JPH0563222A - 光起電力装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加工物の膜構成のバラツキの如何にかかわ
らず、常に最適な加工条件下でエネルギビーム加工を行
うことのできる光起電力装置の製造装置を提供する。 【構成】 レーザ発振器１からのレーザビームＬを光学
系２を介して被加工物Ｗの被加工領域に照射し、この被
加工領域を除去する工程において、時間測定手段３が、
常時被加工物Ｗに対するレーザビームＬの照射開始時か
ら被加工領域の除去完了までに要する時間を測定する。
条件制御手段４が、時間測定手段３の測定結果を、予め
設定した被加工領域の除去に要する最適値と比較しつ
つ、この最適値に一致するようレーザビームＬの照射条
件を逐次変化させていく。これにより、最適な照射条件
下での被加工領域の除去を被加工物Ｗ全面にわたって実
現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光起電力装置の製造
工程において、エネルギビーム特にレーザビームの照射
により被加工領域を除去する工程を実施する光起電力装
置の製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光起電力装置において、特開昭５７−１
２５８６号公報に開示される先行技術は、レーザビーム
照射により被加工領域を除去するものであって、微細加
工性に優れた製造手法であり、この技法を用いた製造装
置としては、例えば図６に示すような構成のものがあ
る。

【０００３】この製造装置において、レーザ発振器ａか
ら出射されるレーザビームｂは、光学系ｃを介して被加
工物である光起電力装置Ｗに照射されて、この光起電力
装置Ｗの半導体膜等が選択的に除去されるが、この半導
体膜等を除去するに際しては、除去されるべき半導体膜
等を完全に除去すべく、そのエネルギ密度等の加工条件
が厳格に設定されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この加
工条件は、調整手段がなく調整不可能であることから、
以下に述べるような問題があった。

【０００５】すなわち、除去されるべき半導体膜等を完
全に除去し、かつこの半導体膜等の下層に損傷を与える
ことのない最適なレーザビームのエネルギ密度等の加工
条件は、光起電力装置Ｗにおける被加工領域の膜構成に
より決定されるところ、この膜構成における材質や膜厚
等は、実際上バラツキがあって完全には均一でない。

【０００６】したがって、このように膜構成が不均一な
光起電力装置Ｗの各被加工領域に対して、一定の加工条
件下にレーザ加工が行われると、上記膜厚等のバラツキ
によって、被加工領域に加工不良を生じていた。

【０００７】例えば、必要とされるレベルよりも高いエ
ネルギ密度のレーザビームを照射した場合は、所望する
被加工領域を超えた下層の領域が除去されるなど悪影響
が生じる。一方、必要とされるレベルよりも低いエネル
ギ密度のレーザビームを照射した場合は、所望する被加
工領域内で除去されない部位が生じてしまう。そして、
これら加工不良はいずれも、光起電力装置の性能を低下
させる原因となっていた。

【０００８】以上のような問題は、レーザビーム以外の
他のエネルギビームを使用したものにおいて共通して生
じていた。

【０００９】この発明は、かかる従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、被加工物の膜構成のバラツキの
如何にかかわらず、常に最適な加工条件下でエネルギビ
ーム加工を行うことのできる光起電力装置の製造装置の
提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の製造装置は、レーザビームを被加工物の
被加工領域に照射して、この被加工領域を除去する工程
を行うものであって、前記レーザビームの照射開始時か
ら前記被加工領域の除去完了までの時間を測定する時間
測定手段と、この時間測定手段により測定された時間に
基づき、前記レーザビームの照射条件を最適化する条件
制御手段とを備えてなることを特徴とする。

【００１１】

【作用】この発明の製造装置によれば、時間測定手段
が、常時被加工物に対するレーザビームの照射開始時か
ら被加工領域の除去完了までに要する時間を測定し、条
件制御手段が、時間測定手段の測定結果を、予め設定し
た被加工領域の除去に要する最適値と比較しつつ、この
最適値に一致するようレーザビームの照射条件を逐次変
化させていき、これにより、最適な照射条件下での被加
工領域の除去を光起電力装置全面にわたって実現する。

【００１２】つまり、被加工領域はレーザビーム照射に
より昇温して、除去される。この場合、高エネルギ密度
のレーザビーム照射時は、被加工領域の温度上昇が早
く、短時間で除去される。これに対し、低エネルギ密度
のレーザビーム照射時は、被加工領域の温度上昇が遅
く、レーザビーム照射開始時から除去までの時間は長く
なる。

【００１３】したがって、この発明では、レーザビーム
照射開始時から被加工領域除去までの時間を測定し、入
射パワー密度の過不足を判定、調整することで、被加工
領域の除去に適したパワー密度を与えることができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００１５】実施例１ この発明に係る光起電力装置の製造装置の構成を図１お
よび図２に示し、この製造装置は、エネルギビームとし
てレーザビームＬを用いたものであって、基本構成とし
てのレーザ発振器１および光学系２と、これら基本構成
１，２を自動制御する時間測定手段３および条件制御手
段４からなる制御装置とを備えてなる。

【００１６】加工用レーザ発振器１として、図示例にお
いてはＱスイッチ付ＹＡＧレーザが使用されており、こ
の加工用レーザ１のレーザビームＬの発射タイミング
は、トリガ発生器１０からのトリガパルスにより制御さ
れる。

【００１７】光学系２は、加工用レーザ１からのレーザ
ビームＬを反射するハーフミラー１１ａと、レーザビー
ムＬを集光する集光レンズ１１ｂとを備え、上記加工用
レーザ１から発射されるレーザビームＬは、これらハー
フミラー１１ａおよび集光レンズ１１ｂを介して、被加
工物Ｗに照射される。

【００１８】時間測定手段３は、レーザビームＬの照射
開始時から被加工物Ｗにおける被加工領域の除去完了ま
での時間を測定するためのもので、図示例においては、
時間測定用ビームとしてＨｅ−Ｎｅレーザ５が用いられ
ている。

【００１９】このＨｅ−Ｎｅレーザ５から発射される測
定用レーザビームＭは、集光レンズ１２を介して被加工
物Ｗの被加工領域に照射されるとともに、この被加工領
域を通過するレーザビームＭが、集光レンズ１３を介し
て検出器であるフィルタ付ピンフォトダイオード６に照
射される。ピン・フォト・ダイオード６は、この照射量
に応じた信号を増幅器７を介してディジタル・ストレー
ジ・オシロスコープ８へ送り、これにより、現在の加工
用レーザ照射開始時より被加工領域の除去までの時間が
測定される。

【００２０】また、これと並行して、上記加工用レーザ
１からのレーザビームＬの照射量がピンフォトダイオー
ド９により検出されて、この検出信号も上記オシロスコ
ープ８へ送られる。このオシロスコープ８の表示内容に
ついては後述する。

【００２１】条件制御手段４は、レーザビームＬの照射
条件を上記被加工領域の加工に最適な状態に自動調整す
るためのもので、上記時間測定手段３からの測定結果デ
ータに基づき、最適な照射条件に対する現在の加工条件
を比較判断しつつ、この条件が最適値となるように、上
記加工用レーザ１および光学系２を制御する。

【００２２】条件制御手段４により制御されるものとし
ては、図示例においては、加工用レーザ１の加工速度や
光学系２の焦点ずらし量等であるが、このほか加工用レ
ーザ１や光学系２以外に働きかけることにより加工条件
の最適化を図ってもよい。

【００２３】同時間測定手段により検出される信号例を
示す。図３は、上記オシロスコープ８の表示内容を示
し、透明電極上に半導体膜を形成した被加工物Ｗに照射
される加工用レーザビームＬの強度と、このときの被加
工物Ｗの被加工領域を通過する測定用レーザビームＭの
強度が表示される。

【００２４】図３において、Ｉ_o はそれぞれ被加工物Ｗ
に照射した加工用レーザビームＬのパワー密度であり、
半導体膜の選択加工に対し、上から、最適より強、最
適、および最適より弱のパワー密度が表示されている。

【００２５】なお、この図において、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
５の強度が、被加工物Ｗの半導体膜加工により一度低下
した後、再び上昇しているが、これは、半導体膜溶融に
伴う、Ｈｅ−Ｎｅレーザ５の過透の減少と、それに引き
続いて起こる半導体膜除去に伴う、Ｈｅ−Ｎｅレーザ５
の透過の増大を示している。よって、このＨｅ−Ｎｅレ
ーザ５の透過光の強度をみることにより、被加工領域の
除去される時間を測定することができる。

【００２６】また、Ｈｅ−Ｎｅレーザ５の透過光の強度
の変化は、加工用レーザ１のパワー密度が強いほど急激
に起こっており、このことは、加工用レーザ１のパワー
密度が強いほど短時間で被加工領域の除去が起こってい
ることを示している。

【００２７】よって、上記条件制御手段４により、被加
工領域の除去が起こる時間を最適なパワー密度における
時間と一致させるべく上記加工条件を調整することで、
最適な加工条件における加工を、被加工物Ｗの膜構成の
バラツキによらず実現することができることになる。

【００２８】而して、加工用レーザ（レーザ発振器）１
からのレーザビームＬを光学系２を介して被加工物Ｗの
被加工領域に照射し、この被加工領域を除去する工程に
おいて、時間測定手段３が、常時、被加工物Ｗに対する
レーザビームＬの照射開始時から被加工領域の除去完了
までに要する時間を測定し、条件制御手段４が、時間測
定手段３の測定結果を、予め設定した被加工領域の除去
に要する最適値と比較して現在の加工条件を判断し、こ
れが上記最適値に一致するよう加工用レーザ１や光学系
２等を制御して、レーザビームＬの照射条件を逐次変化
させていく。これにより、最適な照射条件下での被加工
領域の除去が被加工物Ｗ全面にわたって行われることと
なる。

【００２９】実施例２ 本例は図４に示し、時間測定手段３が、被加工物Ｗの被
加工領域を透過する加工用レーザビームＬの強度を測定
するように構成されたものである。

【００３０】すなわち、被加工物Ｗの背面側において、
上記レーザビームＬの照射方向に対向してピンフォトダ
イオード６が配置されており、これがレーザビームＬの
被加工領域の透過量に応じた信号を図２のオシロスコー
プ８へ送り、これにより、現在の加工用レーザ照射開始
時から被加工領域の除去までの時間が測定されることと
なる。その他の構成および作用は実施例１と同様であ
る。

【００３１】実施例３ 本例は図５に示し、時間測定手段３が、被加工物Ｗの被
加工領域を反射する測定用レーザビームＭの強度を測定
するように構成されたものである。

【００３２】すなわち、上記被加工領域に測定用レーザ
ビームＭを斜め上方から照射する一方、被加工物Ｗに対
する測定用レーザビームＭの反射方向に対向してピンフ
ォトダイオード６が配置されている。そして、加工用レ
ーザビームＬによる被加工領域除去に伴う上記測定用レ
ーザビームＭの反射量に応じた信号が、ピンフォトダイ
オード６から図２のオシロスコープ８へ送られて、現在
の加工用レーザ照射開始時から被加工領域の除去までの
時間が測定されることとなる。その他の構成および作用
は実施例１と同様である。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、レーザビームの照射開始時から前記被加工領域の除
去完了までの時間を測定する時間測定手段と、この時間
測定手段により測定された時間に基づき、前記レーザビ
ームの照射条件を最適化する条件制御手段とを備えてな
るから、被加工物の膜構成のバラツキの如何にかかわら
ず、常に最適な加工条件下でレーザビーム加工を行うこ
とができ、加工不足および下層の損傷がなくなること
で、光起電力装置を安定した特性で製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る実施例１である光起電力装置の
製造装置の構成を示すブロック図である。

【図２】同製造装置におけるレーザビーム照射開始時よ
り被加工領域の除去までの時間測定手段を示すブロック
図である。

【図３】同時間測定手段により検出される測定用レーザ
ビームＭの被加工領域通過強度の信号を示す線図であ
る。

【図４】この発明に係る実施例２の製造装置における時
間測定手段の検知部の構成を示す図である。

【図５】この発明に係る実施例３の製造装置における時
間測定手段の検知部の構成を示す図である。

【図６】従来の光起電力装置の製造装置の構成を示す概
略図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器（加工用レーザ） ２ 光学系 ３ 時間測定手段 ４ 条件制御手段 ５ Ｈｅ−Ｎｅレーザ（時間測定用レーザ） Ｌ 加工用レーザビーム Ｍ 測定用レーザビーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームを被加工物の被加工領域に
   照射して、この被加工領域を除去する工程を行う光起電
   力装置の製造装置において、前記レーザビームの照射開
   始時から前記被加工領域の除去完了までの時間を測定す
   る時間測定手段と、この時間測定手段により測定された
   時間に基づき、前記レーザビームの照射条件を最適化す
   る条件制御手段とを備えてなることを特徴とする光起電
   力装置の製造装置。