パターニング装置および薄膜除去工具
【課題】高い形成精度の薄膜を効率良く形成することのできるパターニング装置、および同装置に用いて好適な薄膜除去工具を提供する。
【解決手段】パターニング装置は、薄膜の一部をツール３０によって除去することにより、薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成する。ツール３０は、その先端部分の断面形状が二つの凸部３４とそれら凸部３４の間に形成された凹部３５とにより構成される形状に形成される。凸部３４の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに、凹部３５の内面には粗面加工が施される。凸部３４および凹部３５が円形状で延びる形状に形成される。パターニング装置はツール３０を回転させるツール回転機構を備える。
【解決手段】パターニング装置は、薄膜の一部をツール３０によって除去することにより、薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成する。ツール３０は、その先端部分の断面形状が二つの凸部３４とそれら凸部３４の間に形成された凹部３５とにより構成される形状に形成される。凸部３４の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに、凹部３５の内面には粗面加工が施される。凸部３４および凹部３５が円形状で延びる形状に形成される。パターニング装置はツール３０を回転させるツール回転機構を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池の製造過程において素材の表面に所定形状の薄膜を形成するパターニング装置、および同装置に設けられて薄膜の一部を除去する作業に用いられる薄膜除去工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、例えばＣＩＧＳ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ ＤｉＳｅｌｅｎｉｄｅ）薄膜を有する太陽電池などの薄膜太陽電池は、材質や形状の異なる複数の薄膜を平板形状の素材の上に積層することによって製造される。各薄膜の形成は次のような手順で行われる。すなわち、蒸着法などによって素材の表面に薄膜を形成した後に同薄膜の一部を除去することにより、素材の表面に予め定められた所定形状の薄膜が形成される。
【０００３】
従来、このようにして薄膜の一部を除去する作業を薄膜除去用の工具を用いて行うことが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置では、薄膜除去工具としてスクレイパーが用いられる。そして、このスクレイパーの移動位置を制御することにより、同スクレイパーによって薄膜の不要な部分が剥離および除去されて、所定形状の薄膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１５８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記装置では、スクレイパーによって薄膜の不要な部分を除去する際に、当然のことながら、その加工部分（詳しくは、スクレイパーと薄膜との接触部分）に、いわゆるカスが生じる。こうしたカスが加工部分に溜まると、これがスクレイパーによる薄膜の適正な除去を妨げる等して、同薄膜の形成精度を低下させるおそれがある。
【０００６】
そうした形成精度の低下を回避するためには、スクレイパーの動作を一時的に停止させたうえで加工部分に溜まったカスを取り除くといったクリーニング作業を定期的に行えばよい。ただし、こうしたクリーニング作業を行うと、その分だけ各薄膜の形成に要する時間が長くなるために、これが各薄膜の形成効率、ひいては太陽電池の製造効率の低下を招く一因となってしまう。
【０００７】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い形成精度の薄膜を効率良く形成することのできるパターニング装置、および同装置に用いて好適な薄膜除去工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
（手段）
請求項１に記載の発明は、素材の表面に予め形成された薄膜の一部を薄膜除去工具によって除去することにより、薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成するパターニング装置において、前記薄膜除去工具は、その先端部分の断面形状が二つの凸部とそれら凸部の間に形成された凹部とからなる形状をなし、且つ前記凸部の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに前記凹部の内面に粗面加工が施されてなり、且つ前記凸部および前記凹部が円弧形状で延びる形状に形成されてなり、前記装置は、前記円弧形状の中心を回転軸に前記薄膜除去工具を回転させる回転機構を有してなることをその要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターニング装置において、前記凹部は、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターニング装置において、前記薄膜除去工具は、前記二つの凸部および前記凹部が円形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のパターニング装置において、前記薄膜除去工具は、円板形状に形成されてなるとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で前記二つの凸部および前記凹部が形成されてなることをその要旨とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターニング装置において、前記回転機構は、前記薄膜除去工具による前記薄膜の除去に際して同薄膜除去工具を回転させるものであることをその要旨とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターニング装置において、当該装置は、前記予め形成された薄膜の複数箇所を連続して加工するものであり、前記回転機構は、前記薄膜除去工具による前記薄膜の除去に際して同薄膜除去工具の回転を停止させるものであり、特定箇所の薄膜の除去が完了した後に他の箇所の薄膜を除去するべく前記薄膜除去工具を移動させる際に、同薄膜除去工具を所定角度だけ回転させるものであることをその要旨とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成するべく、素材の表面に予め形成された薄膜の一部を除去する薄膜除去工具において、先端部分の断面形状が二つの凸部とそれら凸部の間に形成された凹部とからなる形状をなし、且つ前記凸部の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに前記凹部の内面に粗面加工が施されてなり、且つ前記凸部および前記凹部が円弧形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の薄膜除去工具において、前記凹部は、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の薄膜除去工具において、前記二つの凸部および前記凹部は円形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか一項に記載の薄膜除去工具において、当該工具は、円板形状に形成されてなるとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で前記二つの凸部および前記凹部が形成されてなることをその要旨とする。
（作用効果）
請求項１または７に記載の発明の構成によれば、薄膜に食い込ませた状態での薄膜除去工具の移動を通じて、薄膜の除去するべき部分の両端を二つの凸部の突端によって切断するとともにそれら凸部間の薄膜を凹部の内面（粗面）に付着させることにより、薄膜の予め定められた部分を精度よく除去することができる。そして、薄膜除去工具による薄膜の除去を行う際に同薄膜除去工具を回転させることにより、薄膜除去工具の一部位のみを用いるのではなく多数の部位を用いて薄膜の除去を行うことができるようになる。そのため、加工に際して生じるカスによる影響を小さく抑えたうえで薄膜除去工具による薄膜の除去を行うことができるようになり、所定形状の薄膜を高い形成精度で形成することができるようになる。しかも、カスの除去のために薄膜の除去を一時的に停止させるとの作業の実行頻度を低くする、あるいは同作業そのものを省略することができる。そのため、所定形状の薄膜の形成にかかる作業時間の短縮を図ることができ、同薄膜を効率良く形成することができる。
【００１６】
請求項２または８に記載の発明の構成によれば、薄膜除去工具の凹部における上記凸部に隣接する部分を薄膜に食い込ませつつ同凸部による薄膜の切断を行うことができる。そのため、薄膜の除去するべき部分の両端が凹部の内面に引っ掛かり易くなり、同部分を凹部の内面に付着させて除去するとの作業を好適に行うことができるようになる。
【００１７】
請求項３または９に記載の発明の構成によれば、薄膜除去工具において薄膜の除去に用いることのできる部位をごく多くすることができる。しかも、回転させた状態で実行される加工を通じて薄膜除去工具の凸部および凹部を形成することができ、同薄膜除去工具の製造を容易に行うことができる。
【００１８】
請求項４または１０に記載の発明の構成によれば、回転させた状態で行われる加工を通じて薄膜除去工具の全体を形成することができ、その製造をより容易に行うことができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明の構成によれば、加工部分（薄膜除去工具が薄膜に食い込む部分）から前記カスを取り除きつつ薄膜除去工具による薄膜の除去を行うことができ、カスによる影響を小さく抑えたうえで薄膜除去工具による薄膜の除去を行うことができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明の構成によれば、予め形成された薄膜の複数箇所を薄膜除去工具の異なる部分を用いてそれぞれ除去することができるようになる。そのため、薄膜除去工具の一部分のみを用いて複数箇所の薄膜を除去する構成と比較して、前記カスによる影響を小さく抑えたうえで薄膜除去工具による薄膜の除去を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高い形成精度の薄膜を効率良く形成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】［ａ］および［ｂ］本発明を具体化した一実施の形態にかかるパターニング装置の概略構成を示す略図。
【図２】［ａ］〜［ｅ］薄膜太陽電池の各製造工程を示す略図。
【図３】パターニングの一例を示す平面図。
【図４】［ａ］および［ｂ］ツールの側面図。
【図５】第３工程における加工部分の断面図。
【図６】クリーンアップ部の配設態様を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかるパターニング装置および薄膜除去工具を具体化した一実施の形態について説明する。
ここでは先ず、本実施の形態にかかるパターニング装置の概略構成について説明する。
【００２４】
図１［ａ］および［ｂ］に、本実施の形態にかかるパターニング装置の側面構造を示す。なお図１［ｂ］は、同図［ａ］における矢印Ａ方向から見たパターニング装置の側面構造を示している。
【００２５】
同図１に示すように、ベース部１１には移動テーブル１２が設けられている。この移動テーブル１２には加工対象物（ワークＷ）が固定される。この移動テーブル１２はリニアモータ１３を介してベース部１１に取り付けられている。本実施の形態にかかる装置は、このリニアモータ１３の作動制御を通じて、移動テーブル１２（およびこれに固定されたワークＷ）を上記ベース部１１に対して所定の方向（同図［ｂ］中にＹ軸で示す方向）に移動させることの可能な構造になっている。
【００２６】
そして本実施の形態にかかる装置による加工に際しては、リニアモータ１３の作動制御を通じて移動テーブル１２を移動させることにより、ワークＷの表面にツール３０の先端が食い込んだ状態で同ツール３０が移動するようになって、ワークＷの表面に所定の方向（上記Ｙ軸方向）において直線状に延びる溝が形成される。
【００２７】
ベース部１１には装置本体１４が設けられており、同装置本体１４には複数（本実施の形態では五つ）のツールユニット１５が設けられている。
それらツールユニット１５のヘッド部１５ａには、ワークＷを加工するためのツール３０や、同ツール３０を回転させるための回転モータを有するツール回転機構１６、該ツール３０を清掃するためのクリーンアップ部１７などが設けられている。
【００２８】
また各ツールユニット１５のアーム部１５ｂは共用のツール駆動部１８を介して装置本体１４に取り付けられている。ツール駆動部１８は、各ツールユニット１５を装置本体１４に対して第１の方向（同図［ａ］にＸ軸で示す方向）に移動させるためのリニアモータ１８ａと第２の方向（同図［ａ］にＺ軸で示す方向）に移動させるためのリニアモータ１８ｂとを備えている。本実施の形態にかかる装置は、このツール駆動部１８（詳しくは、そのリニアモータ１８ａ，１８ｂ）の作動制御を通じて、各ツールユニット１５を装置本体１４に対して二方向（第１の方向および第２の方向）にそれぞれ移動させることの可能な構造になっている。
【００２９】
そして本実施の形態にかかる装置による加工に際しては、各ツール３０による上記溝の形成に先立って、それらツール３０の先端が予め定められた所望の位置でワークＷの表面に食い込んだ状態になるように、ツール駆動部１８の作動制御を通じて各ツールユニット１５を移動させる。これにより、その後のリニアモータ１３の作動制御を通じた移動テーブル１２の移動に伴って、ワークＷの表面の所定の位置に溝が形成されるようになる。
【００３０】
なお、各ツールユニット１５のアーム部１５ｂにはダンパユニット１９が設けられている。本実施の形態にかかる装置では、このダンパユニット１９の作動制御を通じて、ワークＷに対するツール３０の接触圧力が同ワークＷの加工に適した範囲内に収まるように調節される。
【００３１】
本実施の形態にかかる装置は、例えばマイクロコンピュータを備えて構成される電子制御ユニット２０を備えており、この電子制御ユニット２０にはリニアモータ１３やツール回転機構１６、ツール駆動部１８、ダンパユニット１９などが接続されている。そして、電子制御ユニット２０は、それらリニアモータ１３、ツール回転機構１６、ツール駆動部１８およびダンパユニット１９の作動制御を統括して実行する。
【００３２】
次に、本実施の形態にかかる装置を用いて製造される薄膜太陽電池の製造手順について説明する。
図２は、薄膜太陽電池の製造過程における各工程を示している。
【００３３】
なお図２にあっては、理解を容易にするために薄膜太陽電池を構成する各層の形状を単純化して示しており、各層の形状は実際のものとは異なる。
薄膜太陽電池の製造に際しては先ず、その第１工程において、図２［ａ］に示すように、ガラス基板４１の一方の面全体を覆うように裏面電極層４２（モリブデン［Ｍｏ］の膜）が形成される。この裏面電極層４２はスパッタリング加工などによって形成される。そして、レーザ加工によって裏面電極層４２の一部を除去することによって同裏面電極層４２を所定の形状に形成するといった、いわゆるパターニングが行われる。なお、このレーザ加工によるパターニングは本実施の形態にかかる装置以外の装置を用いて行われる。
【００３４】
その後の第２工程においては、図２［ｂ］に示すように、ガラス基板４１における上記裏面電極層４２が形成された側の面を覆うように光吸収層４３（ＣＩＧＳの膜）が形成されるとともに、同光吸収層４３を覆うようにバッファ層４４（硫化カドニウム［ＣｄＳ］を主成分とする膜）が形成される。なお上記光吸収層４３はセレン化法や多元蒸着法などを用いて形成され、バッファ層４４はスパッタリング加工や化学析出法によって形成される。
【００３５】
その後の第３工程では、図２［ｃ］に示すように、光吸収層４３およびバッファ層４４の一部を除去することによってそれら光吸収層４３およびバッファ層４４を所定の形状に形成するといったパターニングが行われる。なお、このパターニングは本実施の形態にかかる装置を用いて行われる。本実施の形態にかかる装置によるパターニングの詳細については後述する。
【００３６】
その後の第４工程においては、図２［ｄ］に示すように、ガラス基板４１における上記光吸収層４３やバッファ層４４が形成された側の面を覆うように透明電極層４５（酸化亜鉛［ＺｎＯ］を主成分とする膜）が形成される。なお、この透明電極層４５はスパッタリング加工や化学気相成長法などにより形成される。
【００３７】
その後の第５工程では、図２［ｅ］に示すように、光吸収層４３、バッファ層４４、および透明電極層４５の一部を除去することによって各層４３，４４，４５を所定の形状に形成するといったパターニングが行われる。なお、このパターニングについても本実施の形態にかかる装置が用いられる。また、レーザ加工により、裏面電極層４２、光吸収層４３、バッファ層４４、および透明電極層４５の一部を除去することによって各層４２，４３，４４，４５を所定の形状に形成するとのパターニングが行われる。このレーザ加工によるパターニングは、本実施の形態にかかる装置以外の装置を用いて行われる。
【００３８】
上述した各工程におけるパターニングでは、図３に一例を示すように、ワークＷの薄膜を所定の形状に形成するべく、同ワークＷの表面において平行に延びる複数の溝Ｂが形成される。そして本実施の形態にかかる装置によるパターニングでは、そうした溝Ｂの形成が前記ツール３０（図１参照）を用いて行われる。
【００３９】
以下、本実施の形態の装置にかかるツール３０について詳細に説明する。
図４［ａ］および［ｂ］は共にツール３０の側面構造を示しており、同図［ａ］は同図［ｂ］における矢印Ｃ方向から見たツール３０の側面構造を示している。
【００４０】
図４に示すように、ツール３０の本体部３１は円板形状に形成されており、同本体部３１の中央部分には貫通孔３２が形成されている。この貫通孔３２はツール３０をツールユニット１５（図１参照）に取り付ける際に用いられる。
【００４１】
ツール３０には、その周囲の全周にわたって延びる円形状の加工部３３が形成されている。この加工部３３は、図４［ｂ］の一部を拡大して示すように、先端部分の断面形状が所定間隔（例えば数十μｍ〜百数十μｍ）をおいた位置に形成される二つの凸部３４とそれら凸部３４の間に形成された凹部３５とにより構成される形状となるように形成されている。この加工部３３の各凸部３４はその突端が鋭角になる形状にそれぞれ形成されており、上記凹部３５はその底面の断面が所定の深さ（例えば数μｍ）のＣ字形状になる形状に形成されている。また、凹部３５の内面にはワイヤ放電加工法などを用いて粗面加工が施されている。
【００４２】
そして本実施の形態では、前記した第３工程と第５工程（図２参照）におけるパターニングが次のようにして実行される。すなわち、ツール駆動部１８（図１）の作動制御を通じて各ツールユニット１５を所望の位置に移動させた後に、リニアモータ１３の作動制御を通じて、ツール３０の先端をワークＷに食い込ませた状態で前記移動テーブル１２をワークＷともども同ツール３０の径方向（図１［ｂ］におけるＹ軸方向）に移動させるとの作業が繰り返し実行される。これにより、ワークＷの表面に平行に延びる複数の溝Ｂ（図３参照）が形成されるようになる。
【００４３】
以下、上記ツール３０よる加工態様について説明する。
図５は、そうした加工態様の一例として、前記第３工程における加工部分（ツール３０の先端がワークＷに食い込む部分）の断面構造を示している。
【００４４】
同図５から明らかなように、ツール３０が移動すると各凸部３４の突端により、素材としてのワークＷの表面に形成された薄膜（第３工程では光吸収層４３およびバッファ層４４）の除去するべき部分Ｄ（具体的には、前記溝Ｂ［図３参照］になる部分）の両端が切断される。そして、そのように切断された部分に挟まれた部分をツール３０の凹部３５の内面に引っ掛けたり同ツール３０の移動に伴って引っ張ったりして裏面電極層４２から剥ぎ取ることによってワークＷから除去する。このように本実施の形態では、薄膜の除去するべき部分Ｄの両端を切断しつつその間の部分を除去するといったように薄膜の除去を行うことができ、同部分Ｄを精度よく除去することができる。
【００４５】
なお、こうしたツール３０による薄膜の除去に際しては、前記ダンパユニット１９（図１参照）の作動制御を通じて、同ツール３０の各凸部３４によって裏面電極層４２を傷つけることなく薄膜のみが切断されるようにツール３０とワークＷとの接触圧力が調節される。
【００４６】
また本実施の形態では、ツール３０の凹部３５の内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されている。これにより、ツール３０の凸部３４による薄膜の切断を、凹部３５における凸部３４に隣接した部分を薄膜に食い込ませつつ行うことができるようになる。そのため、薄膜の除去するべき部分Ｄの両端が凹部３５の内面に引っ掛かり易くなり、同部分Ｄを凹部３５の内面に付着させて除去するとの作業を好適に行うことができるようになる。
【００４７】
さらに本実施の形態では、ツール３０による薄膜の除去が、円板形状のツール３０の中心を回転軸として同ツール３０を前記ツール回転機構１６によって回転させた状態で行われる。このツール３０の回転方向としては、図６に示すように、同ツール３０の移動方向における前方側の部分が上方に移動するようになる回転方向（同図中に矢印Ｅで示す方向）が設定されている。そのためツール３０による加工によって生じるカスが同ツール３０の回転によって順次上方に持ち上げられるようになり、同カスを、ツール３０の凹部３５（図５）と裏面電極層４２との間を通過させることなく加工部分から適切に排除することができるようになる。しかも、薄膜の除去に、ツール３０の加工部３３の一部位のみが用いられるのではなく多数の部位が用いられるようになる。そのため、ツール３０による加工に際してカスが凹部３５に付着するとはいえ、その付着による影響を小さく抑えたうえで同ツール３０による薄膜の除去を行うことができる。したがって、所定形状の薄膜を高い形成精度で形成することができるようになる。
【００４８】
ツール３０が円板形状に形成されるとともにその周囲の全周にわたって加工部３３が形成されているために、薄膜の除去に用いることの可能な部分をごく多くすることができ、同ツール３０を使いやすいものにすることができる。また、ツール３０による薄膜の除去に際して加工部３３への単位面積当たりのカスの付着量を少なくすることができ、これによりカスによる影響が小さくなるためにツール３０を長い期間にわたり連続して使用することができるようになる。さらには、各凸部３４や凹部３５を備えたツール３０自体を、回転させた状態で実行される加工を通じて形成することができ、同ツール３０の製造を容易に行うことができる。
【００４９】
また本実施の形態では、ツールユニット１５（図１参照）の内部に前記クリーンアップ部１７（図６）が設けられており、このクリーンアップ部１７はツール３０の上方において同ツール３０と接するように設けられている。クリーンアップ部１７は、ツール３０の加工部３３に付着したカスを払い落とすためのブラシ（図示略）と同カスを吸引するための吸引ダクト２１とを備えている。そして、ツール３０の加工部３３に付着したカスは、上記クリーンアップ部１７を通過する際に除去される。
【００５０】
このように本実施の形態では、ツール３０に付着したカスが同ツール３０の回転に伴ってクリーンアップ部１７を通過する際に順次除去される。そのため、ツール３０の加工部３３に付着したカスの除去のために同ツール３０による薄膜の除去を一時的に停止させるとの作業を行う必要がなく、そうした作業が必要になる装置と比較して所定形状の薄膜の形成にかかる作業時間の短縮を図ることができ、同薄膜を効率良く形成することができる。
【００５１】
また、円板形状のツール３０を回転させた状態で同ツール３０による薄膜の除去が行われるために、ツール３０によって薄膜を除去する部分（加工部分）と異なる位置において同ツール３０に付着したカスを取り除くことができる。そのため、そうしたカスを取り除くための装置（本実施の形態では、クリーンアップ部１７）の形状や配設位置についての自由度を高くすることができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）ツール３０の凸部３４の突端によって薄膜の除去するべき部分の両端を切断するとともにそれら凸部３４間の薄膜を凹部３５の内面に付着させることにより、薄膜の予め定められた部分を精度よく除去することができる。そして、ツール３０による薄膜の除去を行う際に同ツール３０を回転させることにより、ツール３０の一部位のみを用いるのではなく多数の部位を用いて薄膜の除去を行うことができる。そのため、加工に際して生じるカスによる影響を小さく抑えたうえでツール３０による薄膜の除去を行うことができるようになり、所定形状の薄膜を高い形成精度で形成することができるようになる。しかも、ツール３０の加工部３３に付着したカスの除去のために同ツール３０による薄膜の除去を一時的に停止させるとの作業を行う必要がなく、そうした作業が必要になる装置と比較して所定形状の薄膜の形成にかかる作業時間の短縮を図ることができ、同薄膜を効率良く形成することができる。
【００５３】
（２）ツール３０の凹部３５を、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成した。そのため、ツール３０の凹部３５における上記凸部３４に隣接する部分を薄膜に食い込ませつつ、同凸部３４による薄膜の切断を行うことができる。そのため、薄膜の除去するべき部分の両端が凹部３５の内面に引っ掛かり易くなり、薄膜の除去するべき部分を凹部３５の内面に付着させて除去するとの作業を好適に行うことができる。
【００５４】
（３）ツール３０の二つの凸部３４および凹部３５を円形状で延びる形状に形成した。そのため、ツール３０において薄膜の除去に用いることのできる部位をごく多くすることができる。しかも、回転させた状態で実行される加工を通じてツール３０の凸部３４および凹部３５を形成することができ、同ツール３０の製造を容易に行うことができる。
【００５５】
（４）ツール３０の本体部３１を円板形状に形成するとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で二つの凸部３４および凹部３５を形成した。そのため、回転させた状態で行われる加工を通じてツール３０の全体を形成することができ、その製造をより容易に行うことができる。
【００５６】
（５）ツール３０による薄膜の除去に際して同ツール３０をツール回転機構１６によって回転させるようにした。そのため、ツール３０の先端が薄膜に食い込んだ部分（加工部分）からカスを取り除きつつ同ツール３０による薄膜の除去を行うことができ、カスによる影響を小さく抑えたうえでツール３０による薄膜の除去を行うことができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・クリーンアップ部１７に代えて、ツール３０の加工部３３に付着したカスを適正に取り除くことができるものであれば、例えばツール３０の加工部３３に付着したカスを粘着テープに付着させて取り除くものなど、任意の構成のものを採用することができる。
【００５８】
・ツール３０の凹部３５の内面を粗面にするための加工方法としては、ワイヤ放電加工法に限らず、例えばコーティング加工法など、任意の加工方法を採用することができる。
・ツール３０によって薄膜を除去するときにおける同ツール３０の回転態様は任意に変更することができる。例えば、ツール３０の移動方向における後方側の部分が下方に移動するようになる回転方向に同ツール３０を回転させるようにしてもよい。こうした構成によれば、加工によって生じたカスをツール３０の進行方向における後方側に排除することができる。また同構成において、ワークＷの表面を転がるようにツール３０を回転させるようにしてもよい。こうした構成では、ツール３０の凸部３４によって裏面電極層４２が擦られることがなくなり、同裏面電極層４２に傷が付くことを抑えることができる。
【００５９】
・ツール３０の回転を停止させた状態で同ツール３０による薄膜の除去を行うようにしてもよい。この場合には、特定箇所の薄膜の除去が完了した後に他の箇所の薄膜を除去するべくツール３０を移動させる際に、ツール回転機構１６によって同ツール３０を所定角度（例えば数十度）だけ回転させるようにすればよい。こうした構成によれば、複数箇所の薄膜をツール３０の異なる部分を用いてそれぞれ除去することができるようになる。そのため、ツール３０の一部分のみを用いて複数箇所の薄膜を除去する構成と比較して、加工部分に付着するカスの量を少なくすることができ、カスによる影響を小さく抑えたうえでツール３０による薄膜の除去を行うことができる。
【００６０】
・ツール３０の凹部３５の形状は、薄膜を適正に除去することのできる形状であれば、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に限らず、任意に変更することができる。例えば幅方向における中央部分の深さが他の部分より浅い形状の凹部を形成したり、延設方向に沿って延びる複数の突起を底部に備えた凹部を形成したりすることができる。
【００６１】
・円板形状の素材の外周に二つの凸部３４および凹部３５を形成することによってツール３０を形成することの他、外周の先端が鋭角をなす形状に形成された二枚の円板と外周に粗面加工が施された円板とを各別に形成するとともにそれら円板を互いに貼り付けるなどして一体化することによってツール３０を形成することもできる。
【００６２】
・ツール３０として円板形状のものを採用することに限らず、例えば半円形状のものや扇形状のものなど、外面の一部が円弧をなす他の形状のものを採用してもよい。この場合、外面における円弧形状の部分に凸部および凹部を形成すればよい。こうした構成によっても、上記（１）、（２）、（５）に準じた効果を得ることができる。
【００６３】
・本発明は、薄膜の除去に際してワークともども移動テーブルを移動させる装置に限らず、ツールユニットや装置本体を移動させる装置にも適用することができる。また、薄膜の除去に先立ってワークに対するツールユニットの移動位置を予め定められた位置に変更する際に、ツールユニットを移動させる装置に限らず、移動テーブルを移動させる装置にも、本発明は適用可能である。
【００６４】
・本発明は、実施の形態に記載した薄膜太陽電池以外の薄膜太陽電池の製造に用いられる装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１１…ベース部、１２…移動テーブル、１３…リニアモータ、１４…装置本体、１５…ツールユニット、１５ａ…ヘッド部、１５ｂ…アーム部、１６…ツール回転機構、１７…クリーンアップ部、１８…ツール駆動部、１８ａ，１８ｂ…リニアモータ、１９…ダンパユニット、２０…電子制御ユニット、２１…吸引ダクト、３０…ツール（薄膜除去工具）、３１…本体部、３２…貫通孔、３３…加工部、３４…凸部、３５…凹部、４１…ガラス基板、４２…裏面電極層、４３…光吸収層、４４…バッファ層、４５…透明電極層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池の製造過程において素材の表面に所定形状の薄膜を形成するパターニング装置、および同装置に設けられて薄膜の一部を除去する作業に用いられる薄膜除去工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、例えばＣＩＧＳ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ ＤｉＳｅｌｅｎｉｄｅ）薄膜を有する太陽電池などの薄膜太陽電池は、材質や形状の異なる複数の薄膜を平板形状の素材の上に積層することによって製造される。各薄膜の形成は次のような手順で行われる。すなわち、蒸着法などによって素材の表面に薄膜を形成した後に同薄膜の一部を除去することにより、素材の表面に予め定められた所定形状の薄膜が形成される。
【０００３】
従来、このようにして薄膜の一部を除去する作業を薄膜除去用の工具を用いて行うことが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置では、薄膜除去工具としてスクレイパーが用いられる。そして、このスクレイパーの移動位置を制御することにより、同スクレイパーによって薄膜の不要な部分が剥離および除去されて、所定形状の薄膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１５８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記装置では、スクレイパーによって薄膜の不要な部分を除去する際に、当然のことながら、その加工部分（詳しくは、スクレイパーと薄膜との接触部分）に、いわゆるカスが生じる。こうしたカスが加工部分に溜まると、これがスクレイパーによる薄膜の適正な除去を妨げる等して、同薄膜の形成精度を低下させるおそれがある。
【０００６】
そうした形成精度の低下を回避するためには、スクレイパーの動作を一時的に停止させたうえで加工部分に溜まったカスを取り除くといったクリーニング作業を定期的に行えばよい。ただし、こうしたクリーニング作業を行うと、その分だけ各薄膜の形成に要する時間が長くなるために、これが各薄膜の形成効率、ひいては太陽電池の製造効率の低下を招く一因となってしまう。
【０００７】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い形成精度の薄膜を効率良く形成することのできるパターニング装置、および同装置に用いて好適な薄膜除去工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
（手段）
請求項１に記載の発明は、素材の表面に予め形成された薄膜の一部を薄膜除去工具によって除去することにより、薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成するパターニング装置において、前記薄膜除去工具は、その先端部分の断面形状が二つの凸部とそれら凸部の間に形成された凹部とからなる形状をなし、且つ前記凸部の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに前記凹部の内面に粗面加工が施されてなり、且つ前記凸部および前記凹部が円弧形状で延びる形状に形成されてなり、前記装置は、前記円弧形状の中心を回転軸に前記薄膜除去工具を回転させる回転機構を有してなることをその要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターニング装置において、前記凹部は、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターニング装置において、前記薄膜除去工具は、前記二つの凸部および前記凹部が円形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のパターニング装置において、前記薄膜除去工具は、円板形状に形成されてなるとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で前記二つの凸部および前記凹部が形成されてなることをその要旨とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターニング装置において、前記回転機構は、前記薄膜除去工具による前記薄膜の除去に際して同薄膜除去工具を回転させるものであることをその要旨とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターニング装置において、当該装置は、前記予め形成された薄膜の複数箇所を連続して加工するものであり、前記回転機構は、前記薄膜除去工具による前記薄膜の除去に際して同薄膜除去工具の回転を停止させるものであり、特定箇所の薄膜の除去が完了した後に他の箇所の薄膜を除去するべく前記薄膜除去工具を移動させる際に、同薄膜除去工具を所定角度だけ回転させるものであることをその要旨とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成するべく、素材の表面に予め形成された薄膜の一部を除去する薄膜除去工具において、先端部分の断面形状が二つの凸部とそれら凸部の間に形成された凹部とからなる形状をなし、且つ前記凸部の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに前記凹部の内面に粗面加工が施されてなり、且つ前記凸部および前記凹部が円弧形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の薄膜除去工具において、前記凹部は、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の薄膜除去工具において、前記二つの凸部および前記凹部は円形状で延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか一項に記載の薄膜除去工具において、当該工具は、円板形状に形成されてなるとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で前記二つの凸部および前記凹部が形成されてなることをその要旨とする。
（作用効果）
請求項１または７に記載の発明の構成によれば、薄膜に食い込ませた状態での薄膜除去工具の移動を通じて、薄膜の除去するべき部分の両端を二つの凸部の突端によって切断するとともにそれら凸部間の薄膜を凹部の内面（粗面）に付着させることにより、薄膜の予め定められた部分を精度よく除去することができる。そして、薄膜除去工具による薄膜の除去を行う際に同薄膜除去工具を回転させることにより、薄膜除去工具の一部位のみを用いるのではなく多数の部位を用いて薄膜の除去を行うことができるようになる。そのため、加工に際して生じるカスによる影響を小さく抑えたうえで薄膜除去工具による薄膜の除去を行うことができるようになり、所定形状の薄膜を高い形成精度で形成することができるようになる。しかも、カスの除去のために薄膜の除去を一時的に停止させるとの作業の実行頻度を低くする、あるいは同作業そのものを省略することができる。そのため、所定形状の薄膜の形成にかかる作業時間の短縮を図ることができ、同薄膜を効率良く形成することができる。
【００１６】
請求項２または８に記載の発明の構成によれば、薄膜除去工具の凹部における上記凸部に隣接する部分を薄膜に食い込ませつつ同凸部による薄膜の切断を行うことができる。そのため、薄膜の除去するべき部分の両端が凹部の内面に引っ掛かり易くなり、同部分を凹部の内面に付着させて除去するとの作業を好適に行うことができるようになる。
【００１７】
請求項３または９に記載の発明の構成によれば、薄膜除去工具において薄膜の除去に用いることのできる部位をごく多くすることができる。しかも、回転させた状態で実行される加工を通じて薄膜除去工具の凸部および凹部を形成することができ、同薄膜除去工具の製造を容易に行うことができる。
【００１８】
請求項４または１０に記載の発明の構成によれば、回転させた状態で行われる加工を通じて薄膜除去工具の全体を形成することができ、その製造をより容易に行うことができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明の構成によれば、加工部分（薄膜除去工具が薄膜に食い込む部分）から前記カスを取り除きつつ薄膜除去工具による薄膜の除去を行うことができ、カスによる影響を小さく抑えたうえで薄膜除去工具による薄膜の除去を行うことができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明の構成によれば、予め形成された薄膜の複数箇所を薄膜除去工具の異なる部分を用いてそれぞれ除去することができるようになる。そのため、薄膜除去工具の一部分のみを用いて複数箇所の薄膜を除去する構成と比較して、前記カスによる影響を小さく抑えたうえで薄膜除去工具による薄膜の除去を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高い形成精度の薄膜を効率良く形成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】［ａ］および［ｂ］本発明を具体化した一実施の形態にかかるパターニング装置の概略構成を示す略図。
【図２】［ａ］〜［ｅ］薄膜太陽電池の各製造工程を示す略図。
【図３】パターニングの一例を示す平面図。
【図４】［ａ］および［ｂ］ツールの側面図。
【図５】第３工程における加工部分の断面図。
【図６】クリーンアップ部の配設態様を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかるパターニング装置および薄膜除去工具を具体化した一実施の形態について説明する。
ここでは先ず、本実施の形態にかかるパターニング装置の概略構成について説明する。
【００２４】
図１［ａ］および［ｂ］に、本実施の形態にかかるパターニング装置の側面構造を示す。なお図１［ｂ］は、同図［ａ］における矢印Ａ方向から見たパターニング装置の側面構造を示している。
【００２５】
同図１に示すように、ベース部１１には移動テーブル１２が設けられている。この移動テーブル１２には加工対象物（ワークＷ）が固定される。この移動テーブル１２はリニアモータ１３を介してベース部１１に取り付けられている。本実施の形態にかかる装置は、このリニアモータ１３の作動制御を通じて、移動テーブル１２（およびこれに固定されたワークＷ）を上記ベース部１１に対して所定の方向（同図［ｂ］中にＹ軸で示す方向）に移動させることの可能な構造になっている。
【００２６】
そして本実施の形態にかかる装置による加工に際しては、リニアモータ１３の作動制御を通じて移動テーブル１２を移動させることにより、ワークＷの表面にツール３０の先端が食い込んだ状態で同ツール３０が移動するようになって、ワークＷの表面に所定の方向（上記Ｙ軸方向）において直線状に延びる溝が形成される。
【００２７】
ベース部１１には装置本体１４が設けられており、同装置本体１４には複数（本実施の形態では五つ）のツールユニット１５が設けられている。
それらツールユニット１５のヘッド部１５ａには、ワークＷを加工するためのツール３０や、同ツール３０を回転させるための回転モータを有するツール回転機構１６、該ツール３０を清掃するためのクリーンアップ部１７などが設けられている。
【００２８】
また各ツールユニット１５のアーム部１５ｂは共用のツール駆動部１８を介して装置本体１４に取り付けられている。ツール駆動部１８は、各ツールユニット１５を装置本体１４に対して第１の方向（同図［ａ］にＸ軸で示す方向）に移動させるためのリニアモータ１８ａと第２の方向（同図［ａ］にＺ軸で示す方向）に移動させるためのリニアモータ１８ｂとを備えている。本実施の形態にかかる装置は、このツール駆動部１８（詳しくは、そのリニアモータ１８ａ，１８ｂ）の作動制御を通じて、各ツールユニット１５を装置本体１４に対して二方向（第１の方向および第２の方向）にそれぞれ移動させることの可能な構造になっている。
【００２９】
そして本実施の形態にかかる装置による加工に際しては、各ツール３０による上記溝の形成に先立って、それらツール３０の先端が予め定められた所望の位置でワークＷの表面に食い込んだ状態になるように、ツール駆動部１８の作動制御を通じて各ツールユニット１５を移動させる。これにより、その後のリニアモータ１３の作動制御を通じた移動テーブル１２の移動に伴って、ワークＷの表面の所定の位置に溝が形成されるようになる。
【００３０】
なお、各ツールユニット１５のアーム部１５ｂにはダンパユニット１９が設けられている。本実施の形態にかかる装置では、このダンパユニット１９の作動制御を通じて、ワークＷに対するツール３０の接触圧力が同ワークＷの加工に適した範囲内に収まるように調節される。
【００３１】
本実施の形態にかかる装置は、例えばマイクロコンピュータを備えて構成される電子制御ユニット２０を備えており、この電子制御ユニット２０にはリニアモータ１３やツール回転機構１６、ツール駆動部１８、ダンパユニット１９などが接続されている。そして、電子制御ユニット２０は、それらリニアモータ１３、ツール回転機構１６、ツール駆動部１８およびダンパユニット１９の作動制御を統括して実行する。
【００３２】
次に、本実施の形態にかかる装置を用いて製造される薄膜太陽電池の製造手順について説明する。
図２は、薄膜太陽電池の製造過程における各工程を示している。
【００３３】
なお図２にあっては、理解を容易にするために薄膜太陽電池を構成する各層の形状を単純化して示しており、各層の形状は実際のものとは異なる。
薄膜太陽電池の製造に際しては先ず、その第１工程において、図２［ａ］に示すように、ガラス基板４１の一方の面全体を覆うように裏面電極層４２（モリブデン［Ｍｏ］の膜）が形成される。この裏面電極層４２はスパッタリング加工などによって形成される。そして、レーザ加工によって裏面電極層４２の一部を除去することによって同裏面電極層４２を所定の形状に形成するといった、いわゆるパターニングが行われる。なお、このレーザ加工によるパターニングは本実施の形態にかかる装置以外の装置を用いて行われる。
【００３４】
その後の第２工程においては、図２［ｂ］に示すように、ガラス基板４１における上記裏面電極層４２が形成された側の面を覆うように光吸収層４３（ＣＩＧＳの膜）が形成されるとともに、同光吸収層４３を覆うようにバッファ層４４（硫化カドニウム［ＣｄＳ］を主成分とする膜）が形成される。なお上記光吸収層４３はセレン化法や多元蒸着法などを用いて形成され、バッファ層４４はスパッタリング加工や化学析出法によって形成される。
【００３５】
その後の第３工程では、図２［ｃ］に示すように、光吸収層４３およびバッファ層４４の一部を除去することによってそれら光吸収層４３およびバッファ層４４を所定の形状に形成するといったパターニングが行われる。なお、このパターニングは本実施の形態にかかる装置を用いて行われる。本実施の形態にかかる装置によるパターニングの詳細については後述する。
【００３６】
その後の第４工程においては、図２［ｄ］に示すように、ガラス基板４１における上記光吸収層４３やバッファ層４４が形成された側の面を覆うように透明電極層４５（酸化亜鉛［ＺｎＯ］を主成分とする膜）が形成される。なお、この透明電極層４５はスパッタリング加工や化学気相成長法などにより形成される。
【００３７】
その後の第５工程では、図２［ｅ］に示すように、光吸収層４３、バッファ層４４、および透明電極層４５の一部を除去することによって各層４３，４４，４５を所定の形状に形成するといったパターニングが行われる。なお、このパターニングについても本実施の形態にかかる装置が用いられる。また、レーザ加工により、裏面電極層４２、光吸収層４３、バッファ層４４、および透明電極層４５の一部を除去することによって各層４２，４３，４４，４５を所定の形状に形成するとのパターニングが行われる。このレーザ加工によるパターニングは、本実施の形態にかかる装置以外の装置を用いて行われる。
【００３８】
上述した各工程におけるパターニングでは、図３に一例を示すように、ワークＷの薄膜を所定の形状に形成するべく、同ワークＷの表面において平行に延びる複数の溝Ｂが形成される。そして本実施の形態にかかる装置によるパターニングでは、そうした溝Ｂの形成が前記ツール３０（図１参照）を用いて行われる。
【００３９】
以下、本実施の形態の装置にかかるツール３０について詳細に説明する。
図４［ａ］および［ｂ］は共にツール３０の側面構造を示しており、同図［ａ］は同図［ｂ］における矢印Ｃ方向から見たツール３０の側面構造を示している。
【００４０】
図４に示すように、ツール３０の本体部３１は円板形状に形成されており、同本体部３１の中央部分には貫通孔３２が形成されている。この貫通孔３２はツール３０をツールユニット１５（図１参照）に取り付ける際に用いられる。
【００４１】
ツール３０には、その周囲の全周にわたって延びる円形状の加工部３３が形成されている。この加工部３３は、図４［ｂ］の一部を拡大して示すように、先端部分の断面形状が所定間隔（例えば数十μｍ〜百数十μｍ）をおいた位置に形成される二つの凸部３４とそれら凸部３４の間に形成された凹部３５とにより構成される形状となるように形成されている。この加工部３３の各凸部３４はその突端が鋭角になる形状にそれぞれ形成されており、上記凹部３５はその底面の断面が所定の深さ（例えば数μｍ）のＣ字形状になる形状に形成されている。また、凹部３５の内面にはワイヤ放電加工法などを用いて粗面加工が施されている。
【００４２】
そして本実施の形態では、前記した第３工程と第５工程（図２参照）におけるパターニングが次のようにして実行される。すなわち、ツール駆動部１８（図１）の作動制御を通じて各ツールユニット１５を所望の位置に移動させた後に、リニアモータ１３の作動制御を通じて、ツール３０の先端をワークＷに食い込ませた状態で前記移動テーブル１２をワークＷともども同ツール３０の径方向（図１［ｂ］におけるＹ軸方向）に移動させるとの作業が繰り返し実行される。これにより、ワークＷの表面に平行に延びる複数の溝Ｂ（図３参照）が形成されるようになる。
【００４３】
以下、上記ツール３０よる加工態様について説明する。
図５は、そうした加工態様の一例として、前記第３工程における加工部分（ツール３０の先端がワークＷに食い込む部分）の断面構造を示している。
【００４４】
同図５から明らかなように、ツール３０が移動すると各凸部３４の突端により、素材としてのワークＷの表面に形成された薄膜（第３工程では光吸収層４３およびバッファ層４４）の除去するべき部分Ｄ（具体的には、前記溝Ｂ［図３参照］になる部分）の両端が切断される。そして、そのように切断された部分に挟まれた部分をツール３０の凹部３５の内面に引っ掛けたり同ツール３０の移動に伴って引っ張ったりして裏面電極層４２から剥ぎ取ることによってワークＷから除去する。このように本実施の形態では、薄膜の除去するべき部分Ｄの両端を切断しつつその間の部分を除去するといったように薄膜の除去を行うことができ、同部分Ｄを精度よく除去することができる。
【００４５】
なお、こうしたツール３０による薄膜の除去に際しては、前記ダンパユニット１９（図１参照）の作動制御を通じて、同ツール３０の各凸部３４によって裏面電極層４２を傷つけることなく薄膜のみが切断されるようにツール３０とワークＷとの接触圧力が調節される。
【００４６】
また本実施の形態では、ツール３０の凹部３５の内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されている。これにより、ツール３０の凸部３４による薄膜の切断を、凹部３５における凸部３４に隣接した部分を薄膜に食い込ませつつ行うことができるようになる。そのため、薄膜の除去するべき部分Ｄの両端が凹部３５の内面に引っ掛かり易くなり、同部分Ｄを凹部３５の内面に付着させて除去するとの作業を好適に行うことができるようになる。
【００４７】
さらに本実施の形態では、ツール３０による薄膜の除去が、円板形状のツール３０の中心を回転軸として同ツール３０を前記ツール回転機構１６によって回転させた状態で行われる。このツール３０の回転方向としては、図６に示すように、同ツール３０の移動方向における前方側の部分が上方に移動するようになる回転方向（同図中に矢印Ｅで示す方向）が設定されている。そのためツール３０による加工によって生じるカスが同ツール３０の回転によって順次上方に持ち上げられるようになり、同カスを、ツール３０の凹部３５（図５）と裏面電極層４２との間を通過させることなく加工部分から適切に排除することができるようになる。しかも、薄膜の除去に、ツール３０の加工部３３の一部位のみが用いられるのではなく多数の部位が用いられるようになる。そのため、ツール３０による加工に際してカスが凹部３５に付着するとはいえ、その付着による影響を小さく抑えたうえで同ツール３０による薄膜の除去を行うことができる。したがって、所定形状の薄膜を高い形成精度で形成することができるようになる。
【００４８】
ツール３０が円板形状に形成されるとともにその周囲の全周にわたって加工部３３が形成されているために、薄膜の除去に用いることの可能な部分をごく多くすることができ、同ツール３０を使いやすいものにすることができる。また、ツール３０による薄膜の除去に際して加工部３３への単位面積当たりのカスの付着量を少なくすることができ、これによりカスによる影響が小さくなるためにツール３０を長い期間にわたり連続して使用することができるようになる。さらには、各凸部３４や凹部３５を備えたツール３０自体を、回転させた状態で実行される加工を通じて形成することができ、同ツール３０の製造を容易に行うことができる。
【００４９】
また本実施の形態では、ツールユニット１５（図１参照）の内部に前記クリーンアップ部１７（図６）が設けられており、このクリーンアップ部１７はツール３０の上方において同ツール３０と接するように設けられている。クリーンアップ部１７は、ツール３０の加工部３３に付着したカスを払い落とすためのブラシ（図示略）と同カスを吸引するための吸引ダクト２１とを備えている。そして、ツール３０の加工部３３に付着したカスは、上記クリーンアップ部１７を通過する際に除去される。
【００５０】
このように本実施の形態では、ツール３０に付着したカスが同ツール３０の回転に伴ってクリーンアップ部１７を通過する際に順次除去される。そのため、ツール３０の加工部３３に付着したカスの除去のために同ツール３０による薄膜の除去を一時的に停止させるとの作業を行う必要がなく、そうした作業が必要になる装置と比較して所定形状の薄膜の形成にかかる作業時間の短縮を図ることができ、同薄膜を効率良く形成することができる。
【００５１】
また、円板形状のツール３０を回転させた状態で同ツール３０による薄膜の除去が行われるために、ツール３０によって薄膜を除去する部分（加工部分）と異なる位置において同ツール３０に付着したカスを取り除くことができる。そのため、そうしたカスを取り除くための装置（本実施の形態では、クリーンアップ部１７）の形状や配設位置についての自由度を高くすることができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）ツール３０の凸部３４の突端によって薄膜の除去するべき部分の両端を切断するとともにそれら凸部３４間の薄膜を凹部３５の内面に付着させることにより、薄膜の予め定められた部分を精度よく除去することができる。そして、ツール３０による薄膜の除去を行う際に同ツール３０を回転させることにより、ツール３０の一部位のみを用いるのではなく多数の部位を用いて薄膜の除去を行うことができる。そのため、加工に際して生じるカスによる影響を小さく抑えたうえでツール３０による薄膜の除去を行うことができるようになり、所定形状の薄膜を高い形成精度で形成することができるようになる。しかも、ツール３０の加工部３３に付着したカスの除去のために同ツール３０による薄膜の除去を一時的に停止させるとの作業を行う必要がなく、そうした作業が必要になる装置と比較して所定形状の薄膜の形成にかかる作業時間の短縮を図ることができ、同薄膜を効率良く形成することができる。
【００５３】
（２）ツール３０の凹部３５を、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成した。そのため、ツール３０の凹部３５における上記凸部３４に隣接する部分を薄膜に食い込ませつつ、同凸部３４による薄膜の切断を行うことができる。そのため、薄膜の除去するべき部分の両端が凹部３５の内面に引っ掛かり易くなり、薄膜の除去するべき部分を凹部３５の内面に付着させて除去するとの作業を好適に行うことができる。
【００５４】
（３）ツール３０の二つの凸部３４および凹部３５を円形状で延びる形状に形成した。そのため、ツール３０において薄膜の除去に用いることのできる部位をごく多くすることができる。しかも、回転させた状態で実行される加工を通じてツール３０の凸部３４および凹部３５を形成することができ、同ツール３０の製造を容易に行うことができる。
【００５５】
（４）ツール３０の本体部３１を円板形状に形成するとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で二つの凸部３４および凹部３５を形成した。そのため、回転させた状態で行われる加工を通じてツール３０の全体を形成することができ、その製造をより容易に行うことができる。
【００５６】
（５）ツール３０による薄膜の除去に際して同ツール３０をツール回転機構１６によって回転させるようにした。そのため、ツール３０の先端が薄膜に食い込んだ部分（加工部分）からカスを取り除きつつ同ツール３０による薄膜の除去を行うことができ、カスによる影響を小さく抑えたうえでツール３０による薄膜の除去を行うことができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・クリーンアップ部１７に代えて、ツール３０の加工部３３に付着したカスを適正に取り除くことができるものであれば、例えばツール３０の加工部３３に付着したカスを粘着テープに付着させて取り除くものなど、任意の構成のものを採用することができる。
【００５８】
・ツール３０の凹部３５の内面を粗面にするための加工方法としては、ワイヤ放電加工法に限らず、例えばコーティング加工法など、任意の加工方法を採用することができる。
・ツール３０によって薄膜を除去するときにおける同ツール３０の回転態様は任意に変更することができる。例えば、ツール３０の移動方向における後方側の部分が下方に移動するようになる回転方向に同ツール３０を回転させるようにしてもよい。こうした構成によれば、加工によって生じたカスをツール３０の進行方向における後方側に排除することができる。また同構成において、ワークＷの表面を転がるようにツール３０を回転させるようにしてもよい。こうした構成では、ツール３０の凸部３４によって裏面電極層４２が擦られることがなくなり、同裏面電極層４２に傷が付くことを抑えることができる。
【００５９】
・ツール３０の回転を停止させた状態で同ツール３０による薄膜の除去を行うようにしてもよい。この場合には、特定箇所の薄膜の除去が完了した後に他の箇所の薄膜を除去するべくツール３０を移動させる際に、ツール回転機構１６によって同ツール３０を所定角度（例えば数十度）だけ回転させるようにすればよい。こうした構成によれば、複数箇所の薄膜をツール３０の異なる部分を用いてそれぞれ除去することができるようになる。そのため、ツール３０の一部分のみを用いて複数箇所の薄膜を除去する構成と比較して、加工部分に付着するカスの量を少なくすることができ、カスによる影響を小さく抑えたうえでツール３０による薄膜の除去を行うことができる。
【００６０】
・ツール３０の凹部３５の形状は、薄膜を適正に除去することのできる形状であれば、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に限らず、任意に変更することができる。例えば幅方向における中央部分の深さが他の部分より浅い形状の凹部を形成したり、延設方向に沿って延びる複数の突起を底部に備えた凹部を形成したりすることができる。
【００６１】
・円板形状の素材の外周に二つの凸部３４および凹部３５を形成することによってツール３０を形成することの他、外周の先端が鋭角をなす形状に形成された二枚の円板と外周に粗面加工が施された円板とを各別に形成するとともにそれら円板を互いに貼り付けるなどして一体化することによってツール３０を形成することもできる。
【００６２】
・ツール３０として円板形状のものを採用することに限らず、例えば半円形状のものや扇形状のものなど、外面の一部が円弧をなす他の形状のものを採用してもよい。この場合、外面における円弧形状の部分に凸部および凹部を形成すればよい。こうした構成によっても、上記（１）、（２）、（５）に準じた効果を得ることができる。
【００６３】
・本発明は、薄膜の除去に際してワークともども移動テーブルを移動させる装置に限らず、ツールユニットや装置本体を移動させる装置にも適用することができる。また、薄膜の除去に先立ってワークに対するツールユニットの移動位置を予め定められた位置に変更する際に、ツールユニットを移動させる装置に限らず、移動テーブルを移動させる装置にも、本発明は適用可能である。
【００６４】
・本発明は、実施の形態に記載した薄膜太陽電池以外の薄膜太陽電池の製造に用いられる装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１１…ベース部、１２…移動テーブル、１３…リニアモータ、１４…装置本体、１５…ツールユニット、１５ａ…ヘッド部、１５ｂ…アーム部、１６…ツール回転機構、１７…クリーンアップ部、１８…ツール駆動部、１８ａ，１８ｂ…リニアモータ、１９…ダンパユニット、２０…電子制御ユニット、２１…吸引ダクト、３０…ツール（薄膜除去工具）、３１…本体部、３２…貫通孔、３３…加工部、３４…凸部、３５…凹部、４１…ガラス基板、４２…裏面電極層、４３…光吸収層、４４…バッファ層、４５…透明電極層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材の表面に予め形成された薄膜の一部を薄膜除去工具によって除去することにより、薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成するパターニング装置において、
前記薄膜除去工具は、その先端部分の断面形状が二つの凸部とそれら凸部の間に形成された凹部とからなる形状をなし、且つ前記凸部の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに前記凹部の内面に粗面加工が施されてなり、且つ前記凸部および前記凹部が円弧形状で延びる形状に形成されてなり、
前記装置は、前記円弧形状の中心を回転軸に前記薄膜除去工具を回転させる回転機構を有してなる
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターニング装置において、
前記凹部は、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパターニング装置において、
前記薄膜除去工具は、前記二つの凸部および前記凹部が円形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のパターニング装置において、
前記薄膜除去工具は、円板形状に形成されてなるとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で前記二つの凸部および前記凹部が形成されてなる
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターニング装置において、
前記回転機構は、前記薄膜除去工具による前記薄膜の除去に際して同薄膜除去工具を回転させるものである
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターニング装置において、
当該装置は、前記予め形成された薄膜の複数箇所を連続して加工するものであり、
前記回転機構は、前記薄膜除去工具による前記薄膜の除去に際して同薄膜除去工具の回転を停止させるものであり、特定箇所の薄膜の除去が完了した後に他の箇所の薄膜を除去するべく前記薄膜除去工具を移動させる際に、同薄膜除去工具を所定角度だけ回転させるものである
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項７】
薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成するべく、素材の表面に予め形成された薄膜の一部を除去する薄膜除去工具において、
先端部分の断面形状が二つの凸部とそれら凸部の間に形成された凹部とからなる形状をなし、且つ前記凸部の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに前記凹部の内面に粗面加工が施されてなり、且つ前記凸部および前記凹部が円弧形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とする薄膜除去工具。
【請求項８】
請求項７に記載の薄膜除去工具において、
前記凹部は、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とする薄膜除去工具。
【請求項９】
請求項７または８に記載の薄膜除去工具において、
前記二つの凸部および前記凹部は円形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とする薄膜除去工具。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか一項に記載の薄膜除去工具において、
当該工具は、円板形状に形成されてなるとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で前記二つの凸部および前記凹部が形成されてなる
ことを特徴とする薄膜除去工具。
【請求項１】
素材の表面に予め形成された薄膜の一部を薄膜除去工具によって除去することにより、薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成するパターニング装置において、
前記薄膜除去工具は、その先端部分の断面形状が二つの凸部とそれら凸部の間に形成された凹部とからなる形状をなし、且つ前記凸部の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに前記凹部の内面に粗面加工が施されてなり、且つ前記凸部および前記凹部が円弧形状で延びる形状に形成されてなり、
前記装置は、前記円弧形状の中心を回転軸に前記薄膜除去工具を回転させる回転機構を有してなる
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターニング装置において、
前記凹部は、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパターニング装置において、
前記薄膜除去工具は、前記二つの凸部および前記凹部が円形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のパターニング装置において、
前記薄膜除去工具は、円板形状に形成されてなるとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で前記二つの凸部および前記凹部が形成されてなる
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターニング装置において、
前記回転機構は、前記薄膜除去工具による前記薄膜の除去に際して同薄膜除去工具を回転させるものである
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターニング装置において、
当該装置は、前記予め形成された薄膜の複数箇所を連続して加工するものであり、
前記回転機構は、前記薄膜除去工具による前記薄膜の除去に際して同薄膜除去工具の回転を停止させるものであり、特定箇所の薄膜の除去が完了した後に他の箇所の薄膜を除去するべく前記薄膜除去工具を移動させる際に、同薄膜除去工具を所定角度だけ回転させるものである
ことを特徴とするパターニング装置。
【請求項７】
薄膜太陽電池の一部をなす所定形状の薄膜を形成するべく、素材の表面に予め形成された薄膜の一部を除去する薄膜除去工具において、
先端部分の断面形状が二つの凸部とそれら凸部の間に形成された凹部とからなる形状をなし、且つ前記凸部の突端が鋭角をなす形状に形成されるとともに前記凹部の内面に粗面加工が施されてなり、且つ前記凸部および前記凹部が円弧形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とする薄膜除去工具。
【請求項８】
請求項７に記載の薄膜除去工具において、
前記凹部は、その内面が断面Ｃ字形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とする薄膜除去工具。
【請求項９】
請求項７または８に記載の薄膜除去工具において、
前記二つの凸部および前記凹部は円形状で延びる形状に形成されてなる
ことを特徴とする薄膜除去工具。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか一項に記載の薄膜除去工具において、
当該工具は、円板形状に形成されてなるとともに、その外周の全周にわたって延びる形状で前記二つの凸部および前記凹部が形成されてなる
ことを特徴とする薄膜除去工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−６１１４６（Ｐ２０１１−６１１４６Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１１９６９（Ｐ２００９−２１１９６９）
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（３０３００３２２５）ＵＨＴ株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（３０３００３２２５）ＵＨＴ株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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