WO2011158539A1 - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

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WO2011158539A1
WO2011158539A1 PCT/JP2011/056234 JP2011056234W WO2011158539A1 WO 2011158539 A1 WO2011158539 A1 WO 2011158539A1 JP 2011056234 W JP2011056234 W JP 2011056234W WO 2011158539 A1 WO2011158539 A1 WO 2011158539A1
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laser
laser beam
substrate
scanning
laser light
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PCT/JP2011/056234
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毅 高倉
光生 小林
誠一郎 瓦谷
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オムロン株式会社
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method, and more particularly, to a laser processing apparatus and a laser processing method suitable for use in the case of peeling a thin film from a substrate using laser light.
  • a thin film solar cell panel is formed on a glass substrate of 1.1 m ⁇ 1.4 m, and after electrode processing, film protection of the film surface, etc., the periphery of the panel is held with an aluminum frame. It will be completed. Therefore, when the thin-film solar battery panel is used for a long time, there is a possibility that the protective film is penetrated and the aluminum frame and the film surface are short-circuited. Therefore, edge deletion is performed to peel the thin film around the edge portion of the thin film solar cell panel in order to enhance the electrical insulation.
  • edge deletion processing using a laser that can peel only the film surface without scraping off the glass substrate has attracted attention.
  • FIG. 1 shows an example of a laser beam scanning method when performing edge deletion of a thin film solar cell panel by laser processing.
  • This scanning method is disclosed in, for example, Patent Document 1.
  • the laser beam is scanned in the main scanning direction (x-axis direction) as a whole while scanning the laser beam zigzag in the sub-scanning direction (y-axis direction) within the range 21, thereby thin film solar cell panel
  • the thin film in the region 11B indicated by the oblique lines around the 11 sides 11A is removed.
  • FIG. 2 shows an example of a position (hereinafter referred to as a light spot) where the thin film solar cell panel 11 is irradiated with the laser light when the laser light is scanned as shown in FIG.
  • a light spot is indicated by a rectangular frame. As shown in this figure, the area where adjacent light spots overlap is increased, resulting in a longer processing time.
  • the light spot is first scanned by one column in the direction of the arrow 51a (sub-scanning direction), advanced by one column in the direction of the arrow 51b (main scanning direction), and the direction of the arrow 51c in the next column, that is, 1 Scanning is performed in such a manner that scanning is performed in the direction opposite to that of the column and the column is advanced by one column in the arrow 51d direction (main scanning direction).
  • arrows 61a to 61d in FIG. 4 indicate directions in which laser light is scanned by the galvanometer scanner.
  • an optical system head (not shown) that emits laser light to the thin film solar cell panel 11 is set in the direction of the arrow 52 in FIG. In this direction, it is conveyed at a constant speed.
  • the laser light is scanned in the direction of the arrow 61a (the negative direction of the x axis and the positive direction of the y axis).
  • the laser beam is scanned obliquely backward with respect to the conveyance direction of the optical system head.
  • the scanning distance Ly in the y-axis direction of the laser light at this time substantially matches the width in the y-axis direction of the range 21 in FIG. 3, and the scanning distance Lx in the x-axis direction scans the light spot for one column. In the meantime, the distance substantially coincides with the distance the optical system head moves in the x-axis direction.
  • the laser beam is scanned in the direction of the arrow 61b (the positive direction of the x-axis). At this time, the scanning distance of the laser beam in the x-axis direction substantially coincides with the distance Lx.
  • the laser beam is scanned in the direction of the arrow 61c (the negative direction of the x axis and the negative direction of the y axis). That is, compared with the scanning direction of the arrow 61a, the scanning direction in the x-axis direction is the same, and the scanning direction in the y-axis direction is reversed.
  • the laser beam is scanned in the direction of the arrow 61d (the positive direction of the x axis). At this time, the scanning distance of the laser beam in the x-axis direction substantially coincides with the distance Lx.
  • the laser beam is repeatedly scanned in the order of the arrow 61a, the arrow 61b, the arrow 61c, and the arrow 61d.
  • FIG. 5 is a diagram showing in more detail an example of the position of the light spot when the laser beam is scanned as described above with reference to FIG.
  • the vibration of the laser beam is not settled due to disturbance such as vibration, and the laser beam is likely to meander.
  • a region where the laser beam (light spot) is not irradiated and the thin film is not peeled off is generated as indicated by the hatched portions in the ranges 71a to 71d in FIG.
  • the inertia causes a delay in the response of the galvanometer scanner.
  • the positions of the light spots are not aligned, and the portion that remains without peeling off the thin film has a comb shape.
  • the thin film solar cell panel 11 is used for a long period of time, the risk that the film surface deteriorates or peels off from the portion processed on the comb teeth increases.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and is intended to improve processing quality while suppressing an increase in processing time of edge deletion of a thin film solar cell panel.
  • a laser processing apparatus is a laser processing apparatus that peels a thin film from a substrate using a laser beam, in a predetermined range in a first direction and in a second direction orthogonal to the first direction.
  • a processing unit including a scanning unit that scans the laser beam on the substrate within a predetermined range; and at least one of the processing unit and the substrate is moved, and a relative position between the processing unit and the substrate is at least the A moving means for moving in a first direction, and when peeling a thin film in a linear first region that is wider than the beam diameter of the laser light and extends in the first direction from the substrate, While moving the relative position between the processing unit and the substrate in the first direction by the moving unit, the scanning unit scans the laser beam in the advancing direction of the processing unit with respect to the substrate, The irradiation position of the laser beam scans in the traveling direction in one region.
  • the processing unit and the substrate when the thin film in the linear first region that is wider than the beam diameter of the laser light and extends in the first direction is peeled from the substrate, the processing unit and the substrate The laser beam is scanned in the advancing direction in which the processed portion advances with respect to the substrate while the relative position between them is moved in the first direction, and the irradiation position of the laser beam is scanned in the advancing direction within the first region.
  • This scanning means is constituted by a galvanometer scanner, for example.
  • This moving means is comprised by a linear motor, a lifter, an actuator, etc., for example.
  • the scanning unit After the laser beam is scanned in the traveling direction, the scanning unit further shifts the laser beam in the second direction and scans the laser beam in a direction opposite to the traveling direction, thereby moving the traveling direction.
  • the laser light irradiation position can be scanned in a direction opposite to the traveling direction at a position adjacent to the laser light irradiation position when the laser light is scanned in the second direction.
  • the traveling direction or the direction opposite to the traveling direction can be peeled in order of the traveling direction.
  • the moving means causes the relative between the processed portion and the substrate.
  • the scanning unit scans the laser beam in the traveling direction in which the processing unit advances with respect to the substrate, and sets the irradiation position of the laser beam in the second region. It is possible to scan in the traveling direction.
  • the cross section of the laser beam incident on the substrate can be rectangular.
  • the area where the adjacent light spots are overlapped can be reduced, and the processing time of the edge deletion of the thin film solar cell panel can be further shortened.
  • the scanning unit may include a first galvanometer scanner that scans laser light in a first direction and a second galvanometer scanner that scans laser light in a second direction.
  • Laser oscillation means for oscillating laser light can be further provided.
  • a laser processing apparatus including a processing unit including a scanning unit that scans the laser light in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction on a substrate.
  • a processing unit including a scanning unit that scans the laser light in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction on a substrate.
  • the scanning unit scans the laser beam in the traveling direction in which the processing unit advances with respect to the substrate, and scans the irradiation position of the laser beam in the traveling direction in the region.
  • the relative relationship between the processed portion and the substrate is reduced. While the position is moved in the first direction, the laser beam is scanned in the advancing direction in which the processing portion advances with respect to the substrate, and the irradiation position of the laser beam is scanned in the advancing direction within the region.
  • This scanning means is constituted by a galvanometer scanner, for example.
  • edge deletion of a thin film solar cell panel can be performed.
  • Embodiment 2 modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The description will be given in the following order. 1. Embodiment 2. FIG. Modified example
  • Embodiment> A configuration example of the laser processing apparatus 101 as an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the laser processing apparatus 101 is an apparatus for performing edge deletion of the thin film solar cell panel 102.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of the external appearance of the laser processing apparatus 101.
  • the laser processing apparatus 101 includes a laser oscillator 111, a rectangular optical fiber 112, an optical unit 113, a gantry crane 114, a stage 115, and a pedestal 116.
  • the laser oscillator 111 and the optical unit 113 are connected via a rectangular optical fiber 112.
  • the optical unit 113 is provided on the front surface of the gantry crane 114.
  • the gantry crane 114 is provided on the upper surface of the stage 115.
  • the pedestal 116 is provided approximately at the center of the upper surface of the stage 115.
  • the width direction of the stage 115 is the x-axis direction, and the direction from left to right is the positive direction.
  • the depth direction of the stage 115 is the y-axis direction, and the direction from the back to the front is the positive direction.
  • the height direction of the stage 115 is defined as the z-axis direction, and the direction from the bottom to the top is defined as the positive direction.
  • the laser light emitted from the laser oscillator 111 passes through the rectangular optical fiber 112 and enters the optical unit 113.
  • the optical unit 113 irradiates the thin film solar cell panel 102 placed on the pedestal 116 with laser light and scans the laser light on the thin film solar cell panel 102.
  • the optical unit 113 can be translated in the x-axis direction by a linear motor 121 provided on the front surface of the gantry crane 114. Furthermore, the gantry crane 114 can be translated in the y-axis direction by linear motors 122 a and 122 b provided along the left and right sides of the upper surface of the stage 115. Then, by moving the optical unit 113 and the gantry crane 114, the irradiation position of the laser light on the thin-film solar cell panel 102 can be moved in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • conveyor belts 123a and 123b extending in the y-axis direction are provided on the left and right sides of the base 116, and the thin film solar cell panel 102 is conveyed in the y-axis direction by the conveyor belts 123a and 123b. Is done.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a circuit of the laser processing apparatus 101.
  • the laser oscillator 111 of the laser processing apparatus 101 is configured to include a pulse generator 151, a laser oscillator 152, an attenuator (ATT) 153, a collimator lens 154, and a lens 155.
  • the optical unit 113 of the laser processing apparatus 101 is configured to include a beam expander 171, galvanometer scanners 172 a and 172 b, and an f ⁇ lens 173.
  • the pulse generator 151 generates a pulse signal having a predetermined frequency (hereinafter referred to as an emission command signal), and supplies the generated emission command signal to the laser oscillator 152.
  • the laser oscillator 152 is composed of, for example, a multimode Q-SW laser oscillator using a laser diode (hereinafter referred to as LD) as an excitation light source and Nd: YAG as a laser medium.
  • the laser oscillator 152 emits pulsed laser light whose transverse mode of the fundamental wave (wavelength is 1064 nm) is multimode in synchronization with the emission command signal supplied from the pulse generator 151.
  • Laser light emitted from the laser oscillator 152 is attenuated by the attenuator 153, collimated by the collimator lens 154, and enters the lens 155.
  • the lens 155 collects the laser light and introduces it into the rectangular optical fiber 112.
  • the attenuation amount of the attenuator 153 is variable and can be set to an arbitrary value.
  • the rectangular optical fiber 112 is composed of a multimode optical fiber.
  • FIG. 8 shows the end face (incident surface or exit surface) of the rectangular optical fiber 112.
  • the cross section of the entrance or exit port 112A of the rectangular optical fiber 112 is rectangular. Accordingly, the laser light that has passed through the rectangular optical fiber 112 is emitted from the rectangular optical fiber 112 with its cross-section formed into a rectangular shape.
  • the laser light emitted from the laser oscillator 152 is a multimode laser pulse, and the light intensity distribution in the cross section of each laser pulse before being introduced into the rectangular optical fiber 112 is shown in FIG. As shown on the left side of, there are several peaks. And since the multimode laser pulse has low coherency, the intensity distribution of the light in the cross section of each laser pulse emitted after multiple reflection in the rectangular optical fiber 112 is shown on the right side of FIG. Thus, there is no interference fringe and the peak is almost flat. That is, the intensity of the light in the cross section of each laser pulse at the emission end face of the rectangular optical fiber 112 is substantially uniform regardless of the distance from the center. Note that a laser pulse with uniform light intensity in a cross section can reduce, for example, processing unevenness in a portion irradiated with the pulse, and is suitable for edge deletion.
  • the laser processing apparatus 101 has a simple configuration in which a multimode laser pulse is passed through the rectangular optical fiber 112 without using an expensive apparatus such as a homogenizer and a large loss of optical power. It is possible to efficiently obtain a laser pulse having a uniform light intensity in a cross section suitable for the operation.
  • the laser light emitted from the rectangular optical fiber 112 enters the optical unit 113.
  • the laser light incident on the optical unit 113 is expanded into a rectangular beam by a beam expander 171 and becomes a parallel light beam.
  • the laser light emitted from the beam expander 171 is reflected in the direction of the f ⁇ lens 173 by the galvanometer scanners 172a and 172b, enters the thin film solar cell panel 102 through the f ⁇ lens 173, and is processed on the thin film solar cell panel 102.
  • the image is formed at.
  • the galvanometer scanner 172a includes a galvanometer 181a, a rotating shaft 182a, and a mirror 183a.
  • the laser light emitted from the beam expander 171 enters the mirror 183a and is reflected by the mirror 183a in the direction of the galvanometer scanner 172b.
  • the mirror 183a can rotate about the rotation shaft 182a based on the control of the galvanometer 181a, and can change the incident angle of the laser beam.
  • the laser beam is scanned in the x-axis direction on the thin film solar cell panel 102 by changing the incident angle of the laser beam to the mirror 183a and changing the reflection direction of the laser beam.
  • the galvanometer scanner 172b has the same configuration as the galvanometer scanner 172a, and includes a galvanometer 181b, a rotating shaft 182b, and a mirror 183b.
  • the laser beam reflected by the mirror 183a of the galvanometer scanner 172a enters the mirror 183b and is reflected by the mirror 183b in the direction of the f ⁇ lens 173.
  • the mirror 183b rotates around the rotation shaft 182b based on the control of the galvanometer 181b, and can change the incident angle of the laser beam. Then, the laser light is scanned in the y-axis direction on the thin film solar cell panel 102 by changing the incident angle of the laser light to the mirror 183b and changing the reflection direction of the laser light.
  • FIG. 11 shows a configuration example of the galvanometer 181a.
  • the galvanometer 181a includes a movable coil 201, a helical spring 202, and permanent magnets 203N and 203S.
  • the movable coil 201 is supported by the rotating shaft 182a and is placed in a magnetic field generated between the permanent magnet 203N and the permanent magnet 203S.
  • the rotating shaft 182a is connected to the helical spring 202, and a mirror 183a (not shown) is attached to one end, and the other end is supported by a bearing (not shown).
  • the movable coil 201 rotates about the rotation shaft 182a in the direction opposite to the direction in which the helical spring 202 pulls the rotation shaft 182a. Then, when the force for rotating the movable coil 201 and the force for the helical spring 202 to pull the rotating shaft 182a become equal, the rotation of the rotating shaft 182a stops. In this manner, the angle of the mirror 183a can be set to an angle corresponding to the magnitude of the current flowing through the movable coil 201, and the reflection direction of the laser light by the mirror 183a can be changed. Therefore, by controlling the current flowing through the movable coil 201, the reflection direction of the laser beam by the mirror 183a can be controlled, and the laser beam can be scanned.
  • the mirror 183a when the mirror 183a is rotated around the rotation shaft 182a, the mirror 183a is more likely to be shaken due to disturbance than when the mirror 183a is fixed.
  • This disturbance is generated by, for example, vibration when the gantry crane 114 is driven by the linear motors 122a and 122b.
  • the galvanometer 181b of the galvanometer scanner 172b has the same configuration as the galvanometer 181a, and a description thereof will be omitted because it will be repeated.
  • the mirror 183a of the galvanometer scanner 172a rotates around the rotation axis 182a
  • the mirror 183b of the galvanometer scanner 172b rotates around the rotation axis 182b, so that the incident position and incidence of the laser light on the f ⁇ lens 173 are obtained.
  • the angle changes.
  • the imaging position of the laser light on the processed surface of the thin-film solar battery panel 102 moves in the horizontal direction according to the change in the incident angle and the incident position on the f ⁇ lens 173. That is, the irradiation position of the laser light on the thin-film solar battery panel 102 is scanned by the galvanometer scanners 172a and 172b.
  • the thin-film solar battery panel 102 is a single-type thin-film solar battery panel.
  • a transparent electrode layer 102B made of TCO such as a glass transparent substrate 102A, ITO, SnO2, ZnO, a
  • the semiconductor layer 102C made of —Si and the back electrode layer 102D made of an Ag electrode are laminated in this order. Then, the transparent electrode layer 102B to the back electrode layer 102D are removed by the laser light.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of the control unit 251 that controls the operation of the laser processing apparatus 101.
  • the control unit 251 is realized, for example, when a processor such as a CPU (Central Processing Unit) executes a predetermined control program.
  • the control unit 251 is configured to include an output control unit 261, a drive control unit 262, and a scanning control unit 263.
  • the output control unit 261 controls the laser oscillator 111 and controls the intensity of the laser light emitted from the laser oscillator 111, the emission timing, and the like.
  • the drive control unit 262 drives the linear motor 121 to control the position of the optical unit 113 in the x-axis direction.
  • the drive control unit 262 controls the position of the optical unit 113 in the y-axis direction by driving the linear motors 122a and 122b and controlling the position of the gantry crane 114 in the y-axis direction. Further, the drive control unit 262 drives the conveyor belts 123a and 123b to control the position of the thin film solar cell panel 102 in the y-axis direction.
  • the scanning control unit 263 drives the galvanometer scanners 172a and 172b to control the scanning of the laser light.
  • the output control unit 261, the drive control unit 262, and the scanning control unit 263 share information such as the operation state of each other.
  • step S1 the drive control unit 262 determines whether the thin-film solar battery panel 102 has been inserted. For example, the drive control unit 262 detects whether or not the thin-film solar battery panel 102 is installed on the conveyor belts 123a and 123b based on information from a sensor (not shown) provided on the stage 115. When the thin film solar cell panel 102 is not installed on the conveyor belts 123a and 123b, the drive control unit 262 determines that the thin film solar cell panel 102 is not inserted, and the thin film solar cell panel 102 is disposed on the conveyor belts 123a and 123b. When the battery panel 102 is installed, it determines with the thin film solar cell panel 102 having been inserted. This determination process is repeated until it is determined that the thin-film solar battery panel 102 has been inserted. If it is determined that the thin-film solar battery panel 102 has been inserted, the process proceeds to step S2.
  • step S2 the laser processing apparatus 101 starts pulling in the thin-film solar battery panel 102. That is, the drive control unit 262 starts the conveyance of the thin film solar battery panel 102 in the negative direction of the y-axis by driving the conveyance belts 123a and 123b.
  • step S ⁇ b> 3 the drive control unit 262 determines whether or not the thin-film solar battery panel 102 has been pulled to the position of the pedestal 116. For example, the drive control unit 262 determines whether the thin-film solar battery panel 102 has been pulled to the position of the pedestal 116 based on information from a sensor (not shown) provided on the stage 115. This determination process is repeated until it is determined that the thin-film solar battery panel 102 has been pulled to the position of the pedestal 116. If it is determined that the thin-film solar battery panel 102 has been pulled to the position of the pedestal 116, the process proceeds to step S4. move on.
  • step S ⁇ b> 4 the laser processing apparatus 101 installs the thin-film solar battery panel 102 on the pedestal 116. That is, the drive control unit 262 stops the driving of the transport belts 123a and 123b, and controls the lifter (not shown), for example, to install the thin film solar cell panel 102 on the pedestal 116.
  • step S5 the laser processing apparatus 101 performs an edge deletion process.
  • the details of the edge deletion process will be described later with reference to FIG.
  • step S6 the laser processing apparatus 101 starts pulling out the thin-film solar battery panel 102. That is, the drive control unit 262 controls, for example, a lifter (not shown), installs the thin-film solar battery panel 102 on the transport belts 123a and 123b, and drives the transport belts 123a and 123b, thereby thin-film solar battery panels. The conveyance in the positive direction of the y-axis 102 is started.
  • step S7 the drive control unit 262 determines whether or not the drawing of the thin-film solar battery panel 102 has been completed. For example, the drive control unit 262 determines whether or not the drawing of the thin-film solar battery panel 102 has been completed based on information from a sensor (not shown) provided on the stage 115. This determination process is repeated until it is determined that the drawing of the thin-film solar battery panel 102 has been completed. When it is determined that the drawing of the thin-film solar battery panel 102 has been completed, the laser processing process ends.
  • step S51 the drive control unit 262 moves the irradiation position of the laser beam to the start position of the side to be processed next.
  • FIG. 15 shows an example of the processing sequence when edge deletion is performed on the thin-film solar battery panel 102.
  • edge deletion is performed in the order of arrow 305a, arrow 305b, arrow 305c, and arrow 305d.
  • the region 302a around the side 301a of the thin-film solar cell panel 102 is irradiated with laser light, and the thin film in the linear region 303a having a width wider than the beam diameter of the laser light indicated by the oblique lines in the region 302a is peeled off.
  • the region 302b around the side 301b of the thin-film solar battery panel 102 is irradiated with laser light, and the thin film in the linear region 303b having a width wider than the beam diameter of the laser light, which is indicated by oblique lines in the region 302b, is peeled off. Is done.
  • the region 302c around the side 301c of the thin-film solar battery panel 102 is irradiated with laser light, and the thin film in the linear region 303c having a width wider than the beam diameter of the laser light, which is indicated by oblique lines in the region 302c, is peeled off. Is done.
  • the region 302d around the side 301d of the thin-film solar battery panel 102 is irradiated with laser light, and the thin film in the linear region 303d having a width wider than the beam diameter of the laser light, which is indicated by diagonal lines in the region 302d. Is peeled off.
  • laser beam irradiation is started from the start position 304a at the lower left corner of the range 302a.
  • laser light irradiation is started from the start position 304b of the upper left corner of the range 302b.
  • laser beam irradiation is started from the start position 304c at the upper right corner of the range 302c.
  • laser beam irradiation is started from the start position 304d at the lower right corner of the range 302d.
  • the drive control unit 262 drives the linear motor 121 and the linear motors 122a and 122b, and the laser light emitted from the optical unit 113 is emitted.
  • the optical unit 113 and the gantry crane 114 are moved to a position where the start position 304a is irradiated.
  • step S52 the drive control unit 262 starts the movement of the optical unit 113 along the side to be processed.
  • the drive control unit 262 drives the linear motor 121 to start the movement of the optical unit 113 in the positive direction of the x axis.
  • the movement of the optical unit 113 in the direction of the arrow 305a (the longitudinal direction of the region 303a) along the side 301a to be processed first is started.
  • a direction in which the optical unit 113 moves with respect to the thin film solar cell panel 102 is referred to as a main scanning direction.
  • a direction perpendicular to the main scanning direction on the thin film solar cell panel 102 is referred to as a sub-scanning direction. Therefore, when performing edge deletion of the region 303a, the main scanning direction is the positive direction of the x-axis, and the sub-scanning direction is the y-axis direction.
  • the main scanning direction is also referred to as a row direction
  • the sub-scanning direction is also referred to as a column direction.
  • step S53 the laser oscillator 111 starts outputting laser light based on the control of the output control unit 261. Thereby, irradiation of the laser beam to the thin film solar cell panel 102 is started.
  • step S54 the scanning control unit 263 starts scanning with laser light.
  • FIG. 16 shows the position of the light spot and the scanning direction within the range 302a.
  • FIG. 17 shows the scanning direction of the laser beam when the light spot is scanned as shown in FIG.
  • the laser beam irradiation starts from the start position 304a.
  • the scanning control unit 263 drives the galvanometer scanner 172a to scan the laser beam in the direction of the arrow 331a in FIG. 17 (the positive direction of the x axis), that is, the main scanning direction.
  • the scanning distance at this time is set, for example, in the vicinity of the maximum distance at which the galvanometer scanner 172a can scan the laser beam in the x-axis direction.
  • the light spot is scanned in the direction of the arrow 311a in FIG. 16, that is, in the main scanning direction.
  • the laser beam is irradiated so that the ends of the light spots adjacent in the x-axis direction partially overlap.
  • the scanning control unit 263 drives the galvanometer scanner 172b and scans the laser beam in the direction of the arrow 311a in the direction of the arrow 331b (the negative direction of the y axis) in FIG.
  • the laser beam is scanned up to the next row.
  • the position of the light spot is shifted by one line in the negative direction of the y-axis.
  • the optical unit 113 is moved in the positive direction of the x-axis, the light spot is oblique in the positive direction of the x-axis and in the negative direction of the y-axis, as indicated by the arrow 311b. Scanned.
  • the end of the light spot in the first row scanned in the direction of the arrow 311a and the end of the light spot in the second row scanned in the direction of the arrow 311c partially overlap each other.
  • the position of the light spot is set.
  • the scanning control unit 263 drives the galvanometer scanner 172a to scan the laser beam in the direction of the arrow 331c (the negative direction of the x axis) in FIG.
  • the scanning distance at this time is set to substantially the same distance as when the laser beam is scanned in the direction of the arrow 331a.
  • the light spot is scanned in the direction of the arrow 311c in FIG. 16, that is, in the direction opposite to the main scanning direction, at a position adjacent to the position of the light spot in the first row.
  • the laser beam is irradiated so that the ends of the light spots adjacent in the x-axis direction partially overlap.
  • the scanning control unit 263 drives the galvanometer scanner 172b and scans the laser beam in the direction of the arrow 311c in the direction of the arrow 331d (the negative direction of the y-axis) in FIG.
  • the laser beam is scanned up to the next row.
  • the light spot is scanned in the direction of the arrow 311d substantially the same as the arrow 311b in FIG. 16, and the position of the light spot is shifted by one line in the negative direction of the y-axis.
  • the end of the light spot in the second row scanned in the direction of the arrow 311c and the end of the light spot in the third row scanned in the direction of the arrow 311e partially overlap each other.
  • the position of the light spot is set.
  • the laser beam is scanned in the order of arrow 331e, arrow 331f,..., Arrow 331k in FIG. That is, after the laser beam is scanned in the main scanning direction, the process of shifting to the adjacent row in the sub-scanning direction, scanning in the direction opposite to the main scanning direction, and then shifting to the adjacent row in the sub-scanning direction is repeated. Accordingly, the light spot is scanned in the order of the arrow 311e, the arrow 311f,..., The arrow 311k in FIG. In other words, the light spot is alternately scanned line by line in the main scanning direction or in the direction opposite to the main scanning direction while being shifted line by line in the sub-scanning direction.
  • the scanning control unit 263 drives the galvanometer scanner 172b to perform the laser in the direction of the arrow 331l (the positive direction of the y axis), that is, the sub-scanning direction.
  • the light is scanned, and the position of the light spot in the y-axis direction is moved to the position of the first row.
  • the optical unit 113 is moved in the positive direction of the x-axis, the light spot is an oblique direction in the positive direction of the x-axis and in the positive direction of the y-axis as indicated by an arrow 311l. Scanned.
  • the scanning control unit 263 scans the laser beam so that the position of the light spot when the scanning in the direction of the arrow 311l is completed substantially coincides with the position of the end of the light spot scanned in the direction of the arrow 311a. Control the speed.
  • the galvanometer scanner 172a is driven, and the dynamic frictional force acts on the movable portion of the bearing of the galvanometer scanner 172a, while the galvanometer scanner 172b is stopped.
  • the static frictional force is applied to the movable part of the bearing of the galvanometer scanner 172a. Accordingly, the rotating shaft 182b of the galvanometer scanner 172b is not easily affected by disturbances such as vibration, and the vibration of the laser beam in the y-axis direction is stabilized. As a result, the position of the light spot does not meander and is substantially straight in the x-axis direction.
  • the end of the region 303a is not uneven. , Almost aligned. Further, in the region 303a, a region where the laser beam is not irradiated and the thin film is not peeled off can be eliminated.
  • the scanning direction of the laser light is changed from the main scanning direction (for example, the direction of arrow 331a in FIG. 17) to the reverse direction of the main scanning direction (for example, the direction of arrow 331c in FIG. 17), or the reverse direction of the main scanning direction.
  • the main scanning direction for example, the direction of arrow 331e in FIG. 17
  • both the galvanometer scanner 172a and the galvanometer scanner 172b are driven in a short time. Therefore, due to the same cause as the phenomenon described above with reference to FIG.
  • a range 313 in FIG. 16 by overlapping the ends of adjacent processing blocks, the thin film remaining on the comb teeth is peeled off, and this problem can be solved.
  • the area where the adjacent light spots are overlapped can be reduced. Furthermore, by making the cross section (light spot) of the laser light rectangular, the area over which the adjacent light spots overlap can be further reduced as compared with the case of a circle or ellipse. As a result, the processing time can be shortened.
  • step S55 the scanning control unit 263 determines whether or not the processing of the side being processed has been completed. The determination process of step S55 is repeatedly executed until it is determined that the processing of the side being processed has been completed. If it is determined that the processing of the side being processed has been completed, the processing proceeds to step S56.
  • step S56 the laser oscillator 111 stops the output of the laser beam based on the control of the output control unit 261. Thereby, irradiation of the laser beam to the thin film solar cell panel 102 is stopped.
  • step S57 the scanning control unit 263 determines whether or not all sides have been processed. If it is determined that all the sides have not been processed, the process returns to step S51.
  • steps S51 to S57 are repeatedly executed until it is determined in step S57 that all the sides have been processed. Accordingly, the laser beam is irradiated in the order of the range 302b, the range 302c, and the range 302d by a method similar to the scanning method described above with reference to FIGS. 16 and 17, and the thin film is sequentially formed in the region 303b, the region 303c, and the region 303d. Is peeled off.
  • the main scanning direction is the direction of the arrow 305b (the positive direction of the y axis) when processing the side 301b, and the direction of the arrow 305c (the negative direction of the x axis) when processing the side 301c.
  • the direction of the arrow 305d (the negative direction of the y-axis) changes. Accordingly, the order of driving the galvanometer scanners 172a and 172b and the scanning direction are adjusted according to the change in the main scanning direction, and the scanning direction of the laser light is adjusted.
  • the scanning direction of the laser light is adjusted so that the direction of the arrow 331a in FIG. 17 is the positive direction of the y-axis and the direction of the arrow 331b is the positive direction of the x-axis.
  • the light spot is scanned in the region 302b so that the direction of the arrow 311a in FIG. 16 is the positive direction of the y-axis and the direction of the arrow 311b is the positive direction of the x-axis.
  • the scanning direction of the laser light is adjusted so that the direction of the arrow 331a is the negative direction of the x axis and the direction of the arrow 331b is the positive direction of the y axis. Then, the light spot is scanned in the region 302c so that the direction of the arrow 311a in FIG. 16 is the negative direction of the x-axis and the direction of the arrow 311b is the positive direction of the y-axis. Further, when processing the side 301d, the scanning direction of the laser light is adjusted so that the direction of the arrow 331a is the negative direction of the y-axis and the direction of the arrow 331b is the negative direction of the x-axis. Then, the light spot is scanned in the region 302d so that the direction of the arrow 311a in FIG. 16 is the negative direction of the y-axis and the direction of the arrow 311b is the negative direction of the x-axis.
  • step S57 when it is determined in step S57 that all the sides have been processed, the edge deletion process ends.
  • the present invention when performing edge deletion of the thin-film solar battery panel 102 has been shown.
  • the thin film is linearly formed from the substrate using laser light, for example.
  • the present invention can also be applied to the case of peeling a thin film in a rectangular region from a substrate using laser light.
  • the example which moves the relative position between the thin film solar cell panel 102 and the optical part 113 is shown by moving the position of the optical part 113, with the position of the thin film solar cell panel 102 fixed.
  • the relative position between the thin-film solar cell panel 102 and the optical unit 113 is changed by moving the position of the thin-film solar cell panel 102 or both of them while keeping the position of the optical unit 113 fixed. You may make it move.
  • the example in which the cross section of the laser beam is rectangular is shown, but a shape other than a rectangle, for example, a circle or an ellipse may be used.
  • the laser light is scanned by the galvanometer scanners 172a and 172b is shown, but the laser light may be scanned by using other scanning means.

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Abstract

　薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工時間の増大を抑制しつつ、加工品質を向上させる。光スポットを、矢印３１１ａ，矢印３１１ｂ，・・・，矢印３１１ｋの順に、薄膜太陽電池パネル１０２に対して光学部が進む主走査方向に走査した後、１つ隣の行に移動し、主走査方向と逆方向に走査した後、１つ隣の行に移動する処理を繰り返す。そして、光スポットを矢印３１１ｋの方向に走査した後、矢印３１１ｌの方向に走査し、次の加工ブロックも同様にして光スポットを走査する。この走査を、薄膜太陽電池パネル１０２の辺３０１ａに沿った直線状の領域の薄膜の剥離が完了するまで繰り返す。本発明は、例えば、エッジデリーションを行うレーザ加工装置に適用できる。

Description

レーザ加工装置およびレーザ加工方法
　本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関し、特に、レーザ光を用いて基板から薄膜を剥離する場合に用いて好適なレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
　薄膜太陽電池パネルは、例えば、１．１ｍ×１．４ｍの１枚のガラス基板上に製膜し、電極加工、膜面のフィルム保護などを行った後、パネルの周囲をアルミフレームで保持して完成となる。そのため、薄膜太陽電池パネルを長期間使用していると、保護フィルムを貫通して、アルミフレームと膜面がショートする恐れがある。そこで、電気絶縁性を高めるために、薄膜太陽電池パネルのエッジ部周辺の薄膜を剥離するエッジデリーションが行われる。
　従来のエッジデリーションは、サンドブラストを用いたり、砥石を用いたりして行われていた。しかし、これらの方法では、加工後の表面が粗くなり、保護フィルムの密着性が低下し、保護フィルムとパネルの間に雨水が浸入するなどの問題が発生する恐れがある。
そこで、近年、ガラス基板を削り取ることなく、膜面だけを剥離することが可能なレーザを用いたエッジデリーション加工が注目されている。
　図１は、レーザ加工により薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行う場合のレーザ光の走査方法の例を示している。この走査方法は、例えば、特許文献１などに示されている。この走査方法では、範囲２１内を副走査方向（ｙ軸方向）にジグザグにレーザ光を走査しながら、全体として主走査方向（ｘ軸方向）にレーザ光を走査することにより、薄膜太陽電池パネル１１の辺１１Ａの周囲の斜線で示される領域１１Ｂ内の薄膜を除去する。
　図２は、図１のようにレーザ光を走査した場合に、薄膜太陽電池パネル１１にレーザ光が照射される位置（以下、光スポットと称する）の例を示している。なお、図２では、各光スポットを矩形の枠で示している。この図に示されるように、隣接する光スポットを重ねる面積が大きくなり、その結果、加工時間が長くなってしまう。
　そこで、図３に示されるように、光スポットを格子状に走査することにより、光スポットの重なりを小さくすることが考えられる。この場合、光スポットを、まず矢印５１ａの方向（副走査方向）に１列分走査し、矢印５１ｂの方向（主走査方向）に１列分進め、次の列において矢印５１ｃの方向、すなわち１列目と逆方向に走査し、矢印５１ｄの方向（主走査方向）に１列分進めるといった走査が繰り返される。
　ここで、図４を参照して、ｘ軸方向およびｙ軸方向にレーザ光を走査する２つのガルバノメータスキャナを用いて、図３に示されるように光スポットを走査する場合について説明する。なお、図４の矢印６１ａ乃至６１ｄは、ガルバノメータスキャナによりレーザ光を走査する方向を示している。また、以下、薄膜太陽電池パネル１１の位置が固定され、薄膜太陽電池パネル１１に対してレーザ光を出射する光学系ヘッド（不図示）が、図３の矢印５２の方向、すなわちｘ軸の正の方向に等速で搬送されるものとする。
　まず、光スポットを図３の矢印５１ａの方向に走査するために、レーザ光は、矢印６１ａの方向（ｘ軸の負の方向かつｙ軸の正の方向）に走査される。すなわち、光スポットをｙ軸方向に走査するために、光学系ヘッドの搬送方向に対して斜め後ろ方向にレーザ光が走査される。なお、このときのレーザ光のｙ軸方向の走査距離Ｌｙは、図３の範囲２１のｙ軸方向の幅とほぼ一致し、ｘ軸方向の走査距離Ｌｘは、光スポットを１列分走査する間に、光学系ヘッドがｘ軸方向に移動する距離とほぼ一致する。
　次に、光スポットを図３の矢印５１ｂの方向に走査するために、レーザ光は、矢印６１ｂの方向（ｘ軸の正の方向）に走査される。このときのレーザ光のｘ軸方向の走査距離は、距離Ｌｘとほぼ一致する。
　次に、光スポットを図３の矢印５１ｃの方向に走査するために、レーザ光は、矢印６１ｃの方向（ｘ軸の負の方向かつｙ軸の負の方向）に走査される。すなわち、矢印６１ａの走査方向と比べて、ｘ軸方向の走査方向が同じで、ｙ軸方向の走査方向が逆になる。
　次に、光スポットを図３の矢印５１ｄの方向に走査するために、レーザ光が矢印６１ｄの方向（ｘ軸の正の方向）に走査される。このときのレーザ光のｘ軸方向の走査距離は、距離Ｌｘとほぼ一致する。
　その後、レーザ光は、矢印６１ａの方向、矢印６１ｂの方向、矢印６１ｃの方向、矢印６１ｄの方向の順に繰返し走査される。
特開２００２－２４４０６９号公報
　図５は、図４を参照して上述したようにレーザ光を走査した場合の光スポットの位置の例をより詳細に示した図である。
　図４の矢印６１ａの方向および矢印６１ｃの方向にレーザ光を走査する場合、ｘ軸方向およびｙ軸方向の両方のガルバノメータスキャナを駆動する必要がある。従って、両方のガルバノメータスキャナとも、スキャン用の回転軸を支持するベアリングの可動部に動摩擦力が働いた状態となる。一般的に動摩擦係数の方が静摩擦係数よりも小さくなるため、ガルバノメータスキャナを駆動し回転軸が回転しているときの方が、ガルバノメータスキャナを駆動せずに回転軸が回転していないときよりも、振動などの外乱の影響を受けやすい。従って、矢印６１ａの方向および矢印６１ｃの方向にレーザ光を走査しているとき、振動などの外乱によりレーザ光の振動が静定せずに、レーザ光が蛇行しやすくなる。その結果、図５の範囲７１ａ乃至７１ｄ内の斜線部のように、レーザ光（光スポット）が照射されず、薄膜が剥離されずに残る領域が発生する。
　また、レーザ光の走査方向を矢印６１ａの方向から矢印６１ｂの方向を経て矢印６１ｃの方向に切替えるときに、イナーシャによりガルバノメータスキャナの応答に遅れが生じる。その結果、図３の範囲２１の端部において、図５の範囲７１ｅ内に示されるように、光スポットの位置が揃わず、薄膜が剥離されずに残った部分が櫛歯状になる。その結果、薄膜太陽電池パネル１１を長期間使用する場合に、櫛歯上に加工された部分から膜面が劣化したり、剥がれたりするリスクが大きくなる。
　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工時間の増大を抑制しつつ、加工品質を向上させるようにしたものである。
　本発明の一側面のレーザ加工装置は、レーザ光を用いて基板から薄膜を剥離するレーザ加工装置において、第１の方向の所定の範囲内および前記第１の方向と直交する第２の方向の所定の範囲内において前記レーザ光を前記基板上で走査する走査手段を含む加工部と、前記加工部と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記加工部と前記基板の間の相対位置を少なくとも前記第１の方向に移動させる移動手段とを備え、前記レーザ光のビーム径より幅が広く、前記第１の方向に延びる直線状の第１の領域内の薄膜を前記基板から剥離する場合、前記移動手段により前記加工部と前記基板の間の相対位置を前記第１の方向に移動させながら、前記走査手段により前記基板に対して前記加工部が進む進行方向に前記レーザ光を走査し、前記第１の領域内において前記レーザ光の照射位置を前記進行方向に走査する。
　本発明の一側面のレーザ加工装置においては、レーザ光のビーム径より幅が広く、第１の方向に延びる直線状の第１の領域内の薄膜を基板から剥離する場合、加工部と基板の間の相対位置が第１の方向に移動されながら、基板に対して加工部が進む進行方向にレーザ光が走査され、第１の領域内においてレーザ光の照射位置が進行方向に走査される。
　従って、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工時間の増大を抑制しつつ、加工品質を向上させることができる。
　この走査手段は、例えば、ガルバノメータスキャナにより構成される。この移動手段は、例えば、リニアモータ、リフタ、アクチュエータなどにより構成される。
　前記進行方向に前記レーザ光を走査した後、さらに、前記走査手段により、前記第２の方向に前記レーザ光をシフトし、前記進行方向と逆方向に前記レーザ光を走査して、前記進行方向に前記レーザ光を走査したときの前記レーザ光の照射位置と前記第２の方向に隣接する位置において、前記進行方向と逆方向に前記レーザ光の照射位置を走査するようにすることができる。
　これにより、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工時間をより短縮することができる。
　前記走査手段により、前記第１の領域の前記第１の方向の所定の範囲毎に、前記レーザ光の照射位置を前記第２の方向にシフトしながら、前記進行方向または前記進行方向と逆方向に交互に走査し、前記進行方向の順に各範囲の薄膜を剥離するようにすることができる。
　これにより、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工時間をより短縮することができる。
　前記レーザ光のビーム径より幅が広く、前記第２の方向に延びる直線状の第２の領域内の薄膜を前記基板から剥離する場合、前記移動手段により前記加工部と前記基板の間の相対位置を前記第２の方向に移動させながら、前記走査手段により前記基板に対して前記加工部が進む進行方向に前記レーザ光を走査し、前記第２の領域内において前記レーザ光の照射位置を前記進行方向に走査するようにすることができる。
　これにより、第１および第２の両方向の加工が可能になる。
　基板に入射するレーザ光の断面を矩形とすることができる。
　これにより、隣接する光スポットを重ねる面積を小さくすることができ、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工時間をより短縮することができる。
　この走査手段は、レーザ光を第１の方向に走査する第１のガルバノメータスキャナと、レーザ光を第２の方向に走査する第２のガルバノメータスキャナとを備えるようにすることができる。
　これにより、レーザ光の走査を精度良く高速に行うことができる。
　レーザ光を発振するレーザ発振手段をさらに設けることができる。
　本発明の一側面のレーザ加工方法は、基板上において第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に前記レーザ光を走査する走査手段を含む加工部を備えるレーザ加工装置が、前記レーザ光のビーム径より幅が広く、前記第１の方向に延びる直線状の領域内の薄膜を前記基板から剥離する場合、前記移動手段により前記加工部と前記基板の間の相対位置を前記第１の方向に移動させながら、前記走査手段により前記基板に対して前記加工部が進む進行方向に前記レーザ光を走査し、前記領域内において前記レーザ光の照射位置を前記進行方向に走査する。
　本発明の一側面のレーザ加工方法においては、レーザ光のビーム径より幅が広く、第１の方向に延びる直線状の領域内の薄膜を基板から剥離する場合、加工部と基板の間の相対位置が第１の方向に移動されながら、基板に対して加工部が進む進行方向にレーザ光が走査され、領域内においてレーザ光の照射位置が進行方向に走査される。
　従って、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工時間の増大を抑制しつつ、加工品質を向上させることができる。
　この走査手段は、例えば、ガルバノメータスキャナにより構成される。
　本発明の一側面によれば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行うことができる。特に、本発明の一側面によれば、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションの加工時間の増大を抑制しつつ、加工品質を向上させることができる。
レーザ光の走査方法の第１の例を説明するための図である。 レーザ光の走査方法の第１の例を説明するための図である。 レーザ光の走査方法の第２の例を説明するための図である。 レーザ光の走査方法の第２の例を説明するための図である。 第２のレーザ光の走査方法により発生する問題を説明するための図である。 本発明を適用したレーザ加工装置の外観の構成例を示す斜視図である。 本発明を適用したレーザ加工装置の回路の構成例を示すブロック図である。 角形光ファイバの端面を示す図である。 角形光ファイバに導入される前と導入され出射された後のマルチモードのレーザパルスの断面の光の強度の分布の例を示す図である。 ガルバノメータスキャナの構成例を示す図である。 ガルバノメータの構成例を示す図である。 レーザ加工装置の制御部の構成例を示すブロック図である。 レーザ加工装置により実行されるレーザ加工処理を説明するためのフローチャートである。 エッジデリーション処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 エッジデリーションの加工順を示す図である。 光スポットの位置および走査方向を示す図である。 レーザ光の走査方向を示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例
＜１．実施の形態＞
　図６乃至図１２を参照して、本発明の一実施の形態としてのレーザ加工装置１０１の構成例について説明する。レーザ加工装置１０１は、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションを行うための装置である。
［レーザ加工装置の外観の構成例］
　図６は、レーザ加工装置１０１の外観の構成例を示す斜視図である。レーザ加工装置１０１は、レーザ発振器１１１、角形光ファイバ１１２、光学部１１３、ガントリクレーン１１４、ステージ１１５、および、台座１１６により構成される。レーザ発振器１１１と光学部１１３は、角形光ファイバ１１２を介して接続されている。光学部１１３は、ガントリクレーン１１４の前面に設けられている。ガントリクレーン１１４は、ステージ１１５の上面に設けられている。台座１１６は、ステージ１１５の上面のほぼ中央に設けられている。
　なお、以下、ステージ１１５の幅方向をｘ軸方向とし、かつ、左から右に向かう方向を正の方向とする。また、ステージ１１５の奥行き方向をｙ軸方向とし、かつ、後ろから前に向かう方向を正の方向とする。さらに、ステージ１１５の高さ方向をｚ軸方向とし、かつ、下から上に向かう方向を正の方向とする。
　レーザ発振器１１１から出射されたレーザ光は、角形光ファイバ１１２を通って光学部１１３に入射する。光学部１１３は、台座１１６の上に載置されている薄膜太陽電池パネル１０２にレーザ光を照射するとともに、薄膜太陽電池パネル１０２上でレーザ光を走査する。
　また、光学部１１３は、ガントリクレーン１１４の前面に設けられているリニアモータ１２１によりｘ軸方向に平行移動することが可能である。さらに、ガントリクレーン１１４は、ステージ１１５の上面の左右の辺に沿って設けられているリニアモータ１２２ａ，１２２ｂにより、ｙ軸方向に平行移動することが可能である。そして、光学部１１３およびガントリクレーン１１４を移動させることにより、薄膜太陽電池パネル１０２へのレーザ光の照射位置をｘ軸方向およびｙ軸方向に移動させることができる。
　また、ステージ１１５の上面には、ｙ軸方向に延びる搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂが台座１１６を挟んで左右に設けられており、搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂにより、薄膜太陽電池パネル１０２がｙ軸方向に搬送される。
［レーザ加工装置の回路の構成例］
　図７は、レーザ加工装置１０１の回路の構成例を示すブロック図である。レーザ加工装置１０１のレーザ発振器１１１は、パルス発生器１５１、レーザ発振器１５２、アッテネータ（ＡＴＴ）１５３、コリメータレンズ１５４、および、レンズ１５５を含むように構成される。レーザ加工装置１０１の光学部１１３は、ビームエキスパンダ１７１、ガルバノメータスキャナ１７２ａ，１７２ｂ、および、ｆθレンズ１７３を含むように構成される。
　パルス発生器１５１は、所定の周波数のパルス信号（以下、出射指令信号と称する）を生成し、生成した出射指令信号を、レーザ発振器１５２に供給する。
　レーザ発振器１５２は、例えば、レーザダイオード（以下、ＬＤと称する）を励起光源に用い、Ｎｄ：ＹＡＧをレーザ媒体に用いたマルチモードのＱ－ＳＷレーザ発振器により構成される。レーザ発振器１５２は、パルス発生器１５１から供給される出射指令信号に同期して、基本波（波長が１０６４ｎｍ）の横モードがマルチモードのパルス状のレーザ光を出射する。レーザ発振器１５２から出射されたレーザ光は、アッテネータ１５３により減衰され、コリメータレンズ１５４によりコリメートされ、レンズ１５５に入射する。
レンズ１５５は、レーザ光を集光し、角形光ファイバ１１２に導入する。
　なお、アッテネータ１５３の減衰量は可変であり、任意の値に設定することが可能である。
　角形光ファイバ１１２は、マルチモードの光ファイバにより構成される。また、図８は、角形光ファイバ１１２の端面（入射面または出射面）を示しているが、このように、角形光ファイバ１１２の入射口または出射口１１２Ａの断面は矩形となっている。従って、角形光ファイバ１１２を通過したレーザ光は、その断面が矩形に成形されて角形光ファイバ１１２から出射される。
　また、上述したように、レーザ発振器１５２から出射されるレーザ光は、マルチモードのレーザパルスであり、角形光ファイバ１１２に導入される前の各レーザパルスの断面の光の強度分布は、図９の左側に示されるように、いくつかのピークを有する。そして、マルチモードのレーザパルスは干渉性（コヒーレンシ）が低いため、角形光ファイバ１１２内で多重反射されてから出射される各レーザパルスの断面の光の強度分布は、図９の右側に示されるように、干渉縞がなく、ピークがほぼフラットになる。すなわち、角形光ファイバ１１２の出射端面での各レーザパルスの断面の光の強度は、その中心からの距離に関わらずほぼ均一となる。なお、断面の光の強度が均一なレーザパルスは、例えば、パルスが照射された部分の加工ムラ等を少なくすることができ、エッジデリーションに適している。
　このようにして、レーザ加工装置１０１では、ホモジナイザ等の高価で光パワーの損失が大きな装置を用いることなく、マルチモードのレーザパルスを角形光ファイバ１１２を通過させるだけの簡単な構成で、エッジデリーションに適した断面の光の強度が均一なレーザパルスを効率よく得ることができる。
　図７に戻り、角形光ファイバ１１２から出射されたレーザ光は、光学部１１３に入射する。光学部１１３に入射したレーザ光は、ビームエキスパンダ１７１により、矩形のままビーム径が広げられるとともに、平行光束となる。ビームエキスパンダ１７１から出射されたレーザ光は、ガルバノメータスキャナ１７２ａ，１７２ｂによりｆθレンズ１７３の方向に反射され、ｆθレンズ１７３を介して薄膜太陽電池パネル１０２に入射し、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面において結像する。
［ガルバノメータスキャナの構成例］
　ここで、図１０および図１１を参照して、ガルバノメータスキャナ１７２ａ，１７２ｂの構成例について説明する。
　図１０に示されるように、ガルバノメータスキャナ１７２ａは、ガルバノメータ１８１ａ、回転軸１８２ａ、および、ミラー１８３ａにより構成される。ビームエキスパンダ１７１から出射されたレーザ光は、ミラー１８３ａに入射し、ミラー１８３ａによりガルバノメータスキャナ１７２ｂの方向に反射される。ミラー１８３ａは、ガルバノメータ１８１ａの制御の基に回転軸１８２ａを中心に回転し、レーザ光の入射角度を変化させることができる。そして、ミラー１８３ａへのレーザ光の入射角度を変化させ、レーザ光の反射方向を変化させることにより、レーザ光が薄膜太陽電池パネル１０２上でｘ軸方向に走査される。
　ガルバノメータスキャナ１７２ｂは、ガルバノメータスキャナ１７２ａと同様の構成を有しており、ガルバノメータ１８１ｂ、回転軸１８２ｂ、および、ミラー１８３ｂにより構成される。ガルバノメータスキャナ１７２ａのミラー１８３ａにより反射されたレーザ光は、ミラー１８３ｂに入射し、ミラー１８３ｂによりｆθレンズ１７３の方向に反射される。ミラー１８３ｂは、ガルバノメータ１８１ｂの制御の基に回転軸１８２ｂを中心に回転し、レーザ光の入射角度を変化させることができる。そして、ミラー１８３ｂへのレーザ光の入射角度を変化させ、レーザ光の反射方向を変化させることにより、レーザ光が薄膜太陽電池パネル１０２上でｙ軸方向に走査される。
　図１１は、ガルバノメータ１８１ａの構成例を示している。ガルバノメータ１８１ａは、可動コイル２０１、つるまきバネ２０２、および、永久磁石２０３Ｎ，２０３Ｓにより構成される。
　可動コイル２０１は、回転軸１８２ａに軸支されるとともに、永久磁石２０３Ｎと永久磁石２０３Ｓの間に生じる磁界の中に置かれている。また、回転軸１８２ａは、つるまきバネ２０２に接続されるとともに、一端に図示せぬミラー１８３ａが取付けられ、他の一端が図示せぬベアリングにより支持されている。
　磁界中の可動コイル２０１に電流を流すと、可動コイル２０１は、回転軸１８２ａを中心に、つるまきバネ２０２が回転軸１８２ａを引っ張る方向と逆方向に回転する。そして、可動コイル２０１が回転する力とつるまきバネ２０２が回転軸１８２ａを引っ張る力が等しくなったとき、回転軸１８２ａの回転が停止する。このようにして、ミラー１８３ａの角度を、可動コイル２０１に流れる電流の大きさに応じた角度に設定し、ミラー１８３ａによるレーザ光の反射方向を変化させることができる。従って、可動コイル２０１に流す電流を制御することにより、ミラー１８３ａによるレーザ光の反射方向を制御し、レーザ光を走査することができる。
　ところで、可動コイル２０１に流れる電流が一定の場合、回転軸１８２ａは回転しないため、回転軸１８２ａを支持するベアリングの可動部には静摩擦力が働く。一方、可動コイル２０１に流れる電流を変化させると、回転軸１８２ａが回転し、回転軸１８２ａを支持するベアリングの可動部には動摩擦力が働く。上述したように一般的に動摩擦係数の方が静摩擦係数よりも小さくなるため、回転軸１８２ａが回転していないときより、回転軸１８２ａが回転しているときの方が、振動などの外乱の影響を回転軸１８２ａが受けやすくなる。すなわち、ミラー１８３ａを固定しているときより、ミラー１８３ａを回転軸１８２ａ回りに回転させているときの方が、外乱によるミラー１８３ａのブレが発生しやすくなる。なお、この外乱は、例えば、リニアモータ１２２ａ，１２２ｂによるガントリクレーン１１４の駆動時の振動などにより発生する。
　なお、ガルバノメータスキャナ１７２ｂのガルバノメータ１８１ｂも、ガルバノメータ１８１ａと同様の構成を有しており、その説明は繰返しになるので省略する。
　このように、ガルバノメータスキャナ１７２ａのミラー１８３ａが回転軸１８２ａを中心に回転し、ガルバノメータスキャナ１７２ｂのミラー１８３ｂが回転軸１８２ｂを中心に回転することにより、レーザ光のｆθレンズ１７３への入射位置および入射角が変化する。そして、ｆθレンズ１７３への入射角および入射位置の変化に応じて、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面におけるレーザ光の結像位置が水平方向に移動する。すなわち、ガルバノメータスキャナ１７２ａ，１７２ｂにより、レーザ光の薄膜太陽電池パネル１０２への照射位置が走査される。
　図７に戻り、薄膜太陽電池パネル１０２は、シングル型の薄膜太陽電池パネルであり、図内上から、ガラス製の透明基板１０２Ａ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどのＴＣＯからなる透明電極層１０２Ｂ、ａ－Ｓｉからなる半導体層１０２Ｃ、Ａｇ電極からなる裏面電極層１０２Ｄの順に積層されている。そして、レーザ光により透明電極層１０２Ｂ乃至裏面電極層１０２Ｄが除去される。
［レーザ加工装置１０１の制御部の構成例］
　図１２は、レーザ加工装置１０１の動作を制御する制御部２５１の構成例を示すブロック図である。制御部２５１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサが、所定の制御プログラムを実行することにより実現される。制御部２５１は、出力制御部２６１、駆動制御部２６２、および、走査制御部２６３を含むように構成される。
　出力制御部２６１は、レーザ発振器１１１を制御し、レーザ発振器１１１から出射されるレーザ光の強度、出射タイミング等を制御する。
　駆動制御部２６２は、リニアモータ１２１を駆動して、光学部１１３のｘ軸方向の位置を制御する。また、駆動制御部２６２は、リニアモータ１２２ａ，１２２ｂを駆動して、ガントリクレーン１１４のｙ軸方向の位置を制御することにより、光学部１１３のｙ軸方向の位置を制御する。さらに、駆動制御部２６２は、搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂを駆動して、薄膜太陽電池パネル１０２のｙ軸方向の位置を制御する。
　走査制御部２６３は、ガルバノメータスキャナ１７２ａ，１７２ｂを駆動して、レーザ光の走査を制御する。
　なお、出力制御部２６１、駆動制御部２６２、および、走査制御部２６３は、互いの動作状態等の情報を共有する。
［レーザ加工処理］
　次に、図１３のフローチャートを参照して、レーザ加工装置１０１により実行されるレーザ加工処理について説明する。
　ステップＳ１において、駆動制御部２６２は、薄膜太陽電池パネル１０２が挿入されたか否かを判定する。例えば、駆動制御部２６２は、ステージ１１５上に設けられている図示せぬセンサからの情報に基づいて、搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂの上に薄膜太陽電池パネル１０２が設置されたか否かを検出する。駆動制御部２６２は、搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂの上に薄膜太陽電池パネル１０２が設置されていない場合、薄膜太陽電池パネル１０２が挿入されていないと判定し、搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂの上に薄膜太陽電池パネル１０２が設置された場合、薄膜太陽電池パネル１０２が挿入されたと判定する。
この判定処理は、薄膜太陽電池パネル１０２が挿入されたと判定されるまで繰り返され、薄膜太陽電池パネル１０２が挿入されたと判定された場合、処理はステップＳ２に進む。
　ステップＳ２において、レーザ加工装置１０１は、薄膜太陽電池パネル１０２の引き込みを開始する。すなわち、駆動制御部２６２は、搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂを駆動して、薄膜太陽電池パネル１０２のｙ軸の負の方向への搬送を開始する。
　ステップＳ３において、駆動制御部２６２は、薄膜太陽電池パネル１０２が台座１１６の位置まで引き込まれたか否かを判定する。例えば、駆動制御部２６２は、ステージ１１５上に設けられている図示せぬセンサからの情報に基づいて、薄膜太陽電池パネル１０２が台座１１６の位置まで引き込まれたか否かを判定する。この判定処理は、薄膜太陽電池パネル１０２が台座１１６の位置まで引き込まれたと判定されるまで繰り返され、薄膜太陽電池パネル１０２が台座１１６の位置まで引き込まれたと判定された場合、処理はステップＳ４に進む。
　ステップＳ４において、レーザ加工装置１０１は、薄膜太陽電池パネル１０２を台座１１６に設置する。すなわち、駆動制御部２６２は、搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂの駆動を停止し、例えば図示せぬリフタなどを制御して、薄膜太陽電池パネル１０２を台座１１６の上に設置する。
　ステップＳ５において、レーザ加工装置１０１は、エッジデリーション処理を行う。なお、エッジデリーション処理の詳細については、図１４を参照して後述する。
　ステップＳ６において、レーザ加工装置１０１は、薄膜太陽電池パネル１０２の引き出しを開始する。すなわち、駆動制御部２６２は、例えば図示せぬリフタなどを制御して、薄膜太陽電池パネル１０２を搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂの上に設置し、搬送ベルト１２３ａ，１２３ｂを駆動して、薄膜太陽電池パネル１０２のｙ軸の正の方向への搬送を開始する。
　ステップＳ７において、駆動制御部２６２は、薄膜太陽電池パネル１０２の引き出しが完了したか否かを判定する。例えば、駆動制御部２６２は、ステージ１１５上に設けられている図示せぬセンサからの情報に基づいて、薄膜太陽電池パネル１０２の引き出しが完了したか否かを判定する。この判定処理は、薄膜太陽電池パネル１０２の引き出しが完了したと判定されるまで繰り返され、薄膜太陽電池パネル１０２の引き出しが完了したと判定された場合、レーザ加工処理は終了する。
［エッジデリーション処理の詳細］
　次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ５のエッジデリーション処理の詳細について説明する。
　ステップＳ５１において、駆動制御部２６２は、次に加工する辺の開始位置にレーザ光の照射位置を移動する。
　図１５は、薄膜太陽電池パネル１０２に対してエッジデリーションを行う場合の加工順序の例を示している。この例では、矢印３０５ａ，矢印３０５ｂ，矢印３０５ｃ，矢印３０５ｄの順番でエッジデリーションが行われる。
　すなわち、薄膜太陽電池パネル１０２の辺３０１ａの周辺の範囲３０２ａにレーザ光が照射され、範囲３０２ａ内の斜線で示される、レーザ光のビーム径より幅が広い直線状の領域３０３ａの薄膜が剥離される。次に、薄膜太陽電池パネル１０２の辺３０１ｂの周辺の範囲３０２ｂにレーザ光が照射され、範囲３０２ｂ内の斜線で示される、レーザ光のビーム径より幅が広い直線状の領域３０３ｂの薄膜が剥離される。次に、薄膜太陽電池パネル１０２の辺３０１ｃの周辺の範囲３０２ｃにレーザ光が照射され、範囲３０２ｃ内の斜線で示される、レーザ光のビーム径より幅が広い直線状の領域３０３ｃの薄膜が剥離される。そして、最後に、薄膜太陽電池パネル１０２の辺３０１ｄの周辺の範囲３０２ｄにレーザ光が照射され、範囲３０２ｄ内の斜線で示される、レーザ光のビーム径より幅が広い直線状の領域３０３ｄの薄膜が剥離される。
　また、領域３０３ａのエッジデリーションを行うとき、範囲３０２ａの左下隅の開始位置３０４ａからレーザ光の照射が開始される。また、領域３０３ｂのエッジデリーションを行うとき、範囲３０２ｂの左上隅の開始位置３０４ｂからレーザ光の照射が開始される。さらに、領域３０３ｃのエッジデリーションを行うとき、範囲３０２ｃの右上隅の開始位置３０４ｃからレーザ光の照射が開始される。また、領域３０３ｄのエッジデリーションを行うとき、範囲３０２ｄの右下隅の開始位置３０４ｄからレーザ光の照射が開始される。
　従って、本実施形態の場合、まず辺３０１ａが加工対象となるため、駆動制御部２６２は、リニアモータ１２１、および、リニアモータ１２２ａ，１２２ｂを駆動して、光学部１１３から出射されるレーザ光が、開始位置３０４ａに照射される位置まで、光学部１１３およびガントリクレーン１１４を移動させる。
　ステップＳ５２において、駆動制御部２６２は、加工する辺に沿って、光学部１１３の移動を開始させる。いまの場合、駆動制御部２６２は、リニアモータ１２１を駆動して、光学部１１３のｘ軸の正の方向への移動を開始させる。これにより、最初に加工される辺３０１ａに沿った矢印３０５ａの方向（領域３０３ａの長手方向）への光学部１１３の移動が開始する。
　なお、以下、薄膜太陽電池パネル１０２に対して光学部１１３が移動する方向を主走査方向と称する。また、以下、薄膜太陽電池パネル１０２上で主走査方向に垂直な方向を副走査方向と称する。従って、領域３０３ａのエッジデリーションを行う場合、主走査方向はｘ軸の正の方向となり、副走査方向はｙ軸方向となる。さらに、以下、主走査方向を行方向とも称し、副走査方向を列方向とも称する。
　ステップＳ５３において、レーザ発振器１１１は、出力制御部２６１の制御の基に、レーザ光の出力を開始する。これにより、薄膜太陽電池パネル１０２へのレーザ光の照射が開始される。
　ステップＳ５４において、走査制御部２６３は、レーザ光の走査を開始する。
　ここで、図１６および図１７を参照して、レーザ光の走査方法の詳細について説明する。図１６は、範囲３０２ａ内における光スポットの位置および走査方向を示している。また、図１７は、図１６に示されるように光スポットを走査する場合の、レーザ光の走査方向を示している。
　上述したように、レーザ光の照射は、開始位置３０４ａから開始される。そして、走査制御部２６３は、ガルバノメータスキャナ１７２ａを駆動して、図１７の矢印３３１ａの方向（ｘ軸の正の方向）、すなわち主走査方向にレーザ光を走査する。このときの走査距離は、例えば、ガルバノメータスキャナ１７２ａがｘ軸方向にレーザ光を走査できる最大距離付近に設定される。これにより、光スポットは、図１６の矢印３１１ａの方向、すなわち主走査方向に走査される。なお、このとき、ｘ軸方向に隣接する光スポットの端部が一部重なるように、レーザ光が照射される。
　次に、走査制御部２６３は、ガルバノメータスキャナ１７２ｂを駆動して、図１７の矢印３３１ｂの方向（ｙ軸の負の方向）、すなわち副走査方向に、矢印３１１ａの方向にレーザ光を走査した行の隣の行までレーザ光を走査する。これにより、光スポットの位置が、ｙ軸の負の方向に１行分シフトする。なお、このとき、光学部１１３がｘ軸の正の方向に移動しているので、光スポットは、矢印３１１ｂで示されるように、ｘ軸の正の方向かつｙ軸の負の方向の斜め方向に走査される。また、矢印３１１ａの方向に走査された１行目の光スポットの端部と、次に矢印３１１ｃの方向に走査される２行目の光スポットの端部が一部重なるように、２行目の光スポットの位置が設定される。
　次に、走査制御部２６３は、ガルバノメータスキャナ１７２ａを駆動して、図１７の矢印３３１ｃの方向（ｘ軸の負の方向）、すなわち主走査方向と逆方向にレーザ光を走査する。このときの走査距離は、矢印３３１ａの方向にレーザ光を走査したときとほぼ同じ距離に設定される。これにより、光スポットは、１行目の光スポットの位置と隣接する位置において、図１６の矢印３１１ｃの方向、すなわち主走査方向と逆方向に走査される。なお、このとき、ｘ軸方向に隣接する光スポットの端部が一部重なるように、レーザ光が照射される。
　次に、走査制御部２６３は、ガルバノメータスキャナ１７２ｂを駆動して、図１７の矢印３３１ｄの方向（ｙ軸の負の方向）、すなわち副走査方向に、矢印３１１ｃの方向にレーザ光を走査した行の隣の行までレーザ光を走査する。これにより、光スポットが、図１６の矢印３１１ｂとほぼ同じ矢印３１１ｄの方向に走査され、光スポットの位置が、ｙ軸の負の方向に１行分シフトする。また、矢印３１１ｃの方向に走査された２行目の光スポットの端部と、次に矢印３１１ｅの方向に走査される３行目の光スポットの端部が一部重なるように、３行目の光スポットの位置が設定される。
　その後、図１７の矢印３３１ｅ，矢印３３１ｆ，・・・，矢印３３１ｋの順にレーザ光が走査される。すなわち、レーザ光を主走査方向に走査した後、隣の行まで副走査方向にシフトし、主走査方向と逆方向に走査した後、隣の行まで副走査方向にシフトする処理が繰り返される。これにより、図１６の矢印３１１ｅ，矢印３１１ｆ，・・・，矢印３１１ｋの順に、光スポットが走査される。すなわち、光スポットは、副走査方向に１行ずつシフトされながら、主走査方向または主走査方向と逆方向に１行毎に交互に走査される。
　そして、走査制御部２６３は、矢印３３１ｋの方向へのレーザ光の走査が終了した後、ガルバノメータスキャナ１７２ｂを駆動して、矢印３３１ｌの方向（ｙ軸の正の方向）、すなわち副走査方向にレーザ光を走査し、光スポットのｙ軸方向の位置を、１行目の位置まで移動する。なお、このとき、光学部１１３がｘ軸の正の方向に移動しているので、光スポットは、矢印３１１ｌで示されるように、ｘ軸の正の方向かつｙ軸の正の方向の斜め方向に走査される。また、走査制御部２６３は、矢印３１１ｌの方向への走査が完了したときの光スポットの位置が、矢印３１１ａの方向に走査した光スポットの末端の位置とほぼ一致するように、レーザ光の走査速度を制御する。
　なお、以下、矢印３３１ａ，３３１ｂ，・・・，３３１ｌの順番にレーザ光を１回走査することにより、薄膜が剥離される領域を加工ブロックと称する。
　その後、同様に、図１７の矢印３３１ａ，３３１ｂ，・・・，３３１ｌの順番にレーザ光が走査され、図１６の矢印３１２ａ，３１２ｂ，・・・，３１２ｌの順番に光スポットが走査される。また、同様の走査が、領域３０３ａの薄膜の剥離が完了するまで繰り返される。これにより、領域３０３ａの薄膜の剥離が完了するまで、各加工ブロックにおいて、光スポットが、副走査方向に１行ずつシフトされながら、主走査方向または主走査方向と逆方向に１行毎に交互に走査され、主走査方向の順に各加工ブロック内の薄膜が剥離される。
　ところで、レーザ光を主走査方向および主走査方向と逆方向に走査するとき、ガルバノメータスキャナ１７２ａが駆動され、ガルバノメータスキャナ１７２ａのベアリングの可動部に動摩擦力が働く一方、ガルバノメータスキャナ１７２ｂは停止しており、ガルバノメータスキャナ１７２ａのベアリングの可動部に静摩擦力が働いた状態となる。従って、ガルバノメータスキャナ１７２ｂの回転軸１８２ｂが振動などの外乱の影響を受けにくくなり、レーザ光のｙ軸方向の振動が静定される。その結果、光スポットの位置は、蛇行せずに、ほぼｘ軸方向に一直線になる。従って、領域３０３ａの端部（薄膜を剥離する部分と剥離しない部分の境界）において、矩形の光スポットが主走査方向にほぼ一直線に走査されるので、領域３０３ａの端部が凸凹にならずに、ほぼ一直線に揃う。また、領域３０３ａ内で、レーザ光が照射されず、薄膜が剥離されずに残る領域をなくすことができる。
　また、レーザ光の走査方向を、主走査方向（例えば、図１７の矢印３３１ａの方向）から主走査方向の逆方向（例えば、図１７の矢印３３１ｃの方向）、または、主走査方向の逆方向（例えば、図１７の矢印３３１ｃの方向）から主走査方向（例えば、図１７の矢印３３１ｅの方向）に反転する場合、短時間の間にガルバノメータスキャナ１７２ａおよびガルバノメータスキャナ１７２ｂの両方が駆動される。そのため、図５を参照して上述した現象と同じ原因により、反転部分で加工部が櫛歯状になる可能性がある。しかし、図１６の範囲３１３内に示されるように、隣接する加工ブロックの端部を重ね合わせることにより、櫛歯上に残った薄膜がきれいに剥離され、この問題を解消することができる。
　さらに、図３および図４を参照して上述した走査方法と同様に、隣接する光スポットを重ねる面積を小さくすることができる。さらに、レーザ光の断面（光スポット）を矩形にすることにより、円形や楕円形の場合と比較して、隣接する光スポットを重ねる面積をさらに小さくすることができる。その結果、加工時間を短縮することができる。
　図１４に戻り、ステップＳ５５において、走査制御部２６３は、加工中の辺の加工が終了したか否かを判定する。ステップＳ５５の判定処理は、加工中の辺の加工が終了したと判定されるまで繰返し実行され、加工中の辺の加工が終了したと判定された場合、処理はステップＳ５６に進む。
　ステップＳ５６において、レーザ発振器１１１は、出力制御部２６１の制御の基に、レーザ光の出力を停止する。これにより、薄膜太陽電池パネル１０２へのレーザ光の照射が停止される。
　ステップＳ５７において、走査制御部２６３は、全ての辺の加工が終了したか否かを判定する。全ての辺の加工が終了していないと判定された場合、処理はステップＳ５１に戻る。
　その後、ステップＳ５７において、全ての辺の加工が終了したと判定されるまで、ステップＳ５１乃至Ｓ５７の処理が繰返し実行される。これにより、図１６および図１７を参照して上述した走査方法と同様の方法により、範囲３０２ｂ、範囲３０２ｃ、範囲３０２ｄの順にレーザ光が照射され、領域３０３ｂ、領域３０３ｃ、領域３０３ｄの順番に薄膜が剥離される。
　なお、主走査方向は、辺３０１ｂに対する加工を行う場合、矢印３０５ｂの方向（ｙ軸の正の方向）となり、辺３０１ｃに対する加工を行う場合、矢印３０５ｃの方向（ｘ軸の負の方向）となり、辺３０１ｄに対する加工を行う場合、矢印３０５ｄの方向（ｙ軸の負の方向）となり、変化する。従って、主走査方向の変化に応じて、ガルバノメータスキャナ１７２ａ，１７２ｂを駆動する順番および走査方向が調整され、レーザ光の走査方向が調整される。
　例えば、辺３０１ｂに対する加工を行う場合、図１７の矢印３３１ａの方向がｙ軸の正の方向となり、矢印３３１ｂの方向がｘ軸の正の方向となるように、レーザ光の走査方向が調整される。そして、図１６の矢印３１１ａの方向がｙ軸の正の方向となり、矢印３１１ｂの方向がｘ軸の正の方向になるように、領域３０２ｂ内において、光スポットが走査される。また、辺３０１ｃに対する加工を行う場合、矢印３３１ａの方向がｘ軸の負の方向となり、矢印３３１ｂの方向がｙ軸の正の方向となるように、レーザ光の走査方向が調整される。そして、図１６の矢印３１１ａの方向がｘ軸の負の方向となり、矢印３１１ｂの方向がｙ軸の正の方向になるように、領域３０２ｃ内において、光スポットが走査される。さらに、辺３０１ｄに対する加工を行う場合、矢印３３１ａの方向がｙ軸の負の方向となり、矢印３３１ｂの方向がｘ軸の負の方向となるように、レーザ光の走査方向が調整される。そして、図１６の矢印３１１ａの方向がｙ軸の負の方向となり、矢印３１１ｂの方向がｘ軸の負の方向になるように、領域３０２ｄ内において、光スポットが走査される。
　一方、ステップＳ５７において、全ての辺の加工が終了したと判定された場合、エッジデリーション処理は終了する。
　以上のようにして、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションの加工時間の増大を抑制しつつ、加工品質を向上させることができる。
＜２．変形例＞
　なお、以上の説明では、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションを行う場合に、本発明を適用する例を示したが、他にも、例えば、レーザ光を用いて基板から薄膜を直線状に剥離する場合、換言すれば、レーザ光を用いて基板から矩形の領域の薄膜を剥離する場合にも、本発明を適用することが可能である。
　また、以上の説明では、薄膜太陽電池パネル１０２の位置を固定したまま、光学部１１３の位置を移動させることにより、薄膜太陽電池パネル１０２と光学部１１３の間の相対位置を移動させる例を示したが、光学部１１３の位置を固定したまま、薄膜太陽電池パネル１０２の位置を移動させたり、あるいは、両方を移動させたりして、薄膜太陽電池パネル１０２と光学部１１３の間の相対位置を移動させるようにしてもよい。
　さらに、以上の説明では、レーザ光の断面を矩形とする例を示したが、矩形以外の形状、例えば、円形や楕円形にしてもよい。
　また、以上の説明では、ガルバノメータスキャナ１７２ａ，１７２ｂによりレーザ光を走査する例を示したが、他の走査手段を用いてレーザ光を走査するようにしてもよい。
　なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　１０１　レーザ加工装置
　１０２　薄膜太陽電池パネル
　１１１　レーザ発振器
　１１２　角形光ファイバ
　１１３　光学部
　１１４　ガントリクレーン
　１１５　ステージ
　１１６　台座
　１２１　リニアモータ
　１２２ａ，１２２ｂ　リニアモータ
　１２３ａ，１２３ｂ　搬送ベルト
　１７１　ビームエキスパンダ
　１７２ａ，１７２ｂ　ガルバノメータスキャナ
　１７３　ｆθレンズ
　１８１ａ，１８１ｂ　ガルバノメータ
　１８２ａ，１８２ｂ　回転軸
　１８３ａ，１８３ｂ　ミラー
　２５１　制御部
　２６１　出力制御部
　２６２　駆動制御部
　２６３　走査制御部

Claims (8)

  1. 　レーザ光を用いて基板から薄膜を剥離するレーザ加工装置において、
    　第１の方向の所定の範囲内および前記第１の方向と直交する第２の方向の所定の範囲内において前記レーザ光を前記基板上で走査する走査手段を含む加工部と、
    　前記加工部と前記基板のうち少なくとも一方を動かし、前記加工部と前記基板の間の相対位置を少なくとも前記第１の方向に移動させる移動手段と
    　を備え、
    　前記レーザ光のビーム径より幅が広く、前記第１の方向に延びる直線状の第１の領域内の薄膜を前記基板から剥離する場合、前記移動手段により前記加工部と前記基板の間の相対位置を前記第１の方向に移動させながら、前記走査手段により前記基板に対して前記加工部が進む進行方向に前記レーザ光を走査し、前記第１の領域内において前記レーザ光の照射位置を前記進行方向に走査する
    　ことを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 　前記進行方向に前記レーザ光を走査した後、さらに、前記走査手段により、前記第２の方向に前記レーザ光をシフトし、前記進行方向と逆方向に前記レーザ光を走査して、前記進行方向に前記レーザ光を走査したときの前記レーザ光の照射位置と前記第２の方向に隣接する位置において、前記進行方向と逆方向に前記レーザ光の照射位置を走査する
    　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記走査手段により、前記第１の領域の前記第１の方向の所定の範囲毎に、前記レーザ光の照射位置を前記第２の方向にシフトしながら、前記進行方向または前記進行方向と逆方向に交互に走査し、前記進行方向の順に各範囲の薄膜を剥離する
    　ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
  4. 　前記レーザ光のビーム径より幅が広く、前記第２の方向に延びる直線状の第２の領域内の薄膜を前記基板から剥離する場合、前記移動手段により前記加工部と前記基板の間の相対位置を前記第２の方向に移動させながら、前記走査手段により前記基板に対して前記加工部が進む進行方向に前記レーザ光を走査し、前記第２の領域内において前記レーザ光の照射位置を前記進行方向に走査する
    　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  5. 　前記基板に入射する前記レーザ光の断面が矩形である
    　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記走査手段は、
    　　前記レーザ光を前記第１の方向に走査する第１のガルバノメータスキャナと、
    　　前記レーザ光を前記第２の方向に走査する第２のガルバノメータスキャナと
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  7. 　前記レーザ光を発振するレーザ発振手段を
    　さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  8. 　基板上において第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に前記レーザ光を走査する走査手段を含む加工部を備えるレーザ加工装置が、
    　前記レーザ光のビーム径より幅が広く、前記第１の方向に延びる直線状の領域内の薄膜を前記基板から剥離する場合、前記移動手段により前記加工部と前記基板の間の相対位置を前記第１の方向に移動させながら、前記走査手段により前記基板に対して前記加工部が進む進行方向に前記レーザ光を走査し、前記領域内において前記レーザ光の照射位置を前記進行方向に走査する
    　ことを特徴とするレーザ加工方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916081A (zh) * 2012-10-19 2013-02-06 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

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
JP2009119521A (ja) * 2007-11-19 2009-06-04 Miyachi Technos Corp レーザ溶接方法

Family Cites Families (5)

* 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
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
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
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
JP2009119521A (ja) * 2007-11-19 2009-06-04 Miyachi Technos Corp レーザ溶接方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916081A (zh) * 2012-10-19 2013-02-06 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

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