JP2011161492A - Apparatus and method for inspecting laser beam-machined condition and apparatus and method for laser beam machining, and method of manufacturing solar panel - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ光による加工状態を加工時に検出することのできるようにする。
【解決手段】レーザ光をワーク1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1に所定の加工を施すレーザ加工時にレーザ光照射光学系5の一部541〜544を共用して、前記レーザ加工箇所の画像を取得してその画像に基づいて加工状態を検査する。レーザ光照射光学系5がハーフミラー511〜513及び反射ミラー521〜528からなる分岐手段によってレーザ光を複数に分岐してワーク1に照射するように構成されている場合、複数に分岐されたレーザ光をそれぞれワーク1上に集光するように設けられた複数の集光レンズ手段541〜544の各光軸にほぼ一致するように照明用のレーザ光を集光レンズ手段を介してワーク1上に照射し、照明用のレーザ光によって照射された加工箇所の画像を撮像手段591〜594で取得することによってワーク1の加工状態を観察する。
【選択図】図3A processing state by laser light can be detected during processing.
A part of laser light irradiation optical system 5 is shared in laser processing for performing predetermined processing on workpiece 1 by irradiating laser beam while moving relative to workpiece 1. An image of the laser processing location is acquired and the processing state is inspected based on the image. When the laser beam irradiation optical system 5 is configured to divide the laser beam into a plurality of beams and irradiate the workpiece 1 by a branching unit including the half mirrors 511 to 513 and the reflection mirrors 521 to 528, the laser beam branched into a plurality of beams. Laser light for illumination is provided on the work 1 via the condenser lens means so as to substantially coincide with the optical axes of the plurality of condenser lens means 541 to 544 provided to collect the light on the work 1 respectively. The processing state of the workpiece 1 is observed by acquiring images of the processing portions irradiated by the illumination laser beam with the imaging means 591 to 594.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、レーザ光を用いて薄膜等を加工する際の加工状態を検査するレーザ加工状態検査方法及び装置レーザ加工方法及び装置並びにソーラパネル製造方法に係り、特にソーラーパネル作成時に行なわれるレーザスクライブ加工処理時の加工状態を検査するレーザ加工状態検査方法及び装置レーザ加工方法及び装置並びにソーラパネル製造方法に関する。 The present invention relates to a laser processing state inspection method and apparatus for inspecting a processing state when processing a thin film or the like using laser light, and more particularly to a laser processing method and apparatus, and a solar panel manufacturing method, and in particular, laser scribe performed at the time of solar panel creation. The present invention relates to a laser processing state inspection method and apparatus for inspecting a processing state during processing, a laser processing method and apparatus, and a solar panel manufacturing method.
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た。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った。このようなソーラパネル(光電変換装置)の製造方法については、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. As a result, it was possible to form a scribe line having a stable depth and line width. As a method for manufacturing such a solar panel (photoelectric conversion device), the one described in
ソーラパネル製造工程では、レーザ光による加工を行ってソーラパネルモジュール作成後に、特許文献2に記載のもののように、作成後のソーラパネルモジュールに対して発電検査を行なっている。すなわち、レーザ光による加工の適/不適を不明のまま全ての加工を行い、後工程でレーザ光加工による溶着欠陥(再付着)などの欠陥の有無を検出している。従って、欠陥検出時点が遅くなるために、除去用エアー流量等の制御をリアルタイムに行うことができず、制御遅れによって不良の発生する確率が高くなる傾向にあり、問題となっていた。 In the solar panel manufacturing process, after the solar panel module is processed by processing with laser light, the generated solar panel module is inspected for power generation as described in Patent Document 2. That is, all processing is performed while the suitability / unsuitability of the processing by the laser beam is unknown, and the presence or absence of a defect such as a welding defect (reattachment) by the laser beam processing is detected in a subsequent process. Accordingly, since the defect detection time is delayed, the removal air flow rate cannot be controlled in real time, and the probability of occurrence of a defect due to the control delay tends to increase, which is a problem.
そこで、本願の出願人は、レーザ光加工の状態を早期に検出し、それに基づいてレーザ光加工時の条件を早期にフィードバックし、不良発生率を低減することのできるレーザ加工状態検査方法を提案した。これは、ワークの上面に、検出光照射用レーザ、検査用CCDアレイセンサ及びオートフォーカス用フォトダイオードを設け、検出光照射用レーザから照射された光の中でワークの表面から反射した反射光をオートフォーカス用フォトダイオードで受光し、その反射光量に応じて検査用CCDアレイセンサのワーク1に対する高さ(フォーカス)を調整すると共に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検査用CCDアレイセンサで受光し、その反射光量に応じた反射光検出信号を制御装置で解析するものであった。
一方、レーザ光は光学系ユニットによって4分岐または8分岐されているため、分岐後の各レーザ光による加工状態を検出する必要性があった。
Therefore, the applicant of the present application proposes a laser processing state inspection method that can detect the state of laser beam processing early, feed back the conditions at the time of laser beam processing early, and reduce the defect occurrence rate. did. This is because the detection light irradiation laser, inspection CCD array sensor, and autofocus photodiode are provided on the upper surface of the workpiece, and the reflected light reflected from the surface of the workpiece among the light emitted from the detection light irradiation laser is reflected. Light is received by an autofocus photodiode, the height (focus) of the inspection CCD array sensor with respect to the
On the other hand, since the laser beam is branched into four or eight by the optical system unit, it is necessary to detect the processing state by each laser beam after branching.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、レーザ光による加工状態を加工時に検出することのできるレーザ加工状態検査方法及び装置、レーザ加工方法及び装置並びにソーラパネル製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a laser processing state inspection method and apparatus, a laser processing method and apparatus, and a solar panel manufacturing method capable of detecting a processing state by laser light during processing. For the purpose.
本発明に係るレーザ加工状態検査方法の第1の特徴は、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時にレーザ光照射光学系の一部を共用して、前記レーザ加工箇所の画像を取得してその画像に基づいて加工状態を検査することにある。
レーザ光による加工は、レーザ発生装置から出射されたレーザ光をガラス基板の表面に略垂直に照射して、ガラス基板上の薄膜を加工することによって行なわれる。この発明では、レーザ光の加工状態を加工時に検査する際に、加工用のレーザ光照射光学系の一部を共用してレーザ光による加工状態を検査するようにした。これによって、レーザ光による加工直後にその加工状態を早期に検出することができ、それに基づいてレーザ光加工時の条件等を早期にフィードバックして、不良発生率を低減することができるようになる。
The first feature of the laser processing state inspection method according to the present invention is that a laser beam irradiation optical system is used during laser processing in which predetermined processing is performed on a workpiece by irradiating the laser beam while moving it relative to the workpiece. It is to share the part, acquire an image of the laser processing portion, and inspect the processing state based on the image.
Processing with laser light is performed by irradiating the surface of the glass substrate with laser light emitted from a laser generator substantially perpendicularly to process a thin film on the glass substrate. In this invention, when the processing state of the laser beam is inspected at the time of processing, a part of the laser light irradiation optical system for processing is shared to inspect the processing state by the laser beam. As a result, it is possible to detect the processing state immediately after processing with laser light, and to feed back conditions and the like at the time of laser light processing based on that, thereby reducing the defect occurrence rate. .
本発明に係るレーザ加工状態検査方法の第2の特徴は、前記第1の特徴に記載ののレーザ加工状態検査方法において、前記レーザ光照射光学系がハーフミラー及び反射ミラーからなる分岐手段によって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構成されている場合、前記複数に分岐されたレーザ光をそれぞれ前記ワーク上に集光するように設けられた複数の集光レンズ手段の各光軸にほぼ一致するようにして照明用のレーザ光を前記集光レンズ手段を介して前記ワーク上に照射し、前記照明用のレーザ光によって照射された加工箇所の画像を撮像手段で取得することによって前記ワークの加工状態を観察することにある。
レーザ光が光学系ユニットによって4分岐または8分岐されると、分岐後のレーザ光に対してそれぞれ集光レンズが設けられる。この発明では、この集光レンズ手段を共用し、この光軸にほぼ一致するようにして照明用のレーザ光を集光レンズ手段を介してワークに照射する。照射された箇所はレーザ光による加工箇所なので、この加工箇所の画像を撮像手段で取得して加工状態を観察する。これによって、観察用光学系の構造を簡略化でき、レーザ光による加工状態を容易に検出することができるようになる。
A second feature of the laser processing state inspection method according to the present invention is the laser processing state inspection method according to the first feature, wherein the laser light irradiation optical system is formed by a branching unit including a half mirror and a reflection mirror. When configured to irradiate the workpiece with a plurality of laser beams branched, a plurality of condensing lens means provided to condense the laser beams branched into the plurality onto the workpiece, respectively. Irradiation laser light is irradiated onto the workpiece through the condenser lens means so as to substantially coincide with each optical axis, and an image of a processing portion irradiated with the illumination laser light is acquired by the imaging means. This is to observe the machining state of the workpiece.
When the laser beam is branched into four or eight by the optical system unit, a condensing lens is provided for each of the branched laser beams. In the present invention, this condensing lens means is shared, and a laser beam for illumination is irradiated onto the work through the condensing lens means so as to substantially coincide with the optical axis. Since the irradiated part is a processing part by a laser beam, an image of this processing part is acquired by an imaging means, and the processing state is observed. Thereby, the structure of the observation optical system can be simplified, and the processing state by the laser light can be easily detected.
本発明に係るレーザ加工状態検査装置の第1の特徴は、ワークを保持する保持手段と、前記ワークにレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記レーザ光照射手段を構成するレーザ光照射光学系の一部を共用して前記レーザ加工箇所の画像を取得し、前記画像に基づいて加工状態を検査する検査手段とを備えたことにある。これは、前記レーザ加工状態検査方法の第1の特徴に対応したレーザ加工状態検査装置の発明である。
The first feature of the laser processing state inspection apparatus according to the present invention is that a holding means for holding a workpiece, a laser beam irradiation unit for irradiating the workpiece with a laser beam, and a laser beam irradiation optical device constituting the laser beam irradiation unit. It is provided with inspection means for acquiring an image of the laser processing portion by sharing a part of the system and inspecting the processing state based on the image. This is an invention of a laser processing state inspection apparatus corresponding to the first feature of the laser processing state inspection method.
本発明に係るレーザ加工状態検査装置の第2の特徴は、前記レーザ光照射光学系は、ハーフミラー及び反射ミラーを用いて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構成された分岐手段と、前記複数に分岐されたレーザ光をそれぞれ前記ワーク上に集光する複数の集光レンズ手段とを備え、前記検査手段は、前記集光レンズ手段の各光軸にほぼ一致するように照明用のレーザ光を前記集光レンズ手段を介して前記ワーク上に照射する照明用レーザ光照射手段と、前記照明用レーザ光照射手段によって照射された加工箇所の画像を取得する撮像手段と、前記加工箇所の画像に基づいて前記ワークの加工状態を検査する加工状態検査手段とを備えたことにある。これは、前記レーザ加工状態検査方法の第2の特徴に対応したレーザ加工状態検査装置の発明である。 A second feature of the laser processing state inspection apparatus according to the present invention is that the laser beam irradiation optical system is configured to divide the laser beam into a plurality of beams using a half mirror and a reflection mirror and irradiate the workpiece. Branching means and a plurality of condensing lens means for condensing the laser light branched into the plurality on the workpiece, respectively, and the inspection means substantially coincides with each optical axis of the condensing lens means As described above, the illumination laser light irradiation means for irradiating the workpiece with the illumination laser light via the condenser lens means, and the imaging means for acquiring the image of the processing spot irradiated by the illumination laser light irradiation means And a processing state inspection means for inspecting the processing state of the workpiece based on the image of the processing portion. This is an invention of a laser processing state inspection apparatus corresponding to the second feature of the laser processing state inspection 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、前記レーザ加工時にレーザ光照射光学系の一部を共用して、前記レーザ加工箇所の画像を取得してその画像に基づいて加工状態を検査することにある。これは、前記レーザ加工状態検査方法の第1の特徴を利用したレーザ加工方法の発明である。 A first feature of the laser processing method according to the present invention is a laser processing method for performing predetermined processing on a workpiece by irradiating the laser beam while moving the laser beam relative to the workpiece, and the laser processing method performs laser processing during the laser processing. A part of the light irradiation optical system is shared to acquire an image of the laser processing portion and inspect the processing state based on the image. This is an invention of a laser processing method using the first feature of the laser processing state inspection method.
本発明に係るレーザ加工方法の第2の特徴は、前記レーザ光照射光学系がハーフミラー及び反射ミラーからなる分岐手段によって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構成されている場合、前記複数に分岐されたレーザ光をそれぞれ前記ワーク上に集光するように設けられた複数の集光レンズ手段の各光軸にほぼ一致するように照明用のレーザ光を前記集光レンズ手段を介して前記ワーク上に照射し、前記照明用のレーザ光によって照射された加工箇所の画像を撮像手段で取得することによって前記ワークの加工状態を観察することにある。これは、前記レーザ加工状態検査方法の第2の特徴を利用したレーザ加工方法の発明である。 A second feature of the laser processing method according to the present invention is that the laser beam irradiation optical system is configured to divide the laser beam into a plurality of beams and irradiate the workpiece by a branching unit including a half mirror and a reflection mirror. The laser light for illumination is condensed so as to substantially coincide with the optical axes of a plurality of condensing lens means provided so as to condense the plurality of branched laser lights on the workpiece, respectively. The object is to observe the machining state of the workpiece by irradiating the workpiece through the lens means and acquiring an image of the machining portion irradiated by the illumination laser beam with the imaging means. This is an invention of a laser processing method using the second feature of the laser processing state inspection method.
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、前記ワークにレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記レーザ光照射手段を構成するレーザ光照射光学系の一部を共用して前記レーザ加工箇所の画像を取得し、前記画像に基づいて加工状態を検査する検査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 unit that holds a workpiece, a laser beam irradiation unit that irradiates the workpiece with a laser beam, and a laser beam irradiation optical system that constitutes the laser beam irradiation unit. The image processing apparatus includes an inspection unit that acquires an image of the laser processing portion by sharing a part and inspects a processing state based on the image. 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、前記レーザ光照射光学系は、ハーフミラー及び反射ミラーを用いて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構成された分岐手段と、前記複数に分岐されたレーザ光をそれぞれ前記ワーク上に集光する複数の集光レンズ手段とを備え、前記検査手段は、前記集光レンズ手段の各光軸にほぼ一致するように照明用のレーザ光を前記集光レンズ手段を介して前記ワーク上に照射する照明用レーザ光照射手段と、前記照明用レーザ光照射手段によって照射された加工箇所の画像を取得する撮像手段と、前記加工箇所の画像に基づいて前記ワークの加工状態を検査する加工状態検査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 the laser beam irradiation optical system is configured to divide the laser beam into a plurality of beams using a half mirror and a reflection mirror and irradiate the workpiece. Means and a plurality of condensing lens means for condensing the plurality of branched laser beams on the workpiece, respectively, and the inspection means substantially coincides with each optical axis of the condensing lens means Illumination laser light irradiation means for irradiating the workpiece with illumination laser light via the condenser lens means, imaging means for acquiring an image of a processing spot irradiated by the illumination laser light irradiation means, And a machining state inspection means for inspecting the machining state of the workpiece based on the image of the machining portion. This is an invention of a laser processing apparatus corresponding to the second feature of the laser processing method.
本発明に係るソーラパネル製造方法の特徴は、前記第1若しくは第2の特徴に記載のレーザ加工状態検査方法、前記第1若しくは第2の特徴に記載のレーザ加工状態検査装置、前記第1若しくは第2の特徴に記載のレーザ加工方法、又は前記第1若しくは第2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、前記レーザ加工状態検査方法、前記レーザ加工状態検査装置、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 the laser processing state inspection method according to the first or second feature, the laser processing state inspection device according to the first or second feature, the first or second feature. A solar panel is manufactured by using the laser processing method described in the second feature or the laser processing apparatus described in the first or second feature. In this method, a solar panel is manufactured by using any one of the laser processing state inspection method, the laser processing state inspection device, the laser processing method, or the laser processing device.
本発明によれば、分岐後のレーザ光のそれぞれについたて、その加工箇所でレーザ光の特性を測定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 characteristics of the laser beam can be measured at each processing position for each of the branched laser beams.
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。本発明に係るレーザ加工装置は、アライメント処理を行うアライメント部をレーザ加工ステーションの両側2箇所に設けて、レーザ加工処理中に同時にアライメント処理を行い、待ち時間を短縮できるように構成されたものである。 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. The laser processing apparatus according to the present invention is configured so that alignment sections for performing alignment processing are provided at two positions on both sides of the laser processing station, and the alignment processing can be performed simultaneously during the laser processing to shorten the waiting time. is there.
図1は、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置を用いたソーラパネル(光電変換装置)製造装置の概略構成を示す図であり、リターン方式の一例を示す図である。この製造装置は、搬入出ロボットステーション141とレーザ加工ステーション10とから構成される。ローラコンベア121は、成膜装置(図示せず)やレーザスクライブ加工処理を行う製造装置間でガラス基板1x〜1zを順次搬送するものである。搬入出ロボットステーション141は、ローラコンベア121上を搬送される前段の成膜装置(図示せず)にて成膜されたガラス基板1xを搬入してガラス基板1mとして一時的に保持すると共にガラス基板1mの表裏を反転する表裏反転機構部143を備えており、レーザ加工処理の内容(スクライブ線P1加工、P2加工又はP3加工)及びガラス基板1mが下に凸の曲がり(反り)となるように、ガラス基板1mを表裏反転してレーザ加工ステーション10に搬送する。このとき、搬入出ロボットステーション141は、表裏反転された又は表裏反転されなかったガラス基板1mをそのままレーザ加工ステーション10に搬送すると共に表裏反転された又は表裏反転されなかったガラス基板1mをレーザ加工ステーション10の右端位置までローラ搬送してからレーザ加工ステーション10に搬送するように構成されている。また、搬入出ロボットステーション141は、レーザ加工ステーション10で加工されたガラス基板を表裏反転機構部143で直接受取るか又はレーザ加工ステーション10の右端位置で受け取ったガラス基板1rを表裏反転機構部143までローラ搬送又はエア浮上搬送し、表裏反転機構部143でレーザ加工処理後のガラス基板を表裏反転して又は表裏反転せずにローラコンベア121に搬出する。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a solar panel (photoelectric conversion device) manufacturing apparatus using a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows an example of a return method. This manufacturing apparatus includes a carry-in / out
レーザ加工ステーション10は、搬入出ロボットステーション141から搬入されたガラス基板上の薄膜にスクライブ線を形成するものであり、アライメント部102,104、グリッパ部106〜109、グリッパ支持駆動部110,111、加工エリア部112を備えている。アライメント部102は、搬入出ロボットステーション141の表裏反転機構部143上のガラス基板1mを受取り、受け取ったガラス基板1nを所定の位置にアライメント処理すると共に加工エリア部112でスクライブ加工処理の施されたガラス基板1nを搬入出ロボットステーション141の表裏反転機構部143に搬出する。一方、アライメント部104は、搬入出ロボットステーション141の表裏反転機構部143で表裏反転された又は表裏反転されなかったガラス基板であって右端までローラ搬送又はエア浮上搬送されたガラス基板1rを受取り、受け取ったガラス基板を所定の位置にアライメント処理すると共に加工エリア部112でスクライブ加工処理の施されたガラス基板1qを搬入出ロボットステーション141の右端の位置に搬出する。
The
グリッパ部106は、アライメント部102でアライメント処理されたガラス基板1oの搬送方向に沿った辺の一方側(図1におけるガラス基板1oの下辺側)保持し、グリッパ部107は、同じガラス基板1oの搬送方向に沿った辺の他方側(図1におけるガラス基板1oの上辺側)を保持する。グリッパ部108は、アライメント部104でアライメント処理されたガラス基板1qの搬送方向に沿った辺の一方側(図1におけるガラス基板1qの下辺側)を保持し、グリッパ部107は、同じガラス基板1qの搬送方向に沿った辺の他方側(図1におけるガラス基板1qの上辺側)を保持する。グリッパ支持駆動部110,111は、グリッパ部106,107又はグリッパ部108,109に保持されたガラス基板1o,1qを加工エリア部112のレーザ光に同期させてし、レーザ加工時にガラス基板1oと点線のガラス基板1pとの間を移動させる。この移動に同期させて加工エリア部112は、グリッパ部106,107又はグリッパ部108,109に保持されエア浮上搬送されるガラス基板1o,1qにレーザ光を照射して所定のスクライブ線の加工処理を行う。図1では、グリッパ部106,107に保持されたガラス基板1oを点線で示されたガラス基板1qの位置までエア浮上した状態で移動させながら、所定のスクライブ線加工を行う状態が示してある。
The
図1のリターン方式のソーラパネル製造装置の動作の一例を説明する。まず、前段の成膜装置からローラコンベア121を介して搬送されて来たガラス基板1xは、搬入出ロボットステーション141によって表裏反転機構部143上にガラス基板1mとして一時的に保持され、そこで表裏反転されるか又は表裏反転されない。表裏反転された又は表示反転されなかったガラス基板1mは、レーザ加工ステーション10のアライメント部102に搬送され、そこでアライメント処理される。アライメント処理されたガラス基板1nは、グリッパ部106,107に保持され、ガラス基板1o,1pとして加工エリア部112にエア浮上移動され、所定のスクライブ線の加工処理が行われる。一方、アライメント部102のアライメント処理時及び加工エリア部112の加工処理時に、ローラコンベア121を介して搬送されて来た次のガラス基板1yが搬入出ロボットステーション141によって表裏反転機構部143上にガラス基板1mとして一時的に保持され、そこで表裏反転されるか又は表裏反転されない。表裏反転された又は表裏反転されなかったガラス基板1mは、ガラス基板1rとして、レーザ加工ステーション10のアライメント部104に対応した右端位置までローラ搬送される。ガラス基板1rは、レーザ加工ステーション10のアライメント部104に搬送され、そこでアライメント処理される。アライメント処理されたガラス基板1qは、グリッパ部108,109に保持され、グリッパ部106,107に保持されエア浮上搬送されたガラス基板への加工処理が終了するまで待機される。
An example of the operation of the return type solar panel manufacturing apparatus of FIG. 1 will be described. First, the
グリッパ部106,107に保持されているガラス基板に対するレーザ加工処理が終了すると、グリッパ部106,107に保持されているガラス基板1oは、アライメント部102を介してガラス基板1nの位置から表裏反転機構部143上のガラス基板1mとして一時的に保持され、そこで表裏反転されて又は表裏反転されずに次段の成膜装置へ搬送されるために、ローラコンベア121上に搬送される。一方、グリッパ部106,107に保持されているガラス基板1oがアライメント部102上にガラス基板1nとしてエア浮上移動した時点で、グリッパ部108,109に保持されているガラス基板1qがガラス基板1o,1pとして加工エリア部112にエア浮上移動され、所定のスクライブ線の加工処理が行われる。図1のリターン方式のソーラパネル製造装置では、以上の処理を交互に繰り返すことによって、アライメント処理による待ち時間等を大幅に短縮している。また、いずれか一方のアライメント部が故障した場合でも、他方のアライメント部によって処理を続行することが可能となる。
When the laser processing for the glass substrates held by the
図2は、スクライブ線の加工処理を行う図1の加工エリア部の詳細構成を示す図である。加工エリア部は、レーザ加工ステーション10、エア浮上ステージ20、グリッパ部106,107、レーザ発生装置40、光学系部材50、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。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the processing area portion of FIG. 1 that performs the processing of the scribe line. The processing area portion is constituted by the
図1において、レーザ加工ステーション10の大部分にエア浮上ステージ20が設けられているが、図2では、その一部分のみが示してある。エア浮上ステージ20の上側にはレーザ加工の対象となるガラス基板1がグリッパ部106,107によって、X軸方向に移動可能に保持制御されている。また、レーザ加工ステーション10の上には光学系部材50を保持しながらY軸方向にスライド駆動するスライドフレーム30が設けられている。エア浮上ステージ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、エア浮上ステージ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、エア浮上ステージ20はX軸テーブルの構成でもよい。また、図2では、アライメント部102,104については図示を省略してある。
In FIG. 1, an
スライドフレーム30は、レーザ加工ステーション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軸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系列に分割してエア浮上ステージ20上のガラス基板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
リニアエンコーダ70は、エア浮上ステージ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、グリッパ部106,107に取り付けられた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グリッパ部106,107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
光学系部材50は、図示のように、ベース板31の側面側に設けられており、ベース板31の側面に沿ってY軸方向に移動するように構成されている。光学系部材50は、先端部がZ軸を中心に回転可能となっている。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に導くためのガルバノミラー33はベース板31上に設けられている。ガルバノミラー33は、2つのモーター(ロータリーエンコーダー)を使用してXZ2次元エリアにレーザー光を走査させるものである。ガルバノミラー33は、2軸式(X,Z)で構成され、2個のモーターと、このモータに取り付けられるミラーとで構成される。ガルバノ制御裝置331は、モータを動かすためのドライバおよび電源、これらを制御するマイクロコンピュータなどで構成される。
As illustrated, the
ミラー34,35は、光学系部材50上に設けられており、光学系部材50のスライド移動に連動するようになっている。レーザ発生装置40から出射されたレーザ光は、ガルバノミラー33によってミラー34へ向かって反射され、ミラー34に向かうレーザ光はミラー34によってミラー35に向かって反射される。ミラー35は、ミラー34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内に導く。なお、レーザ発生装置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
ビームサンプラ332は、ガルバノミラー33と反射ミラー34との間の光学系部材50上に、光学系部材50のスライド移動と共に移動するように設けられている。ビームサンプラ332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。4分割フォトダイオード333は、ビームサンプラ332で分岐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ている。4分割フォトダイオード333によって検出されたレーザ光の強度に対応した4種類の出力信号がガルバノ制御裝置331に出力される。ガルバノ制御裝置331は、4分割フォトダイオード333からの4種類の出力信号に応じてガルバノミラー33の2個のモータ33xy,33yzをリアルタイムで駆動制御する。モータ33xyは、ガルバノミラー33の反射レーザ光がベース板31の上面(XY平面)と平行な面内で回転移動するように制御し、モータ33zyは、ガルバノミラー33の反射レーザ光がベース板31の上面と直交する面(YZ平面)と平行な面内で回転移動するようにリアルタイムで制御する。
The
図3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3は、光学系部材50の内部を図2の−X軸方向から見た図である。図3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:Diffractive Optical Element)500が設けられている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of the
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を介してガラス基板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を介してガラス基板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を介してガラス基板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を介してガラス基板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
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構成されている。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、反射ミラー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、反射ミラー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を透過して反射ミラー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。なお、図3の実施例では、光路長が完全に一致する場合について説明したが、レーザ光のトップハット強度分布を維持することが可能な範囲で光路長を若干異ならせることは可能である。
The top hat beam converted by the
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ガラス基板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ガラス基板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、ガラス基板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
上述のハーフミラー511〜513及び反射ミラー521〜528によって構成される光学系は、レーザ発生装置40から発生される波長1064[nm]の加工用のレーザ光を透過・反射させて集光レンズ541〜544の各光軸、すなわちそれぞれの加工位置に導くものである。各集光レンズ541〜544の光軸上であって、各反射ミラー521,523,527,528の上側には、各加工位置における加工状態を観察するための加工状態検出光学系が設けられている。加工状態検出光学系は、照明用レーザ551〜554、平行光変換用レンズ561〜564、光学部品571〜574、集光用レンズ581〜584及びモニタ装置591〜594から構成されている。照明用レーザ551〜554は、波長685[nm]の加工状態観察用の検査光を発生するものであり、集光レンズ541〜544の光軸上から離れた位置から各光学部品571〜574に対してレーザ光を出射する。平行光変換用レンズ561〜564は、照明用レーザ551〜554から出射されるレーザ光を平行光線に変換し、光学部品571〜574に導入する。光学部品571〜574は、それぞれ集光レンズ541〜544の光軸の延長上に配置され、照明用レーザ551〜554から出射されたレーザ光を、加工用レーザ光の光軸にほぼ一致させ、かつ、集光レンズ541〜544に向かうように反射させる。光学部品571〜574は、波長685[nm]の光に対しては、透過率50パーセント、反射率50パーセントであり、波長1064[nm]の光に対しては透過率0パーセント、反射率100パーセント(全反射)の部品である。一方、集光用レンズ581〜584は、光学部品571〜574で反射された照明用レーザ551〜554からのレーザ光を集光して、加工箇所に照明光として照射する。すなわち、光学部品571〜574で反射された照明用レーザ551〜554からのレーザ光は、集光レンズ581〜584、反射ミラー521,523,527,528及び集光レンズ541〜544を介してそれぞれの加工箇所に照射される。従って、光学部品571〜574で反射された照明用レーザ551〜554からのレーザ光は、集光レンズ541〜544及び集光用レンズ581〜584の2枚のレンズによって集光されることになる。照明用レーザ551〜554からのレーザ光によって照射された加工箇所は、集光レンズ541〜544及び集光用レンズ581〜584によってモニタ装置591〜594の撮像面に結像され、その結像情報は、制御装置80に出力される。制御装置80は、モニタ装置591〜594から結像情報に基づいてレーザ発生装置40で発生したレーザ光によるワーク1の加工状態を検出し、加工不良、加工条件等の問題を分析して、レーザ発生装置40の出力条件、雰囲気温度等にフィードバックして加工状態を制御する。
The optical system including the above-described half mirrors 511 to 513 and the reflection mirrors 521 to 528 transmits and reflects the processing laser beam having a wavelength of 1064 [nm] generated from the
図4は、光学系部材50の詳細構成の変形例を示す図である。図4において、図3と同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。図3の光学系部材50は、DOE500から各集光レンズ541〜544までの光路長が等しくなるように厳密に構成されているが、レーザ光のトップハット強度分布を維持することが可能な範囲で光路長を若干異ならせてもよいので、図4では、それぞれの光軸で光路長が若干異ならせてある。すなわち、図4では、図3の光学系部材50の構成部品となる、光路長調整用の反射ミラー522,523,525,526,527が省略してある。DOE500から集光レンズ542,543までの光路長は、DOE500から集光レンズ541,544までの光路長に比べて若干短くなっているが、レーザ光のトップハット強度分布を維持することは可能である。これによって、光学系部材50の構成を簡略化することができるという効果がある。
FIG. 4 is a diagram illustrating a modification of the detailed configuration of the
図5は、第1検出光学系部材及び第2検出光学系部材の構成を示す模式図である。第1検出光学系部材は、集光レンズ高さ測長システム26と、レーザ光状態検査用CCDカメラ28とから構成される。図2〜図4では、集光レンズ高さ測長システム26は、エア浮上ステージ20の端部に設けられているように示しているが、実際にはエア浮上ステージ20に形成された間隙部からステージ面に突出するようになっている。また、レーザ光状態検査用CCDカメラ28は、エア浮上ステージ20に形成された間隙部からガラス基板1を介してレーザ光を受光するようになっている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the first detection optical system member and the second detection optical system member. The first detection optical system member includes a condensing lens
図3及び図4に示したオートフォーカス用測長システム52,54によって、ガラス基板1から光学系部材50の両側下面までの高さを調整した場合、光学系部材50の下面の高さを同じにすることはできても、ガラス基板1から各集光レンズ541〜544までの高さを同じにすることができるとは限らない。そこで、この実施の形態では、エア浮上ステージ20のX軸方向の側面のいずれか一方(図ではエア浮上ステージ20の−X軸方向の側面)に集光レンズ高さ測長システム26を取り付け、ガラス基板1から点線で示す光学系部材50aの各集光レンズ541〜544までの高さをそれぞれ測長するようにした。集光レンズ高さ測長システム26によって検出された各集光レンズ541〜544の高さに対応した信号は、制御装置80に出力される。制御装置80は、ガラス基板1から各集光レンズ541〜544までの高さが適正であるか否かの判定を行なう。集光レンズ高さ測長システム26の測長結果に応じて、各集光レンズ541〜544の配置(高さ)は調整されるようになっている。この場合、この集光レンズ541〜544の配置(高さ)の調整は、手動又は自動で行なえるように構成する。なお、集光レンズ高さ測長システム26を用いて、光学系部材50の下面の高さを測長するようにすれば、オートフォーカス用測長システム52,54を省略することが可能である。
When the height from the
レーザ光状態検査用CCDカメラ28は、エア浮上ステージ20に形成された間隙部からステージ面のガラス基板1の裏面側に位置するように設けられている。レーザ光状態検査用CCDカメラ28は、エア浮上ステージ20の上側を視認可能に設置されている。レーザ光状態検査用CCDカメラ28によって撮像された映像は、制御装置80に出力される。制御装置80は、各集光レンズ541〜544から出射されるレーザ光のスポット径、形状、出力等が適正であるか否かの判定を行なう。すなわち、レーザ光状態検査用CCDカメラ28は、光学系部材50の各集光レンズ541〜544から出射するレーザ光を直接観察することができるので、これを画像化することによって、制御装置80は、分岐後のレーザ光のそれぞれについて、その加工箇所におけるレーザ光の特性を測定することができる。また、レーザ発生装置40、光学系部材50などのレーザ光に係わる各光学系の交換した時に、交換前と交換後の画像を取得し数値化しておくことによって、交換後のフォーカス及び光軸の調整などを容易に行なうことができる。さらに、各光学へッドから出力される各レーザ光の画像を取得して数値化することによって、各光学ヘッドのバラツキなどを適正に調整することができる。
The laser light state
第2検出光学系部材は、図2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とガルバノミラー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0.4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、制御装置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、制御装置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、その画像を制御装置80に出力するようにしてもよい。
As shown in FIG. 2, the second detection optical system member includes
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グリッパ部106,107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ガルバノミラー33、反射ミラー34,35の配置等をフィードバック制御する。
The
図6は、図2の制御装置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、レーザコントローラ86、レンズ変位量計測手段87、レンズ高さ調整手段88、照射レーザ状態検査手段89、照射レーザ調整手段8A、加工状態検査手段8C及び加工条件調整手段8Eから構成される。
FIG. 6 is a block diagram showing details of processing of the
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。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7は、図6のパルス抜け判定手段82の動作の一例を示す図である。図7において、図7(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7(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7(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 branching
図7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. 7, the pulse missing determining
基準CCD画像記憶手段84は、図6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6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6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ガルバノミラー33、反射ミラー34,35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
レンズ変位量計測手段87は、集光レンズ高さ測長システム26によって検出された各集光レンズ541〜544の高さに対応した信号を入力し、各集光レンズ541〜544の高さが許容範囲内にあるか、この許容範囲よりも大きくずれているかを判定し、大きくずれている集光レンズ541〜544の高さをどの程度調整すればよいかを示す制御信号をレンズ高さ調整手段88に出力する。レンズ高さ調整手段88は、レンズ変位量計測手段87からの制御信号に応じて各集光レンズ541〜544の配置を調整する。なお、集光レンズ541〜544の高さ調整機構が存在しない場合には、レンズ高さ調整手段88は、レンズ変位量計測手段87からの制御信号に基づいて、集光レンズ541〜544のどれをどの程度調整すればよいのか、その調整情報をオペレータに伝達(視認表示、音声発音など)するようにしてもよい。
The lens displacement amount measuring means 87 inputs a signal corresponding to the height of each of the
照射レーザ状態検査手段89は、レーザ光状態検査用CCDカメラ28からの画像89aを取り込み、これに基づいてレーザ光の特性(スポット径、形状、出力等)を計測し、その計測値を照射レーザ調整手段8Aに出力する。例えば、図6に示すような画像89aがレーザ光状態検査用CCDカメラから出力された場合には、照射レーザ状態検査手段89は、画像89a内の円状の輪郭線89b(集光レンズ541〜544の外縁に対応した線)を基準にフォーカス円89c(画像89a内の小円)の位置を検出し、フォーカス円89cが輪郭線89bのほぼ中央に位置しているか否かに基づいて光軸のX軸及びY軸方向のずれ量を計測し、それを照射レーザ調整手段8Aに出力する。また、照射レーザ状態検査手段89は、フォーカス円89cの大きさ(スポット径・照射面積)を計測し、それも基づいたフォーカス位置を照射レーザ調整手段8Aに出力する。さらに、照射レーザ状態検査手段89は、フォーカス円89cの輝度レベルに基づいたレーザ光出力を照射レーザ調整手段8Aに出力する。照射レーザ調整手段8Aは、照射レーザ状態検査手段89からの光軸のずれ量、フォーカス位置及び光出力に対応した信号に基づいて、光学系部材50内の各ハーフミラー511〜513及び反射ミラー521〜528の配置等をフィードバックして調整したり、レーザコントローラ86を介してレーザ発生装置40の出射条件等を制御する。なお、照射レーザ調整手段8Aを省略して、これらの機能をレーザコントローラ86に持たせるようにしてもよい。
The irradiation laser state inspection means 89 captures the
加工状態検査手段8Cは、モニタ装置591〜594からの結像情報を取り込み、これに基づいてレーザ光によるワーク1の加工状態、すなわち加工不良が発生していないか否かを検出し、その分析結果を加工条件調整手段8Eに出力する。加工条件調整手段8Eは、加工状態検査手段8Cからの分析結果に基づいて、レーザ加工条件であるレーザ発生装置40の出力条件、雰囲気温度等をレーザコントローラ86にフィードバックしてレーザ加工状態を適切に制御する。なお、加工条件調整手段8Eを省略して、これらの機能をレーザコントローラ86に持たせるようにしてもよい。
The machining state inspection means 8C takes in the imaging information from the
上述の実施の形態では、レーザ加工(スクライブ加工)時に光軸ずれ量計測手段85でレーザ光の光軸ずれを、パルス抜け判定手段82でパルス抜けを、加工状態検査手段8Cで加工状態を、それぞれ検査する場合について説明したが、図8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8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し、加工状態検査手段8Cで検出された加工状態に基づいて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り、加工不良が頻繁に発生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 optical axis misalignment measuring means 85 at the time of laser processing (scribing) detects the optical axis misalignment of the laser light, the pulse missing determining
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、薄膜の形成されたガラス基板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、ガラス基板1の裏面からレーザ光を照射して、基板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 a scribe line repair process. It becomes.
In the above-described embodiment, a part of the laser beam (sampling beam) branched and output by the
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
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…ガラス基板
1f,1g,1x〜1z,1m〜1r…ガラス基板
10…レーザ加工ステーション
10…レーザ加工ステーション
102,104…アライメント部
106,107,108,109…グリッパ部
110…グリッパ支持駆動部
112…加工エリア部
121…ローラコンベア
141…搬入出ロボットステーション
143…表裏反転機構部
20…エア浮上ステージ
26…測長システム
28…レーザ光状態検査用CCDカメラ
30…スライドフレーム
31…ベース板
33…ガルバノミラー
331…ガルバノ制御裝置
332…ビームサンプラ
333…4分割フォトダイオード
33xy,33yz…モータ
34,35…反射ミラー
37…貫通穴
40…レーザ発生装置
41〜44…レーザ光
50,50a…光学系部材
500…位相型回折光学素子(DOE)
511〜513…ハーフミラー
52…オートフォーカス用測長システム
521〜528…反射ミラー
531〜534…シャッター機構
541〜544…集光レンズ
551…照明用レーザ
561〜564…平行光変換用レンズ
571〜574…光学部品、
581〜582…集光レンズ、
591〜594…モニタ装置、
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
87…レンズ変位量計測手段
88…レンズ高さ調整手段
89…照射レーザ状態検査手段
8A…照射レーザ調整手段
8C…加工状態検査手段
8E…加工条件調整手段
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
511 to 513...
581-582 ... Condensing lens,
591 to 594... Monitor device,
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ワークにレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射手段を構成するレーザ光照射光学系の一部を共用して前記レーザ加工箇所の画像を取得し、前記画像に基づいて加工状態を検査する検査手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工状態検査装置。 Holding means for holding the workpiece;
Laser light irradiation means for irradiating the workpiece with laser light;
Inspecting means for acquiring an image of the laser processing portion by sharing a part of a laser light irradiation optical system constituting the laser light irradiation means, and inspecting a processing state based on the image, Laser processing state inspection device.
前記検査手段は、前記集光レンズ手段の各光軸にほぼ一致するようにして照明用のレーザ光を前記集光レンズ手段を介して前記ワーク上に照射する照明用レーザ光照射手段と、前記照明用レーザ光照射手段によって照射された加工箇所の画像を取得する撮像手段と、前記加工箇所の画像に基づいて前記ワークの加工状態を検査する加工状態検査手段とを備えたことを特徴とするレーザ加工状態検査装置。 4. The laser processing state inspection apparatus according to claim 3, wherein the laser beam irradiation optical system is configured to branch the laser beam into a plurality of beams using a half mirror and a reflection mirror and irradiate the workpiece. And a plurality of condensing lens means for condensing each of the plurality of branched laser beams on the workpiece,
The inspection means irradiates a laser beam for illumination onto the workpiece via the condenser lens means so as to substantially coincide with each optical axis of the condenser lens means; and The image processing apparatus includes an imaging unit that acquires an image of a processing portion irradiated by the laser beam irradiation unit for illumination, and a processing state inspection unit that inspects the processing state of the workpiece based on the image of the processing portion. Laser processing state inspection device.
前記レーザ加工時にレーザ光照射光学系の一部を共用して、前記レーザ加工箇所の画像を取得してその画像に基づいて加工状態を検査することを特徴とするレーザ加工方法。 A laser processing method for performing predetermined processing on a workpiece by irradiating while moving the laser beam relative to the workpiece,
A laser processing method, wherein a part of a laser beam irradiation optical system is shared during the laser processing, an image of the laser processing portion is acquired, and a processing state is inspected based on the image.
前記ワークにレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射手段を構成するレーザ光照射光学系の一部を共用して前記レーザ加工箇所の画像を取得し、前記画像に基づいて加工状態を検査する検査手段と
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;
Laser light irradiation means for irradiating the workpiece with laser light;
Inspecting means for acquiring an image of the laser processing portion by sharing a part of a laser light irradiation optical system constituting the laser light irradiation means, and inspecting a processing state based on the image, Laser processing equipment.
前記レーザ光照射光学系は、ハーフミラー及び反射ミラーを用いて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構成された分岐手段と、前記複数に分岐されたレーザ光をそれぞれ前記ワーク上に集光する複数の集光レンズ手段とを備え、
前記検査手段は、前記集光レンズ手段の各光軸にほぼ一致するようにして照明用のレーザ光を前記集光レンズ手段を介して前記ワーク上に照射する照明用レーザ光照射手段と、前記照明用レーザ光照射手段によって照射された加工箇所の画像を取得する撮像手段と、前記加工箇所の画像に基づいて前記ワークの加工状態を検査する加工状態検査手段とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus of Claim 7,
The laser beam irradiation optical system includes a branching unit configured to divide the laser beam into a plurality of beams using a half mirror and a reflection mirror and irradiate the workpiece, and the laser beam branched into the plurality A plurality of condensing lens means for condensing on the workpiece,
The inspection means irradiates a laser beam for illumination onto the workpiece via the condenser lens means so as to substantially coincide with each optical axis of the condenser lens means; and The image processing apparatus includes an imaging unit that acquires an image of a processing portion irradiated by the laser beam irradiation unit for illumination, and a processing state inspection unit that inspects the processing state of the workpiece based on the image of the processing portion. Laser processing equipment.
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