用于打印多层图案的方法及设备技术

本发明专利技术涉及用于打印多层图案的方法及设备。在一个实施例中，一种用于打印多层图案的方法包括：第一打印操作，包括将第一图案化层沉积在衬底的表面的区域上；第二打印操作，包括将第二图案化层沉积在所述表面的所述区域上或所述第一图案化层上；并且检验所述第二图案化层相对于所述第一图案化层的对准的精确性。所述检验步骤包括：在所述第一打印步骤之后获取所述第一图案化层的第一光学影像；在所述第二打印步骤之后获取所述第二图案华层的第二光学影像；并且通过执行影像消除处理来形成第一消除光学影像，并且将第一消除光学影像与第一影像进行比较，来确定所述第二图案化层的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例大致涉及用于在衬底上打印多层图案的方法及设备，其可被用于形成光伏电池或绿带(green-type)型电路器件。具体而言，根据本专利技术的方法可被用在用于通过在衬底上进行多层打印(通过丝网印刷、喷墨打印、激光打印或其他类型打印)来制造多层图案的系统中。
技术介绍
太阳能电池是将太阳光直接转化为电能的光伏(PV)器件。PV市场在近十年来在整个世界范围内已经实现了超过30%的年增长率。一些文章认为未来世界范围的太阳能电池产生的电能将超过lOGWp。预测全部太阳能模块中超过95%是基于硅晶片。高的市场增长率以及对大大降低太阳能供电的成本的需求，使得以廉价方式形成高品质太阳能电池面临数个严峻的挑战。因此，制造可商品化的太阳能电池的一个重要考量在于，通过改进器件产能并提高衬底吞吐量来降低形成太阳能电池所需的制造成本。太阳能电池通常具有一个或更多p-n结。每一个p-n结均包括半导体材料内的两个不同区域，其中一侧是被称为P型区域，而另一侧被称为η型区域。当太阳能电池的P-n结被暴露至太阳光(由来自光子的能量构成)时，太阳光通过PV效应被直接转化为电能。太阳能电池产生特定量的电能，并且被形成为模块，被成形为提供希望的系统电量。太阳能模块被结合在具有特定框及连接器的面板内。太阳能电池通常被形成在硅衬底上，其可以是单晶或多晶硅衬底。常规太阳能电池包括硅晶片，衬底，或通常厚度小于约O.3mm的片，使得η型硅的薄层形成在位于所述衬底上的P型区域的顶部上。通常，标准硅太阳能电池在晶片上制成，其包括P型基区、η型发射区，以及布置在两者之间的P-n结。通过 对半导体掺杂特定类型的元素(例如，磷(P)，砷(As)或锑(Sb))来形成η型区或η型半导体，以增加负电荷载流子(即，电子)的数量。类似地，通过向硅晶格增加三价原子来形成P型区或P型半导体，由此硅晶格正常所有的四个共价键中的一个会缺少电子。因此，杂质原子可从相邻原子的共价键获取电子，以完成第四键。杂质原子接收电子，由此导致相邻原子丧失一个键的一半，并形成“空穴”。当光落在太阳能电池上时，来自入射光子的能量在p-n结区域两侧产生电子-空穴对。电子在P-n结上散布至低能量水平，而孔则在相反方向上散布，在发射极上产生负电荷，并且在基级上产生对应的正电荷。当在发射极与基极之间形成电子电路时并且p-n结被暴露至特定波长的光时，电流会流动。由被照射的半导体产生的电流流动通过在太阳能电池的前侧(即，光接收侧)以及后侧布置的端子。顶部端子结构被大致构造为宽间隔薄金属线，或手指，其向较大母线供应电流。后侧端子通常并不局限于形成为多个薄金属线，其将不阻止入射光照射在太阳能电池上。太阳能电池通常由诸如Si3N4的薄介电材料层覆盖，以用作防反射涂层16，或ARC，以减少光从太阳能电池的顶表面的反射。丝网印刷被长期用于在诸如布料或陶瓷的物体上打印设计，并被用在用于打印电子部件设计的电子产业，例如衬底表面上的电端子或互连。现有的太阳能电池制造处理也使用丝网印刷处理。在一些应用中，希望将诸如手指的端子线丝网印刷在太阳能电池衬底上。手指与衬底接触，并且能够与一个或更多掺杂区域(例如，η型发射级区域)形成Ohmic连接。Ohmic端子是半导体器件上的区域，其被准备使得器件的电流-电压(1-V)曲线为线性并且对称，即，在半导体器件的掺杂硅区域与金属端子之间不存在高阻抗界面。低阻抗、稳定接触对于太阳能电池的性能以及在太阳能电池制造处理中形成的电路的可靠性而言极为重要。为了改进与太阳能电池器件的接触，通过将手指布置在形成在衬底表面中的重度掺杂区域上，由此能够形成Ohmic端子。因为形成的重度掺杂区域，由于其电特性，趋于阻挡或减少可通过其的光量，故希望减小其尺寸，同时使得这些区域足够大以确保手指能够可靠地对准并形成在其上。由此在自动传输装置上衬底的定位误差所造成的沉积手指相对于下层重度掺杂区域的错位，会导致衬底边缘存在缺陷。重度掺杂区域在衬底上未被发现的错位以及/或衬底在自动传输装置上的偏离会导致差的器件性能以及低的器件效能。例如通过利用图案化扩散屏障来执行磷扩散操作，重度掺杂区域可利用各种图案化技术而被形成在衬底表面上，以形成重度及轻度掺杂区域。后侧端子完成太阳能电池所需的电子电路，以利用衬底的P型基极区通过形成OhmiC端子而产生电流。还公知用于制造多层图案的方法，例如在合适的支持或衬底(例如，具有硅的基片或氧化铝基底)上通过数个连续打印操作的所谓两次打印，例如丝网印刷、激光、喷墨或其他类似处理。例如由第一打印层以及叠加在其上的第二打印层形成的多层结构允许增大从端子传输的电流，但会使打印处理更复杂，因为其需要确保各层被正确地彼此对准，使得精确度大致处于10微米(μπι)的范围内。通常，如果衬底在自动传输装置上的运动以及打印头的运动不能被很好的控制，则不能正确地形成沉积图案。因此，在打印处理操作产生误差的情况下，打印的多层的错位会造成衬底被丢弃。因此，在每一次打印操作之后，需要一个或多个控制操作，以检验每一次打印的层相对于下层是否对准。一些公知的控制技 术需要获知打印层的位置以使用该信息来进行闭环反作用控制。但是，一旦已经将给定层打印在下层上，则要知晓后续层的确切位置将非常困难，因为其全部被叠加在一起。因此，需要用于制造太阳能电池、电子电路或其他有用器件的方法及设备，包含改进方法以在系统内控制衬底上双层丝网印刷图案的对准。
技术实现思路
本专利技术提供了用于在衬底上打印多层图案的控制方法及设备。在一个实施例中，用于在衬底上打印多层图案的方法包括至少一个第一打印操作，包括将第一图案化层沉积在第一衬底的表面的区域上；至少一个后续对准衬底操作，用于第二或后续打印操作，至少一个第二打印步骤，包括将第二图案化层沉积在所述表面的所述区域上或所述第一图案化层上；以及至少一个操作，用于检验所述第二图案化层相对于所述第一图案化层的对准的精确性。所述检验步骤包括在所述第一打印步骤之后并在所述第二打印步骤之前获取所述第一图案化层的第一光学影像；在所述第二打印步骤之后获取所述第二图案华层的至少一个第二光学影像；以及至少一个操作，用于通过执行第一影像消除处理来判定所述第二图案化层在所述第一衬底上的位置，其中，所述第一影像消除处理包括从所述第二光学影像消除所述第一光学影像，以形成第一消除光学影像；并且将所述第一消除光学影像与所述第一光学影像进行比较，其中将通过比较生成的数据用于调整后续打印步骤的特性。根据本专利技术，判定操作的结果被用于第二或后续打印操作的闭环反作用控制的反馈，并被用于控制第二后续图案化层的打印品质的操作。在一个实施例中，一种用于在衬底上打印多层图案的设备包括第一打印站，用于将第一图案化层打印在衬底上；第一装置，用于将衬底对准；至少一个第二打印站，用于将第二图案化层打印在所述第一图案化层上的衬底上；以及至少一个控制装置，用于在打印所述第二图案化层之后检验所述对准的精确性，并用于将从精确性检验而获得的数据反馈至所述至少一个装置以用于对准。所述控制装置还包括检测组件，用于在打印所述第二层之前获取所述第一图案化层的第一光学影像，以及在所述第一图案化层上打印的所述第二图案化层的第二光学影像；以及控制命令单元，用于通过所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在衬底上打印多层图案的方法，包括：第一打印步骤，包括将第一图案化层沉积在第一衬底的表面的区域上；第二打印步骤，包括将第二图案化层沉积在所述表面的所述区域上或所述第一图案化层上；检验所述第二图案化层相对于所述第一图案化层的对准的精确性，其中所述检验步骤包括：在所述第一打印步骤之后并在所述第二打印步骤之前获取所述第一图案化层的第一光学影像；在所述第二打印步骤之后获取所述第二图案华层的第二光学影像；并且通过执行第一影像消除处理来判定所述第二图案化层在所述第一衬底上的位置，其中，所述第一影像消除处理包括从所述第二光学影像消除所述第一光学影像，以形成第一消除光学影像；并且将所述第一消除光学影像与所述第一光学影像进行比较，其中将通过比较生成的数据用于调整后续打印步骤的特性。

【技术特征摘要】
2011.08.25 IT UD2011A000135;2012.06.06 US 61/656,1.一种用于在衬底上打印多层图案的方法，包括 第一打印步骤，包括将第一图案化层沉积在第一衬底的表面的区域上； 第二打印步骤，包括将第二图案化层沉积在所述表面的所述区域上或所述第一图案化层上； 检验所述第二图案化层相对于所述第一图案化层的对准的精确性，其中所述检验步骤包括 在所述第一打印步骤之后并在所述第二打印步骤之前获取所述第一图案化层的第一光学影像； 在所述第二打印步骤之后获取所述第二图案华层的第二光学影像；并且 通过执行第一影像消除处理来判定所述第二图案化层在所述第一衬底上的位置，其中，所述第一影像消除处理包括从所述第二光学影像消除所述第一光学影像，以形成第一消除光学影像；并且 将所述第一消除光学影像与所述第一光学影像进行比较，其中将通过比较生成的数据用于调整后续打印步骤的特性。2.根据权利要求1所述的方法，还包括 第三打印步骤，包括将第三图案化层沉积在所述第一衬底的所述表面的所述区域上； 在所述第三打印步骤之后获取所述第三图案化图的第三光学影像；并且 通过执行第二影像消除处理来判定所述第三图案化层在所述第一衬底上的位置，其中，所述第二影像消除处理包括从所述第三光学影像消除所述第一光学影像，以形成第二消除光学影像；并且 将所述第二消除光学影像与所述第一光学影像或所述第二光学影像进行比较，其中将通过所述第二消除光学影像与所述第一光学影像或所述第二光学影像进行的比较而生成的数据用于调整第二打印步骤的特性。3.根据权利要求1所述的方法，其中 沉积所述第一图案化层还包括将掺杂膏沉积在所述第一衬底的所述表面的所述区域上，并且 沉积所述第二图案化层还包括将第一包含金属材料沉积在沉积有所述掺杂膏的所述区域的至少一部分上。4.根据权利要求3所述的方法，其中 所述衬底打印步骤包括在所述第一衬底上执行的第三打印步骤，其中，所述第三打印步骤包括将第二包含金属材料沉积在所述第一包含金属材料上。5.根据权利要求1所述的方法，其中 沉积所述第一图案化层的步骤还包括将第一包含金属材料沉积在所述第一衬底的所述表面的所述区域上，并且 沉积所述第二图案化层的步骤还包括将第二包含金属材料沉积在所述第一包含金属材料的至少一部分上。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马索·沃尔克斯，恩里科·波斯克罗·马尔奇，
申请(专利权)人：应用材料意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：