CN117276420A - 用于制作量子点遮光层的刻蚀系统和遮光层的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种用于制作量子点遮光层的刻蚀系统和遮光层的制作方法,刻蚀系统于光线传播方向上依次包括:出光装置,该出光装置用于出射平行光;光束调整装置,该光束调整装置用于调整平行光于光束调整装置出射端的出射位置;聚焦装置,该聚焦装置与光束调整装置连接,用于将通过聚焦装置的平行光进行聚焦,形成聚焦光斑;承载装置,该承载装置用于承载待刻蚀物品,使得聚焦光斑落在待刻蚀物品表面,对待刻蚀物品进行刻蚀,形成光刻图形。本发明通过光束调整装置控制平行光的出射路径,来对待刻蚀物品进行蚀刻,待刻蚀物品表面胶材对应区域由于聚焦光斑照射产生气化,直接将对应区域的胶材去除,无需显影。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域,尤其涉及一种用于制作量子点遮光层的刻蚀系统和遮光层的制作方法。
背景技术
Micro LED彩色显示技术是未来显示的发展趋势,被视为终极显示技术。但是在大屏显示领域其涉及到的巨量转移成本巨大,量子点+Micro LED可以大幅降低其巨量转移成本,与此同时,量子点方案仅需用到蓝光芯片,降低了芯片成本的同时还能够降低三色RGB对驱动方案的高要求,降低其电路设计以及补偿算法的难度。
量子点(QD)是解决Micro LED色转换的最佳解决方案,量子点具有色纯度高、发光颜色可调和荧光量子效率高等诸多优良的光电特性,成为一类非常重要的发光材料。在显示及照明领域都受到了广泛的关注。尤其在提升显示面板的色域方面,具有巨大的潜力。由于Micro LED封装工艺容易造成量子点子像素间的串扰,所以需要采用采用黑胶制作一定高度的遮光壁(bank),其厚度一般超过10μm,一般采用光刻工艺进行遮光壁制备,其过程包括:负性光刻胶涂布、前烘、曝光、显影(或者干法蚀刻)、后烘。遮光壁的制作工艺制程繁琐,且负胶的分辨率相比正胶本身就低,加上遮光壁厚度较厚,光刻精度更加难以保证,制作形成的遮光壁很容易出现开孔形貌不理想,孔型不一致的问题,严重影响量子点色转换的效果。另外的方法还包括喷墨打印的方式,该方式制作出的遮光壁侧壁形貌垂直度不高,不能更好的解决光串扰的问题,且其打印效率低,无法实现更小尺寸的遮光壁制作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制作量子点遮光层的刻蚀系统和遮光层的制作方法,以解决现有技术中制作形成遮光层的遮光壁形貌不理想的问题。
为实现上述发明目的,本发明一实施方式提供一种用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,于光线传播方向上依次包括:
出光装置,所述出光装置用于出射平行光;
光束调整装置,所述光束调整装置用于调整所述平行光于所述光束调整装置出射端的出射位置;
聚焦装置,所述聚焦装置与所述光束调整装置连接,用于将通过所述聚焦装置的平行光进行聚焦,形成聚焦光斑;
承载装置,所述承载装置用于承载待刻蚀物品,使得所述聚焦光斑落在待刻蚀物品表面,对所述待刻蚀物品进行刻蚀,形成光刻图形。
作为本发明一实施方式的进一步改进,所述光束调整装置为高速振镜。
作为本发明一实施方式的进一步改进,所述聚焦光斑尺寸为1-10μm。
作为本发明一实施方式的进一步改进,还包括光线反射装置,所述光线反射装置设置于所述出光装置和所述光束调整装置之间,所述出光装置出射的平行光经过所述光线反射装置反射后垂直进入光束调整装置。
作为本发明一实施方式的进一步改进,出光装置包括激光光源和准直镜,所述准直镜用于接收所述激光光源提供的光线,并形成平行光。
作为本发明一实施方式的进一步改进,所述激光光源为超快紫外激光器,激光光源波长设置为200-360nm,激光脉宽设置为1-100fs,激光频率设置为0-2MHz,激光功率设置为1-10W。
作为本发明一实施方式的进一步改进,所述聚焦装置为F-theta远心镜。
作为本发明一实施方式的进一步改进,所述承载装置为运动控制平台,当所述待刻蚀物品放置于所述承载装置上时,通过控制所述承载装置移动可带动所述待刻蚀物品的移动。
为实现上述发明目的,本发明还提供一种量子点遮光层的制作方法,包括:
于基板上表面形成光刻胶层;
将形成有光刻胶层的基板放置于如上所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统中的承载装置上,使得具有光刻胶层的一面朝向所述聚焦装置;
根据所述光刻胶层与所述聚焦装置之间的相对位置,调整平行光从所述光束调整装置出射端的出射位置;
开启出光装置,对所述光刻胶层进行刻蚀。
作为本发明一实施方式的进一步改进,“于基板上表面形成光刻胶层”具体包括:
利用旋转涂覆的方式,于基板上表面形成一层厚度均匀的光刻胶层;
其中,所述光刻胶层为黑色光刻胶层,所述光刻胶层的形成厚度为1-20μm。
本发明的有益效果在于:本发明通过光束调整装置控制平行光的出射路径,来对待刻蚀物品进行蚀刻,待刻蚀物品表面胶材对应区域由于聚焦光斑照射产生气化,直接将对应区域的胶材去除,无需显影,同时本发明中光束调整装置不仅起到了自由定义刻蚀图案的作用,还能够起到高速运转提高效率的作用,在一定幅面内待刻蚀物品无需移动,仅靠光束调整装置和聚焦装置即可实现全部图形的刻蚀。
附图说明
图1为本发明一实施方式中的一种用于制作量子点遮光层的刻蚀系统结构示意图;
图2为本发明一实施方式中的一种量子点遮光层的制作方法的流程示意图;
图3a为本发明一实施方式中的一种待刻蚀物品的结构俯视图(刻蚀前);
图3b为本发明一实施方式中的一种待刻蚀物品的结构侧视图(刻蚀前);
图4a为本发明一实施方式中的一种待刻蚀物品的结构俯视图(刻蚀后);
图4b为本发明一实施方式中的一种待刻蚀物品的结构在沿基板厚度方向的剖面图(刻蚀后)。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
下面详细描述本发明的实施方式,实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
为方便说明,本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述,例如“上”、“下”、“后”、“前”等,用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如,如果将图中的装置翻转,则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此,示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。
如图1所示,本实施方式提供一种用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,于光线传播方向上依次包括出光装置100、光束调整装置200、聚焦装置300和承载装置400。
出光装置100包括激光光源和准直镜,该准直镜用于接收激光光源提供的光线,并形成平行光。
在本发明具体实施方式中,激光光源为超快紫外激光器,其提供的激光波长为紫外波段,待刻蚀物品表面为黑色光刻胶层。
具体的,可选择将激光光源波长设置为200-360nm,激光脉宽设置为1-100fs,激光频率设置为0-2MHz,激光功率设置为1-10W。由于超快紫外激光器具有极高的峰值功率,激光光束通过光学聚焦镜片聚焦在待刻蚀的黑色光刻胶层表面时,黑色光刻胶材在超快紫外激光脉冲的轰击下会瞬间气化蒸发,热影响区很小(可以忽略不记),制作形成的刻蚀图案的侧壁光滑且垂直度高。
需要说明的是,本发明对激光光源波长、激光脉宽、激光频率和激光功率的具体设置数值不作限制,可根据实际需求作相应调整。
光束调整装置200用于接收出光装置100发出的平行光,并调整该平行光于光束调整装置200出射端的出射位置。
在本发明具体实施方式中,光束调整装置200为高速振镜,其内包括两块反射镜片。具体的,光束调整装置200外接计算机处理系统并与计算机处理系统通讯连接,当平行光入射至光束调整装置200时,通过利用计算机处理系统来控制光束调整装置200内的两块反射镜片的反射角度,两块反射镜片可分别沿相互垂直的方向上扫描,从而达到实现调整平行光于光束调整装置200出射端的出射位置的效果,在一定区域内,只需要控制调整光束调整装置200内的反射镜的反射角度,无需移动待刻蚀物品,即可完成全部图形的刻蚀。
聚焦装置300与光束调整装置200连接,其用于将通过聚焦装置300的平行光进行聚焦,形成聚焦光斑。
具体的,聚焦装置300为F-theta远心镜。
更具体的,聚焦装置300聚焦形成的聚焦光斑为方形结构,其边长尺寸为1-10μm,则其中一束聚焦光斑落在光刻胶材表面的刻蚀图案为立方体结构。结合本实施方式中出光装置100出射的平行光为具有极高峰值功率的超快紫外激光光束,且经过聚焦装置300后聚焦形成的聚焦光斑尺寸可以控制在1-10μm,则聚焦光束能量密度高,远超黑色光刻胶材的损伤阈值,可以刻蚀具有较厚厚度的黑色光刻胶层。
在本发明其他实施方式中,聚焦装置300聚焦形成的聚焦光斑也可以为圆形结构,其直径尺寸为1-10μm,则其中一束聚焦光斑落在光刻胶材表面的刻蚀图案为圆柱形结构。
承载装置400用于承载待刻蚀物品500,使得聚焦光斑落在待刻蚀物品500表面,对待刻蚀物品500进行刻蚀,形成光刻图形。
当然,承载装置400与聚焦装置300之间间隔的距离与聚焦装置300的镜片折射率、曲率半径等有关,根据实际应用中选取的聚焦装置300的类型,实际调整承载装置400与聚焦装置300之间的间隔距离,使得聚焦装置300聚焦形成的聚焦光斑能够正好落在待刻蚀物品500的刻蚀区域,以及控制落在待刻蚀物品500表面的聚焦光斑尺寸小于等于10μm即可。
具体的,承载装置400为高精度运动控制平台,当待刻蚀物品500放置于承载装置400上时,通过控制承载装置400移动可带动待刻蚀物品500的移动。
更具体的,承载装置400可在平行于其表面的平面内移动以及可在垂直于其表面的方向上移动。当需要刻蚀的区域范围较大,光束调整装置200可调整光束入射位置范围无法满足所需刻蚀区域时,可通过控制移动承载装置400,来调整待刻蚀物品500的位置。
本实施方式中,待刻蚀物品500表面为具有一定厚度的黑色光刻胶层。
进一步的,本实施方式中的刻蚀系统还包括光线反射装置600,光线反射装置600为反射镜,光线反射装置600设置于出光装置100和光束调整装置200之间,出光装置100出射的平行光经过光线反射装置600反射后垂直进入光束调整装置200。
如图2所示,本发明还提供一种量子点遮光层的制作方法,包括:
S1:于基板上表面形成光刻胶层。
S2:将形成有光刻胶层的基板放置于上述任意一种实施方式中所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统中的承载装置上,使得具有光刻胶层的一面朝向聚焦装置。
S3:根据光刻胶层与聚焦装置之间的相对位置,调整平行光从光束调整装置出射端的出射位置。
S4:开启出光装置,对光刻胶层进行刻蚀。
在步骤S1中,“于基板上表面形成光刻胶层”具体包括:
参见图3a和图3b,利用旋转涂覆的方式,于基板510上表面形成一层厚度均匀的光刻胶层520,即形成本实施方式中所述的待刻蚀物品500,其中,光刻胶层520为黑色光刻胶层,光刻胶层520的形成厚度控制为1-20μm。
需要说明的是,本发明对光刻胶层520形成厚度的具体数值不作限制,可根据实际产品需求和工艺条件作相应调整。
将待刻蚀物品500放置于上述刻蚀系统中的承载装置400上,如图1,将形成有光刻胶层520的一面朝向聚焦装置300,调整光刻胶层520与聚焦装置300的相对位置。
当然,在实际操作过程中,可通过定点的方式固定待刻蚀物品500放置于承载装置400表面的位置,或是通过于刻蚀系统中增加影像装置,影像装置可实时采集待刻蚀物品500位于承载装置400表面的图像,通过对图像分析处理结果来控制承载装置400移动,以带动待刻蚀物品500移动至合适位置处进行刻蚀处理。
具体的,通过在与光束调整装置200通讯连接的计算机处理系统进行相应的参数设置,调整光束调整装置200内的两块反射镜片的反射角度范围,以改变平行光从光束调整装置200出射端的出射位置,实现一定幅画内全部图形的刻蚀。
示例性的,平行光通过聚焦装置300聚焦形成的一束聚焦光斑落在待刻蚀物品500表面的光刻胶层520上时,由于聚焦光束能量密度高,对应聚焦光斑处的黑色光刻胶层520在激光高峰值功率作用下瞬间气化排出,热影响小,刻蚀形成的图形侧壁形貌平整且垂直度高。通过不断调整光束调整装置200内的两块反射镜片的反射角度范围,以改变聚焦光斑落在光刻胶层520上的位置,以实现一定幅画内全部图形的刻蚀。
当需要刻蚀的区域范围较大,光束调整装置200可调整光束入射位置范围无法满足所需刻蚀区域时,可通过控制移动承载装置400,来调整待刻蚀物品500的位置。
如图4a和图4b所示,为完成刻蚀之后的待刻蚀物品500的俯视图和侧视图,在本发明具体实施方式中,在光刻胶层520上刻蚀形成的刻蚀图形521为立方体结构,刻蚀图形521在平行于基板510的截面为方形结构,方形结构侧边尺寸为1-10μm,即在相邻两个刻蚀图形521之间形成遮挡侧壁522,遮挡侧壁522即为本实施方式中量子点遮光层,由于聚焦光束能量密度高,制作形成的遮挡侧壁522形貌平整且垂直度高,能够更好地解决量子点的光串扰问题。
综上所述,本发明通过光束调整装置控制平行光的出射路径,来对待刻蚀物品进行蚀刻,待刻蚀物品表面胶材对应区域由于聚焦光斑照射产生气化,直接将对应区域的胶材去除,无需显影,同时本发明中光束调整装置不仅起到了自由定义刻蚀图案的作用,还能够起到高速运转提高效率的作用,在一定幅面内待刻蚀物品无需移动,仅靠光束调整装置和聚焦装置即可实现全部图形的刻蚀。另外,本发明采用F-theta远心镜头以及高精度运动控制平台,满足更大刻蚀区域的需求,加工幅面内开孔的位置精度以及一致性更好。
应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,其特征在于,于光线传播方向上依次包括:
出光装置,所述出光装置用于出射平行光;
光束调整装置,所述光束调整装置用于调整所述平行光于所述光束调整装置出射端的出射位置;
聚焦装置,所述聚焦装置与所述光束调整装置连接,用于将通过所述聚焦装置的平行光进行聚焦,形成聚焦光斑;
承载装置,所述承载装置用于承载待刻蚀物品,使得所述聚焦光斑落在待刻蚀物品表面,对所述待刻蚀物品进行刻蚀,形成光刻图形。
2.根据权利要求1所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,其特征在于,所述光束调整装置为高速振镜。
3.根据权利要求1所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,其特征在于,所述聚焦光斑尺寸为1-10μm。
4.根据权利要求1所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,其特征在于,还包括光线反射装置,所述光线反射装置设置于所述出光装置和所述光束调整装置之间,所述出光装置出射的平行光经过所述光线反射装置反射后垂直进入光束调整装置。
5.根据权利要求1所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,其特征在于,出光装置包括激光光源和准直镜,所述准直镜用于接收所述激光光源提供的光线,并形成平行光。
6.根据权利要求5所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,其特征在于,所述激光光源为超快紫外激光器,激光光源波长设置为200-360nm,激光脉宽设置为1-100fs,激光频率设置为0-2MHz,激光功率设置为1-10W。
7.根据权利要求1所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,其特征在于,所述聚焦装置为F-theta远心镜。
8.根据权利要求1所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统,其特征在于,所述承载装置为运动控制平台,当所述待刻蚀物品放置于所述承载装置上时,通过控制所述承载装置移动可带动所述待刻蚀物品的移动。
9.一种量子点遮光层的制作方法,其特征在于,包括:
于基板上表面形成光刻胶层;
将形成有光刻胶层的基板放置于如权利要求1-8任意一项所述的用于制作量子点遮光层的刻蚀系统中的承载装置上,使得具有光刻胶层的一面朝向所述聚焦装置;
根据所述光刻胶层与所述聚焦装置之间的相对位置,调整平行光从所述光束调整装置出射端的出射位置;
开启出光装置,对所述光刻胶层进行刻蚀。
10.根据权利要求9所述的量子点遮光层的制作方法,其特征在于,“于基板上表面形成光刻胶层”具体包括:
利用旋转涂覆的方式,于基板上表面形成一层厚度均匀的光刻胶层;
其中,所述光刻胶层为黑色光刻胶层,所述光刻胶层的形成厚度为1-20μm。
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