CN107004618A - 测量数据对制造工具位置和处理批次或时间的映射 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于光伏产品的制造过程控制的方法和系统。一些实施方案涉及追踪用于光伏产品的晶片关于哪个制造工具处理它们和它们在该制造工具中的位置的方法。一些实施方案涉及测量和表征部分完成的光伏产品的品质关键性参数，所述部分完成的光伏产品由所讨论的制造工具产生。一些实施方案涉及所测量的参数在计算机屏幕上的显示和可视化，使得各制造单元的参数可在以下范围中直接观察：哪个制造工具处理它们、在处理期间它们位于具体制造工具内的哪个位置、和哪个批次或在连续处理的情况下何时单元被处理。

Description

测量数据对制造工具位置和处理批次或时间的映射
技术领域
本发明涉及光伏(“PV”)产品及其制造的领域，和特别地涉及通过使用在由制造工具处理后的部分完成的制品(半成品)的品质关键性参数的测量而显示和控制制造工具的性能的方式(手段)。
背景技术
光伏(“PV”)产品和设备将吸收的照明直接转换为电能，其具有无污染并且操作无声的优点。它们容易适应于集中式或分布式的发电系统，并且因此是有吸引力的对化石燃料和核动力源的替代品。
PV产业的总体需求在于充分地降低所制造的PV产品的成本以在高度竞争的定价下实现产品盈利能力。对于晶片、电池(元件)和模块制造商而言，该降低成本的驱动具有三个方面：改善的产品技术(所谓的“高效率(效力)”产品)，对于给定的市场价格提供更高的功率输出；通过规模经济降低材料和资本设备(固定设备)的单位成本；以及改善的制造效率和产率。特别地，目前的制造工艺例如通过进一步提供用于工艺监控和优化的工具而经历改进。
因此，需要不受现有技术的一个或多个限制的用于光伏和类似的基于硅晶片的产品的品质控制方法和系统。
提供该背景信息以揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。不必意图承认，也不应该解释为，任何前述信息构成针对本发明的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供用于在光伏产品中使用的硅电池(元件)的制造期间的品质监控的方法和系统。根据本发明的一个方面，提供用于在光伏产品中使用的硅电池的制造期间的品质监控的方法，所述方法包括：在制造操作后测量硅晶片的特性，所述制造操作包括通过制造工具的处理；确定在处理期间在制造工具内的硅晶片的空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者；和基于硅晶片的经测量的特性提供信息的图形显示，所述信息根据空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者空间地排列在图形显示上。
根据本发明的另一方面，提供用于在光伏产品中使用的硅电池的制造期间的品质监控的系统，所述系统包括：晶片测量模块，其配置为在制造操作后测量硅晶片的特性，所述制造操作包括通过制造工具的处理；晶片追踪模块，其配置为确定在处理期间在制造工具内的硅晶片的空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者；和操作员界面(接口)模块，其配置为基于硅晶片的经测量的特性提供信息的图形显示，所述信息根据空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者空间地排列在图形显示上。
根据本发明的另一方面，提供用于在光伏产品中使用的硅电池的制造期间的品质监控的方法，所述方法包括：在制造操作后测量硅晶片的参数，所述制造操作包括通过制造工具的处理；使硅晶片各自的经测量的参数与通过制造工具的处理的时间、在处理期间在制造工具内的硅晶片各自的对应位置、或其组合相关联；使硅晶片各自的经测量的参数与制造操作的方面相关联，所述方面包括在制造工具内的处理位置和处理时间之一或两者，从而确定制造工具的操作特性；和显示所确定的制造工具的操作特性用于品质监控。制造工具可为例如批次(分批)制造工具或线式(在线，成行，inline)制造工具。
根据本发明的另一方面，提供用于在光伏产品中使用的硅电池的制造期间的品质监控的系统，所述系统包括：晶片测量模块，其配置为在制造操作后测量硅晶片的参数，所述制造操作包括通过制造工具的处理；晶片追踪模块，其配置为使硅晶片各自的所述参数与通过制造工具的处理的时间、在处理期间在制造工具内的硅晶片各自的对应位置、或其组合相关联；制造性能监控模块，其配置为使硅晶片各自的经测量的参数与制造操作的方面相关联，所述方面包括在制造工具内的处理位置和处理时间之一或两者，从而确定制造工具的操作特性；和操作员界面模块，其配置为显示所确定的制造工具的操作特性用于品质监控。制造工具可为例如批次制造工具或线式制造工具。
附图说明
图1说明根据本发明的实施方案的制造工具状态信息显示的实例。
图2说明根据本发明的实施方案的制造工具腔室信息显示的实例。
图3说明表明根据本发明的实施方案的在具体批次或时间范围内的CTQ参数的实例详细显示。
图4说明根据本发明的实施方案的对应于在跨越晶片的多个位置处的CTQ参数的测量的圆的显示。
图5说明根据本发明的实施方案的跨越在工具内的400个位置所进行的空间分辨的测量的显示。
图6说明根据本发明的系统。
图7说明根据本发明的实施方案的具有工艺控制问题的炉批次(即，在炉批次内的显著变化)。
图8说明根据本发明的实施方案的可受益于改善的工艺控制的批次与批次的不一致性。
图9说明根据本发明的实施方案的对相应炉管内的位置映射的晶片的薄层电阻测量(测量结果)。
图10至12说明根据本发明的实施方案的来自具体的炉和管的批次的历史视图。
图13说明根据本发明的实施方案的指示具有四个管的炉概况的工艺(过程，处理)控制屏幕。
图14说明根据本发明的实施方案的可随后得到(访问，存取)的炉性能诊断屏幕。
图15说明根据本发明的实施方案的可随后得到的另外的炉性能诊断屏幕。
图16说明根据本发明的实施方案的类似于图1的操作屏幕，但是没有任何指示炉操作问题的‘红色’警报灯。
图17说明根据本发明的实施方案的类似于图1的相同操作屏幕，但是在对应于“手”图标的位置处的炉4上具有‘红色’警报灯。
图18说明根据本发明的实施方案的界面屏幕，其可响应于图17的以上警报而得到。
图19说明根据本发明的实施方案的另外的界面屏幕，由此操作员可确认故障连同改正措施。
具体实施方式
定义
术语“舟”指在扩散炉内的高温处理期间用于保持晶片的专用晶片载体(典型地由石英制成)。
术语“CTQ参数”指“品质关键性”或“CTQ”参数，其可为与紧接在测量之前的制造步骤直接相关的参数，与在该紧接在前的步骤之前的其它制造步骤相关的参数，或原料性质。PV电池制造中的一些CTQ参数的实例为：在一个或多个发射极(emitter)制造步骤之后的每个晶片的最大、最小和平均发射极薄层电阻；在一个或多个发射极制造步骤之后的每个晶片的发射极薄层电阻均匀性；每个晶片的平均体薄层电阻；随在晶片上的位置的体薄层电阻变化；每个晶片的平均载体寿命；随在晶片上的位置的载体寿命变化；在钝化层沉积之后的平均晶片颜色或钝化层厚度；以及在钝化层沉积之后的晶片颜色或钝化层厚度的变化。
术语“操作员”指为日常监控以及制造工具的标准操作和/或在制造线中的限定的手工程序负责的经培训的个人(个体)。
术语“工艺(过程)(或制造)工程师”指为确保制造线中的制造工艺的正常操作负责的经培训的个人。经常拥有工程学科的学士学位或更高，且能够进行制造问题的复杂诊断和可进行工艺变化。
术语“制造步骤”指将引入的原料转化为成品的多个步骤之一。经常使用制造工具完成。
术语“制造工具”指如下的设备：其在WIP单元上进行处理或加工以将它们从未完成状态进行到更接近它们的目标完成状态的另一状态。
术语“晶片”指用于光伏或“太阳能”电池的基底(基材)。晶片典型地由晶体硅制成，但也可由包括(非排它地)各种半导体和玻璃的其它材料构成。
术语“晶片载体”指用于保持多个晶片的箱、盒或其它器件。
术语“WIP”指“进行中的工作(Work In Progress)”，例如，尚未处于其完成状态的太阳能电池(晶片)。如将容易理解的，晶片经由一系列步骤加工成电池，且在该系列步骤中可取决于环境通过多个术语例如WIP、晶片或电池提及。
如本文所使用的，术语“约”指与标称值的+/-10％的变化。应理解，这样的变化总是包括在本文提供的给定值中，无论其是否具体地提及。
除非另有定义，否则本文中所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。
在块(大批)制造中，一些步骤可比其它步骤更长。为了避免工艺闸门(周期时限，gate)，更长的步骤可并行化。为了减轻由于并行化造成的设备成本增加，可设计工艺设备以一次接收多个产品，即多批次的产品，或并行工艺设备的多个情况(例子)可共享至少一些组件。在两种情况下，一些公共资源被分割以同时处理多个产品。当该分割是潜在地不均衡的时，出现应被减轻的品质控制挑战。
本发明的实施方案提供用于在设备制造期间追踪、测量、显示和控制制造步骤的制造线方法和系统，其潜在地增强制造步骤和/或原料故障检测和诊断。这可为硅晶片批次品质监控提供空间-时间追踪和/或提供用于引入批次制造步骤的光伏制造的品质控制方法和系统。可使用多种实施方案以通过提供在工具中的位置和随时间的变化方面两者的关于制造工具的性能的详细信息，实现制造工艺优化，和/或实现比通常当前可得的更紧密的工艺步骤控制程度。本发明的这些和其它潜在的优点将自以下的附图、讨论和描述而容易地明晰。
本发明的实施方案涉及用于追踪晶片关于哪个制造工具处理它们和它们在该制造工具内的位置的方法和系统。这可特别地应用于其中同时处理多个晶片的批次制造工具。批次制造工具可包括并行处理晶片的湿式化学系统、批次扩散炉、抗反射涂覆工具等。
本发明的实施方案涉及用于测量和表征从所讨论的制造工具产生的部分完成的PV制品(或进行中的工作(WIP))的品质关键性(CTQ)参数的方法和系统。可测量晶片的特性，这样的特性涉及多种可测量值例如CTQ参数或表现出CTQ参数的特性。
本发明的实施方案涉及用于在计算机屏幕或其它合适的视觉输出端上的CTQ参数的显示和可视化的方法和系统，使得各WIP单元的CTQ参数可在以下范围中直接观察：哪个制造工具处理它们、在处理期间它们位于具体制造工具内的哪个位置、以及哪个批次或在连续处理的情况下何时所述单元被处理。可以导致操作员的容易可视化的方式显示CTQ参数。例如，显示的CTQ参数(其各自为具体的晶片或晶片位置所特有的)的空间排列可以已知的方式与批次中的晶片的空间排列或晶片位置的空间排列相关联。
追踪晶片
对于本发明而言，晶片追踪指将具体晶片或一组晶片与关于在具体工艺步骤中它们的处理的时间和位置的一些数据相关联的能力。具体数据可包括但不必限于以下。数据可包括所述晶片或晶片组所来自的制造工具。当有在具体制造步骤中使用的多个制造工具、例如并行操作的多个工具是，特别是这样的情况。数据可包括在制造工具中的各晶片或晶片组的位置，例如当制造工具利用批次制造时。数据可包括通过工具处理它们的时间和/或它们的批次号。数据可包括在制造工具内的晶片取向(定向)。例如，晶片可面对批次扩散炉中的加载或气体端。数据可包括在工具中的该时间和位置处在晶片的处理期间所使用的制造工具状态和工艺变量。数据可包括制造配方(制法，recipe)，例如指定与制造相关的工艺和/或材料的具体参数。在WIP单元以多个配方(例如，单(mono)、多(multi)、SE等)产生的情况下，可为重要的是：在CTQ测量发生之前知道何种配方是现行的(活动的，active)。
另外，当合适时，上述位置信息可包括以下的一个或多个。位置信息可包括在多腔室制造工具中的处理腔室(批次扩散炉中的“管”)。位置信息可包括载体是否用于处理工具(例如，批次扩散炉中的石英舟)，和如果这样的话，载体的识别(鉴定)。位置信息可包括在制造工具腔室、例如批次扩散炉的腔室中的晶片或晶片组的位置。这可为以下形式：笛卡尔坐标，在预定的离散数字的可用位置外的位置的数字计数等。在批次扩散炉的情况下，位置可通过一维线性图表示。在抗反射涂覆工具或允许晶片的二维排列的其它工具的情况下，位置可通过二维(x，y)图表示。在线式制造工具例如湿式蚀刻系统的情况下，位置可由代表工具中的“道(lane)”的线性图表示。一种潜在的合适的线式制造工具是来自Rena GmbH的系统。在一个实施方式中，引入多个各自用于晶片的系列(串行)处理的并行“道”的线式制造工具可在以下意义上被类似地视为批次制造工具：在所有道中且在规定的时间间隔期间流过制造工具的规定部分的晶片的集合对于本发明的一些方面可被视为批次。
举例而言，以下描述利用上述数据的三种具体途径。
在第一种方法中，通过如下使晶片从制造工具卸载并可用于测量：(a)从制造工具直接移除包含晶片的载体；或(b)将晶片从制造工具载体转移至一个或多个其它晶片载体。该后者情况通常在卸载扩散炉或一些化学气相沉积工具时存在。在卸载期间，如以上所列出的晶片的时间和位置数据被记录于测量数据库中并与对于所使用的各载体的唯一标识符(载体ID)相关联。如以上指定的位置数据中所示，各载体中晶片的次序也与晶片位置数据中的次序相互参照。
然后，使载体可用于自动化装卸设备(操作设备，handling equipment)，其将晶片逐个地从载体索引出来，保存它们的次序。然后，测量晶片的CTQ参数(或其它特性)。当使各载体可用于加工晶片索引出来时，提供其载体ID至测量数据库，其如上所述与载体中的晶片的时间和位置数据相互参照。在测量晶片时或之后，使它们的CTQ参数与它们的时间和位置数据相关联。
可以下列方式进行登录位置和时间数据以及载体ID至测量数据库中，其不是相互排斥的，且其可组合使用，所述下列方式为：手动登录至计算机屏幕上的数据填充区域；自动登录，经由来自已经具有该信息的另外的系统的数据通信；和通过读取载体、堆盒或晶片上的RFID标签或标记。这些标记可为条形码、数据矩阵码，或唯一地识别所讨论的单元的另外方式。
在第二种方法中，在从制造工具卸载期间或作为制造工具的配置，晶片以已知且可再现的方式呈现(提供)在传送机(传送带)上。由此保存晶片次序，使得它们的制造工具位置信息可通过它们在传送机上出现的次序来确定。在批次制造工具的情况下，这是卸载顺序和机械晶片处理配置的函数。因此，可自晶片沿传送机通过的时间推断时间和位置数据。进行该推断所需的信息可为制造线特有的，并且可输入至与测量数据库相关联的配置数据库中。在线式制造工具的情况下，晶片的顺序(以及它们所在的道)提供所需的时间和位置信息。
在第三种方法中，通过唯一的(独特的)标记或通过在晶片上或晶片中的基本上唯一的图案(例如在多晶晶片中的晶粒图案)的识别而识别各晶片。在制造工具的加载期间，识别各晶片并将其目标位置记录在测量数据库中。直到测量CTQ参数都不需要进一步追踪，此时也通过识别其标记或图案来识别晶片。类似于第一种方法，在测量晶片时或之后，然后使它们的CTQ参数与它们的时间和位置数据相关联。
因此，在各种实施方案中，可通过物理上与晶片相关联的且在制造工艺的两个或更多个阶段处被记录的标识符追踪晶片。另外地或替代地，晶片可以已知的确定性方式移动通过所述工艺，并且可通过考虑通过所述工艺的该移动而追踪。例如，已知在某一位置和时间处的晶片，可应用所述工艺的向后(逆向)外推以推断晶片的先前位置和时间，并因此推断在其制造中使用哪个制造工具及在批次处理的情况中其在制造工具中的位置。晶片制造工艺可配置为与确定性的动力系统对应，使得可可靠地确定给定晶片通过所述工艺的轨迹。
虽然上文中提到保存晶片排序的制造操作，但是在一些实施方案中，代替保持晶片的次序，可将晶片以已知的可逆方式在一个或多个阶段处混合成新的次序，使得在新次序中的各位置可明确地与原次序中的位置相关联。以这种方式，可明确地将CTQ测量映射回到载体中的原晶片次序。即使当晶片被分成多个工艺分支和由单独的(分开的)设备处理时，原排序也可为可重建的，只要所述工艺是充分地确定性的和被监控的，并且没有随机或外来的重排序发生。然而，晶片排序对随机波动(例如晶片移除)为稳固的是合乎需要的，并且因此在各种实施方案中，最小化重排序可为合乎需要的。保存晶片的原排序可为实现这一点的一种稳固方法。另一稳固方法可为如上所述的第三种方法。
替代地，在一些实施方案中，可引入至少有限量的重排序以便于故障查找(troubleshooting)。例如，在执行第二工艺步骤之前可混杂通过第一工艺步骤所制造的两个批次的晶片。混杂可涉及将至少一个晶片自第一批次移动至第二批次且反之亦然。两个批次可经历在不同时间处和/或使用工艺设备的不同情况(例子)来执行第一工艺步骤的第一工艺步骤。两个批次可经历在不同的时间处和/或使用工艺设备的不同情况来执行第二工艺步骤的第二工艺步骤。这样，例如，如果在第二工艺步骤之后发现第一批次的一些(但不是全部)晶片有缺陷，则可再追踪通过第一和第二工艺步骤的有缺陷晶片的路线以确定缺陷源自哪里，并且可再追踪通过第一和第二工艺步骤的无缺陷晶片的路线以确定缺陷不太可能源自的位置。结合该信息可导致更好地理解缺陷如何被注入到整个工艺中。
在一些实施方案中，第三种方法可与第一种或第二种方法组合。例如，可尽可能多地保存晶片次序，并且每n个晶片可用唯一的标记来标识。如果在随后标记的晶片之间的晶片数变化，则可推断中间未标记的晶片的移除。
信息的显示
本发明的实施方案包括向操作员、维护工人、工程师等显示信息。所述信息可涉及晶片制造工艺的一个或多个方面，例如晶片品质、制造工具操作状态、或从处理获取的信息获得的统计、趋势或其它数据。
在各种实施方案中，所显示的信息和其意图的用法包括如下描述的一个或多个方面。可显示按制造工具、位置和时间或批次的每个晶片的CTQ参数。其意图向操作员和工艺工程师提供易于解释的关于制造工具在其各位置(例如，按管或按管中的位置)中的状态和性能的信息。此外，上述状态或性能可针对特定的批次或时间点，或在一个范围的时间或批次中。此外，在观察的时间点或时间范围模式中，操作员和工艺工程师可观察制造工具故障、根据位置(和时间，如果适用的话)的所产生的CTQ参数的变化和趋势例如长期CTQ参数倾向。此外，也可通过在制造工具位置和时间或批次中明显的经测量的模式(图案)观察由于原料变化或在先前制造步骤中的变化导致的CTQ参数的变化。
在一些实施方案中，对于在具体制造步骤处使用的制造工具，显示各工具的状态以及各工具中的腔室为图标阵列。各图标可具有特定的形状、颜色或其它显示方式，其指示对于在该工具或腔室中所处理的晶片的CTQ参数的数或模式是在一定限度内还是超出一定限度，例如品质控制限度。
图1中说明制造工具状态信息显示的实例。图标为看起来像交通灯的对象110，每一个代表制造工具，和在每一个内的圆112代表工具的腔室。在该实例中，可通过颜色区分图标。然而，为了灰阶图的清楚显示的目的，通过分别使用“R”120和“Y”122符号来强调红色和黄色图标的颜色。顺便提及，为了额外的清楚，通过鼠标“手”光标(指针)指向唯一的“红色”图标。除了可为另外的颜色如蓝色的“未知”125图标之外，剩余的图标着色为绿色。
根据本发明的实施方案所提供的另一显示被配置为提供更多的对于各制造工具腔室的信息。该信息如下图解地排列并显示。显示图标的二维矩阵，其中一个轴为时间或批次号，和另一个轴为在腔室内的位置。在具体其中指定腔室位置需要二维或更多维的情况下，可使用3D图以说明测量数据。替代地，可使用一系列二维图。此外，各图标可具有特定的形状、颜色或其它显示模式，其指示对于该晶片或晶片组的CTQ参数是在一定预定限度内还是超出一定预定限度。此外，当测量多个CTQ参数时，可明确地选择待显示的特定参数。
图2中说明制造工具腔室信息显示的实例。图标为在薄层电阻217对舟位置219的图215上方的小的不同阴影矩形210。各矩形表示晶片和相比于目标的其CTQ参数。在该实例中，可通过颜色区分图标；在界限内的绿色、在控制界限外的黄色和在规格界限外的红色。然而，为了灰阶图的清楚显示的目的，通过最浅的阴影矩形表示颜色黄色，通过最深的阴影矩形220表示颜色红色，和通过中度的阴影矩形222表示颜色绿色。而且，与相比于规格界限的实际CTQ参数的图一起的绘制的215为对在制造工具中的舟位置映射的个体(单独的)CTQ测量。
因此，本发明的一些实施方案包括经由显示多个品质指示符(indicator)(其各自对应于晶片)的图形提供指示晶片工艺(处理)品质的图形显示。品质指示符可为有色的矩形或盒，其指示相应晶片的CTQ测量是在预定的品质控制界限内还是在预定的品质控制界限外。品质指示符以对应于晶片的空间排序、例如与批次制造工具中的相对晶片位置对应的排序的次序空间地排列在显示器上。次序可为一维空间排序(例如在舟内)、二维空间排序或三维空间排序。此外，显示器上的品质指示符的空间排列的一个维度可对应于晶片的时间排序，例如显示的品质指示符的随后的列、行或层可对应于通过工艺的阶段、例如通过批次制造工具的随后批次的晶片。品质可通过图标的特征、例如图标的颜色、形状和/或大小传达。
在各腔室内，可在与以上显示的相同位置范围中，通过明确地显示在具体批次中或时间范围内的CTQ参数而提供更多细节。该详细显示的实例示于图3中，其说明详细的腔室信息的实例。例如，可显示警报历史310、当前状态315、性能度量320和每个区域的CTQ测量历史325。
在各种实施方案中，测量系统能够测量跨越晶片的多个位置处的CTQ参数，对应于图4所示的圆410。跨越晶片420的这些测量对工具内的400个位置映射并且显示于图5中以通过显示跨越晶片(例如10个点)和跨越工具(例如400个点)的CTQ参数的不均匀性来而表征工具的性能。图5说明跨越具有400个位置的工具的晶片均匀性。更具体地，图5中的竖直‘z’轴500对应于测量值，较短的‘x’轴505对应于跨越晶片的测量位置，以及较长的‘y’轴510对应于在工具内的晶片的位置。图5中的显示表面可进一步进行颜色编码，例如以红色指示问题区域、以黄色指示不太严重或潜在的问题区域，以及以绿色指示非问题区域。这是通过跨越整个晶片测量来表征工具性能、将各晶片对其在工具中的位置进行映射、和使所述工具性能从头到尾地可视化的具体方式。因此，在一些实施方案中，除了显示各自指示晶片的品质参数的品质指示符或作为其的替代，可显示指示晶片的一部分的品质参数的品质指示符。
在各种实施方案中，信息的显示可以最高达三个明显的空间维度(在二维视频显示上使用三维透视图)传达数据。另外地，数据的变化可通过使用颜色来传达。另外地，可经由使用多个图形和/或动画来传达数据的变化。空间维度、颜色变化方案、多个图形和动画各自可称作维度。通常，这些维度的一些用于传达CTQ参数，和一些用于传达在批次内的晶片空间位置和/或在晶片上的空间位置(当对于同一晶片进行多次读取时)。当查看历史时，这些维度的一些可任选地用于传达时间信息。
本发明的实施方案包括使用多个数据点来监控用于制造光伏产品中使用的硅电池的系统的状态。多个数据点可对应于由制造系统处理的多个硅晶片的经测量的特性。此外，多个数据点可对应于同时处理硅晶片(多个硅晶片)的批次制造工具的多个位置。多个数据点可对应于通过批次制造工具作为一批次处理的对应的多个硅晶片的经测量的特性、例如CTQ参数。批次中硅晶片的空间位置可与经测量的特性相关联。经测量的特性的空间变化可用作批次制造工具的当前性能的指示。可通过确定在规格外的经测量的特征的空间位置而诊断在批次制造工具中的潜在故障。
系统实施
本发明的各种实施方案涉及用于光伏制造环境中的品质控制系统。所述系统可包括模块的组合，例如：晶片识别模块、晶片追踪模块、晶片测量模块、制造性能监控模块、操作员界面模块、和制造工具界面模块，如下所讨论的。系统的不同实施方案可并入不同数量和类型的这些模块。例如，各种模块可经由有线或无线电子通信接口(界面)而操作地(运行地)连接。各模块可包括操作地连接至存储器的微处理器，所述微处理器配置为执行存储在存储器中的程序指令。至少一些模块可包括用于与晶片连接(接口)的硬件，例如扫描设备。
晶片识别模块配置为识别在制造工艺中的各步骤处的具体晶片，例如测量步骤和/或制造步骤。这可通过由条形码、晶片的固有可识别特征、标识符的人工登录(录入)等。晶片识别模块配置为将指示所识别的晶片的数字信息传送至晶片追踪模块。可提供多个晶片识别模块以与多个测量和/或制造步骤相关联。晶片识别模块包括用于接收晶片识别信息的输入电子器件例如条形码扫描仪，以及用于将晶片识别信息编码并与系统的其它组件通信的数字化和通信电子器件。作为条形码扫描仪的替代，可提供机器视觉系统来辨别晶片中的固有晶粒图案以实质上唯一地识别晶片。当可通过预测和建模可靠地确定晶片通过制造工艺的移动时，可省略晶片识别模块的一些或全部。
晶片追踪模块包括配置为接收来自晶片识别模块的输入且记录和追踪晶片通过制造工艺的移动的计算系统。也可追踪由晶片访问(到过)的一系列制造位置(例如对具体制造工具和测量位点的访问)、以及相关信息例如访问次数(时间)、相关的批次信息、批次内的晶片的物理位置、测量值等。另外地或替代地，晶片追踪模块可配置为推断给定晶片在制造工艺内的过去和/或未来位置，包括由批次制造工具处理的次数(时间)和在这样的批次内的位置。这样的推断可不需要来自晶片识别模块的输入，而是可基于工艺动态的模型进行。晶片追踪模块配置为将晶片处理操作和条件与晶片测量操作和测量相关联。例如，晶片追踪模块可将晶片被加载至批次制造工具中的时间以及该晶片在该工具中的相对位置与对该晶片进行的随后CTQ测量相关联。例如，晶片追踪模块可包括操作数据库的计算机。晶片追踪模块可追踪和提供在批次处理工具内的晶片空间位置的指示。
晶片测量模块包括测量装置，例如但不必限于，用于测量薄层电阻和/或其它CTQ参数的装置。这样的模块配置为测量晶片特性和将信号传送至指示其的系统、例如晶片追踪模块。如本领域技术人员将容易理解的，测量装置可为配置为自动获得和传送测量(测量结果)的电子装置。晶片测量模块可包括测量设备、操作地连接至存储器且配置为执行控制和处理功能的微处理器、以及用于与其它模块通信的通信接口(界面)。
制造性能监控模块配置为利用指定晶片的记录的测量(测量结果)(例如，如从晶片追踪模块和测量模块所获取的)以监控一个或多个相关联的制造工具的性能和过去/当前状况。例如，可通过制造性能监控模块选择、获取和处理由具体批次制造工具处理的一批次晶片或一系列晶片批次的CTQ参数测量，以产生作为批次中的物理位置的函数和/或作为批次制造时间的函数的晶片品质的指示符。此外，可使用晶片品质和其分布以推断所述批次制造工具的操作特性，包括其任何故障或缺陷。制造性能监控模块包括计算机，其配置为处理测量数据、追踪数据等，以如本文中所述的具体方式，从而获得这样的指示符。还可提供用于与其它模块通信的通信接口。
操作员界面模块配置为交互式地显示制造性能监控模块的输出。这可包括视觉计算机显示(器)以及用于操纵所述显示以向操作员显示选择的数据的用户输入。操作员界面模块包括配置为操纵所述视觉显示并适当地获取与呈现所需数据的计算机。
制造工具界面模块(其所有实施方式中可不存在)配置为从各种制造工具直接地获取检索参数或报告(例如烘箱温度、制造工具状态、警报等)，并将其报告给制造性能监控模块和/或操作员界面模块以增强向其呈现的信息。如本领域技术人员将容易理解的，制造工具界面模块可包括配置为从制造工具获得数据的传感器和/或其它接口(界面)，以及用于将信息传达至监控模块的电子通信接口。
图6说明根据本发明的一个实施方式提供的系统，其中通过至少一个批制造(处理)工具600按批次处理晶片。所述系统包括用于在一定制造步骤(包括通过批次制造工具600的处理)之后的测量晶片的一个或多个特性的测量模块605。系统可包括一个或多个晶片识别模块610a、610b，其用于帮助当晶片前进通过制造系统时识别晶片，如果使用闭环追踪方法。如所示的，第一晶片识别模块610a可用于在通过批次制造工具600处理之前、期间或之后立刻识别晶片，并且第二晶片识别模块610b可用于在通过测量模块605处理之前、期间或之后立即识别晶片。
系统进一步包括晶片追踪模块620，其操作地连接至晶片识别模块(如果存在)。晶片追踪模块配置为将进入批次制造工具600中的晶片加载时间和在批次制造工具中的位置与通过测量模量605进行的那些晶片的测量相关联。系统进一步包括操作地连接至晶片追踪模块620的制造性能监控模块630和操作地连接至制造性能监控模块630的操作员界面模块640，两者如上所述。制造工具界面模块625操作地连接至批次制造工具600以及制造性能监控模块630，也如上所述地操作。
现将参考具体实施例描述本发明。将理解，以下实施例旨在描述本发明的实施方案，并且不意图以任何方式限制本发明。
实施例
本实施例涉及测量和工艺步骤优化。在各工艺(处理)阶段测量关键输出属性并且数据存在于影响所述属性的工艺要素的范围内，其使用容易理解的操作工具进行。这使问题的及时识别和解决、工艺的表征和潜在的更紧密的控制容易。
用于光伏的典型的批次扩散工艺可应用来自10个炉乘以每个炉4个管乘以每个管5个温度区结果的约200个温度控制，以及约40个气体流动和压力控制器。该扩散工艺需要测量。挑战包括：原料转移可要求对炉配方的动态调整，扩散过程跨越所述管可为不均匀的，以及加热器和管密封可失效，以及气体流动起泡器和气体出口堵塞。
图7说明具有工艺控制问题的炉批次，即炉批次中的显著变化。
图8说明可受益于改善的工艺控制的批次与批次的不一致性。
图9说明对相应炉管内的位置映射的晶片的薄层电阻测量(测量结果)。所说明的状态对应于炉管的无故障操作。
图10至12说明来自具体炉和管的批次的历史图。所示的图的各行1000对应于一系列中的具体批次，并且说明在炉内的相应位置处的具体晶片具有在控制界限和规格内的CTQ参数(中等的阴影1010或绿色)、在控制界限外的CTQ参数(最浅的阴影1012或黄色)、或在规格界限外的CTQ参数(最深的阴影1014或红色)。管内的晶片位置对应于沿水平轴1005的变化。
图13说明指示具有四个管1200、1205、1215、1220的炉概况的工艺控制屏幕。对于各炉，显示对于多个批次和多个舟位置的状态。批次变化对应于沿竖直轴1325的变化，和舟位置变化对应于沿水平轴1330的变化。
图14说明可随后得到的炉性能诊断屏幕。该屏幕的细节类似于与图2的那些。
图15说明可随后得到的另外的炉性能诊断屏幕。该屏幕的细节类似于图4和图5的细节。
图16说明类似于图1的操作屏幕，但没有任何指示炉操作问题的‘红色’警报灯。
图17说明与图1的图示类似的相同操作屏幕，但是在对应于“手”图标1600的位置处的炉4上具有‘红色’警报灯。
图18说明界面屏幕，其可响应于图17的上述警报而得到。
图19说明另外的界面屏幕，由此操作员可确认故障连同改正措施。
将理解，虽然为了说明的目的在本文中已经描述了本发明的具体实施方案，但是在不背离本发明的精神和范围的情况下可进行各种修改。特别地，以下在本发明的范围内：提供计算机程序产品或程序单元、或程序存储器或存储装置例如固体或流体传输媒介、磁或光线、带或盘等，其用于存储机器可读的信号，用于控制根据本发明的方法的计算机的操作和/或构造根据本发明的系统的其组件的一些或全部。
与本文所描述的方法相关联的动作可被实施为计算机程序产品中的编码指令。换而言之，计算机程序产品为计算机可读的媒介(介质)，软件编码记录在其上以当计算机程序产品加载至存储器中并且在无线通讯装置的微处理器上执行时执行所述方法。
与本文所描述的方法相关联的动作可被实施为多个计算机程序产品中的编码指令。例如，可使用一个计算设备来执行所述方法的第一部分，以及可使用另外的计算设备、服务器等来执行所述方法的第二部分。在该情况下，各计算机程序产品为计算机可读的媒介(介质)，软件编码记录在其上以当计算机程序产品加载至存储器中并且在计算设备的微处理器上执行时执行所述方法的适当部分。
此外，可在任何计算设备例如个人计算机、服务器、PDA等上且按照由任何编程语言例如C++、Java、PL/1等产生的一个或多个程序单元、模块或对象(数程)或者一个或多个程序单元、模块或物品(客体、对象)的一部分执行所述方法的各步骤。此外，可通过专用(特殊目的)硬件或为该目的设计的电路组件(模块)执行各步骤、或实施各所述步骤的文件或对象(数程)等。
明显的是，本发明的前述实施方案为实例并且可以许多方式变化。这样的现在或将来的变化不认为是脱离本发明的精神和范围，以及如对本领域技术人员而言显而易见的这样的修改将意图包括在所附权利要求的范围内。

Claims (24)

1.用于在光伏产品中使用的硅电池的制造期间的品质监控的方法，所述方法包括：
在制造操作后测量硅晶片的特性，所述制造操作包括通过制造工具的处理；
确定在处理期间在制造工具内的硅晶片的空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者；和
基于硅晶片的经测量的特性提供信息的图形显示，所述信息根据空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者空间地排列在图形显示上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中基于硅晶片的经测量的特性的所述信息指示所述制造工具的一个或多个操作特性。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使所述硅晶片的经测量的特性与所述制造操作的一个或多个方面相关联，所述方面包括在所述制造工具内的处理时间和处理位置之一或两者。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括显示所述制造操作的一个或多个方面。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括显示相对于能够保持硅晶片的所述制造工具的位置的所述制造工具的性能的变化。
6.根据权利要求3所述的方法，进一步包括基于在处理期间在制造工具内的硅晶片的所述空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者的变化来确定所述制造工具的操作特性。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述制造工具为批次制造工具或线式制造工具。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述制造工具为批次扩散炉、抗反射涂覆工具、或湿式化学系统。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括追踪通过多个制造操作的晶片，所述追踪包括为硅晶片各自提供用于处理所述硅晶片各自的制造工具的历史的指示、以及在处理期间在制造工具内的硅晶片各自的空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者的指示。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶片的特性对应于指示硅晶片的制造品质的品质关键性(CTQ)参数。
11.用于在光伏产品中使用的硅电池的制造期间的品质监控的系统，所述系统包括：
晶片测量模块，其配置为在制造操作后测量硅晶片的特性，所述制造操作包括通过制造工具的处理；
晶片追踪模块，其配置为确定在处理期间在制造工具内的硅晶片的空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者；和
操作员界面模块，其配置为基于硅晶片的经测量的特性提供信息的图形化显示，所述信息根据空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者空间地排列在图形显示上。
12.根据权利要求11所述的系统，其中基于硅晶片的经测量的特性的所述信息指示所述制造工具的一个或多个操作特性。
13.根据权利要求11所述的系统，进一步包括制造性能监控模块，其配置为使所述硅晶片的经测量的特性与所述制造操作的一个或多个方面相关联，所述方面包括在所述制造工具内的处理时间和处理位置之一或两者。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述操作员界面模块进一步配置为显示所述制造操作的一个或多个方面。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述操作员界面模块进一步配置为显示相对于能够保持硅晶片的所述制造工具的位置的所述制造工具的性能的变化。
16.根据权利要求13所述的系统，其中所述制造性能监控模块配置为基于在处理期间在制造工具内的硅晶片的空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者的变化而确定所述制造工具的操作特性。
17.根据权利要求11所述的系统，其中所述制造工具为批次制造工具或线式制造工具。
18.根据权利要求11所述的系统，其中所述制造工具为批次扩散炉、抗反射涂覆工具、或湿式化学系统。
19.根据权利要求11所述的系统，其中所述晶片追踪模块进一步配置为追踪通过多个制造操作的硅晶片，所述追踪包括为硅晶片各自提供用于处理硅晶片各自的制造工具的历史的指示、以及在处理期间在制造工具内的硅晶片的所述一个的空间次序、时间次序、或空间次序和时间次序两者的指示。
20.根据权利要求11所述的系统，其中所述晶片的特性对应于指示硅晶片的制造品质的品质关键性(CTQ)参数。
21.用于在光伏产品中使用的硅电池的制造期间的品质监控的方法，所述方法包括：
在制造操作后测量硅晶片的参数，所述制造操作包括通过制造工具的处理；
使硅晶片各自的经测量的参数与通过所述制造工具的处理的时间、在处理期间在制造工具内的硅晶片各自的对应位置、或其组合相关联；
使硅晶片各自的经测量的参数与制造操作的方面相关联，所述方面包括在所述制造工具内的处理时间和处理位置之一或两者，从而确定制造工具的操作特性；和
显示经确定的制造工具的操作特性用于品质监控。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述制造工具为批次制造工具或线式制造工具。
23.用于在光伏产品中使用的硅电池的制造期间的品质监控的系统，所述系统包括：
晶片测量模块，其配置为在制造操作后测量硅晶片的参数，所述制造操作包括通过制造工具的处理；
晶片追踪模块，其配置为使硅晶片各自的所述参数与通过所述制造工具的处理的时间、在处理期间在制造工具内的硅晶片各自的对应位置、或其组合相关联；
制造性能监控模块，其配置为使硅晶片各自的经测量的参数与制造操作的方法相关联，所述方面包括在所述制造工具内的处理时间和处理位置之一或两者，从而确定制造工具的操作特性；和
操作员界面模块，其配置为显示经确定的制造工具的操作特性用于品质监控。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述制造工具为批次制造工具或线式制造工具。
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