(57)【要約】【課題】ガルバノモータの搭載個数を削減し、回転テーブルを不要にし、装置の小型化と装置コストの低減を図る。【解決手段】溝加工の間隔に合わせて直線状に並設された複数の加工軸を備え、薄膜が形成されたワークに対して加工軸を前記並設方向と直交する方向に相対的に移動させて薄膜に対して複数の溝を同時に加工する際、ワークが正規位置から加工方向に対して傾いて装填されたとき、ワークの正規位置からの傾きを計測し（Ｓ２）、計測された傾きに基づいて増大させる軸間距離の補正倍率を演算し（Ｓ３）、隣接する加工軸の軸間距離に演算された補正倍率を乗算して補正軸間距離を取得し（Ｓ５）、隣接する加工軸の軸間距離を取得された補正軸間距離まで移動させ（Ｓ６）、傾きによって減少する隣接する溝間隔を隣接する加工軸の軸間距離を増大させることによって補正し、スクライブ加工を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝加工の間隔に合わせて直線状に並設された複数の加工軸を備え、ガラス基板に半導体薄膜が形成されたワークに対して前記加工軸を前記並設方向と直交する方向に相対的に移動させ、薄膜に対して複数の溝を同時に加工するレーザスクライブ加工方法であって、
前記ワークが正規位置から加工方向に対して傾いて装填されたとき、前記傾きによって減少する隣接する溝間隔を隣接する前記加工軸の軸間距離を増大させることによって補正する工程を備えていること
を特徴とするレーザスクライブ加工方法。
【請求項２】
請求項１記載のレーザスクライブ加工方法であって、
前記補正する工程が、
前記ワークの正規位置からの傾きを計測する工程と、
計測された傾きに基づいて前記増大させる軸間距離の補正倍率を演算する工程と、
前記隣接する加工軸の軸間距離に前記演算された補正倍率を乗算し、補正軸間距離を取得する工程と、
前記隣接する加工軸の軸間距離を前記取得された補正軸間距離まで移動させる工程と、
を含むことを特徴とするレーザスクライブ加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のレーザスクライブ加工方法であって、
前記ワークが太陽電池であること
を特徴とするレーザスクライブ加工方法。
【請求項４】
溝加工の間隔に合わせて直線状に並設された複数の加工軸を備え、ガラス基板に半導体薄膜が形成されたワークに対して前記加工軸を前記並設方向と直交する方向に相対的に移動させ、薄膜に対して複数の溝を同時に加工するレーザスクライブ加工装置であって、
前記ワークが正規位置から加工方向に対して傾いて装填されたとき、前記傾きによって減少する隣接する溝間隔を隣接する前記加工軸の軸間距離を増大させることによって補正する制御手段を備えていること
を特徴とするレーザスクライブ加工装置。
【請求項５】
請求項４記載のレーザスクライブ加工装置であって、
前記制御手段は、
前記ワークの正規位置からの傾きを計測し、
計測された傾きに基づいて前記増大させる軸間距離の補正倍率を演算し、
前記隣接する加工軸の軸間距離に前記演算された補正倍率を乗算して補正軸間距離を取得し、
前記隣接する加工軸の軸間距離を前記取得された補正軸間距離まで移動させること
を特徴とするレーザスクライブ加工装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載のレーザスクライブ加工装置であって、
前記ワークが太陽電池であること
を特徴とする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、レーザスクライブ加工方法及び装置に係り、特にガラス基板の表面に半導体薄膜が形成されたワークの薄膜をレーザ光によって溝加工（スクライブ加工）するレーザスクライブ方法及び当該方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明なガラス基板の表面に半導体薄膜を形成したものとして、例えば太陽電池が知られている。このような薄膜ワークからなる太陽電池では、隣接する層から分離するためにレーザ光等によって直線状に溝加工を施す。その際、各加工溝の間隔にばらつきが発生し、あるいは回転により各加工溝の方向にズレが発生すると、太陽電池の性能に与える影響は大きい。そのため、太陽電池のような薄膜ワークに溝加工を施す際に、ワークが加工装置に回転角を持って装填された場合、ワークを回転させ、加工装置と間の相対位置を平行に修正する必要があった。
【０００３】
このような装置として例えば特許文献１に記載された発明が公知である。この文献には、ワークを圧縮エアで上下方向に支持するワーク下面支持機構と、ワークの上下方向の移動に追従してワークを把持するクランプ装置と、薄膜をレーザ光で加工する加工ヘッド部と、を備え、加工ヘッド部はワークの裏面側からワークにレーザ光を照射してワークの表面側の薄膜を加工する工程を含むレーザスクラブ加工方法が開示されている。当該文献に開示された技術では、加工時に加工軸を移動せず、ガルバノモータを２軸使用し、あるいは回転テーブルを使用してレーザスクライブにより加工する。その他、２軸のガルバノモータ（ガルバノミラー）を使用してレーザ光を走査する装置は多々知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／１０１０６０Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１記載の技術では、レーザ光の照射位置を一定に保持することが可能となり、加工部の品質の向上を図ることができるが、ガルバノモータを２軸使用し、あるいは回転テーブルを使用するので、装置が大型化し、その分装置製造のコストが増加せざるを得なかった。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ガルバノモータの搭載個数を削減するとともに回転テーブルを不要にし、装置の小型化と装置コストの低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、第１の手段は、溝加工の間隔に合わせて直線状に並設された複数の加工軸を備え、ガラス基板に半導体薄膜が形成されたワークに対して前記加工軸を前記並設方向と直交する方向に相対的に移動させ、薄膜に対して複数の溝を同時に加工するレーザスクライブ加工方法であって、前記ワークが正規位置から加工方向に対して傾いて装填されたとき、前記傾きによって減少する隣接する溝間隔を隣接する前記加工軸の軸間距離を増大させることによって補正する工程を備えていることを特徴とする。  
この場合、前記補正する工程は、前記ワークの正規位置からの傾きを計測する工程と、計測された傾きに基づいて前記増大させる軸間距離の補正倍率を演算する工程と、前記隣接する加工軸の軸間距離に前記演算された補正倍率を乗算し、補正軸間距離を取得する工程と、前記隣接する加工軸の軸間距離を前記取得された補正軸間距離まで移動させる工程と、を含む。
【０００８】
第２の手段は、溝加工の間隔に合わせて直線状に並設された複数の加工軸を備え、ガラス基板に半導体薄膜が形成されたワークに対して前記加工軸を前記並設方向と直交する方向に相対的に移動させ、薄膜に対して複数の溝を同時に加工するレーザスクライブ加工装置であって、前記ワークが正規位置から加工方向に対して傾いて装填されたとき、前記傾きによって減少する隣接する溝間隔を隣接する前記加工軸の軸間距離を増大させることによって補正する制御手段を備えていることを特徴とする。  
この場合、前記制御手段は、前記ワークの正規位置からの傾きを計測し、計測された傾きに基づいて前記増大させる軸間距離の補正倍率を演算し、前記隣接する加工軸の軸間距離に前記演算された補正倍率を乗算して補正軸間距離を取得し、前記隣接する加工軸の軸間距離を前記取得された補正軸間距離まで移動させる制御を実行する。  
なお、第１及び第２の手段において、ワークとしては例えば太陽電池が挙げられる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ガルバノモータの搭載個数を削減するとともに回転テーブルを不要にすることが可能となり、装置の小型化と装置コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るワーク加工装置の制御構成の概略を示す機能ブロック図である。
【図２】本実施形態における加工手順を示すフローチャートである。
【図３】ワークが回転せず、加工装置の加工テーブルの正規の装填位置にワークが装填された場合における加工状態を示す説明図である。
【図４】従来の加工装置において、ワークが正規位置からある回転角ずれて加工テーブルに装填された場合における加工状態を示す説明図である。
【図５】本実施形態における加工状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、加工軸の軸間隔の補正処理によってワークの回転補正を行って薄膜ワークにスクライブ加工を施すことにより、ガルバノモータの搭載個数を削減し、回転テーブルを不要にしたことを特徴とする。
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るワーク加工装置の制御構成の概略を示す機能ブロック図である。同図において、本実施形態に係るワーク加工装置は、記憶装置１０、演算装置２０、制御装置３０、軸間調整装置４０、回転角検出装置６０及び加工点調整装置８０から基本的に構成され、制御装置３０によってワーク７０の各加工軸５０〜５９を制御するようになっている。加工軸５０〜５９は、図１では、第１ないし第ｎ（ｎは１以上の整数）の加工軸として示し、図示の都合上、第１の加工軸（図では加工軸１と記す）５０、第２の加工軸（図では加工軸２と記す）５１、第ｎ−１の加工軸（図では加工軸ｎ−１と記す）５８、第ｎの加工軸（図では加工軸ｎと記す）５９として参照符号を付している。
【００１４】
記憶装置１０は加工する位置座標を記憶する。演算装置２０は回転角検出装置６０からのワーク回転角信号を演算し、軸間ピッチ補正倍率Ｃを求める。また、記憶装置１０から入力された軸間ピッチ指令値と軸間ピッチ補正倍率Ｃを乗算し、制御装置３０へ軸間ピッチ調整のための信号を送信する。さらに、記憶装置１０から入力された加工指令値を演算し、加工に必要な加工座標などの制御情報を制御装置１０に送信する。
【００１５】
制御装置３０は演算装置２０からの信号を受け、第１ないし第ｎの加工軸５０〜５９を制御する信号を送信し、軸間調整装置４０へ軸間ピッチを調整する信号を送信する。
【００１６】
軸間調整装置４０は制御装置３０からの信号を受け、第１ないし第ｎの加工軸５０〜５９を移動させ、第１ないし第ｎの加工軸５０〜５９の軸間を変更する。
【００１７】
第１ないし第ｎの加工軸５０，５１，５２，５８，５９は、制御装置３０からの信号を受け、ワーク７０に対し加工を行う。各加工軸は連結されており、同時に加工ができる。よって、図３に示すように各軸がＹ座標方向に並んでいる場合の例では、第１の加工軸５０がワーク７０上の座標（Ｘ１，Ｙ１）にあるとき第２の加工軸５１は座標（Ｘ１，Ｙ１＋Ａｗ１）に、第３の加工軸５２は（Ｘ１，Ｙ１＋Ａｗ１＋Ａｗ２）、第ｎの加工軸５９は（Ｘ１，Ｙ１＋Ａｗ１＋Ａｗ２＋…＋Ａｗｎ−１）にあり、その場所を加工できる。
【００１８】
当然、加工軸はＹ座標方向の並びに限定するものではなく、Ｘ座標、Ｚ座標方向などであってもよい。なお、ここでは、隣接する第ｋ及び第ｋ＋１の加工軸（ｋ＝１，２，３・・・ｎ−１）の座標をある座標軸に投影した点間の距離を軸間ピッチＡｗ１〜Ａｗｎ−１と称する。軸間ピッチは軸間調整装置４０により各加工軸間の位置が調整され、軸間ピッチが変更される。
【００１９】
回転角検出装置６０は正規の装填位置からのワーク７０が装填された回転角度を測定し、演算装置２０へワーク回転角度信号を送信する。
【００２０】
ワーク７０は、加工対象物である。本実施形態では、ガラス基板に半導体薄膜を成膜した太陽電池である。
【００２１】
加工点調整装置８０は、制御装置３０からの信号を受け、第１ないし第ｎの加工軸５０〜５９又はワーク７０を移動させ、ワーク７０上の加工予定位置（加工点）に加工軸を合わせる。加工装置では、例えばＸＹテーブルがそれに当たる。
【００２２】
図３はワークが回転せず、加工装置の加工テーブルの正規の装填位置にワークが装填された場合における加工状態を示す説明図である。同図では、第１ないし第ｎの加工軸５０，５１，５２，・・・５８，５９を軸間ピッチＡｗ１，Ａｗ２，・・・Ａｗｎ−１に設定して加工を行う。各加工軸は連結されているため、第１の加工軸５０を座標Ａ１からＢ１に向けて移動しながら加工する場合、第２の加工軸５１はＡ２からＢ２に、第３の加工軸５２はＡ３からＢ３に、・・・第ｎの加工軸５９はＡｎからＢｎに、それぞれ移動し、加工する。このときスクライブ加工線１００，１０１，１０２，１０８，１０９間の距離は、軸間ピッチＡｗ１，Ａｗ２，・・・Ａｗｎ−１に等しい。これは、ワーク７０が加工装置の加工テーブルの正規の位置に装填されていることから当然である。
【００２３】
なお、スクライブ加工線１００，１０１，１０２，１０８，１０９は、ワーク７０が正規の位置に装填された場合において、第１ないし第ｎの加工軸５０〜５９によってスクライブ加工された線である。
【００２４】
図４は従来の加工装置において、ワークが正規位置から回転角θズレて加工テーブルに装填された場合における加工状態を示す説明図である。この場合も、図３の場合と同様に第１ないし第ｎの加工軸５０，５１，５２，・・・５８，５９の各加工軸を軸間ピッチＡｗ１，Ａｗ２，・・・Ａｗｎ−１に設定し、第１の加工軸５０をワーク７０の回転角θに合わせ座標Ａ１ａからＢ１ａに向けて移動しつつ加工するとき、第２の加工軸５１はＡ２ａからＢ２ａに、第３の加工軸５２はＡ３ａからＢ３ａに、第ｎの加工軸５９はＡｎａ〜Ｂｎａに移動する。この移動によってスクライブ加工線１１０，１１１，１１２，・・・１１８，１１９が加工されるが、隣り合う任意の加工軸（第ｋの加工軸）と第ｋ＋１の加工軸（ｋ＝１，２，・・・，ｎ−１）によって加工されたスクライブ加工線間の距離（垂直方向）Ａｗｋａは、
Ａｗｋａ＝ＡｗｋＸｃｏｓθ      ・・・（１）
ただし、ｋ＝１，２，・・・，ｎ−１
θ：正規の装填位置に対するワークの回転角
で表される。
【００２５】
この（１）式から、ｃｏｓθ分スクライブ加工線間の距離が縮まることが分かる。このことから、ワークの装填位置が傾くと、太陽電池の性能に大きく影響するスクライブ加工線間の距離が設計通りにならず、本来意図した性能を得ることができなくなることが分かる。
【００２６】
なお、図４におけるスクライブ加工線（未補正スクライブ加工線）１１０，１１１，１１２，・・・１１８，１１９は、ワーク７０が回転角θを持って加工装置に装填され、回転補正を行わない場合において、第１ないし第ｎの加工軸５０〜５９によってスクライブ加工された線である。
【００２７】
図５は本実施形態における加工状態を示す説明図である。図５では、図４の場合と同様にワークが正規位置からθの回転角ずれて加工テーブルに装填されている。また、図２は、図５に示した本実施形態における加工状態で加工する加工手順を示すフローチャートである。
【００２８】
本実施形態における加工手順では、まず、加工装置の加工テーブルにワーク７０を装填する（ステップＳ１）。ワーク７０が装填された後、回転角検出装置６０によってワーク７０の正規位置からの回転角度を計測する（ステップＳ２）。計測値は演算装置２０に入力され、演算装置２０で軸間隔補正倍率Ｃを、
Ｃ＝１／ｃｏｓθ    ・・・（２）
ただし、θ：正規の装填位置に対するワークの回転角
に基づいて演算する（ステップＳ３）。
【００２９】
次いで、記憶装置１０から演算装置２０に加工指令値、軸間ピッチ指令値が入力される（ステップＳ４）。演算装置２０は、入力された正規の装填位置用の軸間隔指令値Ａｗ１〜Ａｗｎ−１（＝軸間ピッチ）に対し、前記（２）式で求められた軸間隔補正倍率Ｃをそれぞれ乗算し、
Ｄｗｋ＝ＣＸＡｗｋ    ・・・（３）
＝Ａｗｋ／ｃｏｓθ
ただし、ｋ＝１，２，・・・，ｎ−１
から補正軸間隔Ｄｗ１〜Ｄｗｎ−１を得る（ステップＳ５）。
【００３０】
さらに、制御装置３０は演算装置２０からの信号を受け、軸間隔調整装置４０へ各軸の間隔をＤｗ１〜Ｄｗｎ−１に調整する信号を送り、軸間隔調整装置４０は軸間距離がＡｗ１〜Ａｗｎ−１から（３）式で求められる補正軸間隔Ｄｗ１〜Ｄｗｎ−１となるように移動させ、軸間隔を調整する（ステップＳ６）。調整が終了すると、調整により広がった状態で加工点調整装置８０によって加工点をＡ１ｂからＢ１ｂ、Ａ２ｂからＢ２ｂ、Ａ３ｂからＢ３ｂ、・・・ＡｎｂからＢｎｂへの移動させながら補正スクライブ加工線２１０，２１１，２１２，・・・２１８，２１９を加工する（ステップＳ７）。そして、加工が終了したらワーク７０を排出する（ステップＳ８）。
【００３１】
なお、補正スクライブ加工線２１０，２１１，２１２，・・・２１８，２１９はワーク７０が回転角θを持って加工装置に装填され、本実施形態における回転補正を行った場合に、第１ないし第ｎの加工軸５０〜５９によってスクライブ加工された線である。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、ワーク７０の装填時の回転により軸間隔が狭まった分を広げ、回転による影響を打ち消すことにより、設計通りの軸間隔でスクライブ加工を行うことができる。
【００３３】
また、スクライブ加工線２１０〜２１９の平行方向（延長方向）に対して回転補正を行わないので、スクライブ加工開始座標及び終了座標はずれてしまう。しかし、太陽電池のスクライブ加工ではワーク７０を縦断していればよいことが多く、加工開始座標及び終了座標はワーク７０外となれば十分であり、加工開始座標及び終了座標のズレは問題とならない。そのため、スクライブ加工方向に加工ストロークを長さＬ分余分に長くする処理により、ワーク７０外へ加工開始座標及び終了座標を設定することができ、これにより太陽電池に必要な縦断加工を行うことができる。前記余分に長くするＬは、
Ｌ＝ｔａｎθ×（Ａｗ１＋Ａｗ２＋‥・＋Ａｗｎ）    ・・・（４）
式によって得ることができる。
【００３４】
このように本実施形態によれば、ワーク７０の回転補正を第１ないし第ｎの加工軸５０，５９の軸間距離の補正に置き換えてスクライブ加工を行うので、ガルバノモータの搭載個数を削減し、回転テーブルも不要とすることができる。その結果、装置の小型化、及び部品点数の削減及び小型による装置コストの低減を図ることが可能となる。
【００３５】
なお、特許請求の範囲における溝加工の間隔は本実施形態では軸間ピッチＡｗ１〜Ａｗｎ−１に、複数の加工軸は第１ないし第ｎの加工軸５０〜５９に、ワークは符号７０に、傾きはθに、増大（補正）された軸間隔は補正軸間隔Ｄｗ１〜Ｄｗｎ−１に、補正する工程はステップＳ２からステップＳ６の手順に、計測する工程はステップＳ２に、補正倍率を演算する工程はステップＳ３に、補正軸間距離を取得する工程はステップＳ５に、移動させる工程はステップＳ６に、制御手段は演算装置２０及び制御装置３０に、それぞれ対応する。
【００３６】
さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された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。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
２０  演算装置
３０  制御装置
５０〜５９  第１ないし第ｎの加工軸
７０  ワーク
θ  回転角
Ａｗ１〜Ａｗｎ−１  軸間ピッチ
Ｄｗ１〜Ｄｗｎ−１  補正軸間隔
【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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