[其他]激光劃線裝置和方法

無效

• 申請號: 87106576
• 申請日: 1987-09-25
• 公開（公告）號: CN87106576A
• 公開（公告）日: 1988-05-18
• 發明（設計）人: 篠原久人
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 林長安,杜有文

本發明是關于激光劃線裝置和方法。

加工液晶器件所用的透明導電薄膜除采用光刻法外，用激光加工也是眾所周知的。這類激光加工中釔鋁柘榴石激光器已被采用作為激光光源，舉例說該激光的波長為1.06微米。在這類激光加工過程中，通過使用一系列呈點狀激光束按規定的線條形狀連續照射到待加工的基片上而形成一條溝槽。因此，必須根據待加工透明導電薄膜例如熱導率的特性，控制諸如激光束的能量密度、掃描速率等工藝條件。這樣，當進行工業化大量生產時，在不犧牲產品技術規格的情況下是難以提高產品產量的。此外，對應于波長為1.06微米，每個光子的能量為1.23電子伏特的激光能比起代表諸如氧化錫、氧化銦、氧化銦錫、氧化鋅等普通透明導電薄膜的3至4電子伏特的禁帶寬度范圍來說是非常小的。再者，在采用Q開關操作的激光加工過程中，必須以30至60厘米/分的掃描速率、用每一光點為0.5至1瓦進行掃描，該激光束截面直徑為50微米、焦距為40毫米、脈沖頻率為3千赫和脈沖寬度為60毫微秒。由于能量如此之大，因而可能會使于其上形成透明導電薄膜的襯底層產生裂紋，使器件損壞。襯底表面的損壞呈鱗狀。

此外，和現有技術的激光加工劃不出一系列間距為10至50微米的細溝槽，由于劃出的溝槽不完善，因而激光加工之后還需要實施刻蝕工序。另外，在各激光照射的過程中必須監控激光照射的條件，使其與激光器輸出的波動情況尤其在起始輸出能量的波動情況相適應。本發明是對昭59-211，769號日本專利申請書所作的一個改進。

因此本發明的一個目的是提供一種能徹底清除基片上一部分薄膜而不致損及襯底表面的激光劃線裝置和激光劃線方法。

因此本發明的一個目的是提供一種球面象差受抑制的激光劃線裝置和激光劃線方法。

為達到上述目的，激光劃線裝置采用了扁形激光束其橫截面寬為20至200微米例如取150微米而長為10至60厘米例如取30厘米，用此激光束同時在待加工的基片上照射出和刻劃出一線條。該激光束最好是波長小于400毫微米，以小于50毫微米的脈沖寬度脈動。與現有技術相比，利用這種脈沖激光束可以將光能吸收效率提高99倍以上，從而使加工時間縮短十分之九以上。

此外，根據本發明，激光束的邊緣部分被消除了，因而使球面象差效應減少，因此，即使想在基片上劃出長30厘米、寬10至30微米例如取20微米的溝槽，也能使基片上加工過的部分的邊緣分明利索并可獲得清晰的周界輪廓。

圖1是本發明激光劃片裝置的橫向剖視圖。

圖2（A）至2（D）是說明激光束橫截面的示意圖。

圖3（A）至3（B）是按本發明進行加工的基片的平面圖和側視圖。

圖4（A）和4（B）是本發明的另一個實施例。

參看圖1，這是激光加工裝置的示意圖。圖中，激光加工裝置包括一個基片夾持器和一個激光輻射裝置。激光輻射裝置包括Questec公司出售的脈沖（eximer）激光器1（KrF，波長＝248毫微米;禁帶寬度＝5.0電子伏特）、擴展器2、縫隙3和柱面透鏡4。激光器1所發射的橫截面為16毫米×20毫米、功率密度為5.6×10^-12毫焦耳/平方毫米的激光束20（圖2（A））由擴展器2在垂直于圖1圖面方向上加以擴展。經擴展后橫截面為16毫米×300毫米的激光束21（圖2（B），其周邊（邊緣）通過縫隙3加以切除。邊緣切除過橫截面為2毫米×300毫米的激光束22（圖2（C）聚焦在鋪設于底片25上的基片10上形成的例如氧化錫薄膜（禁帶寬度＝3.5電子伏特）之類的透明導電薄膜11上。在薄膜11上激光束的寬度為20微米。底片25可在X和Y方向上移動，因而激光束可被聚焦到所希望的位置上。

縫隙3的寬度視具體情況而定。但此寬度應這樣選擇使得激光束能聚焦到其中可以將球面象差忽略不計的寬度。即透鏡的性能間接地確定聚焦的激光束的寬度。激光束的脈沖持續時間小于50毫微秒，例如取20毫微秒，重復頻率為1至100赫，例如取10赫。根據本實驗，用10赫/脈沖的脈沖激光束進行激光劃線就能在第五層透明薄膜上劃出完善的溝槽，而且只在0.8分鐘的加工時間內即可生產出多個分割了寬為20微米而間距為15毫米的薄膜元件。經過超聲波凈化處理之后，襯底表面沒有損壞。整個過程只用了5至10分鐘的時間。