JPH0389518A - レーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工方法Info
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- JPH0389518A JPH0389518A JP1225928A JP22592889A JPH0389518A JP H0389518 A JPH0389518 A JP H0389518A JP 1225928 A JP1225928 A JP 1225928A JP 22592889 A JP22592889 A JP 22592889A JP H0389518 A JPH0389518 A JP H0389518A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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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。
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〉
本発明はレーザ加工方法に関するものであり、たとえば
太陽電池基板に形成するＶ字溝のような微ｍ窪み加工に
適したレーザ加工方法に関するものである。
太陽電池基板に形成するＶ字溝のような微ｍ窪み加工に
適したレーザ加工方法に関するものである。
〈従来の技術〉
近年、レーザ源の多様化、レーザ装置の進歩に伴いレー
ザ加工は増々幅広い分野で応用されるようになって釦り
、半導体の分野に釦いても抵抗のトリミング、基板の穴
あけ、エツチング等様Ａな用途に利用されている。
ザ加工は増々幅広い分野で応用されるようになって釦り
、半導体の分野に釦いても抵抗のトリミング、基板の穴
あけ、エツチング等様Ａな用途に利用されている。
ところで、従来太陽電池基板の反射防止用Ｖ字溝、集積
回路の素子分離用溝等、場所により深さの異なる微細な
窪みが多岐にわたって利用されてｈｐ、現在はその多く
が化学エツチングにより形成されている。例えばシリコ
ン太陽電池では、受光面での反射率を低減しエネルギー
変換効率を高める為に、第６図に示すようなテクスチャ
エツチングと呼ばれる処理がシリコン基板６１に施され
ピラミッド状の凹凸６２が表面に形成されている。
回路の素子分離用溝等、場所により深さの異なる微細な
窪みが多岐にわたって利用されてｈｐ、現在はその多く
が化学エツチングにより形成されている。例えばシリコ
ン太陽電池では、受光面での反射率を低減しエネルギー
変換効率を高める為に、第６図に示すようなテクスチャ
エツチングと呼ばれる処理がシリコン基板６１に施され
ピラミッド状の凹凸６２が表面に形成されている。
〈発明が解決しようとする課題〉
前記シリコン太陽電池で用いられるテクスチャエツチン
グの場合、単結晶シリコン基板ではピラミッド状凹凸が
うまく形成されエネルギー変換効率の向上に大きく貢献
しているが、多結晶シリコン基板ではピラミッド状凹凸
がう筐く形成されずエネルギー変換効率がち筺り大きく
なっていない。
グの場合、単結晶シリコン基板ではピラミッド状凹凸が
うまく形成されエネルギー変換効率の向上に大きく貢献
しているが、多結晶シリコン基板ではピラミッド状凹凸
がう筐く形成されずエネルギー変換効率がち筺り大きく
なっていない。
これはテクスチャエツチングが異方性エツチングを利用
したものであり、多結晶シリコン基板の場合には、ピラ
ミッド吹回凸形成に有効な（１００）面の基板表面に占
める割合が少ないため（例えば、低コスト基板として開
発されたキャヌト基板では１０％以下）である。このよ
うな多結晶シリコン基板に対して、等方性エツチングに
よるフォトリングラフィによｉ）Ｖ字溝を形成する試み
も行われたが、レジストの塗布、露光、現象を多数回繰
り返す必要があり手間がかかるため実用には至らなかっ
た。筐た、テクスチャエツチングでは単結晶基板を用い
た場合でもピラミッド状凹凸の大きさを制御するのは難
しい。このように化学エツチングによる場所により深さ
の異なるａｍな窪みの形成には、形状の制御が難しい、
基板が制限される等の問題がある。
したものであり、多結晶シリコン基板の場合には、ピラ
ミッド吹回凸形成に有効な（１００）面の基板表面に占
める割合が少ないため（例えば、低コスト基板として開
発されたキャヌト基板では１０％以下）である。このよ
うな多結晶シリコン基板に対して、等方性エツチングに
よるフォトリングラフィによｉ）Ｖ字溝を形成する試み
も行われたが、レジストの塗布、露光、現象を多数回繰
り返す必要があり手間がかかるため実用には至らなかっ
た。筐た、テクスチャエツチングでは単結晶基板を用い
た場合でもピラミッド状凹凸の大きさを制御するのは難
しい。このように化学エツチングによる場所により深さ
の異なるａｍな窪みの形成には、形状の制御が難しい、
基板が制限される等の問題がある。
本発明は、以上のような点を鑑み、レーザ光を利用する
ことにより上記のような窪みを種々の基板に制御性よく
簡単に形成する方法を提供しようとするものである。
ことにより上記のような窪みを種々の基板に制御性よく
簡単に形成する方法を提供しようとするものである。
く課題を解決するための手段〉
前χ課題を解決する為に本発明は、加工面にレーザ光を
照射することによる加工方法に釦いて、加工形状に応じ
て予め決められた速度でレーザ光の照射形状を変化させ
ながら加工することを特徴とするレーザ加工方法を提供
する。
照射することによる加工方法に釦いて、加工形状に応じ
て予め決められた速度でレーザ光の照射形状を変化させ
ながら加工することを特徴とするレーザ加工方法を提供
する。
く作 用〉
レーザ光により加工物表面に形成される窪みはその照射
時間により深さが決まるため、一つの窪み内で場所によ
り深さを変える場合には、従来法では窪みの大きさより
小さい適当な大きさにレーザ光の照射形状を固定し、深
さの異なる場所ごとにビームを移動し、その場所ごとに
加工をしなければならず加工に長時間を要する。
時間により深さが決まるため、一つの窪み内で場所によ
り深さを変える場合には、従来法では窪みの大きさより
小さい適当な大きさにレーザ光の照射形状を固定し、深
さの異なる場所ごとにビームを移動し、その場所ごとに
加工をしなければならず加工に長時間を要する。
これに比べ本発明による加工方法では、例えば第１図に
示すように基板１１表面にレーザ光を照射し、このレー
ザ光照射形状１３を第１図（ａ） −（ｂ）−＝ （ｃ
） −（ｄ）というように時間と共に小さくすることに
より、レーザ光の照射による溶融・蒸発層Ｉ２の面積も
これにつれて小さくなり、これによって場所による深さ
の異なる窪みが従来法によって最深部を一カ所加工する
のと同じ時間で形成される。
示すように基板１１表面にレーザ光を照射し、このレー
ザ光照射形状１３を第１図（ａ） −（ｂ）−＝ （ｃ
） −（ｄ）というように時間と共に小さくすることに
より、レーザ光の照射による溶融・蒸発層Ｉ２の面積も
これにつれて小さくなり、これによって場所による深さ
の異なる窪みが従来法によって最深部を一カ所加工する
のと同じ時間で形成される。
すなわち、本発明による加工方法では、加工物表面に照
射したレーザ光の照射形状を時間と共に変えることによ
って、場所ごとのレーザ光の照射時間に分布が生じるの
で必要な照射時間の異なる場所を同時に加工できること
となり、短時間で加工が完了することになる。
射したレーザ光の照射形状を時間と共に変えることによ
って、場所ごとのレーザ光の照射時間に分布が生じるの
で必要な照射時間の異なる場所を同時に加工できること
となり、短時間で加工が完了することになる。
またレーザ光は光学系のアパチャにより照射形状を精度
よくかつ＠細に制御できるため、Ｖ字溝等場所により深
さの異なる微細な窪みを制御よく形成できる。
よくかつ＠細に制御できるため、Ｖ字溝等場所により深
さの異なる微細な窪みを制御よく形成できる。
〈実施例〉
実施例１゜
多結晶シリコン太陽電池基板の表面加工における本発明
の実施例を示す。
の実施例を示す。
レーザ光源としてＸ ｅ Ｃｌ光（波長λ＝３０８ｎｍ
）を有し、Ｘ方向釦よびＹ方向ともに１〜５０μｍの範
囲でコンピュータ制御により可変である矩形スリットを
有するレーザ加工装置を用いて多結晶シリコン基板の加
工を行った。
）を有し、Ｘ方向釦よびＹ方向ともに１〜５０μｍの範
囲でコンピュータ制御により可変である矩形スリットを
有するレーザ加工装置を用いて多結晶シリコン基板の加
工を行った。
ＸｅＣ１光を光源としたのは、半導体基板の加工の際に
紫外光レーザ、特に３６０ｎｍ以下のものを用いれば、
基板内への浸入深さが非常に浅く熱による基板への影響
が少ないこと、吸収係数が大きく効率良く加工できるこ
と等の理由からであり、特にＸｅＣ／光は安定性に優れ
ていることからである。本装置により、レーザ光エネル
ギー強度を２３．６Ｊ／ａｍとし発振周波数で基板を深
さ方向に１μｍ加工できることがわかったので、第２図
に示すように、８回の照射毎にレーザ光照射形状２１を
５０ Ｘ ５０ 、ｕｍの正方形からＩＸＩμｍの正方
形１でヌテップ状に小さくし、２．８秒で約３５μｍの
深さを有する逆ピラミッド状の窪み２３を形成した。こ
の窪み２３は第２図（ｂ）に示すようにＶ字断面を有し
ている。さらにＸ−Ｙヌテージに固定された基板を順次
移動することにより基板全面に窪み２３を形成した。
紫外光レーザ、特に３６０ｎｍ以下のものを用いれば、
基板内への浸入深さが非常に浅く熱による基板への影響
が少ないこと、吸収係数が大きく効率良く加工できるこ
と等の理由からであり、特にＸｅＣ／光は安定性に優れ
ていることからである。本装置により、レーザ光エネル
ギー強度を２３．６Ｊ／ａｍとし発振周波数で基板を深
さ方向に１μｍ加工できることがわかったので、第２図
に示すように、８回の照射毎にレーザ光照射形状２１を
５０ Ｘ ５０ 、ｕｍの正方形からＩＸＩμｍの正方
形１でヌテップ状に小さくし、２．８秒で約３５μｍの
深さを有する逆ピラミッド状の窪み２３を形成した。こ
の窪み２３は第２図（ｂ）に示すようにＶ字断面を有し
ている。さらにＸ−Ｙヌテージに固定された基板を順次
移動することにより基板全面に窪み２３を形成した。
このような形状に加工することは、従来の照射形状を固
定したレーザ加工法では非常に困難であり、また加工時
間も非常に多くを要したが、本発明による方法によれば
、簡単にかつ短時間で形成できることがわかった。
定したレーザ加工法では非常に困難であり、また加工時
間も非常に多くを要したが、本発明による方法によれば
、簡単にかつ短時間で形成できることがわかった。
第３図には本発明により形成したＶ字溝の例を示す。本
Ｖ字溝３４はレーザ光の照射形状３１を１ず５０Ｘ５０
．ａｍの正方形にして釦き、ｌ照射毎にｅｔｔｍのステ
ップでＸ方向３２にステージを動かし基板３３の端部１
で照射位置が移動したところで、Ｙ軸スリットによシ照
射形状を小さくし、さらに逆のＸ方向にステージを動か
すということを繰り返すことによって、深さ方向に約１
μｍずつの段差を有する幅が５０μｍで深さがほぼ３５
μｍのＶ字状に形成され、さらに、Ｙ方向にステージを
順次動かすことによって、全面に同様のｖ字溝３４が形
成された。
Ｖ字溝３４はレーザ光の照射形状３１を１ず５０Ｘ５０
．ａｍの正方形にして釦き、ｌ照射毎にｅｔｔｍのステ
ップでＸ方向３２にステージを動かし基板３３の端部１
で照射位置が移動したところで、Ｙ軸スリットによシ照
射形状を小さくし、さらに逆のＸ方向にステージを動か
すということを繰り返すことによって、深さ方向に約１
μｍずつの段差を有する幅が５０μｍで深さがほぼ３５
μｍのＶ字状に形成され、さらに、Ｙ方向にステージを
順次動かすことによって、全面に同様のｖ字溝３４が形
成された。
こうして作製された基板を用い、第４図に示すＶ字溝４
１と受光面電極４２とが直交する構造を有する太陽電池
を作製した。Ｖ字溝４１と受光面電極４２とが直交する
ようにしたのは、光照射により発生した電流の電極への
電流経路を平坦にし短くする為である。この太陽電池の
光反射率は先の実施例の逆ピラミッド状の窪みを有する
基板上に形成した太陽電池より大きいものの、電流経路
がこれより短くなる為に直列抵抗成分が減少し、全体と
しては変換効率はより高い値を示した。會た、従来の単
結晶シリコン基板をテクスチャエツチングした亀のと比
べても同等の小さい反射率が得られていることがわかっ
′た。また、レープ加工による基板の劣化はなかった。
１と受光面電極４２とが直交する構造を有する太陽電池
を作製した。Ｖ字溝４１と受光面電極４２とが直交する
ようにしたのは、光照射により発生した電流の電極への
電流経路を平坦にし短くする為である。この太陽電池の
光反射率は先の実施例の逆ピラミッド状の窪みを有する
基板上に形成した太陽電池より大きいものの、電流経路
がこれより短くなる為に直列抵抗成分が減少し、全体と
しては変換効率はより高い値を示した。會た、従来の単
結晶シリコン基板をテクスチャエツチングした亀のと比
べても同等の小さい反射率が得られていることがわかっ
′た。また、レープ加工による基板の劣化はなかった。
本発明によるレーザ加工の方法を用いる事により、従来
困難であった多結晶シリコン基板の反射率を小さくする
為の加工が容易に出来るようになシ、筐た、微細形状を
正確に加工できる為、理想的な形状の加工が可能にな９
．従来の単結晶以上の光利用率が達成できることがわか
った。さらに、電極形成部並びに基板周辺部を未加工の
筐ま残すことが容易であるため、特に低コスト化を目指
した薄型基板では、基板強度を保つためのリプとして残
すことによってさらに有効に本発明を利用できることも
わかった。
困難であった多結晶シリコン基板の反射率を小さくする
為の加工が容易に出来るようになシ、筐た、微細形状を
正確に加工できる為、理想的な形状の加工が可能にな９
．従来の単結晶以上の光利用率が達成できることがわか
った。さらに、電極形成部並びに基板周辺部を未加工の
筐ま残すことが容易であるため、特に低コスト化を目指
した薄型基板では、基板強度を保つためのリプとして残
すことによってさらに有効に本発明を利用できることも
わかった。
実施例２゜
電極を２層配線する場合の本発明の適用例を示す。第５
図ら）に示すようにガラス基板５１上にＮｉ Ｔ部電極
５２を２０００Ａ形威した後、上部に絶縁層としてポリ
イミド層５３を１．ａｍ形成した。この後、５０μｍ径
のコンタクトホー１ｖ５５を実施例１と同じレーザ装置
を用いポリイミド層５３に形成した。レーザ光の照射形
状は２５Ｘ５０μｍの長方形から５０Ｘ５０μｍの正方
形へと等速で１秒間で大きくした。また比較のために第
５図（ｂ）に示す従来法によるコンタクトホー／Ｌ１５
６も形成した。この後、スパッタリング法によシＮｔ
上部電極４を２００ＯＡ形成し、２種のコンタクトホー
ルについて欠陥の発生率を調べると、従来方法では５０
％本発明でば０％であった。また、加工に要した時間は
同じであった。
図ら）に示すようにガラス基板５１上にＮｉ Ｔ部電極
５２を２０００Ａ形威した後、上部に絶縁層としてポリ
イミド層５３を１．ａｍ形成した。この後、５０μｍ径
のコンタクトホー１ｖ５５を実施例１と同じレーザ装置
を用いポリイミド層５３に形成した。レーザ光の照射形
状は２５Ｘ５０μｍの長方形から５０Ｘ５０μｍの正方
形へと等速で１秒間で大きくした。また比較のために第
５図（ｂ）に示す従来法によるコンタクトホー／Ｌ１５
６も形成した。この後、スパッタリング法によシＮｔ
上部電極４を２００ＯＡ形成し、２種のコンタクトホー
ルについて欠陥の発生率を調べると、従来方法では５０
％本発明でば０％であった。また、加工に要した時間は
同じであった。
以上の事から、コンタクトホール形成についても本発明
は非常に有効であることがわかった。
は非常に有効であることがわかった。
〈発明の効果〉
本発明により、場所によシ深さの異なる微細な窪みを、
簡単に制御性良く形成する事が可能となった。これによ
シ１．低価格の高効率太陽電池の作成、コンタクトホー
ルの欠陥の低減化ができるようになった。また、表面反
射率を任意に設計できることにより、受光素子等の高性
能化、多様化が可能となった。
簡単に制御性良く形成する事が可能となった。これによ
シ１．低価格の高効率太陽電池の作成、コンタクトホー
ルの欠陥の低減化ができるようになった。また、表面反
射率を任意に設計できることにより、受光素子等の高性
能化、多様化が可能となった。
第１図は本発明による加工方法の説明図、第２図は多結
晶シリコン基板上に形成された逆ピラミッド状の窪みを
示す図、 第３図は多結晶シリコン基板上に形成されたＶ太陽電池
の構造図、 第５図は実施例２のコンタクトホールを示す図、り 第６図はテクスチャエツチングによシ形成されるピラミ
ッド状の凹凸を示す図である。 １３：レーザ光照射形状 ２１：レーザ光照射形状 ２３：逆ピラミッド状窪み ３１：レーザ光照射形状 ３４：Ｖ字溝 ４１ ：Ｖ字溝 ４２：受光面電極 ４３二基板 ４４：裏面電極 ５５．５６：コンタクトホール
晶シリコン基板上に形成された逆ピラミッド状の窪みを
示す図、 第３図は多結晶シリコン基板上に形成されたＶ太陽電池
の構造図、 第５図は実施例２のコンタクトホールを示す図、り 第６図はテクスチャエツチングによシ形成されるピラミ
ッド状の凹凸を示す図である。 １３：レーザ光照射形状 ２１：レーザ光照射形状 ２３：逆ピラミッド状窪み ３１：レーザ光照射形状 ３４：Ｖ字溝 ４１ ：Ｖ字溝 ４２：受光面電極 ４３二基板 ４４：裏面電極 ５５．５６：コンタクトホール
Claims (1)
- １、加工面にレーザ光を照射することによる加工方法に
おいて、加工形状に応じて予め決められた速度でレーザ
光の照射形状を変化させながら加工することを特徴とす
るレーザ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1225928A JP2810435B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | レーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1225928A JP2810435B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | レーザ加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0389518A true JPH0389518A (ja) | 1991-04-15 |
| JP2810435B2 JP2810435B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=16837090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1225928A Expired - Fee Related JP2810435B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | レーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2810435B2 (ja) |
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1989
- 1989-08-31 JP JP1225928A patent/JP2810435B2/ja not_active Expired - Fee Related
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