レーザー加工方法及びレーザー加工装置
【課題】レーザー光の照射エネルギーの利用効率を上げて一台のレーザーで多点の一括加工を容易に行い得るようにする。
【解決手段】無機絶縁膜２で被覆されたシリコン基板１面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜２を除去するレーザー加工方法であって、少なくとも前記基板１の表面を溶融させる程度の強度に設定された紫外域の第１のレーザー光Ｌ１を前記基板１面に照射して溶融させ、前記基板１の前記溶融部分ＭＰに前記第１のレーザー光Ｌ１の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記第１のレーザー光Ｌ１よりも波長が長く、一定強度に設定された第２のレーザー光Ｌ２を照射して前記基板材料を蒸発させるものである。
【解決手段】無機絶縁膜２で被覆されたシリコン基板１面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜２を除去するレーザー加工方法であって、少なくとも前記基板１の表面を溶融させる程度の強度に設定された紫外域の第１のレーザー光Ｌ１を前記基板１面に照射して溶融させ、前記基板１の前記溶融部分ＭＰに前記第１のレーザー光Ｌ１の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記第１のレーザー光Ｌ１よりも波長が長く、一定強度に設定された第２のレーザー光Ｌ２を照射して前記基板材料を蒸発させるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工方法に関し、特にレーザー光の照射エネルギーの利用効率を上げて一台のレーザーで多点の一括加工を容易に行い得るようにするレーザー加工方法及びレーザー加工装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のレーザー加工方法は、ＳｉＯ２の絶縁膜で被覆されたＰ型シリコン基板の表面にＸｅＣｌ３エキシマレーザーを光源として波長が３５０ｎｍ以下のレーザー光を照射し、局所的に上記絶縁膜を除去するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１３６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来のレーザー加工方法においては、３５０ｎｍ以下の単一波長のレーザー光を照射してシリコンを瞬時にアブレーション（蒸発）させ、この気化したシリコンにより絶縁膜を破壊して除去するもので、レーザー光としては、シリコンをアブレーションさせるだけの十分に大きな照射エネルギーが必要である。この場合、例えば、一つの光源を使用して多点を一括加工しようとするときには、光源から射出するレーザー光のビーム径を拡大して複数の集光レンズを並べて備えたレンズアレイに照射することが考えられる。しかし、この場合、基板に照射するレーザー光の照射エネルギーは分散されて、１点当たりの照射エネルギーが低下し、シリコンをアブレーションさせることができないというおそれがある。このような問題に対しては、大パワーのレーザーを使用すればよいということは容易に想像できるが、大パワーのレーザーは、装置が大型化すると共に高価になるという問題がある。したがって、従来のレーザー加工方法においては、一台のレーザーで多点を一括加工することは容易でなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、レーザー光の照射エネルギーの利用効率を上げて一台のレーザーで多点の一括加工を容易に行い得るようにするレーザー加工方法及びレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によるレーザー加工方法は、無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工方法であって、少なくとも前記基板の表面を溶融させる程度の強度に設定された紫外域のレーザー光を前記基板面に照射して溶融させ、前記基板の前記溶融部分に前記レーザー光の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を照射して前記基板材料を蒸発させるものである。
【０００７】
この場合、前記レーザー光を、複数の集光レンズを一定の配列ピッチで少なくとも一列に並べて設けたレンズアレイによって複数本のレーザー光に分離し、前記複数の集光レンズの並び方向と交差する方向に前記基板を搬送しながら、該搬送中の基板上に前記分離された複数本のレーザー光を一定の時間間隔で照射するものであるのが望ましい。
さらに、前記基板は、太陽電池用シリコン基板であってもよい。
【０００８】
また、本発明のレーザー加工装置は、無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工装置であって、前記基板を載置するステージと、紫外域の波長を含む複数波長のレーザー光を発生するレーザーと、前記レーザー光を前記基板上に集光する集光手段と、前記レーザーから射出された前記レーザー光を前記集光手段まで導いて前記集光手段を照明する照明光学系と、を備えて構成され、前記レーザーは、前記複数波長のレーザー光のうち、紫外域のレーザー光を前記基板の表面を溶融させる程度の強度に設定して射出し、該レーザー光の発生と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を射出する、ものである。
【０００９】
このような構成により、レーザーで紫外域の波長を含む複数波長のレーザー光を発生して射出し、該レーザー光を照明光学系により集光手段まで導いてこれを照明し、集光手段によりステージ上に載置された基板上に集光する。このとき、上記レーザーにより、上記複数波長のレーザー光のうち、紫外域のレーザー光を基板の表面を溶融させる程度の強度に設定して射出し、該レーザー光の発生と同時に、又は一定の遅延時間を与えて上記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を射出し、基板面に被覆された無機絶縁膜を局所的に除去する。
【００１０】
好ましくは、前記集光手段は、複数の集光レンズを一定の配列ピッチで並べて設けたレンズアレイであり、前記照明光学系は、前記レーザーから射出した前記レーザー光のビーム径を拡大すると共に前記レンズアレイを均一に照明するものであるのが望ましい。
また、前記ステージは、前記レンズアレイの前記複数の集光レンズの並び方向と交差する方向に前記基板を搬送可能に構成されているのが望ましい。
さらに、前記基板は、太陽電池用シリコン基板であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、紫外域のレーザー光の照射エネルギーの不足分を、通常ではレーザー加工には使用されない波長の長いレーザー光によって補ってレーザー加工することができる。したがって、レーザー加工に必要なレーザー光の照射エネルギーの利用効率を上げることができる。それ故、一台のレーザーにより紫外域のレーザー光の照射エネルギーを抑えた状態で多点を一括加工することができ、レーザー加工装置を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるレーザー加工方法の実施形態を示す断面説明図である。
【図２】シリコンの波長対光吸収係数の関係を示すグラフである。
【図３】本発明のレーザー加工例を示す写真であり、（ａ）は本発明の加工例で、（ｂ）は比較例である。
【図４】本発明のレーザー加工装置の実施形態を示す正面図である。
【図５】本発明のレーザー加工装置に使用する集光手段の構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図である。
【図６】本発明のレーザー加工装置に使用する制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明のレーザー加工装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】太陽電池用基板の一構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるレーザー加工方法の実施形態を示す断面説明図である。このレーザー加工方法は、無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に絶縁膜を除去するもので、紫外域の第１のレーザー光Ｌ１を照射する第１ステップと、第１のレーザー光Ｌ１及び該第１のレーザー光Ｌ１よりも波長の長い第２のレーザー光Ｌ２を照射する第２ステップと、行うものである。以下、基板が例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）や二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁膜２で表面が被覆されたシリコン基板１である場合について説明する。
【００１４】
先ず、上記第１ステップにおいては、図１（ａ）に示すように複数の集光レンズ３を一定の配列ピッチで並べて備えたレンズアレイ４を介してシリコン基板１上に予め定められた多点のレーザー加工点５に波長λ１が例えば３５５ｎｍの第１のレーザー光Ｌ１を照射する。この場合、照射する第１のレーザー光Ｌ１の照射エネルギーは、少なくともシリコン基板１の表面を溶融させる程度の強度に設定されていればよく、シリコンをアブレーションさせる程の強度は必要ない。
【００１５】
次に、第２ステップにおいては、図１（ｂ）に示すようにシリコン基板１の上記レーザー加工点５の溶融部分ＭＰに第１のレーザー光Ｌ１の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて第１のレーザー光Ｌ１よりも波長が長く、第１のレーザー光Ｌ１と相まってシリコン（Ｓｉ）を蒸発させ得るのに十分な強度に設定された例えば波長λ２が１０６４ｎｍの第２のレーザー光Ｌ２を照射する。なお、上記遅延時間は、シリコン（Ｓｉ）の溶融状態が保たれている時間内である。
【００１６】
図２に示すように、一般に、シリコン（Ｓｉ）は、短波長のレーザー光を吸収し易い。したがって、通常、シリコン基板１のレーザー加工は、吸収率の高い紫外域のレーザー光が使用される。しかしながら、短波長になるほど出力パワーが小さくなるため、最大出力に設定しても一台のレーザー７で多点を一括加工することができない場合がある。
【００１７】
一方、溶融したシリコン（Ｓｉ）は、長波長のレーザー光を吸収し易くなることが知られている。そこで、本発明においては、上述したように、波長λ１が短い紫外域の例えば３５５ｎｍの第１のレーザー光Ｌ１の照射エネルギーをシリコン（Ｓｉ）が溶融し得る程度に抑えて照射し、出力の高く波長λ２の長い例えば１０６４ｎｍの第２のレーザー光Ｌ２により第１のレーザー光Ｌ１の照射エネルギーの不足分を補ってシリコン（Ｓｉ）を蒸発させるようにしている。これにより、一台のレーザー７によりシリコン基板１の多点の一括加工が可能になった。
【００１８】
図３は、本発明によるレーザー加工例を示す写真である。ここで、同図（ａ）は、３５５ｎｍの第１のレーザー光Ｌ１の照射エネルギーを０．７１６Ｊ／ｃｍ２に設定し、１０６４ｎｍの第２のレーザー光Ｌ２の照射エネルギーを０．６０８Ｊ／ｃｍ２に設定して使用し、４６８個の加工点（１点の加工形状は５０μｍ×５０μｍ）５を１００ショットで一括加工した例である。この場合、同図に示すように、シリコン基板１上の絶縁膜２を完全に除去することができた。なお、レーザー加工は、レーザー光の１ショットで行ってもよいが、上記のように複数ショットで行う場合には、１ショットで行う場合よりも照射エネルギーを低減することができる。
【００１９】
一方、図３（ｂ）は、照射エネルギーを０．８Ｊ／ｃｍ２に設定した３５５ｎｍの第１のレーザー光Ｌ１のみを使用して、上記と同様に４６８個の加工点５を１００ショットで一括加工した比較例である。この場合、照射エネルギーが足りず、絶縁膜２を除去することができなかった。なお、照射エネルギーを同図（ａ）と同様に０．７Ｊ／ｃｍ２に設定した第１のレーザー光Ｌ１のみを使用して加工した場合には、絶縁膜２を全く除去することができなかった。以上の実験結果から、本発明の効果が確認できた。
【００２０】
なお、上記実施形態においては、第１のレーザー光Ｌ１が３５５ｎｍの波長のレーザー光である場合について説明したが、第１のレーザー光Ｌ１は紫外域のレーザー光であれば、３５５ｎｍの波長に限られない。また、第２のレーザー光は、第１のレーザー光よりも波長が長ければよく、単一波長のものに限られず、複数波長のレーザー光を含んでいてもよい。
【００２１】
次に、本発明のレーザー加工方法に使用するレーザー加工装置について、図４を参照して説明する。図４は、本発明のレーザー加工装置の実施形態を示す正面図である。このレーザー加工装置は、無機絶縁膜２で被覆されたシリコン基板１面にレーザー光を照射して局所的に絶縁膜２を除去するもので、ステージ６と、レーザー７と、集光手段８と、照明光学系９と、撮像手段１０と、アライメント手段１１と、制御手段１２とを備えて構成されている。
【００２２】
上記ステージ６は、シリコン基板１を位置決め保持して、図４に矢印Ａで示す方向に一定速度で搬送するもので、図示省略の搬送機構を備えて構成されている。また、ステージ６には、シリコン基板１の搬送距離を検出するための図示省略の位置センサーも備えられている。
【００２３】
上記ステージ６の上方には、レーザー７が配設されている。このレーザー７は、紫外域の波長を含む複数波長のレーザー光を発生するもので、非線形光学結晶を用いて第２のレーザー光Ｌ２としての波長λ２が１０６４ｎｍの基本波から波長変換して第１のレーザー光Ｌ１としての波長λ１が３５５ｎｍのレーザー光を生成し、該第１及び第２のレーザー光Ｌ２を同軸上で出力するように構成された、例えばＹＡＧレーザーである。そして、第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の切換が可能で且つ第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の照射エネルギー強度が夫々個別に調整可能な構成となっている。また、第１のレーザー光Ｌ１（λ１＝３５５ｎｍ）に対して第２のレーザー光Ｌ２（λ２＝１０６４ｎｍ）に一定の遅延時間が与えられている。この遅延時間は、第１のレーザー光Ｌ１の光学距離に対して第２のレーザー光Ｌ２の光学距離を長くすることにより得ることができ、第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の光学距離の差を適宜調整することにより遅延時間を所望の時間に設定することができる。なお、レーザー７は、エキシマレーザーであってもよいが、ここでは、ＹＡＧレーザーの場合について説明する。
【００２４】
上記レーザー７の光射出方向前方には、集光手段８が設けられている。この集光手段８は、レーザー７から射出したレーザー光をシリコン基板１上に集光するもので、図５に示すように透明な例えば石英基板１３の一面１３ａに複数の集光レンズ３を矢印Ａで示す基板搬送方向と交差する方向に、同方向のレーザー加工点５の配列ピッチＸと同じ配列ピッチＸで一列に並べて設けたレンズ列１４を基板搬送方向に、同方向のレーザー加工点５の配列ピッチＹと同じ配列ピッチＹで複数列（同図においては３列で示す）配置したレンズアレイ４であり、集光レンズ３側をステージ６側として設置されている。また、集光手段８は、石英基板１３の他面１３ｂに、該面１３ｂに被着した遮光膜１５に各集光レンズ３の光軸に開口中心を合致させた状態で一定形状の開口１６を形成してマスク１７を設け、各集光レンズ３によりシリコン基板１上に上記開口１６を縮小投影するようになっている。さらに、マスク１７には、上記開口中心に対して基板搬送方向手前側に一定距離はなれて覗き窓１８を形成し、該覗き窓１８内にアライメントの基準となるアライメントマーク１９が上記複数の開口１６のうち、いずれかの一つの開口１６の中心と基板搬送方向に見て合致するように設けられている。なお、上記集光手段８は、個別の部材に設けられたレンズアレイ４とマスク１７とを一体化したものであってもよい。さらに、上記レンズ列１４は、複数列に限られず、１列であってもよい。
【００２５】
上記レーザー７と集光手段８との間の光路上には、照明光学系９が設けられている。この照明光学系９は、レーザー７から射出された第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２を集光手段８まで導いて集光手段８を照明するもので、レーザー７から射出したレーザー光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと集光手段８を均一に照明するためのフォトインテグレータやコンデンサーレンズ等を含んで構成した均一化手段とを備えている。
【００２６】
上記ステージ６の上方には、上記集光手段８によるレーザー光の集光位置に対して基板搬送方向手前側に一定距離はなれて撮像手段１０が設けられている。この撮像手段１０は、集光手段８の覗き窓１８を通してシリコン基板１に予め形成されたアライメントの基準となるパターンと集光手段８の覗き窓１８内に予め設けられたアライメントマーク１９とを同一視野内で同時に撮影して、シリコン基板１と集光手段８との位置ずれ量が検出できるようにするためのものであり、例えば基板搬送方向（矢印Ａ方向）と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けたラインカメラである。
【００２７】
上記集光手段８を矢印Ａで示す基板搬送方向と交差する方向に微動可能にアライメント手段１１が設けられている。このアライメント手段１１は、集光手段８を微動してシリコン基板１に予め定められた複数のレーザー加工点５にレンズアレイ４の各集光レンズ３を位置付けるためのもので、上記撮像手段１０によって撮影して検出されるシリコン基板１と集光手段８との位置ずれ量を補正するように動作するようになっている。
【００２８】
上記ステージ６と、レーザー７と、撮像手段１０と、アライメント手段１１とに結線して制御手段１２が設けられている。この制御手段１２は、レーザー７を制御して、少なくともシリコン基板１の表面を溶融させる程度の強度に設定された第１のレーザー光Ｌ１をシリコン基板１面に照射させ、シリコン基板１の上記溶融部分ＭＰに第１のレーザー光Ｌ１の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて、一定強度に設定された第２のレーザー光Ｌ２を照射させるものであり、図６に示すように、ステージコントロール部２０と、レーザーコントロール部２１と、画像処理部２２と、アライメント手段コントロール部２３と、演算部２４と、メモリ２５と、制御部２６とを備えている。
【００２９】
上記ステージコントロール部２０は、ステージ６の移動を制御するもので、レーザー加工時にはステージ６を図４の矢印Ａ方向に一定速度で移動させるようになっている。また、上記レーザーコントロール部２１は、レーザー７の繰り返し発振周波数の調整、第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の照射エネルギーの調整、レーザー７の総出力の調整を司るものであり、例えばキーボード等を操作して初期設定できるようになっている。さらに、上記画像処理部２２は、撮像手段１０により撮影された画像を処理して、シリコン基板１に予め形成されたパターン及び集光手段８に予め設けられたアライメントマーク１９の基板搬送方向と交差する方向の位置情報を得るものである。さらにまた、上記アライメント手段コントロール部２３は、画像処理部２２で得られた位置情報に基づいて後述の演算部２４で算出されたシリコン基板１と集光手段８との位置ずれ量を補正するようにアライメント手段１１を制御するものである。また、上記演算部２４は、シリコン基板１に予め形成されたパターンのうち、上記撮像手段１０により最初に撮影されたパターンの基板搬送方向と交差するエッジが検出されてから最初のレーザー加工点５が集光手段８の各集光レンズ３の真下に到達するまでにシリコン基板１が移動する距離を算出し、該距離だけシリコン基板１が搬送されると上記レーザーコントロール部２１にレーザー７に対する加工指令を出力するよう命令するようになっている。さらに、その後は、演算部２４は、シリコン基板１が一定距離搬送される毎にレーザーコントロール部２１に同様の命令をするようになっている。また、メモリ２５は、各種初期設定値や演算部２４における演算結果等を保存するものである。そして、制御部２６は、上記各要素が適切に動作するように装置全体を統合して制御するものである。
【００３０】
次に、このように構成されたレーザー加工装置の動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。ここでは、シリコン基板１が図８に示すように、基板面を覆って例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）の絶縁膜２が被着され、その上に複数の縦及び横配線２７，２８が一定の配列ピッチで設けられた太陽電池用シリコン基板１であり、上記縦及び横配線２７，２８の交差部にレーザー加工点５が設定されている場合について説明する。
先ず、ステップＳ１においては、図４に示す矢印Ａ方向に一定速度で搬送中のシリコン基板１の表面が撮像手段１０により撮影される。
【００３１】
ステップＳ２においては、撮像手段１０により撮影された画像を画像処理部２２で画像処理し、基板搬送方向と交差する方向の輝度変化から、複数の縦配線２７及び集光手段８のアライメントマーク１９が検出され、各縦配線２７及びアライメントマーク１９の位置情報が得られる。
【００３２】
ステップＳ３においては、画像処理部２２で得られた複数の縦配線２７の位置情報及びアライメントマーク１９の位置情報に基づいて例えばアライメントマーク１９に近接した縦配線２７を抽出し、該縦配線２７とアライメントマーク１９との位置ずれ量を演算部２４で算出する。
【００３３】
ステップＳ４においては、上記位置ずれ量を補正するようにアライメント手段１１が駆動されシリコン基板１と集光手段８とのアライメントが実行される。以後、上記ステップＳ１〜Ｓ４は、シリコン基板１が搬送中常時実行され、左右に振れながら搬送されるシリコン基板１の動きに追従して集光手段８が動くことになる。
【００３４】
ステップＳ５においては、撮像手段１０により撮影された画像を画像処理部２２で画像処理して、基板搬送方向の輝度変化から横配線２８を検出する。
【００３５】
ステップＳ６においては、ステージ６に備えられた位置センサーの出力に基づいて、１番目の横配線２８が検出されてからシリコン基板１が予め定められた所定距離だけ移動したか否かが判定される。ここで、“ＹＥＳ”判定となるとステップＳ７に進む。この場合は、縦及び横配線２７，２８の交差部（レーザー加工点５）が集光手段８の各集光レンズ３の真下に正に達した状態となっている。
【００３６】
ステップＳ７においては、レーザー７から第１のレーザー光Ｌ１（λ１＝３５５ｎｍ）が射出され、照明光学系９により集光手段８が均一に照明される。これにより、第１のレーザー光Ｌ１は、集光手段８の各集光レンズ３を通ってシリコン基板１のレーザー加工点５に集光され、シリコン基板１を加熱して溶融させる。また、レーザー７からは、第１のレーザー光Ｌ１の射出と同時に又は一定の遅延時間を与えて第２のレーザー光Ｌ２（λ２＝１０６４ｎｍ）が射出し、第１のレーザー光Ｌ１の照射により溶融したシリコン基板１の溶融部分ＭＰに照射し、シリコンを蒸発させる。これにより、気化したシリコンの蒸気によってシリコン基板１に被着された絶縁膜２が破壊されて除去される。
【００３７】
ステップＳ８においては、一定の時間間隔で、又はシリコン基板１が上記横配線２８の配列ピッチＹのｎ倍（ｎは１以上の整数であり、本実施形態ではｎ＝３）の距離だけ移動する毎にレーザー７から第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２が射出され、後続のレーザー加工点５に照射し、該レーザー加工点５の絶縁膜２が除去される。
【００３８】
なお、上記実施形態においては、ステージ６が一定方向に移動するものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ステージ６は、その面に平行な平面内を２次元方向にステップ移動するものであってもよい。この場合、集光手段８は、単レンズで構成されていてもよい。
【００３９】
また、以上の説明においては、基板が太陽電池用のシリコン基板１である場合について述べたが、本発明はこれに限られず、基板は、無機絶縁膜２を被覆した半導体基板であっても、酸化皮膜で覆われたアルミニウムの基板等如何なるものであってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…シリコン基板
２…絶縁膜
３…集光レンズ
４…レンズアレイ
６…ステージ
７…レーザー
８…集光手段
９…照明光学系
Ｌ１…第１のレーザー光（紫外域のレーザー光）
Ｌ２…第２のレーザー光（別のレーザー光）
ＭＰ…溶融部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工方法に関し、特にレーザー光の照射エネルギーの利用効率を上げて一台のレーザーで多点の一括加工を容易に行い得るようにするレーザー加工方法及びレーザー加工装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のレーザー加工方法は、ＳｉＯ２の絶縁膜で被覆されたＰ型シリコン基板の表面にＸｅＣｌ３エキシマレーザーを光源として波長が３５０ｎｍ以下のレーザー光を照射し、局所的に上記絶縁膜を除去するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１３６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来のレーザー加工方法においては、３５０ｎｍ以下の単一波長のレーザー光を照射してシリコンを瞬時にアブレーション（蒸発）させ、この気化したシリコンにより絶縁膜を破壊して除去するもので、レーザー光としては、シリコンをアブレーションさせるだけの十分に大きな照射エネルギーが必要である。この場合、例えば、一つの光源を使用して多点を一括加工しようとするときには、光源から射出するレーザー光のビーム径を拡大して複数の集光レンズを並べて備えたレンズアレイに照射することが考えられる。しかし、この場合、基板に照射するレーザー光の照射エネルギーは分散されて、１点当たりの照射エネルギーが低下し、シリコンをアブレーションさせることができないというおそれがある。このような問題に対しては、大パワーのレーザーを使用すればよいということは容易に想像できるが、大パワーのレーザーは、装置が大型化すると共に高価になるという問題がある。したがって、従来のレーザー加工方法においては、一台のレーザーで多点を一括加工することは容易でなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、レーザー光の照射エネルギーの利用効率を上げて一台のレーザーで多点の一括加工を容易に行い得るようにするレーザー加工方法及びレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によるレーザー加工方法は、無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工方法であって、少なくとも前記基板の表面を溶融させる程度の強度に設定された紫外域のレーザー光を前記基板面に照射して溶融させ、前記基板の前記溶融部分に前記レーザー光の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を照射して前記基板材料を蒸発させるものである。
【０００７】
この場合、前記レーザー光を、複数の集光レンズを一定の配列ピッチで少なくとも一列に並べて設けたレンズアレイによって複数本のレーザー光に分離し、前記複数の集光レンズの並び方向と交差する方向に前記基板を搬送しながら、該搬送中の基板上に前記分離された複数本のレーザー光を一定の時間間隔で照射するものであるのが望ましい。
さらに、前記基板は、太陽電池用シリコン基板であってもよい。
【０００８】
また、本発明のレーザー加工装置は、無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工装置であって、前記基板を載置するステージと、紫外域の波長を含む複数波長のレーザー光を発生するレーザーと、前記レーザー光を前記基板上に集光する集光手段と、前記レーザーから射出された前記レーザー光を前記集光手段まで導いて前記集光手段を照明する照明光学系と、を備えて構成され、前記レーザーは、前記複数波長のレーザー光のうち、紫外域のレーザー光を前記基板の表面を溶融させる程度の強度に設定して射出し、該レーザー光の発生と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を射出する、ものである。
【０００９】
このような構成により、レーザーで紫外域の波長を含む複数波長のレーザー光を発生して射出し、該レーザー光を照明光学系により集光手段まで導いてこれを照明し、集光手段によりステージ上に載置された基板上に集光する。このとき、上記レーザーにより、上記複数波長のレーザー光のうち、紫外域のレーザー光を基板の表面を溶融させる程度の強度に設定して射出し、該レーザー光の発生と同時に、又は一定の遅延時間を与えて上記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を射出し、基板面に被覆された無機絶縁膜を局所的に除去する。
【００１０】
好ましくは、前記集光手段は、複数の集光レンズを一定の配列ピッチで並べて設けたレンズアレイであり、前記照明光学系は、前記レーザーから射出した前記レーザー光のビーム径を拡大すると共に前記レンズアレイを均一に照明するものであるのが望ましい。
また、前記ステージは、前記レンズアレイの前記複数の集光レンズの並び方向と交差する方向に前記基板を搬送可能に構成されているのが望ましい。
さらに、前記基板は、太陽電池用シリコン基板であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、紫外域のレーザー光の照射エネルギーの不足分を、通常ではレーザー加工には使用されない波長の長いレーザー光によって補ってレーザー加工することができる。したがって、レーザー加工に必要なレーザー光の照射エネルギーの利用効率を上げることができる。それ故、一台のレーザーにより紫外域のレーザー光の照射エネルギーを抑えた状態で多点を一括加工することができ、レーザー加工装置を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるレーザー加工方法の実施形態を示す断面説明図である。
【図２】シリコンの波長対光吸収係数の関係を示すグラフである。
【図３】本発明のレーザー加工例を示す写真であり、（ａ）は本発明の加工例で、（ｂ）は比較例である。
【図４】本発明のレーザー加工装置の実施形態を示す正面図である。
【図５】本発明のレーザー加工装置に使用する集光手段の構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図である。
【図６】本発明のレーザー加工装置に使用する制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明のレーザー加工装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】太陽電池用基板の一構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるレーザー加工方法の実施形態を示す断面説明図である。このレーザー加工方法は、無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に絶縁膜を除去するもので、紫外域の第１のレーザー光Ｌ１を照射する第１ステップと、第１のレーザー光Ｌ１及び該第１のレーザー光Ｌ１よりも波長の長い第２のレーザー光Ｌ２を照射する第２ステップと、行うものである。以下、基板が例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）や二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁膜２で表面が被覆されたシリコン基板１である場合について説明する。
【００１４】
先ず、上記第１ステップにおいては、図１（ａ）に示すように複数の集光レンズ３を一定の配列ピッチで並べて備えたレンズアレイ４を介してシリコン基板１上に予め定められた多点のレーザー加工点５に波長λ１が例えば３５５ｎｍの第１のレーザー光Ｌ１を照射する。この場合、照射する第１のレーザー光Ｌ１の照射エネルギーは、少なくともシリコン基板１の表面を溶融させる程度の強度に設定されていればよく、シリコンをアブレーションさせる程の強度は必要ない。
【００１５】
次に、第２ステップにおいては、図１（ｂ）に示すようにシリコン基板１の上記レーザー加工点５の溶融部分ＭＰに第１のレーザー光Ｌ１の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて第１のレーザー光Ｌ１よりも波長が長く、第１のレーザー光Ｌ１と相まってシリコン（Ｓｉ）を蒸発させ得るのに十分な強度に設定された例えば波長λ２が１０６４ｎｍの第２のレーザー光Ｌ２を照射する。なお、上記遅延時間は、シリコン（Ｓｉ）の溶融状態が保たれている時間内である。
【００１６】
図２に示すように、一般に、シリコン（Ｓｉ）は、短波長のレーザー光を吸収し易い。したがって、通常、シリコン基板１のレーザー加工は、吸収率の高い紫外域のレーザー光が使用される。しかしながら、短波長になるほど出力パワーが小さくなるため、最大出力に設定しても一台のレーザー７で多点を一括加工することができない場合がある。
【００１７】
一方、溶融したシリコン（Ｓｉ）は、長波長のレーザー光を吸収し易くなることが知られている。そこで、本発明においては、上述したように、波長λ１が短い紫外域の例えば３５５ｎｍの第１のレーザー光Ｌ１の照射エネルギーをシリコン（Ｓｉ）が溶融し得る程度に抑えて照射し、出力の高く波長λ２の長い例えば１０６４ｎｍの第２のレーザー光Ｌ２により第１のレーザー光Ｌ１の照射エネルギーの不足分を補ってシリコン（Ｓｉ）を蒸発させるようにしている。これにより、一台のレーザー７によりシリコン基板１の多点の一括加工が可能になった。
【００１８】
図３は、本発明によるレーザー加工例を示す写真である。ここで、同図（ａ）は、３５５ｎｍの第１のレーザー光Ｌ１の照射エネルギーを０．７１６Ｊ／ｃｍ２に設定し、１０６４ｎｍの第２のレーザー光Ｌ２の照射エネルギーを０．６０８Ｊ／ｃｍ２に設定して使用し、４６８個の加工点（１点の加工形状は５０μｍ×５０μｍ）５を１００ショットで一括加工した例である。この場合、同図に示すように、シリコン基板１上の絶縁膜２を完全に除去することができた。なお、レーザー加工は、レーザー光の１ショットで行ってもよいが、上記のように複数ショットで行う場合には、１ショットで行う場合よりも照射エネルギーを低減することができる。
【００１９】
一方、図３（ｂ）は、照射エネルギーを０．８Ｊ／ｃｍ２に設定した３５５ｎｍの第１のレーザー光Ｌ１のみを使用して、上記と同様に４６８個の加工点５を１００ショットで一括加工した比較例である。この場合、照射エネルギーが足りず、絶縁膜２を除去することができなかった。なお、照射エネルギーを同図（ａ）と同様に０．７Ｊ／ｃｍ２に設定した第１のレーザー光Ｌ１のみを使用して加工した場合には、絶縁膜２を全く除去することができなかった。以上の実験結果から、本発明の効果が確認できた。
【００２０】
なお、上記実施形態においては、第１のレーザー光Ｌ１が３５５ｎｍの波長のレーザー光である場合について説明したが、第１のレーザー光Ｌ１は紫外域のレーザー光であれば、３５５ｎｍの波長に限られない。また、第２のレーザー光は、第１のレーザー光よりも波長が長ければよく、単一波長のものに限られず、複数波長のレーザー光を含んでいてもよい。
【００２１】
次に、本発明のレーザー加工方法に使用するレーザー加工装置について、図４を参照して説明する。図４は、本発明のレーザー加工装置の実施形態を示す正面図である。このレーザー加工装置は、無機絶縁膜２で被覆されたシリコン基板１面にレーザー光を照射して局所的に絶縁膜２を除去するもので、ステージ６と、レーザー７と、集光手段８と、照明光学系９と、撮像手段１０と、アライメント手段１１と、制御手段１２とを備えて構成されている。
【００２２】
上記ステージ６は、シリコン基板１を位置決め保持して、図４に矢印Ａで示す方向に一定速度で搬送するもので、図示省略の搬送機構を備えて構成されている。また、ステージ６には、シリコン基板１の搬送距離を検出するための図示省略の位置センサーも備えられている。
【００２３】
上記ステージ６の上方には、レーザー７が配設されている。このレーザー７は、紫外域の波長を含む複数波長のレーザー光を発生するもので、非線形光学結晶を用いて第２のレーザー光Ｌ２としての波長λ２が１０６４ｎｍの基本波から波長変換して第１のレーザー光Ｌ１としての波長λ１が３５５ｎｍのレーザー光を生成し、該第１及び第２のレーザー光Ｌ２を同軸上で出力するように構成された、例えばＹＡＧレーザーである。そして、第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の切換が可能で且つ第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の照射エネルギー強度が夫々個別に調整可能な構成となっている。また、第１のレーザー光Ｌ１（λ１＝３５５ｎｍ）に対して第２のレーザー光Ｌ２（λ２＝１０６４ｎｍ）に一定の遅延時間が与えられている。この遅延時間は、第１のレーザー光Ｌ１の光学距離に対して第２のレーザー光Ｌ２の光学距離を長くすることにより得ることができ、第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の光学距離の差を適宜調整することにより遅延時間を所望の時間に設定することができる。なお、レーザー７は、エキシマレーザーであってもよいが、ここでは、ＹＡＧレーザーの場合について説明する。
【００２４】
上記レーザー７の光射出方向前方には、集光手段８が設けられている。この集光手段８は、レーザー７から射出したレーザー光をシリコン基板１上に集光するもので、図５に示すように透明な例えば石英基板１３の一面１３ａに複数の集光レンズ３を矢印Ａで示す基板搬送方向と交差する方向に、同方向のレーザー加工点５の配列ピッチＸと同じ配列ピッチＸで一列に並べて設けたレンズ列１４を基板搬送方向に、同方向のレーザー加工点５の配列ピッチＹと同じ配列ピッチＹで複数列（同図においては３列で示す）配置したレンズアレイ４であり、集光レンズ３側をステージ６側として設置されている。また、集光手段８は、石英基板１３の他面１３ｂに、該面１３ｂに被着した遮光膜１５に各集光レンズ３の光軸に開口中心を合致させた状態で一定形状の開口１６を形成してマスク１７を設け、各集光レンズ３によりシリコン基板１上に上記開口１６を縮小投影するようになっている。さらに、マスク１７には、上記開口中心に対して基板搬送方向手前側に一定距離はなれて覗き窓１８を形成し、該覗き窓１８内にアライメントの基準となるアライメントマーク１９が上記複数の開口１６のうち、いずれかの一つの開口１６の中心と基板搬送方向に見て合致するように設けられている。なお、上記集光手段８は、個別の部材に設けられたレンズアレイ４とマスク１７とを一体化したものであってもよい。さらに、上記レンズ列１４は、複数列に限られず、１列であってもよい。
【００２５】
上記レーザー７と集光手段８との間の光路上には、照明光学系９が設けられている。この照明光学系９は、レーザー７から射出された第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２を集光手段８まで導いて集光手段８を照明するもので、レーザー７から射出したレーザー光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと集光手段８を均一に照明するためのフォトインテグレータやコンデンサーレンズ等を含んで構成した均一化手段とを備えている。
【００２６】
上記ステージ６の上方には、上記集光手段８によるレーザー光の集光位置に対して基板搬送方向手前側に一定距離はなれて撮像手段１０が設けられている。この撮像手段１０は、集光手段８の覗き窓１８を通してシリコン基板１に予め形成されたアライメントの基準となるパターンと集光手段８の覗き窓１８内に予め設けられたアライメントマーク１９とを同一視野内で同時に撮影して、シリコン基板１と集光手段８との位置ずれ量が検出できるようにするためのものであり、例えば基板搬送方向（矢印Ａ方向）と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けたラインカメラである。
【００２７】
上記集光手段８を矢印Ａで示す基板搬送方向と交差する方向に微動可能にアライメント手段１１が設けられている。このアライメント手段１１は、集光手段８を微動してシリコン基板１に予め定められた複数のレーザー加工点５にレンズアレイ４の各集光レンズ３を位置付けるためのもので、上記撮像手段１０によって撮影して検出されるシリコン基板１と集光手段８との位置ずれ量を補正するように動作するようになっている。
【００２８】
上記ステージ６と、レーザー７と、撮像手段１０と、アライメント手段１１とに結線して制御手段１２が設けられている。この制御手段１２は、レーザー７を制御して、少なくともシリコン基板１の表面を溶融させる程度の強度に設定された第１のレーザー光Ｌ１をシリコン基板１面に照射させ、シリコン基板１の上記溶融部分ＭＰに第１のレーザー光Ｌ１の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて、一定強度に設定された第２のレーザー光Ｌ２を照射させるものであり、図６に示すように、ステージコントロール部２０と、レーザーコントロール部２１と、画像処理部２２と、アライメント手段コントロール部２３と、演算部２４と、メモリ２５と、制御部２６とを備えている。
【００２９】
上記ステージコントロール部２０は、ステージ６の移動を制御するもので、レーザー加工時にはステージ６を図４の矢印Ａ方向に一定速度で移動させるようになっている。また、上記レーザーコントロール部２１は、レーザー７の繰り返し発振周波数の調整、第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の照射エネルギーの調整、レーザー７の総出力の調整を司るものであり、例えばキーボード等を操作して初期設定できるようになっている。さらに、上記画像処理部２２は、撮像手段１０により撮影された画像を処理して、シリコン基板１に予め形成されたパターン及び集光手段８に予め設けられたアライメントマーク１９の基板搬送方向と交差する方向の位置情報を得るものである。さらにまた、上記アライメント手段コントロール部２３は、画像処理部２２で得られた位置情報に基づいて後述の演算部２４で算出されたシリコン基板１と集光手段８との位置ずれ量を補正するようにアライメント手段１１を制御するものである。また、上記演算部２４は、シリコン基板１に予め形成されたパターンのうち、上記撮像手段１０により最初に撮影されたパターンの基板搬送方向と交差するエッジが検出されてから最初のレーザー加工点５が集光手段８の各集光レンズ３の真下に到達するまでにシリコン基板１が移動する距離を算出し、該距離だけシリコン基板１が搬送されると上記レーザーコントロール部２１にレーザー７に対する加工指令を出力するよう命令するようになっている。さらに、その後は、演算部２４は、シリコン基板１が一定距離搬送される毎にレーザーコントロール部２１に同様の命令をするようになっている。また、メモリ２５は、各種初期設定値や演算部２４における演算結果等を保存するものである。そして、制御部２６は、上記各要素が適切に動作するように装置全体を統合して制御するものである。
【００３０】
次に、このように構成されたレーザー加工装置の動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。ここでは、シリコン基板１が図８に示すように、基板面を覆って例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）の絶縁膜２が被着され、その上に複数の縦及び横配線２７，２８が一定の配列ピッチで設けられた太陽電池用シリコン基板１であり、上記縦及び横配線２７，２８の交差部にレーザー加工点５が設定されている場合について説明する。
先ず、ステップＳ１においては、図４に示す矢印Ａ方向に一定速度で搬送中のシリコン基板１の表面が撮像手段１０により撮影される。
【００３１】
ステップＳ２においては、撮像手段１０により撮影された画像を画像処理部２２で画像処理し、基板搬送方向と交差する方向の輝度変化から、複数の縦配線２７及び集光手段８のアライメントマーク１９が検出され、各縦配線２７及びアライメントマーク１９の位置情報が得られる。
【００３２】
ステップＳ３においては、画像処理部２２で得られた複数の縦配線２７の位置情報及びアライメントマーク１９の位置情報に基づいて例えばアライメントマーク１９に近接した縦配線２７を抽出し、該縦配線２７とアライメントマーク１９との位置ずれ量を演算部２４で算出する。
【００３３】
ステップＳ４においては、上記位置ずれ量を補正するようにアライメント手段１１が駆動されシリコン基板１と集光手段８とのアライメントが実行される。以後、上記ステップＳ１〜Ｓ４は、シリコン基板１が搬送中常時実行され、左右に振れながら搬送されるシリコン基板１の動きに追従して集光手段８が動くことになる。
【００３４】
ステップＳ５においては、撮像手段１０により撮影された画像を画像処理部２２で画像処理して、基板搬送方向の輝度変化から横配線２８を検出する。
【００３５】
ステップＳ６においては、ステージ６に備えられた位置センサーの出力に基づいて、１番目の横配線２８が検出されてからシリコン基板１が予め定められた所定距離だけ移動したか否かが判定される。ここで、“ＹＥＳ”判定となるとステップＳ７に進む。この場合は、縦及び横配線２７，２８の交差部（レーザー加工点５）が集光手段８の各集光レンズ３の真下に正に達した状態となっている。
【００３６】
ステップＳ７においては、レーザー７から第１のレーザー光Ｌ１（λ１＝３５５ｎｍ）が射出され、照明光学系９により集光手段８が均一に照明される。これにより、第１のレーザー光Ｌ１は、集光手段８の各集光レンズ３を通ってシリコン基板１のレーザー加工点５に集光され、シリコン基板１を加熱して溶融させる。また、レーザー７からは、第１のレーザー光Ｌ１の射出と同時に又は一定の遅延時間を与えて第２のレーザー光Ｌ２（λ２＝１０６４ｎｍ）が射出し、第１のレーザー光Ｌ１の照射により溶融したシリコン基板１の溶融部分ＭＰに照射し、シリコンを蒸発させる。これにより、気化したシリコンの蒸気によってシリコン基板１に被着された絶縁膜２が破壊されて除去される。
【００３７】
ステップＳ８においては、一定の時間間隔で、又はシリコン基板１が上記横配線２８の配列ピッチＹのｎ倍（ｎは１以上の整数であり、本実施形態ではｎ＝３）の距離だけ移動する毎にレーザー７から第１及び第２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２が射出され、後続のレーザー加工点５に照射し、該レーザー加工点５の絶縁膜２が除去される。
【００３８】
なお、上記実施形態においては、ステージ６が一定方向に移動するものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ステージ６は、その面に平行な平面内を２次元方向にステップ移動するものであってもよい。この場合、集光手段８は、単レンズで構成されていてもよい。
【００３９】
また、以上の説明においては、基板が太陽電池用のシリコン基板１である場合について述べたが、本発明はこれに限られず、基板は、無機絶縁膜２を被覆した半導体基板であっても、酸化皮膜で覆われたアルミニウムの基板等如何なるものであってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…シリコン基板
２…絶縁膜
３…集光レンズ
４…レンズアレイ
６…ステージ
７…レーザー
８…集光手段
９…照明光学系
Ｌ１…第１のレーザー光（紫外域のレーザー光）
Ｌ２…第２のレーザー光（別のレーザー光）
ＭＰ…溶融部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工方法であって、
少なくとも前記基板の表面を溶融させる程度の強度に設定された紫外域のレーザー光を前記基板面に照射して溶融させ、
前記基板の前記溶融部分に前記レーザー光の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を照射して前記基板材料を蒸発させる、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
前記レーザー光を、複数の集光レンズを一定の配列ピッチで少なくとも一列に並べて設けたレンズアレイによって複数本のレーザー光に分離し、前記複数の集光レンズの並び方向と交差する方向に前記基板を搬送しながら、該搬送中の基板上に前記分離された複数本のレーザー光を一定の時間間隔で照射することを特徴とする請求項１記載のレーザー加工方法。
【請求項３】
前記基板は、太陽電池用シリコン基板であることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザー加工方法。
【請求項４】
無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工装置であって、
前記基板を載置するステージと、
紫外域の波長を含む複数波長のレーザー光を発生するレーザーと、
前記レーザー光を前記基板上に集光する集光手段と、
前記レーザーから射出された前記レーザー光を前記集光手段まで導いて前記集光手段を照明する照明光学系と、
を備えて構成され、
前記レーザーは、前記複数波長のレーザー光のうち、紫外域のレーザー光を前記基板の表面を溶融させる程度の強度に設定して射出し、該レーザー光の発生と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を射出する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項５】
前記集光手段は、複数の集光レンズを一定の配列ピッチで並べて設けたレンズアレイであり、
前記照明光学系は、前記レーザーから射出した前記レーザー光のビーム径を拡大すると共に前記レンズアレイを均一に照明するものである、
ことを特徴とする請求項４記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
前記ステージは、前記レンズアレイの前記複数の集光レンズの並び方向と交差する方向に前記基板を搬送可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
前記基板は、太陽電池用シリコン基板であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項１】
無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工方法であって、
少なくとも前記基板の表面を溶融させる程度の強度に設定された紫外域のレーザー光を前記基板面に照射して溶融させ、
前記基板の前記溶融部分に前記レーザー光の照射と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を照射して前記基板材料を蒸発させる、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
前記レーザー光を、複数の集光レンズを一定の配列ピッチで少なくとも一列に並べて設けたレンズアレイによって複数本のレーザー光に分離し、前記複数の集光レンズの並び方向と交差する方向に前記基板を搬送しながら、該搬送中の基板上に前記分離された複数本のレーザー光を一定の時間間隔で照射することを特徴とする請求項１記載のレーザー加工方法。
【請求項３】
前記基板は、太陽電池用シリコン基板であることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザー加工方法。
【請求項４】
無機絶縁膜で被覆された基板面にレーザー光を照射して局所的に前記絶縁膜を除去するレーザー加工装置であって、
前記基板を載置するステージと、
紫外域の波長を含む複数波長のレーザー光を発生するレーザーと、
前記レーザー光を前記基板上に集光する集光手段と、
前記レーザーから射出された前記レーザー光を前記集光手段まで導いて前記集光手段を照明する照明光学系と、
を備えて構成され、
前記レーザーは、前記複数波長のレーザー光のうち、紫外域のレーザー光を前記基板の表面を溶融させる程度の強度に設定して射出し、該レーザー光の発生と同時に、又は一定の遅延時間を与えて前記レーザー光よりも波長が長く、一定強度に設定された別のレーザー光を射出する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項５】
前記集光手段は、複数の集光レンズを一定の配列ピッチで並べて設けたレンズアレイであり、
前記照明光学系は、前記レーザーから射出した前記レーザー光のビーム径を拡大すると共に前記レンズアレイを均一に照明するものである、
ことを特徴とする請求項４記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
前記ステージは、前記レンズアレイの前記複数の集光レンズの並び方向と交差する方向に前記基板を搬送可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
前記基板は、太陽電池用シリコン基板であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
【図７】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０５９４４（Ｐ２０１３−１０５９４４Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９７２３（Ｐ２０１１−２４９７２３）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]