專利名稱：激光加工裝置以及激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工裝置以及激光裝置方法，尤其涉及適合在使用激光將薄膜從襯底剝離時應(yīng)用的激光加工裝置以及激光加工方法。
背景技術(shù)：
薄膜太陽能電池板例如通過在1.1mX1. 4m的一枚玻璃襯底上進行成膜、電極加工、膜表面的薄膜保護等后，在面板的周圍使用鋁框固定而制成。因此，如果長時間使用薄膜太陽能電池板，存在保護膜被穿透，鋁框和膜表面短路的隱患。此時，為了提高電絕緣性，進行除邊即剝離薄膜太陽能電池板的邊緣部位周圍的薄膜。在以往的除邊中，使用噴砂器或者磨刀石。但是，在用這些方法加工后表面會變得粗糙，保護膜的粘合性降低，存在發(fā)生在保護膜和面板之間滲入雨水等問題的隱患。在此，近年來，人們關(guān)注可以無需削除玻璃襯底而僅剝離膜表面的使用激光的除邊加工方法。圖1示出了通過激光加工進行薄膜太陽能電池板的除邊時的激光的掃描方法的例子。該掃描方法例如在專利文獻I等中示出。在該掃描方法中，通過在范圍21內(nèi)向副掃描方向(y軸方向)以鋸齒形將激光進行掃描，同時作為整體向主掃描方向(χ軸方向)將激光進行掃描，從而消除薄膜太陽能電池板11的邊緣IlA的周圍的，用斜線表示的區(qū)域IlB內(nèi)的薄膜。圖2表示在按照圖1的方式將激光掃描時，激光照射到薄膜太陽能電池板11的位置(以下稱為光點)的例子。另外，圖2中將各光點以矩形框表示。如該圖所示，重合的相鄰的光點的面積變大，其結(jié)果，加工時間變長。這里，如圖3所示，可以想到將光點按照格子狀進行掃描，以減少光點的重合。此時，重復(fù)以下掃描，即將光點先向箭頭51a的方向(副掃描方向)掃描一列，向箭頭51b的方向(主掃描方向)前進一列，下一個列中向箭頭51c的方向，即與第一列相反的方向掃描，再向箭頭5Id的方向(主掃描方向)前進一列。這里，參照圖4來說明使用將激光向χ軸方向以及y軸方向進行掃描的兩個檢流計掃描器(galvanometer scanner),如圖3所示的將光點進行掃描的情況。另外，圖4的箭頭61a至61d表示通過檢流計掃描器將激光進行掃描的方向。此外，以下中，薄膜太陽能電池板11的位置被固定，并對薄膜太陽能電池板11出射激光的光學(xué)頭(未圖示)向圖3的箭頭52的方向，即χ軸的正方向被勻速搬運。首先，為了將光點向圖3的箭頭51a的方向進行掃描，激光向箭頭6Ia的方向(χ軸的負(fù)方向且I軸的正方向)進行掃描。即，為了將光點向y軸方向掃描，將激光向相對于光學(xué)頭的搬運方向的斜后方向進行掃描。另外，此時的激光的I軸方向的掃描距離Ly與圖3的范圍21的y軸方向的寬度幾乎相同，而χ軸方向的掃描距離Lx與在光點掃描一列的間隔中，光學(xué)頭向χ軸方向移動的距離幾乎相同。接下來，為了將光點 向圖3的箭頭51b的方向進行掃描，激光向箭頭61b的方向(χ軸的正方向)進行掃描。此時的激光的X軸的掃描距離與距離Lx幾乎相同。接下來，為了將光點向圖3的箭頭51c的方向進行掃描，激光向箭頭61c的方向(χ軸的負(fù)方向且y軸的負(fù)方向)進行掃描。即，與箭頭61a的掃描方向相比，χ軸方向的掃描方向相同，而I軸方向的掃描方向相反。接下來，為了將光點向圖3的箭頭51d的方向進行掃描，激光向箭頭61d的方向(χ軸的正方向)進行掃描。此時的激光的X軸的掃描距離與距離Lx幾乎相同。然后，激光按照箭頭61a的方向、箭頭61b的方向、箭頭61c的方向、箭頭61d的方向的順序重復(fù)掃描?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻1:特開2002-244069號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題圖5為更詳細(xì)地表示將激光進行參照圖4的上述那樣的掃描時的光點的位置的例子。將激光向圖4的箭頭61a的方向以及箭頭51c的方向掃描時，需要驅(qū)動χ方向以及y方向的兩個檢流計掃描器。因此，兩個檢流計掃描器均成為動摩擦力做功于掃描用的轉(zhuǎn)動軸的軸承的可動部位的狀態(tài)。一般而言，動摩擦系數(shù)小于靜摩擦系數(shù)，因此驅(qū)動檢流計掃描器而轉(zhuǎn)動軸正在轉(zhuǎn)動時，比不驅(qū)動檢流計掃描器而轉(zhuǎn)動軸不轉(zhuǎn)動時，更容易受到振動等的外界干擾的影響。因此，將激光向在箭頭61a的方向以及箭頭61c方向進行掃描時，容易因振動等外界干擾而激光的振動不穩(wěn)定，因而激光容易曲折。其結(jié)果，產(chǎn)生如圖5的范圍71a至71d中的斜線部位那樣的，因激光(光點)沒有照射，薄膜未被剝離而殘留的區(qū)域。此外，當(dāng)將激光的掃描方向從箭頭61a的方向經(jīng)過箭頭61b的方向切換到箭頭61c的方向時，因初始化而產(chǎn)生檢流計掃描器的響應(yīng)的延遲。其結(jié)果，如圖5的范圍71e所示，在圖3的范圍21的末端，因光點的位置不整齊，薄膜未被剝離而殘留的部分成為鋸齒狀。其結(jié)果，在長時間使用薄膜太陽能電池板11時，膜表面從加工為梳狀的部位開始惡化，脫落的風(fēng)險增加。本發(fā)明鑒于該情況做出，能夠抑制薄膜太陽能電池板的除邊的加工時間的增加，同時提高加工質(zhì)量。用于解決課題的手段本發(fā)明的一方面的激光加工裝置為一種激光加工裝置，使用激光從襯底剝離薄膜，其中包括加工部，包含掃描部件，該掃描部件在第一方向的規(guī)定的范圍內(nèi)以及與所述第一方向正交的第二方向的規(guī)定的范圍內(nèi)將所述激光在所述襯底上進行掃描；以及，移動部件，移動所述加工部和所述襯底中的至少一個，并且將所述加工部和所述襯底之間的相對位置至少向所述第一方向移動，在從所述襯底剝離寬度比所述激光的束直徑更寬，且向第一方向延伸的直線狀的第一區(qū)域內(nèi)的薄膜時，由所述移動部件將所述加工部和所述襯底之間的相對位置向所述第一方向移動，同時由所述掃描部件向所述加工部相對于所述襯底前進的前進方向?qū)⒓す膺M行掃描，從而在所述第一區(qū)域?qū)⑺黾す獾恼丈湮恢孟蛩銮斑M方向進行掃描。
本發(fā)明的一方面的激光加工裝置中，在從襯底剝離寬度比激光的束直徑更寬，且向第一方向延伸的直線狀的第一區(qū)域內(nèi)的薄膜時，將加工部和襯底之間的相對位置向第一方向移動，同時向加工部相對于襯底前進的前進方向?qū)⒓す膺M行掃描，從而在第一區(qū)域?qū)⑺黾す獾恼丈湮恢孟蚯斑M方向進行掃描。因此，能夠抑制薄膜太陽能電池板的除邊的加工時間的增加，同時提高加工質(zhì)量。該掃描部件例如由檢流計掃描器組成。該移動部件例如由線性電動機、升降機、促動器等組成?？梢詾閷⑺黾す庀蛩銮斑M方向進行掃描后，進一步地，由所述掃描部件將所述激光向所述第二方向移動，將所述激光向所述前進方向的反方向進行掃描，從而在與向所述前進方向?qū)⒓す膺M行掃描時的所述激光的照射位置在所述第二方向上相鄰的位置，將所述激光的照射位置向所述前進方向的反方向進行掃描。由此，可以更加縮短薄膜太陽能電池板的除邊的加工時間?？梢詾橛伤鰭呙璨考凑彰恳粋€所述第一區(qū)域的所述第一方向的規(guī)定的范圍，將所述激光的照射位置向所述第二方向移動，同時向所述前進方向或者所述前進方向的反方向交替性地進行掃描，按照所述前進方向的順序剝離各范圍的薄膜。由此，可以更加縮短薄膜太陽能電池板的除邊的加工時間?？梢詾樵趶囊r底剝離寬度比所述激光的束直徑更寬，且向所述第二方向延伸的直線狀的第二區(qū)域內(nèi)的薄膜時，由所述移動部件將所述加工部和所述襯底之間的相對位置向所述第二方向移動，同時由所述掃描部件向所述加工部相對于所述襯底前進的前進方向?qū)⒓す膺M行掃描，從而在所述第二區(qū)域?qū)⑺黾す獾恼丈湮恢孟蛩銮斑M方向進行掃描。由此，可以進行第一以及第二的兩個方向的加工。入射到襯底的激光的剖面可以為矩形。由此，可以使相鄰的光點的重合面積變小，從而可以更加縮短薄膜太陽能電池板的除邊的加工時間。該掃描部件可以包括將激光向所述第一方向掃描的所述第一檢流計掃描器；以及，將所述激光向所述第二方向掃描的第二檢流計掃描器。由此，可以精確地，高速地將激光進行掃描。還可以設(shè)置將激光進行振蕩的激光振蕩部件。本發(fā)明的一方面的激光加工方法，包括加工部的激光加工裝置在從所述襯底剝離寬度比所述激光的束直徑更寬，且向第一方向延伸的直線狀的區(qū)域內(nèi)的薄膜時，由所述移動部件將所述加工部和所述襯底之間的相對位置向所述第一方向移動，同時由所述掃描部件向所述加工部相對于所述襯底前進的前進方向?qū)⑺黾す膺M行掃描，從而在所述區(qū)域內(nèi)將所述激光的照射位置向所述前進方向進行掃描，其中，所述加工部包含掃描部件，該掃描部件向第一方向以及與所述第一方向正交的第二方向?qū)⑺黾す庠谒鲆r底上進行掃描。本發(fā)明的一方面的激光加工方法中，在從襯底剝離寬度比激光的束直徑更寬，且向第一方向延伸的直線狀的區(qū)域內(nèi)的薄膜時，將加工部和襯底之間的相對位置向第一方向移動，同時向加工部相對于襯底前進的前進方向?qū)⒓す膺M行掃描，從而在區(qū)域內(nèi)將所述激光的照射位置向前進方向進行掃描。因此，能夠抑制薄膜太陽能電池板的除邊的加工時間的增加，同時提高加工質(zhì)量。
該掃描部件例如由檢流計掃描器組成。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的一方面，可以進行薄膜太陽能電池板的除邊。尤其根據(jù)本發(fā)明的一方面，能夠抑制薄膜太陽能電池板的除邊的加工時間的增加，同時提高加工質(zhì)量。


圖1是用于說明激光的掃描方法的第一個例子的圖。圖2是用于說明激光的掃描方法的第一個例子的圖。圖3是用于說明激光的掃描方法的第二個例子的圖。圖4是用于說明激光的掃描方法的第二個例子的圖。圖5是用于說明由第二激光掃描方法產(chǎn)生的問題的圖。圖6是表示應(yīng)用本發(fā)明的激光加工裝置的外觀的結(jié)構(gòu)的例子的立體圖。圖7是表示應(yīng)用本發(fā)明的激光加工裝置的電路的結(jié)構(gòu)的例子的方框圖。圖8是表示方形光纖的端面的圖。圖9是表示方形光纖導(dǎo)入之前和導(dǎo)入并被出射后的多模式的激光脈沖的剖面的光強分布的例子的圖。圖10是表示檢流計掃描器的結(jié)構(gòu)例的圖。圖11是表示檢流計的結(jié)構(gòu)例的圖。圖12是表示激光加工裝置的控制部的結(jié)構(gòu)例的方框圖。圖13是用于說明由激光加工裝置執(zhí)行的激光加工處理的流程圖。圖14是用于說明除邊處理的細(xì)節(jié)的流程圖。圖15是表示除邊的加工順序的圖。圖16是表示光點的位置以及掃描方向的圖。圖17是表示激光的掃描方向的圖。
具體實施例方式下面，說明關(guān)于用于實施本發(fā)明的方式(以下稱為實施方式)。另外，說明按照以下順序進行1.實施方式2.變形例〈1.實施方式〉參照圖6至圖12來說明作為本發(fā)明的一實施方式的激光加工裝置101的結(jié)構(gòu)例。激光加工裝置101為用于進行薄膜太陽能電池板102的除邊的裝置。[激光加工裝置的外觀的結(jié)構(gòu)例]圖6是表示激光加工裝置的外觀的結(jié)構(gòu)例的立體圖。激光加工裝置101由激光振蕩器111、方形光纖112、光學(xué)部113、龍門起重機114、臺面115、以及臺座116組成。激光振蕩器111與光學(xué)部113經(jīng)由方形光纖112連接。光學(xué)部113設(shè)置在龍門起重機114的前面。龍門起重機115設(shè)置在臺面115的上面。臺座116設(shè)置在臺面的上面的幾乎中央位置。另外，下面，將臺面115的寬度方向作為χ軸方向，且從左到右的方向作為正方向。此外，將臺面115的深度方向作為y軸方向，且從后到前的方向作為正方向。再有，將臺面115的高度方向作為z軸方向，且從下到上的方向作為正方向。從激光振蕩器111出射的激光通過方形光纖112入射到光學(xué)部113。光學(xué)部113將激光照射在臺座116上放置的薄膜太陽能電池板102，同時在薄膜太陽能電池板102上將激光進行掃描。此外，光學(xué)部113可以由在龍門起重機114前面設(shè)置的線性電動機121，向χ軸方向平行移動。再有，龍門起重機114可以由沿著臺面115的上面的左右邊設(shè)置的線性電動機122a、122b，向y軸方向平行移動。然后，通過移動光學(xué)部113以及龍門起重機114，可以將對薄膜太陽能電池板102的激光的照射位置向χ軸方向以及y軸方向移動。此外，在臺面115的上面，向y軸延伸的搬運帶123a、123b設(shè)置在隔臺座116的左右，由搬運帶123a、123b將薄膜太陽能電池板102向y軸方向搬運。[激光加工裝置的電路的結(jié)構(gòu)例]圖7是表示激光加工裝置101的電路的結(jié)構(gòu)例的方框圖。激光加工裝置101的激光振蕩器111包括脈沖發(fā)生器151、激光振蕩器152、減衰器(ATT)153、準(zhǔn)直鏡154、以及透鏡155。激光加工裝置101的光學(xué)部113包括擴束器171、檢流計掃描器172a、172b，以及f Θ透鏡173。脈沖發(fā)生器151生成規(guī)定的頻率的脈沖信號(以下稱為出射指令信號)，并將生成的出射指令信號提供給激光振蕩器152。激光振蕩器152例如是使用激光二極管(以下稱為LD)作為激發(fā)光源，將使用Nd YAG作為激光介質(zhì)而構(gòu)成的多模式的Q-SW激光振蕩器。激光振蕩器152同步脈沖發(fā)生器151提供的出射指令信號而基本波(波長為1064nm)的橫模式出射多模式的脈沖形狀的激光。從激光振蕩器152出射 的激光由減衰器153減衰后，由準(zhǔn)直鏡154進行對準(zhǔn)，出射到透鏡 155。透鏡155對激光進行集光,導(dǎo)入到方形光纖112。另外，減衰器153的減衰量是可變的，可以設(shè)置任何值。方形光纖112由多模式的光纖組成。此外，圖8表不了方形光纖112的端面(入射面或者出射面)，如圖那樣，方形光纖112的入射口或者出射口 112A的剖面為矩形。因此，通過方形光纖112的激光，其剖面被塑形為矩形而從方形光纖112出射。此外,如上所述,從激光振蕩器152出射的激光為多模式的激光脈沖,在導(dǎo)入到方形光纖112之前的各激光脈沖的剖面的光強分布如圖9左側(cè)所示存在幾個峰值。然后，由于多模式的激光脈沖的干擾性(連貫，coherency)低，經(jīng)過在方形光纖112內(nèi)的多重反射而出射的各激光脈沖的剖面的光強分布如圖9右側(cè)所示，沒有干擾條紋，峰值幾乎平坦。即，方形光纖112在出射端面的各激光脈沖的剖面的光強，與從該中心的距離無關(guān)，是幾乎為均勻的。另外，剖面的光強為均勻的激光脈沖，例如可以減少脈沖所照射的部分的加工不均勻等，因此適合于除邊。由此，在激光加工裝置101中，無需使用均化器等昂貴且光能損失大的裝置，而只是將多模式的激光脈沖向方形光纖112通過的簡單的結(jié)構(gòu)，就可以高效地獲得適合于除邊的剖面的光強均勻的激光脈沖。返回到圖7，從方形光纖112出射的激光入射到光學(xué)部113。入射到光學(xué)部113的激光由擴束器171保持矩形的同時擴大束直徑，成為平行光束。從擴束器171出射的激光由檢流計掃描器172a、172b向f Θ透鏡173反射，經(jīng)由f Θ透鏡173入射到薄膜太陽能電池板102，在薄膜太陽能電池板102的加工面成像。
[檢流計掃描器的結(jié)構(gòu)例]
這里，參照圖10以及圖11來說明檢流計掃描器172a、172b的結(jié)構(gòu)例。
如圖10所示，檢流計掃描器172a由檢流計181a、轉(zhuǎn)動軸182a以及鏡面183a組成。從擴束器171出射的激光入射到鏡面183a，由鏡面183a向檢流計掃描器172b的方向反射。鏡面183a根據(jù)檢流計181a的控制，以轉(zhuǎn)動軸182a為中心轉(zhuǎn)動，從而可以改變激光的入射角度。然后，通過改變向鏡面183a的激光的入射角度而改變激光的反射方向，激光在薄膜太陽能電池板102上向X軸方向進行掃描。
檢流計掃描器172b具有與檢流計掃描器172a相同的結(jié)構(gòu)，由檢流計181b、轉(zhuǎn)動軸182b以及鏡面183b組成。由檢流計掃描器172a的鏡面183a反射的激光入射到鏡面 183b，由鏡面183b向f Θ透鏡173的方向反射。鏡面183a根據(jù)檢流計181b的控制以轉(zhuǎn)動軸182b為中心轉(zhuǎn)動，從而可以改變激光的入射角度。然后，通過改變向鏡面183b的激光的入射角度而改變激光的反射方向，激光在薄膜太陽能電池板102上向y軸方向進行掃描。
圖11表示檢流計181a的結(jié)構(gòu)例。檢流計181a由可動線圈201、螺旋彈簧202、以及永久磁鐵203N、203S組成。
可動線圈201被軸支在轉(zhuǎn)動軸182a的同時，置于永久磁鐵203N和永久磁鐵203S 之間生成的磁場中。此外，轉(zhuǎn)動軸182a與螺旋彈簧202連接的同時，其一端安裝鏡面183a， 另一端被未圖示的軸承所支撐。
若向磁場中的可動線圈201流過電流，則可動線圈201以轉(zhuǎn)動軸182a為中心，向螺旋彈簧202拉攏轉(zhuǎn)動軸182a的方向的反方向轉(zhuǎn)動。然后，可動線圈201轉(zhuǎn)動的力與螺旋線圈202拉攏轉(zhuǎn)動軸182a的力相等時，轉(zhuǎn)動軸182a停止轉(zhuǎn)動。由此，將鏡面183a的角度設(shè)定為通過可動線圈201的電流的大小對應(yīng)的角度，從而改變根據(jù)鏡面183a的激光的反射方向。因此，通過控制流過可動線圈201的電流來控制根據(jù)鏡面183a的激光的反射方向， 從而將激光進行掃描。
然而，在流過可動線圈201的電流為固定時，轉(zhuǎn)動軸182a不轉(zhuǎn)動，因此在支撐轉(zhuǎn)動軸182a的軸承的可動部位有靜摩擦力發(fā)生作用。另一方面,如果改變流過可動線圈201的電流，轉(zhuǎn)動軸182a轉(zhuǎn)動，因此在支撐轉(zhuǎn)動軸182a的軸承的可動部位有動摩擦力發(fā)生作用。 如上所示一般情況下動摩擦系數(shù)小于靜摩擦系數(shù)，因此與轉(zhuǎn)動軸182a不轉(zhuǎn)動的情況相比， 在轉(zhuǎn)動軸182a轉(zhuǎn)動的情況轉(zhuǎn)動軸182a更加容易受到振動等外界干擾的影響。S卩，與鏡面 183a固定時相比，將鏡面183a在轉(zhuǎn)動軸182a周圍轉(zhuǎn)動時更容易發(fā)生由外界干擾引起的鏡面183a的晃動。另外，該外界干擾例如由線性電動機122a、122b驅(qū)動龍門起重機114時引起的振動等發(fā)生。
另外，檢流計掃描器172b的檢流計181b也與檢流計181a具有相同的結(jié)構(gòu)，省略重復(fù)說明。
這樣，通過檢流計掃描器172a的鏡面183a以轉(zhuǎn)動軸182a為中心轉(zhuǎn)動，檢流計掃描器172b的鏡面183b以轉(zhuǎn)動軸182b為中心轉(zhuǎn) 動，激光向f Θ透鏡173的入射位置以及入射角度改變。然后，根據(jù)向f Θ透鏡173的入射角度或者入射位置的變化，薄膜太陽能電池板102的加工面的激光的成像位置向水平方向移動。即，由檢流計掃描器172a、172b，將激光向薄膜太陽能電池板102的照射位置進行掃描。
返回到圖7，薄膜太陽能電池板102為單晶硅型的薄膜太陽能電池板，從圖上方按照玻璃制成的透明襯底102A、由ΙΤ0、SnO2, ZnO等TCO構(gòu)成的透明電極層102B、由a_Si構(gòu)成的半導(dǎo)體層102C、由Ag電極構(gòu)成的背面電極層102D的順序?qū)盈B。然后，由激光去除透明電極層102B至背面電極層102D。
[激光加工裝置101的控制部的結(jié)構(gòu)例]
圖12表示用于控制激光加工裝置101的動作的控制部251的結(jié)構(gòu)例的方框圖。控制部251例如通過CPU (Central Processing Unit,中央處理器)等處理器執(zhí)行規(guī)定的控制程序來實現(xiàn)?？刂撇?51包括輸出控制部261、驅(qū)動控制部262、以及掃描控制部263。
輸出控制部261控制激光振蕩器111，控制從激光振蕩器出射的激光的強度、出射定時等。
驅(qū)動控制部262驅(qū)動線性電動機121，控制光學(xué)部113的x軸方向的位置。此外， 驅(qū)動控制部262驅(qū)動線性電動機122a、122b，通過控制龍門起重機114的y軸方向的位置來控制光學(xué)部113的y軸方向的位置。再有，驅(qū)動控制部262驅(qū)動搬運帶123a、123b，控制薄膜太陽能電池板102的y軸方向的位置。
掃描控制部263控制檢流計掃描器172a、172b，控制激光的掃描。
另外，輸出控制 部261、驅(qū)動控制部262、以及掃描控制部263互相共享動作狀態(tài)等信息。
[激光加工處理]
接下來，參照圖13的流程圖來說明由激光加工裝置101執(zhí)行的激光加工處理。
在步驟SI中，驅(qū)動控制部262判定是否插入了薄膜太陽能電池板102。例如，驅(qū)動控制部基于來自臺面115上設(shè)置的未圖示的傳感器的信息，檢測是否在搬運帶123a、123b 上設(shè)置了薄膜太陽能電池板102。搬運帶123a、123b上未設(shè)置薄膜太陽能電池板102時，驅(qū)動控制部262判定為未插入薄膜太陽能電池板102，而搬運123a、123b上設(shè)置了薄膜太陽能電池板102時，驅(qū)動控制部262判定為插入了薄膜太陽能電池板102。重復(fù)該判定處理，直到判定為插入了薄膜太陽能電池板102，當(dāng)判定為插入了薄膜太陽能電池板102時，處理移至步驟S2。
在步驟S2中，激光加工裝置101開始薄膜太陽能電池板102的引入。S卩，驅(qū)動控制部262驅(qū)動搬運帶123a、123b，開始向薄膜太陽能電池板102的y軸的負(fù)方向搬運。
在步驟S3中，驅(qū)動控制部262判定薄膜太陽能電池板102是否被引入到臺座116 的位置。例如，驅(qū)動控制部262基于來自臺面115上設(shè)置的未圖示的傳感器的信息來判定薄膜太陽能電池板102是否被引入到臺座116的位置。重復(fù)該判定處理，直到判定為薄膜太陽能電池板102被引入到臺座116的位置，當(dāng)判定為薄膜太陽能電池板102被引入到臺座116的位置時，處理移至步驟S4。
在步驟S4中，激光加工裝置101將薄膜太陽能電池板102設(shè)置到臺座116上。SP， 驅(qū)動控制部262停止搬運帶123a、123b的驅(qū)動，例如控制未圖示的升降機，來將薄膜太陽能電池板102設(shè)置到臺座116上。
在步驟S5中，激光加工裝置101進行除邊處理。另外，關(guān)于除邊處理的細(xì)節(jié)，將參照圖14在后面敘述。
在步驟S6中，激光加工裝置101開始薄膜太陽能電池板102的引出。S卩，驅(qū)動控制部262例如控制未圖示的升降機，來將薄膜太陽能電池板102設(shè)置在搬運帶123a、123b 上，并驅(qū)動搬運帶123a、123b開始向薄膜太陽能電池板102的y軸的正方向搬運。
在步驟S7中，驅(qū)動控制部262判定薄膜太陽能電池板102的引出是否完成。例如， 驅(qū)動控制部262基于來自臺面115上設(shè)置的未圖示的傳感器的信息來判定薄膜太陽能電池板102的引出是否完成。重復(fù)該判定處理，直到判定為薄膜太陽能電池板102的引出完成， 當(dāng)判定為薄膜太陽能電池板102的引出完成時，激光加工處理結(jié)束。
[除邊處理的細(xì)節(jié)]
接下來，參照圖15的流程圖來說明圖13中的步驟S5的除邊處理的細(xì)節(jié)。
在步驟S51中，驅(qū)動控制部262將激光的照射位置移動至下一個加工的邊的開始位置。
圖15表示對薄膜太陽能電池板102進行除邊時，加工順序的例子。在該例子中， 按照箭頭305a、箭頭305b、箭頭305c、箭頭305d的順序進行除邊。
即，激光照射在薄膜太陽能電池板102的邊301a周圍的范圍302a，剝離范圍302a 中的斜線表示的，比激光的束直徑更寬的直線狀的區(qū)域303a的薄膜。接下來，激光照射在薄膜太陽能電池板102的邊301b周圍的范圍302b，剝離范圍302b中的斜線表示的，比激光的束直徑更寬的直線狀的區(qū)域303b的薄膜。接下來，激光照射在薄膜太陽能電池板102 的邊301c周圍的范圍302c，剝離范圍302c中的斜線表示的，比激光的束直徑更寬的直線狀的區(qū)域303c的薄膜。然后，最后，激光照射在薄膜太陽能電池板102的邊301d周圍的范圍 302d，剝離范圍302d中的斜線表示的，比激光的束直徑更寬的直線狀的區(qū)域303d的薄膜。
此外，進行區(qū)域303a的除邊時，從范圍302a的左下角的開始位置304a開始激光的照射。此外，進行區(qū)域303b的除邊時，從范圍302b的左上角的開始位置開始激光的照射。 再有進行區(qū)域303c的除邊時，從范圍302c的右上角的開始位置304c開始激光的照射。此外，進行區(qū)域303d的除邊時，從范圍302d的右下角的開始位置304d開始激光的照射。
因此，對于本實施方式，由于邊301a首先成為加工對象，因此驅(qū)動控制部262驅(qū)動線性電動機121、以及線性電動機122a、122b，移動光學(xué)部113以及龍門起重機114，直到光學(xué)部113出射的激光照射到開始位置304a的位置。
在步驟S52中，驅(qū)動控制部262使得光學(xué)部113沿著加工的邊的移動開始。這時， 驅(qū)動線性電動機121開始向光學(xué)部113的X軸的正方向的移動。由此，光學(xué)部1 13開始向沿著最先加工的邊301a的箭頭305a的方向(區(qū)域303a的較長方向)移動。
另外，下面將光學(xué)部113相對于薄膜太陽能電池板102的移動方向稱為主掃描方向。此外，下面將薄膜太陽能電池板102上與主掃描方向垂直的方向稱為副掃描方向。因此，進行區(qū)域303a的除邊時，主掃描方向為X軸的正方向，副掃描方向為y軸方向。再有， 下面將主掃描方向又稱為行方向，將副掃描方向又稱為列方向。
在步驟S53中，激光振蕩器111根據(jù)輸出控制部261的控制，開始激光的輸出。由此開始向薄膜太陽能電池板102的激光的照射。
在步驟S54中，掃描控制部263開始激光的掃描。
這里，參照圖16以及圖17說明激光的掃描方法的細(xì)節(jié)。圖16表示范圍302a中的光點的位置以及掃描方向。此外，圖17表示將光點進行如圖16的掃描時的激光的掃描方向。
如上所述，激光的照射從開始位置304a開始。然后，掃描控制部263驅(qū)動檢流計掃描器172a將激光向圖17的箭頭331a的方向(X軸的正方向)，即主掃描方向進行掃描。此時的掃描距離例如設(shè)置為掃描控制部263能夠?qū)⒓す庀騒軸的方向掃描的最大距離附近。 由此，光點向圖16的箭頭311a的方向即主掃描方向掃描。另外，此時激光照射使得與在X 軸方向上相鄰的光點的端部一部分重合。
接下來，掃描控制部263驅(qū)動檢流計掃描器172b將激光向圖17的箭頭331b的方向(y軸的負(fù)方向)，即副掃描方向進行掃描，直到將激光向箭頭331a的方向進行掃描的行相鄰的行。由此，光點的位置向y軸的負(fù)方向移動一行。另外，此時，光學(xué)部113向X軸的正方向移動，因此光點如箭頭31 Ib所示的那樣向X軸的正方向且y軸的負(fù)方向的斜方向進行掃描。此外，設(shè)置第二行的光點的位置，使得向箭頭311a的方向進行掃描的第一行的光點的端部與下一個向箭頭311c的方向進行掃描的第二行的光點的端部一部分重合。
接下來，掃描控制部263驅(qū)動檢流計掃描器172b將激光向圖17的箭頭331c的方向(X軸的負(fù)方向)，即主掃描方向的反方向進行掃描。此時的掃描距離例如設(shè)置為與向箭頭 331a的方向?qū)⒓す膺M行掃描時幾乎相等的距離。由此，光點在與第一行的光點的位置相鄰的位置，向圖16的箭頭311c的方向，即向主掃描方向的反方向進行掃描。另外，此時照射激光使得與在X軸方向上相鄰的光點的端部一部分重合。
接下來，掃描控制 部263驅(qū)動檢流計掃描器172b將激光向圖17的箭頭331d的方向(y軸的負(fù)方向)，即副掃描方向進行掃描，直到將激光向箭頭331c的方向進行掃描的行相鄰的行。由此，光點向與圖16的箭頭311b幾乎相同的箭頭311d的方向進行掃描，光點的位置向y軸的負(fù)方向移動一行。此外，設(shè)置第三行的光點的位置，使得向箭頭311c的方向進行掃描的第二行的光點的端部與下一個向箭頭311e的方向進行掃描的第三行的光點的端部部分重合。
然后，按照圖17的箭頭331e、箭頭331f、…、箭頭331k的順序?qū)⒓す膺M行掃描。 即，重復(fù)以下處理將激光向主掃描方向進行掃描后，向副掃描方向移動到相鄰行，向主掃描方向的反方向進行掃描后，向副掃描方向移動到相鄰行。由此，按照圖16的箭頭311e、箭頭311f、···、箭頭311k的順序?qū)⒐恻c進行掃描。即，光點向副掃描方向逐行移動的同時，按照主掃描方向或者主掃描方向的反方向的每一行交替進行掃描。
然后，掃描控制部263在結(jié)束向箭頭331k的方向的激光的掃描后，驅(qū)動檢流計掃描器172b,將激光向箭頭3311的方向(y軸的正方向)即副掃描方向進行掃描，將光點的y 方向的位置移動到第一行的位置。另外，此時光學(xué)部113向X軸的正方向移動，因此光點如箭頭3111表示的那樣，向X軸的正方向且y軸的正方向的斜方向進行掃描。此外，掃描控制部263控制激光的掃描速度，使得向箭頭3111的方向的掃描結(jié)束時的光點的位置與向箭頭311a的方向進行掃描的光點的末端的位置幾乎相同。
另外，以下將通過按照331a、331b、…、3311的順序?qū)⒓す膺M行掃描一次，而能夠剝離薄膜的區(qū)域稱為加工塊。
然后，同樣地，按照圖17的箭頭331a、箭頭331b、…、箭頭3111的順序?qū)⒓す膺M行掃描，按照圖16的箭頭312a、箭頭312b、…、箭頭3121的順序?qū)⒐恻c進行掃描。此外，重復(fù)同樣的掃描，直到結(jié)束區(qū)域303a的薄膜的剝離。由此，在各加工塊中，光點向副掃描方 向逐行移動的同時，按照主掃描方向或者主掃描方向的反方向的每一行交替進行掃描，按 照主掃描方向的順序各加工塊內(nèi)的薄膜被剝離，直到區(qū)域303a的薄膜剝離完成為止。
然而，將激光向主掃描方向以及主掃描方向的反方向進行掃描時，檢流計掃描器 172a被驅(qū)動，變?yōu)橐韵聽顟B(tài)，即動摩擦力在檢流計掃描器172a的軸承的可動部位發(fā)生作 用，同時檢流計掃描器172b停止，靜摩擦力在驅(qū)動檢流計掃描器172a的軸承的可動部位發(fā) 生作用。因此，檢流計掃描器172b的轉(zhuǎn)動軸182b不易受到振動等外界干擾的影響，激光的 y軸方向的振動被穩(wěn)定。其結(jié)果，光點的位置不晃動，幾乎為向X軸的方向的一條直線。因 此，區(qū)域303a的端部(剝離薄膜的部分和不剝離薄膜的部分的臨界)中，矩形的光點幾乎為 向主掃描方向的直線，區(qū)域303a的端部不會凹凸不平，而幾乎對齊為一條直線。此外，在區(qū) 域303a中，可以消除未被激光照射而薄膜沒有被剝離的殘留區(qū)域。
此外，將激光的掃描方向從主掃描方向(例如圖17的箭頭331a的方向)反轉(zhuǎn)到主 掃描方向的反方向(例如圖17的箭頭331c的方向)、或者從主掃描方向的反方向(例如圖17 的箭頭331c的方向)反轉(zhuǎn)到主掃描方向(例如圖17的箭頭331a的方向)時，在短時間內(nèi)檢 流計掃描器172a和檢流計掃描器172b同時被驅(qū)動。因此，以與在上面參照圖5所述的現(xiàn) 象同樣的原因，在反轉(zhuǎn)部分可能成為鋸齒狀。但是，如圖16的范圍313中表示的那樣，通過 使相鄰的加工塊的端部重合，能夠干凈地剝離鋸齒上殘留的薄膜，從而消除該問題。
再有，與在上面參照圖3以及圖4而所述的掃描方法相同，可以減少相鄰的光點重 合的面積。再有，通過將激光的剖面(光點)設(shè)為矩形，可以與圓形或者橢圓形的情況相比更 加減少相鄰的光點重合的面積。其結(jié)果，可以縮短加工時間。
返回到圖14，在步驟S55中，掃描控制部263判定正在加工的邊的加工是否結(jié)束。 重復(fù)該判定處理，直到判定為正在加工的邊的加工結(jié)束，當(dāng)判定為正在加工的邊的加工結(jié) 束時，處理移至步驟S56。
在步驟S56中，激光振蕩器111根據(jù)輸出控制部261的控制，停止激光的輸出。由 此，停止向薄膜太陽能電池板102的激光的照射。
在步驟S57中，掃描控制部263判定是否結(jié)束了全部的邊的加工。當(dāng)判定為沒有 結(jié)束全部的邊的加工時，處理返回到步驟S51。
此后，直到在步驟S57中判定為結(jié)束了全部的邊的加工為止重復(fù)執(zhí)行步驟S51至 S57的處理。由此，通過與在上面參照圖16以及圖17而所述的掃描方法相同的方法，激光 按照范圍302b、范圍302c、范圍302d的順序被照射，薄膜按照范圍302b、范圍302c、范圍 302d的順序被剝離。
另外，主掃描方向在對邊301b進行加工時，改變?yōu)榧^305b的方向(y軸的正方 向)、在對邊301c進行加工時，改變?yōu)榧^305c的方向(X軸的負(fù)方向)、在對邊30Id進行加 工時，改變?yōu)榧^305d的方向(y軸的負(fù)方向)。因此，按照根據(jù)主掃描方向的改變，調(diào)整驅(qū) 動檢流計掃描器172a、172b的順序以及掃描方向，從而調(diào)整激光的掃描方向。
例如，對邊301b進行加工時，調(diào)整激光的掃描方向，使得圖17的箭頭331a的方向 成為y軸的正方向，箭頭331b的方向成為X軸的正方向。然后，在區(qū)域302b中將光點進行 掃描，使得圖16的箭頭311a的方向成為y軸的正方向，箭頭311b的方向成為x軸的正方 向。此外，對邊301c進行加工時，調(diào)整激光的掃描方向，使得圖17的箭頭331a的方向成為X軸的負(fù)方向，箭頭331b的方向成為y軸的正方向。然后，在區(qū)域302c中將光點進行掃描， 使得圖16的箭頭311a的方向成為X軸的負(fù)方向，箭頭311b的方向成為y軸的正方向。再有，對邊301 d進行加工時，調(diào)整激光的掃描方向，使得圖17的箭頭3 31 a的方向成為y軸的負(fù)方向，箭頭331b的方向成為X軸的負(fù)方向。然后，在區(qū)域302d中將光點進行掃描，使得圖16的箭頭311a的方向成為y軸的負(fù)方向，箭頭311b的方向成為x軸的負(fù)方向。
另一方面，在步驟S57中判定為結(jié)束了全部的邊的加工時，結(jié)束除邊處理。
通過以上，可以抑制薄膜太陽能電池板102的除邊的加工時間的增加，同時提高加工質(zhì)量。
〈2.變形例〉
另外，在以上的說明中，示出了在進行薄膜太陽能電池板102的除邊時適用本發(fā)明的例子，除此之外，但本發(fā)明也可以適用于例如使用激光直線狀地從襯底剝離薄膜，換言之，使用激光從襯底剝離矩形的區(qū)域的薄膜的情況。
此外，在以上的說明中，示出了通過固定薄膜太陽能電池板102的位置而移動光學(xué)部113的位置，來移動薄膜太陽能電池板102與光學(xué)部113之間的相對位置的例子，但也可以通過固定光學(xué)部113的位置而移動薄膜太陽能電池板102的位置，或者移動兩者，從而移動薄膜太陽能電池板102與光學(xué)部113之間的相對位置。0141]再有，在以上的說明中，示出了激光的剖面為矩形的例子，但也可以為矩形以外的，例如圓形或者橢圓形。0142]此外，在以上的說明中，示出了由檢流計掃描器172a、172b將激光掃描的例子，但也可以使用其他掃描部件將激光進行掃描。0143]另外，本發(fā)明的實施方式不限于上述的實施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以作各種改變。0144]標(biāo)號的說明0145]101激光加工裝置0146]102薄膜太陽能電池板0147]111激光振蕩器0148]112方形光纖0149]113光學(xué)部0150]114龍門起重機 0151]115臺面0152]116臺座0153]121線性電動機0154]112a、112b線性電動機0155]123a、123b搬運帶0156]171擴束器0157]172a、172b檢流計掃描器0158]173f Θ 透鏡0159]181a、181b 檢流計0160]183a>183b 鏡面
251控制部
261輸出控制部
262驅(qū)動控制部
263掃描控制部
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，使用激光從襯底剝離薄膜，其特征在于，包括 加工部，包含掃描部件，該掃描部件在第一方向的規(guī)定的范圍內(nèi)以及與所述第一方向正交的第二方向的規(guī)定的范圍內(nèi)將所述激光在所述襯底上進行掃描；以及， 移動部件，移動所述加工部和所述襯底中的至少一個，并且將所述加工部和所述襯底之間的相對位置至少向所述第一方向移動， 在從所述襯底剝離寬度比所述激光的束直徑更寬且向第一方向延伸的直線狀的第一區(qū)域內(nèi)的薄膜時，由所述移動部件將所述加工部和所述襯底之間的相對位置向所述第一方向移動，同時由所述掃描部件向所述加工部相對于所述襯底前進的前進方向?qū)⑺黾す膺M行掃描，從而在所述第一區(qū)域?qū)⑺黾す獾恼丈湮恢孟蛩銮斑M方向進行掃描。
2.如權(quán)利要求1所述激光加工裝置，其特征在于， 將所述激光向所述前進方向進行掃描后，進一步地，由所述掃描部件將所述激光向所述第二方向移動，將所述激光向所述前進方向的反方向進行掃描，從而在與向所述前進方向?qū)⒓す膺M行掃描時的所述激光的照射位置在所述第二方向上相鄰的位置，將所述激光的照射位置向所述前進方向的反方向進行掃描。
3.如權(quán)利要求2所述激光加工裝置，其特征在于， 由所述掃描部件，按照每一個所述第一區(qū)域的所述第一方向的規(guī)定的范圍，將所述激光的照射位置向所述第二方向移動，同時向所述前進方向或者所述前進方向的反方向交替性地進行掃描，按照所述前進方向的順序剝離各范圍的薄膜。
4.如權(quán)利要求1所述激光加工裝置，其特征在于， 在從所述襯底剝離寬度比所述激光的束直徑更寬且向所述第二方向延伸的直線狀的第二區(qū)域內(nèi)的薄膜時，由所述移動部件將所述加工部和所述襯底之間的相對位置向所述第二方向移動，同時由所述掃描部件向所述加工部相對于所述襯底前進的前進方向?qū)⑺黾す膺M行掃描，從而在所述第二區(qū)域?qū)⑺黾す獾恼丈湮恢孟蛩銮斑M方向進行掃描。
5.如權(quán)利要求1所述激光加工裝置，其特征在于， 入射到所述襯底的激光的剖面為矩形。
6.如權(quán)利要求1所述激光加工裝置，其特征在于， 該掃描部件包括 將所述激光向所述第一方向掃描的第一檢流計掃描器；以及， 將所述激光向所述第二方向掃描的第二檢流計掃描器。
7.如權(quán)利要求1所述激光加工裝置，其特征在于， 還包括將所述激光進行振蕩的激光振蕩部件。
8.—種激光加工方法,其特征在于， 包括加工部的激光加工裝置，所述加工部包含掃描部件，該掃描部件向第一方向以及與所述第一方向正交的第二方向?qū)⑺黾す庠谒鲆r底上進行掃描， 在從所述襯底剝離寬度比所述激光的束直徑更寬，且向第一方向延伸的直線狀的區(qū)域內(nèi)的薄膜時，由所述移動部件將所述加工部和所述襯底之間的相對位置向所述第一方向移動，同時由所述掃描部件向所述加工部相對于所述襯底前進的前進方向?qū)⑺黾す膺M行掃描，從而在所述區(qū)域內(nèi)將所述激光的照射位置向所述前進方向進行掃描。
全文摘要
抑制薄膜太陽能電池板的除邊的加工時間的增加，同時提高加工質(zhì)量。按照箭頭(311a)、箭頭(311b)、…、箭頭(311k)的順序重復(fù)以下處理，即將光點向光學(xué)單元對于薄膜太陽能電池板(102)前進的主掃描方向掃描后，移動到相鄰一行，向主掃描方向的反方向掃描后，移動到相鄰一行。然后，將光點向箭頭(311k)的方向掃描后，向箭頭(311l)的方向掃描，下一個加工塊也同樣地將光點進行掃描。重復(fù)該掃描，直到沿薄膜太陽能電池板(102)的邊緣(301a)的直線形的區(qū)域的薄膜剝離完成。本發(fā)明例如可以適用于進行除邊的激光加工裝置。
文檔編號B23K26/36GK103068515SQ20118003965
公開日2013年4月24日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者高倉毅, 小林光生, 瓦谷誠一郎 申請人:歐姆龍株式會社