CN102484944B - 用于印刷电子组件的印刷方法及相关控制装置 - Google Patents

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Abstract

印刷一或多个印刷轨迹至印刷支撑件或基板上的印刷方法包含二或多个印刷步骤，其各自利用印刷装置，根据预定印刷轮廓，沉积材料层至印刷支撑件上。在各印刷步骤中，继第一步骤后，各材料层至少部分沉积于前一印刷步骤印刷的材料层项部，使各印刷材料层相对底下的至少一个材料层有相同或不同的印刷轮廓，以便产生和先前印刷的至少一个区域一样或不同的接触区，各印刷步骤沉积的材料与至少一个下层印刷沉积的材料相同或不同。

Description

用于印刷电子组件的印刷方法及相关控制装置
技术领域
本发明有关用于印刷电子组件、在基板上沉积一或多个印刷轨迹的印刷方法、以及相关控制装置。
本发明的实施例涉及以用于在基板上沉积一或多个印刷轨迹的专家系统为基础的控制方法，或者例如用于丝网印刷、喷墨印刷、激光或其它步骤的印刷支撑件，以例如在晶圆、基板或薄片或硅板上印刷导电轨迹，以处理生产线及制造光电电池，以及相关控制装置。
特别地，方法用于利用丝网印刷、喷墨印刷、激光或其它印刷类型的方式来制造单层或多层图案、或用以在印刷支撑件上定义物理图案的工厂。
背景技术
太阳能电池为将太阳光直接转换成电能的光电组件。太阳能电池通常制作在硅基板上，其可为单晶或多晶或无定形硅基板。熟知的太阳能电池类型包含硅基板或晶圆，其厚度小于约0.3毫米(mm)，且在基板的另一区顶部具有硅薄层。
例如，用于太阳能电池技艺的印刷方法(例如多层)采行丝网印刷、喷墨印刷或其它已知方式，以例如根据预定印刷屏蔽，接续沉积相同材料、不同材料、金属或绝缘层而形成预期电子图案，其具有细导线、集流器及/或配电线，及/或基板上有绝缘轨迹。
此外，在多层印刷例子中，已知方法提供用来高度精确对准印刷站或某一印刷与下一印刷间的各站的屏蔽或印刷网，以在基板上沉积相等构造的二或多层，较佳为在彼此顶部，而达预定高度。
已知印刷方法的一个缺点在于，例如为确保导线的预定导电率，各导线的导电材料与基板的半导体材料间不可能一直获得最佳接触表面。
此外，由于各导线具有实质方形或矩形截面，其为同一重叠矩形截面与相关各层的总和，故其总体导电率取决于总层数高度和其宽度。
所以必须避免制造太窄的导线，但此实质上会因各线凸起于基板上的遮蔽区域，导致所制太阳能电池的效率降低。
另外，在此方法中，必须准确控制印刷步骤的操作条件、以及其它每一附属工作步骤和每一个别操作片段所得结果。
为精确控制操作条件，可使用一连串调整机器参数。
解决方式和方法为众所周知，其提供控制步骤，其中利用适合的检测组件，在印刷图案层至印刷支撑件上之前和之后、或在制造印刷支撑件本身相关的另一工作步骤期间，取得多个参数，以检测任何可能误差。
若测得误差落在预定或所需容差外，则修改对准装置、印刷头或其它设备的设定，以达到适当的反馈修正量让后续印刷支撑件运作。
此控制方法的缺点在于，需在每次循环开始时调整对准装置、印刷头和任何其它设备，例如在不同批次印刷支撑件间的片段。
另外，在处理期间，若检测到所制印刷支撑件缺乏均一性或机器的功能参数不一致，则需重新设定所有的操作参数。
这些缺点造成机器停机时间延长，因而需采用有经验的操作员，以致生产率不足，并增加制造印刷支撑件的生产成本而导致无效率的生产力。
本发明的目的为达成印刷方法，其能改进在印刷支撑件或基板上的印刷过程，及提高效率和所制太阳能电池的能源性能。
本发明的另一目的为改进控制方法及达成用于印刷图案至印刷支撑件上的控制装置，其能缩短机器的停机时间及/或设定操作参数相关的时间。
申请人设计、测试及实施本发明，以克服此技艺的缺点，并获得这些和其它用途和优点。
发明内容
本发明由独立权利要求阐述及描绘特征，从属权利要求则描述本发明的其它特征、或主要发明构想的变化例。
根据上述目的，利用印刷装置且根据确定印刷图案，沉积一或多个印刷轨迹至印刷支撑件上的印刷方法包含二或多个印刷步骤，其各自利用印刷装置，例如丝网印刷装置、激光或喷墨或其它，并根据预定印刷轮廓，沉积材料层至印刷支撑件上。
根据本发明，方法包含至少一个工作循环，其中在各印刷步骤中，继第一步骤后，各材料层至少部分沉积于前一印刷步骤印刷的材料层顶部。各印刷材料层相对底下的至少一个材料层有预定的印刷轮廓，以便与先前印刷的至少一个区域产生接触区。此外，每一印刷步骤沉积的材料可和前一印刷步骤印刷的材料一样或不同。
以下，提及印刷或下层，此参照与印刷或层是否紧临下方无关。
从而，可制造例如多层导线，其中第一层(接触印刷支撑件的层)，即基板，是由包含玻璃化混合物的材料制成，故于高温加热处理时，金属基胶可穿透绝缘层，并容许胶接触基板而获得预期接触电阻。后续层例如由纯粹导电或绝缘的材料制成。
玻璃化混合物可为市场上容易找到的任一材料。
在一个实施例中，加热处理温度最好为500℃至900℃，较佳约700℃。
此外，由于后续层可根据不同印刷轮廓印刷，即使是相对例如横向尺寸较大的第一层，仍可实质缩减基板上各线凸起的遮蔽区域，因而提高所制太阳能电池的转换效率。
根据本发明的方法提供对准步骤，其在对应的印刷步骤上游进行，其中利用对准装置，相应对准印刷支撑件和印刷装置，以于预定位置印刷对应层。
根据本发明，方法包含检测步骤，其配合对准步骤，其中利用检测装置，取得与正在操作的印刷支撑件和相关印刷步骤有关的信息。
检测步骤检测的资料用来命令对准步骤中的对准装置。从而，可修正印刷装置与正在操作的基板间的对准，以补偿检测误差或差异、校正印刷装置的功能参数，及修正预期操作与所得间的差异。
其它获取资料可与环境及/或操作参数有关。
根据本发明的变化例，方法包含至少一个印刷步骤，其输送能蚀刻至少部分印刷支撑件及/或其覆盖层及/或印刷材料层的切口材料，以定义沉积座而确保改善印刷材料层与基板间的连结。
根据本发明另一变化例，在切口材料的印刷步骤后，方法提供清洁印刷支撑件及/或沉积座的步骤，以在印刷后续材料层前，消除任何残余杂质。
本发明的精神和范围亦涵盖提供在各印刷步骤间、或其结束时，不论其顺序，施行印刷支撑件的其它工作步骤，例如气态扩散步骤、化学侵蚀步骤、工作控管、测试步骤或其它。
根据本发明的变化例，工作循环包含至少一个记忆步骤，其中利用记忆装置，将检测步骤取得的资料存入数据库。此外，方法包含至少一个比较步骤，其中利用处理装置，比较存入数据库的资料与至少一个先前工作循环的记忆步骤所记的资料。从而，可执行对应的对准步骤及/或印刷步骤中可能的修正动作。修正动作包含例如修正印刷支撑件及/或印刷该层或材料层的位置。
本发明的变化例的精神和范围涵盖提供在目前正操作的印刷支撑件上，反馈执行修正动作或补偿。
根据本发明另一变化例，在随后将操作的印刷支撑件上，前馈执行修正动作或补偿。
根据又一变化例，资料包含印刷材料层前后的印刷支撑件位置。
根据再一变化例，资料还包含印刷层相对一或多个可能前层及/或相对预定参考位置的对准及/或位置。
另一变化例提供：资料包含印刷支撑件相对对应的印刷平面的对准。
又一变化例提供：资料包含与印刷装置位置及/或印刷步骤涉及的所有部件位置有关的可能机械及/或热偏差或偏移。
根据再一变化例，资料包含印刷步骤期间检测的操作参数。
根据本发明的变化例，操作参数至少包含印刷步骤涉及的至少一些部件的温度。
根据另一变化例，操作参数包含印刷步骤涉及的至少一些部件的机械与气动工作压力。
根据本发明又一变化例，资料还包含印刷装置及/或其一些部件所经历的操作循环次数，包括耗材部件，例如印刷网。
如此，通过获取一或多个资料、记忆资料及与先前取得资料相比，可定义个案记录，其容许更准确又最佳化分析印刷支撑件的操作。处理及比较允许存取记忆资料及偶尔动态设定参数，以修正印刷装置和所有涉及部件的操作条件。
每一循环可施行该方法的步骤，以获得从一印刷到另一印刷间的印刷准确性，并用于印刷多层图案，其不需操作员介入，即可补偿任何例如因组成印刷装置的一或多个部件劣化、或印刷支撑件或印刷支撑件的印刷平面热膨胀引起的偏差。
此亦容许从第一次印刷起，自动对准印刷装置和印刷支撑件，及防止或至少减少最初装配时可能的手动操作。故新工作循环开始时、或转换不同生产批次后，可避免不希望的机器停机时间和机器停机时间不当延长、提高生产率及减少印刷支撑件的最后成本。
根据本发明的变化例，资料利用检测装置取得，其可决定印刷前印刷装置与印刷支撑件的相应位置，及/或印刷后沉积层相对预期印刷图案的位置。
根据另一变化例，利用检测环境及/或印刷支撑件操作时的温度及/或湿度的检测装置取得资料。
根据又一变化例，利用检测印刷装置及/或印刷步骤涉及部件相关的压力或受力或位置的检测装置取得资料。
本发明的精神和范围涵盖了检测装置包含检测器，其检测印刷支撑件的类型或批次。
附图说明
本发明的上述和其它特征在参考优选实施例说明后，将变得更明显易懂，参照附图给出非限定示例，其中：
图1A为根据本发明一个实施例的处理系统的立体视图；
图1B为图1A系统的平面视图；
图2为根据本发明的多层印刷方法沉积二层材料后的俯视图；
图3为图2的侧视图；
图4A-4D为根据本发明的方法的工作步骤示意图；
图4E为根据本发明实施例的操作顺序的示意图；
图5A-5D为根据本发明的方法按不同操作顺序的工作步骤示意图；
图6为根据多层印刷方法沉积二层材料后的侧视图；
图7为图6的俯视图；
图8A-8D为按操作顺序进行图6及7印刷的工作步骤示意图；
图9为根据本发明用于印刷图案的控制方法的示意图；
图10为根据本发明的控制装置的俯视图；
图11为根据本发明的控制多层图案印刷的方法流程图；
图12为根据本发明一个实施例的基板表面的平面视图，其具有重掺杂区和图案化金属接触结构形成于上；
图13A为根据本发明一个实施例的图12所示的部分基板表面的特写侧视图；
图13B为根据本发明另一个实施例的图12所示的部分基板表面的特写侧视图。
为了方便理解，在多个图中尽可能使用相同的附图标记来表示各图共有的相同组件。应理解，可将一个实施例的组件与结构特征有利地结合至其它实施例中，而不需进一步列举。
具体实施方式
参照附图，根据本发明的方法为用于印刷图案的多层印刷方法，例如丝网印刷多层至印刷支撑件或基板150或晶圆上，其由硅或其它半导体材料组成，且较佳是用于制造太阳能电池的方法。
附图示出能进行所示方法的控制装置80的实施例和本发明实施例相关的基板处理系统或系统100。
装置80可安插在太阳能电池生产线，特别是利用丝网印刷来制造多层图案于基板150上。
图1A为根据本发明一个实施例的系统100的立体视图。
在此例中，以下将参照导线11的实施例，其用来以毛细方式收集太阳能电池在所有表面进行光电作用所产生的电流，并将其输送到导电集流器或配电线。
导线11可含金属，例如铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、钴(Co)、铼(Rh)、镍(Ni)、锌(Zn)、铅(Pb)、钯(Pd)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、钒(V)、钨(W)或铬(Cr)。在一示例中，导线11为至少部分由含银(Ag)或锡(Sn)的金属胶制成。
应理解根据本发明的方法也可用于制造其它导电或绝缘结构。
参照图2及3，其中显示部分导线11沉积在基板150上，方法包含至少二个印刷步骤，如下所述，其各自利用印刷站且根据预定印刷轮廓，制造相等数量的导电材料层或导线11。印刷步骤可包括网印过程、喷墨印刷过程、微影或毯覆式金属沉积过程、或其它类似的图案化金属过程。
图1B为印刷系统或系统100的一个实施例的俯看平面视图，其可配合本发明实施例使用而印刷图案，例如印刷多层至太阳能电池基板150的表面。
在一个实施例中，系统100大致包括二个送进输送器111、致动器组件140、多个处理嵌套131、多个处理头102、二个送出输送器112和系统控制器101。送进输送器111配置成平行处理构造，从而各自接收来自输入组件(如输入输送器113)的未处理基板150，及将未处理基板150传送到连接至致动器组件140的处理嵌套131。此外，送出输送器112经平行配置以各自接收来自处理嵌套131的已处理基板150，及将已处理基板150传送到基板移除组件，例如出口输送器114。
在一个实施例中，每一出口输送器114适于将已处理基板150传送通过烤箱199，以利用处理头102固化沉积于基板150上的材料。
在本发明的一个实施例中，系统100为网印处理系统，处理头102包括网印部件，其配置以网印图案化材料层至基板150上。
在另一个实施例中，系统100为喷墨印刷处理系统，处理头102包括喷墨印刷部件，其配置以沉积图案化材料层至基板150上。在又一个实施例中，系统100为处理系统，其在处理头102中包括材料移除部件，例如用以剥除或蚀刻基板150的一或多个区域的激光。在其它实施例中，系统100包含其它基板处理模块，其需精确移动及放置基板以供处理。
图1A及1B示出系统100具有二个处理嵌套131(设在位置“1”和“3”)，其各自设置来将已处理基板150传送到送出输送器112，及接收来自送进输送器111的未处理基板150。故在系统100中，基板大致根据图1A及1B路径“A”移动。在此构造中，其余二个处理嵌套131(设在位置“2”和“4”)各自设在处理头102下方，以进行过程(如网印、喷墨印刷、材料移除)处理置于各处理嵌套131上的未处理基板150。
此平行处理构造能增加处理容量并有最小的处理系统占地面积。虽然图式显示系统100具有二个处理头102和四个处理嵌套131，但系统100也可包含附加处理头102及/或处理嵌套131，不脱离本发明的保护范围。
在一个实施例中，送进输送器111和送出输送器112包括至少一个传送带116，其利用与系统控制器101通讯的致动器(未示出)来支撑及运送基板150至系统100内的预定位置。尽管图1A及1B大致示出二个传送带型基板传送系统，然其它类型的传送机构也可用来进行同样的基板传送及定位功能，不脱离本发明的基本范围。
在一个实施例中，系统100还包括监视系统200，其适于在进行处理前后定位及监视基板150。监视系统200包括一或多个检测装置或照相机120，其设置以监视位于图1A及1B所示的装载/卸载位置“1”与“3”的基板150。
监视系统200一般包括至少一个照相机120(如电荷耦合组件(CCD)照相机)和其它电子部件，其能定位、监视及把结果传递到系统控制器101。在一个实施例中，监视系统200找出送入基板150的特定特征结构位置，并把监视结果传递到系统控制器101来分析基板150的方向和位置，以于处理基板150前，协助精确放置处理头102下方的基板150。
在一个实施例中，监视系统200监视基板150，从而将遭破坏或不当处理的基板移出生产线。在一个实施例中，处理嵌套131含有照灯或其它类似的光辐射组件，其照射放置其上的基板150，以供监视系统200更易监视。
系统控制器101协助整体系统100的控制及自动化，且可包括中央处理单元(CPU)或处理子单元25(图10)、内存128和支持电路(或I/O)(未示出)。CPU或处理子单元25可为任一型式的计算机处理器，其可用于工业设定来控制不同的腔室过程与硬件(如输送器、检测器、马达、流体输送硬件等)，及监控系统与腔室过程(如基板位置、过程时间、检测讯号等)。内存128连接CPU或处理子单元25，且可为一或多种容易取得的内存，例如随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何其它近端或远程的数字储存器。
软件指令与资料可加以编码及存入内存，用以指示CPU。支持电路亦连接至CPU，以通过传系统方式支持处理器。支持电路可包括快取、电源、时钟电路、输入/输出电路、次系统等。系统控制器101可读取的程序(或计算机指令)决定施行于基板的任务。较佳地，程序为系统控制器101可读取的软件，其包括至少产生及储存基板位置信息的代码、各种控制部件的移动顺序、基板监视系统信息、和其任何组合物，此将说明于后。
在一个实施例中，用于系统100的二个处理头102可为取自AppliedMaterials Italia Srl的传系统网印头，其适于在网印过程期间，沉积预定图案的材料至位于位置“2”或“4”的处理嵌套131上的基板150表面。在一个实施例中，处理头102包括多个致动器，例如致动器105(如步进马达或伺服马达)，其与系统控制器101通讯，并用来调整设于处理头102内的网印屏蔽(未示出)相对正在印刷的基板150的位置及/或角向。
在一个实施例中，网印屏蔽为金属片或板，其具多个孔洞、狭缝或其它穿孔贯穿其中，从而定义图案及供网印材料配置于基板150的表面。在一个实施例中，网印材料包含导电墨水或胶、介电墨水或胶、掺质凝胶、蚀刻凝胶、一或多种屏蔽材料、或其它导电或介电材料。
通常，利用致动器105和系统控制器101所接收来自监视系统200的信息，可定向网印屏蔽，进而使待沉积至基板150表面的网印图案层自动对准基板150。在一个实施例中，处理头102适于沉积含金属或含介电质的材料至宽度约125毫米(mm)至156mm、长度约70mm至156mm的太阳能电池基板上。
特别地，在第一印刷步骤中，利用丝网印刷站的第一印刷网或网印屏蔽，沉积第一金属材料的第一层12，以例如最佳化第一层12和线11与半导体材料基板150间的接触。第一层12根据预定印刷轮廓沉积。
第一金属材料例如包含玻璃化混合物，故其可穿透绝缘层，并与基板150间有良好的电气接触。
作为玻璃化混合物和绝缘层的材料并无限制，且可为市场上容易取得的任一材料。
第一印刷网符合制造整体待印刷图案的至少一个部分，且具有印刷屏蔽来定义以第一层12制造的图案部分尺寸。
在第二印刷步骤中，利用丝网印刷站的第二印刷网，输送第二金属材料而沉积第二层14。如图2及3所示，第二层14至少部分沉积在第一层12上。
在此例中，第二印刷网适于根据第二印刷轮廓沉积第二层14，其实质类似第一印刷轮廓、但有较小面积且对应该层12的接触表面。
第二印刷网或网印屏蔽设有多个特征结构，例如宽度比第一印刷网小的孔洞、狭缝或其它穿孔，以于印刷第二层14后，定义较小面积的接触表面。第一印刷网的宽度值可为约80微米(μm)至约120μm，第二印刷网的第二印刷网典型宽度值则为约20μm至约40μm，其小于第一印刷网。
第二金属材料例如不含玻璃化混合物、而仅纯粹由导电材料组成，如此可最佳化层12、14间的电气接触电阻和导线11的导电率。
印刷方法继第二步骤后还提供其它印刷步骤，以例如利用第二网，制造其它金属层且恰沉积在第二层14的顶部，直到达预定总体厚度，进而根据预期电性参数制造导线11。
对准步骤提供在对应印刷步骤的上游，其中利用致动器105使网印屏蔽对准相对基板150，以于预定位置印刷对应层。
印刷方法还提供检测步骤，其配合对准步骤，其中利用监视系统200，取得与正在操作的基板150和相关印刷步骤有关的信息。
应理解印刷步骤可于相等数量的印刷头102内进行，且各印刷步骤间可进一步提供工作步骤，例如使用干燥箱或其它适合组件干燥化沉积层的其它步骤。
干燥步骤可在邻接系统100的印刷头102的干燥箱(如位置“4”)或烤箱199中进行。可用的烤箱示例更描述于申请人于公元2008年10月4日提出申请的美国专利申请案序号12/274,023，其一并附上供作参考。
在图4A至4E中，显示根据本发明方法的一些工作步骤的操作顺序。
在第一印刷步骤中(图4A、4E)，根据预定及预期印刷轮廓，沉积一层切口胶18至具有绝缘衬层或层16(如氧化层)的半导体材料基板150上。
轮廓经决定而构成例如结晶太阳能电池的图案化选择性射极结构。
包含蚀刻凝胶且可用于形成一或多个图案化层的切口胶示例更描述于共同受让的美国专利申请案序号12/274,023。
在后续步骤中(图4B、4E)，切口胶停留作用一段预定时间，从而移除/侵蚀绝缘层16的对应部分，从而定义符合切口胶18印刷的印刷座20。材料移除过程可利用蚀刻胶进行，其与绝缘层16反应形成挥发性蚀刻产物。
应理解在切口步骤后，可以已知方式施行清洁步骤，例如利用熟知的干式或湿式清洁过程，以自印刷座20移除可能杂质或材料残余物。
在一个实施例中，清洁过程的进行为使用清洁液湿润基板150的表面。在一个实施例中，清洁过程的进行为使用诸如SC1清洁液、SC2清洁液、氢氟酸(HF)持续型清洁液、臭氧水溶液、氢氟酸(HF)与过氧化氢(H2O2)溶液等清洁液湿润基板、或采行其它适合又具成本效益的清洁过程。
在第二印刷步骤中(图4C、4E)，根据和先前印刷步骤一样的印刷轮廓，沉积第一金属胶22，并使胶22沉积至座20内。从而，可使第一胶22紧黏基板150。如上所述，第一金属胶22例如包含玻璃化混合物。
假定有同样的印刷轮廓高度或轮廓，亦可得到比完成基板低的高度，以定义导线11的保护座。
在第三印刷步骤中(图4D、4E)，再次根据相同印刷轮廓，沉积第二金属胶26至第一金属胶22的正上方。在此例中，第二金属胶26也可不含任何玻璃化混合物，而为最佳化形成层和沉积于上的其它层的导电性。第二金属胶26可只含导电材料，例如银(Ag)或锡(Sn)。
在图5A至5D中，显示根据本发明不同方法实施例的一些工作步骤的操作顺序。
在第一印刷步骤中(图5A)，利用第一印刷网且根据预定及预期印刷轮廓，沉积掺杂胶28(如含磷胶等)或掺杂墨水至半导体材料基板150上。
掺杂胶28选自市场上容易取得的材料，其浓度则根据个案选择，此为本领域技术人员所周知。
在后续步骤中(图5B)，实质根据沉积掺杂胶28时所得的印刷轮廓，使掺杂胶28扩散到基板150中而定义掺杂部29，并且达预期厚度。扩散步骤例如利用热退火过程或其它使掺杂材料于半导体材料基板中扩散的已知过程。
扩散步骤的时间和温度值互相配合调整，且可视情况根据材料本性选择，此为本领域技术人员所周知。
在第二印刷步骤中(图5C)，利用印刷轮廓宽度比掺杂胶28窄的第二印刷网，沉积第一金属胶22，以将第一金属胶22实质沉积在掺杂部29的顶部中间。
在一个实施例中，轮廓宽度介于50μm至110μm之间。
在第三印刷步骤中(图5D)，利用印刷轮廓宽度比胶22窄的第三印刷网，沉积第二金属胶26至第一金属胶22上，以将第二金属胶26实质沉积在胶22的项部中间。在此例中，第二金属胶26也可选择来最佳化与底下第一胶22间的接触。
图6及7显示用于制造导线的不同多层印刷实施例，其中如前所述，宽度L1的第一金属层12印刷在基板150上，宽度L2的第二金属层26实质沉积其上，且宽度L2大于宽度L1。在一个实施例中，宽度L1介于30μm至150μm范围之间。从而，可于基板150上定义遮蔽部32，其具倾斜遮蔽轮廓，因此比印刷相同宽度的重叠层窄。从而，可增加参与太阳能转换的基板实际部分，进而提高太阳能电池的整体性能。
参照图8A-8D，其显示获得图6及7多层印刷的方法，在第一印刷步骤中(图8A)，根据预定及预期印刷轮廓，沉积一层切口胶18至具有绝缘衬层或层16(如由适合的氧化物或氮化物或牺牲硅层组成)的半导体材料基板150上，以定义宽度L1的第一层12。
在后续步骤中(图8B)，切口胶停留作用一段预定时间，从而移除/侵蚀绝缘层16的对应部分，从而定义符合切口胶18印刷的印刷座20。
应理解类似前述，在切口步骤后，可以已知方式施行一或多个清洁步骤，例如利用熟知的干式或湿式清洁过程，以自印刷座20移除可能杂质或材料残余物。
在一个实施例中，清洁过程的进行为使用清洁液湿润基板150的表面。在一个实施例中，清洁过程的进行为使用诸如SC1清洁液、SC2清洁液、HF持续型清洁液、臭氧水溶液、氢氟酸(HF)与过氧化氢(H2O2)溶液等清洁液湿润基板、或采行其它适合又具成本效益的清洁过程。
在相继的第二与第三印刷步骤中(图8C)，根据和第一印刷步骤一样的印刷轮廓，沉积第一金属层12，以根据宽度L1的相同印刷轮廓，使层12沉积至座20内，并使第二金属层14部分沉积在第一层12的项部且具宽度L2。
应理解在第三和第四印刷步骤后，可以已知方式施行一或多个加热步骤来固化及/或稳定层12、14，在此不再赘述。
在第四印刷步骤中(图8D)，根据实质与制作第二金属材料层14所用的印刷轮廓呈互补的印刷轮廓，沉积第二层切口胶18a。
在后续步骤中，如前所述，切口胶18a停留作用一段预定时间，从而移除/侵蚀绝缘层16的所有部分，从而达成图6及7的最终印刷构造。
故和最佳化后续的不同材料层印刷步骤所沉积的导线一样，材料取决于基板150或紧临下层，其亦可根据实质不同的印刷轮廓来形成层，进而提高所制太阳能电池的整体性能及实质减少遮蔽部32。
图10为控制装置80的示意图，其未提及系统100，而仅说明及部分描绘主要部件。
控制装置80包含至少一个设于印刷站的处理头(在此例为印刷头102)、具有处理子单元25与内存128的系统控制器101或控制单元、一或多个连结印刷头102或正在操作的基板150的对准致动器105、检测装置120、220(如一或多个影像或光学传感器或照相机)、至少一个温度传感器32和至少一个湿度传感器33。
有利地，以已知方式将基板150运往印刷站，例如利用传送带116朝箭头“A”指示方向(图1B及10)运送。基板150从装置80上游的工作步骤而来。基板150亦可放电，丝网印刷结束时，亦再次利用同一传送带116或其它已知运送装置，朝箭头“U”指示方向(图10)运往下游施行的其它工作步骤，例如基板150的功能测试步骤。
所示方法包含多个工作循环，其各自具有一或多个印刷步骤，其中利用印刷头102，按预定图案将相等数量的材料层放置到基板150上。在一示例中，印刷步骤包括促使印刷材料通过印刷头102的网内形成的预定印刷图案，其通常称为丝网印刷过程。
沉积于基板150上的印刷材料可为导电材料层、绝缘材料层或掺杂材料层或其它。
印刷步骤经反复进行，直到获得预期图案，其化学性和物理性为各层物理性和化学性的加总或任意叠加而成独特性质，例如能根据电流大小定义预定导电率。
另外，在各印刷步骤中，利用可得预期结果的构造参数，调节印刷头102，例如印刷层的厚度、同构型、清晰度或品质。在各印刷步骤中，用来装配印刷头102的调节参数包含例如印刷头102的叶片(未示出)压力相关的参数、或待印刷的特殊印刷材料类型相关的参数。
方法包含多个对准步骤，其各自在对应的印刷步骤上游进行。在各对准步骤中，利用对准致动器105，相应对准正在操作的基板150和印刷头102，以于预定位置印刷对应层，例如在基板150表面的预定位置或先前印刷层上。
方法包含多个检测步骤，其将详述于后，其中利用检测装置，取得与基板150和对应印刷步骤有关的资料。
在此例中，方法在印刷60一层至正在操作的基板150上前，提供获取步骤，其中利用设置对应印刷头102的影像传感器或照相机120，取得基板150或其特殊部分对应提供的印刷区214的至少一个影像。影像经由获取线路35以适当格式传递到系统控制器或控制单元101。
提供方法来获取一连串参数，其描述印刷头102于印刷时的行为，例如环境压力或温度、施加至印刷头102的特殊部件的压力或受力、气动系统的条件(若有)等。
例如，已知类型的受力传感器附接致动器，其移动网印叶片。受力传感器连接系统控制器101，故其能检测每一印刷步骤期间，致动器施予的实际受力，并在后续步骤中，比较其与系统控制器本身设定来驱动致动器的驱动力。在另一示例中，一或多个压力传感器设在气动电路或系统的不同位置，以检测气动系统不同处的实际压力，然后比较其与系统控制器101设定的操作压力。
方法还在印刷62对应层至正在操作的基板150上后，提供获取步骤，其中利用影像传感器或照相机120，取得基板150或其特殊部分对应提供的印刷区214和实际印刷区218的至少一个影像。影像以适当格式传递到控制单元101，例如与先前取得影像一致。
方法包含多个记忆与比较步骤，其中各检测步骤获取及传递到系统控制器或控制单元101的资料连续地存入内存128而产生数据库。此外，利用处理子单元25，连续比较与正在操作的基板150有关的资料和与正在操作或先前操作的基板150有关且已存入内存128的资料。
处理子单元25中的软件用于比较接收资料和已存入内存128的资料，从而检测误差或差异，及逻辑执行正在操作的基板和尚待处理的基板上的可能修正动作。事实上，根据连续比较存入内存128的资料与连续检测的资料的结果，系统控制器101可利用驱动线路37命令对准致动器105，以修正印刷头102与正在操作的基板150间的相应对准，进而补偿检测误差或差异，并校正印刷头102的功能参数，以修正预期操作与所得间的差异。
故控制单元101可反馈处理正在操作的基板及前馈处理随后将操作的基板，从而监督及命令基板及/或各对应步骤印刷材料层的位置。
因此，连续获取资料、记忆资料及连续与先前取得资料相比，可建立数据库，其储存大量记录。如此，利用先前处理基板150的储存资料进行分析，可渐渐改善过程准确性，其可从自身操作经验获得一组信息，并持续改善印刷品质。
例如，比较印刷层的预期位置和实际检测位置，二者差异可用来修正后续印刷位置。过程应用于每一循环，从而获得改善从一印刷到另一印刷间的印刷准确性，并且不需操作员介入，即可调适例如因组成印刷头102的一或多个部件劣化、或基板150及/或基板150的支撑平面热膨胀引起的可能偏差。
在另一示例中，连续比较丝网印刷过程作用在印刷头102的叶片(未示出)上的压力和设于叶片本身的网接触部件内一或多个传感器检测的压力。作用值与检测值间的差异经记忆及用来补偿致动器为控制印刷头102的叶片移动所传送的受力。
在又一示例中，丝网印刷单元印刷的图案特征取决于不同参数，例如丝网印刷胶的特殊类型(如导电、介电或掺质胶或墨水)和所用特殊网，如取决于其组成材料，或印刷所经历的印刷循环次数。
故利用根据本发明的方法，可根据装置80及/或其诸如耗材部件(如丝网印刷网)的一些特殊部件所经历的操作循环次数、根据网的类型(因不同的网会以不同方式老化-弹性随特殊材料变化-及/或视所用丝网印刷胶而定)，动态调适印刷参数。
因此，可径从第一次印刷起，相应且实质自动对准印刷头102与(例如新的一批基板)和正在操作的基板150，以防止或至少减少最初装配及/或设定对准致动器105与印刷头102及/或其它部件或设备时可能的手动操作，及避免不希望的机器停机时间和机器停机时间不当延长。此可利用已储存于先前工作循环或从批次文件预载的资料。
方法提供多个检测步骤，其实质连续检测温度或湿度64或其它环境参数。事实上，装置80提供至少一个组温度及/或湿度传感器32，设置邻接印刷头102。此组温度及/或湿度传感器32包含数字型整合式湿度与温度传感器，其例如可在整个工业范围操作。温度传感器最终可包含更简易的电子组件，例如正温度系数(PTC)或负温度系数(NTC)电阻器，其电气连接处理子单元25的模拟至数字转换器(ADC)输入。
传感器32组经由对应的检测线路35将温度与湿度值传递到控制单元101。在记忆与比较步骤中，这些值亦接连存入内存128且与已存入数据库的资料相比。如此通过执行适当修正动作、或反馈及前馈补偿，可检测显著差异，进而检测及/或预见可能的热偏移现象。适当修正动作可由下述由系统控制器101的软件提供并以储存资料和其与实际检测资料比较结果为函数的逻辑、及/或供给系统控制器101来执行不同修正动作并以在处理步骤期间收集的实际资料为函数的信息施行。
本发明的精神和范围亦涵盖提供资料设定步骤66，例如记忆存入预定批次文件的特殊工作顺序，或者提供动态自动校正步骤68、或动态手动校正步骤(若有必要)，其例如由操作员根据需求施行并且存入内存128，以当每次根据记忆的先前经验发现有特殊需求时发挥作用。
在丝网印刷机器的特例中，在本发明的精神和范围内还提供检测步骤，其包含在印刷前后，例如利用影像传感器220直接检测、或甚至利用环境参数(如温度及/或湿度传感器32组检测的环境温度及/或湿度)间接检测，以检测印刷头102中可能的网偏移及/或检测机械偏移72。例如，了解网组成材料的温度/湿度变化曲线，可预见其机械偏移，从而补偿及调节网的致动器的传送受力。
本发明的精神和范围尚涵盖提供检测步骤，其亦包含直接或间接检测正在操作的基板150的类型，例如利用影像传感器220或其它类型的检测装置，例如无线射频识别器(RFID)。从而，可以实质自动方式检测正在操作的基板的类型和批次，并容许根据已记忆信息而近乎自动设定印刷头102。RFID信息包括正在操作的基板的特定尺寸和种类、或为特定半导体材料的特殊基板材料。
图11为应用到印刷多层特例的流程图，其显示印刷、检测、记忆和比较步骤的连续顺序，其中若产生异常误差或超出预定或容许限制，即让机器停止，并发送误差信号通知操作员。
利用本发明的实施例特别有利于双重及多重印刷轨迹(如突指与汇电条)至基板150上。事实上，多重轨迹的印刷准确性与再现性可由根据本发明的控制方法达成。
本发明的实施例提供太阳能电池形成过程，其包括例如于重掺杂区241上形成金属触点，其在基板150的表面251形成预定图案230。
本发明的实施例提供来印刷掺质胶以决定重掺杂区241、在重掺杂区241上印刷定义宽突指260的宽金属线、在宽金属线上印刷定义窄突指260a的窄金属线(参见图13A及13B)，接着印刷汇电条261(图12)。
图12为基板150的表面251的平面视图，其具有重掺杂区241和图案化金属接触结构242形成于上，例如突指260和汇电条261。
图13A为从图12的横切线13-13截切的侧视图，其示出重掺杂区241上设有宽金属突指260的局部表面251。
图13B为另一个实施例的侧视图，其示出宽金属突指260上设有窄金属突指260a的局部表面251。
诸如突指260、260a、汇电条261的金属接触结构形成在重掺杂区241上，因而在二区域间形成高品质的电气连接。低电阻的稳定触点为太阳能电池性能的关键。重掺杂区241一般包含部分基板150的材料，其内含配置于其中的约0.1原子％或以下的掺质原子。图案化型重掺杂区241可利用本领域的传系统微影及离子布植技术、或传系统介电屏蔽及高温炉扩散技术形成。
然所述印刷方法和控制装置允许加以修改及/或增加部件及/或步骤，不脱离本发明的领域和保护范围。
例如，本发明的精神和范围亦涵盖检测印刷头102相关的预定操作参数，例如网的弹性或其它流变性、印刷步骤将沉积的实际材料密度。
虽然前文针对本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，允许得到权利要求提及特征的印刷电子组件的印刷方法和相关控制装置的等效形式，且本发明的范围由以下权利要求确定。

Claims (34)

1.一种在基板(150)上印刷一或多个印刷轨迹(11、12、14、16、18、18a、22、26、28、29、241、260、260a、261)的印刷方法，包含二或更多个印刷步骤，每个步骤各自利用印刷装置(102)，根据预定印刷轮廓(230)，将材料层沉积至所述基板(150)上，其中在各印刷步骤中，继第一步骤后，各材料层至少部分沉积于前一印刷步骤印刷的所述材料层的顶部，使各印刷材料层相对底下的至少一个材料层有印刷轮廓(230)，以相对先前印刷的至少一个区域产生接触区，其中所述方法包含多个对准步骤，每个步骤各自在对应印刷步骤的上游施行，其中直接或间接利用对准装置(105)，相应对准所述基板(150)和所述印刷装置(102)，以于预定位置印刷对应材料层，其特征在于，所述方法包含多个检测步骤，每个步骤各自配合对应的对准步骤，其中利用检测装置(120、200)，取得与正在操作的所述基板(150)和所述相关印刷步骤有关的信息，所述检测步骤检测的所述信息用来命令所述对准步骤中的所述对准装置(105)，从而修正所述印刷装置(102)与正在操作的所述基板(150)间的所述相应对准，
其中，第一层(12)印刷在所述基板(150)上，至少所述第一层包含玻璃化混合物，以获得与所述基板(150)的良好电接触，并且
其中，第二层(14)印刷在所述第一层(12)上方并由传导材料制成。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，其包含至少一个印刷步骤，其输送能侵蚀至少部分所述基板(150)及/或其覆盖层及/或已印刷的材料层的蚀刻或掺杂胶(18，28)，以定义材料层的沉积座(29、241)。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于，在二或多个印刷步骤间，施行基板(150)的其它工作步骤，所述工作步骤包含一及/或另一下列步骤：掺杂材料(28)的气态扩散、化学侵蚀步骤、控管步骤、以及检查步骤。
4.权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在印刷对应的材料层前，包含清洁所述基板(150)及/或由所述蚀刻或掺杂胶(18，28)形成的所述沉积座的至少一个步骤，以消除任何可能的残余杂质。
5.权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，包含至少一个工作循环，具有至少下列步骤：
对准步骤，其中利用对准装置(105)，相应对准所述基板(150)和所述印刷装置(102)；
印刷步骤，其中利用所述印刷装置(102)且根据所述印刷轨迹(11、12、14、16、18、18a、22、26、28、29、241、260、260a、261)的所述预定印刷轮廓(230)，沉积至少一个材料层至印刷支撑件(160)上；
检测步骤，其取得至少与所述基板(150)有关的资料；
至少一个记忆步骤，其中利用记忆装置(128)，将所述检测步骤取得的所述资料存入数据库；以及
至少一个比较步骤，其中利用处理装置(101)，比较存入所述数据库的所述资料与至少一个先前工作循环的记忆步骤所记的所述资料，以在各对准步骤及/或印刷步骤中，执行修正动作。
6.权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述信息利用检测装置(120、200)取得，可决定所述印刷装置(102)与所述基板(150)的相应位置、及/或沉积的所述层的位置。
7.权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述信息利用温度及/或湿度检测装置(120、200)取得，以获取环境及/或所述基板(150)操作时的温度及/或湿度。
8.权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述信息利用压力、受力或位置检测装置(120、200)取得，其与所述印刷装置(102)及/或所述对准步骤及/或所述印刷步骤涉及的多个构件有关。
9.权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述信息利用检测装置(120、200)取得，以检测所述基板(150)的类型或批次。
10.一种用于根据权利要求1所述的方法在基板(150)或基板上沉积一或多个印刷轨迹(11、12、14、16、18、18a、22、26、28、29、241、260、260a、261)的控制装置，包含印刷装置(102)，其用以沉积至少一个材料层至所述基板(150)上、对准装置(105)，其用以相应对准所述基板(150)和所述印刷装置(102)，以于预定位置印刷所述一或多层，其特征在于，所述控制装置包含检测装置(120、200)，其配合所述对准装置(105)，用以取得与正在操作的所述基板(150)和所述相关印刷步骤有关的信息而命令所述对准装置(105)，从而修正所述印刷装置(102)与正在操作的所述基板(150)间的所述相应对准。
11.权利要求10所述的控制装置，其特征在于，其包含记忆装置(128)，用以将取得资料存入数据库、以及处理装置(101)，其用以比较所述取得资料和存入资料，以在所述对准装置(105)及/或所述印刷装置(102)及/或印刷涉及的其它构件上进行修正动作。
12.权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述记忆装置(128)能记忆所述基板(150)在对层进行印刷之前与之后的位置。
13.权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述记忆装置(128)能记忆所述印刷层相对一或多个可能的前层及/或相对多个预定参考位置的对准及/或位置。
14.权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述记忆装置能记忆所述基板(150)相对对应的印刷平面的对准。
15.权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述记忆装置(128)能记忆与所述印刷装置(102)的位置及/或印刷涉及的所有构件的位置有关的可能的机械及/或热偏差或偏移。
16.权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述记忆装置(128)能记忆在印刷期间检测的操作参数。
17.权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述记忆装置(128)能记忆所述印刷装置(102)及/或所述印刷装置(102)的包括耗材构件的一些部件所经历的操作循环次数。
18.权利要求10至11中任一项所述的控制装置，其特征在于，其包含检测装置(120、200)，其用以确定所述印刷装置(102)与所述基板(150)的相应位置、及/或沉积的所述层的位置。
19.权利要求10至11中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述检测装置(120、200)包含温度及/或湿度检测装置，所述温度及/或湿度检测装置用以获取环境及/或所述基板(150)操作时的温度及/或湿度。
20.一种在基底的表面上印刷材料的方法，包括：
利用印刷设备的第一印刷头在所述基底的表面上沉积第一印刷层，其中，沉积的所述第一印刷层在所述基底的表面上以第一印刷图案形成多个第一印刷轨迹；并且
在所述第一印刷层的表面的至少一部分上方沉积第二印刷层；
其中，所述第一印刷层包含第一印刷材料，所述第一印刷材料包含传导材料和玻璃化材料，并且其中，所述第二印刷层包含第二印刷材料，所述第二印刷材料由传导材料制成。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：
利用检测装置检测所述基底的表面上的所述第一印刷轨迹的位置；并且
在所述第一印刷层的表面上方沉积所述第二印刷层之前，利用对准装置和从所述检测装置接收的信息，将所述基底的位置和所述印刷头的位置进行对准。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括：
在所述基底的表面上方沉积绝缘层。
23.根据权利要求20所述的方法，还包括：
在所述基底的至少一部分上以第二印刷图案沉积蚀刻胶。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述蚀刻胶包含由以下构成的组中选择的材料：蚀刻剂、切口胶、及其组合。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述蚀刻胶包含掺杂胶，并且所述方法还包括：
将所述掺杂胶扩散到所述基底的一部分中，以在所述基底的表面中形成掺杂层。
26.根据权利要求20所述的方法，还包括：
在清洁所述第一印刷层和所述第二印刷层之前，对所述基底的表面进行清洁，以消除杂质。
27.根据权利要求20所述的方法，还包括：
利用检测装置检测所述第一印刷层和所述第二印刷层在所述基底的表面上的位置；
将检测的所述第一印刷层和所述第二印刷层的位置的信息存储在控制单元内；并且
利用所述控制单元比较所述第一印刷层和所述第二印刷层在所述基底的表面上的位置。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括：
利用通过对所述第一印刷层和所述第二印刷层的位置进行比较获得的信息，调节所述基底相对于第二印刷头的位置。
29.根据权利要求27所述的方法，还包括：
利用从所述控制单元发送的信号，对所述基底相对于所述印刷头的位置进行校正。
30.根据权利要求27所述的方法，还包括：
利用通过对所述第一印刷层和所述第二印刷层的位置进行比较获得的信息，在第二基底上沉积第一和第二印刷层之前和之后，调节所述第二基底的位置。
31.根据权利要求20所述的方法，还包括：
确定所述印刷设备中的参照位置；并且
在沉积所述第一和第二印刷层之前和之后，调节所述基底相对于所述参照位置的位置。
32.根据权利要求20所述的方法，还包括：
将所述基底的位置相对于所述印刷头下方的印刷工作平面对准。
33.根据权利要求20所述的方法，还包括：
在所述基底上沉积所述第一印刷层和所述第二印刷层之前或同时，获得布置所述印刷头的周围环境的温度和湿度信息。
34.根据权利要求33所述的方法，还包括：
利用获得的温度或湿度信息，调节所述基底的位置。
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