專利名稱：激光刻印處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多個平行激光刻印的制作方法，用于分割大型薄膜太陽能板并 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 要使太陽能板高速運(yùn)動的情況下快速及準(zhǔn)確地刻印，并允許使用測量系統(tǒng)，可 相對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)：
多年來眾所周知，利用激光來刻印建立在太陽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)，以致于由整個板產(chǎn)生的 電壓是通過每一個單元和若干個單元內(nèi)潛在形成的產(chǎn)品提供的。典型的板被分 割成50-100個單元，以致整個板的輸出電壓在50伏特的范圍內(nèi)。JP10209475 對使用的標(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。用于刻印個別層的激光束有時是從玻璃板的涂覆側(cè)進(jìn)行施加，但也可以 從相對側(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 (532mm)處操作的激光。甚至有時候會使用UV激光。激光通常會形成脈動，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)上制作太陽能板。在此情況 下，輻射不可能穿過基板，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 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間內(nèi)用太陽能板處理工具來制作遠(yuǎn)超過100m的每層總刻印長度。 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，必須使板非?？焖俚匾苿?。為了避免板超速，常常會使用多 個固定的平行光學(xué)頭。舉例來說，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束平行射束來進(jìn)行處理，時間在100秒以內(nèi)，板移動的最 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 臺系統(tǒng)作高速往復(fù)運(yùn)動，也會導(dǎo)致性能不可靠。還有另一種方法是使用單一射束來刻印所有的線，但是使用檢流計(jì)傳動 反射鏡掃描儀系統(tǒng)(galvanometer driven mirror scanner system)會導(dǎo)致射束高速 移動。美國專利申請公開號US2003/0209527A1描述了這種情況。使用掃描儀 系統(tǒng)使激光束以4m/s的速度移動橫跨600mm寬的板的整個寬度，同時，在正 交方向中移動該板并使其通過掃描儀組件。本發(fā)明的有效性在于，不需要使板高速運(yùn)動，而且只使用一束射束，但 問題是為了覆蓋板的整個寬度，必須使用具有大掃描場的掃描儀透鏡。這通常 意味著透鏡具有相當(dāng)長的焦距。經(jīng)常還需要使用帶第三軸的掃描儀系統(tǒng)來動態(tài) 調(diào)節(jié)每次掃描期間的射束擴(kuò)展，目的是在整個板寬度上保持聚焦。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)?在制作過程中板會變形且尺寸會發(fā)生變化，因此需要測量先前刻印的位置，并 通過調(diào)節(jié)掃描儀運(yùn)動作出補(bǔ)償，從而保持準(zhǔn)確的相對的定位。通過測量加載后 的板上的最初和最后的刻印位置，很容易就能做到整個板擴(kuò)展或收縮的全局測 量。通過工具調(diào)節(jié)控制板運(yùn)動的參數(shù)，可使用該數(shù)據(jù)來校正這些全局的變化, 甚至校正透鏡的局部傾斜。然而，簡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實(shí)施，該方法可以克服所述的所有限制而且可使用動態(tài)調(diào) 準(zhǔn)系統(tǒng)來確保相對于先前的刻印準(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，以在板(ll)上刻印線 段(15),這些線段是需要的總線長度的一小部分；在垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)中相對于板(11)連續(xù)地移動組件
(13),以形成刻線條帶(16);
將掃描儀組件(13)定位，以使每一個接下來待處理的帶中的刻線的起始 位置與上一個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，該檢測器(45)用于檢測板(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連接到每一個掃描儀(42)的檢測器(45,45'),以致 于在第二次刻印操作期間，檢測器(45, 45')用于檢測板(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)的長度 被限制為所需總線長度的一小部分，而非全線長度。結(jié)果，需要多條條帶來刻 印全長度的線。這意味著除了通過掃描儀組件使射束移動外，還需要使基板在 兩個軸中相對于掃描儀組件而移動，以覆蓋全區(qū)域。
舉個例子，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 處理該板。由掃描儀刻印的線長度被限制為板寬度的五分之一，則掃描長度為 120mm,需要5個條帶來覆蓋全板區(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于掃描頭連續(xù)地移動該板，同時進(jìn)行BTS掃描，從而在 寬度為120mm的條帶上刻線。該板在1200mm全長度上移動后，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，通過將掃描長度限定為刻線長度 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) 尺寸以及將場尺寸定位至lm或更大是很困難的。
本發(fā)明刻印太陽能板的再一個主要優(yōu)點(diǎn)在于，通過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，舉個例 子，如果太陽能板的尺寸為2.0xl.6m,則需要100次平行于長邊的刻印。在此 情況中，使用四套掃描組件。每一個掃描頭可由其本身的激光器提供，或者根 據(jù)處理方法，可使用來自激光器的射束的一小部分。
這四個掃描儀被裝在板上方的臺架的移動滑架上，且這些掃描儀以板寬的四分之一間隔開，在此例中為400mm。該板被裝在單軸平臺上，因此它可以 在與臺架正交的方向中移動。該處理方法如下
1) 該板移動，以使掃描儀位于該板的前邊的上方。
2) 掃描儀滑架在臺架上移動，以使一個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，在100mm寬的條帶中刻印一連串線，這些線平行于該板的 長側(cè)邊。
4) 掃描儀滑架移動越過一段距離，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長度的條帶。
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 條帶的第二個刻線條帶，其中， 一個條帶中的線的端部與下一個條帶中的端部 準(zhǔn)確地重合。
6) 重復(fù)此處理步驟20次，以產(chǎn)生20個條帶，且整個板表面被連續(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，以使成排的掃描儀位于該板的前邊的上方。
2) 掃描儀滑架在臺架上移動，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邊的方向中連續(xù) 地移動，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) 該板移動超過2.0m總長度，在板表面上產(chǎn)生四個由多個線構(gòu)成的條帶。
5) 掃描儀臺架上的滑架向側(cè)面步進(jìn)100mm,重復(fù)上述的處理步驟，且該板 在相反方向中移動以多產(chǎn)生與第一組鄰接的四個條帶。
6) 重復(fù)此處理步驟2次以上，直到全部16個條帶都已產(chǎn)生且整個板區(qū)域都 已被覆蓋為止。
在上述各例子中，使用四個掃描頭只是為了舉例說明該處理方法。1至8 個甚或更多數(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
9間。因?yàn)榧尤敫嗟膾呙桀^，掃描儀通過板的總次數(shù)或每一個掃描儀越過板的 總行程將會減少，從而減少處理的時間。
在上述各例子中，使用長度為100或120mm的掃描線只是用于舉例說明該 處理方法。任何掃描線長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，且每個條帶中的刻線長度一般在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 可使用長焦距透鏡，且刻線長度達(dá)至200mm或更高是可能的。
對這種有效刻印太陽能板的方法的主要要求是，條帶之間的接合區(qū)必須不 會導(dǎo)致基板損壞或以任何方式限制太陽能板的性能。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導(dǎo)致該板的有效操作有任何問題。對于在玻璃 基太陽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)射束通過玻璃時額外的輻照不 會產(chǎn)生其它影響。如果激光波長和能量密度選擇正確的話，通常無論什么樣的
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。或者，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)置成在一個軸中移動，而承載掃描儀的 滑架在正交的軸中移動。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，通過移動該板上方的臺架而使掃描儀在兩個軸中移動。或者，可將掃 描儀保持固定，而使該板在兩個軸中移動。
對于該板在一個方向中移動而掃描儀在其它方向中移動的安排，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)的一個軸中水平移動，掃描 儀組件則在該真空腔上面的臺架上的正交方向內(nèi)移動，而激光束向下通過窗口 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 方向中的移動以及掃描儀在豎直方向中的移動是一種實(shí)用的安排。這種安排對 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。
在刻印太陽能板期間發(fā)生的其中一個主要問題是在板表面上準(zhǔn)確控制 刻印位置。大部分太陽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于先前的刻印非常準(zhǔn)確地設(shè)置。對于在一連串相當(dāng)窄的條 帶中制作短長度刻線的情況，這里描述的本發(fā)明的一個主要優(yōu)點(diǎn)在于，可輕易 地實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)配置來測量該板上鄰接著正被刻線的條帶的現(xiàn)有刻線的位置。儲存 所收集的數(shù)據(jù)，并在隨后刻印經(jīng)測量的條帶時用該數(shù)據(jù)來校正掃描儀軌跡。以 此方式，系統(tǒng)在下一個待刻印的條帶中連續(xù)地測量先前刻線的準(zhǔn)確位置，同時 相對于每一個條帶中的初次刻線準(zhǔn)確地設(shè)置第二次的刻印。我們將這種對準(zhǔn)技
術(shù)稱為"動態(tài)刻印對準(zhǔn)"(DSA)。
通過將合適的檢測器與每一個掃描頭連接，就能以其最簡單的方式實(shí)現(xiàn)
動態(tài)刻印對準(zhǔn)(DSA)。該檢測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, 或板在掃描儀下面移動，檢測器記錄下一個待處理的條帶中的刻線的位置。當(dāng) 檢測器記錄現(xiàn)有刻線時，臺架上或板平臺上的編碼器位置作為刻線位置的參考 被記錄下來。對條帶中所有刻線重復(fù)此步驟。當(dāng)整個條帶已刻印完成后，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，該數(shù)據(jù)經(jīng)處理并被下 載到掃描儀控制器上?？梢栽诎寤驋呙鑳x從剛被激光刻印的條帶上的位置移動 到剛被測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)來校正掃描儀的移動，因此針對先前刻線的小位移，來 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，每一個掃描頭需要連接兩部檢測器。這兩部檢測器彼此成90度角裝設(shè)，且和平行于兩個平臺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器位于相鄰的 條帶的上面。
這種動態(tài)刻印對準(zhǔn)(DSA)方法非常有效，因?yàn)樗试S所有待測量的線的 刻印位置發(fā)生局部變化，而且不需要在大幅度減慢整個刻印處理過程的情況下
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條帶中同 時發(fā)生，因此刻印處理沒有增加多少時間。唯一需要增加時間的情況是用于測 量第一條帶。在此情況中，不可能同時刻線，因此需要對整個處理過程增加時 間。但是，由于可以以允許的最大平臺速度執(zhí)行這種沿第一條帶行進(jìn)的對準(zhǔn)， 遠(yuǎn)快于刻線使用的速度，而且由于有多個條帶要刻印，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)，這會使整體時間有小量增 加。
只對DSA使用單一刻線位置檢測器可以使隨后的每條刻線相對每條較 早的刻線準(zhǔn)確對準(zhǔn)及定位成單一位置。如果在每一個掃描頭上使用兩部檢測器， 且該兩部檢測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，而另一部檢測器則靠近相對的端進(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，而兩個檢測器之間的間隔接近于整 個條帶的寬度。這樣，兩部檢測器記錄了與每一個刻線兩端相接近的位置，因 此可用于檢測各刻線段的空間及角度變化。將另一組的兩部檢測器與掃描頭連 接，安排成與第一組成90度，從而可檢測板上兩個方向中各個線的末端的位置， 而且在制作下一組刻線時可補(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檢測器。在各種情況下要求檢測 一個薄膜中的切割線當(dāng)被另一個線覆蓋時的位置。這意味著在刻印位置處薄膜 的透光性通常會發(fā)生很大變化，因此可輕易地測到透光率的變化。


現(xiàn)將參照附圖對本發(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能板的安排的概要圖，其 中兩個平行的掃描儀組件平行于矩形板的短邊進(jìn)行刻線；
圖3示出太陽能板刻印工具的安排，具有與檢測器連接的單一掃描儀組
件，用于使新刻線組與現(xiàn)有的刻線位置動態(tài)刻印對準(zhǔn)；
圖4示出太陽能板刻印工具的安排，具有兩部掃描儀，每部掃描儀帶有 多個檢測器，用于使新刻線組與現(xiàn)有的刻線在角度和位置上動態(tài)刻印對準(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，該太陽能板被裝在可使其在一個軸X中移動的平 臺系統(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 長邊平行。來自激光器的射束12經(jīng)過雙軸掃描儀組件13并通過透鏡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架的移動 滑架上，使得它能夠在方向Y中移動。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,其中每一個條帶的寬度是該板總長度的一小部分。 通過使掃描儀在Y方向中連續(xù)地移動，同時在X方向中在條帶的寬度上方使掃 描儀組件偏離射束來制作每一個條帶。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。整塊板區(qū)域上刻印出多條平行的條帶，這些條帶在多個條帶17之間的邊界 處充分重迭，目的是在板的整個長度上進(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方向中移動的 平臺上。兩個激光束22，22，定向到兩個掃描儀組件23,23，，這兩個掃描儀組 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 架的滑架上，可使它們在Y方向中移動。通過在X方向中連續(xù)地移動該板，并 用兩個掃描頭同一時間進(jìn)行BTS刻印操作，以在板的整個區(qū)域刻印一連串與長軸平行的條帶。當(dāng)板的整個長度都被覆蓋后，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，其中太陽能板31可在X方 向中移動，而掃描儀組件32可在Y方向中在板上方移動。太陽能板具有一或 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，檢測器裝置35被裝在掃描儀組件上，如圖所示。檢測器面 朝下，并與Y軸平臺中的編碼器聯(lián)合用于檢測和記錄板上現(xiàn)有的刻線33的位 置。檢測器在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。圖中所示的檢測器與射束 線中心隔開一段距離，該距離大約等于刻印條帶寬度36,也就是說，檢測器記 錄與相鄰條帶的中心相應(yīng)的線位置數(shù)據(jù)。檢測器可被裝在于X和Y方向中從掃 描儀射束中心進(jìn)行過位移的其它位置，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 置上的一個條帶數(shù)據(jù)收集和儲存在合適的計(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)對已測的條帶進(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，掃描儀正在刻印其下方條帶中的第二刻印段，同時頭 部上的檢測器正在檢測下一個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，太陽能板41可在X方向中 移動，兩個掃描儀組件42,42'可在Y方向中在板上方移動。太陽能板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，兩個檢測器45, 45'與每一個掃描儀組件連接，如圖所 示。這些檢測器都面朝下，并與X軸平臺中的編碼器聯(lián)合用于檢測和記錄板上
14現(xiàn)有刻線43的位置。這些檢測器在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器與射束線中心分別隔開一段距離，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，這些檢
測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)。這些檢測器可相對于掃描儀被裝在其它位置，只要它們在下一個待刻印的條帶內(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條帶數(shù)據(jù)收集并儲存在合適的計(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)對已測的條帶進(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，兩個掃描頭正在刻印它們下方條帶中的第二刻印段,
同時每一個掃描頭上的兩個檢測器正在檢測下一個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，以在板(11)上刻印線段(15)，所述線段(15)是所需總的線長度的一小部分；在垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)中相對于板(11)連續(xù)地移動掃描儀組件(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條帶中的刻線的起始位置與已處理的上一個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)上述的使用和移動步驟來形成多個平行的刻線條帶，從而用連續(xù)的刻線來覆蓋所述板的整個區(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，使用一個以上的掃描儀組件 (23,23，,圖2),每一個組件(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，該檢測器(45)用于檢測板(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掃描儀(42)的至少兩部檢測器(45,45')，使得在第二次刻印 操作期間，檢測器(45， 45')用于檢測板(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，以在板(11)上刻印線段(15)，所述線段為所需總長度的一小部分；在垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)中相對于板(11)連續(xù)地移動掃描組件(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條帶中的刻線起始位置與已處理的上一個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)上述的使用和移動步驟來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區(qū)域。
文檔編號H01L27/142GK101506999SQ200780028022
公開日2009年8月12日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月14日
發(fā)明者R·巴恩 申請人:厄利肯鮑澤斯涂層(英國)有限公司