Beschreibung

Bei der Bearbeitung von Werkstücken ist es bekannt, mittels elektromagnetischer Bearbeitungsstrahlungen eine Struktur an einem Werkstück auszubilden. Hierbei kann das Ausbilden der Struktur eine Modifikation des Werkstücks mittels der Bearbeitungsstrahlung und/oder ein Abtragen von Material, insbesondere ein Ablatieren mittels der Bearbeitungsstrahlung umfassen.

Als Bearbeitungsstrahlung wird typischerweise Laserstrahlung eingesetzt. Eine solche Ausbildung einer Struktur und einem Werkstück mittels Laserstrahlung findet insbesondere bei der Herstellung von photovoltaischen Solarzellen sowie bei der Leiterplattenproduktion Einsatz.

Um einen hohen Durchsatz in der Produktion zu erzielen, ist es bekannt, das Werkstück mittels der Bearbeitungsstrahlung zu bearbeiten, während das Werkstück mittels der Transportvorrichtung bewegt wird. Hierdurch können insbesondere Inline-Bearbeitungen realisiert werden.

Der Transport des Werkstücks mittels einer Transportvorrichtung während der Bearbeitung des Werkstücks weist den Nachteil auf, dass Schwankungen in der Transportgeschwindigkeit und/oder Bewegungen des Werkstücks auf der Transportvorrichtung, insbesondere Drehungen des Werkstücks, zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung führen.

Es ist daher bekannt, eine einlaufende Kante des Werkstücks mittels eines optischen Sensors zu detektieren, bevor die Bearbeitung mittels der Bearbeitungsstrahlung erfolgt. Eine solche Vorrichtung ist in EP 2940740 A1 beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück mittels Bearbeitungsstrahlung zur Verfügung zu stellen, welches eine höhere Präzision bei ei- nem unregelmäßigen Transport des Werkstücks auf der Transportvorrichtung ermöglicht.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück mittels Bearbeitungsstrahlung gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück mittels Bearbeitungsstrahlung gemäß Anspruch 1 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 bis 10 und der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Ansprüchen 12 bis 15.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt zur Durchführung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform hiervon, ausgebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform hiervon, ausgebildet.

Die vorliegende Erfindung ist in der Erkenntnis begründet, dass es zur Vermeidung von Ortsabweichungen bei der Bearbeitung eines Werkstücks mittels Bearbeitungsstrahlung wesentlich ist, Korrekturdaten des Werkstücks mittels zumindest eines optischen Sensors während der Bearbeitung des Werkstücks zu erfassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück mittels Bearbeitungsstrahlung weist folgende Bearbeitungsschritte auf:

In einem Verfahrensschritt A erfolgt ein Bereitstellen des Werkstücks auf eine Transportvorrichtung. In einem Verfahrensschritt B erfolgt ein Bewegen des Werkstücks entlang einer Bewegungsbahn mittels der Transportvorrichtung und ein Bearbeiten des Werkstücks mittels der Bearbeitungsstrahlung während das Werkstück mittels der Transportvorrichtung bewegt wird. Mittels einer Steuervorrichtung wird der Zeitpunkt der Bearbeitung und bevorzugt mittels einer durch die Steuervorrichtung gesteuerten optischen Ablenkeinheit für die Bearbeitungsstrahlung der Ort der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Bearbeitungsstrahlung gesteuert, um die Struktur auszubilden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit in an sich bekannter Weise eine Bearbeitung während des Transports mittels der Transportvorrichtung, sodass ein hoher Durchsatz und eine Inline-Prozessierung ermöglicht wird. Mittels einer Steuervorrichtung wird der Zeitpunkt der Bearbeitung gesteuert, um eine Bearbeitung an dem gewünschten Bearbeitungsort an der Oberfläche des Werkstücks zu erzielen. Vorteilhaft ist es, zusätzlich mittels der Steuervorrichtung eine optische Ablenkeinheit für die Bearbeitungsstrahlung zu steuern, sodass mittels der optischen Ablenkeinheit die Bearbeitungsstrahlung auf unterschiedliche Orte auf dem Werkstück abgelenkt werden kann und/oder die Bearbeitungsstrahlung derart abgelenkt werden kann, dass die Strahlung für eine vorgegebene Zeitspanne auf einen Bearbeitungsort gerichtet ist, sich somit im Bezugssystem der Vorrichtung mit der Transportgeschwindigkeit des Werkstücks bewegt.

Wesentlich ist, dass in Verfahrensschritt B während der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Bearbeitungsstrahlung mittels zumindest eines optischen Sensors Korrekturdaten des Werkstücks erfasst werden. Die Korrekturdaten weisen Bewegungsdaten des Werkstücks und/oder Positionsdaten einer mittels der Bearbeitungsstrahlung an dem Werkstück erzeugten Struktur auf. Abhängig von den Korrekturdaten wird mittels der Steuervorrichtung der Zeitpunkt der Bearbeitung und/oder die Ablenkung der Bearbeitungsstrahlung mittels der Ablenkungseinheit bestimmt, insbesondere korrigiert.

Der Transport des Werkstücks mittels der Transportvorrichtung birgt verschiedene Fehlerquellen, welche zu Ungenauigkeiten und insbesondere Ortsabweichungen bei der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Bearbeitungsstrahlung führen: Auch moderne Transportvorrichtungen weisen Schwankungen in der Transportgeschwindigkeit auf, sodass Schätzungen der Werkstücktrajektorie, welche auf einer typischen konstanten Transportgeschwindigkeit basieren, fehlerhaft sein können. Auch Systeme, welche die Transportgeschwindigkeit an den Transportmitteln, wie beispielsweise an einem Förderband der Transportvorrichtung, messen, weisen Fehler auf, da ein Schlupf zwischen Messsystem und Transportband oder auch eine Längenänderung des Transportbandes an sich vorliegen kann. Darüber hinaus kann eine Lageänderung des Werkstücks auf der Transportvorrichtung und relativ zu dem Transportmittel, beispielsweise relativ zu einem Förderband, erfolgen, insbesondere durch Erschütterungen und Vibrationen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Korrektur solcher Abweichungen, da die Korrekturdaten des Werkstücks selbst während der Bearbeitung des Werkstücks erfasst werden.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Korrekturdaten Bewegungsdaten des Werkstücks aufweisen. Aus den Bewegungsdaten wird die Lageänderung des Werkstücks und somit die Position während der Bearbeitung ermittelt. Das Erfassen von Bewegungsdaten ist präzise und dennoch kostengünstig mittels optischer Sensoren möglich, wie weiter unten näher erläutert.

Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Korrekturdaten Positionsdaten einer mittels der Bearbeitungsstrahlung an dem Werkstück erzeugten Struktur aufweisen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Strukturpositionen, insbesondere Abstände zwischen Teilbereichen einer Struktur oder Abstände zwischen zwei separaten mittels der Bearbeitungsstrahlung ausgebildeten Struktur mit Vorgabewerten verglichen werden können und entsprechende Korrekturen für die Ablenkung der Bearbeitungsstrahlung mittels der optischen Ablenkeinheit berechnet werden können, um bei der weiteren Bearbeitung Abweichungen zu vermeiden.

Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, sowohl Bewegungsdaten des Werkstücks als auch Positionsdaten einer mittels der Bearbeitungsstrahlung an dem Werkstück erzeugten Struktur zu erfassen und für die Ablenkung der Bearbeitungsstrahlung mittels der Ablenkungseinheit zu verwenden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird zusätzlich abhängig von den Korrekturdaten der Zeitpunkt der Bearbeitung bestimmt, insbesondere korrigiert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in Verfahrensschritt B ein Verfahrensschritt B.1 , wobei vor der Bearbeitung Werkstücks mittels der Bearbeitungsstrahlung eine Lageerkennung des Werkstücks und nach Verfahrensschritt B.1 erfolgt in einem Verfahrensschritt B.2 ein Erfassen von Bewegungsdaten des Werkstücks. Hierdurch wird in Verfahrensschritt B.1 initial die Lage des Werkstücks erfasst. Durch Erfassung der Bewegungsdaten in Verfahrensschritt B.2 ist eine präzise Berechnung der Werkstücktrajektorie möglich.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Erfassung der Bewegungsdaten gemäß Verfahrensschritt B.2 spätestens bei Durchführung der Verfahrensschritte B.1 startet und zumindest bis zum Erzeugen der Struktur mittels der Bearbeitungsstrahlung, bevorzugt bis zum Abschluss des Erzeugens der Struktur mittels der Bearbeitungsstrahlung fortgesetzt wird.

Hierdurch ist ein lückenloses Erfassen der Bewegungsdaten ab dem Zeitpunkt der Lageerkennung bis zu dem Zeitpunkt der Bearbeitung, insbesondere den Abschluss der Bearbeitung, gewährleistet, sodass sämtliche Änderungen der Lage des Werkstücks aufgrund von äußeren Einflüssen ab dem Zeitpunkt der Lageerfassung erfasst werden.

Vorteilhafterweise werden in Verfahrensschritte B.2 die Bewegungsdaten des Werkstücks mittels einer Mehrzahl optischer Detektoren erfasst, insbesondere mittels einer Mehrzahl separater optischer Detektoren, bevorzugt mittels in einem Array angeordneter Detektoren.

Die Verwendung einer Mehrzahl von optischen Detektoren zur Bewegungserfassung weist den Vorteil auf, dass eine Erfassung über eine größere Wegstrecke möglich ist und durch einen Vergleich der Bewegungsdaten auch eine Drehung des Werkstücks, insbesondere um eine Achse senkrecht zur Transportrichtung, erfasst wird. Für eine präzise Erfassung der Bewegung des Werkstücks ist es vorteilhaft, die optischen Detektoren in einem Array anzuordnen, insbesondere bevorzugt in einer Gitteranordnung, wobei in einem Gitter mit rechteckigen, bevorzugt quadratischen Zellen die Detektoren an den Gitterkreuzungspunkten angeordnet sind.

Bevorzugt weist das Array zumindest 2, insbesondere zumindest 3, bevorzugt zumindest 30 Detektoren, insbesondere 32 Detektoren auf. Bevorzugt weist das Array quer zur Transportrichtung ausgerichtete Reihen auf, wobei bevorzugt in jeder Reihe zumindest 2, bevorzugten 4, bevorzugt zumindest 3 Sensoren ange- ordnet sind. Bevorzugt weist das Array zumindest 2, bevorzugt zumindest 4, insbesondere zumindest 8 Reihen auf.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Array zusätzlich zu den sind Detektoren zur Bewegungserfassung zumindest einen Detektor zur Lageerkennung, bevorzugt mehrere Detektoren zur Lageerkennung auf.

Vorteilhafterweise werden in den Verfahrensschritten B.1 und B.2 die Kenndaten mittels unterschiedlicher optischer Detektoren erfasst, insbesondere mittels in separaten Gehäusen angeordneten Detektoren. Hierdurch können die Detektoren räumlich voneinander beabstandet angeordnet werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Array von Detektoren eine Mehrzahl von Datenverarbeitungseinheiten auf. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass jeder Detektor des Arrays eine eigene Datenverarbeitungseinheit zum Verarbeiten der von dem Detektor gemessenen Rohsignale, insbesondere bevorzugt zur Ausgabe von digitalen Messignalen, bevorzugt Geschwindigkeitssignalen, welche in zumindest einer, bevorzugt in zwei Dimensionen die gemessene Geschwindigkeit des Werkstücks wiedergegen. Bevorzugt weist jeder Detektor daher eine Prozessoreinheit, insbesondere einen Signalverabreitungsprozessor (DSP), bevorzugt mit zumindest einem Mikroprozessor und bevorzugt einen Programm- und Datenspeicher auf.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch die dezentrale Signalverarbeitung eine besonders schnelle Berechnung der Bewegungsdaten des Werkstücks ermöglicht wird.

Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung für die Detektoren zumindest eine Datenleitung zu der Steuereinheit auf, so dass eine Mehrzahl der Detektoren des Arrays, bevorzugt alle Detektoren des Arrays parallel mit der Steuereinheit verbunden sind. Hierdurch können Daten der Detektoren parallel ausgelesen werden und eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit bei Berechnung der Bewegungsdaten des Werkstücks erzielt werden. Insbesondere können unterschiedlich ausgebildete Detektoren verwendet werden und hierbei kann auf übliche, im Handel erhältliche Detektoren zurückgegriffen werden.

Die Steuereinheit weist bevorzugt zumindest eine Prozessoreinheit, bevorzugt mit einem oder mehreren Mikroprozessoren, insbesondere mit einem FPGA (Field Programmable Gate Array) auf. Weiterhin weist die Steuereinheit bevorzugt zumindest einen mit der Prozessoreinheit verbündenden Programm- und Datenspeicher auf.

Vorteilhafterweise erfolgt die Messung der Bewegungsdaten des Werkstücks mittels der Bewegungssensoren an einer Seite des Werkstücks, welche der Bearbeitungsseite, an welcher das Werkstück mittels der Bearbeitungsstrahlung bearbeitet wird, gegenüberliegt. Hierdurch kann eine Bewegungsmessung auch während der Bearbeitung des Werkstücks erfolgen und die Anordnung der Bewegungssensoren ist räumlich durch den Strahlengang der Bearbeitungsstrahlung oder optische Komponenten für die Bearbeitungsstrahlung nicht eingeschränkt.

Bevorzugt liegt das Werkstück zur Bearbeitung auf der Transportvorrichtung auf und die Bearbeitung mittels der Bearbeitungsstrahlung erfolgt von oben. Vorteilhafterweise erfolgt daher das Erfassen der Bewegungsdaten des Werkstücks von unten. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Teil der Bewegungssensoren, bevorzugt das Array von Bewegungssensoren, insbesondere bevorzugt alle Bewegungssensoren auf der zu der Ablenkeinheit gegenüberliegenden Seite der Transportvorrichtung angeordnet sind, insbesondere unter der T ransportvorrichtung.

Zur Verbesserung der Messqualität ist eine zusätzliche Beleuchtung vorteilhaft, insbesondere Infrarotbeleuchtung, insbesondere von oben auf das Werkstück gerichtet werden. Vorteilhafterweise erfolgt daher beim Erfassen der Korrekturdaten eine Beleuchtung des Werkstücks mittels Infrarotstrahlung, insbesondere von der dem Sensor gegenüberliegenden Seite des Werkstücks. Die Vorrichtung weist daher bevorzugt eine Strahlungsquelle für Infrarotstrahlung auf, welche beovrzugt für eine Beleuchtung des Werkstücks von der Seite, an welcher die Bearbeitung erfolgt, angeordnet und ausgebildet ist. Es ist vorteilhaft, dass in Verfahrensschritt B.1 Ortsdaten des Werkstücks mittels zumindest einer Lichtschranke erfasst werden und in Verfahrensschritt B.2 Bewegungsdaten des Werkstücks mittels optischer Trackingsensoren erfasst werden. Lichtschranken und Trackingsensoren sind Standardbauelemente, welche kostengünstig und gleichzeitig mit hoher Messpräzision im Handel erworben werden können.

Eine höhere Präzision bei der Lageerkennung wird erzielt, indem die Ortsdaten des Werkstücks mittels einer Kamera oder eines optischen Mikrometers ermittelt werden.

Es ist daher vorteilhaft, dass in Verfahrensschritt B.1 Ortsdaten des Werkstücks (2) mittels zumindest einem Lagesensor aus der Gruppe, Lichtschranke, Kamera, optischer Mikrometer erfasst werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Verfahrensschritt B zumindest ein Bild, insbesondere ein ortsaufgelöstes Bild und/oder ein bearbeitetes ortsaufgelöstes Bild, insbesondere mittels Fourier- transformation bearbeitetes, ortsaufgelöstes Bild, der Oberfläche des Werkstücks, an welcher die Bearbeitung mittels der Bearbeitungsstrahlung erfolgt, erfasst. Mittels an sich bekannten Bildanalyseverfahren kann eine mittels der Bearbeitungsstrahlung erzeugte Struktur in dem ortsaufgelösten Bild lokalisiert werden, sodass Lagedaten der Struktur aus dem ortsaufgelösten Bild ermittelt werden können. Bevorzugt erfolgt daher eine Lagebestimmung einer mittels der Bearbeitungsstrahlung an dem Werkstück erzeugten Struktur mittels des erfassten ortsaufgelösten Bildes.

Insbesondere ist es vorteilhaft, eine Mehrzahl von Bildern während der Bearbeitung aufzunehmen, sodass auch eine Lageänderung der mittels der Bearbeitungsstrahlung erzeugten Struktur ermittelt werden kann.

Vorteilhafterweise werden Strukturmaße der mittels der Bearbeitungsstrahlung erzeugten Struktur, insbesondere zumindest ein Abstand zwischen beabstande- ten Strukturteilbereichen der mittels der Bearbeitungsstrahlung erzeugten Struktur abgeglichen. Alternativ oder bevorzugt zusätzlich ist es vorteilhaft, dass zu- mindest ein Abstand zwischen mehreren der mittels der Bearbeitungsstrahlung erzeugten Strukturen mit den mit dem ortsaufgelösten Bild erfassten Strukturen und/oder ein Abstand der mittels der Bearbeitungsstrahlung ausgebildeten Struktur zu einer oder mehrere Kanten des Werkstücks abgeglichen wird. Hierdurch kann ein Abweichen der Abstände von den vorgegebenen Abständen erfasst werden und für die weitere Bearbeitung eine Korrektur des Zeitpunkts der Bearbeitung und/oder des Ablenkens der Bearbeitungsstrahlung mittels der optischen Ablenkeinheit erfolgen, um die erfasste Abweichung zu verringern, bevorzugt zu vermeiden.

Vorteilhafterweise erfolgt eine Beleuchtung des Werkstücks während der Erfassung der Korrekturdaten, insbesondere bevorzugt eine Beleuchtung mittels Infrarotlicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist daher bevorzugt eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere bevorzugt eine zum Aussenden von Infrarotstrahlung ausgebildete Beleuchtungseinrichtung auf.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, unterschiedliche Arten von Bearbeitungsstrahlung für die Bearbeitung zu verwenden, insbesondere lonenstrahlen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Laserstrahlung. Besonders vorteilhaft ist daher, dass in Verfahrensschritt B die Bearbeitung des Werkstücks mittels Laserstrahlung erfolgt. Laserstrahlung weist eine hohe Energiedichte auf und eine geringe Divergenz und eignet sich daher besonders für das Erzeugen von Strukturen an einem Werkstück.

Eine weitere Fehlerquelle bei der Bearbeitung eines Werkstücks mittels Bearbeitungsstrahlung liegt vor, wenn Werkstücke uneben sind oder unterschiedliche Höhenprofile aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere zur Bearbeitung von flächigen, insbesondere plattenähnlichen Werkstücken geeignet, insbesondere zur Bearbeitung von Halbleitersubstraten zur Herstellung von Bauelementen, insbesondere zur Herstellung von photovoltaischen Solarzellen.

Vorteilhafterweise wird daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Werkstück auf der Transportvorrichtung bereitgestellt, welches ein formstabiles Werkstück ist, insbesondere ein flächiges, insbesondere plattenähnliches Werk- stück, bevorzugt ein Halbleitersubstrat, insbesondere bevorzugt eine photovol- taische Solarzelle.

Vorteilhafterweise ist daher die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück ausgebildet, welches Werkstück ein formstabiles Werkstück ist, insbesondere ein flächiges, insbesondere plattenähnliches Werkstück, bevorzugt ein Halbleitersubstrat, insbesondere bevorzugt eine pho- tovoltaische Solarzelle.

Solche flächigen Werkstücke können Unebenheitenaufweisen, sodass ein Höhenunterschied bei einem auf der Transportvorrichtung liegenden Werkstück zwischen unterschiedlichen Orten des Werkstücks besteht, insbesondere zwischen den Rändern und einem mittigen Bereich des Werkstücks.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher ein Höhenprofil des Werkstücks, bevorzugt der Bearbeitungsseite des Werkstücks, erfasst. Die Bearbeitungsseite des Werkstücks ist die Seite, welche mit Bearbeitungsstrahlung beaufschlagt wird. Zusätzlich wird zumindest einer der Parameter

Zeitpunkt der Bearbeitung; die Ablenkung der Bearbeitungsstrahlung mittels der Ablenkeinheit; Fokussierung der Bearbeitungsstrahlung mittels einer Fokussierungseinrichtung abhängig von dem Höhenprofil angepasst, insbesondere korrigiert. Insbesondere ist es vorteilhaft, den Zeitpunkt der Bearbeitung und/oder die Ablenkung der Bearbeitungsstrahlung mittels der Ablenkeinheit anzupassen, insbesondere zu korrigieren.

Abhängig von dem Winkel, in welchen die Bearbeitungsstrahlung auf die Oberfläche des Werkstücks auftrifft, kann ein Höhenunterschied, insbesondere aufgrund eines unebenen Werkstücks, zu einer Ortsabweichung bei der Bearbeitung führen. Vorteilhafterweise erfolgt daher eine Anpassung, insbesondere Korrektur des Zeitpunkts der Bearbeitung und/oder der Ablenkung der Bearbei- tungsstrahlung mittels der Ablenkungseinheit, um eine Ortsabweichung aufgrund eines mittels des Höhenprofils erfassten Höhenunterschieds zu korrigieren.

Vorteilhafterweise wird bei der Bearbeitung eine Fokussierungseinrichtung verwendet, um die Bearbeitungsstrahlung auf einen Bearbeitungspunkt auf dem Werkstück zu fokussieren. Hierdurch können höhere Energiedichten erzielt werden und es können kleinere Strukturen ausgebildet werden. Bei Kenntnis des Höhenprofils des Werkstücks wird bevorzugt die Fokussierungseinrichtung derart gesteuert, dass eine Fokussierung der Bearbeitungsstrahlung stets auf die Oberfläche des Werkstücks erfolgt.

Hierdurch wird eine fehlerhafte Fokussierung der Bearbeitungsstrahlung aufgrund von Höhenunterschieden des Werkstücks, insbesondere einer Biegung eines flächigen Werkstücks, vermieden.

Die eingangs gestellte Aufgabe ist weiterhin durch eine Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück mittels Bearbeitungsstrahlung gemäß Anspruch 1 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Transportvorrichtung zum Bewegen des Werkstücks entlang einer Bewegungsbahn, eine Strahlungsquelle zum Erzeugen der Bearbeitungsstrahlung und eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Zeitpunkts der Bearbeitung und/oder der Ablenkung der Bearbeitungsstrahlung zur Bearbeitung des Werkstücks auf. Weiterhin weist die Vorrichtung optische Sensoren zur Erfassung von Lagedaten des Werkstücks auf.

Wesentlich ist, dass die optischen Sensoren als Bewegungssensoren zur Erfassung einer Bewegung des Werkstücks ausgebildet sind und dass die Vorrichtung zusätzlich mindestens einen optischen Lagesensor zur Erfassung von Ortsdaten des Werkstücks aufweist. Es liegt hierbei im Rahmen der Erfindung, einen Sensor, der an sich technisch als Bewegungssensor ausgebildet ist, als Lagesensor zu verwenden. So kann ein Überdeckungsgrad eines Sensorfeldes eines Bewegungssensors gemessen werden, um die Lage des Werkstücks relativ zu dem Bewegungssensor zu messen und den Bewegungssensor so dass der an sich als Bewegungssensor ausgebildete Detektor einen Lagesensor darstellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit mittels des Lagesensors eine Erfassung der Lage des Werkstücks und mittels der Bewegungssensoren eine Erfassung der Bewegungen, sodass ausgehend von der erfassten Lage mittels der Daten der Bewegungssensoren eine Werkstücktrajektorie bestimmt werden kann, welche der tatsächlichen Trajektorie entspricht, d. h. auch Abweichungen aufgrund von Geschwindigkeitsänderungen beim Transport durch die Transportvorrichtung oder einer Bewegung des Werkstücks auf der Transportvorrichtungen berücksichtigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass eine genaue Ausrichtung der Bearbeitungsstrahlung auf den gewünschten Bearbeitungsort an der Oberfläche des Werkstücks erzielt wird. Dies ermöglicht die Verwendung optischer Elemente wie beispielsweise Zylinderlinsen, wie weiter unten beschrieben.

Vorteilhafterweise ist daher der Erfassungsbereich des Lagesensors in einer Transportrichtung der Transportvorrichtung vor dem Erfassungsbereich zumindest einer Teilmenge der Bewegungssensoren angeordnet, bevorzugt vor dem Erfassungsbereich aller Bewegungssensoren. Hierdurch wird beim Transport des Werkstücks ab dem Zeitpunkt der Erfassung der Lage durch den Lagesensor die Berechnung der Werkstücktrajektorie mittels der Daten der Bewegungssensoren ermöglicht.

Vorteilhafterweise ist zumindest eine Teilmenge der Bewegungssensoren, bevorzugt sind alle Bewegungssensoren als Trackingsensoren ausgebildet. Alternativ oder bevorzugt zusätzlich ist der Lagesensor als Lichtschranke ausgebildet. Wie zuvor beschrieben, kann hierbei auf handelsüblich erhältliche Trackingsensoren und Lichtschranken zurückgegriffen werden, die kostengünstig Messungen mit hoher Präzision ermöglichen. Wie zuvor beschrieben, wird eine höhere Präzision erzielt in einer vorteilhaften Ausgestaltung, bei welcher der Lagesensor als Kamera oder optisches Mikrometer ausgebildet ist.

Optische Trackingsensoren sind insbesondere zur Verwendung in Computermäusen zur Bewegungserkennung bekannt. Solche Trackingsensoren werden vorteilhafterweise als optische Trackingsensoren verwendet. Es ist daher vorteilhaft, die optischen Trackingsensoren wie in US 7,057,148 B2 beschrieben auszubilden.

Die optische Ablenkeinheit weist bevorzugt einen oder mehrere bewegliche Spiegel, insbesondere galvanometrische Spiegel auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ablenkeinheit zumindest eine Polygon-Spiegelrad auf. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Ablenkeinheit mit einer Kombination aus zumindest einem galvanometrischen Spiegel und einem Polygon-Spiegelrad auszubilden.

Wie zuvor beschrieben ist es vorteilhaft, ein Höhenprofil des Werkstücks zu berücksichtigen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist daher vorteilhafterweise eine Höhenprofilmesseinheit zum Bestimmen eines Höhenprofils eines auf der Transportvorrichtung angeordneten Werkstücks auf.

Die Höhenprofilmesseinheit ist bevorzugt Triangulationssensor ausgebildet, wobei die Bestimmung des Höhenprofils bevorzugt mittels Triangulationsmessung mit Laserlinien- oder Streifenlichtprojektion erfolgt.

Bei Kenntnis der Höhendaten kann eine Korrektur des Bearbeitungszeitpunkts oben und/oder der Ablenkung der Bewegungsstrahlung mittels der optischen Ablenkeinheit zur Korrektur des Bearbeitungsortes auf dem Werkstück erfolgen.

Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Fokussiereinrichtung für die Bearbeitungsstrahlung auf. Hierdurch kann wie zuvor beschrieben die Energiedichte erhöht werden und es können Strukturen mit kleineren Abmessungen erzeugt werden. Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit mit der Höhenprofilmesseinheit und der Fokussiereinrichtung zusammenwirkend ausgebildet, um abhängig von den Höhenprofildaten der Höhenprofilmesseinheit die Fokussiereinheit zu steuern.

Hierdurch ist gewährleistet, dass der Fokus der Bewegungsstrahlung auch bei Höhenunterschieden des Werkstücks, insbesondere bei Unebenheit des Werkstücks, korrigiert wird, insbesondere stets auf der Oberfläche des Werkstücks liegt oder der Oberfläche folgt. Vorteilhafterweise weist die Fokussiereinheit eine passive Komponente, insbesondere eine optische Linse mit Festbrennweite und eine aktive Komponente, insbesondere eine Flüssiglinse oder ein Spiegelsystem auf auf, wobei die aktive Komponente den Fokus Abhängigkeit der Höhendaten der Höhenprofilmesseinheit verschiebt, z.B. eine Flüssiglinse oder ein Spiegelsystem. Vorteilhafterweise wird die Fokussiereinheit wie in Jahn, Axel, 3-dimensional beam shaping for dynamic adjustment of focus position and intensity distribution for laser welding and cutting, http://publica.fraunhofer.de/documents/N-645639.html, beschrieben ausgebildet und gesteuert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, insbesondere einer vorteilhaften Ausführungsform hiervon.

Vorteilhafterweise sind die optischen Sensoren daher ausgebildet, dass während der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Bearbeitungsstrahlung mittels zumindest eines optischen Sensors der Vorrichtung Korrekturdaten des Werkstücks erfasst werden, wobei die Korrekturdaten Bewegungsdaten des Werkstücks und/oder Positionsdaten einer mittels der Bearbeitungsstrahlung an dem Werkstück erzeugten Struktur aufweisen und die Steuervorrichtung mit den optischen Sensoren Zusammenwirken ausgebildet ist, sodass abhängig von den Korrekturdaten mittels der Steuervorrichtung die Ablenkung der Bearbeitungsstrahlung mittels der Ablenkungseinheit angepasst, insbesondere korrigiert wird.

Hierdurch werden die zuvor zu Anspruch 1 erläuterten Vorteile erzielt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Transportvorrichtung zum Transport des Werkstücks entlang einer nicht-geradlinigen Bewegungsbahn ausgebildet ist. Insbesondere liegt der Transport des Werkstücks auf einer gebogenen, insbesondere kreisförmigen Bewegungsbahn im Rahmen der Erfindung. Ebenso liegt das Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück im Rolle-zu-Rolle-Verfah- ren (R2R-Verfahren), insbesondere an einem bandförmigen Werkstück im Rahmen der Erfindung. Für eine Integration in einen Inline-Prozess ist es vorteilhaft, dass das die Transportvorrichtung zum Transport des Werkstücks auf einer geradlinigen Bewegungsbahn ausgebildet ist. Wie zuvor beschrieben ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sehr ortsgenaue Beaufschlagung des Werkstücks mit der Bearbeitungsstrahlung an dem gewünschten Ort auf der Oberfläche des Werkstücks. Dies lässt sich in besonders vorteilhafter Weise mit Optiken kombinieren, die durch große Numerische Apertur kleinere Strukturen erzeugen aber nur kleine Bildfelder aufweisen, insbesondere Mikrolinsen-Arrays oder Zylinderlinsen. Durch den Transport des Werkstücks ist es möglich, die kleinen Strukturen auch in großer Fläche ortstreu zu erzeugen. Es ist grundsätzlich bekannt, dass Zylinderlinsen in vorteilhafterweise zur Ausbildung von Strukturen an einem Werkstück mittels Bearbeitungsstrahlung verwendet werden können, wie beispielsweise in Khan et al. Formation of thin laser ablated contacts using cylindrical lens, https://doi.Org/10.1063/5.0056740, beschrieben.

Vorteilhafterweise ist daher im Strahlengang der Bearbeitungsstrahlung zwischen Ablenkeinheit und Werkstück ein optisches Element zur Fokussierung der Bearbeitungsstrahlung, insbesondere eine optische Linse, bevorzugt eine Zylinderlinse angeordnet. Das optische Element, bevorzugt die Zylinderlinse, ist bevorzugt nahe an dem Werkstück, insbesondere in einem Abstand kleiner 20 cm, weiter bevorzugt kleiner 10 cm, insbesondere kleiner 5 cm zu dem Werkstück angeordnet. Hierdurch können besonders schmale Strukturen ausgebildet werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale und bevorzugte Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück mittels Bearbeitungsstrahlung;

Figur 2 eine Draufsicht auf eine Sensoreinheit der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung;

Figur 3 eine Draufsicht auf ein bearbeitetes Werkstück und Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Sämtliche Figuren zeigen schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellungen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente.

Die in den Figuren 1 und 4 in Seitenansicht dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück mittels Bearbeitungsstrahlung sind zur Bearbeitung von Halbleitersubstraten mittels Laserstrahlung ausgebildet. Die Halbleitersubstrate stellen Precursor zur Herstellung von photovoltaischen Solarzellen dar. Die Precursor weisen ein als Siliziumwafer ausgebildetes Substrat auf, auf welchem an einer in den Figuren obenliegenden Bearbeitungsseite eine dielektrische Schicht, vorvorliegend eine Siliziumdioxidschicht, ausgebildet ist. Mittels der als Laserstrahlung ausgebildeten Bearbeitungsstrahlung werden durch Laserablation mehrere parallele, geradlinige Strukturen ausgebildet. Die Strukturen stellen somit linienartige Öffnungen der dielektrischen Schicht dar.

Das in Figur 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück mittels Bearbeitungsstrahlung weist eine Transportvorrichtung 1 zum Bewegen von Werkstücken 2, welche vorliegend wie zuvor beschrieben als Precursor zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle ausgebildet sind, auf. Die Transportvorrichtung 1 weist ein Förderband auf, auf welches die Werkstücke 2 aufgelegt und entsprechend der in den Figuren 1 und 4 gezeigten Pfeilrichtung von links nach rechts entlang einer geradlinigen Bewegungsbahn bewegt werden.

In den Figuren 1 und 4 ist jeweils eine Seitenansicht der Vorrichtungen gezeigt, sodass entsprechend lediglich jeweils ein Rand der flächig ausgebildeten Werkstücke 2 gezeigt ist.

Die Vorrichtung gemäß Figur 1 weist weiterhin eine als Laser ausgebildete Strahlungsquelle 3 auf, zum Erzeugen der als Laserstrahlung ausgebildeten Bearbeitungsstrahlung. Vorliegend ist der Laser als Festkörper-Laser ausgebildet mit einer Wellenlänge von 1064nm und einer Pulsdauer von 4ns. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Ablenkeinheit 4 auf, welche vorliegend einen motorisch drehbaren Spiegel aufweist, um einen Laserstrahl 3a der Strahlungsquelle 3 senkrecht zur Transportrichtung und senkrecht zu der obenliegen- den Bearbeitungsseite der Werkstücke 2 und somit senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1 abzulenken.

Die Vorrichtung weist weiterhin optische Sensoren auf:

Ein Lagesensor 5 ist in Transportrichtung vor dem Bereich der Vorrichtung angeordnet, an welchem eine Bearbeitung der Werkstücke 2 mittels dem Laserstrahl 3a erfolgt.

Der Lagesensor 5 weist eine Mehrzahl von Lichtschranken auf, welche senkrecht zur Transportrichtung und somit senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1 in einer geradlinigen Linie angeordnet sind.

Hierzu sind in einem Bereich der Transportvorrichtung 1 unter den durch die Transportvorrichtung transportierten Werkstücken 2 Spiegel angebracht. Das Transportmittel der Transportvorrichtung 1 , vorliegend das Förderband, ist derart ausgestaltet, dass im Bereich der Spiegel keine Elemente des Förderbandes des angeordnet sind, sodass die optische Wegstrecke zwischen in dem in Figur 1 oben angeordneten Gehäuse 5 des Lagesensors 5 und den in der Transportrichtung 1 angeordneten Spiegeln nur durch die Werkstücke 2 verdeckt wird.

Mittels des Lagesensors 5 wird somit der Zeitpunkt detektiert, an welchem eine in Transportrichtung vordere Kante des Werkstücks 2 den optischen Strahlengang der Lichtschranke verdeckt. Darüber hinaus kann über einen Zeitversatz der Verdeckung der einzelnen in einer geraden Linie senkrecht zur Transportrichtung angeordneten Lichtschranken auch eine Schrägstellung des Werkstücks detektiert werden, sofern die vordere Kante des Werkstücks nicht senkrecht zur Transportrichtung steht. Mittels des Lagesensors wird somit die absolute Lage des Werkstücks 2 relativ zu der Vorrichtung detektiert.

Die optischen Sensoren umfassen weiterhin ein Bewegungssensor-Array 6. Das Bewegungssensor-Array 6 weist eine Mehrzahl von optischen Trackingsenso- ren 6a auf, welche auf den Kreuzungspunkten eines vorliegend quadratischen Gitters angeordnet sind. In Figur 2 ist eine Draufsicht von oben auf das Bewe- gungssensor-Array 6 gezeigt, wobei die optischen Trackingsensoren jeweils als Kreis dargestellt sind. Exemplarisch ist der optische Trackingsensor 6a in der linken oberen Ecke mit einem Bezugszeichen versehen.

Die optischen Trackingsensoren sind vorliegend wie in Patent US 7,057,148 B2 beschrieben ausgebildet. Ein einzelner Trackingsensor besteht vorliegend aus einem optischen Detektor, mit vorliegend 30x30 Pixeln, einer integrierten Beleuchtung und einem Mikrocontroller der eine digitalen Signalprozessiereinheit zur Berechnung der Bewegungsdaten enthält.

Mittels der optischen Trackingsensoren des Bewegungssensor-Arrays 6 wird somit ab dem Zeitpunkt, an welchem die Lage des Werkstücks mittels des Lagesensors 5 erfasst wird, bis zumindest zu dem Zeitpunkt, an welchem die Bearbeitung des Werkstücks mit dem Laserstrahl 3a erfolgt, die Bewegung des Werkstücks 2 erfasst. Aufgrund der Vielzahl an optischen Trackingsensoren 6a kann durch Differenzen in der Bewegungsgeschwindigkeit und insbesondere Komponenten in der Bewegungsgeschwindigkeit, welche senkrecht zu der Transportrichtung stehen, eine zeitliche Bewegung des Werkstücks und ebenso auch eine Drehung des Werkstücks detektiert werden.

Der Erfassungsbereich der optischen Trackingsensoren 6a ist somit in Transportrichtung nach dem Erfassungsbereich des Lagesensors angeordnet.

In Figur 3 ist ein Werkstück 2 in Draufsicht von oben dargestellt, welches bereits vollständig bearbeitet wurde. Mittels der schwarzen parallelen Linien sind die Ausnehmungen gekennzeichnet, welche mittels Laserablation durch den Laserstrahl 3a erzeugt wurden. Während der Bearbeitung werden die geradlinigen Ausnehmungen parallel zur Transportrichtung erzeugt. Bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung kann der Laserstrahl wie zuvor beschrieben jedoch lediglich senkrecht zur Transportrichtung mittels der Ablenkeinheit 4 bewegt werden. Die Bewegung des Laserstrahls und die Ablation der dielektrischen Schicht zur Ausbildung der Ausnehmungen erfolgt jedoch mit einer erheblich höheren Geschwindigkeit, verglichen mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks 2 auf der Transportvorrichtung 1. Es können daher in sequenzielle Abfolge stets benachbarte Teilstücke der Strukturen erzeugt werden. Aufgrund einer Ausdehnung der mittels des Lasers erzeugten Ablationen auch parallel zur Bewegungsrichtung werden somit sukzessive bei jeder Struktur jeweils in Transportrichtung überlappende Ausnehmungen erzeugt, sodass eine durchgehende geradlinige Ausnehmung für jede Struktur ausgebildet wird.

Die Vorrichtung gemäß der in den Figuren 1 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele weist jeweils eine Steuervorrichtung 7 auf. Diese ist mit den optischen Sensoren zum Erfassen der Messdaten der optischen Sensoren verbunden und ebenso mit der Strahlungsquelle 3, um die Strahlerzeugung an- und abzuschalten sowie mit der Ablenkeinheit, um die Ablenkung des Laserstrahl 3a mitmittelst Ablenkeinheit zu steuern.

Die Verbindung mit dem Bewegungssensor-Array 6 ist aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit grafisch nicht dargestellt.

Die Vorrichtung gemäß Figur 1 ist zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet:

In ein Verfahrensschritt A wird ein Werkstück 2 auf der Transportvorrichtung 1 bereitgestellt. Verfahrensschritt B erfolgt ein Bewegen des Werkstücks 2 entlang der durch einen Pfeil gekennzeichneten geradlinigen Bewegungsbahn mittels der Transportvorrichtung 1 und ein Bearbeiten des Werkstücks 2 mittels der als Laserstrahl 3a ausgebildeten Bearbeitungsstrahlung, während das Werkstück 2 mittels der Transportvorrichtung 1 bewegt wird. Mittels der Steuervorrichtung 7 wird der Zeitpunkt der Bearbeitung und mittels der durch die Steuervorrichtung 7 gesteuerten optischen Ablenkeinheit 4 der Ort der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Bearbeitungsstrahlung gesteuert, um die in Figur 3 gezeigten geradlinigen, parallelen Strukturen auszubilden.

Wesentlich ist, dass in Verfahrensschritt B während der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Bearbeitungsstrahlung mit den Sensoren 5 und 6 Korrekturdaten des Werkstücks erfasst werden. Die Korrekturdaten umfassen vorliegend die mittels des Lagesensors 5 erfassten Positionsdaten sowie die mittels der optischen Trackingsensoren 6a des Bewegungssensors 6 erfassten Bewegungsdaten des Werkstücks 2.

Abhängig von den Korrekturdaten mittels der Steuervorrichtung wird der Zeitpunkt der Bearbeitung und/oder die Ablenkung der Bearbeitungsstrahlung mittels der Ablenkungseinheit 7 korrigiert.

Wird beispielsweise mittels der Mehrzahl an Lichtschranken des Lagesensors 5 detektiert, dass die vordere Kante des Werkstücks 2 nicht senkrecht, sondern schräg zur Transportrichtung steht, so wird entsprechend der Zeitpunkt zum Erzeugen der Strukturen verändert, da bei einem schräg in den Bearbeitungsbereich einlaufenden Werkstück 2 zunächst lediglich eine Struktur und anschließend eine zunehmende Anzahl von Strukturen ausgebildet werden, um einen gleichmäßigen Abstand des Beginns der Strukturen vom Rand des Werkstücks zu gewährleisten.

Darüber hinaus wird die Ablenkung des Laserstrahls 3a mittels der Ablenkeinheit 7 korrigiert, da die Strukturen entsprechend des mittels des Lagesensors 5 detektierten Winkels, in welchen die vordere Kante des Werkstücks 2 mit der Transportrichtung einschließt, im Bezugssystem der Bearbeitungsvorrichtung schräg verlaufende Strukturen ausgebildet werden müssen, um auf den Werkstück 2 Strukturen auszubilden, welche parallel zu den Seitenrändern bzw. senkrecht zu der vorderen Kante des Werkstücks 2 verlaufen.

In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Wesentliche Elemente und Funktionalitäten stimmen mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein. Zum Vermeiden von Wiederholungen wird nachfolgend daher lediglich auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen:

Der Lagesensor 5‘ der in Figur 4 gezeigten Vorrichtung ist als ortsauflösende Kamera ausgebildet, vorliegend mit einem CMOS-Chip.

Die Ablenkeinheit 4‘ der Vorrichtung gemäß Figur 4 weist zwei galvanometrische Spiegel auf, welche eine Ablenkung in beliebigen Raumrichtungen entlang der Bearbeitungsebene ermöglichen, sodass der Laserstrahl 3a nicht nur mit Korn- ponenten senkrecht zur Transportrichtung, sondern ebenso mit Komponenten parallel zur Transportrichtung der Transportvorrichtung 1 abgelenkt werden kann.

In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels wird eine Kombination aus einem Polygon-Spiegelrad und einem Galvanometer als Ablenkeinheit 4‘ verwendet, um den Strahl parallel zum Werkstück und senkrecht zur Bewegungsrichtung besonders schnell bewegen zu können. Die Korrektur der Bewegung entlang der Transportrichtung obliegt dann dem Galvanometer, während der Strahl senkrecht zur Transportrichtung gleichförmig bewegt wird. Ein Vorteil dieser Ausführung ist die Möglichkeit ein besonders großes Bearbeitungsfeld bei großer numerischer Apertur mit sehr hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit realisieren zu können.

Zusätzlich ist an der Ablenkeinheit 4 eine Fokussiereinrichtung 8 angeordnet, um den Laserstrahl 3a auf die in Figur 4 obenliegende Bearbeitungsseite des Werkstücks 2 zu fokussieren.

Weiterhin weist die Vorrichtung gemäß Figur 4 eine Höhenprofilmesseinheit 9 auf, um ein Höhenprofil der Bearbeitungsseite des Werkstücks 2 zu messen.

Lagesensor 5‘, Fokussiereinrichtung 8 sowie Höhenprofilmesseinheit 9 sind ebenfalls mit der Steuereinheit 7 verbunden.

Bei der in Figur 4 dargestellten Vorrichtung kann somit mittels des als Kamera ausgebildeten Lagesensors 5‘ in kontinuierlicher Abfolge ein Bild des Bearbeitungsbereichs aufgenommen werden. Mittels Bildanalyse wird eine vordere Kante des Werkstücks 2 detektiert. Mittels dieser Daten kann somit die Lage des Werkstücks 2 bei Einlaufen in den Bearbeitungsbereich der Vorrichtung erfasst werden und insbesondere auch eine Schrägstellung der einlaufenden vorderen Kante des Werkstücks 2, sofern diese nicht senkrecht zu der Transportrichtung der Transportvorrichtung 1 steht. Dies ermöglicht eine Korrektur wie bereits zu Ausführungsbeispiel 1 beschrieben.

Darüber hinaus ermöglicht die in Figur 4 gezeigte Vorrichtung, mittels des Lagesensor 5‘ die Lage der mittels der Bearbeitungsstrahlung erzeugten Strukturen zu detektieren. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen den Strukturen zueinander sowie der Abstand zu den Rändern des Werkstücks 2 vorgegeben. Mittels Bildanalyse kann während des Erstellens der Strukturen der Abstand zwischen den Strukturen sowie der Abstand zu den Rändern bestimmt werden. Sofern dieser nicht mit den vorgegebenen Abstandswerten übereinstimmend, erfolgt eine Korrektur der Ablenkung des Laserstrahls mittels der Ablenkeinheit 4‘ , um zumindest bei der nachfolgenden Bearbeitung die korrekten Abstände auszubilden.

Die Vorrichtung gemäß Figur 4 weist zusätzlich eine Höhenprofilmesseinheit 9 auf. Diese ist vorliegend ausgebildet, um ein zweidimensionales Höhenprofil des Werkstücks 2 zu erfassen. Hierzu ist die Höhenprofilmesseinheit vorliegend als Laser-Triangulations-Messkopf ausgebildet.

Das mittels der Höhenprofilmesseinheit 9 bestimmte Höhenprofil eines Werkstücks 2 wird an die Steuervorrichtung 7 übertragen und diese steuert die Fokussiereinrichtung 8 entsprechend, sodass der Fokus stets auf der durch das Höhenprofil an dem aktuellen Bearbeitungsort angegebenen Höhe und somit jeweils an der Oberfläche der Bearbeitungsseite des Werkstücks 2 liegt.

Die Vorrichtung gemäß Figur 4 weist zusätzlich das bereits zu Figur 1 beschriebene Bewegungssensor-Array 6 zur Erfassung von Bewegungsdaten auf. Es liegt somit redundante Information zu dem Ort und der Bewegung des Werkstücks 2 vor. Über Korrekturfunktionen, beispielsweise über arithmetische Mittelwertbildung kann so die Genauigkeit bei der Erfassung der Kenndaten des Werkstücks erhöht werden.

In einer Abwandlung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ausschließlich eine Erfassung von Kenndaten mittels des Lagesensor 5‘, welcher Positionsdaten der mittels der Bearbeitungsstrahlung an dem Werkstück erzeugten Struktur erfasst, vorliegend die Positionsdaten der mittels des Laserstrahls 3a erzeugten geradlinigen Ausnehmungen an dem Werkstück 2.

Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl 3a von der Ablenkungseinheit 4 auf eine Zylinderlinse 10 abgelenkt. Die Zylinderlinse 10 ist mit der Zylinderachse quer zur Transportrichtung ausgerichtet. Die Verwendung einer Zylinderlinse ermöglicht das Ausbilden besonders schmaler Strukturen, insbesondere schmaler Linien parallel zur Zylinderachse der Zylinderlinse. Die Zylinderlinse 10 weist eine besonders kurze Brennweite, vorlie- gend etwa 150 mm auf und kann so in besonders vorteilhafter Weise mit dem Transportsystem kombiniert werden, da durch die Bewegung des Werkstücks nur geringe Bewegung des Strahls in Transportrichtung gewährleistet werden muss. Da die zu bearbeitende Fläche entlang der Transportrichtung nicht eingeschränkt ist, können sehr kleine Strukturen auf großer Fläche realisiert werden. Der Abstand zwischen Zylinderlinse 10 und Werkstück 2 liegt im Bereich 1 cm bis 5 cm.

Bezuqszeichen liste

1 Transportvorrichtung 2 Werkstück

3 Strahlungsquelle

3a Laserstrahl

4, 4‘ Ablenkeinheit

5, 5‘ Lagesensor 6 Bewegungssensorarray

6a optische Trackingsensoren

7 Steuervorrichtung

8 Fokussiereinrichtung

9 Höhenprofilmesseinheit 10 Zylinderlinse