JP2010188396A - Laser beam machining method, laser beam machining device, and method for producing solar panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を用いて薄膜等を加工するレーザ加工方法、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法に係り、特にレーザ光を複数に分岐して加工を行なうレーザ加工方法、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法に関する。 The present invention relates to a laser processing method, a laser processing apparatus, and a solar panel manufacturing method for processing a thin film or the like using laser light, and in particular, a laser processing method, laser processing apparatus, and solar for performing processing by branching laser light into a plurality of parts. The present invention relates to a panel manufacturing method.
従来、ソーラパネルの製造工程では、透光性基板(ガラス基板)上に透明電極層、半導体層、金属層を順次形成し、形成後の各工程で各層をレーザ光で短冊状に加工してソーラパネルモジュールを完成している。このようにしてソーラパネルモジュールを製造する場合、ガラス基板上の薄膜に例えば約10mmピッチでレーザ光でスクライブ線を形成している。このスクライブ線の線幅は約30μmで、線と線の間隔は約30μmとなるような3本の線で構成されている。レーザ光でスクライブ線を形成する場合、通常は定速度で移動するガラス基板上にレーザ光を照射していた。これによって、深さ及び線幅の安定したスクライブ線を形成することが可能であった。このようなレーザ光を用いた加工方法においてレーザ光を複数に分岐して加工を行なうものについては、特許文献1に記載のようなものが知られている。
Conventionally, in a solar panel manufacturing process, a transparent electrode layer, a semiconductor layer, and a metal layer are sequentially formed on a translucent substrate (glass substrate), and each layer is processed into a strip shape with laser light in each step after the formation. A solar panel module has been completed. When manufacturing a solar panel module in this manner, scribe lines are formed on a thin film on a glass substrate with laser light at a pitch of about 10 mm, for example. The scribe line has a line width of about 30 μm, and is composed of three lines such that the distance between the lines is about 30 μm. When forming a scribe line with a laser beam, the laser beam is usually irradiated onto a glass substrate that moves at a constant speed. As a result, it was possible to form a scribe line having a stable depth and line width. In such a processing method using laser light, a method described in
特許文献1に記載のレーザ加工方法では、レーザを位相格子を用いて複数のレーザ光に分岐し、分岐された複数のレーザ光をワークに照射している。一般的に、ソーラパネル製造工程においては、レーザ光としてガウスビームをそのまま使用し、ビーム径を規定の幅にしぼり、基板を移動させて、スクライブ加工を行なっている。レーザ光としてガウスビームを用いると、加工形状がすり鉢状になり、中央部の膜が飛び過ぎる又はガラス基板にダメージを与えるという問題があった。また、スクライブ加工は、レーザ光をパルス照射しているため、スクライブ線の両側稜線が波打ってしまうという問題があった。
In the laser processing method described in
これらの問題を解決するために、従来は、集光レンズの直前に、位相型回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)を配置して、ガウスビームをトップハット(TopHat)ビームに変換して、レーザ光を基板に照射していた。DOEは、レーザ光の配光特性を変換/整形する機能を持つ素子であり、主にレーザ光のガウシアン強度分布をフラットトップ(トップハット)強度分布に変換し、レーザー加工などの精度向上に使われるものである。
しかしながら、DOEは高価な素子であるため、上述のように分岐された複数のレーザ光の集光レンズの直前にそれぞれDOEを設けることは、価格の高騰化を招き、好ましくないという問題を有していた。
In order to solve these problems, conventionally, a phase type diffractive optical element (DOE) is disposed immediately before the condenser lens, and a Gaussian beam is converted into a tophat beam. The substrate was irradiated with laser light. The DOE is an element that has the function of converting / shaping the light distribution characteristics of the laser light. It mainly converts the Gaussian intensity distribution of the laser light into a flat top (top hat) intensity distribution, and is used to improve the accuracy of laser processing. It is what is said.
However, since the DOE is an expensive element, it is not preferable to provide the DOE immediately before the condensing lenses for the plurality of laser beams branched as described above, resulting in an increase in price. It was.
本発明の目的は、上述の点に鑑みてなされたものであり、分岐された複数のレーザ光毎にDOEを設けることなく、全てのレーザ光をトップハットビームに変換して基板に照射することのできるレーザ加工方法、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法を提供することである。 The object of the present invention has been made in view of the above points, and converts all laser light into a top hat beam and irradiates the substrate without providing a DOE for each of a plurality of branched laser lights. It is to provide a laser processing method, a laser processing apparatus and a solar panel manufacturing method.
本発明に係るレーザ加工方法の特徴は、レーザ光を複数のレーザ光に分岐し、分岐された複数のレーザ光をワークに対して相対的に移動させながら照射することによってワークに所定の加工を施すレーザ加工方法において、前記レーザ光の分岐前の光路中に位相型回折光学素子手段を配置して前記レーザ光をトップハット強度分布に変換し、変換後の複数のレーザ光が前記ワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が同じとなるように前記レーザ光を複数に分岐して前記ワークに照射することことにある。
この発明では、レーザ光を複数のレーザ光に分岐し、分岐された複数のレーザ光をワークに対して相対的に移動させながら照射する場合に、レーザ光の分岐前の光路中に位相型回折光学素子手段を配置してレーザ光をトップハット強度分布に変換している。変換後のレーザ光は、ハーフミラーや反射ミラーなどによって複数のレーザ光に分岐される。このとき、変換後の複数のレーザ光がワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が互いに等しくなるようにレーザ光をワークまで導いて照射する。これによって、分岐された複数のレーザ光毎に位相型回折光学素子(DOE)を設けなくても、トップハットビームに変換された複数のレーザ光を基板に照射することができるため、コスト低減が図れる。また、1つの(DOE)光源からの分岐のため、分岐したレーザ光の特性を比較的容易に均一化することが可能である。。
The feature of the laser processing method according to the present invention is that a laser beam is branched into a plurality of laser beams, and the workpiece is irradiated with the plurality of branched laser beams while moving relative to the workpiece. In the laser processing method to be performed, phase type diffractive optical element means is arranged in the optical path before the laser beam is branched to convert the laser beam into a top hat intensity distribution, and the plurality of laser beams after conversion are irradiated to the workpiece The laser beam is split into a plurality of beams and irradiated onto the workpiece so that the respective optical path lengths until they are made are the same.
In this invention, when the laser beam is split into a plurality of laser beams and irradiated while moving the plurality of branched laser beams relative to the workpiece, the phase-type diffraction is performed in the optical path before the splitting of the laser beams. Optical element means is arranged to convert the laser light into a top hat intensity distribution. The converted laser beam is branched into a plurality of laser beams by a half mirror, a reflection mirror, or the like. At this time, the laser light is guided to the workpiece and irradiated so that the respective optical path lengths until the converted laser beams are irradiated onto the workpiece are equal to each other. Accordingly, the substrate can be irradiated with a plurality of laser beams converted into a top hat beam without providing a phase-type diffractive optical element (DOE) for each of the plurality of branched laser beams. I can plan. Further, since the light is branched from one (DOE) light source, the characteristics of the branched laser light can be made uniform relatively easily. .
本発明に係るレーザ加工装置の特徴は、レーザ光を複数のレーザ光に分岐し、分岐された複数のレーザ光を保持手段に保持されたワークに対して相対的に移動させながら照射することによってワークに所定の加工を施すレーザ加工装置において、前記レーザ光の分岐前の光路中に設けられ、前記レーザ光をトップハット強度分布に変換する位相型回折光学素子手段と、前記位相型回折光学素子手段によって変換された複数のレーザ光が前記ワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が同じとなるように前記レーザ光を複数に分岐して前記ワークに照射する分岐手段とを備えたことにある。これは、前記レーザ加工方法の第1の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。 A feature of the laser processing apparatus according to the present invention is that the laser beam is split into a plurality of laser beams, and the plurality of branched laser beams are irradiated while being moved relative to the workpiece held by the holding means. In a laser processing apparatus for performing predetermined processing on a workpiece, phase-type diffractive optical element means provided in an optical path before branching of the laser light and converting the laser light into a top hat intensity distribution, and the phase-type diffractive optical element Branching means for branching the laser beam into a plurality of beams and irradiating the workpiece with the same optical path length until the workpiece is irradiated with a plurality of laser beams converted by the device. is there. This is an invention of a laser processing apparatus corresponding to the first feature of the laser processing method.
本発明に係るソーラパネル製造方法の特徴は、前記レーザ加工方法、又は前記レーザ加工装置を用いて、ソーラパネルを製造することにある。これは、前記レーザ加工方法又は前記レーザ加工装置のいずれかを用いて、ソーラパネルを製造するようにしたものである。 The solar panel manufacturing method according to the present invention is characterized in that a solar panel is manufactured using the laser processing method or the laser processing apparatus. In this method, a solar panel is manufactured using either the laser processing method or the laser processing apparatus.
本発明によれば、レーザ光加工時のタクトタイムを短くし、全体的なスループットを大幅に向上することができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that the tact time at the time of laser beam processing can be shortened and the overall throughput can be greatly improved.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す図である。このレーザ加工装置は、ソーラパネル製造装置のレーザ光加工処理(レーザスクライブ)工程を行なうものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This laser processing apparatus performs a laser beam processing (laser scribing) process of a solar panel manufacturing apparatus.
図1のソーラパネル製造装置は、台座10、XYテーブル20、レーザ発生装置40と、光学系部材50、アライメントカメラ装置60、リニアエンコーダ70、制御装置80及び検出光学系部材等によって構成されている。台座10上には台座10のX軸方向及びY軸方向(XY平面)に沿って駆動制御されるXYテーブル20が設けられている。
The solar panel manufacturing apparatus of FIG. 1 includes a
XYテーブル20は、X方向及びY方向へ移動制御される。なお、XYテーブル20の駆動手段としては、ボールネジやリニアモータ等が用いられるが、これらの図示は省略してある。XYテーブル20の上側にはレーザ加工の対象となるワーク1が保持されている。また、台座10の上には光学系部材を保持しながらY軸方向にスライド駆動されるスライドフレーム30が設けられている。XYテーブル20は、Z軸を回転軸としてθ方向に回転可能に構成されている。なお、スライドフレーム30によりY軸方向の移動量が十分に確保できる場合には、XYテーブル20は、X軸方向の移動だけを行なう構成であってもよい。この場合、XYテーブル20はX軸テーブルの構成でもよい。
The XY table 20 is controlled to move in the X direction and the Y direction. In addition, although a ball screw, a linear motor, etc. are used as a drive means of the XY table 20, these illustration is abbreviate | omitted. On the upper side of the XY table 20, a
スライドフレーム30は、台座10上の四隅に設けられた移動台に取り付けられている。スライドフレーム30は、この移動台によってY方向へ移動制御される。ベース板31と移動台との間には除振部材(図示せず)が設けられている。スライドフレーム30のベース板31には、レーザ発生装置40、光学系部材50及び制御装置80が設置されている。光学系部材50は、ミラーやレンズの組み合わせで構成され、レーザ発生装置40で発生したレーザ光を4系列に分割してXYテーブル20上のワーク1上に導くものである。なお、レーザ光の分割数は4系列に限るものではなく、2系列以上であればよい。
The
アライメントカメラ装置60は、XYテーブル20上であってワーク1の両端部(X軸方向の前後縁部)付近の画像を取得する。このアライメントカメラ装置60で取得された画像は、制御装置80に出力される。制御装置80は、アライメントカメラ装置60からの画像を、ワーク1のIDデータと共にデータベース手段に格納し、これ以降のワーク1のアライメント処理に利用する。
The
リニアエンコーダ70は、XYテーブル20のX軸移動テーブルの側面に設けられたスケール部材と検出部で構成される。リニアエンコーダ70の検出信号は、制御装置80に出力される。制御装置80は、リニアエンコーダ70からの検出信号に基づいてXYテーブル20のX軸方向の移動速度(移動周波数)を検出し、レーザ発生装置40の出力(レーザ周波数)を制御する。
The
光学系部材50は、図示のように、ベース板31の下面側に設けられている。レーザ発生装置40から出射されるレーザ光を光学系部材50に導くためのミラー33,35がベース板31上に設けられている。レーザ発生装置40から出射されたレーザ光は、ミラー33によってミラー35へ向かって反射され、ミラー35は、ミラー33からの反射レーザ光をベース板31に設けられた貫通穴を介して光学系部材50に導く。なお、レーザ光発生装置40から出射されたレーザ光は、ベース板31に設けられた貫通穴から光学系部材50に対して上側から導入されるように構成されれば、どのような構成のものであってもよい。例えば、レーザ発生装置40を貫通穴の上側に設け、貫通穴を介して光学系部材50に直接レーザ光を導くようにしてもよい。
The
図2は、光学系部材50の詳細構成を示す図である。実際の光学系部材50の構成は、複雑であるが、ここでは説明を簡単にするために図示を簡略化して示している。図2は、光学系部材50の内部を図1の−X軸方向から見た図である。図2に示すようにベース板31にはミラー35で反射されたレーザ光を光学系部材50内に導入するための貫通穴37を有する。この貫通穴37の直下には、ガウシアン強度分布のレーザ光をトップハット強度分布のレーザ光に変換する位相型回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)500が設けられている。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the
DOE500によってトップハット強度分布のレーザ光(トップハットビーム)に変換されたレーザ光はハーフミラー511によって反射ビームと透過ビームにそれぞれ分岐され、反射ビームは右方向のハーフミラー512に向かって、透過ビームは下方向の反射ミラー524に向かって進む。ハーフミラー511で反射したビームは、ハーフミラー512によってさらに反射ビームと透過ビームに分岐され、反射ビームは下方向の反射ミラー522に向かって、透過ビームは右方向の反射ミラー521に向かって進む。ハーフミラー512を透過したビームは反射ミラー521によって反射され、下方向の集光レンズ541を介してワーク1に照射される。ハーフミラー512で反射したビームは、反射ミラー522,523によって反射され、下方向の集光レンズ542を介してワーク1に照射される。ハーフミラー511を透過したビームは、反射ミラー524によって反射され、左方向に向かって進む。反射ミラー524で反射したビームは、ハーフミラー513によって反射ビームと透過ビームに分岐され、反射ビームは下方向の反射ミラー526に向かって、透過ビームは左方向の反射ミラー528に向かって進む。ハーフミラー513で反射したビームは、反射ミラー526,527によって反射され、下方向の集光レンズ543を介してワーク1に照射される。ハーフミラー513を透過したビームは反射ミラー528によって反射され、下方向の集光レンズ544を介してワーク1に照射される。
The laser light converted into laser light having a top hat intensity distribution (top hat beam) by the
DOE500によって変換されたトップハットビームは、上述のハーフミラー511〜513及び反射ミラー521〜528によって、透過・反射されて集光レンズ541〜544に導かれる。このとき、DOE500から各集光レンズ541〜544までの光路長は等しくなるように設定されている。すなわち、ハーフミラー511で反射したビームがハーフミラ512を透過して反射ミラー521で反射して集光レンズ541に到達するまでの光路長、ハーフミラー511で反射したビームがハーフミラー512、反射ミーラ522,523でそれぞれ反射して集光レンズ542に到達するまでの光路長、ハーフミラー511を透過したビームが反射ミラー523、ハーフミラー513、反射ミーラ526,527でそれぞれ反射して集光レンズ543に到達するまでの光路長、ハーフミラー511を透過したビームが反射ミラー523で反射してハーフミラー513を透過して反射ミーラ528で反射して集光レンズ544に到達するまでの光路長は、それぞれ等しい距離である。これによって、ビームが分岐される直前にDOE500を配置しても、トップハット強度分布のレーザ光を集光レンズ541〜544に同様に導くことが可能となる。
The top hat beam converted by the
シャッター機構531〜534は、光学系部材50の各集光レンズ541〜544から出射されるレーザ光がワーク1から外れた場合にレーザ光の出射を遮蔽するものである。オートフォーカス用測長システム52,54は、図示していない検出光照射用レーザとオートフォーカス用フォトダイオードとから構成され、検出光照射用レーザから照射された光の中でワーク1の表面から反射した反射光を受光し、その反射光量に応じて光学系部材50内の集光レンズ541〜544を上下に駆動し、ワーク1に対する高さ(集光レンズ541〜544のフォーカス)を調整する。なお、フォーカス調整用駆動機構は図示していない。
The
図3は、検出光学系部材の構成を示す模式図である。検出光学系部材は、図1及び図3に示すように、ビームサンプラ92,93、高速フォトダイオード94及び光軸検査用CCDカメラ96から構成される。ビームサンプラ92,93は、光学系部材50内に導入されるレーザ光の光路中に設けられている。この実施の形態では、レーザ発生装置40と反射ミラー33との間に設けられている。ビームサンプラ92,93はレーザ光の一部(例えば、レーザ光の約1割程度又はそれ以下の光量)をサンプリングして外部に分岐出力する素子である。高速フォトダイオード94は、ビームサンプラ92で分岐出力されたレーザ光の一部(サンプリングビーム)を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置される。高速フォトダイオード94によって検出されたレーザ光の強度に対応した出力信号は、制御手段80に出力される。光軸検査用CCDカメラ96は、ビームサンプラ93で分岐出力されたレーザ光の一部(サンプリングビーム)を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置される。光軸検査用CCDカメラ96によって撮像された映像は、制御手段80に出力される。なお、光軸検査用CCDカメラ96は、高速フォトダイオード94に照射されるレーザ光の位置を示す画像を取り込み、その画像を制御手段80に出力するようにしてもよい。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the detection optical system member. As shown in FIGS. 1 and 3, the detection optical system member includes
制御装置80は、リニアエンコーダ70からの検出信号に基づいてXYテーブル20のX軸方向の移動速度(移動周波数)を検出し、レーザ発生装置40の出力(レーザ周波数)を制御し、高速フォトダイオード94及び光軸検査用CCDカメラ96から出力される信号に基づいてレーザ発生装置40から出射されるレーザ光のパルス抜けを検出したり、レーザ光の光軸ずれ量に基づいてレーザ発生装置40の出射条件を制御したり、光学系部材50内のレーザ光を導入するための反射ミラー33,35の配置等をフィードバック制御する。
The
図4は、制御装置80の処理の詳細を示すブロック図である。制御装置80は、分岐手段81、パルス抜け判定手段82、アラーム発生手段83、基準CCD画像記憶手段84、光軸ずれ量計測手段85及びレーザコントローラ86から構成される。分岐手段81は、リニアエンコーダ70の検出信号(クロックパルス)を分岐して後段のレーザコントローラ86に出力する。
FIG. 4 is a block diagram showing details of processing of the
パルス抜け判定手段82は、高速フォトダイオード94からのレーザ光強度に対応した出力信号(ダイオード出力)と分岐手段81から出力される検出信号(クロックパルス)とを入力し、それに基づいてレーザ光のパルス抜けを判定する。図5は、パルス抜け判定手段82の動作の一例を示す図である。図5において、図5(A)は分岐手段81から出力される検出信号(クロックパルス)の一例、図5(B)は高速フォトダイオード94から出力されるレーザ光強度に対応した出力信号(ダイオード出力)の一例、図5(C)はパルス抜け判定手段82がパルス抜け検出時に出力するアラーム信号の一例をそれぞれ示す。
The pulse missing determination means 82 receives an output signal (diode output) corresponding to the laser light intensity from the high-
図5に示すように、パルス抜け判定手段82は、分岐手段81からのクロックパルスの立ち下がり時点をトリガ信号として、ダイオード出力値が所定のしきい値Th以上であるか否かの判定を行い、ダイオード出力値がしきい値Thよりも小さい場合には、ハイレベル信号をアラーム発生手段83に出力する。アラーム発生手段83は、パルス抜け判定手段82からの信号がローレベルからハイレベルに変化した時点でパルス抜けが発生したことを示すアラームを外部に報知する。アラームの報知は、画像表示、発音等の種々の方法で行なう。アラームの発生によって、オペレータはパルス抜けが発生したことを認識することができる。また、このアラームが頻繁に発生する場合には、レーザ発生装置の性能が劣化したか又は寿命になったことを意味する。
As shown in FIG. 5, the pulse missing determining
基準CCD画像記憶手段84は、図4に示すような基準CCD画像84aを記憶している。この基準CCD画像84aは、光軸検査用CCDカメラ96の受光面の中央にレーザ光が受光した状態の画像を示すものである。光軸検査用CCDカメラ96からは、図4に示すような被検査画像85aが出力される。光軸ずれ量計測手段85は、光軸検査用CCDカメラ96からの被検査画像85aを取り込み、これと基準CCD画像84aとを比較し、光軸のずれ量を計測し、そのずれ量をレーザコントローラ86に出力する。例えば、図4に示す被検査画像85aのような画像が光軸検査用CCDカメラ96から出力された場合には、光軸ずれ量計測手段85は、両者を比較して、X軸及びY軸方向のずれ量を計測し、それをレーザコントローラ86に出力する。レーザコントローラ86は、被検査画像85aと基準CCD画像84aとが一致するように、レーザ光の光軸に関係する装置、すなわちレーザ発生装置40の出射条件や光学系部材50内にレーザ光を導入するための反射ミラー33,35の配置等をフィードバックして調整する。
The reference CCD image storage means 84 stores a
上述の実施の形態では、レーザ光の光軸ずれ及びパルス抜けを検査する場合について説明したが、図6に示すように高速フォトダイオード94からの出力波形に基づいてレーザ光のパルス状態を検査するようにしてもよい。例えば、図6では、レーザ光のパルス幅及びパルス高さを計測し、これらに異常が発生した場合にはアラームを発生するようにしてもよい。なお、レーザ光のパルス幅は、高速フォトダイオード94からの出力波形が所定値以上になっている期間が所定の範囲にある場合を正常とし、この範囲よりも大きかったり小さい場合にはパルス幅異常と判定し、アラームを出力する。また、レーザ光のパルス高さは、高速フォトダイオード94からの出力波形の最大値が許容範囲内に存在する場合を正常とし、この許容範囲よもも大きかったり小さい場合にはパルス高さ異常と判定し、アラームを出力する。このように、レーザ光を常時サンプリングしているので、リアルタイムでパルス幅、パルス高さ(パワー)などのレーザ光の品質を管理することができる。上述のようなパルス抜けが頻発するようになったら、レーザ発生装置40の劣化あるいは寿命と判断できる。
In the above-described embodiment, the case where the optical axis shift and the missing pulse of the laser beam are inspected has been described. However, the pulse state of the laser beam is inspected based on the output waveform from the high-
図7は、図1の光学系部材を下側(ワーク側)から見た図である。図7は、光学系部材50とベース板31の一部を示している。図7(A)は、図1に示す光学系部材50とベース板31との位置関係を示す図であり、図に示すように、光学系部材50の端面(図の上側端部)とベース板31の端面(図の上側端部)とが一致している。図7(B)は、光学系部材50が貫通穴37の中心を回転軸としてベース板31に対して左回りに約30度回転した状態を示す図である。図7(C)は、光学系部材50が貫通穴37の中心を回転軸としてベース板31に対して左回りに約45度回転した状態を示す図である。
FIG. 7 is a view of the optical system member of FIG. 1 viewed from the lower side (workpiece side). FIG. 7 shows a part of the
この実施の形態に係るソーラパネル製造装置においては、光学系部材50がレーザ光の導入穴である貫通穴37の中心を回転軸として、自在に回転可能に構成されている。すなわち、分岐手段である光学系部材50は、図2の反射ミラー35からDOE500を通過してハーフミラー511に向かう垂直レーザ光の進行方向を中心軸として回転制御されている。これによって、レーザ光の分岐方向とレーザ光のワークに対する相対的な移動方向(図7の垂直方向)とのなす角度θを自在に可変制御することができる。なお、光学系部材50の回転駆動手段としては、ボールネジやリニアモータ等の既存の技術が用いられるが、これらの図示は省略する。
In the solar panel manufacturing apparatus according to this embodiment, the
図7に示すように、レーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向(図7の垂直方向)とのなす角度を可変制御した場合でも、レーザ光の相対的な移動方向に対してDOE500は回転しないように構成している。すなわち、DOE500を使用することによって、レーザ光の照射形状は、図7の集光レンズ541〜544内に示したように、点線正方形のような照射形状を示すことになる。従って、光学系部材50の回転制御と共にDOE500を回転させると、集光レンズ541〜544内の点線正方形もその回転量に応じて回転するようになる。この状態でレーザ光を走査照射すると、スクライブ線の両側稜線に正方形の角が位置するようになり、稜線が波打ち形状を示すようになる。そこで、この実施の形態のように、光学系部材50を回転制御しても、DOE500は回転させないような構成とすることで、図7(B)及び図7(C)に示すように、走査方向(図7の垂直方向)と集光レンズ541〜544内の点線正方形の左右両辺とが一致し、スクライブ線の両側稜線を極めて滑らかに形成することができ、また、光学系部材50を回転させてスクライブ線のピッチを適宜制御した場合でも滑らかな稜線のスクライブ線を形成することが可能となる。なお、DOE500は、光学系部材50とは分離した形でベース板31に直結して設けることによって、光学系部材50の回転から独立させることが可能である。
As shown in FIG. 7, even when the angle between the laser beam branching direction and the laser beam scanning direction (vertical direction in FIG. 7) is variably controlled, the
図8は、光学系部材の回転量とスクライブ線のピッチ幅との関係を示す図である。図8(A)は図7(A)に示すように光学系部材50が回転していない状態、図8(B)は図7(B)に示すように光学系部材50が約30度回転した状態、図8(C)は図7(C)に示すように光学系部材50が約45度回転した状態でそれぞれレーザスクライブ加工処理を行なった場合のスクライブ線の状態を示す図である。図8(A)の場合のスクライブ線のピッチをP0とすると、図8(B)の場合のピッチP30はP0×cos30°となり、図8(C)の場合のピッチP45はP0×cos45°となる。このように、この実施の形態に係るソーラパネル製造装置は、光学系部材50の回転角度を適宜調整することによって、スクライブ線のピッチを可変調整することができる。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotation amount of the optical system member and the pitch width of the scribe line. 8A shows a state where the
上述の実施の形態では、パルス抜けの発生だけを見ているが、パルス抜けが発生した箇所の座標データ(位置データ)を取得して記憶することによって、スクライブ線のリペア処理を行なうことが可能となる。
上述の実施の形態では、光軸検査用CCDカメラ96を用いてビームサンプラ93で分岐出力されたレーザ光の一部(サンプリングビーム)を直接受光して、それを画像処理することによって、光軸ずれを検査する場合について説明したが、高速フォトダイオード94の受光面の中央にレーザ光が受光した状態を示す画像を被検査画像として光軸検査用CCDカメラ96あるいは分割型フォトダイオードで取得することによって光軸ずれを検査するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、レーザ光の光軸ずれ及びパルス抜けを検査する場合について説明したが、光軸ずれ、パルス抜け、パルス幅及びパルス高さのそれぞれを適宜組み合わせてレーザ光の状態を検査するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、薄膜の形成されたワーク1の表面からレーザ光を照射して薄膜にスクライブ線(溝)を形成する場合について説明したが、ワーク1の裏面からレーザ光を照射して、ワーク表面の薄膜にスクライブ線を形成するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、ソーラパネル製造装置を例に説明したが、本発明はELパネル製造装置、ELパネル修正装置、FPD修正装置などのレーザ加工を行なう装置にも適用可能である。
In the above-described embodiment, only the occurrence of missing pulses is observed, but by acquiring and storing the coordinate data (position data) of the location where the missing pulses have occurred, it is possible to perform scribe line repair processing. It becomes.
In the above-described embodiment, a part of the laser beam (sampling beam) branched and output by the
In the above-described embodiment, the case of inspecting the optical axis deviation and the missing pulse of the laser beam has been described. However, the state of the laser beam is inspected by appropriately combining the optical axis deviation, the missing pulse, the pulse width, and the pulse height. You may make it do.
In the above-described embodiment, the case where the laser beam is irradiated from the surface of the
In the above-described embodiment, the solar panel manufacturing apparatus has been described as an example. However, the present invention can also be applied to an apparatus that performs laser processing, such as an EL panel manufacturing apparatus, an EL panel correction apparatus, and an FPD correction apparatus.
1…ワーク
10…台座
20…XYテーブル
30…スライドフレーム
31…ベース板
33,35…反射ミラー
37…貫通穴
40…レーザ発生装置
50…光学系部材
500…位相型回折光学素子(DOE)
511〜513…ハーフミラー
521〜528…反射ミラー
531〜534…シャッター機構
541〜544…集光レンズ
52,54…オートフォーカス用測長システム
60…アライメントカメラ装置
70…リニアエンコーダ
80…制御装置
81…分岐手段
82…パルス抜け判定手段
83…アラーム発生手段
84…基準CCD画像記憶手段
85…光軸ずれ量計測手段
86…レーザコントローラ
92,93…ビームサンプラ
94…高速フォトダイオード
96…光軸検査用CCDカメラ
DESCRIPTION OF
511 to 513 ... half mirrors 521 to 528 ... reflection mirrors 531 to 534 ... shutter
Claims (3)
前記レーザ光の分岐前の光路中に位相型回折光学素子手段を配置して前記レーザ光をトップハット強度分布に変換し、変換後の複数のレーザ光が前記ワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が同じとなるように前記レーザ光を複数に分岐して前記ワークに照射することを特徴とするレーザ加工方法。 In a laser processing method for performing predetermined processing on a workpiece by branching a laser beam into a plurality of laser beams and irradiating the plurality of branched laser beams while moving relative to the workpiece,
Phase type diffractive optical element means is arranged in the optical path before the laser beam is branched to convert the laser beam into a top hat intensity distribution, and each of the plurality of laser beams after conversion is irradiated onto the workpiece. A laser processing method, wherein the laser beam is split into a plurality of beams so that the optical path lengths are the same, and the workpiece is irradiated.
前記レーザ光の分岐前の光路中に設けられ、前記レーザ光をトップハット強度分布に変換する位相型回折光学素子手段と、
前記位相型回折光学素子手段によって変換された複数のレーザ光が前記ワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が同じとなるように前記レーザ光を複数に分岐して前記ワークに照射する分岐手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 In a laser processing apparatus for performing predetermined processing on a workpiece by branching a laser beam into a plurality of laser beams and irradiating the plurality of branched laser beams while moving relative to the workpiece held by a holding means ,
Phase-type diffractive optical element means provided in an optical path before branching of the laser light and converting the laser light into a top hat intensity distribution;
Branch means for branching the laser beam into a plurality of beams and irradiating the workpiece with the same optical path length until the workpiece is irradiated with the plurality of laser beams converted by the phase type diffractive optical element device A laser processing apparatus comprising:
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