(57)【要約】【課題】レーザ加工機に対する基板の搬出入において基板の上下反転を不要とする。並びに、レーザ加工機自体の占有面積も削減する。【解決手段】被加工面を上にした基板９を動かないよう保定する保定機構２と、Ｙ軸方向に走行して基板９の被加工面にレーザ光を照射しかつＸ軸方向にも移動可能な加工ノズル３と、加工ノズル３の走行に追随してＹ軸方向に走行する集塵ノズル５と、基板９を下方から支持しながらこの基板９に対してＸ軸方向に相対移動可能な支持機構４とを具備するレーザ加工機１を構成した。本レーザ加工機１では、レーザ加工時に基板９は動かさず、加工ノズル３及び集塵ノズル５を走行させつつレーザ加工を実施し、レーザ光を照射した加工部位から発生する粉塵を吸引する。また、加工ノズル３をＸ軸方向にピッチ送り移動させる際には、支持機構４をもＸ軸方向に移動させ、支持機構４とレーザ光軸との干渉を回避する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工が施される被加工面を上にした基板を支持する本体と、
所定の走行方向に走行可能であるように前記基板の下方に設けられ、レーザ光を上向きに発射して基板を透過させて前記被加工面に照射する加工ノズルと、
前記加工ノズルに追随して前記走行方向に走行可能であるように前記基板の上方に設けられ、恒常的に前記被加工面における前記レーザ光の照射部位の直上またはその近傍にあって、この照射部位から発生し上方に飛散する粉塵を吸引する集塵ノズルと
を具備することを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接し前記照射部位の直上に開口する下向きの吸引口を有しており、
前記吸引口は、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴である請求項１記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記集塵ノズルにおける、前記吸引口を形成する前記走行方向に対向した前後壁の下端から、互いに離反するように屈折して突出したリップを設けている請求項２記載のレーザ加工機。
【請求項４】
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接し前記照射部位の近傍に開口する前記走行方向を向いた吸引口を有しており、
前記吸引口は、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴である請求項１記載のレーザ加工機。
【請求項５】
前記集塵ノズルと集塵機との間に介在する集塵接続機構をさらに具備し、
前記集塵接続機構は、
前記走行方向に沿って離間した一対のローラと、
前記ローラ間に配置され前記走行方向に沿って延伸するとともに同方向に拡張した開口を有するチャンバと、
前記ローラに巻き掛けられ前記チャンバの開口を閉塞するとともに一部に貫通孔が穿たれているベルトと、
一端が前記集塵ノズルに接合され他端が前記貫通孔に接合されるダクトと
を備えてなり、
前記集塵機を前記チャンバに接続することにより、前記集塵ノズル、前記ダクト及びチャンバを介して集塵を行う請求項１、２、３または４記載のレーザ加工機。
【請求項６】
前記チャンバの開口縁に、前記ベルトとの摩擦を軽減するための滑り部材が装着されている請求項５記載のレーザ加工機。
【請求項７】
前記加工ノズルは、前記走行方向とは交差したピッチ送り方向にも移動可能である請求項１、２、３、４、５または６記載のレーザ加工機。
【請求項８】
前記本体は、
前記基板を動かないよう保定する保定機構と、
前記基板を下方から支持しながらこの基板に対して前記ピッチ送り方向に相対移動可能な支持機構と
を備えている請求項７記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽電池パネル、有機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイの製造工程における薄膜のレーザスクライブ、パターニング等を実施するレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のレーザ加工機は、基板の被加工面に製膜した単層または積層の薄膜にレーザ光を照射して除去加工することを主務とする。出願人が既に提案しているレーザ加工機（下記特許文献１を参照）では、エアを吹出させる浮上装置を用いて基板を浮かせつつ台車で搬送し、所定の加工用領域に設置した加工ノズルから出射するレーザ光により薄膜をパターニングする。
【０００３】
下記特許文献１に掲載のレーザ加工機は優れて有用なものである。しかしながら、レーザ加工時に基板を加工用領域の前後に往復動させるために、基板寸法の倍以上の面積を占有してしまうきらいがある。
【０００４】
加えて、下記特許文献１に掲載のレーザ加工機では、基板の被加工面を下にして基板の上方からレーザ光を打ち下ろし、基板を透過させて被加工面に照射する使用法を主に想定している。他方、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置やスパッタ装置等では、基板の被加工面を上にしてそこに薄膜を生成する。故に、これら装置とレーザ加工機との間に、基板を上下反転させる反転機を配備することが求められる。レーザ加工機から搬出した基板を移送するにしても、薄膜に傷をつけないよう被加工面を上にして基板を下から支えて運ぶのが普通である。結局のところ、レーザ加工機の前後両方に反転機が必要になる。
【０００５】
また、近時では、基板の大型化（例えば、Ｇ８クラスでは２６００ｍｍ×２２００ｍｍ）が進んでおり、レーザ加工機、反転機ともにますます大型化せざるを得なくなっている。反転機については、高さ寸法までもが長大になるので、工場の天井を高くとらないと設置できないというような制約も生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２３１５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上に鑑みてなされた本発明は、反転機を不要とし、かつレーザ加工機自体の占有面積を削減することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、レーザ加工が施される被加工面を上にした基板を支持する本体と、所定の走行方向に走行可能であるように前記基板の下方に設けられ、レーザ光を上向きに発射して基板を透過させて前記被加工面に照射する加工ノズルと、前記加工ノズルに追随して前記走行方向に走行可能であるように前記基板の上方に設けられ、恒常的に前記被加工面における前記レーザ光の照射部位またはその近傍の直上にあって、この照射部位から発生し上方に飛散する粉塵を吸引する集塵ノズルとを具備するレーザ加工機を構成した。
【０００９】
このようなものであれば、レーザ加工時に基板を前後に往復動させる必要がなくなり、加工機の占有面積を節減することができる。のみならず、被加工面を上にしたままで基板をレーザ加工機に搬出入することが可能になるので、反転機も不要となる。
【００１０】
尤も、下方から発射したレーザを基板上の被加工面に照射するアブレーション加工では、切削される薄膜の粉塵が蒸発的に、あるいは爆発的に飛散する。この粉塵が基板の被加工面に再付着してしまうと、製品の品質、性能に悪影響を及ぼす。従って、基板の上方に、粉塵を吸引する集塵ノズルを配することが要求される。だが、基板の大部分を覆うような単純な形の大口径ノズルを設けても、粉塵が発生するレーザ光照射部位近傍の吸引流速（または、吸引圧力）を高く保つことはできず、質量の重い塵を吸い取ることができない。
【００１１】
これに対し、本発明では、集塵ノズルを加工ノズルに追随して走行させることにより、集塵ノズルの吸引口の内寸を絞りながら、加工中恒常的にその吸引口をレーザ光照射部位の直上またはその近傍に位置づけられるようにしている。さすれば、レーザ光の照射を受けて上方に飛散する粉塵を集塵ノズルを介して即座に捕集できる上、レーザ光照射部位近傍の吸引流速が有効に高められ、質量の重い塵も確実に吸い取ることができるようになる。
【００１２】
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接し前記照射部位の直上に開口する下向きの吸引口を有するものとすることが好ましい。加えて、この吸引口は、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴に成形することが好ましい。集塵ノズルは加工ノズルに追随して走行するものであるから、当該走行方向に沿った吸引口の内寸は狭小に絞ることが許される。
【００１３】
さらに、前記集塵ノズルにおける、前記吸引口を形成する前記走行方向に対向した前後壁の下端から、互いに離反するように屈折して突出したリップを設けているならば、これらリップの下面と基板の被加工面との間隙に吸引口方面に流れる気流を作り出すことができ、粉塵の吸引能率が顕著に向上する。
【００１４】
あるいは、前記集塵ノズルを、前記基板の被加工面に近接し前記照射部位の近傍に開口する前記走行方向を向いた吸引口を有するものとしてもよい。この場合にも、前記吸引口は、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴に成形することが好ましい。
【００１５】
前記集塵ノズルと集塵機との間に介在する集塵接続機構をさらに具備し、前記集塵接続機構は、前記走行方向に沿って離間した一対のローラと、前記ローラ間に配置され前記走行方向に沿って延伸するとともに同方向に拡張した開口を有するチャンバと、前記ローラに巻き掛けられ前記チャンバの開口を閉塞するとともに一部に貫通孔が穿たれているベルトと、一端が前記集塵ノズルに接合され他端が前記貫通孔に接合されるダクトとを備えてなり、前記集塵機を前記チャンバに接続することにより、前記集塵ノズル、前記ダクト及びチャンバを介して集塵を行うものとすれば、ベルト及びその貫通孔が集塵ノズルの走行に連動して変位し得るので、集塵ノズルと貫通孔とを繋ぐダクトの変形を伴うことなく集塵ノズルを走行駆動可能となる。これにより、集塵ノズルの往復走行に起因してダクトが疲労破断するような不具合を予防することができる。
【００１６】
前記チャンバの開口縁に、前記ベルトとの摩擦を軽減するための滑り部材が装着されていれば、ベルト及び／またはチャンバの摩耗を抑制できる。
【００１７】
前記加工ノズルが、前記走行方向とは交差したピッチ送り方向にも移動可能であるならば、加工ノズルのピッチ送りを通じて基板の略全面に加工を施すことができるようになる。
【００１８】
前記本体は、前記基板を動かないよう保定する保定機構と、前記基板を下方から支持しながらこの基板に対して前記ピッチ送り方向に相対移動可能な支持機構とを備えているものとする。このレーザ加工機では、レーザ加工時に基板は動かさず、加工ノズルを動かして被加工面の所要部位にレーザ光を照射する。典型的には、加工ノズルを走行させてパルスレーザを連続的に照射し、その走行方向に沿って延伸した溝を薄膜に形成する。加工ノズルをピッチ送り方向に移動させる際には、支持機構をもピッチ送り方向に移動させて、支持機構とレーザ光軸との干渉を回避する。このとき、支持機構が基板に対して相対的に変位し、基板はやはり動かない。因みに、加工ノズルのピッチ送りを応用して、ピッチ送り方向に沿って延伸した溝を薄膜に形成するような加工を実行することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、レーザ加工機への基板の搬入、レーザ加工機からの基板の搬出において基板の上下反転を行わずに済むため、反転機が不要となる。並びに、レーザ加工機自体の占有面積も削減される。その上、レーザ光の照射を受けた被加工面から上方に飛散する粉塵を集塵ノズルを介して即座に捕集でき、高い集塵効果を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態のレーザ加工機を示す全体斜視図。
【図２】同レーザ加工機の加工ノズル、支持機構及び集塵ノズルを示す分解斜視図。
【図３】同レーザ加工機の集塵ノズルをオミットした分解斜視図。
【図４】同レーザ加工機の集塵ノズル及び集塵接続機構を示す部分斜視図。
【図５】同レーザ加工機の集塵ノズルを示す正面図。
【図６】同レーザ加工機の集塵ノズルを示す側面図。
【図７】同レーザ加工機の集塵接続機構を示す側断面図。
【図８】同レーザ加工機の集塵接続機構を示す正断面図。
【図９】同レーザ加工機の集塵ノズルの吸引口をレーザ光照射部位の直上に位置づけている状態を示す部分側断面図。
【図１０】本発明の変形例の一を示す部分斜視図。
【図１１】本発明の変形例の一を示す部分斜視図。
【図１２】同変形例を示す部分側断面図。
【図１３】本発明の変形例の一を示す部分側断面図。
【図１４】本発明の変形例の一を示す部分側断面図。
【図１５】本発明に係るレーザ加工機の適用対象である薄膜太陽電池の一例を示す部分斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。はじめに、本実施形態のレーザ加工機１の用途の一つである、薄膜太陽電池の製造過程におけるレーザパターニング（換言すれば、アブレーション加工）に関して概説する。図１５に例示するように、薄膜太陽電池は、透明基板９に積層膜、即ち透明導電膜９１、非晶質半導体膜若しくは非晶質半導体膜と微結晶半導体膜との積層膜９２、金属膜９３を製膜して製造する。他の種類のものとして、ＣＩＧＳ系太陽電池の場合には、Ｍｏ等の裏面電極膜９１、ＣＩＧＳ等の光電変換層９２、ＺｎＯ等の透明導電膜９３を製膜する。
【００２２】
製造の手順としては、まず基板９上に透明導電膜９１を製膜し、この透明導電膜９１に波長１０６４ｎｍのレーザビームを照射してこれを除去、分離溝９１１を形成する。次いで、透明導電膜９１上に半導体膜９２を製膜し、この半導体膜９２に波長５３２ｎｍのレーザビームを照射してこれを除去、分離溝９２１を形成する。分離溝９１１内には、半導体膜９２が入り込む。さらに、半導体膜９２上に金属膜９３を製膜し、半導体膜９２に波長５３２ｎｍのレーザビームを照射して半導体膜９２もろとも金属膜９３を除去、分離溝９３１を形成する。分離溝９２１内には、金属膜９３が入り込む。上述の工程を経て、分離溝９３１と分離溝９１１との間にあり分離溝９２１を介在させていない領域が光起電力素子として機能するものとなる。因みに、層と層との間に図示しない中間層を敷設することもある。
【００２３】
本実施形態のレーザ加工機１は、薄膜太陽電池の製造工程において使用され、ガラス基板９の被加工面即ち上表面に製膜した透明導電膜９１、光電変換膜９２、裏面電極膜９３等にレーザ光を照射して分離溝９１１、９２１、９３１等のパターニングを行うものである。
【００２４】
以降、説明の簡明化のため、加工ノズル３及び集塵ノズル５が分離溝９１１、９２１、９３１を形成するべく往復走行する方向（Ｙ軸方向）を前後方向、加工ノズル３及び集塵ノズル５がピッチ送りする方向（Ｘ軸方向）を左右方向と定義して記述する。図１ないし図４に示すように、本実施形態のレーザ加工機１は、架台７、支持機構４及び保定機構２を備えた本体と、支持機構４の下方に配置した加工ノズル３と、支持機構４の上方に吊設した集塵ノズル５とを具備する。
【００２５】
支持機構４は、レーザ加工機１に搬入した基板９を支持するものであり、台枠を主体とする。台枠４は、架台７に固設した本体フレーム７１により、加工ノズル３やＸＹステージ３２等と衝突しない高さに持ち上げてある。この台枠４は、前後方向に拡張し上下に貫通した複数の開口窓４１を左右方向に複数配列した形状をなす。開口窓４１の個数は、加工ノズル３の本数に等しい。加工ノズル３から出射するレーザ光は、この開口窓４１を通過する。台枠４の開口窓４１の周縁部には、自由に回転することのできる転動体４２を多数、前後左右に散開させて設けている。転動体４２は、例えばいわゆるボールベアである。搬入した基板９は、これら転動体４２の上に載せ置かれる。
【００２６】
台枠４は、その前後端部に設けたレール機構４３を介して、左右方向に移動可能としてある。台枠４と本体フレーム７１との間には、台枠４の左右方向の移動を惹起するねじ送り機構４４を介設している。ねじ送り機構４４は、ピッチ送り用モータ４５により駆動されて、台枠４を左右方向にピッチ送り移動させる。
【００２７】
保定機構２は、レーザ加工時に基板９を動かないよう保定するものであり、支持機構４の傍らに設けた保定用押付板を主体とする。保定用押付板２は、左右に対をなし、台枠４よりも外側方、台枠４（の転動体４２）の上面に臨む高さの位置に所在している。保定用押付板２は、本体フレーム７１に固定した左右のプレート７２上に取り付けている。これら保定用押付板２は、エアシリンダで駆動されて左右方向に接近または離間し、基板９の側端面に当接して左右から基板９を挟持する。なお、保定用押付板２に替えて、あるいは保定用押付板２とともに、クランプや吸盤等を採用してもよい。
【００２８】
加工ノズル３は、ＸＹステージ３２に支持させている。ＸＹステージ３２は、前後方向に延伸するＹ軸レール３２１と、Ｙ軸レール３２１に案内されて前後方向に走行するとともに左右方向に拡張してその上部にＸ軸レール３２３を設けているＸ軸ユニット３２２と、Ｘ軸レール３２３に案内されて左右方向にピッチ送り移動する台車３２４とを備えてなる。Ｘ軸ユニット３２２、台車３２４はともに、リニアサーボ可動子を駆動源とする。本実施形態では、Ｘ軸ユニット３２２に複数基の台車３２４を配し、各台車３２４にそれぞれ加工ノズル３を搭載している。
【００２９】
各加工ノズル３には、レーザ発振器から供給されるレーザ光を導く光ファイバ３１を接続している。レーザ発振器（図示せず）から供給されるレーザ光は、光ファイバ３１を通じて加工ノズル３に導入され、加工ノズル３内の集光レンズ等の光学系を経て、ノズル上部の出射端から鉛直上方に出射する。
【００３０】
集塵ノズル５は、薄膜９１、９２、９３をパターニングすることで発生する粉塵を吸引するために存在する。図５及び図６に示すように、集塵ノズル５は、基板９の被加工面に近接する下向きに開口した吸引口５１１を有している。より詳しく述べると、集塵ノズル５は、複数個のノズル部材５１を溶接等により左右方向に連接してなる。各ノズル部材５１の下部は、下方に向かうにつれて左右方向には拡開しているが、前後方向には徐々に絞られている。ノズル部材５１の下端において、吸引口５１１を形成する対向した前後壁の下端からは、互いに離反するように屈折したリップ５１２が前後に突出している。リップ５１２は、このリップ５１２の下面と基板９の被加工面との間隙に吸引口５１１方面に流れる気流を作り出す作用を営み、粉塵の吸引性能を向上させる。左右方向に並べ連ねたノズル部材５１は、総体として、左右方向に拡張した細長穴様の吸引口５１１を形作る。この吸引口５１１総体の左右方向の寸法は、加工対象物である基板９の幅寸に略等しいか、それよりも大きい。
【００３１】
各ノズル部材５１の中途には、それぞれエアダンパ（または、流量制御弁）５１３を設けている。エアダンパ５１３は、ノズル部材５１の内部を流通する風量を手動で調節できるものである。各ノズル部材５１の上部は、左右方向に伸長した単一の集合管５２に連結している。集合管５２は、その中央部位が上方に突出したコネクタ５２１となっている。コネクタ５２１は、粉塵の吸出口であり、このコネクタ５２１を介して集塵機（図示せず）に接続する。集合管５２の内空、特に上下方向の内寸は、中央部位が最も大きく、その左右に隣接した部位ではより小さく、左右両端部位では最も小さい。これは、各ノズル部材５１の吸引口５１１近傍において生じる吸込気流の流速または吸引圧力の大きさを揃えるためである。各ノズル部材５１毎にエアダンパ５１３を設けているのも、同趣旨である。
【００３２】
集塵ノズル５と集塵機との間には、集塵接続機構６が介在する。図４、図７及び図８に示すように、集塵接続機構６は、前後方向に沿って離間した一対のローラ６１と、これらローラ６１間に配置され前後方向に沿って延伸するとともに同方向に拡張した開口を有するチャンバ６２と、ローラ６１に巻き掛けられてチャンバ６２の開口を閉塞するとともに一部に貫通孔６３１を穿っているベルト６３と、一端が集塵ノズル５のコネクタ５２１に接合し他端がベルト６３の貫通孔６３１に接合しているダクト６４とを備える。
【００３３】
本実施形態にあって、チャンバ６２は、上方に開口した長尺な箱状の部材であり、上方に開口している。チャンバ６２の左右の側壁６２１の上端部６２２は、互いに相寄るように屈曲して内側方に延出しており、チャンバ６２の開口幅をやや狭めている。これら屈曲片６２２の上面には、滑り部材６２３を装着している。滑り部材６２３は、例えば硬質樹脂製の薄板材で、ベルト６３との摩擦を軽減する役割を担う。前方のローラ６１はチャンバ６２の前壁６２５の前方に所在し、後方のローラ６１はチャンバ６２の後壁６２６の後方に所在しており、これらローラ６１を回動可能に軸支する軸受６２８をチャンバ６２の前後端に固設している。また、チャンバ６２の左右の側壁６２１は、チャンバ６２の底壁６２７を越えて下方に垂下し、その下端部６２４もまた互いに相寄るように屈曲して内側方に延出している。
【００３４】
ベルト６３は、例えばスチールベルトであり、前後のローラ６１に巻き掛けられてチャンバ６２を包む無限軌道となる。この無限軌道の上部では、ベルト６３は滑り部材６２３に当接して上方からチャンバ６２の開口を遮蔽する。無限軌道の下部では、ベルト６３はチャンバ６２の底壁６２７と下方の屈曲片６２４との間の空間を通過する。貫通孔６３１は、無限軌道の上部に穿ち設ける。チャンバ６２、ローラ６１及びベルト６３は、台枠４よりも外側方に配置する。
【００３５】
チャンバ６２の所定部位（図示例では、チャンバ６２の前方部位における外側壁６２１）には、粉塵の吸出口を設けており、この吸出口にホース６５を接続し、ホース６５を集塵機に接続する。従って、集塵ノズル５の吸引口５１１から吸引した粉塵は、ダクト６４及びチャンバ６２の内空を通過し、ホース６５を経由して集塵機に至ることとなる。因みに、集塵機の吸引によってチャンバ６２内は負圧となり、ベルト６３がチャンバ６２の上方の屈曲片６２２に吸い付いて開口を好適に閉塞する。
【００３６】
しかして、本実施形態では、集塵ノズル５及びダクト６４を、加工ノズル３に追随して前後方向に往復走行可能としている。集塵ノズル５等をする吊持する構造体は、プレート７２の四隅から立ち上がる支柱７３と、各支柱７３の上端部間を接続する側ビーム７４、前ビーム７５及び後ビーム７６とを要素とする。上述したチャンバ６２は、その前部を前ビーム７５に固定し、その後部を後ビーム７６に固定している。集塵ノズル５及びダクト６４は、左右方向に延伸した横架フレーム５３に担持させる。横架フレーム５３の左端部は、台車５３１を介して左側ビーム７４に設けた搬送レールに支持させ、横架フレーム５３の右端部は、やはり台車５３２を介してチャンバ６２に設けた搬送レールに支持させる。これにより、横架フレーム５３は、左側ビーム７４及びチャンバ６２に沿って前後方向に走行可能となる。また、横架フレーム５３の右端部は、ダクト６４とともにベルト６３の貫通孔６３１近傍部位に取り付いている。
【００３７】
本実施形態では、ベルト６３が、横架フレーム５３ひいては集塵ノズル５の走行駆動機構を兼ねている。即ち、ベルト６３を巻き掛けているローラ６１の一方（図示例では、前方のローラ６１）をサーボモータ６６にて回動駆動するようにしており、ローラ６１の回動に従動してベルト６３が前後に運動し、このベルト６３の運動を以て横架フレーム５３等を前後方向に往復走行させる。但し、横架フレーム５３の左方または右方の台車５３１、５３２をリニアモータ可動子とし、この台車５３１、５３２を駆動源として集塵ノズル５を走行駆動することも考えられる。
【００３８】
レーザ加工を実行するにあたっては、まず、薄膜９１、９２、９３を製膜した被加工面を上にした基板９を前方から搬入する。即ち、搬送用クランパ（図示せず）で基板９の側縁をクランプしつつ搬送ユニット（図示せず）を駆動して、基板９を台枠４上に送り込み、台枠４に載置する。次いで、保定用押付板２を基板９の両側端面に押し付けて基板９を両側から挟持し、架台７に対して基板９を保定する。
【００３９】
しかる後、加工ノズル３を所要の加工部位に移動させてレーザ光を上向きに発射し、基板９を透過させて被加工面にある薄膜９１、９２、９３に照射する。具体的には、Ｘ軸ユニット３２２を前後方向に走行させながらパルスレーザを連続的に照射して、前後方向に延伸した分離溝９１１、９２１、９３１を薄膜９１、９２、９３に形成する。同時に、横架フレーム５３を前後方向に走行させることで集塵ノズル５をＸ軸ユニット３２２に追随させ、図９に示すように、吸引口５１１を恒常的にレーザ光の照射部位Ｌの直上に位置づける。その上で、集塵機を運転して、照射部位Ｌから発生する粉塵の集塵を行う。
【００４０】
また、加工ノズル３を搭載した台車３２４を左右方向にピッチ送り移動させ、分離溝９１１、９２１、９３１の形成位置を遷移させる。同時に、レーザ光軸が台枠４に干渉しないよう、台車３２４に連動して台枠４をも左右方向に移動させる。このとき、基板９を支える台枠４が基板９に対して相対的に変位することになるが、基板９の下面と台枠４の上面との間に転動体４２が介在しておりこれが回転するため、台枠４の移動は妨げられない。なお、リニアモータ台車３２４による加工ノズル３のピッチ送りは瞬間的である一方、ねじ送り機構４４による台枠４のピッチ送りは加工ノズル３の走行中を含めて略等速運動であるが、レーザ光軸は常時開口窓４１内にある。
【００４１】
因みに、台車３２４及び台枠４をともに左右方向に移動させながらパルスレーザを連続的に照射し、左右方向に延伸した溝を薄膜９１、９２、９３に形成することも可能である。
【００４２】
レーザ加工が完了したら、基板９を後方に搬出する。即ち、保定用押付板２による基板９の保定を解除し、搬送用クランパで基板９の側縁をクランプしつつ搬送ユニットを駆動して、基板９を台枠４上から送り出す。
【００４３】
本実施形態によれば、レーザ加工が施される被加工面を上にした基板９を支持する本体と、所定の走行方向に走行可能であるように前記基板９の下方に設けられ、レーザ光を上向きに発射して基板９を透過させて前記被加工面に照射する加工ノズル３と、前記加工ノズル３に追随して前記走行方向に走行可能であるように前記基板９の上方に設けられ、恒常的に前記被加工面における前記レーザ光の照射部位Ｌの直上にあって、この照射部位Ｌから発生し上方に飛散する粉塵を吸引する集塵ノズル５とを具備するレーザ加工機１を構成したため、レーザ加工時に基板９を前後に往復動させる必要がなくなり、加工機１の占有面積を節減することができる。のみならず、被加工面を上にしたままで基板９をレーザ加工機１に搬出入することが可能になるので、反転機も不要となる。
【００４４】
しかも、集塵ノズル５を加工ノズル３に追随して走行させることにより、集塵ノズル５の吸引口５１１の内寸を絞りつつも、加工中恒常的にその吸引口５１１をレーザ光照射部位Ｌの直上に位置づけられるようにしているため、レーザ光の照射を受けて上方に飛散する粉塵を集塵ノズル５を介して即座に捕集できる上、レーザ光照射部位Ｌ近傍の吸引流速が有効に高められ、質量の重い塵も確実に吸い取ることができるようになる。
【００４５】
前記集塵ノズル５は、前記基板９の被加工面に近接し前記照射部位Ｌの直上に開口する下向きの吸引口５１１を有し、この吸引口５１１が、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴に成形されているため、吸引口５１１の前後寸法を狭小に絞ることができ、粉塵吸引性能の向上に資する。
【００４６】
さらに、前記集塵ノズル５における、前記吸引口５１１を形成する前記走行方向に対向した前後壁の下端から、互いに離反するように屈折して突出したリップ５１２を設けているため、これらリップ５１２の下面と基板９の被加工面との間隙に吸引口５１１方面に流れる気流を作り出すことができ、粉塵の吸引能率がより一層向上する。
【００４７】
前記集塵ノズル５と集塵機との間に介在する集塵接続機構６をさらに具備し、前記集塵接続機構６は、前記走行方向に沿って離間した一対のローラ６１と、前記ローラ６１間に配置され前記走行方向に沿って延伸するとともに同方向に拡張した開口を有するチャンバ６２と、前記ローラ６１に巻き掛けられ前記チャンバ６２の開口を閉塞するとともに一部に貫通孔６３１が穿たれているベルト６３と、一端が前記集塵ノズル５に接合され他端が前記貫通孔６３１に接合されるダクト６４とを備えてなり、前記集塵機を前記チャンバ６２に接続することにより、前記集塵ノズル５、前記ダクト６４及びチャンバ６２を介して集塵を行うものとしているため、ベルト６３及びその貫通孔６３１が集塵ノズル５の走行に連動して変位し得る。つまり、集塵ノズル５と貫通孔６３１とを繋ぐダクト６４の変形を伴うことなしに、集塵ノズル５を走行駆動可能となる。従って、集塵ノズル５の往復走行に起因してダクト６４が疲労破断するような不具合を予防することができる。
【００４８】
前記チャンバ６２の開口縁に、前記ベルト６３との摩擦を軽減するための滑り部材６２３を装着しているため、ベルト６３及び／またはチャンバ６２の摩耗を抑制できる。
【００４９】
前記加工ノズル３が、前記走行方向とは交差したピッチ送り方向にも移動可能であるため、加工ノズル３のピッチ送りを通じて基板９の略全面に加工を施すことができるようになる。
【００５０】
前記本体は、前記基板９を動かないよう保定する保定機構２と、前記基板９を下方から支持しながらこの基板９に対して前記ピッチ送り方向に相対移動可能な支持機構４とを備えているものとしており、レーザ加工時に基板９を動かさずに加工を行い得るため、加工精度を効果的に高めることが可能である。また、基板９の前後往復を伴わないので、転動体４２の摩耗も起こりにくい。さらに、平面的に散開した複数箇所（の転動体４２）で基板９を支持できるので、基板９の自重による撓みを抑制することができる。
【００５１】
なお、以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態における集塵ノズルは左右方向には移動しないものであったが、集塵ノズルを左右方向にピッチ送りとしてもよい。図１０に示す変形例では、集塵ノズル５を構成する各ノズル部材５４の下部の吸引口５４１の左右方向の寸法が縮小している。これにより、吸引口５４１の開口面積を小さくして吸引流速を一層高めることができる反面、各ノズル部材５４の吸引口５４１間に空隙ができるために、この集塵ノズル５を左右に移動させる必要も生じる。本変形例では、集塵ノズル５とこれを支持する横架フレーム５３との間にレール機構５３３を介在させ、集塵ノズル５を左右方向に移動可能としている。加えて、この集塵ノズル５の左右方向の移動を惹起するねじ送り機構５３４を付設している。ねじ送り機構５３４は、ピッチ送り用モータにより駆動されて、集塵ノズル５を左右方向にピッチ送り移動させる。また、各ノズル部材５４及び集合管５５を介して吸引した粉塵をチャンバ６２に送るダクト６７を、左右方向に伸縮可能な構造、例えばテレスコピック構造を有するものにしている。ノズル部材５４の個数は、加工ノズル３の本数に等しい。本変形例によれば、加工ノズル３のピッチ送りに伴い左右方向に変位するレーザ光照射部位Ｌの直上に吸引口５４１を常に位置づけることができる。
【００５２】
上記実施形態における集塵ノズルの吸引口は下方に開口するものであったが、吸引口を前方または後方に開口するものとしてもよい。換言すれば、吸引口を、加工ノズル及び集塵ノズルの走行方向に向けてもよい。図１１及び図１２に示す変形例では、各ノズル部材５６の下部の吸引口５６１が前方を向いている。左右方向に並べ連ねたノズル部材５６は、総体として、左右方向に拡張した細長穴様の吸引口５６１を形作っている。吸引口５６１を形成する底壁は、基板９の被加工面に近接し、被加工面に対して略平行に対向している。底壁に相対する上壁は、その前端即ち吸引口５６１の開口縁で底壁に最も接近し、そこから後方に向かうにつれて徐々に底壁から離反するように傾斜している。これら底壁及び上壁により、吸引口５６１の上下方向の寸法を絞っている。また、上壁の前端からは、鉛直上方に屈折したリップ５６２が突出している。図１２に示しているように、本変形例では、集塵ノズル５の吸引口５６１を恒常的にレーザ光の照射部位Ｌの近傍（すぐ後ろ）に位置づけるようにして、照射部位Ｌから発生する粉塵の集塵を行う。本変形例は、加工時に発生する塵や微粒子、または蒸気等の質量が比較的軽い場合に有効である。
【００５３】
さらに、図１３に示すように、上記変形例で示したノズル部材５６を前後に突き合わせて配置し、集塵ノズル５を構成してもよい。このようなものであると、吸引口５６１の底壁の下面と基板９の被加工面との間隙に、吸引口５６１方面に流れる速い気流を作り出すことができるので、粉塵の吸引性能を向上に奏効する。
【００５４】
また、図１４に示すように、前後に突き合わせて配置するノズル部材５６を完全に一体化してしまっても構わない。本変形例の集塵ノズル５の吸引口５６１は、下方に開口し左右方向に拡張したスリット状をなし、レーザ光の照射部位Ｌの直上に位置するものとなる。
【００５５】
集塵ノズルと集塵機との間に介在する集塵接続機構も、上記実施形態の態様には限定されない。例えば、ダクトを複数個の部材から構成し、両部材間をピボットを介して相対回動可能かつ連通状態に連結する。さらに、このダクトの一端と集塵ノズルとの間、並びにこのダクトの他端と本体側所定部位との間も、同様のピボットを介して相対回動可能かつ連通状態に連結する。そして、その本体側所定部位に集塵機に連なるホースを取り付けるようにする。集塵ノズルを往復走行させるための走行駆動機構は、別途設置する。このようなものであれば、ダクトを構成する各部材のピボット回りの揺動を通じて、集塵ノズルの前後往復を許容することができる。
【００５６】
上記実施形態では、レーザ発振器から供給されるレーザ光を光ファイバを介して加工ノズルに導いていたが、光ファイバを用いず、ミラーやビームスプリッタ等を用いて加工ノズルまで導くようにしてもよい。
【００５７】
支持機構に設ける転動体は、ボールベアに限定されず、ローラや無限軌道等であっても構わない。
【００５８】
支持機構上で基板を水平旋回させるための旋回装置を別途配設してもよい。さすれば、加工ノズル及び支持機構のピッチ送り動作を行わずとも、基板の被加工面（に製膜した薄膜）に縦横に伸びる溝を形成することが可能となる。
【００５９】
支持機構に転動体を設ける替わりに、エアを上向きに吹出させる浮上装置等を設けてもよい。例えば、支持機構における開口窓を設けていない部位に浮上装置を実装し、エアで基板を支持機構から浮上させた状態に支持する態様をとり得る。
【００６０】
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、例えば太陽電池パネル、有機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイの製造工程における薄膜のレーザスクライブ、パターニング等を実施する加工機として利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…レーザ加工機
２…保定機構
３…加工ノズル
４…支持機構
５…集塵ノズル
６…集塵接続機構
９…基板
Ｌ…レーザ光の照射部位
Ｘ…加工ノズル及び集塵ノズルのピッチ送り方向
Ｙ…加工ノズル及び集塵ノズルの走行方向
【図１】
2011016135.tif 000003
【図２】
2011016135.tif 000004
【図３】
2011016135.tif 000005
【図４】
2011016135.tif 000006
【図５】
2011016135.tif 000007
【図６】
2011016135.tif 000008
【図７】
2011016135.tif 000009
【図８】
2011016135.tif 000010
【図９】
2011016135.tif 000011
【図１０】
2011016135.tif 000012
【図１１】
2011016135.tif 000013
【図１２】
2011016135.tif 000014
【図１３】
2011016135.tif 000015
【図１４】
2011016135.tif 000016
【図１５】
2011016135.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月7日(2009.12.7)
【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】
レーザ加工が施される被加工面を上にした基板を支持する本体と、
所定の走行方向に走行可能であるように前記基板の下方に設けられ、レーザ光を上向きに発射して基板を透過させて前記被加工面に照射する加工ノズルと、
前記加工ノズルに追随して前記走行方向に走行可能であるように前記基板の上方に設けられ、恒常的に前記被加工面における前記レーザ光の照射部位の直上またはその近傍にあって、この照射部位から発生し上方に飛散する粉塵を吸引する集塵ノズルと
を具備し、
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接する吸引口を有した複数個のノズル部材を前記走行方向とは交差する方向に連接し、かつそれらノズル部材の上部を集合管で連結したものであって、各ノズル部材にそれぞれエアダンパを設けている
ことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接し前記照射部位の直上に開口する下向きの吸引口を有しており、
前記吸引口は、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴である請求項１記載のレーザ加工機。
【請求項３】
レーザ加工が施される被加工面を上にした基板を支持する本体と、
所定の走行方向に走行可能であるように前記基板の下方に設けられ、レーザ光を上向きに発射して基板を透過させて前記被加工面に照射する加工ノズルと、
前記加工ノズルに追随して前記走行方向に走行可能であるように前記基板の上方に設けられ、恒常的に前記被加工面における前記レーザ光の照射部位の直上またはその近傍にあって、この照射部位から発生し上方に飛散する粉塵を吸引する集塵ノズルと
を具備し、
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接し前記照射部位の直上に開口する下向きの吸引口を有し、
前記吸引口は、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴であり、
前記集塵ノズルにおける、前記吸引口を形成する前記走行方向に対向した前後壁の下端から、互いに離反するように屈折して突出したリップを設けているレーザ加工機。
【請求項４】
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接し前記照射部位の近傍に開口する前記走行方向を向いた吸引口を有しており、
前記吸引口は、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴である請求項１記載のレーザ加工機。
【請求項５】
レーザ加工が施される被加工面を上にした基板を支持する本体と、
所定の走行方向に走行可能であるように前記基板の下方に設けられ、レーザ光を上向きに発射して基板を透過させて前記被加工面に照射する加工ノズルと、
前記加工ノズルに追随して前記走行方向に走行可能であるように前記基板の上方に設けられ、恒常的に前記被加工面における前記レーザ光の照射部位の直上またはその近傍にあって、この照射部位から発生し上方に飛散する粉塵を吸引する集塵ノズルと、
前記集塵ノズルと集塵機との間に介在する集塵接続機構と
を具備し、
前記集塵接続機構は、
前記走行方向に沿って離間した一対のローラと、
前記ローラ間に配置され前記走行方向に沿って延伸するとともに同方向に拡張した開口を有するチャンバと、
前記ローラに巻き掛けられ前記チャンバの開口を閉塞するとともに一部に貫通孔が穿たれているベルトと、
一端が前記集塵ノズルに接合され他端が前記貫通孔に接合されるダクトと
を備えてなり、
前記集塵機を前記チャンバに接続することにより、前記集塵ノズル、前記ダクト及びチャンバを介して集塵を行うレーザ加工機。
【請求項６】
前記チャンバの開口縁に、前記ベルトとの摩擦を軽減するための滑り部材が装着されている請求項５記載のレーザ加工機。
【請求項７】
前記加工ノズルは、前記走行方向とは交差したピッチ送り方向にも移動可能である請求項１、２、３、４、５または６記載のレーザ加工機。
【請求項８】
前記本体は、
前記基板を動かないよう保定する保定機構と、
前記基板を下方から支持しながらこの基板に対して前記ピッチ送り方向に相対移動可能な支持機構と
を備えている請求項７記載のレーザ加工機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
これに対し、本発明では、集塵ノズルを加工ノズルに追随して走行させることにより、集塵ノズルの吸引口の内寸を絞りながら、加工中恒常的にその吸引口をレーザ光照射部位の直上またはその近傍に位置づけられるようにしている。また、集塵ノズルは、吸引口を有した複数個のノズル部材を前記走行方向とは交差する方向に連接し、かつそれらノズル部材の上部を集合管で連結して構成したものであり、各ノズル部材にはそれぞれエアダンパを設ける。さすれば、レーザ光の照射を受けて上方に飛散する粉塵を集塵ノズルを介して即座に捕集できる上、レーザ光照射部位近傍の吸引流速が有効に高められ、質量の重い塵も確実に吸い取ることができるようになる。
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月19日(2010.4.19)
【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】
レーザ加工が施される被加工面を上にした基板を支持する本体と、
所定の走行方向に走行可能であるように前記基板の下方に設けられ、レーザ光を上向きに発射して基板を透過させて前記被加工面に照射する加工ノズルと、
前記加工ノズルに追随して前記走行方向に走行可能であるように前記基板の上方に設けられ、恒常的に前記被加工面における前記レーザ光の照射部位の直上またはその近傍にあって、この照射部位から発生し上方に飛散する粉塵を吸引する集塵ノズルと
を具備し、
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接する吸引口を有した複数個のノズル部材を前記走行方向とは交差する方向に連接し、かつそれらノズル部材の上部を単一の集合管に連結したものであって、各ノズル部材にそれぞれ各ノズル部材の内部を流通する風量を手動で調節できるエアダンパまたは流量制御弁を設けている
ことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接し前記照射部位の直上に開口する下向きの吸引口を有しており、
前記吸引口は、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴である請求項１記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記集塵ノズルは、前記基板の被加工面に近接し前記照射部位の近傍に開口する前記走行方向を向いた吸引口を有しており、
前記吸引口は、前記走行方向とは交差する方向に拡張した細長穴である請求項１記載のレーザ加工機。
【請求項４】
前記加工ノズルは、前記走行方向とは交差したピッチ送り方向にも移動可能である請求項１、２または３記載のレーザ加工機。
【請求項５】
前記本体は、
前記基板を動かないよう保定する保定機構と、
前記基板を下方から支持しながらこの基板に対して前記ピッチ送り方向に相対移動可能な支持機構と
を備えている請求項４記載のレーザ加工機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
これに対し、本発明では、集塵ノズルを加工ノズルに追随して走行させることにより、集塵ノズルの吸引口の内寸を絞りながら、加工中恒常的にその吸引口をレーザ光照射部位の直上またはその近傍に位置づけられるようにしている。また、集塵ノズルは、吸引口を有した複数個のノズル部材を前記走行方向とは交差する方向に連接し、かつそれらノズル部材の上部を単一の集合管で連結して構成したものであり、各ノズル部材にはそれぞれ各ノズル部材の内部を流通する風量を手動で調節できるエアダンパまたは流量制御弁を設ける。さすれば、レーザ光の照射を受けて上方に飛散する粉塵を集塵ノズルを介して即座に捕集できる上、レーザ光照射部位近傍の吸引流速が有効に高められ、質量の重い塵も確実に吸い取ることができるようになる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】