KR101588706B1 - 자동조정 스크린 인쇄 프로세스 - Google Patents

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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판상에 패턴을 스크린 인쇄하는 장치 및 방법들을 제공한다. 일 실시예에서, 패터닝된 층은 다수의 정렬 마크들에 따라서 기판의 표면상으로 인쇄된다. 정렬 마크들의 위치들은 패터닝된 층의 실제 위치를 결정하기 위해 기판의 피처에 대해 측정된다. 실제 위치는 기판상의 패터닝된 층 배치의 위치 에러를 결정하기 위해 예상되는 위치와 비교된다. 이러한 정보는 후속 처리되는 기판들 상으로의 패터닝된 층의 배치를 조절하는데 이용된다.

Description

자동조정 스크린 인쇄 프로세스{AUTOTUNED SCREEN PRINTING PROCESS}
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판의 표면상에 다중 층 패턴을 스크린 인쇄하기 위한 시스템 및 프로세스에 관한 것이다.
[0002] 태양 전지들은 햇빛을 전기 전력으로 직접 변환하는 광전지(PV) 디바이스들이다. 통상적으로 태양 전지들은 하나 또는 그 초과의 p-n 정션들(junctions)을 갖는다. 각각의 p-n 정션은 반도체 물질 내에 상이한 2개 영역들을 포함하며, 일 측은 p-형 영역으로서 표시되고 다른 측은 n-형 영역으로서 표시된다. 태양 전지의 p-n 정션이 햇빛(광자들로부터의 에너지로 구성됨)에 노출될 때, 햇빛은 PV 효과를 통해 전기로 직접 변환된다. 태양 전지들은, 특정 양의 전기 전력을 생성하며, 원하는 양의 시스템 전력을 전달하도록 크기설정된(sized) 모듈들로 타일처리된다(tiled). 태양 모듈들은 특정 프레임들 및 커넥터들을 이용하여 패널들에 결합된다. 통상적으로, 태양 전지들은 단결정성 또는 다결정성 실리콘 기판들일 수 있는 실리콘 기판들 상에 형성된다. 통상적인 태양 전지는 실리콘 웨이퍼, 기판, 또는 기판상에 형성된 p-형 영역의 최상부에 n-형 실리콘의 얇은 층을 갖는 통상적으로 약 0.3mm 미만의 두께의 시트를 포함한다.
[0003] PV 시장은 지난 10년 동안 연간 30%를 넘는 속도의 성장을 경험했다. 일부 논문들은 세계적인 태양 전지 전력 생산이 가까운 장래에 10GWp를 초과할 수 있다고 제시한다. 모든 태양 모듈들의 95% 초과는 실리콘 웨이퍼에 기반을 둔 것으로 추정된다. 태양 전기 비용들을 실질적으로 감소시키기 위한 필요와 결합하여 높은 시장 성장 속도는 고품질 태양 전지들을 저렴하게 형성하기 위해 다수의 중요한 난제들을 야기시켰다. 그러므로, 상업적으로 실행가능한 태양 전지들을 만드는데 하나의 주요 요소는, 디바이스 수율을 개선시키고 그리고 기판 처리량을 증가시킴으로써, 태양 전지들을 형성하는데 요구되는 제조 비용들을 감소시키는 것에 있다.
[0004] 스크린 인쇄는 천(cloth) 또는 세라믹들과 같은 물체들 상에 설계들을 인쇄하는데 오랫동안 이용되었으며, 기판의 표면상에 전기 콘택들 또는 상호접속부들과 같은 전기 컴포넌트 설계들을 인쇄하기 위해 전자 산업에서 이용된다. 최신식 태양 전지 제조 프로세스들은 또한 스크린 인쇄 프로세스들을 이용한다. 자동화된 이송 디바이스들 상의 기판의 위치설정시 에러들 또는 기판의 에지 상의 결함들로 인한 기판 표면 상의 스크린 인쇄 패턴의 오정렬은 열악한(poor) 디바이스 성능, 및 그에 따른 디바이스 수율 문제들을 유도할 수 있다. 시스템 내에서 기판의 위치설정의 수동 교정은 시간 소모적일 수 있고 기판의 교정된 위치에서의 이동(drift) 또는 기판들의 배치들(batches)에서의 차들에 기초하는 빈번한 조절을 요구할 수 있다.
[0005] 그러므로, 시스템 내에서 디바이스 위치설정을 제어하는 개선된 방법, 다른 공지된 장치들보다 낮은 소유 비용 및 증가된 처리량을 갖는 태양 전지들, 전자 회로들, 또는 다른 유용한 디바이스들의 생산을 위한 스크린 인쇄 장치에 대한 필요가 있다.
[0006] 일반적으로 본 발명은, 기판 지지체 상에 제 1 기판을 위치시키는 단계 ―제 1 기판은 적어도 하나의 피처(feature)를 가짐―; 제 1 기판의 표면상에 일 패턴으로 물질 층을 증착하는 단계 ―상기 패턴은 적어도 2개의 정렬 마크들을 포함함―; 시스템 제어기를 사용하여 제 1 기판의 적어도 하나의 피처에 대하여 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 배향 및 위치를 결정하는 단계; 및 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 위치 및 실제 배향을 결정하는 동안, 시스템 제어기에 의해 수신되는 정보를 이용하여 제 2 기판의 적어도 하나의 피처에 대해 조절된 배향 또는 조절된 위치에서 제 2 기판의 표면상에 물질 층을 증착하는 단계 ―상기 제 2 기판상에 증착된 물질의 배향 또는 위치는 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 대해 제 1 기판상에 증착된 물질의 배향 또는 위치보다 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 더 근접함― 를 포함하는, 자동화된 증착 프로세스를 제공할 수 있다.
[0007] 본 발명의 실시예는, 기판 지지체 상에 제 1 기판을 위치시키는 단계 ―상기 제 1 기판은 적어도 하나의 피처를 가짐 ―; 시스템 제어기를 이용하여 기판 지지체 상의 제 1 기판의 배향 및 위치를 분석하는 단계; 제 1 기판의 표면상에 일 패턴으로 물질 층을 증착하는 단계 ―상기 패턴은 적어도 2개의 정렬 마크들을 포함하며, 기판의 배향 및 위치를 분석하는 동안, 시스템 제어기에 의해 수신되는 데이터를 이용하여 제 1 기판의 적어도 하나의 피처에 정렬됨―, 시스템 제어기를 이용하여 제 1 기판상에 증착된 층의 실제 배향 및 실제 위치를 결정하는 단계; 증착된 물질 층의 실제 배향 및 실제 위치와 예상되는 배향 및 예상되는 위치 간의 오프셋(offset)을 계산하는 단계; 및 제 2 기판상에 증착된 물질의 배향 또는 위치가 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 대해 제 1 기판상에 증착된 물질의 배향 또는 위치보다 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 더 근접하도록, 계산된 오프셋을 이용하여 제 2 기판상에 일 패턴으로 물질 층을 증착하는 단계를 포함하는, 자동화된 증착 프로세스를 추가로 제공할 수 있다.
[0008] 본 발명의 실시예는, 기판 지지체 상에 배치되는 제 1 기판을 제 1 위치에 위치시키는 단계 ―상기 제 1 기판은 적어도 하나의 피처를 가짐―; 광학 검사 시스템 및 시스템 제어기를 사용하여 제 1 위치에 위치된 기판 지지체 상의 제 1 기판의 배향 및 위치를 분석하는 단계, 제 2 위치에서 기판 지지체 상에 배치된 제 1 기판의 표면상에 일 패턴으로 물질 층을 증착하는 단계 ―상기 패턴은 적어도 2개의 정렬 마크들을 포함하며 제 1 기판의 배향 및 위치를 분석하는 동안, 시스템 제어기에 의해 수신되는 데이터를 이용하여 제 1 기판의 적어도 하나의 피처에 정렬됨―; 제 1 위치에 상기 제 1 기판 및 기판 지지체를 위치시키는 단계; 광학 검사 시스템 및 시스템 제어기를 이용하여 제 1 위치에 위치된 제 1 기판상에 증착된 층의 실제 배향 및 실제 위치를 결정하는 단계; 증착된 물질 층의 실제 배향 및 실제 위치와 예상되는 배향 및 예상되는 위치 간의 오프셋을 계산하는 단계; 및 제 2 기판상에 증착된 물질의 배향 또는 위치가 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 대해 제 1 기판상에 증착된 물질의 배향 또는 위치보다 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 더 근접하도록, 계산된 오프셋을 이용하여 제 2 위치에서 기판 지지체 상에 배치된 제 2 기판상에 일 패턴으로 물질 층을 증착하는 단계를 포함하는, 자동화된 증착 프로세스를 추가로 제공할 수 있다.
[0009] 본 발명의 실시예는, 그 위에 기판 지지체가 배치되고 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한 회전식 액추에이터; 제 1 위치에서 기판 지지체 상에 제 1 기판을 로딩하도록 위치된 입력 컨베이어; 그 내부에 조절가능한 스크린 인쇄 디바이스가 배치된 스크린 인쇄 챔버 ―상기 스크린 인쇄 챔버는 기판 지지체가 제 2 위치에 있을 때 제 1 기판상에 패턴을 인쇄하도록 위치됨―; 카메라 및 램프를 가지는 광학 검사 어셈블리 ―상기 광학 검사 어셈블리는 기판 지지제가 제 1 위치에 있을 때 패턴의 제 1 층의 광학적 이미지들을 포착하도록 위치됨―; 및 정렬 마크들의 예상되는 위치에 대하여 패턴의 제 1 층의 광학적 이미지에서 포착된 정렬 마크들의 실제 위치의 오프셋을 결정하고 제 2 기판상의 패턴의 제 2 층을 인쇄하기 이전에 결정된 오프셋을 고려하기 위해(account for) 스크린 인쇄 디바이스를 조절하도록 구성된 소프트웨어를 포함하는 시스템 제어기를 포함하는, 자동화된 증착 프로세싱 시스템을 추가로 제공할 수 있다.
[0010] 본 발명의 앞서 인용된 피처들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로,위에서 간략하게 요약된 본 발명의 보다 특정한 설명은 실시예들을 참조로 이루어질 수 있으며, 상기 실시예들 중 몇몇은 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 본 발명이 다른 동일하게 유효한 실시예들에 허용될 수 있으므로, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적 실시예들을 예시하며 그러므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것이 주의될 것이다.
[0011] 도 1a는 원하는 패턴의 다수의 층들을 형성하기 위해 본 발명의 실시예들과 결합하여 사용될 수 있는 시스템의 개략적 등각도이다.
[0012] 도 1b는 도 1a의 시스템의 개략적 상부 평면도이다.
[0013] 도 2는 태양 전지 기판의 전면(front surface) 또는 수광 표면의 평면도이다.
[0014] 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판상에 인쇄될 정렬 마크들의 다양한 예들을 예시한다.
[0015] 도 3b-3d는 본 발명의 실시예들에 따른 기판의 전면상의 정렬 마크들의 다양한 구성들을 예시한다.
[0016] 도 4a는 검사 어셈블리가 기판의 전면을 검사하도록 위치된 구성을 예시하는 회전식 액추에이터 어셈블리의 일 실시예의 개략적 등각도이다.
[0017] 도 4b는 기판의 전면의 조명을 제어하기 위한 회전식 액추에이터 어셈블리의 실시예를 예시한다.
[0018] 도 5는 검사 어셈블리가 다수의 광학 검사 디바이스들을 포함하는 회전식 액추에이터 어셈블리의 일 실시예의 개략적 등각도이다.
[0019] 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 기판(150)의 전면상에 이중층 패턴을 정확하게 스크린 인쇄하기 위한 동작 시퀀스의 개략도이다.
[0020] 도 7은 원하는 패턴의 다수의 층들을 형성하기 위해 본 발명의 실시예와 결합하여 사용될 수 있는 시스템의 상부 평면도이다.
[0021] 이해를 돕기 위해, 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 표시하기 위해, 가능한 곳에, 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처들은 추가 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 통합될 수 있다는 것이 인식된다.
[0022] 그러나, 본 발명이 다른 동일하게 유효한 실시예들에 허용될 수 있으므로, 첨부되는 도면들은 단지 본 발명의 예시적 실시예들을 예시하며 그러므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것이 주의될 것이다.
[0023] 본 발명의 실시예들은 기판 프로세싱 라인의 소유비용(CoO:cost-of-ownership) 및 디바이스 수율 성능을 개선할 수 있는 스크린 인쇄 프로세스, 및 개선된 기판 이송, 정렬을 이용하는 스크린 인쇄 시스템에서 기판들을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 스크린 인쇄 시스템(이하, 시스템)은, 기판이 2개 또는 그 초과의 층들에서 원하는 물질로 패터닝되고, 그런 다음 하나 또는 그 초과의 후속하는 프로세싱 챔버들에서 처리되는 결정성 실리콘 태양 전지 생산 라인의 일부 내에서 스크린 인쇄 프로세스를 수행하도록 적응된다. 후속하는 프로세싱 챔버들은 하나 또는 그 초과의 베이크(bake) 단계들 및 하나 또는 그 초과의 세정 단계들을 수행하도록 적응될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 캘리포니아 산타클라라의 Applied Materials,Inc.에 의해 소유된 Baccini S.p.A.로부터 입수가능한 SoftlineTM 툴 내에 위치되는 모듈이다. 하기의 논의는 태양 전지 디바이스의 표면상의 상호접속부 또는 콘택 구조물과 같은 패턴을 스크린 인쇄하는 프로세스들을 주로 논의하지만, 이러한 구성이 본 명세서에 개시되는 본 발명의 범위에 대해 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
[0024] 도 1a는 태양 전지 기판(150)의 표면상에 원하는 패턴을 형성하기 위해 본 발명의 실시예들과 협력하여 사용될 수 있는 스크린 인쇄 시스템 또는 시스템(100)의 일 실시예를 예시하는 개략적 등각도이고, 도 1b는 상기 일 실시예를 예시하는 개략적 평면도이다. 일 실시예에서, 시스템(100)은 진입(incoming) 컨베이어(111), 회전식 액추에이터 어셈블리(130), 스크린 인쇄 챔버(102), 및 출력 컨베이어(112)를 포함한다. 진입 컨베이어(111)는 입력 디바이스, 예컨대 입력 컨베이어(113)로부터 기판(150)을 수용하고 회전식 액추에이터 어셈블리(130)에 연결된 인쇄 네스트(nest)(131)로 기판(150)을 이송하도록 구성될 수 있다. 출력 컨베이어(112)는 처리된 기판(150)을 회전식 액추에이터 어셈블리(130)에 연결된 인쇄 네스트(131)로부터 수용하고 배출(exit) 컨베이어(114)와 같은 기판 제거 디바이스로 기판(150)을 이송하도록 구성될 수 있다. 입력 컨베이어(113) 및 배출 컨베이어(114)는 더 큰 생산 라인의 일부인 자동화된 기판 핸들링 디바이스들일 수 있다. 예를 들어, 입력 컨베이어(113) 및 배출 컨베이어(114)는, 모듈일 수 있는, 시스템(100)의 SoftlineTM 툴의 일부일 수 있다.
[0025] 일 구성에서, 도 5에 예시된 것처럼, 각각의 인쇄 네스트(131)는 일반적으로 피드 스풀(feed spool)(135), 테이크-업 스풀(take-up spool)(미도시), 및 하나 또는 그 초과의 액추에이터들(미도시)을 가지는 컨베이어 어셈블리로 구성되며, 상기 액추에이터들은 플래튼(138)을 가로질러 위치되는 지지 물질(137)을 피드하고 상기 지지 물질(137)을 보유하도록 적응되는 피드 스풀 및/또는 테이크-업 스풀에 연결된다. 일반적으로, 플래튼(138)은 기판 지지 표면을 갖고, 상기 기판 지지 표면 상에, 스크린 인쇄 챔버(102)에서 수행되는 스크린 인쇄 프로세스 동안 기판(150) 및 지지 물질(137)이 위치된다. 일 실시예에서, 지지 물질(137)은 지지 물질(137)의 한쪽 면에 배치되는 기판(150)이 통상의 진공 생성 디바이스(예컨대, 진공 펌프, 진공 이젝터(ejector))에 의해 지지 물질(137)의 대향면(opposing side)에 인가되는 진공에 의해 플래튼(138) 상에 보유되게 허용하는 다공성 물질이다. 일 실시예에서, 기판이 플래튼의 기판 지지 표면(138A)에 "척킹(chucking)"될 수 있도록, 플래튼(138)의 기판 지지 표면(138A)에 형성된 진공 포트들(미도시)에 진공이 인가된다. 일 실시예에서, 지지 물질(137)은, 예컨대, 시가렛들 또는 다른 유사한 물질, 예컨대 플라스틱 또는 동일한 기능을 수행하는 직물(textile) 물질에 이용되는 형태의 발산가능한 종이(transpirable paper)로 구성되는 발산가능한 물질이다. 예시적인 인쇄 네스트 설계의 예는 본 발명에 인용에 의해 통합되는, 2008년 10월 23일자로 출원된 공동-계류중인 미국특허 출원 일련번호 12/257,159호[대리인 관리 번호(Atty.Dkt.No.) 13565]에 추가로 개시된다.
[0026] 도 1a에 도시된 것처럼, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는 시스템 제어기(101) 및 회전식 액추에이터(미도시)에 의해 "B" 축을 중심으로 회전될 수 있고 "B" 축에 각지게 위치될 수 있어, 인쇄 네스트들(131)은 시스템(100) 내에 선택적으로 각지게 위치될 수 있다. 또한, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는, 인쇄 네스트들(131)의 제어를 용이하게 하기 위한 하나 또는 그 초과의 지지 컴포넌트들 또는 시스템(100) 내에서 기판 프로세싱 시퀀스를 수행하는데 이용되는 다른 자동화된 디바이스들을 포함할 수 있다.
[0027] 일 실시예에서, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는 스크린 인쇄 챔버(102) 내에서 수행되는 스크린 인쇄 프로세스 동안 기판(150)을 지지하도록 각각 적응된 기판 지지체들, 또는 4개의 인쇄 네스트들(131)을 포함한다. 도 1b는 하나의 인쇄 네스트(131A)가 진입 컨베이어(111)로부터 기판(150)을 수용하기 위한 위치 "1"에 있고, 또 다른 기판(150)이 그의 표면상에 스크린 인쇄된 패턴을 수용할 수 있도록 또 다른 인쇄 네스트(131B)가 스크린 인쇄 챔버(102) 내의 위치 "2"에 있고, 또 다른 인쇄 네스트(131C)가 출력 컨베이어(112)로 처리된 기판(150)을 이송하기 위한 위치 "3"에 있고, 또 다른 인쇄 네스트(131D)가 위치 "1"과 위치 "3" 사이의 중간 스테이지인 위치 "4"에 있는, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)의 위치를 개략적으로 예시한다.
[0028] 일 실시예에서, 시스템(100) 내의 스크린 인쇄 챔버(102)는, 스크린 인쇄 프로세스 동안 위치 "2"에 위치되는 인쇄 네스트(131) 상에 위치되는 기판(150)의 표면상에 원하는 패턴으로 물질을 증착하도록 적응되는, Baccini S.p.A.로부터 입수가능한 통상의 스크린 인쇄 헤드들을 이용한다. 일 실시예에서, 스크린 인쇄 챔버(102)는, 다수의 액추에이터들, 예를 들어 시스템 제어기(101)와 통신하고 시스템 제어기(101)로부터 전송된 커맨드들을 통해 기판에 대해 스크린 인쇄 마스크의 위치 및/또는 각도 배향을 조절하는데 이용되는 액추에이터들(102A)(예컨대, 스텝퍼, 모터들, 서보-모터들)을 포함한다. 일 실시예에서, 스크린 인쇄 챔버(102)는 태양 전기 기판(150) 상에 금속 함유 또는 유전체 함유 물질을 증착하도록 적응된다. 일 실시예에서, 태양 전지 기판(150)은 약 125 mm 내지 약 156 mm의 폭 및 약 70 mm 내지 약 156 mm의 길이를 갖는다.
[0029] 일 실시예에서, 시스템(100)은 위치 "1"에서 인쇄 네스트(131) 상에 위치되는 기판(150)을 검사하도록 적응된 검사 어셈블리(200)를 포함한다. 검사 어셈블리(200)는 위치 "1"의 인쇄 네스트(131) 상에 위치된, 진입중이거나 또는 처리된 기판(150)을 검사하도록 위치되는 하나 또는 그 초과의 카메라들(121)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 검사 어셈블리(200)는 적어도 하나의 카메라(121)(예컨대, CCD 카메라) 및 인쇄 네스트(131) 상의 기판(150)의 배향 및 위치를 분석하는데 이용되는 시스템 제어기(101)에 대해 검사할 수 있고 검사 결과들을 통신할 수 있는 다른 전자 컴포넌트들을 포함한다. 일 실시예에서, 인쇄 네스트들(131)은, 기판(150)이 검사 어셈블리(200)에 의해 보다 쉽게 검사될 수 있도록, 인쇄 네스트(131) 상에 위치되는 기판(150)을 조명하기 위해, 램프(123)(도 4b) 또는 다른 유사한 광학 방사 디바이스를 각각 포함할 수 있다.
[0030] 일 실시예에서, 시스템(100)은 또한, 기판 표면상에 증착된 층의 위치를 분석하기 위해 스크린 인쇄 챔버(102)에 있는 기판의 표면상에 물질이 증착된 이후, 기판을 검사하도록 위치되는 제 2 검사 어셈블리(201)를 포함할 수 있다. 일 구성에서, 제 2 검사 어셈블리(201)는 위에서 논의된 검사 어셈블리(200)와 유사하며, 일반적으로 시스템 제어기(101)에 대해 검사할 수 있고 검사 결과들을 통신할 수 있다. 일 예에서, 제 2 검사 어셈블리(201)는 위치 "3"의 인쇄 네스트(131) 상에 위치된 기판(150)을 검사하도록 적응된다. 검사 어셈블리(201)는, 위치 "3"의 인쇄 네스트(131) 상에 위치되는 처리된 기판(150)을 검사하도록 위치된 하나 또는 그 초과의 카메라들(121)(예컨대, CCD 카메라)을 포함할 수 있다.
[0031] 시스템 제어기(101)는 전체 시스템(100)의 제어 및 자동화를 용이하게 하며, 중앙 처리 장치(CPU)(미도시), 메모리(미도시), 및 지지 회로들(또는 I/O)(미도시)을 포함할 수 있다. CPU는, 다양한 챔버 프로세스들 및 하드웨어(예컨대, 컨베이어들, 검출기들, 모터들, 유체 전달 하드웨어 등)를 제어하기 위한 산업적 셋팅들에서 이용되고 그리고 시스템 및 챔버 프로세스들(예컨대, 기판 위치, 프로세스 시간, 검출기 신호 등)을 모니터링하는 임의의 형태의 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리는 CPU에 연결되며, 쉽게 이용가능한 메모리, 예컨대 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 스토리지 중 하나 또는 그 초과일 수 있다. 소프트웨어 명령들 및 데이터는 CPU를 지시하기 위해 메모리 내에 코딩 및 저장될 수 있다. 또한, 지지 회로들은 통상의 방식으로 프로세스를 지원하기 위해 CPU에 연결된다. 지지 회로들은 캐시, 전원장치들, 클록 회로들, 입/출력 회로, 서브시스템들 등등을 포함할 수 있다. 시스템 제어기(101)에 의해 판독가능한 프로그램(또는 컴퓨터 명령들)은 기판상에서 어떤 업무들(tasks)이 수행가능한지를 결정한다. 바람직하게, 프로그램은 시스템 제어기(101)에 의해 판독가능한 소프트웨어이며, 상기 소프트웨어는 적어도 기판 위치 정보, 다양한 제어 컴포넌트들의 이동 시퀀스, 기판 검사 시스템 정보 및 이들의 임의의 조합을 생성 및 저장하기 위한 코드를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 시스템 제어기(101)는 도 3a-3d에 대하여 후속하여 개시되는 것처럼 정렬 마크들의 위치들을 리졸브(resolve)하기 위한 패턴 인식 소프트웨어를 포함한다. 또한, 패턴 인식 소프트웨어는, 스크린 인쇄된 패턴의 실제 위치에 관해 보다 정확한 데이터가 수집될 수 있도록, 정렬 마크 형상에서의 왜곡 또는 변형을 교정하는데 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 패턴 인식 소프트웨어는, 검사 어셈블리(200)로부터 시스템 제어기(101)에 의해 수신되는 이미지의 이용에 의해, 그리고 그런 다음 정렬 마크 및 스크린 인쇄된 패턴의 실제 위치를 정의하기 위한 통상의 기하학적/수학적 기술들의 이용에 의해, 정렬 마크의 예상되는 형상에 대해 상기 정렬 마크의 왜곡을 측정하도록 적응된다.
[0032] 도 2는 태양 전지 기판(150)의 전면(155) 또는 수광 표면의 평면도이다. 조명될 때 태양 전지에 형성된 정션에 의해 생성되는 전류(electrical current)는 태양 전지 기판(150)의 전면(155) 상에 배치되는 전방 콘택 구조물(156) 및 태양 전지 기판(150)의 후면(미도시)상에 배치되는 후방 콘택 구조물(미도시)을 통해 흐른다. 도 2에 도시된 것처럼, 전방 콘택 구조물(156)은 더 큰 버스 바들(151)에 전류를 공급하는, 넓게 이격된(widely-spaced) 얇은 금속 라인들 또는 핑거들(152)로서 구성될 수 있다. 통상적으로, 전면(155)은, 광 반사를 최소화시키기 위한 반사방지 코팅(ARC)으로 작용하는 유전체 물질, 예컨대 실리콘 질화물(SixNy)의 얇은 층으로 코팅된다. 태양 전지 기판(150)의 후방 표면은 수광 표면이 아니기 때문에, 후방 콘택 구조물(미도시)은 일반적으로 얇은 금속 라인들로 제한되지 않는다.
[0033] 일 실시예에서, 기판(150)의 전면(155) 상에 있는 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 배치는 인쇄 네스트(131) 상에서의 기판(150)의 위치설정에 대하여 스크린 인쇄 챔버(102)(도 1a)에서 사용되는 스크린 인쇄 디바이스의 정렬에 의존한다. 일반적으로, 스크린 인쇄 디바이스는, 기판(150)의 전면(155) 상에 스크린 인쇄된 잉크 또는 페이스트의 패턴 및 배치를 정의하기 위해 그 내부에 형성된 다수의 홀들, 슬롯들 또는 다른 피처들을 갖는, 스크린 인쇄 챔버(102)에 포함되는 스크린 인쇄 마스크를 갖는다. 통상적으로, 기판(150)의 표면상의 핑거들(152) 및 버스 바들(151)의 스크린 인쇄된 패턴(153)의 정렬은, 기판(150)의 에지(150A, 150B)와 같은 기판(150)의 피처에 대한 스크린 인쇄 마스크의 정렬 및 배향에 의존한다. 예컨대, 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 단일층의 스크린 인쇄된 패턴의 배치는, 도 2에 도시된 것처럼, 기판(150)의 에지(150A)에 대하여 예상되는 위치 X 및 예상되는 각도 배향 R을 가질 수 있고 그리고 기판(150)의 에지(150B)에 대하여 예상되는 위치(Y)를 가질 수 있다. 기판(150)의 전면(155) 상의 예상되는 위치(X,Y) 및 예상되는 각도 배향 R으로부터 기판(150)의 전면(155) 상의 핑거들(152) 및 버스 바들(151)의 단일층의 스크린 인쇄된 패턴의 위치 에러는 위치 오프셋
Figure 112013051776712-pct00001
및 각도 오프셋
Figure 112013051776712-pct00002
으로서 설명될 수 있다. 따라서, 위치 오프셋
Figure 112013051776712-pct00003
은 에지들(150A, 150B)에 대하여 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 패턴의 배치에서의 에러이며, 각도 오프셋
Figure 112013051776712-pct00004
은 기판(150)의 에지(150B)에 대하여 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 인쇄된 패턴의 각도 정렬에서의 에러이다. 기판(150)의 전면(155) 상의 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 단일층의 스크린 인쇄된 패턴의 오배치(misplacement)는 정확하게 수행하기 위한 형성된 디바이스의 능력에 영향을 끼칠 수 있고 따라서 시스템(100)의 디바이스 수율에 영향을 끼칠 수 있다.
[0034] 스크린 인쇄된 패턴이 기판의 에지 또는 다른 피처에 정렬되는 정확도를 개선시키기 위한 노력으로, 본 발명의 실시예들은 하나 또는 그 초과의 광학 검사 디바이스들, 시스템 제어기(101), 및 기판과 관련하여 스크린 인쇄된 패턴의 정렬을 자동으로 조절하기 위해 제 1 층의 스크린 인쇄된 패턴을 인쇄하는 동안, 기판(150)의 전면(155) 상에 형성되는 하나 또는 그 초과의 정렬 마크들을 이용한다. 일반적으로, 스크린 인쇄된 패턴(153)은 하나 또는 그 초과의 광학 검사 디바이스들로부터 시스템 제어기(101)에 의해 수신되는 정보의 사용 및 기판의 표면에 대한 스크린 인쇄 마스크의 위치 및 배향을 제어하는 시스템 제어기(101)의 능력에 의해 기판의 표면에 자동화된 방식으로 정렬될 수 있다. 일반적으로, 스크린 인쇄 마스크는, 스크린 인쇄 마스크를 자동화된 방식으로 스크린 인쇄 챔버(102) 내의 원하는 위치로 위치시키고 정렬하도록 적응되는 하나 또는 그 초과의 기계적 액추에이터(102A)(도 1a)에 연결된다. 일 실시예에서, 광학 검사 디바이스는 검사 어셈블리(200)에 포함된 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들을 포함한다. 일 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 정렬 마크들 또는 기준 마크들은 하기 개시되는 도 3a-3d에 예시되는 정렬 마크들(160)을 포함할 수 있다.
[0035] 도 3a는 정렬 마크들(160), 예를 들어 정렬 마크들(160A-160D)의 다양한 예들을 예시하며, 이는 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 스크린 인쇄 프로세스 동안 기판(150)의 전면(155)에 형성될 수 있으며 기판(150)의 전면(155) 상에 스크린 인쇄되는 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 제 1 층의 위치 오프셋
Figure 112013051776712-pct00005
및 각도 오프셋
Figure 112013051776712-pct00006
을 찾아내기 위해 검사 어셈블리(200)에 의해 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 정렬 마크들(160)은 형성된 태양 전지 디바이스의 성능에 정렬 마크들(160)이 영향을 끼치는 것을 방지하기 위해 기판(150)의 전면(155)의 사용되지 않은 영역 상에 인쇄된다. 일 실시예에서, 정렬 마크들(160)은 원형 형상(예컨대, 정렬 마크(160A)), 사각형 형상(예컨대, 정렬 마크(160B)), 교차 형상(예컨대, 정렬 마크(160C)), 또는 알파벳 형상(예컨대, 정렬 마크(160D))을 가질 수 있다. 일반적으로, 시스템 제어기(101)에서 발견되는 패턴 인식 소프트웨어가, 검사 어셈블리(200)에 의해 관찰되는 이미지로부터의 기판(150)의 전면(155) 상에서 정렬 마크(160)의 실제 위치, 및 따라서 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 스크린 인쇄된 패턴의 실제 위치를 정확하게 리졸브(resolve)하게 하는 정렬 마크(160)를 선택하는 것이 바람직하다. 그런 다음 시스템 제어기(101)는 예상되는 위치(X,Y)로부터의 위치 오프셋
Figure 112013051776712-pct00007
및 예상되는 각도 배향 R으로부터의 각도 오프셋
Figure 112013051776712-pct00008
을 리졸브하고 기판 표면상의 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 위치 오정렬을 최소화시키기 위해 스크린 인쇄 디바이스에서의 스크린 인쇄 마스크의 정렬을 조절할 수 있다. 따라서, 회전식 액추에이터 어셈블리(130) 내에 위치되는 인쇄 네스트들(131) 각각 및 스크린 인쇄 챔버(102) 컴포넌트들의 정렬이 개별적으로 조절될 필요가 있을 것이고, 이는 회전식 액추에이터 어셈블리(130), 진입 컨베이어(111), 및 인쇄 챔버(102)에 대해 인쇄 네스트들(131) 각각의 위치가 각각 변할 것이기 때문이다. 기판의 마주하는 에지들에 배치되는 별개의(discrete), 원하는대로 형상화된 정렬 마크들(예컨대, 원형 형상)의 사용에 의해, 증착된 층의 배향 및 위치는 보다 정확하게 리졸브될 수 있을 것으로 여겨진다.
[0036] 도 3b-3d는 검사 어셈블리(200)에 의해 수신되는 이미지들로부터 시스템 제어기(101)에 의해 계산되는 오프셋 측정치들의 정확도를 개선하기 위해 사용될 수 있는, 기판(150)의 전면(155) 상의 정렬 마크들(160)의 다양한 구성들을 예시한다. 도 3b는 2개의 정렬 마크들(160)이 기판(150)의 전면(155) 상의 대향하는 코너들 부근에 배치되는 하나의 구성을 예시한다. 이 실시예에서, 가능한 멀리 이격되게 정렬 마크들(160)을 확산시킴으로써, 기판(150) 상의 피처, 예컨대 에지(150A 또는 150B)에 대한 상대적 에러(relative error)가 보다 정확하게 리졸브될 것이다. 도 3c는 버스 바들(151A) 및 핑거들(152A)의 패턴의 제 1 층의 오프셋을 리졸브하는 것을 돕기 위해 3개의 정렬 마크들(160)이 기판(150)의 전면(155) 상에서 다양한 코너들 부근에 인쇄되는 또 다른 구성을 예시한다.
[0037] 도 3d는 3개의 정렬 마크들(160)이 기판(150)의 전면(155)에 걸쳐 전략적 위치들(strategic positions)에 인쇄되는 또 다른 구성을 예시한다. 이 실시예에서, 정렬 마크들(160) 중 2개는 에지(150A)와 평행한 라인에 위치되며, 제 3 정렬 마크(160)는 에지(150A)와 직교하는 거리에 위치된다. 이 실시예에서, 시스템 제어기(101) 내의 패턴 인식 소프트웨어는 기판(150)에 대하여 버스 바들(151A) 및 핑거들(152A)의 제 1 층의 위치 및 배향에 관한 추가의 정보를 제공하기 위해 직각의 기준 라인들(L1, L2)을 생성한다.
[0038] 몇몇의 경우들에서, 증착된 스크린 인쇄된 패턴 및 정렬 마크들(160)은 스크린 인쇄 패턴을 증착하는 기계적 프로세스로 인해 하나 또는 그 초과의 방향들로 형상을 왜곡하거나 또는 형상을 변경하는 경향이 있을 수 있다. 일 실시예에서, 형상의 이러한 변형이 시스템 제어기(101) 내의 패턴 인식 소프트웨어에 의해 수집되는 위치 오프셋 데이터에 최소로 영향을 끼치도록, 기판(150)의 표면상에 정렬 마크들(160) 각각을 위치시키는 것이 바람직하다.
[0039] 도 4a는 인쇄 네스트(131) 상에 배치되는 기판(150)의 전면(155)을 검사하기 위해 검사 어셈블리(200)가 위치되는 구성을 예시하는 회전식 액추에이터 어셈블리(130)의 일 실시예의 개략적 등각도이다. 일 실시예에서, 카메라(121)는 카메라(121)의 관찰 영역(122)이 기판(150) 상의 전면(155)의 적어도 하나의 영역을 검사할 수 있도록 기판(150)의 전면(155)에 걸쳐서 위치된다. 일 실시예에서, 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 제 1 층의 스크린 인쇄된 패턴의 오프셋과 관련된 정보를 시스템 제어기(101)에 제공하기 위해, 관찰 영역(122)이 하나 또는 그 초과의 정렬 마크들(160) 및 기판(150)의 피처, 예를 들어 기판 에지(150A)를 관찰(view)하도록 상기 관찰 영역(122)이 위치된다. 일 실시예에서, 이상적 위치로부터 정렬 마크들(160)의 위치 오프셋과 이에 따른 기판(150)의 전면(155) 상의 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 위치 오프셋
Figure 112013051776712-pct00031
및 각도 오프셋
Figure 112013051776712-pct00032
에 관한 좌표 정보(coordinate information)를 제공하기 위해, 관찰 영역(122)이 기판(150) 상의 다수의 피처들, 예를 들어 에지들(150A 및 150B), 및 하나 또는 그 초과의 정렬 마크들(160)을 관찰하도록 상기 관찰 영역(122)이 위치된다.
[0040] 도 4b는 카메라(121)에 의해 수신된 위치 정보의 정확도를 개선하기 위해, 기판(150)의 전면(155)의 조명을 조절하기 위한 광학 검사 어셈블리(200)의 실시예를 예시한다. 일 실시예에서, 정렬 마크(160)에 의해 램프(123)로부터의 투영된 광 "D"의 차단(blockage)에 의해 생성되는 섀도우(shadow)(161)가 최소화되도록 램프(123)가 배향될 수 있다. 일반적으로, 섀도우(161)는 정렬 마크(160)의 측정되는 크기에 영향을 미칠 수 있는데, 그 이유는 반사된 광 "E"가 적어도, 정렬 마크(160)로부터 반사된 제 1 컴포넌트(E1) 및 섀도우 영역(161)으로부터 반사된 제 2 컴포넌트(E2)를 포함하기 때문이다. 폭(W2)을 갖는 섀도우(161)는, 정렬 마크(160)의 실제(true) 폭(W1)과 정렬 마크(160)의 외관상의 폭(apparent width)(W1+W2) 사이를 구별하기 위한 카메라(121)의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 섀도우(161)의 크기를 감소시키기 위해 기판(150)의 전면(155)에 대한 법선(즉, 90도)에 가능한 한 더 근접하게 램프(123)를 배향하는 것이 바람직할 수 있다. 일 실시예에서, 램프(123)는 약 80도 내지 약 100도의 각도 "F"로 배향된다. 또 다른 실시예에서, 램프(123)는 약 85도 내지 약 95도의 각도 F로 배향된다.
[0041] 일 실시예에서, 기판(150)의 전면(155) 상에 정렬 마크(160)의 위치를 정확하게 리졸브하도록 광학 검사 어셈블리(200)의 성능을 개선하는 것을 돕기 위해 램프(123)로부터 전달되는 광의 파장을 제어하는 것이 또한 바람직하다. 일 실시예에서, 램프(123)는 기판(150)의 전면(155)을 조명하기 위해 적색 LED를 이용한다. 적색 LED 광은 버스 바들(151) 및 핑거들(152)이 태양 전지 기판(150)의 전면(155)에 통상적으로 형성된 실리콘 질화물(SiN) 반사방지 코팅(ARC)층 상에 인쇄될 때 특히 효과적일 수 있다. 일 실시예에서, ARC가 기판(150)의 전면(155)에 형성되는 영역에 인쇄되는 정렬 마크(160) 상에 카메라(121)의 관찰 영역(122)을 위치시키는 것이 바람직하다.
[0042] 도 5는 검사 어셈블리(200)가 복수의 광학 검사 디바이스들을 포함하는 회전식 액추에이터 어셈블리(130)의 일 실시예의 개략적 등각도이다. 일 실시예에서, 검사 어셈블리(200)는 기판(150)의 전면(155)의 3개의 상이한 영역들을 관찰하도록 적응된 3개의 카메라들(121A, 121B, 121C)을 포함한다. 일 실시예에서, 카메라들(121A, 121B, 121C)은, 인쇄된 정렬 마크(160)가 그 내부에 포함된 기판(150)의 전면(155)의 영역을 관찰하도록 각각 위치된다. 이 실시예에서, 버스 바들(151) 및 핑거들(152)의 제 1 층의 배치의 측정 정확도는, 시스템 제어기가 임의의 정렬 에러를 더 잘 리졸브할 수 있게 하기 위해 정렬 마크들(160)의 위치들이 기판(150)의 전면(155)에 걸쳐서 가능한 한 많이 확산되도록 여전히 허용하면서, 개별 관찰 영역들(122A, 122B, 및 122C) 각각의 크기를 감소시키고 이에 따라 해상도, 또는 단위 면적당 픽셀들의 수를 증가시키기 위한 성능으로 인해 개선될 수 있다. 일례로, 카메라들(121A, 121B, 및 121C) 각각은 약 24,650 mm2의 표면적을 갖는 기판의 약 352 mm2의 면적을 관찰하도록 위치된 3 메가-픽셀 CCD 카메라이다. 그러나, 전체 기판 표면(complete substrate surface)을 관찰해야 하는 단일 카메라를 사용하여 정렬 마크들 모두에 대해 동일한 광학적 해상도를 달성하기를 원한다면, 210 메가-픽셀 CCD 카메라가 요구될 것이고, 상기 210 메가-픽셀 CCD 카메라는 엄청나게 값비싸든지 그리고/또는 오늘날 상업적으로 존재하지 않는다.
[0043] 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 기판(150)의 전면(155) 상에 패턴을 정확하게 스크린 인쇄하기 위한 동작 시퀀스(600)의 개략적 다이어그램이다. 따라서, 동작 시퀀스(600)에서 논의되는 프로세스들은, 인쇄 챔버(102) 내에서 기판들을 지지하고 위치시키는데 이용될 인쇄 네스트들(131)과 같은 기판 지지 디바이스들 각각을 교정하고 정확하게 정렬하는데 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시되는 방법들은, 시스템(100)의 초기 셋업 동안, 프로세스 이동을 정정하는 방법 및/또는 증착 프로세스의 랜덤 품질 검사로서 규칙적인 유지보수 동작들 동안, 사용될 수 있다.
[0044] 도 1b 및 도 6을 참조하여, 기판 로딩 동작(602)에서, 제 1 기판(150)은 회전식 액추에이터 어셈블리(130)의 위치 "1"에 위치된 인쇄 네스트(131A) 상으로 경로 "A"를 따라 로딩된다. 일례로, 도 1a, 도 1b 및 도 5에 예시된 것과 같이, 인쇄 네스트(131) 내의 지지 물질(137)은 시스템 제어기(101)에 의해 전송된 명령들을 사용하여 진입 컨베이어(111)에 포함된 벨트들(116)로부터 기판(150)을 협력가능하게 수용하도록 적응된다.
[0045] 다음으로, 제 1 정렬 동작(603)에서, 위치 "1"에 인접하여 위치된 광학 검사 어셈블리(200)는 블랭크(blank) 전면(155) 및/또는 기판(150)의 하나 또는 그 초과의 피처들(예를 들어, 도 4a 또는 도 5에 예시된 에지들(150A-150D))의 이미지를 포착하는데 이용되며, 상기 이미지에 기초하여, 시스템 제어기(101)는 후속 동작에서 기판(150)의 전면(155) 상에 원하는 패턴을 정확하게 증착시키도록 스크린 인쇄 마스크의 위치를 조절하기 위해 수집된 데이터를 사용한다. 그런 다음, 스크린 인쇄된 패턴의 위치는 플래튼(138) 상의 기판(150)의 수집된 배향 및 위치, 광학 검사 어셈블리(200)에 의해 수신되는 정보에 기초한다.
[0046] 동작(604)에서, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는, 로딩된 기판(150)을 포함하는 인쇄 네스트(131A)가 인쇄 챔버(102) 내에서 경로 B1을 따라 시계방향으로 위치 "2"로 이동되도록 회전된다.
[0047] 동작(606)에서, 스크린 인쇄 패턴의 제 1 층, 예를 들어 버스 바들(151), 핑거들(152) 및 적어도 2개의 정렬 마크들(160)이 기판(150)의 전면(155)에 인쇄된다. 일 실시예에서, 3개 또는 그 초과의 정렬 마크들(160)이 기판(150)의 전면(155)에 인쇄된다. 일 실시예에서, 제 2 기판(150)은 인쇄 네스트(131B) 상에 로딩되어 이제 위치 "1"에 위치된다. 이 실시예에서, 제 2 기판(150)은 동작 시퀀스 전체에 걸쳐서 제 1 로딩된 기판(150)과 동일한 경로를 따른다.
[0048] 동작(607)에서, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는, 기판상의 스크린 인쇄된 패턴이 광학 검사 어셈블리(200)에 의해 분석될 수 있도록, 위치 "1"에 인쇄 네스트(131A)를 위치시키도록 회전된다. 일 실시예에서, 동작(607)은 위치 "1"에 인쇄 네스트(131A)를 재위치시키는데 이용되는 일련의 동작들(608-612)을 포함한다. 이 실시예에서, 동작(607)은 하기 논의되는, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)에 부착된 인쇄 네스트들(131C-131D) 각각 상에 기판들을 로딩하는데 이용되는 일련의 추가의 동작들(608-610)을 포함한다. 동작 시퀀스(600)에서 논의되는 프로세스들이 4개의 인쇄 네스트들(131)을 갖는 회전식 액추에이터 어셈블리(130)의 사용을 일반적으로 개시하는 반면에, 이러한 구성은 제한되도록 의도되지 않는데, 그 이유는 자동화 어셈블리에 의해 위치될 수 있는 임의의 수의 기판 지지 디바이스들이 본 명세서에 개시된 본 발명의 기본 범주를 이탈하지 않고 사용될 수 있기 때문이다.
[0049] 동작(608)에서, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는, 제 1 로딩된 기판(150)을 포함하는 인쇄 네스트(131A)가 경로 B2를 따라 시계 방향으로 위치 "3"으로 이동하도록 회전된다. 일 실시예에서, 제 2 기판(150)을 포함하는 인쇄 네스트(131B)는 스크린 인쇄 패턴의 제 1 층을 그 상에 인쇄하기 위해 위치 "2"로 이동된다. 일 실시예에서, 제 3 기판(150)은 인쇄 네스트(131C) 상에 로딩되어 이제 위치 "1"에 위치된다. 이 실시예에서, 제 3 기판(150)은 동작 시퀀스 전체에 걸쳐서 제 2 기판(150)과 동일한 경로를 따른다.
[0050] 동작(610)에서, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는, 제 1 로딩된 기판(150)을 포함하는 인쇄 네스트(131A)가 경로 B3를 따라 시계 방향으로 위치 "4"로 이동되도록 회전된다. 일 실시예에서, 제 2 기판(150)을 포함하는 인쇄 네스트(131B)는 위치 "3"으로 이동된다. 일 실시예에서, 제 3 로딩된 기판은 스크린 인쇄 패턴의 제 1 층을 그 상에 인쇄하기 위해 위치 "2"로 이동된다. 일 실시예에서, 제 4 기판(150)은 인쇄 네스트(131D) 상에 로딩되어 이제 위치 "1"에 위치된다. 이 실시예에서, 제 4 기판은 동작 시퀀스 전체에 걸쳐서 제 3 기판(150)과 동일한 경로를 따른다.
[0051] 동작(612)에서, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는, 제 1 로딩된 기판(150)을 포함하는 인쇄 네스트(131A)가 경로 B4를 따라 시계방향으로 다시 위치 "1"로 이동되도록 회전된다.
[0052] 동작(614)에서, 스크린 인쇄 패턴의 증착된 층의 정렬은 위치 "1"에 인접하여 위치된 광학 검사 어셈블리(200)에 의해 분석된다. 일 실시예에서, 광학 검사 어셈블리(200)는 제 1 기판(150)의 전면(155) 상에 인쇄된 정렬 마크들(160) 중 적어도 2개의 이미지들을 포착한다. 상기 이미지들은 시스템 제어기(101) 내의 이미지 인식 소프트웨어에 의해 분석된다. 그런 다음, 시스템 제어기(101)는, 기판(150)의 피처, 예를 들어 하나 또는 그 초과의 에지들(150A-150D) 또는 상기 하나 또는 그 초과의 에지들(150A-150D)로부터 형성된 코너들에 대해 적어도 2개의 정렬 마크들(160)을 분석함으로써 시스템 제어기(101)의 메모리에 저장된 스크린 인쇄된 패턴의 예상되는 위치(X, Y) 및 예상되는 각도 배향 R로부터의 위치 오프셋
Figure 112013051776712-pct00033
및 각도 오프셋
Figure 112013051776712-pct00034
을 계산한다. 그런 다음, 위치 오프셋
Figure 112013051776712-pct00035
및 각도 오프셋
Figure 112013051776712-pct00036
데이터는 시스템 제어기(101)의 메모리에 저장될 수 있다. 그런 다음, 시스템 제어기(101)는 이러한 분석을 통해 얻어진 위치 오프셋
Figure 112013051776712-pct00037
및 각도 오프셋
Figure 112013051776712-pct00038
정보를 이용하여 스크린 인쇄 챔버(102) 내에서 스크린 인쇄 마스크의 위치를 조절하여, 인쇄 네스트(131A) 상에서 위치되는 후속하여 처리되는 기판들은 보다 정확하게 배치된 스크린 인쇄된 패턴을 가질 것이다.
[0053] 다음으로, 인쇄 네스트들(131B-131D) 각각 상에 위치된 기판들 각각 상에 증착되는 스크린 인쇄 패턴의 정렬은, 상기 기판들이 위치 "1"에 순차적으로 재위치(즉, 동작(616))됨에 따라, 광학 검사 어셈블리(200)에 의해 각각 분석된다(즉, 동작(617)). 동작(616) 동안, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는, 원하는 인쇄 네스트 상에 위치된 기판 상의 증착된 층이 광학 검사 어셈블리(200)에 의해 검사될 수 있도록, 원하는 인쇄 네스트(예를 들어, 참조 부호 131B-131D)가 다시 위치 "1"로 회전되도록, 회전된다. 인쇄 네스트들(131B-131D) 상에 위치된 기판 각각 상에서의 동작들(617) 각각 동안 수행되는 프로세스들은 앞서 논의된 동작(614)과 동일하거나 또는 유사하다. 따라서, 인쇄 네스트들(131A-131D) 각각에 대해 수집된 위치 오프셋
Figure 112013051776712-pct00039
및 각도 오프셋
Figure 112013051776712-pct00040
데이터는 개별 인쇄 네스트들 각각에 위치된 후속하여 처리되는 기판들 모두에서의 사용을 위해 시스템 제어기(101)의 메모리에 저장된다.
[0054] 기술분야의 당업자는, 정렬 동작(603)이 인쇄 네스트(131)의 플래튼(138)(도 5)에 대해 기판(150)의 위치의 변동(variation)을 정정하는데 이용된다는 것과, 동작(614, 617)이 기판의 피처에 대해 인쇄 마스크를 이용하여 형성되는 인쇄된 패턴의 위치의 에러를 정정하는데 이용된다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 정렬 동작(603)이 플래튼(138) 상의 기판(150)의 위치의 변동을 정정하기 위해 인쇄 챔버(102)에서 처리될 모든 기판들 상에서 통상적으로 사용되는 반면에, 동작(614) 및/또는 동작(들)(617)은 기판 오버타임(overtime)에 대해 스크린 인쇄된 패턴의 배치에 있어서의 변동들을 정정 또는 조절하도록 드물게 수행될 수 있다. 따라서, 앞서 언급된 것처럼, 본 명세서에 설명된 방법들은 증착 프로세스의 랜덤 품질 검사로서, 및/또는 프로세스 이동을 정정하기 위한 방법으로서, 시스템(100)의 초기 셋업 동안, 규칙적 유지보수 동작들 동안 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템 제어기(101)는, 인쇄 네스트들(131) 각각 상에서 시스템(100)에서 처리되는 일련의 기판들 내에서 또는 기판들의 시퀀스 내에서 어떤 원하는 간격으로 스크린 인쇄된 패턴의 배향 및 위치를 자동으로 분석하는데 이용된다. 일 구성에서, 시스템 제어기는, 동일한 인쇄 네스트 상에 위치된 기판으로부터 수집된 가장 최근의 배향 및 위치 데이터를 이용하여, 인쇄 네스트 상에 위치되는 후속하여 처리되는 기판들 각각 상에 증착되는 스크린 인쇄된 패턴의 배향 및/또는 위치를 변경시키도록 적응된다. 일례로, 시스템 제어기는, 모든 각각의 기판마다, 매 두 번째 기판마다, 매 세 번째 기판마다, 매 열 번째 기판마다, 매 백 번째 기판마다 또는 다른 원하는 간격으로 상기 배향된 스크린 인쇄된 패턴을 분석 및 재조절하도록 적응된다.
[0055] 일 실시예에서, 검사 어셈블리(200)는 정렬 동작(603)을 수행하도록 적응되며, 제 2 검사 어셈블리(201)는 동작들(614 및 617)을 수행하도록 적응된다. 일 실시예에서, 동작(607) 동안, 회전식 액추에이터 어셈블리(130)는, 인쇄 네스트가 위치 "3"에 재위치되어 기판상의 스크린 인쇄된 패턴이 광학 검사 어셈블리(201)에 의해 분석될 수 있도록 회전된다. 이 구성에서, 2개의 상이하게 위치되고 정렬된 검사 어셈블리들로부터 측정치들을 취함으로써 생성되는 임의의 원치않는 에러가 자동화된 정렬 프로세스 결과들의 정확도에 영향을 미치지 않도록, 검사 어셈블리들(200, 201) 각각으로부터 시스템 제어기(101)에 의해 수신된 배향 및 위치 결과들은 교정 및 조절되어야 할 수도 있다. 일례로, 기판상에 패터닝된 층의 배치가 약 ±60 마이크로미터(㎛) 미만이도록, 그리고 바람직하게는 약 ±15㎛ 미만이도록, 배향 및 위치 에러들을 최소화시키는 것이 바람직하다.
대안적 시스템 구성(Alternate System Configuration)
[0056] 본 발명의 실시예들이 단일 입력 및 단일 출력을 갖는 시스템(100)에 대해 도 1a 및 1b에 도시되지만, 본 발명의 실시예들은 도 7에 도시된 것처럼 이중 입력들 및 이중 출력들을 갖는 시스템(700)에 동일하게 적용가능하다.
[0057] 도 7은 기판(150)의 전면(155) 상에 원하는 패턴, 예를 들어 버스 바들(151) 및 핑거들(152)을 형성하기 위해 본 발명의 실시예들과 협력하여 이용될 수 있는 시스템(700)의 평면도이다. 도시된 것처럼, 시스템(700)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 시스템(100)과는 상이하며, 시스템(700)은 2개의 진입 컨베이어들(111) 및 2개의 출력 컨베이어들(112)을 포함한다. 또한, 시스템(700)은 2개의 스크린 인쇄 챔버들(102)을 포함한다는 점에서, 시스템(700)은 시스템(100)과 상이하다. 그러나, 시스템(700)에 대해 본 발명의 실시예들의 동작 시퀀스는 시스템(100)에 대해서와 실질적으로 동일하다. 예를 들어, 초기에 위치 "1"로 로딩된 제 1 기판(150)에 대한 동작 시퀀스(600)는 도 6에 대해 앞서 개시된 것과 동일하다. 그러나, 동작 시퀀스(600)는 초기에 위치 "3"으로 로딩된 제 2 기판(150)과 동시에 실행될 수 있다.
[0058] 상기가 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들이 이어지는 청구항들에 의해 결정되는 본 발명의 기본 범주 및 그 범주를 이탈하지 않고 발명될 수 있다.

Claims (25)

  1. 자동화된 증착 프로세스로서,
    기판 지지체 상에 제 1 기판을 위치시키는 단계 ―상기 제 1 기판은 적어도 하나의 에지를 가짐―;
    상기 제 1 기판의 표면 상으로 물질의 층을 일 패턴으로 증착하는 단계 ―상기 패턴은 적어도 2개의 정렬 마크들을 포함함―;
    시스템 제어기를 사용하여 상기 제 1 기판의 상기 적어도 하나의 에지에 대해 상기 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 배향 및 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 배향 및 실제 위치를 결정하는 동안, 상기 시스템 제어기에 의해 수신되는 정보를 이용하여 제 2 기판의 적어도 하나의 에지에 대해 조절된 배향 또는 조절된 위치에서 상기 제 2 기판의 표면 상으로 물질의 층을 일 패턴으로 증착하는 단계 ―상기 제 2 기판 상에 증착된 물질의 상기 배향 또는 위치는 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 대한 상기 제 1 기판 상에 증착된 물질의 배향 또는 위치보다 상기 예상되는 배향 또는 상기 예상되는 위치에 더 근접함―
    를 포함하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물질은 전도성 물질의 라인들을 포함하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 다각형(polygonal)이며, 상기 적어도 2개의 마크들 각각은 상이한 코너 영역에서 인쇄되는,
    자동화된 증착 프로세스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 배향 및 위치를 결정하는 단계는, 상기 정렬 마크들의 광학적 이미지를 포착하는 단계 및 상기 광학적 이미지 상의 상기 정렬 마크들의 물리적 특징(physical characteristic)을 인식(recognizing)하는 단계를 포함하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 정렬 마크들의 예상되는 배향 또는 예상되는 위치는, 상기 제 1 층을 인쇄하기 이전에 상기 기판의 상기 적어도 하나의 에지에 대해 결정되는,
    자동화된 증착 프로세스.
  6. 제 4 항에 있어서,
    적어도 3개의 정렬 마크들이 상기 기판의 상기 표면 상에 인쇄되는,
    자동화된 증착 프로세스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 배향 및 위치를 결정하는 단계는, 상기 정렬 마크들 중 2개의 정렬 마크들 사이에 제 1 기준 라인을 구성하는 단계 및 제 3 정렬 마크와 상기 제 1 기준 라인 사이에 제 2 기준 라인을 구성하는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 기준 라인은 상기 제 1 기준 라인에 직교하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  8. 자동화된 증착 프로세스로서,
    기판 지지체 상에 제 1 기판을 위치시키는 단계 ―상기 제 1 기판은 적어도 하나의 에지를 가짐―;
    시스템 제어기를 사용하여 상기 기판 지지체 상의 상기 제 1 기판의 배향 및 위치를 분석하는 단계;
    상기 제 1 기판의 표면 상으로 물질의 층을 일 패턴으로 증착하는 단계 ― 상기 패턴은 적어도 2개의 정렬 마크들을 포함하며, 상기 기판의 배향 및 위치를 분석하는 동안 상기 시스템 제어기에 의해 수신된 데이터를 이용하여 상기 제 1 기판의 상기 적어도 하나의 에지에 정렬됨―;
    상기 시스템 제어기를 이용하여 상기 제 1 기판 상에 증착된 층의 실제 배향 및 실제 위치를 결정하는 단계;
    상기 증착된 물질의 층의 실제 배향 및 실제 위치와 예상되는 배향 및 예상되는 위치 사이의 오프셋(offset)을 계산하는 단계; 및
    제 2 기판 상에 증착된 물질의 배향 또는 위치가 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 대한 상기 제 1 기판 상에 증착된 물질의 배향 또는 위치보다 상기 예상되는 배향 또는 상기 예상되는 위치에 더 근접하게 되도록, 계산된 오프셋을 이용하여 상기 제 2 기판 상으로 물질의 층을 일 패턴으로 증착하는 단계
    를 포함하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 물질은 전도성 물질의 라인들을 포함하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판은 다각형이며, 상기 적어도 2개의 마크들 각각은 상이한 코너 영역에서 인쇄되는,
    자동화된 증착 프로세스.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 배향 및 실제 위치를 결정하는 단계는, 상기 정렬 마크들의 광학적 이미지를 포착하는 단계 및 상기 광학적 이미지 상의 상기 정렬 마크들의 물리적 특징을 인식하는 단계를 포함하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 정렬 마크들의 예상되는 배향 또는 예상되는 위치는, 상기 제 1 층을 인쇄하기 이전에, 상기 기판의 상기 적어도 하나의 에지에 대해 결정되는,
    자동화된 증착 프로세스.
  13. 제 8 항에 있어서,
    적어도 3개의 정렬 마크들이 상기 기판의 상기 표면 상에 인쇄되는,
    자동화된 증착 프로세스.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 배향 및 위치를 결정하는 단계는 상기 정렬 마크들 중 2개의 정렬 마크들 사이에 제 1 기준 라인을 구성하는 단계 및 제 3 정렬 마크와 상기 제 1 기준 라인 사이에 제 2 기준 라인을 구성하는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 기준 라인은 상기 제 1 기준 라인에 직교하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  15. 자동화된 증착 프로세스로서,
    기판 지지체 상에 배치되는 제 1 기판을 제 1 위치에 위치시키는 단계 ―상기 제 1 기판은 적어도 하나의 에지를 가짐 ―;
    광학 검사 시스템 및 시스템 제어기를 이용하여 상기 제 1 위치에 위치된, 상기 기판 지지체 상의 상기 제 1 기판의 배향 및 위치를 분석하는 단계;
    제 2 위치에서, 상기 기판 지지체 상에 배치되는 상기 제 1 기판의 표면 상으로 물질의 층을 일 패턴으로 증착하는 단계 ―상기 패턴은 적어도 2개의 정렬 마크들을 포함하며, 상기 제 1 기판의 상기 배향 및 위치를 분석하는 동안 상기 시스템 제어기에 의해 수신된 데이터를 이용하여 상기 제 1 기판의 상기 적어도 하나의 에지에 정렬됨―;
    상기 제 1 위치에 상기 제 1 기판 및 상기 기판 지지체를 위치시키는 단계;
    상기 광학 검사 시스템 및 상기 시스템 제어기를 이용하여 상기 제 1 위치에 위치된, 상기 제 1 기판 상에 증착된 층의 실제 배향 및 실제 위치를 결정하는 단계;
    상기 증착된 물질의 층의 상기 실제 배향 및 실제 위치와 예상되는 배향 및 예상되는 위치 사이의 오프셋(offset)을 계산하는 단계; 및
    제 2 기판 상에 증착된 물질의 배향 또는 위치가 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 대한 상기 제 1 기판 상에 증착된 물질의 배향 또는 위치보다 상기 예상되는 배향 또는 상기 예상되는 위치에 더 근접하게 되도록, 계산된 오프셋을 사용하여 상기 제 2 위치의 상기 기판 지지체 상에 배치된 상기 제 2 기판 상으로 물질의 층을 일 패턴으로 증착하는 단계
    를 포함하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판 지지체에 각각 순차적으로 증착되는 적어도 하나 또는 그 초과의 기판들 상으로 물질의 층을 일 패턴으로 증착하는 단계;
    상기 적어도 하나 또는 그 초과의 기판들 상에 물질 층을 증착한 후에, 추가 기판 상으로 물질의 층을 일 패턴으로 증착하는 단계;
    상기 제 1 위치에 상기 추가 기판 및 상기 기판 지지체를 위치시키는 단계;
    상기 광학 검사 시스템 및 상기 시스템 제어기를 이용하여 상기 제 1 위치에 위치된, 상기 추가 기판 상에 증착된 층의 실제 배향 및 실제 위치를 결정하는 단계;
    상기 증착된 물질의 층의 실제 배향 및 실제 위치와 예상되는 배향 및 예상되는 위치 사이의 오프셋을 계산하는 단계; 및
    제 2 추가 기판 상에 증착된 물질의 배향 또는 위치가 예상되는 배향 또는 예상되는 위치에 대한 상기 추가 기판 상에 증착되는 물질의 배향 또는 위치 보다 상기 예상되는 배향 또는 상기 예상되는 위치에 더 근접하게 되도록, 계산된 오프셋을 이용하여 상기 제 2 위치에서 상기 기판 지지체 상에 배치되는 상기 제 2 추가 기판 상으로 물질의 층을 교대 패턴(alternate pattern)으로 증착하는 단계
    를 포함하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판은 다각형이며, 상기 적어도 2개의 마크들 각각은 상이한 코너 영역에서 인쇄되는,
    자동화된 증착 프로세스.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 배향 및 실제 위치를 결정하는 단계는, 상기 정렬 마크들의 광학적 이미지를 포착하는 단계 및 상기 광학적 이미지 상의 상기 정렬 마크들의 물리적 특징을 인식하는 단계를 포함하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 정렬 마크들의 예상되는 배향 또는 예상되는 위치는, 상기 제 1 층을 인쇄하기 이전에 상기 기판의 상기 적어도 하나의 에지에 대해 결정되는,
    자동화된 증착 프로세스.
  20. 제 15 항에 있어서,
    적어도 3개의 정렬 마크들이 상기 기판의 상기 표면 상에 인쇄되는,
    자동화된 증착 프로세스.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 정렬 마크들의 실제 배향 및 위치를 결정하는 단계는, 상기 정렬 마크들 중 2개의 정렬 마크들 사이에 제 1 기준 라인을 구성하는 단계 및 제 3 정렬 마크와 상기 제 1 기준 라인 사이에 제 2 기준 라인을 구성하는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 기준 라인은 상기 제 1 기준 라인에 직교하는,
    자동화된 증착 프로세스.
  22. 자동화된 증착 프로세싱 시스템으로서,
    회전식 액추에이터 ― 상기 회전식 액추에이터 위에 기판 지지체가 배치되며, 상기 회전식 액추에이터는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능함―;
    상기 제 1 위치에서 상기 기판 지지체 상에 제 1 기판을 로딩하도록 위치되는 입력 컨베이어;
    스크린 인쇄 챔버 ― 상기 스크린 인쇄 챔버 내부에 조절가능한 스크린 인쇄 디바이스가 배치되고, 상기 스크린 인쇄 챔버는, 상기 기판 지지체가 상기 제 2 위치에 있을 때, 상기 제 1 기판 상으로 패턴을 인쇄하도록 위치됨―;
    카메라 및 램프를 갖는 광학 검사 어셈블리 ―상기 광학 검사 어셈블리는, 상기 기판 지지체가 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 패턴의 제 1 층의 광학적 이미지들을 포착하도록 위치됨―; 및
    정렬 마크들의 예상되는 위치에 대한 상기 패턴의 제 1 층의 광학적 이미지에서 포착되는 상기 정렬 마크들의 실제 위치의 오프셋을 결정하고, 제 2 기판 상에 상기 패턴의 제 2 층을 인쇄하기 이전에 결정된 오프셋을 고려하여(to accunt for) 상기 스크린 인쇄 디바이스를 조절하도록 구성되는 소프트웨어를 포함하는 시스템 제어기
    를 포함하는,
    자동화된 증착 프로세싱 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 광학 검사 어셈블리는 복수의 카메라들을 더 포함하고,
    상기 램프는 상기 광학 검사 어셈블리 아래에 위치되는 상기 기판의 표면에 실질적으로 법선인 광의 빔을 지향시키도록 구성되는,
    자동화된 증착 프로세싱 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 시스템 제어기는 상기 기판의 적어도 하나의 피처에 대해 상기 정렬 마크들의 실제 위치를 위치결정(locate)하도록 구성되는 소프트웨어를 더 포함하는,
    자동화된 증착 프로세싱 시스템.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 스크린 인쇄 패턴은 적어도 3개의 정렬 마크들을 포함하는,
    자동화된 증착 프로세싱 시스템.
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