KR20170074942A - 측정 데이터의 생산 툴 위치 및 배치 또는 처리 시간으로의 매핑 - Google Patents

측정 데이터의 생산 툴 위치 및 배치 또는 처리 시간으로의 매핑 Download PDF

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KR20170074942A
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그레고리 에이어스
스티븐 맥도널드
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오로라 솔라 테크놀로지스 (캐나다) 인크.
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Abstract

본 발명은 광발전 제품의 제조 공정을 제어하는 방법 및 시스템을 제공한다. 몇 가지 실시예는 광발전 제품용 웨이퍼를 어떤 생산 툴이 그들을 처리했는지와 해당 생산 툴 내에서의 그들의 위치에 대해 추적하기 위한 방법에 관한 것이다. 몇 가지 실시예는 관심 대상인 생산 툴로부터 나오는 부분적으로-마감된 광발전 제품의 핵심 품질 요소 파라미터를 측정하고 특징짓는 것에 관한 것이다. 몇 가지 실시예는 측정된 파라미터를 컴퓨터 스크린 상에 디스플레이하고 시각화하여, 각각의 생산 유닛의 파라미터가 어떤 생산 툴이 그들을 처리했는지, 처리 중에 특정한 생산 툴 내의 어떤 위치에 그들이 위치되었는지, 및 어떤 배치(batch), 또는 연속 처리의 경우에는 언제, 유닛(들)이 처리되었는지의 관점에서 직접적으로 관찰될 수 있게 하는 것에 관한 것이다.

Description

측정 데이터의 생산 툴 위치 및 배치 또는 처리 시간으로의 매핑{MAPPING OF MEASUREMENT DATA TO PRODUCTION TOOL LOCATION AND BATCH OR TIME OF PROCESSING}
본 발명은 광발전("PV") 제품 및 그들의 제조에 관한 것이고, 특히, 생산 툴에 의해 처리된 이후에 부분적으로-마감된 제품들의 핵심 품질 요소 파라미터의 측정치를 사용하여 생산 툴의 성능을 디스플레이하고 제어하는 수단에 관한 것이다.
광발전("PV") 제품 및 디바이스는 흡수된 조명을 전기 에너지로 직접적으로 변환하며, 동작 시에 오염을 일으키지 않고 조용하다는 장점이 있다. 이들은 집중형 또는 분산형 전력 발전 시스템에도 쉽게 맞춤되고, 따라서 화석 연료 및 원자력 전력원에 대해 매력적인 대안이 된다.
높은 경쟁력을 가진 가격에서도 제품의 수익성을 얻기에 충분하게 제조된 PV 제품의 가격을 낮추는 것이 PV 산업계에서 전체적으로 필요하다. 웨이퍼, 셀 및 모듈 제조사의 경우, 비용 절감을 위한 이러한 노력은 다음의 세 가지 양태를 가진다: 제품 기술을 개선하여(소위 "고효율" 제품), 주어진 시장 가격에 대해 더 높은 전력 출력을 제공하는 것; 규모의 경제를 통한 재료 및 자본 설비(capital equipment)의 단위 비용을 낮추는 것; 및 제조 효율 및 수율을 개선하는 것. 특히, 현재의 제조 공정은 예를 들어 모니터링 및 최적화를 위한 툴을 더 제공함으로써 개선될 수 있다.
그러므로 종래 기술의 하나 이상의 한계에 부딪치지 않는, 광발전 및 유사한 실리콘 웨이퍼-기초 제품을 위한 품질 제어 방법 및 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
이러한 배경 정보는 본 발명에 관련되는 가능성이 있다고 출원인이 생각하는 정보를 드러내기 위하여 제공된다. 앞선 정보 중 어느 것도 본 발명에 불리하게 선행 기술에 포함된다는 것을 반드시 인정하는 것도 아니고, 그렇게 이해되어서도 안 된다.
본 발명의 목적은 광발전 제품에서 사용되기 위한 실리콘 셀의 생산 중에 품질 모니터링을 하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 광발전 제품에서 사용하기 위한 실리콘 셀의 생산 중의 품질 모니터링 방법으로서, 생산 툴에 의한 처리를 포함하는 생산 동작 이후에 실리콘 웨이퍼들의 특성을 측정하는 단계; 처리 중에 상기 생산 툴 내에서의 상기 실리콘 웨이퍼들의 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두를 결정하는 단계; 및 실리콘 웨이퍼들의 측정된 특성에 기초하는 정보의 그래픽 디스플레이를 제공하는 단계로서, 상기 정보는 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두에 따라 상기 그래픽 디스플레이 상에 공간적으로 배치되는, 단계를 포함하는, 품질 모니터링 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 광발전 제품에서 사용하기 위한 실리콘 셀의 생산 중의 품질 모니터링 시스템으로서, 생산 툴에 의한 처리를 포함하는 생산 동작 이후에 실리콘 웨이퍼들의 특성을 측정하도록 구성되는 웨이퍼 측정 모듈; 처리 중에 상기 생산 툴 내에서의 상기 실리콘 웨이퍼들의 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두를 결정하도록 구성되는 웨이퍼 추적 모듈; 및 실리콘 웨이퍼들의 측정된 특성에 기초하는 정보의 그래픽 디스플레이를 제공하도록 구성되는 조작자 인터페이스 모듈로서, 상기 정보는 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두에 따라 상기 그래픽 디스플레이 상에 공간적으로 배치되는, 조작자 인터페이스 모듈을 포함하는, 품질 모니터링 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 광발전 제품에서 사용하기 위한 실리콘 셀의 생산 중의 품질 모니터링 방법으로서, 생산 툴에 의한 처리를 포함하는 생산 동작 이후에 실리콘 웨이퍼들의 파라미터를 측정하는 단계; 실리콘 웨이퍼들 각각의 측정된 파라미터를 생산 툴에 의한 처리 시간, 처리 중에 생산 툴 내의 실리콘 웨이퍼들 각각의 대응하는 위치, 또는 이들의 조합과 상관시키는 단계; 실리콘 웨이퍼들 각각의 측정된 파라미터를 생산 동작의 양태와 상관시켜 상기 생산 툴의 동작 특성을 결정하는 단계로서, 상기 양태는 처리 시간 및 상기 생산 툴 내에서의 처리 위치 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 단계; 및 품질 모니터링에서 사용하기 위해 상기 생산 툴의 결정된 동작 특성을 디스플레이하는 단계를 포함하는, 품질 모니터링 방법이 제공된다. 생산 툴은, 예를 들어 생산 툴 또는 인라인 생산 툴일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 광발전 제품에서 사용하기 위한 실리콘 셀의 생산 중의 품질 모니터링 시스템으로서, 생산 툴에 의한 처리를 포함하는 생산 동작 이후에 실리콘 웨이퍼들의 파라미터를 측정하도록 구성되는 웨이퍼 측정 모듈; 실리콘 웨이퍼들 각각의 상기 파라미터를 생산 툴에 의한 처리 시간, 처리 중에 생산 툴 내의 실리콘 웨이퍼들 각각의 대응하는 위치, 또는 이들의 조합과 상관시키도록 구성되는 웨이퍼 추적 모듈; 실리콘 웨이퍼들 각각의 측정된 파라미터를 생산 동작의 양태와 상관시켜 상기 생산 툴의 동작 특성을 결정하도록 구성되는 생산 성능 모니터링 모듈로서, 상기 양태는 처리 시간 및 상기 생산 툴 내에서의 처리 위치 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 생산 성능 모니터링 모듈; 및 품질 모니터링에서 사용하기 위해 상기 생산 툴의 결정된 동작 특성을 디스플레이하도록 구성되는 조작자 인터페이스 모듈을 포함하는, 품질 모니터링 시스템이 제공된다. 생산 툴은, 예를 들어 생산 툴 또는 인라인 생산 툴일 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 생산 툴 상태 정보 디스플레이의 일 예를 예시한다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 생산 툴 챔버 정보 디스플레이의 일 예를 예시한다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른, 특정 배치 또는 시간 범위에 있는 CTQ 파라미터를 보여주는 예시적인 상세 디스플레이를 예시한다.
도 4 는 본 발명의 실시예들에 따르는, 웨이퍼에 걸친 다수의 위치에서의 CTQ 파라미터의 측정치에 대응하는 원들의 디스플레이를 예시한다.
도 5 는 본 발명의 실시예들에 따르는, 툴의 400 개의 위치에 걸쳐 측정된 공간적으로 분해된 측정치의 디스플레이를 예시한다.
도 6 은 본 발명에 따른 시스템을 예시한다.
도 7 은 본 발명의 실시예들에 따르는, 공정 제어 이슈, 즉 노 배치(furnace batch) 내에 큰 변화가 있는 노 배치를 예시한다.
도 8 은 본 발명의 실시예들에 따르는 개선된 공정 제어의 혜택을 받을 수 있는 배치-배치 비일관성을 예시한다.
도 9 는 본 발명의 실시예들에 따르는, 대응하는 노 튜브 내의 위치로 매핑된 웨이퍼의 면저항 측정치를 예시한다.
도 10 내지 도 12 는 본 발명의 실시예들에 따르는, 특정 노 및 튜브로부터 나온 배치들의 이력 뷰를 예시한다.
도 13 은 본 발명의 실시예들에 따르는, 4 개의 튜브가 있는 노 개관을 표시하는 공정 제어 스크린을 예시한다.
도 14 는 본 발명의 실시예들에 따라서 추후 액세스될 수 있는 노 성능 진단 스크린을 예시한다.
도 15 는 본 발명의 실시예들에 따라서 추후 액세스될 수 있는 다른 노 성능 진단 스크린을 예시한다.
도 16 은 본 발명의 실시예들에 따르는, 도 1 과 유사하지만 노 동작 이상을 표시하는 '적색' 알람 램프가 없는 동작 스크린을 예시한다.
도 17 은 본 발명의 실시예들에 따르는, 도 1 과 유사하지만 노 4 상의 "손" 아이콘에 대응하는 위치에 '적색' 알람 램프가 있는 동일한 동작 스크린을 예시한다.
도 18 은 본 발명의 실시예들에 따르는, 도 17 의 전술된 알람에 응답하여 액세스될 수 있는 인터페이스 스크린을 예시한다.
도 19 는 본 발명의 실시예들에 따르는, 조작자가 시정 조치를 하면서 고장을 확인할 수 있도록 사용되는 추가적인 인터페이스 스크린을 예시한다.
정의
"보트"라는 용어는 확산노 내에서의 고온 공정 중에 웨이퍼를 홀딩하기 위해 사용되는 전문화된 웨이퍼 캐리어(통상적으로 석영으로 제작됨)를 가리킨다.
"CTQ 파라미터"라는 용어는, 측정 단계 직전의 생산 단계에 직접적으로 관련된 파라미터, 이와 같은 바로 앞의 단계 이전의 다른 생산 단계에 관련된 파라미터, 또는 원시 재료 특성일 수 있는, "핵심 품질 요소(Critical To Quality) 또는 "CTQ" 파라미터를 가리킨다. PV 셀 생산에서의 몇 가지 CTQ 파라미터의 예들은 다음과 같다: 하나 이상의 이미터 제조 단계 이후의 웨이퍼당 최대, 최소 및 평균 이미터 면저항; 하나 이상의 이미터 제조 단계 이후의 웨이퍼의 이미터 면저항 균일성; 웨이퍼 당 평균 벌크 면저항; 웨이퍼 상의 위치에 의한 벌크 면저항 변화; 웨이퍼 당 평균 캐리어 수명; 웨이퍼 상의 위치에 의한 캐리어 수명 변화; 희생층 증착 이후의 평균 웨이퍼 색 또는 희생층 두께; 및 희생층 증착 이후의 웨이퍼 색 또는 희생층 두께의 변화.
"조작자"라는 용어는 일별 모니터링과 생산 라인에서의 생산 툴 및/또는 규정된 수동 프로시저를 담당하는 훈련받은 개인을 가리킨다.
"공정(또는 제조) 엔지니어"라는 용어는 생산 라인에서의 제조 공정의 적합한 동작을 보장하도록 담당하는 훈련받은 개인을 가리킨다. 이러한 사람은 흔히 소유 엔지니어링 분야에서 학사 학위 이상을 가지고 있으며, 생산 문제의 복잡한 진단을 할 수 있고 공정을 변경할 수 있다.
"생산 단계"라는 용어는 인입하는 원시 재료를 마감된 물품으로 변환하는 다수의 단계 중 하나를 가리킨다. 이것은 흔히 생산 툴을 사용하여 이루어진다.
"생산 툴"이라는 용어는 WIP 유닛에 처리 또는 공정을 수행하여 이들을 미마감 상태로부터 그들의 목표 마감 상태에 더 가까운 다른 상태로 진행시키는 디바이스를 가리킨다.
"웨이퍼"라는 용어는 광발전 또는 "태양" 전지를 위한 기판을 가리킨다. 웨이퍼는 통상적으로 결정질 실리콘으로 제작되지만, 다양한 반도체 및 유리를 포함하는(비-배타적으로) 다른 재료로 구성될 수도 있다.
"웨이퍼 캐리어"라는 용어는 다수의 웨이퍼를 홀딩하기 위한 박스, 카세트 또는 다른 디바이스를 가리킨다.
용어 "WIP"는 "처리중인 대상물(Work In Progress)", 예를 들어 아직 그 마감 상태가 아닌 태양 전지(웨이퍼)를 가리킨다. 웨이퍼는 일련의 단계를 통해 처리되어 셀이 되고, 이러한 일련의 단계에서 상황에 따라 라WIP, 웨이퍼, 또는 셀이라는 다양한 용어로 지칭될 수도 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용될 때, "약"이라는 용어는 공칭 값으로부터 +/-10% 변동을 가리킨다. 구체적으로 언급되거나 그렇지 않거나와 무관하게, 이러한 변동이 본 명세서에서 주어진 값에 언제나 포함된다는 것이 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가진다.
대량 생산 과정에서, 어떤 단계들은 다른 것보다 시간이 더 걸릴 수 있다. 공정 게이트(process gate)가 발생되는 것을 피하기 위해, 더 긴 단계들은 병렬처리될 수 있다. 병렬화에 의해 장비의 비용이 증가하는 것을 완화하기 위해, 공정 장비는 다수의 제품들, 즉 제품들의 배치(batch)를 한 번에 수용하도록 설계될 수 있고, 또는 병렬 공정 장비들의 다수의 실례는 적어도 몇 가지 컴포넌트를 공유할 수 있다. 어느 경우에서나, 다수의 제품들을 동시에 처리하기 위해 특정한 공통 리소스들은 분할된다. 이러한 분할이 불균등할 수 있는 경우, 품질 제어 문제가 발생될 것이고 이것은 완화되어야 한다.
본 발명의 실시예는 생산 단계 및/또는 원시 재료 고장 검출 및 진단을 향상시킬 수 있는, 디바이스 제조 중에 생산 단계를 추적, 측정, 디스플레이 및 제어하기 위한 생산 라인 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명의 실시예는 배치 생산 단계를 포함하는 광발전 제조를 위한 공간적-시간적 추적 및/또는 품질 제어 방법 및 시스템이 있는 실리콘 웨이퍼 배치 품질 모니터링이 가능하게 할 수 있다. 다양한 실시예는 현재 일반적으로 이용가능한 것보다 더 엄격한 수준의 공정 단계 제어를 가능하게 하고, 및/또는 툴 내에서의 위치, 및 시간이 지남에 따른 변화 양자 모두의 관점에서 생산 툴의 성능에 대한 상세한 정보를 제공함으로써 생산 공정의 최적화를 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 이러한 장점과 다른 잠재적인 장점들은 다음의 도면 및 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 실시예는 웨이퍼를 어떤 생산 툴이 그것을 처리했는지와 생산 툴 내에서의 그 위치에 대하여 추적하기 위한 방법 및 시스템에 관련된다. 특히, 이것은 다수의 웨이퍼들이 동시에 처리되는 배치 생산 툴에 적용될 수 있다. 배치 생산 툴은 배치 확산노(batch diffusion furnaces), 반사-방지 코팅 툴, 웨이퍼를 병렬로 처리하는 습식 화학 시스템, 또는 기타 등등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 관심 대상인 생산 툴로부터 나오는 부분적으로-마감된 PV 물품(또는 처리중인 대상물(WIP))의 핵심 품질 요소(CTQ) 파라미터를 측정하고 특징짓기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 웨이퍼의 특성이 측정될 수 있는데, 이러한 특성은 CTQ 파라미터 또는 CTQ 파라미터를 표시하는 특성과 같은, 다양한 측정가능치를 가리킨다.
본 발명의 실시예는 CTQ 파라미터를 컴퓨터 스크린 또는 적합한 시각 출력부 상에 디스플레이하고 시각화하여, 각각의 WIP 유닛의 CTQ 파라미터가 어떤 생산 툴이 그들을 처리했는지, 처리 중에 특정한 생산 툴 내의 어떤 위치에 그들이 위치되었는지, 및 어떤 배치(batch), 또는 연속 처리의 경우에는 언제, 유닛(들)이 처리되었는지의 관점에서 직접적으로 관찰될 수 있게 하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. CTQ 파라미터는 조작자에 의해 쉽게 시각화되게 하는 방식으로 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 특정 웨이퍼 또는 웨이퍼 위치에 각각 고유한 디스플레이된 CTQ 파라미터들의 공간적 배치는 어떤 배치 내의 웨이퍼들의 공간적 배치, 또는 웨이퍼 위치들의 공간적 배치에 알려진 방식으로 상관될 수도 있다.
웨이퍼의 추적
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 웨이퍼 추적이란 특정 웨이퍼 또는 웨이퍼들의 그룹을 특정 공정 단계에서의 그들의 처리 시간 및 위치와 관련되는 특정한 데이터와 연관시킬 수 있는 능력을 가리킨다. 특정 데이터는 다음의 것들을 포함할 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다. 이러한 데이터는 웨이퍼 또는 웨이퍼 그룹이 어떤 생산 툴로부터 나왔는지를 포함할 수 있다. 이것은, 특정 생산 단계에서 다수의 생산 툴이 사용되는 경우, 예를 들어 다수의 툴들이 병렬적으로 동작하는 경우에 특히 그러하다. 이러한 데이터는 생산 툴 내의 각각의 웨이퍼 또는 웨이퍼 그룹의 위치, 예를 들어 생산 툴이 언제 배치 생산을 채용하는지를 포함할 수 있다. 이러한 데이터는 그들이 언제 툴에 의해 처리되었는지, 및/또는 그들의 배치 번호를 포함할 수 있다. 이러한 데이터는 생산 툴 내에서의 웨이퍼 배향을 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 배치 확산노 내의 부하 또는 가스 단부 중 하나를 바라볼 수 있다. 이러한 데이터는 툴 내에서 해당 시간 및 위치에서 웨이퍼를 처리하는 동안 사용되는 생산 툴 상태 및 공정 변수를 포함할 수 있다. 이러한 데이터는, 예를 들어 생산과 관련되는 재료 및/또는 공정의 특정 파라미터들을 규정하는 생산 레시피를 포함할 수 있다. WIP 유닛이 다수의 레시피(예를 들어 모노, 멀티, SE, 등)로써 생산되는 경우, CTQ 측정이 일어나기 전에 어떤 레시피가 활성화되는지를 아는 것은 중요할 수 있다.
또한, 전술된 위치 정보는 적합한 경우 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 위치 정보는 멀티-챔버 생산 툴 내의 공정 챔버(배치 확산노 내의 "튜브")를 포함할 수 있다. 위치 정보는 처리 툴 내에서 캐리어(예를 들어 배치 확산노 내의 석영 보트)가 사용되는지, 그리고 사용된다면 캐리어의 식별자를 포함할 수 있다. 위치 정보는 배치 확산노의 챔버와 같은 생산 툴 챔버 내의 웨이퍼 또는 웨이퍼 그룹의 위치를 포함할 수 있다. 이것은 직교 좌표, 가능한 위치의 미리 결정된 구분되는 개수들로부터 벗어나는 위치의 수치 카운트 등의 형태일 수 있다. 배치 확산노의 경우, 위치는 1-차원의 선형 그래프로 표현될 수 있다. 웨이퍼의 2-차원의 배치를 허용하는 반사-방지 코팅 툴 또는 다른 툴의 경우, 위치는 2-차원(x, y) 그래프로 표현될 수 있다. 습식 에칭 시스템과 같은 인라인 생산 툴의 경우, 위치는 툴 내의 "레인(lane)"을 나타내는 선형 그래프로 표현될 수 있다. 적절하게 사용될 수 있는 하나의 인라인 생산 툴은 Rena GmbH에서 나온 InTex® 시스템이다. 일 실시예에서, 각각 웨이퍼의 직렬 처리를 위한 다수의 병렬 "레인" 을 포함하는 인라인 생산 툴은, 모든 레인에 있고 규정된 시간 간격 동안에 생산 툴의 규정된 부분을 통과하여 지나가는 웨이퍼들의 콜렉션이 본 발명의 일부 목적에 대해서 배치라고 간주될 수 있기 때문에 배치 생산 툴이라고 간주될 수 있다.
일 예로서는, 전술된 데이터를 활용하기 위한 세 가지 특정한 접근법들이 이하 설명된다.
제 1 방법에서, 웨이퍼는 생산 툴로부터 언로딩되고, (a) 웨이퍼를 보유한 캐리어를 생산 툴로부터 직접적으로 제거하거나; (b) 웨이퍼를 생산 툴 캐리어로부터 하나 이상의 다른 웨이퍼 캐리어로 전달함으로써 측정가능 상태가 된다. 후자의 경우는 보통 확산노 또는 어떤 화학적 기상 증착 툴을 언로딩하는 경우에 발견된다. 언로딩하는 동안에, 위에 나열된 것과 같은 웨이퍼의 시간 및 위치 데이터가 측정 데이터베이스에 기록되고 사용되는 각각의 캐리어에 대한 고유 식별자(캐리어 ID)와 연관된다. 각각의 캐리어 내에서의 웨이퍼의 순서는 위에 규정된 것과 같은 위치 데이터에 표시된 것처럼 웨이퍼 위치 데이터 내의 순서와도 상호참조된다.
그러면 캐리어는 웨이퍼들을 그들의 순서를 유지하면서 캐리어로부터 하나씩 지정해서 인덱싱하는 자동화된 핸들링 장비에서 사용될 수 있게 된다. 그러면 웨이퍼의 CTQ 파라미터(또는 다른 특성)가 측정된다. 각각의 캐리어가 웨이퍼를 밖으로 인덱싱하기 위해 사용될 수 있기 때문에, 그 캐리어 ID가 측정 데이터베이스로 제공되고, 이것은 위에서 표시된 바와 같이 해당 캐리어 내에서의 웨이퍼의 시간 및 위치 데이터와 상호참조된다. 웨이퍼가 측정되는 동안, 또는 측정된 이후에, 그들의 CTQ 파라미터는 그들의 시간 및 위치 데이터와 연관된다.
위치 및 시간 데이터, 및 캐리어 ID를 측정 데이터베이스에 입력하는 것은 상호 배타적이지 않고 조합되어 사용될 수 있는 다음 방식으로 수행될 수 있다: 컴퓨터 스크린 상의 데이터-충진 영역으로 수동 입력; 이러한 정보를 이미 보유한 다른 시스템으로부터의 데이터 통신을 통한 자동 입력; 및 캐리어, 스택 박스 또는 웨이퍼 상의 RFID 태그 또는 마크를 판독함. 이러한 마크는 바-코드, 데이터 행렬 코드, 또는 관심 대상인 유닛을 고유하게 식별하기 위한 다른 방식일 수 있다.
제 2 방법에서, 생산 툴로부터 언로딩하는 동안 또는 그 구성 요소로서, 웨이퍼는 공지되고 재현가능한 방식으로 콘베이어 상에 제공된다. 따라서 웨이퍼 순서가 보존되어 그들의 생산 툴 위치 정보가 웨이퍼가 콘베이어 상에 나타나는 순서에 의해 결정될 수 있게 한다. 배치 생산 툴의 경우, 이것은 언로딩 시퀀스 및 기계적 웨이퍼 핸들링 구조의 함수이다. 그러므로 시간 및 위치 데이터가 해당 웨이퍼가 콘베이어를 지나가는 시간으로부터 유추될 수 있다. 이러한 추론을 하기 위해 필요한 정보는 생산 라인에 고유할 수 있으며, 측정 데이터베이스와 연관된 구성 데이터베이스로 입력될 수 있다. 인-라인 생산 툴의 경우, 웨이퍼의 시퀀스(및 이들이 어떤 레인에 있는지)가 요구된 시간 및 위치 정보를 제공한다.
제 3 방법에서, 각각의 웨이퍼는 고유한 마크에 의해, 또는 웨이퍼 위 또는 안에 있는 다-결정질 웨이퍼 내의 격자 패턴과 같은 실질적으로 고유한 패턴을 인식함으로써 식별된다. 생산 툴을 로딩하는 동안, 각각의 웨이퍼가 식별되고 그 타겟 위치가 측정 데이터베이스에 기록된다. 웨이퍼가 그 마크 또는 패턴을 인식함으로써 다시 식별되는 시점인 CTQ 파라미터가 측정될 때까지 추가적인 추적이 요구되지 않는다. 제 1 방법과 유사하게 웨이퍼가 측정되는 동안, 또는 측정된 이후에, 그들의 CTQ 파라미터는 그들의 시간 및 위치 데이터와 연관된다.
그러므로, 다양한 실시예들에서, 웨이퍼는 해당 웨이퍼와 물리적으로 연관되고 생산 공정의 두 개 이상의 스테이지에서 기록되는 식별자에 의해 추적될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 웨이퍼는 공정 전반에 걸쳐 결정론적인(deterministic) 방식으로 이동될 수 있고, 공정에 걸쳐 이러한 이동을 고려함으로써 추적될 수 있다. 예를 들어, 어떤 웨이퍼가 어떤 위치 및 시간에 주어진다면, 웨이퍼의 종래의 위치 및 시간을, 그리고 따라서 배치 공정의 경우 어떤 생산 툴이 생산 툴 내에서의 그 생산 및 그 위치에서 채용되었는지를 추정하기 위해 역방향 외삽(extrapolation)이 채용될 수 있다. 웨이퍼 생산 공정은, 공정 전반에 걸친 주어진 웨이퍼의 궤적이 신뢰성있게 결정될 수 있도록 결정론적 동적 시스템에 대응하도록 구성될 수 있다.
웨이퍼의 순서를 보존하는 생산 동작이 전술되었지만, 몇 가지 실시예들에서는, 웨이퍼의 순서를 보존하는 대신에, 웨이퍼들은 하나 이상의 스테이지에서 알려진 가역적 방법으로 새로운 순서로 혼합되어, 새로운 순서에서의 각각의 위치가 원래의 순서에서의 위치와 분명하게 연관될 수 있게 할 수도 있다. 이러한 방식으로, CTQ 측정은 다시 캐리어 내의 원래의 웨이퍼 순서로 분명하게 매핑될 수 있다. 웨이퍼가 다수의 공정 브랜치로 분리되고 별개의 장비에 의해 처리되는 경우에도, 해당 공정이 충분히 결정론적이고 모니터링되는 한 원래의 순서는 복구될 수 있고, 무작위 또는 무관한(extraneous) 재순서결정 동작이 일어나지 않는다. 그러나, 웨이퍼 순서가 웨이퍼 제거와 같은 무작위 요동에 대해 견실한 것이 바람직하고, 따라서 다양한 실시예들에서 재순서결정 동작을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 웨이퍼의 원래의 순서를 보존하는 것이 이러한 목적을 달성하기 위한 하나의 견실한 방법일 수 있다. 다른 견실한 방법은 위에서 설명된 제 3 방법일 수 있다.
또는, 몇 가지 실시예들에서 적어도 제한된 양의 재순서결정 동작이 오류 해결을 쉽게 하기 위해서 도입될 수 있다. 예를 들어, 제 1 공정 단계에 의해 생산된 웨이퍼들의 두 개의 배치는 제 2 공정 단계를 수행하기 이전에 상호혼합될 수 있다. 상호혼합은 적어도 하나의 웨이퍼를 제 1 배치로부터 제 2 배치로 이동시키는 것 그리고 그 반대의 경우를 수반할 수 있다. 두 개의 배치는 상이한 시점에 및/또는 제 1 공정 단계를 수행하기 위한 공정 장비의 상이한 실례들을 사용하여 제 1 공정 단계를 거칠 수 있다. 두 개의 배치는 상이한 시점에 및/또는 제 2 공정 단계를 수행하기 위한 공정 장비의 상이한 실례들을 사용하여 제 2 공정 단계를 거칠 수 있다. 따라서, 예를 들어, 제 1 배치의 웨이퍼들의 전부가 아닌 일부가 제 2 공정 단계 이후에 결함이 있는 것으로 발견되면, 제 1 및 제 2 공정 단계를 거친 결함있는 웨이퍼의 루트가 어디서 결함이 유발되었는지를 결정하기 위해 재추적될 수 있고, 제 1 및 제 2 공정 단계를 거친 결함없는 웨이퍼의 루트가 결함이 발생되지 않았을 위치를 결정하기 위해 재추적될 수 있다. 이러한 정보를 결합하면 결함이 전체 공정 내로 어떻게 주입되는지를 더 잘 이해할 수 있게 될 수 있다.
몇 가지 실시예들에서, 제 3 방법은 제 1 또는 제 2 방법과 결합될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 순서는 가능한 한 보존될 수도 있고, 매 n번째 웨이퍼가 고유한 마크로 식별될 수 있다. 만일 후속하는 마킹된 웨이퍼들 사이의 웨이퍼의 개수가 변한다면, 중간에 마킹되지 않은 웨이퍼가 제거되었다는 것이 추론될 수 있다.
정보의 디스플레이
본 발명의 실시예는 조작자, 유지보수 작업자, 엔지니어 등에게 정보를 디스플레이하는 것을 포함한다. 이러한 정보는 웨이퍼 품질, 생산 툴 동작 상태, 또는 통계, 경향 또는 획득된 정보를 처리하여 얻어진 다른 데이터와 같은, 웨이퍼 생산 공정의 하나 이상의 양태에 관련될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 디스플레이된 정보 및 그 의도된 용도는 후술되는 바와 같은 하나 이상의 양태를 포함한다. 생산 툴, 위치 및 시간 또는 배치에 의한 웨이퍼 당 CTQ 파라미터가 디스플레이될 수 있다. 이것은 조작자 및 공정 엔지니어에게 생산 툴의 그 다양한 위치에서의 상태 및 성능에 대한 용이하게 해석된 정보를 제공하려는 것이다(예를 들어 튜브, 또는 튜브 내의 위치에 대해). 더 나아가, 전술된 상태 또는 성능은 특정 배치 또는 시저에 대한 것이거나, 일정 시간 범위 또는 배치에 대한 것일 수 있다. 더 나아가, 관찰의 시점 또는 시간-범위 모드 중 하나에서, 조작자 및 공정 엔지니어는 생산 툴 고장, 위치(및 적용가능한 경우 시간)에 의한 생산된 CTQ 파라미터의 변화, 및 장기 CTQ 파라미터 드리프트와 같은 경향을 관찰할 수 있다. 더 나아가, 원시 재료 변화 또는 종래의 생산 단계에서의 변화에 기인하여 CTQ 파라미터가 변하는 것도 생산 툴 위치 및 시간 또는 배치에서 나타나는 측정된 패턴에 의해 관찰될 수 있다.
몇 가지 실시예들에서, 특정 생산 단계를 위해 사용되는 생산 툴에 대해서, 각각의 툴, 및 각각의 툴 내의 챔버의 상태가 아이콘의 어레이로서 디스플레이된다. 각각의 아이콘은 해당 툴 또는 챔버에서 처리된 웨이퍼에 대한 CTQ 파라미터의 소정 개수 또는 패턴이 품질 제어 한계와 같은 특정한 한계에 속하거나 이것을 초과하는지 여부를 표시하는, 특정한 형상, 색 또는 다른 디스플레이 모드를 가질 수 있다.
생산 툴 상태 정보 디스플레이의 일 예가 도 1 에 도시된다. 아이콘들은 신호등(110)과 유사해 보이는 객체들이다- 각각의 신호등은 생산 툴을 나타내고 각각의 신호등 내의 원(112)은 해당 툴의 챔버를 나타낸다. 이러한 예에서, 아이콘은 색에 의해 구별될 수 있다. 그러나, 그레이스케일인 그래프가 분명하게 보이도록 하기 위해서, 적색 및 황색 아이콘의 색은 각각 "R"(120) 및 "Y"(122) 심볼을 사용하여 강조된다. 부수적으로, 더 분명해지도록 순"적색" 아이콘은 마우스 "손" 커서에 의해 지시된다. 남은 아이콘들은, 청색과 같은 다른 색일 수 있는 "미지의"(125) 아이콘을 제외하고는 녹색으로 칠해진다.
본 발명의 실시예들에 따라 제공된 다른 디스플레이는 각각의 생산 툴 챔버에 대해 더 많은 정보를 제공하도록 구성된다. 이러한 정보는 다음과 같이 그래픽적으로 배치되고 디스플레이된다. 아이콘의 2-차원의 행렬이 디스플레이되는데, 하나의 축은 시간 또는 배치 번호이고 다른 축은 챔버 내의 위치이다. 챔버 위치를 특정하려면 두 개 이상의 차원이 필요한 경우, 측정 데이터를 보여주기 위해서 3D 플롯이 사용될 수 있다. 또는, 일련의 2-차원의 플롯들이 사용될 수도 있다. 더 나아가, 각각의 아이콘은, 해당 웨이퍼 또는 웨이퍼들의 그룹에 대한 CTQ 파라미터가 어떤 선결정된 한계 안에 있거나 이것을 초과하는지 여부를 표시하는, 특정한 형상, 색 또는 다른 디스플레이 모드를 가질 수 있다. 더 나아가, 다수의 CTQ 파라미터가 측정되는 경우, 디스플레이될 특정한 파라미터는 명시적으로 선택될 수 있다.
생산 툴 챔버 정보 디스플레이의 일 예가 도 2 에 도시된다. 아이콘들은 면저항(217) 대 보트 위치(219)의 플롯(215)위의 상이한 음영의 작은 사각형(210)이다. 각각의 사각형은 웨이퍼 및 타겟과 비교된 그 CTQ 파라미터를 나타낸다. 이러한 예에서, 아이콘은 색; 한계 안이면 녹색, 제어 한계를 벗어나면 황색 및 사양 한계를 벗어나면 적색으로 구별될 수 있다. 그러나, 그레이스케일인 그래프가 분명하게 보이도록 하기 위해서, 황색은 가장 옅은 음영의 사각형으로, 적색은 가장 짙은 음영의 사각형(220)으로, 그리고 녹색은 중간 음영의 사각형(222)으로 표현된다. 사양 한계와 비교된 실제 CTQ 파라미터의 다이어그램과 함께 생산 툴 내의 보트 위치로 매핑된 개별 CTQ 측정들도 역시 표시된다(215).
따라서, 본 발명의 몇 가지 실시예는 웨이퍼들에 각각 대응하는 복수 개의 품질 표시자를 디스플레이하는 그래픽을 통해 웨이퍼 처리 품질을 표시하는 그래픽 디스플레이를 제공하는 것을 포함한다. 품질 표시자는 대응하는 웨이퍼의 CTQ 측정치가 선결정된 품질 제어 한계 내에 또는 밖에 있는지를 표시하는 색을 가지는 색이 있는 사각형 또는 박스일 수 있다. 품질 표시자는 웨이퍼의 공간적 순서, 예를 들어 배치 생산 툴 내의 상대적인 웨이퍼 위치에 대응하는 순서에 대응하는 순서로 디스플레이에 공간적으로 배치된다. 이러한 순서는 예를 들어 보트 내에서의 1-차원의 공간적 순서, 2-차원의 공간적 순서, 또는 3-차원의 공간적 순서일 수 있다. 더욱이, 디스플레이 상에서의 품질 표시자의 공간적 배치의 일 차원은 웨이퍼의 시간적 순서에 대응할 수 있고, 예를 들어 디스플레이된 품질 표시자의 후속하는 행, 열 또는 계층은 공정의 스테이지를 통과한, 예컨대 배치 생산 툴을 통과한 웨이퍼들의 후속하는 배치에 대응할 수 있다. 품질은 아이콘의 피쳐, 예컨대 아이콘의 색, 형상 및/또는 크기에 의해 전달될 수 있다.
각각의 챔버 내에서, 전술된 디스플레이와 동일한 위치 관련성을 가지고, 특정 배치 또는 시간 범위에서 CTQ 파라미터를 명시적으로 표시함으로써 더 많은 세부사항이 제공될 수 있다. 이러한 상세한 디스플레이의 일 예가 상세한 챔버 정보의 일 예를 예시하는 도 3 에 도시된다. 예를 들어, 알람 이력(310), 현재 상태(315), 성능 메트릭(320) 및 존(325) 당 CTQ 측정 이력이 디스플레이될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 측정 시스템은 도 4 에 도시되는 원(410)에 대응하여, 웨이퍼에 걸친 다수의 위치에서 CTQ 파라미터를 측정할 수 있다. 웨이퍼(420)에 걸친 이러한 측정들은 툴 내의 400 개의 위치에 매핑되고, 도 5 에서 웨이퍼에 걸친(예를 들어 10 개의 포인트) 및 툴에 걸친(예를 들어 400 개의 포인트) CTQ 파라미터의 비-균일성을 디스플레이함으로써 툴의 성능을 특징짓도록 디스플레이된다. 도 5 는 400 개의 위치를 가지는 툴에 걸친 웨이퍼 균일성을 예시한다. 좀 더 자세하게 설명하면, 도 5 의 수직 'z' 축(500)은 측정 값에 대응하고, 더 짧은 'x' 축(505)은 웨이퍼에 걸친 측정 위치에 대응하며, 및 더 긴 'y' 축(510)은 툴 내에서의 웨이퍼의 위치에 대응한다. 도 5 에서 디스플레이된 표면은, 예를 들어 문제가 있는 영역을 적색으로, 덜 심각한 문제가 있거나 잠재적으로 문제가 있는 영역을 황색으로, 그리고 문제가 없는 영역을 녹색으로 표시하도록, 색에 의해 코딩될 수도 있다. 이것은, 전체 웨이퍼에 걸쳐 측정하고, 각각의 웨이퍼를 툴 내의 자신의 위치로 매핑하며, 툴의 성능을 끝에서 끝까지 시각화함으로써 툴의 성능을 특징짓는 특정한 방식이다. 따라서, 몇 가지 실시예들에서, 웨이퍼의 품질 파라미터를 각각 표시하는 품질 표시자를 디스플레이하는 것에 추가적으로 또는 그 대신에, 웨이퍼의 일부의 품질 파라미터를 표시하는 품질 표시자가 디스플레이될 수도 있다.
다양한 실시예들에서, 정보를 디스플레이하면 3 개의 명백한 공간 차원에서 데이터가 전달될 수 있다(2-차원의 비디오 디스플레이 상의 3-차원의 사시도를 사용함으로써). 또한, 데이터의 변화는 색을 사용하여 전달될 수 있다. 또한, 데이터의 변화는 다수의 그래픽 및/또는 에니메이션을 사용함으로써 전달될 수 있다. 공간적 치수, 색 변경 방식, 다수의 그래픽 및 에니메이션의 각각이 차원이라고 지칭될 수 있다. 일반적으로, 이러한 차원 중 일부가 CTQ 파라미터를 전달하기 위해 사용되고, 일부는 배치 내에서의 웨이퍼 공간적 위치 및/또는 웨이퍼 상에서의 공간적 위치(동일한 웨이퍼에 대해 여러 판독치가 얻어지는 경우)를 전달하기 위해 사용된다. 이러한 치수결정 중 일부는 이력이 시청될 때 시간적 정보를 전달하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 광발전 제품에서 사용되기 위한 실리콘 셀을 생산하기 위한 시스템의 상태를 모니터링하기 위해 복수 개의 데이터 포인트를 사용하는 것을 포함한다. 복수 개의 데이터 포인트는 해당 생산 시스템에 의해 처리되는 중인 복수 개의 실리콘 웨이퍼의 측정된 특성에 대응할 수 있다. 더욱이, 복수 개의 데이터 포인트는 실리콘 웨이퍼가 동시에 처리될 수 있는 배치 생산 툴의 복수의 위치에 대응할 수 있다. 복수 개의 데이터 포인트는 배치 생산 툴에 의해 배치로서 처리되는 대응하는 복수 개의 실리콘 웨이퍼의 CTQ 파라미터와 같은 측정된 특성에 대응할 수 있다. 배치 내에서의 실리콘 웨이퍼의 공간적 위치는 측정된 특성과 상관될 수 있다. 측정된 특성의 공간적 변화가 배치 생산 툴의 현재 성능의 표시자로서 사용될 수 있다. 배치 생산 툴에서 발생할 수 있는 고장은 사양에서 벗어나는 측정된 특성의 공간적 위치 또는 위치들을 결정함으로써 진단될 수 있다.
시스템 구현
본 발명의 다양한 실시예는 광발전 제조 환경에서 사용되기 위한 품질 제어 시스템에 관련된다. 이러한 시스템은: 후술되는 바와 같은 웨이퍼 식별 모듈; 웨이퍼 추적 모듈; 웨이퍼 측정 모듈; 생산 성능 모니터링 모듈; 조작자 인터페이스 모듈; 및 생산 툴 인터페이스 모듈과 같은 모듈들의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 시스템의 상이한 실시예는 이러한 모듈들의 상이한 개수 및 타입을 포함할 수 있다. 예를 들어 다양한 모듈들은 유선 또는 무선 전자 통신 인터페이스를 통해 동작하도록 커플링될 수 있다. 각각의 모듈은 메모리에 동작하도록 커플링된 마이크로프로세서, 메모리에 저장된 프로그램 명령을 수행하도록 구성되는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 적어도 일부 모듈은 웨이퍼와 인터페이싱하기 위한, 스캐닝 장비와 같은 하드웨어를 포함할 수 있다.
웨이퍼 식별 모듈은 생산 공정에서의 다양한 단계, 예컨대 측정 단계 및/또는 생산 단계에서 특정 웨이퍼를 식별하도록 구성된다. 이것은 바코드, 웨이퍼의 내장 식별 피쳐, 식별자의 수동 입력 등에 의해 이루어질 수 있다. 웨이퍼 식별 모듈은 식별된 웨이퍼를 표시하는 디지털 정보를 웨이퍼 추적 모듈로 전달하도록 구성된다. 복수의 측정 및/또는 생산 단계들과 연관되기 위한 복수의 웨이퍼 식별 모듈들이 제공될 수 있다. 웨이퍼 식별 모듈은 바코드 스캐너와 같이 웨이퍼 식별 정보를 수신하기 위한 입력 전자제품과 웨이퍼 식별 정보를 인코딩하고 시스템의 다른 컴포넌트로 통신하기 위한 디지털화 및 통신 전자 제품을 포함한다. 바코드 스캐너 대신에, 웨이퍼를 실질적으로 고유하게 식별하기 위해서 웨이퍼 내의 내장 격자 패턴을 구별하기 위한 머신 비젼 시스템이 제공될 수도 있다. 생산 공정 전반에 걸친 웨이퍼의 이동이 예측 및 모델링을 통해 신뢰성있게 결정될 수 있는 경우, 웨이퍼 식별 모듈들 중 일부 또는 전부가 생략될 수 있다.
웨이퍼 추적 모듈은 웨이퍼 식별 모듈로부터 입력을 수신하고 생산 공정 전반에 걸친 웨이퍼의 이동을 기록하고 추적하도록 구성되는 컴퓨팅 시스템을 포함한다. 특정 생산 툴 및 측정 사이트에 웨이퍼가 도착한 것과 같은 웨이퍼가 도착한 일련의 생산 위치들, 및 도착 시간, 연관된 배치 정보, 배치 내에서의 웨이퍼의 물리적 위치, 측정 값 등도 역시 추적될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 웨이퍼 추적 모듈은 배치 생산 툴에 의해 처리된 시간과 이러한 배치 내에서의 위치를 포함하는, 주어진 웨이퍼의 생산 공정 내에서의 과거 및/또는 미래 위치를 추론하도록 구성될 수 있다. 이러한 추론은 웨이퍼 식별 모듈로부터의 입력을 요구하지 않을 수 있고, 오히려 공정 다이내믹스(dynamics)의 모델에 기초해서 이루어질 수 있다. 웨이퍼 추적 모듈은 웨이퍼 처리 동작 및 상태를 웨이퍼 측정 동작 및 측정과 연관시키도록 구성된다. 예를 들어, 웨이퍼 추적 모듈은, 웨이퍼가 배치 생산 툴 내에 로딩된 시간 및 해당 툴 내에서의 이러한 웨이퍼의 상대적인 위치를 해당 웨이퍼에 대해 얻어진 후속하는 CTQ 측정과 연관시킬 수 있다. 웨이퍼 추적 모듈은, 예를 들어 데이터베이스를 작동시키는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 웨이퍼 추적 모듈은 배치 처리 툴 내에서의 웨이퍼의 공간적 위치의 표시를 추적하고 제공할 수 있다.
웨이퍼 측정 모듈은 면저항 및/또는 다른 CTQ 파라미터를 측정하기 위한 디바이스를 포함하지만 이것으로 한정되는 것은 아닌 측정 디바이스를 포함한다. 이러한 모듈은 웨이퍼 특성을 측정하고 그 결과를 나타내는 신호를 웨이퍼 추적 모듈과 같은 시스템으로 송신하도록 구성된다. 측정 디바이스는 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 것처럼, 자동으로 측정치를 얻고 전달하도록 구성되는 전자 디바이스일 수 있다. 웨이퍼 측정 모듈은 측정 장비, 메모리로 동작가능하게 커플링되고 제어 및 처리 기능을 수행하도록 구성되는 마이크로프로세서, 및 다른 모듈과 통신하기 위한 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
생산 성능 모니터링 모듈은, 예를 들어 웨이퍼 추적 모듈 및 측정 모듈로부터 취출되는 특정된 웨이퍼의 기록된 측정치를 활용하여 하나 이상의 연관된 생산 툴의 성능 및 과거/현재 상태를 모니터링하도록 구성된다. 예를 들어, 웨이퍼 품질의 표시자를 배치 내에서의 물리적 위치의 함수로서 및/또는 배치 생산 시간의 함수로서 생성하기 위하여, 특정 배치 생산 툴에 의해 처리되는 웨이퍼들의 배치 또는 일련의 웨이퍼 배치에 대한 CTQ 파라미터 측정치가 생산 성능 모니터링 모듈에 의해 선택, 취출, 및 처리될 수 있다. 더욱이, 임의의 고장 또는 그것의 결함을 포함하는, 배치 생산 툴의 동작 특성을 추론하기 위하여, 웨이퍼 품질 및 그 분산이 사용될 수 있다. 생산 성능 모니터링 모듈은 이러한 표시자를 유도하기 위해 본 명세서에서 설명된 바와 같은 특정 방식으로, 측정 데이터, 추적 데이터 등을 처리하도록 구성되는 컴퓨터를 포함한다. 다른 모듈과 통신하기 위한 통신 인터페이스도 역시 제공될 수 있다.
조작자 인터페이스 모듈은 생산 성능 모니터링 모듈의 출력을 대화형으로 디스플레이하도록 구성된다. 이것은 디스플레이가 선택된 데이터를 조작자에게 보여주도록 조작하기 위한 사용자 입력과 함께 시각적 컴퓨터 디스플레이를 포함할 수 있다. 조작자 인터페이스 모듈은 시각적 디스플레이를 조작하고 원하는 데이터를 획득하여 적합하게 제공하도록 구성되는 컴퓨터를 포함한다.
모든 실시예에 포함되지 않을 수도 있는 생산 툴 인터페이스 모듈은 오븐 온도, 생산 툴 상태, 알람 등과 같은 파라미터 또는 보고를 다양한 생산 툴로부터 직접적으로 취출하고, 이들에 제공된 정보를 증강하도록 생산 성능 모니터링 모듈 및/또는 조작자 인터페이스 모듈로 이들을 보고하도록 구성된다. 생산 툴 인터페이스 모듈은 생산 툴로부터 데이터를 얻도록 구성되는 센서 및/또는 다른 인터페이스, 및 당업자에 의해 용이하게 이해될 수 있는 것처럼 정보를 모니터링 모듈로 전달하기 위한 전자 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
도 6 은, 웨이퍼가 적어도 하나의 배치 생산(처리) 툴(600)에 의해 배치로서 처리되는, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 시스템을 예시한다. 이러한 시스템은 배치 생산 툴(600)에 의한 처리를 포함하는 특정 생산 단계에 따르는 웨이퍼의 하나 이상의 특성을 측정하기 위한 측정 모듈(605)을 포함한다. 이러한 시스템은, 폐루프 추적 방법론이 사용되는 경우 웨이퍼가 생산 시스템을 통과해서 진행할 때에 웨이퍼를 식별하는 것을 돕기 위한 하나 이상의 웨이퍼 식별 모듈(610a, 610b)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 웨이퍼 식별 모듈(610a)은 배치 생산 툴(600)에 의해 처리되기 직전, 도중 또는 직후에 웨이퍼를 식별하기 위해 사용될 수 있고, 제 2 웨이퍼 식별 모듈(610b)은 측정 모듈(605)에 의해 처리되기 직전, 도중, 또는 직후에 웨이퍼를 식별하기 위하여 사용될 수 있다.
시스템은 웨이퍼 식별 모듈이 존재할 경우 동작가능하도록 커플링될 수 있는 웨이퍼 추적 모듈(620)을 더 포함한다. 웨이퍼 추적 모듈은 웨이퍼 로드 부하 시간을 배치 생산 툴(600) 및 배치 생산 툴 내의 위치와 연관시키도록 구성되고 그러한 웨이퍼의 측정치는 측정 모듈(605)에 의해 취해진다. 시스템은 웨이퍼 추적 모듈(620)에 동작하도록 커플링된 생산 성능 모니터링 모듈(630) 및 생산 성능 모니터링 모듈(630)에 동작하도록 커플링된 조작자 인터페이스 모듈(640)을 더 포함하며 이들 모두는 전술된 바와 같다. 생산 툴 인터페이스 모듈(625)은 역시 위에서 설명된 바와 같이 동작하는 배치 생산 툴(600) 및 생산 성능 모니터링 모듈(630)에 동작하도록 커플링된다.
이제 본 발명이 특정한 예들을 참조하여 설명될 것이다. 후속하는 예들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이고 본 발명을 임의의 방식으로 한정하려는 것이 아님이 이해될 것이다.
예
이러한 예는 측정 및 공정 단계 최적화에 관한 것이다. 키 출력 속성이 각각의 공정 스테이지에서 측정되고, 데이터는 간단한 동작 툴을 사용하여 속성에 영향을 미치는 공정 요소의 콘텍스트에서 존재한다. 그러면 문제점을 시의 적절하게 식별하고 해결하는 것과 공정을 특징짓는 것과, 잠재적으로는 더 엄격하게 제어하는 것이 용이해진다.
광발전을 위한 통상적 배치 확산 공정은 10 개의 노로부터의 약 200 개의 온도 제어 곱하기 노 당 4 개의 튜브, 곱하기 튜브 결과 당 5 개의 온도존(temp zone), 및 약 40 개의 가스 흐름 및 압력 제어기를 채용할 수 있다. 이러한 확산 공정을 수행하려면 측정을 해야 한다. 문제점에는: 원시 재료 천이가 노 레시피를 동적 조절하도록 요구할 수 있다는 것, 확산~ 공정이 튜브에 걸쳐 균일하지 않을 수 있다는 것, 및 히터 및 튜브 실링이 고장날 수 있고 가스 흐름이 거품처럼 발생하며(bubbler) 가스가 플러그에서 벗어난다는 것이 포함된다.
도 7 은 공정 제어 이슈, 즉 노 배치 내에 상당한 변동이 있는 노 배치를 예시한다.
도 8 은 개선된 공정 제어의 혜택을 받을 수 있는 배치-배치 비일관성을 예시한다.
도 9 는 대응하는 노 튜브 내의 위치로 매핑된 웨이퍼의 시트 저항 측정치를 예시한다. 예시된 상태는 노 튜브의 무고장 동작에 대응한다.
도 10 내지 도 12 는 특정 노 및 튜브로부터 나온 배치들의 이력 뷰를 예시한다. 예시된 그래프의 각각의 행(1000)은 직렬인 특정 배치에 대응하고 노 내의 대응하는 위치에 있는 특정 웨이퍼가 제어 한계 및 사양에 속하는(중간 음영(1010) 또는 녹색), 제어 한계를 벗어나는(약한 음영(1012)또는 황색), 또는 사양 한정을 벗어나는(가장 어두운 음영(1014)또는 적색) CTQ 파라미터를 가지는지를 보여준다. 튜브 내에서의 웨이퍼 위치는 수평 축(1005)에서의 변화에 대응한다.
도 13 은 4 개의 튜브(1200, 1205, 1215, 1220)가 있는 노의 개관을 표시하는 공정 제어 스크린을 예시한다. 각각의 노에 대하여, 복수 개의 배치 및 복수 개의 보트 위치에 대한 상태가 디스플레이된다. 배치 변화는 수직 축(1325)의 변화에 대응하고, 보트 위치 변화는 수평 축(1330)의 변화에 대응한다.
도 14 는 추후 액세스될 수 있는 노 성능 진단 스크린을 예시한다. 이러한 스크린의 세부사항은 도 2 의 세부사항과 유사하다.
도 15 는 추후 액세스될 수 있는 다른 노 성능 진단 스크린을 예시한다. 이러한 스크린의 세부사항은 도 4 및 도 5 의 세부사항과 유사하다.
도 16 은 도 1 과 유사하지만 노 동작 이상을 표시하는 '적색' 알람 램프가 없는 동작 스크린을 예시한다.
도 17 은 도 1 과 유사하지만 노 4 상의 "손" 아이콘(1600)에 대응하는 위치에 '적색' 알람 램프가 있는 동일한 동작 스크린을 예시한다.
도 18 은 도 17 의 전술된 알람에 응답하여 액세스될 수 있는 인터페이스 스크린을 예시한다.
도 19 는 조작자가 시정 조치를 하면서 고장을 확인할 수 있도록 사용되는 추가적인 인터페이스 스크린을 예시한다.
비록 본 발명의 특정 실시예가 예시를 위해 본 명세서에서 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 특히, 머신에 의해 판독가능한 신호를 저장하고, 본 발명의 방법에 따라 컴퓨터의 동작을 제어하며, 및/또는 그 컴포넌트 중 일부 또는 전부를 본 발명의 시스템에 따라서 구성하기 위한, 컴퓨터 프로그램 제품 또는 프로그램 요소, 프로그램 스토리지 또는 고상 또는 유체 전파 매질, 자기적 또는 광학적 배선, 테이프 또는 디스크 등과 같은 메모리 디바이스를 제공하는 것은 본 발명의 범위에 속한다.
본 명세서에서 설명되는 방법과 연관된 동작들은 컴퓨터 프로그램 제품에 코딩 명령으로서 구현될 수 있다. 다르게 말하면, 컴퓨터 프로그램 제품은, 컴퓨터 프로그램 제품이 메모리에 로딩되고 무선 통신 디바이스의 마이크로프로세서에서 실행되는 경우 본 발명의 방법을 실행하도록 소프트웨어 코드가 기록되는 컴퓨터-판독가능 매체이다.
본 명세서에서 설명되는 방법과 연관된 동작들은 여러 컴퓨터 프로그램 제품들에 코딩 명령으로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 방법의 제 1 부분은 하나의 컴퓨팅 디바이스를 사용하여 수행될 수 있고 방법의 제 2 부분은 다른 컴퓨팅 디바이스, 서버 등을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품은, 컴퓨터 프로그램 제품이 메모리에 로딩되고 컴퓨팅 디바이스의 마이크로프로세서에서 실행되는 경우 본 발명의 적절한 부분들을 실행하도록 소프트웨어 코드가 기록되는 컴퓨터-판독가능 매체이다.
또한, 본 발명의 방법의 각각의 단계는 개인용 컴퓨터, 서버, PDA 등과 같은 임의의 컴퓨팅 디바이스에서 실행될 수 있고, C++, 자바, PL/1 등과 같은 임의의 프로그래밍 언어로부터 생성된 프로그램 요소, 모듈 또는 객체 중 하나 이상, 또는 하나 이상의 일부에 따를 수 있다. 또한, 각각의 상기 단계를 구현하는 각각의 단계, 또는 파일 또는 객체 등은 해당 목적을 위해 설계된 전용 하드웨어 또는 회로 모듈에 의해 실행될 수 있다.
본 발명의 전술된 실시예들은 예시적인 것이고 여러 방식으로 변형될 수 있다는 것은 명백하다. 이와 같은 현재의 변형예 또는 장래의 변형예는 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나는 것으로 간주되어서는 안 되고, 당업자에게 명백한 이러한 모든 변경예들은 후속하는 청구항의 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (24)

  1. 광발전 제품에서 사용하기 위한 실리콘 셀의 생산 중의 품질 모니터링 방법으로서,
    생산 툴에 의한 처리를 포함하는 생산 동작 이후에 실리콘 웨이퍼들의 특성을 측정하는 단계;
    처리 중에 상기 생산 툴 내에서의 상기 실리콘 웨이퍼들의 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두를 결정하는 단계; 및
    상기 실리콘 웨이퍼들의 측정된 특성에 기초하는 정보의 그래픽 디스플레이를 제공하는 단계로서, 상기 정보는 상기 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두에 따라 상기 그래픽 디스플레이 상에 공간적으로 배치되는, 정보의 그래픽 디스플레이를 제공하는 단계를 포함하는, 품질 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼들의 측정된 특성에 기초하는 정보는 상기 생산 툴의 하나 이상의 동작 특성을 나타내는, 품질 모니터링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 실리콘 웨이퍼들의 측정된 특성을 상기 생산 동작의 하나 이상의 양태와 상관시키는 단계를 더 포함하고, 상기 양태는 처리 시간 및 상기 생산 툴 내에서의 처리 위치 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 품질 모니터링 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 생산 동작의 하나 이상의 양태를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 품질 모니터링 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 실리콘 웨이퍼들을 홀딩할 수 있는 상기 생산 툴의 위치에 대한 상기 생산 툴의 성능의 변화를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 품질 모니터링 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 방법은,
    처리 중에 상기 생산 툴 내에서의 상기 실리콘 웨이퍼의 상기 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두의 변화에 기초하여, 상기 생산 툴의 동작 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는, 품질 모니터링 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 생산 툴은 배치(batch) 생산 툴 또는 인라인(inline) 생산 툴인, 품질 모니터링 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 생산 툴은 배치 확산노(diffusion furnace), 반사-방지 코팅 툴, 또는 습식 화학 시스템(wet chemistry system)인, 품질 모니터링 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    복수 개의 생산 동작에 걸쳐 상기 실리콘 웨이퍼들을 추적하는 단계를 더 포함하고,
    상기 추적하는 단계는, 상기 실리콘 웨이퍼들 각각에 대해, 상기 실리콘 웨이퍼들 각각을 처리하기 위해 사용된 생산 툴들의 이력의 표시, 및 처리 중에 상기 생산 툴 내의 상기 실리콘 웨이퍼들 각각의 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두의 표시를 제공하는 단계를 포함하는, 품질 모니터링 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    웨이퍼의 특성은 상기 실리콘 웨이퍼의 생산 품질을 나타내는 핵심 품질 요소(Critical to Quality; CTQ) 파라미터에 대응하는, 품질 모니터링 방법.
  11. 광발전 제품에서 사용하기 위한 실리콘 셀의 생산 중의 품질 모니터링 시스템으로서,
    생산 툴에 의한 처리를 포함하는 생산 동작 이후에 실리콘 웨이퍼들의 특성을 측정하도록 구성되는 웨이퍼 측정 모듈;
    처리 중에 상기 생산 툴 내에서의 상기 실리콘 웨이퍼들의 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두를 결정하도록 구성되는 웨이퍼 추적 모듈; 및
    상기 실리콘 웨이퍼들의 측정된 특성에 기초하는 정보의 그래픽 디스플레이를 제공하도록 구성되는 조작자 인터페이스 모듈로서, 상기 정보는 상기 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두에 따라 상기 그래픽 디스플레이 상에 공간적으로 배치되는, 조작자 인터페이스 모듈을 포함하는, 품질 모니터링 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼들의 측정된 특성에 기초하는 정보는 상기 생산 툴의 하나 이상의 동작 특성을 나타내는, 품질 모니터링 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 실리콘 웨이퍼들의 측정된 특성을 상기 생산 동작의 하나 이상의 양태와 상관시키도록 구성되는 제품 성능 모니터링 모듈을 더 포함하고, 상기 양태는 처리 시간 및 상기 생산 툴 내에서의 처리 위치 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 품질 모니터링 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 조작자 인터페이스 모듈은,
    상기 생산 동작의 하나 이상의 양태를 디스플레이하도록 더 구성되는, 품질 모니터링 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 조작자 인터페이스 모듈은,
    상기 실리콘 웨이퍼들을 홀딩할 수 있는 상기 생산 툴의 위치에 대한 상기 생산 툴의 성능의 변화를 디스플레이하도록 더 구성되는, 품질 모니터링 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제품 성능 모니터링 모듈은,
    처리 중에 상기 생산 툴 내에서의 상기 실리콘 웨이퍼의 상기 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두의 변화에 기초하여, 상기 생산 툴의 동작 특성을 결정하도록 구성되는, 품질 모니터링 시스템.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 생산 툴은 배치 생산 툴 또는 인라인 생산 툴인, 품질 모니터링 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 생산 툴은 배치 확산노, 반사-방지 코팅 툴, 또는 습식 화학 시스템인, 품질 모니터링 시스템.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 추적 모듈은, 복수 개의 생산 동작에 걸쳐 상기 실리콘 웨이퍼들을 추적하도록 더 구성되고,
    추적하는 것은, 상기 실리콘 웨이퍼들 각각에 대해, 상기 실리콘 웨이퍼들 각각을 처리하기 위해 사용된 생산 툴들의 이력의 표시, 및 처리 중에 상기 실리콘 웨이퍼들 중 하나의 상기 생산 툴 내의 공간적 순서, 시간적 순서, 또는 공간적 순서와 시간적 순서 양자 모두의 표시를 제공하는 것을 포함하는, 품질 모니터링 시스템.
  20. 제 11 항에 있어서,
    웨이퍼의 특성은 상기 실리콘 웨이퍼의 생산 품질을 나타내는 핵심 품질 요소(Critical to Quality; CTQ) 파라미터에 대응하는, 품질 모니터링 시스템.
  21. 광발전 제품에서 사용하기 위한 실리콘 셀의 생산 중의 품질 모니터링 방법으로서,
    생산 툴에 의한 처리를 포함하는 생산 동작 이후에 실리콘 웨이퍼들의 파라미터를 측정하는 단계;
    실리콘 웨이퍼들 각각의 측정된 파라미터를 생산 툴에 의한 처리 시간, 처리 중에 생산 툴 내의 실리콘 웨이퍼들 각각의 대응하는 위치, 또는 이들의 조합과 상관시키는 단계;
    실리콘 웨이퍼들 각각의 측정된 파라미터를 생산 동작의 양태와 상관시켜 상기 생산 툴의 동작 특성을 결정하는 단계로서, 상기 양태는 처리 시간 및 상기 생산 툴 내에서의 처리 위치 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 생산 툴의 동작 특성을 결정하는 단계; 및
    품질 모니터링에서 사용하기 위해 상기 생산 툴의 결정된 동작 특성을 디스플레이하는 단계를 포함하는, 품질 모니터링 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 생산 툴은 배치 생산 툴 또는 인라인 생산 툴인, 품질 모니터링 방법.
  23. 광발전 제품에서 사용하기 위한 실리콘 셀의 생산 중의 품질 모니터링 시스템으로서,
    생산 툴에 의한 처리를 포함하는 생산 동작 이후에 실리콘 웨이퍼들의 파라미터를 측정하도록 구성되는 웨이퍼 측정 모듈;
    실리콘 웨이퍼들 각각의 상기 파라미터를 생산 툴에 의한 처리 시간, 처리 중에 생산 툴 내의 실리콘 웨이퍼들 각각의 대응하는 위치, 또는 이들의 조합과 상관시키도록 구성되는 웨이퍼 추적 모듈;
    실리콘 웨이퍼들 각각의 측정된 파라미터를 생산 동작의 양태와 상관시켜 상기 생산 툴의 동작 특성을 결정하도록 구성되는 생산 성능 모니터링 모듈로서, 상기 양태는 처리 시간 및 상기 생산 툴 내에서의 처리 위치 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 생산 성능 모니터링 모듈; 및
    품질 모니터링에서 사용하기 위해 상기 생산 툴의 결정된 동작 특성을 디스플레이하도록 구성되는 조작자 인터페이스 모듈을 포함하는, 품질 모니터링 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 생산 툴은 배치 생산 툴 또는 인라인 생산 툴인, 품질 모니터링 시스템.
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