專利名稱：激光刻印處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多個(gè)平行激光刻印的制作方法，用于分割大型薄膜太陽(yáng)能板并 基于使用掃描儀組件形成待刻印的小線段的平行重迭條帶。這種方法可在不需 要使太陽(yáng)能板高速運(yùn)動(dòng)的情況下快速及準(zhǔn)確地刻印，并允許使用測(cè)量系統(tǒng)，可 相對(duì)于先前的刻線非常準(zhǔn)確地設(shè)定第二次刻線的位置，而且可對(duì)板變形引起的 位置不規(guī)則性作出補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
多年來(lái)眾所周知，利用激光來(lái)刻印建立在太陽(yáng)能板中的薄層以制作子單元并使它們互連。該項(xiàng)技術(shù)包括將低電極(通常指ITO(氧化銦錫))薄層敷設(shè)在玻 璃板上，并以典型的5-10mm間隔的激光刻線將ITO層分隔成多個(gè)電絕緣區(qū)。 然后將配電層(諸如硅)施加到全區(qū)域上，在該層中再用激光平行于且盡可能靠 近第一層中最初的刻印進(jìn)行刻線。接著，再施加頂層(通常為鋁)，第三次使用激 光束在該層中刻線，盡可能靠近及平行于其它線，以中斷電連續(xù)性。通過(guò)該方法在板中的所有單元之間制作電串聯(lián)，以致于由整個(gè)板產(chǎn)生的 電壓是通過(guò)每一個(gè)單元和若干個(gè)單元內(nèi)潛在形成的產(chǎn)品提供的。典型的板被分 割成50-100個(gè)單元，以致整個(gè)板的輸出電壓在50伏特的范圍內(nèi)。JP10209475 對(duì)使用的標(biāo)準(zhǔn)激光處理作了全面的描述。除了 ITO/硅/鋁結(jié)構(gòu)外，很多其它材料也可用于制作太陽(yáng)能板。其它等同 效果的裝置是基于碲化鎘(CdTe),銅銦聯(lián)硒化合物(CIS)和玻璃上的晶體硅 (CSG)制作的。在所有情況下，利用激光刻印某些或全部所涉及的層。用于刻印個(gè)別層的激光束有時(shí)是從玻璃板的涂覆側(cè)進(jìn)行施加，但也可以 從相對(duì)側(cè)進(jìn)行施加，在此情況下，射束在與薄膜互相作用之前先通過(guò)玻璃。使 用的激光通常在光譜紅外(IR)區(qū)中進(jìn)行操作，但是也廣泛地使用在倍頻波長(zhǎng) (532mm)處操作的激光。甚至有時(shí)候會(huì)使用UV激光。激光通常會(huì)形成脈動(dòng)，其4脈沖寬度在幾納秒到幾百納秒的范圍內(nèi)，并以幾千赫至幾兆赫范圍內(nèi)的脈沖重 復(fù)率進(jìn)行操作。在某些情況下，在不透明基板(諸如金屬板)上制作太陽(yáng)能板。在此情況 下，輻射不可能穿過(guò)基板，因此，所有刻印處理需要射束從涂覆側(cè)入射。在某些 其它情況中，在柔韌性基板(諸如薄金屬或聚合板)上制作太陽(yáng)能板。在前一種情 況中只可能從涂覆側(cè)照射。而在后一種情況中，從涂覆側(cè)或穿過(guò)基板照射兩種 方式都是可能的。所有這些裝置的共同特征在于，多次刻印中的每次刻印所制作的刻印長(zhǎng) 度均必須達(dá)至一米或幾米，目的是分割板上的每一層。因此,常常需要在可接受的板處理時(shí)間內(nèi)用太陽(yáng)能板處理工具來(lái)制作遠(yuǎn)超過(guò)100m的每層總刻印長(zhǎng)度。 通常少于2分鐘。這意味著需要使激光刻印率達(dá)至每秒很多米。人們已建造激光工具來(lái)達(dá)此目的。在某些情況下，該工具具有固定的光 學(xué)設(shè)備，也就是說(shuō)，必須使板非常快速地移動(dòng)。為了避免板超速，常常會(huì)使用多 個(gè)固定的平行光學(xué)頭。舉例來(lái)說(shuō)，假如這種板的尺寸大約為l.lxl.lm,需要160 次單獨(dú)刻印，則可用8束平行射束來(lái)進(jìn)行處理，時(shí)間在100秒以內(nèi)，板移動(dòng)的最 高速度小于300mm/s。這樣一種方法是可以接受的，但由于有眾多數(shù)目的光學(xué) 頭，并需要使射束分離以及平衡，導(dǎo)致該種情況很復(fù)雜。而且使用非常重的平 臺(tái)系統(tǒng)作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致性能不可靠。還有另一種方法是使用單一射束來(lái)刻印所有的線，但是使用檢流計(jì)傳動(dòng) 反射鏡掃描儀系統(tǒng)(galvanometer driven mirror scanner system)會(huì)導(dǎo)致射束高速 移動(dòng)。美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US2003/0209527A1描述了這種情況。使用掃描儀 系統(tǒng)使激光束以4m/s的速度移動(dòng)橫跨600mm寬的板的整個(gè)寬度，同時(shí)，在正 交方向中移動(dòng)該板并使其通過(guò)掃描儀組件。本發(fā)明的有效性在于，不需要使板高速運(yùn)動(dòng)，而且只使用一束射束，但 問(wèn)題是為了覆蓋板的整個(gè)寬度，必須使用具有大掃描場(chǎng)的掃描儀透鏡。這通常 意味著透鏡具有相當(dāng)長(zhǎng)的焦距。經(jīng)常還需要使用帶第三軸的掃描儀系統(tǒng)來(lái)動(dòng)態(tài) 調(diào)節(jié)每次掃描期間的射束擴(kuò)展，目的是在整個(gè)板寬度上保持聚焦。這增加了控 制系統(tǒng)的復(fù)雜性。需要的長(zhǎng)焦距掃描透鏡將可形成的焦斑的尺寸限制到最小, 因此，可制作的刻印寬度不能如想要的那樣盡可能窄。由于與具有透鏡焦距的掃描儀系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的定位誤差，還會(huì)導(dǎo)致難以準(zhǔn)確地設(shè)置這些刻印。這兩種情形 是主要問(wèn)題所在，因?yàn)槔硐氲目逃?yīng)該是寬度盡可能窄，而成功的刻印應(yīng)該是 盡可能靠在一起，因?yàn)槿慰逃≈g的區(qū)域不產(chǎn)生電，因此需要將它們減至最US2003/0209527A1還介紹了在刻印期間使板連續(xù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的一種稱之 為'蝶形領(lǐng)結(jié)式配置'的概念。這樣一種方法相比于步進(jìn)及掃描處理是有效的， 而且易于使用，其中刻印的位置并非關(guān)鍵所在。但是，在第二次和第三次板刻 印處理過(guò)程中，需要使刻印制作非?？拷惹暗目逃?，這種蝶形領(lǐng)結(jié)配置難以 做到這點(diǎn)。在此情況中，需要將這些刻印可靠地設(shè)置成非常接近于現(xiàn)有的刻印，因?yàn)?在制作過(guò)程中板會(huì)變形且尺寸會(huì)發(fā)生變化，因此需要測(cè)量先前刻印的位置，并 通過(guò)調(diào)節(jié)掃描儀運(yùn)動(dòng)作出補(bǔ)償，從而保持準(zhǔn)確的相對(duì)的定位。通過(guò)測(cè)量加載后 的板上的最初和最后的刻印位置，很容易就能做到整個(gè)板擴(kuò)展或收縮的全局測(cè) 量。通過(guò)工具調(diào)節(jié)控制板運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，可使用該數(shù)據(jù)來(lái)校正這些全局的變化, 甚至校正透鏡的局部?jī)A斜。然而，簡(jiǎn)單的全局變形校正不足以緊密且準(zhǔn)確地設(shè) 置刻印，這是由于刻印節(jié)距會(huì)因用于制作第一次刻印的工具上的誤差或隨后的 板處理期間所引入的誤差而變得不規(guī)則。這里描述的本發(fā)明使用US2003/0209527A1中所描述的蝶形領(lǐng)結(jié)式配置, 但以這樣一種方法來(lái)實(shí)施，該方法可以克服所述的所有限制而且可使用動(dòng)態(tài)調(diào) 準(zhǔn)系統(tǒng)來(lái)確保相對(duì)于先前的刻印準(zhǔn)確地設(shè)置所有的刻印。我們將這種掃描方法 稱為'蝶形領(lǐng)結(jié)式掃描'('BTS'),并且將我們的調(diào)準(zhǔn)系統(tǒng)稱為'動(dòng)態(tài)刻印調(diào) 準(zhǔn)，('DSA，)。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明提供一種通過(guò)利用含光學(xué)系統(tǒng)和掃描儀透鏡的激光束掃描 儀組件(13)在板(典型為太陽(yáng)能板(11))的薄涂層中準(zhǔn)確地進(jìn)行激光刻線的方法, 其特征在于，該方法包括以下步驟使用組件(13)使激光束(12)在第一方向(X)中移動(dòng)，以在板(ll)上刻印線 段(15),這些線段是需要的總線長(zhǎng)度的一小部分；在垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)中相對(duì)于板(11)連續(xù)地移動(dòng)組件
(13),以形成刻線條帶(16);
將掃描儀組件(13)定位，以使每一個(gè)接下來(lái)待處理的帶中的刻線的起始 位置與上一個(gè)已處理的條帶中的刻線的完成位置末端準(zhǔn)確地重迭，從而使所有 的刻線互相連接；以及
重復(fù)所述的使用及移動(dòng)步驟，以形成多條平行的刻線條帶，直至連續(xù)的 刻線覆蓋該板的全部區(qū)域?yàn)橹埂?br> 根據(jù)本發(fā)明的第一較佳方案，所述方法的特征還在于，提供光學(xué)系統(tǒng)和 掃描儀透鏡(13)以使激光束(12)在板(11)的表面上聚焦的步驟。
根據(jù)本發(fā)明或其第一較佳方案的第二較佳方案，所述方法的特征還在于, 提供光學(xué)系統(tǒng)和掃描儀透鏡(13)以促使激光束(12)在板(11)的表面上成形、均質(zhì) 化且成像的步驟。
根據(jù)本發(fā)明或其第一或第二較佳方案的第三較佳方案，所述方法的特征 還在于，使用一個(gè)以上的掃描儀組件(23，23，，圖2),這些組件(23，23，)是平行 地被使用的。
根據(jù)本發(fā)明或前述其任何較佳方案的第四較佳方案，所述方法的特征還 在于，所述方法是在真空腔中實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明或前述其任何較佳方案的第五較佳方案，所述方法的特征還 在于以下步驟提供連接到掃描儀(42)上的單一檢測(cè)器(45，)，以致于在緊接著 初次刻印操作的第二次刻印操作期間，該檢測(cè)器(45)用于檢測(cè)板(41)的某區(qū)域 中現(xiàn)有的層上鄰接著正被處理的條帶的先前刻線(43)的位置，目的是相對(duì)于初 次刻印操作準(zhǔn)確地設(shè)置第二次刻印操作。
根據(jù)本發(fā)明或前述其任何較佳方案的第六較佳方案，所述方法的特征還 在于以下步驟提供至少兩個(gè)連接到每一個(gè)掃描儀(42)的檢測(cè)器(45,45'),以致 于在第二次刻印操作期間，檢測(cè)器(45, 45')用于檢測(cè)板(41)的某區(qū)域中現(xiàn)有的 層上鄰接著正被處理的條帶的先前刻線(43)的端部位置，目的是相對(duì)于初次刻 印操作在角度和位置方面準(zhǔn)確地設(shè)置第二次刻印操作。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法制作 的產(chǎn)品。在本發(fā)明中，使用掃描儀組件高速移動(dòng)射束(例如，如
US2003/0209527A1中所描述的)，但是由掃描儀組件產(chǎn)生的射束掃描區(qū)的長(zhǎng)度 被限制為所需總線長(zhǎng)度的一小部分，而非全線長(zhǎng)度。結(jié)果，需要多條條帶來(lái)刻 印全長(zhǎng)度的線。這意味著除了通過(guò)掃描儀組件使射束移動(dòng)外，還需要使基板在 兩個(gè)軸中相對(duì)于掃描儀組件而移動(dòng)，以覆蓋全區(qū)域。
舉個(gè)例子，如果板的尺寸為600x1200mm,需要刻印大約120條線且節(jié) 距為10mm，所有的線均平行于板的短邊。用單一掃描儀以及提供單一激光來(lái) 處理該板。由掃描儀刻印的線長(zhǎng)度被限制為板寬度的五分之一，則掃描長(zhǎng)度為 120mm,需要5個(gè)條帶來(lái)覆蓋全板區(qū)域。該處理方法包括以下步驟在垂直于 刻線方向的方向中相對(duì)于掃描頭連續(xù)地移動(dòng)該板，同時(shí)進(jìn)行BTS掃描，從而在 寬度為120mm的條帶上刻線。該板在1200mm全長(zhǎng)度上移動(dòng)后，該板或掃描儀 在平行于線的方向中步進(jìn)了一段相當(dāng)于條帶寬度的距離，重復(fù)該處理步驟。經(jīng) 過(guò)五次這樣的處理步驟后，就可以覆蓋該板的全區(qū)域。要使一個(gè)條帶中的刻線 端部與相鄰條帶準(zhǔn)確重迭，就必須連續(xù)地進(jìn)行刻印。
在本發(fā)明中描述的安排的主要優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)將掃描長(zhǎng)度限定為刻線長(zhǎng)度 的一小部分，可以使用焦距相當(dāng)短(典型為200mm或更小)的掃描透鏡，因此, 較小的斑點(diǎn)尺寸以及高準(zhǔn)確度的斑點(diǎn)定位可輕易達(dá)到。使用三軸式掃描儀是不 必要的。
本發(fā)明的另一主要優(yōu)點(diǎn)在于，可輕易地刻印很大型的板。而 US2003/0209527A1中所描述的處理類型則不可能做到，因?yàn)橐獪?zhǔn)確控制斑點(diǎn) 尺寸以及將場(chǎng)尺寸定位至lm或更大是很困難的。
本發(fā)明刻印太陽(yáng)能板的再一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)使用短焦距的掃描透 鏡，可將這種透鏡用在成像模式中而非聚焦模式，因此可讓它們使用均質(zhì)的且 成形的激光束。
針對(duì)如何能將這種基于掃描儀的刻印技術(shù)提升至處理較大的板，舉個(gè)例 子，如果太陽(yáng)能板的尺寸為2.0xl.6m,則需要100次平行于長(zhǎng)邊的刻印。在此 情況中，使用四套掃描組件。每一個(gè)掃描頭可由其本身的激光器提供，或者根 據(jù)處理方法，可使用來(lái)自激光器的射束的一小部分。
這四個(gè)掃描儀被裝在板上方的臺(tái)架的移動(dòng)滑架上，且這些掃描儀以板寬的四分之一間隔開(kāi)，在此例中為400mm。該板被裝在單軸平臺(tái)上，因此它可以 在與臺(tái)架正交的方向中移動(dòng)。該處理方法如下
1) 該板移動(dòng)，以使掃描儀位于該板的前邊的上方。
2) 掃描儀滑架在臺(tái)架上移動(dòng)，以使一個(gè)掃描儀位于靠近該板的側(cè)邊。
3) 全部四部掃描儀以BTS模式操作，且掃描儀滑架在平行于該板的前邊的 方向中連續(xù)地移動(dòng)，在100mm寬的條帶中刻印一連串線，這些線平行于該板的 長(zhǎng)側(cè)邊。
4) 掃描儀滑架移動(dòng)越過(guò)一段距離，該距離相當(dāng)于掃描儀之間的間距，在此 情況中為400mm,因此，可在該板的前邊處刻印整個(gè)長(zhǎng)度的條帶。
5) 然后該板向前行進(jìn)100mm，重復(fù)上述的處理步驟，以產(chǎn)生鄰接著第一個(gè) 條帶的第二個(gè)刻線條帶，其中， 一個(gè)條帶中的線的端部與下一個(gè)條帶中的端部 準(zhǔn)確地重合。
6) 重復(fù)此處理步驟20次，以產(chǎn)生20個(gè)條帶，且整個(gè)板表面被連續(xù)的刻線
覆蓋o
如果需要在平行于板的短邊的方向中制作刻線，則可使用以下相同的光學(xué)
安排
1) 該板移動(dòng)，以使成排的掃描儀位于該板的前邊的上方。
2) 掃描儀滑架在臺(tái)架上移動(dòng)，以使四部掃描儀中的一部位于靠近該板的側(cè)邊。
3) 全部四部掃描儀以BTS模式操作，且該板在平行于板長(zhǎng)邊的方向中連續(xù) 地移動(dòng)，在平行于板短邊的100mm寬的條帶中以10mm的節(jié)距刻印一連串平行 于板短邊的線。
4) 該板移動(dòng)超過(guò)2.0m總長(zhǎng)度，在板表面上產(chǎn)生四個(gè)由多個(gè)線構(gòu)成的條帶。
5) 掃描儀臺(tái)架上的滑架向側(cè)面步進(jìn)100mm,重復(fù)上述的處理步驟，且該板 在相反方向中移動(dòng)以多產(chǎn)生與第一組鄰接的四個(gè)條帶。
6) 重復(fù)此處理步驟2次以上，直到全部16個(gè)條帶都已產(chǎn)生且整個(gè)板區(qū)域都 已被覆蓋為止。
在上述各例子中，使用四個(gè)掃描頭只是為了舉例說(shuō)明該處理方法。1至8 個(gè)甚或更多數(shù)目的掃描頭也是可能的，這取決于板的尺寸以及需要的處理時(shí)
9間。因?yàn)榧尤敫嗟膾呙桀^，掃描儀通過(guò)板的總次數(shù)或每一個(gè)掃描儀越過(guò)板的 總行程將會(huì)減少，從而減少處理的時(shí)間。
在上述各例子中，使用長(zhǎng)度為100或120mm的掃描線只是用于舉例說(shuō)明該 處理方法。任何掃描線長(zhǎng)度或條帶寬度是可能的，這取決于需要的處理方法。 一般情況下，如果使用高準(zhǔn)確度及高分辨率的掩膜圖像來(lái)產(chǎn)生成形的、邊緣清 晰的斑點(diǎn)，則使用短焦距透鏡，且每個(gè)條帶中的刻線長(zhǎng)度一般在50至100mm 的范圍內(nèi)。如果可使用聚焦的斑點(diǎn)且刻印定位準(zhǔn)確度的要求不是太高的話，則 可使用長(zhǎng)焦距透鏡，且刻線長(zhǎng)度達(dá)至200mm或更高是可能的。
對(duì)這種有效刻印太陽(yáng)能板的方法的主要要求是，條帶之間的接合區(qū)必須不 會(huì)導(dǎo)致基板損壞或以任何方式限制太陽(yáng)能板的性能。還必須有小的重迭區(qū)，其 中一條線的端部剛好與鄰接的相應(yīng)的線重迭，因此，處理?xiàng)l件必須使得由該重 迭區(qū)接收的額外的激光輻照不會(huì)導(dǎo)致該板的有效操作有任何問(wèn)題。對(duì)于在玻璃 基太陽(yáng)能板制造中使用的薄膜，通常是這樣的情況激光束與薄膜互相作用, 并導(dǎo)致該薄膜經(jīng)1或2次輻照后被燒蝕，并且當(dāng)射束通過(guò)玻璃時(shí)額外的輻照不 會(huì)產(chǎn)生其它影響。如果激光波長(zhǎng)和能量密度選擇正確的話，通常無(wú)論什么樣的
層都可被燒蝕。
在上述的各例子中，激光束或射束是從上面入射到板的上部、涂層、側(cè) 面。這并非一種排它性的安排，其它的安排也同樣是可能的。射束可從上面入 射，可將該板安排成使經(jīng)涂覆的一側(cè)面朝下?；蛘?，掃描儀組件可定位在該板 的下面，使射束向上定向，涂覆該板的上表面或下表面。
在上面的所有例子中，將該板設(shè)置成在一個(gè)軸中移動(dòng)，而承載掃描儀的 滑架在正交的軸中移動(dòng)。其它方式的設(shè)置也是可能的。在處理期間可將該板保 持固定，通過(guò)移動(dòng)該板上方的臺(tái)架而使掃描儀在兩個(gè)軸中移動(dòng)?；蛘?，可將掃 描儀保持固定，而使該板在兩個(gè)軸中移動(dòng)。
對(duì)于該板在一個(gè)方向中移動(dòng)而掃描儀在其它方向中移動(dòng)的安排，如果需 要在板上刻線的話，且所述板在涂覆組件之間傳送期間保持在真空腔內(nèi)，則這 種安排是非常方便的。在此情況中，板在真空腔內(nèi)的一個(gè)軸中水平移動(dòng)，掃描 儀組件則在該真空腔上面的臺(tái)架上的正交方向內(nèi)移動(dòng)，而激光束向下通過(guò)窗口 到達(dá)板的表面上。在此安排中板的涂覆側(cè)可以面向上或向下。該安排甚至可使
10板上的刻線操作在高溫下進(jìn)行。
水平地安裝該板并非一種排它性安排。本發(fā)明可在該板豎直地保持著， 甚或是與垂直成一定角度地保持著的情況下進(jìn)行操作。在此情況中，板在水平 方向中的移動(dòng)以及掃描儀在豎直方向中的移動(dòng)是一種實(shí)用的安排。這種安排對(duì) 以下的情況是非常合適的，如果需要在板上刻線，且所述板在涂覆組件之間傳 送期間被保持在真空腔內(nèi)，對(duì)定位在垂直或接近垂直的面中的板進(jìn)行操作。
在刻印太陽(yáng)能板期間發(fā)生的其中一個(gè)主要問(wèn)題是在板表面上準(zhǔn)確控制 刻印位置。大部分太陽(yáng)能板的制造安排需要三次單獨(dú)連續(xù)的激光刻印操作。第 一層中刻印的準(zhǔn)確定位要求比第二和第三層刻印的要求要寬松得多，第二和第 三層的刻印必須相對(duì)于先前的刻印非常準(zhǔn)確地設(shè)置。對(duì)于在一連串相當(dāng)窄的條 帶中制作短長(zhǎng)度刻線的情況，這里描述的本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，可輕易 地實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)配置來(lái)測(cè)量該板上鄰接著正被刻線的條帶的現(xiàn)有刻線的位置。儲(chǔ)存 所收集的數(shù)據(jù)，并在隨后刻印經(jīng)測(cè)量的條帶時(shí)用該數(shù)據(jù)來(lái)校正掃描儀軌跡。以 此方式，系統(tǒng)在下一個(gè)待刻印的條帶中連續(xù)地測(cè)量先前刻線的準(zhǔn)確位置，同時(shí) 相對(duì)于每一個(gè)條帶中的初次刻線準(zhǔn)確地設(shè)置第二次的刻印。我們將這種對(duì)準(zhǔn)技
術(shù)稱為"動(dòng)態(tài)刻印對(duì)準(zhǔn)"(DSA)。
通過(guò)將合適的檢測(cè)器與每一個(gè)掃描頭連接，就能以其最簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)
動(dòng)態(tài)刻印對(duì)準(zhǔn)(DSA)。該檢測(cè)器在平行于刻線的方向中偏離射束中心一定距離
而位于相鄰刻線條帶的寬度范圍內(nèi)。在此位置，由于掃描儀在板表面上移動(dòng), 或板在掃描儀下面移動(dòng)，檢測(cè)器記錄下一個(gè)待處理的條帶中的刻線的位置。當(dāng) 檢測(cè)器記錄現(xiàn)有刻線時(shí)，臺(tái)架上或板平臺(tái)上的編碼器位置作為刻線位置的參考 被記錄下來(lái)。對(duì)條帶中所有刻線重復(fù)此步驟。當(dāng)整個(gè)條帶已刻印完成后，關(guān)于 鄰接的條帶中所有刻線位置的完整數(shù)據(jù)組已被記錄下來(lái)，該數(shù)據(jù)經(jīng)處理并被下 載到掃描儀控制器上。可以在板或掃描儀從剛被激光刻印的條帶上的位置移動(dòng) 到剛被測(cè)量的相鄰條帶上的位置期間，進(jìn)行該數(shù)據(jù)下載操作。然后使用該記錄 和處理的刻印位置數(shù)據(jù)來(lái)校正掃描儀的移動(dòng)，因此針對(duì)先前刻線的小位移，來(lái) 校正掃描線的軌跡，從而可以準(zhǔn)確地保持每條新線與每條先前刻線之間的間 距。
為使刻線平行于板的任一邊，每一個(gè)掃描頭需要連接兩部檢測(cè)器。這兩部檢測(cè)器彼此成90度角裝設(shè)，且和平行于兩個(gè)平臺(tái)軸的掃描儀射束中心線相 偏離。自掃描儀射束中心線的偏離距離可在各種情況下使得檢測(cè)器位于相鄰的 條帶的上面。
這種動(dòng)態(tài)刻印對(duì)準(zhǔn)(DSA)方法非常有效，因?yàn)樗试S所有待測(cè)量的線的 刻印位置發(fā)生局部變化，而且不需要在大幅度減慢整個(gè)刻印處理過(guò)程的情況下
作出補(bǔ)償。DSA達(dá)到了此目的，由于記錄板上的下層薄膜中已經(jīng)存在的所有刻
線段的位置與在上層相鄰條帶中準(zhǔn)確定位和刻印第二次線是在一個(gè)條帶中同 時(shí)發(fā)生，因此刻印處理沒(méi)有增加多少時(shí)間。唯一需要增加時(shí)間的情況是用于測(cè) 量第一條帶。在此情況中，不可能同時(shí)刻線，因此需要對(duì)整個(gè)處理過(guò)程增加時(shí) 間。但是，由于可以以允許的最大平臺(tái)速度執(zhí)行這種沿第一條帶行進(jìn)的對(duì)準(zhǔn)， 遠(yuǎn)快于刻線使用的速度，而且由于有多個(gè)條帶要刻印，多增加一條額外的行進(jìn) 路徑以便收集與第一條帶中的線的位置相關(guān)的數(shù)據(jù)，這會(huì)使整體時(shí)間有小量增 加。
只對(duì)DSA使用單一刻線位置檢測(cè)器可以使隨后的每條刻線相對(duì)每條較 早的刻線準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)及定位成單一位置。如果在每一個(gè)掃描頭上使用兩部檢測(cè)器， 且該兩部檢測(cè)器均沿著平行于刻線方向的線進(jìn)行位移及定位，以致一部檢測(cè)器 靠近相鄰條帶中的刻線的一端進(jìn)行記錄，而另一部檢測(cè)器則靠近相對(duì)的端進(jìn)行 記錄，這樣DSA技術(shù)得以大幅度地改進(jìn)。這意味著一部檢測(cè)器從掃描儀射束中 心位置位移大約刻線條帶寬度一半的距離，而兩個(gè)檢測(cè)器之間的間隔接近于整 個(gè)條帶的寬度。這樣，兩部檢測(cè)器記錄了與每一個(gè)刻線兩端相接近的位置，因 此可用于檢測(cè)各刻線段的空間及角度變化。將另一組的兩部檢測(cè)器與掃描頭連 接，安排成與第一組成90度，從而可檢測(cè)板上兩個(gè)方向中各個(gè)線的末端的位置， 而且在制作下一組刻線時(shí)可補(bǔ)償位置和角度誤差。
各種基于光學(xué)的傳感器可被用作DSA檢測(cè)器。在各種情況下要求檢測(cè) 一個(gè)薄膜中的切割線當(dāng)被另一個(gè)線覆蓋時(shí)的位置。這意味著在刻印位置處薄膜 的透光性通常會(huì)發(fā)生很大變化，因此可輕易地測(cè)到透光率的變化。


現(xiàn)將參照附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案作出描述
12圖1示出適于由本發(fā)明中描述的方法刻印太陽(yáng)能板的安排的概要圖，其 中單一掃描儀組件平行于矩形板的長(zhǎng)邊進(jìn)行刻線；
圖2示出適于由本發(fā)明中描述的方法刻印太陽(yáng)能板的安排的概要圖，其 中兩個(gè)平行的掃描儀組件平行于矩形板的短邊進(jìn)行刻線；
圖3示出太陽(yáng)能板刻印工具的安排，具有與檢測(cè)器連接的單一掃描儀組
件，用于使新刻線組與現(xiàn)有的刻線位置動(dòng)態(tài)刻印對(duì)準(zhǔn)；
圖4示出太陽(yáng)能板刻印工具的安排，具有兩部掃描儀，每部掃描儀帶有 多個(gè)檢測(cè)器，用于使新刻線組與現(xiàn)有的刻線在角度和位置上動(dòng)態(tài)刻印對(duì)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式
圖l，由玻璃、金屬或聚合基板組成的大型平太陽(yáng)能板11涂有ITO或其 它導(dǎo)電或半導(dǎo)電層或組合層，該太陽(yáng)能板被裝在可使其在一個(gè)軸X中移動(dòng)的平 臺(tái)系統(tǒng)上。要求在該涂層中刻印多條并行的線，這些線在X方向中與矩形板的 長(zhǎng)邊平行。來(lái)自激光器的射束12經(jīng)過(guò)雙軸掃描儀組件13并通過(guò)透鏡14聚焦 到板表面上，目的是在板上刻線15。掃描儀組件被裝在該板上方的臺(tái)架的移動(dòng) 滑架上，使得它能夠在方向Y中移動(dòng)。涂層中與X軸平行的一排排刻線制作出 一連串如圖所示的條帶16,其中每一個(gè)條帶的寬度是該板總長(zhǎng)度的一小部分。 通過(guò)使掃描儀在Y方向中連續(xù)地移動(dòng)，同時(shí)在X方向中在條帶的寬度上方使掃 描儀組件偏離射束來(lái)制作每一個(gè)條帶。這種處理方法被稱為蝶形領(lǐng)結(jié)式掃描 (BTS)。當(dāng)掃描儀在Y方向中在整塊板上移動(dòng)之后，該板在X方向中步進(jìn)一段 相當(dāng)于條帶16寬度的距離，再重復(fù)該處理方法，使掃描儀沿相反的Y方向移 動(dòng)。整塊板區(qū)域上刻印出多條平行的條帶，這些條帶在多個(gè)條帶17之間的邊界 處充分重迭，目的是在板的整個(gè)長(zhǎng)度上進(jìn)行連續(xù)的刻印。
圖2,該圖示出一種比圖1更復(fù)雜的安排，以滿足在太陽(yáng)能板涂層中平 行于該矩形板的短邊進(jìn)行刻線的要求。板21被裝在可使其在X方向中移動(dòng)的 平臺(tái)上。兩個(gè)激光束22，22，定向到兩個(gè)掃描儀組件23,23，，這兩個(gè)掃描儀組 件在Y方向中的間隔距離是該板寬度的一半。這些掃描儀組件被裝在板上方臺(tái) 架的滑架上，可使它們?cè)赮方向中移動(dòng)。通過(guò)在X方向中連續(xù)地移動(dòng)該板，并 用兩個(gè)掃描頭同一時(shí)間進(jìn)行BTS刻印操作，以在板的整個(gè)區(qū)域刻印一連串與長(zhǎng)軸平行的條帶。當(dāng)板的整個(gè)長(zhǎng)度都被覆蓋后，掃描儀在Y方向中步進(jìn)了一段相 當(dāng)于條帶寬度的距離，重復(fù)該處理步驟。在特定情況下，如圖2所示，板上只需 要兩條路徑來(lái)完成刻印操作，但實(shí)踐中很可能需要更多的路徑。
圖3,該圖示出類似于圖1的安排的俯視圖，其中太陽(yáng)能板31可在X方 向中移動(dòng)，而掃描儀組件32可在Y方向中在板上方移動(dòng)。太陽(yáng)能板具有一或 多層己經(jīng)涂敷的薄膜層，這些薄膜層已于早前經(jīng)過(guò)激光刻印33,板上已被涂上 另外一層，而且需要在平行于且非?？拷F(xiàn)有的線的頂部涂層中再刻印一組新 線34。在此情況中，檢測(cè)器裝置35被裝在掃描儀組件上，如圖所示。檢測(cè)器面 朝下，并與Y軸平臺(tái)中的編碼器聯(lián)合用于檢測(cè)和記錄板上現(xiàn)有的刻線33的位 置。檢測(cè)器在X方向中從掃描儀射束中心位置進(jìn)行位移，以能在與正被處理的 條帶37相鄰的條帶36內(nèi)的一點(diǎn)處觀察該板的表面。圖中所示的檢測(cè)器與射束 線中心隔開(kāi)一段距離，該距離大約等于刻印條帶寬度36,也就是說(shuō)，檢測(cè)器記 錄與相鄰條帶的中心相應(yīng)的線位置數(shù)據(jù)。檢測(cè)器可被裝在于X和Y方向中從掃 描儀射束中心進(jìn)行過(guò)位移的其它位置，只要它在下一條待刻印的條帶內(nèi)某位置 點(diǎn)處可觀察該板的表面即可。在BTS刻印操作期間，將相鄰條帶中現(xiàn)有刻線位 置上的一個(gè)條帶數(shù)據(jù)收集和儲(chǔ)存在合適的計(jì)算機(jī)中。該板在X方向中進(jìn)行步進(jìn), 使得已經(jīng)測(cè)量的條帶被置于掃描儀下方，經(jīng)處理的刻線位置數(shù)據(jù)被下載到掃描 儀控制器，然后用經(jīng)處理的數(shù)據(jù)對(duì)已測(cè)的條帶進(jìn)行BTS線刻印操作，經(jīng)處理的
數(shù)據(jù)用于在掃描期間校正射束的軌跡，以補(bǔ)償現(xiàn)有刻線離期望位置的偏差。
圖3示出通過(guò)板上的9條掃描路徑完全處理的板的特殊情況，板上呈現(xiàn) 出刻線互連的9條條帶。該圖標(biāo)出第二條路徑中段的處理情況。掃描儀在Y方 向中朝向圖的頂部移動(dòng)，掃描儀正在刻印其下方條帶中的第二刻印段，同時(shí)頭 部上的檢測(cè)器正在檢測(cè)下一個(gè)待刻印的條帶中先前層刻線段的位置。
圖4示出類似于圖2的安排的俯視圖，其中，太陽(yáng)能板41可在X方向中 移動(dòng)，兩個(gè)掃描儀組件42,42'可在Y方向中在板上方移動(dòng)。太陽(yáng)能板41具有 一或多層已經(jīng)涂敷的薄膜層，這些薄膜層已于早前經(jīng)過(guò)激光刻印43,板41上己 被涂上另外一層。需要在平行于且非?？拷F(xiàn)有的線的頂部涂層中再刻印一組 新線44。在此情況中，兩個(gè)檢測(cè)器45, 45'與每一個(gè)掃描儀組件連接，如圖所 示。這些檢測(cè)器都面朝下，并與X軸平臺(tái)中的編碼器聯(lián)合用于檢測(cè)和記錄板上
14現(xiàn)有刻線43的位置。這些檢測(cè)器在Y方向中從掃描儀射束中心位置進(jìn)行位移，以能在與正被處理的條帶相鄰的條帶內(nèi)靠近現(xiàn)有刻線段的端部位置處觀察該板的表面。圖中所示的這些檢測(cè)器與射束線中心分別隔開(kāi)一段距離，該距離大
約等于刻印條帶寬度的一半以及刻印條帶寬度46的一倍半，也就是說(shuō)，這些檢
測(cè)器記錄與相鄰條帶中的線的端部相應(yīng)的線位置數(shù)據(jù)。這些檢測(cè)器可相對(duì)于掃描儀被裝在其它位置，只要它們?cè)谙乱粋€(gè)待刻印的條帶內(nèi)靠近刻線端部的某位
置點(diǎn)處可觀察該板的表面即可。在第二級(jí)BTS刻印操作期間，將相鄰條帶中現(xiàn)有刻線兩端位置上的一個(gè)條帶數(shù)據(jù)收集并儲(chǔ)存在合適的計(jì)算機(jī)中。掃描儀在Y方向中步進(jìn)，使得己經(jīng)測(cè)量的條帶被置于該掃描儀下方，經(jīng)處理的刻線端部位置數(shù)據(jù)被下載到掃描儀控制器，然后用經(jīng)處理的數(shù)據(jù)對(duì)已測(cè)的條帶進(jìn)行BTS線刻印操作，經(jīng)處理的數(shù)據(jù)用于在掃描期間校正射束的軌跡，以補(bǔ)償現(xiàn)有刻線與期望位置在空間和角度方面的偏差。
圖4,該圖示出通過(guò)板上三條路徑完全處理的板的特殊情況，掃描儀下方呈現(xiàn)出刻線互連的六個(gè)條帶。該圖標(biāo)出第二路徑中段的處理情況。該板在X方向中朝向圖的右邊移動(dòng)，兩個(gè)掃描頭正在刻印它們下方條帶中的第二刻印段,
同時(shí)每一個(gè)掃描頭上的兩個(gè)檢測(cè)器正在檢測(cè)下一個(gè)待刻印的條帶中先前層刻線段的位置和角度。
權(quán)利要求
1. 一種利用激光束掃描儀組件(13)在板上的薄涂層中準(zhǔn)確地進(jìn)行激光刻線的方法，所述板通常是太陽(yáng)能板(11)，所述激光束掃描儀組件(13)包括光學(xué)系統(tǒng)和掃描儀透鏡，其特征在于，所述方法包括以下步驟使用掃描儀組件(13)使激光束(12)在第一方向(X)中移動(dòng)，以在板(11)上刻印線段(15)，所述線段(15)是所需總的線長(zhǎng)度的一小部分；在垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)中相對(duì)于板(11)連續(xù)地移動(dòng)掃描儀組件(13)，以形成刻線的條帶(16)；將掃描儀組件(13)定位，以致在待處理的每下一個(gè)條帶中的刻線的起始位置與已處理的上一個(gè)條帶中的刻線的完成位置末端準(zhǔn)確地重迭，從而使所有的刻線互相連接；以及重復(fù)上述的使用和移動(dòng)步驟來(lái)形成多個(gè)平行的刻線條帶，從而用連續(xù)的刻線來(lái)覆蓋所述板的整個(gè)區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟提供光 學(xué)系統(tǒng)和掃描儀透鏡(13)以使激光束(12)在板(11)的表面上聚焦。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟提供光 學(xué)系統(tǒng)和掃描儀透鏡(13)以使激光束(12)在板(11)的表面上成形、均質(zhì)化且成像。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，使用一個(gè)以上的掃描儀組件 (23,23，,圖2),每一個(gè)組件(23,23')被平行地使用。
5. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法是在真空腔 內(nèi)實(shí)施的。
6. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以 下步驟提供連接到掃描儀(42)的單一檢測(cè)器(45'),使得在初次刻印操作之后的第二次刻印操作期間，該檢測(cè)器(45)用于檢測(cè)板(41)上與正被處理的條帶相鄰的區(qū)域 中現(xiàn)有的層上的先前刻線(43)的位置，以便相對(duì)于初次刻印操作準(zhǔn)確地設(shè)置第二次 刻印操作。
7. 如權(quán)利要求2， 3, 4或5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步 驟提供連接到每一個(gè)掃描儀(42)的至少兩部檢測(cè)器(45,45')，使得在第二次刻印 操作期間，檢測(cè)器(45， 45')用于檢測(cè)板(41)上與正被處理的條帶相鄰的區(qū)域中現(xiàn)有 的層上的先前刻線的端部位置，以便相對(duì)于初次刻印操作在角度和位置方面準(zhǔn)確 地設(shè)置第二次刻印。
8. —種由任何前述權(quán)利要求所述的方法制作的產(chǎn)品。
全文摘要
一種利用包括光學(xué)系統(tǒng)和掃描儀透鏡的激光束掃描組件(13)在板(典型為太陽(yáng)能板(11))的薄涂層中準(zhǔn)確地進(jìn)行激光刻線的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟使用掃描組件(13)使激光束(12)在第一方向(X)中移動(dòng)，以在板(11)上刻印線段(15)，所述線段為所需總長(zhǎng)度的一小部分；在垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)中相對(duì)于板(11)連續(xù)地移動(dòng)掃描組件(13)，以形成刻線條帶(16)；將掃描組件(13)定位，以致在待處理的每下一個(gè)條帶中的刻線起始位置與已處理的上一個(gè)條帶中的刻線完成位置端準(zhǔn)確地重迭，從而使所有刻線互相連接；以及重復(fù)上述的使用和移動(dòng)步驟來(lái)形成多條平行的刻線條帶，從而用連續(xù)的刻線覆蓋板的整個(gè)區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L27/142GK101506999SQ200780028022
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月14日
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