CN106183374B - 一种自动化沉积工艺 - Google Patents

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Abstract

公开了一种自动化沉积工艺。本发明实施例一般提供在衬底上丝网印刷图案的装置与方法。在一实施例中，图案化层连同多个对准标记被印刷至衬底的表面上。测量这些对准标记相对于衬底的特征结构的位置，以判定图案化层的实际位置。将实际位置与预期位置作比较以判定图案化层在衬底上的安置的位置误差。使用此信息来调整图案化层在后续多个经处理衬底上的安置。

Description

一种自动化沉积工艺
本申请是申请日为2009年5月25日的、申请号为“200980157608.2”的、发明名称为“自动调整的丝网印刷工艺”的发明专利申请的分案申请。
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。
背景技术
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。半导体材料内的每个p-n结包括两个不同区域，其中一侧被标示为p-型区域且另一侧被标示为n-型区域。当太阳能电池的p-n结暴露在太阳光(由来自光子的能量组成)下时，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，并铺列成大小确定为传递期望量的系统功率的模块。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，其中硅衬底可为单晶硅衬底或多晶硅衬底。典型的太阳能电池包括：通常厚度小于约0.3mm的硅晶片、硅衬底、或硅板，该硅晶片、硅衬底、或硅板具有在衬底上形成的p-型区域之上的n-型硅薄层。
在过去十年间，光电(PV)市场已经历了超过30％的年度成长率。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％将为以硅晶片为基底。高市场成长率以及显着减少太阳能电力成本的需要已对不昂贵地形成高品质太阳能电池造成若干严峻的挑战。因此，制造商用太阳能电池的一个主要部分在于藉由改良器件产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，诸如衬底表面上的电接触或互连。现有技术水平的太阳能电池制造工艺亦使用丝网印刷工艺。由于衬底在自动化传送装置上的定位误差、衬底边缘上的缺陷造成的衬底表面上的丝网印刷图案的未对准，可导致较差的器件性能及因此导致器件产率问题。系统内的衬底定位的手动校准是耗时的，且需要基于多批次衬底间的差异或衬底的校准位置的偏移而频繁地调整。
因此，需要一种用于生产太阳能电池、电路、或其他有用器件的丝网印刷装置，该丝网印刷相较于其它已知装置具有控制系统内的器件定位、产量增加及较低拥有成本的改良方法。
发明内容
本发明一般提供一种自动化沉积工艺，包括以下步骤：在衬底支撑件上定位第一衬底，其中第一衬底具有至少一个特征结构；以一图案将材料层沉积至第一衬底的表面上，其中该图案包括至少两个对准标记；使用系统控制器确定至少两个对准标记相对于第一衬底的至少一个特征结构的实际取向及位置；及使用由系统控制器在确定该至少两个对准标记的实际定向及实际位置期间内所接收到的信息在相对于第二衬底的至少一个特征结构的经调整的取向或经调整的位置，以一图案将材料层沉积至第二衬底的表面上，其中沉积在第二衬底上的材料的取向或位置比沉积在第一衬底上的材料的取向或位置更接近预期取向或预期位置。
本发明的实施例可进一步提供一种自动化沉积工艺，包括以下步骤：在衬底支撑件上定位第一衬底，其中第一衬底具有至少一个特征结构；使用系统控制器分析衬底支撑件上的第一衬底的取向及位置；以一图案将材料层沉积至第一衬底的表面上，其中该图案包括至少两个对准标记并使用由系统控制器在分析衬底的取向及位置期间所接收到的数据来与第一衬底的至少一个特征结构对准；使用系统控制器确定第一衬底上的沉积层的实际取向及实际位置；计算沉积材料层的实际取向及实际位置与预期取向及预期位置之间的偏差；及使用计算出的偏差以一图案将材料层沉积至第二衬底上，以使得沉积在第二衬底上的材料的取向或位置比沉积在第一衬底上的材料的取向或位置更接近预期取向或预期位置。
本发明的实施例进一步提供一种自动化沉积工艺，包括以下步骤：将设置在衬底支撑件上的第一衬底定位在第一位置，其中第一衬底具有至少一个特征结构；使用光学检测系统及系统控制器分析定位在第一位置的衬底支撑件上的第一衬底的取向及位置；以一图案将材料层沉积至设置于第二位置处的衬底支撑件上的第一衬底的表面上，该图案包括至少两个对准标记并使用由系统控制器在分析第一衬底的取向及位置期间所接收到的数据来于第一衬底的至少一个特征结构对准；将第一衬底及衬底支撑件定位在第一位置；使用光学检测系统及系统控制器确定被定位在第一位置的第一衬底上的沉积层的实际取向及实际位置；计算沉积材料层的实际取向及实际位置与预期取向及预期位置之间的偏差；及使用计算出的偏差以一图案将材料层沉积至第二衬底上，第二衬底在衬底支撑件上被设置在第二位置中，以使得沉积在第二衬底上的材料的取向或位置比沉积在第一衬底上的材料的取向或位置更接近预期取向或预期位置。
本发明实施例进一步提供一种自动化沉积工艺系统，包括：旋转致动器，具有设置于旋转致动器上的衬底支撑件，且该旋转致动器可在第一位置及第二位置之间移动；输入输送带，输入输送带被定位成在第一位置将第一衬底装载至衬底支撑件上；丝网印刷腔室，具有设置于丝网印刷腔室中的可调整的丝网印刷装置，丝网印刷腔室被定位成当衬底支撑件位于第二位置时，将图案印刷至第一衬底上；光学检测组件，具有相机及灯，光学检测组件被定位成当衬底支撑件位于第一位置时捕获第一图案层的多个光学图像；以及包括软体的系统控制器，软件被配置成确定在第一图案层的光学图像中所捕获的对准标记的实际位置相对于这些对准标记的预期位置的偏差，并在第二衬底上印刷第二图案层之前调整丝网印刷装置来解决所确定的偏差。
附图说明
因此，能更详细地理解本发明上述特征的方式，即对以上概述的本发明的更具体描述可参照各个实施例进行，在附图中示出了一些实施例。须注意的是，附图仅仅揭示了本发明的特定实施例，而并非用以限制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等角视图。
图1B为图1A中系统的示意性平面视图。
图2为太阳能电池衬底的正表面、即光接收表面的平面视图。
图3A例示根据本发明一个实施例的印刷在衬底上的多个对准标记的多示例性个示例。
图3B-3D例示根据本发明实施例的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性等角视图，例示检测组件被定位以检测衬底的正表面的一配置。
图4B例示旋转致动器的一实施例，该旋转致动器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性等角视图，在该旋转致动器组件中检测组件包括多个光学检测装置。
图6为根据本发明一实施例的操作序列的示意性示图，该操作序列用于在衬底150的正表面上精确地丝网印刷一双层图案。
图7为可结合本发明实施例使用来形成多层期望图案的系统的平面俯视图。
为便于理解，各图中相同的元件符号尽可能代表相似的元件。应理解某一实施例的元件和/或处理步骤可并入其他实施例，在此不另外详述。
须注意的是，附图仅仅揭示了本发明特定实施例，而并非用以限制本发明的精神与范围，因为本发明可允许其它等效实施例。
具体实施方式
本发明的各个实施例提供一种用于在丝网印刷系统中处理多个衬底的装置与方法，该装置及方法利用改良的衬底传送、对准、及丝网印刷工艺而可改良衬底处理生产线的器件产率性能及拥有成本(cost-of-ownership,CoO)。在一实施例中，丝网印刷系统(此后称为系统)适于在结晶硅太阳能电池生产线中实行丝网印刷工艺，在该生产线中衬底分两层或多层用期望材料图案化，且衬底随后在一个或多个后续工艺腔室中处理。该后续工艺腔室可适于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，该系统为定位在可购自Baccini S.p.A.的SoftlineTM工具中的模块，其中Baccini S.p.A.为美国加州圣塔克拉拉的应用材料公司所拥有。虽然以下所述主要探讨在太阳能电池器件的表面上丝网印刷一图案(例如，互连或接触结构)的工艺，但此配置并不意欲将本发明的范畴限制于本文所描述的内容。
图1A为示意性等角视图且图1B为示意性平面图，图1A与图1B例示丝网印刷系统的一个实施例即系统100，该系统100可结合本发明实施例使用来在太阳能电池衬底150的表面上形成期望图案。在一实施例中，系统100包括传入输送带111、旋转致动器组件130、丝网印刷腔室102，及输出输送带112。传入输送带111可被配置成接收来自输入装置(例如，输入输送带113)的衬底150，并将衬底150传送至印刷嵌套(pringting nest)131，该印刷嵌套131耦接至旋转致动器组件130。输出输送带112可被配置成从耦接至旋转致动器组件130的印刷嵌套131接收经处理的衬底150，并将衬底150传送至衬底移除装置(例如出口输送带114)。输入输送带113及出口输送带114可为大规模生产线的一部分的自动化衬底搬运设备。例如，输入输送带113及出口输送带114可为SoftlineTM工具的一部分，在该工具中系统100可为一模块。
在一配置中，如图5所示，各印刷嵌套131通常由输送器组件所构成，输送器组件具有馈送卷轴135、接取卷轴(未示出)、及一个或多个致动器(未示出)，其中这些致动器耦接至馈送卷轴和/或接取卷轴，且适于馈送及维持被横跨平台138定位的支撑材料137。平台138通常具有衬底支撑表面，在丝网印刷腔室102内执行丝网印刷工艺期间衬底150及支撑材料137被定位在该衬底支撑表面上。在一实施例中，支撑材料137为一多孔材料，该支撑材料137允许被设置在支撑材料137的一侧上的衬底150可藉由常规真空产生装置(例如，真空泵、真空喷射器)施加至支撑材料137的相对侧的真空而被维持在平台138上。在一实施例中，对形成在平台138的衬底支撑表面138A中的多个真空口(未示出)施加真空，使得衬底可被“吸”到平台的衬底支撑表面138A上。在一实施例中，支撑材料137为可蒸发材料(transpirable material)，该支撑材料137由(例如)用于香烟的类型的可蒸发纸张或其他类似材料(例如可执行相同功能的塑胶或纺织材料)所构成。示例性印刷嵌套设计的一示例在2008年10月23日提交的共同待审的美国专利申请No.12/257,159[律师案号13565]中有进一步描述。
如图1A所示，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围绕”B”轴旋转并有角度定位，以使得印刷嵌套131可在系统100内选择性地有角度定位。旋转致动器组件130也可具有一个或多个支撑部件来便于对用来在系统100中执行衬底处理序列的印刷嵌套131或其他自动化设备的控制。
在一实施例中，旋转致动器组件130包括四个印刷嵌套131，或衬底支撑件，这些印刷嵌套各自适于在丝网印刷腔室102内执行丝网印刷工艺期间支撑衬底150。图1B示意性地图示旋转致动器组件130的位置，在该图中印刷嵌套131A在位置”1”从输入输送带131接收衬底150，另一印刷嵌套131B位于丝网印刷腔室102内的位置“2”以使得另一衬底150可在衬底150表面上接收丝网印刷图案，另一印刷嵌套131C位于位置”3”用于将经处理的衬底150传送至输出输送带112，而另一印刷嵌套131D位于位置”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，系统100内的丝网印刷腔室102使用可购自Baccini S.p.A的多个常规丝网印刷头，这些丝网印刷头适于在丝网印刷工艺期间在衬底150的表面上以期望图案来沉积材料，其中衬底150定位在位置”2”的印刷嵌套131中。在一实施例中，丝网印刷腔室102含有多个致动器，例如可与系统控制器101通信且可经由从系统控制器101发出的指令来调整至衬底的丝网印刷掩模的位置和/或角度取向的致动器102A(例如，步进马达、伺服马达)。在一实施例中，丝网印刷腔室102适于将含有金属或含有介电质的材料沉积至太阳能电池衬底150上。在一实施例中，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的长度。
在一实施例中，系统100包括检测组件200，该检测组件200适于检测位于位置”1”的印刷嵌套131上的衬底150。该检测组件200可包括一个或多个相机121，相机121被定位以检测位于位置”1”的印刷嵌套131上的传入经处理衬底150。在一实施例中，检测组件120包括至少一个相机121(例如，CCD相机)以及其他可检测及将检测结果传达至系统控制器101的电子部件，系统控制器101用来分析印刷嵌套131上衬底150的取向及位置。在一实施例中，印刷嵌套131各自可含有灯123(图4B)、或其他相似的光学辐射装置，以照明定位在印刷嵌套131上的衬底150，以使得检测组件200可更容易地检测衬底150。
在一实施例中，系统100也可包括第二检测组件201，该第二检测组件201被定位成在材料在丝网印刷腔室102中沉积于衬底的表面上之后检测衬底，以分析衬底表面上的沉积层的位置。在一配置中，如上所述，第二检测组件201与检测组件200相似，且第二检测组件一般可检测并将检测结果传达至系统控制器101。在一示例中，第二检测组件201适于检测位于位置”3”的印刷嵌套131上的衬底150。检测组件201可包括一个或多个相机121(例如，CCD相机)，相机被定位成检测位于位置”3”的印刷嵌套131上的经处理衬底150。
系统控制器101便于整体系统100的控制及自动化，且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)。CPU可为任何形式的计算机处理器之一，其中这些计算机处理器用于控制多种腔室工艺及硬件(例如，输送带、侦测器、马达、流体传送硬件等)的工业装置中，并监控该系统及腔室工艺(例如，衬底位置、工艺时间、检测器信号等)。存储器连接至CPU并可以是容易获得的存储器中的一种或多种，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何形式的数字储存器，无论是本地或远程皆可。软件指令及数据可编码并储存在存储器内以指示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存、电源、时钟电路、输入/输出电路、子系统及其类似物。可藉由系统控制器101读取的程序(或计算机指令)确定哪些任务可在衬底上执行。较佳地，程序为可藉由系统控制器101读取的软件，程序包括用于产生并储存至少一个衬底位置信息、各种受控部件的移动序列、衬底检测系统信息、及用于产生并储存至少一个衬底位置信息、各种受控部件的移动序列、衬底检测系统信息的任何组合的编码。在本发明的一实施例中，系统控制器101包括图案识别软件，用以解析这些对准标记的位置，如后续参照图3A-3D的描述。也可使用图案识别软件来校正对准标记形状的失真或变化，从而能收集到关于丝网印刷图案的实际位置的更精确数据。在一实施例中，藉由使用系统控制器101从检测组件200接收到的图像，图案识别软件适于测量对准标记相对于对准标记预期现状的失真，且随后使用常规几何/数学技术来界定对准标记与丝网印刷图案的实际位置。
图2为太阳能电池衬底150的正表面155即光接收表面的平面视图。当照射太阳能电池时藉由在太阳能电池中形成的结而产生的电流会流过设置在太阳能电池衬底150的正表面155上的正面接触结构156与设置在太阳能电池150的背表面(未示出)的背面接触结构(未示出)。如图2中所示，正面接触结构156可配置为多个宽间隔的薄金属线或指状物(finger)152，这些薄金属线或指状物152可将电流供应至较大的汇流排(bus bar)151。一般而言，正表面155涂覆有介电材料薄层(例如，氮化硅(SixNy))，该介电材料薄层可作为抗反射涂层(ARC)以将光反射减到最小。因为太阳能电池衬底150的背表面不是光接收表面，所以背面接触结构(未示出)一般不会局限为薄金属线。
在一实施例中，汇流排151及指状物152在衬底150的正表面155上的安置取决于在丝网印刷腔室102(图1A)中使用的丝网印刷器件相对于印刷嵌套131上的衬底150的定位的对准。丝网印刷器件一般具有包含在丝网印刷腔室102中的丝网印刷掩模，该丝网印刷掩模具有多个孔、狭缝、或其他形成在内部的特征结构，以界定丝网印刷墨或糊浆在衬底150的正表面155上的图案与安置。一般而言，指状物152及汇流排151的丝网印刷图案153在衬底150的表面上的对准取决于丝网印刷器件至衬底150的特征结构(例如衬底150的边缘150A、150B)的对准及定位。举例来说，汇流排151及指状物152的单层丝网印刷图案的安置可具有相对于边缘150A的预期位置X与预期角度取向R，以及相对于衬底150的边缘150B的预期位置Y，如图2所示。在衬底150的前表面155上的指状物152及汇流排151的单层丝网印刷图案与衬底150的前表面155上的预期位置(X,Y)及预期角度取向R的位置误差可描述为位置偏差(ΔX,ΔY)与角度偏差(ΔR)。因此，位置偏差(ΔX,ΔY)为汇流排151与指状物152的图案相对于边缘150A与150B安置的误差，角度偏差(ΔR)为汇流排151与指状物152的印刷图案相对于衬底150的边缘150B的角度对准的误差。在衬底150的正表面155上的汇流排151及指状物152的单层丝网印刷图案的未对准可能影响所形成器件正确执行的能力且因此影响系统100的器件产率。
为了改良丝网印刷图案与衬底的边缘或其他特征结构对齐的精确性，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、及一个或多个对准标记，其中这些对准标记在印刷第一层丝网印刷图案期间形成于衬底150的正表面155上，以自动地调整丝网印刷图案相对于衬底的对准。一般而言，藉由使用系统控制器101从一个或多个光学检测装置接收到的信息及系统控制器101控制丝网印刷掩模相对于衬底表面的位置及取向的能力，可以自动化方式将丝网印刷图案153与衬底的表面对准。丝网印刷掩模一般耦接至一个或多个机械致动器102A(图1A)，这些机械致动器102A适于以自动化方式在丝网印刷腔室102内将丝网印刷掩模定位及对准至期望位置。在一实施例中，光学检测装置包括检测装置200中所包含的一个或多个部件。在一实施例中，该一个或多个对准标记或基准标记可包括下文在图3A-3D图中所示的多个对准标记160。
图3A例示对准标记160的多个示例，例如对准标记160A-160D，这些对准标记可在汇流排151与指状物152的丝网印刷工艺期间形成于衬底150的正表面155上，并藉由检测组件200用来找出丝网印刷在衬底150的正表面155上的第一层汇流排151与指状物152的位置偏差(ΔX,ΔY)及角度偏差(ΔR)。在一实施例中，这些对准标记160被印刷至衬底150的正表面155的未使用区，以防止这些对准标记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)。一般期望将标记160的形状选择成使系统控制器101中的图案识别软件能精确地解析对准标记160的实际位置，且因此可根据检测组件200查看到的图像解析衬底150的正表面155上的汇流排151与指状物152的丝网印刷图案的实际位置。系统控制器101随后可根据预期位置(X,Y)解析位置偏差(ΔX,ΔY)并根据预期角度取向R解析角度偏差ΔR，并调整丝网印刷器件中的丝网印刷掩模的对准以将衬底表面上的汇流排151及指状物152的未对准最小化。因此，由于各个丝网印刷嵌套相对于旋转致动器组件131、传入输送带111、及丝网印刷腔室102的位置可改变，因此各个定位在旋转致动器组件130内的丝网印刷嵌套131以及丝网印刷腔室102的多个部件的对准将需要单独的调整。相信藉由使用离散的、期望形状的对准标记(例如，圆形)且这些对准标记定位在衬底的相对边缘上，可更精确地解析沉积层的取向及位置。
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，这些对准标记160可用来改良系统控制器101根据检测组件200所接收到的图像来计算偏差测量值的精确性。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上的相对隅角的一配置。在此实施例中，藉由尽可能远地散布对准标记160，与衬底150上的特征结构(例如边缘150A或150B)的相对误差可更精确地被解析。图3C例示另一配置，在该配置中三个对准标记160被印刷在衬底150的正表面155上靠近多个隅角处以有助于解析汇流排151A与指状物152A的第一图案层的偏差。
图3D例示另一配置，在该配置中三个对准标记160被印刷在跨过衬底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，且第三对准标记160定位在垂直于边缘150A的一距离处。在此实施例中，系统控制器101中的图案识别软件产生垂直基准线L1及L2，以提供关于第一层汇流排151A与指状物152A相对于衬底150的位置及取向的附加信息。
在一些情况中，由于沉积丝网印刷图案的机械工艺所致，所沉积的丝网印刷图案与对准标记160倾向在一个或多个方向失真或改变形状。在一实施例中，期望在衬底150的表面上定位各个对准标记160，以使得这些对准标记160的形状变化最低限度地影响系统控制器101中的图案识别软件所收集的位置偏差数据。
图4A为旋转致动器组件130的一实施例的示意性等角视图，该图例示检测组件200被定位成检测设置在印刷嵌套131上的衬底150的正表面155的一配置。在一实施例中，相机121被定位在衬底150的正表面155上方，以使得相机121的观察区域122可检测衬底150上的正表面155的至少一个区域。在一实施例中，观察区域122被定位成可观察一个或多个对准标记160及衬底150的特征结构(例如，衬底边缘150A)，以向系统控制器101提供关于汇流排151A与指状物152A的第一层丝网印刷图案的偏差的信息。在一实施例中，观察区域122被定位成观察衬底150上的多个特征结构(例如边缘150A与150B)及一个或多个对准标记160，以提供关于多个对准标记160与理想位置的位置偏差的坐标信息，并因而提供在衬底150的正表面155上的汇流排151与指状物152的位置偏差(ΔX,ΔY)与角度偏差ΔR。
图4B例示光学检测组件200的一实施例，该光学检测组件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可被取向成使得从灯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至少含有从对准标记160反射的第一分量E1及从阴影区域161反射的第二分量E2，因此阴影161可影响对准标记160的测量尺寸。具有宽度W2的阴影161可影响相机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尽可能靠近垂直(亦即，90度)衬底150的正表面155来取向，以尽可能减小阴影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来取向。在另一实施例中，灯123以介于约85度至约95度的角度F来取向。
在一实施例中，亦期望控制从灯123传递的光的波长以有助于改良光学检测组件200精确地解析对准标记160在衬底150的正表面155上的位置的能力。在一实施例中，灯123使用红色LED来照明衬底150的前表面155。当汇流排151与指状物152被印刷在氮化硅(SiN)抗反射涂覆(ARC)层(该抗反射涂覆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，期望将相机121的观察区域122定位在对准标记160上，其中对准标记160被印刷在ARC形成于衬底150的正表面155上的区域中。
图5为旋转致动器组件130的一实施例的示意性等角视图，在该图中检测组件200包括多个光学检测装置。在一实施例中，检测组件200包括三个相机121A、121B及121C，这些相机适于观察衬底150的正表面155的三个不同区域。在一实施例中，相机121A、121B及121C各自被定位成观察衬底150的正表面155的一区域，该区域中包含所印刷的对准标记160。在此实施例中，第一层汇流排151与指状物152的安置的测量精确性可归因于以下所述而得到改良：减少每一个个别观察区域122A、122B及122C的尺寸且因此增加解析度或每单位面积像素数目的能力，同时仍允许对准标记160的位置尽可能地跨衬底150的正表面155散布开，以允许系统控制器101更佳地解析任何对准误差。在一示例中，各个相机121A、121B及121C为三百万像素CCD相机，这些相机被定位成观察衬底的约352mm2的面积，其中衬底具有约24,650mm2的表面积。然而，若有人想要使用单个相机来达成所有对准标记的相同光学解析度，该单个相机必须能观察整个衬底表面而将需要210百万像素CCD相机，这样的相机将过分昂贵和/或不存在。
图6为根据本发明一实施例的操作序列600的示意性示图，操作序列600用于在衬底150的正表面155上精确地丝网印刷图案。在操作序列600中所讨论的工艺可因此使用来校准及精确地对准各个衬底支撑装置，例如将用来在印刷腔室102中支撑及定位衬底的丝网印刷嵌套131。本文所讨论的方法可在系统100的初始设立期间、例行维修活动期间用作为沉积工艺的随机品质测试和/或校正工艺偏差的方法。
参照图1B及6，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”的印刷嵌套131A上。在一示例中，如图1A、1B及5中所示，印刷嵌套131中的支撑材料137适于使用系统控制器101发送的指令，以配合地接收来自传入输送带111中所包含的带116的衬底150。
接着，在第一对准操作603中，使用被定位在邻近位置”1”处的光学检测组件200来捕获衬底150的空白正表面155和/或一个或多个特征结构(例如图4A或5中所示的边缘150A-150D)的图像，且系统控制器101基于图像使用所收集的数据来调整丝网印刷掩模的位置，以在后续操作中精确地在衬底150的正表面155上沉积期望图案。丝网印刷图案的位置随后基于光学检测组件200所接收到的平台138上的衬底150的所收集到的取向及位置信息。
在操作604中，旋转致动器组件130被旋转以使得含有装载衬底150的印刷嵌套131A以顺时针方向沿着路径B1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(例如汇流排151、指状物152及至少两个对准标记160)被印刷在衬底150的正表面155上。在一实施例中，三个或多个对准标记160被印刷在衬底150的正表面155上。在一实施例中，第二衬底150被装载至目前位于位置”1”的印刷嵌套131B上。在此实施例中，第二衬底150跟随与第一装载衬底150相同的路径通过整个操作序列。
在操作607中，旋转致动器组件130被旋转成在位置”1”定位印刷嵌套131A，以使得衬底上的丝网印刷图案可藉由光学检测组件200来分析。在一实施例中，操作607包括用来在位置”1”重新定位印刷嵌套131A的一系列操作608-612。在此实施例中，操作607包括一系列附加操作608-610，这些附加操作用来将衬底装载至附连至旋转致动器组件130的各个印刷嵌套131C-131D，如下文所讨论。尽管在操作序列600中所讨论的工艺通常揭示具有四个印刷嵌套131的旋转致动器组件130，但是由于可藉由自动化组件定位的任何数量的衬底支撑装置皆可在不悖离本文所述的发明的基本范畴下使用，此配置不意欲限制印刷嵌套的数量。
在操作608中，旋转致动器组件130被旋转成使得含有第一装载衬底150的印刷嵌套131A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的印刷嵌套131B移动至位置”2”，用于在第二衬底150上印刷第一层丝网印刷图案。在一实施例中，第三衬底150装载至目前位于位置”1”的印刷嵌套131C上。在此实施例中，第三衬底150跟随与第二衬底150相同的路径通过整个操作序列。
在操作610中，旋转致动器组件130被旋转成使得含有第一装载衬底150的印刷嵌套131A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的印刷嵌套131B移动至位置”3”。在一实施例中，第三装载衬底150被移至位置”2”，用于在第三装载衬底150上印刷第一层丝网印刷图案。在一实施例中，第四衬底150装载至目前位于位置”1”的印刷嵌套131D上。在此实施例中，第四衬底150跟随与第三衬底150相同的路径通过整个操作序列。
在步骤612中，旋转致动器组件130被旋转成使得含有第一装载衬底150的印刷嵌套131A以顺时针方向沿着路径B4移回位置”1”。
在操作614中，藉由定位在邻近位置”1”的光学检测组件200来分析丝网印刷图案沉积层的对准。在一实施例中，光学检测装置200捕获印刷在衬底150的正表面155上的至少两个对准标记160的图像。这些图像可藉由系统控制器101中的图像识别软件分析。随后，系统控制器101根据丝网印刷图案的预期位置(X,Y)与预期角度取向R计算位置偏差(ΔX,ΔY)与角度偏差ΔR，丝网印刷图案的预期位置(X,Y)与预期角度取向R藉由相对于衬底150的特征结构(例如一个或多个边缘150A-150D，或形成这些特征结构的隅角)分析至少两个对准标记160，而储存在系统控制器101的存储器中。位置偏差(ΔX,ΔY)与角度偏差ΔR数据随后可被储存于系统控制器101的存储器中。随后，系统控制器101使用取自此分析的位置偏差(ΔX,ΔY)与角度偏差ΔR信息来调整丝网印刷腔室102内的丝网印刷掩模的位置，以使后续定位在印刷嵌套131A上的经处理的衬底将具有更精确放置的丝网印刷图案。
接着，当这些图案后续重新定位至位置”1”时(即，操作616)，沉积在各个衬底上的丝网印刷图案的对准(其中这些衬底定位在各个印刷嵌套131B-131D上)分别藉由光学检测组件200来分析(即，操作617)。在操作616期间，旋转致动器组件130被旋转成使得期望印刷嵌套(例如，附图标记131B-131D)旋转回到位置”1”，以使得定位在期望丝网印刷嵌套上的衬底上的沉积层可藉由光学检测组件200来检测。在各个操作617期间，定位于印刷嵌套131B-131D上的各个衬底上所执行的工艺与上述的操作614相同或相似。针对各个印刷嵌套131A-131D收集的位置偏差(ΔX,ΔY)与角度偏差ΔR数据因而储存于系统控制器101的存储器中，以用于定位于各个相应印刷嵌套中的后续待处理衬底。
本领域技术人员应了解对准操作603是用来校正衬底150相对于印刷嵌套131中的平台138(图5)的位置变化，且操作614、617是用来校正使用印刷掩模形成的印刷图案相对于衬底的特征结构的位置误差。因此，尽管对准操作613通常用于印刷腔室102中的所有待处理衬底以校正平台138上的衬底150的位置的变化，可偶尔执行操作614和/或操作617以超时校正或调整丝网印刷图案相对于衬底的安置的变化。如上所述，因此，本文所描述的方法可在系统100的初始设立期间、例行维修活动期间用作为沉积工艺的随机品质测试和/或校正工艺偏差的方法。在一实施例中，系统控制器101是用来以某期望间隔自动分析一系列、或一序列待处理衬底内丝网印刷图案的取向及位置，其中这些衬底在系统100内的各个印刷嵌套131上处理。在一配置中，系统控制器适于使用从定位在相同丝网印刷嵌套上的衬底处收集到的最新的取向及位置数据，来改变沉积至定位在印刷嵌套上的各个后续待处理衬底上的丝网印刷图案的取向和/或位置。在一示例中，系统控制器适于分析与再调整每个衬底、每隔一个衬底、每三个衬底、每十个衬底的、每百个衬底、或其他期望间隔的定向丝网印刷图案。
在一实施例中，光学检测组件200适于执行对准操作603，第二光学检测组件201适于执行操作614及617。在一实施例中，在操作607期间，旋转致动器组件130被旋转成使得印刷嵌套重新定位在位置”3”，从而衬底上的丝网印刷图案可藉由光学检测组件201分析。在此配置中，系统控制器101从各个检测组件200、201接收到的取向及位置结果可能需要被校准或调整，以使得由两个不同位置及对准的检测组件所产生的不想要的测量误差不会影响自动对准工艺结果的精确性。在一示例中，期望将取向及位置的误差最小化，以使得衬底上的图案层的安置可小于约±60微米(μm)，且较佳小于约±15μm。
替代系统配置
尽管本发明实施例在图1A与图1B中绘示具有单一输入及单一输出的系统100，但本发明的实施例亦可相同地应用于具有双输入及双输出的系统700，如图7所绘示。
图7为系统700的平面俯视图，系统700可结合本发明实施例使用以在衬底150的正表面155上形成期望图案(例如，汇流排151及指状物152)。如图所示，系统700不同于图1A及图1B所示的系统100，在系统700中包括两个传入输送带111及两个输出输送带112。系统700不同于系统100之处还在于系统700包括两个丝网印刷腔室102。然而，本发明实施例关于系统700的操作序列实质上与系统100中的操作序列相同。举例来说，关于第一衬底150的操作序列600与先前参照图6所述相同，在开始时装载至位置”1”。然而，操作序列600可同时运行，以将第二衬底150初始装载至位置”3”。
虽然前述内容是针对本发明实施例进行的，但可在不背离本发明的基本范围及由所附权利要求书所确定的范围的情况下，设计出其他及进一步的实施例。

Claims (16)

1.一种自动化沉积工艺系统，包括：
旋转致动器，所述旋转致动器具有四个衬底支撑件，所述四个衬底支撑件设置于所述旋转致动器上的四个不同的位置处并且可在第一位置与第二位置之间移动，所述四个衬底支撑件中的每一个被配置为包括输送带组件；
输入输送带，所述输入输送带被定位成将第一衬底装载至位于所述第一位置的所述四个衬底支撑件中的一个上；
丝网印刷腔室，具有设置于所述丝网印刷腔室中的可调整的丝网印刷装置，所述丝网印刷腔室被定位成当所述四个衬底支撑件中的一个位于所述第二位置时将一图案和对准标记印刷至所述第一衬底的表面上；
光学检测组件，具有相机和灯，所述光学检测组件被定位成当所述四个衬底支撑件中的一个位于所述第一位置时捕获所述图案的第一层的多个光学图像以及所述对准标记的图像；
以及系统控制器，所述系统控制器从所述光学检测组件接收信息以相对于所述表面的至少一个边缘定位所述对准标记的实际位置；
其中所述丝网印刷腔室包含丝网印刷掩模和多个致动器。
2.根据权利要求1所述的自动化沉积工艺系统，其中所述多个致动器与所述系统控制器通信。
3.根据权利要求1或2所述的自动化沉积工艺系统，其中所述多个致动器用于调整所述丝网印刷掩模的位置和角取向中的至少一个。
4.根据权利要求1或2所述的自动化沉积工艺系统，其中所述光学检测组件进一步包括多个相机。
5.根据权利要求4所述的自动化沉积工艺系统，其中所述灯配置为基本上垂直于所述衬底的表面引导光束，所述衬底定位在所述光学检测组件下方。
6.一种自动化沉积工艺系统，包括：
旋转致动器，所述旋转致动器具有四个衬底支撑件，所述四个衬底支撑件设置于所述旋转致动器上的四个不同的位置处并且可在第一位置与第二位置之间移动，所述四个衬底支撑件中的每一个被配置为包括输送带组件；
输入输送带，所述输入输送带被定位成将第一衬底装载至位于所述第一位置的所述四个衬底支撑件中的一个上；
丝网印刷腔室，具有设置于所述丝网印刷腔室中的可调整的丝网印刷装置，所述丝网印刷腔室被定位成当所述四个衬底支撑件中的一个位于所述第二位置时将一图案和对准标记印刷至所述第一衬底的表面上；
第一光学检测组件，具有相机和灯，所述第一光学检测组件被定位成当所述四个衬底支撑件中的一个位于所述第一位置时捕获所述图案的第一层的多个光学图像以及所述对准标记的图像；
第二光学检测组件，包括一个或多个相机，所述第二光学检测组件被定位成在材料被沉积在所述丝网印刷腔室中的衬底的表面上之后检测所述衬底；以及
系统控制器，所述系统控制器从所述光学检测组件接收信息以相对于所述表面的至少一个边缘定位所述对准标记的实际位置。
7.根据权利要求6所述的自动化沉积工艺系统，其中所述第二光学检测组件配置为分析所述衬底表面上的经沉积的层的位置。
8.根据权利要求6或7所述的自动化沉积工艺系统，其中所述第一光学检测组件进一步包括多个相机。
9.根据权利要求8所述的自动化沉积工艺系统，其中所述灯配置为基本上垂直于所述衬底的表面引导光束，所述衬底定位在所述第一光学检测组件下方。
10.根据权利要求6或7所述的自动化沉积工艺系统，其中所述第二光学检测组件进一步包括多个相机。
11.根据权利要求10所述的自动化沉积工艺系统，其中所述灯配置为基本上垂直于所述衬底的表面引导光束，所述衬底定位在所述第二光学检测组件下方。
12.一种自动化沉积工艺系统，包括：
旋转致动器，所述旋转致动器具有四个衬底支撑件，所述四个衬底支撑件设置于所述旋转致动器上的四个不同的位置处并且可在第一位置与第二位置之间移动，所述四个衬底支撑件中的每一个被配置为包括输送带组件；
输入输送带，所述输入输送带被定位成将第一衬底装载至位于所述第一位置的所述四个衬底支撑件中的一个上；
丝网印刷腔室，具有设置于所述丝网印刷腔室中的可调整的丝网印刷装置，所述丝网印刷腔室被定位成当所述四个衬底支撑件中的一个位于所述第二位置时将一图案和对准标记印刷至所述第一衬底的表面上；
所述丝网印刷腔室包含丝网印刷掩模和一个或多个机械致动器；
光学检测组件，具有相机和灯，所述光学检测组件被定位成当所述衬底支撑件中的一个位于所述第一位置时捕获所述图案的第一层的多个光学图像以及所述对准标记的图像；以及
系统控制器，所述系统控制器从所述光学检测组件接收信息以相对于所述表面的至少一个边缘定位所述对准标记的实际位置。
13.根据权利要求12所述的自动化沉积工艺系统，其中所述丝网印刷掩模耦接至所述一个或多个机械致动器。
14.根据权利要求12或13所述的自动化沉积工艺系统，其中所述一个或多个机械致动器适配成将所述丝网印刷掩模定位到且对准所述丝网印刷腔室内的期望位置。
15.根据权利要求12或13所述的自动化沉积工艺系统，其中所述光学检测组件进一步包括多个相机。
16.根据权利要求15所述的自动化沉积工艺系统，其中所述灯配置为基本上垂直于所述衬底的表面引导光束，所述衬底定位在所述光学检测组件下方。
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