JPS63220991A - 光加工方法 - Google Patents

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】 「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
薄膜のフォトレジストを用いることなく線状の紫外光に
よる直接描画を行う選択加・工法に関する。

「従来技術ｊ 薄膜のフォトレジストを用いることのない光加工に関し
、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。

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、工業化に際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。

更に、そのレーザ光の光学的エネルギが１．２３ｅＶ（
１，０６μｍ）Ｌかない。他方、ガラス基板または半４
体上に形成されている被加工物、例えば透光性導電膜（
以下ＣＴＦという）は３〜４ｅＶの光学的エネルギバン
ド巾を有する。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）等のＣＴＦはＹ
ＡＧ　レーザ光に対して十分な光吸収性を有していない
。また、ＹＡＧレーザのＱスイッチ発振を用いるレーザ
加工方式においては、パルス光は平均０．５〜１旧光径
５０μｍ、焦点距離４０開、パルス周波数３ＫＨｚ、パ
ルス巾６０ｎ秒の場合）の強い光エネルギを走査スピー
ド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、損傷させて
しまった。

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加えるため、下地基板に発
生する微小クランクは、レーザ光のビームの外形と類似
の形状を有し、「鱗」状に作られてしまった。

また、ＹＡＧ　レーザのＱスイッチ発振を用いる方式は
そのレーザビーム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ックを必
要とした。

更に、１０〜５０μφ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。

また、照射後、加工部のＣＴＦ材料が十分に絶縁物化し
ていないため、酸溶液（弗化水素系溶液）によりエツチ
ングを行い完全に絶縁化する必要があった。

また、薄膜太陽電池等、複数の材料の異なる薄膜を積層
した物の加工をＹＡＧ　レーザーにて行う場合、積層し
ている各層毎に加工の選択性を必要とするが、ＹＡＧ　
レーザを使用した場合は、この選択性のマージンが非常
に少なく目的とする被加工物の下層にまでダメージを与
えることになり特に太陽電池等ではＹＡＧ　レーザを使
用することによって素子の特性が悪化するという問題が
発生した。

これら問題を解決する手段として、４００ｎｍ以下（エ
ネルギ的には３．　ｌｅν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、
２０〜２００μｍの巾（例えば１５０μｍ　）　＋長さ
１０〜６０ｃｍ例えば３０ｃｍの線状のパターンに同一
箇所に１つまたは数回のパルスを照射し、線状のパター
ンに加工する方法がある。この方法は４００ｎｍ以下の
波長のパルス光（パルス巾５０ｎ秒以下）を線状に照射
することにより、ＣＴＦでの光エネルギの吸収効率をＹ
ＡＧ　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（したものである
。

この方法は初期の光として、円状でかつ光強度がガウス
分布を持つＹＡＧレーザではなく、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。このため光の
巾を広げるいわゆるビームエキスパンダ等の光学系にて
長方形に大面積化する。その後、その一方のＸまたはＹ
方向にそって部上の棒状レンズ即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し、巾数１０μｍ長
さ数１０Ｃ１１の開溝を被加工面に形成するものであっ
た。

しかし、この従来のエキシマレーザを用いたレーザーパ
ターニングは直線の加工しか行えず直線の組み合わせに
よって形成された幾何学的パターン、さらには曲線を含
むパターンの加工を行うことは可能ではあるが工程が多
く複雑になるかまたは不可能であった。

〔発明の構成〕

本願発明はこれら問題を解決するものであり、エキシマ
レーザを用い任意の形状のパターンを形成する方法を提
供するものである。

即ち、４００　ｎｍ以下の波長のパルスレーザ光を被加
工面に照射することにより、被加工面に開溝をいて形成
する光加工方法において前記パルスレーザ光を被加工面
に導（光学系の光路中に所定のパターンが形成されたマ
スクを設け、前記マスクを通過した後の前記レーザ光を
結像光学系を用いて前記被加工面上に前記マスクに形成
されたパターンを結像させ前記パターンに従った開溝を
形成することを特徴とする光加工方法であります。

以下図面に従い本願発明を説明する。

第３図は結像光学系の概念図を示す。

物体と像の倍率ｍは ｍ＝Ｓ’／Ｓ で表されｓ、　ｓ’には次式が成り立つ。

１／Ｓ　＋１／Ｓ”＝１／ｆ ただしＳ：物点（１）から光学系（２）までの距離Ｓ゛
：光学系（２）から像点（３）までの距離ｆ：光学系（
２）の焦点（４）距離 よって物点の（１）の位置に所定のパターンが形成され
たマスクを、像点（３）に被加工物を置き図中光軸上の
左方より、レーザー光を照射すれば像点（３）に置いた
被加工物上に所定のパターンがｍ倍の倍率で投影され被
加工物はそのパターン形状に加工されることになる。

すなわちマスクの位置、被加工物の位置を調節すれば縮
小、拡大が、またマスクに形成されているパターンの形
状を変えることにより任意のパターンの加工を行えるこ
とになる。

またこの時結像される像の解像度ｄ（μ耐はＮａ　＞　
１／２　　×　λ／　α Ｎａ：開口数 λ：レレー光の波長（μｍ） で示される。

また結像光学系全体の焦点距離ｒは像空間が空気中であ
れば ｆ＜ｈ／Ｎａ ｈ：最大入射高 以上のような条件を満たす光学系を設計する必要がある
。

以下に実施例を示す。

〔実施例〕

本実施例においては第１図に示す光学系を用いるレーザ
ー光（４）としては２４８ｎｍの波長を持つＫｒＦエキ
シマレーザ−を用い、マスク（５）のパターンは第２図
（Ａ）に示す物を用い３０ｍｍ　Ｘ　３０ｍｍの有効エ
リアとした。

また光学系の像倍率ｍは１／３とし、マスクのパターン
の精度によりマージンを与えた。

このマスク（５）にはビームエキスパンダ（６）等によ
り拡大されたレーザービーム（７）を照射し、マスク（
５）を通過したレーザー光（８）は結像光学系（９）を
経由して被加工物（１０）に照射される。

本実施例においては、この被加工物として硝子基板上に
透光性導電膜が約２０００人の厚さで形成された物を用
いた。

被加工物に照射されたレーザー光のエネルギー密度が約
ＩＪ／　ｃｔＡ−Ｐｕｔｓの場合２〜１０の照射で第２
図（ｂ）のようにマスクパターンどうりに被加工物を加
工することができた。

次に被加工物を載せたステージ（１１）を移動し、被加
工物の他の部分の加工を行った。

本実施例の場合、１０■ＢＸＩＱｍｍのサイズのレーザ
ー光を照射し加工を行ったが被加工物上でレーザー光の
エネルギー密度を加工能力以上にできるならば、この大
きさはさらに拡大可能である。

また被加工物が、より低いエネルギー密度のレーザー光
で加工される物であった場合も同様に拡大可能である。

〔効果〕

本発明の構成を取ることにより、従来エキシマレーザを
用いたレーザ加工では行えなかった幾何学形状や曲線を
含むパターンの加工を行えることができた。

またマスクパターンを縮小投影して被加工物を加工する
場合、マスクパターンの加工寸法精度を高める必要がな
（、マージンを増し、コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学系の概略図を示す。 第２図はマスクパターンと加工された後の様子を示す。 第３図は結像光学系の概略を示す。

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被加工面
   に照射することにより、被加工面に開溝を形成する光加
   工方法において前記パルスレーザ光を被加工面に導く光
   学系の光路中に所定のパターンが形成されたマスクを設
   け、前記マスクを通過した後の前記レーザ光を結像光学
   系を用いて前記被加工面上に前記マスクに形成されたパ
   ターンを結像させ前記パターンに従った開溝を形成する
   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、前記レーザ光は前
   記加工面上で０．８５〜１．５Ｊ／ｃｍ＾２のビーム強
   度を有し、かつ２回以上５回以下の回数被加工面に照射
   されたことを特徴とする光加工方法。