專利名稱：自動調整的絲網印刷工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明實施例一般涉及在襯底的表面上絲網印刷多層圖案的系統(tǒng)與工藝。
背景技術：
太陽能電池為可直接將太陽光轉換成電功率的光電(PV)器件。太陽能電池通常具有一個或多個p-n結。半導體材料內的每個p-n結包括兩個不同區(qū)域，其中一側被標示為P-型區(qū)域且另一側被標示為η-型區(qū)域。當太陽能電池的p-n結暴露在太陽光(由來自光子的能量組成)下時，太陽光經由光電(PV)效應直接轉換成電力。太陽能電池產生特定量的電功率，并鋪列成大小確定為傳遞期望量的系統(tǒng)功率的模塊。太陽能模塊使用特定框架及連接器來與平板接合。太陽能電池通常形成在硅襯底上，其中硅襯底可為單晶硅襯底或多晶硅襯底。典型的太陽能電池包括通常厚度小于約0. 3mm的硅晶片、硅襯底、或硅板， 該硅晶片、硅襯底、或硅板具有在襯底上形成的P-型區(qū)域之上的η-型硅薄層。在過去十年間，光電(PV)市場已經歷了超過30%的年度成長率。一些文章認為全世界的太陽能電池功率產量可能在未來超過lOGWp。預估所有太陽能模塊的超過95%將為以硅晶片為基底。高市場成長率以及顯著減少太陽能電力成本的需要已對不昂貴地形成高品質太陽能電池造成若干嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，制造商用太陽能電池的一個主要部分在于藉由改良器件產率及增加襯底產量來減少形成太陽能電池所需的生產成本。已長期使用絲網印刷來在物體(例如布料或陶瓷)上進行印刷設計，并在電子工業(yè)中使用絲網印刷來印刷電組件設計，諸如襯底表面上的電接觸或互連?，F有技術水平的太陽能電池制造工藝亦使用絲網印刷工藝。由于襯底在自動化傳送裝置上的定位誤差、襯底邊緣上的缺陷造成的襯底表面上的絲網印刷圖案的未對準，可導致較差的器件性能及因此導致器件產率問題。系統(tǒng)內的襯底定位的手動校準是耗時的，且需要基于多批次襯底間的差異或襯底的校準位置的偏移而頻繁地調整。因此，需要一種用于生產太陽能電池、電路、或其他有用器件的絲網印刷裝置，該絲網印刷相較于其它已知裝置具有控制系統(tǒng)內的器件定位、產量增加及較低擁有成本的改良方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明一般提供一種自動化沉積工藝，包括以下步驟在襯底支撐件上定位第一襯底，其中第一襯底具有至少一個特征結構；以一圖案將材料層沉積至第一襯底的表面上， 其中該圖案包括至少兩個對準標記；使用系統(tǒng)控制器確定至少兩個對準標記相對于第一襯底的至少一個特征結構的實際取向及位置；及使用由系統(tǒng)控制器在確定該至少兩個對準標記的實際定向及實際位置期間內所接收到的信息在相對于第二襯底的至少一個特征結構的經調整的取向或經調整的位置，以一圖案將材料層沉積至第二襯底的表面上，其中沉積在第二襯底上的材料的取向或位置比沉積在第一襯底上的材料的取向或位置更接近預期取向或預期位置。
本發(fā)明的實施例可進一步提供一種自動化沉積工藝，包括以下步驟在襯底支撐件上定位第一襯底，其中第一襯底具有至少一個特征結構；使用系統(tǒng)控制器分析襯底支撐件上的第一襯底的取向及位置；以一圖案將材料層沉積至第一襯底的表面上，其中該圖案包括至少兩個對準標記并使用由系統(tǒng)控制器在分析襯底的取向及位置期間所接收到的數據來與第一襯底的至少一個特征結構對準；使用系統(tǒng)控制器確定第一襯底上的沉積層的實際取向及實際位置；計算沉積材料層的實際取向及實際位置與預期取向及預期位置之間的偏差；及使用計算出的偏差以一圖案將材料層沉積至第二襯底上，以使得沉積在第二襯底上的材料的取向或位置比沉積在第一襯底上的材料的取向或位置更接近預期取向或預期位置。本發(fā)明的實施例進一步提供一種自動化沉積工藝，包括以下步驟將設置在襯底支撐件上的第一襯底定位在第一位置，其中第一襯底具有至少一個特征結構；使用光學檢測系統(tǒng)及系統(tǒng)控制器分析定位在第一位置的襯底支撐件上的第一襯底的取向及位置；以一圖案將材料層沉積至設置于第二位置處的襯底支撐件上的第一襯底的表面上，該圖案包括至少兩個對準標記并使用由系統(tǒng)控制器在分析第一襯底的取向及位置期間所接收到的數據來于第一襯底的至少一個特征結構對準；將第一襯底及襯底支撐件定位在第一位置；使用光學檢測系統(tǒng)及系統(tǒng)控制器確定被定位在第一位置的第一襯底上的沉積層的實際取向及實際位置；計算沉積材料層的實際取向及實際位置與預期取向及預期位置之間的偏差； 及使用計算出的偏差以一圖案將材料層沉積至第二襯底上，第二襯底在襯底支撐件上被設置在第二位置中，以使得沉積在第二襯底上的材料的取向或位置比沉積在第一襯底上的材料的取向或位置更接近預期取向或預期位置。本發(fā)明實施例進一步提供一種自動化沉積工藝系統(tǒng)，包括旋轉致動器，具有設置于旋轉致動器上的襯底支撐件，且該旋轉致動器可在第一位置及第二位置之間移動；輸入輸送帶，輸入輸送帶被定位成在第一位置將第一襯底裝載至襯底支撐件上；絲網印刷腔室， 具有設置于絲網印刷腔室中的可調整的絲網印刷裝置，絲網印刷腔室被定位成當襯底支撐件位于第二位置時，將圖案印刷至第一襯底上；光學檢測組件，具有相機及燈，光學檢測組件被定位成當襯底支撐件位于第一位置時捕獲第一圖案層的多個光學圖像；以及包括軟體的系統(tǒng)控制器，軟件被配置成確定在第一圖案層的光學圖像中所捕獲的對準標記的實際位置相對于這些對準標記的預期位置的偏差，并在第二襯底上印刷第二圖案層之前調整絲網印刷裝置來解決所確定的偏差。附圖簡單說明因此，能更詳細地理解本發(fā)明上述特征的方式，即對以上概述的本發(fā)明的更具體描述可參照各個實施例進行，在附圖中示出了一些實施例。須注意的是，附圖僅僅揭示了本發(fā)明的特定實施例，而并非用以限制本發(fā)明的精神與范圍，因為本發(fā)明可允許其它等效實施例。圖IA為可結合本發(fā)明的實施例使用以形成多層期望圖案的系統(tǒng)的示意等角視圖。圖IB為圖IA中系統(tǒng)的示意性平面視圖。圖2為太陽能電池襯底的正表面、即光接收表面的平面視圖。圖3A例示根據本發(fā)明一個實施例的印刷在襯底上的多個對準標記的多示例性個示例。圖!3B-3D例示根據本發(fā)明實施例的在襯底的正表面上的多個對準標記的多種配置。圖4A為旋轉致動器組件的一實施例的示意性等角視圖，例示檢測組件被定位以檢測襯底的正表面的一配置。圖4B例示旋轉致動器的一實施例，該旋轉致動器用于控制襯底的正表面的照明。圖5為旋轉致動器組件的一實施例的示意性等角視圖，在該旋轉致動器組件中檢測組件包括多個光學檢測裝置。圖6為根據本發(fā)明一實施例的操作序列的示意性示圖，該操作序列用于在襯底 150的正表面上精確地絲網印刷一雙層圖案。圖7為可結合本發(fā)明實施例使用來形成多層期望圖案的系統(tǒng)的平面俯視圖。為便于理解，各圖中相同的元件符號盡可能代表相似的元件。應理解某一實施例的元件和/或處理步驟可并入其他實施例，在此不另外詳述。須注意的是，附圖僅僅揭示了本發(fā)明特定實施例，而并非用以限制本發(fā)明的精神與范圍，因為本發(fā)明可允許其它等效實施例。
具體實施例方式本發(fā)明的各個實施例提供一種用于在絲網印刷系統(tǒng)中處理多個襯底的裝置與方法，該裝置及方法利用改良的襯底傳送、對準、及絲網印刷工藝而可改良襯底處理生產線的器件產率性能及擁有成本(cost-of-ownership，CoO)。在一實施例中，絲網印刷系統(tǒng)(此后稱為系統(tǒng))適于在結晶硅太陽能電池生產線中實行絲網印刷工藝，在該生產線中襯底分兩層或多層用期望材料圖案化，且襯底隨后在一個或多個后續(xù)工藝腔室中處理。該后續(xù)工藝腔室可適于執(zhí)行一個或多個烘烤步驟及一個或多個清潔步驟。在一實施例中，該系統(tǒng)為定位在可購自Baccini S. p. Α.的SoftlineTM工具中的模塊，其中Baccini S. p. Α.為美國加州圣塔克拉拉的應用材料公司所擁有。雖然以下所述主要探討在太陽能電池器件的表面上絲網印刷一圖案(例如，互連或接觸結構)的工藝，但此配置并不意欲將本發(fā)明的范疇限制于本文所描述的內容。圖IA為示意性等角視圖且圖IB為示意性平面圖，圖IA與圖IB例示絲網印刷系統(tǒng)的一個實施例即系統(tǒng)100，該系統(tǒng)100可結合本發(fā)明實施例使用來在太陽能電池襯底150的表面上形成期望圖案。在一實施例中，系統(tǒng)100包括傳入輸送帶111、旋轉致動器組件130、 絲網印刷腔室102，及輸出輸送帶112。傳入輸送帶111可被配置成接收來自輸入裝置(例如，輸入輸送帶113)的襯底150，并將襯底150傳送至印刷嵌套(pringting nest) 131，該印刷嵌套131耦接至旋轉致動器組件130。輸出輸送帶112可被配置成從耦接至旋轉致動器組件130的印刷嵌套131接收經處理的襯底150，并將襯底150傳送至襯底移除裝置(例如出口輸送帶114)。輸入輸送帶113及出口輸送帶114可為大規(guī)模生產線的一部分的自動化襯底搬運設備。例如，輸入輸送帶113及出口輸送帶114可為SoftlineTM工具的一部分，在該工具中系統(tǒng)100可為一模塊。在一配置中，如圖5所示，各印刷嵌套131通常由輸送器組件所構成，輸送器組件具有饋送卷軸135、接取卷軸(未示出)、及一個或多個致動器(未示出)，其中這些致動器耦接至饋送卷軸和/或接取卷軸，且適于饋送及維持被橫跨平臺138定位的支撐材料137。 平臺138通常具有襯底支撐表面，在絲網印刷腔室102內執(zhí)行絲網印刷工藝期間襯底150 及支撐材料137被定位在該襯底支撐表面上。在一實施例中，支撐材料137為一多孔材料， 該支撐材料137允許被設置在支撐材料137的一側上的襯底150可藉由常規(guī)真空產生裝置 (例如，真空泵、真空噴射器)施加至支撐材料137的相對側的真空而被維持在平臺138上。 在一實施例中，對形成在平臺138的襯底支撐表面138A中的多個真空口(未示出)施加真空，使得襯底可被“吸”到平臺的襯底支撐表面138A上。在一實施例中，支撐材料137為可蒸發(fā)材料(transpirable material)，該支撐材料137由(例如)用于香煙的類型的可蒸發(fā)紙張或其他類似材料(例如可執(zhí)行相同功能的塑膠或紡織材料)所構成。示例性印刷嵌套設計的一示例在2008年10月23日提交的共同待審的美國專利申請No. 12/257，159 [律師案號13565]中有進一步描述。如圖IA所示，旋轉致動器組件130可藉由旋轉致動器(未示出)及系統(tǒng)控制器 101圍繞”B”軸旋轉并有角度定位，以使得印刷嵌套131可在系統(tǒng)100內選擇性地有角度定位。旋轉致動器組件130也可具有一個或多個支撐部件來便于對用來在系統(tǒng)100中執(zhí)行襯底處理序列的印刷嵌套131或其他自動化設備的控制。在一實施例中，旋轉致動器組件130包括四個印刷嵌套131，或襯底支撐件，這些印刷嵌套各自適于在絲網印刷腔室102內執(zhí)行絲網印刷工藝期間支撐襯底150。圖IB示意性地圖示旋轉致動器組件130的位置，在該圖中印刷嵌套131A在位置” 1”從輸入輸送帶 131接收襯底150，另一印刷嵌套131B位于絲網印刷腔室102內的位置“2”以使得另一襯底150可在襯底150表面上接收絲網印刷圖案，另一印刷嵌套131C位于位置”3”用于將經處理的襯底150傳送至輸出輸送帶112，而另一印刷嵌套131D位于位置”4”，位置”4”為位置” 1”與位置” 3 ”之間的中間階段。在一實施例中，系統(tǒng)100內的絲網印刷腔室102使用可購自Baccini S.p.A的多個常規(guī)絲網印刷頭，這些絲網印刷頭適于在絲網印刷工藝期間在襯底150的表面上以期望圖案來沉積材料，其中襯底150定位在位置”2”的印刷嵌套131中。在一實施例中，絲網印刷腔室102含有多個致動器，例如可與系統(tǒng)控制器101通信且可經由從系統(tǒng)控制器101發(fā)出的指令來調整至襯底的絲網印刷掩模的位置和/或角度取向的致動器102A(例如，步進馬達、伺服馬達)。在一實施例中，絲網印刷腔室102適于將含有金屬或含有介電質的材料沉積至太陽能電池襯底150上。在一實施例中，太陽能電池襯底150具有介于約125mm與約156mm之間的寬度及介于約70mm至約156mm的長度。在一實施例中，系統(tǒng)100包括檢測組件200，該檢測組件200適于檢測位于位置” 1，， 的印刷嵌套131上的襯底150。該檢測組件200可包括一個或多個相機121，相機121被定位以檢測位于位置” 1”的印刷嵌套131上的傳入經處理襯底150。在一實施例中，檢測組件120包括至少一個相機121 (例如，CCD相機)以及其他可檢測及將檢測結果傳達至系統(tǒng)控制器101的電子部件，系統(tǒng)控制器101用來分析印刷嵌套131上襯底150的取向及位置。 在一實施例中，印刷嵌套131各自可含有燈123(圖4B)、或其他相似的光學輻射裝置，以照明定位在印刷嵌套131上的襯底150，以使得檢測組件200可更容易地檢測襯底150。在一實施例中，系統(tǒng)100也可包括第二檢測組件201，該第二檢測組件201被定位成在材料在絲網印刷腔室102中沉積于襯底的表面上之后檢測襯底，以分析襯底表面上的沉積層的位置。在一配置中，如上所述，第二檢測組件201與檢測組件200相似，且第二檢測組件一般可檢測并將檢測結果傳達至系統(tǒng)控制器101。在一示例中，第二檢測組件201 適于檢測位于位置” 3”的印刷嵌套131上的襯底150。檢測組件201可包括一個或多個相機121 (例如，CCD相機)，相機被定位成檢測位于位置”3”的印刷嵌套131上的經處理襯底 150。系統(tǒng)控制器101便于整體系統(tǒng)100的控制及自動化，且可包括中央處理單元(CPU) (未示出)、存儲器(未示出)、及支持電路(或I/O)(未示出)。CPU可為任何形式的計算機處理器之一，其中這些計算機處理器用于控制多種腔室工藝及硬件(例如，輸送帶、偵測器、馬達、流體傳送硬件等)的工業(yè)裝置中，并監(jiān)控該系統(tǒng)及腔室工藝(例如，襯底位置、工藝時間、檢測器信號等)。存儲器連接至CPU并可以是容易獲得的存儲器中的一種或多種， 例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤、或任何形式的數字儲存器，無論是本地或遠程皆可。軟件指令及數據可編碼并儲存在存儲器內以指示CPU。支持電路也可連接至CPU以常規(guī)方式來支持處理器。支持電路也可包括高速緩存、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)及其類似物?？山逵上到y(tǒng)控制器101讀取的程序(或計算機指令) 確定哪些任務可在襯底上執(zhí)行。較佳地，程序為可藉由系統(tǒng)控制器101讀取的軟件，程序包括用于產生并儲存至少一個襯底位置信息、各種受控部件的移動序列、襯底檢測系統(tǒng)信息、 及用于產生并儲存至少一個襯底位置信息、各種受控部件的移動序列、襯底檢測系統(tǒng)信息的任何組合的編碼。在本發(fā)明的一實施例中，系統(tǒng)控制器101包括圖案識別軟件，用以解析這些對準標記的位置，如后續(xù)參照圖3A-3D的描述。也可使用圖案識別軟件來校正對準標記形狀的失真或變化，從而能收集到關于絲網印刷圖案的實際位置的更精確數據。在一實施例中，藉由使用系統(tǒng)控制器101從檢測組件200接收到的圖像，圖案識別軟件適于測量對準標記相對于對準標記預期現狀的失真，且隨后使用常規(guī)幾何/數學技術來界定對準標記與絲網印刷圖案的實際位置。圖2為太陽能電池襯底150的正表面155即光接收表面的平面視圖。當照射太陽能電池時藉由在太陽能電池中形成的結而產生的電流會流過設置在太陽能電池襯底150 的正表面155上的正面接觸結構156與設置在太陽能電池150的背表面(未示出)的背面接觸結構(未示出)。如圖2中所示，正面接觸結構156可配置為多個寬間隔的薄金屬線或指狀物(finger) 152，這些薄金屬線或指狀物152可將電流供應至較大的匯流排(bus bar) 151。一般而言，正表面155涂覆有介電材料薄層(例如，氮化硅(SixNy))，該介電材料薄層可作為抗反射涂層(ARC)以將光反射減到最小。因為太陽能電池襯底150的背表面不是光接收表面，所以背面接觸結構(未示出)一般不會局限為薄金屬線。在一實施例中，匯流排151及指狀物152在襯底150的正表面155上的安置取決于在絲網印刷腔室102(

圖1A)中使用的絲網印刷器件相對于印刷嵌套131上的襯底150 的定位的對準。絲網印刷器件一般具有包含在絲網印刷腔室102中的絲網印刷掩模，該絲網印刷掩模具有多個孔、狹縫、或其他形成在內部的特征結構，以界定絲網印刷墨或糊漿在襯底150的正表面155上的圖案與安置。一般而言，指狀物152及匯流排151的絲網印刷圖案153在襯底150的表面上的對準取決于絲網印刷器件至襯底150的特征結構(例如襯底150的邊緣150A、150B)的對準及定位。舉例來說，匯流排151及指狀物152的單層絲網印刷圖案的安置可具有相對于邊緣150A的預期位置X與預期角度取向R，以及相對于襯底150的邊緣150B的預期位置Y，如圖2所示。在襯底150的前表面155上的指狀物152 及匯流排151的單層絲網印刷圖案與襯底150的前表面155上的預期位置(X，Y)及預期角度取向R的位置誤差可描述為位置偏差(ΔΧ，ΔY)與角度偏差(AR)。因此，位置偏差 (ΔΧ，Δ Y)為匯流排151與指狀物152的圖案相對于邊緣150Α與150Β安置的誤差，角度偏差(AR)為匯流排151與指狀物152的印刷圖案相對于襯底150的邊緣150Β的角度對準的誤差。在襯底150的正表面155上的匯流排151及指狀物152的單層絲網印刷圖案的未對準可能影響所形成器件正確執(zhí)行的能力且因此影響系統(tǒng)100的器件產率。為了改良絲網印刷圖案與襯底的邊緣或其他特征結構對齊的精確性，本發(fā)明實施例利用一個或多個光學檢測裝置、系統(tǒng)控制器101、及一個或多個對準標記，其中這些對準標記在印刷第一層絲網印刷圖案期間形成于襯底150的正表面155上，以自動地調整絲網印刷圖案相對于襯底的對準。一般而言，藉由使用系統(tǒng)控制器101從一個或多個光學檢測裝置接收到的信息及系統(tǒng)控制器101控制絲網印刷掩模相對于襯底表面的位置及取向的能力，可以自動化方式將絲網印刷圖案153與襯底的表面對準。絲網印刷掩模一般耦接至一個或多個機械致動器102Α(圖1Α)，這些機械致動器102Α適于以自動化方式在絲網印刷腔室102內將絲網印刷掩模定位及對準至期望位置。在一實施例中，光學檢測裝置包括檢測裝置200中所包含的一個或多個部件。在一實施例中，該一個或多個對準標記或基準標記可包括下文在圖3A-3D圖中所示的多個對準標記160。圖3Α例示對準標記160的多個示例，例如對準標記160A-160D，這些對準標記可在匯流排151與指狀物152的絲網印刷工藝期間形成于襯底150的正表面155上，并藉由檢測組件200用來找出絲網印刷在襯底150的正表面155上的第一層匯流排151與指狀物 152的位置偏差(ΔΧ，Δ Y)及角度偏差(AR)。在一實施例中，這些對準標記160被印刷至襯底150的正表面155的未使用區(qū)，以防止這些對準標記160影響所形成的太陽能電池器件的性能。在一實施例中，對準標記160可具有圓形形狀(例如，對準標記160Α)、矩形形狀(例如，對準標記160Β)、十字形狀(例如，對準標記160C)、或字母數字形狀(例如，對準標記160D)。一般期望將標記160的形狀選擇成使系統(tǒng)控制器101中的圖案識別軟件能精確地解析對準標記160的實際位置，且因此可根據檢測組件200查看到的圖像解析襯底 150的正表面155上的匯流排151與指狀物152的絲網印刷圖案的實際位置。系統(tǒng)控制器 101隨后可根據預期位置(Χ，Υ)解析位置偏差(ΔΧ，Δ Y)并根據預期角度取向R解析角度偏差AR，并調整絲網印刷器件中的絲網印刷掩模的對準以將襯底表面上的匯流排151及指狀物152的未對準最小化。因此，由于各個絲網印刷嵌套相對于旋轉致動器組件131、傳入輸送帶111、及絲網印刷腔室102的位置可改變，因此各個定位在旋轉致動器組件130內的絲網印刷嵌套131以及絲網印刷腔室102的多個部件的對準將需要單獨的調整。相信藉由使用離散的、期望形狀的對準標記(例如，圓形)且這些對準標記定位在襯底的相對邊緣上，可更精確地解析沉積層的取向及位置。圖!3B-3D例示在襯底150的正表面155上的對準標記160的多種配置，這些對準標記160可用來改良系統(tǒng)控制器101根據檢測組件200所接收到的圖像來計算偏差測量值的精確性。圖3Β例示兩個對準標記160被放置在靠近襯底150的正表面155上的相對隅角的一配置。在此實施例中，藉由盡可能遠地散布對準標記160，與襯底150上的特征結構 (例如邊緣150Α或150Β)的相對誤差可更精確地被解析。圖3C例示另一配置，在該配置中三個對準標記160被印刷在襯底150的正表面155上靠近多個隅角處以有助于解析匯流排 151A與指狀物152A的第一圖案層的偏差。圖3D例示另一配置，在該配置中三個對準標記160被印刷在跨過襯底150的正表面155的多個策略位置。在此實施例中，對準標記160中的兩個被定位在平行于邊緣150A 的直線上，且第三對準標記160定位在垂直于邊緣150A的一距離處。在此實施例中，系統(tǒng)控制器101中的圖案識別軟件產生垂直基準線Ll及L2，以提供關于第一層匯流排151A與指狀物152A相對于襯底150的位置及取向的附加信息。在一些情況中，由于沉積絲網印刷圖案的機械工藝所致，所沉積的絲網印刷圖案與對準標記160傾向在一個或多個方向失真或改變形狀。在一實施例中，期望在襯底150 的表面上定位各個對準標記160，以使得這些對準標記160的形狀變化最低限度地影響系統(tǒng)控制器101中的圖案識別軟件所收集的位置偏差數據。圖4A為旋轉致動器組件130的一實施例的示意性等角視圖，該圖例示檢測組件 200被定位成檢測設置在印刷嵌套131上的襯底150的正表面155的一配置。在一實施例中，相機121被定位在襯底150的正表面155上方，以使得相機121的觀察區(qū)域122可檢測襯底150上的正表面155的至少一個區(qū)域。在一實施例中，觀察區(qū)域122被定位成可觀察一個或多個對準標記160及襯底150的特征結構(例如，襯底邊緣150A)，以向系統(tǒng)控制器 101提供關于匯流排151A與指狀物152A的第一層絲網印刷圖案的偏差的信息。在一實施例中，觀察區(qū)域122被定位成觀察襯底150上的多個特征結構(例如邊緣150A與150B)及一個或多個對準標記160，以提供關于多個對準標記160與理想位置的位置偏差的坐標信息，并因而提供在襯底150的正表面155上的匯流排151與指狀物152的位置偏差(ΔΧ， Δ Y)與角度偏差八R0圖4Β例示光學檢測組件200的一實施例，該光學檢測組件200用于控制襯底150 的正表面155的照明以改良相機121所接收到的位置信息的精確性。在一實施例中，燈123 可被取向成使得從燈123投射的光”D”被對準標記160遮蔽所產生的陰影161最小化。一般而言，由于反射光E至少含有從對準標記160反射的第一分量El及從陰影區(qū)域161反射的第二分量Ε2，因此陰影161可影響對準標記160的測量尺寸。具有寬度W2的陰影161可影響相機121分辨出對準標記160的真實寬度Wl與對準標記160的表觀寬度W1+W2之間的能力。因此，期望將燈123盡可能靠近垂直(亦即，90度)襯底150的正表面155來取向，以盡可能減小陰影161的尺寸。在一實施例中，燈123以介于約80度至約100度的角度F來取向。在另一實施例中，燈123以介于約85度至約95度的角度F來取向。在一實施例中，亦期望控制從燈123傳遞的光的波長以有助于改良光學檢測組件 200精確地解析對準標記160在襯底150的正表面155上的位置的能力。在一實施例中，燈 123使用紅色LED來照明襯底150的前表面155。當匯流排151與指狀物152被印刷在氮化硅(SiN)抗反射涂覆(ARC)層(該抗反射涂覆層通常形成在太陽能電池襯底150的正表面155上)時，紅色LED光是特別有效的。在一實施例中，期望將相機121的觀察區(qū)域122 定位在對準標記160上，其中對準標記160被印刷在ARC形成于襯底150的正表面155上的區(qū)域中。圖5為旋轉致動器組件130的一實施例的示意性等角視圖，在該圖中檢測組件200 包括多個光學檢測裝置。在一實施例中，檢測組件200包括三個相機121A、121B及121C，這些相機適于觀察襯底150的正表面155的三個不同區(qū)域。在一實施例中，相機121A、121B及 121C各自被定位成觀察襯底150的正表面155的一區(qū)域，該區(qū)域中包含所印刷的對準標記 160。在此實施例中，第一層匯流排151與指狀物152的安置的測量精確性可歸因于以下所述而得到改良減少每一個個別觀察區(qū)域122A、122B及122C的尺寸且因此增加解析度或每單位面積像素數目的能力，同時仍允許對準標記160的位置盡可能地跨襯底150的正表面巧5散布開，以允許系統(tǒng)控制器101更佳地解析任何對準誤差。在一示例中，各個相機121A、 121B及121C為三百萬像素CXD相機，這些相機被定位成觀察襯底的約352mm2的面積，其中襯底具有約M，650mm2的表面積。然而，若有人想要使用單個相機來達成所有對準標記的相同光學解析度，該單個相機必須能觀察整個襯底表面而將需要210百萬像素CCD相機，這樣的相機將過分昂貴和/或不存在。圖6為根據本發(fā)明一實施例的操作序列600的示意性示圖，操作序列600用于在襯底150的正表面155上精確地絲網印刷圖案。在操作序列600中所討論的工藝可因此使用來校準及精確地對準各個襯底支撐裝置，例如將用來在印刷腔室102中支撐及定位襯底的絲網印刷嵌套131。本文所討論的方法可在系統(tǒng)100的初始設立期間、例行維修活動期間用作為沉積工藝的隨機品質測試和/或校正工藝偏差的方法。參照圖IB及6，在襯底裝載操作602中，第一襯底150沿著路徑”A”裝載至位于旋轉致動器組件130的位置” 1”的印刷嵌套131A上。在一示例中，如圖1A、1B及5中所示， 印刷嵌套131中的支撐材料137適于使用系統(tǒng)控制器101發(fā)送的指令，以配合地接收來自傳入輸送帶111中所包含的帶116的襯底150。接著，在第一對準操作603中，使用被定位在鄰近位置” 1”處的光學檢測組件200 來捕獲襯底150的空白正表面155和/或一個或多個特征結構(例如圖4A或5中所示的邊緣150A-150D)的圖像，且系統(tǒng)控制器101基于圖像使用所收集的數據來調整絲網印刷掩模的位置，以在后續(xù)操作中精確地在襯底150的正表面155上沉積期望圖案。絲網印刷圖案的位置隨后基于光學檢測組件200所接收到的平臺138上的襯底150的所收集到的取向及位置信息。在操作604中，旋轉致動器組件130被旋轉以使得含有裝載襯底150的印刷嵌套 131A以順時針方向沿著路徑Bl移動至印刷腔室102內的位置” 2”。在操作606中，第一層絲網印刷圖案(例如匯流排151、指狀物152及至少兩個對準標記160)被印刷在襯底150的正表面155上。在一實施例中，三個或多個對準標記160被印刷在襯底150的正表面155上。在一實施例中，第二襯底150被裝載至目前位于位置” 1” 的印刷嵌套131B上。在此實施例中，第二襯底150跟隨與第一裝載襯底150相同的路徑通過整個操作序列。在操作607中，旋轉致動器組件130被旋轉成在位置” 1”定位印刷嵌套131A，以使得襯底上的絲網印刷圖案可藉由光學檢測組件200來分析。在一實施例中，操作607包括用來在位置” 1”重新定位印刷嵌套131A的一系列操作608-612。在此實施例中，操作607包括一系列附加操作608-610，這些附加操作用來將襯底裝載至附連至旋轉致動器組件130 的各個印刷嵌套131C-131D，如下文所討論。盡管在操作序列600中所討論的工藝通常揭示具有四個印刷嵌套131的旋轉致動器組件130，但是由于可藉由自動化組件定位的任何數量的襯底支撐裝置皆可在不悖離本文所述的發(fā)明的基本范疇下使用，此配置不意欲限制印刷嵌套的數量。在操作608中，旋轉致動器組件130被旋轉成使得含有第一裝載襯底150的印刷嵌套131A以順時針方向沿著路徑B2移動至位置”3”。在一實施例中，含有第二襯底150的印刷嵌套131B移動至位置” 2”，用于在第二襯底150上印刷第一層絲網印刷圖案。在一實施例中，第三襯底150裝載至目前位于位置” 1”的印刷嵌套131C上。在此實施例中，第三襯底150跟隨與第二襯底150相同的路徑通過整個操作序列。在操作610中，旋轉致動器組件130被旋轉成使得含有第一裝載襯底150的印刷嵌套131A以順時針方向沿著路徑B3移動至位置1”。在一實施例中，含有第二襯底150的印刷嵌套131B移動至位置”3”。在一實施例中，第三裝載襯底150被移至位置”2”，用于在第三裝載襯底150上印刷第一層絲網印刷圖案。在一實施例中，第四襯底150裝載至目前位于位置” 1”的印刷嵌套131D上。在此實施例中，第四襯底150跟隨與第三襯底150相同的路徑通過整個操作序列。在步驟612中，旋轉致動器組件130被旋轉成使得含有第一裝載襯底150的印刷嵌套131A以順時針方向沿著路徑B4移回位置” 1”。在操作614中，藉由定位在鄰近位置” 1”的光學檢測組件200來分析絲網印刷圖案沉積層的對準。在一實施例中，光學檢測裝置200捕獲印刷在襯底150的正表面155上的至少兩個對準標記160的圖像。這些圖像可藉由系統(tǒng)控制器101中的圖像識別軟件分析。 隨后，系統(tǒng)控制器101根據絲網印刷圖案的預期位置(X，Y)與預期角度取向R計算位置偏差(ΔΧ，Δ Y)與角度偏差AR，絲網印刷圖案的預期位置(X，Y)與預期角度取向R藉由相對于襯底150的特征結構(例如一個或多個邊緣150A-150D，或形成這些特征結構的隅角) 分析至少兩個對準標記160，而儲存在系統(tǒng)控制器101的存儲器中。位置偏差(ΔΧ，ΔΥ)與角度偏差AR數據隨后可被儲存于系統(tǒng)控制器101的存儲器中。隨后，系統(tǒng)控制器101使用取自此分析的位置偏差(ΔΧ，ΔY)與角度偏差AR信息來調整絲網印刷腔室102內的絲網印刷掩模的位置，以使后續(xù)定位在印刷嵌套131Α上的經處理的襯底將具有更精確放置的絲網印刷圖案。接著，當這些圖案后續(xù)重新定位至位置” 1”時(即，操作616)，沉積在各個襯底上的絲網印刷圖案的對準(其中這些襯底定位在各個印刷嵌套131B-131D上)分別藉由光學檢測組件200來分析(S卩，操作617)。在操作616期間，旋轉致動器組件130被旋轉成使得期望印刷嵌套(例如，附圖標記131B-131D)旋轉回到位置” 1”，以使得定位在期望絲網印刷嵌套上的襯底上的沉積層可藉由光學檢測組件200來檢測。在各個操作617期間，定位于印刷嵌套131B-131D上的各個襯底上所執(zhí)行的工藝與上述的操作614相同或相似。針對各個印刷嵌套131A-131D收集的位置偏差(ΔΧ，ΔY)與角度偏差AR數據因而儲存于系統(tǒng)控制器101的存儲器中，以用于定位于各個相應印刷嵌套中的后續(xù)待處理襯底。本領域技術人員應了解對準操作603是用來校正襯底150相對于印刷嵌套131中的平臺138(圖5)的位置變化，且操作614、617是用來校正使用印刷掩模形成的印刷圖案相對于襯底的特征結構的位置誤差。因此，盡管對準操作613通常用于印刷腔室102中的所有待處理襯底以校正平臺138上的襯底150的位置的變化，可偶爾執(zhí)行操作614和/或操作617以超時校正或調整絲網印刷圖案相對于襯底的安置的變化。如上所述，因此，本文所描述的方法可在系統(tǒng)100的初始設立期間、例行維修活動期間用作為沉積工藝的隨機品質測試和/或校正工藝偏差的方法。在一實施例中，系統(tǒng)控制器101是用來以某期望間隔自動分析一系列、或一序列待處理襯底內絲網印刷圖案的取向及位置，其中這些襯底在系統(tǒng)100內的各個印刷嵌套131上處理。在一配置中，系統(tǒng)控制器適于使用從定位在相同絲網印刷嵌套上的襯底處收集到的最新的取向及位置數據，來改變沉積至定位在印刷嵌套上的各個后續(xù)待處理襯底上的絲網印刷圖案的取向和/或位置。在一示例中，系統(tǒng)控制器適于分析與再調整每個襯底、每隔一個襯底、每三個襯底、每十個襯底的、每百個襯底、或其他期望間隔的定向絲網印刷圖案。在一實施例中，光學檢測組件200適于執(zhí)行對準操作603，第二光學檢測組件201 適于執(zhí)行操作614及617。在一實施例中，在操作607期間，旋轉致動器組件130被旋轉成使得印刷嵌套重新定位在位置”3”，從而襯底上的絲網印刷圖案可藉由光學檢測組件201分析。在此配置中，系統(tǒng)控制器101從各個檢測組件200、201接收到的取向及位置結果可能需要被校準或調整，以使得由兩個不同位置及對準的檢測組件所產生的不想要的測量誤差不會影響自動對準工藝結果的精確性。在一示例中，期望將取向及位置的誤差最小化，以使得襯底上的圖案層的安置可小于約士60微米(m)，且較佳小于約士 15m。替代系統(tǒng)配置盡管本發(fā)明實施例在圖IA與圖IB中繪示具有單一輸入及單一輸出的系統(tǒng)100，但本發(fā)明的實施例亦可相同地應用于具有雙輸入及雙輸出的系統(tǒng)700，如圖7所繪示。圖7為系統(tǒng)700的平面俯視圖，系統(tǒng)700可結合本發(fā)明實施例使用以在襯底150 的正表面巧5上形成期望圖案(例如，匯流排151及指狀物152)。如圖所示，系統(tǒng)700不同于圖IA及圖IB所示的系統(tǒng)100，在系統(tǒng)700中包括兩個傳入輸送帶111及兩個輸出輸送帶112。系統(tǒng)700不同于系統(tǒng)100之處還在于系統(tǒng)700包括兩個絲網印刷腔室102。然而， 本發(fā)明實施例關于系統(tǒng)700的操作序列實質上與系統(tǒng)100中的操作序列相同。舉例來說， 關于第一襯底150的操作序列600與先前參照圖6所述相同，在開始時裝載至位置” 1”。然而，操作序列600可同時運行，以將第二襯底150初始裝載至位置” 3”。雖然前述內容是針對本發(fā)明實施例進行的，但可在不背離本發(fā)明的基本范圍及由所附權利要求書所確定的范圍的情況下，設計出其他及進一步的實施例。
權利要求
1.一種自動化沉積工藝，包括以下步驟在襯底支撐件上定位第一襯底，其中第一襯底具有至少一個特征結構；以一圖案將材料層沉積至第一襯底的表面上，其中所述圖案包括至少兩個對準標記；使用系統(tǒng)控制器確定所述至少兩個對準標記相對于第一襯底的至少一個特征結構的實際取向及位置；及使用由所述系統(tǒng)控制器在確定所述至少兩個對準標記的實際取向及實際位置期間內所接收到的信息，在相對于第二襯底的至少一個特征結構的經調整取向或經調整位置上， 以一圖案將材料層沉積至第二襯底的表面上，其中沉積在第二襯底上的材料的取向或位置比沉積在第一襯底上的材料的取向或位置更接近預期取向或預期位置。
2.如權利要求1所述的自動化沉積工藝，其特征在于，所述材料包括多條導電材料線。
3.如權利要求2所述的自動化沉積工藝，其特征在于，襯底為多邊形且所述至少兩個標記中的每一個被印刷在不同的隅角區(qū)域。
4.如權利要求1所述的自動化沉積工藝，其特征在于，確定所述至少兩個對準標記的實際取向及位置的步驟包括以下步驟捕獲所述對準標記的光學圖像并識別光學圖像上的對準標記的物理特性。
5.如權利要求4所述的自動化沉積工藝，其特征在于，在印刷第一層之前，相對于襯底的至少一個特征結構確定所述對準標記的預期取向或預期位置。
6.如權利要求4所述的自動化沉積工藝，其特征在于，至少三個對準標記被印刷至襯底的表面上。
7.如權利要求6所述的自動化沉積工藝，其特征在于，確定所述至少兩個對準標記的實際取向及位置的步驟包括以下步驟在所述對準標記中的兩個對準標記之間構建第一基準線，并在第三對準標記及第一基準線之間構建第二基準線，其中第二基準線與第一基準線垂直。
8.一種自動化沉積工藝，包括以下步驟在襯底支撐件上定位第一襯底，其中第一襯底具有至少一個特征結構；使用系統(tǒng)控制器分析襯底支撐件上第一襯底的取向及位置；以圖案將材料層沉積至第一襯底的表面上，其中所述圖案包括至少兩個對準標記并使用由所述系統(tǒng)控制器在分析襯底的取向及位置期間所接收到的數據來與第一襯底的至少一個特征結構對準；使用系統(tǒng)控制器確定第一襯底上沉積層的實際取向及實際位置；計算沉積材料層的實際取向及實際位置與預期取向及預期位置之間的偏差；及使用計算出的偏差以圖案將材料層沉積至第二襯底上，以使得沉積在第二襯底上的材料的取向或位置比沉積在第一襯底上的材料的取向或位置更接近預期取向或預期位置。
9.如權利要求8所述的自動化沉積工藝，其特征在于，所述材料包括多條導電材料線。
10.如權利要求9所述的自動化沉積工藝，其特征在于，襯底為多邊形且所述至少兩個標記中的每一個被印刷在不同的隅角區(qū)域。
11.如權利要求8所述的自動化沉積工藝，其特征在于，確定所述至少兩個對準標記的實際取向及位置的步驟包括以下步驟捕獲所述對準標記的光學圖像并識別光學圖像上的對準標記的物理特性。
12.如權利要求8所述的自動化沉積工藝，其特征在于，在印刷第一層之前，相對于襯底的至少一個特征結構確定所述對準標記的預期取向或預期位置。
13.如權利要求8所述的自動化沉積工藝，其特征在于，至少三個對準標記被印刷至襯底的表面上。
14.如權利要求8所述的自動化沉積工藝，其特征在于，確定所述至少兩個對準標記的實際取向及位置的步驟包括以下步驟在所述對準標記中的兩個對準標記之間構建第一基準線，并在第三對準標記及第一基準線之間構建第二基準線，其中第二基準線與第一基準線垂直。
15.一種自動化沉積工藝，包括以下步驟將設置在襯底支撐件上的第一襯底定位在第一位置，其中第一襯底具有至少一個特征結構；使用光學檢測系統(tǒng)及系統(tǒng)控制器分析定位在第一位置的襯底支撐件上的第一襯底的取向及位置；以一圖案將材料層沉積至在襯底支撐件上設置于第二位置的第一襯底的表面上，其中所述圖案包括至少兩個對準標記并使用由所述系統(tǒng)控制器在分析第一襯底的取向及位置期間所接收到的數據來與第一襯底的至少一個特征結構對準；將第一襯底及襯底支撐件定位在第一位置；使用光學檢測系統(tǒng)及系統(tǒng)控制器確定被定位在第一位置的第一襯底上的沉積層的實際取向及實際位置；計算沉積材料層的實際取向及實際位置與預期取向及預期位置之間的偏差；及使用計算出的偏差以一圖案將材料層沉積至第二襯底上，其中第二襯底在襯底支撐件上被設置在第二位置中，以使得沉積在第二襯底上的材料的取向或位置比沉積在第一襯底上的材料的取向或位置更接近預期取向或預期位置。
16.如權利要求15所述的自動化沉積工藝，其特征在于，進一步包括以下步驟以圖案將材料層沉積至至少一個或多個襯底上，這些襯底中的每一個被相繼設置在襯底支撐件上；在至少一個或多個襯底上沉積材料層之后，以圖案將材料層沉積至另外的襯底上；將另外的襯底及襯底支撐件定位在第一位置；使用光學檢測系統(tǒng)及系統(tǒng)控制器確定另外的襯底上的沉積層的實際取向及實際位置， 其中另外的襯底被定位在第一位置；計算沉積材料層的實際取向及實際位置與預期取向及預期位置之間的偏差；及使用計算出的偏差以其他圖案將材料層沉積至第二另外的襯底上，其中第二另外的襯底在襯底支撐件上被設置在第二位置中，以使得沉積在第二另外的襯底上的材料的取向或位置比沉積在另外的襯底上的材料的取向或位置更接近預期取向或預期位置。
17.如權利要求16所述的自動化沉積工藝，其特征在于，襯底為多邊形且所述至少兩個標記中的每一個被印刷在不同的隅角區(qū)域。
18.如權利要求15所述的自動化沉積工藝，其特征在于，確定所述至少兩個對準標記的實際取向及位置的步驟包括以下步驟捕獲所述對準標記的光學圖像并識別光學圖像上的所述對準標記的物理特性。
19.如權利要求15所述的自動化沉積工藝，其特征在于，在印刷第一層之前，相對于襯底的至少一個特征結構確定所述對準標記的預期取向或預期位置。
20.如權利要求15所述的自動化沉積工藝，其特征在于，至少三個對準標記被印刷至襯底的表面上。
21.如權利要求15所述的自動化沉積工藝，其特征在于，確定所述至少兩個對準標記的實際取向及位置的步驟包括以下步驟在所述對準標記中的兩個對準標記之間構建第一基準線，并在第三對準標記及第一基準線之間構建第二基準線，其中第二基準線與第一基準線垂直。
22.—種自動化沉積工藝系統(tǒng)，包括旋轉致動器，具有設置于所述旋轉致動器上的襯底支撐件，且所述旋轉致動器可在第一位置及第二位置之間移動；輸入輸送帶，所述輸入輸送帶被定位成在第一位置將第一襯底裝載至襯底支撐件上；絲網印刷腔室，具有設置于所述絲網印刷腔室中的可調整的絲網印刷裝置，所述絲網印刷腔室被定位成當襯底支撐件位于第二位置時將一圖案印刷至第一襯底上；光學檢測組件，具有相機及燈，所述光學檢測組件被定位成當襯底支撐件位于第一位置時捕獲第一圖案層的多個光學圖像；及包括軟件的系統(tǒng)控制器，所述軟件被配置成確定在第一圖案層的光學圖像中所捕獲的對準標記的實際位置相對于所述對準標記的預期位置的偏差，并在第二襯底上印刷第二圖案層之前調整絲網印刷裝置以解決所確定的偏差。
23.如權利要求22所述的自動化沉積工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述光學檢測組件進一步包括多個相機，且所述燈被配置成引導一束光實質上垂直于定位于光學檢測組件下方的襯底的表面。
24.如權利要求23所述的自動化沉積工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制器進一步包括軟件，所述軟件被配置成確定這些對準標記相對于襯底的至少一個特征結構的實際位置。
25.如權利要求22所述的自動化沉積工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述絲網印刷圖案包括至少三個對準標記。
全文摘要
本發(fā)明實施例一般提供在襯底上絲網印刷圖案的裝置與方法。在一實施例中，圖案化層連同多個對準標記被印刷至襯底的表面上。測量這些對準標記相對于襯底的特征結構的位置，以判定圖案化層的實際位置。將實際位置與預期位置作比較以判定圖案化層在襯底上的安置的位置誤差。使用此信息來調整圖案化層在后續(xù)多個經處理襯底上的安置。
文檔編號B41F15/08GK102326226SQ200980157608
公開日2012年1月18日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權日2009年2月23日
發(fā)明者A·巴希尼, M·佳利亞佐 申請人:應用材料公司