JP2015024934A - 溝加工装置のツール位置補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜太陽電池基板に溝を形成する加工装置において、簡単にかつ精度よくツール位置を調整できるようにする。【解決手段】この装置は、溝加工ツールと、溝加工ツールによって形成された溝を撮像するカメラと、を有する溝加工装置に設けられ、位置データ格納部と、試し加工部と、撮像部と、誤差算出部と、補正値設定部と、を備えている。位置データ格納部は、カメラ位置データと、カメラ位置データに関連付けられたツール位置データと、を格納する。試し加工部は、基板に対して、加工指定位置に試し加工を行う。撮像部は、カメラ位置が加工指定位置に一致するようにカメラを移動させて、形成された溝を撮像する。誤差算出部は、撮像された画像に基づいて、ツールの位置の誤差を算出する。補正値設定部は、誤差算出部で得られた算出結果に基づいて、溝加工時におけるツール位置の補正値を設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、ツール位置補正装置、特に、薄膜太陽電池基板に溝を形成する溝加工ツールと、溝加工ツールによって形成された溝を撮像するカメラと、を有するヘッドを備えた溝加工装置のツール位置補正装置に関する。

液晶表示用のガラス基板に溝を加工する装置として、特許文献１に示されるような装置が提供されている。この特許文献１に示された装置では、ガラス基板に予めアライメントマークが形成されている。そして、この装置は、アライメントマーク及びスクライブの加工痕の位置を読み取る機能と、各位置のデータからずれ量を算出する機能と、補正機能と、を有している。補正機能は、算出されたずれ量に基づき、ガラス基板が設置された台又はツールの位置を自動的に補正する。

特開２０００−１３２６号公報

液晶表示用のガラス基板では、ガラス基板にスクライブによって高精度に溝を形成し、その後分断する必要がある。したがって、ガラス基板に予め加工位置補正用の基準となるアライメントマークが形成されている。

しかし、このアライメントマークを基板上に正確に形成するためには、露光装置による露光等の大掛かりな装置及び処理が必要であり、製造コストが高くなる。

一方で、薄膜太陽電池基板に絶縁のための溝を形成する場合は、溝加工においてそれほど高精度は求められない。したがって、薄膜太陽電池基板に溝を形成する場合は、液晶表示装置で用いられるような高精度のアライメントマークは形成されない。このため、ツール交換の際には、カメラによってツールの位置や交換後のツールによって形成された溝を観察し、作業者がモニタを見ながらツールの位置を手動で調整するようにしている。

以上のように、薄膜太陽電池基板の溝加工装置においては、ツール交換時におけるツール位置の調整は、作業者がモニタを見ながら手動で行なっている。したがって、調整のための作業が煩雑であるという問題がある。

本発明の課題は、薄膜太陽電池基板に溝を形成する加工装置において、簡単にかつ精度よくツール位置を調整できるようにすることにある。

本発明の第１側面に係る溝加工装置のツール位置補正装置は、薄膜太陽電池基板に溝を形成する溝加工ツールと、溝加工ツールによって形成された溝を撮像するカメラと、を有する溝加工装置に設けられている。このツール位置補正装置は、位置データ格納部と、試し加工部と、撮像部と、誤差算出部と、補正値設定部と、を備えている。位置データ格納部は、カメラの位置データと、カメラの位置データに関連付けられたツールの位置データと、を格納する。試し加工部は、基板に対して、加工指定位置にツールにより試し加工を行う。撮像部は、カメラの位置が加工指定位置に一致するようにカメラを移動させて、試し加工部により形成された溝を撮像する。誤差算出部は、撮像部で得られた画像に基づいて、加工指定位置に対するツールの位置の誤差を算出する。補正値設定部は、誤差算出部で得られた算出結果に基づいて、溝加工時におけるツール位置の補正値を設定する。

この装置では、まず、基板の指定された位置に試し加工が実行される。例えば、ツール交換時に、新しいツールが正確な位置に装着されている場合は、このツールによる加工位置は、指定された位置（あるいはこの位置と関連付けされた所定の位置）に溝が加工される。一方で、ツール交換時にツールが正確な位置に装着されていない場合は、指定された位置からずれた位置に溝が形成される。

そこで、カメラの位置が加工指定位置に一致するようにカメラを移動させて加工された溝を撮像し、この撮像データから、加工指定位置に対するツールの位置、すなわち誤差が算出される。この誤差が溝加工時におけるツール位置の補正値として設定される。

ここでは、予め設定されているカメラ位置を基準としてツールのずれ量が算出されるので、基板にアライメントマークを形成しておく必要がない。また、撮像データからカメラ位置に対する溝加工位置、すなわち誤差を検出するので、誤差を精度よく検出することができる。

本発明の第２側面に係る溝加工装置のツール位置補正装置は、第１側面の装置において、ツールの位置は、ツールによって形成された溝の加工開始位置であり、カメラの位置と一致するように設定されている。

ここでは、溝の加工開始位置とカメラの位置とが一致するように設定されているので、ツールの装着位置にずれがある場合は、溝の加工開始位置がカメラ位置がずれることになり、誤差としてのずれ量を容易に検出することができる。

本発明の第３側面に係る溝加工装置のツール位置補正装置は、第２側面の装置において、誤差算出部は、撮像部で撮像されたカメラ位置と溝の加工開始位置との間の距離を画像処理によって求めて誤差を算出する。

ここで、撮像部で撮像された映像における画像のピクセルデータと距離との関係は予めわかっているので、画像処理によって容易に誤差を算出することができる。

本発明の第４側面に係る溝加工装置のツール位置補正装置は、第２側面の装置において、誤差算出部は、撮像部で撮像されたカメラ位置と溝の加工開始位置とが一致するようにカメラを移動させ、カメラの移動距離によって誤差を算出する。

ここでは、カメラ位置が溝の加工開始位置と一致するようにカメラが移動される。そして、このカメラの移動距離は、サーボモータの回転数等によって容易に知ることができる。したがって、正確にかつ容易に誤差を算出することができる。

本発明の第５側面に係る溝加工装置のツール位置補正装置は、第１から第４側面のいずれかの装置において、撮像部は、カメラ位置を直交する２つのラインの中心位置として表示する。

ここでは、カメラ位置を容易に知ることができ、誤差の検出がさらに容易になる。

以上のような本発明では、薄膜太陽電池基板に溝を形成する加工装置において、ツール交換時に、簡単にかつ精度よくツール位置の調整を行うことができる。

本発明の一実施形態によるツール位置補正装置が採用された溝加工装置の外観斜視図。 ツール位置補正処理のフローチャート。 ツール位置補正処理を説明するためのモニタ画面を示す図、 本発明の他の実施形態による図２に相当する図。 本発明の他の実施形態による図３に対応する図。

本発明の一実施形態を採用した集積型薄膜太陽電池の溝加工装置の外観斜視図を図１に示す。

［溝加工装置の全体構成］
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３及びカメラ４と、モニタ５と、を備えている。なお、この図１では、１つのスクライブヘッド２のみを示しているが、一般的には多数のスクライブヘッドが並べて配置されており、そのうちの数個のスクライブヘッドにカメラが設けられている。

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３はリニアガイドに沿って上下動が可能である。

ホルダ３は、スクライブヘッド２の一面に固定されており、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３には、基板Ｗに溝加工を行うためのツール１０が取り外し自在に装着されている。したがって、ツール１０が摩耗したり、折損したりした場合は、交換が可能である。

カメラ４はホルダ３とともにスクライブヘッド２に設けられている。したがって、カメラ４はガイド９に沿ってＸ方向に移動可能である。

また、この溝加工装置は制御部１２を有している。制御部１２は、カメラの位置データや、このカメラ位置データに関係付けられたツールの位置データが格納されたメモリを有している。また、制御部１２は、基板Ｗに溝を加工する際の移動制御機能や、ツール交換時のツール位置調整機能を有する。

ツール位置調整機能は、試し加工機能と、撮像機能と、誤差算出機能と、補正値設定機能と、を含む。試し加工機能は、基板Ｗに対して試し加工位置を指定し、この加工指定位置にツールにより試し加工を行う。撮像機能は、カメラの位置データが加工指定位置に一致するようにカメラを移動させて、カメラ位置とともに試し加工によって形成された溝の加工開始位置をモニタ５に表示する。なお、カメラ位置は、互いに直交する十字ラインの交点（中心）として表示される。誤差算出機能は、撮像機能で得られた画像データに基づいて、カメラ位置と溝加工開始位置（すなわちツール位置）とのずれ量（ツールの取付誤差）を算出する。補正値設定機能は、誤差算出機能によって得られた算出結果を、溝加工時におけるツール位置の補正値として設定する。

［動作］
溝加工動作については、従来の溝加工装置の動作と同様である。すなわち、まず、ツール１０が所定の姿勢でスクライブヘッド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３を下降させ、ツール１０の刃先を基板Ｗの表面に押し付ける。そして、ホルダ３をＸ方向に移動させることにより、基板Ｗの表面にＸ方向に沿った溝が形成される。

以上の溝加工動作を続けると、ツール１０が摩耗したり、折損したりする。この場合はツール１０を交換する必要があるが、ツール１０を交換すると、交換前のツールと交換後のツールとの取付位置にずれが生じるので、ツールを交換した際にはツール位置の調整が必要になる。

以下、このツール交換時のツール位置の調整について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１では、試し加工を行う位置（加工指定位置）として予め設定されている位置にツール１０を移動する。なお、この加工指定位置としては、一例として、基板Ｗにおいて最終的に製品として採用されない部分が設定されている。

次にステップＳ２では、交換後のツール１０により基板Ｗに溝を加工する。この場合の溝の長さは例えば数ｍｍ程度でよく、通常の溝加工時の長さまで形成する必要はない。

試し加工による溝が形成された後は、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、カメラ４を加工指定位置に移動する。具体的には、予め記憶されているカメラ位置が加工指定位置に一致するように、カメラ４を移動する。そして、ステップＳ４において、カメラ４で撮像された画像データを取り込む。

図３に、カメラ４で撮像され、モニタ５に表示された画像を示している。このモニタ画面Ｄにおいて、十字ラインＬｘ−Ｌｙの交点（中心位置）Ｏが加工指定位置及びカメラ位置である。そして、ツール１０によって形成された溝ｇがモニタ画面Ｄの左下に表示されている。

そこで、ステップＳ５では、画像処理によって、カメラ位置Ｏに対する溝ｇの端部、すなわち加工開始位置ｇｓの座標（ｘ，ｙ）を測定する。この加工開始位置ｇｓがツール交換後のツール位置である。そして、ステップＳ６において、原点Ｏから加工開始位置（ツール位置）（ｘ，ｙ）までの距離が「ずれ量」として算出される。この距離については、画像のピクセルデータと実際の距離との関係が予めわかっているので、これらの関係から容易に測定することができる。

以上のようにして算出されたずれ量が、ステップＳ７において、以後の溝加工におけるツール位置の補正値として設定される。

［特徴］
予め設定されているカメラ位置を基準としてツール位置のずれ量が算出されるので、基板にアライメントマークを形成しておく必要がない。したがって、アライメントマークを形成するための工程や装置を必要とすることなく、ツール位置の誤差を容易にかつ精度よく補正することができる。

また、溝の加工開始位置とカメラ位置とのずれをそのままツール位置の誤差とすることができ、容易に誤差を検出することができる。

［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。

前記実施形態では、ツール位置のずれ量（誤差）を、カメラ位置と加工開始位置との間の距離によって算出したが、ツール位置のずれ量は、図４及び図５に示すような処理によって算出してもよい。

図４はツール位置のずれ量を算出する他の実施形態によるフローチャートであり、図５はその場合のモニタ画面を示している。

図４において、ステップＳ１１〜ステップＳ１４までの処理は、前記実施形態のステップＳ１〜ステップＳ４までの処理と同様である。

次にステップＳ１５では、カメラ位置、すなわち、図５の十字ラインＬｘ−Ｌｙの中心位置Ｏが、溝ｇの加工開始位置ｇｓに一致するように、スクライブヘッド２またはテーブル１の少なくとも一方を動作させることにより、太陽電池基板に対してカメラ４を移動する。図５（ａ）は、カメラ４を加工指定位置（原点Ｏ）に移動したときのモニタ画面Ｄを示している。この図に示す例では、ツール位置（加工開始位置）ｇｓはカメラ位置Ｏから画面において右上にずれている。そこで、カメラ４を移動させて、図５（ｂ）に示すように、カメラ位置（原点Ｏ）を溝ｇの加工開始位置ｇｓに一致させる。

ステップＳ１６では、ステップＳ１５によってカメラ４が移動させられた距離を測定する。このカメラ移動距離がツール位置のずれ量（誤差）に相当する。なお、カメラ４の移動距離は、カメラ４を移動させるために用いたモータの回転数を検出することによって容易に算出することができる。

そして、ステップＳ１７では、ステップＳ７と同様に、以後の溝加工におけるツール位置の補正値として設定する。

以上の実施形態においても、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、この図４に示した実施形態によれば、カメラで撮像した画像上の距離と基板上の実際の距離との関係が不明な場合（例えば、カメラを任意の倍率にズームした場合）や、加工指定位置と加工開始位置との両方がカメラの視野（カメラで撮像した１つの画像）に入らない場合でも、ツール位置のずれ量（誤差）を算出できる。

２ スクライブヘッド
４ カメラ
５ モニタ
１０ ツール
１２ 制御部

Claims (5)

1. 薄膜太陽電池基板に溝を形成する溝加工ツールと、前記溝加工ツールによって形成された溝を撮像するカメラと、を有する溝加工装置のツール位置補正装置であって、
   前記カメラの位置データと、前記カメラの位置データに関連付けられたツールの位置データと、を格納する位置データ格納部と、
   前記基板に対して、加工指定位置に前記ツールにより試し加工を行う試し加工部と、
   前記カメラの位置が前記加工指定位置に一致するように前記カメラを移動させて、前記試し加工部により形成された溝を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で得られた画像に基づいて、前記加工指定位置に対する前記ツールの位置の誤差を算出する誤差算出部と、
   前記誤差算出部で得られた算出結果に基づいて、溝加工時におけるツール位置の補正値を設定する補正値設定部と、
   を備えた溝加工装置のツール位置補正装置。
2. 前記ツールの位置は、前記ツールによって形成された溝の加工開始位置であり、前記カメラの位置と一致するように設定されている、請求項１に記載の溝加工装置のツール位置補正装置。
3. 前記誤差算出部は、前記撮像部で撮像された前記カメラ位置と前記溝の加工開始位置との間の距離を画像処理によって求めて誤差を算出する、請求項２に記載の溝加工装置のツール位置補正装置。
4. 前記誤差算出部は、前記撮像部で撮像された前記カメラ位置と前記溝の加工開始位置とが一致するように前記カメラを移動させ、前記カメラの移動距離によって誤差を算出する、請求項２に記載の溝加工装置のツール位置補正装置。
5. 前記撮像部は、前記カメラ位置を直交する２つのラインの中心位置として表示する、請求項１から４のいずれかに記載の溝加工装置のツール位置補正装置。

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