(57)【要約】【課題】基板の裏面の塗布層が支持ピンと接触することのないウオーキングビーム式熱処理装置を提供する。【解決手段】ウオーキングビーム式熱処理装置１０は、(a) 基板１６の側縁に当接してその基板１６を水平に支持するために一対の固定ビーム２０から突設された側縁支持突起９４と、(b) 基板１６の前縁１６ｆおよび後縁１６ｒに当接してその基板１６を水平に支持するために可動ビーム２２から突設された前縁支持突起９６および後縁支持突起９８とを、備えることから、側縁支持突起９４がその側縁に当接することにより基板１６が一対の固定ビーム２０に支持され、前縁支持突起９６および後縁支持突起９８がその前縁１６ｆおよび後縁１６ｒが当接することにより基板１６が可動ビーム２２により支持されるので、基板１６はその裏面に何らの部材が当接することなく搬送される。【選択図】図２
2008254854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を輻射加熱するための加熱体を有する加熱炉と、該加熱炉内に設けられた長手状の一対の第１ビームおよび該一対の第１ビームの間に配置された第２ビームとを備え、炉長方向の相対移動と上下方向の相対移動により該一対の第１ビームと第２ビームとの間の受け渡しが繰り返されることによって前記基板を前記加熱炉を通して搬送するウオーキングビーム式熱処理装置であって、
前記基板の側縁に当接して該基板を水平に支持するために前記一対の第１ビームから突設された側縁支持突起と、
前記基板の前縁および後縁に当接して該基板を水平に支持するために前記第２ビームから突設された前縁支持突起および後縁支持突起と
を、備えることを特徴とするウオーキングビーム式熱処理装置。
【請求項２】
前記前縁支持突起および後縁支持突起は、前記基板の前縁および後縁の下側稜線に当接するように斜め上方に向かってそれぞれ突設されていることを特徴とする請求項１のウオーキングビーム式熱処理装置。
【請求項３】
前記前縁支持突起および後縁支持突起は、前記基板の前縁および後縁の下側稜線に当接する部分に、該基板の前縁および後縁の下側稜線に係合する多数の凹凸を備えていることを特徴とする請求項１または２のウオーキングビーム式熱処理装置。
【請求項４】
前記側縁支持突起は、前記基板の側縁の下側稜線に当接するように斜め下方に向かって前記一対の第１ビームから互いに接近する方向へ突設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかのウオーキングビーム式熱処理装置。
【請求項５】
前記側縁支持突起は、前記基板の側縁の下側稜線を支持するための緩傾斜部と、該緩傾斜部に続いて該基板のずれを抑制するために該緩傾斜部よりも傾斜が急である急傾斜部とを備えたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかのウオーキングビーム式熱処理装置。
【請求項６】
前記第１ビームおよび第２ビームは、管状の透明セラミックスから構成されたものであり、
前記前縁支持突起および後縁支持突起、および側縁支持突起は、該第１ビームおよび第２ビームの外周側に嵌め付けられた複数個の環状の固定部材にそれぞれ設けられ、
前記第１ビームまたは第２ビームと固定部材とは、該第１ビームまたは第２ビームと固定部材とを所定の遊びを以て貫通する止めピンにより相互に固定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかのウオーキングビーム式熱処理装置。
【請求項７】
前記側縁支持突起は、前記基板の側縁の下側稜線に当接するように斜め上方に向かって突設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかのウオーキングビーム式熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板、セラミックス基板などの基板に熱処理を施すためのウオーキングビーム式熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板、セラミックス基板などの基板を熱処理する熱処理炉内において、ウオーキングビームを用いて搬送するためのウオーキングビーム式基板搬送装置を備えた熱処理装置が知られている。このような熱処理装置では、乾燥或いは焼成を行う熱処理炉内で基板を搬送し、基板の表面（上面）および／または裏面（下面）に膜材料を固着形成処理するなどのための熱処理が施される。たとえば、特許文献１或いは特許文献２に記載されたものがそれである。
【特許文献１】特開２００３−１７６０１１号公報
【特許文献２】特開２００４−１８１２２号公報
【０００３】
上記ウオーキングビーム式基板搬送装置を備えた熱処理装置では、通常、炉長方向の相対移動と上下方向の相対移動とが交互に行われる第１ビームおよび第２ビームと、基板と接触してそれを支持するために第１ビームおよび第２ビームからそれぞれ上向きに突設された複数個の支持ピンとが備えられ、支持ピンにより下面が支持された基板が第１ビームと第２ビームとの間で受け渡しされることによって基板が搬送されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記ウオーキングビーム式熱処理装置では、基板の表面および／または裏面に、膜材料を固着させるための焼成処理を行うことが求められる場合がある。たとえば、基板が太陽電池基板である場合には、印刷等により厚膜材料などで所定のパターンで表面または裏面の一方の全面に塗布された櫛型電極材料と、同様の厚膜材料などで表面または裏面の他方の全面にべたで塗布された裏面電極材料とを焼成することにより、基板の表面および裏面の一方および他方に櫛型電極および裏面電極を固着する場合がそれである。
【０００５】
しかしながら、従来のウオーキングビーム式熱処理装置では、たとえば図９の支持ピン１２４に示すように、第１ビーム１２０の支持ピン１２６および第２ビーム１２２からそれぞれ上向きに突設された複数個の支持ピン１２４が基板１１６の裏面に当接させられることにより基板が支持されるとともに、第１ビーム１２０の支持ピン１２６による支持と第２ビーム１２２の支持ピン１２４による支持との間で受け渡されることにより基板１１６が搬送される。このため、基板１１６の裏面の全面に塗布された材料と支持ピン１２４とが接触するので、基板１１６の裏面の塗布層が焼成中において機械的な損傷を受けるという不都合があった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、基板の裏面の塗布層が支持ピンと接触することのないウオーキングビーム式熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、基板を輻射加熱するための加熱体を有する加熱炉と、その加熱炉内に設けられた長手状の一対の第１ビームおよびその一対の第１ビームの間に配置された第２ビームとを備え、炉長方向の相対移動と上下方向の相対移動によりその一対の第１ビームと第２ビームとの間の受け渡しが繰り返されることによって前記基板を前記加熱炉を通して搬送するウオーキングビーム式熱処理装置であって、(a) 前記基板の側縁に当接してその基板を水平に支持するために前記一対の第１ビームから突設された側縁支持突起と、(b) 前記基板の前縁および後縁に当接してその基板を水平に支持するために前記第２ビームから突設された前縁支持突起および後縁支持突起とを、備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明の要旨とするところは、請求項１に係る発明において、前記前縁支持突起および後縁支持突起は、前記基板の前縁および後縁の下側稜線に当接するように斜め上方に向かってそれぞれ突設されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明の要旨とするところは、請求項１または２に係る発明において、前記前縁支持突起および後縁支持突起は、前記基板の前縁および後縁の下側稜線に当接する部分に、その基板の前縁および後縁の下側稜線に係合する多数の凹凸を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、前記側縁支持突起は、前記基板の側縁の下側稜線に当接するように斜め下方に向かって前記一対の第１ビームから互いに接近する方向へ突設されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明の要旨とするところは、請求項１乃至４のいずれかに係る発明において、前記側縁支持突起は、前記基板の側縁の下側稜線を支持するための緩傾斜部と、その緩傾斜部に続いてその基板のずれを抑制するためにその緩傾斜部よりも傾斜が急である急傾斜部とを備えたものであることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれかに係る発明において、(a) 前記第１ビームおよび第２ビームは、管状の透明セラミックスから構成されたものであり、(b) 前記前縁支持突起と後縁支持突起、および前記側縁支持突起は、その第１ビームおよび第２ビームの外周側に嵌め付けられた複数個の環状の固定部材にそれぞれ設けられ、(c) 第１ビームまたは第２ビームと固定部材とは、その第１ビームまたは第２ビームと固定部材とを所定の遊びを以て貫通する止めピンにより相互に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、前記側縁支持突起は、前記基板の側縁の下側稜線に当接するように斜め上方に向かって突設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明のウオーキングビーム式熱処理装置によれば、前記基板の側縁に当接してその基板を水平に支持するために前記一対の第１ビームから突設された側縁支持突起と、(b) 前記基板の前縁および後縁に当接してその基板を水平に支持するために前記第２ビームから突設された前縁支持突起および後縁支持突起とを、備えることから、側縁支持突起がその側縁に当接することにより基板が一対の第１ビームに支持され、前縁支持突起および後縁支持突起がその前縁および後縁に当接することにより基板が第２ビームにより支持されるので、基板はその裏面に何らの部材が当接することなく搬送される。したがって、基板の裏面の塗布層が焼成中において機械的な損傷を受けることが好適に防止される。
【００１５】
また、請求項２に係る発明のウオーキングビーム式熱処理装置によれば、前記前縁支持突起および後縁支持突起は、前記基板の前縁および後縁の下側稜線に当接するように斜め上方に向かってそれぞれ突設されていることから、前縁支持突起および後縁支持突起がその前縁および後縁が当接することにより基板が第２ビームにより支持されるので、基板は、第２ビームにより支持されるときに、その裏面に何らの部材が当接することなく搬送される。
【００１６】
また、請求項３に係る発明のウオーキングビーム式熱処理装置によれば、前記前縁支持突起および後縁支持突起は、前記基板の前縁および後縁の下側稜線に当接する部分に、その基板の前縁および後縁の下側稜線に係合する多数の凹凸を備えていることから、基板が第２ビームにより支持されて搬送されるときに振動の発生や加速度の変化が発生しても、基板と前縁支持突起および後縁支持突起との間のずれが発生しがたく、基板の第２ビームからの脱落が好適に防止される。
【００１７】
また、請求項４に係る発明のウオーキングビーム式熱処理装置によれば、前記側縁支持突起は、前記基板の側縁の下側稜線に当接するように斜め下方に向かって一対の第１ビームから互いに接近する方向へ突設されていることから、基板はその荷重によってその両側縁の下側稜線が相互に接近する方向の方向成分を受けるので、振動の発生等に拘わらず安定的に第１ビームによって支持される。
【００１８】
また、請求項５に係る発明のウオーキングビーム式熱処理装置によれば、前記側縁支持突起は、前記基板の側縁の下側稜線を支持するための緩傾斜部と、その緩傾斜部に続いてその基板のずれを抑制するためにその緩傾斜部よりも傾斜が急である急傾斜部とを備えたものであることから、振動等によって仮に基板が移動させられたとしても基板の両側縁が急傾斜部に当接するので、それ以上のずれが防止される利点がある。
【００１９】
また、請求項６に係る発明のウオーキングビーム式熱処理装置によれば、(a) 前記第１ビームおよび第２ビームは、管状の透明セラミックスから構成されたものであり、(b) 前記前縁支持突起と後縁支持突起、および前記側縁支持突起は、その第１ビームおよび第２ビームの外周側に嵌め付けられた複数個の環状の固定部材にそれぞれ設けられ、(c) その第１ビームまたは第２ビームと固定部材とは、それら第１ビームまたは第２ビームと固定部材とを所定の遊びを以て貫通する止めピンにより相互に固定されることから、第１ビームおよび第２ビームとそれに嵌め付けられた固定部材との間の熱膨張差が大きくても、熱膨張による損傷が好適に解消される。また、透明なセラミックスを通して加熱体からの輻射エネルギが基板の裏面へ到達できるので、従来のウオーキングビーム式熱処理装置に比較して、均一に急速加熱することが容易となり、立ち上がり時間或いは加熱処理時間が短縮される。この結果、熱処理が基板の特性に影響を与えることが可及的に少なくされる。
【００２０】
また、請求項７に係る発明のウオーキングビーム式熱処理装置によれば、前記側縁支持突起は、前記基板の側縁の下側稜線に当接するように斜め上方に向かって突設されていることから、基板はその荷重によってその両側縁の下側稜線が相互に接近する方向の方向成分の推力を受けるので、振動の発生等に拘わらず安定的に第１ビームによって支持される。
【００２１】
ここで、好適には、前記第１ビームおよび第２ビームを構成する管状の透明セラミックスは、石英ガラスから成る透明な石英管から構成される。このようにすれば、一層軽量であり且つ剛性が高く、しかも安価な管状部材が用いられる利点がある。なお、透明とは、加熱体からの輻射エネルギがその透明なセラミックスを通過して基板の下面に到達してその基板の均一加熱や急速加熱に寄与できる程度の透過率を有することを意味する。たとえば、近赤外線を放射する加熱体が用いられる場合は、その近赤外線が基板の下面に到達して基板の均一加熱や急速加熱に寄与できる程度に透過できる透明性を意味するので、加熱に用いない他の波長である可視光において白濁していても問題はない。基板を輻射加熱するための加熱体からの放射波長を基準として定められる。
【００２２】
上記透明なセラミックスとは、熱処理を経て作られた非金属無機質の固体材料であって、珪酸塩鉱物、或いは各種の金属酸化物や非酸化物を原料とする耐熱ガラス、たとえばアルミナ、チタニアなどのニューセラミックス、可視光で白濁している結晶化石英、可視光で透明な石英などを含む。この透明なセラミックスとしては、たとえば、５μｍ以下好ましくは４μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下の波長の近赤外線から可視項までの波長を透過、好ましくは、５０％以上、好ましくは７０％以上透過する酸化物であり、通常の判別では、可視光領域で比較的透明な酸化物、たとえば６０％以上より好ましくは８０％以上の透過特性を有する酸化物である。これらの酸化物として、たとえば、透明溶融石英ガラス、コーニング社の「バイコールガラス」（商品名）Ｎｏ．７９００、Ｎｏ．７９４０で代表されるＳｉＯ２  含有量９５％以上の高ケイ酸ガラス、透明アルミナ等の８００℃で抗折力３００Ｋｇ／ｃｍ２  以上のものが好適であり、好ましくは入手容易で表面粗さに優れた透明溶融石英でもよい。
【００２３】
また、好適には、前記第１ビームは、前記加熱炉に対して位置固定に設けられた固定ビームであり、前記第２ビームは、前記加熱炉に対して相対移動可能に設けられた可動ビームであることから、ウオーキングビーム式熱処理装置のビーム駆動機構が簡単となる。
【００２４】
また、好適には、前記ウオーキングビーム式熱処理炉の第１ビームおよび第２ビームは、一方が固定されて他方が移動させられる形式のものであってもよいし、両方が移動させられる形式のものであってもよい。両方が移動させられる形式では、上下方向の移動ストロークの上昇端が同一高さとされ、その上昇端で基板の受け渡しが行われるようにすると、基板の上限移動が抑制されて都合がよい。
【００２５】
また、好適には、前記第１ビームおよび／または第２ビームを構成する管状部材は、断面円形のみならず、長円または楕円形、三角形、四角形或いは矩形などの多角形であってもよいし、逆Ｔ字形状であってもよい。また、前記第１ビームおよび／または第２ビームは、中空の管状部材のみならず、中実の長手状部材から構成されてもよい。
【００２６】
また、好適には、前記第１ビームおよび／または第２ビーム、或いは管状部材の一部とは、その全長のうち加熱炉内において輻射加熱により相対的に高温とされる部分、或いは加熱炉内での輻射エネルギによる輻射加熱により所定温度以上の加熱処理が行われる部分を示す。第１ビームおよび第２ビームの一方或いは両方において、たとえばその全長のうち加熱炉内において輻射加熱により相対的に高温とされる部分が透明なセラミックスから構成されていればよい。また、第１ビーム或いは第２ビームのみが透明なセラミックスから構成されていても一応の効果が得られる。
【００２７】
また、好適には、前記加熱炉は、その加熱体として、搬送される前記基板の上面および下面から所定距離離隔した位置に配置された複数の近赤外線放射体を備えたものである。このようにすれば、近赤外線放射体から放射される近赤外線が前記透明セラミックスを透過することにより、基板の上面および下面が均一に加熱される。また、透明なセラミックスを通して近赤外線放射体からの近赤外線輻射エネルギが基板の裏面へ到達できるので、速やかに基板を加熱することができる。なお、前記基板を輻射加熱するための加熱体は、近赤外線に限らず、遠赤外線や可視光線など、輻射加熱可能な波長の輻射線を放射するであればよいのである。
【００２８】
また、好適には、前記加熱体は、近赤外線を主として放射するハロゲンヒータが好適に用いられるが、それを含む波長或いはそれ以外の波長たとえば遠赤外線、可視光を放射する加熱体であってもよい。
【００２９】
また、好適には、前記加熱炉は、炉壁の天井から下方へ突き出す隔壁により分割された複数の加熱室と、前記炉壁の該加熱室の天井を構成する部分に接続された排気管とを備える。このようにすれば、基板の表面に塗布された膜材料から発生した排気ガスが近赤外線放射体と基板との間に滞留することが抑制され、加熱効率が高められる。
【００３０】
また、好適には、前記加熱炉の炉壁はセラミック繊維が厚板状に成形されたセラミックファイバーボードから構成され、そのセラミックファイバーボードの表面のうち少なくとも内壁面側にはシリカ系コーティングが施される。このようにすれば、セラミックファイバーボードからの粉塵の発生が防止され、クリーン度が高められる利点がある。
【００３１】
また、好適には、前記前縁支持突起および後縁支持突起は断面円形の金属製の棒材から構成されたものであり、前記多数の凹凸は、その棒材の外周面にねじ切りダイスにより形成されたねじ山から構成されたものである。このようにすれば、極めて容易に多数の凹凸が形成される。
【００３２】
また、好適には、上記前縁支持突起は、前方に向かうほど上方となるように傾斜させられ、且つ第２ビームから離隔するほど相互間隔が開く２本の棒材或いは線材から構成される。また、好適には、上記後縁支持突起は、後方に向かうほど上方となるように傾斜させられ、且つ第２ビームから離隔するほど相互間隔が開く２本の棒材或いは線材から構成される。前縁支持突起および後縁支持突起は少なくとも合計３本で支持することができる。このように、それら前縁支持突起および後縁支持突起は上方に向かうほど互いに離隔するように傾斜形成されたものであることから、それらによって支持される基板はその荷重によってその前縁および後縁の下側稜線が相互に接近する方向の方向成分の推力を受けるので、振動の発生等に拘わらず安定的に第２ビームによって支持される。なお、前縁支持突起および後縁支持突起は一方が１本他方が２本の合計３本で支持することができ、これによりがたつきが好適に防止される。また、前縁支持突起および後縁支持突起はそれぞれ３本以上であってもよい。
【００３３】
また、好適には、前記一対の第１ビームから互いに接近する方向へ突設される側縁支持突起は、一方が１本他方が２本の合計３本で基板を支持することができる。また、側縁支持突起は、それぞれ３本以上であってもよい。側縁支持突起は、棒材或いは線材から曲げ成形され、緩傾斜部および急傾斜部が複数繰り返えされた多段に形成される。このようにすれば、幅寸法の異なる複数種類の基板に対して搬送できる利点がある。
【００３４】
また、好適には、前記基板は、前縁支持突起および後縁支持突起で支持可能な前縁および後縁と一対の側縁支持突起で支持可能な一対の側縁とを有する形状であればよく、正方形や長方形を含む矩形のみならず、たとえば、前縁または後縁と側縁との間の角が斜めの直線或いは曲線で構成された８角形等の多角形や、円形等の他の形状であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、発明の具体例を説明する目的の範囲で、図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例１】
【００３６】
図１は、本発明の一実施例のウオーキングビーム式熱処理装置１０を示す側面図である。図１において、ウオーキングビーム式熱処理装置１０は、フレーム（機枠）１２によって所定の高さ位置に固定されたトンネル状の加熱炉１４と、その加熱炉１４内を通して基板１６を加熱炉１４の入口側から出口側へ順次搬送するための搬送装置１８とを備えている。基板１６は、たとえば太陽電池を構成するための単結晶或いは多結晶のシリコンウエハー等の半導体基板や、ガラス基板上にシリコン等の半導体が成膜された基板、サファイヤ等の単結晶基板上に結晶成長により半導体が積層された基板などから構成されるものであり、基本的には矩形たとえば２００乃至２５０ｍｍの正方形である。基板１６は、たとえばその表面および裏面に印刷された電極材料ペーストなどの厚膜材料を熱処理により焼成し固着して電極層とするために急速に熱処理される。
【００３７】
搬送装置１８は、両端部がフレーム１２により支持されたビーム（梁）状の第１ビームすなわち複数本の固定ビーム２０と第２ビームすなわち複数本の可動ビーム２２とを備え、それら固定ビーム２０および可動ビーム２２の炉長方向の相対移動と上下方向の相対移動とを交互に行うことによって、すなわち可動ビーム２２が固定ビーム２０に対して、上昇運動、前進運動、下降運動、後退運動を繰り返し行うことにより、固定ビーム２０と可動ビーム２２との間で基板１６の受け渡しを行って基板１６を加熱炉１４の出口へ向かって搬送する。
【００３８】
上記固定ビーム２０および可動ビーム２２は、基板１６の下面を加熱するための輻射線が透過するように、その全長が透明な石英管から構成されている。しかし、基板１６の輻射加熱に必要な部分だけ透明石英管とし、他はステンレス鋼などの金属管材から構成されてもよい。要するに、この固定ビーム２０および可動ビーム２２のうちの長手方向の一部たとえば加熱炉１４内で輻射加熱を受ける部分すなわちその炉体内に位置して４００度以上の輻射加熱を受ける部分のみが透明な石英管から構成されてもよい。
【００３９】
前記搬送装置１８は、加熱炉１４の入口側および出口側においてフレーム１２に複数個（本実施例では４個）固設されたガイドブッシュ２４に上下方向に案内される複数本（本実施例では４本）のガイドロッド２６を備えることによりそれぞれ昇降可能に設けられた入口側昇降プレート２８および出口側昇降プレート３０と、それら入口側昇降プレート２８および出口側昇降プレート３０上にそれぞれ設けられた入口側ガイドレール３２および出口側ガイドレール３４によって加熱炉１４の長手方向すなわち基板１６の搬送方向（炉長方向）にそれぞれ案内され、可動ビーム２２の両端部を支持する入口側可動部材３６および出口側可動部材３８と、タイミングベルト或いはチェーン等の無端環状の伝動帯４２を介して減速機付モータ４４により回転駆動されるカム軸４６に固定された上下カム４８および前後カム５０と、その上下カム４８の外周面であるカム面に接触するカムホロア５２が固設されることによりその上下カム４８のカム曲線に従って往復回動させられる入口側上下レバー５４と、入口側上下レバー５４の上下運動を伝達するためにその入口側上下レバー５４と入口側昇降プレート２８とを連結する連結リンク５６と、出口側昇降プレート３０とリンク５８とを介して連結された出口側上下レバー６０と、その出口側上下レバー６０に入口側上下レバー５４の回動運動を伝達するために、入口側上下レバー５４の回動軸と出口側上下レバー６０の回動軸との間に連結された第１リンク６２、第２リンク６４、第３リンク６６と、前記前後カム５０の外周面であるカム面に接触するカムホロア６８が固設されることによりその前後カム５０のカム曲線に従って往復回動させられる前後レバー７０と、前後レバー７０の前後方向の運動を伝達するためにその前後レバー７０と入口側可動部材３６との間を連結するリンク７２とを備えている。
【００４０】
上記搬送装置１８では、減速機付モータ４４からカム軸４６までの部品点数が、伝動帯４２のみであって極力少なくされ、可動ビーム２２の入口側端部および出口側端部は、上記入口側昇降プレート２８および出口側昇降プレート３０によって、その長手方向の移動が可能に支持され、出口側上下レバー６０を駆動するために入口側上下レバー５４とともに回動する第１リンク６２と出口側の上下レバー６０とともに回動する第３リンク６６とが、炉体８０の全長よりも長い長手状の第２リンク６４によって連結され、入口側上下レバー５４の回動が出口側上下レバー６０にそのまま伝達され、入口側上下レバー５４が上下カム４８により直接回動させられるので、ギヤボックスやそれにより回転方向が変換されたシャフトを用いて出口側へ駆動力を伝達する場合に比較して、ビビリや振動が可動ビーム２２に発生することが好適に防止されている。
【００４１】
本実施例では、基板１６を協働して搬送するために、互いに平行な一対の固定ビーム２０が、その両端部がフレーム１２に支持されることによって複数対設けられており、それら一対の固定ビーム２０の間に、入口側可動部材３６および出口側可動部材３８に両端部が支持された可動ビーム２２が平行に配置されている。
【００４２】
図１において、加熱炉１４は、入口および出口と排気孔以外は閉じられた長手直方体状の加熱空間を形成する炉体８０と、その炉体８０の出口から順次搬出される基板１６を速やかに冷却するためにその炉体８０の出口側に接続されたトンネル状の冷却装置８２とを備え、７００乃至９００度の加熱温度且つ１分程度の加熱時間で熱処理を行うように構成されている。
【００４３】
図１の横断面に詳しく示すように、上記炉体８０内には、たとえば１．８０μｍ乃至１、３１μｍ程度の波長の近赤外線を放射する棒状の加熱体である長手状のハロゲンヒータ７８が、基板１６の上下に所定距離離隔した位置において搬送方向に直交する状態で並列的に複数本配設されており、それらハロゲンヒータ７８により上下方向に挟まれた空間を可動ビーム２２および固定ビーム２０によって基板１６が搬送され、この搬送過程で、ハロゲンヒータ７８から放射される近赤外線が基板１６の上面および下面に照射されて基板１６が加熱されるようになっている。炉体８０内において、可動ビーム２２および固定ビーム２０は透明石英管から構成されているため、下側に位置するハロゲンヒータ７８から基板１６の下面に向かう近赤外線は可動ビーム２２および固定ビーム２０によって遮光されず、それらを構成する透明石英管を透過して基板１６の下面に到達するので、急速且つ均一な加熱が可能となっている。
【００４４】
炉体８０の炉壁は、セラミック繊維がたとえばシリカゲルの含浸により固められて厚板のブロック状に成形されることにより断熱性に優れ且つ軽量なセラミックファイバーボードにより構成されており、そのセラミックファイバーボードの表面のうち少なくとも内壁面側にはシリカ系コーティングが施されたものである。このため、断熱性が得られるだけでなく、セラミックファイバーボードからの粉塵の発生が防止され、クリーン度が高められるようになっている。
【００４５】
なお、基板１６の搬送路よりも下側のハロゲンヒータ７８と下側の炉壁との間には図示しない予熱管が設けられているとともに、その予熱管に直列に接続された給気管が、ハロゲンヒータ７８のうち基板１６の搬送路よりも上側のハロゲンヒータ７８と上側の炉壁との間に設けられている。上記給気管には複数個の噴出孔が設けられており、予熱管で予熱された気体が給気管の噴出孔から炉体８０の加熱空間内へ供給されるようになっている。本実施例において酸化性雰囲気であるため、その供給気体は空気である。しかし、非酸化性雰囲気であれば窒素などの不活性ガスが用いられ、還元雰囲気であれば水素ガスが用いられる。
【００４６】
そして、図１にも示すように、加熱炉１４において、炉体８０で囲まれた加熱空間は、その天井面から下方へ突き出し且つ底面から上方へ突き出すように設けられた隔壁８８により分割された複数（本実施例では２つ）の加熱室９０と、その加熱室９０の天井を構成する部分に接続された排気管９２とが備えられている。これにより、加熱処理により基板１６の表裏に塗着された膜材料内の成分が炉体８０内で燃焼したとき、給気管の噴出孔から供給される予熱空気とともにその燃焼ガスが各加熱室９０内から上記排気管９２を通して速やかに排出されるようになっている。
【００４７】
図２は、一対の固定ビーム２０とその一対の固定ビーム２０の間に配置された可動ビーム２２とを示す斜視図である。一対の固定ビーム２０の中心軸間距離は基板１６の横方向の寸法（辺）よりも大きく設定されている。そして、固定ビーム２０には、基板１６の側縁１６ｓに当接してその基板１６を水平に支持するために一対の固定ビーム２０から相互に接近する方向に突設された複数対の側縁支持突起９４が備えられている。また、可動ビーム２２には、基板１６の前縁１６ｆおよび後縁１６ｒにそれぞれ当接してその基板１６を水平に支持するために第２ビームから斜め上方に突設された一対の前縁支持突起９６および後縁支持突起９８が備えられている。
【００４８】
上記側縁支持突起９４と前縁支持突起９６および後縁支持突起９８とは、比較的小径の金属製の棒材或いは線材から曲げ成形により構成されたものであり、固定ビーム２０および可動ビーム２２の外周側に嵌め付けられた金属製の環状( 短管状) の固定部材１００に溶接により固定されている。それら側縁支持突起９４、前縁支持突起９６、後縁支持突起９８、固定部材１００は、たとえば、ステンレススチールをはじめとするよく知られた耐熱鋼から構成されている。たとえば図４に示すように、上記環状の固定部材１００には一対の貫通穴１０２が形成されているとともに、固定ビーム２０および可動ビーム２２の取付位置にも、一対の貫通穴１０４が形成されており、それら貫通穴１０２および１０４に所定の遊びを以て貫通する止めピン１０６が落とし込まれることによって、固定部材１００が固定ビーム２０および可動ビーム２２の取付位置に固定される。すなわち、固定部材１００に固定された側縁支持突起９４が固定ビーム２０に固定され、固定部材１００に固定された前縁支持突起９６および後縁支持突起９８が可動ビーム２２に固定されている。
【００４９】
上記側縁支持突起９４は、基板１６の一対の側縁１６ｓの下側稜線に当接するように斜め下方に向かって一対の固定ビーム２０から互いに接近する方向へ突設されており、図３に詳しく示すように、専ら基板１６の側縁１６ｓの下側稜線に点接触で当接してそれを支持するための緩傾斜部１１０と、その緩傾斜部１１０に続いて基板１６のずれを抑制するためにその緩傾斜部１１０よりも傾斜が急である急傾斜部１１２とを、複数すなわち２つづつ順次に備えている。上記基板１６の側縁１６の下側稜線に当接してそれを支持するための緩傾斜部１１０は、水平に対して１０度乃至２０度の傾斜角度範囲内に設定され、上記急傾斜部１１２は、その緩傾斜部１１０よりも十分大きな傾斜角たとえば水平に対して３０度乃至８０度の傾斜角度範囲内に設定される。
【００５０】
図４乃至図６に示すように、上記前縁支持突起９６および後縁支持突起９８は、基板１６の前縁１６ｆおよび後縁１６ｒの下側稜線に点接触で当接するように斜め上方に向かってそれぞれ突設されている。すなわち、前縁支持突起９６は、前方Ｆに向かうほど上方となるように傾斜させられ、且つ可動ビーム２２から離隔するほど相互間隔が開く２本棒材或いは線材から構成される。上記後縁支持突起９８は、後方に向かうほど上方となるように傾斜させられ、且つ可動ビーム２２から離隔するほど相互間隔が開く２本の棒材或いは線材から構成される。そして、これら前縁支持突起９６および後縁支持突起９８は、基板１６の前縁１６ｆおよび後縁１６ｒの下側稜線に点接触で当接する部分にねじダイスを用いて雄ねじが所定長さ範囲で形成されることによって、その基板１６の前縁１６ｆおよび後縁１６ｒの下側稜線と摺動不能に係合する多数の凹凸９６ｓおよび９８ｓが備えられている。上記前縁支持突起９６および後縁支持突起９８の側方投影面( 可動ビーム２２に平行な垂直面に対する投影図) における水平面に対する傾斜角θは、１０度乃至２０度の傾斜角度範囲内に設定されている。
【００５１】
［実験１］
図７は、傾斜角度θが異なる５種類の前縁支持突起９６および後縁支持突起９８を用いた他は同じ条件で、厚みが０．２ｍｍであるシリコンベースの太陽電池用基板１６を用いてその焼成を行った実験結果を示している。基板１６の反りによる影響は、基板１６の長手方向において影響を発生しやすいため、前縁支持突起９６および後縁支持突起９８の傾斜角度θの範囲について行われた。
【００５２】
図７の図表に示すように、上記傾斜角度θが１０乃至２０度の範囲であれば、基板１６の表面に傷、基板１６の位置ずれ、基板１６の割れ・欠け、基板１６の電気性能のそれぞれについて、問題が全く発生しなかった。しかし、上記傾斜角度θが３度である場合は、焼成中に基板１６の反りが発生したときに止めピン１０６の頭部や、前縁支持突起９６および／または後縁支持突起９８に接触し、基板１６の裏面の一部が損なわれる。基板１６の裏面に櫛型電極が設けられている場合はその櫛型電極の断線を発生させ、基板１６の裏面にベタで電極が塗布されている場合は、接触によって異種金属成分が進入が電極を構成するアルミニウム層へ進入し、変色或いは変質を発生させる可能性がある。反対に、上記傾斜角度θが２５度である場合は、搬送中に基板１６が傾斜し、ハロゲンヒータ７８からの距離が部分的に異なって熱効果が偏在するので、電気性能の低下が発生する可能性がある。
【００５３】
上述のように、本実施例のウオーキングビーム式熱処理装置１０によれば、(a) 基板１６の側縁１６ｓに当接してその基板１６を水平に支持するために一対の固定ビーム( 第１ビーム) ２０から突設された側縁支持突起９４と、(b) 基板１６の前縁１６ｆおよび後縁１６ｒに当接してその基板１６を水平に支持するために可動ビーム( 第２ビーム) ２２から突設された前縁支持突起９６および後縁支持突起９８とを、備えることから、側縁支持突起９４がその側縁１６ｓに当接することにより基板１６が一対の固定ビーム２０に支持され、前縁支持突起９６および後縁支持突起９８がその前縁１６ｆおよび後縁１６ｒが当接することにより基板１６が可動ビーム２２により支持されるので、基板１６はその裏面に何らの部材が当接することなく搬送される。したがって、基板１６の裏面の塗布層が焼成中において機械的な損傷を受けるということが好適に防止される。
【００５４】
また、本実施例のウオーキングビーム式熱処理装置１０によれば、前縁支持突起９６および後縁支持突起９８は、基板１６の前縁１６ｆおよび後縁１６ｒの下側稜線に当接するように斜め上方に向かってそれぞれ突設されていることから、前縁支持突起９６および後縁支持突起９８がその前縁１６ｆおよび後縁１６ｒが当接することにより基板１６が可動ビーム２２により支持されるので、基板１６は、可動ビーム２２により支持されるときに、その裏面に何らの部材が当接することなく搬送される。
【００５５】
また、本実施例のウオーキングビーム式熱処理装置１０によれば、前縁支持突起９６および後縁支持突起９８は、基板１６の前縁１６ｆおよび後縁１６ｒの下側稜線に当接する部分に、その基板１６の前縁１６ｆおよび後縁１６ｒの下側稜線に係合する多数の凹凸９６ｓおよび９８ｓを備えていることから、基板１６が可動ビーム２２により支持されて搬送されるときに振動の発生や加速度の変化が発生しても、基板１６と前縁支持突起９６および後縁支持突起９８との間のずれが発生しがたく、基板１６の可動ビーム２２からの脱落が好適に防止される。
【００５６】
また、本実施例のウオーキングビーム式熱処理装置１０によれば、側縁支持突起９４は、基板１６の側縁１６ｓの下側稜線に当接するように斜め下方に向かって一対の固定ビーム２０から互いに接近する方向へ突設されていることから、基板１６はその荷重によってその両側縁１６ｓの下側稜線が相互に接近する方向の方向成分を受けるので、振動の発生等に拘わらず安定的に固定ビーム２０によって支持される。
【００５７】
また、本実施例のウオーキングビーム式熱処理装置１０によれば、側縁支持突起９４は、基板１６の側縁１６ｓの下側稜線を支持するための緩傾斜部１１０と、その緩傾斜部１１０に続いてその基板１６のずれを抑制するためにその緩傾斜部１１０よりも傾斜が急である急傾斜部１１２とを備えたものであることから、振動等によって仮に基板１６が移動させられたとしても基板１６の両側縁１６ｓが急傾斜部１１２に当接するので、それ以上のずれが防止される利点がある。
【００５８】
また、本実施例のウオーキングビーム式熱処理装置１０によれば、(a) 固定ビーム２０および可動ビーム２２は、管状の透明セラミックスから構成されたものであり、(b) 前縁支持突起９６と後縁支持突起９８、および側縁支持突起９４は、固定ビーム２０および可動ビーム２２の外周側に嵌め付けられた複数個の環状の固定部材１００にそれぞれ設けられ、(c) その固定ビーム２０および可動ビーム２２と固定部材１００とは、それら固定ビーム２０および可動ビーム２２と固定部材１００とを所定の遊びを以て貫通する止めピン１０６により相互に固定されることから、固定ビーム２０および可動ビーム２２とそれに嵌め付けられた固定部材１００との間の熱膨張差が大きくても、熱膨張による損傷が好適に解消される。また、透明なセラミックスを通して加熱体からの輻射エネルギが基板の裏面へ到達できるので、従来のウオーキングビーム式熱処理装置に比較して、均一に急速加熱することが容易となり、立ち上がり時間或いは加熱処理時間が短縮される。この結果、熱処理が基板の特性に影響を与えることが可及的に少なくされる。
【００５９】
また、本実施例のウオーキングビーム式熱処理装置１０によれば、側縁支持突起９４は、基板１６の側縁１６ｓの下側稜線に当接するように斜め上方に向かって突設されていることから、基板１６はその荷重によってその両側縁１６ｓの下側稜線が相互に接近する方向の方向成分の推力を受けるので、振動の発生等に拘わらず安定的に固定ビーム２０によって支持される。
【実施例２】
【００６０】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において、前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図８は、本発明の他の実施例の固定ビーム２０に設けられた側縁支持突起１１４を示している。本実施例の側縁支持突起１１４は、固定部材１００から水平方向に向かって突き出した後に回曲させられて、固定ビーム２０側へ向かうほど上方へ向うように斜めに形成されている。この斜めの部分に、前述と同様に、基板１６の側縁１６ｓの下側稜線を支持するための緩傾斜部１１０と、その緩傾斜部１１０に続いてその基板１６のずれを抑制するためにその緩傾斜部１１０よりも傾斜が急である急傾斜部１１２とが備えられている。本実施例によれば、前述の側縁支持突起９４と同様の作用効果が得られる。
【００６２】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施例のウオーキングビーム式熱処理装置の構成を説明する側面視断面図である。
【図２】図１の実施例において、固定ビームおよび可動ビームと、それにより搬送される基板との関係を説明する要部斜視図である。
【図３】図１の固定ビームおよびそれに固定された側縁支持突起の構成を説明するための固定ビームの断面図である。
【図４】図１の可動ビームおよびそれに固定された前縁支持突起および後縁支持突起の構成を説明するための可動ビームの要部側面図である。
【図５】図１の可動ビームおよびそれに固定された前縁支持突起および後縁支持突起の構成を説明するための可動ビームの要部平面図である。
【図６】図１の可動ビームおよびそれに取付られた前縁支持突起および後縁支持突起の構成を説明するための可動ビームの図４のVI−VI視断面図である。
【図７】図４乃至図６の前縁支持突起および後縁支持突起の側面投影図における水平面に対する傾斜角θが異なる５種類について、他は同じ条件で、厚みが０．２ｍｍであるシリコンベースの太陽電池用基板１６を用いてその焼成を行った実験結果を示す図表である。
【図８】本発明の他の実施例の固定ビームおよびそれに固定された側縁支持突起の構成を説明するための固定ビームの断面図であって、図３に対応する図である。
【図９】可動ビームから突設された従来の支持ピンを含む搬送装置の要部を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０：ウオーキングビーム式熱処理装置
１４：加熱炉
１６：基板
２０：固定ビーム（第１ビーム）
２２：可動ビーム（第２ビーム）
９４、１１４：側縁支持突起
９６：前縁支持突起
９６ｓ：凹凸
９８：後縁支持突起
９８ｓ：凹凸
１０６：止めピン
１００：固定部材
１１０：緩傾斜部
１１２：急傾斜部
【図１】
2008254854.tif 000003
【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】
2008254854.tif 000008
【図７】
2008254854.tif 000009
【図８】
2008254854.tif 000010
【図９】
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