JP2010188395A

JP2010188395A - Laser beam machining method, laser beam machining device, and method for producing solar panel

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Publication number: JP2010188395A
Application number: JP2009036679A
Authority: JP
Inventors: Masaki Araki; 正樹荒木
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: JP5328406B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To branch a laser beam into a plurality of laser beams by using a half mirror and a reflection mirror, and to variably control the angle of the branching direction and the scanning direction of the laser beams. <P>SOLUTION: A laser beam emitted from a laser generator is, at last, vertically emitted to the working face of a workpiece. A branching means composed of a half mirror and a reflection mirror is provided at the middle of a vertical laser beam which vertically goes so as to branch the laser beam. At this time, the rotation center axis of the branching means and the progressing direction of the vertical laser beam are made coincident, and the whole of the branching means is made rotatable. In this way, the angle θ of the branching direction and the scanning direction of the laser beam is made variably controllable with easiness. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ光を用いて薄膜等を加工するレーザ加工方法、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法に係り、特に１本のレーザ光を複数に分岐して加工を行なう際の各レーザ光間のピッチ幅を可変することのできるレーザ加工方法、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法に関する。 The present invention relates to a laser processing method, a laser processing apparatus, and a solar panel manufacturing method for processing a thin film or the like using a laser beam, and in particular, between each laser beam when performing processing by branching one laser beam into a plurality of laser beams. The present invention relates to a laser processing method, a laser processing apparatus, and a solar panel manufacturing method capable of varying the pitch width of the laser panel.

従来、ソーラパネルの製造工程では、透光性基板（ガラス基板）上に透明電極層、半導体層、金属層を順次形成し、形成後の各工程で各層をレーザ光で短冊状に加工してソーラパネルモジュールを完成している。このようにしてソーラパネルモジュールを製造する場合、ガラス基板上の薄膜に例えば約１０ｍｍピッチでレーザ光でスクライブ線を形成している。このスクライブ線の線幅は約３０μｍで、線と線の間隔は約３０μｍとなるような３本の線で構成されている。レーザ光でスクライブ線を形成する場合、通常は定速度で移動するガラス基板上にレーザ光を照射している。これによって、深さ及び線幅の安定したスクライブ線を形成することが可能である。レーザ光を用いた加工方法においてレーザ光を複数に分岐して加工を行なうものについては、特許文献１に記載のようなものが知られている。 Conventionally, in a solar panel manufacturing process, a transparent electrode layer, a semiconductor layer, and a metal layer are sequentially formed on a translucent substrate (glass substrate), and each layer is processed into a strip shape with laser light in each step after the formation. A solar panel module has been completed. When manufacturing a solar panel module in this manner, scribe lines are formed on a thin film on a glass substrate with laser light at a pitch of about 10 mm, for example. The scribe line has a line width of about 30 μm, and is composed of three lines such that the distance between the lines is about 30 μm. When forming a scribe line with a laser beam, the laser beam is usually irradiated onto a glass substrate that moves at a constant speed. Thereby, it is possible to form a scribe line having a stable depth and line width. As a processing method using a laser beam, what is described in Patent Document 1 is known for performing processing by splitting a laser beam into a plurality of parts.

特開２００４−１４１９２９号公報JP 2004-141929 A

特許文献１に記載のレーザ加工方法では、１本のレーザ光を位相格子を用いて複数のレーザ光に分岐し、分岐された複数のレーザ光をワークに照射している。また、同時に照射される複数のレーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向とのなす角度θを大きくして、照射エリアの幅を狭くしていき、複数の照射を繋げて、幅広の除去部を形成している。しかし、特許文献１に記載のレーザ加工方法では、位相格子を用いてレーザ光を分岐しているので、分岐されたレーザ光間のピッチ幅を約１０ｍｍ程度とすることは非常に困難であり、ソーラパネルの製造工程に特許文献１の記載の技術を応用することは困難であった。 In the laser processing method described in Patent Document 1, one laser beam is branched into a plurality of laser beams using a phase grating, and the workpiece is irradiated with the plurality of branched laser beams. Also, the angle θ formed by the branching direction of a plurality of laser beams irradiated simultaneously and the scanning direction of the laser beam is increased, the width of the irradiation area is reduced, and a plurality of irradiations are connected to form a wide removal unit. Is forming. However, in the laser processing method described in Patent Document 1, since the laser light is branched using the phase grating, it is very difficult to set the pitch width between the branched laser lights to about 10 mm. It has been difficult to apply the technique described in Patent Document 1 to the solar panel manufacturing process.

また、特許文献１に記載のレーザ加工方法の場合は、単体素子である位相格子を回転するだけで簡単にレーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向とのなす角度θを可変制御することができる。しかし、ソーラパネル製造工程においては、レーザ発生装置から出射されるレーザ光を複数のハーフミラー及び反射ミラーなどを用いてピッチ幅が約１０ｍｍ程度のレーザ光に分岐しているので、レーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向とのなす角度θを可変制御することは、困難であり、実現されていなかったのが現状である。 In the case of the laser processing method described in Patent Document 1, the angle θ between the laser beam branching direction and the laser beam scanning direction can be variably controlled simply by rotating the phase grating that is a single element. it can. However, in the solar panel manufacturing process, the laser light emitted from the laser generator is branched into laser light having a pitch width of about 10 mm using a plurality of half mirrors and reflection mirrors. It is difficult to variably control the angle θ formed between the direction of the laser beam and the scanning direction of the laser beam.

本発明の目的は、上述の点に鑑みてなされたものであり、レーザ光をハーフミラー及び反射ミラーを用いて複数のレーザ光に分岐し、その分岐方向とレーザ光の走査方向とのなす角度を可変制御することのできるレーザ加工方法、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法を提供することである。 The object of the present invention has been made in view of the above-described points, and the angle between the branching direction and the scanning direction of the laser beam is split into a plurality of laser beams using a half mirror and a reflection mirror. Is to provide a laser processing method, a laser processing apparatus and a solar panel manufacturing method.

本発明に係るレーザ加工方法の第１の特徴は、レーザ光をハーフミラー及び反射ミラーからなる分岐手段を用いて複数のレーザ光に分岐し、分岐された複数のレーザ光をワークに対して相対的に移動させながら照射することによってワークに所定の加工を施すレーザ加工方法であって、前記ワークの加工面に対して垂直に向かう垂直レーザ光を前記分岐手段を用いて複数のレーザ光に分岐すると共に前記垂直レーザ光の進行方向を中心軸として前記分岐手段を回転させることによって、前記レーザ光の分岐方向と前記レーザ光の前記ワークに対する相対的な移動方向とのなす角度を可変制御することにある。
レーザ発生装置から出射されたレーザ光は、最終的にワークの加工面に垂直に照射される。この発明では、ハーフミラー及び反射ミラーからなる分岐手段をこの垂直に向かう垂直レーザ光の途中に設けてレーザ光を分岐している。このとき、分岐手段の回転中心軸と垂直レーザ光の進行方向とを一致させて、分岐手段全体を回転できるように構成することによって、分岐方向とレーザ光の走査方向とのなす角度を容易に可変制御することができる。 The first feature of the laser processing method according to the present invention is that a laser beam is split into a plurality of laser beams using a branching means comprising a half mirror and a reflection mirror, and the plurality of branched laser beams are relative to the workpiece. A laser processing method for performing predetermined processing on a workpiece by irradiating the workpiece while moving it vertically, and splitting a vertical laser beam directed perpendicular to the processing surface of the workpiece into a plurality of laser beams using the branching means In addition, by rotating the branching unit with the traveling direction of the vertical laser light as a central axis, the angle between the branching direction of the laser light and the moving direction of the laser light relative to the workpiece is variably controlled. It is in.
The laser beam emitted from the laser generator is finally irradiated perpendicularly to the work surface of the workpiece. In the present invention, a branching means comprising a half mirror and a reflection mirror is provided in the middle of the vertical laser beam directed vertically to branch the laser beam. At this time, by making the rotation center axis of the branching unit coincide with the traveling direction of the vertical laser light so that the entire branching unit can be rotated, the angle formed between the branching direction and the scanning direction of the laser beam can be easily achieved. Variable control is possible.

本発明に係るレーザ加工方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のレーザ加工方法において、前記レーザ光の光路中に位相型回折光学素子手段を配置して前記レーザ光をトップハット強度分布に変換し、変換後のレーザ光を前記ワークに照射すると共に前記レーザ光の分岐方向と前記レーザ光の相対的な移動方向とのなす角度が回転制御された場合でも前記レーザ光の相対的な移動方向に対して前記位相型回折光学素子手段は回転させないようにしたことにある。
一般的に、ソーラパネル製造工程においては、レーザ光としてガウスビームを使用し、ビーム径を規定の幅にしぼり、基板を移動させて、スクライブ加工を行なっている。レーザ光としてガウスビームを用いると、加工形状がすり鉢状になり、中央部の膜が飛び過ぎるという問題があり、また、スクライブ加工を行なった場合、レーザ光をパルス照射しているため、スクライブ線の両側稜線が波打ってしまうという問題がある。そこで、レーザ光の光路中に、位相型回折光学素子（ＤＯＥ：ＤｉｆｆｒａｃｔｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＥｌｅｍｅｎｔ）を配置して、ガウスビームをトップハット（ＴｏｐＨａｔ）ビームに変換して、レーザ光をワークに照射するようにした。ＤＯＥは、レーザ光の配光特性を変換／整形する機能を持つ素子であり、主にレーザ光のガウシアン強度分布をフラットトップ（トップハット）強度分布に変換し、レーザー加工などの精度向上に使われるものである。このＤＯＥを使用することによって、レーザ光の照射形状はほぼ正方形状とすることができ、スクライブ線の両側稜線を滑らかに形成することができる。ところが、レーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向とのなす角度を可変制御した場合、照射形状がほぼ正方形状であることから、スクライブ線の両側稜線がガウシアン強度分布の場合よりも逆に波打ってしまう可能性がある。そこで、この発明では、レーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向とのなす角度を可変制御した場合でも、レーザ光の相対的な移動方向に対して位相型回折光学素子手段は回転させないようにした。これによって、スクライブ線の両側稜線を滑らかに形成することができる。 A second feature of the laser processing method according to the present invention is the laser processing method according to the first feature, wherein a phase-type diffractive optical element means is arranged in the optical path of the laser light to place the laser light in a top hat. Even if the angle of the laser beam after being converted into an intensity distribution and irradiated with the laser beam after the conversion is controlled to rotate and the angle between the laser beam branching direction and the relative moving direction of the laser beam is controlled, The phase type diffractive optical element means is not rotated with respect to a specific moving direction.
In general, in a solar panel manufacturing process, a Gaussian beam is used as a laser beam, the beam diameter is reduced to a specified width, the substrate is moved, and scribing is performed. When a Gaussian beam is used as the laser beam, there is a problem that the processed shape becomes a mortar shape, and the film at the center part is excessively jumped. There is a problem that the ridge lines on both sides of the swell. Therefore, a phase type diffractive optical element (DOE) is arranged in the optical path of the laser beam, and the Gaussian beam is converted into a top hat beam so that the workpiece is irradiated with the laser beam. . The DOE is an element that has the function of converting / shaping the light distribution characteristics of the laser light. It mainly converts the Gaussian intensity distribution of the laser light into a flat top (top hat) intensity distribution, and is used to improve the accuracy of laser processing. It is what is said. By using this DOE, the irradiation shape of the laser beam can be made substantially square, and the ridge lines on both sides of the scribe line can be formed smoothly. However, when the angle between the laser beam branching direction and the laser beam scanning direction is variably controlled, the irradiating shape is almost square. There is a possibility of hitting. Therefore, in the present invention, even when the angle between the laser beam branching direction and the laser beam scanning direction is variably controlled, the phase-type diffractive optical element means is not rotated with respect to the relative movement direction of the laser beam. did. Thereby, the ridge lines on both sides of the scribe line can be formed smoothly.

本発明に係るレーザ加工方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載のレーザ加工方法において、前記位相型回折光学素子手段を前記分岐手段によって分岐される前のレーザ光の光路中に配置して前記レーザ光をトップハット強度分布に変換し、変換後のレーザ光をが前記ワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が同じになるように前記レーザ光を複数に分岐して前記ワークに照射するようにしたことにある。
この発明では、分岐前のレーザ光の光路中に位相型回折光学素子手段を配置してレーザ光をトップハット強度分布に変換し、変換後のレーザ光をハーフミラーや反射ミラーからなる分岐手段によって複数のレーザ光に分岐すると共に変換後の複数のレーザ光がワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が互いに等しくなるようにレーザ光をワークまで導いて照射している。これによって、分岐された複数のレーザ光毎に位相型回折光学素子（ＤＯＥ）を設けなくても、トップハットビームに変換された複数のレーザ光を基板に照射することができる。また、ＤＯＥを分岐前に一個設ければよいので、レーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向とのなす角度を可変制御した場合でも、この一個のＤＯＥだけが回転しないようにすればよくなり、構成を簡略化することができる。 A third feature of the laser processing method according to the present invention is the laser processing method according to the second feature, wherein the phase type diffractive optical element means is in the optical path of the laser light before being branched by the branch means. Arranging and converting the laser beam into a top hat intensity distribution, branching the laser beam into a plurality of branches so that the respective optical path lengths until the converted laser beam is irradiated onto the workpiece are the same This is because the work is irradiated.
In this invention, the phase type diffractive optical element means is arranged in the optical path of the laser light before branching to convert the laser light into a top hat intensity distribution, and the laser light after conversion is split by a branching means consisting of a half mirror or a reflection mirror. The laser beam is guided to the workpiece and irradiated so that the optical path lengths of the laser beam branching to the plurality of laser beams and the respective optical path lengths until the converted laser beams are irradiated to the workpiece are equal to each other. Accordingly, the substrate can be irradiated with the plurality of laser beams converted into the top hat beam without providing a phase type diffractive optical element (DOE) for each of the plurality of branched laser beams. In addition, since only one DOE needs to be provided before branching, even when the angle between the laser beam branching direction and the laser beam scanning direction is variably controlled, it is only necessary to prevent this single DOE from rotating. The configuration can be simplified.

本発明に係るレーザ加工装置の第１の特徴は、ワークを保持する保持手段と、前記ワークの加工面に対して垂直に向かう垂直レーザ光をハーフミラー及び反射ミラーを用いて複数のレーザ光に分岐する分岐手段と、前記分岐手段によって分岐された複数のレーザ光を前記保持手段に保持されたワークに対して相対的に移動させながら照射することによってワークに所定の加工を施す制御手段と、前記分岐手段を前記垂直レーザ光の進行方向を中心軸として回転制御することによって、前記レーザ光の分岐方向と前記レーザ光の前記ワークに対する相対的な移動方向とのなす角度を可変制御する回転制御手段とを備えたことにある。これは、前記レーザ加工方法の第１の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。 A first feature of the laser processing apparatus according to the present invention is that a holding means for holding a workpiece, and a vertical laser beam directed perpendicular to the workpiece processing surface is converted into a plurality of laser beams using a half mirror and a reflection mirror. A branching unit for branching, and a control unit for performing predetermined processing on the workpiece by irradiating a plurality of laser beams branched by the branching unit while moving relative to the workpiece held by the holding unit; Rotation control for variably controlling the angle formed by the branching direction of the laser light and the moving direction of the laser light relative to the workpiece by controlling the branching unit to rotate about the traveling direction of the vertical laser light as a central axis. And means. This is an invention of a laser processing apparatus corresponding to the first feature of the laser processing method.

本発明に係るレーザ加工装置の第２の特徴は、前記レーザ光をトップハット強度分布に変換する位相型回折光学素子手段を前記レーザ光の光路中に配置し、前記位相型回折光学素子手段による変換後のレーザ光を前記ワークに照射すると共に前記レーザ光の分岐方向と前記レーザ光の相対的な移動方向とのなす角度が回転制御された場合でも前記レーザ光の相対的な移動方向に対して前記位相型回折光学素子手段は回転しないように構成したことにある。これは、前記レーザ加工方法の第２の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。 A second feature of the laser processing apparatus according to the present invention is that phase type diffractive optical element means for converting the laser light into a top hat intensity distribution is arranged in the optical path of the laser light, and the phase type diffractive optical element means is used. Even if the workpiece is irradiated with the converted laser light and the angle between the laser beam branching direction and the relative moving direction of the laser beam is controlled to rotate, the relative moving direction of the laser beam is controlled. The phase type diffractive optical element means is configured not to rotate. This is an invention of a laser processing apparatus corresponding to the second feature of the laser processing method.

本発明に係るレーザ加工装置の第３の特徴は、前記位相型回折光学素子手段が、前記分岐手段によって分岐される前のレーザ光の光路中に配置して前記レーザ光をトップハット強度分布に変換され、前記分岐手段は、前記位相型回折光学素子手段による変換後のレーザ光が前記ワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が同じになるように前記レーザ光を複数に分岐して前記ワークに照射することにある。これは、前記レーザ加工方法の第３の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。 A third feature of the laser processing apparatus according to the present invention is that the phase-type diffractive optical element means is arranged in an optical path of the laser light before being branched by the branching means so that the laser light has a top hat intensity distribution. Converted, and the branching means branches the laser light into a plurality of parts so that the respective optical path lengths until the laser light after the conversion by the phase type diffractive optical element means is irradiated onto the workpiece are the same. It is to irradiate the work. This is an invention of a laser processing apparatus corresponding to the third feature of the laser processing method.

本発明に係るソーラパネル製造方法の特徴は、前記第１、第２若しくは第３の特徴に記載のレーザ加工方法又は前記第１、第２若しくは第３の特徴に記載のレーザ加工装置を用いて、ソーラパネルを製造することにある。これは、前記レーザ加工方法又は前記レーザ加工装置のいずれか１を用いて、ソーラパネルを製造するようにしたものである。 The solar panel manufacturing method according to the present invention is characterized by using the laser processing method according to the first, second, or third feature or the laser processing apparatus according to the first, second, or third feature. It is to manufacture solar panels. In this method, a solar panel is manufactured using any one of the laser processing method and the laser processing apparatus.

本発明によれば、レーザ光をハーフミラー及び反射ミラーを用いて複数のレーザ光に分岐し、その分岐方向とレーザ光の走査方向とのなす角度を可変制御することができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that the laser beam can be branched into a plurality of laser beams using the half mirror and the reflection mirror, and the angle formed between the branching direction and the scanning direction of the laser beam can be variably controlled.

本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the laser processing apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 図１の光学系部材の詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of the optical system member of FIG. 図１の検出光学系部材の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the detection optical system member of FIG. 制御装置の処理の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of a process of a control apparatus. 図３のパルス抜け判定手段の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the pulse missing determination means of FIG. 図５の高速フォトダイオードから出力される波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform output from the high-speed photodiode of FIG. 図１の光学系部材を下側（ワーク側）から見た図である。It is the figure which looked at the optical system member of Drawing 1 from the lower side (work side). 光学系部材の回転量とスクライブ線のピッチ幅との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation amount of an optical system member, and the pitch width of a scribe line.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す図である。このレーザ加工装置は、ソーラパネル製造装置のレーザ光加工処理（レーザスクライブ）工程を行なうものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This laser processing apparatus performs a laser beam processing (laser scribing) process of a solar panel manufacturing apparatus.

図１のソーラパネル製造装置は、台座１０、ＸＹテーブル２０、レーザ発生装置４０と、光学系部材５０、アライメントカメラ装置６０、リニアエンコーダ７０、制御装置８０及び検出光学系部材等によって構成されている。台座１０上には台座１０のＸ軸方向及びＹ軸方向（ＸＹ平面）に沿って駆動制御されるＸＹテーブル２０が設けられている。 The solar panel manufacturing apparatus of FIG. 1 includes a pedestal 10, an XY table 20, a laser generator 40, an optical system member 50, an alignment camera device 60, a linear encoder 70, a control device 80, a detection optical system member, and the like. . An XY table 20 that is driven and controlled along the X-axis direction and the Y-axis direction (XY plane) of the pedestal 10 is provided on the pedestal 10.

ＸＹテーブル２０は、Ｘ方向及びＹ方向へ移動制御される。なお、ＸＹテーブル２０の駆動手段としては、ボールネジやリニアモータ等が用いられるが、これらの図示は省略してある。ＸＹテーブル２０の上側にはレーザ加工の対象となるワーク１が保持されている。また、台座１０の上には光学系部材を保持しながらＹ軸方向にスライド駆動されるスライドフレーム３０が設けられている。ＸＹテーブル２０は、Ｚ軸を回転軸としてθ方向に回転可能に構成されている。なお、スライドフレーム３０によりＹ軸方向の移動量が十分に確保できる場合には、ＸＹテーブル２０は、Ｘ軸方向の移動だけを行なう構成であってもよい。この場合、ＸＹテーブル２０はＸ軸テーブルの構成でもよい。 The XY table 20 is controlled to move in the X direction and the Y direction. In addition, although a ball screw, a linear motor, etc. are used as a drive means of the XY table 20, these illustration is abbreviate | omitted. On the upper side of the XY table 20, a workpiece 1 to be laser processed is held. A slide frame 30 that is slid in the Y-axis direction while holding the optical system member is provided on the base 10. The XY table 20 is configured to be rotatable in the θ direction about the Z axis. Note that when the amount of movement in the Y-axis direction can be sufficiently secured by the slide frame 30, the XY table 20 may be configured to only move in the X-axis direction. In this case, the XY table 20 may have an X-axis table configuration.

スライドフレーム３０は、台座１０上の四隅に設けられた移動台に取り付けられている。スライドフレーム３０は、この移動台によってＹ方向へ移動制御される。ベース板３１と移動台との間には除振部材（図示せず）が設けられている。スライドフレーム３０のベース板３１には、レーザ発生装置４０、光学系部材５０及び制御装置８０が設置されている。光学系部材５０は、ミラーやレンズの組み合わせで構成され、レーザ発生装置４０で発生したレーザ光を４系列に分割してＸＹテーブル２０上のワーク１上に導くものである。なお、レーザ光の分割数は４系列に限るものではなく、２系列以上であればよい。 The slide frame 30 is attached to a movable table provided at four corners on the base 10. The slide frame 30 is controlled to move in the Y direction by this moving table. A vibration isolation member (not shown) is provided between the base plate 31 and the moving table. A laser generator 40, an optical system member 50, and a control device 80 are installed on the base plate 31 of the slide frame 30. The optical system member 50 is constituted by a combination of a mirror and a lens, and divides the laser beam generated by the laser generator 40 into four lines and guides it onto the work 1 on the XY table 20. Note that the number of divisions of the laser light is not limited to four, but may be two or more.

アライメントカメラ装置６０は、ＸＹテーブル２０上であってワーク１の両端部（Ｘ軸方向の前後縁部）付近の画像を取得する。このアライメントカメラ装置６０で取得された画像は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、アライメントカメラ装置６０からの画像を、ワーク１のＩＤデータと共にデータベース手段に格納し、これ以降のワーク１のアライメント処理に利用する。 The alignment camera device 60 acquires images near the both end portions (front and rear edge portions in the X-axis direction) of the work 1 on the XY table 20. An image acquired by the alignment camera device 60 is output to the control device 80. The control device 80 stores the image from the alignment camera device 60 in the database unit together with the ID data of the workpiece 1 and uses it for the subsequent alignment processing of the workpiece 1.

リニアエンコーダ７０は、ＸＹテーブル２０のＸ軸移動テーブルの側面に設けられたスケール部材と検出部で構成される。リニアエンコーダ７０の検出信号は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、リニアエンコーダ７０からの検出信号に基づいてＸＹテーブル２０のＸ軸方向の移動速度（移動周波数）を検出し、レーザ発生装置４０の出力（レーザ周波数）を制御する。 The linear encoder 70 includes a scale member and a detection unit provided on the side surface of the X-axis movement table of the XY table 20. The detection signal of the linear encoder 70 is output to the control device 80. The control device 80 detects the moving speed (moving frequency) in the X-axis direction of the XY table 20 based on the detection signal from the linear encoder 70 and controls the output (laser frequency) of the laser generator 40.

光学系部材５０は、図示のように、ベース板３１の下面側に設けられている。レーザ発生装置４０から出射されるレーザ光を光学系部材５０に導くためのミラー３３，３５がベース板３１上に設けられている。レーザ発生装置４０から出射されたレーザ光は、ミラー３３によってミラー３５へ向かって反射され、ミラー３５は、ミラー３３からの反射レーザ光をベース板３１に設けられた貫通穴を介して光学系部材５０に導く。なお、レーザ光発生装置４０から出射されたレーザ光は、ベース板３１に設けられた貫通穴から光学系部材５０に対して上側から導入されるように構成されれば、どのような構成のものであってもよい。例えば、レーザ発生装置４０を貫通穴の上側に設け、貫通穴を介して光学系部材５０に直接レーザ光を導くようにしてもよい。 The optical system member 50 is provided on the lower surface side of the base plate 31 as illustrated. Mirrors 33 and 35 for guiding laser light emitted from the laser generator 40 to the optical system member 50 are provided on the base plate 31. The laser light emitted from the laser generator 40 is reflected by the mirror 33 toward the mirror 35, and the mirror 35 receives the reflected laser light from the mirror 33 through the through hole provided in the base plate 31. Lead to 50. The laser light emitted from the laser light generating device 40 may have any configuration as long as the laser light is configured to be introduced from above into the optical system member 50 through a through hole provided in the base plate 31. It may be. For example, the laser generator 40 may be provided on the upper side of the through hole, and the laser beam may be directly guided to the optical system member 50 through the through hole.

図２は、光学系部材５０の詳細構成を示す図である。実際の光学系部材５０の構成は、複雑であるが、ここでは説明を簡単にするために図示を簡略化して示している。図２は、光学系部材５０の内部を図１の−Ｘ軸方向から見た図である。図２に示すようにベース板３１にはミラー３５で反射されたレーザ光を光学系部材５０内に導入するための貫通穴３７を有する。この貫通穴３７の直下には、ガウシアン強度分布のレーザ光をトップハット強度分布のレーザ光に変換する位相型回折光学素子（ＤＯＥ：ＤｉｆｆｒａｃｔｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＥｌｅｍｅｎｔ）５００が設けられている。 FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the optical system member 50. Although the actual configuration of the optical system member 50 is complicated, the illustration is simplified here for the sake of simplicity. FIG. 2 is a view of the inside of the optical system member 50 as viewed from the −X axis direction of FIG. 1. As shown in FIG. 2, the base plate 31 has a through hole 37 for introducing the laser beam reflected by the mirror 35 into the optical system member 50. A phase type diffractive optical element (DOE) 500 that converts laser light having a Gaussian intensity distribution into laser light having a top hat intensity distribution is provided directly below the through hole 37.

ＤＯＥ５００によってトップハット強度分布のレーザ光（トップハットビーム）に変換されたレーザ光はハーフミラー５１１によって反射ビームと透過ビームにそれぞれ分岐され、反射ビームは右方向のハーフミラー５１２に向かって、透過ビームは下方向の反射ミラー５２４に向かって進む。ハーフミラー５１１で反射したビームは、ハーフミラー５１２によってさらに反射ビームと透過ビームに分岐され、反射ビームは下方向の反射ミラー５２２に向かって、透過ビームは右方向の反射ミラー５２１に向かって進む。ハーフミラー５１２を透過したビームは反射ミラー５２１によって反射され、下方向の集光レンズ５４１を介してワーク１に照射される。ハーフミラー５１２で反射したビームは、反射ミラー５２２，５２３によって反射され、下方向の集光レンズ５４２を介してワーク１に照射される。ハーフミラー５１１を透過したビームは、反射ミラー５２４によって反射され、左方向に向かって進む。反射ミラー５２４で反射したビームは、ハーフミラー５１３によって反射ビームと透過ビームに分岐され、反射ビームは下方向の反射ミラー５２６に向かって、透過ビームは左方向の反射ミラー５２８に向かって進む。ハーフミラー５１３で反射したビームは、反射ミラー５２６，５２７によって反射され、下方向の集光レンズ５４３を介してワーク１に照射される。ハーフミラー５１３を透過したビームは反射ミラー５２８によって反射され、下方向の集光レンズ５４４を介してワーク１に照射される。 The laser light converted into laser light having a top hat intensity distribution (top hat beam) by the DOE 500 is branched into a reflected beam and a transmitted beam by the half mirror 511, and the reflected beam is transmitted to the right half mirror 512. Advances toward the reflective mirror 524 in the downward direction. The beam reflected by the half mirror 511 is further split into a reflected beam and a transmitted beam by the half mirror 512, and the reflected beam travels toward the lower reflecting mirror 522, and the transmitted beam travels toward the right reflecting mirror 521. The beam that has passed through the half mirror 512 is reflected by the reflecting mirror 521, and is irradiated onto the work 1 through the condensing lens 541 in the downward direction. The beam reflected by the half mirror 512 is reflected by the reflection mirrors 522 and 523 and is irradiated onto the workpiece 1 through the condensing lens 542 in the downward direction. The beam transmitted through the half mirror 511 is reflected by the reflection mirror 524 and travels in the left direction. The beam reflected by the reflection mirror 524 is branched into a reflection beam and a transmission beam by the half mirror 513, the reflection beam travels toward the reflection mirror 526 in the downward direction, and the transmission beam travels toward the reflection mirror 528 in the left direction. The beam reflected by the half mirror 513 is reflected by the reflection mirrors 526 and 527 and is irradiated onto the work 1 through the condensing lens 543 in the downward direction. The beam that has passed through the half mirror 513 is reflected by the reflecting mirror 528, and is irradiated onto the work 1 through the condensing lens 544 in the downward direction.

ＤＯＥ５００によって変換されたトップハットビームは、上述のハーフミラー５１１〜５１３及び反射ミラー５２１〜５２８によって、透過・反射されて集光レンズ５４１〜５４４に導かれる。このとき、ＤＯＥ５００から各集光レンズ５４１〜５４４までの光路長は等しくなるように設定されている。すなわち、ハーフミラー５１１で反射したビームがハーフミラ５１２を透過して反射ミラー５２１で反射して集光レンズ５４１に到達するまでの光路長、ハーフミラー５１１で反射したビームがハーフミラー５１２、反射ミーラ５２２，５２３でそれぞれ反射して集光レンズ５４２に到達するまでの光路長、ハーフミラー５１１を透過したビームが反射ミラー５２３、ハーフミラー５１３、反射ミーラ５２６，５２７でそれぞれ反射して集光レンズ５４３に到達するまでの光路長、ハーフミラー５１１を透過したビームが反射ミラー５２３で反射してハーフミラー５１３を透過して反射ミーラ５２８で反射して集光レンズ５４４に到達するまでの光路長は、それぞれ等しい距離である。これによって、ビームが分岐される直前にＤＯＥ５００を配置しても、トップハット強度分布のレーザ光を集光レンズ５４１〜５４４に同様に導くことが可能となる。 The top hat beam converted by the DOE 500 is transmitted and reflected by the above-described half mirrors 511 to 513 and the reflection mirrors 521 to 528 and guided to the condenser lenses 541 to 544. At this time, the optical path lengths from the DOE 500 to the condenser lenses 541 to 544 are set to be equal. That is, the optical path length from when the beam reflected by the half mirror 511 passes through the half mirror 512 to be reflected by the reflection mirror 521 and reaches the condenser lens 541, and the beam reflected by the half mirror 511 is the half mirror 512 and the reflection mirror 522. , 523, the optical path length until reaching the condenser lens 542, and the beam that has passed through the half mirror 511 are reflected by the reflection mirror 523, half mirror 513, and reflection mirrors 526 and 527, respectively, to the condenser lens 543. The optical path length until the beam reaches the condensing lens 544 is reflected by the reflection mirror 523, reflected by the reflection mirror 523, reflected by the reflection mirror 528, and reaches the condenser lens 544, respectively. Are equal distances. Accordingly, even if the DOE 500 is arranged immediately before the beam is branched, the laser light having the top hat intensity distribution can be similarly guided to the condenser lenses 541 to 544.

シャッター機構５３１〜５３４は、光学系部材５０の各集光レンズ５４１〜５４４から出射されるレーザ光がワーク１から外れた場合にレーザ光の出射を遮蔽するものである。オートフォーカス用測長システム５２，５４は、図示していない検出光照射用レーザとオートフォーカス用フォトダイオードとから構成され、検出光照射用レーザから照射された光の中でワーク１の表面から反射した反射光を受光し、その反射光量に応じて光学系部材５０内の集光レンズ５４１〜５４４を上下に駆動し、ワーク１に対する高さ（集光レンズ５４１〜５４４のフォーカス）を調整する。なお、フォーカス調整用駆動機構は図示していない。 The shutter mechanisms 531 to 534 block the emission of laser light when the laser light emitted from the condenser lenses 541 to 544 of the optical system member 50 is detached from the work 1. The autofocus length measuring systems 52 and 54 are composed of a detection light irradiation laser and an autofocus photodiode (not shown), and are reflected from the surface of the work 1 in the light irradiated from the detection light irradiation laser. The reflected light is received, and the condensing lenses 541 to 544 in the optical system member 50 are driven up and down in accordance with the amount of reflected light to adjust the height relative to the work 1 (the focus of the condensing lenses 541 to 544). The focus adjustment drive mechanism is not shown.

図３は、検出光学系部材の構成を示す模式図である。検出光学系部材は、図１及び図３に示すように、ビームサンプラ９２，９３、高速フォトダイオード９４及び光軸検査用ＣＣＤカメラ９６から構成される。ビームサンプラ９２，９３は、光学系部材５０内に導入されるレーザ光の光路中に設けられている。この実施の形態では、レーザ発生装置４０と反射ミラー３３との間に設けられている。ビームサンプラ９２，９３はレーザ光の一部（例えば、レーザ光の約１割程度又はそれ以下の光量）をサンプリングして外部に分岐出力する素子である。高速フォトダイオード９４は、ビームサンプラ９２で分岐出力されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置される。高速フォトダイオード９４によって検出されたレーザ光の強度に対応した出力信号は、制御手段８０に出力される。光軸検査用ＣＣＤカメラ９６は、ビームサンプラ９３で分岐出力されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を受光面のほぼ中央付近で受光するように配置される。光軸検査用ＣＣＤカメラ９６によって撮像された映像は、制御手段８０に出力される。なお、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６は、高速フォトダイオード９４に照射されるレーザ光の位置を示す画像を取り込み、その画像を制御手段８０に出力するようにしてもよい。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the detection optical system member. As shown in FIGS. 1 and 3, the detection optical system member includes beam samplers 92 and 93, a high-speed photodiode 94, and an optical axis inspection CCD camera 96. The beam samplers 92 and 93 are provided in the optical path of laser light introduced into the optical system member 50. In this embodiment, it is provided between the laser generator 40 and the reflection mirror 33. The beam samplers 92 and 93 are elements that sample a part of the laser beam (for example, about 10% of the laser beam or less) and branch and output it to the outside. The high-speed photodiode 94 is disposed so as to receive a part (sampling beam) of the laser beam branched and output by the beam sampler 92 near the center of the light receiving surface. An output signal corresponding to the intensity of the laser light detected by the high speed photodiode 94 is output to the control means 80. The optical axis inspection CCD camera 96 is arranged so as to receive a part (sampling beam) of the laser beam branched and output by the beam sampler 93 near the center of the light receiving surface. The image captured by the optical axis inspection CCD camera 96 is output to the control means 80. The optical axis inspection CCD camera 96 may capture an image indicating the position of the laser light applied to the high-speed photodiode 94 and output the image to the control means 80.

制御装置８０は、リニアエンコーダ７０からの検出信号に基づいてＸＹテーブル２０のＸ軸方向の移動速度（移動周波数）を検出し、レーザ発生装置４０の出力（レーザ周波数）を制御し、高速フォトダイオード９４及び光軸検査用ＣＣＤカメラ９６から出力される信号に基づいてレーザ発生装置４０から出射されるレーザ光のパルス抜けを検出したり、レーザ光の光軸ずれ量に基づいてレーザ発生装置４０の出射条件を制御したり、光学系部材５０内のレーザ光を導入するための反射ミラー３３，３５の配置等をフィードバック制御する。 The control device 80 detects the moving speed (moving frequency) of the XY table 20 in the X-axis direction based on the detection signal from the linear encoder 70, controls the output (laser frequency) of the laser generator 40, and is a high-speed photodiode. 94 and the signal output from the optical axis inspection CCD camera 96 are used to detect missing pulses of the laser light emitted from the laser generator 40, or based on the amount of optical axis deviation of the laser light. The emission conditions are controlled, and the arrangement of the reflection mirrors 33 and 35 for introducing the laser light in the optical system member 50 is feedback-controlled.

図４は、制御装置８０の処理の詳細を示すブロック図である。制御装置８０は、分岐手段８１、パルス抜け判定手段８２、アラーム発生手段８３、基準ＣＣＤ画像記憶手段８４、光軸ずれ量計測手段８５及びレーザコントローラ８６から構成される。分岐手段８１は、リニアエンコーダ７０の検出信号（クロックパルス）を分岐して後段のレーザコントローラ８６に出力する。 FIG. 4 is a block diagram showing details of processing of the control device 80. The control device 80 includes a branching unit 81, a missing pulse determining unit 82, an alarm generating unit 83, a reference CCD image storage unit 84, an optical axis deviation amount measuring unit 85, and a laser controller 86. The branching unit 81 branches the detection signal (clock pulse) of the linear encoder 70 and outputs it to the laser controller 86 at the subsequent stage.

パルス抜け判定手段８２は、高速フォトダイオード９４からのレーザ光強度に対応した出力信号（ダイオード出力）と分岐手段８１から出力される検出信号（クロックパルス）とを入力し、それに基づいてレーザ光のパルス抜けを判定する。図５は、パルス抜け判定手段８２の動作の一例を示す図である。図５において、図５（Ａ）は分岐手段８１から出力される検出信号（クロックパルス）の一例、図５（Ｂ）は高速フォトダイオード９４から出力されるレーザ光強度に対応した出力信号（ダイオード出力）の一例、図５（Ｃ）はパルス抜け判定手段８２がパルス抜け検出時に出力するアラーム信号の一例をそれぞれ示す。 The pulse missing determination means 82 receives an output signal (diode output) corresponding to the laser light intensity from the high-speed photodiode 94 and a detection signal (clock pulse) output from the branching means 81, and based on this, the laser light Determine missing pulses. FIG. 5 is a diagram showing an example of the operation of the missing pulse determination means 82. 5A is an example of a detection signal (clock pulse) output from the branching means 81, and FIG. 5B is an output signal (diode corresponding to the laser light intensity output from the high-speed photodiode 94. FIG. 5C shows an example of an alarm signal output by the missing pulse determination means 82 when a missing pulse is detected.

図５に示すように、パルス抜け判定手段８２は、分岐手段８１からのクロックパルスの立ち下がり時点をトリガ信号として、ダイオード出力値が所定のしきい値Ｔｈ以上であるか否かの判定を行い、ダイオード出力値がしきい値Ｔｈよりも小さい場合には、ハイレベル信号をアラーム発生手段８３に出力する。アラーム発生手段８３は、パルス抜け判定手段８２からの信号がローレベルからハイレベルに変化した時点でパルス抜けが発生したことを示すアラームを外部に報知する。アラームの報知は、画像表示、発音等の種々の方法で行なう。アラームの発生によって、オペレータはパルス抜けが発生したことを認識することができる。また、このアラームが頻繁に発生する場合には、レーザ発生装置の性能が劣化したか又は寿命になったことを意味する。 As shown in FIG. 5, the pulse missing determining means 82 determines whether or not the diode output value is equal to or greater than a predetermined threshold Th using the falling edge of the clock pulse from the branching means 81 as a trigger signal. When the diode output value is smaller than the threshold value Th, a high level signal is output to the alarm generating means 83. The alarm generating unit 83 notifies the outside of the alarm indicating that a pulse missing has occurred when the signal from the pulse missing judging unit 82 changes from a low level to a high level. The alarm is notified by various methods such as image display and pronunciation. The occurrence of an alarm allows the operator to recognize that a pulse drop has occurred. If this alarm occurs frequently, it means that the performance of the laser generator has deteriorated or has reached the end of its life.

基準ＣＣＤ画像記憶手段８４は、図４に示すような基準ＣＣＤ画像８４ａを記憶している。この基準ＣＣＤ画像８４ａは、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６の受光面の中央にレーザ光が受光した状態の画像を示すものである。光軸検査用ＣＣＤカメラ９６からは、図４に示すような被検査画像８５ａが出力される。光軸ずれ量計測手段８５は、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６からの被検査画像８５ａを取り込み、これと基準ＣＣＤ画像８４ａとを比較し、光軸のずれ量を計測し、そのずれ量をレーザコントローラ８６に出力する。例えば、図４に示す被検査画像８５ａのような画像が光軸検査用ＣＣＤカメラ９６から出力された場合には、光軸ずれ量計測手段８５は、両者を比較して、Ｘ軸及びＹ軸方向のずれ量を計測し、それをレーザコントローラ８６に出力する。レーザコントローラ８６は、被検査画像８５ａと基準ＣＣＤ画像８４ａとが一致するように、レーザ光の光軸に関係する装置、すなわちレーザ発生装置４０の出射条件や光学系部材５０内にレーザ光を導入するための反射ミラー３３，３５の配置等をフィードバックして調整する。 The reference CCD image storage means 84 stores a reference CCD image 84a as shown in FIG. The reference CCD image 84a shows an image in a state where the laser beam is received at the center of the light receiving surface of the CCD camera 96 for optical axis inspection. The optical axis inspection CCD camera 96 outputs an inspection image 85a as shown in FIG. The optical axis deviation amount measuring means 85 captures the inspected image 85a from the optical axis inspection CCD camera 96, compares it with the reference CCD image 84a, measures the optical axis deviation amount, and calculates the deviation amount by the laser. Output to the controller 86. For example, when an image such as the inspected image 85a shown in FIG. 4 is output from the optical axis inspection CCD camera 96, the optical axis deviation measuring means 85 compares the X axis and the Y axis. The amount of direction deviation is measured and output to the laser controller 86. The laser controller 86 introduces the laser beam into a device related to the optical axis of the laser beam, that is, the emission condition of the laser generator 40 and the optical system member 50 so that the inspected image 85a and the reference CCD image 84a coincide. The arrangement and the like of the reflection mirrors 33 and 35 are adjusted by feedback.

上述の実施の形態では、レーザ光の光軸ずれ及びパルス抜けを検査する場合について説明したが、図６に示すように高速フォトダイオード９４からの出力波形に基づいてレーザ光のパルス状態を検査するようにしてもよい。例えば、図６では、レーザ光のパルス幅及びパルス高さを計測し、これらに異常が発生した場合にはアラームを発生するようにしてもよい。なお、レーザ光のパルス幅は、高速フォトダイオード９４からの出力波形が所定値以上になっている期間が所定の範囲にある場合を正常とし、この範囲よりも大きかったり小さい場合にはパルス幅異常と判定し、アラームを出力する。また、レーザ光のパルス高さは、高速フォトダイオード９４からの出力波形の最大値が許容範囲内に存在する場合を正常とし、この許容範囲よもも大きかったり小さい場合にはパルス高さ異常と判定し、アラームを出力する。このように、レーザ光を常時サンプリングしているので、リアルタイムでパルス幅、パルス高さ（パワー）などのレーザ光の品質を管理することができる。上述のようなパルス抜けが頻発するようになったら、レーザ発生装置４０の劣化あるいは寿命と判断できる。 In the above-described embodiment, the case where the optical axis shift and the missing pulse of the laser beam are inspected has been described. However, the pulse state of the laser beam is inspected based on the output waveform from the high-speed photodiode 94 as shown in FIG. You may do it. For example, in FIG. 6, the pulse width and pulse height of the laser beam may be measured, and an alarm may be generated when an abnormality occurs in these. The pulse width of the laser light is normal when the period during which the output waveform from the high-speed photodiode 94 is equal to or greater than a predetermined value is within a predetermined range, and when it is larger or smaller than this range, the pulse width is abnormal. And outputs an alarm. The pulse height of the laser beam is normal when the maximum value of the output waveform from the high-speed photodiode 94 is within the allowable range, and when it is larger or smaller than this allowable range, the pulse height is abnormal. Judge and output an alarm. As described above, since the laser light is always sampled, the quality of the laser light such as the pulse width and the pulse height (power) can be managed in real time. If the above-described pulse omission occurs frequently, it can be determined that the laser generator 40 is deteriorated or has a lifetime.

図７は、図１の光学系部材を下側（ワーク側）から見た図である。図７は、光学系部材５０とベース板３１の一部を示している。図７（Ａ）は、図１に示す光学系部材５０とベース板３１との位置関係を示す図であり、図に示すように、光学系部材５０の端面（図の上側端部）とベース板３１の端面（図の上側端部）とが一致している。図７（Ｂ）は、光学系部材５０が貫通穴３７の中心を回転軸としてベース板３１に対して左回りに約３０度回転した状態を示す図である。図７（Ｃ）は、光学系部材５０が貫通穴３７の中心を回転軸としてベース板３１に対して左回りに約４５度回転した状態を示す図である。 FIG. 7 is a view of the optical system member of FIG. 1 viewed from the lower side (workpiece side). FIG. 7 shows a part of the optical system member 50 and the base plate 31. FIG. 7A is a diagram showing the positional relationship between the optical system member 50 and the base plate 31 shown in FIG. 1, and as shown in the drawing, the end surface (upper end portion in the figure) of the optical system member 50 and the base are shown. The end surface (upper end portion in the figure) of the plate 31 coincides. FIG. 7B is a diagram showing a state in which the optical system member 50 is rotated about 30 degrees counterclockwise with respect to the base plate 31 with the center of the through hole 37 as the rotation axis. FIG. 7C is a view showing a state in which the optical system member 50 is rotated about 45 degrees counterclockwise with respect to the base plate 31 with the center of the through hole 37 as the rotation axis.

この実施の形態に係るソーラパネル製造装置においては、光学系部材５０がレーザ光の導入穴である貫通穴３７の中心を回転軸として、自在に回転可能に構成されている。すなわち、分岐手段である光学系部材５０は、図２の反射ミラー３５からＤＯＥ５００を通過してハーフミラー５１１に向かう垂直レーザ光の進行方向を中心軸として回転制御されている。これによって、レーザ光の分岐方向とレーザ光のワークに対する相対的な移動方向（図７の垂直方向）とのなす角度θを自在に可変制御することができる。なお、光学系部材５０の回転駆動手段としては、ボールネジやリニアモータ等の既存の技術が用いられるが、これらの図示は省略する。 In the solar panel manufacturing apparatus according to this embodiment, the optical system member 50 is configured to be freely rotatable with the center of the through hole 37, which is a laser light introduction hole, as the rotation axis. That is, the rotation of the optical system member 50 that is a branching unit is controlled with the traveling direction of the vertical laser light traveling from the reflection mirror 35 of FIG. 2 through the DOE 500 toward the half mirror 511 as the central axis. This makes it possible to variably control the angle θ formed by the laser beam branching direction and the relative movement direction of the laser beam with respect to the workpiece (vertical direction in FIG. 7). In addition, although the existing techniques, such as a ball screw and a linear motor, are used as a rotational drive means of the optical system member 50, these illustration is abbreviate | omitted.

図７に示すように、レーザ光の分岐方向とレーザ光の走査方向（図７の垂直方向）とのなす角度を可変制御した場合でも、レーザ光の相対的な移動方向に対してＤＯＥ５００は回転しないように構成している。すなわち、ＤＯＥ５００を使用することによって、レーザ光の照射形状は、図７の集光レンズ５４１〜５４４内に示したように、点線正方形のような照射形状を示すことになる。従って、光学系部材５０の回転制御と共にＤＯＥ５００を回転させると、集光レンズ５４１〜５４４内の点線正方形もその回転量に応じて回転するようになる。この状態でレーザ光を走査照射すると、スクライブ線の両側稜線に正方形の角が位置するようになり、稜線が波打ち形状を示すようになる。そこで、この実施の形態のように、光学系部材５０を回転制御しても、ＤＯＥ５００は回転させないような構成とすることで、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、走査方向（図７の垂直方向）と集光レンズ５４１〜５４４内の点線正方形の左右両辺とが一致し、スクライブ線の両側稜線を極めて滑らかに形成することができ、また、光学系部材５０を回転させてスクライブ線のピッチを適宜制御した場合でも滑らかな稜線のスクライブ線を形成することが可能となる。なお、上述の実施の形態では、ＤＯＥをレーザ光の光路中に１つだけ設ける場合について説明したが、ＤＯＥを分岐後の各集光レンズの直前にそれぞれ設けてもよい。この場合でも、光学系部材５０を回転制御しても各ＤＯＥは回転させないように構成する必要がある。ＤＯＥ５００は、光学系部材５０とは分離した形でベース板３１に直結して設けることによって、光学系部材５０の回転から独立させることが可能である。 As shown in FIG. 7, even when the angle between the laser beam branching direction and the laser beam scanning direction (vertical direction in FIG. 7) is variably controlled, the DOE 500 rotates relative to the relative movement direction of the laser beam. It is configured not to. That is, by using the DOE 500, the irradiation shape of the laser light shows an irradiation shape such as a dotted square as shown in the condensing lenses 541 to 544 in FIG. Therefore, when the DOE 500 is rotated together with the rotation control of the optical system member 50, the dotted squares in the condenser lenses 541 to 544 also rotate according to the rotation amount. When the laser beam is scanned and irradiated in this state, square corners are positioned on both side ridge lines of the scribe line, and the ridge line shows a wavy shape. Therefore, as shown in FIGS. 7B and 7C, scanning is performed as shown in FIGS. 7B and 7C by adopting a configuration in which the DOE 500 is not rotated even if the rotation of the optical system member 50 is controlled as in this embodiment. The direction (vertical direction in FIG. 7) coincides with the left and right sides of the dotted square in the condenser lenses 541 to 544, and both sides of the scribe line can be formed very smoothly, and the optical system member 50 is rotated. Thus, even when the pitch of the scribe lines is appropriately controlled, it is possible to form a scribe line having a smooth ridge line. In the above-described embodiment, the case where only one DOE is provided in the optical path of the laser beam has been described. However, the DOE may be provided immediately before each condensing lens after branching. Even in this case, each DOE needs to be configured not to rotate even if the rotation of the optical system member 50 is controlled. The DOE 500 can be made independent of the rotation of the optical system member 50 by being directly connected to the base plate 31 in a form separated from the optical system member 50.

図８は、光学系部材の回転量とスクライブ線のピッチ幅との関係を示す図である。図８（Ａ）は図７（Ａ）に示すように光学系部材５０が回転していない状態、図８（Ｂ）は図７（Ｂ）に示すように光学系部材５０が約３０度回転した状態、図８（Ｃ）は図７（Ｃ）に示すように光学系部材５０が約４５度回転した状態でそれぞれレーザスクライブ加工処理を行なった場合のスクライブ線の状態を示す図である。図８（Ａ）の場合のスクライブ線のピッチをＰ０とすると、図８（Ｂ）の場合のピッチＰ３０はＰ０×ｃｏｓ３０°となり、図８（Ｃ）の場合のピッチＰ４５はＰ０×ｃｏｓ４５°となる。このように、この実施の形態に係るソーラパネル製造装置は、光学系部材５０の回転角度を適宜調整することによって、スクライブ線のピッチ幅を所望の値に適宜可変調整することができる。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotation amount of the optical system member and the pitch width of the scribe line. 8A shows a state where the optical system member 50 is not rotated as shown in FIG. 7A, and FIG. 8B shows a state where the optical system member 50 is rotated about 30 degrees as shown in FIG. 7B. FIG. 8C is a diagram showing the state of the scribe line when the laser scribing process is performed with the optical system member 50 rotated about 45 degrees as shown in FIG. 7C. If the pitch of the scribe lines in FIG. 8A is P0, the pitch P30 in FIG. 8B is P0 × cos 30 °, and the pitch P45 in FIG. 8C is P0 × cos 45 °. Become. As described above, the solar panel manufacturing apparatus according to this embodiment can appropriately adjust the pitch width of the scribe line to a desired value by appropriately adjusting the rotation angle of the optical system member 50.

上述の実施の形態では、パルス抜けの発生だけを見ているが、パルス抜けが発生した箇所の座標データ（位置データ）を取得して記憶することによって、スクライブ線のリペア処理を行なうことが可能となる。
上述の実施の形態では、光軸検査用ＣＣＤカメラ９６を用いてビームサンプラ９３で分岐出力されたレーザ光の一部（サンプリングビーム）を直接受光して、それを画像処理することによって、光軸ずれを検査する場合について説明したが、高速フォトダイオード９４の受光面の中央にレーザ光が受光した状態を示す画像を被検査画像として光軸検査用ＣＣＤカメラ９６あるいは分割型フォトダイオードで取得することによって光軸ずれを検査するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、レーザ光の光軸ずれ及びパルス抜けを検査する場合について説明したが、光軸ずれ、パルス抜け、パルス幅及びパルス高さのそれぞれを適宜組み合わせてレーザ光の状態を検査するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、薄膜の形成されたワーク１の表面からレーザ光を照射して薄膜にスクライブ線（溝）を形成する場合について説明したが、ワーク１の裏面からレーザ光を照射して、ワーク表面の薄膜にスクライブ線を形成するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、ソーラパネル製造装置を例に説明したが、本発明はＥＬパネル製造装置、ＥＬパネル修正装置、ＦＰＤ修正装置などのレーザ加工を行なう装置にも適用可能である。 In the above-described embodiment, only the occurrence of missing pulses is observed, but by acquiring and storing the coordinate data (position data) of the location where the missing pulses have occurred, it is possible to perform scribe line repair processing. It becomes.
In the above-described embodiment, a part of the laser beam (sampling beam) branched and output by the beam sampler 93 is directly received using the CCD camera 96 for optical axis inspection, and the optical beam is processed by image processing. The case where the deviation is inspected has been described. An image showing a state where the laser beam is received at the center of the light receiving surface of the high-speed photodiode 94 is acquired as an inspection image by the CCD camera 96 for optical axis inspection or the split type photodiode. Thus, the optical axis deviation may be inspected.
In the above-described embodiment, the case of inspecting the optical axis deviation and the missing pulse of the laser beam has been described. However, the state of the laser beam is inspected by appropriately combining the optical axis deviation, the missing pulse, the pulse width, and the pulse height. You may make it do.
In the above-described embodiment, the case where the laser beam is irradiated from the surface of the workpiece 1 on which the thin film is formed to form the scribe line (groove) on the thin film is described. However, the laser beam is irradiated from the back surface of the workpiece 1. A scribe line may be formed on the thin film on the workpiece surface.
In the above-described embodiment, the solar panel manufacturing apparatus has been described as an example. However, the present invention can also be applied to an apparatus that performs laser processing, such as an EL panel manufacturing apparatus, an EL panel correction apparatus, and an FPD correction apparatus.

１…ワーク
１０…台座
２０…ＸＹテーブル
３０…スライドフレーム
３１…ベース板
３３，３５…反射ミラー
３７…貫通穴
４０…レーザ発生装置
５０…光学系部材
５００…位相型回折光学素子（ＤＯＥ）
５１１〜５１３…ハーフミラー
５２１〜５２８…反射ミラー
５３１〜５３４…シャッター機構
５４１〜５４４…集光レンズ
５２，５４…オートフォーカス用測長システム
６０…アライメントカメラ装置
７０…リニアエンコーダ
８０…制御装置
８１…分岐手段
８２…パルス抜け判定手段
８３…アラーム発生手段
８４…基準ＣＣＤ画像記憶手段
８５…光軸ずれ量計測手段
８６…レーザコントローラ
９２，９３…ビームサンプラ
９４…高速フォトダイオード
９６…光軸検査用ＣＣＤカメラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Work 10 ... Base 20 ... XY table 30 ... Slide frame 31 ... Base plate 33, 35 ... Reflection mirror 37 ... Through-hole 40 ... Laser generator 50 ... Optical system member 500 ... Phase type diffractive optical element (DOE)
511 to 513 ... half mirrors 521 to 528 ... reflection mirrors 531 to 534 ... shutter mechanisms 541 to 544 ... condensing lenses 52 and 54 ... length measurement system 60 for autofocus ... alignment camera device 70 ... linear encoder 80 ... control device 81 ... Branch means 82 ... Pulse missing judgment means 83 ... Alarm generation means 84 ... Reference CCD image storage means 85 ... Optical axis deviation measurement means 86 ... Laser controllers 92, 93 ... Beam sampler 94 ... High-speed photodiode 96 ... Optical axis inspection CCD camera

Claims

レーザ光をハーフミラー及び反射ミラーからなる分岐手段を用いて複数のレーザ光に分岐し、分岐された複数のレーザ光をワークに対して相対的に移動させながら照射することによってワークに所定の加工を施すレーザ加工方法であって、
前記ワークの加工面に対して垂直に向かう垂直レーザ光を前記分岐手段を用いて複数のレーザ光に分岐すると共に前記垂直レーザ光の進行方向を中心軸として前記分岐手段を回転させることによって、前記レーザ光の分岐方向と前記レーザ光の前記ワークに対する相対的な移動方向とのなす角度を可変制御することを特徴とするレーザ加工方法。 A laser beam is split into a plurality of laser beams using a branching means consisting of a half mirror and a reflection mirror, and the workpiece is irradiated with the plurality of branched laser beams while being moved relative to the workpiece, thereby allowing predetermined processing to the workpiece. A laser processing method for applying
By branching the vertical laser beam directed perpendicular to the processing surface of the workpiece into a plurality of laser beams using the branching unit and rotating the branching unit with the traveling direction of the vertical laser light as a central axis, A laser processing method characterized by variably controlling an angle formed between a branching direction of laser light and a moving direction of the laser light relative to the workpiece.

請求項１に記載のレーザ加工方法において、前記レーザ光の光路中に位相型回折光学素子手段を配置して前記レーザ光をトップハット強度分布に変換し、変換後のレーザ光を前記ワークに照射すると共に前記レーザ光の分岐方向と前記レーザ光の相対的な移動方向とのなす角度が回転制御された場合でも前記レーザ光の相対的な移動方向に対して前記位相型回折光学素子手段は回転させないようにしたことを特徴とするレーザ加工方法。 2. The laser processing method according to claim 1, wherein phase type diffractive optical element means is disposed in an optical path of the laser beam to convert the laser beam into a top hat intensity distribution, and the converted laser beam is irradiated onto the workpiece. In addition, the phase type diffractive optical element means rotates with respect to the relative movement direction of the laser light even when the angle between the branch direction of the laser light and the relative movement direction of the laser light is controlled to rotate. The laser processing method characterized by not making it do.

請求項２に記載のレーザ加工方法において、前記位相型回折光学素子手段を前記分岐手段によって分岐される前のレーザ光の光路中に配置して前記レーザ光をトップハット強度分布に変換し、変換後のレーザ光が前記ワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が同じになるように前記レーザ光を複数に分岐して前記ワークに照射することを特徴とするレーザ加工方法。 3. The laser processing method according to claim 2, wherein the phase type diffractive optical element means is arranged in an optical path of the laser light before being branched by the branching means, and the laser light is converted into a top hat intensity distribution. A laser processing method, wherein the laser beam is divided into a plurality of beams and irradiated onto the workpiece so that the respective optical path lengths until the later laser beam is irradiated onto the workpiece are the same.

ワークを保持する保持手段と、
前記ワークの加工面に対して垂直に向かう垂直レーザ光をハーフミラー及び反射ミラーを用いて複数のレーザ光に分岐する分岐手段と、
前記分岐手段によって分岐された複数のレーザ光を前記保持手段に保持されたワークに対して相対的に移動させながら照射することによってワークに所定の加工を施す制御手段と、
前記分岐手段を前記垂直レーザ光の進行方向を中心軸として回転制御することによって、前記レーザ光の分岐方向と前記レーザ光の前記ワークに対する相対的な移動方向とのなす角度を可変制御する回転制御手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 Holding means for holding the workpiece;
Branching means for branching a vertical laser beam directed perpendicular to the processing surface of the workpiece into a plurality of laser beams using a half mirror and a reflection mirror;
Control means for performing predetermined processing on the workpiece by irradiating a plurality of laser beams branched by the branching device while moving relatively relative to the workpiece held by the holding device;
Rotation control for variably controlling the angle formed by the branching direction of the laser light and the moving direction of the laser light relative to the workpiece by controlling the branching unit to rotate about the traveling direction of the vertical laser light as a central axis. And a laser processing apparatus.

請求項４に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光をトップハット強度分布に変換する位相型回折光学素子手段を前記レーザ光の光路中に配置し、前記位相型回折光学素子手段による変換後のレーザ光を前記ワークに照射すると共に前記レーザ光の分岐方向と前記レーザ光の相対的な移動方向とのなす角度が回転制御された場合でも前記レーザ光の相対的な移動方向に対して前記位相型回折光学素子手段は回転しないように構成されたことを特徴とするレーザ加工装置。 5. The laser processing apparatus according to claim 4, wherein a phase type diffractive optical element means for converting the laser light into a top hat intensity distribution is disposed in an optical path of the laser light, and is converted by the phase type diffractive optical element means. Even when the laser beam is irradiated onto the workpiece and the angle between the laser beam branching direction and the laser beam relative movement direction is rotationally controlled, the phase relative to the laser beam relative movement direction is controlled. A laser processing apparatus, wherein the mold diffractive optical element means is configured not to rotate.

請求項５に記載のレーザ加工装置において、前記位相型回折光学素子手段は、前記分岐手段によって分岐される前のレーザ光の光路中に配置して前記レーザ光をトップハット強度分布に変換され、前記分岐手段は、前記位相型回折光学素子手段による変換後のレーザ光が前記ワークに照射されるまでのそれぞれの光路長が同じになるように前記レーザ光を複数に分岐して前記ワークに照射することを特徴とするレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 5, wherein the phase-type diffractive optical element means is arranged in an optical path of the laser light before being branched by the branching means, and the laser light is converted into a top hat intensity distribution, The branching unit branches the laser beam into a plurality of beams and irradiates the workpiece with the same optical path length until the laser beam after the conversion by the phase type diffractive optical element unit is irradiated to the workpiece. Laser processing apparatus characterized by performing.

請求項１、２若しくは３に記載のレーザ加工方法、又は請求項４、５若しくは６に記載のレーザ加工装置を用いて、ソーラパネルを製造することを特徴とするソーラパネル製造方法。 A solar panel manufacturing method comprising manufacturing a solar panel using the laser processing method according to claim 1, 2 or 3, or the laser processing apparatus according to claim 4, 5 or 6.