レーザ加工装置
【課題】基準となるスクライブラインに対して一定の距離を保って加工対象のスクライブラインを複数同時に形成すること。
【解決手段】レーザ加工装置は、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１と、レーザ光Ｌを発振するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１から発振されるレーザ光Ｌを案内するとともに当該レーザ光Ｌを端面から外部に照射する複数の光ファイバ２５と、保持部１および光ファイバ２５の端面のうちの少なくとも一方を加工進行方向ＰＤに沿って移動させる加工移動部３５と、を備えている。レーザ加工装置は、光ファイバ２５の端面の薄膜に対する位置情報を検知する検知部と、複数の光ファイバ２５のうちの少なくとも一つに連結され、検知部からの情報に基づいて、光ファイバ２５の端面を加工進行方向に直交する成分を含む方向に移動させるファイバ移動部も備えている。
【解決手段】レーザ加工装置は、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１と、レーザ光Ｌを発振するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１から発振されるレーザ光Ｌを案内するとともに当該レーザ光Ｌを端面から外部に照射する複数の光ファイバ２５と、保持部１および光ファイバ２５の端面のうちの少なくとも一方を加工進行方向ＰＤに沿って移動させる加工移動部３５と、を備えている。レーザ加工装置は、光ファイバ２５の端面の薄膜に対する位置情報を検知する検知部と、複数の光ファイバ２５のうちの少なくとも一つに連結され、検知部からの情報に基づいて、光ファイバ２５の端面を加工進行方向に直交する成分を含む方向に移動させるファイバ移動部も備えている。
【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】
薄膜太陽電池に用いられる被加工基板６０は、ガラス基板６１と、このガラス基板６１に設けられた透明電極膜６２と、この透明電極膜６２に設けられたＳｉなどを含む光電変換層６３と、この光電変換層６３に設けられた裏面金属電極膜６４とを有している（図８参照）。そして、所望の電圧を得るために、これら透明電極膜６２、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４をセルに分割して、互いに直列接続する必要がある。このような直列接続を成膜とレーザパターニングを交互に行うことにより、３次元的な各層（膜）の接続構造とすることで形成する方法がある。この接続構造部分は、集積線６５と呼ばれる（図９参照）。
【０００３】
これらの集積線６５は、発電（光電変換）には寄与しないため、集積線６５を構成するのべ３本のスクライブラインは、近接するほど太陽電池基板としての変換効率が高くなり好ましい。このため、透明電極膜６２に形成されるＴＣＯスクライブ（パターニング）ライン６２Ｔに沿わせて、光電変換層６３にＳｉスクライブ（パターニング）ライン６３Ｓを形成するとともに、裏面金属電極膜６４にメタルスクライブ（パターニング）ライン６４Ｍを形成することが好ましい。従来は、それぞれのスクライブラインを、基板外形やアライメントマークを基準にして所定の距離だけ離れた位置に加工していた。
【０００４】
しかしながら、被加工基板６０の大型化に伴う温度変化による被加工基板６０の伸縮や、レーザ加工装置の精度上の問題から、スクライブラインを互いに近接させるにも限界がある。また、被加工基板６０の大型化により、基板外形やアライメントマークを基準にしてレーザパターニングを行うと、基準から加工線までの距離が遠くなり、機械的精度を上げる必要がある。また、成膜とレーザパターニングを繰り返し行うので、必ずしも同じ環境（とりわけ温度状況）でレーザパターニングが行われるわけではなく、同じ基板外形やアライメントマークを基準としていては大きなずれが生じてしまうこともあり、補正が必要となる。さらに、このような補正は、レーザパターニングの際に毎回必要となるので、非常に手間と時間がかかる。
【０００５】
また、通常の加工プログラムは、直線補間法によるため、被加工基板６０内に温度分布が生じて、基準となるべきＴＣＯスクライブライン６２Ｔが、後工程を行う際（Ｓｉスクライブライン６３Ｓを形成するときやメタルスクライブライン６４Ｍを形成するとき）に曲線状となってしまっている場合には、場所によってライン間距離が変化してしまう。
【０００６】
また、従来、第１層上に積層される第２層に、第１層に形成された第１のスクライブラインに対応する第２のスクライブラインが第１のスクライブラインに沿う形で形成されるよう、相対移動機構を制御することも知られている（特許文献１参照）。この方法によれば、加工済み線の各々を直接検知して各レーザパターニングを補正しながら行うため、精度良くレーザパターニングを行うことができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている態様では、複数のスクライブラインを同時に形成することはできない。また、複数のレーザ加工装置を用いることも考え得るが、複数のレーザ加工装置を用いると装置が大型化するだけでなく、装置の価格も高くなり、メンテナンスの手間もかかってしまう。また、そもそも、複数のレーザ加工装置を用いた場合には、加工済み線の各々に一定の度合いで近接させてレーザパターニングを行うことは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−０４８８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基準となるスクライブライン（加工済み線）に対して一定の距離を保って加工対象のスクライブラインを複数同時に形成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】
【００１０】
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であって、
前記被加工基板を保持する保持部と、
レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振されるレーザ光を案内するとともに当該レーザ光を端面から外部に照射する複数の光ファイバと、
前記保持部および前記光ファイバの端面のうちの少なくとも一方を加工進行方向に沿って移動させる加工移動部と、
前記光ファイバの端面の前記薄膜に対する位置情報を検知する検知部と、
前記複数の光ファイバのうちの少なくとも一つに連結され、前記検知部からの情報に基づいて、該光ファイバの端面を前記加工進行方向に直交する成分を含む方向に移動させるファイバ移動部と、
を備えている。
【００１１】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記位置情報は、既に加工された加工済み線に基づいて得られ、
前記検知部は、各光ファイバの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、
前記ファイバ移動部は、各光ファイバの端面を、該光ファイバの端面に対応する前記加工済み線の位置に基づいて移動させてもよい。
【００１２】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記位置情報は、既に加工された加工済み線に基づいて得られ、
前記検知部は、前記光ファイバのうちの少なくとも一つの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、
前記ファイバ移動部は、各光ファイバの端面を、前記加工済み線の位置情報に基づいて移動させてもよい。
【００１３】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を有し、
前記データ取得部は、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った一方側に位置する第一データ取得部と、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った他方側に位置する第二データ取得部とを有してもよい。
【００１４】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を有し、
前記データ取得部は、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った一方側に配置され、
前記データ取得部と前記光ファイバの端面の位置関係が、反転可能となっていてもよい。
【００１５】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部と、該データ取得部で取得された該薄膜に関する情報を処理する情報処理部と、該情報処理部によって処理された情報に基づいて前記光ファイバの端面の前記薄膜に対する位置を判断する判断部と、を有してもよい。
【００１６】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記検知部は、前記被加工基板上の障害物に関する情報も検知し、
前記ファイバ移動部は、前記検知部によって検知された情報に基づいて前記障害物を回避するよう前記光ファイバの端面を移動させてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の光ファイバの端面を、検知部からの情報に基づいて加工進行方向に直交する成分を含む方向に移動することができる。このため、基準となるスクライブライン（加工済み線）に対して一定の距離を保って加工対象のスクライブラインを複数同時に形成することができる。そして、精度良く既存のスクライブラインのすぐ近くに次のスクライブラインを加工することができるので、極めて近接した状態でスクライブラインを形成することができる。このため、集積線の占める領域を小さくすることができ、ひいては、発電効率の高い太陽電池基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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した側方図。
【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ファイバ保持筐体内の構成を示した上方平面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置のファイバ保持筐体内の構成を示した側方図。
【図４Ａ】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置によって被加工基板を加工する態様を示した斜視図。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置によって被加工基板を加工する態様の一例を示した上方平面図。
【図４Ｃ】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置によって被加工基板を加工する態様の別の例を示した上方平面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置における加工移動部の移動態様を示した上方平面図。
【図６】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における加工移動部の移動態様を示した上方平面図。
【図７】本発明の第１の実施の形態における被加工基板の加工態様を示した側方断面図。
【図８】被加工基板の層構成を示した側方断面図。
【図９】加工された被加工基板を示した上方平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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７は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００２０】
本実施の形態のレーザ加工装置は、ガラス基板（基板）６１と、ガラス基板６１に配置された薄膜６２，６３，６４とを有する太陽電池に用いられる被加工基板６０を加工するためのものである（図８参照）。このうち、薄膜は、ガラス基板６１上に設けられた透明電極膜６２と、この透明電極膜６２上に設けられたＳｉなどを含む光電変換層６３と、この光電変換層６３上に設けられた裏面金属電極膜６４とを有している。
【００２１】
レーザ加工装置は、図１に示すように、被加工基板６０を保持する保持部１と、レーザ光Ｌを発振するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１から発振されるレーザ光Ｌを案内するとともに当該レーザ光Ｌを端面から外部に照射する複数の光ファイバ２５と、光ファイバ２５の端面を加工進行方向ＰＤ（図２参照）に沿って移動させる加工移動部３５と、光ファイバ２５の端面の薄膜に対する位置を検知する検知部（図４Ａの符号４１，４２，４３，４５、参照）と、複数（本実施の形態では４つ）の光ファイバ２５の各々に連結され、検知部からの情報に基づいて、光ファイバ２５の端面を加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動させるアクチュエータ（ファイバ移動部）１０（図２参照）と、を備えている。
【００２２】
このうち、光ファイバ２５の端面はファイバ保持筐体１１内に配置されている。そして、加工移動部３５によって、ファイバ保持筐体１１が加工進行方向ＰＤに沿って移動されることによって、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動されることとなる。なお、図２に示すように、ファイバ保持筐体１１内には、アクチュエータ１０も配置されており、当該アクチュエータ１０によってファイバ保持筐体１１内で光ファイバ２５の端面が移動されることとなる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、ファイバ移動部としてアクチュエータ１０を用いて説明するが、このアクチュエータ１０として圧電素子、リニアモータ、リニアコイル、シリンダなどを用いることができる。ただし、ファイバ移動部は、大きさが小さく、動作応答性、動作速度が速いものからなることが好ましい。
【００２４】
また、図２に示すように、アクチュエータ１０の各々は、加工進行方向ＰＤに沿って互いにずれた位置に配置されており、加工進行方向ＰＤに対して直交する方向に光ファイバ２５の端面を駆動するように構成されている。
【００２５】
ところで、本実施の形態では、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動される態様を用いて説明するが、光ファイバ２５の端面が被加工基板６０に対して相対的に移動されれば、これに限られることはない。例えば、保持部１が加工進行方向ＰＤに沿って移動されてもよいし、保持部１と光ファイバ２５の端面の両方が加工進行方向ＰＤに沿って移動されてもよい。また、本実施の形態では、光ファイバ２５の端面を加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動させる態様を用いて説明するが、移動方向が加工進行方向ＰＤに直交する成分を含む方向であれば、これに限られることはない。例えば、光ファイバ２５の端面を加工進行方向ＰＤに対して斜め方向に移動させる態様でもよい。
【００２６】
上述した検知部は、図４Ａに示すように、薄膜を撮影することで薄膜の画像を取得するＣＣＤカメラなどからなる撮影部４１と、撮影部４１によって撮影された薄膜の画像を処理する画像処理部（情報処理部）４２と、画像処理部４２によって処理された画像に基づいて光ファイバ２５の端面の薄膜に対する位置を判断する判断部４３と、画像処理部４２によって処理された画像を表示する画像表示部４５と、を有している。なおこのうち、撮影部４１は、薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を構成しており、後述するＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓの位置情報を取得する。
【００２７】
また、撮影部４１は、光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤに沿った一方側に配置されるように加工移動部３５に設けられている（図５参照）。なお、加工移動部３５は１８０°反転可能となっており、撮影部４１と光ファイバ２５の端面の位置関係が、今までの加工進行方向に対して１８０°反転可能となっている。このため、撮影部４１を常に光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤの前方側に位置づけることができ、加工前に加工済み線の位置情報あるいは不具合情報を得ることができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、位置情報が、既に加工された加工済み線（例えば、ＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓなど）に基づいて得られる。そして、撮影部４１が各光ファイバ２５の端面に対応するＴＣＯスクライブライン（加工済み線）６２ＴやＳｉスクライブライン（加工済み線）６３Ｓの位置情報を取得し、当該位置情報に基づいて判断部４３が各光ファイバ２５の端面に対応するＴＣＯスクライブライン（加工済み線）６２ＴやＳｉスクライブライン（加工済み線）６３Ｓの位置を判断することで検知し、検知結果に基づいて、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５の端面を当該光ファイバ２５の端面に対応する加工済み線の位置に基づいて移動させるように構成されている。
【００２９】
なお、図１に示すように、レーザ発振器２１と光ファイバ２５との間には、レーザ発振器２１から発振されたレーザ光Ｌを集光するための集光レンズ２２が設けられている。また、図３に示すように、各光ファイバ２５の端面の下方には、光ファイバ２５の端面から照射されたレーザ光Ｌを集光させる結像レンズ１７が設けられている。また、本実施の形態では、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４を成膜する成膜装置（図示せず）が設けられている。なお、当該成膜装置は、透明電極膜６２を成膜するように構成されていてもよい。
【００３０】
また、上記では結像レンズ１７を一つで構成される態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、結像レンズ１７が複数のレンズにより構成されて、これら複数のレンズによってレーザ光Ｌを結像させてもよい。
【００３１】
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。
【００３２】
まず、ガラス基板６１と、当該ガラス基板６１に配置された透明電極膜６２とを有する被加工基板６０が準備される（図７（ａ）参照）。その後、保持部１によって被加工基板６０が保持される。このとき、本実施の形態では透明電極膜６２がガラス基板６１の下方に位置するようにして、保持部１によって被加工基板６０が保持される。なお、これに限られることはなく、透明電極膜６２がガラス基板６１の上方に位置するようにして、保持部１によって被加工基板６０が保持されてもよい。
【００３３】
次に、レーザ発振器２１からレーザ光Ｌが発振される（図１参照）。そして、当該レーザ光Ｌが、集光レンズ２２を通過した後、複数（本実施の形態では４つ）の光ファイバ２５内を案内される。その後、光ファイバ２５の端面から、レーザ光Ｌが外部に照射され、透明電極膜６２が加工されることとなる（図７（ｂ）参照）。このとき、加工移動部３５によって、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動され、この結果、透明電極膜６２が加工進行方向ＰＤに沿って加工され、透明電極膜６２に複数のＴＣＯスクライブライン６２Ｔが形成されることとなる。
【００３４】
次に、成膜装置によって、ガラス基板６１に設けられた透明電極膜６２上にＳｉなどを含む光電変換層６３が形成される（図７（ｃ）参照）。その後、再び、レーザ発振器２１からレーザ光Ｌが発振される（図１参照）。そして、当該レーザ光Ｌが、集光レンズ２２を通過した後、複数の光ファイバ２５内を案内される。その後、光ファイバ２５の端面から、レーザ光Ｌが外部に照射され、光電変換層６３が加工されることとなる。
【００３５】
このときもやはり、加工移動部３５によって、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動され、この結果、光電変換層６３が加工進行方向ＰＤに沿って加工され、光電変換層６３に複数のＳｉスクライブライン６３Ｓが形成されることとなる（図７（ｄ）参照）。
【００３６】
このように光電変換層６３が加工進行方向ＰＤに沿って加工される際、本実施の形態では、以下の工程が行われる。
【００３７】
まず、光電変換層６３へのレーザ光Ｌの照射に先立って、撮影部４１によって透明電極膜６２の画像が取得され、画像処理部４２によって撮影部４１によって撮影された透明電極膜６２の画像が処理され、判断部４３によって画像に基づいて光ファイバ２５の端面の透明電極膜６２に対する位置が判断される（図４Ａ参照）。より具体的には、判断部４３によって、既に加工された各ＴＣＯスクライブライン６２Ｔ（本実施の形態では４つのＴＣＯスクライブライン６２Ｔの各々）の位置が判断されるとともに、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔに対応する各光ファイバ２５の端面（本実施の形態では４つの光ファイバ２５の端面）の位置が判断される。そして、アクチュエータ１０によって、各光ファイバ２５の端面が当該光ファイバ２５の端面に対応するＴＣＯスクライブライン（加工済み線）６２Ｔの位置に基づいて移動される（図２参照）。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、既に形成されたＴＣＯスクライブライン６２Ｔを基準にして、常時、各光ファイバ２５の端面の位置を補正することができる。このため、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔが曲線状に形成された場合であっても、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔの全域にわたって近接させて、Ｓｉスクライブライン６３Ｓを形成することができるので、ひいては、集積線６５の占める領域を小さくすることができる。また、このように、各光ファイバ２５の端面の位置を常時補正することができるので、周辺の温度管理や加工装置の精度に関する仕様を軽減することができる。また、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔの各々が異なる曲がり方をしていても、各々のＴＣＯスクライブライン６２Ｔに合わせてＳｉスクライブライン６３Ｓを形成することができる（図４Ｂ参照）。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、複数の光ファイバ２５の端面の各々を、検知部からの情報に基づいて加工進行方向に直交する方向に移動することができる。このため、基準となるＴＣＯスクライブライン６２Ｔに対して一定の距離を保って加工対象のＳｉスクライブライン６３Ｓを複数同時に形成することができる。
【００４０】
さらに、本実施の形態によれば、図２に示すように、アクチュエータ１０の各々が、加工進行方向ＰＤに沿って互いにずれた位置に配置されており、加工進行方向ＰＤに対して直交する方向に光ファイバ２５の端面を駆動するように構成されている。このため、形成されるＳｉスクライブライン６３Ｓの間隔が狭い場合であっても、加工進行方向ＰＤに直交する方向に光ファイバ２５の端面を互いに近接させることができる。
【００４１】
なお、加工移動部３５が被加工基板６０の一端まで移動されてレーザスクライブ加工が終了すると、当該加工移動部３５は１８０°反転され、撮影部４１と光ファイバ２５の端面の位置関係が今までの加工進行方向に対して１８０°反転されることとなる（図５参照）。このため、本実施の形態によれば、レーザスクライブ加工を加工移動部３５の往復で行い、毎回同じ方向でレーザスクライブ加工を行うよりも効率的に加工する場合であっても、撮影部４１を常に光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤの前方側に位置づけることができ、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔを基準にして、常時、各光ファイバ２５の端面の位置を補正することができる。
【００４２】
以上のようにして光電変換層６３が加工され、光電変換層６３にＳｉスクライブライン６３Ｓが形成されると、次に、成膜装置によって、透明電極膜６２に設けられた光電変換層６３上に裏面金属電極膜６４が形成される（図７（ｅ）参照）。その後、再び、レーザ発振器２１からレーザ光Ｌが発振される。そして、当該レーザ光Ｌが、集光レンズ２２を通過した後、複数の光ファイバ２５内を案内される。その後、光ファイバ２５の端面から、レーザ光Ｌが外部に照射され、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４が加工されることとなる（図７（ｆ）参照）。
【００４３】
このときもやはり、加工移動部３５によって、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動され、この結果、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４が加工進行方向ＰＤに沿って加工され、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４にメタルスクライブライン６４Ｍが形成されることとなる。
【００４４】
なお、このように光電変換層６３および裏面金属電極膜６４が加工進行方向ＰＤに沿って加工される際、本実施の形態では、Ｓｉスクライブライン６３Ｓを形成する際と同様の工程が行われる。この点、Ｓｉスクライブライン６３Ｓを形成する際の説明と重複する内容となることから、主要な作用効果についてのみ以下記載する。
【００４５】
まず、本実施の形態によれば、既に形成されたＳｉスクライブライン６３ＳまたはＴＣＯスクライブライン６２Ｔを基準にして、常時、各光ファイバ２５の端面の位置を補正することができる。このため、やはり、Ｓｉスクライブライン６３ＳまたはＴＣＯスクライブライン６２Ｔが曲線状に形成された場合であっても、Ｓｉスクライブライン６３Ｓの全域にわたって近接させて、メタルスクライブライン６４Ｍを形成することができるので、集積線６５の占める領域を小さくすることができる。また、このように、各光ファイバ２５の端面の位置を常時補正することができるので、周辺の温度管理や加工装置の精度に関する仕様を軽減することができる。
【００４６】
また、本実施の形態によれば、複数の光ファイバ２５の端面の各々を、検知部からの情報に基づいて加工進行方向に直交する方向に移動することができる。このため、基準となるＳｉスクライブライン６３Ｓに対して一定の距離を保って加工対象のメタルスクライブライン６４Ｍを複数同時に形成することができる。
【００４７】
さらに、図２に示すようにアクチュエータ１０の各々が、加工進行方向ＰＤに沿って互いにずれた位置に配置されており、加工進行方向ＰＤに対して直交する方向に光ファイバ２５の端面を駆動するように構成されているので、形成されるメタルスクライブライン６４Ｍの間隔が狭い場合であっても、加工進行方向ＰＤに直交する方向に光ファイバ２５の端面を互いに近接させることができる。
【００４８】
ところで、上記では、撮影部４１が、光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤに沿った一方側に配置されるように加工移動部３５に設けられ、加工移動部３５が１８０°反転することで、撮影部４１を常に光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤの前方側に位置づける態様を用いて説明した。
【００４９】
しかしながら、これに限られることはなく、図６に示すように、撮影部（データ取得部）４１が、光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤに沿った一方側に位置する第一撮影部（第一データ取得部）４１ａと、光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤに沿った他方側に位置する第二撮影部（第二データ取得部）４１ｂとを有する態様を用いてもよい。このような態様によれば、加工移動部３５を１８０°反転させることなく、撮影部４１を常に光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤの前方側に位置づけることができる。
【００５０】
また、図６に示すような態様によれば、加工進行方向ＰＤの後方側に位置する撮影部（第一撮影部４１ａまたは第二撮影部４１ｂ）によって、ラインの加工状態や、基準となったラインに対する加工されたラインの近接度合いを常時確認することができる。そして、ラインの加工が不十分な場合には、該当箇所のみ再度レーザ光Ｌで加工することもできる。このため、被加工基板６０の加工をより精度よく行うことができる。
【００５１】
また、上記では、データ取得部として薄膜を撮影することで薄膜の画像を取得する撮影部４１を用いて説明した（図４Ａ参照）。しかしながら、これに限られることはなくデータ取得部として、例えばラインセンサやレーザスキャンなどを用いることができる。
【００５２】
また、上記では、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５に連結され、光ファイバ２５の端面の各々が加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動される態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、複数の光ファイバ２５のうちの一つが加工移動部３５に対して加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動せず固定され、このように固定された光ファイバ２５に対して、それ以外の光ファイバ２５が加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動される態様を用いてもよい。なお、この場合には、固定された光ファイバ２５の端面は加工移動部３５の移動によって加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動されることとなる。
【００５３】
なお、図２では、端面が円形状からなる光ファイバを示しているが、これに限られることはなく、光ファイバ２５の端面は矩形状からなっていてもよい。このように矩形状の端面からなる光ファイバ２５を用いる場合には、薄膜に形成されるスクライブラインの両縁の直線性を実現することができ、好ましい。
【００５４】
ところで、本実施の形態のデータ取得部である撮影部４１は、被加工基板６０上のゴミなどの障害物Ｄ（図４Ｃ参照）に関する情報も取得することができるようになっている。そして、撮影部４１からの情報によってゴミなどの障害物Ｄが存在すると判断部４３で判断されると、アクチュエータ１０は、撮影部４１によって取得された情報に基づいて当該障害物Ｄを回避するよう対応する光ファイバ２５の端面を移動させる（図４Ｃ参照）。
【００５５】
このため、ゴミなどの障害物Ｄによってレーザ光Ｌが遮断されて薄膜が加工されないことを未然に防止することができる。また、光ファイバ２５の端面を個別に移動させることができるので、薄膜のうち本来加工すべき箇所からのずれを最小限に抑えることができる。
【００５６】
また、上記では、レーザスクライブ加工を加工移動部３５の往復で行う態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、毎回同じ方向でレーザスクライブ加工を行ってもよい。この場合には、加工移動部３５を１８０°反転させる必要はなく、また、二つの撮影部４１ａ，４１ｂを用いる必要もない。
【００５７】
第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、検知部が各光ファイバ２５の端面に対応するＴＣＯスクライブライン（加工済み線）６２ＴやＳｉスクライブライン（加工済み線）６３Ｓの位置を検知し、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５の端面を当該光ファイバ２５の端面に対応する加工済み線の位置に基づいて移動させる態様であった。これに対して、第２の実施の形態は、検知部が光ファイバ２５の一つの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５の端面を検知した加工済み線の位置情報に基づいて移動させる態様からなっている。その他の構成は、第１の実施の形態と略同一である。
【００５８】
被加工基板６０の温度変化などによるＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓの蛇行状況が、当該被加工基板６０において同傾向であると判断できる場合などには、本実施の形態のように、光ファイバ２５の一つの端面に対応するＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓなどの加工済み線の位置情報に基づいて、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５の端面を移動させればよい。
【００５９】
このような態様によれば、基準とする情報源を少なくすることができるので、各光ファイバ２５の端面を容易かつ迅速に位置合わせすることができる。また、撮影部４１によって撮影する範囲を小さくしたり、ラインセンサやレーザスキャンで走査させる範囲を短くしたりすることもでき、ひいては簡素で価格の安い部材を用いることができる。このため、上述したようにＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓの蛇行状況が当該被加工基板６０において同傾向であると判断できる場合などには、本実施の形態の態様を用いることが好ましい。
【００６０】
ところで、上記では、薄膜が、ガラス基板６１に設けられた透明電極膜６２と、この透明電極膜６２上に設けられたＳｉなどを含む光電変換層６３と、この光電変換層６３上に設けられた裏面金属電極膜６４とを有している態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、薄膜は２層からなってもよいし、４層以上からなってもよい
【００６１】
また、上記では複数のレーザ発振器２１を用いて説明したが、これに限られることはなく、一台のレーザ発振器２１から照射されたレーザ光Ｌを分岐して、分岐されたレーザ光Ｌが各光ファイバ２５を経て、その端面から照射される態様であってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 保持部
１０ ファイバ移動部（アクチュエータ）
２１ レーザ発振器
２５ 光ファイバ
３５ 加工移動部
４１ 撮影部（データ取得部）
４１ａ 第一撮影部（第一データ取得部）
４１ｂ 第二撮影部（第二データ取得部）
４２ 画像処理部（情報処理部）
４３ 判断部
６０ 被加工基板
６１ ガラス基板（基板）
６２ 透明電極膜（薄膜）
６２Ｔ ＴＣＯスクライブライン(加工済み線)
６３ 光電変換層（薄膜）
６３Ｓ Ｓｉスクライブライン(加工済み線)
６４ 裏面金属電極膜（薄膜）
６４Ｍ メタルスクライブライン(加工済み線)
Ｌ レーザ光
【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】
薄膜太陽電池に用いられる被加工基板６０は、ガラス基板６１と、このガラス基板６１に設けられた透明電極膜６２と、この透明電極膜６２に設けられたＳｉなどを含む光電変換層６３と、この光電変換層６３に設けられた裏面金属電極膜６４とを有している（図８参照）。そして、所望の電圧を得るために、これら透明電極膜６２、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４をセルに分割して、互いに直列接続する必要がある。このような直列接続を成膜とレーザパターニングを交互に行うことにより、３次元的な各層（膜）の接続構造とすることで形成する方法がある。この接続構造部分は、集積線６５と呼ばれる（図９参照）。
【０００３】
これらの集積線６５は、発電（光電変換）には寄与しないため、集積線６５を構成するのべ３本のスクライブラインは、近接するほど太陽電池基板としての変換効率が高くなり好ましい。このため、透明電極膜６２に形成されるＴＣＯスクライブ（パターニング）ライン６２Ｔに沿わせて、光電変換層６３にＳｉスクライブ（パターニング）ライン６３Ｓを形成するとともに、裏面金属電極膜６４にメタルスクライブ（パターニング）ライン６４Ｍを形成することが好ましい。従来は、それぞれのスクライブラインを、基板外形やアライメントマークを基準にして所定の距離だけ離れた位置に加工していた。
【０００４】
しかしながら、被加工基板６０の大型化に伴う温度変化による被加工基板６０の伸縮や、レーザ加工装置の精度上の問題から、スクライブラインを互いに近接させるにも限界がある。また、被加工基板６０の大型化により、基板外形やアライメントマークを基準にしてレーザパターニングを行うと、基準から加工線までの距離が遠くなり、機械的精度を上げる必要がある。また、成膜とレーザパターニングを繰り返し行うので、必ずしも同じ環境（とりわけ温度状況）でレーザパターニングが行われるわけではなく、同じ基板外形やアライメントマークを基準としていては大きなずれが生じてしまうこともあり、補正が必要となる。さらに、このような補正は、レーザパターニングの際に毎回必要となるので、非常に手間と時間がかかる。
【０００５】
また、通常の加工プログラムは、直線補間法によるため、被加工基板６０内に温度分布が生じて、基準となるべきＴＣＯスクライブライン６２Ｔが、後工程を行う際（Ｓｉスクライブライン６３Ｓを形成するときやメタルスクライブライン６４Ｍを形成するとき）に曲線状となってしまっている場合には、場所によってライン間距離が変化してしまう。
【０００６】
また、従来、第１層上に積層される第２層に、第１層に形成された第１のスクライブラインに対応する第２のスクライブラインが第１のスクライブラインに沿う形で形成されるよう、相対移動機構を制御することも知られている（特許文献１参照）。この方法によれば、加工済み線の各々を直接検知して各レーザパターニングを補正しながら行うため、精度良くレーザパターニングを行うことができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている態様では、複数のスクライブラインを同時に形成することはできない。また、複数のレーザ加工装置を用いることも考え得るが、複数のレーザ加工装置を用いると装置が大型化するだけでなく、装置の価格も高くなり、メンテナンスの手間もかかってしまう。また、そもそも、複数のレーザ加工装置を用いた場合には、加工済み線の各々に一定の度合いで近接させてレーザパターニングを行うことは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−０４８８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基準となるスクライブライン（加工済み線）に対して一定の距離を保って加工対象のスクライブラインを複数同時に形成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】
【００１０】
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であって、
前記被加工基板を保持する保持部と、
レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振されるレーザ光を案内するとともに当該レーザ光を端面から外部に照射する複数の光ファイバと、
前記保持部および前記光ファイバの端面のうちの少なくとも一方を加工進行方向に沿って移動させる加工移動部と、
前記光ファイバの端面の前記薄膜に対する位置情報を検知する検知部と、
前記複数の光ファイバのうちの少なくとも一つに連結され、前記検知部からの情報に基づいて、該光ファイバの端面を前記加工進行方向に直交する成分を含む方向に移動させるファイバ移動部と、
を備えている。
【００１１】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記位置情報は、既に加工された加工済み線に基づいて得られ、
前記検知部は、各光ファイバの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、
前記ファイバ移動部は、各光ファイバの端面を、該光ファイバの端面に対応する前記加工済み線の位置に基づいて移動させてもよい。
【００１２】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記位置情報は、既に加工された加工済み線に基づいて得られ、
前記検知部は、前記光ファイバのうちの少なくとも一つの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、
前記ファイバ移動部は、各光ファイバの端面を、前記加工済み線の位置情報に基づいて移動させてもよい。
【００１３】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を有し、
前記データ取得部は、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った一方側に位置する第一データ取得部と、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った他方側に位置する第二データ取得部とを有してもよい。
【００１４】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を有し、
前記データ取得部は、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った一方側に配置され、
前記データ取得部と前記光ファイバの端面の位置関係が、反転可能となっていてもよい。
【００１５】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部と、該データ取得部で取得された該薄膜に関する情報を処理する情報処理部と、該情報処理部によって処理された情報に基づいて前記光ファイバの端面の前記薄膜に対する位置を判断する判断部と、を有してもよい。
【００１６】
本発明によるレーザ加工装置において、
前記検知部は、前記被加工基板上の障害物に関する情報も検知し、
前記ファイバ移動部は、前記検知部によって検知された情報に基づいて前記障害物を回避するよう前記光ファイバの端面を移動させてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の光ファイバの端面を、検知部からの情報に基づいて加工進行方向に直交する成分を含む方向に移動することができる。このため、基準となるスクライブライン（加工済み線）に対して一定の距離を保って加工対象のスクライブラインを複数同時に形成することができる。そして、精度良く既存のスクライブラインのすぐ近くに次のスクライブラインを加工することができるので、極めて近接した状態でスクライブラインを形成することができる。このため、集積線の占める領域を小さくすることができ、ひいては、発電効率の高い太陽電池基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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した側方図。
【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ファイバ保持筐体内の構成を示した上方平面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置のファイバ保持筐体内の構成を示した側方図。
【図４Ａ】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置によって被加工基板を加工する態様を示した斜視図。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置によって被加工基板を加工する態様の一例を示した上方平面図。
【図４Ｃ】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置によって被加工基板を加工する態様の別の例を示した上方平面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置における加工移動部の移動態様を示した上方平面図。
【図６】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における加工移動部の移動態様を示した上方平面図。
【図７】本発明の第１の実施の形態における被加工基板の加工態様を示した側方断面図。
【図８】被加工基板の層構成を示した側方断面図。
【図９】加工された被加工基板を示した上方平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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７は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００２０】
本実施の形態のレーザ加工装置は、ガラス基板（基板）６１と、ガラス基板６１に配置された薄膜６２，６３，６４とを有する太陽電池に用いられる被加工基板６０を加工するためのものである（図８参照）。このうち、薄膜は、ガラス基板６１上に設けられた透明電極膜６２と、この透明電極膜６２上に設けられたＳｉなどを含む光電変換層６３と、この光電変換層６３上に設けられた裏面金属電極膜６４とを有している。
【００２１】
レーザ加工装置は、図１に示すように、被加工基板６０を保持する保持部１と、レーザ光Ｌを発振するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１から発振されるレーザ光Ｌを案内するとともに当該レーザ光Ｌを端面から外部に照射する複数の光ファイバ２５と、光ファイバ２５の端面を加工進行方向ＰＤ（図２参照）に沿って移動させる加工移動部３５と、光ファイバ２５の端面の薄膜に対する位置を検知する検知部（図４Ａの符号４１，４２，４３，４５、参照）と、複数（本実施の形態では４つ）の光ファイバ２５の各々に連結され、検知部からの情報に基づいて、光ファイバ２５の端面を加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動させるアクチュエータ（ファイバ移動部）１０（図２参照）と、を備えている。
【００２２】
このうち、光ファイバ２５の端面はファイバ保持筐体１１内に配置されている。そして、加工移動部３５によって、ファイバ保持筐体１１が加工進行方向ＰＤに沿って移動されることによって、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動されることとなる。なお、図２に示すように、ファイバ保持筐体１１内には、アクチュエータ１０も配置されており、当該アクチュエータ１０によってファイバ保持筐体１１内で光ファイバ２５の端面が移動されることとなる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、ファイバ移動部としてアクチュエータ１０を用いて説明するが、このアクチュエータ１０として圧電素子、リニアモータ、リニアコイル、シリンダなどを用いることができる。ただし、ファイバ移動部は、大きさが小さく、動作応答性、動作速度が速いものからなることが好ましい。
【００２４】
また、図２に示すように、アクチュエータ１０の各々は、加工進行方向ＰＤに沿って互いにずれた位置に配置されており、加工進行方向ＰＤに対して直交する方向に光ファイバ２５の端面を駆動するように構成されている。
【００２５】
ところで、本実施の形態では、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動される態様を用いて説明するが、光ファイバ２５の端面が被加工基板６０に対して相対的に移動されれば、これに限られることはない。例えば、保持部１が加工進行方向ＰＤに沿って移動されてもよいし、保持部１と光ファイバ２５の端面の両方が加工進行方向ＰＤに沿って移動されてもよい。また、本実施の形態では、光ファイバ２５の端面を加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動させる態様を用いて説明するが、移動方向が加工進行方向ＰＤに直交する成分を含む方向であれば、これに限られることはない。例えば、光ファイバ２５の端面を加工進行方向ＰＤに対して斜め方向に移動させる態様でもよい。
【００２６】
上述した検知部は、図４Ａに示すように、薄膜を撮影することで薄膜の画像を取得するＣＣＤカメラなどからなる撮影部４１と、撮影部４１によって撮影された薄膜の画像を処理する画像処理部（情報処理部）４２と、画像処理部４２によって処理された画像に基づいて光ファイバ２５の端面の薄膜に対する位置を判断する判断部４３と、画像処理部４２によって処理された画像を表示する画像表示部４５と、を有している。なおこのうち、撮影部４１は、薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を構成しており、後述するＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓの位置情報を取得する。
【００２７】
また、撮影部４１は、光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤに沿った一方側に配置されるように加工移動部３５に設けられている（図５参照）。なお、加工移動部３５は１８０°反転可能となっており、撮影部４１と光ファイバ２５の端面の位置関係が、今までの加工進行方向に対して１８０°反転可能となっている。このため、撮影部４１を常に光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤの前方側に位置づけることができ、加工前に加工済み線の位置情報あるいは不具合情報を得ることができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、位置情報が、既に加工された加工済み線（例えば、ＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓなど）に基づいて得られる。そして、撮影部４１が各光ファイバ２５の端面に対応するＴＣＯスクライブライン（加工済み線）６２ＴやＳｉスクライブライン（加工済み線）６３Ｓの位置情報を取得し、当該位置情報に基づいて判断部４３が各光ファイバ２５の端面に対応するＴＣＯスクライブライン（加工済み線）６２ＴやＳｉスクライブライン（加工済み線）６３Ｓの位置を判断することで検知し、検知結果に基づいて、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５の端面を当該光ファイバ２５の端面に対応する加工済み線の位置に基づいて移動させるように構成されている。
【００２９】
なお、図１に示すように、レーザ発振器２１と光ファイバ２５との間には、レーザ発振器２１から発振されたレーザ光Ｌを集光するための集光レンズ２２が設けられている。また、図３に示すように、各光ファイバ２５の端面の下方には、光ファイバ２５の端面から照射されたレーザ光Ｌを集光させる結像レンズ１７が設けられている。また、本実施の形態では、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４を成膜する成膜装置（図示せず）が設けられている。なお、当該成膜装置は、透明電極膜６２を成膜するように構成されていてもよい。
【００３０】
また、上記では結像レンズ１７を一つで構成される態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、結像レンズ１７が複数のレンズにより構成されて、これら複数のレンズによってレーザ光Ｌを結像させてもよい。
【００３１】
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。
【００３２】
まず、ガラス基板６１と、当該ガラス基板６１に配置された透明電極膜６２とを有する被加工基板６０が準備される（図７（ａ）参照）。その後、保持部１によって被加工基板６０が保持される。このとき、本実施の形態では透明電極膜６２がガラス基板６１の下方に位置するようにして、保持部１によって被加工基板６０が保持される。なお、これに限られることはなく、透明電極膜６２がガラス基板６１の上方に位置するようにして、保持部１によって被加工基板６０が保持されてもよい。
【００３３】
次に、レーザ発振器２１からレーザ光Ｌが発振される（図１参照）。そして、当該レーザ光Ｌが、集光レンズ２２を通過した後、複数（本実施の形態では４つ）の光ファイバ２５内を案内される。その後、光ファイバ２５の端面から、レーザ光Ｌが外部に照射され、透明電極膜６２が加工されることとなる（図７（ｂ）参照）。このとき、加工移動部３５によって、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動され、この結果、透明電極膜６２が加工進行方向ＰＤに沿って加工され、透明電極膜６２に複数のＴＣＯスクライブライン６２Ｔが形成されることとなる。
【００３４】
次に、成膜装置によって、ガラス基板６１に設けられた透明電極膜６２上にＳｉなどを含む光電変換層６３が形成される（図７（ｃ）参照）。その後、再び、レーザ発振器２１からレーザ光Ｌが発振される（図１参照）。そして、当該レーザ光Ｌが、集光レンズ２２を通過した後、複数の光ファイバ２５内を案内される。その後、光ファイバ２５の端面から、レーザ光Ｌが外部に照射され、光電変換層６３が加工されることとなる。
【００３５】
このときもやはり、加工移動部３５によって、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動され、この結果、光電変換層６３が加工進行方向ＰＤに沿って加工され、光電変換層６３に複数のＳｉスクライブライン６３Ｓが形成されることとなる（図７（ｄ）参照）。
【００３６】
このように光電変換層６３が加工進行方向ＰＤに沿って加工される際、本実施の形態では、以下の工程が行われる。
【００３７】
まず、光電変換層６３へのレーザ光Ｌの照射に先立って、撮影部４１によって透明電極膜６２の画像が取得され、画像処理部４２によって撮影部４１によって撮影された透明電極膜６２の画像が処理され、判断部４３によって画像に基づいて光ファイバ２５の端面の透明電極膜６２に対する位置が判断される（図４Ａ参照）。より具体的には、判断部４３によって、既に加工された各ＴＣＯスクライブライン６２Ｔ（本実施の形態では４つのＴＣＯスクライブライン６２Ｔの各々）の位置が判断されるとともに、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔに対応する各光ファイバ２５の端面（本実施の形態では４つの光ファイバ２５の端面）の位置が判断される。そして、アクチュエータ１０によって、各光ファイバ２５の端面が当該光ファイバ２５の端面に対応するＴＣＯスクライブライン（加工済み線）６２Ｔの位置に基づいて移動される（図２参照）。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、既に形成されたＴＣＯスクライブライン６２Ｔを基準にして、常時、各光ファイバ２５の端面の位置を補正することができる。このため、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔが曲線状に形成された場合であっても、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔの全域にわたって近接させて、Ｓｉスクライブライン６３Ｓを形成することができるので、ひいては、集積線６５の占める領域を小さくすることができる。また、このように、各光ファイバ２５の端面の位置を常時補正することができるので、周辺の温度管理や加工装置の精度に関する仕様を軽減することができる。また、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔの各々が異なる曲がり方をしていても、各々のＴＣＯスクライブライン６２Ｔに合わせてＳｉスクライブライン６３Ｓを形成することができる（図４Ｂ参照）。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、複数の光ファイバ２５の端面の各々を、検知部からの情報に基づいて加工進行方向に直交する方向に移動することができる。このため、基準となるＴＣＯスクライブライン６２Ｔに対して一定の距離を保って加工対象のＳｉスクライブライン６３Ｓを複数同時に形成することができる。
【００４０】
さらに、本実施の形態によれば、図２に示すように、アクチュエータ１０の各々が、加工進行方向ＰＤに沿って互いにずれた位置に配置されており、加工進行方向ＰＤに対して直交する方向に光ファイバ２５の端面を駆動するように構成されている。このため、形成されるＳｉスクライブライン６３Ｓの間隔が狭い場合であっても、加工進行方向ＰＤに直交する方向に光ファイバ２５の端面を互いに近接させることができる。
【００４１】
なお、加工移動部３５が被加工基板６０の一端まで移動されてレーザスクライブ加工が終了すると、当該加工移動部３５は１８０°反転され、撮影部４１と光ファイバ２５の端面の位置関係が今までの加工進行方向に対して１８０°反転されることとなる（図５参照）。このため、本実施の形態によれば、レーザスクライブ加工を加工移動部３５の往復で行い、毎回同じ方向でレーザスクライブ加工を行うよりも効率的に加工する場合であっても、撮影部４１を常に光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤの前方側に位置づけることができ、ＴＣＯスクライブライン６２Ｔを基準にして、常時、各光ファイバ２５の端面の位置を補正することができる。
【００４２】
以上のようにして光電変換層６３が加工され、光電変換層６３にＳｉスクライブライン６３Ｓが形成されると、次に、成膜装置によって、透明電極膜６２に設けられた光電変換層６３上に裏面金属電極膜６４が形成される（図７（ｅ）参照）。その後、再び、レーザ発振器２１からレーザ光Ｌが発振される。そして、当該レーザ光Ｌが、集光レンズ２２を通過した後、複数の光ファイバ２５内を案内される。その後、光ファイバ２５の端面から、レーザ光Ｌが外部に照射され、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４が加工されることとなる（図７（ｆ）参照）。
【００４３】
このときもやはり、加工移動部３５によって、光ファイバ２５の端面が加工進行方向ＰＤに沿って移動され、この結果、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４が加工進行方向ＰＤに沿って加工され、光電変換層６３および裏面金属電極膜６４にメタルスクライブライン６４Ｍが形成されることとなる。
【００４４】
なお、このように光電変換層６３および裏面金属電極膜６４が加工進行方向ＰＤに沿って加工される際、本実施の形態では、Ｓｉスクライブライン６３Ｓを形成する際と同様の工程が行われる。この点、Ｓｉスクライブライン６３Ｓを形成する際の説明と重複する内容となることから、主要な作用効果についてのみ以下記載する。
【００４５】
まず、本実施の形態によれば、既に形成されたＳｉスクライブライン６３ＳまたはＴＣＯスクライブライン６２Ｔを基準にして、常時、各光ファイバ２５の端面の位置を補正することができる。このため、やはり、Ｓｉスクライブライン６３ＳまたはＴＣＯスクライブライン６２Ｔが曲線状に形成された場合であっても、Ｓｉスクライブライン６３Ｓの全域にわたって近接させて、メタルスクライブライン６４Ｍを形成することができるので、集積線６５の占める領域を小さくすることができる。また、このように、各光ファイバ２５の端面の位置を常時補正することができるので、周辺の温度管理や加工装置の精度に関する仕様を軽減することができる。
【００４６】
また、本実施の形態によれば、複数の光ファイバ２５の端面の各々を、検知部からの情報に基づいて加工進行方向に直交する方向に移動することができる。このため、基準となるＳｉスクライブライン６３Ｓに対して一定の距離を保って加工対象のメタルスクライブライン６４Ｍを複数同時に形成することができる。
【００４７】
さらに、図２に示すようにアクチュエータ１０の各々が、加工進行方向ＰＤに沿って互いにずれた位置に配置されており、加工進行方向ＰＤに対して直交する方向に光ファイバ２５の端面を駆動するように構成されているので、形成されるメタルスクライブライン６４Ｍの間隔が狭い場合であっても、加工進行方向ＰＤに直交する方向に光ファイバ２５の端面を互いに近接させることができる。
【００４８】
ところで、上記では、撮影部４１が、光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤに沿った一方側に配置されるように加工移動部３５に設けられ、加工移動部３５が１８０°反転することで、撮影部４１を常に光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤの前方側に位置づける態様を用いて説明した。
【００４９】
しかしながら、これに限られることはなく、図６に示すように、撮影部（データ取得部）４１が、光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤに沿った一方側に位置する第一撮影部（第一データ取得部）４１ａと、光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤに沿った他方側に位置する第二撮影部（第二データ取得部）４１ｂとを有する態様を用いてもよい。このような態様によれば、加工移動部３５を１８０°反転させることなく、撮影部４１を常に光ファイバ２５の端面に対して加工進行方向ＰＤの前方側に位置づけることができる。
【００５０】
また、図６に示すような態様によれば、加工進行方向ＰＤの後方側に位置する撮影部（第一撮影部４１ａまたは第二撮影部４１ｂ）によって、ラインの加工状態や、基準となったラインに対する加工されたラインの近接度合いを常時確認することができる。そして、ラインの加工が不十分な場合には、該当箇所のみ再度レーザ光Ｌで加工することもできる。このため、被加工基板６０の加工をより精度よく行うことができる。
【００５１】
また、上記では、データ取得部として薄膜を撮影することで薄膜の画像を取得する撮影部４１を用いて説明した（図４Ａ参照）。しかしながら、これに限られることはなくデータ取得部として、例えばラインセンサやレーザスキャンなどを用いることができる。
【００５２】
また、上記では、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５に連結され、光ファイバ２５の端面の各々が加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動される態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、複数の光ファイバ２５のうちの一つが加工移動部３５に対して加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動せず固定され、このように固定された光ファイバ２５に対して、それ以外の光ファイバ２５が加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動される態様を用いてもよい。なお、この場合には、固定された光ファイバ２５の端面は加工移動部３５の移動によって加工進行方向ＰＤに直交する方向に移動されることとなる。
【００５３】
なお、図２では、端面が円形状からなる光ファイバを示しているが、これに限られることはなく、光ファイバ２５の端面は矩形状からなっていてもよい。このように矩形状の端面からなる光ファイバ２５を用いる場合には、薄膜に形成されるスクライブラインの両縁の直線性を実現することができ、好ましい。
【００５４】
ところで、本実施の形態のデータ取得部である撮影部４１は、被加工基板６０上のゴミなどの障害物Ｄ（図４Ｃ参照）に関する情報も取得することができるようになっている。そして、撮影部４１からの情報によってゴミなどの障害物Ｄが存在すると判断部４３で判断されると、アクチュエータ１０は、撮影部４１によって取得された情報に基づいて当該障害物Ｄを回避するよう対応する光ファイバ２５の端面を移動させる（図４Ｃ参照）。
【００５５】
このため、ゴミなどの障害物Ｄによってレーザ光Ｌが遮断されて薄膜が加工されないことを未然に防止することができる。また、光ファイバ２５の端面を個別に移動させることができるので、薄膜のうち本来加工すべき箇所からのずれを最小限に抑えることができる。
【００５６】
また、上記では、レーザスクライブ加工を加工移動部３５の往復で行う態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、毎回同じ方向でレーザスクライブ加工を行ってもよい。この場合には、加工移動部３５を１８０°反転させる必要はなく、また、二つの撮影部４１ａ，４１ｂを用いる必要もない。
【００５７】
第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、検知部が各光ファイバ２５の端面に対応するＴＣＯスクライブライン（加工済み線）６２ＴやＳｉスクライブライン（加工済み線）６３Ｓの位置を検知し、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５の端面を当該光ファイバ２５の端面に対応する加工済み線の位置に基づいて移動させる態様であった。これに対して、第２の実施の形態は、検知部が光ファイバ２５の一つの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５の端面を検知した加工済み線の位置情報に基づいて移動させる態様からなっている。その他の構成は、第１の実施の形態と略同一である。
【００５８】
被加工基板６０の温度変化などによるＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓの蛇行状況が、当該被加工基板６０において同傾向であると判断できる場合などには、本実施の形態のように、光ファイバ２５の一つの端面に対応するＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓなどの加工済み線の位置情報に基づいて、アクチュエータ１０が各光ファイバ２５の端面を移動させればよい。
【００５９】
このような態様によれば、基準とする情報源を少なくすることができるので、各光ファイバ２５の端面を容易かつ迅速に位置合わせすることができる。また、撮影部４１によって撮影する範囲を小さくしたり、ラインセンサやレーザスキャンで走査させる範囲を短くしたりすることもでき、ひいては簡素で価格の安い部材を用いることができる。このため、上述したようにＴＣＯスクライブライン６２ＴやＳｉスクライブライン６３Ｓの蛇行状況が当該被加工基板６０において同傾向であると判断できる場合などには、本実施の形態の態様を用いることが好ましい。
【００６０】
ところで、上記では、薄膜が、ガラス基板６１に設けられた透明電極膜６２と、この透明電極膜６２上に設けられたＳｉなどを含む光電変換層６３と、この光電変換層６３上に設けられた裏面金属電極膜６４とを有している態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、薄膜は２層からなってもよいし、４層以上からなってもよい
【００６１】
また、上記では複数のレーザ発振器２１を用いて説明したが、これに限られることはなく、一台のレーザ発振器２１から照射されたレーザ光Ｌを分岐して、分岐されたレーザ光Ｌが各光ファイバ２５を経て、その端面から照射される態様であってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 保持部
１０ ファイバ移動部（アクチュエータ）
２１ レーザ発振器
２５ 光ファイバ
３５ 加工移動部
４１ 撮影部（データ取得部）
４１ａ 第一撮影部（第一データ取得部）
４１ｂ 第二撮影部（第二データ取得部）
４２ 画像処理部（情報処理部）
４３ 判断部
６０ 被加工基板
６１ ガラス基板（基板）
６２ 透明電極膜（薄膜）
６２Ｔ ＴＣＯスクライブライン(加工済み線)
６３ 光電変換層（薄膜）
６３Ｓ Ｓｉスクライブライン(加工済み線)
６４ 裏面金属電極膜（薄膜）
６４Ｍ メタルスクライブライン(加工済み線)
Ｌ レーザ光
【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、
レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振されるレーザ光を案内するとともに当該レーザ光を端面から外部に照射する複数の光ファイバと、
前記保持部および前記光ファイバの端面のうちの少なくとも一方を加工進行方向に沿って移動させる加工移動部と、
前記光ファイバの端面の前記薄膜に対する位置情報を検知する検知部と、
前記複数の光ファイバのうちの少なくとも一つに連結され、前記検知部からの情報に基づいて、該光ファイバの端面を前記加工進行方向に直交する成分を含む方向に移動させるファイバ移動部と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記位置情報は、既に加工された加工済み線に基づいて得られ、
前記検知部は、各光ファイバの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、
前記ファイバ移動部は、各光ファイバの端面を、該光ファイバの端面に対応する前記加工済み線の位置に基づいて移動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３】
前記位置情報は、既に加工された加工済み線に基づいて得られ、
前記検知部は、前記光ファイバのうちの少なくとも一つの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、
前記ファイバ移動部は、各光ファイバの端面を、前記加工済み線の位置情報に基づいて移動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４】
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を有し、
前記データ取得部は、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った一方側に位置する第一データ取得部と、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った他方側に位置する第二データ取得部とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を有し、
前記データ取得部は、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った一方側に配置され、
前記データ取得部と前記光ファイバの端面の位置関係が、反転可能となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部と、該データ取得部で取得された該薄膜に関する情報を処理する情報処理部と、該情報処理部によって処理された情報に基づいて前記光ファイバの端面の前記薄膜に対する位置を判断する判断部と、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記検知部は、前記被加工基板上の障害物に関する情報も検知し、
前記ファイバ移動部は、前記検知部によって検知された情報に基づいて前記障害物を回避するよう前記光ファイバの端面を移動させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項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、
レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振されるレーザ光を案内するとともに当該レーザ光を端面から外部に照射する複数の光ファイバと、
前記保持部および前記光ファイバの端面のうちの少なくとも一方を加工進行方向に沿って移動させる加工移動部と、
前記光ファイバの端面の前記薄膜に対する位置情報を検知する検知部と、
前記複数の光ファイバのうちの少なくとも一つに連結され、前記検知部からの情報に基づいて、該光ファイバの端面を前記加工進行方向に直交する成分を含む方向に移動させるファイバ移動部と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記位置情報は、既に加工された加工済み線に基づいて得られ、
前記検知部は、各光ファイバの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、
前記ファイバ移動部は、各光ファイバの端面を、該光ファイバの端面に対応する前記加工済み線の位置に基づいて移動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３】
前記位置情報は、既に加工された加工済み線に基づいて得られ、
前記検知部は、前記光ファイバのうちの少なくとも一つの端面に対応する加工済み線の位置を検知し、
前記ファイバ移動部は、各光ファイバの端面を、前記加工済み線の位置情報に基づいて移動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４】
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を有し、
前記データ取得部は、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った一方側に位置する第一データ取得部と、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った他方側に位置する第二データ取得部とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部を有し、
前記データ取得部は、前記光ファイバの端面に対して前記加工進行方向に沿った一方側に配置され、
前記データ取得部と前記光ファイバの端面の位置関係が、反転可能となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記検知部は、前記薄膜に関する情報を取得するデータ取得部と、該データ取得部で取得された該薄膜に関する情報を処理する情報処理部と、該情報処理部によって処理された情報に基づいて前記光ファイバの端面の前記薄膜に対する位置を判断する判断部と、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記検知部は、前記被加工基板上の障害物に関する情報も検知し、
前記ファイバ移動部は、前記検知部によって検知された情報に基づいて前記障害物を回避するよう前記光ファイバの端面を移動させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１６７７２４（Ｐ２０１１−１６７７２４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３３７９３（Ｐ２０１０−３３７９３）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【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２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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