JP3305206B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アモルファスシリ
コン太陽電池や光センサ等光電変換装置製造用のレーザ
加工装置に関するものである。
コン太陽電池や光センサ等光電変換装置製造用のレーザ
加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のアモルファスシリコン太陽電池製
造用のレーザ加工装置を図５に、製造された太陽電池の
基本構造を図９に示す。
造用のレーザ加工装置を図５に、製造された太陽電池の
基本構造を図９に示す。
【０００３】図５において、１はパルスレーザであり、
後述の被加工材１１の表面にてパワー密度１〜１０×１
０17Ｗ／ｃｍ2 程度になる出力を発生するもので、通常
ＹＡＧレーザ（波長０．５３μｍあるいは１．０６μ
ｍ）及びエキシマレーザ（波長０．２４８μｍ）等が用
いられる。
後述の被加工材１１の表面にてパワー密度１〜１０×１
０17Ｗ／ｃｍ2 程度になる出力を発生するもので、通常
ＹＡＧレーザ（波長０．５３μｍあるいは１．０６μ
ｍ）及びエキシマレーザ（波長０．２４８μｍ）等が用
いられる。
【０００４】２は第１の円柱レンズで、後述のコリメー
タレンズ４を組み合わせて用いられることにより、レー
ザビーム３の光強度空間分布を整形する。４はコリメー
タレンズで、上記第１の円柱レンズ２と組み合わせて用
いられる。即ち、レーザビーム３の光強度空間分布は、
図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ガウシア
ン分布となっているが、これを第１の円柱レンズ２及び
コリメータレンズ４によって、図７の（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示すような楕円形あるいは長方形の光強度空間
分布をもつレーザビーム５に整形される。
タレンズ４を組み合わせて用いられることにより、レー
ザビーム３の光強度空間分布を整形する。４はコリメー
タレンズで、上記第１の円柱レンズ２と組み合わせて用
いられる。即ち、レーザビーム３の光強度空間分布は、
図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ガウシア
ン分布となっているが、これを第１の円柱レンズ２及び
コリメータレンズ４によって、図７の（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示すような楕円形あるいは長方形の光強度空間
分布をもつレーザビーム５に整形される。
【０００５】６，７及び８は、それぞれ第１，第２及び
第３の反射鏡で、上記レーザビーム５を後述の第２の円
柱レンズ１０に導くものである。尚、第１，第２及び第
３の反射鏡６，７及び８を介して第２の円柱レンズ１０
まで伝搬してきたレーザビームをレーザビーム９と呼ぶ
ことにする。第２の円柱レンズ１０は、上記レーザビー
ム９の光強度空間分布を、図８の（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示すように、幅の狭い長方形分布に整形する。
第３の反射鏡で、上記レーザビーム５を後述の第２の円
柱レンズ１０に導くものである。尚、第１，第２及び第
３の反射鏡６，７及び８を介して第２の円柱レンズ１０
まで伝搬してきたレーザビームをレーザビーム９と呼ぶ
ことにする。第２の円柱レンズ１０は、上記レーザビー
ム９の光強度空間分布を、図８の（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示すように、幅の狭い長方形分布に整形する。
【０００６】１１は被加工材である。１２はワークテー
ブルで、後述の制御装置１３との組み合わせにより、上
記被加工材１１を平面内で任意に移動させることができ
るものである。１３は制御装置で、これに内蔵されたマ
イクロコンピュータにより、上記パルスレーザ１により
発射されるレーザ光と同期して、上記ワークテーブル１
２を作動させることができる。尚、１４はレーザビーム
で、その光強度空間分布は図８の（ａ），（ｂ），
（ｃ）のようになっており、ワークテーブル１２に設置
された被加工材１１の表面に照射される。
ブルで、後述の制御装置１３との組み合わせにより、上
記被加工材１１を平面内で任意に移動させることができ
るものである。１３は制御装置で、これに内蔵されたマ
イクロコンピュータにより、上記パルスレーザ１により
発射されるレーザ光と同期して、上記ワークテーブル１
２を作動させることができる。尚、１４はレーザビーム
で、その光強度空間分布は図８の（ａ），（ｂ），
（ｃ）のようになっており、ワークテーブル１２に設置
された被加工材１１の表面に照射される。
【０００７】次に、図５において、図９に示す構造を持
つアモルファスシリコン太陽電池を製造することを例に
とり、以下説明する。
つアモルファスシリコン太陽電池を製造することを例に
とり、以下説明する。
【０００８】図９は、ガラス基板２０の上に、透明電極
２１ａ〜２１ｃ，ＰＩＮ接合の半導体膜２２ａ〜２２ｃ
及び金属電極２３ａ〜２３ｃが、積層されたものである
が、金属電極２３ｂは、透明電極２１ｃと電気的に導通
状態で、金属電極２３ａとは絶縁状態になることが、太
陽電池の特性上、必要である。
２１ａ〜２１ｃ，ＰＩＮ接合の半導体膜２２ａ〜２２ｃ
及び金属電極２３ａ〜２３ｃが、積層されたものである
が、金属電極２３ｂは、透明電極２１ｃと電気的に導通
状態で、金属電極２３ａとは絶縁状態になることが、太
陽電池の特性上、必要である。
【０００９】上記条件を満たすには、図５に示す装置及
び図示しないプラズマＣＶＤ装置及びＡｌ蒸着装置等を
用いて、図１０に示す手順で製造する。
び図示しないプラズマＣＶＤ装置及びＡｌ蒸着装置等を
用いて、図１０に示す手順で製造する。
【００１０】即ち、ガラス基板２０に付着している透明
電極２１を図５の装置によりレーザエッチングする［図
１０の（ａ）〜（ｂ）参照］。次に、図示しないプラズ
マＣＶＤ装置により、ｐ型，ｉ型，ｎ型の半導体膜２２
を積層し［図１０の（ｃ）参照］、その後その半導体膜
２２をレーザエッチングする［図１０の（ｄ）参照］。
次に、図示しないＡｌ蒸着装置により、Ａｌ膜（金属電
極）２３を蒸着し［図１０の（ｅ）参照］、その後その
Ａｌ膜２３をレーザエッチングする［図１０の（ｆ）参
照］。
電極２１を図５の装置によりレーザエッチングする［図
１０の（ａ）〜（ｂ）参照］。次に、図示しないプラズ
マＣＶＤ装置により、ｐ型，ｉ型，ｎ型の半導体膜２２
を積層し［図１０の（ｃ）参照］、その後その半導体膜
２２をレーザエッチングする［図１０の（ｄ）参照］。
次に、図示しないＡｌ蒸着装置により、Ａｌ膜（金属電
極）２３を蒸着し［図１０の（ｅ）参照］、その後その
Ａｌ膜２３をレーザエッチングする［図１０の（ｆ）参
照］。
【００１１】さて、上記アモルファスシリコン太陽電池
製造において、先ず、透明電極のレーザエッチングの加
工について説明する。
製造において、先ず、透明電極のレーザエッチングの加
工について説明する。
【００１２】図５において、ワークテーブル１２の上に
透明電極２１付きのガラス基板２０を設置する。そし
て、パルスレーザ１からレーザビーム３を発射させ、第
１の円柱レンズ２，コリメータレンズ４，第１の反射鏡
６，第２の反射鏡７，第３の反射鏡８及び第２の円柱レ
ンズ１０を介して、レーザビーム１４が上記透明電極２
１に照射される。
透明電極２１付きのガラス基板２０を設置する。そし
て、パルスレーザ１からレーザビーム３を発射させ、第
１の円柱レンズ２，コリメータレンズ４，第１の反射鏡
６，第２の反射鏡７，第３の反射鏡８及び第２の円柱レ
ンズ１０を介して、レーザビーム１４が上記透明電極２
１に照射される。
【００１３】そうすると、レーザビームの出力強度が１
〜１０×１０17Ｗ／ｃｍ2 程度であれば、上記透明電極
２１に吸収された光エネルギーにより、レーザビーム１
４が照射された部分のみ、上記透明電極２１が蒸発し、
図１０の（ｂ）に示したようなレーザエッチング加工が
できる。
〜１０×１０17Ｗ／ｃｍ2 程度であれば、上記透明電極
２１に吸収された光エネルギーにより、レーザビーム１
４が照射された部分のみ、上記透明電極２１が蒸発し、
図１０の（ｂ）に示したようなレーザエッチング加工が
できる。
【００１４】上記アモルファスシリコン太陽電池製造工
程中、半導体膜２２のレーザエッチング加工及び金属電
極２３のレーザエッチング加工についても、上記透明電
極２１のレーザエッチング加工と同様に行う。尚、金属
電極２３のレーザエッチング加工において、レーザビー
ムを金属電極２３付着面の反対側より照射する場合もあ
る。この場合、金属電極２３の下地層である半導体膜２
２が気化することにより、レーザエッチング加工形態は
上記の場合と異なっている。以上説明した製造方法によ
り、図９に示した構造のアモルファスシリコン太陽電池
が得られる。
程中、半導体膜２２のレーザエッチング加工及び金属電
極２３のレーザエッチング加工についても、上記透明電
極２１のレーザエッチング加工と同様に行う。尚、金属
電極２３のレーザエッチング加工において、レーザビー
ムを金属電極２３付着面の反対側より照射する場合もあ
る。この場合、金属電極２３の下地層である半導体膜２
２が気化することにより、レーザエッチング加工形態は
上記の場合と異なっている。以上説明した製造方法によ
り、図９に示した構造のアモルファスシリコン太陽電池
が得られる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ加工装置
によれば、次のような問題がある。 (1) レーザエッチングによる金属電極加工において、レ
ーザビーム光強度空間分布即ち、エネルギー密度分布
が、図８に示すように、周辺部においてなだらかである
ために、切れ味が良くない。これにより、図１１に示す
ように、金属電極２３の溶融物あるいは金属とアモルフ
ァスシリコンの化合物等残留物２４が残存する。その結
果、太陽電池の出力電圧が低下したり、あるいは出力さ
れなくなり、実用に供せられない。 (2) レーザエッチングによる金属電極加工において、レ
ーザビームを金属電極付着面の反対側より照射させた場
合、図１２に示すように、金属電極２３のらかであるた
めに、切れ味が良くない。これにより、図１１に示すよ
うに、金属電極２３の溶融物が針状残留物２５，２６と
して残存する。その結果、この針状残留物２５，２６が
折れ曲がったり、折損してブリッジを組んだりして、太
陽電池の出力電圧が低下したり、あるいは出力されなく
なり、実用に供せられない。 (3) 上記(1) ，(2) の問題点は程度の差はあるが、いず
れにしても太陽電池製造工程等での歩留り大幅低下の要
因となっている。
によれば、次のような問題がある。 (1) レーザエッチングによる金属電極加工において、レ
ーザビーム光強度空間分布即ち、エネルギー密度分布
が、図８に示すように、周辺部においてなだらかである
ために、切れ味が良くない。これにより、図１１に示す
ように、金属電極２３の溶融物あるいは金属とアモルフ
ァスシリコンの化合物等残留物２４が残存する。その結
果、太陽電池の出力電圧が低下したり、あるいは出力さ
れなくなり、実用に供せられない。 (2) レーザエッチングによる金属電極加工において、レ
ーザビームを金属電極付着面の反対側より照射させた場
合、図１２に示すように、金属電極２３のらかであるた
めに、切れ味が良くない。これにより、図１１に示すよ
うに、金属電極２３の溶融物が針状残留物２５，２６と
して残存する。その結果、この針状残留物２５，２６が
折れ曲がったり、折損してブリッジを組んだりして、太
陽電池の出力電圧が低下したり、あるいは出力されなく
なり、実用に供せられない。 (3) 上記(1) ，(2) の問題点は程度の差はあるが、いず
れにしても太陽電池製造工程等での歩留り大幅低下の要
因となっている。
【００１６】そこで、本発明の目的は、レーザビームを
良好に整形して金属電極のレーザエッチング加工が切れ
味良く実施できるレーザ加工装置を提供することにあ
る。
良好に整形して金属電極のレーザエッチング加工が切れ
味良く実施できるレーザ加工装置を提供することにあ
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係るレーザ加工装置は、次のように構成さ
れる。 (1) 所定出力のレーザビームを発射するパルスレーザ
と、前記レーザビームの光強度空間分布を整形するレン
ズ系と、前記整形後のレーザビームが照射される被加工
材を載置するＸ−Ｙステージと、該Ｘ−Ｙステージと前
記パルスレーザとを同期制御する制御装置とを備えたレ
ーザ加工装置において、前記パルスレーザからＸ−Ｙス
テージまでのレーザ伝搬経路に、前記レーザビームを拡
散光源に変換する拡散板と、この拡散光源の像を被加工
材表面に結像させるリレーレンズ系と、該リレーレンズ
系に介装されてレーザビームを整形するスリットとを設
けたことを特徴とする。
に、本発明に係るレーザ加工装置は、次のように構成さ
れる。 (1) 所定出力のレーザビームを発射するパルスレーザ
と、前記レーザビームの光強度空間分布を整形するレン
ズ系と、前記整形後のレーザビームが照射される被加工
材を載置するＸ−Ｙステージと、該Ｘ−Ｙステージと前
記パルスレーザとを同期制御する制御装置とを備えたレ
ーザ加工装置において、前記パルスレーザからＸ−Ｙス
テージまでのレーザ伝搬経路に、前記レーザビームを拡
散光源に変換する拡散板と、この拡散光源の像を被加工
材表面に結像させるリレーレンズ系と、該リレーレンズ
系に介装されてレーザビームを整形するスリットとを設
けたことを特徴とする。
【００１８】
【００１９】［作用］(1) の構成によれば、従来装置で
は、レーザエッチングに用いるレーザ光源が、コヒーレ
ント光で、光学系の傷やパーティクル付着等ゴミによる
回折現象により干渉縞が発生し易いことに起因して、被
加工材表面に、光強度分布の周辺部がシャープになるよ
うにすることができなかったが、レーザビームを拡散板
で一度拡散した後リレーレンズ系で再び結像すると共に
スリットで整形することにより、被加工材表面での光強
度分布の周辺部がシャープな分布が得られる。即ち、レ
ーザエッチングでの切れ味が著しく向上されるのであ
る。
は、レーザエッチングに用いるレーザ光源が、コヒーレ
ント光で、光学系の傷やパーティクル付着等ゴミによる
回折現象により干渉縞が発生し易いことに起因して、被
加工材表面に、光強度分布の周辺部がシャープになるよ
うにすることができなかったが、レーザビームを拡散板
で一度拡散した後リレーレンズ系で再び結像すると共に
スリットで整形することにより、被加工材表面での光強
度分布の周辺部がシャープな分布が得られる。即ち、レ
ーザエッチングでの切れ味が著しく向上されるのであ
る。
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るレーザ加工装
置を実施例に基づいて詳細に説明する。
置を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２２】［第１実施例］図１は本発明の第１実施例
を示すレーザ加工装置の構成図、図２は同じくレーザビ
ーム光強度空間分布の説明図、図３は同じくアモルファ
スシリコン太陽電池製造におけるＡｌ膜加工の説明図で
ある。尚、これらの図において、図５と同一部材には同
一符号を付して説明する。
を示すレーザ加工装置の構成図、図２は同じくレーザビ
ーム光強度空間分布の説明図、図３は同じくアモルファ
スシリコン太陽電池製造におけるＡｌ膜加工の説明図で
ある。尚、これらの図において、図５と同一部材には同
一符号を付して説明する。
【００２３】図１において、１はパルスレーザであり、
後述の被加工材１１の表面にてパワー密度１〜１０×１
０7 Ｗ／ｃｍ2 程度になる出力を発生するもので、被加
工材が透明電極の場合には、ＹＡＧレーザの波長１．０
６μｍを、半導体膜の場合には、ＹＡＧレーザの波長
０．５３μｍを、Ａｌ金属電極の場合には、エキシマレ
ーザの波長０．２４８μｍを用いる。
後述の被加工材１１の表面にてパワー密度１〜１０×１
０7 Ｗ／ｃｍ2 程度になる出力を発生するもので、被加
工材が透明電極の場合には、ＹＡＧレーザの波長１．０
６μｍを、半導体膜の場合には、ＹＡＧレーザの波長
０．５３μｍを、Ａｌ金属電極の場合には、エキシマレ
ーザの波長０．２４８μｍを用いる。
【００２４】２は第１の円柱レンズで、後述のコリメー
タレンズ４と組み合わせて用いられることにより、レー
ザビーム３の光強度空間分布を整形する。４はコリメー
タレンズで、上記第１の円柱レンズ２と組み合わせて用
いられる。
タレンズ４と組み合わせて用いられることにより、レー
ザビーム３の光強度空間分布を整形する。４はコリメー
タレンズで、上記第１の円柱レンズ２と組み合わせて用
いられる。
【００２５】６，７及び８は、それぞれ第１，第２及び
第３の反射鏡で、レーザビーム５を後述の第１の結像レ
ンズ１０１に導くものである。
第３の反射鏡で、レーザビーム５を後述の第１の結像レ
ンズ１０１に導くものである。
【００２６】１００は拡散板で、上記レーザビーム５を
拡散光に変換するもので、伝搬方向が多方向に向くよう
になる。尚、これはスリガラスあるいはエシュレット格
子を用いることで実現できた。
拡散光に変換するもので、伝搬方向が多方向に向くよう
になる。尚、これはスリガラスあるいはエシュレット格
子を用いることで実現できた。
【００２７】１０１は第１の結像レンズで、上記拡散板
１００の像を後述のスリット１０２の面上に結像させ
る。尚、上記レーザビーム５の形状及び概略寸法は、長
方形でかつ後述の被加工材面上でのレーザビームサイズ
の約１０〜２０倍程度であり、ここでは５００μｍ×１
０mmであった。
１００の像を後述のスリット１０２の面上に結像させ
る。尚、上記レーザビーム５の形状及び概略寸法は、長
方形でかつ後述の被加工材面上でのレーザビームサイズ
の約１０〜２０倍程度であり、ここでは５００μｍ×１
０mmであった。
【００２８】１０２はスリットで、上記第１の結像レン
ズ１０１で結像された拡散板１００の像の周辺部を遮断
する機能を持つ。尚、上記スリットはタングステンある
いはチタン等高融点の金属を用い、かつ厚みは数１０μ
ｍであった。
ズ１０１で結像された拡散板１００の像の周辺部を遮断
する機能を持つ。尚、上記スリットはタングステンある
いはチタン等高融点の金属を用い、かつ厚みは数１０μ
ｍであった。
【００２９】１０３は第２の結像レンズで、上記スリッ
ト１０２上に結像された拡散板１００の像を約１／１０
に縮小して、後述の被加工材１１の面上に結像させるも
のである。
ト１０２上に結像された拡散板１００の像を約１／１０
に縮小して、後述の被加工材１１の面上に結像させるも
のである。
【００３０】１１は被加工材である。１２はＸ−Ｙステ
ージとしてのワークテーブルで、後述の制御装置１３と
組み合わせて使用することにより、上記被加工材１１を
平面内で任意に移動させることができる。１３は制御装
置で、これに内蔵されたマイクロコンピュータにより、
上記パルスレーザ１により発射されるレーザ光と同期し
て、上記ワークテーブル１２を作動させることができ
る。尚、１５はワークテーブル１２に設置された被加工
材１１の表面に照射されるレーザビームで、上記拡散板
１００の像であり、その周辺部分は、図２に示すよう
に、エッジがシャープになっている。。
ージとしてのワークテーブルで、後述の制御装置１３と
組み合わせて使用することにより、上記被加工材１１を
平面内で任意に移動させることができる。１３は制御装
置で、これに内蔵されたマイクロコンピュータにより、
上記パルスレーザ１により発射されるレーザ光と同期し
て、上記ワークテーブル１２を作動させることができ
る。尚、１５はワークテーブル１２に設置された被加工
材１１の表面に照射されるレーザビームで、上記拡散板
１００の像であり、その周辺部分は、図２に示すよう
に、エッジがシャープになっている。。
【００３１】次に、本加工装置により、図９に示す構造
を持つアモルファスシリコン太陽電池を製造することを
例にとり、以下説明する。
を持つアモルファスシリコン太陽電池を製造することを
例にとり、以下説明する。
【００３２】先ず、透明電極のレーザエッチング加工に
ついて説明する。図１において、ワークテーブル１２の
上に透明電極２１付きのガラス基板２０を設置する。そ
して、パルスレーザ１からレーザビーム３を発射させ、
第１の円柱レンズ２，コリメータレンズ４，第１の反射
鏡６，第２の反射鏡７，拡散板１００，第３の反射鏡
８，第１の結像レンズ１０１，スリット１０２，第２の
結像レンズ１０３を介して、レーザビーム１５が上記透
明電極２１に照射される。
ついて説明する。図１において、ワークテーブル１２の
上に透明電極２１付きのガラス基板２０を設置する。そ
して、パルスレーザ１からレーザビーム３を発射させ、
第１の円柱レンズ２，コリメータレンズ４，第１の反射
鏡６，第２の反射鏡７，拡散板１００，第３の反射鏡
８，第１の結像レンズ１０１，スリット１０２，第２の
結像レンズ１０３を介して、レーザビーム１５が上記透
明電極２１に照射される。
【００３３】そうすると、レーザビーム１５の出力強度
が１〜１０×１０7 Ｗ／ｃｍ2 程度であれば、上記透明
電極２１に吸収された光エネルギーにより、レーザビー
ム１５が照射された部分のみ、上記透明電極２１が蒸発
し、図１０の（ｂ）に示したようなレーザエッチング加
工ができる。
が１〜１０×１０7 Ｗ／ｃｍ2 程度であれば、上記透明
電極２１に吸収された光エネルギーにより、レーザビー
ム１５が照射された部分のみ、上記透明電極２１が蒸発
し、図１０の（ｂ）に示したようなレーザエッチング加
工ができる。
【００３４】上記アモルファスシリコン太陽電池製造工
程中、半導体膜２２のレーザエッチング加工及び金属電
極２３のレーザエッチング加工についても、上記透明電
極２１のレーザエッチング加工と同様に行う。ただし、
被加工材が半導体膜２２の場合、パルスレーザ１はＹＡ
Ｇレーザの波長０．５３μｍを用い、Ａｌ金属電極２３
の場合には、エキシマレーザの波長０．２４８μｍを用
いる。
程中、半導体膜２２のレーザエッチング加工及び金属電
極２３のレーザエッチング加工についても、上記透明電
極２１のレーザエッチング加工と同様に行う。ただし、
被加工材が半導体膜２２の場合、パルスレーザ１はＹＡ
Ｇレーザの波長０．５３μｍを用い、Ａｌ金属電極２３
の場合には、エキシマレーザの波長０．２４８μｍを用
いる。
【００３５】以上説明した装置により、図３に示すよう
に、Ａｌ金属電極２３の接合部２００が理想的に、シャ
ープに加工できた。尚、Ａｌ金属電極２３のレーザエッ
チング加工結果の状況はＳＥＭ（スキャニング エレク
トロン マイクロスコープ）写真で計測，評価して確認
済みである。
に、Ａｌ金属電極２３の接合部２００が理想的に、シャ
ープに加工できた。尚、Ａｌ金属電極２３のレーザエッ
チング加工結果の状況はＳＥＭ（スキャニング エレク
トロン マイクロスコープ）写真で計測，評価して確認
済みである。
【００３６】［第２実施例］図４は本発明の第２実施例
を示すレーザ加工装置の構成図である。
を示すレーザ加工装置の構成図である。
【００３７】図において、１はパルスレーザであり、後
述の被加工材１１の表面にてパワー密度１〜１０×１０
7 Ｗ／ｃｍ2 程度になる出力を発生するもので、例えば
エキシマレーザを用い発振波長０．２４８μｍを用い
る。
述の被加工材１１の表面にてパワー密度１〜１０×１０
7 Ｗ／ｃｍ2 程度になる出力を発生するもので、例えば
エキシマレーザを用い発振波長０．２４８μｍを用い
る。
【００３８】２は第１の円柱レンズで、後述のコリメー
タレンズ４と組み合わせて用いられることにより、レー
ザビーム３の光強度空間分布を整形する。４はコリメー
タレンズで、上記第１の円柱レンズ２と組み合わせて用
いられる。
タレンズ４と組み合わせて用いられることにより、レー
ザビーム３の光強度空間分布を整形する。４はコリメー
タレンズで、上記第１の円柱レンズ２と組み合わせて用
いられる。
【００３９】６，７及び８は、それぞれ第１，第２及び
第３の反射鏡で、レーザビーム５を後述の第１の結像レ
ンズ１０１に導くものである。
第３の反射鏡で、レーザビーム５を後述の第１の結像レ
ンズ１０１に導くものである。
【００４０】１０４は第１のスリットで、上記レーザビ
ーム５の断面形状を長方形に整形する。尚、後述の第１
の結像レンズ及び第２の結像レンズと組み合わせて用い
ることにより、第１のスリット１０４の像を被加工材表
面に結像する。
ーム５の断面形状を長方形に整形する。尚、後述の第１
の結像レンズ及び第２の結像レンズと組み合わせて用い
ることにより、第１のスリット１０４の像を被加工材表
面に結像する。
【００４１】１０１は第１の結像レンズで、上記第１の
スリット１０４の像を後述の第２のスリット１０２の面
上に結像させる。尚、上記第１のスリット１０４の形状
及び概略寸法は、長方形でかつ後述の被加工材面上での
レーザビームサイズの約１０〜２０倍程度であり、ここ
では５００μｍ×１０mmであった。
スリット１０４の像を後述の第２のスリット１０２の面
上に結像させる。尚、上記第１のスリット１０４の形状
及び概略寸法は、長方形でかつ後述の被加工材面上での
レーザビームサイズの約１０〜２０倍程度であり、ここ
では５００μｍ×１０mmであった。
【００４２】１０２は第２のスリットで、上記第１の結
像レンズ１０１で結像された第１のスリット１０４の像
の周辺部を遮断する機能を持つ。尚、上記第１及び第２
のスリット１０４，１０２はタングステンあるいはチタ
ン等高融点の金属を用い、かつ厚みは数１０μｍであっ
た。
像レンズ１０１で結像された第１のスリット１０４の像
の周辺部を遮断する機能を持つ。尚、上記第１及び第２
のスリット１０４，１０２はタングステンあるいはチタ
ン等高融点の金属を用い、かつ厚みは数１０μｍであっ
た。
【００４３】１０３は第２の結像レンズで、上記第２の
スリット１０２上に結像された第１のスリット１０４の
像を約１／１０に縮小して、後述の被加工材１１の面上
に結像させるものである。その他の構成は、図１に示し
た第１実施例と同様である。
スリット１０２上に結像された第１のスリット１０４の
像を約１／１０に縮小して、後述の被加工材１１の面上
に結像させるものである。その他の構成は、図１に示し
た第１実施例と同様である。
【００４４】次に、本加工装置により、図９に示す構造
を持つアモルファスシリコン太陽電池を製造することを
例にとり、以下説明する。
を持つアモルファスシリコン太陽電池を製造することを
例にとり、以下説明する。
【００４５】先ず、透明電極のレーザエッチング加工に
ついて説明する。図４において、ワークテーブル１２の
上に透明電極２１付きのガラス基板２０を設置する。そ
して、パルスレーザ１からレーザビーム３を発射させ、
第１の円柱レンズ２，コリメータレンズ４，第１の反射
鏡６，第２の反射鏡７，第１のスリット１０４，第３の
反射鏡８，第１の結像レンズ１０１，第２のスリット１
０２，第２の結像レンズ１０３を介して、レーザビーム
１５が上記透明電極２１に照射される。
ついて説明する。図４において、ワークテーブル１２の
上に透明電極２１付きのガラス基板２０を設置する。そ
して、パルスレーザ１からレーザビーム３を発射させ、
第１の円柱レンズ２，コリメータレンズ４，第１の反射
鏡６，第２の反射鏡７，第１のスリット１０４，第３の
反射鏡８，第１の結像レンズ１０１，第２のスリット１
０２，第２の結像レンズ１０３を介して、レーザビーム
１５が上記透明電極２１に照射される。
【００４６】そうすると、レーザビーム１５の出力強度
が１〜１０×１０7 Ｗ／ｃｍ2 程度であれば、上記透明
電極２１に吸収された光エネルギーにより、レーザビー
ム１５が照射された部分のみ、上記透明電極２１が蒸発
し、図１０の（ｂ）に示したようなレーザエッチング加
工ができる。
が１〜１０×１０7 Ｗ／ｃｍ2 程度であれば、上記透明
電極２１に吸収された光エネルギーにより、レーザビー
ム１５が照射された部分のみ、上記透明電極２１が蒸発
し、図１０の（ｂ）に示したようなレーザエッチング加
工ができる。
【００４７】上記アモルファスシリコン太陽電池製造工
程中、半導体膜２２のレーザエッチング加工及び金属電
極２３のレーザエッチング加工についても、上記透明電
極２１のレーザエッチング加工と同様に行う。ただし、
被加工材が半導体膜２２及び透明電極２１の場合、エキ
シマレーザに代えてＹＡＧレーザ（波長０．５３μｍ）
を用い、Ａｌ金属電極２３の場合には、エキシマレーザ
の波長０．２４８μｍを用いるのが、歩留りの良い加工
ができる。
程中、半導体膜２２のレーザエッチング加工及び金属電
極２３のレーザエッチング加工についても、上記透明電
極２１のレーザエッチング加工と同様に行う。ただし、
被加工材が半導体膜２２及び透明電極２１の場合、エキ
シマレーザに代えてＹＡＧレーザ（波長０．５３μｍ）
を用い、Ａｌ金属電極２３の場合には、エキシマレーザ
の波長０．２４８μｍを用いるのが、歩留りの良い加工
ができる。
【００４８】以上説明した装置により、図３に示すよう
に、Ａｌ金属電極２３の接合部２００が理想的に、シャ
ープに加工できた。尚、Ａｌ金属電極２３のレーザエッ
チング加工結果の状況はＳＥＭ（スキャニング エレク
トロン マイクロスコープ）写真で計測，評価して確認
済みである。
に、Ａｌ金属電極２３の接合部２００が理想的に、シャ
ープに加工できた。尚、Ａｌ金属電極２３のレーザエッ
チング加工結果の状況はＳＥＭ（スキャニング エレク
トロン マイクロスコープ）写真で計測，評価して確認
済みである。
【００４９】尚、本発明は上記各実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、拡散板やスリット及
びリレーレンズの数の変更等各種変更が可能であること
は言うまでもない。
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、拡散板やスリット及
びリレーレンズの数の変更等各種変更が可能であること
は言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明のレーザ加工
装置によれば、被加工材表面に照射されるレーザビーム
を光学系を用いて効果的に整形するようにしたため、被
加工材表面でのレーザビーム光強度分布の周辺部が従来
装置に比べ著しくシャープになった。その結果、従来困
難視されていたＡｌ膜のレーザエッチング加工が切れ味
良く実施可能となった。依って、アモルファスシリコン
太陽電池及び光センサ等の製造分野での工業的価値が著
しく大きい。
装置によれば、被加工材表面に照射されるレーザビーム
を光学系を用いて効果的に整形するようにしたため、被
加工材表面でのレーザビーム光強度分布の周辺部が従来
装置に比べ著しくシャープになった。その結果、従来困
難視されていたＡｌ膜のレーザエッチング加工が切れ味
良く実施可能となった。依って、アモルファスシリコン
太陽電池及び光センサ等の製造分野での工業的価値が著
しく大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すレーザ加工装置の構
成図である。
成図である。
【図２】同じくレーザビーム光強度空間分布の説明図で
ある。
ある。
【図３】同じくアモルファスシリコン太陽電池製造にお
けるＡｌ膜加工の説明図である。
けるＡｌ膜加工の説明図である。
【図４】本発明の第２実施例を示すレーザ加工装置の構
成図である。
成図である。
【図５】従来のレーザ加工装置の構成図である。
【図６】従来装置によるレーザビーム光強度空間分布の
説明図である。
説明図である。
【図７】同じく従来装置によるレーザビーム光強度空間
分布の説明図である。
分布の説明図である。
【図８】同じく従来装置によるレーザビーム光強度空間
分布の説明図である。
分布の説明図である。
【図９】アモルファスシリコン太陽電池の構造図であ
る。
る。
【図１０】アモルファスシリコン太陽電池の製造工程図
である。
である。
【図１１】従来装置によるＡｌ膜加工状況を示すアモル
ファスシリコン太陽電池の構造図である。
ファスシリコン太陽電池の構造図である。
【図１２】従来装置による異なったＡｌ膜加工状況を示
すアモルファスシリコン太陽電池の構造図である。
すアモルファスシリコン太陽電池の構造図である。
１ パルスレーザ ２ 円柱レンズ ４，１０１，１０３ レンズ ６，７，８ 反射板 １１ 被加工材 １２ ワークテーブル １３ 制御装置 １００ 拡散板 １０２，１０４ スリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−40986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−94482（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−185863（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−266064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−160780（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/06 B23K 26/00 B23K 26/08 H01L 21/302 H01L 31/04
Claims (1)
- 【請求項１】 所定出力のレーザビームを発射するパル
スレーザと、前記レーザビームの光強度空間分布を整形
するレンズ系と、前記整形後のレーザビームが照射され
る被加工材を載置するＸ−Ｙステージと、該Ｘ−Ｙステ
ージと前記パルスレーザとを同期制御する制御装置とを
備えたレーザ加工装置において、前記パルスレーザから
Ｘ−Ｙステージまでのレーザ伝搬経路に、前記レーザビ
ームを拡散光源に変換する拡散板と、この拡散光源の像
を被加工材表面に結像させるリレーレンズ系と、該リレ
ーレンズ系に介装されてレーザビームを整形するスリッ
トとを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21080096A JP3305206B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21080096A JP3305206B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1052780A JPH1052780A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3305206B2 true JP3305206B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=16595350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21080096A Expired - Fee Related JP3305206B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3305206B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000060668A1 (de) * | 1999-04-07 | 2000-10-12 | Siemens Solar Gmbh | Vorrichtung und verfahren zum abtragen von dünnen schichten auf einem trägermaterial |
| US6645359B1 (en) | 2000-10-06 | 2003-11-11 | Roche Diagnostics Corporation | Biosensor |
| US7073246B2 (en) | 1999-10-04 | 2006-07-11 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Method of making a biosensor |
| US6662439B1 (en) | 1999-10-04 | 2003-12-16 | Roche Diagnostics Corporation | Laser defined features for patterned laminates and electrodes |
| US6540890B1 (en) | 2000-11-01 | 2003-04-01 | Roche Diagnostics Corporation | Biosensor |
| US6866758B2 (en) | 2002-03-21 | 2005-03-15 | Roche Diagnostics Corporation | Biosensor |
| JP4698200B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2011-06-08 | 日立造船株式会社 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
| JP4645892B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-03-09 | アイシン精機株式会社 | レーザ加工装置及び方法 |
| KR100793359B1 (ko) | 2006-05-03 | 2008-01-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 레이저 조사 장치, 레이저 열 전사 장치 및 이를 사용한ｏｌｅｄ 어레이 기판의 제조방법 |
| TW200916695A (en) * | 2007-10-11 | 2009-04-16 | Taisol Electronics Co Ltd | Method to manufacture the heat conduction device for installing LEDs |
| JP2013116488A (ja) * | 2011-12-04 | 2013-06-13 | Kiyoyuki Kondo | ビーム加工装置及びそれを用いた基板の加工方法 |
-
1996
- 1996-08-09 JP JP21080096A patent/JP3305206B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1052780A (ja) | 1998-02-24 |
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