DE102022114645A1 - Method and device for processing at least a portion of a layer system - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten mindestens eines Teilbereichs (1) eines Schichtsystems, insbesondere einer Mikro-LED, mittels ultrakurzer Laserpulse eines Laserstrahls (20) eines Ultrakurzpulslasers (2), wobei der mindestens eine Teilbereich (1) an einer Grenzschicht (130) auf einem Substrat (30) angeordnet ist, wobei das Substrat (30) im Wesentlichen transparent für die Wellenlänge der ultrakurzen Laserpulse des Laserstrahls (20) ist, wobei die Grenzschicht (130) durch das Substrat (30) hindurch mit den ultrakurzen Laserpulsen (200) des Laserstrahls (20) beaufschlagt wird, wodurch der mindestens eine Teilbereich (1) verarbeitet wird, wobei die ultrakurzen Laserpulse in Form eines Laserbursts in die Grenzschicht eingebracht werden.The present invention relates to a method and a device for processing at least one partial region (1) of a layer system, in particular a micro-LED, using ultra-short laser pulses of a laser beam (20) of an ultra-short pulse laser (2), wherein the at least one partial region (1) on a Boundary layer (130) is arranged on a substrate (30), wherein the substrate (30) is essentially transparent to the wavelength of the ultra-short laser pulses of the laser beam (20), the boundary layer (130) passing through the substrate (30) with the ultra-short laser pulses (200) of the laser beam (20) are applied, whereby the at least one partial area (1) is processed, the ultra-short laser pulses being introduced into the boundary layer in the form of a laser burst.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verarbeiten mindestens eines Teilbereichs eines Schichtsystems mittels ultrakurzer Laserpulse eines Laserstrahls eines Ultrakurzpulslasers.The present invention relates to a device and a method for processing at least a portion of a layer system using ultrashort laser pulses of a laser beam from an ultrashort pulse laser.

Stand der TechnikState of the art

In modernen Displaysystem werden Mikro-LEDs als Lichtquellen eingesetzt, um eine herkömmliche, globale Hintergrundbeleuchtung des Displaypanels überflüssig zu machen. Hierfür werden die Mikro-LEDs auf einer sogenannten Aktivmatrix aufgebracht, so dass jede Mikro-LED individuell angesteuert werden kann. Die Displays mit Mikro-LEDs weisen daher den Vorteil auf, dass die Mikro-LEDs auf der Matrix lokal ansteuerbar sind. Dadurch können einzelne Mikro-LEDs an- und abgeschaltet werden wodurch beispielsweise ein hohes Kontrastverhältnis und ein sehr guter Schwarzwert erreicht werden kann. Zudem kann ein sogenanntes Bleeding der Hintergrundbeleuchtung durch die Displaypanels bauartbedingt vermieden werden.In modern display systems, micro-LEDs are used as light sources to make conventional, global backlighting of the display panel unnecessary. For this purpose, the micro-LEDs are applied to a so-called active matrix so that each micro-LED can be controlled individually. The displays with micro-LEDs therefore have the advantage that the micro-LEDs on the matrix can be controlled locally. This means that individual micro-LEDs can be switched on and off, which means, for example, a high contrast ratio and a very good black level can be achieved. In addition, so-called bleeding of the background lighting through the display panels can be avoided due to their design.

Die Produktion solcher Displays mit Mikro-LEDs ist jedoch herausfordernd, da die Mikro-LEDs erst auf einem Substrat produziert werden und anschließend auf eine entsprechende Aktivmatrix übertragen werden müssen. Hierbei dürfen zudem nur funktionierende Mikro-LEDs auf die Aktivmatrix übertragen werden, um beispielsweise Pixelfehler zu vermeiden. Zur Übertragung der Mikro-LEDs auf eine entsprechende Aktivmatrix hat sich der Einsatz von Lasern bewährt. Insbesondere sind der Laser Lift-Off (LLO) Prozess, mit dem eine Mikro-LED von dem Substrat gelöst werden kann, und der sogenannte Laser Induced Forward Transfer (LIFT) Prozess, mit dem die Mikro-LED von dem Substrat auf die Aktivmatrix transferiert werden kann, relevant. In beiden Fällen wird die Grenzschicht zwischen dem Substrat und der Mikro-LED mit einem Laserpuls beaufschlagt, um eine entsprechende Verarbeitung der Mikro-LED zu erreichen.However, the production of such displays with micro-LEDs is challenging because the micro-LEDs are first produced on a substrate and then have to be transferred to a corresponding active matrix. In addition, only functioning micro-LEDs may be transferred to the active matrix in order to avoid pixel errors, for example. The use of lasers has proven successful for transferring the micro-LEDs to a corresponding active matrix. In particular, the Laser Lift-Off (LLO) process, with which a micro-LED can be detached from the substrate, and the so-called Laser Induced Forward Transfer (LIFT) process, with which the micro-LED is transferred from the substrate to the active matrix can become relevant. In both cases, a laser pulse is applied to the boundary layer between the substrate and the micro-LED in order to achieve appropriate processing of the micro-LED.

„Laser Processing of Micro-LED - a Coherent Whitepaper“ vom 23. Januar 2018 beschreibt, dass für die vorgenannten Prozesse typischerweise Excimerlaser eingesetzt werden.“Laser Processing of Micro-LED - a Coherent Whitepaper” from January 23, 2018 describes that excimer lasers are typically used for the aforementioned processes.

Excimerlaser weisen jedoch eine geringe zeitliche Pulsqualität auf. Insbesondere beeinflusst das schwer kontrollierbare Ein- und Ausschwingverhalten der Laserpulse die Verarbeitungsqualität. Zudem liegt die Pulslänge von Excimerlasern im Bereich von einigen 10ns, so dass die Laserpulse über eine lange Zeit mit der Grenzschicht zwischen Substrat und Mikro-LED wechselwirken und dementsprechend die beaufschlagten Materialien thermisch beeinflussen. Dies kann insbesondere die Halbleiterübergänge, also insbesondere die pn-Übergänge, der Mikro-LEDs schädigen. Außerdem weist der Laserstrahl eines Excimerlasers keine definierte Polarisation auf, so dass diese sich insbesondere nicht für Hochleistungsanwendungen eignen, da die für hohe Laserleistungen notwendigen optischen Komponenten oft eine definierte Polarisation des Laserstrahls voraussetzen.However, excimer lasers have poor temporal pulse quality. In particular, the difficult to control transient response and decay behavior of the laser pulses influences the processing quality. In addition, the pulse length of excimer lasers is in the range of a few 10ns, so that the laser pulses interact with the boundary layer between the substrate and the micro-LED over a long period of time and accordingly have a thermal influence on the exposed materials. This can damage the semiconductor junctions, in particular the pn junctions, of the microLEDs. In addition, the laser beam of an excimer laser does not have a defined polarization, so that they are particularly not suitable for high-performance applications, since the optical components necessary for high laser powers often require a defined polarization of the laser beam.

EP2872751 zeigt ein Verfahren zur Vorwärtsabscheidung eines Materials auf ein Trägersubstrat mittels ultrakurzer Laserpulse, wobei die Wellenlänge der ultrakurzen Laserpulse jedoch 350nm bis 2µm beträgt. EP2872751 shows a method for forward deposition of a material onto a carrier substrate using ultrashort laser pulses, but the wavelength of the ultrashort laser pulses is 350nm to 2µm.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Verarbeiten mindestens eines Teilbereichs eines Schichtsystems, sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.Based on the known prior art, it is an object of the present invention to provide an improved method for processing at least a partial area of a layer system, as well as a corresponding device.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Verarbeiten mindestens eines Teilbereichs eines Schichtsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.The object is achieved by a method for processing at least a portion of a layer system with the features of claim 1. Advantageous further developments result from the subclaims, the description and the figures.

Entsprechend wird ein Verfahren zum Verarbeiten mindestens eines Teilbereichs eines Schichtsystems, insbesondere einer Mikro-LED, mittels ultrakurzer Laserpulse eines Laserstrahls eines Ultrakurzpulslasers vorgeschlagen, wobei dre mindestens eine Teilbereich an einer Grenzschicht auf einem Substrat angeordnet ist, wobei das Substrat im Wesentlichen transparent für die Wellenlänge der ultrakurzen Laserpulse des Laserstrahls ist, wobei die Grenzschicht durch das Substrat hindurch mit den ultrakurzen Laserpulsen des Laserstrahls beaufschlagt wird, wodurch der mindestens eine Teilbereich verarbeitet wird. Erfindungsgemäß werden die ultrakurzen Laserpulse in Form eines Laserbursts in die Grenzschicht eingebracht.Accordingly, a method for processing at least a partial area of a layer system, in particular a micro-LED, is proposed using ultrashort laser pulses of a laser beam of an ultrashort pulse laser, wherein at least one partial area is arranged at a boundary layer on a substrate, the substrate being essentially transparent for the wavelength the ultra-short laser pulses of the laser beam, wherein the boundary layer is acted upon by the ultra-short laser pulses of the laser beam through the substrate, whereby the at least one partial area is processed. According to the invention, the ultrashort laser pulses are introduced into the boundary layer in the form of a laser burst.

Der Ultrakurzpulslaser stellt hierbei die Laserpulse des Laserstrahls zur Verfügung, wobei die einzelnen Laserpulse den Laserstrahl in der Strahlausbreitungsrichtung ausbilden. Die Pulsdauer der ultrakurzen Laserpulse kann hierbei zwischen 50fs und 1000ps liegen, bevorzugt zwischen 100fs und 100ps liegen, besonders bevorzugt zwischen 50fs und 20ps liegen.The ultra-short pulse laser provides the laser pulses of the laser beam, with the individual laser pulses forming the laser beam in the direction of beam propagation. The pulse duration of the ultra-short laser pulses can be between 50fs and 1000ps, preferably between 100fs and 100ps, particularly preferably between 50fs and 20ps.

Die Laserpulse sind hierbei Teil eines sogenannten Laserbursts, wobei jeder Laserburst mehrere Laserpulse umfasst. Während der Länge des Laserbursts können die Laserpulse sehr dicht, beispielsweise im Abstand weniger Piko- bis Nanosekunden, aufeinander folgen. Bei den Laserbursts kann es sich insbesondere um GHz-Bursts handeln, bei denen die Abfolge der aufeinanderfolgenden Laserpulse des jeweiligen Bursts im GHz Bereich stattfindet.The laser pulses are part of a so-called laser burst, with each laser burst comprising several laser pulses. During the length of the laser burst, the laser pulses can follow one another very closely, for example at intervals of a few picoseconds to nanoseconds. The laser bursts can in particular be GHz bursts, in which the sequence of successive laser pulses of the respective burst takes place in the GHz range.

Der Teilbereich des Schichtsystems kann insbesondere ein Teilbereich eines Mehrschichtsystems sein. Beispielsweise ist ein solcher Teilbereich eine Mikro-LED, eine Mini-LED oder eine sonstige LED. Ein Schichtsystem kann aber auch lediglich eine Schicht eines Materials umfassen. Im Folgenden wird das Verfahren überwiegend anhand einer Mikro-LED beschrieben.Mikro-LEDs sind im Allgemeinen lokalisierte pn-Übergänge von Halbleitern, insbesondere von III/V-Halbleitern, etwa Galliumnitrid GaN, die beim Anlegen einer Spannung oder eines Stroms Licht einer bestimmten Wellenlänge, bevorzugt einer sichtbaren Wellenlänge ausgeben. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Mikro-LED auch Licht im UV-Bereich oder im IR-Bereich abgibt.The sub-area of the layer system can in particular be a sub-area of a multi-layer system. For example, such a subarea is a micro-LED, a mini-LED or another LED. However, a layer system can also only include one layer of a material. The method is described below primarily using a micro-LED. Micro-LEDs are generally localized pn junctions of semiconductors, in particular III/V semiconductors, such as gallium nitride GaN, which produce light of a specific wavelength when a voltage or current is applied , preferably output a visible wavelength. However, it is also possible for a micro-LED to also emit light in the UV range or in the IR range.

Eine Mikro-LED hat hierbei äußere Abmessungen von wenigen Mikrometern. Beispielsweise können Mikro-LEDs rund oder rechteckig sein und ein Durchmesser oder Kantenlänge von einigen 10µm aufweisen. Beispielsweise kann eine Mikro-LED quadratisch und 20×20µm2 oder 30×30µm2 groß sein.A micro LED has external dimensions of a few micrometers. For example, micro-LEDs can be round or rectangular and have a diameter or edge length of a few 10µm. For example, a micro LED can be square and 20×20µm2 or 30×30µm2.

Die Mikro-LEDs werden typischerweise auf einem Substrat gefertigt. Hierzu werden die p- und n-dotierten Halbleiter nacheinander auf das Substrat abgeschieden. Die erste Schicht der Mikro-LED ist dementsprechend an einer Grenzschicht auf dem Substrat angeordnet. Zudem weist die erste Schicht auf dem Substrat beispielsweise eine p-Dotierung auf und die zweite Schicht auf der ersten Schicht weist eine n-Dotierung auf. An der Grenzfläche der p- und n-dotierten Schicht entsteht so ein pn-Übergang, der beim Anlagen einer Spannung oder eines Stroms Licht erzeugt. Die Schichten werden anschließend entlang der Schichtnormalen getrennt, so dass eine Vielzahl von Mikro-LEDs auf dem Substrat entsteht.The micro-LEDs are typically manufactured on a substrate. For this purpose, the p- and n-doped semiconductors are deposited one after the other on the substrate. The first layer of the micro-LED is accordingly arranged at a boundary layer on the substrate. In addition, the first layer on the substrate has, for example, a p-doping and the second layer on the first layer has an n-doping. A pn junction is created at the interface between the p- and n-doped layers, which generates light when a voltage or current is applied. The layers are then separated along the layer normal, so that a large number of micro-LEDs are created on the substrate.

Problematisch ist hierbei insbesondere, dass das Substrat die Funktionalität der Mikro-LEDs beeinflussen kann, da beispielsweise durch das Substrat lediglich ein unzureichender Abtransport der entstehenden Wärme möglich ist, die beim Betrieb der Mikro-LEDs entsteht. Zudem kann das Substrat die optischen Eigenschaften verschlechtern, wenn das Licht der Mikro-LEDs erst durch das Substrat hindurchdringen muss, bevor es zum Beobachter gelangt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, das Substrat von der Mikro-LED zu entfernen.What is particularly problematic here is that the substrate can influence the functionality of the micro-LEDs, since, for example, the substrate only allows insufficient removal of the heat generated when the micro-LEDs are operated. In addition, the substrate can deteriorate the optical properties if the light from the microLEDs first has to penetrate through the substrate before it reaches the observer. For this reason, it is advantageous to remove the substrate from the micro LED.

Zu diesem Zweck kann das im Wesentlichen transparente Substrat aus Saphir oder einem Polymer oder einem Kunststoff oder aus Silizium bestehen oder eines der vorgenannten Materialien umfassen. Beispielsweise kann das Substrat aus Siliziumcarbid SiC sein. Beispielsweise kann das Substrat aus Saphir sein, welches besonders robust gegenüber der verwendeten Wellenlänge ist. Im Wesentlichen transparent bedeutet dabei, dass das Material teilweise oder vollständig das Laserlicht der gegebenen Wellenlänge transmittieren kann, also beispielsweise mehr als 80% oder mehr als 85% oder mehr als 90% oder mehr als 95% oder mehr als 99% des Lichts transmittieren kann, sodass ein Durchdringen des Laserstrahls durch das Substrat möglich ist und somit auch ein Verarbeiten der in Strahlausbreitungsrichtung unterliegenden Mikro-LED erfolgen kann. Der Laserstrahl kann also durch das mindestens teilweise transparente Substrat geführt werden.For this purpose, the essentially transparent substrate can consist of sapphire or a polymer or a plastic or silicon or comprise one of the aforementioned materials. For example, the substrate can be made of silicon carbide SiC. For example, the substrate can be made of sapphire, which is particularly robust in relation to the wavelength used. Substantially transparent means that the material can partially or completely transmit the laser light of the given wavelength, for example more than 80% or more than 85% or more than 90% or more than 95% or more than 99% of the light , so that the laser beam can penetrate through the substrate and the micro-LED underlying the beam propagation direction can also be processed. The laser beam can therefore be guided through the at least partially transparent substrate.

In der Grenzschicht kann die Laserenergie schließlich mindestens teilweise absorbiert werden, da die Mikro-LED typischerweise nicht transparent für die Laserwellenlänge ist. Die Grenzschicht umfasst hierbei insbesondere einen substratseitigen Abschnitt der Mikro-LED der durch die Eindringtiefe des Laserstrahls in die Mikro-LED gegeben ist. Die Grenzschicht kann aber auch oder zudem eine Pufferschicht umfassen, die auf dem Substrat aufgetragen wurde, um die Gitterfehlanpassung zwischen Substrat und Mikro-LED zu reduzieren.Finally, the laser energy can be at least partially absorbed in the boundary layer, since the micro-LED is typically not transparent to the laser wavelength. The boundary layer here comprises in particular a substrate-side section of the micro-LED, which is determined by the penetration depth of the laser beam into the micro-LED. However, the boundary layer can also or additionally comprise a buffer layer that has been applied to the substrate in order to reduce the lattice mismatch between the substrate and the micro-LED.

Beispielsweise kann im Falle einer Galliumnitrid (GaN) Mikro-LED durch die eingebrachte Laserenergie in der Grenzschicht das GaN in flüssiges Gallium und gasförmigen Stickstoff getrennt werden. Dadurch entsteht ein Dampfdruck in der Grenzschicht, der die Mikro-LED von dem Substrat trennt. Es kann aber auch sein, dass die Mikro-LED von dem Substrat gelöst wird und beispielsweise zu einem Trägersubstrat, beispielsweise zu einer unterliegenden Aktivmatrix oder einer Transferschicht überführt wird. Die Verarbeitung des Teilbereichs, insbesondere der Mikro-LED, kann somit insbesondere die Laser-induzierte Vorwärtsübertragung des Teilbereichs und/oder dem Laser Lift-Off eines Teilbereichs von einem Substrat sein.For example, in the case of a gallium nitride (GaN) micro-LED, the introduced laser energy can separate the GaN into liquid gallium and gaseous nitrogen in the boundary layer. This creates a vapor pressure in the boundary layer that separates the microLED from the substrate. However, it can also be the case that the micro-LED is detached from the substrate and, for example, transferred to a carrier substrate, for example to an underlying active matrix or a transfer layer. The processing of the sub-area, in particular the micro-LED, can therefore in particular be the laser-induced forward transmission of the sub-area and/or the laser lift-off of a sub-area of a substrate.

Erfindungsgemäß werden die ultrakurzen Laserpulse in Form eines Laserbursts in die Grenzschicht eingebracht.According to the invention, the ultrashort laser pulses are introduced into the boundary layer in the form of a laser burst.

Durch die sukzessive Beaufschlagung der Grenzschicht mit einer Vielzahl von Laserpulsen in einem Laserburst wird die Laserenergie gewissermaßen akkumuliert, bis die Bearbeitungsschwelle des Teilbereichs überschritten ist. Dies ist beispielsweise möglich, wenn die Repetitionsraten der Laserpulse größer ist als der Kehrwert der Wärmediffusionszeit. Die Laserpulse wirken dann zusammen wie ein einziger Laserpuls. Insbesondere ist es möglich, dass keiner der Laserpulse die Verarbeitungsschwelle des Teilbereichs übersteigt, so dass ein einzelner Laserpuls den Teilbereich nicht verarbeiten kann. Ein Laserburst aus solchen Laserpulsen kann jedoch die Laserpulse in so rascher Abfolge in die Grenzschicht einbringen, dass der Teilbereich entsprechend verarbeitet werden kann.By successively applying a large number of laser pulses to the boundary layer in a laser burst, the laser energy is accumulated to a certain extent until the processing threshold is reached of the sub-area is exceeded. This is possible, for example, if the repetition rate of the laser pulses is greater than the reciprocal of the heat diffusion time. The laser pulses then work together like a single laser pulse. In particular, it is possible that none of the laser pulses exceeds the processing threshold of the partial area, so that a single laser pulse cannot process the partial area. However, a laser burst of such laser pulses can introduce the laser pulses into the boundary layer in such rapid succession that the partial area can be processed accordingly.

Insbesondere kann demnach durch die maßgeschneiderte zeitliche Energieeinbringung die Verarbeitung der Teilbereiche optimiert werden. Beispielsweise kann so auch der Energieeintrag eines Laserpulses eines Excimerlasers nachgestellt werden oder es können komplexe Pulsmuster genutzt werden, um die Teilbereiche bei minimaler Schädigung zu verarbeiten. Dementsprechend können durch die Laserbursts die LLO und LIFT Verfahren optimiert werden.In particular, the processing of the sub-areas can be optimized through the tailored temporal energy input. For example, the energy input of a laser pulse from an excimer laser can be recreated or complex pulse patterns can be used to process the partial areas with minimal damage. Accordingly, the LLO and LIFT procedures can be optimized using laser bursts.

Die Länge der Laserbursts kann zwischen 20ps und 100ns liegen, bevorzugt zwischen 100ps und 10ns liegen.The length of the laser bursts can be between 20ps and 100ns, preferably between 100ps and 10ns.

Insbesondere liegt die Länge der Laserbursts dadurch in der Größenordnung der Laserpulse eines Excimerlasers, jedoch mit dem Unterschied, dass die einzelnen Laserpulse und die Energieübertragung durch die Laserpulse für die Teilbereiche angepasst werden können. Zudem wird auch durch die deutlich kürzere Pulsdauer im Vergleich zu einem Excimerlaser der Wärmeeintrag reduziert und damit Materialspannungen in den Teilbereichen vermieden.In particular, the length of the laser bursts is of the order of magnitude of the laser pulses of an excimer laser, but with the difference that the individual laser pulses and the energy transfer through the laser pulses can be adapted for the partial areas. In addition, the significantly shorter pulse duration compared to an excimer laser reduces the heat input and thus avoids material tension in the partial areas.

Bei den oben angegebenen Pulslängen können in einem Laserbursts zahlreiche Laserpulse angeordnet werden. Beispielsweise können bei einer Länge des Laserbursts von 10ns fünfhundert Laserpulse mit einer Laserpulsdauer von 20ps in die Grenzschicht eingebracht werden. Es ist aber auch möglich, dass ein Laserburst beispielsweise 2 oder 5 oder 10 oder 50 oder 100 oder 200 oder 400 Pulse umfasst.With the pulse lengths specified above, numerous laser pulses can be arranged in one laser burst. For example, with a laser burst length of 10ns, five hundred laser pulses with a laser pulse duration of 20ps can be introduced into the boundary layer. But it is also possible for a laser burst to comprise, for example, 2 or 5 or 10 or 50 or 100 or 200 or 400 pulses.

Die Repetitionsrate der Laserbursts kann größer als 1 kHz sein, bevorzugt größer als 100kHz sein, besonders bevorzugt zwischen 100kHz und 10MHz groß sein.The repetition rate of the laser bursts can be greater than 1 kHz, preferably greater than 100 kHz, particularly preferably between 100 kHz and 10 MHz.

Durch die Repetitionsrate der Laserbursts kann insbesondere die Verarbeitungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Beispielsweise kann mit einem Laserburst ein Teilbereich verarbeitet werden. Dementsprechend können mehr Teilbereiche verarbeitet werden, wenn eine hohe Repetitionsrate der Laserbursts gewählt wird.The processing speed in particular can be adjusted by the repetition rate of the laser bursts. For example, a partial area can be processed with a laser burst. Accordingly, more partial areas can be processed if a high repetition rate of the laser bursts is selected.

Die Repetitionsrate der Laserpulse in dem Laserburst kann größer als 200MHz sein, bevorzugt größer als 500MHz sein, besonders bevorzugt größer als 1000MHz sein.The repetition rate of the laser pulses in the laser burst can be greater than 200MHz, preferably greater than 500MHz, particularly preferably greater than 1000MHz.

Die Laserpulse können innerhalb des Laserbursts dementsprechend einen festen zeitlichen Abstand aufweisen.The laser pulses can accordingly have a fixed time interval within the laser burst.

Die Zeit zwischen zwei Laserpulsen eines Laserbursts kleiner als 5ns sein, bevorzugt kleiner als 2ns sein, besonders bevorzugt kleiner als 1ns sein.The time between two laser pulses of a laser burst should be less than 5ns, preferably less than 2ns, particularly preferably less than 1ns.

Dadurch ist es möglich, dass die Abstände zweier aufeinanderfolgender Laserpulse in einem Laserburst unterschiedlich sein kann. Beispielsweise kann dadurch der Energieeintrag in die Grenzschicht so angepasst werden, dass die Entstehung von unerwünschten Materialspannung in der Grenzschicht reduziert wird.This makes it possible for the distances between two successive laser pulses in a laser burst to be different. For example, the energy input into the boundary layer can be adjusted in such a way that the development of undesirable material stress in the boundary layer is reduced.

Beispielsweise kann ein zweiter Laserpuls zu dem ersten Laserpuls einen Abstand von 500ps aufweisen. Beispielsweise kann ein dritter Laserpuls zu dem zweiten Laserpuls einen Abstand von 400ps aufweisen. Beispielsweise kann ein vierter Laserpuls zu dem dritten Laserpuls einen Abstand von 300ps aufweisen. Die Laserpulse können also insbesondere ein negativer oder ein positiver Chirp sein.For example, a second laser pulse can have a distance of 500ps from the first laser pulse. For example, a third laser pulse can have a distance of 400ps from the second laser pulse. For example, a fourth laser pulse can have a distance of 300ps from the third laser pulse. The laser pulses can therefore in particular be a negative or a positive chirp.

Die Abstände der Laserpulse können größer sein als die Länge der Laserpulse.The distances between the laser pulses can be greater than the length of the laser pulses.

Dadurch wird gewährleistet, dass die Laserpulse sukzessiv in die Grenzschicht eingebracht werden und die Laserpulse nicht überlappen. Insbesondere werden dadurch Interferenzen zwischen den Laserpulsen vermieden. Insbesondere kann durch einen geringen Abstand der Laserpulse eine besonders hohe Pulsdichte im Laserburst erreicht werden.This ensures that the laser pulses are successively introduced into the boundary layer and that the laser pulses do not overlap. In particular, this avoids interference between the laser pulses. In particular, a particularly high pulse density in the laser burst can be achieved by a small distance between the laser pulses.

Die Länge der Laserbursts kann hierbei kleiner sein, bevorzugt deutlich kleiner sein, als die zeitlichen Abstände, die sich durch die Repetitionsrate der Laserbursts ergeben.The length of the laser bursts can be smaller, preferably significantly smaller, than the time intervals that result from the repetition rate of the laser bursts.

Deutlich kleiner ist die Länge der Laserbursts, wenn sie kleiner als ein Zehntel, bevorzugt kleiner als ein Fünfzigstel, ist, als die zeitlichen Abstände, die sich durch die Repetitionsrate der Laserbursts ergeben.The length of the laser bursts is significantly smaller if it is less than a tenth, preferably less than a fiftieth, than the time intervals that result from the repetition rate of the laser bursts.

Beispielsweise beträgt der zeitliche Abstand der Laserbursts bei einer Repetitionsrate von 1 MHz lediglich 1µs. Der Laserbursts kann aus zehn Laserpulsen bestehen, die eine Länge von je 100fs aufweisen. Der Abstand der Laserpulse kann beispielsweise je 1ns betragen, also einer Repetitionsrate der Laserpulse von 1GHz entsprechen. Die zehn Laserpulse werden somit etwa in 10ns abgegeben. Diese Zeit entspricht lediglich einem hundertstel des zeitlichen Abstands der Laserbursts.For example, the time interval between the laser bursts is only 1µs at a repetition rate of 1 MHz. The laser burst can consist of ten laser pulses, each with a length of 100fs. The distance between the laser pulses can, for example, be 1ns each, i.e. correspond to a repetition rate of the laser pulses of 1GHz. The ten Laser pulses are therefore emitted in approximately 10ns. This time corresponds to only one hundredth of the time interval between the laser bursts.

Die Wellenlänge des Laserstrahls kann zwischen 50nm und 300nm liegen, bevorzugt zwischen 250nm und 270nm liegen.The wavelength of the laser beam can be between 50nm and 300nm, preferably between 250nm and 270nm.

Die Wellenlänge kann insbesondere so ausgelegt sein, dass der Teilbereich bei der Wellenlänge eine besonders hohe Absorption aufweist und das Substrat eine geringe Absorption aufweist. Dadurch kann der Teilbereich durch das Substrat hindurch verarbeitet werden. Zudem können mit kleinen Wellenlängen auch kleinere Fokuszonen ausgebildet werden, so dass besonders kleine Strukturen auf dem Substrat gezielt beaufschlagt werden können.The wavelength can in particular be designed such that the subregion at the wavelength has a particularly high absorption and the substrate has a low absorption. This allows the partial area to be processed through the substrate. In addition, smaller focus zones can also be formed with small wavelengths, so that particularly small structures on the substrate can be targeted.

Der Ultrakurzpulslaser kann in seiner Grundmode betrieben werden, wobei die Beugungsmaßzahl M2 kleiner als 1,5 ist.The ultrashort pulse laser can be operated in its basic mode, with the diffraction index M 2 being less than 1.5.

Dementsprechend kann als Lasermode die grundlegende Transversal-Elektrische Mode TEM00 verwendet werden, die im Strahlquerschnitt eine reine Gauß'sche Strahlform aufweist und dadurch prinzipiell die höchste Strahlqualität aufweist. Insbesondere ist bei der TE00 Mode der Strahlquerschnitt kleiner als bei den höheren Moden, so dass eine gezieltere Verarbeitung der Teilbereiche ermöglicht wird. Die Beugungsmaßzahl gibt hierbei die Abweichung des Laserstrahl von der idealen TE00 Mode an.Accordingly, the basic transversal electrical mode TEM00 can be used as the laser mode, which has a pure Gaussian beam shape in the beam cross section and therefore in principle has the highest beam quality. In particular, the beam cross section in the TE00 mode is smaller than in the higher modes, allowing more targeted processing of the sub-areas. The diffraction index indicates the deviation of the laser beam from the ideal TE00 mode.

Die Fluenz kann zwischen 0,05J/cm2 und 10J/cm2 liegen, bevorzugt zwischen 0,1J/cm2 und 1J/cm2 liegen.The fluence can be between 0.05J/cm2 and 10J/cm2, preferably between 0.1J/cm2 and 1J/cm2.

Durch die Fluenz kann die Verarbeitungsqualität eingestellt werden, da die in der Grenzschicht deponierte Energie direkt den LLO- oder LIFT-Prozess beeinflusst. Beispielsweise hat die deponierte Energie einen Einfluss auf die Größe des entstehenden Dampfdrucks, der den Teilbereich vom Substrat löst.The processing quality can be adjusted using the fluence, as the energy deposited in the boundary layer directly influences the LLO or LIFT process. For example, the deposited energy has an influence on the magnitude of the resulting vapor pressure, which detaches the partial area from the substrate.

Die Laserpulse eines Laserbursts können mindestens teilweise verschiedene Pulslängen aufweisen und/oder verschiedene Polarisationen aufweisen.The laser pulses of a laser burst can at least partially have different pulse lengths and/or have different polarizations.

Mindestens teilweise verschieden kann bedeuten, dass lediglich ein Laserpuls eine andere Pulslänge aufweist als die anderen Laserpulse des Laserbursts.At least partially different can mean that only one laser pulse has a different pulse length than the other laser pulses of the laser burst.

Beispielsweise kann ein erster Laserpuls sehr kurz sein und eine Länge von 300fs aufweisen, während die Pulslänge etwa bei gleicher Pulsenergie über die Dauer des Laserbursts auf 100ps beim letzten Laserpuls des Laserbursts abfällt. Beispielsweise können die Laserpulse abwechselnd lang und kurz sein. Beispielsweise können die Laserpulse erst eine erste Länge aufweisen und dann eine zweite Länge aufweisen. Durch die Steuerung der Pulslänge kann die Zeit des Energieeintrags in die Grenzschicht eingestellt werden, so dass dadurch die Verarbeitung der Teilbereiche optimiert werden kann.For example, a first laser pulse can be very short and have a length of 300 fs, while the pulse length drops to 100ps for the last laser pulse of the laser burst with approximately the same pulse energy over the duration of the laser burst. For example, the laser pulses can be alternately long and short. For example, the laser pulses can first have a first length and then have a second length. By controlling the pulse length, the time of energy input into the boundary layer can be adjusted, so that the processing of the partial areas can be optimized.

Beispielsweise kann ein erster Laserpuls des Laserbursts eine s-Polarisation aufweisen und ein zweiter Laserpuls kann eine p-Polarisation aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass die elektrischen Feldvektoren der unterschiedlichen Polarisationen einen beliebigen Winkel zwischen und 90° miteinander einnehmen, beispielsweise 30° oder 45°.For example, a first laser pulse of the laser burst can have an s-polarization and a second laser pulse can have a p-polarization. However, it is also possible for the electric field vectors of the different polarizations to assume any angle between and 90°, for example 30° or 45°.

Die Laserpulse eines Laserbursts können mindestens teilweise verschiedene Pulsenergien aufweisen.The laser pulses of a laser burst can at least partially have different pulse energies.

Beispielsweise können zwei aufeinander folgende Laserpulse eine unterschiedliche Laserpulsenergie aufweisen. Beispielsweise kann ein erster Laserpuls eine erste Laserpulsenergie aufweisen und ein zweiter Laserpuls kann eine zweite Laserpulsenergie aufweisen und ein dritter Laserpuls kann wieder die erste Laserpulsenergie aufweisen. Durch die Steuerung der Laserpulsenergie kann die Größe des Energieeintrags in die Grenzschicht eingestellt werden, so dass dadurch die Verarbeitung der Teilbereiche optimiert werden kann.For example, two consecutive laser pulses can have different laser pulse energy. For example, a first laser pulse can have a first laser pulse energy and a second laser pulse can have a second laser pulse energy and a third laser pulse can again have the first laser pulse energy. By controlling the laser pulse energy, the size of the energy input into the boundary layer can be adjusted, so that the processing of the partial areas can be optimized.

Insbesondere werden dadurch die zu erzeugenden chemischen Reaktionen beziehungsweise die mechanische Wirkung der Beaufschlagung der Grenzschicht optimiert. Beispielsweise werden dadurch Pulsdefekte oder Zwischenzustände erzeugt, welche von den folgenden Pulsen mit verschiedenen Pulsparametern verstärkt werden können.In particular, the chemical reactions to be generated or the mechanical effect of the impact on the boundary layer are thereby optimized. For example, this creates pulse defects or intermediate states, which can be amplified by the following pulses with different pulse parameters.

Die Laserpulse des Laserbursts können unterschiedliche Fokuspositionen in der Grenzschicht aufweisen.The laser pulses of the laser burst can have different focus positions in the boundary layer.

Durch die quasi simultane Wirkung der Laserpulse auf einer Zeitskala in der Größenordnung von Nanosekunden kann die Grenzschicht des Teilbereichs räumlich sehr homogen mit der Laserenergie beaufschlagt werden. Insbesondere können die Fokuspositionen der Laserpulse innerhalb der Geometrie der Teilbereiche liegen. Es ist auch möglich, dass die Einhüllende der Laserpulse eine mit der geometrischen Ausdehnung des Teilbereichs korrespondierende Form aufweist.Due to the quasi-simultaneous effect of the laser pulses on a time scale of the order of nanoseconds, the boundary layer of the sub-area can be exposed to the laser energy in a spatially very homogeneous manner. In particular, the focus positions of the laser pulses can lie within the geometry of the partial areas. It is also possible for the envelope of the laser pulses to have a shape that corresponds to the geometric extent of the partial area.

Beispielsweise kann ein Teilbereich eine Abmessung von 10×20µm2 aufweisen. Pro Laserburst aus zwölf Laserpulsen können sechs verschiedene Fokuspositionen beaufschlagt werden, wobei vier Fokuspositionen in den Ecken des Teilbereichs und zwei in der Mitte der langen Seiten angeordnet sind. Beispielsweise kann der Laserburst eine Länge von 0,1 ns aufweisen. Beispielsweise können alle Fokuspositionen von zwei Laserpulsen beaufschlagt werden. Beispielsweise können alle Fokuspositionen von aufeinander folgenden Laserpulsen beaufschlagt werden oder jede Fokusposition wird mit jedem sechsen Laserpuls beaufschlagt.For example, a partial area can have a dimension of 10×20µm2. Six different laser pulses can be used per laser burst of twelve laser pulses which focus positions are acted upon, with four focus positions being arranged in the corners of the partial area and two in the middle of the long sides. For example, the laser burst can have a length of 0.1 ns. For example, all focus positions can be affected by two laser pulses. For example, all focus positions can be subjected to successive laser pulses or each focus position can be subjected to every six laser pulses.

Die Fokuspositionen der Laserpulse kann hierbei an verschiedene Teilbereiche Geometrien angepasst werden. Beispielsweise kann die Verteilung der Fokuspositionen in der Grenzschicht durch eine Strahlformungsvorrichtung eingestellt werden. Dadurch können unterschiedliche Teilbereiche verarbeitet werden, so dass eine besonders effiziente Verarbeitung verschiedener Mikro-LEDs erreicht wird und die Produktionskosten gesenkt werden können.The focus positions of the laser pulses can be adapted to different partial geometries. For example, the distribution of the focus positions in the boundary layer can be adjusted by a beam shaping device. This means that different sub-areas can be processed, so that particularly efficient processing of different micro-LEDs is achieved and production costs can be reduced.

Die Laserpulse des Laserbursts können mindestens teilweise eine unterschiedliche Strahlform aufweisen.The laser pulses of the laser burst can at least partially have a different beam shape.

Die Strahlform kann insbesondere von einer Strahlformungsvorrichtung bereitgestellt werden, wie weiter untern beschrieben.The beam shape can in particular be provided by a beam shaping device, as described further below.

Die Strahlform eines Laserstrahls kann beispielsweise durch die Intensitätsverteilung in der Ebene, in der die Fokuszone des Laserstrahls liegt, senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung charakterisiert werden. Diese Ebene ist die sogenannte Fokusebene. Die Strahlform kann ebenfalls durch die Intensitätsverteilungen in den Ebenen, in denen die Strahlausbreitung erfolgt, charakterisiert werden.The beam shape of a laser beam can be characterized, for example, by the intensity distribution in the plane in which the focus zone of the laser beam lies, perpendicular to the beam propagation direction. This level is the so-called focal level. The beam shape can also be characterized by the intensity distributions in the planes in which the beam propagates.

Beispielsweise kann der Laserstrahl in der Fokusebene linienförmig ausgebildet sein. Es kann aber auch sein, dass der Laserstrahl in Strahlausbreitungsrichtung elongiert ist, wobei sich beispielsweise um die Fokusposition ein Besselförmiger Fokusbereich ergibt, wie er von einem nicht-beugenden Strahl zur Verfügung gestellt werden kann. Eine Strahlform kann auch durch die Grundmode oder eine höhere TE-Mode gegeben sein.For example, the laser beam can be linear in the focal plane. However, it can also be the case that the laser beam is elongated in the beam propagation direction, resulting in, for example, a Bessel-shaped focus area around the focus position, as can be provided by a non-diffracting beam. A beam shape can also be given by the fundamental mode or a higher TE mode.

Des Weiteren umfasst die Strahlform auch komplexere Strahlformen, wie beispielsweise eine sogenannte Multifokusverteilung, bei der der Laserstrahl eine Vielzahl von Fokuszonen ausbildet. Insbesondere kann eine Multifokusverteilung eine gitterförmige Anordnung von Gauß'schen Fokuszonen sein. Beispielsweise kann eine erster Laserpuls in einer TE00 Mode propagieren, während ein zweiter Laserpuls eine Verteilung von 4x4 TE00 Moden aufweist und eine dritter Laserpuls eine in Strahlausbreitungsrichtung elongierte Fokuszone aufweist.Furthermore, the beam shape also includes more complex beam shapes, such as a so-called multi-focus distribution, in which the laser beam forms a large number of focus zones. In particular, a multifocus distribution can be a grid-shaped arrangement of Gaussian focus zones. For example, a first laser pulse can propagate in a TE00 mode, while a second laser pulse has a distribution of 4x4 TE00 modes and a third laser pulse has a focus zone elongated in the beam propagation direction.

Dementsprechend können innerhalb der Dauer des Laserbursts mehrstufige Energiedepositionsprozesse erfolgen, welche beispielsweise ein gezieltes Formen einer Druckwelle ermöglichen, die für den LLO und/oder LIFT Prozess vorteilhaft sind.Accordingly, multi-stage energy deposition processes can take place within the duration of the laser burst, which, for example, enable a targeted formation of a pressure wave, which is advantageous for the LLO and/or LIFT process.

Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.The above task is further solved by a device with the features of claim 8. Advantageous developments of the method result from the subclaims as well as the present description and the figures.

Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Teilbereichs eines Schichtsystems, insbesondere einer Mikro-LED vorgeschlagen, umfassend einen Ultrakurzpulslaser und eine Bearbeitungsoptik, wobei der Ultrakurzpulslaser dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl aus ultrakurzen Laserpulsen bereitzustellen, wobei der Teilbereich an einer Grenzschicht auf einem Substrat angeordnet ist, wobei das Substrat im Wesentlichen transparent für die Wellenlänge der ultrakurzen Laserpulse des Laserstrahls ist, wobei die Bearbeitungsoptik dazu eingerichtet ist, den Laserstrahl in die Grenzschicht zu überführen und diese mit den ultrakurzen Laserpulsen zu beaufschlagen, wodurch der Teilbereich verarbeitet wird. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, die ultrakurzen Laserpulse in Form eines Laserbursts in die Grenzschicht einzubringen.Accordingly, a device for processing a partial region of a layer system, in particular a micro-LED, is proposed, comprising an ultra-short pulse laser and processing optics, the ultra-short pulse laser being set up to provide a laser beam made up of ultra-short laser pulses, the partial region being arranged at a boundary layer on a substrate , wherein the substrate is essentially transparent to the wavelength of the ultra-short laser pulses of the laser beam, the processing optics being set up to transfer the laser beam into the boundary layer and to apply the ultra-short laser pulses to it, whereby the partial area is processed. According to the invention, the device is set up to introduce the ultra-short laser pulses into the boundary layer in the form of a laser burst.

Beispielsweise kann eine solche Bearbeitungsoptik eine Linse oder ein Spiegel oder ein Teleskop sein, mit dem insbesondere die Lage der Fokusebene in Strahlausbreitungsrichtung bestimmt werden kann. Dadurch kann die Fokusebene mit der Grenzschicht zwischen Substrat und Teilbereich zum Überlapp gebracht werden.For example, such processing optics can be a lens or a mirror or a telescope, with which in particular the position of the focal plane in the beam propagation direction can be determined. This allows the focal plane to overlap with the boundary layer between the substrate and the partial area.

Der Ultrakurzpulslaser kann einen Grundlaserstrahl mit einer Wellenlänge von 1030nm bereitstellen und mindestens einen Frequenzverdopplungskristall umfassen, der dazu eingerichtet ist, die Frequenz des auftreffenden Laserstrahls zu verdoppeln, beziehungsweise die Wellenlänge zu halbieren.The ultrashort pulse laser can provide a basic laser beam with a wavelength of 1030 nm and include at least one frequency doubling crystal, which is designed to double the frequency of the incident laser beam or to halve the wavelength.

Der Grundlaserstrahl kann beispielsweise zweimal durch den Frequenzverdopplungskristall geführt werden, bevorzugt sequentiell durch einen ersten Frequenzverdopplungskristall und anschließend durch einen zweiten Frequenzverdopplungskristall geführt werden, wodurch die Frequenz des Grundlaserstrahls insgesamt vervierfacht wird, beziehungsweise die Wellenlänge des Grundlaserstrahls insgesamt geviertelt wird. Dadurch kann von dem Ultrakurzpulslaser insgesamt ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge zwischen 250nm und 270nm bereitgestellt werden.The basic laser beam can, for example, be guided twice through the frequency doubling crystal, preferably sequentially through a first frequency doubling crystal and then through a second frequency doubling crystal, whereby the frequency of the basic laser beam is quadrupled overall, or the wavelength of the basic laser beam is quartered overall. As a result, the ultrashort pulse laser can provide a total laser beam with a wavelength between 250nm and 270nm.

Die ultrakurzen Laserpulse eignen sich wegen ihrer hohen Pulsspitzenintensitäten besonders gut für solche Frequenzverdopplungen, da diese nicht-linearen Effekte typischerweise mit der verwendeten Intensität skalieren. Dadurch ist es auch besonders einfach mit ultrakurzen Laserpulsen Wellenlänge im UV-Bereich oder DUV (Deep UV) Bereich bereitzustellen.The ultra-short laser pulses are particularly suitable for such frequency doubling due to their high pulse peak intensities, as these non-linear effects typically scale with the intensity used. This makes it particularly easy to provide wavelengths in the UV range or DUV (Deep UV) range with ultra-short laser pulses.

Die Vorrichtung kann eine Strahlformungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, dem Laserstrahl eine Strahlform aufzuprägen, wobei die Strahlformungsvorrichtung ein akustooptischer Deflektor und/oder ein Mikrolinsenarray und/oder ein diffraktives optisches Element sein kann.The device can comprise a beam shaping device which is designed to impart a beam shape to the laser beam, wherein the beam shaping device can be an acousto-optical deflector and/or a microlens array and/or a diffractive optical element.

Ein diffraktives optisches Element ist dazu eingerichtet, den einfallenden Laserstrahl in zwei Raumdimensionen in einer oder mehreren Eigenschaften zu beeinflussen. Typischerweise ist ein diffraktives optisches Element ein speziell ausgeformtes Beugungsgitter, wobei durch die Beugung der einfallende Laserstrahl in die gewünschte Strahlform gebracht wird.A diffractive optical element is designed to influence the incident laser beam in one or more properties in two spatial dimensions. Typically, a diffractive optical element is a specially shaped diffraction grating, whereby the incident laser beam is brought into the desired beam shape through diffraction.

In einer akustooptischen Deflektoren-Einheit wird mit einer Wechselspannung an einem Piezokristall in einem optisch angrenzenden Material eine akustische Welle erzeugt, die den Brechungsindex des Materials periodisch moduliert. Die Welle kann hierbei durch das optische Material propagieren, beispielsweise als propagierende Welle oder als Wellenpaket, oder als stehende Welle ausgebildet sein. Durch die periodische Modulation des Brechungsindex wird hierbei ein Beugungsgitter für einen einfallenden Laserstrahl realisiert. Ein einfallender Laserstrahl wird an dem Beugungsgitter gebeugt und dadurch zumindest teilweise unter einem Winkel zu seiner ursprünglichen Strahlausbreitungsrichtung abgelenkt. Die Gitterkonstante des Beugungsgitters und somit der Ablenkwinkel hängt dabei unter anderem von der Wellenlänge der akustischen Welle ab und dadurch von der Frequenz der angelegten Wechselspannung. Über eine Kombination von zwei akustooptischen Deflektoren in einer Deflektoren-Einheit lassen sich so beispielsweise Ablenkungen in x- und y-Richtung erzeugen.In an acousto-optical deflector unit, an acoustic wave is generated using an alternating voltage on a piezo crystal in an optically adjacent material, which periodically modulates the refractive index of the material. The wave can propagate through the optical material, for example as a propagating wave or as a wave packet, or as a standing wave. The periodic modulation of the refractive index creates a diffraction grating for an incident laser beam. An incident laser beam is diffracted at the diffraction grating and thereby at least partially deflected at an angle to its original beam propagation direction. The grating constant of the diffraction grating and thus the deflection angle depends, among other things, on the wavelength of the acoustic wave and therefore on the frequency of the applied alternating voltage. For example, deflections in the x and y directions can be created using a combination of two acousto-optical deflectors in a deflector unit.

Die akustooptische Deflektoren-Einheit kann insbesondere eine polarisationsabhängige akustoptische Deflektoren-Einheit sein und dadurch besonders leistungstauglich sein. Beispielswiese kann die aktusooptische Deflektoren-Einheit eine Deflektoren-Einheit auf Quarzbasis sein.The acousto-optical deflector unit can in particular be a polarization-dependent acousto-optic deflector unit and can therefore be particularly suitable for performance. For example, the actus-optical deflector unit can be a quartz-based deflector unit.

Mikrolinsenarrays umfassen Anordnungen von mehreren Mikrolinsen. Mikrolinsen sind hierbei kleine Linsen, insbesondere Linsen mit einem typischen Abstand Linsenmitte zu Linsenmitte („Pitch“) von 0,1 bis 10 mm bevorzugt 1 mm, wobei jede Einzellinse der Anordnung die Wirkung einer normalen, makroskopischen Linse aufweisen kann. Mit den mehreren Mikrolinsenarrays wird aus dem (zumindest im Wesentlichen) kollimierten Eingangslaserstrahl ein Winkelspektrum erzeugt, wobei je nach Abstand der Mikrolinsenarrays durch Interferenz- und Beugungseffekte eine Vielzahl an Teillaserstrahlen entstehen. Aus der variablen Veränderung des Interferenzmusters folgt eine Variation der Anzahl an Teillaserstrahlen.Microlens arrays include arrangements of multiple microlenses. Microlenses are small lenses, in particular lenses with a typical distance from lens center to lens center (“pitch”) of 0.1 to 10 mm, preferably 1 mm, whereby each individual lens in the arrangement can have the effect of a normal, macroscopic lens. With the multiple microlens arrays, an angular spectrum is generated from the (at least essentially) collimated input laser beam, with a large number of partial laser beams being created depending on the distance between the microlens arrays due to interference and diffraction effects. The variable change in the interference pattern results in a variation in the number of partial laser beams.

Mindestens eine optische Komponente der Vorrichtung kann CaF oder kristallinen Quarz umfassen, oder aus CaF oder kristallinem Quarz sein und/oder als reflektives Element ausgestaltet sein.At least one optical component of the device can comprise CaF or crystalline quartz, or can be made of CaF or crystalline quartz and/or can be designed as a reflective element.

Beispielsweise kann die Bearbeitungsoptik eine solche optische Komponente sein. Es ist aber auch möglich, dass ein Spiegel und/oder ein Linsensystem, welches den Laserstrahl vom Ultrakurzpulslaser zur Strahlformungsvorrichtung führt, eine solche optische Komponente ist. For example, the processing optics can be such an optical component. However, it is also possible for a mirror and/or a lens system, which guides the laser beam from the ultrashort pulse laser to the beam shaping device, to be such an optical component.

Optische Komponenten aus CaF oder kristallinem Quarz eignen sich besonders für UV und/oder DUV Anwendungen, da sie für die kurzen Wellenlängen eine sehr geringe Absorption aufweisen. Reflektive Elemente haben hierbei den Vorteil, dass die UV Strahlen nicht in das Material der optischen Komponenten eindringen und mit ihm wechselwirken. Insbesondere können dadurch unerwünschte nichtlineare Effekte vermieden werden.Optical components made of CaF or crystalline quartz are particularly suitable for UV and/or DUV applications because they have very low absorption for the short wavelengths. Reflective elements have the advantage that the UV rays do not penetrate and interact with the material of the optical components. In particular, undesirable non-linear effects can be avoided.

Der Ultrakurzpulslaser kann dazu eingerichtet sein, die Laserbursts intern zu formen oder die Vorrichtung kann einen Pulsgenerator umfassen, der dazu eingerichtet ist, die Laserbursts extern zu formen.The ultrashort pulse laser may be configured to form the laser bursts internally or the device may include a pulse generator configured to form the laser bursts externally.

Beispielsweise kann der Ultrakurzpulslaser durch einen Steuerungseingang ein Signal eines Pulsgenerators empfangen, so dass ein entsprechender Laserburst ausgelöst wird. Es kann aber auch sein, dass der Ultrakurzpulslaser intern eine Schaltung aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen entsprechenden Laserburst auszulösen. Es kann auch sein, dass der Ultrakurzpulslaser zwar eine solche interne Schaltung aufweist, das Signal dieser Schaltung aber durch einen externen Pulsgenerator überschrieben werden kann.For example, the ultra-short pulse laser can receive a signal from a pulse generator through a control input, so that a corresponding laser burst is triggered. However, it can also be the case that the ultra-short pulse laser has an internal circuit that is set up to trigger a corresponding laser burst. It may also be the case that the ultrashort pulse laser has such an internal circuit, but the signal from this circuit can be overwritten by an external pulse generator.

Die Vorrichtung kann eine Steuerung aufweisen, die kommunikativ mit dem Ultrakurzpulslaser und/oder dem Pulsgenerator und der Strahlformungsvorrichtung verbunden ist und dazu eingerichtet ist, den Ultrakurzpulslaser und/oder den Pulsgenerator und die Strahlformungsvorrichtung zu steuern.The device can have a controller that is communicatively connected to the ultrashort pulse laser and/or the pulse generator and the beam shaping device and is set up to control the ultrashort pulse laser and/or the pulse generator and the beam shaping device.

Beispielsweise kann die Steuerung ein FPGA und/oder ein Computer und/oder ein Mikrochip sein. In dem die Steuerung mit der Strahlformungsvorrichtung und dem Ultrakurzpulslaser kommunikativ verbunden ist, kann die Steuerung entsprechende Steuersignale senden und empfangen. Insbesondere ist es dadurch möglich, dass die Pulsabgabe durch den Ultrakurzpulslaser und/oder den Pulsgenerator gesteuert wird. Insbesondere ist es dadurch möglich, dass Anpassung der Fokusposition durch die Strahlformungsvorrichtung gesteuert wird. Insbesondere ist es möglich, dass die Anpassung der Fokusposition und die Abgabe der Laserpulse miteinander koordiniert wird.For example, the controller can be an FPGA and/or a computer and/or a microchip. By communicatively connecting the controller to the beam shaping device and the ultrashort pulse laser, the controller can send and receive corresponding control signals. In particular, it is possible for the pulse output to be controlled by the ultrashort pulse laser and/or the pulse generator. In particular, this makes it possible for the adjustment of the focus position to be controlled by the beam shaping device. In particular, it is possible for the adjustment of the focus position and the delivery of the laser pulses to be coordinated with one another.

Die Steuerbefehle beziehungsweise deren Ausführung kann hierbei in allen angeschlossenen Vorrichtungen mit der Seed-Frequenz des Lasers synchronisiert werden, so dass eine gemeinsame Zeitbasis für alle Komponenten existiert.The control commands or their execution can be synchronized with the seed frequency of the laser in all connected devices, so that a common time base exists for all components.

Die Vorrichtung kann eine Vorschubvorrichtung aufweisen, bevorzugt einen Scanner, besonders bevorzugt einen Galvano-Scanner, die dazu eingerichtet ist, den Laserstrahl in der Fokusebene zu, wobei die Vorschubvorrichtung kommunikativ mit der Steuerung verbunden ist.The device can have a feed device, preferably a scanner, particularly preferably a galvano scanner, which is set up to direct the laser beam in the focal plane, the feed device being communicatively connected to the controller.

Sowohl die Vorschubvorrichtung als auch eine Scanner-Optik können über die Seed-Frequenz synchronisiert werden, so dass für den Vorschub, die Strahlablenkung, die Strahlformung und die Ansteuerung des gepulsten Lasers eine gemeinsame Zeitbasis existiert.Both the feed device and scanner optics can be synchronized via the seed frequency, so that a common time base exists for the feed, beam deflection, beam shaping and control of the pulsed laser.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1A, B, C eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2A, B eine schematische Darstellung eines Laserbursts;
  • 3 eine weitere schematische Darstellung eines Laserbursts;
  • 4A, B eine weitere schematische Darstellung eines Laserbursts;
  • 5 eine weitere schematische Darstellung eines Laserbursts;
  • 6 eine weitere schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 7 eine weitere schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 8 eine weitere schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 9 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Preferred further embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures. Show:
  • 1A, B , C a schematic representation of the method according to the invention;
  • 2A, B a schematic representation of a laser burst;
  • 3 another schematic representation of a laser burst;
  • 4A, B another schematic representation of a laser burst;
  • 5 another schematic representation of a laser burst;
  • 6 a further schematic representation of the method according to the invention;
  • 7 a further schematic representation of the method according to the invention;
  • 8th a further schematic representation of the method according to the invention; and
  • 9 a schematic representation of the device according to the invention.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. The same, similar or identical elements in the different figures are given identical reference numbers, and a repeated description of these elements is partly omitted in order to avoid redundancies.

In 1A ist schematisch ein vereinfachtes Verarbeitungsverfahren, insbesondere ein LLO beziehungsweise LIFT Verfahren gezeigt, bei dem ein Teilbereich in Form einer Mikro-LED 1 von einem Substrat 30 direkt auf eine Aktivmatrix 32 übertragen wird. Das vereinfachte Bearbeitungsverfahren gilt analog für allgemeine Teilbereiche 1 des Schichtsystems.In 1A A simplified processing method, in particular an LLO or LIFT method, is shown schematically, in which a partial area in the form of a micro-LED 1 is transferred from a substrate 30 directly to an active matrix 32. The simplified processing procedure applies analogously to general subareas 1 of the shift system.

Hierfür wird von einem Ultrakurzpulslaser 2 (nicht gezeigt) ein Laserstrahl 20 bereitgestellt in dem die ultrakurzen Laserpulse 202 eines Laserbursts 200 laufen. Die Mikro-LED 1 ist hierbei im Ausgangszustand an einer Grenzschicht 130 auf dem Substrat 30 angeordnet.For this purpose, a laser beam 20 is provided by an ultra-short pulse laser 2 (not shown) in which the ultra-short laser pulses 202 of a laser burst 200 run. In the initial state, the micro-LED 1 is arranged on a boundary layer 130 on the substrate 30.

Beispielsweise kann das Substrat 30 aus Saphir sein, welches ein Materialdicke zwischen 100µm und 5 mm aufweisen kann. Es ist aber auch möglich, dass das Substrat 30 eine Trägerschicht ist, bzw. ein Trägersubstrat ist, etwa eine Folie, ein Klebstoff oder ein Wafer, von dem aus in einem weiteren Schritt die Mikro-LEDs 1 auf eine Aktivmatrix 32 übertragen werden. Insbesondere sind die Schichtdicken in den 1A, B nicht maßstabsgetreu gezeichnet.For example, the substrate 30 can be made of sapphire, which can have a material thickness between 100 μm and 5 mm. However, it is also possible for the substrate 30 to be a carrier layer or a carrier substrate, such as a film, an adhesive or a wafer, from which the micro-LEDs 1 are transferred to an active matrix 32 in a further step. In particular, the layer thicknesses in the 1A, B not drawn to scale.

Die Mikro-LEDs 1 können hierbei mehrere Schichten 11, 12, 13 aufweisen, beispielsweise eine Schicht 11 aus n-dotiertem Galliumnitrid GaN und eine Schicht 13 aus p-dotiertem GaN. Zwischen den beiden Schichten 11, 13 bildet sich hierbei ein pn-Übergang aus 12, in dem beim Anlegen eines Stroms oder einer Spannung Licht einer charakteristischen Wellenlänge entsteht. Die Schichten 11, 13 können beispielsweise zwischen 1nm und 10µm dick sein kann. Beispielsweise können die vertikalen Schnitte in dem Schichtsystem schon vorhanden sein, beziehungsweise durch einen vorherigen Verfahrensschritt in das Schichtsystem eingebracht worden sein, so dass die herauszulösenden Mikro-LEDs 1 nur noch über die Grenzschicht 130 mit dem Substrat verbunden sind.The micro-LEDs 1 can have several layers 11, 12, 13, for example a layer 11 made of n-doped gallium nitride GaN and a layer 13 made of p-doped GaN. A pn junction 12 is formed between the two layers 11, 13, in which light of a characteristic wavelength is produced when a current or voltage is applied. The layers 11, 13 can be between 1nm and 10µm thick, for example. For example, the vertical cuts may already be present in the layer system, or may have been introduced into the layer system in a previous process step, so that the micro-LEDs 1 to be removed are only connected to the substrate via the boundary layer 130.

Die Grenzschicht 130 zwischen der Mikro-LED 1 und dem Substrat 30 wird mit dem Laserstrahl 20 beziehungsweise mit den darin laufenden Laserpulsen 202 des Laserbursts 200 beaufschlagt. Da das Substrat 30 transparent für die Wellenlänge des Laserstrahl 20 ist, kann der Laserstrahl 20 durch das Substrat 30 zur Grenzschicht 130 geleitet werden.The boundary layer 130 between the micro-LED 1 and the substrate 30 is exposed to the laser beam 20 or with the laser pulses 202 of the laser burst 200 running therein. Since the substrate 30 is transparent to the wavelength of the laser beam 20, the laser beam 20 can be guided through the substrate 30 to the boundary layer 130.

Beispielsweise kann das GaN der ersten Schicht 11 der Mikro-LED 1 nicht transparent für die Wellenlänge des Laserstrahls 20 sein, so dass die eingebrachte Laserenergie der ultrakurzen Laserpulse 202 dort absorbiert wird. Durch die eingebrachte Energie kann an der Grenzfläche das GaN zu flüssigem Gallium und gasförmigem Stickstoff getrennt werden, wodurch sich an der Grenzfläche 130 ein Dampfdruck ausbildet, der die Mikro-LED 1 von dem Substrat 30 löst. Gleichzeitig kann beispielsweise durch Laserablation an der Grenzfläche 130 die Mikro-LED 1 von dem Substrat getrennt werden. Gewissermaßen kann durch die Wechselwirkung des Laserstrahls 20 mit der ersten Schicht eine gezielte Schädigung entlang der Grenzschicht 130 erreicht werden, so dass die Mikro-LED 1 entlang der Grenzschicht 130 getrennt werden kann. Das Ablösen der Mikro-LED 1 von dem Substrat 30 wird hierbei Laser Lift-Off (LLO) genannt.For example, the GaN of the first layer 11 of the micro-LED 1 may not be transparent to the wavelength of the laser beam 20, so that the laser energy introduced by the ultra-short laser pulses 202 is absorbed there. The energy introduced can separate the GaN into liquid gallium and gaseous nitrogen at the interface, whereby a vapor pressure is formed at the interface 130, which detaches the micro-LED 1 from the substrate 30. At the same time, the micro-LED 1 can be separated from the substrate, for example by laser ablation at the interface 130. To a certain extent, targeted damage along the boundary layer 130 can be achieved through the interaction of the laser beam 20 with the first layer, so that the micro-LED 1 can be separated along the boundary layer 130. The detachment of the micro-LED 1 from the substrate 30 is called laser lift-off (LLO).

Gleichzeitig können die Mikro-LEDs 1 durch die entstehenden Kräfte auf ein Trägersubstrat 32 übertragen werden. Insbesondere können so Mikro-LEDs 1 direkt auf einem Trägersubstrat 32 befestigt beispielsweise geklebt werden oder auf ein Trägersubstrat, beispielsweise einen weiteren Wafer, übertragen werden. Insbesondere kann die Mikro-LED 1 so auf eine Aktivmatrix als Trägersubstrat 32 aufgetragen werden, die dazu eingerichtet ist, eine Spannungs- und/oder Stromversorgung der Mikro-LED 1 zur Verfügung zu stellen.At the same time, the micro-LEDs 1 can be transferred to a carrier substrate 32 by the resulting forces. In particular, micro-LEDs 1 can be attached directly to a carrier substrate 32, for example glued, or transferred to a carrier substrate, for example another wafer. In particular, the micro-LED 1 can be applied to an active matrix as a carrier substrate 32, which is designed to provide a voltage and/or power supply to the micro-LED 1.

In 1B ist das Trägersubstrat 32 etwa eine adhäsive Schicht. Da die Mikro-LEDs 1 von dem Substrat 30 an der Grenzschicht 130 getrennt wurde, und auf die adhäsive Schicht 32 übertragen wurde, verbleiben beim Entfernen des Substrats 30 die gewünschten Mikro-LEDs 1 auf dem Trägersubstrat 32.In 1B the carrier substrate 32 is approximately an adhesive layer. Since the micro-LEDs 1 were separated from the substrate 30 at the boundary layer 130 and transferred to the adhesive layer 32, the desired micro-LEDs 1 remain on the carrier substrate 32 when the substrate 30 is removed.

In 1C ist eine mögliche, allgemeine Zusammensetzung von Laserbursts 200 gezeigt, die nacheinander in die Grenzschicht 130 eingebracht werden. Dabei werden mehrere Laserpulse 202 mit unterschiedlicher Pulsenergie oder zeitlichen Abständen kombiniert.In 1C a possible, general composition of laser bursts 200 is shown, which are successively introduced into the boundary layer 130. Several laser pulses 202 with different pulse energy or time intervals are combined.

Die ultrakurzen Laserpulse der Laserbursts 200 weisen eine Pulsdauer von zwischen 50fs und 1000ps auf, bevorzugt zwischen 100fs und 100ps auf, besonders bevorzugt zwischen 50fs und 20ps auf. Die Länge der Laserbursts kann hierbei zwischen 20ns und 100ns groß sein, bevorzugt zwischen 100ps und 10ns groß sein. Die Repetitionsrate der Laserbursts kann größer als 1kHz sein, bevorzugt größer als 10kHz sein, besonders bevorzugt größer als 100kHz sein. Die Repetitionsrate der Laserpulse in dem Laserburst kann größer als 200MHz sein, bevorzugt größer als 500MHz sein. Es ist aber auch möglich, dass die Zeit zwei aufeinanderfolgenden Laserpulsen 202 eines Laserbursts 200 kleiner als 20ns ist, bevorzugt kleiner als 1ns ist. Die Wellenlänge des Laserstrahls 20 kann zwischen 50nm und 300nm, bevorzugt zwischen 250nm und 270nm liegen. Zudem kann der Laser 2 in seiner Grundmode betrieben werden. Die Fluenz kann zwischen 0,05J/cm2 und 10J/cm2 liegen, bevorzugt zwischen 0,1J/cm2 und 1J/cm2 liegen.The ultra-short laser pulses of the laser bursts 200 have a pulse duration of between 50fs and 1000ps, preferably between 100fs and 100ps, particularly preferably between 50fs and 20ps. The length of the laser bursts can be between 20ns and 100ns, preferably between 100ps and 10ns. The repetition rate of the laser bursts can be greater than 1kHz, preferably greater than 10kHz, particularly preferably greater than 100kHz. The repetition rate of the laser pulses in the laser burst can be greater than 200MHz, preferably greater than 500MHz. However, it is also possible for the time of two consecutive laser pulses 202 of a laser burst 200 to be less than 20 ns, preferably less than 1 ns. The wavelength of the laser beam 20 can be between 50nm and 300nm, preferably between 250nm and 270nm. In addition, the laser 2 can be operated in its basic mode. The fluence can be between 0.05J/cm2 and 10J/cm2, preferably between 0.1J/cm2 and 1J/cm2.

Der erste Laserburst 200 in 1C besteht zunächst aus zwei Laserpulsen 202, wobei der erste Laserpuls 202 länger ist als der zweite Laserpuls 202. Der zweite Laserpuls 202 weist jedoch eine höhere Intensität auf. Der zweite Laserburst 202 ist eine spezifische Abfolge von Laserpulsen 202 die alle dieselbe Pulslänge aber wachsende Pulsabstände und sinkende Pulsintensitäten aufweisen. Der dritte Laserburst 200 zeigt einen GHz-Laserburst 200 in dem die Laserpulse 202 einen Abstand von wenigen Nanosekunden aufweisen oder wo der Abstand kleiner als 1 ns ist. Der vierte Laserburst 200 zeigt erneut zwei Laserpulse 202 mit gleicher Pulslänge, wobei der zweite Laserpuls 202 jedoch eine geringere Intensität aufweist als der erste Laserpuls 202.The first laser burst 200 in 1C initially consists of two laser pulses 202, with the first laser pulse 202 being longer than the second laser pulse 202. However, the second laser pulse 202 has a higher intensity. The second laser burst 202 is a specific sequence of laser pulses 202 which all have the same pulse length but increasing pulse intervals and decreasing pulse intensities. The third laser burst 200 shows a GHz laser burst 200 in which the laser pulses 202 have a distance of a few nanoseconds or where the distance is less than 1 ns. The fourth laser burst 200 again shows two laser pulses 202 with the same pulse length, but the second laser pulse 202 has a lower intensity than the first laser pulse 202.

Alle Laserbursts 200 haben einen zeitlichen Abstand, der der Repetitionsfrequenz des Laserbursts entspricht. Die Repetitionsfrequenz der Laserbursts kann beispielsweise synchron zu einer Taktfrequenz des Ultrakurzpulslasers 2 sein. Die Laserbursts 200 weisen hierbei unterschiedliche Längen auf, die kürzer, bevorzugt deutlich kürzer als der zeitliche Abstand ist, der sich aus der Repetitionsfrequenz der Laserbursts ergibt. Die Pulslängen und die Pulsabstände sind demnach nicht maßstabsgetreu dargestellt.All laser bursts 200 have a time interval that corresponds to the repetition frequency of the laser burst. The repetition frequency of the laser bursts can, for example, be synchronous with a clock frequency of the ultra-short pulse laser 2. The laser bursts 200 have different lengths, which are shorter, preferably significantly shorter, than the time interval that results from the repetition frequency of the laser bursts. The pulse lengths and pulse intervals are therefore not shown to scale.

Zusätzlich zur zeitlichen Variation der Laserbursts 202 kann jedem Laserpuls 202 der Laserbursts 200 noch eine Strahlform aufgeprägt werden, beispielsweise so, dass die Strahlformen der verschiedenen Laserpulse 202 alle unterschiedlich sind. Es ist auch möglich, dass jeder Laserpuls 202 eine andere Position in der Grenzfläche 130 aufweist.In addition to the temporal variation of the laser bursts 202, a beam shape can also be impressed on each laser pulse 202 of the laser bursts 200, for example in such a way that the beam shapes of the various laser pulses 202 are all different. It is also possible that each laser pulse 202 has a different position in the interface 130.

In 2 sind exemplarisch Laserbursts 200 mit fünf Laserpulsen 202 gezeigt. In 2A ist schematisch ein Laserburst 200 mit fünf Laserpulses 202 gezeigt, wobei die Länge des Laserbursts 200 kürzer als 10ns ist. Die Laserpulse 200 weise alle dieselbe Länge von beispielsweise 20ps auf. Zudem ist der zeitliche Abstand der Laserpulse 202 gleich groß. Dementsprechend kann den Laserpulsen 202 eine Repetitionsfrequenz zugeordnet werden von beispielsweise 100MHz.In 2 Laser bursts 200 with five laser pulses 202 are shown as an example. In 2A A laser burst 200 with five laser pulses 202 is shown schematically, the length of the laser burst 200 being shorter than 10 ns. The laser pulses 200 all have the same length, for example 20ps. In addition, the time interval between the laser pulses 202 is the same. Accordingly, the laser pulses 202 can be assigned a repetition frequency of, for example, 100MHz.

In 2B ist schematisch der Laserburst 200 aus 2A gezeigt, wobei jedoch der Abstand der Laserpulse 202 mit fortschreitender Zeit größer wird. Die Abstände der Laserpulse 202 nehmen hierbei beispielsweise zu. Beispielsweise beträgt der zeitliche Abstand des ersten und des zweiten Laserpulses 20ns, während der zeitliche Abstand des vierten und fünften Laserpulses 202 50ns groß ist. Die Zunahme des zeitlichen Abstands kann beispielsweise anhand der gestrichelten Linien nachvollzogen werden, die stets in festen zeitlichen Abständen angeordnet sind.In 2 B is a schematic of the Laserburst 200 2A shown, but the distance between the laser pulses 202 increases as time progresses. The distances between the laser pulses 202 increase, for example. For example, the time interval between the first and second laser pulses is 20ns, while the time interval between the fourth and fifth laser pulses 202 is 50ns. The increase in the time distance can be traced, for example, using the dashed lines, which are always arranged at fixed time intervals.

In 3 ist schematisch ein Laserburst 200 mit sechs Laserpulsen 202 gezeigt, der eine Länge von 200ps aufweist. Die Laserpulse 202 des Laserbursts 200 weisen hierbei mindestens teilweise verschiedene Pulslängen auf. Beispielsweise kann der erste Laserpuls 202 eine Länge von 100ps aufweisen, der zweite Laserpuls 202 kann eine Länge von 50fs aufweisen, der dritte Laserpuls 202 kann eine Länge von 20ps aufweisen, der vierte Laserpuls 202 kann eine Länge von 100ps aufweisen, der fünfte Laserpuls 202 kann eine Länge von 100fs aufweisen und der sechste Laserpuls 202 kann eine Länge von 100fs aufweisen. Sowohl der erste als auch der vierte Laserpuls 202 weisen dieselbe Pulslänge auf. Auch der fünfte und der sechste Laserpuls 202 weisen dieselbe Pulslänge auf. Die Pulslängen sind insbesondere mindestens teilweise verschieden.In 3 A laser burst 200 with six laser pulses 202 is shown schematically and has a length of 200ps. The laser pulses 202 of the laser burst 200 have at least partially different pulse lengths. For example, the first laser pulse 202 may have a length of 100ps, the second laser pulse 202 may have a length of 50fs, the third laser pulse 202 may have a length of 20ps, the fourth laser pulse 202 may have a length of 100ps, the fifth laser pulse 202 may have a length of 100fs and the sixth laser pulse 202 can have a length of 100fs. Both the first and fourth laser pulses 202 have the same pulse length. The fifth and sixth laser pulses 202 also have the same pulse length. The pulse lengths are in particular at least partially different.

In 4 sind schematisch zwei Laserbursts 200 mit jeweils vier Laserpulsen 202 gezeigt, wobei die Laserpulse 202 mindestens teilweise unterschiedliche Pulsenergien aufweisen. Der erste und der vierte Laserpuls weisen hierbei jeweils dieselbe Pulsenergie auf, während der zweite und der dritte Laserpuls unterschiedliche Pulsenergien aufweisen. Die Laserbursts 200 sind jeweils 500ps lang. In 4A weisen die Laserpulse zudem unterschiedliche Pulslängen auf, während in 4B die Laserpulse 202 dieselbe Länge aufweisen.In 4 Two laser bursts 200, each with four laser pulses 202, are shown schematically, the laser pulses 202 having at least partially different pulse energies. The first and fourth laser pulses each have the same pulse energy, while the second and third laser pulses have different pulse energies. The laser bursts 200 are each 500ps long. In 4A The laser pulses also have different pulse lengths, while in 4B the laser pulses 202 have the same length.

In 5 ist schematisch ein Laserburst 200 mit fünf Laserpulsen 202 gezeigt, wobei die Laserpulse 202 mindestens teilweise unterschiedliche Pulslängen, mindestens teilweise unterschiedliche Pulsdauern und unterschiedliche Pulsabstände aufweisen. Insbesondere werden die Abstände der Pulse kürzer mit fortschreitender Laserburstzeit.In 5 A laser burst 200 with five laser pulses 202 is shown schematically, the laser pulses 202 having at least partially different pulse lengths, at least partially different pulse durations and different pulse spacings. In particular, the pulse intervals become shorter as the laser burst time increases.

In 6 ist ein Verfahren gezeigt, mit dem Teilbereiche 1 mittels mehrerer Laserpulse 202 eines Laserbursts 200 verarbeitet werden können. Hierzu werden die Fokuspositionen zwischen jedem Laserpuls 202 des Laserbursts 200 neu in der Grenzschicht 130 orientiert. Jeder Laserburst 200 umfasst hierbei beispielsweise zehn Laserpulse 200, die von #1 bis #10 durchnummeriert sind, wobei jeder Laserpuls 202 eine andere Fokusposition in der Grenzschicht 130 aufweist. Beispielsweise kann die erste Fokusposition von den Laserpulsen #1, #2 beaufschlagt werden, die zweite Fokusposition von den Laserpulsen #3, #4 beaufschlagt werden, die dritte Fokusposition von den Laserpulsen #5, #6 beaufschlagt werden, die vierte Fokusposition von den Laserpulsen #7, #8 beaufschlagt werden und die fünfte Fokusposition von den Laserpulsen #9, #10 beaufschlagt werden. Die Beaufschlagung der Grenzschicht 130 in allen Fokuspositionen beispielsweise dauert insgesamt nicht länger als 10ns, so dass die Beaufschlagung auf der Zeitskala des Wärmetransports instantan oder gleichzeitig erfolgt. Insbesondere können so einzelne Teilbereiche 1 mit der Repetitionsfrequenz der Laserbursts 200 verarbeitet werden. Wenn die Repetitionsfrequenz etwa bei 10MHz liegt, so können damit in der Sekunde beispielsweise zehn Millionen Miko-LEDs 1 verarbeitet werden. Eine Aktivmatrix 32 eines Displays mit 3840 mal 2160 Mikro-LEDs 1 könnte damit theoretisch in unter einer Sekunde bestückt werden.In 6 A method is shown with which partial areas 1 can be processed using several laser pulses 202 of a laser burst 200. For this purpose, the focus positions between each laser pulse 202 of the laser burst 200 are reoriented in the boundary layer 130. Each laser burst 200 includes, for example, ten laser pulses 200, which are numbered from #1 to #10, with each laser pulse 202 having a different focus position in the boundary layer 130. For example, the first focus position can be acted upon by the laser pulses #1, #2, the second focus position can be acted upon by the laser pulses #3, #4, the third focus position can be acted upon by the laser pulses #5, #6, and the fourth focus position can be acted upon by the laser pulses #7, #8 are applied and the fifth focus position is acted upon by the laser pulses #9, #10. The exposure of the boundary layer 130 in all focus positions, for example, does not last longer than 10 ns in total, so that the exposure occurs instantaneously or simultaneously on the time scale of heat transport. In particular, individual subareas 1 can be processed with the repetition frequency of the laser bursts 200. If the repetition frequency is around 10MHz, ten million Miko-LEDs 1 can be processed per second, for example. An active matrix 32 of a display with 3840 by 2160 micro-LEDs 1 could theoretically be populated in less than a second.

In 7 ist ein weiteres Verfahren gezeigt, mit dem Teilbereiche 1 mittels mehrerer Laserpulse 202 eines Laserbursts 200 verarbeitet werden können. Hierbei wird nicht nur die Fokusposition zwischen den Laserpulses 202 verändert. Die Laserpulse 202 weisen auch eine unterschiedliche Strahlform auf. Die unterschiedlichen Strahlformen werden hierbei durch die unterschiedlichen Symbole (Kreis, Quadrat, Dreieck, Sechseck) repräsentiert. Beispielsweise kann eine erste Strahlform (Kreis) eine Gauß'sche TE00 Mode sein. Beispielsweise kann eine zweite Strahlform (Quadrat) eine höhere TE-Mode sein. Beispielsweise kann eine dritte Strahlform (Dreieck) eine komplexe Strahlform sein, die sich in drei Raumdimensionen erstreckt. Beispielsweise kann eine vierte Strahlform (Sechseck) eine Multifokusverteilung sein, die beispielsweise sechs einzelne Fokuszonen aufweist.In 7 Another method is shown with which partial areas 1 can be processed using several laser pulses 202 of a laser burst 200. Not only is the focus position between the laser pulses 202 changed. The laser pulses 202 also have a different beam shape. The different beam shapes are represented by the different symbols (circle, square, triangle, hexagon). For example, a first beam shape (circle) can be a Gaussian TE00 mode. For example, a second beam shape (square) can be a higher TE mode. For example, a third beam shape (triangle) may be a complex beam shape that extends in three spatial dimensions. For example, a fourth beam shape (hexagon) can be a multi-focus distribution, which has, for example, six individual focus zones.

In 8 ist ein weiteres Verfahren gezeigt, mit dem Teilbereiche 1 mittels mehrerer Laserpulse 202 eines Laserbursts 200 verarbeitet werden können. Hierbei wird weder die Fokusposition noch die Strahlform der Laserpulse 202 verändert. Stattdessen wird die gesamte Grenzschicht 130 des Teilbereichs 1 sukzessive mit den Laserpulsen 202 des Laserbursts 200 beaufschlagt.In 8th Another method is shown with which partial areas 1 can be processed using several laser pulses 202 of a laser burst 200. Neither the focus position nor the beam shape of the laser pulses 202 is changed. Instead, the entire boundary layer 130 of the subregion 1 is successively exposed to the laser pulses 202 of the laser burst 200.

In 9 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt. Hierbei ist der Ultrakurzpulslaser 2 dazu eingerichtet, einen Laserstrahl 20 aus ultrakurzen Laserpulsen 202 bereitzustellen. Die Strahlformungsvorrichtung 4 ist dazu eingerichtet, dem Laserstrahl 20 eine Strahlform aufzuprägen, während die Bearbeitungsoptik 5 dazu eingerichtet ist, den Laserstrahl 20 in die Grenzschicht 130 zwischen Teilbereich 1 und Substrat 30 zu überführen und diese mit den ultrakurzen Laserpulsen 202 zu beaufschlagen, wodurch der Teilbereich 1 verarbeitet wird.In 9 a device according to the invention is shown. Here, the ultra-short pulse laser 2 is set up to provide a laser beam 20 made up of ultra-short laser pulses 202. The beam shaping device 4 is set up to: Laser beam 20 impresses a beam shape, while the processing optics 5 is set up to transfer the laser beam 20 into the boundary layer 130 between partial area 1 and substrate 30 and to apply the ultra-short laser pulses 202 to it, whereby the partial area 1 is processed.

Der Ultrakurzpulslaser 2 kann insbesondere einen Grundlaserstrahl mit einer Wellenlänge von 1030nm bereitstellen und einen Frequenzverdopplungskristall (nicht gezeigt) umfassen, der dazu eingerichtet ist, die Frequenz des auftreffenden Laserstrahls zu verdoppeln, beziehungsweise die Wellenlänge zu halbieren, wobei der Grundlaserstrahl beispielsweise sukzessive durch zwei Frequenzverdopplungskristalle geführt wird. Dadurch wird die Frequenz des Grundlaserstrahls insgesamt vervierfacht, beziehungsweise die Wellenlänge des Grundlaserstrahls insgesamt geviertelt. Es wird also ein Laserstrahl 20 mit einer Wellenlänge von 257nm oder 258nm bereitgestellt.The ultra-short pulse laser 2 can in particular provide a basic laser beam with a wavelength of 1030 nm and include a frequency doubling crystal (not shown) which is designed to double the frequency of the incident laser beam or halve the wavelength, the basic laser beam being guided successively through two frequency doubling crystals, for example becomes. As a result, the frequency of the basic laser beam is quadrupled overall, or the wavelength of the basic laser beam is quartered overall. A laser beam 20 with a wavelength of 257nm or 258nm is therefore provided.

Die Strahlformungsvorrichtung 4 kann insbesondere ein akustooptischer Deflektor und/oder ein Mikrolinsenarray und/oder ein diffraktives optisches Element sein, welches dem Laserstrahl 20 eine Strahlform aufprägt. Die Teillaserstrahlen die aus dem Laserstrahl 20 von der Strahlformungsvorrichtung geformt werden, können über eine Bearbeitungsoptik 5 in die jeweiligen Fokuszonen überführt werden.The beam shaping device 4 can in particular be an acousto-optical deflector and/or a microlens array and/or a diffractive optical element which imprints a beam shape on the laser beam 20. The partial laser beams, which are formed from the laser beam 20 by the beam shaping device, can be transferred into the respective focus zones via processing optics 5.

Insbesondere können die akutsooptischen Deflektoren für eine schnelle Strahlablenkung verwendet werden, so dass die Laserpulse 202 eines Laserbursts 200 schnell umpositioniert werden können. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Umpositionierung der Laserpulse 202 beispielsweise durch eine polarisationsabhängige Ablenkung, wie beispielsweise einem doppelbrechenden Kristall erfolgt, so dass für eine schnelle Umpositionierung lediglich die Polarisation des Laserpulses 202 eingestellt werden muss. Solche Umpositionierungselemente können hierbei als Teil der Strahlformungsvorrichtung ausgebildet sein.In particular, the acute-optical deflectors can be used for rapid beam deflection, so that the laser pulses 202 of a laser burst 200 can be quickly repositioned. However, it is also possible for the laser pulses 202 to be repositioned, for example, by a polarization-dependent deflection, such as a birefringent crystal, so that only the polarization of the laser pulse 202 needs to be adjusted for rapid repositioning. Such repositioning elements can be designed as part of the beam shaping device.

Die optischen Komponenten der Vorrichtung können CaF oder kristallinen Quarz umfassen, oder aus CaF oder kristallinem Quarz sind und/oder als reflektive Elemente ausgestaltet sein, wodurch die optischen Komponenten besonders gut für UV- und DUV Anwendungen geeignet sind.The optical components of the device can comprise CaF or crystalline quartz, or are made of CaF or crystalline quartz and/or can be designed as reflective elements, making the optical components particularly suitable for UV and DUV applications.

Zudem kann die Vorrichtung über eine Vorschubvorrichtung 6 verfügen, um den Laserstrahl 20 und/oder das Substrat 30 mit dem Teilbereich 1 relativ zueinander zu bewegen. Beispielsweise kann eine solche Vorschubvorrichtung ein x-y-z-Tisch sein.In addition, the device can have a feed device 6 in order to move the laser beam 20 and/or the substrate 30 with the partial region 1 relative to one another. For example, such a feed device can be an xyz table.

Die Vorrichtung kann über eine Steuerung 7 verfügen, die die verschiedenen Komponenten der Vorrichtung miteinander koordiniert. Beispielsweise kann der Ultrakurzpulslaser 2 mit der Steuerung 7 verbunden sein, so dass die Steuerung 7 die Abgabe eine Laserbursts 200 auslösen kann. Die Steuerung 7 kann weiter mit der Strahlformungsvorrichtung 4 verbunden sein, so dass eine schnelle Umpositionierung der Laserpulse 202 erfolgen kann. Hierüber können die Fokuspositionen auch an die geometrische Form des Teilbereichs 1 angepasst werden. Die Steuerung 7 kann zusätzlich auch mit einer Vorschubvorrichtung 6 verbunden sein, so dass die Vorschubvorrichtung 6 beispielsweise zwischen den Laserbursts 200 oder den Laserpulsen 202 verfahren werden kann, um eine Grobpositionierung des Substrats 30 unter der Bearbeitungsoptik 5 zu erreichen.The device can have a controller 7 which coordinates the various components of the device with one another. For example, the ultra-short pulse laser 2 can be connected to the controller 7, so that the controller 7 can trigger the delivery of a laser burst 200. The controller 7 can further be connected to the beam shaping device 4, so that the laser pulses 202 can be quickly repositioned. In this way, the focus positions can also be adapted to the geometric shape of the sub-area 1. The controller 7 can also be connected to a feed device 6, so that the feed device 6 can be moved, for example, between the laser bursts 200 or the laser pulses 202 in order to achieve a rough positioning of the substrate 30 under the processing optics 5.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.To the extent applicable, all individual features shown in the exemplary embodiments can be combined and/or exchanged with one another without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
TeilbereichSub-area
1111
erste Schichtfirst layer
1212
pn-Übergangpn junction
1313
zweite Schichtsecond layer
22
UltrakurzpulslaserUltrashort pulse laser
2020
Laserstrahllaser beam
200200
LaserburstLaser burst
202202
LaserpulsLaser pulse
2222
MultifokusverteilungMultifocus distribution
220220
EinzelfokusSingle focus
3030
SubstratSubstrate
3232
weiteres Substratadditional substrate
44
StrahlformungsoptikBeam shaping optics
55
BearbeitungsoptikProcessing optics
66
Vorschubvorrichtungfeed device
77
Steuerungsteering

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2872751 [0006]EP 2872751 [0006]

Claims (15)

Verfahren zum Verarbeiten mindestens eines Teilbereichs (1) eines Schichtsystems, insbesondere einer Mikro-LED, mittels ultrakurzer Laserpulse eines Laserstrahls (20) eines Ultrakurzpulslasers (2), wobei der mindestens eine Teilbereich (1) an einer Grenzschicht (130) auf einem Substrat (30) angeordnet ist, wobei das Substrat (30) im Wesentlichen transparent für die Wellenlänge der ultrakurzen Laserpulse des Laserstrahls (20) ist, wobei die Grenzschicht (130) durch das Substrat (30) hindurch mit den ultrakurzen Laserpulsen (200) des Laserstrahls (20) beaufschlagt wird, wodurch der mindestens eine Teilbereich (1) verarbeitet wird, wobei die ultrakurzen Laserpulse in Form eines Laserbursts in die Grenzschicht eingebracht werden.Method for processing at least one partial region (1) of a layer system, in particular a micro-LED, by means of ultra-short laser pulses of a laser beam (20) of an ultra-short pulse laser (2), the at least one partial region (1) being at a boundary layer (130) on a substrate ( 30), wherein the substrate (30) is essentially transparent to the wavelength of the ultra-short laser pulses of the laser beam (20), the boundary layer (130) passing through the substrate (30) with the ultra-short laser pulses (200) of the laser beam ( 20) is applied, whereby the at least one partial area (1) is processed, the ultrashort laser pulses being introduced into the boundary layer in the form of a laser burst. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung des Teilbereichs (1) eine Laser-induzierte Vorwärtsübertragung der Mikro-LED (1) und/oder ein Laser-Lift-Off des Teilbereichs (1) ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the processing of the sub-area (1) is a laser-induced forward transmission of the micro-LED (1) and/or a laser lift-off of the sub-area (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Saphir oder einem Polymer oder einem Kunststoff oder aus Silizium besteht oder eins der vorgenannten Materialien umfasst.Procedure according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the substrate consists of sapphire or a polymer or a plastic or silicon or comprises one of the aforementioned materials. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Pulsdauer der ultrakurzen Laserpulse (202) zwischen 50fs und 1000ps liegt, bevorzugt zwischen 100fs und 100ps liegt, besonders bevorzugt zwischen 50fs und 20ps liegt, und/oder - die Länge der Laserbursts (200) zwischen 20ps und 100ns liegt, bevorzugt zwischen 100ps und 10ns liegt, und/oder -die Repetitionsrate der Laserbursts (200) größer als 1 kHz ist, bevorzugt größer als 10kHz ist, besonders bevorzugt größer als 100kHz st, und/oder - die Repetitionsrate der Laserpulse (202) in dem Laserburst (200) größer als 200MHz ist, bevorzugt größer als 500MHz, besonders bevorzugt größer als 1000MHz ist beziehungsweise die Zeit zwischen zwei Laserpulsen (202) eines Laserbursts (200) kleiner als 5ns bevorzugt kleiner als 2ns ist, besonders bevorzugt kleiner als 1 ns ist, und/oder - die Wellenlänge des Laserstrahls (20) zwischen 50nm und 300nm liegt, bevorzugt zwischen 250nm und 270nm liegt, und/oder - der Laser (2) in seiner Grundmode betrieben wird, wobei die Beugungsmaßzahl M2 kleiner als 1,5 ist, und/oder - die Fluenz zwischen 0,05J/cm2 und 10J/cm2 liegt, bevorzugt zwischen 0,1 J/cm2 und 1J/cm2 liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the pulse duration of the ultra-short laser pulses (202) is between 50fs and 1000ps, preferably between 100fs and 100ps, particularly preferably between 50fs and 20ps, and / or - the length of the laser bursts ( 200) is between 20ps and 100ns, preferably between 100ps and 10ns, and/or - the repetition rate of the laser bursts (200) is greater than 1 kHz, preferably greater than 10kHz, particularly preferably greater than 100kHz st, and/or - the Repetition rate of the laser pulses (202) in the laser burst (200) is greater than 200MHz, preferably greater than 500MHz, particularly preferably greater than 1000MHz or the time between two laser pulses (202) of a laser burst (200) is less than 5ns, preferably less than 2ns , particularly preferably less than 1 ns, and / or - the wavelength of the laser beam (20) is between 50nm and 300nm, preferably between 250nm and 270nm, and / or - the laser (2) is operated in its basic mode, whereby the Diffraction index M 2 is less than 1.5, and/or - the fluence is between 0.05J/cm2 and 10J/cm2, preferably between 0.1 J/cm2 and 1J/cm2. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpulse (202) eines Laserbursts (200) mindestens teilweise verschiedene Pulslängen aufweisen und/oder verschiedene Polarisationen aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser pulses (202) of a laser burst (200) at least partially have different pulse lengths and/or have different polarizations. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpulse (202) eines Laserbursts (200) mindestens teilweise verschiedene Pulsenergien aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser pulses (202) of a laser burst (200) have at least partially different pulse energies. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpulse (202) des Laserbursts (200) unterschiedliche Fokuspositionen in der Grenzschicht (130) aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser pulses (202) of the laser burst (200) have different focus positions in the boundary layer (130). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpulse (202) des Laserbursts (200) mindestens teilweise eine unterschiedliche Strahlform aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser pulses (202) of the laser burst (200) at least partially have a different beam shape. Vorrichtung zum Verarbeiten mindestens eines Teilbereichs (1) eines Schichtsystems, insbesondere einer Mikro-LED, umfassend einen Ultrakurzpulslaser (2) und eine Bearbeitungsoptik (5), wobei der Ultrakurzpulslaser (2) dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl (20) aus ultrakurzen Laserpulsen (202) bereitzustellen, wobei dre mindestens eine Teilbereich (1) an einer Grenzschicht (130) auf einem Substrat (30) angeordnet ist, wobei das Substrat (30) mindestens teilweise transparent für die Wellenlänge der ultrakurzen Laserpulse (202) des Laserstrahls (20) ist, wobei die Bearbeitungsoptik (5) dazu eingerichtet ist, den Laserstrahl (20) in die Grenzschicht (130) zu überführen und diese mit den ultrakurzen Laserpulsen (202) zu beaufschlagen, wodurch der mindestens eine Teilbereich (1) verarbeitet wird, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die ultrakurzen Laserpulse (202) in Form eines Laserbursts (200) in die Grenzschicht (130) einzubringen.Device for processing at least a partial area (1) of a layer system, in particular a micro-LED, comprising an ultra-short pulse laser (2) and processing optics (5), wherein the ultra-short pulse laser (2) is set up to provide a laser beam (20) made up of ultra-short laser pulses (202), wherein at least one partial region (1) is arranged at a boundary layer (130) on a substrate (30), the substrate (30) being at least partially transparent to the wavelength of the ultra-short laser pulses (202) of the laser beam (20), wherein the processing optics (5) is set up to transfer the laser beam (20) into the boundary layer (130) and to apply the ultra-short laser pulses (202) to it, whereby the at least one partial area (1) is processed, the device for this purpose is set up to introduce the ultra-short laser pulses (202) into the boundary layer (130) in the form of a laser burst (200). Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultrakurzpulslaser (2) einen Grundlaserstrahl mit einer Wellenlänge von 1030nm bereitstellt und einen Frequenzverdopplungskristall umfasst, der dazu eingerichtet ist die Frequenz des auftreffenden Laserstrahls zu verdoppeln, beziehungsweise die Wellenlänge zu halbieren, wobei der Grundlaserstrahl zweimal durch den Frequenzverdopplungskristall geführt wird, wodurch die Frequenz des Grundlaserstrahls insgesamt vervierfacht wird, beziehungsweise die Wellenlänge des Grundlaserstrahls insgesamt geviertelt wird und somit ein Laserstrahl (20) mit einer Wellenlänge von 257nm oder 258nm bereitgestellt wird.Device according to Claim 9 , characterized in that the ultra-short pulse laser (2) provides a basic laser beam with a wavelength of 1030nm and comprises a frequency doubling crystal which is set up to double the frequency of the incident laser beam or halve the wavelength, the basic laser beam being passed twice through the frequency doubling crystal , whereby the frequency of the basic laser beam is quadrupled overall, or the wavelength of the basic laser beam is quartered overall, thus providing a laser beam (20) with a wavelength of 257nm or 258nm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Strahlformungsvorrichtung (4) die dazu eingerichtet ist, dem Laserstrahl (20) eine Strahlform aufzuprägen, wobei die Strahlformungsvorrichtung (4) ein akustooptischer Deflektor und/oder ein Mikrolinsenarray und/oder ein diffraktives optisches Element ist.Device according to one of the Claims 9 or 10 , characterized by a beam shape mung device (4) which is set up to impose a beam shape on the laser beam (20), the beam shaping device (4) being an acousto-optical deflector and/or a microlens array and/or a diffractive optical element. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine optische Komponente der Vorrichtung CaF oder kristallinen Quarz umfasst, oder aus CaF oder kristallinem Quarz ist und/oder als reflektives Element ausgestaltet ist.Device according to one of the Claims 9 until 11 , characterized in that at least one optical component of the device comprises CaF or crystalline quartz, or is made of CaF or crystalline quartz and/or is designed as a reflective element. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultrakurzpulslaser (2) dazu eingerichtet ist, die Laserbursts (200) intern zu formen oder dass die Vorrichtung einen Pulsgenerator umfasst, der dazu eingerichtet ist, die Laserbursts (200) extern zu formen.Device according to one of the Claims 9 until 12 , characterized in that the ultra-short pulse laser (2) is set up to shape the laser bursts (200) internally or that the device comprises a pulse generator which is set up to shape the laser bursts (200) externally. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch eine Steuerung (7), die kommunikativ mit dem Ultrakurzpulslaser (2) und/oder dem Pulsgenerator und der Strahlformungsvorrichtung (4) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, den Ultrakurzpulslaser und/oder den Pulsgenerator und die Strahlformungsvorrichtung (4) zu steuern.Device according to one of the Claims 9 until 13 , characterized by a controller (7) which is communicatively connected to the ultra-short pulse laser (2) and/or the pulse generator and the beam shaping device (4) and is set up to control the ultra-short pulse laser and/or the pulse generator and the beam shaping device (4). . Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Vorschubvorrichtung (6), bevorzugt einen Scanner, besonders bevorzugt einen Galvano-Scanner (62), zur Bewegung des Laserstrahls (20) in der Fokusebene, wobei die Vorschubvorrichtung (6) kommunikativ mit der Steuerung (7) verbunden ist.Device according to Claim 14 , characterized by a feed device (6), preferably a scanner, particularly preferably a galvano scanner (62), for moving the laser beam (20) in the focal plane, the feed device (6) being communicatively connected to the control (7).
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