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JPH01245993A - 薄膜加工装置 - Google Patents

薄膜加工装置

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Publication number
JPH01245993A
JPH01245993A JP63074098A JP7409888A JPH01245993A JP H01245993 A JPH01245993 A JP H01245993A JP 63074098 A JP63074098 A JP 63074098A JP 7409888 A JP7409888 A JP 7409888A JP H01245993 A JPH01245993 A JP H01245993A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser light
thin film
face
laser
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63074098A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Imato
今任　慎二
Hisato Shinohara
篠原　久人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP63074098A priority Critical patent/JPH01245993A/ja
Priority to US07/328,502 priority patent/US4970366A/en
Publication of JPH01245993A publication Critical patent/JPH01245993A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/361—Removing material for deburring or mechanical trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/24—Ablative recording, e.g. by burning marks; Spark recording
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
    • G03F7/70041—Production of exposure light, i.e. light sources by pulsed sources, e.g. multiplexing, pulse duration, interval control or intensity control
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    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｖ産業上の利用分野」 本発明は、太陽電池、デイスプレィ装置等に用いられる
薄膜をフォトレジスト等を用いるエツチング処理を行う
ことなく線状の紫外光による直接描画を行う選択加工法
に関する。
ｒ従来技術１ 薄膜のフォトレジストを用いることのない光加工に関し
、レーザ加工技術として、ＹＡＧ　レーザ光（波長１．
０６μｍ）法が主として用いられている。
この波長によるレーザ加工方法においては、スポット状
のビームを被加工物に照射するとともに、このビームを
加工方向に走査し、点の連続の鎖状に開溝を形成せんと
するものである。そのため、このビームの走査スピード
と、加工に必要なエネルギ密度とは、被加工物の熱伝導
度、昇華性に加えて、きわめて微妙に相互作用する。そ
のため、工業化に際しての生産性を向上させつつ、最適
品質を保証するマージンが少ないという欠点を有する。
更に、そのレーザ光の光学的エネルギが１．２３ｅＶ（
１，０６μｍ）Ｌ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、例えば透光性導電膜（
以下ＣＴＦという）は３〜４ｅＶの光学的エネルギバン
ド巾を有する。このため、酸化スズ、酸化インジュー”
Ａ（ＩＴＯを含む）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等のＣＴＦは
ＹＡＧレーザ光に対して十分な光吸収性を有していない
。また、ＹＡＧ　レーザのＱスイッチ発振を用いるレー
ザ加工方式においては、パルス光は平均０．５〜１直光
径５０μｍ、焦点距離４０ｍｍ、パルス周波数３ＫＨｚ
、パルス巾６０ｎ秒の場合）の強い光エネルギを走査ス
ピード３０〜６０ｃｍ／分で加えて加工しなければなら
ない。その結果、このレーザ光により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、例えばガ
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ＹＡＧ　レー４を用いた加工方式では、スポ・ント
状のビー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、レーザ光のビームの外形と
類慎の形状を有し、「鱗」状に作られてしまった。
また、ＹＡＧレーザのＱスイッチ発振を用いる方式はそ
のレーザビームの尖頭値の出力が長期間使用においてバ
ラツキやすく、使用の度にモニターでのチエツクを必要
とした。
更に、１０〜５０μφ巾の微細パターンを多数同一平面
に選−沢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ＣＴＦ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）によりエツ
チングを行い完全に絶縁化する必要があった。
これら問題を解決する手段として、４００ｒｖ以下（エ
ネルギ的には３．１ｅＶ以上）の波長のパルスレーザを
照射し、２０〜５０μφのビームスポットではなく、２
０〜２００μｍの巾（例えば１５０　μｍ）、長さ１０
〜６０ｃｍ例えば３０ｃｍの線状のパターンに同一箇所
に１つまたは数回のパルスを照射し、線状のパターンに
加工する方法がある。この方法は４００ｎａ＋以下の波
長のパルス光（パルス巾５０ｎ秒以下）を線状に照射す
ることにより、ＣＴＦでの光エネルギの吸収効率をＹＡ
Ｇレーザ（１，０６μｍ）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。
この方法は初期の光として、円状でかつ光強度がガウス
分布を持つＹＡＧレーザではなく、エキシマレーザ光を
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
巾を広げるいわゆるビームエキスパンダ等の光学系にて
長方形に大面積化する。その後、その一方のＸまたはＹ
方向にそって部上の棒状レンズ即ちシリンドリカルレン
ズにてスリット状にレーザ光を集光し、山数１０μ翔長
さ数１０ｃｍの開溝を被加工面に形成するものであった
・ しかし、この従来のエキシマレーザを用いたレーザーバ
ターニングはＹＡＧレーザを用いた加工に比べて十分に
早い加工速度を持っていたが、まだ十分な速度ではなく
、特に被加工面を目的とする位置まで移動させるに必要
とする時間と移動後停止してその振動が納まるまでに要
する時間等が必要となり被加工物１枚を処理するのに必
要とする合計の時間が長くなってしまった。
この合計の時間を短（する為に被加工面の移動速度を増
して行くほどに今度は移動後停止して振動がおさまるま
での時間が長くなってしまった。
〔発明の構成〕
本願発明はこれら問題を解決するものであり、エキシマ
レーザを用い薄膜のパターンを形成する際に必要とする
処理時間を短縮できる装置を提供するものである。
即ち、４００　ｎ＋ｓ以下の波長のパルスレーザ光を被
加工面に照射することにより、被加工面にパターンを形
成する光加工方法において、被加工物の加工目的の位置
に、レーザ光照射系の位置が合致したことをロータリー
エンコーダまたはリニアスケール等のセンシング手段に
より位置が合致したことを検出後、レーザ光を照射する
。但しこの時にはレーザ光学系と被加工面との相対的な
位置を移動させ続けていることを特徴とする。
なお、センシング手段にて検出後に加工精度上において
問題のない程度の移動量となるように十分に短い時間内
にパルスレーザ光を照射することと照射するレーザ光の
パルス幅が十分に短いことが重要である。
このように、本発明の構成をとることにより、移動から
停止状態または停止状態から移動の際に発生する加工装
置の慣性に伴う振動、加速時間等の問題がなく、大幅に
加工処理時間を短縮することができた。
以下に実施例を示す。
〔実施例〕
本実施例においては第１図に示す光学系を用いるレーザ
ー光（４）としては２４８ｎｍの波長を持つＫｒＦエキ
シマレーザ−を用い、出射されたレーザ光の断面はシリ
ンドリカルレンズ等によって構成される光学系を通過す
ることにより、４００ｍｍＸ１０ｔＩｍの線状６形状に
加工され薄膜の被加工面上に照射される。本実施例では
この薄膜として硝子基板上のＩＴＯを用いた。
この薄膜基板はテーブル上にセットされＸ−θ軸で位置
を微調整後にＸ軸方向に一定の速度で移動する。
この時Ｘ軸にセットされているリニアスケールによって
１パルス／μｍの位置パルスをＣＰＵを内臓した位置検
出装置で計数し、目的位置を通過する毎にレーザに対し
て発振のトリガーパルスを目的位置通過後５ｐＳ以内に
出力する。
このトリガーパルスを受けて１μＳ以内にレーザ光は照
射されるこの時のレーザのパルス幅は４０ｎｓ以下であ
る。また、この時の被加工面の移動速度はレーザの発振
周波数と加工位置の間隔で決定され４００μｍピッチで
２５０Ｈｚの場合１００ｎ＋ｍ／ｓｅｃの速度で移動を
行えばよい。
この時の位置精度はテーブル本体の位置精度が±１μｍ
以下であり、装置全体の位置精度は±０゜６μｍ以下で
あった。
〔効果〕
本発明の構成を取ることにより、従来のエキシマレーザ
を用いたレーザ加工ではかならず必要であった被加工面
の移動→停止→レーザ照射→移動といったサイクルが不
要となり、それに伴う時間を大幅に短縮することが可能
となった。
６４０Ｘ４００画素のＬＣＤ用の大型基板の場合移動→
停止に必要な時間が０．　２秒／ライン、レーザの照射
に必要な時間が０．０２秒／ラインかかるため１枚の基
板で約３分４９秒もの時間が必要であったが本発明によ
り１枚約２１秒の加工時間でバターニングを行うことが
できた。
実際には、位置決め、基板のセット等の時間が必要であ
るので加工工程全体としては、従来の装置に比べて約２
〜４倍にその処理能力をあげることが可能となった。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のレーザ加工装置の概略図を示す。 第２図は本発明の装置の実施例のブロック図を示す

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、パルスレーザ光を被加工面である薄膜に照射するこ
    とにより、薄膜の加工、パターニングを行う装置におい
    て、被加工面とレーザ光の相対的な位置を移動させなが
    ら、被加工面上の加工目的位置を検出し、前記加工目的
    位置の検出と同期してレーザー光を被加工面に照射し、
    薄膜の加工を行うことを特徴とする薄膜加工装置 ２、特許請求の範囲第１項において、前記レーザ光が照
    射される際のパルス幅は被加工面とレーザ光の相対的な
    位置移動速度よりも十分に短いことを特徴とする薄膜加
    工装置
JP63074098A 1988-03-27 1988-03-27 薄膜加工装置 Pending JPH01245993A (ja)

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JP63074098A JPH01245993A (ja) 1988-03-27 1988-03-27 薄膜加工装置
US07/328,502 US4970366A (en) 1988-03-27 1989-03-24 Laser patterning apparatus and method

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