JPH1157631A - レーザ加工用クリーナ - Google Patents
レーザ加工用クリーナInfo
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Abstract
ライな状態で基板に傷等のダメージを与えることなく除
去でき、また交換周期が長いレーザ加工用クリーナを提
供する。 【解決手段】レーザ加工処理された可撓性基板表面1に
付着しているレーザ加工残滓を除去するレーザ加工クリ
ーナにおいて、前記加工残滓が付着した面側に配され
た、表面が柔らかく弾力性のある円筒形状のクリーニン
グローラ6と、このクリーニングローラと対向してこの
反対面側に配された、クリーニングローラより硬い材質
で形成した回転自在な円筒状の押さえローラ7とからな
り、これら両ローラは前記可撓性基板を押しつけ合いな
がら挟み、クリーニングローラは回転しながら前記加工
残滓が付着した面を擦り、前記加工残滓を除去する。レ
ーザ加工装置は送り室2、加工室3、クリーニング室
4、巻取り室5より構成されている。
Description
池の可撓性基板上に積層されたアモルファス半導体膜な
どの各層のパターニング工程にレーザ加工等を行った後
処理に使用する洗浄装置を有するレーザ加工装置に関す
る。
より形成される非晶質シリコン(以下a−Siと記す)
などの非晶質半導体薄膜は、気相成長により成膜できる
ために、大面積化が容易であること、また、成膜温度が
低いために樹脂のような可撓性を有する基板上に成膜で
きるという特長を有している。このような非晶質半導体
を使用する代表的な薄膜素子として、薄膜太陽電池があ
る。薄膜太陽電池は、結晶太陽電池に比べ、基板面上で
容易に直列接続構造が形成できるという特長を有してい
る。
た薄膜太陽電池では、基板の一面上に形成した電極層、
非晶質半導体層および電極層の積層の各電極層を基板に
開けた孔を通じて基板の他の面上の裏面電極層に接続し
ておき、積層と裏面電極層をそれぞれ適当に分割して、
単位太陽電池とその直列接続を同時に形成することがで
きる。この分割を行うため基板の各面を各々レーザ加工
により分離加工している。
(a)は平面図、(b)は(a)におけるA部の拡大
図、(c)は(b)におけるB部の拡大図である。可撓
性基板1は、例えば厚さ50μm のポリイミドフィルム
などの耐熱性フィルムである。この可撓性基板1には、
光電変換層および電極層などからなる薄膜太陽電池構成
要素が積層されており、分割線38により個別化された
単位薄膜太陽電池37aの複数個からなる薄膜太陽電池
領域37が形成されている(図4(b))。薄膜太陽電
池領域37毎の外縁には複数の可撓性基板1の搬送およ
びレーザ加工の位置決め基準用の基準マーカ39が設け
られている。分割線38はレーザ加工痕跡でもある。
板上の非晶質半導体層および両電極層を蒸発させパター
ンを形成する加工であるため、蒸発時のガスが冷却され
て上記両層に粒径1μm 以下の粒状の加工残滓40とし
て無数に付着する。また、上記両層の加工端部には完全
蒸発されない長さ20μm 程度のバリ状の加工残滓40
も付着している(図4(c))。上記両層に粒状の加工
残滓およびバリ状の加工残滓が付着した状態は、単位太
陽電池の分離が不完全となり、単位太陽電池間の導通が
生じるため太陽電池の特性を低下させる要因となる。こ
のため、上記粒状およびバリ状の加工残滓を除去する必
要がある。
面図である。送りローラ30に巻かれている可撓性基板
1は搬送パス上に配置した複数のアイドルローラ29、
加工ステージ33、アイドルローラ29を経て、矢印R
方向に回転する駆動ローラ35とガイドローラ36の間
を通って巻き取りローラ34に巻かれる。この中央部は
この可撓性基板の加工室3であり、加工ステージ33は
固定ステージと螺合する送りネジによってガイド棒によ
り上下方向に移動でき、送られてきた可撓性基板1が停
止すると下方に移動して位置決め治具33aと可撓性基
板1を挟んで固定する。
2、例えばYAGレーザ、を搭載したXYステージ31
が備えられており所定の分割線に沿って走査し、可撓性
基板1を加工する。加工が終了すると加工ステージ33
は上昇して可撓性基板1から離れ、搬送可能状態にな
る。
性基板に付着した加工残滓は、非晶質半導体層および電
極層材料がガス化後冷却されて溶着しているため、レー
ザ加工を施した近傍に多量に発生し、形状が1μm と細
かく、その付着力は非常に強い。レーザ加工により加工
残滓が付着した可撓性基板1は、巻取りローラ34に巻
かれる前に加工ステージ33とアイドルローラ2間に配
置する円筒状の粘着ローラ40を押さえローラ41に押
し付けて回転させながら通過し、可撓性基板に付着した
加工残滓を粘着ロール40に転写除去させる方式で加工
残滓を除去していた。
転写能力は、粘着ロールの周長に依存するため、可撓性
基板1が粘着ローラ40を数度通過すると加工残滓を除
去することができなくなる程粘着力が低下する欠点があ
る。そこで、粘着ローラ40を複数本配置することによ
り転写能力の低下を遅らせている。また、転写能力が低
下した粘着ロール40は、装置から取り外した後、粘着
ロール40に転写された加工残滓を専用洗浄剤で拭き取
りその再利用をしていた。
いため、可撓性基板上にレーザ加工を施したパターンの
溝部に付着する加工残滓は、粘着ロールのゴムと接触す
ることが無く充分に除去できないという洗浄方式からの
限界がある。また、加工残滓が転写された粘着ローラの
表面には、付着力が極度に弱くなるため、粘着ローラの
周長に転写能力が依存し、ロールで供給される可撓性基
板への適用には交換周期が短すぎるという問題がある。
そこで、交換周期を長くするために粘着ロールを複数本
設置しても交換周期を大幅に改善できない。そのうえ粘
度が高いゴムで形成した粘着ロールは、転写された加工
残滓を別に配置する粘着ロールに再転写して粘着力を再
生することが物理的に極めて困難である。そのため、加
工残滓が転写された粘着ロールを頻繁に専用洗浄剤にて
拭き取り、再生するという作業が必要となり、量産装置
としての除去方式には適していない。
の超音波振動を利用する超音波除去方式やウェット式の
洗浄方式、およびブラシ方式等が知られている。超音波
除去方式は、超音波エネルギーを加工残滓に与え、圧縮
空気で加工残滓を吹き飛ばし除去するので、ドライな環
境下という利点はあるが、可撓性基板に付着した加工残
滓大半の粒径が1μm 以下と微小なため、超音波エネル
ギーが充分に伝わらず、可撓性基板への付着力を弱くで
きない。従って、圧縮空気の流速のみでは強固に付着し
た加工残滓を吹き飛ばすことはできず、可撓性基板から
除去できないという問題がある。
に付着した加工残滓を除去する効果が大きいが、可撓性
基板に水分を含ませると大規模な乾燥工程がロールに巻
き取る前に必要となるが、このことを短時間で行うこと
が出来ないうえ、実施しようとすると高額な乾燥設備が
必要になる。また、ナイロン系のブラシで可撓性基板を
擦ると可撓性基板に擦り傷が生じる、などの欠点があっ
た。
でナイロン系のブラシを用いて可撓性基板を擦り除去す
るが、ブラシ材が固く可撓性基板に擦り傷をつけてしま
い太陽電池を形成することができない。この発明の目的
は、可撓性基板に付着したレーザー加工残滓を、ドライ
な状態で可撓性基板に傷等のダメージを与えることなく
完全に除去でき、しかも、交換周期が長いレーザ加工用
クリーナを提供することである。
めに、レーザ加工処理された可撓性基板表面に付着して
いるレーザ加工残滓を除去するレーザ加工クリーナにお
いて、前記加工残滓が付着した面側に配された、表面が
柔らかく弾力性のある円筒形状のクリーニングローラ
と、このクリーニングローラと対向してこの反対面側に
配された、クリーニングローラより硬い材質で形成した
回転自在な円筒状の押さえローラとからなり、これら両
ローラは前記可撓性基板を押しつけ合いながら挟み、ク
リーニングローラは回転しながら前記加工残滓が付着し
た面を擦り、前記加工残滓を除去することとする。
転方向とは垂直の成分を有する方向にも水平運動すると
良い。前記クリーニングローラおよびクリーニングロー
ラが接触する周縁部を吸引ダクトの設けられたカバーで
覆い、吸引ダクトから除去周縁の雰囲気を吸引し、加工
残滓を前記可撓性基板表面から遠ざけると良い。
樹脂、ポリエチレン系樹脂またはネオプレンを用い連続
発泡形成された多孔質のスポンジであると良い。前記押
さえローラは表面が滑らかな金属製の円筒であると良
い。前記クリーニングローラは、第1のベース板の下方
に平行に第2のベース板を配備し、第2のベース板の搬
送方向両端部付近に第2の取付板が固定され、搬送方向
と直交する方向に移動可能なよう送りモータ、および、
送りネジ、および、送りガイドを支持し、また、送りネ
ジと送りガイドの両端近傍に前記第1のベース板の下面
に送りホルダーを配し、該送りホルダーに挿入して取付
けた送りナットを、送りネジ、および、送りガイドに組
み込みませ、該送りモータの回転が結合リングを介して
送りネジに伝達し、前記送りホルダーを移動させて、第
1のベース板、および、これに支持されたクリーニング
ローラを搬送方向と直交する方向に移動させる構成を持
ち、さらに、第2のベース板の下方にはクリーニング室
に固定された第3のベース板が平行配備され、該第3の
ベース板に第2のベース板を昇降させるジャッキユニッ
トが中央に設けられており、該第3のベース板、およ
び、第2のベース板のコーナ近傍に配置したガイド棒で
上記第2のベース板に加わる負荷を分散させ、第1のベ
ース板、および第1のベース板に支持されたクリーニン
グローラを上下可能になり、クリーニングローラが押さ
えローラに基板を押圧かけて密着量を可変できる構成と
すると良い。
例を説明する。 実施例 図1は本発明に係るレーザ加工用クリーナを備えたレー
ザ加工装置全体を示す基板搬送方向に沿っての断面図で
ある。レーザ加工装置は送り室2、加工室3、クリーニ
ング室4、巻取り室5より構成されている。可撓性基板
1は、送り室2の送りローラ30から巻き出され、アイ
ドルローラ29により方向を変え、水平方向(矢印で示
す)に、駆動ローラ35とガイドローラ36による搬送
駆動に従って、間欠搬送を繰り返しながら、巻取り室5
の巻取りローラ34に巻き取られる。
下側に、例えばYAGレーザであるレーザ光源32がX
Y方向に自在に移動可能なXYステージ31上に備えら
れている。可撓性基板1の上面にレーザ光を吸収しない
材質で形成された加工ステージ33が下降することによ
り、可撓性基板1を加工ステージ33に密着させ、平坦
に固定する。この状態で、予め設定していたパターンに
XYステージ31を駆動して、レーザ光は可撓性基板1
上を走査し所定形状(図4(b))のレーザ加工を行
う。
(c)に示すようにパターニング加工を行った周辺部に
加工残滓40が生成され、強固に付着している。この可
撓性基板1はレーザ加工の終了後、加工ステージ33の
上昇と共に加工ステージ33から解放され、加工室3と
巻取り室5の間に隣接配備されたクリーニング室4へ搬
送される。
クリーナのクリーニング室を示す断面図である。クリー
ニング室4には、可撓性基板1のレーザ加工を行った面
には、表面が軟らかく弾力性のあるクリーニングローラ
6が配置され、可撓性基板1の反対面には、表面が滑ら
かで、クリーニングローラ6に比して十分硬い円筒状の
押さえローラ7が配置されている。押さえローラ7は可
撓性基板1の位置を維持し、可撓性基板1を擦らないよ
うに回転フリーとなるように押さえホルダー27に取り
付けられている。クリーニングローラ6は可撓性基板1
を押さえローラ7に押しつけており、可撓性基板1を擦
るように、任意に回転方向および回転速度を設定できる
駆動モータに結合されている。その詳細は図3に基づき
後述する。
では、連続発泡により形成されたウレタン樹脂の円筒状
のスポンジを用いた。スポンジ材料として他にはポリエ
チレン系樹脂またはネオプレンなどを用いることができ
る。押さえローラ7はステンレス製の円筒状ガイドとし
たが、他にも例えばアルミニウム等の金属材料を用いる
ことができる。
ーニングローラ6の形状が少し変形する程度に押さえロ
ーラ7に可撓性基板1を押しつけ密着させた状態で、搬
送速度に比して高速回転(最高500rpm/min )され、
可撓性基板1を擦ることにより、可撓性基板1に付着し
た加工残滓を、残りなく除去することができる。さら
に、可撓性基板1を挟んだクリーニングローラ6と押さ
えローラ7を密閉状態にし、加工残滓が飛散して、再度
可撓性基板1に付着しないように、押さえローラを覆う
ように吸引カバー26を、また、クリーニングローラ6
を覆うように吸引ダクト25を備えた。吸引ダクト25
は別置するブロアーユニットに接続され、クリーニング
ローラ6が回転し可撓性基板1に付着した加工残滓40
を、で集塵させることにより、加工残滓40がクリーニ
ング室4の外に飛散することを防止できた。
クリーナのクリーニングユニットの要部破断正面図であ
る。円筒状のスポンジ6aに回転軸6bが挿入され、接
着剤等で固定されたクリーニングローラ6の一端は駆動
モータ10にカップリング9により結合され、他端は回
転スリーブ11で保持されている。これらは第1の取付
板12を介して第1のベース板13に取り付けられて
る。
取り付けられたジャッキモータ23aおよびジャッキネ
ジ23bで構成されたジャッキユニット23と、複数の
ガイド棒21が、第2のベース板20に固定され、第2
のベース板20を上下に移動させることができる。そし
て、第2のベース板20に配置された第2の取り付け板
15は、基板の搬送方向に直交する方向に移動できるよ
うに、送りモータ19および送りガイド28を支持され
ており、この送りモータ1に結合リング18を介して送
りネジ16が設けられ、この送りネジ16、送りガイド
28に前記第1のベース板13より取り付けられた送り
ホルダー14に設けた送りナット17が、送りモータ1
9の回転によって送りネジ16上を移動する構造であ
る。、クリーニングローラが可撓性基板1への押付け力
を可変調整と、後述するクリーニングローラを基板の搬
送方向と直交する方向に送り移動させる時に、基板と接
触しないよう上下移動させることが可能であり、可撓性
基板1に付着する加工残滓41を除去する能力を高める
ために、クリーニングローラ6を複数備え、回転方向お
よび回転速度を独立して制御できるよう配備し、これに
対する押さえローラ7も複数配備することは有効であ
る。
が押さえローラ7に可撓性基板1を押しつけ密着させた
状態で搬送速度に比して高速回転させ、可撓性基板に付
着した加工残滓を擦り除去することができる。しかも、
可撓性基板1に対するクリーニングローラ6の位置を搬
送方向と直交する方向に送り移動させることにより(例
えば、一定搬送終了毎に、レーザー加工幅に対しては十
分大きいピッチで)クリーニングローラ6に付着される
加工残滓の広がりを局所的ではなく、クリーニングロー
ラ全域とすることができ、交換周期を長くすることがで
きる。
可撓性基板表面に付着しているレーザ加工残滓を除去す
るレーザ加工クリーナにおいて、前記加工残滓が付着し
た面側に配された、表面が柔らかく弾力性のある円筒形
状のクリーニングローラと、このクリーニングローラと
対向してこの反対面側に配された、クリーニングローラ
より硬い材質で形成した回転自在な円筒状の押さえロー
ラとからなり、これら両ローラは前記可撓性基板を押し
つけ合いながら挟み、クリーニングローラは回転しなが
ら前記加工残滓が付着した面を擦り、前記加工残滓を除
去するようにしたため、可撓性基板をレーザ加工した時
に発生するような粒径が非常に小さく(1μm 以下)し
かも付着強度が高い加工残滓に対して、表面が軟らかく
弾力性のあるクリーニングローラを高速回転させること
で、可撓性基板に形成した薄膜太陽電池領域表面に傷や
ダメージを与えることなく、従来困難であった加工残滓
が、基板を濡らすことなくドライな状態で除去すること
ができる。
ローラを使用することにより、可撓性基板から擦り除去
した加工残滓の一部をクリーニングローラの内部へ吸収
させることができ、基板に接触するクリーニングローラ
表面状態の清浄度を長持ちさせ、また、一方クリーニン
グローラ周囲に飛び散った加工残滓を吸引ダクトで集塵
することにより、クリーニング室外をクリーンな状態に
維持することができる。
性基板に対して、同一形状のレーザ加工によるパターン
を形成するため、発生する加工残滓が可撓性基板に付着
する分布に偏りを生じ、この加工残滓を擦り除去するク
リーニングローラが局所的に吸収する。そこで、可撓性
基板の搬送方向と直交する方向にクリーニングローラを
移動させる送り機構を備えているため、加工残滓が吸収
していないクリーニングローラ表面で、可撓性基板を擦
り除去させることが可能になり、クリーニングローラの
交換周期が従来使用していた粘着ロールとは比較が出来
ない程延ばすことができる。
ーザ加工装置全体を示す基板搬送方向に沿っての断面図
クリーニング室を示す断面図
クリーニングユニットの要部破断正面図
図、(b)は(a)におけるA部の拡大図、(c)は
(b)におけるB部の拡大図
Claims (6)
- 【請求項1】レーザ加工処理された可撓性基板表面に付
着しているレーザ加工残滓を除去するレーザ加工クリー
ナにおいて、前記加工残滓が付着した面側に配された、
表面が柔らかく弾力性のある円筒形状のクリーニングロ
ーラと、このクリーニングローラと対向してこの反対面
側に配された、クリーニングローラより硬い材質で形成
した回転自在な円筒状の押さえローラとからなり、これ
ら両ローラは前記可撓性基板を押しつけ合いながら挟
み、クリーニングローラは回転しながら前記加工残滓が
付着した面を擦り、前記加工残滓を除去することを特徴
とするレーザ加工用クリーナ。 - 【請求項2】前記クリーニングローラは除去作業中は回
転方向とは垂直の成分を有する方向にも水平運動するこ
とを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工用クリー
ナ。 - 【請求項3】前記クリーニングローラおよびクリーニン
グローラが接触する周縁部を吸引ダクトの設けられたカ
バーで覆い、吸引ダクトから除去周縁の雰囲気を吸引
し、加工残滓を前記可撓性基板表面から遠ざけることを
特徴とする請求項1または2に記載のレーザ加工用クリ
ーナ。 - 【請求項4】前記クリーニングローラはポリウレタン系
樹脂、ポリエチレン系樹脂またはネオプレンを用い連続
発泡形成された多孔質のスポンジであることを特徴とす
る請求項1ないし3に記載のレーザ加工用クリーナ。 - 【請求項5】前記押さえローラは表面が滑らかな金属製
の円筒であることを特徴とする請求項1ないし4に記載
のレーザ加工用クリーナ。 - 【請求項6】前記クリーニングローラは、第1のベース
板の下方に平行に第2のベース板を配備し、第2のベー
ス板の搬送方向両端部付近に第2の取付板が固定され、
搬送方向と直交する方向に移動可能なよう送りモータ、
および、送りネジ、および、送りガイドを支持し、 また、送りネジと送りガイドの両端近傍に前記第1のベ
ース板の下面に送りホルダーを配し、該送りホルダーに
挿入して取付けた送りナットを、送りネジ、および、送
りガイドに組み込みませ、該送りモータの回転が結合リ
ングを介して送りネジに伝達し、前記送りホルダーを移
動させて、第1のベース板、および、これに支持された
クリーニングローラを搬送方向と直交する方向に移動さ
せる構成を持ち、 さらに、第2のベース板の下方にはクリーニング室に固
定された第3のベース板が平行配備され、該第3のベー
ス板に第2のベース板を昇降させるジャッキユニットが
中央に設けられており、該第3のベース板、および、第
2のベース板のコーナ近傍に配置したガイド棒で上記第
2のベース板に加わる負荷を分散させ、第1のベース
板、および第1のベース板に支持されたクリーニングロ
ーラを上下可能になり、クリーニングローラが押さえロ
ーラに基板を押圧かけて密着量を可変できる構成とする
ことにより、基板に付着した加工残滓を擦り除去能力を
高めるとともに、クリーニングローラが局所的に汚れる
ことを改善できることを特徴とした請求項1ないし5に
記載のレーザ加工用クリーナ。
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