レーザ加工装置およびレーザ加工方法
【課題】薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させる。
【解決手段】測定位置ＰＳａ，ＰＳｂが、レーザ光の照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ１以上離れ、かつ、ｘ軸の正および負の方向並びにｙ軸の正および負の方向の４方向の全てにおいて、照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ２以上離れた測定位置が少なくとも１つ存在するように、薄膜太陽電池パネルの加工面のｚ軸方向の変位を測定する変位計２０１ａ,２０１ｂが加工ヘッド１３３の下面１３３Ａに設置されている。薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行う場合、加工対象となる辺からパネルの内側に向かう方向に最大想定距離ＤＳ以上離れた測定位置において測定を行う変位計２０１を選択し、選択した変位計２０１による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する。本発明は、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行うレーザ加工装置に適用できる。
【解決手段】測定位置ＰＳａ，ＰＳｂが、レーザ光の照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ１以上離れ、かつ、ｘ軸の正および負の方向並びにｙ軸の正および負の方向の４方向の全てにおいて、照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ２以上離れた測定位置が少なくとも１つ存在するように、薄膜太陽電池パネルの加工面のｚ軸方向の変位を測定する変位計２０１ａ,２０１ｂが加工ヘッド１３３の下面１３３Ａに設置されている。薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行う場合、加工対象となる辺からパネルの内側に向かう方向に最大想定距離ＤＳ以上離れた測定位置において測定を行う変位計２０１を選択し、選択した変位計２０１による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する。本発明は、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行うレーザ加工装置に適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関し、特に、レーザ光を用いてエッジデリーションを行う場合に用いて好適なレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに隣接する薄膜太陽電池パネル間の電気絶縁性を強化するために、薄膜太陽電池パネルの周縁部の薄膜を除去するエッジデリーションが行われている（例えば、特許文献１参照）。ここで、図１を参照して、エッジデリーションの概要について説明する。
【０００３】
エッジデリーションの工程では、例えば、レーザ光を出射する加工ヘッドを、薄膜太陽電池パネル１の４辺に沿って移動させるとともに、加工ヘッドの移動方向と垂直な方向にレーザ光を走査する。これにより、セル集積領域１１を囲む所定の幅の周縁領域１２の薄膜が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０９０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、薄膜太陽電池パネル１の薄膜を除去する面である加工面は、たわみ、歪み、そりなどにより、必ずしも平坦であるとは限らない。従って、加工ヘッドと薄膜太陽電池パネル１との間の距離が変動し、レーザ光の焦点が加工面からずれてしまい、薄膜が完全に剥離されずに残り、薄膜太陽電池パネル１の絶縁性などの品質が低下する恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面のレーザ加工装置は、レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置であって、レーザ光が基板に照射される位置の近傍の所定の複数の測定位置において基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、レーザ光を出射する出射口および複数の測定手段を備え、加工面に垂直な軸回りに回転しない出射手段と、出射手段と基板のうち少なくとも一方を動かし、出射手段と基板の間の相対位置を、加工面に平行で、かつ、互いに直交する４方向に移動させることが可能な移動手段と、測定に使用する測定手段を選択する選択手段と、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する焦点位置制御手段とを備え、全ての測定位置がレーザ光の照射範囲の中心である照射中心から所定の第１の距離以上離れ、かつ、４方向の全てにおいて、照射中心から所定の第２の距離以上離れた測定位置が少なくとも１つ存在し、出射手段と基板の間の相対位置を基板の端部に沿って移動させながら基板の端部を加工する場合、選択手段は、基板の端部から基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた測定位置において測定を行う測定手段を選択する。
【０００８】
本発明の第１の側面のレーザ加工装置においては、出射手段と基板の間の相対位置を基板の端部に沿って移動させながら基板の端部を加工する場合、基板の端部から基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた測定位置において測定を行う測定手段が選択され、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置が制御される。
【０００９】
従って、レーザ光の焦点を確実に基板の加工面に合わせることができ、加工精度が向上する。その結果、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができる。
【００１０】
この測定手段は、例えば、レーザ変位計により構成される。この出射手段は、例えば、レーザ光を出射する加工ヘッドにより構成される。この移動手段は、例えば、リニアモータなどの駆動手段により構成される。この選択手段は、例えば、各種のコンピュタ、プロセッサ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などにより構成される。この焦点位置制御手段は、例えば、加工ヘッドおよび基板の少なくとも一方を動かして、加工ヘッドと基板との間の距離を制御する駆動手段、または、レーザ光の光学系のレンズ等の位置を制御する焦点制御手段などにより構成される。この第１の距離は、例えば、パネル変位の測定精度を所定のレベル以上に保つために、測定位置を照射中心から離す必要がある距離に設定される。この第２の距離は、例えば、加工対象となる辺と照射中心との間の距離により変動し、加工対象となる辺と当該辺の加工時に選択される測定位置との間の距離が、薄膜太陽電池パネルの回り込み領域の想定される最大幅より大きくなるように設定される。この第３の距離は、例えば、薄膜太陽電池パネルの回り込み領域の想定される最大幅より大きい値に設定される。
【００１１】
このレーザ加工装置においては、３つの測定手段を設け、３つの測定手段による３つの測定位置のうちの少なくとも１つの照射中心に対する方向が、４方向の全てに対して斜めに設定されるようにすることができる。
【００１２】
これにより、少ない数の測定手段により、基板の加工面の高さ方向の位置を正確に測定することができる。
【００１３】
このレーザ加工装置においては、２つの測定手段を設け、２つの測定手段による２つの測定位置が、照射中心に対して対称な方向に配置され、それぞれの測定位置の照射中心に対する方向が、４方向の全てに対して斜めに設定されるようにすることができる。
【００１４】
これにより、より少ない数の測定手段により、基板の加工面の高さ方向の位置を正確に測定することができる。
【００１５】
この焦点位置制御手段には、基板の周縁から第３の距離以内の第１の領域より内側の第２の領域内に測定位置が存在しない場合、事前に第２の領域内において測定された加工面の高さ方向の位置に基づいてレーザ光の焦点位置を制御させることができる。
【００１６】
これにより、より確実にレーザ光の焦点を基板の加工面に合わせることができ、加工精度をより向上させることができる。
【００１７】
本発明の第１の側面のレーザ加工方法においては、レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置であって、レーザ光が基板に照射される位置の近傍の所定の複数の測定位置において基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、レーザ光を出射する出射口および複数の測定手段を備え、加工面に垂直な軸回りに回転しない出射手段と、出射手段と基板のうち少なくとも一方を動かし、出射手段と基板の間の相対位置を、加工面に平行で、かつ、互いに直交する４方向に移動させることが可能な移動手段とを備えるレーザ加工装置によるレーザ加工方法であって、全ての測定位置がレーザ光の照射範囲の中心である照射中心から所定の第１の距離以上離れ、かつ、４方向の全てにおいて、照射中心から所定の第２の距離以上離れた測定位置が少なくとも１つ存在し、出射手段と基板の間の相対位置を基板の端部に沿って移動させながら基板の端部を加工する場合、基板の端部から基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた測定位置において測定を行う測定手段を選択し、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する。
【００１８】
本発明の第１の側面のレーザ加工方法においては、出射手段と基板の間の相対位置を基板の端部に沿って移動させながら基板の端部を加工する場合、基板の端部から基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた測定位置において測定を行う測定手段が選択され、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置が制御される。
【００１９】
従って、レーザ光の焦点を確実に基板の加工面に合わせることができ、加工精度が向上する。その結果、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができる。
【００２０】
この測定手段は、例えば、レーザ変位計により構成される。この出射手段は、例えば、レーザ光を出射する加工ヘッドにより構成される。この移動手段は、例えば、リニアモータなどの駆動手段により構成される。測定手段の選択は、例えば、各種のコンピュタ、プロセッサ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などにより実行される。焦点位置の制御は、例えば、加工ヘッドおよび基板の少なくとも一方を動かして、加工ヘッドと基板との間の距離を制御する駆動手段、または、レーザ光の光学系のレンズ等の位置を制御する焦点制御手段などにより実行される。この第１の距離は、例えば、パネル変位の測定精度を所定のレベル以上に保つために、測定位置を照射中心から離す必要がある距離に設定される。この第２の距離は、例えば、加工対象となる辺と照射中心との間の距離により変動し、加工対象となる辺と当該辺の加工時に選択される測定位置との間の距離が、薄膜太陽電池パネルの回り込み領域の想定される最大幅より大きくなるように設定される。この第３の距離は、例えば、薄膜太陽電池パネルの回り込み領域の想定される最大幅より大きい値に設定される。
【００２１】
本発明の第２の側面のレーザ加工装置は、レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置において、前記レーザ光が前記基板に照射される位置から、前記レーザ光によって測定に影響を受けない距離以上離れた測定位置において前記基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、前記レーザ光を出射する出射口および複数の前記測定手段を備えた出射手段と、前記出射手段と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記出射手段を前記基板周辺に沿って移動させる移動手段と、測定に使用する前記測定手段を選択する選択手段と、選択された前記測定手段による測定結果に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を制御する焦点位置制御手段とを備え、前記基板の周辺を加工するときに、前記選択手段は、前記レーザ光の照射位置に対して前記基板の内側に位置する前記測定手段を選択する。
【００２２】
本発明の第２の側面のレーザ加工装置においては、基板の周辺を加工するときに、レーザ光が基板に照射される位置から、レーザ光によって測定に影響を受けない距離以上離れた測定位置において基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段のうち、レーザ光の照射位置に対して基板の内側に位置する測定手段が選択され、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置が制御される。
【００２３】
従って、レーザ光の焦点を確実に基板の加工面に合わせることができ、加工精度が向上する。その結果、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができる。
【００２４】
この測定手段は、例えば、レーザ変位計により構成される。この出射手段は、例えば、レーザ光を出射する加工ヘッドにより構成される。この移動手段は、例えば、リニアモータなどの駆動手段により構成される。この選択手段は、例えば、各種のコンピュタ、プロセッサ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などにより構成される。この焦点位置制御手段は、例えば、加工ヘッドおよび基板の少なくとも一方を動かして、加工ヘッドと基板との間の距離を制御する駆動手段、または、レーザ光の光学系のレンズ等の位置を制御する焦点制御手段などにより構成される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の側面または第２の側面によれば、レーザ光の焦点を確実に基板の加工面に合わせることができ、加工精度が向上する。その結果、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】エッジデリーションについて説明するための図である。
【図２】本発明を適用したレーザ加工システムの一実施の形態を示す図である。
【図３】レーザ加工装置の構成例を示す図である。
【図４】レーザ加工装置に薄膜太陽電池パネルを設置した状態を上から見た模式図である。
【図５】加工ヘッドの構成例を模式的に示す図である。
【図６】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図７】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図８】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図９】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図１０】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図１１】制御部の機能の構成例を示すブロック図である。
【図１２】レーザ加工システムにより実行されるエッジデリーション処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】レーザ加工システムにより実行されるエッジデリーション処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】エッジデリーションの加工方向の例を示す図である。
【図１５】変位計を３つ設ける場合の第１の配置例を示す図である。
【図１６】変位計を３つ設ける場合の第２の配置例を示す図である。
【図１７】変位計を３つ設ける場合の第３の配置例を示す図である。
【図１８】変位計を３つ設ける場合の第４の配置例を示す図である。
【図１９】変位計を４つ設ける場合の第１の配置例を示す図である。
【図２０】変位計を４つ設ける場合の第２の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例
【００２８】
＜１．実施の形態＞
［レーザ加工システムの構成例］
図２は、本発明を適用したレーザ加工システムの一実施の形態を示す図である。
【００２９】
レーザ加工システム１０１は、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションを行うシステムである。レーザ加工システム１０１は、搬入ローラコンベア１１１、シャッター１１２、レーザ加工装置１１３、シャッター１１４、搬出ローラコンベア１１５、および、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称する）１１６により構成される。
【００３０】
薄膜太陽電池パネル１０２は、搬入ローラコンベア１１１によりレーザ加工装置１１３に搬入される。そして、レーザ加工装置１１３で薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションが行われ、加工後の薄膜太陽電池パネル１０２が搬出ローラコンベア１１５により外部に搬出される。
【００３１】
シャッター１１２およびシャッター１１４は、例えば、薄膜太陽電池パネル１０２の加工中に閉じられ、レーザ加工装置１１３内の加工空間を外部から遮断する。
【００３２】
ＰＣ１１６は、レーザ加工装置１１３の制御に用いられる。例えば、ユーザは、エッジデリーションの実行に必要な加工制御情報をＰＣ１１６に入力し、ＰＣ１１６は、加工制御情報をレーザ加工装置１１３に供給する。レーザ加工装置１１３は、その加工制御情報に基づいて、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションを行う。また、例えば、ユーザは、ＰＣ１１６を介して、レーザ加工装置１１３に対して、起動、停止などの各種の指令を入力することが可能である。なお、ＰＣ１１６以外から、各種の指令を入力できるようにすることも可能である。
【００３３】
［レーザ加工装置の構成例］
図３は、レーザ加工装置１１３の構成例を示す図である。また、図４は、レーザ加工装置１１３に薄膜太陽電池パネル１０２を設置した状態を上から見た模式図である。
【００３４】
レーザ加工装置１１３は、レーザ発振器１３１、光ファイバ１３２、加工ヘッド１３３、ガントリ１３４、Ｘ−Ｙステージ１３５、ベルト搬送ホルダ１３６、リニアモータ１３７、サーボモータ１３８、搬送コンベア１３９、搬送ローラユニット１４０、集塵ダクト１４１、電源コントローラ１４２ａ，１４２ｂ、冷却器１４３ａ，１４３ｂ、および、制御部１４４により構成される。
【００３５】
レーザ発振器１３１と加工ヘッド１３３は、光ファイバ１３２を介して接続されている。加工ヘッド１３３は、ガントリ１３４の前面に設けられている。ガントリ１３４は、Ｘ−Ｙステージ１３５の上面に設けられている。
【００３６】
なお、以下、Ｘ−Ｙステージ１３５の幅方向をｘ軸方向とし、かつ、左から右に向かう方向を正の方向とする。また、以下、Ｘ−Ｙステージ１３５の奥行き方向をｙ軸方向とし、かつ、前から後ろに向かう方向を正の方向とする。さらに、以下、Ｘ−Ｙステージ１３５の高さ方向をｚ軸方向とし、かつ、下から上に向かう方向を正の方向とする。
【００３７】
レーザ発振器１３１から出射されたレーザ光は、光ファイバ１３２を通って加工ヘッド１３３に入射する。加工ヘッド１３３は、レーザ光が出射される出射口１３３Ｃ（図５）が設けられている面が下を向くように、ガントリ１３４の前面に設けられている。そして、加工ヘッド１３３は、Ｘ−Ｙステージ１３５の上面に設けられているベルト搬送ホルダ１３６に載置される薄膜太陽電池パネル１０２（図４）にレーザ光を照射するとともに、薄膜太陽電池パネル１０２上でレーザ光を走査する。
【００３８】
また、加工ヘッド１３３は、ガントリ１３４の前面に設けられているリニアモータ１３７によりｘ軸方向に平行移動することが可能である。さらに、ガントリ１３４は、左右の両脚の裏面に設けられている図示せぬリニアモータ（以下、ガントリ１３４の裏面のリニアモータと称する）により、ｙ軸方向に平行移動することが可能である。これにより、加工ヘッド１３３と薄膜太陽電池パネル１０２の間の相対位置を、ｘ軸の正および負の方向、並びに、ｙ軸の正および負の方向の、互いに直交する４方向に移動し、レーザ光の照射位置を当該４方向に移動することができる。
【００３９】
さらに、加工ヘッド１３３は、加工ヘッド１３３の裏面（ガントリ１３４の前面と対向する面）に設けられているサーボモータ１３８によりｚ軸方向に平行移動することが可能である。これにより、加工ヘッド１３３と薄膜太陽電池パネル１０２の間隔を調整し、加工ヘッド１３３から出射されるレーザ光の焦点位置を制御することができる。
【００４０】
ベルト搬送ホルダ１３６は、ベルト搬送ホルダ１３６のｘ軸方向の両隣に設けられている搬送コンベア１３９および搬送ローラユニット１４０によりｙ軸方向に移動する。これにより、ベルト搬送ホルダ１３６の上面に載置されている薄膜太陽電池パネル１０２を、加工が行われる位置まで搬入したり、レーザ加工装置１１３から搬出したりすることができる。
【００４１】
ベルト搬送ホルダ１３６の下方には、薄膜太陽電池パネル１０２の加工時に発生する加工屑などを集める集塵ダクト１４１が設けられている。
【００４２】
電源コントローラ１４２ａ，１４２ｂは、レーザ発振器１３１に供給する電力の制御を行う。
【００４３】
冷却器１４３ａ，１４３ｂは、レーザ発振器１３１および電源コントローラ１４２ａ，１４２ｂ等の冷却を行う。
【００４４】
制御部１４４は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）により構成される。制御部１４４は、ＰＣ１１６から供給される加工制御情報に基づいて、レーザ加工装置１１３の各部を制御し、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションを実行させる。また、制御部１４４は、例えば、タッチパネルなどにより構成される操作部を有しており、ユーザは、その操作部を介して、レーザ加工装置１１３に対する各種の指令を入力することが可能である。
【００４５】
［加工ヘッドの構成例］
図５は、加工ヘッド１３３の構成例を模式的に示す図である。なお、図５の左上の図は、加工ヘッド１３３の正面図であり、左下の図は、加工ヘッド１３３の下面図である。なお、加工ヘッド１３３の下面図では、右方向がｘ軸の正の方向となり、上方向がｙ軸の正の方向となる。
【００４６】
加工ヘッド１３３の下面１３３Ａには、レーザ光を出射する出射口１３３Ｃ、および、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面の高さ方向の位置を測定する変位計２０１ａ，２０１ｂが設けられている。
【００４７】
レーザ光は、加工ヘッド１３３の下面１３３Ａに設けられている出射部１３３Ｂのほぼ中央にある出射口１３３Ｃから出射され、薄膜太陽電池パネル１０２に照射される。また、加工ヘッド１３３内には、ガルバノメータスキャナ２７１（図１１）が設けられており、出射口１３３Ｃから出射されるレーザ光は、所定の範囲内においてｘ軸およびｙ軸の２軸方向に走査される。
【００４８】
なお、以下、リニアモータ１３７、および、ガントリ１３４の裏面のリニアモータにより、加工ヘッド１３３を移動させてレーザ光を走査する方向を主走査方向と称し、主走査方向と直交する方向を副走査方向と称する。
【００４９】
変位計２０１は、例えば、レーザ光を測定光に用いたレーザ変位計により構成される。より具体的には、変位計２０１は、測定対象となる薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に測定光を照射する。そして、測定光が加工面で反射された反射光のうち変位計２０１の受光レンズに入射した光が、例えば、２次元ＣＭＯＳイメージセンサなどにより構成される、変位計２０１内の検出素子において結像する。そして、変位計２０１は、検出素子における反射光の結像位置に基づいて、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面の所定のｚ軸方向の基準位置に対する変位（以下、パネル変位と称する）を測定する。
【００５０】
後述するように、このパネル変位の測定結果に基づいて、レーザ光の焦点が薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に合うように、加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置が制御される。
【００５１】
なお、加工ヘッド１３３の下面図の右隣の図は、薄膜太陽電池パネル１０２におけるレーザ光の照射位置、および、パネル変位の測定位置を示している。なお、この図では、右方向がｘ軸の正の方向となり、下方向がｙ軸の正の方向となる。
【００５２】
照射位置ＰＬは、出射口１３３Ｃから下面１３３Ａに対して垂直にレーザ光が出射される場合のレーザ光の照射位置を示している。そして、ガルバノメータスキャナ２７１（図１１）によりレーザ光が走査されることにより、レーザ光の照射位置は、照射位置ＰＬを中心にしてｘ軸方向およびｙ軸方向に走査される。従って、レーザ光の照射範囲の中心は、照射位置ＰＬと一致する。なお、以下、照射位置ＰＬを照射中心ＰＬとも称する。
【００５３】
測定位置ＰＳａは、変位計２０１ａによるパネル変位の測定位置を示している。測定位置ＰＳａは、変位計２０１ａからの測定光が照射される位置（センサスポット）と一致する。また、測定位置ＰＳｂは、変位計２０１ｂによるパネル変位の測定位置を示している。測定位置ＰＳｂは、変位計２０１ｂからの測定光が照射される位置（センサスポット）と一致する。
【００５４】
なお、以下、変位計２０１ａ，２０１ｂを個々に区別する必要がない場合、単に変位計２０１と称する。また、以下、測定位置ＰＳａ，ＰＳｂを個々に区別する必要がない場合、単に測定位置ＰＳと称する。
【００５５】
変位計２０１ａ，２０１ｂは、出射口１３３Ｃを中心にして対称な方向に配置されるとともに、出射口１３３Ｃに対する方向が、加工ヘッド１３３の進行方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に対して斜めになるように配置されている。より正確には、変位計２０１ａは、出射口１３３Ｃに対してｘ軸の負の方向かつｙ軸の正の方向に、ｘ軸およびｙ軸に対して約４５°の位置に配置されている。また、変位計２０１ｂは、出射口１３３Ｃに対してｘ軸の正の方向かつｙ軸の負の方向に、ｘ軸およびｙ軸に対して約４５°の位置に配置されている。そして、照射中心ＰＬ、測定位置ＰＳａ、および、測定位置ＰＳｂの位置関係は、この出射口１３３Ｃ、変位計２０１ａ、および、変位計２０１ｂの間の位置関係とほぼ同様になる。
【００５６】
なお、加工ヘッド１３３は、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に垂直な軸回りに回転しない。従って、照射中心ＰＬおよび測定位置ＰＳａ，ＰＳｂは、加工ヘッド１３３の移動に伴ってｘ軸およびｙ軸方向に平行移動するのみであり、３者の間の相対方向は変わらない。
【００５７】
なお、以下、変位計２０１が、出射口１３３Ｃを基準にして、加工ヘッド１３３の進行方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に対して斜めに配置されていることを、単に、変位計２０１が出射口１３３Ｃに対して斜めに配置されているという。
【００５８】
［パネル変位の測定位置ＰＳの設定条件］
ここで、図６乃至図１０を参照して、パネル変位の測定位置ＰＳの設定条件について説明する。
【００５９】
まず、パネル変位の測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御することを考慮すると、測定位置ＰＳは、レーザ光の照射中心ＰＬになるべく近い方が良い。しかし、レーザ光の強度は、変位計２０１の測定光の強度と比較して非常に強いため、測定位置ＰＳが照射中心ＰＬに近すぎると、レーザ光の反射光が変位計２０１に入射し、誤差の原因となる。従って、パネル変位の測定精度を所定のレベル以上に保つためには、測定位置ＰＳを照射中心ＰＬから所定の距離（以下、閾値距離ＤＴ１と称する）以上離す必要がある。すなわち、測定位置ＰＳの第１の設定条件は、以下のとおりとなる。
【００６０】
設定条件１：照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ１以上離す。
【００６１】
この閾値距離ＤＴ１は、レーザ光の反射光による測定誤差を所定のレベル以下にするために必要な距離であり、レーザ光が反射される範囲と、その強度の分布により決定される。なお、レーザ光が反射される範囲と強度の分布は、例えば、レーザ光の強度、波長および走査範囲、薄膜太陽電池パネル１０２の材質、厚さ、表面の形状などの要因により変化する。
【００６２】
しかし、照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ１以上離れた位置においてパネル変位を測定するようにした場合、１つの変位計２０１だけでは、パネル変位を測定できない場合がある。例えば、図６は、加工ヘッド１３３の出射部１３３Ｂから離れた位置に変位計２０１を１つ設け、照射中心ＰＬから離れた位置において、パネル変位を測定する場合を示している。この図のように、加工対象となる薄膜太陽電池パネル１０２の辺によって、変位計２０１から出射される測定光が薄膜太陽電池パネル１０２の外に照射され、パネル変位を正確に測定できない場合が発生する。
【００６３】
従って、変位計２０１を複数設け、パネル変位を複数箇所で測定できるようにする必要がある。また、薄膜太陽電池パネル１０２においては、後述する半導体層の回り込みにより、パネル変位の測定誤差が発生する可能性があり、その対策についても検討する必要がある。ここで、複数箇所の測定位置ＰＳの設定条件について検討する。
【００６４】
図７は、薄膜太陽電池パネル１０２がシングル型である場合の積層構造の例を示している。なお、この図では、薄膜太陽電池パネル１０２の端部から離れた位置、および、薄膜太陽電池パネル１０２の端部の２箇所における階層構造の例を示している。
【００６５】
この例において、薄膜太陽電池パネル１０２は、ガラス製の透明基板２２１、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどのＴＣＯ（Transparent Conductive Oxide）からなる透明電極層２２２、α−Ｓｉ（アモルファスシリコン）からなる半導体層２２３、Ａｌ電極からなる裏面電極層２２４の順に上から積層されている。そして、エッジデリーションにより、辺１０２Ａ乃至１０２Ｄに沿った薄膜太陽電池パネル１０２の周縁部の透明電極層２２２乃至裏面電極層２２４が除去される。また、変位計２０１は、加工面である透明電極層２２２の表面（透明基板２２１と接する面）のパネル変位を測定する。
【００６６】
この図に示されるように、薄膜太陽電池パネル１０２の端部では、製造プロセスの問題により、半導体層２２３の回り込みが発生し、半導体層２２３が、透明基板２２１の表面に付着する現象が発生する。なお、以下、半導体層２２３の回り込みにより、半導体層２２３が透明基板２２１の表面に付着した領域を回り込み領域２３１と称する。また、図７の薄膜太陽電池パネル１０２の平面図において、回り込み領域２３１を斜線で示される領域により模式的に示している。
【００６７】
そして、変位計２０１からの測定光が回り込み領域２３１で反射されてしまうと、パネル変位の測定誤差が発生する。従って、測定位置ＰＳをより正確に測定するためには、薄膜太陽電池パネル１０２の周縁から所定の距離（以下、最大想定距離ＤＳと称する）の範囲内の領域（以下、最大想定領域と称する）より内側の領域に設定する必要がある。
【００６８】
なお、この最大想定距離ＤＳは、想定される回り込み領域２３１の最大幅以上の値（例えば、１５ｍｍ）に設定される。従って、最大想定領域は、薄膜太陽電池パネル１０２の周縁部のロの字型の領域であって、半導体層２２３の回り込みが発生する可能性があると想定される領域を全て含む領域となる。
【００６９】
図８は、変位計２０１ａ，２０１ｂの配置の一例を示している。なお、図８は、加工ヘッド１３３を上から見た場合の出射口１３３Ｃ、および、変位計２０１ａ，２０１ｂの位置を示している。この例では、変位計２０１ａ，２０１ｂが、出射口１３３Ｃを挟んでｙ軸方向に一列に並ぶように配置されている。
【００７０】
この場合、例えば、薄膜太陽電池パネル１０２の辺１０２Ｂに沿って矢印Ａ１の方向（ｙ軸の正の方向）に加工ヘッド１３３を移動させながら辺１０２Ｂの加工を行うとき、変位計２０１ａ，２０１ｂのどちらを用いても、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができない。その結果、パネル変位の測定誤差が発生してしまう。
【００７１】
なお、この問題は、変位計２０１ａ，２０１ｂを、出射口１３３Ｃを挟んでｘ軸方向に一列に並ぶように配置した場合も、同様に発生する。
【００７２】
図９は、変位計２０１ａ，２０１ｂの配置の他の例を示している。この例では、変位計２０１ａ，２０１ｂは、出射口１３３Ｃを中心に直交するように配置されている。より正確には、変位計２０１ａは、出射口１３３Ｃに対してｘ軸の正の方向に配置され、変位計２０１ｂは、出射口１３３Ｃに対してｙ軸の正の方向に配置されている。
【００７３】
この場合、例えば、薄膜太陽電池パネル１０２の辺１０２Ｂに沿って矢印Ａ１の方向（ｙ軸の正の方向）に加工ヘッド１３３を移動させながら辺１０２Ｂの加工を行うとき、変位計２０１ａを用いると、測定位置ＰＳａが薄膜太陽電池パネル１０２の外に出てしまい、変位計２０１ｂを用いると、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができない。その結果、パネル変位の測定誤差が発生してしまう。
【００７４】
なお、この問題は、変位計２０１ａ，２０１ｂのうち一方を、出射口１３３Ｃに対してｘ軸方向に配置し、他方を出射口１３３Ｃに対してｙ軸方向に配置する場合に発生する。
【００７５】
そこで、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺を加工する場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定できるようにするには、ｘ軸の正および負の方向、並びに、ｙ軸の正および負の方向の４方向のそれぞれにいて、照射中心ＰＬから所定の距離（以下、閾値距離ＤＴ２と称する）以上離れた測定位置ＰＳが少なくとも１つ存在する必要がある。すなわち、測定位置ＰＳの第２の設定条件は、以下のとおりとなる。
【００７６】
設定条件２：ｘ軸の正および負の方向、並びに、ｙ軸の正および負の方向（加工ヘッド１３３が移動する方向）の各方向において、照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ２以上離れた測定位置ＰＳが少なくとも１つ存在する。
【００７７】
なお、閾値距離ＤＴ２は、最大想定距離ＤＳとほぼ同じ値になるが、加工対象となる辺と照射中心ＰＬとの間の距離により変動する。すなわち、加工対象となる辺と照射中心ＰＬとの間の距離が長くなるほど、閾値距離ＤＴ２は短くなり、加工対象となる辺と照射中心ＰＬとの間の距離が短くなるほど、閾値距離ＤＴ２は長くなる。なお、照射中心ＰＬは、薄膜太陽電池パネル１０２の内側を通過するものとする。
【００７８】
そして、測定位置ＰＳが設定条件１および設定条件２を満たすように、変位計２０１を設置することにより、加工に用いるレーザ光および回り込み領域２３１の影響を避けて、パネル変位を測定することができ、測定精度が向上する。
【００７９】
例えば、本実施形態のように変位計２０１ａ，２０１ｂを配置した場合、図１０に示されるように、辺１０２Ａおよび辺１０２Ｂを加工する場合、変位計２０１ａが薄膜太陽電池パネル１０２の内側に位置し、辺１０２Ｃおよび辺１０２Ｄを加工する場合、変位計２０１ｂが薄膜太陽電池パネル１０２の内側に位置する。すなわち、いずれの辺の加工時にも、少なくとも一方の変位計２０１が薄膜太陽電池パネル１０２の内側に位置する。従って、測定位置ＰＳａの照射中心ＰＬからのｘ軸の負の方向およびｙ軸の正の方向の距離がともに閾値距離ＤＴ２以上となるように変位計２０１ａを設置し、測定位置ＰＳｂの照射中心ＰＬからのｘ軸の正の方向およびｙ軸の負の方向の距離がともに閾値距離ＤＴ２以上となるように変位計２０１ｂを設置することで、設定条件２を満たすことができる。
【００８０】
例えば、変位計２０１ａは、出射口１３３Ｃの中心からｘ軸の負の方向に３０ｍｍ〜５０ｍｍかつｙ軸の正の方向に３０ｍｍ〜５０ｍｍ離れた位置に配置される。また、例えば、変位計２０１ｂは、出射口１３３Ｃの中心からｘ軸の正の方向に３０ｍｍ〜５０ｍｍかつｙ軸の負の方向に３０ｍｍ〜５０ｍｍ離れた位置に配置される。
【００８１】
なお、測定位置ＰＳは、測定精度をより向上させるために、設定条件１および設定条件２を満たす範囲内で、なるべく照射中心ＰＬに近い位置に設定することが望ましい。
【００８２】
［制御部１４４の機能の構成例］
次に、図１１を参照して、制御部１４４の機能の構成例について説明する。制御部１４４は、所定の制御プログラムを実行することにより、加工ヘッド制御部２５１、全体制御部２５２、および、ステージ制御部２５３を含む機能を実現する。
【００８３】
加工ヘッド制御部２５１は、選択部２６１、焦点制御部２６２、および、レーザ制御部２６３を含むように構成される。
【００８４】
選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ａまたは変位計２０１ｂのいずれかを選択する。選択部２６１は、選択した変位計２０１からパネル変位の測定結果を取得し、焦点制御部２６２に供給する。
【００８５】
焦点制御部２６２は、パネル変位の測定結果と加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置との対応関係を示すテーブル（以下、焦点制御テーブルと称する）を予め保持している。焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、パネル変位の測定結果および焦点制御テーブルに基づいて、サーボモータ１３８を制御して、加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置を調整する。この結果、レーザ光の焦点が、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に合わせられる。
【００８６】
レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、レーザ発振器１３１を制御して、レーザ光の出射および停止、強度等を制御する。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３内に設けられているガルバノメータスキャナ２７１を制御して、レーザ光のｘ軸方向およびｙ軸方向の走査を制御する。
【００８７】
全体制御部２５２は、ＰＣ１１６から加工制御情報を取得し、取得した加工制御情報に基づいて、制御部１４４の各部を制御して、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションの制御を行う。なお、加工制御情報は、例えば、レーザ光の強度、加工ヘッド１３３の移動速度、各辺の始点および終点、加速マージン、減速マージン、加工マージン、測定マージン、加工順、使用変位計などを含む。ここで、加工制御情報に含まれる各要素の概要について説明する。
【００８８】
レーザ光の強度は、エッジデリーションを行うときのレーザ光の強度を示す。
【００８９】
加工ヘッド１３３の移動速度は、加工ヘッド１３３を主走査方向に等速移動させる際の速度を示す。
【００９０】
各辺の始点は、各辺の加工を開始する位置（以下、加工開始点と称する）に対応する加工ヘッド１３３の位置を示す。すなわち、加工ヘッド１３３を各辺の始点に設定することにより、各辺の加工開始点に対して加工を行うことができる。
【００９１】
各辺の終点は、各辺の加工を終了する位置（以下、加工終了点と称する）に対応する加工ヘッド１３３の位置を示す。すなわち、加工ヘッド１３３を各辺の終点に設定することにより、各辺の加工終了点に対して加工を行うことができる。
【００９２】
加速マージンは、加工ヘッド１３３を停止した状態から上記の移動速度まで加速するために必要な距離を示す。
【００９３】
減速マージンは、加工ヘッド１３３を上記の移動速度で等速している状態から停止させるまでに必要な距離を示す。
【００９４】
加工マージンは、加工ヘッド１３３が始点に到達する前に加工を行う距離、および、加工ヘッド１３３が終点に到達した後、さらに加工を行う距離を示す。なお、レーザ加工装置１１３においては、加工漏れを防止するために、加工ヘッド１３３が各辺の始点に到達する前に加工を開始し、終点を過ぎた後もしばらく加工を継続する。
【００９５】
測定マージンは、回り込み領域２３１を避けてパネル変位を測定するために必要な、薄膜太陽電池パネル１０２の端部からの距離を示し、例えば、上述した最大想定距離ＤＳと同じ値に設定される。
【００９６】
加工順は、薄膜太陽電池パネル１０２の各辺を加工する順番を示す。
【００９７】
使用変位計は、加工対象となる薄膜太陽電池パネル１０２の辺、および、加工ヘッド１３３の位置と、パネル変位の測定に用いる変位計２０１との関係を示す。
【００９８】
また、全体制御部２５２は、搬送コンベア１３９および搬送ローラユニット１４０を制御して、薄膜太陽電池パネル１０２の搬送、搬出、位置決め等を行う。さらに、全体制御部２５２は、集塵ダクト１４１（図３）に接続され、薄膜太陽電池パネル１０２の加工時に発生する加工屑などを収集する集塵機２７２を制御する。また、全体制御部２５２は、画像センサ２７３を制御して、薄膜太陽電池パネル１０２を撮影し、その結果得られた画像データを取得する。そして、全体制御部２５２は、取得した画像データに基づいて、薄膜太陽電池パネル１０２の加工状況を把握し、加工状況に応じて、加工ヘッド制御部２５１およびステージ制御部２５３を制御する。
【００９９】
ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、加工ヘッド１３３のｘ軸方向の位置を制御する。また、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、図示せぬガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、ガントリ１３４のｙ軸方向の位置を制御することにより、加工ヘッド１３３のｙ軸方向の位置を制御する。
【０１００】
［エッジデリーション処理］
次に、図１２および図１３のフローチャート、および、図１４を参照して、レーザ加工システム１０１により実行されるエッジデリーション処理について説明する。なお、以下、薄膜太陽電池パネル１０２の辺１０２Ａ、辺１０２Ｂ、辺１０２Ｃ、辺１０２Ｄの順番に加工が行われるものとする。
【０１０１】
ステップＳ１において、レーザ加工システム１０１は、初期設定を行う。具体的には、ユーザは、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションに用いる加工制御情報をＰＣ１１６に入力する。ＰＣ１１６は、入力された加工制御情報をレーザ加工装置１１３の制御部１４４の全体制御部２５２に供給する。
【０１０２】
搬入ローラコンベア１１１は、加工対象となる薄膜太陽電池パネル１０２をレーザ加工装置１１３内に搬入する。これにより、薄膜太陽電池パネル１０２が、レーザ加工装置１１３のベルト搬送ホルダ１３６に載置される。
【０１０３】
搬送コンベア１３９および搬送ローラユニット１４０は、全体制御部２５２の制御の基に、ベルト搬送ホルダ１３６をｙ軸方向に移動させて、薄膜太陽電池パネル１０２を所定の位置にセットする。
【０１０４】
ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７およびガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、最初に加工する薄膜太陽電池パネル１０２の辺１０２Ａの始点から加速マージンだけｘ軸の負の方向に離れた位置に加工ヘッド１３３を移動させる。
【０１０５】
ステップＳ２において、ステージ制御部２５３は、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定できる位置まで、主走査方向に加工ヘッド１３３を移動する。具体的には、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、辺１０２Ａの始点からｘ軸の正の方向に測定マージンだけ離れた位置まで、加工ヘッド１３３を、図１４の矢印Ａ１１で示される方向（ｘ軸の正の方向）に移動させる。これにより、変位計２０１ａの測定位置ＰＳａが、薄膜太陽電池パネル１０２の回り込み領域２３１より内側の領域に移動する。
【０１０６】
ステップＳ３において、変位計２０１ａは、パネル変位の初期値を測定する。具体的には、選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ａを選択して、パネル変位の測定を開始させる。そして、選択部２６１は、変位計２０１ａからパネル変位の測定結果を取得し、焦点制御部２６２に供給する。焦点制御部２６２は、取得したパネル変位を初期値として保持する。
【０１０７】
ステップＳ４において、ステージ制御部２５３は、加工ヘッド１３３を元の位置に戻す。すなわち、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、ステップＳ１の処理で設定されていた位置まで、加工ヘッド１３３を矢印Ａ１２の方向（ｘ軸の負の方向）に移動させる。
【０１０８】
ステップＳ５において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位を初期値に固定して加工する。具体的には、焦点制御部２６２は、上述した焦点制御テーブルに基づいて、パネル変位の初期値に対応する加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置を求め、サーボモータ１３８を制御して、求めた位置まで加工ヘッド１３３をｚ軸方向に移動させる。また、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、矢印Ａ１３の方向（ｘ軸の正の方向）への加工ヘッド１３３の等速移動を開始させる。
【０１０９】
さらに、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ａの始点からｘ軸の負の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ発振器１３１を制御して、所定の強度のレーザ光の出射を開始させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガルバノメータスキャナ２７１を制御して、副走査方向（ｙ軸方向）へのレーザ光の走査を開始させる。
【０１１０】
なお、このとき、パネル変位はステップＳ３の処理で測定された初期値に固定され、レーザ光の焦点位置が固定された状態で、辺１０２Ａに対する加工が開始される。
【０１１１】
ステップＳ６において、ステージ制御部２５３は、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１より内側に到達したか否かを判定する。ステップＳ６の判定処理は、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１より内側に到達したと判定されるまで繰返し実行される。そして、ステージ制御部２５３は、辺１０２Ａの始点からｘ軸の正の方向に測定マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３が到達した場合、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１（より正確には、回り込み領域２３１の最大想定領域）より内側に到達したと判定し、処理はステップＳ７に進む。
【０１１２】
ステップＳ７において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位の測定結果に基づいてレーザ光の焦点位置を制御しながら加工する。具体的には、選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ａによるパネル変位の測定結果の焦点制御部２６２への供給を開始する。焦点制御部２６２は、焦点制御テーブルに基づいて、変位計２０１ａによるパネル変位の測定結果に対応する加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置を求め、サーボモータ１３８を制御して、求めた位置まで加工ヘッド１３３をｚ軸方向に移動させる処理を開始する。これにより、レーザ光の焦点が、パネル変位に追従して薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合わせられた状態で、辺１０２Ａに対する加工が行われる。
【０１１３】
ステップＳ８において、ステージ制御部２５３は、加工中の辺１０２Ａの終点に加工ヘッド１３３が到達したか否かを判定する。ステップＳ８の判定処理は、加工中の辺１０２Ａの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定されるまで繰返し実行され、加工中の辺１０２Ａの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定された場合、処理はステップＳ９に進む。
【０１１４】
ステップＳ９において、レーザ加工装置１１３は、加工中の辺１０２Ａの加工を終了する。具体的には、焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、レーザ光の焦点位置の制御を停止する。ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、加工ヘッド１３３の主走査方向の移動速度を減速し、最終的に停止させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ａの終点からｘ軸の正の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ光の出射を停止する。
【０１１５】
また、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７、および、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、辺１０２Ｂの始点からｙ軸の負の方向に加速マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３を移動させる。
【０１１６】
ステップＳ１０において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位の測定結果に基づいてレーザ光の焦点位置を制御しながら加工する。具体的には、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、矢印Ａ１４の方向（ｙ軸の正の方向）への加工ヘッド１３３（ガントリ１３４）の等速移動を開始させる。
【０１１７】
レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｂの始点からｙ軸の負の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ発振器１３１を制御して、所定の強度のレーザ光の出射を開始させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガルバノメータスキャナ２７１を制御して、副走査方向（ｘ軸方向）へのレーザ光の走査を開始させる。
【０１１８】
焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｂの始点に到達した時点で、レーザ光の焦点位置の制御を開始する。このとき、変位計２０１ａによるパネル変位の測定結果が、選択部２６１を介して焦点制御部２６２に継続して供給されている。従って、焦点制御部２６２は、ステップＳ７の処理と同様に、変位計２０１ａによるパネル変位の測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する処理を開始する。これにより、レーザ光の焦点が、パネル変位に追従して薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合わせられた状態で、辺１０２Ｂに対する加工が行われる。
【０１１９】
ステップＳ１１において、ステージ制御部２５３は、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１に到達したか否かを判定する。ステップＳ１１の判定処理は、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１に到達したと判定されるまで繰返し実行される。そして、ステージ制御部２５３は、辺１０２Ｂの終点からｙ軸の負の方向に測定マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３が到達した場合、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１（より正確には、回り込み領域２３１の最大想定領域）に到達したと判定し、処理はステップＳ１２に進む。
【０１２０】
ステップＳ１２において、レーザ加工装置１１３は、回り込み領域２３１に到達する直前のパネル変位に固定して加工する。具体的には、焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、ステップＳ１１において測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１に到達したと判定される直前に変位計２０１ａにより測定されたパネル変位を保持する。選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ａの測定を停止させ、焦点制御部２６２へのパネル変位の測定結果の供給を停止する。これにより、レーザ光の焦点が回り込み領域２３１（より正確には、回り込み領域２３１の最大想定領域）に到達する直前の位置に固定された状態で、辺１０２Ｂの加工が継続される。
【０１２１】
ステップＳ１３において、ステージ制御部２５３は、加工中の辺１０２Ｂの終点に加工ヘッド１３３が到達したか否かを判定する。ステップＳ１３の判定処理は、加工中の辺１０２Ｂの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定されるまで繰返し実行され、加工中の辺１０２Ｂの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定された場合、処理はステップＳ１４に進む。
【０１２２】
ステップＳ１４において、レーザ加工装置１１３は、加工中の辺１０２Ｂの加工を終了する。具体的には、焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、レーザ光の焦点位置の制御を停止する。ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガントリ１３４の裏面のリニアモータ制御して、加工ヘッド１３３（ガントリ１３４）の主走査方向の移動速度を減速し、最終的に停止させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｂの終点からｙ軸の正の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ光の出射を停止する。
【０１２３】
また、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７、および、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、辺１０２Ｃの始点からｘ軸の正の方向に加速マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３を移動させる。
【０１２４】
ステップＳ１５において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位を固定したまま加工する。具体的には、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、矢印Ａ１５の方向（ｘ軸の負の方向）への加工ヘッド１３３の等速移動を開始させる。
【０１２５】
レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｃの始点からｘ軸の正の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ発振器１３１を制御して、所定の強度のレーザ光の出射を開始させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガルバノメータスキャナ２７１を制御して、副走査方向（ｙ軸方向）へのレーザ光の走査を開始する。
【０１２６】
焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｃの始点に到達した時点で、レーザ光の焦点位置の制御を開始する。このとき、レーザ光の焦点位置の制御に用いられるパネル変位は、ステップＳ１２の処理から固定されたままとなる。従って、ステップＳ１２の処理で設定された位置にレーザ光の焦点位置が固定されたまま、辺１０２Ｃの加工が開始される。
【０１２７】
ステップＳ１６において、ステージ制御部２５３は、測定位置ＰＳｂが回り込み領域２３１より内側に到達したか否かを判定する。ステップＳ１６の判定処理は、測定位置ＰＳｂが回り込み領域２３１より内側に到達したと判定されるまで繰返し実行される。そして、ステージ制御部２５３は、辺１０２Ｃの始点からｘ軸の負の方向に測定マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３が到達した場合、測定位置ＰＳｂが回り込み領域２３１（より正確には、回り込み領域２３１の最大想定領域）より内側に到達したと判定し、処理はステップＳ１７に進む。
【０１２８】
ステップＳ１７において、選択部２６１は、使用する変位計を変更する。具体的には、選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ｂを選択して、パネル変位の測定を開始させる。すなわち、選択部２６１は、加工対象の辺１０２Ｃから薄膜太陽電池パネル１０２の内側に垂直に向かう方向（ｙ軸の正の方向）に最大想定距離ＤＳ以上離れた測定位置ＰＳｂにおいて測定を行う変位計２０１ｂを選択して、パネル変位の測定を開始させる。そして、選択部２６１は、変位計２０１ｂからパネル変位の測定結果を取得し、焦点制御部２６２に供給する処理を開始する。
【０１２９】
ステップＳ１８において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位の測定結果に基づいてレーザ光の焦点位置を制御しながら加工する。具体的には、焦点制御部２６２は、焦点制御テーブルに基づいて、変位計２０１ｂによるパネル変位の測定結果に対応する加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置を求め、サーボモータ１３８を制御して、求めた位置まで加工ヘッド１３３をｚ軸方向に移動させる処理を開始する。これにより、レーザ光の焦点が、パネル変位に追従して薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合わせられた状態で、辺１０２Ｃに対する加工が行われる。
【０１３０】
ステップＳ１９において、ステージ制御部２５３は、加工中の辺１０２Ｃの終点に加工ヘッド１３３が到達したか否かを判定する。ステップＳ１９の判定処理は、加工中の辺１０２Ｃの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定されるまで繰返し実行され、加工中の辺１０２Ｃの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定された場合、処理はステップＳ２０に進む。
【０１３１】
ステップＳ２０において、ステップＳ９と同様の処理により、加工中の辺１０２Ｃの加工が終了し、加工ヘッド１３３が、辺１０２Ｄの始点からｙ軸の正の方向に加速マージンだけ離れた位置に移動する。
【０１３２】
ステップＳ２１において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位の測定結果に基づいてレーザ光の焦点位置を制御しながら加工する。具体的には、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、矢印Ａ１６の方向（ｙ軸の負の方向）への加工ヘッド１３３（ガントリ１３４）の等速移動を開始させる。
【０１３３】
レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｄの始点からｙ軸の正の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ発振器１３１を制御して、所定の強度のレーザ光の出射を開始させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガルバノメータスキャナ２７１を制御して、副走査方向（ｘ軸方向）へのレーザ光の走査を開始する。
【０１３４】
焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｄの始点に到達した時点で、レーザ光の焦点位置の制御を開始する。このとき、変位計２０１ｂによるパネル変位の測定結果が、選択部２６１を介して焦点制御部２６２に継続して供給されている。従って、焦点制御部２６２は、ステップＳ１８の処理と同様に、変位計２０１ｂによるパネル変位の測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する処理を開始する。これにより、レーザ光の焦点が、パネル変位に追従して薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合わせられた状態で、辺１０２Ｄに対する加工が行われる。
【０１３５】
ステップＳ２２において、ステージ制御部２５３は、加工中の辺１０２Ｄの終点に加工ヘッド１３３が到達したか否かを判定する。ステップＳ２２の判定処理は、加工中の辺１０２Ｄの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定されるまで繰返し実行され、加工中の辺１０２Ｄの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定された場合、処理はステップＳ２３に進む。
【０１３６】
ステップＳ２３において、レーザ加工装置１１３は、加工を終了する。具体的には、焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、レーザ光の焦点位置の制御を停止する。ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、加工ヘッド１３３（ガントリ１３４）の主走査方向の移動速度を減速し、最終的に停止させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｄの終点からｙ軸の負の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ光の出射を停止する。さらに、選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ｂの測定を停止させる。
【０１３７】
その後、エッジデリーション処理は終了する。
【０１３８】
以上のようにして、エッジデリーションの加工方向に関わらず、２つの変位計２０１のみで薄膜太陽電池パネル１０２のパネル変位を正確に測定することができ、その測定結果に基づいて、レーザ光の焦点が薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合うように制御される。加えて、回り込み領域２３１の最大想定領域より内側に測定位置ＰＳが存在しない場合、事前に当該最大想定領域より内側の領域において測定したパネル変位を用いてレーザ光の焦点位置が制御される。その結果、薄膜太陽電池パネル１０２の周縁部の薄膜を確実に剥離することができ、薄膜太陽電池パネル１０２の品質が向上する。
【０１３９】
また、使用する変位計２０１を選択して使い分けるため、パネル変位の測定に要する消費電力を低減することができる。
【０１４０】
なお、図１４では、薄膜太陽電池パネル１０２の各辺がＸ−Ｙステージ１３５のｘ軸方向またはｙ軸方向と一致するように配置される例、換言すれば、Ｘ−Ｙステージ１３５のｘｙ座標系と薄膜太陽電池パネル１０２のｘｙ座標系が一致する例を示した。しかし、薄膜太陽電池パネル１０２の置き方によっては、各辺がＸ−Ｙステージ１３５のｘ軸方向およびｙ軸方向に対して斜めに配置される場合も想定される。この場合、加工ヘッド１３３を薄膜太陽電池パネル１０２の各辺に沿って移動させながら、加工が行われる。すなわち、加工ヘッドを薄膜太陽電池パネル１０２のｘｙ座標系のｘ軸方向またはｙ軸方向に平行移動させながら、加工が行われる。
【０１４１】
＜２．変形例＞
［測定位置ＰＳの変形例］
以上の説明では、照射中心ＰＬに対する変位計２０１ａ，２０１ｂの方向を、ｘ軸方向およびｙ軸方向に対して約４５°に設定する例を示したが、上述した設定条件１および設定条件２を満たす範囲内で、４５°以外の角度に設定することも可能である。
【０１４２】
次に、図１５乃至図２０を参照して、変位計２０１を３つまたは４つ設ける場合について説明する。
【０１４３】
なお、図１５乃至図２０では、レーザ光の照射中心ＰＬおよびパネル変位の測定位置ＰＳを図示していないが、図面上において、照射中心ＰＬは、出射口１３３Ｃの中心とほぼ一致し、測定位置ＰＳは、変位計２０１の中心とほぼ一致するものとする。また、図１５乃至図２０において、照射中心ＰＬと各測定位置ＰＳとの間の距離が閾値距離ＤＴ１以上離れるように、各変位計２０１が設けられているものとする。さらに、図１５乃至図２０において、変位計２０１が出射口１３３Ｃに対して斜めに配置されている場合、その変位計２０１に対応する測定位置ＰＳと照射中心ＰＬとの間の距離が、ｘ軸方向およびｙ軸方向とも閾値距離ＤＴ２以上離れているものとする。
【０１４４】
図１５の例では、出射口１３３Ｃに対して、変位計２０１ａがｘ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｂがｙ軸の正の方向に配置され、変位計２０１ｃがｘ軸の正の方向に配置されている。この例では、照射中心ＰＬからｙ軸の負の方向に閾値距離ＤＴ２以上離れた位置に測定位置ＰＳが存在しないため、上述した設定条件２を満たさない。従って、例えば、図１５の上の図のように、辺１０２Ｂの加工を行う場合、変位計２０１ａを用いて、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができるが、図１５の下の図のように、辺１０２Ｃの加工を行う場合、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができる変位計２０１が存在しない。
【０１４５】
一方、図１６の例では、出射口１３３Ｃに対して、変位計２０１ａがｘ軸の負の方向かつｙ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｂがｘ軸の正の方向かつｙ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｃがｘ軸の正の方向かつｙ軸の正の方向に配置されている。すなわち、変位計２０１ａ乃至２０１ｃが、全て加工ヘッド１３３の進行方向に対して斜めに配置されている。この例では、図１５の例と異なり、辺１０２Ｃの加工を行う場合、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができる変位計２０１が２つ存在する。また、他の辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができる変位計２０１が必ず１つ存在する。従って、図１６のように変位計２０１を配置した場合、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺を加工する場合にも、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１４６】
図１７の例では、出射口１３３Ｃに対して、変位計２０１ａがｙ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｂがｘ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｃがｘ軸の正の方向かつｙ軸の正の方向に配置されている。この例でも、図１６の例と同様に、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することが可能な変位計２０１が必ず１つ存在し、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１４７】
図１８の例では、出射口１３３Ｃに対して、変位計２０１ａがｙ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｂがｘ軸の負の方向かつｙ軸の正の方向に配置され、変位計２０１ｃがｘ軸の正の方向かつｙ軸の正の方向に配置されている。この例でも、図１６および図１７の例と同様に、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することが可能な変位計２０１が必ず１つ存在し、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１４８】
従って、変位計２０１を３つ設ける場合、少なくとも１つの変位計２０１が出射口１３３Ｃに対して斜めに配置されることが、設定条件１および設定条件２を満たすための必要条件の１つとなる。
【０１４９】
次に、図１９および図２０を参照して、変位計２０１を４つ設ける場合について説明する。
【０１５０】
図１９の例では、出射口１３３Ｃに対して、ｘ軸の正および負の方向、並びに、ｙ軸の正および負の方向の４方向に、変位計２０１がそれぞれ１つずつ配置されている。この例でも、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することが可能な変位計２０１が必ず１つ存在し、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１５１】
図２０の例では、変位計２０１ａ乃至２０１ｄが、出射口１３３Ｃに対して斜め方向に、出射口１３３Ｃを中心に約９０°の間隔で配置されている。この例でも、図１９の例と同様に、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することが可能な変位計２０１が必ず１つ存在し、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１５２】
さらに、この例では、各辺の終点付近においても、少なくとも１つの測定位置ＰＳが、薄膜太陽電池パネル１０２の回り込み領域２３１の最大想定領域より内側に存在する。従って、図１２のステップＳ５および図１３のステップＳ１２のように、パネル変位を固定して加工を行う必要がない。その結果、エッジデリーションの加工精度をより向上させることができる。
【０１５３】
なお、変位計２０１を５つ以上設けることも可能であるが、４つ設ける場合と比較して、パネル変位の測定精度の向上は少ないため、コスト面や設置場所等を考慮すると、変位計２０１の設置数は、２〜４にするのが望ましい。
【０１５４】
［その他の変形例］
また、以上の説明では、加工ヘッド１３３をｚ軸方向に移動させることにより、薄膜太陽電池パネル１０２に対するレーザ光の焦点位置を制御する例を示したが、薄膜太陽電池パネル１０２をｚ軸方向に移動させたり、あるいは、両者をｚ軸方向に移動させて、レーザ光の焦点位置を制御するようにしてもよい。また、加工ヘッド１３３内の光学系のレンズ等の位置を制御して、レーザ光の焦点位置を制御するようにしてもよい。
【０１５５】
さらに、制御部１４４の機能の一部または全部を、例えば、レーザ加工装置１１３により実現したり、ＰＣ１１６により実現したりするようにしてもよい。
【０１５６】
また、本発明は、エッジデリーション以外にも、各種の基板の周縁部を加工する場合に適用することができる。
【０１５７】
なお、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、手段などより構成される全体的な装置を意味するものとする。
【０１５８】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１０１ レーザ加工システム
１０２ 薄膜太陽電池パネル
１１３ レーザ加工装置
１１６ パーソナルコンピュータ
１３１ レーザ発振器
１３３ 加工ヘッド
１３３Ｃ 出射口
１３４ ガントリ
１３５ Ｘ−Ｙステージ
１３７ リニアモータ
１３８ サーボモータ
１４４ 制御部
２０１ 変位計
２３１ 回り込み領域
２５１ 加工ヘッド制御部
２５２ 全体制御部
２５３ ステージ制御部
２６１ 選択部
２６２ 焦点制御部
２６３ レーザ制御部
２７１ ガルバノメータスキャナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関し、特に、レーザ光を用いてエッジデリーションを行う場合に用いて好適なレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに隣接する薄膜太陽電池パネル間の電気絶縁性を強化するために、薄膜太陽電池パネルの周縁部の薄膜を除去するエッジデリーションが行われている（例えば、特許文献１参照）。ここで、図１を参照して、エッジデリーションの概要について説明する。
【０００３】
エッジデリーションの工程では、例えば、レーザ光を出射する加工ヘッドを、薄膜太陽電池パネル１の４辺に沿って移動させるとともに、加工ヘッドの移動方向と垂直な方向にレーザ光を走査する。これにより、セル集積領域１１を囲む所定の幅の周縁領域１２の薄膜が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０９０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、薄膜太陽電池パネル１の薄膜を除去する面である加工面は、たわみ、歪み、そりなどにより、必ずしも平坦であるとは限らない。従って、加工ヘッドと薄膜太陽電池パネル１との間の距離が変動し、レーザ光の焦点が加工面からずれてしまい、薄膜が完全に剥離されずに残り、薄膜太陽電池パネル１の絶縁性などの品質が低下する恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面のレーザ加工装置は、レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置であって、レーザ光が基板に照射される位置の近傍の所定の複数の測定位置において基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、レーザ光を出射する出射口および複数の測定手段を備え、加工面に垂直な軸回りに回転しない出射手段と、出射手段と基板のうち少なくとも一方を動かし、出射手段と基板の間の相対位置を、加工面に平行で、かつ、互いに直交する４方向に移動させることが可能な移動手段と、測定に使用する測定手段を選択する選択手段と、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する焦点位置制御手段とを備え、全ての測定位置がレーザ光の照射範囲の中心である照射中心から所定の第１の距離以上離れ、かつ、４方向の全てにおいて、照射中心から所定の第２の距離以上離れた測定位置が少なくとも１つ存在し、出射手段と基板の間の相対位置を基板の端部に沿って移動させながら基板の端部を加工する場合、選択手段は、基板の端部から基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた測定位置において測定を行う測定手段を選択する。
【０００８】
本発明の第１の側面のレーザ加工装置においては、出射手段と基板の間の相対位置を基板の端部に沿って移動させながら基板の端部を加工する場合、基板の端部から基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた測定位置において測定を行う測定手段が選択され、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置が制御される。
【０００９】
従って、レーザ光の焦点を確実に基板の加工面に合わせることができ、加工精度が向上する。その結果、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができる。
【００１０】
この測定手段は、例えば、レーザ変位計により構成される。この出射手段は、例えば、レーザ光を出射する加工ヘッドにより構成される。この移動手段は、例えば、リニアモータなどの駆動手段により構成される。この選択手段は、例えば、各種のコンピュタ、プロセッサ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などにより構成される。この焦点位置制御手段は、例えば、加工ヘッドおよび基板の少なくとも一方を動かして、加工ヘッドと基板との間の距離を制御する駆動手段、または、レーザ光の光学系のレンズ等の位置を制御する焦点制御手段などにより構成される。この第１の距離は、例えば、パネル変位の測定精度を所定のレベル以上に保つために、測定位置を照射中心から離す必要がある距離に設定される。この第２の距離は、例えば、加工対象となる辺と照射中心との間の距離により変動し、加工対象となる辺と当該辺の加工時に選択される測定位置との間の距離が、薄膜太陽電池パネルの回り込み領域の想定される最大幅より大きくなるように設定される。この第３の距離は、例えば、薄膜太陽電池パネルの回り込み領域の想定される最大幅より大きい値に設定される。
【００１１】
このレーザ加工装置においては、３つの測定手段を設け、３つの測定手段による３つの測定位置のうちの少なくとも１つの照射中心に対する方向が、４方向の全てに対して斜めに設定されるようにすることができる。
【００１２】
これにより、少ない数の測定手段により、基板の加工面の高さ方向の位置を正確に測定することができる。
【００１３】
このレーザ加工装置においては、２つの測定手段を設け、２つの測定手段による２つの測定位置が、照射中心に対して対称な方向に配置され、それぞれの測定位置の照射中心に対する方向が、４方向の全てに対して斜めに設定されるようにすることができる。
【００１４】
これにより、より少ない数の測定手段により、基板の加工面の高さ方向の位置を正確に測定することができる。
【００１５】
この焦点位置制御手段には、基板の周縁から第３の距離以内の第１の領域より内側の第２の領域内に測定位置が存在しない場合、事前に第２の領域内において測定された加工面の高さ方向の位置に基づいてレーザ光の焦点位置を制御させることができる。
【００１６】
これにより、より確実にレーザ光の焦点を基板の加工面に合わせることができ、加工精度をより向上させることができる。
【００１７】
本発明の第１の側面のレーザ加工方法においては、レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置であって、レーザ光が基板に照射される位置の近傍の所定の複数の測定位置において基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、レーザ光を出射する出射口および複数の測定手段を備え、加工面に垂直な軸回りに回転しない出射手段と、出射手段と基板のうち少なくとも一方を動かし、出射手段と基板の間の相対位置を、加工面に平行で、かつ、互いに直交する４方向に移動させることが可能な移動手段とを備えるレーザ加工装置によるレーザ加工方法であって、全ての測定位置がレーザ光の照射範囲の中心である照射中心から所定の第１の距離以上離れ、かつ、４方向の全てにおいて、照射中心から所定の第２の距離以上離れた測定位置が少なくとも１つ存在し、出射手段と基板の間の相対位置を基板の端部に沿って移動させながら基板の端部を加工する場合、基板の端部から基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた測定位置において測定を行う測定手段を選択し、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する。
【００１８】
本発明の第１の側面のレーザ加工方法においては、出射手段と基板の間の相対位置を基板の端部に沿って移動させながら基板の端部を加工する場合、基板の端部から基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた測定位置において測定を行う測定手段が選択され、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置が制御される。
【００１９】
従って、レーザ光の焦点を確実に基板の加工面に合わせることができ、加工精度が向上する。その結果、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができる。
【００２０】
この測定手段は、例えば、レーザ変位計により構成される。この出射手段は、例えば、レーザ光を出射する加工ヘッドにより構成される。この移動手段は、例えば、リニアモータなどの駆動手段により構成される。測定手段の選択は、例えば、各種のコンピュタ、プロセッサ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などにより実行される。焦点位置の制御は、例えば、加工ヘッドおよび基板の少なくとも一方を動かして、加工ヘッドと基板との間の距離を制御する駆動手段、または、レーザ光の光学系のレンズ等の位置を制御する焦点制御手段などにより実行される。この第１の距離は、例えば、パネル変位の測定精度を所定のレベル以上に保つために、測定位置を照射中心から離す必要がある距離に設定される。この第２の距離は、例えば、加工対象となる辺と照射中心との間の距離により変動し、加工対象となる辺と当該辺の加工時に選択される測定位置との間の距離が、薄膜太陽電池パネルの回り込み領域の想定される最大幅より大きくなるように設定される。この第３の距離は、例えば、薄膜太陽電池パネルの回り込み領域の想定される最大幅より大きい値に設定される。
【００２１】
本発明の第２の側面のレーザ加工装置は、レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置において、前記レーザ光が前記基板に照射される位置から、前記レーザ光によって測定に影響を受けない距離以上離れた測定位置において前記基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、前記レーザ光を出射する出射口および複数の前記測定手段を備えた出射手段と、前記出射手段と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記出射手段を前記基板周辺に沿って移動させる移動手段と、測定に使用する前記測定手段を選択する選択手段と、選択された前記測定手段による測定結果に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を制御する焦点位置制御手段とを備え、前記基板の周辺を加工するときに、前記選択手段は、前記レーザ光の照射位置に対して前記基板の内側に位置する前記測定手段を選択する。
【００２２】
本発明の第２の側面のレーザ加工装置においては、基板の周辺を加工するときに、レーザ光が基板に照射される位置から、レーザ光によって測定に影響を受けない距離以上離れた測定位置において基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段のうち、レーザ光の照射位置に対して基板の内側に位置する測定手段が選択され、選択された測定手段による測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置が制御される。
【００２３】
従って、レーザ光の焦点を確実に基板の加工面に合わせることができ、加工精度が向上する。その結果、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができる。
【００２４】
この測定手段は、例えば、レーザ変位計により構成される。この出射手段は、例えば、レーザ光を出射する加工ヘッドにより構成される。この移動手段は、例えば、リニアモータなどの駆動手段により構成される。この選択手段は、例えば、各種のコンピュタ、プロセッサ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などにより構成される。この焦点位置制御手段は、例えば、加工ヘッドおよび基板の少なくとも一方を動かして、加工ヘッドと基板との間の距離を制御する駆動手段、または、レーザ光の光学系のレンズ等の位置を制御する焦点制御手段などにより構成される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の側面または第２の側面によれば、レーザ光の焦点を確実に基板の加工面に合わせることができ、加工精度が向上する。その結果、例えば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】エッジデリーションについて説明するための図である。
【図２】本発明を適用したレーザ加工システムの一実施の形態を示す図である。
【図３】レーザ加工装置の構成例を示す図である。
【図４】レーザ加工装置に薄膜太陽電池パネルを設置した状態を上から見た模式図である。
【図５】加工ヘッドの構成例を模式的に示す図である。
【図６】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図７】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図８】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図９】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図１０】パネル変位の測定位置の条件について説明するための図である。
【図１１】制御部の機能の構成例を示すブロック図である。
【図１２】レーザ加工システムにより実行されるエッジデリーション処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】レーザ加工システムにより実行されるエッジデリーション処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】エッジデリーションの加工方向の例を示す図である。
【図１５】変位計を３つ設ける場合の第１の配置例を示す図である。
【図１６】変位計を３つ設ける場合の第２の配置例を示す図である。
【図１７】変位計を３つ設ける場合の第３の配置例を示す図である。
【図１８】変位計を３つ設ける場合の第４の配置例を示す図である。
【図１９】変位計を４つ設ける場合の第１の配置例を示す図である。
【図２０】変位計を４つ設ける場合の第２の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例
【００２８】
＜１．実施の形態＞
［レーザ加工システムの構成例］
図２は、本発明を適用したレーザ加工システムの一実施の形態を示す図である。
【００２９】
レーザ加工システム１０１は、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションを行うシステムである。レーザ加工システム１０１は、搬入ローラコンベア１１１、シャッター１１２、レーザ加工装置１１３、シャッター１１４、搬出ローラコンベア１１５、および、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称する）１１６により構成される。
【００３０】
薄膜太陽電池パネル１０２は、搬入ローラコンベア１１１によりレーザ加工装置１１３に搬入される。そして、レーザ加工装置１１３で薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションが行われ、加工後の薄膜太陽電池パネル１０２が搬出ローラコンベア１１５により外部に搬出される。
【００３１】
シャッター１１２およびシャッター１１４は、例えば、薄膜太陽電池パネル１０２の加工中に閉じられ、レーザ加工装置１１３内の加工空間を外部から遮断する。
【００３２】
ＰＣ１１６は、レーザ加工装置１１３の制御に用いられる。例えば、ユーザは、エッジデリーションの実行に必要な加工制御情報をＰＣ１１６に入力し、ＰＣ１１６は、加工制御情報をレーザ加工装置１１３に供給する。レーザ加工装置１１３は、その加工制御情報に基づいて、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションを行う。また、例えば、ユーザは、ＰＣ１１６を介して、レーザ加工装置１１３に対して、起動、停止などの各種の指令を入力することが可能である。なお、ＰＣ１１６以外から、各種の指令を入力できるようにすることも可能である。
【００３３】
［レーザ加工装置の構成例］
図３は、レーザ加工装置１１３の構成例を示す図である。また、図４は、レーザ加工装置１１３に薄膜太陽電池パネル１０２を設置した状態を上から見た模式図である。
【００３４】
レーザ加工装置１１３は、レーザ発振器１３１、光ファイバ１３２、加工ヘッド１３３、ガントリ１３４、Ｘ−Ｙステージ１３５、ベルト搬送ホルダ１３６、リニアモータ１３７、サーボモータ１３８、搬送コンベア１３９、搬送ローラユニット１４０、集塵ダクト１４１、電源コントローラ１４２ａ，１４２ｂ、冷却器１４３ａ，１４３ｂ、および、制御部１４４により構成される。
【００３５】
レーザ発振器１３１と加工ヘッド１３３は、光ファイバ１３２を介して接続されている。加工ヘッド１３３は、ガントリ１３４の前面に設けられている。ガントリ１３４は、Ｘ−Ｙステージ１３５の上面に設けられている。
【００３６】
なお、以下、Ｘ−Ｙステージ１３５の幅方向をｘ軸方向とし、かつ、左から右に向かう方向を正の方向とする。また、以下、Ｘ−Ｙステージ１３５の奥行き方向をｙ軸方向とし、かつ、前から後ろに向かう方向を正の方向とする。さらに、以下、Ｘ−Ｙステージ１３５の高さ方向をｚ軸方向とし、かつ、下から上に向かう方向を正の方向とする。
【００３７】
レーザ発振器１３１から出射されたレーザ光は、光ファイバ１３２を通って加工ヘッド１３３に入射する。加工ヘッド１３３は、レーザ光が出射される出射口１３３Ｃ（図５）が設けられている面が下を向くように、ガントリ１３４の前面に設けられている。そして、加工ヘッド１３３は、Ｘ−Ｙステージ１３５の上面に設けられているベルト搬送ホルダ１３６に載置される薄膜太陽電池パネル１０２（図４）にレーザ光を照射するとともに、薄膜太陽電池パネル１０２上でレーザ光を走査する。
【００３８】
また、加工ヘッド１３３は、ガントリ１３４の前面に設けられているリニアモータ１３７によりｘ軸方向に平行移動することが可能である。さらに、ガントリ１３４は、左右の両脚の裏面に設けられている図示せぬリニアモータ（以下、ガントリ１３４の裏面のリニアモータと称する）により、ｙ軸方向に平行移動することが可能である。これにより、加工ヘッド１３３と薄膜太陽電池パネル１０２の間の相対位置を、ｘ軸の正および負の方向、並びに、ｙ軸の正および負の方向の、互いに直交する４方向に移動し、レーザ光の照射位置を当該４方向に移動することができる。
【００３９】
さらに、加工ヘッド１３３は、加工ヘッド１３３の裏面（ガントリ１３４の前面と対向する面）に設けられているサーボモータ１３８によりｚ軸方向に平行移動することが可能である。これにより、加工ヘッド１３３と薄膜太陽電池パネル１０２の間隔を調整し、加工ヘッド１３３から出射されるレーザ光の焦点位置を制御することができる。
【００４０】
ベルト搬送ホルダ１３６は、ベルト搬送ホルダ１３６のｘ軸方向の両隣に設けられている搬送コンベア１３９および搬送ローラユニット１４０によりｙ軸方向に移動する。これにより、ベルト搬送ホルダ１３６の上面に載置されている薄膜太陽電池パネル１０２を、加工が行われる位置まで搬入したり、レーザ加工装置１１３から搬出したりすることができる。
【００４１】
ベルト搬送ホルダ１３６の下方には、薄膜太陽電池パネル１０２の加工時に発生する加工屑などを集める集塵ダクト１４１が設けられている。
【００４２】
電源コントローラ１４２ａ，１４２ｂは、レーザ発振器１３１に供給する電力の制御を行う。
【００４３】
冷却器１４３ａ，１４３ｂは、レーザ発振器１３１および電源コントローラ１４２ａ，１４２ｂ等の冷却を行う。
【００４４】
制御部１４４は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）により構成される。制御部１４４は、ＰＣ１１６から供給される加工制御情報に基づいて、レーザ加工装置１１３の各部を制御し、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションを実行させる。また、制御部１４４は、例えば、タッチパネルなどにより構成される操作部を有しており、ユーザは、その操作部を介して、レーザ加工装置１１３に対する各種の指令を入力することが可能である。
【００４５】
［加工ヘッドの構成例］
図５は、加工ヘッド１３３の構成例を模式的に示す図である。なお、図５の左上の図は、加工ヘッド１３３の正面図であり、左下の図は、加工ヘッド１３３の下面図である。なお、加工ヘッド１３３の下面図では、右方向がｘ軸の正の方向となり、上方向がｙ軸の正の方向となる。
【００４６】
加工ヘッド１３３の下面１３３Ａには、レーザ光を出射する出射口１３３Ｃ、および、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面の高さ方向の位置を測定する変位計２０１ａ，２０１ｂが設けられている。
【００４７】
レーザ光は、加工ヘッド１３３の下面１３３Ａに設けられている出射部１３３Ｂのほぼ中央にある出射口１３３Ｃから出射され、薄膜太陽電池パネル１０２に照射される。また、加工ヘッド１３３内には、ガルバノメータスキャナ２７１（図１１）が設けられており、出射口１３３Ｃから出射されるレーザ光は、所定の範囲内においてｘ軸およびｙ軸の２軸方向に走査される。
【００４８】
なお、以下、リニアモータ１３７、および、ガントリ１３４の裏面のリニアモータにより、加工ヘッド１３３を移動させてレーザ光を走査する方向を主走査方向と称し、主走査方向と直交する方向を副走査方向と称する。
【００４９】
変位計２０１は、例えば、レーザ光を測定光に用いたレーザ変位計により構成される。より具体的には、変位計２０１は、測定対象となる薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に測定光を照射する。そして、測定光が加工面で反射された反射光のうち変位計２０１の受光レンズに入射した光が、例えば、２次元ＣＭＯＳイメージセンサなどにより構成される、変位計２０１内の検出素子において結像する。そして、変位計２０１は、検出素子における反射光の結像位置に基づいて、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面の所定のｚ軸方向の基準位置に対する変位（以下、パネル変位と称する）を測定する。
【００５０】
後述するように、このパネル変位の測定結果に基づいて、レーザ光の焦点が薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に合うように、加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置が制御される。
【００５１】
なお、加工ヘッド１３３の下面図の右隣の図は、薄膜太陽電池パネル１０２におけるレーザ光の照射位置、および、パネル変位の測定位置を示している。なお、この図では、右方向がｘ軸の正の方向となり、下方向がｙ軸の正の方向となる。
【００５２】
照射位置ＰＬは、出射口１３３Ｃから下面１３３Ａに対して垂直にレーザ光が出射される場合のレーザ光の照射位置を示している。そして、ガルバノメータスキャナ２７１（図１１）によりレーザ光が走査されることにより、レーザ光の照射位置は、照射位置ＰＬを中心にしてｘ軸方向およびｙ軸方向に走査される。従って、レーザ光の照射範囲の中心は、照射位置ＰＬと一致する。なお、以下、照射位置ＰＬを照射中心ＰＬとも称する。
【００５３】
測定位置ＰＳａは、変位計２０１ａによるパネル変位の測定位置を示している。測定位置ＰＳａは、変位計２０１ａからの測定光が照射される位置（センサスポット）と一致する。また、測定位置ＰＳｂは、変位計２０１ｂによるパネル変位の測定位置を示している。測定位置ＰＳｂは、変位計２０１ｂからの測定光が照射される位置（センサスポット）と一致する。
【００５４】
なお、以下、変位計２０１ａ，２０１ｂを個々に区別する必要がない場合、単に変位計２０１と称する。また、以下、測定位置ＰＳａ，ＰＳｂを個々に区別する必要がない場合、単に測定位置ＰＳと称する。
【００５５】
変位計２０１ａ，２０１ｂは、出射口１３３Ｃを中心にして対称な方向に配置されるとともに、出射口１３３Ｃに対する方向が、加工ヘッド１３３の進行方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に対して斜めになるように配置されている。より正確には、変位計２０１ａは、出射口１３３Ｃに対してｘ軸の負の方向かつｙ軸の正の方向に、ｘ軸およびｙ軸に対して約４５°の位置に配置されている。また、変位計２０１ｂは、出射口１３３Ｃに対してｘ軸の正の方向かつｙ軸の負の方向に、ｘ軸およびｙ軸に対して約４５°の位置に配置されている。そして、照射中心ＰＬ、測定位置ＰＳａ、および、測定位置ＰＳｂの位置関係は、この出射口１３３Ｃ、変位計２０１ａ、および、変位計２０１ｂの間の位置関係とほぼ同様になる。
【００５６】
なお、加工ヘッド１３３は、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に垂直な軸回りに回転しない。従って、照射中心ＰＬおよび測定位置ＰＳａ，ＰＳｂは、加工ヘッド１３３の移動に伴ってｘ軸およびｙ軸方向に平行移動するのみであり、３者の間の相対方向は変わらない。
【００５７】
なお、以下、変位計２０１が、出射口１３３Ｃを基準にして、加工ヘッド１３３の進行方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に対して斜めに配置されていることを、単に、変位計２０１が出射口１３３Ｃに対して斜めに配置されているという。
【００５８】
［パネル変位の測定位置ＰＳの設定条件］
ここで、図６乃至図１０を参照して、パネル変位の測定位置ＰＳの設定条件について説明する。
【００５９】
まず、パネル変位の測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御することを考慮すると、測定位置ＰＳは、レーザ光の照射中心ＰＬになるべく近い方が良い。しかし、レーザ光の強度は、変位計２０１の測定光の強度と比較して非常に強いため、測定位置ＰＳが照射中心ＰＬに近すぎると、レーザ光の反射光が変位計２０１に入射し、誤差の原因となる。従って、パネル変位の測定精度を所定のレベル以上に保つためには、測定位置ＰＳを照射中心ＰＬから所定の距離（以下、閾値距離ＤＴ１と称する）以上離す必要がある。すなわち、測定位置ＰＳの第１の設定条件は、以下のとおりとなる。
【００６０】
設定条件１：照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ１以上離す。
【００６１】
この閾値距離ＤＴ１は、レーザ光の反射光による測定誤差を所定のレベル以下にするために必要な距離であり、レーザ光が反射される範囲と、その強度の分布により決定される。なお、レーザ光が反射される範囲と強度の分布は、例えば、レーザ光の強度、波長および走査範囲、薄膜太陽電池パネル１０２の材質、厚さ、表面の形状などの要因により変化する。
【００６２】
しかし、照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ１以上離れた位置においてパネル変位を測定するようにした場合、１つの変位計２０１だけでは、パネル変位を測定できない場合がある。例えば、図６は、加工ヘッド１３３の出射部１３３Ｂから離れた位置に変位計２０１を１つ設け、照射中心ＰＬから離れた位置において、パネル変位を測定する場合を示している。この図のように、加工対象となる薄膜太陽電池パネル１０２の辺によって、変位計２０１から出射される測定光が薄膜太陽電池パネル１０２の外に照射され、パネル変位を正確に測定できない場合が発生する。
【００６３】
従って、変位計２０１を複数設け、パネル変位を複数箇所で測定できるようにする必要がある。また、薄膜太陽電池パネル１０２においては、後述する半導体層の回り込みにより、パネル変位の測定誤差が発生する可能性があり、その対策についても検討する必要がある。ここで、複数箇所の測定位置ＰＳの設定条件について検討する。
【００６４】
図７は、薄膜太陽電池パネル１０２がシングル型である場合の積層構造の例を示している。なお、この図では、薄膜太陽電池パネル１０２の端部から離れた位置、および、薄膜太陽電池パネル１０２の端部の２箇所における階層構造の例を示している。
【００６５】
この例において、薄膜太陽電池パネル１０２は、ガラス製の透明基板２２１、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどのＴＣＯ（Transparent Conductive Oxide）からなる透明電極層２２２、α−Ｓｉ（アモルファスシリコン）からなる半導体層２２３、Ａｌ電極からなる裏面電極層２２４の順に上から積層されている。そして、エッジデリーションにより、辺１０２Ａ乃至１０２Ｄに沿った薄膜太陽電池パネル１０２の周縁部の透明電極層２２２乃至裏面電極層２２４が除去される。また、変位計２０１は、加工面である透明電極層２２２の表面（透明基板２２１と接する面）のパネル変位を測定する。
【００６６】
この図に示されるように、薄膜太陽電池パネル１０２の端部では、製造プロセスの問題により、半導体層２２３の回り込みが発生し、半導体層２２３が、透明基板２２１の表面に付着する現象が発生する。なお、以下、半導体層２２３の回り込みにより、半導体層２２３が透明基板２２１の表面に付着した領域を回り込み領域２３１と称する。また、図７の薄膜太陽電池パネル１０２の平面図において、回り込み領域２３１を斜線で示される領域により模式的に示している。
【００６７】
そして、変位計２０１からの測定光が回り込み領域２３１で反射されてしまうと、パネル変位の測定誤差が発生する。従って、測定位置ＰＳをより正確に測定するためには、薄膜太陽電池パネル１０２の周縁から所定の距離（以下、最大想定距離ＤＳと称する）の範囲内の領域（以下、最大想定領域と称する）より内側の領域に設定する必要がある。
【００６８】
なお、この最大想定距離ＤＳは、想定される回り込み領域２３１の最大幅以上の値（例えば、１５ｍｍ）に設定される。従って、最大想定領域は、薄膜太陽電池パネル１０２の周縁部のロの字型の領域であって、半導体層２２３の回り込みが発生する可能性があると想定される領域を全て含む領域となる。
【００６９】
図８は、変位計２０１ａ，２０１ｂの配置の一例を示している。なお、図８は、加工ヘッド１３３を上から見た場合の出射口１３３Ｃ、および、変位計２０１ａ，２０１ｂの位置を示している。この例では、変位計２０１ａ，２０１ｂが、出射口１３３Ｃを挟んでｙ軸方向に一列に並ぶように配置されている。
【００７０】
この場合、例えば、薄膜太陽電池パネル１０２の辺１０２Ｂに沿って矢印Ａ１の方向（ｙ軸の正の方向）に加工ヘッド１３３を移動させながら辺１０２Ｂの加工を行うとき、変位計２０１ａ，２０１ｂのどちらを用いても、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができない。その結果、パネル変位の測定誤差が発生してしまう。
【００７１】
なお、この問題は、変位計２０１ａ，２０１ｂを、出射口１３３Ｃを挟んでｘ軸方向に一列に並ぶように配置した場合も、同様に発生する。
【００７２】
図９は、変位計２０１ａ，２０１ｂの配置の他の例を示している。この例では、変位計２０１ａ，２０１ｂは、出射口１３３Ｃを中心に直交するように配置されている。より正確には、変位計２０１ａは、出射口１３３Ｃに対してｘ軸の正の方向に配置され、変位計２０１ｂは、出射口１３３Ｃに対してｙ軸の正の方向に配置されている。
【００７３】
この場合、例えば、薄膜太陽電池パネル１０２の辺１０２Ｂに沿って矢印Ａ１の方向（ｙ軸の正の方向）に加工ヘッド１３３を移動させながら辺１０２Ｂの加工を行うとき、変位計２０１ａを用いると、測定位置ＰＳａが薄膜太陽電池パネル１０２の外に出てしまい、変位計２０１ｂを用いると、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができない。その結果、パネル変位の測定誤差が発生してしまう。
【００７４】
なお、この問題は、変位計２０１ａ，２０１ｂのうち一方を、出射口１３３Ｃに対してｘ軸方向に配置し、他方を出射口１３３Ｃに対してｙ軸方向に配置する場合に発生する。
【００７５】
そこで、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺を加工する場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定できるようにするには、ｘ軸の正および負の方向、並びに、ｙ軸の正および負の方向の４方向のそれぞれにいて、照射中心ＰＬから所定の距離（以下、閾値距離ＤＴ２と称する）以上離れた測定位置ＰＳが少なくとも１つ存在する必要がある。すなわち、測定位置ＰＳの第２の設定条件は、以下のとおりとなる。
【００７６】
設定条件２：ｘ軸の正および負の方向、並びに、ｙ軸の正および負の方向（加工ヘッド１３３が移動する方向）の各方向において、照射中心ＰＬから閾値距離ＤＴ２以上離れた測定位置ＰＳが少なくとも１つ存在する。
【００７７】
なお、閾値距離ＤＴ２は、最大想定距離ＤＳとほぼ同じ値になるが、加工対象となる辺と照射中心ＰＬとの間の距離により変動する。すなわち、加工対象となる辺と照射中心ＰＬとの間の距離が長くなるほど、閾値距離ＤＴ２は短くなり、加工対象となる辺と照射中心ＰＬとの間の距離が短くなるほど、閾値距離ＤＴ２は長くなる。なお、照射中心ＰＬは、薄膜太陽電池パネル１０２の内側を通過するものとする。
【００７８】
そして、測定位置ＰＳが設定条件１および設定条件２を満たすように、変位計２０１を設置することにより、加工に用いるレーザ光および回り込み領域２３１の影響を避けて、パネル変位を測定することができ、測定精度が向上する。
【００７９】
例えば、本実施形態のように変位計２０１ａ，２０１ｂを配置した場合、図１０に示されるように、辺１０２Ａおよび辺１０２Ｂを加工する場合、変位計２０１ａが薄膜太陽電池パネル１０２の内側に位置し、辺１０２Ｃおよび辺１０２Ｄを加工する場合、変位計２０１ｂが薄膜太陽電池パネル１０２の内側に位置する。すなわち、いずれの辺の加工時にも、少なくとも一方の変位計２０１が薄膜太陽電池パネル１０２の内側に位置する。従って、測定位置ＰＳａの照射中心ＰＬからのｘ軸の負の方向およびｙ軸の正の方向の距離がともに閾値距離ＤＴ２以上となるように変位計２０１ａを設置し、測定位置ＰＳｂの照射中心ＰＬからのｘ軸の正の方向およびｙ軸の負の方向の距離がともに閾値距離ＤＴ２以上となるように変位計２０１ｂを設置することで、設定条件２を満たすことができる。
【００８０】
例えば、変位計２０１ａは、出射口１３３Ｃの中心からｘ軸の負の方向に３０ｍｍ〜５０ｍｍかつｙ軸の正の方向に３０ｍｍ〜５０ｍｍ離れた位置に配置される。また、例えば、変位計２０１ｂは、出射口１３３Ｃの中心からｘ軸の正の方向に３０ｍｍ〜５０ｍｍかつｙ軸の負の方向に３０ｍｍ〜５０ｍｍ離れた位置に配置される。
【００８１】
なお、測定位置ＰＳは、測定精度をより向上させるために、設定条件１および設定条件２を満たす範囲内で、なるべく照射中心ＰＬに近い位置に設定することが望ましい。
【００８２】
［制御部１４４の機能の構成例］
次に、図１１を参照して、制御部１４４の機能の構成例について説明する。制御部１４４は、所定の制御プログラムを実行することにより、加工ヘッド制御部２５１、全体制御部２５２、および、ステージ制御部２５３を含む機能を実現する。
【００８３】
加工ヘッド制御部２５１は、選択部２６１、焦点制御部２６２、および、レーザ制御部２６３を含むように構成される。
【００８４】
選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ａまたは変位計２０１ｂのいずれかを選択する。選択部２６１は、選択した変位計２０１からパネル変位の測定結果を取得し、焦点制御部２６２に供給する。
【００８５】
焦点制御部２６２は、パネル変位の測定結果と加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置との対応関係を示すテーブル（以下、焦点制御テーブルと称する）を予め保持している。焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、パネル変位の測定結果および焦点制御テーブルに基づいて、サーボモータ１３８を制御して、加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置を調整する。この結果、レーザ光の焦点が、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に合わせられる。
【００８６】
レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、レーザ発振器１３１を制御して、レーザ光の出射および停止、強度等を制御する。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３内に設けられているガルバノメータスキャナ２７１を制御して、レーザ光のｘ軸方向およびｙ軸方向の走査を制御する。
【００８７】
全体制御部２５２は、ＰＣ１１６から加工制御情報を取得し、取得した加工制御情報に基づいて、制御部１４４の各部を制御して、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションの制御を行う。なお、加工制御情報は、例えば、レーザ光の強度、加工ヘッド１３３の移動速度、各辺の始点および終点、加速マージン、減速マージン、加工マージン、測定マージン、加工順、使用変位計などを含む。ここで、加工制御情報に含まれる各要素の概要について説明する。
【００８８】
レーザ光の強度は、エッジデリーションを行うときのレーザ光の強度を示す。
【００８９】
加工ヘッド１３３の移動速度は、加工ヘッド１３３を主走査方向に等速移動させる際の速度を示す。
【００９０】
各辺の始点は、各辺の加工を開始する位置（以下、加工開始点と称する）に対応する加工ヘッド１３３の位置を示す。すなわち、加工ヘッド１３３を各辺の始点に設定することにより、各辺の加工開始点に対して加工を行うことができる。
【００９１】
各辺の終点は、各辺の加工を終了する位置（以下、加工終了点と称する）に対応する加工ヘッド１３３の位置を示す。すなわち、加工ヘッド１３３を各辺の終点に設定することにより、各辺の加工終了点に対して加工を行うことができる。
【００９２】
加速マージンは、加工ヘッド１３３を停止した状態から上記の移動速度まで加速するために必要な距離を示す。
【００９３】
減速マージンは、加工ヘッド１３３を上記の移動速度で等速している状態から停止させるまでに必要な距離を示す。
【００９４】
加工マージンは、加工ヘッド１３３が始点に到達する前に加工を行う距離、および、加工ヘッド１３３が終点に到達した後、さらに加工を行う距離を示す。なお、レーザ加工装置１１３においては、加工漏れを防止するために、加工ヘッド１３３が各辺の始点に到達する前に加工を開始し、終点を過ぎた後もしばらく加工を継続する。
【００９５】
測定マージンは、回り込み領域２３１を避けてパネル変位を測定するために必要な、薄膜太陽電池パネル１０２の端部からの距離を示し、例えば、上述した最大想定距離ＤＳと同じ値に設定される。
【００９６】
加工順は、薄膜太陽電池パネル１０２の各辺を加工する順番を示す。
【００９７】
使用変位計は、加工対象となる薄膜太陽電池パネル１０２の辺、および、加工ヘッド１３３の位置と、パネル変位の測定に用いる変位計２０１との関係を示す。
【００９８】
また、全体制御部２５２は、搬送コンベア１３９および搬送ローラユニット１４０を制御して、薄膜太陽電池パネル１０２の搬送、搬出、位置決め等を行う。さらに、全体制御部２５２は、集塵ダクト１４１（図３）に接続され、薄膜太陽電池パネル１０２の加工時に発生する加工屑などを収集する集塵機２７２を制御する。また、全体制御部２５２は、画像センサ２７３を制御して、薄膜太陽電池パネル１０２を撮影し、その結果得られた画像データを取得する。そして、全体制御部２５２は、取得した画像データに基づいて、薄膜太陽電池パネル１０２の加工状況を把握し、加工状況に応じて、加工ヘッド制御部２５１およびステージ制御部２５３を制御する。
【００９９】
ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、加工ヘッド１３３のｘ軸方向の位置を制御する。また、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、図示せぬガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、ガントリ１３４のｙ軸方向の位置を制御することにより、加工ヘッド１３３のｙ軸方向の位置を制御する。
【０１００】
［エッジデリーション処理］
次に、図１２および図１３のフローチャート、および、図１４を参照して、レーザ加工システム１０１により実行されるエッジデリーション処理について説明する。なお、以下、薄膜太陽電池パネル１０２の辺１０２Ａ、辺１０２Ｂ、辺１０２Ｃ、辺１０２Ｄの順番に加工が行われるものとする。
【０１０１】
ステップＳ１において、レーザ加工システム１０１は、初期設定を行う。具体的には、ユーザは、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションに用いる加工制御情報をＰＣ１１６に入力する。ＰＣ１１６は、入力された加工制御情報をレーザ加工装置１１３の制御部１４４の全体制御部２５２に供給する。
【０１０２】
搬入ローラコンベア１１１は、加工対象となる薄膜太陽電池パネル１０２をレーザ加工装置１１３内に搬入する。これにより、薄膜太陽電池パネル１０２が、レーザ加工装置１１３のベルト搬送ホルダ１３６に載置される。
【０１０３】
搬送コンベア１３９および搬送ローラユニット１４０は、全体制御部２５２の制御の基に、ベルト搬送ホルダ１３６をｙ軸方向に移動させて、薄膜太陽電池パネル１０２を所定の位置にセットする。
【０１０４】
ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７およびガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、最初に加工する薄膜太陽電池パネル１０２の辺１０２Ａの始点から加速マージンだけｘ軸の負の方向に離れた位置に加工ヘッド１３３を移動させる。
【０１０５】
ステップＳ２において、ステージ制御部２５３は、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定できる位置まで、主走査方向に加工ヘッド１３３を移動する。具体的には、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、辺１０２Ａの始点からｘ軸の正の方向に測定マージンだけ離れた位置まで、加工ヘッド１３３を、図１４の矢印Ａ１１で示される方向（ｘ軸の正の方向）に移動させる。これにより、変位計２０１ａの測定位置ＰＳａが、薄膜太陽電池パネル１０２の回り込み領域２３１より内側の領域に移動する。
【０１０６】
ステップＳ３において、変位計２０１ａは、パネル変位の初期値を測定する。具体的には、選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ａを選択して、パネル変位の測定を開始させる。そして、選択部２６１は、変位計２０１ａからパネル変位の測定結果を取得し、焦点制御部２６２に供給する。焦点制御部２６２は、取得したパネル変位を初期値として保持する。
【０１０７】
ステップＳ４において、ステージ制御部２５３は、加工ヘッド１３３を元の位置に戻す。すなわち、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、ステップＳ１の処理で設定されていた位置まで、加工ヘッド１３３を矢印Ａ１２の方向（ｘ軸の負の方向）に移動させる。
【０１０８】
ステップＳ５において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位を初期値に固定して加工する。具体的には、焦点制御部２６２は、上述した焦点制御テーブルに基づいて、パネル変位の初期値に対応する加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置を求め、サーボモータ１３８を制御して、求めた位置まで加工ヘッド１３３をｚ軸方向に移動させる。また、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、矢印Ａ１３の方向（ｘ軸の正の方向）への加工ヘッド１３３の等速移動を開始させる。
【０１０９】
さらに、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ａの始点からｘ軸の負の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ発振器１３１を制御して、所定の強度のレーザ光の出射を開始させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガルバノメータスキャナ２７１を制御して、副走査方向（ｙ軸方向）へのレーザ光の走査を開始させる。
【０１１０】
なお、このとき、パネル変位はステップＳ３の処理で測定された初期値に固定され、レーザ光の焦点位置が固定された状態で、辺１０２Ａに対する加工が開始される。
【０１１１】
ステップＳ６において、ステージ制御部２５３は、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１より内側に到達したか否かを判定する。ステップＳ６の判定処理は、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１より内側に到達したと判定されるまで繰返し実行される。そして、ステージ制御部２５３は、辺１０２Ａの始点からｘ軸の正の方向に測定マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３が到達した場合、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１（より正確には、回り込み領域２３１の最大想定領域）より内側に到達したと判定し、処理はステップＳ７に進む。
【０１１２】
ステップＳ７において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位の測定結果に基づいてレーザ光の焦点位置を制御しながら加工する。具体的には、選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ａによるパネル変位の測定結果の焦点制御部２６２への供給を開始する。焦点制御部２６２は、焦点制御テーブルに基づいて、変位計２０１ａによるパネル変位の測定結果に対応する加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置を求め、サーボモータ１３８を制御して、求めた位置まで加工ヘッド１３３をｚ軸方向に移動させる処理を開始する。これにより、レーザ光の焦点が、パネル変位に追従して薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合わせられた状態で、辺１０２Ａに対する加工が行われる。
【０１１３】
ステップＳ８において、ステージ制御部２５３は、加工中の辺１０２Ａの終点に加工ヘッド１３３が到達したか否かを判定する。ステップＳ８の判定処理は、加工中の辺１０２Ａの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定されるまで繰返し実行され、加工中の辺１０２Ａの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定された場合、処理はステップＳ９に進む。
【０１１４】
ステップＳ９において、レーザ加工装置１１３は、加工中の辺１０２Ａの加工を終了する。具体的には、焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、レーザ光の焦点位置の制御を停止する。ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、加工ヘッド１３３の主走査方向の移動速度を減速し、最終的に停止させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ａの終点からｘ軸の正の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ光の出射を停止する。
【０１１５】
また、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７、および、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、辺１０２Ｂの始点からｙ軸の負の方向に加速マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３を移動させる。
【０１１６】
ステップＳ１０において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位の測定結果に基づいてレーザ光の焦点位置を制御しながら加工する。具体的には、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、矢印Ａ１４の方向（ｙ軸の正の方向）への加工ヘッド１３３（ガントリ１３４）の等速移動を開始させる。
【０１１７】
レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｂの始点からｙ軸の負の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ発振器１３１を制御して、所定の強度のレーザ光の出射を開始させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガルバノメータスキャナ２７１を制御して、副走査方向（ｘ軸方向）へのレーザ光の走査を開始させる。
【０１１８】
焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｂの始点に到達した時点で、レーザ光の焦点位置の制御を開始する。このとき、変位計２０１ａによるパネル変位の測定結果が、選択部２６１を介して焦点制御部２６２に継続して供給されている。従って、焦点制御部２６２は、ステップＳ７の処理と同様に、変位計２０１ａによるパネル変位の測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する処理を開始する。これにより、レーザ光の焦点が、パネル変位に追従して薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合わせられた状態で、辺１０２Ｂに対する加工が行われる。
【０１１９】
ステップＳ１１において、ステージ制御部２５３は、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１に到達したか否かを判定する。ステップＳ１１の判定処理は、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１に到達したと判定されるまで繰返し実行される。そして、ステージ制御部２５３は、辺１０２Ｂの終点からｙ軸の負の方向に測定マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３が到達した場合、測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１（より正確には、回り込み領域２３１の最大想定領域）に到達したと判定し、処理はステップＳ１２に進む。
【０１２０】
ステップＳ１２において、レーザ加工装置１１３は、回り込み領域２３１に到達する直前のパネル変位に固定して加工する。具体的には、焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、ステップＳ１１において測定位置ＰＳａが回り込み領域２３１に到達したと判定される直前に変位計２０１ａにより測定されたパネル変位を保持する。選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ａの測定を停止させ、焦点制御部２６２へのパネル変位の測定結果の供給を停止する。これにより、レーザ光の焦点が回り込み領域２３１（より正確には、回り込み領域２３１の最大想定領域）に到達する直前の位置に固定された状態で、辺１０２Ｂの加工が継続される。
【０１２１】
ステップＳ１３において、ステージ制御部２５３は、加工中の辺１０２Ｂの終点に加工ヘッド１３３が到達したか否かを判定する。ステップＳ１３の判定処理は、加工中の辺１０２Ｂの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定されるまで繰返し実行され、加工中の辺１０２Ｂの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定された場合、処理はステップＳ１４に進む。
【０１２２】
ステップＳ１４において、レーザ加工装置１１３は、加工中の辺１０２Ｂの加工を終了する。具体的には、焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、レーザ光の焦点位置の制御を停止する。ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガントリ１３４の裏面のリニアモータ制御して、加工ヘッド１３３（ガントリ１３４）の主走査方向の移動速度を減速し、最終的に停止させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｂの終点からｙ軸の正の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ光の出射を停止する。
【０１２３】
また、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７、および、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、辺１０２Ｃの始点からｘ軸の正の方向に加速マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３を移動させる。
【０１２４】
ステップＳ１５において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位を固定したまま加工する。具体的には、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、リニアモータ１３７を制御して、矢印Ａ１５の方向（ｘ軸の負の方向）への加工ヘッド１３３の等速移動を開始させる。
【０１２５】
レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｃの始点からｘ軸の正の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ発振器１３１を制御して、所定の強度のレーザ光の出射を開始させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガルバノメータスキャナ２７１を制御して、副走査方向（ｙ軸方向）へのレーザ光の走査を開始する。
【０１２６】
焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｃの始点に到達した時点で、レーザ光の焦点位置の制御を開始する。このとき、レーザ光の焦点位置の制御に用いられるパネル変位は、ステップＳ１２の処理から固定されたままとなる。従って、ステップＳ１２の処理で設定された位置にレーザ光の焦点位置が固定されたまま、辺１０２Ｃの加工が開始される。
【０１２７】
ステップＳ１６において、ステージ制御部２５３は、測定位置ＰＳｂが回り込み領域２３１より内側に到達したか否かを判定する。ステップＳ１６の判定処理は、測定位置ＰＳｂが回り込み領域２３１より内側に到達したと判定されるまで繰返し実行される。そして、ステージ制御部２５３は、辺１０２Ｃの始点からｘ軸の負の方向に測定マージンだけ離れた位置に加工ヘッド１３３が到達した場合、測定位置ＰＳｂが回り込み領域２３１（より正確には、回り込み領域２３１の最大想定領域）より内側に到達したと判定し、処理はステップＳ１７に進む。
【０１２８】
ステップＳ１７において、選択部２６１は、使用する変位計を変更する。具体的には、選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ｂを選択して、パネル変位の測定を開始させる。すなわち、選択部２６１は、加工対象の辺１０２Ｃから薄膜太陽電池パネル１０２の内側に垂直に向かう方向（ｙ軸の正の方向）に最大想定距離ＤＳ以上離れた測定位置ＰＳｂにおいて測定を行う変位計２０１ｂを選択して、パネル変位の測定を開始させる。そして、選択部２６１は、変位計２０１ｂからパネル変位の測定結果を取得し、焦点制御部２６２に供給する処理を開始する。
【０１２９】
ステップＳ１８において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位の測定結果に基づいてレーザ光の焦点位置を制御しながら加工する。具体的には、焦点制御部２６２は、焦点制御テーブルに基づいて、変位計２０１ｂによるパネル変位の測定結果に対応する加工ヘッド１３３のｚ軸方向の位置を求め、サーボモータ１３８を制御して、求めた位置まで加工ヘッド１３３をｚ軸方向に移動させる処理を開始する。これにより、レーザ光の焦点が、パネル変位に追従して薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合わせられた状態で、辺１０２Ｃに対する加工が行われる。
【０１３０】
ステップＳ１９において、ステージ制御部２５３は、加工中の辺１０２Ｃの終点に加工ヘッド１３３が到達したか否かを判定する。ステップＳ１９の判定処理は、加工中の辺１０２Ｃの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定されるまで繰返し実行され、加工中の辺１０２Ｃの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定された場合、処理はステップＳ２０に進む。
【０１３１】
ステップＳ２０において、ステップＳ９と同様の処理により、加工中の辺１０２Ｃの加工が終了し、加工ヘッド１３３が、辺１０２Ｄの始点からｙ軸の正の方向に加速マージンだけ離れた位置に移動する。
【０１３２】
ステップＳ２１において、レーザ加工装置１１３は、パネル変位の測定結果に基づいてレーザ光の焦点位置を制御しながら加工する。具体的には、ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、矢印Ａ１６の方向（ｙ軸の負の方向）への加工ヘッド１３３（ガントリ１３４）の等速移動を開始させる。
【０１３３】
レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｄの始点からｙ軸の正の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ発振器１３１を制御して、所定の強度のレーザ光の出射を開始させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガルバノメータスキャナ２７１を制御して、副走査方向（ｘ軸方向）へのレーザ光の走査を開始する。
【０１３４】
焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｄの始点に到達した時点で、レーザ光の焦点位置の制御を開始する。このとき、変位計２０１ｂによるパネル変位の測定結果が、選択部２６１を介して焦点制御部２６２に継続して供給されている。従って、焦点制御部２６２は、ステップＳ１８の処理と同様に、変位計２０１ｂによるパネル変位の測定結果に基づいて、レーザ光の焦点位置を制御する処理を開始する。これにより、レーザ光の焦点が、パネル変位に追従して薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合わせられた状態で、辺１０２Ｄに対する加工が行われる。
【０１３５】
ステップＳ２２において、ステージ制御部２５３は、加工中の辺１０２Ｄの終点に加工ヘッド１３３が到達したか否かを判定する。ステップＳ２２の判定処理は、加工中の辺１０２Ｄの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定されるまで繰返し実行され、加工中の辺１０２Ｄの終点に加工ヘッド１３３が到達したと判定された場合、処理はステップＳ２３に進む。
【０１３６】
ステップＳ２３において、レーザ加工装置１１３は、加工を終了する。具体的には、焦点制御部２６２は、全体制御部２５２の制御の基に、レーザ光の焦点位置の制御を停止する。ステージ制御部２５３は、全体制御部２５２の制御の基に、ガントリ１３４の裏面のリニアモータを制御して、加工ヘッド１３３（ガントリ１３４）の主走査方向の移動速度を減速し、最終的に停止させる。また、レーザ制御部２６３は、全体制御部２５２の制御の基に、加工ヘッド１３３が辺１０２Ｄの終点からｙ軸の負の方向に加工マージンだけ離れた位置に到達した時点で、レーザ光の出射を停止する。さらに、選択部２６１は、全体制御部２５２の制御の基に、変位計２０１ｂの測定を停止させる。
【０１３７】
その後、エッジデリーション処理は終了する。
【０１３８】
以上のようにして、エッジデリーションの加工方向に関わらず、２つの変位計２０１のみで薄膜太陽電池パネル１０２のパネル変位を正確に測定することができ、その測定結果に基づいて、レーザ光の焦点が薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に常に合うように制御される。加えて、回り込み領域２３１の最大想定領域より内側に測定位置ＰＳが存在しない場合、事前に当該最大想定領域より内側の領域において測定したパネル変位を用いてレーザ光の焦点位置が制御される。その結果、薄膜太陽電池パネル１０２の周縁部の薄膜を確実に剥離することができ、薄膜太陽電池パネル１０２の品質が向上する。
【０１３９】
また、使用する変位計２０１を選択して使い分けるため、パネル変位の測定に要する消費電力を低減することができる。
【０１４０】
なお、図１４では、薄膜太陽電池パネル１０２の各辺がＸ−Ｙステージ１３５のｘ軸方向またはｙ軸方向と一致するように配置される例、換言すれば、Ｘ−Ｙステージ１３５のｘｙ座標系と薄膜太陽電池パネル１０２のｘｙ座標系が一致する例を示した。しかし、薄膜太陽電池パネル１０２の置き方によっては、各辺がＸ−Ｙステージ１３５のｘ軸方向およびｙ軸方向に対して斜めに配置される場合も想定される。この場合、加工ヘッド１３３を薄膜太陽電池パネル１０２の各辺に沿って移動させながら、加工が行われる。すなわち、加工ヘッドを薄膜太陽電池パネル１０２のｘｙ座標系のｘ軸方向またはｙ軸方向に平行移動させながら、加工が行われる。
【０１４１】
＜２．変形例＞
［測定位置ＰＳの変形例］
以上の説明では、照射中心ＰＬに対する変位計２０１ａ，２０１ｂの方向を、ｘ軸方向およびｙ軸方向に対して約４５°に設定する例を示したが、上述した設定条件１および設定条件２を満たす範囲内で、４５°以外の角度に設定することも可能である。
【０１４２】
次に、図１５乃至図２０を参照して、変位計２０１を３つまたは４つ設ける場合について説明する。
【０１４３】
なお、図１５乃至図２０では、レーザ光の照射中心ＰＬおよびパネル変位の測定位置ＰＳを図示していないが、図面上において、照射中心ＰＬは、出射口１３３Ｃの中心とほぼ一致し、測定位置ＰＳは、変位計２０１の中心とほぼ一致するものとする。また、図１５乃至図２０において、照射中心ＰＬと各測定位置ＰＳとの間の距離が閾値距離ＤＴ１以上離れるように、各変位計２０１が設けられているものとする。さらに、図１５乃至図２０において、変位計２０１が出射口１３３Ｃに対して斜めに配置されている場合、その変位計２０１に対応する測定位置ＰＳと照射中心ＰＬとの間の距離が、ｘ軸方向およびｙ軸方向とも閾値距離ＤＴ２以上離れているものとする。
【０１４４】
図１５の例では、出射口１３３Ｃに対して、変位計２０１ａがｘ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｂがｙ軸の正の方向に配置され、変位計２０１ｃがｘ軸の正の方向に配置されている。この例では、照射中心ＰＬからｙ軸の負の方向に閾値距離ＤＴ２以上離れた位置に測定位置ＰＳが存在しないため、上述した設定条件２を満たさない。従って、例えば、図１５の上の図のように、辺１０２Ｂの加工を行う場合、変位計２０１ａを用いて、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができるが、図１５の下の図のように、辺１０２Ｃの加工を行う場合、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができる変位計２０１が存在しない。
【０１４５】
一方、図１６の例では、出射口１３３Ｃに対して、変位計２０１ａがｘ軸の負の方向かつｙ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｂがｘ軸の正の方向かつｙ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｃがｘ軸の正の方向かつｙ軸の正の方向に配置されている。すなわち、変位計２０１ａ乃至２０１ｃが、全て加工ヘッド１３３の進行方向に対して斜めに配置されている。この例では、図１５の例と異なり、辺１０２Ｃの加工を行う場合、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができる変位計２０１が２つ存在する。また、他の辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することができる変位計２０１が必ず１つ存在する。従って、図１６のように変位計２０１を配置した場合、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺を加工する場合にも、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１４６】
図１７の例では、出射口１３３Ｃに対して、変位計２０１ａがｙ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｂがｘ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｃがｘ軸の正の方向かつｙ軸の正の方向に配置されている。この例でも、図１６の例と同様に、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することが可能な変位計２０１が必ず１つ存在し、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１４７】
図１８の例では、出射口１３３Ｃに対して、変位計２０１ａがｙ軸の負の方向に配置され、変位計２０１ｂがｘ軸の負の方向かつｙ軸の正の方向に配置され、変位計２０１ｃがｘ軸の正の方向かつｙ軸の正の方向に配置されている。この例でも、図１６および図１７の例と同様に、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することが可能な変位計２０１が必ず１つ存在し、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１４８】
従って、変位計２０１を３つ設ける場合、少なくとも１つの変位計２０１が出射口１３３Ｃに対して斜めに配置されることが、設定条件１および設定条件２を満たすための必要条件の１つとなる。
【０１４９】
次に、図１９および図２０を参照して、変位計２０１を４つ設ける場合について説明する。
【０１５０】
図１９の例では、出射口１３３Ｃに対して、ｘ軸の正および負の方向、並びに、ｙ軸の正および負の方向の４方向に、変位計２０１がそれぞれ１つずつ配置されている。この例でも、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することが可能な変位計２０１が必ず１つ存在し、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１５１】
図２０の例では、変位計２０１ａ乃至２０１ｄが、出射口１３３Ｃに対して斜め方向に、出射口１３３Ｃを中心に約９０°の間隔で配置されている。この例でも、図１９の例と同様に、薄膜太陽電池パネル１０２のいずれの辺の加工を行う場合にも、回り込み領域２３１を回避してパネル変位を測定することが可能な変位計２０１が必ず１つ存在し、パネル変位を正確に測定することができる。
【０１５２】
さらに、この例では、各辺の終点付近においても、少なくとも１つの測定位置ＰＳが、薄膜太陽電池パネル１０２の回り込み領域２３１の最大想定領域より内側に存在する。従って、図１２のステップＳ５および図１３のステップＳ１２のように、パネル変位を固定して加工を行う必要がない。その結果、エッジデリーションの加工精度をより向上させることができる。
【０１５３】
なお、変位計２０１を５つ以上設けることも可能であるが、４つ設ける場合と比較して、パネル変位の測定精度の向上は少ないため、コスト面や設置場所等を考慮すると、変位計２０１の設置数は、２〜４にするのが望ましい。
【０１５４】
［その他の変形例］
また、以上の説明では、加工ヘッド１３３をｚ軸方向に移動させることにより、薄膜太陽電池パネル１０２に対するレーザ光の焦点位置を制御する例を示したが、薄膜太陽電池パネル１０２をｚ軸方向に移動させたり、あるいは、両者をｚ軸方向に移動させて、レーザ光の焦点位置を制御するようにしてもよい。また、加工ヘッド１３３内の光学系のレンズ等の位置を制御して、レーザ光の焦点位置を制御するようにしてもよい。
【０１５５】
さらに、制御部１４４の機能の一部または全部を、例えば、レーザ加工装置１１３により実現したり、ＰＣ１１６により実現したりするようにしてもよい。
【０１５６】
また、本発明は、エッジデリーション以外にも、各種の基板の周縁部を加工する場合に適用することができる。
【０１５７】
なお、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、手段などより構成される全体的な装置を意味するものとする。
【０１５８】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１０１ レーザ加工システム
１０２ 薄膜太陽電池パネル
１１３ レーザ加工装置
１１６ パーソナルコンピュータ
１３１ レーザ発振器
１３３ 加工ヘッド
１３３Ｃ 出射口
１３４ ガントリ
１３５ Ｘ−Ｙステージ
１３７ リニアモータ
１３８ サーボモータ
１４４ 制御部
２０１ 変位計
２３１ 回り込み領域
２５１ 加工ヘッド制御部
２５２ 全体制御部
２５３ ステージ制御部
２６１ 選択部
２６２ 焦点制御部
２６３ レーザ制御部
２７１ ガルバノメータスキャナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置において、
前記レーザ光が前記基板に照射される位置の近傍の所定の複数の測定位置において前記基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、
前記レーザ光を出射する出射口および複数の前記測定手段を備え、前記加工面に垂直な軸回りに回転しない出射手段と、
前記出射手段と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記出射手段と前記基板の間の相対位置を、前記加工面に平行で、かつ、互いに直交する４方向に移動させることが可能な移動手段と、
測定に使用する前記測定手段を選択する選択手段と、
選択された前記測定手段による測定結果に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を制御する焦点位置制御手段と
を備え、
全ての前記測定位置が前記レーザ光の照射範囲の中心である照射中心から所定の第１の距離以上離れ、かつ、前記４方向の全てにおいて、前記照射中心から所定の第２の距離以上離れた前記測定位置が少なくとも１つ存在し、
前記出射手段と前記基板の間の相対位置を前記基板の端部に沿って移動させながら前記基板の端部を加工する場合、前記選択手段は、前記基板の端部から前記基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた前記測定位置において測定を行う前記測定手段を選択する
レーザ加工装置。
【請求項２】
３つの前記測定手段を備え、
３つの前記測定手段による３つの前記測定位置のうちの少なくとも１つの前記照射中心に対する方向が、前記４方向の全てに対して斜めに設定されている
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
２つの前記測定手段を備え、
２つの前記測定手段による２つの前記測定位置が、前記照射中心に対して対称な方向に配置され、それぞれの前記測定位置の前記照射中心に対する方向が、前記４方向の全てに対して斜めに設定されている
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記焦点位置制御手段は、前記基板の周縁から前記第３の距離以内の第１の領域より内側の第２の領域内に前記測定位置が存在しない場合、事前に前記第２の領域内において測定された前記加工面の高さ方向の位置に基づいて前記レーザ光の焦点位置を制御する
請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光が前記基板に照射される位置の近傍の所定の複数の測定位置において前記基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、
前記レーザ光を出射する出射口および複数の前記測定手段を備え、前記加工面に垂直な軸回りに回転しない出射手段と、
前記出射手段と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記出射手段と前記基板の間の相対位置を、前記加工面に平行で、かつ、互いに直交する４方向に移動させることが可能な移動手段と
を備えるレーザ加工装置によるレーザ加工方法において、
全ての前記測定位置が前記レーザ光の照射範囲の中心である照射中心から所定の第１の距離以上離れ、かつ、前記４方向の全てにおいて、前記照射中心から所定の第２の距離以上離れた前記測定位置が少なくとも１つ存在し、
前記出射手段と前記基板の間の相対位置を前記基板の端部に沿って移動させながら前記基板の端部を加工する場合、前記基板の端部から前記基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた前記測定位置において測定を行う前記測定手段を選択し、
選択された前記測定手段による測定結果に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を制御する
レーザ加工方法。
【請求項６】
レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置において、
前記レーザ光が前記基板に照射される位置から、前記レーザ光によって測定に影響を受けない距離以上離れた測定位置において前記基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、
前記レーザ光を出射する出射口および複数の前記測定手段を備えた出射手段と、
前記出射手段と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記出射手段を前記基板周辺に沿って移動させる移動手段と、
測定に使用する前記測定手段を選択する選択手段と、
選択された前記測定手段による測定結果に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を制御する焦点位置制御手段と
を備え、
前記基板の周辺を加工するときに、前記選択手段は、前記レーザ光の照射位置に対して前記基板の内側に位置する前記測定手段を選択する
レーザ加工装置。
【請求項１】
レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置において、
前記レーザ光が前記基板に照射される位置の近傍の所定の複数の測定位置において前記基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、
前記レーザ光を出射する出射口および複数の前記測定手段を備え、前記加工面に垂直な軸回りに回転しない出射手段と、
前記出射手段と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記出射手段と前記基板の間の相対位置を、前記加工面に平行で、かつ、互いに直交する４方向に移動させることが可能な移動手段と、
測定に使用する前記測定手段を選択する選択手段と、
選択された前記測定手段による測定結果に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を制御する焦点位置制御手段と
を備え、
全ての前記測定位置が前記レーザ光の照射範囲の中心である照射中心から所定の第１の距離以上離れ、かつ、前記４方向の全てにおいて、前記照射中心から所定の第２の距離以上離れた前記測定位置が少なくとも１つ存在し、
前記出射手段と前記基板の間の相対位置を前記基板の端部に沿って移動させながら前記基板の端部を加工する場合、前記選択手段は、前記基板の端部から前記基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた前記測定位置において測定を行う前記測定手段を選択する
レーザ加工装置。
【請求項２】
３つの前記測定手段を備え、
３つの前記測定手段による３つの前記測定位置のうちの少なくとも１つの前記照射中心に対する方向が、前記４方向の全てに対して斜めに設定されている
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
２つの前記測定手段を備え、
２つの前記測定手段による２つの前記測定位置が、前記照射中心に対して対称な方向に配置され、それぞれの前記測定位置の前記照射中心に対する方向が、前記４方向の全てに対して斜めに設定されている
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記焦点位置制御手段は、前記基板の周縁から前記第３の距離以内の第１の領域より内側の第２の領域内に前記測定位置が存在しない場合、事前に前記第２の領域内において測定された前記加工面の高さ方向の位置に基づいて前記レーザ光の焦点位置を制御する
請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光が前記基板に照射される位置の近傍の所定の複数の測定位置において前記基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、
前記レーザ光を出射する出射口および複数の前記測定手段を備え、前記加工面に垂直な軸回りに回転しない出射手段と、
前記出射手段と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記出射手段と前記基板の間の相対位置を、前記加工面に平行で、かつ、互いに直交する４方向に移動させることが可能な移動手段と
を備えるレーザ加工装置によるレーザ加工方法において、
全ての前記測定位置が前記レーザ光の照射範囲の中心である照射中心から所定の第１の距離以上離れ、かつ、前記４方向の全てにおいて、前記照射中心から所定の第２の距離以上離れた前記測定位置が少なくとも１つ存在し、
前記出射手段と前記基板の間の相対位置を前記基板の端部に沿って移動させながら前記基板の端部を加工する場合、前記基板の端部から前記基板の内側に向かう方向に所定の第３の距離以上離れた前記測定位置において測定を行う前記測定手段を選択し、
選択された前記測定手段による測定結果に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を制御する
レーザ加工方法。
【請求項６】
レーザ光を用いて基板を加工するレーザ加工装置において、
前記レーザ光が前記基板に照射される位置から、前記レーザ光によって測定に影響を受けない距離以上離れた測定位置において前記基板の加工面の高さ方向の位置を測定する複数の測定手段と、
前記レーザ光を出射する出射口および複数の前記測定手段を備えた出射手段と、
前記出射手段と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記出射手段を前記基板周辺に沿って移動させる移動手段と、
測定に使用する前記測定手段を選択する選択手段と、
選択された前記測定手段による測定結果に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を制御する焦点位置制御手段と
を備え、
前記基板の周辺を加工するときに、前記選択手段は、前記レーザ光の照射位置に対して前記基板の内側に位置する前記測定手段を選択する
レーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１９２４２７（Ｐ２０１２−１９２４２７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６９５２（Ｐ２０１１−５６９５２）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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