JP5809424B2 - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は、基板と、基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for processing a substrate to be processed used in a solar cell having a substrate and a thin film disposed on the substrate.
従来、薄膜太陽電池の製造工程では、まず、基板上に透明薄膜が形成され、その後、スクライブ加工によってスクライブ線が形成され、透明薄膜が複数の透明電極に形成される。 Conventionally, in a manufacturing process of a thin film solar cell, first, a transparent thin film is formed on a substrate, and then a scribe line is formed by a scribe process, and the transparent thin film is formed on a plurality of transparent electrodes.
次に、成膜装置によって光電変換膜が成膜される。この際、基板が高温に熱せられることとなる。次に、基板に形成された基準マークや既に加工されたスクライブ線を画像処理装置によって解析して、基板の位置や傾きを測定し、この測定結果によって補正された位置情報に基づいて、光電変換膜がレーザ光によって加工され、透明薄膜に形成されたスクライブ線(加工済み線)に沿って数十μmの間隔でスクライブ線が形成される。 Next, a photoelectric conversion film is formed by a film forming apparatus. At this time, the substrate is heated to a high temperature. Next, the reference mark formed on the substrate and the already processed scribe line are analyzed by the image processing device, the position and inclination of the substrate are measured, and photoelectric conversion is performed based on the position information corrected by the measurement result. The film is processed by laser light, and scribe lines are formed at intervals of several tens of μm along scribe lines (processed lines) formed on the transparent thin film.
次に、成膜装置によってメタル膜が成膜される。この工程でも基板が高温に熱せられることとなる。次に、成膜装置によって光電変換膜が成膜された後の工程と同様に、メタル膜がレーザ光によって加工され、光電変換膜に形成されたスクライブ(加工済み線)線に沿って数十μmの間隔でスクライブ線が形成される。 Next, a metal film is formed by a film forming apparatus. Even in this step, the substrate is heated to a high temperature. Next, similarly to the process after the photoelectric conversion film is formed by the film forming apparatus, the metal film is processed by the laser beam, and several tens of lines are formed along the scribe (processed line) line formed on the photoelectric conversion film. Scribe lines are formed at intervals of μm.
上述のように成膜装置によって薄膜が成膜される際に基板が高温になるため、基板を十分に冷却することなく薄膜をレーザ光によってスクライブすると、基準となるスクライブ線が基板の熱膨張により変形するので、結果的に沿わずにずれた位置にスクライブ線が形成されてしまい、スクライブ線の間隔が広がることにより発電領域の減少をまねき、製造される薄膜太陽電池の製品性能が悪くなる。また、スクライブ線が重なってしまうと、発電そのものができなくなってしまう。他方、基板を冷却するための冷却時間を設けると、生産タクトが低下してしまう。 As described above, when the thin film is formed by the film forming apparatus, the substrate becomes high temperature. When the thin film is scribed by laser light without sufficiently cooling the substrate, the reference scribe line is caused by the thermal expansion of the substrate. As a result, a scribe line is formed at a position shifted without being along, resulting in a decrease in the power generation region due to an increase in the interval between the scribe lines, and the product performance of the manufactured thin film solar cell is deteriorated. In addition, if the scribe lines overlap, power generation itself cannot be performed. On the other hand, if a cooling time for cooling the substrate is provided, the production tact will be reduced.
この点、特許文献1のように、加工ライン測定装置により第1層のスクライブ線の位置を順次測定し、この測定された各スクライブ線の位置に基づいて、第1層上に積層される第2層に、当該スクライブ線に対応する新たなスクライブ線を当該スクライブ線に沿う形で形成することも考えられる。しかしながら、当該スクライブ線の全てを測定するには、非常に時間を必要とする。また、当該スクライブ線を測定しながら加工も同時に行うことで、測定だけをしている時間を短くすることも考えられるが、この場合には、非常に高速な処理を可能とする高い性能の測定装置が必要となってしまう。このような加工ライン測定装置を用いることなく、低コストで、高速にスクライブ線に沿った新たなスクライブ線を形成可能なレーザ加工装置が提供されることが望まれている。
In this regard, as in
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、製造される薄膜太陽電池の製品性能を高い状態で維持しつつ、生産タクトの低下を防止することができるレーザ加工装置を、低コストで提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and a laser processing apparatus capable of preventing a decrease in production tact while maintaining the product performance of a thin film solar cell to be manufactured in a high state, It aims to provide at low cost.
本発明は、基板と、該基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工装置において、前記被加工基板を保持する保持部と、前記被加工基板上の基準点の位置を検知する検知部と、前記検知部の検知結果に基づいて、前記被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出する算出部を含む制御部と、前記被加工基板の前記薄膜に対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、前記算出部の算出結果に従って、制御部により前記保持部および前記レーザ照射部のうちの少なくとも一方を、移動する加工移動部と、を備え、前記算出部は、常温における前記被加工基板上の基準点の位置と、熱膨張した前記被加工基板上の基準点の位置とを比較することで、熱膨張した該被加工基板上における前記加工済み線の位置を算出し、前記算出部は熱膨張した前記被加工基板上における前記加工済み線の位置を算出する際、 Δα=Δα0×d/Dを用い、ここで、Δαは熱膨張後の加工済み線の変化量、Δα0は熱膨張後の外周基準直線の変化量、Dは熱膨張前の中央基準直線と外周基準直線との間の距離、dは熱膨張前の中央基準直線と加工済み線との間の距離、となっていることを特徴とするレーザ加工装置である。 The present invention relates to a laser processing apparatus for processing a substrate to be used for a solar cell having a substrate and a thin film disposed on the substrate, a holding unit for holding the substrate to be processed, and a substrate on the substrate to be processed. A detection unit that detects a position of a reference point; a control unit that includes a calculation unit that calculates a position of a processed line that has already been processed on the substrate to be processed based on a detection result of the detection unit; A laser irradiation unit that irradiates the thin film of the substrate with laser light, and a processing moving unit that moves at least one of the holding unit and the laser irradiation unit by a control unit according to a calculation result of the calculation unit; And the calculation unit compares the position of the reference point on the substrate to be processed at room temperature with the position of the reference point on the substrate to be thermally expanded, so that the thermal expansion is performed on the substrate to be processed. Said processing in Calculates the position of the saw line, when the calculating unit calculates the position of the processed line of the processed substrate was thermally expanded, using Δα = Δα0 × d / D, where, [Delta] [alpha] after thermal expansion , Δα0 is the amount of change in the outer reference line after thermal expansion, D is the distance between the central reference line before thermal expansion and the outer reference line, and d is the central reference line before thermal expansion. The laser processing apparatus is characterized in that the distance between the processed line is a distance .
本発明は、前記検知部は、基準点として、前記被加工基板の一辺に沿った外周基準直線上の三つ以上の点を検知することを特徴とするレーザ加工装置である。 The present invention is the laser processing apparatus, wherein the detection unit detects three or more points on an outer peripheral reference line along one side of the substrate to be processed as a reference point.
本発明は、前記検知部は、基準点として、前記被加工基板の一辺に隣り合う他辺に沿った外周基準直線上の三つ以上の点を検知することを特徴とするレーザ加工装置である。 The present invention is the laser processing apparatus, wherein the detection unit detects three or more points on an outer reference line along another side adjacent to one side of the substrate to be processed as a reference point. .
本発明は、前記検知部は、基準点として、前記被加工基板の四辺に沿った四つの外周基準直線と、被加工基板の中心を通る被加工基板の四辺に平行する二つの中央基準直線との八つの交点および被加工基板の中心点の合計9点のうち、所望の三つ以上の点を検知することを特徴とするレーザ加工装置である。 In the present invention, the detection unit has, as reference points, four outer peripheral reference lines along the four sides of the substrate to be processed, and two central reference lines parallel to the four sides of the substrate to be processed that pass through the center of the substrate to be processed. The laser processing apparatus is characterized by detecting desired three or more points out of a total of nine points of the eight intersection points and the center point of the substrate to be processed.
本発明は、制御部は被加工基板の薄膜に対してレーザ照射部によりレーザ光を照射する直前に、検知部により被加工基板上の基準点の位置を検知し、算出部により検知部の検知結果に基づいて被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出することを特徴とするレーザ加工装置である。 In the present invention, the control unit detects the position of the reference point on the substrate to be processed by the detection unit immediately before irradiating the thin film of the substrate to be processed by the laser irradiation unit, and the calculation unit detects the detection unit. The laser processing apparatus is characterized in that the position of a processed line already processed on a substrate to be processed is calculated based on a result.
本発明は、制御部は被加工基板の薄膜に対してレーザ照射部によりレーザ光を照射しながら、検知部により被加工基板上の基準点の位置を検知し、算出部により検知部の検知結果に基づいて被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出することを特徴とするレーザ加工装置である。 In the present invention, the control unit detects the position of the reference point on the substrate to be processed by the detection unit while irradiating the thin film of the substrate to be processed by the laser irradiation unit, and the calculation unit detects the detection result of the detection unit. The position of the processed line already processed on the substrate to be processed is calculated based on the above.
本発明は、制御部は任意の被加工基板の薄膜に対してのみ、検知部により被加工基板上の基準点の位置を検知し、算出部により検知部の検知結果に基づいて被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出することを特徴とするレーザ加工装置である。 In the present invention, the control unit detects the position of the reference point on the substrate to be processed by the detection unit only for the thin film of the substrate to be processed, and the calculation unit detects the position of the reference point on the substrate to be processed based on the detection result of the detection unit. The laser processing apparatus is characterized in that the position of a processed line that has already been processed is calculated.
本発明は、基板と、該基板に配置された薄膜とを有する太陽電池に用いられる被加工基板を加工するレーザ加工方法において、前記被加工基板上の基準点の位置を検知する工程と、検知結果に基づいて、前記被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出する工程と、前記被加工基板の前記薄膜に対してレーザ光を照射する工程であって、算出結果に従って、レーザ光の照射位置を移動させる工程と、を備え、加工済み線の位置を算出する工程では、常温における前記被加工基板上の基準点の位置と、熱膨張した前記被加工基板上の基準点の位置とが比較されることで、算出部により熱膨張した該被加工基板上における前記加工済み線の位置が算出されるとともに、前記算出部は熱膨張した前記被加工基板上における前記加工済み線の位置を算出する際、 Δα=Δα0×d/Dを用い、ここで、Δαは熱膨張後の加工済み線の変化量、Δα0は熱膨張後の外周基準線の変化量、Dは熱膨張前の中央基準直線と外周基準直線との間の距離、dは熱膨張前の中央基準直線と加工済み線との間の距離、となっていることを特徴とするレーザ加工方法である。 The present invention relates to a laser processing method for processing a substrate to be used for a solar cell having a substrate and a thin film disposed on the substrate, and a step of detecting a position of a reference point on the substrate to be processed, Based on the result, the step of calculating the position of the processed line already processed on the substrate to be processed, and the step of irradiating the thin film of the substrate to be processed with laser light, according to the calculation result, A step of moving the irradiation position of the laser beam, and in the step of calculating the position of the processed line, the position of the reference point on the substrate to be processed at room temperature and the reference point on the substrate to be thermally expanded And the position of the processed line on the processed substrate thermally expanded by the calculation unit is calculated by the calculation unit, and the calculated unit is processed on the thermally expanded substrate line When calculating the position, Δα = Δα0 × d / D is used, where Δα is the amount of change in the processed line after thermal expansion, Δα0 is the amount of change in the outer peripheral reference line after thermal expansion, and D is before thermal expansion. The distance between the center reference line and the outer periphery reference line, d is the distance between the center reference line before thermal expansion and the processed line .
本発明は、前記被加工基板上の基準点の位置を検知する工程は、前記被加工基板上の三つ以上の点を検知し、前記加工済み線の位置を算出する工程は、前記三つ以上の点を通過する円弧を算出して、当該円弧を前記加工済み線の位置を算出する際に用いることを特徴とするレーザ加工方法である。 According to the present invention, the step of detecting the position of the reference point on the substrate to be processed includes detecting three or more points on the substrate to be processed and calculating the position of the processed line. In this laser processing method, an arc passing through the above points is calculated, and the arc is used when calculating the position of the processed line.
本発明は、前記被加工基板の前記薄膜に対してレーザ光を照射する直前に、検知部により被加工基板上の基準点の位置を検知し、算出部により検知部の検知結果に基づいて被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出することを特徴とするレーザ加工方法である。 In the present invention, the position of the reference point on the substrate to be processed is detected by the detection unit immediately before the thin film of the substrate to be processed is irradiated with laser light, and the target is detected by the calculation unit based on the detection result of the detection unit. A laser processing method is characterized in that the position of a processed line already processed on a processed substrate is calculated.
本発明は、前記被加工基板の前記薄膜に対してレーザ光を照射しながら、検知部により被加工基板上の基準点の位置を検知し、算出部により検知部の検知結果に基づいて被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出することを特徴とするレーザ加工方法である。 In the present invention, the position of the reference point on the substrate to be processed is detected by the detection unit while irradiating the thin film of the substrate to be processed, and the processing unit is processed based on the detection result of the detection unit by the calculation unit. A laser processing method is characterized in that the position of a processed line already processed on a substrate is calculated.
本発明は、任意の被加工基板の前記薄膜に対してのみ、検知部により被加工基板上の基準点の位置を検知し、算出部により検知部の検知結果に基づいて被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出することを特徴とするレーザ加工方法である。 In the present invention, the position of the reference point on the substrate to be processed is detected by the detection unit only on the thin film of the arbitrary substrate to be processed, and the calculation unit has already detected the position of the reference point on the substrate based on the detection result of the detection unit. A laser processing method is characterized in that the position of a processed line that has been processed is calculated.
本発明によれば、常温における被加工基板上の基準点の位置と、熱膨張した被加工基板上の基準点の位置とを比較することで、熱膨張した被加工基板上における加工済み線の位置が算出され、当該算出結果に従って薄膜がレーザ光で加工される。このため、製造される薄膜太陽電池の製品性能を高い状態で維持しつつ、生産タクトの低下を防止することができるレーザ加工装置を、低コストで提供することができる。 According to the present invention, by comparing the position of the reference point on the processed substrate at room temperature with the position of the reference point on the thermally expanded substrate, the processed line on the thermally expanded processed substrate The position is calculated, and the thin film is processed with laser light according to the calculation result. For this reason, the laser processing apparatus which can prevent the fall of a production tact can be provided at low cost, maintaining the product performance of the thin film solar cell manufactured at a high state.
第1の実施の形態
以下、本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1乃至図4は本発明の実施の形態を示す図である。
First Embodiment Hereinafter, an embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 to FIG. 4 are diagrams showing an embodiment of the present invention.
本実施の形態のレーザ加工装置は、ガラス基板(基板)61と、ガラス基板61に配置された薄膜65とを有する太陽電池に用いられる被加工基板60を加工するためのものである。このうち、薄膜65は、ガラス基板61上に設けられた透明電極膜62と、この透明電極膜62上に設けられたSiなどを含む光電変換層63と、この光電変換層63上に設けられた金属電極膜64とを有している(図4参照)。
The laser processing apparatus of this embodiment is for processing a substrate to be processed 60 used in a solar cell having a glass substrate (substrate) 61 and a
図1に示すように、レーザ加工装置は、被加工基板60を保持する保持部20と、被加工基板60上の基準点P1〜P9(図2参照)の位置を検知する検知部10と、検知部10の検知結果に基づいて、被加工基板60上で既に加工されたスクライブ線(加工済み線)の位置を算出する算出部50を含む制御部50Aと、被加工基板60の薄膜65に対してレーザ光Lを照射するレーザ照射部30と、算出部50の算出結果に従って制御部50Aによりレーザ照射部30を加工進行方向に沿って移動させつつ当該加工進行方向に直交する成分を含む方向に移動する加工移動部35と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus includes a holding
このうち、検知部10は、基準点として、被加工基板60のガラス基板61の辺に沿った四つの外周基準直線71〜74上の八つの点(ガラス基板61上の点)P1〜P8を検知する(図2参照)。なお、この外周基準直線71〜74としては、既に加工されたスクライブ線を用いることもできる。ところで、図1に示すように、検知部10には、当該検知部10を移動させる検知移動部15が設けられている。
Among these, the
より具体的には、検知部10は、ガラス基板61の一辺に沿った外周基準直線71(以下、第一外周基準直線71とも呼ぶ)、当該一辺に対向する辺に沿った外周基準直線72(以下、第二外周基準直線72とも呼ぶ)およびガラス基板61の一辺に隣り合う二つの他辺に沿った互いに平行な外周基準直線73,74(以下、第三外周基準直線73、第四外周基準直線74とも呼ぶ)との交点(四つの点)P1〜P4と、ガラス基板61の中心を通過して第一外周基準直線71に平行な直線(以下、第一中央基準直線81とも呼ぶ)と第三外周基準直線73および第四外周基準直線74との交点(二つの点)P7,P8と、ガラス基板61の中心を通過して第三外周基準直線73に平行な直線(以下、第二中央基準直線82とも呼ぶ)とガラス基板61の第一外周基準直線71および第二外周基準直線72との交点(二つの点)P5,P6とを、基準点として検知する。
More specifically, the
また、検知部10は、基準点として、ガラス基板61の中心に位置する中心点(第一中央基準直線81と第二中央基準直線82との交点)P9も検知する(図2参照)。なお、これら第一中央基準直線81と第二中央基準直線82としては、既に加工されたスクライブ線を用いることができる。
Moreover, the
ところで、本実施の形態では、レーザ照射部30が移動される態様を用いて説明するが、レーザ照射部30が被加工基板60に対して相対的に移動されれば、これに限られることはない。例えば、保持部20が移動されてもよいし、保持部20とレーザ照射部30の両方が移動されてもよいし、一つの移動部が検知移動部の機能と加工移動部の機能を兼ねてもよい。
By the way, although this Embodiment demonstrates using the aspect by which the
なお、本実施の形態では、検知部10が一つの外周基準直線71〜74に対して三つの点を検知する態様を用いて説明するが、これに限られることはなく、一つの外周基準直線71〜74に対して四つ以上の位置を検知してもよい。
In addition, in this Embodiment, although the
また、算出部50は、工場内の常温(約24℃)における被加工基板60のガラス基板61上の基準点(九つの点)P1〜P9の位置と、熱膨張した被加工基板60のガラス基板61上の基準点(九つの点)P1〜P9の位置とを比較することで、熱膨張した被加工基板60におけるTCOスクライブ線62TやSiスクライブ線63Sからなるスクライブ線の位置を算出するように構成されている。
Further, the
より具体的には、算出部50は、常温における第一外周基準直線71上の基準点P1,P5,P2(三つの点)に対する、熱膨張した被加工基板60上の第一外周基準直線71上の基準点P1,P5,P2(三つの点)の変化量を算出する。続いて、算出部50は、三つの基準点P1,P5,P2を通過する円弧(以下、第一外周基準円弧71’とも呼ぶ)も算出する(図3参照)。また、同様に、算出部50は、第二外周基準直線72、第三外周基準直線73および第四外周基準直線74上の基準点P1〜P9の熱膨張時の変化量から、熱膨張時の基準点P1〜P9を通過する円弧(以下、第二外周基準円弧、第三外周基準円弧および第四外周基準円弧とも呼ぶ(いずれも図示せず))も算出する。
More specifically, the
そして、算出部50は、第一中央基準直線81と第一外周基準円弧71’から、これら第一中央基準直線81と第一外周基準円弧71’との間に位置する薄膜65の各位置における熱膨張時の位置も算出する(図3参照)。
And the
例えば、所定の点Aにおいて、第一外周基準直線71に対する第一外周基準円弧71’の変化量をΔα0(最大熱膨張量)とし、第一中央基準直線81と第一外周基準直線71の距離をDとした場合に、所定の点Aから第一中央基準直線81と直交する方向に延びた直線上の対象点B(第一中央基準直線81との距離はd)における変化量Δαは、
Δα=Δα0×d/D
として得ることができる。なお、この例ではd/Dが係数となっているが、被加工基板60の実際の膨張の態様などの性質を加味して、係数を適宜変化させてもよい。また、スクライブ線が概ね均等に形成されることから、距離dではなく第一中央基準直線81からの本数を基準として係数を作ってもよい。ところで、被加工基板60は中心点から熱膨張するので、中心点を通る第一中央基準直線81および第二中央基準直線82は直線のままとなる。
For example, at a predetermined point A, the change amount of the first
Δα = Δα 0 × d / D
Can be obtained as In this example, d / D is a coefficient. However, the coefficient may be appropriately changed in consideration of properties such as an actual expansion mode of the
同様に、算出部50は、第一中央基準直線81と第二外周基準円弧から、これら第一中央基準直線81と第二外周基準円弧との間に位置する薄膜65の各位置における熱膨張時の位置も算出し、第二中央基準直線82と第三外周基準円弧から、これら第二中央基準直線82と第三外周基準円弧との間に位置する薄膜65の各位置における熱膨張時の位置も算出し、第二中央基準直線82と第四外周基準円弧から、これら第二中央基準直線82と第四外周基準円弧との間に位置する薄膜65の各位置における熱膨張時の位置も算出する。
Similarly, the
ところで、本実施の形態のレーザ加工装置は、透明電極膜62上に光電変換層63を成膜するための成膜装置(図示せず)と、光電変換層63上に金属電極膜64を成膜するための成膜装置(図示せず)を有している。なお、このような成膜装置によって薄膜65が成膜されると、被加工基板60は約100℃の高温になる。
By the way, in the laser processing apparatus of the present embodiment, a film forming apparatus (not shown) for forming the
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
まず、ガラス基板61と、当該ガラス基板61に配置された透明電極膜62とを有する被加工基板60が準備される(図4(a)参照)。その後、保持部20によって被加工基板60が保持される。このとき、本実施の形態では透明電極膜62がガラス基板61の下方に位置するようにして、保持部20によって被加工基板60が保持される。なお、これに限られることはなく、透明電極膜62がガラス基板61の上方に位置するようにして、保持部20によって被加工基板60が保持されてもよい。
First, a substrate to be processed 60 having a
次に、レーザ照射部30から被加工基板60の透明電極膜62に対してレーザ光Lが照射される(図1参照)。このとき、加工移動部35によって、レーザ照射部30が加工進行方向に沿って移動され、この結果、透明電極膜62が加工進行方向に沿って加工され、透明電極膜62に複数のTCOスクライブ線62Tが形成されることとなる(図4(b)参照)。なお、外周基準直線71〜74(外周基準円弧71’〜74’)や中央基準直線81,82として既に加工されたスクライブ線を用いる場合には、この時に、外周基準直線71〜74および中央基準直線81,82がスクライブによって形成されることになる。なお、レーザ照射部30、加工移動部35、検知部10および検知移動部15は、いずれも制御部50Aにより制御される。
Next, the laser beam L is irradiated from the
次に、検知部10によって、ガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置が検知され、常温のガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置が検知される(図2参照)。
Next, the position of the reference points P1 to P9 on the
次に、成膜装置によって、ガラス基板61に設けられた透明電極膜62上にSiなどを含む光電変換層63が成膜される(図4(c)参照)。
Next, a
次に、検知部10によって、ガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置が検知され、熱膨張したガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置が検知される(図2,図3参照)。
Next, the position of the reference points P1 to P9 on the
次に、算出部50によって、検知結果に基づいて、被加工基板60上で既に加工されたTCOスクライブ線62T(加工済み線)の位置が算出される。具体的には、算出部50によって、常温におけるガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置と熱膨張したガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置とが比較されることで、熱膨張した被加工基板60上における各TCOスクライブ線(加工済み線)62Tの位置が算出される。
Next, the position of the TCO scribe line 62 T (processed line) that has already been processed on the
すなわち、算出部50によって、第一中央基準直線81と第一外周基準円弧71’から、これら第一中央基準直線81と第一外周基準円弧71’との間であってTCOスクライブ線62Tが形成された箇所の熱膨張時の位置が算出され(図3参照)、第一中央基準直線81と第二外周基準円弧から、これら第一中央基準直線81と第二外周基準円弧との間であってTCOスクライブ線62Tが形成された箇所の熱膨張時の位置が算出される。なお、ここでは、TCOスクライブ線62Tが図3の紙面の上下方向に沿って延在する態様を前提にしているが、TCOスクライブ線62Tが図3の紙面の左右方向に沿って延在する場合には、第二中央基準直線82と第三外周基準円弧から、これら第二中央基準直線82と第三外周基準円弧との間であってTCOスクライブ線62Tが形成された箇所の熱膨張時の位置が算出され、第二中央基準直線82と第四外周基準円弧から、これら第二中央基準直線82と第四外周基準円弧との間であってTCOスクライブ線62Tが形成された箇所の熱膨張時の位置が算出される。そして、この結果、熱膨張した被加工基板60上におけるTCOスクライブ線62Tの位置が算出されることとなる。
That is, the
次に、レーザ照射部30から被加工基板60の光電変換層63に対してレーザ光Lが照射される。このとき、加工移動部35によって、算出結果に従って、レーザ光Lの照射位置が、加工進行方向に沿って移動されつつ当該加工進行方向に直交する成分を含む方向にも移動される(円弧を描くようにして移動される)。この結果、光電変換層63が加工進行方向に沿って加工され、光電変換層63にSiスクライブ線63Sが形成されることとなる(図4(d)参照)。
Next, the laser beam L is irradiated from the
ところで、成膜装置によって光電変換層63が成膜されると被加工基板60が高温(約100℃)になるため、被加工基板60を冷却することなく光電変換層63をレーザ光Lによって切断すると、基準となるTCOスクライブ線62Tに沿わずにずれた位置にSiスクライブ線63Sが形成されてしまい、製造される薄膜太陽電池の製品性能が悪くなる。他方、被加工基板60を冷却するための冷却時間(例えば30分程度)を設けると、生産タクトが低下してしまう。
By the way, when the
この点、本実施の形態によれば、算出結果に従って、レーザ光Lの照射位置が、加工進行方向に沿って移動されつつ当該加工進行方向に直交する成分を含む方向にも移動されるので、被加工基板60を冷却するための冷却時間を設けることなく、TCOスクライブ線62Tに沿った位置にSiスクライブ線63Sが形成することができる。このため、製造される薄膜太陽電池の製品性能を高い状態で維持しつつ、生産タクトの低下を防止することができる。なお、本実施の形態によれば、特許文献1のような加工ライン測定装置を用いることがないので、既に加工されたスクライブ線に沿った新たなスクライブ線を形成することができるレーザ加工装置を低コストで提供することができ、有益である。
In this regard, according to the present embodiment, according to the calculation result, the irradiation position of the laser light L is moved along the machining progress direction and is also moved in a direction including a component orthogonal to the machining progress direction. without providing a cooling time for cooling the substrate to be processed 60 may be
以上のようにして光電変換層63が加工され、光電変換層63にSiスクライブ線63Sが形成されると、次に、成膜装置によって、透明電極膜62に設けられた光電変換層63上に金属電極膜64が成膜される(図4(e)参照)。(なお、以降の工程は、Siスクライブ線63Sを形成する際と同様であるため、詳細は省略して以下説明する。)
It is the
次、検知部10によって、被加工基板60上の基準点P1〜P9の位置が検知される(図2参照)。
Next, the position of the reference points P1 to P9 on the
次に、算出部50によって、検知結果に基づいて、被加工基板60上で既に加工されたSiスクライブ線(加工済み線)63Sの位置が算出される。このとき、算出部50によって、常温におけるガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置と熱膨張したガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置とが比較されることで、熱膨張したガラス基板61上におけるSiスクライブ線63Sの位置が算出されることとなる。なおこのとき、本実施の形態のようにSiスクライブ線63Sの位置を基準にするのではなく、TCOスクライブ線62Tの位置を基準としてもよい。
Next, the position of the Si scribe line (processed line) 63 S that has already been processed on the
次に、レーザ照射部30から被加工基板60の金属電極膜64に対してレーザ光Lが照射される。このとき、加工移動部35によって、算出結果に従って、レーザ光Lの照射位置が、加工進行方向に沿って移動されつつ当該加工進行方向に直交する成分を含む方向にも移動される。この結果、金属電極膜64が加工進行方向に沿って加工され、金属電極膜64にメタルスクライブ線64Mが形成されることとなる(図4(f)参照)。
Next, the laser beam L is irradiated from the
このときもやはり、本実施の形態によれば、被加工基板60を冷却するための冷却時間を設けることなく、Siスクライブ線63Sに沿った位置にメタルスクライブ線64Mが形成することができる。このため、製造される薄膜太陽電池の製品性能を高い状態で維持しつつ、生産タクトの低下を防止することができる。
Also at this time, according to the present embodiment, the
なお、上述した実施の形態では、熱膨張量を算出する際に、常温におけるガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置を検知する態様を用いて説明した。しかしながら、これに限られることはなく、常温における被加工基板60上の基準点P1〜P9の位置として、設計データなどの予め設定された設定値を用いてもよく、本発明には、このような態様も含まれる(この際にも、上述した実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。)。
In the above-described embodiment, the description has been made using the aspect of detecting the positions of the reference points P1 to P9 on the
例えば、上記実施の形態では、予めガラス基板61上に透明電極膜62が成膜され、常温状態である被加工基板60の透明電極膜62にスクライブ線62Tを加工し、その加工状態で常温のガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置を検知しているが、透明電極膜62が成膜された直後で、高温状態である被加工基板60にスクライブ線を加工する場合は、設計データなどの予め設定された設定値を常温のガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置とすることができる。
For example, in the above embodiment, it is deposited a
この様に、予め設定された設定値を用いる場合、上記実施の形態のように、必ずしも常温のガラス基板61上の基準点P1〜P9の位置を検知する必要はない。
In this way, when using preset values, it is not always necessary to detect the positions of the reference points P1 to P9 on the
以降のスクライブ線の加工における基準点P1〜P9の検知および加工済み線の位置の算出は上述の実施の形態と同様に行われる。この算出時に比較される位置が予め設定された設定値となる。 Detection of the reference points P1 to P9 and calculation of the position of the processed line in the subsequent processing of the scribe line are performed in the same manner as in the above-described embodiment. The position to be compared at the time of calculation is a preset set value.
また、熱膨張量の算出する際に、予め基板上に配置された基準マークを用いてもよく、本発明には、このような態様も含まれる。 Moreover, when calculating the amount of thermal expansion, a reference mark previously arranged on the substrate may be used, and the present invention includes such an aspect.
さらに、上記実施の形態において、既に加工されたスクライブ線を用いる場合に、中央基準直線81,82をスクライブによって形成する態様を説明したが、実際にはこの中央基準直線81,82を必ずしもを形成しなくてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the center reference
この場合も、中央基準直線81,82として予め設定された設定値を用いることもできる。この設定値は、基準直線データとして予め設定してもよいし、ガラス基板の角(例えば基準点P1〜P4)に関し予め設定された設定値より算出してもよい。
Also in this case, preset values set in advance as the center reference
また、必ずしも基板中心点P9を通る線を想定しなくても、中央部を含む領域を通る線を想定してもよい。例えば、図5のように基板中央付近に存在するスクライブ線を用いることも出来る。 In addition, a line passing through the region including the central portion may be assumed, without necessarily assuming a line passing through the substrate center point P9. For example, a scribe line existing near the center of the substrate as shown in FIG. 5 can be used.
第2の実施の形態
第1の実施の形態では、検知部10によってガラス基板61上の基準点P1〜P9の9点を検知する態様を説明したが、これに限らず、常温時あるいは予め設定した設定値との比較によって熱膨張状態が算出できる位置情報が得られるのであれば、必ずしも基準点P1〜P9の9点を検知する必要はない。
Second Embodiment In the first embodiment, a mode has been described in which the
具体的には、図6〜図11に示すような態様が考えられる。 Specifically, the modes shown in FIGS. 6 to 11 are conceivable.
検知点が少ないほど、検知にかかる時間を削減でき、より生産タクトの低下を抑制できる。 As the number of detection points is smaller, the time required for detection can be reduced, and the reduction in production tact can be suppressed.
図6〜図11では、太陽電池のスクライブが短冊状に行われることが多いことから、外周基準直線71、72に平行にスクライブ加工されることを示している。
6 to 11 show that scribing of the solar cell is often performed in a strip shape, so that the scribing is performed in parallel to the outer peripheral reference
もちろん、外周基準直線73,74に平行に短冊状にスクライブされる場合も同様に考えられるし、図2のように外周基準直線71に平行なスクライブと73に平行なスクライブとが行われる場合にも適用可能である。
Of course, it is conceivable that the strip is scribed in parallel with the
ここでは、外周基準直線71、72に平行なスクライブを行う場合について具体的に説明する。
Here, the case where scribe parallel to the outer periphery reference
前述のように、保持部20上に保持され、位置決めピン20aにより位置決めされた被加工基板60は基板中心点(中央部分)から熱膨張し、中心付近はほとんど変形しない。したがって、第1の実施の形態における基準点P7,P9,P8を検知せず、予め設定した設定値を用いることにより、第1の実施の形態同様に、ガラス基板61上の各位置を確実に算出できる。
As described above, the
具体的には、検知部10は、基準点として、被加工基板60のガラス基板61の辺に沿った四つの外周基準直線71〜74上の六つの点(ガラス基板61上の点)P1〜P6を検知する(図6参照)。
Specifically, the
算出部50は、常温における第一外周基準直線71上の基準点P1,P5,P2(三つの点)に対する、熱膨張した被加工基板60上の第一外周基準直線71上の基準点P1,P5,P2(三つの点)の変化量を算出する。続いて、算出部50は、三つの基準点P1,P5,P2を通過する円弧(以下、第一外周基準円弧71’とも呼ぶ)を算出する(図3参照)。
The
また、同様に、算出部50は、第二外周基準直線72上の基準点P3、P6、P4の熱膨張時の変化量から、熱膨張時の基準点P1、P6、P4を通過する円弧(以下、第二外周基準円弧)を算出する。
Similarly, the
そして、算出部50は、予め設定した設定値(設計データ)での第一中央基準直線81と第一外周基準円弧71’とから、これら第一中央基準直線81と第一外周基準円弧71’との間に位置する薄膜65の各位置における熱膨張時の位置を算出する(図3参照)。
Then, the
同様にして、算出部50は第一中央基準直線81と第2外周基準円弧72’とから、これら第一中央基準直線81と第二外周基準円弧72‘との間に位置する薄膜65の各位置における熱膨張時の位置を算出する。
Similarly, the
以上から、第1の実施形態同様に薄膜65の各位置を算出することができる。
From the above, each position of the
さらに、基板中心から外周基準直線71側と72側は、同様に熱膨張すると考えられるので、外周基準直線72側については、基準点P3,P6,P4を検知することなく、外周基準直線71側の結果を用いて逆方向(ミラー反転)に反転することにより算出することも可能である。
Further, since it is considered that the peripheral reference
この時、第一中央基準直線81として、予め設定した設定値を使用することなく、基準点P1、P3の中点および基準点P2,P4の中点を算出して、第一中央基準直線81を求めてもよい。
At this time, as the first
図7は検知部10により、基準点P1,P2,P6を検知する場合を示す。
FIG. 7 shows a case where the
図7において、外周基準直線71上の基準点P5の代わりに対向する外周基準直線72上の基準点P6を検知する。被加工基板60は基板中心から対象的に熱膨張するため、基準点P6の検知結果を用いて基準点P5を求めることができる。
In FIG. 7, instead of the reference point P5 on the outer
図8において、検知部10により図7に加えて外周基準直線71上の基準点P5も検知することができる。図7では、基準点P6の検知結果を基準点P5の結果としたが、基準点P5とP6の両方を検知し、比較することで、被加工基板60全体の熱膨張の状態をより正確に算出することができる。
In FIG. 8, the
図9、図10はそれぞれ図6、図8の検知パターンに加えて、基板中央付近の基準点P9を追加したものである。検知部10が基板中央付近の実際の基準点P9を検知することにより、被加工板60が基板中央に関して対称に熱膨張してない場合でも被加工基板60の熱膨張の状態を正確に検知することができ、かつ基準点が9点の場合よりは、生産タクトの低下を抑制できる。
9 and 10 are obtained by adding a reference point P9 near the center of the substrate in addition to the detection patterns of FIGS. 6 and 8, respectively. The
さらに、図11では、検知部10が基準点としてP7,P8,P5を検知する場合を示している。
Further, FIG. 11 shows a case where the
この場合では、第一中央基準直線81を基準点P7,P8から算出し、そこから最外周直線71上の基準点P5の位置を検知することで最大熱膨張量を検知することができる。この結果から、薄膜65上の各位置を算出できる。この時、最外周直線71上の基準点P1,P2は、最大熱膨張量に比例するものとして算出される。
In this case, the first central reference
第3の実施の形態
第1、第2の実施の形態において、熱膨張の状態を検知してスクライブすべき位置を算出する実施の例を示したが、熱膨張の状態は時間経過とともに変化する。
Third Embodiment In the first and second embodiments, the example of detecting the state of thermal expansion and calculating the position to be scribed has been shown, but the state of thermal expansion changes over time. .
比較的短時間でスクライブ加工を行う場合は、レーザ加工装置に熱膨張した被処理基板60が配置された直後に検知した結果を用いても問題はない。しかしながら、複数の成膜装置と複数のレーザ加工装置が連結されてライン化されている場合や、トラブル、計画的生産停止などによって、成膜からの時間がさまざまに変化する場合、検知のタイミングを自由に設定できることが望ましい。
When scribing is performed in a relatively short time, there is no problem even if the result detected immediately after the
そこで、制御部50Aは熱膨張時の検知のタイミングを以下に示すようにさまざまなモード、例えばモード(1)(2)(3)を設定することができる。
Therefore, the
モード(1) スクライブ加工開始前に、検知部10により検出するすべての点を検知し、
加工位置を算出する。
この場合、補正計算は最初にされるので、処理が簡単となる。
モード(2) スクライブ加工途中で適宜検知を行う。
この場合、加工中の温度下降に伴う膨張変化に追従できる(経過時間によっ
てもよい)。
また、エラー停止時など再開時に検知することで補正精度が確保できる。
モード(3) 任意の被加工基板に対してのみ、基準点の検知を実施する。
この場合、被加工基板60間において形状のばらつきが少ない場合では、生
産タクトの低下を抑制できる。
Mode (1) Before starting scribing, all points detected by the
The machining position is calculated.
In this case, since the correction calculation is performed first, the processing becomes simple.
Mode (2) Appropriate detection is performed during scribing.
In this case, it is possible to follow the expansion change accompanying the temperature drop during processing (depending on the elapsed time).
May be)
In addition, the correction accuracy can be ensured by detecting at the time of restart such as error stop.
Mode (3) The reference point is detected only for any substrate to be processed.
In this case, if there is little variation in shape between the
Decrease in production tact can be suppressed.
さらに、その他のモードとして基準点検知を行った時からの経過時間を計測しておき、予め測定しておいた熱膨張の時間経過変動率を加味して補正値を求めることにより、加工位置を精度良く算出することができる。 Furthermore, by measuring the elapsed time from the time when the reference point was detected as another mode, and calculating the correction value by taking into account the time-varying variation rate of thermal expansion measured in advance, the processing position is determined. It is possible to calculate with high accuracy.
10 検知部
15 検知移動部
20 保持部
20a 位置決めピン
30 レーザ照射部
35 加工移動部
50 算出部
50A 制御部
60 被加工基板
61 ガラス基板(基板)
62 透明電極膜(薄膜)
62T TCOスクライブ線(加工済み線)
63 光電変換層(薄膜)
63S Siスクライブ線(加工済み線)
64 金属電極膜(薄膜)
64M メタルスクライブ線(加工済み線)
71 第一外周基準直線
72 第二外周基準直線
73 第三外周基準直線
74 第四外周基準直線
81 第一中央基準直線
82 第二中央基準直線
L レーザ光
P1〜P9 基準点
DESCRIPTION OF
62 Transparent electrode film (thin film)
62 T TCO scribe line (processed line)
63 Photoelectric conversion layer (thin film)
63 S Si scribe line (processed line)
64 Metal electrode film (thin film)
64 M metal scribe line (processed line)
71 First outer circumference reference
Claims (12)
前記被加工基板を保持する保持部と、
前記被加工基板上の基準点の位置を検知する検知部と、
前記検知部の検知結果に基づいて、前記被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出する算出部を含む制御部と、
前記被加工基板の前記薄膜に対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記算出部の算出結果に従って、制御部により前記保持部および前記レーザ照射部のうちの少なくとも一方を、移動する加工移動部と、を備え、
前記算出部は、常温における前記被加工基板上の基準点の位置と、熱膨張した前記被加工基板上の基準点の位置とを比較することで、熱膨張した該被加工基板上における前記加工済み線の位置を算出し、
前記算出部は熱膨張した前記被加工基板上における前記加工済み線の位置を算出する際、 Δα=Δα0×d/Dを用い、
ここで、Δαは熱膨張後の加工済み線の変化量、Δα0は熱膨張後の外周基準直線の変化量、Dは熱膨張前の中央基準直線と外周基準直線との間の距離、dは熱膨張前の中央基準直線と加工済み線との間の距離、
となっていることを特徴とするレーザ加工装置。 In a laser processing apparatus for processing a substrate to be used for a solar cell having a substrate and a thin film disposed on the substrate,
A holding unit for holding the substrate to be processed;
A detection unit for detecting a position of a reference point on the substrate to be processed;
Based on the detection result of the detection unit, a control unit including a calculation unit that calculates the position of a processed line that has already been processed on the substrate to be processed;
A laser irradiation unit for irradiating the thin film of the substrate to be processed with a laser beam;
According to the calculation result of the calculation unit, a control unit includes a processing moving unit that moves at least one of the holding unit and the laser irradiation unit,
The calculation unit compares the position of the reference point on the substrate to be processed at normal temperature with the position of the reference point on the substrate to be thermally expanded, thereby processing the processing on the substrate to be thermally expanded. Calculate the position of the finished line ,
The calculation unit uses Δα = Δα0 × d / D when calculating the position of the processed line on the substrate to be thermally expanded,
Where Δα is the amount of change in the processed line after thermal expansion, Δα0 is the amount of change in the outer reference line after thermal expansion, D is the distance between the central reference line and the outer reference line before thermal expansion, and d is The distance between the center reference line before thermal expansion and the processed line,
The laser processing apparatus characterized by becoming .
前記被加工基板上の基準点の位置を検知する工程と、
検知結果に基づいて、前記被加工基板上で既に加工された加工済み線の位置を算出する工程と、
前記被加工基板の前記薄膜に対してレーザ光を照射する工程であって、算出結果に従って、レーザ光の照射位置を移動させる工程と、を備え、
加工済み線の位置を算出する工程では、常温における前記被加工基板上の基準点の位置と、熱膨張した前記被加工基板上の基準点の位置とが比較されることで、算出部により熱膨張した該被加工基板上における前記加工済み線の位置が算出されるとともに、
前記算出部は熱膨張した前記被加工基板上における前記加工済み線の位置を算出する際、 Δα=Δα0×d/Dを用い、
ここで、Δαは熱膨張後の加工済み線の変化量、Δα0は熱膨張後の外周基準線の変化量、Dは熱膨張前の中央基準直線と外周基準直線との間の距離、dは熱膨張前の中央基準直線と加工済み線との間の距離、
となっていることを特徴とするレーザ加工方法。 In a laser processing method for processing a substrate to be used for a solar cell having a substrate and a thin film disposed on the substrate,
Detecting a position of a reference point on the substrate to be processed;
Calculating a position of a processed line already processed on the substrate to be processed based on a detection result;
Irradiating the thin film of the substrate to be processed with laser light, and moving the laser light irradiation position according to the calculation result,
In the step of calculating the position of the processed line, the calculation unit compares the position of the reference point on the substrate to be processed at normal temperature with the position of the reference point on the substrate to be thermally expanded, so that the calculation unit While calculating the position of the processed line on the expanded substrate to be processed ,
The calculation unit uses Δα = Δα0 × d / D when calculating the position of the processed line on the substrate to be thermally expanded,
Where Δα is the amount of change in the processed line after thermal expansion, Δα0 is the amount of change in the outer reference line after thermal expansion, D is the distance between the central reference line and the outer reference line before thermal expansion, and d is The distance between the center reference line before thermal expansion and the processed line,
The laser processing method characterized by becoming .
前記加工済み線の位置を算出する工程は、前記三つ以上の点を通過する円弧を算出して、当該円弧を前記加工済み線の位置を算出する際に用いることを特徴とする請求項8に記載のレーザ加工方法。 The step of detecting the position of the reference point on the substrate to be processed detects three or more points on the substrate to be processed,
A step of calculating the position of the processed line, calculates an arc passing through the three or more points, according to claim 8, characterized by using the arc when calculating the position of the processed line The laser processing method as described in.
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