CN102484948A - 印刷轨道的置中方法 - Google Patents

Abstract

一种置中印刷轨道的方法，其中利用至少一个印刷站，至少一个第一印刷轨道和至少一个第二印刷轨道可依确定方向沉积在印刷基板上，方法包含第一步骤，其中至少一个第一印刷轨道和至少一个标记组件沉积在支撑件上，对应于基板上供至少一个第二印刷轨道沉积的部分；以及第二步骤，其中至少一个第二印刷轨道沉积在基板上，其中至少一个第二印刷轨道提供至少一个置中阻断物并以配合标记组件的方式配置，其中置中阻断物相对标记组件定位及置中，以定义第二印刷轨道相对第一印刷轨道定位及置中。

Description

印刷轨道的置中方法

技术领域

本发明关于在一连串的印刷步骤期间，相对其它印刷轨道来对准印刷轨道的方法，例如丝网印刷、喷墨印刷、激光印刷或其它，从而印刷导电轨道至晶圆、基板或硅薄片上来制造光电电池，但不仅限于此。

背景技术

印刷，尤其是绢印，已知是通过一或多个印刷操作，将确定的印刷材料沉积至基板上，以定义对应的印刷轨道。

已知此技术广泛应用于制造光电电池的过程，其中在一个接一个依序设置的不同印刷站中，各种印刷轨道印刷在诸如晶圆、基板或硅薄片的印刷支撑件上，例如导电轨道，即所谓的“突指”或“汇电条”。

光电电池制造和相关印刷过程受到非常严格的容差限制，故需控制印刷轨道在某一站与下一站间的位置。

用于执行此种印刷支撑件位置控制的已知技术为在第一次印刷期间，以相同的印刷材料沉积至少一个标记组件，最好为二或多个，其各自位于支撑件上的确定位置、但在印刷轨道的沉积图案外面。

接着在下一站中，验证各标记位置，以预定对准及定位方式，沉积与已制造轨道互补的其它印刷轨道。

虽然就控制而言是有效的，但此已知技术在沉积标记组件方面仍有一些缺点：沉积标记至支撑件上必然会延长生产时间，也会至少部分损及印刷导电轨道讯号的功能特征。

事实上，尽管是以有限方式，将物理沉积标记至印刷支撑件上仍决定了用于将太阳能转换成电能光电电池的有用表面缩减。

此技艺的缺点不只发生在丝网印刷技术，其还出现在其它印刷类型，例如激光、喷墨或其它。

本发明的目的为改善方法，其能以简单、精确及可靠的方式克服此技艺的缺点，且利用相对其它印刷轨道的对准方式来沉积印刷轨道。

申请人设计、测试及体现本发明，以克服此技艺的缺点，并获得这些和其它用途和优点。

发明内容

本发明由独立权利要求阐述及描绘特征，从属权利要求则描述本发明的其它特征、或主要发明构想的变化例。

根据上述目的，根据本发明的方法应用于对准至少一个印刷轨道，其中利用至少一个印刷站，使至少第一印刷轨道和至少第二印刷轨道可根据预定方向相对彼此沉积在支撑件上。

根据本发明的方法提供至少一个第一步骤，其中至少一个第一印刷轨道和至少一个标记组件沉积在支撑件上，对应于供第二印刷轨道的至少一个分沉积于其上的支撑件的一部分。

根据本发明，方法还包含至少一个第二步骤，其中至少一个第二印刷轨道沉积在支撑件上，其中至少一个第二印刷轨道提供置中阻断物(interruption)，其位于第二轨道不含印刷材料的区域，该区域以配合标记组件的方式配置；置中阻断物相对标记组件定位及置中，以定义至少一个第二印刷轨道相对至少一个第一印刷轨道的定位及置中。

利用本发明，可同时相对于标记组件沉积与第一印刷轨道相关的第二印刷轨道，使标记组件包含在第二印刷轨道内。

根据的变化例，第一与第二步骤彼此依序进行。

根据另一变化例，第一与第二步骤按反序进行，即第二步骤在第一步骤的上游施行。

如此，支撑件的所有闲置表面皆具功能性，且不受印刷轨道外提供的印刷材料的任何干扰。

根据本发明的解决方式对以下情况都特别有利：印刷方法使得相对印刷头移动支撑件的情况，及支撑件一直保持在相同位置而印刷站移动的情况。

根据本发明的解决方式的另一优点为：提供至少一些资料，若有必要，其可由控制与指令单元记忆，从而依据该数据，控制及调节后续操作步骤及/或后续操作循环。

特别是利用本发明，可获得第一印刷位置、第二印刷位置和二者差异的精确信息。

信息可用来控制后续印刷步骤，从而改善印刷对准。

在一个实施例中，其中支撑件例如为用于制造光电电池的硅晶圆，印刷轨道例如由导电胶制成，则已知可沉积多个实质互相平行的第一轨道(以下称为“突指”)，其末端至少由第二横向轨道连接(以下称为“汇电条”)。

在此不同的解决方式中，在印刷突指步骤中，对应其上接着印刷汇电条的支撑件部分，将标记组件沉积在支撑件上。每个汇电条在宽度内包含至少一个置中阻断物(在此例中为孔洞)，其具故意比各标记组件大的构造。

从而，在印刷过程结束时，标记组件包含在汇电条块体内，又不损及太阳能的接收和转换条件。

根据变化例，在第二步骤结束时，提供第三完成及收集步骤，对应标记组件与置中阻断物之间的共有区域，在汇电条上沉积连接材料，能完全覆盖至少标记组件与置中阻断物(最好是整个汇电条延伸部)。

从而，特别是在印刷材料为导电材料的条件下，因置中阻断物与标记组件之间界定有闲置间隙，故可实质消除第二印刷轨道上的连续性的功能中断。

根据另一变化例，在其上沉积第二印刷轨道的相同的支撑件位置上，提供二标记组件。如此，第二印刷轨道提供二个对应的置中阻断物，其相应设置，以与对应的标记组件匹配而置中及定位。

在此不同的解决方式中，第二轨道故意相对第一轨道定向，以例如确保印刷轨道间呈实质正交条件。

根据又一变化例，标记组件具有实质圆形构造，因此置中阻断物具有比标记组件直径大的实质圆形构造。

根据再一变化例，标记组件呈实质多边形、椭圆形、或代表字符，例如十字(+)、星号(*)、破折号(-)或其它。因此，对应的汇电条的置中阻断物具有均匀变大的相应形状。

根据又另一变化例，标记组件由第一印刷轨道的一或多个阻断物组成。

标记组件的形状和尺寸选择取决于第二印刷轨道相对第一印刷轨道的定位及置中的不同需求。

根据另一变化例，在二个印刷的二个印刷步骤结束时，提供控制步骤，其中例如利用置中阻断物与标记组件间之间隙的尺寸读取，来验证置中效果的正确性。

附图说明

本发明的上述和其它特征在参考较佳实施例说明后，将变得更明显易懂，配合如附图的非限定示例，其中：

图1为根据本发明一个实施例的处理系统的立体视图；

图2为图1系统的平面视图；

图3示出根据本发明的第一方法实施例的第一步骤；

图4示出图3方法的第二步骤；

图5示出图3方法的第三步骤；

图6示出根据本发明的第二方法实施例的第一步骤；

图7示出图6方法的第二步骤；

图8示出图6方法的第三步骤；

图9示出本发明的第的变化例；

图10示出图6方法的第二变化例；

图11示出本发明的第三变化例；

图12示出本发明的第四变化例；

图13为根据本发明一个实施例的基板表面的平面视图，其具有重掺杂区和图案化金属接触结构形成于上；

图14a为根据本发明一个实施例，图12所示的部分基板表面的特写侧视图；

图14b为根据本发明另一个实施例，图12所示的部分基板表面的特写侧视图。

为了方便理解，在多个图中尽可能使用相同的附图标记来表示各图共有的相同组件。应理解，可将一个实施例的组件与结构特征有利地结合至其它实施例中，而不需进一步列举。

具体实施方式

参照附图，其显示根据本发明第一个实施例的印刷轨道的置中方法的三个步骤。

在此例中，作为非限定示例，方法应用于印刷轨道的丝网印刷，例如印刷导电轨道至如晶圆的基板150上，以制造光电电池，仅部分如附图所示。

图1为根据本发明一个实施例的基板处理系统或系统100的立体视图。在一个实施例中，系统100大致包括二个送进输送器111、致动器组件140、多个处理巢套131、多个处理头102、二个送出输送器112和系统控制器101。送进输送器111配置成平行处理构造，从而各自接收来自输入装置(如输入输送器113)的未处理基板150，及将未处理基板150传送到连接致动器组件140的处理巢套131。此外，送出输送器112经平行配置以各自接收来自处理巢套131的已处理基板150，及将已处理基板150传送到基板移除装置，例如出口输送器114。

在一个实施例中，出口输送器114适于将已处理基板150传送通过烤箱199，以利用处理头102固化沉积于基板150上的材料。

在本发明的一个实施例中，系统100为网印处理系统，处理头102包括网印部件，其配置以网印图案化材料层至基板150上。

在另一个实施例中，系统100为喷墨印刷处理系统，处理头102包括喷墨印刷部件，其配置以沉积图案化材料层至基板150上。

图2为图1系统100的平面视图。图1及2示出系统100具有二个处理巢套131(设在位置“1”和“3”)，其各自设置来将已处理基板150传送到送出输送器112，及接收来自送进输送器111的未处理基板150。故在系统100中，基板大致按照图1及2路径“A”移动。在此构造中，其余二个处理巢套131(设在位置“2”和“4”)各自设在处理头102下方，以进行过程(如网印、喷墨印刷、材料移除)处理置于各处理巢套131上的未处理基板150。此平行处理构造能增加处理容量并有最小的处理系统占地面积。虽然附图显示系统100具有二个处理头102和四个处理巢套131，但系统100也可包含附加处理头102及/或处理巢套131，此不脱离本发明的保护范围。

在一个实施例中，送进输送器111和送出输送器112包括至少一个传送带116，其利用连接系统控制器101的致动器(未示出)来支撑及运送基板150至系统100内的预定位置。尽管图1和2大致示出二个传送带型基板传送系统，然其它类型的传送机构也可用来进行同样的基板传送及定位功能，此不脱离本发明的基本范围。

在一个实施例中，系统100还包括监视系统200，其适于在进行处理前后定位及监视基板150。监视系统200包括一或多个照相机120，其设置以监视位于图1和2所示的装载/卸载位置“1”与“3”的基板150。监视系统200一般包括至少一个照相机120(如电荷耦合组件(CCD)照相机)和其它电子部件，其能定位、监视及把结果传递到系统控制器101。在一个实施例中，监视系统200找出送入基板150的特定特征结构的位置，并把监视结果传递到系统控制器101来分析基板150的方向和位置，以于处理基板150前，协助精确定位处理头102下方的基板150。在一个实施例中，监视系统200监视基板150，从而将遭破坏或不当处理的基板移出生产线。在一个实施例中，处理巢套131含有照灯或其它类似的光辐射装置，其照射定位其上的基板150，以更易被监视系统200监视。

系统控制器101协助整体系统100的控制及自动化，且可包括中央处理单元(CPU)(未示出)、内存(未示出)和支持电路(或I/O)(未示出)。CPU可为任一型式的计算机处理器，其可用于工业设定来控制不同的腔室过程与硬件(如输送器、检测器、马达、流体输送硬件等)，及监控系统与腔室过程(如基板位置、过程时间、检测讯号等)。内存连接CPU，且可为一或多种容易取得的内存，例如随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何其它近端或远程的数字储存器。软件指令与资料可加以编码并存入内存，用以指示CPU。支持电路亦连接CPU，以通过传统方式支持处理器。支持电路可包括高速缓冲储存器、电源、时钟电路、输入/输出电路、次系统等。系统控制器101可读取的程序(或计算机指令)决定施行于基板的任务。较佳地，程序为系统控制器101可读取的软件，其包括至少产生及储存基板位置信息的编码、各种控制部件的移动顺序、基板监视系统信息、和其任何组合。

在一个实施例中，用于系统100的二个处理头102可为来自AppliedMaterials Italia Srl的传统网印头，其适于在网印过程期间，沉积预定图案的材料至位于位置“2”或“4”的处理巢套131上的基板150表面。在一个实施例中，处理头102包括多个致动器，例如致动器105(如步进马达或伺服马达)，其连接系统控制器101，并用来调整设于处理头102内的网印屏蔽(未示出)相对正在印刷的基板150的位置及/或角向。在一个实施例中，网印屏蔽为金属片或板，其具多个孔洞、狭缝或其它穿孔贯穿其中，从而定义图案及供网印材料配置于基板150的表面。在一个实施例中，网印材料包含导电墨水或胶、介电墨水或胶、掺质凝胶、蚀刻凝胶、一或多种屏蔽材料、或其它导电或介电材料。通常，利用致动器105和系统控制器101所接收来自监视系统200的信息，可定向网印屏蔽，进而使待沉积至基板150表面的网印图案自动对准基板150。在一个实施例中，处理头102适于沉积含金属或含介电质的材料至宽度约125毫米(mm)至156mm、长度约70mm至156mm的太阳能电池基板上。

在此特例中，各基板或晶圆150适合依据确定的印刷图案而于其上表面接纳多个印刷轨道，在此例中为多个第一轨道15(称为“突指”且实质互相平行)和第二轨道16(称为“汇电条”且与第一轨道15实质垂直相交，以使后者彼此电气连接)。

如图3所示，在根据本发明方法的第一步骤中，第一印刷步骤作用于基板或晶圆150，从而利用一个印刷头102，依据其印刷图案沉积第一轨道15。

在此相同步骤中，方法还提供使用同样的印刷材料，沉积标记组件17至基板或晶圆150上。

在此例中，标记组件17呈实质圆形，且依据提供的印刷图案，位于对应于其是将沉积第二轨道16的基板或晶圆150的部分。

如图4所示，根据本发明方法的第二步骤包含沉积第二轨道16至基板或晶圆150上。

特别地，第二轨道16设有置中穿孔19，其具相应形状且尺寸比标记组件17大。

从而，通过基板或晶圆150上的标记组件17将置中穿孔19的位置设在中间，可利用系统控制器101明确定义第二轨道16的沉积位置，从而精确遵照提供的印刷图案。

在此步骤中，亦可提供质量管理，其依据置中穿孔19与标记组件17间的闲置间隙的测量检测，例如通过受控于系统控制器101的监视系统200。

事实上，通过检测沿着其整个周围延伸部的间隙宽度及验证检测值达要求容差内，可认定方法的二个步骤所执行的印刷是令人满意的。

如图5所示，在印刷、定位及置中二个轨道15、16的步骤结束时，提供完成步骤，对应其上定位置中穿孔19与标记组件17的基板或晶圆150的区域，沉积连接胶20。

连接胶20不仅完全覆盖置中穿孔19和标记组件17，还在第二轨道16的全长、或至少与间隙(否则其定义连续性的中断)对应，建立了结构与功能连接。

如此，尤其是对导电轨道的例子来说，连接胶20由导电材料制成而有最大导电率，故由基板或晶圆150组成的光电电池有最大产率。

在图6、7及8所示的实施例中，第一步骤沉积二个标记组件17用于同一第二轨道16，以确保第二轨道16所期的对准，在此例中为与第一轨道15实质正交。

在一个实施例中，可依据系统控制器101的指令讯号来利用致动器105移动印刷头102而提供对准。

在此例中，二个标记组件17在相同印刷步骤中同时沉积，并和第一轨道15一起沉积。

本发明的领域还涵盖提供在第一印刷子步骤中沉积二个标记组件17中的第一个标记组件，还沉积部分第一轨道15，并在第二印刷子步骤中沉积二全标记组件17中的第二个标记组件，其中沉积其余与后续的第一轨道15或层。

根据其它变化例，其未显示于附图，可沉积甚至超过二个标记组件17，其可在印刷第一轨道15的各子步骤中分别沉积、或在印刷轨道15的相同子步骤中沉积一个以上、或甚至在印刷第二轨道16期间沉积。

从而第二轨道16包含二个置中穿孔19，其一致相对相关标记组件17置中。在一个实施例中，在系统控制器101的控制下使用监视系统200，可提供相应对准。

同时相对二个相关标记组件17置中二个置中穿孔19容许以预定方式相对第一轨道15定位及置中第二轨道16。

不论是以单一步骤或数个子步骤沉积标记组件17，此第二实施例亦提供第三完成步骤，其中连接胶20对应每个置中穿孔19与相应的标记组件17而沉积，以定义期望的功能与结构连接。

在图9、10、11及12所示的变化例中，显示标记组件17和相关的置中穿孔19的四种可能构造，此仅为举例说明。

如图9所示，标记组件17具实质椭圆形构造而自行定义置中，不仅位于横躺平面的二个轴上，并还相对其几何结构轴的方向与其相对第一轨道15的方向。

在10图所示的变化例中，标记组件17和对应的置中穿孔19实质上呈十字形。在此例中，标记组件17与置中穿孔19的构造亦依据十字臂的方向，定义理想的置中位置和方向。

在11图所示的变化例中，标记组件17和置中穿孔19呈四边形。在此例中，亦同时确立理想的置中位置和方向，但比前例构造简单许多。

在12图所示的另一变化例中，标记组件17由第一轨道15的线的中断提供，在此非限定例子中，置中穿孔19呈圆形，以执行置中功能。

利用本发明的实施例特别有利于双重及多重印刷轨道(突指与汇电条)至基板150上。

本发明的实施例提供太阳能电池形成过程，其包括在基板表面形成预定图案230的重掺杂区241上形成金属触点。

本发明的实施例中，印刷掺质胶以确定重掺杂区241、在重掺杂区241上印刷定义宽突指260的宽金属线、在宽金属线上印刷定义窄突指260a的窄金属线(参见图14a及14b)，接着印刷汇电条261(图13)。

图13为基板150的表面251的平面视图，其上形成有重掺杂区241和图案化金属接触结构242，例如突指260和汇电条261。

图14a为从图13的横切线13-13截切的侧视图，其示出重掺杂区241上设有宽金属突指260的局部表面251。

图14b为另一个实施例的侧视图，其示出宽金属突指260上设有窄金属突指260a的局部表面251。

诸如突指260、260a、汇电条261的金属接触结构形成在重掺杂区241上，因而在二个区域间形成高品质的电气连接。低电阻的稳定触点为太阳能电池性能的关键。重掺杂区241一般包含部分基板150的材料，其内含约0.1原子％或以下的掺质原子。图案化型重掺杂区241可利用本领域熟知的传统微影及离子布植技术、或传统介电屏蔽及高温炉扩散技术形成。

然而所述方法可加以修改及/或增加步骤，不脱离本发明的领域和保护范围。

例如，在本发明的领域内，可根据基板或晶圆150的不同操作与功能需求，在第一轨道15与第二轨道16间、在轨道15、16与标记组件17间、在轨道15、16、标记组件17与连接胶20间，使用不同材料。

就每个第二轨道16而言，相对置中穿孔19提供二个以上标记组件17也落在本发明的领域内。

虽然前文针对本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，可设计印刷轨道置中方法的其它及另外实施例，且本发明的范围由以下权利要求确定。

Claims (9)

1.一种使晶圆、基板或硅薄片上的印刷轨道置中的方法，其中利用至少一个印刷站(102)，至少一个第一印刷轨道(15)和至少一个第二印刷轨道(16)按照确定方向沉积在印刷基板(150)上，其特征在于所述方法至少包含下列步骤：

第一步骤，其中至少一个第一印刷轨道(15)和至少一个标记组件(17)沉积在支撑件(11)上，对应于所述基板(150)的供至少一个第二印刷轨道(16)沉积的部分；以及

第二步骤，其中至少一个第二印刷轨道(16)沉积在所述基板(150)上，并且其中至少一个第二印刷轨道(16)提供至少一个置中阻断物(19)且位于所述第二轨道(16)的不含印刷材料的区域中，所述区域以配合所述标记组件(17)的方式配置，其中所述置中阻断物(19)相对所述标记组件(17)定位及置中，以定义所述第二印刷轨道(16)相对所述第一印刷轨道(15)的定位及置中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二步骤结束时，提供第三完成及连接步骤，其中对应于所述标记组件(17)与所述置中阻断物(19)之间的共有区域，将连接材料(20)沉积于所述第二印刷轨道(16)上，以完全覆盖至少所述标记组件(17)与所述置中阻断物(19)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一步骤包括：在所述基板(150)的供所述第二印刷轨道(16)沉积的相同的所述部分上，沉积二个标记组件(17)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二印刷轨道(16)提供相应设置的二个置中阻断物，以进行与对应的所述二标记组件(17)置中及定位的匹配。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述标记组件(17)具有大体圆形的构造，且所述置中阻断物(19)制作成比所述标记组件(17)的直径大的大体圆形的构造。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述标记组件(17)大体呈多边形。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述标记组件(17)大体呈椭圆形。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述标记组件(17)是所述第一轨道(15)的阻断物。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述二个轨道(15、16)的所述二个印刷步骤结束时，提供控制步骤，其中通过读取所述置中阻断物(19)与所述标记组件(17)间的间隙尺寸，验证所执行的置中的正确性。

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