JP3388129B2 - 基板ビーム加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板ビーム加工装置
に関し、より詳しくは、薄膜太陽電池を形成した大面積
基板をその基板の平面度を維持しつつステージに設置し
てレーザビームでパターニング加工する基板ビーム加工
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、薄膜太陽電池は、平板ガラス等
の透光性絶縁基板上に透明導電性膜電極、非晶質半導体
光電変換層膜、裏面反射金属膜電極をこの順に積層して
構成され、所望する光起電力を得るためには複数個の光
起電力素子を電気的に直列接続した状態で集積化するた
め、各層形成時にそれぞれパターニング加工する工程が
必要である。この工程にはフォトエッチング法に比べて
工程数及びコスト的に有利なレーザスクライブ法が確立
されている。また、レーザスクライブ法は、レーザビー
ムの指向性、高エネルギー密度を利用して微細なビーム
加工に適している。ビーム加工には、ＹＡＧレーザ、エ
キシマレーザ等が用いられる。これらのレーザは用途に
合わせて様々な波長、強度のものが用いられる。

【０００３】また、加工基板の光吸収の違いを利用する
ことにより、選択的に各層をビーム加工をすることも可
能である。このような、ビーム加工装置は通常レーザ発
振器、光学系、ＸＹステージもしくはＸＹＺステージ、
制御用コンピュータ等によって構成される。従来、薄膜
太陽電池を集積する方法としては、透光性絶縁基板上に
形成した透明導電膜層を短冊状に絶縁分割加工した後
（第１スクライブ）、非晶質光電変換層を積層し、第１
スクライブラインからずらせた位置に透明導電膜層を損
傷させずに、非晶質光電変換層だけを分割する加工（第
２スクライブ）を行い、裏面電極層を積層した後、第２
スクライブラインから、第１スクライブラインと反対側
にずらせた位置に裏面電極層を分割する加工（第３スク
ライブ）を行っていた。

【０００４】従来、透明導電膜層を絶縁分割する加工
（第１スクライブ）においては、レーザスクライブ法が
用いられていた。これは、加工基板を載せたステージを
走査させながらレーザビームを照射し、或いは加工基板
上でレーザを照射させながら走査することにより、容易
に開溝を形成することができるので、生産工程が簡略化
され、生産コストを低く抑えることができる。また、レ
ーザスクライブにより形成された素子分割の溝幅が１０
０μｍ以下に加工できるため、光電変換素子の電極接合
部分の面積が小さくてすみ、光電変換に関与しない面積
が小さく、集積型薄膜太陽電池の発電有効面積を増大さ
せることができるという特徴を持つからである。

【０００５】また、非晶質光電変換層のみを開溝パター
ニングする加工（第２スクライブ）においてもレーザス
クライブ法が用いられていた。これは集積型薄膜太陽電
池のユニットセルを直列接続するためのコンタクトライ
ンとなるため、下地の透明導電膜層を損傷させずに、非
晶質光電変換層だけを選択的加工する必要があり、例え
ばＮｄ−ＹＡＧの第２高調波レーザ光（０．５３２μ
ｍ）で選択的スクライブを行っていた。さらに、この第
２スクライブは、レーザ光でアブレーションした非晶質
光電変換層が、パターニングライン上に再付着しないよ
うに、透光性絶縁基板側（太陽光入射側）からレーザ光
を照射し、透光性絶縁基板及び透明導電膜層を透過させ
て、非晶質光電変換層でレーザ光を吸収させて選択的薄
膜加工を行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透明導
電膜層をレーザを用いて絶縁分割する加工（第１スクラ
イブ）及び非晶質光電変換層を開溝パターニングする加
工（第２スクライブ）において、良好にビーム加工する
ためには、レーザが照射される被加工面がレーザ光の加
工許容深度内に位置していることが必要である。すなわ
ち、被加工面がレーザビームの加工許容深度からはずれ
ると、結像がデフォーカスとなり加工面におけるレーザ
パワーが低下して、良好なビーム加工ができないので、
基板の平面度を確保することが重要なポイントとなる。

【０００７】本来、ガラス基板を全面真空吸着等の方法
で固定すれば、自重撓みや反りは、矯正できるが、透明
導電膜層の絶縁分割加工において、透明導電膜層側から
Ｎｄ−ＹＡＧ基本波（1.064μｍ）を照射し、アブレー
ションにより絶縁分割する際、レーザ光は透光性絶縁基
板を透過してレーザ装置のステージで反射するため、加
工跡が散乱レーザビームにより再加工され加工不良にな
るため、基板をステージに全面接触する方法は採用でき
ない。従って、レーザビームをステージ上で充分デフォ
ーカスにして、散乱レーザビームの影響を受けないよう
に基板の加工面を浮かせて保持する必要があった。

【０００８】例えば、基板サイズが小規模のときは、基
板自体の撓みや反り等が少ないので、厚みのバラツキと
基板の撓みを基準値内に管理することで、ビーム加工に
要求される平面度は確保されるが、生産性、太陽電池の
利用効率が低下する。基板サイズが大規模になればなる
ほど、生産性、太陽電池の利用効率が向上するが、実際
には基板の自重撓みは、無視できない上、強化ガラス基
板では風冷強化時の表面収縮応力により、ガラス基板の
辺方向に0.2％程度の反りができる。

【０００９】これは、例えば、基板の一辺が６５０ｍｍ
の大型ガラス基板の場合、1.3ｍｍとなる。また、自重
撓みは1.2ｍｍとなる。レーザビームの有効加工深度
は、結像光学系の場合、結像レンズと対物レンズの焦点
距離ｆによっても異なるが、例えば、実験に用いたレー
ザ装置では、結像スリット後の結像レンズｆ＝690ｍ
ｍ、対物レンズｆ＝30ｍｍで結像倍率1/23の場合、Ｎｄ
−ＹＡＧ基本波（1.064μｍ）で約±400μｍ、Ｎｄ−Ｙ
ＡＧ第２高調波（0.532μｍ）で約±400μｍであり、基
板の補正なくしては、デフォーカスとなり、良好なビー
ム加工ができない。

【００１０】図１５は従来例のステージに設置される基
板の固定方法を示す説明図である。図１５に示すよう
に、基板１０１を加工面をステージ１０３から浮かせて
固定しなければならので、基板１０１の周辺４辺だけで
ステージ１０３に設置しているため、自重撓みの大きい
大面積のガラス基板や反りの大きい強化ガラス基板につ
いては、レーザビーム１０２はデフォーカスになるため
良好なビーム加工が不可能であった。図１５において、
１０２はレーザビーム、１０４はレーザビームのジャス
トフォーカス位置、１０５はレーザビームのデフォーカ
ス範囲を示す。

【００１１】また、特開昭６０−２６３４８１号公報に
よれば、瓦状太陽電池を生産する際に、レーザビームを
加工許容深度内に設定して良好なビーム加工するため、
基板の加工面の変化を検出してその変化に追随するよう
ビームヘッドが制御する光起電力の製造方法が提案され
いるが、ビームヘッドが加工面に追随させる動作が必要
なため加工時間がかかり生産性が低下するという問題が
ある。さらに、特開昭６０−７２２７９号公報によれ
ば、瓦状太陽電池を生産する際に、レーザビームを加工
許容深度内に設定して良好なビーム加工するため、レー
ザビームの収束径を凹レンズによって所定範囲にする膜
の加工法が提案されいるが、パターニング幅が大きくな
り、レーザビームが弱くなり加工時間がかかるので生産
性が低下するという問題がある。また、このような方式
では、凹レンズのコーティング面がレーザビームの集中
により焼けてしまい、実用的ではない。

【００１２】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
のであり、例えば、大規模の薄膜太陽電池を形成した基
板のビーム加工において、先に撓みのある基板の周辺部
を矯正しながらステージに仮固定してから基板を中央部
に固定して基板全体の平面度を維持し、レーザビームを
常に加工許容深度内に位置させて、レーザビームが加工
面に対して常にジャストフォーカスでビーム加工をする
ことができる基板ビーム加工装置を提供するものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上にビー
ムを照射するビーム照射装置と、基板の周辺を所定の高
さで支持する支持台と基板の中央部を支持しビームの加
工ラインと同方向に延伸された複数の桟であって隣接す
る桟の間隔を任意に変更可能なように形成された桟とを
有するステージと、支持台に設けた複数の周辺部吸排気
ポートと、ステージの中央部に設けた複数の中央部吸排
気ポートと、周辺部吸排気ポートの吸排気を行うバルブ
と、中央部吸排気ポートの吸排気を行うバルブと、周辺
部吸排気ポート及び中央部吸排気ポートを減圧する吸排
気ポンプと、周辺部吸排気ポート及び中央部吸排気ポー
トの真空度をそれぞれ検出する気圧検出部と、基板がス
テージに設置された際、中央部排気ポートの吸排気を行
うバルブを閉じた状態で周辺部吸排気ポートの吸排気を
行うバルブを開くよう制御して前記基板の周辺が前記支
持台に真空吸着した後に、中央部吸排気ポートの吸排気
を行うバルブを開くよう制御して基板の中央部を桟に真
空吸着するように前記各バルブ及び前記吸排気ポンプを
検出された真空度に基づいて制御する制御部とを備えて
なる基板ビーム加工装置を提供するものである。

【００１４】なお、本発明において、基板は強化ガラス
板の透過性絶縁基板で構成され、さらに強化ガラス板上
に透明導電膜（透明電極）、非晶質半導体光電変換膜、
裏面反射金属膜を積層した薄膜太陽電池が形成される。
ビーム照射装置は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、エキシマレー
ザなどのレーザ発振装置と光学系（ビームヘッド）で構
成され、基板１に選択された波長のレーザビームを照射
してパターンニング加工（スクライブ加工）するよう構
成されている。

【００１５】ビームヘッドが駆動される場合、ビーム照
射装置２は、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸駆動用ボール螺
子とＡＣサーボモータ、位置を検出するリニアスケール
（エンコーダ）、ビームヘッド制御用コンピュータが組
み込まれ、ビームヘッド制御用コンピュータによってＡ
Ｃサーボモータをクローズド制御する。

【００１６】ステージは、スチール製やアルミニウム製
のＸＹステージもしくはＸＹＺステージによって構成さ
れる。ステージが駆動される場合は、ステージは、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸駆動用ボール螺子とＡＣサーボモータ、
位置を検出するリニアスケール（エンコーダ）、ステー
ジ制御用コンピュータが組み込まれ、ステージ制御用コ
ンピュータによってＡＣサーボモータをクローズド制御
（フィードバック制御）する。

【００１７】支持台は、基板の周辺の形状に合わせ、所
定の高さで支持するアルミニュームブロック、ステンレ
スブロックで構成され、ステージ上の４辺エッジ部に組
み込まれている。また、基板との接触面は、フッ素系組
成物やナイロン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン
ゴムなどで処理されている。

【００１８】桟は、ビーム照射装置によって基板に照射
されるビームの加工ライン間に沿ってステージの中央部
に取り替え可能に複数列配置されるよう構成されてい
る。例えば、桟は、ビーム加工中のレーザビームが、透
光性絶縁基板を透過して桟に乱反射して加工不良となら
ないよう配置されているまた、桟の材質としては、アル
ミニューム、ステンレスで構成され、基板との接触面
は、フッ素系組成物、ナイロン樹脂、ポリオレフィン系
樹脂、ウレタンゴムなどで処理されている。

【００１９】周辺部吸排気ポートは、支持台に複数個の
孔が等間隔で設けられ、吸気／排気／開閉を行う周辺部
吸排気用バルブ（圧力調節弁）と周辺部吸排気用チュー
ブでそれぞれ接続されている。

【００２０】中央部吸排気ポートは、ステージ３の内部
に複数個の孔が桟５に沿って等間隔で設けられ、吸気／
排気／開閉を行う中央部吸排気ポート用バルブと中央部
吸排気用チューブでそれぞれ接続されている。また、各
チューブ（バキュームライン）は、ステージが駆動され
るとき、フレキシブルなシンフレックスチューブで構成
され、ビーム照射装置が駆動するときは、ステージは駆
動しないので、ＳＵＳチューブで構成することができ
る。

【００２１】吸排気ポンプは、例えば、揺動ピストン式
オイルレスポンプ（コンプレッサー／バキューム兼用ピ
ストンポンプ）が用いられ、各バルブを介して周辺部吸
排気ポート、中央部吸排気ポートとそれぞれ接続されて
いる。

【００２２】気圧検出部は、周辺部吸排気ポート及び中
央部吸排気ポートの空気圧［mmHg］を検出する圧力セン
サが用いられ、周辺部吸排気ポートと周辺部吸排気用バ
ルブ間、中央部吸排気ポートと中央部吸排気バルブ間に
それぞれ設けられ、常に各ポートの空気圧／真空度を監
視し、検出した圧力情報は制御部に送信される。制御部
は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートからなるコ
ンピュータで構成され、吸排気ポンプ、各ポートのチュ
ーブ（パイプ）に接続したバルブなどを制御する。ま
た、制御部は、ビーム照射装置制御用コンピュータ、ス
テージ制御用コンピュータとして機能させることもでき
る。

【００２３】本発明によれば、基板をビーム加工する
際、基板の周辺部を支持台に真空吸着して仮固定してか
ら、基板全体を支持台と同じ高さの桟に真空吸着するた
め、より確実に基板の反り／自重撓みを矯正して平面度
を維持することができるので、大面積基板のビーム加工
に適する基板加工装置を提供することができる。

【００２４】前記ステージに基板を設置またはステージ
から基板を取り出し搬送する基板搬送部と、前記ステー
ジに設置された基板の周辺を上部から押さえる周辺部押
さえ機構とをさらに備え、前記制御部は、前記基板搬送
部によりステージに設置された基板を前記支持台に真空
吸着させる際、予め前記基板の周辺を所定の押圧範囲で
押さえるよう前記周辺部押さえ機構を制御する構成にし
てもよい。

【００２５】なお、前記構成において、基板搬送部は、
例えば、ハンドリングロボットなどで構成される。周辺
部押さえ機構は、空気圧シリンダまたはリニア駆動モー
タ、押圧を検出するリニアスケール（エンコーダ）など
で構成される。また、基板１との接触面は、フッ素系組
成物、ナイロン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン
ゴムなどで処理されている。基板搬送部、周辺部押さえ
機構は、制御部のコンピュータにより制御できるよう構
成されている。

【００２６】前記構成によれば、基板の周辺部を先に支
持台に真空吸着して仮固定する際、周辺部押さえ機構に
より予め基板の周辺を押さえるので、吸排気ポンプで吸
入するときのリークを防ぐことができるため、基板の反
り／自重撓みの矯正時間が短縮できる。また、より精度
の高い平面度が得られ、ビーム加工の精度が向上する。

【００２７】前記ステージに基板を設置またはステージ
から基板を取り出し搬送する基板搬送部と、前記ステー
ジに設置された基板の中央部を上部から押さえる中央部
押さえ機構とをさらに備え、前記制御部は、前記基板搬
送部によりステージに設置された基板の周辺が前記支持
台に真空吸着された後、さらに基板の中央部を前記各桟
に真空吸着させる際、予め基板の中央部を所定の押圧範
囲で押さえるよう前記中央部部押さえ機構を制御する構
成にしてもよい。

【００２８】なお、前記構成において、中央部押さえ機
構は、空気圧シリンダまたはリニア駆動モータ、押圧を
検出するリニアスケール（エンコーダ）などで構成され
る。また、基板１との接触面は、フッ素系組成物、ナイ
ロン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタンゴムなどで
処理されている。基板搬送部、中央部押さえ機構は、制
御部のコンピュータにより制御できるよう構成されてい
る。

【００２９】前記構成によれば、基板の周辺部を先に支
持台に真空吸着して仮固定した後、さらに基板の中央部
を各桟に真空吸着させる際、予め基板の中央部を所定の
押圧範囲で押さえるので、吸排気ポンプで減圧するとき
のリークを防ぐことができるため、より確実に短時間で
全面吸着させる平坦度が確保できるので、ビーム加工の
精度が向上し、基板の設置時間が短縮できる。

【００３０】前記周辺部押さえ機構及び前記照射部押さ
え機構をそれぞれ収納する収納庫をさらに備え、前記制
御部は、前記基板が所定の真空度で前記支持台および前
記各桟に真空吸着された際に前記周辺部押さえ機構及び
前記中央部押さえ機構を前記収納庫に順次収納するよう
制御する構成にしてもよい。

【００３１】なお、前記構成において、収納庫は、例え
ば、ステージの近傍の加工ラインに設けられ、ビーム加
工または基板がステージに設置されていないときは、周
辺部押さえ機構及び前記中央部部押さえ機構が収納庫に
収納されている。

【００３２】前記構成によれば、基板がステージの支持
台と各桟に真空吸着されて平坦度が確保され、ビーム加
工を行う際、周辺部押さえ機構及び中央部押さえ機構
は、基板面から離れ収納庫に収納されるので、基板の設
置、基板の搬送、ビーム加工などを効率的に行うことが
できる。

【００３３】前記基板の照射領域の一部を移動可能に押
さえる可動押さえ機構をさらに備え、前記可動押さえ機
構は、前記ビーム照射装置によって照射されるビームの
移動ラインに伴って基板上を移動する構成にしてもよ
い。

【００３４】なお、前記構成において、可動押さえ機構
は、ビーム照射装置またはステージに設けられ、フレー
ム、ローラなどで構成される。また、基板との接触面
は、フッ素系組成物、ナイロン樹脂、ポリオレフィン系
樹脂、ウレタンゴムなどで処理されている。

【００３５】前記構成によれば、ステージの周辺に位置
する支持台と全照射領域に位置する桟との真空吸着に加
えて、さらに可動押さえ機構によりビーム加工領域を上
から押さえるので、より基板の平坦度を向上させること
ができ、ビーム加工の精度が向上する。

【００３６】前記ステージに基板を設置または前記ステ
ージから基板を取り出し搬送する基板搬送部と、前記ス
テージの両側面に複数の側部吸排気ポートと、前記各ポ
ートの吸排気を行う各バルブとをさらに備え、前記基板
搬送部がステージに設置された基板を取り出す際、前記
制御部は、前記ステージの一方の側面に設けた側部吸排
気ポートから加圧空気を供給し、他方の側面に設けた側
部吸排気ポートから排気するよう前記各バルブ及び吸排
気ポンプを制御する構成にしてもよい。

【００３７】なお、前記構成において、側部吸排気ポー
トとしては、ステージの両側面に複数個の孔が設けら
れ、これら孔とフレキシブルなシンフレックスチュー
ブ、吸気／排気／開閉を行うバルブと接続される。ビー
ム照射装置が駆動するときは、ステージは駆動しないの
で、孔はＳＵＳチューブと接続することができる。

【００３８】前記構成によれば、基板搬送部によりステ
ージから基板を取り出す際、基板のステージ側の吸着力
が減少するようステージ内の気圧を高く制御されるの
で、少ない吸着力で取り出すことができる。また、ステ
ージ内の気流が一方向に制御されるので、基板の膜面下
加工時にステージ内に付着した飛散物のまきあげを防止
し、一方の側部吸排気ポートから排出するのでビーム加
工の信頼性と歩留まりを向上させることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施例に基づいて
本発明を詳述する。なお、これによって本発明は限定さ
れるものではない。本発明は、主として、大規模の薄膜
太陽電池を形成した基板のパターニング／スクライブ加
工を行う基板ビーム加工装置の改良技術である。

【００４０】図１は本発明は基板ビーム加工装置の構成
を示すブロック図である。図１に示すように、１は基板
であり、基板１は強化ガラス板の透過性絶縁基板で構成
され、さらに強化ガラス板上に透明導電膜（透明電
極）、非晶質半導体光電変換膜、裏面反射金属膜を積層
した薄膜太陽電池が形成される。

【００４１】２はビーム照射装置であり、Ｎｄ−ＹＡＧ
レーザ、エキシマレーザなどのレーザ発振装置と光学系
（ビームヘッド）で構成され、基板１に選択された波長
のレーザビームを照射してパターンニング加工（スクラ
イブ加工）するよう構成されている（図１０〜図１３参
照）。ビームヘッドが駆動される場合、ビーム照射装置
２は、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸駆動用ボール螺子とＡ
Ｃサーボモータ、位置を検出するリニアスケール（エン
コーダ）、ビームヘッド制御用コンピュータが組み込ま
れ、ビームヘッド制御用コンピュータによってＡＣサー
ボモータをクローズド制御する。

【００４２】３はステージであり、スチール製やアルミ
ニウム製のＸＹステージもしくはＸＹＺステージによっ
て構成される。ステージ３が駆動される場合は、ステー
ジ３は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸駆動用ボール螺子とＡＣサー
ボモータ、位置を検出するリニアスケール（エンコー
ダ）、ステージ制御用コンピュータが組み込まれ、ステ
ージ制御用コンピュータによってＡＣサーボモータをク
ローズド制御（フィードバック制御）する。

【００４３】４は支持台であり、基板１の周辺の形状に
合わせ、所定の高さで支持するアルミニュームブロッ
ク、ステンレスブロックで構成され、ステージ３上の４
辺エッジ部に組み込まれている（図２〜図３参照）。ま
た、基板１との接触面は、基板に傷が付かないようにフ
ッ素系組成物、ナイロン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、
ウレタンゴムなどで処理されている。

【００４４】５は桟であり、ビーム照射装置２によって
基板１に照射されるビームの移動ライン間に沿ってステ
ージの中央部に取り替え可能に複数列配置するよう構成
されている（図２〜図４参照）。また、桟５の高さは支
持台４の高さと同じに作製され、桟５の材質は、アルミ
ニューム、ステンレスで構成され、基板１との接触面
は、基板に傷が付かないようにフッ素系組成物、ナイロ
ン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタンゴムなどで処
理されている。

【００４５】６は支持台４に複数個の孔が等間隔で設け
られ周辺部吸排気ポート、８は吸気／排気／開閉を行う
周辺部吸排気用バルブ（圧力調節弁）であり、６１の周
辺部吸排気用チューブでそれぞれ接続される（図２参
照）。７はステージ３の中央部に複数個の孔が桟５に沿
って等間隔で設けられ中央部吸排気ポート、９は吸気／
排気／開閉を行う中央部吸排気ポート用バルブであり、
７１の中央部吸排気用チューブでそれぞれ接続される
（図２参照）。また、各チューブ（バキュームライン）
は、ステージ３が駆動されるとき、フレキシブルなシン
フレックスチューブで構成され、ビーム照射装置２が駆
動するときは、ステージ３は駆動しないので、ＳＵＳチ
ューブで構成することができる。

【００４６】１０は吸排気ポンプであり、例えば、揺動
ピストン式オイルレスポンプ（コンプレッサー／バキュ
ーム兼用ピストンポンプ）が用いられ、各バルブ８、９
を介して周辺部吸排気ポート６、中央部吸排気ポート７
とそれぞれ接続される。１１は気圧検出部であり、周辺
部吸排気ポート６及び中央部吸排気ポート７の空気圧
［mmHg］を検出する圧力センサが用いられ、周辺部吸排
気ポート６と周辺部吸排気用バルブ８間、中央部吸排気
ポート７と中央部吸排気バルブ９間にそれぞれ設けら
れ、常に各ポート６、７の空気圧／真空度を監視し、検
出した圧力情報は制御部１２に送信される。

【００４７】１２は制御部であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、Ｉ／Ｏポートからなるコンピュータで構成され、
気圧検出部１１で検出された圧力情報に基づいて吸排気
ポンプ１０、各バルブ８、９などを制御する。また、制
御部１２は、各部をシーケンス制御するシーケンサ、ビ
ーム照射装置を制御するビーム照射装置制御用コンピュ
ータ、ステージの機構を制御するステージ制御用コンピ
ュータとして機能させることもできる。

【００４８】１３はステージ３に基板１を設置またはス
テージから基板１を取り出し搬送する基板搬送部であ
り、基板搬送部１３は、例えば、ハンドリングロボット
などで構成される。１４はステージ３に設置された基板
１の周辺を上部から押さえる周辺部押さえ機構であり、
周辺部押さえ機構１４は、空気圧シリンダ、油圧シリン
ダ、スプリング、リニア駆動モータ、押圧を検出するリ
ニアスケール（エンコーダ）などで構成される。また、
基板１との接触する先端部は（図６〜図８参照）、フッ
素系組成物、ナイロン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウ
レタンゴムなどで処理されている。

【００４９】また、基板搬送部１３、周辺部押さえ機構
１４は、制御部１２のコンピュータにより制御できるよ
う構成され、制御部１２は、基板搬送部１３によりステ
ージに設置された基板１を支持台４に真空吸着させる
際、基板１の周辺を所定の押圧範囲で押さえるよう周辺
部押さえ機構１４を制御する。

【００５０】１５はステージ３に設置された基板の中央
部を上部から押さえる中央部押さえ機構であり、中央部
押さえ機構１５は、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、ス
プリング、リニア駆動モータ、押圧を検出するリニアス
ケール（エンコーダ）などで構成される。また、基板１
との接触する先端部１５ａは（図９参照）、フッ素系組
成物、ナイロン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン
ゴムなどで処理されている。制御部１２は、基板搬送部
１３によりステージ３に設置された基板１の周辺が支持
台４に真空吸着された後、基板１の中央部を所定の押圧
範囲で押さえるよう中央部押さえ機構１５を制御する。
基板１の中央部は各桟５に真空吸着させる。

【００５１】１６は周辺部押さえ機構１４及び中央部押
さえ機構１５をそれぞれ収納する収納庫であり、収納庫
１６は、例えば、ステージ３の近傍に設けられ、ビーム
加工中または基板１がステージ３に設置されていないと
きは、周辺部押さえ機構１４及び中央部押さえ機構１５
が収納庫１６に収納されている。

【００５２】１７は基板の加工領域の一部を押さえなが
ら移動する可動押さえ機構であり、可動押さえ機構１７
は、スタビライザ、フレーム、ローラなどで構成され、
ビーム照射装置２またはステージ３に設けられる（図１
０〜図１３参照）。また、基板１との接触面は、フッ素
系組成物、ナイロン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレ
タンゴムなどで処理されている。１８はステージ３の両
側面に複数個の孔が設けられた側部吸排気ポートであり
（図１４参照）、１８ａは吸気／排気／開閉を行う側部
吸排気ポート用バルブ１９と接続する側部吸排気用チュ
ーブである。ビーム照射装置２が駆動するときは、ステ
ージ３は駆動しないので、各ポート１８はＳＵＳチュー
ブと接続することができる。

【００５３】図２は本発明の基板ビーム加工装置に設置
される基板の固定方法を示す説明図である。図２
（ａ）、図２（ｂ）において、図１と同じ構成要素につ
いては同符号が付される。基板の固定を、基板の周辺部
と基板の中央部の２段階に分け、先に撓みのある基板の
周辺部をステージの周辺に仮固定してから基板の中央部
を桟に固定するよう構成されている。また、図２（ａ）
は基板が基板ビーム加工装置に固定される前の設置状態
を示し、図２（ｂ）は撓み／反りが矯正されて固定され
た状態を示す。

【００５４】基板搬送部１３によりステージ３に設置し
た基板１を、支持部４に設けた周辺部吸排気ポート６を
介して周辺部吸排気ポート用チューブ６ａ内を、吸排気
ポンプ１０により減圧して基板１の周辺部の４辺を支持
台４に真空吸着させる。また、周辺部吸排気ポート６は
周辺部吸排気用チューブ６１を介して周辺部吸排気用バ
ルブ８に接続され、その吸着強度は、制御部１２より周
辺部吸排気用バルブ８を制御して任意に調節できるよう
構成されている。さらに、基板１の中央部をステージ３
の中央部に設けた中央部吸排気ポート７により桟５に真
空吸着して、基板全面をステージ３に固定する。中央部
吸排気ポート７は中央部吸排気ポート用チューブ７ａに
接続されており、その吸着強度は、制御部１２より中央
部吸排気ポート用バルブ９によって任意に調節できるよ
う構成されている。

【００５５】前記構成によれば、最初に、反りが大きい
基板の周辺部を矯正しながらステージの支持台に仮固定
した後、基板全体をステージの桟に均一に固定するの
で、周辺部からの空気のリークを防ぎ、かつ基板を加工
面を浮かせた状態で平面度を確保することができる。例
えば、透光性絶縁基板として厚さ3.3ｍｍ、基板サイズ6
50×550ｍｍ屈折率1.5の白板ガラス基板を用い、その片
面に屈折率1.5のＳｉＯ₂を100ｎｍの厚さに常圧ＣＶＤ
で積層する。この上に、ヘイズ率12〜15％のテクスチュ
ア構造を持つ透明導電膜層としてＳｎＯ₂を1μｍの厚さ
に常圧ＣＶＤ法で積層する。このときのシート抵抗は10
Ω／□である。これを短冊状のユニットセルに絶縁分割
する際、図１５に示す従来のステージでは、基板は自重
で約1.2ｍｍ撓む。

【００５６】基板の平面度を確保するために、図２に示
す本発明の装置を用いれば、基板の加工面をビーム照射
装置から発するレーザビームの加工許容深度内に位置さ
せることができるので、レーザビームは加工面に対して
常にジャストフォーカスで第１スクライブ、第２スクラ
イブのパターニング加工を良好に行うことができる。図
２において、３１はサブステージを示す。

【００５７】図３は本発明のステージの構成の一部分を
示す斜視図である。図３に示すように、ステージ３は、
例えば、厚さ3.3ｍｍ、サイズ650×550ｍｍのガラス基
板を固定するサブステージ３１と支持台４を備えてい
る。支持部４は周辺部吸排気ポート６が設けられてい
る。また、サブステージ３１は中央部吸排気ポート７
（図示せず）が設けられ、さらに、サブステージ３１に
は桟５を可動式にするために桟固定用螺子穴３２が設け
てあり、可動式の桟５が螺子５１により間隔を任意に設
定できる構成にしている。

【００５８】桟５の設定幅は５mmから１．５mmで任意に
設定できるように螺子止めの切り欠き穴の螺子穴３２を
設け、スクライブラインの間隔を任意の値に設定できる
ようにしている。設定幅はここに示した値に限られるも
のではない。サブステージ３１はサブステージ固定螺子
３３でステージ３に固定する方式を採用したが、この方
式に限られるものではなく、例えば、マグネット式固定
でも良い。

【００５９】前記構成により所定のスクライブライン間
隔で良好にスクライブ加工できた。これにより、１枚の
薄膜太陽電池の基板から所定の電圧に集積加工すること
ができる。但し、間隔を広く取りすぎると透明導電膜電
極のシート抵抗の増加により変換効率が低下し、狭すぎ
ると１枚の薄膜太陽電池の面積損失が増えて変換効率が
低下するので適切なスクライブライン間隔が設定されて
いる。

【００６０】図４は本発明のステージに設置される桟の
形状例を示す斜視図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）に
示すように、桟５の形状は、基板に接する面が長方形の
桟５２、正方形の桟５３、円形の桟５４があり、各スク
ライブライン１ａ間に一つ以上の桟を配置することによ
り、基板１の加工面をを浮かせた状態で固定することに
より、基板１に積層された各層を選択された波長のレー
ザビームでスクライブ加工することができる。また、レ
ーザビームがガラス基板を透過後、桟に乱反射して既に
加工した加工跡が加工不良にならないように配慮され、
ビーム加工の信頼性と歩留まりを向上させることができ
る。

【００６１】図５は本発明の基板固定処理とビーム加工
処理の手順を示すフローチャートである。図５におい
て、 ステップＳ１：基板搬送部１３により基板１をステージ
３にセットする（図２（ａ）参照）。 ステップＳ２：周辺部押さえ機構１４を収納庫１６から
ステージ３に移動させ、基板１の周辺部を所定の押圧力
で上部から押さえる（図６〜図８参照）。 ステップＳ３：吸排気ポンプ１０により周辺部吸排気ポ
ート６を減圧して基板１の周辺部の４辺を支持台４に真
空吸着させる（図２（ｂ）参照）。

【００６２】ステップＳ４：中央部押さえ機構１５をス
テージ３に移動させ、基板１の中央部を所定の押圧力で
上部から押さえる（図９参照）。 ステップＳ５：吸排気ポンプ１０により中央部吸排気ポ
ート６を減圧して基板１の中央部を桟５に真空吸着させ
る。 ステップＳ６：気圧検出部１１により、周辺部吸排気ポ
ート６及び中央部吸排気ポート７の空気圧／真空度を検
出し、検出した真空度が設定値に達しているか否かを判
定し、設定値に達していない場合、ステップＳ２または
ステップＳ４に戻りステップＳ６までの処理を繰り返
す。真空度が設定値に達した場合はステップＳ７に移行
する。 ステップＳ７：周辺部押さえ機構１４、中央部押さえ機
構１５をステージ３から退避させ収納庫１６に収納す
る。

【００６３】ステップＳ８：ビーム照射装置２によりビ
ーム加工（パターニング／スクライブ加工）を開始す
る。本実施例では、透明導電膜層を上にして設置し、分
割はＱスイッチ発振結合光学系Ｎｄ−ＹＡＧーザ光（基
本波：1.064μｍ）を繰り返し周波数５ＫＨｚ、レーザ
照射スピード200mm／sec、加工面出力500Ｗ／mm²で透明
導電膜層側から照射してレーザスクライブにてパターニ
ングを行う。 ステップＳ９：可動押さえ機構１７によりレーザビーム
またはステージ３の移動に追随して基板の加工領域を押
さえる（図１０〜図１３参照）。

【００６４】本実施例では、レーザ光の加工許容深度
は、ジャストフォーカス面から±４００μｍであるが、
加工面の位置がこの範囲に収まり、スクライブラインの
設定幅９０μｍに対して、６５０mmの長さをスクライブ
した時の実際の加工幅は９０±５μｍと良好に絶縁分離
パターニング加工できた。 ステップＳ１０：ビーム加工を終了する。 ステップＳ１１：吸排気ポンプ１０により周辺部吸排気
ポート６及び中央部吸排気ポート７の減圧を停止して、
一方の側部吸排気ポート１８に加圧空気を供給するとと
もに 、他方の側部吸排気ポート１８から加圧空気を少
し排気してステージ３内の空気圧を少し高くする（図１
４参照）。 ステップＳ１２：基板搬送部１３によりステージ３から
基板１を取り出す。

【００６５】図６は本発明の周辺部押さえ機構の先端部
の形状例（１）を示す斜視図である。ビーム加工される
基板１を基板搬送部１３によりステージ３にセットし
て、基板の周辺部の４辺をステージの支持台に真空吸着
して仮固定する際に、図６に示すような周辺部押さえ機
構１４の先端部１４１によって、基板１の周辺部を予め
所定の押圧で加圧する。本発明の周辺部押さえ機構１４
により基板の周辺部から減圧空気のリークを防止できる
ので確実に支持台に仮固定され、さらに、基板１の中央
部が各桟５に真空吸着されると基板の平面度を確保する
ことができる。従って、大面積の基板のビーム加工に適
用することができる。

【００６６】図７は本発明の周辺部押さえ機構の先端部
の形状例（２）を示す斜視図である。また、図８は本発
明の周辺部押さえ機構の先端部の形状例（３）を示す斜
視図である。周辺部押さえ機構１４の先端部の形状は、
図７に示すような不連続なバー状の先端部１４２、図８
に示すような複数のピン状の先端部１４３でも同様の効
果が得られる。また、基板１と接触する先端部の面は、
基板１の接触面を損傷することがないように樹脂、ウレ
タンゴム等で処理されている。図６〜図８において、１
４ａは周辺部押さえ機構１４の加圧方向を示す。

【００６７】図９は本発明の中央部押さえ機構の先端部
の形状例を示す斜視図である。第１段階で基板１の周辺
部がステージ３の支持台４に真空吸着された後、第２段
階で基板全面をステージ３に設けた各桟５に真空吸着さ
せ平坦度を確保する際に、図９に示すような中央部押さ
え機構１５の先端部１５１によって、基板１の中央部を
予め所定の押圧で加圧する。また、基板１と接触する先
端部の面は、基板１の面を損傷することがないように樹
脂、ウレタンゴム等で処理されている。図９において、
１５ａは中央部押さえ機構１５の加圧方向を示す。

【００６８】前記構成によれば、基板をビーム加工する
際、基板の周辺部を支持台に真空吸着して仮固定してか
ら、さらに基板全体を支持台と同じ高さの桟に真空吸着
して固定するため、より確実に基板の反り／自重撓みを
矯正して平面度を維持することができるので、大面積基
板のビーム加工に適する基板加工装置を提供することが
できる。

【００６９】次に、基板の中央部を各桟に真空吸着する
と基板の平面度を確保することができる。基板の平坦度
が確保されると、周辺部押さえ機構１４、中央部押さえ
機構１５をステージ３から退避させ収納庫１６に収納し
てビーム加工が開始される。

【００７０】図１０は本発明の可動押さえ機構を搭載し
たビーム照射装置及びステージの構成例（１）を示す斜
視図である。図１０に示すように、ビーム照射装置２
は、光ファイバー２０によりレーザビームを導光するビ
ームヘッド２１が駆動方式である。この場合の可動押さ
え機構１７は、ビーム照射装置２に搭載され、ビームヘ
ッド２１の両サイドにローラアーム１７１により保持さ
れた基板押さえローラ１７２を備え、加工されたスクラ
イブライン１ａと平行に、レーザ加工面の両サイドを押
さえながらビームヘッド２１と共に移動する。なお、図
１０において、１は基板、３はステージ、５は桟、６は
周辺部吸排気ポート、７は中央部吸排気ポート、２２は
集光レンズ、２３はアッテネータ、２４はビームエキス
パンダ、２５は結像レンズ、２６はスリット、２７は対
物レンズ、２ａはレーザビーム、２ｂはビームヘッドの
移動方向を示す。

【００７１】また、ビームヘッド２１とローラアーム１
７１の取り付けにおいて、スプリング式や空気シリンダ
ー式の緩衝機構（ショックアブソーバ）を介在させると
基板１の撓みを矯正しながら移動するローラ１７２の動
きが滑らかになり、かつ基板の押さえ効果も増大する。
ローラ１７２の接触面は、基板の面を損傷することがな
いよう樹脂、ウレタンゴム等で処理されている。従っ
て、可動押さえ機構１７は、基板の加工領域の一部を押
さえながら移動することができ、レーザビームが加工許
容深度内になるよう基板の加工面を位置させることがで
きる。

【００７２】図１１は本発明の可動押さえ機構を搭載し
たビーム照射装置及びステージの構成例（２）を示す斜
視図である。図１１において、図１０と同じ構成要素に
は同じ符号を付している。図１１に示すように、ビーム
照射装置２は、光ファイバー２０によりレーザビームを
導光するビームヘッド２１が駆動方式である。この場合
の可動押さえ機構１７は、ステージ３に組み込まれ、ス
テージ３上に設けたレール３４上を移動するスタビライ
ザ１７３で構成される。スタビライザ１７３は、ビーム
ヘッド２１がスクライブ加工を行っている間、スクライ
ブライン１ａを挟んだ位置で基板１を押さえて撓みを矯
正する。そして、一本のスクライブライン１ａを加工
後、スクライブラインと直交する方向にピッチ送りされ
るビームヘッド２１の動きに同期してスタビライザ１７
３が、レール３４上を移動する。図１１において、１７
ａは可動押さえ機構１７の移動方向を示す。

【００７３】ここで、スタビライザ１７３がレール３４
上をピッチ送りされて移動する際は、基板の加圧動作を
解除し、さらに基板から離れるよう構成することにより
滑らかピッチ送りを実現できる。また、スタビライザ１
７３の接触面は、基板の面を損傷することがないよう樹
脂やウレタンゴム等で処理されている。スタビライザ１
７３はスクライブライン１ａと平行にスクライブライン
１ａを挟んだ片側又は両側に位置し、ビーム加工の妨げ
になることはない。前記構成により、ビーム加工中にお
いて確実に基板の平面度を確保することができる。

【００７４】図１２は本発明の可動押さえ機構を搭載し
たビーム照射装置及びステージの構成例（３）を示す斜
視図である。図１２において、図１０と同じ構成要素に
は同じ符号を付している。図１２に示すように、ビーム
照射装置２は、ベンディングミラー２８とレーザ光路筐
体２９によりレーザビームを導光するビームヘッド２１
が固定方式であり、ステージ３の駆動によってスクライ
ブ加工する場合である。ステージ３はボール螺子３５と
ＡＣサーボモータにより駆動される。

【００７５】この場合の可動押さえ機構１７は、ビーム
照射装置２に組み込まれ、レーザ光路筐体２９のレーザ
ビームの出射部の両サイドにローラアーム１７１により
保持されたローラ１７２を備え、加工されるスクライブ
ラインと平行に、ステージ３の移動の際にレーザ加工面
の両サイドを押さえる。前記構成により、ステージが駆
動される方式のビーム加工においても確実に基板の平面
度を確保することができる。

【００７６】図１３は本発明の可動押さえ機構を搭載し
たビーム照射装置及びステージの構成例（４）を示す斜
視図である。図１３において、図１０と同じ構成要素に
は同じ符号を付している。図１３に示すように、ビーム
照射装置２は、ベンディングミラー２８とレーザ光路筐
体２９によりレーザビームを導光するビームヘッド２１
が固定方式であり、ステージ３の駆動によってスクライ
ブ加工する場合である。ステージ３はボール螺子３３と
ＡＣサーボモータ３４により駆動される。図１２〜図１
３において、３ａはステージ３の移動方向を示す。

【００７７】この場合の可動押さえ機構１７は、ステー
ジ３に組み込まれ、ステージ３上に設けた搬送レール３
ｂ上を移動するスタビライザ１７ｃを備え、スタビライ
ザ１７ｃは、ビームヘッド２１がスクライブ加工を行っ
ている間、スクライブライン１ａを挟んだ位置で基板１
を押さえて撓みを矯正する。そして、一本のスクライブ
ライン１ａを加工後、スクライブラインと直交する方向
にピッチ送りされるステージ３の動きに対応して、レー
ル３４上を移動する。前記構成によりステージが駆動す
る方式のレーザ加工機の場合でも確実に基板の平面度を
確保することができる。

【００７８】図１４は本発明の基板ビーム加工装置に設
置された基板の取り出し方法を示す説明図である。図１
４に示すように、１８はステージ３の両側面に複数個の
孔が設けられた側部吸排気ポートであり、側部吸排気用
チューブ１８１により吸気／排気／開閉を行う側部吸排
気ポート用バルブ１９と接続されている（図示せず）。
基板搬送部によりステージから基板を取り出す際、吸排
気ポンプ１０により周辺部吸排気ポート６及び中央部吸
排気ポート７の減圧を停止して、一方の側部吸排気ポー
ト１８に加圧空気を供給し、他方の側部吸排気ポート１
８から空気を排気してステージ３内の空気圧を少し高く
して、基板１がステージ３から取り出しやすくなる。一
方、ステージ内の気流が一方向に制御されるので、基板
の膜面下加工時にステージ内に付着した飛散物のまきあ
げを防止し、一方の側部吸排気ポートから排出するので
ビーム加工の信頼性と歩留まりを向上させることができ
る。

【００７９】本実施例において、例えば、薄膜太陽電池
を集積する方法として、ガラス基板上に形成した透明導
電膜膜に、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波（1.064μｍ）
を透光性絶縁側から照射し、アブレーションにより短冊
状に絶縁分割加工した後（第１スクライブ）、非晶質光
電変換膜を積層し、第１スクライブラインからずらせた
位置に透明導電膜膜を損傷せずに、Ｎｄ−ＹＡＧの第２
高調波（0.532μｍ）を非晶質光電変換層だけに照射し
分割する加工（第２スクライブ）を行い、裏面電極層を
積層した後、第２スクライブラインから、第１スクライ
ブラインと反対側にずらせた位置に裏面電極層を分割す
る加工（第３スクライブ）を行う。

【００８０】透光性絶縁基板として厚さ3.3mm、基板サ
イズ650×550mm屈折率1.5の白板強化ガラス基板を用
い、その片面にＺnＯをＲＦスパッタ法で厚さ2μｍ積層
し、ヘイズ率10〜15％のテクスチュア構造を持つ透明導
電膜層を形成する。この時のシート抵抗は8〜10Ω／□
である。これを、短冊状のユニットセルに絶縁分割する
工程及び非晶質半導体光電変換層を積層する工程、辺方
向に0.2％程度の反りを持つ強化ガラス基板について
も、本実施例により良好に透明導電膜の絶縁パターニン
グ加工及び非晶質半導体光電変換層の分割ラインを形成
することができた。

【００８１】絶縁分離パターニング加工された透明導電
膜付きガラス基板上に、プラズマＣＶＤ法にて非晶質半
導体光電変換層を積層する。この膜面を下向きに本発明
のステージに設置し、吸着固定する。ガラス面側からＱ
スイッチ発振結像光学系Ｎｄ−ＹＡＧレーザの第２高調
波（ＳＨＧ：0.532μｍ）を繰り返し周波数５kＨz、レ
ーザ照射スピード200mm／sec、加工面出力100Ｗ／mm²で
ガラス面側から、透明導電膜に隣接した位置に平行に照
射してレーザスクライブにてパターニングを行う。本実
施例によるレーザ光の加工許容深度は、ジャストフォー
カス面から±400μｍであるが、加工面の位置がこの範
囲に収まり、スクライブラインの設定幅100μｍに対し
て、650ｍｍの長さをスクライブした時の実際の加工幅
は100±5μｍと良好に絶縁分離パターニング加工でき
た。

【００８２】本実施例によれば、（１）大面積基板の周
辺部の４辺をステージの支持台に真空吸着して仮固定し
その後、基板全体をステージ内の桟に真空吸着するた
め、減圧するときのリークを防ぐことができ、より確実
に基板の自重撓み、反りを矯正して平坦にすることがで
きる。 （２）基板の撓み、反りの方向に関係なく、周辺部押さ
え機構によって予め基板の周辺部を押さえながらステー
ジの支持台に真空吸着するため、迅速に大面積の基板の
仮固定ができる。 （３）基板の周辺部をステージの支持台に真空吸着させ
た後、中央部押さえ機構によって予め基板の中央部を押
さえながらステージ内の桟に真空吸着させるため、より
確実に短時間で基板を全面吸着させることができるの
で、基板のセッティング時間が短縮できる。基板全面が
平坦になるので、レーザビームの焦点を、どの加工面で
も加工許容深度内の位置に保持することができので、ビ
ーム加工の信頼性が向上する。また、レーザビームの焦
点を基板の加工面に常に追随させることがないので高速
にビーム加工をすることができる。

【００８３】（４）レーザビームが照射されるスクライ
ブラインの間隔に沿って設置させた桟に基板を固定させ
ることにより、透光性絶縁基板を透過したレーザビーム
が桟に照射されそのレーザビームの散乱による加工不良
が防止できる。このため、ビーム加工の信頼性と歩留ま
りが向上する。 （５）ステージの中央部に位置する桟への真空吸着とレ
ーザビームの照射面の上部から基板を押さえる可動押さ
え機構により、常に基板の加工面の平坦性が確保できる
ので、レーザビームの焦点を、常に加工許容深度内の位
置に保持することができる。

【００８４】（６）本発明の基板ビーム加工装置を適用
すれば、透光性絶縁基板上に積層した透明導電膜層をレ
ーザビームにより絶縁パターニングする工程（第１スク
ライブ）及び、その上に積層した非晶質光電変換層を開
溝パターニングする加工（第２スクライブ）において、
透光性絶縁基板側（太陽光入射側）からレーザビームを
入射させ、透光性絶縁基板及び透明導電膜層を透過させ
て、非晶質光電変換層でレーザビームを吸収させて選択
的に薄膜加工を行う場合に、基板の反り、自重撓みを矯
正して良好にレーザ加工できる。 （７）基板の自重撓みのみならず、強化ガラス基板の反
りも矯正できる。これにより、強化ガラス基板上に薄膜
太陽電池を直接積層形成し、集積化を行うことが可能と
なるため、従来のような保護ガラスが不要になり屋外設
置用の大面積薄膜太陽電池の低コスト化、軽量化を達成
できる。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、基板をビーム加工する
際、基板の周辺部を支持台に真空吸着して仮固定してか
ら、基板全体を支持台と同じ高さの桟に真空吸着するた
め、より確実に基板の反り／自重撓みを矯正して平面度
を維持することができる。従って、ビーム加工の信頼性
と歩留まりが向上し、特に、大面積基板のビーム加工に
適する基板加工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明は基板ビーム加工装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の基板ビーム加工装置に設置される基板
の固定方法を示す説明図である。

【図３】本発明のステージの構成の一部分を示す斜視図
である。

【図４】本発明のステージに設置される桟の形状例を示
す斜視図である。

【図５】本発明の基板固定処理とビーム加工処理の手順
を示すフローチャートである。

【図６】本発明の周辺部押さえ機構の先端部の形状例
（１）を示す斜視図である。

【図７】本発明の周辺部押さえ機構の先端部の形状例
（２）を示す斜視図である。

【図８】本発明の周辺部押さえ機構の先端部の形状例
（３）を示す斜視図である。

【図９】本発明の照射部押さえ機構の先端部の形状例を
示す斜視図である。

【図１０】本発明の可動押さえ機構を搭載したビーム照
射装置及びステージの構成例（１）を示す斜視図であ
る。

【図１１】本発明の可動押さえ機構を搭載したビーム照
射装置及びステージの構成例（２）を示す斜視図であ
る。

【図１２】本発明の可動押さえ機構を搭載したビーム照
射装置及びステージの構成例（３）を示す斜視図であ
る。

【図１３】本発明の可動押さえ機構を搭載したビーム照
射装置及びステージの構成例（４）を示す斜視図であ
る。

【図１４】本発明の基板ビーム加工装置に設置された基
板の取り出し方法を示す説明図である。

【図１５】従来例のステージに設置される基板の固定方
法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 基板 １ａ スクライブライン ２ ビーム照射装置 ２０ 光ファイバー ２１ ビームヘッド ２２ 集光レンズ ２３ アッテネータ ２４ ビームエキスパンダ ２５ 結像レンズ ２６ スリット ２７ 対物レンズ ２８ ベンディングミラー ２９ ビーム光路筐体 ２ａ レーザビーム ２ｂ ビームヘッドの移動方向 ３ ステージ ３１ サブステージ ３２ 桟固定用螺子穴 ３３ サブステージ固定螺子 ３４ レール ３５ ボール螺子 ３ａ ステージの移動方向 ４ 支持台 ５ 桟 ５１ 桟固定螺子 ５２ 長方形状の桟 ５３ 方形状の桟 ５４ 円形状の桟 ６ 周辺部吸排気ポート ６１ 周辺部吸排気用チューブ ７ 中央部吸排気ポート ７１ 中央部吸排気用チューブ ８ 周辺部吸排気ポート用バルブ ９ 中央部部吸排気ポート用バルブ １０ 吸排気ポンプ １１ 気圧検出部（圧力センサ） １２ 制御部（コンピュータ） １３ 基板搬送部 １４ 周辺部押さえ機構 １４１ 周辺部押さえ機構の先端部 １４２ 周辺部押さえ機構の先端部 １４３ 周辺部押さえ機構の先端部 １４ａ 周辺部押さえ機構の加圧方向 １５ 中央部押さえ機構 １５１ 中央部押さえ機構の先端部 １５ａ 中央部押さえ機構の加圧方向 １６ 収納庫 １７ 可動押さえ機構 １７１ ローラアーム １７２ ローラ １７３ スタビライザ １７ａ 可動押さえ機構の移動方向 １８ 側部吸排気ポート １９ 側部吸排気ポート用バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−274148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−139632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−67894（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−13290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−90386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−72666（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−71475（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−219634（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−80681（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−34137（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/10 B23K 26/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にビームを照射するビーム照射装
   置と、基板の周辺を所定の高さで支持する支持台と基板
   の中央部を支持しビームの加工ラインと同方向に延伸さ
   れた複数の桟であって隣接する桟の間隔を任意に変更可
   能なように形成された桟とを有するステージと、支持台
   に設けた複数の周辺部吸排気ポートと、ステージの中央
   部に設けた複数の中央部吸排気ポートと、周辺部吸排気
   ポートの吸排気を行うバルブと、中央部吸排気ポートの
   吸排気を行うバルブと、周辺部吸排気ポート及び中央部
   吸排気ポートを減圧する吸排気ポンプと、周辺部吸排気
   ポート及び中央部吸排気ポートの真空度をそれぞれ検出
   する気圧検出部と、基板がステージに設置された際、中
   央部排気ポートの吸排気を行うバルブを閉じた状態で周
   辺部吸排気ポートの吸排気を行うバルブを開くよう制御
   して前記基板の周辺が前記支持台に真空吸着した後に、
   中央部吸排気ポートの吸排気を行うバルブを開くよう制
   御して基板の中央部を桟に真空吸着するように前記各バ
   ルブ及び前記吸排気ポンプを検出された真空度に基づい
   て制御する制御部とを備えてなる基板ビーム加工装置。
2. 【請求項２】 前記基板が、強化ガラス板の透過性絶縁
   基板であることを特徴とする請求項１記載の基板ビーム
   加工装置。
3. 【請求項３】 前記基板は、強化ガラス板上に透明導電
   膜、非晶質半導体光電変換膜、裏面反射金属膜を積層し
   た薄膜太陽電池が形成されることを特徴とする請求項２
   記載の基板ビーム加工装置。
4. 【請求項４】 前記ビーム照射装置は、Ｎｄ−ＹＡＧレ
   ーザ、エキシマレーザなどのレーザ発振器と光学系で構
   成されることを特徴とする請求項１記載の基板ビーム加
   工装置。
5. 【請求項５】 前記ビーム照射装置は、前記基板を選択
   された波長のレーザビームでパターンニング加工するこ
   とを特徴とする請求項４記載の基板ビーム加工装置。
6. 【請求項６】 前記ステージに基板を設置またはステー
   ジから基板を取り出し搬送する基板搬送部と、前記ステ
   ージに設置された基板の周辺を上部から押さえる周辺部
   押さえ機構とをさらに備え、前記制御部は、前記基板搬
   送部によりステージに設置された基板を前記支持台に真
   空吸着させる際、予め前記基板の周辺を所定の押圧範囲
   で押さえるよう前記周辺部押さえ機構を制御することを
   特徴とする請求項１記載の基板ビーム加工装置。
7. 【請求項７】 前記ステージに基板を設置またはステー
   ジから基板を取り出し搬送する基板搬送部と、前記ステ
   ージに設置された基板の中央部を上部から押さえる中央
   部押さえ機構とをさらに備え、前記制御部は、前記基板
   搬送部によりステージに設置された基板の周辺が前記支
   持台に真空吸着された後、さらに基板の中央部を前記各
   桟に真空吸着させる際、予め基板の中央部を所定の押圧
   範囲で押さえるよう前記中央部部押さえ機構を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の基板ビーム加工装置。
8. 【請求項８】 前記周辺部押さえ機構及び前記中央部押
   さえ機構をそれぞれ収納する収納庫をさらに備え、前記
   制御部は、前記基板が所定の真空度で前記支持台および
   前記各桟に真空吸着された際に前記周辺部押さえ機構及
   び前記中央部押さえ機構を前記収納庫に順次収納するよ
   う制御することを特徴とする請求項６または７記載の基
   板ビーム加工装置。
9. 【請求項９】 前記基板の照射領域の一部を移動可能に
   押さえる可動押さえ機構をさらに備え、前記可動押さえ
   機構は、前記ビーム照射装置の両サイドにローラアーム
   により保持された基板押さえローラ、またはレール上を
   移動するスタビライザで構成され、ビーム照射装置によ
   って照射されるビームの移動ラインに伴って基板上を移
   動することを特徴とする請求項１記載の基板ビーム加工
   装置。
10. 【請求項１０】 前記ステージに基板を設置または前記
    ステージから基板を取り出し搬送する基板搬送部と、前
    記ステージの両側面に複数の側部吸排気ポートと、前記
    各ポートの吸排気を行う各バルブとをさらに備え、前記
    基板搬送部がステージに設置された基板を取り出す際、
    前記制御部は、前記ステージの一方の側面に設けた側部
    吸排気ポートから加圧空気を供給し、他方の側面に設け
    た側部吸排気ポートから排気するよう前記各バルブ及び
    吸排気ポンプを制御することを特徴とする請求項１記載
    の基板ビーム加工装置。
11. 【請求項１１】 基板上にビームを照射するビーム照射
    装置と、基板の周辺を所定の高さで支持する支持台と基
    板の中央部を支持しビームの加工ラインと同 方向に延伸
    された複数の桟であって隣接する桟の間隔を任意に変更
    可能なように形成された桟とを有するステージと、支持
    台に設けた複数の周辺部吸排気ポートと、ステージの中
    央部に設けた複数の中央部吸排気ポートと、周辺部吸排
    気ポートの吸排気を行うバルブと、中央部吸排気ポート
    の吸排気を行うバルブと、周辺部吸排気ポート及び中央
    部吸排気ポートを減圧する吸排気ポンプと、周辺部吸排
    気ポート及び中央部吸排気ポートの真空度をそれぞれ検
    出する気圧検出部と、基板がステージに設置された際、
    中央部排気ポートの吸排気を行うバルブを閉じた状態で
    周辺部吸排気ポートの吸排気を行うバルブを開くよう制
    御して前記基板の周辺が前記支持台に真空吸着した後
    に、中央部吸排気ポートの吸排気を行うバルブを開くよ
    う制御して基板の中央部を桟に真空吸着するように前記
    各バルブ及び前記吸排気ポンプを検出された真空度に基
    づいて制御する制御部とを備えてなる基板ビーム加工装
    置の基板固定方法であって、 （１）基板の周辺部を周辺部押さえ機構で押さえ、 （２）基板の周辺部を周辺部吸排気ポートを減圧するこ
    とにより真空吸着し、 （３）基板の中央部を中央部押さえ機構で押さえ、 （４）基板の中央部を中央部吸排気ポートを減圧するこ
    とにより真空吸着し、 （５）気圧検出部により周辺部及び中央部の吸排気ポー
    トの真空度を検出して、所定の設定値に達するまで、前
    記ステップ（１）〜（４）を繰り返すことを特徴とする
    基板ビーム加工装置の基板固定方法。