(57)【要約】【課題】基板上の多層パターンを印刷する際に利用される閉ループ制御のための装置および方法を提供すること。【解決手段】一実施形態では、太陽電池形成プロセスが提供される。このプロセスは、印刷ステーションの基板受容面に基板を配置することと、基板の領域に第１のパターン化層を印刷することと、第１のパターン化層の第１の画像を取得し、第１の光学画像をバッファに格納することと、基板の領域上に第２のパターン化層を印刷することであって、第２のパターン化層は、取得した第１の光学画像から受け取った情報を使用して基板の領域の上に位置合わせされる、印刷することとを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の印刷ステーションの基板受容面に第１の基板を配置することと、
前記第１の基板の領域に第１のパターン化層を印刷することと、
前記第１のパターン化層の第１の画像を取得し、前記第１の画像をバッファに格納することと、
前記第１の基板を第２の印刷ステーションの基板受容面に移送することと、
前記第１の基板の前記領域の上に第２のパターン化層を印刷することと、
前記第２のパターン化層の第２の画像を取得することと、
前記第１の画像および前記第２の画像を使用して閉ループ計算工程を行って、前記第２のパターン化層の前記第１のパターン化層との位置合わせを決定することと
を含む太陽電池形成プロセス。
【請求項２】
前記第１のパターン化層がその上に配設された第２の基板を、前記第２の印刷ステーションの基板受容面に配置することと、
前記閉ループ計算工程を行った後で、前記第１のパターン化層上に第２のパターン化層を印刷することと
を更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記第２の基板上の前記第２のパターン化層の上に第３のパターン化層を印刷することであって、前記第３のパターン化層は、前記閉ループ計算工程から受け取った情報を使用して前記第２のパターン化層の上に位置合わせされる、印刷することを更に含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記第２および前記第３のパターン化層は、金属材料を含む、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記閉ループ計算工程から受け取った情報を使用して前記第３のパターン化層を印刷する前に前記基板を位置合わせすることを更に含む、請求項３に記載のプロセス。
【請求項６】
前記第１の画像は、光学画像を含み、前記光学画像は、デジタルデータとして制御ユニットに格納され、前記デジタルデータは、前記第１のパターン化層の位置の座標を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記デジタルデータは、前記第２の印刷ステーション内に配設された位置合わせデバイスに送信される、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記第１の画像を前記取得することは、前記第１の表面を電磁放射で照射することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
第１の印刷ステーションの基板受容面に第１の基板を配置することと、
前記第１の基板の領域に第１のパターン化層を印刷することと、
前記第１のパターン化層の第１の画像を取得することと、
前記第１の画像をバッファに格納することと、
前記第１の基板を第２の印刷ステーションの基板受容面に移送することと、
前記第１の基板の前記領域の上に第２のパターン化層を印刷することであって、前記第２のパターン化層は、前記取得した第１の画像から受け取った情報を使用して前記基板の前記領域の上に位置合わせされる、印刷することと、
前記第２のパターン化層の第２の画像を取得することと、
前記第２の画像を前記バッファに格納することと
を含む、太陽電池形成プロセス。
【請求項１０】
前記第１の画像および前記第２の画像を使用して閉ループ計算工程を行って、前記第２のパターン化層の前記第１パターン化層との位置合わせを決定することを更に含む、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記第１のパターン化層がその上に配設された第２の基板を、前記第２の印刷ステーションの基板受容面に配置することと、
前記閉ループ計算工程を行った後で、前記第１のパターン化層上に第２のパターン化層を印刷することと
を更に含む、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記第２のパターン化層を印刷する前に前記第２の基板を位置合わせすることを更に含む、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記第２の基板上の前記第２のパターン化層の上に第３のパターン化層を印刷することであって、前記第３のパターン化層は、前記閉ループ計算工程から受け取った情報を使用して前記第２のパターン化層の上に位置合わせされる、印刷することを更に含む、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記第１の画像は、デジタルデータを含み、前記デジタルデータは、前記第１の印刷ステーション又は前記第２の印刷ステーション内に配設された位置合わせデバイスに送信される、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記第２のパターン化層を印刷する前に前記基板を位置合わせすることを更に含む、請求項１４に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、基板の表面の所望の領域にパターン化層を形成するための方法および装置に関する。詳細には、本発明による方法は、基板上への多層印刷によって、それがシルクスクリーン印刷、インクジェット印刷、レーザ印刷、または同様のタイプの印刷であるかを問わず、多層パターンを生成するためのシステムで使用されうる。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光を電力に直接変換する光起電（ＰＶ）デバイスである。ＰＶ市場は、過去１０年で３０％を上回る年率で成長した。いくつかの論文では、世界の太陽電池電力生産が近い将来に１０ＧＷｐを超える可能性があることを示唆されている。すべてのソーラーモジュールの９５％超がシリコンウエハベースであることが推定される。高い市場成長とソーラー電気コストの大幅な削減の必要性とがあいまって、高品質の太陽電池を安価に形成するためのいくつもの重大な課題が生じている。したがって、商業的に実現可能な太陽電池を作製する際の１つの主要な要素は、デバイス歩留りを改善し基板スループットを増大することによって、太陽電池を形成するために必要な製造コストを削減することにある。
【０００３】
太陽電池は、通常、１つまたは複数のＰＮ接合を有する。各ＰＮ接合は、半導体材料内に２つの異なる領域を備え、一方はｐ型領域、他方はｎ型領域として示される。太陽電池のＰＮ接合が（光子からのエネルギーから構成される）太陽光にさらされると、太陽光は光起電効果によって電気に直接変換される。太陽電池は、特定の量の電力を発生し、また、所望の量のシステム電力を供給するようにサイズが決められたモジュールとしてタイル状に配置される。ソーラーモジュールは、特定のフレームおよびコネクタを有するパネルにまとめられて結合される。太陽電池は、一般に、単結晶または多結晶シリコン基板でありうるシリコン基板上に形成される。典型的な太陽電池は、通常約０．３ｍｍ未満の厚さのシリコンウエハ、基板またはシートを含み、基板上に形成されたｐ型領域の上にｎ型シリコンの薄層を有する。
【０００４】
図１Ａおよび１Ｂは、ウエハ２上に作製された標準的なシリコン太陽電池１を概略的に示す。ウエハ２は、ｐ型ベース領域３Ａ、ｎ型エミッタ領域３Ｂ、およびその間に配設されるＰＮ接合領域４を含む。ｎ型領域またはｎ型半導体は、負電荷担体、すなわち電子の数を増加するために、いくつかのタイプの元素（例えば、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ））でドープすることによって形成される。同様に、ｐ型領域またはｐ型半導体は、３価の原子を結晶格子に加えて、シリコン格子の通常の４つの共有結合の１つからの欠落電子を生じることによって、形成される。このように、ドーパント原子は、第４の結合を完成するために隣接する原子の共有結合から電子を受け入れることができる。ドーパント原子が電子を受け入れると、隣接原子から１つの結合の半分が失われ、その結果、「孔」が形成される。
【０００５】
光が太陽電池に当たると、入射光子からのエネルギーがＰＮ接合領域４の両側面に電子孔対を発生する。電子はＰＮ接合を横断してより低いエネルギー準位に拡散し、孔は反対方向に拡散することで、エミッタ上に負電荷を作り出し、対応する正電荷がベースに構築される。電気回路がエミッタとベースの間に作られ、ＰＮ接合が特定の波長の光にさらされると、電流が流れることになる。照射されたとき半導体によって発生した電流は、太陽電池１の表側５Ａすなわち受光側ならびに裏側５Ｂに配設されたコンタクトを通って流れる。図１Ａに示されるような上部コンタクト構造は、一般に、より大きなバスバー７に電流を供給する広く間隔を取った細い金属線またはフィンガ６として構成される。裏面のコンタクト８は、入射光が太陽電池１に当たるのを阻害しないため、一般に、複数の細い金属線で形成されるように制約されない。太陽電池１は、一般に、太陽電池１の上面１０からの光反射を最小限にするために、反射防止コーティング９、すなわちＡＲＣとして機能するＳｉ３Ｎ４などの誘電体材料の薄層で覆われている。
【０００６】
スクリーン印刷は、布またはセラミックなどの対象に対する印刷デザインに長年使用されており、また、基板の表面上の電気コンタクトまたは相互接続などの電気部品デザインの印刷のためにエレクトロニクス産業で使用されている。また、先行技術の太陽電池製造プロセスでもスクリーン印刷プロセスを使用する。いくつかの用途では、太陽電池基板にフィンガ６などのコンタクト線をスクリーン印刷することが望ましい。フィンガ６は基板と接触しており、１つまたは複数のドープされた領域（例えばｎ型エミッタ領域３Ｂ）とオーミック接続を形成するように適合される。オーミックコンタクトは、デバイスの電流−電圧（Ｉ−Ｖ）曲線が線形かつ対称であるように、すなわち、半導体デバイスのドープされたシリコン領域と金属コンタクトとの間に高抵抗インターフェースがないように加工された半導体デバイス上の領域である。低抵抗の安定したコンタクトは、太陽電池の性能、および太陽電池の製造プロセスで形成された回路の信頼性において重要である。
【０００７】
高濃度にドープされた領域１１が、変化があるドーピングのエリアを作り出す種々のパターンニング技法を用いて、例えば、パターン化拡散バリアを使用してリン拡散工程を行うことによって、基板表面に形成されうる。裏側コンタクトが、基板のｐ型ベース領域とのオーミックコンタクトを形成することによって、太陽電池が電流を生成するのに必要な電気回路を完成する。太陽電池とのコンタクトを強化するために、一般的には、基板表面内に形成された高濃度にドープされた領域１１にフィンガ６を配置して、オーミックコンタクトの形成を可能にする。領域の電気特性により高濃度にドープされた領域１１は、そこを通り抜けることができる量の光を遮断しまたは最小限にする傾向があるため、フィンガ６が確実に位置合わせされ形成されることを保証するためにこれらの領域を十分な大きさにしながらも、これらの領域のサイズを最小限にすることが望ましい。
【０００８】
高濃度にドープされた領域１１およびフィンガ６の形成は、材料の複数の連続した層の堆積を含むことができる。高濃度にドープされた領域１１を形成する層の位置合わせ不良は、高濃度にドープされた領域の表面積を必要とされるよりも大きくし、そうでなければ太陽電池に利用可能となる光の通過を阻止する可能性がある。更に、堆積されたフィンガ６の下にある高濃度にドープされた領域１１に対する位置合わせ不良は、デバイス性能不足および低デバイス効率をもたらす可能性がある。高濃度にドープされた領域１１およびフィンガ６の形成の際の位置合わせ不良は、自動移送デバイス上の基板の位置決めの誤差、基板のエッジの欠陥、基板表面上の高濃度にドープされた領域１１の不明の位置決めおよび位置合わせ、ならびに／または自動移送デバイス上の基板のずれによる可能性がある。結果として、印刷プロセス工程中に十分に大きな誤差がある場合、印刷された複数の層の位置合わせ不良により基板が廃棄されることになる。
【０００９】
これらの層の位置合わせは、通常、基板上の位置合わせマーカによって、ならびに／または先行および後続の印刷における異なる印刷された領域のみを検出することによって、決定および／または提供される。後者は、所望の最終パターンを決定するが各印刷工程で個々に重なる異なる印刷パターンを形成する異なるネットまたはマスクを使用して得ることができる。しかし、所与の後続の層が、より低いすなわち先行の層の上にいったん印刷されると、それらが先行の層によって部分的または完全に見えなくなるため、印刷された連続した層の実際の位置を正確に知ることはかなり難しい。更に、上述のように位置合わせのために特定の領域に異なる印刷ネットまたはマスクを使用して、基板上に二重印刷を有する（すなわち、ある層を別の層の上に形成する）ことは実際的に不可能であり、基板の性能が低下する。また、位置合わせマーカの使用が、基板の有向表面の一部をマスクするおそれがあり、この場合、基板の性能を過度に低下させる。
【００１０】
また、上述のような位置合わせのための異なる印刷ネットまたはマスクの使用は、連続した印刷で通常使用される異なる材料に起因する印刷の色または質（すなわち、フィンガの高さおよび／または幅）などの印刷されたパターンに関する問題をもたらす可能性がある。逆に、最終的な色を均一にするために、同一の印刷ネットまたはマスクが使用される可能性がある。しかし、既知の制御方法では、様々な印刷された層が順に重ねられるため、様々な重ねられた印刷された層の位置を区別することが不可能である。更に、この場合、印刷が先行の印刷工程で使用され印刷されたマーカを覆ってしまうという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、高濃度にドープされた領域１１に対するパターン化層の位置合わせを制御し、かつ／またはスクリーン印刷もしくは他の類似のプロセスを使用して高濃度にドープされた領域に（１つもしくは複数の）金属特徴（例えばフィンガ６）を形成する改善された方法を有する、太陽電池、電子回路、または他の有用なデバイスの製造のための装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態は、基板に多層パターンを印刷する際に利用される閉ループ制御のための装置および方法を提供する。一実施形態において、太陽電池形成プロセスが提供される。このプロセスは、第１の印刷ステーションの基板受容面に基板を配置することと、基板の領域に第１のパターン化層を印刷することと、第１のパターン化層の第１の画像を取得し、第１の画像をバッファに格納することと、基板を第２の印刷ステーションの基板受容面に移送することと、基板の領域上に第２のパターン化層を印刷することであって、第２のパターン化層は、取得した第１の画像から受け取った情報を使用して基板の領域の上に位置合わせされる、印刷することとを含む。
【００１３】
別の実施形態において、太陽電池形成プロセスが提供される。このプロセスは、印刷ステーションの基板受容面に基板を配置することと、基板の領域に第１のパターン化層を印刷することと、第１のパターン化層の第１の光学画像を取得することと、基板の領域に第２のパターン化層を印刷することであって、第２のパターン化層は、取得した第１の光学画像から受け取った情報を使用して基板の領域の上に位置合わせされる、印刷することと、第２のパターン化層の第２の光学画像を取得することと、第２のパターン化層の上に第３のパターン化層を印刷することであって、第３のパターン化層は、取得した第１の光学画像または取得した第２の光学画像から受け取った情報を使用して第２のパターン化層の上に位置合わせされる、印刷することとを含む。
【００１４】
別の実施形態において、太陽電池形成プロセスが提供される。このプロセスは、第１の印刷ステーションの基板受容面に基板を配置することと、基板の領域に第１のパターン化層を印刷することと、第１のパターン化層の第１の画像を取得することと、基板を第２の印刷ステーションの基板受容面に移送することと、基板の領域上に第２のパターン化層を印刷することであって、第２のパターン化層は、取得した第１の画像から受け取った情報を使用して基板の領域の上に位置合わせされる、印刷することと、第２のパターン化層の第２の画像を取得することと、第２のパターン化層の上に第３のパターン化層を印刷することであって、第３のパターン化層は、取得した第１の画像または取得した第２の画像から受け取った情報を使用して第２のパターン化層の上に位置合わせされ、かつ第１のパターン化層に対し約１０ミクロンの範囲内で位置合わせされる、印刷することとを含む。
【００１５】
別の実施形態において、基板を処理するためのシステムが提供される。このシステムは、第１の印刷スクリーン、および第１の印刷スクリーンに結合された第１のアクチュエータを備える第１の印刷ステーションと、第２の印刷スクリーン、および第２の印刷スクリーンに結合された第２のアクチュエータを備える第２の印刷ステーションと、第３の印刷スクリーン、および第３の印刷スクリーンに結合された第３のアクチュエータを備える第３の印刷ステーションと、第１の印刷ステーションまたは第２の印刷ステーションに関連付けられた第１の制御ステーションと、第２の印刷ステーションまたは第３の印刷ステーションに関連付けられた第２の制御ステーションとを備え、第１の制御ステーションおよび第２の制御ステーションのそれぞれは、検出デバイス、位置合わせデバイス、ならびに第１の制御ステーションおよび第２の制御ステーションと通信する中央制御ユニットを備え、中央制御ユニットは、第１の制御ステーションまたは第２の制御ステーションにおける検出デバイスによって形成された画像から受け取った情報を使用して、第１のアクチュエータを使用する第１の印刷スクリーン、第２のアクチュエータを使用する第２の印刷スクリーン、または第３のアクチュエータを使用する第３の印刷スクリーンの位置を変更するように構成される。
【００１６】
別の実施形態において、基板を処理するためのシステムが提供される。このシステムは、第１の印刷スクリーン、および第１の印刷スクリーンに結合された第１のアクチュエータを備える第１の印刷ステーションと、第２の印刷スクリーン、および第２の印刷スクリーンに結合された第２のアクチュエータを備える第２の印刷ステーションと、第３の印刷スクリーン、および第３の印刷スクリーンに結合された第３のアクチュエータを備える第３の印刷ステーションと、第１の印刷ステーションまたは第２の印刷ステーションに関連付けられた第１の制御ステーションと、第２の印刷ステーションまたは第３の印刷ステーションに関連付けられた第２の制御ステーションとを備え、第１の制御ステーションおよび第２の制御ステーションのそれぞれは、検出デバイス、位置合わせデバイス、ならびに第１の制御ステーションおよび第２の制御ステーションと通信する中央制御ユニットを備え、中央制御ユニットは、第１の制御ステーションまたは第２の制御ステーションにおける検出デバイスによって取得された画像から計算されたデータを使用して、基板と第１の印刷スクリーンまたは第３の印刷スクリーンとの相対位置を変更するように構成される。
【００１７】
本発明の上記および他の特徴は、添付図面を参照して非限定的例として与えられる好ましい実施形態の以下の説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】表側の金属化相互接続パターンを含む先行技術の太陽電池の等角図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示される先行技術の太陽電池の断面側面図である。
【図２】本発明による方法の略図である。
【図３】本発明による多層印刷プロセスのフローチャートである。
【図４】本発明による多層印刷プロセスのための装置の概略図である。
【図５】図４の装置の変形形態の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による、高濃度にドープされた領域を有する基板の表面およびその上に形成されたパターン化金属コンタクト構造の平面図である。
【図７】図６の線７−７に沿った拡大側面断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による、図６に示された基板表面の一部分の拡大側面断面図である。
【図９】本発明の実施形態に関連して使用されうるシステムの概略等角図である。
【図１０】本発明の一実施形態による図８のシステムの概略上面図である。
【図１１】本発明の実施形態に関連して使用されうる別のシステムの概略等角図である。
【図１２】本発明の一実施形態による図１１のシステムの概略上面図である。
【図１３】本発明の実施形態に関連して使用されうる別のシステムの概略等角図である。
【図１４】本発明の一実施形態による図１３のシステムの概略上面図である。
【図１５】本発明の一実施形態によるスクリーン印刷システムの印刷ネスト部分の等角図である。
【図１６】本発明の一実施形態による、基板の表側面を検査するように配置された検査アセンブリを有する回転アクチュエータアセンブリの一実施形態の概略等角図である。
【図１７】本発明の一実施形態による光学検査システムの概略断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態による、印刷ネストに配置された光学検査システムの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
理解を容易にするために、可能な場合は、同一の参照番号が、図面に共通する同一の要素を指すために使用されている。一実施形態の要素および特徴は、他の実施形態に更なる記述なしに有利に組み込まれうることが企図されている。
【００２０】
本発明の実施形態は、基板に多層パターンを印刷する際に利用される閉ループ制御のための装置および方法を提供する。一実施形態では、基板に対する多層印刷プロセスの閉ループ制御のためのシステムが提供される。このシステムは、基板が所望の材料でパターンニングされて次いで１つまたは複数の後続処理チャンバ内で処理される、結晶シリコン太陽電池の製造ラインの一部分において、スクリーン印刷プロセスを実施するように適合されたスクリーン印刷システムとすることができる。後続の処理チャンバは、１つまたは複数の熱処理工程および１つまたは複数の洗浄工程を行うために適合されうる。一実施形態では、システムは、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．が保有するＢａｃｃｉｎｉ  Ｓ．ｐ．Ａ．から入手可能なＳｏｆｔ  Ｌｉｎｅツール内に配置されるモジュールである。以下の議論では、太陽電池デバイスの表面に、相互接続またはコンタクト構造などのパターンをスクリーン印刷するプロセスを主に論じるが、この構成は、本明細書に記載の発明の範囲について限定することを意図していない。本発明の利益を享受しうる他の基板材料には、単結晶シリコン、多結晶シリコン、多結晶質シリコン、または他の望ましい基板材料を含有する活性領域を有することができる基板が含まれる。
【００２１】
本発明の実施形態は、第１の印刷ステーションにおいて基板上に第１のパターン化層の印刷をすることを含む方法を提供することができる。この方法はまた、基板上の第１のパターン化層の第１の画像を取得することを含み、それに関連付けられた基板上の第１のパターン化層の位置の座標が特定のバッファに格納される。この方法はまた、第２のパターン化層を第１のパターン化層上に印刷するために基板を準備することを含む。準備は、基板を第２の印刷ステーションに移送すること、および第１のパターン化層上に第２のパターン化層を印刷することを含むことができる。準備はまた、第１の印刷ステーションにおいて第１のパターン化層上に第２のパターン化層を印刷することを含むことができる。第１のパターン化層に対する第２のパターン化層の位置合わせを決定するために、第２の画像を格納された第１の画像と比較することができる。この方法はまた、少なくとも第２または後続のパターン化層の第２または後続の画像を取得することを含むことができ、閉ループフィードバック制御を使用して、記憶または格納された第１の画像、およびそれに関連付けられた基板上の第１のパターン化層の位置の座標を使用する。本明細書で使用される画像の記憶には、アナログデータ、デジタルデータ、およびその組み合わせの格納が含まれる。この方法はまた、第１のパターン化層上に第２のパターン化層を印刷することの後に第２のパターン化層の第２の画像を取得することを含むことができる。一態様では、システムコントローラが、特定のバッファに格納された第１の画像、および第２の画像を利用することにより、計算工程が実施される。
【００２２】
計算工程は、第２のパターン化層の第１のパターン化層との重なりを決定する。第１のパターン化層と第２のパターン化層の間の位置合わせ不良が決定された場合、この方法はまた、第１のパターン化層が印刷された後続の基板で利用される補正工程を含むことができる。補正工程は計算工程に基づくものであり、補正工程では、第１のパターン化層がその上に配設された１つまたは複数の後続の基板を、第２のパターン化層を第１のパターン化層上に印刷するために準備する。補正工程は、必要な場合、基板上に第２のパターン化層を堆積するために、基板の位置を調整することを含むことができる。第２のパターン化層は、第１の印刷ステーションまたは第２の印刷ステーションにおいて印刷されうる。補正工程はまた、第１の印刷ステーションまたは第２の印刷ステーションにおける後続の基板のそれぞれの位置を決定することを含むことができ、必要な場合、基板の位置の調整が、基板への第２パターン化層の印刷に先立って行われる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、後続の基板のそれぞれが、第１のパターン化層上に第２のパターン化層を印刷するための第２の印刷ステーション内への移送のために、印刷ネスト（すなわち、基板シャトル）に配置されうる。補正工程はまた、後続の基板への第２のパターン化層の印刷に先立って後続の基板が位置合わせされることを確実にするために、印刷ネストの位置を調整することを含むことができる。補正工程はまた、印刷ステーションに配設される１つまたは複数のアクチュエータ（例えば、図９〜１０の参照番号９０２Ａ〜９０２Ｂ）の使用によって、第１のパターン化層上に第２のパターン化層を印刷することに先立って印刷スクリーンまたはマスクの位置を調整することを含むことができる。
【００２４】
この方法の実施形態は、第２または後続のパターン化印刷層の複数基板への直列または並列での印刷を調整および補正するために利用されることが可能であり、これらの基板上の印刷された層の正確な位置合わせを実現する。したがって、本明細書に記載の制御方法は、デバイス歩留り実績、および基板処理ラインの所有コスト（ＣｏＯ）を改善することができる。
【００２５】
図２では、方法の略図が示されており、ブロックＩは、第１の印刷層の位置の座標を検出するための、第１の印刷工程における第１の印刷層の第１の画像の第１の取得を示す。ブロックＩＩは、少なくとも取得された第１の画像およびそれに関連付けられた基板上の第１のパターン化層の位置の座標を記憶する工程を示す。ブロックＩＩＩは、第１の印刷層上に印刷された第２のパターン化層の第２の印刷工程を示す。ブロックＩＶは、第１の層上に印刷された第２の層の画像の第２の直接取得を示し、ブロックＶは、検査工程を示し、検査工程では、ブロックＩＩで記憶（すなわち格納）されまた第１の印刷層の位置の座標に関連付けられた第１の画像を使用して、第２の印刷工程を調整または補正するために閉ループフィードバック制御計算が行われる。
【００２６】
一実施形態では、スクリーン印刷システムが使用され、このスクリーン印刷システムは、基板が所望の材料でパターニングされ次いで１つまたは複数の後続処理チャンバで処理される結晶シリコン太陽電池製造ラインの一部分において、本発明に従ってスクリーン印刷プロセスを行うように適合される。後続の処理チャンバは、１つまたは複数のベーク工程および１つまたは複数の洗浄工程を行うように適合されうる。
【００２７】
上記の議論では、太陽電池デバイスの表面に、コンタクトパターンまたは相互接続パターンなどのパターンをスクリーン印刷するプロセスに主に焦点を当てているが、この構成は、説明される発明の範囲を限定することを意図していない。本発明の利益を享受しうる他の基板材料には、単結晶シリコン、多結晶シリコン、多結晶質シリコン、または他の望ましい基板材料を含有する活性領域を有することができる基板が含まれる。
【００２８】
基板に多層パターンを印刷する方法
図３は、本発明による基板に複数のパターンを形成するための方法１００の別の実施形態を示す。方法１００は、少なくとも、基板に第１のパターン化層を形成する第１の印刷工程１０５、ならびに基板に追加のパターン化層を形成するための第２の印刷工程１１０および第３の印刷工程１１５を含む。また、位置合わせ工程１２０Ａ、１２０Ｂが、方法１００の実行中に基板を位置合わせするために提供される。位置合わせ工程１２０Ａは、第１の印刷工程１０５と第２の印刷工程１１０の間で行われうる。位置合わせ工程１２０Ｂは、第２の印刷工程１１０と第３の印刷工程１１５の間で行われうる。方法１００はまた、第１の印刷工程１０５、第２の印刷工程１１０、および第３の印刷工程１１５の後に行われうる、基板の位置合わせの精度を決定する検査工程１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃ（例えば制御動作）を含む。方法１００はまた、印刷プロセスが完了して基板が別の処理環境に移送されうる排出工程１３０を含む。同じ説明が、適切に修正されて、４つ以上の印刷工程を提供する方法にあてはまり、また、２つの印刷工程を有するより単純な場合にもあてはまることは明らかである。
【００２９】
本発明のいくつかの実施形態では、各検査工程１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃは、対応する印刷工程の上流（例えば前）および下流（例えば後）の両方で行われる動作を含む。例えば、取得工程１３５Ａ、１３５Ｂが、基板に印刷された第１のパターン化層の位置の座標を検出するために、相関する印刷工程１０５、１１０の後、および更なる印刷工程１１０、１１５の前に行われる、基板に印刷された第１のパターン化層の光学画像を取得することを含む。記憶工程１４０、１４５は、取得工程１３５Ａ、１３５Ｂで取得された光学画像、およびそれに関連付けられた基板上の第１のパターン化層の位置の座標を記憶すること（すなわち、格納すること）を含む。第１の層上に印刷された更なるパターン化層の追加の光学画像を取得することを含む更なる取得工程１３５Ｂ、１３５Ｃは、第２の印刷工程１１０と第３の印刷工程１１５の一方または両方の後に行われうる。
【００３０】
方法１００は、第１の閉ループフィードバック計算工程１５０Ａ、および第２の閉ループフィードバック計算工程１５０Ｂを含むことができる。第１および第２の閉ループフィードバック計算工程１５０Ａ、１５０Ｂは、記憶動作１４０、１４５の際に格納された光学画像によって検出された第１のパターン化印刷層の位置の座標を使用することを含み、第１のパターン化層上の第２のパターン化印刷層の印刷位置合わせを調整または補正するために使用されうる。光学画像には、可視領域の光で検出された画像、および赤外領域または他の波長の光で検出された画像が含まれる。
【００３１】
計算工程１５０Ａおよび１５０Ｂは、システムコントローラで行うことができ、第１のパターン化層の座標と、第１のパターン化層上に印刷された第２のパターン化層とを比較する。例えば、第１のパターン化層と第２のパターン化層の一方または両方の座標が、２つの長方形に類似するデータとして格納される（すなわち記憶される）。この例では、第１のパターン化層および第２のパターン化層に対応する各長方形の頂点が比較される。頂点が最適に位置合わせされまたは重ねられている場合は、計算工程が中止され、第１のパターン化層が印刷された後続の基板が、調整なしに第１のパターン化層に対する第２のパターン化層の印刷によって処理される。しかし、頂点間のＸ−Ｙオフセットが最適に及ばない場合、オフセットが計算され、位置合わせ工程１２０Ａ、１２０Ｂで適切な補正の指示が利用されて、後続の基板に印刷された第１のパターン化層上に印刷される第２のパターン化層の印刷中に、Ｘ−Ｙオフセットを補正する。
【００３２】
図４は、図２および３に示された方法を実施することができるシステム４００の可能な実施形態を概略的に示す。システム４００は、連続的に、第１の印刷ステーション４５０と、第１の制御ステーション４５１と、第１の位置合わせデバイス４５４と、第２の印刷ステーション４６０と、第２の制御ステーション４６１と、第２の位置合わせデバイス４６４と、第３の印刷ステーション４７０と、第３の制御ステーション４７１と、排出ステーション４８０と、中央制御およびデータ処理ユニット４９０とを備えることができる。品質制御ステーション（図示せず）がシステム４００に結合されてもよく、あるいは、品質制御は、制御ステーション４５１、４６１、４７１のうちの１つまたは複数からのデータを使用して継続的にモニタされる。一実施形態では、各制御ステーション４５１、４６１、４７１はそれぞれ、検出デバイス４５２、４６２、４７２と指令および制御ユニット４５３、４６３、４７３とを備える。図４では、矢印は、システム４００の様々な部分の間のデータの流れの方向を示している。
【００３３】
本発明によれば、第１の印刷工程１０５では、ロボット設備および／またはコンベヤシステムなど既知の供給システムによって基板が供給される第１の印刷ステーション４５０と対応し、シルクスクリーン印刷が、基板、例えばシリコンベースウエハの表面上で実施され、多層パターンの第１の層を形成する。
【００３４】
第１の印刷工程１０５の下流では、本発明による方法のいくつかの実施形態は、基板に印刷された第１のパターン化層の第１の光学画像を第１の検出デバイス４５２によって取得し、基板上の第１のパターン化層の位置の座標を識別する第１の動作（すなわち、検査工程１２５Ａ）を提供する。第１の画像、およびそれに関連付けられた基板上の第１のパターン化層の位置の座標は、動作モードに応じて、第１の制御ステーション４５１の第１の指令および制御ユニット４５３の第１の電子メモリ４５３Ａに記憶され、場合によっては第２の制御ステーション４６１の第２の指令および制御ユニット４６３に送信されるか、または中央制御およびデータ処理ユニット４９０の中央電子メモリ４９０Ａに直接送信されて格納される。
【００３５】
第１の画像で検出された第１のパターン化層の位置の座標に関する情報は、第１の位置合わせデバイス４５４に送ることができる。第１の取得動作１３５Ａの後に、第１の位置合わせ工程１２０Ａを続けることができ、この工程では、空気圧、液圧、または機械的アクチュエータでありうる第１の位置合わせデバイス４５４、例えばスラスタが、第１の印刷層の位置に対し、第２の印刷工程１１０を実行するために適正に基板を配置する。
【００３６】
別の形態の実施形態では、第２の印刷ステーション４６０内に存在する印刷ヘッドの下方に基板を移動させるための、上記のようなスラスタなどの位置合わせデバイスによって、基板の適正な配置が達成される。第１の位置合わせデバイス４５４は、第１の印刷ステーション４６０内に存在する印刷ヘッドを配置するためのアクチュエータを含むこともできる。
【００３７】
パターンの第２の層が基板に第１の層上で印刷される第２の印刷工程１１０の後に、本発明は、第１の層と一緒に基板に印刷された第２のパターン化層の第２の光学画像を、第２の検出デバイス４６２によって取得する第２の動作（すなわち、検査工程１２５Ｂ）を提供する。
【００３８】
第２の画像は、動作モードに応じて、単に取得されうるか、または第２の制御ステーション４６１の第２の指令および制御ユニット４６３の第２の電子メモリ４６３Ａに格納され、場合によっては第３の制御ステーション４７１の第３の指令および制御ユニット４７３に送信されるか、または中央制御およびデータ処理ユニット４９０の中央電子メモリ４９０Ａに直接送信されて格納されることが可能である。
【００３９】
更に、第２の制御ステーション４６１の第２の指令および制御ユニット４６３が、直接取得された第２の画像に関連付けられた第２のパターン化層の位置の座標と比較される、第１の画像で検出された第１のパターン化印刷層の位置の座標を使用して、第１の閉ループフィードバック計算工程１５０Ａを実施し、計算の結果は、第１の位置合わせデバイス４５４に適切に指令をするために使用される。
【００４０】
第２のパターン化層の位置の座標に関する情報は、第１の位置合わせデバイス４５４に送ることができる。特に、上記データが整合的でない場合には、第２の制御ステーション４６１の第２の指令および制御ユニット４６３が、不整合を伝達するために閉ループフィードバック信号を第１の位置合わせデバイス４５４に送り、結果として第２の印刷を調節または補正する。
【００４１】
第１の取得動作１３５Ｂの後に、第２の位置合わせ工程１２０Ｂを続けることができ、この工程では、前述のような第２の位置合わせデバイス４６４、例えばスラスタが、第２の印刷層の位置に対し、第３の印刷工程１１５を実行するために適正に基板を配置する。第２の位置合わせ工程１２０Ｂの後、第３の印刷工程１１５および第３の検査工程１２５Ｃが実施される。
【００４２】
具体的には、第３の印刷工程１１５では、第３の印刷ステーション４７０と対応し、パターンの第３の層が印刷され、第３の検査工程１２５Ｃでは、第３の動作（すなわち、取得工程１３５Ｃ）が行われ、第３の検出デバイス４７２によって、第１の層上に印刷されている第２の層上に印刷された第３のパターン化層の第３の光学画像を取得する。
【００４３】
第３の画像は、動作モードに応じて、単に取得されうるか、または第３の制御ステーション４７１の第３の指令および制御ユニット４７３の第３の電子メモリ４７３Ａに格納されるか、または中央制御およびデータ処理ユニット４９０の中央電子メモリ４９０Ａに格納されることが可能である。
【００４４】
更に、第３の検査工程１２５Ｃでは、第３の制御ステーション４７１の第３の指令および制御ユニット４７３が、直接取得された第３の画像に関連付けられた第３のパターン化層の位置の座標と比較される、第２の画像で検出された第２のパターン化印刷層の位置の座標を使用して、第２の閉ループフィードバック計算工程１５０Ｂを行い、計算の結果は、第２の位置合わせデバイス４６４に適切に指令をするために使用される。
【００４５】
第３のパターン化層の位置の座標に関する情報は、第２の位置合わせデバイス４６４に送ることができる。特に、上記データが整合的でない場合には、第３の制御ステーション４７１の第３の指令および制御ユニット４７３が、不整合な位置合わせを伝達するために閉ループフィードバック信号を第２の位置合わせデバイス４６４に送る。
【００４６】
各指令および制御ユニット４５３、４６３、４７３はまた、検出されたデータを中央制御およびデータ処理ユニット４９０に供給し、中央制御およびデータ処理ユニット４９０は、ユーザによって事前に定義されたデータベースに従って収集データを編成し格納し、それらを、ユーザによって要求される形態および方法で、例えば統計的に、または製造プロセスのクリティカルポイントを識別するような様式で処理する。
【００４７】
図５に示される更なる変形形態では、例えば取得工程１３５Ａ〜１３５Ｃおよび／または検査工程１２５Ａ〜１２５Ｃを介して入手されたデータについての、すべてのデータ送信サブ工程が、単一の中央指令および制御ユニット５００によって管理されうる。単一の中央指令および制御ユニット５００は、電子メモリ５１０を備えることができ、電子メモリ５１０は、少なくとも取得された第１の画像を格納し、場合によっては、その後取得され上述のように閉ループフィードバック計算動作で使用される画像を各機会に格納する。一例では、中央指令および制御ユニット５００は、各印刷ステーション４５０、４６０、４７０の下流の検出デバイス４５２、４６２、４７２から到着するデータを処理し、事前設定されたプログラムに従ってデータを処理し、制御信号を異なる位置合わせデバイス４５４、４６４に送信する。上記のような中央制御およびデータ処理ユニット４９０および５００はまた、一般に、前述の制御ユニット４５３、４６３、４７３として構成されうることは明らかである。
【００４８】
閉ループフィードバック制御で使用される基板上の第１のパターン化印刷層の位置の座標が検出される、取得された少なくとも第１の光学画像の記憶により、第２および第３の堆積層を第１の印刷パターン化層と確実に位置合わせできることが可能である。一実施形態では、後続の第２および第３の層の配置の精度は、第１のパターン化印刷層に対して約１０ミクロン（μｍ）またはそれ未満のオーダーとすることができる。このスクリーン印刷の実施形態では、第２の印刷ステーション４６０および第３の印刷ステーション４７０はそれぞれ、後続の層の重なりを防止し二重印刷を可能にする第１の印刷ステーション４５０のスクリーン印刷ネットまたはマスクと同じスクリーン印刷ネットまたはマスクを装備する。また、少なくとも第１の印刷工程では、続いて追加の層によって覆われる可能性があり基板の活性表面面積を縮小することになる位置合わせマーカまたは他の特徴的認識および位置合わせ標識を印刷する必要がない。
【００４９】
図６は、多層パターン６３０が形成される基板６５０の表面６５１の平面図である。多層パターン６３０は、表面６５１に形成された複数の高濃度にドープされた領域６４１を含む。高濃度にドープされた領域６４１は、一般に、その中に堆積した約０．１原子パーセントまたはそれ未満のドーパント原子を有する基板６５０材料の部分を含む。高濃度にドープされた領域６４１のパターンタイプは、当技術分野で知られた従来のリソグラフィおよびイオン注入技法または従来の誘電体マスキングおよび高温炉拡散技法によって形成されうる。その上にパターン化金属コンタクト構造６４２が形成されて、金属フィンガ６６０および／またはバスバー６６２を形成することができる。
【００５０】
図７は、高濃度にドープされた領域６４１に配設された例えば銀（Ａｇ）からなる金属フィンガ６６０を有する、基板６５０の表面６５１の部分を示す。フィンガ６６０およびバスバー６６２などの金属コンタクト構造６４２は、高濃度にドープされた領域６４１に形成され、それにより、高品質の電気接続がこれら２つの領域の間に形成できるようにする。低抵抗で安定したコンタクトは、太陽電池の性能において重要である。しかし、高濃度にドープされた領域６４１に金属コンタクト構造６４２を位置合わせし堆積するプロセスは、一般に従来の技法を使用しては不可能である。なぜならば、通常、これらの技法を使用して、基板６５０の表面６５１における形成された高濃度にドープされた領域６４１のパターンの実際の位置合わせおよび配向を光学的に決定する方法が存在しないからである。
【００５１】
図８は、高濃度にドープされた領域６４１に配設された例えば銀（Ａｇ）からなる金属フィンガ６６０を有する基板６５０の表面６５１の部分の概略断面図である。金属フィンガ６６０の幅より小さい幅を有する狭い金属フィンガ構造８００を形成するように、金属フィンガ６６０上に第２のパターン化層を形成するために、二重印刷プロセスを利用することができる。
【００５２】
図３で説明された、より一般的な印刷工程１０５、１１０、１１５に関係した本発明の実施形態は、基板６５０の表面上の所望の多層パターン６３０において形成される高濃度にドープされた領域６４１（図６および７）上での二重印刷を用いる例えば銀の金属コンタクトの形成を含む太陽電池形成プロセスにおいて実施されうる。
【００５３】
二重印刷プロセスは、例えば、幅が異なるサイズの重畳フィンガ（例えば、図８に示された狭い金属フィンガ構造８００）、幅が同じサイズであるが、異なる材料または異なる機能で作製された重畳フィンガ、またはこれら２つのタイプの組み合わせを作製するように行われうる。
【００５４】
本発明の実施形態は、例えば、二重印刷モードを提供し、二重印刷モードにおいて、第１の印刷工程１０５（図３）では、ドーパントペーストが、高濃度にドープされた領域６４１の形成を可能にするために印刷され第２の印刷工程１１０（図３）では、金属フィンガ６６０を画成する例えば銀の幅広の金属線（図６および７）が、形成された高濃度にドープされた領域６４１に印刷され、第３の印刷工程１１５（図３）では、狭い金属フィンガ構造８００を画成する例えば銀の狭い金属線（図８）が、幅広の金属線（例えば金属フィンガ６６０）上に印刷されて、多層パターン６３０を有する金属コンタクト構造６４２を形成する（図６、７、および８参照）。１つまたは複数の熱処理工程が、印刷された層を更に処理するために各印刷工程（例えば、工程１０５、１１０、および１１５）の間でシステム（例えばシステム４００）における基板に対し行われてもよく、例えば、高濃度にドープされた領域６４１を形成するためにドーパントペーストにドーパント原子を打ち込むこと、ならびに／または第２および第３の印刷層に見られる金属材料と基板表面との間の良好な金属コンタクト（例えば、高濃度にドープされた領域６４１）をその密度を高めて形成することなどが行われてもよいことに留意されたい。
【００５５】
他の実施形態では、第１の印刷工程１０５の後に二重印刷モードを使用して、コンタクトペーストから金属化層を形成する（例えば、第２の印刷工程１１０で金属フィンガ６６０を形成する）ことができ、後続の第３の印刷工程１１５は、コンタクトペーストと異なる導体ペーストから金属化層を形成する（例えば、狭い金属フィンガ構造８００を形成する）ように印刷を行う。導体ペーストとコンタクトペーストの両方が、金属、例えば銀ベースの金属を含むことができる。
【００５６】
本発明の実施形態によれば、後でより正確に説明するように、図４で説明した印刷ステーション４５０、４６０、４７０の１つもしくは複数または各々は、図９〜１４に関連して説明される印刷システム９１０として構成することができる。
【００５７】
また、検出デバイス４５２、４６２、４７２および制御ユニット４５３、４６３、４７３が設けられた図４で説明した制御ステーション４５１、４６１、４７１は、図９、１０、１３、１４、１６、および１７に例示されるシステムコントローラ９００に関連付けられた図１６〜１８に関連して説明される検査システム４００として構成することができる。具体的には、制御ユニット４５３、４６３、４７３は、後述するシステムコントローラ９００として構成することができる。
【００５８】
更に、図４に示した前述の位置合わせデバイス４５４、４６４は、図９〜１４の印刷チャンバ９０２に関連して後で説明するアクチュエータ９０２Ａとして構成することができる。
【００５９】
図３で説明された、より一般的な制御工程（例えば、検査工程１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃ）および位置合わせ工程１２０Ａ、１２０Ｂに関係した本発明の実施形態はまた、詳細には、オーミックコンタクトを作ることを可能にするために、パターニングされた高濃度にドープされた領域に同様に成形またはパターニングされた金属コンタクト構造を確実に位置決めするために使用される、検査システムおよび対応するハードウェアを提供する。
【００６０】
スクリーン印刷システム
図９は、本発明の更なる態様による、図４および５のシステム４００の印刷ステーション４５０、４６０、４７０のうちの１つまたは複数として使用されうるスクリーン印刷システム９１０の一実施形態を示す概略等角図であり、図１０は、その実施形態の概略上面図である。図１１に示され図１６でより詳細に説明される光学検査システム１１００を使用して、太陽電池基板６５０の表面に所望のパターンで金属コンタクトを形成するために、スクリーン印刷システム９１０が本発明の実施形態と関連して利用されうる。
【００６１】
一実施形態では、スクリーン印刷システム９１０は、搬入コンベヤ９１１と、この実施形態の回転アクチュエータテーブルまたは回転移送デバイスとして構成されるアクチュエータアセンブリ９３０と、スクリーン印刷チャンバ９０２と、搬出コンベヤ９１２とを備える。搬入コンベヤ９１１は、入力コンベヤ９１３などの入力デバイスから基板６５０を受け取り（すなわち、図１０の経路「Ａ」）、アクチュエータアセンブリ９３０に結合された印刷ネスト９３１に基板６５０を移送するように構成されうる移動面９１６を備えることができる。一態様では、印刷ネスト９３１は、スクリーン印刷チャンバ９０２における印刷ヘッドに対する基板シャトル上の基板６５０の位置決めを提供する基板シャトルを備える。搬出コンベヤ９１２は、アクチュエータアセンブリ９３０に結合された印刷ネスト９３１から処理された基板６５０を受け取り、出口コンベヤ９１４などの基板除去デバイスに基板６５０を移送する（すなわち、図１０の経路「Ｅ」）ように構成されうる。入力コンベヤ９１３および出口コンベヤ９１４は、より大きな製造ラインの一部である自動基板搬送デバイスでありうる。
【００６２】
アクチュエータアセンブリ９３０は、回転アクチュエータ（図示せず）およびシステムコントローラ９００によって、「Ｆ」軸中心に回転させられ角度的に位置決めされることが可能であり、それにより、印刷ネスト９３１が、スクリーン印刷システム９１０内に選択的に角度的に位置決めされうる（例えば、図１０の経路「Ｄ１」および「Ｄ２」）。アクチュエータアセンブリ９３０はまた、スクリーン印刷システム９１０において基板処理シーケンスを行うために使用される印刷ネスト９３１または他の自動化デバイスを支援するための１つまたは複数の支持構成要素を有することもできる。
【００６３】
一実施形態では、アクチュエータアセンブリ９３０は、スクリーン印刷チャンバ９０２内で行われるスクリーン印刷プロセス中に基板６５０を支持するようにそれぞれ適合された４つの印刷ネスト９３１または基板支持体を含む。図１０では、アクチュエータアセンブリ９３０の位置を概略的に示し、１つの印刷ネスト９３１は、搬入コンベヤ９１１から基板６５０を受け取る位置「１」にあり、別の印刷ネスト９３１は、別の基板６５０がその表面にスクリーン印刷されたパターンを受けることができるようにスクリーン印刷チャンバ９０２内の位置「２」にあり、別の印刷ネスト９３１は、処理された基板６５０を搬出コンベヤ９１２に移送するための位置「３」にあり、別の印刷ネスト９３１は、位置「１」と位置「３」の間の中間段階の位置「４」にある。
【００６４】
スクリーン印刷チャンバ９０２は、スクリーン印刷プロセス中に位置「２」にある印刷ネスト９３１に配置された基板６５０の表面に所望のパターンで材料を堆積するように適合される。一実施形態では、スクリーン印刷チャンバ９０２は複数のアクチュエータ、例えばアクチュエータ９０２Ａ（例えばステッパモータまたはサーボモータ）を含み、これらのモータは、システムコントローラ９００と通信し、印刷されている基板６５０に対して、スクリーン印刷チャンバ９０２内に配設されたスクリーン印刷マスク９０２Ｂ（図９および図１３）の位置および／または角度配向を調整するために使用される。別の実施形態では、印刷ネスト９３１は、システムコントローラ９００からの命令に基づいて、スクリーン印刷マスク９０２Ｂに対して基板６５０を位置決めするために利用されうる。印刷ネスト９３１は、基板６５０を半径方向に（アクチュエータアセンブリ９３０のＦ軸に向かってまたは離れるように）移動するために利用されうる。アクチュエータアセンブリ９３０はまた、印刷ネスト９３１の角度位置（およびその上に位置決めされた基板６５０）を調整するために、Ｆ軸中心に回転されうる。印刷ネスト９３１および基板６５０の位置決めは、基板６５０または基板６５０上のスクリーン印刷層の取得された画像に基づいて、システムコントローラ９００で行われる計算に基づくことができる。
【００６５】
一実施形態では、スクリーン印刷マスク９０２Ｂは、金属シートまたはプレートを貫通し形成された穴、スロットまたは他の開口のような複数の特徴９０２Ｃ（図９および１３）を有する金属シートまたはプレートであり、それらの特徴により、基板６５０の表面上のパターンおよびスクリーン印刷材料（すなわちインクまたはペースト）の配置が画定される。一般に、基板６５０の表面に堆積されるべきスクリーン印刷パターンは、アクチュエータ９０２Ａと検査アセンブリ１０００からシステムコントローラ９００によって受け取られた情報とを使用して、基板表面の上に所望の位置でスクリーン印刷マスク９０２Ｂを配向することによって、自動的に基板６５０に位置合わせされる。一実施形態では、スクリーン印刷チャンバ９０２は、約１２５ｍｍと１５６ｍｍの間の幅および約７０ｍｍと１５６ｍｍの間の長さを有する太陽電池基板６５０に、金属含有または誘電体含有材料を堆積するように適合される。一実施形態では、スクリーン印刷チャンバ９０２は、基板６５０の表面に金属コンタクト構造を形成するために、基板６５０の表面に金属含有ペーストを堆積するように適合される。
【００６６】
システムコントローラ９００は、スクリーン印刷システム９１０全体の制御および自動化を促進し、また、中央処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）、メモリ（図示せず）、および支持回路（またはＩ／Ｏ）（図示せず）を含むことができる。ＣＰＵは、様々なチャンバプロセスおよびハードウェア（例えば、コンベヤ、光学検査アセンブリ、モータ、流体供給ハードウェアなど）を制御し、システムおよ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）をモニタするために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いずれかとすることができる。メモリはＣＰＵに接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、または他の任意の形態のローカルまたはリモートのデジタルストレージなど容易に入手可能なメモリの１つまたは複数とすることができる。ソフトウェア命令およびデータは、ＣＰＵに命令をするために符号化されメモリ内に格納される。支持回路もまた、従来のやり方でプロセッサを支持するためにＣＰＵに接続される。支持回路は、キャッシュ、電力供給、クロック回路、入力／出力回路、および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９００によって読取り可能なプログラム（またはコンピュータ命令）は、どのタスクが基板上で実行可能であるかを決定する。好ましくは、プログラムは、システムコントローラ９００によって読取り可能なソフトウェアであって、少なくとも基板位置情報、様々な制御される構成要素の移動のシーケンス、基板光学検査システム情報、およびそれらの任意の組み合わせを生成し格納するためのコードを含むソフトウェアである。本発明の一実施形態では、システムコントローラ９００は、高濃度にドープされた領域６４１（図６〜８）の位置、および／または存在する場合に位置合わせマークの位置を解決するパターン認識ソフトウェアを含む。システムコントローラ９００はまた、高濃度にドープされた領域６４１に形成されたパターン化層の位置を解決するパターン認識ソフトウェアを含む。
【００６７】
図１１は、図４および５のシステム４００の印刷ステーション４５０、４６０、４７０のうちの１つまたは複数として使用されうるスクリーン印刷システムすなわちシステム９１０の別の実施形態を示す概略等角図であり、図１２は、その実施形態の概略上面図である。図１６〜１８でより詳細に説明される光学検査システム１１００を使用して、太陽電池基板６５０の表面に所望のパターンに従って金属コンタクトを形成するために、スクリーン印刷システム９１０が本発明の実施形態と関連して利用されうる。
【００６８】
一実施形態では、図１１および１２におけるシステム９１０は、一般に、２つの搬入コンベヤ９１１と、図１１に示される実施形態における線形アクチュエータまたはコンベヤおよび図１２における回転テーブルまたは回転アクチュエータとして構成されるアクチュエータアセンブリ９３０とを備える。システム９１０はまた、複数の印刷ネスト９３１、複数のスクリーン印刷チャンバ９０２、２つの搬出コンベヤ９１２、およびシステムコントローラ９００を含む。搬入コンベヤ９１１は、それぞれが、入力コンベヤ９１３などの入力デバイスから未処理の基板６５０を受け取り、アクチュエータアセンブリ９３０に結合された印刷ネスト９３１に各未処理の基板６５０を移送することができるように、並行処理構成で構成される。更に、搬出コンベヤ９１２は、それぞれが、印刷ネスト９３１から処理された基板６５０を受け取り、出口コンベヤ９１４などの基板除去デバイスに各処理された基板６５０を移送することができるように、並行に構成される。
【００６９】
一実施形態では、図１１および１２におけるスクリーン印刷システム９１０は、（位置「１」および「３」にある）２つの印刷ネスト９３１を有し、それぞれが、処理された基板６５０を搬出コンベヤ９１２に移送するとともに、搬入コンベヤ９１１から処理されていない基板６５０を受け取るように配置される。
【００７０】
したがって、図１１および１２におけるシステム９１０では、基板の移動は、一般に経路「Ａ」をたどる。この構成では、（位置「２」および「４」にある）２つの他の印刷ネスト９３１のそれぞれは、スクリーン印刷チャンバ９０２の下に配置されて、それぞれの印刷ネスト９３１上に位置する処理されていない基板６５０上でスクリーン印刷が実施できるようにされる。
【００７１】
この並列処理構成は、処理システムの最小限のバルクで製造能力を増大することを可能にする。図１１および１２では、２つのスクリーン印刷チャンバ９０２および４つの印刷ネスト９３１を有するシステム９１０が示されているが、システム９１０は、本発明の範囲から逸脱することなしに追加のスクリーン印刷チャンバ９０２および／または印刷ネスト９３１を備えることができる。一実施形態では、印刷ネスト９３１におけるアクチュエータ（例えば、参照番号１０４８（図１５））が、システムコントローラ９００からの命令に基づいて、スクリーン印刷チャンバ９０２に対して基板６５０を位置決めするために利用されうる。印刷ネスト９３１は、基板６５０を半径方向に（アクチュエータアセンブリ９３０の中心に向かってまたは離れるように）移動するために利用されうる。追加または代替として、印刷プロセスに先立ってスクリーン印刷チャンバ９０２内で基板６５０を位置決めするために、各印刷ネスト９３１は、独立してＸおよびＹ方向ならびに回転方向に可動でありうる。印刷ネスト９３１および基板６５０の位置決めは、基板６５０の取得された画像に基づいてシステムコントローラ９００で行われる計算に基づくことができる。
【００７２】
図１３は、図４および５のシステム４００の印刷ステーション４５０、４６０、４７０のうちの１つまたは複数として使用されうるスクリーン印刷システムすなわちシステム９１０の別の実施形態を示す概略等角図であり、図１４は、その実施形態の概略上面図である。図１６〜１８でより詳細に説明される光学検査システム１１００（図示せず）を使用して、太陽電池基板６５０の表面に所望のパターンに従って金属コンタクトを形成するために、スクリーン印刷システム９１０が本発明の実施形態と関連して利用されうる。
【００７３】
一実施形態では、図１３および１４におけるシステム９１０は、搬入コンベヤ９１１と、この実施形態において線形移動ユニットとして構成されるアクチュエータアセンブリ９３０と、スクリーン印刷チャンバ９０２と、搬出コンベヤ９１２と、システムコントローラ９００とを備える。搬入コンベヤ９１１は、入力コンベヤ９１３などの入力デバイスから基板６５０を受け取り（すなわち、図１４の経路「Ａ」）、アクチュエータアセンブリ９３０に入口で結合された印刷ネスト９３１に基板６５０を移送するように構成されうる。搬出コンベヤ９１２は、アクチュエータアセンブリ９３０に出口で結合された印刷ネスト９３１から未処理の基板６５０を受け取り、出口コンベヤ９１４などの基板除去デバイスに基板６５０を移送する（すなわち、図１４の経路「Ｅ」）ように構成されうる。入力コンベヤ９１３および出口コンベヤ９１４は、より大きな製造ラインの一部である自動基板搬送デバイスでありうる。
【００７４】
搬入コンベヤ９１１は、基板６５０がスクリーン印刷チャンバ９０２内に導入される位置「１」、スクリーン印刷チャンバ９０２内の位置「２」、および処理された基板６５０がスクリーン印刷チャンバ９０２から排出され他の動作ステーションに搬送される第２の位置「３」から、基板６５０を移送する。二重または多重印刷の場合、基板６５０は、第２または更なる印刷工程を実施するために、位置「２」のスクリーン印刷チャンバ９０２内に再び導入され、次いで、スクリーン印刷チャンバ９０２から再び排出されて位置「３」に移動する。この交互の移動は、最終的な生産品が最終的に排出されるまで、印刷されるべき層の数に合わせた回数だけ繰り返される。
【００７５】
図１５に示すように、印刷ネスト９３１は、一般に、供給スプール１０３５、巻取りスプール１０３６、ローラ１０４０、および１つまたは複数のアクチュエータ１０４８を有するコンベヤアセンブリ１０３９からなり、１つまたは複数のアクチュエータ１０４８は、プラテン１０３８を横切って配置される支持材１０３７を供給および保持するように適合された供給スプール１０３５および／または巻取りスプール１０３６に結合される。プラテン１０３８は、一般に、基板支持面を有し、その面上で、スクリーン印刷チャンバ９０２で行われるスクリーン印刷プロセス中に基板６５０および支持材１０３７が位置決めされる。一実施形態では、支持材１０３７が、多孔性材料であり、多孔性材料は、支持材１０３７の片側に配設される基板６５０が、従来の真空発生デバイス（例えば、真空ポンプ、真空エジェクタ）により支持材１０３７の反対側に適用される真空によって、プラテン１０３８上に保持されることを可能にする。一実施形態では、基板６５０をプラテン１０３８の基板支持面に「チャック（ｃｈｕｃｋ）」できるように、プラテン１０３８の基板支持面に形成された真空孔（図示せず）に真空が適用される。一実施形態では、支持材１０３７は、例えば、たばこ巻紙に使用されるタイプの蒸散可能な紙からなる蒸散可能な材料、または同じ機能を発揮するプラスチックまたは布材料など別の類似の材料である。
【００７６】
一構成では、支持材１０３７上に位置決めされた基板６５０の移動が印刷ネスト９３１内で正確に制御できるように、アクチュエータ１０４８が、供給スプール１０３５および巻取りスプール１０３６と結合され、またはそれらと係合するように適合される。一実施形態では、供給スプール１０３５および巻取りスプール１０３６がそれぞれ、支持材１０３７の長さ方向の対向端を受け入れるように適合される。一実施形態では、アクチュエータ１０４８は、プラテン１０３８を横切る支持材１０３７の動きおよび位置を制御するために、供給スプール１０３５および／または巻取りスプール１０３６上に位置する支持材１０３７の表面に結合しまたは接触する１つまたは複数の駆動輪１０４７をそれぞれ含む。
【００７７】
一実施形態では、図９〜１４に示されるシステム９１０は、図１６〜１８により詳細に説明される検査アセンブリ１０００を備える。検査アセンブリ１０００は、印刷ネスト９３１上に位置する基板６５０を検査するように適合される
【００７８】
図９および１０のシステム９１０を特に参照すると、検査アセンブリ１０００は、位置「１」および位置「３」で印刷ネスト９３１上に配設された基板６５０を検査することができる。検査アセンブリ１０００は、位置「１」で印刷ネスト９３１上に配設された進入するまたは処理された基板６５０、およびアクチュエータアセンブリ９３０の回転の方向をたどって位置「３」における処理された基板６５０を検査するように配置された１つまたは複数のカメラ９２１を備えることができる。
【００７９】
図１１および図１２のシステム９１０を特に参照すると、検査アセンブリ１０００は、処理が実施された前および後に基板６５０を検査することができる。検査アセンブリ１０００は、ローディング／アンローディングのために位置「１」および「３」に位置決めされた基板６５０を検査するように配置された１つまたは複数のカメラ９２１を含むことができる。
【００８０】
図１３および図１４のシステム９１０を特に参照すると、検査アセンブリ１０００は、位置「３」で印刷ネスト９３１上に配設された基板６５０を検査することができる。検査アセンブリ１０００は、アクチュエータアセンブリ９３０の移動の方向に従って、印刷ネスト９３１が経路「Ａ」について前方または後方に移動されたかに応じて、位置「１」または位置「３」の処理された基板６５０を検査するように配置されたカメラ９２１を備えることができる。
【００８１】
これらの構成では、検査アセンブリ１０００は、検査をして、検査結果を印刷ネスト９３１上の基板６５０の配向および位置を解析するために使用されるシステムコントローラ９００に伝達することができる、少なくとも１つのカメラ９２１（例えばＣＣＤカメラ）および他の電子部品を含むことができる。別の実施形態では、検査アセンブリ１０００は、前述の光学検査システム１１００を備える。
【００８２】
基板表面６５１に形成された高濃度にドープされた領域６４１の位置合わせおよび配向を、その上に形成されるパターン化導電層を形成するのに先立って直接決定する目的で、システムコントローラ９００は、所望のデータを収集するために１つまたは複数の検査アセンブリ１０００を使用することができる。
【００８３】
図１７は、図１４に例示された印刷ネスト９３１および検査アセンブリ１０００の部分に組み込まれる、光学検査システム１１００の一実施形態を示す。一実施形態では、検査アセンブリ１０００は、カメラなどの検出器デバイス１１０１を備え、印刷ネスト９３１は、コンベヤアセンブリ１０３９、支持材１０３７、プラテン１０３８、および放射源１１０２を備える。この構成では、放射源１１０２は、電磁放射「Ｂ１」を、基板６５０が「チャック」される支持材１０３７およびプラテン１０３８を介し、基板６５０の表面６５２へ発するように適合される。次いで、発せられた電磁放射「Ｂ１」は、基板の部分を通過し、経路「Ｃ」をたどり、放出された放射の一部分を受け取るように配置された検出器デバイス１１０１に達する。一般に、支持材１０３７およびプラテン１０３８は、検出器デバイス１１０１およびシステムコントローラ９００によって受け取られ処理される電磁放射の信号対雑音比に重大な影響を及ぼさない材料および厚さで作製される。一実施形態では、プラテン１０３８は、光のＵＶ波長およびＩＲ波長を大きく遮らないサファイアなどの光学的に透明な材料から形成される。上述のように、別の実施形態では、放射源１１０３が、支持材１０３７およびプラテン１０３８上に位置決めされた基板６５０の表面６５１に電磁放射「Ｂ２」を送達するように構成され、したがって、放射された波長のうちの１つまたは複数が、基板６５０の部分によって吸収または反射され、経路「Ｃ」をたどって検出器デバイス１１０１に送達されるようになされる。
【００８４】
図９および１１は、位置「１」および位置「３」で印刷ネスト９３１上に配設された基板６５０の表面６５１を検査するように配置された検査アセンブリ１０００に関連付けられた、アクチュエータアセンブリ９３０の一実施形態を示す。
【００８５】
図１３は、位置「１」または位置「３」で印刷ネスト９３１上に配設された基板６５０の表面６５１を検査するように配置された検査アセンブリ１０００に関連付けられた、アクチュエータアセンブリ９３０の実施形態を示す。
【００８６】
通常、システム９１０における基板６５０の適切な位置合わせは、基板６５０の特徴または適切に印刷された１つもしくは複数のマーカに対する位置合わせに依存する。しかし、本発明では、第１の印刷と第２の印刷の間の基板６５０の異なる特徴を設ける必要がなく、第１のパターン化印刷層の印刷中にマーカを印刷または位置決めする必要もないことは、当業者には理解されよう。
【００８７】
どんな場合も、基板６５０の表面６５１にスクリーン印刷された後続の層の位置合わせの不出来が、適正に機能するように形成されたデバイスの能力に影響を及ぼし、したがってデバイスの性能に影響を及ぼすことがある。しかし、（１つまたは複数の）高濃度にドープされた領域６４１に導電層を配設するなど、スクリーン印刷層を別の形成されたパターンの上部に堆積するべき用途では、位置誤差を最小限に抑えることが更に重大となる。
【００８８】
光学検査システム
このように、本発明の実施形態では、第１の印刷工程１０５で印刷されパターニングされた高濃度にドープされた領域６４１の実際の位置合わせおよび配向を、図３で説明したような検査工程１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃに対応して決定し、次いで、先行のパターン化印刷層の格納された画像を使用する閉ループフィードバック計算工程によって収集された情報を使用して、第２および第３の印刷工程１１０、１１５を行って、高濃度にドープされた領域６４１の表面に多層パターンに従って金属コンタクトを形成する（図６〜８および図１７）。
【００８９】
図１６〜１８は、より一般的な前述の第１の検出デバイス４５２（図４および５）として使用されることが可能であり、したがって、基板６５０の表面に形成された（１つまたは複数の）高濃度にドープされた領域６４１のパターン（図６〜８および図１７）の実際の位置合わせおよび配向を決定するように構成される光学検査システム１１００の実施形態を示す。光学検査システム１１００は、一般に、所望の波長で放射を発するように構成された放射源１１０２および１１０３などの１つまたは複数の電磁放射源と、印刷パターン化層の相対的光学画像を取得するように、反射されたまたは吸収されていない放射を捉えるように構成された検出器デバイス１１０１とを含み、したがって、多層パターンの高濃度にドープされた領域６４１、ならびにより幅広の金属フィンガ６６０（図６〜８）および狭い金属フィンガ構造８００（図８）の位置合わせおよび配向を、基板６５０の他の高濃度にドープされていない領域に対して決定できるようになる。検出器デバイス１１０１によって取得された光学画像は、そこから配向および位置合わせデータが導かれて、次いで、システムコントローラ９００に送達され、システムコントローラ９００は、閉ループフィードバック計算工程１３５Ｃ、１５０Ｂ（図３）を実行し、結果として基板の配置位置合わせを調整および制御するように構成されており、この位置合わせは、パターニング金属化技法の使用による高濃度にドープされた領域６４１の表面上の金属フィンガ６６０および狭い金属フィンガ構造８００のような金属コンタクト構造の第２の印刷工程１１０（図３）および第３の印刷工程１１５（図３）のために行われる。
【００９０】
多層パターニング金属化技法は、スクリーン印刷プロセス、インクジェット印刷プロセス、リソグラフィックおよびブランケット金属堆積プロセス、または他の同様のパターニング金属化プロセスを含むことができる。一実施形態では、金属コンタクトが、図９〜１４に関連して本明細書に説明したように、スクリーン印刷システム９１０で行われるスクリーン印刷プロセスを使用して基板の６５０の表面に配設される。
【００９１】
高濃度にドープされた領域６４１がシリコン基板内に形成される構成では、紫外線（ＵＶ）および赤外線（ＩＲ）波長領域内の波長で発せられた電磁放射が、シリコン基板または高濃度にドープされた領域６４１によって、選択的に吸収、反射、または透過されることになると考えられる。したがって、放出された放射の透過、吸収、または反射の差異が、検出器デバイス１１０１およびシステムコントローラ９００によって解決できるある種の識別可能なコントラストを作り出すために使用されうる。一実施形態では、約８５０ｎｍと４ミクロン（μｍ）の間の波長で電磁放射を発することが望ましい。一実施形態では、放射源１１０２および１１０３のうちの１つまたは複数は、光の所望の波長のうちの１つまたは複数の波長を送達するために適合される発行ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００９２】
一実施形態では、光学検査システム１１００は、検出器デバイス１１０１が配設される側の基板６５０の面とは逆の基板６５０の表面６５２に電磁放射「Ｂ１」が送達されるように構成された放射源１１０２を有する。図１７に示される一例では、放射源１１０２は、太陽電池基板６５０の裏側（例えば表面６５２）に隣接して配設され、放射源１１０１は、基板６５０の表側（例えば表面６５１）に隣接して配設される。この構成では、シリコンの吸収端より長い、例えば１０６０ｎｍより長い光放射を使用して、発せられた電磁放射「Ｂ１」が、基板６５０を通過して経路「Ｃ」をたどり検出器１１０１に送達されることを可能にする。太陽電池用途で通常使用される一般に低濃度にドープされたシリコン基板（例えば、＜１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）に対する高濃度にドープされた領域の高いドーピングレベル（例えば、＞１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）によって、吸収または透過特性が、これらの波長の範囲内でこれらの領域ごとに大きく異なることになると考えられる。一実施形態では、約１．１μｍと約１．５μｍの間の範囲に放射される波長を限定することが望ましい。一例では、高濃度にドープされた領域は、少なくとも５０オームパースクエアの抵抗率を有する。
【００９３】
光学検査システム１１００の別の実施形態では、放射源１１０３は、検出器デバイス１１０１と同じ側である基板６５０の表面６５１に、電磁放射「Ｂ２」を送達するように構成される。このようにして、放射された波長の１つまたは複数が、基板６５０の部分、高濃度にドープされた領域６４１の部分、および金属フィンガ６６０の部分（図６〜８）、更に基板６５０上に存在する場合は狭い金属フィンガ構造８００（図８）によって、吸収または反射されることになる。反射された放射は、経路「Ｃ」をたどって検出器デバイス１１０１へ発せられる。この構成では、領域間の所望のコントラストを検出器デバイス１１０１によって検出することができるまで、約８５０ｎｍと４ミクロン（μｍ）の間の波長で光放射を発することが望ましい。
【００９４】
光学検査システム１１００の一実施形態では、基板６５０の表面上の、高濃度にドープされた領域６４１のパターン、金属フィンガ６６０（図６〜８）、および狭い金属フィンガ構造８００（図８）を更に検出するのを助けるために、（図１８に示される）２つの放射源１１０２および１１０３、ならびに１つまたは複数の検出器デバイス１１０１および１１０１Ａが使用される。この場合、放射源１１０２および１１０３を、それらが同じまたは異なる波長で放射を発するように構成することが望ましい。
【００９５】
検出器デバイス１１０１は、１つまたは複数の波長の受け取った電磁放射の強度を測定するように構成された電磁放射検出器、カメラ、または他の同様のデバイスを含む。一実施形態では、検出器デバイス１１０１は、放射源１１０２または１１０３の１つまたは複数によって発せられた所望の波長範囲内の基板の表面上の特徴を検出し解決するように構成されたカメラ１１０５（図１６および図１８）を含む。一実施形態では、カメラ１１０５は、検出された信号の信号対雑音比を高めるための冷却ＣＣＤアレイを有するＩｎＧａＡｓ型カメラである。いくつかの構成では、基板６５０の表面６５１とカメラ１１０５との間のエリアを囲むまたはシールドすることによって、周辺光から検出器デバイス１１０１を隔離することが望ましい。
【００９６】
一実施形態では、検出器デバイス１１０１はまた、カメラ１１０５と基板６５０の表面６５１との間に配設された１つまたは複数の光フィルタ（図示せず）を含む。この構成では、（１つまたは複数の）光フィルタが、特定の望ましい波長のみがカメラ１１０５に行き着くことが可能なように選択され、カメラ１１０５に受け取られる望ましくないエネルギーの量を減少させて、検出された放射の信号対雑音比を改善する。（１つまたは複数の）光フィルタは、例えば、Ｂａｒｒ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．またはＡｎｄｏｖｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入される、バンドパスフィルタ、狭帯域フィルタ、光学端フィルタ、ノッチフィルタ、または広帯域フィルタとすることができる。本発明の別の態様では、基板上に投射されカメラ１１０５によって検出される波長を制限するために、光フィルタが、放射源１１０２または１１０３と基板６５０との間に追加される。この構成では、広い範囲の波長を送達することができる放射源１１０２または１１０３を選択し、フィルタを使用して、基板６５０の表面６５１に当たる波長を制限することが望ましいことがある。
【００９７】
この目的のため、一実施形態では、カメラ１１０５の視野６７５が基板６５０の表面６５１の少なくとも１つの領域を検査することができるように、カメラ１１０５は表面６５１上に配置される。前述のように、システムコントローラ９００からアクチュエータ９０２Ａに送られるコマンドを用いて、スクリーン印刷マスクおよびひいては続いて堆積される材料を高濃度にドープされた領域６４１に位置合わせするために、カメラ１１０５によって受け取られた情報が使用される。通常のプロセス順序において、高濃度にドープされた領域６４１の位置情報データは、各印刷ネスト９３１上に位置決めされた各基板６５０に基板がスクリーン印刷チャンバ９０２に送達される前に収集される。検査アセンブリ１０００はまた、基板に形成されたパターン６３０をより適切に解決するのを助けるために、印刷ネスト９３１上に位置決めされた基板６５０のいくつかの異なるエリアを見るように適合された複数の光学検査システム１１００を含むことができる。
【００９８】
本発明は、独立請求項で示され特徴付けられる一方、従属請求項では、本発明の他の特徴または主要な発明の着想の変形を説明している。上記の目的に従って、本発明による方法の一実施形態は、基板上の多層パターンの印刷の閉ループフィードバック制御のために使用される。
【００９９】
本発明による方法は、少なくとも第１のパターン化層の基板上の第１の印刷工程と、少なくとも基板を位置合わせする工程と、少なくとも第１のパターン化層上への第２または後続のパターン化層の基板上の第２または後続の印刷工程と、少なくとも１つの第２または後続の印刷工程の後に位置合わせの精度を検査する工程とを含み、精度を向上するために、検査の結果が位置合わせ工程で使用される。
【０１００】
一実施形態では、検査工程は、基板上の第１のパターン化層の位置の座標を検出するために、第１の印刷工程の後、かつ少なくとも１つの第２または後続の印刷工程の前に、第１のパターン化層の第１の光学画像を取得する第１の動作を含む。検査は、少なくとも第１の光学画像、およびそれに関連付けられた基板上の第１のパターン化層の位置の座標を記憶する工程を含むことができる。検査工程はまた、少なくとも１つの第２または後続の印刷工程の後に、第１のパターン化層上に印刷された第２または後続のパターン化層の第２または後続の光学画像を取得する第２または後続の動作を少なくとも含むことができる。検査工程はまた、位置合わせ工程に介入することによって、第２または後続のパターン化層の位置を制御または補正するために、記憶された第１の光学画像と、それに関連付けられた基板上の第１のパターン化印刷層の位置の座標と、直接取得された第２または後続の光学画像とを使用する、閉ループフィードバックでの計算工程を含むことができる。
【０１０１】
別の実施形態では、基板に多層パターンを印刷するための閉ループフィードバック制御のための装置が提供される。この装置は、基板に第１のパターン化層を印刷する第１の印刷ステーションと、基板を位置合わせする少なくとも位置合わせ手段と、基板上で第１のパターン化層の上に第２または後続のパターン化層を印刷する少なくとも第２の印刷ステーションと、第２または後続のパターン化層の印刷の後に、位置合わせの精度を検査し、精度を向上するために、検査から導かれたデータを少なくとも位置合わせ手段にフィードバックするように構成された少なくとも制御手段とを備える。
【０１０２】
本発明の一目的は、印刷された層の適正な往復位置合わせを可能にする、基板上への多層パターンの印刷の閉ループフィードバック制御のための方法を提供することである。この方法は、先行の層が後続の層によって完全に覆われたとしても有用である。
【０１０３】
更に、本発明の一目的は、二重印刷のない区域を抑止して、これにより入手できる多層基板の性能を増大させることである。別の目的は、マーカの存在による活性表面のマスク効果を除去しない場合に低減することである。
【０１０４】
例えば、第１の層とその上に重ねられた第２の層とによって形成された多層構造は、コンタクトから送達される電流を増大できるが、一般に１０ミクロン（μｍ）の範囲の精度で様々な層が互いに適正に位置合わせされることを保証する必要があるため、印刷プロセスをより複雑にする。通常、自動移送デバイス上の基板の移動、および印刷ヘッドの移動が十分に制御されない場合、堆積されるパターンが不適切に形成される。
【０１０５】
一実施形態では、上記制御手段は、上記基板上の第１のパターン化層の位置の座標を検出するために、第２または後続の層が印刷される前に、第１のパターン化層の第１の光学画像を、また、第１のパターン化層上に印刷された第２または後続のパターン化層の少なくとも第２または後続の光学画像を両方とも直接取得するように構成された検出デバイスと、少なくとも第１のパターン化層の第１の光学画像およびそれに関連付けられた基板上の第１のパターン化層の位置の座標を記憶する記憶手段と、記憶された第１の光学画像、それに関連付けられた基板上の第１のパターン化層の位置の座標、および直接取得された第２または後続の光学画像を使用して、閉ループフィードバックにおける計算によって、位置合わせの検査を実施して、第２または後続のパターン化層の位置を補正するために、閉ループフィードバックにおける上記計算に基づいて、基板の位置合わせ手段に指令をする、１つまたは複数の制御および指令ユニットとに関連付けられる。
【０１０６】
本発明の一実施形態では、記憶手段は、上記１つまたは複数の制御および指令ユニットに含まれる。本発明の別の実施形態では、第１の印刷ステーションは、第２または後続の印刷ステーションと一致する。本発明の別の実施形態では、第１の印刷ステーションは、第２または後続の印刷ステーションと異なる。
【０１０７】
検出デバイスは、例えば、すべての印刷工程および／または印刷ステーションおよび／または印刷される基板のための単一検出デバイス、あるいは印刷工程および／または印刷ステーションおよび／または印刷される基板のそれぞれについての専用検出デバイスを提供する種々の変形形態に従って作製され構成されうる。
【０１０８】
一実施形態では、例えば、特定の検出デバイスを、所定の印刷ステーションへの入口またはそれからの出口に設け、別の特定の検出デバイスを、上記印刷ステーションからの出口に設けることができる。
【０１０９】
別の実施形態では、例えば、基板を適切に移動する設定とともに、単一の特定の検出デバイスを、所定の印刷ステーションへの入口またはそれからの出口に設けることができ、これにより、単一検出デバイスが、第１の印刷と第２または後続の印刷との両方の画像を取得することができる。
【０１１０】
本発明者らは、先行技術の欠点を克服し、上記および他の目的および利点を得るために、本発明を考案、試験、および実施した。本発明の実施形態は、基板または支持体上の多層パターンの印刷の閉ループフィードバック制御のための方法および設備を含む。本発明の典型的な用途は、例えば、シリコンまたはアルミナからなる基板を処理することであり、これは、光電池またはグリーンテープタイプ回路を形成するために使用することができる。
【０１１１】
本発明では、後続の印刷が先行の印刷を完全に覆う場合でも、閉ループフィードバック制御を使用することが可能である。更に、本発明では、異なる印刷ネットまたはマスクを使用する必要がなく、二重印刷がない区域の発生を回避することが可能であるので、これにより入手可能な多層基板の性能が増大する。更に、第２または後続の印刷動作でのみ印刷される場合があるマーカの使用を減らすまたは除去することによって、活性表面のマスキング効果が除去される。
【０１１２】
以上は本発明の実施形態を対象にしているが、本発明の他の更なる実施形態が、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考えられてよく、本発明の範囲は添付特許請求の範囲によって規定される。
【符号の説明】
【０１１３】
４００  システム
４５０  第１の印刷ステーション
４５１  第１の制御ステーション
４５２  第１の検出デバイス
４６２  第２の検出デバイス
４７２  第３の検出デバイス
４５３  第１の指令および制御ユニット
４６３  第２の指令および制御ユニット
４７３  第３の指令および制御ユニット
４５４  第１の位置合わせデバイス
４６０  第２の印刷ステーション
４６１  第２の制御ステーション
４５３Ａ  第１の電子メモリ
４６３Ａ  第２の電子メモリ
４７３Ａ  第３の電子メモリ
４６４  第２の位置合わせデバイス
４７０  第３の印刷ステーション
４７１  第３の制御ステーション
４８０  排出ステーション
４９０  中央制御およびデータ処理ユニット
４９０Ａ  中央電子メモリ
５００  中央指令および制御ユニット
５１０  電子メモリ
６３０  多層パターン
６４１  高濃度にドープされた領域
６４２  金属コンタクト構造
６５０  基板
６５１  表面
６６０  金属フィンガ
６６２  バスバー
８００  狭い金属フィンガ構造
９００  システムコントローラ
９０２  スクリーン印刷チャンバ
９０２Ａ  アクチュエータ
９０２Ｂ  スクリーン印刷マスク
９１０  スクリーン印刷システム
９１２  搬出コンベヤ
９１３  入力コンベヤ
９１４  出口コンベヤ
９１１  搬入コンベヤ
９２１  カメラ
９３０  アクチュエータアセンブリ
９３１  印刷ネスト
１０００  検査アセンブリ
１１０１  検出器デバイス
１１０２  放射源
１１０３  放射源
１０３５  供給スプール
１０３６  巻取りスプール
１０３７  支持材
１０３８  プラテン
１０３９  コンベヤアセンブリ
１０４０  ローラ
１０４８  アクチュエータ
１１００  光学検査システム
１１０５  カメラ
【図１Ａ】
2013093578.tif 000002
【図１Ｂ】
2013093578.tif 000003
【図２】
2013093578.tif 000004
【図３】
2013093578.tif 000005
【図４】
2013093578.tif 000006
【図５】
2013093578.tif 000007
【図６】
2013093578.tif 000008
【図７】
2013093578.tif 000009
【図８】
2013093578.tif 000010
【図９】
2013093578.tif 000011
【図１０】
2013093578.tif 000012
【図１１】
2013093578.tif 000013
【図１２】
2013093578.tif 000014
【図１３】
2013093578.tif 000015
【図１４】
2013093578.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
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