JP5164748B2

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Publication number: JP5164748B2
Application number: JP2008222352A
Authority: JP
Inventors: 良井崎; 賢司片桐
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: JP2010052031A

Description

Translated fromJapanese

本発明は、基板上に形成された薄膜に対してレーザ処理を施すレーザ処理装置、太陽電池パネルの製造装置、太陽電池パネルおよびレーザ処理方法に関するものである。 The present invention relates to a laser processing apparatus that performs laser processing on a thin film formed on a substrate, a solar cell panel manufacturing apparatus, a solar cell panel, and a laser processing method.

太陽電池パネルの１種であるアモルファスシリコン太陽電池パネルは、透明基板上に透明電極層と光電変換層と背面電極層とを薄膜として積層している。透明電極層および背面電極層の薄膜としては、ＳｎＯ（酸化スズ）等の金属酸化物が用いられ、光電変換層の薄膜としてはアモルファス（非結晶）状態のシリコンが用いられる。各薄膜は、ＣＶＤ（気相成長法）法等の蒸着法により基板上に順次蒸着されて形成される。一般的な太陽電池パネルは光電変換層を複数のセルに分割した構造を採用しており、各セルを直列接続するようにしている。各セルの段数を変更することにより、太陽電池パネルとしての電圧を任意に設定することが可能になる。 An amorphous silicon solar cell panel, which is a type of solar cell panel, has a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer laminated on a transparent substrate as a thin film. A metal oxide such as SnO (tin oxide) is used as the thin film of the transparent electrode layer and the back electrode layer, and amorphous (non-crystalline) silicon is used as the thin film of the photoelectric conversion layer. Each thin film is formed by being sequentially deposited on a substrate by a vapor deposition method such as a CVD (vapor deposition method). A general solar battery panel employs a structure in which a photoelectric conversion layer is divided into a plurality of cells, and the cells are connected in series. By changing the number of stages of each cell, it is possible to arbitrarily set the voltage as the solar battery panel.

太陽電池パネルを複数のセルに分割するために、各層の薄膜を複数の領域に分割するためにカットして溝部を形成するスクライブ処理（またはレーザエッチング処理）を行う。このスクライブ処理を行っているものとして、例えば特許文献１や特許文献２のような技術がある。特許文献１では、透明なステージに基板を搭載してステージ側からレーザ光を照射して薄膜をカットしており、特許文献２ではガスを吹き付けながらレーザ光を照射して薄膜をカットしている。
特開平６−３２６３３７号公報特開２００１−３２００７１号公報In order to divide the solar cell panel into a plurality of cells, a scribing process (or a laser etching process) is performed in which a thin film of each layer is cut to form a groove portion in order to divide the thin film into a plurality of regions. For example,Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for performing the scribing process. InPatent Document 1, the substrate is mounted on a transparent stage and the thin film is cut by irradiating laser light from the stage side. InPatent Document 2, the thin film is cut by irradiating laser light while blowing gas. .
JP-A-6-326337 JP 2001-320071 A

特許文献１および２のように、レーザ光を照射して行われる薄膜のカットは、カット時に薄膜が部分的に除去され、この除去した薄膜が塵のような微小な粉体となって上方に飛散し、飛散した粉体が落下して薄膜に再付着する。この落下した粉体により薄膜の表面の平滑度が低下するために、品質向上の観点から薄膜に落下した粉体を除去しなければならない。ただし、基板に落下した粉体は、もともと薄膜と同質の素材であるため、落下した粉体と薄膜とが固着ないしは癒着して除去することが困難になる。このため、薄膜から粉体を確実に除去するためには、専用の洗浄液等を用いて洗浄を行うようにしなければならなくなり、洗浄工程および洗浄機構を要し、生産性の低下および機構の複雑化を招来する。 As inPatent Documents 1 and 2, the thin film is cut by irradiating the laser beam, and the thin film is partially removed at the time of cutting, and the removed thin film becomes a fine powder such as dust and moves upward. The scattered powder falls and reattaches to the thin film. Since the dropped powder reduces the smoothness of the surface of the thin film, the powder dropped on the thin film must be removed from the viewpoint of quality improvement. However, since the powder dropped on the substrate is originally the same material as the thin film, it is difficult for the dropped powder and the thin film to adhere to each other or adhere to each other and be removed. For this reason, in order to reliably remove the powder from the thin film, it is necessary to perform cleaning using a dedicated cleaning liquid or the like, which requires a cleaning process and a cleaning mechanism, and reduces productivity and complexity of the mechanism. Invites

前述したように基板上には複数層の薄膜が積層され、複数領域に分割するために各薄膜に対してスクライブ処理が施される。このため、スクライブ処理がされた薄膜に対して次に積層される薄膜を蒸着するときには粉体を確実に除去した後に、蒸着するようにしなければならない。従って、スクライブ処理と洗浄処理とを交互に繰り返して行わなければならず、大幅に生産性が低下する。また、特許文献２では、スクライブ処理により生じた粉体に対して気体を吹きつけて除去しているが、粉体は極めて微小な粒径を有するものであるため、気体を吹きつけるだけで完全に粉体を除去することはできない。このため、残存した粉体を除去するために、やはり洗浄を行なわなければならず、生産性が低下し、機構は複雑化する。 As described above, a plurality of thin films are stacked on the substrate, and a scribing process is performed on each thin film in order to divide the thin film into a plurality of regions. For this reason, when vapor-depositing the thin film laminated | stacked next with respect to the thin film by which the scribe process was carried out, you must make it vapor-deposit, after removing a powder reliably. Therefore, the scribing process and the cleaning process must be alternately repeated, which greatly reduces productivity. Further, inPatent Document 2, gas is blown and removed with respect to the powder generated by the scribing process. However, since the powder has a very small particle size, it can be completely obtained by blowing the gas. The powder cannot be removed. For this reason, in order to remove the remaining powder, it is still necessary to perform cleaning, resulting in a decrease in productivity and a complicated mechanism.

そこで、本発明は、薄膜をカットするスクライブ処理により生じた粉体を容易に除去することを目的とする。 Then, an object of this invention is to remove easily the powder produced by the scribe process which cuts a thin film.

以上の課題を解決するため、本発明の請求項１のレーザ処理装置は、基板上に形成された薄膜に対してレーザ光を照射して、前記薄膜をカットするレーザ光照射手段と、前記レーザ光とは異なる波長の紫外光を照射して、前記薄膜をカットしたときに飛散する前記薄膜の粉体に対して前記紫外光を前記粉体に作用させて改質させる紫外光照射手段と、改質された前記粉体を吸引除去する吸引除去手段と、を備えたことを特徴とする。In order to solve the above-described problems, a laser processing apparatus according toclaim 1 of the present invention includes a laser beam irradiation means for irradiating a thin film formed on a substrate with a laser beam to cut the thin film, and thelaser. Ultraviolet light irradiation means for irradiating ultraviolet light having a wavelength different from that of the light and modifying the thin film powder that is scattered when the thin film is cut by causing the ultraviolet light to act on the powder; and And a suction removing means for sucking and removing the modified powder .

このレーザ処理装置によれば、スクライブ処理により飛散した粉体に紫外光が作用して改質し、粉体は薄膜とは異質の素材になる。紫外光が作用した粉体が薄膜に落下したとしても、粉体と薄膜との親和性が低下ないしは喪失しており、容易に分離可能になっている。これにより、粉体が簡単に除去される。飛散した粉体は薄膜に落下する前に紫外光を照射しなければならないことから、レーザ光を照射して薄膜のカットを行うのと並行して、紫外光を照射してドライ洗浄を行うことが望ましい。レーザ光照射とドライ洗浄とを並行して行うことで、粉体が落下する前に紫外光を作用させることができ、粉体を容易に分離可能にすることができるとともに、薄膜のカットとドライ洗浄とを同時に行うことで処理時間の短縮化を図ることができる。また、紫外光が作用した粉体は薄膜への親和性が低下ないしは喪失しており、吸引除去手段による吸引除去を行うだけで容易に薄膜から除去される。According to this laser processing apparatus, the powder scattered by the scribing process is modified by the action of ultraviolet light, and the powder becomes a material different from the thin film. Even if the powder on which the ultraviolet light has acted falls on the thin film, the affinity between the powder and the thin film is reduced or lost, and the powder can be easily separated. Thereby, the powder is easily removed. Since the scattered powder must be irradiated with ultraviolet light before falling onto the thin film, dry cleaning should be performed by irradiating with ultraviolet light in parallel with the cutting of the thin film by laser irradiation. Is desirable. By performing laser light irradiation and dry cleaning in parallel, ultraviolet light can act before the powder falls, making it easy to separate the powder and cutting and drying the thin film. By simultaneously performing the cleaning, the processing time can be shortened.In addition, the powder to which ultraviolet light has acted has reduced or lost affinity with the thin film, and can be easily removed from the thin film by simply performing suction removal by the suction removal means.

本発明の請求項２のレーザ処理装置は、請求項１記載のレーザ処理装置において、前記レーザ光照射手段は、波長５３２ｎｍ近傍または波長１０６４ｎｍ近傍の前記レーザ光を発振することを特徴とする。A laser processing apparatus according to a second aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the first aspect,wherein the laser light irradiation means oscillates the laser light having a wavelength of about 532 nm or a wavelength of about 1064 nm .

このレーザ処理装置によれば、レーザ光照射手段は波長５３２ｎｍ近傍または波長１０６４ｎｍ近傍のレーザ光を発振している。
According to this laser processing apparatus, thelaser beam irradiation means oscillates a laser beam having a wavelength near 532 nm or a wavelength near 1064 nm.

本発明の請求項３のレーザ処理装置は、請求項１記載のレーザ処理装置において、前記レーザ光源と前記基板とを相対移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus according to the first aspect, further comprising a moving means for relatively moving the laser light source and the substrate.

このレーザ処理装置によれば、基板とレーザ光源とを相対移動させることができるため、薄膜を所望のパターンにカットすることができるようになる。薄膜のカットは基本的には１方向に対して行われるため相対移動の方向も１方向でよいが、相互に直交する２方向に移動可能にすると、所望のパターンのカットを施すことができるようになる。 According to this laser processing apparatus, since the substrate and the laser light source can be moved relative to each other, the thin film can be cut into a desired pattern. Since the thin film is basically cut in one direction, the direction of relative movement may be one direction. However, if the thin film can be moved in two directions orthogonal to each other, a desired pattern can be cut. become.

本発明の請求項４の太陽電池パネルの製造装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のレーザ処理装置を備えたことを特徴とする。また、本発明の請求項５の太陽電池パネルは、請求項４記載の太陽電池パネルの製造装置により製造されたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a solar cell panel manufacturing apparatus comprising the laser processing apparatus according to any one of the first to third aspects. Moreover, the solar cell panel ofClaim 5 of this invention was manufactured with the manufacturing apparatus of the solar cell panel ofClaim 4.

前記のレーザ処理装置は太陽電池パネルの製造装置に適用できる。基板上に薄膜を積層した太陽電池パネルにおいては、薄膜を複数セルに分割するためのスクライブ処理を施すため、スクライブ処理により生じる粉体を除去するために前記のレーザ処理装置を適用できる。 The laser processing apparatus can be applied to a solar cell panel manufacturing apparatus. In a solar battery panel in which a thin film is laminated on a substrate, the laser processing apparatus described above can be applied to remove powder generated by the scribing process because a scribing process for dividing the thin film into a plurality of cells is performed.

本発明の請求項６のレーザ処理方法は、基板上に形成された薄膜に対してレーザ光を照射してカットを行い、前記薄膜を複数の領域に分割する薄膜カット工程と、前記薄膜カット工程において飛散した前記薄膜の粉体に対して紫外光を照射して、この紫外光を前記粉体に作用させる紫外光照射工程と、前記紫外光の作用後の前記粉体を吸引除去する吸引除去工程と、を有することを特徴とする。 A laser processing method according to claim 6 of the present invention is a thin film cutting step in which the thin film formed on the substrate is cut by irradiating laser light to divide the thin film into a plurality of regions, and the thin film cutting step. Irradiating the thin film powder scattered instep 1 with ultraviolet light and applying the ultraviolet light to the powder; and suction removal for sucking and removing the powder after the action of the ultraviolet light And a process.

本発明は、薄膜のスクライブ処理を行うときに生じる薄膜の粉体に対して紫外光を作用させているため、紫外光作用後の粉体が薄膜に落下したとしても薄膜に固着ないしは癒着することがなくなり、容易に粉体を除去できる。これにより、洗浄工程および洗浄機構を必要としなくなるため、生産性の向上および機構の簡略化を図ることができるようになる。 In the present invention, ultraviolet light is applied to the thin film powder generated when the thin film scribe process is performed. Therefore, even if the powder after the ultraviolet light action falls on the thin film, it adheres to or adheres to the thin film. The powder can be easily removed. This eliminates the need for a cleaning step and a cleaning mechanism, so that productivity can be improved and the mechanism can be simplified.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、太陽電池パネルを適用した場合について説明するが、薄膜に対してレーザ光を照射して部分的に薄膜を除去する処理を行うものであれば、太陽電池パネル以外に対しても適用してもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a case where a solar cell panel is applied will be described. However, as long as the thin film is partially removed by irradiating the thin film with laser light, the solar cell panel can be applied to other than the solar cell panel. You may apply.

図１は、本発明のレーザ処理装置１の概略構成図である。レーザ処理装置１は、主に被処理体２と搭載ステージ３とステージ移動部４と加工ユニット５とを備えて概略構成している。被処理体２は、レーザ処理装置１により処理される対象物であり、基板６を基本構成としている。基板６は透明性のガラス基板であり、この基板６に太陽電池パネルの機能を発揮するための各種薄膜が蒸着されていく。従って、被処理体２は、薄膜が蒸着されていない状態であれば基板６になり、薄膜が蒸着されている状態であれば基板６と蒸着されている薄膜とを含むものになる。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of alaser processing apparatus 1 of the present invention. Thelaser processing apparatus 1 has a schematic configuration mainly including aworkpiece 2, amounting stage 3, astage moving unit 4, and aprocessing unit 5. Thetarget object 2 is an object to be processed by thelaser processing apparatus 1 and has a substrate 6 as a basic configuration. The substrate 6 is a transparent glass substrate, and various thin films for exhibiting the function of the solar cell panel are deposited on the substrate 6. Accordingly, theworkpiece 2 is the substrate 6 when the thin film is not deposited, and includes the substrate 6 and the deposited thin film when the thin film is deposited.

搭載ステージ３は被処理体２のうち基板６を搭載して保持するためのステージである。また、ステージ移動部４は搭載ステージ３を１方向に移動可能になっており、搭載ステージ３と加工ユニット５とを相対移動するための移動手段である。図１の例では、加工ユニット５を固定して搭載ステージ３を移動させているが、搭載ステージ３を固定して加工ユニット５を移動させるものであってもよい。また、両者を相対移動させるために、加工ユニット５と搭載ステージ３との両方を移動させるものであってもよい。また、搭載ステージ３を１方向に移動可能にしているが、平面上の相互に直交する２方向に移動可能にしてもよい。 Themounting stage 3 is a stage for mounting and holding the substrate 6 in theworkpiece 2. Thestage moving unit 4 can move themounting stage 3 in one direction, and is a moving means for moving themounting stage 3 and theprocessing unit 5 relative to each other. In the example of FIG. 1, theprocessing unit 5 is fixed and themounting stage 3 is moved, but themounting stage 3 may be fixed and theprocessing unit 5 may be moved. Moreover, in order to move both relatively, you may move both theprocess unit 5 and themounting stage 3. FIG. Although the mountingstage 3 is movable in one direction, it may be movable in two directions orthogonal to each other on a plane.

加工ユニット５は、レーザ光源１１とビームエキスパンダ１２とＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１３と対物レンズ１４とＵＶ（Ultra Violet）ランプ１５とエアノズル１６とエアダクト１７とを備えて概略構成しており、各部は一体となってユニットを構成している。前述したように、加工ユニット５に移動手段を設ける場合には、移動手段により加工ユニット５の各部が一体となって搭載ステージ３に対して相対移動される。 Theprocessing unit 5 includes alaser light source 11, abeam expander 12, a PBS (polarization beam splitter) 13, anobjective lens 14, a UV (Ultra Violet)lamp 15, anair nozzle 16, and anair duct 17, and is schematically configured. Are united together. As described above, when the moving unit is provided in theprocessing unit 5, each part of theprocessing unit 5 is integrally moved relative to the mountingstage 3 by the moving unit.

レーザ光源１１は所定波長のレーザ光を発振する光源であり、このレーザ光により薄膜のスクライブ処理（または、レーザエッチング処理）が行われる。薄膜は、その材質により反応する波長域が異なるため、レーザ光源１１はスクライブ処理される薄膜に応じた波長のレーザ光を発振するようにする。ビームエキスパンダ１２はレーザ光源１１から射出したレーザ光のビーム径を広げるために設けた光学部品である。ＰＢＳ１３はレーザ光の光路に対して４５度の角度で配置され、相互に直交する２方向の偏光光のうち１方向の偏光光を透過し、他方の偏光光を反射する光学部品である。対物レンズ１４はＰＢＳ１３で反射したレーザ光をスクライブ処理される薄膜に集光するためのレンズである。ビームエキスパンダ１２とＰＢＳ１３と対物レンズ１４とは任意的な構成要素であり、レーザ光を薄膜に対して照射してスクライブ処理を行うことができれば、他の光学部品を用いるものであってもよい。 Thelaser light source 11 is a light source that oscillates laser light having a predetermined wavelength, and a thin film scribing process (or laser etching process) is performed by the laser light. Since the thin film reacts in different wavelength ranges depending on its material, thelaser light source 11 oscillates laser light having a wavelength corresponding to the thin film to be scribed. Thebeam expander 12 is an optical component provided to widen the beam diameter of the laser light emitted from thelaser light source 11. ThePBS 13 is an optical component that is disposed at an angle of 45 degrees with respect to the optical path of the laser light, transmits one direction of polarized light in two directions orthogonal to each other, and reflects the other polarized light. Theobjective lens 14 is a lens for condensing the laser beam reflected by thePBS 13 onto a thin film to be scribed. Thebeam expander 12, thePBS 13, and theobjective lens 14 are optional components, and other optical components may be used as long as the scribing process can be performed by irradiating the thin film with laser light. .

ＵＶランプ１５は紫外光を照射するためのランプである。このＵＶランプ１５は、被処理体２に形成されている薄膜のスクライブ処理を行う部位の上部位置に向けて紫外光を照射するように配置されており、エアノズル１６の上部位置から斜め下方に向けて紫外光を照射している。図１ではＵＶランプ１５を適用しているが、紫外光を照射する任意の光源を適用できる。例えば、紫外光領域（波長３５５ｎｍ近傍）のレーザ光を照射するレーザ光源を適用してもよい。 TheUV lamp 15 is a lamp for irradiating ultraviolet light. TheUV lamp 15 is disposed so as to irradiate ultraviolet light toward an upper position of a portion where the thin film formed on theobject 2 is subjected to a scribing process, and is directed obliquely downward from the upper position of theair nozzle 16. Irradiating with ultraviolet light. Although theUV lamp 15 is applied in FIG. 1, any light source that irradiates ultraviolet light can be applied. For example, a laser light source that irradiates laser light in the ultraviolet light region (wavelength near 355 nm) may be applied.

エアノズル１６は空気を吐出する吐出手段であり、エアダクト１７は空気を吸引することにより後述する改質後の粉体を除去する吸引除去手段である。エアノズル１６はエアを吐出するエア吐出口１６Ａを斜め下方の被処理体２のスクライブ処理される部位に向けて設けており、またエアダクト１７はエアを吸引するエア吸引口１７Ａを斜め下方の被処理体２のスクライブ処理される部位に向けて設けている。従って、エアノズル１６から被処理体２のスクライブ処理される部位を経由してエアダクト１７に向かう空気流が発生する。ここでは、エアノズル１６とエアダクト１７とを用いているが、空気流を形成するものであれば、任意の手段を用いてもよい。また、エアダクト１７だけで空気流を作り出せることができるのであればエアノズル１６を設けなくてもよいが、エアノズル１６とエアダクト１７との両者を用いてある程度強い空気流を作り出すことが望ましい。 Theair nozzle 16 is a discharge unit that discharges air, and theair duct 17 is a suction removal unit that removes powder after reforming, which will be described later, by sucking air. Theair nozzle 16 is provided with anair discharge port 16A that discharges air toward a site of theobject 2 to be processed obliquely below, and theair duct 17 has anair suction port 17A that sucks air at an object to be processed diagonally below. It is provided toward the part of thebody 2 to be scribed. Accordingly, an air flow is generated from theair nozzle 16 toward theair duct 17 via a portion of theworkpiece 2 that is scribed. Although theair nozzle 16 and theair duct 17 are used here, any means may be used as long as it forms an air flow. Further, theair nozzle 16 need not be provided as long as the air flow can be created only by theair duct 17, but it is desirable to create a strong air flow to some extent using both theair nozzle 16 and theair duct 17.

以上の構成を用いたレーザ処理について説明する。太陽電池パネルは透明電極層、光電変換層、背面電極層を順次薄膜として積層した構成となっており、最初に透明電極層としての薄膜（ここでは、ＳｎＯ膜７）が蒸着される。このときの被処理体２は薄膜が形成されていない基板６になり、この基板６の全面に透明電極層としてのＳｎＯ膜７がＣＶＤ法等により蒸着される。そして、ＳｎＯ膜７が蒸着された被処理体２を加工ユニット５の下部に位置させてスクライブ処理を開始する。レーザ光源１１からは波長１０６４ｎｍのレーザ光が発振されるようにする。これは、ＳｎＯは波長１０６４ｎｍ近傍の光に対して反応し、他の波長域の光に対しては反応をしないためである。レーザ光源１１から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ１２とＰＢＳ１３と対物レンズ１４とを経由して、被処理体２のＳｎＯ膜７に対して照射される。 Laser processing using the above configuration will be described. The solar cell panel has a configuration in which a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer are sequentially laminated as a thin film, and a thin film (here, SnO film 7) as a transparent electrode layer is first deposited. Theobject 2 to be processed at this time is a substrate 6 on which no thin film is formed, and anSnO film 7 as a transparent electrode layer is deposited on the entire surface of the substrate 6 by a CVD method or the like. And the to-be-processed object 2 with which the SnO film |membrane 7 was vapor-deposited is located in the lower part of theprocess unit 5, and a scribe process is started. Laser light having a wavelength of 1064 nm is oscillated from thelaser light source 11. This is because SnO reacts to light in the vicinity of a wavelength of 1064 nm and does not react to light in other wavelength regions. The laser light oscillated from thelaser light source 11 is applied to theSnO film 7 of theworkpiece 2 via thebeam expander 12, thePBS 13, and theobjective lens 14.

照射されたレーザ光はＳｎＯ膜７と反応して、図２に示すように、ＳｎＯ膜７のレーザ光を照射した部位が除去される。レーザ光の照射により基板６の面が露出するように、且つステージ移動部４により搭載ステージ３を１方向に移動させながらレーザ光を照射することによりＳｎＯ膜７が１方向にカットされて、溝部７Ａが形成される。この溝部７ＡをＳｎＯ膜７の複数箇所に形成することにより、ＳｎＯ膜７は複数の領域に分割され、各領域に接続されている部分はなくなる。 The irradiated laser light reacts with theSnO film 7 and the portion of theSnO film 7 irradiated with the laser light is removed as shown in FIG. TheSnO film 7 is cut in one direction by irradiating the laser beam so that the surface of the substrate 6 is exposed by the laser beam irradiation, and thestage moving unit 4 moves the mountingstage 3 in one direction. 7A is formed. By forming thegroove 7A at a plurality of locations of theSnO film 7, theSnO film 7 is divided into a plurality of regions, and there is no portion connected to each region.

レーザ光が照射されることによりＳｎＯ膜７は部分的に除去されるが、除去されたＳｎＯ膜７は非常に微小な粒径を有する粉体Ｄとなって上方に向かって飛散する。ここで、図２にも示しているように、エアノズル１６とエアダクト１７とにより空気流を発生させており、この空気流はエアノズル１６から溝部７Ａ近傍に向けて、そして溝部７Ａ近傍からエアダクト１７に向けて流れが生じている。従って、スクライブ処理されて上方に向けて飛散する粉体Ｄは、この空気流によりエアダクト１７に向けて回収されていく。ただし、極めて微小な塵状の粉体Ｄは、スクライブ処理時に上方に向かって膨大な数が舞い上がるため、全てをエアダクト１７に回収することはできず、回収されなかった粉体ＤはＳｎＯ膜７に落下する。 Although theSnO film 7 is partially removed by irradiation with the laser light, the removedSnO film 7 becomes powder D having a very small particle size and scatters upward. Here, as also shown in FIG. 2, an air flow is generated by theair nozzle 16 and theair duct 17, and this air flow is directed from theair nozzle 16 to the vicinity of thegroove 7A and from the vicinity of thegroove 7A to theair duct 17. There is a flow towards it. Accordingly, the powder D that is scribed and scattered upward is collected toward theair duct 17 by this air flow. However, a very large number of dust-like powders D are swollen upward during the scribing process, so that all cannot be recovered in theair duct 17, and the unrecovered powder D is theSnO film 7. Fall into.

本発明では、レーザ光源１１からのレーザ光の照射とＵＶランプ１５からの紫外光の照射とを並行して行っている。これにより、スクライブ処理されて飛散した粉体ＤはＳｎＯ膜７に落下する前に紫外光が照射される。紫外光が照射されると粉体Ｄ（ＳｎＯ）が活性化して改質（または焼結）し、スズと酸素との間の結合が切れて金属としてのスズと酸素とが生成される。これにより、改質された粉体Ｄは金属のスズになり、ＳｎＯとは異質の素材になる。従って、改質された粉体ＤがＳｎＯ膜７に落下したとしても、ＳｎＯとＳｎとは異質であるため、親和性が低下ないしは喪失して、粉体ＤとＳｎＯ膜７との間には密着性が殆ど作用せず、容易に取り除くことができるようになっている。 In the present invention, the laser light irradiation from thelaser light source 11 and the ultraviolet light irradiation from theUV lamp 15 are performed in parallel. As a result, the powder D that has been scribed and scattered is irradiated with ultraviolet light before falling onto theSnO film 7. When the ultraviolet light is irradiated, the powder D (SnO) is activated and modified (or sintered), and the bond between tin and oxygen is broken to produce tin and oxygen as metals. As a result, the modified powder D becomes metallic tin, which is a different material from SnO. Therefore, even if the modified powder D falls on theSnO film 7, SnO and Sn are different from each other, so the affinity is reduced or lost, and the powder D and theSnO film 7 are not connected. Adhesiveness hardly acts and can be easily removed.

前述したように、レーザ光を照射してＳｎＯ膜７をカットするスクライブ処理とスクライブ処理により生じる粉体Ｄに紫外光を作用させる紫外光照射処理とを並行して行っている。つまり、スクライブ処理されて飛散した粉体Ｄが浮遊状態になっている間に紫外光を照射して作用させるようにしている。このために、ＳｎＯ膜７に対して直交する方向から入射するレーザ光の光路に影響を与えないように、ＵＶランプ１５は斜め上方から紫外光を照射するようにしている。これにより、粉体Ｄが落下する前に紫外光を作用させてＳｎＯ膜７とは異質にさせることができ、浮遊状態の粉体Ｄが空気流により回収されずにＳｎＯ膜７に落下したとしても容易に除去することが可能になる。なお、この場合、レーザ光の光路と紫外光の光路とは相互に重複する部位が生じるが、レーザ光と紫外光との波長域はそれぞれ異なっていることから、相互に影響を生じることはない。 As described above, the scribing process for irradiating laser light to cut theSnO film 7 and the ultraviolet light irradiation process for applying ultraviolet light to the powder D generated by the scribing process are performed in parallel. That is, while the powder D scattered by the scribing process is in a floating state, it is irradiated with ultraviolet light to act. For this reason, theUV lamp 15 irradiates ultraviolet light obliquely from above so as not to affect the optical path of laser light incident from a direction orthogonal to theSnO film 7. Thereby, before the powder D falls, the ultraviolet light can be applied to make it different from theSnO film 7, and the floating powder D falls on theSnO film 7 without being collected by the air flow. Can be easily removed. In this case, the optical path of the laser light and the optical path of the ultraviolet light are overlapped with each other. However, since the wavelength ranges of the laser light and the ultraviolet light are different from each other, they do not affect each other. .

スクライブ処理により飛散する粉体Ｄは上方に向けて飛散するため、空気流により回収されなかった粉体Ｄはそれほど広範囲には拡散せず、溝部７Ａの周辺に落下する。この溝部７Ａは、エアノズル１６とエアダクト１７とによる空気流の経路であるため、落下した粉体Ｄは空気流に捕捉されようとする。粉体ＤはＳｎＯ膜７との親和性が殆ど失われていることから、空気流によりＳｎＯ膜７から容易に取り除かれて、エアダクト１７に回収される。これにより、別途の洗浄工程および洗浄機構を要することなく、粉体Ｄを容易に且つ完全に取り除き、次の薄膜を形成できる状態にすることができる。 Since the powder D scattered by the scribing process is scattered upward, the powder D that has not been recovered by the air flow does not diffuse so widely and falls around thegroove 7A. Since thegroove portion 7A is a path of air flow by theair nozzle 16 and theair duct 17, the dropped powder D tends to be captured by the air flow. Since the powder D almost loses the affinity with theSnO film 7, it is easily removed from theSnO film 7 by the air flow and collected in theair duct 17. Accordingly, the powder D can be easily and completely removed without requiring a separate cleaning step and a cleaning mechanism, so that the next thin film can be formed.

ここで、ＵＶランプ１５の紫外光の照射エネルギーは低く設定しておく。粉体Ｄのサイズは極めて微小であるため、エネルギーが低くても十分に紫外光を粉体Ｄに作用させることができ、また紫外光の照射エネルギーを高く設定すると、ＳｎＯ膜７に対して影響を与えるおそれがあるためである。 Here, the irradiation energy of the UV light of theUV lamp 15 is set low. Since the size of the powder D is extremely small, even if the energy is low, the ultraviolet light can be sufficiently applied to the powder D, and if the irradiation energy of the ultraviolet light is set high, theSnO film 7 is affected. It is because there is a possibility of giving.

次に、被処理体２のＳｎＯ膜７に対して光電変換層としてのα―Ｓｉ膜８を全面に蒸着する。ＳｎＯ膜７には溝部７Ａが複数箇所に形成されており、各溝部７Ａを含むＳｎＯ膜７の全面にα―Ｓｉ膜８が蒸着される。そして、図３に示すように、α―Ｓｉ膜８に対してもＳｎＯ膜７と同様にスクライブ処理によりカットを行い、溝部８Ａを複数箇所に形成する。このとき、レーザ光源１１からは、５３２ｎｍの波長のレーザ光を発振するようにする。α―Ｓｉ膜８が反応する波長域は５３２ｎｍ近傍であるためである。α―Ｓｉ膜８に紫外光を照射してもα―Ｓｉ膜８自身を異なる性質の素材に変化させることはないが、紫外光を照射することによりα―Ｓｉ膜８の表面にはナノオーダーの酸化膜が形成される。これにより、改質と同等の効果が得られ、粉体Ｄ（酸化膜が形成されたα―Ｓｉ膜）とα―Ｓｉ膜８との間には殆ど親和性がなくなる。よって、容易に空気流により除去可能になる。そして、溝部８Ａは、被処理体２の厚み方向において溝部７Ａと同じ位置ではなく、異なる位置に形成するようにする。溝部８Ａを形成するスクライブ処理においても粉体Ｄが飛散するため、粉体Ｄに対して紫外光を照射して改質を行い、エアノズル１６とエアダクト１７とにより生じる空気流により、確実に改質した粉体Ｄの除去を行う。 Next, an α-Si film 8 as a photoelectric conversion layer is deposited on the entire surface of theSnO film 7 of theobject 2 to be processed. A plurality ofgrooves 7A are formed in theSnO film 7, and an α-Si film 8 is deposited on the entire surface of theSnO film 7 including eachgroove 7A. Then, as shown in FIG. 3, the α-Si film 8 is also cut by a scribing process in the same manner as theSnO film 7 to formgroove portions 8A at a plurality of locations. At this time, thelaser light source 11 oscillates a laser beam having a wavelength of 532 nm. This is because the wavelength range in which the α-Si film 8 reacts is near 532 nm. Even if the α-Si film 8 is irradiated with ultraviolet light, the α-Si film 8 itself is not changed into a material having a different property, but the surface of the α-Si film 8 is nano-ordered by irradiating the ultraviolet light. The oxide film is formed. Thereby, an effect equivalent to that of the modification is obtained, and the affinity between the powder D (the α-Si film on which the oxide film is formed) and the α-Si film 8 is almost lost. Therefore, it can be easily removed by an air flow. Thegroove 8A is formed not at the same position as thegroove 7A in the thickness direction of theworkpiece 2 but at a different position. Since the powder D is scattered in the scribing process for forming thegroove 8A, the powder D is modified by irradiating with ultraviolet light, and the air flow generated by theair nozzle 16 and theair duct 17 is reliably modified. The removed powder D is removed.

次に、被処理体２（基板６とＳｎＯ膜７とα―Ｓｉ膜８とを含む）のα―Ｓｉ膜８に対して背面電極層としてのＳｎＯ膜９を全面に蒸着する。α−Ｓｉ膜８には溝部８Ａが複数箇所に形成されており、各溝部８Ａを含むα―Ｓｉ膜８の全面にＳｎＯ膜９が蒸着される。そして、図４に示すように、スクライブ処理によりカットを行うが、このときにはＳｎＯ膜９だけではなくα―Ｓｉ膜８の除去も行って溝部９Ａを形成する。つまり、表面からの２層に対してスクライブ処理が行われる。 Next, a SnO film 9 as a back electrode layer is deposited on the entire surface of the α-Si film 8 of the object to be processed 2 (including the substrate 6, theSnO film 7 and the α-Si film 8). The α-Si film 8 has a plurality ofgrooves 8A formed therein, and a SnO film 9 is deposited on the entire surface of the α-Si film 8 including eachgroove 8A. Then, as shown in FIG. 4, cutting is performed by a scribing process. At this time, not only the SnO film 9 but also the α-Si film 8 is removed to form thegroove 9A. That is, the scribing process is performed on the two layers from the surface.

このとき、ＳｎＯ膜９を除去するために波長１０６４ｎｍのレーザ光を照射して、その後α―Ｓｉ膜８を除去するために波長５３２ｎｍのレーザ光を照射するようにしてもよいが、波長５３２ｎｍのレーザ光をα―Ｓｉ膜８に照射するだけでもよい。波長５３２ｎｍのレーザ光はＳｎＯ膜９には反応をしないため、当該レーザ光はＳｎＯ膜９を透過してα―Ｓｉ膜８に照射されて、照射された部位が除去される。これに伴い、α―Ｓｉ膜８と共にＳｎＯ膜９も除去されるため、図４に示されるような溝部９Ａが複数箇所に形成される。各溝部９Ａを形成するスクライブ処理を行うときにも粉体Ｄが飛散するため、紫外光を照射して改質を行い、空気流により改質した粉体Ｄを除去する。 At this time, laser light with a wavelength of 1064 nm may be irradiated to remove the SnO film 9, and then laser light with a wavelength of 532 nm may be irradiated to remove the α-Si film 8. It is only necessary to irradiate the α-Si film 8 with laser light. Since the laser beam having a wavelength of 532 nm does not react with the SnO film 9, the laser beam passes through the SnO film 9 and is irradiated to the α-Si film 8, and the irradiated portion is removed. Along with this, the SnO film 9 is also removed together with the α-Si film 8, so that agroove 9A as shown in FIG. 4 is formed at a plurality of locations. Since the powder D is scattered even when the scribing process for forming eachgroove 9A is performed, the modification is performed by irradiating ultraviolet light, and the modified powder D is removed by the air flow.

溝部９Ａは溝部７Ａおよび溝部８Ａとは、被処理体２の厚み方向においてそれぞれ異なる位置に形成する。従って、溝部７Ａと溝部８Ａと溝部９Ａとはそれぞれ異なる位置に形成される。透明電極層としてのＳｎＯ膜７は溝部７Ａにより複数の領域に分割され、光電変換層としてのα―Ｓｉ膜８は溝部８Ａにより複数の領域に分割され、背面電極層としてのＳｎＯ膜９は溝部９Ａにより複数の領域に分割される。これにより、太陽電池パネルが複数のセルに分割される。また、透明電極層としてのＳｎＯ膜７と背面電極層としてのＳｎＯ膜９とは、溝部８Ａにより電気的に接続されているため、各セルは直列接続されることになる。 Thegroove 9A is formed at a position different from thegroove 7A and thegroove 8A in the thickness direction of theobject 2 to be processed. Accordingly, thegroove 7A, thegroove 8A, and thegroove 9A are formed at different positions. TheSnO film 7 as the transparent electrode layer is divided into a plurality of regions by thegroove portion 7A, the α-Si film 8 as the photoelectric conversion layer is divided into a plurality of regions by thegroove portion 8A, and the SnO film 9 as the back electrode layer is the groove portion. Divided into a plurality of areas by 9A. Thereby, the solar cell panel is divided into a plurality of cells. In addition, since theSnO film 7 as the transparent electrode layer and the SnO film 9 as the back electrode layer are electrically connected by thegroove 8A, the cells are connected in series.

従って、各層の薄膜を蒸着するごとにスクライブ処理が行われ、薄膜の蒸着とスクライブ処理とが交互に行われる。このため、複数回のスクライブ処理を繰り返して行うことになるが、各スクライブ処理において、紫外光により粉体Ｄを改質することで薄膜に落下した粉体Ｄを容易に除去することが可能になるため、洗浄工程および洗浄機構を要しなくなる。従って、生産性の向上および機構の簡略化を図ることができるようになる。 Therefore, every time a thin film of each layer is deposited, a scribing process is performed, and a thin film deposition and a scribing process are alternately performed. For this reason, the scribing process is repeated a plurality of times. In each scribing process, the powder D falling on the thin film can be easily removed by modifying the powder D with ultraviolet light. Therefore, the cleaning process and the cleaning mechanism are not required. Therefore, productivity can be improved and the mechanism can be simplified.

本実施形態では、透明電極層と背面電極層とにＳｎＯ膜を適用したものを例示して説明したが、これに限定されず、ＺｎＯ（酸化亜鉛）やＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等を適用するものであってもよいし、金属酸化物以外の金属材料を適用するものであってもよい。また、透明電極層と背面電極層とで異なる物質を適用するものであってもよい。光電変換層としては、α―Ｓｉを適用したものを説明したが、単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン等を用いてもよいし、ＧａＡｓやＣＩＳ（カルコパイライト）等の加工物系の材料を用いるものであってもよい。基板６上に積層される各薄膜はＣＶＤ法による蒸着を説明したが、スパッタリング法やイオンプレーティング法等の任意の蒸着法を適用するものであってもよい。 In the present embodiment, the case where the SnO film is applied to the transparent electrode layer and the back electrode layer has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and ZnO (zinc oxide), ITO (indium tin oxide), or the like is applied. A metal material other than a metal oxide may be applied. Different materials may be applied to the transparent electrode layer and the back electrode layer. As the photoelectric conversion layer, the one to which α-Si is applied has been described. However, single crystal silicon, polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, or the like may be used, or a workpiece system such as GaAs or CIS (chalcopyrite) may be used. A material may be used. Although each thin film laminated | stacked on the board | substrate 6 demonstrated vapor deposition by CVD method, arbitrary vapor deposition methods, such as sputtering method and an ion plating method, may be applied.

レーザ処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a laser processing apparatus.透明電極層に対してスクライブ処理を行っている状態を説明した図である。It is the figure explaining the state which is performing the scribing process with respect to the transparent electrode layer.光電変換層に対してスクライブ処理を行っている状態を説明した図である。It is a figure explaining the state which is performing the scribing process with respect to the photoelectric converting layer.背面電極層に対してスクライブ処理を行っている状態を説明した図である。It is the figure explaining the state which is performing the scribe process with respect to a back electrode layer.

符号の説明Explanation of symbols

１レーザ処理装置２被処理体
３搭載ステージ４ステージ移動部
５加工ユニット６基板
７ＳｎＯ膜８ α―Ｓｉ膜
９ＳｎＯ膜１１レーザ光源
１５ＵＶランプ１６エアノズル
１７エアダクトＤ粉体DESCRIPTION OFSYMBOLS 1Laser processing apparatus 2 To-be-processed object 3Mounting stage 4Stage moving part 5 Processing unit 6Substrate 7SnO film 8 α-Si film 9SnO film 11 Laserlight source 15UV lamp 16Air nozzle 17 Air duct D Powder

Claims

Translated fromJapanese

基板上に形成された薄膜に対してレーザ光を照射して、前記薄膜をカットするレーザ光照射手段と、
前記レーザ光とは異なる波長の紫外光を照射して、前記薄膜をカットしたときに飛散する前記薄膜の粉体に対して前記紫外光を前記粉体に作用させて改質させる紫外光照射手段と、
改質された前記粉体を吸引除去する吸引除去手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ処理装置。Laser light irradiation means for irradiating a thin film formed on a substrate with laser light and cutting the thin film;
Ultraviolet light irradiation means that irradiates ultraviolet light having a wavelength different from that of the laser light and causes the ultraviolet light to act on the powder to modify the thin film powder scattered when the thin film is cut. When,
Suction removal means for suction-removing the modified powder;
A laser processing apparatus comprising:

前記レーザ光照射手段は、波長５３２ｎｍ近傍または波長１０６４ｎｍ近傍の前記レーザ光を発振することを特徴とする請求項１記載のレーザ処理装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser beam irradiation unit oscillates the laser beam having a wavelength of about 532 nm or a wavelength of about 1064 nm.

前記レーザ光源と前記基板とを相対移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ処理装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a moving unit that relatively moves the laser light source and the substrate.

請求項１乃至３の何れか１項に記載のレーザ処理装置を備えたことを特徴とする太陽電池パネルの製造装置。 An apparatus for manufacturing a solar cell panel, comprising the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.

請求項４記載の太陽電池パネルの製造装置により製造されたことを特徴とする太陽電池パネル。 A solar cell panel manufactured by the solar cell panel manufacturing apparatus according to claim 4.

基板上に形成された薄膜に対してレーザ光を照射してカットを行い、前記薄膜を複数の領域に分割する薄膜カット工程と、
前記薄膜カット工程において飛散した前記薄膜の粉体に対して前記レーザ光とは異なる波長の紫外光を照射して、この紫外光を前記粉体に作用させて改質させる紫外光照射工程と、
改質された前記粉体を吸引除去する吸引除去工程と、
を有することを特徴とするレーザ処理方法。A thin film cutting step of performing a cut by irradiating a laser beam to a thin film formed on a substrate, and dividing the thin film into a plurality of regions;
Irradiating the thin film powder scattered in the thin film cutting processwith ultraviolet light having awavelength different from that of the laser light, and applying the ultraviolet light to the powderto modify the powder;
A suction removal step of removing themodified powder by suction;
The laser processing method characterized by having.