KR101866247B1

KR101866247B1 - 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법

Info

Publication number: KR101866247B1
Application number: KR1020130078793A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 오가와
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2018-06-11
Also published as: KR20140016814A; JP6019892B2; TW201404742A; JP2014024303A; CN103579410A; TWI593647B; CN103579410B

Abstract

(과제) 이미 패터닝 P1이 형성된 박막 태양 전지 기판을 스크라이브할 때에, 패터닝 P1의 라인에 평행하게 패터닝 P2, P3의 라인을 정확하게 스크라이브할 수 있도록 하는 것이다.
(해결 수단) 화상 처리부에 의해 기판의 패터닝 P1을 소정의 주기로 판독하여, 스크라이브시의 이동 속도로 이동시켰을 때에 스크라이브 유닛의 고유 주기 이상의 간격이 되는 특징점을 추출한다. 그리고 추출한 특징점의 위치 데이터에 기초하여 스크라이브 된 라인에 평행이 되도록 가공 헤드를 제어한다. 이에 따라 이상(異常) 진동을 적게 하여, 가공 헤드의 위치를 급격하게 변화시키는 일 없이, 가공 정밀도를 향상시켜 스크라이브할 수 있다.

Description

스크라이브 장치 및 스크라이브 방법{SCRIBING APPARATUS AND SCRIBING METHOD}

본 발명은 취성 재료 기판(brittle material substrate)에 대하여 압압(押壓)하여, 스크라이브 등의 가공을 행하는 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법에 관한 것이다.

집적형의 박막 태양 전지의 제조 공정에 있어서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 기판 상에 반도체 박막을 적층하여, 복수회의 패터닝을 반복하는 공정이 있다. 이 제조 공정에서는 취성 재료 기판 상에 금속제의 하부 전극층을 형성하고, 패터닝 P1로서 전극층을 레이저 빔에 의해 단책(短冊) 형상으로 분할하여 잘라 나눈다. 그 위에 P형 광흡수층 및, 버퍼층을 형성하여 적층형의 반도체 박막으로 한다. 그 후, 패터닝 P2로서 패터닝 P1의 홈으로부터 조금 오프셋(offset)한 라인을 따라 버퍼층과 P형 광흡수층의 일부를 기계적으로 스크라이브함으로써 단책 형상으로 분할하여 잘라 나눈다. 다음으로 버퍼층의 위에 금속 산화물로 이루어지는 투명 도전막을 성막한다. 이어서 패터닝 P3으로서, 패터닝 P2의 홈으로부터 조금 오프셋한 라인을 따라 투명 도전막과 버퍼층과 P형 광흡수층의 일부를 기계적으로 스크라이브함으로써 단책 형상으로 잘라 나눈다. 이렇게 하여 박막의 태양 전지를 제조할 수 있다. 이 때문에, 패터닝 P1의 라인에 대하여 패터닝 P2, P3의 라인을 각각 근소하게 오프셋시킬 필요가 있으며, 1매의 기판에 대하여, 예를 들면 5㎜ 정도의 피치로 평행한 홈을 백수십 개 형성할 필요가 있다.

또한 특허문헌 2, 3에는 레이저 스크라이브에 의해 기판에 패터닝 P1을 형성하고, 그 후의 프로세스에 있어서도 레이저 스크라이브에 의해 패터닝 P1의 라인으로부터 소정 간격을 사이에 두고 교차하지 않도록 제2, 제3 패터닝 라인을 형성함으로써 태양 전지를 제조하는 공정이 나타나 있다.

일본공개특허공보 2005-191167호 일본공개특허공보 2010-162586호 일본공개특허공보 2011-031302호

그런데 특허문헌 1에 나타나 있는 바와 같이, 기계적으로 스크라이브를 행하여 박막에 순차 패턴을 형성하는 경우에는, 패터닝 P1의 형성 후에 버퍼층이나 광흡수층을 성막하여, 투명 도전막을 형성한다. 이 박막을 형성할 때에 가열이나 냉각을 반복하기 때문에, 패터닝 P1의 라인은 직선 형상이 아니라 만곡하는 경우가 있다. 따라서 패터닝 P2, P3에 있어서는, 만곡한 패터닝 P1의 라인을 가능한 한 정확하게 따르도록 패턴을 형성할 필요가 있다. 그러나 태양 전지 중에는 패터닝 P2, P3을 레이저 스크라이브로 형성할 수 없는 재질의 것이 있다. 그래서 패터닝 P1의 라인의 만곡을 검출하고, 그 라인을 따르도록 스크라이브 헤드를 제어하는 경우에는, 위치 보정의 주기를 짧게 해도, 보정의 지령대로 헤드의 위치가 변화하지 않고, 오히려 위치 정밀도가 열화되는 경우가 있다는 문제점이 있었다. 또한 위치의 제어의 타이밍마다 헤드의 위치를 급격하게 변화시키면, 진동이 발생하여 헤드의 위치가 안정되지 않는 경우가 있다는 문제점도 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 태양 전지의 제조시에 기계적으로 스크라이빙을 행하는 경우에도, 이미 형성되어 있는 패터닝 P1을 따라 정확하게 가공 헤드를 제어하여, 패터닝 P2, P3을 형성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 스크라이브 장치는, 테이블 상에 지지(holding)된 기판을 스크라이브하는 스크라이브 장치로서, 상기 기판은, 박막이 적층되고, 박막에 패터닝이 형성된 것이며, 상기 스크라이브 장치는, 스크라이브 유닛이 부착된 슬라이더와, 상기 기판의 면에 평행으로 이미 형성되어 있는 패터닝의 라인을 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 슬라이드 기구와, 상기 슬라이더에 부착되어, 상기 스크라이브 유닛을 상하 방향으로 구동하는 승강 기구와, 상기 슬라이더에 부착되어, 슬라이더의 이동 방향과는 수직으로 상기 스크라이브 유닛을 이동시키는 위치 보정 기구와, 상기 테이블 상에 고정된 기판으로부터 이미 형성되어 있는 패터닝의 위치를 소정의 주기로 판독하는 화상 처리부와, 상기 화상 처리부에 의해 판독된 패터닝을 따라 위치 제어를 행할 때에, 제어의 간격이 스크라이브 유닛의 고유 주기 이상이 되도록 필터링을 행하고, 필터링 후의 데이터에 기초하여 상기 패터닝된 라인으로부터 소정 간격을 사이에 두고 평행하게 스크라이브하도록 상기 슬라이드 기구, 승강 기구 및 상기 위치 보정 기구를 제어하는 제어부를 구비하는 것이다.

여기에서 상기 제어부는, 상기 스크라이브 유닛의 고유 주기의 1.4배 이상의 간격마다 상기 슬라이드 기구 및 상기 위치 보정 기구를 제어하도록 필터링하는 것으로 해도 좋다.

여기에서 상기 스크라이브 유닛은, 복수의 가공 헤드를 병렬하여 부착한 것으로 해도 좋다.

이 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 스크라이브 방법은, 스크라이브 유닛이 부착된 슬라이더를 이동시킴으로써 패터닝을 갖는 기판을 스크라이브하는 스크라이브 방법으로서, 테이블 상에 고정된 기판으로부터 이미 형성되어 있는 패터닝의 위치를 소정의 주기로 판독하고, 판독한 패터닝의 라인의 검출점의 좌표 데이터를 생성하고, 상기 슬라이더의 이동 속도에 대하여 스크라이브 유닛의 고유 주기 이상의 간격으로 상기 검출점으로부터 상기 패터닝의 특징을 나타내는 특징점을 추출하고, 소정의 오프셋을 부여하여 상기 특징점을 따라 스크라이브 헤드를 이동시킴으로써 상기 기판의 패터닝에 평행하게 스크라이브를 행하는 것이다.

여기에서 상기 특징점의 추출은, 검출한 시점(始点)과 종점(終点) 간의 기준선에 대하여, 인접하는 각 점 간의 선분(線分)의 각도를 검출하여, 각각 각도의 부호의 변화점을 추출하는 것으로 해도 좋다.

여기에서 상기 특징점의 추출은, 검출한 각 점의 양측의 선분에 의해 이루는 각도가 소정값 이하의 점을 추출하는 것으로 해도 좋다.

여기에서 상기 추출된 특징점의 위치 데이터에 기초하여 상기 스크라이브 헤드를 제어하도록 해도 좋다.

여기에서 상기 추출된 특징점까지 이동시키기 위한 속도 데이터를 산출하고, 그 속도 데이터에 기초하여 상기 스크라이브 헤드를 제어하도록 해도 좋다. 속도 제어에서는 속도를 지시값으로 하여, 추출한 특징점을 따라 이동 방향과 속도를 제어하는 데이터로서 위치 보정용의 데이터를 생성한다. 이때, 리니어 모터와 위치 보정 제어부의 모터의 속도를 제어 데이터로 하게 되어, 스크라이브 유닛의 고유의 진동수보다 낮은 주파수로 스크라이브 유닛을 제어할 수 있게 된다.

이러한 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 가공 헤드를 장착한 스크라이브 유닛의 고유의 주기 이상의 타이밍으로 그 위치 제어를 행하고 있기 때문에, 스크라이브 유닛의 위치가 급격하게 변화하는 경우가 없으며, 이상(異常) 진동을 적게 하여, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한 패터닝 P1을 정확하게 따르게 하여 패터닝 P2, P3의 스크라이브를 행할 수 있어, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 스크라이브 장치의 사시도이다.
도 2는 본 실시 형태에 의한 스크라이브 장치의 정면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 의한 스크라이브 장치의 측면도이다.
도 4a는 본 실시 형태에 의한 스크라이브 장치의 슬라이더의 주변 부분을 나타내는 사시도이다.
도 4b는 본 실시 형태에 의한 슬라이더에 부착되는 스크라이브 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 의한 스크라이브 장치에 부착되는 가공 헤드의 정면도이다.
도 6은 이 가공 헤드의 평면도이다.
도 7은 이 가공 헤드의 측면도이다.
도 8은 이 가공 헤드의 중앙 종(縱)단면도이다.
도 9는 이 가공 헤드의 사시도이다.
도 10은 본 실시 형태에 의한 스크라이브 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 실시 형태의 스크라이브 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 12a는 본 실시 형태의 스크라이브 장치에 있어서 스크라이브하기 전의 패터닝 P1을 갖는 기판을 나타내는 개략도이다.
도 12b는 본 실시 형태의 스크라이브 장치에 있어서 영역 R1에 패터닝 P2를 스크라이브하는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 12c는 본 실시 형태의 스크라이브 장치에 있어서 영역 R2에 패터닝 P2를 스크라이브하기 직전의 상태를 나타내는 개략도이다.
도 12d는 본 실시 형태의 스크라이브 장치에 있어서 영역 R1에 패터닝 P3을 스크라이브하기 직전의 상태를 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 실시 형태에 의한 스크라이브 장치가 검출한 패터닝 P1과 그에 수반되는 제어 정보를 생성하는 처리를 나타내는 개략도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 스크라이브 장치의 사시도, 도 2는 그의 정면도, 도 3은 측면도이다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이 스크라이브 장치는 장방형 형상의 베이스(11)의 사방에 각부(脚部;12a∼12d)가 설치된다. 각부(12a∼12d)는 면진(免震;vibration isolation) 마운트 구조로 해 두어도 좋다. 베이스(11)의 상부에는 한 쌍의 지주(13a, 13b)가 설치되고, 그의 상부에는 빔(14)이 x축 방향을 따라 부착되어 있다. 빔(14)에는 일부에 절결(cut-away)을 갖는 틀 형상의 슬라이더(15)가 부착된다. 슬라이더(15)는 측방의 리니어 스케일을 포함하는 리니어 모터(16)에 의해 빔(14)을 따라 x축 방향으로 이동이 자유롭게 구성되어 있다. 여기에서 리니어 모터(16)와 빔(14)은 슬라이더(15)를 x축을 따라 이동시키는 슬라이드 기구를 구성하고 있다.

도 4a는 슬라이더(15)의 주변을 확대한 사시도이다. 이 슬라이더(15)의 측방에는 コ자 형상의 프레임(17)이 부착되고, 그의 외측에 xz 평면에 평행하게 플레이트(18)가 4개의 나사에 의해 돌출되어 고정되어 있다. 이 플레이트(18)의 외측에는 CCD 카메라(19), 측장기(length measuring equipment;20)가 인접하여 부착된다. CCD 카메라(19)는 하방을 향하여 고정되고 y축 방향의 라인을 검출하는 라인 센서이다. 또한 프레임(17)과 플레이트(18)의 사이에 스크라이브 유닛(23)이 하방을 향하여 설치되어 있다. 프레임(16)의 내부에는 스크라이브 유닛(23)을 상하 방향(z축 방향)으로 이동시키는 승강 기구(21) 및, 스크라이브 유닛(23)을 y축 방향으로 근소하게 이동시키는 위치 보정 기구(22)가 조입되어(incorporated) 있다. 또한 스크라이브 유닛을 y축 방향으로 이동시킬 때도, CCD 카메라(19)는 플레이트(18)에 부착되어 있기 때문에 이동하는 경우는 없다.

스크라이브 유닛(23)은 도 4b에 나타내는 바와 같이, 위치 조정 블록(23A)에 후술하는 가공 헤드가 5개, 거의 빈틈 없이 병렬로 부착된 것이다.

그런데 베이스(11) 상에는 y축에 평행하게 좌우로 한 쌍의 테이블 베이스(24a, 24b)가 설치되어 있고, 빔(14)의 하방의 스크라이브 헤드가 통과하는 위치에는 가늘고 긴 테이블(25)이 부착되어 있다. 테이블(25)은 스크라이브하기 위한 기판을 그의 상면에 지지하기 위해, 테이블 베이스(24a, 24b)의 사이에 정확하게 위치 결정되어 부착되어 있다.

또한 도 1, 도 3에 나타내는 바와 같이 지주(13a, 13b)와 빔(14)의 좌우에는 기판을 y축 방향으로 반송하기 위해 상류측에 반송 기구(26a), 하류측에 반송 기구(26b)가 설치되어 있다. 이들 반송 기구(26a, 26b)에서는, 테이블 베이스(24a, 24b)의 사이에 얇은 4매의 반송 플레이트(27a∼27d)가 종방향으로 등(等)간격으로 배치된다. 좌우의 반송 플레이트(27a, 27d) 상에는 다수의 상하이동이 자유로운 롤러 컨베이어가 설치되고, 반송시에는 롤러를 근소하게 상승시켜, 그 롤러에 의해 기판을 y축 방향으로 반송할 수 있도록 하고 있다. 또한 반송 플레이트(27a∼27d)의 상면에는 다수의 에어 분출부가 설치된다. 가공시에는 롤러를 하강시켜, 기판을 테이블 상에 지지함과 함께, 에어로 지지하도록 하고 있다.

도 5, 도 6은 본 발명의 실시 형태에 의한 위치 조정 블록(23A)에 부착되는 가공 헤드의 정면도 및 평면도이고, 도 7(a), 도 7(b)는 그 좌우의 측면도, 도 8은 A-A선 단면도, 도 9는 그의 사시도이다. 이 가공 헤드(30)는, 탄성 변형하는 금속, 예를 들면 스테인리스강(SUS)으로 이루어지는 평판 형상의 부재이다. 가공 헤드(30)는 도 5에 나타내는 바와 같이 본체부(40)와 헤드부(50)를 갖고 있다. 그리고 본체부(40)의 왼쪽 아래 부분이 가는 슬릿(31)에 의해 절결되어 헤드부(50)가 구성되어 있다.

이 가공 헤드(30)에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이 헤드부(50)의 전체와 본체부(40)의 하반부는 하방으로부터 xz면에 평행하게 그 중앙부에 미소한 슬릿(32)이 형성되어 있다. 따라서 헤드부(50)는 실제로는 2개의 독립된 헤드부(50A, 50B)로 이루어져 있고, 각각 독립적으로 동작하게 된다. 이하에서는 주로 한쪽의 헤드부(50A)에 대해서 설명하지만, 그 설명은 다른 한쪽의 헤드부(50B)에 대해서도 그대로 적용된다.

본체부(40)와 헤드부(50A)와의 사이는, 도시와 같이 x축에 평행한 로드부(33)와 그의 좌우의 가는 연결부(34, 35) 및, x축에 평행한 로드부(36)와 그의 좌우 양단(兩端)의 가는 연결부(37, 38)에 의해 연결되어 있다. 연결부(34, 35, 37, 38)의 두께는 동일하게 한다. 이렇게 하면 로드부(33, 36)의 양측의 연결부(34, 35, 37, 38)는 근소하게 만곡 가능한 탄성체로서 기능하게 된다. 따라서 2개의 평행한 로드부(33, 36)와 본체부(40)와 헤드부(50A)로 이루어지는 링크 기구가 구성된다. 이에 따라 2개의 로드부와 그의 연결부로 형성되는 사변형이 평행 사변형의 형상을 유지한 채로, 헤드부(50A)를 탄성적으로 근소하게 상하이동시킬 수 있다. 헤드부(50B)에 대해서도 동일하다.

헤드부(50A)는, x축 방향을 향하여 돌출되는 대략 삼각형 형상의 돌출부(51)를 갖고 있다. 한쪽 본체부(40)는 이 돌출부(51)의 주위에 슬릿(31)이 형성되도록 대략 삼각형의 절결(41)이 형성되고, 돌출부(51)와의 간격이 일정하게 되어 있다. 이렇게 하면 헤드부(50A)가 상하이동할 때에 그의 양이 커지면 본체부(40)에 접촉하게 된다. 이 때문에 상하이동 방향으로의 이동의 상단과 하단을 규제할 수 있다. 즉 본체부(40)의 위치를 고정해 두면, 돌출부(51)의 상단이 본체부(40)의 절결(41)에 접촉하는 위치가 헤드부(50A)가 상방향으로 흔들릴 때의 상한이 된다. 마찬가지로 헤드부(50A)의 돌출부(51)의 하단이 절결(41)에 접촉하는 위치가 헤드부(50A)가 하방으로 흔들릴 때의 하한이 된다.

헤드부(50A)는 그의 하단에 장방형 형상의 부재를 날끝으로 하여 교환 가능하게 하여, 착탈이 자유롭게 부착해 둘 수도 있다. 헤드부(50A)의 하단에는 도 9에 나타내는 바와 같이 헤드부(50A)의 하방의 폭을 좁게 하도록 절결(52)이 형성된다. 그 중앙 부분에 z축을 따라 상향으로 홈(53), x축 방향으로 홈(54)이 형성되어 있다. 그리고 이 홈(53)의 상부에는 마그넷(55)이 매설(埋設)되어 있다. 이렇게 하면 홈(53)을 따라 날끝(56A)을 하방으로부터 삽입하고, 마그넷(55)에 접촉시켜 고정할 수 있다. 또한 홈(53)을 향하여 도시하지 않는 나사홈을 형성하여 나사 고정함으로써 날끝(56A)을 고정할 수 있다. 마찬가지로 헤드부(50B)의 하단에도 날끝(56B)이 고정된다. 또한, 헤드부(50A, 50B)의 하단에 가공용의 날끝을 착탈이 자유롭게 하는 것을 대신하여, 헤드부(50A, 50B)의 하단을 그대로 날끝으로 해도 좋다.

또한 본체부(40)의 상부에는 도 8의 단면도에 나타내는 바와 같이, z축 방향을 따라 본체부(40)를 관통하는 2개의 실린더(42A, 42B)가 병렬로 설치된다. 실린더(42A)의 중심축은 헤드부(50A)로, 실린더(42B)의 중심축은 헤드부(50B)로 향해져 있다. 실린더(42A, 42B)의 하방의 헤드부(50A, 50B)를 향한 부분은 지름을 가늘게 하고 있다. 2개의 실린더(42A, 42B)의 상부에는 각각 나사홈(43A, 43B)이 형성되고, 실린더(42A, 42B)의 상부는 도시하지 않는 볼트에 의해 밀봉되어 있다. 또한 이 실린더(42A, 42B)에는 측방향으로부터 압축 공기를 주입할 수 있도록, 각각 실린더(42A, 42B)를 향한 2개의 연결구멍(44A, 44B)이 z축 방향의 높이를 근소하게 상이하게 형성되어 있다. 연결구멍(44A, 44B)의 출구 부분에는 각각 플러그(45A, 45B)가 설치되고, 도시하지 않는 파이프를 통하여 압축 공기를 각각 실린더(42A, 42B)로 보낼 수 있어, 이에 따라 실린더(42A, 42B) 내에서 각각 피스톤(46A, 46B)을 독립적으로 상하이동시킬 수 있다. 또한 도 9에 나타내는 바와 같이 본체부(40)의 좌측방향에는, 이 가공 헤드(30)를 고정하기 위한 상하에 2개의 나사홈(47, 48)이 형성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 5개의 가공 헤드(30)를 포함하는 스크라이브 유닛(23)이 위치 보정 기구(22)에 근소하게 비스듬히 부착된다. 이렇게 하면 가공 헤드를 기판에 눌러 대어, 소정의 하중을 가한 상태에서 슬라이더(15)를 x축 방향으로 이동시킴으로써, 10개의 스크라이브 라인을 동시에 평행하게 형성할 수 있다.

다음으로 본 실시 형태에 의한 스크라이브 장치의 제어계의 구성에 대해서, 블록도를 이용하여 설명한다. 도 10은 스크라이브 장치의 컨트롤러(60)를 나타내는 블록도이다. 본 도면에 있어서 CCD 카메라(19)로부터의 출력은 화상 처리부(61)를 통하여 제어부(62)로 부여된다. 제어부(62)는 스크라이브 라인을 형성하기 위해 리니어 모터 구동부(63), 승강 구동부(64), 위치 보정 제어부(65), 반송 제어부(66)를 제어하는 것이다. 리니어 모터 구동부(63)는 리니어 모터(16)를 구동하는 것이다. 또한 승강 구동부(64)는 승강 기구(21)의 모터(21a)를 구동하여, 스크라이브 유닛을 승강시킴과 함께, 스크라이브시에 가공 헤드가 기판의 표면 상을 적절한 하중으로 압접하도록 구동하는 것이다. 또한 위치 보정 제어부(65)는 위치 보정 기구(22)의 모터(22a)를 구동하는 것이다. 반송 제어부(66)는 반송 기구(26a, 26b)의 모터를 구동하는 것이다. 상류측의 반송 기구(26a)는 기판을 테이블(25)의 스크라이브 위치로 이동시킬 때에, 하류측의 반송 기구(26b)는 스크라이브 후의 기판을 반송할 때에 구동하는 것이다. 또한 제어부(62)에는 모니터(67)나 메모리(68)가 접속된다.

다음으로 본 실시 형태에 의한 스크라이브 장치를 이용한 스크라이브 방법에 대해서 태양 전지의 제조 과정과 함께 도 11의 플로우 차트를 이용하여 설명한다. 우선 태양 전지의 제조 공정에 있어서, 취성 재료 기판 상에 금속제의 하부 전극층을 형성하고, 패터닝 P1로서 전극층을 레이저 빔에 의해 단책 형상으로 분할하여 잘라 나눈다. 그 위에 P형 광흡수층 및, 버퍼층을 형성하여 적층형의 반도체 박막으로 한다. 도 12a는 다수의 패터닝 P1을 평행하게 형성한 기판을 나타내고 있다. 패터닝 P1은 일정 간격을 사이에 둔 다수의 직선으로서 형성되지만, 반도체 박막의 적층시에 가열, 냉각을 반복하기 때문에, 근소하게 만곡한 것으로 되어 있다.

다음으로 본 실시 형태에 의한 스크라이브 장치의 반송 기구(26a)에 의해, 스텝 S11에 있어서 P형 광흡수층 및 버퍼층을 적층한 기판을 상류측으로부터 y축 방향으로 반송한다. 그리고 빔(14)의 하방의 테이블(25)에 태양 전지의 스크라이브해야 하는 영역 R1이 도달하면 반송을 정지하고, 그 위치에서 박막 기판을 고정한다. 그리고 스텝 S12에 있어서, 슬라이더(15)를 x축 방향으로 등속도로 이동시키면서 플레이트(18)에 부착되어 있는 CCD 카메라(19)에 의해 일정한 샘플링 주기로 영역 R1에 가장 가까운 패터닝 P1의 라인을 촬상한다. 이 샘플링의 주기는, 예를 들면 200㎐∼1㎑, 샘플링의 피치는 기판 상의 길이로 1∼5㎜로 한다. 도 13(a)는 일정한 주기의 타이밍으로 패터닝 P1을 촬상했을 때의 촬상 영역을 나타내는 것이다. 다음으로 스텝 S13에 있어서 좌표 데이터의 생성을 행한다. 이 처리는 도 13(b)에 나타내는 바와 같이 각 촬상 영역에서 패터닝 P1의 라인의 위치를 검출하고, 그 중점(中点)의 y축의 좌표를 검출한다. 패터닝 P1의 가공 라인은 통상 수십㎛의 폭이 있기 때문에, 가공 라인의 양측의 에지를 검출하여 그 중간의 위치를 가공 라인의 위치로 해도 좋다. 또한 이것을 대신하여 가공 라인의 한쪽의 에지의 위치를 검출하여, 그 위치를 가공 라인으로 해도 좋다. 이렇게 하여 도 13(b)에 나타내는 바와 같이 각 점 A1, A2···의 좌표 데이터를 산출한다.

다음으로 스텝 S14에 있어서, 패터닝 P1을 소정 간격으로 샘플링한 점 A1, A2···의 좌표 데이터로부터, 순차 선분의 데이터를 산출한다. 다음으로 스텝 S15에 있어서 각 선분의 기울기를 검출한다. 이것은 처음의 점 A1과 마지막의 점A13을 잇는 가상의 직선 L을 기준선으로 하여, 각 점으로부터 다음의 점까지의 선분의 기준선에 대한 기울기 각도를 순차 산출한다. 예를 들면, 도 13(c)의 예에서는, 점 A1∼A12에 대해서 각각 각도 α1∼α12가 산출된다. 여기에서는 α1, α2, α3, α8, α9, α10은 부(負), α4, α5, α6, α11, α12는 정(正)의 각도로 한다.

다음으로 스텝 S16에 있어서, 이하의 (1)∼(3)의 기준에 의해 제어의 기준이 되는 특징점의 추출을 행한다.

(1) 스텝 S15에서 검출한 각도 중, 연속된 2점의 각도 αi, αi＋1(i는 자연수)이 정으로부터 부, 또는 부로부터 정이 되는 점을 추출한다. 이것은 각도의 부호가 변화된 점을 특징점으로서 검출하는 것이다. 도 13의 예에서는 이 조건에 의해 A4, A8, A11의 점이 각도의 부호의 변화점으로서 추출된다.

(2) 양측에 선분을 갖는 각 점 A2∼A12에 대해서, 양측의 선분에 의해 이루는 각도(방향에 관계없이 180° 이하로 함) β2∼β12를 검출한다. 그리고 그 각도 β2∼β12 중 소정값 이하의 각도의 점을 추출한다. 이것은 각도 변화가 큰 점을 특징점으로서 검출하는 것이다. 도 13의 예에서는 이 조건으로부터 β4, β11의 각도의 점 A4, A11이 추출된다.

(3) 상기의 (1), (2) 중 어느 하나에서 추출한 점 중, 서로 이웃하는 간격이 소정 간격 이하의 점이 있는 경우에는, 소정 간격 이상이 되도록 몇 개의 점을 솎아낸다. 솎아내는 방법은, 예를 들면 추출한 점끼리의 간격이 소정값보다 짧은 경우에는 그 점의 각도 β2∼β12를 비교하여 각도가 작은 쪽의 점을 추출한다. 도 13(e)에서는 이렇게 하여 최종적으로 3개의 점 A4, A8, A11을 추출한다.

그런데 스크라이브 유닛(23)에는 각각 고유의 진동수가 있으며, 고유 진동수보다도 높은 주파수로 제어를 행하면, 스크라이브 유닛(23)이 진동할 가능성이 있다. 따라서 제어하는 시간 간격은 스크라이브 유닛(23)에는 고유 주기 이상인 것, 보다 바람직하게는 1.4배 이상의 간격으로 한다. 한편으로 위치 검출의 정밀도를 향상시키기 위해서는 도 13(a)의 샘플링 주기는 짧은 것이 바람직하다. 그래서 본 실시 형태에서는 도 13(d), 도 13(e)에 나타내는 바와 같이 특징을 추출하면서 데이터를 솎아내고, 제어의 간격을 고정 주기의 1.4배 이상으로 하는 필터링을 행함으로써 특징점을 확실하게 검출함과 함께, 제어시에 스크라이브 유닛(23)에 이상한 진동이 발생할 가능성을 저감하도록 하고 있다.

또한 스텝 S17에 있어서 y축 방향으로의 스크라이브 유닛(23)의 위치를 보정하기 위한 제어 데이터를 산출한다. 이 위치 보정에서는 도 13(c)에 나타내는 바와 같이 시점 A1, 종점 A13과 추출한 각 점 A4, A8, A11을 번호순으로 이은 직선과 같이 제어한다. 이 보정의 제어 방법에는, 위치 제어와 속도 제어가 있다. 위치 제어에서는 헤드를 작동시키는 xy 좌표로서 특징점의 데이터를 작성한다. 또한 속도 제어에서는 속도를 지시값으로 하여 이동 방향과 속도를 제어하는 데이터로서 위치 보정용의 데이터를 생성한다.

그리고 슬라이더(15)를 일단 원래의 위치로 되돌리고, 검출된 패터닝 P1에 대하여 y축 방향으로 일정한 오프셋을 유지하여 스크라이브한다. 그 때문에 위치 제어에서는 결정된 위치 데이터에 기초하여 그 좌표로 이동하도록 x축 방향의 리니어 모터(16)와 위치 보정 제어부의 모터(22a)를 순차 제어한다. 그리고 y축 방향으로 스크라이브 유닛(23)을 미소 거리 이동시키면서 슬라이더(15)를 빔(14)을 따라 이동시킨다. 또한 속도 제어에서는 2개의 모터의 속도를 제어 데이터로 하고 있기 때문에, 그 속도가 되도록 제어한다. 그렇게 하면 낮은 주파수로 제어할 수 있기 때문에, 순조롭게 위치 제어를 행할 수 있다. 도 12b에 나타내는 바와 같이 테이블(25)에 지지되어 있는 기판의 가공 영역 R1에 대하여 패터닝 P1의 라인으로부터 소정의 오프셋 간격을 사이에 두고 10개의 가공 헤드로 스크라이브를 행하여, 패터닝 P2를 형성할 수 있다. 이렇게 하여 스크라이브할 때에, CCD 카메라(19)로 영역 R1에 가장 가까운 패터닝 P1을 촬상하고, 다음의 스크라이브를 위한 데이터를 수집한다. 단, 기판 상의 처음에 스크라이브하는 영역 R1에서는, 검출하는 패터닝 P1은 스크라이브 전에 검출한 것과 동일하다.

이렇게 하여 영역 R1에 대한 10개의 패터닝 P2를 스크라이브한 후, 기판을 y축 방향으로 반송한다. 그리고 스크라이브 유닛의 하방에 영역 R2가 도달하면, 기판을 테이블(25) 상에 고정한다. 이어서 도 12c에 나타내는 바와 같이 영역 R2에 대한 패터닝 P2의 스크라이브를 형성한다. 이 스크라이브 중에 CCD 카메라(19)로 영역 R2에 가장 가까운 스크라이브 라인 P1의 위치를 검출한다. 영역 R2에 가장 가까운 도 12c의 좌측의 패터닝 P1은 다음의 영역의 제어의 기준이 되는 라인이다. 따라서 다음의 영역 R3에 패터닝 P2를 스크라이브할 때에, 이 라인에 기초한 위치 제어를 행한다. 이렇게 하면 슬라이더(15)의 이동과 스크라이브를 동시에 행할 수 있어, 시간을 단축할 수 있다. 이렇게 하여 제조 중의 기판의 전면(全面)에 패터닝 P1에 병렬로 패터닝 P2의 라인을 형성한다. 그리고 전면의 패터닝 P2를 종료하면 반송 기구(26b)에 의해 기판을 스크라이브 장치 밖으로 반출한다.

다음으로 기판의 버퍼층의 위에 금속 산화물로 이루어지는 투명 도전막을 성막한다. 다음으로 재차 이 기판을 스크라이브 장치에 공급하여 패터닝 P3의 스크라이브를 행한다. 이 경우에도 스크라이브 장치의 반송 기구(26a)에 의해 기판을 상류측으로부터 y축 방향으로 반송한다. 그리고 도 12d에 나타내는 바와 같이 테이블(25)의 아래에 스크라이브해야 하는 영역이 도달하면 반송을 정지하여 그 위치에서 기판을 고정한다. 그리고 패터닝 P3으로서, 패터닝 P2의 라인으로부터 소정의 오프셋 간격을 사이에 두고 투명 도전막과 버퍼층과 P형 광흡수층의 일부를 기계적으로 동일하게 하여 스크라이브함으로써 단책 형상으로 잘라 나눈다. 이 경우는 패터닝 P2의 라인을 기준으로 하여 패터닝 P3을 스크라이브 해도 좋고, 패터닝 P1의 라인을 이면(裏面)으로부터 검출하고, 이것에 오프셋을 더하여 패터닝 P3을 스크라이브하도록 제어할 수도 있다.

이 스크라이브 장치는 이미 형성되어 있는 기판의 패터닝에 평행하게 다른 패터닝을 정확하게 일정 간격을 사이에 두고 스크라이브할 수 있다. 따라서 병렬로 다수의 패터닝을 형성할 필요가 있는 태양 전지의 제조에 적합하게 사용할 수 있다.

11 : 베이스
12a∼12d : 각부
13a, 13b : 지주
14 : 빔
15 : 슬라이더
16 : 리니어 모터
17 : 프레임
18 : 플레이트
19 : CCD 카메라
21 : 승강 기구
22 : 위치 보정 기구
23 : 스크라이브 유닛
23A : 위치 조정 블록
24a, 24b : 테이블 베이스
25 : 테이블
26a, 26b : 반송 기구
27a, 27b : 반송 플레이트
30 : 가공 헤드
31 : 슬릿
32, 35 : 로드
33, 34, 36, 37 : 연결부
35 : 마그넷
40 : 본체부
41 : 관통구멍
42 : 연결구멍
43 : 플러그
50 : 헤드부
51 : 절결
53 : 홈
56A, 56B : 날끝
60 : 컨트롤러
61 : 화상 처리부
62 : 제어부
63 : 리니어 모터 구동부
64 : 승강 구동부
65 : 위치 보정 제어부
66 : 반송 제어부
67 : 모니터
68 : 메모리

Claims

테이블 상에 지지(holding)된 기판을 스크라이브하는 스크라이브 장치로서,
상기 기판은, 박막이 적층되고, 박막에 패터닝이 형성된 것이며,
상기 스크라이브 장치는,
스크라이브 유닛이 부착된 슬라이더와,
상기 기판의 면에 평행으로 이미 형성되어 있는 패터닝의 라인을 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 슬라이드 기구와,
상기 슬라이더에 부착되어, 상기 스크라이브 유닛을 상하 방향으로 구동하는 승강 기구와,
상기 슬라이더에 부착되어, 슬라이더의 이동 방향과는 수직으로 상기 스크라이브 유닛을 이동시키는 위치 보정 기구와,
상기 테이블 상에 고정된 기판으로부터 이미 형성되어 있는 패터닝의 위치를 소정의 주기로 판독하는 화상 처리부와,
상기 화상 처리부에 의해 판독된 패터닝을 따라 샘플링한 좌표 데이터로부터 패터닝의 특징을 나타내는 특징점을 추출하고, 상기 화상 처리부에 의해 판독된 패터닝을 따라 위치 제어를 행할 때에, 제어의 간격이 스크라이브 유닛의 고유 주기 이상이 되도록 필터링을 행하고, 필터링 후의 상기 추출된 특징점의 위치 데이터 및 상기 추출된 특징점까지 이동시키기 위하여 산출한 속도 데이터에 기초하여 상기 패터닝된 라인으로부터 소정 간격을 사이에 두고 평행하게 스크라이브하도록 상기 슬라이드 기구, 승강 기구 및 상기 위치 보정 기구를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 스크라이브 유닛의 고유 주기의 1.4배 이상의 간격마다 상기 슬라이드 기구 및 상기 위치 보정 기구를 제어하도록 필터링하는 것인 스크라이브 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 스크라이브 유닛은, 복수의 가공 헤드를 병렬하여 부착한 것인 스크라이브 장치.
스크라이브 유닛이 부착된 슬라이더를 이동시킴으로써 패터닝을 갖는 기판을 스크라이브하는 스크라이브 방법으로서,
테이블 상에 고정된 기판으로부터 이미 형성되어 있는 패터닝의 위치를 소정의 주기로 판독하고,
판독한 패터닝의 라인의 검출점의 좌표 데이터를 생성하고,
상기 슬라이더의 이동 속도에 대하여 스크라이브 유닛의 고유 주기의 1.4배 이상의 간격으로 필터링한, 상기 검출점으로부터 상기 패터닝의 특징을 나타내는 특징점을 추출하고,
소정의 오프셋을 부여하여 상기 추출된 특징점의 위치 데이터 및 상기 추출된 특징점까지 이동시키기 위하여 산출한 속도 데이터에 기초하여 상기 특징점을 따라 스크라이브 헤드를 이동시킴으로써 상기 기판의 패터닝에 평행하게 스크라이브를 행하는 스크라이브 방법.
제4항에 있어서,
상기 특징점의 추출은, 검출한 시점(始点)과 종점(終点) 간의 기준선에 대하여, 인접하는 각 점 간의 선분(線分)의 각도를 검출하여, 각각 각도의 부호의 변화점을 추출하는 것인 스크라이브 방법.
제4항에 있어서,
상기 특징점의 추출은, 검출한 각 점의 양측의 선분에 의해 이루는 각도가 소정값 이하의 점을 추출하는 것인 스크라이브 방법.
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