(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光の光軸を絶縁基板上に形成された薄膜に対し概略垂直に配置し、前記レーザ光の照射点の領域より大きい液柱状の洗浄液をノズルから噴射して前記薄膜の分断加工を薄膜側より行うレーザ加工方法において、
前記レーザ光の光軸が、前記ノズルの開口中心に対して、加工進行方向と反対側の位置、あるいは進行方向に直交した方向の位置に偏心させることを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
レーザ光の光軸を加工対象物表面に対し概略垂直に配置し、レーザ光の照射点の領域より大きい液柱状の洗浄液をノズルから噴射して加工を行うレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、基板上の薄膜を分断する加工（以下、スクライブ加工と称す）には、レーザが用いられている。従来のレーザを用いたスクライブ加工（レーザスクライブ）では、薄膜の光吸収波長に合わせたレーザを用いて、薄膜あるいは薄膜に含まれる一部の成分を加熱し、気化を利用してレーザ照射部の薄膜を取り除いている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このとき、取り除かれた薄膜が基板上に粉塵として付着するため、レーザスクライブ後の洗浄が欠かせない。このため、レーザ照射と洗浄を同時に行う試みもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
一方、レーザ加工法として、水柱（ウォータジェット）を光導光路として用い、水とレーザ光を同じ加工領域に照射する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１４０６７７号公報（第２頁左下欄第１２行目〜右下欄    第２０行目、第１図）
【特許文献２】特開２００６−３１５０３０号公報（００１８〜００２０、図１）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Laser-doped Silicon Solar Cells by Laser Chemical Processing (LCP) exceeding 20% Efficiency, 33rd IEEE Photovoltaic Specialist Conference, 12-16 May. 2008, St. Diego, CA
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような従来のレーザ加工方法では、スクライブ加工により粉塵が大量に発生するため、レーザ光を基板の薄膜層がある反対側から照射し、大容量の集塵機を用いて薄膜層表面に発生する粉塵を取り除く方法や、洗浄層の中でスクライブ加工を行う方法等があった。
【０００８】
しかし、これらの方法では、レーザ光が基板表面で反射され損失となるため、レーザ光の透過する基板を選択しなければならないという問題があった。また、大容量の集塵機で粉塵を取り除く方法では、装置が大型化により騒音が発生し、コストも増大するという問題点があった。
【０００９】
また、洗浄槽の中でスクライブ加工を行う方法では、基板が大型化することで消費する洗浄液が大量となり、環境負荷が大きくなるという問題点があった。
【００１０】
さらに、水柱をレーザ光の導光路として用いる方法では、水柱の断面全体にレーザ光が広がるため、加工領域の最小面積が、水柱の最小面積より小さくできないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、基板上の薄膜をレーザによりスクライブ加工する場合に、大型の集塵機、大量の洗浄液を必要とせず、正確に微細なスクライブ加工を行うレーザ加工方法および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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ加工方法は、レーザ光の光軸を絶縁基板上に形成された薄膜に対し概略垂直に配置し、レーザ光の照射点の領域より大きい液柱状の洗浄液をノズルから噴射して薄膜の分断加工を薄膜側より行うレーザ加工方法において、レーザ光の光軸が、ノズルの開口中心に対して、加工進行方向の反対側の位置、あるいは進行方向に直交した方向の位置に偏心させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レーザ光の照射点の領域より大きい液柱状の洗浄液をノズルから噴射して加工を行うレーザ加工方法において、レーザ光の光軸が、ノズルの開口中心に対して、加工の進行方向の反対方向（逆側）の位置、あるいは進行方向に直交した方向の位置に偏心させることにより、粉塵が散乱せず加工周辺部およびレーザ加工装置の光学部品への粉塵の付着を抑制でき、集塵機を必要とせず大量の洗浄液を必要としない加工ができるだけでなく、気泡や粉塵による散乱等の影響を受けずに、絶縁基板上に形成された薄膜に所望の形状で、レーザ光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明に係る実施の形態１のレーザ加工装置の加工点近傍の要部を示す概略拡大断面図であり、（ａ）はレーザ加工装置の正面から見た断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＧ方向側面から見た断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る実施の形態１におけるレーザ加工装置のノズル先端部の部分拡大図である。
【図３】図３は、本発明に係る実施の形態１における発明者らが行ったスクライブ実験結果の模式図である。
【図４】図４は、薄膜上の洗浄液の流れの様子を示す図である。
【図５】図５は、本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態１のレーザ加工方法により加工した薄膜太陽電池でのセルの製造工程を示す断面拡大図である。
【図６】図６は、本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態１のレーザ加工方法により加工した薄膜太陽電池でのセルの全体構造を示す上面図である。
【図７】図７は、本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態２の構成を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態２における発明者らが行ったスクライブ実験結果の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
実施の形態１．
実施の形態１について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る実施の形態１のレーザ加工装置２０１の加工点近傍の要部を示す概略拡大断面図であり、（ａ）はレーザ加工装置２０１の正面から見た断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＧ方向側面から見た断面図である。
【００２０】
図１において、本実施の形態１におけるレーザ加工装置２０１は、レーザ光１０１を発生するレーザ光源１４１、洗浄液１１２を絶縁基板（加工対象物）１１上に供給し流速を制御する液流制御部１３１、レーザ光源１４１からのレーザ光１０１を集光し、集光したレーザ光１０１を液流制御部１３１からの洗浄液１１２の噴射と共に絶縁基板１１上の薄膜１０へ照射する加工ヘッド１４２を備えている。
【００２１】
加工ヘッド１４２は、基本的構成部分として、レーザ光源１４１からのレーザ光１０１を集光するレンズ１０２、液流制御部１３１で流速を制御され、供給される先浄液１１２の液流をレーザ光１０１の照射方向に導く配管１１１、集光されたレーザ光１０１を先浄液１１２としての液流と共に基板の加工領域へ照射するノズル１１３で構成する。
【００２２】
ここで、図１（ｂ）に示すように、絶縁基板１１上の薄膜１０で、加工が完了した点をＨ点、加工中の中心点である加工点をＪ点、これから加工される点をＩ点とし、レーザ光１０１の光軸１０３上の点をＫ点とする。また、ノズル１１３の噴出口１１５のＨ点側を下流側、Ｉ点側を上流側と呼ぶ。
【００２３】
加工進行方向は、レーザ光１０１の光軸１０３を絶縁基板１１のレーザ光１０１に対する相対的な進行方向Ｌで定義され、Ｈ点からＩ点に向かう方向となる。絶縁基板１１と加工ヘッド１４２とは、相対的に絶縁基板１１がＬ方向に移動するように構成されている。
【００２４】
図１（ｂ）では、レーザ光１０１の光軸１０３は、絶縁基板１１の表面に対してほぼ垂直であり、レーザ光１０１の光軸１０３をノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、加工進行方向Ｌの進行方向反対側に偏心している。
【００２５】
ノズル１１３は、集光され、照射されるレーザ光１０１がノズル１１３の内壁に接触しない位置、および径で設けられる。配管１１１には、集光されたレーザ光１０１を透過して洗浄液１１２中に導入し、ノズル１１３の方向へ導く位置に入射窓１０４が設けられる。入射窓１０４は、洗浄液１１２を囲む配管１１１との間で、パッキング１１４によりシールされている。
【００２６】
この構成により、ノズル１１３は、レーザ光１０１の照射と共に、レーザ光１０１の照射点の領域より大きい液柱状の洗浄液１１２を噴射する。
【００２７】
次に、本実施の形態１におけるレーザ加工装置２０１の動作について説明する。図１において、加工に用いるレーザ光１０１は、レーザ光源１４１からＡ方向に向けて進行している。
【００２８】
レーザ光１０１は、絶縁基板１１上の薄膜１０の加工点Ｊに向け、レンズ１０２により集光あるいは、結像されながら、入射窓１０４を透過し、配管１１１によって導かれた純水等の洗浄液１１２中に入射する。
【００２９】
レーザ光１０１は、集光、結像されながら洗浄液１１２中を伝播し、ノズル１１３から洗浄液１１２の噴射と共に、絶縁基板１１上に形成された薄膜１０にＬ方向（加工進行方向）にほぼ垂直に、所望の形状で照射される。レーザ光１０１が照射された薄膜１０は、照射された部分がレーザ光１０１を吸収し、熱の発生によりアブレーションされ、絶縁基板１１から剥離される。
【００３０】
一方、洗浄液１１２は、液流制御部１３１から配管１１１でＢ方向に向けて供給されている。洗浄液１１２は、配管１１１の端部で流れをＭ方向に変えてノズル１１３に導かれ、ノズル１１３より整流され、絶縁基板１１上に形成された薄膜１０に向けて噴射される。
【００３１】
噴射された洗浄液１１２は、レーザ光１０１の照射により絶縁基板１１上の薄膜１０の剥離で生じる粉塵１２２を取り込み、絶縁基板１１上から取り除く。粉塵１２２を取り込んだ洗浄液１１２は、図示しない回収器により回収される。
【００３２】
このように、加工点Ｊにレーザ光１０１の照射と共に洗浄液１１２を噴射してスクライブ加工し、アブレーションの際発生する粉塵１２２を洗浄液１１２中に取り込むことで、粉塵１２２が散乱せず、加工周辺部およびレーザ加工装置の光学部品への粉塵の付着を抑制でき、集塵機を必要としない加工ができる。
【００３３】
また、洗浄液１１２を加工点Ｊに吹き付けることにより、スクライブ加工時に完全に基板から剥離しなかった部分も除去でき、スクライブ後の洗浄工程も省略もしくは簡略化できる。さらに、加工点Ｊの冷却が促進でき、直列接続の際の漏れ電流の伝達路の原因となる加工点Ｊ周辺の薄膜１０の結晶化を抑制することができる。
【００３４】
また、ノズル１１３を、集光されたレーザ光１０１がノズル１１３の内壁に接触しない位置、および径で構成することで、レーザ光の集光限界まで微細に加工できる。
【００３５】
絶縁基板１１と加工ヘッド１４２とは、相対的に移動させることによりレーザ光１０１の照射が線状となり、薄膜１０の剥離を線状に進展することで、粉塵を取り除きながらスクライブ加工される。
【００３６】
図２は、本発明に係る実施の形態１におけるレーザ加工装置２０１のノズル１１３の先端部の部分拡大図である。図２に示すように、洗浄液１１２の流れ方向Ｎは、ノズル１１３に対する絶縁基板１１の相対的な動きにより、加工進行方向Ｌの進行方向反対側のＨ点側に向かう。スクライブ加工を行った際、アブレーションにより加工点Ｊで発生する気泡１２１や粉塵１２２は、図中グレイの矢印で示す方向Ｎのように進む洗浄液１１２の流れに乗って下流のＨ点側に流れる。
【００３７】
これに対し、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６は、レーザ光１０１の光軸１０３（加工点Ｊ）に対して、気泡１２１や粉塵１２２の流れる方向と反対側の上流のＩ点側に位置する。このため、光軸１０３（加工点Ｊ）の位置には、気泡１２１や粉塵１２２をあまり含まない清浄度の高い洗浄液１１２が流れることとなるため、気泡１２１や粉塵１２２による散乱等の影響を受けずに、レーザ光１０１を絶縁基板１１上に形成された薄膜１０にねらい通りの形状で照射することができる。
【００３８】
図３に発明者らが行ったスクライブ実験結果の模式図を示す。図３において、（ａ１）、（ｂ１）、(ｃ１)は、それぞれ、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、「レーザ光１０１の光軸１０３を一致させた場合」、「加工進行方向Ｌの進行方向側に配置（偏心）した場合」、「加工進行方向Ｌの進行方向反対側に配置（偏心）した場合」の位置関係を示したものである。また、（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）は、上記配置で薄膜１０に対し、スクライブ加工を実施したときに形成されるスクライブ加工痕１７の典型例を示したものである。
【００３９】
（ａ１）に示すように、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を一致させた場合、（ａ２）に示すように、スクライブ加工痕１７は連続にならず、所々に未加工部分１８が存在する。この未加工部分１８は、噴出口１１５の開口中心では、洗浄液１１２がほぼ垂直に薄膜１０に噴出されるため、洗浄液１１２の流れの方向が一定方向にならず乱雑な流れとなっている状態であることから、気泡１２１や粉塵１２２がレーザ光１０１の位置に残留し、レーザ光１０１が散乱され適切に薄膜１０に照射されず、加工ができなかったと考えられる。また、このレーザ光位置では、直線的な加工を実施した場合でもスクライブ加工痕１７が蛇行する傾向が観測されたが、これも、気泡１２１が障害物となり、レーザ光１０１が曲げられたためだと推測される。
【００４０】
また、（ｂ１）に示すように、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌの進行方向側に配置した場合、（ｂ２）に示すように、スクライブ加工痕１７は、（ａ２）と比較し、蛇行する現象は観測されないが、未加工部分１８の存在が確認された。
【００４１】
一方、（ｃ１）に示す、本実施の形態１の構成であるノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌの進行方向反対側に配置した場合では、直線性が良く、未加工部分のないスクライブ加工が実現できている。
【００４２】
ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌの進行方向側に配置した場合と進行方向反対側に配置した場合の違いを考察するため、図４に薄膜上１０上の洗浄液１１２の流れの様子を示す。図１（ｂ）に対して、紙面上方から見た断面である。薄膜１０とノズル１１３は、相対的に加工進行方向Ｌと逆の方向に動くため、加工進行方向Ｌの進行方向側では、噴出された洗浄液１１２の流れ方向が薄膜１０の相対的な移動方向と逆方向になり、洗浄液１１２が薄膜１０に引きずられ、流れが不安定になると共に、気泡等を巻き込む場合がある。そのため、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌの進行方向側に配置した場合、巻き込まれた気泡等の影響で、未加工領域が発生する。
【００４３】
一方、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３が加工進行方向Ｌに対し進行方向反対向には、洗浄液１１２の流れ方向と、薄膜１０の相対的移動方向が逆にならないため、洗浄液１１２が安定して流れる。そのため、気泡等の巻き込みもなく、良好なスクライブ加工が可能である。
【００４４】
このように、本発明の実施の形態１では、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌに対し進行方向と反対方向の範囲に配置することで、洗浄液１１２の流れが安定な領域で薄膜１０にレーザ光１０１を照射するので、直線性の良い安定したスクライブ加工を実現できる。
【００４５】
また、絶縁基板１１を相対的に往復移動し、往復移動時にスクライブ加工を行う場合、レーザ光１０１の光軸１０３を回転中心として、ノズル１１３を１８０度回転させることにより、加工進行方向Ｌとノズル１１３の開口中心軸１１６およびレーザ光１０１の光軸１０３の位置関係を維持した状態でスクライブ加工ができる。このような動作をすれば、往復加工が可能で、加工時間を短縮することができる。
【００４６】
ここで、レーザ光１０１は、スクライブ加工の対象となる薄膜１０の光吸収特性により選択される。例えば、薄膜太陽電池では、ＹＡＧ等の固体レーザ、ファイバレーザの基本波（波長１μｍ程度）、第二高調波（波長０．５μｍ程度）、第三高調波（波長０．３〜０．４μｍ程度）が用いられる。
【００４７】
また、レーザ光１０１は、スクライブ加工の対象となる薄膜１０のアブレーション特性により、マイクロ秒、ナノ秒、ピコ秒のパルスレーザあるいは連続発振のレーザが用いられる。
【００４８】
なお、上記の説明では、洗浄液として純水を用いた場合の例を示したが、レーザ光１０１の照射により、スクライブ加工の対象となる薄膜１０に対し化学反応を起こす、あるいは促進する液体であってもよい。例えば、ＫＯＨ水溶液等のアルカリ性水溶液、またはＨＮＯ３等の酸性水溶液を用いてもよい。
【００４９】
また、上記の説明では、絶縁基板１１にガラス板を用いた場合の例を示したが、フレキシブルな樹脂フィルムでも良い。
【００５０】
また、スクライブ加工の対象となる薄膜１０は、レーザ光１０１により直接アブレーションする方法だけではなく、薄膜１０の下地の薄膜にレーザ光１０１を吸収させ、その下地薄膜のアブレーションと同時に薄膜１０を剥離する方法や、下地薄膜からの伝熱により薄膜１０をアブレーションする方法により、薄膜１０の一部を剥離することができる。
【００５１】
次に、本実施の形態１におけるレーザ加工方法を用いるレーザ加工装置２０１により加工された半導体デバイスの実施例として、薄膜太陽電池の場合について説明する。図５は、図１のレーザ加工装置２０１を用いて加工する薄膜太陽電池におけるセルの製造工程を示す断面拡大図であり、図６は全体構成を示す上面図である。
【００５２】
図５（ｇ）は、レーザ加工装置２０１を用いて加工された薄膜太陽電池におけるセルの断面を示す拡大図であり、１１は絶縁基板、１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・）は透明電極、１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・）は発電層、１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・）は裏面電極、１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・）は光電変換領域、２１（２１ａ、２１ｂ、・・）は第一のスクライブ部、２２（２２ａ、２２ｂ、・・）は第二のスクライブ部、２３（２３ａ、２３ｂ、・・）は第三のスクライブ部であり、添え字ａ、ｂ、ｃは、発電領域の区別を表している。
【００５３】
図５（ｇ）に示すように、厚さ１〜３ｍｍのガラス板からなる透光性の絶縁基板１１と、絶縁基板１１の上には透光性導電酸化膜等の透明電極１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・）が形成され、透明電極１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・）の上にはさらに発電層１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・）としてＰＮ接合を有する例えばアモルファスシリコンの半導体層が形成される。
【００５４】
さらに、発電層１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・）の上には、例えば、アルミ、銀等の裏面電極１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・）が形成される。これらの構成により、絶縁基板１１側から入射される光エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００５５】
薄膜太陽電池では、発電効率向上のため、絶縁基板１１の発電変換領域１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・）を区切って、発電変換領域１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・）の直列接続が行われる。この発電領域を区切る際にレーザスクライブが用いられる。
【００５６】
まず、絶縁基板１１（図５（ａ））の上面に、透明電極１２が均一に形成され（図５（ｂ））、透明電極１２は、本実施の形態１のレーザ加工装置２０１により透明電極１２が吸収する波長のレーザ光を用いて、透明電極１２の一部を線状に剥離することで第一のスクライブ部２１ａ、２１ｂ、・・が形成され、発電変換領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・に分割される（図５（ｃ））。
【００５７】
次に、発電変換領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する透明電極１２の領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・を形成した絶縁基板１１の上に発電層１３をプラズマＣＶＤ等で蒸着した後（図５（ｄ））、発電層１３は、レーザ加工装置２０１により発電層１３のみが吸収する波長のレーザ光を用いて、透明電極１２を残した状態で、発電層１３の一部のみを線状に剥離することで第二のスクライブ部２２ａ、２２ｂ、・・が形成され、発電変換領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・に分割される（図５（ｅ））。
【００５８】
続いて、発電変換領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・を形成した絶縁基板１１の上に裏面電極１４を蒸着した後（図５（ｆ））、裏面電極１４は、レーザ加工装置２０１により、裏面電極１４および発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・の一部を線状に剥離することで第三のスクライブ部２３ａ、２３ｂ、・・が形成され、発電変換領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・および領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・に分割される（図５（ｇ））。
【００５９】
透明電極１２を残した状態で、発電変換領域１５に対応する裏面電極１４の領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・および発電層１３の領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・に分割することで、各発電変換領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・の直列接続が成される。
【００６０】
薄膜太陽電池のセルにおいては、図６に示すように、例えば、１ｍ角の絶縁基板１１上に複数の発電変換領域１５、第一のスクライブ部２１、第二のスクライブ部２２、第三のスクライブ部２３からなるスクライブライン１６で分割され、直列接続されている。
【００６１】
なお、裏面電極１４および発電層１３領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・を発電変換領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・および領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・に分割する際には、裏面電極１４および発電層１３が共に吸収する波長のレーザ光を用いて、裏面電極１４および発電層１３の一部を線状に剥離する。
【００６２】
また、裏面電極１４および発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・の一部を上記のように両方が吸収する波長のレーザ光を用いる代わりに、裏面電極１４の発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・の一部にレーザ光を吸収させ、その発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・のアブレーションと同時に裏面電極１４を剥離する方法により剥離してもよい。
【００６３】
また、発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・からの伝熱により裏面電極１４をアブレーションする方法により剥離してもよい。これらの場合、裏面電極１４の種類の選択、もしくはレーザ光の種類の選択等の幅が広がる。
【００６４】
また、上記のような三層のスクライブ加工を行う場合、スクライブ加工の領域、即ち第一のスクライブ部２１から第三のスクライブ部２３までの領域は発電に寄与できず、スクライブ加工領域の縮小のため、スクライブ部の幅を狭くする要求があったが、レーザ加工装置２０１により、レーザ光の集光限界まで微細に加工でき、効率のよいセルを形成できる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態１では、レーザ加工装置２０１により、加工点Ｊにレーザ光１０１の照射と共に洗浄液１１２を噴射してスクライブ加工し、アブレーションの際発生する粉塵２２を洗浄液１１２中に取り込むようにしたので、粉塵が散乱せず、加工周辺部およびレーザ加工装置の光学部品への粉塵の付着を抑制でき、集塵機を必要とせず、大量の洗浄液を必要としない加工ができる。
【００６６】
また、洗浄液の噴射により、スクライブ加工時に完全に基板から剥離しなかった部分も除去でき、スクライブ後の洗浄工程も省略もしくは簡略化できる。さらに、加工領域の冷却が促進でき、直列接続の際の漏れ電流の伝達路の原因となる加工領域周辺の結晶化を抑制することができる。
【００６７】
また、ノズル１１３を、集光されたレーザ光１０１がノズル１１３の内壁に接触しない位置、および径で構成するようにしたので、レーザ光の集光限界まで微細に加工できる。
【００６８】
また、アブレーションの際発生する気泡１２１や粉塵１２２を洗浄液１１２の流れによって下流側に導きながら、洗浄液１１２の流れが安定な領域で薄膜にレーザ光を照射するようにしたので、気泡１２１や粉塵１２２による散乱等の影響を受けずに、絶縁基板上に形成された薄膜に所望の形状で、照射することができ、安定な加工ができる。
【００６９】
また、薄膜太陽電池のセルを形成する場合には、粉塵の付着を抑制できるだけでなく、微細なスクライブ溝が得られるので、発電に寄与しないスクライブ加工領域を狭くでき、発電に寄与する発電層の拡大により発電効率の向上を図ることができる。
【００７０】
以上説明したように本実施の形態１のレーザ加工装置２０１は、レーザ光１０１を出射するレーザ光源１４１と、レーザ光１０１を集光するレンズ１０２と、洗浄液１１２を供給し流速を制御する液流制御部１３１と、集光されたレーザ光１０１を導入する入射窓１０４が設けられた洗浄液１１２を導入する配管１１１と、入射窓１０４から洗浄液中に導入し、洗浄液中を伝播するレーザ光１０１が内壁に接触しない大きさで、配管の入射窓１０４と対応する位置に設けられ、洗浄液１１２を噴射する噴出口１１５を有するノズル１１３とを備えており、洗浄液中を伝播するレーザ光１０１を加工対象物に照射して加工を行う。そして、レーザ光１０１の光軸１０３が絶縁基板１１の薄膜１０に対し概略垂直であり、レーザ光１０１の光軸１０３が、ノズル１１３の噴出口１１５の中心に対して、加工進行方向反対側の位置に偏心している。そのため、洗浄液１１２の流れが安定な領域で薄膜１０にレーザ光１０１を照射するので、直線性の良い安定したスクライブ加工を実現できる。
【００７１】
実施の形態２．
実施の形態１のレーザ加工装置２０１においては、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を洗浄液１１２の流れの下流側に配置する構成を示したが、実施の形態２では、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌに直交する方向に配置した場合について示す。
【００７２】
図７は、本発明の形態２におけるレーザ加工装置２１２の構成を示す概略図である。実施の形態２では、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌに直交する方向に配置し、レーザ光１０１をほぼ垂直に薄膜１０に照射するとともに、レーザ光１０１の光径より大きい液柱状の洗浄液１１２を噴射する。
【００７３】
その他の構成および動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図１と同一符号を付して説明を省略する。
【００７４】
図８に実施の形態２における発明者らの実施したスクライブ実験結果の模式図を示す。図８において、（ａ１）は、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌに直交する方向に配置した場合の位置関係を示す。また、（ａ２）は、（ａ１）の配置で薄膜１０に対し、スクライブ加工を実施したときに形成されるスクライブ加工痕１７の典型例を示したものである。ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌに直交する方向に配置した場合でも、実施の形態１のものと同様に、スクライブ加工痕１７をみると、直線性が良く、未加工部分のないスクライブ加工が実現できている。
【００７５】
図４に示した薄膜上１０上の洗浄液１１２の流れの様子から考察すると、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌに対し直交した方向でも、洗浄液１１２の流れ方向と、薄膜１０の相対的移動方向が逆にならないため、洗浄液１１２が安定して流れる。そのため、気泡等の巻き込みもなく、良好なスクライブ加工が可能である。
【００７６】
実施の形態２では、実施の形態１同様の効果に加えて、ノズル１１３の噴出口１１５の開口中心軸１１６に対して、レーザ光１０１の光軸１０３を加工進行方向Ｌに対し直交した方向に配置することによって、加工進行方向Ｌを逆転する場合、即ち、往復で加工する場合でも、レーザ光１０１の照射位置での洗浄液１１２の状態が同じであるため、ノズル１１３又は、レーザ光１０１の光軸１０３の位置関係を変更しなくても、同様の加工が実現できる。そのため、往復加工において、複雑な制御を必要とせず、加工ヘッド１４２の構造を簡略化できる。
【００７７】
以上説明したように本実施の形態２のレーザ加工装置２０１は、レーザ光１０１を出射するレーザ光源１４１と、レーザ光１０１を集光するレンズ１０２と、洗浄液１１２を供給し流速を制御する液流制御部１３１と、集光されたレーザ光を導入する入射窓１０４が設けられた洗浄液１１２を導入する配管１１１と、入射窓１０４から洗浄液中に導入し、洗浄液中を伝播するレーザ光１０１が内壁に接触しない大きさで、配管の入射窓１０４と対応する位置に設けられ、洗浄液１１２を噴射する噴出口１１５を有するノズル１１３とを備えており、洗浄液中を伝播するレーザ光１０１を加工対象物に照射して加工を行う。そして、レーザ光１０１の光軸１０３が絶縁基板（加工対象物）１１の表面に対し概略垂直であり、レーザ光１０１の光軸１０３が、ノズル１１３の噴出口１１５の中心に対して、加工進行方向に直交した方向に偏心している。そのため、洗浄液１１２の流れが安定な領域で薄膜１０にレーザ光１０１を照射するので、直線性の良い安定したスクライブ加工を実現できるとともに、レーザ光１０１の光軸１０３が、加工進行方向に直交した方向に偏心しているので、レーザ光の光軸１０３の位置、あるいはノズル１１３の噴出口１１５の位置を変更することなく往復加工ができる。
【００７８】
なお、上記の実施の形態１および２では、薄膜１０のスクライブ加工について説明したが、他の微細レーザ加工にも適応することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明にかかるレーザ加工方法および装置は、薄膜太陽電池、液晶、有機エレクトロルミネッセンス、プラズマディスプレイ等のフラットパネル機器における基板上の薄膜を、レーザを用いて加工するレーザ加工方法および装置に適している。
【符号の説明】
【００８０】
１０  薄膜（加工対象物）
１１  絶縁基板（加工対象物）
１２  透明電極
１３  発電層
１４  裏面電極
１５  光電変換領域
１６  スクライブライン
１７  スクライブ加工痕
１８  未加工部分
２１  第一のスクライブ部
２２  第二のスクライブ部
２３  第三のスクライブ部
１０１  レーザ光
１０２  レンズ
１０３  光軸
１０４  入射窓
１１１  配管
１１２  洗浄液
１１３  ノズル
１１４  パッキング
１１５  噴出口
１１６  開口中心軸
１２１  気泡
１２２  粉塵
１３１  液流制御部
１４１  レーザ光源
１４２  加工ヘッド
２０１、２１２  レーザ加工装置
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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