(57)【要約】【課題】スクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法を提供する。【解決手段】スクリーン印刷によってウェーハ1の上に印刷するための方法であって、ウェーハ1の表面4に少なくとも二つの第1の試験パターン5a〜5dを製造するステップと、スクリーン印刷によってウェーハ1の表面4に印刷する際に、少なくとも二つの第1の試験パターン5a〜5dと異なる少なくとも四つの第2の試験パターン6a〜6dを印刷するステップと、ウェーハ1の表面4に得られる、第1の試験パターン5a〜5dと第2の試験パターン6a〜6dの実際の距離を測定するステップと、印刷のスクリーン印刷用スクリーン25のオフセットを特定するために、この実際の距離と理論距離を比較するステップからなることを特徴とする方法。【選択図】図5
2010258445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン印刷によってウェーハ(1)に印刷するための方法であって、
前記ウェーハ(1)の表面(4)に少なくとも二つの第1の試験パターン(5a〜5d)を製造するステップと、
スクリーン印刷によって前記ウェーハ(1)の前記表面(4)に印刷する際に、前記少なくとも二つの第1の試験パターン(5a〜5d)と異なる少なくとも四つの第2の試験パターン(6a〜6d)を印刷するステップと、
前記ウェーハ(1)の前記表面(4)に得られる、前記第1の試験パターン(5a〜5d)と前記第2の試験パターン(6a〜6d)の実際の距離を測定するステップと、
前記印刷のスクリーン印刷用スクリーン(25)のオフセットを特定するために、前記実際の距離と理論距離を比較するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記印刷の前記スクリーン印刷用スクリーン(25)のオフセットを低減するか、あるいは除去するために、該印刷の該スクリーン印刷用スクリーン(25)の位置を修正するステップを含んでいることを特徴とする、請求項1に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項３】
スクリーン印刷による印刷中に前記第1の試験パターンが製造され、少なくとも四つの第1の試験パターンが印刷されることを特徴とする、請求項1または2に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項４】
インクの第1の層(2)を前記ウェーハ(1)の前記表面(4)に印刷する際に前記第1の試験パターン(5a〜5d)が印刷され、インクの第2の層(3)を印刷する際に前記第2の試験パターン(6a〜6d)が印刷されて、前記二つの印刷の前記スクリーン印刷用スクリーン(25)のオフセットが存在しない場合、該第2の層(3)が該ウェーハ(1)の該表面(4)上の該第1の層(2)の上に重畳されることを特徴とする、請求項3に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項５】
前記第2の試験パターン(6a〜6d)を印刷する前に前記第1の試験パターン(5a〜5d)を検査するステップであって、前記第1の試験パターン(5a〜5d)の理論位置に対するオフセットを測定するステップからなる検査ステップを含んでおり、該オフセットを除去し、あるいは低減するために、第1の印刷のスクリーン印刷用スクリーン(20)の位置を修正するステップを含んでいることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項６】
少なくとも一つの第2の試験パターン(6a〜6d)を印刷する前に、少なくとも一つの第1の試験パターン(5a〜5d)を乾燥させるステップを含んでいることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項７】
前記第1の試験パターン(5a〜5d)および/または前記第2の試験パターン(6a〜6d)が、前記ウェーハ(1)の周囲に分散されていることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項８】
前記スクリーン印刷用スクリーン(20、25)のオフセットがない印刷の際に得られる理論位置であって、ともに同じ位置となる対称中心(5C、6C)の周りに、前記試験パターンが対称に分散されていることを特徴とする、請求項7に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項９】
前記ウェーハが平行四辺形を呈している際に、前記試験パターンがその四つの角部に分散されていることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項１０】
前記第1の試験パターン(5a〜5d)および前記第2の試験パターン(6a〜6d)のすべてが、同じ方向に距離(P)だけオフセットしていることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項１１】
前記第1の試験パターン(5a〜5d)および前記第2の試験パターン(6a〜6d)が、スクリーン印刷回路の一部を備えていることを特徴とする、請求項3に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項１２】
前記ウェーハを印刷テーブル(10)の上に載置するステップ(E1)と、該ウェーハに第2の印刷を行う印刷ユニット(14)の中に該ウェーハを配置するステップ(E2)と、該第2の印刷の前記スクリーン印刷用スクリーン(25)のオフセットを測定して特定するために、検査ユニット(13)の中に該ウェーハを配置するステップ(E3)を含んでいることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項１３】
前記印刷テーブル(10)の上に載置する前記第１のステップ(E1)において、前記第1の印刷の前記試験パターンの位置を測定するために前記検査ユニット(13)の中に前記ウェーハ(1)を配置し、検査ユニット(13)の中に該ウェーハを配置するステップ(E3)において、該印刷テーブル(10)の上に該ウェーハ(1)を載置している(E1)際に到達した検査ユニットと同じ検査ユニットの下方に、後方移動により該ウェーハを配置して、前記印刷テーブルから前記ウェーハを取り出す(E6)前に、該ウェーハに印刷することなく前記印刷ユニット(14)の下方に該ウェーハを再配置するステップを含んでいることを特徴とする、請求項12に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項１４】
前記検査ユニット(13)の中における前記第2の印刷の検査(E3)が、すべての前記ウェーハ(1)に対してではなく、周期的にのみ実行されていることを特徴とする、請求項12または13に記載のスクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法。
【請求項１５】
光電池を製造するための方法であって、光電池のコレクション導体の一部またはすべてを印刷する請求項1から14のいずれか一項に記載の方法を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１６】
少なくとも一つのスクリーン印刷ユニットと少なくとも一つの検査ユニットを備えるスクリーン印刷装置であって、前記スクリーン印刷ユニットが少なくとも四つの試験パターン(6a〜6d)の印刷を実行し、前記装置が請求項1から14のいずれか一項に記載のスクリーン印刷方法を実行することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項１７】
前記検査ユニットが、少なくとも一つの高解像度カメラとコンピュータを備えていることを特徴とする、請求項16に記載のスクリーン印刷装置。
【請求項１８】
重畳した少なくとも二つの層(2、3)を備える少なくとも一つの導体と、少なくとも二つの第1のスクリーン印刷試験パターン(5a〜5d)と、該少なくとも二つの第1のスクリーン印刷試験パターン(5a〜5d)と異なる少なくとも四つの第2のスクリーン印刷試験パターン(6a〜6d)を備えていることを特徴とする光電池。
【請求項１９】
少なくとも四つの第1のスクリーン印刷試験パターン(5a〜5d)を備えていることを特徴とする、請求項18に記載の光電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、詳細には光電池上の二重層の中にコレクション導体を印刷するように適合される、スクリーン印刷ユニットを位置合わせするための方法に関するものである。また、本発明は、このような方法を実行する印刷ユニット、光電池を製造するためのユニット、並びにこのようなユニットによって製造される光電池とモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光電池は、一般にはシリコンからなる半導体材料のいわゆる「ウェーハ」を使用して製造される。光電池の製造に当たり、特にこのウェーハの表面に電気導体を形成しなければならない。そのための従来技術による方法の一つとして、スクリーン印刷によって導電性インクをウェーハの上に付着させる方法を挙げることができる。また、一変形の形態として、これらの電気導体を製造するための他の技法も存在している。
【０００３】
図1及び2は、この方法を示したものである。スクリーン印刷は、スクリーン印刷すべきウェーハ1の上方に1ミリメートル程度の間隔を置いて配置されるスクリーンすなわちマスク20の使用に基づくものである。ウェーハ1の表面に細い導体2を形成するため、スクイジー22が矢印Fの方向に移動し、スクリーン20をウェーハ1の表面4上に変形させて、スクリーンの開口23を介して予め定められるポイントのウェーハ1の表面4にインク21の一部を付着させるような圧力が加えられる。これらの導体2は、図2で詳細に示すように、一般に開口23の幅より広い20マイクロメートル程度の幅を有しているものである。
【０００４】
得られる導体2の電気特性は、光電池の最終性能に重要な役割を果たし、特に光電池の変換効率にとって極めて重要である。上記するスクリーン印刷方法の特徴の一つは、その変形が繰り返されることで、スクリーンがやがて磨耗することである。すなわち、1時間当たり1200印刷程度の高速が要求される光電池製造プロセスにおいて、スクリーンがこのような高い応力を受け、これらの応力により特にスクリーンが漸進的に変形して、印刷パターンの変形に繋がる。
【０００５】
これらの欠点を克服するために、半導体ウェーハを観察して完全な状態を検出し、次いで、ウェーハとスクリーン印刷用スクリーンのアライメントを改善するためにウェーハの位置を観察する、一つまたは複数のカメラに基づく検査装置を使用する方法が知られている。このような検査装置により、50マイクロメートルから100マイクロメートル程度の所望の精度に匹敵する十分な精度が達成される。
【０００６】
また、光電池の性能を改善するため、図3で示すような、二つの重畳印刷によって導体を製造するステップからなる第2の方法が知られている。この第2の印刷により、第1の印刷にて得られる第1の導電層2の上に、個別の第2のスクリーン25を使用して、スクリーン印刷による第2の導電層3を印刷できる。この第2の層3の幅は、第1の層2の上に重ねて載置されるスクリーン25の開口26の幅と同等であり、この特徴により、二つの導電層2、3の重畳が容易となる。この目的は、コレクション導体の抵抗を低減して約半分にするために、より分厚い最終導体を得ることであり、それによって光電池の変換効率を著しく向上できる。しかし、この方法によれば、第2の層3を重畳する前に第1の導電層2を乾燥させるために、二つの異なるスクリーン20、25に基づいて、二つの異なるスクリーン印刷ヘッドを使用して実施される二つの連続する印刷を実行しなければならない。
【０００７】
このように、二重印刷が使用されるこの第2の方法による光電池の改善は、二つの導電層2、3の十分な重畳が得られるという条件の下でのみ達成されるものである。そして、第2の層が第1の層の上に適切に重畳されない場合は、導体の幅が広くなり、そのために電池による利用が不可能な表面積(光子に対して鈍感な材料を有する表面)が増加し、光電池の性能が低下することとなる。現在、このスクリーン20、25のアライメントオフセットの現象は、二つのスクリーンの組合せにおいてそれらの両方がやがて異なって変形するために、この二重印刷解決法において次第に一層重要となっている。また、現在、標準の単一印刷解決法においては、スクリーンが5印刷から10,000印刷にわたって維持できる一方で、この解決法においては、1000印刷毎の頻繁なスクリーンの交換が必要となっている。したがって二重印刷であるこの第2の方法によれば、より多くのスクリーンを消費しなければならないことから、そのために実質的にコストが高くなり、さらに、スクリーンの交換に起因する時間の損失によって、この光電池製造方法の生産性が低下している。
【０００８】
そして、二重印刷が使用されるこの第2の方法による光電池の改善は、理論的には存続しているものの、既述した欠点のためにほとんど適用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の一般的な目的は、従来技術による解決法の欠点を抑制できる、スクリーン印刷によってウェーハに電気導体を製造するための解決法を提供することである。
【００１０】
より正確には、本発明は、以下の目的の一部またはすべてを達成しようとするものである。
【００１１】
本発明の第1の目的は、スクリーン印刷によって光電池の上に電気導体を製造するための解決法を提供し、結果として得られる光電池の性能を最適化することである。
【００１２】
また、本発明の第2の目的は、生産性の高い高性能かつ経済的な方法により、スクリーン印刷によって光電池の上に電気導体を製造するための解決法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そのために、本発明は、スクリーン印刷によってウェーハに印刷するための方法であって、ウェーハの表面に少なくとも二つの第1の試験パターンを製造するステップと、スクリーン印刷によってウェーハの表面に印刷する際に、少なくとも二つの第1の試験パターンと異なる少なくとも四つの第2の試験パターンを印刷するステップと、ウェーハの表面に得られる、第1の試験パターンと第2の試験パターンの実際の距離を測定するステップと、印刷のスクリーン印刷用スクリーンのオフセットを特定するために、この実際の距離と理論距離を比較するステップとからなることを特徴とする方法に基づいている。
【００１４】
この印刷方法は、印刷のスクリーン印刷用スクリーンのオフセットを低減するか、あるいは除去するために、印刷のスクリーン印刷用スクリーンの位置を修正するステップを含むことができる。
【００１５】
第1の試験パターンは、スクリーン印刷による印刷中に、少なくとも四つの第1の試験パターンを印刷することで製造される。
【００１６】
そのために、インクの第1の層をウェーハの表面に印刷する際に第1の試験パターンが印刷され、インクの第2の層を印刷する際に第2の試験パターンが印刷されて、これら二つの印刷のスクリーン印刷用スクリーンのオフセットが存在しない場合、第2の層がウェーハの表面上の第1の層の上に重畳される。
【００１７】
さらに、この印刷方法は、第2の試験パターンを印刷する前に第1の試験パターンを検査するステップであって、これら第1の試験パターンの理論位置に対するオフセットを測定するステップからなる検査ステップを含んでおり、このオフセットを除去し、あるいは低減するために、第1の印刷のスクリーン印刷用スクリーンの位置の修正するステップを含むことができる。
【００１８】
また、この印刷方法は、少なくとも一つの第2の試験パターンを印刷する前に、少なくとも一つの第1の試験パターンを乾燥させるステップを含むことができる。
【００１９】
また、第1の試験パターンおよび/または第2の試験パターンは、ウェーハの周囲に分散されることができる。
【００２０】
この試験パターンは、スクリーン印刷用スクリーンのオフセットがない印刷の際に得られる理論位置であって、ともに同じ位置となる対称中心の周りに、対称に分散されることができる。
【００２１】
また、ウェーハが平行四辺形を呈している際に、この試験パターンはその四つの角部に分散されることができる。
【００２２】
一変形の形態としては、第1の試験パターンおよび第2の試験パターンのすべてが、同じ方向に距離(P)だけオフセットしている。
【００２３】
また、第1の試験パターンおよび第2の試験パターンは、スクリーン印刷回路の一部を備えている。
【００２４】
この印刷方法は、ウェーハを印刷テーブルの上に載置するステップと、ウェーハに第2の印刷を行う印刷ユニットの中にウェーハを配置するステップと、第2の印刷のスクリーン印刷用スクリーンのオフセットを測定して特定するために、検査ユニットの中にウェーハを配置するステップを含むことができる。
【００２５】
また、印刷テーブルの上に載置する第１のステップにおいて、第1の印刷の試験パターンの位置を測定するために検査ユニットの中にウェーハを配置し、検査ユニットの中にウェーハを配置するステップにおいて、印刷テーブルの上にウェーハを載置している際に到達した検査ユニットと同じ検査ユニットの下方に、後方移動によりウェーハを配置して、印刷テーブルからウェーハを取り出す前に、ウェーハを印刷することなく印刷ユニットの下方にウェーハを再配置するステップを含むことができる。
【００２６】
検査ユニットの中における第2の印刷の検査は、すべてのウェーハに対してではなく、周期的にのみ実行されることも可能である。
【００２７】
また、本発明は、光電池を製造するための方法であって、光電池のコレクション導体の一部またはすべてを印刷する上記する方法を含んでいることを特徴とする方法に関するものである。
【００２８】
また、本発明は、少なくとも一つのスクリーン印刷ユニットと少なくとも一つの検査ユニットを備えるスクリーン印刷装置であって、スクリーン印刷ユニットが少なくとも四つの試験パターンの印刷を実行し、スクリーン印刷装置が上記するスクリーン印刷方法を実行することを特徴とするスクリーン印刷装置に関するものである。
【００２９】
ここで、検査ユニットは、少なくとも一つの高解像度カメラとコンピュータを備えることができる。
【００３０】
最後に、本発明は、重畳した少なくとも二つの層を備える少なくとも一つの導体と、少なくとも二つの第1のスクリーン印刷試験パターンと、少なくとも二つの第1のスクリーン印刷試験パターンと異なる少なくとも四つの第2のスクリーン印刷試験パターンを備えていることを特徴とする光電池に関するものである。
【００３１】
ここで、この光電池は、少なくとも四つの第1のスクリーン印刷試験パターンを備えることができる。
【００３２】
本発明のこれらの目的や特徴、利点は、限定を含むことなく与えられ、添付の図を参照して、特定の実施の形態についての以下の説明の中で詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来技術によるスクリーン印刷方法を示した概略図である。
【図２】従来技術による第1のスクリーン印刷方法にて得られる結果を示した概略図である。
【図３】従来技術による第2のスクリーン印刷方法にて得られる結果を示した概略図である。
【図４】本発明の一実施の形態による第1の印刷後のウェーハを示した概略図である。
【図５】本発明の実施の形態による第2の印刷後の同じウェーハを示した概略図である。
【図６】（a）から（e）は、本発明の一実施の形態による、第2の印刷のオフセットを決定するための方法を示した図である。
【図７】（a）から（e）は、本発明の別の実施の形態による、第2の印刷のオフセットを決定するための方法を示した図である。
【図８】本発明の一実施の形態による印刷ユニットを示した図である。
【図９】本発明の実施の形態による印刷ユニットの使用方法を示した図である。
【図１０】本発明の別の実施の形態による第1の印刷後のウェーハを示した概略図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態による第2の印刷後のウェーハを示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、重畳した二つの層であって、そのうちの少なくとも第2の層がスクリーン印刷によって製造されている二つの層の中に導体を形成するために、二重印刷を実行する装置のアライメント誤差を修正するための検査装置の使用に基づくものである。
【００３５】
そのために、本発明は、任意の方法、例えばインクジェットまたはスクリーン印刷方法によってインクを加えることにより、あるいは「ディスペンシング」や「リフトオフ」として知られている二つの方法のうちの一つの方法により、ウェーハの上に第1の導電層を製造することを提案している。また、一変形の形態として、エッチングペースト、レーザアブレーション、またはフォトリソグラフィとエッチングが後続するフルウェーハデポジションを使用して第1の層を製造することもできる。
【００３６】
そして、本発明によれば、一つの印刷のみを使用している標準の解決法の生産性と同等の生産性を達成することができ、コレクション導体が分厚いために変換効率の高い光電池を得ることができる。特に、本発明は、二重スクリーン印刷による光電池の製造に適している。
【００３７】
しかし、本発明は、正確な相対アライメントを必要とする二つの回路網であって、そのうちの少なくとも第2の回路網がスクリーン印刷によって製造される、二つの回路網の形成が必要な電子部品のあらゆる製造にも適している。
【００３８】
したがって、これらは、重畳した二つのレベル、例えば金属導体の二つのレベルであっても任意の材料の二つのレベルであってもよい。例えば、重く塗布されたケイ素からなるエミッタパターンから構成される第1のレベルの上に、金属第2レベルのスクリーン印刷を位置合わせすることで、選択エミッタを有する光電池の製造に特に有利に使用することができる。
【００３９】
このように、より一般的には、それらは必ずしも重畳している必要はないものの、正確な相対アライメントを有していなければならない二つのパターンである。その二つのパターンのうちの少なくとも第2のパターンはスクリーン印刷によって製造され、それらは、例えば交互に入り組んだ二つのパターンなどの隣り合わせに並んだ二つのパターンであるため、それらのパターンに対して本発明にて提供される、それらのレベルのためのアライメント精度により、二つのパターンの距離を短縮することが可能となる。これは、特に、背面コンタクトを備える光電池の交互に入り組んだ二つの導体レベルの製造に有利に使用できる(逆の極性を有するゾーン間の空間の低減による性能の改善)。
【００４０】
以下の説明には、同様の構成要素を示すために同じ参照符号が使用されている。
【００４１】
以下、スクリーン印刷による導電性インクの二つの層の重ね合わせに基づく、本発明の一実施の形態による印刷と検査方法について詳細に説明する。
【００４２】
図4は、スクリーン印刷による第1の印刷中に実行される、この方法の第1のステップを示したものであり、この第1のステップによって、ウェーハ1の表面4への導体の第1の層2の印刷が可能となる。
【００４３】
本発明の本質的な要素によれば、この第1の印刷によって、第1のアライメントパターンすなわち第1の試験パターン5a、5b、5c、5dが印刷される。これらの第1のアライメントパターンの唯一の機能は、カメラに基づく検査装置の中でそれらの位置を観察することにより、ウェーハ上の第1の印刷の実際の位置を決定できることである。
【００４４】
したがって、この方法の第2のステップにより、第1の印刷を使用して得られる結果を検査することができ、この検査によって、第1のアライメントパターン5aないし5dを認識することができ、それらを正確に配置することができる。
【００４５】
特定のケースにおいては、新しく完全に位置合わせされたスクリーンを使用して得られる位置によって画定されるそれらの理論位置に対して、実際の位置の差を計算することが好ましい。これにより、次の第1の印刷の際に適用される第1の修正に、この差を考慮することができる。
【００４６】
次に、この方法の第3のステップは、図5で示す第2の印刷から構成されており、この第2の印刷の際に第2の導電層3が第1の導電層2の上に重畳される。本発明の別の本質的な要素によれば、この第2の印刷によって、とりわけ第2のアライメントパターンすなわち第2の試験パターン6a、6b、6c、6dが印刷される。
【００４７】
次に、第4のステップによって、第2のステップと同様、新しく、変形していない、完全に位置合わせされたスクリーンを使用して得られる結果により画定されるそれらの理論位置7aないし7dに対する、第2の試験パターン6aないし6dの位置決め差EaないしEdを検出できる。第2の試験パターンの理論位置7aないし7dは、第1の試験パターン5aないし5dの位置データを考慮することにより得られ、第2の試験パターンの論理位置は、それらの論理相対オフセットを考慮した第1の試験パターンの位置に基づいて計算され、すなわち、変形していない、完全に位置合わせされたスクリーン印刷用スクリーンを使用して計算される。したがって、得られる差EaないしEdは、第1の試験パターンに対する第2の試験パターンの相対距離に対応しており、二つの印刷間の残留位置決め差を決定できる。
【００４８】
上記する試験パターンの製造は、一例としての一つの実例を示したものであり、極めて多くの可能性が存在している。例えば、第1および/または第2のアライメントパターンは、導体2、3の一部であってもよい。しかし、光電池の実際の構造から検査機能を分離することが好ましく、このように、第1および/または第2のアライメントパターン5aないし5d、6aないし6dの形状や寸法を、光学検査に適した理想的な形状や寸法にすることができる。したがって、これらのパターンは、光子を受け取らない表面を最小化するために、小さいサイズを有することができ、例えば100マイクロメートル程度の直径を有する部分球面形状や、コレクション導体の方向と同じ方向に配向されることが好ましい、例えば300×70マイクロメートルと同等のサイズを有する棒状の形状や、十字形状を有することができる。さらに、これらの試験パターンは、ウェーハ1の表面4の任意の位置、好ましくはウェーハの周囲に配置することができ、ウェーハが平行四辺形の形状を呈する場合には、その角部に配置することができる。さらに、これらの試験パターンの数は、スクリーンの変形や印刷のオフセットに関する十分な情報を得るために四つ以上が必要であり、また、第2の試験パターンは、容易に区別することができるように、第1の試験パターンと異なる外観を有することが好ましい。いずれの場合においても、第2の試験パターンは、それらの認識と有効な光学利用を可能とするために、第1の試験パターンと区別される。
【００４９】
他の実施の形態によれば、導体2の中にアライメントパターンを統合することができる。そのため、第1の印刷中にのみ導体2の特定の部分を印刷し、第2の印刷中にのみ他の部分を印刷することができる。例えば、図10及び11は、図10で示す第1の印刷により導体2が印刷されないゾーン8aないし8dを示す、この変形の形態の一実施の形態を示している。同様に、図11は、実行された第2の印刷を示したもので、導体3のゾーン9aないし9dが印刷されないことから、これらのゾーンはゾーン8aないし8dと全く異なるものである。これらのすべてのゾーンは、ウェーハ1の角部に配置されることができる。したがって、これらの二つの印刷が実行されると、実際には、すべての導体2、3の連続性が得られることとなる。そして、アライメントを検査するための装置、すなわちアライメントを視覚化するための装置によって、アライメント欠陥を視覚的に解析するために、これらの特定のゾーン、特にゾーン5a〜5d及び6a〜6dに焦点を合わせることができる。
【００５０】
図6aから6eは、四つの第1の試験パターン5aないし5dを第1の印刷層の中に配置し、次いで、四つの第2の試験パターン6aないし6dを第2の印刷層の中に配置することに基づく、本発明の一実施の形態を示したものである。これら八つの試験パターンは、基準フレームX、Yの周りに対称に分散されており、したがって、同じ理論中心または重心5C、6Cを利用することができる。この幾何構造によって直線Y1、Y2を基礎とする動作が可能となり、これらの直線は、それぞれ、第1の試験パターン5a、5b及び5c、5dによって画定される二つの中点5m、5nを通過し、同様に第2の試験パターン6a、6b及び6c、6dによって画定される二つの中点を通過する。アライメントが完璧である状況においては、これら二つの直線Y1及びY2は重畳することとなる。図6eは、スクリーンが磨耗した後の状況を示したものである。二つの直線Y1とY2のオフセットによって、第1の印刷と第2の印刷の間の相対非アライメントが画定される。このオフセットは、三つの値x、y、aによって画定され、(x,y)は重心5Cと6Cの間の相対変位ベクトルを表し、aは直線Y1とY2の間の角度を表している。これら三つの値は検査と修正装置によって計算されて、次の印刷のアライメントのための基礎として使用される。
【００５１】
図7aから7eは、本発明の上記する実施の形態の一変形の形態を示したものであり、第1および第2の試験パターン5aないし5d、6aないし6dは、すべて同じ方向に距離Pだけオフセットしている。したがって、第1および第2の試験パターンのそれぞれの中心または重心5C、6Cも同様に同じ距離Pだけオフセットしており、上記と同様に画定された二つの直線Y1、Y2は位置合わせされている。図7b及び7dは、これらの様々な試験パターンとポイントを示したものである。図7eは、磨耗した後に得られるオフセットの状態を示したものであり、第2の試験パターンの重心6Cは、図7dで示すオフセット距離Pを使用して得られる理論位置6Cthに対してオフセットしている。したがって、上記する例の場合のように、三つの値x、y、aにより画定されるあらゆる理論オフセットを測定することができる。
【００５２】
第1の試験パターンと第2の試験パターンのオフセット距離は、上記の例において、それらそれぞれの重心のオフセットの比較に基づいて測定されたことに留意されたい。しかし、任意の他の同等の方法を使用して、試験パターン間のオフセットの一部またはすべてを測定することもできる。
【００５３】
また、本発明は、光電池用であることが意図されたタイプのウェーハにスクリーン印刷により少なくとも二つの層を製造するための装置であって、上記する方法を実行することによりアライメントを検査するための装置、すなわちアライメントを視覚化するための装置を備える装置に関するものである。この検査装置は、複数の高精度カメラを備えることができ、例えば、解像度が100万ピクセルや200万ピクセルの間であって、個々のカメラがそれぞれアライメントパターン5aないし5d及び6aないし6dを処理する4台のカメラを備えることができる。一変形の形態としては、相対的に解像度の高い単一のカメラ、例えば解像度が1000万ピクセル程度の単一のカメラによって、すべてのアライメントパターンを観察することができ、同等の結果を得ることもできる。この解決法によれば、例えば広い視角を有する中央カメラを使用して、あらゆるウェーハ1の検査と組み合わせることができることに留意されたい。そして、このカメラまたはこれらのカメラによって、上記するスクリーン印刷装置を位置合わせするための方法を実行するソフトウェアを備えるコンピュータからなる処理ユニットに、観察された画像が送信される。
【００５４】
そして、図8は、回転テーブルの形態のスクリーン印刷ステーション10を示したものである。ウェーハは、スクリーン印刷ステーション上の入口11を介して提供され、出口12を介して出現する。類似した二つの個別のテーブルをそれぞれ使用することで、第1の印刷が実行され、第2の印刷が実行される。一変形の形態として、既述したスクリーン印刷以外の技法により第1の層を製造することも可能であり、その場合、第1の層の装置は第2のスクリーン印刷層の装置と異なる装置となる。
【００５５】
図8で示す第2の印刷においては、ウェーハは、第2の印刷を実行するために入口11を介して印刷テーブルの上に載置される。ここで、第1の印刷は、その前の印刷テーブル(図示せず)上で既に実行済みである。ウェーハが到着して実施される第1のステップE1において、ウェーハと第1のスクリーン印刷テーブルのスクリーンの間のミスアライメントによって生じる第1の試験パターンのオフセットを決定するために、検査ユニット13の中で第1の検査を実行する。次いで、第2のステップE2において、ウェーハが印刷ユニット14へ送られ、導電性インクの第2の層3が製造される第2の印刷が行われる。第3のステップE3において、ウェーハと第2の印刷スクリーンのミスアライメントによって生じる第1の印刷と第2の印刷の相対オフセットの新たな検査を実行するため、ウェーハが検査テーブル13の下方に戻される。後者の検査が終了すると、第4のステップE4で再度印刷テーブルの上を通過した後(この間は印刷は実行されない)、第5のステップでウェーハが制御ユニット15へ運ばれる。そして、ステップE6において、出口12を介してウェーハがスクリーン印刷テーブルから送出される。
【００５６】
本発明の有利な実施の形態によれば、第2のスクリーンを位置合わせする上記のプロセスは、スクリーン印刷テーブル10の上方を移動するそれぞれのウェーハに対してではなく、予め定められる周期に基づいて実行される。例えば、二つのスクリーンによって生じるオフセットは極めて漸進的であるため、上記する動作は500ウェーハ毎に実行するだけでよく、したがって、ウェーハの後方移動を伴い、この製造方法全体の生産性を低くしているステップE3、E4の実際の実行回数を低減できる。第2の印刷の検査は、200ウェーハ毎に、あるいはそれ以上の周期で実行することが好ましい。このように、概して、本発明による方法を実行することによる光電池製造の減速は無視し得る程度のものであり、本発明を実行することによる生産ラインの能力への影響はほとんどない。第2の検査が実行されないすべての中間ウェーハに対しては、得られる動作は図9で示すように単純化され、二つのステップE3、E4は実行されないことから、これらのウェーハのスクリーン印刷については、計算される最終で直近のオフセットを使用して実行されることとなる。
【００５７】
一変形の形態としては、ステップE3、E4の後方移動を回避するため、印刷ユニット14の後に配置される第2の検査ユニットを含むように上記の装置を修正することもできる。本発明による方法のこの同等の他の実施の形態によれば、生産ラインの加速が可能となるものの、図8及び9で示す装置と比較して、余計な設置コストが誘発されることとなる。
【００５８】
このように、本発明によれば、二重印刷方法を使用しているスクリーン印刷によって光電池ウェーハに印刷する方法を使用することができ、10,000印刷を超えて拡張できる長い期間にわたって、高い精度で二つの印刷の重畳を保証する利点を提供できる。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施の形態について、四つの試験パターンをそれぞれの印刷ステップに使用し、スクリーン印刷による二つの印刷の重畳を説明した。しかし、第1の層は、既述するように任意の他の技法により製造することが可能であり、この第1の層のためには場合によっては二つの試験パターンのみで十分である。また、第2の印刷については、第1の層の上へのその重畳と組み合わされた、スクリーン印刷用スクリーンのあらゆる方向の特定の変形によりもたらされる誤差を決定するために十分な量の情報を得るために、少なくとも四つの試験パターンの製造のみが必要である。
【符号の説明】
【００６０】
1  ウェーハ
2  導体(第1の導電層)
3  第2の導電層(導体)
4  ウェーハの表面
5a、5b、5c、5d  第1の試験パターン
5C、6C  試験パターンの理論中心または重心
5m  第1の試験パターン5a、5bによって画定される中点
5n  第1の試験パターン5c、5dによって画定される中点
Ea、Eb、Ec、Ed  第2の試験パターンの理論位置に対する第2の試験パターンの位置決め差
6a、6b、6c、6d  第2の試験パターン
6Cth  第2の試験パターンの理論重心位置
7a、7b、7c、7d  第2の試験パターンの理論位置
8a、8b、8c、8d、9a、9b、9c、9d  導体が印刷されないゾーン
10  スクリーン印刷ステーション
11  ウェーハの入口
12  ウェーハの出口
13  検査ユニット(検査テーブル)
14  印刷ユニット
15  制御ユニット
20  スクリーンすなわちマスク
21  インク
22  スクイジー
23  スクリーンの開口
25  第2のスクリーン
26  第2のスクリーンの開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2010258445000001.pdf