专利名称：横向等值线的划线、缝缀、以及简化的激光器与扫描器控制的制作方法
横向等值线的划线、缝缀、以及简化的激光器与扫描器控制相关申请的交叉引用本申请声明对2009年8月6日提交的题为“Latitudinal Iso-Iine Scribe, Stitching, and Simplified Laser and Scanner Controls"的美国临时专利申请 No. 61/231,971 的权益。
背景技术：
在此所述的许多实施例一般涉及材料的划线，以及用于进行材料划线的系统与方法。这些系统与方法在单结太阳能电池与薄膜多结太阳能电池的划线中特别有效。目前用于形成薄膜太阳能电池的方法包含在基材上沉积或以其他方式形成多个层，所述基材例如适于形成一个或多个p-n结的玻璃、金属或聚合物基材。太阳能电池的一示例具有沉积在基材上的氧化层(例如透明导电氧化物(TCO))，接着是非晶硅层及金属背层。可用来形成太阳能电池的材料，以及用于形成电池的方法与设备的示例，在例如2009 年9月1日授权的题为“多结太阳能电池及形成方法与设备”(Multi-Junction Solar Cells and Methods and Apparatuses for Forming the same)的美国专利 No. 7，582，515 中描述。当利用大型基材形成面板时，可在每一层内使用一系列划线来描绘各个电池。所述划线藉由从工件激光剥离材料来形成，工件由沉积有至少一个层的基材构成。所述激光划线工艺可在工件安置在支撑平台或平垫上时进行。激光划线图案藉由在激光光束和工件之间产生相对运动形成在工件上。在先前方法中，这藉由固定激光光束并移动工件来完成。如果将工件固定在平台或平垫上，则会涉及移动平台或平垫。如果工件在平台或平垫上有某程度的移动自由度，则会涉及移动工件和 /或移动平台或平垫的某组合。此外，如果工件相对于固定的激光移动，则平垫尺寸可能必须高达工件尺寸的四倍，或工件必须旋转，以接近工件的所有区域。此外，在此固定激光光束方法中，从划线激光至工件的光束路径可能很长。激光和工件之间长的固定光束路径产生光束会聚及稳定度问题。此外，平台或平垫可由单个平坦物件构成，且将工件保持固定并与工件同移动。为了容纳在一示例中可以是一平方米大小的工件，此平台也必须很大，从而难以从制造地运送至使用地。此外，当使用两个或多个激光器来进行图案划线时，会使情况更加复杂。有限的激光器扫描范围意味着需要缝缀。用于获取固定速度划线的常规技术使用引入及引出工艺， 所述工艺涉及复杂的扫描器与激光器控制并降低产量。因此，需要开发克服现有划线及太阳能面板制造设备的这些缺陷以及潜在的其他缺陷的至少部分的系统与方法。
发明内容
下面提出本发明一些实施例的精简摘要，以提供对于本发明的基本了解。此摘要并非本发明的广义纵览。所述摘要并不意图确认本发明的关键/重点元素，或是描述本发明的范围。目的仅在于以简化形式呈现一些本发明实施例，做为之后提出的更详细描述的引言。
提供用于改善激光划线时的缝缀的系统与方法。许多实施例可提供改善的控制， 以及以多个方向和/或图案划线而不需旋转工件的能力。根据许多实施例的系统与方法提供在大型的薄膜沉积基材上的通用、高产量、直接图案化激光划线。所述系统与方法在单结太阳能电池及薄膜多结太阳能电池的划线上特别有用。在许多实施例中，提供用于改善工件划线时的缝缀的系统。所述系统包含至少一个激光器以及至少一个扫描器，所述激光器可操作以产生输出，所述输出能够从所述工件的至少一部分除去材料，所述扫描器可操作以引导来自所述至少一个激光器的输出，以形成第一及第二划线片段，其中所述扫描器的速度、所述激光器的切换、以及所述划线片段的图案化的至少之一被选择，以使在所述工件上所述第一划线与所述第二划线至少部分重迭。或者，可在所述缝缀工艺中使用第三划线片段；所述工艺包含选择所述第一及第二划线片段的缝缀点，以基本上对应第三划线片段的位置，从而使所述第三划线片段用来在所述工件上的第一及第二划线片段偏移时连接所述第一及第二划线片段。在许多实施例中，提供用于改善工件划线时的缝缀的方法。所述方法包含在所述工件上产生第一划线；在所述工件上产生第二划线；以及对用来引导至少一个激光光束以形成所述第一及第二划线的至少一个扫描器的速度、用来形成所述第一及第二划线的至少一个激光器的切换、以及所述划线片段的图案化的至少之一进行控制，从而使所述工件上的所述第一划线与所述第二划线至少部份重迭。或者，可在所述缝缀工艺中使用第三划线片段；所述工艺包含选择所述第一及第二划线片段的缝缀点，以基本上对应第三划线片段的位置，从而使所述第三划线片段用来在所述工件上的第一及第二划线片段偏移时连接所述第一及第二划线片段。附图简单说明可藉由参考本说明书的其余部分及附图而得到对本发明的本质及优势的进一步了解，其中在若干附图中使用类似元件符号来表示相似部件。所述附图被结合在本发明的详细描述部分中。
图1示出薄膜太阳能电池组件的激光划线。图2示出根据许多实施例的激光划线系统的透视图。图3示出根据许多实施例的激光划线系统的侧视图。图4示出根据许多实施例的激光划线系统的端视图。图5示出根据许多实施例的激光划线系统的俯视图。图6示出根据许多实施例的一组激光器组件。图7示出根据许多实施例的激光器组件的部件。图8A示出根据许多实施例的与工件移动方向平行的划线方法。图8B示出根据许多实施例的与工件移动方向平行的另一划线方法。图9A示出根据许多实施例的与工件移动方向垂直的划线方法。图9B示出根据许多实施例的与工件移动方向垂直的另一划线方法。图IOA和IOB分别示出可根据许多实施例使用的纵向及横向扫描技术。图11A-11C示出可根据许多实施例使用的在工件上刻划横线的方法。图12A示出仅运用两个向量的划线工艺，图12B示出所形成的样品。图13示出具有引入及引出的划线。
图14A示出具有重迭的划线，图14B示出所形成的样品。图15 (A-C)示出不同划线图案类型的缝缀。本发明的具体描述根据本发明许多实施例的系统与方法，可克服现有划线方法的一个或多个前述及其他缺陷。许多实施例可提供改善的控制，以及以多个方向和/或图案划线而不需旋转工件的能力。根据许多实施例的系统与方法，提供在大型的薄膜沉积基材上的通用、高产量、 直接图案化激光划线。此类系统与方法容许双向划线、图案化划线、任意图案划线、和/或可调整间距划线，且不需旋转工件。根据许多实施例的系统与方法提供激光划线，利用简单的纵向玻璃移动和多个激光扫描器来进行工件划线，工件例如用于某些太阳能电池元件的薄膜沉积基材。所述工件可在划线期间移动，而激光器将光束引导至可平移扫描器，所述可平移扫描器引导所述光束往上通过所述基材至所述正在划线的薄膜。所述扫描器可提供横向及纵向划线两者。许多实施例可提供从所述划线激光至所述工件的相对短的光束路径，这可显著减轻任何光束会聚和稳定度问题。在许多实施例中，从所述划线激光至所述工件的较短光束路径，可藉由使所述激光光源靠近所述工件来实现。在许多实施例中，可藉由使所述激光光源根据所述激光试图刻划的图案横向移动，来使此光束路径甚至更短。容许所述激光光源靠近所述工件使得所述激光光束路径可最小化，这可帮助最小化例如光束会聚和稳定度的问题。在许多实施例中，所述工件纵向移动，而所述激光光束能够经由扫描设备在横向及纵向两者上移动，但所述激光光束路径仍被最小化，因为所述激光光源利用能够相对于所述工件横向平移所述激光器组件的平移机构移动。在许多实施例中，平移平台或平垫用分离的部位实现，例如基本上平坦的部位。在许多实施例中，所述中心部位能够横向移动，从而容许所述平垫的中心部位在由所述平移机构横向平移时与所述激光光源和光学元件协同移动，从而允许预期图案刻划在所述工件上，而所述平垫的两个部位保持静止。此种协同移动也提供若干其他优势，如本文中他处所述。在许多实施例中，所述平移平台或平垫由三个或更多个部位组成，这使所述平垫的基座可分成三个或更多个部分利用不同封装等级运送，并在现场组装，从而使得所述平移平台或平垫较易于从制造地运送至使用地。当使用大型基材形成太阳能面板时，例如，可在每一层内使用一系列激光划线来描绘各个电池。图1示出用于薄膜太阳能电池的示例组件10内的激光划线。在形成所述组件10期间，玻璃基材12上沉积有透明导电氧化物(TCO)层14。所述TCO层14然后经由激光划线Pl 16分割成隔离区。接着，在所述TCO层14上方以及所述划线Pl 16中沉积非晶硅(a-Si)层18。然后在所述非晶硅(a-Si)层18内激光刻划第二组线(“P2”线19)。 接下来在所述非晶硅(a-Si)层18上方以及所述划线P2 19中沉积金属背层20。如图所示激光刻划第三组线22 (“P3”线)。虽然所形成的组件的大部分区域构成所述面板的太阳能电池的有源区，但介于所述Pl 16和P3 22划线之间的若干区域构成非有源太阳能电池区， 也称为“死区”。为了最优化这些太阳能电池面板的效率，应最小化这些面板的所述非有源太阳能电池区(即所述“死区”)。为了最小化所述死区，每一条P3线22应尽可能靠近地与对应 Pl线16对准。如以下更详细讨论地，可用线感测光学元件来调整划线，以最小化所述组件10上的死区面积。图2示出根据许多实施例的激光划线系统100的示例。所述系统包含如在此所示地可以是平坦的平移平台或平垫102，以容纳以及操作工件104，工件104例如沉积有至少一个层的基材。在一示例中，所述工件104能以各种速率(例如，从0米/秒至2米/秒或更快)沿单方向向量移动(即，就Y平台而言)。在许多实施例中，所述工件会对准一固定方向，使所述工件的长轴基本上与所述工件在所述设备内的移动平行，出于本文中他处所述的原因。所述对准可用获取所述工件上的标记的照相机或成像装置辅助。在此示例中， 所述激光及光学元件(在后续附图中示出)被设置在所述工件下方，并与抓持排气机构108 的一部分的桥接器106相对，排气机构108用来排出划线工艺期间从所述基材上剥落或以其他方式除去的材料。所述工件104可载入所述平台102的第一端上，使所述基材侧往下 (朝向所述激光器)并且所述沉积层侧往上(朝向所述排气装置)。所述工件最初被接收至滚轮110阵列上，然后可由多个平行的空气轴承112支撑，以支撑并允许所述工件的平移，但是可用其他轴承或平移型物件来接收并平移所述工件，如本领域中已知地。在此示例中，所述滚轮阵列皆指向单一方向，沿着所述基材的传播方向，从而使所述工件104可在纵向上相对于所述激光器组件前后移动。所述系统100包含可控制驱动机构，用于控制所述工件104在所述平台102上的方向及平移速度。所述可控制驱动机构包含设置在所述工件相对两侧的两个Y方向平台， 即平台Yl 114及平台Y2 116。所述平台Yl 114包含两个X方向平台(平台XAl 118和平台XA2 120)以及Yl平台支撑122。所述平台Y2 116包含两个X方向平台(平台XBl 124与平台XB2 126)以及Y2平台支撑128。所述四个X方向平台118、120、124、126包含工件夹具，用于抓持所述工件104。每个Y方向平台114、116包含一个或多个空气轴承、线性马达、及位置感测系统。如将在下面参考图14和15更详细描述地，所述X方向平台118、 120、124、1沈藉由校正存在于所述Y方向平台支撑122、128的直度变化提供更精确的工件平移。所述平台102、桥接器106、以及所述Y平台支撑122、1观可由至少一种适当材料制成，例如，花岗岩的Y平台支撑122、128。所述工件104的平移也在图3所示的系统100的侧视图中示出，其中所述工件104 沿位于所述附图平面内的向量前后移动。有一定相似度的元件的附图标记，在各附图之间沿用以求简明及易于解释，但应了解这不应解释为对各实施例的限制。由于所述工件利用所述Y方向平台在所述平台102上前后平移，所述激光器组件的划线范围有效地从靠近所述基材的边缘区域划线至靠近所述基材的相对边缘区域。所述工件的平移部分地通过所述平台Y2的移动来辅助(即，藉由X方向平台1对、1沈沿着所述Y2平台支撑128的移动)。为了确保所述划线被适当地形成，可使用附加装置。例如，成像装置可在划线后成像所述线的至少之一。此外，可用光束仿形装置130在基材处理之间或其他适当时机校准光束。在使用例如随着时间的流逝可能发生飘移的扫描器的许多实施例中，光束仿形仪 (beam profiler)容许校准所述光束和/或调整光束位置。图4示出所述系统100的端视图，示出用来刻划工件的所述层的一系列激光器组件132。虽然可运用任何数量的激光器组件132，但在此具体示例中，有四个激光器组件132。每个激光器组件132可包含激光装置及元件，例如聚焦或除此之外调整所述激光的方面的透镜与其他光学元件。所述激光装置可以是可操作以剥离或以其他方式刻划所述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。如可见到地，一部分的排气装置108被设置在每个激光组件相对于所述工件的对侧，以有效地排出经由各个激光装置从所述工件剥离或以其他方式移除的材料。在许多实施例中，所述系统是分离轴 (split-axis)系统，其中所述平台102沿着纵轴(例如，在图3中由右至左)平移所述工件 104。所述激光和光学元件可附连至平移机构，所述平移机构能够相对于所述工件104横向平移所述激光组件132(例如，在图4中由右至左)。例如，所述激光组件可安装在支撑或平台134上，所述支撑或平台134能够在横向轨道136上平移，或使用另一平移机构，例如，可由控制器及伺服马达驱动的平移机构。在一系统中，所述激光器及激光光学元件连同所述平垫的中心部及所述排气装置在所述支撑134上全部一起横向移动。这容许横向移动扫描区域，同时维持短的光束路径，并使所述排气装置保持在所述工件被所述激光剥离的部分的正上方。在许多实施例中，所述激光器、光学设备、中心平台部分、及排气装置利用单个手臂、平台、或其他机构全部一起平移。在其它实施例中，不同部件平移所述部件的至少部分， 同时所述平移由控制器协调，例如如美国专利公开No. 2009/0321397A1所述。图5示出所述系统100的俯视图，显示出所述Y方向平台114、116的部件。所述 Y方向平台Yl 114包含沿着所述Yl平台支撑122平移的X方向平台XAl 118和XA2 120。 所述Y方向平台Y2 116包含沿着所述Y2平台支撑1 平移的X方向平台XBl IM和XB2 126。每个Y方向平台114、116包含具有设置在Y方向平台支撑122、128顶部内的磁性通道138的线性马达。每个Y方向平台114、116也包含位置感测系统，所述位置感测系统包含设置在各个Y方向平台支撑122、1观上的编码器条140。每个Y方向平台114、116包含读取头，用于经由读取各个编码器条140来监控所述Y方向平台的位置。图6是所述系统100的聚焦视图，显示出所述系统100的每个激光装置实际上产生用来进行所述工件划线的两个有效光束142。在其他实施例中，每个激光装置可用来产生任何数量的有效光束，例如，两个、三个、或更多个有效光束。为了提供光束对，每个激光器组件132包含至少一个分束装置。如可见到地，在此示例中，所述排气装置108的每个部分覆盖所述光束对的扫描区，或有源区，但是所述排气装置可进一步分割以具有对应每个单个光束的扫描区的分离部分。在此示例中，每个光束通过所述平垫的空气轴承之间，而所述空气轴承之间的光束位置在所述可移动中心部分、激光器、及光学元件横向平移期间保持不变。基材厚度感测器144提供可用来因基材间和/或单一基材中的变化而调整系统内高度的数据，以维持与所述基材的适当分隔距离。例如，每个激光器的高度能够是利用例如 ζ平台、马达、及控制器可调整的(例如，沿着ζ轴)。在许多实施例中，所述系统能够处理 3-5毫米的基材厚度差异，但是许多其他此类调整是可能的。所述ζ马达也可用于藉由调整所述激光器自身的垂直位置，来调整每个激光器在所述基材上的焦距。可使用每个激光器的预期垂直焦距，以藉由将光束集中在预期的垂直位置或垂直位置范围，而产生预期剥离来选择性剥离所述工件的一个或多个层。藉由调整每个激光器的焦距以配合所述工件的局部变化，可获得更一致的线宽及光点形状。图7概略性地示出可根据许多实施例使用的示例性激光器组件200的基本元件， 但是应了解也可适当地运用附加或其他元件。在组件200中，单个激光装置202产生光束， 所述光束利用扩束器204扩张然后传递至分束器206，例如部分透射镜、半涂银镜、棱镜组件等，以形成第一及第二光束部分。可用反射镜207重定向一个或多个所述光束部分。在此组件中，每个光束部分通过衰减元件208来衰减所述光束部分、调整所述部分内所述脉冲的密集度或强度，并且通过快门210以控制所述光束部分的每个脉冲的形状。每个光束部分然后也通过自动聚焦元件212以将所述光束部分聚焦至扫描头214上。每个扫描头 214包含至少一个能够调整所述光束的位置的元件，例如，可用作指向性偏折机构的检流计扫描器。在许多实施例中，这是可旋转镜，能够沿着与所述工件104的移动向量垂直的横向调整所述光束的位置，这可容许相对于所述工件调整所述光束的位置。在许多实施例中，每个扫描头214包含一对可旋转镜216，或至少一个能够二维 (2D)地调整所述激光光束的位置的元件。每个扫描头包含至少一个驱动元件218，所述驱动元件218可操作以接收控制信号，从而调整所述光束的“光点”在扫描区内以及相对于所述工件的位置。可用多种光点尺寸及扫描区尺寸。例如，在许多实施例中，在约60毫米 x60毫米的扫描区内，所述工件上的光点尺寸为数十微米量级，但是可能有多种其他尺寸和 /或尺寸组合。此种方法在容许所述工件上有改善的光束位置校正的同时，也容许在所述工件上创建图案或其他非线性的划线特征结构。此外，二维地扫描所述光束的能力意味着可经由划线在所述工件上形成任何图案，且不需旋转所述工件。可利用在此揭示的系统及方法的实施例，运用多种方法在不同方向上进行激光划线。例如，可用许多方法形成方向与所述工件的移动方向平行的激光划线。图8A示出一种此类方法，其中在所述工件相对于所述激光器平移时用一个或多个扫描器来固定一个或多个激光输出的位置。激光划线402可在所述玻璃以第一方向(即，在图8A中由底部至顶部)相对于所述激光器移动时形成。然后可在所述工件变换方向时调整所述光束位置。接着可在所述玻璃以反向(即，在图8A中由顶部至底部)相对于所述激光器移动时形成激光划线404。在许多实施例中，所述玻璃可以各种速率移动(例如，0米/秒至2米/秒或更快)。图8B示出方向与所述工件的平移方向平行的另一种划线形成方法，其中所述划线形成在不同区块406、408、410、412内。以此方式，所述工件可更缓慢地移动，这样会产生较少的位置误差。可将所述划线“缝缀”起来以产生长的划线。可使用一个或多个扫描器以预期速率(例如，0米/秒至2米/秒或更快)在所述工件上扫描所述激光输出，从而在两种方法间无需改变激光参数。也可用许多方法来形成方向与所述工件平移方向垂直的划线。 在图9A所示的一方法中，可在所述玻璃缓慢移动时通过使用所述扫描器扫描所述激光器的输出，来形成激光划线414。在图9B示出的另一方法中，可使工件固定支承而平移所述光学元件平台，并且所述划线可形成在区块416、418内，所述划线可被缝缀起来而形成长线。 在两种方法中，可使用一个或多个扫描器以例如每秒2米的预期速率在所述工件上扫描所述激光输出，从而在两种方法间无需改变激光参数。可使用线感测光学元件来确定一个或多个先前形成的特征结构的位置数据。可利用此种位置数据来相对于在先形成的特征结构控制后形成的特征结构的形成。例如，可用表示先形成的Pl线上的一个或多个位置的数据，来相对于所述Pl线控制P2线的形成。线感测光学元件可包含光源以及照相机，所述照相机检测从所述工件和/或所述划线反射回来的光线。图IOA示出在工件1002上扫描一系列纵向划线的方法1000。如图所示，所述基材持续以第一方向移动，其中每个光束部分的扫描区形成沿基材“往下”移的划线1004。在此示例中，所述工件然后相对于所述激光器组件移动，从而当所述基材反向平移时，每个扫描区形成沿工件“往上”移的划线(方向仅用来描述此图)，而所述“往下”及“往上”划线之间的间距，由所述工件相对于所述激光组件的横向移动来控制。在此例中，所述扫描头可能完全不会偏折每一光束。所述激光重复率可简单地匹配所述平台平移速度，并且划线位置之间具有必要的重迭区以用于边缘隔离。在一轮划线结束时，所述平台减速、停止、并在反方向上再加速。在此例中，所述激光光学元件根据所需间距步进(step)，从而使所述划线划设在玻璃基材上的所需位置。如果所述扫描区重迭，或至少基本上在前后划线间之间距内接触，则所述基材不需要相对于所述激光器组件横向移动，但可在所述工件在所述激光划线设备内的“往上”和“往下”移动之间横向调整所述光束位置。在许多实施例中，所述激光可扫描过所述工件，从而在所述扫描区内的每个划线位置刻划标记，从而仅需工件的一个完整轮次即可同时形成多个纵向划线。对本领域技术人员而言，可根据在此所包含的教示及建议支持许多其他划线策略是显而易见的。图IOB示出在工件1052上扫描一系列横向(或侧向)划线的方法1050。如以上所讨论地，每个扫描头IOM能够在每个光束的扫描区内横向扫描，以使每个扫描头可在所述工件的每个位置产生线的一部分。如图所示，每个光束可在所述工件的一个位置以一横向移动，然后在所述工件的另一个位置以另一横向移动，从而形成一系列弯曲图案IOM，如在1056更详细示出地。如在此稍后讨论地，在一些实施例中所有的横向划线方向是相同的。如果所述扫描区充分接触，则可在所述工件的每个位置形成完整的横向划线。如果为否，则所述工件可能必须经过若干轮次来形成所述横向线，如图IOB所示。在一些实施例中，希望用单个扫描器在所述工件的特定纵向位置形成多条线的多个部分。图IlA显示欲形成在所述工件的一层内的平行划线1300图案的示例。因为在此实施例中所述工件纵向移动通过所述划线设备，所述扫描器装置必须横向引导每个光束， 以在每个扫描器装置的活动区内形成所述横向线的部分或片段。在图IlB的示例1320中， 可见到每条划线实际上由一系列重迭的划线“点”形成，每个点藉由被引导至所述工件上的特定位置的激光脉冲形成。为了形成连续线，这些点必须充分重迭，例如约25%的面积。然后来自每个活动区的部分也必须重迭以避免缝隙。由不同活动区形成的点之间的所述重迭区可通过观察图IlB的黑点见到，所述黑点表示弯曲方法中每个扫描部分的起点。在此示出七个区的示例中，如果有七个扫描器装置，则可经由所述基材单次通过所述设备形成所述图案，因为每个扫描装置可形成七个重迭部分之一，而连续线可因此在单个轮次即形成。 但是，如果有比形成所述数量区域所需少的扫描器装置，或是所述活动区使每个扫描装置无法刻划所述片段之一，则所述基材会需要通过所述设备数轮次。图IlC示出示例1340，其中每个扫描装置根据图案在所述工件的多个纵向位置的每个位置扫描。所述图案沿着纵向用于横向区域，以在所述工件第一次纵向通过所述设备时形成每条划线的一片段。接着利用所述图案在所述工件以相反纵向通过时形成每条线的第二片段。在此图案是弯曲图案， 这容许扫描装置在所述工件的特定纵向位置形成多个线片段。在一示例中，列1342的图案可由第一扫描器在所述工件以第一纵向行进通过所述设备时形成。同一个扫描器可使用列 1344的图案，当所述工件接着以相反纵向被引回时，以此类推，以在所述工件上形成连贯线。应了解可用相同图案在相同方向上产生划线，例如当所述工件以相反的纵向移动时不产生划线。此外，某些实施例可在两个轮次之间横向移动所述工件，但是其他实施例可相对于所述工件横向移动所述扫描器、激光光学元件、或其他组件。此种图案可与一个或多个扫描器装置并用。在许多实施例中，为一组线段进行横向移动，然后所述工件纵向移动，接着进行另一横向移动以形成另一组线段，以此类推。在许多实施例中，所述工件以固定速率纵向移动，从而所述横向前后移动在两个横向轮次之间需要有不同划线图案。这些实施例可产生图案的交替，如图IlC的转移位置1346所示者。在此示例中，1346上方的所有图案部分在以第一横向移动期间划线，而在1346正下方的部分以相反纵向划线。对应区域1348的图案由单个扫描器的活动区在基本上连续的横向移动，以及取决于实施例的固定的或基本上连续的纵向移动期间划线。但是，因为诸如1348的区域的划线在横向移动期间进行，故必须使用计及此移动的图案。如果在蚀刻如图lie所示的部分1348时所有物件皆不动，则可在每个位置使用如图所示的基本上矩形的图案。但是，在某些实施例中，物件相对而言连续移动，因为这可最小化由停止和启动等所造成的误差。当所述系统横向移动时，简单的矩形图案方法无法产生基本上等距且重迭的线部分。图12B示出可通过两个激光器形成，或由单个激光器的两个不同轮次形成的划线图案。图12A示出划线工艺，其中具有所述第一激光器的扫描器减速，然后在所述片段端点终止，或者在所述第二激光光束的扫描器启动并加速以形成相邻片段处终止。此移动轮廓连同所述激光器切换会产生缝缀点(见图12B)，这有时会因为若干原因而不合需要，例如过划线或不足划线等。为了克服此种问题，根据一实施例的方法在对应欲划线区域的扫描部分运用相对固定的速度，例如图13所示。藉由在划线片段两侧使用“引入”及“引出”区，所述扫描器可在所述划线工艺开始前达到预期速度，并在整个划线期间保持所述速度。可在对应所述缝缀点或其他片段端点的准确时间点开启及关闭所述激光器。图13所示的所述引入和引出工艺可产生较佳缝缀，但是在一些实施例中此种工艺会需要大量的控制机构及控制代码。 此外，所述工艺可能需要较大的扫描区。就至少一些实施例而言对于上述工艺的改善在图14A示出。此工艺中的扫描器在所述划线工艺开始前达到预期速度，并在所述划线工艺期间保持速度，如上所述。此外，此工艺的所述向量或划线片段被选择成重迭，从而两个激光器在所述不同片段的重迭区内均保持开启。显示出所述工艺产生较佳缝缀(图14B)。执行所述操作不需分离的引入与引出控制，且仅需显著少量的控制码(与所述引入和引出控制码相比少70%)。可用所述激光器的通电延迟和断电延迟时间与所述扫描器的速度来计算及最佳化重迭。重迭=((激光通电延迟)_(激光断电延迟))*(划线速度)即使在所述片段的横向位置使上述缝缀工艺可产生改善的缝缀点时，仍可能有某些纵向误差或其他偏移，这导致所述片段无法妥善缝缀起来。例如，图15A示出所述片段在水平方向上(在所述附图中)对齐，但在垂直方向上偏移的情况，这造成所述划线中断且可导致例如电隔离等方面的问题。因此，根据多个实施例的系统与方法可使用多种不同方法的任一种来形成划线片段。例如，可使用采取多种形状或位置的划线图案，比如可能沿着直线或在划线的至少一部分包含多个非线性。图15(B-C)示出可根据多个实施例使用的一些示例性划线图案及示例性缝缀工艺。共线的划线可如图15B所示般缝缀，如以下讨论地，但可能易有少量偏移误差。在另一实施例中，所述缝缀点可选择在所述工件上与其他隔离或划线重合处。例如，图15C示出示例，其中所述缝缀点被选择成基本上与纵向隔离线的位置重合。如可见到地，即使所述两条横向划线片段间存有偏移，但所述片段之间不会有电气间隙，因为所述隔离线(例如长线)用来电气连接所述片段。在一些实施例中，所述线片段基本上可以是直的，但在靠近现有线处重迭，如所讨论地，而在其他实施例中，所述片段可视适当情况塑形。可了解在此所述示例及实施例是出于例示目的，并且本领域技术人员能据此提出各种修改或改变，且应被包含在本申请的精神与界限以及所附权利要求的范围内。可能有多种不同组合，并且应将此类组合视为本发明的一部分。
权利要求
1.一种在工件划线时产生改善的缝缀的系统，至少包含至少一个激光器，所述激光器可操作以产生能够从所述工件的至少一部分除去材料的输出；以及至少一个扫描器，所述扫描器可操作以引导来自所述至少一个激光器的输出以形成第一及第二划线片段；其中所述扫描器的速度、所述激光器的切换、以及所述划线片段的图案化的至少之一被选择，以使所述工件上的所述第一划线与所述第二划线至少部分重迭。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，上述的第一及第二划线片段利用不同的激光器及扫描器形成。
3.如权利要求1所述的系统，进一步包含移动平台，所述移动平台可操作以支撑所述工件，所述移动平台并沿着纵向移动向量相关于所述扫描装置移动所述工件，所述移动平台包含至少一个固定部分及横向平移部分；以及横向平移机构，所述横向平移机构可操作以横向平移所述扫描装置。
4.如权利要求1所述的系统，进一步包含光束仿形装置，用以测量来自所述激光的输出的位置或属性。
5.如权利要求1所述的系统，进一步包含用以确定所述工件的厚度的基材厚度传感器，并且其中所述激光器的焦点能够响应于所确定的厚度作调整。
6.如权利要求1所述的系统，进一步包含排气机构，所述排气机构用以排出所述划线工艺期间从所述工件剥离或以其他方式除去的材料。
7.如权利要求1所述的系统，进一步包含功率计，所述功率计用以测量入射在所述工件上的激光功率。
8.一种在工件划线时产生改善的缝缀的方法，至少包含以下步骤在所述工件上产生第一划线；在所述工件上产生第二划线；以及对用来引导至少一个激光光束以形成所述第一及第二划线的至少一个扫描器的速度、 用来形成所述第一及第二划线的至少一个激光器的切换、以及所述划线片段的图案化的至少之一进行控制，从而使所述工件上的所述第一划线与所述第二划线至少部分重迭。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包含以下步骤通过可操作以两维地控制来自所述第一激光器的输出的位置的扫描装置，控制来自所述第一激光器的输出的位置。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包含以下步骤通过可操作以控制来自所述附加激光器的输出的位置的附加扫描装置，控制来自附加激光器的输出的位置。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述工件上的第一划线与所述第二划线共线。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，上述的工件上的第一及第二划线的至少之一的至少一部分具有非线性。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述划线以固定速度执行。
14.一种在工件划线时产生改善的缝缀的系统，至少包含至少一个激光器，所述激光器可操作以产生能够从所述工件的至少一部分除去材料的输出；以及至少一个扫描器，所述扫描器可操作以引导来自所述至少一个激光器的输出以形成第一及第二划线片段；其中所述第一及第二划线片段的缝缀点被选择成基本上对应第三划线片段的位置，从而使所述第三划线片段用来在所述工件上的第一及第二划线片段偏移时连接所述第一及第二划线片段。
15. 一种在工件划线时产生改善的缝缀的方法，至少包含以下步骤 在所述工件上产生第一划线； 在所述工件上产生第二划线；以及选择所述第一及第二划线片段的缝缀点以基本上对应第三划线片段的位置，从而使所述第三划线片段用来在所述工件上的第一及第二划线片段偏移时连接所述第一及第二划线片段。
全文摘要
藉由控制例如扫描器速度及激光器切换点等方面，利用激光划线形成在工件内的片段的缝缀点可获得改善，例如以容许引入、引出、以及重迭时期。可选择缝缀点的位置以使缝缀点与现有接线重合，从而现有接线会在发生偏移时连接这些片段的功能。
文档编号H01L31/042GK102498580SQ201080040617
公开日2012年6月13日 申请日期2010年8月5日 优先权日2009年8月6日
发明者A·P·马内斯, J·范 申请人:应用材料公司