JP2013540685A - シートウエハ欠陥軽減 - Google Patents

Abstract

結晶成長炉の一部であって、複数のフィラメントに坩堝を通過させ、（非分離）シートウエハを形成する坩堝の中においてシートウエハ溶融物原料材料を形成する方法。複数のシートウエハは、坩堝の中の異なるレーンにおいて形成され得る。１つ以上の視覚システムは、成長の間、シートウエハが欠陥性状態を有するか否かを決定するために使用される。欠陥が検出されると、切断デバイスを起動して、シートウエハの少なくとも一部を除去すること、欠陥を査定し、シートウエハの一部を等級分けすること（例えば、等級に基づいて分類するため）、および／または指標を生成すること等、種々の是正措置のうちのいずれかが講じられてもよい。複数レーン実施形態では、欠陥が１つのレーンにおいて対応されつつ、シート成長が１つ以上の他のレーンにおいて継続してもよい。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、米国仮特許出願第６１／３８８，９２４号（名称「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＩＴＩＧＡＴＩＮＧ ＤＥＦＥＣＴＳ ＷＨＩＬＥ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＨＥＥＴ ＷＡＦＥＲ」、２０１０年１０月１日出願）の利益を主張し、この出願の開示は、その全体が本明細書に参照によって援用される。

（技術分野）
本発明は、概して、シートウエハに関し、より具体的には、本発明は、シートウエハの製造に関する。

（背景技術）
シリコンウエハは、太陽電池、集積回路、およびＭＥＭＳデバイス等の種々の半導体デバイスの構築ブロックである。例えば、Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ Ｓｏｌａｒ，Ｉｎｃ．（Ｍａｒｌｂｏｒｏ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）は、２つのフィラメントにシリコン溶融物の坩堝を通過させることによって製造されるシリコンシートウエハから太陽電池を形成している。

シリコンシートの継続成長は、ウエハを形成するためのバルク生成されたシリコンのスライスの必要性を排除する。高温材料の２つのフィラメントが、「溶融物」として知られる溶融シリコンの浅層を含む坩堝の底部を貫通して導入される。シードが、溶融物中に降下させられ、２つのフィラメントに接続され、次いで、溶融物から垂直方向上向きに引っ張られる。メニスカスが、シードの底部端と溶融物との間の界面に形成され、溶融シリコンが溶融物の直上において固体シートに凝固する。フィラメントは、成長シートの縁を安定化させる役割を果たす。参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる米国特許第７，５０７，２９１号は、単一の坩堝内において、複数のフィラメントで安定化された結晶シートを同時に成長させるための方法を説明する。各シートは、複数レーン炉内の「レーン」において成長する。ウエハを製造するコストは、したがって、単一レーン炉における結晶シート製造と比較して、削減される。

望ましくないことに、他のウエハ製造技術と同様に、このウエハ製造技法は、欠陥性のウエハを生成し得る。例えば、ウエハは、屈曲、欠け、亀裂、破損、隆起、および／または他の欠陥を有し得る。欠陥の検出の試みにおいて、オペレータは、上位レベルの下流プロセスに送られる前に、ウエハのうちのいくつかを簡単に視覚的に検査し得る。しかしながら、工場内の多数の炉は、毎時数千のウエハを生成し得る。オペレータは、したがって、ウエハ毎に検査するための時間および資源が制限される。

この欠点は、デバイス製造プロセスの下流で生成される製品に統合され得る大量の欠陥性のウエハをもたらす可能性がある。例えば、炉は、４８時間、欠陥性のウエハを生成し得る。それらのウエハは、太陽電池に加工され、ソーラーパネルに組み立てられ得る。これらの下流パネルは、したがって、多くの場合、非効率的であって、時として、使用不可能である。

本発明の一実施形態によると、結晶成長炉の一部である坩堝の中においてシートウエハ溶融物原料材料を形成する方法は、複数のフィラメントに坩堝を通過させて、複数の（非分離）シートウエハを形成する。各シートウエハは、坩堝内の異なるレーンにおいて形成される。方法は、成長の間、視覚システムを使用し、複数のシートウエハのいずれかが欠陥性状態を有するか否かを決定する。視覚システムが、欠陥を検出する場合、炉の除去論理は、欠陥性シートウエハから欠陥性状態を除去させる。

方法はまた、視覚システムが欠陥を検出する場合、いくつかの指標を生成してもよい。指標は、可視指標（例えば、光）および可聴指標（例えば、アラーム）のうちの任意の１つ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、欠陥性シートウエハは、欠陥性部分および非欠陥性部分を有する。その場合、方法は、欠陥性部分を除去し、非欠陥性部分のみを残してもよい。欠陥性状態は、屈曲、欠け、亀裂、破損、および隆起のうちの少なくとも１つであってもよい。方法は、欠陥性状態（例えば、欠陥性部分）を除去する間、欠陥性シートウエハのシートウエハ成長を継続することができる。

いくつかの事例では、欠陥性シートウエハは、複数のレーンのうちの１つの中に位置してもよい。方法は、欠陥性シートウエハから欠陥性状態を除去する間、別のレーンにおいて、シートウエハのシートウエハ成長を継続してもよい。欠陥性シートウエハが、複数のレーンのうちの１つに位置する場合、除去論理は、１つのレーンから、欠陥性シートウエハ全体を除去させ、次いで、新しいシートウエハをその１つのレーンに再シードしてもよい。

原料は、ポリシリコン等、一般に、シートウエハを形成するために使用される、いくつかの異なるタイプの材料のいずれかであることができる。さらに、除去論理は、結晶成長炉内に統合されるか、または炉と連結される別個の構成要素であってもよい。

本発明の例示的実施形態は、少なくとも部分的に、その上にコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体を有するコンピュータプログラム製品として、実装されてもよい。コンピュータ可読コードは、従来のプロセスに従って、コンピュータシステムによって読み取られ、利用されてもよい。

したがって、本発明の実施形態は、シートウエハからウエハ製品を形成する方法であって、結晶成長炉の一部である坩堝の中において原料材料を溶融するステップと、複数のフィラメントを坩堝に通過させて、シートウエハを形成するステップと、電子視覚システムを使用して、シートウエハの一部が欠陥性であるか否かを決定するステップと、その部分が欠陥性であると見なされる場合、部分が欠陥性であることを示す出力信号を生成するステップとを含む方法を含んでもよい。

本発明の実施形態はまた、シートウエハ成長炉システムであって、溶融された原料を含有するように構成される坩堝であって、複数のフィラメントを溶融された原料に通過させ、シートウエハを形成するための複数の孔を有する、坩堝と、シートウエハの一部のデジタル画像を生成するための電子視覚システムと、電子視覚システムと通信し、少なくとも、デジタル画像に基づいて、シートウエハの一部が欠陥性であるか否かを決定し、その部分が欠陥性であると見なされる場合、出力信号を生成するためのコントローラとを含むシステムを含んでもよい。

種々の代替実施形態では、部分は、その部分における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥タイプ（例えば、屈曲、欠け、亀裂、破損、および隆起）、その部分における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥サイズ、その部分における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥場所（例えば、その部分の少なくとも１つの縁からの欠陥の距離に基づいて）、その部分における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥重大度、その部分における少なくとも１つの欠陥に対する境界、および／またはその部分内の欠陥の数等に基づいて、欠陥性であると決定されてもよい。視覚システムは、シートウエハの少なくとも一部の画像を捕捉するためのカメラを含んでもよい。加えて、または代替として、視覚システムは、シートウエハの一部における屈曲を検出するためのセンサ（例えば、別個のカメラまたは他のセンサ、例えば、光電子アイタイプ（ｅｙｅ ｔｙｐｅ）デバイス、レーザスキャナ等）を含んでもよい。

さらなる実施形態では、出力信号に応答して、切断デバイスが作動され、シートウエハからその部分を除去させてもよい。切断デバイスは、例えば、レーザを含んでもよい。炉は、炉の１つのレーンに前述のシートウエハを伴う、複数レーン炉であってもよく、シートウエハ成長は、その部分が、シートウエハから除去されている間、少なくとも１つの他のレーンにおいて継続してもよい。出力信号に応答して、シートウエハからのその部分を除去することに加えて、または代替として、その部分の欠陥性のレベルが査定されてもよく、その部分は、欠陥性のレベルに基づいて等級分けされてもよく、その部分は、等級に基づいて分類されてもよい。その部分の除去を生じさせるか、および／またはその部分を査定／等級分けすることに加えて、または代替として、指標（例えば、可視指標、可聴指標、および／または電子メッセージ）が出力信号に応答して、生成されてもよい。

付加的な実施形態が、開示および請求され得る。

当業者は、直下に要約された図面を参照して論じられる、以下の「発明を実施するための形態」から本発明の種々の実施形態の利点をより完全に理解するはずである。

図１Ａは、例示的実施形態が除去することができる、種々の異なる欠陥を有する、シートウエハを図式的に示す。 図１Ｂは、望ましくなく屈曲される、シートウエハの側面図を図式的に示す。 図２は、複数のシートウエハを成長させる坩堝を図式的に示す。 図３は、図２に示される坩堝を組み込むことができる、炉を図式的に示す。この炉は、本発明の例示的実施形態を組み込む。 図４は、本発明の例示的実施形態による、シートウエハを形成するプロセスを示す。 図５は、シートウエハの正面表面に焦点を当てたカメラならびに上方からシートウエハを監視するカメラを有する、例示的システムを図式的に示す。 図６は、本発明の例示的実施形態による、欠陥性部分がシートウエハから除去される、切断の行程を図式的に示。

前述の図およびその中に描写される要素は、必ずしも、一貫した尺度または任意の尺度で描かれていないことに留意されたい。文脈が別様に示唆しない限り、同一要素は、同一数字によって示される。

例示的実施形態では、複数レーン炉は、欠陥を軽減する方法において、同時に複数のシートウエハを形成する。このため、炉は、他のレーンにおけるウエハ成長を中断することなく、１つのレーンにおいてウエハ成長からウエハ欠陥を検出および除去するための論理を有する装置を有する。例示的実施形態の詳細は、以下に論じられる。

図１Ａおよび１Ｂは、欠陥性シートウエハ１０の２つの実施例を図式的に示す。他のシートウエハ１０と同様に、これらのシートウエハ１０はそれぞれ、略長方形の形状であって、その正面および背面に比較的に大きな表面積を有する。例えば、シートウエハ１０は、約３インチの幅、および６インチの長さを有してもよい。シートウエハの厚さ１０は、変動し、その長さおよび幅寸法と比較して、非常に薄い（例えば、１９０ミクロンから１９５ミクロンの間である）。

実施例として、シートウエハ１０は、太陽電池を形成するために使用されるＥｖｅｒｇｒｅｅｎ Ｓｏｌａｒ，Ｉｎｃ．（Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）製ＳＴＲＩＮＧ ＲＩＢＢＯＮ^ＴＭシートウエハ１０に類似してもよい。それらのシートウエハは、概して、一対の高温フィラメントによって、その縁に結合されるポリシリコン本体を有する。

しかしながら、当業者によって公知のように、シートウエハ１０は、非常に脆弱である。実際、多くの従来のプロセスは、望ましくなく種々のタイプの欠陥を含み得るシートウエハ１０を製造する。図１Ａおよび１Ｂは、そのような欠陥の実施例を図式的に示す。具体的には、図１Ａは、亀裂１２、その周縁に沿った欠け１４、およびその面に沿った無作為隆起１６を有するシートウエハ１０を図式的に示す。対応する様式において、図１Ｂは、非平坦であって、代わりに、望ましくなく曲率半径Ｒを有するシートウエハ１０の側面図を図式的に示す。

例示的実施形態は、ウエハ成長プロセスの間に欠陥の少なくともいくつかを除去するか、成長プロセスの間にオペレータに欠陥を通知するか、または両方によって、これらの欠陥を軽減する。このため、図２は、４つのシートウエハ１０を成長させる複数レーン坩堝１８を図式的に示す一方、図３は、図２の坩堝１８を組み込み、ウエハ欠陥を除去するための論理を有する装置を有する、より大型のシステムを図式的に示す。

図２に示されるように、坩堝１８のこの実施形態は、その長さに沿って、並置配列においてシリコンシートウエハ１０を成長させるための領域を有する細長い形状を有する。

図２の坩堝１８は、黒鉛から形成され、シリコンをその融点を上回って維持可能な温度まで抵抗加熱される。結果を改善するために、坩堝１８は、一般的には、その幅を遥かに上回る長さを有する。例えば、坩堝１８の長さは、その幅の３倍以上であってもよい。当然ながら、いくつかの実施形態では、坩堝１８は、このように細長くはない。例えば、坩堝１８は、略正方形の形状または非長方形形状を有してもよい。

示されるように、坩堝１８は、ポリシリコンまたは他の原料を受容するための供給入口部分２２と、４つのシートウエハ１０を成長させるための成長領域２０と、溶融物を除去するための溶融物放出領域２４とを有する。加えて、坩堝１８は、４つの対のフィラメント２８を受容するための成長領域２０内に４つの対のフィラメント開口部２６を有する。各対のフィラメント２８は、成長シートウエハ１０を形成するための制御方法において、溶融されたシリコンを通過する。以下に論じられるように、自動コンピュータ制御プロセスが、成長シートウエハ１０が上向きに移動することに伴って、これをより小さいシートウエハ１０に切断する。

坩堝１８は、図３に示されるもの等、より大型のシートウエハ成長炉３０内のプロセスの一部として使用される。便宜上、本明細書で論じられる溶融材料は、溶融シリコンであってもよい。当然ながら、本発明の種々の実施形態は、他の溶融材料に適用されてもよい。さらに、当業者は、種々の実施形態の原理が、４つより多いかまたは少ない別個のシートウエハ１０を加工する炉にも適用され、したがって、１つ以上のレーンを有する炉および／または複数レーン炉の個々のレーンにも適用することができることを理解するはずである。例えば、いくつかの実施形態は、２つのシートウエハ１０または６つのシートウエハ１０を成長させる炉に適用される。故に、４つのシートウエハ１０を成長させる単一の炉についての議論は、単に例示的目的のためのものにすぎない。

炉３０は、成長シートウエハ１０を選択的に分離（例えば、切断）し、次いで、より小さいウエハ１０を形成する分離された部分（現時点では、もはや成長していないため、より小さいウエハ形態）を従来のトレイ３４内に移動させるための可動アセンブリ３２を有する。例えば、可動アセンブリ３２は、１）成長に伴って、第１のシートウエハ１０から一部を分離し、次いで、２）分離された部分をトレイ３４内に載置することによって、第１のシートウエハ１０を加工してもよい。第１のシートウエハ１０の分離された部分をトレイ３４内に載置後に、可動アセンブリ３２は、第２の成長シートウエハ１０に対して、同一プロセスを反復してもよい。このプロセスは、ある遮断または停止事象（例えば、炉３０を清掃するため、または欠陥性シートウエハ１０を検出後に、炉３０を修理するため）まで、４つの成長シートウエハ１０の間において、無限に反復してもよい。便宜上、シートウエハの分離された部分は、より大型のシートウエハと区別するために、以下、「ウエハ製品」と称され得る。概して、ソーラーパネル等、他の製品に統合されるのは、これらのウエハ製品である。

この機能を果たすために、可動アセンブリ３２は、とりわけ、シートウエハ１０の一部を分離するための分離機構／装置（例えば、直後に論じられるレーザアセンブリ３６を有する）と、より小さいウエハ１０（除去されることに伴って）および成長シートウエハ１０の両方を把持し、把持されたウエハ１０をトレイ３４内に配置するための回転可能ロボットアーム３７とを有する。その結果、炉３０は、結晶成長プロセスを中断せずに、実質的に連続的にシリコンウエハ１０を生成し得る。しかしながら、いくつかの実施形態は、結晶成長が停止したときに、シートウエハ１０を切断することができる。

このため、可動アセンブリ３２はまた、可動アセンブリ３２の残りとともに、垂直ステージ３８に沿って垂直方向に可動であり、かつ水平ステージ４０に沿って水平方向に可動であるレーザアセンブリ３６を含んでもよい。ステッパモータ等の従来のモータ制御デバイス（そのうちの１つが、参照番号４２によって図示および識別される）が、可動アセンブリ３２の移動を制御する。例えば、垂直ステッパモータ（図示せず）は、可動アセンブリ３２を成長ウエハ１０の垂直移動の関数として垂直に移動させる（以下により詳細に論じられる）。水平ステッパモータ４２は、アセンブリ３２を水平に移動させる。当然ながら、留意されるように、他のタイプのモータが使用されてもよく、したがって、ステッパモータの議論は、例示であって、全実施形態を限定するようには意図されない。

垂直および水平ステージ３８および４０によってもたらされるフレキシビリティは、レーザアセンブリ３６が、複数の成長シートウエハ１０を連続して切断することを可能にする。例示的実施形態では、垂直および水平ステージ３８および４０は、主に、シリコンから絶縁されており、研削材であり得るアルミニウム部材から形成される。具体的には、ステージ３８および４０をシリコンに暴露させることは、その機能性を損なわせ、かつ劣化させ得る。故に、例示的実施形態は、ステージ３８および４０を密閉および加圧し、それらをその環境内のシリコンから絶縁する。

炉３０はまた、４つの別個のシートウエハ１０を同時に成長させるために、４つの別個のガイド４４Ａ−４４Ｄ（すなわち、各成長チャネルに対して１つ）を有するガイドアセンブリ４４を有する。具体的チャネルを考慮することなく、個々に、または集合的に、参照時に、ガイドは、概して参照番号４４によって識別されるであろう。例示的目的のため、単のシートウエハ１０が、ガイド／チャネル４４Ｄ内に示されているが、一般的には、ガイド／チャネル４４のそれぞれの中にシートウエハ１０が存在するであろう。

主に、黒鉛から形成される各ガイド４４は、その面に沿って、非常に僅かな真空を生成する。この真空は、成長シートウエハ１０をガイド４４の面に沿ってゆっくり摺動させ、シートウエハ１０が前方に垂下しないように防止する。このため、例示的実施形態は、約１水柱インチの圧力を有するベルヌーイ真空を発生させるために、各ガイド４４の面にポートを提供する。

各ガイド４４はまた、成長シートウエハ１０がある高さ／長さに到達するとそれを検出するためのウエハ検出センサ４６を有する。以下に論じられるように、検出センサ４６はそれぞれ、可動アセンブリ３２による加工およびその配置を制御する信号を生成する。具体的には、所与のシートウエハ１０がある高さ／長さに到達したことを検出した後に、所与のシートウエハ１０を監視する所与のガイド４４上の検出センサ４６は、所定の信号を、可動アセンブリ３２を制御する論理に転送する。受信後、可動アセンブリ３２は、所与のガイド４４に対して水平に移動し、より小さいウエハ１０を生成するはずである。当然ながら、可動アセンブリ３２は、他のガイド４４／チャネルにおけるセンサ４６からの要求が十分に提供されていない場合、遅延されてもよい。

多くの異なるタイプのデバイスを使用して、検出センサ４６の機能性を実装してもよい。視覚システムは、その１つである。例えば、光学信号を伝送し、得られた光学反射を測定する逆反射センサは、満足のゆく結果を提供するはずである。別の実施例として、別個の伝送および受信ポートを有する光学センサもまた、検出センサの機能性を実装してもよい。さらに別の実施例として、視覚システムは、低コストライン走査カメラを含んでもよい。他の実施形態は、非光学センサを実装してもよい。

可動アセンブリ３２は、したがって、検出センサ４６による検出に応答して、適切なガイド４４へと移動する。このように、可動アセンブリ３２は、４つの成長シートウエハ１０の連続加工および切断が可能である。例示的実施形態は、他の構成に、および前述に示唆されるように、および異なる数のガイド４４／チャネルに適用されることに留意されたい。４つの並置ガイド４４の議論は、したがって、例示的目的のためだけのものである。炉３０の種々の実施形態の付加的詳細については、同時係属中の米国特許出願第１１／９２５，１６９号（代理人整理番号第３２５３／１３０号）に対応する米国特許出願公開第ＵＳ−２００８−０１０２６０５−Ａ１号（全体として、参照することによって本明細書に援用される）を参照されたい。

センサ４６を介してウエハ位置を監視すること、およびアセンブリ３２を動作させて、種々のレーンからウエハ製品を切断すること等、炉の種々の動作は、概して、適切なハードウェアおよび／またはソフトウェア論理を含むコントローラ４７によって管理される。

前述のように、例示的実施形態によると、炉３０は、欠陥１０を有する成長シートウエハを検出および修理するための装置を有する。具体的には、炉３０は、成長シートウエハ１０内の欠陥を検出し、適切な措置を講じる内部および／または外部欠陥論理４８（コントローラ４７の一部として示される）を有する。その適切な措置は、とりわけ、成長ウエハ１０からの欠陥の切断、およびオペレータに欠陥をアラートする可視信号またはアラーム等のいくつかの警告の生成を含んでもよい。

このため、炉３０は、１つ以上の電子視覚システム（例えば、検出センサ４６、または他のセンサ）を通して、１つ以上の欠陥を検出し、欠陥を有する成長ウエハ１０の部分を除去する欠陥モジュール４８を有する。例えば、システムは、１つ以上のカメラを含み、種々のレーン内のシートウエハを監視し、適切なデジタル加工によって、例えば、前述の図１Ａを参照して論じられ得るような種々のタイプの欠陥を検出してもよい。カメラは、種々の位置に載置されてもよい。一般的には、カメラは、シートウエハの正面に焦点が当てられ、欠陥を監視するであろう。いくつかの実施形態では、シートウエハの背面照明または直接照明を使用して、シートウエハの画像のコントラストを改善し、欠陥の検出を支援してもよい。加えて、別のカメラは、正面からでは明白ではない欠陥を検出するために、シートウエハの裏面に焦点を当ててもよい。別個のカメラまたは他のセンサ（例えば、光電子アイタイプデバイス、レーザスキャナ等）が、図１Ｂを参照して前述のように、「屈曲」を検出するために、例えば、側面または上面から、シートウエハを監視してもよい。したがって、欠陥論理４８は、画像加工論理を含み、１つ以上のカメラからのデジタル画像を分析し、種々の欠陥のいずれかを検出してもよい。概して、画像加工論理は、屈曲、欠け、亀裂、破損、または隆起の輪郭等、そうでなければ、非欠陥性シートウエハの画像内には存在しないであろう検出異常または特性を検出するように構成されるであろう。

図５は、シートウエハ１０の正面表面に焦点を当てたカメラ５２および上方からシートウエハを監視するカメラ５３を有する例示的システムを図式的に示す。カメラ５２および５３は、デジタル画像情報を、本明細書に論じられるように、シートウエハ内の欠陥を検出する欠陥論理４８に送信する。

図６は、欠陥性部分がシートウエハから除去される切断の工程を図式的に示す。この実施例では、２つの容認可能ウエハ製品６１および６２が、シートウエハ１０から切断された後に（「容認可能」ウエハ製品は、いくつかの欠陥を含んでもよいことに留意）、シートウエハ１０の小規模な欠陥性部分６３がシートウエハ１０から除去された。同様に、別の容認可能ウエハ製品６４に続いて、別の小規模な欠陥部分６５がシートウエハ１０から除去された。

欠陥論理４８は、欠陥の存在を検出するたけではなく、また、欠陥の場所、数、サイズ、および／または重大度等、特性評価し、そこから、シートウエハの欠陥性部分を除去するか否か、いつ除去すべきかを決定してもよい。例えば、欠陥論理４８は、例えば、欠陥の数、サイズ、タイプ、重大度、および／または場所等に基づいて、その部分がある欠陥性のレベルに一致する場合かつその場合に限り、欠陥性部分を選択的に除去してもよい。したがって、例えば、欠陥論理４８は、１つの重度の欠陥または多数の軽度の欠陥を有する部分を除去させるが、僅かな軽度の欠陥またはシートウエハの容認可能領域内の欠陥を有する部分は免除されてもよい（例えば、縁に近い欠陥は容認可能である場合がある一方、中央における欠陥は容認不可能である場合がある）。ウエハの縁からの欠陥の距離の査定時、欠陥論理４８は、ウエハの側面（すなわち、フィラメント近傍）からの距離だけではなく、また、最終ウエハとなるであろうものの上部および／または底部からの距離も考慮してもよい。

シートウエハの欠陥性部分を除去するために切断するか否か／どこを切断するか／いつ切断するかを決定するとき、論理は、前述の欠陥特性のタイプだけではなく、また、特に、気泡または亀裂等、より大型の欠陥に対しては、欠陥の境界も査定してもよい。例えば、亀裂の上部の決定に応じて、論理は、切断を行う前に、亀裂の端部を検出するまで、待機してもよい。

１つ以上の欠陥を含有するシートウエハの一部を除去および廃棄するのではなく、論理は、例えば、より大型のシートウエハからウエハ製品を切断直前または直後に、各ウエハ製品の査定を行い得る。このように、論理は、ウエハ製品を「等級分け」し、等級に基づいて、それらを異なる容器、例えば、廃棄容器、等級「Ａ」容器、等級「Ｂ」容器等に分類し得る。ウエハ製品の異なる等級は、異なる用途のために使用可能であってもよい。トレイ３４は、一般的には、各レーンと関連付けられた容器を有し、各レーンから切断されたウエハ製品は、一般的には、対応する容器内に載置されるが、論理は、代わりに、ロボットアーム３７が、レーンからレーンへと移動され得るのに伴って、分類目的のために容器を使用し、したがって、任意のレーンから任意の容器へのウエハ製品の移動を可能にするように構成／制御され得る。

本明細書で留意されるように、欠陥モジュール４８は、ウエハ成長が、他のレーンにおいて継続している間、複数レーン炉のうちの１つのレーンにおいて、ウエハ１０内の欠陥に対応することができる（例えば、欠陥の検出、欠陥性部分の除去等）。

加えて、炉３０はまた、概して、ウエハ製造プロセスに、特に、欠陥検出／除去側面に関する指標を発生させるアラームモジュール５０（ここでは、コントローラ４７の一部として示される）を含んでもよい。例えば、指標は、可聴信号（例えば、アラーム）、可視信号（例えば、明滅光または赤色光）、オペレータによって制御される制御コンソールまたはハンドヘルドデバイスへの電子メッセージ、および／またはログファイル等を含んでもよい。指標は、例えば、欠陥が検出されたレーン、廃棄されるシートウエハの量、検出された欠陥のタイプ、欠陥の重大度、欠陥の場所、除去／廃棄されない欠陥性ウエハの数等、種々のプロセス情報のいずれかを含んでもよい。

図４は、本発明の例示的実施形態による、複数レーン炉３０において、複数のウエハ１０を形成するプロセスを示す。便宜上、この説明されるプロセスは、複数レーン炉３０において、複数の成長シートウエハ１０を形成するために使用される、実際のプロセスの有意に簡略化されたバージョンであることに留意されたい。故に、当業者は、図４に明示的に示されない付加的ステップを有するであろうことを理解するであろう。さらに、ステップのうちのいくつかは、示されるものと異なる順番で行われる、または実質的に同時に、行われてもよい（例えば、以下に論じられる、ステップ４０６および４０８）。当業者は、過剰な実験を伴わずにプロセスを修正し、その特定の要件に適合させることが可能であるはずである。

プロセスは、ステップ４００から開始し、原料を坩堝１８に添加する。他の材料の中でも、原料は、バロン等のｐ−型ドーパントでコーティングされたポリシリコンペレットを含んでもよい。次に、ステップ４０２は、フィラメント２８を坩堝１８内のフィラメント開口部２６およびポリシリコン溶融物に通過させ、４つのレーンにわたって、複数の同時成長シートウエハ１０を形成する。当業者に公知のシーディングおよび他の開始技法もまた、行われる。ステップ４００および４０２は両方とも、従来のものである。

しかしながら、例示的実施形態は、成長シートウエハ１０を監視し、より高品質の出力ウエハ１０を生成する。故に、ステップ４０４は、４つのレーンの成長シートウエハ１０のいずれかに欠陥が存在するか否かを決定する。前述のように、従来の視覚システムは、そのような欠陥を監視および検出するようにプログラムすることができる。例えば、炉３０内の各レーンは、その対応するシートウエハ１０を継続して監視する専用視覚システムデバイス（例えば、検出センサ４６の一部）を有することができる。代替として、単一の視覚システムデバイスが、レーンからレーンへと移動して、欠陥を検出することができる。

ステップ４０４が、所与のレーン内に欠陥を検出する場合（ステップ４０４において「はい」）、他のレーンは、通常動作を継続する。しかしながら、所与のレーン内のウエハ１０は、欠陥を除去する（ステップ４０６）および／または前述のように、オペレータへの通知等、指標を生成する（ステップ４０８）ように処理される。他の方法の中でも、欠陥モジュール４８は、例えば、可動アセンブリ３２を制御し、レーザアセンブリ３６を作動し、成長ウエハ１０の望ましくない部分を切除することによって、欠陥を有する成長ウエハ１０の欠陥性部分を自動的に切除および廃棄することができる。好ましい実施形態では、この部分は、成長ウエハ１０の上部から下向きに延在する。いくつかの実施形態は、欠陥を除去するために、ウエハ成長を停止する。他の実施形態は、ウエハ１０が成長を継続する間に、欠陥性部分を除去し、例えば、正常ウエハ１０を除去しながら、欠陥性部分を除去する。

ステップ４０６は、欠陥が成長ウエハ１０の局所部分に隔絶されている場合に、欠陥を除去し得る。欠陥性部分（または、その一部）が除去された後に、残りのシートウエハ１０は、実質的に欠陥がないか、または欠陥がほとんどなくなり得る。例えば、とりわけ、ステップ４０６は、亀裂１２、破損、欠け１４、隆起１６、シード接合、または他の類似タイプの欠陥を除去するために使用されるとき、満足のゆく結果をもたらすはずである。しかしながら、図１Ｂに示されるように、成長ウエハ１０が有意な屈曲を有するとき、ウエハ１０全部または実質的に全体が除去されてもよい。その場合、成長させられるべき新しいウエハ１０が、再シーディング動作を要求し得る。

ステップ４０６における欠陥の除去に加えて、またはその代わりに、アラームモジュール５０が前述のように指標を生成し（ステップ４０８）、例えば、関連プロセス情報のある様式において、オペレータに通知してもよい。この通知受信後に、オペレータは、適切な措置、例えば、欠陥源の特定および修理を行うことができる。例えば、オペレータは、以下の是正措置のいずれかを講じることができる。
・構成要素の整合を検証する、
・真空圧力を確認する、
・吸引カップまたは他の把持構成要素が損なわれていないことを検証する、
・システムの内部試験を実行する、
・レーザシステムが整合され、焦点があっていることを確認する、
・炉３０の熱プロファイルが意図された仕様に一致することを確実にする、
・フィラメント開口部２６を通過するフィラメント２８の張力を監視する、
・炉３０を清掃すべきか否か決定する、
・溶融物中の破損したフィラメント２８等の遊離または破損破片を探す、
・ウエハ１０の厚さプロファイルを分析する、
・溶融物の高さが高過ぎもせず、低過ぎもしないことを確認する、および／または
・溶融物温度を確認／調節する。

是正選択肢のこのリストは、完全ではなく、したがって、オペレータは、アラーム条件に応答して、他の是正ステップを講じてもよいことを理解されたい。加えて、または代替として、これらの是正措置のうちのいくつかは、システム、例えば、欠陥論理４８またはアラームモジュール５０に応答して、システムによって自動的に開始／実施されてもよい。

いくつかの実施形態は、ステップ４０６および４０８の両方を行わない。代わりに、いくつかの実施形態は、欠陥のみを除去する一方、他の実施形態は、指標のみを生成する。いくつかの実施形態は、ステップ４０６および４０８を選択的に行わせ、例えば、オペレータが、一方、他方、両方が行われるか、またはいずれも行われないように構成することを可能にする。したがって、少なくとも内部的に、システムは、アラームモジュール５０を駆動するために使用することができる出力信号、および／または欠陥を除去するか否か／いつ除去するか／どこを除去するかの決定を生成する。いずれの場合も、ステップ４０６および／または４０８の完了後に、そのレーンにおいて通常ウエハ成長が継続する（ステップ４１０）。

このプロセスは、複数のレーンにおいて同時に行われてもよいことに留意されたい。故に、１つのみのレーンにおいて実行するこのプロセスの議論は、全実施形態を限定することを意図するものではない。

例示的実施形態は、したがって、太陽電池等、下流の構成要素に統合される前に、自動的に成長ウエハ１０から多くの欠陥を除去することができる。このプロセスは、したがって、下流の構成要素の収率を改善し、したがって、全体的な製造コストを削減する。

本発明の種々の実施形態は、少なくとも部分的に、従来のコンピュータプログラミング言語において実装されてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、手続き型プログラミング言語（例えば、「Ｃ」）、またはオブジェクト指向型プログラミング言語（例えば、「Ｃ＋＋」）において実装されてもよい。本発明の他の実施形態は、事前にプログラムされたハードウェア要素（例えば、特定用途向け集積回路、ＦＰＧＡ、およびデジタル信号プロセッサ）、または他の関連構成要素として実装されてもよい。

代替実施形態では、開示される装置および方法の少なくとも一部は、コンピュータシステムと併用するためのコンピュータプログラム製品として実装されてもよい。そのような実装は、コンピュータ可読媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、または固定ディスク）等の有形媒体上のいずれかに固定される一連のコンピュータ命令を含んでもよい。一連のコンピュータ命令は、システムに対して、本明細書で以前に説明される機能性の全部または一部を具現化することができる。

当業者は、そのようなコンピュータ命令が、多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムと併用するためのいくつかのプログラミング言語で書くことができることを理解するはずである。さらに、そのような命令は、半導体、磁気、光学または他のメモリデバイス等の任意のメモリデバイス内に記憶されてもよく、光学、赤外線、マイクロ波、または他の伝送技術等、任意の通信技術を使用して伝送されてもよい。

他の方法の中でも、そのようなコンピュータプログラム製品は、付随する印刷文書または電子文書（例えば、市販のソフトウェア）を有する取外し可能媒体として配布される、コンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上）にプリインストールされる、ネットワーク（例えば、インターネットまたはワールドワイドウェブ）を通じて、サーバまたは電子掲示板から配信されてもよい。当然ながら、本発明のいくつかの実施形態は、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）およびハードウェアの両方の組み合わせとして実装されてもよい。本発明のさらに他の実施形態は、完全なハードウェア、または完全なソフトウェアとして実装される。

前述の議論は、本発明の種々の例示的実施形態を開示するが、当業者が、本発明の真の範囲から逸脱することなく、本発明の利点のうちのいくつかを達成するであろう種々の修正を行うことができることは、明確であるはずである。

Claims (26)

1. シートウエハからウエハ製品を形成する方法であって、
   該方法は、
   坩堝の中において原料材料を溶融することであって、該坩堝は、結晶成長炉の一部である、ことと、
   複数のフィラメントに該坩堝を通過させて、シートウエハを形成することと、
   電子視覚システムを使用して、該シートウエハの一部が欠陥性であるか否かを決定することと、
   該一部が欠陥性であると見なされる場合に、該一部が欠陥性であることを示す出力信号を生成することと
   を含む、方法。
2. 前記シートウエハの一部が欠陥性であるか否かを決定することは、
   該一部における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥タイプを決定することと、
   該一部における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥サイズを決定することと、
   該一部における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥場所を決定することと、
   該一部における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥重大度を決定することと、
   該一部における少なくとも１つの欠陥に対する境界を決定することと、
   該一部内での欠陥の数を決定することと
   のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
3. 欠陥タイプを決定することは、欠陥が、屈曲、欠け、亀裂、破損、および隆起のうちの１つであるか否かを決定することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 欠陥場所を決定することは、前記一部の少なくとも１つの縁からの前記欠陥の距離を査定することを含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記視覚システムは、前記シートウエハの少なくとも前記一部の画像を捕捉するためのカメラを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記視覚システムは、前記シートウエハの前記一部における屈曲を検出するためのセンサを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記出力信号に応答して、前記シートウエハから前記一部を除去させる切断デバイスを作動させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記切断デバイスは、レーザを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記炉は、複数レーン炉であり、前記シートウエハは、該炉の１つのレーンの中にあり、シートウエハ成長は、前記一部が該シートウエハから除去されている間、少なくとも１つの他のレーンにおいて継続する、請求項７に記載の方法。
10. 前記出力信号に応答して、前記一部の欠陥性のレベルを査定することと、該欠陥性のレベルに基づいて、該一部を等級分けすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記等級に基づいて、前記一部を分類することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記出力信号に応答して、指標を生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記指標は、可視指標、可聴指標、および電子メッセージのうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
14. シートウエハ成長炉システムであって、
    該システムは、
    溶融された原料を含有するように構成される坩堝であって、該坩堝は、複数の孔を有し、該複数の孔は、複数のフィラメントに溶融された原料を通過させて、シートウエハを形成する、坩堝と、
    電子視覚システムであって、該電子視覚システムは、該シートウエハの一部のデジタル画像を生成する、電子視覚システムと、
    該電子視覚システムと通信するコントローラであって、該コントローラは、少なくとも、該デジタル画像に基づいて、該シートウエハの一部が欠陥性であるか否かを決定し、該一部が欠陥性であると見なされる場合、出力信号を生成する、コントローラと
    を含む、システム。
15. 前記コントローラは、
    前記一部における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥タイプと、
    該一部における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥サイズと、
    該一部における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥場所と、
    該一部における少なくとも１つの欠陥に対する欠陥重大度と、
    該一部における少なくとも１つの欠陥に対する境界と、
    該一部内での欠陥の数と
    のうちの少なくとも１つに基づいて、該一部が欠陥性であるか否かを決定する、請求項１４に記載のシステム。
16. 欠陥タイプは、屈曲、欠け、亀裂、破損、および隆起のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５に記載のシステム。
17. 欠陥場所を決定することは、前記一部の少なくとも１つの縁からの前記欠陥の距離を査定することを含む、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記視覚システムは、カメラを含み、該カメラは、前記シートウエハの少なくとも前記一部の画像を捕捉する、請求項１４に記載のシステム。
19. 前記視覚システムは、センサを含み、該センサは、前記シートウエハの前記一部における屈曲を検出する、請求項１４に記載のシステム。
20. 切断デバイスをさらに含み、該切断デバイスは、前記出力信号に応答して、前記シートウエハから前記一部を除去させるように作動される、請求項１４に記載のシステム。
21. 前記切断デバイスは、レーザを含む、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記炉は、複数レーン炉であり、前記シートウエハは、該炉の１つのレーンの中にあり、シートウエハ成長は、前記一部が該シートウエハから除去される間、少なくとも１つの他のレーンにおいて継続する、請求項２０に記載のシステム。
23. 前記コントローラは、前記出力信号に応答して、前記一部の欠陥性のレベルを査定し、該欠陥性のレベルに基づいて該一部を等級分けするように構成される、請求項１４に記載のシステム。
24. 前記コントローラは、前記等級に基づいて、前記一部を分類するようにさらに構成される、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記コントローラは、前記出力信号に応答して、指標を生成するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
26. 前記指標は、可視指標、可聴指標、および電子メッセージのうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の方法。

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