使用紅外探測的用于處理系統(tǒng)的原位基板探測的制作方法
【專利摘要】紅外探測被用于監(jiān)測在氣相傳輸沉積處理室內(nèi)的溫度。當(dāng)基板經(jīng)過紅外探測器時發(fā)生的溫度的改變被探測并被用于精確地定位基板在室內(nèi)的位置。還可實(shí)現(xiàn)基板的位置校正。
【專利說明】使用紅外探測的用于處理系統(tǒng)的原位基板探測
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年2月13日提交的第61/598，086號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，所述美國臨時申請通過引用完全包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及使用紅外探測以探測在諸如以氣相傳輸沉積系統(tǒng)為例的基板處理系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)幕宓奈恢谩?br>
【背景技術(shù)】
[0004]諸如以光伏模塊或光伏電池為例的光伏器件可包括使用各種沉積系統(tǒng)和技術(shù)沉積在基板上的半導(dǎo)體材料和其他材料。一個示例是使用諸如以氣相傳輸沉積(VTD)室為例的處理室在玻璃基板上的諸如硫化鎘(CdS)或碲化鎘(CdTe)薄膜的半導(dǎo)體材料的沉積。
[0005]在處理期間，對于系統(tǒng)控制器來說重要的是得知在處理室內(nèi)的基板的位置以確保在基板之間的合適的距離以及此外得知基板當(dāng)前正在經(jīng)歷什么處理。通常，在將基板放置到室內(nèi)之前檢查每個基板的邊緣位置。這給了控制器初始點(diǎn)以當(dāng)基板前進(jìn)通過室時追蹤基板。遺憾的是，在處理期間實(shí)際的基板位置可能在不同時間從控制器的計算的基板位置移動/偏離。例如，由于用于將基板放置到室中的高速輸送，因此當(dāng)基板進(jìn)入處理室時會發(fā)生位置移動。由于由逐漸積累在傳輸基板的滾軸上的材料引起的速度變化，因此實(shí)際的位置與控制器計算的位置之間的其他移動會發(fā)生。
[0006]控制器計算的基板位置與實(shí)際的基板位置之間的差異可反過來影響基板的處理或?qū)е聦宓奶幚聿划?dāng)。因此，處理系統(tǒng)將包含邊緣探測機(jī)械裝置，該機(jī)械裝置的部分位于室內(nèi)。每個探測機(jī)械裝置包括穿過室窗沿著基板移動路徑向位于某處的室內(nèi)的反射器發(fā)射光束的激光器。反射器使光束反射回到探測器。當(dāng)基板通過時，光束被打斷，發(fā)信號證明基板的存在?？刂破骺墒褂迷撔畔⒁栽O(shè)法補(bǔ)償新的基板位置。
[0007]上面的探測機(jī)械裝置具有一些缺點(diǎn)并依賴若干因素以獲得成功，所述若干因素的中一些不能被控制。例如，室窗必須被清洗以使得光束能夠進(jìn)入室，被反射回來并被探測。保持窗口清潔將需要不期望的額外的維護(hù)和停機(jī)時間。此外，激光器、反射器和探測器必須保持合適地排列，由于在室內(nèi)的處理和振動，因此保持合適地排列難以實(shí)現(xiàn)。此外，通常需要防止光束路徑被除基板以外的任何其他物體阻擋或打斷以阻止錯誤的探測，這是麻煩的任務(wù)。
[0008]因此，需要并期望更好的方法來探測在基板處理室內(nèi)被傳輸?shù)幕宓奈恢谩?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1示出根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的用于探測在處理室的第一部分內(nèi)的基板位置的系統(tǒng)。
[0010]圖2示出來自在圖1中示出的探測器的示例探測器輸出。
[0011]圖3示出根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的在處理室的第二部分內(nèi)探測基板位置的圖1系統(tǒng)。
[0012]圖4示出來自在圖3中示出的探測器的示例探測器輸出。
[0013]圖5示出根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的另一示例系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1示出根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的用于探測在處理室的第一部分20a(以下，“室部20a”)內(nèi)的基板位置的系統(tǒng)10。在示例實(shí)施例中，室部20a是包括在VTD處理系統(tǒng)內(nèi)的VTD室；然而，應(yīng)該理解的是，系統(tǒng)10和室部20a可為使用物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或?yàn)R射等的任何處理系統(tǒng)或室。在示出的實(shí)施例中，基板28是玻璃板且室部20a被用于制備諸如以薄膜光伏模塊或薄膜光伏電池為例的薄膜光伏器件所需的一個或更多個工藝。示出的室部20a包括第一組加熱器22、第二組加熱器24和滾軸26。應(yīng)該理解的是，為了清楚的目的未示出在處理室中常見的設(shè)備(例如，沉積材料所需的設(shè)備)的其他零件。在示出的實(shí)施例中，基板28通過滾軸26沿基板流動箭頭的方向傳輸通過室。
[0015]室部20a在可發(fā)射可檢測的紅外輻射的足夠的溫度(例如，600°C )運(yùn)行。根據(jù)公開的原理，將從室的外部探測來自室部20a的紅外輻射，下面更詳細(xì)地討論提供的優(yōu)點(diǎn)。這樣，系統(tǒng)10還包括至少一個在外部安裝到室部20a的紅外探測器30。在期望的實(shí)施例中，探測器30被安裝在具有指向室內(nèi)的濾波器和聚焦透鏡的室部20a的窗口上。探測器30將在沿著基板流動路徑的點(diǎn)處使“瞄準(zhǔn)線”進(jìn)入室部20a中。通過以該方式安裝紅外探測器30，可在“瞄準(zhǔn)線”處探測來自室部20a內(nèi)的紅外輻射的數(shù)量并以例如變化的輸出電壓的方式將紅外輻射的數(shù)量報告到控制器50。如在下面更詳細(xì)地討論，控制器50將輸入來自探測器30的輸出電壓并使用該電壓以確定基板28的位置、它的邊緣中的一個或基板28之間的間隙?？刂破?0可使用確定的位置來控制滾軸26此外調(diào)節(jié)基板28的位置。
[0016]期望將探測器30放置在基板28的溫度將與在室部20a內(nèi)的背景溫度(即，加熱器22,24的溫度)不同的點(diǎn)處。在示出的實(shí)施例中，在室部20a內(nèi)的背景溫度比基板28的溫度高得多。該條件可出現(xiàn)在例如新插入的基板28未在室部20a內(nèi)經(jīng)歷任何處理或者已經(jīng)在較低室溫下經(jīng)歷處理時。如在下面參照圖3和圖4進(jìn)行解釋，對于背景溫度還可能比基板28的溫度低。根據(jù)圖1示例，加熱器22、24為例如600°C (造成背景溫度為至少600°C )，且基板溫度是例如小于400°C。
[0017]另外參照圖2，當(dāng)基板28之間的間隙在紅外探測器30的“瞄準(zhǔn)線”內(nèi)時，探測器30將輸出在與背景溫度對應(yīng)的某一電壓范圍內(nèi)的電壓。當(dāng)基板28在紅外探測器30的“瞄準(zhǔn)線”內(nèi)時，探測器30將輸出在與基板28的較低的溫度對應(yīng)的某一較低的電壓范圍(與背景探測相比)內(nèi)的電壓。兩個電壓范圍之間的不同可被用于探測基板28的后邊緣和前邊緣。
[0018]例如，在整個基板28經(jīng)過探測器30之后，由于探測到高得多的背景溫度，因此在探測器30的輸出電壓中將會有突然的上升。在輸出電壓中的該尖峰(與在探測的溫度中的尖峰對應(yīng))可被用作正好探測到基板邊緣的信號。在圖2中，尖峰的最右邊部分表明基板28的后邊緣正好已經(jīng)完全經(jīng)過探測器30，而同一尖峰的最左邊部分與正好已經(jīng)進(jìn)入探測器30的“瞄準(zhǔn)線”內(nèi)的基板28的前邊緣對應(yīng)。通過探測器30的定位來確定邊緣的準(zhǔn)確位置。如可被看到的，還可通過在圖2中示出的相同信息來計算基板之間的間隙長度。
[0019]公開的原理還可被用于探測基板28在室部20a內(nèi)是否已經(jīng)從它的預(yù)期位置不正確地旋轉(zhuǎn)或歪斜?；?8可能從它的預(yù)期位置旋轉(zhuǎn)或移動。因此，移動的基板28的間隙或邊緣的探測可能不能代表“真實(shí)的”間隙或基板28的方位。因此，室部20a可包括在沿著基板路徑的同一點(diǎn)(分開已知距離)處的多個探測器30(見例如在圖5中的探測器130a、130b)。通過分開已知距離的兩個不同探測器而具有探測功能的控制器50將能夠使用來自探測器的輸出電壓來確定板是否旋轉(zhuǎn)或歪斜。應(yīng)該理解的是，控制器50還可能夠使用來自一個探測器30的輸出電壓來探測歪斜或旋轉(zhuǎn)的基板。例如，如果控制器50探測到在輸出電壓中的漸變，而不是在圖2中示出的突變，則控制器50可確定基板28的放置有問題。
[0020]圖3示出根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的在處理室的第二部分20b(以下“第二室部20b”)內(nèi)探測基板位置的系統(tǒng)10。與圖1相似，紅外探測器30在外部安裝到第二室部20b。在期望的實(shí)施例中，探測器30安裝在具有指向室內(nèi)的濾波器和聚焦透鏡的第二室部20b的窗口上。探測器30將在沿著基板流動路徑的點(diǎn)處使“瞄準(zhǔn)線”進(jìn)入第二室部20b中。這樣，在“瞄準(zhǔn)線”的紅外輻射的數(shù)量可被探測器30探測到，并以例如變化的輸出電壓的方式將紅外福射的數(shù)量報告給控制器50?？刂破?0將輸入來自探測器30的輸出電壓并利用該電壓來確定基板28的位置、它的邊緣中的一個或基板28之間的間隙。控制器50可利用確定的位置來控制滾軸26，此外調(diào)節(jié)基板28的位置。
[0021]期望將探測器30放置在基板28的溫度將與在第二室部20b內(nèi)的背景溫度(即，加熱器22、24的溫度)不同的點(diǎn)處。在示出的實(shí)施例中，在第二室部20b內(nèi)的背景溫度比基板28的溫度低得多。該條件可出現(xiàn)在基板28已經(jīng)經(jīng)歷一些處理之后以及即將在較低的室溫下經(jīng)歷不同的處理時。根據(jù)圖3示例，加熱器22、24是例如小于600°C (造成背景溫度為小于600°C )，且基板28的溫度是例如大于600°C。
[0022]另外參照圖4，當(dāng)基板28之間的間隙在紅外探測器30的“瞄準(zhǔn)線”內(nèi)時，探測器30將輸出在與低的背景溫度對應(yīng)的某一電壓范圍內(nèi)的電壓。當(dāng)基板28在紅外探測器30的“瞄準(zhǔn)線”內(nèi)時，探測器30將輸出在與較高的基板28的溫度對應(yīng)的某一較高的電壓范圍(與背景探測相比)內(nèi)的電壓。兩個電壓范圍之間的不同可被用于探測基板28的后邊緣和前邊緣。
[0023]例如，在整個基板經(jīng)過探測器30之后，由于探測到低得多的背景溫度，因此在探測器30的輸出電壓中將有下降。在輸出電壓中的該下降(與在探測的溫度中的下降對應(yīng))可被用作基板邊緣正好被探測到的信號。在圖4中，電壓下降的最右邊部分表明基板28的后邊緣正好已經(jīng)完全通過探測器30，而同一下降的最左邊部分與正好已經(jīng)進(jìn)入探測器30的“瞄準(zhǔn)線”的基板28的前邊緣對應(yīng)。通過探測器30的定位來確定邊緣的準(zhǔn)確位置。還可通過在圖4中示出的相同信息來計算基板之間的間隙長度。此外，如上所提及的，控制器50將能夠確定基板是否已經(jīng)被從它的預(yù)期方位旋轉(zhuǎn)或歪斜(如上所討論的)。
[0024]圖5示出根據(jù)公開的原理構(gòu)造的另一系統(tǒng)110。系統(tǒng)110包括在外部安裝到處理室120的窗口的多個紅外探測器130a、130b、130c、130d。與其他探測器30 (圖1和圖3) —樣，示出的探測器130a、探測器130b、探測器130c、探測器130d將在期望探測基板或基板邊緣的存在或不存在或者探測基板是否已經(jīng)被不正確地旋轉(zhuǎn)的點(diǎn)處使“瞄準(zhǔn)線”進(jìn)入室120內(nèi)。應(yīng)該理解的是，系統(tǒng)110可根據(jù)應(yīng)用來使用多于或少于三個的紅外探測器130a、130b、130c、130d，且公開的原理不應(yīng)限于使用的探測器的具體數(shù)量。
[0025]來自紅外探測器130a、130b、130c、130d的電壓輸出被輸入到控制器150中?？刂破?50將監(jiān)測輸入電壓以探測基板在室120內(nèi)的位置，且如果需要的話調(diào)節(jié)控制以減速或加速處理的部分。一個示例調(diào)節(jié)將是，控制在室120內(nèi)的滾軸的速度來改變某些基板的位置以保持基板之間的一致間隙。應(yīng)該理解的是，溫度改變的監(jiān)測和探測將遵循上面關(guān)于圖2和圖4討論的原理。在示出的示例中，控制器150可使用放置在距離彼此已知的距離內(nèi)的探測器130a、探測器130b的輸入，以確定是否任何基板已經(jīng)旋轉(zhuǎn)或歪斜。
[0026]因?yàn)榫_的基板探測，所以公開的系統(tǒng)10、110將在例如VTD工藝的工藝中經(jīng)歷改進(jìn)的周期時間。還應(yīng)該理解的是，使用紅外探測器來減少通過使用激光器、光反射器和光探測器的傳統(tǒng)基板探測機(jī)械裝置所經(jīng)歷的錯誤探測以及其他失敗的可能性。公開的系統(tǒng)10、110更適合于沉積環(huán)境或?yàn)R射環(huán)境并具有超過其他探測機(jī)械裝置的許多優(yōu)點(diǎn)。例如，因?yàn)榧t外波長穿過在室內(nèi)使用的通常的沉積物，所以在這里公開的系統(tǒng)10、110將不需要清洗室窗。因此，將不需要額外的維護(hù)和停機(jī)時間。此外，因?yàn)椴恍枰瓷淦?，所以在這里公開的系統(tǒng)10、110中將不存在由依賴激光、光反射器和光探測器的探測機(jī)械裝置而經(jīng)歷的排列問題。如可被看到的，公開的系統(tǒng)10、110的一個主要的優(yōu)點(diǎn)是，由于探測是基于溫度且不反射光，因此不需要保證進(jìn)入室內(nèi)的潔凈的光束路徑。
[0027]在附圖和描述中闡明了一個或更多個實(shí)施例的細(xì)節(jié)。其他特征、物體和優(yōu)點(diǎn)將通過說明書、附圖和權(quán)利要求而明顯。雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但將理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可作出各種修改。另外，還應(yīng)該理解的是，附圖不必按比例繪制，以呈現(xiàn)本發(fā)明的各種特征和基本原理的稍微簡化的表示。發(fā)明不意圖受限于公開內(nèi)容的任何部分，而是僅通過權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 使用紅外探測器監(jiān)測在基板處理室的一部分內(nèi)的溫度； 憑借基板的通過來確定何時發(fā)生溫度的改變；以及 通過所述的確定的溫度的改變來識別基板在處理室內(nèi)的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基板的識別的位置與已經(jīng)通過探測器的基板的后邊緣對應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，識別的基板位置與正好接近探測器的基板的前邊緣對應(yīng)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基板的溫度比處理室的所述部分的背景溫度低且所述確定步驟包括確定何時溫度升高。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基板的溫度比處理室的所述部分的背景溫度高且所述確定步驟包括確定何時溫度下降。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 憑借第二基板的通過來確定何時發(fā)生溫度的第二改變；以及 通過所述確定的溫度的第二改變來識別第二基板的位置。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括確定基板的末端與第二基板的開端之間的間隙長度。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括改變在處理室的所述部分內(nèi)的處理以改變基板的位置。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，改變的處理是基板的傳輸速度。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，處理室是氣相傳輸沉積室。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 使用第二紅外探測器監(jiān)測在基板處理室的第二部分內(nèi)的溫度； 憑借基板的通過來確定何時在室的第二部分中發(fā)生溫度的改變；以及 通過在室的第二部分中的所述確定的溫度的改變來識別基板的第二位置；以及 使用識別的位置來確定基板是否旋轉(zhuǎn)。
12.—種系統(tǒng)，包括: 基板處理室；以及 紅外探測器，安裝在處理室的第一部分處，所述探測器具有第一輸出；以及控制器，連接到探測器的第一輸出，所述控制器利用從第一輸出接收的信號來監(jiān)測在處理室的第一部分內(nèi)的溫度，確定何時發(fā)生溫度的改變，基于確定的溫度改變來識別當(dāng)基板在處理室內(nèi)傳輸時基板的位置。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，紅外探測器在外部安裝在處理室的第一部分上。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，基板的識別的位置與已經(jīng)通過探測器的基板的后邊緣對應(yīng)。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，識別的基板位置與正好接近探測器的基板的前邊緣對應(yīng)。
16.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，基板的溫度比處理室的所述部分的背景溫度低且所述控制器通過確定溫度何時升高來確定溫度的改變。
17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，基板的溫度比處理室的所述部分的背景溫度高且所述控制器通過確定溫度何時下降來確定溫度的改變。
18.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，控制器基于第二基板的通過來確定何時發(fā)生溫度的第二改變，并基于確定的溫度的第二改變來識別當(dāng)?shù)诙逶谔幚硎覂?nèi)傳輸時第二基板的位置。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，控制器確定基板的末端與第二基板的開端之間的間隙長度。
20.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，控制器改變在處理室的第一部分內(nèi)的處理以改變基板的位置。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，改變的處理是基板的傳輸速度。
22.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括: 第二紅外探測器，安裝在處理室的第二部分處，所述第二紅外探測器具有連接到控制器的第二輸出， 其中，所述控制器利用從第二輸出接收的信號來監(jiān)測在處理室的第二部分內(nèi)的溫度，確定何時在第二部分處發(fā)生溫度的改變，基于確定的溫度的第二改變來識別在處理室內(nèi)正在傳輸?shù)牡诙宓奈恢谩?br> 23.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括: 第二紅外探測器，安裝在處理室的第二部分處，所述第二紅外探測器具有連接到控制器的第二輸出， 其中，所述控制器利用從第二輸出接收的信號來監(jiān)測在處理室的第二部分內(nèi)的溫度，確定何時在第二部分處發(fā)生溫度的改變，基于確定的溫度的第二改變來識別在處理室內(nèi)正在傳輸?shù)幕宓男挛恢谩?br> 24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，新位置與基板的旋轉(zhuǎn)對應(yīng)。
25.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng),其中，處理室是氣相傳輸沉積室。
26.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，識別的基板位置與安裝探測器的位置對應(yīng)。
【文檔編號】H01L21/67GK104272057SQ201380009253
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】本杰明·米妮蓉, 戴爾·羅伯茨, 戴維·伯杰, 威廉·洛根 申請人:第一太陽能有限公司