(57)【要約】【課題】レーザ光の照射位置を一定に保持し、加工部の品質の向上を図る。【解決手段】透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワーク１０１の薄膜加工装置であって、ワーク１０１を圧縮エアで上下方向に支持するワーク下面支持機構４と、ワーク１０１の上下方向の移動に追従して当該ワークを把持するクランプ装置６と、薄膜をレーザ光で加工する加工ヘッド部Ａ４と、を備え、加工ヘッド部Ａ４はワーク１０１の裏面側からワーク１０１にレーザ光を照射してワーク１０１の表面側の薄膜を加工するとともに、冷却媒体を噴出するノズルを備え、加工時、加工ヘッド部Ａ４から出射したレーザが薄膜に入射する位置の薄膜（表面）側からノズルにより冷却媒体を吹き付けながら薄膜をレーザ加工する。【選択図】図２
2010101060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜加工方法であって、
前記ワークを圧縮エアで上下方向に支持すると共に、クランプ装置によって前記ワークの上下方向の移動に追従してワークを把持した状態で、前記ワークの裏面側からレーザ光を照射して前記表面側の薄膜を加工すること
を特徴とするワークの薄膜加工方法。
【請求項２】
透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜加工方法であって、
加工部に冷却媒体を吹き付けながらレーザ光によって加工すること
を特徴とするワークの薄膜加工方法。
【請求項３】
請求項１記載のワークの薄膜加工方法であって、
加工部に冷却媒体を吹き付けながら加工すること
を特徴とするワークの薄膜加工方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載のワークの薄膜加工法であって、
前記冷却媒体が噴霧状の液体、液体及びガスのうちの１つであること
を特徴とするワークの薄膜加工方法。
【請求項５】
透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜加工装置であって、
前記ワークを圧縮エアで上下方向に支持する支持装置と、
前記ワークの上下方向の移動に追従して当該ワークを把持するクランプ装置と、
前記薄膜をレーザ光で加工するレーザ照射装置と、
を備え、
前記レーザ照射装置は前記ワークの裏面側から前記ワークにレーザ光を照射して前記表面側の薄膜を加工すること
を特徴とするワークの薄膜加工装置。
【請求項６】
透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜加工装置であって、
冷却媒体を噴出するノズルと、
前記薄膜をレーザ光で加工するレーザ照射装置と、
を備え、
加工時、前記レーザ照射装置から出射したレーザが前記薄膜に入射する位置の前記薄膜側から前記ノズルにより前記冷却媒体を吹き付けて前記薄膜をレーザ加工すること
を特徴とするワークの薄膜加工装置。
【請求項７】
請求項５記載のワークの薄膜加工装置であって、
冷却媒体を噴出するノズルをさらに備え、加工時、前記レーザ照射装置から出射したレーザ光が前記薄膜に入射する位置の前記薄膜側から、前記ノズルにより前記冷却媒体を吹き付けること
を特徴とするワークの薄膜加工装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載のワークの薄膜加工装置であって、
前記冷却媒体が噴霧状の液体、液体及びガスのうちの１つであること
を特徴とするワークの薄膜加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜を加工するワークの薄膜加工方法及び薄膜加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明なガラスの表面に薄膜を配置したものとして例えば太陽電池が知られている。図２９は太陽電池の製造工程における平面図である。同図において、ワーク１０１である太陽電池は、透明なガラス１０２上に複数の薄膜層が形成されたもので、ガラス１０２上に形成される複数の薄膜層は全面に形成された後、周辺の薄膜層が除去される。この除去された部分を除去部１０７と称している。【０００３】
図３０は太陽電池の製造工程を説明するための断面図で、同図（ａ）は第１の工程、同図（ｂ）は第２の工程、同図（ｃ）は第３の工程、同図（ｄ）は最終工程を、それぞれ示す。太陽電池の製造工程では、まず、同図（ａ）に示すように透明なガラス１０２上に第１の薄膜層（裏面電極層）１０４が配置された後、薄膜層１０４１と薄膜層１０４２とを絶縁するための第１のライン溝Ｐ１が加工される。次に、同図（ｂ）に示すように、薄膜層１０４の上層に第２の薄膜層（光吸収層）１０５が配置された後、薄膜層１０５１と薄膜層１０５２とを絶縁するための第２のライン溝Ｐ２が加工される。次に、同図（ｃ）に示すように、薄膜層１０５の上層に第３の薄膜層（表面電極層）１０６が配置された後、薄膜層１０６の薄膜層１０６１と薄膜層１０６２とを絶縁する第３のライン溝Ｐ３が加工される。第３のライン溝Ｐ３は薄膜層１０４の表面に達する深さである。最後に、同図（ｄ）に示すように、透明なガラス１０２上の周辺の３層の薄膜層１０４，１０５，１０６を除去する。以下、薄膜層１０４〜１０６が除去された周辺部を除去部１０７という。除去部１０７の幅は１０〜１５ｍｍである。また、隣接する第１のライン溝Ｐ１間、第２のライン溝Ｐ２間、第３のライン溝Ｐ３間はそれぞれライン間隔１０〜１５ｍｍで配置され、隣接する第１及び第２のライン溝Ｐ１，Ｐ２間、及び第２及び第３のライン溝Ｐ２，Ｐ３間の間隔はそれぞれ１００〜２００μｍで配置されている。すなわち、１００〜２００μｍ間隔で配置された第１ないし第３のライン溝Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が、間隔１０〜１５ｍｍ間隔で形成されている。【０００４】
図３１は従来から使用されている薄膜加工装置の構成を示す要部斜視図である。従来の薄膜加工装置では、ワーク加工中及び搬送中に薄膜層を損傷しないようにするため、ワークの薄膜層を上側にして、薄膜層を表面側から加工するようになっている。同図において、薄膜加工装置は、ベッド１１４、Ｘ移動機構１１０、及びＹ移動機構１１７を備えている。Ｘ移動機構１１０はベッド１１４上に配置されている。Ｘ移動機構１１０はワークの下面を支持するガイドローラ機構１１３、及びワーク１０１の側面を保持して図示を省略する駆動装置によりＸ方向（ベッド１１４の表面に平行で直交するＸＹ平面の一軸方向）に往復移動するガイド機構１１２を備えている。ガイド機構１１２はワーク１０１の底面を基準にしてワーク１０１をクランプする。【０００５】
ベッド１１４に固定されているコラム１１５上には、Ｙ移動機構１１７が配置されている。Ｙ移動機構１１７は図示を省略するＹ駆動機構によりコラム１１５上をＸ方向と前記ＸＹ平面上で直角な他軸方向であるＹ方向に往復移動させる。Ｙ移動機構１１７上には、加工ヘッド１１８及び図示を省略する伝達光学系が配置されている。加工ヘッド１１８は図示を省略するＺ駆動機構により、Ｚ方向（前記ＸＹ平面に垂直な方向）に往復移動する。【０００６】
前記第１ないし第３のライン溝Ｐ１〜Ｐ３を加工する場合、
１）Ｙ移動機構１１７により加工ヘッド１１８をＹ方向に位置決めする。  
２）Ｙ方向の位置決め終了後、加工ヘッド１１８のＺ方向の高さを位置決めする。  
３）Ｘ移動機構１１０によりワーク１０１をＸ方向に移動させながら、加工ヘッド１１８からレーザ光を照射し、第１ないし第３のライン溝Ｐ１〜Ｐ３を加工する。  
３−１）第１の薄膜層１０４は波長１０６４ｎｍのレーザ光を照射して加工する。  
３−２）第２及び第３の薄膜層１０５，１０６は波長５３２ｎｍのレーザ光を照射して加工する。  
４）第３のライン溝Ｐ３を加工した後、波長１０６４ｎｍのレーザ光によりワーク１０１の周辺部を加工し、除去部１０７を形成する。  
という工程で形成される。【０００７】
第１ないし第３のライン溝Ｐ１〜Ｐ３及び除去部１０７はそれぞれ専用の加工装置により加工される。加工能率を向上させるため、ライン溝加工装置はそれぞれ専用化され、ライン状に配置されている。その際、第１ないし第３のライン溝Ｐ１〜Ｐ３の加工は、スポット径Ｄのビームを一定ピッチ１だけシフトさせ、仕上り深さをオーバーラップ率〔（Ｄ−１）／Ｄ〕％でコントロールする。したがって、溝底のオーバーラップ部に投入されるトータルエネルギは、オーバーラップ数×パルスエネルギであり、場所によって投入エネルギはビームエネルギの１倍〜オーバーラップ数倍に段階的に変わることになる。【０００８】
なお、この種の技術として特許文献１に記載の発明が公知である。この発明は、集積型太陽電池に対してレーザ光によりスクライブ加工を行う際に、レーザ光の焦点を一定に保つことによって精度よく加工を行うことを目的としたもので、絶縁基板の上に電極層を形成して、該電極層にレーザ光を照射することによりこれを分割してパターニングし、その上に光電変換層を積層し、該光電変換層にレーザ光を照射することによりこれを分割してパターニングする太陽電池の製造方法において、前記光電変換層をパターニングするとき、前記絶縁基板上の電極層の分割ラインエッジをレーザ光の焦点の照準として利用し、前記電極層の分割ラインと前記光電変換層の分割ラインとを重畳させることを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３０３４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前記従来の薄膜加工装置で加工する場合、レーザ光の照射位置を一定に保つことが難しいという問題があった。すなわち、ワーク１０１の板厚の公差は±０．５ｍｍ、反りや変形の公差は±１ｍｍである。前述のように従来の装置の場合、ワーク１０１はガイドローラ機構１１３により裏側を支持されているので、ワーク表面の位置は、板厚の公差と反りや変形の公差の合計である±１．５ｍｍだけ変化する可能性がある。レーザ光の集光高さが設計位置からずれると、デフォーカス状態で加工することになるため、スポット径が変化する。そのため、第１ないし第３のライン溝Ｐ１〜Ｐ３の溝幅が許容値（±１０％以下）を満足することができず、あるいは、エネルギ密度が不足して目的の層が除去されずに残ることがあった。【００１１】
また、レーザ光のパルス周期（１／パルス周波数）の制限の問題があった。すなわち、パルス周期を短くすると、薄膜やガラスの熱伝導により、ビームオーバーラップ部の温度が上昇して溝側壁に剥離が生じ易くなる。このため、パルス周期を０．０４ｍｓ以上（パルス周波数が２５ｋＨｚ以下）にする必要があり、レーザ発振器の最大出力を得られる８０〜１２０ｋＨｚを前記２５ｋＨｚ以下まで低下させなければならないため、レーザ光の出力利用効率を向上させることができなかった。【００１２】
そこで、裏面側から加工する方法が試みられているが（特許文献１）、実用化には至っていない。実用化されにないのは、加工によって生じた分解物が十分に除去されず、溝内部に付着した分解物が原因となって絶縁抵抗が５０ＭΩ程度に低下し、理想的な絶縁抵抗２０００ＭΩを実現できないからである。【００１３】
そこで、本発明が解決しようとする第１の課題は、レーザ光の照射位置を一定に保持することを可能とし、溝幅を許容値以下に加工することにより加工部の品質の向上を図ることにある。【００１４】
また、第２の課題は、レーザ光の出力利用効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、第１の手段は、透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜加工方法において、前記ワークを圧縮エアで上下方向に支持すると共に、クランプ装置によって前記ワークの上下方向の移動に追従してワークを把持した状態で、前記ワークの裏面側からレーザを照射して前記表面側の薄膜を加工することを特徴とする。【００１６】
第２の手段は、透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜加工方法において、加工部に冷却媒体を吹き付けながら加工することを特徴とする。【００１７】
第３の手段は透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜加工装置において、前記ワークを圧縮エアで上下方向に支持する支持装置と、前記ワークの上下方向の移動に追従して当該ワークを把持するクランプ装置と、前記薄膜をレーザ光で加工するレーザ照射装置と、を備え、前記レーザ照射装置は前記ワークの裏面側から前記ワークにレーザ光を照射して前記表面側の薄膜を加工することを特徴とする。【００１８】
第４の手段は、透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜加工装置において、冷却媒体を噴出するノズルと、前記薄膜をレーザ光で加工するレーザ照射装置と、を備え、加工時、前記レーザ照射装置から出射したレーザが前記薄膜に入射する位置の前記薄膜側から、前記ノズルにより前記冷却媒体を吹き付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、レーザ光の照射位置を一定に保持することが可能となるので、溝幅を許容値以下に加工することができる。その結果、加工部の品質の向上を図ることができる。【００２０】
また、裏面側から薄膜層を加工し、表面側で冷媒を吹きかけて加工するので、パルス周期を短くしても絶縁抵抗を確保でき、レーザ光の出力利用効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜加工装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１における薄膜加工装置本体の構成を説明するための斜視図である。
【図３】図２におけるワーク下面支持機構の詳細を示す図である。
【図４】図３に示したワーク下面支持機構の変形例１を示す図である。
【図５】図３に示したワーク下面支持機構の変形例２を示す図である。
【図６】図３に示したワーク下面支持機構の変形例３を示す図である。
【図７】図３に示したワーク下面支持機構の変形例４を示す図である。
【図８】図２におけるワーク側部クランプ機構の詳細を示す図である。
【図９】図８に示したワーク側部クランプ機構の変形例を示す図である。
【図１０】図２におけるワーク前端面クランプ機構の詳細を示す図である。
【図１１】図２におけるワーク後端面クランプ機構の詳細を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態における各クランプ機構の第１の配置例を示す平面図である。
【図１３】図１２に示したクランプ機構の第１の配置例の変形例である第２の配置例を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施形態における各クランプ機構の第３の配置例を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施形態における各クランプ機構の第４の配置例を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施形態における各クランプ機構の第５の配置例を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施形態における各クランプ機構の第６の配置例を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施形態に係るライン溝加工用の第１の集塵装置を説明するための図である。
【図１９】図１８における第１の集塵装置を備えたコラムの要部を示す側面図である。
【図２０】本発明の実施形態に係るライン溝加工用の第２の集塵装置を説明するための図である。
【図２１】図２０における第２の集塵装置を備えたコラムの要部を示す側面図である。
【図２２】本発明の実施形態におけるワーク周囲に除去部を形成する場合の第３の集塵装置の説明図である。
【図２３】上部集塵チャンバのＸ方向両側面に配置されたガイドローラユニットの縦断面図である。
【図２４】本発明の実施形態における中央部を加工する第４の集塵装置の説明図である。
【図２５】図２４における第４の集塵装置を備えたコラムの要部を示す側面図である。
【図２６】本発明の実施形態における光学系の防塵機構を示す模式図である。
【図２７】本発明の実施形態における光学系の要部の構成を示す図である。
【図２８】本発明の実施形態における光学系の高出力レーザによりワーク周囲除去加工を行う場合の構成を示す図である。
【図２９】従来から実施されている太陽電池の製造工程における平面図である。
【図３０】従来から実施されている太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図３１】従来から使用されている薄膜加工装置の構成を示す要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークを加工する際に、加工精度と加工性を考慮し、ワークを圧縮エアで上下方向に支持すると共に、クランプ装置によって前記ワークの上下方向の移動に追従してワークを把持した状態で、前記ワークの裏面側からレーザを照射して前記表面側の薄膜を加工するようにしたものである。以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
１．全体構成
図１は本発明の実施形態に係る薄膜加工装置の構成を示す機能ブロック図である。同図において、本実施形態に係る薄膜加工装置は、レーザ光（以下、レーザビームとも称す。）のＸＹＺ位置決め機構、加工ヘッド、レーザ発振器、バキューム装置、及びミスト発生装置などにより構成される薄膜加工装置本体ＳＡと、メンコントローラＳＢと、レーザコントローラ、モータドライバ、パルス整形器ドライバ、及びガルバノドライバなどが搭載されたサブコントローラＳＣとを備えている。メインコントローラＳＢ及びサブコントローラＳＣはそれぞれＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、各ＣＰＵは各ＲＯＭに格納されたプログラムをそれぞれのＲＡＭに展開し、当該ＲＡＭをワークエリア及びデータバッファとして使用しながら前記プログラムで定義された所定の制御を実行する。
【００２４】
図２は薄膜加工装置本体の構成を説明するための斜視図である。なお、センターラインＣＬの左側は図示が省略されている。同図において、薄膜加工装置本体ＳＡは、フレーム構造のベッドＡ１、ベッドＡ１上に設置されたＸ移動機構部Ａ２、Ｘ移動機構部Ａ２に対して直交するように同じくベッドＡ１上に設置されたＹ移動機構部Ａ３、Ｙ移動機構部Ａ３上に設置されたＺ移動機構と一体の加工ヘッド部Ａ４、レーザ発振器部Ａ５、及びベッドＡ１上に固定されたコラムＡ６から構成されている。コラムＡ６には、加工ヘッドの上部に配置される集塵機構、位置監視カメラ、及び高さを検出する高さ検出装置が設置されている。
【００２５】
Ｘ移動機構部Ａ２は、図示を省略するモータによりＸ方向に移動自在の第１のＸ駆動機構（詳細機構省略）１、第１のＸ駆動機構１と平行に移動自在の第２のＸ駆動機構（詳機構省略）２、及び一対の接続板３から構成されている。接続板３は一端側が第１のＸ駆動機構１に固定されると共に他端側が第２のＸ駆動機構２に連結され、第１及び第２のＸ駆動機構１，２，を同時に移動させる。なお、接続板３の第２のＸ駆動機構２との接続部は、第２のＸ駆動機構２に対してＹ方向に無理がかからないようＹ方向にだけスライドできるにようになっている。
【００２６】
また、第１及び第２のＸ駆動機構１，２にはそれぞれワーク側部クランプ機構６が設けられている。ワーク側部クランプ６は、後述するようにワーク１０１のクランプ動作中においても上下方向に移動（従動）自在である。さらに、第１のＸ駆動機構１には、ワーク前端面クランプ機構７及びワーク後端面クランプ機構８が設けられ、前者はワーク１０１を前端面で位置決めし、後者はワーク１０１を後端面位置決めすると共に、アンクランプ時に退避するように構成されている。また、第２のＸ駆動機構２には、ワーク側面押し圧機構９が設けられている。
【００２７】
ベッドＡ１には、サポートフレーム５を介してワーク下面支持機構４が設置されている。ワーク下面支持機構４は、非接触でワーク１０１を支持するためのワーク浮上機能とワーク吸着機能を備えている。ワーク下面支持機構４は図中センターラインＣＬの図示が省略された側にも配置されている。ベッドＡ１のＸ方向両端部には、それぞれ一対のガイドローラ１０が配置されている。ガイドローラ１０は、ワーク１０１を搬入待機位置（クランプ位置）までＸ方向に送る際に、Ｙ方向ずれを規制する。ガイドローラ１０は、ワーク１０１搬入時のみワーク端面高さ位置に上昇し、ワーク１０１がクランプ位置に到達すると、下降して待機するようになっている。サポートフレーム５には外径の頂点がサポート４６の表面高さよりも０．１ｍｍ高くなるようにサポートローラ１１が配設され、ワーク下面支持機構４が動作不能の場合にワーク１０１を支持すると共に、人力でのワーク１０１の移動を可能としている。
【００２８】
２．ワーク下面支持機構
２．１  基本構成
ワーク１０１は下面側でエアによって浮上状態で支持される。この支持機構がワーク下面支持機構４である。図３はこのワーク下面支持機構４の詳細を示す図で、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は断面図である。
【００２９】
同図において、ワーク下面支持機構４は、浮上機構４１と吸着機構４２を備え、両機構４１，４２は平板状のサポート４６に設置されている。浮上機構４１は、直径約０．２ｍｍの数十個の第１のオリフィス４３を複数の同心円上に配置したオリフィス列を有する平面エアベアリングである。各第１のオリフィス４３の背部には空間部４５が設けられ、この空間部４５に図示を省略するエア源から第１のエア通路４４を介してエアが供給され、そのエアが前記各第１のオリフィス４３から放出される。したがって、浮上機構４１は空気圧による浮上機構（以下、エア浮上機構と称す）である。
【００３０】
このエア浮上機構４１では、空間部４５に圧力５ｋｇｆ／ｃｍ２のエア供給した場合（矢印Ｄ１）、ワーク１０１を矢印Ｄ２方向に押上げるが、同時に後述の吸着機構４２との組み合わせにより生じた高速流による静圧低下効果により、ワーク１０１下面とサポート４６表面との距離（ギャップ）ｇが修正される。例えば、エア浮上機構４１のＸＹ方向の間隔が３００ｍｍであり、３００ｍｍＸ１１００ｍｍの大きさの厚さ５ｍｍのガラスをワーク１０１とした場合、ワーク１０１下面とサポート４６表面との距離ｇを０．２〜０．３ｍｍに保つことができる。
【００３１】
吸着機構４２は、エア浮上機構４１の第１のオリフィス４３列の外周側に位置し、同心に形成された円環状の溝４８と第２のエア通路４７を備え、図示を省略するバキューム源に接続されている。第２のエア通路４７を介してエアを吸引した場合（矢印Ｄ３）、ワーク１０１を吸着することができる（矢印Ｄ４）。このようにして、溝４８からエア吸引による吸着力とオリフィス４３からのエア噴出による浮上力とがバランスした位置でワーク１０１の浮上位置が安定する。例えば、０．３ｋｇｆ／ｃｍ２の負圧に第１のワーク１０１下面とサポート４６表面とのワーク１０１下面とサポート４６表面とのエア供給通路４４を接続した場合、ワーク１０１がサポート４６から浮上した距離ｇを一定（例えば、０．２ｍｍ）に保つことができる。そして、ワーク下面支持機構４により、ワーク湾曲変形±１．０ｍｍが修正され、ワーク表面高さ変化を±０．０５ｍｍの範囲に抑えることができる。したがって、溝幅が均一な高品質の加工を行うことができる。
【００３２】
なお、ワーク湾曲変形±１．０ｍｍが修正され、ワーク表面高さ変化を±０．０５ｍｍの範囲に抑えることができるようになるのは、溝４８からエア吸引による吸着力とオリフィス４３からのエア噴出による浮上力とがバランスし、平坦になるように力が作用するからである。また、前記距離ｇは、吸着機構４２との組み合わせにより生じた高速流による静圧低下効果により安定に保たれる。
【００３３】
２．２  変形例１
図４は図３に示したワーク下面支持機構４の１つの変形例である変形例１を示す図で、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は断面図である。
【００３４】
この変形例１では、図３における溝４８を小径の第２のオリフィス４８２列に置換したもので、前記第１のオリフィス４３列と同心円状であって、当該第１のオリフィス４３列の外周に配置したものである。第２のオリフィス４８２列は、サポート４６内で溝空間部４８１に連通し、当該溝空間部４８１は第２のエア通路４７と連通している。この例では、第２のオリフィスの直径は例えば１．５ｍｍ程度が好適である。これにより、前記図３と同様にしてワーク１０１を浮上させ、保持することができる。
【００３５】
その他、特に説明しない各部は図３に示したワーク下面支持機構４と同等に構成され、同等に機能する。
【００３６】
２．３  変形例２
図５は図３に示したワーク下面支持機構４の変形例２を示す図で、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は断面図である。
【００３７】
この変形例２は、図４に示した変形例における第１及び第２のエア通路４４，４７の機能を逆にした例である。すなわち、変形例２では、第１のエア通路４４を吸気側に第２のエア通路４７を供給側に設定している。この変形例２では、第２のオリフィス４８２の直径は約０．２ｍｍ、第１のオリフィス４３の直径は約１．５ｍｍ程度が好適である。これにより第２のオリフィス４８２はワーク１０１の浮上用に、第１のオリフィス４３はワーク１０１の吸着用に使用される。
【００３８】
なお、図３に示したワーク下面支持機構４ではワーク１００が溝４８に差しかかったとき、溝４８の開口面積が広いため吸着力がすぐには得られず、開口が塞がれた時点で吸着力が急上昇する。これに対して、図４及び図５に示した変形例１及び２に係るワーク下面支持機構４では、ワーク１０１が吸着機能の有するオリフィスに至った際に、ワーク１０１の位置に応じてワークと対向するオリフィスの数が増加するので、吸着力が徐々に増加する。また、吸着機能を有するオリフィスから離れる際には吸着力は徐々に減少する。これによって図３に示した例に対して吸着力の変化を緩和し、平均化することが可能となり、ワーク１０１の移動時における吸着力の安定化を図ることができる。
【００３９】
その他、特に説明しない各部は図３に示したワーク下面支持機構４と同等に構成され、同等に機能する。
【００４０】
２．４  変形例３
図６は図３に示したワーク下面支持機構４の変形例３を示す図で、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は断面図である。
【００４１】
図３ないし図５に示した例では、エア浮上機構４１と吸着機構４２を同心状に配置したが、エア浮上機構４１と吸着機構４２を、個別構造にして距離Ｌ毎に交互に配置してもよい。また、同図に示すように、溝４８に代えて、円形のキャビティ４８４にしてもよい。
【００４２】
その他、特に説明しない各部は図３に示したワーク下面支持機構４と同等に構成され、同等に機能する。
【００４３】
２．５  変形例４
図７は図３に示したワーク下面支持機構４の変形例４を示す図で、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は断面図である。
【００４４】
変形例３の場合、図３に示したワーク下面支持機構４と同様にキャビティ４８４の面積が大きく、吸着力が急激に変化する。そこで、図７に示すように吸気口として第３のオリフィス４８５列を同心円状に配置した。また、第３のオリフィス４８５列はサポート４６内で空間部４８６に連通し、当該空間部４８６は第２のエア通路４７と連通している。これにより、変形例３に対して急激な圧力変化を緩和し、平均化することができる。
【００４５】
なお、図３から図７を参照して説明した基本構成及び変形例１−４のいずれのワーク下面支持機構においても、配置場所によってエア浮上機構４１に供給するエア圧力を変更し、あるいはこれに加えて、第１ないし第３のオリフィス４３，４８２，４８５の直径を変えることにより、ワーク１０１のサポート４６表面からの浮上距離ｇをコントロールすることができる。そのため、例えば、加工部（センターラインＣＬ上）で距離ｇが最も大きくなるようにすると、ワーク１０１が１ｍｍ以上湾曲していても、湾曲の影響がほとんど出ずに、加工精度を向上させることができる。
【００４６】
３．ワーククランプ機構
ワーク１０１はエアにより浮上状態でＺ方向に移動自在に支持されることから、この状態でワークを保持する必要がある。そのため、本実施形態では、ワーククランプ機構としてワーク側部クランプ機構６、ワーク前端面クランプ機構７及びワーク後端面クランプ機構８が設けられている。
【００４７】
３．１  ワーク側部クランプ機構
３．１．１  基本構成
図８はワーク側部クランプ機構６の詳細を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。
【００４８】
同図において、ワーク側部クランプ機構６は、上下のクランプアーム６１，６２、リンクサポート６３、クランプピン６４，６５、リンク６６，６７、連結板６８、及び駆動シリンダ６９等から構成されている。
【００４９】
連結板６８にはリンクサポート６３と駆動シリンダ６９が、当該連結板６８を挟んで連結されている。リンクサポート６３はＸ方向に平行に一対（図８（ａ）においては上下）設けられている。駆動シリンダ６９の出力軸には連結板６８を挟んでリンク結合金具６１１が連結され、リンク結合金具６１１の側面には、クランクピン６５により一対のリンク６１０が回転自在に保持されている。一対のリンク６１０の内側にはクランクピン６５によりリンク６７と一対のＬ型のリンク６６が回転自在に保持されている。リンク６７の他端側には、他の一対のリンク６６がクランクピン６５により回転自在に保持されている。４個のリンク６６の中央部はクランクピン６４によりリンクサポート６３に回転自在に支持されている。４個のリンク６６の他端側はクランクピン６５により上クランプアーム６１に回転自在に支持されている。４個のリンク６６とリンク６７及び上クランプアーム６１はリンク機構を形成している。したがって、駆動シリンダ６９を動作させてリンク結合金具６１１を図の左方に移動させると、上クランプアーム６１は水平な状態で下降する。また、下クランプアーム６２はリンクサポート６３に固定されている。なお、上クランプアーム６１に形成された逃げ穴６１４により、上クランプアーム６１がクランクピン６４と干渉することはない。
【００５０】
以上説明したワーク側部クランプ機構６は、上部サポート６１５、下部サポート６１６及びリンクサポート６３を上下方向に貫通する４本のガイドシャフト６１７とから構成される保持装置８０の内部に上下方向移動自在に支持されている。下部サポート６１６に支持されたばね６１８はワーク側部クランプ機構６を支持している。そして、保持装置８０は、下クランプアーム６２のワーク保持面６２２が装置内に搬入されるワーク１０１の底面に対して０．５ｍｍ下方になるようにして、図示を省略する支持装置により第１のＸ移動機構１に支持されている。
【００５１】
以上の構成であるから、駆動シリンダ６９を動作させると、上クランプアーム６１のワーク保持面６１２は水平な状態で下降し、下クランプアーム６２のワーク保持面６２２にワーク１０１を押し付ける。なお、ワーク１０１が下方に移動しない場合であっても、下クランプアーム６２が相対的に上昇して、ワーク１０１を保持することができる。すなわち、ワーク１０１に変形がある場合でもワーク１０１を確実に保持できると共に、ばね６１８により上下バランス荷重を１ｋｇ以下に保つことができ、ワーク１０１を変形させることはない。そして、ワーク側部クランプ機構６に保持されたワーク１０１はＸ方向に固定され、Ｚ方向には移動可能に支持される。ばね６１８は、クランプ機構６の自重をばね６１８で受けてワーク１０１にかかる荷重を１ｋｇ以下にする機能を有する。そのため、上下方向１ｋｇ以下でバランスさせることにより、ワーク１０１に大きな力がかかって生じる変形や高さ変動を防止することができる。このことから、ばね６１８を含むクランプ機能は、ワークを上下方向に追従して保持する機能を有することが分る。
【００５２】
３．１．２  変形例
図９は図８に示したワーク側部クランプ機構６の変形例を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。
【００５３】
図９に示す変形例に係るワーク側部クランプ機構６は、上クランプアーム６１だけでなく下クランプアーム６２も図８に示すリンク機構を用いて上下に移動できるようにしたものである。この変形例では、リンク結合金具６１１は上下のリンク６６，６７を同期して駆動するための連結部材６２０と一体に構成され、駆動シリンダ６９の往復動を上下のリンク６７に伝達する。これにより、上下のクランプアーム６１，６２のクランプ及びクランプ解除動作が可能となる。なお、動作は実質的に図８の場合と同じであるので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５４】
この変形例の場合、搬入時におけるワーク１０１の底面に対する下クランプアーム６２の当接面の位置を図８の場合に比べて低くできる。すなわち、大きな隙間を設けることができる。
【００５５】
３．２  ワーク前端面クランプ機構
図１０はワーク前端面クランプ機構７の詳細を示す図で、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面断面図である。
【００５６】
ロータリー式のシリンダ７２は、アーム旋回機構７３を介してクランプアーム７１を図中矢印方向に旋回させる。そして、１点鎖線で示すクランプアーム７２’の位置で、ワーク１０１の前端面をＸ方向に位置決めする。
【００５７】
３．３  ワーク後端面クランプ機構
図１１はワーク後端面クランプ機構８の詳細を示す図で、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面断面図である。
【００５８】
ワーク後端面クランプ機構８は、ワーク前端面クランプ機構７と、ワーク前端面クランプ機構７を搭載して、ワーク前端面クランプ機構７をＸ方向に移動させる移動機構８１とから構成され、ワーク１０１の後端面をＸ方向に位置決めする。
【００５９】
３．４  配置
薄膜加工装置本体ＳＡにおいて前記各クランプ機構は図２に示したように配置されるだけでなく、種々の配置が可能である。本実施形態では例えば以下のような配置が採用される。
【００６０】
３．４．１  第１の配置例
図１２は本実施形態における各クランプ機構の第１の配置例を示す平面図であり、図２に対応している。なお、エア浮上、バキューム吸着機構等は図示が省略されている。
【００６１】
同図において、加工装置は、第１のＸ駆動機構Ｅ１、第２のＸ駆動機構Ｅ２（ワークサイズが小さい場合は駆動部を持たない従動機構も可。）、Ｅ３はスライド機構、Ｅ４は矢印方向移動機構を含めたワーク側面クランプ機構、Ｅ５は矢印方向移動機構を含めたワーク側面位置決めローラ機構、Ｅ６は矢印方向移動機構を含めたワーク側面加圧ローラ機構、Ｅ７は矢印方向移動機構を含めたワーク前端面位置決め機構、Ｅ８は矢印方向移動機構を含めたワーク後端面位置決め機構とする。図中二重丸は加工ヘッドＡ４位置を示す。
【００６２】
第１の配置例は、大形のワークサイズ（例えば、２６００ｍｍｘ２２００ｍｍ）用であり、ワーク前端面位置決め機構Ｅ７、ワーク後端面位置決め機構Ｅ８をＹ方向センター位置に配置した構造になっている。
【００６３】
この配置例の場合、側面クランプ機構Ｅ４による側面クランプが終了すると、加圧ローラＥ５のみが退避し、ワーク側面加圧ローラ機構Ｅ６、ワーク前端面位置決め機構Ｅ７及びワーク後端面位置決め機構Ｅ８は加圧状態で加工を行う。
【００６４】
３．４．２  第２の配置例
図１３は図１２に図示したクランプ機構の第１の配置例の変形例である第２の配置例を示す平面図である。
【００６５】
本配置例では、図１２におけるワーク側面加圧ローラＥ６をワーク側面クランプ機構Ｅ９に置き換え、Ｘ駆動機構Ｅ２を従動機構Ｅ２’とし、かつワーク前端面位置決め機構Ｅ７及びワーク後端面位置決め機構Ｅ８並びにスライド機構Ｅ３を削除したものである。その他の各部は図１２に示した第１の配置例と同等に構成されている。
【００６６】
このように構成すると、機構が単純化され、しかもワーククランプを安定化することができ、クランプ不良が生じにくくなる。
【００６７】
３．４．３  第３の配置例
図１４はクランプ機構の第３の配置例を示す平面図である。
【００６８】
第３の配置例は、大（中）型のワークサイズ（２６００ｍｍｘ２２００ｍｍ）用である。第１のＸ駆動機構Ｅ１の上に、Ｙ軸方向移動機構を設置して、その移動部にワーク側面クランプ機構Ｅ４、ワーク側面加圧ローラ機構Ｅ５を搭載して、ワークをＸＹ方向に移動するようにしたものである。これにより、加工ヘッドＡ４を動かすことなく、ワーク１０１の所定の範囲の加工が可能である。また、第２のＸ駆動機構Ｅ２の上面にエア浮上吸着機構１２を設け、表面に加圧ローラＥ６が干渉しない逃げ溝１３を設け、連結板１４で接続板３の先端部を連結した構造であり、連結板１４上の側面加圧ローラ機構Ｅ６により、加工中でも加圧できるようになっている。
【００６９】
これまで第１ないし第３のライン溝Ｐ１〜Ｐ３加工用の装置に適用する場合について説明したが、機構Ｅ４〜Ｅ７を以下の配置にすると、除去部加工工程において、ワーク１０１の外周から１０〜１２ｍｍの範囲を大出力の波長１０６４ｎｍのレーザで除去するワーク周囲加工装置としても適用できる。
【００７０】
３．４．４  第４の配置例
図１５はクランプ機構の第４の配置例を示す平面図である。
【００７１】
第４の配置例は大形のワークサイズ（２６００ｍｍｘ２２００ｍｍ）用である。この配置例では、２つの接続板３にワーク側面クランプ機構Ｅ４を矢印方向に移動させる機構を介して設置する。ベッド上に設置した側面位置決めローラ機構Ｅ５及び側面加圧ローラ機構Ｅ６でＹ方向の位置決めをして、クランプ機構Ｅ４でクランプしてから側面位置決めローラ機構Ｅ５及び側面加圧ローラ機構Ｅ６を退避させて加工を行う。長辺側の加工が終了すると、センターラインＣＬから左側の位置でエア浮上した状態で、ワークを９０°旋回させ、短辺側の加工を行う。そして、短辺側の加工が終了すると、ワークを９００旋回して元の姿勢に戻して搬出する。その他の各部は図１２に示した第１の配置例と同等に構成されている。
【００７２】
本例の場合、レーザヘッドは後述する図２８（ａ）の構成を用いて、両端を１スポット、中央を２スポットで加工することができる。
【００７３】
３．４．５  第５の配置例
図１６はクランプ機構の第５の配置例を示す平面図である。
【００７４】
第５の配置例は中型のワークサイズ  （１４００ｍｍｘ１１００ｍｍ）用である。スライド機構Ｅ３により従動機構Ｅ２’と接続する２つの接続板３に、前述のワーク側面クランプ機構Ｅ４を上下移動機構と前後移動機構を介して設置する。その他の各部は図１２に示した第１の配置例と同等に構成されている。
【００７５】
本例のように配置すると、レーザヘッドは後述する図２８（ｂ）の構成を用いることができるので、加工は両端部を同時に行うことができる。
【００７６】
３．４．６  第６の配置例
図１７はクランプ機構の第６の配置例を示す平面図である。
【００７７】
第６の配置例は、中小型のワークサイズ（１４００ｍｍｘ１１００ｍｍ以下）用である。第２のＸ駆動機構Ｅ２を使用する代わりに、接続板３の先端部に平面エアベアリングＥ２１を設け、平面ガイドの表面をスライドするように構成したものである。加えて、ワーク後端面位置決め機構１５を第１のＸ駆動機構Ｅ１上に設置し、後部側の接続板をＸ方向に動作させて、ワークサイズが変わっても対応できるようにした。その他の各部は図１２に示した第１の配置例と同等に構成されている。
【００７８】
本例のように配置すると、レーザヘッドは後述する図２８（ｂ）の構成を用いることができるので、加工は両端部を同時に行うことができる。
【００７９】
４．ライン溝加工用の集塵装置
４．１  第１の集塵装置の例
図１８は本実施形態に係るライン溝加工用の第１の集塵装置（以下、「集塵装置ＤＣ１」と称す。）を説明するための図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のII-II線断面図である。
【００８０】
集塵装置ＤＣ１は集塵チャンバ１６、集塵ダクト１７、ノズル１８，１９及びエア浮上溝２０を備えている。複数のノズル１８，１９（図示の場合、各３個）はＸ方向に対向して集塵チャンバ１６に配置され、集塵チャンバ１６は、集塵ダクト１７に接続されている。ノズル１８，１９はエア、ミスト、又は液体などの冷却媒体（ここでは、水又は噴霧状の水。以下、「冷媒」と称す。）を噴出する。集塵チャンバ１６の底面（ワーク１０１と対向する面）に形成されたエア浮上溝２０は図示を省略する圧縮エア源に接続されている。なお、後述するように、集塵装置ＤＣ１は予め設定された力でワーク１０１に向かって付勢されている。
【００８１】
エア浮上溝２０から吐出されたエアは、ワーク１０１と集塵装置ＤＣ１との間にエア膜を形成し、集塵装置ＤＣ１を浮上させる。ワーク１０１はＺ方向に付勢される結果、ワーク１０１が湾曲変形していても、変形が矯正される。これにより、表面高さ変動を最小にすることができる。
【００８２】
なお、同図（ｃ）においてワーク１０１を実線で示す矢印Ｄ５方向に移動させる場合は加工部２１に対して冷媒を噴出するノズル１８から、また、ワーク１０１を破線で示す矢印Ｄ６方向に移動させる場合は加工部２２に対して冷媒を噴出するノズル１９から、それぞれ冷媒を噴出させる。すなわち、冷媒が加工進行方向に向かって噴出されるようにノズルを切り替える。その結果、加工によって生じた分解物は、冷媒により冷却されて未加工部に運ばれるので、ワーク１０１の表面に付着するだけで、加工後にエアブローなどにより容易に除去することができる。
【００８３】
図１９は、前記集塵装置ＤＣ１を備えたコラムＡ６の要部を示す側面図である。
【００８４】
同図において、エアシリンダ２３はコラムＡ６上をＹ方向移動自在のキャリッジ２４上に固定されている。集塵装置ＤＣ１はエアシリンダ２３のピストンロッドに固定されている。ピストンロッドは常時図において上方にばね２５によって弾性付勢されている。加工時、エアシリンダ２３は予め設定された力で集塵装置ＤＣ１をワーク１０１に向けて付勢し、ワークの湾曲変形を矯正する。ばね２５は、エアシリンダ２３に供給されるエアが途絶した場合、集塵装置ＤＣ１がワーク１０１上に落下することを防止するためのものである。
【００８５】
なお、ワーク１０１が湾曲していても、エア浮上溝２０から集塵チャンバ１６の内部へ向かう高速のエア流があるので、冷媒としてミストや水を使用しても、冷媒は集塵ダクト１７から回収され、集塵チャンバ１６の外部に漏れることはない。また、ワーク１０１をＸＹテーブルに載置するようにした場合、エアシリンダ２３を直接コラムＡ６に固定することができる。
【００８６】
４．２  第２の集塵装置の例
図２０は本実施形態に係るライン溝加工用の第２の集塵装置（以下、「集塵装置ＤＣ２」と称す。）を説明するための図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のII-II線断面図である。なお、図１８及び図１９と同等の各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８７】
集塵チャンバ１６のＸ方向の側面にはガイドローラ３１が回転自在に支持されている。ガイドローラ３１は、集塵チャンバ１６の下面がワーク１０１表面と間隔（０．５ｍｍ軽度）を保てるようにＺ方向に、また、Ｙ方向はライン溝Ｐ１〜Ｐ３と重ならない位置に位置決めされている。
【００８８】
図２１は、前記集塵装置ＤＣ２を備えたコラムＡ６の要部を示す側面図である。同図において集塵装置ＤＣ２のＹ方向の長さは、ほぼワーク１０１の幅と同じになるので、図示の場合、４個のエアシリンダ２３により集塵装置ＤＣ２を加圧するようにしている。また、集塵装置ＤＣ２はＹ方向に移動させる必要がないので、エアシリンダ２３はコラムＡ６に固定されている。
【００８９】
４．３  第３の集塵装置の例
図２２はワーク周囲に除去部１０７を形成する場合の第３の集塵装置（以下、「集塵装置ＤＣ３」と称す。）の説明図であり、同図（ｃ）は正面図、同図（ａ）は同図（ｃ）のＩ−Ｉ線断面図、同図（ｂ）は同図（ｃ）のII-II線断面図である。
【００９０】
同図において、上部集塵チャンバ（上部チャンバ）３２は集塵チャンバ１６の場合と同様に複数のノズル３２３（図示の場合、３個）とを備え、通路３２４を通って供給された冷媒がノズル３２３から予め設定された力でワーク１０１に向かって冷媒が吐出されている。吐出された冷媒はキャビティ３２５を通って集塵ダクト３７から排出される。底部には、溝状のエア吹き出し口３２６，３２８、浮上溝２０に加えて、円形状の複数のエア吹き出し口３２７が設けられ、エアにより上部集塵チャンバ３２の内部を外部から遮断するようになっている。なお、ノズル３２３は噴出口がＹ方向になるようにして上部集塵チャンバ３２に配置され、前記ノズル１８，１９と同様に冷媒を噴出する。後述するように、加工レーザビームＢ１がワーク１０１に入射して透過したレーザビームｂ１が入射する上部集塵チャンバ３２の位置には、レーザビームｂ１を吸収するビームダンパ３２９が配置されている。上部集塵チャンバ３２のＸ方向両側面に設けられたフランジ３２１には一対の直線案内装置のベアリング３５が固定されている。また、上部集塵チャンバ３２のＸ方向両側面にはガイドローラユニットＲが配置されている。図２３はこのガイドローラユニットＲの縦断面図である。
【００９１】
図２３において、ガイドローラユニットＲはホルダ３６６、内ハウジング３６５、スライダ３６１、シャフト３６２、及びガイドローラ３６から基本的に構成されている。ホルダ３６６は集塵チャンバ１６に固定され、ガイドローラ３６はボールスプラインのスライダ３６１と一体である。シャフト３６２はベアリング３６４によりホルダ３６６に回転自在に支持され、スライダ３６１はベアリング３６３により内ハウジング３６５に回転自在に支持されている。また、スライダ３６１はシャフト３６２に対して軸方向に移動自在に支持されている。また、内ハウジング３６５はホルダ３６６に固定されたシリンダ３６７のシリンダロッドに固定されている。
【００９２】
以上の構成であるから、シリンダロッドを移動させることにより、ガイドローラ３６はＹ方向に移動し、位置決めすることができる。ここで、ガイドローラ３６の移動ストロークは、除去部１０７の加工幅の１／２よりも大きくしておくことが実用的である。すなわち、例えば、ガイドローラ３６を加工幅の中央位置にして加工を開始し、加工が中央位置に達した時点で、ガイドローラ３６を加工終了位置よりもやや手前に移動させるようにすると、ガイドローラ３６によってワーク１０１の薄膜部を傷つけることがない。また、ガイドローラ３６（内ハウジング３６５）をモータにより、所望の位置に位置決めする構造にすることもできる。また、ガイドローラ３６は、下端が上部集塵チャンバ３２の下端から距離Ｓ１（例えば、０．５ｍｍ）突出するように、Ｚ方向に位置決めされている。
【００９３】
図２２（ｂ）に示すように下部集塵チャンバ（下部チャンバ）３３はＬ型をしており、Ｘ方向両側面に設けられたフランジ３３１には直線案内装置のベアリング３５に係合する軌道３４が固定されている。そして、下部集塵チャンバ３３は上部集塵チャンバ３２と組み合わされることにより、ワーク１０１の端部を覆うようになっている。下部集塵チャンバ３３の下面には、入射する加工レーザビームＢ１を透過させるための貫通口３３６が、また、ワーク１０１に対向する側にはエア浮上溝２０が設けられている。
【００９４】
また、貫通口３３６から冷媒が外部に漏れることを防止するため、Ｘ方向に長い矩形のエア吹き出し口３３２，３３３が設けられている。エア吹き出し口３３２，３３３は、通路３３４を介して図示を省略する圧縮エア源に接続されている。また、下部集塵チャンバ３３上面のエア吹き出し口３２７と対向する位置には、エア吹き出し口が設けられている。なお、下部集塵チャンバ３３は、上端がワーク１０１の下面から距離Ｓ２（例えば、０．３ｍｍ）になるようにして、図示を省略する手段によりコラムに固定されており、上部集塵チャンバ３２は下部集塵チャンバ３３に対して上下Ｚ方向に移動する。
【００９５】
ここで、図２２（ｂ）に示す距離（隙間）Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５について説明する。距離Ｓ３は除去部１０７の幅により定まり、通常１０〜１５ｍｍである。距離Ｓ４はワーク１０１の板厚により定まり、ワーク１０１の板厚プラス０．２〜０．５ｍｍにする。また、距離Ｓ５は集塵効果を低下させないため、０．１ｍｍ以下である。なお、下部集塵チャンバ３３は集塵ダクト３７に接続されている。加工用のビームＢ１は、図示を省略するＺ軸機構により、加工部表面に合せてスポット高さが設定されるようになっている。
【００９６】
４．４  第４の集塵装置の例
図２４は中央部を加工する第４の集塵装置（以下、「集塵装置ＤＣ４」と称す。）の説明図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のII-II線断面図である。
【００９７】
例えば、ワークサイズが２６００ｘ２２００ｍｍである場合、４分割して使用するので、周辺部だけでなく、中央部に十字状に除去部（以下、「十字除去部」という。）を加工する。十字除去部の除去幅は、除去部１０７の幅の２倍にする必要がある。図示の集塵装置ＤＣ４の場合、２個のノズル１８の間隔を加工幅の１／２にして、２つのビームで同時にＸ方向に加工するようにしている。このようにすると、加工能率を向上させることができる。なお、ノズル１８の噴出方向をＹ方向にしてもよい。また、前後にガイドローラを設けると、ワークの変形をより効果的に修正することができる。
【００９８】
図２５は前記集塵装置ＤＣ４を備えたコラムＡ６の要部を示す側面図である。図２５における集塵装置ＤＣ４は大形サイズのワーク周囲薄膜除去装置に搭載されたものである。
【００９９】
なお、集塵装置ＤＣ１〜４を使用する場合、加工が終了してから、排出工程においてドライヤにより乾燥するようにするとよい。
【０１００】
また、加工部に対して冷媒を吹き付ける方法は、薄膜側からレーザを照射する加工する場合にも有効である。
【０１０１】
集塵装置ＤＣ１〜４では、ノズル１８，１９からエア、ミスト、又は液体などの冷却媒体を噴出するが、例えば、加工部にミスト又は水を吹き付けるのは以下のような理由による。
【０１０２】
すなわち、除去部１０７（ワーク周囲の薄膜層除去加工）に要求される絶縁抵抗は、ＤＣ５００Ｖ印加で２０００ＭΩ以上である。通常、ワーク１０１に対して、レーザ波長１０６４ｎｍ、平均出力３００Ｗ以上、パルス周波数５〜１０ｋＨｚで加工する。その際、スポット径４００〜６００μｍで、エネルギ密度１６Ｊ／ｃｍ２以上が必要である。照射されたレーザ光により薄膜成分は飛散するが、除去部１０７が瞬間的に真空状態になるため、加工成分が瞬時に舞い戻り溶融状態にある表面に付着する。しかも、分解飛散物の発生量が多く、プラズマ化した高温の分解物が、除去部１０７の周囲に飛散してガラス表面に焼き付いて固化するため、絶縁抵抗は約３０ＭΩ以下である。しかし、加工部にミスト又は水を吹き付けると、ガラス表面が水で覆われ、高温の分解飛散物もガラス表面に達した時点で温度が低下する。その結果、ガラス表面への焼き付き防止され、除去部１０７への加工成分が焼き付くという問題が解消される。これにより絶縁抵抗２０００ＭΩ以上という要求を達成することができる。また、連続パルスでスポットを重ねて加工した場合、ビーム重なり部のガラスの温度上昇によって生じるガラス面のクラックも解消される。
【０１０３】
５．光学系
５．１  防塵機構
図２６は本実施形態における光学系の防塵機構を示す模式図であり、矢印方向がワークの移動方向である。
【０１０４】
同図において、本実施形態における光学系では、静電除去用のＵＶランプ１４４によりワーク１０１から塵を除去するようになっている。除去された塵は、ＵＶランプ１４４の反射板を兼ねた集塵ダクト１４５に落下し、さらに、図示を省略する集塵装置に回収処理される。ＵＶランプ１４４のワーク移動方向下流側に設けられた回転式の静電ブラシ１４２はワーク１０１裏面を清掃する。静電ブラシ１４２によりワーク１０１から除去された塵は、静電ブラシ１４２の外周部に設置された集塵ダクト１４３に回収され、さらに、図示を省略する集塵装置に回収処理される。
【０１０５】
レーザビームＢ１はビーム位置決機構３８によりＸＹ方向位置決めされ、集光レンズ（ｆθレンズ）３９及びミラー４０を介してワーク１０１に照射される。なお、ビーム位置決め機構３８は加工ヘッド部Ａ４にＺ方向位置決め自在に支持されている。エアブロー１４１はミラー４０の反射面に向けてエアを噴出する。したがって、ワーク１０１からガラス粉が落下しても、ミラー４０の反射面に留まることはない。
【０１０６】
実加工では、高い生産性、良好な加工品質、高い加工の信頼性が要求される。これらの要求に対応する手段として、レーザ特性が重要であり、最大出力が得られるパルス周波数の近傍の周波数で使用すると、最も出力変動が小さく、ビームモード（エネルギ分布）も良好で安定する。一方、現在適用されているライン溝加工用のレーザ発振器の場合、最大出力の得られるパルス周波数の実力値は８０〜１２０ｋＨｚである。ところが、テーブル速度は１ｍ／ｓｅｃが限度であるため、実加工に適用される穴径６０μｍ、ビームオーバーラップ３０〜５０％の場合、パルス周波数は２５ｚ〜４０ｋＨｚに制約される。このため、出力利用効率は最大で５０％である。
【０１０７】
５．２  光学系
そこで、本実施形態では、この出力利用有効効率を向上させるために、以下のような光学系を採用した。図２７は本実施形態における光学系の要部の構成を示す図である。
【０１０８】
図２７において、焦点距離ｆのｆθレンズ１４６の入射瞳位置には、第１のコーナーミラー１４７が配置されている。コーナーミラー１４７はｆθレンズ１４６の光軸に対して４５°の角度に位置決めされている。レーザビームＢ２はｆθレンズ１４６の光軸と同軸に入射する。第１のコーナーミラー１４７から距離ｌ２の位置には、レーザビームＢ１、Ｂ３のレーザビームＢ２に対する角度がθとなるように配置された２個の第２のコーナーミラーが配置されている。レーザビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３は偏光が同じで、パルス照射順が１／Ｆだけシフトしたビームである。ｌ１は除去部１０７でのライン間隔（（ビームスポット間距離）であり、
ｌ１＝ｆθ
である。コーナーミラー１４８位置におけるビーム間隔ｗは、
ｗ＝１２・ｔａｎθ
として求められる。
【０１０９】
例えば、焦点距離ｆが１０ｍｍのｆθレンズでビーム径１０ｍｍを集光する場合、加工部（除去部）スポット間隔ｌ１＝１０μｍを得るのに必要な角度θは約５．７度であるから、第２のコーナーミラー１４８位置で必要なミラーの有効径を２０ｍｍとすると、ビームＢ２とミラー１４８が干渉しないミラー間隔ｌ２は、
ｌ２＝２００ｍｍ
となる。したがって、８０〜１２０ｋＨｚのビームから分岐した３つビームを、１つのｆθレンズに導くことにより、テーブル速度ｌｍ／ｓｅｃで加工でき、出力有効利用率を１００％に向上させることができる。
【０１１０】
ワーク周囲除去加工に適用される高出力レーザは出力５００Ｗ、パルス周波数は５〜６ｋＨｚであり、矩形ビーム化されたスポットサイズは６００ｘ６００μｍ、オーバーラップは３０〜５０％であるから、加工速度は１．５〜２．４ｍ／ｓになる。したがって、出力利用効率はテーブル速度で律速され最大で６６％である。出力利用効率を向上させる手段として、４つの３００ｘ３００μｍの矩形ビームを４つ横並べた幅２Ｗ、加工ピッチＷ／２のビームで加工すると、テーブル速度を１／２（５０％）に下げることができ、出力利用効率は従来比で２倍に向上する。
【０１１１】
図２８は本実施形態における光学系の構成を示す図であり、高出力レーザによりワーク周囲除去加工を行う場合の例である。
【０１１２】
図２８において、レーザ発振器４９はランダム偏光の例えば出力５００Ｗの出射ビーム５０を出射する。出射ビーム５０はビームスプリッタ５１によりエネルギが同じである２つのビームに分岐される。分岐された２つのビームは、第１の偏光ビームスプリッタ５２により、それぞれＰ波とＳ波に分岐される。偏光ビームスプリッタ５２で分岐されたＰ波は、回転角によりＰ波とＳ波の比率を調整する１／２λ板５３により比率を調整（エネルギ調整）され、第２の偏光ビームスプリッタ５４を透過してマイクロレンズアレイ方式（又は矩形ファイバ方式）のビームシェーパ５６に入射する。また、偏光ビームスプリッタ５２で分岐されたＳ波は、回転角によりＰ波とＳ波の比率を調整する１／２λ板５３により比率を調整（エネルギ調整）され、第２の偏光ビームスプリッタ５４を透過してマイクロレンズアレイ方式（又は矩形ファイバ方式）のビームシェーバ５６に入射する。ビームシェーパ５６に入射したビームは、断面を矩形に整形され、ｆθレンズ５７を介して除去部１０７（加工部）に供給される。なお、第２の偏光ビームスプリッタ５４で反射されたビームはビームダンパ５５に廃棄される。
【０１１３】
図２８（ａ）中の符号５８，５９，６０は両端を１つのスポットで、中央を２つのスポットで加工する場合の矩形スポットの配置であり、図２８（ｂ）中の符号６１，６２は両端をそれぞれ２つの矩形スポットで加工する場合の矩形スポット配置を示している。なお、ビーム断面を矩形にする手段として、夜数のプリズム又は複数の矩形断面のファイバ出射口、又はファイバ接続器を並べて配置するようにしてもよい。
【０１１４】
なお、ここでは、４ビームとする場合を説明したが、例えば、８ビームにして、矩形ビームを２１０×２１０μｍにすると、テーブル速度を３５％に下げられる。また、Ｂ１〜Ｂ４に個別に出力調整するようにしたが、第１の偏光ビームスプリッタ５２、１／２λ板５３、第２の偏光ビームスプリッタ５４を、出ビーム５１の位置に配置して出力調整を行うようにすると、ビーム相互の出力誤差は増えるが、偏光ビームスプリッタと１／２λ板の数を減らすことができる。
【０１１５】
以上説明したように、本実施形態によれば、
１）ワーク浮上及び吸着機構とワーク上下位置追従方式のワーククランプ機構を採用したことにより、ワーク表面の高さ変動を従来の１／３（±１．５ｍｍから±０．０５ｍｍ）に改善でき、歩留まりを向上させることができる。
【０１１６】
２）裏面側から薄膜層を加工し、表面側で冷媒を吹きかけて加工するので、第１の絶縁層加工、ワーク周囲除去加工において、絶縁抵抗２０００ＭΩ以上を達成できる。この結果、太陽電池の発電効率と歩留まりを向上させることができる。
【０１１７】
３）さらに、パルス周期を短く０．０２ｍｓ（パルス周波数５０ｋＨｚ）しても絶縁抵抗を確保でき、穴入口の剥離をなくせるので、高速化が可能である。
【０１１８】
４）従来比で最大３０％の省出力加工が可能になるので、省エネ化を実現できる。
【０１１９】
などの効果がある。
【０１２０】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された発明の技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。
【符号の説明】
【０１２１】
１  第１のＸ駆動機構
２  第２のＸ駆動機構
３  接続板
４  ワーク下面支持機構
５  サポートフレーム
６  クランプ装置
７  ワーク前端面クランプ機構
８  ワーク後端面クランプ機構
９  ワーク側面押し圧機構
１０１  ワーク
１０２  透明なガラス
Ａ１  ベッド
Ａ２  Ｘ移動機構部
Ａ３  Ｙ移動機構部
Ａ４  加工ヘッド部
Ａ５  レーザ発振器部
Ａ６  コラム
ＳＡ  薄膜加工装置本体
【図１】
2010101060.tif 000003
【図２】
2010101060.tif 000004
【図３】
2010101060.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010101060.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010101060.tif 000009
【図８】
2010101060.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010101060.tif 000012
【図１１】
2010101060.tif 000013
【図１２】
2010101060.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010101060.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
2010101060.tif 000020
【図１９】
2010101060.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2010101060.tif 000023
【図２２】
2010101060.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2010101060.tif 000030
【図２９】
2010101060.tif 000031
【図３０】
2010101060.tif 000032
【図３１】
2010101060.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月27日(2010.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
透明なガラスの表面に薄膜が配置されたワークの薄膜加工装置であって、
前記ワークをエア浮上機構と吸着機構で上下方向に支持する支持装置と、
前記ワークの上下方向に移動に追従して当該ワークを把持するクランプ装置と、
前記薄膜をレーザ光で加工するレーザ照射装置と、
を備え、
前記レーザ照射装置は前記ワークの裏面側から前記ワークにレーザ光を照射して前記表面側の薄膜を加工すること
を特徴とするワークの薄膜加工装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
請求項５記載のワークの薄膜加工装置であって、
冷却媒体を噴出するノズルをさらに備え、加工時、前記レーザ照射装置から出射したレーザ光が前記薄膜に入射する位置の前記薄膜側から、前記ノズルにより前記冷却媒体を吹き付けること
を特徴とするワークの薄膜加工装置。
【請求項８】
請求項７記載のワークの薄膜加工装置であって、
前記冷却媒体が噴霧状の液体、液体及びガスのうちの１つであること
を特徴とするワークの薄膜加工装置。
【国際調査報告】
2010101060.tif 000034
2010101060.tif 000035
2010101060.tif 000036
2010101060.tif 000037
2010101060.tif 000038
2010101060.tif 000039
2010101060.tif 000040