[發明專利]測量物理參數的方法和裝置

無效

• 申請號: 200980139645.0
• 申請日: 2009-10-02
• 公開（公告）號: CN102171546A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 邁克爾·蒙克;塞巴斯蒂安·斯迪克;格哈德·林迪納;羅蘭·蒂昌特-瓦格納;朱爾根·斯維肯德耶克;克勞斯·波凌戈爾;辛格·費迪南
• 申請（專利權）人: 瑞納股份有限公司
• 主分類號: G01L1/02
• 分類號: G01L1/02;G01L5/00;H01L21/00;H01L31/18;H01L41/113
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

本發明涉及測量物理參數的方法和裝置，具體涉及測量產生于通常的處理步驟(諸如太陽能電池的制造)期間的機械力或負荷的方法和裝置。

在扁平、碟狀且易碎的物件(下文稱“基板”或“物件”)的處理過程(例如太陽能電池的生產和用于太陽能電池的硅片的初步生產)中，減少破裂是改善生產率必不可少的要素。這已經應用于300μm標準厚度的硅片并且還用于單晶硅。就太陽能電池制造來說，由于越來越多地使用更薄基板(例如150μm或更薄)成為一種趨勢，故這一問題變得更加重要。當前越來越多地使用的材料，諸如聚乙烯或多晶硅，比單晶硅更容易破裂。因此，對于破裂，這種工藝或處理具有新的需求。

破裂也可能產生于調節操作之外，例如在新安裝或改進的系統的試運行期間，或作為由必要的設備清潔和殘渣移除導致的機械可用性降低的結果。在生產線過程中，破裂可以導致制造材料的4％至8％的直接損失。

由于例如不僅是太陽能電池還有其他半導體產品的工業批量生產需要高效率，故現代生產線采用用于連續處理的被稱為線上系統的生產設施。具體地，應通過借助于特別平穩且振動少的操作輥傳輸系統將扁平基板(晶圓)從一個處理站傳輸至另一個處理站，避免危險的轉移和排序工藝(即從一個載體轉移至另一個)。然而，這種輥傳輸系統依然承擔著破裂的風險。這還應用于僅向單個盤施加邊緣力并采用機構來使系統軌道內的盤自動居中的系統。為了減少易碎基板破裂的風險，已經發明了專用的傳輸傳輸系統，諸如PCT/EP?03/03738或WO?03/086914中所公開的。

除了不完善的傳輸傳輸系統，系統中還產生對齊誤差進而導致可能的破裂原因。區分到底是基板材料的上游損害導致了高破裂率還是系統的對齊誤差導致了高破裂率常常是困難的。

雖然對例如集成轉換電路的制造工藝進行監測的方法和裝置在現有技術中是已知的，但這種技術僅涉及測量和估計直接涉及被制造產品的定性性質的具體工藝的參數的可能性。例如，US?2004/0098216?A1公開了一種測量工藝參數的傳感器單元，這些工藝參數使得能夠對因上游工藝步驟(諸如例如通過使用CVD(化學氣相沉積))使層沉積而導致的碟狀基板的改變進行定性估計。因此用于該目的的傳感器測量并分析沉積層的厚度，并因此能夠確定產品是否符合規范。雖然公開了機械傳感器(例如壓電電阻器和壓電傳感器)，但它們同樣僅用于確保符合設定的規范(諸如符合施加至CMP處理的范圍內的碟狀物件以獲得最佳的拋光結果所需的壓力)。

目前最先進的系統(如果有的話)僅提供有限的能力來具體地測量在處理期間作用于基底在上的機械參數，諸如壓力、沖擊強度、加速度或彎曲力矩。具體地，不存在解決方案來測量在傳感器被安裝的位置(即，在設計階段被限定的某些特定位置)之外的參數。因此，即使制造或操縱系統中集成了測量技術，也僅能探測到離散的而非連續的測量值。由于通常很難預測臨界負荷的位置，因此需要大量傳感器，或必須常常重新設置傳感器。如果系統停機或出現相應的生產停工并導致更多的生產率損失，則結果是損耗了時間和/或成本，并且成為更嚴重的問題。

現有調試系統的方式基本利用允許直接動作的具有較大數據基礎(歸因于較多的傳感器)的反復試驗法。然而，執行調整的用戶的經驗也是重要因素。因此在這種情況下，至少暫時必須考慮較長的停機時間和/或所處理材料的破裂率。

最終，由于在處理過程中連續超負荷，可能確實會出現破裂。在首次出現增加負荷的位置進行調整可降低風險，但是未考慮到通過指示其他位置而進一步降低風險的可能性。如果多個負荷(例如壓力和彎矩)并行發生，則會使上述問題更加嚴重。在這種情況下，幾乎不可能對這種“外來”負荷進行指示，從而在常規的條件下，只是由于這些負荷是未知的，故沒有為這些系統計劃相應的調整。

另一方面，如果作用于基底的負荷是已知的，則可將線上單元設計得更加高效，因此消除了用于保護基底(例如，尤其是低傳輸速度或加速度，以及大規模的操作裝置)的昂貴且不必要的措施的需求。

除了上述的高負荷之外，材料缺陷也可引起基底的破裂，因此，將通過相應的檢查方法來檢測或彌補這些缺陷。因為這些材料的檢驗措施通常非常耗時，并會導致系統停工，這也消耗了額外的時間，并造成成本劣勢。

對于改進生產率，在制造工藝中有效地降低或防止破裂具有非常高的價值。破裂主要是歸因于晶圓的機械處理。即使在精細調整過的系統中，機械傳輸或從一個站至另一個站的轉移也是導致破裂的重要因素。