多层图案的丝网印刷方法及设备技术

本发明专利技术的实施例一般地提供在衬底上丝网印刷多层图案的设备与方法。在一实施例中，第一图案层并同多个对准标记印刷在衬底的表面上。相对于所述衬底的特征来量测对准标记的位置，以确定所述图案的实际位置。将所述实际位置与所述预期位置作比较以确定在所述衬底上的所述图案的布置的位置误差。为了更精确的布置并减少位置误差，可使用所述信息来调整要印刷在所述第一层上的下一个图案层的布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术实施例一般涉及在衬底的表面上丝网印刷多层图案的系统与工艺。太阳能电池为可直接将太阳光转换成电功率的光电(PV)器件。太阳能电池通常具有一个或多个p-n结。各个p-n结包含在半导体材料中的两个不同区域，其中一侧作为 P-型区域且另一侧作为η-型区域。当太阳能电池的p-n结暴露在太阳光(由光子的能量组成)时，太阳光经由光电(PV)效应直接转换成电力。太阳能电池产生特定量的电功率， 并倾斜成具有用于传递期望量的系统功率的尺寸的模块。太阳能模块使用特定框架及连接器来与平板接合。太阳能电池通常形成在硅衬底上，其中所述硅衬底可为单晶硅衬底或多晶硅衬底。典型太阳能电池包括硅晶片、衬底、或通常具有小于约0. 3mm厚的片材，所述板材具有形成在衬底上的P-型区域上的η-型硅的薄层。在过去十年间，光电(PV)市场已经历了超过30%的年度增长率。一些文章认为全世界的太阳能电池功率产量可能在未来超过lOGWp。预估所有太阳能模块的超过95%将以硅晶片为基底。高市场增长率以及实质减少太阳能发电成本的需要已对廉价地形成高品质太阳能电池造成若干严峻的挑战。因此，制造商业用太阳能电池的一个主要部份在于通过改良器件良率及增加衬底产量来减少形成太阳能电池所需的生产成本。已长期使用丝网印刷来在物体(例如布料或陶瓷)上进行印刷设计，并在电子工业中使用丝网印刷来印刷电组件设计(例如在衬底表面上的电接触或互连)。最先进的太阳能电池制造工艺亦使用丝网印刷工艺。在一些应用中，相比于印刷单层图案，期望在太阳能电池衬底上印刷出具有高深宽比(即，线高和线宽的比例)的接触线，以增加接触的电流携载能力。为了满足所述需求，已试图丝网印刷双层图案以增加印刷线的深宽比。然而，归因于在自动传送装置上的衬底的定位误差、衬底边缘的缺陷、或在所述自动传送装置上的衬底的偏移的丝网印刷图案的现有层上的第二层丝网印刷图案的未对准可导致较差的器件性能及较低的器件效率。因此，需要用于生产太阳能电池、电子电路、或其它有用装置的丝网印刷设备，所述设备具有在系统内控制衬底上的双层丝网印刷图案的对准的改进方法。
技术实现思路
在本专利技术的一实施例中，丝网印刷工艺包含以下步骤接收衬底，所述衬底具有印刷在衬底的表面上的第一图案层，其中所述图案包括至少两个对准标记；相对于所述衬底的至少一个特征确定至少两个对准标记的实际位置；比较至少两个对准标记的所述实际位置与至少两个对准标记的预期位置；确定至少两个对准标记的所述实际位置与预期位置间的偏移；考量所述所确定的偏移来调整丝网印刷装置；以及在所述第一图案层上印刷第二图案层。在本专利技术的另一实施例中，丝网印刷工艺包含以下步骤以丝网印刷装置将第一图案层印刷在衬底的表面上，其中所述图案包含多条导电薄线的结构及至少两个对准标记；在光学检测组件下移动所述衬底；摄取所述第一图案层的光学图像；相对所述衬底的至少一个特征确定至少两个对准标记的实际位置；比较至少两个对准标记的所述实际位置与至少两个对准标记的预期位置；确定所述实际位置与所述预期位置间的偏移；考量所确定的偏移来调整所述丝网印刷装置；以及通过经调整的丝网印刷装置将第二图案层印刷在所述第一图案层上。在本专利技术的又一实施例中，丝网印刷系统包含旋转致动器，所述旋转致动器具有置于其上的印刷槽(printing nest)且所述印刷槽可在第一位置、第二位置、及第三位置之间移动；输入输送器，所述输入输送器经定位以在所述第一位置将衬底装载至印刷槽上； 丝网印刷腔室，所述丝网印刷腔室具有置于其中的可调整的丝网印刷装置，所述丝网印刷腔室经定位以当所述印刷槽在所述第二位置时将图案印刷在所述衬底上，其中所述图案包含多条薄线的导电结构及至少两个对准标记；光学检测组件，所述光学检测组件具有照相机及灯，所述光学检测组件经定位以当所述印刷槽在所述第一位置时摄取所述第一图案层的光学图像；输出输送器，所述输出输送器经定位以当所述印刷槽位于所述第三位置时卸载所述衬底；以及包含软件的系统控制器，配置成确定在所述第一图案层的光学图像中所摄取的对准标记的实际位置相对于对准标记的预期位置的偏移，并在将第二图案层印刷在所述第一图案层上之前考量所确定的偏移来调整所述丝网印刷装置。附图简述为了让本专利技术的上述特征更明显易懂，可参考实施例(一些在附图中绘示)给出在上文进行概括的本专利技术的更具体的描述。须注意的是，虽然附图仅说明本专利技术的典型实施例，且因此并非用以限定本专利技术的精神与范围，因为本专利技术可允许其它等效实施例。图IA为可结合本专利技术的实施例使用以形成多层期望图案的系统的示意立体图。图IB为图IA中的系统的示意顶平面图。图2A为太阳能电池衬底的正表面、光接收表面的平面图。图2B为太阳能电池衬底的一部分的示意截面图，其中所述太阳能电池衬底的一部分具有适当对准的印刷在第一层上的第二层。图2C为例示丝网印刷层的未对准的太阳能电池衬底的示意立体图。图3A例示根据本专利技术的一实施例的被印刷在衬底上的多个对准标记的多种示例。图!3B-3D例示根据本专利技术的实施例在衬底的正表面上的多个对准标记的多种配置。图4A为旋转致动器组件的一实施例的示意立体图，其例示检测组件经定位以检测衬底的正表面的配置。图4B例示旋转致动器组件的实施例，其用于控制衬底的正表面的照明。图5为旋转致动器组件的一实施例的示意立体图，其中检测组件包括多个光学检测装置。图6为根据本专利技术的一实施例的操作顺序的示意流程图，所述操作顺序用于精确地在衬底150的正表面上丝网印刷双层图案。图7为系统的顶面视图，可结合本专利技术实施例与所述系统来形成多层期望图案。具体实施例方式本专利技术实施例提供用于在丝网印刷系统中处理衬底的设备与方法，所述丝网印刷系统利用改良的衬底传送、对准、及丝网印刷工艺，这些改良的衬底传送、对准、及丝网印刷工艺可改良衬底处理线的器件良率性能及拥有成本(cost-of-ownership (CoO))。在一实施例中，所述丝网印刷系统(此后称为系统)适配成在晶体硅太阳能电池生产线的一部分中执行丝网印刷工艺，在所述生产线中用两层或更多层期望材料图案化衬底，且随后在一个或多个后续工艺腔室中处理所述衬底。所述后续工艺腔室适配成执行一个或多个烘烤步骤及一个或多个清洁步骤。在一实施例中，所述系统为位于可购自Baccini S. p. Α.的 Softline 工具中的模块，Baccini S. p. Α.为加州圣塔克拉拉的应用材料公司所拥有。虽然下述主要是探讨在太阳能电池器件的表面上丝网印刷图案(例如，互连或接触结构)的工艺，但所述配置并不旨在将本专利技术的范围限制于本文所描述的内容。图IA为示意立体图而图IB为示意顶平面图，图IA与图IB例示丝网印刷系统或系统100的实施例，所述丝网印刷系统或所述系统100可结合本专利技术实施例使用以在太阳能电池衬底150的表面上形成多层的期望图案。在一实施例中，所述系统100包含传入输送器111、旋转致动器组件130、丝网印刷腔室102，以及传出输送器112。所述传入输送器 111可配置成接收来自输入装置(例如，输入输送器11 的衬底150，并传送所述衬底150 至印刷槽131，所述印刷槽131耦合至所述旋转致动器组件130。所述传出输送器112可配置成自耦合至所述旋转致动器组件1本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种丝网印刷工艺，包含以下步骤：接收衬底，所述衬底具有印刷在所述衬底的表面上的第一图案层，其中所述图案包括至少两个对准标记；相对于所述衬底的至少一个特征，确定所述至少两个对准标记的实际位置；比较所述至少两个对准标记的所述实际位置与所述至少两个对准标记的预期位置；确定所述至少两个对准标记的实际位置与预期位置间的偏移；考量所确定的偏移来调整丝网印刷装置；以及将第二图案层印刷在所述第一图案层上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·巴希尼，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US