KR20140004000A - 기판의 가공 장치 - Google Patents

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KR20140004000A KR1020130062308A KR20130062308A KR20140004000A KR 20140004000 A KR20140004000 A KR 20140004000A KR 1020130062308 A KR1020130062308 A KR 1020130062308A KR 20130062308 A KR20130062308 A KR 20130062308A KR 20140004000 A KR20140004000 A KR 20140004000A
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Abstract

(과제) 기판의 표면의 휘어짐에 정확하게 추종할 수 있어, 가공 불량을 억제한다.
(해결 수단) 이 가공 장치는, 기판의 표면을 가공하기 위한 장치로서, 기판이 올려놓여지는 테이블(1)과, 헤드(3)와, 모터(18)와, 센서(19)와, 제어부(24)를 구비하고 있다. 헤드(3)는, 테이블(1)에 대하여 수평 방향으로 상대 이동이 가능한 베이스(16)와, 선단(先端)에 가공용의 툴(2)이 장착되어 베이스(16)에 승강이 자유롭게 지지된 홀더(17)를 갖는다. 모터(18)는 베이스(16)에 대하여 홀더(17)를 승강시킨다. 센서(19)는 기판 표면의 높이 위치를 검출한다. 제어부(24)는, 센서(19)의 검출 결과에 기초해 모터(18) 구동 기구를 제어하여, 홀더(17)의 높이 위치를 제어한다.

Description

기판의 가공 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판의 가공 장치, 특히, 태양 전지 기판의 박막에 홈을 형성하기 위한 가공 장치에 관한 것이다.
태양 전지 기판은, 예를 들면 특허문헌 1에 나타나는 바와 같은 방법으로 제조된다. 이 특허문헌 1에 기재된 제조 방법에서는, 유리 등의 기판 상에 Mo막으로 이루어지는 하부 전극막이 형성되고, 그 후, 하부 전극막에 홈이 형성됨으로써 단책(短冊) 형상으로 분할된다. 다음으로, 하부 전극막 상에 CIGS막 등의 칼코파이라이트 구조 화합물 반도체막을 포함하는 화합물 반도체막이 형성된다. 그리고, 이들 반도체막의 일부가 홈 가공에 의해 스트라이프(stripe) 형상으로 제거되어 단책 형상으로 분할되고, 이들을 덮도록 상부 전극막이 형성된다. 마지막으로, 상부 전극막의 일부가 홈 가공에 의해 스트라이프 형상으로 박리되어 단책 형상으로 분할된다.
이상과 같은 공정에 있어서의 홈 가공 기술의 하나로서, 다이아몬드 등의 메커니컬 툴(mechanical tool)에 의해 박막의 일부를 제거하는 메커니컬 스크라이브법(mechanical scribing method)이 이용되고 있다. 이 메커니컬 스크라이브법에 있어서, 안정된 폭의 홈 가공을 행할 수 있도록, 특허문헌 2에 나타나는 방법이 제안되고 있다. 이 특허문헌 2에 나타난 방법에서는, 가공 부하를 조정하는 가공 부하 조정 기구를 구비한 홈 가공 툴 및 박리 툴이 이용되고 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 홈 형성 방향으로 요동이 자유로운 진자 요동체를 설치하고, 왕복이동시에 홈을 형성할 수 있도록 한 장치도 제공되고 있다.
일본공개실용신안공보 소63-16439호 일본공개특허공보 2002-033498호 일본공개특허공보 2010-245255호
종래의 홈 가공 장치에서는, 툴이 에어 실린더에 의해 태양 전지 기판으로 가압되어져 있다. 그리고, 태양 전지 기판의 표면이 휘어 있는 경우는, 에어 실린더의 피스톤 로드가 상하 이동함으로써, 툴이 기판 표면에 추종하게 되어 있다.
여기에서, 태양 전지 기판에 홈 가공하는 경우는, 가압(pushing) 하중을 작게 설정하는 경우가 많다. 게다가, 태양 전지 기판의 제조에 있어서는, 유리 기판 위에 금속막(Mo막)을 형성할 때에 열처리되기 때문에, 유리 표면의 휘어짐이 커져 있는 경우가 많다.
이러한 상황에서는, 종래 장치와 같이 에어 실린더의 피스톤 로드의 상하 이동만으로는, 툴이 태양 전지 기판의 휘어짐에 충분히 추종할 수 없고, 툴의 압압력의 변동이 커진다. 그러면, 가공 미완(未完)이나 기판으로의 손상의 원인이 되어, 가공 불량이 발생하는 경우가 있다.
본 발명의 과제는, 기판의 표면의 휘어짐에 정확하게 추종할 수 있어, 가공 불량을 억제할 수 있는 가공 장치를 얻는 것에 있다.
본 발명의 제1 측면에 따른 기판의 가공 장치는, 기판의 표면을 가공하기 위한 장치로서, 기판이 올려놓여지는 테이블과, 헤드와, 구동 기구와, 센서와, 제어부를 구비하고 있다. 헤드는, 테이블에 대하여 수평 방향으로 상대 이동이 가능한 베이스와, 선단(先端)에 가공용의 툴이 장착되어 베이스에 승강이 자유롭게 지지된 홀더를 갖는다. 구동 기구는 베이스에 대하여 홀더를 승강시킨다. 센서는 기판 표면의 높이 위치를 검출한다. 제어부는, 센서의 검출 결과에 기초해 구동 기구를 제어하여, 홀더의 높이 위치를 제어한다.
여기에서는, 기판의 표면의 높이가 센서에 의해 검출되고, 이 검출 결과에 따라서 툴이 장착되는 홀더가 베이스에 대하여 상하 방향으로 이동 제어된다.
이 때문에, 툴이 상하 방향으로 이동 가능한 범위가 종래 장치에 비교하여 커져, 기판의 표면에 대한 툴의 추종성이 향상된다. 이에 따라, 툴의 압압력의 변동이 작아져, 가공 미완이나 기판으로의 손상 등의 가공 불량을 억제할 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따른 기판의 가공 장치는, 제1 측면의 장치에 있어서, 홀더는, 홀더 본체와, 툴 장착부와, 압압 수단을 갖고 있다. 툴 장착부는, 홀더 본체에 대하여 승강이 자유롭게 지지되고, 하단부에 툴이 장착된다. 압압 수단은 툴 장착부를 테이블 상의 기판에 대하여 압압한다.
본 발명의 제3 측면에 따른 기판의 가공 장치는, 제2 측면의 장치에 있어서, 압압 수단은, 피스톤 로드의 선단이 툴 장착부에 연결된 에어 실린더이다.
본 발명의 제4 측면에 따른 기판의 가공 장치는, 제1 내지 제3 측면 중 어느 하나의 장치에 있어서, 센서는 기판의 표면에 레이저광을 조사하여 기판의 표면의 높이 위치를 측정한다.
본 발명의 제5 측면에 따른 기판의 가공 장치는, 제1 내지 제4 측면 중 어느 하나의 장치에 있어서, 센서는 베이스에 장착되어 있다. 그리고, 제어부는 센서로부터의 검출 결과를 받아, 센서와 기판 표면과의 사이의 거리의 변화분에 따라서 구동 기구를 제어한다.
본 발명의 제6 측면에 따른 기판의 가공 장치는, 제2 내지 제4 측면 중 어느 하나의 장치에 있어서, 센서는 홀더 본체에 장착되어 있다. 그리고, 제어부는 센서로부터의 검출 결과를 받아, 센서와 기판 표면과의 사이의 거리가 항상 일정해지도록 구동 기구를 제어한다.
이상과 같은 본 발명에서는, 기판의 표면의 휘어짐이 큰 경우라도, 툴을 그 휘어짐에 정밀도 좋게 추종시킬 수 있어, 가공 불량을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태가 채용된 가공 장치의 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 헤드의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태의 헤드의 개략도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
-제1 실시 형태-
본 발명의 제1 실시 형태를 채용한 기판 가공 장치의 외관 사시도를 도 1에 나타낸다.
[홈 가공 장치의 전체 구성]
이 장치는, 태양 전지 기판(이하, 단순히 「기판」이라고 함)(W)이 올려놓여지는 테이블(1)과, 홈 형성용의 툴(2)이 장착된 헤드(3)와, 각각 2개의 카메라(4) 및 모니터(5)를 구비하고 있다.
테이블(1)은 수평면 내에 있어서 도 1의 Y방향으로 이동 가능하다. 또한, 테이블(1)은 수평면 내에서 임의의 각도로 회전 가능하다. 또한, 도 1에서는, 헤드(3)의 개략의 외관을 나타내고 있으며, 헤드(3)에 대해서는 후술한다.
헤드(3)는, 이동 지지 기구(6)에 의해, 테이블(1)의 상방에 있어서 X, Y방향으로 이동 가능하다. 또한, X방향은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 수평면 내에서 Y방향에 직교하는 방향이다. 이동 지지 기구(6)는, 1쌍의 지지주(支持柱; 7a, 7b)와, 1쌍의 지지주(7a, 7b) 사이에 걸쳐 설치된 가이드 바(8)와, 가이드 바(8)에 형성된 가이드(9)를 구동하는 모터(10)를 갖고 있다. 각 헤드(3)는, 가이드(9)를 따라, 전술하는 바와 같이 X방향으로 이동 가능하다.
2개의 카메라(4)는 각각 대좌(臺座;pedestal; 12)에 고정되어 있다. 각 대좌(12)는 지지대(13)에 설치된 X방향으로 연장(extend)되는 가이드(14)를 따라 이동 가능하다. 2개의 카메라(4)는 상하이동이 가능하고, 각 카메라(4)로 촬영된 화상이 대응하는 모니터(5)에 표시된다.
[헤드]
도 2에 헤드(3) 및 그의 제어 블록을 개략적으로 나타내고 있다. 도 2(a)는 정면도이며, 도 2(b)는 측면도이다.
헤드(3)는, 베이스(16)와, 홀더(17)를 갖고 있다. 또한, 헤드(3)에는, 홀더(17)를 구동하기 위한 모터(18)와, 센서(19)가 설치되어 있다.
베이스(16)는 도 1에 나타내는 가이드 바(8)의 가이드(9)를 따라 X방향으로 이동 가능하다.
홀더(17)는, 모터(18)에 의해 상하 방향으로 구동되고, 도시하지 않은 레일을 통하여 베이스(16)에 대하여 상하 방향으로 슬라이드가 자유롭게 지지되어 있다. 이 홀더(17)는, 홀더 본체(21)와, 툴 장착부(22)와, 에어 실린더(23)를 갖고 있다.
툴 장착부(22)는 홀더 본체(21)에 대하여 승강이 자유롭게 지지되어 있다. 에어 실린더(23)는, 홀더 본체(21)에 고정되어 있으며, 피스톤 로드의 하단이 툴 장착부(22)에 연결되어 있다. 이 에어 실린더(23)에 의해 툴 장착부(22)에 장착된 툴(2)이 하방(기판)으로 압압된다. 툴 장착부(22)의 하부에는 툴(2)이 분리가 자유롭게 장착되어 있다.
센서(19)는, 테이블(1) 상에 올려놓여진 기판의 표면의 높이를 검출하는 것이며, 베이스(16)에 고정되어 있다. 이 센서(19)는, 레이저광을 기판의 표면에 조사하여, 센서(19)와 기판과의 사이의 거리를 측정하는 것이다.
이 장치에는, 제어부(24)가 형성되어 있다. 제어부(24)는, 센서(19)로부터의 검출 신호를 받아, 모터(18)를 제어하는 것이다. 구체적으로는, 제어부(24)는, 센서(19)와 기판과의 사이의 거리의 변화분만큼, 홀더(17)를 상하이동시킨다. 즉, 기판의 표면이 정규의 위치보다 상방으로 휘어 있는 경우는, 휘어 있는 분만큼 전술의 거리가 짧아진다. 그래서, 제어부(24)는, 짧아진 거리분만큼, 모터(18)를 구동하여, 홀더(17)를 상방으로 이동시킨다.
[홈 가공 동작]
이상과 같은 장치를 이용하여 태양 전지 기판에 홈 가공을 행하는 경우는, 이동 기구(6)에 의해 헤드(3)를 이동시킴과 함께 테이블(1)을 이동시키고, 카메라(4) 및 모니터(5)를 이용하여 툴(2)을 스크라이브 예정 라인 상에 위치시킨다.
이상과 같은 위치 맞춤을 행한 후, 에어 실린더(23)를 구동하여 홀더(17)를 하강시켜, 툴(2)의 선단을 박막에 닿게 한다. 이때의, 툴(2)의 박막에 대한 가압력은, 에어 실린더(23)에 공급되는 에어압에 의해 조정된다.
다음으로 모터(10)를 구동하여, 헤드(3)를 스크라이브 예정 라인을 따라 주사한다. 이때, 기판의 표면의 높이(센서(19)와의 사이의 거리)가 검출되고, 이 검출 결과는 제어부(24)로 입력된다. 제어부(24)는, 전술하는 바와 같이, 기판 표면의 높이에 따라서 모터(18)를 구동 제어하여, 홀더(17), 즉 툴(2)을 상하 방향으로 이동시킨다. 이 때문에, 툴(2)의 박막에 대한 가압력을, 항상 적절한 압력으로 유지할 수 있다.
[특징]
툴 장착부(22) 및 에어 실린더(23)를 갖는 홀더(17)를, 기판 표면의 높이 위치에 따라서 상하 방향으로 이동 제어하고 있기 때문에, 종래 장치와 같이 에어 실린더(23)의 작동 범위 내에서 툴(2)을 상하 방향으로 이동시키는 경우에 비교하여, 툴(2)의 기판 표면에 대한 추종성이 향상된다. 즉, 기판의 휘어짐이 큰 경우라도, 정밀도 좋게 툴(2)을 기판 표면에 추종시킬 수 있다. 이 때문에, 가공 미완을 적게 할 수 있고, 또한 태양 전지 기판을 구성하는 유리 기판으로의 손상을 억제할 수 있다.
-제2 실시 형태-
본 발명의 제2 실시 형태를 도 3에 개략적으로 나타내고 있다. 도 3(a)는 홈 가공 장치의 헤드 및 그의 제어 블록의 정면도이며, 도 3(b)는 측면도이다. 또한, 헤드 이외의 부분은 제1 실시 형태에 나타낸 구성과 동일하다.
제1 실시 형태와 동일하게, 헤드(30)는, X방향으로 이동 가능한 베이스(32)와, 홀더(33)를 갖고 있다. 또한, 헤드(30)에는, 홀더(33)를 상하 방향으로 구동하기 위한 모터(34)가 설치되어 있다.
홀더(33)는, 홀더 본체(35)와, 홀더 본체(35)에 대하여 승강이 자유롭게 지지된 툴 장착부(36)와, 홀더 본체(35)에 고정된 에어 실린더(37)와, 센서(38)를 갖고 있다. 에어 실린더(37)의 피스톤 로드의 하단이 툴 장착부(36)에 연결되어 있다. 또한, 툴 장착부(36)의 하부에는 툴(2)이 분리가 자유롭게 장착되어 있다.
센서(38)는, 테이블(1) 상에 올려놓여진 기판의 표면의 높이를 검출하는 것으로, 홀더 본체(35)에 고정되어 있다. 이 센서(38)는, 제1 실시 형태와 동일하게, 레이저광을 기판의 표면에 조사하여, 센서(38)와 기판과의 사이의 거리를 측정하는 것이다.
이 제2 실시 형태에는, 제어부(40)가 형성되어 있다. 제어부(40)는, 센서(38)로부터의 검출 신호를 받아, 모터(34)를 제어하는 것이다. 구체적으로, 제어부(40)는, 센서(38)와 기판과의 사이의 거리가 항상 일정해지도록 모터(34)를 제어하여 홀더(33)를 상하이동시킨다.
[홈 가공 동작]
홈 가공 동작에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일하다. 여기에서는, 홀더(33)의 구동 제어가 제1 실시 형태와 상이하다. 즉, 모터(10)를 구동하여 헤드(3)를 스크라이브 예정 라인을 따라 주사할 때에, 기판의 표면의 높이(센서(38)와의 사이의 거리)가 검출되고, 이 검출 결과는 제어부(40)로 입력된다. 제어부(40)는, 전술하는 바와 같이, 기판 표면의 높이에 따라서, 센서(38)와 기판 표면과의 사이의 거리가 항상 일정해지도록 모터(34)를 구동 제어하여, 홀더(33), 즉 툴(2)을 상하 방향으로 이동시킨다. 이 때문에, 툴(2)의 박막에 대한 가압력을 적절한 압력으로 유지할 수 있다.
[특징]
제1 실시 형태의 특징에 더하여, 기판 표면에 추종하여 센서(38)가 홀더(33)와 함께 상하 방향으로 이동하기 때문에, 센서(38)에 의해 측정 가능한 기판 표면의 높이의 범위가 확대된다. 이 때문에, 센서의 측정 가능 범위에 관계없이, 기판 표면으로의 추종 가능 범위가 확대된다. 즉, 제1 실시 형태에서는 기판 표면의 높이가 센서의 측정 범위로부터 벗어나지 않도록 기판의 두께나 두께 방향의 왜곡에 따라서, 측정 가능 범위가 상이한 센서로 교환하거나, 센서의 부착 위치(높이)를 조정해 둘 필요가 있지만, 제2 실시 형태에서는 센서의 높이가 기판의 표면에 추종하여 변화하기 때문에 이러한 센서의 부착 위치의 조정이 불필요해진다.
또한, 센서의 교환이나, 부착 위치의 조정에 수반하는 영(zero)점 조정 작업을 불필요하게 할 수 있다.
[다른 실시 형태]
본 발명은 이상과 같은 실시 형태로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 여러 가지의 변형 또는 수정이 가능하다.
1 : 테이블
2 : 툴
3, 30 : 헤드
16, 32 : 베이스
17, 33 : 홀더
18, 34 : 모터
19, 38 : 센서
21, 35 : 홀더 본체
22, 36 : 툴 장착부
23, 37 : 에어 실린더
24, 40 : 제어부

Claims (6)

  1. 기판의 표면을 가공하기 위한 가공 장치로서,
    기판이 올려놓여지는 테이블과,
    상기 테이블에 대하여 수평 방향으로 상대 이동이 가능한 베이스와, 선단(先端)에 가공용의 툴이 장착되어 상기 베이스에 승강이 자유롭게 지지된 홀더를 갖는 헤드와,
    상기 베이스에 대하여 상기 홀더를 승강시키는 구동 기구와,
    상기 기판 표면의 높이 위치를 검출하는 센서와,
    상기 센서의 검출 결과에 기초해 상기 구동 기구를 제어하여, 상기 홀더의 높이 위치를 제어하는 제어부를 구비한 기판의 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀더는,
    홀더 본체와,
    상기 홀더 본체에 대하여 승강이 자유롭게 지지되고, 하단부에 상기 툴이 장착되는 툴 장착부와,
    상기 툴 장착부를 상기 테이블 상의 기판에 대하여 압압하기 위한 압압 수단을 갖고 있는 기판의 가공 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압압 수단은, 피스톤 로드의 선단이 상기 툴 장착부에 연결된 에어 실린더인 기판의 가공 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 기판의 표면에 레이저광을 조사하여 상기 기판의 표면의 높이 위치를 측정하는 기판의 가공 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 베이스에 장착되어 있으며,
    상기 제어부는 상기 센서로부터의 검출 결과를 받아, 상기 센서와 상기 기판 표면과의 사이의 거리의 변화분에 따라서 상기 구동 기구를 제어하는 기판의 가공 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 센서는 상기 홀더 본체에 장착되어 있으며,
    상기 제어부는 상기 센서로부터의 검출 결과를 받아, 상기 센서와 상기 기판 표면과의 사이의 거리가 항상 일정해지도록 상기 구동 기구를 제어하는 기판의 가공 장치.
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