CN102325654A - 多层图案的丝网印刷方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例一般地提供在衬底上丝网印刷多层图案的设备与方法。在一实施例中，第一图案层并同多个对准标记印刷在衬底的表面上。相对于所述衬底的特征来量测对准标记的位置，以确定所述图案的实际位置。将所述实际位置与所述预期位置作比较以确定在所述衬底上的所述图案的布置的位置误差。为了更精确的布置并减少位置误差，可使用所述信息来调整要印刷在所述第一层上的下一个图案层的布置。

Description

多层图案的丝网印刷方法及设备
发明背景
技术领域
本发明实施例一般涉及在衬底的表面上丝网印刷多层图案的系统与工艺。
太阳能电池为可直接将太阳光转换成电功率的光电(PV)器件。太阳能电池通常具有一个或多个p-n结。各个p-n结包含在半导体材料中的两个不同区域，其中一侧作为p-型区域且另一侧作为n-型区域。当太阳能电池的p-n结暴露在太阳光(由光子的能量组成)时，太阳光经由光电(PV)效应直接转换成电力。太阳能电池产生特定量的电功率，并倾斜成具有用于传递期望量的系统功率的尺寸的模块。太阳能模块使用特定框架及连接器来与平板接合。太阳能电池通常形成在硅衬底上，其中所述硅衬底可为单晶硅衬底或多晶硅衬底。典型太阳能电池包括：硅晶片、衬底、或通常具有小于约0.3mm厚的片材，所述板材具有形成在衬底上的p-型区域上的n-型硅的薄层。
在过去十年间，光电(PV)市场已经历了超过30％的年度增长率。一些文章认为全世界的太阳能电池功率产量可能在未来超过10GWp。预估所有太阳能模块的超过95％将以硅晶片为基底。高市场增长率以及实质减少太阳能发电成本的需要已对廉价地形成高品质太阳能电池造成若干严峻的挑战。因此，制造商业用太阳能电池的一个主要部份在于通过改良器件良率及增加衬底产量来减少形成太阳能电池所需的生产成本。
已长期使用丝网印刷来在物体(例如布料或陶瓷)上进行印刷设计，并在电子工业中使用丝网印刷来印刷电组件设计(例如在衬底表面上的电接触或互连)。最先进的太阳能电池制造工艺亦使用丝网印刷工艺。在一些应用中，相比于印刷单层图案，期望在太阳能电池衬底上印刷出具有高深宽比(即，线高和线宽的比例)的接触线，以增加接触的电流携载能力。为了满足所述需求，已试图丝网印刷双层图案以增加印刷线的深宽比。然而，归因于在自动传送装置上的衬底的定位误差、衬底边缘的缺陷、或在所述自动传送装置上的衬底的偏移的丝网印刷图案的现有层上的第二层丝网印刷图案的未对准可导致较差的器件性能及较低的器件效率。
因此，需要用于生产太阳能电池、电子电路、或其它有用装置的丝网印刷设备，所述设备具有在系统内控制衬底上的双层丝网印刷图案的对准的改进方法。
发明内容
在本发明的一实施例中，丝网印刷工艺包含以下步骤：接收衬底，所述衬底具有印刷在衬底的表面上的第一图案层，其中所述图案包括至少两个对准标记；相对于所述衬底的至少一个特征确定至少两个对准标记的实际位置；比较至少两个对准标记的所述实际位置与至少两个对准标记的预期位置；确定至少两个对准标记的所述实际位置与预期位置间的偏移；考量所述所确定的偏移来调整丝网印刷装置；以及在所述第一图案层上印刷第二图案层。
在本发明的另一实施例中，丝网印刷工艺包含以下步骤：以丝网印刷装置将第一图案层印刷在衬底的表面上，其中所述图案包含多条导电薄线的结构及至少两个对准标记；在光学检测组件下移动所述衬底；摄取所述第一图案层的光学图像；相对所述衬底的至少一个特征确定至少两个对准标记的实际位置；比较至少两个对准标记的所述实际位置与至少两个对准标记的预期位置；确定所述实际位置与所述预期位置间的偏移；考量所确定的偏移来调整所述丝网印刷装置；以及通过经调整的丝网印刷装置将第二图案层印刷在所述第一图案层上。
在本发明的又一实施例中，丝网印刷系统包含：旋转致动器，所述旋转致动器具有置于其上的印刷槽(printing nest)且所述印刷槽可在第一位置、第二位置、及第三位置之间移动；输入输送器，所述输入输送器经定位以在所述第一位置将衬底装载至印刷槽上；丝网印刷腔室，所述丝网印刷腔室具有置于其中的可调整的丝网印刷装置，所述丝网印刷腔室经定位以当所述印刷槽在所述第二位置时将图案印刷在所述衬底上，其中所述图案包含多条薄线的导电结构及至少两个对准标记；光学检测组件，所述光学检测组件具有照相机及灯，所述光学检测组件经定位以当所述印刷槽在所述第一位置时摄取所述第一图案层的光学图像；输出输送器，所述输出输送器经定位以当所述印刷槽位于所述第三位置时卸载所述衬底；以及包含软件的系统控制器，配置成确定在所述第一图案层的光学图像中所摄取的对准标记的实际位置相对于对准标记的预期位置的偏移，并在将第二图案层印刷在所述第一图案层上之前考量所确定的偏移来调整所述丝网印刷装置。
附图简述
为了让本发明的上述特征更明显易懂，可参考实施例(一些在附图中绘示)给出在上文进行概括的本发明的更具体的描述。须注意的是，虽然附图仅说明本发明的典型实施例，且因此并非用以限定本发明的精神与范围，因为本发明可允许其它等效实施例。
图1A为可结合本发明的实施例使用以形成多层期望图案的系统的示意立体图。
图1B为图1A中的系统的示意顶平面图。
图2A为太阳能电池衬底的正表面、光接收表面的平面图。
图2B为太阳能电池衬底的一部分的示意截面图，其中所述太阳能电池衬底的一部分具有适当对准的印刷在第一层上的第二层。
图2C为例示丝网印刷层的未对准的太阳能电池衬底的示意立体图。
图3A例示根据本发明的一实施例的被印刷在衬底上的多个对准标记的多种示例。
图3B-3D例示根据本发明的实施例在衬底的正表面上的多个对准标记的多种配置。
图4A为旋转致动器组件的一实施例的示意立体图，其例示检测组件经定位以检测衬底的正表面的配置。
图4B例示旋转致动器组件的实施例，其用于控制衬底的正表面的照明。
图5为旋转致动器组件的一实施例的示意立体图，其中检测组件包括多个光学检测装置。
图6为根据本发明的一实施例的操作顺序的示意流程图，所述操作顺序用于精确地在衬底150的正表面上丝网印刷双层图案。
图7为系统的顶面视图，可结合本发明实施例与所述系统来形成多层期望图案。
具体实施方式
本发明实施例提供用于在丝网印刷系统中处理衬底的设备与方法，所述丝网印刷系统利用改良的衬底传送、对准、及丝网印刷工艺，这些改良的衬底传送、对准、及丝网印刷工艺可改良衬底处理线的器件良率性能及拥有成本(cost-of-ownership(CoO))。在一实施例中，所述丝网印刷系统(此后称为系统)适配成在晶体硅太阳能电池生产线的一部分中执行丝网印刷工艺，在所述生产线中用两层或更多层期望材料图案化衬底，且随后在一个或多个后续工艺腔室中处理所述衬底。所述后续工艺腔室适配成执行一个或多个烘烤步骤及一个或多个清洁步骤。在一实施例中，所述系统为位于可购自Baccini S.p.A.的SoftlineTM工具中的模块，Baccini S.p.A.为加州圣塔克拉拉的应用材料公司所拥有。虽然下述主要是探讨在太阳能电池器件的表面上丝网印刷图案(例如，互连或接触结构)的工艺，但所述配置并不旨在将本发明的范围限制于本文所描述的内容。
图1A为示意立体图而图1B为示意顶平面图，图1A与图1B例示丝网印刷系统或系统100的实施例，所述丝网印刷系统或所述系统100可结合本发明实施例使用以在太阳能电池衬底150的表面上形成多层的期望图案。在一实施例中，所述系统100包含传入输送器111、旋转致动器组件130、丝网印刷腔室102，以及传出输送器112。所述传入输送器111可配置成接收来自输入装置(例如，输入输送器113)的衬底150，并传送所述衬底150至印刷槽131，所述印刷槽131耦合至所述旋转致动器组件130。所述传出输送器112可配置成自耦合至所述旋转致动器组件130的印刷槽131接收经处理的衬底150，并传送所述衬底150至衬底移除装置，例如输出输送器114。所述输入输送器113及所述输出输送器114可以是自动衬底处理装置，它们是较大规模生产线的一部分。例如，所述输入输送器113及所述输出输送器114可为SoftlineTM工具的一部分，其中所述工具的所述系统100可为模块。
如图1A所示，所述旋转致动器组件130可藉由旋转致动器(未示出)及系统控制器101旋转并围绕“B”轴成角定位，使得所述印刷槽131可在所述系统100内选择性成角定位。所述旋转致动器组件130也可具有一个或多个支撑部件以利于控制用于在所述系统100中执行衬底处理顺序的印刷槽131或其它自动装置。
在一实施例中，所述旋转致动器组件130包括四个印刷槽131，或衬底支撑件，它们各自适配成在所述丝网印刷腔室102中执行丝网印刷工艺期间支撑槽衬底150。图1B示意性图示所述旋转致动器组件130的位置，其中印刷槽131在位置“1”以从输入输送器113接收衬底150，另一印刷槽131在丝网印刷腔室102内的位置“2”，使得另一衬底150可在衬底150的表面上接收丝网印刷图案，另一印刷槽131在位置“3”，以用于将经处理的衬底150传送至传出输送器112，以及另一印刷槽131在位置“4”，位置“4”为位置“1”与位置“3”之间的中间阶段。
在一实施例中，在系统100中的所述丝网印刷腔室102使用可购自Baccini S.p.A的常规丝网印刷装置，所述丝网印刷装置适配成在丝网印刷工艺期间在所述衬底150的表面上以期望图案来沉积材料，其中所述衬底150定位在位置“2”中的印刷槽131上。在一实施例中，丝网印刷腔室102含有多个致动器，例如，可与所述系统控制器101通信的致动器102A(例如，步进马达、伺服马达)，且可使用这种致动器通过从所述系统控制器101发出的命令来调整所述丝网印刷装置相对于衬底的位置和/或角度定向。在一实施例中，丝网印刷腔室102适配成在太阳能电池衬底150上沉积含有金属或含有电介质的材料。在一实施例中，所述太阳能电池衬底150具有介于约125mm与约156mm之间的宽度及介于约70mm至约156mm之间的长度。
在一实施例中，所述系统100包括检测组件200，所述检测组件200适配成检测位于位置“1”的印刷槽131上的衬底150。所述检测组件200可包括一个或多个照相机121，照相机121定位成检测位于位置“1”中的印刷槽131上的传入衬底150或经处理的衬底150。在一实施例中，所述检测组件120包括至少一个照相机121(例如，CCD照相机)及其它能够检测并传送所述检测结果至所述系统控制器101的电子部件，所述系统控制器用来分析在所述印刷槽131上的衬底150的定向及位置。
所述系统控制器101促进整体系统100的控制及自动化，且所述系统控制器可包括中央处理单元(CPU)(未示出)、存储器(未示出)、及支持电路(或I/O)(未示出)。所述CPU可为任何形式的计算机处理器之一，这种计算机处理器用于工业设置中以用来控制多种腔室工艺及硬件(例如，输送器、探测器、马达、流体传递硬件等)，并监控所述系统及腔室处理(例如，衬底位置、处理时间、探测信号等)。所述存储器连接至CPU并为可读存储器中的一个或多个，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何形式的数字存储器、本地或远程。软件指令及数据可被编码及存储在存储器之内以所述指示CPU。支持电路也可连接至CPU以常规方式来支持处理器。支持电路也可包括高速缓冲存储器、电源、时钟电路、输入/输出电路、子系统等。可由所述系统控制器101读取的程序(或计算机指令)确定可在衬底上执行哪个任务。优选地，所述程序是可由系统控制器101读取的软件，所述程序包括至少产生及存储个衬底位置信息、各种受控部件的移动的顺序、衬底检测系统信息、及任何所述至少产生及存储个衬底位置信息、各种受控部件的移动的顺序、衬底检测系统信息的组合的编码。在本发明的一实施例中，所述系统控制器101包括图案识别软件以分辨对准标记的位置，如参照图3A-3D的后续描述。
图2A为太阳能电池衬底150的正表面155或光接收表面的平面图。当照射太阳能电池时，由形成在太阳能电池中的结产生的电流会通过置于所述太阳能电池衬底150的正表面155上的正面接触结构156与置于所述太阳能电池150的背表面(未示出)的背面接触结构(未示出)。如图2A所示，正面接触结构156可配置成宽间隔的薄金属线，或指状物(finger)152，薄金属线或指状物152可供应电流至较大的汇流条(bus bar)151。一般而言，正表面155涂覆有介电材料(诸如，氮化硅(SiN))薄层，所述介电材料薄层作为抗反射涂层(ARC)以将光反射减到最小。因为所述太阳能电池衬底150的背表面不是光接收表面，因此所述背面接触结构(未示出)一般不会局限在薄金属线。
在一实施例中，汇流条151及指状物152在衬底150的正表面155上的放置取决于在所述丝网印刷腔室102(图1A)中使用的丝网印刷装置相对于所述印刷槽131上的衬底150的位置的对准。丝网印刷装置一般为包含在丝网印刷腔室中的片材或板材，所述丝网印刷装置具有多个孔、狭缝、或其它形成在其中的特征，以界定在所述衬底150的正表面155上的丝网印刷墨水或糊浆的图案与布置。一般而言，在所述衬底150的表面上的指状物152及汇流条151的丝网印刷图案的对准取决于丝网印刷装置对所述衬底边缘的对准。举例来说，汇流条151及指状物152的单层丝网印刷图案的布置可具有相对于边缘150A的预期的位置X与预期的角度定向R，以及相对于所述衬底150的边缘150B的预期的位置Y，如图2A所示。在所述衬底150的正表面155上的指状物152及汇流条151的单层丝网印刷图案与在所述衬底150的正表面155上的预期位置(X，Y)及预期角度定向R的位置误差可用位置偏移(ΔX，ΔY)与角度偏移(ΔR)来描述。因此，位置偏移(ΔX，ΔY)为汇流条151与指状物152的图案的布置相对于边缘150A与150B的误差，角度偏移(ΔR)为汇流条151与指状物152的印刷图案的角度对准相对于衬底150的边缘150B的误差。在所述衬底150的正表面155上的汇流条151及指状物152的单层丝网印刷图案的未对准可能影响已形成器件正确执行的能力且因此影响系统100的器件良率。然而，在具有印刷在彼此之上的多层丝网印刷图案的应用中，将位置误差减到最小变得越来越关键。
在增加正面接触结构156的电流携载能力而不减少已完成太阳能电池的效率的尝试中，可通过以两个或更多后续层来丝网印刷汇流条151及指状物152的图案，增加汇流条151及指状物152的高度而不会增加厚度。图2B为衬底150的一部分的示意侧视截面图，其中所述衬底150的一部分具有与汇流条151A及指状物152A的第一层适当地对准的汇流条151B及指状物152B的第二层。
图2C为太阳能电池衬底150的示意立体图，其例示未对准的丝网印刷层。一般而言，将第二层丝网印刷图案对准至所述第一层取决于丝网印刷装置相对于衬底150的边缘150A、150B的对准，如图2A所示。然而，第二层相对于第一层的未对准，可能是因为衬底150的位置的改变和/或所述第一丝网印刷操作与后续丝网印刷操作间的测量容限的复合效应(compounded effect)而发生。通常，指状物152B及汇流条151B的第二层相对于指状物152A及汇流条151A的第一层的未对准，可用位置的未对准(X1，Y1)及角度的未对准R1来描述。第二层丝网印刷图案相对于第一层丝网印刷图案的位置及角度的未对准可能由于比单个图案层覆盖或遮蔽更多正表面155而降低器件性能及器件效率，导致系统100的器件良率的整体性减小。
为了改良第二层丝网印刷图案与第一层丝网印刷图案的对准的精确性，本发明实施例利用一个或多个光学检测装置、系统控制器101、以及一个或多个对准标记，所述光学对准标记在印刷第一层丝网印刷图案期间形成在所述衬底150的正表面155上，以自动地调整第二层丝网印刷图案相对于所述第一层丝网印刷图案的对准。在一实施例中，通过使用系统控制器101自一个或多个光学检测装置所接收到的信息及系统控制器相对汇流条151A及指状物152A的第一层控制丝网印刷装置的位置及定向的能力，以自动方式将汇流条151B及指状物152B的第二层对准至汇流条151A与指状物152A的第一层。丝网印刷装置可耦合至一个或多个致动器102A，致动器102A适配成以自动化的方式在丝网印刷腔室102内将丝网印刷装置定位及定向至期望的位置。在一实施例中，光学检测装置包括包含在所述检测组件200中的一个或多个部件。在一实施例中，所述一个或多个对准标记或多个基准标记可包括下文所描述的图3A-3D所例示的对准标记160。
图3A例示对准标记160的多种示例，例如对准标记160A-160D，这些对准标记可在汇流条151A与指状物152A的第一层的丝网印刷工艺期间形成在所述衬底150的正表面155上，并被检测组件200用来找出丝网印刷在衬底150的正表面155上的汇流条151A与指状物152A的第一层的位置偏移(ΔX，ΔY)及角度偏移(ΔR)。在一实施例中，对准标记160印刷在衬底150的正表面155的未使用区，以防止对准标记160影响所形成的太阳能电池器件的性能。在一实施例中，对准标记160可具有圆形形状(例如，对准标记160A)、矩形形状(例如，对准标记160B)、十字形状(例如，对准标记160C)、或字母数字形状(例如，对准标记160D)。一般期望选择标记160的形状使建立在系统控制器101中的图案识别软件能分辨所述对准标记160的实际位置，且因此可根据检测组件200的所观察的图像分辨在所述衬底150的正表面155上的汇流条151A与指状物152A的第一层丝网印刷图案的实际位置。系统控制器101可随后由预期位置(X，Y)分辨位置偏移(ΔX，ΔY)并由预期角度定向R分辨角度偏移ΔR，并在印刷汇流条151B与指状物152B的第二层时调整丝网印刷装置以将位置的未对准(X1，Y1)及角度的未对准R1最小化。
图3B-3D例示在衬底150的正表面155上的对准标记160的多种配置，对准标记160可用来改良由系统控制器101根据由检测组件200所接收到的图像来计算偏移测量值的精确性。图3B例示两个对准标记160被放置在靠近衬底150的正表面155上的相对角落的配置。在此实施例中，通过将对准标记160尽可能远的散布开来，与在衬底150上的特征(例如边缘150A或150B)的相对误差可更精确地被分辨。图3C例示三个对准标记160的另一配置，其中对准标记被印刷在靠近衬底150的正表面155上的多个角落以帮助分辨汇流条151A与指状物152A的第一图案层的偏移。
图3D例示三个对准标记160的另一配置，这些准标记被印刷在横过衬底150的正表面155的多个策略位置。在此实施例中，对准标记160中的两个被定位在平行于边缘150A的直线上，且所述第三对准标记160定位在垂直于边缘150A的距离处。在此实施例中，系统控制器101中的图案识别软件产生垂直的基准线L1及L2，以提供关于汇流条151A与指状物152A的第一层相对于衬底150的位置及定向的附加信息。
图4A为旋转致动器组件130的实施例的示意立体图，其例示检测组件200定位成检测置于印刷槽131上的衬底150的正表面155的配置。在一实施例中，照相机121定位在衬底150的正表面155上方，使得照相机121的观察区域122可检测所述衬底150上的表面155的至少一个区域。在一实施例中，观察区域122定位成可观察一个或多个对准标记160以及衬底150的特征(例如，衬底边缘150A)，从而向系统控制器101提供关于汇流条151A与指状物152A的第一层丝网印刷图案的偏移的信息。在一实施例中，观察区域122定位成观察在衬底150上的多个特征(例如边缘150A与150B)以及一个或多个对准标记160，从而提供关于对准标记160与理想位置的位置偏移的座标信息，并因而提供在所述衬底150的正表面155上的汇流条151A与指状物152A的第一层的位置偏移(ΔX，ΔY)与角度偏移ΔR。因此，由于均可改变各个印刷槽131相对于旋转致动器组件130、输入输送器111及印刷腔室102的位置，可分别调整定位在旋转致动器组件130与丝网印刷腔室102中的各个印刷槽131的对准。
图4B例示光学检测组件200的一实施例，所述光学检测组件200用于控制衬底150的正表面155的照明以改良由照相机121所接收到的位置信息的精确性。在一实施例中，灯123可定向成使得由从灯123投射的光“D”被对准标记160遮蔽所产生的阴影161最小化。一般而言，由于反射光E至少含有反射自对准标记160的第一组分E1及反射自阴影区域161的第二组分E2，阴影161可影响对准标记160的量测尺寸。阴影161可能影响照相机121分辨出对准标记160的真实宽度W1与对准标记160的表观宽度W1+W2之间的能力。
因此，期望将灯123尽可能接近正交于(即，90度)衬底150的正表面155来定向，以减少阴影161的尺寸。在一实施例中，灯123以介于约80度至约100度的角度F来定向。在另一实施例中，灯123以介于约85度至约95度的角度F来定向。
在一实施例中，亦期望控制由灯123传递的光的波长以帮助改良光学检测系统200的能力以精确地分辨对准标记160在衬底150的正表面155上的位置。在一实施例中，灯123使用红色LED来照明衬底150的正表面155。当汇流条151A与指状物152A的第一层被印刷在氮化硅(SiN)抗反射涂覆(ARC)层(所述氮化硅(SiN)抗反射涂覆(ARC)层通常形成在太阳能电池衬底150的正表面155上)时，红色LED光是特别有效的。在一实施例中，期望将照相机121的观察区域122定位在对准标记160上，其中所述对准标记160印刷在所述衬底150的正表面155上的形成有ARC的区域中。
图5为旋转致动器组件130的一实施例的示意立体图，其中检测组件200包括多个光学检测装置。在一实施例中，检测组件200包括照相机121A、121B及121C，这些照相机适配成观察衬底150的正表面155的三个不同区域。在一实施例中，照相机121A、121B及121C各自定位成观察衬底150的正表面155的一区域(将印刷的对准标记160包含在其中)。在此实施例中，汇流条151A与指状物152A的第一层的布置的测量精确性可归因于减小每个个别观察区域122A、122B及122C的尺寸且因此增大分辨率或每单位面积的像素数目的能力而得到改善，同时仍允许对准标记160的位置尽可能地横过衬底150的正表面155散布开以减小对准误差量。
图6为根据本发明的一实施例的操作顺序600的示意流程图，用于精确地在衬底150的正表面155上丝网印刷双层图案。参照图6、1A及1B，在衬底装载操作602中，第一衬底150沿着路径A装载至位于旋转致动器组件130的位置“1”的印刷槽131上。在选择性第一对准操作603中，光学检测组件200可摄取衬底150的正表面155的图像，且系统控制器101可基于这些图像将丝网印刷装置配置在丝网印刷腔室102内，以在衬底150的正表面155上印刷图案。在此操作中，图案的位置是基于衬底150的一些特征(例如衬底150的边缘150A及150B)的位置。
在操作604中，旋转致动器组件130旋转使得含有装载衬底150的印刷槽131以顺时针方向沿着路径B 1移动至印刷腔室102内的位置“2”。在操作606中，第一层丝网印刷图案(例如汇流条151A、指状物152A)及至少两个对准标记160印刷在衬底150的正表面155上。在一实施例中，三个或更多的对准标记160印刷在衬底150的正表面155上。在一实施例中，第二衬底150装载至位于位置“1”的印刷槽131上。在此实施例中，第二衬底150追随与第一装载衬底150的路径相同的路径通过整个操作顺序。
在操作608中，旋转致动器组件130旋转使得含有第一装载衬底150的印刷槽131以顺时针方向沿着路径B2移动至位置“3”。在一实施例中，含有第二衬底150的印刷槽131移动至位置“2”，以在所述第二衬底150上印刷第一层丝网印刷图案。在一实施例中，第三衬底150装载至位于位置“1”的印刷槽131上。在此实施例中，第三衬底150追随与第二衬底150的路径相同的路径通过整个操作顺序。
在操作610中，旋转致动器组件130旋转使得含有第一装载衬底150的印刷槽131以顺时针方向沿着路径B3移动至位置“4”。在一实施例中，含有第二衬底150的印刷槽131移动至位置“3”。在一实施例中，第三装载衬底150至位于位置“2”，以在所述第三装载衬底150上印刷第一层丝网印刷图案。在一实施例中，第四衬底150装载至位于位置“1”的印刷槽131上。在此实施例中，第四衬底150追随与第三衬底150的路径相同的路径通过整个操作顺序。
在步骤612中，旋转致动器组件130旋转使得含有第一装载衬底150的印刷槽131以顺时针方向沿着路径B4移动回到位置“1”。
在操作614中，分析第一层丝网印刷图案的对准。在一实施例中，光学检测装置200摄取至少两个印刷在衬底150的正表面155上的对准标记160的图像。这些图像可由系统控制器101中的图像识别软件读取。所述系统控制器101通过分析所述至少两个对准标记160并将所述至少两个对准标记160与预期位置(X，Y)与角度定向R来做比较，从而确定丝网印刷图案的位置偏移(ΔX，ΔY)与角度偏移ΔR。为了后续将第二层丝网印刷图案(例如，汇流条151B及指状物152B)印刷至所述第一层丝网印刷图案上，随后系统控制器101使用从所述分析获取的信息来调整丝网印刷腔室102内的丝网印刷装置的位置。
在一实施例中，光学检测装置200摄取置于衬底正表面155上的三个对准标记160的图像。在一实施例中，系统控制器101识别三个对准标记160相对于理论基准框架的实际位置。系统控制器101随后确定离理论基准框架的三个对准标记160中的每一个的偏移，并使用座标转换算法以将所述印刷腔室102内的丝网印刷装置的位置调整至理想位置，以在后续以更显著精确地相对于第一层对准的情况下，印刷汇流条151B及指状物152B的第二层。在一实施例中，可使用普通最小平方(ordinary least squares，OLS)方法或相似方法来最佳化用于印刷第二层的丝网印刷装置的理想位置。举例而言，可确定各个对准标记160与理论基准框架的偏移，且所述丝网印刷装置的理想位置可根据函数最佳化，其中所述函数将对准标记160的实际位置与理论基准框架间的距离最小化。
在操作616中，旋转致动器组件130旋转使得含有第一装载衬底150的印刷槽131以顺时针方向沿着路径B5移动回到丝网印刷腔室102中的位置“2”。
在操作618中，使用从操作614的分析取得的对准位置将第二层丝网印刷图案(例如，汇流条151B与指状物152B)印刷至第一层丝网印刷图案上(例如，汇流条151A与指状物152A)。因此使用在操作614期间由系统控制器101所接收的对准标记位置信息，来相对于第一层形成期间所产生的对准标记160的实际位置定向及定位第二层丝网印刷图案材料。由于第二层的布置取决于第一层的实际位置且与第一层和衬底150的特征(例如边缘150A与150B)以及第二层与衬底150的特征的关系无关，因此，减少第二层的布置的误差。本领域技术人员应了解，第一层相对于衬底150的特征及随后第二层相对于衬底150的特征的布置比直接相对于第一层丝网印刷图案对准第二层丝网印刷图案提供近两倍的误差。
在操作620中，旋转致动器组件130旋转使得含有第一装载衬底150的印刷槽131以顺时针方向沿着路径B6移动回到位置“3”。在操作622中，第一装载衬底150在位置“3”中从印刷槽131被卸载，所述第一装载衬底150上印制有一双层图案丝网印刷。操作顺序600持续进行直到空的印刷槽131再次回到位置“1”以装载另一衬底150重复整个顺序。
在一实施例中，可在操作604与614之间实施多个处理步骤，例如第一层的干燥或固化，且因此衬底150不须保持定位在相同的印刷槽131上。例如，使用第一系统100(图1A)将第一层置于衬底150的表面上，且随后在第二系统100将第二层形成在衬底150上。在一配置中，操作602-604在第一系统100中实施，其中所述第一系统100具有第一衬底支撑件(例如，印刷槽131)、第一光学检测装置200、及第一系统控制器101，且操作614-618在第二系统100中实施，其中所述第二系统100具有第二衬底支撑件(例如，第二印刷槽131)、第二光学检测装置200、及第二系统控制器101。在另一配置中，衬底两次通过同一个系统100。
尽管在图1A与1B中参照具有单输入及单输出的系统100来描述了本发明实施例，本发明的实施例亦可相同地应用在具有双输入及双输出的系统700，如图7所示。
图7为系统700的顶平面图，可结合本发明实施例使用所述系统700以在衬底150的正表面150上形成多层的期望图案(例如，汇流条151及指状物152)。如图所示，系统700与绘示在图1A及1B的系统100的不同之处在于，在系统700中包括两个输入输送器111及两个输出输送器112。系统700与系统100不同之处还在于，系统700中包括两个丝网印刷腔室102。然而，本发明实施例关于系统700的操作顺序实质上相同于系统100中的操作顺序。举例来说，关于第一衬底150的操作顺序600如先前参照图6所述，最初装载至位置“1”。然而，操作顺序600可同时运行以将第二衬底150最初装载至位置“3”。
另外，虽然参照双层丝网印刷工艺描述了本发明的实施例，本发明的附加实施例也可等效应用至在衬底的表面上印刷有附加层的丝网印刷工艺。
虽然前述是针对本发明的实施例，但可在不背离本发明的基本范围的情况下，设计出其它及进一步的实施例，且本发明的范围由以下权利要求书所确定。

Claims (18)

1.一种丝网印刷工艺，包含以下步骤：
接收衬底，所述衬底具有印刷在所述衬底的表面上的第一图案层，其中所述图案包括至少两个对准标记；
相对于所述衬底的至少一个特征，确定所述至少两个对准标记的实际位置；
比较所述至少两个对准标记的所述实际位置与所述至少两个对准标记的预期位置；
确定所述至少两个对准标记的实际位置与预期位置间的偏移；
考量所确定的偏移来调整丝网印刷装置；以及
将第二图案层印刷在所述第一图案层上。
2.如权利要求1所述的丝网印刷工艺，其特征在于，所述图案进一步包含：导电材料线。
3.如权利要求2所述的丝网印刷工艺，其特征在于，所述衬底为多边形且所述至少两个对准标记的每一个印刷在不同的角落区域中。
4.如权利要求1所述的丝网印刷工艺，其特征在于，确定所述对准标记的实际位置的步骤包含以下步骤：摄取所述对准标记的光学图像并识别所述光学图像上的所述对准标记的物理特性。
5.如权利要求4所述的丝网印刷工艺，其特征在于，所述对准标记的预期位置是在印刷所述第一层之前相对于所述衬底的至少一个特征来确定的。
6.如权利要求4所述的丝网印刷工艺，其特征在于，至少三个对准标记印刷在所述衬底的表面上。
7.如权利要求6所述的丝网印刷工艺，其特征在于，比较所述对准标记的实际位置的步骤包含以下步骤：在所述两个对准标记之间构建第一基准线，并在第三对准标记及所述第一基准线之间构建第二基准线，其中所述第二基准线垂直于所述第一基准线。
8.如权利要求6所述的丝网印刷工艺，其特征在于，确定所述偏移的步骤包含以下步骤：测量各个对准标记的实际位置与预期位置间的距离并通过座标转换算法计算所述偏移。
9.一种丝网印刷工艺，包含以下步骤：
以丝网印刷装置将第一图案层印刷在衬底的表面上，其中所述图案包含导电薄线的结构与至少两个对准标记；
在光学检测组件下移动所述衬底；
摄取所述第一图案层的光学图像；
相对于所述衬底的至少一个特征来确定所述至少两个对准标记的实际位置；
比较所述至少两个对准标记的实际位置与所述至少两个对准标记的预期位置；
确定所述实际位置与预期位置间的偏移；
考量所确定的偏移来调整所述丝网印刷装置；以及
通过经调整的丝网印刷装置来将第二图案层印刷在所述第一图案层上。
10.如权利要求9所述的丝网印刷工艺，其特征在于，进一步包含以下步骤：在印刷所述第一层之前，相对于所述衬底的至少一个特征确定所述对准标记的预期位置。
11.如权利要求10所述的丝网印刷工艺，其特征在于，确定所述对准标记的实际位置的步骤包含以下步骤：摄取所述对准标记的光学图像并识别所述光学图像上的所述对准标记的物理特性。
12.如权利要求11所述的丝网印刷工艺，其特征在于，至少三个对准标记印刷在所述衬底的表面上。
13.如权利要求12所述的丝网印刷工艺，其特征在于，比较所述对准标记的实际位置的步骤包含以下步骤：在两个所述对准标记之间构建第一基准线，并在第三对准标记及所述第一基准线之间构建第二基准线，其中所述第二基准线垂直于所述第一基准线。
14.如权利要求11所述的丝网印刷工艺，其特征在于，确定所述偏移的步骤包含以下步骤：量测各个对准标记的实际位置与预期位置间的距离并通过座标转换算法计算所述偏移。
15.一种丝网印刷系统，包含：
旋转致动器，所述旋转致动器具有置于其上的印刷槽，且所述印刷槽可在第一位置、第二位置、以及第三位置之间移动；
输入输送器，所述输入输送器定位成将衬底装载在所述第一位置中的所述印刷槽上；
丝网印刷腔室，所述丝网印刷腔室具有置于其中的可调整的丝网印刷装置，所述丝网印刷腔室定位成当所述印刷槽在所述第二位置时将图案印刷在所述衬底上，其中所述图案包含薄线的导电结构及至少两个对准标记；
光学检测组件，所述光学检测组件具有照相机及灯，所述光学检测组件定位成当所述印刷槽在所述第一位置时摄取第一图案层的光学图像；
输出输送器，所述输出输送器定位成当所述印刷槽在所述第三位置时卸载所述衬底；以及
包含软件的系统控制器，所述软件配置成确定在所述第一图案层的光学图像中所摄取的所述对准标记的实际位置相对于所述对准标记的预期位置的偏移，并在将第二图案层印刷在所述第图案层上之前考量所确定的偏移来调整所述丝网印刷装置。
16.如权利要求15所述的丝网印刷系统，其特征在于，所述光学检测组件进一步包含多个照相机，且其中所述灯配置成以基本上正交于所述衬底的表面来引导光束，其中所述衬底定位在光学检测组件下方。
17.如权利要求16所述的丝网印刷系统，其特征在于，所述系统控制器进一步包含软件，所述软件配置成相对于所述衬底的至少一个特征定位所述对准标记的实际位置。
18.如权利要求17所述的丝网印刷系统，其特征在于，所述丝网印刷图案包含至少三个对准标记。
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