JP2010536001A - シリコンベース電子回路を乾燥させるための装置および方法 - Google Patents

シリコンベース電子回路を乾燥させるための装置および方法 Download PDF

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Abstract

シリコンベース電子回路(30)、とりわけ光起電力セルを乾燥させるための装置(10)は入口アパーチャー(19)と出口アパーチャー(21)とを設ける乾燥チャンバ(46)を有する乾燥オーブン(20)と、移動手段(14)とを備えている。ここで、入口アパーチャー(19)は、該シリコンベース電子回路(30)が、少なくとも1つの乾燥サイクルにさらされるように導入可能であり、出口アパーチャー(21)は、該シリコンベース電子回路(30)が除去可能であり、またこの乾燥チャンバ(46)において該シリコンベース電子回路(30)を乾燥可能な乾燥手段(50)が配置されている。また、移動手段(14)は、該入口アパーチャー(19)と該出口アパーチャー(21)との間の進行方向(X)に、該乾燥チャンバ(46)内で該シリコンベース電子回路(30)を移動させることができる。該移動手段(14)は、複数のサポート部材(12)が搭載可能な閉リング手段(22)を備え、各サポート部材(12)は、上下に重ねて配置されている複数のサポート要素(16)を備え、各サポート部材(12)上には、該シリコンベース電子回路のうちの1つが位置決め可能である。起動手段(25)は、該乾燥サイクルの期間と関連付けられた、該乾燥チャンバ(46)の内側の既定の進行速度を該サポート部材(12)に伝えるように、該閉リング手段(22)に連結されている。
【選択図】 図1

Description

発明の分野
本発明は、光起電力セルに限られないが、とりわけこのような単一層または多層のシリコンベース電子回路を焼成または乾燥させるための装置および方法に関する。
発明の背景
光起電力セルに限られないが、とりわけこのようなシリコンまたは酸化アルミニウムベースの単一層または多層の電子回路が知られている。
このタイプの光起電力セルは概して約16cm×16cmのサイズを有しているが、これより小型であってもよく、また普通は、既知のタイプの適切な乾燥装置での乾燥にさらされる。
既知の乾燥装置は、既定の温度に保たれた乾燥チャンバ、または明確かつ分化した温度で2つ以上の連続ゾーンが設けられた、ほぼ直線の開発品のオーブンを備える。この場合、各ゾーンは特定の温度を有しており、かつこれと連続したゾーンは、必要な乾燥および/または焼成サイクルと関連付けられた温度を有している。
電子回路が1つずつ順次堆積されている(通常はリンクによるが、他のタイプでもよい)コンベヤベルトがオーブンに入り、連続的に進行し、乾燥および/または焼成される回路を、通常は約45分間の既定の乾燥サイクルを遂行するために必要な時間だけオーブンに留まらせる。
これらの既知の装置の欠点の1つは、サイズが限定されること、また約20cm×20cmの各電子回路の平面バルク全体を想定すると、毎時数百個の範囲に生産性が限定されるということである。
反対に、例えば毎時1000〜3000個の高い生産性を得るために、装置は、例えば200〜600メートルと非常に長く、また例えば毎分4〜13メートルの非常に速い回路移送速度でなければならないので、経済的ではなく、また実際に達成不可能である。
さらに、ベルトに沿って電子回路が移動する相当速度は、極めて軽量な回路はベルトから外れてしまう危険性を伴う。これを防止するために、ベルトと関連した吸引デバイスを使用することが知られており、これは、電子回路をベルトに付着させたまま保つ一方、オーブンをさらに複雑かつ高価なものにしてしまう。
本出願の欧州特許1,041,865号より、その内部で回路が断続的速度で徐々に進められる乾燥オーブンを有する多層電子回路を生産するためのデバイスも知られている。しかしながら、この既知のオーブンは高い生産性を得ることはできない。
したがって、本発明の目的は、当該技術状態の欠点を克服することと、毎時数千個の範囲の高い生産性を可能にするが、それほど大きなスペースを占めず、場合によっては通常サイズの業務用倉庫に適うシリコンベース電子回路用乾燥装置を達成することと、焼成に必要な熱を低下させることと、必要な材料を削減することと、バルクおよび構造の複雑さを低減することと、乾燥および/または焼成サイクルを改良することである。
出願人は、当該技術状態の欠点を克服し、かつこれらおよび他の目的および利点を得るために、本発明を考案、テストおよび具現化した。
本発明は独立請求項に記載され、かつ特徴付けられているが、従属請求項は本発明の他の特徴や主要な本発明の概念の変形について説明している。
上述の目的によると、シリコンベース電子回路、とりわけ光起電力セル用の乾燥装置は、乾燥オーブンを備え、この乾燥オーブンは、入口アパーチャーと出口アパーチャーとを設けた乾燥チャンバを有し、これを介して該シリコンベース電子回路が、少なくとも1つの乾燥サイクルにさらされるように、乾燥チャンバに導入可能であり、出口アパーチャーは、これを介して該シリコンベース電子回路が除去可能であり、またこの乾燥チャンバにおいて、該シリコンベース電子回路を乾燥させることができる乾燥手段が配置されている。該乾燥装置はまた、該入口アパーチャーと該出口アパーチャーの間の進行方向において、該乾燥チャンバ内で該シリコンベース電子回路を移動させることができる移動手段を備えている。
本発明の特徴によると、該移動手段は、複数のサポート部材が搭載可能な閉リング手段を備え、各サポート部材は、上下に重ねて配置された複数のサポート要素を備え、各サポート部材の上には該シリコンベース電気回路の1つが位置決め可能である。さらに、起動手段が、該乾燥サイクルの期間と関連付けられた該乾燥チャンバ内部の既定の進行速度を該サポート部材に伝えるために、該閉リング手段に連結されている。
好都合なことに、各サポート部材は、約40〜60、あるいはこれ以上の多数の電子回路を搬送することができる。
したがって、本発明による該乾燥装置は毎時数千個の範囲の高い生産性を有しており、これは、1回の乾燥サイクルの期間に対応する時間で、当該技術状態の装置によって許容されるよりも多くの複数のシリコンベース電子回路が乾燥されるからである。
さらに、本発明による該装置はほとんど空間をとらないが、これは、生産性を高めるために、非常に長いまたは平行な焼成ラインを実施する必要がないからである。
このように、乾燥に必要な熱、必要な材料、総バルクおよび構造の複雑さもまた低下され、該乾燥および/焼成サイクルが改良される。
好都合なことに、該乾燥チャンバは、約8メートル〜12メートルの長さを有しており、約40〜50分の乾燥時間で毎分約16〜30cmの回路移送速度を有する。
本発明によると、該オーブンは比較的短いため、例えば毎分16センチメートル〜毎分30センチメートルの低移動速度が定められているが、いずれの場合でも、備えられている該サポート部材ゆえに高い生産性が維持されている。
本発明によって許容された低進行速度と、該サポート部材の移動が均一であることとによると、オペレータは容易かつ瞬時に該サポート部材を該移動手段にロードすることができる。
本発明の好都合な実施形態は、好都合なことに相互に所定の間隔だけ離れており、かつ連続して配置されている複数のプレートが該閉リング手段に搭載されることと、この上に該サポート部材が位置決めされることによって、入口から出口に延びるコンベヤベルトとして機能することができる。代替的に、適したコンベヤベルトや移動マットを使用することができる。
好都合なことに、該サポート部材は、ラック型または櫛を備えたタイプであり、そのサポート要素は、処理される該シリコンベース電子回路のサイズと整合したサイズを有している。
変形例によると、該サポート部材は、該閉リング手段の長さに直交する方向で2つ1組で結合されている。本変形例によると、該サポート部材は、該オーブン内側に循環空気が入るのを容易にするために、ベースから最上部まで互いに間隔をあけて広がっている。好都合なことに、この場合、該シリコンベース電子回路を該サポート要素上で平衡に保つことができる該サポート部材に沿ってサポートバーが提供されており、これによって該シリコンベース電子回路が落下するのを防止する。
別の変形例によると、該サポート部材は、該閉リング手段の長さに直交する方向で、3つで結合されている。この変形例によると、該中央サポート部材は、トランスポーター上に垂直に位置決めされており、該2つのサポート部材は、該ベースから該最上部に向かって広がるように間隔があけられている。
別の変形例によると、該サポート部材は、これらを該トランスポート連鎖に対して持ち上げるように保持するチャネルに配置されている。
該チャネルは、両側および上部の双方に加熱流体を循環させるための穴を有しており、また、該トランスポートチェーンの縁部と略平行であり、かつ該加熱流体の移送を容易にするように開放されているヘッドを有している。
別の変形例によると、該オーブンは、分化された乾燥温度を有する複数のゾーンまたはセクションに分割されている。各ゾーンは、1つの入口ドアと、これを介して該コンベヤベルトが徐々に進行する対応した出口ドアとを有する。さらに、各ゾーンは、該セクションにその瞬間に存在するサポート部材と温度を有し、これらは、調整されて備えられている該乾燥および/または焼成サイクルと整合している。
本発明によるシリコンベース電子回路乾燥方法は、該シリコンベース電子回路が各サポート部材の該サポート要素上に位置決めされる第1のステップと、該サポート部材が該乾燥オーブン内側の該移動手段によって移動される第2のステップと、該サポート部材に含まれている該シリコンベース電子回路の該乾燥サイクルが実施される第3のステップと、該サポート部材が該移動手段によって該乾燥オーブンの外側に移動される第4のステップとを備えている。
本発明のこれらおよび他の特徴は、添付の図面を参照して非制限的例として与えられている実施形態の優先的形態についての以下の説明から明らかになる。
本発明にしたがった乾燥装置の側面図である。 図1のII-IIの断面図である。 図1の拡大詳細図である。 図1の装置の一部の図である。 装置が部分的に開放されている、図2の拡大詳細図である。 図1の装置の断面図である。 図1の装置の3次元図である。 図7の拡大詳細図である。
実施形態の優先的形態の詳細な説明
図1を参照すると、乾燥装置10は、図8に見られ、かつ平面サイズが約16cm×16cmの光起電力セル用シリコンウェーハ30を乾燥させるためのサイクルを実施するための、ほぼ直線の開発品の乾燥オーブン20を備えている。
このオーブンは、乾燥チャンバ46を画成するために、オーブン20の内側を外側から熱的に絶縁する壁123(図7)をサポートするサポートフレーム23によって形成されている。
チャンバ46は、既定の乾燥サイクルにより乾燥されるオーブン20の内側にウェーハ30が挿入可能な入口19と、乾燥されたウェーハが除去可能な出口21とを有する。
チャンバ46の内側において、入口19と出口21との間に、乾燥ユニット50が順次配置されている(図2)。
乾燥ユニット50の各々は、従来のように、空気を外側から吸引する吸引デバイス15と、備えられている乾燥サイクルと整合して空気を加熱したり、場合によってはこの熱力学特性を変更したりする加熱デバイス11と、乾燥空気をウェーハ30に送ることによって、乾燥空気の既定の循環および/または再循環を画成する、これもまた乾燥サイクルのタイプと整合した吹き出し(soufflage)デバイス17とを備えている。
ウェーハ30の出入りのために、アパーチャー131を設ける固定壁31が入口19に設けられており、関連するアパーチャーが出口21に設けられている。
固定壁31の代替物として、自動開閉式であり、かつ好都合なことには乾燥サイクルおよびウェーハ30の挿入について時間計測および調整されたシャッター型ドアが入口19に提供可能であり、対応するドアが出口21に設けられてもよい。
添付の図面に示されているオーブン20は、異なる温度で、入口19と出口21との間に順次配置されている乾燥ゾーン32、34、36、38、42、44に分割され、ウェーハ30がさらされる乾燥温度プロファイルを決定する。各乾燥ゾーンは、相対的乾燥ユニット50を設ける。好都合なことに、種々のゾーン32、34、36、38、42、44の間に、ゾーン間の熱分散を減らすために自動的に開く中間分離ドアが設けられてもよい。
本発明もまた、内側で乾燥温度が一定に維持されるオーブンに適用されることが明らかである。
装置10はまた、既定の進行方向Xと、矢印F(図1)で示されている方向に沿って、オーブン20の内側で入口19と出口21との間でウェーハ30を移動させることができる移動ユニット14(図1、図2、図3および図7)をサポートするためのもう1つのサポートフレーム13を備えている。
とりわけ、移動ユニット14は、以下の説明により詳細に示されているように、複数のプレート24(図2)を備え、この各々にはラック型または櫛型コンテナ12が搭載されており(図1、図2、図3、図4、図5、図6および図7)、また複数のプレート24は入口19と出口21の間を自動的に移動される。
コンテナ12は、ウェーハ30が挿入可能な2つの側部を開放したままにするために(図4)、2つの側方の壁112、212と、最上部表面412と、ベース表面512とによって形成されている。このために、各コンテナ12は、コンテナ12の両方の壁112、212の最上部にペアで配置されている複数のサポートガイド16(図4)を備え、この上には、ウェーハ30を載せることができる。このように、ウェーハ30は、乾燥空気が通過できるようにするために、また同時に高いパッキング密度で乾燥サイクルごとに高い生産性を有するように、相互に離れており、好都合なことに平行に、コンテナ12内に積層されて位置決めされている。事実、例えばここに示されている解決策では、各コンテナ12は約50個またはこれ以上のウェーハ30を含むことが可能である。
各コンテナ12は、コンテナ12(図2)の進行方向Xに直交するY軸に対して、例えば約0°〜10°の既定の角度αだけ傾斜されるように位置決めされる。
この傾斜は空気の循環において、より高い有効性、ひいてはより高い乾燥効率を可能にする。
このように傾斜されているコンテナ12からウェーハ30が落下するのを防止するために、ベース512から、最上部412(図4)に、コンテナ12の全高に沿って配置されているサポートバー312が備えられ、この上にウェーハ30が載せられる。
オーブン20に沿ってコンテナ12を自動的に変位させるために、移動ユニット14の各プレート24は、ブラケット26(図2および図5)によって、主に進行方向Xの長さに延びている閉リングやコンベヤベルトチェーン22(図1、図3、図6および図7)に連結されている。
リング型チェーン22は、ハブ28、128によって、フレーム13と関連した適切なサポート29、129(図3および図8)に回転可能に搭載されている2つの歯付きホイール18、118と結合され、第1のホイール18はオーブン20の出口21に配置され、第2のホイール118はオーブン20の入口19に配置されている。歯付きホイール18は、ハブ28に連結されているトランスミッションチェーン27(図3)によってモータ25により直接回転させられるのに対して、歯付きホイール118はリング型チェーン22によって回転駆動される。したがって、モータ25は、乾燥サイクルの期間と関連付けられた既定の進行速度をコンテナ12に付与するために、チェーン22に連結されている。
1つの乾燥サイクルが完了すると、つまりコンテナ12と、この中に含まれているウェーハ30とが入口19から出口21に移送されると、各プレート24は、コンテナ12が再度ロードされるように、チェーン22によって強いられた閉じられた環状経路に沿って入口19に自動的に戻る。
ここに示されている解決策では、各プレート24と、相対的ブラケット26との間に、穴付き壁124が垂直に配置されて設けられ(図2、図5および図8)るので、これは、コンテナ12の進行方向Xに直交するチャネル224(図8)を、この方向に横断した平行な空気の循環を容易にするように画成する。
チェーン22がオーブン20の内側に沿ってコンテナを移送する速度は、設けられている乾燥サイクルのタイプに関連付けられる。このように、本発明は、既定の一定速度で、あるいは増減する既定の速度傾向や加速および減速の組み合わせなどにしたがって移動を実現するように、異なる温度で1つ以上の乾燥ゾーン32、34、36、38、42、44に応じた所定期間の停止や断続的進行を実現することを可能にする。
乾燥サイクル中にモータ25によって与えられる進行速度、可能な入口、出口および中間ドアの開閉、および乾燥ユニット50の機能は好都合なことに、選択された乾燥サイクルにしたがって、図示されていない電子型制御ユニットによって自動的に制御される。
したがって、本発明によるウェーハ30の乾燥方法は、各コンテナ12の相対的ガイド16上に載るウェーハ30を挿入することと、例えばオペレータによって手動で、あるいはローディングロボットによって、「オンザフライ」、つまり連続シーケンスで、あるいはチェーン22の可能な停止中に、オーブン20の入口19に対応してロードされた複数のコンテナ12、好ましくは上述のように傾斜して配置されている2つのコンテナ12をプレート24ごとに位置決めするか、図示されていない変形例によって、3つのコンテナ12を、1つを中央に2つを側部に傾斜させて位置決めすることを提供する。
引き続き、各コンテナ12はオーブン20の内側で連続的に移動され、これに応じてもう1つのプレート24が、2つ以上のコンテナ12を上部にロードするために入口19で使用可能にされる。コンテナ12にロードされているウェーハ30は選択された乾燥サイクルにさらされ、最終的には、出口21を通してオーブン20から取り出される。入口19に準備されている各プレート24上にコンテナ12をロードすることによって、オーブン20は、連続的に動作して、生産性の高い所定の乾燥サイクルによってウェーハ30を乾燥させることができる。
例えば、長さ約10メートル、乾燥時間約45分、連続移動速度毎分約22cm、各々が約25cm×25cmの平面バルクを有する対のコンテナ12を使用し、高さが約60cm、50個のウェーハが上部に配置されている乾燥チャンバ46では、毎時約5300個の生産性を有する。さらに、移動速度は比較的遅く、移送時の不要な振動を防止するために、コンテナ12の高さと適合する。
パーツおよび/またはステップの修正および/または追加は、本発明の分野および主旨から逸脱することなく、上述のようなシリコンベース電子回路を乾燥させるための装置および方法になされてもよいことも明らかである。
本発明は具体例を参照して説明されてきたが、当業者は、請求項に記載されているような特徴を有する、シリコンベース電子回路を乾燥させるための装置および方法の多数の他の同等な形態を達成することができ、これらの全ては、このように規定された保護範囲内にあることも明らかである。
10…乾燥装置、12…コンテナ、14…移動手段、16…サポートガイド、18、118…歯付きホイール、19…入口アパーチャー、20…乾燥オーブン、21…出口アパーチャー、22…コンベヤベルトチェーン、24…プレート、25…モータ、26…ブラケット、28、128…ハブ、30…シリコンウェーハ、31…固定壁、32、34、36、48、42、44…ゾーン、46…乾燥チャンバ、50…乾燥ユニット、112、212…壁、124…穴付き壁、131…アパーチャー、412…最上部表面、512…ベース表面。

Claims (20)

  1. シリコンベース電子回路(30)、とりわけ光起電力セルの乾燥装置であって、
    −前記シリコンベース電子回路(30)が、少なくとも1つの乾燥サイクルにさらされるように内部に導入可能な入口アパーチャー(19)と、前記シリコンベース電子回路(30)が取外し可能であり、またこの乾燥チャンバ(46)において前記シリコンベース電子回路(30)を乾燥可能な乾燥手段(50)が配置されている出口アパーチャー(21)とを設ける乾燥チャンバ(46)を有する乾燥オーブン(20)と、
    −前記入口アパーチャー(19)と前記出口アパーチャー(21)との間の進行方向(X)に、前記乾燥チャンバ(46)の内側で前記シリコンベース電子回路(30)を移動させることができる移動手段(14)であって、複数のサポート部材(12)が搭載可能な閉リング手段(22)を備える移動手段(14)であり、各サポート部材が、上下に重ねて配置されている複数のサポート要素(16)を備え、各サポート部材には前記シリコンベース電子回路(30)のうちの1つが位置決め可能である移動手段(14)と、を備え、起動手段(25)が、前記乾燥サイクルの期間と関連付けられた前記乾燥チャンバ(46)の内側の既定の進行速度を前記サポート部材(12)に伝えるために前記閉リング手段(22)に連結されている乾燥装置。
  2. 前記閉リング手段(22)に搭載されている複数のサポートプレート(24)を備え、各サポートプレート(24)には前記サポート部材(12)のうちの少なくとも1つが位置決め可能である、請求項1に記載の装置。
  3. 前記サポート部材(12)が、前記サポートプレート(24)の各々に横方向に隣接して、ペアで位置決めされている、請求項2に記載の装置。
  4. 前記サポート部材(12)が、前記進行方向(X)に直交した軸(Y)に対して既定の角度(α)だけ傾斜して位置決めされている、請求項3に記載の装置。
  5. 前記サポート部材(12)が、前記サポートプレート(24)の各々に横方向に隣接して3つで位置決めされている、請求項2に記載の装置。
  6. 前記サポート部材(12)の最初の2つが、前記進行方向(X)に直交する軸(Y)に対して既定の角度(α)だけ傾斜して位置決めされており、前記サポート部材(12)の3つ目が前記最初の2つのサポート部材(12)間の中央に垂直に位置決めされている、請求項5に記載の装置。
  7. 前記サポートプレート(24)の各々が、空気が通過するチャネル(224)を画成する2つの相対的垂直壁(124)を有する、請求項2に記載の装置。
  8. 各サポート部材(12)は、総数約40〜60個のシリコンベース電子回路(30)を、相互に離れた前記サポート要素(16)上にサポートすることができる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。
  9. 入口アパーチャー(19)と出口アパーチャー(21)間の前記乾燥チャンバ(46)の長さが約8〜12メートルである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。
  10. 前記乾燥サイクルの期間が約40〜50分である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置。
  11. 前記閉リング手段(22)の進行速度が、毎分約16センチメートル〜毎分約30センチメートルである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の装置。
  12. 前記サポート部材が、前記シリコンベース電子回路(30)をロードするための少なくとも1つの開放側部を有し、かつ前記シリコンベース電子回路(30)がロードされる内側容積を画成するコンテナ(12)であり、前記サポート要素は、前記シリコンベース電子回路(30)が前記コンテナ(12)の前記内側容積の内側に積層されるように、相互から所定の距離で前記コンテナ(12)の高さに沿って、前記コンテナ(12)の前記内側容積に配置されている複数のガイド(16)からできている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置。
  13. シリコンベース電子回路(30)が、少なくとも1つの乾燥サイクルにさらされるように導入可能な入口アパーチャー(19)、前記シリコンベース電子回路(30)が取外し可能であり、また前記シリコンベース電子回路(30)を乾燥可能な乾燥手段(50)が配置されている出口アパーチャー(21)を設ける乾燥チャンバ(46)を有する乾燥オーブン(20)と、前記入口アパーチャー(19)と前記出口アパーチャー(21)との間の進行方向(X)に、前記乾燥チャンバ(46)の内側で前記シリコンベース電子回路(30)を移動させることができる移動手段(14)において、シリコンベース電子回路(30)、とりわけ光起電力セルを乾燥させるための方法であって、
    前記シリコンベース電子回路(30)が、上下に重ねて配置されているサポート要素(16)上に1つずつ位置決めされている複数のサポート部材(12)に挿入され、前記サポート部材(12)が前記移動手段(14)の閉リング手段(22)に搭載される第1のステップと、
    前記閉リング手段(22)が、前記乾燥サイクルの期間と関連付けられた前記乾燥チャンバ(46)の内側の既定の進行速度を各サポート部材(12)に伝えるように、起動手段(25)によって駆動される第2のステップと、
    前記サポート部材(12)に挿入されている前記シリコンベース電子回路(30)の前記乾燥サイクルが実現される、前記第2のステップと関連付けられた第3のステップと、
    前記サポート部材(12)の各々が、前記乾燥オーブン(20)の外側に前記移動手段(14)によって移動される第4のステップと、
    を備える方法。
  14. 前記サポート部材(12)は、約40〜60個の多数のシリコンベース電子回路(30)を前記サポート要素(16)上に、互いに離してサポートすることができる、請求項13に記載の方法。
  15. 前記乾燥サイクルの期間が約40〜50分である、請求項13または14に記載の方法。
  16. 前記進行速度が略一定である、請求項13、14または15に記載の方法。
  17. 前記進行速度が、毎分約16センチメートル〜毎分30センチメートルである、請求項16に記載の方法。
  18. 前記進行速度は、ほぼ一定の加速を伴う、請求項13、14または15に記載の方法。
  19. 前記進行速度の傾向が、一定の加速部分と一定の減速部分とを備える、請求項13、14または15に記載の方法。
  20. 前記進行速度が断続的である、請求項13、14または15に記載の方法。
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