(57)【要約】  印刷支持体又は基板上に１つ又は複数の印刷トラックを印刷する印刷方法であって、２つ以上の印刷ステップを含み、これらの印刷ステップのそれぞれにおいて、印刷支持体上に、印刷手段によって、材料層を所定の印刷プロファイルに従って堆積させる印刷方法。最初の印刷ステップに続く各印刷ステップでは、印刷される材料の層の各々がその下の少なくとも１つの材料層と同一か、又は異なる印刷プロファイルを有するように、直前の印刷ステップで印刷された材料層の上に各材料層を少なくとも部分的に堆積させることにより、以前に印刷された少なくとも１つの面積と等しいか、又は異なる接触面積を達成する。それぞれの印刷ステップで堆積させる材料は、その下の少なくとも１つのプリントの堆積材料と同一でも、異なっていてもよい。
2013503757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷支持体（１５０）又は基板上に、１つ又は複数の印刷トラック（１１、１２、１４、１６、１８、１８ａ、２２、２６、２８、２９、２４１、２６０、２６０ａ、２６１）を印刷する印刷方法であって、２つ以上の印刷ステップを含み、前記印刷ステップの各々では、前記印刷支持体（１５０）上に、印刷手段（１０２）によって、材料層を所定の印刷プロファイル（２３０）に従って堆積させ、最初の印刷ステップに続くそれぞれの印刷ステップでは、印刷される材料の層の各々がその下の少なくとも１つの材料層に対して所定のプロファイル（２３０）を有するように、直前の印刷ステップで印刷された材料層の上に各材料層を少なくとも部分的に堆積させることにより、所定のプロファイル（２３０）を達成し、前記方法が、対応する印刷ステップの上流でそれぞれ提供される位置合わせステップを含み、前記位置合わせステップでは、対応する材料層を所望の位置に印刷するために、位置合わせ手段（１０５）によって、直接に又は間接的に、前記印刷支持体（１５０）と前記印刷手段（１０２）を相互に位置合わせするものであって、前記方法が、対応する位置合わせステップとそれぞれ調整された複数の検出ステップを含み、前記複数の検出ステップでは、加工中の前記基板（１５０）に関する情報及び関連する前記印刷ステップに関する情報を検出手段（１２０、２００）によって取得し、前記検出ステップで検出した前記情報を使用して、前記位置合わせステップにおいて、前記印刷手段（１０２）と加工中の前記基板（１５０）との間の前記相互位置合わせを補正するように前記位置合わせ手段（１０５）に命令することにより、検出されたエラー又は相違を補償し、前記印刷手段（１０２）の機能パラメータを較正し、所望の加工と得られた加工との間の相違を補正することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記印刷支持体（１５０）の少なくとも一部分、及び／又は前記印刷支持体（１５０）の被覆層の少なくとも一部分、及び／又は既に印刷された材料層の少なくとも一部分を腐食させることができる食刻材料（２８）を供給することにより材料層の堆積座（２９、２４１）を画定する少なくとも１つの印刷ステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
２つ以上の印刷ステップ間に前記基板（１５０）の他の加工ステップを実施し、前記他の加工ステップが、気体状態のドーピング材料（２８）の拡散、化学腐食ステップ、制御及び監視ステップ、ならびにチェックステップのうちの１つのステップ及び／又は別のステップを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記印刷支持体（１５０）及び／又は１つもしくは複数の前記堆積座を洗浄することにより、対応する材料層を印刷する前に、存在しうる残留不純物を排除する少なくとも１つのステップを含むことを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
−位置合わせ手段（１０５）によって、前記印刷支持体（１５０）と前記印刷手段（１０２）を相互に位置合わせする位置合わせステップと、
−前記印刷トラック（１１、１２、１４、１６、１８、１８ａ、２２、２６、２８、２９、２４１、２６０、２６０ａ、２６１）の前記所定の印刷パターン（２３０）に従って、前記印刷手段（１０２）により印刷支持体（１５０）上に少なくとも１つの材料層を堆積させる印刷ステップと、
−少なくとも前記印刷支持体（１５０）に関するデータを取得する検出ステップと、
−記憶手段（１２８）によって、前記検出ステップで取得した前記データをデータベースに記憶する少なくとも１つの記憶ステップと、
−処理手段（１０１）によって、前記データベースに記憶された前記データを、少なくとも１つの以前の加工サイクルの記憶ステップで記憶した前記データと比較することにより、それぞれの位置合わせステップ及び／又は印刷ステップにおいて補正処置を達成する少なくとも１つの比較ステップと
を少なくとも有する少なくとも１つの加工サイクルを含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記補正処置が、加工中の印刷支持体（１５０）に対して働きかけるフィードバックで達成されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記補正処置が、これから加工する印刷支持体（１５０）に対して働きかけるフィードフォワードで達成されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記データが、材料層を印刷する前後の前記印刷支持体（１５０）の位置決めを含むことを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記データが、１つもしくは複数の存在しうる以前の層及び／又は所定の基準位置に対する、印刷された前記材料層の位置合わせ及び／又は位置を含むことを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記データが、対応する印刷面に対する前記印刷支持体（１５０）の位置合わせを含むことを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記データが、前記印刷手段（１０２）の位置決め及び／又は前記印刷ステップに関与する全ての構成要素の位置決めに関する存在しうる機械偏差もしくは機械ドリフト及び／又は熱偏差もしくは熱ドリフトを含むことを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記データが、前記印刷ステップ中に検出した動作パラメータを含むことを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記検出した動作パラメータが、少なくとも、前記印刷ステップに関与する構成要素のうちの少なくとも一部の温度を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記動作パラメータが、前記印刷ステップに関与する構成要素のうちの少なくとも一部の、機械的な使用圧力と空気圧による使用圧力の両方を含むことを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記データが、前記印刷手段（１０２）及び／又は前記印刷手段（１０２）の消耗構成要素を含む一部の部品が受けた動作サイクルの回数を含むことを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記印刷手段（１０２）と前記印刷支持体（１５０）の相互位置決め及び／又は堆積させた層の位置決めを決定することができる検出手段（１２０、２００）によって、前記データを取得することを特徴とする、請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記印刷支持体（１５０）を加工している間に、環境及び／又は前記印刷支持体（１５０）の温度及び／又は湿度を取得するための温度及び／又は湿度検出手段（１２０、２００）によって、前記データを取得することを特徴とする、請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記印刷手段（１０２）、ならびに／もしくは前記位置合わせステップ及び／又は前記印刷ステップに関与する構成要素に関連づけられた圧力、力又は位置検出手段（１２０、２００）によって、前記データを取得することを特徴とする、請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記印刷支持体（１５０）のタイプ及び／又はバッチを検出する手段（１２０、２００）によって、前記情報を取得することを特徴とする、請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
印刷支持体（１５０）又は基板上に、１つ又は複数の印刷トラック（１１、１２、１４、１６、１８、１８ａ、２２、２６、２８、２９、２４１、２６０、２６０ａ、２６１）を堆積させる制御装置であって、
前記印刷支持体（１５０）上に少なくとも１つの材料層を堆積させることができる印刷手段（１０２）と、
前記１つ又は複数の層を所望の位置に印刷することを可能にするために、前記印刷支持体（１５０）を前記印刷手段（１０２）と相互に位置合わせすることができる位置合わせ手段（１０５）と
を備えており、
前記位置合わせ手段（１０５）と調整された検出手段（１２０、２００）であり、前記印刷手段（１０２）と加工中の前記基板（１５０）との間の相互位置合わせの補正を前記位置合わせ手段（１０５）に命令することにより、検出されたエラー又は相違を補償し、前記印刷手段（１０２）の機能パラメータを較正し、所望の加工と得られた加工との間の相違を補正する目的で、加工中の前記基板（１５０）に関する情報及び関連する前記印刷に関する情報を取得することができる検出手段（１２０、２００）を備えることを特徴とする装置。
【請求項２１】
取得したデータをデータベースに記憶することができる記憶手段（１２８）と、
前記位置合わせ手段（１０５）、及び／又は前記印刷手段（１０２）、及び／又は前記印刷に関与する他の構成要素に対する補正処置を実行するために、取得したデータを記憶されたデータと比較することができる処理手段（１０１）と
を備えることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記記憶手段（１２８）が、層を印刷する前後の前記印刷支持体（１５０）の位置決めを記憶することができることを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記記憶手段（１２８）が、１つもしくは複数の存在しうる以前の層及び／又は所定の基準位置に対する、印刷された前記層の位置合わせ及び／又は位置を記憶することができることを特徴とする、請求項２０ないし２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記記憶手段が、対応する印刷面に対する前記印刷支持体（１５０）の位置合わせを記憶することができることを特徴とする、請求項２０ないし２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記記憶手段（１２８）が、前記印刷手段（１０２）の位置決め及び／又は前記印刷に関与する全ての構成要素の位置決めに関する存在しうる機械偏差もしくは機械ドリフト及び／又は熱偏差もしくは熱ドリフトを記憶することができることを特徴とする、請求項２０ないし２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記記憶手段（１２８）が、印刷中に検出した動作パラメータを記憶することができることを特徴とする、請求項２０ないし２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記検出した動作パラメータが、少なくとも、前記印刷に関与する構成要素のうちの少なくとも一部の温度を含むことを特徴とする、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記検出した動作パラメータが、前記印刷に関与する構成要素のうちの少なくとも一部の、機械的な使用圧力と空気圧による使用圧力の両方を含むことを特徴とする、請求項２６又は２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記記憶手段（１２８）が、前記印刷手段（１０２）及び／又は前記印刷手段（１０２）の消耗構成要素を含む一部の部品が受けた動作サイクルの回数を記憶することができることを特徴とする、請求項２０ないし２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記印刷手段（１０２）と前記印刷支持体（１５０）の相互位置決め及び／又は堆積させた層の位置決めを決定することができる検出手段（１２０、２００）を備えることを特徴とする、請求項２０ないし２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記印刷支持体（１５０）を加工している間に環境及び／又は前記印刷支持体（１５０）の温度及び／又は湿度を取得することができる温度及び／又は湿度検出手段（１２０、２００）を備えることを特徴とする、請求項２０ないし３０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３２】
前記印刷手段（１０２）、ならびに／もしくは前記印刷手段及び／又は位置合わせ手段（１０５）に関与する構成要素に関連づけられた圧力、力又は位置検出手段（１２０、２００）を備えることを特徴とする、請求項２０ないし３０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
加工中の前記印刷支持体（１５０）のタイプ及び／又はバッチを検出する手段（１２０、２００）を備えることを特徴とする、請求項２０ないし３２のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスを印刷する印刷方法、基板上に１つ又は複数の印刷トラックを堆積させること、及び関連制御装置に関する。
【０００２】
本発明の実施形態は、基板又は印刷支持体上に１つ又は複数の印刷トラックを堆積させるエキスパートシステムに基づく制御法であって、例えば、線（ｌｉｎｅ）を処理し光電池を製作するために例えばウエハ、基板もしくは薄いシート又はシリコン板上に導電性トラックを印刷するシルクスクリーン印刷、インクジェット印刷、レーザ印刷又は他の印刷の諸ステップで使用することができる制御法、ならびに関連制御装置に関する。
【０００３】
この方法は特に、シルクスクリーン印刷、インクジェット印刷、レーザ印刷、又は印刷支持体上に物理的なパターンを印刷もしくは画定する他の型式によって、単層もしくは多層パターンを生成する工場において使用される。
【背景技術】
【０００４】
太陽電池は、太陽光を直接に電気エネルギーに変換する光起電力デバイスである。太陽電池は通常、シリコン基板上に形成され、このシリコン基板は、単結晶もしくは多結晶シリコン又はアモルファスシリコンの基板とすることができる。この既知のタイプの太陽電池は、厚さ約０．３ｍｍ未満のシリコン基板又はシリコンウエハを含み、このシリコン基板は、基板上に形成された別のゾーンの上に薄いシリコン層を有する。
【０００５】
太陽電池向けの現行技術の印刷方法、例えば多層印刷方法は、細い導電線、コレクタ及び／もしくは配電線、ならびに／又は絶縁トラックを前記基板上に含む所望の電気パターンを形成するために、シルクスクリーン印刷、インクジェット印刷又は既知のタイプの他の加工を使用して、金属又は絶縁材料である同じ材料又は異なる材料の層を、所定の印刷マスクに従って、例えば連続的に堆積させる。
【０００６】
多層印刷の場合、この既知の方法では、等しい形態の２つ以上の層を、互いに完全に重なり合うように基板上に堆積させて、所定の高さを得るために、１つ又は複数の印刷ステーションのマスク又は印刷ネットを、ある１つの印刷と次の印刷の間で、高い精度で位置合わせする。
【０００７】
これらの既知の印刷方法の１つの欠点は、例えば導電線の所定の導電率を保証しようとすると、それぞれの導電線の導電性材料と基板の半導体材料との間の最適な接触面を得ることができないことがある点である。
【０００８】
また、それぞれの導電線は、重なり合う同一の長方形断面の和として得られ、それぞれの層に関係する実質的に正方形又は長方形の断面を有するため、導電線全体の導電率は、層の高さすなわち層の総数と層の幅との両方に依存する。
【０００９】
そのため、あまりに幅の狭い導電線を形成することを避ける必要があるが、そうすると、主に、同じそれぞれの線が基板上に作る影ゾーン（ｓｈａｄｏｗ  ｚｏｎｅ）のために、製造される太陽電池の効率が低下する。
【００１０】
さらに、このような方法では、印刷ステップの動作条件の正確な制御、さらには他の全ての補助的加工ステップの正確な制御、及び個々の全ての動作段階において得られる結果の正確な制御が不可欠である。
【００１１】
動作条件の精密な制御を得るため、調整可能な一連の機械パラメータが使用される。
【００１２】
存在しうるエラーを検出するために、印刷支持体上に１つのパターン層を印刷する前及び印刷した後、又は印刷支持体自体の製造に関連した別の加工ステップの最中に、適当な検出デバイスによって複数のパラメータを取得する制御ステップを提供する解決策及び方法が知られている。
【００１３】
所望の許容範囲又は必要な許容範囲の外側のエラーが検出された場合には、後続の印刷支持体を加工するための適切な補正をフィードバックで達成するために、位置合わせ手段、印刷ヘッド又は他の機器の設定が変更される。
【００１４】
このような制御法の１つの欠点は、サイクルを開始するたびごとに、例えば印刷支持体の異なるバッチ間の移行のたびごとに、位置合わせ手段、印刷ヘッド及び他の機器を調整しなければならないことである。
【００１５】
また、このプロセスの最中に、製造された印刷支持体が均一でないこと、又は機械の機能パラメータが整合していないことが検出されたときには、全ての動作パラメータを設定しなおすことが必要になる。
【００１６】
これらの欠点は、長期にわたる機械の停止につながり、熟練したオペレータの使用を強い、したがって非効率な生産性の原因となり、結果として、そのようにして生産された印刷支持体の生産コストを増大させる。
【００１７】
本発明の目的は、印刷支持体又は基板上における印刷プロセスを改良することを可能にし、そのようにして製造された太陽電池の効率及びエネルギー性能を高めることを可能にする印刷方法を達成することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、印刷支持体上にパターンを印刷する制御法を改良し、印刷支持体上にパターンを印刷する制御装置であって、機械のダウンタイム及び／又は動作パラメータの設定に関連した時間を短縮することを可能にする制御装置を達成することにある。
【００１９】
現行技術の短所を克服し、これらの目的及び利点ならびにその他の目的及び利点を達成するため、本出願の出願人は、本発明を考案し、試験し、実施した。
【発明の概要】
【００２０】
本発明は、独立請求項に記載され、特徴づけられており、従属請求項は、本発明の他の特性又は本発明の主たる着想に対する変形例を記載している。
【００２１】
前記目的に従って、印刷支持体上に、印刷手段によって、１つ又は複数の印刷トラックを、所定の印刷パターンに従って堆積させる印刷方法は、２つ以上の印刷ステップを含み、これらの印刷ステップの各々では、印刷手段、例えばシルクスクリーン、レーザもしくはインクジェット印刷手段、又は他の印刷手段によって、印刷支持体上に、材料層を所定の印刷プロファイルに従って堆積させる。
【００２２】
本発明によれば、この方法は、少なくとも１つの加工サイクルを含み、この加工サイクルでは、最初の印刷ステップに続くそれぞれの印刷ステップで、直前の印刷ステップで印刷された材料層の上に、各材料層を少なくとも部分的に堆積させる。印刷される材料の層の各々は、以前に印刷された少なくとも１つの面積に対して接触面積を形成するような所定の印刷プロファイルを、その下の少なくとも１つの材料層に対して有する。さらに、それぞれの印刷ステップで堆積させる材料は、以前の印刷ステップで印刷した材料と同じ材料、又は異なる材料とすることができる。
【００２３】
これ以降、印刷又は下層は、分け隔てなく、直下の印刷又は層を指し、直下の印刷又は層でない場合でも、ともかくも先行する印刷又は層を指す。
【００２４】
このようにすると、例えば、高温熱処理中に、金属ベースのペーストが絶縁層に入り込むことを可能にし、したがってこのペーストが基板と接触し、したがって所望の接触抵抗を得ることを可能にするガラス質の混合物を含む材料によって、印刷支持体すなわち基板と接触した最初の層が形成された、多層導電線を形成することができる。後続の層は例えば、純粋に導電性の材料又は純粋に絶縁性の材料によって形成される。
【００２５】
ガラス質混合物は、市場で容易に見つかる任意のガラス質混合物とすることができる。
【００２６】
一実施形態では、この熱処理を実施する温度が、有利には５００℃から９００℃の間、好ましくは約７００℃である。
【００２７】
さらに、これらの後続の層は、最初の印刷プロファイルとは異なる、例えばより大きな横断サイズを有する印刷プロファイルに従って印刷することができるため、これらの後続の層は、導電線が基板上に作る影ゾーンを大幅に縮小することを可能にし、したがって製造される太陽電池の変換効率を向上させることを可能にする。
【００２８】
本発明に基づく方法は、対応する印刷ステップの上流でそれぞれ提供される位置合わせステップを提供し、この位置合わせステップでは、対応する層を所望の位置に印刷するために、位置合わせ手段によって、印刷支持体と印刷手段を相互に位置合わせする。
【００２９】
本発明によれば、この方法は、位置合わせステップと調整された検出ステップを含み、この検出ステップでは、加工中の印刷支持体に関する情報及び関連する印刷ステップに関する情報を検出手段によって取得する。
【００３０】
検出ステップで検出されたデータは、位置合わせステップで位置合わせ手段に指令を発するために使用される。このようにすると、検出されたエラー又は相違を補償し、印刷手段の機能パラメータを較正し、所望の加工と得られた加工との間の相違を補正するために、印刷手段と加工中の基板との間の相互位置合わせを補正することができる。
【００３１】
取得可能な他のデータは、環境パラメータ及び／又は動作パラメータに関するデータであることがある。
【００３２】
本発明の一変形例によれば、この方法は、印刷された材料層と基板との間の改良された接合を保証する堆積座（ｄｅｐｏｓｉｔ  ｓｅａｔｉｎｇ）を画定するために、印刷支持体の少なくとも一部分、及び／又は印刷支持体の被覆層の少なくとも一部分、及び／又は既に印刷された材料層の少なくとも一部分をエッチングすることができる食刻材料（ｉｎｃｉｓｉｏｎ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を供給する、少なくとも１つの印刷ステップを含む。
【００３３】
本発明の他の変形例によれば、食刻材料の印刷ステップの後に、この方法は、後続の材料層を印刷する前に残留不純物を排除するため、印刷支持体及び／又は堆積座を洗浄するステップを含む。
【００３４】
前記２つ以上の印刷ステップの間、又はそれらの印刷ステップの終わりに、気体状態拡散ステップ、化学腐食ステップ、加工の制御及び監視、試験ステップなどの印刷支持体の追加の加工ステップが、順序に関わりなく実施されることも、本発明の趣旨に含まれる。
【００３５】
本発明の一変形例によれば、前記加工サイクルが、記憶手段によって、検出ステップで取得したデータをデータベースに記憶する少なくとも１つの記憶ステップを含む。さらに、この方法は、処理手段によって、データベースに記憶されたデータを、少なくとも１つの以前の加工サイクルの記憶ステップで記憶したデータと比較する少なくとも１つの比較ステップを含む。このステップが含まれるのは、対応するそれぞれの位置合わせステップ及び／又は印刷ステップにおいて可能な補正処置を達成するためである。この補正処置は例えば、印刷支持体の位置決めの補正及び／又は１つ又は複数の材料層を印刷する際の補正を含む。
【００３６】
この補正処置又は補償が、加工中の印刷支持体に対して働きかけるフィードバックで実施されることは、本発明の一変形例の趣旨に含まれる。
【００３７】
本発明の他の変形例によれば、この補正処置又は補償が、後に加工する印刷支持体に対して働きかけるフィードフォワードで実施される。
【００３８】
他の変形例によれば、前記データが、材料層を印刷する前後の印刷支持体の位置決めを含む。
【００３９】
他の変形例によれば、前記データがさらに、１つもしくは複数の存在しうる以前の層及び／又は所定の基準位置に対する、印刷された層の位置合わせ及び／又は位置を含む。
【００４０】
他の変形例では、前記データが、対応する印刷面に対する印刷支持体の位置合わせを含む。
【００４１】
他の変形例では、前記データが、印刷手段の位置及び／又は印刷ステップに関与する全ての構成要素の位置に関する存在しうる機械偏差もしくは機械ドリフト及び／又は熱偏差もしくは熱ドリフトを含む。
【００４２】
他の変形例によれば、前記データは、印刷ステップ中に検出した動作パラメータを含む。
【００４３】
本発明の一変形例によれば、この動作パラメータが、少なくとも、印刷ステップに関与する構成要素のうちの少なくとも一部の温度を含む。
【００４４】
他の変形例によれば、この動作パラメータが、印刷ステップに関与する構成要素のうちの少なくとも一部の、機械的な使用圧力と空気圧による使用圧力の両方を含む。
【００４５】
本発明の他の変形例によれば、前記データは、さらに、印刷手段及び／又は印刷手段の一部の部品（例えば印刷ネットなどの消耗構成要素を含む）が受けた動作サイクルの回数を含む。
【００４６】
このようにすると、１つ又は複数の前記データを取得し、そのデータを記憶し、そのデータを以前に取得したデータと比較することによって、印刷支持体の加工の解析をますます正確にし、ますます最適にすることを可能にする事例記録を規定することができる。実際、この処理及び比較は、記憶されたデータにアクセスし、それらのパラメータをそのたびごとに動的に設定して、印刷手段の動作条件及び関与する全ての構成要素の動作条件を補正することを可能にする。
【００４７】
この方法の諸ステップはそれぞれのサイクルで実施され、したがって、多層パターンを印刷する印刷ごとに向上し、例えば印刷手段を構成する１つもしくは複数の構成要素の劣化に起因する偏差、又は印刷支持体もしくは印刷支持体の印刷面の熱膨張に起因する偏差を、オペレータの介入なしで補償する、印刷の正確さを達成する。
【００４８】
このことはさらに、最初の印刷から、印刷手段を印刷支持体に自動的に位置合わせすることを可能にし、初期準備に存在しうる手動操作を回避し、又は少なくとも最小限に抑える。したがって、新たな加工サイクルの初め、又は異なる製造バッチ間の移行の後の、機械の不要なダウンタイム及び長期のダウンタイムを回避することができ、したがって生産性を高め、印刷支持体の最終的なコストを低くすることができる。
【００４９】
本発明の一変形例によれば、印刷前の印刷手段と印刷支持体の相互位置、及び／又は印刷後の所望の印刷パターンに対する堆積させた層の位置を決定する検出手段によって、前記データを取得する。
【００５０】
他の変形例によれば、印刷支持体を加工しているときの環境及び／又は印刷支持体の温度及び／又は湿度を検出する検出手段によって、前記データを取得する。
【００５１】
他の変形例によれば、印刷手段及び／又は印刷ステップに関与する構成要素に関連した圧力又は力又は位置を検出する検出手段によって、前記データを取得する。
【００５２】
検出手段が、印刷支持体のタイプ又はバッチを検出する検出器を含むことは、本発明の趣旨に含まれる。
【００５３】
本発明のこれらの特性及びその他の特性は、非限定的な例として示した好ましい実施形態の添付図面に関する以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に関連した処理システムの略等角図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示したシステムの略平面図である。
【図２】本発明に基づく多層印刷方法の間に堆積させた２つの材料層を上から見た略図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４Ａ】本発明に基づく方法の加工ステップの略図である。
【図４Ｂ】本発明に基づく方法の加工ステップの略図である。
【図４Ｃ】本発明に基づく方法の加工ステップの略図である。
【図４Ｄ】本発明に基づく方法の加工ステップの略図である。
【図４Ｅ】本発明の実施形態に基づく動作シーケンスの略図である。
【図５】Ａ〜Ｄは、本発明に基づく方法の別の動作シーケンスの加工ステップの略図である。
【図６】多層印刷方法に従って堆積させた２つの材料層の略側面図である。
【図７】図６を上から見た略図である。
【図８】Ａ〜Ｄは、図６及び７の印刷を実施する動作シーケンスの加工ステップの略図である。
【図９】パターンを印刷する本発明に基づく制御法を示す略図である。
【図１０】本発明に基づく制御装置を上から見た略図である。
【図１１】多層パターンの印刷を制御する本発明に基づく方法を示す流れ図である。
【図１２】濃くドープされた領域と、濃くドープされた領域上に形成されたパターン形成された金属コンタクト構造とを有する、本発明の一実施形態に基づく基板の表面の平面図である。
【図１３】Ａ及びＢのそれぞれは、図１２に示した基板の表面の一部分の本発明の一実施形態に基づく拡大側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
理解を容易にするため、図に共通の同一の要素は、可能な限り、同一の参照符号を使用して示した。特段の説明なしに、１つの実施形態の要素及び特徴を別の実施形態に有益に組み込むことができることが企図される。
【００５６】
添付図面を参照すると、本発明に基づく１つの方法は、シリコン又は他の半導体材料でできた、好ましくは太陽電池を製造する方法の中で製造する印刷支持体又は基板１５０又はウエハ上に、複数の層を有するパターンを印刷するのに使用可能な多層印刷方法、例えばシルクスクリーン印刷法である。
【００５７】
添付図面は、示された方法を実施することができる制御装置８０、及び本発明の一実施形態に関連した基板処理システム又はシステム１００の一実施形態を概略的に示す。
【００５８】
装置８０は、太陽電池の生産ラインに組み込むことができ、具体的には、シルクスクリーン印刷によって基板１５０上に多層パターンを形成するために太陽電池の生産ラインに組み込むことができる。
【００５９】
図１Ａは、本発明の一実施形態に関連したシステム１００の略等角図である。
【００６０】
このケースでは、以後、太陽電池による光起電力効果によって太陽電池の全表面に生み出された電流を毛細管方式で集め、その電流を、導電性コレクタ又は配電線に向かって導くために使用される導電線１１の実施形態を参照する。
【００６１】
導電線１１は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）などの金属を含むことができる。一例では、導電線１１が、少なくとも部分的に、銀（Ａｇ）又はスズ（Ｓｎ）を含む金属ペーストを用いて実現される。
【００６２】
本発明に基づく方法を使用して、他の導電構造又は絶縁構造を形成することもできることが理解される。
【００６３】
基板１５０上に堆積させた導電線１１の一部分が示されている図２及び３を参照すると、本発明に基づく方法は少なくとも２つの印刷ステップを含み、これらの印刷ステップではそれぞれ、後述する印刷ステーションによって、等しいいくつかの導電性材料層又は導電線１１を、所定の印刷プロファイルに従って形成する。これらの印刷ステップは、スクリーン印刷プロセス、インクジェット印刷プロセス、リソグラフィもしくはブランケット金属堆積プロセス、又は他の同様のパターン形成（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ）メタライゼーションプロセスを含むことができる。
【００６４】
図１Ｂは、本発明の実施形態とともに使用して、太陽電池基板１５０の表面に、パターン、例えば複数の層を有するパターンを印刷することができる印刷システム又はシステム１００の一実施形態を示す略上面図である。
【００６５】
一実施形態では、システム１００は、一般に、２つの入来コンベヤ１１１、アクチュエータアセンブリ１４０、複数の処理ネスト１３１、複数の処理ヘッド１０２、２つの出行コンベヤ１１２及びシステムコントローラ１０１を含む。入来コンベヤ１１１は、それぞれの入来コンベヤ１１１が、投入コンベヤ１１３などの投入デバイスから未処理の基板１５０を受け取り、未処理のそれぞれの基板１５０を、アクチュエータアセンブリ１４０に結合された処理ネスト１３１へ移すことができるように、並列処理構成として構成される。さらに、出行コンベヤ１１２も、それぞれの出行コンベヤ１１２が、処理ネスト１３１から処理された基板１５０を受け取り、処理されたそれぞれの基板１５０を、退出コンベヤ１１４などの基板除去デバイスへ移すことができるように、並列処理構成として構成される。
【００６６】
一実施形態では、処理ヘッド１０２によって基板１５０に堆積させた材料を硬化させるために、それぞれの退出コンベヤ１１４が、処理された基板１５０を炉１９９に通すように適合される。
【００６７】
本発明の一実施形態では、システム１００がスクリーン印刷処理システムであり、処理ヘッド１０２が、パターン形成された材料層を基板１５０上にスクリーン印刷するように構成されたスクリーン印刷構成要素を含む。
【００６８】
他の実施形態では、システム１００がインクジェット印刷システムであり、処理ヘッド１０２は、パターン形成された材料層を基板１５０上に堆積させるように構成されたインクジェット印刷構成要素を含む。他の実施形態では、システム１００が、基板１５０の１つ又は複数の領域をアブレーティング（ａｂｌａｔｉｎｇ）又はエッチングするレーザなどの材料除去構成要素を処理ヘッド１０２内に含む処理システムである。他の実施形態では、システム１００が、処理のために基板の精密な移動及び位置決めを必要とする他の基板処理モジュールを含む。
【００６９】
図１Ａ及び１Ｂは、処理された基板１５０を出行コンベヤ１１２へ移し、入来コンベヤ１１１から未処理の基板１５０を受け取るようにそれぞれが配置された２つの処理ネスト１３１（位置「１」及び「３」にある）を有するシステム１００を示す。
【００７０】
したがって、システム１００では、基板の移動が、一般に図１Ａ及び１Ｂに示された経路「Ａ」に従う。この構成では、別の２つの処理ネスト１３１（位置「２」及び「４」にある）がそれぞれ、対応するそれぞれの処理ネスト１３１上に位置する未処理の基板１５０に対してプロセス（例えばスクリーン印刷、インクジェット印刷、材料除去）を実行することができるように、処理ヘッド１０２の下に配置される。
【００７１】
このような並列処理構成は、最小の処理システム設置面積で大きな処理能力を得ることを可能にする。２つの処理ヘッド１０２及び４つの処理ネスト１３１を有するシステム１００が示されているが、システム１００は、本発明の範囲から逸脱することなく、追加の処理ヘッド１０２及び／又は処理ネスト１３１を備えることができる。
【００７２】
一実施形態では、基板１５０を支持するため、及びシステムコントローラ１０１と通信するアクチュエータ（図示せず）を使用することによって基板１５０をシステム１００内の所望の位置へ運ぶために、入来コンベヤ１１１及び出行コンベヤ１１２が少なくとも１つのベルト１１６を含む。図１Ａ及び１Ｂは一般にベルト型の２つの基板移送システムを示しているが、同じ基板移送機能及び基板位置決め機能を実行するのに、本発明の基本的範囲から逸脱することなく、他のタイプの移送機構を使用することもできる。
【００７３】
一実施形態では、システム１００がさらに、処理を実行する前及び実行した後に基板１５０の位置を検出し、基板１５０を検査するように適合された検査システム２００を含む。検査システム２００は、図１Ａ及び１Ｂに示されているように、ロード／アンロード位置「１」及び「３」に配置された基板１５０を検査するように配置された１つ又は複数の検出手段又はカメラ１２０を含むことができる。
【００７４】
検査システム２００は一般に、位置を検出し、検査し、結果をシステムコントローラ１０１に伝えることができる少なくとも１つのカメラ１２０（例えばＣＣＤカメラ）及び他の電子構成要素を含む。一実施形態では、基板１５０の配向及び位置を解析して、基板１５０を処理する前の処理ヘッド１０２の下の基板１５０の精密な位置決めを助けるために、検査システム２００が、入来基板１５０のある特徴の位置を検出し、検査結果をシステムコントローラ１０１に伝える。
【００７５】
一実施形態では、損傷した基板又は誤って処理された基板を生産ラインから除去することができるように、検査システム２００が基板１５０を検査する。一実施形態では、検査システム２００が基板１５０をより容易に検査することができるように、処理ネスト１３１がそれぞれ、処理ネスト１３１上に配置された基板１５０を照らすためのランプ又は他の同様の光学放射デバイスを含む。
【００７６】
システムコントローラ１０１は、システム１００全体の制御及び自動化を容易にし、中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は処理サブユニット２５（図１０）、メモリ１２８、及びサポート回路（又はＩ／Ｏ）（図示せず）を含むことができる。ＣＰＵ又は処理サブユニット２５は、さまざまなチャンバプロセス及びハードウェア（例えばコンベヤ、検出器、電動機、流体供給ハードウェアなど）を制御し、システム及びチャンバプロセス（例えば基板位置、プロセス時間、検出器信号など）を監視する、工業環境で使用される任意の形態のコンピュータプロセッサのうちの１つとすることができる。メモリ１２８は、ＣＰＵ又は処理サブユニット２５に接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク又は他の形態のディジタルストレージなどの容易に入手可能な局所又は遠隔メモリのうちの１つ又は複数のメモリとすることができる。
【００７７】
ソフトウェア命令及びデータをコード化することができ、ＣＰＵに命令を発するために、それらをメモリ内に記憶することができる。サポート回路も、従来の方式でプロセッサをサポートするためにＣＰＵに接続される。サポート回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含むことができる。システムコントローラ１０１が読むことができるあるプログラム（又はコンピュータ命令）が、基板に対してどの作業が実行可能かを判定する。このプログラムは、システムコントローラ１０１が読むことができるソフトウェアであって、少なくとも、後述する基板位置情報、さまざまな被制御構成要素の移動順序、基板検査システム情報及びこれらの情報の任意の組合せを生成し、記憶するためのコードを含むソフトウェアであることが好ましい。
【００７８】
一実施形態では、システム１００内で利用される２つの処理ヘッド１０２が、スクリーン印刷プロセス中に、位置「２」又は「４」の処理ネスト１３１上に配置された基板１５０の表面に、所望のパターンに従って材料を堆積させるように適合された、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｔａｌｉａ  Ｓｒｌから入手可能な従来のスクリーン印刷ヘッドである。一実施形態では、処理ヘッド１０２が、システムコントローラ１０１と通信する複数のアクチュエータ、例えばアクチュエータ１０５（例えばステッパモータ又はサーボモータ）を含み、これらのアクチュエータは、印刷中の基板１５０に対する、処理ヘッド１０２内に配置されたスクリーン印刷マスク（図示せず）の位置及び／又は角配向（ａｎｇｕｌａｒ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を調整するために使用される。
【００７９】
一実施形態では、スクリーン印刷マスクが金属シート又は金属板であり、この金属シート又は金属板には、基板１５０の表面にスクリーン印刷される材料（以後、スクリーン印刷材料）のパターン及び配置を画定する複数の穴、溝穴又は他の開孔が、金属シート又は金属板を貫通して形成されている。一実施形態では、スクリーン印刷材料が、導電インク又はペースト、誘電インク又はペースト、ドーパントゲル、エッチングゲル、１種もしくは数種のマスク材料、又は他の導電もしくは誘電材料を含む。
【００８０】
一般に、基板１５０の表面に堆積させるスクリーン印刷パターン層は、アクチュエータ１０５と、システムコントローラ１０１が検査システム２００から受け取った情報とを使用してスクリーン印刷マスクの向きを調整することによって、基板１５０に自動的に位置合わせされる。一実施形態では、処理ヘッド１０２が、約１２５ｍｍから１５６ｍｍまでの間の幅及び約７０ｍｍから１５６ｍｍまでの間の長さを有する太陽電池基板上に、金属を含む材料又は誘電体を含む材料を堆積させるように適合される。
【００８１】
具体的には、第１の印刷ステップでは、シルクスクリーン印刷ステーションの第１の印刷ネット又はスクリーン印刷マスクを使用することによって、第１の金属材料の第１の層１２を、例えば第１の層１２と半導体材料の基板１５０との接触、したがって線１１と基板１５０との接触が最適になるように堆積させる。第１の層１２は、所定の印刷プロファイルに従って堆積させる。
【００８２】
絶縁層に入り込み、基板１５０と良好な電気接触を形成するように、第１の金属材料は例えばガラス化可能な混合物を含むことができる。
【００８３】
ガラス化可能な混合物の材料及び絶縁層の材料は限定されず、市場で容易に入手可能な材料とすることができる。
【００８４】
第１の印刷ネットは、印刷するパターン全体の少なくとも一部分を印刷するように適合され、第１の印刷ネットは、パターンの第１の層１２によって形成される部分のサイズを画定することなどを目的とする印刷マスクを有する。
【００８５】
第２の印刷ステップでは、シルクスクリーン印刷ステーションの第２の印刷ネットを使用し、第２の金属材料を供給することによって第２の層１４を堆積させる。図２及び３に示すように、第２の層１４は、少なくとも部分的に、第１の層１２の上に堆積させる。
【００８６】
この場合、第１のプロファイルと実質的に同様だが、より小さな面積を有し、前記層１２の接触面に対応する第２の印刷プロファイルに従って第２の層１４を堆積させるために第２の印刷ネットが適切となる。
【００８７】
第２の印刷ネット又は第２のスクリーン印刷マスクは、前記第２の層１４を印刷した後に前記より小さな面積の接触面を画定するために第１の印刷ネットの幅よりも小さな幅を有する、穴、溝穴、他の開孔などの複数の特徴を有する。第１の印刷ネットの幅の値は、約８０μｍから約１２０μｍの間の範囲とすることができ、第２の印刷ネットの一般的な幅の値は、第１の印刷ネットよりも小さい約２０μｍから約４０μｍの間である。
【００８８】
層１２と層１４の間の電気接触の電気抵抗及び導電線１１の導電率を最適にするため、第２の金属材料は例えば、前記ガラス化可能な混合物を含まず、純粋に導電性の材料だけからなることができる。
【００８９】
この印刷方法はさらに、所望の電気パラメータに基づく導電線１１を形成するなどの目的で、第２の層１４の上に正確に堆積した他の金属層を、例えば第２のネットによって、所定の全厚に到達するまで堆積させるために、第２の印刷ステップの後に続く追加の印刷ステップを提供することができる。
【００９０】
対応する層を所望の位置に印刷するために、対応する印刷ステップの上流において、アクチュエータ１０５によってスクリーン印刷マスクを基板１５０に位置合わせする位置合わせステップが提供される。
【００９１】
この印刷方法はさらに、位置合わせステップと調整された検出ステップであり、加工中の基板１５０に関する情報及び関連印刷ステップに関する情報を検査システム２００によって取得する検出ステップを提供することができる。
【００９２】
これらの印刷ステップは、等しいいくつかの印刷ヘッド１０２内で実施することができること、及び例えば堆積させた層を乾燥炉又は他の適当なデバイス内で乾燥させる他のステップなどの追加の加工ステップを、印刷ステップと印刷ステップの間に提供することができることが理解される。
【００９３】
乾燥ステップは、システム１００の印刷ヘッド１０２、例えば位置「４」の印刷ヘッド１０２に隣接した乾燥炉又は炉１９９の中で実行することができる。使用することができる炉の一例が、その全体が参照によって本明細書で組み込まれる２００８年１０月２４日に出願された本出願の出願人の米国特許出願第１２／２７４，０２３号に記載されている。
【００９４】
図４Ａから４Ｅには、本発明に基づく方法のいくつかの加工ステップの動作シーケンスが示されている。
【００９５】
第１の印刷ステップ（図４Ａ、４Ｅ）では、酸化物層などの絶縁ライニング又は絶縁層１６が形成された半導体材料の基板１５０上に、食刻ペースト層１８を、所定の所望の印刷プロファイルに従って堆積させる。
【００９６】
このプロファイルは、例えばパターン形成された選択的エミッタ構造を結晶性太陽電池内に形成するように決められる。
【００９７】
パターン形成された１つ又は複数の層を形成する目的に使用することができるエッチングゲルを含む食刻ペーストの一例が、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１２／２７４，０２３号で論じられている。
【００９８】
続くステップ（図４Ｂ、４Ｅ）では、所望の時間の間、放置して作用させた食刻ペーストが、絶縁層１６の対応する部分を除去する／腐食させる作用を達成して、食刻ペースト１８の印刷に一致した印刷座２０を画定する。この材料除去プロセスは、絶縁層１６と反応して揮発性のエッチング生成物を形成するエッチングペーストを使用して実行することができる。
【００９９】
存在しうる不純物又は材料の残留物を印刷座２０から除去するために、食刻ステップの後に、既知の方法で、例えば既知の乾式又は湿式洗浄プロセスによって、洗浄ステップを実施することができることが理解される。
【０１００】
一実施形態では、基板１５０の表面を洗浄液で濡らすことによって、この洗浄プロセスを実行することができる。一実施形態では、ＳＣ１洗浄液、ＳＣ２洗浄液、ＨＦ−ｌａｓｔ型洗浄液、オゾン処理された水溶液、フッ化水素酸（ＨＦ）溶液、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）溶液などの洗浄液で基板を濡らすことによって、又は費用効果に優れた他の適当な洗浄プロセスによって、この洗浄プロセスを実行することができる。
【０１０１】
第２の印刷ステップ（図４Ｃ、４Ｅ）では、以前の印刷ステップと同じ印刷プロファイルに従って第１の金属ペースト２２を堆積させて、座２０の中にペースト２２を堆積させる。このようにすると、第１のペースト２２と基板１５０のより良好なグリップを得ることができる。第１の金属ペースト２２は例えば、上述のガラス化可能な混合物を含むことができる。
【０１０２】
同じ高さの１つ又は複数の印刷プロファイルが与えられたとすると、導電線１１の保護座を画定するために、完成した基板の高さに比べて高さをより低くすることも可能である。
【０１０３】
第３の印刷ステップ（図４Ｄ、４Ｅ）では、第１の金属ペースト２２の正確に真上に、第２の金属ペースト２６を、再び同じ印刷プロファイルに従って堆積させる。この場合にも、第２の金属ペースト２６はおそらくはガラス化可能な混合物を含まなくてもよく、その場合、第２の金属ペースト２６は、このように形成した層及びその上に堆積させることができる追加の層の導電特性を最適にする。第２の金属ペースト２６は、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）などの導電性材料だけを含んでもよい。
【０１０４】
図５Ａから５Ｄには、本発明に基づく方法の別の実施形態のいくつかの加工ステップの動作シーケンスが示されている。
【０１０５】
第１の印刷ステップ（図５Ａ）では、半導体材料の基板１５０上に、リンを含むペーストなどのドーピングペースト２８又はドーピングインクを、第１の印刷ネットによって、所定の所望の印刷プロファイルに従って堆積させる。
【０１０６】
ドーピングペースト２８は、市場で容易に入手可能なドーピングペーストの中から選択し、ドーピングペースト２８の濃度は個々のケースに応じて選択する。この選択は、当業者の通常の知識の範囲に含まれる。
【０１０７】
続くステップ（図５Ｂ）では、ドーピングペースト２８を堆積させる際に形成した印刷プロファイルに実質的に一致したドープされた部分２９を画定し、所望の厚さを有するように、ドーピングペースト２８が基板１５０内へ拡散する。この拡散ステップは例えば、熱アニールプロセス、又は半導体材料の基板内にドーピング材料を拡散させる他の既知のプロセスによって実施される。
【０１０８】
拡散ステップの時間及び温度の値は互いに調整され、材料の固有の特性に応じてそのたびごとに選択する。この選択は、当業者の通常の知識の範囲に含まれる。
【０１０９】
第２の印刷ステップ（図５Ｃ）では、ドープされた部分２９の上のドープされた部分２９の実質的に中央に第１の金属ペースト２２を堆積させるために、ドーピングペースト２８の印刷プロファイルに比べて幅が狭い印刷プロファイルを有する第２の印刷ネットを使用して、第１の金属ペースト２２を堆積させる。
【０１１０】
一実施形態では、プロファイルの幅が５０μｍから１１０μｍの間である。
【０１１１】
第３の印刷ステップ（図５Ｄ）では、ペースト２２の上のペースト２２の実質的に中央に第２の金属ペースト２６を堆積させるために、ペースト２２の印刷プロファイルに比べて幅が狭い印刷プロファイルを有する第３の印刷ネットを使用して、第１の金属ペースト２２の上に第２の金属ペースト２６を堆積させる。この場合も、第２のペースト２６は、その下の第１のペースト２２との接触が最適になるように選択する。
【０１１２】
図６及び７は、導電線を形成する多層印刷の別の実施形態を示す。この実施形態では、幅Ｌ１を有する第１の金属層１２を上述のとおりに基板１５０上に印刷し、続いて、その上に、幅Ｌ１よりも大きな幅Ｌ２を有する第２の金属層１４を堆積させる。一実施形態では、幅Ｌ１が、３０μｍから１５０μｍの範囲にある。このようにすると、傾斜した影プロファイル、したがって同じ幅を有する層を重なり合うように印刷することによって得られる影プロファイルに比べて幅がより狭い影プロファイルを有する影部分３２を基板１５０上に画定することができる。このようにすると、太陽エネルギー変換に参加する基板の実際の部分を大きくすることができ、したがって太陽電池の全体性能を向上させることができる。
【０１１３】
図６及び７の多層印刷を達成する方法が示されている図８Ａ〜８Ｄを参照すると、第１の印刷ステップ（図８Ａ）では、幅Ｌ１の第１の層１２を画定するために、例えば適当な酸化物もしくは窒化物でできた絶縁ライニングもしくは絶縁層１６又は犠牲シリコン層が形成された半導体材料の基板１５０上に、食刻ペースト層１８を、所定の所望の印刷プロファイルに従って堆積させる。
【０１１４】
続くステップ（図８Ｂ）では、所望の時間の間、放置して作用させた食刻ペーストが、絶縁層１６の対応する部分を除去する／腐食させる作用を達成して、食刻ペースト１８の印刷に一致した印刷座２０を画定する。
【０１１５】
既に説明したことと同様だが、存在しうる不純物又は材料の残留物を印刷座２０から除去するために、食刻ステップの後に、既知の方法で、例えば既知の乾式又は湿式洗浄プロセスによって、１回又は数回の洗浄ステップを実施することができることが理解される。
【０１１６】
一実施形態では、基板１５０の表面を洗浄液で濡らすことによって、この洗浄プロセスを実行することができる。一実施形態では、ＳＣ１洗浄液、ＳＣ２洗浄液、ＨＦ−ｌａｓｔ型洗浄液、オゾン処理された水溶液、フッ化水素酸（ＨＦ）溶液、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）溶液などの洗浄液で基板を濡らすことによって、又は費用効果に優れた他の適当な洗浄プロセスによって、この洗浄プロセスを実行することができる。
【０１１７】
互いに連続する第２及び第３の印刷ステップ（図８Ｃ）では、第１の印刷ステップと同じ印刷プロファイルに従って第１の金属層１２を堆積させて、前記座２０の中に、幅Ｌ１を有する同じ印刷プロファイルに従って層１２を堆積させ、次いで第１の層１２の上に、幅Ｌ２を有する第２の金属層１４を部分的に堆積させる。
【０１１８】
第２及び第３のそれぞれの印刷ステップの後に、層１２、１４を固化し、かつ／又は安定させることができる、ここでは説明しない既知の方法で、１回又は数回の加熱ステップを実施することができることが理解される。
【０１１９】
第４の印刷ステップ（図８Ｄ）では、第２の金属材料層１４を形成したときに用いた印刷プロファイルと実質的に相補的な印刷プロファイルに従って、第２の食刻ペースト１８ａを堆積させる。
【０１２０】
続くステップでは、既に以前に説明したように、所望の時間の間、放置して作用させた食刻ペースト１８ａが、絶縁層１６の全ての部分を除去する／腐食させるように作用して、図６及び７に示したような最終的な印刷の形状を達成する。
【０１２１】
したがって、基板１５０又はすぐ下の層に応じてそれぞれ選択された異なる材料を使用して複数の層を形成する連続する印刷ステップによって、堆積する導電線を最適にするだけでなく、製作される太陽電池の全体性能を向上させるために、実質的に異なる印刷プロファイルに従って層を形成し、したがって、影部分３２を実質的に減らすことも可能である。
【０１２２】
図１０は、制御装置８０の略図であり、この図では、システム１００には触れられておらず、システム１００は、主要な構成要素を記述するために、概略的かつ部分的にしか示されていない。
【０１２３】
制御装置８０は、印刷ステーション内に位置する少なくとも１つの処理ヘッド、このケースでは印刷ヘッド１０２と、処理サブユニット２５及びメモリ１２８を備えるシステムコントローラ１０１又は制御ユニットと、印刷ヘッド１０２又は加工中の基板１５０に関連づけられた１つ又は複数の位置合わせアクチュエータ１０５と、例えば１つ又は複数のイメージセンサ、光センサ、カメラなどの検出手段１２０、２２０と、少なくとも１つの温度センサ３２と、少なくとも１つの湿度センサ３３とを備える。
【０１２４】
有利には、基板１５０が、既知の方法で、例えばコンベヤベルト１１６によって、矢印「Ａ」（図１Ｂ及び１０）が示す方向へ、印刷ステーションに向かって運ばれる。基板１５０は、装置８０の上流の加工ステップから到着する。シルクスクリーン印刷終了後、基板１５０はさらに、矢印「Ｕ」（図１０）が示す方向へ再び同じベルト１１６によって、又は他の既知のコンベヤ手段によって、下流で実施される、例えばそれぞれの基板１５０の機能試験ステップなどの他の加工ステップに向かって送り出される。
【０１２５】
示された方法は、印刷ヘッド１０２によって、基板１５０上に等しいいくつかの材料層を所定のパターンに従って配置する、１つ又は複数の印刷ステップをそれぞれが有する加工サイクルを含む。一例では、この印刷ステップが、印刷ヘッド１０２内にあるネットに形成された所定の印刷パターンを通して印刷材料を押し出すことを含み、このプロセスは通常、シルクスクリーン印刷プロセスと呼ばれる。
【０１２６】
基板１５０上に堆積させる印刷材料は、導電性材料層、絶縁材料層もしくはドーピング材料層、又は他の材料層とすることができる。
【０１２７】
この印刷ステップを、所望のパターンが得られるまで繰り返す。それぞれの層の物理及び化学特性の和として、又はいずれにせよそれぞれの層の物理及び化学特性の重ね合わせとして得られるこの所望のパターンの化学及び物理特性は、例えば電流レベルに応じた所望の導電率を規定しうる固有の特性を達成する。
【０１２８】
さらに、印刷ステップごとに、所望の結果、例えば印刷された層の厚さ、均質性、鮮明度又は質に関する所望の結果を得ることを可能にする構成パラメータを使用して、印刷ヘッド１０２を調節する。それぞれの印刷ステップで印刷ヘッド１０２を構成するために使用する調節パラメータは例えば、印刷ヘッド１０２の図示されていないブレードの圧力に関するパラメータ、又は印刷する特定のタイプの印刷材料に関するパラメータを含む。
【０１２９】
この方法は、複数の位置合わせステップを含み、これらの位置合わせステップはそれぞれ、対応する印刷ステップの上流で実施される。これらの位置合わせステップのそれぞれの位置合わせステップでは、対応する層を所望の位置、例えば基板１５０の表面の所定の位置、又は以前に印刷された層の上の所定の位置に印刷するために、加工中の基板１５０と印刷ヘッド１０２を、位置合わせアクチュエータ１０５によって相互に位置合わせする。
【０１３０】
後に詳細に説明するように、この方法は、基板１５０に関するデータ及び対応する印刷ステップに関するデータを検出手段によって取得する複数の検出ステップを含む。
【０１３１】
この場合、この方法は、加工中の基板１５０上への層の印刷６０の前に取得ステップを提供し、この取得ステップでは、印刷ヘッド１０２に対応する位置に配置されたイメージセンサ又はカメラ１２０によって、基板１５０の画像、又は提供された印刷ゾーン２１４に対応する基板１５０の特定の部分の画像を少なくとも１つ取得する。この画像は、適当なフォーマットで、取得線３５によって、システムコントローラ又は制御ユニット１０１へ送られる。
【０１３２】
この方法では、周囲圧力又は周囲温度、印刷ヘッド１０２の特定の構成要素に加わった圧力又は力、空気圧システムが存在する場合には空気圧システムの状態など、印刷中の印刷ヘッド１０２の振舞を記述する一連のパラメータを取得する。
【０１３３】
例えば、スクリーン印刷ブレードを動かすアクチュエータに、既知のタイプの力センサを取り付ける。システムコントローラ１０１が、印刷ステップごとに、印刷ステップ中にアクチュエータが加えた実際の力を検出し、その力を、続くステップで、システムコントローラ自体が設定した前記アクチュエータを駆動するための作動力と比較することができるように、この力センサをシステムコントローラ１０１に接続する。他の例では、空気圧システムの異なる点における実際の圧力を検出し、続いて、その圧力を、システムコントローラ１０１が設定した動作圧力と比較するため、空気圧回路又は空気圧システムの異なる位置に、１つ又は複数の圧力センサを配置する。
【０１３４】
この方法はさらに、加工中の基板１５０上への対応する層の印刷６２の後に取得ステップを提供し、この取得ステップでは、イメージセンサ又はカメラ１２０によって、基板１５０の画像、又は提供された印刷ゾーン２１４及び実際の印刷エリア２１８に対応する基板１５０の特定の部分の画像を少なくとも１つ取得する。この画像は、適当なフォーマット、例えば以前に取得した画像と一致したフォーマットで制御ユニット１０１へ送られる。
【０１３５】
この方法は、それぞれの検出ステップで取得し、システムコントローラ又は制御ユニット１０１へ送ったデータをメモリ１２８に連続的に記憶してデータベースを作成する、複数の記憶及び比較ステップを含む。さらに、処理サブユニット２５によって、加工中の基板１５０に関するデータを、加工中の基板又は以前に加工した基板に関するデータであって、既にメモリ１２８に記憶されているデータと連続的に比較する。
【０１３６】
エラー又は相違の検出を可能にし、加工中の基板と後に処理する基板の両方に対する可能な補正処置を論理的に実施するために、処理サブユニット２５内にあるソフトウェアを使用して、受け取ったデータを、既にメモリ１２８に記憶されているデータと比較する。実際には、検出されたエラー又は相違を補償し、印刷ヘッド１０２の機能パラメータを較正して、所望の加工と得られた加工との間の相違を補正するために、メモリ１２８に記憶されたデータと連続的に検出したデータとの間の連続的な比較に基づいて、システムコントローラ１０１が、印刷ヘッド１０２と加工中の基板１５０との間の相互位置合わせを補正することを、作動線３７によって位置合わせアクチュエータ１０５に命令する。
【０１３７】
したがって、制御ユニット１０１は、加工中の基板に対して働きかけるフィードバックと、後に加工する基板に対して働きかけるフィードフォワードの両方で、対応するそれぞれのステップにおける基板の位置決め及び／又は材料層の印刷を監督し、指令する。
【０１３８】
したがって、このようなデータの連続取得、データの記憶及び以前に取得したデータとの連続比較は、大量の記録を記憶したデータベースの作成を可能にする。このようにすると、以前に処理した基板１５０に関する記憶されたデータを使用した解析を使用して、プロセスの正確さをますます向上させることができ、これによって、プロセス自体の動作経験から一組の情報を取得し、印刷品質を絶えず向上させることができる。
【０１３９】
例えば、印刷層の予想位置と実際に検出された位置とを比較し、その差を使用して次の印刷の位置を補正する。このプロセスはサイクルごとに提供され、したがって、印刷するごとに向上し、存在しうるドリフト、例えば印刷ヘッド１０２を構成する１つもしくは複数の構成要素の劣化に起因するドリフト、又は基板１５０及び／もしくは基板１５０の支持面の熱膨張に起因するドリフトに、オペレータの介入なしで適応する、印刷の正確さを達成する。
【０１４０】
他の例では、印刷ヘッド１０２内のシルクスクリーン印刷プロセスのブレード（図示せず）に対して設定された圧力を、ブレードのネットと接触する構成要素に組み込まれた１つ又は複数のセンサによって検出された圧力と連続的に比較する。設定値と検出値の差を記憶し、この差を使用して、印刷ヘッド１０２内のブレードの移動を制御する目的に使用されるアクチュエータ（１つ又は複数）が供給する力を補償する。
【０１４１】
他の例では、シルクスクリーン印刷ユニットによって印刷されるパターンの特性が、例えば導電性なのか、誘電性なのか、又はドーパントペーストもしくはドーパントインクなのかといったシルクスクリーン印刷ペーストの特定のタイプ、使用される特定のネット、例えばネットの構成材料の反映としてのネット、その印刷が受けた印刷サイクルの回数など、さまざまなパラメータに左右されうる。
【０１４２】
したがって、本発明に基づく方法によって、装置８０、及び／もしくは消耗構成要素、例えばシルクスクリーン印刷ネットなどの装置８０の特定の部品の一部が受けた動作サイクルの回数、ネットのタイプ（ネットが異なれば老化の様式も異なるため。弾力性の変化は材料によって異なる。）、ならびに／又は使用するシルクスクリーン印刷ペーストに応じて、印刷パラメータを動的に適合させることが可能である。
【０１４３】
したがって、最初の印刷から、例えば新たなバッチの基板に対して、印刷ヘッド１０２を加工中の基板１５０に、相互に、かつ実質的に自動的に位置合わせすることが可能であり、したがって、位置合わせアクチュエータ１０５と印刷ヘッド１０２の両方及び／又は他の構成要素もしくは機器の初期準備及び／又は初期設定に存在しうる手動操作を回避し、又は少なくとも最小限に抑えることができ、機械の不要なダウンタイム及び長期のダウンタイムを回避することができる。この位置合わせは、既に記憶してある以前の加工サイクルのデータ又はバッチファイルから事前にロードしたデータを使用することによって可能となる。
【０１４４】
この方法は、温度もしくは湿度６４又は他の周囲パラメータを検出する、実質的に連続する複数の検出ステップを提供する。実際には、装置８０が、印刷ヘッド１０２の近くに配置された少なくとも一群の温度センサ及び／又は湿度センサ３２を提供する。この一群の温度センサ及び／又は湿度センサ３２は、ディジタル型の統合湿度／温度センサ、例えば工業範囲全体にわたって動作することができるディジタル型の統合湿度／温度センサを含んでもよい。結局のところ、温度センサは、例えば処理サブユニット２５のＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）入力に電気的に接続されたＰＴＣ又はＮＴＣ抵抗器などのより単純な電気デバイスを含んでもよい。
【０１４５】
一群のセンサ３２は、取得した温度値及び湿度値を、対応する検出線３５によって制御ユニット１０１へ送る。これらの値はさらに、メモリ１２８に連続的に記憶され、記憶及び比較ステップにおいて、データベースに既に記憶されているデータと比較される。これによって、有意の相違を検出することができ、したがって、存在しうる熱ドリフト現象を検出し、かつ／又は予見することができ、これによって、適当な補正処置又は補償をフィードバックとフィードフォワードの両方で達成することができる。この適当な補正処置は、システムコントローラ１０１内のソフトウェアによって提供されるロジックであり、記憶されたデータ及び記憶されたデータと検出された実際のデータとの比較に基づくロジック、ならびに／又は処理ステップ中に集められた実際のデータに応じたさまざまな補正処置を実現するためにシステムコントローラ１０１に提供される知能に従って実施される。
【０１４６】
データ設定ステップ６６、例えば所定のバッチファイルに記憶される特定の加工シーケンスの記憶、もしくは自動動的較正ステップ６８を提供すること、又は、必要な場合に、必要に応じて例えばオペレータによって実施され、メモリ１２８に記憶されて、記憶された以前の経験に基づく特定の必要性が生じるたびに実施される手動動的較正ステップを提供することも、本発明の趣旨に含まれる。
【０１４７】
特にシルクスクリーン印刷機の場合には、検出ステップにおいて、例えば印刷の前後のイメージセンサ２２０による直接検出によって、又は一群の温度センサ及び／もしくは湿度センサ３２によって検出される周囲温度及び／もしくは周囲湿度などの周囲パラメータの間接検出によって検出される、印刷ヘッド１０２のネットの存在しうるドリフトの検出、及び／又は機械的なドリフト７２の検出も行われることが、本発明の趣旨に含まれる。例えば、ネットの構成材料の温度／湿度変動曲線が分かっている場合には、ネットの機械的ドリフトを予見して、そのドリフトを補償し、ネットのアクチュエータが供給する力を調節することが可能である。
【０１４８】
検出ステップでは、例えばイメージセンサ２２０又は他のタイプの検出、例えばＲＦＩＤによって、加工中の基板１５０のタイプを直接に又は間接的に検出がさらに行われることも、本発明の趣旨に含まれる。このようにすると、加工中の基板のタイプ及び／又はバッチを実質的に自動的に検出することが可能になり、既に記憶されている情報に基づいて印刷ヘッド１０２をほぼ自動的に設定することが可能になる。ＲＦＩＤ情報は、加工中の基板の特定のサイズ及び種類、又は特定の基板材料、すなわち特定の半導体材料を含むことができる。
【０１４９】
図１１は、複数の層を印刷する特定のケースに対して使用される、印刷、検出、記憶及び比較ステップの連続シーケンスを示す流れ図を示す。このシーケンスでは、異常なエラー、又は所望の範囲外もしくは許容される範囲外の事象が生じた場合、機械を停止し、そのエラーをオペレータに知らせる。
【０１５０】
本発明の実施形態を使用することによる基板１５０上へのトラック（例えばフィンガ及び母線）の２重印刷及び多重印刷は特に有利である。実際に、本発明に基づく制御法によって、複数のトラックの印刷の正確さ及び再現性を達成することができる。
【０１５１】
本発明の実施形態は、太陽電池形成プロセスを提供し、このプロセスは例えば、所望のパターン２３０に従って基板１５０の表面２５１に形成された濃くドープされた領域２４１の上に金属コンタクトを形成することを含む。
【０１５２】
本発明の実施形態では、ドーパントペーストを印刷して濃くドープされた領域２４１を決定し、濃くドープされた領域２４１上に、幅の広いフィンガ２６０を画定する幅の広い金属線を印刷し、この幅の広い金属線上に、幅の狭いフィンガ２６０ａを画定する幅の狭い金属線を印刷し（図１３Ａ及び１３Ｂ参照）、次いで母線２６１を印刷する（図１２）。
【０１５３】
図１２は、濃くドープされた領域２４１と、濃くドープされた領域２４１上に形成されたフィンガ２６０、母線２６１などのパターン形成された金属コンタクト構造２４２とを有する、基板１５０の表面２５１の平面図である。
【０１５４】
図１３Ａは、図１２に示された断面線１３−１３の位置で描いた側断面図であり、濃くドープされた領域２４１上に幅の広い金属フィンガ２６０が配置された表面２５１の一部分を示している。
【０１５５】
図１３Ｂは、別の実施形態の側断面図であり、幅の広い金属フィンガ２６０上に幅の狭い金属フィンガ２６０ａが配置された表面２５１の一部分を示している。
【０１５６】
濃くドープされた領域２４１上のフィンガ２６０、２６０ａ、母線２６１などの金属コンタクト構造は、これらの２つの領域間に高品質の電気接続を形成することができるように形成する。太陽電池の性能にとって、低抵抗の安定したコンタクトは決定的に重要である。濃くドープされた領域２４１は一般に、約０．１原子％以下のドーパント原子がその中に配置された基板１５０の材料の一部を含む。パターン形成されたタイプの濃くドープされた領域２４１は、当技術分野では周知の従来のリソグラフィ技法及びイオン注入技法、又は従来の誘電体マスキング技法及び高温炉拡散技法によって形成することができる。
【０１５７】
本発明の領域及び範囲から逸脱することなく、以上に記載した印刷方法及び制御装置に、部品及び／又はステップの変更及び／又は追加を実施することができることは明白である。
【０１５８】
例えば、例えばネットの弾力性又は他のレオロジー特性、印刷ステップで堆積させようとしている材料の実際の密度など、印刷ヘッド１０２に関連した所定の動作パラメータを検出することも、本発明の趣旨に含まれる。
【０１５９】
特定のいくつかの例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に記載された特性を有し、したがって特許請求の範囲によって定義される保護領域にその全てが含まれる、電子デバイスを印刷する印刷方法及び関連制御装置の他の多くの等価の形態を、当業者は間違いなく実現することができることも明白である。
【図１Ａ】
2013503757.tif 000003
【図１Ｂ】
2013503757.tif 000004
【図２】
2013503757.tif 000005
【図３】
2013503757.tif 000006
【図４Ａ】
2013503757.tif 000007
【図４Ｂ】
2013503757.tif 000008
【図４Ｃ】
2013503757.tif 000009
【図４Ｄ】
2013503757.tif 000010
【図４Ｅ】
2013503757.tif 000011
【図５】
2013503757.tif 000012
【図６】
2013503757.tif 000013
【図７】
2013503757.tif 000014
【図８】
2013503757.tif 000015
【図９】
2013503757.tif 000016
【図１０】
2013503757.tif 000017
【図１１】
2013503757.tif 000018
【図１２】
2013503757.tif 000019
【図１３】
2013503757.tif 000020
【国際調査報告】
2013503757.tif 000021
2013503757.tif 000022
2013503757.tif 000023