CN106463432A - 线性检测系统 - Google Patents

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CN106463432A CN201580030766.7A CN201580030766A CN106463432A CN 106463432 A CN106463432 A CN 106463432A CN 201580030766 A CN201580030766 A CN 201580030766A CN 106463432 A CN106463432 A CN 106463432A
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Abstract

本公开内容的实施方式一般涉及全面、可扩充基板检测系统。检测系统包括多个测量单元，这些测量单元经调适以检测、探测或测量基板的一或更多个特征，这些特征包括厚度、电阻率、锯痕、几何形状、污点、碎屑、微裂纹、晶体分数及光致发光。可使用检测系统鉴定基板上的缺陷，并在将基板处理成太阳能电池之前评估利用基板生产的太阳能电池的太阳能电池效率。可在轨道或输送装置上将基板移送穿过测量单元之间的检测系统，且随后基于检测数据将这些基板分类。

Description

线性检测系统
背景
技术领域
本公开内容的实施方式总体涉及一种用于检测基板的检测系统，诸如半导体基板。
背景技术
在处理期间，在独立检测站处例行地检测基板，诸如半导体基板，以确保符合预定质量控制标准。不同检测技术提供关于产品及工艺的全面数据。然而，归因于所需要的检测站数目及在这些检测站之间移动基板所产生的移送时间，全面检测可能为费时的，从而降低了产量。因此，设备制造商常常面临在繁重检测/移送时间下的彻底检测或前述某些检测工艺之间作出抉择。
因此，需要一种能够迅速且全面地检测基板的基板检测系统。
发明内容
本公开内容的实施方式一般涉及全面、可扩充的基板检测系统。检测系统包括多个测量单元，这些测量单元经调适以检测、探测或测量基板的一或更多个特征，这些特征包括厚度、电阻率、锯痕、几何形状、污点、碎屑、微裂纹及晶体分数。检测系统可用于鉴定基板上的缺陷且在处理基板之前评估电池效率。可在轨道或输送装置上将基板移送穿过测量单元之间的检测系统，且随后基于检测数据将这些基板分类至各个箱中。
在一个实施方式中，检测系统包含：前端，该前端包括机械手，该机械手经调适以自盒卸载基板且将基板装载至输送装置上；及模块化单元，该模块化单元包括沿输送装置线性安置的又一个测量单元。一或更多个测量单元经调适以检测由输送装置移送的基板。一或更多个测量单元包括微裂纹检测单元、厚度测量单元、光致发光单元、几何形状检测单元及锯痕探测单元。检测系统进一步包括：良率分析服务器，该良率分析服务器经调适以接收并处理来自测量单元的检测数据；及分类单元，该分类单元经调适以基于检测数据将基板分类。
在另一实施方式中，检测系统包含：前端，该前端包括机械手，该机械手经调适以自盒卸载基板且将基板装载至输送装置上；及模块化单元，该模块化单元包括沿输送装置线性安置的又一个测量单元。一或更多个测量单元经调适以检测由输送装置移送的基板。一或更多个测量单元包括微裂纹检测单元及厚度测量单元，该厚度测量单元能够以0.5微米或更小的可重复性测量基板厚度且能够以1％以下的可重复性测量基板电阻率。一或更多个测量单元也包括光致发光单元、几何形状检测单元及锯痕探测单元，该几何形状检测单元能够以小于约10微米的可重复性测量基板长度。几何形状检测单元包括一对U形探测器。检测系统还包括：良率分析服务器，该良率分析服务器经调适以接收并处理来自测量单元的检测数据；及分类单元，该分类单元经调适以基于检测数据将基板分类。良率分析服务器经调适以使用自光致发光单元所接收的检测数据来产生砖块或锭块的三维视觉重建，这些基板自该砖块或锭块切割。
在另一实施方式中，检测系统包含：前端，该前端包括机械手，该机械手经调适以自盒卸载基板且将基板装载至第一输送装置上；及模块化单元，该模块化单元包括沿第一输送装置线性安置的又一个测量单元。一或更多个测量单元经调适以检测由第一输送装置移送的基板。一或更多个测量单元包括微裂纹检测单元及厚度测量单元，该厚度测量单元能够以0.5微米或更小的可重复性测量基板厚度且能够以1％以下的可重复性测量基板电阻率。一或更多个测量单元也包括光致发光单元、锯痕探测单元及几何形状检测单元。几何形状检测单元能够以小于约10微米的可重复性测量基板长度，能够以小于约40微米的可重复性测量基板宽度，并且能够以约0.1度或更小的可重复性测量基板正交性。几何形状检测单元包括一对U形探测器。检测系统还包括良率分析服务器，该良率分析服务器经调适以接收并处理来自测量单元的检测数据。良率分析服务器经调适以使用自光致发光单元所接收的检测数据来产生砖块或锭块的三维视觉重建。检测系统还包括分类单元，该分类单元经调适以基于检测数据将基板分类。分类单元包括：第二输送装置；多个箱，这些箱侧向安置在第二输送装置的边缘外侧；及多个分类机构，这些分类机构用于将基板自第二输送装置移送至多个箱。
附图说明
以上简要概述的本公开内容上述详述特征可以被详细理解的方式、以及本公开内容的更特定描述，可以通过参照实施方式获得，本公开内容的实施方式中的一些实施方式绘示于附图中。然而，应当注意，附图仅绘示示例性实施方式，因而这些附图不应视为对本发明的范围的限制，因为本发明可允许其它等同有效的实施方式。
图1图示根据一个实施方式的检测系统的俯视平面图。
图2图示图1的检测系统的侧视图。
图3图示根据一个实施方式的检测基板的方法的流程图。
图4图示所测量电池效率与光致发光位错百分比之间的关系。
图5图示根据一个实施方式的几何形状检测单元的探测器。
图6图示使用表面轮廓分析以及厚度测量分别对基板的顶表面及底表面上的锯痕的探测。
图7图示根据一个实施方式的基板至箱的移送。
为了便于理解，尽可能地使用相同参考数字符号标示附图共通的相同元件。考虑到，一个实施方式中的元件及特征在没有进一步地描述下可有益地并入其它实施方式。
具体实施方式
本公开内容的实施方式一般涉及全面、可扩充基板检测系统。检测系统包括多个测量单元，这些测量单元经调适以检测、探测或测量基板的一或更多个特征，这些特征包括厚度、电阻率、锯痕、几何形状、污点、碎屑、微裂纹、晶体分数及光致发光。可使用检测系统鉴定基板上的缺陷，并在将基板处理成太阳能电池之前评估利用基板生产的太阳能电池的太阳能电池效率。可在轨道或输送装置上将基板移送穿过测量单元之间的检测系统，且随后基于检测数据将这些基板分类。本公开内容的系统可用于包括半导体晶片及太阳能电池的基板的检测；然而，还应设想其它类型基板的检测。
图1图示根据一个实施方式的检测系统100的俯视平面图。检测系统100包括前端101、模块化单元102及相对于另一者线性安置的分类单元103。前端101包括移送机械手104，该移送机械手具有支撑元件104e，诸如抽吸元件、端效器、夹持器或夹钳，用以夹持并移送基板105。移送机械手104经调适以将基板105自位于前端101内的一或更多个盒109移送至输送系统130。输送系统130可为马达驱动输送系统，该输送系统包括一或更多个输送装置106a、106b，诸如由致动器经由辊子和/或驱动齿轮所驱动的传送带或轨道(图示两个)。以线性(直线)排列相继安置输送装置106a、106b，以将自移送机械手104所接收的基板105移送穿过模块化单元102且到达分类单元103内的位置。在所示实施方式中，充分靠近彼此安置输送装置106a、106b以允许基板桥接这些输送装置之间的缝隙，或可在传送带之间安置辊子(未图示)以在传送带之间支撑基板，且从而促进两个输送装置之间的基板移送。
在模块化单元102内安置输送装置106a且输送装置106a促进基板105穿过模块化单元102的移送。可在前端101与模块化单元102之间或在模块化单元102与分类单元103之间安置额外模块化单元，以促进检测系统100的扩充。可随后替换输送系统130中的一或更多个输送装置以容纳额外模块化单元。各个模块化单元可包括一或更多个测量单元。在图1的实施方式中，模块化单元102包括五个测量单元107a至107e。应设想，也可在空间允许时通过将额外测量单元添加至模块化单元102来修改检测系统100，而非添加第二模块化单元，由此增加所评估的产量和/或特征。
在一个实施例中，测量单元107a为微裂纹检测单元，该微裂纹检测单元经调适以检测基板105是否有裂纹，以及可选地判定基板105的晶体分数。邻近于前端101安置测量单元107a，且该测量单元经构造以接收由移送机械手104安置在输送系统130上的基板105。在发生检测时，诸如微裂纹探测，以连续方式相对于测量单元107a移动基板105。
测量单元107b可为厚度测量单元，该厚度测量单元经调适以测量基板105的基板厚度以及电阻率两者。在测量单元107a中的检测之后，测量单元107b接收沿输送装置106a移送的基板105。沿基板105的直线路径安置测量单元107b，该直线路径由测量单元107a的位置下游的输送装置106a界定，且在相对于测量单元移送基板105时，测量单元107b对基板105执行一或更多个检测工艺。在基板处于运动中的同时，执行测量单元107b处发生的检测工艺；然而，应设想，可停止基板105的运动以促进检测准确度增加。
测量单元107c可为光致发光单元，该光致发光单元经构造以探测缺陷、执行杂质测量(例如，杂质的百分比)及晶体位错测量。在测量单元107b中检测之后，测量单元107c接收沿输送系统130移送的基板105。沿基板105的直线路径安置测量单元107c，该直线路径由测量单元107a、107b的位置下游的输送装置106a界定；且在相对于测量单元移送基板105时，测量单元107c对基板105执行一或更多个检测工艺。在基板105处于运动中的同时，执行测量单元107c处发生的检测工艺；然而，应设想，可停止基板105的运动以促进检测准确度增加。
测量单元107d可为几何形状检测单元，该几何形状检测单元经构造以分析基板105的几何形状及表面特性。在测量单元107c中检测之后，测量单元107d接收沿输送系统130移送的基板105。沿基板105的直线路径安置测量单元107d，该直线路径由测量单元107a至107c的位置下游的输送装置106a界定；且在相对于测量单元移送基板105时，测量单元107d对基板105执行一或更多个检测工艺。在基板105处于运动中的同时，执行测量单元107d处发生的检测工艺；然而，应设想，可停止基板105的运动以促进检测准确度增加。
测量单元107e可为锯痕探测单元。锯痕探测单元经构造以在运作中执行锯痕深度及位置的检测，且可检测及鉴定包括槽、阶梯及双阶梯的锯痕。沿基板的直线路径安置测量单元107e，该直线路径由测量单元107a至107d的位置下游的输送装置106a界定；且在相对于测量单元移送基板105时，测量单元107e对基板105执行一或更多个检测工艺。在基板105处于运动中的同时，执行测量单元107e处发生的检测工艺；然而，应设想，可停止基板105的运动以促进检测准确度增加。
输送系统130将所检测的基板自模块化单元102输送至分类单元103。分类单元103包括从分类单元103中穿过而纵向安置的输送装置106b。如图1中所示，输送装置106b可包括一或更多个输送装置传送带(图示两个)。在输送装置106b的外侧安置一或更多个箱115(图示十二个)。在图1所示的实施方式中，在输送装置106b的每一侧上以两个平行行纵向地安置六个箱115。箱115与输送装置106b的边缘为实质等距的。箱115经调适以自输送装置106b接收基板105。可根据测量单元107a至107e中所执行的检测工艺期间判定的特征将基板105分类至箱115中。分类机构116邻近每一个箱115及输送装置106b，以促进分类基板105至箱115中。分类机构116包括多个传送带或辊子，这些传送带或辊子经调适以垂直致动而升降来自输送装置106b的基板105，且将基板105移送至箱115中的选定一者中，而无需停止输送装置106b的运动。
尽管未图示，但应设想，可在输送装置106b的末端且与该输送装置成直线安置额外箱115，以捕获从分类中无意忽略的基板105，用以防止损坏此类基板。尽管图示12个箱115，但应设想，可包括多于或少于12个箱115，诸如6个、18个或24个箱。
尽管图1披露检测系统100的一个实施方式，但还设想其它实施方式。举例而言，尽管输送系统130包括两个输送装置106a、106b，但应设想，输送系统130可包括单个输送装置，该输送装置能够连续传送基板105穿过检测系统100。或者，可使用两个以上输送装置106a、106b。
另外，应设想，测量单元107a至107e可为彼此的复本。举例而言，应设想，检测系统100可包括重复的微裂纹检测单元、厚度测量单元、光致发光单元、几何形状检测单元或锯痕探测单元，以增加产量。在另一实施方式中，应设想，可以除了关于图1所描述的线性排列或操作次序以外的线性排列或操作次序构造测量单元107a至107e。在另一实施方式中，应设想，可用少数电荷载流子检测单元替代测量单元107a至107e中的一或更多者。在另一实施方式中，应设想，可将少数电荷载流子检测单元作为第六测量单元添加。又在一实施方式中，应设想，前端可不包括机械手104。确切而言，可通过邻近输送装置106a安置盒来在输送系统130上安置基板105。随后，盒可经转位(index)，使得盒内的基板接触输送装置106a，且由于盒与输送装置106a两者之间的相对运动自盒移除到输送装置106a上。进一步地转位可促使额外基板移除。
图2图示图1的检测系统100的侧视图。如图所示，以共线构造排列前端101、模块化单元102及分类单元103，使得在输送系统130上沿大体直线路径以连续方式穿过系统传送基板105(图1中所示)，以用于检测。前端101以硬币堆叠构造接收含有基板的一或更多个盒，例如每一盒内部包括多个槽，每个槽经构造以固持基板，且盒经安置以使得一个在另一个之上地安置基板。经由机械手104将基板自盒移送至输送系统130从而移送穿过系统100。前端101包括具有图形用户界面的电脑210，该图形用户界面经调适以呈现与前端中发生的操作相关的信息，这些信息包括量度、批号等。在一个实施例中，电脑210可包括触屏界面。
测量单元107a至107e中的每一个(图1中所示)也具有相应电脑211a至211e，该相应电脑具有图形用户界面且该图形用户界面经调适以呈现与各个单元处发生的操作相关的信息。举例而言，电脑211a至211e可呈现图像、曲线图、表格或其它数据中的一或更多种。电脑211a至211e也可包括触屏界面。电脑210及211a至211e中的每一个可促进与各个前端101或测量单元107a至107e的互动，以用于调整该前端或测量单元的工艺参数或条件。
输送系统130为传送带的线性设置系统，该系统经调适以将基板传送至邻近于测量单元107a至107e的位置，以随即检测基板。如图2中所示，邻接测量单元107a至107e中的每一个安置输送系统130，以促使与各个测量单元107a至107e的检测设备邻近的基板的移送，该检测设备诸如传感器或相机。模块化单元102及前端101可在上端和/或下端处具有一或更多个存取面板212，以促进对测量单元107a至107e及前端101的存取以用于维护。模块化单元102还可包括一或更多个存取口213，以进一步地促进对测量单元107a至107e的存取，从而促进对输送系统130的存取，以用于在工艺期间移除基板等。
在测量单元107a至107e的下游安置分类单元103，且该分类单元经调适以基于来自测量单元107a至107e的数据将基板105分类。内部所安置的输送装置106b移送基板邻近箱115，以用于基板的分类。分类单元103包括多个存取面板216(图示8个)以促进分类单元103的硬件的保养。如图2中所示，在分类单元103的上部处的输送装置106b上方安置存取面板216，而在分类单元103的下部处的输送装置106b下方安置四个存取面板216。分类单元103还可包括通过一或更多个存取面板216可存取的良率分析服务器217。或者，应设想，可在模块化单元102中安置良率分析服务器217及通过一或更多个存取面板212存取该良率分析服务器。
良率分析服务器217耦接至前端101及测量单元107a至107e中的一或更多个，且该良率分析服务器经调适以接收、收集、分析、储存和/或报告数据，该数据自前端101及一或更多个测量单元107a至107e接收且关于从中通过的每一个基板。另外，系统使用者可提供与基板相关的数据，这些数据包括所切割出基板的硅砖块，砖块内基板的位置，以及锭块中的砖块位置，砖块自锭块切割。良率分析服务器217能够在预定间隔后追踪检测数据，且可基于检测数据产生每日或长期曲线图及统计数据。另外，良率分析服务器217可关于特定炉室、处理腔室中所处理或用相同锯所加工的基板来追踪数据及分组数据。类似地，良率分析服务器可关于来自相同锭块或砖块的基板，或关于由独立(separate)锭块内的相同相对位置产生的基板追踪及分组数据。经由良率分析服务器217监控及处理数据促进了制造过程中质量控制问题的鉴定及修正。举例而言，良率分析服务器217及该服务器上的软件可鉴定硅浇铸工具，或特定烘箱、锯，或处理最大数目的缺陷基板的其它工具；且相反地，鉴定每一浇铸工具、烘箱、锯或其它工具的生产力。另外，良率分析服务器也可追踪制造工厂的总产值。
由良率分析服务器217所产生的样本数据可包括：每锯的最大与最小厚度变化(thickness variation；TV)；每锯的X与Y方向上的总厚度变化(total thicknessvariation；TTV)；每锯的平均TTV；每个砖块的最大与最小电阻率；每锯及每批的TV良率；每锯的TV良率损失；每个砖块的光致发光缺陷及杂质；每个砖块的杂质位置；每个砖块的缺陷位置；及每个烘箱及每批的光致发光缺陷及杂质信息。
图3图示根据一个实施方式的检测基板的方法的流程图350。流程图350从操作351开始，在该操作中，在前端的装载站处安置盒，该盒载运用于检测的多个基板，前端例如检测系统100的前端101。在操作352中，前端内所安置的机械手自盒移除基板，并在诸如输送系统130的输送系统上安置该基板。在输送系统130移动穿过检测系统100时，输送系统130将基板移送至沿输送系统130安置的多个测量单元中的每一个。
在操作353中，邻近于第一测量单元安置基板，且由该第一测量单元检测该基板，例如测量单元107a。在一个实施例中，测量单元107a可为微裂纹检测单元。在相对于微裂纹检测单元移动基板时，微裂纹检测单元可对基板执行一或更多个操作，且随后将检测数据转发至良率分析服务器217。在操作354中，在沿输送系统130移送基板时，邻近于第二测量单元107b安置基板，且由该第二测量单元检测该基板。在一个实施例中，测量单元107b可为厚度与电阻测量单元。在相对于厚度与电阻测量单元移动基板时，厚度与电阻测量单元可对基板执行一或更多个操作，且随后将检测数据转发至良率分析服务器217。
在操作355中，邻近于第三测量单元安置基板，且由该第三测量单元检测该基板，第三测量单元例如测量单元107c。在一个实施例中，测量单元107c可为光致发光单元。在相对于光致发光单元移动基板时，光致发光单元可对基板执行一或更多个操作，且随后将检测数据转发至良率分析服务器217。在操作356中，邻近于第四测量单元安置基板，且由该第四测量单元检测该基板，第四测量单元例如测量单元107d。在一个实施例中，测量单元107d可为几何形状单元。在相对于几何形状单元移动基板时，几何形状单元可对基板执行一或更多个操作，且随后将检测数据转发至良率分析服务器217。
在操作357中，邻近于第五测量单元安置基板，且由该第五测量单元检测该基板，第五测量单元例如测量单元107e。在一个实施例中，测量单元107e可为锯痕检测单元。在相对于锯痕检测单元移动基板时，锯痕检测单元可对基板执行一或更多个操作，且随后将检测数据转发至良率分析服务器217。
在操作358中，将基板移送至分类单元，例如分类单元103，以用于基于操作352至357中的一或更多者中所获得的检测数据分类成箱。良率分析服务器分析所接收的检测数据并判定基板经分类而进入的特定箱。在邻近于合适的箱安置基板时，分类机构致动以将基板自输送系统移送至合适的箱。
图3图示流程图350一个实施方式；然而，也应设想其它实施例。举例而言，应设想，可取决于检测系统100中的测量单元数目省略操作353至357中的一或更多个。还应设想，若检测系统100包括五个以上的测量单元，则可将额外检测操作添加至流程图350。另外，应设想，可归因于先前检测操作期间所获得的检测结果而省略一或更多个后续检测操作。举例而言，若在操作353中，第一测量单元判定基板为具有缺陷的，则可省略操作354至357，且基板可行进至对应于缺陷基板的分类箱。在另一实施方式中，操作351可包括将基板鉴定信息提供至良率分析服务器217。基板识别信息可包括批号识别、基板识别、盒识别及类似识别中的一或更多种，该基板识别信息促进穿过检测系统100的基板的追踪及数据与基板的关联。
微裂纹检测单元
微裂纹检测单元经设计以探测基板中的微观裂纹；若未探测到这些微观裂纹，则将可能在处理期间产生破损晶片。微裂纹检测单元也可探测材料包含物及孔，这些材料包含物及孔可对最终产品的效率及质量两者具有不利影响。在一个实施例中，微裂纹检测单元利用亮场传输近红外波长以探测基板上所存在的裂纹的对比形态。在此实施例中，可在亮场发射器上方安置基板，亮场发射器诸如激光二极管。基板内部的微裂纹影响通过基板的光的红外部分。CCD相机可安置以探测穿过基板的光学传输。CCD相机的分辨率(resolution)决定可探测的最小裂纹宽度。可由计数CCD相机图像的关联暗灰色像素来计算裂纹尺寸。
或者，高强度可闪烁光可传输光穿过基板以促进使用高分辨率CCD相机获取图像。薄裂纹散射该光且呈现为所获取的图像上的暗线，而较宽裂纹使得光穿过基板且呈现为白线。通过测量表示裂纹的像素数目来计算微裂纹长度。还设想微裂纹检测的其它方法，这些方法包括扫描声学显微法、机械激发、使用20kHz至90kHz频率范围内的外部压电转换器的谐振超声波振动、电子斑点图像干涉测量法、使用空气耦合转换器的兰姆波空气耦合超声波测试及锁相热成像(lock-in thermography)。
微裂纹检测单元可探测基板上存在的97％或更多的裂纹，包括小至80微米或更小的针孔，其中具有小于0.3％的误警率。微裂纹检测单元判定裂纹位置以及裂纹尺寸(例如，裂纹的长度和/或宽度)，而使用探测色差(例如，灰阶)、图像宽度及灰阶衍生的斜率的计算程序(algorithms)区分裂纹与颗粒边界。在浇铸晶片的一个实施例中，当经调适以探测基板的晶体分数时，微裂纹检测单元也可测量基板的单晶分数。
适用于本文中的微裂纹检测单元的实施例包括：VINSPEC视觉系统，可购自德国维斯巴登的Vitronic Dr.-Ing.Stein Bildverarbeitsungssysteme GmbH；HE-WI-04晶片检测模块，可购自德国Zulpich的Hennecke Systems GmbH；MCl-100微裂缝检测单元，可购自匈牙利布达佩斯的SemiLab Co.Ltd.；GP MICRO-D.Cell检测系统，可购自德国康士坦兹的GP SOLAR GMBH；及TAURUS检测系统，可购自德国埃兰根的Intego GmbH。还应设想其他单元，其中包括由其它制造商所生产的那些单元。
厚度测量单元
厚度测量单元经调适以测量基板的厚度、弓形、翘曲及电阻率中的一或更多者。在一个实施例中，厚度测量单元可包括近红外超发光二极体(superluminescent diode；SLD)以促进基板测量。例如在3×32面积内的96个位置中，可使用3个传感器(例如，三个近红外SLD)测量基板的厚度，而可以例如在1×32阵列中的32个位置处测量基板的电阻率。可例如使用相对于基板在中心安置的涡电流传感器测量电阻率。厚度测量单元可判定约0.5微米或更小的可重复性(例如，相同基板的多个测量结果处于彼此的0.5微米范围内)下的基板厚度、约0.5微米或更小的可重复性下的总厚度变化(total thickness variation；TTV)、约1微米或更小的可重复性下的基板翘曲及1％或更小的可重复性下的电阻率。厚度测量单元也可判定最大与最小厚度以及最大与最小电阻率的特定位置(例如，X、Y坐标)。应理解，可重复性是在相同条件下由相同仪器对相同基板所获得的测量变化。
适用于本文中的厚度测量单元的实施例包括：WMT-3厚度与电阻率测试器，可购自匈牙利布达佩斯的SemiLab Co.Ltd.；PV-1000，可购自纽约奥巴尼的MTI InstrumentsInc.；及PV-R/PV-RT测量平台，可购自德国KITEC Microelectronic Technologie GmbH或Woerth-Hoerlkofen。还应设想其它单元，其中包括由其它制造商所生产的那些单元。
光致发光单元
光致发光单元经构造以探测缺陷、执行杂质测量(例如，杂质的百分比)及位错(例如，结晶学缺陷)测量。当照射样本以激发过量载流子时，光致发光为辐射重组的测量。在光产生过量载流子时，这些载流子的浓度增加到一定值，这些值取决于该区域内的缺陷、杂质及其它重组机制。光致发光强度与载流子浓度成比例：因此，大体而言，亮区指示较高少数载流子寿命区域，而暗区指示较高缺陷浓度。光致发光为无触点技术，此技术允许应用于太阳能电池处理中的许多处理操作之间。在光致发光检测操作期间，由激光照射基板。电子受到光子激发，从而引发电子移动至导带。在电子落回至价带时，以不同波长发射光子。通过减小的带隙特征化杂质且在图形用户界面上将杂质显示为暗区，而将颗粒边界显示为暗线。在一个实施例中，在6"×6"面积上使用具有810nm的波长及至多60W的功率的激光二极管执行基板的照射。
位错测量结果是对于多晶硅(cSi)基板的最终电池效率的有用指标，如图4的曲线图460所示，且因此允许在完成最终器件之前准确判定电池效率。图4图示所测量电池效率与光致发光位错百分比之间的关系。在一个实施例中，使用光致发光探测所评估的电池效率与成品器件所测量的效率相比具有约0.15％或更小的平均绝对误差(mean absoluteerror；MAE)，诸如0.10％。
此外，光致发光单元促进除气工艺的控制与发展，以确保由响应于除气工艺变量的调整提供数据来移除最大量的杂质。另外，光致发光单元鉴定基板缺陷(例如，位置)，且可经由经验演算法(empirical algorithms)量化缺陷的性能影响。此外，光致发光单元促进经由缺陷位置的鉴定移除缺陷，或者，若缺陷超出预定限度则促进基板的废弃。因此，在经历回收技术之前可废弃不可回收的基板，这些不可回收的基板终将失败，从而最终避免这类工艺的时间及费用。
光致发光单元不仅促进了低质量基板的报废并消除在不可销售或不可回收基板上浪费的可消耗品及劳力，而且光致发光单元也允许制造商计划及控制基板良率。此外，光致发光单元还促进生产线的工艺参数的调整，以实现具有最大效率的基板。另外，光致发光单元促进根据诸如效率的特定特征进行基板分类，这些基板可随后根据特征被分组成多批。
另外，应设想，可在良率分析服务器217上收集及储存多个基板的发光数据，且利用这些发光数据促进自砖块或锭块的子部件基板的砖块或锭块的3D视觉重建。3D重建促进砖块或锭块内的缺陷的成像，从而可经由一致的质量问题的鉴定引发有效良率改良。
基板可分批进入太阳能制造厂，其中每一基板具有识别信息。识别信息可仅为到达制造厂的基板堆叠中的基板的序列号，例如，盒中的槽号。另外地或可替代地，识别信息可为经激光写于靠近基板边缘的基板侧边上的代码或其它标记。识别信息促进基板所来自的锭块的识别，及锭块内的位置识别，以及该基板来自何基板制造商的识别。制造厂软件，诸如与前端101、光致发光单元、良率分析服务器217或上述组合关联的软件促进使用识别信息贯穿处理的基板追踪。使用识别信息，可完成砖块或锭块的3D视觉重建，因为检测数据可与特定基板相关。
适用于本文中的光致发光单元的实施例包括：iLS-W2检测单元，可购自澳大利亚新南威尔斯州滑铁卢的BT Imaging；HE-PL-01光致发光模块，可购自德国Zulpich的Hennecke Systems GmbH；及PLL1001光致发光检测单元，可购自匈牙利布达佩斯的SemiLabCo.Ltd.。还应设想其它单元，其中包括由其它制造商所生产的那些单元。
几何形状检测单元
几何形状检测单元可以约10微米或更小的可重复性测量基板长度，且可以约40微米或更小的可重复性测量基板宽度。可以以约40微米或更小的可重复性测量基板倒角(chamfer)，且以约40微米以下的可重复性测量对角线距离(例如，正方形或矩形基板的角到角距离)。可以以约0.1度或更小的可重复性测量基板的正交性。测量单元确保基板满足预定尺寸需求。
几何形状检测单元也可经构造以在运作中横跨基板的顶表面及底表面执行污点探测，且另外，可执行基板的边缘/侧边上的碎屑探测。举例而言，几何形状检测单元可探测具有约150微米或更小的尺寸的碎屑及污点，且具有约60微米或更小的尺寸的侧边碎屑。可以以小于0.5％的误警率探测位于基板的上表面及下表面上的约150微米的碎屑及污点，而可以以小于0.5％的误警率探测约60微米的尺寸的侧边碎屑。与包括向下面朝基板的顶部安装式相机的先前已知碎屑检测单元相比，本公开内容的几何形状检测单元经构造具有U形传感器，以用于探测侧边/边缘碎屑。
图5图示耦接至电缆541的一对U形探测器540。电缆541可促进关于U形探测器540的功率及数据的移送。每个U形探测器540可包括一或更多个光源及一或更多个成像设备，诸如CCD相机。输送装置，例如输送装置106a经调适以相对于U形探测器540的内部且在该内部中移送基板，以促进由U形探测器540对基板的检测。举例而言，可在相对的U形探测器540内安置基板的相对侧边缘以用于检测。在相对于U形探测器移动基板时，每个U形探测器540经构造以邻近顶表面及底表面上的侧边检测基板的外部15毫米，且另外，每个U形探测器经构造以检测基板的边缘/侧边表面。因此，除位于邻近基板边缘的顶表面或底表面上的碎屑之外，可探测到对顶表面或底表面不具有任何影响的碎屑。
由于检测相机的定位，先前已知检测单元无法探测到仅位于基板侧边上且对基板的上表面不具有任何影响的碎屑。与先前检测系统的40微米像素尺寸相比，几何形状检测设备可包括具有约15微米的像素尺寸的成像设备，以促进碎屑的鉴定及缺陷的成像。
适用于本文中的几何形状检测单元的实施例包括：SolVi(SV)WaferVision检测单元，可购自韩国首尔的WithRobot；及GP WAF-Q.CAM，可购自德国康士坦兹的GP SOLARGMBH。还应设想其它单元，其中包括由其它制造商所生产的那些单元。
锯痕探测单元
锯痕探测单元经构造以在运作中执行锯痕深度及位置的检测，且可检测及鉴定以下类型的锯痕：槽、阶梯及双阶梯。本发明的锯痕探测单元分析基板的厚度轮廓以及基板的顶部/底部轮廓(例如，表面形态(topography))两者。应设想，可实施过滤演算法以解释传送期间的自然基板运动/振动，从而允许在基板传送期间发生锯痕探测。锯痕探测单元经构造而具有高分辨率传感器，该传感器具有600微米深度可重复性，及高扫描分辨率(例如，X轴上3微米，或每个基板超过约150000个样本)。锯痕探测单元能够探测基板上的“双锯痕”的存在，例如，基板的顶部与底部两者上的锯痕的存在。先前所使用的探测设备常常无法探测双锯痕，这些设备对于锯痕探测仅仅依赖于厚度轮廓测量。
图6图示使用表面轮廓分析以及厚度测量分别对基板的顶表面及底表面上的锯痕的探测。曲线图680图示跨基板长度的基板的顶表面的相对位置。70毫米至80毫米位置之间所示的变化指示顶表面上存在锯痕。曲线图681图示跨基板长度的基板的底表面的相对位置。70毫米至80毫米位置之间所示的变化指示底表面上存在锯痕(例如，双锯痕)。曲线图682图示跨基板长度的基板的厚度。曲线图682并未指示基板的70毫米至80毫米位置之间存在锯痕。如图所示，仅厚度测量可能无法探测锯痕的存在。然而，本公开内容的锯痕探测单元使用厚度测量以及表面形态，且因此能够更准确地探测锯痕的存在，诸如双锯痕的存在。应设想，锯痕探测单元可使用来自厚度测量单元所测量的基板厚度，而不是重复厚度测量。
适用于本文中的锯痕探测单元的实施例包括：SolVi(SV)表面锯痕检测S/W，可购自韩国首尔的WithRobot；及PVS-5000，可购自匈牙利布达佩斯的SemiLab Co.Ltd.；及型号7231的太阳能晶片锯痕检测器，可购自台湾桃园县的Chroma ATE Inc.。还应设想其它单元，其中包括由其它制造商所生产的那些单元。
少数电荷载流子检测单元
少数电荷载流子检测单元提供周期性激光脉冲至基板以激发基板材料，从而产生自由电荷载流子，该自由电荷载流子将随后在重组中心重组。监控瞬态产生/重组工艺，同时随时间变化记录所反射或所发射的微波功率。所反射或所发射微波功率的量取决于基板的传导率，且因此，可评估基板的传导率瞬态，从而促进材料质量的特征化。
合适的少数电荷载流子检测单元包括：WML-1与WML-3，可购自匈牙利布达佩斯的SemiLab Co.Ltd.；及IL-800直线晶片寿命测试单元，可购自科罗拉多波尔德的SintonInstruments。还应设想其它单元，其中包括由其它制造商所生产的这些单元。
分类单元
分类单元包括输送装置与箱的系统，且分类单元经调适以基于如由测量单元所判定的基板之一或更多个特征将经检测的基板分类。在一个实施例中，输送装置106b(图1中所示)包括沿分类单元的晶片传送平面纵向安置的两个平行传送带。各个传送带可经调适以在将基板移送穿过分类单元时支撑基板。输送系统也可包括多个分类机构116(图1中所示)以促进移送基板入箱。分类机构116可包括与输送装置106b的传送带正交安置或于这些传送带之间安置的一或更多个辊子或传送带，且可选地，一或更多个辊子于输送装置106b的传送带的外侧向外安置且平行于这些传送带。分类机构116可自输送装置106b的传送表面下方的位置致动到输送装置106b这传送表面上方的位置。
在一或更多个箱115(图1中所示)附近安置分类机构116。在邻近分类机构116传送基板时，分类机构116垂直致动以自输送装置106b升高基板，且将所升高基板移送至邻近于分类机构116的箱115。分类机构116可经调适以双向传送基板，因此将基板分类至位于输送装置116b的相对侧上的箱115。在替代性实施方式中，可用单个可致动输送装置替代主输送装置传送带之间安置的每对分类机构116，该单个可致动输送装置的宽度足以支撑基板。
图7图示根据一个实施方式的基板105至箱115的移送。如图7中所示，在分类机构116的上表面下方安置箱115，以促进基板105自分类机构116至箱115的移送。另外，应设想，可相关于分类机构116的上表面成角度安置箱115的基板接收表面790以促进基板105至箱115的移送。在一个实施例中，与分类机构116相关的箱115的基板接收表面790的外侧向外边缘115a经安置比基板接收表面790的内侧向内边缘115b低。因此，在将基板105移送至箱115时，基板105顺着下倾的基板接收表面790向下移动，直至接触到支撑件791。可调构件792可用于修改基板接收表面790的下倾角。
致动器793，诸如液压或气压致动器经调适以在由导件794导向时垂直致动箱115，从而在装载箱115时促进额外基板105至箱115的移送。一或更多个导管793c(图示两个)经调适以提供流体来促进致动器794的操作。支撑件796将致动器793耦接至箱115。传送带795b与滑轮795p的系统促进分类机构116的垂直致动。分类机构116可包括一或更多个驱动辊子716d(图示两个)、一或更多个引导辊子716g(图示两个)及传送带716b。
合适的分类单元包括由以下生产商生产的单元：韩国仁川的Fortix Co.,Ltd；德国Zulpich的Hennecke Systems GmbH；匈牙利布达佩斯的SemiLab Co.Ltd.；及台湾桃园县的Chroma ATE Inc.。还应设想其它单元，其中包括由其它制造商所生产的那些单元。
前端
前端经调适以接收内部含有多个基板的一或更多个盒，例如，呈硬币堆叠构造。可在盒固持器中安置盒。在一个实施例中，盒固持器支撑至少两个盒的多个堆叠，这些盒独立地向上及向下转位。可自装载站的背面装卸一或更多个盒至盒固持器中。经由机械手将一或更多个盒内的基板移送至输送系统130(图1中所示)，该机械手可经旋转或线性变换以便安置基板以运送至输送系统130上。应设想，前端可包括一个以上的装载机械手以促进基板产量增加。
合适的前端包括以下生产商生产的前端：加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司；韩国仁川的Fortix Co.,Ltd；德国Zulpich的Hennecke Systems GmbH的StackerUnloader；及台湾桃源县的Chroma ATE Inc.。还应设想其它单元，其中包括由其它制造商所生产的那些单元。
本文实施方式可参考电脑、服务器等。电脑、服务器及类似者大体上经设计以促进检测系统100及其部件的控制及自动化。电脑和/或服务器可包括中央处理单元(centralprocessing unit；CPU)、存储器及支援电路。CPU可为任何形式电脑处理器中的一种，这些电脑处理器用于工业设置中从而控制各种系统功能及支援硬件(例如，传感器、机械手、马达等)，并监控工艺(例如，接收、收集、移送及分析检测数据)。存储器经连接至CPU，且可为可易于取得的存储器中的一或更多者，这些存储器诸如随机存取存储器(random accessmemory；RAM)、只读存储器(read only memory；ROM)、软盘、硬盘或任何其它形式的本地或远程数字式储存器。可在存储器内编码及储存软件指令及数据以用于指示CPU。还将支援电路连接至CPU，用于以常规方式支援该处理器。支援电路可包括高速缓冲存储器(cache)、电源、时脉电路、输入/输出电路系统、子系统等。由电脑可读取的一或更多个程序(或电脑指令)判定在基板上可执行哪些任务。较佳地，这些程序为软件，该软件包括代码以执行监控相关任务、移动的执行与控制相关任务及在检测系统100中所执行的各种工艺任务。
本文所描述的实施方式的益处包括检测系统的定制化及扩充。此外，制造商可在制造过程开始时检测基板，以在处理之前促进缺陷基板的消除，从而避免在不满意基板上浪费资源，例如，将产生不满意最终产品的基板。另外地或可替代地，基板制造商，诸如晶片制造商可在将基板装运至消费者以供处理之前检测基板，从而确保装运产品满足某些质量控制标准。由本文所描述的检测系统的准确度促进缺陷基板的识别。由本文所描述的系统执行的全面检测促进了设备效率上的改良以及处理参数的调整，以提高所处理基板的良率及质量。此外，本公开内容实施方式促进产量增加，例如每小时多达3600个基板或更多的产量，同时能够在小于0.1％的破损率下处理具有小于140微米的厚度的基板。
另外，本公开内容的实施方式使得制造商能够对进入的基板设置额外标准，尤其是个别需求的组合，从而引发所产生的太阳能电池的更接近“分箱”(例如，基于个别需求分类至箱中)。太阳能电池制造商难以使用先前已知技术，基于电池色彩及电池输出上的宽泛差异来将基板分箱。面板制造商使用具有相同色彩外观(美学)及相同输出(最低执行电池指示模块功率输出)的电池形成面板，因此需要对基板分类。若可在裸基板水平处判定电池性能，则技术人员可实际上实现电池的更紧密“分箱”，产生更好的成品，例如，更密切满足制造商所建立的标准的产品。
尽管前述针对本公开内容的实施方式，但在不脱离本公开内容的基本范围的情况下可设计出本公开内容的其它的及进一步的实施方式，且本公开内容的的范围由随附的权利要求书确定。

Claims (15)

1.一种检测系统，所述检测系统包含：
前端，所述前端包含机械手，用以自盒卸载基板且将所述基板装载至第一输送装置上；
模块化单元，所述模块化单元包含一或多个测量单元，所述一或多个测量单元沿所述第一输送装置线性安置以检测所述第一输送装置上的基板，所述一或多个测量单元包含：
微裂纹检测单元；
厚度与电阻测量单元，所述厚度与电阻测量单元以0.5微米或小于0.5微米的可重复性测量基板厚度；
光致发光单元；
几何形状检测单元，所述几何形状检测单元以小于约10微米的可重复性测量基板长度；和
锯痕探测单元；
良率分析服务器，所述良率分析服务器接收并处理来自所述测量单元的检测数据；以及
分类单元，所述分类单元基于所述检测数据将基板分类。
2.如权利要求1所述的检测系统，其中按以下相继次序安置所述测量单元：
所述微裂纹检测单元；随后
所述厚度与电阻测量单元；随后
所述光致发光单元；随后
所述几何形状检测单元；及随后
所述锯痕探测单元。
3.如权利要求1所述的检测系统，其中所述分类单元包含：
第二输送装置；
多个箱，所述多个箱侧向安置在所述第二输送装置的边缘外侧；以及
多个分类机构，所述多个分类机构用于将基板自所述第二输送装置移送至所述多个箱。
4.如权利要求3所述的检测系统，其中所述第二输送装置包含沿所述分类单元的所述长度安置的两个平行传送带。
5.如权利要求1所述的检测系统，其中所述厚度与电阻测量单元具有1％或小于1％的电阻率可重复性。
6.如权利要求1所述的检测系统，其中提供所述良率分析服务器以使用自所述光致发光单元所接收的检测数据来产生砖块或锭块的三维视觉重建，所述基板自所述砖块或所述锭块切割。
7.如权利要求1所述的检测系统，其中所述几何形状检测单元具有小于约40微米的宽度可重复性。
8.如权利要求1所述的检测系统，其中所述几何形状检测单元具有约0.1度或小于0.1度的正交可重复性。
9.如权利要求1所述的检测系统，其中所述几何形状检测单元具有小于40微米的角到角距离可重复性。
10.如权利要求1所述的检测系统，其中当探测具有约150微米的尺寸的污点时，所述几何形状检测单元具有小于0.5％的误警率。
11.如权利要求1所述的检测系统，其中当探测具有约60微米的尺寸的碎屑时，所述几何形状检测单元具有小于0.5％的误警率。
12.如权利要求1所述的检测系统，其中所述几何形状检测单元包括一对U形探测器。
13.如权利要求1所述的检测系统，其中提供所述锯痕探测单元以分析基板的顶表面及底表面的轮廓，并且其中所述检测系统具有在小于0.1％的破损率下每小时3600个或多于3600个基板的产量。
14.一种检测系统，所述检测系统包含：
前端，所述前端包含机械手，用以自盒卸载基板且将所述基板装载至输送装置上；
模块化单元，所述模块化单元包含一或多个测量单元，所述一或多个测量单元沿所述输送装置线性安置以检测所述输送装置上的基板，所述一或多个测量单元包含：
微裂纹检测单元；
厚度测量单元，所述厚度测量单元以0.5微米或小于0.5微米的可重复性测量基板厚度，并且所述厚度测量单元以1％以下的可重复性测量基板电阻率；
光致发光单元；
几何形状检测单元，所述几何形状检测单元以小于约10微米的可重复性测量基板长度，所述几何形状检测单元包括一对U形探测器；和
锯痕探测单元；
良率分析服务器，所述良率分析服务器接收并处理来自所述测量单元的检测数据，并且使用自所述光致发光单元所接收的检测数据来产生砖块或锭块的三维视觉重建，所述基板自所述砖块或所述锭块切割；以及
分类单元，所述分类单元基于所述检测数据将基板分类。
15.如权利要求14所述的检测系统，其中：
所述检测系统具有在小于0.1％的破损率下每小时3600个或多于3600个基板的产量；
当探测具有约60微米的尺寸的碎屑时，所述几何形状检测单元具有小于0.5％的误警率；
所述几何形状检测单元具有小于0.1度的正交可重复性；以及
所述几何形状检测单元具有小于40微米的宽度可重复性。
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