JP2012119610A - 薄膜太陽電池用溝加工ツール - Google Patents

Abstract

【課題】集積型薄膜太陽電池基板の溝形成時において、溝端部の膜剥離を抑えて高い品質で加工でき、かつ簡単な工程で溝加工を行うことができるようにする。
【解決手段】この溝加工ツール１６は、ホルダ１５に保持され、ホルダ１５とともに集積型薄膜太陽電池基板上をスクライブ予定ラインに沿って相対的に移動させて溝を形成するためのツールである。この溝加工ツール１６は、ホルダ１５に保持されるツール本体２２と、ツール本体２２の先端部に形成された刃先部２４と、を備えている。刃先部２４は、ツール移動方向一端側の先端に、ツール移動方向と交差する方向に延びる刃２５を有し、刃２５は、刃先部２４の底面から視て、ツール移動方向と直交する方向に対してツール移動方向後方に傾斜している。
【選択図】図４

Description

本発明は、溝加工ツール、特に、ホルダに保持され、ホルダとともに集積型薄膜太陽電池基板上をスクライブ予定ラインに沿って相対的に移動させて溝を形成するための溝加工ツールに関する。

集積型薄膜太陽電池を製造する際には、基板上に形成された薄膜をスクライブして除去することによって、絶縁のためのストライプ状の溝が形成される。この溝を形成するためのツールとして、特許文献１に示されるようなツールが用いられている。この特許文献１に示されたツールは、針状又は平たがね状の刃先を有している。そして、このツールを溝形成方向に移動させることによって、ストライプ状の溝が形成される。

この特許文献１に示されたツールでは、刃先が摩耗によって丸くなると、スクライブラインと接する膜の端部付近のめくれが大きくなり、溝の加工品質が低下する。

そこで、特許文献２に示されるようなツール及び製造方法が提供されている。この特許文献２に記載された製造方法では、薄膜にストライプ状の溝を形成するために、溝形成用のツール及び剥離用のツールが用いられる。

溝形成用ツールは、加工時のツール移動方向と直交する工具幅方向の両端に、２つの三角錘状の凸部を有している。そして、この２つの凸部の間には上方に窪む円弧状の凹部が形成されている。また、剥離用ツールは、溝とほぼ同じ幅の平坦な刃先を有している。

そして、溝を形成する場合は、まず溝形成用ツールが溝形成方向に移動させられ、これにより溝の幅方向両端部に相当する箇所に２つのストライプ状の溝が形成される。次に、剥離用ツールが同様に溝形成方向に移動させられ、２つのストライプ状の溝の間に残った薄膜が剥離される。

実開昭６３−１６４３９号公報 特開２００２−３３４９８号公報

文献２で示された溝形成用ツールを用いて溝加工した場合、溝端部の膜剥離が抑えられるが、十分な加工品質の溝が得られるとは言い難い。溝加工時において膜剥離が十分に抑えられない場合は、パターニングラインを正確に形成することができず、太陽電気基板の発電効率が低下するという問題が生じる。

また、特許文献２に示された方法では、まず溝形成用ツールで２つの溝を形成しておき、その後、残った膜を剥離用ツールで剥離するので、溝を形成するために２工程が必要になる。このため加工時間が長くなる。また、溝を形成するために、溝形成用と剥離用の２つのツールが必要になる。

本発明の課題は、溝形成時における溝端部の薄剥離を抑えて、高い品質で加工でき、かつ簡単な工程で溝加工を行うことができる溝加工ツールを得ることにある。

第１発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、ホルダに保持され、ホルダとともに集積型薄膜太陽電池基板上をスクライブ予定ラインに沿って相対的に移動させて溝を形成するためのツールである。この溝加工ツールは、ホルダに保持されるツール本体と、ツール本体の先端部に形成された刃先部と、を備えている。刃先部は、ツール移動方向一端側の先端に、ツール移動方向と交差する方向に延びる刃を有し、刃は、刃先部の底面から視て、第１端から第２端側への少なくとも第１端を含む一部がツール移動方向と直交する方向に対してツール移動方向後方に傾斜している。

この溝加工ツールは、刃先部の刃が、底面から視てツール移動方向に対してツール移動方向後方に傾斜している。したがって、この溝加工ツールを基板に対して相対的に移動させて溝を形成すると、溝の端はエッジにより切断される。このため、溝の端部はより強い剪断力で切断されることになり、溝以外の部分の膜剥離を抑えることができる。しかも、刃が第１端から第２端側に傾斜しているので、溝端部の除去された膜が、刃の傾斜面に沿って溝中央部側にスムーズに排出される。このため、除去された膜が切断性能を悪化させることが抑えられ、安定した高品質の溝加工を行うことができる。さらに、従来方法のように２つのツールを用いる必要がない。

第２発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明の溝加工ツールにおいて、刃先部の刃は、底面から視て第１端から第２端にわたって同じ角度で傾斜している。

この場合は、刃の第１端側で除去された薄膜をスムーズに第２端側に排出することができ、溝の加工品質が安定する。

第３発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明の溝加工ツールにおいて、刃先部の刃は、第１端及び第２端に形成された１対のエッジと、１対のエッジ間に形成され内側に窪む逃げ部と、を有する。

ここでは、1対のエッジによって溝の幅方向両端部が除去されつつ、溝の中央部が逃げ部によって除去される。このように、溝加工ツールを溝形成方向に移動させるだけで、溝の幅方向の両端及び中央部がスクライブされ、１つの工程で溝を加工することができる。また、エッジが摩耗しても、１対のエッジの間に形成された逃げ部が内側に窪んでいるので、刃先全体が丸くなるのを抑えることができる。このため、長期にわたって溝の加工品質を良好にすることができる。

第４発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第３発明の溝加工ツールにおいて、刃先の１対のエッジ及び逃げ部の下端縁を含む面は、加工姿勢において薄膜表面と平行である。

この場合は、第３発明と同様に、ツールを一方向に移動させるだけで、溝の幅方向の両端を高い加工品質で切断することができる。

第５発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明の溝加工ツールにおいて、刃先部はツール移動方向他端側の先端に、ツール移動方向と交差する方向に延びる刃を有している。そして、刃は、刃先部の底面から視て、第１端から第２端側への少なくとも第１端を含む一部がツール移動方向と直交する方向に対してツール移動方向後方に傾斜している。

この場合は、ツールの刃先部において、ツール移動方向の両端に刃が形成されているので、ツール移動方向一端側の刃が摩耗した場合は、ツールの装着方向を変えてツール移動方向他端側の刃を使用することができる。また、刃先部のツール移動方向一端側の刃とツール移動方向他端側の刃の傾斜を逆方向にした場合は、往動時と復動時の両方向の移動時において、加工品質の良い溝を形成することができる。

第６発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第５発明の溝加工ツールにおいて、刃先部のツール移動方向一端側の刃とツール移動方向他端側の刃とは、同じ方向に同じ角度で傾斜している。

この場合は、ツール移動方向一端側の刃が摩耗した場合は、ツールの装着方向を変えてツール移動方向後方他端側の刃を使用することができる。

第７発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第５発明の溝加工ツールにおいて、刃先部のツール移動方向一端側の刃とツール移動方向他端側の刃とは、逆方向に同じ角度で傾斜している。

この場合は、往動時と復動時の両方向の移動時において、加工品質の良い溝を形成することができる。

第８発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明の溝加工ツールにおいて、刃先部は、薄膜上の溝が形成される方向に沿って同じ幅でツール本体の全幅にわたって延びている。

ここでは、刃先部が溝形成方向に沿って同じ幅で延びている。このため、刃先が摩耗しても、修正加工によって逃げ部を形成するだけで、同じツールを使い続けることが可能となる。

第９発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明から第８発明の溝加工ツールにおいて、ツール本体は矩形に形成されている。

本件発明のツールでは、溝加工時におけるツールの姿勢を固定する必要がある。すなわち、例えば、溝の形成される方向に対してツールがホルダに対して傾いて取り付けられた場合は、所望の溝幅でスクライブされなかったり、ツール先端による溝端部の切断性が低下したりする。

以上のような、ツールの取付角度の狂いによって発生する不具合を防止するために、ツール交換時等においては、ツール取付角度の調整作業が必要となる。従来、この調整は、ツールとホルダとをツール角度調整用の別の装置に取り付け、ツールの取付角度を顕微鏡で確認しながら行われる。このような調整作業は非常に面倒であり、長い作業時間を要する。

そこで、この第９発明では、ツール本体を矩形にしている。この場合は、ホルダ側に矩形の溝を形成し、ツール本体をこの矩形の溝に嵌め込むだけで、ツールの取付角度を規制することができる。このため、溝加工ツールをホルダに取り付ける際に、簡単な作業で正確な姿勢で取り付けることができる。

以上のような本発明では、薄膜太陽電池の溝加工において、溝形成時において、特に溝端部の薄剥離を抑えることができる。また、１つのツールで膜を確実に除去でき、かつ常に安定した品質の溝を形成することができる。

本発明の一実施形態が採用されたスクライブ装置の外観斜視図。 第１実施形態によるホルダ組立体の正面図。 図２の側面図。 溝加工ツールの外観斜視図、その一部拡大図、及び底面図。 溝加工の実験例を示す図。 第1実施形態の変形例による溝加工の例を示す図。 第２実施形態の溝加工ツールの底面図。 第３実施形態の溝加工ツールの底面図。 第３実施形態の溝加工ツールが装着される往復ヘッドの正面図。 第４実施形態の溝加工ツールの外観斜視図及びその一部拡大図。

本発明の一実施形態を採用した集積型薄膜太陽電池用スクライブ装置の外観斜視図を図１に示す。

−第１実施形態−
［スクライブ装置の全体構成］
この装置は、太陽電池基板Ｗが載置されるテーブル１と、スクライブヘッド２に設けられたホルダ組立体３と、それぞれ２つのカメラ４及びモニタ５と、を備えている。

テーブル１は水平面内において図１のＹ方向に移動可能である。また、テーブル１は水平面内で任意の角度に回転可能である。

スクライブヘッド２は、移動支持機構６によって、テーブル１の上方においてＸ，Ｙ方向に移動可能である。なお、Ｘ方向は、図１に示すように、水平面内でＹ方向に直交する方向である。移動支持機構６は、１対の支持柱７ａ，７ｂと、１対の支持柱７ａ，７ｂ間にわたって設けられたガイドバー８と、ガイドバー８に形成されたガイド９を駆動するモータ１０と、を有している。スクライブヘッド２は、ガイド９に沿って、前述のようにＸ方向に移動可能である。そして、このスクライブヘッド２には図示しないエアシリンダが設けられており、このエアシリンダによってホルダ組立体３はリニアガイドに沿って上下動が可能である。

２つのカメラ４はそれぞれ台座１２に固定されている。各台座１２は支持台１３に設けられたＸ方向に延びるガイド１４に沿って移動可能である。２つのカメラ４は上下動が可能であり、各カメラ４で撮影された画像が対応するモニタ５に表示される。ここで、太陽電池基板Ｗの表面には位置を特定するためのアライメントマークが設けられている。このアライメントマークを２つのカメラ４で撮影することによって、アライメントマークの位置が特定される。そして、特定されたアライメントマークの位置に基づいて、テーブル１に載置された太陽電池基板Ｗの方向ズレが検出される。

［ホルダ組立体］
ホルダ組立体３は、スクライブヘッド２の一面に固定されている。このホルダ組立体３は、スクライブヘッド２とともにＸ，Ｙ方向に移動可能であり、またスクライブヘッド２に対して上下方向に移動可能である。ホルダ組立体３を取り出して図２及び図３に示す。図２はホルダ組立体３の正面図、図３はその側面図である。

ホルダ組立体３は、スクライブヘッド２に固定されるホルダ１５と、ホルダ１５に保持された溝加工ツール１６と、固定プレート２６と、を備えている。

＜ホルダ＞
ホルダ１５は、プレート状の部材であって、スクライブヘッド２に取り付けられる第１主面１７と、逆側の第２主面１８と、を有している。また、ホルダ１５には、上下に２つの貫通孔１９が形成されており、それぞれの貫通孔１９を貫通する２本のボルト２０によって、ホルダ１５はスクライブヘッド２に固定される。また、ホルダ１５には、下方から上方に向けて所定長さの溝２１が形成されている。溝２１は、第２主面１８に形成されており、所定の深さを有する矩形形状である。また、この溝２１の上部にはストップ面２１ａが形成されている。このストップ面２１ａに溝加工ツール１６の上端面が当接している。これにより、溝加工ツール１６の上方への移動が規制されている。

＜溝加工ツール＞
溝加工ツール１６は、ホルダ１５の矩形溝２１に挿入され、また、前述のように、溝加工ツール１６の上端面が矩形溝２１のストップ面２１ａに当接している。溝加工ツール１６は、超硬合金又は焼結ダイヤモンド等の硬質材料で形成されており、ツール本体２２と、刃先部２４と、から構成されている。

ツール本体２２は、ホルダ１５の矩形溝２１に対応して矩形に形成されている。また、ツール本体２２の下部、すなわち刃先部２４につながる部分は、ツール移動方向（図２の右側）から視て、下方に行くにしたがって先細になる傾斜面となっている。そして、刃先部２４はツール本体２２の先端部にツール本体２２と一体に形成されている。

図４（ａ）〜（ｄ）に刃先部２４の詳細を示す。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）の一部を拡大して示したものであり、図４（ｃ）は刃先部２４を底面側から視た図である。また、図４（ｄ）は加工時のツールの姿勢を拡大して示したものである。

刃先部２４は、底面２４ａと、前面２４ｂ及び後面２４ｃと、対向する第１側面２４ｄ及び第２側面２４ｅと、を有している。

底面２４ａの長手方向の一端部には、底面２４ａに対して所定の角度θ１だけ傾斜する刃先面２５ａが形成されている。この刃先面２５ａは、溝加工ツール１６がヘッドに取り付けられた加工姿勢においては、テーブル１の表面、すなわち基板Ｗの表面と平行になる面である。また、前面２４ｂ及びこの前面２４ｂの先端エッジである刃２５は、ツール移動方向Mと直交する仮想線Nに対してツール移動方向後方に角度αだけ傾斜している。この傾斜角度αは、5°以上35°以下が好ましい。このように前面２４ｂ及び刃２５を傾斜させることによって、刃幅方向（刃先部２４の厚み方向）の両端に１対のエッジ２５ｂ，２５ｃが形成される。そして、一方のエッジ２５ｂは底面側から見て鈍角に形成され、他方のエッジ２５ｃは底面側から見て鋭角に形成される。

ここで、刃先面２５ａ及び前面２４ｂの一例を以下に示す。

刃先面２５ａの長さL：5〜15μｍ
前面２４ｂの高さH：0．5〜0．7mm
なお、これらの数値は一例であって、薄膜の材質やツールの材質等によって様々に変更し得るものである。

以上のような溝加工ツール１６を用いて加工する場合は、図４（ｄ）に示すように、太陽電池基板Ｗに対して刃先部２４の前面２４ｂ及び後面２４ｃが基板表面に対して角度θ２だけ傾斜するようにセットされる。このような姿勢で溝加工ツール１６をセットすることにより、前述のように、加工時には、刃先面２５ａが基板Ｗの表面と平行になる。このような加工姿勢では、刃先面２５ａが基板Ｗの表面に平行になるので、１対のエッジ２５ｂ，２５ｃの下端及び刃２５（前面部２４ｂの先端エッジ）を含む面が基板Ｗの表面と平行になる。

なお、角度θ２としては、65°〜75°が好ましい。溝加工ツール１６をこのような傾斜角度で取り付けて加工することにより、溝形成時に余分な膜が剥離されるのを抑えることができる。

＜固定プレート＞
図２及び図３に示すように、固定プレート２６には、横方向に並ぶ２つの貫通孔２７が形成されている。そして、固定プレート２６は、各貫通孔２７を貫通しホルダ１５の対応するネジ孔２８に螺合する２本のボルト２９によって、ホルダ１５の第２主面１８に固定されている。このようにして、固定プレート２６は、ホルダ１５の矩形溝２１に挿入された溝加工ツール１６の上方のほぼ１／３を覆っている。

また、固定プレート２６には貫通するネジ孔２６ａが形成されている。ネジ孔２６ａは、固定プレート２６がホルダ１５に固定された状態で、溝加工ツール１６に臨むような位置に設けられている。そして、このネジ孔２６ａにネジ部材３０を螺合することで、ネジ部材３０の先端が溝加工ツール１６を矩形溝２１の底面に対して押圧する。これにより、溝加工ツール１６が矩形溝２１から落下するのが防止されている。

＜溝加工ツールの取付＞
基板Ｗの薄膜上に溝を形成する場合は、溝加工ツール１６の刃先面２５ａが、基板Ｗの表面と平行になるようにセットし、溝加工ツール１６を溝形成方向に沿って移動させる。このため、ホルダ１５に対して適切な取付角度で溝加工ツール１６を装着する必要がある。

この実施形態では、ツール本体２２が矩形であり、ホルダ１５に矩形溝２１が形成されているので、矩形のツール本体２２を矩形溝２１に嵌め込むことによって、ホルダ１５に対して溝加工ツール１６を適切な角度に固定することができる。

また、この溝加工ツール１６を含むホルダ組立体３は、太陽電池基板Ｗの表面に対してツール自体が所定の角度（例えば70°）で傾斜するようにセットされる。

［動作］
溝加工ツール１６が以上のような加工姿勢となるようにスクライブヘッド２にセットされる。そして、テーブル１をＹ方向に所定ピッチで移動させるたびに、ホルダ組立体３を下降させ、溝加工ツール１６の刃先２５を太陽電池基板Ｗの表面に押し付ける。そして、ホルダ組立体３をＸ方向に移動させることにより、太陽電池基板Ｗの表面にＸ方向に沿った溝が形成される。

［実験例］
図５（ａ）〜（ｃ）に、本実施形態による溝加工ツールを用いて薄膜を除去した場合のモニタ画像を示している。図５（ａ）は刃２５の傾斜角度α＝0°のツールを用いて、移動速度を100mm/sec、400mmsec、800mm/secで加工したものである。また、図５（ｂ）は刃２５の傾斜角度α＝20°のツールを用いて同様の移動速度で加工したもの、図５（ｃ）は刃２５の傾斜角度α＝30°のツールを用いて同様の移動速度で加工したものである。また、各図において、白く表れている部分は溝加工した部分であり、黒く表れている部分は薄膜が残っている部分である。そして、各溝において、図において上側の端部が、刃先部２４の第２側面２４ｅが接触する部分である。

各図から明らかなように、α＝0°では溝の両端において波状に薄膜が除去されており、溝の加工品質が低下している。一方、α＝20°及び30°では、溝の上側の端部（鋭角に形成されたエッジ２５ｃが接触する部分）は、比較的直線状に加工されており、加工品質が良好である。

以上の実験結果から、以下のことがわかる。

(a) 刃２５をツール移動方向と直交する方向から傾斜させたことにより、鋭角に形成されたナイフエッジによって剪断効果が向上する。

(b) 刃２５のエッジ部分によって除去された膜が、刃２５の傾斜によってスムーズに排出され、除去された膜が加工に与える悪影響を抑えることができる。

［第1実施形態の特徴］
(1) 刃先部２４の刃２５が、底面から視てツール移動方向に対して傾斜している。したがって、この溝加工ツールによって溝を形成すると、溝の幅方向の端はナイフエッジによって剪断効果が向上する。このため、溝端部における溝以外の部分の膜剥離を抑えることができる。

(2) 溝加工時に除去された膜が、刃２５の上方に形成された前面部２４ｂに沿って溝の一端から溝中央部側にスムーズに排出される。このため、除去された膜が切断性能を悪化させることが抑えられ、安定した高品質の溝加工を行うことができる。

(3) 矩形のツール本体２２をホルダ１５の矩形溝２１に挿入し、溝加工ツール１６の取付角度を規制している。このため、非常に簡単な構成で、かつ簡単な取付作業で、溝加工ツール１６をホルダ１５に常に一定の姿勢で取り付けることができる。したがって、このような溝加工ツール１６によって形成される溝の加工品質が安定する。

また、溝加工ツール１６の刃先部２４は、溝が形成される方向に沿って、同じ幅でツール本体２２の全体長さにわたって連続して延びている。このため、刃２５が摩耗しても、刃先の修正加工によって簡単に切断効果を回復させることができ、ツール寿命を長くすることができる。

［第１実施形態の変形例］
ここで、スクライブラインに沿って溝加工を行う場合、（A）溝の一端側における膜剥離が許容できる場合と、（B）溝の両端において膜剥離を抑える必要がある場合と、がある。（A）の場合は、前述のような溝加工ツール１６を用いて溝加工を行うことにより、要望される品質の溝が得られる。一方、（B）の場合は、図４に示した溝加工ツールでは満足する品質の溝を得ることができない。

そこで、（B）の場合は、図６に示す構成によって、要望される品質の膜を得ることができる。すなわち、刃先部の刃の傾斜角度が逆である１対の溝加工ツールを用いて溝加工を行えばよい。なお、図６に示す２つの溝加工ツールは、刃先部を底面側から視た形状のみを模式的に示したものである。

ここでは、第１実施形態と同様の第１溝加工ツール１６と、この第１溝加工ツール１６とは刃の角度が逆である第２溝加工ツール１６’が用いられる。また、ホルダに対してこれらの２つの溝加工ツール１６，１６’が固定される。この場合、一方の溝加工ツール１６又は１６’が他方の溝加工ツールよりツール移動方向上流側に配置されている。

このような溝加工ツール１６，１６’を用いることにより、溝の両端部の加工品質を良好にすることができる。

−第２実施形態−
第１実施形態では、刃先部２４のツール移動方向一端側にのみ刃２５を設けたが、図７（ａ）（ｂ）に示すように、刃先部３４，３４’のツール移動方向両端側に刃を設けてもよい。なお、図７（ａ）（ｂ）は刃先部３４を底面側から視た図である。

具体的には、図７（ａ）に示す刃先部３４は、第１実施形態と同様に、底面３４ａと、前面３４ｂ及び後面３４ｃと、対向する第１側面３４ｄ及び第２側面３４ｅと、を有している。そして、刃先部３４の前面３４ｂ及び後面３４ｃのそれぞれの下端には、ツールの移動方向Mと交差する方向に延びる刃３５ａ，３５ｂを有している。刃先部３４の刃３５ａ，３５ｂは、ツール移動方向Mと直交する方向に対して同じ方向に同じ角度だけ傾斜している。

図７（ｂ）に示した刃先部３４’も、ほぼ同様の構成である。すなわち、底面３４ａ’と、前面３４ｂ’及び後面３４ｃ’と、対向する第１側面３４ｄ’及び第２側面３４ｅ’と、を有している。そして、前面３４ｂ’及び後面３４ｃ’のそれぞれの下端には刃３５ａ’３５ｂ’を有している。また、この図７（ｂ）に示す刃先部３４’では、刃３５ａ’３５ｂ’は、刃３５ａ，３５ｂとは逆方向に同じ角度だけ傾斜している。

以上のような刃先部３４，３４’を有する溝加工ツールを用いることにより、一方の刃３５ａ，３５ａ’が摩耗したときに、各溝加工ツールの取付方向を逆にして、他方の刃３５ｂ，３５ｂ’によって加工を続けることができる。

−第３実施形態−
［溝加工ツール］
図８（ａ）（ｂ）に、第３実施形態による往復ヘッド用の溝加工ツールを示している。なお、図８（ａ）（ｂ）は刃先部を底面側から視た図である。

ここで、「往復ヘッド用の溝加工ツール」とは、往復移動時の往動時及び復動時の両方向の移動時に溝の一端部を加工できるようにしたツールである。

より詳細には、一方のツールの刃先部４４は、底面４４ａと、前面４４ｂ及び後面４４ｃと、対向する第１側面４４ｄ及び第２側面４４ｅと、を有している。そして、刃先部４４の前面４４ｂ及び後面４４ｃのそれぞれの下端には、ツールの移動方向Mと交差する方向に延びる刃４５ａ，４５ｂを有している。刃先部４４の刃４５ａ，４５ｂは、ツール移動方向Mと直交する方向に対して互いに逆方向に同じ角度だけ傾斜している。

このような刃先部４４を有する溝加工ツールを用いて溝加工する場合は、まず、往復移動時の往動時には、一方の刃４５ａによって溝が加工される。このとき、溝の一端部が刃４５ａのエッジ部分によって切断されるので、溝の一端部の加工品質を良好にすることができる。また、復動時には、溝加工ツールが装着されたヘッドの位置が移動され、先に加工された溝に隣接する溝の一端部が、刃４５ｂによって溝が加工される。このとき、先の加工と同様に、溝の一端部が刃４５ｂのエッジ部分によって切断されるので、溝の一端部の加工品質を良好にすることができる。

なお、他方の溝加工ツールの刃先部４４’についても同様の構成であり、一方のツールの刃先部４４とは、刃４５ａ’，４５ｂ’の傾斜する方向のみが異なっている。

［往復ヘッド］
ここで、前述のように、加工時には、ツール自体を基板表面に対して傾斜させてセットする必要がある。そこで、図８（ａ）（ｂ）に示すようなツールが装着されるヘッドは、ツールを揺動自在に支持し、往動時と復動時とでツールの傾斜角度を切り替える必要がある。

以上のようなヘッドの構造を図９に示す。この往復ヘッド１０３は、板状のベース１１６と、ホルダ１１７と、揺動部材１１８と、エアシリンダ１１９と、を有している。

ホルダ１１７は、図示しないレールを介して、ベース１１６に対して上下方向にスライド自在に支持されている。ホルダ１１７は、ホルダ本体１２２と、ホルダ本体１２２の表面に固定された支持部材１２３と、を有している。ホルダ本体１２２は、板状に形成され、上部に開口１２２ａを有している。支持部材１２３は横方向に長い矩形状の部材であり、内部に揺動部材１１８が挿通する貫通孔１２３ａが形成されている。

揺動部材１１８は、下部のツール装着部１２４と、ツール装着部１２４から上方に延びて形成された延長部１２５と、を有している。ツール装着部１２４には溝が形成され、この溝にツールが挿入され、さらに固定プレート１２４ａによってツールが溝内に固定されている。延長部１２５の下部には水平方向で、溝形成方向と直交する方向に貫通する孔１２５ａが形成されている。そして、この孔１２５ａを貫通するピン１２６を中心に揺動部材１１８は揺動自在となっている。延長部１２５の上端部１２５ｂの左右両側には、１対の規制部材１２７ａ，１２７ｂが設けられている。各規制部材１２７ａ，１２７ｂは、ホルダ本体１２２に固定されたストッパとしての筒状部材と、筒状部材の内部に挿入されたスプリングと、を有している。そして、各スプリングの先端が延長部１２５の上端部１２５ｂに当接することにより、揺動部材１１８は図９に示すような中立位置に維持されている。また、揺動部材１１８が揺動していずれかのスプリングを押し、延長部１２５の上端部１２５ｂが筒状部材に当接することにより、揺動角度が規制されるようになっている。

エアシリンダ１１９はシリンダ支持部材１３０の上面に固定されている。シリンダ支持部材１３０は、ホルダ１１７の上部に配置され、ベース１１６に固定されている。シリンダ支持部材１３０には上下方向に貫通する孔が形成されており、エアシリンダ１１９のピストンロッド（図示せず）がこの貫通孔を貫通し、ロッド先端がホルダ１１７に連結されている。

また、ベース１１６の上部にはスプリング支持部材１３１が設けられている。スプリング支持部材１３１とホルダ１１７との間にはスプリング１３２が設けられており、このスプリング１３２によってホルダ１１７は上方に付勢されている。このスプリング１３２によって、ホルダ１１７の自重をほぼキャンセルすることができる。

ホルダ１１７の左右両側には、１対のエア供給部１３４ａ，１３４ｂが設けられている。１対のエア供給部１３４ａ，１３４ｂはともに同じ構成であり、それぞれジョイント１３５とエアノズル１３６とを有している。

［溝加工動作］
以上のような装置を用いて溝加工を行う場合は、エアシリンダ１１９を駆動してホルダ１１７及び揺動部材１１８を下降させて、ツールの先端を薄膜に当てる。このときの、ツールの薄膜に対する加圧力は、エアシリンダ１１９に供給されるエア圧によって調整される。

次にヘッド１０３をスクライブ予定ラインに沿って移動させる。往動時は、ツールの刃と基板上の薄膜との接触抵抗によって、揺動部材１１８はピン１２６を中心に時計回りに揺動する。この揺動は、揺動部材１１８の上端部１２５ｂが右側の規制部材１２７ａに当接することによって規制される。したがって、ツールは所定の角度傾斜した姿勢で移動され、溝が形成される。

この後、ヘッド１０３を基板に対して相対的に移動させ、ツールを次に下降すべきスクライブ予定ライン上に移動させる。そして、前記同様に、ツールを基板上の薄膜に押し付けて、前記とは逆方向にヘッド１０３を移動させる。

この復動時においては、ツールの刃と基板上の薄膜との接触抵抗によって、揺動部材１１８はピン１２６を中心に反時計回りに揺動する。この揺動は、揺動部材１１８の上端部１２５ｂが左側の規制部材１２７ｂに当接することによって規制される。したがって、ツール２は往動時とは逆に傾斜した姿勢で移動され、溝が形成される。

以上のような動作によって、ツールの往復移動時に溝加工を行うことができる。なお、往復ヘッドにおいて、揺動部材１１８の揺動角度を切り替えるためのエアリンダ等のアクチュエータを設けてもよい。

−第４実施形態−
図６に示した第１実施形態の変形例では、２つの溝加工ツールを用いて溝の両端部をそれぞれのツールのエッジ部分で加工するようにしたが、１つの溝加工ツールによって溝の両端部をツールのエッジ部分で加工するようにしてもよい。この場合の溝加工ツールを図１０に示している。この第４実施形態の溝加工ツールは、刃先部の形状のみが第１実施形態と異なっている。

図１０に示す溝加工ツール２１６の刃先部２２４は、底面２２４ａと、前面２２４ｂ及び後面２２４ｃと、第１側面２２４ｄ及び第２側面２２４ｅと、を有している。

底面２２４ａは長方形に形成されている。後面２２４ｃは、底面２２４ａと直交して上方に延び、ツール本体２２２の面と同一平面である。第１及び第２側面２２４ｄ，２２４ｅは、底面２２４ａの長辺から底面２２４ａと直交して上方に延び、互いに平行に形成されている。なお、ツール本体２２２の下部において第１及び第２側面２２４ｄ，２２４ｅにつながる部分は、第１実施形態と同様に、下方に行くにしたがって先細になる傾斜面となっている。

また、溝加工ツール２１６の刃先部２２４は、溝が形成される方向に沿って、同じ幅でツール本体２２２の全体長さにわたって連続して延びている。

以上のような刃先部２２４において、底面２２４ａと前面２２４ｂの下端部分との角部に、刃２２５が形成されている。この刃２２５について、以下に詳細に説明する。なお、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の一部を拡大して示したものであり、図１０（ｃ）は加工時のツールの姿勢を拡大して示したものである。

底面２２４ａの長手方向の一端部には、底面２２４ａに対して所定の角度θ１だけ傾斜する刃先面２２５ａが形成されている。この刃先面２２５ａは、この溝加工ツール２１６がヘッドに取り付けられた加工姿勢においては、テーブル１の表面、すなわち基板Ｗの表面と平行になる面である。また、前面２２４ｂ及びこの前面２２４ｂの先端エッジである刃２２５は、内側に向かって窪む曲面部となっている。この曲面部を形成することによって、刃幅方向（刃先部２２４の厚み方向）の両端に１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃが形成され、１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃの間に内側に窪む逃げ部（前面２２４ｄ）が形成される。

ここで、刃２２５の一例を以下に示す。

刃先面２２５ａの長さL：5〜15μｍ
前面（刃及び逃げ部）の高さH：0．5〜0．7mm
前面（曲面部＝逃げ部）の深さD：3〜5μｍ
なお、これらの数値は一例であって、薄膜の材質やツールの材質等によって様々に変更し得るものである。

以上のような溝加工ツール２１６を用いて加工する場合は、図１０（ｃ）に示すように、太陽電池基板Ｗに対して刃先部２２４の前面２２４ｂ及び後面２２４ｃが基板表面に対して角度θ２だけ傾斜するようにセットされる。このような姿勢で溝加工ツール２１６をセットすることにより、前述のように、加工時には、刃先面２２５ａが基板Ｗの表面と平行になる。このような加工姿勢では、刃先面２２５ａが基板Ｗの表面に平行になるので、刃２２５を構成する１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃ及び刃２２５（前面２２４ｂの先端エッジ）を含む面が基板Ｗの表面と平行になる。

なお、角度θ２としては、65°〜75°が好ましい。溝加工ツール２１６をこのような傾斜角度で取り付けて加工することにより、溝形成時に余分な膜が剥離されるのを抑えることができる。

［第４実施形態の特徴］
本実施形態では、１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃ及び刃２２５が基板表面と平行になるような加工姿勢で薄膜がスクライブされる。このため、１つの工程で、溝端部付近に膜の剥がれやめくれが少ない加工品質の良い溝を形成することができる。また、１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃ及び逃げ部の存在によって、エッジ２２５ｂ，２２５ｃが摩耗しても刃先全体が丸くなりにくいので、長期にわたって安定した品質の溝を形成することができる。

［第４実施形態の変形例］
前記実施形態では、刃の部分が底面から視てＵ字形状に形成されていたが、底面から視てＶ字形状に形成しても同様の効果が得られる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

(a) 前記各実施形態では、ツール本体の全体を矩形にしたが、ツール本体を丸棒によって形成しても良い。この場合も、刃先部及び刃先については、前記実施形態と同様に形成すれば、前記実施形態と同様に、１つの工程で加工品質の良い溝を形成することができる。また、長期にわたって安定した品質の溝を形成することができる。

(b) 刃先の具体的実施例は前記例に限定されるものではなく、薄膜の材質やツール材質等の仕様に応じて種々の変形が可能である。

１５，１１７ ホルダ
１６，１６’，２１６ 溝加工ツール
２２，２２２ ツール本体
２４，３４，３４’，４４，４４’，２２４ 刃先部
２５，３５ａ，３５ｂ，３５ａ’３５ｂ’，４５ａ，４５ｂ，４５ａ’，４５ｂ’，２２５ 刃

本発明は、溝加工ツール、特に、ホルダに保持され、ホルダとともに集積型薄膜太陽電池基板上をスクライブ予定ラインに沿って相対的に移動させて溝を形成するための溝加工ツールに関する。

集積型薄膜太陽電池を製造する際には、基板上に形成された薄膜をスクライブして除去することによって、絶縁のためのストライプ状の溝が形成される。この溝を形成するためのツールとして、特許文献１に示されるようなツールが用いられている。この特許文献１に示されたツールは、針状又は平たがね状の刃先を有している。そして、このツールを溝形成方向に移動させることによって、ストライプ状の溝が形成される。

この特許文献１に示されたツールでは、刃先が摩耗によって丸くなると、スクライブラインと接する膜の端部付近のめくれが大きくなり、溝の加工品質が低下する。

そこで、特許文献２に示されるようなツール及び製造方法が提供されている。この特許文献２に記載された製造方法では、薄膜にストライプ状の溝を形成するために、溝形成用のツール及び剥離用のツールが用いられる。

溝形成用ツールは、加工時のツール移動方向と直交する工具幅方向の両端に、２つの三角錘状の凸部を有している。そして、この２つの凸部の間には上方に窪む円弧状の凹部が形成されている。また、剥離用ツールは、溝とほぼ同じ幅の平坦な刃先を有している。

そして、溝を形成する場合は、まず溝形成用ツールが溝形成方向に移動させられ、これにより溝の幅方向両端部に相当する箇所に２つのストライプ状の溝が形成される。次に、剥離用ツールが同様に溝形成方向に移動させられ、２つのストライプ状の溝の間に残った薄膜が剥離される。

実開昭６３−１６４３９号公報 特開２００２−３３４９８号公報

文献２で示された溝形成用ツールを用いて溝加工した場合、溝端部の膜剥離が抑えられるが、十分な加工品質の溝が得られるとは言い難い。溝加工時において膜剥離が十分に抑えられない場合は、パターニングラインを正確に形成することができず、太陽電気基板の発電効率が低下するという問題が生じる。

また、特許文献２に示された方法では、まず溝形成用ツールで２つの溝を形成しておき、その後、残った膜を剥離用ツールで剥離するので、溝を形成するために２工程が必要になる。このため加工時間が長くなる。また、溝を形成するために、溝形成用と剥離用の２つのツールが必要になる。

本発明の課題は、溝形成時における溝端部の膜剥離を抑えて、高い品質で加工でき、かつ簡単な工程で溝加工を行うことができる溝加工ツールを得ることにある。

第１発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、ホルダに保持され、ホルダとともに集積型薄膜太陽電池基板上をスクライブ予定ラインに沿って相対的に移動させて溝を形成するためのツールである。この溝加工ツールは、ホルダに保持されるツール本体と、ツール本体の先端部に形成された刃先部と、を備えている。刃先部は、ツール移動方向一端側の先端に、ツール移動方向と交差する方向に延びる刃を有し、刃は、刃先部の底面から視て、第１端から第２端側への少なくとも第１端を含む一部がツール移動方向と直交する方向に対してツール移動方向後方に傾斜している。

この溝加工ツールは、刃先部の刃が、底面から視てツール移動方向に対してツール移動方向後方に傾斜している。したがって、この溝加工ツールを基板に対して相対的に移動させて溝を形成すると、溝の端はエッジにより切断される。このため、溝の端部はより強い剪断力で切断されることになり、溝以外の部分の膜剥離を抑えることができる。しかも、刃が第１端から第２端側に傾斜しているので、溝端部の除去された膜が、刃の傾斜面に沿って溝中央部側にスムーズに排出される。このため、除去された膜が切断性能を悪化させることが抑えられ、安定した高品質の溝加工を行うことができる。さらに、従来方法のように２つのツールを用いる必要がない。

第２発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明の溝加工ツールにおいて、刃先部の刃は、底面から視て第１端から第２端にわたって同じ角度で傾斜している。

この場合は、刃の第１端側で除去された薄膜をスムーズに第２端側に排出することができ、溝の加工品質が安定する。

第３発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明の溝加工ツールにおいて、刃先部の刃は、第１端及び第２端に形成された１対のエッジと、１対のエッジ間に形成され内側に窪む逃げ部と、を有する。

ここでは、1対のエッジによって溝の幅方向両端部が除去されつつ、溝の中央部が逃げ部によって除去される。このように、溝加工ツールを溝形成方向に移動させるだけで、溝の幅方向の両端及び中央部がスクライブされ、１つの工程で溝を加工することができる。また、エッジが摩耗しても、１対のエッジの間に形成された逃げ部が内側に窪んでいるので、刃先全体が丸くなるのを抑えることができる。このため、長期にわたって溝の加工品質を良好にすることができる。

第４発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第３発明の溝加工ツールにおいて、刃先の１対のエッジ及び逃げ部の下端縁を含む面は、加工姿勢において薄膜表面と平行である。

この場合は、第３発明と同様に、ツールを一方向に移動させるだけで、溝の幅方向の両端を高い加工品質で切断することができる。

第５発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明の溝加工ツールにおいて、刃先部はツール移動方向他端側の先端に、ツール移動方向と交差する方向に延びる刃を有している。そして、刃は、刃先部の底面から視て、第１端から第２端側への少なくとも第１端を含む一部がツール移動方向と直交する方向に対してツール移動方向後方に傾斜している。

この場合は、ツールの刃先部において、ツール移動方向の両端に刃が形成されているので、ツール移動方向一端側の刃が摩耗した場合は、ツールの装着方向を変えてツール移動方向他端側の刃を使用することができる。また、刃先部のツール移動方向一端側の刃とツール移動方向他端側の刃の傾斜を逆方向にした場合は、往動時と復動時の両方向の移動時において、加工品質の良い溝を形成することができる。

第６発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第５発明の溝加工ツールにおいて、刃先部のツール移動方向一端側の刃とツール移動方向他端側の刃とは、同じ方向に同じ角度で傾斜している。

この場合は、ツール移動方向一端側の刃が摩耗した場合は、ツールの装着方向を変えてツール移動方向後方他端側の刃を使用することができる。

第７発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第５発明の溝加工ツールにおいて、刃先部のツール移動方向一端側の刃とツール移動方向他端側の刃とは、逆方向に同じ角度で傾斜している。

この場合は、往動時と復動時の両方向の移動時において、加工品質の良い溝を形成することができる。

第８発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明の溝加工ツールにおいて、刃先部は、薄膜上の溝が形成される方向に沿って同じ幅でツール本体の全幅にわたって延びている。

ここでは、刃先部が溝形成方向に沿って同じ幅で延びている。このため、刃先が摩耗しても、修正加工によって逃げ部を形成するだけで、同じツールを使い続けることが可能となる。

第９発明に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、第１発明から第８発明の溝加工ツールにおいて、ツール本体は矩形に形成されている。

本件発明のツールでは、溝加工時におけるツールの姿勢を固定する必要がある。すなわち、例えば、溝の形成される方向に対してツールがホルダに対して傾いて取り付けられた場合は、所望の溝幅でスクライブされなかったり、ツール先端による溝端部の切断性が低下したりする。

以上のような、ツールの取付角度の狂いによって発生する不具合を防止するために、ツール交換時等においては、ツール取付角度の調整作業が必要となる。従来、この調整は、ツールとホルダとをツール角度調整用の別の装置に取り付け、ツールの取付角度を顕微鏡で確認しながら行われる。このような調整作業は非常に面倒であり、長い作業時間を要する。

そこで、この第９発明では、ツール本体を矩形にしている。この場合は、ホルダ側に矩形の溝を形成し、ツール本体をこの矩形の溝に嵌め込むだけで、ツールの取付角度を規制することができる。このため、溝加工ツールをホルダに取り付ける際に、簡単な作業で正確な姿勢で取り付けることができる。

以上のような本発明では、薄膜太陽電池の溝加工において、溝形成時において、特に溝端部の膜剥離を抑えることができる。また、１つのツールで膜を確実に除去でき、かつ常に安定した品質の溝を形成することができる。

本発明の一実施形態が採用されたスクライブ装置の外観斜視図。 第１実施形態によるホルダ組立体の正面図。 図２の側面図。 溝加工ツールの外観斜視図、その一部拡大図、及び底面図。 溝加工の実験例を示す図。 第1実施形態の変形例による溝加工の例を示す図。 第２実施形態の溝加工ツールの底面図。 第３実施形態の溝加工ツールの底面図。 第３実施形態の溝加工ツールが装着される往復ヘッドの正面図。 第４実施形態の溝加工ツールの外観斜視図及びその一部拡大図。

本発明の一実施形態を採用した集積型薄膜太陽電池用スクライブ装置の外観斜視図を図１に示す。

−第１実施形態−
［スクライブ装置の全体構成］
この装置は、太陽電池基板Ｗが載置されるテーブル１と、スクライブヘッド２に設けられたホルダ組立体３と、それぞれ２つのカメラ４及びモニタ５と、を備えている。

テーブル１は水平面内において図１のＹ方向に移動可能である。また、テーブル１は水平面内で任意の角度に回転可能である。

スクライブヘッド２は、移動支持機構６によって、テーブル１の上方においてＸ，Ｙ方向に移動可能である。なお、Ｘ方向は、図１に示すように、水平面内でＹ方向に直交する方向である。移動支持機構６は、１対の支持柱７ａ，７ｂと、１対の支持柱７ａ，７ｂ間にわたって設けられたガイドバー８と、ガイドバー８に形成されたガイド９を駆動するモータ１０と、を有している。スクライブヘッド２は、ガイド９に沿って、前述のようにＸ方向に移動可能である。そして、このスクライブヘッド２には図示しないエアシリンダが設けられており、このエアシリンダによってホルダ組立体３はリニアガイドに沿って上下動が可能である。

２つのカメラ４はそれぞれ台座１２に固定されている。各台座１２は支持台１３に設けられたＸ方向に延びるガイド１４に沿って移動可能である。２つのカメラ４は上下動が可能であり、各カメラ４で撮影された画像が対応するモニタ５に表示される。ここで、太陽電池基板Ｗの表面には位置を特定するためのアライメントマークが設けられている。このアライメントマークを２つのカメラ４で撮影することによって、アライメントマークの位置が特定される。そして、特定されたアライメントマークの位置に基づいて、テーブル１に載置された太陽電池基板Ｗの方向ズレが検出される。

［ホルダ組立体］
ホルダ組立体３は、スクライブヘッド２の一面に固定されている。このホルダ組立体３は、スクライブヘッド２とともにＸ，Ｙ方向に移動可能であり、またスクライブヘッド２に対して上下方向に移動可能である。ホルダ組立体３を取り出して図２及び図３に示す。図２はホルダ組立体３の正面図、図３はその側面図である。

ホルダ組立体３は、スクライブヘッド２に固定されるホルダ１５と、ホルダ１５に保持された溝加工ツール１６と、固定プレート２６と、を備えている。

＜ホルダ＞
ホルダ１５は、プレート状の部材であって、スクライブヘッド２に取り付けられる第１主面１７と、逆側の第２主面１８と、を有している。また、ホルダ１５には、上下に２つの貫通孔１９が形成されており、それぞれの貫通孔１９を貫通する２本のボルト２０によって、ホルダ１５はスクライブヘッド２に固定される。また、ホルダ１５には、下方から上方に向けて所定長さの溝２１が形成されている。溝２１は、第２主面１８に形成されており、所定の深さを有する矩形形状である。また、この溝２１の上部にはストップ面２１ａが形成されている。このストップ面２１ａに溝加工ツール１６の上端面が当接している。これにより、溝加工ツール１６の上方への移動が規制されている。

＜溝加工ツール＞
溝加工ツール１６は、ホルダ１５の矩形溝２１に挿入され、また、前述のように、溝加工ツール１６の上端面が矩形溝２１のストップ面２１ａに当接している。溝加工ツール１６は、超硬合金又は焼結ダイヤモンド等の硬質材料で形成されており、ツール本体２２と、刃先部２４と、から構成されている。

ツール本体２２は、ホルダ１５の矩形溝２１に対応して矩形に形成されている。また、ツール本体２２の下部、すなわち刃先部２４につながる部分は、ツール移動方向（図２の右側）から視て、下方に行くにしたがって先細になる傾斜面となっている。そして、刃先部２４はツール本体２２の先端部にツール本体２２と一体に形成されている。

図４（ａ）〜（ｄ）に刃先部２４の詳細を示す。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）の一部を拡大して示したものであり、図４（ｃ）は刃先部２４を底面側から視た図である。また、図４（ｄ）は加工時のツールの姿勢を拡大して示したものである。

刃先部２４は、底面２４ａと、前面２４ｂ及び後面２４ｃと、対向する第１側面２４ｄ及び第２側面２４ｅと、を有している。

底面２４ａの長手方向の一端部には、底面２４ａに対して所定の角度θ１だけ傾斜する刃先面２５ａが形成されている。この刃先面２５ａは、溝加工ツール１６がヘッドに取り付けられた加工姿勢においては、テーブル１の表面、すなわち基板Ｗの表面と平行になる面である。また、前面２４ｂ及びこの前面２４ｂの先端エッジである刃２５は、ツール移動方向Mと直交する仮想線Nに対してツール移動方向後方に角度αだけ傾斜している。この傾斜角度αは、5°以上35°以下が好ましい。このように前面２４ｂ及び刃２５を傾斜させることによって、刃幅方向（刃先部２４の厚み方向）の両端に１対のエッジ２５ｂ，２５ｃが形成される。そして、一方のエッジ２５ｂは底面側から見て鈍角に形成され、他方のエッジ２５ｃは底面側から見て鋭角に形成される。

ここで、刃先面２５ａ及び前面２４ｂの一例を以下に示す。

刃先面２５ａの長さL：5〜15μｍ
前面２４ｂの高さH：0．5〜0．7mm
なお、これらの数値は一例であって、薄膜の材質やツールの材質等によって様々に変更し得るものである。

以上のような溝加工ツール１６を用いて加工する場合は、図４（ｄ）に示すように、太陽電池基板Ｗに対して刃先部２４の前面２４ｂ及び後面２４ｃが基板表面に対して角度θ２だけ傾斜するようにセットされる。このような姿勢で溝加工ツール１６をセットすることにより、前述のように、加工時には、刃先面２５ａが基板Ｗの表面と平行になる。このような加工姿勢では、刃先面２５ａが基板Ｗの表面に平行になるので、１対のエッジ２５ｂ，２５ｃの下端及び刃２５（前面部２４ｂの先端エッジ）を含む面が基板Ｗの表面と平行になる。

なお、角度θ２としては、65°〜75°が好ましい。溝加工ツール１６をこのような傾斜角度で取り付けて加工することにより、溝形成時に余分な膜が剥離されるのを抑えることができる。

＜固定プレート＞
図２及び図３に示すように、固定プレート２６には、横方向に並ぶ２つの貫通孔２７が形成されている。そして、固定プレート２６は、各貫通孔２７を貫通しホルダ１５の対応するネジ孔２８に螺合する２本のボルト２９によって、ホルダ１５の第２主面１８に固定されている。このようにして、固定プレート２６は、ホルダ１５の矩形溝２１に挿入された溝加工ツール１６の上方のほぼ１／３を覆っている。

また、固定プレート２６には貫通するネジ孔２６ａが形成されている。ネジ孔２６ａは、固定プレート２６がホルダ１５に固定された状態で、溝加工ツール１６に臨むような位置に設けられている。そして、このネジ孔２６ａにネジ部材３０を螺合することで、ネジ部材３０の先端が溝加工ツール１６を矩形溝２１の底面に対して押圧する。これにより、溝加工ツール１６が矩形溝２１から落下するのが防止されている。

＜溝加工ツールの取付＞
基板Ｗの薄膜上に溝を形成する場合は、溝加工ツール１６の刃先面２５ａが、基板Ｗの表面と平行になるようにセットし、溝加工ツール１６を溝形成方向に沿って移動させる。このため、ホルダ１５に対して適切な取付角度で溝加工ツール１６を装着する必要がある。

この実施形態では、ツール本体２２が矩形であり、ホルダ１５に矩形溝２１が形成されているので、矩形のツール本体２２を矩形溝２１に嵌め込むことによって、ホルダ１５に対して溝加工ツール１６を適切な角度に固定することができる。

また、この溝加工ツール１６を含むホルダ組立体３は、太陽電池基板Ｗの表面に対してツール自体が所定の角度（例えば70°）で傾斜するようにセットされる。

［動作］
溝加工ツール１６が以上のような加工姿勢となるようにスクライブヘッド２にセットされる。そして、テーブル１をＹ方向に所定ピッチで移動させるたびに、ホルダ組立体３を下降させ、溝加工ツール１６の刃先２５を太陽電池基板Ｗの表面に押し付ける。そして、ホルダ組立体３をＸ方向に移動させることにより、太陽電池基板Ｗの表面にＸ方向に沿った溝が形成される。

［実験例］
図５（ａ）〜（ｃ）に、本実施形態による溝加工ツールを用いて薄膜を除去した場合のモニタ画像を示している。図５（ａ）は刃２５の傾斜角度α＝0°のツールを用いて、移動速度を100mm/sec、400mm/sec、800mm/secで加工したものである。また、図５（ｂ）は刃２５の傾斜角度α＝20°のツールを用いて同様の移動速度で加工したもの、図５（ｃ）は刃２５の傾斜角度α＝30°のツールを用いて同様の移動速度で加工したものである。また、各図において、白く表れている部分は溝加工した部分であり、黒く表れている部分は薄膜が残っている部分である。そして、各溝において、図において上側の端部が、刃先部２４の第２側面２４ｅが接触する部分である。

各図から明らかなように、α＝0°では溝の両端において波状に薄膜が除去されており、溝の加工品質が低下している。一方、α＝20°及び30°では、溝の上側の端部（鋭角に形成されたエッジ２５ｃが接触する部分）は、比較的直線状に加工されており、加工品質が良好である。

以上の実験結果から、以下のことがわかる。

(a) 刃２５をツール移動方向と直交する方向から傾斜させたことにより、鋭角に形成されたナイフエッジによって剪断効果が向上する。

(b) 刃２５のエッジ部分によって除去された膜が、刃２５の傾斜によってスムーズに排出され、除去された膜が加工に与える悪影響を抑えることができる。

［第1実施形態の特徴］
(1) 刃先部２４の刃２５が、底面から視てツール移動方向に対して傾斜している。したがって、この溝加工ツールによって溝を形成すると、溝の幅方向の端はナイフエッジによって剪断効果が向上する。このため、溝端部における溝以外の部分の膜剥離を抑えることができる。

(2) 溝加工時に除去された膜が、刃２５の上方に形成された前面部２４ｂに沿って溝の一端から溝中央部側にスムーズに排出される。このため、除去された膜が切断性能を悪化させることが抑えられ、安定した高品質の溝加工を行うことができる。

(3) 矩形のツール本体２２をホルダ１５の矩形溝２１に挿入し、溝加工ツール１６の取付角度を規制している。このため、非常に簡単な構成で、かつ簡単な取付作業で、溝加工ツール１６をホルダ１５に常に一定の姿勢で取り付けることができる。したがって、このような溝加工ツール１６によって形成される溝の加工品質が安定する。

また、溝加工ツール１６の刃先部２４は、溝が形成される方向に沿って、同じ幅でツール本体２２の全体長さにわたって連続して延びている。このため、刃２５が摩耗しても、刃先の修正加工によって簡単に切断効果を回復させることができ、ツール寿命を長くすることができる。

［第１実施形態の変形例］
ここで、スクライブラインに沿って溝加工を行う場合、（A）溝の一端側における膜剥離が許容できる場合と、（B）溝の両端において膜剥離を抑える必要がある場合と、がある。（A）の場合は、前述のような溝加工ツール１６を用いて溝加工を行うことにより、要望される品質の溝が得られる。一方、（B）の場合は、図４に示した溝加工ツールでは満足する品質の溝を得ることができない。

そこで、（B）の場合は、図６に示す構成によって、要望される品質の膜を得ることができる。すなわち、刃先部の刃の傾斜角度が逆である１対の溝加工ツールを用いて溝加工を行えばよい。なお、図６に示す２つの溝加工ツールは、刃先部を底面側から視た形状のみを模式的に示したものである。

ここでは、第１実施形態と同様の第１溝加工ツール１６と、この第１溝加工ツール１６とは刃の角度が逆である第２溝加工ツール１６’が用いられる。また、ホルダに対してこれらの２つの溝加工ツール１６，１６’が固定される。この場合、一方の溝加工ツール１６又は１６’が他方の溝加工ツールよりツール移動方向上流側に配置されている。

このような溝加工ツール１６，１６’を用いることにより、溝の両端部の加工品質を良好にすることができる。

−第２実施形態−
第１実施形態では、刃先部２４のツール移動方向一端側にのみ刃２５を設けたが、図７（ａ）（ｂ）に示すように、刃先部３４，３４’のツール移動方向両端側に刃を設けてもよい。なお、図７（ａ）（ｂ）は刃先部３４，３４’を底面側から視た図である。

具体的には、図７（ａ）に示す刃先部３４は、第１実施形態と同様に、底面３４ａと、前面３４ｂ及び後面３４ｃと、対向する第１側面３４ｄ及び第２側面３４ｅと、を有している。そして、刃先部３４の前面３４ｂ及び後面３４ｃのそれぞれの下端には、ツールの移動方向Mと交差する方向に延びる刃３５ａ，３５ｂを有している。刃先部３４の刃３５ａ，３５ｂは、ツール移動方向Mと直交する方向に対して同じ方向に同じ角度だけ傾斜している。

図７（ｂ）に示した刃先部３４’も、ほぼ同様の構成である。すなわち、底面３４ａ’と、前面３４ｂ’及び後面３４ｃ’と、対向する第１側面３４ｄ’及び第２側面３４ｅ’と、を有している。そして、前面３４ｂ’及び後面３４ｃ’のそれぞれの下端には刃３５ａ’３５ｂ’を有している。また、この図７（ｂ）に示す刃先部３４’では、刃３５ａ’３５ｂ’は、刃３５ａ，３５ｂとは逆方向に同じ角度だけ傾斜している。

以上のような刃先部３４，３４’を有する溝加工ツールを用いることにより、一方の刃３５ａ，３５ａ’が摩耗したときに、各溝加工ツールの取付方向を逆にして、他方の刃３５ｂ，３５ｂ’によって加工を続けることができる。

−第３実施形態−
［溝加工ツール］
図８（ａ）（ｂ）に、第３実施形態による往復ヘッド用の溝加工ツールを示している。なお、図８（ａ）（ｂ）は刃先部を底面側から視た図である。

ここで、「往復ヘッド用の溝加工ツール」とは、往復移動時の往動時及び復動時の両方向の移動時に溝の一端部を加工できるようにしたツールである。

より詳細には、一方のツールの刃先部４４は、底面４４ａと、前面４４ｂ及び後面４４ｃと、対向する第１側面４４ｄ及び第２側面４４ｅと、を有している。そして、刃先部４４の前面４４ｂ及び後面４４ｃのそれぞれの下端には、ツールの移動方向Mと交差する方向に延びる刃４５ａ，４５ｂを有している。刃先部４４の刃４５ａ，４５ｂは、ツール移動方向Mと直交する方向に対して互いに逆方向に同じ角度だけ傾斜している。

このような刃先部４４を有する溝加工ツールを用いて溝加工する場合は、まず、往復移動時の往動時には、一方の刃４５ａによって溝が加工される。このとき、溝の一端部が刃４５ａのエッジ部分によって切断されるので、溝の一端部の加工品質を良好にすることができる。また、復動時には、溝加工ツールが装着されたヘッドの位置が移動され、先に加工された溝に隣接する溝の一端部が、刃４５ｂによって溝が加工される。このとき、先の加工と同様に、溝の一端部が刃４５ｂのエッジ部分によって切断されるので、溝の一端部の加工品質を良好にすることができる。

なお、他方の溝加工ツールの刃先部４４’についても同様の構成であり、一方のツールの刃先部４４とは、刃４５ａ’，４５ｂ’の傾斜する方向のみが異なっている。

［往復ヘッド］
ここで、前述のように、加工時には、ツール自体を基板表面に対して傾斜させてセットする必要がある。そこで、図８（ａ）（ｂ）に示すようなツールが装着されるヘッドは、ツールを揺動自在に支持し、往動時と復動時とでツールの傾斜角度を切り替える必要がある。

以上のようなヘッドの構造を図９に示す。この往復ヘッド１０３は、板状のベース１１６と、ホルダ１１７と、揺動部材１１８と、エアシリンダ１１９と、を有している。

ホルダ１１７は、図示しないレールを介して、ベース１１６に対して上下方向にスライド自在に支持されている。ホルダ１１７は、ホルダ本体１２２と、ホルダ本体１２２の表面に固定された支持部材１２３と、を有している。ホルダ本体１２２は、板状に形成され、上部に開口１２２ａを有している。支持部材１２３は横方向に長い矩形状の部材であり、内部に揺動部材１１８が挿通する貫通孔１２３ａが形成されている。

揺動部材１１８は、下部のツール装着部１２４と、ツール装着部１２４から上方に延びて形成された延長部１２５と、を有している。ツール装着部１２４には溝が形成され、この溝にツールが挿入され、さらに固定プレート１２４ａによってツールが溝内に固定されている。延長部１２５の下部には水平方向で、溝形成方向と直交する方向に貫通する孔１２５ａが形成されている。そして、この孔１２５ａを貫通するピン１２６を中心に揺動部材１１８は揺動自在となっている。延長部１２５の上端部１２５ｂの左右両側には、１対の規制部材１２７ａ，１２７ｂが設けられている。各規制部材１２７ａ，１２７ｂは、ホルダ本体１２２に固定されたストッパとしての筒状部材と、筒状部材の内部に挿入されたスプリングと、を有している。そして、各スプリングの先端が延長部１２５の上端部１２５ｂに当接することにより、揺動部材１１８は図９に示すような中立位置に維持されている。また、揺動部材１１８が揺動していずれかのスプリングを押し、延長部１２５の上端部１２５ｂが筒状部材に当接することにより、揺動角度が規制されるようになっている。

エアシリンダ１１９はシリンダ支持部材１３０の上面に固定されている。シリンダ支持部材１３０は、ホルダ１１７の上部に配置され、ベース１１６に固定されている。シリンダ支持部材１３０には上下方向に貫通する孔が形成されており、エアシリンダ１１９のピストンロッド（図示せず）がこの貫通孔を貫通し、ロッド先端がホルダ１１７に連結されている。

また、ベース１１６の上部にはスプリング支持部材１３１が設けられている。スプリング支持部材１３１とホルダ１１７との間にはスプリング１３２が設けられており、このスプリング１３２によってホルダ１１７は上方に付勢されている。このスプリング１３２によって、ホルダ１１７の自重をほぼキャンセルすることができる。

ホルダ１１７の左右両側には、１対のエア供給部１３４ａ，１３４ｂが設けられている。１対のエア供給部１３４ａ，１３４ｂはともに同じ構成であり、それぞれジョイント１３５とエアノズル１３６とを有している。

［溝加工動作］
以上のような装置を用いて溝加工を行う場合は、エアシリンダ１１９を駆動してホルダ１１７及び揺動部材１１８を下降させて、ツールの先端を薄膜に当てる。このときの、ツールの薄膜に対する加圧力は、エアシリンダ１１９に供給されるエア圧によって調整される。

次にヘッド１０３をスクライブ予定ラインに沿って移動させる。往動時は、ツールの刃と基板上の薄膜との接触抵抗によって、揺動部材１１８はピン１２６を中心に時計回りに揺動する。この揺動は、揺動部材１１８の上端部１２５ｂが右側の規制部材１２７ａに当接することによって規制される。したがって、ツールは所定の角度傾斜した姿勢で移動され、溝が形成される。

この後、ヘッド１０３を基板に対して相対的に移動させ、ツールを次に下降すべきスクライブ予定ライン上に移動させる。そして、前記同様に、ツールを基板上の薄膜に押し付けて、前記とは逆方向にヘッド１０３を移動させる。

この復動時においては、ツールの刃と基板上の薄膜との接触抵抗によって、揺動部材１１８はピン１２６を中心に反時計回りに揺動する。この揺動は、揺動部材１１８の上端部１２５ｂが左側の規制部材１２７ｂに当接することによって規制される。したがって、ツール２は往動時とは逆に傾斜した姿勢で移動され、溝が形成される。

以上のような動作によって、ツールの往復移動時に溝加工を行うことができる。なお、往復ヘッドにおいて、揺動部材１１８の揺動角度を切り替えるためのエアシリンダ等のアクチュエータを設けてもよい。

−第４実施形態−
図６に示した第１実施形態の変形例では、２つの溝加工ツールを用いて溝の両端部をそれぞれのツールのエッジ部分で加工するようにしたが、１つの溝加工ツールによって溝の両端部をツールのエッジ部分で加工するようにしてもよい。この場合の溝加工ツールを図１０に示している。この第４実施形態の溝加工ツールは、刃先部の形状のみが第１実施形態と異なっている。

図１０に示す溝加工ツール２１６の刃先部２２４は、底面２２４ａと、前面２２４ｂ及び後面２２４ｃと、第１側面２２４ｄ及び第２側面２２４ｅと、を有している。

底面２２４ａは長方形に形成されている。後面２２４ｃは、底面２２４ａと直交して上方に延び、ツール本体２２２の面と同一平面である。第１及び第２側面２２４ｄ，２２４ｅは、底面２２４ａの長辺から底面２２４ａと直交して上方に延び、互いに平行に形成されている。なお、ツール本体２２２の下部において第１及び第２側面２２４ｄ，２２４ｅにつながる部分は、第１実施形態と同様に、下方に行くにしたがって先細になる傾斜面となっている。

また、溝加工ツール２１６の刃先部２２４は、溝が形成される方向に沿って、同じ幅でツール本体２２２の全体長さにわたって連続して延びている。

以上のような刃先部２２４において、底面２２４ａと前面２２４ｂの下端部分との角部に、刃２２５が形成されている。この刃２２５について、以下に詳細に説明する。なお、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の一部を拡大して示したものであり、図１０（ｃ）は加工時のツールの姿勢を拡大して示したものである。

底面２２４ａの長手方向の一端部には、底面２２４ａに対して所定の角度θ１だけ傾斜する刃先面２２５ａが形成されている。この刃先面２２５ａは、この溝加工ツール２１６がヘッドに取り付けられた加工姿勢においては、テーブル１の表面、すなわち基板Ｗの表面と平行になる面である。また、前面２２４ｂ及びこの前面２２４ｂの先端エッジである刃２２５は、内側に向かって窪む曲面部となっている。この曲面部を形成することによって、刃幅方向（刃先部２２４の厚み方向）の両端に１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃが形成され、１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃの間に内側に窪む逃げ部（前面２２４ｂ）が形成される。

ここで、刃２２５の一例を以下に示す。

刃先面２２５ａの長さL：5〜15μｍ
前面（刃及び逃げ部）の高さH：0．5〜0．7mm
前面（曲面部＝逃げ部）の深さD：3〜5μｍ
なお、これらの数値は一例であって、薄膜の材質やツールの材質等によって様々に変更し得るものである。

以上のような溝加工ツール２１６を用いて加工する場合は、図１０（ｃ）に示すように、太陽電池基板Ｗに対して刃先部２２４の前面２２４ｂ及び後面２２４ｃが基板表面に対して角度θ２だけ傾斜するようにセットされる。このような姿勢で溝加工ツール２１６をセットすることにより、前述のように、加工時には、刃先面２２５ａが基板Ｗの表面と平行になる。このような加工姿勢では、刃先面２２５ａが基板Ｗの表面に平行になるので、刃２２５を構成する１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃ及び刃２２５（前面２２４ｂの先端エッジ）を含む面が基板Ｗの表面と平行になる。

なお、角度θ２としては、65°〜75°が好ましい。溝加工ツール２１６をこのような傾斜角度で取り付けて加工することにより、溝形成時に余分な膜が剥離されるのを抑えることができる。

［第４実施形態の特徴］
本実施形態では、１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃ及び刃２２５が基板表面と平行になるような加工姿勢で薄膜がスクライブされる。このため、１つの工程で、溝端部付近に膜の剥がれやめくれが少ない加工品質の良い溝を形成することができる。また、１対のエッジ２２５ｂ，２２５ｃ及び逃げ部の存在によって、エッジ２２５ｂ，２２５ｃが摩耗しても刃先全体が丸くなりにくいので、長期にわたって安定した品質の溝を形成することができる。

［第４実施形態の変形例］
前記実施形態では、刃の部分が底面から視てＵ字形状に形成されていたが、底面から視てＶ字形状に形成しても同様の効果が得られる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

(a) 前記各実施形態では、ツール本体の全体を矩形にしたが、ツール本体を丸棒によって形成しても良い。この場合も、刃先部及び刃先については、前記実施形態と同様に形成すれば、前記実施形態と同様に、１つの工程で加工品質の良い溝を形成することができる。また、長期にわたって安定した品質の溝を形成することができる。

(b) 刃先の具体的実施例は前記例に限定されるものではなく、薄膜の材質やツール材質等の仕様に応じて種々の変形が可能である。

１５，１１７ ホルダ
１６，１６’，２１６ 溝加工ツール
２２，２２２ ツール本体
２４，３４，３４’，４４，４４’，２２４ 刃先部
２５，３５ａ，３５ｂ，３５ａ’３５ｂ’，４５ａ，４５ｂ，４５ａ’，４５ｂ’，２２５ 刃

Claims (9)

1. ホルダに保持され、前記ホルダとともに集積型薄膜太陽電池基板上をスクライブ予定ラインに沿って相対的に移動させて溝を形成するための溝加工ツールであって、
   前記ホルダに保持されるツール本体と、
   前記ツール本体の先端部に形成された刃先部と、
   を備え、
   前記刃先部は、ツール移動方向一端側の先端に、ツール移動方向と交差する方向に延びる刃を有し、
   前記刃は、前記刃先部の底面から視て、第１端から第２端側への少なくとも前記第１端を含む一部がツール移動方向と直交する方向に対してツール移動方向後方に傾斜している、
   薄膜太陽電池用溝加工ツール。
2. 前記刃先部の刃は、底面から視て前記第１端から前記第２端にわたって同じ角度で傾斜している、請求項１に記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。
3. 前記刃先部の刃は、前記第１端及び前記第２端に形成された１対のエッジと、前記１対のエッジ間に形成され内側に窪む逃げ部と、を有する、請求項１に記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。
4. 前記刃先の１対のエッジ及び逃げ部の下端縁を含む面は、加工姿勢において前記薄膜表面と平行である、請求項３に記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。
5. 前記刃先部はツール移動方向他端側の先端に、ツール移動方向と交差する方向に延びる刃を有し、
   前記刃は、前記刃先部の底面から視て、前記第１端から前記第２端側への少なくとも前記第１端を含む一部がツール移動方向と直交する方向に対してツール移動方向後方に傾斜している、
   請求項１に記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。
6. 前記刃先部のツール移動方向一端側の刃とツール移動方向他端側の刃とは、同じ方向に同じ角度で傾斜している、請求項５に記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。
7. 前記刃先部のツール移動方向一端側の刃とツール移動方向他端側の刃とは、逆方向に同じ角度で傾斜している、請求項５に記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。
8. 前記刃先部は、前記薄膜上の溝が形成される方向に沿って同じ幅でツール本体の全幅にわたって延びている、請求項１に記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。
9. 前記ツール本体は矩形に形成されている、請求項１から８のいずれかに記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。