レーザ加工装置
【課題】被加工基板の薄膜のうちパターニングされていない箇所を、迅速かつ確実に、決定すること。
【解決手段】レーザ加工装置は、基板６１と、該基板６１に配置された薄膜６２とを有する太陽電池に用いられる被加工基板６０を加工する。レーザ加工装置は、被加工基板６０を保持する保持部６５と、被加工基板６０の薄膜６２にレーザ光Ｌを照射して、薄膜６２を加工するレーザ発振器１と、保持部６５に保持された被加工基板６０の薄膜６２に対するレーザ光Ｌの照射位置を相対的に移動させる移動機構５と、を備えている。被加工基板６０を透過した光Ｌ’， Ｐ’または被加工基板６０で反射された光Ｌ”，Ｐ”は光センサ１０によって検知され、当該光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われているか判断部５１によって判断される。
【解決手段】レーザ加工装置は、基板６１と、該基板６１に配置された薄膜６２とを有する太陽電池に用いられる被加工基板６０を加工する。レーザ加工装置は、被加工基板６０を保持する保持部６５と、被加工基板６０の薄膜６２にレーザ光Ｌを照射して、薄膜６２を加工するレーザ発振器１と、保持部６５に保持された被加工基板６０の薄膜６２に対するレーザ光Ｌの照射位置を相対的に移動させる移動機構５と、を備えている。被加工基板６０を透過した光Ｌ’， Ｐ’または被加工基板６０で反射された光Ｌ”，Ｐ”は光センサ１０によって検知され、当該光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われているか判断部５１によって判断される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と、基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板と、基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置としては、従来から、被加工基板を保持する保持部と、保持部に保持された被加工基板に、反射ミラーで反射されたレーザ光を照射するレーザ発振器と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなレーザ発振器では、被加工基板の一端から他端までを加工することができる（特許文献１の図３参照）。
【０００３】
また、レーザ光によって被加工基板の薄膜が適切にパターニングされたかを確認するために、パターニングされた箇所をまたいで電気抵抗を測定し、電気抵抗値が所定値以上となっているかを確認する方法（例えば、特許文献２参照）や、直接、薄膜を顕微鏡で観察したり、薄膜の画像を取得したうえで当該画像の画像処理を行ったりする方法が知られている。
【特許文献１】特開２００７−０４８８３５号公報
【特許文献２】特開２００５−２３５９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、被加工基板の薄膜が適切にパターニングされたかを確認するために、電気抵抗を測定する方法では、薄膜のうちいずれの部分がパターニングされていないかを特定することができない。このため、被加工基板の薄膜を再加工する場合には、薄膜を一端から他端まで全体に渡って再加工する必要がある。また、パターニングの溝の幅の加工不良や、わずかにショートしている場合には、発見することができない。
【０００５】
さらに、従来技術の方法では、被加工基板を加工した後で、一度、レーザ加工装置から取り除いた後、検査し、再度、レーザ加工装置に戻すこととなるので、余計な時間がかかってしまっている。
【０００６】
また、このような従来技術の方法では、レーザ加工装置から取り除いた被加工基板を、再度、レーザ加工装置に設置する必要があるので、一端から他端までレーザ光を照射する際に、既に加工済みのパターニングのライン（溝）上をトレースすることは極めて困難であり、わずかでも加工済みのラインからずれた場合には、ラインの幅が必要以上に太くなったり、場所によってラインの幅が変わってしまったりする。なお、再加工時に発生する熱によって、被加工基板に悪影響がでることもある。これらのことから、再加工することによって、被加工基板が不良品となってしまう可能性もある。
【０００７】
また、顕微鏡で薄膜を直接観察したり、薄膜の画像を取得して当該画像の画像処理を行ったりする方法では、パターニングされていない箇所を特定するのに時間がかかってしまい効率が悪く、また、パターニングされていない箇所を見落とす可能性もある。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被加工基板の薄膜のうちパターニングされていない箇所を、迅速かつ確実に、決定することができ、再加工する場合でも精度良くかつ迅速に被加工基板を加工することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるレーザ加工装置は、
基板と、該基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置において、
前記被加工基板を保持する保持部と、
前記被加工基板の前記薄膜にレーザ光を照射して、該薄膜を加工するレーザ発振器と、
前記保持部に保持された前記被加工基板の前記薄膜に対するレーザ光の照射位置を相対的に移動させる移動機構と、
前記被加工基板を透過した光または前記被加工基板で反射された光を検知する光センサと、
前記光センサからの信号に基づいて、前記被加工基板の前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われているかを判断する判断部と、
を備えている。
【００１０】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部によって前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断された場合に、その旨を通知する通知部をさらに備えたことが好ましい。
【００１１】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記通知部は、前記判断部が所定数以上の箇所で正常でないと判断した場合には、被加工基板を排除する旨を通知することが好ましい。
【００１２】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記通知部は、前記判断部がレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由も通知することが好ましい。
【００１３】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部は、該判断部がレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由から、不具合の理由を判断して、前記通知部に不具合の理由を表示させることが好ましい。
【００１４】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部からの情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判断部は、前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を前記記憶部に記憶させることが好ましい。
【００１５】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部からの情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判断部は、前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、異常の種類を決定し、当該異常の種類に関する情報を前記記憶部に記憶させることが好ましい。
【００１６】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記移動機構は、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、レーザ光の照射位置を前記薄膜の所定の位置に位置づけ、
前記薄膜の所定の位置が、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光によって再加工されることが好ましい。
【００１７】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記移動機構および前記レーザ発振器を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて所望の移動態様を選択して前記移動機構を制御し、レーザ光の照射位置を前記薄膜の所定の位置に自動的に位置づけ、当該薄膜の所定の位置を、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光によって自動的に再加工させることが好ましい。
【００１８】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部によって決定された異常の種類に基づいて、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光の条件が調整され、条件が調整された後のレーザ光によって、前記薄膜が再加工されることが好ましい。
【００１９】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記光センサは、前記レーザ発振器から前記被加工基板に照射されるレーザ光に起因する光を検知することが好ましい。
【００２０】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記被加工基板に光を照射する観察用光源をさらに備え、
前記光センサは、前記観察用光源から前記被加工基板に照射される光に起因する光を検知することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、被加工基板を透過した光または被加工基板で反射された光を検知する光センサからの信号に基づいて、被加工基板の薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われているかが判断可能となっている。このため、被加工基板の薄膜のうち正常にパターニングされていない箇所を、迅速かつ確実に、決定することができる。さらに、再加工する場合でも、精度良くかつ迅速に、被加工基板を加工することもできる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の実施の形態
以下、本発明に係るレーザ加工装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図５は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態のレーザ加工装置は、ガラス板などからなる透明な基板６１と、この透明な基板６１に配置されたＩＴＯやＴＣＯなどからなる薄膜６２とを有し、太陽電池に用いられる被加工基板６０を加工するために用いられる。
【００２４】
図１に示すように、レーザ加工装置は、被加工基板６０を保持する保持部６５と、被加工基板６０の薄膜６２にレーザ光Ｌを照射して、薄膜６２を加工するレーザ発振器１と、保持部６５に保持された被加工基板６０に対するレーザ光Ｌの照射位置を相対的に移動させる移動機構５と、を備えている。なお、本実施の形態では、保持部６５は、基板６１が上方側、薄膜６２が下方側に位置するようにして被加工基板６０を保持しているが、これに限られることなく、保持部６５は、基板６１が下方側、薄膜６２が上方側に位置するようにして被加工基板６０を保持してもよい。
【００２５】
また、図１に示すように、レーザ発振器１と保持部６５によって保持された被加工基板６０との間（光路上の間）には、レーザ光Ｌを反射する反射ミラー２１と、反射ミラー２１で反射されたレーザ光Ｌを被処理基板６０に集光させるための集光レンズ２２が設けられている。また、レーザ発振器１は、このレーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を調整するための調整部１ａを有している。
【００２６】
なお、本実施の形態では、移動機構５は、図１に示すように、レーザ発振器１、反射ミラー２１および集光レンズ２２を一体に移動させることによって、保持部６５に保持された被加工基板６０の薄膜６２に対するレーザ光Ｌの照射位置を相対的に移動させるよう構成されている。しかしながら、これに限ることなく、例えば、保持部６５に移動機構が設けられ、この移動機構が保持部６５を移動させることによって、被加工基板６０の薄膜６２に対するレーザ光Ｌの照射位置を相対的に移動させてもよいし、反射ミラー２１および集光レンズ２２からなる光学系のみを移動させてもよい。
【００２７】
また、図１に示すように、被加工基板６０の下方側には、レーザ発振器１から被加工基板６０に照射されてこの被加工基板６０を透過したレーザ光Ｌ’（透過散乱光など）を検知する光センサ１０が設けられている。なお、この光センサ１０は、透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布を検出するように構成されている。また、光センサ１０には移動機構（図示せず）が連結されており、光センサ１０は移動機構５の動きに合わせて移動可能となっている。
【００２８】
また、図１に示すように、光センサ１０には、コンピュータ５０が接続されている。そして、このコンピュータ５０は、図２に示すように、光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われているかを判断する判断部５１を有している。なお、この判断部５１は、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合には、異常の種類と、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を決定するように構成されている。
【００２９】
ところで、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われていない場合には、透過したレーザ光Ｌ’の光強度が低下したり（薄膜６２が不透明なものからなり、当該薄膜６２が全くパターニングされていない場合には、光強度は０となる）、透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布が非対称になったり、透過光の位置（絶対位置）が変わってしまったり、レーザ光Ｌ’の幅が所定の値でなくなったりするが、判断部５１は、これらのことから、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断する。
【００３０】
また、図１および図２に示すように、判断部５１には、判断部５１によって薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断された場合に、異常がある旨を表示（通知）する表示画面（通知部）４０が接続されている。なお、本実施の形態では、異常がある旨を通知する通知部として表示画面４０を用いて説明するが、これに限られることはない。通知部としては、例えば、異常がある旨をアラーム音によって通知するものなども用いることができる。
【００３１】
また、図２に示すように、判断部５１には、判断部５１からの情報を記憶する記憶部５２が接続されている。この記憶部５２は、判断部５１によって薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断された場合に、判断部５１が決定した異常の種類に関する情報と、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を、記憶するように構成されている。なお、本実施の形態では、判断部５１と記憶部５２とが別体を構成する態様を用いて説明するが、これに限られることなく、判断部５１と記憶部５２とは、一体となっていてもよい。
【００３２】
また、図２に示すように、移動機構５とレーザ発振器１には、これら移動機構５とレーザ発振器１を制御する制御部５５が接続されている。なお、この制御部５５は、判断部５１と記憶部５２にも接続されている。そして、これら制御部５５、判断部５１および記憶部５２は、コンピュータ５０に含まれている。
【００３３】
図２において、制御部５５は、判断部５１または記憶部５２から、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を取得して、当該情報に基づいて、移動機構５を自動的に制御するように構成されている。また、制御部５５は、判断部５１または記憶部５２から、判断部５１によって決定された異常の種類に関する情報を取得し、当該情報に基づいて、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を、調整部１ａ（図１参照）によって自動的に調整するように構成されている。
【００３４】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００３５】
まず、保持部６５によって、被加工基板６０が保持される（保持工程）（図１参照）。その後、移動機構５によって、レーザ発振器１、反射ミラー２１および集光レンズ２２が一体となって移動させられる。他方、光センサ１０も移動機構（図示せず）によって、移動機構５の動きに合わせて移動される。なお、以下の工程は、このように、レーザ発振器１、反射ミラー２１、集光レンズ２２および光センサ１０が移動している間に行われる。
【００３６】
次に、レーザ発振器１からレーザ光Ｌが照射される（レーザ照射工程）（図１参照）。このとき、レーザ発振器１から照射されたレーザ光Ｌは、反射ミラー２１および集光レンズ２２を経て、被加工基板６０に達する（図１参照）。
【００３７】
このように被加工基板６０に達したレーザ光Ｌのうち、中心領域にある強度の強い光Ｌａが被加工基板６０の薄膜６２の加工に用いられ、周縁領域にある強度の弱い光Ｌｂが被加工基板６０を透過して光センサ１０で検知される（図３参照）。
【００３８】
すなわち、レーザ光Ｌの中心領域にある強度の強い光Ｌａは被加工基板６０の薄膜６２を加工するのに用いられて吸収されることとなるが、レーザ光Ｌの周縁領域にあるレーザ光Ｌｂは、被加工基板６０の薄膜６２を加工するのには寄与せず吸収されない（図３参照）。このため、周縁領域にあるレーザ光Ｌｂは、透明な基板６１を通過して、光センサ１０で検知されることとなる。
【００３９】
次に、判断部５１によって、光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われているかが判断される（図２参照）。具体的には、判断部５１は、光センサ１０から透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布を取得する。そして、判断部５１は、透過したレーザ光Ｌ’の光強度が低下した場合や、透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布が非対称になった場合や、透過光の位置（絶対位置）が変わってしまった場合や、レーザ光Ｌ’の幅が所定の値でなくなった場合などに、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断する。
【００４０】
そして、判断部５１によって異常があると判断された場合には、異常がある旨が表示画面４０で表示される（図１参照）。このため、操作者は、被加工基板６０の薄膜６２が正常にパターニングされていないことを容易に認識することができる。
【００４１】
また、このように判断部５１によって異常があると判断された場合には、透過したレーザ光Ｌ’の光強度が低下したとか、透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布が非対称になったなどの異常の種類に関する情報と、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報とが、判断部５１から記憶部５２へと送られ、当該記憶部５２で記憶される（図２参照）。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、被加工基板６０の薄膜６２を加工するために用いられるレーザ光Ｌに基づいて、タイムリーに（加工のその場で）、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われたかが判断される。このため、被加工基板６０の薄膜６２のうちパターニングされていない箇所を、迅速かつ確実に、決定することができる。
【００４３】
次に、制御部５５は、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、移動機構５を制御して、レーザ光Ｌの照射位置を薄膜６２の所定の位置（異常があると判断された箇所）に自動的に位置づける（図１参照）。このとき、制御部５５は、判断部５１によって決定された異常の種類に基づいて、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を調整部１ａによって自動的に調整する（図１参照）。そして、このように条件が調整された後のレーザ光Ｌによって、薄膜６２の所定の位置（異常があると判断された箇所）が照射されて、自動的に再加工される。
【００４４】
このとき、制御部５５は所望の移動態様を選択して移動機構５を移動させるが、その一例として、以下のような態様を用いることができる。なお、このような移動態様を説明するため、パターニングとして、被加工基板６０にレーザ光Ｌによって複数本のラインを施す態様を用いて説明する（図４（ａ）（ｂ）参照）。
【００４５】
第一の態様としては、図４（ａ）に示すように、一本ずつ、所定のラインをレーザ光Ｌによって加工し、その後、当該ライン上で異常があると判断された箇所（図４（ａ）（ｂ）では×印で示されている箇所）に、逆方向で戻り（図４（ａ）の矢印Ａ１、参照）、レーザ光Ｌを照射することができる。このように異常があると判断された箇所をレーザ光Ｌで再加工すると、次の加工予定箇所に移動する。
【００４６】
このように次の加工予定箇所に移動するときには、直接、斜め方向（Ｘ方向とＹ方向の間の方向）に移動して次の加工予定箇所の始点に位置づけられてもよいし（図４（ａ）の矢印Ａ２、参照）（なお、次の加工予定箇所の始点がＸ方向にある場合には、Ｘ方向に向かって移動する）、ラインの両端部のうち近い方に移動した後に次の加工予定箇所の始点に位置づけられてもよい（図４（ａ）の矢印Ａ２’と矢印Ａ２”、参照）。
【００４７】
また、第二の態様としては、図４（ｂ）に示すように、加工予定の全てのラインにレーザ光を照射した後、異常があると判断された箇所を順次、レーザ光Ｌで再加工することもできる。このとき、異常があると判断された箇所（再加工予定箇所）に向かって移動する際に、直接、斜め方向に移動することが好ましい（図４（ｂ）の矢印Ａ１’、参照）（なお、次の再加工予定箇所がＸ方向にある場合には、Ｘ方向に向かって移動する（図４（ｂ）の一番右側の矢印Ａ１’、参照））。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、レーザ光Ｌの照射位置が薄膜６２の所定の位置（異常があると判断された箇所）に位置づけられる。このため、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所のみを再加工することができる。この結果、被加工基板６０の処理時間を短くして処理効率を向上させるとともに、不要な箇所を再度レーザ加工する必要を無くすことができるので、被加工基板６０の加工コストを削減することができる。
【００４９】
また、本実施の形態よれば、判断部５１によって決定された異常の種類に基づいて、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件が調整される。このため、パターニングされていない薄膜６２の状態（異常の種類）に応じた適切な条件からなるレーザ光Ｌを、薄膜６２に照射して再加工することができる。この結果、被加工基板６０の薄膜６２をより確実にパターニングすることができる。
【００５０】
なお、上述した工程は、被加工基板６０の加工対象となっている箇所の全てが正常に加工されるまで、断続的または連続的に行われる。そして、加工対象となっている箇所の全てが正常に加工されると、レーザ発振器１、反射ミラー２１および集光レンズ２２を移動させる移動機構５と、光センサ１０を移動させる移動機構（図示せず）が停止され、被加工基板６０が保持部６５から取り除かれる。
【００５１】
本実施の形態によれば、従来技術のように、被加工基板６０を加工した後で、一度、レーザ加工装置から取り除いた後、検査し、再度、レーザ加工装置に戻す必要がなくなり、位置決めをした状態で、再度、レーザ光Ｌによって被加工基板６０を加工することができる。このため、位置決め時に生じる誤差によって、パターニングのラインの幅が必要以上に太くなったり、場所によってラインの幅が変わってしまったりすることなどを防止することができる。なお、被加工基板６０のパターニングはミクロンオーダーで行われるので、位置決め時に生じる誤差（特に角度の誤差）は、機械による位置決めでは当然に発生し、アライメントマークを利用した位置決めでもかなりの可能性で発生してしまう。
【００５２】
ところで、上記では、判断部５１が、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、異常の種類と、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置を決定する態様を用いて説明した。しかしながら、これに限られることなく、判断部５１は、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、異常の種類のみ、または、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置のみを決定するようにしてもよい。
【００５３】
また、上記では、制御部５５が、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、移動機構５を制御して、レーザ光Ｌの照射位置を被加工基板６０の所定の位置に自動的に位置づける態様を用いて説明した。しかしながら、これに限られることなく、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報（例えば、表示画面４０に表示される）に基づいて、操作者が、手入力などによって、レーザ光Ｌの照射位置を被加工基板６０の所定の位置に位置づけるようにしてもよい。
【００５４】
また、上記では、制御部５５が、判断部５１によって決定された異常の種類に基づいて、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を調整部１ａによって自動的に調整する態様を用いて説明した。しかしながら、これに限られることなく、判断部５１によって決定された異常の種類（例えば、表示画面４０に表示される）に基づいて、操作者が、手入力などによって、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を調整部１ａで調整するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記では図１に示すように、光センサ１０が被加工基板６０の下方側に配置され、この光センサ１０が被加工基板６０を透過したレーザ光Ｌ’を検知する態様を用いて説明した。しかしながら、これに限られることなく、図５に示すように、光センサ１０が被加工基板６０の上方側に配置され、この光センサ１０が被加工基板６０で反射されたレーザ光Ｌ”（反射散乱光など）を検知するようにしてもよい。
【００５６】
なお、このように光センサ１０が被加工基板６０で反射されたレーザ光Ｌ”を検知する場合には、このような光センサ１０を備えたレーザ加工装置は、透明な基板６１を有する被加工基板６０だけでなく、不透明な基板６１を有する被加工基板６０を加工する際にも用いられることができる。なお、このようなレーザ加工装置では、判断部５１は、被加工基板６０で反射されたレーザ光Ｌ”の光強度が増加したり、光強度分布が非対称になったりすることによって、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断する。
【００５７】
なお、表示画面４０は、判断部５１が正常でないと判断したときの表示のみならず、所定数以上の箇所で正常でないと判断した場合には、被加工基板６０を排除する旨を通知したり、判断部５１がレーザ光Ｌ’によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由を通知したりすることが好ましい。被加工基板６０の再加工点が多い場合には、レーザ加工装置の不具合や、被加工基板６０全体にかかわる不良（薄膜６２の不良や基板６１の不良）が考えられる。このような場合には、被加工基板６０を排除する旨が通知されることによって、無駄に被加工基板６０を加工することを防止することができる。また、レーザ光Ｌ’によるパターニングが正常でないと判断した理由（導体膜加工時の不具合情報、半導体膜加工時の不具合情報、電極膜加工時の不具合情報など）を通知することによって、スパッタ装置の不具合や被加工基板の不具合などを特定できる（例えば、被加工基板６０の周縁部に不具合が多い場合には、薄膜６２の厚みに問題がある可能性があり、被加工基板６０の所定箇所に集中して不具合がある場合には、基板６１に問題がある可能性がある）。
【００５８】
ところで、判断部５１は、レーザ光Ｌ’によるパターニングが正常でないと判断した理由から、スパッタ装置の不具合や被加工基板の不具合などの不具合の理由を判断して、表示画面４０に不具合の理由を表示させてもよい。
【００５９】
第２の実施の形態
次に、図６および図７により、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６および図７に示す第２の実施の形態は、被加工基板６０に光Ｐを照射する観察用光源１５が設けられ、光センサ１０が、レーザ発振器１から被加工基板６０に照射されるレーザ光Ｌに起因する光Ｌ’，Ｌ”を検知する代わりに、観察用光源１５から被加工基板６０に照射される光Ｐに起因する光Ｐ’，Ｐ”を検知するものであり、その他の構成は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００６０】
図６および図７に示す第２の実施の形態において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
図６に示す態様は、被加工基板６０の上方側に観察用光源１５が設けられ、被加工基板６０の下方側に、観察用光源１５から被加工基板６０に照射されてこの被加工基板６０を透過した光Ｐ’（透過散乱光など）を検知する光センサ１０が設けられている。
【００６２】
図６において、レーザ発振器１からレーザ光Ｌが照射されて薄膜６２が加工されると、その直後に、このようにして加工された箇所に、観察用光源１５からの光Ｐが照射される。そして、光センサ１０によって、被加工基板６０を透過した光Ｐ’が検知される。次に、判断部５１によって、光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０を透過した光Ｐ’の光強度分布が判断され、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われたかが判断される。
【００６３】
また、図７に示す態様では、被加工基板６０の上方側に観察用光源１５が設けられ、被加工基板６０の上方側に、被加工基板６０で反射された光Ｐ”（反射散乱光など）を検知する光センサ１０が設けられている。
【００６４】
図７において、レーザ発振器１からレーザ光Ｌが照射されて薄膜６２が加工されると、その直後に、このようにして加工された箇所に、観察用光源１５からの光Ｐが照射される。そして、光センサ１０によって、被加工基板６０で反射された光Ｐ”が検知される。次に、判断部５１によって、光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０で反射された光Ｐ”の光強度分布が判断され、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われたかが判断される。
【００６５】
本実施の形態によれば、レーザ光Ｌによって被加工基板６０の薄膜６２が加工されると、その直後に、このようにして加工された箇所に、観察用光源１５からの光Ｐが照射される。そして、この光Ｐに起因する光Ｐ’，Ｐ”の光強度分布に基づいて、被加工基板６０の薄膜６２が適切にパターニングされているかが判断される。このため、第１の実施の形態と同様、被加工基板６０の薄膜６２のうちパターニングされていない箇所を、迅速かつ確実に、決定することができる。
【００６６】
さらに、本実施の形態によれば、被加工基板６０を加工する際に用いられるレーザ光Ｌに限定されずに、自由に検査に最適な光Ｐを照射する観察用光源１５を選択することができる。また、観察用光源１５を自由に選択することができるのに伴って、光センサ１０の種類も自由に選択することができるようになり、検出率の向上や、誤差の低減を図ることができる。なお、レーザ光Ｌ’，Ｌ”を受光する場合には、光センサ１０が破損する可能性があるが、観察用光源１５を用いることによって、その可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置の構成を示す概略図。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置のコンピュータ内の構成を示す概略図。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置から照射され被加工基板を通過したレーザ光の強度分布を示したグラフ図。
【図４】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置の制御部が所望の移動態様を選択して移動機構を移動させることを説明するための概略平面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の変形例によるレーザ加工装置の構成を示す概略図。
【図６】本発明の第２の実施の形態によるレーザ加工装置の構成を示す概略図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の変形例によるレーザ加工装置の構成を示す概略図。
【符号の説明】
【００６８】
１ レーザ発振器
１ａ 調整部
５ 移動機構
１０ 光センサ
１５ 観察用光源
４０ 表示画面（通知部）
５０ コンピュータ
５１ 判断部
５２ 記憶部
５５ 制御部
６０ 被加工基板
６１ 基板
６２ 薄膜
６５ 保持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と、基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板と、基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置としては、従来から、被加工基板を保持する保持部と、保持部に保持された被加工基板に、反射ミラーで反射されたレーザ光を照射するレーザ発振器と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなレーザ発振器では、被加工基板の一端から他端までを加工することができる（特許文献１の図３参照）。
【０００３】
また、レーザ光によって被加工基板の薄膜が適切にパターニングされたかを確認するために、パターニングされた箇所をまたいで電気抵抗を測定し、電気抵抗値が所定値以上となっているかを確認する方法（例えば、特許文献２参照）や、直接、薄膜を顕微鏡で観察したり、薄膜の画像を取得したうえで当該画像の画像処理を行ったりする方法が知られている。
【特許文献１】特開２００７−０４８８３５号公報
【特許文献２】特開２００５−２３５９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、被加工基板の薄膜が適切にパターニングされたかを確認するために、電気抵抗を測定する方法では、薄膜のうちいずれの部分がパターニングされていないかを特定することができない。このため、被加工基板の薄膜を再加工する場合には、薄膜を一端から他端まで全体に渡って再加工する必要がある。また、パターニングの溝の幅の加工不良や、わずかにショートしている場合には、発見することができない。
【０００５】
さらに、従来技術の方法では、被加工基板を加工した後で、一度、レーザ加工装置から取り除いた後、検査し、再度、レーザ加工装置に戻すこととなるので、余計な時間がかかってしまっている。
【０００６】
また、このような従来技術の方法では、レーザ加工装置から取り除いた被加工基板を、再度、レーザ加工装置に設置する必要があるので、一端から他端までレーザ光を照射する際に、既に加工済みのパターニングのライン（溝）上をトレースすることは極めて困難であり、わずかでも加工済みのラインからずれた場合には、ラインの幅が必要以上に太くなったり、場所によってラインの幅が変わってしまったりする。なお、再加工時に発生する熱によって、被加工基板に悪影響がでることもある。これらのことから、再加工することによって、被加工基板が不良品となってしまう可能性もある。
【０００７】
また、顕微鏡で薄膜を直接観察したり、薄膜の画像を取得して当該画像の画像処理を行ったりする方法では、パターニングされていない箇所を特定するのに時間がかかってしまい効率が悪く、また、パターニングされていない箇所を見落とす可能性もある。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被加工基板の薄膜のうちパターニングされていない箇所を、迅速かつ確実に、決定することができ、再加工する場合でも精度良くかつ迅速に被加工基板を加工することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるレーザ加工装置は、
基板と、該基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置において、
前記被加工基板を保持する保持部と、
前記被加工基板の前記薄膜にレーザ光を照射して、該薄膜を加工するレーザ発振器と、
前記保持部に保持された前記被加工基板の前記薄膜に対するレーザ光の照射位置を相対的に移動させる移動機構と、
前記被加工基板を透過した光または前記被加工基板で反射された光を検知する光センサと、
前記光センサからの信号に基づいて、前記被加工基板の前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われているかを判断する判断部と、
を備えている。
【００１０】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部によって前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断された場合に、その旨を通知する通知部をさらに備えたことが好ましい。
【００１１】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記通知部は、前記判断部が所定数以上の箇所で正常でないと判断した場合には、被加工基板を排除する旨を通知することが好ましい。
【００１２】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記通知部は、前記判断部がレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由も通知することが好ましい。
【００１３】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部は、該判断部がレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由から、不具合の理由を判断して、前記通知部に不具合の理由を表示させることが好ましい。
【００１４】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部からの情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判断部は、前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を前記記憶部に記憶させることが好ましい。
【００１５】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部からの情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判断部は、前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、異常の種類を決定し、当該異常の種類に関する情報を前記記憶部に記憶させることが好ましい。
【００１６】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記移動機構は、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、レーザ光の照射位置を前記薄膜の所定の位置に位置づけ、
前記薄膜の所定の位置が、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光によって再加工されることが好ましい。
【００１７】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記移動機構および前記レーザ発振器を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて所望の移動態様を選択して前記移動機構を制御し、レーザ光の照射位置を前記薄膜の所定の位置に自動的に位置づけ、当該薄膜の所定の位置を、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光によって自動的に再加工させることが好ましい。
【００１８】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記判断部によって決定された異常の種類に基づいて、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光の条件が調整され、条件が調整された後のレーザ光によって、前記薄膜が再加工されることが好ましい。
【００１９】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記光センサは、前記レーザ発振器から前記被加工基板に照射されるレーザ光に起因する光を検知することが好ましい。
【００２０】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記被加工基板に光を照射する観察用光源をさらに備え、
前記光センサは、前記観察用光源から前記被加工基板に照射される光に起因する光を検知することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、被加工基板を透過した光または被加工基板で反射された光を検知する光センサからの信号に基づいて、被加工基板の薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われているかが判断可能となっている。このため、被加工基板の薄膜のうち正常にパターニングされていない箇所を、迅速かつ確実に、決定することができる。さらに、再加工する場合でも、精度良くかつ迅速に、被加工基板を加工することもできる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の実施の形態
以下、本発明に係るレーザ加工装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図５は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態のレーザ加工装置は、ガラス板などからなる透明な基板６１と、この透明な基板６１に配置されたＩＴＯやＴＣＯなどからなる薄膜６２とを有し、太陽電池に用いられる被加工基板６０を加工するために用いられる。
【００２４】
図１に示すように、レーザ加工装置は、被加工基板６０を保持する保持部６５と、被加工基板６０の薄膜６２にレーザ光Ｌを照射して、薄膜６２を加工するレーザ発振器１と、保持部６５に保持された被加工基板６０に対するレーザ光Ｌの照射位置を相対的に移動させる移動機構５と、を備えている。なお、本実施の形態では、保持部６５は、基板６１が上方側、薄膜６２が下方側に位置するようにして被加工基板６０を保持しているが、これに限られることなく、保持部６５は、基板６１が下方側、薄膜６２が上方側に位置するようにして被加工基板６０を保持してもよい。
【００２５】
また、図１に示すように、レーザ発振器１と保持部６５によって保持された被加工基板６０との間（光路上の間）には、レーザ光Ｌを反射する反射ミラー２１と、反射ミラー２１で反射されたレーザ光Ｌを被処理基板６０に集光させるための集光レンズ２２が設けられている。また、レーザ発振器１は、このレーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を調整するための調整部１ａを有している。
【００２６】
なお、本実施の形態では、移動機構５は、図１に示すように、レーザ発振器１、反射ミラー２１および集光レンズ２２を一体に移動させることによって、保持部６５に保持された被加工基板６０の薄膜６２に対するレーザ光Ｌの照射位置を相対的に移動させるよう構成されている。しかしながら、これに限ることなく、例えば、保持部６５に移動機構が設けられ、この移動機構が保持部６５を移動させることによって、被加工基板６０の薄膜６２に対するレーザ光Ｌの照射位置を相対的に移動させてもよいし、反射ミラー２１および集光レンズ２２からなる光学系のみを移動させてもよい。
【００２７】
また、図１に示すように、被加工基板６０の下方側には、レーザ発振器１から被加工基板６０に照射されてこの被加工基板６０を透過したレーザ光Ｌ’（透過散乱光など）を検知する光センサ１０が設けられている。なお、この光センサ１０は、透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布を検出するように構成されている。また、光センサ１０には移動機構（図示せず）が連結されており、光センサ１０は移動機構５の動きに合わせて移動可能となっている。
【００２８】
また、図１に示すように、光センサ１０には、コンピュータ５０が接続されている。そして、このコンピュータ５０は、図２に示すように、光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われているかを判断する判断部５１を有している。なお、この判断部５１は、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合には、異常の種類と、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を決定するように構成されている。
【００２９】
ところで、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われていない場合には、透過したレーザ光Ｌ’の光強度が低下したり（薄膜６２が不透明なものからなり、当該薄膜６２が全くパターニングされていない場合には、光強度は０となる）、透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布が非対称になったり、透過光の位置（絶対位置）が変わってしまったり、レーザ光Ｌ’の幅が所定の値でなくなったりするが、判断部５１は、これらのことから、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断する。
【００３０】
また、図１および図２に示すように、判断部５１には、判断部５１によって薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断された場合に、異常がある旨を表示（通知）する表示画面（通知部）４０が接続されている。なお、本実施の形態では、異常がある旨を通知する通知部として表示画面４０を用いて説明するが、これに限られることはない。通知部としては、例えば、異常がある旨をアラーム音によって通知するものなども用いることができる。
【００３１】
また、図２に示すように、判断部５１には、判断部５１からの情報を記憶する記憶部５２が接続されている。この記憶部５２は、判断部５１によって薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断された場合に、判断部５１が決定した異常の種類に関する情報と、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を、記憶するように構成されている。なお、本実施の形態では、判断部５１と記憶部５２とが別体を構成する態様を用いて説明するが、これに限られることなく、判断部５１と記憶部５２とは、一体となっていてもよい。
【００３２】
また、図２に示すように、移動機構５とレーザ発振器１には、これら移動機構５とレーザ発振器１を制御する制御部５５が接続されている。なお、この制御部５５は、判断部５１と記憶部５２にも接続されている。そして、これら制御部５５、判断部５１および記憶部５２は、コンピュータ５０に含まれている。
【００３３】
図２において、制御部５５は、判断部５１または記憶部５２から、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を取得して、当該情報に基づいて、移動機構５を自動的に制御するように構成されている。また、制御部５５は、判断部５１または記憶部５２から、判断部５１によって決定された異常の種類に関する情報を取得し、当該情報に基づいて、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を、調整部１ａ（図１参照）によって自動的に調整するように構成されている。
【００３４】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００３５】
まず、保持部６５によって、被加工基板６０が保持される（保持工程）（図１参照）。その後、移動機構５によって、レーザ発振器１、反射ミラー２１および集光レンズ２２が一体となって移動させられる。他方、光センサ１０も移動機構（図示せず）によって、移動機構５の動きに合わせて移動される。なお、以下の工程は、このように、レーザ発振器１、反射ミラー２１、集光レンズ２２および光センサ１０が移動している間に行われる。
【００３６】
次に、レーザ発振器１からレーザ光Ｌが照射される（レーザ照射工程）（図１参照）。このとき、レーザ発振器１から照射されたレーザ光Ｌは、反射ミラー２１および集光レンズ２２を経て、被加工基板６０に達する（図１参照）。
【００３７】
このように被加工基板６０に達したレーザ光Ｌのうち、中心領域にある強度の強い光Ｌａが被加工基板６０の薄膜６２の加工に用いられ、周縁領域にある強度の弱い光Ｌｂが被加工基板６０を透過して光センサ１０で検知される（図３参照）。
【００３８】
すなわち、レーザ光Ｌの中心領域にある強度の強い光Ｌａは被加工基板６０の薄膜６２を加工するのに用いられて吸収されることとなるが、レーザ光Ｌの周縁領域にあるレーザ光Ｌｂは、被加工基板６０の薄膜６２を加工するのには寄与せず吸収されない（図３参照）。このため、周縁領域にあるレーザ光Ｌｂは、透明な基板６１を通過して、光センサ１０で検知されることとなる。
【００３９】
次に、判断部５１によって、光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０の薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われているかが判断される（図２参照）。具体的には、判断部５１は、光センサ１０から透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布を取得する。そして、判断部５１は、透過したレーザ光Ｌ’の光強度が低下した場合や、透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布が非対称になった場合や、透過光の位置（絶対位置）が変わってしまった場合や、レーザ光Ｌ’の幅が所定の値でなくなった場合などに、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断する。
【００４０】
そして、判断部５１によって異常があると判断された場合には、異常がある旨が表示画面４０で表示される（図１参照）。このため、操作者は、被加工基板６０の薄膜６２が正常にパターニングされていないことを容易に認識することができる。
【００４１】
また、このように判断部５１によって異常があると判断された場合には、透過したレーザ光Ｌ’の光強度が低下したとか、透過したレーザ光Ｌ’の光強度分布が非対称になったなどの異常の種類に関する情報と、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報とが、判断部５１から記憶部５２へと送られ、当該記憶部５２で記憶される（図２参照）。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、被加工基板６０の薄膜６２を加工するために用いられるレーザ光Ｌに基づいて、タイムリーに（加工のその場で）、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われたかが判断される。このため、被加工基板６０の薄膜６２のうちパターニングされていない箇所を、迅速かつ確実に、決定することができる。
【００４３】
次に、制御部５５は、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、移動機構５を制御して、レーザ光Ｌの照射位置を薄膜６２の所定の位置（異常があると判断された箇所）に自動的に位置づける（図１参照）。このとき、制御部５５は、判断部５１によって決定された異常の種類に基づいて、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を調整部１ａによって自動的に調整する（図１参照）。そして、このように条件が調整された後のレーザ光Ｌによって、薄膜６２の所定の位置（異常があると判断された箇所）が照射されて、自動的に再加工される。
【００４４】
このとき、制御部５５は所望の移動態様を選択して移動機構５を移動させるが、その一例として、以下のような態様を用いることができる。なお、このような移動態様を説明するため、パターニングとして、被加工基板６０にレーザ光Ｌによって複数本のラインを施す態様を用いて説明する（図４（ａ）（ｂ）参照）。
【００４５】
第一の態様としては、図４（ａ）に示すように、一本ずつ、所定のラインをレーザ光Ｌによって加工し、その後、当該ライン上で異常があると判断された箇所（図４（ａ）（ｂ）では×印で示されている箇所）に、逆方向で戻り（図４（ａ）の矢印Ａ１、参照）、レーザ光Ｌを照射することができる。このように異常があると判断された箇所をレーザ光Ｌで再加工すると、次の加工予定箇所に移動する。
【００４６】
このように次の加工予定箇所に移動するときには、直接、斜め方向（Ｘ方向とＹ方向の間の方向）に移動して次の加工予定箇所の始点に位置づけられてもよいし（図４（ａ）の矢印Ａ２、参照）（なお、次の加工予定箇所の始点がＸ方向にある場合には、Ｘ方向に向かって移動する）、ラインの両端部のうち近い方に移動した後に次の加工予定箇所の始点に位置づけられてもよい（図４（ａ）の矢印Ａ２’と矢印Ａ２”、参照）。
【００４７】
また、第二の態様としては、図４（ｂ）に示すように、加工予定の全てのラインにレーザ光を照射した後、異常があると判断された箇所を順次、レーザ光Ｌで再加工することもできる。このとき、異常があると判断された箇所（再加工予定箇所）に向かって移動する際に、直接、斜め方向に移動することが好ましい（図４（ｂ）の矢印Ａ１’、参照）（なお、次の再加工予定箇所がＸ方向にある場合には、Ｘ方向に向かって移動する（図４（ｂ）の一番右側の矢印Ａ１’、参照））。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、レーザ光Ｌの照射位置が薄膜６２の所定の位置（異常があると判断された箇所）に位置づけられる。このため、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所のみを再加工することができる。この結果、被加工基板６０の処理時間を短くして処理効率を向上させるとともに、不要な箇所を再度レーザ加工する必要を無くすことができるので、被加工基板６０の加工コストを削減することができる。
【００４９】
また、本実施の形態よれば、判断部５１によって決定された異常の種類に基づいて、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件が調整される。このため、パターニングされていない薄膜６２の状態（異常の種類）に応じた適切な条件からなるレーザ光Ｌを、薄膜６２に照射して再加工することができる。この結果、被加工基板６０の薄膜６２をより確実にパターニングすることができる。
【００５０】
なお、上述した工程は、被加工基板６０の加工対象となっている箇所の全てが正常に加工されるまで、断続的または連続的に行われる。そして、加工対象となっている箇所の全てが正常に加工されると、レーザ発振器１、反射ミラー２１および集光レンズ２２を移動させる移動機構５と、光センサ１０を移動させる移動機構（図示せず）が停止され、被加工基板６０が保持部６５から取り除かれる。
【００５１】
本実施の形態によれば、従来技術のように、被加工基板６０を加工した後で、一度、レーザ加工装置から取り除いた後、検査し、再度、レーザ加工装置に戻す必要がなくなり、位置決めをした状態で、再度、レーザ光Ｌによって被加工基板６０を加工することができる。このため、位置決め時に生じる誤差によって、パターニングのラインの幅が必要以上に太くなったり、場所によってラインの幅が変わってしまったりすることなどを防止することができる。なお、被加工基板６０のパターニングはミクロンオーダーで行われるので、位置決め時に生じる誤差（特に角度の誤差）は、機械による位置決めでは当然に発生し、アライメントマークを利用した位置決めでもかなりの可能性で発生してしまう。
【００５２】
ところで、上記では、判断部５１が、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、異常の種類と、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置を決定する態様を用いて説明した。しかしながら、これに限られることなく、判断部５１は、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、異常の種類のみ、または、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置のみを決定するようにしてもよい。
【００５３】
また、上記では、制御部５５が、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、移動機構５を制御して、レーザ光Ｌの照射位置を被加工基板６０の所定の位置に自動的に位置づける態様を用いて説明した。しかしながら、これに限られることなく、薄膜６２のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報（例えば、表示画面４０に表示される）に基づいて、操作者が、手入力などによって、レーザ光Ｌの照射位置を被加工基板６０の所定の位置に位置づけるようにしてもよい。
【００５４】
また、上記では、制御部５５が、判断部５１によって決定された異常の種類に基づいて、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を調整部１ａによって自動的に調整する態様を用いて説明した。しかしながら、これに限られることなく、判断部５１によって決定された異常の種類（例えば、表示画面４０に表示される）に基づいて、操作者が、手入力などによって、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの条件を調整部１ａで調整するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記では図１に示すように、光センサ１０が被加工基板６０の下方側に配置され、この光センサ１０が被加工基板６０を透過したレーザ光Ｌ’を検知する態様を用いて説明した。しかしながら、これに限られることなく、図５に示すように、光センサ１０が被加工基板６０の上方側に配置され、この光センサ１０が被加工基板６０で反射されたレーザ光Ｌ”（反射散乱光など）を検知するようにしてもよい。
【００５６】
なお、このように光センサ１０が被加工基板６０で反射されたレーザ光Ｌ”を検知する場合には、このような光センサ１０を備えたレーザ加工装置は、透明な基板６１を有する被加工基板６０だけでなく、不透明な基板６１を有する被加工基板６０を加工する際にも用いられることができる。なお、このようなレーザ加工装置では、判断部５１は、被加工基板６０で反射されたレーザ光Ｌ”の光強度が増加したり、光強度分布が非対称になったりすることによって、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断する。
【００５７】
なお、表示画面４０は、判断部５１が正常でないと判断したときの表示のみならず、所定数以上の箇所で正常でないと判断した場合には、被加工基板６０を排除する旨を通知したり、判断部５１がレーザ光Ｌ’によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由を通知したりすることが好ましい。被加工基板６０の再加工点が多い場合には、レーザ加工装置の不具合や、被加工基板６０全体にかかわる不良（薄膜６２の不良や基板６１の不良）が考えられる。このような場合には、被加工基板６０を排除する旨が通知されることによって、無駄に被加工基板６０を加工することを防止することができる。また、レーザ光Ｌ’によるパターニングが正常でないと判断した理由（導体膜加工時の不具合情報、半導体膜加工時の不具合情報、電極膜加工時の不具合情報など）を通知することによって、スパッタ装置の不具合や被加工基板の不具合などを特定できる（例えば、被加工基板６０の周縁部に不具合が多い場合には、薄膜６２の厚みに問題がある可能性があり、被加工基板６０の所定箇所に集中して不具合がある場合には、基板６１に問題がある可能性がある）。
【００５８】
ところで、判断部５１は、レーザ光Ｌ’によるパターニングが正常でないと判断した理由から、スパッタ装置の不具合や被加工基板の不具合などの不具合の理由を判断して、表示画面４０に不具合の理由を表示させてもよい。
【００５９】
第２の実施の形態
次に、図６および図７により、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６および図７に示す第２の実施の形態は、被加工基板６０に光Ｐを照射する観察用光源１５が設けられ、光センサ１０が、レーザ発振器１から被加工基板６０に照射されるレーザ光Ｌに起因する光Ｌ’，Ｌ”を検知する代わりに、観察用光源１５から被加工基板６０に照射される光Ｐに起因する光Ｐ’，Ｐ”を検知するものであり、その他の構成は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００６０】
図６および図７に示す第２の実施の形態において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
図６に示す態様は、被加工基板６０の上方側に観察用光源１５が設けられ、被加工基板６０の下方側に、観察用光源１５から被加工基板６０に照射されてこの被加工基板６０を透過した光Ｐ’（透過散乱光など）を検知する光センサ１０が設けられている。
【００６２】
図６において、レーザ発振器１からレーザ光Ｌが照射されて薄膜６２が加工されると、その直後に、このようにして加工された箇所に、観察用光源１５からの光Ｐが照射される。そして、光センサ１０によって、被加工基板６０を透過した光Ｐ’が検知される。次に、判断部５１によって、光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０を透過した光Ｐ’の光強度分布が判断され、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われたかが判断される。
【００６３】
また、図７に示す態様では、被加工基板６０の上方側に観察用光源１５が設けられ、被加工基板６０の上方側に、被加工基板６０で反射された光Ｐ”（反射散乱光など）を検知する光センサ１０が設けられている。
【００６４】
図７において、レーザ発振器１からレーザ光Ｌが照射されて薄膜６２が加工されると、その直後に、このようにして加工された箇所に、観察用光源１５からの光Ｐが照射される。そして、光センサ１０によって、被加工基板６０で反射された光Ｐ”が検知される。次に、判断部５１によって、光センサ１０からの信号に基づいて、被加工基板６０で反射された光Ｐ”の光強度分布が判断され、薄膜６２のレーザ光Ｌによるパターニングが正常に行われたかが判断される。
【００６５】
本実施の形態によれば、レーザ光Ｌによって被加工基板６０の薄膜６２が加工されると、その直後に、このようにして加工された箇所に、観察用光源１５からの光Ｐが照射される。そして、この光Ｐに起因する光Ｐ’，Ｐ”の光強度分布に基づいて、被加工基板６０の薄膜６２が適切にパターニングされているかが判断される。このため、第１の実施の形態と同様、被加工基板６０の薄膜６２のうちパターニングされていない箇所を、迅速かつ確実に、決定することができる。
【００６６】
さらに、本実施の形態によれば、被加工基板６０を加工する際に用いられるレーザ光Ｌに限定されずに、自由に検査に最適な光Ｐを照射する観察用光源１５を選択することができる。また、観察用光源１５を自由に選択することができるのに伴って、光センサ１０の種類も自由に選択することができるようになり、検出率の向上や、誤差の低減を図ることができる。なお、レーザ光Ｌ’，Ｌ”を受光する場合には、光センサ１０が破損する可能性があるが、観察用光源１５を用いることによって、その可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置の構成を示す概略図。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置のコンピュータ内の構成を示す概略図。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置から照射され被加工基板を通過したレーザ光の強度分布を示したグラフ図。
【図４】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置の制御部が所望の移動態様を選択して移動機構を移動させることを説明するための概略平面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の変形例によるレーザ加工装置の構成を示す概略図。
【図６】本発明の第２の実施の形態によるレーザ加工装置の構成を示す概略図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の変形例によるレーザ加工装置の構成を示す概略図。
【符号の説明】
【００６８】
１ レーザ発振器
１ａ 調整部
５ 移動機構
１０ 光センサ
１５ 観察用光源
４０ 表示画面（通知部）
５０ コンピュータ
５１ 判断部
５２ 記憶部
５５ 制御部
６０ 被加工基板
６１ 基板
６２ 薄膜
６５ 保持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置において、
前記被加工基板を保持する保持部と、
前記被加工基板の前記薄膜にレーザ光を照射して、該薄膜を加工するレーザ発振器と、
前記保持部に保持された前記被加工基板の前記薄膜に対するレーザ光の照射位置を相対的に移動させる移動機構と、
前記被加工基板を透過した光または前記被加工基板で反射された光を検知する光センサと、
前記光センサからの信号に基づいて、前記被加工基板の前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われているかを判断する判断部と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記判断部によって前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断された場合に、その旨を通知する通知部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記通知部は、前記判断部が所定数以上の箇所で正常でないと判断した場合には、被加工基板を排除する旨を通知することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記通知部は、前記判断部がレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由も通知することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記判断部は、該判断部がレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由から、不具合の理由を判断して、前記通知部に不具合の理由を表示させることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記判断部からの情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判断部は、前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記判断部からの情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判断部は、前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、異常の種類を決定し、当該異常の種類に関する情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記移動機構は、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、レーザ光の照射位置を前記薄膜の所定の位置に位置づけ、
前記薄膜の所定の位置が、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光によって再加工されることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記移動機構および前記レーザ発振器を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて所望の移動態様を選択して前記移動機構を制御し、レーザ光の照射位置を前記薄膜の所定の位置に自動的に位置づけ、当該薄膜の所定の位置を、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光によって自動的に再加工させることを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記判断部によって決定された異常の種類に基づいて、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光の条件が調整され、条件が調整された後のレーザ光によって、前記薄膜が再加工されることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記光センサは、前記レーザ発振器から前記被加工基板に照射されるレーザ光に起因する光を検知することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記被加工基板に光を照射する観察用光源をさらに備え、
前記光センサは、前記観察用光源から前記被加工基板に照射される光に起因する光を検知することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１】
基板と、該基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置において、
前記被加工基板を保持する保持部と、
前記被加工基板の前記薄膜にレーザ光を照射して、該薄膜を加工するレーザ発振器と、
前記保持部に保持された前記被加工基板の前記薄膜に対するレーザ光の照射位置を相対的に移動させる移動機構と、
前記被加工基板を透過した光または前記被加工基板で反射された光を検知する光センサと、
前記光センサからの信号に基づいて、前記被加工基板の前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われているかを判断する判断部と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記判断部によって前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断された場合に、その旨を通知する通知部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記通知部は、前記判断部が所定数以上の箇所で正常でないと判断した場合には、被加工基板を排除する旨を通知することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記通知部は、前記判断部がレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由も通知することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記判断部は、該判断部がレーザ光によるパターニングが正常に行われていないと判断した理由から、不具合の理由を判断して、前記通知部に不具合の理由を表示させることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記判断部からの情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判断部は、前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記判断部からの情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判断部は、前記薄膜のレーザ光によるパターニングが正常に行われておらず異常があると判断した場合に、異常の種類を決定し、当該異常の種類に関する情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記移動機構は、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて、レーザ光の照射位置を前記薄膜の所定の位置に位置づけ、
前記薄膜の所定の位置が、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光によって再加工されることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記移動機構および前記レーザ発振器を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記薄膜のうち異常があると判断された箇所の位置に関する情報に基づいて所望の移動態様を選択して前記移動機構を制御し、レーザ光の照射位置を前記薄膜の所定の位置に自動的に位置づけ、当該薄膜の所定の位置を、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光によって自動的に再加工させることを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記判断部によって決定された異常の種類に基づいて、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光の条件が調整され、条件が調整された後のレーザ光によって、前記薄膜が再加工されることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記光センサは、前記レーザ発振器から前記被加工基板に照射されるレーザ光に起因する光を検知することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記被加工基板に光を照射する観察用光源をさらに備え、
前記光センサは、前記観察用光源から前記被加工基板に照射される光に起因する光を検知することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２９１８１３（Ｐ２００９−２９１８１３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４８１４５（Ｐ２００８−１４８１４５）
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]