專利名稱：一種防金屬離子污染的硅片烘干爐及硅片烘干方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種太陽(yáng)能電池生產(chǎn)設(shè)備，尤其涉及到一種能防金屬離子污染的硅片烘干爐及硅片烘干方法。
背景技術(shù)：
目前的太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率不斷提升，在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中，選擇性擴(kuò)散工藝已經(jīng)成為電池生產(chǎn)廠家重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，在各種實(shí)現(xiàn)選擇性擴(kuò)散的工藝路線中，采用印刷磷源的一次擴(kuò)散方法以低成本、易批量生產(chǎn)最受關(guān)注，印刷完成的硅片需在烘干爐內(nèi)進(jìn)行烘干作業(yè)，中國(guó)專利號(hào)為ZL200620073300.3的、名稱為太陽(yáng)能電池基板烘干爐的實(shí)用新 型專利，公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池基板烘干爐，用于將經(jīng)過(guò)印刷電極的太陽(yáng)能電池基板上的電極漿料的膠體、水分排出，包括一機(jī)架；一爐體，設(shè)于機(jī)架上，并且偏中間；一組加熱器，設(shè)于爐體的爐膛內(nèi)；一對(duì)主、從動(dòng)輥，分別樞置在機(jī)架的上部?jī)啥?；一網(wǎng)簾，套置在主、從動(dòng)棍上；一動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)在機(jī)架之一端，并且靠近于主動(dòng)棍，與主動(dòng)棍傳動(dòng)連結(jié)；一用于使所述爐膛獲得循環(huán)熱風(fēng)的風(fēng)路機(jī)構(gòu)，設(shè)在機(jī)架偏下方；一用于控制加熱器、動(dòng)力傳動(dòng)、風(fēng)路機(jī)構(gòu)工作的電氣控制箱，固設(shè)在爐體上，該烘干爐雖然體積小、生產(chǎn)效率較高、能保證基板受熱均勻，但是烘干過(guò)程中金屬離子卻無(wú)法消除而使硅片容易造成二次污染使硅片形成光生載流子復(fù)合中心，降低了電池的實(shí)際光電轉(zhuǎn)換效率，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決普通硅片烘干爐無(wú)法消除金屬離子對(duì)硅片產(chǎn)生二次污染且烘干爐能耗較大、樹(shù)脂網(wǎng)帶容易老化的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種能防金屬離子污染且節(jié)能的硅片烘干爐及硅片烘干方法。為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明主要是采用下述技術(shù)方案
本發(fā)明的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，用于太陽(yáng)能電池硅片的烘干作業(yè)，所述烘干爐設(shè)在框架上，包括爐體、設(shè)在爐體內(nèi)的加熱裝置、硅片傳送裝置和控制單元，其中爐體,包括內(nèi)壁板和爐外板，內(nèi)壁板和爐外板之間空腔形成隔熱層,所述內(nèi)壁板為石英板，在爐體兩側(cè)設(shè)有硅片進(jìn)口和硅片出口，在爐體頂部設(shè)有保護(hù)氣體進(jìn)氣口和排氣口，在爐體底部設(shè)有與娃片傳送機(jī)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口 ；
加熱裝置，包括若干外壁為石英管的遠(yuǎn)紅外加熱燈；
輸送裝置，包括若干平行排列的娃片平置軌道和相應(yīng)的娃片傳送機(jī)構(gòu)，所述每個(gè)娃片平置軌道包括設(shè)在爐內(nèi)的兩根平行且等高的石英放置條和分別設(shè)在爐體硅片進(jìn)口和硅片出口且處在所述石英放置條延伸線上的若干石英放置塊，石英放置條的頂面與石英放置塊的頂面等高形成水平的硅片放置面，兩根石英放置條之間間距與硅片寬度相吻合；控制單元，連接硅片傳送機(jī)構(gòu)各氣缸、加熱裝置紅外燈和保護(hù)氣體流量控制裝置，監(jiān)測(cè)并控制硅片傳送速度、烘干加熱功率、保護(hù)氣體流量和風(fēng)簾氣體流量。烘干爐內(nèi)所有與硅片接觸的零部件如內(nèi)壁板、加熱燈管、硅片擱置面材料 等均采用石英材料制成，避免了硅片與金屬零件的接觸，也避免了金屬零件在
高溫下?lián)]發(fā)出金屬離子的可能，從而避開(kāi)了金屬離子對(duì)硅片的二次污染，同時(shí)，
在烘干過(guò)程中，爐膛內(nèi)還吹入高純氮?dú)猓构杵冀K處于高純氮?dú)獾谋Ｗo(hù)中并 及時(shí)排出漿料揮發(fā)物，防止散布于空氣中的金屬離子對(duì)硅片表面造成二次污染； 爐體的隔熱層使烘干爐更節(jié)能環(huán)保，爐內(nèi)腔溫度更穩(wěn)定，硅片的加熱烘干質(zhì)量 更好，而多條烘干通道的并存設(shè)計(jì)，節(jié)約了爐體空間、降低能耗，使工作效率 得到了成倍提升。作為優(yōu)選，所述硅片傳送機(jī)構(gòu)為往復(fù)式步進(jìn)機(jī)構(gòu)，包括水平狀的石英傳送桿、水平氣缸、升降氣缸和水平導(dǎo)軌，所述水平導(dǎo)軌和移動(dòng)氣缸設(shè)在所述框架上，水平導(dǎo)軌與所述硅 片放置軌道平行，水平導(dǎo)軌上設(shè)有可沿水平導(dǎo)軌滑動(dòng)的可調(diào)支架，水平氣缸的活塞桿與所述支架連接，所述升降氣缸分別設(shè)在支架的兩端，升降氣缸的活塞桿分別與所述石英傳送桿的兩端部連接，石英傳送桿可通過(guò)升降氣缸的作用垂直升降，石英傳送桿設(shè)在所述石英放置條之間，石英傳送桿的長(zhǎng)度大于爐體的長(zhǎng)度，上升時(shí)石英傳送桿的桿身上表面聞?dòng)谑⒎胖脳l的頂面高度，下降時(shí)石英傳送桿的桿身處在石英放置條頂面的下方，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用往復(fù)式步進(jìn)法，解決了普通鏈?zhǔn)胶娓蔂t采用的金屬網(wǎng)帶造成金屬離子污染或采用樹(shù)脂網(wǎng)帶在高溫下老化快的問(wèn)題，而水平氣缸和升降氣缸的使用，則簡(jiǎn)化了控制和結(jié)構(gòu)，制作方便，成本低廉。作為優(yōu)選，所述石英放置條的頂部設(shè)有沿石英放置條軸線方向均勻排列的若干凸臺(tái)，所述兩根石英放置條的凸臺(tái)對(duì)稱設(shè)置，凸臺(tái)構(gòu)成若干個(gè)硅片加熱工位，所述水平氣缸的活塞桿行程與所述硅片加熱工位的間距相等，均勻排列的凸臺(tái)形成硅片的平放加熱工位，硅片放置平穩(wěn)且接觸面較小，有利于提高硅片的烘干質(zhì)量。作為優(yōu)選，所述石英放置塊頂面外沿設(shè)有與放置塊一體結(jié)構(gòu)且與石英放置條平行的定位條，所述定位條內(nèi)側(cè)面為斜面，定位條可使娃片在進(jìn)口處放置時(shí)定位精準(zhǔn)，烘干過(guò)程中不易錯(cuò)位而造成硅片滑落，通道內(nèi)側(cè)的斜面方便硅片的放置。作為優(yōu)選，所述爐體兩側(cè)的硅片進(jìn)口、硅片出口處和爐體底部的開(kāi)口處均設(shè)有風(fēng)簾，所述風(fēng)簾為可調(diào)流量的石英管風(fēng)簾，在爐體與外界相通的地方，設(shè)計(jì)有可調(diào)風(fēng)量的風(fēng)簾，使?fàn)t膛與外界隔絕，防止外界空氣中的金屬離子對(duì)硅片造成二次污染，也可防止?fàn)t膛內(nèi)的漿料揮發(fā)物溢出，造成環(huán)境污染。作為優(yōu)選，所述爐外板為PVDF樹(shù)脂板，所述隔熱層為高純石英纖維隔熱棉，石英纖維隔熱棉保溫性能良好又不會(huì)產(chǎn)生金屬離子污染，而PVDF樹(shù)脂板耐高溫且穩(wěn)定性優(yōu)良。作為優(yōu)選，所述保護(hù)氣體為高純氮?dú)?，所述進(jìn)氣口設(shè)在硅片出口端，所述排氣口設(shè)在硅片進(jìn)口端，所述進(jìn)氣口上設(shè)有可調(diào)式高純氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)器，逆流設(shè)計(jì)的高純氮?dú)饬飨?，有效地帶走烘干過(guò)程產(chǎn)生的廢氣，越接近出口的硅片接觸到的高純氮?dú)庠郊儍?，使硅片始終處于高純氮?dú)獾挠行ПＷo(hù)中，防止散布于空氣中的金屬離子對(duì)硅片表面造成二次污染，可調(diào)式高純氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)器能保證爐膛內(nèi)的保護(hù)氣體壓力始終處于一定壓力。作為優(yōu)選，在保護(hù)氣體的進(jìn)出氣管線上設(shè)有熱交換器，所述熱交換器分別與保護(hù)氣體的進(jìn)氣管道和出氣管道連接，在保護(hù)氣體的進(jìn)出管道上設(shè)計(jì)有換熱器，可吸收排出的高溫廢氣中的熱量來(lái)加熱進(jìn)氣氣體，提高了進(jìn)氣氣體的溫度，節(jié)約了能源，也減小了爐膛內(nèi)的溫度波動(dòng)，提高硅片的烘干質(zhì)量。作為優(yōu)選，在爐膛內(nèi)還設(shè)有熱電偶，所述熱電偶與控制單元電連接，熱電偶檢測(cè)爐膛內(nèi)的溫度并送至控制單元，可控硅觸發(fā)器以PID方式調(diào)節(jié)加熱管的功率，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度達(dá)到并保持在100°C 350°C的設(shè)定烘干溫度。一種硅片烘干方法，包括如下步驟
a)首先將印刷好的硅片通過(guò)石英叉放置在爐體硅片進(jìn)口處的石英放置塊上；
b)打開(kāi)爐膛內(nèi)的遠(yuǎn)紅外加熱燈加熱，爐膛內(nèi)的熱電偶實(shí)時(shí)檢測(cè)爐膛溫度并與控制單元電連接，可控硅觸發(fā)器以PID方式調(diào)節(jié)加熱管的功率，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度達(dá)到并保持在IOO0C 350°C的設(shè)定烘干溫度，打開(kāi)進(jìn)氣口的高純氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量，使?fàn)t 膛內(nèi)充滿高純氮?dú)獠⒈３譅t膛內(nèi)正壓，硅片進(jìn)出口端及底部開(kāi)口的風(fēng)簾將爐膛與外界隔絕，防止外界帶金屬離子的空氣對(duì)爐膛內(nèi)硅片造成污染；
c)開(kāi)啟升降氣缸，升降氣缸的活塞桿向上伸出并帶動(dòng)石英傳送桿上升，頂起硅片進(jìn)口處的待加熱硅片并使硅片脫離石英放置塊，此時(shí)硅片擱置在石英傳送桿上；
d)開(kāi)啟水平氣缸，水平氣缸活塞桿頂出推動(dòng)支架沿水平導(dǎo)軌滑動(dòng)，由于水平氣缸活塞桿行程與加熱工位的間隔相等，因而使石英傳送桿平移一個(gè)加熱工位，硅片進(jìn)入烘干爐內(nèi)相應(yīng)加熱工位開(kāi)始進(jìn)行烘干；
e)關(guān)閉升降氣缸，升降氣缸活塞桿復(fù)位縮回，帶動(dòng)石英傳送桿下降，石英傳送桿上的硅片隨之下降落在爐膛內(nèi)的石英放置條凸臺(tái)上，石英傳送桿繼續(xù)下降直至頂部低于石英放置條的頂面，硅片脫離石英傳送桿并擱置在石英放置條的凸臺(tái)上繼續(xù)進(jìn)行烘干，此時(shí)清潔的高純氮?dú)饽嫦蛄鬟^(guò)硅片表面并將烘干過(guò)程所產(chǎn)生的水分及金屬離子帶離，最后通過(guò)排氣口排出；
f)關(guān)閉水平氣缸，水平氣缸活塞桿復(fù)位縮回，帶動(dòng)支架沿水平導(dǎo)軌回位，相應(yīng)的使石英傳送桿反向平移一個(gè)加熱工位，回到初始位置等待，準(zhǔn)備下一個(gè)傳送周期的開(kāi)始；
g)重復(fù)c-f步驟，周而往復(fù)，使得硅片通過(guò)石英傳送桿一個(gè)工位一個(gè)工位從烘干爐進(jìn)口端移至出口端，完成整個(gè)烘干過(guò)程，硅片的移動(dòng)周期為8S 20S ；
h)當(dāng)烘干后的硅片移出至硅片出口處的石英放置塊上，則通過(guò)真空吸筆將硅片移除放置在擴(kuò)散用石英舟內(nèi)。本發(fā)明的有益效果是烘干爐內(nèi)所有與硅片接觸的零部件均采用石英材料
制成，避免了硅片與金屬零件的接觸，也避免了金屬零件在高溫下輝發(fā)出金屬離子的可能；硅片傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用往復(fù)式步進(jìn)法，解決了普通鏈?zhǔn)胶娓蔂t采用的金屬網(wǎng)帶產(chǎn)生金屬離子污染或采用樹(shù)脂網(wǎng)帶在高溫下老化快的難題；在烘干過(guò)程中，爐膛內(nèi)還吹入潔凈的高純氮?dú)猓构杵冀K處于高純氮?dú)獾谋Ｗo(hù)中，避免了散布于空氣中的金屬離子對(duì)硅片表面造成二次污染；多條硅片烘干通道的并存設(shè)計(jì)，節(jié)約了爐體空間、降低能耗，使生產(chǎn)效率得到了提升。


圖I是本發(fā)明的硅片頂起狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I的側(cè)視示意圖。圖3是本發(fā)明的硅片放置狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的側(cè)視示意圖。
圖中I.硅片，2.框架，3.爐體，4.內(nèi)壁板，5.爐外板，6.隔熱層，7.硅片進(jìn)口，
8.硅片出口，9.保護(hù)氣體進(jìn)氣口，10.排氣口，11.遠(yuǎn)紅外加熱燈，12.石英放置條，13.石英放置塊，14.石英傳送桿，15.水平氣缸,16.升降氣缸,17.水平導(dǎo)軌,18.支架，19.凸臺(tái)，20.風(fēng)簾，21.熱電偶。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例本實(shí)施例的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，用于太陽(yáng)能電池硅片I的烘干作業(yè)，如圖I和圖2所示，烘干爐放置在框架2上，包括爐體3、安裝在爐體內(nèi)的加熱裝置、硅片傳送裝置和控制單元，其中
爐體,包括內(nèi)壁板4和爐外板5，內(nèi)壁板為石英板，爐外板為PVDF樹(shù)脂板，內(nèi)壁板與爐外板之間的空腔內(nèi)填充隔熱層6，隔熱層為高純石英纖維隔熱棉，在爐體兩側(cè)設(shè)計(jì)有硅片進(jìn)口 7和硅片出口 8，在爐體底部設(shè)有與硅片傳送機(jī)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口，在硅片進(jìn)出口處和爐底開(kāi)口處均安裝有可調(diào)流量的石英管風(fēng)簾20 ;在爐體頂部設(shè)計(jì)有高純氮?dú)膺M(jìn)氣口 9和排氣口10，進(jìn)氣口設(shè)計(jì)在硅片的出口側(cè)，排氣口設(shè)計(jì)在硅片進(jìn)口側(cè)，在進(jìn)氣口上安裝有可調(diào)式高純氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)器，在高純氮?dú)膺M(jìn)出氣管道上設(shè)計(jì)有熱交換器，在爐膛內(nèi)還安裝有帶石英套的熱電偶21，熱電偶與控制單元電連接；
加熱裝置，安裝在爐內(nèi)硅片傳送裝置的頂部，包括三根外壁為石英管的遠(yuǎn)紅外加熱
燈；
輸送裝置，包括硅片平置軌道和硅片傳送機(jī)構(gòu)，硅片平置軌道包括安裝在爐內(nèi)的兩根平行且等高的石英放置條12和分別安裝在爐體硅片進(jìn)口和硅片出口且處在石英放置條延伸線上的石英放置塊13，石英放置條的頂面與石英放置塊的頂面等高形成水平的硅片放置面，兩根石英放置條之間間距與硅片的寬度相吻合；
控制單元，連接硅片傳送機(jī)構(gòu)各氣缸、加熱裝置紅外燈和保護(hù)氣體流量控制裝置，監(jiān)測(cè)并控制硅片傳送速度、爐膛溫度、烘干加熱功率、保護(hù)氣體流量和風(fēng)簾氣體流量。硅片傳送機(jī)構(gòu)為往復(fù)式步進(jìn)機(jī)構(gòu)，包括水平的石英傳送桿14、水平氣缸
15、升降氣缸16和水平導(dǎo)軌17，水平導(dǎo)軌和水平氣缸均安裝在框架上，水平導(dǎo)軌與硅片平置軌道平行，水平導(dǎo)軌上設(shè)計(jì)有可沿水平導(dǎo)軌滑動(dòng)的可調(diào)支架18，水平氣缸的活塞桿頂部與支架固定，升降氣缸分別固定在支架的兩端，升降氣缸的活塞桿分別與石英傳送桿的兩端部固定，石英傳送桿可通過(guò)升降氣缸的活塞桿作用而垂直升降，石英傳送桿設(shè)計(jì)在石英放置條中間并與石英放置條平行，石英傳送桿的長(zhǎng)度大于爐體的長(zhǎng)度，上升時(shí)石英傳送桿的桿身上表面高于石英放置條的頂面高度，下降時(shí)石英傳送桿的桿身處在石英放置條頂面的下方；在石英放置條的頂部設(shè)計(jì)有沿石英放置條軸線方向均勻排列的若干凸臺(tái)19，兩根石英放置條上的凸臺(tái)對(duì)稱設(shè)置，凸臺(tái)構(gòu)成硅片的平放加熱工位，石英放置塊的縱向間距與硅片相吻合，水平氣缸的活塞桿行程等同于加熱工位的間距；在石英放置塊頂面外沿設(shè)計(jì)有與石英放置塊一體結(jié)構(gòu)且與石英放置條平行的定位條，定位條內(nèi)側(cè)面為斜面。使用時(shí)，首先將印刷好的硅片通過(guò)石英叉放置在爐體硅片進(jìn)口處的石英放置塊上；打開(kāi)爐膛內(nèi)的遠(yuǎn)紅外加熱燈加熱，爐膛內(nèi)的熱電偶實(shí)時(shí)檢測(cè)爐膛溫度并與控制單元電連接，可控硅觸發(fā)器以PID方式調(diào)節(jié)加熱管的功率，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度達(dá)到并保持在300°C的設(shè)定烘干溫度，打開(kāi)進(jìn)氣口的高純氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量，使?fàn)t膛內(nèi)充滿高純氮?dú)獠⒈３譅t膛內(nèi)正壓，硅片進(jìn)出口端及底部開(kāi)口的風(fēng)簾將爐膛與外界隔絕，防止外界帶金屬離子的空氣對(duì)爐膛內(nèi)硅片造成污染；開(kāi)啟升降氣缸，升降氣缸的活塞桿向上伸出并帶動(dòng)石英傳送桿上升，頂起硅片進(jìn)口處的待加熱硅片并使硅片脫離石英放置塊，此時(shí)硅片擱置在石英傳送桿上；開(kāi)啟水平氣缸，水平氣缸活塞桿頂出推動(dòng)支架沿水平導(dǎo)軌滑動(dòng)，由于水平氣缸活塞桿行程與凸臺(tái)前后間隔相等，因而使石英傳送桿平移一個(gè)加熱工位，硅片進(jìn)入烘干爐內(nèi)相應(yīng)加熱工位開(kāi)始進(jìn)行烘干；關(guān)閉升降氣缸，升降氣缸活塞桿復(fù)位縮回，帶動(dòng)石英傳送桿下降，石英傳送桿上的硅片隨之下降落在爐膛內(nèi)的石英放置條凸臺(tái)上，石英傳送桿繼續(xù)下降直至頂部低于石英放置條的頂面，如圖3和圖4所示，硅片脫離石英傳送桿并擱置 在石英放置條凸臺(tái)上繼續(xù)進(jìn)行烘干，此時(shí)清潔的高純氮?dú)饽嫦蛄鬟^(guò)硅片表面并將烘干過(guò)程所產(chǎn)生的水分及金屬離子帶離，最后通過(guò)排氣口排出；關(guān)閉水平氣缸，水平氣缸活塞桿復(fù)位縮回，帶動(dòng)支架沿水平導(dǎo)軌回位，相應(yīng)的使石英傳送桿反向平移一個(gè)加熱工位，回到初始位置等待，準(zhǔn)備下一個(gè)傳送周期的開(kāi)始；重復(fù)c-f步驟，周而往復(fù)，使得硅片通過(guò)石英傳送桿一個(gè)工位一個(gè)工位從烘干爐進(jìn)口端移至出口端，完成整個(gè)烘干過(guò)程，硅片的移動(dòng)周期為12秒；當(dāng)烘干后的硅片移出至硅片出口處的石英放置塊上，則通過(guò)真空吸筆將硅片移除并放置在擴(kuò)散用石英舟內(nèi)。以上說(shuō)明并非對(duì)本發(fā)明作了限制，本發(fā)明也不僅限于上述說(shuō)明的舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、增添或替換，都應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，用于太陽(yáng)能電池硅片(I)的烘干作業(yè)，所述烘干爐設(shè)在框架(2)上，其特征在于包括爐體(3)、設(shè)在爐體內(nèi)的加熱裝置、硅片傳送裝置和控制單元，其中 爐體，包括內(nèi)壁板(4)和爐外板(5)，內(nèi)壁板和爐外板之間空腔形成隔熱層(6)，所述內(nèi)壁板為石英板，在爐體兩側(cè)設(shè)有硅片進(jìn)口(7)和硅片出口(8)，在爐體頂部設(shè)有保護(hù)氣體進(jìn)氣口(9)和排氣口(10)，在爐體底部設(shè)有與硅片傳送機(jī)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口 ； 加熱裝置，包括若干外壁為石英管的遠(yuǎn)紅外加熱燈(11); 輸送裝置，包括若干平行排列的娃片平置軌道和相應(yīng)的娃片傳送機(jī)構(gòu)，所述每個(gè)娃片平置軌道包括設(shè)在爐內(nèi)的兩根平行且等高的石英放置條(12)和分別設(shè)在爐體硅片進(jìn)口和硅片出口且處在所述石英放置條延伸線上的若干石英放置塊(13)，石英放置條的頂面與石英放置塊的頂面等高形成水平的硅片放置面，兩根石英放置條之間的間距與硅片的寬度相吻合； 控制單元，連接硅片傳送機(jī)構(gòu)各氣缸、加熱裝置紅外燈和保護(hù)氣體流量 控制裝置，監(jiān)測(cè)并控制硅片傳送速度、烘干加熱功率、保護(hù) 氣體流量和風(fēng)簾氣體流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，其特征在于所述硅片傳送機(jī)構(gòu)為往復(fù)式步進(jìn)機(jī)構(gòu)，包括水平的石英傳送桿(14)、水平氣缸(15)、升降氣缸(16)和水平導(dǎo)軌(17)，所述水平導(dǎo)軌和移動(dòng)氣缸設(shè)在所述框架(2)上，水平導(dǎo)軌與所述硅片放置軌道平行，水平導(dǎo)軌上設(shè)有可沿水平導(dǎo)軌滑動(dòng)的可調(diào)支架(18)，水平氣缸的活塞桿與所述支架連接，所述升降氣缸分別設(shè)在支架的兩端，升降氣缸的活塞桿分別與所述石英傳送桿的兩端部連接，石英傳送桿可通過(guò)升降氣缸的作用垂直升降，石英傳送桿設(shè)在所述石英放置條之間，石英傳送桿的長(zhǎng)度大于爐體的長(zhǎng)度，上升時(shí)石英傳送桿的桿身上表面聞?dòng)谑⒎胖脳l的頂面高度，下降時(shí)石英傳送桿的桿身處在石英放置條頂面的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，其特征在于所述石英放置條(12)的頂部設(shè)有沿石英放置條軸線方向均勻排列的若干凸臺(tái)(19)，所述兩根石英放置條的凸臺(tái)對(duì)稱設(shè)置，凸臺(tái)構(gòu)成若干個(gè)硅片加熱工位，所述水平氣缸(15)的活塞桿行程與所述硅片加熱工位的間距相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，其特征在于所述石英放置塊(13)頂面外沿設(shè)有與石英放置塊一體結(jié)構(gòu)且與石英放置條平行的定位條，所述定位條內(nèi)側(cè)面為斜面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，其特征在于所述爐體兩側(cè)的硅片進(jìn)口(7)、硅片出口(8)處和爐體底部的開(kāi)口處均設(shè)有風(fēng)簾(20)，所述風(fēng)簾為可調(diào)流量的石英管風(fēng)簾。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，其特征在于所述爐外板(5)為PVDF樹(shù)脂板，所述隔熱層(6)為高純石英纖維隔熱棉。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，其特征在于所述保護(hù)氣體為高純氮?dú)猓鲞M(jìn)氣口(9)設(shè)在硅片出口端，所述排氣口(10)設(shè)在硅片進(jìn)口端，所述進(jìn)氣口上設(shè)有可調(diào)式高純氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，其特征在于在保護(hù)氣體的進(jìn)出氣管線上設(shè)有熱交換器，所述熱交換器分別與保護(hù)氣體的進(jìn)氣管道和出氣管道連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種防金屬離子污染的硅片烘干爐，其特征在于在爐膛內(nèi)還設(shè)有帶石英套的熱電偶(21)，所述熱電偶與控制單元電連接。
10.基于權(quán)利要求I的硅片烘干方法，包括如下步驟 a)首先將印刷好的硅片通過(guò)石英叉放置在爐體硅片進(jìn)口處的石英放置塊上； b)打開(kāi)爐膛內(nèi)的遠(yuǎn)紅外加熱燈加熱，爐膛內(nèi)的熱電偶實(shí)時(shí)檢測(cè)爐膛溫度并與控制單元電連接，可控硅觸發(fā)器以PID方式調(diào)節(jié)加熱管的功率，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度達(dá)到并保持在100°C 350°C的設(shè)定烘干溫度，打開(kāi)進(jìn)氣口的高純氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量，使?fàn)t膛內(nèi)充滿高純氮?dú)獠⒈３譅t膛內(nèi)正壓，硅片進(jìn)出口端及底部開(kāi)口的風(fēng)簾將爐膛與外界隔絕，防止外界帶金屬離子的空氣對(duì)爐膛內(nèi)硅片造成污染； c)開(kāi)啟升降氣缸，升降氣缸的活塞桿向上伸出并帶動(dòng)石英傳送桿上升，頂起硅片進(jìn)口處的待加熱硅片并使硅片脫離石英放置塊，此時(shí)硅片擱置在石英傳送桿上； d)開(kāi)啟水平氣缸，水平氣缸活塞桿頂出推動(dòng)支架沿水平導(dǎo)軌滑動(dòng)，由于水平氣缸活塞桿行程與加熱工位的間隔相等，因而使石英傳送桿平移一個(gè)加熱工位，硅片進(jìn)入烘干爐內(nèi)相應(yīng)加熱工位開(kāi)始進(jìn)行烘干； e)關(guān)閉升降氣缸，升降氣缸活塞桿復(fù)位縮回，帶動(dòng)石英傳送桿下降，石英傳送桿上的硅片隨之下降落在爐膛內(nèi)的石英放置條凸臺(tái)上，石英傳送桿繼續(xù)下降直至頂部低于石英放置條的頂面，硅片脫離石英傳送桿并擱置在石英放置條凸臺(tái)上繼續(xù)進(jìn)行烘干，此時(shí)清潔的高純氮?dú)饽嫦蛄鬟^(guò)硅片表面并將烘干過(guò)程所產(chǎn)生的水分及金屬離子帶離，最后通過(guò)排氣口排出； f)關(guān)閉水平氣缸，活塞桿復(fù)位縮回，帶動(dòng)支架沿水平導(dǎo)軌回位，相應(yīng)的使石英傳送桿反向平移一個(gè)加熱工位，回到初始位置等待，準(zhǔn)備下一個(gè)傳送周期的開(kāi)始； g)重復(fù)c-f步驟，周而往復(fù)，使得硅片通過(guò)石英傳送桿一個(gè)工位一個(gè)工位從烘干爐進(jìn)口端移至出口端，完成整個(gè)烘干過(guò)程，硅片的移動(dòng)周期為8S 20S ； h)當(dāng)烘干后的硅片移出至硅片出口處的石英放置塊上，則通過(guò)真空吸筆將硅片移除放置在擴(kuò)散用石英舟內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種防金屬離子污染的硅片烘干爐及硅片烘干方法，烘干爐包括爐體、設(shè)在爐體內(nèi)的加熱裝置、硅片傳送裝置和控制單元，爐體內(nèi)壁為石英板，加熱裝置包括石英管遠(yuǎn)紅外加熱燈，硅片傳送裝置包括多條硅片平置軌道和相應(yīng)傳送機(jī)構(gòu)，傳送機(jī)構(gòu)為往復(fù)式步進(jìn)機(jī)構(gòu)，爐膛內(nèi)還充滿保護(hù)氣體，本發(fā)明的烘干爐內(nèi)所有與硅片接觸部位均采用石英材料制成，避免了硅片與金屬零件的接觸，往復(fù)式步進(jìn)傳送機(jī)構(gòu)，解決了普通鏈?zhǔn)浇饘倬W(wǎng)帶易產(chǎn)生金屬離子污染或采用樹(shù)脂網(wǎng)帶在高溫下老化快的難題，而在烘干過(guò)程中，硅片始終處于高純氮?dú)獾谋Ｗo(hù)中，提高了硅片的烘干質(zhì)量。
文檔編號(hào)F26B3/30GK102809270SQ20121021783
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者金重玄, 戴明, 毛金華, 吳洪聯(lián), 夏高生 申請(qǐng)人:杭州大和熱磁電子有限公司