用于改进光电产品生产的方法

专利名称：用于改进光电产品生产的方法
技术领域：
本发明涉及光电(PV)产品领域及其制造，特别是涉及使这种制造的效率提高的方式。
背景技术：
光电(PV)产品和设备将吸收的光直接转化为电能，其优点在于无污染且操作安静。光电产品和设备易于适应于集中式的或分布式的发电系统并由此是对化石燃料和核动力源的有吸引力的可替代方案。PV功率的相对较高的成本已经长期限制其使用；不过，用于晶体硅(C-Si)制备的高容量处理和薄膜PV装置现在已经降低了 PV材料的成本。尽管如此，制造成本仍然是目前所关注的。在PV产业中最必要的总体需要是将制造PV产品的成本减少到足以实现电网平价的程度。对于晶片、电池和模块制造者而言，之中降低成本的驱动力具有三个方面改进产品技术以对于给定市场价格提供更高的功率输出，通过规模经济减少材料和固定设备的单位成本；和提高制造效率和生产率。本发明涉及提高PV产品制造的效率和生产率。至此， 这些尚未适合地解决。PV晶片、电池和模块通常人工地或通过单点装置在生产处理中(大多数情况下在生产线的末端)以不同间隔检查。这意味着，虽然缺陷可被查到，但接受/拒绝决策仅能基于检查部位处有限的可用数据进行。此外，在本发明之前，除了原材料接受阶段(在生产线的起点处)以及最终检查和评级(在生产线的终点处)以外，在生产过程中的在线的单元-单元的产品检查通常是初级的或不存在的。进一步地，晶片、电池和模块生产设施常常仅基于FIFO(先进则先出)操作。这意味着，产品仅在生产线终点处被评级和分类，而在生产线中的其它部位具有不同程度的检查。此外，大多数设施当前通过测量每个工具的操作参数(例如，气流、功耗、温度)监控其生产，而不是通过在每个处理阶段中直接检查产品自身所得到的实际生产结果而监控其生产(除了偶尔离线采样以外)。例如参见PCT申请W02009/(^6661中的公开内容。这产生了多种缺陷。第一，其在处理工具开始在可接受参数以外操作(“操作偏移”)或产生错误时仅为设施操作者提供一种选项调节或修理工具，这可涉及关机。人工调节或直接关机是昂贵的，而且在产品自身检查表明足够产品保持在可接受级别中时可能会容许单独的操作偏移。或者，可进行适合的下游调节以解决或减轻识别出的产品的潜在问题，使得足够的最终产品处于可接受的一个或多个级别。
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相反地，处于不可接受阈值以下但发生在多个工具中的操作参数的一系列偏移可导致质量问题，这些质量问题在最终检查和评级之前无法观察到，因而很难分离，这是因为并非单一工具存在故障。而且，可能引入与工具操作参数无关的缺陷(例如，操控引起的标记，或者在工具入口或出口处的空气污染)。单独监控工具参数将不会发现这些问题的来源，因而无法形成对这些问题的解决方案。随着产业发展，对上述需要的解决方案(以及在本发明范围内提供的解决方案) 可具有相当大的经济影响。例如，如果50MW电池生产线产生约$100M至$125M的每年完成产品价值，则仅2%的生产率提高将提供另外的每年$2M至$3. 5M的利润。因此，尚未满足以下需要在电池制造生产线中更有效控制光电电池生产能力的方法和系统。

发明内容
除非在应用环境中另行指明，否则用词“一个或多个生产步骤”意味着，产生可测量的产品差异的PV产品制造的特定的一个或多个步骤。“一个或多个中间生产步骤”意味着，在生产线中第一生产步骤之后和在生产线中随后步骤之前的一个或多个生产步骤。本发明提供用于高效PV装置制造的生产线方法和系统，其均依照在生产过程的每个阶段中所需的劳力、时间和PV原材料和生产材料的经济使用。本发明的这些和其它优点将通过以下的附图、论述和描述而显而易见。本发明的处理通过以下方式改进了 PV制造效率1)减少或消除由于检测不良或延误、所致的过度生产成本和浪费，对于检测的未完成的PV晶片、电池或模块(在此有时被称为“处置中(Work in Progress)”或“WIP”单元)的分离以进行补救处理、或者移除以进行再循环。在本发明范围内实现这点的一种模式在处理中显著更早地以一有效方式提供评级、分离或拒绝，和(可选地)替代单独晶片、单元或模块，从而不会不适合地中断生产线。 这可通过首尾相连WIP单元的跟踪、协调在线检查、预计WIP单元评级、分布WIP单元缓冲、 和闭环设施范围的工具间材料操控的组合方式实现。预计WIP单元评级和闭环操控还允许制造者基于实时计算出的首尾相连(端-端)成本优化而显著调节评级和拒绝阈值。2)生产线成品率的改进。在本发明范围内实现这点的一种模式通过使用与前述相同的技术，加上WIP单元重新排序，具有可通过在下游处理工具中对设备操作参数的特定改变而修补改善的缺陷的WIP单元被分组到一起。本发明将实时前给(feed-forward)信息提供到所关注处理工具，实时前给信息规定对此工具的操作变化以实现下游解决方案而在生产线中所述WIP单元组处理完成时使有缺陷的组处于可接受的级别。结果，通过补偿物理、化学或电特性以在完成产品中解决或消除在制造过程中更早检测到的问题，从而消除了缺陷。此外，本发明提供实时反馈，用于处理工具操作参数的“运行-运行(rim-to-rim) ”适应，以尽可能减少缺陷的再出现。3)消除由于工具缺乏和/或未控制特定级别的WIP单元流动通过以及离开生产线的顺序所致低效而导致的生产瓶颈。这可分为两种所希望的后果
a)在设施中所希望级别的WIP单元的更高的生产率；和b)快速认识和解析生产问题，以更易于采取相关行动使质量最佳或优化生产线。在本发明范围内实现这点的一种模式通过使用与前述中相同的技术，本发明通过以下方式解决这种需要中的部分(a)基于各个WIP单元当其在整个生产处理中移动时的(预计)级别对各个WIP单元设置优先级(prioritization)。这将为制造者提供更快的或更有预见性的对于所希望级别WIP单元的每小时单位(imit-per-hour)的生产速率(基于顺序(order)的生产)，从而实现生产线投资的更高利润率。部分(b)通过以下方式解决提供装置直接对各WIP单元(端-端和工具-工具)实时地监控和评估生产结果，并将这些测量值集中整合以查明在各个工具之间和之中的问题。这通过使用以下中的一种或多种实现(i)协调在线检查，( )端-端WIP单元跟踪，和(iii)通过系统构建和维护的生产性能数据库，可用于监控、分析和报告性能(在此有时被称为“真实生产测量”)。在本发明的实施例中，提供一种在系列生产步骤的制造生产线中制造光电产品的方法，在所述生产线的多个中间生产步骤的每一个中采取以下步骤(a)基于对优选产品的预定标准而评估每个光电产品的适合性，以获得在每个生产步骤中对所述产品的评估结果；(b)将对生产步骤中所述产品的评估结果存储在存储器中；(c)基于以下任意一项为每个光电产品指定一级别(i)在所述步骤中对所述产品的评估结果；(ii)在所述步骤中对所述产品的评估结果与在所述步骤中对先前所处理光电产品的评估结果的统计分析进行的比较；或(iii)在以往生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与在相同生产步骤中对先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析进行的比较；在每个这样的生产步骤中，对在此步骤中的光电产品进行级别识别以确定所述产品是在预定容差以内还是以外，所述预定容差体现出与预定标准的偏离；和(d)将在所述生产步骤中所述产品的级别存储在存储器中。可替代地，所述方法可以将所述生产线中在一特定步骤中的具有相同的被存储级别的所有所述产品关联到一起至一个组中以作为一个组进一步处理。作为另一可替代方案，所述方法可包括对于所具有级别指示产品在所述预定容差以外的组，调节所述生产线的下游生产设备，以处理每个这样的具有相同级别的产品的组，从而促使所述组处于所述预定容差以内；然后使用如此调节后的下游生产设备一起处理所述组，从而促使所述组的产品处于所述预定容差以内。作为另一可替代方案，所述方法可以包括在所述生产线的每个中间生产步骤中执行步骤(a)至(d)，以获得所述生产线的每个生产步骤中对每个产品的级别；在这些步骤的每一个中，将所述生产线中在一特定步骤中的具有相同的被存储级别的所有所述产品关联到一起至一个组中以作为一个组进一步处理。在进一步的可替代方案中，所述能够指定于生产步骤中的产品的级别与用于调节下游生产设备的信息相关联，以促使与所述级别相关联的所述组处于所述预定容差以内， 其中所述下游生产设备被相应调节以处理所述组。在进一步的可替代方案中，如果在一步骤中的组被识别为处于所述预定容差以外，则在在所述步骤的上游对生产设备进行处理改变，以促使未来生产的产品处于所述预定容差以内。在进一步的可替代方案中，在一步骤中被识别为处于所述预定容差以外的组被设置优先级，以在所述步骤中处于所述预定容差以内的组之后进一步处理。在进一步的可替代方案中，在一步骤中的组基于所述组的级别被设置优先级以进一步处理，与所述预定容差偏离较大的级别的组被设置为在具有体现出与所述预定容差偏离较小的级别的组之后处理。在进一步的可替代方案中，一种控制在用于制造光电产品的制造生产线中的系列生产步骤的方法，包括以下步骤(a)在预定的生产步骤中，接收与在此步骤中所述生产线中的光电产品相关联的评级信息；(b)使用所述评级信息为所述产品分配一级别，所述级别指示出所述产品是否处于在此步骤中的预定容差以内；(c)通过处理器将所述级别与存储于存储器中的知识库中的其它先前处理的光电产品的多个级别进行比较，以识别出相似级别，所述相似级别是与具有相似评级信息的先前产品相关联的级别，所述知识库进一步包括与所述线中进一步处理步骤中的级别后果相关的信息，所述知识库进一步包括生产线调节信息，所述生产线调节信息促使相似级别的产品处于可接受的容差；(d)基于相似级别的后果信息，确定所述生产线中一个或多个进一步处理步骤中所述光电产品的预计后果；和(e)如果在进一步处理步骤中的所述预计后果处于所述预定容差以外，则提供对此步骤的所述生产线调节信息以调节所述生产线以处理所述产品。在进一步的可替代方案中，在上述步骤(e)中(a)如果在进一步处理步骤中所述预计后果处于所述预定容差以外，则将所述产品存储在具有相同或相似级别的产品的产品组中，直到存储了预定数量的严品；和(b)提供用于所述步骤的所述生产线调节信息以在将所述产品作为组进行处理之前调节所述生产线；和(c)在进行所述调节之后插入所述产品组，并将所述产品作为组进行处理以实现所希望的性能容差。在进一步的可替代方案中，所述评级信息基于以下任意一项(a)在所述步骤中用于所述产品的评估结果；(b)在所述步骤中先前所处理光电产品的评估结果的统计分析；或(c)在以往的整个生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与相同生产步骤中先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析的比较。在进一步的可替代方案中，一种控制在用于制造光电产品的制造生产线中的系列生产步骤的方法，包括以下步骤(a)将在预定生产步骤中多个光电产品的以往评估记录在存储于存储器中的知识库中，每个评估由光电产品的以往处理确定；(b)将响应于所述以往评估而在所述生产步骤中所采取的以往行动过程和相关联的后果记录在所述知识库中；(c)将所述相关联后果中的至少一个表征为正面后果；(d)接收在生产步骤中光电产品的实时评估；(e)通过处理器将所述实时评估与所述以往评估进行比较，以确定对所述产品的预计评估；和(f)提供与所述正面后果相关联的行动的所述过程之一作为将在所述产品的进一步处理中采取的行动的过程。在进一步的可替代方案中，在所述比较步骤中，通过与所述产品在所述生产步骤和预定数量以往生产步骤中的以往评估相比，将所述实时评估与所述产品在所述生产步骤和所述预定数量以往生产步骤中的所述以往评估相关联。在进一步的可替代方案中(g)在所述进一步处理之后接收所述光电产品的所述后果；(h)确定所述后果是否为正面后果；和(i)如果所述后果是正面后果，则将所述光电产品的所述实时评估和行动过程记录在所述知识库中，作为所述以往评估、以往行动过程、和相关联后果的一部分。在进一步的可替代方案中(a)在步骤(a)中，将多个光电产品在所述预定生产步骤中的以往损坏评估记录在存储于存储器中的知识库中，每个损坏评估由光电产品的以往处理确定；(b)在步骤(b)中，基于存储于所述知识库中的导致在生产步骤中危害所述制造生产线的以往光电产品的损坏评估，指定损坏严重度阈值；(c)在步骤(d)中，接收在所述生产步骤中光电产品的实时损坏评估；(d)通过处理器将所述实时损坏评估与所述损坏严重度阈值进行比较，以确定所述产品是否存在危害所述制造生产线的风险；和(e)如果所述产品被确定为存在危害所述制造生产线的风险，则提供移除指令以在下一生产步骤之前将所述产品从所述生产线移除。在进一步的可替代方案中，与所述移除指令一起，提供用于更换将被移除的产品的指令并通过指令将所述产品更换为在所述生产步骤中的另一产品，所述另一产品根据其损坏严重度阈值被确定在所述生产步骤中不存在危害所述制造生产线的风险。在进一步的可替代方案中，一种设备包括处理装置，设置有以实体体现用于制造光电产品的计算机程序产品的计算机可读介质，所述计算机程序产品包括指令用以使处理器(a)基于对优选产品的预定标准而评估每个光电产品的适合性，以获得在每个生产步骤中对所述产品的评估结果；(b)将对生产步骤中所述产品的评估结果存储在存储器中；(c)基于以下任意一项为每个光电产品指定一级别(i)在所述步骤中对所述产品的评估结果；(ii)在所述步骤中对所述产品的评估结果与在所述步骤中对先前所处理光电产品的评估结果的统计分析进行的比较；或(iii)在以往生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与在相同生产步骤中对先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析进行的比较；
在每个这样的生产步骤中，对在此步骤中的光电产品进行级别识别以确定所述产品是在预定容差以内还是以外，所述预定容差体现出与预定标准的偏离；和(d)将在所述生产步骤中所述产品的级别存储在存储器中。在进一步的可替代方案中，一种用于制造光电产品的设备，包括(a)用于基于对优选产品的预定标准而评估每个光电产品的适合性以获得在每个生产步骤中对所述产品的评估结果的电路；(b)用于将对生产步骤中所述产品的评估结果存储在存储器中的电路；(c)用于基于以下任意一项为每个光电产品指定一级别的电路；(i)在所述步骤中对所述产品的评估结果；(ii)在所述步骤中对所述产品的评估结果与在所述步骤中对先前所处理光电产品的评估结果的统计分析进行的比较；或(iii)在以往生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与在相同生产步骤中对先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析进行的比较；在每个这样的生产步骤中，对在此步骤中的光电产品进行级别识别以确定所述产品是在预定容差以内还是以外，所述预定容差体现出与预定标准的偏离；和(d)用于将在所述生产步骤中所述产品的级别存储在存储器中的电路。在另一实施例中，所述设备包括(e)用于在进一步处理之后接收所述光电产品的后果的电路；(f)用于确定所述后果是否为正面后果的电路；和(g)用于在所述后果是正面后果时将所述光电产品的所述实时评估和行动过程记录在所述知识库中而作为所述以往评估以及相关联的以往行动过程的一部分的电路。在进一步的可替代方案中，一种计算机系统，包括存储器，其中存储用于系列生产步骤的制造生产线的光电产品制造控制应用程序；和处理器，其联接到所述存储器，其中所述制造控制应用程序的执行产生一方法，所述方法包括(a)基于对优选产品的预定标准而评估每个光电产品的适合性，以获得在每个生产步骤中对所述产品的评估结果；(b)将对生产步骤中所述产品的评估结果存储在存储器中；
(c)基于以下任意一项为每个光电产品指定一级别(i)在所述步骤中对所述产品的评估结果；(ii)在所述步骤中对所述产品的评估结果与在所述步骤中对先前所处理光电产品的评估结果的统计分析进行的比较；或(iii)在以往生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与在相同生产步骤中对先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析进行的比较；在每个这样的生产步骤中，对在此步骤中的光电产品进行级别识别以确定所述产品是在预定容差以内还是以外，所述预定容差体现出与预定标准的偏离；和(d)将在所述生产步骤中所述产品的级别存储在存储器中。在进一步的可替代方案中，所述应用程序的执行进一步产生一方法，所述方法包括(e)将所述生产线中在一特定步骤中的具有相同的被存储级别的所有所述产品关联到一起至一个组中以作为一个组进一步处理。


图1是本发明的系统构造的示意图，其中，同时显示出生产、测量和控制系统(PMC 系统)以及测量和操控单元(MS单元)。图2是制造生产线的示意例示图，其中包括采用本发明的PMC系统和一系列MS单元的典型C-Si电池制造设施的一系列生产步骤。图3是PMC系统操作流程的流程示意图。图4是制造设施的一方面的PMC系统、MS单元和其它生产工具以及另一方面的企业资源规划和制造执行系统之间的关系的示意图。图5是PMC系统和MS单元的功能构造的示意图。图6是采用本发明的PMC系统和MS单元的制造设施20的线性和阵列布局或构造的示意图。图7是PMC系统的更高级操作流程的流程图。图8是具有操控和测量功能的MS单元14的硬件构造的示意图。图9是仅具有测量功能的MS单元14的硬件构造的示意图。图10是具有操控和测量功能的MS单元的更高级操作流程的流程图。
具体实施例方式一、产品生产线综述在优选实施例中，本发明提供一种生产增强系统(PES系统)，其可通过以下方式优化PV工厂的产出连续评估通过制造过程的WIP单元的质量以及管理WIP单元混合和流 (mix and flow)，以产生对制成产品经济价值的与原材料成本相关的改进。PES系统包括两种相互联系的产品过程测量和控制系统(PMC系统)，和成组的工具间(inter-tool)测量和分类单元(MS单元)。MS单元具有两种变例仅测量的形式(测量MS单元)，和测量和操控组合的形式(测量/操控MS单元)。优选实施例的MS单元被设计用于c-Si PV晶片(wafer)或电池工厂，作为示例。PES系统整体上显示在图1中。PES 系统 10 包括PMC 系统 12，其通过 Prof iNET/Ethernet IP/EtherCAT 16 连接到一个或多个工具间测量和分类单元，即MS单元14。PMC系统12 —般包括计算机服务器，计算机服务器包括系统软件，用于操作制造光电产品的制造生产线，包括从MS单元14接收测量数据18和向MS单元14提供排队和传送指令20。每个MS单元14对于该MS单元被构造以操作的特定的生产线生产阶段或步骤通过iNET/^thernet IP/EtherCAT 16将测量数据18提供到PMC系统12。类似地， 每个MS单元14从PMC系统12接收对每个特定MS单元14适合的排队和传送指令20。对于特定MS单元14的被构造以作用并进行相关联操作的一个或多个生产步骤，指令20适合于该MS单元14的操作。还应注意，其它工具或仪器22和对可连接到ProfiNET/EthernetlP/EtherCAT 16 以将适合的工具或仪器测量数据沈提供到PMC系统12。而且，PMC系统12可被构造为与制造生产线的操作者的制造企业系统28相关联地操作，通过以太网30在系统观与PMC系统12之间发送和接收数据、指令以及其它信息， 以确保制造生产线在所述操作者的整体系统的参数范围内操作。测量MS单元根据可编程的标准对每个WIP单元检查和评级，并将此信息传送到其控制PMC系统。测量/操控MS单元还根据在测量/操控MS单元已将WIP单元评级信息传送到PMC系统之后从PMC系统接收到的指令从过程工具卸载WIP单元、和对每个WIP单元分类、缓冲或拒绝。在这种情况下，每个MS单元的输出(作为对下一生产阶段的输入)于是为WIP单元的优化顺序的“批(lot) ” (对批量处理而言)或“流(flow) ” (对连续处理而言)°PMC系统结合来自任意数量的MS单元和其它源的测量结果(例如，来自PVD装置、 激光隔离系统等的WIP单元流速和状态测量值)。PMC系统使用此信息引导被安装在给定设施中的每个操控/测量MS单元对各WIP单元缓冲或排序以行进到其相应的下一生产阶段。 目的在于，连续地并与首尾相连(端-端，end-to-end)生产过程一致地利用(eXploit)WIP 单元的质量变化使设施中的制成商品的总经济价值最大化。图2是PMC系统和测量/操控MS单元的示例，处于前述的c_Si电池制造生产线的应用环境中。MS单元被置于生产线的起点和终点(分别为给入晶片检查和分类)，还被置于生产线中各过程工具(为此例示目的被简化)之间。PES系统10的PMC系统12显示为连接到在制造生产线32中显示的多个MS单元 14。初始的MS单元36关联于在图2中显示的c_Si电池制造过程的起点处，以在给入晶片生产步骤38中检查给入晶片。MS单元36检查给入晶片的物理缺陷，例如边缘碎屑和裂纹，并利用通讯总线40将信息发送到PMC系统12。PMC系统12分析和解读从MS单元36 接收的数据，以通过下述的一种或多种方法对晶片评级，并向MS单元36提供指令以将由MS 单元36如此检查后的各个晶片弃置(或再循环)、缓冲(其被置于专门的组中而作为一组处理)、或行进至生产线32中的下一生产步骤。生产线32中的下一步骤是清洗和刻蚀步骤42，其中，来自生产步骤38的晶片通过润湿处理工具被清洗和刻蚀，以去除锯痕(saw mark)、去除边缘不规整部分、和形成表面织构以增强光捕获。第二个MS单元44检查从清洗和刻蚀步骤42离开的晶片的与去除锯痕和边缘不规整部分以及形成表面织构是否符合要求相关的物理特性，并将此信息通过通讯总线40发送到PMC系统12。PMC系统12然后分析此数据，以通过下述的一种或多种方法对晶片评级，并且向第二个MS单元44发送指令以将如此检查后的晶片弃置(或再循环)、 缓冲、或行进至下一步骤。生产线32中的下一步骤是P/N结扩散步骤46，其中，晶片被掺杂以形成发射极。 这可通过两种方式实现。在第一种方式中可如下实现将掺杂物润湿膜施加于晶片上表面， 将膜干燥，然后在炉中使掺杂物扩散到晶片中。在第二种方式中可如下实现将晶片插入炉中，掺杂物在扩散过程中同时以气态形式被引入。在步骤46的处理之后，通过MS单元48检验晶片以检查晶片中发射极中的掺杂物浓度，并将此信息通过通讯总线42发送到PMC系统 12。如果使用第一种方式，则也可在晶片进炉之前检验晶片上的润湿膜的深度和分布。PMC 系统12然后分析此数据，以通过下述的一种或多种方法对晶片评级，并向MS单元48提供指令以将如此检查后的晶片弃置(或再循环)、缓冲、或行进至生产线32中的下一步骤。
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生产线32中的下一步骤是去除磷硅酸盐玻璃和刻蚀晶片上下表面的步骤50，其中通过一系列润湿刻蚀工具再次处理晶片。进一步的MS单元52检查从去除磷硅酸盐玻璃的步骤50离开的晶片以确定这些刻蚀步骤与所希望规格的符合性，并将此信息发送到PMC 系统12，PMC系统12分析此数据以通过下述的一种或多种方法对晶片评级，并向MS单元52 返回指令以将晶片弃置(或再循环)、缓冲、或行进至制造生产线32的下一步骤。在此步骤的这种示例中，在磷硅酸盐玻璃去除和上下刻蚀之后，通过MS单元52检查晶片，以确定在晶片内的特定部位和深度处的薄层电阻或掺杂物浓度。如果这些值高于或低于由PES系统10的操作者限定的预定值范围，则这种测量可在此生产步骤中用于将晶片分级或评级至依照薄层电阻或掺杂物浓度和浓度的具体的预定分级或级别。这种分级/ 评级与基于在先前步骤中对此晶片确定的其它标准(例如，在各向同性织构化之后的RMS 织构峰谷距离)的其它分级/级别相结合，以确定晶片的总级别(aggregate grade)，通过 PMC系统12，所述总级别将与其在此生产步骤(S卩，磷硅酸盐玻璃步骤50)中的总级别数据库(或知识库)进行比较。生产线32中的下一步骤是边缘隔离步骤M，其中，晶片围绕其周边刻蚀以消除在发射极与基极之间的任何短路，并通过MS单元56检查这种刻蚀的连续性和深度。此信息通过总线40发送到PMC系统12，其中所述信息用于形成步骤M处的总级别。此时，总级别可用于决定是否将弃置(或再循环)、缓冲(其被置于专门的组中而作为一组处理)、或行进至下一步骤。可替代地或另外地，PMC系统12可使用所述信息建立针对步骤56特定的级别(其不总体基于先前步骤)，以与针对此步骤特定的级别的数据库/知识库进行比较。 进一步可替代地或者进一步另外地，来自MS单元56的信息可用于自身确定级别，而不需将所述信息与之前WIP单元的数据库/知识库比较。这些可替代的评级方法中的每一个或者任意一个或多个的级别信息于是用于评估晶片，以确定是否将如此检查后的晶片弃置(或再循环)、缓冲(与其它相同或相似的晶片一起)、或行进至生产线32中的下一步骤。PMC 系统12向MS单元56发送指令以将如此检查后的晶片弃置(或再循环)、缓冲(与其它相同或相似的晶片一起)、或行进至生产线32中的下一步骤。这种对晶片评级的过程(或任意其它WIP单元)可在生产线32的前述或后述的任何所选择过程步骤中应用。这种评级通过以下一种或多种方式实现1)自身分析来自MS单元14的信息；2)将来自MS单元14的信息与此步骤中关于先前处理的可比较WIP单元的信息的数据库/知识库比较；和/或3)将在此步骤中来自MS单元14的信息与在此步骤和所选择的先前步骤中关于先前处理的可比较WIP单元的信息的数据库/知识库比较。生产线32中的下一步骤是施加抗反射涂层(ARC)步骤58，其中，晶片被涂覆以氮化硅或等同化学品。MS单元60检查从ARC步骤58离开的晶片的涂层的颜色、深度和均勻性。此信息通过通讯总线40发送到PMC系统12，其中通过一种或多种前述评级方法评级。 PMC系统12然后向MS单元60提供指令以将晶片弃置、缓冲、或行进至生产线32中的下一步骤。生产线32中的下一步骤是印刷步骤62，其中晶片具有被施加的背电触点(kick electrical contact)、背招表面、禾口前电指(front electrical finger)禾口母线(busbar)。MS单元64然后检查从筛网印刷步骤62离开的晶片的这些印刷部的物理质量，并将此信息通过通讯总线40发送到PMC系统12。PMC系统12然后分析此数据，以通过前述的一种或多种方法对晶片评级，并向MS单元64提供指令以将晶片弃置、缓冲、或行进至生产线32 中的下一步骤。可选地，在施加背触点、背铝和前触点中的每一个之后，可存在分离检查 (separate inspection)0生产线32中的下一步骤是在步骤66中将步骤62中施加的印刷金属特征部退火， 其中晶片穿过退火炉。晶片然后自动行进至下一步骤，在此可见分类步骤68，在制造生产线 32中不是每个步骤都必须包括被适合构造用于此步骤的MS单元。晶片可从一个步骤自动进行到另一步骤，而不需由任何MS单元14或任何来自PMC系统12的控制器在此步骤中进行中间测量。很大程度上将取决于制造生产线32的具体操作者的需要。检查也可在退火炉之后发生。这种检查将确定金属特征部已经正确渗入晶片中并在晶片的前后表面上保持正确的物理取向。在分类步骤68之后，晶片经历由MS单元70进行的检查以对于可由制造者确定的任何最终标准进行检查，例如，条形码或在分类过程中被引入的可见缺陷，分类步骤作为制造生产线32中的最终的检查步骤。MS单元70然后将此信息通过通讯总线42提供到PMC 系统12。PMC系统12然后分析此信息，以通过前述的一种或多种方法对晶片评级，并且向 MS单元70提供指令以将晶片弃置或行进至存储区域或封装区域用于运输。MS单元通过将各处理工具联接到一起为过程工具提供补充功能，以实现连续的生产流，无论是在单一生产线还是在大型设施内的多条生产线中。PES系统的通常主线操作流显示在图3的流程图中。应注意，此流程图不包括系统维护、管控和供给操作。对于PMC系统和MS单元中每种的更详细的操作流程显示在图7和 10中，如下所述。通常，MS单元14用作测量和第一级控制计算机。MS单元14通过网络与PMC系统 12通话，分享测量值，和控制数据，使得PMC系统12可在整个处理中进行决策。例如，可存在5-10个MS单元14，用于测量和控制在处理中的每个步骤(或所选择的步骤)。PMC系统12中的一组算法解决通过生产线32的晶片流(或其它WIP单元)的优化决定哪些晶片分组到一起(基于其各自的被分配的级别)，晶片如何在下游处理，以及其它类型的处理决策，这些被传送到MS单元14以控制在特定处理步骤中的操作。这些共同形成PES系统 10。参见图3，PES系统操作流利用流程图显示。在74中，PES系统经历初始化进程。 然后，在76中，在制造生产线32的每个生产步骤(图幻，MS单元执行适合的工件测量，工件可为光电电池、晶片、或模块(有时被称为WIP单元)。然后，在78中，MS单元将测量结果发送到PMC系统。在80中，PMC系统接收和处理所述数据。基于这些信息，PMC系统可在 82中将前给或反馈配方(recipe)指令中的至少一种发送到处理工具和/或在84中将操控指令发送到相关的MS单元。然后，在86中，适合的MS单元行进、弃置或缓冲所述工件。如图4中可见，PES系统12匹配在生产线与制造者的制造执行系统(MES)观和/ 或企业资源规划(ERP)系统88之间，以按响应于客户要求或其它生产目标的方式控制生产流。PES系统12与MES系统28或ERP系统88协作，可结合随时间的生产数据以支持保证供给和管控(warranty provisions and administration)，并有助于生产和设施资本规
15划。通过与工具操作参数形成对照地提供对WIP单元(晶片、电池、模块，等等；即，工件) 结果的在线(in-line)度量，还对过程工具的仪器进行补充。PMC系统12和MS单元14的网络化性质固有地是可升级的。不过，每个MS单元 14本身应能够被构造以允许插入到生产线的不同部分，并支持设施的扩展。以下描述MS单元14的用于支持这种单元水平可升级性的硬件和软件的构造。在PES系统10中，软件构造还可被设计用于可升级性，从与被构造为“单道”操作的单一 PMC系统12的相互作用，到与具有多道的最多至50个MS单元14的相互作用，以及线路切换能力。二、PES系统的部件和特征PMC系统构造本发明的一个方面提供一种系统，其中，多个MS单元置于制造生产线中的各处理工具之间，PMC系统通过网络连接到所有这些MS单元并(可选地)连接到其他第三方传感器和ERP系统。所述构造还可包括操作处理软件(将来自每个MS单元的数据联接到一起并进行工厂范围优化决策的软件)由MS单元和第三方传感器生成的测量数据的PMC系统集成，其对这些和进行工厂范围生产流控制决策的其他数据的使用，以及对WIP单元的PMC 系统决策的MS单元集中实体执行(collective physical implementation)。参见图5，PMC系统12和MS单元14的内部功能构造通过其相应的示意性所示的基本功能部件中的每个而显示。闭环设施范围工具间材料操控与其他材料操控系统不同的是，本发明的PMC系统在整个生产设施中将各WIP单元的流控制以“格式塔(gestalt)”方式进行引导和执行。也就是说，PMC系统完全包含和集成实时测量、基于这些测量的在线控制决策、和用于执行这些决策的实时WIP单元操控。 在本发明的范围内，跟踪每个WIP单元，并通过考虑系统中所有WIP目录的状态而在分立时间控制过程中同时或并行地连续进行WIP单元排序、路由、拒绝和缓冲决策。这可由于PES 系统特有地提供WIP单元测量、设施范围生产控制器和WIP单元操控和传送能力而实现，这些被专门设计以共同地、实时地、并通过稳定的控制回路工作。MS单元构造在本发明的范围内进一步提供测量/操控MS单元，其为模块式的、可配置的测量和操控单元。其特有设计包括可配置且可升级的操控策略。这提供了在整个制造设施中的一致操控和经济有效的再利用技术，即使当各个MS单元被配置用于不同的处理工具接口和检查任务时也是如此。首尾相连的WIP单元的跟踪本发明的这种特征提供特有地识别和跟踪各个电池、板或模块的能力，而不需要借助于专门的标记或标签，这种特有能力能够通过在生产设施中的PMC系统与所有MS单元之间的集成的实时数据管理和每个MS单元中的在线测量而实现。这种跟踪通过以下中的一种或两种方式实现a)空间跟踪固有地知悉哪个WIP单元在特定位置被选取并然后被置于另一特定位置或被缓冲，通过在其局部工作空间内的每个MS单元并集中通过使所有MS单元保持告知PMC系统哪些WIP单元处于其工作空间中而实现。对生产中所有WIP单元的位置和状态， 在PMC系统中保持系统范围的观察。
b)测量到的特性每个WIP单元在其生产行进时的特有的测量到的特性(例如， 微小几何差异，瑕疵，对光测试的特征响应，等等)可用于识别所述单元。c)晶片边缘编码对于硅晶片，每个单元可在沿晶片周边的位置被编码。所述编码可为特定样式的凹口以特有地识别生产线或设施内的晶片。由于这些凹口处于边缘上， 而不是晶片表面上，因而其预期对于在晶片被处理为电池时的表面标记退化或模糊化的常见问题具有高度抗性。这种抗性通过在每个晶片上使用多个编码位置以提供冗余而得以增强。这种跟踪对于执行预测WIP单元评级算法、并对于WIP单元生产流排队和排序/ 路由而言是必要的。如果设施通过MS单元执行其所有操控，则生产线中每个WIP单元的确切位置可仅通过空间跟踪而随时知悉。如果存在与操控有关的不确定性或者如果生产线操作者进行未记录的改变WIP单元位置的干预，则建议使用测量特性方法或晶片边缘编码方法或者这两种方法，其中利用或不利用空间跟踪。通常，预期结合使用这些方法中的至少两种的方式是最可靠的。分布WIP单元缓冲本发明的这种特征提供在系统中任意MS单元处保持或“缓冲”WIP单元的能力。 以下描述对此的实体执行方法。缓冲方法基于PMC系统的设施范围的核心管理。WIP单元缓冲的目的和使用为至少四重。第一，缓冲组的WIP单元位于MS单元处，目的在于当在生产流中由于拒绝在此MS单元处的不良级别WIP而形成开口时以“良好” WIP进行替代。第二，故障WIP被缓冲以提供将其分组至用于下游故障消除的“批”中的能力。第三，WIP被缓冲以还允许重新排序至基于业务要求的批中。最后，WIP被缓冲以当各个处理工具或材料操控装置由于计划维护或其它原因(包括计划外的关机或错误)需要离线时允许材料连续流动通过生产线。在电池、模块或板生产的一些步骤中，WIP单元可具有使其可用于进一步处理的有限时段。(通俗的说，其当在这些阶段中在缓冲组保持过长时可变得“陈旧”)PMC系统的WIP 缓冲管理算法被设计以对此识别(基于来自制造者的输入数据)并提供“缓冲更新”能力以确保到达其可用性时限的WIP单元被循环回到制造过程中并被更换为等同的“更新”WIP单元。位于任何给定缓冲组中的WIP的量由以下因素的组合确定1、与将被拒绝的WIP单元的预计到达速率相比在每个缓冲阶段中“良好"WIP单元到达的预计速率。这确保存在足够的“良好”单元填满由于从生产流中去除拒绝WIP单元而形成的“孔”。2、具有可通过特定下游调节以处理工具配方而消减的故障的WIP单元的预计发生率(单位时间的WIP单元的数量)和发生间隔(分布-平均频率，方差、和在通常单元流内的概率密度函数)。应注意，可能存在许多可消减的故障样式，对于这些故障样式的每种的消减可以不同，可以涉及在一个或多个处理工具上的配方改变，而对于涉及多于一个处理工具的消减而言，配方改变可通过在每次消减步骤之后进行的WIP单元测量而调控。预计发生率和发生间隔通过随机数学模型、通过以往测量到的发生率和间隔、或同时通过这两种方式得到。这些发生率和发生预测用于得到多个缓冲空间(在任意和每个缓冲阶段)， 这些缓冲空间需要分配以允许足够积累每个特定的适于通过匹配下游配方改变而消减的WIP单元类型。“足够”积累是指，多个WIP单元可被分组至最适合于在目标处理工具中所需配方变化的批量尺寸(例如用于批量导向PCD工具)或经济时段(例如用于连续流炉的温度曲线或用于金属化打印机中银膏的再充间隔)的“批”中。3、需要确保在每个缓冲阶段中WIP单元的足够能力以允许基于客户需要或其它业务要求将WIP单元重新排序至批中。这种分组可在一系列(不必是连续的)缓冲阶段中进行。因此，对于每种预期类型的批的发生和批尺寸必须在统计学上模型化并关联到存在为此提供的缓冲阶段的每个生产阶段的一致性(conformant)WIP特性。这可使用随机模型、经验数据或者同时使用随机模型和经验数据而进行。4、使生产线或设施关机最少的计划要求。这种计划通过开发出生产线和设施的网络排队模型而进行，其中考虑到以下因素a、对于设施中的每个工具、传送器、储存单元(例如盒或堆叠箱)、以及其它装置的各自生产能力、等待时间和维修(停歇)时间。b、对于设施中的每个工具的计划的维护间隔和持续时间。C、基于工具-工具(tool-by-tool)和由于其它原因(例如材料不可用性)要求关机或减速的计划外事件的发生率(作为随机变量)。d、设施中任何的生产线之内或之间的操控系统(操控/测量单元或其它)的位置、等待时间和传送速率。e、影响生产线或工具的可用性、生产能力、等待时间或维修时间的任何其它设施变量。5、缓冲WIP所需的更新间隔，以确保没有“变得陈旧”，通过新WIP的到达速率和旧 WIP的离开速率而调节；在每个缓冲阶段显示在网络排队模型中。协调在线(in-line)检杳在线检查是在生产过程中在不将WIP单元从生产流中移除的情况下检查每个WIP 单元的行动。通过提供由每个MS单元在其将WIP单元从生产设施中的一个阶段移动到下一阶段时进行的检查，本发明的这种特征提供协调在线检查。此外，检查算法是分布的和累积的，这意味着每个MS单元可施加不同传感器和传感器输出处理以测量特定WIP单元在其生产中移动时的不同特性。所进行的所有这些不同检查的累积汇总可用于对WIP单元评级或评估。所述检查过程的分布和累积的性质还提供比传统的线端(end-of-line)评级和分类更经济有效的方式，以彻底对WIP单元测量和评级。预计WIP单元评级质量算法(“质量算法”)确定部分完成的WIP单元的目标将到达哪个最终质量水平(“质量”是测量到的WIP单元特征或属性(缺陷或其它)的预限定函数，根据其相对重要性被调控，由客户规定)。所述算法依赖特征关联数据库，特征关联数据库罗列各个 WIP单元特征及其在首尾相连制造过程中在不同部位处的共发生率。数据库必须包含在统计学上有效的量的测量值(在整个处理中跟踪的数千个WIP单元)。通过使用数据库，WIP 单元可通过将其特征与在相同制造阶段中具有在统计学上相似特征的其它WIP单元的端结果进行比较而在任意部位处预计地评级。如果预计值处于用户限定的置信水平内，则如在以下段落中所述，可进行关于WIP单元排序(或线切换)的决策，或甚至立刻从生产线中拒绝。此后在制造中重复这种处理，允许使评级和重新排序更精准，使得所有WIP单元基于所希望的生产目标具有理想的顺序并且通过生产线端精确评级。各个WIP操控的动杰调控本发明的这种特征使由于MS单元(或者任何其它可与PMC系统接口的操控装置) 所致的损坏或操控错误的发生率减小。对于系统中每个操控装置，所控制的是其WIP选取趋向(pick-up orientation)、时序(接近、停留和起动)和力(夹具相关的、加速的和急冲的)，传送速度、加速和急冲，和对于每个单独WIP单元的安置趋向、时序和力。如果预计一特定WIP单元不可能在不导致破损或失控的情况下(可能要求系统停机)操控，则该WIP 单元在试图被选取之前被标出并从生产线中排出。实现这些的优选方式如下1、PES系统通过利用红外、光学、超声或电磁技术的在线非接触式测量对WIP单元进行测量。测量处理包括确定可能由于下游操控操作而恶化或在下游操控操作过程中可能导致WIP单元破损或失控的任何WIP单元故障(对每个WIP单元特有的故障)。这种确定是质量算法的一部分。2、上述确定通过每个WIP单元将会发生这样的事件(损坏恶化、破损、或失控)的概率、WIP单元的当前预计级别、和所有类型的这种性质的故障的(持续时间加权的)当前发生率进行加权。3、如果对于WIP单元的加权确定超过对于在其下游操控操作中引起变化的预设阈值(以防止失控或损坏)，则PMC系统通知所需变化的相关操控装置，而且确保这些与所述特定WIP单元的到达同步。4、如果这样的变化(每个WIP单元，或在一系列WIP单元中，不必连续)形成一个或多个“孔”(在生产流中的时间和空间开口，其可形成为等于WIP单元的整数)，则具有缓冲良好WIP的一个或多个MS单元可被弓I导填充所述一个或多个孔。5、如果对于WIP单元的加权确定超过使WIP将在操控过程中破损或失控而可能足以要求操控装置停机的预设阈值，则不是采取前述行动，而是PMC系统将在下一操控操作之前通知操作者(识别有问题的特定WIP单元)或者引导生产线中的机构将WIP单元从生产线中移除。6、如果通过机构移除WIP单元，则具有良好的缓冲WIP的MS单元可被告知在生产流中结果产生的“孔”的位置，并被引导以从其缓冲WIP源填充所述孔。如果是人工移除， 则操作者可提供这种信息，或者可当被告知在下一测量装置处失效时可辨别出所述WIP单兀。总之，如果系统观察到将要在下游破损的晶片或电池，则系统引导在下游的下一机械装置小心操控该晶片或电池或者拒绝该电池并将其更换为良好的WIP。这包括前给操控调节以使破损最少或消除将失效的电池。这都是被设计以改进电池生产线性能和减少将会由于下游处理而破损的不必要处理的电池的成本。WIP单元排序和路由算法这种算法是本发明的进一步的特征，其与质量算法和WIP单元跟踪能力协同作用，以能够实现在整个生产设施中将各WIP单元分组到相同或相似的类别或级别中。在设施范围的水平上，所述算法与MS单元协作以用作路由器网络缓冲WIP单元，使WIP单元在各线之间切换，和对WIP单元(重新)排序和路由，以实现所希望的输出批尺寸和一致性，从而利于下游处理或客户要求管理(如由ERP输入所规定)。其还可执行目标寻找措施 最特别的是DRT，如下所述。多线WIP路由在下文中例示。动杰柜绝阈倌(DRT)本发明的这种特征提供对被认为“废弃”的WIP单元的质量阈值的自动连续调节， 以使工厂经济产出最大化。在给定的时间点，基于生产线中所有WIP单元的累积值的预计测量、针对废弃WIP单元的成本而进行调节决策。拒绝阈值被设定以使成本-效益公式(受到可由操作者设定的某些限制)最大化。特有的DRT特征由于PMC系统能够结合和处理来自生产设施中所有MS单元的实时测量值而能够实现。真实牛产测量(TPM)通过在制造过程中综合测量WIP单元的质量，不是仅在“线端”测量，而且还在各个处理的输出处测量，PES系统构建和维护一生产性能数据库，其可特有地由于监控、分析和报告每个工具、工具组(即，制造过程的一部分)、和总的生产设施的性能。这可用于以下目的 处理工具件能验证。独立于工具的较少引导(less direct)的仪器，测量来自特定处理工具的WIP单元输出的属性以验证其与生产规范的一致性。这可对各个工具执行， 也可对工具链或网络执行，以提供一种方式来验证由系统集成者或启钥(turnkey)供应者提供的子系统或整个生产线。·处理工具件能监控和趋势捕获。这可用于各种防患于未燃(pre-emptive)以及规划的维护行动。牛产材料供应和成本优化。在任意生产阶段中对于测量到的WIP单元质量评估给料质量和/或处理配方。这可用于确定以及(在需要时)动态地改变用于所需设施产出的原材料和消耗品的优化组合。三、功能和系统构造如图6中所示，在优选形式中，生产设施中的系统布局或构造可被配置为如下多个结构或配置 在单线生产设施中的MS单元14的线性结构90，未集成于其它工具或传感器。MS 单元14可置于各处理工具和/或其它自动化装置之间。除了 MS单元14和制造的商ERP 和/或MES系统(一个或多个)(见图4)以外不需要传感器或致动器接口于PMC系统12。·在单线生产设施中的与前述相同的线性结构，但包括其它集成于PMC系统12的装备和/或传感器。这可能需要另外的特征，用于与其它装备的通讯接口以及在PMC系统 12中所需的数据识别和处理。·在多线生产设施中的MS单元14的阵列结构92。在这种情况下，MS单元14可用于基于对专门处理的需要、负载控制、用于为WIP单元产生特定Q因子的处理工具优化使用、或由制造者确定的其它考虑而在各线之间路由WIP单元。用于这些路由决策的参数和规则主要(但并非完全)地体现在PMC系统的质量和WIP单元排序和路由算法中。关于线性结构90，这种阵列结构92可设置为仅有与MS单元14的接口，或者设置为还有与其它传感器和装备的接口。线性的和阵列的原型可在一个或多个制造设施中独立采用或组合采用。可安装多个PMC系统以支持这些配置。这些原型的示例显示(组合)在图6中。应注意，WIP单元
20流显示为具有箭头、以实线表示的控制接口、和在两个PMC系统12之间的以虚线表示的可选的接口。四、PMC系统PMC系统将来自位于不同MS单元的传感器测量值相结合和相关联，并还可附接到特定单元制造设施中的其它装置和系统。PMC系统使用此信息引导MS单元的行动。这样， PMC系统是在设施范围的控制器，用于管理流动通过设施的WIP单元的各方面。产品部件优选地，PMC系统包括以下主要元件硬件·工业计算机，可用于各种配置以提供足够的硬盘存储、处理能力、通讯接口和冗余性(对于我们的高可用性选项)。这种计算机可用作标准的机架安装单元并将被配置为紧凑单元。·操作者接口成套工具(键盘、显示器、鼠标和锁定开关)。 可选的存储扩展单元，常规或RAID硬盘存储器，以支持较大的系统或在线备份。软件两类软件可形成PMC系统的一部分。一种类型是标准的第三方软件最重要的是操作系统和数据管理系统。另一类型包含编程、配置、操作、管控和维护产品所需的所有的应用者专有软件(applicant proprietary software)。第三方软件和应用者专有软件均可作为单独分配组件提供给客户(预装在PMC系统计算机上，和作为备份DVD-ROM)。在优选形式中，应用者专有软件包括以下元件· WIP单元跟踪-所有WIP单元的位置和状态的系统范围的数据库。· WIP单元排序和路由-用于确定优化WIP单元排序和通过设施的流的数据库和算法，以及能够命令MS单元作为致动器网络执行实现流控制所需的缓冲、排序和切换。· TPM仪表板-用于真实生产测量的报告、通知和警告管理和操作。·测量处理和评估-将所有测量值在系统范围结合，和与统计数据库比较，以支持和执行质量算法、对各个WIP操控特征和TPM仪表板的DRT和动态调控。·对各个WIP操控的动态调控-如前所述。标准第三方软件包括 操作系统。PMC系统使用微软视窗操作系统。未来提供稳定和可预计的操作环境，停用直接互联网访问和自动更新。-DBMS (数据库管理系统)。PMC系统使用标准的“现成(off-the-shelf) ”数据库管理系统以提供极高性能的读写访问。 操作、管控、维护、和供给。这提供本地能力以控制运行时间的操作、诊断、操作记录、警告、事件俘获。维护进程和配置(包括软件更新)。其中还包括对MS单元远程0ΑΜ&Ρ 操作的能力，包括更新下载、补丁、配置数据，等等。· ERP/MES 接口·软PLC(可编程逻辑控制器)。对于需要这方面的设施环境，PMC系统提供IEC 61131洛克威尔兼容的接口。
操作流PMC系统的高水平操作流显示在图7中。应注意，此流程图不包括系统维护、管控、 和供给操作。PMC系统对通过PV制造设施的WIP单元的流提供分立的反馈控制。对每个分立的时间段(或系统“时钟周期”)，PMC系统从设施中的所有MS单元接收信息，并且从网络连接的任何第三方装置(例如处理工具)接收测量值。每个WIP单元通过跟踪方法被特有地识别出。涉及每个WIP单元的测量值被加到记录中，由PMC系统保留，PMC系统将所述WIP 单元在其经历生产处理时被采集的所有测量值汇总(aggregate)。这种记录的一部分还为对于每个WIP单元的“质量因子”(Q)，Q(在以C-Si电池情况作为示例时)是以下测量值的函数·美学测量值，例如(但不限于)边缘平滑度(或裂纹情况)，AR涂层均勻性，金属化(母线)平直度，等等。 几何测量值，例如(但不限于)与目标形状的一致性，边缘规整性，弯曲/翘曲，寸寸。 光电测量值，例如(但不限于)I-V曲线一致性，总的Wp输出，反向偏压漏电流，寸寸。·由制造者确定的其它测量值。在WIP单元的制造中的任何阶段，其质量因子是基于不完整信息的预计估计值。 WIP单元的质量因子利用质量算法确定，并采取通常形式Q = f(A，G，E，D)，其中，A是美学值，G是几何值，E是光电值，D是缺陷值。对于给定WIP单元确定Q的过程的一部分是使用缺陷关联数据库针对已知缺陷评估WIP单元的影像并确定WIP单元具有这种缺陷的程度。在WIP单元中观察到的缺陷越接近于存储的缺陷，则D越接近于100%。彩色影像越接近于所希望的彩色影像，则A越接近于100%。WIP单元几何形状约接近于目标几何形状，则G越接近于100%。电性能约接近于所希望的电性能，则E越接近于100%。还将测量结果加到跟踪每个生产处理阶段的结果的数据库(真实生产测量数据库)。此数据库可排队(并记录和警告设置)，用于实现TPM特征的目的，如在此所述。一旦所有WIP单元已使其Q因子更新完毕，则其被指定以由客户限定的更新的评级。此后，调用DRT算法(如前所述)更新质量阈值QT，其中在QT以下的WIP单元被拒绝。 然后，确定优化的设施范围的WIP单元顺序(更特别地，如果设施中存在多条生产线，则还包括WIP单元排序和路由)，PMC系统计算出所需的特定WIP单元传送、线切换、缓冲和拒绝指令，并将这些指令发送到每个MS单元以制定这种排序和路由。五、MS单元 根据本发明，测量MS单元是测量装置，测量/操控MS单元是操控和测量的组合装置。MS单元置于处理工具之间以测量和/或影响通过PV制造设施的WIP单元的流。MS单元可独自安置或并行安置在工具之间。
产品部件
MS单元置于处理工具之间以测量和/或影响通过PV制造设施的WIP单元的流。 MS单元可独自安置或并行安置在工具之间。图8中图示出测量/操控MS单元硬件构造。 图9中图示出测量MS单元硬件构造。图10中图示出MS单元操作流。MS单元包括一些或所有以下主要元件·传送阵列(transfer matrix),其包括ο高速操控机构(名义上为具有伯努利或抽吸夹具的“捡取和安置”操控器)，其具有能够到达所有周边设备的工作区域；ο运动控制器，用于实时控制所有机构并使传感器操作同步；ο应用程序(application)控制器；ο本地现场总线和系统范围通讯网络接口 ；ο与周边设备的主电源相连和分配装置；ο操作者接口成套工具(键盘，显示器，状态灯，e_阻断，锁定开关)；ο用于周边设备的专用架(by)(传感器架，WIP单元缓冲器架，输入和输出进给器架，再循环器架)；所有这些均在标准化的装备框架内。还可使用视觉引导运动控制器，用于定位和安置WIP单元。传送阵列架将初始支撑一个传感器、两个WIP单元缓冲器、一个输入进给器、 一个输出进给器、和一个WIP单元再循环器。· 一个或多个输入进给器和一个或多个输出进给器。输入进给器从一处理工具 (例如，PECVD机或刻蚀机)接收WIP单元，并以一定顺序方式将WIP单元进给到传送阵列。 相反地，输出进给器从传送阵列接收WIP单元，并仍以一定顺序方式将其提供到处理工具。 每种进给器与传送阵列通过进给器装备架而匹配，并通过核心上的运动和应用控制器进行控制。而且通过核心将电力分配到每个进给器。进给器是半定制装置，这是因为，其必须接口于来自不同制造者的采用设施专用配置的各种处理工具。我们预期将随时间开发来自主要供应商的处理工具的标准进给器的“文库”，不过，一些程度的配置可能对于特定客户安装而言将总是所需要的。· 一个或多个传感器。初始，传感器将为机器视觉类装置，其被设计用于检查表面特征或缺陷(例如，织构，金属化对准/ 一致，微裂纹，指纹，边缘或金属化不规整性)或者三维不规整性(弯曲，翘曲或表面缺陷)。其它传感器可随时间加入，例如，电致发光或光致发光传感器，I-V测试器，用于P-N结和金属化构形、涂层构形和光谱行为的传感器，用于测量因掺杂、刻蚀或金属化所致重量变化的传感器、和用于测量各种其它电特性(例如但不限于电阻率，薄层电阻，扩散掺杂物浓度，反向偏压阻抗)的传感器。不同类型的传感器将用于首尾相连制造过程中的不同部位处，因此，在操控/测量单元中，每个传感器通过传感器装备架匹配于传送阵列，并通过核心上的运动和应用控制器进行控制。还通过核心将电力分配到每个传感器。 一个或多个WIP单元缓冲器。这些缓冲器是随机访问的WIP单元存储装置，用于缓冲WIP单元以实现WIP单元分类、生产量控制、WIP单元重新排序或WIP替代的目的。缓冲器包含能够使其随机从传送阵列提供或接收WIP单元的机构和保持WIP单元指标用于特有识别和跟踪的机构。每个WIP单元缓冲器与传送阵列通过缓冲器装备架匹配，并通过核心上的运动和应用控制器进行控制。还通过核心将电力分配到每个WIP单元缓冲器。
· —个WIP单元再循环器。这是废弃物保持器(用于供PES系统引导而被拒绝于进一步制造)，其通过再循环器架附接到核心。类似于其它周边设备，WIP单元再循环器通过核心控制和供电。可替代方案本发明的计算机程序元件可体现为硬件和/或软件(包括固件、驻留软件、微代码，等等)。可采取计算机程序产品的形式，其可通过计算机可用或计算机可读的存储介质体现，在所述存储介质中具有计算可用或计算机可读的程序指令、“代码”或“计算机程序”， 体现在所述介质中由本发明的系统使用或与本发明的系统结合使用。在本申请的应用环境中，计算机可用或计算机可读的介质可为能够包含、存储、通讯、传播、或传输程序的任意介质，所述程序由指令执行系统、设备、或装置使用或与指令执行系统、设备、或装置结合使用。计算机可用或计算机可读的介质可例如为但不限于电的、磁的、光的、电磁的、红外的、 或半导体的系统、设备、装置或传播介质，例如互联网。应注意，计算机可用或计算机可读的介质可甚至为纸质或另一适合介质，程序可印刷到所述介质上，这是因为，程序可被电子俘获，例如通过纸质或其它介质的光学扫描被电子俘获，然后被编译、解读、或以其它适合方式被处理。在此描述的计算机程序产品和任何软件和硬件形成在示例性实施例中执行本发明功能的各种方式。而且，虽然在计算机和/或服务器的所述存储器或一些其它存储器中的软件可用于允许系统执行在此根据本发明优选实施例所述的功能和特征，但这样的功能和特征也可通过专门的硬件、固件、软件、或它们的组合而执行，这并未背离本发明的范围。虽然本发明已针对特定的一个或多个优选实施例进行了显示和描述，不过显而易见的是，通过阅读和理解本专利文件和附图，本领域技术人员将可进行等同变换和修改。例如，关于由前述各元件(部件、组件、装置、软件、计算机程序，等等)执行的各种功能，用于描述这种元件的用词(包括表述“意味着”)意在对应于执行所述元件(即，在功能上的等同物)的规定功能的任何元件，即使其在结构上不等同于执行在此所示的本发明一个或多个示例性实施例中的功能的所公开结构也是如此，除非另行指明。此外，虽然本发明的具体特征可能已经在上文中针对若干所示实施例中的仅一个或多个进行了描述，但这样的特征可与其它实施例的一个或多个其它特征相结合，这可能对任何给定的或特定的应用中是所希望的和有利的。
权利要求
1.一种在系列生产步骤的制造生产线中制造光电产品的方法，在所述生产线的多个中间生产步骤的每一个中包括(a)基于对优选产品的预定标准而评估每个光电产品的适合性，以获得在每个生产步骤中对所述产品的评估结果；(b)将对生产步骤中所述产品的评估结果存储在存储器中；(c)基于以下任意一项为每个光电产品指定一级别(i)在所述步骤中对所述产品的评估结果；( )在所述步骤中对所述产品的评估结果与在所述步骤中对先前所处理光电产品的评估结果的统计分析进行的比较；或(iii)在以往生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与在相同生产步骤中对先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析进行的比较；在每个这样的生产步骤中，对在此步骤中的光电产品进行级别识别以确定所述产品是在预定容差以内还是以外，所述预定容差体现出与预定标准的偏离；和(d)将在所述生产步骤中所述产品的级别存储在存储器中。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括(e)将所述生产线中在一特定步骤中的具有相同的被存储级别的所有所述产品关联到一起至一个组中以作为一个组进一步处理。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括(f)对于所具有级别指示产品在所述预定容差以外的组，调节所述生产线的下游生产设备，以处理每个这样的具有相同级别的产品的组，从而促使所述组的产品处于所述预定容差以内；和(g)使用在步骤(f)中实现调节的下游生产设备一起处理所述组，从而促使所述组处于所述预定容差以内。
4.如权利要求2所述的方法，其中，在所述生产线的每个中间生产步骤中执行步骤(a) 至(d)，以获得所述生产线的每个生产步骤中对每个产品的级别，其中在这些步骤的每一个中执行步骤(e)。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述能够指定于生产步骤中的产品的级别与用于在步骤(f)中调节下游生产设备的信息相关联，以促使与所述级别相关联的所述组处于所述预定容差以内，其中所述下游生产设备被相应调节以处理所述组。
6.如权利要求2所述的方法，其中，如果在一步骤中的组被识别为处于所述预定容差以外，则在在所述步骤的上游对生产设备进行处理改变，以促使未来生产的产品处于所述预定容差以内。
7.如权利要求2所述的方法，其中，在一步骤中被识别为处于所述预定容差以外的组被设置优先级，以在所述步骤中处于所述预定容差以内的组之后进一步处理。
8.如权利要求7所述的方法，其中，在一步骤中的组基于所述组的级别被设置优先级以进一步处理，与所述预定容差偏离较大的级别的组被设置为在具有体现出与所述预定容差偏离较小的级别的组之后处理。
9.一种控制在用于制造光电产品的制造生产线中的系列生产步骤的方法，包括以下步骤(a)在预定的生产步骤中，接收与在此步骤中所述生产线中的光电产品相关联的评级 fn息；(b)使用所述评级信息为所述产品分配一级别，所述级别指示出所述产品是否处于在此步骤中的预定容差以内；(C)通过处理器将所述级别与存储于存储器中的知识库中的其它先前处理的光电产品的多个级别进行比较，以识别出相似级别，所述相似级别是与具有相似评级信息的先前产品相关联的级别，所述知识库进一步包括与所述线中进一步处理步骤中的级别后果相关的信息，所述知识库进一步包括生产线调节信息，所述生产线调节信息促使相似级别的产品处于可接受的容差；(d)基于相似级别的后果信息，确定所述生产线中一个或多个进一步处理步骤中所述光电产品的预计后果；和(e)如果在进一步处理步骤中的所述预计后果处于所述预定容差以外，则提供对此步骤的所述生产线调节信息以调节所述生产线以处理所述产品。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在步骤(e)中(a)如果在进一步处理步骤中所述预计后果处于所述预定容差以外，则将所述产品存储在具有相同或相似级别的产品的产品组中，直到存储了预定数量的产品；和(b)提供用于所述步骤的所述生产线调节信息以在将所述产品作为组进行处理之前调节所述生产线；和(c)在进行所述调节之后插入所述产品组，并将所述产品作为组进行处理以实现所希望的性能容差。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述评级信息基于以下任意一项(a)在所述步骤中用于所述产品的评估结果；(b)在所述步骤中先前所处理光电产品的评估结果的统计分析；或(c)在以往的整个生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与相同生产步骤中先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析的比较。
12.—种控制在用于制造光电产品的制造生产线中的系列生产步骤的方法，包括以下步骤(a)将在预定生产步骤中多个光电产品的以往评估记录在存储于存储器中的知识库中，每个评估由光电产品的以往处理确定；(b)将响应于所述以往评估而在所述生产步骤中所采取的以往行动过程和相关联的后果记录在所述知识库中；(c)将所述相关联后果中的至少一个表征为正面后果；(d)接收在生产步骤中光电产品的实时评估；(e)通过处理器将所述实时评估与所述以往评估进行比较，以确定对所述产品的预计评估；和(f)提供与所述正面后果相关联的行动的所述过程之一作为将在所述产品的进一步处理中采取的行动的过程。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在所述比较步骤中，将所述实时评估与在所述步骤中的所述以往评估进行比较。
14.如权利要求12所述的方法，其中，在所述比较步骤中，通过与所述产品在所述生产步骤和预定数量以往生产步骤中的以往评估相比，将所述实时评估与所述产品在所述生产步骤和所述预定数量以往生产步骤中的所述以往评估相关联。
15.如权利要求12所述的方法，进一步包括(g)在所述进一步处理之后接收所述光电产品的所述后果；(h)确定所述后果是否为正面后果；和(i)如果所述后果是正面后果，则将所述光电产品的所述实时评估和行动过程记录在所述知识库中，作为所述以往评估、以往行动过程、和相关联后果的一部分。
16.如权利要求12所述的方法，进一步包括(a)在步骤(a)中，将多个光电产品在所述预定生产步骤中的以往损坏评估记录在存储于存储器中的知识库中，每个损坏评估由光电产品的以往处理确定；(b)在步骤(b)中，基于存储于所述知识库中的导致在生产步骤中危害所述制造生产线的以往光电产品的损坏评估，指定损坏严重度阈值；(c)在步骤(d)中，接收在所述生产步骤中光电产品的实时损坏评估；(d)通过处理器将所述实时损坏评估与所述损坏严重度阈值进行比较，以确定所述产品是否存在危害所述制造生产线的风险；和(e)如果所述产品被确定为存在危害所述制造生产线的风险，则提供移除指令以在下一生产步骤之前将所述产品从所述生产线移除。
17.如权利要求16所述的方法，其中，与所述移除指令一起，提供用于更换将被移除的产品的指令并通过指令将所述产品更换为在所述生产步骤中的另一产品，所述另一产品根据其损坏严重度阈值被确定在所述生产步骤中不存在危害所述制造生产线的风险。
18.一种设备，包括处理装置，以实体体现用于制造光电产品的计算机程序产品的计算机可读介质，所述计算机程序产品包括指令用以使处理器(a)基于对优选产品的预定标准而评估每个光电产品的适合性，以获得在每个生产步骤中对所述产品的评估结果；(b)将对生产步骤中所述产品的评估结果存储在存储器中；(c)基于以下任意一项为每个光电产品指定一级别(i)在所述步骤中对所述产品的评估结果；( )在所述步骤中对所述产品的评估结果与在所述步骤中对先前所处理光电产品的评估结果的统计分析进行的比较；或(iii)在以往生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与在相同生产步骤中对先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析进行的比较；在每个这样的生产步骤中，对在此步骤中的光电产品进行级别识别以确定所述产品是在预定容差以内还是以外，所述预定容差体现出与预定标准的偏离；和(d)将在所述生产步骤中所述产品的级别存储在存储器中。
19.一种用于制造光电产品的设备，包括(a)用于基于对优选产品的预定标准而评估每个光电产品的适合性以获得在每个生产步骤中对所述产品的评估结果的电路；(b)用于将对生产步骤中所述产品的评估结果存储在存储器中的电路；(C)用于基于以下任意一项为每个光电产品指定一级别的电路；(i)在所述步骤中对所述产品的评估结果；(ii)在所述步骤中对所述产品的评估结果与在所述步骤中对先前所处理光电产品的评估结果的统计分析进行的比较；或(iii)在以往生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与在相同生产步骤中对先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析进行的比较；在每个这样的生产步骤中，对在此步骤中的光电产品进行级别识别以确定所述产品是在预定容差以内还是以外，所述预定容差体现出与预定标准的偏离；和(d)用于将在所述生产步骤中所述产品的级别存储在存储器中的电路。
20.如权利要求19所述的设备，进一步包括(e)用于在进一步处理之后接收所述光电产品的后果的电路；(f)用于确定所述后果是否为正面后果的电路；和(g)用于在所述后果是正面后果时将所述光电产品的所述实时评估和行动过程记录在所述知识库中而作为所述以往评估以及相关联的以往行动过程的一部分的电路。
21.一种计算机系统，包括存储器，其中存储用于系列生产步骤的制造生产线的光电产品制造控制应用程序；和处理器，其联接到所述存储器，其中所述制造控制应用程序的执行产生一方法，所述方法包括(a)基于对优选产品的预定标准而评估每个光电产品的适合性，以获得在每个生产步骤中对所述产品的评估结果；(b)将对生产步骤中所述产品的评估结果存储在存储器中；(c)基于以下任意一项为每个光电产品指定一级别(i)在所述步骤中对所述产品的评估结果；( )在所述步骤中对所述产品的评估结果与在所述步骤中对先前所处理光电产品的评估结果的统计分析进行的比较；或(iii)在以往生产步骤中对所述产品的累积历史评估结果与在相同生产步骤中对先前所处理光电产品的历史累积评估结果的统计分析进行的比较；在每个这样的生产步骤中，对在此步骤中的光电产品进行级别识别以确定所述产品是在预定容差以内还是以外，所述预定容差体现出与预定标准的偏离；和(d)将在所述生产步骤中所述产品的级别存储在存储器中。
22.如权利要求21所述的系统，其中，所述应用程序的执行进一步产生一方法，所述方法包括(e)将所述生产线中在一特定步骤中的具有相同的被存储级别的所有所述产品关联到一起至一个组中以作为一个组进一步处理。
全文摘要
用于制造光电产品的方法和设备，包括评估生产线中每个产品的适合性，基于在此步骤中对产品的评估、或与先前产品在此步骤中评估结果的统计分析的比较、或以往步骤的先前评估结果与以往产品在这些步骤中的累积评估结果的统计分析的比较而指定一级别。产品可基于级别而关联到组中以作为组进行处理，下游设备可基于组的级别被调节以使所述组处于预定容差内。
文档编号H01L31/18GK102449786SQ201080022451
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年5月22日
发明者E·迈克尔·黑文, 戈登·迪恩斯 申请人:奥罗拉控制技术有限公司