(57)【要約】【課題】溝加工ツールが揺動自在に支持されたヘッドを用いて基板に溝を形成する場合に、溝加工ツールを安定させて、精度よく溝加工を行うことができるようにする。【解決手段】この溝加工装置は、基板のパターニングラインに沿って溝を形成する装置であって、基板が載置されるテーブル１と、溝加工ツール２が揺動自在に支持される揺動軸Ｓを有するとともに溝加工ツール２が揺動軸に沿って移動するのを規制するホルダ本体２２及び支持部材２３を有するヘッド３と、テーブル１とヘッド３とを水平面内で相対的に移動させるための移動機構６と、を備えている。また、揺動軸は、水平面内において溝加工ツール２が移動する加工方向に直交する軸に対して傾斜しており、溝加工ツール２は揺動軸の軸方向に沿って移動可能である。【選択図】図５
2013244665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のパターニングラインに沿って溝を形成する基板の溝加工装置であって、
基板が載置される載置面を有するテーブルと、
溝加工ツールが揺動自在に支持される揺動軸を有するとともに、前記溝加工ツールが前記揺動軸に沿って移動するのを規制する規制機構を有するヘッドと、
前記テーブルと前記ヘッドとを水平面内で相対的に移動させるための移動機構と、
を備え、
前記揺動軸は、前記テーブルの載置面と平行な面内において前記溝加工ツールが移動する加工方向に直交する軸に対して傾斜しており、
前記溝加工ツールは前記揺動軸の軸方向に沿って移動可能である、
基板の溝加工装置。
【請求項２】
前記ヘッドは、
ベースと、
前記ベースに対して上下方向に移動自在に支持されるとともに、前記溝加工ツールを保持するホルダと、
前記ホルダに保持された前記溝加工ツールを基板に対して所定の押圧力で押圧する押圧部材と、
を有している、請求項１に記載の基板の溝加工装置。
【請求項３】
前記ホルダは、
ホルダ本体と、
前記ホルダ本体に固定された支持部材と、
前記ホルダ本体と前記支持部材に揺動自在に、かつ前記揺動軸の軸方向に沿って移動自在に支持され、先端に前記溝加工ツールが装着され、前記揺動軸の回りに揺動して往動位置と復動位置とを取り得る揺動部材と、
を有する、請求項２に記載の基板の溝加工装置。
【請求項４】
前記ホルダ本体と前記支持部材との間には、前記揺動軸に支持された前記揺動部材が収容される空間が形成されており、
前記規制機構は前記ホルダ本体と前記支持部材とにより構成されている、
請求項３に記載の基板の溝加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の溝加工装置、特に、基板のパターニングラインに沿って溝を形成する基板の溝加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池は、例えば以下に示すような工程で製造される。すなわち、まず、ガラス等の基板上にMo膜からなる下部電極膜が形成され、その後、下部電極膜に溝が形成されることによって短冊状に分割される。次に、下部電極膜上にCIGS膜等のカルコパイライト構造化合物半導体膜を含む化合物半導体膜が形成される。そして、これらの半導体膜の一部が溝加工によりストライプ状に除去されて短冊状に分割され、これらを覆うように上部電極膜が形成される。最後に、上部電極膜の一部が溝加工によってストライプ状に剥離されて短冊状に分割される。
【０００３】
以上のような薄膜太陽電池の製造においては、特許文献１に示されるようなスクライブ装置が用いられる。この特許文献１の装置では、基板が載置されるテーブルと、テーブルの上方に配置された支持部材及び膜切除手段と、を備えている。膜切除手段は、昇降自在かつ溝形成方向に揺動自在な振り子揺動体と、を有している。
【０００４】
この特許文献１の装置では、振り子揺動体の先端に溝加工ツールが装着される。このような構成によって、往復走行の都度、膜に溝を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の装置では、ツールが装着された揺動体が揺動軸に支持されて揺動する。また、揺動軸は枠体及び二股の部材に支持されている。
【０００７】
このような特許文献１の装置において、揺動体をスムーズに揺動させるために、揺動軸の軸方向において、揺動体とこれを支持する二股の部材との間に微小な遊び（クリアランス）が必要となる。
【０００８】
このクリアランスのために、溝の加工時に揺動体を溝形成方向に移動させると、揺動体及びこれに装着された溝加工ツールが揺動軸の軸方向にふらつき、溝加工ツールの位置が不安定になる。このために、溝を精度良く形成することができない。
【０００９】
本発明の課題は、溝加工ツールが揺動自在に支持されたヘッドを用いて基板に溝を形成する場合に、溝加工ツールを安定させて、精度よく溝加工を行うことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１側面に係る基板の溝加工装置は、基板のパターニングラインに沿って溝を形成する装置であって、基板が載置される載置面を有するテーブルと、溝加工ツールが揺動自在に支持される揺動軸を有するとともに溝加工ツールが揺動軸に沿って移動するのを規制する規制機構を有するヘッドと、テーブルとヘッドとを水平面内で相対的に移動させるための移動機構と、を備えている。また、揺動軸は、テーブルの載置面と平行な面内において溝加工ツールが移動する加工方向に直交する軸に対して傾斜しており、溝加工ツールは揺動軸の軸方向に沿って移動可能である。
【００１１】
ここでは、テーブルとヘッドとを相対的に移動させることによって、ヘッドに装着された溝加工ツールにより、基板に溝が形成される。
【００１２】
この溝加工時において、溝加工ツールには加工抵抗が作用する。ここで、揺動軸が加工方向に直交する軸に対して傾斜しているので、加工抵抗によって、ヘッドには、揺動軸の軸方向一方側に押し付けられる分力と、揺動軸の回りに揺動させられる分力と、が作用する。このように、加工抵抗によってヘッドが揺動軸の一端部に押し付けられるので、加工時には、ヘッドとこれを支持するための部材との間のクリアランスがなくなる。したがって、溝加工時におけるヘッドの位置が安定し、溝を精度よく形成することができる。
【００１３】
本発明の第２側面に係る基板の溝加工装置は、第１側面の装置において、ヘッドは、ベースと、ホルダと、押圧部材と、を有している。ホルダは、ベースに対して上下方向に移動自在に支持されるとともに、溝加工ツールを保持する。押圧部材は、ホルダに保持された溝加工ツールを基板に対して所定の押圧力で押圧する。
【００１４】
この装置では、溝加工ツールは、押圧部材によって基板に所定の押圧力で押圧され、往復移動される。そして、往動時と復動時の両方において基板上に溝が形成される。
【００１５】
本発明の第３側面に係る基板の溝加工装置は、第２側面の装置において、ホルダは、ホルダ本体と、ホルダ本体に固定された支持部材と、揺動部材と、を有する。揺動部材は、ホルダ本体と支持部材に揺動自在に、かつ揺動軸の軸方向に沿って移動自在に支持され、先端に溝加工ツールが装着され、揺動軸の回りに揺動して往動位置と復動位置とを取り得る。
【００１６】
本発明の第４側面に係る基板の溝加工装置は、第３側面の装置において、ホルダ本体と支持部材との間には、揺動軸に支持された揺動部材が収容される空間が形成されており、規制機構はホルダ本体と支持部材とにより構成されている。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明では、溝加工ツールが揺動自在に支持されたヘッドを用いて基板に溝を形成する場合に、溝加工ツールを安定させることができ、精度よく溝を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による基板の溝加工装置の外観斜視図。
【図２】溝加工装置のヘッドの正面図。
【図３】揺動部材の正面図及び断面図。
【図４】溝加工時の動作を説明するための模式図。
【図５】溝加工時の揺動部材の動きを示す模式図。
【図６】溝加工時の揺動部材の動きを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態による溝加工装置の外観斜視図を図１に示す。
【００２０】
［溝加工装置の全体構成］
この装置は、基板Ｗが載置されるテーブル１と、溝加工ツール（以下、単にツールと記す）２が装着されたヘッド３と、それぞれ２つのカメラ４及びモニタ５と、を備えている。
【００２１】
テーブル１は水平面内において図１のＹ方向に移動可能である。また、テーブル１は水平面内で任意の角度に回転可能である。なお、図１では、ヘッド３の概略の外観を示しており、ヘッド３の詳細は後述する。
【００２２】
ヘッド３は、移動支持機構６によって、テーブル１の上方においてＸ，Ｙ方向に移動可能である。なお、Ｘ方向は、図１に示すように、水平面内でＹ方向に直交する方向である。移動支持機構６は、１対の支持柱７ａ，７ｂと、１対の支持柱７ａ，７ｂ間にわたって設けられたガイドバー８と、ガイドバー８に形成されたガイド９を駆動するモータ１０と、を有している。ヘッド３は、ガイド９に沿って、前述のようにＸ方向に移動可能である。
【００２３】
２つのカメラ４はそれぞれ台座１２に固定されている。各台座１２は支持台１３に設けられたＸ方向に延びるガイド１４に沿って移動可能である。２つのカメラ４は上下動が可能であり、各カメラ４で撮影された画像が対応するモニタ５に表示される。
【００２４】
［ヘッド］
図２にヘッド３を抽出して示している。ヘッド３は、板状のベース１６と、ホルダ１７と、エアシリンダ１９と、を有している。
【００２５】
ホルダ１７は、図示しないレールを介して、ベース１６に対して上下方向にスライド自在に支持されている。ホルダ１７は、ホルダ本体２２と、ホルダ本体２２の表面に固定された支持部材２３と、揺動部材１８と、を有している。
【００２６】
ホルダ本体２２は、板状に形成され、上部に開口２２ａを有している。支持部材２３は横方向に長い矩形状の部材であり、内部に揺動部材１８が挿通する貫通孔２３ａが形成されている。
【００２７】
揺動部材１８は、ホルダ本体２２及び支持部材２３に揺動自在に支持されている。より詳細には、ホルダ本体２２と支持部材２３との間には、揺動部材が収容される空間が形成されている。そして、揺動部材１８は、ホルダ本体２２と支持部材２３とによって揺動軸の軸方向の移動が規制されている。すなわち、ホルダ本体２２と支持部材２３によって規制機構が構成されている。揺動部材１８は、下部のツール装着部２４と、ツール装着部２４から上方に延びて形成された延長部２５と、を有している。
【００２８】
ツール装着部２４には溝が形成され、この溝にツール２が挿入され、さらに固定プレート２４ａによってツール２が溝内に固定されている。
【００２９】
延長部２５の下部には、水平方向で、かつ溝形成方向と直交する方向に対して傾斜する（詳細は後述）貫通孔２５ａが形成されている。そして、この孔２５ａを貫通するピン２６を中心に揺動部材１８は揺動自在となっている。ピン２６はホルダ本体２２と支持部材２３によって支持されている。なお、揺動部材１８とホルダ本体２２及び支持部材２３との間には、揺動部材１８がスムーズに揺動可能なように所定のクリアランスが設けられている。そして、揺動部材１８はピン２６に沿って軸方向に移動可能である。
【００３０】
延長部２５の上端部２５ｂの左右両側には、１対の規制部材２７ａ，２７ｂが設けられている。各規制部材２７ａ，２７ｂは、図４に示すように、ホルダ本体２２に固定された筒状部材２８ａ，２８ｂと、筒状部材２８ａ，２８ｂの内部に挿入されたスプリング２９ａ，２９ｂと、を有している。そして、各スプリング２９ａ，２９ｂの先端が延長部２５の上端部２５ｂに当接することにより、揺動部材１８は図２及び図４（ｂ）に示すような中立位置に維持されている。また、揺動部材１８が揺動していずれかのスプリング２９ａ，２９ｂを押し、延長部２５の上端部２５ｂが筒状部材２８ａ，２８ｂに当接することにより、揺動角度が規制されるようになっている。
【００３１】
エアシリンダ１９はシリンダ支持部材３０の上面に固定されている。シリンダ支持部材３０は、ホルダ１７の上部に配置され、ベース１６に固定されている。シリンダ支持部材３０には上下方向に貫通する孔が形成されており、エアシリンダ１９のピストンロッド（図示せず）がこの貫通孔を貫通し、ロッド先端がホルダ１７に連結されている。
【００３２】
また、ベース１６の上部にはスプリング支持部材３１が設けられている。スプリング支持部材３１とホルダ１７との間にはスプリング３２が設けられており、スプリング３２によってホルダ１７は上方に付勢されている。このスプリング３２によって、ホルダ１７の自重をほぼキャンセルすることができる。
【００３３】
ホルダ１７の左右両側には、１対のエア供給部３４ａ，３４ｂが設けられている。１対のエア供給部３４ａ，３４ｂはともに同じ構成であり、それぞれジョイント３５とエアノズル３６とを有している。
【００３４】
［揺動部材の詳細］
図３に揺動部材１８の詳細を示している。図３（ａ）は揺動部材１８の正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、同図（ｄ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【００３５】
図３（ｃ）から明らかなように、揺動部材１８の延長部２５の下部には、傾斜部４０が形成されている。傾斜部４０は、溝形成方向の両側に、溝形成方向±Ｍと直交する軸Ｎに対して角度θだけ傾斜する第１面４０ａ及び第２面４０ｂを有し、溝形成方向と交差する方向の両側に、第３面４０ｃ及び第４面４０ｄを有している。第３面４０ｃ及び第４面４０ｄは、第１面４０ａ及び第２面４０ｂと直交している。そして、この傾斜部４０に前述の貫通孔２５ａが形成されている。貫通孔２５ａの中心軸、すなわち揺動軸Ｓも軸Ｎに対して角度θだけ傾斜している。より詳細には、揺動軸Ｓは、テーブル１の基板載置面と平行な面内において、溝形成方向±Ｍと直交する軸Ｎに対して角度θだけ傾斜している。
【００３６】
また、図３（ｃ）では、理解の便宜のために誇張して示しているが、傾斜部４０の第３面４０ｃと支持部材２３の対向する面との間には所定のクリアランスが確保されている。同様に、傾斜部４０の第４面４０ｄとホルダ本体２２の対向する面との間には所定のクリアランスが確保されている。
【００３７】
［ツール］
ツール２の先端部には刃が形成されている。具体的には、図３及び図４に示すように、刃の先端において、移動方向の両側には第１刃３８ａ及び第２刃３８ｂが形成されている。ここでは、第１刃３８ａが往動時に溝加工をするための刃であり、第２刃３８ｂが復動時に溝加工をするための刃である。
【００３８】
［溝加工動作］
以上のような装置を用いて薄膜太陽電池基板に溝加工を行う場合は、移動機構６によりヘッド３を移動させるとともにテーブル１を移動させ、カメラ４及びモニタ５を用いて、ツール２を、溝を形成する予定ライン上に位置させる。
【００３９】
以上のような位置合わせを行った後、エアシリンダ１９を駆動してホルダ１７及び揺動部材１８を下降させて、ツール２の先端を薄膜に当てる。このときの、ツール２の薄膜に対する加圧力は、エアシリンダ１９に供給されるエア圧によって調整される。
【００４０】
次にモータ１０を駆動して、ヘッド３を溝加工予定ラインに沿って走査する。このときの揺動部材１８及びツール２の姿勢を、図４に模式的に示している。
【００４１】
図４（ａ）に示す往動時（図４において右側への移動時）においては、第１刃３８ａと基板上の薄膜とが接触する。ここで、揺動部材１８の揺動軸Ｓは溝形成方向と直交する軸Ｎに対して角度θだけ傾いているので、図５の模式図で示すように、加工抵抗（Ｒ）が発生すると、揺動部材１８には、揺動軸Ｓの回りに揺動させる第１分力（Ｆ１）と、支持部材２３側に押し付ける第２分力（Ｆ２）が作用する。
【００４２】
以上の第１分力（Ｆ１）によって、揺動部材１８はピン２６を中心に時計回りに揺動する。この揺動は、図４（ａ）に示すように、揺動部材１８の上端部２５ｂが右側の筒状部材２８ａに当接することによって、規制される。また、第２分力（Ｆ２）によって、揺動部材１８は支持部材２３側に移動して支持部材２３に押し付けられる。すなわち、支持部材２３は、揺動部材１８及び揺動部材１８に保持されたツール２の揺動軸に沿った移動を規制する。
【００４３】
以上のようにして、ツール２は図４（ａ）及び図５に示す姿勢で安定し、この状態で＋M方向に移動され、溝が形成される。
【００４４】
この後、ヘッド３を基板に対して相対的に移動させて、ツール２を次に下降すべき溝加工予定ライン上に移動させる。そして、前記同様に、ツール２を基板上の薄膜に押し付けて、前記とは逆方向にヘッド３を移動させる。
【００４５】
この復動時（図４において左側への移動時）においては、第２刃３８ｂと基板上の薄膜とが接触する。ここでは、図６の模式図で示すように、往動時とは逆に、加工抵抗（−Ｒ）が発生する。すると、揺動部材１８には、揺動軸Ｓの回りに揺動させる第１分力（−Ｆ１）と、ホルダ本体２２側に押し付ける第２分力（−Ｆ２）が作用する。
【００４６】
以上の第１分力（−Ｆ１）によって、揺動部材１８はピン２６を中心に反時計回りに揺動する。この揺動は、図４（ｃ）に示すように、揺動部材１８の上端部２５ｂが右側の筒状部材２８ｂに当接することによって、規制される。また、第２分力（−Ｆ２）によって、揺動部材１８はホルダ本体２２側に移動してホルダ本体２２に押し付けられる。すなわち、ホルダ本体２２は、揺動部材１８及び揺動部材１８に保持されたツール２の揺動軸に沿った移動を規制する。
【００４７】
以上のようにして、ツール２は図４（ｃ）及び図６に示す姿勢で安定し、この状態で−M方向に移動され、溝が形成される。
【００４８】
なお、溝加工中あるいは溝加工終了時において、各エア供給部３４ａ，３４ｂのエアノズル３６からエアが噴出され、基板から剥離された膜が除去される。
【００４９】
［特徴］
ツール２が装着された揺動部材１８の揺動軸Ｓが加工方向に直交する軸Ｎに対して角度θだけ傾斜しているので、加工時においては、加工抵抗によって揺動部材１８は揺動軸Ｓの軸方向一方側に押し付けられる。このため、加工中において揺動部材１８の姿勢が安定し、溝を精度よく形成することができる。
【００５０】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００５１】
前記実施形態では、揺動部材１８に傾斜部４０を設けて、揺動軸Ｓを軸Ｎに対して傾斜させるようにしたが、揺動軸Ｓを軸Ｎに対して傾斜させるための構造は、前記実施形態に限定されない。
【符号の説明】
【００５２】
１  テーブル
２  ツール
３  ヘッド
６  移動支持機構
１７  ホルダ
１８  揺動部材
１９  エアシリンダ
２２  ホルダ本体（規制機構）
２３  支持部材（規制機構）
３６  ツール本体
３８ａ，３８ｂ  刃
Ｓ  揺動軸
【図１】
2013244665.tif 000003
【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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