(57)【要約】【課題】  ウェーハに印刷された太陽電池の構成要素を、短時間・省エネルギーで乾燥することができるとともに、占有面積も狭小で足りる太陽電池印刷用乾燥装置を実現する。【解決手段】  ペーストが塗布されたウェーハを加熱するための、内部にそれぞれ電熱ヒータを備え所定の間隔をおいて並置された３つの加熱用金属板を有する４つの加熱部１０−１〜−４を水平方向に配設する。各加熱用金属板にウェーハを吸着保持するための複数の吸気孔を設ける。ペーストが塗布されたウェーハを支持して搬送するための、３つの加熱用金属板間の２つの空隙部を挿通する、ウェーハを吸着保持するための複数の吸気孔を有する２本の搬送バー２０ａ，２０ｂを配設する。２本の搬送バー２０ａ，２０ｂにより支持されたウェーハを、水平方向および垂直方向において所定距離移動させる。【選択図】        図１
2011007414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーストが塗布されたウェーハ（１００）を加熱するための、内部にそれぞれ電熱ヒータを備え所定の間隔をおいて並置された少なくとも３つの加熱用金属板（１１，１３ａ，１３ｂ）を有する少なくとも１つの加熱手段（１０−１〜１０−４）であって、前記少なくとも３つの加熱用金属板のうちの少なくとも１つに前記ウェーハを吸着保持するための複数の吸気孔（１２，１４ａ，１４ｂ）が設けられたものと、
前記ペーストが塗布されたウェーハを支持して搬送するための、前記少なくとも３つの加熱用金属板間の少なくとも２つの空隙部を挿通する、前記ペーストが塗布されたウェーハを吸着保持するための吸気孔（２１ａ，２１ｂ）が設けられた搬送手段（２０ａ，２０ｂ）と、
前記搬送手段を水平方向において所定距離移動させるための可動手段（２２，２３ａ〜２３ｃ，２４）と、
前記可動手段を垂直方向において所定距離移動させるための昇降手段（３０，３１，３２ａ，３２ｂ）とを
具備した太陽電池印刷用乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池印刷用乾燥装置に関する。具体的には、結晶系シリコン・ウェーハ上に厚膜印刷方式により導電性銀ペースト、アルミペーストを用いて形成された太陽電池の電極構成要素を、短時間・省エネルギーで乾燥することができるとともに、占有面積も狭小で足りる太陽電池印刷用乾燥装置を提供せんとするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池の構成要素である電極などを、銀ペーストやアルミペースト等を用いてスクリーン印刷方式により結晶系シリコン・ウェーハ上に形成することが行われている。その場合、例えば、ウェーハの表面に銀ペーストにより電極を印刷して電極を形成し、裏面にも同様に銀ペーストにより電極を印刷するとともに、アルミペーストにより電極膜を印刷して形成する。この過程において、通常は、ウェーハの表面に印刷されウェット状態にある銀電極を乾燥させ、その安定を図ってから、ウェーハの裏面に銀電極およびアルミ電極膜を印刷し、これらについてもその安定を図るため、印刷されるごとにウェット状態にあるペーストを乾燥する。そのため、太陽電池印刷装置では、スクリーン印刷機の次段に、ウェーハ上に塗布されたペーストを乾燥する乾燥手段が配置されている。
【０００３】
従来より用いられている塗布されたペーストの乾燥手段としては、例えば、温風と赤外線を使用する温風赤外線乾燥炉方式がある。この温風赤外線乾燥炉方式では、スクリーン印刷機で印刷がなされたウェーハを、走行帯にメッシュ（金網）を用いたコンベヤのメッシュ上に載置したうえで、内部に温風および赤外線が供給される乾燥炉内を所定距離走行させることにより、ウェット状態のペーストを乾燥させている。乾燥に要する時間は、３〜１５分である。
【０００４】
また、温風赤外線乾燥炉方式の他に、ペーストを乾燥する手段として、電熱ヒータを用いた電熱方式がある。この電熱方式では、電熱ヒータにより加熱される方形状の金属板を加熱面としたものを用い、この加熱面の上に、ウェーハを印刷された面を上面として載置して、印刷されてウェット状態にあるペーストを乾燥するようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、温風および赤外線が供給される乾燥炉内を所定距離走行させることにより、ウェット状態にあるペーストを乾燥する温風赤外線乾燥炉方式には、つぎのような解決すべき課題がある。
【０００６】
まず、乾燥炉が占有する面積が大きいという課題である。例えば、太陽電池印刷装置でウェーハの表面に第１のスクリーン印刷機により電極を印刷し、その後、この電極を印刷した面を覆う薄膜を第２のスクリーン印刷機により印刷し、さらにウェーハの裏面に第３のスクリーン印刷機により電極を印刷する場合は、各スクリーン印刷機の次段にそれぞれ乾燥炉を設置する必要がある。その結果、乾燥炉の長さが例えば３．５ｍである場合は、太陽電池印刷装置全体の長さは２０ｍ以上となり、その占有面積は、極めて大きいものとなる。
【０００７】
また、温風赤外線乾燥炉方式では、乾燥炉内に温風を供給して、ウェット状態にあるペーストを乾燥すると、ペーストから有機溶剤を含んだバインダーが煙状態となって発生する。このバインダーは乾燥炉内を汚すため、これをダクトを介して外部に排出する必要がある。しかし、その際、熱も外部に逃げるため、エネルギーのロスが大きい。なお、エンドレスに旋回するメッシュ・コンベヤ・ベルトの上半部のみを乾燥炉内を走行させ、下半部は乾燥炉の外部に露出させる方式では、露出するメッシュ・コンベヤ・ベルトが冷えてしまい、熱効率を悪くするという問題点もある。
【０００８】
のみならず、メッシュ・コンベヤ・ベルトによりウェーハを乾燥炉内で走行させる場合、厚さが極めて薄く（薄いもので０．１２mm）前工程で受けたダメージやストレスにより割れやすくなっているウェーハも含まれている。そのようなウェーハが割れると、その破砕片がメッシュの網目に詰まるため、そのクリーニングが必要となり、作業性を悪くしてしまう。以上のような解決すべき課題が、温風赤外線乾燥炉方式にはあった。
【０００９】
他方、電熱ヒータを用いてウェット状態にあるペーストを乾燥する電熱方式によると、加熱面を金属板により形成している。そのため、移載装置によりウェーハを加熱面に載置する際に、ウェーハが加熱面上で滑りやすく、ウェーハが滑ると、ウェーハが加熱面からはみ出したり、さらには、加熱面から落下してしまうという解決すべき課題が、電熱ヒータを用いた電熱方式にはあった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、上記課題を解決するために、本発明はなされたものである。そのために、本発明では、つぎのような手段を用いるようにした。すなわち、ペーストが塗布されたウェーハを加熱するために、内部にそれぞれ電熱ヒータを備え所定の間隔をおいて並置された少なくとも３つの加熱用金属板を有する少なくとも１つの加熱手段を用いる。そして、少なくとも１つの加熱用金属板にウェーハを吸着保持するための複数の吸気孔を設ける。ペーストが塗布されたウェーハを支持して搬送するための、少なくとも３つの加熱用金属板間の少なくとも２つの空隙部を挿通する、ウェーハを吸着保持するための吸気孔が設けられた搬送手段を配設する。搬送手段を水平方向において所定距離移動させるための可動手段を配設する。可動手段を垂直方向において所定距離移動させるための昇降手段を配設する。以上のような手段を、本発明では用いるようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるならば、乾燥装置の全長を短くすることができるので、装置の占有面積を狭小なものとすることができる。また、熱伝導率が高いウェーハを加熱部により直接加熱するとともに、温風赤外線乾燥炉方式におけるように、外部に排出されるバインダーとともに熱が逃げるということもないことから、エネルギー効率が良く、乾燥時間が短縮化されるとともに、省エネルギーの要請にも応えることができる。
【００１２】
さらに、加熱部の加熱面にウェーハを吸着保持させるので、加熱面上にウェーハを単に載置する場合のように、移載しようとするウェーハが加熱面上で滑ることもない。その結果、ウェーハが加熱面からはみ出したり、加熱面から落下することがない。また、ウェーハを吸着保持して搬送することから、ウェーハの高速搬送が可能となり、要処理時間の短縮化を図ることができる。したがって、本発明によりもたらされる効果は、実用上極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示した加熱部、支持バーおよび可動バーの構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示した実施例の動作を説明するための説明図である。
【図４】図３とともに図１に示した実施例の動作を説明するための説明図である。
【図５】図３および図４とともに図１に示した実施例の動作を説明するための説明図である。
【図６】図３、図４および図５ともに図１に示した実施例の動作を説明するための説明図である。
【図７】図３、図４、図５および図６ともに図１に示した実施例の動作を説明するための説明図である。
【図８】図３、図４、図５、図６および図７ともに図１に示した実施例の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による太陽電池印刷用乾燥装置は、ペーストが塗布されたウェーハを加熱するための、内部にそれぞれ電熱ヒータを備え所定の間隔をおいて並置された３つの加熱用金属板を有する４つの加熱部を、水平方向に配設する。各加熱用金属板にウェーハを吸着保持するための複数の吸気孔を設ける。ペーストが塗布されたウェーハを支持して搬送するための、３つの加熱用金属板間の２つの空隙部を挿通する、ウェーハを吸着保持するための複数の吸気孔を有する２本の搬送バーを配設する。この２本の搬送バーにより支持されたウェーハを、水平方向および垂直方向において所定距離移動させる。以下、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の一実施例の構成を、図１に示し説明する。ここで、図１は、本実施例における太陽電池印刷用乾燥装置の構成を示す側面図である。
【００１６】
図１において、本実施例における太陽電池印刷用乾燥装置では、電熱ヒータを用いた４つの同一構成の加熱部１０−１〜−４が、水平方向（図面上で左右方向）に等間隔に配設されている（各加熱部１０−１〜−４を支持するための支持部材は、説明を簡単にするため、図示を省略している。）。
【００１７】
各加熱部１０−１〜−４には、図２（斜視図）に示すように、それぞれ並置された３つの方形状の加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂが用いられ、所定の間隔をおいて断熱材からなる方形状の支持板１５上に固定されて支持されている。この加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂは、その内部に、図示されてはいない電熱ヒータを備えている。すなわち、加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂは、その長さ方向に沿って穿設された中空部内に、電熱ヒータが挿入されている。電熱ヒータは、ヒータ容量が例えば２００Ｗのものを用い、５０〜２５０℃の範囲で加熱温度を設定する。
【００１８】
これらの加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂのうち、中央の加熱用金属板１１は、他の２つの加熱用金属板１３ａ，１３ｂよりは幅が広く、その上面部には、ここでは図示されてはいないウェーハを吸着保持するための４つの吸気孔１２が開口している。設ける吸気孔１２の数は、複数であればよく、４つに限られるものではない。他の２つの加熱用金属板１３ａ，１３ｂの上面部には、２つの吸気孔１４ａ，１４ｂが開口している。
【００１９】
また、各加熱部１０−１〜−４の加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂ間の空隙部内を挿通して、ウェーハを支持して搬送するための、２本の角柱状の搬送バー２０ａ，２０ｂが平行して配設されている。この搬送バー２０ａ，２０ｂの上面部には、ウェーハを吸着保持するための吸気孔２１ａ，２１ｂが等間隔に開口している。ウェーハを吸着保持することにより、ウェーハの高速搬送が可能になるとともに、各搬送バー２０ａ，２０ｂの上面部を平坦面に形成することができるので、上面部に凹部を等間隔に設けて、この凹部にウェーハを嵌め込むようにして支持する場合のように、ウェーハが割れたりすることがない。
【００２０】
このような２本の搬送バー２０ａ，２０ｂは、横設された角柱状の支持部材を介して、側面形状がコ字状に形成された角柱状の可動バー２２により支持されている。可動バー２２は、図１に示されているように、その下面に３つのスライダ２３ａ〜ｃが等間隔に固着され、各スライダ２３ａ〜ｃは、垂直方向（図面上で上下方向）において移動可能な方形状の昇降板３０上に固定されたガイド・レール２４と嵌合している。
【００２１】
この可動バー２２は、図示されてはいないモータの駆動により、水平方向において所定距離移動する。また、昇降板３０は、回転軸３１の両端部に取り付けられた各偏心カム３２ａ，３２ｂが回転することにより、各案内ロッド３３ａ，３３ｂに案内されて垂直方向において所定距離移動する。
【００２２】
つぎに、以上のように構成された乾燥装置を作動させた場合の動作について、図３ないし図８により説明する。
【００２３】
図３は、乾燥装置の前段に配置されたスクリーン印刷機により印刷がなされたウェーハ１００が、最も上流側（図面上で左側）に移動している搬送バー２０ａ，２０ｂ上に、移載装置（図示せず）によって移されて、これにより支持されている状態を示している（ウェーハ１００の支持状態は、図示されてはいない吸気機構の駆動により、搬送バー２０ａ，２０ｂに設けられた吸気孔２１ａ，２１ｂを介する吸気によって保持されている。）。このとき、昇降板３０は最下点に位置している。また、移載装置によりウェーハ１００が搬送バー２０ａ，２０ｂ上に移されるまでは、可動板バー２２は、移動することなく停止している。
【００２４】
ウェーハ１００が、搬送バー２０ａ，２０ｂにより支持されたならば、図４に示すように、回転軸３１の両端部に取り付けられた各偏心カム３２ａ，３２ｂを回転させることにより、昇降板３０を所定距離上昇させる。これに伴い、搬送バー２０ａ，２０ｂに支持されたウェーハ１００も上昇する。
【００２５】
ウェーハ１００が上昇したならば、図５に示すように、可動バー２２を図面上で右方向に所定距離移動させて、最も上流側の加熱部１０−１の直上に、ウェーハ１００を位置させるようにする。
【００２６】
そこで、図６に示すように、回転軸３１両端部の各偏心カム３２ａ，３２ｂが回転することにより、昇降板３０が下降し、ウェーハ１００は、その印刷されていない面が、加熱部１０−１の加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂ（図２）の上面に当接する。このとき、搬送バー２０ａ，２０ｂに設けられた吸気孔２１ａ，２１ｂを介する吸気は解除される。同時に、加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂに設けられた吸気孔１２，１４ａ，１４ｂを介する吸気によって、ウェーハ１００は、加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂの上面に吸着保持される。
【００２７】
ウェーハ１００が、加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂの上面に吸着保持されたならば、図７に示すように、可動バー２２を図面上で左方向に移動させて、搬送バー２０ａ，２０ｂをスタート位置まで戻す。そこで、図８に示すように、スクリーン印刷機により印刷がなされたつぎのウェーハ１００を、移載装置により搬送バー２０ａ，２０ｂ上に移して、これにより支持する。
【００２８】
その後は、上述したところと同様の動作が繰り返されることになる（搬送バー２０ａ，２０ｂが上昇するときは、加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂに設けられた吸気孔１２を介する吸気は解除される。）。その結果、ペーストが塗布されたウェーハ１００は、順次４つの加熱部１０−１〜−４により加熱され、搬送バー２０ａ，２０ｂが図６に示す位置にあるときに、ウェーハ１００は本装置より排出されることになる。
【００２９】
以上のような動作により、ウェーハ１００が、最も上流側に位置している搬送バー２０ａ，２０ｂに支持されてから本装置より排出されるまでに要する時間は、各加熱部１０−１〜−４の加熱温度をそれぞれ１５０℃とし、加熱時間をそれぞれ３秒とした場合、２８秒であり、極めて短時間でウェット状態にあるペーストを乾燥することができる（同等の処理を従来の温風赤外線乾燥炉により得ようとすれば、要処理時間は３〜５分である。）。しかも、加熱部１０−１〜−４によりウェーハ１００を直接加熱するので、エネルギー効率が良く、省エネルギーを実現することが可能となる。
【００３０】
また、本装置の占有面積は、１．８ｍ×０．４２ｍであり、その占有面積を狭小なものとすることができ、省スペースの要請に応えることができる（同等の処理を従来の温風赤外線乾燥炉により得ようとすれば、そのサイズは３．５ｍ×０．６５ｍとなる。）。
【００３１】
以上においては、４つの加熱部１０−１〜−４を用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。少なくとも１つの加熱部を用いる場合について、本発明は適用され得るものである。１つの加熱部を用いる場合は、そのスタート位置で、搬送バーによりウェーハ１００を支持して上昇させた後、ウェーハ１００を加熱部直上まで移動させ、そこで、ウェーハ１００を下降させて加熱部によりウェーハ１００を加熱し、設定された加熱時間が経過したならば、ウェーハ１００を上昇させた後、これを装置よりウェーハ１００を排出し得る位置まで移動させ、ウェーハ１００が排出されたならば、搬送バーをスタート位置まで戻すようにする。
【００３２】
また、加熱部１０−１〜−４に３つの加熱用金属板１１，１３ａ，１３ｂを並置する場合について説明したが、本発明は、これに限られるものではない。その他にも、例えば、４つの加熱用金属板を所定の間隔をおいて並置して、各空隙部内を挿通する３本の搬送バーを用いる場合についても、本発明は適用し得るものである。
【符号の説明】
【００３３】
１０−１〜１０−４  加熱部
１１  加熱金属板
１２  吸気孔
１３ａ，１３ｂ  加熱用金属板
１４ａ，１４ｂ  吸気孔
１５  支持板
２０ａ，２０ｂ  搬送バー
２１ａ，２１ｂ  吸気孔
２２  可動バー
２３ａ〜２３ｃ  スライダ
２４  ガイド・レール
３０  昇降板
３１  回転軸
３２ａ，３２ｂ  偏心カム
３３ａ，３３ｂ  案内ロッド
１００  ウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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