JPH10125632A - レーザエッチング方法及びその装置 - Google Patents
レーザエッチング方法及びその装置Info
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- JPH10125632A JPH10125632A JP8280414A JP28041496A JPH10125632A JP H10125632 A JPH10125632 A JP H10125632A JP 8280414 A JP8280414 A JP 8280414A JP 28041496 A JP28041496 A JP 28041496A JP H10125632 A JPH10125632 A JP H10125632A
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- silicon film
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上に順次積層された金属膜（Ａｌ膜等）
と非晶質シリコン膜のエッチング除去を、低いランニン
グコストで、また効率よく行うことができるレーザエッ
チング方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 紫外線レーザ（波長２４８ｎｍのＫｒＦ
エキシマレーザ又は波長２６６ｎｍの第４高調波ＹＡＧ
レーザ）によってＡｌ電極膜４をエッチング除去した
後、このエッチング除去によって露出した非晶質シリコ
ン膜３の露出部を可視光レーザ（波長５３２ｎｍの第２
高調波ＹＡＧレーザ）又は赤外線レーザ（波長１０６４
ｎｍのＹＡＧレーザ又は波長１０．６μｍの炭酸ガスレ
ーザ）によってエッチング除去する。更に、紫外線レー
ザによるＡｌ電極膜４の線状エッチング加工と、可視光
レーザ又は赤外線レーザによる非晶質シリコン膜３の線
状エッチング加工とを同時に所定の間隔で線状エッチン
グ加工方向に対して並列に行う。
と非晶質シリコン膜のエッチング除去を、低いランニン
グコストで、また効率よく行うことができるレーザエッ
チング方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 紫外線レーザ（波長２４８ｎｍのＫｒＦ
エキシマレーザ又は波長２６６ｎｍの第４高調波ＹＡＧ
レーザ）によってＡｌ電極膜４をエッチング除去した
後、このエッチング除去によって露出した非晶質シリコ
ン膜３の露出部を可視光レーザ（波長５３２ｎｍの第２
高調波ＹＡＧレーザ）又は赤外線レーザ（波長１０６４
ｎｍのＹＡＧレーザ又は波長１０．６μｍの炭酸ガスレ
ーザ）によってエッチング除去する。更に、紫外線レー
ザによるＡｌ電極膜４の線状エッチング加工と、可視光
レーザ又は赤外線レーザによる非晶質シリコン膜３の線
状エッチング加工とを同時に所定の間隔で線状エッチン
グ加工方向に対して並列に行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザエッチング方
法及びその装置に関し、特に非晶質シリコン太陽電池の
集積化モジュール製造工程に適用して有用なものであ
る。
法及びその装置に関し、特に非晶質シリコン太陽電池の
集積化モジュール製造工程に適用して有用なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般的な非晶質シリコン太陽電池は、通
常、ガラス基板上に透明電極膜、非晶質シリコン膜（Ｐ
ＩＮ構造）及び金属電極膜（主にはＡｌ電極膜）が順次
積層された構造を有し、ガラス基板から入射した光が、
透明電極膜を通り非晶質シリコン膜中で吸収されて電子
−正孔対を形成し、内部電界により分離された電子は金
属電極膜へ、正孔は透明電極膜へそれぞれ集電されて外
部へ電力を取り出す仕組みになっている。
常、ガラス基板上に透明電極膜、非晶質シリコン膜（Ｐ
ＩＮ構造）及び金属電極膜（主にはＡｌ電極膜）が順次
積層された構造を有し、ガラス基板から入射した光が、
透明電極膜を通り非晶質シリコン膜中で吸収されて電子
−正孔対を形成し、内部電界により分離された電子は金
属電極膜へ、正孔は透明電極膜へそれぞれ集電されて外
部へ電力を取り出す仕組みになっている。
【０００３】透明電極膜は酸化錫のようなセラミックで
あり、金属に比べて抵抗値が高いため、発生した電流が
透明電極膜に流れるときに電力損失を生じる。このた
め、一枚の基板上の太陽電池を多数に分割して各分割部
分を互いに直列接続するモジュール集積化を行うことに
よって電力損失を抑制するという方法が採られる。
あり、金属に比べて抵抗値が高いため、発生した電流が
透明電極膜に流れるときに電力損失を生じる。このた
め、一枚の基板上の太陽電池を多数に分割して各分割部
分を互いに直列接続するモジュール集積化を行うことに
よって電力損失を抑制するという方法が採られる。
【０００４】図５には、かかる集積型非晶質シリコン太
陽電池モジュールの断面構造を示す。同図に示すよう
に、非晶質シリコン太陽電池のモジュール集積化は、ガ
ラス基板１上に透明電極膜２、非晶質シリコン膜３、Ａ
ｌ電極膜４をそれぞれ成膜したあとに、レーザ光で線状
にエッチング加工することでなされる。図５中のａ部が
透明電極膜２のエッチング部分、ｂ部が非晶質シリコン
膜３のエッチング部分、ｃ部がＡｌ電極膜４のエッチン
グ部分である。
陽電池モジュールの断面構造を示す。同図に示すよう
に、非晶質シリコン太陽電池のモジュール集積化は、ガ
ラス基板１上に透明電極膜２、非晶質シリコン膜３、Ａ
ｌ電極膜４をそれぞれ成膜したあとに、レーザ光で線状
にエッチング加工することでなされる。図５中のａ部が
透明電極膜２のエッチング部分、ｂ部が非晶質シリコン
膜３のエッチング部分、ｃ部がＡｌ電極膜４のエッチン
グ部分である。
【０００５】各膜材料に対するレーザの選択は、各膜材
料の光吸収特性やエッチング選択性によって決定され
る。透明電極膜２及び非晶質シリコン膜３に対しては一
般的に基本波ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）又は第
２高調波ＹＡＧレーザ（波長５３２ｎｍ）が使用される
が、Ａｌ電極膜４に対してはＹＡＧレーザではエッチン
グが困難である。
料の光吸収特性やエッチング選択性によって決定され
る。透明電極膜２及び非晶質シリコン膜３に対しては一
般的に基本波ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）又は第
２高調波ＹＡＧレーザ（波長５３２ｎｍ）が使用される
が、Ａｌ電極膜４に対してはＹＡＧレーザではエッチン
グが困難である。
【０００６】５３２ｎｍ光に対するＡｌ膜の光吸収率は
エリプソメトリー計測によると約９％であり、ほとんど
の光が反射してしまう。Ａｌを溶融させるだけの光エネ
ルギーを投入した場合には、たちまち非晶質シリコンも
溶融してしまいＡｌとの混合物を形成してしまう。この
混合物は偏析したＡｌとＡｌがドープされたＰ型シリコ
ンからなり、ともに低抵抗であるためＡｌ電極膜４と透
明電極膜２との短絡を引き起し、本来のＡｌ電極膜エッ
チングの目的である高いＡｌ電極／透明電極間絶縁抵抗
を得ることができない。
エリプソメトリー計測によると約９％であり、ほとんど
の光が反射してしまう。Ａｌを溶融させるだけの光エネ
ルギーを投入した場合には、たちまち非晶質シリコンも
溶融してしまいＡｌとの混合物を形成してしまう。この
混合物は偏析したＡｌとＡｌがドープされたＰ型シリコ
ンからなり、ともに低抵抗であるためＡｌ電極膜４と透
明電極膜２との短絡を引き起し、本来のＡｌ電極膜エッ
チングの目的である高いＡｌ電極／透明電極間絶縁抵抗
を得ることができない。
【０００７】この問題を解決するためにＡｌ電極膜４の
エッチングにＫｒＦエキシマレーザを使用した。このＫ
ｒＦエキシマレーザは発振波長が２４８ｎｍであり、Ａ
ｌ電極膜４の光吸収率が２３％とＹＡＧレーザよりも高
く、しかも光の侵入深さが浅いために深さ方向のエッチ
ング制御が行いやすいという利点を有する。
エッチングにＫｒＦエキシマレーザを使用した。このＫ
ｒＦエキシマレーザは発振波長が２４８ｎｍであり、Ａ
ｌ電極膜４の光吸収率が２３％とＹＡＧレーザよりも高
く、しかも光の侵入深さが浅いために深さ方向のエッチ
ング制御が行いやすいという利点を有する。
【０００８】しかし、Ａｌ電極膜４のエッチングでは本
来Ａｌ電極膜４のみをエッチングして高いＡｌ電極／透
明電極間絶縁抵抗が得られればよいが、エキシマレーザ
を用いた場合でも、発生する熱の作用によってＡｌと非
晶質シリコンとの物質拡散が生じてしまい、高いＡｌ電
極／透明電極間絶縁抵抗は得られなかった。
来Ａｌ電極膜４のみをエッチングして高いＡｌ電極／透
明電極間絶縁抵抗が得られればよいが、エキシマレーザ
を用いた場合でも、発生する熱の作用によってＡｌと非
晶質シリコンとの物質拡散が生じてしまい、高いＡｌ電
極／透明電極間絶縁抵抗は得られなかった。
【０００９】そこで、エキシマレーザを用いて数ショッ
トの繰り返し照射を行い、図５に示すように、Ａｌ電極
膜４のみならず、非晶質シリコン膜３もエッチング除去
して透明電極膜２を露出させることにより、高いＡｌ電
極／透明電極間絶縁抵抗が得られた。
トの繰り返し照射を行い、図５に示すように、Ａｌ電極
膜４のみならず、非晶質シリコン膜３もエッチング除去
して透明電極膜２を露出させることにより、高いＡｌ電
極／透明電極間絶縁抵抗が得られた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記エ
キシマレーザはガス放電型のレーザであり、ガスの劣
化、出力窓や光学系及び放電部品の損耗が激しく、ラン
ニングコストが高い。前述したようにＡｌ電極膜４をエ
ッチングする際には当該部分の非晶質シリコン膜３もエ
ッチング除去するために数回繰り返して光照射をする必
要があり、ランニングコストを低減させるためには、照
射回数（ショット数）を減少させる必要があった。
キシマレーザはガス放電型のレーザであり、ガスの劣
化、出力窓や光学系及び放電部品の損耗が激しく、ラン
ニングコストが高い。前述したようにＡｌ電極膜４をエ
ッチングする際には当該部分の非晶質シリコン膜３もエ
ッチング除去するために数回繰り返して光照射をする必
要があり、ランニングコストを低減させるためには、照
射回数（ショット数）を減少させる必要があった。
【００１１】従って本発明は上記従来技術に鑑み、基板
上に順次積層された金属膜（Ａｌ膜等）と非晶質シリコ
ン膜のエッチング除去を、低いランニングコストで、ま
た効率よく行うことができるレーザエッチング方法及び
その装置を提供することを課題とする。
上に順次積層された金属膜（Ａｌ膜等）と非晶質シリコ
ン膜のエッチング除去を、低いランニングコストで、ま
た効率よく行うことができるレーザエッチング方法及び
その装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１のレーザエッチング方法は、基板上に順次積層
された非晶質シリコン膜と金属膜とをレーザによってエ
ッチング加工するレーザエッチング方法であって、紫外
線レーザによって前記金属膜をエッチング除去した後、
このエッチング除去によって露出した前記非晶質シリコ
ン膜の露出部を可視光レーザ又は赤外線レーザによって
エッチング除去することを特徴とする。
明の第１のレーザエッチング方法は、基板上に順次積層
された非晶質シリコン膜と金属膜とをレーザによってエ
ッチング加工するレーザエッチング方法であって、紫外
線レーザによって前記金属膜をエッチング除去した後、
このエッチング除去によって露出した前記非晶質シリコ
ン膜の露出部を可視光レーザ又は赤外線レーザによって
エッチング除去することを特徴とする。
【００１３】また、第２のレーザエッチング方法は、第
１のレーザエッチング方法において、前記エッチング加
工は線状エッチング加工であり、前記紫外線レーザによ
る前記金属膜の線状エッチング加工と、前記可視光レー
ザ又は赤外線レーザによる前記非晶質シリコン膜の線状
エッチング加工とを同時に所定の間隔で線状エッチング
加工方向に対して並列に行うことを特徴とする。
１のレーザエッチング方法において、前記エッチング加
工は線状エッチング加工であり、前記紫外線レーザによ
る前記金属膜の線状エッチング加工と、前記可視光レー
ザ又は赤外線レーザによる前記非晶質シリコン膜の線状
エッチング加工とを同時に所定の間隔で線状エッチング
加工方向に対して並列に行うことを特徴とする。
【００１４】また、上記課題を解決する本発明の第１の
レーザエッチング装置は、基板上に順次積層された非晶
質シリコン膜と金属膜とをレーザによってエッチング加
工するレーザエッチング装置であって、前記金属膜をエ
ッチング除去する紫外線レーザと、この紫外線レーザよ
るエッチング除去によって露出した前記非晶質シリコン
膜の露出部をエッチング除去する可視光レーザ又は赤外
線レーザとを備えたことを特徴とする。
レーザエッチング装置は、基板上に順次積層された非晶
質シリコン膜と金属膜とをレーザによってエッチング加
工するレーザエッチング装置であって、前記金属膜をエ
ッチング除去する紫外線レーザと、この紫外線レーザよ
るエッチング除去によって露出した前記非晶質シリコン
膜の露出部をエッチング除去する可視光レーザ又は赤外
線レーザとを備えたことを特徴とする。
【００１５】また、第２のレーザエッチング装置は、第
１のレーザエッチング装置において、前記エッチング加
工は線状エッチング加工であり、前記紫外線レーザのレ
ーザ光照射位置と、前記可視光レーザ又は赤外線レーザ
のレーザ光照射位置とを線状エッチング加工方向に対し
て所定の間隔で並列配置し、前記紫外線レーザによる前
記金属膜の線状エッチング加工と、前記可視光レーザ又
は赤外線レーザによる前記非晶質シリコン膜の線状エッ
チング加工とを同時に前記所定の間隔で並列に行うよう
構成したことを特徴とする。
１のレーザエッチング装置において、前記エッチング加
工は線状エッチング加工であり、前記紫外線レーザのレ
ーザ光照射位置と、前記可視光レーザ又は赤外線レーザ
のレーザ光照射位置とを線状エッチング加工方向に対し
て所定の間隔で並列配置し、前記紫外線レーザによる前
記金属膜の線状エッチング加工と、前記可視光レーザ又
は赤外線レーザによる前記非晶質シリコン膜の線状エッ
チング加工とを同時に前記所定の間隔で並列に行うよう
構成したことを特徴とする。
【００１６】従って、上記第１のレーザエッチング方法
又はその装置によれば、金属膜（Ａｌ膜等）は紫外線レ
ーザによって１〜２ショットでエッチング加工すること
ができ、下地の非晶質シリコン膜はランニングコストの
低い可視光レーザ又は赤外線レーザによってエッチング
加工するため、従来のように紫外線レーザを用いて非晶
質シリコン膜を数ショット照射でエッチング加工する場
合に比べて、ランニングコスを低減することができる。
又はその装置によれば、金属膜（Ａｌ膜等）は紫外線レ
ーザによって１〜２ショットでエッチング加工すること
ができ、下地の非晶質シリコン膜はランニングコストの
低い可視光レーザ又は赤外線レーザによってエッチング
加工するため、従来のように紫外線レーザを用いて非晶
質シリコン膜を数ショット照射でエッチング加工する場
合に比べて、ランニングコスを低減することができる。
【００１７】また、上記第２のレーザエッチング方法又
はその装置によれば、紫外線レーザによる金属膜のエッ
チング加工と、可視光レーザ又は赤外線レーザによる非
晶質シリコン膜のエッチング加工とが同時に行われ、加
工時間が短縮される。
はその装置によれば、紫外線レーザによる金属膜のエッ
チング加工と、可視光レーザ又は赤外線レーザによる非
晶質シリコン膜のエッチング加工とが同時に行われ、加
工時間が短縮される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【００１９】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形
態に係るレーザエッチング方法によってＡｌ電極膜をエ
ッチング後の非晶質シリコン太陽電池の構造を示す平面
図及び断面図、図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の
形態に係るレーザエッチング方法によってＡｌ電極膜及
び非晶質シリコン膜をエッチング後の非晶質シリコン太
陽電池の構造を示す平面図及び断面図である。
態に係るレーザエッチング方法によってＡｌ電極膜をエ
ッチング後の非晶質シリコン太陽電池の構造を示す平面
図及び断面図、図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の
形態に係るレーザエッチング方法によってＡｌ電極膜及
び非晶質シリコン膜をエッチング後の非晶質シリコン太
陽電池の構造を示す平面図及び断面図である。
【００２０】図１に示すように、ガラス基板（厚さ１．
１ｍｍ）１上に透明電極膜（厚さ７０００Å）２、非晶
質シリコン膜（厚さ４３００Å）３、Ａｌ電極膜（厚さ
３０００Å）が順次積層された非晶質シリコン太陽電池
に対し、紫外線レーザとしてＫｒＦエキシマレーザ（波
長２４８ｎｍ）を用いて、Ａｌ電極膜４を線状エッチン
グ加工した。
１ｍｍ）１上に透明電極膜（厚さ７０００Å）２、非晶
質シリコン膜（厚さ４３００Å）３、Ａｌ電極膜（厚さ
３０００Å）が順次積層された非晶質シリコン太陽電池
に対し、紫外線レーザとしてＫｒＦエキシマレーザ（波
長２４８ｎｍ）を用いて、Ａｌ電極膜４を線状エッチン
グ加工した。
【００２１】このとき、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ
ビームの大きさは幅６０μｍ、長さ５ｍｍ、エネルギー
密度（フルエンス）は０．８〜１．６Ｊ／ｃｍ2 、パル
ス繰り返し周波数は１０ＨZ の条件で１ショット照射し
て線状エッチング加工を行った。１ショットで線状エッ
チング加工を行う場合、基板の載ったステージ（図示せ
ず）を光照射の度毎にビーム長さ分だけ移動させて行
う。１箇所のエッチングに照射回数が多く必要になる
と、加工時間はそれだけ長くなる。
ビームの大きさは幅６０μｍ、長さ５ｍｍ、エネルギー
密度（フルエンス）は０．８〜１．６Ｊ／ｃｍ2 、パル
ス繰り返し周波数は１０ＨZ の条件で１ショット照射し
て線状エッチング加工を行った。１ショットで線状エッ
チング加工を行う場合、基板の載ったステージ（図示せ
ず）を光照射の度毎にビーム長さ分だけ移動させて行
う。１箇所のエッチングに照射回数が多く必要になる
と、加工時間はそれだけ長くなる。
【００２２】上記条件でエッチング加工をした場合、Ａ
ｌ電極／透明電極間絶縁抵抗（図１中のＡＣ間又はＢＣ
間抵抗）は数ＫΩと高い値を示すが、ＡＢ間の抵抗は数
Ωと低い。これは、Ａｌ電極膜４のエッチング時に発生
する熱によってＡｌ原子が非晶質シリコンへ拡散し、冷
却と共にシリコン中に固溶できなくなったＡｌが偏析し
て上層に残留し、また非晶質シリコンは低抵抗のＰ型シ
リコンになったためである。図１中に点で示す低抵抗領
域５が電流経路となっている。なお、１．６Ｊ／ｃｍ2
以上の高いエネルギー密度でエッチングするとＡｌ原子
の拡散は非晶質シリコンの下層まで達し、Ａｌ電極／透
明電極間絶縁抵抗も低下してしまう。
ｌ電極／透明電極間絶縁抵抗（図１中のＡＣ間又はＢＣ
間抵抗）は数ＫΩと高い値を示すが、ＡＢ間の抵抗は数
Ωと低い。これは、Ａｌ電極膜４のエッチング時に発生
する熱によってＡｌ原子が非晶質シリコンへ拡散し、冷
却と共にシリコン中に固溶できなくなったＡｌが偏析し
て上層に残留し、また非晶質シリコンは低抵抗のＰ型シ
リコンになったためである。図１中に点で示す低抵抗領
域５が電流経路となっている。なお、１．６Ｊ／ｃｍ2
以上の高いエネルギー密度でエッチングするとＡｌ原子
の拡散は非晶質シリコンの下層まで達し、Ａｌ電極／透
明電極間絶縁抵抗も低下してしまう。
【００２３】この低抵抗物質（Ａｌ、Ｐ型シリコン）を
除去するには非晶質シリコン膜３の当該部分もエッチン
グ除去する必要がある。ところが、従来のエキシマレー
ザを用いたエッチング除去の場合には数ショット（エネ
ルギー密度によって異なるが５〜８ショット）の繰り返
し照射が必要であり、透明電極膜２も紫外光の吸収率が
高いため一部エッチングされていた。
除去するには非晶質シリコン膜３の当該部分もエッチン
グ除去する必要がある。ところが、従来のエキシマレー
ザを用いたエッチング除去の場合には数ショット（エネ
ルギー密度によって異なるが５〜８ショット）の繰り返
し照射が必要であり、透明電極膜２も紫外光の吸収率が
高いため一部エッチングされていた。
【００２４】そこで本実施の形態では、Ａｌ電極膜４の
エッチング後、非晶質シリコン膜３のエッチングに可視
光レーザとして波長５３２ｎｍの第２高調波ＹＡＧレー
ザを用いた。第２高調波ＹＡＧレーザのレーザビームの
大きさは幅４０μｍ、長さ４０μｍ、エネルギー密度は
０．６〜０．７Ｊ／ｃｍ2 、パルス繰り返し周波数は５
ＫＨZ の条件で４ショット照射して、非晶質シリコン膜
３の線状エッチング加工を行った。この非晶質シリコン
膜エッチング後の形状を図２に示す。このエッチング加
工の結果、図２中のＡＢ間抵抗は１０ＫΩ以上の高い値
が得られた。
エッチング後、非晶質シリコン膜３のエッチングに可視
光レーザとして波長５３２ｎｍの第２高調波ＹＡＧレー
ザを用いた。第２高調波ＹＡＧレーザのレーザビームの
大きさは幅４０μｍ、長さ４０μｍ、エネルギー密度は
０．６〜０．７Ｊ／ｃｍ2 、パルス繰り返し周波数は５
ＫＨZ の条件で４ショット照射して、非晶質シリコン膜
３の線状エッチング加工を行った。この非晶質シリコン
膜エッチング後の形状を図２に示す。このエッチング加
工の結果、図２中のＡＢ間抵抗は１０ＫΩ以上の高い値
が得られた。
【００２５】なお、ＫｒＦエキシマレーザのビーム幅よ
りも第２高調波ＹＡＧレーザのレーザのビーム幅の方を
狭くする（上記では前者が６０μｍ、後者が４０μｍ）
ことによって、第２高調波ＹＡＧレーザのレーザ光がＡ
ｌ電極膜４に照射されないようにする。もしＡｌ電極膜
４にも第２高調波ＹＡＧレーザのレーザ光が照射される
と、Ａｌが溶融してＡｌ電極膜４と透明電極膜２との短
絡が生じるためである。
りも第２高調波ＹＡＧレーザのレーザのビーム幅の方を
狭くする（上記では前者が６０μｍ、後者が４０μｍ）
ことによって、第２高調波ＹＡＧレーザのレーザ光がＡ
ｌ電極膜４に照射されないようにする。もしＡｌ電極膜
４にも第２高調波ＹＡＧレーザのレーザ光が照射される
と、Ａｌが溶融してＡｌ電極膜４と透明電極膜２との短
絡が生じるためである。
【００２６】また、上記エネルギー密度のとき、透明電
極膜２はエッチングされずに非晶質シリコン膜３のみが
エッチングされ、選択エッチングが可能である。
極膜２はエッチングされずに非晶質シリコン膜３のみが
エッチングされ、選択エッチングが可能である。
【００２７】次に、非晶質シリコン膜３のエッチングに
赤外線レーザの第１例として波長１０６４ｎｍのＹＡＧ
レーザを用いた。この場合にも上記の第２高調波ＹＡＧ
レーザを用いた場合とほぼ同様の条件で同様の結果が得
られた。
赤外線レーザの第１例として波長１０６４ｎｍのＹＡＧ
レーザを用いた。この場合にも上記の第２高調波ＹＡＧ
レーザを用いた場合とほぼ同様の条件で同様の結果が得
られた。
【００２８】図３には非晶質シリコン膜をエッチングす
るときの光照射方向を示す。同図に示すように、ＹＡＧ
レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）及び基本波（波
長１０６４ｎｍ）の場合、通常の上方（Ａｌ電極膜４
側）からのレーザ光６の照射以外に、下方（ガラス基板
１側）からレーザ光６を入射させて非晶質シリコン膜３
をエッチングすることが可能である。下方からレーザ光
６を照射した場合、透明電極膜２を透過した光が非晶質
シリコンで吸収されて、非晶質シリコン中の結合水素が
ガス化する力で非晶質シリコンが透明電極境界面から剥
離してエッチングが進行する。この下方からの照射は、
上方からの照射に比べてＡｌ原子の拡散が生じにくいた
め、上方からの照射よりも高いＡｌ電極／透明電極間絶
縁抵抗が得られるものの、基板を反転する必要があるた
め、作業性や位置合せ精度がやや悪いという欠点があ
る。
るときの光照射方向を示す。同図に示すように、ＹＡＧ
レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）及び基本波（波
長１０６４ｎｍ）の場合、通常の上方（Ａｌ電極膜４
側）からのレーザ光６の照射以外に、下方（ガラス基板
１側）からレーザ光６を入射させて非晶質シリコン膜３
をエッチングすることが可能である。下方からレーザ光
６を照射した場合、透明電極膜２を透過した光が非晶質
シリコンで吸収されて、非晶質シリコン中の結合水素が
ガス化する力で非晶質シリコンが透明電極境界面から剥
離してエッチングが進行する。この下方からの照射は、
上方からの照射に比べてＡｌ原子の拡散が生じにくいた
め、上方からの照射よりも高いＡｌ電極／透明電極間絶
縁抵抗が得られるものの、基板を反転する必要があるた
め、作業性や位置合せ精度がやや悪いという欠点があ
る。
【００２９】また、赤外線レーザの第２例として波長１
０．６μｍの炭酸ガスレーザを使用し、そのレーザビー
ムの大きさは幅４０μｍ、長さ５ｍｍ、エネルギー密度
は１．２〜２．５Ｊ／ｃｍ2 、パルス繰り返し周波数は
１０ＨZ の条件で１〜２ショット照射して、非晶質シリ
コン膜３の線状エッチング加工を行ったところ、上記の
第２高調波ＹＡＧレーザを使用した場合とほぼ同様な結
果を得た。また、透明電極膜２をエッチングすることな
く非晶質シリコン膜３を選択エッチングすることができ
た。
０．６μｍの炭酸ガスレーザを使用し、そのレーザビー
ムの大きさは幅４０μｍ、長さ５ｍｍ、エネルギー密度
は１．２〜２．５Ｊ／ｃｍ2 、パルス繰り返し周波数は
１０ＨZ の条件で１〜２ショット照射して、非晶質シリ
コン膜３の線状エッチング加工を行ったところ、上記の
第２高調波ＹＡＧレーザを使用した場合とほぼ同様な結
果を得た。また、透明電極膜２をエッチングすることな
く非晶質シリコン膜３を選択エッチングすることができ
た。
【００３０】図４は本発明の実施の形態に係るレーザエ
ッチング装置の加工状態を示す説明図である。
ッチング装置の加工状態を示す説明図である。
【００３１】本レーザエッチング装置は、Ａｌ電極膜４
をエッチングするための紫外線レーザ（図示せず）と、
非晶質シリコン膜３（低抵抗領域５）をエッチングする
ための可視光レーザ又は赤外線レーザ（図示せず）を具
備しており、図４に示すように、これら２種類のレーザ
のレーザ光の照射位置７が、線状エッチング加工方向８
に対して並列に配置されている。図４中、６ａは集光レ
ンズ９によって集光された紫外レーザ光、６ｂは他の集
光レンズ９によって集光された可視レーザ光又は赤外レ
ーザ光である。これら２つのレーザ光の照射位置の間隔
は、分割された太陽電池セル１段の幅１０の整数倍（図
示例では２倍）に設定されており、基板を載せたステー
ジ（図示せず）が移動することによって、Ａｌ電極膜４
のエッチングと非晶質シリコン膜３のエッチングとが同
時に進行する。
をエッチングするための紫外線レーザ（図示せず）と、
非晶質シリコン膜３（低抵抗領域５）をエッチングする
ための可視光レーザ又は赤外線レーザ（図示せず）を具
備しており、図４に示すように、これら２種類のレーザ
のレーザ光の照射位置７が、線状エッチング加工方向８
に対して並列に配置されている。図４中、６ａは集光レ
ンズ９によって集光された紫外レーザ光、６ｂは他の集
光レンズ９によって集光された可視レーザ光又は赤外レ
ーザ光である。これら２つのレーザ光の照射位置の間隔
は、分割された太陽電池セル１段の幅１０の整数倍（図
示例では２倍）に設定されており、基板を載せたステー
ジ（図示せず）が移動することによって、Ａｌ電極膜４
のエッチングと非晶質シリコン膜３のエッチングとが同
時に進行する。
【００３２】このときに重要なのは、Ａｌ電極膜４のエ
ッチング速度と非晶質シリコン膜３のエッチング速度と
が同一となるため、最適エッチング条件に合わせたビー
ムサイズ、ショット数、パルス繰り返し数を調整するこ
とである。
ッチング速度と非晶質シリコン膜３のエッチング速度と
が同一となるため、最適エッチング条件に合わせたビー
ムサイズ、ショット数、パルス繰り返し数を調整するこ
とである。
【００３３】以上のように、本実施の形態に係るレーザ
エッチング方法及びその装置によれば、Ａｌ電極膜４は
紫外線レーザとして用いた波長２４８ｎｍのＫｒＦエキ
シマレーザによって１〜２ショットでエッチング加工す
ることができ、下地の非晶質シリコン膜３はランニング
コストの低い可視光レーザ或いは赤外線レーザとして用
いた波長５３２ｎｍの第２高調波ＹＡＧレーザ、或いは
波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ又は波長１０．６μｍ
の炭酸ガスレーザよってエッチング加工するため、従来
のように紫外線レーザを用いて非晶質シリコン膜を数シ
ョット照射でエッチング加工する場合に比べて、ランニ
ングコスを低減することができる。
エッチング方法及びその装置によれば、Ａｌ電極膜４は
紫外線レーザとして用いた波長２４８ｎｍのＫｒＦエキ
シマレーザによって１〜２ショットでエッチング加工す
ることができ、下地の非晶質シリコン膜３はランニング
コストの低い可視光レーザ或いは赤外線レーザとして用
いた波長５３２ｎｍの第２高調波ＹＡＧレーザ、或いは
波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ又は波長１０．６μｍ
の炭酸ガスレーザよってエッチング加工するため、従来
のように紫外線レーザを用いて非晶質シリコン膜を数シ
ョット照射でエッチング加工する場合に比べて、ランニ
ングコスを低減することができる。
【００３４】また、紫外線レーザによるＡｌ電極膜４の
エッチング加工と、可視光レーザ又は赤外線レーザによ
る非晶質シリコン膜３のエッチング加工とが同時に行わ
れ、加工時間が短縮される。
エッチング加工と、可視光レーザ又は赤外線レーザによ
る非晶質シリコン膜３のエッチング加工とが同時に行わ
れ、加工時間が短縮される。
【００３５】なお、紫外線レーザとしては波長２６６ｎ
ｍの第４高調波ＹＡＧレーザもある。この第４高調波Ｙ
ＡＧレーザはまだ出力が小さく普及していないが、エキ
シマレーザと同様な使用が可能である。
ｍの第４高調波ＹＡＧレーザもある。この第４高調波Ｙ
ＡＧレーザはまだ出力が小さく普及していないが、エキ
シマレーザと同様な使用が可能である。
【００３６】また、本発明は２種類のレーザを具備した
レーザエッチング装置によってエッチング加工すること
に限定されず、Ａｌ電極膜を紫外線レーザでエッチング
加工した後、別の装置の可視光レーザ又は赤外線レーザ
を用いて非晶質シリコン膜をエッチング加工することも
可能である。
レーザエッチング装置によってエッチング加工すること
に限定されず、Ａｌ電極膜を紫外線レーザでエッチング
加工した後、別の装置の可視光レーザ又は赤外線レーザ
を用いて非晶質シリコン膜をエッチング加工することも
可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、本発明のレーザエッチング方法及びそ
の装置によれば、金属膜（Ａｌ膜等）は紫外線レーザに
よって１〜２ショットでエッチング加工することがで
き、下地の非晶質シリコン膜はランニングコストの低い
可視光レーザ又は赤外線レーザによってエッチング加工
するため、従来のように紫外線レーザを用いて非晶質シ
リコン膜を数ショット照射でエッチング加工する場合に
比べて、ランニングコスを低減することができる。
説明したように、本発明のレーザエッチング方法及びそ
の装置によれば、金属膜（Ａｌ膜等）は紫外線レーザに
よって１〜２ショットでエッチング加工することがで
き、下地の非晶質シリコン膜はランニングコストの低い
可視光レーザ又は赤外線レーザによってエッチング加工
するため、従来のように紫外線レーザを用いて非晶質シ
リコン膜を数ショット照射でエッチング加工する場合に
比べて、ランニングコスを低減することができる。
【００３８】また、紫外線レーザによる金属膜のエッチ
ング加工と、可視光レーザ又は赤外線レーザによる非晶
質シリコン膜のエッチング加工とを同時に行うことによ
って、加工時間を短縮することができる。
ング加工と、可視光レーザ又は赤外線レーザによる非晶
質シリコン膜のエッチング加工とを同時に行うことによ
って、加工時間を短縮することができる。
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係るレーザエッ
チング方法によってＡｌ電極膜をエッチング後の非晶質
シリコン太陽電池の構造を示す平面図、（ｂ）は同構造
を示す断面図である。
チング方法によってＡｌ電極膜をエッチング後の非晶質
シリコン太陽電池の構造を示す平面図、（ｂ）は同構造
を示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態に係るレーザエッ
チング方法によってＡｌ電極膜及び非晶質シリコン膜を
エッチング後の非晶質シリコン太陽電池の構造を示す平
面図、（ｂ）は同構造を示す断面図である。。
チング方法によってＡｌ電極膜及び非晶質シリコン膜を
エッチング後の非晶質シリコン太陽電池の構造を示す平
面図、（ｂ）は同構造を示す断面図である。。
【図３】非晶質シリコン膜をエッチングするときの光照
射方向を示す説明図である。
射方向を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレーザエッチング装
置の加工状態を示す説明図である。
置の加工状態を示す説明図である。
【図５】集積型非晶質シリコン太陽電池モジュールの構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
１ ガラス基板 ２ 透明電極膜 ３ 非晶質シリコン膜 ４ Ａｌ電極膜 ５ 低抵抗領域 ６ レーザ光 ６ａ 紫外レーザ光 ６ｂ 可視レーザ光又は赤外レーザ光 ７ 照射位置 ８ 線状エッチング加工方向 ９ 集光レンズ １０ セル１段の幅
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に順次積層された非晶質シリコン
膜と金属膜とをレーザによってエッチング加工するレー
ザエッチング方法であって、 紫外線レーザによって前記金属膜をエッチング除去した
後、このエッチング除去によって露出した前記非晶質シ
リコン膜の露出部を可視光レーザ又は赤外線レーザによ
ってエッチング除去することを特徴とするレーザエッチ
ング方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載するレーザエッチング方
法において、 前記エッチング加工は線状エッチング加工であり、前記
紫外線レーザによる前記金属膜の線状エッチング加工
と、前記可視光レーザ又は赤外線レーザによる前記非晶
質シリコン膜の線状エッチング加工とを同時に所定の間
隔で線状エッチング加工方向に対して並列に行うことを
特徴とするレーザエッチング方法。 - 【請求項３】 基板上に順次積層された非晶質シリコン
膜と金属膜とをレーザによってエッチング加工するレー
ザエッチング装置であって、 前記金属膜をエッチング除去する紫外線レーザと、 この紫外線レーザよるエッチング除去によって露出した
前記非晶質シリコン膜の露出部をエッチング除去する可
視光レーザ又は赤外線レーザとを備えたことを特徴とす
るレーザエッチング装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載するレーザエッチング装
置において、 前記エッチング加工は線状エッチング加工であり、前記
紫外線レーザのレーザ光照射位置と、前記可視光レーザ
又は赤外線レーザのレーザ光照射位置とを線状エッチン
グ加工方向に対して所定の間隔で並列配置し、前記紫外
線レーザによる前記金属膜の線状エッチング加工と、前
記可視光レーザ又は赤外線レーザによる前記非晶質シリ
コン膜の線状エッチング加工とを同時に前記所定の間隔
で並列に行うよう構成したことを特徴とするレーザエッ
チング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8280414A JPH10125632A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | レーザエッチング方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8280414A JPH10125632A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | レーザエッチング方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10125632A true JPH10125632A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17624717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8280414A Withdrawn JPH10125632A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | レーザエッチング方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10125632A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002261315A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-13 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 薄膜光電変換モジュールの製造方法 |
| JP2007240297A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Toppan Printing Co Ltd | 球状弾性表面波素子および球状光素子 |
| KR100767355B1 (ko) * | 2001-01-17 | 2007-10-17 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 제조용 알루미늄의 습식 식각방법 및 그장치 |
| JP2008130590A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 複合処理装置、及び、複合処理方法 |
| JP2009187982A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Shiraitekku:Kk | 太陽電池パネルの縁切り装置 |
| JP2012014018A (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-19 | Takeji Arai | ガラス製マイクロレンズアレイの製造方法 |
| KR101425494B1 (ko) * | 2013-02-07 | 2014-08-04 | 주식회사 이오테크닉스 | 레이저 그루빙 방법 |
-
1996
- 1996-10-23 JP JP8280414A patent/JPH10125632A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100767355B1 (ko) * | 2001-01-17 | 2007-10-17 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 제조용 알루미늄의 습식 식각방법 및 그장치 |
| JP2002261315A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-13 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 薄膜光電変換モジュールの製造方法 |
| JP2007240297A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Toppan Printing Co Ltd | 球状弾性表面波素子および球状光素子 |
| JP2008130590A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 複合処理装置、及び、複合処理方法 |
| JP2009187982A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Shiraitekku:Kk | 太陽電池パネルの縁切り装置 |
| JP2012014018A (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-19 | Takeji Arai | ガラス製マイクロレンズアレイの製造方法 |
| KR101425494B1 (ko) * | 2013-02-07 | 2014-08-04 | 주식회사 이오테크닉스 | 레이저 그루빙 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040106 |