JPH09120944A - Thin film processing method - Google Patents
Thin film processing methodInfo
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- JPH09120944A JPH09120944A JP8219070A JP21907096A JPH09120944A JP H09120944 A JPH09120944 A JP H09120944A JP 8219070 A JP8219070 A JP 8219070A JP 21907096 A JP21907096 A JP 21907096A JP H09120944 A JPH09120944 A JP H09120944A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池、液晶デ
ィスプレイ装置等に用いられる薄膜に線状の紫外光を照
射してアニールを行う薄膜加工方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film processing method in which a thin film used in a solar cell, a liquid crystal display device or the like is irradiated with linear ultraviolet light and annealed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】薄膜のパターニング加工の際に、フォト
レジストを用いることのない光加工方法として、YAG レ
−ザ光（波長1.06μm)を用いたレ−ザ加工技術が知られ
ている。YAG レ−ザ光を使用したレーザ加工方法は、ス
ポット状のビ−ムを被加工物に照射すると共に、このビ
−ムを加工方向に走査して、点を連続させて鎖状に開溝
を形成せんとするものである。そのため、上記レーザ加
工方法は、上記ビ−ムの走査スピ−ド、加工に必要なエ
ネルギー密度、被加工物の熱伝導度、昇華性等物性がき
わめて微妙に相互作用する。その結果、上記レーザ加工
方法は、工業化に際して、生産性を向上させつつ、最適
品質を保証するマ−ジンが少ないという欠点を有する。2. Description of the Related Art A laser processing technique using YAG laser light (wavelength 1.06 μm) is known as an optical processing method which does not use a photoresist when patterning a thin film. The laser processing method using YAG laser light irradiates a workpiece with a spot-shaped beam and scans this beam in the processing direction to open a continuous groove in a chain shape. Is to be formed. Therefore, in the laser processing method, the scanning speed of the beam, the energy density required for processing, the thermal conductivity of the workpiece, and the physical properties such as sublimation properties interact very delicately. As a result, the above-mentioned laser processing method has a drawback in that, in industrialization, the productivity is improved and the margin for ensuring optimum quality is small.
【０００３】さらに、YAG レ−ザ光の光学的エネルギー
は、1.23ｅＶ(1.06 μm)しかない。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、たとえば透光
性導電膜( 以下CTF という) は、３ｅＶないし４ｅＶ
の光学的エネルギーバンド幅を有する。このため、酸化
スズ、酸化インジュ−ム(ITOを含む) 、酸化亜鉛(ZnO)
等のCTFは、YAGレ−ザ光に対して十分な光吸収性を持っ
ておらず、レーザ光を有効に使用していなかった。Furthermore, the optical energy of YAG laser light is only 1.23 eV (1.06 μm). On the other hand, a work piece formed on a glass substrate or a semiconductor, for example, a light-transmissive conductive film (hereinafter referred to as CTF) is 3 eV to 4 eV.
It has an optical energy bandwidth of. Therefore, tin oxide, indium oxide (including ITO), zinc oxide (ZnO)
CTF, et al. Did not have sufficient light absorption for YAG laser light, and did not use laser light effectively.
【０００４】また、YAGレ−ザのＱスイッチ発振を用い
るレ−ザ加工方式において、パルス光は、平均0.5Wない
し1W( 光径50μｍ、焦点距離40ｎｍ、パルス周波数3KH
z、パルス幅60ｎ秒の場合) の強い光エネルギーを走査
スピ−ドが30ｃｍ/ 分ないし60ｃｍ/ 分で加えて加工し
なければならない。その結果、このレ−ザ光による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、たとえばガラス基板に対して、マイクロクラックを
発生させ、損傷させてしまった。このようにYAGレーザ
を使用した場合、パルス幅を非常に小さくすることがで
きないため、加工面に必要以上のエネルギーが与えられ
てしまい、被加工物の下地、たとえばガラス基板、を傷
つけてしまう。In the laser processing method using the Q switch oscillation of the YAG laser, the pulsed light has an average of 0.5 W to 1 W (light diameter 50 μm, focal length 40 nm, pulse frequency 3 KH).
z, pulse width of 60 ns), and processing must be performed by applying strong light energy at a scanning speed of 30 cm / min to 60 cm / min. As a result, the CTF by this laser light
However, at the same time, microcracks were generated and damaged on the substrate provided on the lower side, for example, the glass substrate. When the YAG laser is used as described above, the pulse width cannot be made extremely small, so that more energy than necessary is applied to the processed surface, which damages the base of the workpiece, for example, the glass substrate.
【０００５】このYAG レ−ザを用いた加工方法におい
て、スポット状のビ−ムを繰り返し走査しつつ加えるた
め、下地基板に発生する微小クラックは、レ−ザ光のビ
−ムの外形と類似の形状を有し、「鱗」状に作られてし
まった。また、YAG レ−ザのＱスイッチ発振を用いる方
式は、そのレ−ザビ−ムの尖頭値の出力が長期間の使用
において、バラツキやすく、使用の度にモニタ−でのチ
ェックを必要とした。さらに、10μｍないし50μｍ幅の
微細パタ−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CT
F 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) によりエッチングを行い、完全に絶縁化す
る必要があった。In the processing method using this YAG laser, spot-like beams are added while being repeatedly scanned, so that minute cracks generated in the underlying substrate are similar to the outer shape of the beam of laser light. It has the shape of a "scale". In addition, the method using the Q switch oscillation of the YAG laser is likely to cause variations in the peak value output of the laser beam during long-term use, requiring a monitor to check each time it is used. . Further, it has been completely impossible to selectively form a large number of fine patterns having a width of 10 μm to 50 μm on the same plane. Also, after irradiation, CT of the processed part
Since the F material was not sufficiently converted into an insulator, it was necessary to perform etching with an acid solution (hydrogen fluoride solution) to completely insulate it.
【０００６】また、前記レーザ以外にその照射光とし
て、400 ｎｍ以下( エネルギー的には3.1 ｅＶ以上) の
波長のパルスレ−ザを照射し、20μφないし50μφのビ
−ムスポットではなく、20μｍないし200 μｍの幅( た
とえば150 μｍ) 、長さ10ｃｍないし60ｃｍ、たとえば
30ｃｍの線状のパタ−ンに同ー箇所に一つまたは数回の
パルスを照射し、線状のパタ−ンに加工する方法も知ら
れている。かくの如く、400 ｎｍ以下の波長のパルス光
( パルス幅50ｎ秒以下）を線状に照射することにより、
CTF 等透明な物質での光エネルギーの吸収効率をYAG レ
−ザ(1.06 μm)を用いた場合の100 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。In addition to the laser, a pulse laser having a wavelength of 400 nm or less (energy is 3.1 eV or more) is irradiated as irradiation light, and a beam spot of 20 μφ to 50 μφ is used instead of a beam spot of 20 μm to 200 μφ. μm width (eg 150 μm), length 10 cm to 60 cm, eg
There is also known a method in which a linear pattern of 30 cm is irradiated with a pulse at the same position once or several times to form a linear pattern. Thus, pulsed light with a wavelength of 400 nm or less
By irradiating (pulse width 50ns or less) linearly,
The absorption efficiency of light energy in transparent materials such as CTF is 100 times higher than that when using YAG laser (1.06 μm), and as a result, the processing speed is 10 times faster.
【０００７】さらに、この場合、初期の光として、円状
でかつ光強度がガウス分布をするYAG レ−ザではなく、
一般的にはエキシマレ−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、光の幅を広げるいわゆる
ビ−ムエキスパンダで長方形に大面積化する。その後、
その一方のＸ方向またはＹ方向にそって筒状の棒状レン
ズ、すなわち、シリンドリカルレンズにてスリット状に
レ−ザ光を集光する。Further, in this case, the initial light is not a circular YAG laser whose light intensity has a Gaussian distribution, but
Generally, excimer laser light is used. Therefore, the irradiation surface of the initial light has a rectangular shape, and the strength thereof is also substantially uniform in the irradiation surface. Therefore, a so-called beam expander that widens the width of light is used to increase the area of the rectangle. afterwards,
Laser light is condensed in a slit shape by a cylindrical rod lens, that is, a cylindrical lens along one of the X and Y directions.
【０００８】しかし、この集光された光の幅を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10μｍないし30μｍ、たとえば20μｍの
幅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、端部のきれを明確にする手段として、シリンドリ
カルレンズにレ−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幅に入射
光をしぼった後シリンドリカルレンズにて集光し、10μ
ｍないし30μｍ幅でかつ端部のきれの明確なレ−ザビ−
ムを照射できるようにする等の方法がある。However, in order to reduce the width of the condensed light to 50 μm or less, the spherical aberration of the cylindrical lens (rod-shaped condensing lens) cannot be ignored. For this reason, a region having a weak intensity according to the Gaussian distribution occurs in the peripheral portion of the condensed light. Therefore, the end of the line is not clear. In addition, it becomes even impossible to make linear grooves with a width of 10 μm to 30 μm, for example 20 μm. Therefore, as a means for clarifying the edge breakage, the slit is passed through before entering the laser light into the cylindrical lens,
After narrowing the incident light to a width where the spherical aberration of the cylindrical lens can be ignored, it is condensed by the cylindrical lens and
Laser with a width of m to 30 μm and a clear edge
There is a method of making it possible to irradiate the camera.
【０００９】このように、すぐれた特徴を持つ、エキシ
マレーザを用いたレーザ加工においても、加工対象物の
持つ物性のちがいによって、被加工部の状態が明らかに
ちがってくる。これは、特に、透光性の物質を加工する
際に顕著であり、被加工部両端付近が荒らされ、激しい
凹凸が形成される。図１は従来法の光加工方法におい
て、透光性被膜を加工した結果を説明するための図であ
る。図１は下地基板として青板硝子(21)を用い、その上
に基板よりのアルカリ元素の拡散を防止するためのリン
ドープのSiO2(22)が設けられ、その上面にＩＴＯ(23)が
形成された被加工物に対してエキシマレーザ（KrF)を照
射した後の被加工部付近の断面の様子を示している。As described above, even in the laser processing using the excimer laser, which has excellent characteristics, the state of the processed portion is obviously different due to the difference in the physical properties of the processing object. This is particularly noticeable when processing a translucent substance, and the vicinity of both ends of the processed portion is roughened to form severe irregularities. FIG. 1 is a diagram for explaining a result of processing a light-transmitting film in a conventional optical processing method. In Fig. 1, soda lime glass (21) is used as a base substrate, on which phosphorus-doped SiO 2 (22) is provided to prevent diffusion of alkali elements from the substrate, and ITO (23) is formed on the upper surface thereof. It shows a state of a cross section in the vicinity of the processed part after the excimer laser (KrF) is irradiated to the processed object.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】図１(1) の部分がエキ
シマレーザによって直線状に加工された溝であり、下地
基板が露出している。この溝の両端付近(3) には、ＩＴ
Ｏとアルカリブロッキング層であるリンドープSiO2との
混合物が溶融後に盛り上がって残っている。この混合物
による盛り上がりの高さは、0.5 μｍないし１μｍもあ
った。このような状態の基板を用いて太陽電池、液晶表
示装置その他の電子部品を作製すると、この凹凸に起因
する電極間のショート、断線、色ムラ等が発生し、電子
部品の製造歩留りの低下を招いていた。The portion shown in FIG. 1 (1) is a groove that is linearly processed by an excimer laser, and the underlying substrate is exposed. In the vicinity of both ends of this groove (3), IT
A mixture of O and phosphorus-doped SiO 2 , which is an alkali blocking layer, rises and remains after melting. The height of swelling by this mixture was 0.5 μm to 1 μm. When solar cells, liquid crystal display devices and other electronic components are manufactured using the substrate in such a state, short circuits between electrodes due to the unevenness, disconnection, color unevenness, etc. occur, and the production yield of electronic components decreases. I was invited.
【００１１】このような盛り上がりを緩和する手段とし
ては、酸溶液によるエッチング、超音波照射等が考えら
れるが、いずれの場合も完全に盛り上がりを取り除くこ
とはできず、不完全であった。特に、酸溶液によるエッ
チングを行う場合、盛り上がりの中には、リンドープSi
O2も溶融した状態で混在しているので、ＨＦ溶液を使用
するが、それにより正常な（レーザ光による影響を受け
ていない）リンドープSiO2もエッチングされてしまうた
め、そのリンドープSiO2上の、レーザ光によって影響を
受けなかったＣＴＦまでもが剥離してしまうという問題
点もあった。As means for alleviating such swelling, etching with an acid solution, ultrasonic irradiation, etc. can be considered, but in all cases, the swelling could not be completely removed and it was incomplete. Especially when etching with an acid solution, phosphorus-doped Si
Since O 2 is also mixed in a molten state, an HF solution is used. However, since normal (unaffected by laser light) phosphorus-doped SiO 2 is also etched by this, on the phosphorus-doped SiO 2 However, there is a problem that even the CTF that is not affected by the laser light is peeled off.
【００１２】本発明は、 400ｎｍ以下の波長を持つレー
ザ光を基板上に照射して、薄膜の表面から所定の深さを
レーザアニールする薄膜加工方法を提供することを目的
とする。前記アニールする際に、被加工部付近に残渣の
ない良好な被加工面を実現することを目的とする。本発
明は、半導体層或いは液晶層を薄膜パターン上に形成す
る場合に生ずる問題、すなわち下地のガラス基板に含ま
れるアルカリイオンがこれら半導体層或いは液晶層へ侵
入し、その性能を劣化させてしまうことを効果的に防止
した薄膜パターンの形成方法を提案することである。It is an object of the present invention to provide a thin film processing method for irradiating a substrate with a laser beam having a wavelength of 400 nm or less and performing laser annealing to a predetermined depth from the surface of the thin film. It is an object of the present invention to realize a good work surface having no residue in the vicinity of the work part during the annealing. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has a problem that occurs when a semiconductor layer or a liquid crystal layer is formed on a thin film pattern, that is, alkali ions contained in an underlying glass substrate invade the semiconductor layer or the liquid crystal layer and deteriorate its performance. It is to propose a method for forming a thin film pattern that effectively prevents the above.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の薄膜加工方法は、下地基板と被加工物であ
る薄膜との間に不純物が添加されていない酸化珪素膜を
有する被加工面に対して400 ｎｍ以下の波長を持つパル
スレ−ザ光のビ−ム形状を光学系にて長方形に変化した
後、さらに、光学系にて、前記レ−ザ光を集光し、前記
被加工面に照射することにより、被加工面から所定の厚
さをレーザアニールすることを特徴とする。In order to achieve the above object, the thin film processing method of the present invention has a silicon oxide film having no impurities added between a base substrate and a thin film to be processed. After changing the beam shape of the pulsed laser light having a wavelength of 400 nm or less with respect to the processed surface into a rectangular shape by an optical system, the optical system further collects the laser light, By irradiating the surface to be processed, laser annealing is performed to a predetermined thickness from the surface to be processed.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明は、下地基板と被加工物で
ある薄膜との間に不純物が全くドーピングされていない
SiO2層を設け、これに対して、400 ｎｍ以下の波長を持
つレーザ光を照射することによって加工溝端部に被加工
物残渣による盛り上がりをなくすものである。本発明に
おいて、SiO2膜は、下地、たとえば、基板の保護が重要
な目的であるから基板として用いられるソーダガラスや
被加工物、たとえば透明導電膜よりも十分融点が高く、
かつ熱伝導率の小さいものであることが必要であり、さ
らに加工した基板を太陽電池や液晶表示装置に用いる場
合、特に、Naに対するブロッキング性が必要である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the present invention, no impurities are doped between a base substrate and a thin film which is a workpiece.
An SiO 2 layer is provided, and a laser beam having a wavelength of 400 nm or less is applied to the SiO 2 layer to eliminate swelling due to the residue of the work piece at the end of the processed groove. In the present invention, the SiO 2 film has a sufficiently higher melting point than the base, for example, soda glass or a workpiece used as a substrate, for example, a transparent conductive film, because protection of the substrate is an important objective.
In addition, it is necessary to have a low thermal conductivity, and when the processed substrate is used in a solar cell or a liquid crystal display device, it is particularly necessary to have a blocking property for Na.
【００１５】従って、SiO2中には、リンやボロン等の融
点を下げるための不純物が添加されていないことが重要
である。たとえば、透明導電膜であるＩＴＯの融点は、
約900℃であるのに対し、SiO2の融点は約1700℃であ
り、熱伝導率はSiO2はＩＴＯに比較して格段に小さいの
で、レーザ光によってＩＴＯを溶融せしめても、SiO2や
基板にダメージが加わらず、従ってレーザ光のエネルギ
ー面におけるマージンが非常に大きいと言える。さら
に、ＣＴＦのエネルギーバンド幅が３ｅＶないし４ｅＶ
であるのに対し、SiO2のそれは７ｅＶないし８ｅＶであ
るので波長が400 ｎｍ以下の光は、ＣＴＦに吸収されSi
O2が損傷されない。Therefore, it is important that impurities such as phosphorus and boron for lowering the melting point are not added to SiO 2 . For example, the melting point of ITO, which is a transparent conductive film, is
While about 900 ° C., the melting point of SiO 2 is about 1700 ° C., the thermal conductivity SiO 2 is much smaller than the ITO, even allowed melted ITO by a laser beam, SiO 2 Ya It can be said that the substrate is not damaged, and therefore the margin in terms of energy of laser light is very large. Furthermore, the energy band width of CTF is 3 eV to 4 eV.
On the other hand, that of SiO 2 is 7 eV to 8 eV, so that light with a wavelength of 400 nm or less is absorbed by the CTF.
O 2 is not damaged.
【００１６】従って、レーザ光照射後の盛り上がりはＣ
ＴＦ成分のみによって構成されるので、盛り上がりを緩
和するための手段としての酸エッチングにおいて、ＨＦ
を使用する必要がなくHClで十分であるため、エッチン
グ時にSiO2がエッチングされず、従って、ＣＴＦの剥離
現象も起こらない。そのうえ、本発明で述べているよう
なノンドープSiO2をＣＴＦの下地に使用した場合には、
レーザ光照射によって生ずる盛り上がりが多孔質の構造
を呈するためにエッチング、或いは超音波の印加によっ
て非常に剥離しやすいものである。Therefore, the swelling after the laser light irradiation is C
Since it is composed only of the TF component, it is possible to remove HF in the acid etching as a means for reducing the rise.
Since it is not necessary to use a SiO 2 solution and HCl is sufficient, SiO 2 is not etched during etching, and therefore, the peeling phenomenon of CTF does not occur. Moreover, when non-doped SiO 2 as described in the present invention is used as the base of CTF,
Since the swelling generated by the laser light irradiation has a porous structure, it is easily peeled off by etching or application of ultrasonic waves.
【００１７】また、SiO2膜の作製方法に特に指定はない
が、たとえばガラスを高周波スパッタリングする方法、
ＣＶＤ法による方法、またはアルコキシシランのアルコ
ール溶液、或いはシラザンを基板上にスピンコートした
後アニールする方法などがある。このように液状物質を
スピンコートする方法は、基板表面の平坦度を高くする
ため、特に、基板表面の平坦度が要求される、たとえば
強誘電性液晶ディスプレイ用基板等に最適である。また
本発明においては、SiO2膜だけでなく窒化珪素膜も有効
であることがわかった。The method for producing the SiO 2 film is not particularly specified, but for example, a method of high frequency sputtering glass,
There is a method by a CVD method, a method of spin-coating an alcohol solution of alkoxysilane, or silazane on a substrate and then annealing. The method of spin-coating a liquid substance as described above increases the flatness of the substrate surface, and is thus most suitable for, for example, a substrate for a ferroelectric liquid crystal display in which flatness of the substrate surface is required. Further, it was found that not only the SiO 2 film but also the silicon nitride film is effective in the present invention.
【００１８】窒化珪素膜の作製方法としては、たとえば
ＣＶＤ法がある。以上のような方法にて形成されたSi
O2、或いは窒化珪素膜を用いた場合、特に加工溝端部の
盛り上がりが少なく良好な加工後の表面が得られる。以
下に実施例を示す。As a method of forming the silicon nitride film, there is a CVD method, for example. Si formed by the above method
In the case of using O 2 or a silicon nitride film, the swelling at the end of the processed groove is particularly small and a good surface after processing can be obtained. Examples will be described below.
【００１９】[0019]
【実 施 例】 『実施例１』図３はエキシマレ−ザを用いた本発明の一
実施例であるレ−ザ加工における系の概略を説明するた
めの図である。図４（Ａ）ないし（Ｄ）は本発明の一実
施例であるレーザ光のビーム形状を説明するための図で
ある。加工用レーザとしては、エキシマレ−ザ(4) (波
長248ｎｍ、Eg＝5.0 ｅＶ)を用いた。このレーザは、図
４（Ａ）のように、初期の光ビ−ム(11)は16ｍｍ×20ｍ
ｍを有し、効率3%であるため、350 ｍＪを有する。さら
に、このビ−ムをビ−ムエキスパンダ(5) にて、長面積
化または大面積化した。すなわち、16ｍｍ×300 ｍｍに
拡大した( 図４(12)) 。この際に、5.6 ×10-2ｍＪ/ ｍ
ｍ2 をエネルギー密度で得た。次に、２ｍｍ×300 ｍｍ
の間隔を有するスリット(6) にレ−ザビ−ムを透過させ
て２ｍｍ×300 ｍｍのレ−ザビ−ム(13)を得る。( 図４
（Ｃ））[Examples] [Example 1] FIG. 3 is a view for explaining an outline of a system in laser processing which is an example of the present invention using an excimer laser. FIGS. 4A to 4D are views for explaining the beam shape of the laser light which is an embodiment of the present invention. An excimer laser (4) (wavelength 248 nm, Eg = 5.0 eV) was used as a processing laser. This laser has an initial optical beam (11) of 16 mm x 20 m, as shown in Fig. 4 (A).
Since it has m and has an efficiency of 3%, it has 350 mJ. Further, this beam was made longer or larger with a beam expander (5). That is, it was enlarged to 16 mm × 300 mm (Fig. 4 (12)). At this time, 5.6 × 10 -2 mJ / m
m 2 was obtained in energy density. Next, 2 mm x 300 mm
The laser beam is transmitted through a slit (6) having a space of 2 mm to obtain a laser beam (13) of 2 mm × 300 mm. (Fig. 4
(C))
【００２０】さらに、合成石英製のシリンドリカルレン
ズ(7) にて、加工面での開溝幅が20μｍとなるべく集光
した。( 図４（Ｄ）） この時、使用するスリットの幅は、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−ザビ−ムを絞る必要がある。また、被加工物の
開溝幅は、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。図５は本発明の第１実施例において、基
板上に開溝を形成する工程を説明するための図である。
図５に示すように、長さ30ｃｍ、幅20μｍのスリット状
の集光ささたレーザビ−ム(14)を基板(9) 上の被加工物
(2) に線状に照射し、加工を行い、開溝(15)を形成し
た。本実施例の場合、被加工面として、青板ガラス(8)
上にスパッタ法によって形成したノンドープのSiO2膜(1
1)厚さ約200 Åを設け、このSiO2上にＩＴＯ（酸化イン
ジュームスズ）透明導電膜(2) が形成された物を用い
た。Furthermore, a cylindrical lens (7) made of synthetic quartz was used to focus light so that the groove width on the processed surface was 20 μm. (FIG. 4 (D)) At this time, the width of the slit to be used is not particularly determined, but it is necessary to narrow the laser beam to such an extent that the spherical aberration of the cylindrical lens does not influence. Further, the groove width of the workpiece can be arbitrarily selected depending on the performance of the cylindrical lens. FIG. 5 is a diagram for explaining a step of forming an open groove on a substrate in the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, a slit-shaped laser beam (14) having a length of 30 cm and a width of 20 μm is formed on the substrate (9) to be processed.
The groove (15) was formed by linearly irradiating (2) and processing. In the case of this example, as the surface to be processed, soda lime glass (8)
A non-doped SiO 2 film (1
1) A thickness of about 200 Å was provided, and an ITO (indium tin oxide) transparent conductive film (2) formed on this SiO 2 was used.
【００２１】パルス光は、KrF エキシマレ−ザによる24
8 ｎｍの光とした。なぜなら、その光の光学的エネルギ
ーバンド幅が5.0 ｅＶ 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。パルス幅20ｎ秒、繰り返し周波数１ないし100Hz
、たとえば10Hzで光照射を行った。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 ないし10分行
いこのCTF を除去した。下地のソ−ダガラスは、まった
く損傷を受けていなかった。The pulsed light is emitted by a KrF excimer laser 24
The light was 8 nm. This is because the optical energy band width of the light is 5.0 eV, so that the workpiece can sufficiently absorb the light and selectively process only the transparent conductive film. Pulse width 20 ns, repetition frequency 1 to 100 Hz
, For example, light irradiation was performed at 10 Hz. When this coating is processed, the open groove (5
CTF) became cloudy and became fine powder. This was subjected to ultrasonic cleaning (frequency 29 KHz) with an aqueous acetone solution for about 1 to 10 minutes to remove this CTF. The underlying soda glass was not damaged at all.
【００２２】図５は、基板上にスリット状のパルス光を
照射し開溝（15、16、17・・・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
本の開溝を形成する。その後、Ｙテ−ブル（図３(10)）
をたとえば15ｍｍ移動し、次のパルスを照射し溝(16)を
形成する。更に15ｍｍ移動し、次のパルスを照射し、溝
(17)を形成する。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設け、n+1個に分割する
ことができた。図２は本発明の光加工方法の加工結果を
説明するための図である。図２において、明らかなよう
に、溝(1) の両端付近には、図１に見られたような溶融
物の残渣が見られず、盛り上がりのないキレイな表面が
得られている。FIG. 5 shows that a plurality of open grooves (15, 16, 17, ... N) are formed by irradiating a substrate with slit-shaped pulsed light. As described above, one pulse irradiation only requires one pulse.
Form an open groove in the book. After that, Y table (Fig. 3 (10))
Is moved, for example, by 15 mm, and the next pulse is irradiated to form the groove (16). Move 15 mm further, irradiate the next pulse, and
Form (17). Thus, by applying the pulse n times, it was possible to provide a plurality of open grooves in a large area and divide into n + 1 pieces. FIG. 2 is a diagram for explaining the processing result of the optical processing method of the present invention. In FIG. 2, as is clear, no residue of the melt as seen in FIG. 1 is found near both ends of the groove (1), and a clean surface without swelling is obtained.
【００２３】また、溝(1) の部分には、SiO2膜(22)が残
っており、下地の青板硝子(21)まで損傷させることはな
かった。この後、この溝によって分離されたＩＴＯ(2)
間に５０Ｖの直流電圧を加えてＩＴＯ間に流れる電流を
１００個所で測定を行ったところ、全て１×１０-9Ａな
いし２×１０-9Ａの範囲の値であり、同様の条件で加工
を行ったリンドープのSiO2膜が下地に設けられた基板の
場合には、加工溝周辺に残る残渣物によって、ＩＴＯ間
が微小リークしており、十分な絶縁性を持っていないこ
とが判明した。Further, since the SiO 2 film (22) remained in the groove (1) portion, the underlying blue plate glass (21) was not damaged. After this, the ITO (2) separated by this groove
When a DC voltage of 50 V was applied between them and the current flowing between the ITO was measured at 100 points, the values were all in the range of 1 × 10 −9 A to 2 × 10 −9 A and processed under the same conditions. In the case of the substrate on which the phosphorus-doped SiO 2 film was formed as the underlayer, it was found that there was a minute leak between ITO due to the residue remaining around the processed groove, and it did not have sufficient insulation properties. .
【００２４】本実施例において、下地のノンドープのSi
O2膜は、厚さ約２００Åとしたが、特に、この厚さに限
定されるものではない。ただし、５０Å以下の厚さとし
た場合には、ノンドープSiO2膜の効果がさほど大きくな
く、多少溝の両端に残渣等がみられるのみで、５０Åを
こえる厚さが必要であった。また、SiO2膜の形成方法
は、通常の方法で十分使用可能であったが、特に、形成
時の温度を高温、たとえば２００℃以上とした場合は、
より良好な被加工面が得られた。In this embodiment, the underlying non-doped Si is used.
The O 2 film has a thickness of about 200 Å, but is not particularly limited to this thickness. However, when the thickness is 50 Å or less, the effect of the non-doped SiO 2 film is not so large, only residues are seen at both ends of the groove, and a thickness exceeding 50 Å is required. The SiO 2 film can be formed by a usual method, but especially when the temperature during formation is high, for example, 200 ° C. or higher,
A better surface to be processed was obtained.
【００２５】『実施例２』実施例１と同様に図３の系統
図に示すエキシマレーザ(4) を用いて液晶ディスプレイ
用基板を加工する際の実施例を示す。200ないし300ｍＪ
（本実施例では250ｍＪのエネルギー）を有する初期の
光ビーム(11)をビームエキスパンダ(5)にて長面積化ま
たは大面積化した。すなわち、16ｍｍ×400 ｍｍに拡大
した。( 図４(12)）。次に、２ｍｍ×400 ｍｍの間隔を
有するスリット(6)にレーザビームを透過させて、２ｍ
ｍ×400 ｍｍのレーザビーム(13)を得る。( 図４
（Ｃ））[Embodiment 2] An embodiment in which a substrate for a liquid crystal display is processed by using the excimer laser (4) shown in the system diagram of FIG. 200 to 300 mJ
An initial light beam (11) having (an energy of 250 mJ in this example) was made longer or larger in area by the beam expander (5). That is, it was enlarged to 16 mm × 400 mm. (Fig. 4 (12)). Next, let the laser beam pass through the slit (6) with a space of 2 mm x 400 mm, and
A m × 400 mm laser beam (13) is obtained. (Fig. 4
(C))
【００２６】さらに、合成石英製のシリンドリカルレン
ズ(7)にて、加工面での開溝幅が20μｍとなるべく集光
した（図４（Ｄ））。この時、使用するスリットの幅
は、特に、決まってはいないが、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、被加工物の開溝幅は、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。Further, a cylindrical lens (7) made of synthetic quartz was focused so that the groove width on the processed surface was 20 μm (FIG. 4 (D)). At this time, the width of the slit used is not particularly determined, but it is necessary to narrow the laser beam to such an extent that the spherical aberration of the cylindrical lens does not affect. Further, the groove width of the workpiece can be arbitrarily selected depending on the performance of the cylindrical lens.
【００２７】図６は本発明の第２実施例において、基板
上に開溝を形成する工程を説明するための図である。図
６に示すように、長さ40ｃｍ幅20μｍのスリット状のビ
ームを基板(31)上の被加工物(33)に線状に照射し、加工
を行い開溝（41) を形成した。本実施例の場合、被加工
面として青板ガラス(31)上にスパッタ法によって形成し
たノンドープのSiO2膜(32)を厚さ100Åを設け、このSiO
2上にＩＴＯ(33)が形成されたものを用いた。パルス光
は、実施例１と同様にKrFエキシマレーザによる248ｎｍ
の光とした。パルス幅50n秒以下、本実施例において
は、20n秒、繰り返し周波数１ないし100Hz、本実施例で
は10Hzで光照射を行った。FIG. 6 is a diagram for explaining a step of forming an open groove on a substrate in the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a slit-shaped beam having a length of 40 cm and a width of 20 μm was linearly irradiated to the object to be processed (33) on the substrate (31) for processing to form an open groove (41). In the case of this example, a non-doped SiO 2 film (32) formed by a sputtering method on a soda lime glass (31) as a surface to be processed was provided with a thickness of 100 Å, and this SiO
The one on which ITO (33) was formed was used. The pulsed light is 248 nm by the KrF excimer laser as in the first embodiment.
And the light of. Light irradiation was performed with a pulse width of 50 ns or less, 20 ns in this embodiment, a repetition frequency of 1 to 100 Hz, and 10 Hz in this embodiment.
【００２８】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部が白濁し、微粉末になった。図
６は、基板上にスリット状のパルス光を照射し、開溝を
480個形成したものである（41、42・・・520) 。かくの
如く１回のパルスを照射するのみで１本の開口(41)を形
成する。その後、Ｙテーブル（図３(10)）を、たとえば
390μm移動し、次のパルスを照射し、溝(42)を形成す
る。かくして、480回のパルスを加えることにより、481
分割することができた。この段階で盛り上がりを測定し
たところ、400Åないし500Åであった。これをアセトン
にて、超音波洗浄（周波数29KHz) を１分ないし10分、
本実施例では５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。ま
た、この段階で、再度盛り上がりに関して測定を行った
ところ100Åまで測定可能な装置では、測定不能であっ
た。盛り上がりはなくなったものと思われる。When this coating was processed, the open groove became cloudy and became fine powder by the irradiation of the linear pulsed light only once. In FIG. 6, the slit-shaped pulsed light is irradiated onto the substrate to open the groove.
480 pieces were formed (41, 42 ... 520). As described above, one opening (41) is formed only by irradiating the pulse once. After that, the Y table (Fig. 3 (10))
After moving 390 μm, the next pulse is irradiated to form a groove (42). Thus, by applying 480 pulses, 481
I was able to split. When the swell was measured at this stage, it was 400Å to 500Å. This is ultrasonically cleaned with acetone (frequency 29KHz) for 1 to 10 minutes,
In this example, this CTF was removed after 5 minutes. The underlying soda glass was not damaged at all. In addition, at this stage, when the swelling was measured again, it was impossible to measure with a device capable of measuring up to 100 Å. It seems that the excitement has disappeared.
【００２９】『実施例３』図７は本発明の第３実施例に
おいて、基板上に開溝を形成する工程を説明するための
図である。実施例２と全く同じ条件にて作製した基板
を、実施例２と全く同じ条件でレーザ光を照射した。た
だし、本実施例においては、精密な調整の下で、図７に
示すように、各加工部に対して１回ずつの照射を３回繰
り返し行った。（図７は開溝の数が少ないが実際は480
個の開溝を形成した。）その結果、レーザ光照射直後の
盛り上がりに関する測定の結果、盛り上がりが100Å以
下となり実施例２で用いた装置では測定不能となった。
つまり、３回繰り返し照射した場合は、後工程の超音波
工程やエッチング工程なしで、１回照射の場合の超音波
工程後のものとほぼ同等になった。[Embodiment 3] FIG. 7 is a view for explaining a step of forming an open groove on a substrate in the third embodiment of the present invention. The substrate produced under the exact same conditions as in Example 2 was irradiated with laser light under the exact same conditions as in Example 2. However, in this example, under the precise adjustment, as shown in FIG. 7, each processing portion was repeatedly irradiated once, three times. (In Fig. 7, the number of open grooves is small, but it is actually 480
Individual open grooves were formed. As a result, as a result of the measurement of the swell just after the laser light irradiation, the swell became 100 Å or less, and it was impossible to measure with the apparatus used in Example 2.
That is, when the irradiation was repeated three times, it became almost the same as that after the ultrasonic process in the case of the single irradiation, without any ultrasonic process or etching process in the subsequent process.
【００３０】以上、本実施例を詳述したが、本発明は、
前記実施例に限定されるものではない。そして、特許請
求の範囲に記載された本発明を逸脱することがなけれ
ば、種々の設計変更を行なうことが可能である。たとえ
ば、本実施例では、開溝と開溝間の幅( 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、たとえば、残っている
面積を20μｍ、除去する部分を400 μｍとすることも可
能である。また、本実施例の光学系において、ビ−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、インテグレ−タ、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。Although the present embodiment has been described in detail above, the present invention is
The present invention is not limited to the above embodiment. Various design changes can be made without departing from the present invention described in the appended claims. For example, in this example, the case where the width between the open grooves (the area to be left without processing) was large was described. However, by connecting the light irradiations side by side, it is possible to make the remaining area 20 μm and the removed portion 400 μm, for example. Further, in the optical system of the present embodiment, the integrator, the condenser lens and the projection lens may be inserted in parallel between the beam expander and the surface to be processed in order to make the optical system more accurate. .
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、レ−ザ加工において、
下地層との選択加工における加工マ−ジンが増し、より
容易に加工できることになった。本発明によれば、従来
法では存在した加工溝の周辺に残る残渣等が発生せず良
好な被加工面が得られた。この結果、電極間のショー
ト、断線がなく、またＩＴＯ間の絶縁を十分にとること
ができた。本発明によれば、基板に含まれるアルカリイ
オンを確実にブロッキングできるため、液晶ディスプレ
イや半導体装置等に用いられる基板の加工方法として特
に適するものである。本発明によれば、ノンドープのSi
O2膜とは全く不純物を有さない純粋のSiO2膜のみをさし
示すのではなく、作製者が意図的に不純物を混入しない
SiO2膜を含むものである。According to the present invention, in laser processing,
The processing margin in the selective processing with the underlayer is increased, and the processing can be performed more easily. According to the present invention, a good surface to be processed was obtained without any residue or the like remaining around the processed groove that was present in the conventional method. As a result, there was no short circuit between the electrodes or disconnection, and sufficient insulation between the ITO could be achieved. INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, since alkali ions contained in the substrate can be reliably blocked, it is particularly suitable as a method for processing a substrate used in a liquid crystal display, a semiconductor device or the like. According to the invention, undoped Si
O 2 film does not indicate pure SiO 2 film that has no impurities at all, and the manufacturer intentionally does not mix impurities
It includes a SiO 2 film.
【図１】従来法の光加工方法において、透光性被膜を加
工した結果を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a result of processing a translucent film in a conventional optical processing method.
【図２】本発明の光加工方法の加工結果を説明するため
の図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a processing result of the optical processing method of the present invention.
【図３】エキシマレ−ザを用いた本発明の一実施例であ
るレ−ザ加工における系の概略を説明するための図であ
る。FIG. 3 is a diagram for explaining an outline of a system in laser processing which is an embodiment of the present invention using an excimer laser.
【図４】（Ａ）ないし（Ｄ）は本発明の一実施例である
レーザ光のビーム形状を説明するための図である。4A to 4D are views for explaining the beam shape of a laser beam that is an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第１実施例において、基板上に開溝を
形成する工程を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a step of forming an opening groove on a substrate in the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第２実施例において、基板上に開溝を
形成する工程を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a step of forming an open groove on a substrate in the second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第３実施例において、基板上に開溝を
形成する工程を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a step of forming an opening groove on a substrate in the third embodiment of the present invention.
２・・・被加工物 ４・・・エキシマレーザ ５・・・ビームエキスパンダ ６・・・スリット ７・・・シリンドリカルレンズ ８・・・青板ガラス ９・・・基板 １０・・Ｙテーブル １１・・初期ビーム １２・・拡大された初期ビーム １３・・レーザビーム １４・・集光されたレーザビーム 2 ... Workpiece 4 ... Excimer laser 5 ... Beam expander 6 ... Slit 7 ... Cylindrical lens 8 ... Blue glass 9 ... Substrate 10 ... Y table 11 ... Initial beam 12 ... Expanded initial beam 13 ... Laser beam 14 ... Focused laser beam
Claims (1)
純物が添加されていない酸化珪素膜を有する被加工面に
対して400 ｎｍ以下の波長を持つパルスレ−ザ光のビ−
ム形状を光学系にて長方形に変化した後、 さらに、光学系にて、前記レ−ザ光を集光し、 前記被加工面に照射することにより、被加工面から所定
の厚さをレーザアニールすることを特徴とした薄膜加工
方法。1. A beam of pulsed laser light having a wavelength of 400 nm or less with respect to a surface to be processed having a silicon oxide film to which impurities are not added between a base substrate and a thin film which is a workpiece.
After changing the shape of the laser beam to a rectangular shape by the optical system, the laser beam is condensed by the optical system and irradiated on the surface to be processed so that the laser beam has a predetermined thickness from the surface to be processed. A thin film processing method characterized by annealing.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2015032731A (en) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Manufacturing method of compound thin film solar cell, and compound thin film solar cell |
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1996
- 1996-08-02 JP JP21907096A patent/JP3374889B2/en not_active Expired - Lifetime
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