特許 6407958 複数のレーザビーム群を形成するための装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6407958

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】複数のレーザビーム群を形成するための装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/067 20060101AFI20181004BHJP

   B23K 26/364 20140101ALI20181004BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20181004BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20181004BHJP

   C03B 33/02 20060101ALI20181004BHJP

   H01S 3/101 20060101ALI20181004BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/067

   B23K26/364

   B23K26/064 Z

   H01L21/78 B

   C03B33/02

   H01S3/101

【請求項の数】15

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-503716(P2016-503716)

(86)(22)【出願日】2014年3月13日

(65)【公表番号】特表2016-523710(P2016-523710A)

(43)【公表日】2016年8月12日

(86)【国際出願番号】GB2014050762

(87)【国際公開番号】WO2014147375

(87)【国際公開日】20140925

【審査請求日】2017年3月13日

(31)【優先権主張番号】1305303.8

(32)【優先日】2013年3月22日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】512104823

【氏名又は名称】エム−ソルヴ・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ブラントン アダム ノース

(72)【発明者】

【氏名】ヘンリー サイモン ジョン

【審査官】 奥隅 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０２２６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２９２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１３５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５９２２２２４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５１８２７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００−２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直接レーザスクライブを用いてワークピース内に複数のスクライブ溝を形成するように構成される装置であって、
第１のレーザビームを受けて当該第１のレーザビームを複数の第２のレーザサブビームに分割するように配置される第１の回折光学素子、及び、前記複数の第２のレーザサブビームを受けて当該第２のレーザサブビームを第３のレーザサブビームの２つ以上の群に分割するように配置される第２の回折光学素子が上に取り付けられるプロセスヘッド、並びに、
前記プロセスヘッドに対して第１の軸と平行な方向に前記ワークピースを動かすことで、前記第３のレーザサブビームを用いて前記第１の軸に沿って延びる複数のスクライブ溝を形成する手段、
を備え、
前記第１の回折光学素子及び前記第２の回折光学素子の配置は、前記第１の軸に対して垂直な方向における前記群の分離が、前記第１の回折光学素子をその光学軸を中心として回転させることにより調整可能となるようになされ、且つ、
前記第１の回折光学素子及び前記第２の回折光学素子の配置はさらに、前記第１の軸に対して垂直な方向における各群内での前記第３のレーザサブビームの分離が、前記第２の回折光学素子をその光学軸を中心として回転させることにより調整可能となるようになされることで、前記第３のレーザサブビーム、及び、前記第１の軸に平行な前記ワークピースと前記プロセスヘッドとの間での相対運動によって形成される前記スクライブ溝間の分離を調整することが可能となるようになされ、
前記第１の回折光学素子及び前記第２の回折光学素子の角度的配置は、前記第１の軸に対して垂直な方向における前記群の分離が非ゼロで、かつ、前記第１の軸に対して垂直な方向における各群内での前記第３のレーザサブビームの分離が非ゼロとなるようになされる、
ことを特徴とする装置。

【請求項2】

前記第３のレーザサブビームの２つ以上の群を前記第２の回折光学素子から受けるように配置されたレンズを備え、前記第３のレーザサブビームの群が前記レンズから出力し、且つ各群内の前記レーザサブビームが実質的に平行であるように、前記レンズの、その光学軸に沿った位置が調節可能で、
任意で前記レンズはテレセントリックレンズである、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

ビームコンバイナと、第３の回折光学素子と、をさらに備え、
前記第３の回折光学素子は、前記第１のレーザビームとは異なる少なくとも１つの特性を有する第４のレーザビームを受け、且つ当該第４のレーザビームを複数の第５のレーザサブビームに分割するように配置され、
前記第５のレーザサブビームの、前記第１の軸に対して垂直の方向における分離が、前記第３の回折光学素子をその光学軸を中心として回転させることにより調整可能であり、
前記ビームコンバイナが、前記第２の回折光学素子を出た前記第３のレーザサブビームの群を、前記第３の回折光学素子を出た前記第５のレーザサブビームに結合するように配置されている、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記第３のレーザサブビームの少なくとも１つが第１のスポットを前記ワークピース上に形成し、
前記第５のレーザサブビームの１つは前記ワークピース上に第２のスポットを形成し、
前記第１のスポットと前記第２のスポットは共に、前記第１の軸に平行の方向な１本の線上に位置し、かつ、
前記第１のスポットと前記第２のスポットは前記線に沿って互いに離間するように構成される、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記第４のレーザビームの、前記第３の回折光学素子及び／又は前記ビームコンバイナへの入射方向を制御するためのビーム偏向器をさらに備え、前記第１の軸と平行の方向に沿った位置合わせを維持しつつ、前記第１のスポットと第２のスポットとの間の分離が変更され、
任意で前記ビーム偏向器は、前記第１の軸に対して垂直の面に延在する軸を中心として回転可能であるように取り付けられたミラーを含む、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記ビーム偏向器は、前記第２のスポットが、処理ラインに沿って前記第１のスポットの一の側又は他の側に選択的に配置されることを可能にするように構成され、それにより、前記第１の軸に沿った前記ワークピースの対向する両方の移動方向について、前記処理ラインに沿って前記第１のスポットを前記第２のスポットよりも必要に応じて選択的に進ませ又は遅らせることを可能にする、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記ビームコンバイナがダイクロイックミラー及び／又は偏光依存ミラーを含む、請求項３〜６のいずれかに記載の装置。

【請求項8】

前記第１の回折光学素子により生成される前記第１のレーザビームの群の分離が、前記第２の回折光学素子により生成される前記第３のレーザサブビームの分離とは異なる、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。

【請求項9】

さらに前記プロセスヘッドを２つ以上備え、
前記２つ以上のプロセスヘッドの各々の上に第１の回折光学素子及び第２の回折光学素子が取り付けられており、
前記２つ以上のプロセスヘッドの各々は、当該ワークピースの直接のレーザスクライビングを実行するために前記ワークピースに対して移動可能である、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。

【請求項10】

前記第１のレーザビームを前記プロセスヘッドの一方又は各々に提供するように配置された第１のレーザ源をさらに備え、
任意で前記第４のレーザビームを前記プロセスヘッドの一方又は各々に提供する第２のレーザ源を備える、請求項３〜７のいずれかに記載の装置。

【請求項11】

前記第１の回折光学素子により提供される前記第３のレーザサブビームの群の分離における調整が、前記第２の回折光学素子により提供される各群における前記第３のレーザサブビーム間の分離における調整とは異なるよう、前記第１の回折光学素子及び前記第２の回折光学素子が構成されている、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。

【請求項12】

直接レーザスクライブを用いてワークピース内に複数のスクライブ溝を形成するための方法であって、
第１のレーザビームを第１の回折光学素子（ＤＯＥ）を通過させることにより、当該第１のレーザビームを複数の第２のレーザサブビームに分割するステップと、
前記第２のレーザサブビームを第２の回折光学素子（ＤＯＥ）を通過させることにより、前記複数の第２のレーザサブビームを第３のレーザサブビームの２つ以上の群に分割するステップと、
前記第１の回折光学素子及び前記第２の回折光学素子に対して第１の軸と平行な方向に前記ワークピースを動かすステップ、
前記ワークピースが前記第１の回折光学素子及び前記第２の回折光学素子に対して前記第１の軸と平行な方向に動いている間に前記第３のレーザサブビームを用いて複数のスクライブ溝を形成することで、前記複数のスクライブ溝は前記第１の軸に沿って延びて形成される、ステップ、
前記第１の回折光学素子をその光学軸を中心として回転させることにより、前記群の、第１の軸に対して垂直の方向における分離を調整するステップと、
前記第２の回折光学素子をその光学軸を中心として回転させることにより、前記第３のレーザサブビームの各群内での、前記第１の軸に対して垂直の方向における分離を調整するステップと、
前記第１の軸に対して垂直な方向における前記群の分離が非ゼロで、かつ、前記第１の軸に対して垂直な方向における各群内での前記第３のレーザサブビームの分離が非ゼロとなるように、前記第１の回折光学素子及び前記第２の回折光学素子の角度的配置を調節するステップ、を含む、方法。

【請求項13】

前記第３のレーザサブビームの群の、前記第１の軸に対して垂直の第１の方向における分離を調整するために、第１の回折光学素子の、その光学軸を中心とした回転が用いられ、
前記第３のレーザサブビームの各群における、前記第１の方向と同一の、前記第１の軸に対して垂直の方向における分離を調整するために、前記第２の回折光学素子の、その光学軸を中心とした回転が用いられ、且つ、
任意で前記第３のレーザサブビームの２つ以上の群が、ワークピース上で前記第１の軸に対して平行な方向での直接レーザスクライビングを実行するのに用いられる、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

ワークピース上への、前記第１の軸に対して平行な方向の直接のレーザスクライビングを実行するために、前記第３のレーザサブビームの２つ以上の群が用いられ、
前記群の中心間の、又は、前記群内の対応するサブビーム間の角度的又は空間的分離として、前記レーザビームの群間の前記分離が測定され得る、請求項１２又は１３に記載の方法。

【請求項15】

薄膜ソーラーパネルにおける相互接続部の作成に、前記第３のレーザサブビームの２つ以上の群が用いられ、
任意で１つの群における前記第３のレーザサブビームが、複数の平行なレーザスクライブを同一の相互接続部に形成するために用いられ、前記第３のレーザサブビームの隣接する群が、複数の平行なレーザスクライブを１以上の隣接する相互接続部に形成するために用いられる、請求項１２〜１４のいずれかに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のスクライビングプロセスを並行して実行できるようにレーザビームを幾つかのサブビームに分割するための方法及び装置に関する。本発明は、特に、薄膜ソーラーパネルのセル（太陽電池）を形成及び接続するための「１ステップ相互接続」（“one step interconnection”：ＯＳＩ）プロセスに適している。なぜなら、このプロセスにおいて、異なる材料層を通る複数の平行なスクライブを作成する必要があるからである。

【背景技術】

【0002】

図１は、先行技術（特許文献１）を示しており、この技術は、回折光学素子（ＤＯＥ）３により、レーザビーム１をいかにして（この場合は４つの）サブビーム２に角度方向に分割するかを示している。レンズ４がＤＯＥから適切な距離に配置されている。これにより、全てのビーム２が互いに平行になるようにレンズは全てのビーム２を偏向させる。レンズ４はビーム２を集束し、基板６の面上に焦点スポット５のライン（a line of focal spots 5）を形成する。このようなスポットのラインを用いることにより、基板がレンズとＤＯＥとの組合せに対して移動された場合に複数の平行な溝を基板に同時にスクライブできる。ＤＯＥによるビームのこのような角度的分割は、ディスプレイ、テレコミュニケーション、及び、材料処理の用途に広く用いられている。レンズを用いて、より平行に又は完全に平行になるように角度分割されたビームを偏向させることは公知の技術である。

【0003】

このような構成は、広範に、特には２次元光学スキャナと共に用いられ、この場合、入射ビームは検流計モータ駆動ミラー（ガルバノミラー）により広角度範囲にわたり２次元に偏向され、レンズはビームを集束及び偏向するために用いられる。このようなレンズは、一般に、ｆ−シータレンズと称され、出力ビームが平行か又は平行に近い場合、レンズは、テレセントリックとみなされる。一般に、レンズ後の平行な出力ビームを達成するために要求される条件は、レンズの光学中心とガルバノスキャナミラーとの距離がレンズの焦点距離に等しいことである。入射ビームがコリメートされる場合、レンズを通過したビームはレンズの焦点面に集束されるであろう。同様に、ＤＯＥ３がレンズの手前の焦点距離に配置される場合、レンズを通過したビームは平行になるであろう。レーザビーム１に平行な軸に対してＤＯＥ３を回転させると、基板面上の前記焦点スポットのラインを回転させることに留意されたい。この作用は、基板移動方向に対して垂直な方向において、基板面上の焦点スポットの、有効な分離を調整するために用いられ、これにより、基板上のスクライブライン間の間隙が容易に変更されることを可能にする。

【0004】

図２は、さらなる先行技術（特許文献２）を示し、この技術は、２つのＤＯＥの使用を示している。第１の回折光学素子（ＤＯＥ）３によりレーザビーム１は（この場合は３つの）サブビーム２に角度方向に分割される。ＤＯＥ３は集束レンズ４の付近に配置され、従って、ビーム２は、基板６上の焦点スポット５のラインに集束される。レンズ４は、角度方向に分割するビーム２を偏向させるが、ＤＯＥがレンズ付近にあるため、ビーム２は分散し続ける。第２のＤＯＥ７が、レンズの焦点面５におけるビームのプロファイル又は形状を変えるために用いられている。ＤＯＥ７が適切な位置にない場合、基板６上の焦点スポット５は、いわゆるガウス分布プロファイルを有する。ＤＯＥ７を用いることにより、焦点スポットにおけるエネルギー密度分布を、幾つかのマイクロマシニングの用途に対してより有用な異なるプロファイル、例えば「トップハット」（“top-hat”）を有するように変更できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１２／００４２３０号

【特許文献2】米国特許第７１５７６６１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図１及び図２の構成に関する問題は、スクライブラインの相対的分離を変更できる範囲が制限されることである。さらなる問題は、異なる特性を有する２つ以上のレーザスポットを溝ラインに沿って連続的にスキャニングすることにより溝を形成する２段階溝形成プロセスに関連して、これらの構成を効率的に使用することが困難なことである。

【0007】

本発明の目的は、上記の先行技術に関する問題の１以上に少なくとも部分的に対処する装置及び方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様によれば、２つ以上のレーザビームを各群が含む複数のレーザビーム群を形成するための装置が提供され、当該装置は第１の回折光学素子（ＤＯＥ）及び第２の回折光学素子（ＤＯＥ）を備え、前記第１のＤＯＥが、第１のレーザビームを受けて当該第１のレーザビームを複数の第２のレーザサブビームに分割するように配置され、前記第２のＤＯＥが、前記複数の第２のレーザサブビームを受けて当該第２のレーザサブビームの各々を第３のレーザサブビームの２つ以上の群に分割するように配置されている。前記群の、第１の軸に対して垂直の方向における分離が、前記第１のＤＯＥをその光学軸を中心として回転させることにより調整可能であり、且つ、各群内での前記第３レーザサブビームの、前記第１の軸に対して垂直の方向における分離が、前記第２のＤＯＥをその光学軸を中心として回転させることにより調整可能である。

【0009】

従って、２つの回転可能なＤＯＥを光学的に連続して設けることにより、これらのＤＯＥの両方が、受けたレーザビームのいずれをも、角度方向に分離された複数のサブビームに分割するように構成される。この装置は、例えば、基板上のサブビームにより形成されるレーザスポットの相対的分離を、先行技術による同等に単純な構造の構成よりも高い融通性で制御することを可能にする。詳細には、本発明の装置は、各群におけるスポット間の分離がスポット群間の分離とは独立に制御されうるスポットの群を提供できる。さらに、各群におけるスポット間の分離が、各群のための第１ＤＯＥの同一の回転角度により決定されるという事実により、異なる群におけるスポットが確実に同一の間隔を有することが保証される。第１のＤＯＥ及び第２のＤＯＥを回転させることによるスポット分離の制御は費用効率的に実行され、且つ、高レベルの精度での制御が容易である。

【0010】

前記レーザビーム群間の分離は、例えばビームをワークピース上に向けるために使用されるレンズの焦点における角度的分離又は空間的分離として測定されることができ、これらの分離は、前記群の中心間、又は、前記群内の対応するサブビーム間の（例えば、同一の回析次数を有する異なる群におけるサブビーム間の）分離である。これらの群は、第１の軸に沿って見たときに互いに重なっていても、重なっていなくてもよい。

【0011】

一実施形態において、本発明の装置は、前記複数の第３レーザビームの群を前記第２のＤＯＥから受けるように配置されたレンズ、例えば、テレセントリックレンズを備える。一実施形態において、レンズから出力されるレーザサブビームの群、及び、各群内のレーザサブビームが実質的に平行となるよう、前記レンズの、その光学軸に沿った位置が調節可能であり、且つ／又は、調節される。

【0012】

一実施形態において、本発明の装置は、さらに、ビームコンバイナを備え、ビームコンバイナは、第４のレーザビームからのサブビームが前記第１のレーザビーム由来のサブビームに結合されることを可能にする（例えば、このように結合されたサブビームが、基板の同一領域上に、任意選択的には前記領域内の異なる位置にて投射される）。一実施形態において、第３のＤＯＥが前記第４のレーザビームを受けるように設置及び配置され得る。一実施形態において、前記第４のレーザビームは、前記第１のレーザビームとは異なる少なくとも１つの特性（例えば、波長、パルス長、パルス繰り返し率、又は、パルスエネルギー）を有する。こうして、前記第４のレーザビームから発生されたスポットは、異なる作用を、前記基板に、及び、前記基板上に形成された材料層に対してもたらすことができる。例えば、特性の違いとは、前記基板上の少なくとも１つの層を、前記第１のレーザビーム及び第２のレーザビームの一方から発生したスポットにより除去できるが、他方のレーザビームから発生したスポットによっては除去できないというような違いである。この構成は、融通性を高め、従って、構造物をより広い範囲で基板上に好都合に作成することを可能にする。一実施形態において、前記第３ＤＯＥは、前記第４のレーザビームを複数の第５のレーザサブビームに分割するように構成され、前記第５のレーザサブビームの、前記第１の軸に対して垂直の方向における分離は、前記第３ＤＯＥをその光学軸を中心として回転させることにより調整可能である。一実施形態において、前記ビームコンバイナは、前記第２のＤＯＥを出た前記第３レーザサブビームの群を、前記第３ＤＯＥを出た前記第５のレーザサブビームに結合するように配置されている。

【0013】

一実施形態において、本発明の装置は、前記第３レーザサブビームの少なくとも１つが第１のスポットを基板上に形成し、当該第１のスポットが、前記第５のレーザサブビームの１つにより形成された第２のスポットに対し、前記第１の軸に平行な方向において実質的に位置合わせされているが当該第２のスポットから間隔を有するように構成されている。このようにして、前記第１のスポットは、前記基板が前記第１の軸に沿って移動されるときに、前記基板上の所与の位置にて前記第２のスポットより前に前記基板と相互作用させられることができる（前記第１のスポットと第２のスポットとが逆の場合も同様）。これは、前記第１のスポットが前記基板（又は当該基板上に形成された層）と、前記第２のスポットとは異なるように相互作用するように構成される場合に有用であろう。例えば、前記第１のスポットは、第１のタイプの層を除去するように構成されることができ、前記第２のスポットは、前記第１のタイプの層とは異なる第２のタイプの層を除去するように構成され得る。前記第１のタイプの層が前記第２のタイプの層より上に配置されている場合、前記第１のスポットは前記基板と、所与の位置にて前記第２のスポットより前に相互作用するよう配置されることが好都合であり、これにより前記第２のスポットが到達する前に前記第１のタイプの層が除去されて前記第２のタイプの層を露出させる。

【0014】

一実施形態において、本発明の装置は、前記第４のレーザビームの、前記第３ＤＯＥへの入射方向を制御するためのビーム偏向器をさらに備える。このビーム偏向器は、例えば、前記第１のスポットと前記第２のスポットとの間の分離を変更すること（位置の連続関数又は離散関数として）を可能にするように構成され得る。分離の偏向は、前記第１のスポットと前記第２のスポットとの、前記第１の軸に平行な方向に沿った位置合わせを維持しつつ達成され得る。従って、前記基板が前記第１の軸に沿って移動するように構成されている場合、前記第１のスポットが前記基板上の所与のポイントと相互作用する時間と、前記第２のスポットが当該ポイントと相互作用する時間との差を制御しながら変更できる。また、前記ビーム偏向器を用いれば、前記スポットが前記基板と相互作用する順番を変更することも可能である。例えば、前記ビーム偏向器を用いて、前記基板の両移動方向に関して前記第２のスポットを第１のスポットよりも遅らせることができ（この逆も可能）、これは、前記基板が方向を変えるときに第１のスポットと第２のスポットとの相対位置を切り替えることにより行われる。

【0015】

一実施形態において、前記ビーム偏向器は、前記第１の軸に対して垂直の面に延在する軸を中心として回転可能であるように取り付けられたミラーを含む。

【0016】

一実施形態において、前記第１のＤＯＥにより生成されたサブビームの群の分離、及び／又は、前記サブビームの群により基板上に形成されたスポットの分離（例えば、コリメーション後の角度的分離及び／又は空間的分離）は、前記第２のＤＯＥにより生成された前記第３レーザサブビームの分離、及び／又は、前記第３レーザサブビームにより基板上に形成されたスポットの分離よりも、大きい。別の実施形態において、前記第１のＤＯＥにより生成されたサブビームの群の分離、及び／又は、前記サブビームの群により基板上に形成されたスポットの分離（例えば、コリメーション後の角度的分離及び／又は空間的分離）は、前記第２のＤＯＥにより生成された前記第３レーザサブビームの分離、及び／又は、前記第３レーザサブビームにより基板上に形成されたスポットの分離よりも小さい。

【0017】

一実施形態において、前記第１のＤＯＥは前記第２のＤＯＥよりも入力ビームを幅狭に分割させる。例えば、前記第１のＤＯＥ及び前記第２のＤＯＥが回折格子を含む場合、前記第１のＤＯＥの周期性は第２のＤＯＥの周期性よりも長くなり得る。従って、前記第１のＤＯＥの所与の回転により生じる、レーザサブビームによりワークピース上に形成される特徴物（例えばスクライブライン）の位置の変化は、前記第２のＤＯＥの同一回転により生じる変化よりも小さくなるであろう。従って、前記第１のＤＯＥは、微細な調整を効率的に提供し、前記第２のＤＯＥは、粗い調整を提供する。この構成により、前記第１のＤＯＥと前記第２のＤＯＥとの所与の間隔のための前記第２のＤＯＥの最小寸法が低減され、これにより、これらの素子の取り付けを容易にし（例えば、前記第２のＤＯＥの寸法を大きくし過ぎずに前記第１のＤＯＥから出力される全てのビームを取り込むために、前記第１のＤＯＥの非常に近くに前記第２のＤＯＥを配置するという必要性を緩和することにより）、全寸法を小型化する。その他の実施形態において、前記第１のＤＯＥが粗い調整を提供し、前記第２のＤＯＥが微細な調整を提供するという逆の構成が用いられる。

【0018】

一実施形態において、前記第３レーザサブビームの群の１以上の各々における第３レーザサブビームに対応するワークピース上のレーザスポット間の分離は、少なくとも約５０ミクロン〜２００ミクロンの範囲で調整可能である。

【0019】

一実施形態において、前記第１のＤＯＥ及び前記第２のＤＯＥが第１のプロセスヘッドに取り付けられている。一実施形態において、前記第１のプロセスヘッドがワークピースに対してプロセスを（例えば、当該ワークピースの直接のレーザスクライビングを）実行するために移動可能である。

【0020】

一実施形態において、２つ以上のプロセスヘッドが設けられる。一実施形態において、前記２つ以上のプロセスヘッドの各々が、一実施形態に従う第１のＤＯＥ及び第２のＤＯＥを運ぶように構成されている。一実施形態において、前記２つ以上のプロセスヘッドの各々が、ワークピースに対して移動可能であり、且つ、前記ワークピースの直接のレーザスクライビングを任意選択的に独立に実行するように構成されている。

【0021】

一実施形態において、本発明の装置は第１のレーザ源を備え、このレーザ源は、前記第１のレーザビームを前記プロセスヘッドに、及び／又は、設けられていれば複数のプロセスヘッドの２つ以上に提供するように構成されている。

【0022】

一実施形態において、本発明の装置は第２のレーザ源を備え、このレーザ源は、前記第４のレーザビームを前記プロセスヘッドに、及び／又は、設けられていれば複数のプロセスヘッドの２つ以上に提供するように構成されている。

【0023】

一実施形態において、本発明の装置は、薄膜ソーラーパネルのレーザスクライビングを、例えば、当該パネルの部分間の相互接続を形成するために実行するように構成されている。

【0024】

さらなる態様によれば、２つ以上のレーザビームを各群が含む複数のレーザビーム群を形成するための方法が提供される。この方法は、第１のレーザビームが第１の回折光学素子（ＤＯＥ）を通過させることにより、当該第１のレーザビームを複数の第２のレーザサブビームに分割するステップと、前記第２のレーザサブビームが第２の回折光学素子（ＤＯＥ）を通過させることにより、これらのレーザサブビームの各々を第３のレーザサブビームの２つ以上の群に分割するステップと、前記第１のＤＯＥをその光学軸を中心として回転させることにより、前記群の、第１の軸に対して垂直の方向における分離を調整するステップと、前記第２のＤＯＥをその光学軸を中心として回転させることにより、前記第３レーザサブビームの各群内での、前記第１の軸に対して垂直の方向における分離を調整するステップと、を含む。

【0025】

一実施形態において、前記第３のレーザサブビームの群の、前記第１の軸に対して垂直の第１の方向における分離を調整するために、第１のＤＯＥの、その光学軸を中心とした回転が用いられ、且つ、前記第３レーザサブビームの各群における、前記第１の方向と同一の、前記第１の軸に対して垂直の方向における分離を調整するために、前記第２のＤＯＥの、その光学軸を中心とした回転が用いられる。従って、前記第３のレーザサブビームにより形成されるスポットとワークピースとの間の相対移動を、前記ワークピース上にレーザスクライブラインを直接形成するために用いることができる。この相対移動が前記第１の軸に平行な方向に沿っているならば、前記スクライブライン間の分離を、先に記載したように、前記第１のＤＯＥ及び／又は第２のＤＯＥの回転により調整することができる。

【0026】

一実施形態において、前記第３レーザサブビームの２つ以上の群が、薄膜ソーラーパネルの作製、例えば、相互接続を形成するために用いられる。一実施形態において、前記第３レーザサブビームの群が、複数の平行なレーザスクライブを同一の相互接続部に形成するために用いられ、第３のレーザサブビームの隣接する群が、複数の平行なレーザスクライブを１以上の隣接する相互接続部に形成するために用いられる。

【0027】

ここで、本発明の実施形態を、添付図面を参照しつつ、単に例として記載する。図面において、対応する参照符号は対応する部分を示す。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】レーザビームを分割するための、単一のＤＯＥを使用する先行技術の構成を示す。

【図2】レーザビームを分割するための第１のＤＯＥ、及び、第１のＤＯＥから出力されたビームの形状を変えるための第２のＤＯＥを使用する先行技術の構成を示す。

【図3】個々に回転可能な第１及び第２のＤＯＥと、２つのＤＯＥからの出力をコリメートするためのレンズとを備えた、複数のレーザビーム群を形成するための装置を示す。

【図4】図３の装置から出力されるスポットの構成例を示す。

【図5】図３の装置を用いて処理する例を示すための薄膜ソーラーパネルの断面図である。

【図6】図５と類似の構成であるが、異なるパワーを有するサブビームを含んで処理する例を示す。

【図7】図４のスポット構成に対応する薄膜ソーラーパネルの上面図であり、ＤＯＥの一方又は両方の回転によりスクライブライン間の間隔をどのように変更できるかを示す。

【図8】異なる特性を有する２つのレーザビームを別々のＤＯＥによりサブビームに分割し、次いで結合する構成を示す。

【図9】薄膜ソーラーパネルの上面図であり、異なるレーザ源から発生しているスポットをどのようにＯＳＩ用に用い得るかを示す。

【図10】図９の構成に対応する２段階溝形成プロセスを示すための薄膜ソーラーパネルの断面図である。

【図11】ソーラーパネルの断面を上から見た図であり、図９及び図１０に示したような単一方向の２段階溝形成プロセスをどのように展開して双方向に動作できるかを示す。

【図12】図１１に示したプロセスを実行するための追加のサブビームを生成するための方法の例を示す。

【図13】パネルを処理するために異なるレーザビームがパネルの対向する側から用いられる光学構成を示す。

【図14】異なるサブビームの群の中心が互いに重なっている構成を示す。

【図15】異なるサブビームの群の中心が互いに重なっていない構成を示す。

【発明を実施するための形態】

【0029】

［図３］
図３は、一実施形態による、レーザビームの複数の群を形成するための装置を示す。この実施形態において、第１のＤＯＥ３が、第１のレーザビーム１を複数の第２のレーザサブビームに分割するために設けられており、第２のＤＯＥ８が第１のＤＯＥ３の付近に、第２のレーザサブビームの各々を複数の第３のサブビームに分割するために設けられている。レンズ４が、ＤＯＥ３及びＤＯＥ８から適切な距離に配置されている。これにより、レンズ４を通過した全てのビームが平行か又は平行に近い状態になるような、尚且つ、これらのビームの全てが集束されて、焦点スポットの群の列を基板面６上に形成する。この特定の実施形態において、スポット群間の分離は、各群内のスポット間の分離よりも大きい。図は、３つの群２，２’及び２”を示し、これらの各々が３つの焦点スポット９，９’及び９”を有する。しかし実際、より多数又はより少数（例えば４つ又は２つ）の群が存在してもよい。図示されている実施形態において、各群内に３つのスポットが存在し、これは、例えばＯＳＩの要求条件のために好都合であろう。しかし、実際、スポットの個数がより多数又はより少数（例えば４つ又は２つ）であってもよい。

【0030】

［図４］
図４は、図３に示したような装置により形成されるスポットの群の構成例を示す。この構成は、例えば、薄膜ソーラーパネルのセルを形成及び相互接続するためのＯＳＩ用に用いられ得る。薄膜ソーラーパネル１０は複数の平行なセル１１に分割され、これらのセル１１は直列に電気的に相互接続されている。３つの相互接続部の一部を含むパネル上のエリア１２が図面右側に拡大表示されて、焦点スポットの３つの群２，２’及び２”を示しており、各群が３つの焦点スポット９，９’及び９”を含んでいる。パネルをＸ方向に移動させることにより、ビームの各群が溝１３，１３’及び１３”をパネル上の薄膜層にスクライブしてセル１４及び１４’を形成する。

【0031】

［図５］
図５は、薄膜ソーラーパネルの断面図である。基板１５（通常、ガラスからつくられる）が、薄い材料層、すなわち、底部接触層１６、半導体層１７及び上部接触層１８によりコーティングされている。例えば図３に示した光学構成を含む光学ヘッドにより生成された、３つのレーザビーム１９，１９’及び１９”から各々が成る３つのレーザビーム群が基板の上面上に集束されている。光学ヘッドを基板に対して動かすことにより、各ビームが層の１以上を除去して基板面に溝をスクライブする。また、光学ヘッドを基板の下に配置し、ビームの群２０，２０’及び２０”が透明な基板を通過するようにして薄膜材料を下から除去することもできる。図示されている例の場合、各ビーム群内及び全てのビーム群内の全てのレーザビームが同一の焦点スポット寸法及びパワーを有し、従って、図示されているように、全てのビームが材料を同一深さまで除去する。上部の２層のみを除去して底部接触層は無傷のまま残すような構成が、ＯＳＩプロセス実行のための１つの好ましい方法として適切である。

【0032】

シリコン又はＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）材料をベースとし、底部接触層が透明な誘電材料（例えば、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、又はＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）である薄膜パネルに対して、図５に示したスクライブ作業を実行するのに適したレーザは、基本波長が１０６４ｎｍ、又は、第２高調波波長が５３２ｎｍで動作するパルスＮｄ：Ｙａｇ、又はＮｄ：バナジウム酸塩ＤＰＳＳレーザである。これらのレーザは、一般的に基板の下から使用されるが、基板の上側からの作業も可能である。ＣＩＧＳ（銅、インジウム、ガリウム、セレン）材料をベースとし、底部接触層が実質的に不透明で上部接触層が透明な薄膜パネルに対して、図５に示したスクライブ作業を実行するために、ビームは、一般に、基板の上側から照射され、この場合、１０６４ｎｍ又は１５５０ｎｍで動作するＩＲ（赤外）レーザが適切である。

【0033】

［図６］
図６は、ビームの群１９，１９’及び１９”が、基板１５の上部のコーティング側に集束され、且つ／又は、その他のビームの群２０，２０’及び２０”が下側から基板を通過し、次いでコーティング層上に集束されるという点で、図５に示した構成と類似する構成を示す。しかし、図６の場合、上側の各ビーム群のビームの１つであるビーム２１のパワーがその他のビーム２２，２２’よりも高く、且つ／又は、底側の各ビーム群のビームの１つであるビーム２３がその他のビーム２４，２４’よりも高いように配置されており、従って、図示されているようにより強力なビームにより形成される溝は、より低力のビームにより形成される溝よりも深い。一実施形態において、この構成は、各ビーム群における２つのビームが上側の２層を除去して底部接触層は無傷のまま残し、そして、第３のより強力なビームが３層全てを除去して基板を露出させるように設定される。このような実施形態は、ＯＳＩプロセスを実行するための別の好ましい方法に適している。

【0034】

第２のＤＯＥ８は、第１のビームからのパワーを非対称に分割することにより、異なるパワーを有するスポットを各群内に形成するように構成され得る。これを達成するＤＯＥは公知であり、容易に入手可能である。

【0035】

［図７］
図７は、図４に示した光学的構成に対応するソーラーパネルの上面図であり、ビームにより形成されたスクライブライン間の特定の方向における間隔を、ＤＯＥの一方又は両方の回転によりどのように変更できるかを示す。図７のＡは、ビームの３つの群２，２’及び２”を示す。各群は、３つのサブビーム９，９’及び９”を含み、全てのビームが、Ｘ軸に沿って移動される基板の面上に集束されており、これにより、Ｘ軸に対して平行な複数の溝の線を形成する。図７のＢは、第１のＤＯＥがその軸を中心として（この場合、約４５度）回転され、且つ、第２のＤＯＥが図７のＡと比較して回転されていない場合を示す。この場合、基板面上のビームの群のパターンが同一角度回転し、これにより、基板面上のビームの群間の分離、すなわち、Ｘ軸に対して垂直のＹ方向におけるΔＹが低減され、形成された溝の群間の分離もまた低減する。各群内のビーム間のＹ方向における分離は変更されないままである。図７のＣは、第２のＤＯＥがその軸を中心として（この場合、約４５度）回転され、且つ第１のＤＯＥが図７のＡと比較して回転されていない場合を示す。この場合、基板面上のビームのグループの分離ΔＹは不変のままであるが、各群内のビーム間のＹ方向における分離は低減される。両方のＤＯＥを独立に回転（最大９０度まで）させることにより、各群内の溝の分離、及び、群間のＹ方向における分離を、任意の値に（最小ゼロまでも）低減することができ、それにより、パネル上の要求されるセル幅と相互接続幅とを合致させることができる。

【0036】

［図８］
図８は、異なる特性を有する２つのレーザビームが各々サブビームに分割され、次いで、これらのサブビームが基板の面上で結合される実施形態を示す。これは、例えばＯＳＩプロセスにより要求されるような、異なる深さを有する溝を、より容易に形成する。第１のＤＯＥ３が第１のレーザビーム１を複数の第２のレーザサブビームに分割する。そして、第１のＤＯＥ３の付近に配置された第２のＤＯＥ８が第２のレーザサブビームを複数の第３のサブビームに分割する。レンズ４を通過した全てのビームが平行か又は平行に近い状態であるように、且つ、これらのビームの全てが集束されて焦点スポットの群の列を基板面６上に形成するように、レンズ４が配置されている。この特定の実施形態において、スポット群間の分離は、各群内のスポット間の分離よりも大きい。図は、各々が３つの焦点スポット９，９，及び９”を有する３つの群２，２’及び２”を示しているが、実際、より多数又はより少数（例えば、４つ又は２つ）の群が存在してもよい。図示されている実施形態において、各群内に３つのスポットが存在し、これは、例えばＯＳＩの要求条件に好都合であろう。しかし、その他の実施形態において、スポットの個数が、より多数又はより少数（例えば、４つ又は２つ）であってもよい。第３のＤＯＥ２５が第４のレーザビーム２６を複数の第５のレーザサブビーム２７，２７’，２７”に分割する。例えば幾つかのＯＳＩ用に好都合な一実施形態において、第５のレーザサブビームの個数は、第１のＤＯＥにより生成される第２のレーザサブビームの個数（例えば、図示されているように３つ）と同一であるが、第５のレーザサブビームの個数がその他の個数であってもよい。第５のレーザサブビーム２７，２７’，２７”は、ビームコンバイナ光学素子４０により、レンズ４を通過して基板面６上で集束するように偏向される。一実施形態において、ＤＯＥ２５は、第５のレーザサブビームの焦点スポット２８，２８’，２８”間の間隔が、第１のＤＯＥ３の回転により画成されるサブビーム焦点スポットの群間の間隔に近いがそれよりもわずかに大きいように設計される。ＤＯＥ２５の、ＤＯＥ２５の光学軸を中心とした回転が、第５のサブビーム焦点スポット２８，２８’，２８”間の間隔と、第１のＤＯＥ３により画成されるサブビーム焦点スポット群２，２’，２”の間の、基板運動方向に対して垂直の方向における間隔とが正確に同一にされることを可能にする。一実施形態において、ビームコンバイナ光学素子４０の空間的及び／又は角度的調節が行われる。この調節は、第５のサブビーム焦点スポットが基板面上に、第３サブビームの各群により形成された溝の１つに正確に重なるように配置されるように行われ、これにより、追加のレーザアブレーション作業がこれらの溝上で実行されることが可能になる。

【0037】

一実施形態において、第４のレーザビーム２６と第１のレーザビーム１とは、以下のパラメータ、すなわち、波長、パルス長、パルス繰り返し率、又は、パルスエネルギーのうちの１以上が異なる。一実施形態（例えば、ＯＳＩ用に適し得る）において、ビームの以下の組合せの１つが用いられる。すなわち、
１）第１のレーザビーム１が５３２ｎｍ又は５２７ｎｍの可視領域で動作し、一方、第４のレーザビーム２６は、１０３０ｎｍ又は１０６４ｎｍのＩＲ領域で動作する異なる波長を有する、
２）第１のレーザビーム１及び第４のレーザビーム２６はともに、可視波長又はＩＲ波長のいずれかの同じ波長で動作するが、第１のレーザビーム１は、第１のパルス持続時間、第１の繰り返し率、及び、第１のパルスエネルギーを有し、これらの少なくとも１つが、第４のレーザビーム２６の第２のパルス持続時間、第２の繰り返し率、及び、第２のパルスエネルギーとは異なる、
３）第１のレーザビーム１は約１５５０ｎｍのＩＲ領域で動作し、一方、第４のレーザビーム２６は、これとは異なる１０３０ｎｍ又は１０６４ｎｍのＩＲ領域で動作する。

【0038】

第１のレーザビーム１と第４のレーザビーム２６とが異なる波長を有する場合、ビームコンバイナ光学素子４０は、例えば、第１のレーザビーム１（又は第１のレーザビーム１由来のサブビーム）を完全に伝達し、且つ、第４のレーザビーム２６（又は第４のレーザビーム２６由来のサブビーム）を完全に反射するように構成されたダイクロイックミラータイプの素子であり得る。このようなダイクロイックビームコンバイナは公知であり、可視レーザビームとＩＲレーザビームとを結合するために一般的に使用されている。

【0039】

第１のレーザビーム１と第４のレーザビーム２６とが同一の又は類似の波長を有する場合、ビームコンバイナ光学素子４０は、例えば、偏光ミラータイプの素子であり得る。このような実施形態において、第１のレーザビーム１（又は第１のレーザビーム１由来のサブビーム）の、コンバイナ４０の表面における偏光は、第１のレーザビーム１（又は第１のレーザビーム１由来のサブビーム）が完全に伝達されるようにｐ偏光であるように構成されることができ、また、第２のレーザビーム２６（又は第２のレーザビーム２６由来のサブビーム）の、ビームコンバイナ４０の表面における偏光は、第２のレーザビーム２６が完全に反射されるようにｓ偏光されるように構成され得る。このような偏光感受性ビームコンバイナは公知であり、同一波長を有する直交偏光されたレーザビームを結合するために一般的に使用されている。

【0040】

第１のレーザビーム（又は第１のレーザビーム由来のサブビーム）と第４のレーザビーム（又は第４のレーザビーム由来のサブビーム）とが異なる波長を有する場合、両方のビームが同一のレンズにより集束されるため、両方のビームが基板面上に集束することを保証するためには、ビームの一方又は両方のコリメーションに関する制御が必要であろう。

【0041】

［図９］
図９は、薄膜ソーラーパネル１０の上面図であり、セルの形成及び相互接続のためのＯＳＩ用に用いられ得るような、第１のレーザビーム及び第４のレーザビームから発生したスポットの群の１つの構成を示す。薄膜ソーラーパネル１０は複数の平行なセル１１に分割され、これらのセル１１は直列に電気的に相互接続されている。パネル上のエリア１２が図面右側に拡大表示されて、第１のレーザビームにより生成された焦点スポット９，９’及び９”の１つの群を示している。パネルをＸ方向に移動させることにより、ビームが溝１３，１３’及び１３”をパネル上の薄膜層にスクライブしてセル１４とセル１４’との間に相互接続構造の基盤を形成する。３つの焦点スポットの全てにおけるレーザパワーが同一であるならば、３つの溝の全てが同一深さまで形成される。典型的なＯＳＩプロセスにおいて、これは、図５に示されているように、上側の２層が除去され、下側の電極層が無傷のまま残されることを意味するであろう。この実施形態において、図８に示されているように、第４のレーザビーム２６はサブビームに分割されるよう形成され、第１のレーザビームからのサブビームと結合される。第４のレーザビームから生成されたサブビームは、焦点スポットが、第１のレーザビームにより形成された各群における焦点スポットの１つに近くなるように、そして、そのビームにより形成されるスクライブと一致するように位置調整される。図は、第４のレーザビーム２６からの１つのサブビームにより形成された焦点スポット２９が、第１のレーザビーム１からのサブビームにより形成されたレーザ焦点スポット９により形成されたスクライブ１３内に配置されている様子を示している。一実施形態において、焦点スポット２９を形成するレーザビームのパワーが調整され、この調整は、パネルがＸ方向に移動されるときにレーザビームがスクライブ１３内で下側電極層を除去して、基板まで貫通するスクライブ３０を形成するように行われる。図示されているように、焦点スポット２９は、スクライブ３０がスクライブ１３よりも幅狭であるように焦点スポット９よりも小さく構成され得る。この構成が、セルの相互接続構造の良好な電気的性能の維持に関して好ましいことがわかった。パネル面上のスポット９とスポット２９との距離は任意の値であってよいが、実際、両方のビームが同一の光学ヘッドから発生し、且つ共通の光学素子を使用するため、好ましい距離は、数分の１ｍｍ〜数ｍｍの範囲である。

【0042】

［図１０］
図１０は、薄膜ソーラーパネルの断面図であり、図９に示した光学的構成に対応する２段階の溝形成プロセスを示す。基板１５（例えば、ガラスからつくられる）が、薄い材料層、すなわち、底部接触層１６、半導体層１７、及び、上部接触層１８によりコーティングされている。図１０のＡにおいて、図８に示した、パネルの下に配置された光学構成を含む光学ヘッドが、第１のレーザビームから発生して下側から基板を通って層上に集束されたレーザビームの３つの群２０，２０’及び２０”を形成している。光学ヘッドを基板に対して動かすことにより、各ビームが上側の２層を除去して溝３１，３１’，３１”をスクライブする。図１０のＢは、溝形成プロセスの第２段階を示し、第２段階において、第４のレーザビームから発生したさらなるビーム３２，３２’，３２”が、各群における溝（すなわち、第１段階で下側電極層を除去してスクライブ３３，３３’及び３３”を形成し、基板まで貫通するように形成された溝）の１つの上に重畳される。図は、パネルを下側から通過する溝形成段階の両方のためのビームを示し、これは、薄膜シリコン又はＣｄＴｅを基材としたソーラーパネルに特に好ましい構成である。しかし実際、その他のビームデリバリ構成、例えば、全てのビームを上側から照射する、第１のレーザビームからのサブビームを下側から照射して第４のレーザビームからのサブビームを上側から照射する、或いは、第１のレーザビームからのサブビームを上側から照射して第４のレーザビームからのサブビームを下側から照射するという構成も全て可能である。

【0043】

［図１１］
図１１は、ソーラーパネルの断面を上から見た図であり、図９及び図１０に示した単一方向の２段階溝形成プロセスをどのように展開して基板をレーザプロセスヘッドに対して双方向移動で動作できるかを示す。これは、第４のレーザビームからの追加のサブビームを提供することにより、又は、既存のサブビームを変位することにより（若しくは、サブビームの組、任意選択的には、第４のレーザビーム由来のサブビームの各々のための１つの追加又は変位されたサブビームにより）達成されることができる。図は、第１のレーザビーム由来のサブビームの群から形成された３つの焦点スポット９，９’，９”を示しており、これらは、基板を光学ヘッドに対して双方向のいずれかに移動するときに２段階溝形成プロセスの第１段階を形成することができる。第４のレーザビーム由来の焦点スポット２９は、パネルをＸ方向の一方に（この場合、図面の下方向に向って）移動するだけで、溝形成プロセスの第２段階を完了できる。なぜなら、レーザビーム形成スポット２９は、レーザビーム形成焦点スポット９に必ず追従することになるからである。第４のレーザビームからのさらなるサブビームの追加（又は、サブビームの変位）により、焦点スポット３４を、焦点スポット２９に対して焦点スポット９の反対側に形成することは、２方向動作を可能にする。パネルが一方のＸ方向に移動されると、焦点スポット９及び焦点スポット２９が２段階溝を形成する。パネルが反対のＸ方向に移動されると、焦点スポット９及び焦点スポット３４が２段階溝を形成する。

【0044】

［図１２］
図１２は、必要とされる２つのサブビームを第２のレーザから生成して双方向プロセスを可能にするための１つの方法を示す。図８に示したように、第１のＤＯＥ３及び第２のＤＯＥ８が第１のレーザビーム１を複数の第３のレーザサブビーム群に分割し、これらのサブビーム群がレンズ４により基板上に集束されて焦点スポットの群９，９’，９”を形成し、第３のＤＯＥ２５が第４のレーザビーム２６を複数の第５のレーザサブビームに分割し、これらのサブビームがビームコンバイナ４０により結合され、尚且つ第１のレーザビーム１からのサブビームがレンズ４を通過して第３のサブビームの幾らかと基板面上で重なる。ビーム偏向器３５、例えば、ミラー３５が取り付けられており、ミラー３５は、Ｘ軸に対して垂直の面に延在するアクスル（軸）３６に対して平行な面を有し、且つ、ミラー３５の、そのアクスルを中心とした回転が、第４のレーザビームから生成されたサブビームを、基板面上でＸ方向に平行な方向に移動させるように向けられている。ミラー３５を適切に回転させることにより、図１１に示されているように、第４のレーザビームから形成された焦点スポットが、第１のレーザビームからのサブビームにより生成されたスポットの一方の側から他方の側に移動される。一実施形態において、このような回転は、光学素子ヘッドがパネルを通過するごとに、その終了時に生じ、こうして、双方向における２段階溝形成を可能にする。第４のレーザビームからのサブビームを必要な量だけ偏向させるために、ミラー３５をわずかな角度回転させるだけでよい。焦点距離が１００ｍｍのレンズ４に関し、第４のレーザビームからのサブビームの偏向を、第１のレーザビームからのサブビームに対して＋／−１ｍｍにするために必要なミラーの角度運動は＋／−５ｍｒａｄだけである。ミラー３５の角度偏向が、第４のレーザビーム２６からのサブビームの、第３のＤＯＥ２５の開口部、ビームコンバイナ４０、及びレンズ４上での運動を生じさせるが、ミラー３５が第３のＤＯＥ２５付近に取り付けられている限りにおいて、この運動は小さく、無視し得る。第４のレーザビームからのサブビームの焦点スポットの、第１のレーザビームからのサブビームスポットに対する類似の運動は、ビームコンバイナ４０をその面に平行で且つＸに対して垂直の軸を中心として回転させることにより達成され得るが、実際には、この部品の運動及び制御は、独立の部品、例えば、ミラー３５の運動及び制御と比較して、より困難である。

【0045】

［図１３］
図１３は、第１のレーザビームと第２のレーザビームとが互いに反対の側からパネルに向けられる光学構成を示す。このような構成は、薄膜ソーラーパネルの製造に使用される幾つかの材料に適している。第１のレーザビーム１が、第１のＤＯＥ３及び第２のＤＯＥ８により複数のサブビーム群に分割され、これらのサブビーム群は、第１のレンズ４により、一方の側からソーラーパネル６上の薄膜コーティング上に集束される。第２のレーザビーム２６が第３のＤＯＥ２５によりサブビームに分割され、これらのサブビームは、第２のレンズ３７により、反対側からパネル上のコーティング上に集束される。ミラー３５を軸３６を中心として回転させることにより、第２のレーザ焦点スポットが第１のレーザ焦点スポットに対して偏向される。ソーラーパネルの作製に使用される材料に応じて、基板のコーティング側を、第１のレーザビーム又は第２のレーザビームに向けることができる。

【0046】

［図１４及び図１５］
図１４及び図１５は、様々なサブビーム群間の分離をどのように測定し得るかを示す。図１４及び図１５は、共に、入力レーザビーム１が第１のＤＯＥ３によりどのように受けられるかを示す。第１のＤＯＥ３はビームを３つの第２のレーザサブビーム５０，５２及び５４に分割する。次いで、第２のレーザサブビーム５０，５２及び５４は、第１のＤＯＥ３の後ろに配置された第２のＤＯＥ８に入射する。第２のＤＯＥ８は、第２のサブビーム５０，５２及び５４の各々を第３のサブビームの群に分割する。第２のサブビーム５０由来の第３のサブビームの群に、符号５０’，５０”及び５０’’’が付してある。第２のサブビーム５２由来の第３のサブビームの群に符号５２’，５２”及び５２’’’が付してある。第２のサブビーム５４由来の第３のサブビームの群に符号５４’，５４”及び５４’’’が付してある。図３に関して先に説明したように、さらなる素子、例えばレンズ４（図３に示したが図１４及び図１５には示していない）を第２のＤＯＥ８の下流に設けることが可能であり、それにより、第３のサブビームをワークピース上に向けさせ、及び／又は、第３のサブビームをその他のレーザビームと結合させ、及び／又は、その他、必要に応じて第３のサブビームの特性を変更し得る。

【0047】

第３のサブビームの異なる群の中心線間の所定の方向（図１４及び図１５に示されている実施形態のページの面内で水平）における分離を様々な方法で測定できる。１つの方法は、第２のＤＯＥ８からの所与の距離にて、サブビームの各群における中心点間の、分離方向に沿った距離（矢印５８により示されている）を測定することであろう。或いは、異なる群における対応するサブビーム間の距離を測定してもよい。対応するサブビームは、同一の回析次数（例えば、０次、１次、２次など）であり得る。このような測定の例が、矢印５６（及び矢印５８、同時に中央サブビームが群の中心点に沿って延在する）により示されている。或いは、分離は、異なる群からのサブビームの角度分布の中心点間の角度差、又は、異なる群における対応するサブビーム間の角度差を比較することにより測定され得る。

【0048】

一実施形態において、第１のＤＯＥ３が粗い調整を提供するように構成され、第２のＤＯＥ８が微細な調整を提供するように構成される。このような実施形態において、第１のＤＯＥ３は、入力レーザビームを第２のＤＯＥ８よりも幅広に分割させる回折素子となる。この結果、第１のＤＯＥ３の所与の回転により生じる第３のサブビームの群の分離における変化は、第２のＤＯＥ８の同一の回転により生じる各群の個々の第３のサブビーム間の分離における変化よりも大きくなる。

【0049】

別の実施形態において、第１のＤＯＥ３が微細調整を提供するように構成され、第２のＤＯＥ８が粗い調整を提供するように構成される。このような実施形態において、第１のＤＯＥ３は、入力レーザビームを第２のＤＯＥ８よりも幅狭に分割させる回折素子となる。この結果、第１のＤＯＥ３の所与の回転により生じる第３のサブビームの群の分離における変化は、第２のＤＯＥ８の同一の回転により生じる各群の個々の第３のサブビーム間の分離における変化よりも小さくなる。実際、全てのレーザビームが、直径が数ｍｍ〜多数ｍｍの範囲の有限寸法を有し、また、機械的取り付け条件により、第１のＤＯＥ３と第２のＤＯＥ８との間の、ビーム路に沿った距離は、１ｍｍの数１０倍であり得る。これは、第２のＤＯＥ８におけるビームパターンの全寸が、ビームが第１のＤＯＥ３により幅広に分割される場合に相対的に大きくなり得、これにより、第２のＤＯＥ８に要求される最小寸法（例えば直径）が増大することを意味する。第１のＤＯＥ３が第２のＤＯＥ８よりも微細な調整をするように構成する場合、第２のＤＯＥ８におけるビームパターンの全寸が減少し、これは、より小さい直径を有する第２のＤＯＥ８の使用を可能にし、また、図８に示されているような、より小さい直径を有するビームスプリッタの使用も可能にする。これにより、これらの部品の取り付けがより簡単になる。

【0050】

ＤＯＥ３及びＤＯＥ８の光学軸に対して垂直の（例えば、図１４及び図１５に示されている向きのページに対して垂直の）所与の軸に沿って見た場合、第３のサブビームの群が互いに重なっていても、又は、重なっていなくてもよく、これは、概してＤＯＥ３とＤＯＥ８との相対回転位置によるものである。図１４は、ビーム群の中心線が重なっていない状態の例を示す。図１５は、ビーム群の中心の線が重なっている状態の例を示す。

【0051】

反対に、特に言及されていなければ、本明細書において、有限の水平方向の拡がり又はビーム幅を常に有するビーム又はサブビーム間の分離について述べている場合、これは、これらのビーム又はサブビームの中心線間の分離に関して述べているものと理解されよう。

【符号の説明】

【0052】

１ 第１のレーザビーム、２ サブビーム、３ 第１の回析光学素子、４ レンズ、５ 焦点スポット、６ 基板、８ 第２の回析光学素子、９，９’，９” 焦点スポット、１０ 薄膜ソーラーパネル、１１ セル、１３，１３’ １３” 溝、１４，１４’ セル、１５ 基板、１６ 底部接触層、１７ 半導体層、１８ 上部接触層、１９，１９’，１９” レーザビーム、２０，２０’，２０” ビームの群、２１，２２，２３，２４ ビーム、２５ 第３のＤＯＥ、２６ 第４のレーザビーム、２７，２７’，２７” 第５のレーザサブビーム、２８，２８’，２８”第５のレーザサブビームの焦点スポット、２９ 焦点スポット、３１，３１’，３１” 溝、３２，３２’，３２” ビーム、３３，３３’，３３” スクライブ、３４ 焦点スポット、３５ ミラー、３６ ミラーの軸、３７ 第２のレンズ、４０ ビームコンバイナ光学素子、５０ 第２のレーザサブビーム、５０’，５０”，５０’’’ 第３のサブビーム群、５２ 第２のレーザサブビーム、５２’，５２”，５２’’’ 第３のサブビーム群、５４ 第２のレーザサブビーム、５４’，５４”，５４’’’ 第３のサブビーム群、５６ ビーム群間の分離距離、５８ ビーム群間の分離距離。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】