(57)【要約】【課題】複数の加工溝の倣い加工を同時にかつ均等な精度で行えるパターニング加工装置を提供する。【解決手段】パターニング加工装置１として、一のスクライブヘッド１０に複数のスクライブツール１１が列設されてなり、かつ、一度のスクライブヘッド１０の移動で複数の加工溝Ｌ２を形成可能なものを用い、いずれか一の基準ラインＬ１に倣った加工を行うと仮定した場合に生じる、スクライブヘッド１０の移動方向と垂直な方向における基準ラインＬ１の座標値と加工位置の座標値との差分値の最大値と最小値とを平均化した値を用いて、加工対象位置を定めるようにする。【選択図】図７
2014192357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一のスクライブヘッドに複数のスクライブツールが列設されてなり、かつ、一度の前記スクライブヘッドの移動で前記複数のスクライブツールによって複数の加工溝を形成可能なパターニング加工装置であって、
加工対象たる基板に複数の基準ラインが形成されてなる場合において、前記複数の基準ラインの座標位置を記述してなるラインデータを取得する取得手段と、
前記スクライブヘッドの移動方向および前記基準ラインの延在方向を第１の方向とし、水平面内において前記第１の方向と垂直な方向を第２の方向とするとき、前記第２の方向において前記複数の基準ラインのそれぞれから離間した位置に複数の加工溝が形成されるよう、前記複数の加工溝の形成位置である加工対象位置を決定する加工対象位置決定手段と、
前記スクライブヘッドを前記第１の方向に移動させつつ前記複数のスクライブツールの刃先を前記基板に接触させることによって前記加工対象位置に前記複数の加工溝を形成する加工溝形成手段と、
を備え、
前記加工対象位置決定手段は、前記複数の加工溝の形成を前記複数の基準ラインのいずれか一つとこれに対応する加工溝との前記第２の方向における間隔を一定に保って形成すると仮定した場合における、前記第２の方向における前記複数の基準ラインのそれぞれの座標値と対応する加工溝の座標値との差分値の最大値と最小値とを平均化した値を用いて、前記加工対象位置を定め、
前記加工溝形成手段は、前記スクライブヘッドを前記第１の方向に移動させている間に、前記加工対象位置決定手段による前記加工対象位置の設定内容に従って前記スクライブヘッドを前記第２の方向に変位させることにより、前記複数の加工溝を形成する、
ことを特徴とするパターニング加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターニング加工装置であって、
前記加工対象位置決定手段は、前記ラインデータと前記複数のスクライブツールのピッチとに基づいて前記差分値を算出する、
ことを特徴とするパターニング加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のパターニング加工装置であって、
前記加工対象位置を、前記第１の方向について離散的に決定する、
ことを特徴とするパターニング加工装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のパターニング加工装置と、
前記ラインデータを生成するラインデータ生成装置と、
を備え、
前記ラインデータ生成装置が、
前記基板の前記基準ラインが形成されてなる面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって得られた画像データに基づいて前記ラインデータを生成するラインデータ生成手段と、
を備えることを特徴とするパターニング加工処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用基板などの基板をスクライブ加工する装置に関し、特に複数の加工溝を同時に形成するパターニング加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ２）やＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２）といったカルコパイライト系薄膜太陽電池は、例えば、ソーダガラスなどのガラス基板に、裏面電極となるモリブデン（Ｍｏ）膜をスパッタリングで成膜し、係るモリブデン膜の上に、ＣＩＳもしくはＣＩＧＳからなるｐ型の光吸収層、ＣｄＳからなる高抵抗バッファ層、ＩＴＯなどからなるn型の酸化物透明導電膜（ＴＣＯ）層を、それぞれに適した成膜法で順次に成膜することによって作製される。
【０００３】
ただし、係る製造プロセスの途中において、基板上に形成された複数の太陽電池セル間の絶縁を確保するために、先に形成された薄膜層の一部を直線状に切削除去して（スクライブして）絶縁用の（セル分離用の）加工溝（加工痕）を形成するパターニング加工が行われる。係るパターニング加工には、ガラス基板上に形成されたＭｏ層をパターニングするＰ１工程と、Ｐ１工程の後、Ｍｏ層上に形成されたＣＩＧＳ光吸収層をパターニングするＰ２工程と、Ｐ２工程の後、ＣＩＧＳ光吸収層上に形成されたＴＣＯ層をパターニングするＰ３工程とがある。
【０００４】
このうち、Ｐ１工程はレーザー光により行われるが、Ｐ２、Ｐ３工程はパターニングツールやスクライブツールとも称される溝加工ツールによってメカニカルに行われるのが一般的である。係る絶縁用の加工溝の形成に適した溝加工ツールおよびこれを具備する加工装置がすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４２２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｐ２工程は、本来、先に行われたＰ１工程によって形成された直線状の溝（以下、Ｐ１ラインとも称する）に沿って、つまりはＰ１ラインに対し一定距離だけ離間させて、直線状の溝（以下、Ｐ２ラインとも称する）を形成する工程である。ただし、Ｐ１工程においても、経年変化や温度変化などが原因となって、使用する加工装置の可動部分の動作精度に劣化が生じた結果、Ｐ１ラインが厳密には直線とならず、部分的に変位したり湾曲したりしていることがある。このような態様にてＰ１ラインが形成されてなる場合、Ｐ２工程においては、Ｐ１ラインに沿ってＰ２ラインを形成するために、Ｐ１ラインの形状に倣ってＰ２ラインを変位や湾曲等させつつ形成することが必要となる。
【０００７】
そのため、Ｐ２工程は、例えば、溝加工ツールを、基板に対して第１の方向（Ｐ１ラインの延在方向）に相対移動させつつ、Ｐ１ラインの変位や湾曲に倣って第１の方向に直交する第２の方向にも相対移動させることによって実現される。
【０００８】
係る場合においては、複数の溝加工ツールを同時に相対移動させることにより一度に複数のＰ２ラインを形成すれば効率的である。しかしながら、各々のＰ１ラインの変位や湾曲の状態は異なっていることから、１つのＰ１ラインを基準として複数の溝加工ツールを相対移動させると、この基準となったＰ１ラインに対してはこれに精度よく倣ったＰ２ラインが形成されるが、他のＰ１ラインについては、必ずしもその形状に倣ったＰ２ラインが形成されるとは限らない。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の加工溝を同時に、かつ、それぞれの加工溝について、あらかじめ形成されてなるそれぞれの基準ラインに対して均等な精度で形成できるパターニング加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、一のスクライブヘッドに複数のスクライブツールが列設されてなり、かつ、一度の前記スクライブヘッドの移動で前記複数のスクライブツールによって複数の加工溝を形成可能なパターニング加工装置であって、加工対象たる基板に複数の基準ラインが形成されてなる場合において、前記複数の基準ラインの座標位置を記述してなるラインデータを取得する取得手段と、前記スクライブヘッドの移動方向および前記基準ラインの延在方向を第１の方向とし、水平面内において前記第１の方向と垂直な方向を第２の方向とするとき、前記第２の方向において前記複数の基準ラインのそれぞれから離間した位置に複数の加工溝が形成されるよう、前記複数の加工溝の形成位置である加工対象位置を決定する加工対象位置決定手段と、前記スクライブヘッドを前記第１の方向に移動させつつ前記複数のスクライブツールの刃先を前記基板に接触させることによって前記加工対象位置に前記複数の加工溝を形成する加工溝形成手段と、を備え、前記加工対象位置決定手段は、前記複数の加工溝の形成を前記複数の基準ラインのいずれか一つとこれに対応する加工溝との前記第２の方向における間隔を一定に保って形成すると仮定した場合における、前記第２の方向における前記複数の基準ラインのそれぞれの座標値と対応する加工溝の座標値との差分値の最大値と最小値とを平均化した値を用いて、前記加工対象位置を定め、前記加工溝形成手段は、前記スクライブヘッドを前記第１の方向に移動させている間に、前記加工対象位置決定手段による前記加工対象位置の設定内容に従って前記スクライブヘッドを前記第２の方向に変位させることにより、前記複数の加工溝を形成する、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のパターニング加工装置であって、前記加工対象位置決定手段は、前記ラインデータと前記複数のスクライブツールのピッチとに基づいて前記差分値を算出する、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のパターニング加工装置であって、前記加工対象位置を、前記第１の方向について離散的に決定する、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、パターニング加工処理システムであって、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のパターニング加工装置と、前記ラインデータを生成するラインデータ生成装置と、を備え、前記ラインデータ生成装置が、前記基板の前記基準ラインが形成されてなる面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって得られた画像データに基づいて前記ラインデータを生成するラインデータ生成手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１ないし請求項４の発明によれば、一のスクライブヘッドに複数のスクライブツールが列設されてなり、かつ、一度のスクライブヘッドの移動で複数の加工溝を形成可能なパターニング加工装置を用いて、すでに複数の基準ラインが形成されてなる基板に対しそれぞれの基準ラインに倣って加工溝を形成する倣い加工を行う場合に、それぞれの加工溝を、対応する基準ラインに対して均等な精度で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】パターニング加工装置１の斜視図である。
【図２】ヘッド保持部５近傍の拡大斜視図である。
【図３】スクライブヘッド１０の外観斜視図である。
【図４】コントローラ８の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】基板Ｗに対して倣い加工を行う様子を例示する図である。
【図６】複数の基準ラインＬ１が互いに相異なる曲線状をなしている場合を例示する図である。
【図７】倣い加工を行う場合の、加工に関するデータの流れを示す図である。
【図８】加工位置データＤ４の生成の仕方について説明するための図である。
【図９】加工位置データＤ４の生成の仕方について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜パターニング加工装置の概略構成＞
図１は本発明の実施の形態に係るパターニング加工装置１の斜視図である。パターニング加工装置１は、平板状の被加工物である基板Ｗの表面を線状にスクライブ（切削除去）して加工溝（スクライブ溝）を形成するスクライブ加工を行う装置であり、特に、太陽電池パネルを形成するための太陽電池用基板の一方主面に、あらかじめ形成された複数の溝のそれぞれに沿って加工溝を形成するパターニング加工を行う場合に好適に使用される装置である。なお、本実施の形態においては、係る太陽電池用基板を含め、基板Ｗとしては、ガラス基板などの下地基板上に、例えばモリブデン（Ｍｏ）膜その他の薄膜層が形成されたものを含むものとする。また、そのような薄膜層が形成された基板Ｗにおいては、該薄膜層が形成された側がその表面であるとする。
【００１７】
本実施の形態に係るパターニング加工装置１は、機械的構成要素として、基板Ｗを水平面内の一方向に搬送する２つの搬送機構２（上流側搬送機構２Ａおよび下流側搬送機構２Ｂ）と、１対のテーブルベース３（３ａ、３ｂ）と、加工時に基板Ｗを支持するテーブル４と、基板Ｗのスクライブ加工を担うスクライブヘッド１０（図２および図３参照）が取り付けられたヘッド保持部５と、ヘッド保持部５を案内するブリッジ６と、搬送機構２、テーブルベース３、およびブリッジ６を下方から支持する基台７とを主として備える。図１においては、ヘッド保持部５の移動方向をＸ軸方向とし、基板Ｗの搬送方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標を付している。なお、図１においてはスクライブヘッド１０を含むヘッド保持部５の詳細な図示を省略している。
【００１８】
さらに、図１においては図示を省略しているが、パターニング加工装置１には、各部の動作を制御するコントローラ８が付随する（図４参照）。コントローラ８の詳細については後述する。
【００１９】
上流側搬送機構２Ａおよび下流側搬送機構２Ｂは、基台７上においてテーブル４を挟んで設けられており、前者が主として加工前の基板Ｗ（Ｗ１）の搬送を担い、後者が主として加工後の基板Ｗ（Ｗ２）の搬送を担う。上流側搬送機構２Ａおよび下流側搬送機構２Ｂはいずれも、ＹＺ平面に平行な矩形状をなし、かつ、Ｙ軸方向に長手方向を有する複数の搬送プレート２１を、Ｘ軸方向において等間隔に離間配置させることによって構成されてなる。図１においては、それぞれの搬送機構２が４つの搬送プレート２１を備える態様を例示してなる。それぞれの搬送プレート２１のＹＺ平面に平行な側面２１ａには、Ｚ軸方向に昇降自在な複数の搬送ローラ２２がＹ軸方向に沿って等間隔に離間配置されてなる。また、搬送プレート２１の上端面２１ｂには、複数のエア噴出部２３がＹ軸方向において等間隔に離間配置されてなる。
【００２０】
テーブルベース３（３ａ、３ｂ）は、水平面内において搬送機構２を挟む態様にて対向配置されてなり、両者の間には、テーブル４が、搬送機構２による搬送方向と直交するように架設されてなる。
【００２１】
ブリッジ６は、Ｘ軸方向における基台７の最外側（両端側）においてＺ軸正方向に延在する１対の支柱６１（６１ａ、６１ｂ）と、これら１対の支柱６１の間に架け渡されてなることでＸ軸方向に長手方向を有するビーム６２と、両端に枠部を備えた中空角柱状をなすとともに内部にビーム６２が挿嵌されてなり、図示しないリニアモータ機構によって駆動されることによりＸ軸方向に移動自在とされてなるリニアスライダー６３とを備える。
【００２２】
また、リニアスライダー６３の−Ｙ側の側面には、ヘッド保持部５が、図示しないモータで駆動される昇降機構６４によって昇降自在な態様にて付設されてなる。すなわち、ヘッド保持部５は、ビーム６２に沿ってリニアスライダー６３が移動することによりＸ軸方向に移動自在とされてなるとともに、昇降機構６４の昇降動作によりＺ軸方向に昇降自在とされてなる。ヘッド保持部５およびスクライブヘッド１０の詳細な構成については後述する。
【００２３】
係る構成を有するパターニング加工装置１においては、基板Ｗを搬送する際、搬送機構２のそれぞれの搬送ローラ２２が、その上端部分を搬送プレート２１の上端面２１ｂよりも突出するように上昇させたうえで、回転状態とされる。係る状態の搬送ローラ２２の上に基板Ｗが載置されると、搬送ローラ２２は基板Ｗを下方から支持しつつ回転する。これにより、基板Ｗの搬送が実現される。
【００２４】
一方、基板Ｗに対して加工を行う際には、基板Ｗの加工対象部位がヘッド保持部５の直下に到達した時点で搬送ローラ２２はその回転を停止するとともに基板Ｗを支持した状態で下降する。これにより、基板Ｗのうちテーブル４の上方に位置している箇所は、テーブル４によって下方から接触支持されるようになり、それ以外の箇所は、図示しない供給源から供給され、エア噴出部２３から鉛直上方に向けて噴出されるエアによって、下方から非接触にて支持されるようになる。
【００２５】
＜ヘッド保持部の構成＞
図２は、パターニング加工装置１に備わるヘッド保持部５近傍の拡大斜視図である。ヘッド保持部５は、その最下端部に取り付けられたスクライブヘッド１０によって基板Ｗに加工溝を形成する部位である。スクライブヘッド１０には、先端が刃先１１ａとなった複数のスクライブツール１１がＹ軸方向に所定の間隔で列設されてなる。パターニング加工装置１は、刃先１１ａを基板Ｗと接触させた状態でリニアスライダー６３をＸ軸方向に移動させることにより、基板Ｗの刃先１１ａとの接触部分をスクライブ（切削除去）して基板Ｗに複数の加工溝を等間隔に形成できるようになっている。図２においては、１０本のスクライブツール１１がヘッド部に備わる場合を例示している（図３においても同様）。
【００２６】
ヘッド保持部５は、リニアスライダー６３に付設されるフレーム５１と、フレーム５１の底部５１ａ上に設けられた水平位置調整機構５２と、スクライブヘッド１０を支持しつつその姿勢を調整する姿勢調整機構５３と、水平位置調整機構５２と姿勢調整機構５３とを接続する接続部５４とを主として備える。
【００２７】
フレーム５１は、ＸＹ平面に平行な底部５１ａと、底部５１ａからＺ軸正方向に立設し、Ｘ軸方向に離間する２つの側部５１ｂ、５１ｃと、底部５１ａに対しＺ軸正方向に立設するとともに側部５１ｂ、５１ｃとも直交する奥部５１ｄとの４つの矩形状の板状部材によって一体構成されてなる。このうち、奥部５１ｄのリニアスライダー６３と対向する側の面には、上述の昇降機構６４が付設されてなる。昇降機構６４が、リニアスライダー６３に設けられた、Ｚ軸方向に長手方向を有しかつＹ軸方向において離間配置されてなる１対のガイドレール６４ａ、６４ｂに沿って案内されることで、スクライブヘッド１０を含むヘッド保持部５全体が、リニアスライダー６３に対して昇降するようになっている。
【００２８】
水平位置調整機構５２は、図示しないモータによって駆動され、フレーム５１の底部５１ａ上においてＸ軸方向に離間させて配置された１対のガイドレール５２ａ、５２ｂに案内されることで、フレーム５１に対しＹ軸方向に移動自在とされてなる部位である。
【００２９】
また、姿勢調整機構５３は、回動軸５３ａと、２つの補助軸５３ｂ、５３ｃと、１対のヘッド支持軸５３ｄ（図２においては一方のみ図示）と、第１ないし第４ロッド５３ｅ〜５３ｈとを備える。回動軸５３ａ、補助軸５３ｂ、５３ｃ、および、ヘッド支持軸５３ｄはいずれも、Ｙ軸方向に延在する軸部材である。一方、第１ないし第４ロッド５３ｅ〜５３ｈは、Ｙ軸方向から側面視した場合に、第１ロッド５３ｅと第３ロッド５３ｇとを短辺とし、第２ロッド５３ｆと第４ロッド５３ｈとを長辺とする平行四辺形をなすように配置されてなる。第２ロッド５３ｆおよび第４ロッド５３ｈは、フレーム５１の底部５１ａに設けられた貫通孔５１ｈを貫通してなる。
【００３０】
より詳細には、回動軸５３ａは、接続部５４からＹ軸方向負側に延在するとともに、第１ロッド５３ｅの一方端部（Ｘ軸方向正側）に固設されてなる。接続部５４には図示しない回動駆動部が備わっており、第１ロッド５３ｅは、係る回動駆動部の作用によって、回動軸５３ａを回動中心として回動自在とされてなる。
【００３１】
補助軸５３ｂは、第１ロッド５３ｅの他方端部（Ｘ軸方向負側）に、Ｙ軸負方向に延在する態様にて固設されてなるとともに、第２ロッド５３ｆの上方端部に軸支されてなる。
【００３２】
補助軸５３ｃは、第３ロッド５３ｇの一方端部（Ｘ軸方向負側）に、Ｙ軸負方向に延在する態様にて固設されてなるとともに、第２ロッド５３ｆの下方端部に軸支されてなる。
【００３３】
支持軸５３ｄはそれぞれ、スクライブヘッド１０の上端部分１０ｂに設けられた孔部である支持軸取付部１２に、Ｙ軸方向に延在する態様にて固設されてなり、１対の第４ロッド５３ｈに軸支されてなる。ただし、Ｙ軸方向負側において、支持軸５３ｄは、第４ロッド５３ｈを貫通し、その先端部は第３ロッド５３ｇの他方端部（Ｘ軸方向正側）に固設されてなる。これにより、スクライブヘッド１０および第３ロッド５３ｇは、第４ロッド５３ｈに支持されたヘッド支持軸５３ｄを回動中心として回動自在とされてなる。
【００３４】
以上の構成を有するヘッド保持部５においては、回動軸５３ａを回動中心として第１ロッド５３ｅが回動させられると、係る回動動作に連動して、第２ロッド５３ｆがＺ軸方向に上下動し、係る上下動作に連動して、第４ロッド５３ｈに支持された第３ロッド５３ｇおよびスクライブヘッド１０がヘッド支持軸５３ｄを回動軸として回動する。それゆえ、第１ロッド５３ｅの回動角度を調整することで、スクライブヘッド１０の姿勢の調整、つまりは、基板Ｗとスクライブツール１１のなす角度を調整することが出来るようになっている。なお、好ましくは、スクライブ加工の際、スクライブヘッド１０の姿勢は、スクライブツール１１が加工方向に対して前傾するように定められる。
【００３５】
また、スクライブヘッド１０を支持してなる姿勢調整機構５３と接続部５４によって接続されてなる水平位置調整機構５２を、ガイドレール５２ａ、５２ｂに沿って移動させることにより、スクライブヘッド１０のＹ軸方向における位置の微調整（スクライブツール１１のオフセット）を行えるようになっている。
【００３６】
＜スクライブヘッドの構成＞
図３は、スクライブヘッド１０の外観斜視図である。なお、上述のように、スクライブヘッド１０はヘッド保持部５に対して回動可能とされてなるので、スクライブヘッド１０の姿勢は必ずしも一定しないが、スクライブヘッド１０は複数のスクライブツール１１の列設方向が図１および図２に示すＸＹＺ座標系におけるＹ軸方向に一致するようにヘッド保持部５に保持されるので、図３においても便宜上、係る列設方向がＹ軸方向であるとしたＸＹＺ座標系を付与している。
【００３７】
スクライブヘッド１０は、それぞれがスクライブツール１１を保持する複数のツールホルダー１３と、支持軸取付部１２を備えるヘッド本体部１４とを備える。より詳細には、スクライブヘッド１０においては、ヘッド本体部１４のＸ軸方向負側かつＺ軸方向負側の一部がスリット１５によって切り欠かれる態様にて、複数のツールホルダー１３が構成されてなる。ただし、ヘッド本体部１４とそれぞれのツールホルダー１３とは、両端を薄肉化された２つの連結部１６ａ、１６ｂによって連結されている。これにより、それぞれのツールホルダー１３は弾性を有するものとなっている。
【００３８】
スクライブツール１１は、それぞれのツールホルダー１３のＺ軸方向負側の底部に設けられた取付孔に対し、刃先１１ａがＺ軸方向負側の端部となる姿勢にて、着脱自在に取り付けられてなる。好ましくは、スクライブツール１１が磁性材料からなるとともに、該取付孔内には磁石が備わっており、スクライブツール１１は磁力によって刃先１１ａとは反対側をツールホルダー１３によって保持されるようになっている。
【００３９】
なお、刃先１１ａの形状は、基板Ｗの材質や、形成しようとする加工溝のサイズなどによって適宜に選択されてよい。例えば、加工時に基板Ｗと線接触する矩形状であってもよいし、２点で接触するアーチ状であってもよいし、その他の形状であってもよい。
【００４０】
一方、ヘッド本体部１４の内部には、それぞれのツールホルダー１３に対応させて図示しないピストンが設けられている。さらに、ヘッド本体部１４のＸ軸方向負側には、それぞれのツールホルダー１３に対応させて複数の供給口１７が設けられてなる。それぞれの供給口１７には図３において図示しない圧縮空気供給機構１８から圧縮空気を送り込むことができるようになっている。これにより、対応する供給口１７から送り込む圧縮空気の量を（圧縮空気がピストンに与える圧力を）制御することでそれぞれのツールホルダー１３を昇降させ、該ツールホルダー１３に保持されてなるスクライブツール１１の高さ位置、もしくは、加工時にスクライブツール１１が基板Ｗに接触する際に基板Ｗに与える力を微調整することが可能となっている。
【００４１】
なお、それぞれのツールホルダー１３とヘッド本体部１４との間のスリット１５が一部において略三角形状に設けられることによって、それぞれのツールホルダー１３には、切り欠きヘッド本体部１４に対して側方より突出する三角形状の突出部１３ａが設けられてなる。係る突出部１３ａが設けられてなることで、それぞれのスクライブツール１１の可動範囲および先端部が基板Ｗに与える力は規制されてなる。
【００４２】
＜コントローラ＞
図４は、コントローラ８の機能的構成を示すブロック図である。コントローラ８は、パターニング加工装置１の各部の動作や、オペレータによる入出力操作や、それらの内容の表示や、加工位置データの生成などを制御する。係るコントローラ８は、装置全体の動作を統括制御する主制御部８０と、搬送機構２の動作を制御する搬送制御部８１と、リニアスライダー６３の動作を制御するスライダー制御部８２と、ヘッド保持部５およびスクライブヘッド１０に関係する各部の動作、つまりは、昇降機構６４、水平位置調整機構５２、姿勢調整機構５３、および圧縮空気供給機構１８の動作を制御するヘッド制御部８３と、オペレータによる種々の入力操作を可能とするインタフェース（キーボード、マウス、タッチパネルなど）である操作部８４と、パターニング加工装置１を動作させる際の処理メニューや実際の動作内容などをオペレータに視認可能に表示するディスプレイ等の表示部８５と、パターニング加工装置１の動作プログラムや、種々の加工条件などが記憶されるハードディスク等の記憶部８６と、各部の動作に伴って一時的に生成されたデータが保持されるＲＡＭ等のメモリ８７と、基板Ｗを加工する際の加工対象位置を記述してなる加工位置データを生成する加工位置データ生成部８８とを備える。
【００４３】
以上のような構成を有するコントローラ８は、例えば、汎用のコンピュータ（パーソナルコンピュータなど）によって好適に実現される。
【００４４】
＜ライン測定装置＞
図４には、パターニング加工装置１に付随する装置であるライン測定装置２００についても示している。ライン測定装置２００は、後述する倣い加工を行う場合のように、基板Ｗが、パターニング加工装置１における加工に先立って基準ラインが撮像可能に設けられてなるものであり、かつ、パターニング加工装置１における加工に際して基準ラインの位置情報を用いる場合に使用される装置である。ライン測定装置２００は、基板Ｗの表面の画像を撮像する撮像処理部２０１と、撮像処理部２０１において得られた撮像画像に基づいて、基板Ｗに形成されてなる加工ライン（線状の被加工部位）の形成位置を記述したラインデータを生成するラインデータ生成部２０２とを備える。
【００４５】
なお、撮像処理部２０１は、基板Ｗの表面全体を一度に撮像するものである必要はなく、該表面をいくつかの部分に分けて撮像するものであってもよい。また、ラインデータの生成に適したものであれば、その構成および撮像態様は限定されない。
【００４６】
また、ラインデータ生成部２０２は、例えば、汎用のコンピュータ（パーソナルコンピュータなど）によって好適に実現される。
【００４７】
また、ライン測定装置２００は、パターニング加工装置１と別体に設けられる必要はなく、パターニング加工装置１の一構成要素として備わっていてもよい。
【００４８】
＜パターニング加工装置の基本動作＞
上述のような構成を有するパターニング加工装置１においては、記憶部８６に記憶されている図示しない動作プログラムがコントローラ８において実行され、操作部８４を通じて与えられた（あるいは記憶部８６にあらかじめ記憶されていた）加工条件および加工位置データ生成部８８において生成された加工位置データに応じて主制御部８０が搬送制御部８１、スライダー制御部８２、およびヘッド制御部８３を通じて装置各部の動作を制御することにより、加工対象物たる基板Ｗに対してスクライブ加工を行うことが出来るようになっている。
【００４９】
具体的には、上流側搬送機構２Ａの搬送ローラ２２上に加工対象物たる基板Ｗが載置されると、上流側搬送機構２Ａが、基板Ｗを、その表面にあらかじめ定められた被加工位置がテーブル４の上に配置されるように搬送する。
【００５０】
一方で、係る態様にて基板Ｗの配置が完了するまでの間に、スクライブツール１１が加工開始位置の上方にスタンバイされる。
【００５１】
基板Ｗの搬送が完了すると、昇降機構６４および圧縮空気供給機構１８によって全てのスクライブツール１１の刃先１１ａの高さ位置が加工溝を形成する高さ位置となるように調整されるとともに、スクライブツール１１が加工進行方向に対して前傾するように姿勢調整機構５３がスクライブヘッド１０を傾斜姿勢とする。
【００５２】
そして、ヘッド保持部５が取り付けられてなるリニアスライダー６３がＸ軸方向を移動すると、それぞれの刃先１１ａが基板Ｗに接触することにより基板Ｗの刃先１１ａとの接触部分がスクライブ（切削除去）され、基板Ｗの表面に、Ｘ軸方向に延在する複数の加工溝が等間隔に形成される。その際、リニアスライダー６３の移動に同期して水平位置調整機構５２を動作させることで、Ｙ軸方向におけるスクライブツール１１の位置を変動させるようにすれば、Ｙ軸方向に等間隔な複数の曲線状の加工溝が形成される。
【００５３】
より詳細に言えば、係る場合、スクライブツール１１のＹ軸方向における位置（Ｙ座標値）はＸ軸方向における位置（Ｘ座標値）に対する関数として定められて加工位置データとして記述されてなり、係る加工位置データの記述に従って水平位置調整機構６２を動作させることで、Ｙ軸方向におけるスクライブツール１１の位置が変化させられる。
【００５４】
なお、加工位置データは必ずしも、加工対象位置のＹ座標値とＸ座標値との関係が連続関数であるように記述されている必要はなく、所定間隔で違えられた複数のＸ座標値に対してそれぞれのＹ座標値が記述されてなる態様であってもよい。すなわち、加工位置データは、代表的な加工対象位置（以下、代表加工対象位置）の座標の集合として記述されていてもよい。複数の加工溝を形成する場合は、それぞれの代表加工対象位置のＸ座標は同じであることが好ましい。
【００５５】
加工位置データが代表加工対象位置の座標の集合として与えられる場合、隣り合う代表加工対象位置同士の間は、スクライブツール１１は最短距離を直線状に移動しながら加工を行うようになっていてもよいし、所定の規則に従って移動しながら加工を行うようになっていてもよい。例えば、加工の際のリニアスライダー６３の移動距離が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍであり、幅が数μｍ〜数十μｍ程度の加工溝を形成するような場合において、代表加工対象位置同士のＸ座標値の間隔を数ｍｍ〜数十ｍｍ程度としたとしても、実用上問題がない精度での加工溝の形成が可能である。
【００５６】
スクライブツール１１が加工終了位置に到達すると、リニアスライダー６３が停止するとともにスクライブツール１１の刃先１１ａと基板Ｗとは非接触状態とされる。これにより、一単位分の加工溝の形成が完了する。繰り返し多数の加工溝を形成する場合には、上流側搬送機構２Ａおよび下流側搬送機構２Ｂが、新たな被加工位置がテーブル４上に位置するように基板Ｗをピッチ送りにて搬送したうえで、上述した一連の加工動作が繰り返される。なお、係る加工の繰り返しに際し、リニアスライダー６３は往復動作してもよいし、一方向への動作を繰り返すようにしてもよい。前者の場合は、リニアスライダー６３の移動方向が反転する度に、スクライブツール１１の姿勢も違えられる。
【００５７】
全ての加工溝の形成が完了すると、下流側搬送機構２Ｂによって、基板Ｗが所定の搬出位置にまで搬送される。
【００５８】
＜倣い加工＞
次に、パターニング加工装置１において倣い加工を行う場合について説明する。図５は、基板Ｗに対して倣い加工を行う様子を例示する図である。
【００５９】
本実施の形態において、倣い加工とは、図５（ａ）に示すようにあらかじめ基板Ｗに複数の基準ラインＬ１が形成されてなる場合において、図５（ｂ）に示すように、それぞれの基準ラインＬ１に沿って加工溝Ｌ２を形成する態様の加工方法のことをいう。例えば、レーザー加工装置などによってＰ１ラインがすでに形成されてなる薄膜太陽電池用基板が基板Ｗであり、係るＰ１ラインを基準ラインＬ１として、Ｐ２ラインとしての加工溝Ｌ２を形成する場合がこれに該当する。この場合、Ｐ２ラインは、Ｙ軸方向においてＰ１ラインに対し数十μｍ程度離れた位置に形成される。以降、本実施の形態においては、このようにＹ軸方向において加工溝Ｌ２の形成位置を基準ラインＬ１から離すことを、「オフセット」と称する。
【００６０】
なお、図５（ａ）においては基準ラインＬ１が曲線状をなす場合を例示しており、これに伴って図５（ｂ）においては加工溝Ｌ２が曲線状に形成される場合を例示している。例えば、薄膜太陽電池用基板においてＰ１ラインは直線的に形成されるのが理想的ではあるが、実際には、加工精度のばらつきが生じることで、Ｐ１ラインには長手方向と直交する方向への変位や湾曲が生じ得る。このような変位や湾曲によって曲線状に形成されてなるＰ１ラインを基準ラインＬ１とする場合は、加工溝Ｌ２も曲線状に形成する必要がある。ただし、当然ながら基準ラインＬ１は直線であってもよく、係る場合は加工溝Ｌ２も直線状に形成される。
【００６１】
また、上述のように、本実施の形態に係るパターニング加工装置１においては、スクライブヘッド１０が複数のスクライブツール１１を備えることで、リニアスライダー６３を移動させる度に複数の加工溝Ｌ２を同時に形成することが可能であるが、通常は、一度に形成できる加工溝の数（つまりはスクライブヘッド１０に備わるスクライブツール１１の数）よりも一の基板Ｗに形成された基準ラインＬ１の方が多い。係る場合、倣い加工は、基準ラインＬ１を複数のグループに分けて複数回行われる。すなわち、グループＧ１に属する基準ラインＬ１を対象とした倣い加工が終了すると、グループＧ２に属する基準ラインＬ１を対象とする倣い加工が行われる、といった態様が、全ての基準ラインＬ１を対象とする倣い加工が完了するまで繰り返される。
【００６２】
図７は、倣い加工を行う場合の、加工に関するデータの流れを示す図である。倣い加工を行う場合、あらかじめライン測定装置２００において基準ラインＬ１の測定が行われる。具体的には、撮像処理部２０１において基準ラインＬ１が形成されてなる基板Ｗの表面が撮像される。係る撮像により得られた画像データＤ１はラインデータ生成部２０２に与えられる。ラインデータ生成部２０２においては、画像データＤ１に対し適宜の画像処理が施されることにより、全ての基準ラインＬ１の形成位置を表すラインデータＤ２が生成される。ラインデータＤ２は、それぞれの基準ラインＬ１のＹ軸方向における位置（Ｙ座標値）をＸ軸方向における位置（Ｘ座標値）に対する関数として表したものであるが、上述した加工位置データと同様、代表的な座標位置を記述してなるものであってよい。なお、係る場合は、Ｘ座標値が、加工位置データに記述される代表加工対象位置のＸ座標値と同じであることが好ましい。生成されたラインデータＤ２は、パターニング加工装置１に与えられて、メモリ８７に一時保持される。
【００６３】
一方、パターニング加工装置１においては、操作部８４を通じてオペレータが直接に入力するか、あるいは、あらかじめ記憶部８６に記憶されている規定値を呼び出すかのいずれかにより、加工位置データ生成部８８において、加工条件データＤ３が取得される。ここで、加工条件データＤ３は、基板Ｗの厚みや材質、スクライブツール１１（刃先１１ａ）の材質や形状、刃先１１ａのピッチ、スクライブを行う際のリニアスライダー６３の移動速度、スクライブツール１１を前傾させる際の角度、加工対象位置の初期値、基準ラインからのオフセット量（具体的には、後述する初期オフセット量）、基準ラインＬ１を複数のグループに分けて加工する場合のピッチ送り量などが記述されたデータセットである。
【００６４】
加工位置データ生成部８８は、係る加工条件データＤ３と、メモリ８７に一時保持されていたラインデータＤ２とに基づいて、加工溝Ｌ２の形成位置（刃先１１ａの通過位置）を記述した加工位置データＤ４を生成する。
【００６５】
なお、上述のように、加工位置データＤ４には、代表加工対象位置の情報のみが記述されていてもよく、係る場合、加工条件データＤ３には、代表加工対象位置の間における加工態様が記述される。
【００６６】
加工位置データＤ４が生成されると、主制御部８０が加工条件データＤ３ともどもこれを取得し、これらのデータに基づいて、スライダー制御部８２を介したリニアスライダー６３の動作制御と、ヘッド制御部８３を介したスクライブヘッド１０の動作制御とを同期的に行うことにより、倣い加工が実現される。より具体的には、スライダー制御部８２の制御によってスクライブヘッド１０がＸ軸方向に移動させられている間に、ヘッド制御部８３が、加工位置データＤ４においてＸ座標値の関数として記述されてなる加工対象位置のＹ座標値に基づいて、水平位置調整機構５２を制御してスクライブヘッド１０のＹ軸方向の位置を変化させることにより、倣い加工が実現される。
【００６７】
ただし、図５においては図示の簡単のために、全ての基準ラインＬ１を同一形状の曲線とし、加工溝Ｌ２を形成する際の基準ラインＬ１に対するオフセット量（基準ラインから離間させる距離）を全ての加工溝Ｌ２について同一としているが、実際に基板Ｗに形成される複数の基準ラインＬ１の形状は、同一であるとは限らない。図６は、複数の基準ラインＬ１が互いに相異なる曲線状をなしている場合を例示する図である。図６においては、４つの基準ラインＬ１（Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄ）の形状を例示している。例えば、基準ラインＬ１がレーザー加工装置によって形成されたＰ１ラインであるような場合、Ｐ１ライン形成後の熱処理工程での基板Ｗの収縮等により、図６に示すように、個々の基準ラインＬ１の形状が異なることがある。
【００６８】
このような場合、全ての基準ラインＬ１に対し等しいオフセット量を与えて加工溝Ｌ２を形成しようとすると、対応する基準ラインＬ１に応じてそれぞれの加工溝Ｌ２の形状を違える必要があるが、本実施の形態に係るパターニング加工装置１は、一度のリニアスライダー６３の移動によって複数の加工溝Ｌ２を同時に形成するように構成されているため、それらの複数の加工溝Ｌ２の形状を個別に違えることはできない。
【００６９】
また、１つの基準ラインＬ１のみに倣うように加工位置を設定すると、該基準ラインＬ１に対応する加工溝Ｌ２は精度良く形成できるものの、他の基準ラインＬ１に対応する加工溝Ｌ２については、その形成位置が対応する基準ラインＬ１の形状とは無関係に定まることになるため、必ずしも対応する基準ラインＬ１に倣ったものとはならない。
【００７０】
一方で、個々の基準ラインＬ１ごとに順次に加工溝Ｌ２を形成するのは、製造効率の点から必ずしも好ましい対応ではない。また、複数の加工溝Ｌ２を同時に形成する場合において、それぞれの加工溝Ｌ２についての基準ラインＬ１に対する精度（基準ラインＬ１との距離のばらつきの程度）が異なるのも好ましくはない。
【００７１】
そこで、本実施の形態においては、加工位置データ生成部８８における加工位置データＤ４の生成の仕方を工夫し、最小限の位置ばらつきを許容しつつも、全ての加工溝Ｌ２が同一の形状で、かつ、基準ラインＬ１に対して均等な精度で形成されるようにする。
【００７２】
図８および図９は、本実施の形態において行う加工位置データＤ４の生成の仕方について説明するための図である。なお、図８および図９および以降の説明においては、単純化のため、図６に例示した４つの基準ラインＬ１（Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄ）が、一度のリニアスライダー６３の移動による倣い加工の対象であるとする。換言すれば、これは、スクライブヘッド１０に４つのスクライブツール１１が設けられてなり、４つの基準ラインＬ１ａ〜Ｌ１ｄに対応する加工溝Ｌ２を同時に形成する場合を想定したものである。
【００７３】
係る場合において、加工溝Ｌ２の代表加工対象位置をＸ軸方向において区別するための添字をｉ（ｉ＝０、１、２、３、４、５、６・・・）とし、４つの基準ラインＬ１を区別する添字をｊ（ｊ＝０、１、２、３）とし、Ｘ＝Ｘｉにおけるそれぞれの基準ラインＬ１上の点のＹ座標をＹｉｊとする。ここで、（Ｘｉ、Ｙｉｊ）は、ラインデータＤ２として与えられる座標値である。
【００７４】
さらに、刃先１１ａのピッチをｐとし、以下の演算の都合上、オフセット量の初期値として与える、図５に例示したような、全ての基準ラインＬ１の形状が同一であるという理想的な場合のオフセット量（初期オフセット量）をＹｏｆｓ０とすると、Ｘ＝Ｘｉにおいてそれぞれの刃先１１ａが取るＹ座標Ｑｉｊは、
Ｑｉｊ＝Ｙｉ０＋Ｙｏｆｓ０＋ｊ・ｐ                      （式１）
と表すことができる。なお、刃先１１ａのピッチｐと、初期オフセット量Ｙｏｆｓ０は、加工条件データＤ３に記述されてなる値である。
【００７５】
図８においては、座標（Ｘｉ、Ｑｉｊ）を白丸で表している。ただし、理解の簡単のため、（式１）においてＹｏｆｓ０＝０としている。図８からは、仮に、式１から得られる座標（Ｘｉ、Ｑｉｊ）をそのまま代表加工対象位置に採用した場合、基準ラインＬ１ａについては、これに一定のオフセット量Ｙｏｆｓ０で倣う加工溝Ｌ２を形成することができるものの、他の基準ラインＬ１ｂ〜Ｌ１ｄについては、加工溝Ｌ２とのＹ座標差が基準ラインＬ１ａよりも大きくなるところが生じるため、良好な倣い加工が行われないことがわかる。なお、このように、オフセット量Ｙｏｆｓ０を与えていずれか１つの基準ラインＬ１に対し精度良く倣う加工溝Ｌ２を形成する態様を、１本倣いと称することとする。
【００７６】
ちなみに、刃先１１ａのピッチが同じであることから、このような１本倣いでのＹ座標差のばらつき（基準ラインＬ１に対する加工溝Ｌ２の位置ばらつき）は、どの基準ラインＬ１をオフセットの基準としても、同様に生じる。
【００７７】
そこで、本実施の形態では、係る１本倣いを採用するのではなく、Ｘ＝ＸｉにおいてＹ軸方向について生じる基準ラインＬ１に対する加工溝Ｌ２の位置ばらつきが均等化され、かつ、最大値が抑制されるように、オフセット量を設定するようにする。具体的には、
Δｉｊ＝Ｑｉｊ−Ｙｉｊ＝Ｙｉ０＋Ｙｏｆｓ０＋ｊ・ｐ−Ｙｉｊ      （式２）
を求めたうえで、
Δminｉ＝min｛Δｉ０、Δｉ１、Δｉ２、Δｉ３｝             （式３）
Δmaxｉ＝max｛Δｉ０、Δｉ１、Δｉ２、Δｉ３｝             （式４）
を求める。得られたΔminｉは、１本倣いのときにＸ＝Ｘｉにおいて生じ得る位置ばらつきの最小値であり、Δmaxｉは、１本倣いのときにＸ＝Ｘｉにおいて生じ得る位置ばらつきの最大値である。
【００７８】
そしてさらに、
Ｙｏｆｓｉ＝（Δminｉ＋Δmaxｉ）／２                    （式５）
を求め、得られた値Ｙｏｆｓｉを、Ｘ＝Ｘｉでの基準ラインＬ１に対するオフセット量とする。すなわち、（式１）を
Ｒｉｊ＝Ｙｉ０＋Ｙｏｆｓｉ＋ｊ・ｐ                      （式６）
と書き改める。このようにして得られる座標（Ｘｉ、Ｒｉｊ）を代表加工対象位置として採用し、加工位置データＤ４に記述する。
【００７９】
より詳細に言えば、（式５）で与えられるＹｏｆｓｉは、（式３）および（式４）で求められる、上述した１本倣いを行うと仮定した場合におけるそれぞれの加工溝Ｌ２の代表加工対象位置と対応する基準ラインＬ１とのＹ座標位置の差分値の最小値と最大値を平均化した値である。このようにして得られたＹｏｆｓｉを用いて、（式６）により代表加工対象位置のＹ座標値Ｒｉｊを定めることから、得られたＹ座標値Ｒｉｊは、Ｘ＝Ｘｉにおいてそれぞれの基準ラインＬ１と対応する加工溝Ｌ２との間の位置ばらつきを均等化ものとなっている。
【００８０】
図９においては、座標（Ｘｉ、Ｒｉｊ）を白丸で表している。ただし、図９においても、理解の簡単のため、（式２）においてＹｏｆｓ０＝０とした場合を例示している。図８と図９とを対比すると、図９の場合の方が、図８の場合よりも、全体として基準ラインＬ１の位置と代表加工対象位置を表す白丸の位置との差が小さくかつ均等に分散していることがわかる。例えば、図８においては、Ｘ＝Ｘ５における基準ラインＬ１ｂと白丸のＹ座標差Δ１が、最大の位置ばらつきを呈しているが、図９の同じ箇所におけるＹ座標差Δ２は、Δ１の半分以下に収まっている。
【００８１】
すなわち、加工位置データ生成部８８においては、ラインデータＤ２に記述されてなる、基板Ｗに形成されてなる基準ラインＬ１の座標値（Ｘｉ、Ｙｉｊ）と、加工条件データＤ３に記述されてなる刃先のピッチおよび初期オフセット量とに基づいて、（式２）〜（式６）の演算処理を、全てのｉについて行うことで、代表加工対象位置の座標（Ｘｉ、Ｒｉｊ）が求められ、加工位置データＤ４に記述されるようになっている。係る加工位置データＤ４に基づいて加工溝Ｌ２を形成することにより、同じグループに属する基準ラインＬ１に対応した複数の加工溝Ｌ２を同時に、かつ、それぞれの加工溝Ｌ２について、対応する基準ラインＬ１に対して均等な精度で形成することができる。
【００８２】
なお、刃先１１ａのピッチｐは固定されているので、それぞれの加工溝Ｌ２は必ず等ピッチで形成されることから、実用上は、（式６）においてｊ＝０の場合のＹ座標値であるＲｉ０が全てのｉについて算出されて加工位置データＤ４に記述されていさえれば、上述の倣い加工は実施可能である。
【００８３】
また、図５に示したように、基準ラインＬ１が複数のグループに分けられるときは、グループＧ１、Ｇ２・・・と順次に同様の処理が繰り返される。
【００８４】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、一のスクライブヘッドに複数のスクライブツールが列設されてなり、かつ、一度のスクライブヘッドの移動で複数の加工溝を形成可能なパターニング加工装置を用いて、すでに複数の基準ラインが形成されてなる基板に対しそれぞれの基準ラインに倣って加工溝を形成する倣い加工を行う場合、いずれか一の基準ラインに倣った加工を行うと仮定した場合に生じる、スクライブヘッドの移動方向と垂直な方向における基準ラインの座標値と加工位置の座標値との差分値の最大値と最小値とを平均化した値を用いて、加工対象位置を定めるようにすることで、それぞれの加工溝を、対応する基準ラインに対して均等な精度で形成することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  パターニング加工装置
２  搬送機構
２Ａ  上流側搬送機構
２Ｂ  下流側搬送機構
３  テーブルベース
４  テーブル
５  ヘッド保持部
６  ブリッジ
７  基台
８  コントローラ
１０  スクライブヘッド
１１  スクライブツール
１１ａ  （スクライブツールの）刃先
１２  支持軸取付部
１３  ツールホルダー
１４  ヘッド本体部
２１  搬送プレート
２２  搬送ローラ
２３  エア噴出部
５１  フレーム
５１ｈ  貫通孔
５２  水平位置調整機構
５３  姿勢調整機構
５３ａ  回動軸
５３ｂ、５３ｃ  補助軸
５３ｄ  ヘッド支持軸
５３ｅ〜５３ｈ  ロッド
６２  ビーム
６３  リニアスライダー
６４  昇降機構
２００  ライン測定装置
Ｌ１  基準ライン
Ｌ１（Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄ）  基準ライン
Ｌ２  加工溝
Ｗ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014192357.tif 000009
【図８】
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【図９】
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