CN105161567A - 边缘扫描和对齐 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于在基板中进行激光钻孔的方法。多边形镜切割面的位置是由第一传感器确定的，以及设置在运输带上的基板的位置是由第二传感器确定的。所述镜切割面和所述基板的位置是基于分别用第一传感器和第二传感器确定的时间输入而同步的。可通过移动运输带来改变所述基板的位置，以便在激光钻孔之前使所述基板的位置与所述切割面的位置同步。当所述镜切割面和所述基板的位置已经同步时，可触发激光。所述激光可在基板中形成一或多行孔。

Description

边缘扫描和对齐
相关申请案的交互参照
本申请案涉及在欧洲专利局提交的申请号为PCT/EP2014/053352的专利申请案，所述专利申请案的标题为“SolarCellProcessingSystem,ConveyorBeltSystem,SolarCellProductionInstallationandMethod(太阳能电池处理系统，输送带系统，太阳能电池生产设备和方法)”[应用材料案号：APPM21692EP]，所述专利申请案提交于2014年2月20日，将所述专利案以引用方式并入本文。
技术领域
本文描述的实施例大体涉及在太阳能电池的一或多个层中形成孔的装置和方法。更具体来说，本文提供的实施例涉及在太阳能电池生产线中在太阳能电池表面中进行激光钻孔的装置和方法。
背景技术
太阳能电池是将阳光直接转换成为电能的光生伏打装置。最常见的太阳能电池材料是硅，硅是单晶或多晶形式的基板，有时称作晶片。因为形成硅基太阳能电池以产生电力所需的摊还成本系高于使用传统方法产生电力的成本，所以人们一直在努力减少为形成太阳能电池而所需的成本。
一种当代广泛应用的太阳能电池设计具有形成在前表面或光接收表面附近的p-n结，当光能被吸收到所述太阳能电池中时，所述p-n结产生电子/空穴对。这种常规设计具有在太阳能电池正面上的第一组电触点和在太阳能电池的背面上的第二组电触点。为了在太阳能电池的背面上形成第二组电触点，必须在覆盖太阳能电池基板的背面的钝化层中形成孔，以允许导电层接触底下的太阳能电池基板。
单一的太阳能电池基板上通常需要超过100,000个的触点(即，形成在背面钝化层中的孔)。用于在太阳能电池的背面钝化层中形成孔的常规方法包括使用多面镜(multi-facetedmirror)来控制激光束横穿在运输带上传递的太阳能电池基板。这些系统可能能够在约一秒中产生100,000个孔。然而，这些常规系统可能缺乏对于孔定位的足够程度的控制。例如，不能够精细地控制激光钻孔工艺可能会导致在基板上形成不需要的孔或孔型或者甚至烧蚀邻近所述基板的运输带。不需要的孔或孔型可不利地影响太阳能电池的功能性，并且运输带的烧蚀可能会缩短用于在太阳能电池基板上形成孔的装置的使用寿命。
因此，需要用于在太阳能电池基板上的一或多个层中形成孔的改善的装置和方法。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种在基板上进行激光钻孔的方法。所述方法包括确定一或多个多边形镜切割面的位置，其中所述多边形镜切割面是绕轴旋转的，以及确定基板在运输带上的位置。可通过将运输带从处于第一速度的第一位置移动到处于不同于所述第一速度的第二速度的第二位置来改变基板的位置。所述基板的第二位置可对应于一或多个多边形镜切割面位置。随后可通过从所述一或多个多边形镜切割面反射激光能量来提供激光能量至基板。
在另一实施例中，提供了一种在基板中形成孔的方法。所述方法包括监控在多边形镜子上形成的多边形镜切割面的角位置，同时所述多边形镜切割面绕轴旋转并且传递与所述多边形镜切割面的角位置有关的角位置信息至控制器。将基板在第一方向上以第一速度在运输带上传递，其中当以第一速度传递所述基板时，传递与基板的第一位置有关的基板传递信息至控制器。可以比较所述角位置信息和所述基板传递信息，并且基板的速度可以从第一速度调节到第二速度，其中所述第二速度不同于所述第一速度并且所述第二速度是由控制器基于所述角位置信息和所述基板传递信息的比较而选择的。一定量的电磁能可通过从所述多个多边形镜切割面中的一个切割面反射所述一定量的电磁能而传递至所述基板的表面，其中当基板到达第二位置时，所述一定量的电磁能被传递至所述基板的表面。
在又一实施例中，提供了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以存储指令，当所述指令由处理器执行时，可使所述处理器提供通过执行以下步骤而进行激光钻孔的指令：确定一或多个多边形镜切割面的位置，其中所述多边形镜切割面绕轴旋转。可以确定运输带上的基板位置，以及所述基板的位置可以通过将所述运输带从处于第一速度的第一位置移动到处于不同于所述第一速度的第二速度的第二位置而改变，其中所述基板的第二位置对应于一或多个多边形镜切割面位置。可通过从所述一或多个多边形镜切割面中的一个切割面反射激光能量来提供所述激光能量至基板。
附图说明
因此，为了可详细理解本发明的上述特征结构的方式，上文简要概述的本发明的更具体描述可参照实施例进行，一些实施例图示于附图中。然而，应注意，附图仅图示本发明的典型实施例，且因此不应被视为本发明范围的限制，因为本发明可允许其他等效的实施例。
图1示出可使用本文描述的装置和方法形成的太阳能电池的剖视图。
图2A示出根据本文描述的实施例的激光处理平台的示意性侧视图。
图2B示出根据本文描述的实施例的图2A的光学装置的放大侧视图。
图2C示出具有用本文公开的装置和方法形成的多个孔的基板的示意性平面图。
图3示出根据本文描述的实施例可以和图2A的激光处理平台一起使用的控制系统的示意性侧视图。
图4A-4B示出其上具有用相关于图3描述的方法、按一图案形成的多个孔的基板的示意性平面图。
图5示出用于处理基板的流程图。
为了促进理解，在可能的情况下已使用相同元件符号以指定为诸图所共有的相同元件。考虑到在一个实施例中公开的元件可以被有利地并入其他实施例，此处不再进行特定详述。
具体实施方式
本文描述的实施例涉及通过传递电磁能至基板的表面来在基板中形成(即，钻凿)孔的装置和方法。所述装置包括平台，所述平台具有输送机系统以相对于电磁来源(诸如，移动的激光束)移动一或多个太阳能电池基板。如本文所描述形成在基板表面中的孔可包含至少部分地形成在基板表面中的通孔、盲孔、细长通道或者线条。用于形成孔的装置可以被用作独立工具或者合并入较大的基板处理系统，诸如群集工具或者在线的基板处理系统。
本文描述的实施例提供在太阳能电池制造工艺期间在一或多个层中进行激光钻孔的激光扫描装置。在一个实施例中，所述装置用于在太阳能电池的背面钝化层中进行激光钻孔，以使得能够穿过所述背面钝化层形成电触点。如本文所使用的，术语“激光钻孔”通常意味使用激光来去除材料的至少一部分。因此，“激光钻孔”可包含烧蚀设置在基板上的材料层的至少一部分，例如穿过设置在基板上的材料层的孔。此外，“激光钻孔”可包含去除至少一部分的基板材料，例如在基板中形成非通孔(盲孔)或者甚至穿过基板的孔。
图1示出可使用本文描述的装置和方法形成的太阳能电池100的剖视图。所述太阳能电池100包括太阳能电池基板110，所述太阳能电池基板110具有在太阳能电池基板110的前表面105上的钝化/ARC(抗反射涂敷)层堆叠120和在所述太阳能电池基板的背表面106上的背面钝化层堆叠140。
在一个实施例中，所述太阳能电池基板110是硅基板，所述硅基板具有p型掺杂剂设置在其中以形成太阳能电池100的一部分。在这种配置中，所述太阳能电池基板110可具有p型掺杂基区101和n型掺杂发射区102形成在所述基板上。所述太阳能电池基板110还包括p-n结区域103，所述p-n结区域103设置在所述基区101和所述发射区102之间。因此，所述太阳能电池基板110包括当用来自太阳150的入射光子“I”照射太阳能电池100时，产生电子空穴对于其中的区域。
所述太阳能电池基板110可包含单晶硅、多晶硅，或者聚晶硅。或者，所述太阳能电池基板110可包含锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)、硫化镉(CdS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、铜铟硒化物(CuInSe2)、磷化镓铟(GaInP2)，或者有机材料。在另一实施例中，所述太阳能电池基板可以是异质结电池，诸如GaInP/GaAs/Ge或者ZnSe/GaAs/Ge基板。
在图1示出的实例中，所述太阳能电池100包括钝化/ARC层堆叠120和背面钝化层堆叠140，所述层堆叠各自包含至少两个或两个以上的沉积材料层。所述钝化/ARC层堆叠120包括第一层121和第二层122，所述第一层121与所述太阳能电池基板110的前表面105接触，所述第二层122设置在所述第一层121上。所述第一层121和所述第二层122可以各自包括氮化硅(SiN)层，所述氮化硅层具有所需量的俘获电荷(trappedcharge)形成在其中，以便有效地帮助钝化所述太阳能电池基板的前表面105。
在这种配置中，所述背表面钝化层堆叠140包括第一背部层141和第二背部层142，所述第一背部层141与所述太阳能电池基板110的背表面106接触，所述第二背部层142设置在所述第一背部层141上。所述第一背部层141可包含约和约之间厚度的氧化铝(Al2O3)层并且具有所需量的俘获电荷形成在其中以有效地钝化所述太阳能电池基板110的背表面106。所述第二背部层142可包含约和约之间厚度的氮化硅(SiN)层。所述第一背部层141和所述第二背部层142两者都具有所需量的俘获电荷形成在其中以有效地帮助钝化所述基板110的背表面106。所述钝化/ARC层堆叠120和所述背面钝化层堆叠140最小化所述太阳能电池100的前表面反射R1并且最大化所述太阳能电池100的背表面反射R2，如图1所示，这改善了太阳能电池100的效率。
所述太阳能电池100进一步包括前侧电触点107，所述前侧电触点107延伸穿过所述钝化/ARC层堆叠120并且接触所述太阳能电池基板110的前表面105。所述太阳能电池100还包括导电层145，所述导电层145形成背面电触点146，所述背面电触点146穿过形成在所述背面钝化层堆叠140中的孔147而与所述太阳能电池基板110的背表面106进行电接触。所述导电层145和前侧电触点107可包括金属，诸如铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、铅(Pb)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、镍钒(nickelvanadium；NiV)，或者其他类似的材料，以及这些材料的组合。
在形成背面电触点146的过程中，必须在背面钝化层堆叠140中形成大量通孔147但不损坏所述太阳能电池基板110的背表面106。为了最小化太阳能电池100中的电阻损耗，需要高密度的孔(例如，在每平方毫米有0.5和约50个孔之间)。例如，156mm×156mm大小的太阳能电池可需要高达1,500,000个孔，在使用常规激光钻孔系统和工艺时这将需要大量的时间。本发明的实施例提供一种在背面钝化层堆叠140中更迅速地形成孔147但不损坏所述太阳能电池基板110的背表面106的装置和方法。
图2A是根据本文描述的实施例的激光处理平台200的示意性侧视图。所述激光处理平台200包括外壳202，所述外壳202中具有基板定位系统205。所述基板定位系统205可以是输送机，用于支撑和运输基板210通过所述激光处理平台200。根据本发明的实施例，所述激光处理平台200可用于在设置于基板210上的一或多个层中钻孔。在一个实例中，所述激光处理平台200可用于在图1的太阳能电池100的背面钝化层堆叠140中形成孔147，其在图2A-2C中被指示为210。在图2A中示出的每一基板210可以是太阳能电池基板，诸如具有背面钝化层堆叠140设置在其上的太阳能电池基板110，如在图1中所示和描述的。在本实例中，所述基板210的背表面106(图1)，示出于图2A中，是面朝上以在所述激光处理平台200中进行处理。
在一个实施例中，所述基板定位系统205是线性的输送机系统，所述系统包括经配置成支撑和运输基板210按照流径“A”通过激光处理平台200的材料的连续运输带215。所述外壳202可以定位在用于提供基板210的装载站217A和用于接收经处理的基板210的卸载站217B之间。所述装载站217A和所述卸载站217B可以耦接至所述外壳202并且包括将基板210提供至运输带215的机器人设备和/或传递机构。
所述基板定位系统205包括支撑辊220，所述支撑辊220支撑和/或驱动所述运输带215。所述辊220可以用机械驱动225(诸如马达/链式驱动)驱动，并且可以经配置成在操作期间以约100毫米/秒(mm/s)和约300mm/s之间的线性速度运输所述运输带215。所述机械驱动225可以是电动马达(例如，AC或者DC伺服马达)。所述运输带215可以由聚合物材料、不锈钢或者铝制成。在一种配置中，所述运输带215包括在X轴方向上间隔开的两个并行运输带，其中所述两个并行运输带中的每一个在X轴方向上具有的宽度系小于基板210的X轴方向尺寸。在这种配置中，在所述激光处理平台200中的每一基板210被设置在两条并行的运输带的一部分上。
所述基板定位系统205是传递装置，配置成顺序地运输基板210(即，按照流径“A”)朝向和通过激光扫描装置230。所述激光扫描装置230包括光学设备235A，所述光学设备235A耦接至支撑构件240，所述支撑构件240将所述光学设备235A支撑在运输带215和基板210的上方。所述激光扫描装置230还包括扫描腔室235B，所述扫描腔室235B被固定在相对于运输带215系邻近所述光学设备235A的位置，以允许所述基板210在所述运输带215上穿过所述扫描腔室235B。
图2B是图2A的光学设备235A的侧视图，其中所述光学设备235A出于便于讨论的目的而从其在图2A中示出的标准位置旋转90度。图2C是具有用图2A和图2B的光学设备235A形成的多个孔147的基板210的示意性平面图。所述光学设备235A包括外罩241，所述外罩241经调适用于当基板210在运输带215上穿过扫描腔室235B时引导从激光242提供的电磁能朝向所述基板210的表面。在一个实施例中，所述光学设备235A和运输带215的移动一起配置成形成图案P(示出在图2C中)，所述图案P可包括形成在基板210中的孔147的行R和列C的网格图案。所述光学设备235A可以使用光学系统以小于约500毫秒(ms)的时间内在基板210上形成所述图案P，所述光学系统在基板210在所述运输带215上移动时提供以高速横贯基板210的电磁能的脉冲。例如，激光源242可以通过存在于外罩241中的光学系统发射电磁辐射，以在小于约500ms的时间内在基板210中形成约100,000个和约1,500,000个之间的孔，所述孔具有大于约80微米(μm)的直径。
在一个实施例中，在操作期间运输带215的速度可以是约140mm/s至约180mm/s，诸如约160mm/s，以便当基板210按照Y轴方向在运输带215(图2A)上顺序地穿过所述光学设备235A下方时在所述基板210上按照X轴方向(图2A)形成大体上线性的行R形式的多个孔147。多行的孔147是在X轴方向上形成的，以便按照所需的节距形成孔147的多个列。在一个实施例中，在基板210上形成的图案中，孔147可具有在行R方向上和列C方向上约500μm的节距。以这种方法形成孔提供了提高的处理能力，以及具有比用常规的激光钻孔装置更大的尺寸精度形成的更大和更清洁的孔147。在另一实施例中，可以在行R(示出在图12B中的一个实例)中形成线条阵列(或者，重叠的孔147)。线条图案可包含具有约40μm的直径(所述直径可等于线宽度)的孔147，所述孔147可重叠约20％并且包括约0.7mm至约1.3mm的节距。
所述激光源242基于光子的激致发射通过光学放大过程发射光或电磁辐射255。在一些实施例中，所发射的电磁辐射255具有高度的空间和时间相干性。在一个方面，所述激光源242发射连续的或者脉冲波的光或者电磁辐射255，所述光或电磁辐射255指向所述光学系统，所述光学系统包括光束扩展器244、光束成型机246、任选的光束扩展器/聚焦器248，以及到达可移动的多边形镜子250。在一个实施例中，所述激光源242产生处于约1飞秒(fs)至约1.5微秒(μs)的脉冲宽度处的脉冲，所述脉冲具有从约10微焦/脉冲(μJ/脉冲)到约6毫焦/脉冲(mJ/脉冲)的总能量。在一些配置中，电磁辐射255的脉冲的脉冲宽度和频率可以通过向激光源242提供外触发信号来控制，所述外触发信号是以所需频率从控制器290(图2A)提供的。
所述激光脉冲的重复率可以在约15kHz和约5MHz之间。所述激光源242可以是电磁辐射来源，诸如Nd:YAG、Nd:YVO4、结晶盘、纤维二极管和其他类似的辐射发射来源，所述电磁辐射来源可提供和发射波长在约255nm和约1064nm之间的连续或者脉冲的辐射束。在另一实施例中，所述激光源242包括多个激光二极管，每个激光二极管以相同的波长产生均匀的和空间相干的光。所述激光源242的总平均功率可高达约50W。
从所述激光源242发射的电磁辐射255的脉冲是在具有第一直径的光束扩展器244处接收的。所述光束扩展器244将电磁辐射255的第一直径改变至第二直径。电磁辐射255的脉冲随后被传递至光束成型机246以调谐光束形状。所述电磁辐射255的脉冲从光束成型机246传递到光束扩展器/聚焦器248，所述光束扩展器/聚焦器248用于将电磁辐射255的脉冲的直径调节为所需的第三直径。所述光束扩展器/聚焦器248随后传递电磁辐射255的脉冲至可移动的多边形镜子250，所述可移动的多边形镜子250反射电磁辐射255的脉冲穿过聚焦透镜252并且到基板210上。在一些实施例中，不使用所述光束扩展器/聚焦器248，而是使电磁辐射255的脉冲直接传递至所述可移动的多边形镜子250。
所述可移动的多边形镜子250反射电磁辐射脉冲穿过聚焦透镜252，以及到所述基板210的表面上，所述聚焦透镜252是光学设备235A的光学系统的一部分，所述基板210在运输带215上按照Y轴方向在扫描腔室235B(图2A)中不断地移动。因此，在基板210上的孔形成过程期间运输带215不必停止/开始，这增强了产量。所述可移动的多边形镜子250是具有多个(诸如约10和18个之间)反射切割面的镜子，设置为使得每一反射切割面253一般相对于另一反射切割面253在相对于多边形镜子250的旋转轴251的方向上倾斜(成为图2B中X轴方向上的面)。
所述可移动的多边形镜子250的每一反射切割面253的角度允许在用致动器254使可移动的多边形镜子250绕旋转轴251旋转时，电磁辐射255按照一个方向(在图2A中是X轴方向)横跨所述基板210的表面扫描。所述致动器254用于控制所述可移动的多边形镜子250的转速至理想转速，诸如约100rpm的速度至约10,000rpm的速度，直至并且包括约16,000rpm。所述转速可以改变以在所述基板210上形成图案P(在图2C中示出的一个实例)，并且在钻凿过程期间所述转速可以是固定的以在所述基板210上产生图案P(示出在图2C中)。
例如，可移动的多边形镜子250的转速可以设置成第一速度以在一或多个第一基板上形成第一图案P，并且在所述一或多个第一基板的每一者的烧蚀期间可以维持所述第一速度。如果在一或多个第二基板上需要一不同的图案P，那么所述可移动的多边形镜子250的转速可以设置成不同于所述第一速度的第二速度，并且在所述一或多个第二基板的每一者的烧蚀期间可以维持所述第二速度。
在一个实施例中，所述可移动的多边形镜子250的单一切割面的旋转，因为所述切割面反射从激光源242传递的电磁辐射255的脉冲，在基板210上形成的一或多个层中产生了孔147的完整行R(即，在X轴方向上的行)。所述电磁辐射255可以通过利用可移动的多边形镜子250而横跨所述基板210的表面扫描，同时基板210在正交定向的Y轴方向上传递，跨基板210的长度(即，在Y轴方向上)产生孔147的行R(即，在X轴方向上)。在另一实例中，所述Y轴方向定位成与所述X轴方向成一定角度。在又一实例中，所述Y轴方向定位成相对于所述X轴方向成约90度±几度的角度。在一个实施例中，所述光学设备235A的光学系统被配置成传递在约10微米(μm)和约120μm之间的光束直径以用于形成孔147。所述可移动的多边形镜子250的转速还可设置成提供孔147的密集行R，以便在每一行R中形成线性通道或沟槽(参见图4B)。
例如，通过使用所述激光处理平台200的可移动的多边形镜子250和上述控制方案，可以实现在约60米/秒(m/s)和约200m/s之间的钻速。比较地，使用常规电流测定系统(例如，倾斜的旋转镜)代替多边形镜子系统的系统一般限于小于20m/s的速度。此外，所述激光处理平台200的光束成型机246的使用允许在钝化层堆叠140中以这种速率有效地钻孔147，但不破坏底层的太阳能电池基板210。
图3示出可以和图2A的激光处理平台200一起使用的控制系统300的示意性侧视图。在本实施例中，传感设备305，诸如基板传感系统260(示出在图2A中)，定位于运输带215附近。所述传感设备305可以是接近度传感器，用于检测在光学设备235A下方移动的基板210的存在。所述传感设备305耦接至控制器310，控制器310可以形成控制器290的一部分。所述控制器310和控制器290可以是计算机处理器，适用于实施通过软件提供的指令。例如，所述控制器310包含各种处理部件，诸如存储器和CPU等等，所述处理部件接收和分析提供至控制器310的信息。所述传感设备305可包含公共的输入/输出控制器(CIOC)和触发电路315，所述触发电路315与激光源242通信。
控制太阳能电池基板的部分的烧蚀一般需要较高的精度。在没有足够控制的情况下，意欲处理基板210的电磁能可能破坏处理平台200上的其他部件并且影响所形成的太阳能电池装置的总体性能(例如，太阳能电池效能)。例如，如果支撑和移动基板210的运输带215暴露于从激光源242传递的电磁能，那么所述运输带可变得被损坏。由偏离电磁辐射引起的损坏可不利地影响运输带215的使用寿命并且减少处理基板210的制造效能。
现参看图5的图解，提供了一种控制激光烧蚀工艺的方法500，并且所述方法将同时参照图3讨论。所述方法500一般包括在操作510处、控制器接收工艺信息。所述工艺信息可包含各种因子，诸如多边形镜切割面信息502、孔图案信息504，以及基板位置信息506。在操作520处可用控制器300分析和比较包括所述工艺信息的一或多个因子。在操作530，可基于对所述工艺信息的分析调节处理结果。最终，在操作540处，可将电磁能传递到基板210上的所需位置。
再次参看图3，使用控制系统300，可以提供方法500来正确地定位基板210以用于处理，该方法500在从所述传感设备305接收到存在信号330时通过比较从所述光学设备235A接收的扫描开始(SOS)信号320并且使用从控制器310接收的数字输出信号325来控制激光。数字输出信号325是基于来自传感设备305的与基板210的定位有关的输入和时间延迟T。所述时间延迟T可等于当基板210由运输带215按照一速度在传感设备305和光束的起始点之间移动时所述基板210的移距。所述基板210的位置、时间延迟T和运输带215的速度以及其他因子可构成基板位置信息506。所述基板位置信息可以从基板定位系统205(例如，机械驱动225)和/或基板传感系统260(诸如，传感设备305)中存在的一或多个元件接收。
光束的起始点是指基板210上激光处理将开始的位置。时间延迟T可为取决于运输带215的速度和传感设备305至工艺区的距离的变量。在一个实施例中，所述基板210的检测和设置孔图案的起始点的激光实际触发之间的时间延迟T可为约0.4秒至约0.8秒。所述光束的起始点或者所述光束的终点以及其他因子可构成孔图案信息504。所述孔图案信息可包含行起始点信息、行终点信息、孔的节距、行和列之间的距离以及其他有用的孔图案信息。
例如，当传感设备305传感到基板210的前沿265时，控制器310基于所述前沿265的存在和时间延迟T来产生数字输出信号325。所述控制器310可在控制器存储器中存储时间延迟T的一或多个值，所述一或多个值经选择来决定运输带215的速度。光学设备235A可产生SOS信号320，以及SOS信号320的频率。SOS信号320的频率是基于由可移动的多边形镜子250上的多个切割面分隔的可移动的多边形镜子250的转速。切割面数目、转速和每一切割面的角位置以及其他因子可构成多边形镜切割面信息。所述控制器310可从致动器254以及从耦接到所述控制器310的控制器存储器接收至少一部分镜切割面信息502。
在一个实施例中，所述光学设备235A包括位于适当位置处的引导激光335以针对可移动的多边形镜子250的多边形切割面相对于入射的第二光束345B的每一变化而产生晶体管-晶体管逻辑(TTL)信号脉冲。例如，所述引导激光335可确定所述多边形镜子250的每一切割面的角位置。所述角位置信息可存储在控制器存储器中并且当比较切割面位置和运输带215上的基板210的位置时使用。随后基于存在信号330和SOS信号320产生提供至激光源242的触发信号340。这种配置产生激光脉冲串，所述脉冲串用于针对每一提供的触发信号340在所述基板210上形成行R，同时当不存在基板210时防止激光脉冲碰撞到运输带215上。在本实施例中，激光脉冲串可从单一镜切割面的相同或不同区域反射以形成构成行R的孔。
一种激光处理的示例性方法包括确定多边形镜子250的一或多个切割面的位置，确定运输带215上的基板210的位置，通过改变运输带215的速度而改变基板210的位置从而对应所述一或多个切割面位置，以及通过从所述一或多个镜切割面反射激光能量来提供激光能量至所述基板210。所述引导激光335可通过同步信号360而通信地耦接至所述控制器310。所述引导激光335确定所述多边形镜子的至少一个切割面的角位置。所述切割面位置可与第一时间戳有关。所述第一时间戳可通过同步信号360被传送至控制器310。用这样的方式，多边形镜切割面信息502可被提供至控制器310，在所述控制器310处所述信息502可存储在存储器中以用于进一步比较和分析。
基板210的位置，如在上文更详细描述的，是由传感设备305确定的，所述传感设备305是基板传感系统260的一部分。所述传感设备305测定时间延迟T并且可将所述基板210的位置与第二时间戳关联。与某一瞬时运输带215上基板210的位置相关联的第二时间戳通过SOS信号320被传送到所述控制器310。当所述控制器310已经接收第一时间戳和第二时间戳两者时，所述切割面和所述基板210的位置可用控制器310同步，以确保基板210的处理在基板210的位置方面按照所需的方式进行。
如图2A所描述的，控制器310(或者290)耦接至运输带215的机械驱动225。所述控制器310可分析和比较所接收到的工艺信息(操作510)和所述第一和第二时间戳，以确定所述基板210是否在用于处理的所需位置处。例如，所述控制器310可比较已知的切割面位置信息(存储在存储器中)与通过同步信号360提供的实际切割面位置(例如，角位置)。所述控制器310可随后比较所述多边形镜切割面信息502与所述基板位置信息506(存在信号330和时间延迟T)，以确定当基板210经过传递位置下方时，所述基板210是否正确地定位或者将正确地定位以接收由激光源242提供的电磁能，在所述传递位置处电磁能被传递至基板210。
如果基板210的位置与所述切割面位置同步，那么运输带215可以稳定速度行进并且处理可在时间延迟T之后用触发信号340起始。如果所述基板210未与所述切割面同步，如通过第二时间戳对比第一时间戳的比较所确定的，那么控制器310可加速或者减速运输带的传送，以便同步第一时间戳和第二时间戳。在一个实施例中，第二时间戳可用于确定改变基板210的位置以便使切割面位置和基板位置同步以传送孔的行R所需的位移量。所述控制器310可进一步分析孔图案信息504与基板210的位置，从而确定基板210的表面上所需的烧蚀位置(例如，在行R的开始处的孔)。例如，所述孔图案信息504可确定孔或者行R相对于基板210的边缘的定位，以及哪些位置适用于起始和终止行R中的孔成型。
在处理期间，如果移动中的基板所处的位置距离激光源242下方的位置(在所述位置，当镜切割面在其正确位置以起始孔的行R时，电磁辐射将穿透所述基板的表面)太远，那么所述控制器310将使传送运输带215在+Y方向上加速所述基板210，从而同步所述基板210的位置与所述切割面的角位置，从而使所述基板210正确地定位，以防止烧蚀传送运输带215并且接收相对于基板边缘的正确的孔对齐。如果所述移动中的基板所处的位置过于靠近激光源242下方的位置(在所述位置，当镜切割面在其正确位置以起始孔的行R时，电磁辐射将穿透所述基板的表面)，所述控制器310使所述传送运输带215在-Y方向上减速所述基板210，以便同步基板210的位置与所述切割面的角位置。在一个实施例中，所述传送运输带215可分别在+Y或-Y方向上加速或减速所述基板约0.01mm和约1.0mm之间的距离，诸如约0.1mm和约0.3mm之间的距离。在一些实施例中，所述传送运输带215一般以一或多个恒定速度不断地移动通过所述处理平台，并且在任何加速或减速之后可以另一所需速度继续移动达所需时间量，从而实现基板210相对于用于形成孔的行R的激光脉冲串的同步位置。操作530可包含使用致动器225加速或者减速所述传送运输带215，以便调整和/或适当地同步所述(诸)镜切割面和(诸)基板位置。
在已经确定对基板210和/或镜切割面位置的调整之后和/或已经调整基板210和/或镜切割面位置之后，可将数字输出信号325提供到控制系统300的触发电路315。当所述基板210和所述(诸)镜切割面同步时，触发电路315可通过发送触发信号340到激光源242来引发激光钻孔过程。因此，钻凿或者烧蚀过程将在所述基板210正确地定位并且已经用控制器310分析过孔图案信息504之后开始。
在一个实施例中，所述激光源242然后发射具有第一波长的第一光束345A，以及所述第一光束345A被转变成具有第二波长的第二光束345B。所述第一光束345A的第一波长可处于红色光谱，诸如大于约1000nm的波长，诸如约1064nm的波长。所述第一光束345A被用镜面349引导穿过任选的光束调节器350。所述光束调节器350可为倍频器，发射处于第二波长的第二光束。随后用镜子351和352引导第二光束345B到可移动的多边形镜子250，以及随后到镜子353、聚焦透镜252和基板210。所述第二波长可处于绿色光谱，诸如具有在约490nm到约570nm之间的范围中的波长的电磁能。
图4A和图4B是具有多个孔147形成在其上的基板210的示意性平面图，所述孔147是按照图案P以参照图3和图5所描述的方法500形成的。在图4A中，孔147中的每一者是分离的并且间隔限定的节距。线条烧蚀图案示出在图4B中，藉此孔147至少部分地重叠，以形成多条线条400。所述线条烧蚀图案可通过增加激光脉冲串(burstpulse)的数量(例如，激光重复率)和/或通过调整传送运输带215的速度和/或所述可移动的多边形镜子250的转速而产生。例如，改变传送运输带215的速度可改变各行R之间的节距，或者改变所述多边形镜子250的转速可改变所述行R中孔147的密度。
在一个实例中，当多边形镜子250的切割面促使激光脉冲跨基板210扫描时，触发信号340可促使激光源242在第一区域402处开始烧蚀，并且持续提供激光脉冲直到第二区域404被烧蚀掉。孔147的图案P可形成在第一区域402和第二区域404之间孔147的第一线条406。所述第一区域402和第二区域404与基板210的边缘充分间隔，以防止烧蚀传送运输带215(将在图2A和图3中更详细地图示)。
一旦第二区域404被烧蚀，激光脉冲可停止。因此，可形成图案P的第一线条406。为了形成连续的线条，例如第二线条408，触发电路315可再次提供触发信号340以开始第一区域402的烧蚀，并且所述激光脉冲可进行直到第二区域404已经被烧蚀。因此，多个激光脉冲是以每行406、408离散的方式提供的，而不是不断提供激光脉冲来图案化整体基板210。图案P因而可更精确地形成，这是因为控制系统300表现出的更大程度的控制实现了更精确的孔147和行R成型。
在一个实施例中，所述激光烧蚀可开始于第一区域402以及前进约1ms至约50ms之间的持续期间，诸如在约2ms至约20ms之间，例如在约5ms和约5ms之间。烧蚀的持续期间可经调适以在第二区域404处停止激光烧蚀。设想激光停止和起始也可配置成烧蚀具有非方形的或其他不规则的形状的基板。为了启动针对每一线条406、408的激光脉冲的停止和起始，触发电路315中可包括专用的停止/起始控制器。图案P的剩余部分可根据如上所述的方法类似地形成。
在一个实施例中，所述孔147包括约40μm的直径(所述直径可等于线条400的宽度)。孔147可重叠约20％，并且线条400可包含约0.7mm至约1.3mm的节距。在另一实施例(未示出)中，线条400可如所示出的为不连续的，并且所述线条中的一或多条可为线条和空间图案。例如，孔147的各群组可形成为部分重叠的，并且孔147的各群组可通过群组之间的间隔来分离，在所述间隔中无烧蚀发生。设想根据如上所述的方法控制激光烧蚀可实现孔147的点矩阵成型。例如，基板210和切割面位置的同步，以及停止和起始激光脉冲的能力可提供具有大体上任意孔图案的图案P的成型。
尽管上述内容针对本发明的实施例，但是可以在不脱离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其他和进一步的实施例。例如本发明的各方面可用硬件或软件，或者用硬件和软件的组合实现。在一个实例中，所述控制器310可包括硬件和/或软件。本发明的一个实施例可实现为程序产品，以与包括控制器310的计算机系统一起使用。所述程序产品的(诸)程序定义实施例(包括本文描述的方法)的功能，并且可包含在多种计算机可读取存储介质上。说明性的计算机可读取存储介质包括但不限于：(i)不可写存储介质(例如，计算机内的只读存储器设备，诸如可用CD-ROM驱动器读取的CD-ROM盘，快闪存储器，ROM芯片，或者任何类型的固态非易失性半导体存储器)，信息永久地存储在所述不可写存储介质上；以及(ii)可写的存储介质(例如，软盘驱动器或者硬盘驱动器中的软盘，或者任何类型的固态随机存取半导体存储器)，所述可写的存储介质上存储可变更的信息。这种计算机可读存储介质在执行指示本发明功能的计算机可读指令时，构成本发明的实施例。因此，本发明的范围由以上权利要求书决定。

Claims (20)

1.一种在基板上激光钻孔的方法，所述方法包括以下步骤：
确定一或多个多边形镜切割面的位置，其中所述多边形镜切割面绕轴旋转；
以第一速度在第一方向上传递所述基板；
当所述基板以所述第一速度传递时，确定所述基板已经沿着所述第一方向到达第一位置；
将所述基板的速度从所述第一速度改变至第二速度，以便当所述一或多个多边形镜切割面位置中的一个位置定位成将从电磁来源传递的电磁能反射至所述基板上的所需区域时，所述基板沿着所述第一方向处于第二位置；以及
当所述一或多个多边形镜切割面中的一个切割面定位成将所述电磁能反射至所述基板上的所述所需区域时，将电磁能提供至所述一或多个多边形镜切割面中的所述一个切割面。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一或多个多边形镜切割面的所述位置与第一时间输入有关。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基板的所述第一位置与第二时间输入有关。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改变速度的步骤包括比较所述第一时间输入和所述第二时间输入以确定将所述基板传递至所述第二位置所需的速度。
5.如前述权利要求中之任一项所述的方法，其特征在于，在传送运输带已经将所述基板的所述位置从所述第一位置改变到所述第二位置后，将激光能量提供到所述基板。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，改变所述基板的所述速度的步骤包括将所述基板加速或减速到所述第二速度。
7.如前述权利要求中之任一项所述的方法，其特征在于，将所述激光能量提供到所述基板的步骤进一步包括接收与所述基板的所述第二位置有关的第三时间输入。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在将所述激光能量提供到所述基板之前，将所述传送运输带恢复到所述第一速度。
9.一种在基板中形成孔的方法，所述方法包括：
当多边形镜切割面绕轴旋转时，监测形成在多边形镜子上的所述多边形镜切割面的角位置；
将关于所述多边形镜切割面的所述角位置的角位置信息传递到控制器；
在传送运输带上以第一速度在第一方向上传递基板，其中当以所述第一速度传递所述基板时，将关于所述基板的第一位置的基板传递信息传递到所述控制器；
比较所述角位置信息和所述基板传递信息；
将所述基板的速度从所述第一速度调整到第二速度，其中所述第二速度不同于所述第一速度，以及所述第二速度是由所述控制器基于所述角位置信息和所述基板传输信息的比较而选择的；以及
通过从所述多边形镜切割面中的一个切割面反射一定量的电磁能来将所述一定量的电磁能传递到所述基板的表面，其中当所述基板到达第二位置时，将所述一定量的电磁能传递到所述基板的所述表面。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，调整所述基板的所述速度的步骤包括将所述基板加速或减速。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述第二速度将使得所述基板传递到不同于所述第一位置的第二位置。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述基板已经到达所述第二位置之后，将所述基板的所述速度恢复到所述第一速度。
13.一种存储指令的计算机可读取存储介质，所述指令当由处理器执行时促使所述处理器提供通过执行以下步骤来进行激光钻孔的指令：
确定一或多个多边形镜切割面的位置，其中所述多边形镜切割面绕轴旋转；
以第一速度在第一方向上传递所述基板；
当以所述第一速度传递所述基板时，确定所述基板已经沿着所述第一方向到达第一位置；
将所述基板的速度从所述第一速度改变到第二速度，以便当所述一或多个多边形镜切割面位置中的一个位置定位成将从电磁来源传递的电磁能反射到所述基板上的所需区域时，所述基板沿着所述第一方向处于第二位置；以及
当所述一或多个多边形镜切割面中的一个切割面定位成将电磁能反射到所述基板上的所述所需区域时，将电磁能提供到所述一或多个多边形镜切割面中的所述一个切割面。
14.如权利要求13所述的计算机可读取存储介质，其特征在于，所述一或多个多边形镜切割面的所述位置与第一时间输入有关。
15.如权利要求14所述的计算机可读取存储介质，其特征在于，所述基板的所述第一位置与第二时间输入有关。
16.如权利要求15所述的计算机可读取存储介质，其特征在于，所述改变速度的步骤包括比较所述第一时间输入和所述第二时间输入以确定将所述基板传递到所述第二位置所需的速度。
17.如权利要求13至16中之任一项所述的计算机可读取存储介质，其特征在于，在传送运输带已经将所述基板的所述位置从所述第一位置改变到所述第二位置后，将激光能量提供到所述基板。
18.如权利要求17所述的计算机可读取存储介质，其特征在于，改变所述基板的所述速度的步骤包括将所述基板加速或减速到所述第二速度。
19.如权利要求13至18中之任一项所述的计算机可读取存储介质，其特征在于，将所述激光能量提供到所述基板的步骤进一步包括接收与所述基板的所述第二位置有关的第三时间输入。
20.如权利要求19所述的计算机可读取存储介质，其特征在于，在将所述激光能量提供到所述基板之前，将所述传送运输带恢复到所述第一速度。
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