DE102012012883A1 - Laser processing apparatus useful for laser processing of a starting substrate for preparation of solar cells, preferably semiconductor wafer, comprises laser, panel system, which is positioned in beam path of laser, and imaging system - Google Patents

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Abstract

Laser processing apparatus comprises a laser (1), a panel system (2), which is positioned in the beam path of the laser, and an imaging system (3), which is positioned in the beam path of the laser after the panel system. The imaging system focuses the laser beam, which is emitted from the laser and radiated through the panel system, in a sample volume. The starting substrate is positionable or positioned in the sample volume. The panel system is sharply imaged with the imaging system in a first spatial direction and is blurrily imaged in a second orthogonal spatial direction. Laser processing apparatus comprises a laser (1), a panel system (2), which is positioned in the beam path of the laser, and an imaging system (3), which is positioned in the beam path of the laser after the panel system. The imaging system focuses the laser beam, which is emitted from the laser and radiated through the panel system, in a sample volume. The starting substrate is positionable or positioned in the sample volume. The panel system is sharply imaged with the imaging system in a first spatial direction and is blurrily imaged in a second orthogonal spatial direction with the first spatial direction. The second orthogonal spatial direction is not identical to the first spatial direction. Independent claims are also included for: (1) an arrangement comprising many laser processing devices, where (a) the laser processing devices comprise mutually parallel, preferably variably adjustable main beam axis with respect to their distance from each other, (b) all laser processing devices uses the same laser, and (c) a beam splitter splits the laser beam of the laser to partial beams based on the number of the laser processing devices; and (2) laser processing the starting substrate for the preparation of solar cells, preferably the semiconductor wafer, where the method is carried out with the laser processing apparatus.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Laserbearbeitung eines Ausgangssubstrats zum Herstellen von Solarzellen, wobei es sich bei diesem Ausgangssubstrat insbesondere um eine Halbleiterscheibe (Wafer) handeln kann, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a laser processing apparatus for laser processing of a starting substrate for producing solar cells, wherein this starting substrate can be, in particular, a semiconductor wafer, according to the preamble of claim 1.

Laserbearbeitungsvorrichtungen zur Strukturierung von Solarmodulen bzw. von Ausgangssubstraten für die Herstellung von Solarzellen sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Siehe hierzu beispielsweise die EP 2 144 304 A2 , die eine Bearbeitung einer Vielzahl paralleler Spuren ermöglicht, oder die EP 2 143 518 A1 .Laser processing devices for structuring solar modules or starting substrates for the production of solar cells are already known from the prior art. See for example the EP 2 144 304 A2 , which allows editing a variety of parallel tracks, or the EP 2 143 518 A1 ,

Insbesondere beim Einsatz gepulster Laser zur Strukturierung von Spuren in die Ausgangssubstrate kommt es jedoch bei den bekannten Vorrichtungen zu Schwierigkeiten, eine wohldefinierte, durchgehende Linie auf den Substraten einzuschreiben bzw. einzustrukturieren (eine solche Linie kann dabei mit dem Ziel der Ablation einstrukturiert werden, die mittels des Lasers geschriebene Linie kann jedoch ebenso der selektiven Dotierung des Ausgangssubstrats dienen – zum selektiven Dotieren siehe beispielsweise „selective emitter by laser doping from phosphosilicate glass” von U. Jäger et al., 24th European PV Solar Energy Conference and Exhibition, 21–25 September 2009, Hamburg, Germany ). Das Problem besteht hier insbesondere darin, dass beim Überlappen der einzelnen Laserpulse in Schreibrichtung entweder eine Unter- oder eine Überbelichtung stattfindet.However, in the case of the use of pulsed lasers for structuring tracks in the starting substrates, it is difficult to write in or structure a well-defined, continuous line on the substrates (such a line can be structured with the aim of ablation, which can be structured by means of However, the line written by the laser can also be used for the selective doping of the starting substrate - for selective doping see, for example By U. Jaeger et al., 24th European PV Solar Energy Conference and Exhibition, 21-25 September 2009, Hamburg, Germany. "Selective emitter by laser doping from phosphosilicate glass" ). The problem here is in particular that when overlapping the individual laser pulses in the writing direction takes place either a under or overexposure.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der einem Ausgangssubstrat für die Herstellung von Solarzellen oder einem Solarmodul (insbesondere: einem Dünnschichtsolarmodul beispielsweise in Form eines CIS- oder CIGS-Moduls) eine wohldefinierte, durchgehende Linie, d. h. eine Linie, entlang derer das Ausgangssubstrat bzw. -modul mit konstanter bzw. nahezu konstanter Intensität belichtet worden ist, einstrukturiert werden kann. Aufgabe ist es darüberhinaus, eine solche Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der auch komplexere (z. B. Biegungen oder Kurven um z. B. 90° enthaltende) Linien eingebracht werden können, mit der also eine nahezu beliebige Linienführung mit konstanter bzw. nahezu konstanter Intensität realisiert werden kann. Schließlich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Laserbearbeitungsverfahren zur Verfügung zu stellen.Based on the prior art, it is therefore the object of the present invention to provide a laser processing apparatus with which a starting substrate for the production of solar cells or a solar module (in particular: a thin film solar module, for example in the form of a CIS or CIGS module) well-defined, continuous line, d. H. a line along which the starting substrate or module has been exposed with a constant or nearly constant intensity, can be structured. It is also an object to provide such a device with which even more complex lines (eg bends or curves, eg, containing 90 °) can be introduced, with which an almost arbitrary line with constant or almost constant intensity can be realized. Finally, it is the object of the present invention to provide a corresponding laser processing method.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Anordnung aus mehreren solchen Vorrichtungen gemäß Anspruch 13 und ein entsprechendes Bearbeitungsverfahren gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen lassen sich dabei jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Erfindungsgemäße Verwendungen sind im Anspruch 15 beschrieben.This object is achieved by a device according to claim 1, an arrangement of a plurality of such devices according to claim 13 and a corresponding processing method according to claim 14. Advantageous embodiments can be found in each case the dependent claims. Uses according to the invention are described in claim 15.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung zunächst allgemein, dann anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei müssen die einzelnen im Rahmen der Ausführungsbeispiele konkret miteinander verwirklichten Merkmale der Erfindung (bzw. die entsprechend eingesetzten optischen Bauelemente) nicht genau in der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombination verwirklicht werden, sondern können im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche auch in anderen Kombinationen verwirklicht sein. Insbesondere können einzelne Merkmale (bzw. die entsprechenden optischen Bauelemente) auch weggelassen werden oder auf andere Art und Weise miteinander oder mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden. Insbesondere kann jedes einzelne der gezeigten Merkmale der Ausführungsbeispiele bereits für sich eine Verbesserung des Standes der Technik darstellen.Hereinafter, the present invention will be described in general, then by means of embodiments. In this case, the individual features of the invention (or the correspondingly used optical components) which have actually been realized with one another in the exemplary embodiments need not be realized exactly in the combination shown in the exemplary embodiments, but can also be realized in other combinations within the scope of the claims. In particular, individual features (or the corresponding optical components) may also be omitted or otherwise combined with each other or with features of other embodiments. In particular, each one of the illustrated features of the embodiments may already represent an improvement of the prior art.

Eine erfindungsgemäße Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst zunächst einen (vorzugsweise gepulsten) Laser sowie ein im Strahlengang des Lasers positioniertes Blendensystem. Im Strahlengang des Lasers nach dem Blendensystem ist ein Abbildungssystem angeordnet, mit dem ein vom Laser emittierter, durch das Blendensystem gestrahlter Laserstrahl in ein Probenvolumen fokussiert werden kann. Im Probenvolumen ist das Ausgangssubstrat positioniert. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Blendensystem mit dem Abbildungssystem in einer ersten Raumrichtung (nachfolgend auch als x-Richtung eines Kartesischen Koordinatensystem bezeichnet) scharf abgebildet wird und in einer zweiten, nicht mit der ersten Raumrichtung identischen (also einen Winkel ≠ 0° zur ersten Raumrichtung bildenden) zweiten Raumrichtung unscharf abgebildet wird. Bei dieser zweiten Raumrichtung handelt es sich bevorzugt um die y-Richtung des Kartesischen Koordinatensystems, also um eine zur ersten Raumrichtung orthogonale Raumrichtung. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig.A laser processing device according to the invention initially comprises a (preferably pulsed) laser and a diaphragm system positioned in the beam path of the laser. An imaging system with which a laser beam emitted by the laser and radiated through the diaphragm system can be focused into a sample volume is arranged in the beam path of the laser after the diaphragm system. In the sample volume, the starting substrate is positioned. According to the invention, the device is characterized in that the diaphragm system with the imaging system in a first spatial direction (hereinafter also referred to as x-direction of a Cartesian coordinate system) is shown in focus and in a second, not identical with the first spatial direction (ie an angle ≠ 0 ° to the first spatial direction forming) second spatial direction is shown out of focus. This second spatial direction is preferably the y direction of the Cartesian coordinate system, that is to say a spatial direction orthogonal to the first spatial direction. However, this is not absolutely necessary.

Das unscharfe Abbilden in die zweite Raumrichtung kann insbesondere realisiert werden, indem, wie nachfolgend noch im Detail beschrieben, an in Richtung der ersten Raumrichtung ausgerichteten Blendenkanten des Blendensystems an die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts geeignet angepasste Beugungsstrukturen ausgebildet werden.The fuzzy mapping in the second spatial direction can be realized in particular by, as described in more detail below, diffraction patterns suitably adapted to the wavelength of the laser light used, which are aligned in the direction of the first spatial direction of the diaphragm system.

Die Größenordnung der Beugungsstruktur wird so gewählt, dass nach dem Abbé-schen Auflösungskriterium sin(φ) = 1.22 λ/d diese gerade nicht mehr aufgelöst wird. Dabei sind sin(φ) die numerische Apertur der Laseroptik, λ die Laserwellenlänge und d die Strukturgröße der Beugungsstruktur.The magnitude of the diffraction structure is chosen so that after Abbé-rule The resolution criterion sin (φ) = 1.22 λ / d is no longer resolved. Here sin (φ) is the numerical aperture of the laser optics, λ the laser wavelength and d the structure size of the diffraction structure.

Beispielsweise können diese Blendenkanten hierzu mit einer regelmäßigen Sägezahn- oder Sinusstruktur versehen werden, es sind jedoch auch unregelmäßige Beugungsstrukturen an den Blendenkanten denkbar.For example, these diaphragm edges can be provided with a regular sawtooth or sinusoidal structure for this purpose, but irregular diffraction structures at the diaphragm edges are also conceivable.

In der Regel sind die erste und die zweite Raumrichtung (im Fall des Kartesischen Koordinatensystems und senkrecht aufeinander stehender erster und zweiter Raumrichtung: x und y) senkrecht zur Hauptstrahlachse, also zur Hauptachse des optischen Systems der Laserbearbeitungsvorrichtung ausgerichtet. Im Falle des Kartesischen Koordinatensystems handelt es sich hierbei somit um die z-Richtung als Hauptstrahlachse. Dabei spielen eventuell zum Verringern der Baugröße der Laserbearbeitungsvorrichtung eingeführte, die Strahlrichtung ändernde Umlenkelemente wie Spiegel oder ähnliches keine Rolle, d. h. die vorgenannte erste und zweite Raumrichtung sind auf eine Abbildung bezogen, die sich in einem entsprechenden System, das ohne solche Umlenkelemente auskommt (also alle oder zumindest die wesentlichen optischen Elemente zur Strahlformung entlang ein und derselben Hauptstrahlachse anordnet) und somit lediglich einen linearen Strahlengang aufweist, ergeben würde.In general, the first and the second spatial direction (in the case of the Cartesian coordinate system and mutually perpendicular first and second spatial direction: x and y) are aligned perpendicular to the main beam axis, ie to the main axis of the optical system of the laser processing device. In the case of the Cartesian coordinate system, this is thus the z-direction as the main beam axis. In this case, possibly introduced to reduce the size of the laser processing device, the beam direction changing deflecting elements such as mirrors or the like play no role, d. H. the aforesaid first and second spatial directions are related to an image that is in a corresponding system that does not require such deflecting elements (ie, arranges all or at least the essential optical elements for beam shaping along one and the same main beam axis) and thus only has one linear beam path, would result.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist das Blendensystem mit zwei einzelnen, im Strahlengang des Lasers hintereinander positionierten (vorzugsweise jeweils auf der Hauptstrahlachse zentrierten) Blenden ausgestattet. Die erste dieser beiden Blenden ist so ausgeformt, ausgerichtet und angeordnet, dass sie mit dem Abbildungssystem in der ersten Raumrichtung scharf abgebildet wird. Die zweite Blende ist so ausgeformt, ausgerichtet und angeordnet, dass sie mit dem Abbildungssystem in der zweiten Raumrichtung unscharf abgebildet wird. Wie bereits beschrieben, kann das unscharfe Abbilden dabei durch entsprechende Beugungsstrukturen realisiert werden. Ebenso (oder zusätzlich zu den Beugungsstrukturen) ist es jedoch auch möglich, die unscharfe Abbildung der zweiten Blende dadurch zu realisieren, dass diese außerhalb der objektseitigen Brennebene des Abbildungssystems angeordnet ist.In a first advantageous embodiment variant, the diaphragm system is equipped with two individual diaphragms positioned one behind the other in the beam path of the laser (preferably each centered on the main beam axis). The first of these two apertures is shaped, aligned and arranged so that it is sharply imaged with the imaging system in the first spatial direction. The second diaphragm is shaped, aligned and arranged so that it is blurred with the imaging system in the second spatial direction. As already described, the fuzzy mapping can be realized by appropriate diffraction structures. Likewise (or in addition to the diffraction structures), however, it is also possible to realize the blurred image of the second diaphragm in that it is arranged outside the object-side focal plane of the imaging system.

Vorzugsweise weist das Blendensystem hierzu mindestens eines der nachfolgend aufgezählten Merkmale (vorzugsweise: mehrere, zumindest die ersten drei der nachfolgenden Merkmale, möglicherweise auch alle der nachfolgend beschriebenen Merkmale) auf:

  • 1. Die erste Blende ist in der objektseitigen Brennebene des Abbildungssystems positioniert und die zweite Blende ist außerhalb der objektseitigen Brennebene des Abbildungssystems (und dabei bevorzugt auch zwischen der ersten Blende und dem Abbildungssystem) angeordnet.
  • 2. Die beiden Blenden sind gekreuzt zueinander angeordnete längliche Blenden (also z. B. im Querschnitt senkrecht zur Hauptstrahlsachse echt rechteckförmige, d. h. nicht quadratische, an den sich gegenüberliegenden Schmalseiten offene Blenden), nachfolgend auch als Schlitzblenden bezeichnet, wobei die Längsachse der ersten Blende in die zweite Raumrichtung zeigt und wobei die Längsachse der zweiten Blende in die erste Raumrichtung zeigt (selbstverständlich können auch längliche Blenden, die nicht genau der Rechteckform entsprechen, eingesetzt werden, solange eine Vorzugsrichtung bzw. Längsrichtung durch die entsprechende Blendenform definiert ist).
  • 3. Die beiden Blenden weisen in Strahlrichtung gesehen voneinander einen Abstand Δa ≥ 0 auf, wobei der Abstand der beiden Blenden bevorzugt tatsächlich endlich ist (Δa > 0, d. h. die Blenden liegen nicht unmittelbar und sich berührend im Strahlengang hintereinander).
  • 4. Dieser Abstand Δa der beiden Blenden ist variabel einstellbar. Diese variable Einstellung des Blendenabstands kann beispielsweise durch ein motorgetriebenes Verschieben mindestens einer der beiden Blenden in und/oder entgegen der Strahlrichtung realisiert sein (die beiden Blenden können dazu beispielsweise auf einer Linearachse angeordnet sein).
  • 5. Die Ausdehnung der Blendenöffnung der ersten Blende in der ersten Raumrichtung kann variabel einstellbar sein. Auch dies kann bevorzugt motorgetrieben geschehen, beispielsweise indem als Blende eine Spaltblende eingesetzt wird, deren beide sich gegenüberliegende Blendenkanten geeignet motorbetrieben hinsichtlich ihres Öffnungsgrades verstellt werden können. Entsprechendes gilt für die zweite Blende: Auch die Ausdehnung der Blendenöffnung dieser Blende (jetzt: in der zweiten Raumrichtung) kann variabel einstellbar sein, bevorzugt mittels eines entsprechenden Motors variabel eingestellt werden. Entsprechende Motorsteuerungen für Blenden sind dem Fachmann bekannt.
  • 6. Die Blendenöffnung der zweiten Blende kann an mindestens einer längs der ersten Raumrichtung verlaufenden Seite, bevorzugt an zwei sich gegenüberliegenden und längs dieser Raumrichtung verlaufenden Seiten (also beiden Blendenkanten) einen beugungsstrukturierten Rand aufweisen.
For this purpose, the diaphragm system preferably has at least one of the features enumerated below (preferably: several, at least the first three of the following features, possibly also all of the features described below):
  • 1. The first aperture is positioned in the object-side focal plane of the imaging system and the second aperture is located outside the object-side focal plane of the imaging system (and preferably also between the first aperture and the imaging system).
  • 2. The two diaphragms are obliquely arranged crosswise to one another (ie, in cross section perpendicular to the main axis of the axis, truly rectangular, ie not square, apertures open at the opposite narrow sides), also referred to below as slit diaphragms, the longitudinal axis of the first diaphragm in the second spatial direction and wherein the longitudinal axis of the second diaphragm in the first spatial direction shows (of course, also elongated diaphragm, which do not correspond exactly to the rectangular shape, can be used as long as a preferred direction or longitudinal direction is defined by the corresponding aperture shape).
  • 3. The two diaphragms, seen in the beam direction, have a distance Δa ≥ 0 from one another, wherein the distance of the two diaphragms is preferably actually finite (Δa> 0, ie the diaphragms are not directly and touching one another in the beam path in succession).
  • 4. This distance .DELTA.a of the two diaphragms is variably adjustable. This variable setting of the aperture distance can be realized, for example, by a motor-driven displacement of at least one of the two diaphragms in and / or against the beam direction (the two diaphragms can be arranged on a linear axis, for example).
  • 5. The extent of the aperture of the first aperture in the first spatial direction can be variably adjustable. This, too, may preferably be motor-driven, for example by using a slit diaphragm as the diaphragm, the two mutually opposite diaphragm edges of which can be adjusted in a suitable motor-driven manner with regard to their degree of opening. The same applies to the second diaphragm: The extension of the diaphragm aperture of this diaphragm (now: in the second spatial direction) can also be variably adjusted, preferably adjusted variably by means of a corresponding motor. Corresponding motor controls for diaphragms are known to the person skilled in the art.
  • 6. The diaphragm opening of the second diaphragm may have a diffraction-structured edge on at least one side extending along the first spatial direction, preferably on two opposite sides extending along this spatial direction (ie both diaphragm edges).

Es ist erfindungsgemäß möglich, zwei Blenden in einem endlichen Abstand Δa > 0 entlang der optischen Hauptachse so anzuordnen und abzubilden, dass die erste (scharf abzubildende) Blende in der objektseitigen Brennebene des Abbildungssystems angeordnet ist, wohingegen die nachfolgende zweite (unscharf abzubildende) Blende im genannten Abstand hinter der ersten Blende außerhalb der Brennebene des Abbildungssystems vor dem Abbildungssystem angeordnet ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, die unscharfe Abbildung der zweiten Blende dadurch zu realisieren, dass diese nicht außerhalb der objektseitigen Brennebene des Abbildungssystems angeordnet ist, sondern unmittelbar hinter der ersten Blende und diese berührend (Abstand Δa = 0) angeordnet ist. In diesem Falle muss die zweite Blende, um nicht aufgrund ihrer Position scharf in das Probenvolumen bzw. auf das Ausgangssubstrat abgebildet zu werden, an ihren Kanten entsprechende Beugungsstrukturen aufweisen, die für eine unscharfe Abbildung dieser Blendenkanten auf das Ausgangssubstrat sorgen. In der bildseitigen Brennebene des Abbildungssystems ist das mittels der Laserstrahlung zu strukturierende Substrat angeordnet.It is possible according to the invention, two diaphragms in a finite distance .DELTA.a> 0 along the to arrange and image the optical main axis so that the first (sharply imaged) aperture is arranged in the object-side focal plane of the imaging system, whereas the subsequent second (unsharp to be imaged) aperture at said distance behind the first diaphragm outside the focal plane of the imaging system is arranged in front of the imaging system , Alternatively, it is also possible to realize the blurred image of the second diaphragm in that it is not arranged outside the object-side focal plane of the imaging system, but directly behind the first diaphragm and this touching (distance Δa = 0) is arranged. In this case, in order not to be imaged sharply into the sample volume or to the starting substrate due to their position, the second diaphragm must have corresponding diffraction structures at its edges, which ensure a blurred imaging of these diaphragm edges on the starting substrate. In the image-side focal plane of the imaging system, the substrate to be structured by means of the laser radiation is arranged.

Eine entsprechende Ausbildung kann erfindungsgemäß auch für die nachfolgend noch beschriebenen Beugungsstrukturen vorgesehen sein.A corresponding embodiment can also be provided according to the invention for the diffraction structures described below.

Ein Einstellen des Blendenabstands der beiden Blenden auf Δa = 0 hat gegenüber der nachfolgend noch beschriebenen Erfindungsvariante, die auf Basis einer einzigen im Strahlengang positionierten Blende arbeitet, den Vorteil, dass solche eindimensionalen Blenden mit lediglich zwei sich gegenüberliegenden Kanten hinsichtlich der Ausdehnung ihrer Blendenöffnung auf einfache Art und Weise einstellbar sind, wohingegen die Variation der Blendenöffnung einer den Strahl allseitig begrenzenden Blende mechanisch erheblich aufwendiger ist.Setting the aperture distance between the two diaphragms to Δa = 0 has the advantage over the variant of the invention described below, which operates on the basis of a single aperture positioned in the beam path, such that one-dimensional diaphragms having only two opposite edges have a simple extension with respect to the extent of their diaphragm aperture Way are adjustable, whereas the variation of the aperture of the beam on all sides delimiting aperture is mechanically considerably more expensive.

Dennoch ist es erfindungsgemäß grundsätzlich auch möglich, ein Blendensystem mit einer einzelnen im Strahlengang des Lasers in der objektseitigen Brennebene des Abbildungssystems positionierten Blende zu realisieren. Die Blendenöffnung dieser (quadratischen oder echt rechteckförmigen) Blende ist dann an zwei sich gegenüberliegenden und längs der zweiten Raumrichtung verlaufenden Seiten jeweils mit einem nicht-beugungsstrukturierten, bevorzugt glatten Rand versehen (diese beiden sich gegenüberliegenden Wände der Blende sind somit als unstrukturierte, glatte Blendenkanten ausgebildet). An mindestens einer längs der ersten Raumrichtung verlaufenden Seite, in der Regel an zwei sich gegenüberliegenden und längs dieser Raumrichtung verlaufenden Seiten weist die Blendenöffnung dieser Blende einen beugungsstrukturierten Rand (also strukturierte Blendenkanten bzw. glatt verlaufende Blendenwände, mit denen der Laserstrahl bei gleichzeitiger Realisierung von Beugungseffekten geometrisch begrenzt wird) auf.Nevertheless, it is basically also possible according to the invention to realize a diaphragm system with a single diaphragm positioned in the beam path of the laser in the object-side focal plane of the imaging system. The aperture of this (square or true rectangular) aperture is then provided on two opposite and extending along the second direction in space sides each with a non-diffraction-structured, preferably smooth edge (these two opposite walls of the aperture are thus formed as unstructured, smooth panel edges ). At at least one side extending along the first spatial direction, as a rule at two opposite sides extending along this spatial direction, the diaphragm aperture of this diaphragm has a diffraction-structured edge (ie structured diaphragm edges or smooth diaphragm walls with which the laser beam is simultaneously produced by diffraction effects geometrically limited).

Erfindungsgemäß kann somit das scharfe Abbilden des Blendensystems in der ersten Raumrichtung durch Abbilden zweier sich gegenüberliegender, längs der zweiten Raumrichtung verlaufender, nicht-beugungsstrukturierter Blendenkanten erfolgen. Das unscharfe Abbilden des Blendensystems in der zweiten Raumrichtung kann durch Abbilden zweier sich gegenüberliegender, längs der ersten Raumrichtung verlaufender, beugungsstrukturierter Blendenkanten erfolgen.Thus, according to the invention, the sharp imaging of the diaphragm system in the first spatial direction can take place by imaging two opposing diaphragm edges extending along the second spatial direction and extending them non-diffraction-structured. The fuzzy imaging of the diaphragm system in the second spatial direction can be done by imaging two opposing, along the first spatial direction extending, diffraction-structured diaphragm edges.

Erfindungsgemäß kann im Strahlengang des Lasers nach dem Blendensystem und bevorzugt darüberhinaus vor dem Abbildungssystem ein Ablenksystem positioniert sein, mit dem der Laserstrahl in der ersten und/oder in der zweiten Raumrichtung ausgelenkt werden kann. Ein solches Ablenksystem kann einen Galvanometerscanner, dessen Aufbau dem Fachmann bekannt ist, umfassen. In einer vorteilhaften Variante erfolgt die Auslenkung ausschließlich senkrecht zur ersten Raumrichtung (d. h. ohne Komponente in die erste Raumrichtung). Erfindungsgemäß kann somit bei der Bearbeitung des Substrats der Laserstrahl im Weltkoordinatensystem x, y, z, in dem das Ausgangssubstrat (z. B. mittels eines geeigneten Bearbeitungstisches) ortsunveränderlich positioniert ist, mit einer geeigneten Linienführung bewegt werden.According to the invention, a deflection system can be positioned in the beam path of the laser downstream of the imaging system and preferably in front of the imaging system, with which the laser beam can be deflected in the first and / or in the second spatial direction. Such a deflection system may include a galvanometer scanner whose construction is known to those skilled in the art. In an advantageous variant, the deflection takes place exclusively perpendicular to the first spatial direction (that is to say without a component in the first spatial direction). Thus, according to the invention, when the substrate is being processed, the laser beam in the world coordinate system x, y, z, in which the starting substrate is positioned (eg by means of a suitable processing table), can be moved with a suitable line.

Alternativ dazu ist es jedoch auch denkbar, den Laserstrahl ortsfest im Weltkoordinatensystem entlang der Hauptstrahlachse einzustrahlen (also nicht auszulenken) und statt dessen das Ausgangssubstrat nicht ortsfest im Probenvolumen anzuordnen, sondern in diesem Probenvolumen bzw. durch dieses Probenvolumen hindurch geeignet zu bewegen. Vorzugsweise erfolgt dabei eine Bewegung des Substrats ausschließlich in Richtung senkrecht zur ersten Raumrichtung. (Selbstverständlich ist es jedoch erfindungsgemäß auch möglich, im Weltkoordinatensystem sowohl das Ausgangssubstrat als auch den Laserstrahl während der Strukturierung des Ausgangssubstrats geeignet zu bewegen.) In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist im Strahlengang des Lasers nach dem Blendensystem und bevorzugt auch vor dem Abbildungssystem (sofern ein Ablenkungssystem vorhanden ist, bevorzugt auch vor diesem) eine Rotationseinheit angeordnet, mit der es ermöglicht ist, den Laserstrahl um seine Achse (also um die Hauptstrahlachse) um einen bevorzugt variabel einstellbaren Winkel α zu drehen. Hierzu kann insbesondere eine ein Dove-Prisma umfassende Rotationseinheit eingesetzt werden, die beispielsweise motorbetrieben realisiert sein kann. Die Funktion eines solchen dem Rotieren des Strahls um seine eigene Achse dienenden Systems auf Basis z. B. eines Dove-Prismas ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Alternatively, however, it is also conceivable to irradiate the laser beam in a stationary manner in the world coordinate system along the main beam axis (ie not to deflect it) and instead to arrange the starting substrate not stationary in the sample volume but to move it appropriately in this sample volume or through this sample volume. Preferably, a movement of the substrate takes place exclusively in the direction perpendicular to the first spatial direction. (Of course, it is also possible according to the invention to appropriately move both the starting substrate and the laser beam during structuring of the starting substrate in the world coordinate system.) In a further advantageous embodiment variant, the beam path of the laser depends on the diaphragm system and preferably also on the imaging system (if a Deflection system is present, preferably also before this) arranged a rotation unit, with which it is possible to rotate the laser beam about its axis (ie about the main beam axis) by a preferably variably adjustable angle α. For this purpose, in particular, a rotation unit comprising a dove prism can be used which, for example, can be realized by a motor. The function of such a rotation of the beam about its own axis serving system based on z. B. a Dove prism is known to those skilled in principle.

Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, das Blendensystem bzw. die Blenden dieses Systems um einen bevorzugt variabel einstellbaren Winkel um die Hauptstrahlachse bzw. die Achse des Laserstrahls zu rotieren. Auch dies kann motorbetrieben erfolgen. Ein Bewegen des Blendensystems hat jedoch den Nachteil, dass es aufgrund der Blendenmasse in der Regel nicht so schnell erfolgen kann wie ein Bewegen eines sehr kleinen Dove-Prismas.Alternatively, however, it is also possible to rotate the diaphragm system or the diaphragms of this system by a preferably variably adjustable angle about the main beam axis or the axis of the laser beam. This can also be done by motor. However, a movement of the diaphragm system has the disadvantage that due to the diaphragm mass usually can not be as fast as moving a very small Dove prism.

Erfindungsgemäß bedeutet dies eine Rotation der ersten Raumrichtung x, in der eine scharfe Abbildung erfolgt, und der zweiten Raumrichtung y, in der unscharf abgebildet wird, um den vorbeschriebenen Winkel α. Im ersten Fall (Rotationseinheit) erfolgt das Drehen dieser beiden Raumrichtungen erst hinter dem Blendensystem, im zweiten Fall des rotierbaren Blendensystems am Ort der Blenden selbst durch Rotation derselben. Das Ablenksystem bzw. der Galvanometerscanner kann somit insbesondere so ausgebildet und angesteuert werden, dass er solche Drehungen des Strahls um seine Achse berücksichtigt, also den Laserstrahl bevorzugt lediglich senkrecht zur neuen (gedrehten) ersten Raumrichtung auslenkt, also senkrecht zur neuen Ausrichtung der Scharfabbildung bewegt. Der Winkel α kann dabei bezogen auf die (ursprüngliche, noch nicht verdrehte) erste Raumrichtung bzw. die x-Achse und in der Ebene der ersten und zweiten Raumrichtung (xy-Ebene) gemessen werden, wenn die z-Richtung die Richtung der Hauptstrahlachse ist.According to the invention, this means a rotation of the first spatial direction x, in which a sharp image takes place, and the second spatial direction y, in which images are blurred, by the above-described angle α. In the first case (rotation unit), the rotation of these two spatial directions takes place only behind the diaphragm system, in the second case of the rotatable diaphragm system at the location of the diaphragm itself by rotation thereof. The deflection system or the galvanometer scanner can thus be designed and controlled in particular such that it takes into account such rotations of the beam about its axis, ie deflects the laser beam only perpendicular to the new (rotated) first spatial direction, ie moves it perpendicular to the new alignment of the sharp image. The angle α can be measured relative to the (original, not yet rotated) first spatial direction or the x-axis and in the plane of the first and second spatial direction (xy-plane), when the z-direction is the direction of the main beam axis ,

In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante ist das Aspektverhältnis des Laserfokus im Probenvolumen (das Verhältnis der Fokusausdehnung in der ersten Raumrichtung und der Fokusausdehnung der vollen Halbwertsbreite bei halbem Maximum, letzteres entsprechend dem Abfall der Fokusintensität auf 50% ihres Maximalwerts, in der zweiten Raumrichtung) variabel einstellbar. Eine entsprechende Einstellung kann vorzugsweise motorbetrieben durch Variieren von geometrischen Kennwerten am Blendensystem, wie beispielsweise der Ausdehnung der Blendenöffnung der ersten Blende und/oder der Ausdehnung der Blendenöffnung der zweiten Blende erfolgen.In a further variant according to the invention, the aspect ratio of the laser focus in the sample volume (the ratio of the focal extent in the first spatial direction and the focal extent of the full half width at half maximum, the latter corresponding to the drop in focus intensity to 50% of its maximum value, in the second spatial direction) is variably adjustable , A corresponding adjustment can preferably be made by motor operation by varying geometric characteristics of the diaphragm system, such as, for example, the extension of the diaphragm aperture of the first diaphragm and / or the extension of the diaphragm aperture of the second diaphragm.

Erfindungsgemäß kann in einer besonders bevorzugten Variante auch eine Prozesssteuereinheit, mit der in Abhängigkeit von der momentanen Lage des Laserfokus im Probenvolumen, von der momentanen Lage des Laserfokus relativ zum Ausgangssubstrat und/oder von der bereits erfolgen Einstrahldauer des Lasers mindestens ein Parameter des Lasers variiert werden kann, vorgesehen sein. So kann beispielsweise die auf das Substrat eingestrahlte Intensität pro Flächeneinheit, die Pulsdauer und/oder die Pulsfrequenz des Lasers variiert werden. Eine solche Variation der Laserparameter kann kennliniengesteuert erfolgen oder auch auf Basis der momentanen Stellung des vorbeschriebenen Ablenksystems, der vorbeschriebenen Rotationseinheit und/oder des vorbeschriebenen rotierbaren Blendensystems eingeregelt werden.According to the invention, in a particularly preferred variant, a process control unit with which at least one parameter of the laser is varied depending on the instantaneous position of the laser focus in the sample volume, on the instantaneous position of the laser focus relative to the starting substrate and / or on the already irradiated duration of the laser can be provided. For example, the intensity radiated onto the substrate per unit area, the pulse duration and / or the pulse frequency of the laser can be varied. Such a variation of the laser parameters can be carried out in a characteristic-controlled manner or also regulated on the basis of the instantaneous position of the above-described deflection system, the above-described rotation unit and / or the above-described rotatable diaphragm system.

Selbstverständlich kann eine entsprechende Regelung auch in Verbindung mit einer Vorrichtung zum Bewegen des Substrats durch das Probenvolumen erfolgen, so dass dann je nach Stellung des Substrats im Probenvolumen z. B. mit unterschiedlicher Intensität eingestrahlt werden kann.Of course, a corresponding regulation can also be carried out in conjunction with a device for moving the substrate through the sample volume, so that, depending on the position of the substrate in the sample volume z. B. can be irradiated with different intensity.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsvariante weist das Abbildungssystem mindestens eine Sammellinse, ein Objektiv und/oder ein Teleskop auf. Im einfachsten Fall handelt es sich beim Abbildungssystem um eine einzelne Sammellinse, in deren objektseitiger Brennebene die einzelne Blende des Blendensystems bzw. die erste Blende des Blendensystems angeordnet ist und in deren bildseitiger Brennebene das zu strukturierende Ausgangssubstrat positioniert wird.In a further embodiment variant according to the invention, the imaging system has at least one converging lens, a lens and / or a telescope. In the simplest case, the imaging system is a single converging lens, in whose object-side focal plane the individual diaphragm of the diaphragm system or the first diaphragm of the diaphragm system is arranged and in the image-side focal plane, the starting substrate to be structured is positioned.

In einer weiteren vorteilhaften Variante verwendet die erfindungsgemäße Vorrichtung im Strahlengang mindestens ein weiteres (also nicht lediglich dem fokussierten Abbilden des Laserstrahls auf das Ausgangssubstrat, sondern einer anderen optischen Strahlumformung dienendes) Teleskop auf. Ein solches weiteres Teleskop kann beispielsweise einer zusätzlichen Strahlaufweitung oder Strahlverengung dienen. Insbesondere ist es vorteilhaft, im Strahlengang nach dem Blendensystem und vor dem Abbildungssystem ein erstes Teleskop zum Verengen des Strahlengangs des Lasers, eine Rotationseinheit wie vorbeschrieben und ein zweites Teleskop zum Wiederaufweiten des Strahlengangs des Lasers anzuordnen.In a further advantageous variant, the device according to the invention uses in the beam path at least one further telescope (not serving the focused imaging of the laser beam on the starting substrate but on another optical beam forming). Such a further telescope can serve, for example, an additional beam expansion or beam narrowing. In particular, it is advantageous to arrange a first telescope for narrowing the beam path of the laser, a rotation unit as described above and a second telescope for re-expanding the beam path of the laser in the beam path after the diaphragm system and in front of the imaging system.

Erfindungsgemäß kann vorteilhafterweise ein Festkörperlaser, insbesondere ein Faserlaser, verwendet werden. Der Laser kann Laserpulse mit einer Pulsfrequenz zwischen 10 kHz und 10 000 kHz und/oder einer Pulsdauer zwischen 0.001 ns und 5000 ns verwenden. Es können Laser, die im UV-, im IR- oder auch im visuellen Bereich emittieren, eingesetzt werden. Bevorzugte Wellenlängen sind dabei: 266 nm, 345–370 nm, 510–550 nm, 950–1100 nm.According to the invention, advantageously a solid-state laser, in particular a fiber laser, can be used. The laser can use laser pulses with a pulse frequency between 10 kHz and 10 000 kHz and / or a pulse duration between 0.001 ns and 5000 ns. Lasers that emit in the UV, IR or visual range can be used. Preferred wavelengths are: 266 nm, 345-370 nm, 510-550 nm, 950-1100 nm.

Erfindungsgemäß können mehrere Laserbearbeitungsvorrichtungen wie vorbeschrieben parallel zueinander (d. h. hinsichtlich ihrer Hauptstrahlachsen parallel zueinander und in vordefiniertem Abstand beabstandet voneinander) angeordnet werden, mit denen das Ausgangssubstrat parallel mit mehreren Spuren strukturiert werden kann. Es ist dabei auch möglich, dass die einzelnen Laserbearbeitungsvorrichtungen ein und denselben Laser verwenden, indem in dessen Strahlengang zunächst ein Strahlteiler verwendet wird, der den Laserstrahl auf die gewünschte Anzahl von Bearbeitungsvorrichtungen aufteilt und die einzelnen Teilstrahlen dann in die einzelnen Blendensysteme der unterschiedlichen Bearbeitungsvorrichtungen geeignet einstrahlt.According to the invention, a plurality of laser processing apparatuses as described above may be arranged parallel to each other (ie, spaced apart from one another at a predetermined distance relative to one another with respect to their main axes of radiation) with which the starting substrate can be patterned in parallel with a plurality of tracks. It is also possible that the individual laser processing devices use one and the same laser by first in the beam path, a beam splitter is used, the laser beam on the divides desired number of processing devices and the individual partial beams then irradiated suitable in the individual diaphragm systems of different processing devices.

Die erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsvorrichtungen sowie entsprechende Laserbearbeitungsverfahren lassen sich nicht nur zur Ablationsbearbeitung (also zur lokalen Verdampfung von Ausgangssubstratmaterial entlang der Spurführung) einsetzen, sondern bevorzugt auch zum selektiven Dotieren, Aktivieren, Ausheilen, Einlagern, Rekristallisieren und Umschmelzen des Ausgangssubstrats.The laser processing devices according to the invention and corresponding laser processing methods can be used not only for ablation processing (ie for local evaporation of starting substrate material along the tracking), but also preferably for selective doping, activation, annealing, storage, recrystallization and remelting of the starting substrate.

Erfindungsgemäß kann somit in den Strahlengang des Lasers eine zweiteilige, gekreuzte Schlitzblende eingebracht werden. Die erste Blende wird scharf abgebildet, befindet sich also in der Ur-Bildebene. Die zweite Blende wird diffus, also unscharf abgebildet, d. h. sie befindet sich außerhalb der Ur-Bildebene des Abbildungssystems. Im Ergebnis ergibt sich in der Bildebene des Abbildungssystems ein Laserspot bzw. Laserfokus mit zwei gegenüberliegenden wohldefinierten Kanten und zwei gegenüberliegenden diffusen Kanten.According to the invention, a two-part, crossed slit diaphragm can thus be introduced into the beam path of the laser. The first aperture is in focus, so it is in the original image plane. The second aperture is diffused, ie out of focus, d. H. it is outside the original image plane of the imaging system. As a result, a laser spot or laser focus results in the image plane of the imaging system with two opposite well-defined edges and two opposite diffuse edges.

Das Aspektverhältnis im Laserspot in der Bildebene kann mit wählbarem Seitenverhältnis variiert werden, neben einem im Wesentlichen quadratischen Fokus ist auch ein rechteckiger Fokus zur Linienstrukturierung am Ort der Probe erzeugbar. Zum Einstellen des Blendenkantenabstandes der sich gegenüberliegenden wohldefinierten (oder auch der diffusen) Kanten kann ein Motorantrieb benutzt werden. Eine in-situ-Maschinensteuerung ist möglich. Der Blendenaufbau kann im Strahlengang rotiert werden, so dass sich eine Rotation der Abbildung ergibt und Richtungsänderungen in der einbeschriebenen Linie unter Beibehaltung der Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind möglich. Eine Rotation der Abbildung ist jedoch vorzugsweise mittels einer separaten Rotationseinheit beispielsweise auf Basis eines Dove-Prismas möglich.The aspect ratio in the laser spot in the image plane can be varied with selectable aspect ratio, in addition to a substantially square focus, a rectangular focus for line structuring at the location of the sample can be generated. To set the aperture edge distance of the opposite well-defined (or the diffuse) edges, a motor drive can be used. An in-situ machine control is possible. The diaphragm structure can be rotated in the beam path, resulting in a rotation of the image and direction changes in the inscribed line while maintaining the advantages of the device according to the invention are possible. However, rotation of the image is preferably possible by means of a separate rotation unit, for example based on a Dove prism.

Die zweite, diffus abzubildende Blende kann zusätzlich (wenn außerhalb der Brennebene auf der Objektseite) oder alternativ (bei Anordnung in der objektseitigen Brennebene) auch so gestaltet werden, dass die diffus abzubildenden Kanten mit einer Beugungsstruktur versehen sind, um die Unschärfe, also die Intensitätsverteilung an der diffusen Kante im Fokus, verbessert steuern zu können. Dabei ist die geometrische Form der strukturierten Kanten bevorzugt so auszuführen, dass definiert Licht der verwendeten Laserwellenlänge aus dem Strahlengang herausgebeugt wird. Geeignete Strukturen der Blendenkanten sind z. B. Kammstrukturen, Wellenlinien, Dreieckmuster, Sägezahnmuster, Sinusstrukturen etc.The second aperture to be diffusely imaged can additionally (if outside the focal plane on the object side) or alternatively (in the object-side focal plane) also be designed in such a way that the diffusely imaged edges are provided with a diffraction structure in order to reduce the blur, ie the intensity distribution Focusing on the diffuse edge, improving control. In this case, the geometric shape of the structured edges is preferably to be designed so that defined light of the laser wavelength used is bent out of the beam path. Suitable structures of the diaphragm edges are z. Comb structures, wavy lines, triangular patterns, sawtooth patterns, sinusoidal structures, etc.

Alternativ zur Verwendung zweier Blenden kann jedoch auch genau eine Blende im Strahlengang vor dem Abbildungssystem eingesetzt werden, bei der lediglich ein Kantenpaar, nicht jedoch das bevorzugt senkrecht dazu angeordnete weitere Kantenpaar strukturiert ist. Während das eine Kantenpaar so abgebildet wird, dass es einen scharfen Übergang in der Belichtungsintensität ergibt (die Blende ist in der objektseitigen Brennebene des Abbildungssystems angeordnet), erfolgt die Abbildung des strukturierten Kantenpaares mit einer definierten weichen Intensitätsverteilung aufgrund einer Beugungsstruktur an diesem Kantenpaar wie vorbeschrieben. Auch diese Blende kann rotierbar ausgeführt sein oder über ein Dove-Prisma rotierend abgebildet werden. (Eine solche Einzelblende kann erfindungsgemäß alternativ auch dadurch simuliert werden, dass zwei Schlitzblenden, die unmittelbar hintereinander angeordnet sind, in der objektseitigen Brennebene des Abbildungssystems sowohl ein gerades, unstrukturiertes Kantenpaar als auch ein beugungsstrukturiertes Kantenpaar ausbilden. Auch in diesem Fall können das Aspektverhältnis und die Größe motorisiert eingestellt werden.)As an alternative to the use of two diaphragms, however, it is also possible to use exactly one diaphragm in the beam path in front of the imaging system, in which only one edge pair, but not the further edge pair preferably arranged perpendicular thereto, is structured. While one edge pair is imaged to give a sharp transition in exposure intensity (the aperture is located in the object-side focal plane of the imaging system), the image of the patterned edge pair has a defined soft intensity distribution due to a diffractive structure at that edge pair as previously described. Also, this aperture can be made rotatable or be rotated by a dove prism. (According to the invention, such a single diaphragm can alternatively also be simulated in that two slit diaphragms, which are arranged directly behind one another, form both a straight, unstructured edge pair and a diffraction-structured edge pair in the object-side focal plane of the imaging system Size can be adjusted motorized.)

Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich, auch bei nicht exakt angepasster Pulslänge und Pulsfrequenz des Lasers einerseits und Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls relativ zur Ausgangssubtratoberfläche andererseits (durch entsprechende Auslenkung mittels des Ablenksystems und/oder Translation des Ausgangssubstrats senkrecht zur ersten Raumrichtung, also senkrecht zur Scharfabbildung, vergleiche auch nachfolgende Erläuterungen zu 3) dennoch eine wohldefinierte, durchgehende, d. h. mit nahezu konstanter Intensität einbeschriebene Linie auf dem Ausgangssubstrat mit einem gepulsten Laser erzeugen. Mit der vorliegenden Erfindung kann zudem entlang der Schreibrichtung (also orthogonal zur ersten Raumrichtung) eine sehr scharfe, definierte Belichtungskante erreicht werden. Der Überlapp der einzelnen Laserpulse in Schreibrichtung wird somit durch die vorliegende Erfindung deutlich weniger kritisch oder gar vollständig unkritisch, da im Überlappungsbereich durch die diffuse Abbildung der Kanten des Blendensystems in der zweiten Raumrichtung eine Homogenisierung der Belichtungsintensität stattfindet.With the present invention, even with not exactly matched pulse length and pulse frequency of the laser on the one hand and feed rate of the laser beam relative to Ausgangsubtratoberfläche on the other hand (by appropriate deflection by means of the deflection and / or translation of the Ausgangsubstrats perpendicular to the first spatial direction, ie perpendicular to the sharp imaging comparisons also the following explanations 3 ) nevertheless produce a well-defined, continuous, ie inscribed with almost constant intensity line on the starting substrate with a pulsed laser. Moreover, with the present invention, a very sharp, defined exposure edge can be achieved along the writing direction (ie orthogonal to the first spatial direction). The overlap of the individual laser pulses in the writing direction is thus significantly less critical or even completely uncritical by the present invention, since homogenization of the exposure intensity takes place in the overlap region due to the diffuse imaging of the edges of the diaphragm system in the second spatial direction.

Erfindungsgemäß lässt sich die vorliegende Erfindung insbesondere zur selektiven Dotierung von Ausgangssubstraten auf Halbleiterbasis für die Herstellung von Solarzellen einsetzen. Ebenso ist es jedoch möglich, die vorliegende Erfindung zum rein mechanischen Strukturieren von Ausgangssubstraten einzusetzen, also ein Ablatieren von Material aus der Oberfläche des Ausgangssubstrats mittels geeignet eingestellter Laserintensitäten homogen und wohldefiniert durchzuführen. Auch eine Aktivierung von elektrisch inaktiven Dotanten zur lokalen Verbesserung der Leitfähigkeit des bestrahlten Materialvolumens ist möglich.According to the invention, the present invention can be used in particular for the selective doping of semiconductor-based starting substrates for the production of solar cells. However, it is also possible to use the present invention for the purely mechanical structuring of starting substrates, that is to perform an ablation of material from the surface of the starting substrate by means of suitably adjusted laser intensities in a homogeneous and well-defined manner. Also, activation of electrically inactive dopants to local Improvement of the conductivity of the irradiated material volume is possible.

Durch die vorbeschriebene Prozesssteuereinheit kann erfindungsgemäß insbesondere auch eine gewünschte Lichtverteilung, Wärmeverteilung und/oder Dotierverteilung entlang der Schreibrichtung auf genau definierte, d. h. entlang der Schreibrichtung vordefiniert variierende Art und Weise durchgeführt werden.The above-described process control unit can according to the invention in particular also a desired light distribution, heat distribution and / or doping distribution along the writing direction to exactly defined, d. H. be performed along the direction of writing predefined varying manner.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Dabei zeigen:The present invention will be described in more detail below with reference to two exemplary embodiments. Showing:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsvorrichtung auf Basis zweier gekreuzt angeordneter Schlitzblenden. 1 A first embodiment of a laser processing device according to the invention based on two crossed slit diaphragms.

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Basis einer einzigen, zweidimensional strukturierten Blende. 2 A second embodiment of a device according to the invention based on a single, two-dimensionally structured aperture.

3 die mit den gezeigten Vorrichtungen in Schreibrichtung bzw. in Richtung orthogonal zur ersten Raumrichtung der scharfen Abbildung im Vergleich zum Stand der Technik erzielbare Intensitätsverteilung. 3 the intensity distribution achievable with the devices shown in the writing direction or in the direction orthogonal to the first spatial direction of the sharp image in comparison with the prior art.

1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Laserbearbeitungsvorrichtung. Im Strahlengang Lasers 1, der die Laserstrahlung über die Faser 1a emittiert, ist eine erste schlitzförmige Blende 2a angeordnet. Diese Blende 2a besteht aus zwei in Richtung der ersten Raumrichtung x gegeneinander verschieblichen, für den Laserstrahl L opaken Platten (x, y und z bezeichnen ein Kartesischen Weltkoordinatensystem, in dem die einzelnen optischen Elemente der Laserbearbeitungsvorrichtung ortsfest positioniert sind). Durch das Gegeneinanderver-schieben (angedeutet durch die Pfeile Pa) der beiden Platten der ersten Blende 2a in der ersten Raumrichtung x kann die Blendenöffnung 2a-ö für die erste Blende für den Laserstrahl L variabel eingestellt werden. Der hierfür verwendete Motorantrieb für die beiden Platten ist nicht gezeigt. Die beiden rechteckförmigen Platten der ersten Blende 2a sind mit ihrer Langseite längs der zweiten Raumrichtung y, also senkrecht zur ersten Raumrichtung x symmetrisch zur Hauptstrahlachse H des Laserstrahls L angeordnet: La bezeichnet die mittig zwischen den beiden Platten sowie in y-Richtung durch die Hauptstrahlachse H verlaufende Längsachse der ersten Blende 2a. da bezeichnet den Abstand der beiden Platten der ersten Blende 2a voneinander in Richtung x, also senkrecht zu den beiden längs der y-Richtung verlaufenden, sich an den zur Hauptstrahlachse H gerichteten Innenseiten der beiden Platten gegenüberliegenden Kanten 2a-k1 und 2a-k2 der ersten Blende 2a. da definiert somit die Ausdehnung der Blendenöffnung 2a-ö der ersten Blende in der ersten Raumrichtung x. 1 shows a first laser processing device according to the invention. In the laser beam 1 that transmits the laser radiation over the fiber 1a is emitted, is a first slot-shaped aperture 2a arranged. This aperture 2a consists of two in the direction of the first spatial direction x against each other displaceable, for the laser beam L opaken plates (x, y and z denote a Cartesian world coordinate system in which the individual optical elements of the laser processing device are stationarily positioned). By pushing against each other (indicated by the arrows Pa) of the two plates of the first panel 2a in the first spatial direction x, the aperture can 2a-ö be variably set for the first aperture for the laser beam L. The motor drive used for the two plates is not shown. The two rectangular plates of the first panel 2a are arranged with their long side along the second spatial direction y, ie perpendicular to the first spatial direction x symmetrical to the main beam axis H of the laser beam L: La denotes the center between the two plates and in the y-direction through the main beam axis H extending longitudinal axis of the first diaphragm 2a , da denotes the distance between the two plates of the first panel 2a from each other in the direction x, ie perpendicular to the two along the y-direction extending, opposite to the directed to the main beam axis H inner sides of the two plates edges 2a-k1 and 2a-k2 the first aperture 2a , thus defines the extent of the aperture 2a-ö the first diaphragm in the first spatial direction x.

Im Abstand Δa entlang der Hauptstrahlachse H des Laserstrahls L gesehen hinter der ersten Blende 2a ist die zweite schlitzförmige Blende 2b angeordnet. Diese ist (bis auf den nachfolgend noch beschriebenen Strukturunterschied) ebenso wie die erste Blende konstruiert, allerdings im Vergleich zur ersten Blende 2a um 90° um die Hauptstrahlachse H verdreht angeordnet: Somit liegen die beiden Platten der zweiten Blende 2b zwar ebenso wie die beiden Platten der ersten Blende 2a parallel zur xy-Ebene, allerdings verlaufen die zentrale, durch die Hauptstrahlachse H verlaufende Längsachse Lb sowie die beiden zu dieser Längsachse Lb parallel gerichteten Innenkanten 2b-k1 und 2b-k2 der zweiten Blende 2b (die die Blendenöffnung 2b-ö ausbilden) längs der ersten Raumrichtung x, also orthogonal zur zweiten Raumrichtung y. Die zweite Blende 2b definiert somit zwar ebenso wie die erste Blende 2a eine Schlitzblende, deren Schlitz jedoch jetzt längs der ersten Raumrichtung x gerichtet ist (db bezeichnet die Ausdehnung der Blendenöffnung 2b-ö bzw. die Blendenbreite der Öffnung 2b-ö in der zweiten Raumrichtung y; Pb skizziert die motorbetriebene Verstellmöglichkeit des Blendenabstands db in y-Richtung).At a distance Δa along the main beam axis H of the laser beam L seen behind the first aperture 2a is the second slit-shaped aperture 2 B arranged. This is constructed (except for the structural difference described below) as well as the first diaphragm, but in comparison to the first diaphragm 2a arranged rotated by 90 ° about the main beam axis H: Thus, the two plates are the second aperture 2 B Although as well as the two plates of the first panel 2a parallel to the xy plane, however, extend the central, extending through the main beam axis H longitudinal axis Lb and the two to this longitudinal axis Lb parallel inner edges 2b-k1 and 2b-k2 the second aperture 2 B (which the aperture 2b-ö form) along the first spatial direction x, that is orthogonal to the second spatial direction y. The second aperture 2 B thus defined as well as the first aperture 2a however, a slit diaphragm whose slot is now directed along the first spatial direction x (db denotes the extension of the diaphragm opening 2b-ö or the aperture width of the opening 2b-ö in the second spatial direction y; Pb outlines the motorized adjustment of the aperture distance db in the y-direction).

Bei der ersten Blende 2a sind die innenliegenden, zur Hauptstrahlachse H gerichteten Blendenkanten 2a-k1 und 2a-k2 unstrukturiert, weisen somit einen linearen, glatten Verlauf längs der zweiten Raumrichtung y auf. Im Gegensatz dazu sind die zu diesen Blendenkanten orthogonal, also in x-Richtung verlaufenden innenliegenden, zur Hauptstrahlachse H gerichteten Blendenkanten 2b-k1 und 2b-k2 mit einer hier sinusförmigen Beugungsstruktur versehen. Die Periode dieser entlang der x-Richtung verlaufenden Beugungsstruktur der beiden Kanten 2b-k1 und 2b-k2 ist so auf die Wellenlänge des Lasers 1 angepasst, dass das Laserlicht durch die beiden Blendenkanten 2b-k1 und 2b-k2 gebeugt wird.At the first aperture 2a are the inner, directed to the main beam axis H diaphragm edges 2a-k1 and 2a-k2 unstructured, thus have a linear, smooth course along the second spatial direction y. In contrast, the diaphragm edges which are orthogonal to these diaphragm edges, that is to say those running in the x-direction, are directed towards the main beam axis H. 2b-k1 and 2b-k2 provided with a sinusoidal diffraction structure here. The period of this along the x-direction diffraction structure of the two edges 2b-k1 and 2b-k2 is so on the wavelength of the laser 1 adapted that the laser light through the two diaphragm edges 2b-k1 and 2b-k2 is bent.

Darüberhinaus ist die erste Blende 2a des Blendensystems 2 exakt in der objektseitigen Brennebene 5 der nachfolgend noch beschriebenen, als Abbildungssystem 3 verwendeten einzelnen Sammellinse angeordnet: Der Abstand der ersten Blende 2a entlang der Hauptstrahlachse H von der Sammellinse 3 entspricht somit exakt der Brennweite fob der Linse 3 (sämtliche vorstehend beschriebenen und nachfolgend noch beschriebenen optischen Elemente der Laserbearbeitungsvorrichtung sind linear entlang der Hauptstrahlachse H und – sofern nichts anderes gesagt und sofern dies möglich ist – zentrisch auf dieser Hauptstrahlachse H angeordnet; die in der 1 oben rechts und Mitte links angedeutete Unterbrechung des Strahlengangs ist somit lediglich darstellungsbedingt).In addition, the first aperture 2a of the iris system 2 exactly in the object-side focal plane 5 as described below, as an imaging system 3 arranged single collecting lens arranged: The distance of the first aperture 2a along the main beam axis H from the condenser lens 3 thus corresponds exactly to the focal length f of the lens if 3 (All the above-described and subsequently described optical elements of the laser processing apparatus are arranged linearly along the main beam axis H and, unless otherwise stated and insofar as possible, centrally on this main beam axis H; 1 The top right and middle left indicated interruption of the beam path is therefore only due to the presentation).

Im Abstand Δa entlang der Hauptstrahlachse H ist somit die zweite Blende 2b hinter der ersten Blende 2a und außerhalb der Brennebene 5 der Sammellinse des Abbildungssystems 3 angeordnet. Die erste Blende 2a wird somit scharf, also fokussiert, in die Bildebene des Abbildungssystems 3 abgebildet, die zweite Blende 2b diffus, also nicht-fokussiert. At a distance Δa along the main beam axis H is thus the second diaphragm 2 B behind the first panel 2a and outside the focal plane 5 the condenser lens of the imaging system 3 arranged. The first aperture 2a is thus focused, ie focused, in the image plane of the imaging system 3 pictured, the second aperture 2 B diffuse, not focused.

In der bildseitigen Brennebene fbb des Abbildungssystems 3, also auf der Strahlenausgangsseite desselben ist die zu bearbeitende Oberfläche des Ausgangssubstrats P senkrecht zur Hauptstrahlachse H bzw. zur z-Richtung, also parallel zur xy-Ebene im Probenvolumen 4 angeordnet. Der durch die beiden Blenden 2a und 2b des Blendensystems modulierte Laserstrahl des Lasers 1 wird somit (durch die nachfolgend noch näher beschriebenen optischen Elemente 9a, 7, 9b und 6) durch das Abbildungssystem 3 im Probenvolumen 4 auf die zu bearbeitende Oberfläche des Ausgangssubstrats P fokussiert F. Wie 1 ganz rechts unten in vergrößerter Form skizziert, erfolgt somit in der ersten Raumrichtung x gesehen eine scharfe Abbildung des Fokus F (also mit scharfen Kanten entlang der y-Richtung), wohingegen in der zweiten Raumrichtung y die Kanten des Blendensystems 2 (genauer gesagt: die beiden Kanten 2b-k1 und 2b-k2 der außerhalb der objektseitigen Brennebene 5 angeordneten zweiten Blende 2b) diffus abgebildet werden, also mit diffusem Kantenverlauf entlang der x-Richtung.In the image-side focal plane f bb of the imaging system 3 , that is, on the radiation output side thereof, the surface of the starting substrate P to be processed is perpendicular to the main beam axis H or to the z-direction, ie parallel to the xy plane in the sample volume 4 arranged. The through the two panels 2a and 2 B of the diaphragm system modulated laser beam of the laser 1 is thus (by the optical elements described in more detail below 9a . 7 . 9b and 6 ) through the imaging system 3 in the sample volume 4 focussed on the surface of the starting substrate P to be processed F. Like 1 sketched on the upper right bottom in enlarged form, is thus seen in the first spatial direction x a sharp image of the focus F (ie with sharp edges along the y-direction), whereas in the second spatial direction y the edges of the diaphragm system 2 (more precisely: the two edges 2b-k1 and 2b-k2 the outside of the object-side focal plane 5 arranged second aperture 2 B ) are diffused, that is, with a diffuse edge profile along the x-direction.

Im Wesentlichen liegt somit die Größe der Beugungsstruktur der beiden Kanten 2b-k1 und 2b-k2 in derselben Größenordnung wie die Ausdehnung des Fokus F.In essence, therefore, the size of the diffraction structure of the two edges 2b-k1 and 2b-k2 in the same order of magnitude as the extent of the focus F.

Zur weiteren Strahlformung sind im Strahlengang des Lasers L gesehen zwischen der zweiten Blende 2b und dem Abbildungssystem 3 eine Rotationseinheit 7 in Form eines Dove-Prismas und im Strahlengang nach der Einheit 7, noch vor der Linse des Abbildungssystems 3 ein Galvanometerscanner 6 angeordnet. Der an sich bekannte Galvanometerscanner 6 dient dazu, den Laserstrahl L zur Bearbeitung unterschiedlicher Positionen auf der Probenoberfläche P entlang der y-Richtung, also senkrecht zur Scharfabbildungsrichtung x auszulenken. Galvanometerscanner 6 und Linse 3 sind hierfür in einem Abstand zueinander (und vom Substrat P) auf der Hauptstrahlachse H positioniert, der über den gewünschten Bearbeitungsbereich entlang der y-Richtung ein scharfes Abbilden des Fokus F auf die Probenoberfläche P in der Scharfabbildungsrichtung x ermöglicht. Durch eine geeignete Spiegeleinstellung im Galvanometerscanner 6 ist auch ein (nach wie vor in x-Richtung scharf abbildender) Versatz des Laserstrahls L in die x-Richtung möglich.For further beam shaping L are seen in the beam path of the laser between the second aperture 2 B and the imaging system 3 a rotation unit 7 in the form of a dove prism and in the beam path after the unit 7 , even in front of the lens of the imaging system 3 a galvanometer scanner 6 arranged. The known galvanometer scanner 6 serves to deflect the laser beam L for processing different positions on the sample surface P along the y-direction, ie perpendicular to the sharp imaging direction x. galvanometer 6 and lens 3 For this purpose, they are positioned at a distance from one another (and from the substrate P) on the main beam axis H, which enables a sharp imaging of the focus F on the sample surface P in the sharpening direction x over the desired processing range along the y-direction. By a suitable mirror adjustment in the galvanometer scanner 6 is also a (still in the x direction sharp imaging) offset of the laser beam L in the x direction possible.

Durch motorbetriebenes Drehen des an sich bekannten Dove-Prismas 7 (Motorantrieb nicht gezeigt) um einen Winkel α um die Hauptstrahlachse ist eine entsprechende Drehung der ersten und der zweiten Raumrichtung x, y (bezogen auf den Fokus F auf der Probenoberfläche P) möglich. In Kombination mit einer geeigneten Ablenkungssteuerung des Laserstrahls L mittels des Galvanometerscanners 6 ist es somit möglich, die Position des Fokus F relativ zum Substrat und die Orientierung der ersten und der zweiten Raumrichtung bezogen auf die Probenoberfläche P (letzteres um beliebige Winkeldrehungen α) zu verändern, so dass dem Ausgangssubstrat P hinsichtlich ihres geometrischen Verlaufs in der xy-Ebene (bezogen auf das nicht-gedrehte, ortsfeste Weltkoordinatensystem) nahezu beliebige in Richtung der momentanen, gedrehten Scharfabbildungsrichtung x jeweils wohldefinierte, durchgehende Linien einstrukturiert werden können (siehe auch 3), ohne dass eine Substratbewegung im Koordinatensystem x, y, z notwendig ist. Um hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten (die schnelle Drehungen des Strahls um beliebige Winkelpositionen α bedingen) zu ermöglichen, ist im Strahlengang H zwischen der zweiten Blende 2b und dem Dove-Prisma 7 ein erstes Teleskop 9a und zwischen dem Dove-Prisma 7 und dem nachfolgenden Galvanometerscanner 6 ein zweites Teleskop 9b angeordnet. Das erste Teleskop 9a sorgt hier für eine Verringerung des Querschnitts des Laserstrahls, so dass der Laserstrahl L mit verringertem Querschnitt (senkrecht zur z-Richtung) auf das Dove-Prisma einfällt. Diese Querschnittsverengung wird durch das zweite Teleskop 9b wieder aufgehoben, dieses Teleskop 9b erweitert den Strahlquerschnitt somit erneut auf den ursprünglichen Strahlquerschnitt vor dem ersten Teleskop 9a. Das Verwenden der beiden Teleskope 9a und 9b ermöglicht es, bei entsprechend verringertem Strahlquerschnitt ein sehr kleines und somit schnell rotierbares Dove-Prisma 7 einzusetzen, um die Bearbeitungsgeschwindigkeit für das Einbringen kurvenförmiger Linien auf der Oberfläche der Probe P zu steigern. Die Elemente 9a, 7 und 9b können selbstverständlich auch weggelassen werden.By motorized turning of the known Dove prism 7 (Motor drive not shown) by an angle α around the main beam axis is a corresponding rotation of the first and the second spatial direction x, y (relative to the focus F on the sample surface P) possible. In combination with a suitable deflection control of the laser beam L by means of the galvanometer scanner 6 Thus, it is possible to change the position of the focus F relative to the substrate and the orientation of the first and the second spatial direction with respect to the sample surface P (the latter by arbitrary angular rotations α), so that the starting substrate P in terms of their geometric course in the xy- Plane (relative to the non-rotated, fixed world coordinate system) almost arbitrary in the direction of the current, rotated sharpening direction x each well-defined, continuous lines can be structured (see also 3 ), without a substrate movement in the coordinate system x, y, z is necessary. In order to enable high processing speeds (which cause fast rotations of the beam about arbitrary angular positions α), H is located in the beam path H between the second diaphragm 2 B and the Dove Prism 7 a first telescope 9a and between the dove prism 7 and the following galvanometer scanner 6 a second telescope 9b arranged. The first telescope 9a here ensures a reduction in the cross section of the laser beam, so that the laser beam L with a reduced cross section (perpendicular to the z direction) incident on the Dove prism. This cross-sectional constriction is through the second telescope 9b lifted again, this telescope 9b extends the beam cross section thus again on the original beam cross section in front of the first telescope 9a , Using the two telescopes 9a and 9b makes it possible, with correspondingly reduced beam cross-section, to have a very small and thus rapidly rotatable Dove prism 7 to increase the processing speed for the introduction of curved lines on the surface of the sample P. The Elements 9a . 7 and 9b can of course be omitted.

Ebenso kann der Galvanometerscanner 6 weggelassen werden, wenn in einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) die Probe P im Weltkoordinatensystem x, y, z nicht ortsfest angeordnet ist, sondern relativ zum Laserstrahl L (z. B. mit Hilfe eines Verschiebetisches, Förderbandes oder ähnliches) bewegt wird.Likewise, the galvanometer scanner 6 are omitted if, in an alternative embodiment (not shown), the sample P is not fixed in the world coordinate system x, y, z but is moved relative to the laser beam L (eg by means of a translation stage, conveyor belt or the like).

In einer alternativen Ausführungsvariante (nicht gezeigt) kann auch auf die Elemente 9a, 7 und 9b verzichtet werden und statt dessen das Blendensystem 2, also die beiden Blenden 2a und 2b in fester geometrischer Anordnung relativ zueinander, mittels eines geeigneten Motorantriebs um den Winkel α um die Hauptstrahlachse H rotiert werden, um das Schreiben von kurvenförmigen Linien in die Probenoberfläche P zu ermöglichen. Durch das Blendengewicht bedingt hat diese Variante jedoch in der Regel den Nachteil, dass eine entsprechend schnelle Rotation wie bei der Verwendung eines (kleinen) Dove-Prismas nicht möglich ist.In an alternative embodiment (not shown) may also apply to the elements 9a . 7 and 9b be omitted and instead the aperture system 2 So the two panels 2a and 2 B in a fixed geometric arrangement relative to one another, are rotated by the angle α around the main beam axis H by means of a suitable motor drive in order to enable the writing of curved lines into the sample surface P. By the Aperture conditionally, however, this variant usually has the disadvantage that a correspondingly fast rotation as with the use of a (small) Dove prism is not possible.

Erfindungsgemäß ist es möglich (nicht gezeigt) mittels einer geeigneten Strahlführung sowie eines nach dem Laser 1 angeordneten Strahlteilers, den Laserstrahl auf mehrere Teilstrahlen aufzuteilen und in jedem der Teilstrahlen entsprechende optische Elemente 2a, 2b, 9a, 7, 9b, 6 und 3 auszubilden. In einer solchen Konfiguration ist das Ausgangssubstrat P dann mit mehreren Laser(teil)strahlen parallel bearbeitbar, die sogar unabhängig voneinander ausgelenkt werden können.According to the invention it is possible (not shown) by means of a suitable beam guidance and one after the laser 1 arranged beam splitter to divide the laser beam to a plurality of partial beams and in each of the partial beams corresponding optical elements 2a . 2 B . 9a . 7 . 9b . 6 and 3 train. In such a configuration, the starting substrate P can then be processed in parallel with a plurality of laser beams, which can even be deflected independently of one another.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, dessen Bearbeitungsvorrichtung grundsätzlich wie die in 1 gezeigte aufgebaut ist, so dass nachfolgend lediglich die Unterschiede beschrieben werden. 2 shows a further embodiment, the processing device basically as in 1 is shown constructed so that only the differences will be described below.

Beim in 2 gezeigten Beispiel umfasst das Blendensystem 2 anstelle zweier einzelner Blenden 2a und 2b lediglich genau eine Blende 2c, die genau in der objektseitigen Brennebene 5 der Linse des den Laserstrahl L auf die zu bearbeitende Probenoberfläche P fokussierenden F Abbildungssystems 3 positioniert ist. Die beiden längs der zweiten Raumrichtung y verlaufenden, sich gegenüberliegenden Kanten 2c-ky1 und 2c-ky2 sind hier als nicht-strukturierte, lineare, glatte Kanten der Blendenöffnung 2c-ö der Blende 2c ausgeformt. Die orthogonal dazu, also längs der ersten Raumrichtung x verlaufenden, sich gegenüberliegenden Kanten 2c-kx1 und 2c-kx2 der Blende 2c (die dann zusammen mit den beiden vorgenannten Kanten 2c-ky1 und 2c-ky2 die hier im Wesentlichen quadratische Blendenöffnungen 2c-ö ausbilden), sind dahingegen mit einer beugenden Sinusstruktur (wie bei der zweiten Blende 2b im ersten Ausführungsbeispiel nach 1) versehen.When in 2 The example shown comprises the diaphragm system 2 instead of two individual screens 2a and 2 B just exactly one aperture 2c that's right in the object-side focal plane 5 the lens of the F imaging system focusing the laser beam L on the sample surface P to be processed 3 is positioned. The two along the second spatial direction y extending, opposite edges 2c-KY1 and 2c-KY2 are here as non-structured, linear, smooth edges of the aperture 2c-ö the aperture 2c formed. The orthogonal thereto, ie along the first spatial direction x extending, opposite edges 2c-kx1 and 2c-kx2 the aperture 2c (which then together with the two aforementioned edges 2c-KY1 and 2c-KY2 the here essentially square apertures 2c-ö on the other hand, with a diffractive sinusoidal structure (as in the second aperture 2 B in the first embodiment 1 ) Mistake.

Auch hier erfolgt somit eine Abbildung der Blende 2c, also des Blendensystems 2, in der ersten Raumrichtung (durch die beiden Kanten 2c-ky1 und 2c-ky2) in fokussierter, also scharfer Form, wohingegen die Abbildung in der zweiten Raumrichtung y (durch die Beugung an den Kanten 2c-kx1 und 2c-kx2) in unscharfer, also diffuser Form erfolgt.Here, too, a picture of the aperture is thus made 2c , so the iris system 2 , in the first spatial direction (through the two edges 2c-KY1 and 2c-KY2 ) in focused, ie sharp form, whereas the image in the second spatial direction y (due to the diffraction at the edges 2c-kx1 and 2c-kx2 ) in a blurred, diffuse form.

Das in 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel hat gegenüber dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel jedoch den Vorteil, dass mehr Freiheitsgrade (durch Ändern des Abstandes Δa) bei der konkreten Gestaltung der Fokusform und Größe F gegeben sind.This in 1 shown first embodiment has compared to in 2 However, the embodiment shown has the advantage that more degrees of freedom (by changing the distance .DELTA.a) in the specific design of the focus shape and size F are given.

3 skizziert die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile: Gezeigt ist in 3a bis 3c jeweils ein Fall, bei dem mittels eines gepulsten Lasers auf die Probenoberfläche P eingestrahlt wird. 3b zeigt zunächst einen Fall aus dem Stand der Technik, bei dem ein z. B. mittels einer Lochblende definierter Strahl gepulst auf die Probe P abgebildet wird. Es ergibt sich somit an der Probenoberfläche P entlang der zweite Raumrichtung gesehen ein beidseitig scharf abfallendes Intensitätsprofil für einen Einzelpuls (die Vertikalrichtung in 3 skizziert die Intensität). Ist nun die Pulsfrequenz nicht exakt auf die Auslenkgeschwindigkeit des Laserstrahls L in y-Richtung (bzw. alternativ die Translationsgeschwindigkeit des Substrats P in diese Richtung) abgestimmt, so ergibt sich bei zwei unmittelbar auf einanderfolgenden Pulsen (der erste Laserpuls ist hier durchgehend, der zweite gestrichelt gezeichnet) ein Überlappungsbereich auf der Probe P, in dem entlang der Strahlführung in y-Richtung Intensität sowohl des ersten als auch des zweiten Pulses an ein und demselben Ort auf der Probenoberfläche P abgegeben wird. Im Vergleich zu hierzu benachbarten Bereichen erfolgt somit in einem solchen Bereich der Probenoberfläche eine unerwünschte stärkere Strukturierung. 3 outlines the achievable with the invention advantages: Shown is in 3a to 3c in each case a case in which is irradiated by means of a pulsed laser on the sample surface P. 3b first shows a case from the prior art, in which a z. B. by means of a pinhole defined beam pulsed on the sample P is mapped. Thus, on the sample surface P along the second spatial direction, an intensity profile falling sharply on both sides for a single pulse (the vertical direction in FIG 3 outlines the intensity). If now the pulse frequency is not exactly matched to the deflection speed of the laser beam L in the y-direction (or alternatively the translation speed of the substrate P in this direction), the result is two immediately successive pulses (the first laser pulse is continuous here, the second one dashed lines) an overlap region on the sample P, in which along the beam guidance in y-direction intensity of both the first and the second pulse at the same location on the sample surface P is delivered. Compared to areas adjacent thereto, an undesired stronger structuring thus takes place in such an area of the sample surface.

3c zeigt den alternativen Fall des Standes der Technik, bei dem ebenfalls die Abstimmung zwischen der Pulsfrequenz einerseits und der Geschwindigkeit der Laserstrahlauslenkung bzw. der Probentranslation andererseits nicht exakt aufeinander abgestimmt ist, hier jedoch im Gegensatz zu 3b die Auslenkungsgeschwindigkeit des Laserstrahls L bzw. die Translationsgeschwindigkeit für das Substrat P für die gewählte Pulsfrequenz zu groß eingestellt ist. Hierdurch ergibt sich im Intensitätsprofil entlang der Linienführung in y-Richtung gesehen zwischen zwei Einzelpulsen eine Intensitätslücke, an der die Oberfläche des Substrats P überhaupt nicht strukturiert wird. Auch hier erfolgt somit, wie im Fall der 3b, eine nicht erwünschte, da nicht konstante Intensitätsabgabe an die Probenoberfläche P. 3c shows the alternative case of the prior art, in which also the vote between the pulse rate on the one hand and the speed of the laser beam deflection or the sample translation on the other hand is not exactly matched, but here in contrast to 3b the deflection speed of the laser beam L or the translation speed for the substrate P is set too high for the selected pulse frequency. This results in the intensity profile along the lines in the y direction seen between two individual pulses an intensity gap at which the surface of the substrate P is not structured at all. Here too, as in the case of 3b , an undesired, since not constant, intensity delivery to the sample surface P.

Mit der vorliegenden Erfindung (3a) ergibt sich nun ein senkrecht zur Scharfabbildungsrichtung x, also in Richtung der Laserauslenkung L bzw. des Vorschubs der Probe P (in y-Richtung) zu den Puls-Rändern sanft abfallendes Intensitätsprofil. Selbst bei nicht optimal synchronisierter Pulsfrequenz einerseits und Auslenkungs- oder Vorschubgeschwindigkeit andererseits sind die Intensitätsfehler am Übergang zwischen benachbarten Einzelpulsen somit deutlich geringer ausgebildet als in den beiden in 3b und 3c gezeigten Fällen. Es ergibt sich somit zumindest eine, wenn auch noch ggf. nicht optimale, dennoch deutlich verbesserte Spurführung, da die Intensitätsschwankungen entlang der einstrukturierten Linie deutlich geringer sind.With the present invention ( 3a ) results in a perpendicular to the sharp imaging direction x, ie in the direction of the laser deflection L and the feed of the sample P (in the y direction) to the pulse edges gently sloping intensity profile. Even with not optimally synchronized pulse frequency on the one hand and deflection or feed rate on the other hand, the intensity errors at the transition between adjacent individual pulses thus significantly less than in the two in 3b and 3c shown cases. This results in at least one, albeit possibly not optimal, yet significantly improved tracking, since the intensity fluctuations along the structured line are significantly lower.

Die vorliegende Erfindung lässt sich insbesondere zum laserbasierten Materialabtrag (Ablation) aus der Probenoberfläche P einsetzen. Ein bevorzugter Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung ist jedoch auch die an sich bekannte selektive Dotierung von Halbleitersubstraten P, die mit der vorliegenden Erfindung deutlich homogener erfolgen kann.The present invention can be used in particular for laser-based material removal (ablation) from the sample surface P. However, a preferred application of the present invention is also the known selective doping of semiconductor substrates P, which can be made much more homogeneous with the present invention.

Weitere Anwendungsfelder der Erfindung sind: Aktivierung von Dotierungen, Legieren von Kontakten, Ausheilen von Defekten, Rekristallisations- und Umschmelzprozesse.Further fields of application of the invention are activation of doping, alloying of contacts, annealing of defects, recrystallization and remelting processes.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2144304 A2 [0002] EP 2144304 A2 [0002]
  • EP 2143518 A1 [0002] EP 2143518 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • „selective emitter by laser doping from phosphosilicate glass” von U. Jäger et al., 24th European PV Solar Energy Conference and Exhibition, 21–25 September 2009, Hamburg, Germany [0003] U. Jäger et al., 24th European PV Solar Energy Conference and Exhibition, 21-25 September 2009, Hamburg, Germany [0003] "Selective emitter by laser doping from phosphosilicate glass".

Claims (15)

Laserbearbeitungsvorrichtung zur Laserbearbeitung eines Ausgangssubstrats (P) für die Herstellung von Solarzellen, insbesondere einer Halbleiterscheibe, mit einem Laser (1), einem im Strahlengang des Lasers (1) positionierten Blendensystem (2) und einem im Strahlengang des Lasers (1) nach dem Blendensystem (2) positionierten Abbildungssystem (3), mit dem ein vom Laser (1) emittierter, durch das Blendensystem gestrahlter Laserstrahl (L) in ein Probenvolumen (4), in dem das Ausgangssubstrat (P) positionierbar ist oder positioniert ist, fokussierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendensystem (2) mit dem Abbildungssystem (3) in einer ersten Raumrichtung (x) scharf abbildbar ist und in einer zweiten, nicht mit der ersten Raumrichtung (x) identischen, bevorzugt zur ersten Raumrichtung (x) orthogonalen Raumrichtung (y) unscharf abbildbar ist.Laser processing device for laser processing of a starting substrate (P) for the production of solar cells, in particular a semiconductor wafer, with a laser ( 1 ), one in the beam path of the laser ( 1 ) positioned diaphragm system ( 2 ) and one in the beam path of the laser ( 1 ) according to the diaphragm system ( 2 ) positioned imaging system ( 3 ), with which one from the laser ( 1 ) emitted by the aperture system laser beam (L) in a sample volume ( 4 ), in which the starting substrate (P) is positionable or positioned, can be focused, characterized in that the diaphragm system ( 2 ) with the imaging system ( 3 ) is sharply imaged in a first spatial direction (x) and in a second, not to the first spatial direction (x) identical, preferably orthogonal to the first spatial direction (x) spatial direction (y) is blurred imageable. Laserbearbeitungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendensystem (2) zwei einzelne, im Strahlengang des Lasers (1) hintereinander positionierte Blenden (2a, 2b) umfasst, von denen die erste Blende (2a) mit dem Abbildungssystem (3) in der ersten Raumrichtung (x) scharf abbildbar ist und die zweite Blende (2b) mit dem Abbildungssystem (3) in der zweiten Raumrichtung (y) unscharf abbildbar ist.A laser machining apparatus according to the preceding claim, characterized in that the diaphragm system ( 2 ) two individual, in the beam path of the laser ( 1 ) successively positioned apertures ( 2a . 2 B ), of which the first diaphragm ( 2a ) with the imaging system ( 3 ) in the first spatial direction (x) is sharply imageable and the second diaphragm ( 2 B ) with the imaging system ( 3 ) is blurred in the second spatial direction (y). Laserbearbeitungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendensystem (2) eines oder eine beliebige Anzahl der folgenden Merkmale in beliebiger Auswahl, bevorzugt mindestens die drei ersten der nachfolgenden Merkmale aufweist: • Die erste Blende (2a) ist in der objektseitigen Brennebene (5) des Abbildungssystems (3) positioniert und die zweite Blende (2b) ist außerhalb der objektseitigen Brennebene (5) des Abbildungssystems (3) und dabei bevorzugt auch zwischen der ersten Blende (2a) und dem Abbildungssystem (3) positioniert, • die beiden Blenden (2a, 2b) sind gekreuzt zueinander angeordnete Schlitzblenden, wobei die Längsachse (La) der ersten Blende (2a) in die zweite Raumrichtung (y) zeigt und wobei die Längsachse (Lb) der zweiten Blende (2b) in die erste Raumrichtung (x) zeigt, • die beiden Blenden (2a, 2b) weisen in Strahlrichtung (L) gesehen voneinander den Abstand Δa ≥ 0, bevorzugt Δa > 0, auf, • dieser Abstand Δa der beiden Blenden (2a, 2b) ist, bevorzugt durch motorgetriebenes Verschieben mindestens einer der beiden Blenden (2a, 2b) in und/oder entgegen der Strahlrichtung (L), variabel einstellbar, • die Ausdehnung da der Blendenöffnung (2a-ö) der ersten Blende (2a) in der ersten Raumrichtung (x) ist variabel einstellbar (Pa), bevorzugt motorgetrieben variabel einstellbar, und/oder die Ausdehnung db der Blendenöffnung (2b-ö) der zweiten Blende (2b) in der zweiten Raumrichtung (y) ist variabel einstellbar (Pb), bevorzugt motorgetrieben variabel einstellbar, und/oder • die Blendenöffnung (2b-ö) der zweiten Blende (2b) weist an mindestens einer längs der ersten Raumrichtung (x) verlaufenden Seite, bevorzugt an zwei sich gegenüberliegenden und längs dieser Raumrichtung (x) verlaufenden Seiten, einen beugungsstrukturierten Rand auf (strukturierte Blendenkante(n) 2b-k1, 2b-k2).Laser processing device according to the preceding claim, characterized in that the diaphragm system ( 2 ) one or any number of the following features in any selection, preferably at least the three first of the following features: • the first aperture ( 2a ) is in the object-side focal plane ( 5 ) of the imaging system ( 3 ) and the second aperture ( 2 B ) is outside the object-side focal plane ( 5 ) of the imaging system ( 3 ) and preferably also between the first diaphragm ( 2a ) and the imaging system ( 3 ), • the two apertures ( 2a . 2 B ) are slit diaphragms arranged in a crossed relationship, the longitudinal axis (La) of the first diaphragm ( 2a ) in the second spatial direction (y) and wherein the longitudinal axis (Lb) of the second diaphragm ( 2 B ) in the first spatial direction (x), • the two diaphragms ( 2a . 2 B ) have in the beam direction (L) seen from each other the distance .DELTA.a ≥ 0, preferably .DELTA.a> 0, on, • this distance .DELTA.a of the two diaphragms ( 2a . 2 B ), preferably by motorized displacement of at least one of the two diaphragms ( 2a . 2 B ) in and / or against the beam direction (L), variably adjustable, • the extent da the aperture ( 2a-ö ) of the first diaphragm ( 2a ) in the first spatial direction (x) is variably adjustable (Pa), preferably motor-driven variable adjustable, and / or the extension db of the aperture ( 2b-ö ) of the second diaphragm ( 2 B ) in the second spatial direction (y) is variably adjustable (Pb), preferably motor-driven variable adjustable, and / or • the aperture ( 2b-ö ) of the second diaphragm ( 2 B ) has at least one along the first spatial direction (x) extending side, preferably on two opposite and along this spatial direction (x) extending sides, a diffraction-structured edge (structured aperture edge (s) 2b-k1 . 2b-k2 ). Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendensystem (2) eine einzelne im Strahlengang des Lasers (1) in der objektseitigen Brennebene (5) des Abbildungssystems (3) positionierte Blende (2c) umfasst, wobei die Blendenöffnung (2c-ö) dieser Blende (2c) an zwei sich gegenüberliegenden und längs der zweiten Raumrichtung (y) verlaufenden Seiten jeweils einen nicht-beugungsstrukturierten, bevorzugt glatten Rand (unstrukturierte Blendenkanten 2c-ky1, 2c-ky2) aufweist und an mindestens einer längs der ersten Raumrichtung (x) verlaufenden Seite, bevorzugt an zwei sich gegenüberliegenden und längs dieser Raumrichtung (x) verlaufenden Seiten einen beugungsstrukturierten Rand (strukturierte Blendenkante(n) 2c-kx1, 2c-kx2) aufweist.Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm system ( 2 ) a single one in the beam path of the laser ( 1 ) in the object-side focal plane ( 5 ) of the imaging system ( 3 ) positioned aperture ( 2c ), wherein the aperture ( 2c-ö ) of this aperture ( 2c ) on two opposite and along the second spatial direction (y) extending sides each have a non-diffraction-structured, preferably smooth edge (unstructured diaphragm edges 2c-KY1 . 2c-KY2 ) and at at least one side extending along the first spatial direction (x), preferably at two opposite sides extending along this spatial direction (x), a diffraction-structured edge (structured diaphragm edge (s)) 2c-kx1 . 2c-kx2 ) having. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das scharfe Abbilden des Blendensystems (2) in der ersten Raumrichtung (x) durch Abbilden zweier sich gegenüberliegender, längs der zweiten Raumrichtung (y) verlaufender, nicht-beugungsstrukturierter Blendenkanten (2a-k1, 2a-k2, 2c-ky1, 2b-ky2) erfolgt und dass das unscharfe Abbilden des Blendensystems (2) in der zweiten Raumrichtung (y) durch Abbilden zweier sich gegenüberliegender, längs der ersten Raumrichtung (x) verlaufender, beugungsstrukturierter Blendenkanten (2b-k1, 2b-k2, 2c-kx1, 2bc-kx2) erfolgt.Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that the sharp imaging of the diaphragm system ( 2 ) in the first spatial direction (x) by imaging two oppositely disposed, non-diffraction-structured diaphragm edges along the second spatial direction (y) ( 2a-k1 . 2a-k2 . 2c-KY1 . 2b-KY2 ) and that the fuzzy imaging of the diaphragm system ( 2 ) in the second spatial direction (y) by imaging two oppositely disposed, diffraction-structured diaphragm edges running along the first spatial direction (x) ( 2b-k1 . 2b-k2 . 2c-kx1 . 2bc-kx2 ) he follows. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des Lasers (1) nach dem Blendensystem (2) und bevorzugt darüber hinaus vor dem Abbildungssystem (3) ein bevorzugt einen Galvanometerscanner umfassendes Ablenksystem (6) positioniert ist, mit dem der Laserstrahl (L) in der ersten (x) und/oder in der zweiten (y) Raumrichtung auslenkbar ist, bevorzugt ausschließlich senkrecht zur ersten Raumrichtung (x) auslenkbar ist. Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that in the beam path of the laser ( 1 ) according to the diaphragm system ( 2 ) and moreover preferably before the imaging system ( 3 ) a deflection system comprising preferably a galvanometer scanner ( 6 ) is positioned, with which the laser beam (L) in the first (x) and / or in the second (y) spatial direction is deflected, preferably exclusively perpendicular to the first spatial direction (x) is deflected. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des Lasers (1) nach dem Blendensystem (2) und bevorzugt darüber hinaus vor dem Abbildungssystem (3) und/oder einem/dem Ablenksystem (6) eine bevorzugt motorbetriebene Rotationseinheit (7), insbesondere ein Dove-Prisma, angeordnet ist zum Rotieren des Laserstrahls (L) um seine Achse (H) um einen bevorzugt variabel einstellbaren Winkel α und/oder dass das Blendensystem (2) um einen bevorzugt variabel einstellbaren Winkel um die Achse (H) des Laserstrahls (L) rotierbar ist, bevorzugt motorbetrieben rotierbar ist.Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that in the beam path of the laser ( 1 ) according to the diaphragm system ( 2 ) and moreover preferably before the imaging system ( 3 ) and / or a deflection system ( 6 ) a preferably motor-driven rotation unit ( 7 ), in particular a Dove prism, is arranged for rotating the laser beam (L) about its axis (H) by a preferably variably adjustable angle α and / or that the diaphragm system ( 2 ) is rotatable about a preferably variably adjustable angle about the axis (H) of the laser beam (L), preferably motor-driven rotatable. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aspektverhältnis des Laserfokus (F) im Probenvolumen (4), also das Verhältnis der Fokusausdehnung in der ersten Raumrichtung (x) und der mittleren Fokusausdehnung in der zweiten Raumrichtung (y), variabel einstellbar ist, bevorzugt durch vorzugsweise motorbetriebenes Variieren geometrischer Kennwerte am Blendensystem (2), insbesondere der Ausdehnung da der Blendenöffnung (2a-ö) der ersten Blende (2a) und/oder der Ausdehnung db der Blendenöffnung (2b-ö) der zweiten Blende (2b) des Blendensystems (2), variabel einstellbar ist.Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that the aspect ratio of the laser focus (F) in the sample volume ( 4 ), ie the ratio of the focal extent in the first spatial direction (x) and the mean focal extent in the second spatial direction (y), is variably adjustable, preferably by preferably motor-driven variation of geometric characteristic values on the diaphragm system ( 2 ), in particular the extent of the aperture ( 2a-ö ) of the first diaphragm ( 2a ) and / or the extension db of the aperture ( 2b-ö ) of the second diaphragm ( 2 B ) of the diaphragm system ( 2 ), is variably adjustable. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Prozesssteuereinheit, mit der in Abhängigkeit von der Lage des Laserfokus (F) im Probenvolumen (4) und/oder relativ zum Ausgangssubstrat (P) und/oder von der Strahlzeit des Lasers (1) mindestens ein Parameter des Lasers (1), bevorzugt die Intensität, die Pulsdauer und/oder die Pulsfrequenz des Lasers (1), variierbar ist, bevorzugt kennliniengesteuert variierbar ist und/oder auf Basis der momentanen Stellung des vorbeschriebenen Ablenksystems (6), der vorbeschriebenen Rotationseinheit (7) und/oder des vorbeschriebenen rotierbaren Blendensystems regelbar ist.Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized by a process control unit with which, depending on the position of the laser focus (F) in the sample volume ( 4 ) and / or relative to the starting substrate (P) and / or the beam time of the laser ( 1 ) at least one parameter of the laser ( 1 ), preferably the intensity, the pulse duration and / or the pulse frequency of the laser ( 1 ), is variable, preferably characteristic-controlled variable and / or based on the instantaneous position of the above-described deflection ( 6 ), the above-described rotation unit ( 7 ) and / or the above-described rotatable diaphragm system is controllable. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (3) mindestens eine Sammellinse, ein Objektiv und/oder ein Teleskop umfasst oder ist.Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging system ( 3 ) comprises or is at least one converging lens, a lens and / or a telescope. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des Lasers (1) vor dem Blendensystem (2), nach dem Blendensystem (2) und/oder vor dem Abbildungssystem (3) mindestens ein strahlaufweitendes und/oder strahlverengendes Teleskop (9a, 9b) angeordnet ist, wobei bevorzugt im Strahlengang des Lasers (1) nach dem Blendensystem (2) und vor dem Abbildungssystem (3) und/oder einem/dem Ablenksystem (6) die nachfolgenden optischen Elemente in der genannten Reihenfolge angeordnet sind: • ein erstes Teleskop (9a) zum Verengen des Strahlengangs des Lasers (1), • eine/die Rotationseinheit (7) und • ein zweites Teleskop (9b) zum wieder Aufweiten des Strahlengangs des Lasers (1).Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that in the beam path of the laser ( 1 ) in front of the diaphragm system ( 2 ), after the aperture system ( 2 ) and / or before the imaging system ( 3 ) at least one beam-expanding and / or beam-narrowing telescope ( 9a . 9b ), wherein preferably in the beam path of the laser ( 1 ) according to the diaphragm system ( 2 ) and before the imaging system ( 3 ) and / or a deflection system ( 6 ) the following optical elements are arranged in the order named: a first telescope ( 9a ) for narrowing the beam path of the laser ( 1 ), • a rotation unit ( 7 ) and • a second telescope ( 9b ) for re-expanding the beam path of the laser ( 1 ). Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (1) mindestens eine, bevorzugt mehrere, bevorzugt alle der folgenden Eigenschaften aufweist: • Der Laser (1) ist ein Festkörperlaser, insbesondere ein Faserlaser, • der Laser (1) emittiert Laserpulse mit einer Pulsfrequenz zwischen 10 kHz und 104 kHz, bevorzugt zwischen 10 kHz und 100 kHz oder zwischen 200 kHz und 2000 kHz, und/oder einer Pulsdauer zwischen 0.001 ns und 5000 ns, bevorzugt zwischen 0.006 ns und 20 ns oder zwischen 200 ns und 400 ns, • der Laser emittiert mit einer mittleren Fluenz (Energie pro Flächeneinheit) von 0.01 J/cm2 bis 2 J/cm2. • der Laser emittiert im visuellen Bereich, im UV-Bereich oder im IR-Bereich und dabei bevorzugt mit einer der nachfolgenden Wellenlängen: 266 nm, 355 nm, 515 nm, 532 nm, 1064 nm, 1030 nm.Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that the laser ( 1 ) has at least one, preferably several, preferably all of the following properties: 1 ) is a solid-state laser, in particular a fiber laser, • the laser ( 1 ) emits laser pulses having a pulse frequency between 10 kHz and 10 4 kHz, preferably between 10 kHz and 100 kHz or between 200 kHz and 2000 kHz, and / or a pulse duration between 0.001 ns and 5000 ns, preferably between 0.006 ns and 20 ns or between 200 ns and 400 ns, • the laser emits with a mean fluence (energy per unit area) of 0.01 J / cm 2 to 2 J / cm 2 . The laser emits in the visual range, in the UV range or in the IR range and thereby preferably with one of the following wavelengths: 266 nm, 355 nm, 515 nm, 532 nm, 1064 nm, 1030 nm. Anordnung aus mehreren Laserbearbeitungsvorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese mehreren Laserbearbeitungsvorrichtungen bevorzugt parallel zueinander ausgerichtete, bevorzugt darüber hinaus hinsichtlich ihres Abstandes voneinander variabel einstellbare Hauptstrahlachsen aufweisen, wobei bevorzugt alle Laserbearbeitungsvorrichtungen ein und denselben Laser verwenden, indem ein Strahlteiler den Laserstrahl dieses einen Lasers auf die der Anzahl der Laserbearbeitungsvorrichtungen entsprechende Anzahl an Teilstrahlen aufteilt.Arrangement of a plurality of laser processing devices according to any one of the preceding claims, wherein said plurality of laser processing devices preferably parallel aligned, preferably moreover with respect to their distance variably adjustable main beam axes, preferably all laser processing devices use the same laser by a beam splitter, the laser beam of this one laser which divides the number of partial beams corresponding to the number of laser processing devices. Laserbearbeitungsverfahren zur Laserbearbeitung eines Ausgangssubstrats (P) für die Herstellung von Solarzellen, insbesondere einer Halbleiterscheibe, wobei das Laserbearbeitungsverfahren mit einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird.Laser processing method for laser processing of a starting substrate (P) for the production of solar cells, in particular a semiconductor wafer, wherein the laser processing method is performed with a laser processing apparatus according to one of the preceding claims. Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung oder eines Laserbearbeitungsverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Ablationsbearbeitung des Ausgangssubstrats (P) und/oder zum selektiven Dotieren des Ausgangssubstrats (P).Use of a laser processing apparatus or a laser processing method according to one of the preceding claims for ablation processing of the starting substrate (P) and / or for selectively doping the starting substrate (P).
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