(57)【要約】【課題】薄膜太陽電池等の積層基板の金属膜に溝を形成する際に、容易にかつ精度よく溝加工が行えるようにする。【解決手段】この溝加工方法は、集積型薄膜太陽電池等の積層基板に形成された金属薄膜の一部を除去して溝を形成するための溝加工方法であって、以下の工程を含んでいる。  （ａ）金属薄膜の溝予定ラインに沿ってレーザ光を照射し、金属薄膜を溶融させることなく溝加工予定ラインに沿って熱応力を与えるレーザ光照射工程。  （ｂ）レーザ光が照射された溝予定ラインに沿ってメカニカル工具によって金属薄膜を除去し、溝を形成するメカニカルスクライブ工程。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された金属薄膜の一部を除去して溝を形成するための積層基板の溝加工方法であって、
前記金属薄膜の溝予定ラインに沿ってレーザ光を照射し、前記金属薄膜を溶融させることなく溝予定ラインに沿って熱応力を与えるレーザ光照射工程と、
前記レーザ光が照射された溝予定ラインに沿ってメカニカル工具によって前記金属薄膜を除去し、溝を形成するメカニカルスクライブ工程と、
を備えた積層基板の溝加工方法。
【請求項２】
前記レーザ光照射工程は、前記金属薄膜にクラックが形成され、かつ前記金属薄膜が溶融しない範囲の出力のレーザ光が照射される、請求項１に記載の積層基板の溝加工方法。
【請求項３】
前記レーザ光照射工程は、0.5 J/cm2 以上 1.5 J/cm2 未満のレーザ光が照射される、請求項２に記載の積層基板の溝加工方法。
【請求項４】
前記メカニカルスクライブ工程は、メカニカル工具を0.3N以上0.5N以下の押し付け荷重で前記金属薄膜を剥離する、請求項１から３のいずれかに記載の積層基板の溝加工方法。
【請求項５】
前記金属薄膜はモリブデン薄膜である、請求項１から４のいずれかに記載の積層基板の溝加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溝加工方法、特に、集積型薄膜太陽電池等の積層基板における金属薄膜の一部を除去して溝を形成するための積層基板の溝加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池を製造する方法として、例えば特許文献１に示されるような方法が提供されている。この特許文献１に記載された製造方法では、ガラス等の基板上にＭｏ膜からなる下部電極膜が形成され、その後、下部電極膜が短冊状に分割される。次に、下部電極膜上にＣＩＧＳ膜等のカルコパイライト構造化合物半導体膜を含む化合物半導体膜が形成される。そしてさらに、これらの半導体膜の一部がストライプ状に除去されて短冊状に分割され、これらを覆うように上部電極膜が形成される。そして最後に、上部電極膜の一部がストライプ状に剥離されて短冊状に分割される。
【０００３】
また、薄膜太陽電池の基板上に形成された金属膜を分離するための加工方法が特許文献２に示されている。この特許文献２に示された方法は、以下の通りである。
【０００４】
まず、金属膜を含む積層膜の表面に照射されるレーザ光の加工スポットの形状が、マスクを用いて略矩形状に整形される。次に、レーザ光の加工スポットを、一定の重ね合わせ率で積層膜に対して移動させる。その際、レーザ光のエネルギ強度分布の中心を、略矩形状の加工スポットの中心に対して移動方向に偏芯させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３４９８号公報
【特許文献２】特開２００６−３０５６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
薄膜太陽電池パネルには金属膜としてのＭｏ膜が形成される。そして、このＭｏ膜の一部を剥離して溝を形成する必要があるが、Ｍｏ膜は比較的硬度の高い材質であるために、特許文献２に示されるように、レーザ光を照射して溝を形成する方法が提案されている。
【０００７】
しかし、従来のレーザ加工方法では、Ｍｏ膜の一部を溶融し、除去する方法であるために、溝の縁に盛り上がりが形成されたり、また溶融したＭｏ膜が素子部分に飛散したりするといった問題がある。さらに、レーザ光の出力が高すぎると、溝以外の基板部分にクラックを生じさせるという問題もある。
【０００８】
そこで、ダイヤモンド等の硬質材料で形成された加工工具によって溝を形成することも考えられる。このような加工工具を用いたメカニカルスクライブによってＭｏ膜を剥離するためには、加工工具を膜表面に対して強く押し付ける必要がある。この場合は、Ｍｏ膜だけでなく、その下面のガラス基板が損傷するという問題がある。また、このメカニカルスクライブによる膜剥離では、溝の加工幅の制御が困難である。
【０００９】
本発明の課題は、薄膜太陽電池等の積層基板における金属膜に溝を形成する際に、容易にかつ精度よく溝加工が行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る積層基板の溝加工方法は、基板上に形成された金属薄膜の一部を除去して溝を形成するための溝加工方法であって、以下の工程を含んでいる。
【００１１】
（ａ）金属薄膜の溝予定ラインに沿ってレーザ光を照射し、金属薄膜を溶融させることなく溝加工予定ラインに沿って熱応力を与えるレーザ光照射工程。
【００１２】
（ｂ）レーザ光が照射された溝予定ラインに沿ってメカニカル工具によって金属薄膜を除去し、溝を形成するメカニカルスクライブ工程。
【００１３】
ここでは、まず、溝予定ラインに沿ってレーザ光が照射される。このとき、レーザ光のパワーを、金属薄膜が溶融せず、かつ薄膜内部に熱応力が生じる程度の大きさに制御する。これにより、レーザ光照射工程において金属薄膜の飛散物が素子部分に付着することはない。しかも、溝予定ラインに沿って熱応力が与えられることによって、例えばクラックが生じる。このような状態で、溝予定ラインに沿ってメカニカル工具によって溝が形成される。このメカニカルスクライブ工程では、前工程のレーザ光照射によって溝予定ラインがもろくなっているので、メカニカルスクライブ工程のみによって金属薄膜を剥離する場合に比較して小さい押し付け荷重で溝を形成することができる。
【００１４】
以上のような加工方法では、金属薄膜を容易に剥離することができ、またメカニカルスクライブ工程において、溝加工幅の制御が容易になる。さらに、レーザ光の照射によって金属薄膜を溶融させて除去する従来の方法に比較して低い出力のレーザ装置を使用でき、製造コストを抑えることができる。
【００１５】
請求項２に係る積層基板の溝加工方法は、請求項１の溝加工方法において、レーザ光照射工程は、金属薄膜にクラックが形成され、かつ金属薄膜が溶融しない範囲の出力のレーザ光が照射される。
【００１６】
ここでは、レーザ光照射工程において、金属薄膜に確実にクラックが形成されるので、メカニカルスクライブ工程での金属薄膜の剥離がより簡単になる。
【００１７】
請求項３に係る積層基板の溝加工方法は、請求項２の溝加工方法において、レーザ光照射工程は、0.5 J/ cm2 以上 1.5 J/cm2未満のレーザ光が照射される。
【００１８】
ここでは、レーザ光のエネルギー密度を0.5 J/cm2 以上 1.5 J/cm2 未満に制御することによって、金属薄膜を溶融させずに、溝予定ラインに確実にクラックを形成することができる。
【００１９】
請求項４に係る積層基板の溝加工方法は、請求項１から３のいずれかの溝加工方法において、メカニカルスクライブ工程は、メカニカル工具を0.3N以上0.5N以下の押し付け荷重で金属薄膜を剥離する。
【００２０】
ここでは、請求項１から３のいずれかに記載の方法で金属薄膜にレーザ光を照射することによって、メカニカルスクライブ工程では、比較的小さい押し付け荷重で金属薄膜を剥離できる。
【００２１】
請求項５に係る積層基板の溝加工方法は、請求項１から４のいずれかの溝加工方法において、金属薄膜はモリブデン薄膜である。
【発明の効果】
【００２２】
以上のような本発明では、比較的容易にかつ飛散物を抑えて薄膜太陽電池の金属薄膜を剥離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のレーザ加工方法による溝加工後の顕微鏡写真及びその断面形状の拡大図。
【図２】本発明の第1実施例による溝加工後の顕微鏡写真及びその断面形状の拡大図。
【図３】本発明の第1実施例による溝加工後の顕微鏡写真及びその断面形状の拡大図。
【図４】本発明の第２実施例による溝加工後の顕微鏡写真及びその断面形状の拡大図。
【図５Ａ】本発明の第３実施例による溝加工後の顕微鏡写真及びその断面形状の拡大図。
【図５Ｂ】本発明の第３実施例による溝加工後の顕微鏡写真及びその断面形状の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜参考例＞
まず、図１に、金属薄膜を溶融させて除去する従来のレーザ加工方法を用いた場合の例を示す。図１（ａ）はレーザ加工後の平面状態を示す顕微鏡写真である。また同図（ｂ）はその断面形状を拡大して示したものである。なお、この図１に示す例のレーザ加工条件は以下の通りである。
【００２５】
波長：1064nm
集光径：40μm（3.0J/cm−２）
繰返し周期：100 kHz
出力：3.0 W
図１（ａ）から明らかなように、溝１の内部に複数の凸部２が見られる。これは、レーザ光の照射によっても剥離できなかった残滓である。また、図１（ｂ）から明らかなように、溝１の幅方向の両縁には盛り上がり３が形成されている。
【００２６】
＜実施例１＞
図２及び図３に本発明の一実施形態による加工方法によって形成された溝を示している。図２はレーザ光照射工程を実施した後のＭｏ膜の状態を示している。同図（ａ）はレーザ光照射後の平面状態を示す顕微鏡写真である。また同図（ｂ）はその断面形状を拡大して示したものである。なお、この図２に示す例のレーザ加工条件は以下の通りである。
【００２７】
波長：1064nm
集光径：40 μm (0.8 J/cm-2)
繰返し周期：100 kHz
出力：0.8 W
図２では、図１とは異なり、溝に相当する部分の薄膜は剥離されていない。しかし、溝予定ラインに沿ってクラック５が形成されている。
【００２８】
図３はレーザ光照射工程後にメカニカルスクライブ工程を実施した際のＭｏ膜の状態を示している。同図（ａ）はメカニカルスクライブ後の平面状態を示す顕微鏡写真である。また同図（ｂ）はその断面形状を拡大して示したものである。ここでのメカニカルスクライブ行程の加工条件は以下の通りである。
【００２９】
スクライビングツールの幅：60μｍ
荷重：0.5N
図３（ｂ）から明らかなように、溝７において、底面が平面ではないが、図１に示されるような大きな残滓（凸部）は見られない。また、溝７の両縁において盛り上がりは見られない。また、ここでは、メカニカルスクライブ工程において、工具の押し付け荷重は0.5Nであり、比較的小さい押し付け荷重でＭｏ膜が剥離されている。
【００３０】
＜実施例２＞
図４はレーザ光を溝予定ラインに沿って照射した後、２回のメカニカルスクライブを行った場合の溝の状態を示している。２回目のメカニカルスクライブは、１回目のメカニカルスクライブラインから溝幅方向に３０μｍずらして行っている。各行程の条件は実施例１と同様である。なお、図４（ａ）はメカニカルスクライブ後の平面状態を示す顕微鏡写真である。また同図（ｂ）はその断面形状を拡大して示したものである。
【００３１】
図４（ａ）から明らかなように、溝８の両縁が、１回のレーザ光照射の場合に比較してシャープに剥離されていることがわかる。
【００３２】
＜実施例３＞
図５Ａ及び図５Ｂはレーザ光を溝予定ラインに沿って照射し（１回）、その後２回のメカニカルスクライブを行った場合の溝の状態を示している。２回目のメカニカルスクライブ工程では、１回目の工程に比較して、工具の押し付け荷重を低くしている。各レーザ光照射工程のレーザ加工条件は実施例１と同様である。なお、各図において、（ａ）はメカニカルスクライブ後の平面状態を示す顕微鏡写真である。また各図（ｂ）はその断面形状を拡大して示したものである。
【００３３】
スクライビングツールの幅：60μｍ
荷重：0.3N（１回目、２回目とも同じ）
これらの図において、特に図５Ａ及び図５Ｂの（ｂ）を比較して明らかなように、２回のメカニカルスクライブ工程によってＭｏ膜は剥離できるが、２回のメカニカルスクライブを行うと、溝９の底面が荒れることがわかった。
【００３４】
［特徴］
以上のように本実施形態では、レーザ光を0.5 J/ cm2 以上 1.5 J/cm2 未満で照射してＭｏ膜にクラックを発生させ、その後メカニカルスクライブを行うようにしたので、小さい押し付け荷重でメカニカルスクライブを実施できる。したがって、Ｍｏ膜の剥離が容易になり、また基板への損傷を抑えることができる。さらに、メカニカルスクライブ工程でＭｏ膜を容易に剥離できるので、溝の加工幅を精度よく制御することができる。
【００３５】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００３６】
例えば、１つのスクライブ予定ラインに沿って２回以上のレーザ照射行程を、それぞれ位置をずらして実施し、２本以上のクラックを形成した後に、メカニカルスクライブ行程を実施してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１，７、８，９  溝
５  クラック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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