(57)【要約】  本発明の諸実施形態は一般に、基板上に電子回路を自動的に形成するために使用することのできるクラスタツール１０を提供する。一実施形態では、クラスタツール１０が、光起電力電池またはグリーンテープタイプの回路デバイスの一部を形成するために、システムコントローラ１０１を用いて自動的に基板の部分を処理するように構成されている。一実施形態では、クラスタツール１０が複数の作業ステーションを有し、それらの作業ステーションが、基板上に層を堆積させるための少なくとも１つのステーション、基板を乾燥させるための乾燥オーブン、基板を試験するための試験ステーション、および基板を格納するための格納ステーション、ならびに各作業ステーション内に配置可能な移送要素を備える。ガイドが実質的に閉じた回路を画定し、それに沿って複数の移送要素が移動することができ、そのそれぞれの上に少なくとも１枚の基板が配設される。
2011523224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板を処理するように構成されたクラスタツールであって、
基板支持面をそれぞれ有する複数の移送要素（２０）、および
前記クラスタツール内に実質的に閉じた回路（１９）を形成し、前記複数の移送要素（２０）を前記実質的に閉じた回路（１９）に沿って移動させるように構成されたアクチュエータ（２１Ｃ）を有するガイド（１８）
を含む自動制御組立体（５０）と、
移送要素（２０）の基板支持面上に配設された基板の表面上に層を堆積させるように構成された、少なくとも１つの堆積ステーション（１２）と、
前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配設された前記基板上に形成された、前記堆積させた層を乾燥させるように構成された、少なくとも１つの乾燥オーブン（１４）と、
前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配設された前記基板の表面を光学的に検査するように構成された、検査ステーション（１３）と
を備える、クラスタツール。
【請求項２】
前記基板を試験するための少なくとも１つの試験ステーション（１６）と、
前記基板を格納するための少なくとも１つの格納ステーション（１７）と
をさらに備える、請求項１に記載のクラスタツール。
【請求項３】
前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配設された基板を処理するように構成された焼結オーブン（１５）をさらに備える、請求項１に記載のクラスタツール。
【請求項４】
前記移送要素（２０）が、
前記基板支持面が上に形成されたプラテン（２７）と、
給送スプール（２３Ｂ）と、
巻取スプール（２３Ｃ）と、
前記給送スプール（２３Ｂ）および前記巻取スプール（２３Ｃ）に結合され、前記プラテン（２７）の前記基板支持面を横切って配設されたベルト（２２）と
をさらに備える、請求項１に記載のクラスタツール。
【請求項５】
前記ベルト（２２）が多孔材から形成される、請求項４に記載のクラスタツール。
【請求項６】
前記少なくとも１つの乾燥オーブン（１４）が、
移送要素（２０）の前記基板支持面上に配置された前記基板に、１つまたは複数の波長の電磁エネルギーを供給するように構成された放射伝熱組立体（２０４）と、
加熱素子（２４１）が中に配設されたプレナム（２４０）、および
ガスを、前記プレナム内に配設された前記加熱素子（２４１）を通り過ぎ、前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配置された前記基板の表面を通り過ぎて移動させるように構成された流体供給デバイス（２２９）
を含む対流伝熱組立体（２０３）と
をさらに備える、請求項１に記載のクラスタツール。
【請求項７】
前記複数の移送要素（２０）のうち少なくとも１つが、前記プラテン（２７）の前記基板支持面とは反対の側にあるプラテンの表面に隣接して配設されたランプ（２９）を備える、請求項１に記載のクラスタツール。
【請求項８】
前記複数の移送要素（２０）のうち少なくとも１つが、前記基板支持面上に配設された基板を加熱するように構成された加熱素子を備える、請求項１に記載のクラスタツール。
【請求項９】
システムコントローラとそれぞれ連通する複数の認識デバイスであって、基板上に配設された識別要素を認識するようにそれぞれ構成された複数の認識デバイスをさらに備える、請求項１に記載のクラスタツール。
【請求項１０】
移送要素（２０）上に形成された基板支持面上に基板を配置することであって、
基板を、前記基板支持面の上に配設されたベルト（２２）の第１の表面上に受け取ること、および
前記ベルト（２２）を、前記基板支持面を横切って移動させること
を含む、基板を配置すること、
前記ベルト（２２）の前記第１の表面上に配設された前記基板を、ガイド（１８）に沿って形成された閉回路（１９）に沿って搬送すること、
前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配設された前記基板の表面上に材料層を堆積させること、
前記材料層を堆積させた後に、前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配設された前記基板を、乾燥チャンバの処理領域に搬送すること、ならびに
前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配置された前記基板の表面に、ある量の電磁エネルギーを供給すること
を含む、基板を処理する方法。
【請求項１１】
加熱ガスを、前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配置された前記基板の前記表面を通り過ぎて供給することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板の表面上に材料層を堆積させることが、前記基板上に前記材料層をスクリーン印刷プロセスを用いて堆積させることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記材料層を堆積させた後に、前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配設された第１の基板を、検査ステーション（１３）内に配設されたカメラを用いて検査することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配設された前記基板の前記表面上に堆積させた前記材料層を焼結することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板支持面上に配設された基板を、前記移送要素（２０）が前記ガイド（１８）に沿って搬送されている間に、前記移送要素（２０）内に配設された加熱素子を用いて加熱することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記移送要素（２０）の前記基板支持面上に配設された前記基板上に配設されている識別要素を、前記移送要素（２０）が前記ガイド（１８）に沿って搬送されているときに認識することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコンまたはアルミナなどの材料から形成される基板上に定義された幾何学的形状を有する電子回路の形成に使用される、クラスタツールに関する。具体的には、互いに関連し合い、連係し合う複数の作業ステーションを備えるこのクラスタツールは、限定的ではないが好ましくは、光起電力電池およびグリーンテープタイプの回路の形成に使用される。
【背景技術】
【０００２】
シリコンまたはアルミナなどの基板上に電子回路を加工および／または形成するために使用される複数の作業ステーションを有するクラスタツールが知られている。具体的には、そのような作業ステーションは、基板をロードするための少なくとも１つのステーション、基板上に金属層を堆積させることのできるステーション、メタライゼーションを施した基板が乾燥プロセスにかけられる少なくとも１つのオーブン、そのように作製された基板に対して定性試験を実施するための少なくとも１つの試験ステーション、および前記基板がその定性的分類に従って中に格納される少なくとも１つの格納ステーションを備える。
【０００３】
こうした従来型のクラスタツール内で処理する間、基板は典型的には、ローディングステーションから金属堆積ステーションに、次いで続く作業ステーションへと、例えばコンベヤベルトなどの移動手段によって１枚ずつ順番に移動させられる。こうした既知のタイプのクラスタツールの１つの欠点は、基板を個別に順次給送することにより、特に例えば金属堆積ステーションなどの処理時間がより長い作業ステーションに対応して、基板スループットの低下が生じることである。これが、クラスタツールの生産能力を制限し、より長い生産時間、したがってより大きなエネルギー消費および生産コストの増大を引き起こす。
【０００４】
さらに、こうした従来型のクラスタツールは、基板識別デバイスを大まかに含むにすぎず、基板識別デバイスは、クラスタツール内に含まれる格納ステーション内に配設されている。格納ステーション識別デバイスは一般に認識手段を有し、その場合、前記識別手段内に設けられた適切なコンテナ内に基板が格納される。
【０００５】
したがって、エネルギー消費を低減させ、生産時間を短縮し、生産能力を高め、生産サイクル中と処理が終了したときにも基板の連続監視を可能にするクラスタツールが必要とされている。出願人は、最高水準技術の短所を克服し、上記および他の目的および利点を得るために、本発明を考案し、試験し、生み出した。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の諸実施形態は、複数枚の基板を処理するように構成されたクラスタツールであって、基板支持面をそれぞれが有する複数の移送要素、およびクラスタツールを通る実質的に閉じた回路を形成し、複数の移送要素を実質的に閉じた回路に沿って移動させるように適合されたアクチュエータを有するガイドを含む自動制御組立体と、移送要素の基板支持面上に配設された基板の表面上に層を堆積させるように適合された、少なくとも１つの堆積ステーションと、移送要素の基板支持面上に配設された基板上に形成された、堆積させた層を乾燥させるように適合された、少なくとも１つの乾燥オーブンと、移送要素の基板支持面上に配設された基板の表面を光学的に検査するように適合された、検査ステーションとを備える、クラスタツールを提供する。
【０００７】
本発明の諸実施形態はさらに、移送要素上に形成された基板支持面上に基板を配置することであって、基板を、基板支持面の上に配設されたベルトの第１の表面上に受け取ること、およびベルトを、基板支持面を横切って移動させることを含む、基板を配置すること、移送要素の基板支持面の上に配設されたベルトの第１の表面上に配設された基板を、ガイドに沿って形成された閉回路に沿って搬送すること、移送要素の基板支持面上に配設された基板の表面上に材料層を堆積させること、材料層を堆積させた後に、移送要素の基板支持面上に配設された基板を、乾燥チャンバの処理領域に搬送すること、移送要素の基板支持面上に配置された基板の表面に、ある量の電磁エネルギーを供給すること、ならびに加熱ガスを、移送要素の基板支持面上に配置された基板の表面を通り過ぎて供給することを含む、基板を処理する方法を提供することができる。
【０００８】
上記の目的によれば、本発明の諸実施形態は、複数の作業ステーションを有する生産ステーション内で基板を処理するためのクラスタツールを一般に提供することもでき、その場合、それらの作業ステーションが、基板上に金属を堆積させるための少なくとも１つのステーション、基板を乾燥させるための少なくとも１つの乾燥オーブン、少なくとも１つの基板の試験ステーション、および基板を格納するための少なくとも１つの格納ステーション、ならびに基板をそれらの作業ステーションを通って移動させることのできる移動手段を備える。基板は、光起電力デバイスまたはグリーンテープ回路タイプのデバイスに使用することのできる、シリコンベース材料またはアルミナベース材料を含んでよい。有利には、前記作業ステーションは、少なくとも１つの基板用光学検査ステーション、および少なくとも１つの基板用焼結オーブンも備える。
【０００９】
本発明の有利な特徴によれば、クラスタツールが、前記閉回路に沿って配設された複数の生産ステーションを備える。多数の移送要素がそれに沿って移動する閉回路を使用すること、および同じ回路に沿って複数の生産ステーションが存在することにより、複数枚の基板を同時かつ並列に処理することが可能になる。この構成は、クラスタツールのより大きな生産能力をもたらすと考えられる。本発明の特徴によれば、移動手段が実質的に閉じた回路を画定し、それに沿って複数の移送要素が移動することができ、そのそれぞれの上に少なくとも１枚の基板が配設される。同じ閉回路に沿って配置することのできる生産ステーションの数は、必要とされる生産能力によって変わり、したがって、本発明によるクラスタツールはモジュール式であり、したがってさまざまな生産能力要件を満たすように構成することができる。
【００１０】
有利には、移動手段は、少なくとも１つの電磁ガイドを備え、それに沿って、複数の移送要素が従来型のコンベヤベルトの速度よりも大きな速度で移動することができる。これにより、個別の基板それぞれの処理時間を短縮させることが可能になる。本発明の別の有利な特徴によれば、各移送要素が、各移送要素の移動を作動させるための駆動部材も備える。
【００１１】
有利には、各移送要素は、移送される基板を確定した動作温度にもっていくために基板を加熱することのできる加熱手段、および背面照明効果を確定するように前記ベルトの下方に配設された照明手段を備える。本発明の一変形形態によれば、各移送要素は、前記ベルトと協同的に配設され、各基板を確定した動作位置に保持することのできる、吸引手段を備える。
【００１２】
有利には、各基板には、識別要素、例えば無線周波数、磁気誘導、または他のタイプの識別要素が設けられ、それを各作業ステーション内に配設された認識デバイスが使用し、それによりクラスタツール内での基板の位置を監視することができる。
【００１３】
本発明の上で列挙した特徴を詳細に理解することができるように、上で簡潔に要約した本発明のより特定の説明を、添付の図面にそのいくつかが示されている諸実施形態を参照して行うことができる。しかし、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明が他の同様に効果的な実施形態を認めることができるので、本発明の範囲を限定するものと見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるクラスタツールの第１の実施形態の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による図１の詳細を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による図２の詳細を示す図である。
【図４】本発明によるクラスタツールの一実施形態の概略図である。
【図５】本発明によるクラスタツールの一実施形態の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による乾燥チャンバの側断面図である。
【図７】図６による乾燥チャンバの別の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
理解しやすくする目的で、これらの図に共通の同一要素を示すために、可能な限り同一の参照符号が使用されている。ある実施形態の要素および特徴を、さらに列挙しなくても他の実施形態に有利に組み込めることが企図される。しかし、添付の図面は、本発明の例示的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明が他の同様に効果的な実施形態を認めることができるので、本発明の範囲を限定するものと見なすべきではないことに留意されたい。
【００１６】
本発明の諸実施形態は一般に、基板上に電子回路を自動的に形成するために使用することのできるクラスタツール１０を提供する。一実施形態では、クラスタツール１０が、光起電力電池またはグリーンテープタイプの回路デバイスの一部を形成するために、システムコントローラ１０１を用いて自動的に基板の部分を処理するように構成されている。一実施形態では、図１に示すように、クラスタツール１０が作業ステーション１１を備え、作業ステーション１１は、基板上に金属層または誘電体層を堆積させるために使用することのできる堆積ステーション１２を備える。
【００１７】
一実施形態では、堆積ステーション１２が、基板の表面上に材料を所望のパターンで堆積させるように構成されたスクリーン印刷チャンバを備える。移送シャトル２０（以下に論じる）上に配設された基板の表面上に材料層を堆積させるように構成することのできる例示的なスクリーン印刷用チャンバが、いずれも参照によりその全体が組み込まれる、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１２／２５７，１５９号［代理人整理番号ＡＰＰＭ１３５６５］、２００６年３月３１日出願のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＩＴ２００６／０００２２８号、および２００９年２月２３日出願の「Ａｕｔｏｔｕｎｅｄ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」という名称のイタリア特許出願第ＵＤ２００９Ａ００００４３号［代理人整理番号：ＡＰＰＭ／１３９７４ＩＴ］にさらに記載されている。一実施形態では、スクリーン印刷チャンバが、システムコントローラ１０１と連通し、またスクリーン印刷プロセス中に、移送シャトル２０（図３）上に配設された基板３０に対してスクリーン印刷用マスク（図示せず）の位置および／または角度方向を調整するために使用される、複数のアクチュエータを含む。スクリーン印刷用マスクは一般に、基板の表面上にスクリーン印刷される材料（すなわちインクまたはペースト）のパターンおよび配置を画定するように、穴、溝、または他の開口など、複数のフィーチャがその中を貫通して形成された、金属のシートまたはプレートである。一般に、基板の表面上に配設すべきスクリーン印刷されるパターンは、ペースト材料が印刷用マスク内に形成されたフィーチャを通って供給される前に、アクチュエータおよびシステムコントローラ１０１によって送出される制御信号を用いてスクリーン印刷用マスクを基板表面の上で方向付けることによって、基板に対して自動的に位置合わせされる。一実施形態では、堆積させる層が、太陽電池基板の表面上に導体トラック３１（図３）を形成するために使用することのできる金属含有層である。
【００１８】
システムコントローラ１０１は一般に、クラスタツール１０全体の制御および自動化を容易にするように設計され、典型的には、中央処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）、メモリ（図示せず）、および支援回路（またはＩ／Ｏ）（図示せず）を含んでよい。ＣＰＵは、工業環境において、さまざまなチャンバプロセスおよびハードウェア（例えば移送シャトル２０、ＲＦ  ＩＤデバイス、コンベヤ、検出器、モータ、流体供給ハードウェアなど）を制御し、システムおよびチャンバプロセス（例えば基板位置、プロセス時間、検出器信号など）を監視するために使用される、任意の形態のコンピュータプロセッサの１つとすることができる。メモリは、ＣＰＵに接続され、ローカルであろうとリモートであろうと、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、または他の任意の形態のデジタル記憶装置など、容易に入手可能なメモリのうちの１つまたは複数とすることができる。ＣＰＵに命令するために、ソフトウェア命令およびデータをコーディングして、メモリ内に記憶することができる。プロセッサを従来どおりに支援するために、支援回路もＣＰＵに接続される。支援回路には、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどがあり得る。システムコントローラ１０１が読み取ることの可能なプログラム（またはコンピュータ命令）が、基板に対してどのタスクが実施可能かを決定する。好ましくは、プログラムは、システムコントローラ１０１が読み取ることの可能なソフトウェアであり、このソフトウェアは、少なくとも基板位置情報、制御されるさまざまな構成部品の移動のシーケンス、基板検査システム情報、およびそれらの任意の組合せを生成し、記憶するコードを含む。
【００１９】
作業ステーション１１は、堆積ステーション１２の下流に、堆積させた層と基板の間の位置決め誤差、または堆積させた層内の欠陥（例えばライン破断、汚れ）がないことを確実にするために堆積ステーション１２から出る基板を検査し、解析することのできる、自動光学検査ステーション１３も備えることができる。以下に論じる移送シャトル２０を用いて堆積ステーション１２から受け取った基板の検査および解析を実施するために、光学検査ステーション１３とシステムコントローラ１０１が一緒に一般に使用される。自動光学検査ステーション１３は一般に、自動光学検査ステーション１３内で所望の位置に移動させられる１枚または複数枚の基板を検査するために使用することのできる、１つまたは複数の検査組立体を含む。次いで、検査された各基板に関するデータをシステムコントローラ１０１で使用して、堆積ステーション１２内で実施される後続のプロセスを制御することができる。一例では、自動光学検査ステーション１３によって収集された情報が、堆積ステーション１２内に配設されたスクリーン印刷用チャンバ内に見られるスクリーン印刷ヘッド構成部品を配置および方向付けするために使用される。この場合、前の検査プロセス中にシステムコントローラが受け取ったデータに基づいて、スクリーン印刷マスク（図示せず）を基板に対して位置合わせするように、堆積ステーション１２内でのスクリーン印刷用ヘッドの位置を自動的に調整することができる。別の例では、検査プロセス中に収集されたデータに基づいて、自動光学検査ステーション１３が、堆積ステーション１２内の処理構成部品が所望のとおりに働いていないことをユーザに警告するように構成される。一般に、検査組立体は、移送シャトル２０上に配設された入来する基板３０または処理済みの基板３０を検査するように配置された、１台または複数台のカメラを含んでよい。一実施形態では、検査組立体が、検査し、検査結果をシステムコントローラ１０１に通信することのできる、少なくとも１台のカメラ（例えばＣＣＤカメラ）および他の電子部品を含む。本明細書に記載する検査ステップのうち１つまたは複数を実施するように構成することのできる検査組立体の一例が、どちらも参照によりその全体が組み込まれる、２００９年４月６日出願の、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１２／４１８，９１２号、および先に挙げた、２００９年２月２３日出願の「Ａｕｔｏｔｕｎｅｄ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」という名称のイタリア特許出願［代理人整理番号：ＡＰＰＭ／１３９７４ＩＴ］にさらに記載されている。
【００２０】
作業ステーション１１は、基板の表面上に形成された、堆積させた材料を乾燥させるために、基板を例えばＵＶ光線を用いるタイプ、またはレーザタイプ、または別のタイプの乾燥プロセスにかけることのできる、自動光学検査ステーション１３の下流の乾燥オーブン１４も備えることができる。図６は、クラスタツール１０で使用することのできる乾燥オーブン１４の一実施形態を概して示す。この構成では、乾燥オーブン１４は、自動光学検査ステーション１３から移送シャトル２０を用いて移送された基板を受け取るように配置された乾燥チャンバ２００を含むことができる。図６〜７は、以下にさらに説明する乾燥チャンバ２００の１つまたは複数の実施形態を概して示す。一般に、乾燥チャンバ２００は処理領域２０２を含み、処理領域２０２内では、１枚または複数枚の基板の表面上に堆積させた材料を乾燥させることができるように、熱システム２０１から処理領域２０２内に配置された１枚または複数枚の基板にエネルギーが供給される。一例では、堆積させる材料は、太陽電池作製プロセスにおいて結晶太陽電池基板上に裏面接点を形成するために一般に使用される、鉛フリーアルミニウムサーメットペースト（例えばＡｌ  Ｃｅｒｍｅｔ６２１４）などのアルミニウム（Ａｌ）含有ペーストである。別の例では、堆積させる材料を、太陽電池の前面で使用される銀（Ａｇ）ペースト（例えばＤｕＰｏｎｔ（商標）製のＰＶ１５６）、または太陽電池の裏面で使用される銀−アルミニウム（Ａｇ／Ａｌ）ペースト（ＤｕＰｏｎｔ（商標）のＰＶ２０２）とすることができる。処理領域２０２は、基板３０を処理領域２０２内で移動させ、かつ／または処理領域２０２内に配置するように構成された、１つまたは複数の移送シャトル２０に結合される。
【００２１】
図６は、乾燥チャンバ２００内に収容された熱システム２０１の一実施形態の側断面図である。熱システム２０１は一般に、基板の表面上に堆積させた材料を急速に乾燥させるために一緒に使用される、放射加熱組立体２０４および対流加熱組立体２０３を備える。この構成では、スループットを向上させ、エネルギー消費を低減させるために、乾燥プロセス中に対流伝熱モードおよび放射伝熱モードを別々に制御して、所望の熱プロファイル（例えば温度対時間）を達成することができる。一実施形態では、乾燥プロセス中の基板温度が、約１５０℃〜約３００℃に上昇する。一般に、基板上に形成されるパターンに対する損傷を防ぐために、堆積させた材料中のバインダが分解する温度（例えば３００〜３５０℃）を超えないことが望ましい。
【００２２】
一構成では、図６に示すように、以下に論じる移送シャトル２０を用いることにより、１枚または複数枚の基板３０が経路「Ｄ」に従って処理領域２０２を通って搬送される。移送シャトル２０は一般に、１枚または複数枚の基板を処理領域２０２を通って搬送するために使用される、自動基板ハンドリングデバイスである。
【００２３】
放射加熱組立体２０４は一般に、移送シャトル２０上に配置された基板が処理領域２０２を通過するときに基板にエネルギーを与えるために使用される、１つまたは複数の電磁エネルギー供給デバイスを含む。一実施形態では、電磁エネルギー供給デバイスが、基板３０に１つまたは複数の望ましい波長の放射を供給するように構成され、かつ／またはそうするものが選択された、１つまたは複数のランプ２０４Ａを備える。放射加熱組立体２０４から供給される放射エネルギーの波長（複数可）は一般に、基板の表面上に堆積させた材料により吸収されるものが選択される。しかし、半導体基板、太陽電池、または他の類似のデバイスなど、処理される基板の熱バジェットが問題となる場合には、堆積させた材料により放射エネルギーが優先的に吸収され、基板が形成される材料により概して吸収されないように、基板に供給される放射エネルギーの波長を制限することが望ましいことがある。一例では、基板がシリコン（Ｓｉ）含有材料から形成される場合、シリコン基板により吸収されるエネルギーの量を低減させるために、一般に約１．０６（μｍ）であるシリコンの吸収端を上回る波長のみが供給されるように、ランプ２０４Ａによって供給されるエネルギーの波長を調整またはフィルタリングすることができる。
【００２４】
一実施形態では、供給されるエネルギーの吸収、したがって堆積させた材料の乾燥プロセスを向上させるために、放射加熱組立体２０４によって供給される最適な波長が、基板のタイプごとに、また基板の表面上に堆積させる材料のタイプごとに選択および／または調整される。一実施形態では、ランプ２０４Ａが、約１２００〜１８００℃の最大動作温度を有し、約１．４μｍを上回る波長にて最大電力放出を行う、赤外（ＩＲ）ランプである。一例では、ランプ２０４Ａが、ドイツ、ハーナウのＨｅｒａｅｕｓ  Ｎｏｂｅｌｉｇｈｔ  ＧｍｂＨから入手可能な、約１メートルの長さのダブルフィラメント型５ｋＷ高速中波ＩＲランプである。場合によっては、ランプ２０４Ａから放出される放射の波長（複数可）を、ランプに供給される電力、したがってランプ内のフィラメントの温度を調整することによって調整する（例えばウィーンの法則）ことが望ましい。したがって、システムコントローラ１０１、ランプ２０４Ａに結合された電源（図示せず）、および基板の表面上に堆積させた材料の光吸収特性の知識を用いて、ランプ２０４Ａによって供給されるエネルギーの波長を、乾燥プロセスを向上させるように調整することができる。
【００２５】
図７は、処理領域２０２（図６）内に配置され、また処理領域２０２の所望の長さに沿って延在する２つのランプ２０４Ａを利用する、放射加熱組立体２０４の一実施形態を示す。この構成では、ランプ２０４Ａは、乾燥プロセス中に、処理領域２０２内で移送シャトル２０上に配置された１枚または複数枚の基板がランプ２０４Ａの全長にわたって搬送されるときに、１枚または複数枚の基板にエネルギー（経路「Ｅ」）を伝達するように配置されている。場合によっては、熱が熱システム２０１の他の望ましくない部分に伝達する量を低減させ、エネルギーを基板３０に向かって集中させるために、ランプ２０４Ａの上方に１つまたは複数の反射器２４９を設けることが望ましいことがある。
【００２６】
熱システム２０１は、処理領域２０２内に配置された基板の表面を横切って加熱ガス（例えば空気）を供給するなどの対流伝熱方法を用いて熱を基板に伝達するために、対流加熱組立体２０３も利用する。対流伝熱方法は一般に、基板および堆積させた材料を同様の速度で加熱する。シリコン基板など、基板の伝導率が比較的高い場合、基板全体にわたる温度均一性は、比較的均一なままとなる。対流ガスの流量および／または温度を調整することによって、対流伝熱速度を容易に制御することもできる。
【００２７】
図６を参照すると、対流加熱組立体２０３は一般に、流体搬送デバイス２２９、プレナム２４５、およびガス加熱組立体２４０を備える。したがって、処理領域２０２内に配設された基板は、流体搬送デバイス２２９からもたらされたガスを、加熱組立体２４０を通り、基板３０の表面を通り過ぎて誘導することにより加熱される。一実施形態では、流体搬送デバイス２２９が、所望の流量のガス（経路「Ｂ」を参照されたい）を放射加熱組立体２０４を通って処理領域２０２内に供給することのできる、ＡＣファンである。
【００２８】
ガス加熱組立体２４０は一般に、流体搬送デバイス２２９から供給されたガスを加熱するように適合された加熱ゾーン２４１内に配置された、１つまたは複数の抵抗加熱素子を含む。ガス加熱組立体２４０から出るガスの温度は、従来型の加熱素子温度コントローラ２４２、１つまたは複数の従来型の温度感知デバイス（図示せず）、加熱用ゾーン２４１内に配置された抵抗加熱素子（図示せず）、およびシステムコントローラ１０１から送出されるコマンドを用いて制御することができる。一実施形態では、ガス加熱組立体２４０の出口でのガス温度は、約１５０℃〜約３００℃に制御される。
【００２９】
プレナム２４５は一般に、流体搬送デバイス２２９から供給されたガスを、ガス加熱組立体２４０を通ってプレナム出口部分２４３内に誘導し、次いで処理領域２０２に通すために使用される、取り囲まれた領域である。一実施形態では、プレナム２４５は、空気などの加熱ガスを収集して再利用することができるように、処理領域２０２を通って搬送されたガスを受け取ってガスの帰還経路または再循環経路を形成するように構成されたプレナム入口部分２４４も含んでよい。
【００３０】
対流加熱組立体２０３の一代替実施形態では、図６に示すように、処理領域２０２から帰還するガス（すなわち経路Ａ５およびＡ６）が再循環されない。この構成では、流体搬送デバイス２２９から出るガス（例えば経路「Ｂ」）が、入口プレナム２４９Ａに入り、複数の熱交換管２４８を通過して、出口プレナム２４９Ｂに入ってから、ガス加熱組立体２４０および処理領域２０２の中に供給される。熱交換管２４８は、経路「Ｂ」に沿って従うガスが管の内部領域２４８Ａを通過し、処理領域２０２から帰還するガスと混合しないように、概して密閉されている。一構成では、処理領域２０２から経路Ａ５およびＡ６に沿って帰還するガスが、熱交換管２４８の外面のそばを通った後に、ポート２４７を通って熱システム２１０から排気される。したがって、熱コントローラ２３１を用いて熱交換管２４８の温度を制御することによって、流体搬送デバイス２２９からガス加熱組立体２４０に流れるガスの温度を予備加熱することができ、かつ同伴する任意の揮発性成分を除去するために、処理領域２０２から帰還するガスを冷却することができる。ガスをガス加熱組立体２４０に入る前に予備加熱することも、ガス加熱効率を高め、したがって乾燥チャンバ内で実施される乾燥プロセスの電力消費を低減させる助けとなることができる。一般に、熱コントローラ２３１は、経路Ａ６に沿って流れるガス中に含まれる任意の揮発性成分を凝縮させて除去するために、熱交換管２４８の表面（すなわち熱交換面２３２）の温度を、処理領域２０２に供給される加熱ガスの温度未満の温度（例えば、＜２１９℃）に維持するように構成される。一実施形態では、再循環ガス中に同伴する蒸気材料を凝縮させるために、熱交換面２３２が約４０℃〜約８０℃の温度に維持される。重力のため、熱交換管２４８上で凝縮した揮発性成分が、プレナム２４５の流体収集領域２３３に流れ（すなわち経路「Ｃ」）、その中で収集される。流体収集領域２３３は、収集した蒸気材料を廃棄物収集システム（図示せず）に供給するために使用される１つまたは複数の排水路を含んでよい。エネルギー消費はしばしば、太陽電池デバイスを生産するコストの重要な一要素となるため、本明細書で論じるガスを予備加熱する方法および／または再循環させる方法は、スクリーン印刷生産ラインの所有コスト、したがって、形成されるデバイスの生産コストを削減する助けとなることができる。
【００３１】
一実施形態では、クラスタツール１０が、複数の作業ステーション１１、通常は合計で３つの作業ステーション１１を、典型的には、基板の正面をメタライゼーションするステップ（例えばスクリーン印刷銀）、基板の背面上に第２の金属層を堆積させる第２のメタライゼーションステップ（例えばスクリーン印刷銀）、および基板の背面上に第３の金属層（例えばスクリーン印刷アルミニウム）を堆積させる第３のステップを実施するために備える。
【００３２】
一実施形態では、クラスタツール１０が、複数の第１の作業ステーション１１の下流に配設された焼結オーブン１５も備え、その中で基板が焼結プロセスにかけられる。焼結オーブンは、基板上に堆積させた層を、その層を溶融させる温度に加熱し、かつ／または堆積させた層の部分（例えば導体トラック３１）の密度を高めるように構成された、一連の赤外線（ＩＲ）加熱器または他のタイプの加熱素子を備えることができる。一般に、オーブン処理温度は、堆積させた層内に見られる材料（複数可）の融点以下である。一例では、焼結オーブン１５が、乾燥オーブン１４と同様に構成される。
【００３３】
クラスタツール１０は、先の作業ステーション内で作製された基板に対して品質試験を実施するための試験ステーション１６、および基板がその品質分類に従って中に格納される少なくとも１つの格納ステーション１７も備えることができる。焼結オーブン１５、試験ステーション１６、および格納ステーション１７を備える作業ステーション１１が、以後は生産ステーション２５と呼ばれることに留意されたい。
【００３４】
図１〜２および４〜７を参照すると、一実施形態では、クラスタツール１０が、電磁ガイド１８および複数の移送シャトル２０を備える自動制御組立体５０を有する。一実施形態では、全ての作業ステーション１１および／または生産ステーション２５を通過するレールなどの電磁ガイド１８が一般に、複数の移送シャトル２０を支持および案内するために使用される。電磁ガイド１８は一般に、実質的に閉じた回路１９を画定し、システムコントローラ１０１から送出されたコマンドを用いることにより、その上で複数の移送シャトル２０が移動することができる。高生産性を達成するために、移送シャトル２０は、基板を電磁ガイド１８の長さに沿って高速で搬送するように構成される。一般に、クラスタツール１０は、基板カセット８（例えばウェーハカセット、スタックボックス）に結合された標準的なコンベヤシステム７（図１）を用いて基板を各移送シャトル２０にロードする、または各移送シャトル２０からアンロードするように構成された、ローディング／アンローディングステーション９も備えることができる。したがって、各移送シャトル２０は、対応する基板を、ある作業ステーションから次の作業ステーションに電磁ガイド１８に沿って移送することができる。
【００３５】
一実施形態では、図７に示すように、移送シャトル２０がフレーム組立体２１を備え、フレーム組立体２１は、電磁ガイド１８の部分と係合するように形状設定された下部支持フレーム組立体２１Ａをさらに備える。一実施形態では、下部支持フレーム組立体２１Ａは、下部支持フレーム組立体２１Ａが固定の電磁ガイド１８に対して自由に移動できるようにする軸受要素２１Ｂ（例えばころ軸受、レール、ガイドホイール）上に載った構造要素（例えば金属フレーム）である。一般に、フレーム組立体２１は、コンベヤ組立体２３内に含まれるベルト２２上に配設された基板３０を支持するために使用される、プラテン組立体２７も備える。電磁ガイド１８は一般に、フレーム組立体２１を、システムコントローラ１０１から送出されたコマンドを用いて電磁ガイド１８の長さに沿って所望の位置に能動的に配置するために使用される、リニアモータ２１Ｃなどの駆動部材も備えることができる。電磁ガイド１８は、一連の従来型のスリップリング、ブラシ、電気的インターフェース構成部品、ケーブルトレイ、または信号および電力を移送シャトル２０内に見られる１つまたは複数の構成部品に供給するように構成された要素を含む他の従来型の支援回路も備えることができる。
【００３６】
図７に示すように、各移送シャトル２０は一般に、アイドラプーリ２３Ａと、給送スプール２３Ｂと、巻取スプール２３Ｃと、給送スプール２３Ｂおよび／または巻取スプール２３Ｃに結合され、プラテン２７を横切って配置されたベルト２２を給送および配置するように構成された、１つまたは複数のアクチュエータ（図示せず）とを有するコンベヤ組立体２３からなる。一般に、コンベヤ組立体２３およびプラテン２７は、軸受要素２１Ｂを通じて電磁ガイド１８に結合されたフレーム組立体２１によって支持される。プラテン２７は一般に、基板３０がクラスタツール１０を通って移送される間に基板３０およびベルト２２が上に配設される、基板支持面（例えば図７の上面）を有する。一実施形態では、ベルト２２が、ベルト２２の片側に配設された基板３０をベルト２２の反対側に従来型の真空発生デバイス（例えば真空ポンプ、真空エゼクタ）により与えられる真空によってプラテン２７の基板支持面上に保持できるようにする多孔材である。一実施形態では、クラスタツールを通って処理および移動する間に基板支持面の上に配設されているベルト２２の表面に、基板を「チャックする」ことができるように、プラテン２７の基板支持面内に形成された真空ポート（図示せず）に真空が与えられる。一実施形態では、ベルト２２が、例えばたばこに使用されるタイプの発散性のある紙もしくは別の類似材料からなる、または同じ目的を果たす材料からなる、発散性材料である。
【００３７】
一実施形態では、移送シャトル２０が、プラテン２７上に配設された基板を加熱するために設けられる加熱部材２４も含む。一実施形態では、加熱部材２４が、熱電対などの温度センサ（図示せず）およびシステムコントローラ１０１を用いて閉ループ制御される、ランプ、加熱素子、または他の類似のデバイスである。処理中、システムコントローラ１０１と加熱部材２４が一緒に使用されて所望量の熱がプラテン２７に供給され、したがって、ベルト２２上に配置された基板の温度を制御することができる。基板の温度は、さまざまな作業ステーションの特定の動作条件、基板のタイプ、基板上に形成される層、またはシステムコントローラ１０１内でプログラムされた、もしくはプログラム可能な他のパラメータに従って、手動または自動で制御することができる。
【００３８】
フレーム組立体２１の一構成では、自動光学検査ステーション１３内で実施される検査プロセスを促進するために、プラテン２７、したがって移送シャトル２０の上表面が、ランプ２９を用いて背面照明される。一実施形態では、ランプ２９が、光学検査ステーション１３内に見られるカメラによって検出することのできる１つまたは複数の波長の光を放出するように構成された広帯域光源である。
【００３９】
基板の移動、処理情報、および他の基板に固有の情報を追跡する目的で、各作業ステーション内に配設された対応する認識デバイスが認識することのできるＲＦ−ＩＤタグ、バーコード、または他の類似の処理デバイスなどの識別手段を、各基板３０に設けることができる。一例では、クラスタツール１０内での基板の位置を連続して制御するために、無線周波数タイプ、磁気誘導、または他の類似のタイプのデバイスが使用される。したがって、将来使用および解析することができるように、各特定の基板に関する収集データ（例えばＩＤ情報、各作業ステーション内で作成された処理情報）を収集して、システムコントローラ１０１のメモリ内に記憶することができる。
【００４０】
本発明の一変形形態によれば、図４に示すように、移送シャトル２０が、クラスタツール１０内に形成された回路１９に沿って移動させられる。回路１９は、電磁ガイド１８、ならびに２つ以上の生産ステーション２５および／または作業ステーション１１を備えることができる。一実施形態では、クラスタツール１０が、生産ステーション２５のミラーイメージまたは複製である、回路１９に結合された生産ステーション２５ａも備える。
【００４１】
本発明の別の変形形態によれば、図５に示すように、クラスタツール１０が生産ステーション２６を有する回路１９を備え、生産ステーション２６内では、その中に配設された各作業ステーション１１が、電磁ガイド１８に結合された複数の堆積ステーション１２を有する。一例では、生産ステーション２６が、電磁ガイド１８に沿って配設された４つの堆積ステーション１２を有する。一実施形態では、クラスタツール１０が、生産ステーション２６のミラーイメージまたは複製である、回路１９に結合された生産ステーション２６ａも備える。
【００４２】
一実施形態では、クラスタツール１０内で実施される処理シーケンスが次のように機能してよい。まず、システムコントローラ１０１から送出されたコマンドを用いることにより、移送シャトル２０が、ローディング／アンローディングステーション９（図１）内に配設された標準的なコンベヤシステム７から基板３０を受け取るように配置される。移送シャトル２０内のフレーム組立体２１がコンベヤシステム７と位置合わせされた後、移送シャトル２０内のベルト２２とコンベヤシステム７内のベルトが、基板３０をプラテン２７上にロードするように協調移動させられる。基板３０がプラテン２７上に配置された後、移送シャトル２０上に配設された基板に対してさまざまなプロセスを実施することができるように、移送シャトル２０および基板３０が、システムコントローラ１０１から送出されたコマンドを用いることにより、ある作業ステーションから次の作業ステーションに高速で移動させられる。さまざまな作業ステーション１１、生産ステーション２５、２６、またはそれらの組合せにおいて、基板に対して全てのプロセスが実施された後、次いで基板が、ローディング／アンローディングステーション９に搬送される。この場合、移送シャトル２０内のフレーム組立体２１がコンベヤシステム７と位置合わせされた後、移送シャトル２０内のベルト２２とコンベヤシステム７内のベルトが、プラテン２７からコンベヤシステム７に基板３０をアンロードするように協調移動させられる。
【００４３】
一実施形態では、図４を参照すると、生産ステーション２５に沿った第１の移送シャトル２０の前進が生産ステーション２５ａに沿った対応する第２の移送シャトル２０の同様の前進に一致し、したがって第１の移送シャトル上に配設された基板と第２の移送シャトル上に配設された基板が同様に処理されるように、クラスタツール１０を通る各移送シャトル２０の移動が関連付けられる。この処理構成は、基板の並列処理を達成し、それにより、同じ稼働時間であれば、図１のクラスタツールに対してクラスタツール１０の生産能力の倍加を可能にすることができる。
【００４４】
一実施形態では、図５に示すように、２つの生産ステーション２６および２６ａを通る移送シャトル２０の同時前進のような前進が複数の金属堆積ステーション１２を通って達成され、したがって各金属堆積ステーション１２内で少なくとも１枚の基板が処理にかけられるように、クラスタツール１０を通る各移送シャトル２０の移動が関連付けられる。したがって、単一基板の処理時間の間に、複数枚の基板が処理される。
【００４５】
クラスタツール１０は一般に、本質的にモジュール式であり、生産能力のさまざまな要件を満足させることができる。
【００４６】
本発明の分野および範囲から逸脱することなく、これまでに説明した電子回路用の動作する基板を得るためにクラスタツール１０に一部の修正および／または追加を行えることが明らかである。
【００４７】
本発明をいくつかの特定の例に即して説明してきたが、当業者なら必ず、特許請求の範囲に記載され、したがって特許請求の範囲により規定される保護範囲にいずれも含まれる特徴を有する、電子回路用の動作する基板を得るための他の多くの等価な形態のクラスタツールを得ることができることも明らかである。
【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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【国際調査報告】
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