JPH02174173A

JPH02174173A - 膜の加工方法

Info

Publication number: JPH02174173A
Application number: JP63328641A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kihara; 均木原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1990-07-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は曲面或いは平面を組合わせた非平面状主面に被
着された膜をレーザビームの如きエネルギービームの照
射により加工する膜の加工方法に関する。

（ロ）従来技術反応ガスのプリズマ分解等により得られる非晶質シリコ
ン系の半導体膜が光エネルギーを直接電気エネルギーに
変換する光起電力装置、所謂太陽電池や、電子写真複写
機の感光体ドラム等に用いられつつある。就中、光起電
力装置は無尽蔵な太陽光を主たるエネルギー源としてい
るために、エネルギー資源の枯渇が問題となる中で脚光
を浴びている。太陽は晴天時に約１　ｋｗ／○のエネル
ギーを地表に与えており、家庭で斯るエネルギーを電気
エネルギーに変換する光起電力装置を電力源とする場合
、家屋の屋上或いは屋根上に敷設する方法が一般的であ
る。

例えば、特開昭５７−６８４５４号公報、或いは実開昭
５８−１１２６１号公報に開示された太陽電池を備えた
屋根瓦、即ち瓦状光起電力装置は斯る家庭用電力源とし
て好適である。

一方、光起電力装置に於いて、光利用効率を左右する一
つの要因は、装置全体の受光面積（即ち、基板面積）に
対し、実際に発電に寄与する光電変換領域の占める割合
である。然るに一つの光電変換領域が発生する電圧は無
負荷の解放電圧に於いて、概して１ｖ以下であるために
、通常の光起電力装置にあっては共通基板状に於いて複
数の光電変換領域が電気的に直列接続されており、従っ
て、各光電変換領域の隣接間隔部に必然的に左右する光
電変換領域の存在しない領域は上記面積割合を低下させ
る。

従って、従来から光利用効率を上昇せしめることを目的
として膜状光電変換領域のパターン形成に対し、フォト
リソグラフィ技術やレーザパターニング技術が用いられ
、就中細密加工性に富むと共に、大面積の加工にも最適
なレーザパターニング技術が有望視されている。

然し乍ら、上述の如き瓦状光起電力装置にあっては膜状
の光電変換領域が被着形成される瓦本体の被着面は波状
にうねった曲面状を呈しているために、レーザパターニ
ング技術を適用しようとすると、レーザビームを収束せ
しめる対物レンズと、被加工面との対向距離の変動は免
れず、所望の加工（パターン形成）を施すことができな
い。

その為に、対物レンズと、被加工面との対向距離を一定
にするように瓦状光起電力装置をＸＹＺステージ上に載
せ、曲面形状にそってＸＹＺステージを３軸制御させて
いたので、曲面追従精度上、高速加工が困難であった。

（ハ）発明が解決しようとする課題本発明は、非平面状主面に被着された膜にエネルギービ
ームを照射集光させる際に、曲面追従精度を損なうこと
なく、加工の高速化をはかるものである。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は上述の課題を解決すべく、Ｘ、Ｙ軸のビーム走
査をビーム反射ミラーの角度を変えて、ビームスキャン
を行い、Ｚ軸方向ビーム集光位置の調整は、集光レンズ
を、複数のレンズ系構成とし、その複数のうち１つのレ
ンズ系を光軸方向に非平面形状に合わせて、自動的に移
動させ、非平面形状表面にエネルギービームが集光する
ことにより、膜の加工を行なうようにしたものである。

（ホ）作　用上述の如く、重量物である曲面形状ワークを載せたＸＹ
Ｚ軸スデステージ非平面形状に合わせて上下させること
なく、極軽量の反射ミラーとあるレンズ系を小量変動さ
せるだけで、任意の非平面形状表面にエネルギービーム
を集光できるので、非平面形状表面上の膜の高精度・高
速加工が可能となり、なおかつ、加工装置のコンパクト
化がはかれる。

（へ）実施例以下に本発明による膜の加工方法を和瓦状光起電力装置
の製造方法に適用した実施例につき説明する。

第１図及び第２図は本発明の実施により製造される光起
電力装置を示し、第１図は斜視図、第２図は第１図に於
けるＡ−Ａ線断面図であって、（１）は強化ガラス・透
明セミックス等の透光性且つ絶縁性の材料を和瓦状に成
型し波状の絶縁表面が付与された基板、（２）（２）・
・・は上記基板（１）の絶縁表面に一定間隔を隔てて整
列配置された複数の光電変換領域である。上記光電変換
領域（２）（２）・・・は、例えば基板（１）側から、
酸化スズ、酸化インジウムスズ等の透明導電膜（３）（
３）・・・と、その内部に半導体接合を備えた非晶質シ
リコン系の非晶質半導体膜（４）（４’）・・・と、該
半導体膜（４）（４）・・・とオーミック接触するアル
ミニウム等の裏面を極膜（５）（５）・・・と、が順次
積層されたミクロンオーダの膜状を呈する。

各非晶質半導体膜（４）（４）・・・は、その内部に例
えば膜面に平行なＰＩＮ接合を形成すべく受光面側から
厚み５０〜２５０λ程度のＰ型層、４０００〜７０００
人程度のＩ型（真性）層及び３００〜６００人程度のＮ
型層が順次積層被着され、従って基板（１）及び透明導
電膜（３）（３）・・・を透過して光入射があると、主
に■型層に於いて自由状態の電子及び正孔が発生し、斯
る電子及び正孔は上記各層が形成するＰＩＮ接合電界に
引かれて各透明導電膜（３）（３）・・・及び裏面電極
膜（５）（５）・・・に集電され、隣接する光電変換領
域（２）（２）・・・の透明導電膜（３）（３）・・・
と裏面電極膜（５）（５）・・・どの隣接間隔部（６）
（６）・・・に於ける重畳により電気的に相加された電
力が取り出される。

第３図乃至第４図は膜状の光電変換領域（２）（２）・
・・を構成する上記透明導電膜（３）、非晶質半導体膜
（４）及び裏面電極膜（５）を、レーザビーム（６）の
照射により各光電変換領域（２）（２）・・・毎に個別
に分割する工程を示している。各層（３）、（４）、（
５）の個別のレーザパターニングは例えば特開昭５７−
１２５６８号公報に開示された如く、各層（３）、（４
）、（５）の被着工程終了毎に施される。

斯るレーザパターニングに於いて留意しなければならな
いことは、各層（３）、（４）、（５）が被着せしめら
れる基板（１）の絶縁表面が非平面状、即ち本実施例に
あっては曲面状を呈するために、ただ単にレーザビーム
（６）を反射ミラー（７）で一方向に走査させたのでは
、レーザの収束手段であるｒＯレンズ（９）と非加工面
の対向距離が変動することで、ある。対物レンズと非加
工面の対向距離が変動すると、当然のことながら非加工
面に照射されるビームのスポット系が変化することにな
り、加工中とビーム強度が変化するために均一な加工を
施すことは困難である。

そこで本発明ではレーザビーム集光系、走査系の構成を
第４図に示すに口く、レーザ発振器（１２）より発振さ
れたレーザ光は集光レンズ系（１１）、（１ｏ）を経由
し、スキャニング用反射ミラー（８）、（７）により非
平面基板（１）上に走査集光される。集光レンズ系を複
数枚、第４図では凸レンズ系（１０）（焦点距離Ｆ１）
、凹レンズ系（１１）　（焦点距離ｆ、）の組み合わせ
レンズ系としていて、レンズ系（１１）を光軸方向（Ａ
軸）に前後させると、第５図に示されるように凸レンズ
系（１０）　（焦点距離ｆ）と凹レンズ系（１１）　（
焦点距離ｆｒ）の主点間距離をｄ、組み合わせ後の焦点
位置（レンズ系（１０）からの距離）をＳとすると、ここでレンズ系（１０）、（１１）間の距離を△ｄだけ
縮めると、焦点位置Ｓ゛はとなり、レンズ系（１０）、（１１）の焦点距離ｆ１、
ｆ。

及び各レンズ系間距離ｄを適度に選定すれば、レンズ系
（１１）を微小量移動させるだけで、焦点位置変位量△
Ｓ　（＝Ｓ’−５）をがなりのストローク移動させるこ
とが可能となる。ワーク台（１３）上に非平面基板（１
）を載せ、レンズ系（１１）を移動させるＡ軸と、Ｘ軸
反射ミラー（７）、Ｙ軸反射ミラー（８）を、ＸＹＡ駆
動回路（１４）により基板形状に沿うように同時３軸制
御するとレーザ発振！（１２）より発振されたレーザビ
ームは、レンズ系（１１）、反射ミラー（１５）、レン
ズ系（１０）、Ｙ軸反射ミラー（８）、Ｘ軸反射ミラー
（７）を経由して、基板（１）の表面に集光される。

次に本発明によりレーザパターニングがどのように行わ
れるのかを説明する。

第１図から第３図に示すように各光電変換領域（２）（
２）・・・をレーザビーム（６）をどのように走査する
かをＸＹ軸反射ミラー（７）（８）の動きとして、又非
平面基板（１）の形状に沿ってレーザビームが表面に集
光するような動きとして、ＸＹＡ軸駆動装置（１４）内
部に記憶又は計算させておく。非平面基板（１）を所定
の位置に設定した後、ＸＹＡ軸駆動装置（１４）を起動
する。非平面基板（１）上を、レーザビームが前後左右
に移動するに従い、非平面基板（１）表面のレーザビー
ム照射位置と、レンズ系（９）の距離が変動するが、レ
ンズ系（１０）をＡ軸方向にＸＹ軸の動きに合わせてＸ
ＹＡ軸駆動装置（１４）で制御すると、ビーム集光位置
が、非平面基板（１）表面にくることができる。これに
より、ＸＹＺ軸ステージ上に非平面基板（１）を載せて
前後左右上下方向にステージを駆動させるより、ＸＹ軸
反射ミラー（７）（８）と、レンズ系（１１）を微小量
駆動させるだけで、非平面基板（１）上にビームが集光
制御ができるので、高速・高精度の３次元形状基板の加
工が可能となる。

斯るレーザ加工に好適なレーザは例えば、波長１．０６
ｐｍのＮｄ：ＹＡＧレーザであり、該ＹＡＧレーザによ
る各層（３）、（４）、（５）の加工しきい値パワー密
度は上記実施例に於いて大凡２×１０’Ｗ／が〜８　Ｘ
　１０　’Ｗ／が程度である。

尚、以上の実施例は、和瓦状光起電力装置の製造方法に
適用したが、その他、第６図に示すように、円筒形状物
へのマーキング、第７図の実装基板上の各種段差のある
ものに対してのマーキング、トリミング等の加工への適
用も可能である。

（ト）発明の効果本発明は以上の説明から明らかな々口く、エネルギービ
ームにて非平面状絶縁表面上に被着される膜の加工を行
なう際に、常に膜表面上にエネルギービーム集光位置が
くるために、非平面上基板を駆動させるＸＹＺ軸スデス
テージいることなく所望のパターニングを施すことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による膜の加工方法を瓦状光起電力装置の
製造方法に適用した実施例を示し、第１図は瓦状光起電
力装置の斜視図、第２図は第１図に於けるＡ−Ａ線拡大
断面図、第３図はレーザビームの照射状態を説明するた
めの概略的斜視図、第４図、第５図は本発明の原理図、
第６図、第７図は他実施例の原理図を夫々示している。（１）・・・基板、（２）・・・光電変換領域、（３）
・・・透明導電膜、（４）・・・非晶質半導体膜、（５
）・・・裏面電極膜、（６）・・・レーザビーム、（７
）（８）・・・反射ミラー、（９）・・・ｆｏレンズ（
収束手段）、（１０）・・・凸レンズ系、（１１）・・
・凹レンズ系、（１５）・・・反射ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非平面状主面に被着された膜をエネルギービーム
の照射により加工する膜の加工方法であって、上記エネ
ルギービームを収束せしめる収束手段は、該収束手段と
非加工面との対向距離の変化に対応してエネルギービー
ムの収束径を一定に保持することを特徴とした膜の加工
方法。
（２）上記エネルギービームの走査手段は、エネルギー
ビーム反射鏡を振らせることによりビームを走査させ、
かつ、エネルギービーム収束手段は、ビーム集光レンズ
系を複数のレンズ系構成とし、あるレンズ系をエネルギ
ービーム軸（光軸）方向に前後させることによりビーム
集光位置を調整できるようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の膜の加工方法。