激光刻划平台与杂合书写策略的制作方法

专利名称：激光刻划平台与杂合书写策略的制作方法
技术领域：
本发明揭示的各种具体实施例大体上是关于材料的刻划，以及用于刻划这些材料 的系统及方法。这种系统及方法在刻划单结太阳能电池及薄膜多结太阳能电池方面可能尤 其有效。
背景技术：
用于形成薄膜太阳能电池的目前方法涉及沉积或形成多层在基板上，例如适合形 成一个或多个p-n结的玻璃、金属或聚合物基板。太阳能电池的实例具有沉积于基板上的 氧化层(如，透明导电氧化物(TCO)层)，之后为非晶硅层及金属支撑层。可用来形成太阳能 电池的材料，连同用于形成电池的方法及设备的实例，是描述在(例如)2007年2月6日申 请的共同审理中美国专利申请No. 11/671,988中，其标题为“多结太阳能电池及形成多结 太阳能电池的方法及设备(MULT I-JUNCTI ON SOLAR CELLS AND METHODS AND APPARATUSES FOR FORMING THE SAME) ”，其通过引用并入本文。当面板由大基板形成时，一系列刻划线典 型地用于各层内以划界单独的电池。在先前方法中，此涉及相对于至少一台激光器移动基 板以产生刻划线。若太阳能电池包括面板上的多方向中的刻划线，例如纵向及纬度两者的 刻划线，则需要相对于激光器旋转基板。此外，这些装置不允许在其中除了所需平直线以外 的图案的刻划线中的变化。甚至进一步而言，无法执行少数调整以使离预期刻划线位置的 偏差减至最少。因此，需要开发系统及方法，其克服现存刻划及太阳能面板制造装置中的至少一 些这样以及可能其它缺点。

发明内容
下文呈现本发明的一些具体实施例的简化发明内容以提供本发明的基本理解。此 发明内容并非本发明的广泛性综述。并非意欲确定本发明的关键/紧要组件或界定本发明 的范畴。其唯一目的是要依简化形式呈现本发明的一些具体实施例作为对于后续呈现的实 施方式的前序。本文提供用于刻划工件的系统及方法。各种具体实施例可提供用于改进控制，及 在多方向及/或图案中刻划而无须旋转基板的能力。依据各种具体实施例的系统及方法提 供用于通用目的、高产量、在大薄膜沉积基板上导引图案化激光刻划。这种系统及方法对于 刻划单结太阳能电池及薄膜多结太阳能电池方面可尤其有效。在许多具体实施例中，提供一种用于刻划工件的系统。该系统包括平移平台，其 可操作以支撑该工件及在纵向方向中平移该支撑工件；激光器，其可操作以产生能从该工 件的至少一部分去除材料的输出；扫描装置，其可操作以控制来自该激光器的输出的位置；及控制器。该控制器耦合该平移平台、该激光器及该扫描装置。该控制器可操作以统合该平移平台的位置与来自该激光器的输出的产生及来自该激光器的输出的扫描位置。该系统 提供该工件上的二维中的图案的刻划而无须旋转该工件。在许多具体实施例中，提供一种用于刻划工件的系统。该系统包括平移平台，其 可操作以支撑该工件及在纵向方向中平移该支撑工件；激光器，其可操作以产生能从该工 件的至少一部分去除材料的输出；及扫描装置，其可操作以控制来自该激光器的输出的位 置。该扫描装置利用至少一个刻划图案，其致使该扫描装置在处于该扫描装置及该工件间 的相对横向移动期间刻划所需图案进入至该工件内。在许多具体实施例中，提供一种刻划具有纵向及横向的工件的方法。该方法包括 通过使用扫描装置形成具有含有横向分量的方向的第一刻划线，以在该工件处导引第一系 列的循序激光脉冲，及通过使用该扫描装置形成具有含有横向分量的方向的第二刻划线， 以在该工件处导引第二系列的循序激光脉冲。该第二刻划线偏移该第一刻划线。该偏移包 括纵向分量。为了更完全理解本发明的本质及优点，应参考后续详细描述及附图。本发明的其 它态样、目的及优点将从随后的附图及实施方式了解。


依据本发明的各种具体实施例将参考附图描述，其中图1说明可依据许多具体实施例使用的激光刻划装置的透视图；图2说明可依据许多具体实施例使用的激光刻划装置的侧视图；图3说明可依据许多具体实施例使用的激光刻划装置的端视图；图4说明可依据许多具体实施例使用的激光刻划装置的俯视图；图5说明可依据许多具体实施例使用的一组激光总成；图6A说明可依据许多具体实施例使用的激光总成的部件；图6B及6C说明可依据许多具体实施例使用的激光光学模块的部件；图7说明可依据许多具体实施例使用的多处扫描区域的产生；图8说明成像装置相对于在可依据许多具体实施例使用的激光刻划装置中的扫 描区域；图9说明可使用依据许多具体实施例的装置形成的太阳能面板总成的横截面；图IOA及IOB分别说明可依据许多具体实施例使用的纵向及纬度的扫描技术；图11说明用于可依据许多具体实施例使用的激光刻划装置的控制图；图12说明用于在可依据许多具体实施例使用的激光刻划装置的数据流图；图13A至13C说明用于在可依据许多具体实施例使用的工件上刻划横向线的方 法；图14A至14D说明使用可依据许多具体实施例使用的蛇形方法在工件上刻划横向 线的扫描图案；图15A至15D说明使用可依据许多具体实施例使用的光栅方法在工件上刻划横向 线的扫描图案；图16A至16C说明用于在可依据许多具体实施例使用的工件上刻划横向线的方法；图17A至17C说明用于在可依据许多具体实施例使用的工件上刻划横向修整线的 方法；图18A至18D说明用于在可依据许多具体实施例使用的工件上刻划横向修整线的 扫描图案；图19A及19B说明用于在可依据许多具体实施例使用的工件上刻划横向修整线的 方法；及图20A及20B说明用于在可依据许多具体实施例使用的工件上刻划纵向线的方法。
具体实施例方式依据本揭示内容的各种具体实施例的系统及方法可克服在现存刻划方法中的上 述及其它的一个或多个缺点。各种具体实施例可提供用于改进控制，及在多方向及/或图 案中刻划而无须旋转基板的能力。依据各种具体实施例的装置提供用于通用目的、高产量、 在大薄膜沉积基板上导引图案化激光刻划。这种装置允许双向刻划、图案化刻划、任意图案 刻划及/或可调整间距刻划，而无须改变工件的方向。图1说明可依据许多具体实施例使用的激光刻划装置100的实例。该装置包括床 台或平台102，其典型地将被校平，用于容纳及操纵工件104，例如具有至少一层沉积在其 上的基板。在一实例中，工件能以高达及/或大于2m/s的速率沿单一方向向量(如针对Y 平台)移动。典型地，工件将对准固定方向，其中工件的长轴实质上平行于装置中的工件的 运动。对准可通过获取工件上的标示的相机或成像装置的使用来辅助。在此实例中，激光 (在后续图中显示)定位在工件下且与刻划工序期间保持用于抽取剥离或从基板去除的材 料的排放机械装置108的部分的桥106相对。工件104典型是载于平台102的第一端上， 其中基板侧向下(朝激光器)且分层侧向上(朝排放装置)。工件容纳在辊的阵列110及 /或空气轴承上，虽然可用此项技术中众所周之的其它轴承或平移类型物体以容纳及平移 工件。在此实例中，该辊的阵列皆指向单一的方向(沿基板的传播方向)，以致工件104可 在纵向中相对于激光总成前后移动。该装置可包括至少可控制驱动机械装置112，用于控制 平台102上的工件104的方向及转移速度。此运动也在图2的侧视图200中说明，其中基板沿置于附图的平面中的向量前后 移动。为了简单及解释目的，附图间采用参考数字用于某些类似组件，但应理解其不应被视 为对于各种具体实施例的限制。随着工件104在平台102前后平移，激光总成的刻划区域 从靠近工件的边缘区有效地刻划至工件的相反边缘区。为了确保正确地形成刻划线，成像 装置可在刻划后成像这些线的至少一条线。此外，光束剖线装置202可用来在工件的处理 间或在其它适当时间处校准光束。在其中使用扫描仪(例如其可随着时间漂移)的许多具 体实施例中，光束剖线仪允许光束的校准及/或光束位置的调整。平台102、桥106及基底 部分204可由至少一种适当的材料制造，例如花岗岩的基底部分。图3说明实例装置300的侧视图，其说明用以刻划工件这些层的一系列激光总成 302。在此实例中，有四组激光总成302，各包括激光装置及组件(例如透镜及其它光学组 件)，其需要聚焦或调整激光的态样。激光装置可为可操作以剥离或者刻划工件的至少一层的任何适当的激光装置，例如脉冲固态激光器。如图中可见，排放装置108的一部分定位以 相对于工件与各激光总成相反，为了有效地排放经由各自的激光装置从工件剥离或者去除 的材料。图4是说明实例装置的另一视图的俯视图400。在许多具体实施例中，该系统是分 轴系统，其中平台沿纵向轴(即图4中的右至左)平移工件104。激光器接着可附接至平移 机械装置，其能相对于基板(如图3中的右至左)横向平移激光器302。例如，激光器可设 置在支撑304上，其能在如通过控制器及伺服马达驱动的横向轨306上平移，如就图11的 讨论。在许多具体实施例中，激光器及激光光学组件都一起在支撑304上横向移动。如以 下讨论，其允许横向偏移扫描区域及提供其它优点。图5是显示各激光装置实际上产生可用以刻划工件的两束有效光束502的聚焦图 500。如图所示，排放装置108的各部分覆盖本实例中的这对光束的扫描场(或作用区域)， 虽然排放装置能进一步区分以具有用于每束单独的光束的扫描场的分离部分。附图也显示 基板厚度传感器504，由于基板间及/或单一的基板中的变动，其可用于调整系统中的高度 以维持与基板的适当的距离。各激光器例如可使用ζ平台、马达及控制器在高度中(如沿 Z轴)调整。在一些具体实施例中，系统能处理基板厚度中的3至5mm差值，虽然许多其它 此类调整也可能。该等ζ马达亦可用来通过调整激光器本身的垂直位置调整基板上的各激 光的焦点。为了提供该对光束，各激光总成可包括至少一台分光装置。图6A说明可依据许多 具体实施例使用的实例激光总成600的基本组件，虽然应理解视需要可使用额外或其它组 件。在此总成600中，单一的激光装置602产生光束，其使用光束准直仪604扩张接着传递 至分光器606，如部分透射镜、半银镜、棱镜总成等等，以形成第一及第二光束部分。在此总 成中，各光束部分通过衰减组件608以衰减光束部分，调整该部分中的脉冲的强度，且快门 610控制光束部分的各脉冲的形状。接着各光束部分也通过自聚焦组件612以聚焦光束部 分至扫描头614上。各扫描头614包括至少一个组件，其能调整光束的位置，例如电流计扫 描仪可用作方向偏移机械装置。在许多具体实施例中，这是能沿横向(正交于工件的运动 向量)调整光束位置的可旋转镜，其可允许在光束相对于预期刻划位置的位置中的调整。 扫描头接着并行地导弓I各光束至工件上的各自的位置。扫描头亦可提供在控制用于激光器 的位置的设备及工件间的短距离。因此，改进准确度及精度。因此，刻划线可更精确地形成 (即，刻划1线可更靠近刻划2线)，以致完成太阳能模块的效率改进超越现存技术。在许多具体实施例中，各扫描头614包括一对可旋转镜616或能在二维(2D)中调 整激光束的位置的至少一个组件。各扫描头包括至少一个驱动组件618，其可操作以接收控 制信号以调整扫描场内且相对于工件的光束的「点」的位置。在一些实例中，工件上的点大 小在约60毫米x60毫米的扫描场中是在数十微米的量级，尽管各种其它尺寸皆可能。虽然 这种方法允许工件上的光束位置的改进校正，其也可允许工件上的图案或其它非线性刻划 特征的产生。此外，横向(即在一个或多个方向中)扫描光束的能力意味着任何图案可经 由刻划在工件上形成而无须旋转工件。图6B及6C分别显示可依据各种具体实施例使用的紧密激光光学模块620的侧视 图说明及俯视图说明。紧密模块620包括激光器622、光束准直仪624、分光器626、镜628、 一个或多个扫描镜630、632及一组或多组聚焦光学总成634。激光器622可包括一系列现 存激光器。例如，激光器622可包括轻质、占地面积小的激光器。现存用于刻划薄膜太阳能面板刻划线的足够功率的第二谐波固态激光器，可经制造如1公斤一般轻且具有约150毫 米XlOO毫米x50毫米的大小。激光电源供应及/或冷却器可位于紧密模块620外部。激 光器622产生使用光束准直仪624准直的光束。光束准直仪624可用来改变激光束的大小 及可与激光器622耦合，(例如)附接至与激光器622的输出相邻的激光器。分光器626接 收来自准直仪624的经准直的光束及将经准直的光束分成2束标称上相等的光束部分。在 许多具体实施例中，功率-衰减孔径(未显示)可沿各光束路径放置以精细地调整激光功 率及光束大小。在许多具体实施例中，衰减组件(参见图6A中的衰减组件608)可沿各光 束路径放置以衰减光束部分，调整该部分中的脉冲的强度。在许多具体实施例中，快门(参 见图6A中的快门610)可沿各光束路径放置以控制光束部分的各脉冲的形状。在许多具体 实施例中，自聚焦组件(参见图6A中的聚焦组件612)可沿各光束路径放置以将光束部分 聚焦至一个或多个扫描镜上。一个或多个扫描镜630、632可绕一个或多个轴启动，(例如) 一个或多个电流扫描镜可绕χ轴及y轴启动以提供激光输出的二维扫描。在许多具体实施 例中，一个或多个扫描镜630、632包括与扫描头(如，图6A中的扫描头614)相对的单独电 流扫描镜。每个扫描光束部分可接着通过聚焦光学总成634，其在许多具体实施例中包括远 心透镜。在许多具体实施例中，紧密模块620提供激光总成600 (显示于图6A中)的功能 及各种优点。例如，紧密模块620的布局、刚度、占地面积及/或重量可具有在紧密模块620 和整体激光刻划系统的可靠性及可服务性上的正面直接影响。在许多具体实施例中，在分 光前使用单一光束准直仪可提供一简化光学光束路径及增强可靠性。在许多具体实施例 中，使用两个单独的扫描镜以取代密闭商用扫描头可协助减少紧密模块620的重量及占地 面积，其可用以改进可靠性及可服务性。在许多具体实施例中，使用轻质单体激光模块可易 于安装/卸载及可作用以隔离光学部件防止灰尘，其可减少污染光学部件的机会。可用多束扫描光束来提供基板的增加覆盖。例如，图7说明激光刻划总成的透视 图700。来自各激光器的脉冲光束沿两路径分开，其各被导向一个2D扫描头614。如图标， 2D扫描头的使用导致用于各光束的实质上方形扫描场，其通过离开各扫描头的角锥702表 示。通过控制方形扫描场相对于工件的大小及位置，激光能在基板上有效地刻划任何位置 同时造成通过基板的最少数目。若实质上符合或重叠扫描场的位置，在许多具体实施例中， 整体表面能在基板相对于激光总成的单次通过中刻划。图8说明导向工件底表面的激光的作用区702的侧视图800。如讨论，这些层在 工件的相反面上，以致激光在此配置中通过基板及在顶部面上刻划这些层，因而造成材料 剥离表面及通过排放装置108抽取。如讨论，成像装置202或剖线仪可将经刻划图案在工 件上成像以确保通过各自扫描头适当控制脉冲光束。此外，尽管四台激光器显示各具有两 束光束部分(其各用于总共八束作用光束)，应理解可视需要使用任何适当数目的激光及/ 或光束部分，及来自给定激光的光束可视实际及有效用于给定应用而分离成为尽可能多的 光束部分。此外，即使在其中四台激光器产生八束光束部分的系统中，亦可基于工件的大小 或其它类似因素启动少于八束光束部分。亦可调整扫描头中的光学组件以控制工件上的激 光脉冲的有效区域或点大小，在许多具体实施例中其直径从约25微米变化至约100微米。在许多具体实施例中，可用这种装置来在多结太阳能电池面板中刻划线。图9说 明可依据许多具体实施例形成的一组薄膜太阳能电池的实例太阳能面板总成900。在此实例中，玻璃基板902已在其上沉积透明导电氧化物(TCO)层904，其接着已在其中刻划第一 刻划线(如，刻划1条线或Pl线)的图案。非晶硅层906接着沉积，且第二刻划线(如，刻 划2线或P2线)的图案形成在其中。接沉积背金属层908，及第三刻划线(如，刻划3线 或P3线)的图案形成在其中。相邻Pl及P3线间的区域(其间包括P2)是非活性区(或 死区域)，其需要被减至最少以改进总太阳能面板阵列的效率。因此，需要尽可能精确地控 制刻划线的形成及/或其间的间隔。图IOA说明用于在工件1002上扫描一系列纵向刻划线的方法1000。如图所示， 基板在第一方向中持续地移动，其中用于各光束部分的扫描场形成向基板「下」移动的刻划 线1004。在此实例中，工件接着相对于激光总成移动，以致当基板在相反方向中移动时，各 扫描场形成向工件「上」的刻划线(所用方向仅描述附图)，其中「下」及「上」刻划线间的 间隔通过工件相对于激光总成的横向运动控制。在此情况下，扫描头可能完全不偏移各光 束。激光重复率可仅匹配至平台平移速率，其具有用于边缘隔离在刻划位置间的重叠的必 要区。在刻划通过的末端处，平台减速、停止及在相反方向中再加速。在此情况下，激光光 学组件根据所需间距步进，因此刻划线置于玻璃基板上的所需位置处。若扫描场重叠，或至 少在连续刻划线间的间距内实质上符合，则基板无须相对于激光总成横向移动，而是光束 位置可在激光刻划装置中在工件的「上」及「下」运动间横向调整。在许多具体实施例中， 激光可横跨工件扫描在扫描场内的刻划线的各位置处造成刻划标记，以致多条刻划纵向刻 划线可仅需要用工件的完全通过同时形成。如本领域普通技术人员根据本文包含的教示及 建议将会了解可支持许多其它刻划策略。图IOB说明用于在工件1052上扫描列纬度(或横向)刻划线的方法1050。如以 上讨论，各扫描头1054能在各光束的扫描场内横向地扫描，以致各扫描头可在工件的各位 置处产生刻划线的一部分。如图所示，各光束可于工件的一个位置处在一个纬度方向中移 动，接着在工件的另一个位置处于另一个纬度方向中移动，形成如在1056处更详细显示的 一系列蛇形图案1054。如本文后续讨论，所有纬度刻划方向在一些具体实施例中相同。若 扫描场充分地符合，则完全纬度刻划线可在工件的各位置处形成。否则，工件可能需要造成 多次通过以形成纬度线，如图IOB中所示。图11说明可依据许多具体实施例用于激光刻划装置的控制设计1100，虽然许多 变化及不同组件可如本领域普通技术人员根据本文包含的教示及建议所了解的使用。在此 设计中，工作站1102透过虚拟机器环境(VME)控制器1104运作，如通过使用以太网络连 接，以与脉冲产生器1106 (或其它此类装置)运作，用于驱动工件平移平台1108及控制闪 光灯1110及成像装置1112，用于产生刻划位置的影像。工作站也透过VME控制器1104运 作以驱动各扫描仪1114(或扫描头)的位置，来控制工件上各光束部分的点位置，及经由激 光控制器1118控制激光器1116的发射。图12说明透过这些各种部件的数据1200的流程。在许多具体实施例中，刻划位置准确度通过使工件平移平台编码器脉冲对于激光 及点置放触发同步来保证。系统可确保在适当激光脉冲产生前工件在适当位置，及扫描仪 据以导引光束部分。所有这些触发的同步化通过使用单一 VME控制器简化以从共同来源驱 动所有这些触发。可跟随各种对准程序用于确保在刻划后于所得工件中的刻划的对准。一 旦对准，系统可在工件上刻划任何适当图案，除了电池划界线及修整线以外包括基准标记 及条形码。
在一些具体实施例中，需要在工件的特定纵向位置处用单一的扫描仪形成多条线 的部分。图13A显示待在工件的一层中形成的平行刻划线1300的图案的实例。因为工件 在此具体实施例中纵向移动通过刻划装置，故扫描仪装置必须横向导引各光束以致在各扫 描仪装置的作用区域内形成纬度线的部分或片段。在图13B的实例1320中，可见到各刻划 线实际上由一系列重叠刻划「点」形成，其各由被导向工件上特定位置的激光的脉冲形成。 为了形成连续线，这些点必须充分地重叠，例如通过约25%的区域。来自各作用区域的部 分必须接着亦重叠以防止间隙。在点间通过分离作用区域形成的重叠区可通过检视图13B 中的黑点见到，其表示蛇形方法中的各扫描部分的开始。在此实例中，其中显示七个区，若 有七台扫描仪装置，则图案可透过该装置经由单一通过基板来形成，因为各装置能形成七 个重叠部分之一及连续线可因此在单一通过上形成。然而，若扫描装置少于形成所需区的 数目，或作用区域使得各扫描装置无法刻划这些片段之一，则可能必须使基板多次通过该 装置。图13C显示其中各扫描装置根据在工件每个多个纵向位置的图案扫描的实例1340。 这些图案用于沿纵向的纬度区，以在该工件通过该装置的第一纵向通过中形成各个刻划线 的一片段。各线的第二片段接着使用在该工件的相反纵向通过中的图案形成。本文内的图 案是蛇形图案，其允许多条线片段针对工件的给定纵向位置通过扫描装置形成。在一实例 中，行1342的图案可通过当工件在第一纵向中行经装置的第一扫描仪制成。当工件接着在 相反纵向中被导引返回时该相同扫描仪可利用行1344的图案(且依此类推)，以形成工件 上的循序线。应理解例如当工件在相反纵向中移动时不发生刻划时，刻划能在相同方向中 使用相同图案发生。另外，某些具体实施例可在多次通过之间横向移动工件，而其它具体实 施例可相对于工件横向移动扫描仪、激光器、光学组件或其它部件。该图案可配合一台或多 台扫描装置使用。在许多具体实施例中，纬度运动针对一组线片段发生，接着工件纵向移动，接着另 一纬度运动发生以形成另一装置，且依此类推。在许多具体实施例中，工件以一恒定速率纵 向移动，以致前后的纬度运动需要在纬度通过间的不同刻划图案。这些具体实施例可导致 通过图13C中的偏移位置1346所说明的图案的交替。在此实例中，在1346上的所有图案 部分在第一纬度方向中运动期间刻划，而1346正下方的部分针对相反纬度方向刻划。对应 至区域1348的图案在实质上持续纬度运动及(取决于具体实施例)固定或实质上持续纵 向运动期间，通过单一扫描仪的作用区域刻划。然而，因为用于如1348的区域的刻划在纬度运动期间发生，使用图案必须考虑这 种运动。若当蚀刻如图13C中显示的部分1348时一切静止，则如图标的实质上矩形图案可 用于各位置处。然而，在某些具体实施例中是相对地持续运动，由此使得由于停止及开始等 等的误差减至最少。当系统横向移动时，简单矩形图案方法将不会导致实质上均勻分布及 重叠线部分。因此，扫描图案可考虑此纬度运动使用。例如，考虑图14A的实例蛇形图案1400。 若相对于工件的扫描装置的位置在图案的箭头的方向中，则在纬度扫描期间无纵向运动， 及使用该图案的扫描在跟随蛇形图案的图形中底部处开始，则当开始图案的第二线片段 时，扫描装置将必须考虑纬度位置已因为第一线片段的刻划改变的事实。各图案通过横向 偏移第二线片段(及各后续线片段)考虑此事实。偏移可通过纬度运动的速度决定，及校准 至其。如以上讨论，纬度运动可由于由扫描装置、激光装置、工件或其组合的运动。在图14B中，扫描仪如第一图案中从顶部移至底部而非从底部至顶部。因此，使用第二图案1420，其相对于第一图案1400实质上是上下倒转。当纬度运动在相反方向中(如通过图14C及14D的图案上的箭头显示)时，图案 1440、1460相对于图14A及14B的图案从右镜射至左，因为这些图案必须考虑在相反方向中 的纬度运动且因此在相反方向中的线片段间具有偏移。尽管蛇形图案可使扫描行进的量减至最少，且在一些具体实施例中可稍微改进产 量，其它具体实施例利用始终在相同纬度方向中扫描的图案。例如，图15A及15B的图案 1500、1520类似于图14A及14B的图案，因为其补偿扫描仪的横向运动(例如在第一方向 中)。然而，在此实例中，扫描图案针对此横向运动始终是自左移至右，产生本文中所称的光 栅图案。尽管在刻划线间可能需要扫描仪的更多运动，对于横向运动的给定方向，刻划始终 在相同方向中，以致无须计算扫描图案中的差值。例如，在蛇形图案中，第一线将会在与扫 描仪的运动相同的第一方向中，以致图案的间隔将会是第一距离。对于下一线，若线的形成 是在相对于扫描仪运动方向的相反方向中，则需要计算不同图案间隔，其考虑基板相对于 扫描仪的不同方向(及相对速度中的改变)。为了避免这种计算及校准，可使用始终用(或 相对于)扫描仪的运动的方向形成刻划线的光栅图案。因此，图15C及15D的图案1540、 1560对应于使用光栅方法的横向运动的相反方向。此外，因为用于各扫描装置的作用区域或扫描场在扫描期间移动，被刻划的图案 将必然小于扫描场的总尺寸，且将部分通过运动的速度决定。例如，图16A说明在待刻划的 图案1600上的一开始扫描场1602，其显示针对第一图案刻划的实际部分约为总扫描场的 尺寸的1/2。当扫描场相对于工件移至右时，被刻划的最后线片段将在接近扫描场的尾缘开 始。当刻划第一图案(即图案A)时，则扫描场1602的位置将会定位用以下一图案(如图 案B)开始。为了确保连续线，各图案的线片段的末端应与任何相邻线片段的线片段重叠。 在一具体实施例中，刻划标记或刻划点间的重叠典型是在约25%的量级。然而，在这些线的 末端处重叠可更大，如约50%的量级，以考虑点间的定位误差及确保各种线片段的缝缀来 形成连续线。图16B提供一种使用蛇形方法利用这些各种零件的一般制程的综述1620。如可 见，扫描场在蛇形图案的一个末端处开始及使用交替图案(如A、B、A、B等等)横向移动至 右方直至到达针对在刻划位置处的扫描装置的这些线的末端。在这些线的末端处，基板纵 向移动以使扫描装置前进至下一刻划位置，并且纬度运动发生在相反方向中。在此方向中， 使用相反图案(如C、D、C、D等等)直至达到在此刻划位置处的此方向中的扫描线的末端。 如可见到，各扫描位置导致一些线片段(在本文中为7)被刻划，且一些(在本文中为7)图 案缝缀在一起以形成较长线片段。可使用如本领域普通技术人员根据本文包含的教示及建 议将会了解的任何适当数目。前及后图案化将持续直至到达刻划区域的末端。图16C说明 使用光栅方法的综述1640。尽管以上描述有关具有实质上恒定分离的并行线，这种方法亦可用来形成各种单 独刻划线的组合的修整线或其它粗线。例如，图17A显示包括一对横向修整线的所需刻划 结果1700，其每一条比单一刻划线更宽。为了形成这些修整线，一些重叠刻划线片段可类似 于以上所述图案使用，如在图17B的实例1720中所示，但本文中单独片段不具有分离反而 重叠以产生单一修整线。如图17C的实例1740中显示，可再次用蛇形图案来形成这些修整线。图18A至18D说明可用来形成这些较粗线的一组图案1800，其使用类似于以上所述图案(如A、B、C、D)的蛇形图案(如P、Q、R、S)，但具有重叠线片段。可使用类似光栅方法， 如应从以上描述了解。本文的纬度偏移再次说明纬度运动。图19A及19B显示可如何利用 这些图案以依与以上描述类似的方式形成一对刻划线的实例1900。因为太阳能面板及其它工件典型利用纬度及纵向线两者，故图20A及20B说明可 用来形成纵向刻划的方法的实例2000、2020。如此实例中显示，基板纵向地前后移动及对于 任何扫描场在任何时间仅形成一条刻划线。扫描场的位置仅在各线的末端调整，且在刻划 期间没有纬度运动。在另一实例中，有连同纵向运动的恒定纬度运动，其中单一线针对各扫 描装置刻划，但一对角线图案用于各扫描装置以补偿纬度运动。在另一具体实施例中，各扫 描装置可类似于以上所述图案针对多条线的每条来刻划点，及可持续横向地前后行进直至 到达纵向线的末端。可能有关于用这些各种方法的定位误差的不同优点及缺点。说明书及附图因此欲视为说明性而非限制性意义。然而，将明显的可作出各种修 改及变化而不脱离权利要求书中提出的本发明更宽广精神及范畴。
权利要求
一种用于刻划工件的系统，该工件包含基板及至少一层，该工件用于形成太阳能电池，该系统包含平移平台，其可操作以支撑该工件及在纵向方向中平移该经支撑工件；激光器，其可操作以产生能从该工件的至少一层去除材料的输出；扫描装置，其可操作以控制来自该激光器的输出的位置；及控制器，其耦合该平移平台、该激光器及该扫描装置，其中该控制器可操作以统合该平移平台的位置与来自该激光器的输出的产生及来自该激光器的输出的扫描位置，且其中二维中的图案能在该工件上刻划而无须旋转该工件。
2.如权利要求1所述的系统，其进一步包含平移机械装置，该平移机械装置可操作以 相对于该纵向方向横向地再定位该扫描装置。
3.如权利要求1所述的系统，其中该扫描装置可操作以在二维中控制来自该激光器的 输出的位置。
4.如权利要求1所述的系统，其进一步包含 分光束组件；及至少一台额外扫描装置，其中各扫描装置可操作以在通过该分光束组件后控制来自该激光器的输出的一部分 的位置。
5.如权利要求4所述的系统，其进一步包含一个不同激光光学模块，该激光光学模块 包含该激光器； 该分光束组件； 该扫描装置；及 该至少一台额外扫描装置。
6.如权利要求1所述的系统，其进一步包含基板厚度传感器，该基板厚度传感器用于 确定该工件的厚度，且其中该激光的焦点能回应于该确定的厚度而调整。
7.如权利要求1所述的系统，其进一步包含连接该控制器的脉冲产生器，其中该脉冲 产生器与该平移平台连接且可操作以产生激光触发脉冲。
8.如权利要求1所述的系统，其进一步包含 闪光灯；及成像装置，其中该闪光灯及该成像装置可操作以产生一个或多个刻划位置的影像。
9. 一种用于刻划工件的系统，该工件包含基板及至少一层，该工件用于形成太阳能电 池，该系统包含平移平台，其可操作以支撑该工件及在纵向中平移该支撑工件； 激光器，其可操作以产生能从该工件的至少一部分去除材料的输出；及 扫描装置，其可操作以控制来自该激光器的输出的位置，其中该扫描装置利用至少一个刻划图案，其致使该扫描装置在该扫描装置及该工件间 的相对横向移动期间刻划所需图案进入至该工件。
10.如权利要求9所述的系统，其中该至少一个刻划图案包括至少一个第一横向图案，其当该扫描装置在第一横向中相对于该工件移动时使用；及至少一个第二横向图案，其 当该扫描装置在与该第一横向相反的第二横向中相对于该工件移动时使用。
11.如权利要求9所述的系统，其中该至少一个刻划图案包括导引一系列循序激光脉 冲以致形成具有多个重叠线片段的激光刻划线。
12.—种刻划具有纵向及横向的工件的方法，该方法包含通过使用扫描装置形成具有含有横向分量的方向的第一刻划线，以在该工件处导引第 一系列的循序激光脉冲；及通过使用该扫描装置形成具有含有横向分量的方向的第二刻划线，以在该工件处导引 第二系列的循序激光脉冲，其中该第二刻划线偏移于该第一刻划线，且其中该偏移包括纵 向分量。
13.如权利要求12所述的方法，其中该第一刻划线循序地形成在第一方向中，及该第 二刻划线循序地形成在第二方向，该第二方向与该第一方向相反。
14.如权利要求12所述的方法，其中该第一刻划线及该第二刻划线循序地形成在该相 同方向中。
15.如权利要求12所述的方法，其进一步包含通过使用扫描装置形成具有含有横向分量的方向的第三刻划线，以在该工件处导引第 三系列的循序激光脉冲，及通过使用该扫描装置形成具有含有横向分量的方向的第四刻划线，以在该工件处导引 第四系列的循序激光脉冲，其中该第三刻划线连接至该第一刻划线，其中该第四刻划线连接至该第二刻划线，且 其中该第三刻划线及该第四刻划线在该第一刻划线及该第二刻划线之后形成。
全文摘要
激光刻划可在如具有多层在其上形成而用于太阳能面板的基板的工件(104)上执行，而无须在刻划制程期间旋转工件(104)。一系列激光器(602、622)可用来并行地从工件(104)上的多个位置去除材料。各激光器(602、622)可具有至少一台扫描装置(614、630、632)，其沿该激光器的光束路径定位以调整该激光器输出相对于该工件(104)的位置。通过在平移该工件(104)时使用扫描装置(614、630、632)调整光束或脉冲的位置，实质上可刻划任何图案进入至该工件(104)的至少一层，无须该工件(104)的任何旋转。
文档编号B23K26/00GK101990480SQ200980113067
公开日2011年3月23日 申请日期2009年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者伟圣·雷, 因晨·黄, 安托尼·P·马内斯, 家发·范, 巴萨姆·沙莫恩, 斯里兰·克里士纳瓦米, 本杰明·M·约翰斯顿, 栗田真一, 约翰·M·怀特, 维勇·徐 申请人:应用材料股份有限公司