(57)【要約】【課題】基板に形成された薄膜面への損傷の心配がなく、基板の搬送においても支障なく行えるレーザスクライブ加工装置及びその加工方法を提供する。【解決手段】下向きの状態にある基板の薄膜形成面へエアーを吹き付けてその基板を浮上させるエアー浮上ユニットからなるステージと、このステージと前記基板の薄膜形成面とが非接触の状態で基板の片側縁端部を保持する保持手段を備え、片側縁端部が保持された状態で前記基板の薄膜がレーザスクライブ加工され、前記保持手段によって基板が搬送される構成になっている。【選択図】図１
2010155250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に薄膜が形成された基板を、その薄膜形成面が下向きになるように配置して、レーザ発振装置によって前記基板の薄膜形成面側とは反対面側からレーザを照射し、レーザが基板を透過して基板に形成された薄膜がスクライブ加工されるレーザスクライブ加工装置において、下向きの状態にある前記基板の薄膜形成面へエアーを吹き付けてその基板を浮上させるエアー浮上ユニットからなるステージと、このステージと前記基板の薄膜形成面とが非接触の状態で基板の片側縁端部を保持する保持手段を備え、片側縁端部が保持された状態で前記基板の薄膜がスクライブ加工され、前記保持手段によって基板が搬送される構成であることを特徴とするレーザスクライブ加工装置。
【請求項２】
前記レーザスクライブ加工におけるレーザ照射位置直下に、前記スクライブ加工によって発生するスクライブ屑を回収する開口部が設けられた集塵ダクトを備え、その集塵ダクトの開口部の上方に所定の間隙を介在して、その間隙部における基板の搬送方向に対する上流側と下流側に前記ステージを構成する前記エアー浮上ユニットを、その長手方向が基板の搬送方向と平行になる向きに配置し、前記上流側エアー浮上ユニットと下流側エアー浮上ユニット間の間隙部に別のエアー浮上ユニットを、その長手方向が基板の搬送方向と直交する向きに配置し、基板の薄膜形成面側へのエアーの吹き付けによって、基板搬送時の前記間隔部での基板の乗り継ぎを容易にすることを特徴とする請求項１に記載のレーザスクライブ加工装置。
【請求項３】
前記レーザスクライブ加工におけるレーザ照射位置直下に、前記スクライブ加工によって発生するスクライブ屑を回収する開口部が設けられた集塵ダクトを備え、その集塵ダクトの開口部の上方に所定の間隙を介在して、その間隙部における基板の搬送方向に対する上流側と下流側に前記ステージを構成する前記エアー浮上ユニットを、その長手方向が基板の搬送方向と平行になる向きに配置し、前記上流側エアー浮上ユニットと下流側エアー浮上ユニット間の間隙部に前記基板の薄膜形成面側に接触する補助ローラを設けて基板を支持することで、基板搬送時の前記間隙部での基板の乗り継ぎを容易にすることを特徴とする請求項１に記載のレーザスクライブ加工装置。
【請求項４】
前記レーザスクライブ加工におけるレーザ照射位置直下に、前記スクライブ加工によって発生するスクライブ屑を回収する開口部が設けられた集塵ダクトを備え、その集塵ダクトの開口部の上方に所定の間隙を介在して、その間隙部における基板の搬送方向に対する上流側と下流側に前記ステージを構成する前記エアー浮上ユニットを、その長手方向が基板の搬送方向と平行になる向きに配置し、前記上流側エアー浮上ユニットと下流側エアー浮上ユニット間の間隙部に基板の薄膜形成面側へのエアー吹き付けノズルを設けて、基板搬送時の前記間隙部での基板の乗り継ぎを容易にすることを特徴とする請求項１に記載のレーザスクライブ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池や液晶パネル等に用いられる基板に形成された薄膜に対して加工を行うレーザスクライブ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽電池に用いられる基板には、透明な基材（例えば、ガラス基板等）の片面に、例えば、ＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅ：酸化物透明導電膜）、アモルファスシリコン膜、金属膜等が積層された薄膜が形成されており、この薄膜が一定の幅でパターン化（短冊状に分離）されることで基板に絶縁処理が施されている。
【０００３】
従来、基板に形成された薄膜のパターン化は、薄膜へのレーザの照射によるレーザスクライブ加工によって行われることが多い。このレーザスクライブ加工には、例えば、基板に形成された薄膜形成面側とは反対面側からレーザを透明な基板を透過させて薄膜に照射し薄膜を選択的に除去することによって所定のパターンを形成する方法や、レーザを直接薄膜部に照射して薄膜を選択的に除去することによって所定のパターンを形成する方法等がある。
【０００４】
この透明の基板にレーザを透過させるには、基本波レーザ（波長：１０６４ｎｍ）、２倍波レーザ（波長：５３２ｎｍ）、３倍波レーザ（波長：３５５ｎｍ）等のガラスに対する透過率の高い波長のレーザを用いることによって可能である。
【０００５】
このような、基板に形成された薄膜形成面とは反対面側からレーザを照射して薄膜を加工するという従来の技術例としては、例えば、特許文献１によって開示されている。以下にその概要を示す。
【０００６】
つまり、薄膜太陽電池の製造装置のステージにガラス基板を、薄膜形成面を下に向けた姿勢で載せ、レーザ発振器からのレーザをガラス基板に照射しながら、ステージを２次元方向に移動させるＸテーブル及びＹテーブルを駆動してガラス基板に積層された薄膜をレーザスクライブ加工して薄膜をパターン化するものである。そして、ガラス基板の周縁部を支持すると共に、ガラス基板の中央付近にかけて生じるガラス基板の撓みや反りを防ぐために、ガラス基板を下方から平坦な状態に保持するよう前記ステージに設けられた凹部に保持機構が設けられている。
【０００７】
この場合の保持機構は、保持機構を構成する部材が薄膜面に直接接触する構造になっているため、薄膜面に損傷を与えて電気的特性に悪影響が出ないよう保持機構の構成部材には四弗化テフロン（登録商標）等の軟質材料が用いられている。また、ガラス基板の保持高さの調整については、保持機構内に組まれている調整ネジの操作によって行われている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１１１０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ガラス基板を平坦な状態に保持する手段として、保持機構を構成する部材が、たとえ薄膜面に悪影響が出ないように軟質材料が用いられているとしても、基板に対するレーザスクライブ加工中に基板の薄膜面に直接接触している以上、薄膜面に対して損傷等の悪影響がないとは言い難い。ましてや、基板を保持する保持機構が設けられたステージが、Ｘテーブル及びＹテーブルによって２次元方向に移動されるのであるから、移動時において薄膜面と部材との接触部に損傷が生じる可能性がある。また、基板のステージからの保持高さの調整が、保持機構内に組まれた調整ネジの操作によって行われていることから、その調整に費やす手間も多くかかり、基板の製造効率の低下が懸念される。
【００１０】
本発明は、上述したような、基板に形成された薄膜面のレーザスクライブ加工における薄膜面への損傷の心配がなく、また、基板のステージからの保持高さも容易に調整でき、なおかつ、基板の搬送においても支障無く行えるレーザスクライブ加工装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のレーザスクライブ加工装置は、片面に薄膜が形成された基板を、その薄膜形成面が下向きになるように配置して、レーザ発振装置によって前記基板の薄膜形成面側とは反対面側からレーザを照射し、レーザが基板を透過して基板に形成された薄膜がスクライブ加工されるレーザスクライブ加工装置において、下向きの状態にある前記基板の薄膜形成面へエアーを吹き付けてその基板を浮上させるエアー浮上ユニットからなるステージと、このステージと前記基板の薄膜形成面とが非接触の状態で基板の片側縁端部を保持する保持手段を備え、片側縁端部が保持された状態で前記基板の薄膜がスクライブ加工され、前記保持手段によって基板が搬送される構成としている。
【００１２】
また、前記レーザスクライブ加工におけるレーザ照射位置直下に、前記スクライブ加工によって発生するスクライブ屑を回収する開口部が設けられた集塵ダクトを備え、その集塵ダクトの開口部の上方に所定の間隙を介在して、その間隙部の基板の搬送方向に対する上流側と下流側に前記ステージを構成する前記エアー浮上ユニットを、その長手方向が基板の搬送方向と平行になる向きに配置し、前記上流側エアー浮上ユニットと下流側エアー浮上ユニット間の間隙部に別のエアー浮上ユニットを、その長手方向が基板の搬送方向と直交する向きに配置し、基板の薄膜形成面側へのエアーの吹き付けによって、基板搬送時の前記間隔部での基板の乗り継ぎが容易にできるようになっている。
【００１３】
前記上流側エアー浮上ユニットと下流側エアー浮上ユニットとの間隙部での基板の乗り継ぎを容易にする手段としては次によることも可能である。
【００１４】
一つは、前記上流側エアー浮上ユニットと下流側エアー浮上ユニット間の間隙部に前記基板の薄膜形成面側に接触する補助ローラを設けて基板を支持することで、基板搬送時の前記間隙部での基板の乗り継ぎが容易にできることであり、他に、前記上流側エアー浮上ユニットと下流側エアー浮上ユニット間の間隙部にエアー吹き付けノズルを設けて基板にエアーを吹き付けることで、基板搬送時の前記間隙部での基板の乗り継ぎを容易にすることも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板の薄膜形成面とステージとを非接触の状態にするのにエアー浮上ユニットを採用することにより、前記薄膜形成面に損傷の生じることがなく、基板全体に渡って垂れ下がりも生じることがなく、基板に形成された薄膜がレーザ加工に対し好適な状態になるので精度の高い良好なレーザスクライブ加工結果が得られる。さらに、エアー浮上ユニットを採用することにより、基板の浮上高さ調整が必要な際は、エアー吹き付け圧力等の調整によることで容易に行うことができる。
【００１６】
また、本発明によれば、レーザ照射直下の集塵ダクト部に配置されるエアー浮上ユニット間の間隙部での基板の搬送において、基板のエアー浮上ユニットへの接触もぶつかりもなくスムーズな搬送ができるので、基板に形成された薄膜の損傷が防げると共に、薄膜のスクライブ加工能率も高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明であるレーザスクライブ加工装置１の全体を示す斜視図であって、本レーザスクライブ加工装置１は、片面に薄膜２が形成されたガラス基板３を、その薄膜２側が下向きになるようにステージ４に配置して、ガラス基板３の反薄膜形成面側からレーザ光Ｒを照射し、レーザ光Ｒがガラス基板３を透過して薄膜２を図１に示すＸ方向に加工し
た後、基板３を図１に示すＹ方向に搬送するものである。
【００１９】
このようなガラス基板３は、例えば、ＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅ：酸化物透明導電膜）、アモルファスシリコン膜、金属膜等が積層された薄膜２がガラス基板３の片面に形成されており、この薄膜２が前記レーザ加工によって一定の幅でパターン化（短冊状に分離）されることで絶縁処理がなされ太陽電池用として用いられている。
【００２０】
次に、図１に基づいて本レーザスクライブ加工装置１の構成について説明する。
【００２１】
機台５に門型フレーム６が立設され、機台５の片側に門型フレーム６の端部を跨ぐように架台７が据えられている。そして、門型フレーム６と架台７にレーザ発振装置８が備えられている。
【００２２】
このレーザ発振装置８は、レーザ光Ｒを発振して発振されたレーザ光Ｒをガラス基板３まで導いてレーザ加工するものであって、架台７に設けられたレーザ光Ｒを発振するレーザ発振器９と、門型フレーム６の上部に設けられたステージＸ軸１０にＸ方向に移動可能な機構によって取り付けられたＬ型形状のレーザ照射ヘッド１１と、レーザ照射ヘッド１１のＸ方向の移動に伴うレーザ発振器９からのレーザ光路長の変動を補正する機能を持つ光学ボックス１２から成っている。
【００２３】
レーザ光Ｒの発振からガラス基板３までのレーザ光の誘導は、光学ボックス１２及びレーザ照射ヘッド１１内に配置された複数の反射ミラー１３によって行われ、集光レンズ１４を介してレーザ光Ｒがガラス基板３を透過して下側に面している薄膜２がスクライブ加工されるようになっている。
【００２４】
ガラス基板３へのレーザ照射位置の直下には、薄膜２をスクライブ加工によって除去したときのスクライブ屑を回収するための集塵ダクト１５がステージＸ軸１０の長手配置方向に設けられている。この集塵ダクト１５はスクライブ屑の排出処理の簡易化のために必須のものである。
【００２５】
集塵ダクト１５の上部には前記スクライブ屑を取り込むための開口部１６が設けられており、集塵ダクト１５と吸引ホース１７で接続された集塵機１８によってスクライブ屑が回収されるようになっている。
【００２６】
また、機台５にはガラス基板３が載置可能な大きさのステージ４が設けられている。ステージ４は、格子状に組まれた機枠１９上の複数箇所に市販のエアー浮上ユニット２０（例えば、株式会社妙徳製の高浮上タイプ）が、エアー浮上ユニット２０の長手方向をガラス基板３の搬送方向（Ｙ方向）と平行にして載置された構成になっている。
【００２７】
このステージ４は、レーザ照射位置直下にある集塵ダクト１５の開口部１６上部に所定の間隙３５を介在してガラス基板３の搬送方向（Ｙ方向）に対して上流側と下流側にそれぞれ設けられている。
【００２８】
ステージ４における全てのエアー浮上ユニット２０は、上面に所定の複数のエアー吹き出し口が好適な配置で穿設されており、内部にこの吹き出し口と連通したエアー流通穴が長手方向の片側端面まで貫通して穿設され、その端面からホース２１を介してチャンバー２２に連結されている。チャンバー２２にはエアフィルタ２３を介してブロアー２４が備えられている。ブロアー２４は電動機（図示せず）と送風機（図示せず）とから成り、各エアー浮上ユニット２０に圧縮空気を供給する。この供給された圧縮空気の薄膜２への吹き付けによって基板が浮上し、ステージ４と基板３の薄膜とが非接触の状態となる。
【００２９】
また、機台５の片側縁部にはガラス基板３の片側縁端部を保持する保持手段２５が組まれている。保持手段２５は、ガラス基板３の片側縁端部を圧空作用によって挟み込んで保持する周知慣用の把持器２６と、把持器２６をガラス基板３の搬送方向（Ｙ方向）に移動させる機構を備えたステージＹ軸２７から成り、ガラス基板３の薄膜へのレーザスクライブ加工後ガラス基板３をＹ方向に移動させるようになっている。
【００３０】
ここで、本発明の特徴的な部分を説明する。
【００３１】
ステージ４上での基板３の搬送において、レーザ照射位置の上流側に位置するステージ４と下流側に位置するステージ４間に介在する前記所定の間隙部３５を基板３は通過する必要がある。しかし、その際、この間隙部３５でのステージ４を構成するエアー浮上ユニット２０とのぶつかりによる基板３の破損や、エアー浮上ユニット２０上面からの垂れ下がりによる基板３の薄膜２とエアー浮上ユニット２０上面との擦れ等によって薄膜面が損傷することがある。
【００３２】
そこで、それらの欠点を補うための実施形態を、図２〜図５を参照して説明する。
【００３３】
図２は第１の実施形態の場合であって、前に説明したステージ４部分を示すものであるが、ステージ４を構成する機枠９は省略してある。
【００３４】
第１の実施形態では、図２に示すように、ガラス基板３の搬送方向（Ｙ方向）に配置されている上流側、下流側双方のエアー浮上ユニット２０の端部（図２に示す間隙３５部分）に別のエアー浮上ユニット２０ａが、その長手方向がガラス基板３の搬送方向（Ｙ方向）と直交する向きに配置されている。このとき、集塵ダクト１５の開口部１６上方にスクライブ屑の回収を妨げない程度の間隙３５ａを設ける必要がある。なお、このエアー浮上ユニット２０ａへの圧縮空気の供給システムについては、前に説明したエアー浮上ユニット２０の場合と同じである。
【００３５】
このエアー浮上ユニット２０ａを設けることにより、ガラス基板３が集塵ダクト１５上方の前記間隙部３５を乗り越えるときに、搬送方向に設置されているエアー浮上ユニット２０からの圧縮空気の薄膜面への吹き付けと同時に、搬送方向と直交する向きあるエアー浮上ユニット２０ａから搬送方向と直交する面にも圧縮空気が吹き付けられるので、ガラス基板３の撓み等の発生量が低減され、ガラス基板３がスムーズに前記間隙部３５を乗り越えられる。
【００３６】
図３は第２の実施形態の場合であって、前に説明したステージ４部分を示すものであるが、ステージ４を構成する機枠９は省略してある。
【００３７】
第２の実施形態では、図３に示すように、集塵ダクト１５上方の、ガラス基板３の搬送方向（Ｙ方向）に配置されている上流側、下流側双方のエアー浮上ユニット２０間の間隙部３５において、ガラス基板３の薄膜形成面側の薄膜が形成されていない両縁端部を下側から支持する補助ローラ２８が設けられる。この補助ローラ２８は回転自在でガラス基板３の両縁端部に接触するようにステージ４の機枠９に取り付けられる。補助ローラ２８にはガラス基板３の表面に損傷を与えないように軟質材料を用いるのが好ましい。具体的には、四弗化テフロン（登録商標）等の樹脂が挙げられる。なお、ガラス基板３の両縁端部における薄膜の形成されていない範囲は両縁部からそれぞれ内側へ５ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００３８】
この補助ローラ２８を設けることにより、ガラス基板３が集塵ダクト１５上方の前記間隙部３５を乗り越えるときに、搬送方向に設置されているエアー浮上ユニット２０から圧縮空気が薄膜面へ吹き付けられつつ補助ローラ２８にガラス基板３の前記両縁部が接触しながら搬送されるので、ガラス基板３の撓み等の発生量が低減され、ガラス基板３がスムーズに前記間隙部３５を乗り越えられる。
【００３９】
ガラス基板３の大型化に対しては、１枚の基板から複数枚の多面取りがされることになり、多面境界部の薄膜が形成されていない箇所へ補助ローラ２８を設けることにより、前記集塵ダクト１５上方の間隙部３５でのガラス基板３の乗り越えに対応可能である。
【００４０】
図４は第３の実施形態の場合であって、前に説明したステージ４部分を示すものであるが、ステージ４を構成する機枠９は省略してある。
【００４１】
第３の実施形態では、図４に示すように、集塵ダクト１５上方の、ガラス基板３の搬送方向（Ｙ方向）に配置されている上流側、下流側双方のエアー浮上ユニット２０間の間隙部３５において、ガラス基板３の薄膜形成面側（下側）における搬送方向（Ｙ方向）に直交する線上の複数箇所に周知慣用のエアーノズル２９が設けられる。このエアーノズル２９は圧縮空気供給手段３０と連結されて、ステージ４の機枠９に取り付けられる。
【００４２】
このエアーノズル２９を設けることにより、ガラス基板３が集塵ダクト１５上方の前記間隙部３５を乗り越えるとき、搬送方向に設置されているエアー浮上ユニット２０から圧縮空気が薄膜面へ吹き付けられつつ、複数のエアーノズル２９からも圧縮空気供給手段３０から供給される圧縮空気が薄膜面へ吹き付けられるので、ガラス基板３の撓み等の発生量が低減され、ガラス基板３がスムーズに前記間隙部３５を乗り越えられる。
【００４３】
次に、本発明のレーザスクライブ加工装置１によるレーザスクライブ加工動作を説明する。
【００４４】
片面に薄膜が形成されたガラス基板３が、薄膜形成面側を下向き（ステージ４側）にしてステージ４のエアー浮上ユニット２０面上に載置される。そして、ブロアー２４からの圧縮空気がエアー浮上ユニット２０から吹き出されてガラス基板３が浮上し、ガラス基板３の片側縁端部が保持手段２５の把持器２６に挟み込まれて保持される。ガラス基板３に対する圧縮空気の吹き出し圧（量）の設定はブロアー２４に付属のインバーターで行い、ガラス基板３を実際に浮上させて設定値を決定する。
【００４５】
次に、ガラス基板３が片側縁端部を保持された状態で保持手段２５に組まれたＹ軸２７の駆動によって加工位置まで移動される。このとき、ガラス基板３の薄膜２とエアー浮上ユニット２０とは非接触の状態である。
【００４６】
ガラス基板３が所定の位置にセットされると、前述したように、レーザ発振装置８によってレーザ光Ｒの発振からレーザ光Ｒのガラス基板３までへの誘導がなされ、レーザ光Ｒがガラス基板３を透過して下側に面している薄膜の所定の部位が選択的に除去される、いわゆる、レーザスクライブ加工が行われる。
【００４７】
レーザスクライブ加工は、レーザ照射ヘッド１１が、ガラス基板３の片端部からステージＸ軸１０の駆動によってガラス基板３の搬送方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に移動して片道が加工される。
【００４８】
ガラス基板３に片道のレーザスクライブ加工が行われると、ガラス基板３がステージＹ軸２７の駆動によって所定ピッチ分Ｙ方向へ移動された後、前述の工程で復路がレーザスクライブ加工されて一往復が完了する。
【００４９】
そして、所定の間隔をおいて前記往復によるレーザスクライブ加工を繰り返し行うことにより、ガラス基板３の薄膜２に所望する薄膜のパターン化が得られる。
【００５０】
ここで、本発明の特徴的といえる前述の第１〜３の実施形態で示すいずれかのガラス基板３の搬送手段を備えることにより、本レーザスクライブ加工におけるガラス基板３の搬送が支障なくスムーズに行える
【００５１】
また、このような、ガラス基板３をレーザ光が透過して下側にある薄膜２が除去されるレーザスクライブ加工が行われる際には、薄膜２からスクライブ屑が発生するが、このようにして発生したスクライブ屑はレーザ照射位置の直下にある集塵ダクト１５に落下して集められ、集塵機１８によって回収される。
【００５２】
なお、本発明のレーザスクライブ加工装置１における加工動作の制御は、種々の電気的な機器や計器等が収納された制御盤３４によって行われる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のレーザスクライブ加工装置の全体を示す斜視図である。
【図２】本発明による第１の実施形態を示す模式図である（基板３は透視図で示している）。
【図３】本発明による第２の実施形態を示す模式図である（基板３は透視図で示している）。
【図４】本発明による第３の実施形態を示す模式図である（基板３は透視図で示している）。
【符号の説明】
【００５４】
１  レーザスクライブ加工装置
２  薄膜
３  ガラス基板
４  ステージ
１５  集塵ダクト
１６  開口部
１７  吸引ホース
１８  集塵機
１９  機枠
２０  エアー浮上ユニット
２０ａ  エアー浮上ユニット
２４  ブロアー
２５  保持手段
２６  把持器
２７  ステージＹ軸
２８  補助ローラ
２９  エアーノズル
３５  間隙
【図１】
2010155250.tif 000003
【図２】
2010155250.tif 000004
【図３】
2010155250.tif 000005
【図４】
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