レーザ加工状態検査装置、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法
【課題】レーザ加工後のワークの加工状態を絶縁抵抗などの電気的特性に基づいて容易かつ安価に検査できるようにする。
【解決手段】プレート部材の両端にプラグ挿入部材を設け、この２個のプラグ挿入部材を回転軸として自在に回転する円板状接触子部材を設け、この円板状接触子部材をスクライブ線の両側の薄膜に接触させながらその接触位置を回転移動させるようにした。これによって、スクライブ線の両側の薄膜間の抵抗を容易に測定することができる。また、ワーク上に複数のスクライブ線が形成された場合でも、円板状接触子部材を回転移動することによって、複数のスクライブ線の抵抗を容易に測定することができる。プレート部材の長さをそのピッチ幅に応じて種々交換する。ワークの両面にレーザ加工状態検査装置を配置する。
【解決手段】プレート部材の両端にプラグ挿入部材を設け、この２個のプラグ挿入部材を回転軸として自在に回転する円板状接触子部材を設け、この円板状接触子部材をスクライブ線の両側の薄膜に接触させながらその接触位置を回転移動させるようにした。これによって、スクライブ線の両側の薄膜間の抵抗を容易に測定することができる。また、ワーク上に複数のスクライブ線が形成された場合でも、円板状接触子部材を回転移動することによって、複数のスクライブ線の抵抗を容易に測定することができる。プレート部材の長さをそのピッチ幅に応じて種々交換する。ワークの両面にレーザ加工状態検査装置を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて加工された薄膜等の加工状態を検査するレーザ加工状態検査装置、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法に係り、特にレーザ加工が適切に行われたか否かの検査を加工箇所の電気特性を測定することによって行うレーザ加工状態検査装置、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソーラパネルの製造工程では、透光性基板（ガラス基板）上に透明電極層、半導体層、金属層などの薄膜を順次形成し、形成後の各工程で各層をレーザ光で短冊状に加工してソーラパネルモジュールを完成している。レーザ光でスクライブ線を形成する場合、通常は定速度で移動するガラス基板上にレーザ光を照射していた。これによって、深さ及び線幅の安定したスクライブ線を形成することが可能である。このようなソーラパネル（光電変換装置）の製造方法においては、スクライブ線の加工後に別装置で絶縁抵抗を全数チェックしている。ソーラパネルの製造工程で絶縁抵抗などの電気的特性をチェックするものについては、特許文献１に記載のようなものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０４７８３８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のものは、各製造工程の各所に専用の検査装置を設置するものである。従って、検査の度に、製造工程の各所でワークを検査装置に接続したり、外したりという作業を繰り返し行わなければならず、検査に手間や時間がかかり問題であった。また、検査装置自体が高価であるため、製造工程の各所に設けることは製造装置全体の高価格化を招いて問題となっていた。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、レーザ加工後のワークの加工状態を絶縁抵抗などの電気的特性に基づいて容易かつ安価に検査することのできるレーザ加工状態検査装置、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレーザ加工状態検査装置の第１の特徴は、ワーク上の薄膜にレーザ光を照射してスクライブ線の加工を施し、その直後に前記スクライブ線の両側の薄膜に電気的接触子を接触させて前記スクライブ線の抵抗値を測定するレーザ加工状態検査装置であって、前記電気的接触子はプラグ挿入部材を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式の第１及び第２の円板状接触子部材で構成され、前記第１及び第２の円板状接触子部材は絶縁材からなるプレート部材によって保持され、前記スクライブ線の両側の薄膜に接触しながらその接触位置を回転移動するように構成したことにある。
レーザ光によるスクライブ線の加工は、レーザ発生装置から出射されたレーザ光を基板上の薄膜の加工面に略垂直に照射することによって行なわれる。このスクライブ線の加工によって薄膜が切断されたか否かは、スクライブ線の両側の薄膜間の電気抵抗を測定することによって容易に行うことができる。そこで、この発明では、プレート部材の両端にプラグ挿入部材を設け、この２個のプラグ挿入部材を回転軸として自在に回転する円板状接触子部材を設け、この円板状接触子部材をスクライブ線の両側の薄膜に接触させながらその接触位置を回転移動させるようにした。これによって、スクライブ線の両側の薄膜間の抵抗を容易に測定することができる。また、ワーク上に複数のスクライブ線が形成された場合でも、円板状接触子部材を回転移動することによって、複数のスクライブ線の抵抗を容易に測定することができる。
【０００７】
本発明に係るレーザ加工状態検査装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のレーザ加工状態検査装置において、前記第１及び第２の円板状接触子部材の回転軸間の距離が前記スクライブ線のピッチ幅に対応した長さとなるような長尺板で前記プレート部材を構成したことにある。スクライブ線のピッチ幅は加工処理に応じて種々変化するので、この発明では、プレート部材の長さをそのピッチ幅に応じて種々交換することによって、容易に対応することができる。
【０００８】
本発明に係るレーザ加工状態検査装置の第３の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載のレーザ加工状態検査装置において、前記レーザ加工状態検査装置を前記ワークの両面に配置したことにある。ソーラパネル（光電変換装置）を製造する場合には、薄膜の加工をワークの表面又は裏面で行う場合がある。この発明では、ワークの両面にレーザ加工状態検査装置を配置することによってワークの表面又は裏面のいずれの面が加工されても容易に抵抗を測定することができるようにした。
【０００９】
本発明に係るレーザ加工装置の第１の特徴は、ワークを保持する保持手段と、前記ワーク上の薄膜にレーザ光を照射して所定の加工処理を施すレーザ光照射手段と、前記レーザ光照射による加工後に前記スクライブ線の両側の薄膜に電気的接触子を接触させて前記スクライブ線の抵抗値を測定するためのレーザ加工状態検査手段であって、前記電気的接触子はプラグ挿入部材を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式の第１及び第２の円板状接触子部材で構成され、前記第１及び第２の円板状接触子部材は絶縁材からなるプレート部材によって保持され、前記スクライブ線の両側の薄膜に接触しながらその接触位置を回転移動するように構成されたレーザ加工状態検査手段とを備えたことにある。これは、前記レーザ加工状態検査装置の第１の特徴に記載のものを用いたレーザ加工装置の発明である。
【００１０】
本発明に係るレーザ加工装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のレーザ加工装置において、前記第１及び第２の円板状接触子部材の回転軸間の距離が前記スクライブ線のピッチ幅に対応した長さとなるような長尺板で前記プレート部材を構成したことにある。これは、前記レーザ加工状態検査装置の第２の特徴に記載のものを用いたレーザ加工装置の発明である。
【００１１】
本発明に係るレーザ加工装置の第３の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ加工状態検査手段を前記ワークの両面に配置したことにある。これは、前記レーザ加工状態検査装置の第３の特徴に記載のものを用いたレーザ加工装置の発明である。
【００１２】
本発明に係るソーラパネル製造方法の特徴は、前記第１若しくは第２の特徴に記載のレーザ加工状態検査装置又は前記第１若しくは第２の特徴に記載のレーザ加工装置を用いて、ソーラパネルを製造することにある。これは、前記レーザ加工状態検査装置又はレーザ加工装置のいずれか１を用いて、ソーラパネルを製造するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザ加工後のワークの加工状態を絶縁抵抗などの電気的特性に基づいて容易かつ安価に検査することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ加工状態検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るレーザ加工によってソーラパネルを製造するソーラパネル製造装置（レーザ加工装置）の概略構成を示す図である。
【図３】ガラス基板の上面及び下面の両側にスクライブ加工状態検査装置を設けた場合の一例を示す図である。
【図４】図２の光学系部材５０の詳細構成を示す図である。
【図５】第１検出光学系部材及び第２検出光学系部材の構成を示す模式図である。
【図６】図２の制御装置８０の処理の詳細を示すブロック図である。
【図７】パルス抜け判定手段８２の動作の一例を示す図である。
【図８】図５の高速フォトダイオード９４から出力される波形の一例を示す図である。
【図９】図２の光学系部材を下側（基板側）から見た図である。
【図１０】光学系部材の回転量とスクライブ線のピッチ幅との関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工状態検査装置の概略構成を示す図である。このレーザ加工状態検査装置は、ソーラパネル製造装置のレーザ光加工処理工程の１つであるレーザスクライブ加工工程後にスクライブ線の絶縁抵抗を測定するものであり、ワーク表面の薄膜に直接接触される接触子部分の一例を示すものである。
【００１６】
ソーラパネルモジュールを製造する場合、ガラス基板上の薄膜に例えば約１０ｍｍピッチでレーザ光でスクライブ線を形成している。スクライブ線の線幅は約３０μｍで、線と線の間隔は約３０μｍとなるような３本の線で構成されている。図１のレーザ加工状態検査装置は、このようにして形成されたスクライブ線の深さ及び線幅が安定しているか否かを、その部分の絶縁抵抗を測定することによって簡易に検査するものである。
【００１７】
図１のレーザ加工状態検査装置の接触子部分は、導電材からなる円板状接触子部材１３１，１３２、絶縁材からなるプレート部材１３３，１３４及びプラグの挿入されるプラグ挿入部材１３５，１３６から構成される。円板状接触子部材１３１，１３２は、導電部材（金属板など）から構成される電気接触子である。円板状接触子部材１３１，１３２の外周部がガラス基板上の薄膜に押圧接触される。円板状接触子部材１３１，１３２はプラグ挿入部材１３５，１３６を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式である。円板状接触子部材１３１，１３２とプラグ挿入部材１３５，１３６の導電部との間は電気的に接続される。プラグ挿入部材１３５，１３６には、バナナプラグ等のプラグが挿入される。プレート部材１３３，１３４は、スクライブ線のピッチ幅に対応した長さの長尺板で構成されている。円板状接触子部材１３１，１３２はこのプレート部材１３３，１３４を両側から挟むように取り付けられている。スクライブ線のピッチを変更する場合には、このプレート部材１３３，１３４の長手方向の長さをピッチに合わせて交換すればよい。また、補助板などを用いてプレート部材１３３，１３４の長手方向の長さを可変調整可能な構造としてもよい。
【００１８】
図２は、レーザ加工によってソーラパネルを製造するソーラパネル製造装置（レーザ加工装置）の概略構成を示す図である。図２のソーラパネル製造装置は、台座１０、スクライブ加工状態検査装置（絶縁抵抗検査装置）１３、ＸＹテーブル２０、レーザ発生装置４０と、光学系部材５０、アライメントカメラ装置６０、リニアエンコーダ７０、制御装置８０、第１検出光学系部材、第２検出光学系部材等によって構成されている。台座１０上にはＸ軸方向及びＹ軸方向（ＸＹ平面）に沿って駆動制御されるＸＹテーブル２０が設けられている。
【００１９】
ＸＹテーブル２０は、Ｘ方向及びＹ方向へ移動制御される。なお、ＸＹテーブル２０の駆動手段としては、ボールネジやリニアモータ等が用いられるが、これらの図示は省略してある。ＸＹテーブル２０の上側にはレーザ加工の対象となる基板１が保持されている。また、台座１０の上には光学系部材を保持しながらＹ軸方向にスライド駆動されるスライドフレーム３０が設けられている。ＸＹテーブル２０は、Ｚ軸を回転軸としてθ方向に回転可能に構成されている。なお、スライドフレーム３０によりＹ軸方向の移動量が十分に確保できる場合には、ＸＹテーブル２０は、Ｘ軸方向の移動だけを行なう構成であってもよい。この場合、ＸＹテーブル２０はＸ軸テーブルの構成でもよい。
【００２０】
スクライブ加工状態検査装置（絶縁抵抗検査装置）１３は、図１のレーザ加工状態検査装置が適用され、図１のソーラパネル製造装置では、ガラス基板１の上側の薄膜に対してスクライブ加工されたスクライブ線の加工状態、すなわちスクライブ線の抵抗を測定するのに利用される。スクライブ加工状態検査装置１３のプラグ挿入部材１３５，１３６に挿入されたバナナプラグ等からの信号線は、制御装置８０に接続されている。制御装置８０は、スクライブ加工状態検査装置１３からの信号に基づいてスクライブ線の抵抗を測定する。図２では、被加工対象である薄膜がガラス基板１の上側に存在するので、ガラス基板１の上側にスクライブ加工状態検査装置１３の円板状接触子部材１３１，１３２が接触するように構成されている。従って、ガラス基板１の下側の薄膜に対してスクライブ加工が行われる場合には、スクライブ加工状態検査装置１３の円板状接触子部材１３１，１３２はガラス基板１の下面側の薄膜に接触するように構成される。
【００２１】
なお、図２ではＸＹテーブル２０は一体構成の場合について説明しているが、図のＸ軸方向に沿った長尺状のテーブル部材の複数でＸＹテーブル２０が構成されいるものがあるので、このような構成のテーブルの場合は、図３に示すようにガラス基板１の上面及び下面の両側にスクライブ加工状態検査装置１３ａ，１３ｂを設け、ガラス基板１の両側から押圧して挟み込むようにスクライブ加工状態検査装置１３ａ，１３ｂを移動可能な構成とすることが好ましい。このように、両側にスクライブ加工状態検査装置１３ａ，１３ｂが存在すると、ガラス基板１の上面又は裏面を加工する場合に、図３のスクライブ加工状態検査装置１３ａ，１３ｂを用いてガラス基板１の上面及び下面のスクライブ加工状態（絶縁抵抗などの電気的特性）を容易に測定することが可能となる。
【００２２】
スライドフレーム３０は、台座１０上の四隅に設けられた移動台に取り付けられている。スライドフレーム３０は、この移動台によってＹ方向へ移動制御される。ベース板３１と移動台との間には除振部材（図示せず）が設けられている。スライドフレーム３０のベース板３１には、レーザ発生装置４０、光学系部材５０及び制御装置８０が設置されている。光学系部材５０は、ミラーやレンズの組み合わせで構成され、レーザ発生装置４０で発生したレーザ光を４系列に分割してＸＹテーブル２０上のワーク１上に導くものである。なお、レーザ光の分割数は４系列に限るものではなく、２系列以上であればよい。
【００２３】
アライメントカメラ装置６０は、ＸＹテーブル２０上であってワーク１の両端部（Ｘ軸方向の前後縁部）付近の画像を取得する。このアライメントカメラ装置６０で取得された画像は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、アライメントカメラ装置６０からの画像を、ワーク１のＩＤデータと共にデータベース手段に格納し、これ以降のワーク１のアライメント処理に利用する。
【００２４】
リニアエンコーダ７０は、ＸＹテーブル２０のＸ軸移動テーブルの側面に設けられたスケール部材と検出部で構成される。リニアエンコーダ７０の検出信号は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、リニアエンコーダ７０からの検出信号に基づいてＸＹテーブル２０のＸ軸方向の移動速度（移動周波数）を検出し、レーザ発生装置４０の出力（レーザ周波数）を制御する。
【００２５】
光学系部材５０は、図示のように、ベース板３１の側面側に設けられており、ベース板３１の側面に沿って移動するように構成されている。光学系部材５０は、先端部がＺ軸を中心に回転可能となっている。レーザ発生装置４０から出射されるレーザ光を光学系部材５０に導くためのガルバノミラー３３はベース板３１上に設けられている。ガルバノミラー３３は、２つのモーター（ロータリーエンコーダー）を使用してＸＹ２次元エリアにレーザー光を走査させるものである。ガルバノミラー３３は、２軸式（Ｘ，Ｙ）で構成され、２個のモーターと、このモータに取り付けられるミラーとで構成される。ガルバノ制御裝置３３１は、モータを動かすためのドライバおよび電源、これらを制御するマイクロコンピュータなどで構成される。
【００２６】
ミラー３４，３５は、光学系部材５０上に設けられており、光学系部材５０のスライド移動に連動するようになっている。レーザ発生装置４０から出射されたレーザ光は、ガルバノミラー３３によってミラー３４へ向かって反射され、ミラー３４に向かうレーザ光はミラー３４によってミラー３５に向かって反射される。ミラー３５は、ミラー３４からの反射レーザ光をベース板３１に設けられた貫通穴を介して光学系部材５０内に導く。なお、レーザ光発生装置４０から出射されたレーザ光は、ベース板３１に設けられた貫通穴から光学系部材５０に対して上側から導入されるように構成されれば、どのような構成のものであってもよい。例えば、レーザ発生装置４０を貫通穴の上側に設け、貫通穴を介して光学系部材５０に直接レーザ光を導くようにしてもよい。
【００２７】
ビームサンプラ３３２は、ガルバノミラー３３と反射ミラー３４との間の光学系部材５０上に、光学系部材５０のスライド移動と共に移動するように設けられている。ビームサンプラ３３２はレーザ光の一部（例えば、レーザ光の約０．４割程度又はそれ以下の光量）をサンプリングして外部に分岐出力する素子である。４分割フォトダイオード３３３は、ビームサンプラ３３２で分岐されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置されている。４分割フォトダイオード３３３によって検出されたレーザ光の強度に対応した４種類の出力信号がガルバノ制御裝置３３１に出力される。ガルバノ制御裝置３３１は、４分割フォトダイオード３３３からの４種類の出力信号に応じてガルバノミラー３３の２個のモータ３３ｘｙ，３３ｙｚをリアルタイムで駆動制御する。モータ３３ｘｙは、ガルバノミラー３３の反射レーザ光がベース板３１の上面（ＸＹ平面）と平行な面内で回転移動するように制御し、モータ３３ｚｙは、ガルバノミラー３３の反射レーザ光がベース板３１の上面と直交する面（ＹＺ平面）と平行な面内で回転移動するようにリアルタイムで制御する。
【００２８】
図４は、光学系部材５０の詳細構成を示す図である。実際の光学系部材５０の構成は、複雑であるが、ここでは説明を簡単にするために図示を簡略化して示している。図４は、光学系部材５０の内部を図２の−Ｘ軸方向から見た図である。図４に示すようにベース板３１にはミラー３５で反射されたレーザ光を光学系部材５０内に導入するための貫通穴３７を有する。この貫通穴３７の直下には、ガウシアン強度分布のレーザ光をトップハット強度分布のレーザ光に変換する位相型回折光学素子（ＤＯＥ：Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）５００が設けられている。
【００２９】
ＤＯＥ５００によってトップハット強度分布のレーザ光（トップハットビーム）に変換されたレーザ光はハーフミラー５１１によって反射ビームと透過ビームにそれぞれ分岐され、反射ビームは右方向のハーフミラー５１２に向かって、透過ビームは下方向の反射ミラー５２４に向かって進む。ハーフミラー５１１で反射したビームは、ハーフミラー５１２によってさらに反射ビームと透過ビームに分岐され、反射ビームは下方向の反射ミラー５２２に向かって、透過ビームは右方向の反射ミラー５２１に向かって進む。ハーフミラー５１２を透過したビームは反射ミラー５２１によって反射され、下方向の集光レンズ５４１を介してワーク１に照射される。ハーフミラー５１２で反射したビームは、反射ミラー５２２，５２３によって反射され、下方向の集光レンズ５４２を介してワーク１に照射される。ハーフミラー５１１を透過したビームは、反射ミラー５２４によって反射され、左方向に向かって進む。反射ミラー５２４で反射したビームは、ハーフミラー５１３によって反射ビームと透過ビームに分岐され、反射ビームは下方向の反射ミラー５２６に向かって、透過ビームは左方向の反射ミラー５２８に向かって進む。ハーフミラー５１３で反射したビームは、反射ミラー５２６，５２７によって反射され、下方向の集光レンズ５４３を介してワーク１に照射される。ハーフミラー５１３を透過したビームは反射ミラー５２８によって反射され、下方向の集光レンズ５４４を介してワーク１に照射される。
【００３０】
ＤＯＥ５００によって変換されたトップハットビームは、上述のハーフミラー５１１〜５１３及び反射ミラー５２１〜５２８によって、透過・反射されて集光レンズ５４１〜５４４に導かれる。このとき、ＤＯＥ５００から各集光レンズ５４１〜５４４までの光路長は等しくなるように設定されている。すなわち、ハーフミラー５１１で反射したビームがハーフミラ５１２を透過して反射ミラー５２１で反射して集光レンズ５４１に到達するまでの光路長、ハーフミラー５１１で反射したビームがハーフミラー５１２、反射ミラー５２２，５２３でそれぞれ反射して集光レンズ５４２に到達するまでの光路長、ハーフミラー５１１を透過したビームが反射ミラー５２３、ハーフミラー５１３、反射ミラー５２６，５２７でそれぞれ反射して集光レンズ５４３に到達するまでの光路長、ハーフミラー５１１を透過したビームが反射ミラー５２３で反射してハーフミラー５１３を透過して反射ミラー５２８で反射して集光レンズ５４４に到達するまでの光路長は、それぞれ等しい距離である。これによって、ビームが分岐される直前にＤＯＥ５００を配置しても、トップハット強度分布のレーザ光を集光レンズ５４１〜５４４に同様に導くことが可能となる。
【００３１】
シャッター機構５３１〜５３４は、光学系部材５０の各集光レンズ５４１〜５４４から出射されるレーザ光がワーク１から外れた場合にレーザ光の出射を遮蔽するものである。オートフォーカス用測長システム５２，５４は、図示していない検出光照射用レーザとオートフォーカス用フォトダイオードとから構成され、検出光照射用レーザから照射された光の中でワーク１の表面から反射した反射光を受光し、その反射光量に応じて光学系部材５０内の集光レンズ５４１〜５４４を上下に駆動し、ワーク１に対する高さ（集光レンズ５４１〜５４４のフォーカス）を調整する。なお、フォーカス調整用駆動機構は図示していない。なお、ＤＯＥ５００は、ミラー３４とミラー３５の間に設けてあってもよい。
【００３２】
図５は、第１検出光学系部材及び第２検出光学系部材の構成を示す模式図である。第１検出光学系部材は、集光レンズ高さ測長システム２６と、フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８とから構成される。図５では、集光レンズ高さ測長システム２６とフォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８が重複して示されているので、符号で区別するようにしている。図４に記載のオートフォーカス用測長システム５２，５４によって、ワーク１から光学系部材５０の両側下面までの高さを調整した場合、光学系部材５０の下面の高さを同じにすることはできても、ワーク１から各集光レンズ５４１〜５４４までの高さを同じにすることができるとは限らない。そこで、この実施の形態では、ＸＹテーブル２０のＸ軸方向の側面のいずれか一方（図ではＸＹテーブル２０の−Ｘ軸方向の側面）に集光レンズ高さ測長システム２６を取り付け、ワーク１から各集光レンズ５４１〜５４４までの高さをそれぞれ測長するようにした。集光レンズ高さ測長システム２６によって検出された各集光レンズ５４１〜５４４の高さに対応した信号は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、ワーク１から各集光レンズ５４１〜５４４までの高さが適正であるか否かの判定を行なう。集光レンズ高さ測長システム２６の測長結果に応じて、各集光レンズ５４１〜５４４の配置（高さ）は調整されるようになっている。この場合、この集光レンズ５４１〜５４４の配置（高さ）の調整は、手動又は自動で行なえるように構成する。なお、集光レンズ高さ測長システム２６を用いて、光学系部材５０の下面の高さを測長するようにすれば、オートフォーカス用測長システム５２，５４を省略することが可能である。
【００３３】
フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８は、ＸＹテーブル２０のＸ軸方向の側面のいずれか一方（図ではＸＹテーブル２０の−Ｘ軸方向の側面）であって、集光レンズ高さ測長システム２６の隣接する位置（近傍）に設けられている。フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８は、ＸＹテーブル２０と光学系部材５０の各集光レンズ５４１〜５４４との位置を関連付けるものであり、ＸＹテーブル２０の上空側を視認可能に設置されている。フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８によって撮像された映像は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、各集光レンズ５４１〜５４４から出射されるレーザ光の光軸が適正であるか否かの判定を行なう。すなわち、フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８は、光学系部材５０の各集光レンズ５４１〜５４４から出射するレーザ光を直接観察することができるので、これを画像化することによって、制御装置８０は、各集光レンズ５４１〜５４４のフォーカス及び光軸が適正であるか否かを判断することができる。また、レーザ発生装置４０、光学系部材５０などのレーザ光に係わる各光学系の交換した時に、交換前と交換後の画像を取得し数値化しておくことによって、交換後のフォーカス及び光軸の調整を容易に行なうことができる。さらに、複数ヘッドの場合、各レーザ光の画像を取得して数値化することによって、バラツキを適正に調整することができる。
【００３４】
第２検出光学系部材は、図２に示すように、ビームサンプラ９２，９３、高速フォトダイオード９４及び光軸検査用ＣＣＤカメラ９６から構成される。ビームサンプラ９２，９３は、光学系部材５０内に導入されるレーザ光の光路中に設けられている。この実施の形態では、レーザ発生装置４０と反射ミラー３３との間に設けられている。ビームサンプラ９２，９３はレーザ光の一部（例えば、レーザ光の約０．４割程度又はそれ以下の光量）をサンプリングして外部に分岐出力する素子である。高速フォトダイオード９４は、ビームサンプラ９２で分岐出力されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置される。高速フォトダイオード９４によって検出されたレーザ光の強度に対応した出力信号は、制御装置８０に出力される。光軸検査用ＣＣＤカメラ９６は、ビームサンプラ９３で分岐出力されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置される。光軸検査用ＣＣＤカメラ９６によって撮像された映像は、制御装置８０に出力される。なお、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６は、高速フォトダイオード９４に照射されるレーザ光の位置を示す画像を取り込み、その画像を制御装置８０に出力するようにしてもよい。
【００３５】
制御装置８０は、アライメント処理以外にも、リニアエンコーダ７０からの検出信号に基づいてＸＹテーブル２０のＸ軸方向の移動速度（移動周波数）を検出し、レーザ発生装置４０の出力（レーザ周波数）を制御し、集光レンズ高さ測長システム２６、フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８、高速フォトダイオード９４、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６及びスクライブ加工状態検査装置１３から出力される各信号に基づいて、基板１から各集光レンズ５４１〜５４４までの高さが適正であるか否かを判断したり、各集光レンズ５４１〜５４４のフォーカス及び光軸が適正であるか否かを判断したり、レーザ発生装置４０から出射されるレーザ光のパルス抜けを検出したり、レーザ光の光軸ずれ量などの基板加工状態に基づいてレーザ発生装置４０の出射条件を制御したり、光学系部材５０内にレーザ光を導入するための各種ミラーの配置等をフィードバック制御したり、各集光レンズ５４１〜５４４の配置を調整したり、スクライブ線の抵抗値を測定したりする。
【００３６】
図６は、制御装置８０の処理の詳細を示すブロック図である。制御装置８０は、分岐手段８１、パルス抜け判定手段８２、アラーム発生手段８３、基準ＣＣＤ画像記憶手段８４、光軸ずれ量計測手段８５、レーザコントローラ８６、レンズ変位量計測手段８７、レンズ高さ調整手段８８、照射レーザ状態検査手段８９、照射レーザ調整手段８Ａ、抵抗測定手段８Ｂ及び表示手段８Ｃから構成される。
【００３７】
分岐手段８１は、リニアエンコーダ７０の検出信号（クロックパルス）を分岐して後段のレーザコントローラ８６に出力する。パルス抜け判定手段８２は、高速フォトダイオード９４からのレーザ光強度に対応した出力信号（ダイオード出力）と分岐手段８１から出力される検出信号（クロックパルス）とを入力し、それに基づいてレーザ光のパルス抜けを判定する。図７は、パルス抜け判定手段８２の動作の一例を示す図である。図７において、図７（Ａ）は分岐手段８１から出力される検出信号（クロックパルス）の一例、図７（Ｂ）は高速フォトダイオード９４から出力されるレーザ光強度に対応した出力信号（ダイオード出力）の一例、図７（Ｃ）はパルス抜け判定手段８２がパルス抜け検出時に出力するアラーム信号の一例をそれぞれ示す。
【００３８】
図７に示すように、パルス抜け判定手段８２は、分岐手段８１からのクロックパルスの立ち下がり時点をトリガ信号として、ダイオード出力値が所定のしきい値Ｔｈ以上であるか否かの判定を行い、ダイオード出力値がしきい値Ｔｈよりも小さい場合には、ハイレベル信号をアラーム発生手段８３に出力する。アラーム発生手段８３は、パルス抜け判定手段８２からの信号がローレベルからハイレベルに変化した時点でパルス抜けが発生したことを示すアラームを外部に報知する。アラームの報知は、画像表示、発音等の種々の方法で行なう。アラームの発生によって、オペレータはパルス抜けが発生したことを認識することができる。また、このアラームが頻繁に発生する場合には、レーザ発生装置の性能が劣化したか又は寿命になったことを意味する。
【００３９】
基準ＣＣＤ画像記憶手段８４は、図６に示すような基準ＣＣＤ画像８４ａを記憶している。この基準ＣＣＤ画像８４ａは、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６の受光面の中央にレーザ光が受光した状態の画像を示すものである。光軸検査用ＣＣＤカメラ９６からは、図６に示すような被検査画像８５ａが出力される。光軸ずれ量計測手段８５は、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６からの被検査画像８５ａを取り込み、これと基準ＣＣＤ画像８４ａとを比較し、光軸のずれ量を計測し、そのずれ量をレーザコントローラ８６に出力する。例えば、図６に示す被検査画像８５ａのような画像が光軸検査用ＣＣＤカメラ９６から出力された場合には、光軸ずれ量計測手段８５は、両者を比較して、Ｘ軸及びＹ軸方向のずれ量を計測し、それをレーザコントローラ８６に出力する。レーザコントローラ８６は、被検査画像８５ａと基準ＣＣＤ画像８４ａとが一致するように、レーザ光の光軸に関係する装置、すなわちレーザ発生装置４０の出射条件や光学系部材５０内にレーザ光を導入するための反射ミラー３３〜３５の配置等をフィードバックして調整する。
【００４０】
レンズ変位量計測手段８７は、集光レンズ高さ測長システム２６によって検出された各集光レンズ５４１〜５４４の高さに対応した信号を入力し、各集光レンズ５４１〜５４４の高さが許容範囲内にあるか、この許容範囲よりも大きくずれているかを判定し、大きくずれている集光レンズ５４１〜５４４の高さをどの程度調整すればよいかを示す制御信号をレンズ高さ調整手段８８に出力する。レンズ高さ調整手段８８は、レンズ変位量計測手段８７からの制御信号に応じて各集光レンズ５４１〜５４４の配置を調整する。なお、集光レンズ５４１〜５４４の高さ調整機構が存在しない場合には、レンズ高さ調整手段８８は、レンズ変位量計測手段８７からの制御信号に基づいて、集光レンズ５４１〜５４４のどれをどの程度調整すればよいのか、その調整情報をオペレータに伝達（視認表示、音声発音など）するようにしてもよい。
【００４１】
照射レーザ状態検査手段８９は、フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８からの画像８９ａを取り込み、これに基づいてフォーカス及び光軸のずれ量を計測し、そのずれ量を照射レーザ調整手段８Ａに出力する。例えば、図６に示すような画像８９ａがフォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラから出力された場合には、照射レーザ状態検査手段８９は、画像８９ａ内の円状の輪郭線８９ｂ（集光レンズ５４１〜５４４の外縁に対応した線）を基準にフォーカス円８９ｃ（画像８９ａ内の小円）の位置を検出し、フォーカス円８９ｃが輪郭線８９ｂのほぼ中央に位置しているか否かに基づいて光軸のＸ軸及びＹ軸方向のずれ量を計測し、それを照射レーザ調整手段８Ａに出力する。また、照射レーザ状態検査手段８９は、フォーカス円８９ｃの大きさ（面積）を計測し、それも基づいたフォーカス位置を照射レーザ調整手段８Ａに出力する。照射レーザ調整手段８Ａは、照射レーザ状態検査手段８９からの光軸のずれ量及びフォーカス位置に対応した信号に基づいて、光学系部材５０内の各ハーフミラー５１１〜５１３及び反射ミラー５２１〜５２８の配置等をフィードバックして調整する。なお、レンズ高さ調整手段８８及び照射レーザ調整手段８Ａを省略して、これらの機能をレーザコントローラ８６に持たせるようにしてもよい。
【００４２】
上述の実施の形態では、レーザ加工（スクライブ加工）時に光軸ずれ量計測手段８５でレーザ光の光軸ずれを、パルス抜け判定手段８２でパルス抜けをそれぞれ検査する場合について説明したが、図８に示すように高速フォトダイオード９４からの出力波形に基づいてレーザ光のパルス状態を検査するようにしてもよい。例えば、図８では、レーザ光のパルス幅及びパルス高さを計測し、これらに異常が発生した場合にはアラームを発生するようにしてもよい。なお、レーザ光のパルス幅は、高速フォトダイオード９４からの出力波形が所定値以上になっている期間が所定の範囲にある場合を正常とし、この範囲よりも大きかったり小さい場合にはパルス幅異常と判定し、アラームを出力する。また、レーザ光のパルス高さは、高速フォトダイオード９４からの出力波形の最大値が許容範囲内に存在する場合を正常とし、この許容範囲よもも大きかったり小さい場合にはパルス高さ異常と判定し、アラームを出力する。このように、レーザ光を常時サンプリングしているので、リアルタイムでパルス幅、パルス高さ（パワー）などのレーザ光の品質を管理することができる。上述のようなパルス抜けが頻発するようになったら、レーザ発生装置４０の劣化あるいは寿命と判断できる。
【００４３】
抵抗測定手段８Ｂは、スクライブ加工状態検査装置１３の円板状接触子部材１３１，１３２間を流れる電流値に基づいてスクライブ加工後におけるスクライブ線の抵抗値を測定し、その抵抗値を表示手段８Ｃに出力する。例えば、スクライブ加工後におけるスクライブ線は絶縁状態となるので、抵抗値としては絶縁に近い抵抗値が測定されることとなる。スクライブ加工が適切に行われなかった場合にはスクライブ線を電流が流れることとなり、絶縁抵抗よりも比較的小さな抵抗値が測定される。表示手段８Ｃは、抵抗値を表示するのではなく、抵抗値に基づいてスクライブ加工が適切に行われたか否かを表示する。なお、測定された抵抗値をそのまま表示するようにしてもよい。スクライブ加工状態検査装置１３はローラ方式で２個のピッチに跨がるようにして抵抗を測定しているので、どのスクライブ線の抵抗値が絶縁状態にない不良スクライブ線かを装置内で容易に特定することができる。スクライブ加工状態検査装置１３は、ローラ方式なので検査部を小型化することができ、ガラス基板の表裏に容易に設けることができる。スクライブ加工状態検査装置１３に対してバナナプラグ等の検査プラグを簡単に脱着可能である。このように、表示手段８Ｃと組み合わせることによって、不良スクライブ線の位置を特定し、リペアするシステムを構築することができる。プレート部材１３３，１３４の長さを適宜交換することによって測定可能ピッチを容易に変更することができる。なお、抵抗値を測定する場合について説明したが、抵抗値を測定することなく、電流が流れるか否かだけを検査するようにしてもよい。また、スクライブ加工状態検査装置１３にバッテリー等を搭載して、絶縁性をＬＥＤ等を点灯させるることによって簡易に検査するようにしてもよい。
【００４４】
図９は、図２の光学系部材５０を下側（基板側）から見た図である。図９は、光学系部材５０とベース板３１の一部を示している。図９（Ａ）は、図１に示す光学系部材５０とベース板３１との位置関係を示す図であり、図に示すように、光学系部材５０の端面（図の上側端部）とベース板３１の端面（図の上側端部）とが一致している。図９（Ｂ）は、光学系部材５０が貫通穴３７の中心を回転軸としてベース板３１に対して左回りに約３０度回転した状態を示す図である。図９（Ｃ）は、光学系部材５０が貫通穴３７の中心を回転軸としてベース板３１に対して左回りに約４５度回転した状態を示す図である。
【００４５】
この実施の形態に係るソーラパネル製造装置においては、光学系部材５０がレーザ光の導入穴である貫通穴３７の中心を回転軸として、自在に回転可能に構成されている。すなわち、分岐手段である光学系部材５０は、図４の反射ミラー３５からＤＯＥ５００を通過してハーフミラー５１１に向かう垂直レーザ光の進行方向を中心軸として回転制御されている。これによって、レーザ光の分岐方向とレーザ光の基板に対する相対的な移動方向（図９の垂直方向）とのなす角度θを自在に可変制御することができる。なお、光学系部材５０の回転駆動手段としては、ボールネジやリニアモータ等の既存の技術が用いられるが、これらの図示は省略する。
【００４６】
図９に示すように、レーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向（図９の垂直方向）とのなす角度を可変制御した場合でも、レーザ光の相対的な移動方向に対してＤＯＥ５００は回転しないように構成している。すなわち、ＤＯＥ５００を使用することによって、レーザ光の照射形状は、図９の集光レンズ５４１〜５４４内に示したように、点線正方形のような照射形状を示すことになる。従って、光学系部材５０の回転制御と共にＤＯＥ５００を回転させると、集光レンズ５４１〜５４４内の点線正方形もその回転量に応じて回転するようになる。この状態でレーザ光を走査照射すると、スクライブ線の両側稜線に正方形の角が位置するようになり、稜線が波打ち形状を示すようになる。そこで、この実施の形態のように、光学系部材５０を回転制御しても、ＤＯＥ５００は回転させないような構成とすることで、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）に示すように、走査方向（図９の垂直方向）と集光レンズ５４１〜５４４内の点線正方形の左右両辺とが一致し、スクライブ線の両側稜線を極めて滑らかに形成することができ、また、光学系部材５０を回転させてスクライブ線のピッチを適宜制御した場合でも滑らかな稜線のスクライブ線を形成することが可能となる。なお、上述の実施の形態では、ＤＯＥをレーザ光の光路中に１つだけ設ける場合について説明したが、ＤＯＥを分岐後の各集光レンズの直前にそれぞれ設けてもよい。この場合でも、光学系部材５０を回転制御しても各ＤＯＥは回転させないように構成する必要がある。ＤＯＥ５００は、光学系部材５０とは分離した形でベース板３１に直結して設けることによって、光学系部材５０の回転から独立させることが可能である。なお、レーザ光の相対的な移動方向に対してＤＯＥ５００は回転しないように構成しているが、所定の角度（約１０〜３０度程度）を持たせてＤＯＥ５００を傾斜させてもよい。
【００４７】
図１０は、光学系部材の回転量とスクライブ線のピッチ幅との関係を示す図である。図１０（Ａ）は図９（Ａ）に示すように光学系部材５０が回転していない状態、図１０（Ｂ）は図９（Ｂ）に示すように光学系部材５０が約３０度回転した状態、図１０（Ｃ）は図９（Ｃ）に示すように光学系部材５０が約４５度回転した状態でそれぞれレーザスクライブ加工処理を行なった場合のスクライブ線の状態を示す図である。図１０（Ａ）の場合のスクライブ線のピッチをＰ０とすると、図１０（Ｂ）の場合のピッチＰ３０はＰ０×ｃｏｓ３０°となり、図１０（Ｃ）の場合のピッチＰ４５はＰ０×ｃｏｓ４５°となる。このように、この実施の形態に係るソーラパネル製造装置は、光学系部材５０の回転角度を適宜調整することによって、スクライブ線のピッチ幅を所望の値に適宜可変調整することができる。図１０には、可変調整されたピッチ幅に対応した長さのプレート部材を用いて構成されたスクライブ加工状態検査装置１３が図示してある。なお、プレト部材に対して円板状接触子部材を回転自在とし、図１０に示したスクライブ加工状態検査装置１３ｃのように、光学系部材５０の回転角度に合わせてスクライブ加工状態検査装置１３ｃのプレート部材を回転することによって、スクライブ線のピッチ幅に対応することができるようにしてもよい。
【００４８】
上述の実施の形態では、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６を用いてビームサンプラ９３で分岐出力されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を直接受光して、それを画像処理することによって、光軸ずれを検査する場合について説明したが、高速フォトダイオード９４の受光面の中央にレーザ光が受光した状態を示す画像を被検査画像として光軸検査用ＣＣＤカメラ９６あるいは分割型フォトダイオードで取得することによって光軸ずれを検査するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、レーザ光の光軸ずれ及びパルス抜けを検査する場合について説明したが、光軸ずれ、パルス抜け、パルス幅及びパルス高さのそれぞれを適宜組み合わせてレーザ光の状態を検査するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、薄膜の形成された基板１の表面からレーザ光を照射して薄膜にスクライブ線（溝）を形成する場合について説明したが、基板１の裏面からレーザ光を照射して、基板表面の薄膜にスクライブ線を形成するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、ソーラパネル製造装置を例に説明したが、本発明はＥＬパネル製造装置、ＥＬパネル修正装置、ＦＰＤ修正装置などのレーザ加工を行なう装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１…基板
１０…台座
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…スクライブ加工状態検査装置
１３１，１３２…円板状接触子部材
１３３，１３４…プレート部材
１３５，１３６…プラグ挿入部材
２０…ＸＹテーブル
２１，〜２３…位置決めピン
２７ａ，２９ａ，２７ｂ，２９ｂ…画像
２６…集光レンズ高さ測長システム
２８…フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ
３０…スライドフレーム
３１…ベース板
３３…ガルバノミラー
３３１…ガルバノ制御裝置
３３２…ビームサンプラ
３３３…４分割フォトダイオード
３３ｘｙ，３３ｚｙ…モータ
３４，３５…ミラー
３７…貫通穴
４０…レーザ発生装置
５０…光学系部材
５００…位相型回折光学素子（ＤＯＥ）
５１１〜５１３…ハーフミラー
５２１〜５２８…反射ミラー
５３１〜５３４…シャッター機構
５４１〜５４４…集光レンズ
５２，５４…オートフォーカス用測長システム
６０…アライメントカメラ装置
７０…リニアエンコーダ
８０…制御装置
８１…分岐手段
８２…パルス抜け判定手段
８３…アラーム発生手段
８４…基準ＣＣＤ画像記憶手段
８５…光軸ずれ量計測手段
８６…レーザコントローラ
８７…レンズ変位量計測手段
８８…レンズ高さ調整手段
８９…照射レーザ状態検査手段
８Ａ…照射レーザ調整手段
８Ｂ…抵抗測定手段
８Ｃ…表示手段
９４…高速フォトダイオード
９６…光軸検査用ＣＣＤカメラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて加工された薄膜等の加工状態を検査するレーザ加工状態検査装置、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法に係り、特にレーザ加工が適切に行われたか否かの検査を加工箇所の電気特性を測定することによって行うレーザ加工状態検査装置、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソーラパネルの製造工程では、透光性基板（ガラス基板）上に透明電極層、半導体層、金属層などの薄膜を順次形成し、形成後の各工程で各層をレーザ光で短冊状に加工してソーラパネルモジュールを完成している。レーザ光でスクライブ線を形成する場合、通常は定速度で移動するガラス基板上にレーザ光を照射していた。これによって、深さ及び線幅の安定したスクライブ線を形成することが可能である。このようなソーラパネル（光電変換装置）の製造方法においては、スクライブ線の加工後に別装置で絶縁抵抗を全数チェックしている。ソーラパネルの製造工程で絶縁抵抗などの電気的特性をチェックするものについては、特許文献１に記載のようなものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０４７８３８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のものは、各製造工程の各所に専用の検査装置を設置するものである。従って、検査の度に、製造工程の各所でワークを検査装置に接続したり、外したりという作業を繰り返し行わなければならず、検査に手間や時間がかかり問題であった。また、検査装置自体が高価であるため、製造工程の各所に設けることは製造装置全体の高価格化を招いて問題となっていた。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、レーザ加工後のワークの加工状態を絶縁抵抗などの電気的特性に基づいて容易かつ安価に検査することのできるレーザ加工状態検査装置、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレーザ加工状態検査装置の第１の特徴は、ワーク上の薄膜にレーザ光を照射してスクライブ線の加工を施し、その直後に前記スクライブ線の両側の薄膜に電気的接触子を接触させて前記スクライブ線の抵抗値を測定するレーザ加工状態検査装置であって、前記電気的接触子はプラグ挿入部材を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式の第１及び第２の円板状接触子部材で構成され、前記第１及び第２の円板状接触子部材は絶縁材からなるプレート部材によって保持され、前記スクライブ線の両側の薄膜に接触しながらその接触位置を回転移動するように構成したことにある。
レーザ光によるスクライブ線の加工は、レーザ発生装置から出射されたレーザ光を基板上の薄膜の加工面に略垂直に照射することによって行なわれる。このスクライブ線の加工によって薄膜が切断されたか否かは、スクライブ線の両側の薄膜間の電気抵抗を測定することによって容易に行うことができる。そこで、この発明では、プレート部材の両端にプラグ挿入部材を設け、この２個のプラグ挿入部材を回転軸として自在に回転する円板状接触子部材を設け、この円板状接触子部材をスクライブ線の両側の薄膜に接触させながらその接触位置を回転移動させるようにした。これによって、スクライブ線の両側の薄膜間の抵抗を容易に測定することができる。また、ワーク上に複数のスクライブ線が形成された場合でも、円板状接触子部材を回転移動することによって、複数のスクライブ線の抵抗を容易に測定することができる。
【０００７】
本発明に係るレーザ加工状態検査装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のレーザ加工状態検査装置において、前記第１及び第２の円板状接触子部材の回転軸間の距離が前記スクライブ線のピッチ幅に対応した長さとなるような長尺板で前記プレート部材を構成したことにある。スクライブ線のピッチ幅は加工処理に応じて種々変化するので、この発明では、プレート部材の長さをそのピッチ幅に応じて種々交換することによって、容易に対応することができる。
【０００８】
本発明に係るレーザ加工状態検査装置の第３の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載のレーザ加工状態検査装置において、前記レーザ加工状態検査装置を前記ワークの両面に配置したことにある。ソーラパネル（光電変換装置）を製造する場合には、薄膜の加工をワークの表面又は裏面で行う場合がある。この発明では、ワークの両面にレーザ加工状態検査装置を配置することによってワークの表面又は裏面のいずれの面が加工されても容易に抵抗を測定することができるようにした。
【０００９】
本発明に係るレーザ加工装置の第１の特徴は、ワークを保持する保持手段と、前記ワーク上の薄膜にレーザ光を照射して所定の加工処理を施すレーザ光照射手段と、前記レーザ光照射による加工後に前記スクライブ線の両側の薄膜に電気的接触子を接触させて前記スクライブ線の抵抗値を測定するためのレーザ加工状態検査手段であって、前記電気的接触子はプラグ挿入部材を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式の第１及び第２の円板状接触子部材で構成され、前記第１及び第２の円板状接触子部材は絶縁材からなるプレート部材によって保持され、前記スクライブ線の両側の薄膜に接触しながらその接触位置を回転移動するように構成されたレーザ加工状態検査手段とを備えたことにある。これは、前記レーザ加工状態検査装置の第１の特徴に記載のものを用いたレーザ加工装置の発明である。
【００１０】
本発明に係るレーザ加工装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のレーザ加工装置において、前記第１及び第２の円板状接触子部材の回転軸間の距離が前記スクライブ線のピッチ幅に対応した長さとなるような長尺板で前記プレート部材を構成したことにある。これは、前記レーザ加工状態検査装置の第２の特徴に記載のものを用いたレーザ加工装置の発明である。
【００１１】
本発明に係るレーザ加工装置の第３の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ加工状態検査手段を前記ワークの両面に配置したことにある。これは、前記レーザ加工状態検査装置の第３の特徴に記載のものを用いたレーザ加工装置の発明である。
【００１２】
本発明に係るソーラパネル製造方法の特徴は、前記第１若しくは第２の特徴に記載のレーザ加工状態検査装置又は前記第１若しくは第２の特徴に記載のレーザ加工装置を用いて、ソーラパネルを製造することにある。これは、前記レーザ加工状態検査装置又はレーザ加工装置のいずれか１を用いて、ソーラパネルを製造するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザ加工後のワークの加工状態を絶縁抵抗などの電気的特性に基づいて容易かつ安価に検査することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ加工状態検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るレーザ加工によってソーラパネルを製造するソーラパネル製造装置（レーザ加工装置）の概略構成を示す図である。
【図３】ガラス基板の上面及び下面の両側にスクライブ加工状態検査装置を設けた場合の一例を示す図である。
【図４】図２の光学系部材５０の詳細構成を示す図である。
【図５】第１検出光学系部材及び第２検出光学系部材の構成を示す模式図である。
【図６】図２の制御装置８０の処理の詳細を示すブロック図である。
【図７】パルス抜け判定手段８２の動作の一例を示す図である。
【図８】図５の高速フォトダイオード９４から出力される波形の一例を示す図である。
【図９】図２の光学系部材を下側（基板側）から見た図である。
【図１０】光学系部材の回転量とスクライブ線のピッチ幅との関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工状態検査装置の概略構成を示す図である。このレーザ加工状態検査装置は、ソーラパネル製造装置のレーザ光加工処理工程の１つであるレーザスクライブ加工工程後にスクライブ線の絶縁抵抗を測定するものであり、ワーク表面の薄膜に直接接触される接触子部分の一例を示すものである。
【００１６】
ソーラパネルモジュールを製造する場合、ガラス基板上の薄膜に例えば約１０ｍｍピッチでレーザ光でスクライブ線を形成している。スクライブ線の線幅は約３０μｍで、線と線の間隔は約３０μｍとなるような３本の線で構成されている。図１のレーザ加工状態検査装置は、このようにして形成されたスクライブ線の深さ及び線幅が安定しているか否かを、その部分の絶縁抵抗を測定することによって簡易に検査するものである。
【００１７】
図１のレーザ加工状態検査装置の接触子部分は、導電材からなる円板状接触子部材１３１，１３２、絶縁材からなるプレート部材１３３，１３４及びプラグの挿入されるプラグ挿入部材１３５，１３６から構成される。円板状接触子部材１３１，１３２は、導電部材（金属板など）から構成される電気接触子である。円板状接触子部材１３１，１３２の外周部がガラス基板上の薄膜に押圧接触される。円板状接触子部材１３１，１３２はプラグ挿入部材１３５，１３６を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式である。円板状接触子部材１３１，１３２とプラグ挿入部材１３５，１３６の導電部との間は電気的に接続される。プラグ挿入部材１３５，１３６には、バナナプラグ等のプラグが挿入される。プレート部材１３３，１３４は、スクライブ線のピッチ幅に対応した長さの長尺板で構成されている。円板状接触子部材１３１，１３２はこのプレート部材１３３，１３４を両側から挟むように取り付けられている。スクライブ線のピッチを変更する場合には、このプレート部材１３３，１３４の長手方向の長さをピッチに合わせて交換すればよい。また、補助板などを用いてプレート部材１３３，１３４の長手方向の長さを可変調整可能な構造としてもよい。
【００１８】
図２は、レーザ加工によってソーラパネルを製造するソーラパネル製造装置（レーザ加工装置）の概略構成を示す図である。図２のソーラパネル製造装置は、台座１０、スクライブ加工状態検査装置（絶縁抵抗検査装置）１３、ＸＹテーブル２０、レーザ発生装置４０と、光学系部材５０、アライメントカメラ装置６０、リニアエンコーダ７０、制御装置８０、第１検出光学系部材、第２検出光学系部材等によって構成されている。台座１０上にはＸ軸方向及びＹ軸方向（ＸＹ平面）に沿って駆動制御されるＸＹテーブル２０が設けられている。
【００１９】
ＸＹテーブル２０は、Ｘ方向及びＹ方向へ移動制御される。なお、ＸＹテーブル２０の駆動手段としては、ボールネジやリニアモータ等が用いられるが、これらの図示は省略してある。ＸＹテーブル２０の上側にはレーザ加工の対象となる基板１が保持されている。また、台座１０の上には光学系部材を保持しながらＹ軸方向にスライド駆動されるスライドフレーム３０が設けられている。ＸＹテーブル２０は、Ｚ軸を回転軸としてθ方向に回転可能に構成されている。なお、スライドフレーム３０によりＹ軸方向の移動量が十分に確保できる場合には、ＸＹテーブル２０は、Ｘ軸方向の移動だけを行なう構成であってもよい。この場合、ＸＹテーブル２０はＸ軸テーブルの構成でもよい。
【００２０】
スクライブ加工状態検査装置（絶縁抵抗検査装置）１３は、図１のレーザ加工状態検査装置が適用され、図１のソーラパネル製造装置では、ガラス基板１の上側の薄膜に対してスクライブ加工されたスクライブ線の加工状態、すなわちスクライブ線の抵抗を測定するのに利用される。スクライブ加工状態検査装置１３のプラグ挿入部材１３５，１３６に挿入されたバナナプラグ等からの信号線は、制御装置８０に接続されている。制御装置８０は、スクライブ加工状態検査装置１３からの信号に基づいてスクライブ線の抵抗を測定する。図２では、被加工対象である薄膜がガラス基板１の上側に存在するので、ガラス基板１の上側にスクライブ加工状態検査装置１３の円板状接触子部材１３１，１３２が接触するように構成されている。従って、ガラス基板１の下側の薄膜に対してスクライブ加工が行われる場合には、スクライブ加工状態検査装置１３の円板状接触子部材１３１，１３２はガラス基板１の下面側の薄膜に接触するように構成される。
【００２１】
なお、図２ではＸＹテーブル２０は一体構成の場合について説明しているが、図のＸ軸方向に沿った長尺状のテーブル部材の複数でＸＹテーブル２０が構成されいるものがあるので、このような構成のテーブルの場合は、図３に示すようにガラス基板１の上面及び下面の両側にスクライブ加工状態検査装置１３ａ，１３ｂを設け、ガラス基板１の両側から押圧して挟み込むようにスクライブ加工状態検査装置１３ａ，１３ｂを移動可能な構成とすることが好ましい。このように、両側にスクライブ加工状態検査装置１３ａ，１３ｂが存在すると、ガラス基板１の上面又は裏面を加工する場合に、図３のスクライブ加工状態検査装置１３ａ，１３ｂを用いてガラス基板１の上面及び下面のスクライブ加工状態（絶縁抵抗などの電気的特性）を容易に測定することが可能となる。
【００２２】
スライドフレーム３０は、台座１０上の四隅に設けられた移動台に取り付けられている。スライドフレーム３０は、この移動台によってＹ方向へ移動制御される。ベース板３１と移動台との間には除振部材（図示せず）が設けられている。スライドフレーム３０のベース板３１には、レーザ発生装置４０、光学系部材５０及び制御装置８０が設置されている。光学系部材５０は、ミラーやレンズの組み合わせで構成され、レーザ発生装置４０で発生したレーザ光を４系列に分割してＸＹテーブル２０上のワーク１上に導くものである。なお、レーザ光の分割数は４系列に限るものではなく、２系列以上であればよい。
【００２３】
アライメントカメラ装置６０は、ＸＹテーブル２０上であってワーク１の両端部（Ｘ軸方向の前後縁部）付近の画像を取得する。このアライメントカメラ装置６０で取得された画像は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、アライメントカメラ装置６０からの画像を、ワーク１のＩＤデータと共にデータベース手段に格納し、これ以降のワーク１のアライメント処理に利用する。
【００２４】
リニアエンコーダ７０は、ＸＹテーブル２０のＸ軸移動テーブルの側面に設けられたスケール部材と検出部で構成される。リニアエンコーダ７０の検出信号は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、リニアエンコーダ７０からの検出信号に基づいてＸＹテーブル２０のＸ軸方向の移動速度（移動周波数）を検出し、レーザ発生装置４０の出力（レーザ周波数）を制御する。
【００２５】
光学系部材５０は、図示のように、ベース板３１の側面側に設けられており、ベース板３１の側面に沿って移動するように構成されている。光学系部材５０は、先端部がＺ軸を中心に回転可能となっている。レーザ発生装置４０から出射されるレーザ光を光学系部材５０に導くためのガルバノミラー３３はベース板３１上に設けられている。ガルバノミラー３３は、２つのモーター（ロータリーエンコーダー）を使用してＸＹ２次元エリアにレーザー光を走査させるものである。ガルバノミラー３３は、２軸式（Ｘ，Ｙ）で構成され、２個のモーターと、このモータに取り付けられるミラーとで構成される。ガルバノ制御裝置３３１は、モータを動かすためのドライバおよび電源、これらを制御するマイクロコンピュータなどで構成される。
【００２６】
ミラー３４，３５は、光学系部材５０上に設けられており、光学系部材５０のスライド移動に連動するようになっている。レーザ発生装置４０から出射されたレーザ光は、ガルバノミラー３３によってミラー３４へ向かって反射され、ミラー３４に向かうレーザ光はミラー３４によってミラー３５に向かって反射される。ミラー３５は、ミラー３４からの反射レーザ光をベース板３１に設けられた貫通穴を介して光学系部材５０内に導く。なお、レーザ光発生装置４０から出射されたレーザ光は、ベース板３１に設けられた貫通穴から光学系部材５０に対して上側から導入されるように構成されれば、どのような構成のものであってもよい。例えば、レーザ発生装置４０を貫通穴の上側に設け、貫通穴を介して光学系部材５０に直接レーザ光を導くようにしてもよい。
【００２７】
ビームサンプラ３３２は、ガルバノミラー３３と反射ミラー３４との間の光学系部材５０上に、光学系部材５０のスライド移動と共に移動するように設けられている。ビームサンプラ３３２はレーザ光の一部（例えば、レーザ光の約０．４割程度又はそれ以下の光量）をサンプリングして外部に分岐出力する素子である。４分割フォトダイオード３３３は、ビームサンプラ３３２で分岐されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置されている。４分割フォトダイオード３３３によって検出されたレーザ光の強度に対応した４種類の出力信号がガルバノ制御裝置３３１に出力される。ガルバノ制御裝置３３１は、４分割フォトダイオード３３３からの４種類の出力信号に応じてガルバノミラー３３の２個のモータ３３ｘｙ，３３ｙｚをリアルタイムで駆動制御する。モータ３３ｘｙは、ガルバノミラー３３の反射レーザ光がベース板３１の上面（ＸＹ平面）と平行な面内で回転移動するように制御し、モータ３３ｚｙは、ガルバノミラー３３の反射レーザ光がベース板３１の上面と直交する面（ＹＺ平面）と平行な面内で回転移動するようにリアルタイムで制御する。
【００２８】
図４は、光学系部材５０の詳細構成を示す図である。実際の光学系部材５０の構成は、複雑であるが、ここでは説明を簡単にするために図示を簡略化して示している。図４は、光学系部材５０の内部を図２の−Ｘ軸方向から見た図である。図４に示すようにベース板３１にはミラー３５で反射されたレーザ光を光学系部材５０内に導入するための貫通穴３７を有する。この貫通穴３７の直下には、ガウシアン強度分布のレーザ光をトップハット強度分布のレーザ光に変換する位相型回折光学素子（ＤＯＥ：Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）５００が設けられている。
【００２９】
ＤＯＥ５００によってトップハット強度分布のレーザ光（トップハットビーム）に変換されたレーザ光はハーフミラー５１１によって反射ビームと透過ビームにそれぞれ分岐され、反射ビームは右方向のハーフミラー５１２に向かって、透過ビームは下方向の反射ミラー５２４に向かって進む。ハーフミラー５１１で反射したビームは、ハーフミラー５１２によってさらに反射ビームと透過ビームに分岐され、反射ビームは下方向の反射ミラー５２２に向かって、透過ビームは右方向の反射ミラー５２１に向かって進む。ハーフミラー５１２を透過したビームは反射ミラー５２１によって反射され、下方向の集光レンズ５４１を介してワーク１に照射される。ハーフミラー５１２で反射したビームは、反射ミラー５２２，５２３によって反射され、下方向の集光レンズ５４２を介してワーク１に照射される。ハーフミラー５１１を透過したビームは、反射ミラー５２４によって反射され、左方向に向かって進む。反射ミラー５２４で反射したビームは、ハーフミラー５１３によって反射ビームと透過ビームに分岐され、反射ビームは下方向の反射ミラー５２６に向かって、透過ビームは左方向の反射ミラー５２８に向かって進む。ハーフミラー５１３で反射したビームは、反射ミラー５２６，５２７によって反射され、下方向の集光レンズ５４３を介してワーク１に照射される。ハーフミラー５１３を透過したビームは反射ミラー５２８によって反射され、下方向の集光レンズ５４４を介してワーク１に照射される。
【００３０】
ＤＯＥ５００によって変換されたトップハットビームは、上述のハーフミラー５１１〜５１３及び反射ミラー５２１〜５２８によって、透過・反射されて集光レンズ５４１〜５４４に導かれる。このとき、ＤＯＥ５００から各集光レンズ５４１〜５４４までの光路長は等しくなるように設定されている。すなわち、ハーフミラー５１１で反射したビームがハーフミラ５１２を透過して反射ミラー５２１で反射して集光レンズ５４１に到達するまでの光路長、ハーフミラー５１１で反射したビームがハーフミラー５１２、反射ミラー５２２，５２３でそれぞれ反射して集光レンズ５４２に到達するまでの光路長、ハーフミラー５１１を透過したビームが反射ミラー５２３、ハーフミラー５１３、反射ミラー５２６，５２７でそれぞれ反射して集光レンズ５４３に到達するまでの光路長、ハーフミラー５１１を透過したビームが反射ミラー５２３で反射してハーフミラー５１３を透過して反射ミラー５２８で反射して集光レンズ５４４に到達するまでの光路長は、それぞれ等しい距離である。これによって、ビームが分岐される直前にＤＯＥ５００を配置しても、トップハット強度分布のレーザ光を集光レンズ５４１〜５４４に同様に導くことが可能となる。
【００３１】
シャッター機構５３１〜５３４は、光学系部材５０の各集光レンズ５４１〜５４４から出射されるレーザ光がワーク１から外れた場合にレーザ光の出射を遮蔽するものである。オートフォーカス用測長システム５２，５４は、図示していない検出光照射用レーザとオートフォーカス用フォトダイオードとから構成され、検出光照射用レーザから照射された光の中でワーク１の表面から反射した反射光を受光し、その反射光量に応じて光学系部材５０内の集光レンズ５４１〜５４４を上下に駆動し、ワーク１に対する高さ（集光レンズ５４１〜５４４のフォーカス）を調整する。なお、フォーカス調整用駆動機構は図示していない。なお、ＤＯＥ５００は、ミラー３４とミラー３５の間に設けてあってもよい。
【００３２】
図５は、第１検出光学系部材及び第２検出光学系部材の構成を示す模式図である。第１検出光学系部材は、集光レンズ高さ測長システム２６と、フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８とから構成される。図５では、集光レンズ高さ測長システム２６とフォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８が重複して示されているので、符号で区別するようにしている。図４に記載のオートフォーカス用測長システム５２，５４によって、ワーク１から光学系部材５０の両側下面までの高さを調整した場合、光学系部材５０の下面の高さを同じにすることはできても、ワーク１から各集光レンズ５４１〜５４４までの高さを同じにすることができるとは限らない。そこで、この実施の形態では、ＸＹテーブル２０のＸ軸方向の側面のいずれか一方（図ではＸＹテーブル２０の−Ｘ軸方向の側面）に集光レンズ高さ測長システム２６を取り付け、ワーク１から各集光レンズ５４１〜５４４までの高さをそれぞれ測長するようにした。集光レンズ高さ測長システム２６によって検出された各集光レンズ５４１〜５４４の高さに対応した信号は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、ワーク１から各集光レンズ５４１〜５４４までの高さが適正であるか否かの判定を行なう。集光レンズ高さ測長システム２６の測長結果に応じて、各集光レンズ５４１〜５４４の配置（高さ）は調整されるようになっている。この場合、この集光レンズ５４１〜５４４の配置（高さ）の調整は、手動又は自動で行なえるように構成する。なお、集光レンズ高さ測長システム２６を用いて、光学系部材５０の下面の高さを測長するようにすれば、オートフォーカス用測長システム５２，５４を省略することが可能である。
【００３３】
フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８は、ＸＹテーブル２０のＸ軸方向の側面のいずれか一方（図ではＸＹテーブル２０の−Ｘ軸方向の側面）であって、集光レンズ高さ測長システム２６の隣接する位置（近傍）に設けられている。フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８は、ＸＹテーブル２０と光学系部材５０の各集光レンズ５４１〜５４４との位置を関連付けるものであり、ＸＹテーブル２０の上空側を視認可能に設置されている。フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８によって撮像された映像は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、各集光レンズ５４１〜５４４から出射されるレーザ光の光軸が適正であるか否かの判定を行なう。すなわち、フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８は、光学系部材５０の各集光レンズ５４１〜５４４から出射するレーザ光を直接観察することができるので、これを画像化することによって、制御装置８０は、各集光レンズ５４１〜５４４のフォーカス及び光軸が適正であるか否かを判断することができる。また、レーザ発生装置４０、光学系部材５０などのレーザ光に係わる各光学系の交換した時に、交換前と交換後の画像を取得し数値化しておくことによって、交換後のフォーカス及び光軸の調整を容易に行なうことができる。さらに、複数ヘッドの場合、各レーザ光の画像を取得して数値化することによって、バラツキを適正に調整することができる。
【００３４】
第２検出光学系部材は、図２に示すように、ビームサンプラ９２，９３、高速フォトダイオード９４及び光軸検査用ＣＣＤカメラ９６から構成される。ビームサンプラ９２，９３は、光学系部材５０内に導入されるレーザ光の光路中に設けられている。この実施の形態では、レーザ発生装置４０と反射ミラー３３との間に設けられている。ビームサンプラ９２，９３はレーザ光の一部（例えば、レーザ光の約０．４割程度又はそれ以下の光量）をサンプリングして外部に分岐出力する素子である。高速フォトダイオード９４は、ビームサンプラ９２で分岐出力されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置される。高速フォトダイオード９４によって検出されたレーザ光の強度に対応した出力信号は、制御装置８０に出力される。光軸検査用ＣＣＤカメラ９６は、ビームサンプラ９３で分岐出力されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置される。光軸検査用ＣＣＤカメラ９６によって撮像された映像は、制御装置８０に出力される。なお、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６は、高速フォトダイオード９４に照射されるレーザ光の位置を示す画像を取り込み、その画像を制御装置８０に出力するようにしてもよい。
【００３５】
制御装置８０は、アライメント処理以外にも、リニアエンコーダ７０からの検出信号に基づいてＸＹテーブル２０のＸ軸方向の移動速度（移動周波数）を検出し、レーザ発生装置４０の出力（レーザ周波数）を制御し、集光レンズ高さ測長システム２６、フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８、高速フォトダイオード９４、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６及びスクライブ加工状態検査装置１３から出力される各信号に基づいて、基板１から各集光レンズ５４１〜５４４までの高さが適正であるか否かを判断したり、各集光レンズ５４１〜５４４のフォーカス及び光軸が適正であるか否かを判断したり、レーザ発生装置４０から出射されるレーザ光のパルス抜けを検出したり、レーザ光の光軸ずれ量などの基板加工状態に基づいてレーザ発生装置４０の出射条件を制御したり、光学系部材５０内にレーザ光を導入するための各種ミラーの配置等をフィードバック制御したり、各集光レンズ５４１〜５４４の配置を調整したり、スクライブ線の抵抗値を測定したりする。
【００３６】
図６は、制御装置８０の処理の詳細を示すブロック図である。制御装置８０は、分岐手段８１、パルス抜け判定手段８２、アラーム発生手段８３、基準ＣＣＤ画像記憶手段８４、光軸ずれ量計測手段８５、レーザコントローラ８６、レンズ変位量計測手段８７、レンズ高さ調整手段８８、照射レーザ状態検査手段８９、照射レーザ調整手段８Ａ、抵抗測定手段８Ｂ及び表示手段８Ｃから構成される。
【００３７】
分岐手段８１は、リニアエンコーダ７０の検出信号（クロックパルス）を分岐して後段のレーザコントローラ８６に出力する。パルス抜け判定手段８２は、高速フォトダイオード９４からのレーザ光強度に対応した出力信号（ダイオード出力）と分岐手段８１から出力される検出信号（クロックパルス）とを入力し、それに基づいてレーザ光のパルス抜けを判定する。図７は、パルス抜け判定手段８２の動作の一例を示す図である。図７において、図７（Ａ）は分岐手段８１から出力される検出信号（クロックパルス）の一例、図７（Ｂ）は高速フォトダイオード９４から出力されるレーザ光強度に対応した出力信号（ダイオード出力）の一例、図７（Ｃ）はパルス抜け判定手段８２がパルス抜け検出時に出力するアラーム信号の一例をそれぞれ示す。
【００３８】
図７に示すように、パルス抜け判定手段８２は、分岐手段８１からのクロックパルスの立ち下がり時点をトリガ信号として、ダイオード出力値が所定のしきい値Ｔｈ以上であるか否かの判定を行い、ダイオード出力値がしきい値Ｔｈよりも小さい場合には、ハイレベル信号をアラーム発生手段８３に出力する。アラーム発生手段８３は、パルス抜け判定手段８２からの信号がローレベルからハイレベルに変化した時点でパルス抜けが発生したことを示すアラームを外部に報知する。アラームの報知は、画像表示、発音等の種々の方法で行なう。アラームの発生によって、オペレータはパルス抜けが発生したことを認識することができる。また、このアラームが頻繁に発生する場合には、レーザ発生装置の性能が劣化したか又は寿命になったことを意味する。
【００３９】
基準ＣＣＤ画像記憶手段８４は、図６に示すような基準ＣＣＤ画像８４ａを記憶している。この基準ＣＣＤ画像８４ａは、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６の受光面の中央にレーザ光が受光した状態の画像を示すものである。光軸検査用ＣＣＤカメラ９６からは、図６に示すような被検査画像８５ａが出力される。光軸ずれ量計測手段８５は、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６からの被検査画像８５ａを取り込み、これと基準ＣＣＤ画像８４ａとを比較し、光軸のずれ量を計測し、そのずれ量をレーザコントローラ８６に出力する。例えば、図６に示す被検査画像８５ａのような画像が光軸検査用ＣＣＤカメラ９６から出力された場合には、光軸ずれ量計測手段８５は、両者を比較して、Ｘ軸及びＹ軸方向のずれ量を計測し、それをレーザコントローラ８６に出力する。レーザコントローラ８６は、被検査画像８５ａと基準ＣＣＤ画像８４ａとが一致するように、レーザ光の光軸に関係する装置、すなわちレーザ発生装置４０の出射条件や光学系部材５０内にレーザ光を導入するための反射ミラー３３〜３５の配置等をフィードバックして調整する。
【００４０】
レンズ変位量計測手段８７は、集光レンズ高さ測長システム２６によって検出された各集光レンズ５４１〜５４４の高さに対応した信号を入力し、各集光レンズ５４１〜５４４の高さが許容範囲内にあるか、この許容範囲よりも大きくずれているかを判定し、大きくずれている集光レンズ５４１〜５４４の高さをどの程度調整すればよいかを示す制御信号をレンズ高さ調整手段８８に出力する。レンズ高さ調整手段８８は、レンズ変位量計測手段８７からの制御信号に応じて各集光レンズ５４１〜５４４の配置を調整する。なお、集光レンズ５４１〜５４４の高さ調整機構が存在しない場合には、レンズ高さ調整手段８８は、レンズ変位量計測手段８７からの制御信号に基づいて、集光レンズ５４１〜５４４のどれをどの程度調整すればよいのか、その調整情報をオペレータに伝達（視認表示、音声発音など）するようにしてもよい。
【００４１】
照射レーザ状態検査手段８９は、フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ２８からの画像８９ａを取り込み、これに基づいてフォーカス及び光軸のずれ量を計測し、そのずれ量を照射レーザ調整手段８Ａに出力する。例えば、図６に示すような画像８９ａがフォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラから出力された場合には、照射レーザ状態検査手段８９は、画像８９ａ内の円状の輪郭線８９ｂ（集光レンズ５４１〜５４４の外縁に対応した線）を基準にフォーカス円８９ｃ（画像８９ａ内の小円）の位置を検出し、フォーカス円８９ｃが輪郭線８９ｂのほぼ中央に位置しているか否かに基づいて光軸のＸ軸及びＹ軸方向のずれ量を計測し、それを照射レーザ調整手段８Ａに出力する。また、照射レーザ状態検査手段８９は、フォーカス円８９ｃの大きさ（面積）を計測し、それも基づいたフォーカス位置を照射レーザ調整手段８Ａに出力する。照射レーザ調整手段８Ａは、照射レーザ状態検査手段８９からの光軸のずれ量及びフォーカス位置に対応した信号に基づいて、光学系部材５０内の各ハーフミラー５１１〜５１３及び反射ミラー５２１〜５２８の配置等をフィードバックして調整する。なお、レンズ高さ調整手段８８及び照射レーザ調整手段８Ａを省略して、これらの機能をレーザコントローラ８６に持たせるようにしてもよい。
【００４２】
上述の実施の形態では、レーザ加工（スクライブ加工）時に光軸ずれ量計測手段８５でレーザ光の光軸ずれを、パルス抜け判定手段８２でパルス抜けをそれぞれ検査する場合について説明したが、図８に示すように高速フォトダイオード９４からの出力波形に基づいてレーザ光のパルス状態を検査するようにしてもよい。例えば、図８では、レーザ光のパルス幅及びパルス高さを計測し、これらに異常が発生した場合にはアラームを発生するようにしてもよい。なお、レーザ光のパルス幅は、高速フォトダイオード９４からの出力波形が所定値以上になっている期間が所定の範囲にある場合を正常とし、この範囲よりも大きかったり小さい場合にはパルス幅異常と判定し、アラームを出力する。また、レーザ光のパルス高さは、高速フォトダイオード９４からの出力波形の最大値が許容範囲内に存在する場合を正常とし、この許容範囲よもも大きかったり小さい場合にはパルス高さ異常と判定し、アラームを出力する。このように、レーザ光を常時サンプリングしているので、リアルタイムでパルス幅、パルス高さ（パワー）などのレーザ光の品質を管理することができる。上述のようなパルス抜けが頻発するようになったら、レーザ発生装置４０の劣化あるいは寿命と判断できる。
【００４３】
抵抗測定手段８Ｂは、スクライブ加工状態検査装置１３の円板状接触子部材１３１，１３２間を流れる電流値に基づいてスクライブ加工後におけるスクライブ線の抵抗値を測定し、その抵抗値を表示手段８Ｃに出力する。例えば、スクライブ加工後におけるスクライブ線は絶縁状態となるので、抵抗値としては絶縁に近い抵抗値が測定されることとなる。スクライブ加工が適切に行われなかった場合にはスクライブ線を電流が流れることとなり、絶縁抵抗よりも比較的小さな抵抗値が測定される。表示手段８Ｃは、抵抗値を表示するのではなく、抵抗値に基づいてスクライブ加工が適切に行われたか否かを表示する。なお、測定された抵抗値をそのまま表示するようにしてもよい。スクライブ加工状態検査装置１３はローラ方式で２個のピッチに跨がるようにして抵抗を測定しているので、どのスクライブ線の抵抗値が絶縁状態にない不良スクライブ線かを装置内で容易に特定することができる。スクライブ加工状態検査装置１３は、ローラ方式なので検査部を小型化することができ、ガラス基板の表裏に容易に設けることができる。スクライブ加工状態検査装置１３に対してバナナプラグ等の検査プラグを簡単に脱着可能である。このように、表示手段８Ｃと組み合わせることによって、不良スクライブ線の位置を特定し、リペアするシステムを構築することができる。プレート部材１３３，１３４の長さを適宜交換することによって測定可能ピッチを容易に変更することができる。なお、抵抗値を測定する場合について説明したが、抵抗値を測定することなく、電流が流れるか否かだけを検査するようにしてもよい。また、スクライブ加工状態検査装置１３にバッテリー等を搭載して、絶縁性をＬＥＤ等を点灯させるることによって簡易に検査するようにしてもよい。
【００４４】
図９は、図２の光学系部材５０を下側（基板側）から見た図である。図９は、光学系部材５０とベース板３１の一部を示している。図９（Ａ）は、図１に示す光学系部材５０とベース板３１との位置関係を示す図であり、図に示すように、光学系部材５０の端面（図の上側端部）とベース板３１の端面（図の上側端部）とが一致している。図９（Ｂ）は、光学系部材５０が貫通穴３７の中心を回転軸としてベース板３１に対して左回りに約３０度回転した状態を示す図である。図９（Ｃ）は、光学系部材５０が貫通穴３７の中心を回転軸としてベース板３１に対して左回りに約４５度回転した状態を示す図である。
【００４５】
この実施の形態に係るソーラパネル製造装置においては、光学系部材５０がレーザ光の導入穴である貫通穴３７の中心を回転軸として、自在に回転可能に構成されている。すなわち、分岐手段である光学系部材５０は、図４の反射ミラー３５からＤＯＥ５００を通過してハーフミラー５１１に向かう垂直レーザ光の進行方向を中心軸として回転制御されている。これによって、レーザ光の分岐方向とレーザ光の基板に対する相対的な移動方向（図９の垂直方向）とのなす角度θを自在に可変制御することができる。なお、光学系部材５０の回転駆動手段としては、ボールネジやリニアモータ等の既存の技術が用いられるが、これらの図示は省略する。
【００４６】
図９に示すように、レーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向（図９の垂直方向）とのなす角度を可変制御した場合でも、レーザ光の相対的な移動方向に対してＤＯＥ５００は回転しないように構成している。すなわち、ＤＯＥ５００を使用することによって、レーザ光の照射形状は、図９の集光レンズ５４１〜５４４内に示したように、点線正方形のような照射形状を示すことになる。従って、光学系部材５０の回転制御と共にＤＯＥ５００を回転させると、集光レンズ５４１〜５４４内の点線正方形もその回転量に応じて回転するようになる。この状態でレーザ光を走査照射すると、スクライブ線の両側稜線に正方形の角が位置するようになり、稜線が波打ち形状を示すようになる。そこで、この実施の形態のように、光学系部材５０を回転制御しても、ＤＯＥ５００は回転させないような構成とすることで、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）に示すように、走査方向（図９の垂直方向）と集光レンズ５４１〜５４４内の点線正方形の左右両辺とが一致し、スクライブ線の両側稜線を極めて滑らかに形成することができ、また、光学系部材５０を回転させてスクライブ線のピッチを適宜制御した場合でも滑らかな稜線のスクライブ線を形成することが可能となる。なお、上述の実施の形態では、ＤＯＥをレーザ光の光路中に１つだけ設ける場合について説明したが、ＤＯＥを分岐後の各集光レンズの直前にそれぞれ設けてもよい。この場合でも、光学系部材５０を回転制御しても各ＤＯＥは回転させないように構成する必要がある。ＤＯＥ５００は、光学系部材５０とは分離した形でベース板３１に直結して設けることによって、光学系部材５０の回転から独立させることが可能である。なお、レーザ光の相対的な移動方向に対してＤＯＥ５００は回転しないように構成しているが、所定の角度（約１０〜３０度程度）を持たせてＤＯＥ５００を傾斜させてもよい。
【００４７】
図１０は、光学系部材の回転量とスクライブ線のピッチ幅との関係を示す図である。図１０（Ａ）は図９（Ａ）に示すように光学系部材５０が回転していない状態、図１０（Ｂ）は図９（Ｂ）に示すように光学系部材５０が約３０度回転した状態、図１０（Ｃ）は図９（Ｃ）に示すように光学系部材５０が約４５度回転した状態でそれぞれレーザスクライブ加工処理を行なった場合のスクライブ線の状態を示す図である。図１０（Ａ）の場合のスクライブ線のピッチをＰ０とすると、図１０（Ｂ）の場合のピッチＰ３０はＰ０×ｃｏｓ３０°となり、図１０（Ｃ）の場合のピッチＰ４５はＰ０×ｃｏｓ４５°となる。このように、この実施の形態に係るソーラパネル製造装置は、光学系部材５０の回転角度を適宜調整することによって、スクライブ線のピッチ幅を所望の値に適宜可変調整することができる。図１０には、可変調整されたピッチ幅に対応した長さのプレート部材を用いて構成されたスクライブ加工状態検査装置１３が図示してある。なお、プレト部材に対して円板状接触子部材を回転自在とし、図１０に示したスクライブ加工状態検査装置１３ｃのように、光学系部材５０の回転角度に合わせてスクライブ加工状態検査装置１３ｃのプレート部材を回転することによって、スクライブ線のピッチ幅に対応することができるようにしてもよい。
【００４８】
上述の実施の形態では、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６を用いてビームサンプラ９３で分岐出力されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を直接受光して、それを画像処理することによって、光軸ずれを検査する場合について説明したが、高速フォトダイオード９４の受光面の中央にレーザ光が受光した状態を示す画像を被検査画像として光軸検査用ＣＣＤカメラ９６あるいは分割型フォトダイオードで取得することによって光軸ずれを検査するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、レーザ光の光軸ずれ及びパルス抜けを検査する場合について説明したが、光軸ずれ、パルス抜け、パルス幅及びパルス高さのそれぞれを適宜組み合わせてレーザ光の状態を検査するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、薄膜の形成された基板１の表面からレーザ光を照射して薄膜にスクライブ線（溝）を形成する場合について説明したが、基板１の裏面からレーザ光を照射して、基板表面の薄膜にスクライブ線を形成するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、ソーラパネル製造装置を例に説明したが、本発明はＥＬパネル製造装置、ＥＬパネル修正装置、ＦＰＤ修正装置などのレーザ加工を行なう装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１…基板
１０…台座
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…スクライブ加工状態検査装置
１３１，１３２…円板状接触子部材
１３３，１３４…プレート部材
１３５，１３６…プラグ挿入部材
２０…ＸＹテーブル
２１，〜２３…位置決めピン
２７ａ，２９ａ，２７ｂ，２９ｂ…画像
２６…集光レンズ高さ測長システム
２８…フォーカス及び光軸調整用ＣＣＤカメラ
３０…スライドフレーム
３１…ベース板
３３…ガルバノミラー
３３１…ガルバノ制御裝置
３３２…ビームサンプラ
３３３…４分割フォトダイオード
３３ｘｙ，３３ｚｙ…モータ
３４，３５…ミラー
３７…貫通穴
４０…レーザ発生装置
５０…光学系部材
５００…位相型回折光学素子（ＤＯＥ）
５１１〜５１３…ハーフミラー
５２１〜５２８…反射ミラー
５３１〜５３４…シャッター機構
５４１〜５４４…集光レンズ
５２，５４…オートフォーカス用測長システム
６０…アライメントカメラ装置
７０…リニアエンコーダ
８０…制御装置
８１…分岐手段
８２…パルス抜け判定手段
８３…アラーム発生手段
８４…基準ＣＣＤ画像記憶手段
８５…光軸ずれ量計測手段
８６…レーザコントローラ
８７…レンズ変位量計測手段
８８…レンズ高さ調整手段
８９…照射レーザ状態検査手段
８Ａ…照射レーザ調整手段
８Ｂ…抵抗測定手段
８Ｃ…表示手段
９４…高速フォトダイオード
９６…光軸検査用ＣＣＤカメラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク上の薄膜にレーザ光を照射してスクライブ線の加工を施し、その直後に前記スクライブ線の両側の薄膜に電気的接触子を接触させて前記スクライブ線の抵抗値を測定するレーザ加工状態検査装置であって、前記電気的接触子はプラグ挿入部材を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式の第１及び第２の円板状接触子部材で構成され、前記第１及び第２の円板状接触子部材は絶縁材からなるプレート部材によって保持され、前記スクライブ線の両側の薄膜に接触しながらその接触位置を回転移動するように構成したことを特徴とするレーザ加工状態検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工状態検査装置において、前記第１及び第２の円板状接触子部材の回転軸間の距離が前記スクライブ線のピッチ幅に対応した長さとなるような長尺板で前記プレート部材を構成したことを特徴とするレーザ加工状態検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ加工状態検査装置において、前記レーザ加工状態検査装置を前記ワークの両面に配置したことを特徴とするレーザ加工状態検査装置。
【請求項４】
ワークを保持する保持手段と、
前記ワーク上の薄膜にレーザ光を照射して所定の加工処理を施すレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射による加工後に前記スクライブ線の両側の薄膜に電気的接触子を接触させて前記スクライブ線の抵抗値を測定するためのレーザ加工状態検査手段であって、前記電気的接触子はプラグ挿入部材を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式の第１及び第２の円板状接触子部材で構成され、前記第１及び第２の円板状接触子部材は絶縁材からなるプレート部材によって保持され、前記スクライブ線の両側の薄膜に接触しながらその接触位置を回転移動するように構成されたレーザ加工状態検査手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザ加工装置において、前記第１及び第２の円板状接触子部材の回転軸間の距離が前記スクライブ線のピッチ幅に対応した長さとなるような長尺板で前記プレート部材を構成したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ加工状態検査手段を前記ワークの両面に配置したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項１から３までのいずれか１に記載のレーザ加工状態検査装置又は請求項４から６までのいずれか１に記載のレーザ加工装置を用いて、ソーラパネルを製造することを特徴とするソーラパネル製造方法。
【請求項１】
ワーク上の薄膜にレーザ光を照射してスクライブ線の加工を施し、その直後に前記スクライブ線の両側の薄膜に電気的接触子を接触させて前記スクライブ線の抵抗値を測定するレーザ加工状態検査装置であって、前記電気的接触子はプラグ挿入部材を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式の第１及び第２の円板状接触子部材で構成され、前記第１及び第２の円板状接触子部材は絶縁材からなるプレート部材によって保持され、前記スクライブ線の両側の薄膜に接触しながらその接触位置を回転移動するように構成したことを特徴とするレーザ加工状態検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工状態検査装置において、前記第１及び第２の円板状接触子部材の回転軸間の距離が前記スクライブ線のピッチ幅に対応した長さとなるような長尺板で前記プレート部材を構成したことを特徴とするレーザ加工状態検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ加工状態検査装置において、前記レーザ加工状態検査装置を前記ワークの両面に配置したことを特徴とするレーザ加工状態検査装置。
【請求項４】
ワークを保持する保持手段と、
前記ワーク上の薄膜にレーザ光を照射して所定の加工処理を施すレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射による加工後に前記スクライブ線の両側の薄膜に電気的接触子を接触させて前記スクライブ線の抵抗値を測定するためのレーザ加工状態検査手段であって、前記電気的接触子はプラグ挿入部材を回転軸として回転自在に取り付けられている回転ローラ方式の第１及び第２の円板状接触子部材で構成され、前記第１及び第２の円板状接触子部材は絶縁材からなるプレート部材によって保持され、前記スクライブ線の両側の薄膜に接触しながらその接触位置を回転移動するように構成されたレーザ加工状態検査手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザ加工装置において、前記第１及び第２の円板状接触子部材の回転軸間の距離が前記スクライブ線のピッチ幅に対応した長さとなるような長尺板で前記プレート部材を構成したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ加工状態検査手段を前記ワークの両面に配置したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項１から３までのいずれか１に記載のレーザ加工状態検査装置又は請求項４から６までのいずれか１に記載のレーザ加工装置を用いて、ソーラパネルを製造することを特徴とするソーラパネル製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２７９９５２（Ｐ２０１０−２７９９５２Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３２６３２（Ｐ２００９−１３２６３２）
【出願日】平成２１年６月２日（２００９．６．２）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２日（２００９．６．２）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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