JP2810435B2 - レーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工方法Info
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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字溝のような微細窪み加工
に適したレーザ加工方法に関するものである。
ば太陽電池基板に形成するＶ字溝のような微細窪み加工
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お
り、半導体の分野においても抵抗のトリミング、基板の
穴あけ、エッチング等様々な用途に利用されている。
ーザ加工は増々幅広い分野で応用されるようになってお
り、半導体の分野においても抵抗のトリミング、基板の
穴あけ、エッチング等様々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おり、現在はその多
くが化学エッ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
ャエッ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。
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おり、現在はその多
くが化学エッ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
ャエッ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ッチ
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
凸がうまく形成されずエネルギー変換効率があまり大き
くなっていない。これはテクスチャエッチングが異方性
エッ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、ピラミッド状凹凸形成に有効な｛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スト基板では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
エッチングによるフォトリソグラフィにより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。また、テクスチャエッチングでは単結晶
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。このように化学エッチングによる場所
により深さの異なる微細な窪みの形成には、形状の制御
が難しい、基板が制限される等の問題がある。
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
凸がうまく形成されずエネルギー変換効率があまり大き
くなっていない。これはテクスチャエッチングが異方性
エッ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、ピラミッド状凹凸形成に有効な｛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スト基板では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
エッチングによるフォトリソグラフィにより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。また、テクスチャエッチングでは単結晶
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。このように化学エッチングによる場所
により深さの異なる微細な窪みの形成には、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。
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。
＜課題を解決するための手段＞ 前記課題を解決する為に本発明は、太陽電池基板等の
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、加工面の加工形状に応じてあらかじめ決められた速
度でレーザ光の照射形状を変化させながらかつ照射位置
を移動させながら略Ｖ字溝の微細線状窪み加工を行うこ
とを特徴とするレーザ加工方法を提供する。
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、加工面の加工形状に応じてあらかじめ決められた速
度でレーザ光の照射形状を変化させながらかつ照射位置
を移動させながら略Ｖ字溝の微細線状窪み加工を行うこ
とを特徴とするレーザ加工方法を提供する。
＜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。
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。
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12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。
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12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。
またレーザ光は光学系のアパチャにより照射形状を精
度よくかつ微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。
度よくかつ微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。
明の実施例を示す。
レーザ光源としてXeCl光（波長λ＝308nm）を有し、
Ｘ方向および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。
XeCl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XeCl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2
3.6J/cm2とし発振周波数100Hzで400μｍ厚の多結晶シリ
コン基板上にはレーザ光を照射すると約30秒で基板は貫
通した。このデータより、約８回の照射で基板を深さ方
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50×50
μｍの正方形から１×１μｍの正方形までステップ状に
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
示すようなＶ字断面を有している。さらにＸ−Ｙステー
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。
Ｘ方向および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。
XeCl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XeCl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2
3.6J/cm2とし発振周波数100Hzで400μｍ厚の多結晶シリ
コン基板上にはレーザ光を照射すると約30秒で基板は貫
通した。このデータより、約８回の照射で基板を深さ方
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50×50
μｍの正方形から１×１μｍの正方形までステップ状に
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
示すようなＶ字断面を有している。さらにＸ−Ｙステー
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。
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。
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をまず50×50μｍの
正方形にしておき、１照射毎に６μｍのステップでＸ方
向32にステージを動かし基板33の端部まで照射位置が移
動したところで、Ｙ軸スリットにより照射形状を小さく
し、さらに逆のＸ方向のシ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１μｍずつの段差
を有する幅が50μｍで深さがほぼ35μｍ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。
本Ｖ字溝34はレーザ光の照射形状31をまず50×50μｍの
正方形にしておき、１照射毎に６μｍのステップでＸ方
向32にステージを動かし基板33の端部まで照射位置が移
動したところで、Ｙ軸スリットにより照射形状を小さく
し、さらに逆のＸ方向のシ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１μｍずつの段差
を有する幅が50μｍで深さがほぼ35μｍ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
41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。また、従来の単結晶シ
リコン基板をテクスチャエッチングしたものと比べても
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、レーザ加工による基板の劣化はなかった。
41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。また、従来の単結晶シ
リコン基板をテクスチャエッチングしたものと比べても
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、レーザ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り、また、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
り、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
のま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ブとして
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。
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り、また、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
り、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
のま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ブとして
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（ａ）に示すようにガラス基板51上にNi下部電極52
を2000Å形成した後、上部に絶縁層としてポリイミド層
53を１μｍ形成した。この後、50μｍ径のコンタクトホ
ール55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25×50μｍの長方
形から50×50μｍ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
コンタクトホール56も形成した。この後、スパッタリン
グ法によりNi上部電極４を2000Å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％本発明では０％であった。また、加工に要した
時間は同じであった。
５図（ａ）に示すようにガラス基板51上にNi下部電極52
を2000Å形成した後、上部に絶縁層としてポリイミド層
53を１μｍ形成した。この後、50μｍ径のコンタクトホ
ール55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25×50μｍの長方
形から50×50μｍ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
コンタクトホール56も形成した。この後、スパッタリン
グ法によりNi上部電極４を2000Å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％本発明では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。
明は非常に有効であることがわかった。
＜発明の効果＞ 本発明は上記のような構成であるから、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
が容易にでき、また、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り、従来の単結晶以上の
光利用効率が達成でき、さらに、電極形成部並びに基板
周辺部を未加工のまま残すことが容易である為、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
のリブとして残すことが容易に可能となる。
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
が容易にでき、また、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り、従来の単結晶以上の
光利用効率が達成でき、さらに、電極形成部並びに基板
周辺部を未加工のまま残すことが容易である為、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
のリブとして残すことが容易に可能となる。
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字溝を示
す図、 第４図はＶ字溝を形成した基板上に作製された太陽電池
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、 第６図はテクスチャエッチングにより形成されるピラミ
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:基板 44:裏面電極 55,56:コンタクトホール
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字溝を示
す図、 第４図はＶ字溝を形成した基板上に作製された太陽電池
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、 第６図はテクスチャエッチングにより形成されるピラミ
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:基板 44:裏面電極 55,56:コンタクトホール
Claims (1)
- 【請求項１】太陽電池基板等の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、加工面の加工形状に
応じてあらかじめ決められた速度でレーザ光の照射形状
を変化させながらかつ照射位置を移動させながら略Ｖ字
溝の微細線状窪み加工を行う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 JPH0389518A (ja) | 1991-04-15 |
| JP2810435B2 true 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) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6313434B1 (en) * | 1999-05-27 | 2001-11-06 | International Business Machines Corporation | Method for creation of inclined microstructures using a scanned laser image |
| JP2003151921A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体とその製造方法 |
| JP4808271B2 (ja) | 2007-07-31 | 2011-11-02 | 三菱電機株式会社 | 光起電力装置の製造方法 |
| JP2013065912A (ja) * | 2009-02-24 | 2013-04-11 | Hamamatsu Photonics Kk | フォトダイオードの製造方法及びフォトダイオード |
| JP5185205B2 (ja) | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
| JP5185207B2 (ja) | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | フォトダイオードアレイ |
| JP5805681B2 (ja) * | 2009-02-24 | 2015-11-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | フォトダイオードアレイ |
| JP5185206B2 (ja) | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
| JP5185208B2 (ja) | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | フォトダイオード及びフォトダイオードアレイ |
| JP2010283223A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体光検出素子及び半導体光検出素子の製造方法 |
| CN107498189A (zh) * | 2017-08-28 | 2017-12-22 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种金属表面三维v形槽结构的激光加工方法 |
| CN108031981A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-15 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种用于曲面结构成形的激光刻蚀方法及装置 |
| CN110676348A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-01-10 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | 一种光伏组件生产设备及其焊带雕刻装置 |
| CN113020799A (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-25 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光表面处理方法 |
| CN114682923A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 | 立体半球形槽的三维激光切割方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63136618A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-08 | Sony Corp | エネルギ−照射方法 |
| JPS63278368A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Nec Corp | 半導体基板のバイアホ−ル形成方法 |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1225928A patent/JP2810435B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0389518A (ja) | 1991-04-15 |
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