KR20130079481A - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 - Google Patents

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130079481A
KR20130079481A KR1020137001161A KR20137001161A KR20130079481A KR 20130079481 A KR20130079481 A KR 20130079481A KR 1020137001161 A KR1020137001161 A KR 1020137001161A KR 20137001161 A KR20137001161 A KR 20137001161A KR 20130079481 A KR20130079481 A KR 20130079481A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
laser beam
scanning
thin film
substrate
Prior art date
Application number
KR1020137001161A
Other languages
English (en)
Inventor
다케시 다카쿠라
미츠오 고바야시
세이이치로 가와라타니
Original Assignee
오무론 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오무론 가부시키가이샤 filed Critical 오무론 가부시키가이샤
Publication of KR20130079481A publication Critical patent/KR20130079481A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션의 가공 시간의 증대를 억제하면서, 가공 품질을 향상시킨다. 광 스폿을, 화살표(311a, 311b, …, 311k)의 순으로, 박막 태양 전지 패널(102)에 대하여 광학부가 진행하는 주주사 방향으로 주사한 후, 1개 인접하는 행으로 이동하고, 주주사 방향과 역방향으로 주사한 후, 1개 인접하는 행으로 이동하는 처리를 반복한다. 그리고, 광 스폿을 화살표(311k)의 방향으로 주사한 후, 화살표(311l)의 방향으로 주사하고, 다음의 가공 블록도 마찬가지로 하여 광 스폿을 주사한다. 이 주사를, 박막 태양 전지 패널(102)의 변(301a)을 따른 직선 형상의 영역의 박막의 박리가 완료될 때까지 반복한다. 본 발명은, 예를 들어, 에지 딜리션을 행하는 레이저 가공 장치에 적용할 수 있다.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 {LASER PROCESSING DEVICE AND LASER PROCESSING METHOD}
본 발명은, 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것으로, 특히, 레이저광을 사용하여 기판으로부터 박막을 박리하는 경우에 사용하기에 적합한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
박막 태양 전지 패널은, 예를 들어, 1.1m×1.4m의 1매의 글래스 기판 위에 막 형성하고, 전극 가공, 막면의 필름 보호 등을 행한 후, 패널의 주위를 알루미늄 프레임으로 보유 지지하여 완성이 된다. 그로 인해, 박막 태양 전지 패널을 장기간 사용하고 있으면, 보호 필름을 관통하여, 알루미늄 프레임과 막면이 쇼트될 우려가 있다. 따라서, 전기 절연성을 높이기 위해, 박막 태양 전지 패널의 에지부 주변의 박막을 박리하는 에지 딜리션(edge deletion)이 행해진다.
종래의 에지 딜리션은, 샌드블라스트를 사용하거나, 지석을 사용하거나 하여 행해지고 있었다. 그러나, 이들의 방법에서는, 가공 후의 표면이 거칠어져, 보호 필름의 밀착성이 저하되어, 보호 필름과 패널 사이에 빗물이 침입하는 등의 문제가 발생할 우려가 있다.
따라서, 최근, 글래스 기판을 깎아내는 일 없이, 막면만을 박리하는 것이 가능한 레이저를 사용한 에지 딜리션 가공이 주목받고 있다.
도 1은, 레이저 가공에 의해 박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션을 행하는 경우의 레이저광의 주사 방법의 예를 나타내고 있다. 이 주사 방법은, 예를 들어, 특허문헌 1 등에 개시되어 있다. 이 주사 방법에서는, 범위(21) 내를 부주사 방향(y축 방향)으로 지그재그로 레이저광을 주사하면서, 전체적으로 주주사 방향(x축 방향)으로 레이저광을 주사함으로써, 박막 태양 전지 패널(11)의 변(11A) 주위의 사선으로 나타내어지는 영역(11B) 내의 박막을 제거한다.
도 2는, 도 1과 같이 레이저광을 주사한 경우에, 박막 태양 전지 패널(11)에 레이저광이 조사되는 위치(이하, 광 스폿이라고 칭함)의 예를 나타내고 있다. 또한, 도 2에서는, 각 광 스폿을 직사각형의 프레임으로 도시하고 있다. 이 도면에 도시되는 바와 같이, 인접하는 광 스폿을 겹치는 면적이 커지고, 그 결과, 가공 시간이 길어져 버린다.
따라서, 도 3에 도시되는 바와 같이, 광 스폿을 격자 형상으로 주사함으로써, 광 스폿의 겹침을 작게 하는 것이 생각된다. 이 경우, 광 스폿을, 우선 화살표(51a)의 방향(부주사 방향)으로 1열분 주사하고, 화살표(51b)의 방향(주주사 방향)으로 1열분 진행하고, 다음의 열에 있어서 화살표(51c)의 방향, 즉 1열째와 역방향으로 주사하고, 화살표(51d)의 방향(주주사 방향)으로 1열분 진행시킨다고 하는 주사가 반복된다.
여기서, 도 4를 참조하여, x축 방향 및 y축 방향으로 레이저광을 주사하는 2개의 갈바노미터 스캐너를 사용하여, 도 3에 도시되는 바와 같이 광 스폿을 주사하는 경우에 대해서 설명한다. 또한, 도 4의 화살표(61a 내지 61d)는, 갈바노미터 스캐너에 의해 레이저광을 주사하는 방향을 도시하고 있다. 또한, 이하, 박막 태양 전지 패널(11)의 위치가 고정되고, 박막 태양 전지 패널(11)에 대하여 레이저광을 출사하는 광학계 헤드(도시하지 않음)가, 도 3의 화살표(52)의 방향, 즉 x축의 플러스 방향으로 등속으로 반송되는 것으로 한다.
우선, 광 스폿을 도 3의 화살표(51a)의 방향으로 주사하기 위해, 레이저광은, 화살표(61a)의 방향(x축의 마이너스 방향 또한 y축의 플러스 방향)으로 주사된다. 즉, 광 스폿을 y축 방향으로 주사하기 위해, 광학계 헤드의 반송 방향에 대하여 경사 이면 방향으로 레이저광이 주사된다. 또한, 이때 레이저광의 y축 방향의 주사 거리 Ly는, 도 3의 범위(21)의 y축 방향의 폭과 거의 일치하고, x축 방향의 주사 거리 Lx는, 광 스폿을 1열분 주사하는 동안에, 광학계 헤드가 x축 방향으로 이동하는 거리와 거의 일치한다.
다음에, 광 스폿을 도 3의 화살표(51b)의 방향으로 주사하기 위해, 레이저광은, 화살표(61b)의 방향(x축의 플러스 방향)으로 주사된다. 이때 레이저광의 x축 방향의 주사 거리는, 거리 Lx와 거의 일치한다.
다음에, 광 스폿을 도 3의 화살표(51c)의 방향으로 주사하기 위해, 레이저광은, 화살표(61c)의 방향(x축의 마이너스 방향 또한 y축의 마이너스 방향)으로 주사된다. 즉, 화살표(61a)의 주사 방향에 비해, x축 방향의 주사 방향이 동일하고, y축 방향의 주사 방향이 반대가 된다.
다음에, 광 스폿을 도 3의 화살표(51d)의 방향으로 주사하기 위해, 레이저광이 화살표(61d)의 방향(x축의 플러스 방향)으로 주사된다. 이때 레이저광의 x축 방향의 주사 거리는, 거리 Lx와 거의 일치한다.
그 후, 레이저광은, 화살표(61a)의 방향, 화살표(61b)의 방향, 화살표(61c)의 방향, 화살표(61d)의 방향의 순으로 반복 주사된다.
일본 특허 출원 공개 제2002-244069호 공보
도 5는, 도 4를 참조하여 상술한 바와 같이 레이저광을 주사한 경우의 광 스폿의 위치의 예를 보다 상세하게 도시한 도면이다.
도 4의 화살표(61a)의 방향 및 화살표(61c)의 방향으로 레이저광을 주사하는 경우, x축 방향 및 y축 방향의 양쪽의 갈바노미터 스캐너를 구동할 필요가 있다. 따라서, 양쪽의 갈바노미터 스캐너 모두, 스캔용의 회전축을 지지하는 베어링의 가동부에 동마찰력이 작용한 상태로 된다. 일반적으로 동마찰(動摩擦) 계수의 쪽이 정마찰(靜摩擦) 계수보다도 작아지기 때문에, 갈바노미터 스캐너를 구동하여 회전축이 회전하고 있을 때의 쪽이, 갈바노미터 스캐너를 구동하지 않고 회전축이 회전하고 있지 않을 때보다도, 진동 등의 외란의 영향을 받기 쉽다. 따라서, 화살표(61a)의 방향 및 화살표(61c)의 방향으로 레이저광을 주사하고 있을 때, 진동 등의 외란에 의해 레이저광의 진동이 정정(靜定)하지 않고, 레이저광이 사행되기 쉬워진다. 그 결과, 도 5의 범위(71a 내지 71d) 내의 사선부와 같이, 레이저광(광 스폿)이 조사되지 않고, 박막이 박리되지 않고 남는 영역이 발생한다.
또한, 레이저광의 주사 방향을 화살표(61a)의 방향으로부터 화살표(61b)의 방향을 지나서 화살표(61c)의 방향으로 전환할 때에, 이너셔에 의해 갈바노미터 스캐너의 응답에 지연이 발생한다. 그 결과, 도 3의 범위(21)의 단부에 있어서, 도 5의 범위(71e) 내에 도시되는 바와 같이, 광 스폿의 위치가 갖추어지지 않고, 박막이 박리되지 않고 남은 부분이 빗살 형상으로 된다. 그 결과, 박막 태양 전지 패널(11)을 장기간 사용하는 경우에, 빗살상에 가공된 부분으로부터 막면이 열화되거나, 벗겨지거나 하는 리스크가 커진다.
본 발명은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션의 가공 시간의 증대를 억제하면서, 가공 품질을 향상시키도록 한 것이다.
본 발명의 일측면의 레이저 가공 장치는, 레이저광을 사용하여 기판으로부터 박막을 박리하는 레이저 가공 장치에 있어서, 제1 방향의 소정의 범위 내 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 소정의 범위 내에 있어서 상기 레이저광을 상기 기판 위에서 주사하는 주사 수단을 포함하는 가공부와, 상기 가공부와 상기 기판 중 적어도 한쪽을 움직이고, 상기 가공부와 상기 기판 사이의 상대 위치를 적어도 상기 제1 방향으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고, 상기 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓고, 상기 제1 방향으로 연장되는 직선 형상의 제1 영역 내의 박막을 상기 기판으로부터 박리하는 경우, 상기 이동 수단에 의해 상기 가공부와 상기 기판 사이의 상대 위치를 상기 제1 방향으로 이동시키면서, 상기 주사 수단에 의해 상기 기판에 대하여 상기 가공부가 진행하는 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사하고, 상기 제1 영역 내에 있어서 상기 레이저광의 조사 위치를 상기 진행 방향으로 주사한다.
본 발명의 일측면의 레이저 가공 장치에 있어서는, 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓고, 제1 방향으로 연장되는 직선 형상의 제1 영역 내의 박막을 기판으로부터 박리하는 경우, 가공부와 기판 사이의 상대 위치가 제1 방향으로 이동되면서, 기판에 대하여 가공부가 진행하는 진행 방향으로 레이저광이 주사되고, 제1 영역 내에 있어서 레이저광의 조사 위치가 진행 방향으로 주사된다.
따라서, 박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션의 가공 시간의 증대를 억제하면서, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
이 주사 수단은, 예를 들어, 갈바노미터 스캐너에 의해 구성된다. 이 이동 수단은, 예를 들어, 리니어 모터, 리프터, 액추에이터 등에 의해 구성된다.
상기 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사한 후, 또한, 상기 주사 수단에 의해, 상기 제2 방향으로 상기 레이저광을 시프트하고, 상기 진행 방향과 역방향으로 상기 레이저광을 주사하고, 상기 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사하였을 때의 상기 레이저광의 조사 위치와 상기 제2 방향으로 인접하는 위치에 있어서, 상기 진행 방향과 역방향으로 상기 레이저광의 조사 위치를 주사하도록 할 수 있다.
이에 의해, 박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션의 가공 시간을 보다 단축할 수 있다.
상기 주사 수단에 의해, 상기 제1 영역의 상기 제1 방향의 소정의 범위마다, 상기 레이저광의 조사 위치를 상기 제2 방향으로 시프트하면서, 상기 진행 방향 또는 상기 진행 방향과 역방향으로 교대로 주사하고, 상기 진행 방향의 순으로 각 범위의 박막을 박리하도록 할 수 있다.
이에 의해, 박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션의 가공 시간을 보다 단축할 수 있다.
상기 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓고, 상기 제2 방향으로 연장되는 직선 형상의 제2 영역 내의 박막을 상기 기판으로부터 박리하는 경우, 상기 이동 수단에 의해 상기 가공부와 상기 기판 사이의 상대 위치를 상기 제2 방향으로 이동시키면서, 상기 주사 수단에 의해 상기 기판에 대하여 상기 가공부가 진행하는 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사하고, 상기 제2 영역 내에 있어서 상기 레이저광의 조사 위치를 상기 진행 방향으로 주사하도록 할 수 있다.
이에 의해, 제1 및 제2 양 방향의 가공이 가능해진다.
기판에 입사하는 레이저광의 단면을 직사각형으로 할 수 있다.
이에 의해, 인접하는 광 스폿을 겹치는 면적을 작게 할 수 있어, 박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션의 가공 시간을 보다 단축할 수 있다.
이 주사 수단은, 레이저광을 제1 방향으로 주사하는 제1 갈바노미터 스캐너와, 레이저광을 제2 방향으로 주사하는 제2 갈바노미터 스캐너를 구비하도록 할 수 있다.
이에 의해, 레이저광의 주사를 고정밀도로 고속으로 행할 수 있다.
레이저광을 발진하는 레이저 발진 수단을 더 설치할 수 있다.
본 발명의 일측면의 레이저 가공 방법은, 기판 위에 있어서 제1 방향 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 레이저광을 주사하는 주사 수단을 포함하는 가공부를 구비하는 레이저 가공 장치가, 상기 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓고, 상기 제1 방향으로 연장되는 직선 형상의 영역 내의 박막을 상기 기판으로부터 박리하는 경우, 상기 이동 수단에 의해 상기 가공부와 상기 기판 사이의 상대 위치를 상기 제1 방향으로 이동시키면서, 상기 주사 수단에 의해 상기 기판에 대하여 상기 가공부가 진행하는 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사하고, 상기 영역 내에 있어서 상기 레이저광의 조사 위치를 상기 진행 방향으로 주사한다.
본 발명의 일측면의 레이저 가공 방법에 있어서는, 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓고, 제1 방향으로 연장되는 직선 형상의 영역 내의 박막을 기판으로부터 박리하는 경우, 가공부와 기판 사이의 상대 위치가 제1 방향으로 이동되면서, 기판에 대하여 가공부가 진행하는 진행 방향으로 레이저광이 주사되고, 영역 내에 있어서 레이저광의 조사 위치가 진행 방향으로 주사된다.
따라서, 박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션의 가공 시간의 증대를 억제하면서, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
이 주사 수단은, 예를 들어, 갈바노미터 스캐너에 의해 구성된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션을 행할 수 있다. 특히, 본 발명의 일측면에 따르면, 박막 태양 전지 패널의 에지 딜리션의 가공 시간의 증대를 억제하면서, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 레이저광의 주사 방법의 제1 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 레이저광의 주사 방법의 제1 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 레이저광의 주사 방법의 제2 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 레이저광의 주사 방법의 제2 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제2 레이저광의 주사 방법에 의해 발생하는 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명을 적용한 레이저 가공 장치의 외관의 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명을 적용한 레이저 가공 장치의 회로의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 각형 광파이버의 단부면을 도시하는 도면이다.
도 9는 각형 광파이버에 도입되기 전과 도입되어 출사된 후의 멀티 모드의 레이저 펄스의 단면의 광의 강도의 분포의 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 갈바노미터 스캐너의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 11은 갈바노미터의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 12는 레이저 가공 장치의 제어부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 13은 레이저 가공 장치에 의해 실행되는 레이저 가공 처리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 에지 딜리션 처리의 상세를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 에지 딜리션의 가공순을 도시하는 도면이다.
도 16은 광 스폿의 위치 및 주사 방향을 도시하는 도면이다.
도 17은 레이저광의 주사 방향을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시 형태라고 함)에 대해서 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 실시 형태
2. 변형예
<1. 실시 형태>
도 6 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태로서의 레이저 가공 장치(101)의 구성예에 대해서 설명한다. 레이저 가공 장치(101)는 박막 태양 전지 패널(102)의 에지 딜리션을 행하기 위한 장치이다.
[레이저 가공 장치의 외관의 구성예]
도 6은, 레이저 가공 장치(101)의 외관의 구성예를 나타내는 사시도이다. 레이저 가공 장치(101)는 레이저 발진기(111), 각형 광파이버(112), 광학부(113), 갠트리 크레인(114), 스테이지(115) 및 받침대(116)에 의해 구성된다. 레이저 발진기(111)와 광학부(113)는 각형 광파이버(112)를 통하여 접속되어 있다. 광학부(113)는 갠트리 크레인(114)의 전방면에 설치되어 있다. 갠트리 크레인(114)은 스테이지(115)의 상면에 설치되어 있다. 받침대(116)는 스테이지(115)의 상면의 거의 중앙에 설치되어 있다.
또한, 이하, 스테이지(115)의 폭 방향을 x축 방향으로 하고, 또한, 좌측으로부터 우측을 향하는 방향을 플러스 방향으로 한다. 또한, 스테이지(115)의 깊이 방향을 y축 방향으로 하고, 또한, 뒤에서 앞을 향하는 방향을 플러스 방향으로 한다. 또한, 스테이지(115)의 높이 방향을 z축 방향으로 하고, 또한, 아래에서 위를 향하는 방향을 플러스 방향으로 한다.
레이저 발진기(111)로부터 출사된 레이저광은, 각형 광파이버(112)를 통과하여 광학부(113)에 입사한다. 광학부(113)는 받침대(116) 위에 적재되어 있는 박막 태양 전지 패널(102)에 레이저광을 조사하는 동시에, 박막 태양 전지 패널(102) 위에서 레이저광을 주사한다.
또한, 광학부(113)는 갠트리 크레인(114)의 전방면에 설치되어 있는 리니어 모터(121)에 의해 x축 방향으로 평행 이동하는 것이 가능하다. 또한, 갠트리 크레인(114)은 스테이지(115)의 상면의 좌우의 변을 따라서 설치되어 있는 리니어 모터(122a, 122b)에 의해, y축 방향으로 평행 이동하는 것이 가능하다. 그리고, 광학부(113) 및 갠트리 크레인(114)을 이동시킴으로써, 박막 태양 전지 패널(102)로의 레이저광의 조사 위치를 x축 방향 및 y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 스테이지(115)의 상면에는, y축 방향으로 연장되는 반송 벨트(123a, 123b)가 받침대(116)를 사이에 두고 좌우로 설치되어 있고, 반송 벨트(123a, 123b)에 의해, 박막 태양 전지 패널(102)이 y축 방향으로 반송된다.
[레이저 가공 장치의 회로의 구성예]
도 7은, 레이저 가공 장치(101)의 회로의 구성예를 나타내는 블록도이다. 레이저 가공 장치(101)의 레이저 발진기(111)는 펄스 발생기(151), 레이저 발진기(152), 어테뉴에이터(ATT)(153), 콜리메이터 렌즈(154) 및 렌즈(155)를 포함하도록 구성된다. 레이저 가공 장치(101)의 광학부(113)는 빔 익스팬더(171), 갈바노미터 스캐너(172a, 172b) 및 fθ 렌즈(173)를 포함하도록 구성된다.
펄스 발생기(151)는, 소정의 주파수의 펄스 신호(이하, 출사 지령 신호라고 칭함)를 생성하고, 생성한 출사 지령 신호를, 레이저 발진기(152)에 공급한다.
레이저 발진기(152)는, 예를 들어, 레이저 다이오드(이하, LD라고 칭함)를 여기광원에 사용하고, Nd:YAG를 레이저 매체에 사용한 멀티 모드의 Q-SW 레이저 발진기에 의해 구성된다. 레이저 발진기(152)는, 펄스 발생기(151)로부터 공급되는 출사 지령 신호에 동기하여, 기본파(파장이 1064㎚)의 횡모드가 멀티 모드의 펄스 형상의 레이저광을 출사한다. 레이저 발진기(152)로부터 출사된 레이저광은, 어테뉴에이터(153)에 의해 감쇠되고, 콜리메이터 렌즈(154)에 의해 콜리메이트되어, 렌즈(155)에 입사한다.
렌즈(155)는 레이저광을 집광하고, 각형 광파이버(112)에 도입한다.
또한, 어테뉴에이터(153)의 감쇠량은 가변이며, 임의의 값으로 설정하는 것이 가능하다.
각형 광파이버(112)는, 멀티 모드의 광파이버에 의해 구성된다. 또한, 도 8은, 각형 광파이버(112)의 단부면(입사면 또는 출사면)을 도시하고 있지만, 이와 같이, 각형 광파이버(112)의 입사구 또는 출사구(112A)의 단면은 직사각형으로 되어 있다. 따라서, 각형 광파이버(112)를 통과한 레이저광은, 그 단면이 직사각형으로 성형되어 각형 광파이버(112)로부터 출사된다.
또한, 상술한 바와 같이, 레이저 발진기(152)로부터 출사되는 레이저광은, 멀티 모드의 레이저 펄스이며, 각형 광파이버(112)에 도입되기 전의 각 레이저 펄스의 단면의 광의 강도 분포는, 도 9의 좌측에 도시되는 바와 같이, 몇 개의 피크를 갖는다. 그리고, 멀티 모드의 레이저 펄스는 간섭성(코히어런스)이 낮기 때문에, 각형 광파이버(112) 내에서 다중 반사되고 나서 출사되는 각 레이저 펄스의 단면의 광의 강도 분포는, 도 9의 우측에 도시되는 바와 같이, 간섭 무늬가 없고, 피크가 거의 편평해진다. 즉, 각형 광파이버(112)의 출사 단부면에서의 각 레이저 펄스의 단면의 광의 강도는, 그 중심으로부터의 거리에 관계없이 거의 균일해진다. 또한, 단면의 광의 강도가 균일한 레이저 펄스는, 예를 들어, 펄스가 조사된 부분의 가공 불균일 등을 적게 할 수 있어, 에지 딜리션에 적합하다.
이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(101)에서는, 호모지나이저 등의 고가로 광 파워의 손실이 큰 장치를 사용하는 일 없이, 멀티 모드의 레이저 펄스를 각형 광파이버(112)를 통과시키는 것만의 간단한 구성으로, 에지 딜리션에 적합한 단면의 광의 강도가 균일한 레이저 펄스를 효율적으로 얻을 수 있다.
도 7로 되돌아가, 각형 광파이버(112)로부터 출사된 레이저광은 광학부(113)에 입사한다. 광학부(113)에 입사한 레이저광은 빔 익스팬더(171)에 의해, 직사각형인 채로 빔 직경이 확장되는 동시에, 평행 광속이 된다. 빔 익스팬더(171)로부터 출사된 레이저광은, 갈바노미터 스캐너(172a, 172b)에 의해 fθ 렌즈(173)의 방향으로 반사되고, fθ 렌즈(173)를 통하여 박막 태양 전지 패널(102)에 입사하고, 박막 태양 전지 패널(102)의 가공면에 있어서 결상한다.
[갈바노미터 스캐너의 구성예]
여기서, 도 10 및 도 11을 참조하여, 갈바노미터 스캐너(172a, 172b)의 구성예에 대해서 설명한다.
도 10에 도시되는 바와 같이, 갈바노미터 스캐너(172a)는 갈바노미터(181a), 회전축(182a) 및 미러(183a)에 의해 구성된다. 빔 익스팬더(171)로부터 출사된 레이저광은 미러(183a)에 입사하고, 미러(183a)에 의해 갈바노미터 스캐너(172b)의 방향으로 반사된다. 미러(183a)는 갈바노미터(181a)의 제어의 기초로 회전축(182a)을 중심으로 회전하고, 레이저광의 입사 각도를 변화시킬 수 있다. 그리고, 미러(183a)로의 레이저광의 입사 각도를 변화시키고, 레이저광의 반사 방향을 변화시킴으로써, 레이저광이 박막 태양 전지 패널(102) 위에서 x축 방향으로 주사된다.
갈바노미터 스캐너(172b)는 갈바노미터 스캐너(172a)와 마찬가지의 구성을 갖고 있고, 갈바노미터(181b), 회전축(182b) 및 미러(183b)에 의해 구성된다. 갈바노미터 스캐너(172a)의 미러(183a)에 의해 반사된 레이저광은 미러(183b)에 입사하고, 미러(183b)에 의해 fθ 렌즈(173)의 방향으로 반사된다. 미러(183b)는 갈바노미터(181b)의 제어의 기초로 회전축(182b)을 중심으로 회전하고, 레이저광의 입사 각도를 변화시킬 수 있다. 그리고, 미러(183b)로의 레이저광의 입사 각도를 변화시키고, 레이저광의 반사 방향을 변화시킴으로써, 레이저광이 박막 태양 전지 패널(102) 위에서 y축 방향으로 주사된다.
도 11은, 갈바노미터(181a)의 구성예를 나타내고 있다. 갈바노미터(181a)는 가동 코일(201), 헬리컬 스프링(202) 및 영구 자석(203N, 203S)에 의해 구성된다.
가동 코일(201)은 회전축(182a)에 축 지지되는 동시에, 영구 자석(203N)과 영구 자석(203S) 사이에 발생하는 자계 속에 놓여져 있다. 또한, 회전축(182a)은 헬리컬 스프링(202)에 접속되는 동시에, 일단부에 도시하지 않은 미러(183a)가 장착되고, 다른 일단부가 도시하지 않는 베어링에 의해 지지되어 있다.
자계 속의 가동 코일(201)에 전류를 흘리면, 가동 코일(201)은 회전축(182a)을 중심으로, 헬리컬 스프링(202)이 회전축(182a)을 인장하는 방향과 역방향으로 회전한다. 그리고, 가동 코일(201)이 회전하는 힘과 헬리컬 스프링(202)이 회전축(182a)을 인장하는 힘이 동등해졌을 때, 회전축(182a)의 회전이 정지한다. 이와 같이 하여, 미러(183a)의 각도를, 가동 코일(201)에 흐르는 전류의 크기에 따른 각도로 설정하고, 미러(183a)에 의한 레이저광의 반사 방향을 변화시킬 수 있다. 따라서, 가동 코일(201)에 흘리는 전류를 제어함으로써, 미러(183a)에 의한 레이저광의 반사 방향을 제어하고, 레이저광을 주사할 수 있다.
그런데, 가동 코일(201)에 흐르는 전류가 일정한 경우, 회전축(182a)은 회전하지 않기 때문에, 회전축(182a)을 지지하는 베어링의 가동부에는 정마찰력이 작용한다. 한편, 가동 코일(201)에 흐르는 전류를 변화시키면, 회전축(182a)이 회전하고, 회전축(182a)을 지지하는 베어링의 가동부에는 동마찰력이 작용한다. 상술한 바와 같이 일반적으로 동마찰 계수의 쪽이 정마찰 계수보다도 작아지기 때문에, 회전축(182a)이 회전하고 있지 않을 때보다, 회전축(182a)이 회전하고 있을 때의 쪽이, 진동 등의 외란의 영향을 회전축(182a)이 받기 쉬워진다. 즉, 미러(183a)를 고정하고 있을 때보다, 미러(183a)를 회전축(182a) 주위로 회전시키고 있을 때의 쪽이, 외란에 의한 미러(183a)의 흔들림이 발생하기 쉬워진다. 또한, 이 외란은, 예를 들어, 리니어 모터(122a, 122b)에 의한 갠트리 크레인(114)의 구동시의 진동 등에 의해 발생한다.
또한, 갈바노미터 스캐너(172b)의 갈바노미터(181b)도, 갈바노미터(181a)와 마찬가지의 구성을 갖고 있고, 그 설명은 반복으로 되므로 생략한다.
이와 같이, 갈바노미터 스캐너(172a)의 미러(183a)가 회전축(182a)을 중심으로 회전하고, 갈바노미터 스캐너(172b)의 미러(183b)가 회전축(182b)을 중심으로 회전함으로써, 레이저광의 fθ 렌즈(173)로의 입사 위치 및 입사각이 변화된다. 그리고, fθ 렌즈(173)로의 입사각 및 입사 위치의 변화에 따라서, 박막 태양 전지 패널(102)의 가공면에 있어서의 레이저광의 결상 위치가 수평 방향으로 이동한다. 즉, 갈바노미터 스캐너(172a, 172b)에 의해, 레이저광의 박막 태양 전지 패널(102)로의 조사 위치가 주사된다.
도 7로 되돌아가, 박막 태양 전지 패널(102)은 싱글형의 박막 태양 전지 패널이며, 도면 내 위로부터, 유리로 만든 투명 기판(102A), ITO, SnO2, ZnO 등의 TCO로 이루어지는 투명 전극층(102B), a-Si로 이루어지는 반도체층(102C), Ag 전극으로 이루어지는 이면 전극층(102D)의 순으로 적층되어 있다. 그리고, 레이저광에 의해 투명 전극층(102B) 내지 이면 전극층(102D)이 제거된다.
[레이저 가공 장치(101)의 제어부의 구성예]
도 12는, 레이저 가공 장치(101)의 동작을 제어하는 제어부(251)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 제어부(251)는, 예를 들어, CPU(Central Processing Unit) 등의 프로세서가, 소정의 제어 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 제어부(251)는 출력 제어부(261), 구동 제어부(262) 및 주사 제어부(263)를 포함하도록 구성된다.
출력 제어부(261)는 레이저 발진기(111)를 제어하고, 레이저 발진기(111)로부터 출사되는 레이저광의 강도, 출사 타이밍 등을 제어한다.
구동 제어부(262)는 리니어 모터(121)를 구동하여, 광학부(113)의 x축 방향의 위치를 제어한다. 또한, 구동 제어부(262)는 리니어 모터(122a, 122b)를 구동하여, 갠트리 크레인(114)의 y축 방향의 위치를 제어함으로써, 광학부(113)의 y축 방향의 위치를 제어한다. 또한, 구동 제어부(262)는 반송 벨트(123a, 123b)를 구동하여, 박막 태양 전지 패널(102)의 y축 방향의 위치를 제어한다.
주사 제어부(263)는 갈바노미터 스캐너(172a, 172b)를 구동하여, 레이저광의 주사를 제어한다.
또한, 출력 제어부(261), 구동 제어부(262) 및 주사 제어부(263)는, 서로의 동작 상태 등의 정보를 공유한다.
[레이저 가공 처리]
다음에, 도 13의 흐름도를 참조하여, 레이저 가공 장치(101)에 의해 실행되는 레이저 가공 처리에 대해서 설명한다.
스텝 S1에 있어서, 구동 제어부(262)는 박막 태양 전지 패널(102)이 삽입되었는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 구동 제어부(262)는 스테이지(115) 위에 설치되어 있는 도시하지 않은 센서로부터의 정보에 기초하여, 반송 벨트(123a, 123b) 위에 박막 태양 전지 패널(102)이 설치되었는지 여부를 검출한다. 구동 제어부(262)는 반송 벨트(123a, 123b) 위에 박막 태양 전지 패널(102)이 설치되어 있지 않은 경우, 박막 태양 전지 패널(102)이 삽입되어 있지 않다고 판정하고, 반송 벨트(123a, 123b) 위에 박막 태양 전지 패널(102)이 설치된 경우, 박막 태양 전지 패널(102)이 삽입되었다고 판정한다.
이 판정 처리는, 박막 태양 전지 패널(102)이 삽입되었다고 판정될 때까지 반복되고, 박막 태양 전지 패널(102)이 삽입되었다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S2로 진행한다.
스텝 S2에 있어서, 레이저 가공 장치(101)는 박막 태양 전지 패널(102)의 인입을 개시한다. 즉, 구동 제어부(262)는 반송 벨트(123a, 123b)를 구동하여, 박막 태양 전지 패널(102)의 y축의 마이너스 방향으로의 반송을 개시한다.
스텝 S3에 있어서, 구동 제어부(262)는 박막 태양 전지 패널(102)이 받침대(116)의 위치까지 인입되었는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 구동 제어부(262)는 스테이지(115) 위에 설치되어 있는 도시하지 않은 센서로부터의 정보에 기초하여, 박막 태양 전지 패널(102)이 받침대(116)의 위치까지 인입되었는지 여부를 판정한다. 이 판정 처리는, 박막 태양 전지 패널(102)이 받침대(116)의 위치까지 인입되었다고 판정될 때까지 반복되고, 박막 태양 전지 패널(102)이 받침대(116)의 위치까지 인입되었다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S4로 진행한다.
스텝 S4에 있어서, 레이저 가공 장치(101)는 박막 태양 전지 패널(102)을 받침대(116)에 설치한다. 즉, 구동 제어부(262)는 반송 벨트(123a, 123b)의 구동을 정지하고, 예를 들어 도시하지 않는 리프터 등을 제어하여, 박막 태양 전지 패널(102)을 받침대(116) 위에 설치한다.
스텝 S5에 있어서, 레이저 가공 장치(101)는 에지 딜리션 처리를 행한다. 또한, 에지 딜리션 처리의 상세에 대해서는, 도 14를 참조하여 후술한다.
스텝 S6에 있어서, 레이저 가공 장치(101)는 박막 태양 전지 패널(102)의 인출을 개시한다. 즉, 구동 제어부(262)는, 예를 들어 도시하지 않는 리프터 등을 제어하여, 박막 태양 전지 패널(102)을 반송 벨트(123a, 123b) 위에 설치하고, 반송 벨트(123a, 123b)를 구동하여, 박막 태양 전지 패널(102)의 y축의 플러스 방향으로의 반송을 개시한다.
스텝 S7에 있어서, 구동 제어부(262)는 박막 태양 전지 패널(102)의 인출이 완료되었는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 구동 제어부(262)는 스테이지(115) 위에 설치되어 있는 도시하지 않은 센서로부터의 정보에 기초하여, 박막 태양 전지 패널(102)의 인출이 완료되었는지 여부를 판정한다. 이 판정 처리는, 박막 태양 전지 패널(102)의 인출이 완료되었다고 판정될 때까지 반복되고, 박막 태양 전지 패널(102)의 인출이 완료되었다고 판정된 경우, 레이저 가공 처리는 종료한다.
[에지 딜리션 처리의 상세]
다음에, 도 14의 흐름도를 참조하여, 도 13의 스텝 S5의 에지 딜리션 처리의 상세에 대해서 설명한다.
스텝 S51에 있어서, 구동 제어부(262)는, 다음에 가공하는 변의 개시 위치에 레이저광의 조사 위치를 이동한다.
도 15는, 박막 태양 전지 패널(102)에 대하여 에지 딜리션을 행하는 경우의 가공 순서의 예를 나타내고 있다. 이 예에서는, 화살표(305a), 화살표(305b), 화살표(305c), 화살표(305d)의 순번으로 에지 딜리션이 행해진다.
즉, 박막 태양 전지 패널(102)의 변(301a)의 주변의 범위(302a)에 레이저광이 조사되어, 범위(302a) 내의 사선으로 나타내어지는, 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓은 직선 형상의 영역(303a)의 박막이 박리된다. 다음에, 박막 태양 전지 패널(102)의 변(301b)의 주변의 범위(302b)에 레이저광이 조사되어, 범위(302b) 내의 사선으로 나타내어지는, 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓은 직선 형상의 영역(303b)의 박막이 박리된다. 다음에, 박막 태양 전지 패널(102)의 변(301c)의 주변의 범위(302c)에 레이저광이 조사되어, 범위(302c) 내의 사선으로 나타내어지는, 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓은 직선 형상의 영역(303c)의 박막이 박리된다. 그리고, 마지막으로, 박막 태양 전지 패널(102)의 변(301d)의 주변의 범위(302d)에 레이저광이 조사되어, 범위(302d) 내의 사선으로 나타내어지는, 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓은 직선 형상의 영역(303d)의 박막이 박리된다.
또한, 영역(303a)의 에지 딜리션을 행할 때, 범위(302a)의 좌측 하부 모통이의 개시 위치(304a)로부터 레이저광의 조사가 개시된다. 또한, 영역(303b)의 에지 딜리션을 행할 때, 범위(302b)의 좌측 상부 모퉁이의 개시 위치(304b)로부터 레이저광의 조사가 개시된다. 또한, 영역(303c)의 에지 딜리션을 행할 때, 범위(302c)의 우측 상부 모퉁이의 개시 위치(304c)로부터 레이저광의 조사가 개시된다. 또한, 영역(303d)의 에지 딜리션을 행할 때, 범위(302d)의 우측 하부 모퉁이의 개시 위치(304d)로부터 레이저광의 조사가 개시된다.
따라서, 본 실시 형태의 경우, 우선 변(301a)이 가공 대상으로 되기 때문에, 구동 제어부(262)는 리니어 모터(121) 및 리니어 모터(122a, 122b)를 구동하여, 광학부(113)로부터 출사되는 레이저광이, 개시 위치(304a)에 조사되는 위치까지, 광학부(113) 및 갠트리 크레인(114)을 이동시킨다.
스텝 S52에 있어서, 구동 제어부(262)는, 가공하는 변을 따라서, 광학부(113)의 이동을 개시시킨다. 지금의 경우, 구동 제어부(262)는 리니어 모터(121)를 구동하여, 광학부(113)의 x축의 플러스 방향으로의 이동을 개시시킨다. 이에 의해, 최초로 가공되는 변(301a)을 따른 화살표(305a)의 방향[영역(303a)의 길이 방향]으로의 광학부(113)의 이동이 개시된다.
또한, 이하, 박막 태양 전지 패널(102)에 대하여 광학부(113)가 이동하는 방향을 주주사 방향이라고 칭한다. 또한, 이하, 박막 태양 전지 패널(102) 위에서 주주사 방향으로 수직한 방향을 부주사 방향이라고 칭한다. 따라서, 영역(303a)의 에지 딜리션을 행하는 경우, 주주사 방향은 x축의 플러스 방향이 되고, 부주사 방향은 y축 방향이 된다. 또한, 이하, 주주사 방향을 행방향이라고도 칭하고, 부주사 방향을 열방향이라고도 칭한다.
스텝 S53에 있어서, 레이저 발진기(111)는 출력 제어부(261)의 제어의 기초로, 레이저광의 출력을 개시한다. 이에 의해, 박막 태양 전지 패널(102)로의 레이저광의 조사가 개시된다.
스텝 S54에 있어서, 주사 제어부(263)는 레이저광의 주사를 개시한다.
여기서, 도 16 및 도 17을 참조하여, 레이저광의 주사 방법의 상세에 대해서 설명한다. 도 16은, 범위(302a) 내에 있어서의 광 스폿의 위치 및 주사 방향을 도시하고 있다. 또한, 도 17은, 도 16에 도시되는 바와 같이 광 스폿을 주사하는 경우의, 레이저광의 주사 방향을 도시하고 있다.
상술한 바와 같이, 레이저광의 조사는 개시 위치(304a)로부터 개시된다. 그리고, 주사 제어부(263)는 갈바노미터 스캐너(172a)를 구동하여, 도 17의 화살표(331a)의 방향(x축의 플러스 방향), 즉 주주사 방향으로 레이저광을 주사한다. 이때의 주사 거리는, 예를 들어, 갈바노미터 스캐너(172a)가 x축 방향으로 레이저광을 주사할 수 있는 최대 거리 부근에 설정된다. 이에 의해, 광 스폿은, 도 16의 화살표(311a)의 방향, 즉 주주사 방향으로 주사된다. 또한, 이때, x축 방향으로 인접하는 광 스폿의 단부가 일부 겹치도록, 레이저광이 조사된다.
다음에, 주사 제어부(263)는 갈바노미터 스캐너(172b)를 구동하여, 도 17의 화살표(331b)의 방향(y축의 마이너스 방향), 즉 부주사 방향으로, 화살표(311a)의 방향으로 레이저광을 주사한 행의 인접하는 행까지 레이저광을 주사한다. 이에 의해, 광 스폿의 위치가, y축의 마이너스 방향으로 1행분 시프트한다. 또한, 이때, 광학부(113)가 x축의 플러스 방향으로 이동하고 있으므로, 광 스폿은 화살표(311b)로 나타내어지는 바와 같이, x축의 플러스 방향 또한 y축의 마이너스 방향의 경사 방향으로 주사된다. 또한, 화살표(311a)의 방향으로 주사된 1행째의 광 스폿의 단부와, 다음에 화살표(311c)의 방향으로 주사되는 2행째의 광 스폿의 단부가 일부 겹치도록, 2행째의 광 스폿의 위치가 설정된다.
다음에, 주사 제어부(263)는 갈바노미터 스캐너(172a)를 구동하여, 도 17의 화살표(331c)의 방향(x축의 마이너스 방향), 즉 주주사 방향과 역방향으로 레이저광을 주사한다. 이때의 주사 거리는, 화살표(331a)의 방향으로 레이저광을 주사하였을 때와 거의 동일한 거리로 설정된다. 이에 의해, 광 스폿은, 1행째의 광 스폿의 위치와 인접하는 위치에 있어서, 도 16의 화살표(311c)의 방향, 즉 주주사 방향과 역방향으로 주사된다. 또한, 이때, x축 방향으로 인접하는 광 스폿의 단부가 일부 겹치도록, 레이저광이 조사된다.
다음에, 주사 제어부(263)는 갈바노미터 스캐너(172b)를 구동하여, 도 17의 화살표(331d)의 방향(y축의 마이너스 방향), 즉 부주사 방향으로, 화살표(311c)의 방향으로 레이저광을 주사한 행의 인접하는 행까지 레이저광을 주사한다. 이에 의해, 광 스폿이, 도 16의 화살표(311b)와 거의 동일한 화살표(311d)의 방향으로 주사되고, 광 스폿의 위치가, y축의 마이너스 방향으로 1행분 시프트한다. 또한, 화살표(311c)의 방향으로 주사된 2행째의 광 스폿의 단부와, 다음에 화살표(311e)의 방향으로 주사되는 3행째의 광 스폿의 단부가 일부 겹치도록, 3행째의 광 스폿의 위치가 설정된다.
그 후, 도 17의 화살표(331e), 화살표(331f, …), 화살표(331k)의 순으로 레이저광이 주사된다. 즉, 레이저광을 주주사 방향으로 주사한 후, 인접하는 행까지 부주사 방향으로 시프트하고, 주주사 방향과 역방향으로 주사한 후, 인접하는 행까지 부주사 방향으로 시프트하는 처리가 반복된다. 이에 의해, 도 16의 화살표(311e), 화살표(311f, …), 화살표(311k)의 순으로, 광 스폿이 주사된다. 즉, 광 스폿은 부주사 방향으로 1행씩 시프트되면서, 주주사 방향 또는 주주사 방향과 역방향으로 1행마다 교대로 주사된다.
그리고, 주사 제어부(263)는, 화살표(331k)의 방향으로의 레이저광의 주사가 종료된 후, 갈바노미터 스캐너(172b)를 구동하여, 화살표(331l)의 방향(y축의 플러스 방향), 즉 부주사 방향으로 레이저광을 주사하고, 광 스폿의 y축 방향의 위치를, 1행째의 위치까지 이동한다. 또한, 이때, 광학부(113)가 x축의 플러스 방향으로 이동하고 있으므로, 광 스폿은 화살표(311l)로 나타내어지는 바와 같이, x축의 플러스 방향 또한 y축의 플러스 방향의 경사 방향으로 주사된다. 또한, 주사 제어부(263)는, 화살표(311l)의 방향으로의 주사가 완료되었을 때의 광 스폿의 위치가, 화살표(311a)의 방향으로 주사한 광 스폿의 말단의 위치와 거의 일치하도록, 레이저광의 주사 속도를 제어한다.
또한, 이하, 화살표(331a, 331b, …, 331l)의 순번대로 레이저광을 1회 주사함으로써, 박막이 박리되는 영역을 가공 블록이라고 칭한다.
그 후, 마찬가지로, 도 17의 화살표(331a, 331b, …, 331l)의 순번대로 레이저광이 주사되고, 도 16의 화살표(312a, 312b, …, 312l)의 순번대로 광 스폿이 주사된다. 또한, 마찬가지의 주사가, 영역(303a)의 박막의 박리가 완료될 때까지 반복된다. 이에 의해, 영역(303a)의 박막의 박리가 완료될 때까지, 각 가공 블록에 있어서, 광 스폿이, 부주사 방향으로 1행씩 시프트되면서, 주주사 방향 또는 주주사 방향과 역방향으로 1행마다 교대로 주사되고, 주주사 방향의 순으로 각 가공 블록 내의 박막이 박리된다.
그런데, 레이저광을 주주사 방향 및 주주사 방향과 역방향으로 주사할 때, 갈바노미터 스캐너(172a)가 구동되고, 갈바노미터 스캐너(172a)의 베어링의 가동부에 동마찰력이 작용하는 한편, 갈바노미터 스캐너(172b)는 정지하고 있고, 갈바노미터 스캐너(172a)의 베어링의 가동부에 정마찰력이 작용된 상태가 된다. 따라서, 갈바노미터 스캐너(172b)의 회전축(182b)이 진동 등의 외란의 영향을 받기 어려워져, 레이저광의 y축 방향의 진동이 정정된다. 그 결과, 광 스폿의 위치는 사행되지 않고, 거의 x축 방향으로 일직선으로 된다. 따라서, 영역(303a)의 단부(박막을 박리하는 부분과 박리하지 않는 부분의 경계)에 있어서, 직사각형의 광 스폿이 주주사 방향으로 거의 일직선으로 주사되므로, 영역(303a)의 단부가 울퉁불퉁해지지 않고, 거의 일직선으로 정렬된다. 또한, 영역(303a) 내에서, 레이저광이 조사되지 않고, 박막이 박리되지 않고 남는 영역을 없앨 수 있다.
또한, 레이저광의 주사 방향을, 주주사 방향[예를 들어, 도 17의 화살표(331a)의 방향]으로부터 주주사 방향의 역방향[예를 들어, 도 17의 화살표(331c)의 방향], 또는, 주주사 방향의 역방향[예를 들어, 도 17의 화살표(331c)의 방향]으로부터 주주사 방향[예를 들어, 도 17의 화살표(331e)의 방향]으로 반전되는 경우, 단시간 동안에 갈바노미터 스캐너(172a) 및 갈바노미터 스캐너(172b)의 양쪽이 구동된다. 그로 인해, 도 5를 참조하여 상술한 현상과 동일한 원인에 의해, 반전 부분에서 가공부가 빗살 형상으로 될 가능성이 있다. 그러나, 도 16의 범위(313) 내에 도시되는 바와 같이, 인접하는 가공 블록의 단부를 중첩함으로써, 빗살상에 남은 박막이 깨끗하게 박리되어, 이 문제를 해소할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 주사 방법과 마찬가지로, 인접하는 광 스폿을 겹치는 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 레이저광의 단면(광 스폿)을 직사각형으로 함으로써, 원형이나 타원형의 경우와 비교하여, 인접하는 광 스폿을 겹치는 면적을 더 작게 할 수 있다. 그 결과, 가공 시간을 단축할 수 있다.
도 14로 되돌아가, 스텝 S55에 있어서, 주사 제어부(263)는 가공 중의 변의 가공이 종료되었는지 여부를 판정한다. 스텝 S55의 판정 처리는, 가공 중의 변의 가공이 종료되었다고 판정될 때까지 반복 실행되고, 가공 중의 변의 가공이 종료되었다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S56으로 진행한다.
스텝 S56에 있어서, 레이저 발진기(111)는 출력 제어부(261)의 제어의 기초로, 레이저광의 출력을 정지한다. 이에 의해, 박막 태양 전지 패널(102)로의 레이저광의 조사가 정지된다.
스텝 S57에 있어서, 주사 제어부(263)는 모든 변의 가공이 종료되었는지 여부를 판정한다. 모든 변의 가공이 종료되어 있지 않다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S51로 복귀된다.
그 후, 스텝 S57에 있어서, 모든 변의 가공이 종료되었다고 판정될 때까지, 스텝 S51 내지 S57의 처리가 반복 실행된다. 이에 의해, 도 16 및 도 17을 참조하여 상술한 주사 방법과 마찬가지의 방법에 의해, 범위(302b), 범위(302c), 범위(302d)의 순으로 레이저광이 조사되고, 영역(303b), 영역(303c), 영역(303d)의 순으로 박막이 박리된다.
또한, 주주사 방향은 변(301b)에 대한 가공을 행하는 경우, 화살표(305b)의 방향(y축의 플러스 방향)이 되고, 변(301c)에 대한 가공을 행하는 경우, 화살표(305c)의 방향(x축의 마이너스 방향)이 되고, 변(301d)에 대한 가공을 행하는 경우, 화살표(305d)의 방향(y축의 마이너스 방향)이 되어, 변화된다. 따라서, 주주사 방향의 변화에 따라서, 갈바노미터 스캐너(172a, 172b)를 구동하는 순번 및 주사 방향이 조정되어, 레이저광의 주사 방향이 조정된다.
예를 들어, 변(301b)에 대한 가공을 행하는 경우, 도 17의 화살표(331a)의 방향이 y축의 플러스 방향이 되고, 화살표(331b)의 방향이 x축의 플러스 방향이 되도록, 레이저광의 주사 방향이 조정된다. 그리고, 도 16의 화살표(311a)의 방향이 y축의 플러스 방향이 되고, 화살표(311b)의 방향이 x축의 플러스 방향이 되도록, 영역(302b) 내에 있어서, 광 스폿이 주사된다. 또한, 변(301c)에 대한 가공을 행하는 경우, 화살표(331a)의 방향이 x축의 마이너스 방향이 되고, 화살표(331b)의 방향이 y축의 플러스 방향이 되도록, 레이저광의 주사 방향이 조정된다. 그리고, 도 16의 화살표(311a)의 방향이 x축의 마이너스 방향이 되고, 화살표(311b)의 방향이 y축의 플러스 방향이 되도록, 영역(302c) 내에 있어서, 광 스폿이 주사된다. 또한, 변(301d)에 대한 가공을 행하는 경우, 화살표(331a)의 방향이 y축의 마이너스 방향이 되고, 화살표(331b)의 방향이 x축의 마이너스 방향이 되도록, 레이저광의 주사 방향이 조정된다. 그리고, 도 16의 화살표(311a)의 방향이 y축의 마이너스 방향이 되고, 화살표(311b)의 방향이 x축의 마이너스 방향이 되도록, 영역(302d) 내에 있어서, 광 스폿이 주사된다.
한편, 스텝 S57에 있어서, 모든 변의 가공이 종료되었다고 판정된 경우, 에지 딜리션 처리는 종료한다.
이상과 같이 하여, 박막 태양 전지 패널(102)의 에지 딜리션의 가공 시간의 증대를 억제하면서, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
<2. 변형예>
또한, 이상의 설명에서는, 박막 태양 전지 패널(102)의 에지 딜리션을 행하는 경우에, 본 발명을 적용하는 예를 나타냈지만, 그 밖에도, 예를 들어, 레이저광을 사용하여 기판으로부터 박막을 직선 형상으로 박리하는 경우, 바꾸어 말하면, 레이저광을 사용하여 기판으로부터 직사각형의 영역의 박막을 박리하는 경우에도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 이상의 설명에서는, 박막 태양 전지 패널(102)의 위치를 고정한 상태로, 광학부(113)의 위치를 이동시킴으로써, 박막 태양 전지 패널(102)과 광학부(113) 사이의 상대 위치를 이동시키는 예를 나타냈지만, 광학부(113)의 위치를 고정한 상태로, 박막 태양 전지 패널(102)의 위치를 이동시키거나, 혹은, 양쪽을 이동시키거나 하여, 박막 태양 전지 패널(102)과 광학부(113) 사이의 상대 위치를 이동시키도록 해도 좋다.
또한, 이상의 설명에서는, 레이저광의 단면을 직사각형으로 하는 예를 나타냈지만, 직사각형 이외의 형상, 예를 들어, 원형이나 타원형으로 해도 좋다.
또한, 이상의 설명에서는, 갈바노미터 스캐너(172a, 172b)에 의해 레이저광을 주사하는 예를 나타냈지만, 다른 주사 수단을 사용하여 레이저광을 주사하도록 해도 좋다.
또한, 본 발명의 실시 형태는, 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
101 : 레이저 가공 장치
102 : 박막 태양 전지 패널
111 : 레이저 발진기
112 : 각형 광파이버
113 : 광학부
114 : 갠트리 크레인
115 : 스테이지
116 : 받침대
121 : 리니어 모터
122a, 122b : 리니어 모터
123a, 123b : 반송 벨트
171 : 빔 익스팬더
172a, 172b : 갈바노미터 스캐너
173 : fθ 렌즈
181a, 181b : 갈바노미터
182a, 182b : 회전축
183a, 183b : 미러
251 : 제어부
261 : 출력 제어부
262 : 구동 제어부
263 : 주사 제어부

Claims (8)

  1. 레이저광을 사용하여 기판으로부터 박막을 박리하는 레이저 가공 장치에 있어서,
    제1 방향의 소정의 범위 내 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 소정의 범위 내에 있어서 상기 레이저광을 상기 기판 위에서 주사하는 주사 수단을 포함하는 가공부와,
    상기 가공부와 상기 기판 중 적어도 한쪽을 움직이고, 상기 가공부와 상기 기판 사이의 상대 위치를 적어도 상기 제1 방향으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고,
    상기 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓고, 상기 제1 방향으로 연장되는 직선 형상의 제1 영역 내의 박막을 상기 기판으로부터 박리하는 경우, 상기 이동 수단에 의해 상기 가공부와 상기 기판 사이의 상대 위치를 상기 제1 방향으로 이동시키면서, 상기 주사 수단에 의해 상기 기판에 대하여 상기 가공부가 진행하는 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사하고, 상기 제1 영역 내에 있어서 상기 레이저광의 조사 위치를 상기 진행 방향으로 주사하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사한 후, 또한, 상기 주사 수단에 의해, 상기 제2 방향으로 상기 레이저광을 시프트하고, 상기 진행 방향과 역방향으로 상기 레이저광을 주사하여, 상기 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사하였을 때의 상기 레이저광의 조사 위치와 상기 제2 방향으로 인접하는 위치에 있어서, 상기 진행 방향과 역방향으로 상기 레이저광의 조사 위치를 주사하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 주사 수단에 의해, 상기 제1 영역의 상기 제1 방향의 소정의 범위마다, 상기 레이저광의 조사 위치를 상기 제2 방향으로 시프트하면서, 상기 진행 방향 또는 상기 진행 방향과 역방향으로 교대로 주사하고, 상기 진행 방향의 순으로 각 범위의 박막을 박리하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓고, 상기 제2 방향으로 연장되는 직선 형상의 제2 영역 내의 박막을 상기 기판으로부터 박리하는 경우, 상기 이동 수단에 의해 상기 가공부와 상기 기판 사이의 상대 위치를 상기 제2 방향으로 이동시키면서, 상기 주사 수단에 의해 상기 기판에 대하여 상기 가공부가 진행하는 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사하고, 상기 제2 영역 내에 있어서 상기 레이저광의 조사 위치를 상기 진행 방향으로 주사하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판에 입사하는 상기 레이저광의 단면이 직사각형인 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주사 수단은,
    상기 레이저광을 상기 제1 방향으로 주사하는 제1 갈바노미터 스캐너와,
    상기 레이저광을 상기 제2 방향으로 주사하는 제2 갈바노미터 스캐너를 구비하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 레이저광을 발진하는 레이저 발진 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.
  8. 기판 위에 있어서 제1 방향 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 레이저광을 주사하는 주사 수단을 포함하는 가공부를 구비하는 레이저 가공 장치가,
    상기 레이저광의 빔 직경보다 폭이 넓고, 상기 제1 방향으로 연장되는 직선 형상의 영역 내의 박막을 상기 기판으로부터 박리하는 경우, 상기 이동 수단에 의해 상기 가공부와 상기 기판 사이의 상대 위치를 상기 제1 방향으로 이동시키면서, 상기 주사 수단에 의해 상기 기판에 대하여 상기 가공부가 진행하는 진행 방향으로 상기 레이저광을 주사하고, 상기 영역 내에 있어서 상기 레이저광의 조사 위치를 상기 진행 방향으로 주사하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 방법.
KR1020137001161A 2010-06-17 2011-03-16 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 KR20130079481A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010137928A JP2012000640A (ja) 2010-06-17 2010-06-17 レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JPJP-P-2010-137928 2010-06-17
PCT/JP2011/056234 WO2011158539A1 (ja) 2010-06-17 2011-03-16 レーザ加工装置およびレーザ加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130079481A true KR20130079481A (ko) 2013-07-10

Family

ID=45347951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137001161A KR20130079481A (ko) 2010-06-17 2011-03-16 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2012000640A (ko)
KR (1) KR20130079481A (ko)
CN (1) CN103068515A (ko)
TW (1) TW201208799A (ko)
WO (1) WO2011158539A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916081B (zh) * 2012-10-19 2015-07-08 张立国 一种薄膜太阳能电池的清边方法
CN103084736A (zh) * 2013-01-16 2013-05-08 中国重型机械研究院股份公司 一种激光切边系统
JP2018091931A (ja) * 2016-11-30 2018-06-14 澁谷工業株式会社 テラヘルツ光発生装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3435247B2 (ja) * 1995-02-28 2003-08-11 株式会社東芝 レーザ光照射装置及びレーザ光照射方法
JP2001079680A (ja) * 1999-09-14 2001-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2004098116A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Mitsubishi Electric Corp マスク転写式レーザ形状加工方法
JP2004322106A (ja) * 2003-04-21 2004-11-18 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工方法およびレーザ加工装置
GB2444037A (en) * 2006-11-27 2008-05-28 Xsil Technology Ltd Laser Machining
JP2008212999A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置
JP2009119521A (ja) * 2007-11-19 2009-06-04 Miyachi Technos Corp レーザ溶接方法
CN101452972B (zh) * 2007-11-30 2010-05-26 深圳市大族激光科技股份有限公司 非晶硅薄膜太阳能电池激光刻划系统及刻划方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011158539A1 (ja) 2011-12-22
CN103068515A (zh) 2013-04-24
TW201208799A (en) 2012-03-01
JP2012000640A (ja) 2012-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3217208B1 (en) Head device of three-dimensional modeling equipment having unidirectionally rotating polygon mirrors, scanning method for modeling plane using same, and three-dimensional modeling device using same
US4734550A (en) Laser processing method
JP5148717B2 (ja) パルスレーザ加工装置およびパルスレーザ加工方法
TWI457191B (zh) 雷射切割方法及雷射加工裝置
KR20080113037A (ko) 레이저 조사장치, 레이저 조사방법 및 개질된 피대상물의 제조방법
JP2002141301A5 (ko)
KR20120043072A (ko) 횡방향 등치선 스크라이브, 스티칭, 및 간략화된 레이저 및 스캐너 제어들
KR20130079481A (ko) 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법
JP5498852B2 (ja) パルスレーザ加工装置、シェーディング補正装置およびパルスレーザ加工方法
JP2012006039A (ja) パルスレーザ加工方法およびパルスレーザ加工用データ作成方法
JP5306374B2 (ja) レーザ加工装置、レーザ加工方法、および光起電力装置の製造方法
JP2013119106A (ja) レーザ加工装置、レーザ加工方法及びインクジェットヘッド基板
JP2012006040A (ja) パルスレーザ加工方法
JP2013125855A (ja) セラミック基板、電子デバイス及び電子機器と、電子デバイスの製造方法及びセラミック基板の製造方法
CN116586750B (zh) 一种激光动态加工方法和加工设备
CN102640304A (zh) 用于从基板剥蚀薄膜的方法及装置
JP2008062257A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP4039306B2 (ja) 立体回路パターンの形成方法、装置、及びこれらを用いて製造される立体回路板
JP4040896B2 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP3604014B2 (ja) レーザ加工装置及び加工方法
JP2011121106A (ja) レーザパターニング方法及びその装置
JP2004082131A (ja) レーザ加工方法及び装置
JP5991873B2 (ja) レーザ加工方法およびレーザ加工装置
JP4318669B2 (ja) レーザ加工装置
EP3539773B1 (en) Method of forming petterns for a large area liquid crystal device

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20130116

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20130527

Comment text: Request for Examination of Application

PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20140605

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20140924

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20140605

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I