JPH07314168A

JPH07314168A - レーザー加工装置

Info

Publication number: JPH07314168A
Application number: JP6112421A
Authority: JP
Inventors: Hajime Saito; 肇齋藤; Tetsumasa Umemoto; 哲正梅本; Hitoshi Sannomiya; 仁三宮
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1995-12-05

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザー加工装置を用いて大面積の基板を基
板の支持台から浮かして切断する場合、基板が撓まない
ようにし、基板あるいは基板上の薄膜等をきれいに切断
すること。【構成】基板１を複数のピン３で支えるとともに、ピ
ン３は上下に移動可能なため、ステージ２の移動にとも
ない、支持台４のレーザービームと対向する位置に設け
られた凹部６によりレーザー照射位置直下ではピン３が
下に下がり、基板１から離れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板とステージとの間に
空間を設ける必要がある場合のレーザー加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザー加工は、レーザービームの指向
性、高エネルギー密度という特徴を利用して、現在では
工業的なプロセスにおいて広範囲に用いられている。

【０００３】レーザー加工は、レーザー光を照射するこ
とで被加工物に温度上昇をもたらし、相変態、溶融、蒸
発や原子・分子の光励起による化学反応など多岐にわた
っており、加工に用いられるレーザーは、ＹＡＧレーザ
ー、ＣＯ₂レーザー、エキシマレーザー等があげられ
る。これらのレーザーは用途にあわせて様々な波長、強
度のものが用いられる。また、被加工物の光吸収の違い
を利用することにより、選択的な加工をすることも可能
となる。

【０００４】この種のレーザー加工装置は通常、レーザ
ー発振機、その他の光学系、ＸＹステージもしくはＸＹ
Ｚステージ、制御用コンピューター等によって構成され
る。

【０００５】面積の大きい板状の基板をレーザーを用い
て加工する場合には、ビーム系を固定して被加工物をの
せたステージ系を移動させる方法、ビーム系を移動させ
被加工物をのせたステージ系を固定する方法、ビーム系
と被加工物をのせたステージ系の両方を移動させる方
法、の３つがあげられる。

【０００６】中でも、ビーム系を固定しステージ系を移
動させる方法は、ビーム系を移動させる他の２つの方法
と比較すると、光学系を全て固定することが可能なこと
により、光軸系の狂いが少ない、光軸系の密封性に優れ
る、集光性能が一定に保たれるため一定の性能が得られ
やすい、等の特徴を持ち、これらは高精度な加工を行う
上で利点が多い。

【０００７】レーザー加工装置を用いて加工を行う際、
被加工物の特性により裏面にステージが直接接触しない
構造としたい場合がある。例えば基板が非常に薄い場
合、下のステージを同時に切ってしまい、そのため切り
口が汚くなることがある。また、単なる基板ではなく半
導体デバイス、例えばアモルファス太陽電池の場合、レ
ーザーで加工すると、基板の下にスペースがないと、蒸
発した金属が付着して短絡状態となり使用できなくな
る。

【０００８】このような構造のレーザー加工装置を用い
た薄膜太陽電池の製造方法としては、特開平３−７９０
８５があげられる。図４のごとく、まずガラス基板１０
上にＳｎＯ₂膜をパターニングして第一電極１１を形
成、次に、アモルファスシリコン層をパターニングして
半導体層１２を形成する。この第一電極層１１とアモル
ファス半導体層１２のパターニングはレーザースクライ
ブ法により行う。その上に第二電極層１３を一様に製膜
し、これらの積層を有する基板を第二電極層１３側を下
にして、ステージ１４の上にスペーサ１５により空間１
６を開けて固定する。そして、第二電極層１３の分割す
べき部位１７の上からレーザー光を照射すると、レーザ
ー光は第一電極１１を透過し、アモルファス半導体層１
２を蒸発させ、それにともなって隣接する第二電極層１
３も同時に除去される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】レーザー加工装置を用
いて上記の薄膜太陽電池を加工する際、飛散する第二電
極層１３の下には、飛散物が加工部に再付着することが
ないようステージ１４との間に空間１６を設けることが
必要となるが、特開平３−７９０８５のごとく基板の周
辺部にスペーサ１５を用いただけでは、基板の面積が大
きくなると基板が撓んでしまい、レーザーのフォーカス
が中心部と周辺部で異なり、切断した線幅が異なった
り、うまく切断できないという問題点がある。

【００１０】そこで、図５のレーザー加工装置では、面
積を持つステージ２０があり、そこに複数のピン１９が
固定されている。これらのピン１９で基板１８を支える
ことにより、基板１８を撓まないように支えられ、か
つ、基板１８とステージ２０の間には空間が設けられ
る。レーザーは基板１８の上方から、基板１８に対して
垂直に照射され、基板１８を加工する。ステージ系を移
動させて加工する場合、ステージ２０及びピン１９と基
板１８は同時に移動する。ピン１９の基板を支える面
は、接触面積が小さくなるよう凸状になっている。

【００１１】しかしながら、被加工物の裏面に直接ステ
ージが接触しないようピンで支えていても、ピンと被加
工物は常に接触しているため、レーザービームの真下に
ピンがある場合には、ピンでレーザーが反射したり、一
部が蒸発したりしてうまく切れないという問題点があ
る。

【００１２】これらの問題点に鑑み、本発明では基板が
撓まず、かつ、基板とステージとの間に常にスペースを
設けることができるようなステージの構造を有するレー
ザー加工装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のレーザー加工装置は、ステージに設けられ
た穴に遊嵌する複数のピンにより基板を撓まないように
支え、レーザービーム直下にあるピンのみが、ピンの下
部と接する支持台の、レーザービームに対向する位置に
設けられた凹部によって基板から離れるように構成され
ている。

【００１４】また、ピンの基板を支える面が平らになっ
ており、さらに緩衝材で覆われている。そしてピンの支
持台と接する面が凸状になっている。また、ピンの支持
台と接する面がボールベアリングになっている。さらに
ピンの下部と接する、レーザービーム直下にある支持台
の凹部がすり鉢状になっており、ピンが下に下がりやす
い構造になっている。

【００１５】

【作用】本発明によるレーザー加工装置では、基板を支
えているピンが上下に移動可能なため、ステージの移動
にともない、支持台のレーザービームと対向する位置に
設けられた凹部によりレーザー照射位置ではピンが下に
下がり、基板から離れるようになっている。

【００１６】

【実施例】以下実施例によって本発明を具体的に説明す
る。

【００１７】図１は、本発明の一実施例のレーザー加工
装置の構造を示すもので、加工点及びその近傍の断面の
模式図である。

【００１８】本発明を図４の大面積の薄膜太陽電池の加
工に応用する場合について述べる。透光性絶縁基板を通
してレーザービームを照射し、アモルファスシリコンの
アブレーションにより裏面電極を吹き飛ばしてパターン
ニングを行うには、レーザービームは波長０．５３μｍ
のＮｄ−ＹＡＧ第２高調波を用いる。この場合、レーザ
ービームの照射位置は固定されており、被加工基板１を
保持したステージ２を移動させることによって所定のパ
ターンニングがなされるものとする。

【００１９】被加工基板１は、加工面を下にしてステー
ジから浮いた状態になるように、複数のピン３によって
保持されている。ピン３は、図２のように基板１が撓ま
ないような間隔で配置されている。ステージ２にはピン
３を配置する位置に穴５が開いており、ピン３はその穴
５に差し込まれ、滑らかに上下することができる構造に
なっている。

【００２０】ステージ２の下には、ピン３の底部を支え
る支持台４があり、支持台４は固定されている。支持台
４はレーザービームと対向する位置にすりばち状の凹部
６を持ち、レーザービーム直下ではピン３がこの凹部６
によって下に下がり基板１から離れるような、また、凹
部６の端部分でピン３が引っ掛からないような構造とな
っている。

【００２１】図３を用いてピン３の構造について説明を
行う。ピン頭頂部７は緩衝材、例えばテフロン、シリコ
ンラバーといった類のものが装着されており、基板との
接触の際に加工面を傷つけないように、また基板のがた
つきを防ぐようになっている。ピン底部は凸状８または
ベアリング状９になっており、水平面および緩斜面を滑
らかに移動することができる構造になっている。

【００２２】以上のことから、本発明によるレーザー加
工装置は、固定されたレーザービームに対してその対向
する位置に凹部をもつ支持台があり、支持台に遊嵌する
複数のピンによって基板を支えることにより基板は撓ま
ず、また、支持台の凹部によって加工点にくるピンは自
動的に加工基板から離れ、ピン頭頂部からのレーザービ
ームの反射光による加工形状不良を抑えることができ
る。そして、加工点を過ぎたピンは再び基板を支えるこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明のレーザー加工装置は、上下に移
動可能な複数のピンにより基板を撓まないように支え、
レーザービームの直下にあるピンのみが基板から離れる
ことによって加工面がきれいに仕上がる。また、ピンの
基板を支える面が平らになっていることにより、基板の
重量が分散され、安定した状態で支えることができる。
さらに、ピンの基板を支える面が緩衝材で覆われている
ことにより、基板に傷をつけにくい。そしてピンの支持
台に接する面が凸状になっており、望ましくはボールベ
アリングになっていることで、ステージが滑らかに移動
することができる。ピンの下部と接するレーザービーム
直下の支持台の凹部がすり鉢状になっていることによ
り、凹部の端部分でピンが引っ掛からないようになって
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のレーザー加工装置の加工点
およびその近傍の断面の模式図である。

【図２】本発明の一実施例のレーザー加工装置の加工点
およびその近傍の断面の斜視図である。

【図３】本発明のレーザー加工装置のピンの構造を示す
図である。

【図４】従来の薄膜太陽電池の製造方法を説明するため
の断面図である。

【図５】被加工基板をピンで保持する一方法の断面の模
式図である。

【符号の説明】

１被加工基板２ステージ３ピン４支持台５穴６凹部７ピン頭頂部８ピン底部（凸状）９ピン底部（ベアリング状）１０ガラス基板１１第一電極１２アモルファス半導体層１３第二電極層１４ステージ１５スペーサ１６空間１７切断部位１８被加工基板１９ピン２０ステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー照射により被加工基板を加工す
るためのレーザー加工装置において、レーザービーム照射位置直下に凹部を有する支持台と、該支持台上を移動可能であって、被加工基板を支えるた
めの上下方向に可動な複数のピンが設けられたステージ
とを備え、前記レーザービームの照射位置直下では、前記ピンが前
記凹部に陥落することによって、被加工基板から離れる
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】前記ピンの基板を支える面が平面である
ことを特徴とする請求項1記載のレーザー加工装置。
【請求項３】前記ピンの基板を支える面が緩衝材で覆
われていることを特徴とする請求項１および請求項２記
載のレーザー加工装置。
【請求項４】前記ピンの支持台と接する面が凸状にな
っていることを特徴とする請求項１記載、または、請求
項１および請求項３記載のレーザー加工装置。
【請求項５】前記ピンが、ボールベアリングを介して
前記支持台と接することを特徴とする請求項１記載、ま
たは、請求項１および請求項３記載のレーザー加工装
置。
【請求項６】前記支持台の凹部が、すり鉢状になって
いることを特徴とする請求項１記載、または、請求項１
および請求項５記載のレーザー加工装置。