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用紫外激光进行薄膜加工和退火研究

发布时间:2019-12-15 09:02:57

紫外的问世,为改善显示性能和推进产品创新提供了可行性手段,例如其能加快像素转换率,降低产品的能耗、重量及厚度,或是实现像纸一样的机械柔韧性,这些都是使产品满足消费者千变万化的需求的关键因素。为了推动显示及微电子行业中具有成本效益的材料和工艺的发展,相干公司推出了VarioLas系列准分子表面加工系统。下面将主要介绍灵活的VarioLas系列表面加工系统的结构,以及其在推动大面积紫外表面加工和紫外退火发展中的巨大潜力。 

紫外器的优势

在多种材料加工方面具有得天独厚的优势。特别是短波长、高能量的紫外光子发生的衍射,要比长波长的可见光和红外光少,这就保证了材料加工时较高的空间分辨率。此外,紫外激光微加工主要依赖于非热效应手段,从而能使加工过程引入的热影响区域最小化。 

紫外波段的准分子,能提供高达2000mJ的脉冲能量和高达千瓦级的输出功率。因此,紫外准分子激光器已经成为了快速、有效的大面积烧蚀和微米量级微结构加工的关键手段。 

因此,在要求卓越的质量和重复率的高性能激光微加工应用中,准分子激光器是首选的解决方案。半导体制造、显示器制造、医疗器械制造和科学研究等诸多具有苛刻要求的高精密加工过程,正在越来越多地采用准分子激光器。 

作为准分子激光器光束和波长特性的全面拓展,相干公司开发出了结构紧凑、使用灵活的紫外加工系统,旨在推动半导体材料表面大范围加工和退火的进一步发展。紫外光子可在缩小掩模成像、或者在衬底材料上投射均匀的准分子过程中发挥作用。VarioLas系统中的每款产品都可工作在193nm、 248nm和308nm波长。 

用于烧蚀和退火的紫外系统

VarioLas掩模成像系统(或称为线性光束系统)基于相干公司的COMPexPro系列准分子激光器,其为高质量大范围精密机械加工和表面退火提供了经济实用的工具。卓越的光学设计、光束抗震的机械设计,以及无可比拟的脉冲与脉冲间的稳定性,是VarioLas系列的独特优势。 

在面积为2mm 2mm的矩形加工区域上,VarioLas掩模成像系统ECO和PRO分别能提供30 m和5 m的微机械加工分辨率,这样的分辨率对于聚合物、半导体、陶瓷、玻璃等材料的紫外机械加工、以及激光剥离和低温紫外退火都是非常理想的。投射到加工物品上的激光能量密度可高达3.5J/cm2,适用于不同种类材料的精密微加工。 

VarioLas SWEEP具有均匀的50mm 0.6mm的线性光束输出,可以用于晶圆掺杂物激活或者表面退火等大面积加工过程。 

VarioLas系列中的每款产品都可用于满足特定的需求。一系列安全装置如自动光束快门、互锁回路或1类安全光束封装以及便捷的控制模块(如样品表面能量密度控制、电动基底架和可以即时监视烧蚀和退火结果的共线相机观测单元),都可以根据应用需求集成到产品的基本设计中。 

因此,VarioLas系列可提供不同的集成度选择,从满足最大程度客户定制需求的纯粹的准分子激光束投影系统,到可控、互锁的光学全自动加工系统,如图1所示。

图1:先进、灵活的VarioLas紫外加工系统的模块化产品概念。

VarioLas紫外加工解决方案旨在推动低温、薄膜加工中各个领域的进步,下面将主要介绍其在三个领域的应用。需要说明的是,这些应用实例或者是利用线性光束扫描实现的,或者是利用分布重复掩模成像完成的。 

柔性显示器制造柔性

显示器具有巨大的市场前景,但是它们的问世不但遭遇到许多关键性技术挑战的拖累,而且其生产工艺也亟待改进。特别是用于生产柔性显示器的薄塑料衬底过于脆弱,以至于无法使用传统的加工工具,而且一些加工步骤所经历的高温也会使其失去有限的硬度。 

紫外技术,如激光退火表面自由技术(SUFTLA)可以使用传统方法在坚硬的衬底材料上制造显示电路,然后利用紫外光子在交界处释放较高的局部能量,使有效电路器件从坚硬的载体材料上剥离。[1] 

在SUFTLA工艺中,在标准的衬底材料上沉积一层硅作为牺牲层,然后完全使用传统方法在这层硅表面上制备显示电路。随后,用一系列加工步骤将电路固定在临时衬底上,使电路离开原来的玻璃衬底,最后再将其固定在永久的、柔性塑料衬底上。 

   

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