JP4467633B2

JP4467633B2 - ビーム加工装置、ビーム加工方法およびビーム加工基板

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Description

本発明は、ガラス基板等の基板上に例えば光電効果を利用した発電システムやその他の半導体素子を備える装置等を形成する際に、半導体素子等を構成する薄膜をビーム（レーザ等）によりパターニングするために好適に用いることができるビーム加工装置、ビーム加工方法および当該ビーム加工装置により加工された被加工層（薄膜）を有するビーム加工基板に関する。

一般に、シリコン系アモルファスを用いた前記発電システムの製造においては、大きなガラス基板上に最初に透明電極（例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛等）層を形成してパターニングを行い、次いで、ガラス基板上にアモルファスシリコン層（光電変換層）を形成してパターニングを行い、次いで、ガラス基板上に金属電極を形成してパターニングを行う。
この際の各パターニングを、湿式ではなく、レーザビームを用いたレーザパターニングで行う方法が確立されている。

ここでのレーザパターニングは、ガラス基板上に順次形成される各薄膜層にそれぞれ順次溝（スリット）をつけて溝を境に薄膜層を電気的に絶縁して、多数の電池セルに分割するためのものであり、レーザスクライブとも称される。
このようなレーザスクライブにおいて、ガラス基板に形成された透明電極層に、ガラス基板の透明電極が無い側からレーザビームを照射することにより溝を形成している（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、レーザビームを、ガラス基板の被加工層が形成された面側ではなく、その反対側となる面から照射することになる。この場合に、例えば、ガラス基板の上側からレーザビームを照射する構成とすると、例えば、台上にガラス基板を、被加工層を下にした状態で配置することなる。この場合に、被加工層が台上面に接触することから、被加工層が傷ついたり、加工時に台の影響（例えば、温度や、レーザの反射）を受けたりする可能性がある。

そこで、ガラス基板の周辺部を支持して、ガラス基板を吊った状態として、上からレーザを照射することが行われている。
この場合に、ガラス基板をその周辺部から吊った状態で一方向に搬送し、レーザの照射位置をガラス基板の搬送方向に略直交する方向に移動することで、ガラス基板上の被加工層にストライプ状に溝を形成している。

特開２００６−５４２５４号公報

ところで、光電効果を利用した発電システムの製造や、プラズマディスプレイ等のパネルディスプレイの製造等においては、コスト削減のために、ガラス基板の大型化が進められている。
ガラス基板の大型化に際し、基本的にガラス基板を厚くすることはないので、大型化されたガラス基板を周辺部で支持すると、ガラス基板が下側に大きく撓むことになる。これにより、ガラス基板の左右側部の高さ位置と、左右の中央部の高さ位置とが大きく異なることになる。

また、レーザを照射する際には、光学素子により、レーザを被加工層上で集光もしくは結像することになる。上側からレーザを照射する際に、上述のようにガラス基板の位置によって、その高さ位置が大きく違う場合には、照射位置となるいずれかの場所で光学素子の焦点を合わせても、照射位置を移動すると、焦点がずれてしまうことになる。

そこで、従来、レーザスクライブ用のレーザビーム加工装置においては、例えば、ガラス基板に対して焦点を常時合わせるためのオートフォーカス機構が設けられていた。すなわち、上述のように撓むガラス基板のレーザ照射位置の高さ位置（光学素子としての対物レンズからの距離）を測定し、測定結果に基づいて光学素子としての対物レンズを上下動することにより、常に被加工層が光学素子の焦点範囲内となるように対物レンズを上下に動かしていた。

ここで、ガラス基板の撓んで湾曲する方向（左右方向）と、レーザの照射位置の移動方向（左右方向）とが一致するため、加工中には、常に対物レンズが焦点位置を合わせるために、上下に移動した状態となる。
したがって、レーザスクライブ開始時に、対物レンズの高さ位置を合わせた後には、対物レンズの高さ位置を代えることなく、レーザスクライブを続行するようなことができない。

このようなオートフォーカス機構を設けることで、レーザスクライブを行うレーザビーム加工装置の構造が煩雑化するとともにコストが高くなっていた。また、レーザスクライブを行う際に、被加工層の高さ位置の測定とそれに伴う対物レンズの高さ位置の変更がレーザスクライブ作業の作業速度のボトルネックとなる可能性もあり、この場合に、レーザスクライブ作業の高速化がオートフォーカス機構により阻害されることになる。
また、ストライプ状もしくはマトリックス状の加工に際しては、例えば、複数本のレーザビームを互いに間隔をあけて同時に照射することにより、加工時間の短縮を図ることができる。

この場合に、同時に複数の異なる位置で、レーザビームを照射することにより、全てのレーザビームで高い精度で焦点を合わせることが難しく、一つのレーザビームで上述のようにオートフォーカス機構を用いて加工した場合に比較して、加工精度が低下してしまい、それに基づいて最終的な製品の品質が低下する恐れがある。例えば、前記発電システムの場合に太陽光の受光に対する発電効率の低下を招く可能性がある。

また、複数本のレーザビームを並べた状態に照射するために、複数の対物光学装置（対物レンズ）を並べて配置した場合に、各レーザビームの間隔は、対物レンズの径により制限されてしまうことになり、複数のレーザビームの間隔を狭くすることが困難であった。
特に、ガラス基板の撓みに対向できるように対物レンズの焦点距離を長いものとすると、使用可能な対物レンズの径が大きくなり、複数のレーザビームの間隔を狭くすることができない。また、これにより、複数の対物レンズを有する対物光学装置が大きくなり、対物装置を移動させる機構も大がかりなものとなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、レーザビーム等のビームにより基板上に形成された被加工層を加工する際に、オートフォーカスによりビームの焦点位置を常時調整する必要がないビーム加工装置、ビーム加工方法および前記ビーム加工装置に加工された被加工層を有するビーム加工基板を提供することを目的とする。

請求項１に記載のビーム加工装置は、基板の一方の面に被加工層としての透明電極層、光電変換層および金属電極層をこの順で重ねて形成するとともに、各被加工層にビームを照射して加工することにより光電変換を用いた発電システムを製造する際の前記加工に用いられるビーム加工装置であって、
前記基板の一方の面に形成された被加工層を下にして、前記基板の側縁部を支持して当該基板を少なくとも一方向に移動させる移動機構と、
前記基板の他方の面の上側からビームを照射し、前記被加工層を加工するビーム照射手段と、
前記ビーム照射手段から照射されるビームの軸状集光を行う軸状集光用光学装置と、
前記軸状集光用光学装置を前記基板の前記移動機構による一方向の移動に交差する他方向に沿って往復動させるビーム照射位置移動機構とを備え、
前記ビーム照射位置移動機構により前記軸状集光用光学装置を前記他方向に沿って当該他方向と交差する前記被加工層の二つの側縁間に渡って移動させることで、前記被加工層を加工する軸状集光ビームを移動させて照射することを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、ビーム照射手段が、軸状集光用光学装置いわゆるベッセルビームを照射するためのアクシコンを備えており、軸状集光ビームとしてのベッセルビームを照射可能となっている。

ベッセルビーム、すなわち軸状集光ビームは、光学素子であるアクシコンによって、集光される際に、アクシコンからある程度の距離まで軸状に集光された状態で出力される。
なお、光学素子によって焦点深度は異なるが、レーザビームの集光に使用される凸レンズ等の光学素子における焦点深度が例えば数１００μｍ程度であるのに対して、アクシコンによる焦点深度を数ｍｍ程度とすることや、集光した際のビーム径にもよるが数１０ｍｍ程度とすることが可能である。

したがって、アクシコンを用いてベッセルビームを照射するものとすれば、上述のように左右側縁部を支持された基板が自重によって撓んだ状態となっても、基板に形成された被加工層の水平方向の位置の違いよる鉛直方向の位置のずれをベッセルビームの焦点深度内に納めることが可能となる。

これにより、左右に撓んだ状態の基板に形成された被加工層にビームを移動させながら照射する際に、オートフォーカス機構により対物光学装置を上下に移動させる必要はなく、撓んだ基板に対して一定の高さからビームを照射しても、被加工層は焦点深度の範囲内に収まることになる。

したがって、軸状集光ビームを用いることにより、レーザを集光して被加工層に照射する場合に、オートフォーカス機構を省略することができ、ビーム加工装置のコストを大幅に削減できるとともに、ビーム加工装置の対物光学装置の焦点調整部分の構造を大幅に簡略化することができる。

また、オートフォーカス機構がないことから、オートフォーカス機構の制御による作業の遅延が発生することがなく、作業の高速化を図る際の阻害要因をなくすことができる。

請求項２に記載のビーム加工装置は、基板の一方の面に被加工層としての透明電極層、光電変換層および金属電極層をこの順で重ねて形成するとともに、各被加工層にビームを照射して加工することにより光電変換を用いた発電システムを製造する際の前記加工に用いられるビーム加工装置であって、
前記基板の一方の面に形成された被加工層を上にして、当該基板を少なくとも一方向に移動させる移動機構と、
前記基板の他方の面の下側からビームを照射し、前記被加工層を加工するビーム照射手段と、
前記ビーム照射手段から照射されるビームの軸状集光を行う軸状集光用光学装置と、
前記軸状集光用光学装置を前記基板の前記移動機構による一方向の移動に交差する他方向に沿って往復動させるビーム照射位置移動機構と、
前記被加工層のビーム照射による加工によって生じる粉体を吸引する粉体除去手段とを備え、
前記ビーム照射位置移動機構により前記軸状集光用光学装置を前記他方向に沿って当該他方向と交差する前記被加工層の二つの側縁間に渡って移動させることで、前記被加工層を加工する軸状集光ビームを移動させて照射することを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、軸状集光用光学装置を備えて基板の被加工層に軸状集光ビームを照射することにより、請求項１と同様の効果を奏することができるとともに、さらに、基板の被加工層を上にして、基板の下側から支持手段により支持することにより、被加工層を他の部材に接触させて傷つけることなく、基板を下側から支持して、基板が自重により撓むのを防止することができる。これによって、より精度の高い加工が可能となる。

すなわち、基板の撓みを防止しても、基板の位置による厚さのぶれやゆがみなどにより、僅かにビームの照射位置がずれる恐れがあるが軸状集光ビームを用いることで、多少の焦点位置のずれを焦点深度の範囲内に収めて加工精度の向上を図ることができる。
特に、請求項３に記載のように複数のビームを同時に照射するような場合に、できるだけ、加工精度の低下要因となる基板の撓みを抑制することで、加工精度の向上を図ることができるとともに、同等の加工精度での同時に照射可能なビーム数の増加を図ることができる。
また、被加工層を上に向けた状態では、被加工層の加工により生じる粉体（粉塵）が被加工層に再付着する虞があるが、粉体除去手段で発生した粉体を吸引除去することで粉体による問題を解消することができる。

請求項３に記載のビーム加工装置は、基基板の一方の面に被加工層としての透明電極層、光電変換層および金属電極層をこの順で重ねて形成するとともに、各被加工層にビームを照射して加工することにより光電変換を用いた発電システムを製造する際の前記加工に用いられるビーム加工装置であって、
気体を噴出することにより前記被加工層を下にした前記基板を平らに浮かせた状態に支持する気体浮上機構と、
前記基板を少なくとも一方向に移動させる移動機構と、
前記基板の他方の面の上側からビームを照射し、前記被加工層を加工するビーム照射手段と、
前記ビーム照射手段から照射されるビームの軸状集光を行う軸状集光用光学装置と、
前記軸状集光用光学装置を前記基板の前記移動機構による一方向の移動に交差する他方向に沿って往復動させるビーム照射位置移動機構とを備え、
前記ビーム照射位置移動機構により前記軸状集光用光学装置を前記他方向に沿って当該他方向と交差する前記被加工層の二つの側縁間に渡って移動させることで、前記被加工層を加工する軸状集光ビームを移動させて照射することを特徴とする。

請求項４に記載のビーム加工装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記基板の移動方向に沿って並んだ複数の軸状集光用光学装置を備えていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明においては、複数のレーザビームを同時に照射する際に、各対物光学装置（ここでは軸状集光用光学装置）の焦点位置のずれや、基板側の水平方向の位置の違いによる被加工層の鉛直方向の位置のずれにより、各レーザビームの焦点精度が低下し、これに基づいて加工精度が低下してしまうが、ベッセルビームを用いた場合に、焦点深度が深いので、加工精度の低下を防止できる。
すなわち、各ベッセルビームの焦点位置のずれをベッセルビームの焦点深度内に納めることが十分に可能なほど、焦点深度が深いので、焦点位置のずれが加工精度の低下につながらず、加工精度を維持することができる。
したがって、同時に複数のビームで被加工層を加工するものとしても、加工精度が低下するのを防止することができ、当該ビーム加工を用いて製造される製造物の性能の低下を防止することができる。例えば、製造物が光電効果を利用した発電システムの場合に、複数のビームで同時加工することによる発電効率の低下を防止することができる。
また、必要とされる加工精度の範囲内で同時に照射するビーム数を多くすることが可能となり、加工時間のさらなる短縮を図ることができる。

また、ベッセルビーム用の光学素子であるアクシコンには、複数種類があるが、本発明では、例えば、円錐形状レンズが用いられる。そして、この円錐形状レンズは、ほぼ同様の加工を行う際に用いられる通常の光学レンズ（例えば、凸レンズ）より、外径が小さいものとなっている。さらに、円錐形状レンズは、上述のように元から焦点深度が深くオートフォーカスの必要がないことから、例えば、上述の基板の撓みにオートフォーカスで対応できるように焦点距離を大きくするような必要がなく、通常のレンズのように焦点距離を大きくするためにレンズ径を大きくする必要がない。

それに加えて、基板の裏面にある被加工層に基板の表面から基板を介してベッセルビームを照射することから、被加工層の加工により昇華、液化した後に再固化する被加工物が、円錐形状レンズに対して基板の反対側（向こう側）にあるので、再固化する被加工物が円錐形状レンズに付着しないように円錐形状レンズを被加工層から離す必要もなく、円錐形状レンズを撓んだ基板に接触しない程度に近づけることができる。したがって、ベッセルビームを径を大きくする必要が無く、通常の光学レンズに対してかなり径の小さな円錐形状レンズを使用することが可能となる。

これにより、アクシコンを複数並べて複数のベッセルビームを同時に照射する場合に、通常の光学レンズによるレーザビームに比較して、ベッセルビームどうしの間隔を狭くすることができる。これによって、ベッセルビームの間隔の設計的な自由度が大きくなる。
また、複数の対物光学素子を備えるヘッド部分（対物光学装置）の大幅な小型化が可能となり、ヘッドの小型化および軽量化に伴いヘッドの移動機構等を簡素化したり、移動精度の向上やレスポンスの向上を図ることが容易となる。

また、前記基板を一方向に移動させる移動機構と、前記基板の移動に同期して前記軸状集光用光学装置を前記基板の移動方向に沿って移動させた状態で、当該軸状集光用光学装置を前記基板の移動方向に交差する一方向に沿って移動させるビーム照射位置移動機構とを備え、前記移動機構により前記基板を搬送している状態で、前記ビーム照射手段によるビーム照射により、前記基板の前記被加工層を加工するものとしてもよい。

この場合に、基板の被加工層のビーム加工に際し、基板の搬送開始と停止とを繰り返す必要がなく、たとえば、基板を等速で搬送した状態で、ビーム加工が可能となり、基板の搬送機構および搬送制御の簡略化を図ることができるとともに、ビーム加工の作業時間の短縮を図ることができる。

また、搬送しながらビーム加工を行う方法として、ガルバノミラーを用いてビームをスキャンする方法が知られているが、この場合にｆθレンズを用いても、基板に対して直角にビームを照射することは困難であり、基板に対して斜めにビームが照射されてしまう。この場合に、基板とその周囲の空気との屈折率の違いと、入射角度とにより、基板のビームが照射される面に反対側に形成された被加工層の加工位置にずれが生じる虞があり、精度の高い加工が難しい。ここで、ガルバノミラーによりビームをスキャンする際に、上述のずれを考慮して、ビームの照射位置等を制御することも考えられるが、極めて難しい制御となってしまう。

それに対して、本発明によれば、基板に対してできるだけ垂直に近くビームを入射させることができるとともに、軸状集光により、焦点深度が深いので、極めて精度の高い加工が可能となる。

請求項５に記載のビーム加工方法は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のビーム加工装置により前記基板の被加工層を加工することを特徴とする。

請求項５に記載の発明においては、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。

請求項６に記載のビーム加工基板は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のビーム加工装置により加工された被加工層を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明においては、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。

本発明のビーム加工装置、ビーム加工方法およびビーム加工基板によれば、焦点深度の深いベッセルビームを用いることで、例えば、被加工層が下となるように基板を左右側縁部で支持して吊った状態で、基板が自重により撓んでも、基板に対してビームの照射位置が代わる際に焦点を調整する必要がなくなる。すなわち、基板が撓んだ状態でも、ビームの照射位置の移動に伴って焦点合わせをする必要がなくなり、ビーム加工装置からオートフォーカス機構を省略できる。これにより、コストの削減と、ビーム加工装置の構造の簡略化と、オートフォーカスの制御に時間を必要しないことに基づく加工時間の短縮とを図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るビーム加工装置の概略を示す平面図である。前記ビーム加工装置の概略を示す正面図である。前記ビーム加工装置の概略を示す要部側面図である。本発明の第２の実施の形態に係るビーム加工装置の概略を示す平面図である。第２の実施の形態に係るビーム加工装置の概略を示す断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るビーム加工装置の概略を示す平面図である。第３の実施の形態に係るビーム加工装置の概略を示す正面図である。第３の実施の形態のビーム照射方法を説明するための図面である。第４の実施の形態のビーム加工装置を示す概略図である。第４の実施の形態のビーム加工装置を示す概略図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１から図３は、本発明の第１実施の形態に係るビーム加工装置の概略構成を示すものである。
この例のビーム加工装置は、例えば、光電効果を利用した発電システムや、プラズマディスプレイ等の製造に好適に用いられるもので、ガラス基板等の透明基板上に形成された薄膜層をビーム（ここではレーザビーム）により、パターニングするものであり、基板上の薄膜層（被加工層）にレーザビームを照射して昇華、液化、剥離させることにより溝を形成し、当該溝で薄膜層を分断した状態とすることで、薄膜層を任意の形状にするものであるが、ここでは、例えば、ストライプ状やマトリックス状となるように薄膜に溝を形成する。

この例では、最終的な製品をアモルファスシリコンを用いた前記発電システムとした場合について説明する。アモルファスシリコンを用いた前記発電システムでは、大きな電圧を得られないことから、ガラス基板等の透明基板上に、例えば、ストライプ状に多数のセルを形成するとともに、これを直列で接続した状態とすることにより、必要な電圧を出力可能としている。
そして、製造に際しては、まず、ガラス基板側から太陽光を取り入れるので、ガラス基板側に透明電極の薄膜を形成する。そして、この透明電極の薄膜に所定間隔で溝を形成することにより、ストライプ状の透明電極を形成する。次いで、透明電極状に光電変換を行う半導体素子としてのアモルファスシリコンの薄膜を形成する。なお、この部分は例えば、ＰＮ接合やＰＩＮ接合を有する半導体素子となっている。

そして、ストライプ状にパターニングされた透明電極の薄膜層上に光電変換層として複数層かなるアモルファスシリコン層を成膜した後に、再び、レーザビームにより、溝を形成する。なお、この溝は、上述の透明電極の薄膜層に形成した溝に隣接するように形成される。

次に、金属電極の薄膜層を形成し、同様にレーザビームにより溝を形成する。この際には、上述のアモルファスシリコン層に形成された溝に隣接するとともに、アモルファスシリコン層に形成された溝に隣接する透明電極に形成された溝とは、反対側でアモルファスシリコン層の溝に隣接するように、金属電極の溝が形成される。すなわち、各層の溝は、透明電極層の溝、アモルファスシリコン層の溝、金属電極層の溝の順に並んで隣接した状態に形成される。

そして、以上のような各薄膜への溝の形成に本発明のビーム加工装置が用いられる。
図１から図３に示すようにビーム加工装置は、ガラス基板２（基板）の左右側縁部を一つの搬送方向（逆方向を含んでもよい）に搬送自在に支持する基板移動機構５と、レーザビームをガラス基板２の一方の面に形成された被加工層３にビームを照射し、前記被加工層３を加工するビーム照射手段５０とを備える。

基板移動機構５は、ガラス基板２の左右側縁部を保持して移動する図示しない保持スライダ部と、この保持スライダ部をガイドレール５ａ、５ａに沿って移動させる図示しない駆動手段とからなる。
なお、駆動手段は、例えば、ボールねじ機構のようなものや、ワイヤを用いたものや、リニアモータを用いたものなど、一般に被加工物を一方向に移動させる機構を用いることができる。

ビーム照射手段５０は、この例においてレーザの光源装置等を有し、レーザを生成する図示しないレーザ生成部と、レーザビームをガラス基板２に照射するための光学系とを備えるものである。
光源装置は、例えば、レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＣＯ2レーザや、その他の気体レーザ、固体レーザ、半導体レーザ、液体レーザ、ファイバーレーザ、薄膜ディスクレーザ等の少なくとも何れか１つを用いることできる。
ここでは、例えば、可視光のレーザとして波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザを用いる。
また、ＹＡＧレーザは、基本的に波長が１０６４ｎｍであるが、これを半分の５３２ｎｍとする技術が知られており、５３２ｎｍの可視光とすることで、ガラス基板を効率的に透過することができる。

なお、光源装置は、ＹＡＧレーザ用のものに限定されるものではなく、かつ、レーザビームの波長も５３２ｎｍに限定されるものではないが、レーザビームは、ガラス基板２等の被加工層３を有する基板を透過する波長である必要があり、例えば可視光を透過し、かつ、可視光領域以外の電磁波を透過しにくい基板においては、可視光のビームを用いることが好ましい。また、被加工層３では、ビームが効率的に吸収されて、ビームにより効率的に加工が可能なことが好ましく、ビームとされる電磁波の波長は、基板を透過（吸収率が低く）し易く、かつ、被加工層３に吸収されやすい波長を選択する必要がある。

また、基板が透明で、被加工層３が透明電極のような場合には、例えば、可視光で、かつ、基板側には吸収のピークがなく、透明電極側には吸収のピークがあるような波長を選択しても良いし、可視光領域とその周辺領域、例えば、近赤外線領域や、近紫外線領域で
基板側は透過しやすく、被加工層３側は透過しにくい波長を選択してもよい。
また、レーザビームは、パルスであることが好ましい。

また、ビーム照射手段５０の光学系は、対物光学装置５１を備え、対物光学装置５１により、被加工層に集光もしくは結像の焦点が合わされ、ビームが照射されるようになっている。
そして、本発明では、対物光学装置５１として、軸状集光ビームとしてのベッセルビームを照射するためのアクシコン（軸状集光用光学素子５２）が用いられる。アクシコンは、ベッセルビームを形成可能な光学素子の総称であり、円錐形状のレンズ以外に、リング状のスリットを有するものや、リング状の凹凸を備えるものなどが知られている。
この例では円錐形状レンズを用いる。

対物光学装置５１における軸状集光用光学装置（軸状集光用光学素子５２）は、アクシコンに限定されるものではなく、回折光学素子やホログラム光学素子などでも、軸状集光を行えることが知られており、これらアクシコン以外の光学素子を用いて、軸状集光ビームを出力するものとしてもよい。

また、対物光学装置５１は、複数の軸状集光用光学素子５２を備えて、複数の軸状集光ビームを同時に照射可能なものとなっている。例えば、図３に示すように、対物光学装置５１に複数の軸状集光用光学素子５２が、ガラス基板２の搬送方向に平行で、対物光学装置５１の後述の移動方向に直交する方向に並んだ状態に配置されている。なお、図２および図３において、軸状集光用光学素子５２は、先端が円錐形状の光学素子となっており、アクシコンとして機能するようになっている。

そして、各軸状集光用光学素子５２は、小径なので、通常の対物用レンズを用いて集光する場合よりも対物光学装置５１を小型化することができる。
対物光学装置５１は、例えば、ガラス基板２上で、ガラス基板２の搬送方向に直交する方向にガイドレール５３に案内された状態で移動自在となっている。また、図示しない駆動装置により、ガイドレール５３に沿って、対物光学装置５１が往復動可能となっている。この場合もガラス基板２の基板移動機構５における駆動手段と同様のものを駆動装置として用いることができる。なお、ガイドレール５３と駆動装置とからビーム照射位置移動機構が構成される。

また、対物光学装置５１へのレーザビームの供給は、例えば、ミラーやプリズムを用いて、対物光学装置５１に向けて光源装置側からレーザを照射し、対物光学装置５１で、ビームの照射方向を、ガラス基板２側に向けるとともに、ガラス基板２にビームを照射する。例えば、光源装置からミラーやプリズムを介して、上述のガイドレール５３に沿ってレーザを照射する状態とし、ガイドレール５３に沿って移動する対物光学装置５１に常時レーザを照射可能な状態とする。

なお、対物光学装置５１にレーザを照射する際に光ファイバを経由して、レーザを照射する構成としてもよい。
また、対物光学装置５１は、高さ位置の変更等などの周知の方法により、焦点位置を調整可能となっているが、オートフォーカス機能は設けられておらず、一度、焦点位置を調整した後のレーザビーム加工中に、自動でレーザビームの焦点を変更する必要はないものとなっている。

以上のような、ビーム加工装置を用いたビーム加工方法を説明する。
この例では、上述のようにアモルファスシリコンを用いた前記発電システムの製造に本発明を応用しており、ガラス基板上に透明電極層、光電変換層、金属電極層をそれぞれ形成する毎にビーム加工が行われる。
ビーム加工においては、基板移動機構５にガラス基板２の左右側縁部を保持させ、ガラス基板２を左右側縁部で吊った状態で、搬送方向に移動可能とする。
この際にガラス基板２は自重で撓むことになる。

また、ガラス基板２を基板移動機構５にセットする場合には、上述の透明電極層、光電変換層、金属電極層等の被加工層３が下側となるようにする。すなわち、ガラス基板２の被加工層３が形成された一方の面を下側に向け、他方の面を上側に向ける。
そして、ガラス基板２は基板移動機構５により、上述の対物光学装置５１の移動方向と直交する搬送方向に搬送される。

そして、ガラス基板２の搬送方向の先端側となる端部が、対物光学装置５１による最初のビーム加工位置に達した際に、ガラス基板２の搬送を停止する。
そして、レーザ（ベッセルビーム）を出力した状態で、対物光学装置５１をガイドレール５３に沿って被加工層３の一方の側縁から他方の側縁まで一方向に移動することで溝を形成して、溝で被加工層３を分断した状態とする。

また、この際には、複数のベッセルビームを同時に照射することにより、互いに設定された間隔をあけて複数の溝を同時に形成する。
このビーム加工に際し、ガラス基板２は、例えば、左右側縁部と中央部とで例えば数ｍｍ程度以上撓んだ状態となっている可能性がある。それに対して、ベッセルビームの焦点深度も数ｍｍ程度以上あるものとすることができるので、ガラス基板２の撓みによる被加工層３の上下の高さ位置のずれをベッセルビームの焦点深度内とすることができる。

これにより、ガラス基板２が自重により撓んだ状態でも、対物光学装置５１の移動中に焦点合わせを行う必要がなく、撓んだ状態の被加工層３に対して焦点深度の範囲内でビーム加工を行うことができる。
なお、ベッセルビームにおいて、焦点距離となる位置、すなわち、ビームの強度が最大となる位置に対して、被加工層３の位置が上下にずれると、ビームの強度が多少低下することになるが、ベッセルビームは、その断面において、焦点深度の範囲内でその中央に大きなピークがある特性となっており、ピークとなる部分の径は、焦点深度の範囲内ならば大きく変化しない。

すなわち、ベッセルビームは、軸上に集光した状態となり、ベッセルビームを出力するアクシコンに対して被加工物が遠近方向に多少移動しても、焦点深度の範囲内ならば加工精度に大きな違いがなく、焦点深度内で、かつ、ビームの強度が予め決められた以上となる範囲に被加工層３があれば、被加工層３の上下位置が多少変動しても、加工精度を維持することができる。

これにより、例えば、最終的に前記発電システムを製造するような場合に、加工精度の向上を図ることで発電効率の向上を図ることができる。すなわち、加工物の精度の向上を図ることで加工物によって構成される装置等において性能の向上を図ることができる。
また、複数のアクシコンを対物光学装置５１に配置して、同時に複数のレーザを照射する構成とした場合も、各アクシコン毎に対象の位置ずれがあったり、ガラス基板の複数のレーザの照射位置においてそれぞれ撓みやうねり等により、対物光学装置５１の各アクシコンと、ガラス基板２との間の距離に違いがあっても、それが、ベッセルビームの焦点深度の範囲内ならば、加工精度の低下に結びつくことがなく、十分な加工精度でビーム加工を行うことができる。これにより、十分な加工精度を保った状態で、同時照射されるビーム数を増やして、加工時間の大幅な短縮を図ることができる。

次に、図４および図５を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。
なお、第２の実施形態は、第１の実施の形態の基板移動機構を変更したものであり、ビーム照射手段５０は、基本的に第１の実施の形態と同様のものとなっている。そこで、ビーム照射手段５０の説明を省略もしくは簡略化し、主に基板移動機構５について説明する。

基板移動機構５は、気体を噴出することにより前記基板を平らに浮かせた状態に支持する気体浮上機構１０を備え、気体浮上機構１０は、気体を噴出する気体噴出機構（気体噴出板１２等）を備え、かつ、前記基板を平らな状態に浮かせて支持するステージ１１と、ガラス基板２を前記ステージ１１上で少なくとも一方向に移動させる移動機構とを備えている。

すなわち、気体浮上機構１０は、例えば、板状で後述のガラス基板２の搬送方向に沿って長く延在するステージ１１と、ステージ１１上にほぼ均等に散在するように配置された多数の気体噴出板１２と、ステージ１１の両側部に配置されて、ガラス基板２の左右両側部に係合するとともに、ガラス基板２を一つの搬送方向に沿って搬送するための移動機構１４とを備える。

前記ステージ１１は、基本的に板状であるが、例えば、搬送方向に沿って延在する複数の板体からストライプ状の構成となっていてもよい。また、ステージ１１は、ビーム照射手段５０の対物光学装置５１の搬送方向に沿った線状のレーザビーム照射位置の部分で、搬送方向におけるレーザビーム照射位置の後側（手前側）と、前側（先側）とに２分割された状態となっており、この後側のステージ１１ａと、前側のステージ１１ｂとの間にスリット状の間隔であるスリット部１１ｃが形成されている。

このスリット部１１ｃは、後側のステージ１１ａと、前側のステージ１１ｂとを分割した状態として、これらステージ１１ａとステージ１１ｂとの間に形成される。なお、ステージ１１を２分割せずに、レーザビーム照射位置にスリット状の開口部を設け、これをスリット部としてもよい。

ステージ１１には、上述の気体噴出板１２が配置されている。
また、気体噴出板１２は、多孔質性のセラミック板からなるか、もしくは多数の孔が設けられた金属板もしくは樹脂板からなっている。
そして、気体噴出板１２の裏面側は当該気体噴出板１２側を除いて密封された状態の空間を構成する図示しない容器状の裏部材が取り付けられ、圧縮気体を供給する配管が接続され、この配管に例えば圧縮気体供給手段であるコンプレッサや、ガスボンベが接続されて、圧縮気体を供給するようになっている。

この気体噴出板１２と当該気体噴出板１２に圧縮気体を供給する圧縮気体供給手段と、当該圧縮機体供給手段と、気体噴出板１２との間をつなぐ配管等から気体噴出機構が形成されている。
なお、圧縮気体としては、例えば、空気や窒素ガスなどが用いられるが、加工される被加工層３に影響を与えない気体が用いられることが好ましく、例えば、酸素で被加工層３が酸化されてしまうような場合には、窒素ガス等の不活性ガスを用いることが好ましい。
また、気体噴出板１２において、気体を噴出する噴出口と、気体を吸引する吸引口とを有する構成とするか、気体噴出板１２に加えて気体吸引板１５を設ける構成としてもよい。

これは、気体の噴出と気体の吸引を行うとともに、気体の噴出量と、気体の吸引量との少なくとも一方を制御することにより、浮上した状態のガラス基板２の高さを一定に保つように制御するための構成である。
気体を噴出するだけとして、気体の噴出量でガラス基板２の浮上高さをある程度調節することができるが、高い精度でかつ迅速にガラス基板２の浮上高さを制御する上では、気体を噴出するだけではなく、吸引も同時に行うことで、例えば、ガラス基板２が上に移動した場合に、単に気体の噴出量を減少させるのではなく、気体を吸引することで、ガラス基板２を迅速に下に戻すことができる。

この際に、気体噴出板１２と気体吸引板１５が例えば互い違いに分散配置されることが好ましい。また、気体噴出板１２より気体吸引板１５が少ない構成としてもよい。また、気体吸引板１５がビーム加工時に発生する粉体を吸引しないように、ガラス基板２のビーム加工位置の近傍となる部分に気体吸引板１５を配置しないことが好ましい。
なお、本発明では、後述のように、レーザ照射位置となるスリット部１１ｃに、レーザビーム加工により生じる粉体を吸引する後述の吸引手段１３を備えており、この吸引手段１３の気体の吸引量と、レーザ照射位置の近傍に配置された気体噴出板１２における気体噴出量とを制御して、レーザ照射位置におけるガラス基板２の高さを略一定に保持するようにしてもよい。

なお、気体の噴出と吸引とを用いたガラス基板２の高さ調整においては、例えば、レーザ照射位置となる直線上の部分もしくはその近傍で、ガラス基板２の高さ位置（例えば、下側を向く面の高さ位置）を測定し、当該測定結果としてのガラス基板２の高さに基づいて、気体の噴出量と気体の吸引量とを調節するように制御する。基本的にガラス基板２の高さ位置が上昇傾向となったら、気体の噴出量を減少し、気体の吸引量を増加する。また、下降傾向となったら気体の噴出量を増加し、気体の吸引量を減少させることになる。
また、移動機構１４は、例えば、ガラス基板２の左右の側縁部に係合し、ガラス基板２を搬送方向に移動するものである。なお、移動方法は、例えば、ボールねじ機構のようなものや、ワイヤを用いたものや、リニアモータを用いたものなど、一般に被加工物を一方向に移動させる機構を用いることができる。すなわち、第１の実施形態の基板移動機構５と同様の構成とすることが可能であるが、ガラス基板２は、前記ステージ１１を有する気体浮上機構１０により浮上した状態とされているので、移動機構１４がガラス基板２を吊った状態に完全に保持する必要はなく、搬送方向に押したり引いたりできる程度に保持する構造となっていればよい。

前記ステージ１１には、ビーム照射手段５０によるビーム照射位置の後述の移動範囲に前記被加工層３のビーム照射による加工によって生じる粉体を吸引する粉体除去手段１６が設けられている。そして、粉体除去手段１６は、上述のステージ１１に設けられたスリット部１１ｃと、スリット部１１ｃに設けられて粉体を吸引する吸引手段１３を備えている。すなわち、スリット部１１ｃは、粉体を吸引して除去するために形成されたものであり、粉体除去手段１６の一部となる。

吸引手段１３は、スリット部１１ｃ内に配置される吸引口１３ａと、吸引を行うためのコンプレッサと、当該コンプレッサと吸引口１３ａとを接続する配管と、当該配管の途中に設けられて固気分離（粉体分離）を行うためのサイクロン装置（図示略）とを備える。
吸引口１３ａは、前記スリット部１１ｃにスリット部１１ｃの長さ方向、すなわち、ガラス基板２の搬送方向に直交する方向に、複数並んで設けられている。

そして、吸引口１３ａで吸引された粉体もしくは粉体となる前の昇華した気体や液化されたもの（吸引中に固体となる）、剥離物は、コンプレッサで吸引されてサイクロン装置に至る。
サイクロン装置は、周知の粉体分離用のサイクロンであり、渦巻き状の気流により、固体が気体から遠心分離されて、略気体だけが排出される。この気体は、コンプレッサに至ることになる。
また、サイクロンで回収された固体は、再利用もしくは廃棄される。
また、ビーム照射手段５０は、上述の第１の実施例と同様のものが用いられる。
以上のような、第２の実施の形態のビーム加工装置を用いたビーム加工方法を説明する。

第２の実施の形態でも、上述のようにアモルファスシリコンを用いた前記発電システムの製造に本発明を応用する。
ビーム加工においては、前記気体浮上機構１０と同様の気体浮上機構１０を有する搬送経路を用いて、ビーム加工装置にガラス基板２が搬入される。この際にレーザビームにより加工される被加工層３は、ガラス基板２の下側となっている。すなわち、ガラス基板２は、被加工層３が形成された面を下にして、気体浮上機構１０のステージ１１上で僅かに浮上した状態とされる。そして、ガラス基板２は、ビーム加工装置において、気体浮上機構１０のステージ１１上で移動機構１４に接続され、対物光学装置５１の移動方向と直交する搬送方向に搬送される。

そして、ガラス基板２の搬送方向の先端側となる端部が、ステージ１１の上述のスリット部１１ｃに達し、ガラス基板２に形成された被加工層３（例えば、透明電極等）の溝形成位置が、ガイドレール５３に支持された対物光学装置５１に達したところで、搬送を停止する。
そして、レーザ（ベッセルビーム）を出力した状態で、対物光学装置５１をガイドレール５３に沿って被加工層の一方の側縁から他方の側縁まで一方向に移動することで溝を形成して、溝で被加工層を分断した状態とする。

また、この際には、粉体除去手段１６の吸引手段１３を作動させて、対物光学装置５１の移動範囲の下側に設けられたスリット部１１ｃからその上側に配置されたガラス基板２の被加工層３側の気体を吸引する。これにより、レーザビームが照射されることで昇華した被加工層３の気体や、粉体が吸引手段１３に吸引される。

これで、レーザビーム加工により粉体が発生しても、粉体が噴出する気体により飛び散って、ビーム加工装置やその周囲を汚染させることがなく、清浄な状態に保持することができる。
また、ステージ１１とガラス基板２とが僅かな距離だけ離間した状態、言い換えれば、ステージ１１とガラス基板２とが近接した状態で、ステージ１１のスリット部１１ｃからガラス基板２のスリット部１１ｃ側を向く被加工層３で発生する被加工層３の気体や粉体を吸引可能となるので、効率的にこれら気体や粉体を吸引することができる。すなわち、確実に粉体を除去可能となる。

次に、再び、次の溝形成位置がレーザビーム照射位置となるまで、移動機構１４によりガラス基板２を搬送して停止する。
そして、レーザビームを出力しながら、対物光学装置５１をガイドレールに沿って、前の回のレーザ照射の際の移動方向と逆方向に移動し、被加工層３に溝を形成する。
以上の操作を被加工層３の溝加工すべき部分のすべてに溝を形成するまで繰り返すことにより、一つの被加工層３に対する溝を形成する。次いで、被加工層３上に次の被加工層３を形成した後に、上述のビーム加工を再び行う。

そして、上述のように透明電極層、光電変換層（アモルファスシリコン層）、金属電極層を形成するとともに、これらの層のすべてにビーム加工による溝を形成する。これにより、ガラス基板２上に多数のセルに分割され、且つ、直列に接合された前記発電システムが形成される。

この際には、ガラス基板２が撓むことがないように噴出する気体により浮上した状態となっているので、焦点深度の深いベッセルビームを用いることとの相乗効果により高精度の加工が可能となる。また、同時照射するビーム数を多くすることで、各ビーム毎の構造的な焦点位置のずれや、ガラス基板の位置による厚みの違いやうねりなどにより、各ビームにおいて、焦点がそれぞれ僅かに異なるが、それらはベッセルビームの焦点深度の範囲内に納めることができる。

これにより、同時に照射するビーム数を増加させても、加工精度を維持もしくは向上できることになる。
また、ベッセルビームを生じるアクシコンとしての円錐形状レンズ（軸状集光用光学素子５２）が小型なことから、円錐形状レンズを増やすことによりビーム数を増やした場合に、円錐形状レンズを備える対物光学装置５１が大型化するのを防止することができる。

これらのことから、同時に照射するビーム数を従来に比較して増加させることが可能となり、さらなる加工時間の短縮をはかり、ビーム加工を含む工程により製造される製品、例えば、前記発電システムやプラズマディスプレイ等のコストの削減を図ることができる。

図６および図７は、本発明の第３の実施の形態に係るビーム加工装置の概略構成を示すものである。また、図８はビームを照射するヘッドの移動を説明するための図面である。
この第１および第２の実施の形態では、ガラス基板２の搬送を停止した状態でビーム加工を行っていたのに対して、第３の実施の形態では、ガラス基板２と同様の基板１０１を搬送した状態のまま停止せずにビーム加工を行うようになっており、ビーム照射手段におけるビームの照射位置を移動させる機構が異なるが、それ以外の構成は第２の実施の形態とほぼ同様の構成となっており、同様の構成要素については説明を簡略化する。

第３の実施の形態のビーム加工装置は、第１および第２の実施の形態と同様の用途で用いることが可能で、かつ同様の加工が可能なものであり、第１の実施の形態と同様に光電効果を利用した発電システムを製造することができる。

図６および図７に示すようにビーム加工装置は、基板１０１の一方の面に形成された被加工層１０２（薄膜層）にビーム１０３を照射して加工するものであって、前記基板１０１を一方向に搬送する搬送機構（移動機構）１０４と、当該搬送機構１０４に搬送されている前記基板１０１の他方の面側から当該基板１０１の一方の面に形成された被加工層１０２に当該基板１０１を透過してビーム１０３を照射するとともに、ビーム照射に際して当該基板１０１に垂直にビームを照射するヘッド１１０を有するビーム照射装置１１１（ビーム照射手段）と、前記ヘッド１１０を前記搬送機構１０４で搬送される基板１０１に平行な面に沿い、かつ、互いに交差する二方向に同時に移動させることが可能なヘッド移動装置１２０とを備えている。

この例における基板１０１および基板１０１の被加工層１０２は、たとえば、第１の実施の形態と同様のものである。また、搬送機構１０４は、第２の実施の形態における気体浮上機構１０の移動機構１４と同様のものである。また、第３の実施の形態においても、気体浮上機構１０が用いられるものとなっており、第２の実施の形態のステージ１１と同様のステージ１４１が用いられ、気体を噴出することにより、基板１０１を浮上させるようになっている。
なお、基板１０１にストライプ状に加工されて形成される被加工層１０２の溝の方向に対して、搬送機構１０４による基板の搬送方向は、直交する方向となっている。
すなわち、形成すべき溝の方向に対して直交して搬送されるように、搬送機構１０４に基板１０１をセットする必要がある。なお、基板の搬送を第１の実施の形態と同様の基板移動機構５を用いて行うものとしてもよい。

そして、ヘッド１１０を有するビーム照射装置１１１は、レーザを生成する光源装置１１２と、当該光源装置１１２からレーザをヘッド１１０に導くビーム誘導系とを備えている。
光源装置１１２は、例えば、第１の実施の形態と同様のレーザを出力する。

なお、この例では、ヘッド１１０は複数のレーザビームを被加工層１０２に同時に照射するようになっており、複数の対物光学装置１１３、ここではたとえば４つの対物光学装置１１３が設けられている。なお、照射するビームの数に対応して光源装置１１２おいても、４つのビームを出力するようになっている。
なお、対物光学装置１１３は、第１の実施の形態の対物光学装置５１と同様の軸状集光用光学素子５２が用いられる。
そして、光源装置１１２からヘッド１１０にレーザを導くビーム誘導系は、この例では複数のミラー１１５，１１６，１１７，１２８，１２９によって構成される。

また、ビーム照射装置１１１のビーム誘導系には、光源装置１１２からヘッド１１０の光路長をヘッド１１０の移動位置に拘わらずほぼ一定に保持する光路長調整装置１１４が設けられている。
この例では、ヘッド１１０は、基板１０１の搬送方向としてのＹ軸方向に直交する基板１０１の幅方向としてのＸ軸方向に沿って略基板１０１の幅程度の距離を移動するようになっており、基板１０１が大型のガラス基板の場合に、ヘッド１１０の移動により光源装置１１２からヘッド１１０までの距離が大きく変化する。

ここで光源装置１１２から出力されるレーザビームは、たとえば，コリメートレンズにより平行光に変換されているが、完全な平行光とはならず、回折等により僅かに拡散してビーム径が徐々に大きくなる。したがって、ミラーを用いてヘッド１１０にレーザビームを導く場合に、ヘッド１１０が光源装置１１２から大きく離れたり，近づいたりする構造だと、離れた場合と近づいた場合で、対物光学装置１１３に入射するレーザビームのビーム径に明らかな違いが生じ、たとえば、これにより、焦点位置の変動や、ビーム強度の変動が生じ、精密な加工が阻害される。

そこで、この例では、レーザビームを光路長調整装置１１４に迂回させて導くようになっている。
なお、前記ビーム誘導系は、基本的には、光源装置１１２から出力されるレーザビームをＸ軸方向に導く第１のミラー１１５と、ヘッド１１０と一体にＸ軸方向に移動し、かつ、Ｙ軸方向には移動しない部分としての後述のＸ軸スライダ１２２に設けられ、さらに、第１のミラー１１５からのレーザビームをＹ軸方向に沿うように９０度曲げてヘッド１１０に導く第２のミラー１１６とがあれば良いが、この例では、第１のミラー１１５と、第２のミラー１１６との間のレーザビームの光路に光路長調整装置１１４が設けられている。

なお、この例においては、光軸をＹ軸方向に沿って配置された光源装置１１２の隣にヘッド１１０のＸ軸方向の移動に対して光路長を調整するために光路長調整装置１１４が設けられるが、光路長調整装置１１４へ入射されるレーザビームと、光路長調整装置１１４から出射されるレーザビームの向きをＸ軸方向ではなく、Ｙ軸方向としている。また、光路長調整装置１１４を第１のミラー１１５と第２のミラー１１６との間ではなく、これらの外側でかつ第１のミラー１１５側となる位置に設けている。したがって、第１のミラー１１５から第２のミラー１１６に向かうＸ軸方向に沿ったレーザビームを第１のミラー１１５が第２のミラー１１６側ではなく、その反対側に向けて反射するようになっている。
また、第１のミラー１１５から反射されるレーザビームをＸ軸方向からＹ軸方向に９０度まげて光路長調整装置１１４に入射させる第３のミラー１２８と、光路長調整装置１１４から出射されるＹ軸方向に沿ったレーザビームをＸ軸方向に曲げるとともに第２のミラー１１６に反射させる第４のミラー１２９とが備えられている。

そして、光路長調整装置１１４には、導かれて入射したレーザビームの方向と平行な方向にレーザビームを反射して出力するためのミラー１１７，１１７が設けられている。ミラー１１７，１１７は、たとえば，二枚設けられ、入射したレーザビームを９０度曲げて反射するミラー１１７と、当該曲げられたレーザビームをさらに９０度まげて、前述のミラー１１７と合わせて１８０度曲げるようになっている。これで、入射したレーザビームと平行な方向へ、入射したレーザビームを反射して返すことができる。なお、入射するレーザビームの位置と、これに平行に反射されて出射されるレーザビームの位置とにはずれがあり、入射するレーザビームは光源装置１１２側の第１のミラー１１５および第３のミラー１２８を順番に反射されたもので、出射したレーザビームは、第４のミラー１２９を介してヘッド１１０を支持するＸ軸スライダ１２２の第２のミラー１１６に向かうようになっている。

また、ここで、光路長調整装置１１４におけるレーザビームを反射する二枚のミラーは、光路長調整装置１１４において、互いに平行な入射するレーザビームと、出射するレーザビームとの光軸にそって、これらレーザビームと平行な方向、すなわち、光軸方向に沿って移動自在となっている。

すなわち、光路長調整装置１１４は、前記二つのミラー１１７，１１７が搭載されたスライダ部１１８と、当該スライダ部１１８を、前記光軸方向（Ｙ軸方向）に移動自在に案内するレール部１１９と、前記スライダ部１１８をレール部１１９に沿って移動させる図示しない駆動源とを備えている。なお、駆動源は、ベルト、ワイヤ、ボールねじ等の回転運動を直線運動に変換可能な伝動機構を有する回転モータや、リニアモータなど、スライダ部１１８を直線方向に往復移動可能なものならばよい。

そして、この光路長調整装置１１４を有するビーム誘導系は、光源装置１１２から出力されるレーザビームをＸ軸方向に導くとともに、光路長調整装置１１４の前記二枚のミラー１１７，１１７の一方のミラー１１７に向ける第１のミラー１１５および第３のミラー１２８と、光路長調整装置１１４から出力されるレーザビームを対物光学装置１１３に向ける第２のミラー１１６および第４のミラー１２９を備える。なお、光路長調整装置１１４に入射するレーザビームおよび光路長調整装置１１４から出射されるレーザビームをＸ軸方向に沿ったものとすれば、光路長調整装置１１４のためにレーザビームをＹ軸方向とＸ軸方向との間で変換する第３のミラー１２８および第４のミラー１２９は必要ではない。また、ミラー１１７、１１７の代わりにコーナーキューブやリトロリフレクタなどといった逆反射プリズムを用いてもよい。

また、実際には、第２のミラー１１６で反射された光は、たとえば、上述の対物光学装置１１３に設けられた図示しないミラーで、Ｚ軸方向に反射され、対物光学装置１１３の対物レンズに入射されることになる。
また、図６では、一つのレーザの光路しか示されていないが、ここでは、Ｚ軸方向に間隔を空けて複数、たとえば、４本のレーザが同様の光路を通って光源装置１１２から対物光学装置１１３に導かれるようになっており、４つの対物光学装置１１３でそれぞれＸ軸方向に変換される。なお、第２のミラー１１６で反射された光のうちのＺ軸方向（高さ方向）で最も低い位置のレーザビームが第２のミラー１１６に最も近い対物光学装置１１３に入射され、それからレーザビームが高くなる順に、第２のミラー１１６から遠くなる対物光学装置１１３に入射される構造となる。

また、ヘッド移動装置１２０は、基板１０１の被加工層１０２の溝加工の方向となるＸ軸方向に沿った幅より僅かに広い範囲に渡ってヘッド１１０の移動を可能とするＸ軸移動機構１２３と、Ｘ軸移動機構１２３に設けられたＸ軸スライダ１２２に設けられてヘッド１１０をＹ軸方向に沿って移動可能とするＹ軸移動機構１２４とを有する。

この例では、Ｘ軸移動機構１２３およびＹ軸移動機構１２４は、それぞれリニアモータからなっており、たとえば、リニアサーボモータやリニアステッピングモータを用いることにより、精密にヘッド１１０の移動を制御可能となっている。
そして、Ｘ軸移動機構１２３は、Ｘ軸方向に沿って延在するリニアモータの固定子を有するＸ軸ガイド部１２５と、当該固定子に沿って移動する移動子を有するＸ軸スライダ１２２とを有する。

Ｘ軸ガイド部１２５はＸ軸スライダ１２２をＸ軸方向に案内するとともに固定子が移動子をＸ軸方向に駆動することになる。
また、Ｘ軸スライダ１２２に設けられるＹ軸移動機構１２４は、Ｙ軸方向に沿って延在するリニアモータの固定子を有するガイド部１２７と、当該固定子に沿って移動する移動子を有するヘッド１１０とを有する。

以上のような構成により、ヘッド１１０は、基板１０１に形成される被加工層１０２の幅を含む範囲でＸ軸方向に移動可能となっている。また、ヘッド１１０のＹ軸方向への移動可能な距離は、ヘッド１１０における各ビーム出射部の間隔が、基板１０１の被加工層１０２に形成される溝の間隔と等しくされている場合に、ビーム出射部（対物光学装置１１３）の数に溝の間隔を乗算した程度の距離となっている。

たとえば、４本のビームにより、４つの溝を同時に形成する場合に、基板１０１がＹ軸方向に溝同士の間隔に同時に照射されるビームの数としての４を乗算した距離を搬送される前に被加工層のＸ軸方向に沿ったヘッド１１０の移動を終了して、４つの溝の加工が終わっている必要がある。
したがって、基本的には、ヘッド１１０のＹ軸方向への移動距離は、上述のようにヘッド１１０から出射されるビーム数に加工すべき溝同士の間隔を乗算した長さ以上は必要ないことになる。

なお、後述のように、ヘッド１１０のＹ軸方向の移動速度と、基板１０１のＹ軸方向の移動速度は等しく制御されるが、移動継続する基板１０１に対してヘッド１１０は、溝を形成する動作毎に逆方向に戻って停止してから、再び、Ｙ軸方向（順方向）に移動開始することから、ヘッド１１０のＹ軸方向の移動速度を基板１０１の移動速度まで加速するための加速距離を必要とする。

また、基板１０１がヘッド１１０による一回の溝を作製するための動作で作製される溝から各溝間の間隔分だけ進んでしまうと、ヘッド１１０による次の溝作製が間に合わなくなるので、ヘッド１１０のＹ軸方向への移動距離は、最大でも上述の距離だけあれば足りることになる。

したがって、Ｙ軸移動機構１２４によるヘッド１１０のＹ軸方向の移動距離は、基板１０１のサイズに比較して極めて短いものとなっている。
そして、このようなＸ軸移動機構１２３およびＹ軸移動機構１２４を有するヘッド移動装置１２０によるヘッド１１０の移動を伴うビーム加工方法について説明する。
なお、ヘッドの移動制御は、図示しない移動制御装置（移動制御手段）によって行われる。

移動制御装置は、リニアモータからなるＸ軸移動機構１２３およびＹ軸移動機構１２４を制御するもので、基本的には周知のサーボモータ制御もしくはステッピングモータ制御として制御が行われることになる。
そして、ビーム加工方法においては、まず、基板１０１が搬送機構１０４により所定速度ＳＫで基板１０１が移動しているものとする。また、基板１０１には、ヘッド１１０におけるビームの照射数に対応する本数の溝毎にビーム照射開始位置が設定されることになる。なお、ビーム照射開始位置は、被加工層１０２の左側縁側と右側縁側とに交互に設定されることになる。
そして、ビーム照射開始位置がヘッド１１０のビーム照射部のうちのたとえば基板１０１の搬送方向に対して最も後側となるビーム照射部のビーム照射位置となった際にヘッド１１０におけるビームの照射が開始されることになる。なお、レーザビームは、被加工層１０２を加工する際にだけ照射し、加工以外でヘッド１１０が移動している際には、照射を止めた状態としてもよいが、被加工層１０２を加工していない状態でもレーザビームを出力させたままとして、レーザビームを安定した状態とするものとしてもよい。

この際にヘッド１１０のＹ軸方向に沿った移動速度と、基板１０１のＹ軸方向に沿った移動速度が同じとなって同期している必要がある。
そこで、移動制御においては、まず、ヘッド１１０がたとえば搬送方向に移動する基板１０１の左側にあり、かつ、搬送される基板１０１の次にビームを照射すべきビーム照射開始位置が、左側にあるものとする。また、ヘッド１１０は、Ｙ軸方向の原点位置、基本的には、搬送方向の最も後側にあるものとする。また、ヘッド１１０は、Ｘ軸方向の左右どちらかの原点位置にあるものとする。なお、Ｘ軸方向に関しては、ヘッド１１０の移動に際して最も左側となる原点位置と、最も右側となる原点位置とがある。

また、原点位置は、ヘッド１１０の構造的な移動可能範囲の最も端となっている必要はなく、溝加工に際する移動範囲内において最も端となっていればよい。この際にヘッド１１０の構造的な移動可能範囲は、溝加工に際しヘッド１１０が移動する移動範囲より大きなものとする。
そして、基板１０１の前記ビーム照射開始位置が、ヘッド１１０の最も搬送方向の後側となるビーム出射部のビーム照射位置より所定距離手前となった段階で、ヘッド１１０のＹ軸方向への移動を開始し、ヘッド１１０の移動速度を基板１０１の搬送速度と等しくなるまで加速し、等しくなったところで、速度一定とする。
また、この速度一定となった際に、基板１０１の前記ビーム照射開始位置と、ヘッド１１０の前記ビーム照射位置とが等しくなっている必要がある。

そして、図８（ａ）に示すように、ヘッド１１０からのビーム照射位置はＹ軸方向に矢印Ｙ１に沿って加速移動する。ヘッド１１０の移動速度が基板１０１の搬送速度に等しくなるとともに、ビーム照射開始位置と、ビーム照射位置が等しくなった時点で、ビームの照射を開始するとともに、ヘッド１１０をＸ軸方向に沿って移動する。これにより、図８（ａ）に示すようにヘッド１１０から照射される４本のビームの照射位置は、矢印Ｙ２に沿って右斜め前に移動する状態となる。なお、Ｘ軸方向移動にも加速期間が必要となるので、実際には、前記ビーム照射開始位置と、前記ビーム照射位置とが等しくなる前にヘッド１１０のＸ軸方向への移動を開始する必要がある。

この際のＸ軸方向への移動は、基本的に等速移動となるが、最初に上述のように加速が必要で最後に減速が必要となる。特に、加速や減速による速度の違いにより、レーザビームによる加工に影響が生じる場合には、Ｘ軸移動の開始位置と、停止位置を被加工層１０２の左右側縁より外側とし、Ｘ軸移動の開始位置でヘッド１１０がＸ軸方向に加速しながら移動開始し、被加工層１０２の側縁の外側から側縁に達した段階でＸ軸方向への移動速度が所定の速度ＳＸとなった状態とし、それ以降ビームが被加工層１０２上に照射されている間は、所定速度で等速に移動するものとする。
なお、Ｘ軸方向における被加工層１０２の外側での加速時に同時にＹ軸方向の加速が行われるものとする。

ここで、ヘッド１１０がＹ軸方向およびＸ軸方向に加速している段階が、一側縁側加速工程（左側縁側加速工程）となる。
そして、上述のようにヘッド１１０がＹ軸方向に基板１０１の搬送速度ＳＫで等速移動し、Ｘ軸方向に所定速度ＳＸで等速移動している段階が、順方向等速加工工程となる。
そして、レーザビームの照射位置が被加工層１０２の反対側の側縁に達したところで、ヘッド１１０のＸ軸方向の移動における速度を減速して停止させるようにすればいい。

そして、Ｘ軸方向の等速移動が終了した段階、すなわち、Ｙ軸方向の等速移動も終了した段階で、ヘッド１１０をＹ軸方向で基板１０１の搬送方向で逆方向に移動する。この際には、ヘッド１１０は、Ｙ軸方向の移動において、減速してから停止し、そして逆方向に移動することになる。この際にＸ軸方向の移動も減速されて停止する。このヘッド１１０の原点位置に復帰する工程が他側縁側原点復帰工程となる。
また、この際に基板１０１において、上述のようレーザビームの照射が行われたビーム照射開始位置の次となるビーム照射開始位置が上述の所定の搬送速度ＳＫで移動していることになる。

それに対してヘッド１１０をＹ軸方向に沿って搬送方向の逆方向に移動して原点位置に戻すことになる。Ｘ軸方向では、左右に原点位置があり、左の原点位置の逆となる右の原点位置でヘッド１１０が停止した状態となる。
この際に、図８（ａ）の矢印Ｙ３に示すように、Ｙ軸方向に沿って上述のＹ軸方向の原点位置までヘッド１１０を戻すことになるが、この際に、基板１０１の次にビーム照射開始位置が、ヘッド１１０の前記ビーム照射位置よりも未だ後方にある必要があり、上述のようにヘッド１１０が移動開始して所定速度となった際にヘッド１１０の前記ビーム照射位置に基板１０１のビーム照射開始位置が追いついた状態となる必要がある。

なお、加速や減速を考慮しなければ、この状態で、基板１０１の次のビーム照射開始位置をヘッド１１０のビーム照射位置に合わせることになるが、実際には再びＸ軸方向およびＹ軸方向に沿ってヘッド１１０を移動開始するとともに加速する他側縁側加速工程を経てビーム照射開始位置をヘッド１１０のビーム照射位置に合わせることになる。そして、この他側縁側原点復帰工程と他側縁側加速工程とを合わせて他側縁側照射位置合わせ工程となる。なお、他側縁側加速工程においては、基本的に左右位置が逆となる以外は、上述の一側縁側加速工程と同様の処理が行われる。
すなわち、図８（ｂ）の矢印Ｙ４に示すように、Ｙ軸方向に加速することになる。

また、Ｘ軸方向においても、上述のＸ軸方向の移動開始となる左側の原点位置に対して右側の原点位置から、上述の場合と逆に右から左に移動する以外は同様に加速することになる。
そして、他側縁側加速工程において、Ｙ軸方向の移動速度が前記基板１０１の搬送速度ＳＫとなり、Ｘ軸方向の移動速度も所定の速度となり、かつ、基板１０１のビーム照射開始位置がヘッド１１０の照射開始位置となった際に、逆方向等速加工工程として、順方向等速加工工程の場合とＸ軸方向を逆方向に等速で移動し、かつ、Ｙ軸方向に等速で移動してレーザビームによる加工を行う。すなわち、図８（ｂ）の矢印Ｙ５方向に移動する。

そして、上述の場合と同様にＸ軸方向およびＹ軸方向への等速移動が終了し、Ｘ軸方向で減速して停止し、Ｙ軸方向で減速停止した後にヘッド１１０をＹ軸方向に沿って矢印Ｙ６に示すように原点位置に戻す一側縁側原点復帰工程を行う。
そして、ヘッド１１０をＹ軸方向の搬送方向の逆方向に戻して原点位置とした後に、最初の工程に戻ることになる。
そして、一側縁側原点復帰工程と最初の一側縁側加速工程とが、基板１０１のビーム照射開始位置にヘッド１１０のビーム照射位置を合わせる一側縁側照射位置合わせ工程となる。

以上のようなビーム加工方法において、ヘッド１１０の移動は、概略図８（ｃ）に示すように蝶ネクタイ状の移動となる。すなわち、左側から右前側に斜めに移動した後に、後側に真っ直ぐ戻り、右側から左前側に斜めに移動した後に後側に真っ直ぐ戻ることにより、移動形状が蝶ネクタイ状となる。
また、このような移動において、左側から右前側の移動における前側、すなわちＹ軸方向の移動における速度が基板１０１の搬送速度と一致し、右側から左前側の移動における前側、すなわち、Ｙ軸方向の移動における速度が基板１０１の搬送速度と一致することから、基板１０１の被加工層１０２における加工形状は、ストライプ状に溝が等間隔で並んだものとなる。
なお、図８において、実線が順方向（ここでは、左から右）の加工を示し、破線が逆方向（ここでは、右から左）の加工を示すものとなっている。

このようなビーム加工方法を行うためのヘッド１１０の移動制御は、前記移動制御装置により、Ｙ軸方向とＸ軸方向の処理が同時に行われることになり、以下に示す概略工程で制御が行われることになる。
ヘッド１１０の位置をＹ軸原点位置およびＸ軸左側原点位置（右側原点位置でも可）とする。なお、サーボ制御においては、Ｘ軸移動機構１２３およびＹ軸移動機構１２４において、固定子側に移動子の位置を計測するセンサを設け、当該センサによりＹ軸移動機構１２４およびＸ軸移動機構１２３でそれぞれ移動子の位置を計測することでヘッドの位置を計測可能としている。

所定のヘッド位置にない場合には、ヘッド１１０を移動することになる。また、ヘッド１１０の動作中も前記センサにより求められた位置によりフィードバック制御が行われる。
搬送機構１０４が連動して基板１０１の搬送が行われ、基板１０１が所定速度ＳＫまで加速し、所定速度ＳＫで搬送される。

そして、基板１０１の被加工層の上述のビーム照射開始位置が所定位置に達した際、すなわち、ビーム照射開始位置から原点位置にあるヘッド１１０のビーム開始位置に対して所定距離Ｌ１だけ手前にある位置となった際に、以下の処理を行う。
すなわち、Ｙ軸移動機構１２４において移動子を速度０から所定速度ＳＫまで加速するとともに、この際の加速度は移動子が所定距離だけ移動する所定期間で所定速度ＳＫに達する加速度に設定されている。

ここで、所定速度ＳＫは、搬送機構１０４における搬送速度ＳＫと同じ速度となる。また、この際に基板１０１は前記所定距離に加えて前記所定期間中に所定速度ＳＫで基板１０１が搬送される距離分だけ移動し、この際に前記ビーム開始位置がヘッドのビーム照射位置となるように設定されている。
また、Ｘ軸移動機構１２３において移動子を速度０から所定速度ＳＸまで加速する。この際に、ヘッド１１０のビーム照射位置は、被加工層１０２の外側から被加工層１０２の側縁の上述のビーム照射開始位置に達する。

この状態でＹ軸移動機構１２４の移動子の速度が所定速度ＳＫとなり、Ｘ軸移動機構１２３の移動子の速度が所定速度ＳＸとなるとともに、ヘッド１１０の位置はそのビーム照射位置が基板１０１のビーム照射開始位置となる。この制御工程が、一側縁側加速制御工程となる。
この状態で被加工層１０２の他方の側縁の加工終了位置となるまで、上述の状態のままＸ軸移動機構１２３の移動子と、Ｙ軸移動機構１２４の移動子とが移動を継続する。これが順方向等速加工制御工程となる。
そして、加工終了位置に達すると、Ｙ軸移動機構１２４における移動子が急減速し、かつ、停止した後に逆方向に急加速移動してＹ軸原点位置に戻るとともに、Ｙ軸原点位置近傍で再び急減速してＹ軸原点位置で停止する。
同様にＸ軸移動機構１２３でも移動子が急減速し、かつ、停止してＸ軸右側原点位置で停止する。これが他側縁側原点復帰制御工程となる。

次に、再び、上述のＹ軸移動機構１２４における移動子の加速工程と、Ｘ軸移動機構１２３における移動子の加速工程とを行う。すなわち、他側縁側加速制御工程を行う。なお、上述の他側縁側原点復帰制御工程と、他側縁側加速制御工程とを合わせた工程が、基板１０１の被加工層１０２の他方の側縁側でヘッド１１０を基板１０１の搬送方向と逆方向に移動するように制御して搬送中の基板１０１の順方向等速加工制御工程でヘッド１１０の搬送方向の最も後側となるビーム出射部（対物光学装置１１３）で加工された部分から所定間隔離れた位置に、ヘッド１１０の搬送方向の最も先側となるビーム出射部から照射されるビームを照射可能に移動する他側縁側照射位置合わせ制御工程となる。
なお、Ｘ軸移動機構１２３における進行方向は、上述の加速工程とは逆方向となる。
そして、Ｙ軸移動機構１２４における移動子の移動速度が所定速度ＳＫとなり、Ｘ軸移動機構１２３における移動の移動速度が所定速度ＳＸとなる。また、ヘッド移動装置１２０により移動したヘッド１１０のビーム照射位置が、基板１０１の次のビーム照射開始位置となる。

この段階で、上述の順方向等速加工制御工程と同様でＸ軸方向の進行方向だけが逆となる逆方向等速加工制御工程での処理が行われる。すなわち、ヘッド１１０がレーザビームを照射しながらＹ軸方向に所定速度ＳＫで移動し、Ｘ軸方向に所定速度ＳＸで移動する。
そして、ヘッド１１０のビーム照射位置が、基板１０１の被加工層１０２の一方の側縁のビーム照射終了位置に達した際に、上述の他側縁側原点復帰制御工程と同様の一側縁側原点復帰制御工程が行われる。なお、Ｘ軸移動機構１２３においては、原点が左右にあり、前の他側縁側原点復帰制御工程と逆の左右位置の原点に復帰することになる。
ここでは、最初のＸ軸移動機構１２３の左の原点位置に戻ることになる。
そして、上述の最初の状態に戻るとともに、上述の工程を繰り返すことで、さらに溝加工を継続することができる。なお、この一側縁側原点復帰制御工程と、最初の一側縁側加速制御工程とを合わせた工程が、上述の他側縁側照射位置合わせ制御工程と同様の一側縁側照射位置合わせ制御工程となる。なお、他側縁側照射位置合わせ制御工程と一側縁側照射位置合わせ制御工程とではＸ軸方向の左右位置が逆になる。

以上のようなビーム加工装置によるビーム加工方法によれば、ヘッド１１０を上述のように移動することで、基板１０１の搬送を停止することなく被加工層１０２にストライプ状に溝を形成することができるので、前記発電システム等の製造において、作業期間の大幅な短縮を行うことができる。
また、基板１０１の搬送機構１０４においては、頻繁に加速、減速、停止を繰り返すことがないので、搬送される基板１０１が大型で重量が大きなものであっても、搬送機構１０４に大きな強度が要求されたりすることがなく、搬送機構１０４のコストの低減を図ることができる。
また、搬送される基板１０１に大きな負荷がかかるのも防止することができる。

また、ヘッド１１０を蝶ネクタイの外周に示されるような形状に沿って移動しながら、基板１０１に垂直にレーザビームを照射することができるので、基板１０１の他方の面側から一方の面側の被加工層にレーザビームを照射して加工する際に、例えば、ガルバノミラーを用いて斜めに照射するとともに照射角度が変化するような場合と比較して基板１０１とたとえば周囲の雰囲気となる空気やその他の気体との界面における屈折率による反射率や照射角度の変化がなく、精密で略一定した加工が可能となり、これにより前記発電システムの製造においては発電効率の向上が望める。

また、軸状集光用光学素子５２を用いることから、複数のビームを同時に照射する構成とした場合に、各ビーム毎の対物光学装置１１３の焦点のずれや、ビーム照射位置の違いによる被加工層側のＺ軸方向のずれなどに拘わらず、複数のビームの被加工層上の各照射位置を焦点深度内に納めることが可能となり、ビームを複数同時に照射する構成としても加工精度が低下するのを防止できるとともに、加工品質を保持したまま同時照射可能なレーザビーム数を増加することができる。

また、これにより加工時間のさらなる短縮を図ることができる。
また、ストライプ状に多くの直線状の加工を狭い間隔で繰り返し行える構成とした場合に、ヘッド１１０のＸ軸方向への移動速度や、Ｙ軸方向における上述の減速、原点復帰工程の際、移動速度が基板１０１の搬送速度に対して十分に速い必要があるが、一度に複数のレーザビームを用いて複数の溝を加工することで、たとえば、基板１０１の搬送速度を一定とした場合にヘッド１１０のＸ軸方向の移動速度の低減や、Ｙ軸方向の減速、停止、加速に必要な期間の長期化を図ることができ、これによってヘッド移動装置１２０のコストの低減を図ることができる。

また、逆に、基板１０１の搬送速度を速くしてさらなる加工時間の短縮を図ることも可能となる。
また、このようなビーム加工装置におけるビーム加工方法で製造されたビーム加工基板においては、上述のビーム加工装置のコスト低減による製造設備のコスト低減と、製造時間の短縮によるコストの低減を図ることができる。このようにコストの低減を図っても精密で安定したビーム加工により、高い品質を有するビーム加工基板となり、たとえば、光電効果を利用した発電システムのパネルに応用した場合に発電効率の高いものとすることができる。
なお、ビーム照射位置が蝶ネクタイ状に移動することから、ステージ１４１に設けられて吸引手段が配置されるスリット部は、例えば、蝶ネクタイ状のビーム照射位置全体に対応するものとなる。

図９（ａ），（ｂ）および図１０は、本発明の第４の実施形態のビーム加工装置の概略を説明するものである。
第１〜第３の実施の形態において、基板２（１０１）の被加工層３（１０２）側を下として基板２（１０１）の上側からレーザを照射していたのに対して、第４の実施の形態では、基板１０１の被加工層１０２（図７に図示）側を上として、基板１０１の下側からレーザを照射する構成となっている。

第４の実施の形態では、第１〜第３の実施の形態と搬送機構２０４の構造が異なり、さらに、ビーム照射手段のヘッド２１０が搬送機構２０４上の基板１０１の下側に配置されるとともに、ヘッド２１０の移動機構や、ヘッド２１０にレーザビームを誘導するビーム誘導系が搬送機構２０４上の基板１０１に対して下側に配置される点で第１〜第３の実施の形態と異なるが、この基板１０１に対する位置関係以外は、第１〜第３の実施の形態のいずれかと同様のビーム照射手段（ビーム照射装置２１１）を用いることができる。
第４の実施の形態のビーム加工装置は、第１〜第３の実施の形態と同様の用途で用いることが可能で、かつ同様の加工が可能なものであり、第１の実施の形態と同様に光電効果を利用した発電システムを製造することができる。

第４の実施の形態の搬送機構２０４は、気体浮上機構１０を備えておらず、支持手段としてのローラ２０３を備えている。また、ローラ２０３は、それぞれローラ支持部材２０５により回転自在に支持されている。また、ローラ２０３は、その回転中心が搬送機構２０４による基板１０１の搬送方向と直交する方向に配置されており、基板１０１を搬送方向にそって移動自在に支持している。

また、ローラ２０３は、搬送方向に沿って複数列に配置されているとともに、搬送方向と直交する幅方向にそって複数列に配置されており、基板１０１を下側から基板１０１が撓まないように支持している。
すなわち、搬送機構２０４は、基板１０１を平らな状態となるように支持していることになる。なお、ローラ２０３を基板１０１の幅方向（当該基板１０１の搬送方向に直交する方向）に対して複数並べて配置するのではなく、ローラ２０３を基板１０１と同じ程度の長さとして、基板１０１の撓みを防止する構造としてもよい。

ローラ２０３は、基板１０１の下面に接触することになるが、基板１０１は被加工層１０２を上側に向けて搬送機構２０４に配置されるので、ローラ２０３に被加工層１０２が接触することがなく、ローラ２０３との接触により、被加工層１０２が傷つくことがない。なお、これらローラ２０３は、全ての上端部がほぼ水平な１つの平面内に配置されるようになっており、基板１０１をほとんど撓ませることなく平に支持した状態となる。

また、ローラ２０３は、基本的に気体浮上機構１０と同様に基板１０１を搬送方向に移動可能に支持しているだけで、基板１０１の移動は、第１および第２の実施形態と同様に図示しない移動機構により行われる。移動機構は、例えば、第２の実施の形態の移動機構１４と同様のものである。
また、搬送機構２０４は、気体浮上機構１０と同様に、スリット部２０１を備えている。スリット部２０１は、搬送方向に直交しており、基板１０１の幅と同じ程度もしくはそれ以上の長さを有するものとなっている。

そして、スリット部２０１の下側では、後述するようにヘッド２１０が基板１０１の搬送方向であるＹ軸方向と、搬送方向に直交するＸ軸方向に移動自在となっている。
また、スリット部２０１の上側には、第２の実施の形態と略同様の構成を有する吸引手段２０７が設けられている。この吸引手段２０７が第４の実施の形態の粉体除去手段となるものである。

吸引手段２０７は、第２の実施の形態と同様のものであるが、基板１０１の下側ではなく、基板１０１の上側から基板１０１の被加工層１０２に近接して吸引を行うものとなっている。吸引手段２０７は、前記スリット部２０１の上側に配置されている。また、スリット部２０１で下側からのレーザビームの照射により被加工層１０２のビームで加工される部分全体を覆うように配置されている。これにより、レーザビーム照射により、上述のように生じた粉体（粉塵）が吸引除去されるので、基板１０１の被加工層１０２に粉塵が再付着したり、被加工層１０２が汚れた状態となるのを防止することができる。なお、吸引手段２０７をヘッド２１０の移動範囲（搬送機構２０４において基板１０１がレーザ照射を受ける範囲）全体に渡って粉体を吸引できるように固定的に設けるものとしたが、レーザの照射位置の移動に対応して吸引手段２０７が移動するものとしてもよい。

第４の実施の形態におけるビーム照射装置２１１は、基本的に第３の実施の形態のビーム照射装置１１１と同様のものであり、レーザビームを生成する光源装置２１２と、当該光源装置２１２からヘッド２１０にレーザビームを導くビーム誘導系を備えている。

なお、図９および図１０に示す概略図に基づいて、ビーム誘導系を説明すると、光源装置２１２からＸ軸方向に沿って照射されたレーザビームは、ミラー２１５によりＹ軸方向に向けられ、第３の実施の形態の光路長調整装置１１４と同様の光路長調整装置２１４に導入された状態となる。光路長調整装置２１４に導入されたレーザビームは、ミラー２１６によりＹ軸方向からＸ軸方向に向きを変えられる。ミラー２１６のＸ軸方向先側には、光路長調整装置２１４のリトロリフレクタ２１７がＸ軸方向に移動自在に配置されている。リトロリフレクタ２１７は、光路長調整ステージ２１３上でＸ軸方向に移動自在に支持されている。

リトロリフレクタ２１７は、第１の実施の形態の光路長調整装置１１４の２枚のミラー１１７，１１７の代わりに設けられたもので、所定の方向から光が入射すると、入射した光と平行になるように光を反射して出射させるようになっている。そして、リトロリフレクタ２１７がヘッド２１０の移動に合わせて当該リトロリフレクタ２１７に入射する光（出射する光）の方向に移動することで、レーザビームの光路長を略一定に保つようにしている。

リトロリフレクタ２１７から出射された光は、ミラー２１８を介してミラー２１９に照射され、ミラー２１９は、Ｘ軸方向にそってヘッド２１０に光を照射する。
ヘッド２１０は、搬送機構２０４のスリット部２０１の下側に設けられたＸ軸ステージ２０９上で、Ｘ軸方向に沿って移動自在に支持されている。ヘッド２１０は、Ｘ軸方向に沿って搬送機構２０４のスリット部２０１の下側を移動するが、このヘッド２１０にミラー２１９からレーザビームが照射された状態が保持される。
また、これらの構成要素からなるビーム照射装置２１１は、ベース２２０上に配置された状態で、搬送機構２０４の内部に収納された状態となっており、上述のようにヘッド２１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸ステージ２０９が搬送機構２０４のスリット部２０１の真下に配置されるようになっている。

なお、ヘッド２１０は、上述の第３の実施の形態と同様に僅かな距離だけＹ軸方向にも移動するものであるが、図９および図１０においては、Ｙ軸方向への移動する構成を省略している。また、ヘッド２１０は、複数のレーザビームを同時に照射するものとしてもよい。この際にレーザビームは、Ｙ軸方向に並んだ状態となっている。
そして、ヘッド２１０には、上述の軸状集光用光学素子が用いられており、第１〜第３の実施形態と焦点深度の深い軸状集光用光学素子を用いることによる効果が得られることになる。

そして、この例のビーム加工装置におけるビーム加工方法は、基板１０１が被加工層１０２を上に向けている点と、ヘッド２１０が基板１０１の下側に配置されて、基板１０１の下側から上に向けてレーザビームを照射している点以外は、第１〜第３の実施の形態のいずれかと同様に行われることになる。

すなわち、第１および第２の実施の形態と同様に、搬送機構１０４が基板１０１を停止と搬送とを繰返し行う状態とされ、基板１０１が停止した状態で、基板１０１の搬送方向と直交する方向にレーザビームを移動しながら照射することにより、基板１０１の被加工層１０２にストライプ上に溝を形成することができる。

また、第３の実施の形態と同様に、搬送機構１０４で基板１０１を一定速度で搬送している状態で、基板１０１の搬送に同期して、上述のようにヘッド２１０によるレーザビームの照射位置を蝶ネクタイ状に移動する構成としてもよい。
この例では、被加工層１０２を上側にして基板１０１を配置することで、被加工層１０２を傷つけることなく基板１０１を下側から支持して、基板１０１の撓みを防止することができる。また、レーザビームを基板１０１の下側から照射することで、基板１０１を通過したレーザビームで被加工層１０２の加工を行うことができる。

したがって、基板１０１を下側から支持することで、基板１０１を平に保持した状態で、レーザ加工が行えるので、軸状集光用光学素子による焦点範囲が広くなることと合わせて、加工精度のさらなる向上を図ることができるとともに、加工精度を下げることなく、一度に照射できるレーザビームの数を増やして、製造時間の短縮を図ることができる。
また、被加工層１０２を上にした場合に、被加工層１０２の加工によって生じる粉体が基板１０１に付着してしまう虞があるが、基板１０１の上側から粉体を吸引除去することで、基板１０１への被加工層１０２の加工で生じる粉体の付着を防止することができる。
これにより、基板１０１の下側から基板１０１の上面側の被加工層１０２を加工するものとしても問題が生じることがなく、被加工層１０２の加工を行うことができる。
また、第３の実施の形態と同様のビーム加工方法を用いることで、第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
なお、基板１０１の下側を支持する部材は、基板１０１の撓みを防止でき、かつ、基板１０１を傷つけることなく、円滑に搬送方向に移動可能ならばどのようなものであってもよく、例えば、ベルトにより搬送するような構造であってもよい。

２ガラス基板（基板）
５基板移動機構
５０ビーム照射手段
５２軸状集光用光学素子（軸状集光用光学装置）
５３ガイドレール（ビーム照射位置移動機構）
１０１基板
１０２被加工層
１１０ヘッド
１１１ビーム照射装置（ビーム照射手段）
１１２光源装置
１２０ヘッド移動装置（ビーム照射位置移動機構）
１２３Ｘ軸移動機構
１２４Ｙ軸移動機構
１０４搬送機構（基板移動機構）
１４１ステージ
２０３ローラ（支持手段）
２０４搬送機構
２０７吸引手段（粉体除去手段）
２１０ヘッド
２１１ビーム照射装置（ビーム照射手段）
２１２光源装置

Claims

基板の一方の面に被加工層としての透明電極層、光電変換層および金属電極層をこの順で重ねて形成するとともに、各被加工層にビームを照射して加工することにより光電変換を用いた発電システムを製造する際の前記加工に用いられるビーム加工装置であって、
前記基板の一方の面に形成された被加工層を下にして、前記基板の側縁部を支持して当該基板を少なくとも一方向に移動させる移動機構と、
前記基板の他方の面の上側からビームを照射し、前記被加工層を加工するビーム照射手段と、
前記ビーム照射手段から照射されるビームの軸状集光を行う軸状集光用光学装置と、
前記軸状集光用光学装置を前記基板の前記移動機構による一方向の移動に交差する他方向に沿って往復動させるビーム照射位置移動機構とを備え、
前記ビーム照射位置移動機構により前記軸状集光用光学装置を前記他方向に沿って当該他方向と交差する前記被加工層の二つの側縁間に渡って移動させることで、前記被加工層を加工する軸状集光ビームを移動させて照射することを特徴とするビーム加工装置。
基板の一方の面に被加工層としての透明電極層、光電変換層および金属電極層をこの順で重ねて形成するとともに、各被加工層にビームを照射して加工することにより光電変換を用いた発電システムを製造する際の前記加工に用いられるビーム加工装置であって、
前記基板の一方の面に形成された被加工層を上にして、当該基板を少なくとも一方向に移動させる移動機構と、
前記基板の他方の面の下側からビームを照射し、前記被加工層を加工するビーム照射手段と、
前記ビーム照射手段から照射されるビームの軸状集光を行う軸状集光用光学装置と、
前記軸状集光用光学装置を前記基板の前記移動機構による一方向の移動に交差する他方向に沿って往復動させるビーム照射位置移動機構と、
前記被加工層のビーム照射による加工によって生じる粉体を吸引する粉体除去手段とを備え、
前記ビーム照射位置移動機構により前記軸状集光用光学装置を前記他方向に沿って当該他方向と交差する前記被加工層の二つの側縁間に渡って移動させることで、前記被加工層を加工する軸状集光ビームを移動させて照射することを特徴とするビーム加工装置。
基板の一方の面に被加工層としての透明電極層、光電変換層および金属電極層をこの順で重ねて形成するとともに、各被加工層にビームを照射して加工することにより光電変換を用いた発電システムを製造する際の前記加工に用いられるビーム加工装置であって、
気体を噴出することにより前記被加工層を下にした前記基板を平らに浮かせた状態に支持する気体浮上機構と、
前記基板を少なくとも一方向に移動させる移動機構と、
前記基板の他方の面の上側からビームを照射し、前記被加工層を加工するビーム照射手段と、
前記ビーム照射手段から照射されるビームの軸状集光を行う軸状集光用光学装置と、
前記軸状集光用光学装置を前記基板の前記移動機構による一方向の移動に交差する他方向に沿って往復動させるビーム照射位置移動機構とを備え、
前記ビーム照射位置移動機構により前記軸状集光用光学装置を前記他方向に沿って当該他方向と交差する前記被加工層の二つの側縁間に渡って移動させることで、前記被加工層を加工する軸状集光ビームを移動させて照射することを特徴とするビーム加工装置。
前記基板の移動方向に沿って並んだ複数の軸状集光用光学装置を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のビーム加工装置。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のビーム加工装置により前記基板の被加工層を加工することを特徴とするビーム加工方法。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のビーム加工装置により加工された被加工層を有することを特徴とするビーム加工基板。