(57)【要約】  光学システム及び走査レンズを有するレーザビームの走査ユニット（１３）を用いて、パネル、主として太陽電池パネル（１１）の薄い被膜にラインを正確にレーザスクライブするための方法であって、走査ユニット（１３）を使用してレーザビーム（１２）を第１方向（Ｘ）移動させ、ライン（１５）のセクションであってパネル（１１）に必要な全ライン長のごく一部であるセクションをスクライブする工程と、パネル（１１）に対して走査ユニット（１３）を連続的に第１方向（Ｘ）に垂直な第２方向（Ｙ）で移動させ、スクライブラインのバンド（１６）を形成する工程と、次に処理される各バンドにおけるスクライブラインの開始位置が処理されたすぐ前のバンドにおけるスクライブラインの終了位置の端部と正確に重なるように走査ユニット（１３）を位置付け、すべてのスクライブラインが相互に接続する工程と、走査ユニット（１３）を使用する工程と移動する工程とを繰り返し、スクライブラインからなる複数の平行なバンドを形成し、連続的なスクライブラインでパネルの全領域を覆う工程と、を有することを特徴とする。
2009539618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学システム及び走査レンズを有するレーザビームの走査ユニット（１３）を用いて、パネル、主として太陽電池パネル（１１）の薄い被膜にラインを正確にレーザスクライブするための方法であって、
前記走査ユニット（１３）を使用してレーザビーム（１２）を第１方向（Ｘ）移動させ、ライン（１５）のセクションであって前記パネル（１１）に必要な全ライン長のごく一部であるセクションをスクライブする工程と、
前記パネル（１１）に対して前記走査ユニット（１３）を連続的に前記第１方向（Ｘ）に垂直な第２方向（Ｙ）で移動させ、スクライブラインのバンド（１６）を形成する工程と、
次に処理される各バンドにおける前記スクライブラインの開始位置が処理されたすぐ前のバンドにおける前記スクライブラインの終了位置の端部と正確に重なるように前記走査ユニット（１３）を位置付け、すべての前記スクライブラインが相互に接続する工程と、
前記走査ユニット（１３）を使用する工程と移動する工程とを繰り返し、前記スクライブラインからなる複数の平行なバンドを形成し、連続的なスクライブラインで前記パネルの全領域を覆う工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記光学システム及び前記走査レンズ（１３）が前記レーザビーム（１２）を前記パネル（１１）の表面に焦点合わせする工程を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学システム及び前記走査レンズ（１３）が前記レーザビーム（１２）を形付け、均一化させ、前記パネル（１１）の表面に結像させる工程を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
１を超える前記走査ユニット（２３、２３’）を用い、
前記走査ユニット（２３、２３’）それぞれが、同時に使用されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
当該方法が、真空チャンバ内で行われることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
スキャナ（４２）に取り付けられる単一の検出器（４５’）を準備し、最初のスクライブ動作に対する第２のスクライブ動作の正確な配置を可能とするために、最初のスクライブ動作に続く第２のスクライブ動作中に検出器（４５）が前記パネル（４１）の所定領域に既存の層において前にスクライブされたライン（４３）であって処理されている前記バンドに隣接するライン（４３）の位置を検出する工程を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
スキャナ（４２）に取り付けられる少なくとも２つの検出器（４５、４５’）を準備し、第２のスクライブ動作中に前記検出器（４５、４５’）が、最初のスクライブに対する第２のスクライブの正確な配置を可能とするために、前記パネル（４１）の所定領域に存在する層において前にスクライブされたラインであって処理される前記バンドに隣接するラインの端部の位置を検出する働きをする工程を有することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法を用いて加工されることを特徴とする製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型で薄型の太陽電池パネルを分割するために使用される複数の平行なレーザスクライブを形成するための方法に関し、走査ユニットの使用によってスクライブされるラインの小さなセクションにおける平行に重なり合うバンド(band)を形成することに基づく。このような方法は、スクライブがパネルの高速な運動なく迅速かつ正確に形成されることを可能とし、第２のスクライブされたラインの位置が前にスクライブされたラインに対して非常に正確に配置されることを可能とし、パネルの歪曲によって引き起こされる位置のバラツキを補償することを可能とするように計測システムが使用されるようにする。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池パネルにおいて見られる薄層をスクライブしてサブセルを形成して相互接続するためのレーザの使用は、長年知られている。この技術は、しばしばＩＴＯである下部電極の薄層をガラス板に形成する工程と、主として５〜１０ｍｍ間隔でラインをレーザスクライブしてＩＴＯ層を電気的に分離した領域に分割する工程と、からなる。そして、アモルファスシリコンのような発電層は、領域全体にわたって付与されており、レーザは、再び使用されて第１層における最初のスクライブに平行かつできるだけ近接して発電層をスクライブする。そして、しばしばアルミニウムである第３、最上層は、付与され、レーザビームは、三度目に使用されて他のラインに近接かつ平行となるように最上層にラインをスクライブして電気的導通を切断する。
【０００３】
この方法によって、電気的な直列接続は、パネル内のすべてのセル間に形成され、パネル全体によって発生される電圧は、セルそれぞれ内に形成された電位の結果及びセルの数によって発生される。主として、パネルは、５０〜１００のセルに分割され、パネル全体の出力電圧は、５０ボルト程度となる。特許文献１は、使用される標準的なレーザ処理の十分な記載をもたらしている。
【０００４】
ＩＴＯ／シリコン／アルミニウム構造と同様に、他の材料は、太陽電池パネルを製造するために使用されてもよい。他の同様に効果的な装置は、カドミウムテルライド（ＣｄＴｅ：Cadmium Telluride）、銅−インジウム−二セレナイド（ＣＩＳ：Copper-Indium-diselenide）及びガラス基板上の結晶シリコン（ＣＳＧ：crystalline silicon on glass）に基づいて製造される。すべての場合において、レーザは、関連された層の一部またはすべてをスクライブするために使用される。
【０００５】
別個の層をスクライブするために使用されるレーザビームは、しばしばガラスシートにおける被覆された側から付与されるが、ビームが薄膜と接触する前にガラスを透過する場合において同様に反対側から付与される。一般に使用されるレーザは、スペクトラムの赤外（ＩＲ）領域で作動するが、第２調和波長（５３２ｎｍ）で作動するレーザは、同様に広く使用される。ＵＶレーザでさえも、しばしば使用される。レーザは、数ナノ秒から数百ナノ秒の範囲のパルス長で一般にパルスされ、数ｋＨｚから数ＭＨｚの範囲のパルス繰返し数で作動する。
【０００６】
一部の場合において、太陽電池パネルは、金属シートのような非透光基板上に製造される。この場合、基板を通る照射は、不可能であり、すべてのスクライブ処理は、被覆されている側からビームを入射させることを必要とする。一部の他の場合、太陽電池パネルは、薄い金属またはポリマーシートのような可撓性基板上に製造されている。前者の場合、被覆側からのみの照射が、可能である。後者の場合、被覆側または基板を通過する照射は、双方可能である。
【０００７】
これら装置すべてに共通する特性は、パネルの各層で分割するためにそれぞれが長さ１メートルに至る複数のスクライブが形成されなければならない。したがって、１００ｍをはるかに超える層当たりの全スクライブ長は、許容できるパネルの処理時間内で太陽電池パネルの処理ツールによって形成される必要がある。一般に２分未満の時間がある。これは、秒当たり数メートルのレーザスクライブ速度が必要とされることを意味する。
【０００８】
レーザツールは、すでにこれを実現するように作られている。一部の場合において、ツールは、パネルが非常に迅速に移動されなければならないことを意味する固定レンズを有する。過剰なパネル速度を避けるため、複数の静止した平行な光学ヘッドは、しばしば使用される。この例として、１６０の分割スクライブを必要とする約１．１ｍ×１．１ｍの寸法を有するパネルは、３００ｍｍ／ｓｅｃ未満の最高速度でパネルを移動させた状態で、８つの平行なビームを用いて１００秒未満で処理される。このようなやり方は、許容可能であるが、多数の光学ヘッド及びレーザビームを分岐すること及びバランスを取ることの必要条件に関して複雑である。また、大きく重いステージシステムを高速で後方及び前方に繰返し移動させることは、信頼正の欠如を招く。
【０００９】
他のやり方は、単一のビームを使用してすべてのラインをスクライブするが、ビームをミラー走査システムにより駆動されたガルバノメータを用いて高速でさせるものである。特許文献２は、このような場合を記載している。走査システムは、パネルが走査ユニットを通り過ぎて直交方向で移動される間に、レーザビームを全幅６００ｍｍの幅のパネルを４ｍ／ｓｅｃ以下の速度で横切って移動させるために使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第１０２０９４７５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０２０９５２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、高速でないパネルの運動を必要とすること及び１つのビームのみが使用されることに効果的であるが、パネルの全幅を覆うために広い走査範囲を有する走査レンズが使用されなければならない問題がある。これは、通常、レンズが比較的長い焦点距離を有することを意味する。また、しばしば、パネル幅全体にわたって焦点合わせを維持するために、第３軸を有する走査システムを使用して各走査中にビーム拡大(beam expansion)を動的に調節する必要がある。これは、制御システムに複雑性を加える。必要な走査レンズの長い焦点距離は、形成される焦点の最小サイズに制限を招き、形成されるスクライブ幅は、所望と同等に狭くならない。また、これは、走査システムに関連する位置決め誤差がレンズ焦点距離に対応するとして、正確にスクライブを配置することに困難性をもたらす。これら両者は、３本のスクライブ間の領域が発電せずこのため最小化される必要があることから、理想のスクライブができるだけ幅において狭く、連続するスクライブができるだけ互いに近接するにしたがって、重要な問題となる。
【００１２】
また、特許文献２は、スクライブ中におけるパネルの連続的な運動の概念であって結果として「蝶ネクタイ形態(bow tie configuration)」と称される概念を紹介している。このような方法は、ステップ及び走査処理と比較して効果的であり、スクライブの位置が重大でない場合に迅速に使用される。しかしながら、スクライブが前のスクライブと非常に近接して形成される必要がある第２及び第３パネルスクライブ処理では、蝶ネクタイ形態が実現しにくい。
【００１３】
製造中におけるパネルの歪曲及びサイズの変化のため、スクライブが既存のスクライブと非常に近接して確実に配置させる必要があるシチュエーションにおいて、前のスクライブの位置を測定してスキャナの運動を調節して正確な相対位置を維持することによって補正する必要がある。パネル全体の膨張または収縮の全体的な測定は、載置後のパネルにおける第１及び最後のスクライブの位置を測定することによって迅速に行われる。このデータは、ツールを介してパネルの運動を制御するパラメータを調節することによってこれら全体的な変化を訂正するためまたはラインの小さな傾きを訂正するために使用される。しかしながら、単純に全体的な変形を訂正することは、第１スクライブを形成するツールの誤差または連続するパネル処理の間に導入される誤差に起因してスクライブピッチが不規則となるため、スクライブの近接かつ正確な配置を可能とするには十分でない。
【００１４】
本明細書で説明される発明は、特許文献２で述べられたタイプの蝶ネクタイ構造を用いるが、上述の制限すべてを克服しようとする方法でそれを実行し、使用される動的な調節システムがすべてのスクライブが前のスクライブに対して正確に配置されることを確実にすることを可能とする。我々は、我々の走査方法を「蝶ネクタイ走査（「ＢＴＳ」：bow tie scanning）、我々の調節システムを「動的スクライブ調節（「ＤＳＡ」：dynamic scribe alignment）と称する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明において、光学システム及び走査レンズを有するレーザビームの走査ユニット（１３）を用いて、パネル、主として太陽電池パネル（１１）の薄い被膜にラインを正確にレーザスクライブするための方法であって、走査ユニット（１３）を使用してレーザビーム（１２）を第１方向（Ｘ）移動させ、ライン（１５）のセクションであってパネル（１１）に必要な全ライン長のごく一部であるセクションをスクライブする工程と、パネル（１１）に対して走査ユニット（１３）を連続的に第１方向（Ｘ）に垂直な第２方向（Ｙ）で移動させ、スクライブラインのバンド（１６）を形成する工程と、次に処理される各バンドにおけるスクライブラインの開始位置が処理されたすぐ前のバンドにおけるスクライブラインの終了位置の端部と正確に重なるように走査ユニット（１３）を位置付け、すべてのスクライブラインが相互に接続する工程と、走査ユニット（１３）を使用する工程と移動する工程とを繰り返し、スクライブラインからなる複数の平行なバンドを形成し、連続的なスクライブラインでパネルの全領域を覆う工程と、を有することを特徴とする方法が提供される。
【００１６】
本発明の第１の好ましい変形例において、方法は、光学システム及び走査レンズ（１３）がレーザビーム（１２）をパネル（１１）の表面に焦点合わせする工程を有することをさらに特徴とする。
【００１７】
本発明または第１の好ましい変形例の第２の変形例において、方法は、光学システム及び走査レンズ（１３）がレーザビーム（１２）を形付け、均一化させ、パネル（１１）の表面に結像させる工程を有することをさらに特徴とする。
【００１８】
本発明または第１もしくは第２の好ましい変形例の第３の変形例において、方法は、１を超える走査ユニット（２３、２３’）を用い、走査ユニット（２３、２３’）それぞれが、同時に使用されることをさらに特徴とする。
【００１９】
本発明またはその上述した変形例のいずれかの第４の変形例において、方法は、真空チャンバ内で行われることをさらに特徴とする。
【００２０】
本発明またはその上述した変形例のいずれかの第５の変形例において、方法は、スキャナ（４２）に取り付けられる単一の検出器（４５’）を準備し、最初のスクライブ動作に対する第２のスクライブ動作の正確な配置を可能とするために、最初のスクライブ動作に続く第２のスクライブ動作中に検出器（４５）がパネル（４１）の所定領域に既存の層において前にスクライブされたライン（４３）であって処理されているバンドに隣接するライン（４３）の位置を検出する工程を有することをさらに特徴とする。
【００２１】
本発明またはその上述した変形例のいずれかの第６の変形例において、方法は、スキャナ（４２）に取り付けられる少なくとも２つの検出器（４５、４５’）を準備し、第２のスクライブ動作中に検出器（４５、４５’）が、最初のスクライブに対する第２のスクライブの正確な配置を可能とするために、パネル（４１）の所定領域に存在する層において前にスクライブされたラインであって処理されるバンドに隣接するラインの端部の位置を検出する働きをする工程を有することをさらに特徴とする。
【００２２】
本発明の第２の態様では、上述の方法を用いて加工される製品が提供される。
【００２３】
本発明において、走査ユニットは、ビームを高速（例えば特許文献２に記載されているように）移動させるが、走査ユニットによって発生するビーム走査領域の長さは、全体のライン長よりはむしろ必要な全ライン長のごく一部である。この結果は、複数のバンドがラインの全長をスクライブする必要があるということである。これは、走査ユニットによるビームの運動と同様に、走査ユニットに対して２軸における基板の運動が全領域を覆うために必要とされることを意味する。
【００２４】
例として、６００×１２００ｍｍの寸法を有するパネルが約１２０本のラインを約１０ｍｍのピッチですべてパネルの短辺と平行にスクライブされることを必要とする場合を考慮する。パネルは、単一のスキャナを用いて処理されており、単一のレーザにより供給されている。スキャナによってスクライブされるラインの長さは、パネル幅の１／５に制限されており、走査長は、１２０ｍｍであり、５つのバンドは、全パネル領域を覆う必要がある。ＢＴＳ走査をしながらスクライブラインの方向と平行な方向における走査ヘッドに対するパネルの連続的な運動からなる処理は、１２０ｍｍの幅を有するバンドにわたってラインをスクライブするように実行される。１２００ｍｍの全長にわたるパネルの運動後、パネルまたはスキャナは、バンド幅だけライン方向と平行な方向においてステップされ、処理は、繰り返される。５回のこのような経路の後、パネルの全領域は、覆われる。１つのバンドにおけるスクライブされたラインの端部の正確な重ね合わせは、もちろん、連続的なスクライブを有するために不可欠である。
【００２５】
本発明で記載された装置の主要な有利点は、走査長をスクライブ長のごく一部に制限することによって、比較的短い焦点距離（主として２００ｍｍ以下）を有する走査レンズを使用することができ、そのためより小さなスポットサイズ及び正確なスポットの位置決めが迅速に達成できることである。また、３軸スキャナの使用は、必要ない。
【００２６】
本発明の他の主要な有利点は、非常に大きなパネルサイズを迅速に測定できることである。これは、１ｍ以上に至る領域サイズのスポットサイズ及び位置の正確な制御が困難であるため、特許文献２に記載されたタイプの処理では不可能である。
【００２７】
太陽電池パネルをスクライブするためのこの方法のさらなる重要な有利点は、短焦点距離を有する走査レンズの使用によって、焦点合わせよりはむしろ結像モードにおいてこのようなレンズを使用することが可能となり、均一化及び形付けされたレーザビームと共にこれらを使用することが可能となる。
【００２８】
スクライブ技術に基づくこのスキャナが処理するために機能拡大される例として、大型のパネルは、長縁と平行な１００本のスクライブが必要な２．０×１．６ｍの寸法を有する太陽電池パネルの場合を考慮する。この場合では、４つの走査ユニットが使用される。各走査ヘッドは、それ自身のレーザによって供給され、または処理に応じてレーザからのビームのごく一部を使用する。
【００２９】
４つのスキャナは、パネルの上方のガントリにおける移動キャリッジに搭載されており、スキャナは、パネル幅の１／４、この場合４００ｍｍだけ離間している。パネルは、単一軸ステージに搭載されており、パネルは、ガントリに直交する方向で移動される。処理は、以下のように、すなわち、
１）  パネルは、スキャナがパネルの先端の上方に位置するように移動し、
２）  スキャナキャリッジは、１つのスキャナがパネルの側縁に近接して位置するように移動し、
３）  全４つのスキャナは、スキャナキャリッジがパネルの先端と平行な方向で連続的に移動して１００ｍｍ幅のバンドにおいてパネルの長側縁と平行に一連のラインをスクライブしながら、ＢＴＳモードで動作し、
４）  スキャナキャリッジは、スキャナ間の間隔、この場合４００ｍｍと同等の距離を移動し、パネルの先端においてバンドの全長は、スクライブされ、
５）  そして、パネルは、１００ｍｍだけ前方に進められ(indexed)、上記処理は、繰り返され、１つのラインの端部が次のバンドの端部と正確に一致しながら、第１のバンドに隣接する第２のバンドのスクライブラインを発生し、
６）  処理は、２０回繰り返され、２０のバンドは、形成され、全パネル面は、連続的なスクライブラインで覆われる、
ように進行する。
【００３０】
スクライブがパネルの短縁に平行な方向で形成される必要がある場合、同一の光学的配置は、以下のように、すなわち、
１）  パネルは、スキャナの列がパネルの先端の上方に位置するように移動し、
２）  スキャナキャリッジは、４つのスキャナの１つがパネルの側縁に近接するようにガントリ上を移動し、
３）  全４つのスキャナは、スキャナキャリッジがパネルの長縁と平行な方向で連続的に移動してパネルの側縁と平行に走る１００ｍｍ幅のバンドにおいてパネルの短縁と平行な１０ｍｍのピッチで一連のラインをスクライブしながら、ＢＴＳモードで動作し、
４）  パネルは、パネル表面に４つのバンドのラインを形成しながら全長２．０ｍｍにわたって移動し、
５）  走査ガントリのキャリッジは、１００ｍｍだけ横にステップし、処理は、第１組と隣接して４つの追加のバンドを形成しながらパネルが逆方向に移動しながら繰り返され、
６）  処理は、全部で１６本のバンドが形成されて全パネル領域が覆われるまで、後２回繰り返される、
ように進行する。
【００３１】
上記例では、４つの走査ヘッドの使用が処理を説明するためのみに採用されている。１から８までまたはそれを越える数の走査ヘッドは、パネルサイズ及び必要な処理時間に応じて可能である。より多くの走査ヘッドが追加されると、走査経路の総数または各スキャナの全経路は、減少し、処理時間が低減される。
【００３２】
上記例の表題において、１００ｍｍまたは１２０ｍｍの走査ライン長の使用は、処理を説明するためのみに使用されている。任意の走査ライン長またはバンド幅は、処理に必要なことに応じて可能である。一般に、高精度かつ高解像度なマスク結像が形付けられた鋭い縁のスポットを形成するために使用される場合、短焦点距離レンズが使用され、各バンドにおけるスクライブライン長が概ね５０から１００ｍｍの範囲となる。焦点合わせされたスポットが使用され、スクライブの位置決め精度要求がそれほど高くない場合、より長い焦点距離レンズが使用され、２００ｍｍまたはそれを越えるスクライブライン長が可能となる。
【００３３】
太陽電池パネルをスクライブするこの方法について重大で必要なことは、バンド間の結合領域が基板に損傷をもたらし、または太陽電池パネルのパフォーマンスに何らかの制限を与えてはならないことである。１つのラインの端部が隣接する対応するラインとちょうど重なり合う小さい重複領域がなければならず、これにより、処理状態は、この重複領域が受ける追加のレーザショットがパネルの効果的な動作についていかなる問題を引き起こさない。ガラスに基づいた太陽電池パネルの製造に使用される薄膜について、レーザビームが膜と接触して１または２つのレーザショットの後に膜が除去されることと、ビームがガラスを透過するとして追加のショットがさらなる影響をもたらさないこととは、一般的である。これは、正確なレーザ波長及びエネルギー密度が選択された場合、どんな層が除去されても、一般的に適用する。
【００３４】
上述した例において、レーザビームまたはビームは、上方からパネルの上側、被覆側に入射する。これは、排他的な配置ではなく、他の配置は、同様に可能である。ビームは、上方から入射してもよく、パネルは、被覆側が下方を向けて配置されてもよい。あるいは、走査ユニットは、パネルが被覆されたその上または下面を有した状態で、ビームが上向きに方向付けられながら、パネルの下方に配置されてもよい。
【００３５】
上述したすべての例において、パネルは、キャリッジがスキャナを運搬する間に一軸で移動するように構成され、スキャナは、直交軸に移動する。また、他の配置は、可能である。パネルは、スキャナがパネルにわたって移動ガントリを用いて２軸で移動している状態で処理される間に、固定して保持される。
【００３６】
あるいは、スキャナは、固定して保持され、パネルは、２軸で移動される。
【００３７】
パネルが一方向で移動する一方でスキャナが他方で移動する配置は、被覆ユニット間を移送する間に真空チャンバ内で保持されるパネルにラインをスクライブする必要がある場合に、非常に都合がよい。この場合において、パネルは、チャンバ内で一軸で水平に移動される一方、走査ユニットは、レーザビームが窓部を通ってパネル表面へ下方に向けられた状態でチャンバの上方でガントリの直交方向で移動する。パネルの被覆側は、この配置において上または下を向く。さらに、この配置は、高温のパネルにラインをスクライブすることを可能とする。
【００３８】
パネルを水平に搭載することは、唯一の配置ではない。本発明は、垂直それとも垂直からある角をなして保持されるパネルを用いて動作してもよい。この場合において、水平方向におけるパネルの運動及び垂直方向におけるスキャナの運動は、実用的な配置である。この配置は、パネルを垂直またはほぼ垂直面に方向付けた状態で動作する被覆ユニット間を移送する間に真空チャンバ内で保持されるパネルにラインをスクライブする必要がある場合に、特に適している。
【００３９】
太陽電池パネルをスクライブする間に発生する主要な問題の１つは、パネル表面におけるスクライブ位置の正確な制御である。大部分の太陽電池パネルの製造装置は、３つの連続したレーザスクライブ動作を必要とする。第１層のスクライブを正確に位置付けるために必要なことは、前のスクライブに対して非常に正確に配置されなければならない第１及び第２層のスクライブと比較してあまり重大でない。本明細書で記載される発明の１つの重要な有利点は、短距離のスクライブラインが一連の比較的狭いバンドに形成される場合に、位置合わせスキームが迅速に実行され、スクライブされているバンドに隣接する既存のスクライブのパネルにおける位置を測定することである。収集されたデータは、保存され、測定されたバンドが連続してスクライブされると、走査軌道を訂正するために使用される。このようにして、システムは、各バンドにおける最初のスクライブに対する第２のスクライブの正確な配置が実行されながら、スクライブされる次のバンドにおけるすでにスクライブされたラインの正確な位置を連続して測定する。我々は、この位置合わせ技術を「動的スクライブ位置合わせ」（ＤＳＡ：dynamic scribe alignment）と称する。
【００４０】
動的スクライブ位置合わせ（ＤＳＡ）は、適切な検出器を走査ヘッドそれぞれに取り付けることによってその最も単純な形態で実施される。検出器は、スクライブラインに平行な方向でビーム中心から、隣接するスクライブラインのバンド幅内にそれを配置する距離だけオフセットされている。この位置において、スキャナがパネル表面にわたって移動されるまたはパネルがスキャナの下方で移動されると、検出器は、次に処理されるラインのバンドにおけるスクライブされたラインを記録する。検出器がスクライブされたラインの存在を記録すると、ガントリまたはパネルステージにあるエンコーダの位置は、スクライブライン位置のための基準として記録される。これは、バンド内の全スクライブラインについて繰り返される。全部のバンドがスクライブされた後、隣接するバンドにおける全スクライブライン位置についての全部のデータの組は、記録され、データは、処理され、走査制御部にダウンロードされる。このデータのダウンロード動作は、パネルまたはスキャナが先ほどレーザスクライブされたバンドの上方の位置から先ほど測定された隣接するバンドの上方の位置まで移動される時間の間に行われる。そして、記録されかつ処理されたスクライブ位置データは、スキャナの運動を修正するために使用され、走査されるラインの軌道は、前にスクライブされたラインの軽微な位置ズレを修正し、したがって、新たなラインそれぞれと前にスクライブされたラインとの間の間隔は、正確に維持される。
【００４１】
パネルのいずれか一方の縁部と平行にラインをスクライブすることを可能とするため、走査ヘッドそれぞれは、走査ヘッドに取り付けられた２つの検出器を有する必要がある。検出器は、両ステージ軸に平行に走査ビームの中心線からオフセット方向を有して互いに９０°をなして搭載されている。操作ビームの中心線からのオフセット距離は、それぞれの場合において隣接するバンドにわたって検出器を配置するようになっている。
【００４２】
この方法「動的スクライブ位置合わせ」（ＤＳＡ：dynamic scribe alignment）は、すべてのラインに対してスクライブ位置における局所的な変化が測定されて全体的なスクライブ処理を著しく遅延させることなく補正されることが可能であるとして、非常に効果的である。ＤＳＡは、すでにパネル上の下層フィルムにあるスクライブラインのすべてのセクションの位置を記録することが第２のラインが隣接するバンドにおいて上層で正確に位置付けされてスクライブされると同時に起こるようにこれを達成し、有意な時間がスクライブ処理に追加されない。必要な延長時間のみは、ラインの第１のバンドを測定するために使用される。この場合において、ラインを同時にスクライブすることは、不可能であり、これは、全体的な処理に時間を追加する。しかしながら、第１のバンドに沿うこの配置経路が可能である最大ステージ速度であってラインをスクライブする間に使用される速度よりも著しく速い最大ステージ速度を達成するので、かつ、スクライブされる複数のバンドがあるので、第１のバンドにおけるライン位置に関連するデータを収集するための１つの追加の経路を追加しても、全体的な時間にあまり時間が追加されない。
【００４３】
ＤＳＡにおける単一のスクライブラインの位置の検出器の使用は、正確な位置合わせ及び前のスクライブラインそれぞれにおける単一の位置に対する連続するスクライブラインそれぞれの位置決めを可能とするのみである。ＤＳＡ技術は、２つの検出器の双方がスクライブラインの方向に沿ってずれて位置付けられ、一方の検出器が隣接するバンドのスクライブラインの一端に近接して記録し、他方の検出器が反対側の端部に近接して記録する状態で、２つの検出器が使用される場合に、顕著に改善される。これは、１つの検出器がスクライブラインバンド幅の約半分だけ走査ビームの中心位置からずらされ、検出器間の間隔がほぼ完全なバンド幅であることを意味する。このようにして、２つの検出器は、スクライブラインそれぞれの２つの端部に近接する位置を記録し、スクライブラインセクションの空間及び角度双方の変化を検出するために使用される。他の１組の２つの検出器を走査ヘッドに第１組と９０度をなして配置して取り付けることによって、パネルの両方向におけるラインの端部の位置は、検出され、位置及び角度誤差は、次の組のスクライブが形成されると相殺される。
【００４４】
さまざまな光学をベースとしたセンサは、ＤＳＡ検出器として使用される。各場合において必要とされることは、他のものと重ねられるときに１つの薄膜に切り込みを入れるラインの位置を検出することである。これは、スクライブ位置における膜の光透過特性が通常著しく変化し、光透過率の変化が迅速に測定されることを意味する。
【００４５】
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照しながらここで説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明において説明された方法によって太陽電池パネルをスクライブするのに適した装置の一般化されたダイアグラムであって、単一の走査ユニットが長方形のパネルの長辺と平行にラインをスクライブするダイアグラムである。
【図２】本発明において説明された方法によって太陽電池パネルをスクライブするのに適した装置の一般化されたダイアグラムであって、２つの走査ユニットが同時に長方形のパネルの短辺と平行にラインをスクライブするダイアグラムである。
【図３】太陽電池パネルをスクライブするツールの配置を示す平面図であって、既存のスクライブラインの位置に対する新たなスクライブラインの組の動的スクライブの位置決めのために取り付けられた検出器を有する単一の走査ユニットを有する平面図である。
【図４】太陽電池パネルをスクライブするツールの配置を示す平面図であって、角度及び位置における既存のスクライブラインに対する新たなスクライブラインの組の動的スクライブの位置決めのために使用される複数の検出器をそれぞれ有する２つのスキャナを有する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１
ガラス、金属またはポリマーの基板であってＩＴＯもしくは他の導体もしくは半導体の層または層の組み合わせを有する基板からなる大きな平坦太陽電池パネル１１は、それが一軸Ｘで移動することを可能とするステージシステム上に搭載されている。必要なことは、Ｘ方向における長方形のパネルの長手側面と平行に走る複数の平行なラインを被膜をスクライブすることである。レーザからのビーム１２は、２軸走査ユニット１３を通過し、パネルにライン１５をスクライブするためにレンズ１４によってパネルの表面に焦点合わせされる。走査ユニットは、パネル上のガントリの移動キャリッジに取り付けられており、走査ユニットは、Ｙ方向で移動できる。Ｘ軸と平行に走る被膜におけるスクライブラインの列は、図示のように一連のバンド１６で形成されており、バンドそれぞれの幅は、パネルの全長のごく一部である。バンドそれぞれは、走査ユニットがＸ方向においてバンドの幅にわたってビームを変更させながら、スキャナのＹ方向における連続的な運動によって形成される。このタイプの処理は、蝶ネクタイ走査（ＢＴＳ：bow-tie scanning）と称される。スキャナがＹにおけるパネル幅全体にわたって移動された後、パネルは、バンド１６の幅ごとにＸにおいてステップされ、処理は、スキャナが逆Ｙ方向に移動しながら繰り返される。パネル領域の全体は、パネルの全長にわたって連続的なスクライブを形成するためにバンド１７間の境界において十分に重なる複数の平行なバンドと共にスクライブされる。
【００４８】
図２
図２は、図１の装置よりも複雑な装置を示しており、太陽電池パネルの被膜におけるスクライブラインが長方形のパネルの短縁と平行に走るための要件を満たしている。パネル２１は、パネル２１をＸ方向で移動させることが可能なステージ上に搭載されている。２つのレーザビーム２２、２２’は、パネルの幅の半分だけＹ方向で離間された２つの走査ユニット２３、２３’に向けられている。走査ユニットは、パネル上のガントリのキャリッジであってＹ方向で移動することを可能とするキャリッジに搭載されている。パネルの全領域は、パネルを連続的にＸ方向で移動させて両スキャナヘッドに対して同時にＢＴＳスクライブ動作を実行することによって長軸に平行に走る一連のバンドでスクライブされる。パネルの全長が覆われた後、スキャナは、Ｙ方向でバンドの幅だけステップし、処理は、繰り返される。図２に示す特定の場合において、パネルの２つのみの経路は、スクライブ動作を完了させるために必要となっているが、実際には、それどころかより多くの経路が必要となる。
【００４９】
図３
これは、図１に示す装置と同様の装置の上面図を示しており、太陽電池パネル３１は、Ｘ方向において移動でき、走査ユニット３２は、パネルにわたってＹ方向で移動できる。太陽電池パネルは、すでに付与された１以上の膜層であって前もってレーザスクライブされた膜層３３を有し、そして、パネルは、追加の層で全体被覆されており、必要なことは、既存のラインと平行かつ非常に近接してさらなる組の新たなライン３４を最上の被膜にスクライブすることである。この場合において、検出装置３５は、図示のように走査ユニットに取り付けられている。検出器は、下方を向き、パネルにおける既存のスクライブライン３３の位置を検出して記録するためのＹ軸ステージにおけるエンコーダと共に使用される。検出器は、走査ビームの中央位置からＸ方向でずらされており、検出器は、現在処理されているバンド３７と隣接するバンド３６内の位置においてパネルの表面を視認している。示された図において、検出器は、ビームラインの中心から検出器がスクライブバンド幅３６とほとんど等しい距離だけ離間されており、隣接するバンドの中心と一致するライン位置データを記録することを意味している。検出器は、スクライブされる次のバンド内のどこかの位置においてパネル表面を観測する限り、走査ビームの中心位置からＹ及びＹ方向双方でずれた他の位置に取り付けられている。１つのバンドにおけるＢＴＳスクライブ動作の間、隣接するバンドにおける既存のスクライブラインの位置のデータは、適切なコンピュータに収集、記録される。パネルは、測定されたバンドがスキャナの下に位置するようにＸでステップされ、処理されたスクライブラインの位置データは、走査制御部にダウンロードされ、そして、ＢＴＳラインスクライブ動作は、処理されたデータであって走査中におけるビーム軌道を訂正するために使用されて予想位置からの既存のスクライブラインのズレを補正するデータを用いて測定されたバンドに実行される。
【００５０】
図３は、パネルの特別な場合を示しており、パネルは、パネルにわたってスキャナの９つの経路を用いて処理され、相互接続しているスクライブラインの９つのバンドを生み出す。この図は、第２経路の中間における処理を示している。スキャナは、Ｙ方向で図の上端に向けて移動し、スキャナは、スキャナの下方のバンドにおける第２スクライブセクションをスクライブしている一方、ヘッドの検出器は、スクライブされる次のバンドにおける前の層のスクライブラインセクションの位置を検出している。
【００５１】
図４は、図２において示された装置と同様の装置の上面図を示しており、太陽電池パネル１４１は、Ｘ方向で移動でき、２つの走査ユニット４２、４２’は、Ｙ方向でパネルにわたって移動できる。太陽電池パネル４１は、すでに付与された１以上のフィルム層であってあらかじめレーザスクライブされた１以上のフィルム層４１を有し、パネル１４は、追加の層で覆われている。必要なことは、さらなる組の新たなライン４４を既存のラインと平行かつ非常に近接して最上被膜にスクライブすることである。この場合にいて、２つの検出装置４５、４５’は、図示のようにスキャナそれぞれに取り付けられている。検出器は、下方を向き、Ｘ軸ステージにおけるエンコーダと共に使用されてパネルに既存のスクライブライン４３の位置を検出、記録する。検出器は、走査ビームの中心位置からＹ方向でずれており、これらは、現在処理されているバンドに隣接するバンド内の既存のスクライブラインの端部に近接する位置におけるパネル表面を視認する。示された図において、検出器は、ビームラインの中心からスクライブバンド幅の半分とほぼ同等の距離及びスクライブバンド幅４６の１．５倍とほぼ同等の距離だけ離間されており、検出器が隣接するバンドのラインの端部と対応するラインの位置データを記録することを意味する。検出器は、これらがパネルの表面をスクライブされる次のバンド内におけるスクライブラインの端部に近接するいずれかの点で観察する限り、走査ユニットに対して他の位置に搭載されてもよい。１つのバンドにおける第２段階のＢＴＳスクライブ動作中、隣接するバンドに既存のクライブラインの両端の位置のデータは、収集されて適切なコンピュータに記憶される。スキャナは、測定されたバンドがスキャナの下方に配置されるようにＹでステップされ、処理されたスクライブラインの端部の位置データは、スキャナ制御部にダウンロードされ、そして、ＢＴＳラインスクライブ動作は、操作中にビーム軌道を訂正するために使用される処理されたデータを用いて測定されたバンドに実行され、予定の位置からの既存のラインの変動を空間的及び角度的に補償する。
【００５２】
図４
図４は、相互接続されたスクライブラインの６つのバンドを生じさせながら、スキャナの下でパネルの３つの経路を用いて全体的に処理されるパネルの特定の場合を示している。図は、第２経路の中間における処理を示している。パネルは、Ｘ方向で図の右に向けて移動しており、２つの走査ヘッドは、走査ヘッドの下のバンドにおける第２のスクライブセクションをスクライブする一方、各ヘッドの２つの検出器は、スクライブされる次のバンドにおける前の層のスクライブラインの位置及び角度を検出している。
【符号の説明】
【００５３】
１１  パネル、１２  レーザビーム、１３，２３，２３’  走査ユニット、１５，４３  ライン，スクライブライン、１６  バンド、４２  スキャナ、４５，４５’  検出器、Ｘ  第１方向、Ｙ  第２方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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