TWI498298B - The groove of the substrate processing tools and groove processing device - Google Patents

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Description

基板之溝槽加工工具及溝槽加工裝置
本發明係關於一種溝槽加工工具，尤其是關於一種保持於保持具，且與保持具一同於作為加工對象之基板上相對移動而用以於基板形成溝槽之基板之溝槽加工工具。此外，本發明係關於一種具備以上之溝槽加工工具之溝槽加工裝置。
薄膜太陽電池係例如藉由如下所示之方法製造。亦即，首先於玻璃等之基板上形成由Mo膜所構成之下部電極膜，之後，於下部電極膜形成溝槽，藉此分割成短矩形狀。接著，於下部電極膜上形成包含CIGS(Copper Indium Gallium Selenide，銅銦鎵硒)膜等之黃銅礦構造化合物半導體膜之化合物半導體膜。而且，該等半導體膜之一部分藉由溝槽加工被呈帶(strip)狀地去除而分割成短矩形狀，且以覆蓋該等之方式形成上部電極膜。最後，上部電極膜之一部分藉由溝槽加工而被呈帶狀地剝離而分割成短矩形狀。
於如以上之方法中使用之溝槽加工工具，揭示於專利文獻1中。於該專利文獻1所揭示之溝槽加工工具，具有保持於保持具工具本體、以及形成於工具本體之前端部且具有溝槽加工用之刀刃之刃尖部。
專利文獻1：日本專利特開2011-142235號公報
如自專利文獻1之圖3等得知般，於習知之溝槽加工裝置所使用之工具，係僅於與工具之移動方向正交之寬度方向之中央部形成有刀刃。亦即，於工具之往保持具之安裝面與刀刃之間存在間隔。該間隔根據工具本身之加工誤差而變化。
於此種狀況下，在因工具之磨損等而更換工具之情形時，存在如下情形：因上述之加工誤差而導致從保持具之工具安裝面至工具之刀刃之距離變化。一旦該距離變化，則無法精度佳地加工溝槽。因此，每當於更換工具時，均需要調整加工位置。
本發明之課題在於即使是更換工具之情形時，亦無需調整加工位置，而可精度佳地進行溝槽加工。
第1發明之基板之溝槽加工工具，係保持於保持具，與保持具一同於作為加工對象之基板上相對地移動而用以於基板形成溝槽之工具，具備有工具本體與刃尖部。工具本體具有抵接於保持具之抵接面，且保持於保持具。刃尖部，形成於工具本體之前端部，且具有從抵接面連續而形成為與抵接面同一面之基準面，並且從基準面起具有既定之寬度。
於此處，刃尖部具有與工具本體之安裝於保持具之抵接面為同一面之基準面，且從該基準面起以既定之寬度形成。因此，不存在如下情形：工具本體之抵接面與刀刃之間之距離因加工誤差而於每個工具有所不同。因此，於更換工具時，無需加工位置之調整即可精度佳地加工溝槽。
第2發明之基板之溝槽加工工具，係於第1發明之溝槽加工工具，於刃尖部之前端形成有刀刃，且自移動方向觀察時，包含刀刃之刃尖部之前端部係為方形。
於此處，由於包含刀刃之刃尖部為方形，因此即使工具之刀刃磨損，加工之溝槽寬度亦為固定。
第3發明之基板之溝槽加工工具，係於第2發明之溝槽加工工具，於形成有刃尖部之刀刃之側部，形成有隨著遠離刀刃而往移動方向上游側傾斜之斜面。
於此處，由於在形成有刀刃之工具之側部形成有斜面，因此所去除之基板之一部分之排出性變得良好。因此，可抑制溝槽周邊之膜等剝離之情形。
第4發明之基板之溝槽加工工具，係於第1或第2發明之溝槽加工工具，保持具為往返移動者。此外，刃尖部具有形成於移動方向之往動側之前端之第1刀刃、以及形成於返動側之前端之第2刀刃。而且，於形成有第1刀刃之刃尖部之第1側部與形成有第2刀刃之刃尖部之第2側部，形成有隨著遠離各刀刃而往移動方向上游側傾斜之斜面。
於此處，藉由使保持具往返移動而可實現如下情形：於往動時以工具之第1刀刃進行溝槽加工，而於返動時以工具之第2刀刃進行溝槽加工。此外，與第3發明相同地，於形成有各刀刃之工具之兩側部，形成有斜面，因此所去除之基板之一部分之排出性變得良好。因此，可抑制溝槽周邊之膜等剝離之情形。
第5發明之基板之溝槽加工裝置，係沿基板之圖案線形成溝槽之裝置，具備有載置基板之平台、安裝第1至第4發明中之任一溝槽加工工具之頭部、以及用以使平台與頭部於水平面內相對移動之移動機構。而且，頭部具有可上下移動之保持具、以及使保持於保持具之溝槽加工工具以既定之按壓力對基板進行按壓之按壓構件。
於該裝置，溝槽加工工具係藉由按壓構件而以既定之按壓力按壓基板並往返移動。而且，於往動時與返動時之兩者，在基板上形成溝槽。
第6發明之基板之溝槽加工裝置，係於第5發明之裝置中，保持具係保持溝槽加工工具，且具有以與移動方向正交之擺動軸為支點而擺動、取得往動位置與返動位置之擺動構件。
如以上之本發明，即使於更換工具之情形，亦無需調整加工位置而可精度佳地進行溝槽加工。
於圖1表示安裝有本發明之一實施形態之溝槽加工工具之溝槽加工裝置之外觀立體圖。
[溝槽加工裝置之整體構成]
該裝置具備有載置基板W之平台1、安裝有溝槽加工工具(以下，簡記工具)2之頭部3、以及各為2台之攝像機4及顯示器5。
平台1係可於水平面內於圖1之Y方向移動。此外，平台1係可於水平面內旋轉任意之角度。另外，於圖1表 示有頭部3之概略之外觀，而頭部3之細節將於下文敍述。
頭部3係可藉由移動支持機構6而於平台1之上方在X、Y方向移動。另外，如圖1所示，X方向係於水平面內正交於Y方向之方向。移動支持機構6具有1對支持柱7a、7b、橫跨1對支持柱7a、7b間而設置之導桿8、以及驅動形成於導桿8之導件9之馬達10。頭部3係可沿導件9而如上所述般於X方向移動。
2台攝像機4係分別固定於基座12。各基座12係可沿設置於支持台13之往X方向延伸之導件14而移動。2台攝像機4係可上下動作，且以各攝像機4拍攝之圖像顯示於對應之顯示器5。
[頭部]
於圖2中，抽出頭部3而表示。頭部3係具有板狀之底座16、保持具17、以及氣缸19。
保持具17係經由未圖示之軌條而相對於底座16於上下方向滑動自如地被支持。保持具17具有保持具本體22、固定於保持具本體22之表面之支持構件23、以及擺動構件18。
保持具本體22形成為板狀，且於上部具有開口22a。支持構件23係於橫向方向為較長之矩形狀之構件，且形成有擺動構件18插通於內部之貫通孔23a。
擺動構件18係擺動自如地被支持於保持具本體22及支持構件23。擺動構件18具有下部之工具安裝部24、以及從工具安裝部24往上方延伸而形成之延長部25。
於工具安裝部24形成有溝槽，且於該槽入工具2，進一步地，藉由固定板24a而將工具2固定於溝槽內。
於延長部25之下部，形成有於水平方向且往與溝槽形成方向正交之方向貫通之孔25a。而且，擺動構件18係以貫通該孔25a之銷26為中心擺動自如。銷26係藉由保持具本體22與支持構件23而支持。
於延長部25之上端部25b之左右兩側，設置有1對限制構件27a、27b。如圖4所示，各限制構件27a、27b具有固定於保持具本體22之筒狀構件28a、28b、以及插入於筒狀構件28a、28b之內部之彈簧29a、29b。而且，各彈簧29a、29b之前端抵接於延長部25之上端部25b，藉此擺動構件18維持於如圖2及圖4(b)所示之中立位置。此外，擺動構件18擺動而按壓任一彈簧29a、29b，且延長部25之上端部25b抵接於筒狀構件28a、28b，藉此限制擺動角度。
氣缸19固定於氣缸支持構件30之上面。氣缸支持構件30配置於保持具17之上部，且固定於底座16。於氣缸支持構件30形成有於上下方向貫通之孔，而氣缸19之活塞桿(未圖示)貫通該貫通孔且使桿之前端連結於保持具17。
此外，於底座16之上部設置有彈簧支持構件31。於彈簧支持構件31與保持具17之間設置有彈簧32，而藉由彈簧32，保持具17往上方彈壓。藉由該彈簧32而可大致抵消保持具17之本身重。
於保持具17之左右兩側，設置有1對氣體供給部34a、 34b。1對氣體供給部34a、34b，係均為相同之構成，且分別具有接頭35與空氣噴嘴36。
[工具]
於圖3表示工具2之細節。圖3(a)係從移動方向觀察工具2之側視圖，且該圖(b)係該前視圖。於圖3(b)表示工具2之移動方向M。
工具2具有保持於保持具17之工具本體、以及形成於工具本體36之前端部之刃尖部37。於圖3(a)中，工具本體36之一面36a，成為抵接於工具安裝部24之抵接面。
刃尖部37係於工具本體36之前端部，形成於高度h(參照圖3(b))之範圍內。根據圖3(a)得知，刃尖部37之一面37a，與工具本體36之抵接面36a連續，且成為形成為同一面之基準面。刃尖部37係從該基準面37a形成為既定之寬度，且從移動方向觀察時形成為方形。
於刃尖部37之前端，於移動方向之兩側形成有第1刀刃38a及第2刀刃38b。此處，第1刀刃38a係用以於往動時進行溝槽加工之刀刃，第2刀刃38b係用以於返動時進行溝槽加工之刀刃。
此外，如圖3(a)所示，於刃尖部37中，與移動方向正交之方向之寬度W，形成為較工具本體36之相同方向之寬度為窄。如上所述，刃尖部37形成於移動方向，因此該方向之刃尖部37之寬度係遍及全長為相同之寬度W。進一步地，根據圖3(a)得知，工具本體36之刃尖部37側之部分，係以與移動方向正交之方向之寬度隨著接近刃尖部 37而變窄之方式以角度D傾斜。
工具2，係於包含刃尖部37之下端部之側面形成有斜面。更詳細而言，如圖3(b)所示，從正面(與移動方向正交之方向)觀察工具2時，於包含形成有第1刀刃38a之刃尖部37之第1側部與包含形成有第2刀刃38b之刃尖部37之第2側部，形成有隨著從各刀刃38a、38b往上方行進而往內部側(於各刀刃為移動方向上游側)傾斜之斜面40a、40b。
[溝槽加工動作]
於使用如以上之裝置而對薄膜太陽電池基板進行溝槽加工之情形時，藉由移動機構6而使頭部3移動，並且使平台1移動，且利用攝像機4及顯示器5使工具2位於形成溝槽之預定線上。
於進行如以上之定位後，驅動氣缸19而使保持具17及擺動構件18下降，而使工具2之前端接觸薄膜。此時之工具2之對薄膜之加壓力，係藉由供給至氣缸19之氣壓而調整。
接著，驅動馬達10而使頭部3沿溝槽加工預定線掃描。於圖4中，示意性地表示此時之擺動構件18及工具2之姿勢。
如圖4(a)所示，於往動時(於圖4中為往右側之移動時)，藉由第1刀刃38a與基板上之薄膜之接觸阻力，而使擺動構件18以銷26為中心往順時針方向擺動。該擺動係藉由擺動構件18之上端部25b抵接於右側之筒狀構件 28a而被限制。因此，工具2係維持如圖4(a)所示之傾斜姿勢，並以第1刀刃38a抵接於基板上之薄膜且第2刀刃38b不抵接於基板之表面之狀態，往+M方向移動而形成溝槽。
之後，使頭部3相對於基板而相對性地移動，而使工具2移動至接下來應下降之溝槽加工預定線上。然後，與上述相同地，將工具2按壓至基板上之薄膜而使頭部3往與上述相反之方向移動。
如圖4(c)所示，於該返動時(於圖4中為往左側之移動時)，藉由第2刀刃38b與基板上之薄膜之接觸阻力，擺動構件18以銷26為中心往逆時針方向擺動。該擺動係藉由擺動構件18之上端部25b抵接於左側之筒狀構件28b而被限制。因此，工具2係維持如圖4(c)所示之傾斜姿勢，並以第2刀刃38b抵接於基板上之薄膜且第1刀刃38a不抵接於基板之表面之狀態，往-M方向移動，而形成溝槽。
於如以上之溝槽加工中，於包含工具2之刃尖部37之前端部分，形成有斜面40a、40b，因此藉由各刀刃38a、38b而能夠將去除之膜順利地往基板上方排離。因此，可抑制溝槽周邊部之膜剝離。
另外，於溝槽加工或溝槽加工結束時，從各氣體供給部34a、34b之空氣噴嘴36噴出空氣而去除從基板剝離之膜。
於工具2之刃尖部37已磨耗之情形，需要更換工具2。於該工具2之更換時，只需將工具本體36之抵接面36a抵接於保持具本體22之表面而安裝即可。刃尖部37係從與 抵接面36a為同一面之基準面，以既定之寬度形成，因此各刀刃38a、38b之位置不會於每個工具而有所改變。因此，於工具2之更換時，刀刃38a、38b之位置不會於更換前後有所改變，使得於更換工具時，無需工具之安裝位置之調整。
[特徵]
(1)刃尖部37從與工具本體36之安裝於保持具17之抵接面36a為同一面之基準面37a以既定之寬度形成。因此，相對於保持具17之各刀刃38a、38b之位置不會於每個工具而有所不同，且於更換工具時無需進行加工位置之調整。
(2)刃尖部37從移動方向觀察時係為方形，因此即使刀刃38a、38b磨耗，加工之溝槽寬度亦為固定。
(3)於包含刃尖部37之工具2之側部，形成有斜面40a、40b，因此能夠使被去除之膜之排出性變得良好，且能夠抑制溝槽周邊之膜剝離。
[其他實施形態]
本發明並不限定於如以上之實施形態，可於不脫離本發明之範圍內實施各種變形或修正。
刃尖部之形狀可進行各種變更。例如，可使圖3(a)所示之寬度W為與工具本體36之寬度相同，此外亦可大於工具本體36之寬度。此外，亦能夠以任意之角度形成刀刃之側部。
1‧‧‧平台
2‧‧‧工具
3‧‧‧頭部
6‧‧‧移動支持機構
17‧‧‧保持具
18‧‧‧擺動構件
19‧‧‧氣缸
22‧‧‧保持具本體
36‧‧‧工具本體
37‧‧‧刃尖部
38a、38b‧‧‧刀刃
40a、40b‧‧‧斜面
圖1，係安裝有本發明之一實施形態之溝槽加工工具之溝槽加工裝置的外觀立體圖。
圖2，係溝槽加工裝置之頭部之前視圖。
圖3，係表示溝槽加工工具之側面、正面之圖式。
圖4，係用以說明溝槽加工時之動作之示意圖。
2‧‧‧工具
36‧‧‧工具本體
36a‧‧‧抵接面
37‧‧‧刃尖部
37a‧‧‧基準面
38a、38b‧‧‧刀刃
40a、40b‧‧‧斜面
D‧‧‧角度
h‧‧‧高度
M‧‧‧移動方向
W‧‧‧寬度

Claims (6)

  1. 一種基板之溝槽加工工具，係保持於保持具，與上述保持具一同於作為加工對象之基板上相對移動，而用以於上述基板形成溝槽，其特徵在於具備：工具本體，具有抵接於上述保持具之抵接面，且保持於上述保持具；以及刃尖部，形成於上述工具本體之前端部，且具有從上述抵接面連續而形成為與上述抵接面同一面之基準面，並且從上述基準面起具有既定之寬度。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板之溝槽加工工具，其中，於上述刃尖部之前端形成有刀刃，且包含上述刀刃之上述刃尖部之前端部從移動方向觀察時係為方形。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板之溝槽加工工具，其中，於形成有上述刃尖部之刀刃之側部，形成有隨著遠離上述刀刃而往移動方向上游側傾斜之斜面。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之基板之溝槽加工工具，其中，上述保持具係往返移動者；上述刃尖部，具有形成於移動方向之往動側之前端之第1刀刃、以及形成於返動側之前端之第2刀刃；於形成有上述第1刀刃之上述刃尖部之第1側部、與形成有上述第2刀刃之上述刃尖部之第2側部，形成有隨著遠離上述各刀刃而往移動方向上游側傾斜之斜面。
  5. 一種基板之溝槽加工裝置，係沿基板之圖案線形成溝槽，其特徵在於具備： 平台，載置基板；頭部，安裝申請專利範圍第1至4項中任一項之基板之溝槽加工工具；以及移動機構，用以使上述平台與上述頭部於水平面內相對性地移動；且上述頭部具有：保持具，可上下移動；以及按壓構件，使保持於上述保持具之基板之溝槽加工工具以既定之按壓力對上述基板進行按壓。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板之溝槽加工裝置，其中，上述保持具保持上述基板之溝槽加工工具，且具有以與上述移動方向正交之擺動軸為支點擺動且取得往動位置與返動位置之擺動構件。
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