(57)【要約】【課題】連続的に照射されるビームにより、基板を高速且つ高精度に加工することができるとともに、コンパクトに構成することのできるビーム加工装置及びそれを用いた基板の加工方法を提供する。【解決手段】ビームを出力するビーム出力源１８と、偏向駆動される反射面によりビームを反射させ、ビームを基板１２の主走査方向に偏向させるビーム偏向器２０と、ビーム偏向器２０の反射面と基板１２との間で主走査方向に配列され、反射面により反射偏向されたビームを反射させる反射平面を有する複数の第１反射体２２ａ〜２２ｈと、各第１反射体２２ａ〜２２ｈに対応して主走査方向に配列され、各第１反射体２２ａ〜２２ｈにより反射されたビームを反射させ、基板１２の主走査方向に導く反射平面を有する複数の第２反射体２４ａ〜２４ｈと、基板１２を主走査方向と異なる副走査方向に移動させる基板移動機構４９とを備える。【選択図】図１
2013116488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームを基板に照射し、前記基板を加工するビーム加工装置において、
前記ビームを出力するビーム出力源と、
偏向駆動される反射面により前記ビームを反射させ、前記ビームを前記基板の主走査方向に偏向させるビーム偏向器と、
前記反射面と前記基板との間で前記主走査方向に配列され、前記反射面により反射偏向された前記ビームを反射させる反射平面を有する複数の第１反射体と、
前記各第１反射体に対応して前記主走査方向に配列され、前記各第１反射体により反射された前記ビームを反射させ、前記基板の前記主走査方向に導く反射平面を有する複数の第２反射体と、
前記基板を前記主走査方向と異なる副走査方向に移動させる基板移動機構と、
を備え、前記各第１反射体及び前記各第２反射体は、前記ビーム出力源から前記基板に至る前記ビームの光路長が略等しくなる位置に配設されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項２】
請求項１記載のビーム加工装置において、
前記第２反射体と前記基板との間には、前記副走査方向に集光特性を有し、前記ビームを前記基板に集光させる第１シリンドリカルレンズが配設されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項３】
請求項２記載のビーム加工装置において、
前記第２反射体と前記第１シリンドリカルレンズとの間には、前記各第２反射体により反射された前記ビームの前記副走査方向の範囲を規制する第１規制部材が配設されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のビーム加工装置において、
前記第２反射体と前記第１シリンドリカルレンズとの間には、前記各第２反射体により反射された前記ビームの前記主走査方向の範囲を規制する第２規制部材が配設されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
前記ビーム偏向器の前記反射面と前記第１反射体との間には、前記ビームの偏向方向と直交する方向に集光特性を有し、偏向駆動される前記反射面の面倒れを補正する第２シリンドリカルレンズが配設されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
前記各第１反射体の前記主走査方向に対する傾斜角α、前記各第２反射体の前記主走査方向に対する傾斜角β、及び、前記反射面の前記主走査方向に対する傾斜角γは、
β−α≒γ
の関係に従って設定されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
前記反射面は、第１プリズムにより構成されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
前記第１反射体又は前記第２反射体の少なくとも一方は、第２プリズムにより構成されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
前記ビーム偏向器は、回転駆動される複数の前記反射面を有する回転多面体であることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
前記基板は、前記ビームにより分離溝が加工される太陽電池用基板であることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項１１】
ビームを基板に照射し、前記基板を加工する基板の加工方法において、
ビーム出力源から出力されたビームを偏向駆動される反射面により反射させ、前記ビームを前記基板の主走査方向に偏向させるとともに、前記基板を前記主走査方向と異なる副走査方向に移動させるステップと、
前記反射面により反射された前記ビームを、前記主走査方向に配列された反射平面を有する複数の第１反射体により順次反射させるステップと、
前記各第１反射体により反射された前記ビームを、前記各第１反射体に対応して前記主走査方向に配列された反射平面を有する複数の第２反射体により順次反射させるステップと、
前記各第２反射体により反射された前記ビームを前記基板の前記主走査方向に照射し、前記基板を加工するステップと、
を有し、前記各第１反射体及び前記各第２反射体は、前記ビーム出力源から前記基板に至る前記ビームの光路長が略等しくなる位置に配設されていることを特徴とする基板の加工方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の基板の加工方法において、
前記各第２反射体により反射された前記ビームを前記副走査方向にのみ集光させて前記基板に照射することを特徴とする基板の加工方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の基板の加工方法において、
前記ビームの前記副走査方向の範囲を規制して前記ビームを前記副走査方向にのみ集光させることを特徴とする基板の加工方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の基板の加工方法において、
前記ビームの前記主走査方向の範囲を規制して前記ビームを前記副走査方向にのみ集光させることを特徴とする基板の加工方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の基板の加工方法において、
前記反射面により反射偏向された前記ビームを、前記ビームの偏向方向と直交する方向に集光させ、前記反射面の面倒れ補正を行うことを特徴とする基板の加工方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の基板の加工方法において、
前記基板は、前記ビームにより分離溝が加工される太陽電池用基板であることを特徴とする基板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビームを基板に照射し、前記基板を加工するビーム加工装置及びそれを用いた基板の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板の切断、溶接、半田付け、電子回路基板の孔開け加工、電子回路の加工、パターンニング、薄膜の剥離加工等、様々な分野において、レーザビームを用いたレーザビーム加工装置が広範に利用されている。特に、薄膜太陽電池パネルの製造工程においては、量産性を向上させてコストを低廉化することが急務になっており、欠陥が少なく高品質な分離溝のスクライビングを高いスループットで実現するため、レーザビーム加工装置が利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ステージに太陽電池用基板を位置決め固定し、ステージを２次元的に移動させながらレーザビームを太陽電池用基板に照射させることにより、直線状の分離溝を形成するレーザビーム加工装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ステージに位置決め固定された基板に対して、ガルバノミラーを用いてレーザビームを走査させて基板を加工するレーザビーム加工装置が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、ミラーヘッドによって偏向されたレーザビームを描画エリアの近くに配設された複数の分配鏡により反射させ、次いで、分配鏡により反射されたレーザビームを外側に配設される複数の外周鏡により再度反射させて描画エリアに導くように構成したレーザマーカ等に適用される描画装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１５６５８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４２８４６号公報
【特許文献３】特開２０１１−６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この場合、特許文献１では、基板である太陽電池用基板が固定される質量の大きなステージを２次元的に移動させているため、ステージを高速移動させることが困難であり、加工時間の短縮には限界がある。また、加工に長時間を要することから、加工中に基板の温度が変動し、基板が変形してしまうため、高精度な加工を行うことができないという欠点がある。
【０００８】
また、特許文献２では、ガルバノミラーによりレーザビームを偏向させて基板を走査しており、ガルバノミラーから基板までの距離が走査位置によって変化することを回避するためには、ｆθレンズ等の焦点距離調整機構が必要となる。この場合、レーザビームの走査範囲は、ｆθレンズの大きさにより制約されるため、広い走査範囲を確保することが困難である。さらに、レーザビームは、走査方向の端部側で基板に斜めに照射され、ビームスポット形状が変化するため、高精度な加工を行うことはできない。
【０００９】
これらの問題点は、特に、コスト低減のために量産性が要求されるとともに、高精細な加工が要求される薄膜太陽電池パネル等の製造工程においては、極めて大きな課題になっている。
【００１０】
また、特許文献３の描画装置は、各描画エリアに対応して配置された分配鏡にレーザビームを導入し、描画エリア毎に個別に描画を行うものであり、複数の描画エリア間でレーザビームを連続的に高速走査させ、例えば、基板に対して連続する高精度で凹凸の少ない滑らかな直線を描画できるものではない。また、特許文献３では、レーザビームを２次元的に偏向させ、２次元的な描画を行っているため、描画範囲が広いと、レーザビームの偏向角度が大きくなり過ぎる。レーザビームの偏向角度が大きいと、描画エリア上でのビームスポット形状が大きく変形し、又は、描画エリアに対するレーザビームのエネルギ密度が場所によって不均一となり、高精度な描画が保証できなくなるおそれがある。
【００１１】
本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであって、連続的に照射されるビームにより、基板を高速且つ高精度に加工することができるとともに、コンパクトに構成することのできるビーム加工装置及びそれを用いた基板の加工方法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】
【００１２】
本発明に係るビーム加工装置は、ビームを基板に照射し、前記基板を加工するビーム加工装置において、前記ビームを出力するビーム出力源と、偏向駆動される反射面により前記ビームを反射させ、前記ビームを前記基板の主走査方向に偏向させるビーム偏向器と、前記反射面と前記基板との間で前記主走査方向に配列され、前記反射面により反射偏向された前記ビームを反射させる反射平面を有する複数の第１反射体と、前記各第１反射体に対応して前記主走査方向に配列され、前記各第１反射体により反射された前記ビームを反射させ、前記基板の前記主走査方向に導く反射平面を有する複数の第２反射体と、前記基板を前記主走査方向と異なる副走査方向に移動させる基板移動機構と、を備え、前記各第１反射体及び前記各第２反射体は、前記ビーム出力源から前記基板に至る前記ビームの光路長が略等しくなる位置に配設されることを特徴とする。
【００１３】
前記ビーム加工装置において、前記第２反射体と前記基板との間には、前記副走査方向に集光特性を有し、前記ビームを前記基板に集光させる第１シリンドリカルレンズが配設されることを特徴とする。
【００１４】
前記ビーム加工装置において、前記第２反射体と前記第１シリンドリカルレンズとの間には、前記各第２反射体により反射された前記ビームの前記副走査方向の範囲を規制する第１規制部材が配設されることを特徴とする。
【００１５】
前記ビーム加工装置において、前記第２反射体と前記第１シリンドリカルレンズとの間には、前記各第２反射体により反射された前記ビームの前記主走査方向の範囲を規制する第２規制部材が配設されることを特徴とする。
【００１６】
前記ビーム加工装置において、前記ビーム偏向器の前記反射面と前記第１反射体との間には、前記ビームの偏向方向と直交する方向に集光特性を有し、偏向駆動される前記反射面の面倒れを補正する第２シリンドリカルレンズが配設されることを特徴とする。
【００１７】
前記ビーム加工装置において、前記各第１反射体の前記主走査方向に対する傾斜角α、前記各第２反射体の前記主走査方向に対する傾斜角β、及び、前記ビーム偏向器の前記反射面の前記主走査方向に対する傾斜角γは、
β−α≒γ
の関係に従って設定されることを特徴とする。
【００１８】
前記ビーム加工装置において、前記反射面は、第１プリズムにより構成されることを特徴とする。
【００１９】
前記ビーム加工装置において、前記第１反射体又は前記第２反射体の少なくとも一方は、第２プリズムにより構成されることを特徴とする。
【００２０】
前記ビーム加工装置において、前記ビーム偏向器は、回転駆動される複数の前記反射面を有する回転多面体であることを特徴とする。
【００２１】
前記ビーム加工装置において、前記基板は、前記ビームにより分離溝が加工される太陽電池用基板であることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る基板の加工方法は、ビームを基板に照射し、前記基板を加工する基板の加工方法において、ビーム出力源から出力されたビームを偏向駆動される反射面により反射させ、前記ビームを前記基板の主走査方向に偏向させるとともに、前記基板を前記主走査方向と異なる副走査方向に移動させるステップと、前記反射面により反射された前記ビームを、前記主走査方向に配列された反射平面を有する複数の第１反射体により順次反射させるステップと、前記各第１反射体により反射された前記ビームを、前記各第１反射体に対応して前記主走査方向に配列された反射平面を有する複数の第２反射体により順次反射させるステップと、前記各第２反射体により反射された前記ビームを前記基板の前記主走査方向に照射し、前記基板を加工するステップと、を有し、前記各第１反射体及び前記各第２反射体は、前記ビーム出力源から前記基板に至る前記ビームの光路長が略等しくなる位置に配設されていることを特徴とする。
【００２３】
前記基板の加工方法において、前記各第２反射体により反射された前記ビームを前記副走査方向にのみ集光させて前記基板に照射することを特徴とする。
【００２４】
前記基板の加工方法において、前記ビームの前記副走査方向の範囲を規制して前記ビームを前記副走査方向にのみ集光させることを特徴とする。
【００２５】
前記基板の加工方法において、前記ビームの前記主走査方向の範囲を規制して前記ビームを前記副走査方向にのみ集光させることを特徴とする。
【００２６】
前記基板の加工方法において、前記反射面により反射偏向された前記ビームを、前記ビームの偏向方向と直交する方向に集光させ、前記反射面の面倒れ補正を行うことを特徴とする。
【００２７】
前記基板の加工方法において、前記基板は、前記ビームにより分離溝が加工される太陽電池用基板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のビーム加工装置及びそれを用いた基板の加工方法では、基板を副走査方向に移動させる一方、ビーム出力源から出力されたビームを反射偏向させ、複数の第１反射体及び第２反射体を介して基板を主走査することにより、基板を２次元的に加工することができる。
【００２９】
この場合、偏向されたビームは、主走査方向に配列された複数の第１反射体の反射平面により主走査方向に連続的に反射された後、主走査方向に配列された複数の第２反射体の反射平面により、再び主走査方向に連続的に反射され、次いで、副走査方向に移動する基板の主走査方向に照射される。そして、各第１反射体及び各第２反射体は、基板に導かれるビームの光路長が略等しくなる位置にそれぞれ配設されているため、連続的に照射されるビームにより基板を高精度且つ高速に加工することができる。
【００３０】
また、ビームは、ビーム偏光器と基板との間に配設した第１反射体により反射されて第２反射体に導かれた後、基板に導かれる構成であるため、装置をコンパクトに構成することができる。
【００３１】
また、本発明では、第２反射体により反射されたビームを副走査方向にのみ集光して基板に照射することにより、主走査方向に沿って凹凸のない極めて良好な加工状態を得ることができる。
【００３２】
また、ビームの副走査方向の範囲を規制してビームを副走査方向にのみ集光させ基板に照射することにより、副走査方向の集光によるビームスポットの中央部でのエネルギ集中を抑制し、主走査方向に沿ってさらに凹凸のない極めて良好な加工状態を得ることができる。
【００３３】
また、ビームの主走査方向の範囲を規制してビームを副走査方向にのみ集光させることにより、基板上での各第１反射体による主走査方向のビームの重なりを無くし、主走査方向に沿ってさらに凹凸のない極めて良好な加工状態を得ることができる。
【００３４】
また、反射面により反射偏向されたビームを、偏向方向と直交する方向に集光させることにより、反射面の面倒れを補正してビームの副走査方向の変動を抑制し、これにより、主走査方向に対する直線性が極めて良好な加工状態を得ることができる。
【００３５】
さらに、本発明では、太陽電池用基板に対して、凹凸がなく、且つ、直線性が極めて良好であり、主走査方向に連続した高精度な分離溝を高速に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る実施形態のビーム加工装置の断面構成図である。
【図２】図１に示すビーム加工装置の平面構成図である。
【図３】図２のIII−III線拡大断面図である。
【図４】図１に示すビーム加工装置の部分拡大説明図である。
【図５】図５Ａは、図１に示すビーム加工装置に配設されるマスク部材及び遮光部材の平面説明図、図５Ｂは、マスク部材及び遮光部材の側部断面説明図である。
【図６】図１に示すビーム加工装置の制御ブロック図である。
【図７】図１に示すビーム加工装置の処理フローチャートである。
【図８】図８Ａは、比較例の分離溝の説明図、図８Ｂは、本実施形態のビーム加工装置により加工された分離溝の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３８】
［ビーム加工装置の構成］
図１は、本発明に係る実施形態のビーム加工装置１０の断面構成図である。図２は、図１に示すビーム加工装置１０の平面構成図である。図３は、図２のIII−III線拡大断面図である。なお、図３では、説明の便宜上、後述するプリズム２４ａ〜２４ｈ、の一部を示している。
【００３９】
ビーム加工装置１０は、例えば、薄膜太陽電池用基板である基板１２（ガラス基板上にＴＣＯ（Transparent Conducing Oxide）膜を蒸着したもの）を、レーザビームＬＢ（図３）を用いてスクライビングすることにより、ＴＣＯ膜を直線状に除去した分離溝５２（図２）を形成するための装置であり、ケーシング１４内に各構成部材を収容して構成される。ビーム加工装置１０は、主走査方向（矢印Ｘ方向）に延在し、基板１２をフローティング状態（無接触状態）で支持する２本のエアベアリング１６ａ、１６ｂを有する。基板１２は、エアベアリング１６ａ、１６ｂによってフローティングされた状態で、後述する基板移動機構４９により主走査方向と直交する副走査方向（矢印Ｙ方向）に移動する。
【００４０】
ビーム加工装置１０は、レーザビームＬＢを出力するレーザ１８（ビーム出力源）と、レーザビームＬＢを基板１２の主走査方向に偏向させるポリゴン形状の回転多面体２０（ビーム偏向器）と、レーザビームＬＢを反射させる複数の反射ミラー２２ａ〜２２ｈ（第１反射体）と、レーザビームＬＢを反射させる複数のプリズム２４ａ〜２４ｈ（第２反射体、第２プリズム）と、レーザビームＬＢの偏向方向と直交する方向である副走査方向にのみ集光特性を有する複数のシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈ（第１シリンドリカルレンズ）とを備える。
【００４１】
レーザ１８と回転多面体２０との間には、レーザ１８から出力されたレーザビームＬＢの光路を上方向に９０°折曲させ、回転多面体２０に導くプリズム２８（図３）が配設される。
【００４２】
回転多面体２０では、回転多面体駆動モータ３０の回転軸３２に６角柱状のホルダ３４が連結される。このホルダ３４の側面には、回転駆動（偏向駆動）され、レーザビームＬＢを反射させる複数の反射面を形成する６個のプリズム３６（第１プリズム）が配設される。なお、回転軸３２は、主走査方向と直交する。回転多面体２０の各プリズム３６は、２つの反射面３８ａ、３８ｂを有し、プリズム２８を介して導入されたレーザビームＬＢを２つの反射面３８ａ、３８ｂで反射させ、レーザビームＬＢを基板１２の主走査方向に偏向させる。回転多面体２０から出射するレーザビームＬＢの光軸は、回転多面体２０に入射するレーザビームＬＢの光軸に対して主走査方向と直交する方向にΔｙ１だけシフトする。
【００４３】
回転多面体２０と各反射ミラー２２ａ〜２２ｈとの間には、回転多面体２０から各反射ミラー２２ａ〜２２ｈに向けて反射されるレーザビームＬＢが略垂直に入射するように、円弧状に配列されたシリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈ（第２シリンドリカルレンズ）が配設される。シリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈは、レーザビームＬＢを偏向方向と直交する副走査方向にのみ集光する集光特性を有する面倒れ補正のための光学素子である。シリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈは、回転多面体２０が矢印θ方向に回転する際に発生するプリズム３６の反射面３８ａ、３８ｂの面倒れによるレーザビームＬＢの光軸の振れを補正する。なお、シリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈは、面倒れによるレーザビームＬＢの光軸の補正の必要がない場合には、省略してもよい。
【００４４】
各反射ミラー２２ａ〜２２ｈは、回転多面体２０と基板１２との間で主走査方向に配列される。各反射ミラー２２ａ〜２２ｈは、回転多面体２０の反射面３８ａ、３８ｂにより反射偏向されたレーザビームＬＢを対応するプリズム２４ａ〜２４ｈに向けて反射させる反射平面１９ａ〜１９ｈを有する。
【００４５】
プリズム２４ａ〜２４ｈは、２つの反射平面２１ａ〜２１ｈ及び２３ａ〜２３ｈを有する。プリズム２４ａ〜２４ｈは、各反射ミラー２２ａ〜２２ｈに対応して主走査方向に配列され、各反射ミラー２２ａ〜２２ｈの反射平面１９ａ〜１９ｈにより反射されたレーザビームＬＢを反射させて基板１２の主走査方向に導く。
【００４６】
図４は、図１に示すビーム加工装置１０の部分拡大説明図である。なお、図１における左側の各構成要素については、図示を省略する。
【００４７】
反射ミラー２２ａ〜２２ｈとプリズム２４ａ〜２４ｈとは、レーザ１８から出力されたレーザビームＬＢが回転多面体２０のプリズム３６により反射され、レーザ１８から基板１２に至るまでの光路長の全てが略等しくなる位置に配設される。例えば、回転多面体２０の反射面３８ｂから反射ミラー２２ｅの反射平面１９ａ〜１９ｈの矢印Ｘ方向の中心までの光路長をａ１、反射ミラー２２ｅの反射平面１９ａ〜１９ｈの矢印Ｘ方向の中心からプリズム２４ｅの反射平面２１ａ〜２１ｈの矢印Ｘ方向の中心までの光路長をｂ１、プリズム２４ｅの反射平面２３ａ〜２３ｈの中心から基板１２に垂直に落射する基板１２までの光路長をｃ１とする。同様に、回転多面体２０から反射ミラー２２ｆの矢印Ｘ方向の中心までの光路長をａ２、反射ミラー２２ｅの中心からプリズム２４ｅの矢印Ｘ方向の中心までの光路長をｂ２、プリズム２４ｅの矢印Ｘ方向の中心から基板１２に垂直に落射する基板１２までの光路長をｃ２とする。この場合、反射ミラー２２ｅ及びプリズム２４ｅの組と、反射ミラー２２ｆ及びプリズム２４ｆの組との配置関係は、
ａ１＋ｂ１＋ｃ１≒ａ２＋ｂ２＋ｃ２    （１）
の関係に従って設定される。同様に、他の反射ミラー２２ａ〜２２ｈ及びプリズム２４ａ〜２４ｈの組の配置関係は、（１）式に従って設定される。
【００４８】
また、図４に示すように、反射ミラー２２ａ〜２２ｈの主走査方向に対する傾斜角をαとし、プリズム２４ａ〜２４ｈの主走査方向に対する傾斜角をβとする。傾斜角αと、傾斜角βとは、各反射ミラー２２ａ〜２２ｈの主走査方向の中心に入射したレーザビームＬＢが基板１２に略垂直に落射する関係となるように設定される。すなわち、回転多面体２０の反射面３８ａ、３８ｂの主走査方向に対する傾斜角をγとすると、傾斜角α及びβは、
β−α≒γ    （２）
の関係に従って設定される。なお、傾斜角α、β、γは、絶対値である。
【００４９】
さらに、各反射ミラー２２ａ〜２２ｈの長さｍは、各反射ミラー２２ａ〜２２ｈにより基板１２に導かれるレーザビームＬＢの各走査範囲Ｌａ〜Ｌｈに対応した長さに設定される。すなわち、各反射ミラー２２ａ〜２２ｈの長さｍは、走査範囲Ｌ（Ｌａ〜Ｌｈ）と、回転多面体２０から各反射ミラー２２ａ〜２２ｈの中心までの光路長ａと、回転多面体２０から各反射ミラー２２ａ〜２２ｈの中心を通り基板１２に至るまでの光路長ｄと、反射ミラー２２ａ〜２２ｈの傾斜角αとを用いて、
ｍ≒ａ／ｄ×Ｌ／cosα    （３）
の関係に従って設定される。
【００５０】
各反射ミラー２２ａ〜２２ｈによって反射されるレーザビームＬＢの光路長は、主走査方向に延在する反射ミラー２２ａ〜２２ｈの一端部に入射するレーザビームＬＢと、他端部に入射するレーザビームＬＢとで若干異なる。この光路長の差は、レーザビームＬＢの主走査方向の全走査範囲を複数の反射ミラー２２ａ〜２２ｈを用いて分割することで小さく抑え、光路長の変動による加工精度の低下を抑制することができる。なお、反射ミラー２２ａ〜２２ｈを用いたレーザビームＬＢの主走査方向の走査範囲の分割数（本実施形態では、８分割）は、必要とされる加工精度や基板の主走査方向の加工幅に応じて、８分割以外としてもよい。
【００５１】
プリズム２４ａ〜２４ｈの長さは、反射ミラー２２ａ〜２２ｈにより反射されたレーザビームＬＢを確実に反射できる長さがあればよい。
【００５２】
シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈは、レーザビームＬＢの偏向方向と直交する副走査方向に集光特性を有し、レーザビームＬＢを基板１２に集光させる。各シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈは、基板１２上の各走査範囲Ｌａ〜ＬｈにレーザビームＬＢを導くことのできる長さに設定され、主走査方向に配列される。この場合、各シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈを同一の長さとすることにより、製造に要するコストを低下させることができる。また、シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈは、その表面をファイアポリッシュ加工された凹凸の無い高精度なシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈを使用して安価に作成することができる。
【００５３】
図５Ａは、図１に示すビーム加工装置１０に配設されるマスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈ及び遮光部材２９ａ〜２９ｉの平面説明図、図５Ｂは、マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈ及び遮光部材２９ａ〜２９ｉの側部断面説明図である。
【００５４】
マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈ（第１規制部材）は、プリズム２４ａ〜２４ｈとシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈとの間に配設される。マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈは、シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈの入射面から所定距離（例えば、シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈの焦点距離の２倍）よりも内側に設置し、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、主走査方向（矢印Ｘ方向）に平行に配設される。マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈは、プリズム２４ａ〜２４ｈにより反射され基板１２に導かれるレーザビームＬＢの副走査方向の範囲を規制する。マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈ間には、レーザビームＬＢをシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈに導くためのスリット３１が形成される。マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈは、図５Ａの矢印で示すように、副走査方向（矢印Ｙ方向）に対する位置が個別に調整可能である。マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈは、スリット３１の副走査方向の幅を調整することで、シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈに入射するレーザビームＬＢのビームスポット３３の所定範囲を除去する。マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈは、基板１２に照射されるレーザビームＬＢを主走査方向に沿って直線状に走査させる。なお、プリズム２４ａ〜２４ｈとシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈとの間に配設されるマスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈは、いずれか一方でもよい。
【００５５】
各マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈの両端部には、レーザビームＬＢの入射方向であるプリズム２４ａ〜２４ｈ側に延在する遮光部材２９ａ〜２９ｉ（第２規制部材）が配設される。遮光部材２９ａ〜２９ｉは、プリズム２４ａ〜２４ｈにより反射され基板１２に導かれるレーザビームＬＢの主走査方向の範囲を規制し、レーザビームＬＢが基板１２上で主走査方向に重畳されないように、各シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈに入射するレーザビームＬＢの主走査方向の一部を遮光する。
【００５６】
図６は、図１に示すビーム加工装置１０の制御ブロック図である。
【００５７】
ビーム加工装置１０は、基板１２に対して所望の加工処理を行うための加工パラメータを設定する加工パラメータ設定部４２と、設定された加工パラメータに基づき、ビーム加工装置１０を制御する制御部４４とを備える。制御部４４は、レーザ１８を駆動するレーザ駆動部４６と、回転多面体２０を回転させる回転多面体駆動モータ３０と、基板１２を空気圧によりフローティング状態として支持するエアベアリング１６ａ、１６ｂを駆動するエアベアリング駆動部４８と、基板把持部４５ａ、４５ｂにより基板１２を把持し、副走査方向に移動させるための基板移動部４７とを制御する。エアベアリング１６ａ、１６ｂ、基板把持部４５ａ、４５ｂ、基板移動部４７及びエアベアリング駆動部４８は、基板１２を副走査方向に移動させる基板移動機構４９を構成する。なお、レーザ１８から出力されたレーザビームＬＢは、回転多面体２０により偏向され、光学系５０を介して基板１２に照射される。光学系５０は、シリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈ、反射ミラー２２ａ〜２２ｈ、プリズム２４ａ〜２４ｈ及びシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈから構成される。
【００５８】
［ビーム加工装置の動作］
次に、ビーム加工装置１０の動作について説明する。図７は、ビーム加工装置１０の処理フローチャートである。
【００５９】
先ず、オペレータは、加工パラメータ設定部４２を用いて、基板１２を加工するための各種加工パラメータを設定する（ステップＳ１）。基板１２が薄膜太陽電池用基板である場合、加工パラメータ設定部４２では、ガラス基板上に蒸着されたＴＣＯ膜をスクライビングし、直線状の複数の分離溝５２（図２）を形成するための加工パラメータが設定される。ここで、分離溝とは、ＴＣＯ膜を直線状に剥離してモジュール化された多数の太陽電池セルを構成するための溝である。加工パラメータとしては、レーザビームＬＢの出力エネルギ、レーザ１８がパルスレーザである場合にはレーザビームＬＢのオンオフ周波数、回転多面体２０の回転速度、基板移動部４７による基板１２の副走査方向の移動速度等が設定される。例えば、制御部４４は、レーザ１８を１０ｋＨｚで回転多面体２０の各プリズム３６毎にオンオフ制御し、各パルス毎に基板１２を幅１０００ｍｍ、０．１秒で主走査するとともに、副走査方向に間隔１ｍｍの分離溝５２を形成するものとする。この場合、本実施形態のビーム加工装置１０では、１０ｍ／ｓの速度で基板１２のＴＣＯ膜をスクライビングして、分離溝５２を加工することが可能である。
【００６０】
制御部４４は、加工パラメータが設定された後、エアベアリング駆動部４８を制御し、エアベアリング１６ａ、１６ｂを駆動する（ステップＳ２）。エアベアリング１６ａ、１６ｂが駆動されることにより、基板１２は、エアベアリング１６ａ、１６ｂによりフローティング状態（無接触状態）で支持される。基板１２がガラス板の下面にＴＣＯ膜が形成された太陽電池用基板であり、ガラス板を介してＴＣＯ膜をスクライビングする場合、ＴＣＯ膜にエアベアリング１６ａ、１６ｂを接触させない状態で基板１２を支持することができる。
【００６１】
制御部４４は、回転多面体駆動モータ３０を制御する。回転多面体駆動モータ３０は、回転多面体２０を矢印θ方向（図３、図４）に回転駆動させる（ステップＳ３）。
【００６２】
次いで、制御部４４は、基板移動部４７を制御する。基板移動部４７は、基板１２の上面（膜が形成されていない面）の側部１２ａ、１２ｂを基板把持部４５ａ、４５ｂにより把持し、基板１２を副走査方向に移動させる（ステップＳ４）。
【００６３】
制御部４４は、回転多面体２０が回転し、且つ、基板１２が副走査方向に移動される状態において、レーザ駆動部４６を制御する。レーザ駆動部４６は、レーザ１８を駆動し（ステップＳ５）、レーザ１８から出力されたレーザビームＬＢが、基板移動部４７により副走査方向に移動する基板１２に対して、主走査方向に照射されることにより、基板１２に形成されたＴＣＯ膜に、凹凸がなく直線性の極めて良好な多数の分離溝５２が２次元的に加工される（ステップＳ６）。
【００６４】
次に、図３〜図５に基づき、分離溝５２の加工処理及びその作用効果の詳細について説明する。
【００６５】
図３において、レーザ１８から出力されたレーザビームＬＢは、プリズム２８により反射され、光路が上方向に９０°折曲された後、回転多面体２０を構成するプリズム３６の反射面３８ａに入射する。反射面３８ａで反射されたレーザビームＬＢは、プリズム３６の反射面３８ｂで反射される。この結果、レーザビームＬＢは、光軸が副走査方向にΔｙ１だけ平行移動され、プリズム２８に干渉することなく回転多面体２０から射出される。
【００６６】
ここで、回転多面体２０のプリズム３６は、入射したレーザビームＬＢを反射面３８ａ、３８ｂにより全反射させるため、回転多面体２０は、レーザビームＬＢの光エネルギによってプリズム３６の反射膜が損傷されることなくレーザビームＬＢを反射させることができる。これにより、回転多面体２０の長寿命化を図ることができる。また、プリズム３６は、レーザビームＬＢの方向を１８０°偏向させる。従って、回転多面体２０の回転軸３２の振動により反射面３８ａ、３８ｂの傾斜角が変動しても、回転多面体２０から射出されるレーザビームＬＢは、射出方向が変動することはなく、光軸が副走査方向に平行移動するだけである。
【００６７】
各プリズム３６により反射されたレーザビームＬＢは、回転多面体２０によるレーザビームＬＢの偏向方向に配列されたシリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈに順次入射する。シリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈは、レーザビームＬＢの偏向方向と直交する方向にのみ集光特性を有している。この場合、回転多面体２０の回転軸３２の振動に起因してプリズム３６の面倒れが発生すると、回転多面体２０から射出されるレーザビームＬＢは、主走査方向と直交する方向にずれるが、この変動は、シリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈの副走査方向に対する集光作用によって補正される。
【００６８】
シリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈにより回転多面体２０の面倒れが補正されたレーザビームＬＢは、反射ミラー２２ａ〜２２ｈの反射平面である反射平面１９ａ〜１９ｈに入射し、各反射ミラー２２ａ〜２２ｈによって順次反射され、対応する各プリズム２４ａ〜２４ｈに導かれる。次いで、プリズム２４ａ〜２４ｈの反射平面である各反射平面２１ａ〜２１ｈ及び２３ａ〜２３ｈによって反射されたレーザビームＬＢは、マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈ及び遮光部材２９ａ〜２９ｉ間に形成されたスリット３１を介してシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈに導かれる。
【００６９】
この場合、レーザビームＬＢは、光軸がプリズム２４ａ〜２４ｈの反射平面２１ａ〜２１ｈ及び２３ａ〜２３ｈにより主走査方向と直交する方向にΔｙ２（図３）だけ平行移動されて反射されるため、プリズム２４ａ〜２４ｈとシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈとの間に配置されている反射ミラー２２ａ〜２２ｈに干渉することなく、シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈに導かれる。また、プリズム２４ａ〜２４ｈは、回転多面体２０のプリズム３６と同様に、入射したレーザビームＬＢを全反射させるため、プリズム２４ａ〜２４ｈの反射膜がレーザビームＬＢの光エネルギによって損傷されることがなく、プリズム２４ａ〜２４ｈの長寿命化を図ることができる。
【００７０】
レーザビームＬＢは、シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈにより副走査方向に集光され、基板１２に照射される。
【００７１】
基板１２に集光されたレーザビームＬＢは、矢印θ方向に回転する回転多面体２０により偏向されることで、基板１２を主走査し、基板１２に直線状の分離溝５２を連続的に形成する。一方、基板１２は、エアベアリング１６ａ、１６ｂによりフローティング状態で支持され、基板移動部４７により副走査方向に移動している。従って、基板１２には、副走査方向に所定間隔で多数の分離溝５２が形成される。
【００７２】
図４に示すように、回転多面体２０のプリズム３６により反射偏向されたレーザビームＬＢは、回転駆動されるプリズム３６により反射方向が経時的に変化するため、全体として扇形に広がり、反射ミラー２２ａ〜２２ｈ及びプリズム２４ａ〜２４ｈを介して基板１２に導かれる。この場合、各走査範囲Ｌａ〜Ｌｈに対応して反射ミラー２２ａ〜２２ｈとプリズム２４ａ〜２４ｈを配置することにより、基板１２上に導かれるレーザビームＬＢが主走査方向に重複することがなく、基板１２に効率よく連続的に分離溝５２を形成することができる。
【００７３】
例えば、ビーム加工装置１０が、反射ミラー２２ａ〜２２ｈを介することなく、レーザビームＬＢをプリズム２４ａ〜２４ｈにより直接反射させて基板１２に導くように構成されているものと仮定する。このように仮定した場合、各プリズム２４ａ〜２４ｈにより反射されたレーザビームＬＢが基板１２上で主走査方向に重ならないようにするためには、プリズム２４ａ〜２４ｈを主走査方向に所定距離離間して配置する必要がある。しかしながら、プリズム２４ａ〜２４ｈを離間させて配置すると、レーザビームＬＢがプリズム２４ａ〜２４ｈ間を移動する際、基板１２に照射されないデッドタイムが発生することになる。一方、基板１２は、副走査方向に連続的に移動している。従って、ビーム加工装置１０を反射ミラー２２ａ〜２２ｈのない構成とすると、レーザビームＬＢのデッドタイムの間、基板１２が副走査方向に移動しているため、分離溝５２が不連続に形成されてしまう。
【００７４】
これに対して、本実施形態のビーム加工装置１０では、プリズム２４ａ〜２４ｈに加えて反射ミラー２２ａ〜２２ｈを設けることにより、レーザビームＬＢが基板１２に照射されないデッドタイムを可能な限り短くすることができる。この結果、基板１２には、主走査方向に対して分断されることのない分離溝５２を連続的に形成することができる。
【００７５】
さらに、本実施形態のビーム加工装置１０では、プリズム２４ａ〜２４ｈに対して、反射ミラー２２ａ〜２２ｈの各傾斜角αが、上述した（２）式の関係に従って異なるように設定される。これにより、レーザビームＬＢが隣接するプリズム２４ａ〜２４ｈ間を移動する際のデッドタイムを極めて短くすることができる。この結果、基板１２には、主走査方向に対して連続する直線状の分離溝５２を形成することができる。
【００７６】
また、レーザビームＬＢは、マスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈ間のスリット３１を通過することにより、図５Ａに示すように、レーザビームＬＢのビームスポット３３の主走査方向と直交する方向の所定範囲が除去されてシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈに入射する。従って、シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈによって副走査方向に集光されたレーザビームＬＢは、一部が除去されていることで、ビームスポット３３の中央近傍のエネルギ密度の集中が抑制される。この結果、略均一なエネルギ密度からなるレーザビームＬＢが基板１２に導かれ、主走査方向に沿って凹凸のない分離溝５２が形成される。
【００７７】
また、図５Ｂに示すように、隣接するマスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈ間に遮光部材２９ａ〜２９ｉが配設されている。各反射ミラー２２ａ〜２２ｈによる基板１２上におけるレーザビームＬＢの走査範囲Ｌａ〜Ｌｈは、遮光部材２９ａ〜２９ｉによって、走査範囲Ｌａ〜Ｌｈに対応させてレーザビームＬＢの一部が遮光されることにより、主走査方向の走査範囲が規制される。この結果、基板１２には、走査範囲Ｌａ〜Ｌｈが主走査方向に重ならない状態でレーザビームＬＢが導かれ、主走査方向に沿ってさらに凹凸のない極めて良好な加工状態を得ることができる。
【００７８】
さらに、反射ミラー２２ａ〜２２ｈ及びプリズム２４ａ〜２４ｈは、レーザビームＬＢを反射する反射平面１９ａ〜１９ｈ、２１ａ〜２１ｈ及び２３ａ〜２３ｈが平面で構成されている。このため、レーザビームＬＢは、ビームスポット３３（図５Ａ）の形状が主走査方向の走査位置によって変動することがなく、一定の形状でシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈに導かれる。
【００７９】
以上のことから、基板１２には、主走査位置によってエネルギ密度にむらが発生することがなく、しかも、主走査方向に長尺な形状となるレーザビームＬＢが照射されるため、主走査方向に沿って凹凸が生じないだけでなく、主走査方向に対して極めて直線性が良好で、しかも、連続する分離溝５２が基板１２に形成される。
【００８０】
図８Ａは、比較例の分離溝５４の説明図、図８Ｂは、本実施形態のビーム加工装置１０により加工された分離溝５２の説明図である。
【００８１】
図８Ａの比較例では、ビーム加工装置１０からマスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈ及びシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈを除去した状態で、基板１２に分離溝５４を形成したものである。この場合、基板１２に照射されるレーザビームＬＢのビームスポット５６（ハッチングで示す。）は、副走査方向に対して何ら整形されていないため、略円形のビームスポット５６として基板１２に照射される。この結果、分離溝５４の矢印Ｙ方向の壁部５８ａ、５８ｂには、ビームスポット５６の形状に対応した凹凸が形成されてしまう。なお、ビームスポット５６の矢印Ｘ方向に対する間隔が密になるように制御することで、凹凸を小さくすることができる。しかしながら、ビームスポット５６の間隔を密にするためには、レーザビームＬＢの周波数をさらに高く設定するか、レーザビームＬＢの主走査方向の走査速度を遅く設定しなければならない。走査速度を遅くすると、分離溝５４の加工時間が長くなる。
【００８２】
これに対して、本実施形態のビーム加工装置１０では、図８Ｂに示すように、矢印Ｙ方向の壁部６２ａ、６２ｂに凹凸のない直線状の溝部５２が形成される。すなわち、ビーム加工装置１０では、エネルギ密度が均一なレーザビームＬＢが基板１２に照射され、且つ、レーザビームＬＢがシリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈにより矢印Ｙ方向に集光されることにより、略長方形状のビームスポット６０（ハッチングで示す。）が基板１２に形成される。従って、このビームスポット６０を矢印Ｘ方向に走査することにより、基板１２には、凹凸のない極めて滑らかな壁部６２ａ、６２ｂを有する分離溝５２が形成される。しかも、レーザビームＬＢの走査速度を低下させることなく凹凸のない分離溝５２を形成できるため、加工速度を飛躍的に増加させることができる。
【００８３】
さらにまた、ビーム加工装置１０では、レーザビームＬＢを主走査方向に偏向させるために回転多面体２０を用いている。回転多面体２０は、レーザビームＬＢを反射するプリズム３６の回転速度が一定であるため、基板１２上でのレーザビームＬＢの走査速度を一定にすることができる。従って、基板１２には、レーザビームＬＢの照射位置に依存しない同じエネルギ密度のレーザビームＬＢが照射され、分離溝５２を高精度に形成することができる。
【００８４】
以上のように、本実施形態のビーム加工装置１０では、一定速度で回転する回転多面体２０によりレーザビームＬＢを反射させ、レーザビームＬＢを基板１２の主走査方向に連続的に照射するとともに、基板移動部４７を用いて基板１２を副走査方向に移動させることにより、基板１２に対して直線性が極めて高く凹凸のない多数の分離溝５２を高速且つ高精度に形成することができる。従って、このビーム加工装置１０を用いて太陽電池用基板である基板１２を加工した場合、ＴＣＯ膜を加工して、凹凸のない一定の幅からなる分離溝を高精度且つ高速に形成することができる。このようにして製造された太陽電池用基板は、ＴＣＯ膜や金属電極膜のリーク電流の発生が大幅に抑制されるため、発電効率も飛躍的に向上することが期待できる。
【００８５】
また、レーザ１８から出力されたレーザビームＬＢは、反射ミラー２２ａ〜２２ｈ及びプリズム２４ａ〜２４ｈにより折り返して基板１２に照射されるように構成されているため、ビーム加工装置１０の小型化を容易に達成することができる。
【００８６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００８７】
本実施形態において、反射ミラー２２ａ〜２２ｈは、回転多面体２０のプリズム３６やプリズム２４ａ〜２４ｈと同様に、プリズムにより構成してもよい。また、反射ミラー２２ａ〜２２ｈをプリズムで構成する一方、プリズム２４ａ〜２４ｈを反射ミラーとして構成してもよい。
【００８８】
回転多面体２０のプリズム３６及び２４ａ〜２４ｈは、レーザビームＬＢの光エネルギに対して十分な耐久性を有し、レーザビームＬＢの光路を妨げない配置関係を実現できる場合には、プリズムに代えて、反射ミラーで構成してもよい。
【００８９】
回転多面体２０は、６角柱状のホルダ３４に反射面を構成する６個のプリズム３６が配設されるものとしたが、反射面の数は、これに限定されるものではなく、基板１２に形成される分離溝５２の主走査方向の長さに応じて、適宜選択することができる。例えば、分離溝５２の長さが短いと、副走査方向に次の分離溝５２を形成するまでの時間間隔が短くなるため、その時間間隔に応じた数の反射面を有する回転多面体２０を使用することが望ましい。
【００９０】
シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈは、同一の長さのものを複数本使用するものとしたが、シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈが相互に接続される部分の反射の影響を回避するために、１本のシリンドリカルレンズで構成してもよい。
【００９１】
レーザビームＬＢの面倒れを補正するためのシリンドリカルレンズ４０ａ〜４０ｈは、回転多面体２０と反射ミラー２２ａ〜２２ｈとの間に配設する構成としたが、プリズム２４ａ〜２４ｈとマスク部材２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈとの間に配設してもよい。
【００９２】
回転多面体２０は、レーザビームＬＢを連続的且つ等速に偏向できる点で有効であるが、回転多面体２０に代えて、ガルバノミラーやレゾナントミラーを用いた他の形態のビーム偏向器としてもよい。
【００９３】
基板１２を副走査方向に移動させる移動機構としては、基板１２をエアベアリング１６ａ、１６ｂによりフローティング状態として移動させる機構としたが、この機構に代えて、基板１２を回転するローラで支持して移動させる機構、基板１２全体をステージにより支持し、ステージごと移動させる機構等、加工対象物である基板に応じた種々の移動構成を採用することが可能である。
【００９４】
基板１２は、主走査方向と直交する副走査方向に一定の移動速度で移動されるものとしたが、主走査方向と副走査方向とが必ずしも直交している必要はない。例えば、ビーム加工装置１０の場合、副走査方向（矢印Ｙ方向）に移動する基板１２に対して、レーザビームＬＢを主走査方向（矢印Ｘ方向）に走査させることにより、分離溝５２を形成している。この場合、基板１２には、主走査方向に対して傾斜した分離溝５２が形成される。分離溝５２の傾斜を回避するためには、基板１２の移動速度を考慮して、レーザビームＬＢの主走査方向を副走査方向と直交する方向からずらして設定すればよい。また、副走査方向に対する移動速度を制御することにより、基板１２に曲線状の分離溝５２を形成することもできる。また、基板１２は、直線状に移動するだけでなく、例えば、回転テーブルに基板１２を載置し、回転テーブルを副走査方向に回転させた状態で、レーザビームＬＢを基板１２に照射して加工を行う構成とすることも可能である。
【００９５】
また、上記の説明では、基板１２として薄膜太陽電池用基板を例として説明したが、本実施形態のビーム加工装置１０は、他の様々な分野にも適用することができる。例えば、レーザビームを用いた薄膜の剥離加工、ガラス切断機、ライン溶接機、電子回路基板の加工やパターンニング、製品の表面品質改善等にも適用可能である。また、基板としては、タッチパネル基板、液晶基板、回折格子基板等を加工対象とすることができる。なお、薄膜の剥離加工では、基板の損傷を回避して薄膜のアブレーションや剥離のための臨界点突破が可能なパルスレーザが適している。また、レーザを用いた溶接や封止では、レーザビームＬＢを連続的に照射させるＣＷレーザが適している。
【００９６】
本実施形態のビーム加工装置１０では、基板１２上に形成されるビームスポット６０（図８Ｂ）の主走査方向の重複が少なく、１パルスのレーザビームＬＢで形成されるビームスポット６０を主走査方向に長く形成することができる。この場合、基板１２に対する熱の影響を少なくすることができる。従って、例えば、パターン素材を有する基板（付与基板）と、パターンを付けたい基板（受け基板）とを重ねて配置し、付与基板にレーザビームＬＢを照射してパターン素材を剥離させ、受け基板にパターンを転写させることができる。具体的には、付与基板のパターン素材を銅箔とし、受け基板に電子回路素子が実装された電子回路基板を用いることにより、回路同士や実装体同士の端子間を回路線で接続することができる。接続する位置や形状は、付与基板に照射するレーザビームＬＢの照射タイミングと、付与基板の副走査方向の移動速度とを調整し、遮光部材を利用して自在に制御することが可能である。なお、遮光部材の形状を適宜選択することにより、回路線の一部を断線させたり、付与基板の所望の位置にホールを形成することができる。
【００９７】
また、本実施形態のビーム加工装置１０では、単独のレーザ１８を用いて基板１２を加工するものとして説明したが、レーザ１８から出力されるレーザビームＬＢを複数に分割し、又は、複数のレーザ１８を用いて基板１２を加工するように構成することもできる。この場合、複数のレーザビームＬＢを同じ主走査方向の加工部位に重ねて照射する場合と、複数のレーザビームＬＢを基板１２の副走査方向に平行に並べて照射する場合とが考えられる。例えば、同じ主走査方向の加工部位にレーザビームＬＢを重ねて照射する場合、紫外線レーザを用いて薄膜を有する基板１２に亀裂を形成し、紫外線レーザとは効果が異なるグリーンレーザを用いて基板１２の薄膜を容易に蒸散させることができる。これにより、ガラス基板のカッティングや複層の皮膜加工の効率を向上させることができる。また、基板１２の副走査方向にレーザビームＬＢを平行に並べて同時に照射する場合、シリンドリカルレンズ２６ａ〜２６ｈで基板１２に干渉縞を発生させることにより、１本以上の縞を用いて基板１２を加工することができる。これにより、回折格子基板の加工及び微細線の加工を効率的に行うことができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０…ビーム加工装置
１２…基板
１２ａ、１２ｂ…側部
１４…ケーシング
１６ａ、１６ｂ…エアベアリング
１８…レーザ
２０…回転多面体
２２ａ〜２２ｈ…反射ミラー
１９ａ〜１９ｈ、２１ａ〜２１ｈ、２３ａ〜２３ｈ…反射平面
２４ａ〜２４ｈ…プリズム
２５ａ〜２５ｈ、２７ａ〜２７ｈ…マスク部材
２６ａ〜２６ｈ…シリンドリカルレンズ
２８…プリズム
２９ａ〜２９ｉ…遮光部材
３０…回転多面体駆動モータ
３１…スリット
３２…回転軸
３３…ビームスポット
３４…ホルダ
３６…プリズム
３８ａ、３８ｂ…反射面
４０ａ〜４０ｈ…シリンドリカルレンズ
４２…加工パラメータ設定部
４４…制御部
４５ａ、４５ｂ…基板把持部
４６…レーザ駆動部
４７…基板移動部
４８…エアベアリング駆動部
４９…基板移動機構
５０…光学系
５２、５４…分離溝
５６、６０…ビームスポット
５８ａ、５８ｂ、６２ａ、６２ｂ…壁部
【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】
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【図８】
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