KR101613736B1 - 스크린 인쇄 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크린 인쇄를 복수회 행할 때의 정밀도를 향상시키는 방법으로서, 피인쇄물에 제1의 인쇄물과 얼라인먼트 마크가 인쇄된 후 얼라인먼트 마크가 카메라에 의해 참조되어 화상 데이터로서 보존되고, 상기 화상 데이터가 그 후의 인쇄를 행할 때의 화상 처리 장치의 참조 데이터로서 갱신하여 이용되는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 다층 스크린 인쇄를 정밀도 좋게 간단히 행할 수 있다.

Description

스크린 인쇄 방법 {SCREEN PRINTING METHOD}

본 발명은 스크린 인쇄 방법에 관한 것으로, 특히 인쇄 패턴의 정합을 취하는 얼라인먼트 방법을 채용한 스크린 인쇄 방법에 관한 것이다.

태양 전지셀 전극의 종횡비를 높이기 위해서, 한번 전극 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포하여 형성한 전극 상에 추가로 복수회 거듭 스크린 인쇄하여 전극을 형성하는 방법이 있다. 이것을 다층 전극 인쇄라고 부른다. 정확한 다층 전극 인쇄를 행하기 위해서, 예로서 도 1에 나타내는 바와 같은 얼라인먼트 마크가 사용된다. 이 얼라인먼트 마크는 피인쇄물인 웨이퍼 상에 도 2와 같이 하여 형성된다. 즉, 도 2는 2개의 얼라인먼트 마크를 갖는 태양 전지셀의 예이고, 11이 반도체 기판, 12가 핑거 전극, 13이 버스바 전극, 14가 얼라인먼트 마크이다. 첫째로, 특정한 형상의 얼라인먼트 마크(예: 도 1(a)의 A0, B0)의 형상과 위치를 미리 화상 처리 장치에 기억시켜 놓는다. 둘째로, 1층째의 전극과 동시에 상기 얼라인먼트 마크와 동일 형상의 얼라인먼트 마크(예: 도 1(b)의 A1, B1)가 기판에 인쇄된다. 셋째로, 2층째 이후의 전극 인쇄 스테이지 상에 A1, B1이 인쇄된 피인쇄물이 놓인다. 넷째로 A1, B1을 카메라가 인식하여 동일 형상의 A0, B0이 갖는 위치 데이터와 중첩되도록 스테이지 위치를 미조정한다. 그 후 전극 페이스트를 인쇄함으로써, 다층 전극을 형성할 수 있다.

그런데, 인쇄를 반복함으로써 페이스트의 점도가 변화하거나, 피인쇄물이 깨어지기도 하여 얼라인먼트 마크를 정확하게 인쇄할 수 없게 되는 경우가 있다(예: 도 1(c)의 A2, B2). 이에 따라, 미리 화상 처리 장치에 기억시킨 마크와 실제 인쇄된 마크와의 형상의 차이가 커지면, 정확한 화상 처리를 행할 수 없게 된다. 그 결과 하층의 전극과, 그 위에 거듭 인쇄된 전극이 틀어져 음영 손실(Shadow Loss)이 증가하고, 태양 전지셀의 변환 효율이 저하된다.

이에 대하여, 예를 들면 일본 특허 공개 제2006-080415호 공보(특허 문헌 1)에서는 스크린 인쇄에 의해 형성된 얼라인먼트 마크를 화상 처리하여 위치 보정을 행하면서 동시에 이상이 없는지 관찰하고, 이상이 발견되었을 때에는 공정을 정지하여 대응하고 있다.

그러나, 일본 특허 공개 제2006-080415호 공보(특허 문헌 1)의 방법에 있어서는 얼라인먼트 마크의 경시 변화(페이스트 점도 저하에 따른 번짐, 돌발적인 이상 등)에는 대응할 수 없다. 또한, 마크에 이상이 발생한 경우에는 공정을 정지하고 있기 때문에, 대응에 시간이 걸린다는 문제가 있다.

일본 특허 공개 제2006-080415호 공보

이와 같이, 예를 들면 태양 전지셀의 다층 전극 형성을 행할 때, 미리 화상 처리 장치에 기억시킨 마크와 실제 인쇄된 마크와의 형상의 차이가 커지면, 정확한 화상 처리를 행할 수 없게 된다. 그 결과 하층의 전극과, 그 위에 거듭 인쇄된 전극이 틀어져 음영 손실이 증가하여, 태양 전지셀의 변환 효율이 저하된다.

본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것으로 정밀도가 좋고, 더구나 간단하게 위치 결정을 행하여 다층 인쇄하는 것을 가능하게 한 스크린 인쇄 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토를 행한 결과, 하기의 스크린 인쇄 방법을 발견한 것이다.

즉, 본 발명은 하기의 스크린 인쇄 방법을 제공한다.

청구항 1:

스크린 인쇄를 복수회 행할 때의 정밀도를 향상시키는 방법으로서, 피인쇄물에 제1의 인쇄물과 얼라인먼트 마크가 인쇄된 후, 얼라인먼트 마크가 카메라에 의해 참조되어 화상 데이터로서 보존되고, 상기 화상 데이터가 그 후의 인쇄를 행할 때의 화상 처리 장치의 참조 데이터로서 갱신하여 이용되는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

청구항 2:

제1항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크는 얼라인먼트 마크의 최외주변을 통하도록 규정된 직사각형의 외주변의 길이의 합계와 얼라인먼트 마크 자체의 외주변의 길이의 합계의 비가 1:0.1 내지 1:50인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

청구항 3:

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크의 형상이 T자 형상, 십자 형상, 사각 형상, 삼각 형상, 타원 형상 또는 반원 형상인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

청구항 4:

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피인쇄물에 2점 이상의 얼라인먼트 마크를 이용하여 화상 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

청구항 5:

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화상 처리 장치로의 얼라인먼트 마크 갱신 빈도가 인쇄 횟수 1 내지 5000회 마다인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

청구항 6:

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄물은 태양 전지의 전극인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

청구항 7:

제6항에 있어서, 상기 피인쇄물은 제1층째에 전극 패턴이 인쇄된 태양 전지셀의 웨이퍼이고, 상기 피인쇄물측의 위치 결정 기준으로서 상기 제1층째와 동시에 인쇄된 얼라인먼트 마크를 이용하며, 화상 처리 장치의 위치 결정 기준으로서 상기 제1층째의 전극 패턴과 동시에 인쇄된 얼라인먼트 마크 내지는 인쇄 횟수 최대 5000회 이내로 인쇄된 얼라인먼트 마크를 이용하고, 적어도 1층 이상의 전극 패턴을 인쇄하여 복층 구조의 전극으로 하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

청구항 8:

제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크는 태양 전지셀의 제1층째의 핑거 전극 패턴의 일부를 이용하여 얼라인먼트 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

청구항 9:

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크로서 인쇄 패턴의 일부가 사용되고, 얼라인먼트 마크와 인쇄 패턴의 단락이 존재하지 않고, 상기 피인쇄물측의 위치 결정 기준으로서 화상 처리 장치의 카메라가 시야에 담긴 부분 전체를 얼라인먼트 마크로서 사용하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

본 발명에 따르면, 다층 스크린 인쇄를 정밀도 좋게 간단히 행할 수 있다.

[도 1] 얼라인먼트 마크의 일례를 나타내고, (a)는 사전에 화상 처리 장치에 참조 화상으로서 등록된 얼라인먼트 마크, (b)는 실제 인쇄된 얼라인먼트 마크, (c)는 인쇄를 거듭하여 형상이 변화하여 버린 얼라인먼트 마크를 나타낸다.
[도 2] 태양 전지셀의 전극과 얼라인먼트 마크를 인쇄한 기판의 평면도이다.
[도 3] 스크린 인쇄 장치의 개략도이다.

본 발명의 스크린 인쇄 방법은 피인쇄물에 제1의 인쇄물과 얼라인먼트 마크를 인쇄한 후 제2층 이후의 인쇄를 행하여, 복수층의 스크린 인쇄물을 형성할 때, 미리 화상 처리 장치에 참조 화상으로서 등록된 얼라인먼트 마크와 상기 피인쇄물에 실제 인쇄된 얼라인먼트 마크가 일치하도록 피인쇄물을 위치 결정하여 제2층 이후의 스크린 인쇄를 행하는 방법이며, 스크린 인쇄를 복수회 행할 때의 정밀도를 향상시키는 방법으로서, 피인쇄물에 제1의 인쇄물과 얼라인먼트 마크가 인쇄된 후, 얼라인먼트 마크가 카메라에 의해 참조되어 화상 데이터로서 보존되고, 상기 화상 데이터가 그 후의 인쇄를 행할 때의 화상 처리 장치의 참조 데이터로서 갱신하여 이용되는 것이다.

특히, 본 발명은 태양 전지의 전극 형성을 스크린 인쇄 방법으로 행하는 경우에 유효하고, 1층째의 전극과 얼라인먼트 마크가 인쇄된 후, 외관 이상 검사 장치를 통과할 때에 얼라인먼트 마크를 카메라에 의해 참조하여 화상 데이터를 보존하고, 상기 화상 데이터를 2층째 이후의 전극을 형성할 때의 화상 처리 장치의 참조 데이터로서 적절하게 갱신하여 이용함으로써, 실제 인쇄된 얼라인먼트 마크의 경시 변화에 영향을 받지 않고 정확한 인쇄기의 스테이지 위치 조절과 다층 전극 형성을 행하여, 얼라인먼트 마크의 경시 변화나 이상에 대응할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 얼라인먼트 방법의 일례에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 상술한 바와 같이, 얼라인먼트 마크 (14), (14)를 갖는 태양 전지셀의 수광면측의 외관을 나타낸다. 도 1은 태양 전지셀의 2개의 얼라인먼트 마크의 확대도이다. 도 3에 이 태양 전지셀에 다층 전극을 형성하는 스크린 인쇄 장치의 외관을 나타내었다. 도 3의 (1)이 피인쇄물, (2)가 가동식의 스테이지로, X, Y, θ가 가변이고, (3)이 피인쇄물 상에 인쇄된 얼라인먼트 마크를 인식하기 위한 고정 카메라, (4)가 고정 스크린, (5)가 스테이지를 스크린 직하까지 이동시키기 위한 볼나사, (6)이 화상 처리 장치이다. 사전에 (6)의 화상 처리 장치에 참조 화상으로서 도 1(a)의 얼라인먼트 마크 (A0), (B0)의 형상과 위치 데이터를 등록하여 놓는다. 이들 A0, B0과, 피인쇄물 (1) 상에 동 패턴으로서 1층째와 동시에 실제 인쇄된 도 1(b)의 얼라인먼트 마크 (A1), (B1)이 규정의 오차 범위 내에서 중첩되도록 스테이지 위치(X, Y, θ)를 미조정한다. 미조정이 종료되면, 2층째 이후의 전극 페이스트를 인쇄한다.

사전에 화상 처리 장치에 참조 화상으로서 등록된 A0, B0과, 피인쇄물 상에 동 패턴으로서 1층째와 동시에 실제 인쇄된 얼라인먼트 마크 (A1), (B1)의 형상이 가까우면 높은 정밀도로 인쇄할 수 있다. 그러나, 인쇄를 중첩함으로써 페이스트의 점도 변화나 제판의 패턴의 막힘, 피인쇄물의 깨짐 등이 발생하여 A1, B1의 형상이 변화하고 도 1(c)의 얼라인먼트 마크 (A2), (B2)와 같이 되는 경우가 있다. 이 대로이면, A0, B0과 A2, B2와의 형상의 차가 너무 커서 정확한 스테이지 위치의 조절을 할 수 없고, 2층째 이후의 전극 인쇄의 위치 정밀도가 저하되어 버린다. 따라서, 이하와 같은 기구를 설치한다.

1층째의 전극 패턴과 얼라인먼트 마크를 인쇄한 후, 2층째 이후의 전극 패턴을 인쇄하기 전에 외관 이상 검사 장치(도시하지 않음)를 통과시킨다. 여기서는 1층째 전극의 굵어짐, 단선, 더러워짐 등을 검지한다. 상기 외관 이상 검지와 동시에, 피인쇄물 상에 실제 인쇄된 얼라인먼트 마크를 카메라에 의해 참조하여, 그의 형상 데이터를 보존한다. 상기 형상 데이터를 축차 A0, B0으로서 덧씌우기하여 사용함으로써, 사전에 화상 처리 장치에 참조 화상으로서 등록된 A0, B0과, 피인쇄물 상에 동 패턴으로서 1층째와 동시에 실제 인쇄된 얼라인먼트 마크 (A1), (B1)의 형상 차이를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 이것에 따라, 장시간의 다층 전극 인쇄의 위치 정밀도를 유지할 수 있다.

이 경우, 이상적으로는 1회째의 인쇄가 행해졌을 때에, 피인쇄물과 그의 얼라인먼트 마크에 차례대로 ID를 매기고, 해당 ID의 피인쇄물이 2회째의 인쇄가 행해질 때에, 해당 얼라인먼트 마크를 판독하여 화상 처리를 행하는 것이 바람직하다. 그러나, 얼라인먼트 마크 덧씌우기를 행할 때에, 처리에 필요한 시간은 약 0.05 내지 0.10초이므로, 갱신 빈도는 인쇄물 1매마다 행하고 있으면 택트(tact)가 떨어져 버린다. 따라서, 상기 화상 처리 장치로의 얼라인먼트 마크의 덧씌우기 빈도를 인쇄물 약 5000매 이내마다로 함으로써, 수율과 택트를 양립시키는 것이 가능하다. 즉, 상기 화상 처리 장치로의 얼라인먼트 마크 갱신이 인쇄 횟수 1 내지 5000회 마다, 보다 바람직하게는 1 내지 3000회, 더욱 바람직하게는 1 내지 1000회 마다 행하는 것이 바람직하다.

또한, 얼라인먼트 마크는 2점 이상인 쪽이 보다 정밀도를 높인다.

상기 얼라인먼트 마크로서, T자 이외에 십자나 사각, 삼각, 타원, 반원 등 다양한 형상을 사용할 수 있다. 본 발명은 얼라인먼트 마크의 형상에 한정되지 않고 적용하는 것이 가능하다.

또한, 상기 얼라인먼트 마크는 얼라인먼트 마크의 최외주변을 통하도록 규정된 직사각형의 외주변의 길이의 합계와, 얼라인먼트 마크 자체의 외주변의 길이의 합계의 비가 1:0.1 내지 1:50, 보다 바람직하게는 1:0.5 내지 1:20, 더욱 바람직하게는 1:0.6 내지 1:10, 특히 1:0.8 또는 1:1이고, 얼라인먼트에 의한 위치 정렬의 정밀도를 올리기 위해서, 화상 처리로 판별하기 쉽지만 복수회 인쇄에 의한 변화의 영향을 받기 쉬운 형상을 하고 있고, 얼라인먼트에 의한 위치 정렬의 정밀도와 복수회 인쇄에 의한 마크의 형상 변화에의 대책으로서, 화상 처리 장치의 참조 데이터로서 갱신하여 이용되는 것이다.

예를 들면, 얼라인먼트 마크가 1변의 길이가 a인 정삼각형상인 경우에는 해당 정삼각형은 각 변의 길이가 a와

의 길이의 직사각형에 넣을 수 있다. 이 경우, 얼라인먼트 마크의 최외주변을 통하도록 규정된 직사각형의 외주의 변의 길이의 합계와, 얼라인먼트 마크 자체의 외주의 변의 길이의 합계의 비는

이 된다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명 방법은 태양 전지를 형성할 때에, 핑거 전극 및/또는 버스바 전극을 2층 또는 그 이상의 다층에 스크린 인쇄 방법으로 형성하는 데에 유효하게 채용된다.

즉, 피인쇄물은 제1층째에 전극 패턴이 인쇄된 태양 전지셀의 웨이퍼이고, 상기 피인쇄물측의 위치 결정 기준으로서, 상기 제1층째와 동시에 인쇄된 얼라인먼트 마크를 이용하고, 또한 화상 처리 장치의 위치 결정 기준으로서, 상기 제1층째의 전극 패턴과 동시에 인쇄된 얼라인먼트 마크 내지는 인쇄 횟수 최대 5000회 이내로 인쇄된 얼라인먼트 마크를 이용하고, 적어도 1층 이상의 전극 패턴을 인쇄하여 복층 구조의 전극으로 하는 방법을 채용할 수 있다. 이 경우, 상기 얼라인먼트 마크는 태양 전지셀의 제1층째의 핑거 전극 패턴의 일부를 이용하고 있고, 불필요한 음영 손실을 증가시키는 일없이 얼라인먼트 마크를 형성할 수 있고, 또한 상기 얼라인먼트 마크로서 인쇄 패턴의 일부가 사용되어, 명확한 마크와 인쇄 패턴의 단락이 존재하지 않고, 상기 피인쇄물측의 위치 결정 기준으로서, 화상 처리 장치의 카메라가 시야에 담긴 부분 전체를 얼라인먼트 마크로서 사용할 수 있는 것이다.

[실시예]

이하, 실시예와 비교예를 나타내고, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다. 태양 전지의 핑거 전극의 다층 인쇄를 행할 때에 상기한 도 1 내지 3을 이용하여 설명한 방법에 의해서 화상 처리 장치로의 형상 등록 덧씌우기를 1000매마다 행한 경우(실시예)와 화상 처리 장치로의 형상 등록 덧씌우기를 행하지 않은 경우(비교예)와의, 제1층째와 제2층째 이후의 전극의 어긋남 유래의 외관 이상 발생률의 비교를 표 1에 나타내었다(양 예 모두 약 30000매 인쇄시에 비교). 얼라인먼트 마크는 도 1(b)에 나타낸 형상이고, 얼라인먼트 마크의 최외주변을 통하도록 규정된 직사각형의 외주변의 길이의 합계와 얼라인먼트 마크 자체의 외주변의 길이의 합계의 비가 1:0.8인 것을 이용한다. 여기서, 외관 이상이란 전극 핑거폭이 150 μm 이상이 된 경우를 나타낸다. 이 경우, 인쇄에 요한 시간은 양 예 모두 거의 차는 없었다.

비교예로서 나타낸 스크린 인쇄 장치의 형식은 매우 전통적인 것이다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 스크린 인쇄 방법은 일반적인 방법과 비교하여 외관 이상 발생률을 억제하고, 정확한 인쇄가 가능하다.

1 피인쇄물
2 가동식 스테이지
3 카메라
4 스크린
5 볼나사
6 화상 처리 장치
11 기판
12 핑거 전극
13 버스바 전극
14 얼라인먼트 마크

Claims (9)

1. 스크린 인쇄를 복수회 행할 때의 정밀도를 향상시키는 방법으로서, 피인쇄물에 제1의 인쇄물과 얼라인먼트 마크가 인쇄된 후, 상기 인쇄된 얼라인먼트 마크와, 화상 처리 장치에 등록된 얼라인먼트 마크의 형상 데이터 및 위치 데이터를 포함하는 참조 데이터를 비교하여 그 후의 인쇄를 위한 피인쇄물의 위치 결정을 행하는 스크린 인쇄 방법에 있어서, 상기 인쇄된 얼라인먼트 마크를 카메라에 의해 참조하여 형상 데이터로서 보존하고, 그의 형상 데이터를 상기 화상 처리 장치의 참조 데이터에 덧씌우기하고, 그 덧씌우기한 참조 데이터를 그 후의 인쇄를 행할 때의 피인쇄물의 위치 결정용 참조 데이터로서 갱신하여 이용하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크는 얼라인먼트 마크의 최외주변을 통하도록 규정된 직사각형의 외주변의 길이의 합계와 얼라인먼트 마크 자체의 외주변의 길이의 합계의 비가 1:0.1 내지 1:50인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크의 형상이 T자 형상, 십자 형상, 사각 형상, 삼각 형상, 타원 형상 또는 반원 형상인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피인쇄물에 2점 이상의 얼라인먼트 마크를 이용하여 화상 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화상 처리 장치로의 얼라인먼트 마크의 참조 데이터 덧씌우기 갱신 빈도가 인쇄 횟수 1 내지 5000회 마다인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인쇄물은 태양 전지의 전극인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 피인쇄물은 제1층째에 전극 패턴이 인쇄된 태양 전지셀의 웨이퍼이고, 상기 피인쇄물측의 위치 결정 기준으로서 상기 제1층째와 동시에 인쇄된 얼라인먼트 마크를 이용하며, 화상 처리 장치의 위치 결정 기준으로서 상기 제1층째의 전극 패턴과 동시에 인쇄된 얼라인먼트 마크 내지는 인쇄 횟수 최대 5000회 이내로 인쇄된 얼라인먼트 마크를 이용하고, 적어도 1층 이상의 전극 패턴을 인쇄하여 복층 구조의 전극으로 하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크는 태양 전지셀의 제1층째의 핑거 전극 패턴의 일부를 이용하여 얼라인먼트 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크로서 인쇄 패턴의 일부가 사용되고, 얼라인먼트 마크와 인쇄 패턴의 단락이 존재하지 않고, 상기 피인쇄물측의 위치 결정 기준으로서 화상 처리 장치의 카메라가 시야에 담긴 부분 전체를 얼라인먼트 마크로서 사용하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

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