JP2014147938A - レーザスクライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被加工基板をスクライブ加工するとき、基板の振動を防止してスクライブラインの加工線幅等の変動を抑制すると共に、スクライブ加工によって発生した粉塵を確実に回収して加工効率の改善を図ることができるレーザスクライブ装置を提供する。
【解決手段】 このレーザスクライブ装置は、被加工基板１を平坦に保ち、且つ、負圧吸引にて被加工基板１を保持する基板保持手段２７と、被加工基板１を負圧吸引する真空源８と、基板保持手段２７に設けられた被加工基板１を吸引する吸引口２４と真空源８とを連通する連通口３２を有し、基板保持手段２７を支持する支持手段１３とを有する。さらに薄膜をスクライブ加工するときに発生するアブレーション屑を回収する集塵手段１４と、被加工基板１にアブレーション屑が堆積することを防止する堆積防止手段１５とを設けた。
【選択図】 図４

Description

この発明は、例えば、薄膜太陽電池デバイスを製造する工程で、太陽電池セルをレーザ光により短冊状に分断加工するスクライブ工程において適用されるレーザスクライブ装置に関する。

アモルファスシリコンなどを発電層とする薄膜太陽電池デバイスは、複数の薄膜太陽電池セルを接続して構成される。薄膜太陽電池セルは、透光性基板上に透明電極膜、光電変換層、裏面電極（金属膜）が順に積層され、短冊状に形成される。隣接する薄膜太陽電池セル間において、一方の透明電極膜と他方の裏面電極とが接続されることにより、複数の薄膜太陽電池セルが直列に接続された薄膜太陽電池デバイスが形成される。

このような薄膜太陽電池デバイスを製造する過程において、電極層あるいは光電変換層を短冊状に形成するための分断工程を、スクライブ工程、またはパターニング工程と呼ぶ。
上記工程では、太陽電池標準基板サイズである１１００ｍｍ×１４００ｍｍ基板表面に形成された薄膜を、２００〜３００本の短冊状にカットする必要があり、その加工手段としてレーザ等が用いられている。

しかし、先に述べた大きさの基板の上に積層された膜層を、レーザにて数百本加工することにより、大量のアブレーション屑が発生する。レーザ照射によって発生したアブレーション屑は、微粒な粉塵として大気中へと拡散し、基板へ再付着することにより、太陽電池デバイスの品質の低下や、発電効率の悪化といった影響を及ぼす。それだけでなく、アブレーション屑が人体に吸引される可能性がある。
現在の薄膜太陽電池のスクライブ工程では、太陽電池デバイスを反転し、成膜面側が下向きになるように配置し、透光性基板側からレーザを照射することにより、透光性基板および透明電極膜を介して光電変換層および裏面電極を除去する方法が主流となってきている。

上記加工方法により発生したアブレーション屑は、レーザ照射による衝撃と重力によって下方向に舞い落ちる。基板の下側に舞い落ちた粉塵を回収する集塵手段を設けることにより、加工によって発生したアブレーション屑の回収が可能となる。
先行技術としては、薄膜太陽電池の製造装置がある（特許文献１）。
上記技術は、基板の下に脚部とくり抜き凹部の基板支持部を設け、前記くり抜き凹部における縁部にて基板の周囲を掴み、固定するものである。また、くり抜き凹部内には、基板の撓みを補正するために、高さ方向の調整が可能な高さ調整機構が設けられている。前記くり抜き凹部内の底部中央に連通する集塵ダクトが設置され、この集塵ダクトに集塵機が接続されている。
また先行技術として、太陽電池基板の蒸着薄膜に対するレーザ加工によって発生した加工粉塵を、吸塵機構で吸い込む技術が提案されている（特許文献２）。

特許第４３５７６６８号公報 特許第４８０８４６０号公報

しかし、前述の基板支持方式には下記のような課題がある。スクライブ工程では、基板を設置したテーブルの往復運動と、その真上に設けられた加工用レーザが所定の距離ピッチ送りされることにより、短冊状に加工を行う。
近年の基板サイズの大型化に伴う加工タクトの短縮策として、基板を設置したテーブルを高速にて移動し加工することにより、加工タクトの短縮を可能としている。
近年ではテーブル速度２０００ｍｍ／ｓにて加工が可能なレーザスクライブ装置も開発されている。

上記基板支持方式では、基板の周縁部のみしか固定しておらず、基板の中央付近は基板支持部で基板の自重しか支えていないため、テーブルの高速往復運動によって発生する振動によって、基板が振動してしまう可能性がある。
また、上記課題を解決するために前記高さ調整機構を増やしても、個々の高さ調整が必要となり、作業性が著しく悪化する。

さらに、先に述べた通りスクライブ加工には、レーザが用いられるのが一般的であるが、上記振動の影響で加工中にレーザ光源と基板とのワークディスタンスが変動することにより、レーザの集光位置がずれ、結果としてスクライブラインの加工線幅の変動につながる。
また加工によって発生した粉塵を集塵機に回収する場合に、くり抜き凹部内の底部中央のみにしか集塵ダクトの吸引口が設けられていない。このため、くり抜き凹部内の角部や、基板の周縁を固定している基板周縁支持部の壁面に粉塵が付着、堆積することにより、定期的なメンテナンスが必要となり、加工効率の悪化へとつながる。

図７は、太陽電池基板の拡大断面図である。同図に示すように、薄膜タイプの太陽電池では、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の３工程でスクライブ加工を行い、太陽電池セルを短冊状に分断し、直列接続する方法を採っているが、このＰ１とＰ３間（５５の幅に相当）は発電に寄与しないデッドスペースとなる。したがって、太陽電池の発電効率の向上を図るためには、このデッドスペースの縮小が不可欠であり、スクライブ加工ラインの直進性の向上や加工線幅の変動を抑えることが非常に重要である。

また、レーザ加工によって発生するアブレーション屑の回収については、従来では、発生したアブレーション屑を集塵するためのくり抜き凹部の集塵手段が、基板の下に設けられているが、レーザ加工の衝撃によって飛散したアブレーション屑が、前記集塵手段の壁面に付着する。これにより、装置のメンテナンスが必要となるため、加工効率の悪化へと繋がる。また、前記集塵手段の回収口は中央のみしか配置されていない。このため、基板の端を加工した際には、レーザ加工位置と前記集塵手段の回収口とが離れ、集塵効率は悪化し、回収されなかった粉塵が基板へ再付着し、太陽電池発電効率の悪化へと繋がる可能性がある。

この発明の目的は、被加工基板をスクライブ加工するとき、基板の振動を防止してスクライブラインの加工線幅等の変動を抑制すると共に、スクライブ加工によって発生した粉塵を確実に回収して加工効率の改善を図ることができるレーザスクライブ装置を提供することである。

この発明のレーザスクライブ装置は、光透過性の基材と、この基材の表面に成膜された薄膜とを含む被加工基板に対し、レーザ光を前記基材を透過させて前記薄膜に照射してこの薄膜をスクライブ加工するレーザスクライブ装置において、
前記被加工基板を平坦に保ち、且つ、負圧吸引にて前記被加工基板を保持する基板保持手段と、
前記被加工基板を負圧吸引する真空源と、
前記基板保持手段に設けられた前記被加工基板を吸引する吸引口と前記真空源とを連通する連通口を有し、前記基板保持手段を支持する支持手段と、
前記薄膜をスクライブ加工するときに発生するアブレーション屑を回収する集塵手段と、
前記被加工基板に前記アブレーション屑が堆積することを防止する堆積防止手段と、
を設けたことを特徴とする。

この構成によると、支持手段で支持された基板保持手段は、被加工基板を平坦に保ちつつ保持し、真空源を用いて負圧吸引にて保持する。このように被加工基板を負圧吸引するため、スクライブ加工中の駆動源等の振動の影響で、被加工基板が振動することを防止することが可能となる。これにより、レーザ光源と被加工基板とのワークディスタンスが変動することを防止し、前記ワークディスタンスを一定に保つことができる。したがって、レーザの集光位置のずれを未然に防止し、スクライブ加工ラインの加工線幅の変動を抑えることが可能となる。
堆積防止手段は、スクライブ加工によって発生したアブレーション屑が被加工基板に堆積することを防止する。集塵手段は前記アブレーション屑を回収する。アブレーション屑を単に回収するだけでなく、堆積防止手段により、アブレーション屑が被加工基板に堆積することを防止するため、メンテナンスの向上を図り加工効率の向上を図ることができる。

前記基板保持手段は、前記被加工基板における薄膜側表面の外縁部を固定して保持する外枠状の基板外縁保持部と、この基板外縁保持部の内周側部分に繋がり、前記被加工基板における薄膜側表面の前記外縁部を除く部位を支持する基板保持部とを有し、
前記基板保持部は、前記レーザ光の走査方向に平行に設けられる第１の梁と、前記走査方向および前記被加工基板の厚み方向にそれぞれ直交する方向に設けられる第２の梁とで井桁状に構成し、前記基板外縁保持部および前記基板保持部にそれぞれ前記吸引口を設けたものとしても良い。

この場合、基板保持部は第１の梁と第２の梁とで井桁状に構成したため、この基板保持部の高剛性化を図れる。これにより、スクライブ加工中に被加工基板が振動することを抑制することが可能である。結果として、スクライブ加工ラインの直進性の向上を図ると共に、レーザ集光位置の変動による加工線幅の変動を抑えることが可能であり、発電に寄与しないデッドスペースの縮小化にも繋がるため、高効率な薄膜太陽電池デバイスを製造することができる。

前記基板保持部および前記基板外縁保持部は、一枚板から加工形成された構造であっても良い。この場合、被加工基板を保持する面の平面度を機械加工等で高精度に仕上げることができる。これら基板保持部および基板外縁保持部を支持する支持手段に、特別な高さ調整機構を設ける必要がない。このため、従来の高さ調整機構を設けた構造よりも、全体構造を簡単化することができるうえ、個々の高さ調整が不要となり作業性の向上を図れる。

前記支持手段は円筒形状の中空部材を含み、この中空部材における中空部と、前記基板保持手段の前記吸引口とを連通し、前記支持手段の前記連通口を、スクライブ加工時に発生するアブレーション屑がかからない位置にて前記真空源に連通し、前記基板保持手段の前記吸引口を、前記中空部を介して前記真空源に連通したものとしても良い。
この場合、吸引口および連通口にアブレーション屑が侵入することを防止することができる。よって真空源により被加工基板を安定して負圧吸引し得る。

前記支持手段は複数の部材を含み、これら部材を連結する連結部材を設けたものとしても良い。この場合、支持手段の高剛性化を図り、スクライブ加工中に被加工基板が振動することを抑制することが可能となる。
前記連結部材がアルミ押出し素材からなるものとしても良い。この場合、支持手段を軽量且つ安価な構造で高剛性化を図ることができる。

前記集塵手段は、前記基板保持手段の下方に設けられ、前記被加工基板の薄膜側表面を覆う凹形状に形成された凹形状部と、スクライブ加工時に発生するアブレーション屑を回収する集塵機とを有し、前記凹形状部の底面に、前記集塵機と連通した集塵口を設けたものとしても良い。この場合、凹形状部により、スクライブ加工時にアブレーション屑が飛散するのを防ぎ、この凹形状部の底面の集塵口から集塵機にアブレーション屑を確実に回収することができる。

前記堆積防止手段は、圧縮空気を前記凹形状部内に供給する圧縮空気供給源を有し、前記凹形状部の壁部に、前記圧縮空気供給源から前記凹形状部内に圧縮空気を吹き出す吹出し口を設けたものとしても良い。この場合、凹形状部の壁部に設けた吹出し口から凹形状部内に圧縮空気を吹き出すことで、凹形状部内の角部や底面にアブレーション屑が堆積することを防ぎ、且つ、アブレーション屑が被加工基板に再付着することを防止し得る。よって、発生したアブレーション屑を集塵手段に効率良く導くことができる。

この発明のレーザスクライブ装置は、光透過性の基材と、この基材の表面に成膜された薄膜とを含む被加工基板に対し、レーザ光を前記基材を透過させて前記薄膜に照射してこの薄膜をスクライブ加工するレーザスクライブ装置において、前記被加工基板を平坦に保ち、且つ、負圧吸引にて前記被加工基板を保持する基板保持手段と、前記被加工基板を負圧吸引する真空源と、前記基板保持手段に設けられた前記被加工基板を吸引する吸引口と前記真空源とを連通する連通口を有し、前記基板保持手段を支持する支持手段と、前記薄膜をスクライブ加工するときに発生するアブレーション屑を回収する集塵手段と、前記被加工基板に前記アブレーション屑が堆積することを防止する堆積防止手段とを設けた。このため、被加工基板をスクライブ加工するとき、基板の振動を防止してスクライブラインの加工線幅等の変動を抑制すると共に、スクライブ加工によって発生した粉塵を確実に回収して加工効率の改善を図ることができる。

この発明の第１の実施形態に係るレーザスクライブ装置を簡略して示す斜視図である。 同レーザスクライブ装置の要部を拡大して示す斜視図である。 同レーザスクライブ装置から基板保持手段、壁板、および底板等を除いた部分を拡大して示す斜視図である。 同レーザスクライブ装置の要部の断面図である。 同レーザスクライブ装置の要部をＸＹ平面に沿って切断して見た断面図である。 同レーザスクライブ装置の要部の断面図である。 太陽電池基板の拡大断面図である。

この発明の第１の実施形態に係るレーザスクライブ装置を図１ないし図７と共に説明する。このレーザスクライブ装置は、例えば、薄膜太陽電池デバイスを製造する工程で、太陽電池セルをレーザ光により短冊状に分断加工するスクライブ工程において適用される。なお、以下の説明は、スクライブ加工方法についての説明をも含む。
先ず、薄膜太陽電池デバイスを製造する工程の一例を説明する。
図７は、太陽電池基板（被加工基板）１の拡大断面図である。同図に示すように、薄膜太陽電池デバイスは、複数の薄膜太陽電池セル５４を直列接続して構成される。薄膜太陽電池セル５４は、透光性基板（光透過性の基材）５０上に透明電極膜５１、光電変換層５２、裏面電極（金属膜）５３が順に積層され、短冊状に形成される。隣接する薄膜太陽電池セル５４間において、一方の透明電極膜５１と他方の裏面電極５３とが接続されることにより、複数の薄膜太陽電池セル５４が直列に接続された薄膜太陽電池デバイスが形成される。

このような太陽電池デバイスを製造する過程において、透明電極膜５１、裏面電極５３あるいは光電変換層５２を短冊状に形成するために、図１に示すようなレーザスクライブ装置が用いられる。太陽電池デバイス製造工程において、図７に示すように、透明電極膜５１を分断する工程はＰ１、光電変換層５２を分断する工程はＰ２、裏面電極５３および光電変換層５２を分断する工程はＰ３とそれぞれ呼ばれる。同図の６０、６１、６２がＰ１、Ｐ２、Ｐ３に相当する。また、Ｐ１の左端からＰ３の右端までの幅がデッドスペース５５と呼ばれ、発電に寄与しないエリアである。薄膜太陽電池デバイスの変換効率を向上させるためには、このデッドスペース５５を縮小することが重要である。

レーザスクライブ装置では、それぞれの工程に適した加工ツール６（図１）を用いることにより、Ｐ１からＰ３全てのスクライブ工程に対応可能である。また、スクライブ加工において、レーザを用いて透光性基板５０越しにスクライブ加工を実施する表面加工方法と、レーザや針を用いて裏面電極５３側からスクライブ加工を実施する裏面加工方法とがあるが、この実施形態に係るレーザスクライブ装置においては、透光性基板５０側からスクライブ加工を実施する表面加工方法を例にし、以下に示す。
図１は、前記レーザスクライブ装置を簡略して示す斜視図である。同図に示すように、このレーザスクライブ装置は、主に、移動機構１１と、加工手段１２と、集塵部２０と、図示外の制御手段とを有する。図２に示すように、前記集塵部２０は、基板保持手段２７と、支持手段１３と、集塵手段１４と、堆積防止手段１５とを有する。

移動機構１１について説明する。
図１に示すように、移動機構１１は、架台２と、Ｙ方向移動部３と、アーチ４と、Ｘ方向移動部５と、図示外のＺ方向移動部とを有する。架台２は、例えば、直方体形状で床面に支持される。この架台２の上面部には、Ｙ方向移動部３のテーブル３ａが架台２の長手方向に沿って移動可能に支持される。架台２の上面部には、テーブル３ａを跨ぐ門形のアーチ４が設置され、このアーチ４にＸ方向移動部５，前記Ｚ方向移動部が設けられている。架台２の幅方向、長手方向、および高さ方向を、それぞれＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向とする直交３軸方向として各図において矢符で適宜に表記する。

Ｙ方向移動部３は、集塵部２０および被加工基板１を支持する前記テーブル３ａと、このテーブル３ａをＹ方向に沿って移動させるＹ方向移動機構３ｂとを有する。Ｙ方向移動機構３ｂは、例えば、ボールねじ機構３ｂａと、このボールねじ機構３ｂａを駆動させるモータ等の駆動源３ｂｂとを有する。スクライブ加工時、前記制御手段に設定された運転パラメータに基づき前記駆動源３ｂｂを駆動することで、テーブル３ａは定められた移動速度で定められた移動量移動される。後述するＸ方向移動機構，Ｚ方向移動機構の各駆動源も同様に制御される。

アーチ４は、架台２の上面部におけるＸ方向両端部から立設する一対の柱部４ａ，４ａと、これら柱部４ａ，４ａの上端部にわたって架設される架橋部４ｂとを有する。この架橋部４ｂにＸ方向移動部５および前記Ｚ方向移動部を介して加工手段１２が設けられている。
Ｘ方向移動部５は、前記Ｚ方向移動部を支持する長方形板状の移動部材５ａと、この移動部材５ａをＸ方向に沿って移動させるＸ方向移動機構５ｂとを有する。このＸ方向移動機構５ｂは、例えば、ボールねじ機構５ｂａと、このボールねじ機構５ｂａを駆動させるモータ等の駆動源５ｂｂとを有する。前記Ｚ方向移動部は、加工手段１２と、被加工基板１との距離を調整するものであり、加工手段１２を支持する加工手段支持部材（図示せず）と、この加工手段支持部材をＺ方向に沿って移動させるＺ方向移動機構（図示せず）とを有する。このＺ方向移動機構は、例えば、ボールねじ機構と、このボールねじ機構を駆動させるモータ等の駆動源とを有する。

加工手段１２について説明する。
加工手段１２は、レーザ光を被加工基板１の薄膜に照射してこの薄膜をスクライブ加工する複数の加工ツール６を含む。これら加工ツール６は、移動部材５ａのＸ方向に沿って所定間隔おきで且つレーザ光を被加工基板１に対しＺ方向下向きに投光するように配置される。この実施形態の透明性基板５０側からスクライブ加工を実施する表面加工方法においては、各加工ツール６として例えばＹＡＧレーザからなるレーザ光源が用いられ、スクライブ加工する膜に応じた発振波長にて被加工基板１を加工する。但し、加工ツール６はＹＡＧレーザに限定されるものではない。

例えば、被加工基板１における透明電極膜５１（図７）をスクライブ加工するＰ１工程では波長１０６４ｎｍ、被加工基板１における光電変換層５２（図７）および裏面電極５３（図７）をスクライブ加工するＰ２工程またはＰ３工程では、第２高調波である波長５３２ｎｍにて加工される。前記制御手段は、スクライブ加工する工程、加工パターンに応じて、複数の加工ツール６のうち、定められた波長を発振するレーザ光源からなる加工ツール６を選択する。なお、本実施形態では、加工ツール６としてレーザ光源が用いられるため、レーザ光の投光口周辺または装置全体を覆うカバー（図示せず）を設けている。

基板保持手段２７について説明する。
基板保持手段２７は、被加工基板１を平坦に保ち、且つ、負圧吸引にて前記被加工基板１を保持するものである。図２は、このレーザスクライブ装置の要部を拡大して示す斜視図である。同図に示すように、基板保持手段２７の上面に、被加工基板１の薄膜側表面つまり成膜面が下向きになるように配置される。基板保持手段２７は、基板外縁保持部２１と基板保持部１６とを有する。基板外縁保持部２１は、被加工基板１における成膜面の外縁部を固定して保持する外枠状で矩形枠状の部材である。

基板保持部１６は、基板外縁保持部２１の内周側部分に繋がり、被加工基板１における成膜面の前記外縁部を除く部位を支持する。基板保持部１６は、レーザ光の走査方向（スクライブ加工方向）であるＹ方向に平行に設けられる第１の梁２２と、この第１の梁２２のＺ方向下部に繋がりＸ方向に平行に設けられる第２の梁２３とで井桁状に構成される。第１の梁２２は、Ｘ方向に所定間隔おきに複数（この例では３本）配置される。第１の各梁２２は、スクライブ加工ラインのピッチ間隔分より狭い幅にて形成されることにより、スクライブ加工に影響を与えることはない。また第２の梁２３は、Ｙ方向に所定間隔おきに複数（この例では３本）配置される。

第１，第２の梁２２，２３および基板外縁保持部２１を含む基板保持手段２７は、一枚板から機械加工によって製作された一体構造であり、被加工基板１が配置される基板保持手段２７の上面の平面度を機械加工によって高精度に仕上げ得る。この基板保持手段２７には、被加工基板１を負圧吸引にて固定するための吸引口２４が複数設けられている。これら吸引口２４は、基板外縁保持部２１および第１の梁２２において、上面に開口し、且つ、定められた間隔毎に設けられる。架台２（図１）内に、被加工基板１を負圧吸引する真空源８（図１）が設けられている。この真空源８（図１）と各吸引口２４とが後述する連通口を介して連通されている。

支持手段１３等について説明する。
図３は、このレーザスクライブ装置から基板保持手段、壁部、および底板等を除いた部分を拡大して示す斜視図である。図４に示すように、支持手段１３は、基板保持手段２７を支持するものであり、真空源８と前記各吸引口２４とを連通する連通口３２を有する。図３に示すように、支持手段１３は、前記テーブル３ａ（図１）に支持されるベース板１３ａと、このベース板１３ａの上面からＺ方向に立設する複数の中空部材３０と、これら中空部材３０を連結する連結部材４５とを有する。各中空部材３０は、中空部３１を有する円筒形状の部材からなる。

図４に示すように、各中空部材３０における中空部３１の一端と前記各吸引口２４とが互いに連通され、各中空部材３０における中空部３１の他端に連通する連通口３２と真空源８とがそれぞれチューブ９により配管接続されている。連通口３２は、スクライブ加工時に発生するアブレーション屑がかからない位置にて真空源８に連通されている。なお図示しないが、真空源８と連通する吸引口２４、中空部３１、連結口３２、およびチューブ９の連結部に、シール部材を介在させることにより、負圧吸引経路の連結部からの流体の漏れ等の損失を低減し、被加工基板１の保持力を向上させ得る。前記制御手段は、被加工基板１が基板保持手段２７に配置されたのを確認後真空源８を稼動させ、テーブル３ａ（図１）の移動中および加工中、常に、被加工基板１を保持するように前記真空源８を駆動制御する。

集塵手段１４について説明する。
図１に示す太陽電池基板１の一般的なサイズは、例えば１１００ｍｍ×１４００ｍｍであり、スクライブ加工本数は例えば２００〜３００本程度である。前記太陽電池基板１をスクライブ加工することによって発生するアブレーション屑は、集塵手段１４により回収される。
図４に示すように、この集塵手段１４は、凹形状部１７と、集塵機７と、ホース１０とを有する。凹形状部１７は、基板保持手段２７の下方に設けられ、太陽電池基板である被加工基板１の薄膜側表面を覆う凹形状に形成される。

図５は、このレーザスクライブ装置の要部をＸＹ平面に沿って切断して見た断面図であり、図６は、同レーザスクライブ装置の要部の断面図である。図５に示すように、凹形状部１７は、基板外縁保持部２１（図２）の下面に沿って設けられる矩形枠状の壁部２５と、この壁部２５の下部に設けられこの凹形状部１７の底面を成す底板４０とを有する。これら壁部２５と底板４０とで被加工基板１の薄膜側表面を凹形状に覆うことにより、アブレーション屑が凹形状部１７外に飛散することを防止する。

図６に示すように、この底板４０に複数の集塵口４１を設け、これら集塵口４１と集塵機７とがホース１０により配管接続されている。よってスクライブ加工時にアブレーション屑が凹形状部１７に集塵されホース１０を通して集塵機７に回収される。なお図２に示すように、底板４０には、支持手段１３の中空部材３０が貫通する貫通孔４０ａが設けられている。

堆積防止手段１５について説明する。
堆積防止手段１５は、被加工基板１にアブレーション屑が付着または堆積することを防止するものである。図５および図６に示すように、この堆積防止手段１５は、圧縮空気２８を凹形状部１７内に供給する圧縮空気供給源（コンプレッサ）１８を有し、凹形状部１７の壁部２５に、前記圧縮空気供給源１８から凹形状部１７内に圧縮空気２８を吹き出す複数の吹出し口２６を設けている。これら吹出し口２６は、壁部２５の全域に所定間隔おきに設けられて、圧縮空気２８が四方から凹形状部１７内における吹出し口近傍の集塵口４１に向かうように吹き出す。

これにより、スクライブ加工によって発生するアブレーション屑を、集塵口４１に誘導し、同集塵口４１からホース１０を介して集塵機７へ集塵する集塵効率を向上させることが可能であると同時に、壁部２５および底板４０にアブレーション屑が堆積するのを防止し得る。集塵機７および圧縮空気供給源１８は、前記制御手段により制御され、加工によって発生したアブレーション屑を効率良く回収し得る。

作用効果について説明する。
テーブル３ａ上において、支持手段１３で支持された基板保持手段２７は、被加工基板１を平坦に保ちつつ保持し、真空源８を用いて負圧吸引にて保持する。このように被加工基板１を負圧吸引するため、スクライブ加工中の駆動源等の振動の影響で、被加工基板１が振動することを防止することが可能となる。これにより、レーザ光源と被加工基板１とのワークディスタンスが変動することを防止し、前記ワークディスタンスを一定に保つことができる。したがって、レーザの集光位置のずれを未然に防止し、スクライブ加工ラインの加工線幅の変動を抑えることが可能となる。

堆積防止手段１５は、スクライブ加工によって発生したアブレーション屑が被加工基板１に堆積することを防止する。集塵手段１４は前記アブレーション屑を回収する。アブレーション屑を単に回収するだけでなく、堆積防止手段１５により、アブレーション屑が被加工基板１に堆積することを防止するため、メンテナンスの向上を図り加工効率の向上を図ることができる。
基板保持部１６は第１，第２の梁２２，２３で井桁状に構成したため、この基板保持部１６の高剛性化を図れる。これにより、スクライブ加工中に被加工基板１が振動することを抑制することが可能である。結果として、スクライブ加工ラインの直進性の向上を図ると共に、レーザ集光位置の変動による加工線幅の変動を抑えることが可能であり、発電に寄与しないデッドスペースの縮小化にも繋がるため、高効率な薄膜太陽電池デバイスを製造することができる。

基板保持部１６および基板外縁保持部２１は、一枚板から加工形成された構造であるため、被加工基板１を保持する面の平面度を機械加工等で高精度に仕上げることができる。これら基板保持部１６および基板外縁保持部２１を支持する支持手段１３に、特別な高さ調整機構を設ける必要ない。このため、従来の高さ調整機構を設けた構造よりも、全体構造を簡単化することができるうえ、個々の高さ調整が不要となり作業性の向上を図れる。

支持手段１３の連通口３２を、スクライブ加工時に発生するアブレーション屑がかからない位置にて真空源８に連通し、基板保持手段２７の吸引口２４を、中空部材３０の中空部３１を介して真空源８に連通した。このため、吸引口２４および連通口３２にアブレーション屑が侵入することを防止することができる。よって、真空源８により被加工基板１を安定して負圧吸引し得る。
支持手段１３は複数の中空部材３０を含み、これら中空部材３０を連結する連結部材４５を設けたため、支持手段１３の高剛性化を図り、スクライブ加工中に被加工基板１が振動することを抑制することが可能となる。連結部材４５がアルミ押出し素材からなるため、支持手段１３を軽量且つ安価な構造で高剛性化を図ることができる。

集塵手段１４は、被加工基板１の薄膜側表面を覆う凹形状に形成された凹形状部１７と、集塵機７とを有するため、凹形状部１７により、スクライブ加工時にアブレーション屑が凹形状部外に飛散するのを防ぎ、この凹形状部１７の底面の集塵口４１から集塵機７にアブレーション屑を確実に回収することができる。
凹形状部１７の壁部２５に設けた吹出し口２６から凹形状部１７内に圧縮空気２８を吹き出すことで、凹形状部１７内の角部や底面にアブレーション屑が堆積することを防ぎ、且つ、アブレーション屑が被加工基板１に再付着することを防止し得る。よって、発生したアブレーション屑を集塵機７に効率良く導くことができる。

１…被加工基板
７…集塵機
８…真空源
１３…支持手段
１４…集塵手段
１５…堆積防止手段
１６…基板保持部
１７…凹形状部
１８…圧縮空気供給源
２１…基板外縁保持部
２２…第１の梁
２３…第２の梁
２４…吸引口
２６…吹出し口
２７…基板保持手段
３０…中空部材
３１…中空部
３２…連通口
４１…集塵口
４５…連結部材
５０…透光性基板（光透過性の基材）
５１…透明電極膜
５２…光電変換層
５３…裏面電極

Claims (6)

1. 光透過性の基材と、この基材の表面に成膜された薄膜とを含む被加工基板に対し、レーザ光を前記基材を透過させて前記薄膜に照射してこの薄膜をスクライブ加工するレーザスクライブ装置において、
   前記被加工基板を平坦に保ち、且つ、負圧吸引にて前記被加工基板を保持する基板保持手段と、
   前記被加工基板を負圧吸引する真空源と、
   前記基板保持手段に設けられた前記被加工基板を吸引する吸引口と前記真空源とを連通する連通口を有し、前記基板保持手段を支持する支持手段と、
   前記薄膜をスクライブ加工するときに発生するアブレーション屑を回収する集塵手段と、
   前記被加工基板に前記アブレーション屑が堆積することを防止する堆積防止手段と、
   を設けたことを特徴とするレーザスクライブ装置。
2. 請求項１記載のレーザスクライブ装置において、前記基板保持手段は、
   前記被加工基板における薄膜側表面の外縁部を固定して保持する外枠状の基板外縁保持部と、
   この基板外縁保持部の内周側部分に繋がり、前記被加工基板における薄膜側表面の前記外縁部を除く部位を支持する基板保持部と、
   を有し、
   前記基板保持部は、前記レーザ光の走査方向に平行に設けられる第１の梁と、前記走査方向および前記被加工基板の厚み方向にそれぞれ直交する方向に設けられる第２の梁とで井桁状に構成し、
   前記基板外縁保持部および前記基板保持部にそれぞれ前記吸引口を設けたレーザスクライブ装置。
3. 請求項１または請求項２記載のレーザスクライブ装置において、前記支持手段は円筒形状の中空部材を含み、この中空部材における中空部と、前記基板保持手段の前記吸引口とを連通し、
   前記支持手段の前記連通口を、スクライブ加工時に発生するアブレーション屑がかからない位置にて前記真空源に連通し、前記基板保持手段の前記吸引口を、前記中空部を介して前記真空源に連通したレーザスクライブ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザスクライブ装置において、前記支持手段は複数の部材を含み、これら部材を連結する連結部材を設けたレーザスクライブ装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のレーザスクライブ装置において、前記集塵手段は、
   前記基板保持手段の下方に設けられ、前記被加工基板の薄膜側表面を覆う凹形状に形成された凹形状部と、
   スクライブ加工時に発生するアブレーション屑を回収する集塵機とを有し、
   前記凹形状部の底面に、前記集塵機と連通した集塵口を設けたレーザスクライブ装置。
6. 請求項５記載のレーザスクライブ装置において、前記堆積防止手段は、圧縮空気を前記凹形状部内に供給する圧縮空気供給源を有し、前記凹形状部の壁部に、前記圧縮空気供給源から前記凹形状部内に圧縮空気を吹き出す吹出し口を設けたレーザスクライブ装置。

Images