JPS6380990A - Laser beam machine - Google Patents

Laser beam machine

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Publication number
JPS6380990A
JPS6380990A JP61227867A JP22786786A JPS6380990A JP S6380990 A JPS6380990 A JP S6380990A JP 61227867 A JP61227867 A JP 61227867A JP 22786786 A JP22786786 A JP 22786786A JP S6380990 A JPS6380990 A JP S6380990A
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JP
Japan
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laser
laser beam
pulse width
shutter
metal electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP61227867A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunio Suzuki
邦夫 鈴木
Masayoshi Abe
阿部 雅芳
Mikio Kanehana
金花 美樹雄
Takeshi Fukada
武 深田
Masato Usuda
真人 薄田
Katsuhiko Shibata
克彦 柴田
Yasuyuki Arai
康行 荒井
Noriya Ishida
石田 典也
Akemi Satake
佐竹 朱美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP61227867A priority Critical patent/JPS6380990A/en
Publication of JPS6380990A publication Critical patent/JPS6380990A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To perform the laser beam machining with the large energy by regulating the pulse width of laser beam from a laser oscillator to the optional size using a shutter means and giving the laser beam with the prescribed pulse width to a work. CONSTITUTION:The pulse width of the laser beam from the laser oscillator 1 is regulated by the shutter 2 and afterward, projected on a metal electrode of a photoelectric converter 4 via an X scanner 6 and a Y scanner 5. Both scanners 6 and 5 mentioned above move the laser beam to an A axis and a Y axis. The shutter 2 controls the pulse width by control of a computer 3. Accordingly, a laser pulse having the small pulse width and the large energy is obtained by the opening and closing of the shutter 2. A YAG laser, etc., with a switch Q can be used for the laser oscillator 1. The laser beam machining of the metal electrode of a photoelectric conversion element which has been difficult so far can be performed easily by the titled machine.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パルス幅の小さくかつ大きなエネルギーを有
したレーザパルスを照射することのできるレーザ加工装
置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser processing device that can irradiate a laser pulse with a small pulse width and high energy.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より光電変換装置の金属電極部をレーザ加工する場
合、主として、Qスイッチ付YAGレーザが使用されて
いた。
Conventionally, when laser processing the metal electrode portion of a photoelectric conversion device, a YAG laser with a Q switch has been mainly used.

上記の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共に、このビームを加工方向に
走査し、点の連続の鎖状に開講を形成せんとするもので
ある。そのため、このレーザビームの走査スピードと、
加工に必要なビームエネルギーの密度とは、被加工物の
熱伝導度や昇華性に加えて、きわめて微妙に相互作用す
る。
In the above-mentioned laser processing method, a spot-shaped beam is irradiated onto the workpiece, and this beam is scanned in the processing direction to form an opening in the form of a continuous chain of points. Therefore, the scanning speed of this laser beam,
The beam energy density required for processing interacts in a very subtle way with the thermal conductivity and sublimation properties of the workpiece.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このため、加工条件として被加工物の熱伝導度、昇華性
、走査スピード及びビームエネルギの密度との相関関係
を選び出す場合、極めて狭い範囲の中から選択しなけれ
ばならないため実際上困難であった。
For this reason, when selecting the correlation between the thermal conductivity, sublimation property, scanning speed, and beam energy density of the workpiece as processing conditions, it was difficult in practice because the selection had to be made within an extremely narrow range. .

以上の様な理由から、例えば光電変換素子が、被品質半
導体である場合、実際の加工においては光電変換素子上
の金属電橋材料が下層の光電変換素子と反応してしまい
溶融状態を作ってしまったり、また光電変換素子にレー
ザ光が照射されてしまった場合には、照射された部分が
結晶化することにより、結晶化した部分の電気伝導度が
よくな゛ るためにリーク電流が発生してしまい、光電
変換装置の特性を悪化させてしまっていた。
For the above reasons, for example, when a photoelectric conversion element is a semiconductor to be quality-treated, in actual processing, the metal bridge material on the photoelectric conversion element reacts with the underlying photoelectric conversion element, creating a molten state. If the photoelectric conversion element is damaged or is irradiated with laser light, the irradiated area will crystallize and the electrical conductivity of the crystallized area will improve, causing leakage current. This resulted in deterioration of the characteristics of the photoelectric conversion device.

このような現状に鑑み本発明人等は鋭意検討した結果レ
ーザパルスの幅が小さくかつパルスの持つエネルギーが
大きいレーザ光を用いること、つまり瞬間的に大きなエ
ネルギーを被加工物に照射することにより容易に加工条
件の決定が行えることを知見したのである。
In view of this current situation, the inventors of the present invention have conducted intensive studies and found that it is easier to use a laser beam with a small laser pulse width and a large pulse energy, that is, to instantaneously irradiate a large amount of energy to the workpiece. They discovered that processing conditions can be determined based on the process.

本発明は、上記の知見に基づきなされたものでありレー
ザ光源よりのレーザ光をシャッターを通すことにより第
1図に示されたパルス発振波形のBの部分の様なパルス
を得ること、詳しくはパルス幅の小さくかつ大きなエネ
ルギーを持つレーザパルス(A)を得るために(C)及
び(D)の部分をシャッターの開閉により、取り除き、
被加工物に瞬間的に大きなエネルギーを与えることを目
的としたものである。
The present invention has been made based on the above knowledge, and it is possible to obtain a pulse like the part B of the pulse oscillation waveform shown in FIG. 1 by passing a laser beam from a laser light source through a shutter. In order to obtain a laser pulse (A) with a small pulse width and high energy, parts (C) and (D) are removed by opening and closing a shutter,
The purpose is to instantaneously apply a large amount of energy to the workpiece.

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、レーザ発振器からのレーザ光をパルス幅を任
意の大きさに調整することのできるシャッター手段に通
すことを特徴とするレーザ加工装置であり、即ちし〜ザ
光のパルス幅を縮めるためのシャッターにレーザ発振器
からのレーザ光を通すことにより所定のパルス幅のレー
ザビームを得ることができるレーザ加工装置である。
[Means for Solving the Problems] The present invention is a laser processing device characterized in that a laser beam from a laser oscillator is passed through a shutter means whose pulse width can be adjusted to an arbitrary size. This is a laser processing device that can obtain a laser beam with a predetermined pulse width by passing a laser beam from a laser oscillator through a shutter for reducing the pulse width of the laser beam.

以下に本発明のレーザ加工装置を詳細に説明する。The laser processing apparatus of the present invention will be explained in detail below.

レーザ発振器には1.06μmまたは0.53μmの波
長を発光するQスイッチ付YAGレーザ及びエキシマレ
ーザが使用できる。
As the laser oscillator, a Q-switched YAG laser and an excimer laser that emit light at a wavelength of 1.06 μm or 0.53 μm can be used.

シャッタ手段はパルス幅を所定の時間(A)に縮めるた
めにレーザ発振器から発振されているレーザ光のくり返
し周波数及びパルス幅の値と所望のパルス幅とをコンピ
ュータ処理させて照射レーザ光のパルス幅を制御させる
ものである。
In order to shorten the pulse width to a predetermined time (A), the shutter means processes the repetition frequency and pulse width values of the laser beam oscillated from the laser oscillator and the desired pulse width by a computer to shorten the pulse width of the irradiated laser beam. This is to control the

シャッタはレーザ光を所定の時間照射することができる
ように制御できるものであれば機械的に開閉を行うメカ
ニカルなシャッタであっても良く、また電気的方法によ
り光を制御するものを利用したシャブタであっても良い
The shutter may be a mechanical shutter that opens and closes mechanically as long as it can be controlled so that the laser beam can be irradiated for a predetermined period of time, or a shutter that uses an electrical method to control the light. It may be.

レーザ発振器からのレーザ光は、シャッタ手段を径た後
、被加工物に適した方法により被加工物へ照射される。
After passing through the shutter means, the laser beam from the laser oscillator is irradiated onto the workpiece by a method suitable for the workpiece.

〔実施例〕〔Example〕

実施例 第2図に本発明の1実施例を示す。 Example FIG. 2 shows one embodiment of the present invention.

レーザ発振器(1)には1.06μmのQスイッチ付Y
AGレーザ(周波数1〜50H2)ビーム径10〜10
0 pm φ例えば50μmφ、平均出力0.1〜50
W例えば被加工面での各レーザ光の平均出力0.5〜I
 W)を用い、周波数5K)I2)パルス幅200ns
でレーザ光を発振させた。
The laser oscillator (1) has a Y with a 1.06 μm Q switch.
AG laser (frequency 1~50H2) beam diameter 10~10
0 pm φ e.g. 50 μm φ, average output 0.1-50
W For example, the average output of each laser beam on the processed surface is 0.5 to I
W), frequency 5K) I2) pulse width 200ns
The laser beam was oscillated.

シャッタ(2)はメカニカルなシャッタを用いコンピュ
ータ(3)のコンピュータ制御によりパルス幅を100
nsにさせるように開閉させた。図中5及び6は、被加
工物上のレーザビームをそれぞれX軸方向及びX軸方向
に移動させるためのXスキャナー、Xスキャナーである
The shutter (2) uses a mechanical shutter, and the pulse width is controlled by the computer (3) to 100.
It was opened and closed to make it ns. In the figure, 5 and 6 are an X scanner and an X scanner for moving the laser beam on the workpiece in the X-axis direction and the X-axis direction, respectively.

レーザ発振器よりのレーザ光は、シャッタによりパルス
幅を100nsにされた後光電変換装置(4)の金属電
極に照射してレーザ加工を行った。
The laser beam from the laser oscillator had a pulse width of 100 ns using a shutter, and then was irradiated onto the metal electrode of the photoelectric conversion device (4) to perform laser processing.

すなわち1010Cl1X10の硝子其板上にハロゲン
元素が添加された酸化スズを主成分とする透光性導電膜
を1000人の厚さでプラズマCVD法により形成した
後、この透光性導電膜にYAG レーザ(530nm)
を使用して出力80 mWを加え、マイクロコンピュー
タによりスポット径を20μmφに制御して被膜側より
レーザ光を照射し、走査速度40cm/分により幅約2
0μmの第1の開講を形成させた。この後、この透光性
1膜上にプラズマCVD法によりP型非晶質半傅体層(
SiXC+−Xx=O,−8100人)、I型非晶質半
導体層(シリコン半導体、0.6μm)及びN型微結晶
半導体層5jxC+−x  x =0.9100人)を
形成させた。この形成されたPIN半導体にエキシマレ
ーザ(KrFレーザ、波長248r+m )を使用して
、従来行われている方法によりPIN半導体層のみに第
2の開溝を形成させた。さらに上記半導体層上にrTO
(酸化インジュームと酸化スズとの混合物)膜1200
人およびアルミニューム膜2500人からなる金属電極
を形成させた。
That is, after forming a transparent conductive film mainly composed of tin oxide doped with a halogen element on a 1010Cl1X10 glass plate to a thickness of 1000 mm using the plasma CVD method, this transparent conductive film was coated with a YAG laser. (530nm)
The spot diameter was controlled to 20 μmφ by a microcomputer, and the laser beam was irradiated from the coating side.
A first opening of 0 μm was formed. After that, a P-type amorphous semi-solid layer (
An I-type amorphous semiconductor layer (silicon semiconductor, 0.6 μm) and an N-type microcrystalline semiconductor layer 5jxC+-x x =0.9100 were formed. A second groove was formed only in the PIN semiconductor layer by a conventional method using an excimer laser (KrF laser, wavelength 248r+m 2 ) on the formed PIN semiconductor. Furthermore, rTO is applied on the semiconductor layer.
(Mixture of indium oxide and tin oxide) Film 1200
A metal electrode consisting of 2,500 people and an aluminum film was formed.

かかる金属電極に上記のレーザ光をビームサイズ50μ
mφ、走査速度40(!II/分により第3の開溝を形
成させた。その結果形成された第3の開溝は、下層の半
導体層を損傷することなく金属電極のみを除去すること
ができた。
The above laser beam is applied to the metal electrode with a beam size of 50μ.
mφ and a scanning speed of 40 (!II/min) to form the third groove. The third groove formed as a result allows only the metal electrode to be removed without damaging the underlying semiconductor layer. did it.

第3図は、従来のQスイッチ付レーザ光のパルス発振波
形(7)及び金属電極のレーザ照射時の反射率の変化(
8)を示したものである。レーザ照射と同時に反射率に
変化が表れ始めるところ(E)と反射率に急激な変化が
表れ始めるところ(F)が存在している。
Figure 3 shows the pulse oscillation waveform (7) of the conventional Q-switched laser beam and the change in reflectance of the metal electrode during laser irradiation (
8). There is a point (E) where a change in reflectance begins to appear at the same time as laser irradiation and a point (F) where a rapid change in reflectance begins to appear.

上記のことと金属電極が溶融し、反射率が大きくなると
、レーザ光をほとんど吸収しなくなるという事実より反
射率が大きくなる以前に加工に必要なエネルギーを与え
てしまうことが必要であることが分かる。即ち本発明の
ような形のパルス波形を持ったレーザ光を照射した場合
、その波形からも分かるように反射率が急激に変化する
以前に加工に必要なエネルギーを金属電極に与えること
ができるため、加工条件の決定が容易となるのである。
From the above and the fact that when the metal electrode melts and the reflectance increases, it absorbs almost no laser light, it is clear that it is necessary to give the energy necessary for processing before the reflectance increases. . In other words, when irradiating a laser beam with a pulse waveform like that of the present invention, the energy necessary for processing can be applied to the metal electrode before the reflectance changes rapidly, as can be seen from the waveform. This makes it easier to determine processing conditions.

比較例 実施例と同様の方法で金属電極を作成し、この金属電極
に、実施例で用いたと同様のYAG レーザにより周疲
数5に11□、パルス幅100nsでレーザ光を発振さ
せ、シャッタを通さず直接金属電橋に照射した。
Comparative Example A metal electrode was created in the same manner as in the example, and a laser beam was oscillated on the metal electrode using the same YAG laser as used in the example, with a frequency of 5 and a pulse width of 100 ns, and the shutter was activated. The metal bridge was irradiated directly without passing through it.

その結果シャッタによりパルス幅を100nsにしたも
のと比較した場合、加工されている部分と加工されてい
ない部分とができてしまった。
As a result, when compared with the case where the pulse width was set to 100 ns using a shutter, there were processed parts and unprocessed parts.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によればシャッタ手段を用いることによりパルス
幅の小さい、かつ大きなエネルギを持っレーザパルスを
得ることができるため、従来困難であった光電変換素子
の金属電極の加工が容易に行えるようになった。
According to the present invention, by using a shutter means, it is possible to obtain a laser pulse with a small pulse width and high energy, so that it is now possible to easily process the metal electrodes of photoelectric conversion elements, which was difficult in the past. Ta.

また更にシャッタの開閉時間の設定によりパルス幅を変
えることができるため、容易に加工条件を選び出すこと
ができる。
Furthermore, since the pulse width can be changed by setting the opening/closing time of the shutter, processing conditions can be easily selected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はQスイッチ付レーザのパルス発振波形を示した
説明図。 第2図は本発明のレーザ加工装置を示した説明図。 第3図はQスイッチ付レーザのパルス発振波形及びQス
イッチ付レーザのレーザ光を照射した場合の金属電極の
反射率の変化を示した説明図。 B・・・・・・本発明のパルス幅 1・・・・・・レーザ発振器 2・・・・・・シャッタ 3・・・・・・コンピュータ 4・・・・・・光電変換装置
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a pulse oscillation waveform of a laser with a Q switch. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the laser processing apparatus of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the pulse oscillation waveform of the Q-switched laser and the change in reflectance of the metal electrode when irradiated with the laser light of the Q-switched laser. B... Pulse width of the present invention 1... Laser oscillator 2... Shutter 3... Computer 4... Photoelectric conversion device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザ発振器からのレーザ光をパルス幅を任意の
大きさに調整することのできるシャッター手段に通すこ
とを特徴とするレーザ加工装置。
(1) A laser processing device characterized in that a laser beam from a laser oscillator is passed through a shutter means whose pulse width can be adjusted to an arbitrary size.
(2)特許請求の範囲第(1)項においてレーザ発振器
がQスイッチ付YAGレーザであることを特徴とするレ
ーザ加工装置。
(2) A laser processing apparatus according to claim (1), wherein the laser oscillator is a Q-switched YAG laser.
JP61227867A 1986-09-25 1986-09-25 Laser beam machine Pending JPS6380990A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4945204A (en) * 1988-11-10 1990-07-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of laser-marking semiconductor devices
JPH04351280A (en) * 1990-12-26 1992-12-07 Mid:Kk Yag laser beam machine for thin film precision processing
WO2006024585A1 (en) * 2004-09-02 2006-03-09 Hitachi Via Mechanics, Ltd. Laser light source, method for machining workpieces by means of pulsed laser radiation

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