JPS6384789A - 光加工方法 - Google Patents

光加工方法

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JPS6384789A
JPS6384789A JP61229252A JP22925286A JPS6384789A JP S6384789 A JPS6384789 A JP S6384789A JP 61229252 A JP61229252 A JP 61229252A JP 22925286 A JP22925286 A JP 22925286A JP S6384789 A JPS6384789 A JP S6384789A
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    • H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal

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
透光性導電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」 透光性導電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、工業化に区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
導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
ＹＡＧ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〜ＩＷ（
光径５０μｍ、焦点距離４０ｍｍ、パルス周波数３ＫＨ
ｚ、パルス巾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、
損傷させてしまった。
ｒ発明の解決しようとする問題１ 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
生する微小クランクは、レーザ光の円周と類似の形状を
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、１０〜５０μｍ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
ングを行わなければならなかった。
本発明は、本発明人の出願になる「特願昭５９−２１１
７６９　（昭和５９年１０月８日出願）光加工方法」を
さらに改良したものである。
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、２゜〜５０μφ
のビームスポットではなく、２０〜２００μｍの巾（例
えば１５０　μｍ）、長さ１０〜６０ｃａ＋例えば３０
Ｃ１１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。
かくの如く、本発明に示される４００ｎｎ＋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ＹＡＧ
　Ｌ／−ザ（１，０６μｍ）０１００倍以上に高め、結
果として加工速度を１０倍以上に速くしたものである。
さらに初期の光として、円状でがっ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
光の巾を広げるいわゆるビームエキスパンダで長方形で
大面積化する。
その後、その一方のＸまたはＹ方向にそって筒状の棒状
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
ザ光を集光する。しかしこの集光を５０μｍ以下にする
には、このシリンドリカルレンズ（棒状集光レンズ）の
球面収差が無視できなくなる。このため、集光された光
の周辺部にガウス分布に従った強度の弱くなる領域が発
生する。そのため、線の端部のきれが明確でなくなる。
加えて１０〜３０μｍ例えば２０μｍの巾の線状の開溝
を作ることはさらに不可能になる。このため、本発明に
おいてはシリンドリカルレンズにレーザ光を入射する前
にスリットを通し、シリンドリカルレンズの球面収差が
無視できる巾に入射をしぼった後シリンドリカルレンズ
にて集光し、１０〜３０μｍ巾でかつ端部のきれの明確
なレーザビームを照射できるようにした。
その結果、このスリットにより、例えば球面収差の影響
のない２０８ｍＸ３０ｃｍの極細の開溝パターンをその
周辺部のエッヂを明確にして作り得る。
またパターンの一部をこの場合、１００μｍまでの範囲
で太めの巾にすることも可能となる。
１作用」 １回または数回のパルス光を同じ個所にスリットを通し
て照射することにより、線状の開溝を１゜〜６０ｃｍ例
えば３０ｃｍの長さにわたって加工し、かつ開講中を球
面収差の無視できる１０〜３０８ｍの極細の形状に作り
得る。またＹＡＧ　レーザ光の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、損傷を与
えることなくして被加工物例えばＣＴＦのみのスリット
状開講の選択除去が可能となり、同時にマスクと被加工
物との間を真空、クリーンエアまたは窒素を注入するこ
とにより、被加工物のレーザ光照射により生じる飛翔物
を下方向に積極的に落下せしめ、防ぐことができる。
また開講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、いわゆるレジストコート、被加
工物のエツチング、レジスト除去等の多くの工程がまっ
たく不要となり、かつ公害区料の使用も不要となった。
加えて、スリットはレーザ光を集光する前に光学系に組
み込まれているため、レーザ光によるスリットの損傷が
ほとんどない。また、スリットの間隔に対する機械的加
工精度はそれほどきびしい必要はなく、シリンドリカル
レンズにて集光されることによりビームの形状が決定さ
れるものである。
「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の
系統図を記す、エキシマレーザ（１）（波長２４８　ｎ
ｍ、Ｅｇ　＝５．０ｅＶ）を用いた。すると、第２図（
Ａ）のように、初期の光ビーム（２０）は１６ｍｍ　Ｘ
　２０ｍｍを有し、効率３ｚであるため、３５０　ｍＪ
を有する。さらにこのビームをビームエキスパンダ（２
）にて長面積比または大面積化した。即ち、１６ｍｍ　
Ｘ　３００ｍｍに拡大した（第２図（２１”））。この
装置に５．６　Ｘ　１０−”ｍＪ／１２をエネルギ密度
で得た。
次に２ｍｍ　Ｘ　３００ｍｍの間隔を有するスリット（
３）にレーザビームを透過させて２　＋１１ｍ　Ｘ　３
００ｍｍのレーザビーム（２２）を得る。（第２図（Ｃ
））更に、合成石英製のシリンドリカルレンズ（４）に
て加工面での開溝中が２０μｍとなるべく集光した。（
第２図（Ｄ））この時使用するスリットの巾は特に決ま
っていないが、シリンドリカルレンズの球面収差が影響
しない程度にレーザビームをしぼる必要がある。また、
被加工物の開溝中はシリンドリカルレンズの性能により
任意に選択可能である。
第３図に示すように、長さ３０ｃｍ、巾２０μのスリッ
ト状のビーム（２３）を基板（１０）上の被加工物（１
１）に線状に照射し、加工を行い、開講（５）を形成し
た。
本実施例の場合、被加工面として、ガラス上の透明導電
膜（Ｅｇ　−３，５ｅＶ）を有する基板（１０）に対し
て、エキシマレーザ（Ｑｕｅｓｔｅｃ　Ｉｎｃ、製）を
用いた。
パルス光はＫｒＦエキシマレーザによる２４８ｎｍの光
とした。なぜなら、その光の光学的エネルギバンド巾が
５．ＯｅＶであるため、被加工物が十分光を吸収し、透
明導電膜のみを選択的に加工し得るからである。
パルス巾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ＣＴ
Ｆ（透光性導電膜）である酸化スズ（ＳｎＯ□）を用い
た。
この被膜に加工を行うと、１回のみの線状のパルス光の
照射で開溝（５つのＣＴＦ）が完全に白濁化され微粉末
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２図は第１図におけるレーザビーム光の状態を解説し
たものである。即ち、レーザ光より照射された状態は第
２図（Ａ）の矩形（２０）となる、これがエキスパンダ
にて長さ方向に拡大（２１）され、第２図（Ｂ）を得る
。さらにスリットによりレーザビームの短辺がより狭め
られる（２２）。その後シリンドリカルレンズによりさ
らに短辺が集光され、第２図（Ｄ）に示すビーム形状（
２３）となる。
第３図は、基板上にスリット状のパルス光を照射し開溝
（５，６，７・・・ｎ）を複数個形成したものである。
かくの如く１回のパルスを照射するのみで１本の開講を
形成する。その後、Ｙテーブル（第１図（２５））を例
えば１５ｍｍ移動し、次のパルス（６）を加える。更に
１５ｍｍ移動し、次のパルス（７）を加える。かくして
ｎ回のパルス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。
「実施例２」 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χ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。
この面を下面とし、真空下（真空度１０−’ｔｏｒｒ以
下）とし、本発明による４００ｎｍ以下の波長のパルス
光を加えた。波長は２４８ｎｍ　（ＫｒＦ）とした。パ
ルス中Ｉｏｎ秒、平均出力２．３ｍＪ／ｍｍ”とした。
すると被加工面のＩＴＯは昇華し、下地の半導体が損傷
することなく、この開講により残った１７０間を絶縁化
することができた。
その他は実施例１と同じである。
「効果」 本発明により多数の線状開溝を作製する場合、例えば１
５１μ１ｍ間隔にて２０μの巾を製造すると１０Ｈｚ／
パルスならば、０．８分で可能となった。その結果、従
来のマスクアライン方式でフォトレジストを用いてパタ
ーニーグを行う場合に比べて、工程数が７エ程より２工
程（光照射、洗浄）となり、かつ作業時間を５分〜１０
分とすることができて、多数の直線状開講を作る場合に
きわめて低コスト、高生産性を図ることができた。
即ち、本発明は被加工面より十分離れた位置にスリット
を配設して用い、かつ被加工面上に密着してフォトレジ
ストを用いない方式であるため、スリットの寿命が長い
。フォトレジストのコート（塗布）、プリベータ、露光
、エツチング、剥離等の工程がない。
本発明で開講と開講間の巾（加工せずに残す面積）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、逆に例えば、残っている面積を２０μ、除
去する部分を４００μとすることも可能である。
また、本発明の光学系において、ビームエキスパンダと
被加工面との間に光学系をより高精度とするため、イン
チグレー夕、コンデンサレンズおよび投影レンズを平行
に挿入してもよい。
【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図は開講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光学系に
    て大面積かつ長方形にビームエキスパンドを行った後、
    長方形の短辺方向をより狭めるようにスリットを配設し
    た後にシリンドリカルレンズに前記狭められたレーザ光
    を導入してより巾が狭くなるように集光したレーザ光を
    被加工面に照射することにより、前記加工面上に線状の
    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、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。 ３、特許請求の範囲第１項において、パルスレーザ光は
    ５０ｎ秒以下のパルス巾を有するエキシマレーザ光が用
    いられたことを特徴とする光加工方法。
JP61229252A 1986-09-26 1986-09-26 光加工方法 Granted JPS6384789A (ja)

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