JP2808220B2 - 光照射装置 - Google Patents
光照射装置Info
- Publication number
- JP2808220B2 JP2808220B2 JP4316043A JP31604392A JP2808220B2 JP 2808220 B2 JP2808220 B2 JP 2808220B2 JP 4316043 A JP4316043 A JP 4316043A JP 31604392 A JP31604392 A JP 31604392A JP 2808220 B2 JP2808220 B2 JP 2808220B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- area
- pulse
- laser light
- mask
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Lasers (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池、ディスプレ
イ装置等に用いられる透光性導電膜を作製する際に、フ
ォトレジストを用いることなく、マスクのみを用いて線
状の紫外光による直接描画を行う光照射装置に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】透光性導電膜のフォトレジストを用いる
ことのない光加工方法は、レーザ加工技術としてＹＡＧ
レーザ光（波長１．０６μｍ）法が主として用いられて
いる。上記ＹＡＧレーザ光（波長１．０６μｍ）を用い
たレーザ加工方法は、スポット状のビームを被加工物に
照射すると共に、このレーザビームを加工方向に走査さ
せ、点の連続した鎖状に開溝を形成せんとするものであ
る。そして、上記レーザビームを用いた加工方法は、レ
ーザビームの走査スピード、加工に必要なエネルギー密
度、被加工物の熱伝導度や昇華性がきわめて微妙に相互
作用する。そのため、上記レーザビーム加工法は、工業
化に際し、生産性を向上させつつ、最適品質を保証する
マージンが少ないという欠点を有する。 【０００３】さらに、上記レーザ加工に用いるレーザ光
の光学的エネルギーは、１．２３ｅＶ（１．０６μｍ）
しかない。しかし、他方、ガラス基板または半導体上に
形成されている被加工物、たとえば、透光性導電膜（Ｃ
ＴＦ）は、３ｅＶないし４ｅＶの光学的エネルギーバン
ド幅を有する。このため、酸化スズ、酸化インジューム
（ＩＴＯを含む）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等からなる透光
性導電膜に対して、ＹＡＧレーザ光は、十分に吸収され
ずに透過してしまう。 【０００４】また、ＹＡＧレーザ光のＱスイッチを用い
るレーザ加工方法においては、パルス光は平均０．５Ｗ
ないし１Ｗ（光径５０μｍ、焦点距離４０ｍｍ、パルス
周波数３ＫＨｚ、パルス幅６０ｎ秒の場合）の強い光エ
ネルギーを走査スピードが３０ｃｍ／分ないし６０ｃｍ
／分で加えて加工しなければならない。その結果、この
ＹＡＧレーザ光は、透光性導電膜を加工することができ
ても、良好な光吸収性のため、同時にその下側に設けら
れた基板、たとえば、ガラス基板に達して、マイクロク
ラックを発生させてしまった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このＹＡＧレーザ光を
用いた光加工方法では、スポット状のビームを繰り返し
走査していくため、下地基板に発生する微小クラックが
スポット状レーザ光の形状と類似した「鱗」状に作られ
てしまった。また、ＹＡＧレーザ光のＱスイッチを用い
る方法は、その尖頭値の出力が長期間の使用においてバ
ラツキ易く、使用の度にモニターで、チェックする必要
があった。さらに、ＹＡＧレーザ光を用いた光加工方法
は、１０μｍないし５０μｍ幅の微細パターンを多数同
一平面に選択的に形成させることが全く不可能であっ
た。また、照射後、加工部の透光性導電膜材料が十分に
微粉末化していないため、透光性導電膜のエッチング溶
液（弗化水素系溶液）により、エッチングを行なわなけ
ればならなかった。 【０００６】本発明は、本出願人の出願になる「特願昭
５９−２１１７６９号（昭和５９年１０月８日出願）光
加工方法」をさらに改良したものである。本発明は、照
射されるレーザビームの強度を概略均一にすることがで
きる光照射装置を提供することを目的とする。本発明
は、光加工を行なう際に使用するマスクが光によって損
傷されない光照射装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の光照射装置は、４００ｎｍ以下の波長のパ
ルスレーザ光を発生させるパルスレーザ光発生手段と、
前記パルスレーザ光を大面積または長面積化するビーム
エキスパンダ（２）と、前記大面積または長面積化され
たパルスレーザ光を直線状パルス光とするシリンドリカ
ルレンズ（２１）と、被照射面と離れた位置に配置さ
れ、前記直線状パルス光のガウス分布に従った強度の弱
くなる領域を除去するマスク（３）とから構成される。 【０００８】本発明の光照射装置は、４００ｎｍ以下の
波長のパルスレーザ光を発生させるパルスレーザ光発生
手段と、前記パルスレーザ光を大面積または長面積化す
るビームエキスパンダ（２）と、前記大面積または長面
積化されたパルスレーザ光を直線状パルス光とするシリ
ンドリカルレンズ（２１）と、被照射面と離れた位置に
配置され、前記直線状パルス光のガウス分布に従った強
度の弱くなる領域を除去するマスク（３）と、前記直線
状断面を有するパルスレーザ光の照射に連動して被照射
面をパルスレーザ光の照射方向に対して垂直方向に移動
させる移動手段（２５）とから構成される。 【０００９】本発明の光照射装置は、４００ｎｍ以下の
波長のパルスレーザ光を発生させるパルスレーザ光発生
手段と、前記パルスレーザ光を大面積または長面積化す
るビームエキスパンダ（２）と、前記大面積または長面
積化されたパルスレーザ光を直線状パルス光とするシリ
ンドリカルレンズ（２１）と、被照射面と離れた位置に
配置され、前記直線状パルスレーザ光のガウス分布に従
った強度の弱くなる領域を除去するマスク（３）と、パ
ルスレーザ光の照射面と上記マスクとの間を真空にす
る、あるいはクリーンエアまたは窒素を注入する手段と
から構成される。 【００１０】すなわち、本発明は、その照射光として、
４００ｎｍ以下（エネルギー的には３．１ｅＶ以上）の
波長のパルスレーザを照射し、直径２０μｍないし５０
μｍのビームスポットではなく、幅５０μｍないし２０
０μｍ（たとえば１５０μｍ）、長さ１０ｃｍないし６
０ｃｍ（たとえば３０ｃｍ）の線状のパターンと同一箇
所に一つ、または数回のパルスを照射し、その線状のパ
ターン全面を同時に瞬間的に加工する。かくの如く、本
発明に示される４００ｎｍ以下の波長のパルス光（パル
ス幅５０ｎ秒以下）を線状に照射することにより、透光
性導電膜での光エネルギーの吸収効率をＹＡＧレーザ
（１．０６μｍ）の１００倍以上に高め、結果として加
工速度を１０倍以上に速くしたものである。さらに、初
期の光として、円状でかつ光強度がガウス分布をするＹ
ＡＧレーザではなく、本発明は、エキシマレーザ光を用
いる。このため、初期の光照射面は、矩形を有し、ま
た、その強さも照射面内で概略均一である。このため光
の幅を広げるいわゆるビームエキスパンダで矩形の大面
積化、または長面積化する。その後、その一方のＸまた
はＹ方向に沿って筒状の棒状レンズ、すなわち、シリン
ドリカルレンズにてスリット状にレーザ光を集光する。 【００１１】しかし、この集光を５０μｍ以下にするに
は、このシリンドリカルレンズ（棒状集光レンズ）の球
面収差が無視できなくなる。このため、集光された光の
周辺部にガウス分布に従った強度の弱くなる領域が発生
する。そのため、線の端部のきれが明確でなくなる。加
えて１０μｍないし３０μｍ、たとえば２０μｍの幅の
線状の開溝を作ることは不可能になる。このため、本発
明においては、球面収差があまり問題にならない１００
μｍにまで集光せしめた後、所定のパターン幅たとえ
ば、２０μｍとするように被加工面より離れた位置にマ
スクを配設した。 【００１２】その結果、このマスクのパターン形状によ
り、たとえば、１００μｍ×３０ｃｍの幅に対し２０μ
ｍ×３０ｃｍの極細の開溝パターンをその周辺部のエッ
ヂを明確にして作り得る。さらに、ビーム光幅２０μｍ
の場合、照射面のズレが±３０μｍの「ゆらぎ」に対し
ても所定の位置精度を与えることができる。また、パタ
ーンの一部をこの場合、１００μｍまでの範囲で太めの
幅にすることも可能となる。 【００１３】 【作 用】本発明の光照射装置において、基板の照射
面とマスクとは、離れた位置に配置されている。そのた
め、１回または数回のレーザパルス光を同じ個所に上記
マスクを通して照射することにより、線状の開溝を１０
ｃｍないし６０ｃｍ、たとえば３０ｃｍの長さにわたっ
て加工し、かつ開溝幅を球面収差の無視できる１０μｍ
ないし３０μｍの極細の形状に作り得る。また、ＹＡＧ
レーザ光のＱスイッチ方式ではなく、パルスレーザ光を
用いるため、尖端値の強さを精密に制御し得る。また、
上記マスクは、直線状レーザパルス光のガウス分布に従
った強度の弱い部分の領域を除去するため、照射される
レーザ光の強度を概略均一にすることができる。 【００１４】パルスレーザ光は、下地基板である、たと
えばガラス基板に対し、損傷を与えることなく、被加工
物、たとえば透光性導電膜のみのスリット状開溝を上記
マスクによって選択除去が可能となる。移動手段によっ
て、パルスレーザ光の照射方向に対して垂直方向、たと
えばＸ、Ｙ方向に移動できるようになっているため、大
型基板にスリット状開溝を設けることが簡単である。 【００１５】また、パルスレーザ光は、下地基板に対
し、損傷を与えることなくして被加工物、たとえば、Ｃ
ＴＦのみのスリット状開溝の選択除去が可能となる。同
時に、上記マスクは、パルスレーザ光の照射面と離れる
ように配置されているため、マスクと被加工物との間を
真空、クリーンエア、または窒素等を注入することによ
り、パルスレーザ光の照射により生じる被加工物の飛翔
物をマスク下面に付着させることなく、下方向に積極的
に落下させることができる。また、開溝を形成した後、
被加工部の上面に残る粉状の残渣物は、アルコール、ア
セトン等の洗浄液による超音波洗浄で充分除去が可能で
あり、いわゆるレジストコート、被加工物のエッチン
グ、レジスト除去等の多くの工程が全く不要となり、か
つ公害材料の使用も不要となった。 【００１６】さらに、上記マスクは、パルスレーザ光の
照射面と離れるように配置されているため、被加工物の
衝突による損傷が少ない。また、上記マスクの配設され
た位置は、パルスレーザ光が十分集光される以前である
ため、被加工物を加工する際に十分大きいエネルギー密
度であっても、マスクにとって、全く損傷を与えないエ
ネルギー密度に選択することができる。 【００１７】 【実 施 例】〔実施例１〕 図１は本発明の一実施例である光照射装置を説明するた
めの概要図を示す。図１におけるエキシマレーザ（１）
には、波長２４８ｎｍ、エネルギーバンド幅＝５．０ｅ
Ｖが用いられる。すると、初期の光ビーム（２０）は、
１６ｍｍ×２０ｍｍを有し、効率３％であるため、３５
０ｍＪを有する。さらに、この光ビーム（２０）は、ビ
ームエキスパンダ（２）にて長面積化または大面積化さ
れ、たとえば、１６ｍｍ×３００ｍｍに拡大された（図
２（２１））。この装置に５．６×１０−２ｍＪ／ｍｍ
２をエネルギー密度で得た。 【００１８】さらに、光ビーム（２０）は、合成石英製
のシリンドリカルレンズによって、加工面における開溝
幅がマスク（３）を用いない場合で、１００μｍとなる
ように集光される。マスク（３）は、石英の板が用いら
れる。このマスク（３）の下側には、クロム、ＭｏＳｉ
２等の耐熱性遮光材（３’）が選択的に設けられてい
る。ここで、集光光（２２−１）より選択的に一部の光
（２２−２）が選ばれ、この光（２２−２）が被加工面
（１０）に照射される。 【００１９】マスク（３）によって、長さ３００ｍｍ、
幅２０μｍのスリット状のビーム（２２−２）に変えら
れた光ビームは、基板（１０）上の被加工物（１１）に
線状に照射され、開溝（５）が形成された。被加工面が
ガラス状の基板（１０）上に形成された透明導電膜（エ
ネルギーバンド幅＝３．５ｅＶ）に開溝を形成するに
は、エキシマレーザ（ＱｕｅｓｔｅｃＩｎｃ．製）が用
いられた。パルス光は、ＫｒＦ２４８ｎｍとした。なぜ
なら、前記パルス光は、その光学的エネルギーバンド幅
が５．０ｅＶであるため、十分被照射面で吸収され、透
明導電膜のみを選択的に加工し得るからである。 【００２０】パルス幅２０ｎ秒、繰り返し周波数１Ｈｚ
ないし１００Ｈｚ、たとえば、１０Ｈｚとした。また、
被加工物には、ガラス基板上に形成された透光性導電膜
である酸化スズ（ＳｎＯ２）が用いられた。上記透光性
導電膜に線状パルス光を照射して加工を行なうと、１回
のみの照射で開溝（５）が完全に白濁化され透光性導電
膜が微粉末になった。この透光性導電膜からなる微粉末
は、アセトン水溶液による超音波洗浄（周波数２９ＫＨ
ｚ）を約１分ないし１０分行なうことにより除去され
た。この洗浄は、下地のソーダガラスを全く損傷させな
かった。 【００２１】図２（Ａ）ないし（Ｃ−４）は本発明の一
実施例である光照射装置における光のパターンの変化を
説明するための図を示す。図２（Ａ）において、レーザ
光より照射された光ビームは、矩形状の光ビーム（２
０）となる。この矩形状の光ビーム（２０）は、図２
（Ｂ）に示すように、エキスパンダ（２）によって、長
さ方向に拡大された光ビーム（２１）となる。さらに、
光ビーム（２１）は、フォトマスクにより一部周辺（２
２−１）が除去され、極細の開溝（２２−２）が図２
（Ｃ−１）・・・（Ｃ−４）に示された如くに形成され
る。ビーム光（２２−１）の幅は、１００μｍとして、
マスク（３）でその一部が遮光されると、２０μｍの光
ビーム幅（２２−２）が得られた。 【００２２】図２（Ｃ−１）に示す光ビームは、単純に
中央部のみをマスク（３）によって選択したものであ
る。また、図２（Ｃ−２）に示す光ビームは、端部にマ
スク（３）が設けられずに、その部分を太くしている。
図２（Ｃ−２）において、端部にマスク（３）がないの
に対して、図２（Ｃ−３）に示す光ビームは、端部を太
くしつつも、形状をマスク（３）によって規定されてい
る。図２（Ｃ−３）、（Ｃ−４）は、図２（Ｃ−１）、
（Ｃ−２）に比べわかり易くするため、図面を拡大して
ある。さらに、図２（Ｃ−４）は、１つの開溝（２２−
２）と隣の開溝（２２’−２）とを有し、それらの太く
した部分（２３）、（２３’）にて一部を互いに重なり
合わせて縦に連続させたものである。この（２３）、
（２３’）の繰り返しにより、縦方向の開溝をも作るこ
とが可能となる。 【００２３】図３（Ａ）および（Ｂ）は本発明の一実施
例である光照射装置によって基板上に開溝を作製する順
序を説明するための図である。、基板上にスリット状の
パルス光（５、６、７・・・ｎ）を複数個形成したもの
である。かくの如く、１回のパルスを照射するのみで１
本の開溝が形成される。その後、Ｙテーブル（図１（２
５））をたとえば、１５ｍｍ移動し、次のパルス（６）
を加える。さらに、Ｙテーブルを１５ｍｍ移動し、次の
パルス（７）を加える。かくして、ｎ回のパルス光を加
えることにより、大面積の基板上にｎ個の開溝が形成さ
れた。 【００２４】〔実施例２〕 水素または弗素を添加した非単結晶半導体（主成分珪
素）上には、ＩＴＯ（酸化スズが５重量％添加された酸
化インジューム）が１０００Åの厚さに電子ビーム蒸着
法によって形成され、これを被加工面とした。 【００２５】上記被加工面を下面とし、真空下（真空度
１０−５ｔｏｒｒ以下）とし、４００ｎｍ以下の波長か
らなるパルス光が加えられた。その時の光パルスの波長
は、２４８ｎｍＫｒＦ、パルス幅１０ｎ秒、平均出力
２．３ｍＪ／ｍｍ２とした。上記パルス光によって開溝
を形成する際に、被加工面に酸化スズを５重量％添加し
た酸化インジューム（ＩＴＯ）からなる透光性導電膜
は、昇華し、下地の半導体が損傷することなく、残った
酸化スズ・インジューム（ＩＴＯ）間を絶縁化すること
ができた。その他は、実施例１と同じである。 【００２６】本実施例により多数のスリット状開溝を作
製する場合、たとえば、１５ｍｍ間隔にて２０μｍの幅
を製造すると１０Ｈｚ／パルスならば、０．８分で可能
となった。その結果、従来のマスクアライン方式でフォ
トレジストを用いてパターニーグを行なう場合に比べ
て、工程数が７工程より２工程（光照射、洗浄）とな
り、かつ作業時間を５分ないし１０分とすることができ
て、多数の直線状開溝を作る場合にきわめて低コスト、
高生産性を図ることができた。 【００２７】すなわち、本実施例は、被加工面より十分
離れた位置にフォトマスクを配設して用い、かつ被加工
面上に密着してフォトレジストを用いない方式であるた
め、マスクの寿命が長い。また、本実施例は、フォトレ
ジストのコート（塗布）、プリベーク、露光、エッチン
グ、剥離等の工程がない。また、本実施例は、マスクを
用いるため、任意のパターンを形成することができる。 【００２８】本実施例は、開溝と開溝間の幅（加工せず
に残す面積）が多い場合を記した。しかし、光照射を隣
合わせて連結化することにより、逆にたとえば、残って
いる面積を２０μｍ、除去する部分を４００μｍとする
ことも可能である。この場合、集光スリットの幅を１５
μｍより５０μｍないし１００μｍとすると生産性向上
に有効である。また、本実施例の光学系において、ビー
ムエキスパンダと被加工面との間に光学系をより高精度
とするため、インテグレータ、コンデンサレンズ、およ
び投影レンズを平行に挿入してもよい。 【００２９】 【発明の効果】本発明によれば、基板の照射面とマスク
とは、離れた位置に配置されているため、上記マスクを
通して照射されるパルスレーザ光によって極細の開溝が
形成される。また、上記マスクは、直線状パルス光にお
ける周辺部で、強度の弱い領域を除去するため、照射さ
れるレーザ光の強度を概略均一にすることができる。本
発明によれば、移動手段によって、パルス光の照射方向
に対して垂直方向に移動できるようになっているため、
大型基板にスリット状開溝を設けることが簡単である。
本発明によれば、上記マスクは、パルスレーザ光の照射
面と離れるように配置されているため、マスクと被加工
物との間を真空、クリーンエア、または窒素等を注入す
ることにより、パルスレーザ光の照射により生じる被加
工物の飛翔物をマスク下面に付着させることなく、下方
向に積極的に落下させることができる。本発明によれ
ば、開溝を形成した後、被加工部の上面に残る粉状の残
渣物は、アルコール、アセトン等の洗浄液による超音波
洗浄で充分除去が可能であり、いわゆるレジストコー
ト、被加工物のエッチング、レジスト除去等の多くの工
程が全く不要となり、かつ公害材料の使用も不要となっ
た。 【００３０】本発明によれば、上記マスクは、パルスレ
ーザ光の照射面と離れるように配置されているため、基
板の表面が加工される際に発生する残渣物の衝突による
損傷が少ない。また、上記マスクの配設された位置は、
パルスレーザ光が十分集光される以前であるため、上記
マスク自体が損傷されない。本発明によれば、パルスレ
ーザ光は、下地基板である基板に対し、損傷を与えるこ
となく、被加工物、たとえば透光性導電膜のみのスリッ
ト状開溝を上記マスクによって選択的に除去することが
できる。本発明によれば、被加工面より離れた位置にフ
ォトマスクを配設して用い、かつ被加工面上に密着して
フォトレジストを用いない方式であるため、マスクの寿
命が長い。本発明によれば、フォトレジストのコート
（塗布）、プリベーク、露光、エッチング、剥離等の工
程がなく、マスクを用いているため、任意のパターンを
形成することが容易にできる。
イ装置等に用いられる透光性導電膜を作製する際に、フ
ォトレジストを用いることなく、マスクのみを用いて線
状の紫外光による直接描画を行う光照射装置に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】透光性導電膜のフォトレジストを用いる
ことのない光加工方法は、レーザ加工技術としてＹＡＧ
レーザ光（波長１．０６μｍ）法が主として用いられて
いる。上記ＹＡＧレーザ光（波長１．０６μｍ）を用い
たレーザ加工方法は、スポット状のビームを被加工物に
照射すると共に、このレーザビームを加工方向に走査さ
せ、点の連続した鎖状に開溝を形成せんとするものであ
る。そして、上記レーザビームを用いた加工方法は、レ
ーザビームの走査スピード、加工に必要なエネルギー密
度、被加工物の熱伝導度や昇華性がきわめて微妙に相互
作用する。そのため、上記レーザビーム加工法は、工業
化に際し、生産性を向上させつつ、最適品質を保証する
マージンが少ないという欠点を有する。 【０００３】さらに、上記レーザ加工に用いるレーザ光
の光学的エネルギーは、１．２３ｅＶ（１．０６μｍ）
しかない。しかし、他方、ガラス基板または半導体上に
形成されている被加工物、たとえば、透光性導電膜（Ｃ
ＴＦ）は、３ｅＶないし４ｅＶの光学的エネルギーバン
ド幅を有する。このため、酸化スズ、酸化インジューム
（ＩＴＯを含む）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等からなる透光
性導電膜に対して、ＹＡＧレーザ光は、十分に吸収され
ずに透過してしまう。 【０００４】また、ＹＡＧレーザ光のＱスイッチを用い
るレーザ加工方法においては、パルス光は平均０．５Ｗ
ないし１Ｗ（光径５０μｍ、焦点距離４０ｍｍ、パルス
周波数３ＫＨｚ、パルス幅６０ｎ秒の場合）の強い光エ
ネルギーを走査スピードが３０ｃｍ／分ないし６０ｃｍ
／分で加えて加工しなければならない。その結果、この
ＹＡＧレーザ光は、透光性導電膜を加工することができ
ても、良好な光吸収性のため、同時にその下側に設けら
れた基板、たとえば、ガラス基板に達して、マイクロク
ラックを発生させてしまった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このＹＡＧレーザ光を
用いた光加工方法では、スポット状のビームを繰り返し
走査していくため、下地基板に発生する微小クラックが
スポット状レーザ光の形状と類似した「鱗」状に作られ
てしまった。また、ＹＡＧレーザ光のＱスイッチを用い
る方法は、その尖頭値の出力が長期間の使用においてバ
ラツキ易く、使用の度にモニターで、チェックする必要
があった。さらに、ＹＡＧレーザ光を用いた光加工方法
は、１０μｍないし５０μｍ幅の微細パターンを多数同
一平面に選択的に形成させることが全く不可能であっ
た。また、照射後、加工部の透光性導電膜材料が十分に
微粉末化していないため、透光性導電膜のエッチング溶
液（弗化水素系溶液）により、エッチングを行なわなけ
ればならなかった。 【０００６】本発明は、本出願人の出願になる「特願昭
５９−２１１７６９号（昭和５９年１０月８日出願）光
加工方法」をさらに改良したものである。本発明は、照
射されるレーザビームの強度を概略均一にすることがで
きる光照射装置を提供することを目的とする。本発明
は、光加工を行なう際に使用するマスクが光によって損
傷されない光照射装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の光照射装置は、４００ｎｍ以下の波長のパ
ルスレーザ光を発生させるパルスレーザ光発生手段と、
前記パルスレーザ光を大面積または長面積化するビーム
エキスパンダ（２）と、前記大面積または長面積化され
たパルスレーザ光を直線状パルス光とするシリンドリカ
ルレンズ（２１）と、被照射面と離れた位置に配置さ
れ、前記直線状パルス光のガウス分布に従った強度の弱
くなる領域を除去するマスク（３）とから構成される。 【０００８】本発明の光照射装置は、４００ｎｍ以下の
波長のパルスレーザ光を発生させるパルスレーザ光発生
手段と、前記パルスレーザ光を大面積または長面積化す
るビームエキスパンダ（２）と、前記大面積または長面
積化されたパルスレーザ光を直線状パルス光とするシリ
ンドリカルレンズ（２１）と、被照射面と離れた位置に
配置され、前記直線状パルス光のガウス分布に従った強
度の弱くなる領域を除去するマスク（３）と、前記直線
状断面を有するパルスレーザ光の照射に連動して被照射
面をパルスレーザ光の照射方向に対して垂直方向に移動
させる移動手段（２５）とから構成される。 【０００９】本発明の光照射装置は、４００ｎｍ以下の
波長のパルスレーザ光を発生させるパルスレーザ光発生
手段と、前記パルスレーザ光を大面積または長面積化す
るビームエキスパンダ（２）と、前記大面積または長面
積化されたパルスレーザ光を直線状パルス光とするシリ
ンドリカルレンズ（２１）と、被照射面と離れた位置に
配置され、前記直線状パルスレーザ光のガウス分布に従
った強度の弱くなる領域を除去するマスク（３）と、パ
ルスレーザ光の照射面と上記マスクとの間を真空にす
る、あるいはクリーンエアまたは窒素を注入する手段と
から構成される。 【００１０】すなわち、本発明は、その照射光として、
４００ｎｍ以下（エネルギー的には３．１ｅＶ以上）の
波長のパルスレーザを照射し、直径２０μｍないし５０
μｍのビームスポットではなく、幅５０μｍないし２０
０μｍ（たとえば１５０μｍ）、長さ１０ｃｍないし６
０ｃｍ（たとえば３０ｃｍ）の線状のパターンと同一箇
所に一つ、または数回のパルスを照射し、その線状のパ
ターン全面を同時に瞬間的に加工する。かくの如く、本
発明に示される４００ｎｍ以下の波長のパルス光（パル
ス幅５０ｎ秒以下）を線状に照射することにより、透光
性導電膜での光エネルギーの吸収効率をＹＡＧレーザ
（１．０６μｍ）の１００倍以上に高め、結果として加
工速度を１０倍以上に速くしたものである。さらに、初
期の光として、円状でかつ光強度がガウス分布をするＹ
ＡＧレーザではなく、本発明は、エキシマレーザ光を用
いる。このため、初期の光照射面は、矩形を有し、ま
た、その強さも照射面内で概略均一である。このため光
の幅を広げるいわゆるビームエキスパンダで矩形の大面
積化、または長面積化する。その後、その一方のＸまた
はＹ方向に沿って筒状の棒状レンズ、すなわち、シリン
ドリカルレンズにてスリット状にレーザ光を集光する。 【００１１】しかし、この集光を５０μｍ以下にするに
は、このシリンドリカルレンズ（棒状集光レンズ）の球
面収差が無視できなくなる。このため、集光された光の
周辺部にガウス分布に従った強度の弱くなる領域が発生
する。そのため、線の端部のきれが明確でなくなる。加
えて１０μｍないし３０μｍ、たとえば２０μｍの幅の
線状の開溝を作ることは不可能になる。このため、本発
明においては、球面収差があまり問題にならない１００
μｍにまで集光せしめた後、所定のパターン幅たとえ
ば、２０μｍとするように被加工面より離れた位置にマ
スクを配設した。 【００１２】その結果、このマスクのパターン形状によ
り、たとえば、１００μｍ×３０ｃｍの幅に対し２０μ
ｍ×３０ｃｍの極細の開溝パターンをその周辺部のエッ
ヂを明確にして作り得る。さらに、ビーム光幅２０μｍ
の場合、照射面のズレが±３０μｍの「ゆらぎ」に対し
ても所定の位置精度を与えることができる。また、パタ
ーンの一部をこの場合、１００μｍまでの範囲で太めの
幅にすることも可能となる。 【００１３】 【作 用】本発明の光照射装置において、基板の照射
面とマスクとは、離れた位置に配置されている。そのた
め、１回または数回のレーザパルス光を同じ個所に上記
マスクを通して照射することにより、線状の開溝を１０
ｃｍないし６０ｃｍ、たとえば３０ｃｍの長さにわたっ
て加工し、かつ開溝幅を球面収差の無視できる１０μｍ
ないし３０μｍの極細の形状に作り得る。また、ＹＡＧ
レーザ光のＱスイッチ方式ではなく、パルスレーザ光を
用いるため、尖端値の強さを精密に制御し得る。また、
上記マスクは、直線状レーザパルス光のガウス分布に従
った強度の弱い部分の領域を除去するため、照射される
レーザ光の強度を概略均一にすることができる。 【００１４】パルスレーザ光は、下地基板である、たと
えばガラス基板に対し、損傷を与えることなく、被加工
物、たとえば透光性導電膜のみのスリット状開溝を上記
マスクによって選択除去が可能となる。移動手段によっ
て、パルスレーザ光の照射方向に対して垂直方向、たと
えばＸ、Ｙ方向に移動できるようになっているため、大
型基板にスリット状開溝を設けることが簡単である。 【００１５】また、パルスレーザ光は、下地基板に対
し、損傷を与えることなくして被加工物、たとえば、Ｃ
ＴＦのみのスリット状開溝の選択除去が可能となる。同
時に、上記マスクは、パルスレーザ光の照射面と離れる
ように配置されているため、マスクと被加工物との間を
真空、クリーンエア、または窒素等を注入することによ
り、パルスレーザ光の照射により生じる被加工物の飛翔
物をマスク下面に付着させることなく、下方向に積極的
に落下させることができる。また、開溝を形成した後、
被加工部の上面に残る粉状の残渣物は、アルコール、ア
セトン等の洗浄液による超音波洗浄で充分除去が可能で
あり、いわゆるレジストコート、被加工物のエッチン
グ、レジスト除去等の多くの工程が全く不要となり、か
つ公害材料の使用も不要となった。 【００１６】さらに、上記マスクは、パルスレーザ光の
照射面と離れるように配置されているため、被加工物の
衝突による損傷が少ない。また、上記マスクの配設され
た位置は、パルスレーザ光が十分集光される以前である
ため、被加工物を加工する際に十分大きいエネルギー密
度であっても、マスクにとって、全く損傷を与えないエ
ネルギー密度に選択することができる。 【００１７】 【実 施 例】〔実施例１〕 図１は本発明の一実施例である光照射装置を説明するた
めの概要図を示す。図１におけるエキシマレーザ（１）
には、波長２４８ｎｍ、エネルギーバンド幅＝５．０ｅ
Ｖが用いられる。すると、初期の光ビーム（２０）は、
１６ｍｍ×２０ｍｍを有し、効率３％であるため、３５
０ｍＪを有する。さらに、この光ビーム（２０）は、ビ
ームエキスパンダ（２）にて長面積化または大面積化さ
れ、たとえば、１６ｍｍ×３００ｍｍに拡大された（図
２（２１））。この装置に５．６×１０−２ｍＪ／ｍｍ
２をエネルギー密度で得た。 【００１８】さらに、光ビーム（２０）は、合成石英製
のシリンドリカルレンズによって、加工面における開溝
幅がマスク（３）を用いない場合で、１００μｍとなる
ように集光される。マスク（３）は、石英の板が用いら
れる。このマスク（３）の下側には、クロム、ＭｏＳｉ
２等の耐熱性遮光材（３’）が選択的に設けられてい
る。ここで、集光光（２２−１）より選択的に一部の光
（２２−２）が選ばれ、この光（２２−２）が被加工面
（１０）に照射される。 【００１９】マスク（３）によって、長さ３００ｍｍ、
幅２０μｍのスリット状のビーム（２２−２）に変えら
れた光ビームは、基板（１０）上の被加工物（１１）に
線状に照射され、開溝（５）が形成された。被加工面が
ガラス状の基板（１０）上に形成された透明導電膜（エ
ネルギーバンド幅＝３．５ｅＶ）に開溝を形成するに
は、エキシマレーザ（ＱｕｅｓｔｅｃＩｎｃ．製）が用
いられた。パルス光は、ＫｒＦ２４８ｎｍとした。なぜ
なら、前記パルス光は、その光学的エネルギーバンド幅
が５．０ｅＶであるため、十分被照射面で吸収され、透
明導電膜のみを選択的に加工し得るからである。 【００２０】パルス幅２０ｎ秒、繰り返し周波数１Ｈｚ
ないし１００Ｈｚ、たとえば、１０Ｈｚとした。また、
被加工物には、ガラス基板上に形成された透光性導電膜
である酸化スズ（ＳｎＯ２）が用いられた。上記透光性
導電膜に線状パルス光を照射して加工を行なうと、１回
のみの照射で開溝（５）が完全に白濁化され透光性導電
膜が微粉末になった。この透光性導電膜からなる微粉末
は、アセトン水溶液による超音波洗浄（周波数２９ＫＨ
ｚ）を約１分ないし１０分行なうことにより除去され
た。この洗浄は、下地のソーダガラスを全く損傷させな
かった。 【００２１】図２（Ａ）ないし（Ｃ−４）は本発明の一
実施例である光照射装置における光のパターンの変化を
説明するための図を示す。図２（Ａ）において、レーザ
光より照射された光ビームは、矩形状の光ビーム（２
０）となる。この矩形状の光ビーム（２０）は、図２
（Ｂ）に示すように、エキスパンダ（２）によって、長
さ方向に拡大された光ビーム（２１）となる。さらに、
光ビーム（２１）は、フォトマスクにより一部周辺（２
２−１）が除去され、極細の開溝（２２−２）が図２
（Ｃ−１）・・・（Ｃ−４）に示された如くに形成され
る。ビーム光（２２−１）の幅は、１００μｍとして、
マスク（３）でその一部が遮光されると、２０μｍの光
ビーム幅（２２−２）が得られた。 【００２２】図２（Ｃ−１）に示す光ビームは、単純に
中央部のみをマスク（３）によって選択したものであ
る。また、図２（Ｃ−２）に示す光ビームは、端部にマ
スク（３）が設けられずに、その部分を太くしている。
図２（Ｃ−２）において、端部にマスク（３）がないの
に対して、図２（Ｃ−３）に示す光ビームは、端部を太
くしつつも、形状をマスク（３）によって規定されてい
る。図２（Ｃ−３）、（Ｃ−４）は、図２（Ｃ−１）、
（Ｃ−２）に比べわかり易くするため、図面を拡大して
ある。さらに、図２（Ｃ−４）は、１つの開溝（２２−
２）と隣の開溝（２２’−２）とを有し、それらの太く
した部分（２３）、（２３’）にて一部を互いに重なり
合わせて縦に連続させたものである。この（２３）、
（２３’）の繰り返しにより、縦方向の開溝をも作るこ
とが可能となる。 【００２３】図３（Ａ）および（Ｂ）は本発明の一実施
例である光照射装置によって基板上に開溝を作製する順
序を説明するための図である。、基板上にスリット状の
パルス光（５、６、７・・・ｎ）を複数個形成したもの
である。かくの如く、１回のパルスを照射するのみで１
本の開溝が形成される。その後、Ｙテーブル（図１（２
５））をたとえば、１５ｍｍ移動し、次のパルス（６）
を加える。さらに、Ｙテーブルを１５ｍｍ移動し、次の
パルス（７）を加える。かくして、ｎ回のパルス光を加
えることにより、大面積の基板上にｎ個の開溝が形成さ
れた。 【００２４】〔実施例２〕 水素または弗素を添加した非単結晶半導体（主成分珪
素）上には、ＩＴＯ（酸化スズが５重量％添加された酸
化インジューム）が１０００Åの厚さに電子ビーム蒸着
法によって形成され、これを被加工面とした。 【００２５】上記被加工面を下面とし、真空下（真空度
１０−５ｔｏｒｒ以下）とし、４００ｎｍ以下の波長か
らなるパルス光が加えられた。その時の光パルスの波長
は、２４８ｎｍＫｒＦ、パルス幅１０ｎ秒、平均出力
２．３ｍＪ／ｍｍ２とした。上記パルス光によって開溝
を形成する際に、被加工面に酸化スズを５重量％添加し
た酸化インジューム（ＩＴＯ）からなる透光性導電膜
は、昇華し、下地の半導体が損傷することなく、残った
酸化スズ・インジューム（ＩＴＯ）間を絶縁化すること
ができた。その他は、実施例１と同じである。 【００２６】本実施例により多数のスリット状開溝を作
製する場合、たとえば、１５ｍｍ間隔にて２０μｍの幅
を製造すると１０Ｈｚ／パルスならば、０．８分で可能
となった。その結果、従来のマスクアライン方式でフォ
トレジストを用いてパターニーグを行なう場合に比べ
て、工程数が７工程より２工程（光照射、洗浄）とな
り、かつ作業時間を５分ないし１０分とすることができ
て、多数の直線状開溝を作る場合にきわめて低コスト、
高生産性を図ることができた。 【００２７】すなわち、本実施例は、被加工面より十分
離れた位置にフォトマスクを配設して用い、かつ被加工
面上に密着してフォトレジストを用いない方式であるた
め、マスクの寿命が長い。また、本実施例は、フォトレ
ジストのコート（塗布）、プリベーク、露光、エッチン
グ、剥離等の工程がない。また、本実施例は、マスクを
用いるため、任意のパターンを形成することができる。 【００２８】本実施例は、開溝と開溝間の幅（加工せず
に残す面積）が多い場合を記した。しかし、光照射を隣
合わせて連結化することにより、逆にたとえば、残って
いる面積を２０μｍ、除去する部分を４００μｍとする
ことも可能である。この場合、集光スリットの幅を１５
μｍより５０μｍないし１００μｍとすると生産性向上
に有効である。また、本実施例の光学系において、ビー
ムエキスパンダと被加工面との間に光学系をより高精度
とするため、インテグレータ、コンデンサレンズ、およ
び投影レンズを平行に挿入してもよい。 【００２９】 【発明の効果】本発明によれば、基板の照射面とマスク
とは、離れた位置に配置されているため、上記マスクを
通して照射されるパルスレーザ光によって極細の開溝が
形成される。また、上記マスクは、直線状パルス光にお
ける周辺部で、強度の弱い領域を除去するため、照射さ
れるレーザ光の強度を概略均一にすることができる。本
発明によれば、移動手段によって、パルス光の照射方向
に対して垂直方向に移動できるようになっているため、
大型基板にスリット状開溝を設けることが簡単である。
本発明によれば、上記マスクは、パルスレーザ光の照射
面と離れるように配置されているため、マスクと被加工
物との間を真空、クリーンエア、または窒素等を注入す
ることにより、パルスレーザ光の照射により生じる被加
工物の飛翔物をマスク下面に付着させることなく、下方
向に積極的に落下させることができる。本発明によれ
ば、開溝を形成した後、被加工部の上面に残る粉状の残
渣物は、アルコール、アセトン等の洗浄液による超音波
洗浄で充分除去が可能であり、いわゆるレジストコー
ト、被加工物のエッチング、レジスト除去等の多くの工
程が全く不要となり、かつ公害材料の使用も不要となっ
た。 【００３０】本発明によれば、上記マスクは、パルスレ
ーザ光の照射面と離れるように配置されているため、基
板の表面が加工される際に発生する残渣物の衝突による
損傷が少ない。また、上記マスクの配設された位置は、
パルスレーザ光が十分集光される以前であるため、上記
マスク自体が損傷されない。本発明によれば、パルスレ
ーザ光は、下地基板である基板に対し、損傷を与えるこ
となく、被加工物、たとえば透光性導電膜のみのスリッ
ト状開溝を上記マスクによって選択的に除去することが
できる。本発明によれば、被加工面より離れた位置にフ
ォトマスクを配設して用い、かつ被加工面上に密着して
フォトレジストを用いない方式であるため、マスクの寿
命が長い。本発明によれば、フォトレジストのコート
（塗布）、プリベーク、露光、エッチング、剥離等の工
程がなく、マスクを用いているため、任意のパターンを
形成することが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である光照射装置を説明す
るための概要図を示す。 【図２】 （Ａ）ないし（Ｃ−４）は本発明の一実施例
である光照射装置における光のパターンの変化を説明す
るための図を示す。 【図３】 （Ａ）および（Ｂ）は本発明の一実施例であ
る光照射装置によって基板上に開溝を作製する順序を説
明するための図である。 【符号の説明】 １・・・エキシマレーザ ２・・・エキスパンダ ３・・・マスク ３′・・・耐熱性遮光材 ５、６、７・・・開溝 １０・・・基板 １１・・・被加工物
るための概要図を示す。 【図２】 （Ａ）ないし（Ｃ−４）は本発明の一実施例
である光照射装置における光のパターンの変化を説明す
るための図を示す。 【図３】 （Ａ）および（Ｂ）は本発明の一実施例であ
る光照射装置によって基板上に開溝を作製する順序を説
明するための図である。 【符号の説明】 １・・・エキシマレーザ ２・・・エキスパンダ ３・・・マスク ３′・・・耐熱性遮光材 ５、６、７・・・開溝 １０・・・基板 １１・・・被加工物
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．４００ｎｍ以下の波長のパルスレーザ光を発生させ
るパルスレーザ光発生手段と、 前記パルスレーザ光を大面積または長面積化するビーム
エキスパンダと、 前記大面積または長面積化されたパルスレーザ光を直線
状パルス光とするシリンドリカルレンズと、被照射面と離れた位置に配置され、前記直線状パルス光
のガウス分布に従った強度の弱くなる領域を除去する マ
スクと、から構成される ことを特徴とする光照射装置。 ２．４００ｎｍ以下の波長のパルスレーザ光を発生させ
るパルスレーザ光発生手段と、 前記パルスレーザ光を大面積または長面積化するビーム
エキスパンダと、 前記大面積または長面積化されたパルスレーザ光を直線
状パルス光とするシリンドリカルレンズと、被照射面と離れた位置に配置され、前記直線状パルス光
のガウス分布に従った強度の弱くなる領域を除去す るマ
スクと、 前記直線状断面を有するパルスレーザ光の照射に連動し
て被照射面をパルスレーザ光の照射方向に対して垂直方
向に移動させる移動手段と、から構成される ことを特徴とする光照射装置。 ３．４００ｎｍ以下の波長のパルスレーザ光を発生させ
るパルスレーザ光発生手段と、前記パルスレーザ光を大面積または長面積化するビーム
エキスパンダと、 前記大面積または長面積化されたパルスレーザ光を直線
状パルス光とするシリンドリカルレンズと、 被照射面と離れた位置に配置され、前記直線状パルスレ
ーザ光のガウス分布に従った強度の弱くなる領域を除去
するマスクと 、パルスレーザ光の照射面と上記マスクとの間を真空にす
る、あるいはクリーン エアまたは窒素を注入する手段
と、 から構成される ことを特徴とする光照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4316043A JP2808220B2 (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 光照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4316043A JP2808220B2 (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 光照射装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61186199A Division JPH0652727B2 (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 光加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206558A JPH05206558A (ja) | 1993-08-13 |
| JP2808220B2 true JP2808220B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=18072631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4316043A Expired - Lifetime JP2808220B2 (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 光照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2808220B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001044466A (ja) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 集積型薄膜太陽電池の洗浄方法及びその装置 |
| CN1305633C (zh) * | 2000-11-17 | 2007-03-21 | 爱莫科公司 | 带有用于改善光提取的锥形侧壁的激光分离的管芯 |
| JP5907530B2 (ja) | 2012-11-20 | 2016-04-26 | 株式会社日本製鋼所 | レーザアニール方法およびレーザアニール装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0652727B2 (ja) * | 1986-08-08 | 1994-07-06 | 株式会社半導体エネルギ−研究所 | 光加工方法 |
-
1992
- 1992-10-31 JP JP4316043A patent/JP2808220B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05206558A (ja) | 1993-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0563274B2 (ja) | ||
| US4190759A (en) | Processing of photomask | |
| JP3436858B2 (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| US4980536A (en) | Removal of particles from solid-state surfaces by laser bombardment | |
| US4970366A (en) | Laser patterning apparatus and method | |
| JP5008849B2 (ja) | レーザ加工方法及び透明樹脂層を有する表示装置の製造方法 | |
| US20090098479A1 (en) | Exposure method and tool | |
| JP2592369B2 (ja) | 多層配線回路基板の製造方法及び誘電体ミラーマスクの製造方法 | |
| JP2808220B2 (ja) | 光照射装置 | |
| KR20010006932A (ko) | 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| JPH0688149B2 (ja) | 光加工方法 | |
| JP2807809B2 (ja) | 光加工方法 | |
| JP2706716B2 (ja) | 被膜加工装置および被膜加工方法 | |
| JPS62104692A (ja) | レ−ザ加工装置 | |
| JP2616767B2 (ja) | 光処理方法 | |
| JPH0652727B2 (ja) | 光加工方法 | |
| JPH0626207B2 (ja) | 光加工方法 | |
| JPH0356557B2 (ja) | ||
| JPH02317A (ja) | 薄膜加工方法 | |
| Haight et al. | High resolution material ablation and deposition with femtosecond lasers and applications to photomask repair | |
| JP2002248589A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP3374889B2 (ja) | 薄膜加工方法 | |
| KR20140100720A (ko) | 유리 단차부 이물의 건식 세정 방법 및 장치 | |
| JPH05196949A (ja) | 微細パターンの光加工方法 | |
| JP2654566B2 (ja) | 光加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |