ITUD20110135A1 - Metodo ed impianto di controllo per la stampa di uno schema multistrato - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"METODO ED IMPIANTO DI CONTROLLO PER LA STAMPA DI UNO SCHEMA MULTISTRATO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

II presente trovato si riferisce ad un metodo ed impianto di controllo per la stampa di uno schema multistrato su un substrato, o supporto. Un’applicazione tipica del presente trovato è per la lavorazione di substrati, ad esempio a base di silicio o a base di allumina, utilizzabili per formare celle fotovoltaiche o circuiti tipo green-tape.

In particolare, il metodo del presente trovato è utilizzabile in un impianto per la realizzazione di schemi a strato multiplo per mezzo di una stampa multistrato su un substrato, sia essa serigrafica, a getto di inchiostro, laser, o di altro tipo di stampa.

STATO DELLA TECNICA

Le celle solari sono dispositivi fotovoltaici (FV) che convertono la luce solare direttamente in energia elettrica. Il mercato FV ha vissuto un’espansione con tassi di crescita annuali superiori al 30% negli ultimi dieci anni. Alcuni articoli hanno ipotizzato che la produzione mondiale di energia da celle solari potrebbe superare i 10 GWp nel prossimo futuro. E stato stimato che più del 95% di tutti i moduli solari sono a base di wafer di silicio. L’elevato tasso di crescita del mercato, combinato alla necessità di ridurre sostanzialmente i costi dell’elettricità solare, ha determinato una quantità di sfide serie per la creazione a basso costo di celle solari di alta qualità. Pertanto, uno dei maggiori fattori nel rendere commercialmente percorribile la via delle celle solari risiede nella riduzione dei costi di produzione richiesti per realizzare le celle solari, migliorando la resa del dispositivo e aumentando la capacità produttiva dei substrati. Le celle solari presentano tipicamente una o più giunzioni p-n. Ciascuna giunzione p-n comprende due diverse zone all’interno di un materiale semiconduttore, in cui un lato è identificato come la zona di tipo p e l’altro come la zona di tipo n.

Quando la giunzione p-n di una cella solare è esposta alla luce solare (consistente in energia derivante da fotoni), la luce solare viene convertita direttamente in elettricità attraverso l’effetto FV.

Le celle solari generano una specifica quantità di energia elettrica e vengono impilate in moduli dimensionati in modo da erogare il quantitativo desiderato di energia di sistema.

I moduli solari sono collegati in pannelli con specifici telai e connettori. Le celle solari sono comunemente formate su substrati di silicio, i quali possono essere substrati di silicio singoli o multicristallini.

Una tipica cella solare comprende un wafer, substrato o lamina di silicio, di spessore tipicamente inferiore a circa 0,3 mm, con un sottile strato di silicio del tipo n sulla sommità di una zona del tipo p formata sul substrato.

Generalmente, una cella solare standard in silicio viene fabbricata su un wafer che comprende una regione base di tipo p, una regione emettitore tipo n, e una regione giunzione p-n disposta fra di loro. Una regione di tipo n, o semiconduttore di tipo n, viene realizzata drogando il semiconduttore con certi tipi di elementi (ad esempio fosforo (P), arsenico (As), o antimonio (Sb)) al fine di aumentare il numero dei portatori di carica negativi, cioè gli elettroni. In maniera simile, una regione di tipo p, o semiconduttore di tipo p, è realizzata mediante aggiunta di atomi trivalenti al reticolo del cristallo, ciò risultando in un elettrone mancante da uno dei quattro legami covalenti normali per il reticolo del cristallo. Così l’atomo drogante può accettare un elettrone da un legame covalente di atomi vicini per completare il quarto legame. L’atomo drogante accetta un elettrone, producendo la perdita di mezzo legame dall’atomo vicino e determinando la realizzazione di una “lacuna”.

Quando la luce colpisce la cella solare, l’energia dei fotoni incidenti genera coppie di elettroni-lacune su entrambi i lati della regione di giunzione p-n. Gli elettroni si diffondono attraverso la giunzione p-n verso un livello di energia più basso e le lacune si diffondono in direzione opposta, creando una carica negativa sull’emettitore ed una corrispondente carica positiva si genera nella base. Quando un circuito elettrico viene realizzato fra l’emettitore e la base e la giunzione p-n viene esposta a certe lunghezze d’onda luminose, una corrente scorrerà. La corrente elettrica generata dal semiconduttore quando illuminato fluisce attraverso i contatti disposti sulla parte anteriore, cioè sul lato di ricezione luce, e attraverso la parte posteriore della cella solare. La struttura di contatto superiore è generalmente configurata come sottili linee metalliche, o pettini, ampiamente distanziate, le quali forniscono corrente a barre collettrici più larghe. Il contatto posteriore non è generalmente obbligato ad essere realizzato secondo linee metalliche sottili multiple, in quanto non impedisce alla luce incidente di colpire la cella solare. La cella solare viene generalmente rivestita con uno strato sottile di materiale dielettrico, come S13N4, per fungere come rivestimento antiriflesso, 0 ARC per minimizzare la riflessione della luce dalla superficie superiore della cella solare.

La serigrafìa è stata a lungo utilizzata nella stampa di disegni su oggetti, quali tessuti 0 ceramica, ed è utilizzata nell’industria elettronica per stampare modelli di componenti elettriche, quali contatti o interconnessioni elettriche, sulla superficie di un substrato. I procedimenti di fabbricazione di celle solari della tecnica nota impiegano anche procedimenti di serigrafia. In alcune applicazioni, è desiderabile serigrafare linee di contatto, come i pettini, sul substrato delle celle solari. I pettini sono a contatto con il substrato e sono atti a realizzare una connessione ohmica con una o più regioni drogate (ad esempio la regione di emettitore di tipo n). Un contatto Ohmico è una regione su un dispositivo a semiconduttore il quale è stato predisposto in modo che la curva corrente-tensione (I-V) del dispositivo sia lineare e simmetrica, cioè, non c’è alcuna interfaccia ad elevata resistenza fra la regione in silicio drogata del dispositivo a semiconduttore ed il contatto metallico. Bassa resistenza, contatti stabili sono critici per le prestazioni delle celle solari e sull’affidabilità dei circuiti realizzati nel metodo di fabbricazione di celle solari. Per aumentare il contatto con il dispositivo a cella solare è tipico posizionare un pettine su una regione fortemente drogata ricavata all’interno della superficie di substrato per consentire la realizzazione di un contatto Ohmico. Poiché le regioni fortemente drogate realizzate, per via delle loro proprietà elettriche, tendono a bloccare o a minimizzare la quantità di luce di luce che può passare attraverso di esse è desiderabile rendere minime le loro dimensioni. Nel contempo è desiderabile rendere anche queste regioni sufficientemente grandi per assicurare che i pettini possano essere allineati e realizzati su di esse in maniera affidabile. Il disallineamento dei pettini depositati sulle sottostanti regioni fortemente drogate dovuto ad errori di posizionamento del substrato su un dispositivo di trasferimento automatico, difetti sui bordi del substrato, registrazione e allineamento della regione fortemente drogata sulla superficie del substrato non conosciute e/o spostamento del substrato sul dispositivo di trasferimento automatico, possono portare ad una bassa prestazione del dispositivo ed a una bassa efficienza del dispositivo. Regioni fortemente drogate possono essere realizzate sulla superficie substrato usando una molteplicità di tecniche di schematizzazione per creare aree a maggiore e minore drogaggio, per esempio realizzando fasi di diffusione di fosforo usando una barriera di diffusione secondo uno schema. Un contatto posteriore completa il circuito elettrico richiesto alla cella solare per produrre corrente realizzando un contatto Ohmico con la regione di base di tipo p del substrato.

Sono noti, inoltre, procedimenti per realizzare schemi a strato multiplo, ad esempio per la cosiddetta stampa doppia, per mezzo di più fasi successive di stampa, ad esempio serigrafica, al laser, a getto d’inchiostro o altri processi simili, su un apposito supporto, o substrato, ad esempio un wafer a base di silicio o a base di allumina.

Le strutture a strato multiplo, ad esempio formate da un primo strato e da un secondo strato sovrapposto al primo, consentono di aumentare la corrente erogata dai contatti, ma rendono il processo di stampa più complesso in quanto è necessario assicurarsi che i vari strati multipli siano correttamente allineati tra loro, con una precisione generalmente nell’ordine dei 10 microns (μιη). Tipicamente, se il movimento del substrato su un dispositivo di trasferimento automatizzato e il movimento di una testa di stampa non sono ben controllati lo schema depositato si formerà in modo non corretto. Di conseguenza, nel caso di errore durante una fase del processo di stampa, tali disallineamenti degli strati multipli stampati determineranno lo scarto del substrato. Pertanto, vi è la necessità di una o più fasi di controllo dopo ciascuna fase di stampa, per la verifica delTallineamento degli strati di volta in volta stampati rispetto agli strati sottostanti.

Alcune tecniche di controllo note necessitano di conoscere la posizione degli strati stampati per utilizzare tali informazioni per un controllo in retroazione ad anello chiuso.

Tuttavia, una volta che un dato strato è stato stampato sullo strato inferiore, è particolarmente difficile conoscere con esattezza la posizione effettiva dei successivi strati stampati, in quanto, complessivamente, vengono ad essere sovrapposti.

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un metodo di controllo per la stampa di uno schema multistrato su un substrato che permetta il corretto allineamento reciproco degli strati stampati.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questo ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell’idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, un metodo secondo il presente trovato è utilizzabile nel controllo della stampa di uno schema multistrato su un substrato.

Il metodo del presente trovato comprende:

- almeno una prima fase di stampa sul substrato di un primo strato secondo uno schema,

- almeno una successiva fase di allineamento del substrato, propedeutica per una seconda, o successiva, fase di stampa,

- almeno una seconda o successiva fase di stampa sul substrato di un secondo, o successivo, strato secondo uno schema sul primo strato secondo uno schema, ed

- almeno una fase di verifica della precisione dell’allineamento dopo l’almeno una seconda, o successiva, fase di stampa. Il dato derivante dalla fase di verifica viene retroalimentato almeno alla precedente fase di allineamento, allo scopo di migliorare la precisione.

Secondo un aspetto del presente trovato, la fase di verifica comprende:

- una prima operazione di acquisizione di una prima immagine ottica del primo strato secondo uno schema dopo la prima fase di stampa e prima dell’almeno una seconda, o successiva, fase di stampa e

- almeno una seconda, o successiva, operazione di acquisizione di una seconda, o successiva, immagine ottica del secondo, o successivo, strato secondo uno schema stampato sul primo strato secondo uno schema dopo l’almeno una seconda, o successiva, fase di stampa.

Secondo il presente trovato, inoltre, l’almeno una fase di verifica comprende, inoltre, almeno una fase di calcolo per sottrazione di immagine tra la seconda, o successiva, immagine e almeno la prima immagine, per determinare la posizione effettiva sul substrato del secondo, o successivo, strato stampato secondo uno schema.

Secondo il presente trovato, lo stesso esito di tale fase di calcolo viene sia usato in detta retroalimentazione per un controllo in retroazione ad anello chiuso della seconda, o successiva, operazione di stampa, sia utilizzato in una fase di controllo della qualità di stampa del secondo, o successivo, strato secondo uno schema.

Rientra nello spirito del presente trovato anche un impianto per la stampa di uno schema multistrato su un substrato che comprende:

- una prima stazione di stampa per la stampa sul substrato di un primo strato secondo uno schema,

- almeno mezzi di allineamento del substrato,

- almeno una seconda stazione di stampa per la stampa sul substrato di un secondo, o successivo, strato secondo uno schema sul primo strato secondo uno schema,

- almeno mezzi di controllo per la verifica della precisione delFallineamento dopo la stampa del secondo, o successivo, strato secondo uno schema e configurati per retroalimentare il dato derivante dalla verifica verso almeno i mezzi di allineamento, allo scopo di migliorare la precisione.

Secondo il presente trovato, detti mezzi di controllo:

- sono associati a dispositivi di rilevazione configurati per acquisire una prima immagine ottica del primo strato secondo uno schema prima che il secondo, o successivo, strato sia stampato, ed almeno una seconda, o successiva, immagine ottica del secondo, o successivo, strato secondo uno schema stampato sul primo strato secondo uno schema, ed inoltre

- sono associati ad unità di controllo e comando configurate per effettuare un calcolo per sottrazione di immagine tra la seconda, o successiva, immagine e almeno la prima immagine, per determinare la posizione effettiva sul substrato del secondo, o successivo, strato stampato secondo uno schema, e configurate sia per retroalimentare l’esito del calcolo per il controllo in retroazione ad anello chiuso deH’allineamento nelle stazioni di stampa mediante mezzi di allineamento, sia per utilizzare l’esito del calcolo in una stazione di controllo qualità del secondo, o successivo, strato secondo uno schema.

Con il presente trovato, grazie all’elaborazione per sottrazione di immagini, è possibile isolare otticamente l’ultimo strato stampato rispetto ai precedenti, eliminando i disturbi connessi, e risulta più agevole conoscere con esattezza la posizione effettiva dei successivi strati stampati, anche se, complessivamente, vengono ad essere sovrapposti. Inoltre, il presente trovato offre il vantaggio di utilizzare la stessa fase di acquisizione e lo stesso sistema di rilevazione o visione sia per il controllo dell’allineamento degli strati dello schema multistrato in retroazione ad anello chiuso, sia per il controllo qualità.

Un vantaggio del presente trovato è che il controllo basato su sottrazione di immagine ben si adatta al processo di doppia stampa serigrafica in cui è necessario utilizzare lo stesso retino di stampa serigrafica, e non è possibile impiegare retini differenziati. Ciò aumenta la velocità di processo in quanto, con un’unica acquisizione, è possibile effettuare sia il controllo in retroazione, sia il controllo qualità.

Inoltre, il metodo e l’impianto del presente trovato sono più economici e compatti, non necessitando, per il controllo qualità, di un sistema di visione dedicato.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la Figura 1 è una rappresentazione schematica esemplificativa di un metodo secondo il presente trovato;

- la Figura 2 illustra uno schema di flusso di un processo di stampa multistrato secondo il presente trovato;

- la Figura 3 illustra schematicamente un impianto per il processo di stampa multistrato secondo il presente trovato;

- la Figura 4 illustra schematicamente una variante dell’impianto di Figura 3;

- la Figura 5 rappresenta schematicamente una sottrazione di immagini utilizzabile nel metodo del presente trovato;

- la Figura 6 è una vista in pianta di una superficie di un substrato che presenta una regione fortemente drogata ed una struttura di contatto metallica secondo uno schema formata su di essa secondo una forma realizzativa del trovato;

- la Figura 7 è una vista in sezione laterale ingrandita secondo la linea VII - VII di Figura 6;

- la Figura 8 è una vista in sezione laterale ingrandita di una porzione della superfìcie del substrato illustrato in Figura 6 secondo un’ulteriore forma di realizzazione del trovaio;

- la Figura 9 è una vista schematica isometrica di un sistema che può essere utilizzato in connessione con forme di realizzazione del presente trovato;

- la Figura 10 è una vista schematica in pianta dall’alto del sistema di Figura 10 secondo una forma di realizzazione del trovato;

- la Figura 11 è una vista isometrica di una porzione del nido di stampa del sistema di stampa serigrafica secondo una forma di realizzazione del trovato;

- la Figura 12 è una vista schematica isometrica di una forma di realizzazione di un gruppo attuatore rotante avente un gruppo di ispezione posizionato per ispezionare la superficie frontale del substrato secondo una forma di realizzazione del trovato;

- la Figura 13 è una vista in sezione schematica di un sistema di ispezione ottica secondo una forma di realizzazione del trovato;

- la Figura 14 è una vista schematica in sezione di un sistema di ispezione ottica posizionato in un nido di stampa secondo una forma di realizzazione del trovato.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE ALCUNE FORME PREFERENZIALI DI REALIZZAZIONE

Forme di realizzazione del presente trovato prevedono un metodo di controllo per la stampa di uno schema multistrato su un substrato che, basandosi su un controllo in retroazione ad anello chiuso che utilizza i risultati di un calcolo per sottrazione di immagine tra le immagini acquisite relative ai vari strati stampati sovrapposti, consente un preciso allineamento degli strati stampati e può aumentare, quindi, la prestazione del dispositivo e il costo di possesso (cdp) di una linea di lavorazione substrato.

Una rappresentazione schematica esemplificativa di tale metodo è data nelle Figure 1 e 5.

In Figura 1 il blocco I indica una prima acquisizione di immagine di un primo strato stampato A, il blocco II indica una prima fase di stampa, il blocco III indica una seconda acquisizione di immagine di un secondo strato stampato B sul primo strato A, il blocco IV indica il calcolo per sottrazione di immagine, il blocco V indica la retroazione ad anello chiuso sul blocco II basandosi sull’esito del calcolo per sottrazione di immagine ed il blocco VI indica il controllo qualità sempre basandosi sull’esito del calcolo per sottrazione di immagine.

In Figura 5 si indica graficamente l’operazione di sottrazione di immagini ed il relativo esito, nel caso di secondo strato B stampato disallineato rispetto al primo strato A, tra la suddetta seconda immagine, indicata con b), e la suddetta prima immagine, indicata con a), ottenendo come risultato l’immagine del singolo secondo strato, indicata con c).

In una forma di realizzazione, viene utilizzato un sistema di stampa serigrafica il quale è atto a realizzare il metodo di stampa serigrafica del presente trovato all’interno di una porzione di una linea di produzione di celle solari in silicio cristallino nella quale un substrato viene lavorato secondo uno schema con un materiale desiderato e viene quindi processato in una o più camere di lavorazione successive.

Le camere di lavorazione successive possono essere atte a realizzare una o più fasi di cottura a forno e una o più fasi di pulizia.

Mentre la discussione precedente descrive principalmente i procedimenti di stampa serigrafica di uno schema, come una struttura di contatto o di interconnessione, su una superficie di un dispositivo a cella solare, questa configurazione non deve essere intesa come limitante dell’ambito del presente trovato qui descritto. Altri materiali di substrato che possono trarre beneficio dal presente trovato includono substrati che possono avere una regione attiva la quale contiene silicio a cristallo monocristallino, silicio multicristallino, silicio policristallino o altri desiderabili materiali di substrato.

Con riferimento alla Figura 2, forme di realizzazione esemplificative del metodo secondo il trovato comprendono almeno una prima fase di stampa 11 ed ulteriori seconda e terza fase di stampa 21, 31.

Sono previste, inoltre, fasi di allineamento 13, 23 eseguite rispettivamente tra detta prima fase di stampa I l e detta seconda fase di stampa 21 e tra detta seconda fase di stampa 21 e detta terza fase di stampa 32, fasi di verifica 12, 22, 32 della precisione dell’allineamento dopo le ulteriori fasi di stampa 21 e 31, una fase di controllo qualità 38 ed una fase di scarico 80. E’ chiaro che la medesima descrizione vale, opportunamente modificata, anche per metodi che prevedono un numero di fasi di stampa maggiore di tre, così come casi più semplici con due fasi di stampa.

In forme di realizzazione del metodo secondo il presente trovato, ciascuna fase di verifica 12, 22, 32 comprende operazioni che vengono eseguite sia a monte, sia a valle di corrispondenti fasi di stampa, ovvero:

- un’operazione di acquisizione 12a, 22a di un’immagine ottica del primo strato secondo uno schema stampato sul substrato, effettuata dopo la correlata fase di stampa 11, 21 e prima di un’ulteriore fase di stampa 21, 31;

- un’ulteriore operazione di acquisizione 22a, 32a di un’ulteriore immagine ottica dell’ulteriore strato secondo uno schema stampato su detto primo strato, effettuata dopo l’ulteriore fase di stampa 21, 31;

- almeno una fase di calcolo 22b, 32b per sottrazione di immagine tra l’ulteriore immagine ottica e almeno l’immagine ottica, da cui derivare la posizione effettiva dell’ulteriore strato secondo uno schema. Tale informazione viene utilizzata sia in retroazione ad anello chiuso per il controllo dell’allineamento della stampa dell’ulteriore strato secondo uno schema su detto strato secondo uno schema, e sia per il controllo qualità a valle dell’ulteriore fase di stampa 21, 31.

Per immagine ottica s’intende sia un’immagine rilevata con luce nel campo del visibile, sia nel campo dell’infrarosso o ad altra lunghezza d’onda.

In Figura 3 è rappresentata schematicamente una possibile realizzazione di un impianto 100 atto ad effettuare il metodo illustrato nelle Figure 1 e 2. L’impianto 100 può comprendere, in successione, una prima stazione di stampa 50, una prima stazione di controllo 51, primi dispositivi di allineamento 54, una seconda stazione di stampa 60, una seconda stazione di controllo 61, secondi dispositivi di allineamento 64, una terza stazione di stampa 70, una terza stazione di controllo 71, una stazione di controllo qualità 75, una stazione di scarico 80 ed un’unità centrale di controllo ed elaborazione dati 90.

In una forma di realizzazione, ciascuna stazione di controllo 51, 61, 71 comprende dispositivi di rilevazione 52, 62, 72 ed un’unità di controllo e comando, 53, 63, 73 rispettivamente.

Secondo il presente trovato, nella prima fase di stampa 11 viene effettuata la stampa serigrafica su una superficie di un substrato, ad esempio un wafer a base di silicio, per formare un primo strato di uno schema multistrato, in corrispondenza della prima stazione di stampa 50 nella quale il substrato viene alimentato per mezzo di sistemi di alimentazione noti.

A valle della prima fase di stampa 11, forme di realizzazione del metodo secondo il presente trovato prevedono una prima operazione di acquisizione 12a di una prima immagine ottica del primo strato secondo uno schema stampato sul substrato, mediante un primo dispositivo di rilevazione 52, individuandone la posizione sul substrato, come indicato dall’immagine a) di fig. 6. Tale prima immagine può essere memorizzata in una prima unità di controllo e comando 53 della prima stazione di controllo 51 ed eventualmente trasmessa in una seconda unità di controllo e comando 63 della seconda stazione di controllo 61, oppure direttamente trasmessa e memorizzata all’unità centrale di controllo ed elaborazione dati 90, secondo le modalità operative.

Le informazioni di posizione del primo strato secondo uno schema possono essere inviate ai primi dispositivi di allineamento 54.

La prima operazione di acquisizione 12a può essere seguita da una prima fase di allineamento 13 in cui, in relazione alla posizione del primo strato stampato, i primi dispositivi di allineamento 54, ad esempio spintori, posizionano correttamente il substrato per l’esecuzione della seconda fase di stampa 21.

In un’altra forma di realizzazione, il corretto posizionamento del substrato viene realizzato per mezzo delPallineamento di un dispositivo di movimentazione del substrato al di sotto delle teste di stampa presenti nella seconda stazione di stampa 60. I primi dispositivi di allineamento 54 possono prevedere anche attuatori per il posizionamento delle teste di stampa presenti nella seconda stazione di stampa 60.

Successivamente alla seconda fase di stampa 21, in cui sul substrato viene stampato un secondo strato dello schema sovrapposto al primo strato, il presente trovato prevede una seconda operazione di acquisizione 22a di una seconda immagine ottica del secondo strato secondo uno schema stampato sul substrato assieme al primo strato, mediante un secondo dispositivo di rilevazione 62, come indicato dall’immagine b) di fig. 6.

Tale seconda immagine può essere memorizzata nella seconda unità di controllo e comando 63 della seconda stazione di controllo 61 ed eventualmente trasmessa ad una terza unità di controllo e comando 73 della terza stazione di controllo 71, oppure direttamente trasmessa e memorizzata all’unità centrale di controllo ed elaborazione dati 90, secondo le modalità operative.

Inoltre, la seconda unità di controllo e comando 63 della prima seconda di controllo 61 esegue una prima fase di calcolo 22b per sottrazione di immagine tra la seconda immagine e la prima immagine e l’esito di tale calcolo, che in sostanza individua la posizione effettiva del singolo secondo strato sul substrato, come indicato daH’immagine c) di fig. 6, viene utilizzato in retroazione ad anello chiuso per comandare opportunamente i primi dispositivi di allineamento 54, nonché viene processato dalla stazione di controllo qualità 75.

Le informazioni di posizione del secondo strato secondo uno schema possono essere inviate ai primi dispositivi di allineamento 54. In particolare, in caso di non conformità tra i suddetti dati, la seconda unità di controllo e comando 63 della seconda stazione di controllo 61 invia un segnale di feed-back ai primi dispositivi di allineamento 54 per comunicare la non conformità.

La seconda operazione di acquisizione 22a può essere seguita da una seconda fase di allineamento 23 in cui, in relazione alla posizione del secondo strato stampato, i secondi dispositivi di allineamento 64, ad esempio spintori, posizionano correttamente il substrato per l’esecuzione della terza fase di stampa 31.

Successivamente alla seconda fase di allineamento 23, vengono eseguite la terza fase di stampa 31 ed una terza fase di verifica 32.

In particolare, nella terza fase di stampa 31, in corrispondenza della terza stazione di stampa 70, viene eseguita la stampa di un terzo strato dello schema, e nella terza fase di verifica 32 viene eseguita una terza operazione di acquisizione 32a di una terza immagine ottica del terzo strato secondo uno schema stampato sul secondo strato, a sua volta stampato sul primo strato, mediante un terzo dispositivo di rilevazione 72.

Tale terza immagine può essere memorizzata nella terza unità di controllo e comando 73 della terza stazione di controllo 71, oppure all’unità centrale di controllo ed elaborazione dati 90, secondo le modalità operative.

Inoltre, nella terza fase di verifica 32 la terza unità di controllo e comando 73 della terza stazione di controllo 71 esegue una seconda fase di calcolo 32b per sottrazione di immagine tra la terza immagine e la seconda immagine, oppure tra la terza immagine e la prima immagine e tra l’esito di quest’ultima sottrazione di immagine e l’esito della sottrazione di immagine effettuata nella prima fase di calcolo 22b, e l’esito complessivo di tale calcolo, che in sostanza individua la posizione del singolo terzo strato sul substrato, viene utilizzato in retroazione ad anello chiuso per comandare opportunamente il secondo dispositivo di allineamento 64, nonché viene processato dalla stazione di controllo qualità 75.

Le informazioni di posizione del terzo strato secondo uno schema possono essere inviate ai secondi dispositivi di allineamento 64. In particolare, in caso di non conformità tra i suddetti dati, la terza unità di controllo e comando 73 della terza stazione di controllo 71 invia un segnale di feed-back ai secondi dispositivi di allineamento 64 per comunicare la non conformità.

La stazione di controllo qualità 75 invia un segnale alla stazione di scarico 80 che, nella fase di scarico, evacua dall’impianto i substrati prodotti o verso il magazzino finale o verso il magazzino scarti.

Ciascuna unità di controllo e comando 53, 63, 73 inoltre, fornisce i dati rilevati all’unità centrale di controllo ed elaborazione dati 90 che organizza, memorizza i dati raccolti secondo basi di dati predefinite dall’utente e li elabora nelle forme e nei modi richiesti dall’utente stesso, ad esempio in base statistica, oppure in modo tale da individuare le criticità del processo produttivo.

In Figura 3, le frecce indicano le direzioni dei flussi di dati tra le varie parti dell’impianto 100.

Secondo un’altra variante, illustrata in Figura 4, tutte le sottofasi di invio dati possono essere governate da un’unica unità di controllo e comando centrale 120 che elabora i dati provenienti dai dispositivi di rilevazione 52, 62, 72 a valle di ciascuna stazione di stampa 50, 60, 70 li confronta secondo programmi pre-impostati e trasmette i segnali di controllo ai dispositivi di allineamento 54, 64.

E’ anche chiaro che anche le unità di controllo 90 e 120 come sopra indicate possono essere, in generale, configurate come le sopramenzionate unità di controllo e comando 53, 63, 73.

Forme di realizzazione del trovato, riferite alle più generali fasi di stampa 11, 21, 31 sopra descritte, si applicano specificatamente ad un processo di realizzazione di celle solari che include la formazione di contatti metallici, ad esempio in argento, con doppia stampa su regioni fortemente drogate 241 che sono formate in uno schema multistrato desiderato 230 su una superficie di un substrato 250 (Figure 6 e 7).

La doppia stampa che viene eseguita può essere finalizzata, ad esempio, a realizzare pettini sovrapposti aventi differenti dimensioni in larghezza tra loro, oppure pettini sovrapposti aventi le stesse dimensioni in larghezza tra loro, ma realizzati con materiali differenti o con funzioni differenti, oppure una combinazione di queste due realizzazioni.

Ad esempio, forme di realizzazione del trovato prevedono una modalità di doppia stampa in cui nella prima fase di stampa 11 una pasta drogante sia stampata per determinare le regioni fortemente drogate 241, nella seconda fase di stampa 21 sia stampata una linea metallica larga, ad esempio in argento, definente pettini 260 larghi sulle regioni fortemente drogate 241 e nella terza fase di stampa 31 viene stampata una sottile linea metallica, ad esempio in argento, definente pettini 260A sottili sulla linea metallica larga, realizzando una struttura di contatto metallica 242 con schema multistrato 230 (si vedano le Figure 7, 8 e 9).

In altre forme di realizzazione, può essere utilizzata una modalità di doppia stampa in cui, dopo la prima fase di stampa 11, la seconda fase di stampa 21 prevede una stampa per metallizzare pettini 260 mediante una pasta di contatto, ad esempio a base di argento, e la successiva terza fase di stampa 31 prevede una stampa per metallizzare pettini 260a mediante una pasta conduttiva, ad esempio a base di argento, differente dalla pasta di contatto.

Secondo forme di realizzazione del trovato, come sarà più precisamente descritto nel seguito, una o più, o ciascuna, delle summenzionate stazioni di stampa 50, 60, 70 può essere configurata come un sistema di stampa 110 descritto in connessione con le Figure 8-10.

Inoltre, le summenzionate stazioni di controllo 51, 61, 71 che sono fornite del dispositivo di rilevazione 52, 62, 72 e delle unità di controllo e comando 53, 63, 73 possono essere configurate come un sistema di ispezione 400 descritto nel seguito in connessione con le Figure 12-14 associate al controllore di sistema 101 esemplificato nelle Figure 9, 10, 12, 13. In particolare, le unità di controllo e comando 53, 63, 73 possono essere configurate come il controllore di sistema 101 di seguito descritto.

Inoltre, il summenzionato dispositivo di allineamento 54, 64 può essere configurato come attuatori 102A descritti nel seguito in connessione con la camera di stampa 102 delle Figure 9 e 10.

Forme di realizzazione del trovato, riferite alle più generali fasi di verifica 12, 22, 32 e fasi di allineamento 13, 23, 33 sopra descritte, forniscono specificatamente anche un sistema di ispezione ed un hardware di supporto che vengono utilizzati per posizionare in modo efficace una struttura di contatto metallica di forma, o di schema, similare, sulle regioni fortemente drogate stampate secondo uno schema per consentire che avvenga un contatto Ohmico.

Processo di realizzazione di stampa di uno schema multistrato su un substrato La Figura 6 è una vista in pianta di una superficie 251 del substrato 250 che presenta una regione fortemente drogata 241 ed una struttura multistrato di contatto metallica 242 lavorata secondo uno schema 230 ricavata su di essa, quali i pettini 260. La Figura 7 illustra una porzione della superfìcie 251 avente un pettine 260 metallico, ad esempio in argento, disposto sulla regione fortemente drogata 241. La struttura di contatto metallica, quali i pettini 260 e barre collettrici, è formata sulle regioni fortemente drogate 241 in modo che una connessione elettrica di elevata qualità possa essere formata tra queste due regioni. Contatti stabili, a bassa resistenza, sono critici per le prestazioni della cella solare. Le regioni fortemente drogate 241 comprendono generalmente una porzione del materiale di substrato 250 che ha circa 0,1 % o meno in percentuale atomica di atomi droganti disposti in essa. Un tipo di schema delle regioni fortemente drogate 241 può essere formato mediante tecniche convenzionali di litografia ed impianto di ioni, o con tecniche convenzionali di mascheratura dielettrica e diffusione in formo ad alta temperatura che sono ben note nella tecnica. Tuttavia, il processo di allineamento e di deposito della struttura multistrato di contatto metallica 242 sulle regioni fortemente drogate 241 è generalmente non possibile utilizzando tecniche convenzionali, poiché non vi è tipicamente modo di determinare otticamente l’effettivo orientamento ed allineamento dello schema formato sulle regioni fortemente drogate 241 sulla superficie 251 del substrato 250 utilizzando queste tecniche.

Sistema di ispezione ottica

Forme di realizzazione del trovato prevedono così prima di determinare l’effettivo allineamento ed orientamento delle regioni 241 fortemente drogate stampate secondo uno schema, nella prima fase di stampa 11, corrispondente alle fasi di verifica 12, 22, 32 di cui sopra, e poi di realizzare - seconda e terza fase di stampa 21, 31 - i contatti metallici secondo uno schema multistrato sulla superficie delle regioni 241 fortemente drogate usando, di volta in volta, l’informazione raccolta mediante le fasi di calcolo per sottrazione di immagini.

La Figura 13 illustra una forma di realizzazione di un sistema 400 di ispezione ottica, che può essere utilizzato come il summenzionato più generale primo dispositivo di rilevazione 52 ed è, quindi, configurato per determinare l’effettivo allineamento ed orientamento dello schema 230 della(e) regione(i) 241 fortemente drogata(e) realizzate su una superficie di un substrato 250. Il sistema 400 di ispezione ottica contiene generalmente una o più sorgenti di radiazione elettromagnetica, come sorgenti di radiazione 402 e 403, le quali sono configurate per emettere radiazione ad una desiderata lunghezza d’onda, ed un gruppo di rilevazione 401 che è configurato per acquisire la radiazione riflessa o non assorbita in modo tale da acquisire relative immagini ottiche degli strati secondo uno schema stampati, in modo che l’allineamento e l’orientamento delle regioni 241 fortemente drogate e dei pettini 260 larghi e pettini 260 A stretti dello schema multistrato possa essere otticamente determinato rispetto alle altre regioni non fortemente drogate del substrato 250. Le immagini ottiche acquisite dal gruppo di rilevazione 401, da cui derivare i dati di orientamento ed allineamento, vengono poi consegnati ad un controllore 101 di sistema che è configurato per eseguire la fase di calcolo 32a, 32b per sottrazione di immagini e di conseguenza regolare e controllare in retroazione ad anello chiuso l’allineamento di posizionamento del substrato a servizio della seconda fase di stampa 21 e della terza fase di stampa 31 della struttura multistrato di contatto metallica, come i pettini 260 larghi e 260a stretti, sulla superficie delle regioni 241 fortemente drogate mediante l’uso di una tecnica di metallizzazione secondo uno schema multistrato.

Inoltre, le medesime immagini ottiche acquisite dal gruppo di rilevazione 401 sono anche utilizzate per il controllo qualità.

Le tecniche di metallizzazione secondo uno schema multistrato possono comprendere procedimenti di stampa serigrafica, procedimenti di stampa a getto di inchiostro, procedimenti litografici e di deposizione di fogli metallici, o altri procedimenti similari di metallizzazione secondo uno schema. In una forma di realizzazione, i contatti metallici sono disposti sulla superficie del substrato 250 usando un metodo di stampa serigrafica realizzato in un sistema 110 di stampa serigrafica, come discusso nel seguito assieme alle Figure 9-12.

In configurazioni in cui le regioni 241 fortemente drogate sono realizzate all’interno di un substrato di silicio, si ritiene che la radiazione elettromagnetica emessa a lunghezze d’onda all’interno delle regioni di lunghezza d’onda dell’ultravioletto (UV) e dell’infrarosso (IR) sarà in maniera preferenziale assorbita, riflessa o trasmessa dal substrato in silicio o dalle regioni fortemente drogate. La differenza nella trasmissione, assorbimento o riflessione della radiazione emessa può così essere usata per creare un certo contrasto distinguibile che può essere rilevato dal gruppo di rilevazione 401 e dal controllore di sistema 101. In una forma di realizzazione, è desiderabile emettere radiazioni elettromagnetiche a lunghezze d’onda fra circa 850 nm e 4 microns (pm). In una forma di realizzazione, una o più delle sorgenti di radiazione 402 e 403 sono diodi ad emissione di luce (LEDs) i quali sono atti ad erogare una o più delle desiderate lunghezze d’onda luminose.

In una forma di realizzazione, il sistema di ispezione ottica 400 ha una sorgente di radiazione 402 la quale è configurata per erogare radiazione elettromagnetica “Bl” ad una superficie 252 di un substrato 250 che è opposto al lato del substrato sul quale è disposto il gruppo di rilevazione 401. In un esempio, la sorgente di radiazione 402 è disposta adiacente alla parte posteriore di un substrato 250 di cella solare ed il gruppo di rilevazione 401 è disposto adiacente alla superficie anteriore del substrato 250. In questa configurazione, è desiderabile utilizzare una radiazione ottica maggiore di quella del bordo di assorbimento del silicio, ad esempio maggiore di 1060 nm per consentire che la radiazione elettromagnetica “Bl” emessa passi attraverso il substrato 250 e venga erogata verso il gruppo di rilevazione 401 seguendo il percorso “C”. Si ritiene che a causa dell’elevato livello di drogaggio (ad esempio > IO<18>atomi/cm<3>) nelle regioni fortemente drogate rispetto al substrato di silicio tipicamente drogato in maniera inferiore (ad esempio < IO<17>atomi/cm<3>), tipicamente utilizzato nelle applicazioni di celle solari, le proprietà di assorbimento o trasmissione saranno significativamente differenti per ciascuna di queste regioni aH’interno di queste lunghezze d’onda. In una forma di realizzazione, è desiderabile confinare le lunghezze d’onda emesse in un intervallo fra circa 1.1 pm e circa 1.5 pm. In un esempio, le regioni fortemente drogate hanno una resistenza superficiale di almeno 50 Ohm per quadro.

In un’altra forma di realizzazione del sistema di ispezione ottica 400, una sorgente di radiazione 403 è configurata per erogare una radiazione elettromagnetica “B2” ad una superficie 251 di un substrato 250, la quale è sullo stesso lato del substrato, come il gruppo di rilevazione 401, in modo che una o più delle lunghezze d’onda emesse verranno assorbite o riflesse da porzioni del substrato 250 o delle regioni 241 fortemente drogate e dei pettini 260 larghi e pettini 260A stretti, ed emesse verso il gruppo di rilevazione 401 seguendo il percorso “C”. In questa configurazione, è desiderabile emettere radiazione ottica a lunghezze d’onda fra circa 850 nm e 4 microns (pm) fino a quando un contrasto desiderato fra le regioni possa essere rilevato dal gruppo di rilevazione 401.

In una forma di realizzazione del sistema di ispezione ottica 400, due sorgenti di radiazione 402 e 403 e uno o più gruppi di rilevazione 401 vengono usati per agevolare ulteriormente la rilevazione dello schema delle regioni 241 fortemente drogate, dei pettini 260 larghi e pettini 260A stretti, sulla superficie del substrato 250. In questo caso può essere desiderabile configurare le sorgenti di radiazione 402 e 403 in modo che emettano radiazione alle stesse o a differenti lunghezze d’onda.

Il gruppo di rilevazione 401 comprende un rilevatore di radiazione elettromagnetica, una telecamera o altro dispositivo simile il quale è configurato per misurare l’intensità della radiazione elettromagnetica ricevuta ad una o più lunghezze d’onda. In una forma di realizzazione, Il gruppo di rilevazione 401 comprende una telecamera 401 A la quale è configurata per rilevare e determinare gli elementi distintivi su una superficie di un substrato all’interno di un intervallo di lunghezza d’onda desiderato emesso da una o più delle sorgenti di radiazione 402 o 403. In una forma di realizzazione, la telecamera 401 A è una telecamera del tipo a InGaAs la quale ha una schiera di CCD raffreddati per aumentare il rapporto segnale-rumore del segnale rilevato. In alcune configurazioni, è desiderabile isolare il gruppo di rilevazione 401 dalla luce ambiente oscurando o schermando le aree fra la superficie 251 del substrato 250 e la telecamera 401 A.

In una forma di realizzazione, il gruppo di rilevazione 401 comprende anche uno o più filtri ottici (non illustrati) i quali sono disposti fra la telecamera 401 A e la superficie del substrato 250. In questa configurazione, il filtro(o) ottico(i) è(sono) selezionatoci) per consentire solamente il passaggio di certe lunghezze d’onda desiderate verso la telecamera 401 A per ridurre la quantità di energia non voluta che viene ricevuta dalla telecamera 401 A al fine di aumentare il rapporto segnale-rumore della radiazione rilevata. Il filtro(i) ottico(i) può(possono) essere un filtro passa banda, un filtro a banda stretta, un filtro ottico a margini, un filtro sopprimi banda, o un filtro a banda larga acquistato, ad esempio, dalla Barr Associates, Ine. o dalla Andover Corporation. Secondo un altro aspetto del trovato, un filtro ottico è aggiunto fra le sorgenti di radiazione 402 o 403 e il substrato 250 per limitare le lunghezze d’onda proiettate sul substrato e rilevate dalla telecamera 401 A. In questa configurazione, può essere desiderabile selezionare le sorgenti di radiazione 402 o 403 che possono erogare un intervallo ampio di lunghezze d’onda e usare filtri per limitare le lunghezze d’onda che colpiscono la superficie del substrato 50.

Sistema di stampa serigrafica

Secondo un altro aspetto del trovato, la Figura 9 è una vista schematica isometrica e la Figura 11 è una vista schematica in pianta dall’alto che illustrano una forma di realizzazione di un sistema di stampa serigrafica, o sistema 110, che può essere utilizzato come una o più delle stazioni di stampa 50, 60, 70 del sistema 100 di Figura 3 e 4, anche in connessione con forme di realizzazione del presente trovato per realizzare i contatti metallici secondo uno schema desiderato su una superficie di un substrato 250 di cella solare usando il sistema di ispezione ottica 400. In una forma di realizzazione, il sistema di stampa serigrafica 100 comprende un convogliatore di ingresso 111, un gruppo attuatore rotante 130, una camera di stampa serigrafica 102, ed un convogliatore di uscita 112. Il convogliatore di ingresso 111 può essere configurato per ricevere un substrato 250 da un dispositivo di ingresso, quale un convogliatore di alimentazione 113 (cioè il percorso “A” nella Figura 10), e trasferire il substrato 250 ad un nido di stampa 131 accoppiato al gruppo attuatore rotante 130. Il convogliatore di uscita 112 può essere configurato per ricevere un substrato 250 lavorato da un nido di stampa 131 accoppiato al gruppo attuatore rotante 130 e trasferire il substrato 250 ad un dispositivo di rimozione substrato, quale un convogliatore di evacuazione 114 (cioè il percorso “E” in Figura 10). Il convogliatore di alimentazione 113 e il convogliatore di evacuazione 114 possono essere dispositivi di gestione automatica substrato che sono parte di una linea di produzione più grande.

II gruppo attuatore rotante 130 può essere ruotato e posizionato angolarmente attorno all’asse “F” mediante un attuatore rotante (non illustrato) e un controllore 101 di sistema, in modo tale che i nidi 131 di stampa possano essere selettivamente posizionati in maniera angolare all’interno del sistema di stampa serigrafica 110 (cioè i percorsi “DI” e “D2” nella Figura 10). Il gruppo attuatore rotante 130 può anche avere uno o più componenti di supporto per agevolare il controllo dei nidi di stampa 131 o di altri dispositivi automatici usati per realizzare una sequenza di lavorazione substrato nel sistema di stampa serigrafica 110.

In una forma di realizzazione, il gruppo attuatore rotante 130 comprende quattro nidi di stampa 131, o supporti substrato, ciascuno dei quali è atto a supportare un substrato 250 durante il metodo di stampa serigrafica realizzato all’interno della camera di stampa serigrafica 102. La Figura 10 illustra schematicamente la posizione del gruppo attuatore rotante 130 nella quale un nido di stampa 131 è in posizione “1” per ricevere un substrato 250 dal convogliatore di ingresso 111, un altro nido di stampa 131 è in posizione “2” all’interno della camera di stampa serigrafica 102, così che un altro substrato 250 può ricevere uno schema serigrafato su una sua superfìcie, un altro nido di stampa 131 è in posizione “3” per il trasferimento di un substrato 250 lavorato verso il convogliatore di uscita 112, e un altro nido di stampa 131 è in posizione “4”, la quale è uno stadio intermedio fra le posizioni “1” e “3”.

Come illustrato in Figura 11, un nido di stampa 131 è generalmente composto da un gruppo convogliatore 139 che ha una bobina di alimentazione 135, una bobina di raccolta 136, rulli 140 ed uno o più attuatori 148, i quali sono accoppiati alla bobina di alimentazione 135 e/o alla bobina di raccolta 136, che sono atte ad alimentare e trattenere un materiale di supporto 137 posizionato attraverso una piastra 138. La piastra 138 ha generalmente una superficie di supporto substrato sulla quale il substrato 250 e il materiale di supporto 137 vengono posizionati durante il metodo di stampa serigrafica realizzato nella camera di stampa serigrafica 102. In una forma di realizzazione, il materiale di supporto 137 è un materiale poroso che permette ad un substrato 250, disposto su un fianco del materiale di supporto 137, di essere trattenuto alla piastra 138 mediante un vuoto applicato al fianco opposto del materiale di supporto 137 con un dispositivo di generazione vuoto convenzionale (ad esempio una pompa a vuoto, un estrattore a vuoto). In una forma di realizzazione, un vuoto viene applicato ad aperture di vuoto (non illustrate) realizzate sulla superficie di supporto substrato della piastra 138 in modo che il substrato possa essere “bloccato” alla superficie di supporto substrato della piastra 138. In una forma di realizzazione, il materiale di supporto 137 è un materiale traspirante il quale è composto, ad esempio, da una carta traspirante del tipo utilizzato per le sigarette o altro materiale analogo, come un materiale plastico o tessile che realizza la stessa funzione.

In una configurazione, gli attuatori 148 sono accoppiati a, o sono atti ad impegnarsi con, la bobina di alimentazione 135 e una bobina di raccolta 136 in modo che la movimentazione di un substrato 250 posizionato sul materiale di supporto 137 possa essere accuratamente controllata all’interno del nido di stampa 131. In una forma di realizzazione, la bobina di alimentazione 135 e la bobina di raccolta 136 sono ciascuna atta a ricevere estremità opposte di una lunghezza del materiale di supporto 137. In una forma di realizzazione, ciascuno degli attuatori 148 comprende una o più ruote motrici 147 che sono accoppiate a, o in contatto con, la superficie del materiale di supporto 137 posizionato sulla bobina di alimentazione 135 e/o sulla bobina di raccolta 136 per controllare la movimentazione e la posizione del materiale di supporto 137 attraverso la piastra 138.

In una forma di realizzazione, il sistema 110 comprende un gruppo di ispezione 200 atto ad ispezionare un substrato 250 disposto sul nido di stampa 131 in posizione “1”. Il gruppo di ispezione 200 può comprendere una o più telecamere 121 posizionate per ispezionare un substrato 250 entrante, o lavorato, disposto sul nido di stampa 131 in posizione “1”. In questa configurazione, il gruppo di ispezione 200 comprende almeno una telecamera 121 (ad esempio una telecamera CCD) ed altri componenti eletironici capaci di ispezionare e comunicare i risultati dell’ispezione al controllore 101 di sistema usato per analizzare l’orientamento e la posizione del substrato 250 sul nido di stampa 131. In un’altra forma di realizzazione, il gruppo di ispezione 200 comprende il sistema di ispezione ottica 400, sopra discusso.

La camera di stampa serigrafica 102 è atta a depositare il materiale secondo uno schema desiderato sulla superficie di un substrato 250 posizionato sul nido di stampa 131 nella posizione “2” durante il processo di stampa serigrafica. In una forma di realizzazione, la camera di stampa serigrafica 102 contiene una pluralità di attuatori, per esempio, attuatori 102A (ad esempio motori passo-passo o servo motori) che sono in comunicazione con il controllore 101 di sistema e sono usati per regolare la posizione e/o l’orientamento angolare della maschera di stampa serigrafica 102B (Figura 6) disposta all’interno della camera di stampa serigrafica 102 rispetto al substrato 250 che viene stampato. In una forma di realizzazione, la maschera di stampa serigrafica 102B è un foglio o una piastra metallica con una pluralità di elementi distintivi 102C (Figura 6), quali fori, fessure, o altre aperture realizzate attraverso di essa per definire uno schema e una disposizione del materiale serigrafato (cioè inchiostro o pasta) su una superficie del substrato 250. In generale, lo schema serigrafato che deve essere depositato sulla superficie del substrato 250 è allineato al substrato 250 in maniera automatica orientando la maschera di stampa serigrafica 102B in una posizione desiderata sulla superficie substrato usando gli attuatori 102A e l’informazione ricevuta dal controllore di sistema 101 dal gruppo di ispezione ottica 200. In una forma di realizzazione, la camera di stampa serigrafica 102 è atta a depositare un materiale contenente metallo o dielettrico su un substrato di cella solare avente una larghezza fra circa 125 mm e circa 156 mm e una lunghezza fra circa 70 mm e circa 156 mm. In una forma di realizzazione, la camera di stampa serigrafica 102 è atta a depositare una pasta contenente metallo sulla superficie del substrato per realizzare la struttura di contatto metallico sulla superfìcie di un substrato.

Il controllore 101 di sistema agevola il controllo e l’automazione di tutto il sistema di stampa serigrafica 110 e può comprendere un’unità di elaborazione centrale (CPU) (non illustrata), una memoria (non illustrata), e circuiti ausiliari (o I/O) (non illustrati). La CPU può essere un qualsiasi tipo di processore per computer che sono utilizzati nelle regolazioni industriali per controllare differenti processi di camera e dispositivi hardware (come convogliatori, gruppi di ispezione ottica, motori, dispositivi di erogazione fluidi, ecc.) e monitorare il sistema e i processi di camera (come la posizione substrato, i tempi di processo, i rivelatori di segnale ecc.). La memoria è connessa alla CPU, e può essere una o più fra quelle prontamente disponibili, come una memoria ad accesso casuale (RAM), una memoria a sola lettura (ROM), floppy disc, disco rigido, o qualsiasi altra forma di immagazzinamento digitale, locale o remota. Le istruzioni software e i dati possono essere codificati e memorizzati nella memoria per comandare la CPU. Anche i circuiti ausiliari sono connessi alla CPU per aiutare il processore in maniera convenzionale. I circuiti ausiliari possono includere circuiti cache, circuiti di alimentazione, circuiti di clock, circuiteria di ingresso/uscita, sottosistemi, e similari. Un programma (o istruzioni computer) leggibile dal controllore 101 di sistema determina quali compiti possono essere realizzati su un substrato. Preferibilmente, il programma è un software leggibile dal controllore 101 di sistema, il quale comprende un codice per generare e memorizzare almeno informazioni di posizione del substrato, la sequenza di movimento dei vari componenti controllati, informazioni del sistema di ispezione ottica del substrato, e qualsiasi altra corrispondente combinazione. In una forma di realizzazione del presente trovato, il controllore 101 di sistema comprende un software di riconoscimento schema per distinguere le posizioni delle regioni 241 fortemente drogate e/o le tracce di allineamento.

In un tentativo di determinare direttamente l’allineamento e l’orientamento delle regioni 241 fortemente drogate realizzate sulla superficie 251 del substrato 250 prima di realizzare su di essa uno strato conduttivo secondo uno schema, il controllore 101 di sistema può usare uno o più dei sistemi di ispezione ottici 400 per raccogliere i dati desiderati. La Figura 10 illustra una forma di realizzazione del sistema di ispezione ottica 400 il quale è incorporato in parte del nido di stampa 131 e del gruppo di ispezione ottica 200. In una forma di realizzazione, il gruppo di ispezione 200 comprende una telecamera 401A, e il nido di stampa 131 comprende un gruppo convogliatore 139, un materiale di supporto 137, una piastra 138, e una sorgente di radiazione 402. In questa configurazione, la sorgente di radiazione 402 è atta ad emettere radiazione elettromagnetica “Bl” verso una superficie 252 di un substrato 250 attraverso il materiale di supporto 137 e la piastra 138 sul quale il substrato 250 viene “bloccato”. La radiazione elettromagnetica “Bl” emessa passa poi attraverso porzioni di substrato e segue il percorso “C” verso la telecamera 401 A la quale è posizionata per ricevere una porzione della radiazione emessa. In generale, il materiale di supporto 137 e la piastra 138 sono realizzate di materiali e hanno uno spessore che non influenza in maniera significativa il rapporto segnale-rumore della radiazione elettromagnetica ricevuta e processata dalla tale camera 401 A e dal controllore 101 di sistema. In una forma di realizzazione, la piastra 138 è realizzata da un materiale otticamente trasparente, come zaffiro, il quale non blocca in maniera significativa le lunghezze d’onda luminose UV e IR. Come precedentemente discusso, in un’altra forma di realizzazione, una sorgente di radiazione 403 è configurata per erogare una radiazione elettromagnetica “B2” verso una superficie 251 di un substrato 250 che è posizionato sul materiale di supporto 137 e sulla piastra 138 in modo che una o più delle lunghezze d’onda emesse verrà assorbita o riflessa da porzioni di substrato 250 ed erogate verso la telecamera 401A seguendo il percorso “C”.

La Figura 8 è una vista schematica isometrica di una forma di realizzazione del gruppo attuatore rotante 130 la quale illustra un gruppo di ispezione 200 che è posizionato per ispezionare una superficie 251 di un substrato 250 disposto su un nido di stampa 131.

Tipicamente, l’allineamento dello schema 230 sulla superficie 251 del substrato 250 dipende dall’allineamento dello schema 230 ad un elemento distintivo del substrato 250. In un esempio, l’allineamento dello schema 230 è basato sull’allineamento del dispositivo di stampa serigrafica ad un elemento distintivo del substrato, quali i bordi 250A, 250B (Figura 8). La disposizione di uno schema 230 avrà una posizione prevista X ed un orientamento angolare previsto R rispetto ai bordi 250A ed una posizione prevista Y rispetto ad un bordo 250B del substrato 250. L’errore di posizione dello schema 230 sulla superficie 251 dalla posizione prevista (X,Y) e dall’orientamento angolare R previsto sulla superficie 251 può essere descritto come uno scostamento di posizione (ΔΧ, ΔΥ) e uno scostamento angolare AR. Così, lo scostamento di posizione (ΔΧ, ΔΥ) è l’errore di collocazione dello schema 230 della(e) regione(i) 241 fortemente drogata(e) rispetto ai bordi 250A e 250B, e lo scostamento angolare AR è l’errore nell’allineamento angolare dello schema 230 della(e) regione(i) 241 fortemente drogata^) rispetto al bordo 250B del substrato 250. Il cattivo allineamento dello schema 230 serigrafato sulla superficie 251 del substrato 250 può influenzare la capacità del dispositivo realizzato a funzionare correttamente e così influenzare la resa del dispositivo del sistema 110. Tuttavia la minimizzazione degli errori di posizione diventa anche più critica in applicazioni dove uno schema serigrafato deve essere depositato sopra ad un altro schema realizzato, quale la deposizione di uno strato conduttivo sulla(e) regione(i) 241 fortemente drogata(e).

A questo scopo, in una forma di realizzazione, una telecamera 401 A è posizionata sulla superficie 251 del substrato 250 in modo che un’area di visuale 122 della telecamera 121 possa ispezionare almeno una regione della superficie 251. L’informazione ricevuta dalla telecamera 401 A è utilizzata per allineare la maschera di stampa serigrafica, e così il materiale successivamente depositato, sulle regioni 241 fortemente drogate mediante l’utilizzo di comandi inviati agli attuatori 102A dal controllore 101 di sistema. Durante la normale sequenza di lavorazione vengono raccolti i dati di informazione posizione delle regioni 241 fortemente drogate per ciascun substrato 250 posizionato su ciascun nido di stampa 131 prima che questo venga inviato nella camera di stampa serigrafica 102. Il gruppo di ispezione 200 può anche includere una pluralità di sistemi di ispezione ottica 400 i quali sono atti a vedere differenti aree di un substrato 250 posizionato su un nido di stampa 131 per aiutare a distinguere meglio lo schema 230 realizzato sul substrato.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di controllo per la stampa di uno schema multistrato (230) su un substrato (250) comprendente: - almeno una prima fase di stampa (11) sul substrato (250) di un primo strato secondo uno schema, - almeno una successiva fase di allineamento (13, 23) del substrato, propedeutica per una seconda, o successiva, fase di stampa (21, 31), - almeno una seconda, o successiva, fase di stampa (21, 31) sul substrato (250) di un secondo, o successivo, strato secondo uno schema sul primo strato secondo uno schema, - almeno una fase di verifica (12, 22, 32) della precisione dell’allineamento dopo l’almeno una seconda, o successiva, fase di stampa, in cui il dato derivante dalla verifica viene retroalimentato almeno alla precedente fase di allineamento, allo scopo di migliorare la precisione, in cui la fase di verifica (12, 22, 32) comprende: - una prima operazione di acquisizione (12a) di una prima immagine ottica del primo strato secondo uno schema dopo la prima fase di stampa (11) e prima dell’almeno una seconda, o successiva, fase di stampa (21, 31) ed - almeno una seconda, o successiva, operazione di acquisizione (22a, 32a) di una seconda, o successiva, immagine ottica del secondo, o successivo, strato secondo uno schema stampato sul primo strato secondo uno schema dopo l’almeno una seconda, o successiva, fase di stampa (21, 31), - almeno una fase di calcolo (22b, 32b) per sottrazione di immagine tra la seconda, o successiva, immagine e almeno la prima immagine, per determinare la posizione effettiva sul substrato (250) del secondo, o successivo, strato stampato secondo uno sche ma, in cui l’esito di detta fase di calcolo viene sia usato in detta retroalimentazione per un controllo in retroazione ad anello chiuso della seconda, o successiva, operazione di stampa (21, 31), sia utilizzato in una fase di controllo della qualità di stampa (38) del secondo, o successivo, strato secondo uno schema.
2. 2. Metodo come nella rivendicazione 1, comprendente, oltre a detta prima fase di stampa (11): - ulteriori seconda e terza fase di stampa (21, 31), - almeno due fasi di allineamento (13, 23) eseguite rispettivamente tra detta prima fase di stampa (11) e detta seconda fase di stampa (21) e tra detta seconda fase di stampa (21 ) e detta terza fase di stampa (31 ), - una pluralità di fasi di verifica (12, 22, 32) della precisione dell’allineamento effettuate dopo almeno le ulteriori fasi di stampa (21, 31).
3. 3. Metodo come nella rivendicazione 2, in cui ciascuna fase di verifica (12, 22, 32) comprende operazioni che vengono eseguite sia a monte, sia a valle di corrispondenti fasi di stampa (11, 21, 31), che includono: - un’operazione di acquisizione (12a, 22a) di un’immagine ottica del primo strato secondo uno schema stampato sul substrato, effettuata dopo la correlata fase di stampa (11, 21) e prima di un’ulteriore fase di stampa (21, 31); - un’ulteriore operazione di acquisizione (22a, 32a) di un’ulteriore immagine ottica dell’ulteriore strato secondo uno schema stampato su detto primo strato, effettuata dopo l’ulteriore fase di stampa (21, 31); - almeno una fase di calcolo (22b, 32b) per sottrazione di immagine tra l’ulteriore immagine ottica e almeno l’immagine ottica, da cui derivare la posizione effettiva dell’ulteriore strato secondo uno schema.
4. 4. Metodo come nella rivendicazione 3, in cui nella prima fase di stampa (11) viene effettuata la stampa serigrafica su una superfìcie di un substrato (250) formare un primo strato di uno schema multistrato.
5. 5. Metodo come nella rivendicazione 4, in cui: - a valle della prima fase di stampa (11), viene eseguita una prima operazione di acquisizione (12a) di una prima immagine ottica del primo strato secondo uno schema stampato sul substrato, individuandone la posizione sul substrato, - successivamente alla seconda fase di stampa (21), in cui sul substrato viene stampato un secondo strato dello schema sovrapposto al primo strato, viene eseguita una seconda operazione di acquisizione (22a) di una seconda immagine ottica del secondo strato secondo uno schema stampato sul substrato assieme al primo strato, e - viene eseguita una prima fase di calcolo (22b) per sottrazione di immagine tra la seconda immagine e la prima immagine e l’esito di tale calcolo viene utilizzato in retroazione ad anello chiuso per controllare la seconda fase di stampa (21), oltre che processato nella fase di controllo della qualità di stampa (38).
6. 6. Metodo come nella rivendicazione 5, in cui: - a valle di una seconda fase di stampa (21) viene eseguita una terza fase di stampa (31) di un terzo strato dello schema multistrato, - viene eseguita una terza operazione di acquisizione (32a) di una terza immagine ottica del terzo strato secondo uno schema stampato sul secondo strato, a sua volta stampato sul primo strato e - viene eseguita una seconda fase di calcolo (32b) per sottrazione di immagine tra la terza immagine e la seconda immagine, oppure tra la terza immagine e la prima immagine e tra l’esito di quest’ultima sottrazione di immagine e l’esito della sottrazione di immagine effettuata nella prima fase di calcolo (22b), e l’esito complessivo di tale calcolo viene utilizzato in retroazione ad anello chiuso per controllare la terza fase di stampa (31), oltre che processato nella fase di controllo della qualità di stampa (38).
7. 7. Metodo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui Γ immagine ottica include un’immagine rilevata con luce nel campo del visibile, oppure nel campo dell’infrarosso od altra lunghezza d’onda.
8. 8. Metodo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le fasi di stampa (11, 21, 31) sono utilizzate per la realizzazione di celle solari includendo la formazione di contatti metallici con doppia stampa su regioni fortemente drogate (241) che sono formate in uno schema multistrato desiderato (230) su una superficie di un substrato (250).
9. 9. Metodo come nella rivendicazione 8, in cui: - nella prima fase di stampa (11) una pasta drogante viene stampata per determinare le regioni fortemente drogate (241), - in una seconda fase di stampa (21) viene stampata una linea metallica larga definente pettini (260) larghi sulle regioni fortemente drogate (241) e - in una terza fase di stampa (31) viene stampata una sottile linea metallica definente pettini (260a) stretti sulla linea metallica larga, realizzando una struttura metallica di contatto (242) con schema multistrato (230).
10. 10. Metodo come nella rivendicazione 8, in cui: - nella prima fase di stampa (11) una pasta drogante viene stampata per determinare le regioni fortemente drogate (241 ), - in una seconda fase di stampa (21) viene stampata, con una pasta di contatto, una prima linea metallica sulle regioni fortemente drogate (241) e - nella terza fase di stampa (31) viene stampata, con una pasta conduttiva differente dalla pasta di contatto, almeno un’ulteriore linea metallica, sulla prima linea metallica, realizzando una struttura con schema multistrato.
11. 11. Impianto per la stampa di uno schema multistrato (230) su un substrato (250) che comprende: - una prima stazione di stampa (50) per la stampa sul substrato (250) di un primo strato secondo uno schema, - almeno mezzi di allineamento (54, 64) del substrato, - almeno una seconda stazione di stampa (60, 70) per la stampa sul substrato (250) di un secondo, o successivo, strato secondo uno schema sul primo strato secondo uno schema, - almeno mezzi di controllo (51, 61, 71) per la verifica della precisione dell’allineamento dopo la stampa del secondo, o successivo, strato secondo uno schema e configurati per retroalimentare il dato derivante dalla verifica verso almeno i mezzi di allineamento (54, 64), allo scopo di migliorare la precisione, in cui detti mezzi di controllo (51, 61, 71): - sono associati a dispositivi di rilevazione (52, 62, 72) configurati per acquisire una prima immagine ottica del primo strato secondo uno schema prima che il secondo, o successivo, strato sia stampato, ed almeno una seconda, o successiva, immagine ottica del secondo, o successivo, strato secondo uno schema stampato sul primo strato secondo uno schema ed inoltre - sono associati ad unità di controllo e comando (53, 63, 73; 90; 120) configurate per effettuare un calcolo per sottrazione di immagine tra la seconda, o successiva, immagine e almeno la prima immagine, per determinare la posizione effettiva sul substrato (250) del secondo, o successivo, strato stampato secondo uno schema, e configurate sia per retroalimentare l’esito del calcolo per il controllo in retroazione ad anello chiuso dell’allineamento nelle stazioni di stampa (60, 70) mediante mezzi di allineamento (54, 64), sia per utilizzare l’esito del calcolo in una stazione di controllo qualità (75) del secondo, o successivo, strato secondo uno schema.
12. 12. Impianto come nella rivendicazione 11, comprendente, oltre a detta prima stazione di stampa (50), almeno: - una seconda stazione di stampa (60) ed - una terza stazione di stampa (70), in cui detti mezzi di controllo comprendono: - una prima stazione di controllo (51), tra detta prima stazione di stampa (50) e detta seconda stazione di stampa (60) ed - una seconda stazione di controllo (61) tra detta seconda stazione di stampa (60) e detta terza stazione di stampa (70).
13. 13. Impianto come nella rivendicazione 12, in cui detti mezzi di controllo comprendono una terza stazione di controllo (61) tra detta terza stazione di stampa (70) e detta stazione di controllo qualità (75).
14. 14. Impianto come nella rivendicazione 12 o 13, in cui detti mezzi di allineamento (54, 64) comprendono: - primi dispositivi di allineamento (54) tra detta prima stazione di stampa (50) e detta seconda stazione di controllo (61) e cooperanti sia con detta prima stazione di controllo (51) e sia con detta seconda stazione di controllo (61) e - secondi dispositivi di allineamento (64) tra detta seconda stazione di controllo (61) e detta terza stazione di stampa (70) e cooperanti sia con detta seconda stazione di controllo (61) e sia con detta terza stazione di stampa (70).
15. 15. Impianto come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 14, in cui ciascuno di detti mezzi di controllo (51, 61, 71) comprende un dispositivo di rilevazione (52, 62, 72) configurato per acquisire una corrispondente immagine ottica, ed un’unità di controllo e comando (53, 63, 73).