(57)【要約】ワークピースを、マトリクス構成での処理用のプロセスチャンバ内に装填するシステムが、複数のワークピースを直線様式で搬送するコンベヤを含む。ワークピース・ホテルが、複数のワークピースをコンベヤから受け入れるように構成されている。ワークピース・ホテルは、Ｎ列×Ｍフロアの形に配置されたマトリクスセルを具えている。ピックブレードが、ホテル内に挿入され、ホテルから引き戻されて、複数の基板を第１ホテル・フロアから取り外してピックブレードの単一行内に置き、この取り外し動作を反復して、ピックブレード上に配置された複数行から成るマトリクスを形成するように構成されている。一例では、ワークピース・ホテルが、各ホテル・セルの個別のアクセス性を提供する段違い構成を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを処理チャンバ内に装填するシステムであって、
Ｎ個の列×Ｍ個のフロアの形に配置されたセルのマトリクスによって規定されるワークピース・ホテルであって、前記セルの各々が前記ワークピースを受け入れるように構成されたワークピース・ホテルと；
前記ホテル内に挿入され、前記ホテルから引き戻されるように構成されたピックブレードとを具え、
前記ピックブレードは、複数の前記ワークピースを、前記Ｍ個のフロアのうち第１フロアから取り外して前記ピックブレード上に置き、この取り外す動作を反復して、前記ピックブレード上に配置された前記ワークピースの複数行から成るマトリクスを形成するように動作することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記ワークピース・ホテルが段違い構造を具え、この段違い構造において、前記セルの各々の垂直レベルが、隣接する前記列内の最寄りのセルの垂直レベルと、前記ワークピースの厚さと前記ピックアップブレードの厚さとの合計より大きい量だけ異なることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記セルのマトリクスの各セルが、前記ワークピースを当該ワークピースの周囲部分に沿って支持するように構成された複数の支持体を具え、前記複数の支持体は対向する支持体を含み、前記対向する支持体は、当該支持体間に幅Ｗを有する開放部分を規定することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コンベヤが、１×Ｘのコンベヤベルトを具え、このコンベヤベルトは、前記開放部分の幅Ｗより小さい幅Ｔを有し、前記コンベヤベルト及び前記ワークピース・ホテルは互いに、当該ワークピース・ホテルに対する前記コンベヤの相対的な垂直運動を行わせるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項４】
前記ワークピース・ホテルが、前記セルの１×Ｍ×Ｎマトリクスを具え、ここに、Ｍは前記列内に積層された前記セルの数であり、１より大きく、Ｎは、前記列の数であり、１より大きいことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ピックブレード及び前記ワークピース・ホテルは互いに、前記ワークピース・ホテルに対する前記ピックブレードの相対的な垂直運動を行わせるように構成され、前記ピックブレードはさらに、前記ホテル内に挿入され前記ホテルから引き戻されるように構成され、前記ワークピース・ホテル及び前記ピックブレードは、前記ホテルから受け入れた前記ワークピースを、前記ピックブレード内にマトリクス状に規定された複数の位置のうち、他の前記ワークピースが存在する位置以外の任意位置に、前記ワークピースを配置することを可能にするように相互運用されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記処理チャンバがイオン注入システムの一部を形成し、前記イオン注入システムが、
複数の前記ワークピースを前記ピックブレードから受け入れるように構成された基板プラテンと；
前記基板プラテンに当たるように設定されたイオンビームと
を具えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
取り外し部をさらに具え、この取り外し部は、
前記処理チャンバから前記ワークピースを取り外して、当該ピックブレード上の二次元マトリクス内に受け入れるように構成された取り外し用ピックブレードと；
前記取り外し用ピックブレードから受け入れた前記ワークピースの前記二次元マトリクスを、複数のフロア内に装填するように構成された取り外し用ワークピース・ホテルと
前記ワークピースを前記取り外し用ワークピース・ホテルから受け入れ、前記ワークピースを直線様式で搬送するように構成された取り外し用コンベヤと
を具えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記ワークピース・ホテル及び前記取り外し用ワークピース・ホテルの各々が段違い構造を具え、この段違い構造において、前記セルの各々の垂直レベルが、隣接する前記列内の最寄りのセルの垂直レベルと、前記ワークピースの厚さと前記ピックアップブレードの厚さとの合計より大きい量だけ異なることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項９】
基板を処理する方法であって、
複数の前記基板を、基板ホテルの少なくとも第１の数のフロア内に装填するステップであって、前記フロアの各々が複数のセルを具え、前記セルの各々が前記基板を支持するように構成されているステップと；
第２の数の前記基板を前記基板ホテルから、前記フロア単位の様式で取り外してピックブレード上に置くステップであって、前記取り外した基板が、前記ピックブレード上で、前記基板の二次元マトリクスを形成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記第２の数の基板を取り外すステップが、
前記ピックブレードを、前記基板ホテル内の、前記第１の数のフロアのうち第１の前記フロアの直下にある第１水平位置に挿入することと；
前記基板ホテルを第１垂直位置まで下降させて、前記第１フロア内の前記基板を、前記ピックブレード上の第１行内に配置することと；
前記ピックブレードを、前記第１の数のフロアのうち第２の前記フロアの直下にある第２水平位置に移動させることと；
前記基板ホテルを第２垂直位置まで下降させて、前記第２フロア内の前記基板を、前記ピックブレード上の第２行内に配置することと
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１１】
前記ピックブレード上の前記基板を、イオン注入機内の基板プラテン上の二次元マトリクスに転送するステップと；
前記基板プラテン上の前記一組の基板を露光させてイオン注入するステップと；
前記イオン注入した基板を、前記イオン注入機から転送するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記イオン注入した基板を、前記イオン注入機から転送するステップが、
前記イオン注入した基板を、前記イオン注入機から取り外し用ピックブレードに、基板の二次元マトリクスの形で転送することと；
前記イオン注入した基板の二次元マトリクスを、前記取り外し用ピックブレードから、取り外し用基板ホテル内の複数のフロアに転送することと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板ホテル及び前記取り外し用基板ホテルが、階段ステップの様式に配置された複数のセルを含む段違い構造を具え、前記ピックブレードの前記二次元マトリクスの各マトリクス位置が、前記ホテル内の所定ステップに対応することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１４】
ワークピースをワークピース・ホルダ上に選択的に配置する方法であって、
各々が基板の厚さを有する複数の基板を、リフトシステムの複数の列の各列内に配置するステップであって、前記リフトシステムの第１セル内の第１の前記基板の第１垂直位置が、前記第１セルに隣接するセル内の第２の前記基板の第２垂直位置と異なるステップと；
ピックブレード上の基板の二次元マトリクスの形に分布した一組の前記基板を含む前記ピックブレードを、前記第１垂直位置及び前記第２垂直位置とは異なる第３垂直位置に位置決めするステップと；
前記基板の二次元マトリクス内の空いている基板位置を、前記リフトシステムの前記第１セルによって規定される第１水平位置に置くステップと；
前記ピックブレードを、前記リフトシステム内の前記第３垂直位置に挿入するステップと；
前記リフトシステムを下降させて、前記第１セル内の前記第１の基板を、前記ピックブレード上の、前記空いている基板位置に置くステップと；
前記第１の基板を含む前記ピックブレードを、前記リフトシステムから引き戻すステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記ピックブレードが、イオン注入システムの基板プラテン上の二次元マトリクス内に装填するように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１６】
ワークピースを処理チャンバ内に転送するシステムであって、
セルの高さを有し、Ｎ個の列×Ｍ個のフロアの形に配置されたセルのマトリクスによって規定されるワークピース・ホテルと；
前記ホテル内に挿入され、前記ホテルから引き戻されるように構成されたピックブレードとを具え、
前記ワークピース・ホテルの前記セルの各々が前記ワークピースを受け入れるように構成され、前記ワークピース・ホテルが段違い構造を具え、この段違い構造において、前記セルの各々の垂直レベルが、隣接する前記列内の最寄りのセルの垂直レベルと異なり、
前記ピックブレードは、複数の前記ワークピースを、前記Ｍ個のフロアのうち第１フロアから取り外して前記ピックブレード上に置き、この取り外す動作を反復して、前記ピックブレード上に配置された前記ワークピースの複数行から成るマトリクスを形成するように動作する
ことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
隣接する前記セルどうしの段違いの、前記Ｎ個のフロアにわたる合計値が、前記セルの高さより小さく、これにより、前記ワークピース・ホテルをコンベヤに対して下降させることによって、複数の前記ワークピースを個別に、前記コンベヤから、前記ワークピース・ホテルの前記フロアの各前記セル内に装填することができることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１８】
それぞれが前記ホテルの隣接する前記列内にある、最寄りの前記セルどうしの垂直レベルが、前記ワークピースの厚さと前記ピックブレードの厚さとの合計より大きい量だけ異なり、前記ピックブレードが、単一の前記ワークピースを、前記ワークピース・ホテルから、前記ピックブレード上の任意位置に装填することができることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークピース（加工片）の搬送に関するものであり、特に、太陽電池をマトリクス構成で処理するために搬送する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入（イオン打込み）は、導電率を変化させる不純物を基板内に導入するための標準技術である。所望の不純物材料をイオン源内でイオン化し、これらのイオンを加速させて所定エネルギーのイオンビームを形成して、このイオンビームを基板の表面に指向させる。ビーム中の高エネルギーのイオンが、基板材料の大部分の中に貫入し、基板材料の結晶格子内に埋め込まれて、所望導電率の領域を形成する。
【０００３】
太陽電池は、無料の天然資源を用いた無公害で機会均等のエネルギーを提供する。環境への関心及び上昇するエネルギーコストにより、シリコン基板で構成することのできる太陽電池は、世界的により重要になりつつある。高性能太陽電池の製造または生産のためのコストの低減、あるいは高性能太陽電池の効率向上は、世界中の太陽電池の実現に好影響を与える。このことは、こうしたクリーンエネルギー技術を、より広く利用可能にすることができる。
【０００４】
ドーピングは、太陽電池の効率を向上させることができる。こうしたドーピングは、イオン注入を用いて実行する。図１は、選択エミッタ型太陽電池の断面図である。エミッタ２００をドーピングし、追加的ドーパントを接点２０２の下の領域２０１に与えることによって、太陽電池の効率（電気回路に接続した際の、変換分と集光分との電力比率）を増加させることができる。領域２０１をより強度にドーピングすることは、導電率を向上させ、接点２０２どうしの間をより少量にドーピングすることは、電荷収集を改善する。接点２０２どうしは、約２〜３mmだけ間隔をあけることができる。領域２０１は、約１００〜３００μmにわたることができる。図２は、相互嵌合バック接点型（ＩＢＣ：interdigitated back contact）太陽電池の断面図である。このＩＢＣ太陽電池内では、接合は太陽電池の背面側にある。この特定の具体例では、ドーピングパターンは、ｐ型ドーパント領域とｎ型ドーパント領域とが交互している。ｐ＋エミッタ２０３及びｎ＋背面フィールド２０４をドーピングすることができる。このドーピングは、ＩＢＣ太陽電池内の接合が機能するか、増加した効率を有することを可能にする。
【０００５】
既知の技術により太陽電池に注入するためには、一般に太陽電池をカセットから取り外し、その後に、注入機からさらなる処理用のホルダに転送する。既知の方法は、遅すぎるか、高価であるか、信頼性が低いかのいずれかである。従って、現在技術では、改善されたワークピースの搬送方法の必要性、特に、太陽電池を搬送するための改善された方法及び装置の必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好適例は、マトリクス構成で処理される基板を処理するシステム及び方法に指向したものである。好適例では、ワークピースを処理チャンバ内に装填するシステムが、Ｎ列×Ｍフロアの形に配置されたセルのマトリクスによって規定されるワークピース・ホテルを具え、各セルは、ワークピースを受け入れるように構成されている。ピックブレードは、ホテル内に挿入されホテルから引き戻されるように構成され、ピックブレードは、複数のワークピースをＭ個のフロアのうち第１フロアから取り外して当該ピックブレード上に置き、この取り外し動作を反復するように動作して、ピックブレード上に配置されたワークピースの複数行から成るマトリクスを形成することができる。
【０００７】
他の好適例では、基板を処理する方法が、第１の数の基板を、基板ホテルの複数のフロアのうち少なくとも第１フロア内に装填するステップを含み、各フロアは複数のセルを具え、各セルは基板を支持するように構成されている。第２の数の基板を、フロア単位の様式で基板ホテルから取り外してピックブレード上に置き、取り外した基板は、基板の二次元マトリクスをピックブレード上に形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】既知の選択エミッタ型太陽電池の断面図である。
【図２】既知の相互嵌合バック接点型太陽電池の断面図である。
【図３ａ】好適なワークピース処理システムの透視図である。
【図３ｂ】好適なワークピース処理システムの一部分の側面図である。
【図４】ワークピースが欠損した好適なピックブレードの概略平面図である。
【図５】図５ａ及び５ｂは、好適なワークピース処理システムの、それぞれ概略側面図及び概略平面図であり、ホテル、コンベヤ、及びワークピースが欠損した、引き戻されたピックブレードを例示している。
【図６】図６ａ及び６ｂは、ピックブレードをホテル内に挿入した際の、図５ａの好適なワークピース処理システムの、それぞれ概略側面図及び概略平面図である。
【図７】図７ａ及び７ｂは、ピックブレードをホテル内に挿入したままでホテルを下降させた際の、図５ａの好適なワークピース処理システムの、それぞれ概略側面図及び概略平面図である。
【図８】図８ａ及び８ｂは、ワークピースが欠損した位置にワークピースを受け入れた後に、ピックブレードをホテルから引き戻した際の、図５ａの好適なワークピース処理システムの、それぞれ概略側面図及び概略平面図である。
【図９】ウェハーをコンベヤからホテル内に装填する前の、コンベヤ及び段違いのホテルを含む好適なワークピース処理システムの概略側面図である。
【図１０】第１ワークピースを第１ホテル・セル内に装填した後の、図９の好適なワークピース処理システムの概略側面図である。
【図１１】第２ワークピースを第２ホテル・セル内に装填した後の、図９の好適なワークピース処理システムの概略側面図である。
【図１２】第３ワークピースを第３ホテル・セル内に装填した後の、図９の好適なワークピース処理システムの概略側面図である。
【図１３ａ】イオン注入プロセスの一具体例に含まれる好適なステップを例示するプロセスフロー図である。
【図１３ｂ】イオン注入プロセスの他の具体例に含まれる好適なステップを例示するプロセスフロー図である。
【図１４】プラテン上のワークピースの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を、本発明の好適な実施例を示す図面を参照しながら、より完全に説明する。しかし、本発明は、多数の異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施例に限定されるものと解釈すべきでない。むしろ、これらの実施例は、本開示をより完全にし、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるために提供するものである。図面中では、全体を通して、同様の番号は同様の要素を参照する。特に、本発明の実施例のワークピース、方法、及びシステムは、本明細書では太陽電池に関連して説明することができる。しかし、本発明の実施例は、例えば半導体ウェハーまたは平面パネルと共に用いることができる。本発明の実施例は、異なる種類のイオン注入システムと共に用いることができる。この注入機は、例えば、ビームラインまたはプラズマドーピング・イオン注入機とすることができる。従って、本発明は、以下に説明する特定実施例に限定されない。
【００１０】
図３ａ１は、好適なワークピース処理システムの透視図である。本明細書で用いる用語「ワークピース」と「基板」とは互換的に用いることがある。以下でより詳細に説明するように、この処理システム１０は、直線コンベヤベルト１００、二次元リフトシステム１０１、及び二次元ピックブレード１０２を具え、これらは、ワークピース１０４（太陽電池とすることができる）をカセットから注入機内に移動させるように動作することができる。本明細書で用いる「ピックブレード」とは、基板転送機構として機能する構成要素を称し、リフトシステム１０１内の個々の列のような複数の対応物内に挿入されるように構成された複数のアームを含むことができる。本発明の実施例では、リフトシステム及びピックブレードを用いて、ワークピースをイオン注入機内に供給し、これにより、バッチ注入と称する１回の注入中に、複数のワークピース１０４のマトリクスに注入することができる。このマトリクスは、例えば、２×２、２×３、あるいはＮ×Ｎの様式に構成することができる。従って、１つの特定例では、ワークピース１０４を、注入用の処理チャンバまたは注入機内に、ワークピース１０４の２つ分の幅及び３つ分の高さのマトリクスの形に配置する。
【００１１】
図１４は、太陽電池のような基板のイオン注入用に用いることのできる基板プラテン２００上のワークピースの平面図である。ウェハー１０４はプラテン２００上に、２×３マトリクスの形に配置されている。プラテン２００は、静電力または物理的な力を用いてワークピース１０４を保持することができる。プラテンは、垂直様式または水平様式に配向させることができる。イオン注入を実行するために、イオンビーム２０１とプラテン２００とを、矢印２０２で示すように、互いに対して平行移動させることができる。このことは、イオンビーム２０１及びプラテン２００の移動の組合せとするか、あるいは、イオンビーム２０１またはプラテン２００の単独の移動とすることができる。特定実施例では、ワークピース１０４及びプラテン２００をマスクによってカバーして、ワークピース１０４の特定領域の注入を可能にすることができる。ワークピース１０４の、マスクなしのブランケット注入も実行することができる。プラテン２００を回転または傾斜させて、ワークピース１０４の装填及び取り外しを可能にすることができる。
【００１２】
図１３ａは、本発明の一実施例を例示するプロセスフロー（処理の流れ）であり、ここではワークピース処理システムをイオン注入プロセスと共に用いる。ワークピース１０４を、カセットから直線コンベヤベルト１００、リフトシステム１０１、ピックブレード１０２、及び注入機に移動する。注入後に、ワークピース１０４を注入機から除去して、さらに処理することができる。以下に説明する特定実施例では、リフトシステム及びピックブレードを共に、処理中にワークピースの二次元マトリクスを含むように構成する。しかし、本発明によれば、他の構成も可能である。
【００１３】
図３ａに示すもののような本発明の構成は、１×Ｎ×Ｍのリフトシステム１０１（または「ホテル」）を用いることができ、ここでＮはホテル内の垂直列の数であり、Ｍはホテル内の「フロア」の数である。図３ｂは、好適なワークピース処理システム１０１ａの一部分の側面図であり、Ｎ個の列１０７×Ｍ個のフロア１０９のマトリクスの形に構成されたホテルを示す。列１０７とフロア１０９との交差部が、セル１０３（またはルーム）を規定し、セルの下部は、図に示すように基板支持体１０５を具えた基板ホルダによって境界付けられている。本明細書で用いる「フロア」とは、概ね水平方向に隣接した一組のセルを称し、これらのセルは、「ｂ」方向に沿ったホテルの水平幅にわたる。各フロアは、基板支持体１０５、及び基板支持体上の空間を含む。図３ｂに示す本発明の構成におけるホテルのフロアは平坦であり、即ち、支持体（リップ）１０５は、水平方向に隣接するルーム１０３どうしでは同じ垂直位置に配置されている。しかし、本発明の他の構成では、以下に図５ａ〜１２に関して詳述するように、フロアどうしが段違い（スタガ）である。
【００１４】
図３ａを参照すれば、リフトシステム１０１は、直線コンベヤベルト１００及びＹ×Ｚのピックブレード１０２と相互作用するように構成され、ここで、Ｙは、ピックブレード１０２に収容することのできる基板マトリクスの列数であり、Ｚはその行数である。ワークピース１０４は、カセット（図示せず）から直線コンベヤベルト１００上に搭載される。直線コンベヤベルト１００は、ワークピース１０４を、１×Ｘのアレイの形のリフトシステム１０１に搬送する。従って、この特定実施例では、直線コンベヤベルト１００は、ワークピース１０４の１つ分だけの幅である。直線コンベヤベルト１００は幅Ｔを有し、この幅は、ホテルのセル１０３の対向する支持体機能１０５（以下でさらに説明する）どうしの間の内幅Ｗより小さい。従って、ホテル１０１が空であるか完全には満たされていない際に、コンベヤベルト１００の空き部分１００ａがホテル１０１の直下にある際に、ホテル１０１を下降させることによって、部分１００ａをホテル１０１の空き領域内に挿入することができる。その後に、ワークピース１０４を、図３ａに示す「ｂ」軸に沿ってホテル１０１内に転送することができる。
【００１５】
１２個の基板を必要とする装填動作の一例では、これら１２個の基板を、カセットからコンベヤベルト１００上に、１×１２アレイの形で搭載することができる。このアレイは、最初は空のリフトシステム１０１上に装填することができ、リフトシステム１０１は、各々が１つの基板を収容するように構成された１２個の個別セルを具えた１×３×４のホテルとすることができる。従って、ホテル内のすべてのセルを、コンベヤベルト１００から受け入れた１×１２アレイによって満たすことができる。一般に、コンベヤベルト１００は、ホテル１０１に収容することのできる、より多数またはより少数の基板を支持することができる。しかし、空のホテル１０１は、ピックブレード１０２と相互作用してホテル１０１から基板を取り外さなければ、常に最大Ｍ×Ｎ個の基板しか装填することができないことは明らかである。
【００１６】
図４は、好適なピックブレード１０２上の基板１０４の配置の詳細を提供する。本発明の実施例では、ホテルの列数Ｎをピックブレードの列数Ｙに等しくすることができるが、そうする必要はなく、一部の実施例では、ホテルのフロア数Ｍをピックブレードの行数Ｚに等しくすることができるが、そうする必要はない。
【００１７】
本発明の実施例では、図３ａに示すように、ウェハー処理システム１０は、ピックブレード１０２とリフトシステム１０１との間の、「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」方向のすべてに沿った相対移動を行うように構成されている。これらの方向は、それぞれがホテル１０１の垂直及び短い方の水平方向に平行な、互いに直交する一組の軸を規定することができる。ピックブレード１０２は、例えばａ−ｂ面内で回転するように構成することもできる。従って、ピックブレード１０２は、概ねｃ軸に沿って、個別のアーム１０２ａがそれぞれの列１０７内に挿入される様式で、リフトシステム１０１内に挿入されるように動作することができる。これに加えて、リフトシステム１０１は、ワークピース１０４を、所定のホテル・セルからピックブレード１０２上に、ホテルの下向きの動き、ピックブレード１０２の上向きの動き、あるいはこれら２つの組合せのいずれかによって下降させるように構成されている。
【００１８】
ホテルの列数Ｎがピックブレードの列数Ｙに等しい例では、ピックブレード１０２は、ホテルの「フロア」全体の基板を一度に取り外すことができ、「フロア全体の基板」は、例えば図３ａのウェハー２０によって規定されるような、当該フロアの一組のセル内の全基板を意味する。処理システム１０は、この動作を反復するように構成されている。例えば、ピックブレード上のワークピースの行どうしの間の適切な間隔を保証するために、ワークピース１０４の第１フロアをピックブレード１０２上に下降させた後に、ピックブレード１０２を軸「ｃ」に沿って、ワークピース１つ分またはそれ以上の幅に相当する距離だけ引き戻すことができる。その後に、他のホテル・フロアから、より多数のワークピース１０４をピックブレード１０２上に下降させることができる。このプロセスをフロア単位の様式で反復して、ワークピース１０４のＹ×Ｚ行列をピックブレード１０２上に生成することができ、この行列はＮ×Ｚ行列に相当する、というのは、この例では、ピックブレードのアーム１０２ａの数（例えば３列）が列１０７の数に等しいからである。ピックブレードが全Ｍフロア分の基板（ここでＭはホテルのフロア数である）を収容することができる場合は、ホテルからピックブレードへの転送プロセスは、ホテルの垂直マトリクス全体の基板を、ピックブレード上の水平マトリクス内に転送することができる。
【００１９】
ピックブレードへの基板の転送の一例では、図３ａに示すように、リフトシステム１０１は、３列×４フロアを含むことができ、そして、１２個までの基板を一度に収容するように構成することができる。６つの基板を必要とする特定の注入については、合計６つの基板をリフトシステム１０１の２つのフロア内に装填して、２つのフロアを空きのままにすることができる。リフトシステム１０１は、ワークピース１０４の１×３ライン（フロア）の２つ分を、２つのフロア全体からピックブレード１０２上に下降させて、ワークピースの２×３マトリクスを作ることができる。
【００２０】
リフトシステム１０１が３列×４フロアを含む他の例では、図３に示すように、ピックブレード１０２は、最大３行（Ｚ）を有するマトリクスの形に配置された３列（Ｙ）のワークピースを収容するように構成することができる。従って、ワークピース・ホテルが「満室」（１２個の基板）である場合は、ピックブレードは、例えば、ワークピース・ホテルの３フロアからすべてのワークピースを取り外すことによって、３列×３行のマトリクスを、ワークピース・ホテルから選択することができる。これにより、「特別」フロアの３つのワークピースを残し、これらのワークピースは、その後のピックブレード１０２上への装填に利用可能である。
【００２１】
より一般的には、本発明の実施例は、ピックブレードの能力がアーム１０２ａの数によって限定されない限り、ホテルにワークピースを補充せずに、単一行でピックブレードに転送することのできる基板の最大数がリフトシステムの列数Ｎによって決まり、ピックブレードに転送することのできる最大行数がリフトシステムのフロア数Ｍによって決まる、ワークピース処理システムを提供する。ピックブレードの全体に単一動作で装填することができることを保証するために、リフトシステム内のホテルの列数が、ピックブレード内のアーム数に一致するかアーム数を超えることができるが、そうである必要はなく、そして、リフトシステム内のフロア数が、ピックブレードが収容することのできるワークピースの行数に一致するか、この行数を超えることができるが、そうである必要はない。
【００２２】
再び図３ａを参照すれば、リフトシステム１０１からウェハーを受け入れた後に、ピックブレード１０２は、ワークピース１０４のＹ×Ｚマトリクスを、注入機内のプラテンまたは他の装置上に転送することができる。こうしたシステムは、所望数のワークピース１０４を注入機に、所望の配置で送ることができる。このことは、破損または欠損したワークピース１０４を最少にして行うことができる。以下でさらに説明するように、システム１０は、ワークピース１０４が万一破損または欠損していれば、ピックブレード１０２上のマトリクスの任意選択位置を満たして、注入機による最大性能を保証するように動作することもできる。
【００２３】
本発明によれば、ワークピース処理システム１０は、直線様式で受け入れたワークピースを、柔軟かつ効率的に、イオン注入機のような処理システム内で処理するための二次元マトリクスの形で装填するシステム及び方法を提供する。例示として、図３及び１４を再び参照すれば、イオン注入機の基板プラテンは、最大２行×３列のワークピースを収容するように構成することができる。イオン注入作業は、１２個のウェハーに注入し、基板プラテン２００上のマトリクスの全位置を、特定のイオン注入プロセスを施される各基板が占めるプロセスを指定することができる。従って、各注入手順は、基板の２×３マトリクスに注入することを含む。必要な基板を注入機に供給するために、合計１２個の基板１０４を直線コンベヤ１００上に搭載し、コンベヤ１００はこれらの基板をリフトシステム１０１に搬送する。直線コンベヤ１００のベルト型または他の類似の具体例については、このコンベヤは、１２個の基板のすべてを一度に支持するように構成する必要はないことは明らかである、というのは、これらの基板は連続様式で、基板を装填用の位置に搬送するコンベヤ１００のベルト部分上に搭載することができるからである。そして、１２個の基板をリフトシステム１０１内に装填し、これにより、４つの３列フロア全体に基板が装填される。その後に、ピックブレード１０２は、最初の基板の２×３マトリクスをリフトシステム１０１の２フロアから受け入れて、この基板のマトリクスを、所定注入条件下での１回目の注入用に転送する。このプロセスを反復して、残りの基板の２×３マトリクスを、リフトシステム１０１の残りの２フロアから注入機内に装填し、その後に、同一組の条件を用いて２回目の注入を実行し、これにより、注入作業を効率的な方法で完了する。
【００２４】
本発明の一部の実施例では、本発明のピックブレード及びワークピース・ホテルは共に、少なくとも、基板プラテンが収容することができる数と同数のワークピースを収容するように構成され、これにより、プラテン全体への単一装填動作での装填を促進する。しかし、本発明を用いて、ピックブレード上に収容されるより大きな基板マトリクスを収容するプラテンに装填することができ、これによれば、基板プラテン全体に装填するための複数回の装填動作を必要とする。
【００２５】
本発明の一部の実施例によれば、リフトシステム１０１のようなリフトシステムが、セルの段違い配置を含み、この段違い配置は、リフトシステムのセル、及びピックアップブレード上のウェハーへの個別のアクセスを促進する。この個別アクセス性の特徴は、コンベヤからホテル内に装填する際の、所定ホテル・セル内への基板の位置決めを、コンベヤ上の他の基板とは独立して個別に調整する能力を意味し、そして、基板を、ホテルの任意セルからピックブレード上の任意のマトリクス位置に、ホテルまたはピックブレード内の他の基板を支障せずに独立して転送する能力も意味する。
【００２６】
図４〜８は、好適なワークピース処理システムの略図であり、ワークピースが破損または欠損している際に、ピックブレードを所望数のワークピースで満たす好適な方法を例示する。以前に図４に示したように、ピックブレード１０２上の位置Ｍ１〜Ｍ６にあるワークピース１０４の２×３マトリクスが望ましいが、行Ｒ２内の位置Ｍ５の破損または欠損したワークピースにより、ギャップ１０５が存在する。図５ａに示すように、本実施例では、システム１０１は段違いであり、ピックブレード１０２上の特定スポット内への、ワークピース１０４の同時の採取及び配置、並びに、ピックブレード１０２上の特定スポット内への、ワークピース１０４の独立した配置を可能にする。特に、図５ａに示すように、各所定のホテル「フロア」１〜４は全体的に傾斜し、このため、隣接する列内のセル内の支持部材３ａ〜ｃは段違いであり、垂直方向の高さが異なる。図５ａ〜８ｂに見られるように、リフトシステム１０１は、ピックブレード１０２によって個別に選択することのできる追加的なワークピースワークピース１０４を有することによって、ワークピース１０４を任意のギャップ１０５内に下降させることができる。
【００２７】
特に、図５ａ、ｂ〜図８ａ、ｂの各対は、装填動作の異なる段階におけるピックブレード及びリフトシステムの動作を示し、この動作では、他のワークピース１０４は、ピックブレード内及びリフトシステム内で共に支障されないままにして、単一のワークピース１０４をリフトシステム１０１からピックブレード１０２の単一の空き位置に転送する。図５ａは、リフトシステム１０１の断面図を示し、リフトシステム１０１は段違いのフロア１〜４を含み、すべての「フロア２」を基板が占めている。図５ｂの平面図に示すように、行Ｒ２の中央列内の基板が欠損したピックブレード１０２が、リフトシステム１０１から引き戻されている。
【００２８】
その後に、図６ａ及び６ｂに示すように、ピックブレード１０２をリフトシステム１０１に対して「ａ」（垂直）方向上向きに平行移動する。ピックブレード１０２に、必要に応じて「ｂ」方向に沿った指標（インデックス）を付けて、欠損した基板１０５の位置を、「ｂ」方向に沿って水平に、リフトシステム１０１のセル２ｂに整合させることもできる。ピックブレード１０２は、ピックブレード１０２の行Ｒ２が、リフトシステム１０１のフロア２の基板１０４の直下に来るように挿入することもできる。明らかに、フロア２内のセル２ａ〜２ｃの個別位置は、列どうしの間で大きな段違いであり、このことは、ピックブレード１０２を、セル２ａ内の基板１０４の上方かつセル２ｂ内の基板１０４の下方（かつ、セル２ｃ内の追加的な基板１０４の下方）に挿入することを可能にする。
【００２９】
ピックブレード１０２のシステム１０１内への挿入後に、図７ａ、７ｂに示すように、リフトシステムをピックブレード１０２に対して下降させる。この下降動作は、ピックブレード１０２をセル２ｂ内の基板１０４と係合させて、この基板をセル２ｂ内の支持体から持ち上げ、これにより基板１０４は排他的にピックブレード１０２上に配置される。図７ａに示すように、セル２ｂと２ｃとの段違い配置により、リフトシステム１０１の相対的な下向きの動きは、ピックアップブレード１０２がセル２ｃ内の基板１０４に当たる前に、セル２ｂ内の基板を拾い上げるのに十分であり得る。このことは、セル２ｃ内の支持体または基板１０４が、（図７ｂに１０４ｒで示す）既存の基板に当たることを防止する。
【００３０】
その後に、図８ａ及び８ｂに示すように、ピックブレード１０２をリフトシステム１０１から引き戻して、以前の空き位置にある新たな基板を含めた全基板を完了する。
【００３１】
なお、図４〜８ｂの、本発明の実施例によるプロセスは、基板のマトリクス位置Ｍ１〜Ｍ６（図４参照）のうちの、マトリクス位置の任意集合にわたって分布した、任意数の欠損した基板を置き換えるように実行することができる。再び図６ａを参照すれば、本発明のこの態様は、セルの高さ「ｈ」と、リフトシステム１０１の隣接する支持体１０５どうしの段違い「Ｓ」との組合せの適切な選定によって促進される。図４〜８ｂに関して以上で詳述した実施例では、Ｓとｈの組合せは、ピックブレード１０２がリフトシステム１０１内に挿入されて、どの基板１０４または支持体１０５とも衝突せずに、所望の基板を選定したセルの支持体から持ち上げるのに十分な空間を提供するように設定する。本発明の一部の構成では、このことは、隣接するセル間の段違いＳが、ピックブレードの厚さと基板の厚さ（図示せず）との合計に等しいか、それより大きいことを必要とし得る。
【００３２】
図９〜１２は、好適なワークピース処理システムのホテル及びコンベヤの概略側面図であり、段違いのリフトシステムを用いてワークピースの間隔を独立して設定する構成及び方法を一緒に例示する。特に、ワークピース１０４どうしは、直線コンベヤベルト１００から受け取られた後に、リフトシステム１０１上で独立して間隔をおくことができる。このことは、ワークピース１０４がリフトシステム１０１から落下することを防止する。いずれかのワークピース１０４が直線コンベヤベルト１００上で位置ずれしている場合は、リフトシステム１０１は、当該リフトシステム１０１上でワークピース１０４を補正して位置合わせすることができる。段違いのリフトシステム１０１を用いることは位置合わせに役立つが、本明細書に例示する以外のリフトシステム１０１の設計も可能である。
【００３３】
再び図３ａを参照すれば、前述したように、コンベヤ１００の幅Ｔは、対向する支持体１０５間の分離距離Ｗより小さく、このため、空き部分１００ａを最初に、ホテル１０１内に置くことができる。その後に、図９に示す基板装填の最初の段階で、コンベヤベルト１００が、３個の基板１０４の組を水平方向に、以前に未使用の領域内の、ホテル・セル１ａ、１ｂ、及び１ｃにおよそ整合する位置に搬送する。コンベヤベルト１００は、ウェハー１０４ａ〜ｃの外縁が、それぞれの段違い支持体１０５ａ〜ｃの上方に来るような高さにも位置決めする（ウェハー１０４の外縁とホテル支持体との位置合わせの概略的図示は、図５ｂを参照）。コンベヤベルト１００の高さは、セル１ａ内の基板１０４が、その上方のセル内の支持体１０５ｄの下面に当たらないようにもする。
【００３４】
図１０に、後続する好適なステップを例示し、このステップでは、リフトシステム１０１を、「ａ」方向に沿って、コンベヤベルト１００に対してレベルＰ１まで上昇させ、この地点（レベル）で支持体１０５ｃが基板１０４ｃと係合する。一旦、基板１０４ｃがリフトシステム１０１と接触すると、プッシュロッド（押し棒）のような手段または他の機構（図示せず）を用いて、基板位置の微調整を実行することができる。このことは、ウェハー１０４ｃのセル１ｃ内への最適な配置を促進する。明らかに、図１０に示すように、基板１０４ｃの配置中に、基板１０４ａ及び１０４ｂは、それぞれのセル支持体上に止まったままであり、それぞれのセル内で最適に位置合わせする必要はない。
【００３５】
図１１に、後続する好適なステップを例示し、このステップでは、リフトシステム１０１を、「ａ」方向に沿って、コンベヤベルト１００に対してレベルＰ２まで上昇させ、この地点で、支持体１０５ｂが基板１０４ｂと係合する。基板１０４ｃと同様に、一旦、基板１０４ｂがリフトシステム１０１と接触すると、基板位置の微調整を実行して、ウェハー１０４ｂのセル１ｂ内への最適な配置を促進することができる。明らかに、図１１に示すように、基板１０４ｂの配置中に、基板１０４ａは、そのセル支持体上に止まったままであり、セル１ａ内で最適に位置合わせする必要はない。
【００３６】
図１２に、後続する好適なステップを例示し、このステップでは、リフトシステム１０１を、「ａ」方向に沿って、コンベヤベルト１００に対してレベルＰ３まで上昇させ、この地点で、支持体１０５ａが基板１０４ａと係合する。基板１０４ｃ及び１０４ｂと同様に、一旦、基板１０４ｃがリフトシステム１０１と接触すると、基板位置の微調整を実行して、ウェハー１０４ａのセル１ａ内への最適な配置を促進することができる。
【００３７】
図９〜１２に関して以上で詳述した実施例では、Ｓとｈの組合せは、コンベヤ１００をリフトシステム１０１内に挿入し、基板１０４をそれぞれのセル１ａ〜ｃ内に搬送して大まかに位置合わせして、各基板を所定セル１ａ〜ｃのそれぞれの支持体１０５ａ〜ｃ上に配置するのに十分な空間を提供するように設定する。本発明の一部の構成では、このことは、図１２に示すように、リフトシステムのすべての列にわたる、隣接するセルの各組どうしの段違いの合計値Ｓtotが、セルの高さｈより小さいことを必要とし得る。
【００３８】
本発明の一部の実施例では、ワークピース処理システムが、各々が例えば図３ａのシステム１０と同様に構成することのできる、装填用及び取り外し用ワークピース処理システムを含む。一実施例では、第１ワークピース処理システムが、イオン注入システムのような処理ステーションに装填するように構成され、第２ワークピース処理システムが、この処理ステーションから取り外すように構成されている。このワークピース処理システムは、ワークピースを適正に処理するために不可欠であり得る、ワークピースを処理用に受け入れる順序を、処理ステップ後に保存するように構成することができる。
【００３９】
図１３ｂは、本発明の実施例による、装填用ワークピース処理システム及び取り外し用ワークピース処理システムを共に用いるワークピース処理プロセスに含まれる好適なステップを例示するプロセスフローである。この関係では、「装填」及び「取り外し」はそれぞれ、イオン注入前にワークピースを注入ステーションへ搬送するために実行する一組の動作、及びイオン注入後にワークピースを注入ステーションから搬送するために実行する一組の動作を称する。
【００４０】
図１３ｂのプロセスによれば、ワークピース１０４を装填用カセット（図示せず）から装填用の直線コンベヤベルト１００に移動させ、そこから装填用リフトシステム１０１に移動させ、そこから装填用ピックブレード１０２に移動させ、そして注入ステーションに移動させることができる。注入後に、ワークピース１０４を取り外し用ピックブレード１０２に移動させ、そこから取り外し用リフトシステム１０１に移動させ、そこから取り外し用直線コンベヤベルト１００に移動させ、そして、取り外し用カセット（図示せず）に移動させる。本発明の実施例では、取り外し用及び装填用の構成要素を同一構成要素にすることができ、その代わりに、装填用構成要素が、取り外し用システムの構成要素とは別個の装填システムを構成することができる。
【００４１】
図１３ｂのプロセスは、例えば、イオン注入処理用の装填用カセット（図示せず）内に装填される一組の太陽電池ワークピース（ウェハー）を処理するように実現することができる。個別のウェハーは、異なる処理を施されていることがあり、あるいは、異なる処理を予定されていることがあり、このため、イオン注入後のウェハーは、装填用カセットから受け入れたのと同じ順序で、取り外し用カセット内に取り外すことが望ましい。「階段状ステップ」形ホテルの構成を用意することによって、ウェハーを注入前に次の方法で装填することができる：装填用カセット内の順序に従って、ウェハーを連続して直線コンベヤ上に装填し；ウェハーを直線コンベヤからホテル内に「階段状ステップ」の順序で装填し、この順序では、直線コンベヤから到着した第１ウェハーを第１ステップに装填し、第２ウェハーを第２ステップに装填し、等とする；これらのウェハーをマトリクスの形で装填用ピックブレードに転送し、各マトリクス位置がホテル内の所定ステップ（セル）に対応する。この方法で、ウェハーの順序を装填用ピックブレード上に保存する。その後に、ウェハーを注入チャンバ内に装填して、所望の注入処理を施す。その後に、ウェハーを取り外し用ピックブレードに転送して、装填用ホテルと同様の段違い様式に構成された取り外し用ホテルに転送する。後続の取り外し用コンベヤ及び取り外し用カセットに転送されるウェハーは、ウェハーの元の順序が装填用カセット内に保存されるような順序で転送される。
【００４２】
本発明のシステム及び方法は、種々のセンサ及びプロセス制御メカニズムを用いて、ワークピース１０４の適切な配置を可能にする。従って、レーザーシステム、ＩＲ（赤外）センサ、または他のセンサを用いることができる。システムのすべての構成要素にコントローラを接続して、システムを動作させてプロセス制御を行うことができる。
【００４３】
本発明のシステムの種々の構成要素の速度は、当業者に知られているように変化させることができる。さらに、本明細書で説明する本発明のワークピース処理システムの構成要素間の相対的な動きは、個別構成要素の動きの任意の組合せによって与えることができる。従って、第１構成要素を第２構成要素に対して下降させる動きは、第２構成要素を上昇させるか、第１構成要素を下降させることによって達成することができる。異なる注入を必要とする、異なる種類のワークピース１０４またはワークピース１０４のグループは、本発明のシステムの実施例を用いて処理することができる。本発明のシステムは、本明細書で説明した以上の構成要素を含んで、生産速度を増加させることができる。
【００４４】
本発明は、本明細書で説明した特定実施例によって範囲を限定されない。実際に、本明細書で説明したものに加えて、本発明の他の種々の実施例、及び本発明に対する変更は、以上の説明及び図面より、当業者にとって明らかである。従って、こうした他の実施例及び変更は、本発明の範囲内に入るものと考える。さらに、本明細書では、本発明を、特定目的の特定環境内での特定の実現に関連して説明してきたが、本発明の有用性はこの実現に限定されず、本発明は任意数の目的で任意数の環境内で有益に実現することができることは、当業者の認める所である。従って、以下に記載の特許請求の範囲は、本明細書で説明した本発明の幅及び範囲の全体を考慮して解釈すべきである。
【国際調査報告】
2013510447.tif 000002
2013510447.tif 000003
2013510447.tif 000004