JPS6189636A - 光加工方法 - Google Patents

光加工方法

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JPS6189636A
JPS6189636A JP59211769A JP21176984A JPS6189636A JP S6189636 A JPS6189636 A JP S6189636A JP 59211769 A JP59211769 A JP 59211769A JP 21176984 A JP21176984 A JP 21176984A JP S6189636 A JPS6189636 A JP S6189636A
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Kenji Ito
健二 伊藤
Susumu Nagayama
永山 進
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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】 r産業上の利用分野j 本発明は太陽電池等に用いられ”る透光性導電膜の光に
よる選択加工法に関する。。
r従来技術j 透光性導電膜の光加工に関しては、レーザ加工技術とし
てYAGレーザ光(波長1.05μ)が主として用いら
れている。
この波長によるレーザ加工方法においては、スポット状
のビームを被加工物に照射するとともに、このビームを
加工方向に走査し、点の連続の鎖状に開溝を形成せんと
するものである。そのため、このビームの走査スピード
と、加工に必要なエネルギ密度とは、被加工物の熱伝導
度、昇華性に加えて、きわめて微妙に相互作用する。そ
のため、工業化に隙しての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。
さらに、その光学的エネルギが1.23eV(1,06
μ)であるため、ガラス基板、半導体上に形成する透光
性導電膜(以下CTFという)である一般な3〜4eV
の光学的エネルギバンド巾を有する酸化スズ、酸化イン
ジューム(ITOを含む)に対して十分な光吸収性を有
していない。また、YAGのQスイッチを用いるレーザ
加工方式においては、パルス光は平均0.5〜IW(光
径50μ、焦点距離40mm、パルス周波数3Ktlz
、パルス中60n秒の場合)の強い光エネルギを走査ス
ピードが30〜60cm/分で加えて加工しなければな
らない。その結果、このレーザ光によりCTFの加工は
行い得るが、同時にその下側に設けられた基板例えばガ
ラス基板に対してマイクロクランクを発生させてしまっ
た。
r発明の解決しようとする問題」 このYAG レーザを用いた加工方式では、スポット状
のビームを繰り返し走査しつつかえるため、下地基板に
発生する微小クラックは、レーザ光の円周と類似の形状
を有し、「婿」状に作られてしまった。
また、旨レーザのQスイッチを用いる方式は、その尖頭
値の出力が長期間使用においてバラツキやすく、使用の
度にモニターでのチェ・ツクを必要とした。
更に、1〜5μ巾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まったく不可能であった。さらに
照射後、加工部のCTF材料が十分に微粉末化していな
いため、CTFのエツチング溶液(弗化水素系溶液)に
よりエツチングを行わなければならなかった。
r問題を解決するための手段」 本発明は、上記の問題を解決するものであり、その照射
光として、400nm以下(エネルギ的には3.1eV
以上)の波長のパルスレーザを照射し、20〜50μφ
のビームスポットではなく、10〜20μの巾(例えば
15μ)、長さ10〜50cm例えば30cmのスリッ
ト状に1つのパルスにて同時に瞬間的に加工する。それ
によってCTFでの光エネルギの吸収効率をYAG レ
ーザ(1,06μ)の100倍以上に高めたものである
さらに初期の光が円状のかつ光強度がガウス分布をする
YAG 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、初期の光の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。このためエク
スパンダで矩形の大面積化または長面積化し、またその
一方のXまたばY方向にそってシリンドリカルレンズに
て1つまたは複数のスリット状にレーザを集光する。そ
の結果、1つまたは複数のスリット例えば2〜20本例
えば4本を同時に1回のパルス光にて照射し、強光を被
加工物に対し照射して開溝を作りえる。
「作用」 1つのパルスで線状の開溝を10〜50cm例えば30
μmの長さにわたって加工し、開溝を作り得る。またQ
スイッチ方式ではなく、パルス光の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。
結果として下地基板であるガラス基板に対し何等の損傷
を与えることなくしてCTFのみのスリット状開溝の選
択除去が可能となり、さらに減圧下にてパルスレーザ光
を照射するならば、レーザ光源より被加工物の間での水
分等による紫外光の吸収損失を少なくし得る。
また開溝を形成した後の被加工部に残る粉状の残差物は
、アルコール、アセトン等の洗浄液による超音波洗浄で
十分除去が可能であり、いわゆるフチ1−マスクプロセ
スに必要なマスク作り、レジストコート、被加工物の蒸
着によるエツチング、レジスト除去等の多くの工程かま
った(不要となり、かつ公害材料の使用も不要となった
「実施例1」 第1図にエキシマレーザを用いた本発明のレーザ加工方
法を記す。エキシマレーザ(1)(波長248nm、E
g =5.0eV)を用いた。すると、初期のビーム(
20)は16mm X 20mmを有し、効率3χであ
るため、350mJを有する。さらにこのビームをビー
ムエキスパンダ(2)にて長面積化または大面積化した
、即ち150mm X 300mmに拡大したく第2図
(21))。この装置に5.6 X 10−’mJ/m
m”をエネルギ密度で得た。
さらに石英製のシリンドリカルレンズにて開溝中15μ
で4本に分割し集光した。かくして長さ30cm、巾1
5μのスリット状のビームを複数本(ここでは4本)に
分割し、基板(1o)上の被加工物(11)に同時に照
射し、加工を行い、開溝(5)を形成した。
被加工面として、ガラス状の透明導電l模(Eg=3.
5eν)を有する基板(10)に対し、エキシマレーザ
(Questec Inc、製)を用いた。
パルス光はKrFを用いた248nmとした。なぜなら
、その光学的エネルギバンド巾が5.OeVであるため
、十分光を吸収し、透明導電膜のみを選択的に加工し得
るからである。
パルス中20n秒、繰り返し周波数1〜100Hz、例
えば10Hz、また、被加工物はガラス基板上のCTF
(透光性導電膜)である酸化スズ(SnOz+を用いた
Qこの被膜に加工を行うと、1回のみの線状のパルス光
の照射でスリット(5)が完全に白濁化されCTFが微
粉末になった。これをアセトン水溶液にての超音波洗浄
(周波数29KHz)を約1〜10分行いこのCTFを
除去した。下地のソーダガラスはまったく損傷を受けて
いなかった。
第3図は、基板上にスリット状のパルス光(5−L 5
−2.5−3.5−4)を同時に照射したものである。
このパルスを1回照射した後、Xテーブル(第1図(2
3))を例えば130μ移動し、次のパルス(6−1,
6−2,6−3,6−4)を加える。さらに130μ移
動し、次のパルス(7−1、7−2,7−3、7−4)
を加える。かくしてn回のパルス(n−1,n−2,n
−3,n−4)を加えることにより、大面積に複数の開
溝をn分割することにより成就した。
かくの如くにすると、第3図に示される如く、1本の場
合の4倍の加ニスピードにて4n本の開溝を作ることが
できる。しかしかかる場合、例えばn−1,5−2との
開溝は5−1 と6−1との開溝と等間隔にせんとして
もテーブル(23)の移動精度により必ずしも十分でな
い。この場合の精度を制御するならば、加工用のビーム
は第1図において1本のみとすることが有効である。か
(すると、かかる隣あった群間の精度を論する必要がな
(なる。
「実施例2j 水素または弗素が添加された非単結晶半導体(主成分珪
素)上にITO(酸化スズが5重量%添加された酸化イ
ンジューム)を1000人の厚さに電子ビーム蒸着法に
よって形成し被加工面とした。
さらにこの面を下面とし、真空下(真空度1O−5to
rr以下)として400nII+以下の波長のパルス光
を加えた。波長は248nm (KrF)とした。パル
ス巾10n秒、平均出力2.3m、I/mm”とした。
すると被加工面のITOは昇華し下地の半導体は損傷す
ることなくこの開溝により残った170間を絶縁化する
ことができた。
「効果」 本発明により多数のスリット状開溝を作製する場合、例
えば130μ間隔にて15’μの巾を1920本製造す
る場合、この時間は4本分割とし、10Hz/パルスと
すると0.8分で可能となった。また1本のみであって
も、3.2分で加工が可能壱なった。その結果、従来の
マスクライン方式でフォトマスクを用いてパターニーグ
を行う温容に比べて工程数 □が7エ程より2工程(光
照射、洗浄)となり、かつ作業時間が5分〜10分とす
ることができ、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るようになった。
本発明で開溝と開溝間の巾(加工せずに残す面積)にお
いて、損失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、この逆に残っている面積を
例えば20μ、除去する部分を400μとすることも可
能である。この場合、集光スリットの巾を15μより5
0〜100μとすると生産性向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光加工方法の概要を示す。 第2図は光のパターンの変化を示す。 第3図は開溝の基板上での作製工程を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、400nm以下の波長のパルスレーザ光をビームエ
    キスパンダにて大面積化または長面積化し、1つまたは
    複数のシリンドリカルレンズを平行に配設し、1つまた
    は複数の線状のパルス光を発光せしめ、被加工面を照射
    せしめることにより、1つまたは複数の線状の開溝を同
    時に形成せしめることを特徴とする光加工方法。 2、特許請求の範囲第1項において、被加工面は基板上
    の透光性導電膜であることを特徴とする光加工方法。
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