JPH0645295A - レーザ加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面からではレーザの直接照射による加工が
施せない部位について、レーザ加工による加工を可能と
するレーザ加工法を提供することにあり、また被加工物
への熱損傷を低減し得るレーザ加工法を提供することに
ある。 【構成】 第１のレーザビーム(1)の照射によって形成
された海峡(3)状エッチング部の内側面(4)の１つに、レ
ーザＣＶＤ法による金属膜(5)を形成し、第２のレーザ
ビーム(6)をこの金属膜(5)に照射することにより、この
金属膜(5)でこのレーザビーム(6)を反射させ、表面から
直視できない部分のエッチングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームによって
形状等を加工するレーザ加工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細な加工を必要とする分野、例えば半
導体製造分野等にあっては通常の微細加工技術として、
主にフォトレジストを使用する所謂フォトリソグラフィ
技術が採用されている。ところが、近年の加工精度の微
細化あるいはプロセスのドライ化はエネルギービームを
使用するレーザ加工技術の発展を促すに至った。

【０００３】図４は、レーザ加工技術を利用した一例を
示す光起電力素子の構造図である。同図は薄膜半導体を
光電変換層として使用する光起電力素子で、図中の(41)
は透光性基板、(42)は透光性基板(41)の表面に一定間隔
で離間配置された透明導電膜、(43)は各透明導電膜(42)
上に重畳被着された非晶質シリコン膜、(44)は各非晶質
シリコン膜上に重畳被着され、且つ各右隣りの透明導電
膜(42)に部分的に重畳した裏面電極膜である。

【０００４】斯る構造による光起電力素子では、各光電
変換領域(45)(45)…間の光電変換に寄与しない無効領域
（図中のＮＯＮ）をできるだけ少なくする必要があるこ
とから、各膜のパターン精度を向上させ、これら無効領
域となる部分の間隙を小さくする必要がある。

【０００５】そこで、従来、透明導電膜(42)から裏面電
極膜(44)に至る全ての膜をレーザビームによるエッチン
グ除去により、微細で且つドライな加工を行っている。
例えば光電変換層である非晶質シリコン膜(43)を加工す
る場合にあっては図中の矢印で示す位置に、裏面電極膜
(44)を形成するに先立ってレーザビーム(46)(46)…を照
射することにより斯る部分の非晶質シリコン膜(43)をエ
ッチング除去することによってパターニングが行われ
る。

【０００６】斯るレーザ加工法については、例えば特開
昭６１−２１０６８３号に詳細に記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、従来例光起
電力素子の加工方法で分かるように、通常レーザビーム
は、被加工物、上記光起電力素子の場合にあっては透明
導電膜(42)から裏面電極膜(44)、の各膜の表面側からの
直接照射により加工を施すものである。

【０００８】従って、レーザビームが直接照射できない
部位にあっては、斯様なレーザによる加工を行うことが
できず、ウエットプロセス等による加工を用いなければ
ならない。

【０００９】また、従来のレーザ照射によれば被加工物
に直接レーザビームを照射することから、レーザ照射
時、被加工物は熱損傷を必然的に受けることとなり、耐
熱性に乏しい材料にはこの様なレーザ照射による加工が
利用できない欠点があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明レーザ加工法の特
徴とするところは、被加工物に第１のレーザビームを照
射することによりエッチング除去し、その形状が断面を
Ｖ字形とする２つの内側面からなる海峡状とする工程
と、その一方の内側面にレーザＣＶＤ法により高反射金
属膜を形成する工程と、第２のレーザビームを上記高反
射金属膜に照射することによりこのレーザビームを反射
させ、他方の内側面をエッチング除去する工程と、から
成ることにあり、また本発明レーザ加工法の特徴は、被
加工物の表面に対して微小な間隙を保ってレーザービー
ムを照射すると共に、反応性ガスを上記レーザビームに
交わるように上記表面に吹き付けることにより、その表
面をエッチングすることにある。

【００１１】

【作用】本発明レーザ加工法では、まず第１のレーザビ
ームを被加工物に照射することで、そのエッチング形状
が断面がＶ字形でその内部が２つの内側面から成る海峡
状に加工される。そして、次にその内側面の一方にレー
ザＣＶＤ法によって反射率の高い金属膜を形成し、その
金属膜に第２のレーザビームを照射することによりレー
ザビームをその金属膜で反射させ他方の内側面に照射さ
せる。これによりそのレーザビームはその内側面から被
加工物をエッチング除去することができることとなる。

【００１２】従って、従来のレーザ加工法によればレー
ザビームを直接照射することができなかったような部位
であっても、本発明レーザ加工法によれば高反射金属膜
で被覆された一方の内側面を反射板として利用すること
により、エッチング除去したい部分にまでレーザビーム
を導くことが可能となる。

【００１３】また、本発明レーザ加工法にあっては、被
加工物の表面に対して微小な間隙を保って照射されてい
るレーザビームに、反応性ガスをこのレーザビームと交
わるようにしてその被加工物の表面に吹き付ける。これ
により、その反応性ガスはレーザビームの個所を通過す
る際にレーザのエネルギーにより分解され、活性種を含
んだガスとなる。

【００１４】そして、この活性種の含んだガスは、被加
工物の表面に至るとその被加工物と反応し、エッチング
することとなる。

【００１５】特に、前記本発明レーザ加工法では、被加
工物の表面にレーザビームを直接照射するものではな
く、反応性ガスの活性種によりエッチングするものであ
ることから、従来の被加工物への熱損傷を効果的に抑圧
することとができる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明レーザ加工法の第１の実施例
を説明するための加速度センサの製造工程図であり、こ
れには本発明加工法を適用する工程についてのみ示して
ある。また、図２は、図１の工程での各要部拡大断面図
を示してあり、同じ材料とする部分については、図１と
同一符号を付している。

【００１７】図１（ａ）に示す第１工程では、第１のレ
ーザビーム(1)を、加速度センサの母材でシリコンから
成る被加工物(2)に照射することにより、海峡状のエッ
チング形状を形成する。図中のＡ−Ａ’部の断面状態を
示したのが図２（ａ）である。この図で示されるように
第１のレーザビームの照射により、エッチング形状はそ
の断面をＶ字形の海峡状となるようにし、またこの海峡
(3)は傾斜面となった二つの内側面(4)によって構成され
ている。

【００１８】本工程では、表面に露出した部分にレーザ
ビームを照射するものであることから、従来のレーザ加
工と同様の方法で行うことができる。また、このレーザ
照射は一度の照射によって所望のエッチング形状を形作
るだけではなく、複数回の照射により、上記エッチング
形状を形成してもよい。

【００１９】斯る工程での代表的なレーザ照射強度とし
ては、被加工物をシリコンとした場合では１×１０⁶〜
１×１０⁷Ｗ／ｃｍ²が好適である。

【００２０】次に図１（ｂ）に示す第２工程では、一方
の内側面にレーザＣＶＤ法によって高反射金属膜(5)を
形成する。この高反射金属膜(5)は、後工程において、
その表面でレーザビームを反射させることにより、その
レーザビームをエッチング除去しようとする部位にまで
導く働きを担うものである。

【００２１】同図中のＢ−Ｂ’部の断面状態を示したも
のが図２（ｂ）であり、図示の如く一方の内側面(4)に
は金属膜(5)が形成されている。但し、この金属膜(5)は
この内側面全面が覆われるように形成する必要はなく、
少なくとも後工程における第２のレーザビームの照射に
必要な部分にのみ形成すればよい。尚、本実施例で使用
した金属膜はアルミニューム膜で、この他にチタンや銀
などの高反射金属膜を使用することができる。

【００２２】このレーザＣＶＤ法としては種々の方法が
あるが、例えばアルゴンレーザをレーザとして使用する
場合にあっては、１０〜３００ｍＷの強度の照射下で、
Ａｌ膜としては原料ガスとしてＡｌ（ＣＨ₃）₃やＡｌ
（Ｃ₄Ｈ₉）₃ガスを、チタン膜としてはＴｉＣｌ₄とＨ₂
の混合ガスを、さらには銀膜としてはＡｇＣＦ₃ＳＯ₃ガ
スをそれぞれ使用することによって形成することができ
る。

【００２３】次に図１（ｃ）に示す第３工程では、第２
のレーザビーム(6)を上記金属膜(5)に照射することによ
ってこのレーザビーム(6)を反射させ、他方の内側面(4)
を照射させる。これにより、被加工物(2)の表面(7)に何
ら影響を与えることなく、被加工物の内部をエッチング
除去することができることとなる。同図中のＣ−Ｃ’部
の断面状態を示したものが図２（ｃ）であり、図示の如
く第２レーザビームの照射によって被加工物(2)の内部
はエッチングされ、空洞化される。本実施例レーザ加工
法によれば、その空洞を数μｍのオーダーで形成するこ
とができる。

【００２４】次に、本発明レーザ加工法の第２の実施例
を説明する。図３は、前記レーザ加工法を説明する工程
概念図である。この工程では、まずレーザビーム(31)を
被加工物(32)に対して、その被加工物から１μｍ〜数１
０μｍの間隙を保って照射する。そして、斯る状態で、
反応性ガス(33)をそのレーザビームと交わるようにしつ
つ、その被加工物(32)の表面に吹き付ける。本発明実施
例では、この反応性ガス(33)として塩素系ガスを使用し
たが、反応性ガス(33)はレーザビーム(31)を横切る際に
分解され、そのガス中には活性種が生成されることとな
る。これにより、レーザビーム(31)を通過した反応性ガ
ス(33)が被加工物(32)の表面に至ると、その活性種がそ
の表面と反応しエッチングすることとなる。

【００２５】本発明で使用するレーザビームとしては、
紫外領域の波長からなるレーザビーム、例えばエキシマ
レーザなどがある。

【００２６】次に、本発明レーザ加工法を従来例レーザ
加工法の説明で使用した光起電力素子（図４）の非晶質
シリコン膜(43)のパターニングに使用した場合について
検討した。それによると、従来のレーザビーム（ＹＡＧ
レーザ）を被加工物である非晶質シリコンに直接照射し
た場合、光起電力素子の特性である開放電圧値が数１０
ｍＶ〜５００ｍＶ程度とバラツキ、且つ数値としても小
さなものとなったのに対し、本発明レーザ加工法によれ
ばその開放電圧値は６００ｍＶ〜７００ｍＶと大きなも
のとすることができた。

【００２７】これにより、本発明レーザ加工法によれば
従来、素子への大きな損傷となっていた熱損傷を十分抑
圧することができ、素子特性の向上を図ることが可能で
あることが分かる。

【００２８】特に、本発明レーザ加工法では、レーザビ
ームを介して吹き付ける反応性ガスの吹き付け位置を制
御することによって、被加工物のエッチング個所を制御
することとなることから、加工精度の向上を図ることが
できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明レーザ加工法は、２つの内側面の
うち一方の内側面に金属膜を形成し、その金属膜を反射
板の如く使用するものであることから、表面からでは直
接照射することができない部位にレーザビームを照射し
得、良好なエッチングを施すことができる。

【００３０】また、反応性ガスをレーザビームを介して
被加工物の表面に照射することで、そのレーザビームに
より分解生成された活性種をその表面にまで導くことが
できることとなることから、被加工物の所望の位置に効
率よくエッチングすることが可能となる。これにより、
従来のレーザビームにあった被加工物への熱損傷を抑圧
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明レーザ加工法の第１の実施例を説明する
ための製造工程図である。

【図２】前記レーザ加工法の工程毎の要部拡大断面図で
ある。

【図３】本発明レーザ加工法に第２の実施例を説明する
ための工程概念図である。

【図４】従来のレーザ加工法を説明するための光起電力
素子の素子構造断面図である。

【符号の説明】

(1)…第１のレーザビーム (2)…被加工
物 (3)…海峡 (4)…内側面 (5)…高反射金属膜 (6)…第２の
レーザビーム (7)…表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/268 Ｚ 8617−4Ｍ 29/84 Ａ 9278−4Ｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に第１のレーザビームを照射す
   ることにより該被加工物をエッチング除去するととも
   に、そのエッチング形状が、断面をＶ字形とする２つの
   内側面からなる海峡状とする工程と、 一方の上記内側面にレーザＣＶＤ法による高反射金属膜
   を形成する工程と、 第２のレーザビームを上記高反射金属膜に照射すること
   により、該レーザビームを反射させ他方の上記内側面を
   エッチング除去する工程と、から成ることを特徴とする
   レーザ加工法。
2. 【請求項２】 被加工物の表面に対して微小な間隙を保
   ってレーザービームを照射すると共に、反応性ガスを上
   記レーザビームと交わるように上記表面に吹き付けるこ
   とにより、該表面をエッチングすることを特徴とするレ
   ーザ加工法。