[其他]激光划线装置和方法

说明书

本发明是关于激光划线装置和方法。

加工液晶器件所用的透明导电薄膜除采用光刻法外，用激光加工也是众所周知的。这类激光加工中钇铝柘榴石激光器已被采用作为激光光源，举例说该激光的波长为1.06微米。在这类激光加工过程中，通过使用一系列呈点状激光束按规定的线条形状连续照射到待加工的基片上而形成一条沟槽。因此，必须根据待加工透明导电薄膜例如热导率的特性，控制诸如激光束的能量密度、扫描速率等工艺条件。这样，当进行工业化大量生产时，在不牺牲产品技术规格的情况下是难以提高产品产量的。此外，对应于波长为1.06微米，每个光子的能量为1.23电子伏特的激光能比起代表诸如氧化锡、氧化铟、氧化铟锡、氧化锌等普通透明导电薄膜的3至4电子伏特的禁带宽度范围来说是非常小的。再者，在采用Q开关操作的激光加工过程中，必须以30至60厘米/分的扫描速率、用每一光点为0.5至1瓦进行扫描，该激光束截面直径为50微米、焦距为40毫米、脉冲频率为3千赫和脉冲宽度为60毫微秒。由于能量如此之大，因而可能会使于其上形成透明导电薄膜的衬底层产生裂纹，使器件损坏。衬底表面的损坏呈鳞状。

此外，和现有技术的激光加工划不出一系列间距为10至50微米的细沟槽，由于划出的沟槽不完善，因而激光加工之后还需要实施刻蚀工序。另外，在各激光照射的过程中必须监控激光照射的条件，使其与激光器输出的波动情况尤其在起始输出能量的波动情况相适应。本发明是对昭59-211，769号日本专利申请书所作的一个改进。

因此本发明的一个目的是提供一种能彻底清除基片上一部分薄膜而不致损及衬底表面的激光划线装置和激光划线方法。

因此本发明的一个目的是提供一种球面象差受抑制的激光划线装置和激光划线方法。

为达到上述目的，激光划线装置采用了扁形激光束其横截面宽为20至200微米例如取150微米而长为10至60厘米例如取30厘米，用此激光束同时在待加工的基片上照射出和刻划出一线条。该激光束最好是波长小于400毫微米，以小于50毫微米的脉冲宽度脉动。与现有技术相比，利用这种脉冲激光束可以将光能吸收效率提高99倍以上，从而使加工时间缩短十分之九以上。

此外，根据本发明，激光束的边缘部分被消除了，因而使球面象差效应减少，因此，即使想在基片上划出长30厘米、宽10至30微米例如取20微米的沟槽，也能使基片上加工过的部分的边缘分明利索并可获得清晰的周界轮廓。

图1是本发明激光划片装置的横向剖视图。

图2（A）至2（D）是说明激光束横截面的示意图。

图3（A）至3（B）是按本发明进行加工的基片的平面图和侧视图。

图4（A）和4（B）是本发明的另一个实施例。

参看图1，这是激光加工装置的示意图。图中，激光加工装置包括一个基片夹持器和一个激光辐射装置。激光辐射装置包括Questec公司出售的脉冲（eximer）激光器1（KrF，波长＝248毫微米;禁带宽度＝5.0电子伏特）、扩展器2、缝隙3和柱面透镜4。激光器1所发射的横截面为16毫米×20毫米、功率密度为5.6×10^-12毫焦耳/平方毫米的激光束20（图2（A））由扩展器2在垂直于图1图面方向上加以扩展。经扩展后横截面为16毫米×300毫米的激光束21（图2（B），其周边（边缘）通过缝隙3加以切除。边缘切除过横截面为2毫米×300毫米的激光束22（图2（C）聚焦在铺设于底片25上的基片10上形成的例如氧化锡薄膜（禁带宽度＝3.5电子伏特）之类的透明导电薄膜11上。在薄膜11上激光束的宽度为20微米。底片25可在X和Y方向上移动，因而激光束可被聚焦到所希望的位置上。

缝隙3的宽度视具体情况而定。但此宽度应这样选择使得激光束能聚焦到其中可以将球面象差忽略不计的宽度。即透镜的性能间接地确定聚焦的激光束的宽度。激光束的脉冲持续时间小于50毫微秒，例如取20毫微秒，重复频率为1至100赫，例如取10赫。根据本实验，用10赫/脉冲的脉冲激光束进行激光划线就能在第五层透明薄膜上划出完善的沟槽，而且只在0.8分钟的加工时间内即可生产出多个分割了宽为20微米而间距为15毫米的薄膜元件。经过超声波净化处理之后，衬底表面没有损坏。整个过程只用了5至10分钟的时间。