示）使产物晶圆的温度由典型地在400℃-600℃、较佳450℃-500℃范围内的烧尽温度升至选定峰值温度以使印刷于顶面上的接触线的银熔融且使助熔剂烧结且使背面浆料形成合金。峰值温度基于接点及背面浆料组合物的特性进行选择。

高反射氧化铝组件峰值区域模块使太阳能电池晶圆以超过80℃/秒至高达约200℃/秒范围内，较佳高于约100℃/秒至约160℃/秒范围内的速率典型地快速烧制至约750℃至约950℃的范围。彼烧制速率为当前炉能力的约两倍，且在无不当灯故障的情况下允许加热速率达至多最大灯功率定额，同时以较大操作效率提供约2倍的太阳能电池吞吐量。因此，高反射组件红外线灯模块提供高温升斜率，由此防止氢自基板电池中过度脱气。此峰值烧制区域中的灯可以子集供电或个别地进行程序化供电用以在接近出口区域分隔壁104c处达到峰值温度。

峰值区域终止于区域分隔壁104c，且具有产物的带立即进入壁104c与壁104d之间界定的淬灭区域18。压缩空气或惰性气刀总成90包含侧向间隔的压缩空气管92，其中具有裂缝以形成空气平面94且导引至带上的晶圆产物。由此使温度极其快速地下降几百摄氏度，从而防止熔融银接点蚀穿进入经掺杂发射极层中。冷却曲线斜率同样陡峭，因此允许控制温度曲线峰的宽度，亦即接点熔融及烧结形成温度下的停留。一起考虑时，高反射组件峰值区域中的灯功率控制及快速受控淬灭允许精确控制此临界峰值停留制程步骤。

冷却空气在离开该刀的后加热且独立于其他气流、作为热空气28b自烟道充气间及烟囱27b排出。对于区域壁104c与104d之间的淬灭区域的既定输送机速度及长度而言，可控制压缩空气温度及体积以为特定工业制程提供任何预先选定量的冷却。温度在几秒内降低400℃至600℃完全在本发明的炉的能力范围内。

为确保不存在过冷（也称为「超限」），在视情况存在的中止淬灭区域20中通过红外线灯40与视情况存在的经由挡板自下方进入的辅助冷却空气26的组合中止淬灭。如在其他灯区域中，可轻易地控制此等灯的功率以提供任何程度的热量，用以曲线光滑过渡至其后区域22中所要的退火温度以进行回火且促进良好黏着性。彼情况发生于刚好位于区域分隔器104e的下游（此图式的右边）的退火区域22中。注意，中止淬灭与退火区域之间的狭槽58大，从而允许空气在不发生涡流的情况下流入下游区域22。

图1D说明退火区域22的特征，其中太阳能电池晶圆在预选定的温度下维持足以促进黏着性的一段时间，且接着冷却以在区域出口壁104f的下游进行卸除。此区域中的温度特征通过经由底部入口102及/或经由侧壁埠96引入的入口空气26的组合选择性控制。空气在其冷却晶圆基板时变热且作为热废气28c自充气间27c排出，且此举可通过使用引风机100来控制且辅助。视情况，可使用水冷式热交换线路98U及/或98L实现进一步冷却。

无及有干燥器区段的制备光伏打电池的金属化炉的两个实施例（实施例1及实施例2）分别示于下表1中。

表1：金属化烧制炉组态

	实施例1-无干燥器	实施例2-有干燥器
			制程炉组态
部件间隙（带至上窗）	20mm	20mm
			入口挡板，24a	200mm	200mm
加热长度14、16	2000mm	2000mm
			加热制程区域14、16的数量	5-6	5-6
快速冷却淬灭/中止区域18/20	250mm	250mm
			冷却空气（在22中）	1185mm	1185mm
冷却热交换（在22中）	1185mm	1185mm
			峰值区域16中的最大操作温度	1000℃	1000℃
干燥器（串联）上游
			入口挡板	—	200mm
加热长度	—	2,800mm
			出口挡板	—	200mm
间隙（干燥器与炉之间）	—	400mm
			干燥器区域的数量	—	3
最大操作温度	—	500℃
			电气/设施
制程排出，文氏管（Venturi）	2	4
			功率（Kw）峰值-典型	84-35Kw	126-48Kw

75PSI下的清洁干燥空气（CDA）	614LPM/1,300SCFH	800LMP/1,700SCHF
			带宽度，13	250mm	250mm
输送机速度，13	650cm/min.	650cm/min.
			装载/卸除站	600mm/1000mm	600mm/1000mm
总长/宽度	6,400mm/900mm	9,800mm/900mm
			650cm/min下的晶圆125×125mm	3,000个晶圆/小时	3,000个晶圆/小时
650cm/min下的晶圆156×156mm	2,420个晶圆/小时	2420个晶圆/小时

图2以简化细节显示电池12的尖峰烧制区域16采用平坦表面高反射组件36U及36L的例示性高强度红外线灯加热模块。制程区域11中的输送机带13的路径及方向通过箭头显示。制程区域界定于如所示分别通过侧壁32a、32b中的凹槽夹持就位之上高反射加热组件（红外线灯）模块34U与下高反射加热组件（红外线灯）模块34L之间。加热模块包含分别安置于上及下红外线加热灯管40的上方及下方的高反射平板组件36U、36L（其可视情况包括其中形成的波纹或通道）。灯40通过接收于各别侧壁32a、32b的孔洞44中的中心夹持型陶瓷配件42横向夹持。提供一系列视情况存在的排出孔46a-46n，每一灯（或若使用则为通道）一个排出孔，以排出目前的热冷却空气或气体。在此具体实例中，排出孔或端口46沿加热模块的纵轴集中以允许冷却空气45经由间隔的纵向挡板53中的孔55横向排出，且由此处经由管道54回到上游，如箭头的次序所示。该等管道包括间隔孔47，沿其将热空气45向上游引回至如图1所示的烧尽区域。尖峰区域灯之间进行加热、向上游返回至烧尽区域中的此空气循环为本发明的实质热交换及能量节约特征。

各灯的电连接器以48显示。在上高反射组件板36U及下高反射组件板36L的上方安置耐火绝缘材料，典型地为市售陶瓷纤维板，在此视图中未显示。此模块在适当位置装配于炉壳50中以形成制程区域区段、烧尽区段14a-14d或烧制区段16（诸如尖峰区域）或中止淬灭区域模块20中的一者。图2说明全输送机带宽单红外线灯管的用途，且因此说明用于输送机带用多线传输一倍宽或两倍或两倍以上宽晶圆的情况的炉模块，但其中所有线的热特征均相同。亦即，全宽灯不允许个别线之间有不同热特征控制。彼特征说明于图3-7中。

图3显示炉模块的内部，在此视图中向上看峰值烧制区域的上部，说明本发明的线分隔器106及用于线A（图中的左侧）及线B（图中的右侧）中的每一者的各别可独立控制的折迭高强度折迭红外线灯38U数组。灯在其内部末端114折迭用以两个管并排安置成为双灯。其通过搁在石英帽110上而在其内部末端114夹持就位。灯的外部末端延伸通过各别侧壁32a（左侧）及32b（右侧）且终止于延伸通过有孔板68的末端配件42。因为红外线灯管自身折回，所以电端48并排安置，且此烧制模块中各线的数组的所有灯均自炉的一侧进入，如所示。

如图3中所示，三折（两折）灯38示于所说明的例示性峰值烧制区域模块的各线的灯数组中，但应了解该等模块区域中可采用更多或更少的灯。另外，灯可独立供电，用以各线数组中的所有或不足所有灯均可供电，或各灯的功率经调节以有助于在图3中所说明的烧制区域中形成尖锐的短持续时间峰值烧制温度。箭头A及B分别表示线A及线B中的每一者穿过烧制区域16的行进方向。最终烧尽区域模块14d及淬灭区域模块18分别显示于图顶部及底部。

另外，图3及6显示反射板组件36经石英条110以一定间隔支撑于灯的上方。反射板为矩形的，其长轴取向平行于中心线分隔壁。在此具体实例中，反射板的长度比此烧制区域16的全纵向长度短，亦即比横向区域端壁104b与104c的内表面之间的距离短。由此提供小包118以允许空气或其他专用烧制氛围气体流入炉处理区域11中（参见图2），炉处理区域11界定于上反射板36与下反射板（图中未示）之间或上反射板与炉区域的下部16L的底板的间。如图5中所显见，灯的内部末端搁在中心分隔壁106上的石英帽条110上，且内部反射板36c的内缘搁在固定于中心分隔壁106的支撑块108上。外部反射板36a可类似地搁在固定于外壁32（图中未示）的块体上，或如所示该壁可有凹口以接收板缘。中间支撑条110分别接合于各别横向端壁104b及104c的狭槽中（参见图3）。

图4及5分别以俯视图及侧视图显示用于线加热的折迭红外线灯总成38，其包含入口管部分38-1及返回管部分38-2。在弯曲组态中，各部分的管并排安置且可接触。在入口（此图的右端），管弯头（折迭）82夹持于配件114中，该配件外部末端终止于扁平突出物80用以其可搁在且在块体或凸缘108上或纵向线分隔器总成106的帽条110上夹持就位。外部末端（亦即穿过炉的侧壁32伸出的末端）终止于配件42，从而使灯导线48暴露用以连接至供电电缆（图中未示）。内部及外部灯末端配合组件114、42典型地为诸如氧化铝的陶瓷材料，但也可由堇青石或块滑石制成以依适当取向支撑且夹持灯。

关于灯的总长（在折迭的前），灯丝分成五个区段：第一非辐射区段，其包含低电阻直导线；第一卷曲高电阻辐射区段；第二非辐射低电阻短区段；第二卷曲高电阻辐射区段；及第三非辐射区段。第一及第三非辐射区段终止于电源线48。当将灯管折迭时，如图4及5中所示，第一及第三非辐射区段（图中的NR-1）的长度刚好足以穿过炉的侧壁32伸出。第一及第二卷曲辐射区段目前共延且并排安置（图中的R），其长度L足够宽以为安装有灯的各别线提供高强度红外线辐射。第二非辐射区段（图中的NR-2）安置于双弯灯管的内部末端的弯头82中（参见图4）且由内部末端配件114覆盖。

图6详细显示峰值烧制区域模块16的横截面，包括上区段16U与下区段16L。炉金属外壳以50显示，耐火绝缘材料层以52显示。如所示，安置于模块中心线CL86处的线分隔器106U及106L分别提供于上区段16U及下区段16L中。彼情况将输送机带13的全宽分成两条线：左线A及右线B，分别用于处理晶圆12a及12b，如所示，该等线边缘支撑于带13的斜翼上。上灯38U的内部末端配件114、80（参见图4、5）搁在由比分隔壁宽的分隔器帽条110的宽度所产生的凸缘上。下灯38L的彼等配件114、80搁在各线中配合于分隔器侧壁中的块体或凸缘块108上。灯的外部末端穿过各别侧壁32a及32b中的成形通道88，通过侧板68夹持就位，外部末端配件42穿过该侧板伸出。各灯丝的末端导线48连接至通过炉控制系统控制而程序化的电源以提供功率，从而产生在各别线A或线B中传输的既定晶圆产物所需的预选热特征。

热电偶112a及112b向下伸入各线A及线B中进入上区段16U中。热电偶感测线穿过各线中安置于上灯38U上方的高反射板36中的准直孔且终止于相邻灯之间。如此具体实例中所示，下灯38L的下方不使用高反射板，但应了解，若制程需要则可使用该板。举例而言，在进行P与B掺杂晶圆侧面的共烧制制程的情况下，可使用下反射板。在此具体实例中，反射板36以其长轴垂直于炉中心线来取向，且如所示搁在凸缘或块体108上。

如图3及6中所示，输送机以纵向水平路径传输晶圆穿过炉，经由各区域的各别端壁104中的输送机带间隙58进入且离开各连续区域。图6也说明上及下区段中的空气入口歧管62及排出歧管47分别用于引入冷却空气或气体26及排出热空气的用途。

图6的实施例显示装有翼线以在间隔点沿其下边缘支撑两个并排晶圆12a及12b的全宽输送机带，及通过位于中心的纵向分隔器总成106分成两条线（线A及B）的峰值烧制区域16。然而，应了解，输送机带可宽足以支撑3个或3个以上并排排列的晶圆，用以多个纵向分隔器可用于选定区域中以为每一各别晶圆线提供个别热处理区。因此，本发明包括多个并扁平电缆中的每一者的个别热特征控制，其中晶圆以均一速率在单带上进行传输。亦即，所有线的传输速率均相同，但热特征通过灯功率控制而加以改变以使选定红外线辐射曝露于每一线。

因此，在单处理炉中，可对单带进行不同辐射/热处理，例如对已以不同方式预处理的不同类型的晶圆或晶圆线。一条线路（在一条线中）可为在一种类型或厚度的基板上进行的P掺杂晶圆的金属化烧制，不同线中的第二线路可为P及B掺杂晶圆的正面及背面的共烧制，不同线中的第三线路可为通过不同制程掺杂或包括紫外线预处理的晶圆的烧制，及多条线路中的每一者的类似处理。亦即，对于每一条线而言，每一条线路上处理的晶圆可相同或不同。

对于平坦（如图3及6中所示）或波纹状具体实例而言，高反射组件36的厚度典型地为约1/4吋，但如图1C中所示，在深通道的情况下，厚度可为约2-3cm。高反射组件为表面高度光滑且红外线反射超过约95%、较佳97-99%的高氧化铝白色陶瓷材料，耐受超过2000℉的温度且可购得。视情况，高反射板36可夹持于安装于顶板上的分隔壁106U中的水平狭槽中，该板插入其中以均等地伸入线A与线B中。高反射板的横向延伸长度长于各别线中传输的晶圆12a及12b的外边缘。

在一个重要替代具体实例中，可将高反射氧化铝陶瓷材料涂布于高温陶瓷绝缘材料上（例如通过涂漆、喷洒或注浆），诸如市售致密刚性陶瓷纤维板，且烧制成玻璃状或近玻璃状致密高反射涂层。在使用信道的情况下，可将通道铸造、成型或机械加工（例如通过研磨）于板中，且此后可用高反射组合物涂布且烧制。

灯的纵向、水平中心间距可视制程操作需要而改变。因此，不仅存在灯的个别功率控制，且其间距也可改变。一起考虑时，其提供容许温度特征普遍且基本上连续可变的功能，使得本发明的高反射组件加热区域模块16轻易地针对多种工业制程加以组态。在上灯38U的上方及视情况在下灯38L的下方使用平坦高反射板36的情况下，典型地不沿灯引入层流冷却空气。

图7为显示「烧制」太阳能电池晶圆或可如图1-6中所示经由本发明的炉系统进行处理的其他工业产物的炉区域组态及操作制程的流程图。当执行、起始、监测及调节炉系统的操作以完成本文所说明及所述的烧制方法时，如本文所述，炉区域组态及操作所依据的方法、与操作者及其他人的沟通、网络实现的管理及炉操作及一或多个数据库中保存的存盘历史典型地在软件中以计算机可执行的指令来实现。本发明系统的服务器可以一或多个计算机来实现，经组态而具有服务器软件以负责安全专用网络，或经组态而具有因特网的站点以提供静态的一般信息性页面且产生并提供显示选定文件及影像数组的动态页面，其经定制而有助于本文所述操作及方法。动态页面根据个别炉操作者要求定制且可经由可能连接因特网的存取装置（台式及膝上型计算机、网络计算机等）响应于授权的已认证使用者的个别需要实时产生。网络可连接至因特网以能够进行因特网实现的管理及操作。

本发明的计算机可以一起实现系统及网络的系统架构组态，例如一或多个服务器计算机、数据库（例如关系、元数据结构及分层）计算机、储存计算机、路由器、接口及外围输入及输出装置。本发明系统中所用的计算机典型地包括至少一个处理器及内存与总线耦接。总线可为任何适合总线结构中任何一或多者，包括使用许多总线架构及协议中的任一者的内存总线或内存控制器、外围总线及处理器或局部总线。内存典型地包括挥发性内存（例如RAM）及固定及/或可移除的非挥发性内存。非挥发性内存可包括（但不限于）ROM、闪光卡、硬盘驱动器（包括RAID数组中的驱动器）、软盘、小型驱动器、压缩碟驱动器、记忆条、PCMCIA卡、磁带、光学驱动器（诸如CD-ROM驱动器、WORM驱动器、RW-CDROM驱动器等）、DVD驱动器、磁光驱动器及其类似物。不同内存类型储存信息及影像，其包括计算机可读指令、区域组态模板、组态个别灯或灯组的模板、数据结构、程序模块、操作系统及计算机所用的其他数据。

网络接口耦接至总线，以为数据通信网络（LAN、WAN及/或因特网）提供接口，以视需要在多个现场计算机、路由器、授权用户/组织的计算装置、及支持系统的服务/产品供货商、及客户之中进行数据交换。该系统也包括至少一个外围接口耦接至总线以与经组态的个别外围装置进行通信，诸如键盘、PDA、膝上型计算机、蜂巢式电话、小键盘、触摸板、鼠标装置、轨迹球、扫描仪、打印机、扬声器、麦克风、内存媒体读取器、书写板、摄影机、调制解调器、网络卡、RF、光纤及红外线收发器及其类似物。

内存中可储存许多程序模块，包括OS、服务器系统程序、HSM系统程序、应用程序及其他程序模块及数据。在网络环境中，程序模块可分布于若干与网络耦接的计算装置中且视需要来使用。当执行程序时，程序至少部分加载计算机内存中且含有实现操作、计算、比较（例如特定参数（例如温度）的感测信号值对临限值）、存档、分选、筛选、分类、格式化、呈现、印刷及通信功能及本文所述制程的指令。

用户、操作数据关系（包括操作历史）、操作及相关数据类型储存于一或多组数据记录中，其可经组态成为关系数据库（或也为元数据类型、分层、网络或其他类型数据库），其中数据记录组织于表中。该等记录可依据预定及可选择的关系而彼此选择性相关，用以例如一个表中的数据记录与另一个表中客户的相应记录相关联，且关联或个别数据可调用以呈现于屏幕上、打印出或依据本发明的方法及系统发生其他活动。

系统可进行充分组态，且全套应用程序模板均允许个别授权的已认证用户对每一区域操作进行个别组态，如参考图7所详细描述，以及接收且储存数据报导，提供警示及其类似举动。熟习此项技术者将能够轻易地使本发明的多区域炉操作系统适用于既定产物红外线处理炉的特定需要。

如图7炉操作制程200的流程图中所示，诸如以上表I中所示的例示性烧制操作始于典型地经由控制计算机显示器上显示的填写模板对区域及一或多个既定区域内的线（诸如本文图3及6的线A及B）进行组态202以设定带速，因为整个炉10中带的长度与宽度连续（图1），所以该带速在所有区域及线中恒定。接着对所有区域14-22及具有多条线的区域中的个别线（此处为图3及6的线A及B）的热特征进行组态，针对在炉中待烧制的特定高级材料分别预选定热特征。通过使热电偶传输通过炉以产生屏幕上特征曲线显示、根据实际运作特征（在无产物的情况下）检查预选定的默认特征。

对于区域组态204而言，操作又使贯穿每一区域的步骤程序化，由烧尽区域206起始，其中设定引风排气机的速率或体积（cfm）、高及低过温警报设定及灯的高及低温度设定值。对峰值烧制区域16的每一条线（上文图3及6的实施例中的线A及B）进行组态208，视情况设定压缩空气输入量以将灯冷却（在使用的情况下），及选择灯电压设定值（个别地或作为区域上及下区段中一或多组灯38U及/或38L数组）以符合峰值区域16每一条线烧制晶圆所要的温升曲线。接着，通过设定空气刀的压缩空气供给及排出（自然通风机或引风机）对淬灭区域进行组态210。通过个别或成组设定灯电压及气流（其可在零至中止淬灭所需量的范围内）对中止淬灭区域进行组态212。最终，通过设定排气引风机及换热管水流对退火区域进行组态214。视情况，可设定可变空气进入埠（侧壁及/或底壁）。

当进行组态完成时，炉操作方法216示于图7的逻辑部分（也应参考图1）。在烧尽区域14中，区域中的热电偶输出表示感测温度水平的信号。将此等信号与设定值进行比较218，且若该等值在设定参数内，则保持该灯功率220。然而，若该等值不属于设定参数范围内，则PID型控制器会调节灯功率222直至热电偶报导固有值。

对于峰值区域16中的每一条个别线而言，每一条线中的每一灯或灯组的交流电压传感器信号（或视情况存在的热电偶信号，视情况而定）与设定参数进行比较224，且若在选定范围内，则保持该电压特征226。若未保持线的电压特征，则PID控制器视需要调节灯的电压228以使其回到彼线的特征内。对于热电偶控制，灯输出的交流电压控制较佳。

在淬灭区域18中，经由特征分析230监测温度。若在特征内，则保持空气刀的气流232，但若不在特征内，则调节空气刀的废气或压缩空气值234以使温度进入预先选定的特征内。

在中止淬灭区域20中，监测温度236，且若在特征内，则保持下游退火区域中的灯电压及引风机的设定238，但若不在特征内，则调节灯电压240以使温度回到特征内。

在退火区域22中，监测沿区域的一或多个位置的温度，且若在特征内242，则保持抽风机的设定244，但若不在特征内，则调节抽风机的气流246以使温度回到特征内。典型地，在此区域中不提供灯或其他热源（除来自淬灭及/或中止淬灭区域的排出气体外）。

具有采用高反射组件的多线峰值烧制模块的本发明红外线炉系统对处理诸如太阳能晶圆的高级基板材料的广泛适用性在于该等模块提供实质处理优点，亦即由于能够在不损害灯寿命的情况下以基本上100%额定容量操作灯达大约2倍或2倍以上加热速率故而吞吐量较快。另外，控制个别线以达到不同热处理特征的能力使处理可挠性程度在行业中无与伦比。

一般熟习此项技术者可在不背离本发明精神的情况下在本发明的范畴内进行多次修改。举例而言，可使用多种市售加热组件。可采用视需要在炉全长或局限于选定区域具有多个线分隔器的较宽带炉。对于较宽带而言，垂直线分隔器可由每一区域模块的底部向上延伸以在横跨该带宽度的一或多个点支撑该带，从而防止下陷。PLC控制器可用以提供制程参数控制的可选择选单，其包括（但不限于）带速、选定基板的功率匀变、峰值温度、尖峰区域中的停留时间、冷却速率、冷却空气流速、热交换速率及其类似参数，且基于逐线来提供。

Claims (20)

1.一种用于热处理炉的模块，其特征在于，具有单一连续输送机带用以以并排关系线路、以一纵向制程路径方向传输多个太阳能电池晶圆通过该炉的多个处理区域，该模块包含以下的操作性组合：

a.一沿一水平的大体中心线分隔而形成一上部及一下部的红外线灯加热模块，该模块经组态以涵盖该输送机带的全部侧宽，其中间隙供该输送机带自其穿过，该等模块部分包括协同突出以提供间隙的端壁，承载太阳能电池晶圆的该输送机带可以该纵向路径方向穿过该间隙，分别自该炉的上游区域穿入且进入下游区域；

b.该模块包括至少一个经安置以在该模块内产生个别线的纵向分隔壁，该等线中的每一者与该带上的该等晶圆之一线路相对应，该分隔壁达不到该输送机带的水平路径即终止以允许其传输间隙，

c.安置于该模块的该上部及该下部中的至少一者的至少一条线中的至少一个高反射氧化铝陶瓷组件，该高反射组件有一面指向该输送机带上传输的一晶圆的一表面；

d.至少一个与该高反射组件表面隔开且处于该表面与该晶圆中间的高强度折迭管状红外线灯，该灯具有一取向垂直于通过该输送机带实现的晶圆传输的纵向的管长度、一折迭内部末端及具有连接电源的导线的并排外部末端；及

e.夹持该折迭管状灯呈与该高反射组件隔开的关系的构件，以将高强度红外线辐射自该等灯有效导引至传输通过该制程区域的晶圆的至少一个表面上。

2.根据权利要求1所述的热处理炉模块，其特征在于，该输送机带经组态以在呈隔开的左右并排关系的线路中传输晶圆对，且该模块包括取向实质上与该模块的纵向垂直中心线一致的一分隔器以提供两条线，即与该左晶圆线路及右晶圆线路相对应的一左线及一右线。

3.根据权利要求2所述的热处理炉模块，其特征在于，至少一个折迭管状红外线灯安置于该模块的至少一部分中以照射传输通过该模块的晶圆的每一条线。

4.根据权利要求3所述的热处理炉模块，其特征在于，该等夹持构件在接近该管状灯内部折迭末端处对其进行支撑。

5.根据权利要求4所述的热处理炉模块，其特征在于，该折迭灯的该等外部末端向该模块外伸出以自该炉的仅一侧连接至其电源。

6.根据权利要求1所述的热处理炉模块，其特征在于，该输送机带经组态以沿两条以上并扁平电缆传输晶圆，且该模块经组态而具有分隔器以产生一条与该皮带上的每一晶圆线路相对应的线。

7.根据权利要求1所述的热处理炉模块，其特征在于，个别控制该模块的每一条线中每一灯的功率以对该带上传输通过该模块的晶圆的每一该线路产生预选定的热特征。

8.根据权利要求7所述的热处理炉模块，其特征在于，该模块包括为一炉控制器提供一感测温度信号的一热电偶。

9.根据权利要求4所述的热处理炉模块，其特征在于，该夹持构件包括一安置于该分隔器的一侧壁上的凸缘，且该分隔器顶部有一比该分隔器的厚度宽的石英条。

10.一种红外线灯加热型热处理炉，其特征在于，具有单一连续输送机带用以以并排关系线路、以一纵向制程路径方向传输多个太阳能电池晶圆通过该炉的多个处理区域，该热处理炉包含以下的操作性组合：

a.该炉的至少一个区域包含一沿一水平的大体中心线分隔而形成一上部及一下部的红外线灯加热模块，该模块经组态以涵盖该输送机带的全部侧宽，其中间隙供该输送机带自其穿过，该等模块部分包括协同突出以提供间隙的端壁，承载太阳能电池晶圆的该输送机带可以该纵向路径方向穿过该间隙，分别自该炉的上游区域穿入且进入下游区域；

b.该模块包括至少一个经安置以在该模块内产生个别线的纵向分隔壁，该等线中的每一者与该带上的该等晶圆之一线路相对应，该分隔壁达不到该输送机带的水平路径即终止以允许其传输间隙，

c.安置于该模块的该上部及该下部中的至少一者的至少一条线中的至少一个高反射氧化铝陶瓷组件，该高反射组件有一面指向该输送机带上传输的一晶圆的一表面；

d.至少一个与该高反射组件表面隔开且处于该表面与该晶圆中间的高强度折迭管状红外线灯，该灯具有一取向垂直于通过该输送机带实现的晶圆传输的纵向的管长度、一折迭内部末端及具有连接电源的导线的并排外部末端；及

e.夹持该折迭管状灯呈与该高反射组件隔开的关系的构件，以将高强度红外线辐射自该等灯有效导引至传输通过该制程区域的晶圆的至少一个表面上。

11.根据权利要求8所述的红外线灯加热处理炉，其特征在于，提供该多线模块用于一尖峰烧制区域。

12.根据权利要求11所述的红外线灯加热型处理炉，其特征在于，包括该尖峰烧制区域的上游、一烧尽区域及一干燥区域中的至少一者。

13.根据权利要求11所述的红外线灯加热型处理炉，其特征在于，在该尖峰烧制区域的下游包括一回火区域。

14.根据权利要求11所述的红外线灯加热型处理炉，其特征在于，该炉在该尖峰烧制区域与该回火区域的中间包括一淬灭区域及一中止淬灭区域中的至少一者。

15.根据权利要求14所述的红外线灯加热型处理炉，其特征在于，该淬灭区域包括当该输送机带上的产物离开该尖峰烧制区域时使其温度迅速降低的至少一个空气刀总成，且其中该中止淬灭区域包括至少一个红外线灯以中止该产物的冷却，为该回火区域中的回火做准备。

16.根据权利要求10所述的红外线灯加热型处理炉，其特征在于，包括一控制器用于控制该尖峰烧制区域模块的每一条线中该输送机带的行进速率及该等红外线灯中的每一者的功率，以在整个该炉区域提供可选择热加热特征。

17.一种在红外线灯加热炉中热处理太阳能电池晶圆的方法，该等红外线灯加热炉具有单一连续输送机带用以以并排关系线路、以一纵向制程路径方向传输多个太阳能电池晶圆通过该炉的多个处理区域，该方法包含以下步骤：

a.向该炉的至少一个区域提供具有一沿一水平的大体中心线分隔而形成一上部及一下部的红外线灯加热模块，该模块经组态以涵盖该输送机带的全部侧宽，其中间隙供该输送机带自其穿过，该等模块部分包括协同突出以提供间隙的端壁，承载太阳能电池晶圆的该输送机带可以该纵向路径方向穿过该间隙，分别自该炉的上游区域穿入且进入下游区域；

b.在该模块中提供至少一个在该模块内产生个别线的纵向分隔壁，该等线中的每一者与该带上的该等晶圆之一线路相对应，该分隔壁达不到该输送机带的水平路径即终止以允许其传输间隙；

c.在该模块的该上部及该下部中的至少一者的至少一条线中提供至少一个高反射氧化铝陶瓷组件，该高反射组件有一面指向该输送机带上传输的一晶圆的一表面；

d.提供至少一个与该高反射组件表面隔开且处于该表面与该晶圆中间的高强度折迭管状红外线灯，该灯具有一取向垂直于通过该输送机带实现的晶圆传输的纵向的管长度，且该灯具有一折迭内部末端及具有连接电源的导线的并排外部末端；

e.夹持该折迭管状灯呈与该高反射组件隔开的关系，以将高强度红外线辐射自该等灯有效导引至传输通过该制程区域的晶圆的至少一个表面上；及

f.控制该模块的每一条线中该输送机带的行进速率及该等红外线灯中的每一者的功率以在整个该炉的该等区域中产生可选择热加热特征。

18.根据权利要求17所述的太阳能电池处理方法，其特征在于，包括以下步骤：提供经组态以在间隔的左右并排关系的线路中传输晶圆对的该输送机带，及提供经组态而具有取向与该模块的纵向垂直中心线实质上一致的单一分隔器的该模块以具有两条线，即与该左晶圆线路及右晶圆线路相对应的一左线及一右线。

19.根据权利要求18所述的太阳能电池处理方法，其特征在于，包括在该模块的至少一个部分中提供至少一个折迭管状红外线灯以照射传输通过该模块的晶圆的每一条线的步骤。

20.根据权利要求19所述的太阳能电池处理方法，其特征在于，包括将来自该模块的一感测温度信号作为输入提供给该控制步骤的步骤。