JP2011045916A - レーザ処理装置、太陽電池パネルの製造装置、太陽電池パネルおよびレーザ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザスクライブ処理により薄膜を加工した後に洗浄を行うときに、粉体の発生の抑制を図ることで、生産性の向上および機構の簡略化を図ることを目的とする。
【解決手段】基板２に積層された薄膜に対して照射する変質用レーザＬ１と変質用レーザＬ１が照射した薄膜の部位を追従して照射する剥離用レーザＬ２とを生成するレーザ処理装置１０と、レーザ処理装置１０と基板２とを相対的に移動させるステージ移動部１２と、を備えている。これにより、レーザスクライブ時に生じる粉体を大幅に或いは完全に削減する。また、粉体が生じたとしても粉体は薄膜から変質しているため、薄膜と癒着ないしは固着することがなく、簡単な洗浄で容易に除去することが可能になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板上に形成された薄膜に対してレーザ処理を施すレーザ処理装置、太陽電池パネルの製造装置、太陽電池パネルおよびレーザ処理方法に関するものである。

太陽電池パネルの一種であるアモルファスシリコン太陽電池パネルは、透明基板上に透明電極層と光電変換層と背面電極層とを薄膜として積層している。透明電極層および背面電極層の薄膜としては、ＳｎＯ（酸化スズ）等の金属酸化物が用いられ、光電変換層の薄膜としてはアモルファス（非結晶）状態のシリコン（α―Ｓｉ）が用いられる。各薄膜は、ＣＶＤ（気相成長法）法等の蒸着法により基板上に順次蒸着されて形成される。一般的な太陽電池パネルは光電変換層を複数のセルに分割した構造を採用しており、各セルを直列接続するようにしている。各セルの段数を変更することにより、太陽電池パネルとしての電圧を任意に設定することが可能になる。

太陽電池パネルを複数のセルに分割するために、各層の薄膜を複数の領域に分割する。このために薄膜をカットして溝部を形成するレーザスクライブ処理（またはレーザエッチング処理）が行われる。レーザスクライブ処理（以下、レーザスクライブ）を行う技術が、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。特許文献１および特許文献２は薄膜により太陽電池パネルを製造する方法に関する技術であり、特許文献１はスペーサを用いることにより下向きに配置される剥離用電極層の下方に空間を形成しており、特許文献２は反り矯正部材を用いて透明基板上に成膜を行っている。

特開平３−７９０８５号公報 特開２００２−２８０５７８号公報

太陽電池パネルを製造するときに行なわれるレーザスクライブは、形成する溝部に薄膜が残存しないように確実に行わなければならない。この点は、特許文献１および特許文献２の技術でも同様である。薄膜を確実に剥離するためには、薄膜に対してある程度強いエネルギーを作用させなければならない。作用させるエネルギーが不十分である場合には、薄膜の剥離効果が弱くなり、一部に薄膜が残存するためである。従って、レーザ（レーザ光）の発振強度（パワー）はある程度高く設定している。

発振強度を高く設定してレーザスクライブを行うと、レーザ照射時に剥離された薄膜の材料が塵のような粉体となって上方に向けて飛散し、溝部およびその周囲に落下して付着する。飛散した粉体は薄膜と同じ材料であり、溝部に落下した粉体によりセル間が電気的に導通されるおそれがある。また、溝部の周囲の薄膜に落下した粉体は薄膜と固着ないしは癒着する。これは、剥離した粉体は薄膜と同じ材料であるために、両者の親和性が非常に高いためである。従って、薄膜の表面に固着ないしは癒着した粉体により、本来は高い平面度を有していた薄膜の平面性が失われる。

従って、レーザスクライブ処理の後には、薄膜が積層された基板の洗浄を行う。前述したように、基板上には複数層の薄膜が積層され、少なくとも透明電極層と背面電極層との２つの電極層およびこれらの電極層の間に設けられる光電変換層の３つの層が基板上に積層される。レーザスクライブは層ごとに行われるため、１つの層のレーザスクライブを行った後には粉体が付着する。従って、粉体を綺麗に除去する洗浄を行った後に新たな薄膜の形成を行わなければならない。このため、レーザスクライブは層ごとに行われ、薄膜の形成と洗浄とが交互に繰り返して行なわれることになる。

剥離時には無数の粉体が生じ、溝部および周囲の薄膜に落下するため、高い洗浄度で洗浄を行う必要がある。しかも、薄膜に落下した粉体は薄膜と癒着ないしは固着するため、簡単には粉体の除去を行うことができず、専用の洗浄液等を用いて強力な洗浄が行われる。従って、１つの層についての洗浄は煩雑な洗浄工程を必要とし、また専用の洗浄液を用いる場合には別途の洗浄機構が必要になる。そして、洗浄は層ごとに行われるため、煩雑な洗浄工程が繰り返し行われることで、生産性が大幅に低下するという問題がある。

そこで、本発明は、レーザスクライブ処理により薄膜を加工した後に洗浄を行うときに、粉体の発生の抑制を図ることで、生産性の向上および機構の簡略化を図ることを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の請求項１のレーザ処理装置は、基板に積層された薄膜に対して照射する変質用レーザとこの変質用レーザが照射した前記薄膜の部位を追従して照射する剥離用レーザとを生成するレーザ手段と、前記レーザ手段と前記基板とを相対的に移動させる相対移動手段と、を備えたことを特徴とする。

このレーザ処理装置によれば、変質用レーザにより薄膜を変質させた後に、剥離用レーザで変質した薄膜を除去している。変質した薄膜は変質用レーザの作用により不安定な状態になっており、剥離用レーザを照射することで変質した薄膜が気化ないしは昇華する。これにより、粉体の発生を大幅に或いは完全に抑制できるようになる。また、ごく僅かな粉体が生じたとしても、生じた粉体は元々の薄膜の材料からは変質しているため、薄膜との親和性は殆どなく、簡単な洗浄で除去できるようになる。

本発明の請求項２のレーザ処理装置は、請求項１記載のレーザ処理装置であって、前記レーザ手段は、前記変質用レーザを発振する変質用レーザ光源と、前記剥離用レーザを発振する剥離用レーザ光源と、前記変質用レーザが薄膜を剥離しないように変質させる発振強度に前記変質用レーザ光源を設定し、前記剥離用レーザが変質した薄膜を剥離するような発振強度に設定する発振強度設定手段と、を備えていることを特徴とする。

このレーザ処理装置によれば、変質用レーザ光源と剥離用レーザ光源との２つのレーザ光源を設け、それぞれのレーザ光源の発振強度を設定することにより、変質用レーザと剥離用レーザとが薄膜に作用させるエネルギーを調整することができる。

本発明の請求項３のレーザ処理装置は、請求項１記載のレーザ処理装置であって、前記変質用レーザの光路に設けたレンズを移動させる変質用レンズ移動手段と、前記剥離用レーザの光路に設けたレンズを移動させる剥離用レンズ移動手段と、前記変質用レンズ移動手段および前記剥離用レンズ移動手段の移動制御を行うレンズ位置設定手段と、を備えていることを特徴とする。

このレーザ処理装置によれば、変質用レンズと剥離用レンズとの位置を変化させることができる。これにより、変質用レーザと剥離用レーザとの焦点位置を変化させることができ、それぞれのレーザが薄膜に作用させるエネルギーを調整することができるようになる。

本発明の請求項４のレーザ処理装置は、請求項１記載のレーザ処理装置であって、前記レーザ手段は、レーザを発振するレーザ光源と、前記レーザ光源から発振されたレーザを前記変質用レーザと前記剥離用レーザとに分離させる光分離手段と、前記変質用レーザと前記剥離用レーザとのうち何れか一方の光路を９０度変換する光路変換手段と、を備えていることを特徴とする。

このレーザ処理装置によれば、１つのレーザ光源を用いて、ビームスプリッタにより変質用レーザと剥離用レーザとに分離させている。これにより、レーザ光源の数を削減でき、装置構成の簡略化および小型化を図ることができる。

本発明の請求項５の太陽電池パネルの製造装置は、請求項１乃至４何れか１項に記載のレーザ処理装置を備えたことを特徴とする。また、本発明の請求項６の太陽電池パネルは、請求項５記載の太陽電池パネルの製造装置により製造されたことを特徴とする。

前述したレーザ処理装置は、太陽電池パネルの製造装置において、基板に積層された薄膜を複数セルに分割するために溝を形成するレーザスクライブ処理に適用することができる。

本発明の請求項７のレーザ処理方法は、基板に積層された薄膜に対して、この薄膜を剥離しないようにして変質させる変質用レーザを照射し、前記変質用レーザが照射された部位の薄膜に対して、この薄膜を剥離する剥離用レーザを追従して照射させ、前記変質用レーザおよび前記剥離用レーザと前記基板とを相対移動させながら、前記変質用レーザおよび前記剥離用レーザの照射を行うことを特徴とする。

本発明は、変質用レーザを薄膜に照射して薄膜を変質させた後に、変質した薄膜を剥離用レーザにより剥離させている。薄膜を変質させてから剥離用レーザを照射することで、変質して活性化した薄膜を気化ないしは昇華させることができ、粉体の発生を大幅に減少させることができる。また、ごく僅かな粉体が生じたとしても、粉体は変質した薄膜であり、溝部周辺の薄膜に粉体が落下したとしても、殆ど固着ないしは癒着することがなく、容易に洗浄することが可能になる。

太陽電池パネルの一例を説明する断面図である。 レーザ処理装置の概略構成を説明する図である。 薄膜に対して変質用レーザと剥離用レーザとを照射している状態を説明する図である。 変形例におけるレーザ処理装置の概略構成を説明する図である。

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。図１は、本発明のレーザ処理装置が処理する対象となる太陽電池パネル１の一例を示した図である。この太陽電池パネル１は、基板２に３つの薄膜が積層された構成となっている。つまり、基板２の上に透明電極層３、光電変換層４、背面電極層５の順番で薄膜を積層して太陽電池パネル１が構成される。勿論、他の薄膜がさらに積層されているものであってもよい。

基板２としては透明性のガラス基板が用いられるが、他の素材を用いるものであってもよい。透明電極層３と光電変換層４と背面電極層５とはそれぞれ蒸着材料を蒸着させることにより積層される。蒸着方法としては例えばＣＶＤ法等を適用することができる。透明電極層３および背面電極層５の蒸着材料としては、例えばＳｎＯ（酸化スズ）やＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等を適用することができる。また、光電変換層４の蒸着材料としては、例えばα―Ｓｉ（アモルファスシリコン）やＧａＡｓ（ガリウムヒ素）、ＣＩＳ（カルコパイライト）等を適用することができる。

図１に示すように、各層にはそれぞれ複数の溝部が形成されており、これにより太陽電池パネル１が複数セルに分割される。透明電極層３には溝部３Ａが複数箇所に、光電変換層４には溝部４Ａが複数箇所に、背面電極層５には溝部５Ａが複数箇所に形成されている。各溝部３Ａ、４Ａ、５Ａはそれぞれ図１に示すＹ方向においてずらした位置に形成しており、これにより各セルを直列的に接続した構成とすることができる。

溝部３Ａは基板２に透明電極層３の材料（例えば、ＳｎＯ）を蒸着した後に形成されるものであり、溝部３Ａを形成した後に光電変換層４が透明電極層３に蒸着される。そして、光電変換層４の材料（例えば、α―Ｓｉ）を蒸着した後に溝部４Ａを形成して、その後に背面電極層５を光電変換層４に蒸着する。背面電極層５を蒸着した後に溝部５Ａが形成される。

図２に、溝部３Ａ、４Ａ、５Ａを形成するためレーザ処理装置１０の概略構成を示す。図２において、基板２は搭載ステージ１１に搭載されている。搭載ステージ１１は基板２を保持するステージであり、この搭載ステージ１１はステージ移動部１２に取り付けられている。ステージ移動部１２は図２に示すＸ方向および図１に示したＹ方向（Ｘ方向に直交する方向）に移動可能に構成されており、例えばリニアモータ手段やボールネジ手段等により２方向に移動可能になっている。ステージ移動部１２がＸ方向およびＹ方向に移動することにより、搭載ステージ１１およびこれに搭載される基板２がＸ方向およびＹ方向に移動する。

ステージ移動部１２はレーザ手段としてのレーザ処理装置１０と基板２とを相対的に移動させる相対移動手段であり、ここではレーザ処理装置１０を固定して基板２を移動させるようにしている。なお、基板２を固定してレーザ処理装置１０を移動させるようにしてもよいし、両者を移動してもよい。また、基板２をＸ方向（またはＹ方向）に移動させ、レーザ処理装置１０をＹ方向（またはＸ方向）に移動させるものであってもよい。レーザ処理装置１０を移動させる場合には、レーザ処理装置１０に移動機構を設けるようにする。なお、図２のＸ方向は溝部３Ａ、４Ａ、５Ａが形成される方向になる。

レーザ処理装置１０について説明する。レーザ処理装置１０はレーザ光源装置２１と設定部２２と変質用反射プリズム２３と変質用レンズ２４と剥離用反射プリズム２５と剥離用レンズ２６とを備えているレーザ手段である。また、変質用レンズ２４には変質用レンズ移動機構２７が取り付けられ、剥離用レンズ２６には剥離用レンズ移動機構２８が取り付けられている。

レーザ光源装置２１は変質用レーザ光源３１と剥離用レーザ光源３２とを備えており、変質用レーザ光源３１は変質用レーザ（変質用のレーザ光）Ｌ１を発振し、剥離用レーザ光源３２は剥離用レーザ（剥離用のレーザ光）Ｌ２を発振する。変質用レーザＬ１は第１のレーザであり、剥離用レーザは第２のレーザになる。設定部２２は、発振強度設定部３３とレンズ位置設定部３４とを備えて構成している。発振強度設定部３３は、変質用レーザ光源３１および剥離用レーザ光源３２の発振強度（パワー）の制御を行う発振強度設定手段である。発振強度設定部３３としては、人手で発振強度を設定してもよく、また変質用レーザＬ１と剥離用レーザＬ２とが所定の作用を薄膜に対して及ぼすような発振強度を自動的に設定するものであってもよい。例えば、積層する薄膜の材料を設定することにより、自動的に発振強度を設定するものであってもよい。

設定部２２に設けられるレンズ位置設定部３４は変質用レンズ移動機構（第１のレンズ移動手段）２７と剥離用レンズ移動機構（第２のレンズ移動手段）２８との移動制御を行うレンズ位置設定手段である。ここでは、変質用レンズ移動機構２７および剥離用レンズ移動機構２８はそれぞれ変質用レンズ２４および剥離用レンズ２６の移動制御を行うレンズ移動手段であり、各レンズの高さ位置を調整する。これらのレンズ移動機構としては、例えば上下に延在する２本のガイドレールに沿って昇降動作するような機構を用いてもよい。

変質用レーザ光源３１からの変質用レーザＬ１は基板２と水平な方向に向けて発振される。この変質用レーザＬ１の光路を基板２に向けるために、変質用反射プリズム２３が設けられている。変質用反射プリズム２３は光路変換手段であり、変質用レーザＬ１の光路が９０度変換される。従って、変質用レーザ光源３１が基板２に向けて（下方に向けて）変質用レーザＬ１を発振するときには変質用反射プリズム２３を設けなくてもよい。

変質用反射プリズム２３により光路が変換された変質用レーザＬ１は、変質用レンズ２４に入射する。変質用レンズ２４は変質用レーザＬ１の光路に設けた集光レンズであり、変質用レーザＬ１の焦点位置を調整する。基本的には、変質用レーザＬ１の焦点位置は基板２に積層された薄膜の位置となるように、変質用レンズ移動機構２７が変質用レンズ２４の高さ位置を調整する。勿論、基板２の薄膜の積層数に応じて焦点位置が変化する場合には、変質用レンズ２４の高さ位置が調整される。

剥離用反射プリズム２５と剥離用レンズ２６と剥離用レンズ移動機構２８とは剥離用レーザＬ２のために設けたものであり、剥離用レーザ光源３２から発振された剥離用レーザＬ２が剥離用反射プリズム２５で光路を変換されて、剥離用レンズ２６により所定位置に焦点を結ぶ。そして、この焦点位置を調整するために剥離用レンズ移動機構２８に剥離用レンズ２６を取り付けている。

以上が概略構成である。次に、レーザスクライブ処理（以下、レーザスクライブ）について説明する。レーザスクライブを行うときには、レーザ処理装置１０から照射される２本のレーザ（変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２）と基板２とを相対的に移動させることにより行う。ここでは、２本のレーザは固定されており、ステージ移動部１２がＸ方向に移動することにより、基板２に積層された薄膜にＸ方向に延在する溝部が形成される。そして、１本の溝部を形成した後に、ステージ移動部１２がＹ方向に移動し、次の溝部を形成すべく再びステージ移動部１２がＸ方向に移動する。

ここで、変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２には基板２に積層された薄膜が反応する波長のレーザを用いる。例えば、透明電極層３や背面電極層５の材料としてＳｎＯを適用する場合には、ＳｎＯが反応する波長１０６４ｎｍの変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２を照射する。また、光電変換層４の材料としてα―Ｓｉを適用する場合には、α―Ｓｉが反応する波長５３２ｎｍの変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２を照射する。以下では、薄膜として光電変換層４（α―Ｓｉ）のレーザスクライブを行うものについて説明する。

前述したように、基板２はレーザ処理装置１０に対してＸ方向に移動させている。そして、変質用レーザＬ１が基板２の移動方向（ステージ移動部１２の移動方向）の上流側で照射を行い、剥離用レーザＬ２が下流側で照射を行うように配置している。このため、変質用レーザＬ１が最初に薄膜に照射され、この変質用レーザＬ１が照射した部位を追従するようにして剥離用レーザＬ２が照射を行う。つまり、変質用レーザＬ１と剥離用レーザＬ２とは薄膜の同じ部位に時間差を持たせて照射を行う。これにより、薄膜に溝部が形成される。

図３を用いて、光電変換層４の剥離について説明する。なお、この光電変換層４はα―Ｓｉの薄膜であるものとする。従って、変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２はα―Ｓｉが反応する波長５３２ｎｍのレーザを用い、変質用レーザ光源３１および剥離用レーザ光源３２はそれぞれ当該波長のレーザを発振するような光源を用いる。

光電変換層４には最初に変質用レーザＬ１が照射される。これにより、光電変換層４の材料であるα―Ｓｉがレーザに反応する。このとき、変質用レーザＬ１は光電変換層４を活性化して変質させ、且つ光電変換層４の剥離を行わないエネルギーを作用させるようにする。このために、変質用レーザＬ１のエネルギーをある程度弱く設定する。この変質用レーザＬ１の作用により、光電変換層４は剥離されずに元の形状を維持しており、且つ別の材料に変質している。光電変換層４の材質が変化した薄膜を活性化層４Ｌとする。この活性化層４Ｌは光電変換層４の材質が変化したものであり、α―Ｓｉの光電変換層４は変質用レーザＬ１の作用により結晶構造が変化しており、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）に変化している。そして、活性化層４Ｌは変質用レーザＬ１のエネルギーにより活性化しており、この活性化により分子間の結合強度が弱化して、不安定な状態になっている。

従って、変質用レーザＬ１には光電変換層４を変質させ、且つ剥離させないエネルギーを持たせるようにする。そこで、発振強度設定部３３は変質用レーザ光源３１を以上のような条件を満足する発振強度に設定する。この発振強度は、従来技術のように１回のレーザ照射により剥離するために必要な発振強度よりも低く設定する。

そして、変質用レーザＬ１に追従するように活性化層４Ｌに剥離用レーザＬ２が照射される。活性化層４Ｌは変質用レーザＬ１により活性化しており、不安定な状態になっているが、その形状は変化していない。このため、剥離用レーザＬ２を照射することで、簡単に気化ないしは昇華する。これにより、活性化層４Ｌが剥離されて溝部４Ａが形成される。このとき、活性化層４Ｌは気化ないしは昇華するために粉体が生じることがなく、生じたとしてもその量を僅かなものにすることができる。また、変質用レーザＬ１と剥離用レーザＬ２との発振強度を最適に設定することにより、粉体の発生を完全になくすることもできる。つまり、活性化層４Ｌが最大限に活性化するように変質用レーザＬ１の発振強度を設定すれば、剥離用レーザＬ２を照射したときに粉体を生じないようにすることができる。

また、剥離用レーザＬ２を照射したときに僅かな粉体が生じたとしても、その粉体は活性化層４Ｌに剥離用レーザＬ２を照射することにより生じたものになる。従って、その材料はα―Ｓｉではなくｐ−Ｓｉになる。従って、飛散および落下する粉体はｐ−Ｓｉになっており、光電変換層４の材料であるα―Ｓｉとは別の材料であるため、癒着ないしは固着することがない。このため、粉体は光電変換層４に乗っているだけの状態になり、簡単に洗浄を行うことにより粉体は綺麗に除去されるようになる。つまり、洗浄液等を用いた別途の洗浄機構を用いることなく、簡単な洗浄で粉体の除去を行えるため、洗浄機構が不要になるという効果を奏する。

剥離用レーザＬ２の発振強度は、変質用レーザＬ１よりは大きい発振強度に設定する。薄膜を変質させるために必要なエネルギーよりは変質した薄膜を剥離するエネルギーの方が大きくなるためである。また、１回のレーザ照射により薄膜の剥離を行う場合（従来技術の場合）の発振強度よりも剥離用レーザＬ２の発振強度を低く設定することが望ましい。剥離用レーザＬ２の発振強度を高く設定すると、気化ないしは昇華するはずの活性化層４Ｌが粉体となって広範囲に飛散する可能性があるためである。

このため、発振強度設定部３３は変質用レーザＬ１よりも剥離用レーザＬ２の発振強度が高くなるように変質用レーザ光源３１および剥離用レーザ光源３２の出力制御を行う。例えば、変質用レーザＬ１と剥離用レーザＬ２との発振強度が１：２或いは１：３となるように、各レーザ光源の設定を行う。

以上のような剥離用レーザＬ２のエネルギーに調整すべく、発振強度設定部３３は剥離用レーザ光源３２の発振強度を設定する。つまり、剥離用レーザＬ２が変質した薄膜である活性化層４Ｌを気化ないしは昇華させるような発振強度に設定することにより、粉体を生じることなく、或いは生じたとしても僅かな量にすることができる。

従って、レーザ処理装置１０が基板２に積層された薄膜を変質させるような変質用レーザＬ１を薄膜に照射し、この変質用レーザＬ１に追従するようにして変質した薄膜を剥離するような剥離用レーザＬ２を照射することで、粉体が生じることなく或いは生じたとしても粉体の量を大幅に減少させて、薄膜の剥離を行うことができる。しかも、粉体が生じたとしても、粉体は既に薄膜とは異なる材料に変質しているため、簡単な洗浄で容易に除去することができる。

次に、図２に戻って、変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２の焦点位置を変化させた場合について説明する。変質用レーザＬ１の光路には変質用レンズ２４が設けられており、剥離用レーザＬ２の光路には剥離用レンズ２６が設けられている。これらのレンズにより各レーザは薄膜に焦点を結び、薄膜に対して変質させる作用および剥離する作用を及ぼす。前述した説明では、薄膜に対して作用させるエネルギーをコントロールするために、変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２の発振強度を設定していたが、焦点位置を変化させることによっても薄膜に対して作用させるエネルギーをコントロールすることも可能である。

例えば、変質用レーザ光源３１および剥離用レーザ光源３２のレーザの発振強度を１回のレーザ照射により薄膜の剥離を行うための発振強度に設定した場合、変質用レンズ２４および剥離用レンズ２６を昇降動作させる制御を行うことにより、レーザの焦点位置をずらすことができる。ここでは、上方に設けたレーザ処理装置１０から下方に設けた基板２に積層されている薄膜に対してレーザを照射しているため、各レンズを昇降制御しているが、要はレンズと薄膜との間の間隔を調整するものであればよい。例えば、レンズと基板２とが水平方向に並列的に配置されている場合には、レンズを水平方向に移動させる制御を行うことにより、焦点位置の調整を行う。

レンズと薄膜との間隔を変化させれば、焦点位置が変化する。従って、発振強度が高い変質用レーザＬ１、剥離用レーザＬ２が発振された場合には、レンズ位置設定部３４が変質用レンズ移動機構２７および剥離用レンズ移動機構２８の高さ位置を変化させる制御を行う。これにより、変質用レンズ２４および剥離用レンズ２６と基板２に積層された薄膜との間隔が変化するため、薄膜に対して焦点位置にずれを生じる。このため、変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２が薄膜に対して作用させるエネルギーを調整することが可能になる。

そこで、図２に示すように、レンズ位置設定部３４は発振強度設定部３３から変質用レーザ光源３１および剥離用レーザ光源３２の発振強度の値を入力して、入力した発振強度に基づいて、変質用レンズ移動機構２７および剥離用レンズ移動機構２８を制御して、各レンズの高さ位置を調整する。

従って、各レーザの発振強度だけではなく、焦点位置を変化させることでも、変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２が薄膜に対して作用させるエネルギーの制御を行うことができる。また、発振強度や焦点位置だけではなく、波長を変えることによっても薄膜に対して作用させるエネルギーの制御を行うこともできる。つまり、光電変換層４がα―Ｓｉの場合には、波長５３２ｎｍのレーザが反応するため、当該波長のレーザを発振するような変質用レーザ光源３１および剥離用レーザ光源３２を用いる。

このとき、波長５３２ｎｍからずれた波長のレーザを発振する変質用レーザ光源３１および剥離用レーザ光源３２を用いるようにしてもよい。発振強度および焦点位置については、従来と同じく１回のレーザ照射によって薄膜を剥離するものと同じ設定にしたとしても、発振波長を薄膜が反応する波長からずらすことにより、薄膜に対して作用するエネルギーが低下する。なお、波長のずれ量は発振強度および焦点位置によって決定することができる。

従って、レーザの発振強度と焦点位置と波長とを適宜制御することにより、またはこれらを組み合わせることにより、薄膜を変質させる変質用レーザＬ１を薄膜に照射し、変質した薄膜を剥離する剥離用レーザＬ２を薄膜に照射することができ、もって粉体の発生を大幅または完全に削減できるようになる。

以上において、薄膜に対して作用させるエネルギーを調整するために、発振強度と焦点位置と波長とを制御したが、これ以外の手法でエネルギーを調整できるのであれば、任意の手法を用いてもよい。また、図２に示した例では、発振強度と焦点位置とを調整可能にしているが、少なくとも１つを調整できればよいため、発振強度を設定する機構と焦点位置を調整する機構とのうち何れか１つを設ければよい。

また、本実施形態では、太陽電池パネルを製造するためのレーザスクライブについて説明したが、対象となるのは太陽電池パネルには限定されない。例えば、液晶ディスプレイの製造や有機ＥＬディスプレイの製造等についても適用することができる。液晶ディスプレイを構成するＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板はガラス基板にＴＦＴ回路を形成して構成される。ＴＦＴ回路をガラス基板に形成するために、金属膜の成膜および感光剤の塗布を行った後に回路パターンのパターニングを行い、エッチング液を用いて金属膜を除去しているが、エッチングが不完全な場合には、金属膜がガラス基板上に残存する。この残存した金属膜を除去するために本発明を適用することができる。つまり、本発明を適用することにより、金属膜除去のときに生じる粉体の発生を大幅に或いは完全に抑制することができる。

また、有機ＥＬディスプレイの場合には、発光色素をガラス基板上に蒸着していくが、この蒸着には金属マスクが用いられる。この金属マスクに付着した発光色素の材料を剥離すべく、レーザを用いたドライ洗浄を適用できるが、本発明を適用することにより、粉体の発生を大幅に或いは完全に抑制できるようになる。

次に、本発明の変形例について図４を用いて説明する。本変形例のレーザ処理装置１０はレーザ光源装置２１と設定部２２と変質用反射プリズム２３と変質用レンズ２４とビームスプリッタ４１と剥離用レンズ２６とを備えており、変質用レンズ２４と剥離用レンズ２６とはそれぞれ変質用レンズ移動機構２７と剥離用レンズ移動機構２８とに取り付けられている。このうち、変質用反射プリズム２３と変質用レンズ２４と剥離用レンズ２６と変質用レンズ移動機構２７と剥離用レンズ移動機構２８とは前述した実施形態と同じであるため、説明を省略する。

レーザ光源装置２１には１つのレーザ光源３１が設けられている。このレーザ光源３１から発振されるレーザはビームスプリッタ４１に入射する。ビームスプリッタ４１は入射光を透過と反射とに分離させる光分離手段であり、ここでは所定の光量比となるように透過光と反射光とに分離させる。図４の例では、ビームスプリッタ４１を透過した光が変質用レーザＬ１となり、反射した光が剥離用レーザＬ２となる。勿論、透過光と反射光とを逆にしてもよいが、その場合には、ステージ移動部１２は基板２を逆方向に移動させるようにする。

ここで、ビームスプリッタ４１が透過光と反射光とに分離させる光量比は、変質用レーザＬ１と剥離用レーザＬ２とに持たせる強度に応じて設定する。前述したように、変質用レーザＬ１は剥離用レーザＬ２よりも弱く設定しており、その強度は変質用レーザＬ１と剥離用レーザＬ２とで、例えば１：２或いは１：３となるように設定していた。この比率と同じ光量比となるように光を透過・反射させるビームスプリッタ４１を用いる（つまり、透過光と反射光との比率が１：２或いは１：３となるようなビームスプリッタを用いる）。

これにより、変質用レーザＬ１と剥離用レーザＬ２とがそれぞれ薄膜に対して作用させるエネルギーをコントロールでき、変質用レーザＬ１により薄膜を変質させ、剥離用レーザＬ２により変質した薄膜を剥離させることができる。なお、レーザ光源３１は変質用レーザＬ１と剥離用レーザＬ２とを生成しており、このレーザ光源３１の発振強度が過剰に低いような場合には、変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２が所定の作用を薄膜に与えることができない。

このため、レーザ光源３１の発振強度は、分離した変質用レーザＬ１および剥離用レーザＬ２がそれぞれ所定の作用を薄膜に与えるために必要な強度は持たせておくものとする。具体的には、１回のレーザ照射により薄膜を剥離するために必要な強度をＰ１とし、変質用レーザＬ１が薄膜を変質させ、且つ剥離しないための強度をＰ２、剥離用レーザＬ２が変質した薄膜を剥離するために必要な強度をＰ３としたときに、「Ｐ１＝Ｐ２＋Ｐ３」となるような発振強度のレーザ光源３１を使用することが望ましい。例えば、光量比が１：２であれば、Ｐ２＝（１／３）×Ｐ１、Ｐ３＝（２／３）×Ｐ１となる。

従って、本変形例では、レーザ光源を１つだけ設ければよいため、装置構成の簡略化を図ることができる。図４に示した例では、設定部２２にレンズ位置設定部３４を持たせており、レンズ位置設定部３４により変質用レンズ２４および剥離用レンズ２６の高さ位置を制御しているが、当該機構を省略することもできる。これにより、大幅な装置構成の簡略化を図ることができる。

１ 太陽電池パネル ２ 基板
３ 透明電極層 ４ 光電変換層
４Ｌ 活性化層 ５ 背面電極層
１０ レーザ処理装置 １１ 搭載ステージ
１２ ステージ移動部 ２１ レーザ光源装置
２２ 設定部 ２７ 変質用レンズ移動機構
２８ 剥離用レンズ移動機構 ３１ 変質用レーザ光源
３２ 剥離用レーザ光源 ３３ 発振強度設定部
３４ レンズ位置設定部 ４１ ビームスプリッタ
Ｌ１ 変質用レーザ Ｌ２ 剥離用レーザ

Claims (7)

1. 基板に積層された薄膜に対して照射する第１のレーザとこの第１のレーザが照射した前記薄膜の部位を追従して照射する第２のレーザとを生成するレーザ手段と、
   前記レーザ手段と前記基板とを相対的に移動させる相対移動手段と、
   を備えたことを特徴とするレーザ処理装置。
2. 前記レーザ手段は、
   前記第１のレーザを発振する第１のレーザ光源と、
   前記第２のレーザを発振する第２のレーザ光源と、
   前記第１のレーザが薄膜を剥離しないように変質させる発振強度に前記第１のレーザ光源を設定し、前記第２のレーザが変質した薄膜を剥離するような発振強度に設定する発振強度設定手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ処理装置。
3. 前記第１のレーザの光路に設けたレンズを移動させる第１のレンズ移動手段と、
   前記第２のレーザの光路に設けたレンズを移動させる第２のレンズ移動手段と、
   前記第１のレンズ移動手段および前記第２のレンズ移動手段の移動制御を行うレンズ位置設定手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ処理装置。
4. 前記レーザ手段は、
   レーザを発振するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から発振されたレーザを前記第１のレーザと前記第２のレーザとに分離させる光分離手段と、
   前記第１のレーザと前記第２のレーザとのうち何れか一方の光路を９０度変換する光路変換手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ処理装置。
5. 請求項１乃至４何れか１項に記載のレーザ処理装置を備えたことを特徴とする太陽電池パネルの製造装置。
6. 請求項５記載の太陽電池パネルの製造装置により製造されたことを特徴とする太陽電池パネル。
7. 基板に積層された薄膜に対して、この薄膜を剥離しないようにして変質させる第１のレーザを照射し、
   前記第１のレーザが照射された部位の薄膜に対して、この薄膜を剥離する第２のレーザを追従して照射させ、
   前記第１のレーザおよび前記第２のレーザと前記基板とを相対移動させながら、前記第１のレーザおよび前記第２のレーザの照射を行うこと
   を特徴とするレーザ処理方法。

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