DE112011101895T5

DE112011101895T5 - Laserablation mit Extraktion des abgetrennten Materials

Info

Publication number: DE112011101895T5
Application number: DE112011101895T
Authority: DE
Inventors: Shane Norval
Original assignee: Plastic Logic Ltd
Current assignee: Flexenable Ltd Cambridge Gb
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2013-03-21
Also published as: GB2481190B; WO2011151451A1; GB2481190A; GB201009405D0; CN103153521B; CN103153521A; US20130143416A1

Abstract

Die Erfindung betrifft das Verwenden eines Laserstrahls zum Abtragen einer Zielfläche bzw. Zieloberfläche durch eine Projektionslinse als Teil eines Verfahrens zum Definieren eines Elements oder mehrerer Elemente einer elektronischen Vorrichtung oder mehrerer elektronischen Vorrichtungen, wobei das Abtragen durchgeführt wird, während von der Oberfläche abgetragenes Material durch einen Extraktionsvorrichtungseinlass extrahiert wird, der wenigstens einen Abschnitt auf einer Ebene zwischen der Zielfläche und der Projektionslinse und auf der Ebene eines Schwadens abgetragenen Materials oberhalb der Zielfläche aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik zum Verdampfen bzw. Abtragen einer Oberfläche als Teil eines Prozesses zum Ausbilden eines elektronischen Elements oder mehrerer elektronischer Elemente einer elektronischen Vorrichtung.
Es ist bekannt, Laserverdampfung bei der Herstellung von elektronischen organopolymeren Vorrichtungen zu verwenden. Zum Beispiel beschreibt die offengelegte internationale Patentanmeldung Nr. WO2006/064275 die Verwendung von Laserverdampfung zum Gestalten bzw. Bemustern einer organischen Halbleiterkanalschicht zum Zwecke der Verringerung von Nebensignaleffekten zwischen Dünnschichttransistoren (TFTs) einer Anordnung von TFTs zum Steuern eines Anzeigemediums wie etwa eines elektrophoretischen Mediums.
Als eine Herausforderung hat man das effektive Verhindern von Schutt bzw. Überbleibseln, die durch den Ablationsprozess erzeugt werden und den Ablationsprozess negativ beeinflussen, identifiziert.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Herausforderung zu meistern.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, das enthält: Verwendung eines Laserstrahls zum Abtragen bzw. Verdampfen einer Zielfläche bzw. Zieloberfläche durch eine Projektionslinse als Teil eines Prozesses bzw. Verfahrens zum Definieren eines Elements oder mehrerer Elemente einer elektronischen Vorrichtung oder mehreren elektronischen Vorrichtungen, wobei das Abtragen bzw. Verdampfen durchgeführt wird, während Material, das von der Zielfläche abgetragen worden ist, durch einen Extraktionsvorrichtungseinlass extrahiert wird, der wenigstens einen Abschnitt auf einem Niveau bzw. einer Ebene zwischen der Zielfläche und der Projektionslinse und auf dem Niveau bzw. der Ebene eines Schwadens bzw. einer Abluftfahne des abgetragenen Materials oberhalb der Zielfläche aufweist.
In einer Ausführungsform enthält das Verfahren ferner: Abtragen bzw. Verdampfen der Zielfläche, während ein Gasfluss transversal über die Zielfläche von einem Gasauslass in Richtung des Extraktionsvorrichtungseinlasses in einer Richtung geführt wird, die im Wesentlichen parallel zu der Zielfläche ist.
In einer Ausführungsform ist der Gasauslass gegenüber dem Extraktionsvorrichtungseinlass über das bzw. dem Abtragungsbild bzw. Verdampfungsbild angeordnet.
In einer Ausführungsform sind der Extraktionsvorrichtungseinlass und der Gasauslass so eingerichtet, dass eine im Wesentlichen einheitliche Gasflussgeschwindigkeit über das gesamte Abtragungsbild bzw. Ablationsbild an der Zielfläche erreicht wird.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der Extraktionsvorrichtungseinlass in einer zur Zielfläche senkrechten Richtung in einer Höhe, die größer ist als die Höhe des Schwadens.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der Extraktionsvorrichtungseinlass in einer zu der Zielfläche senkrechten Richtung in eine Höhe, die wenigstens 1,6 mal größer ist als die Höhe des Schwadens.
In einer Ausführungsform enthält der Gasauslass eine Anordnung von Gasdüsen, die über eine Entfernung verteilt sind, die größer ist als die Entfernung, bis zu der sich das Abtragungsbild an der Zielfläche in einer zu dem Gasfluss senkrechten Richtung erstreckt.
In einer Ausführungsform hat der Extraktionsvorrichtungseinlass wenigstens einen Abschnitt, der nicht weniger als ungefähr 10 mm von dem Abtragungsbild bzw. Ablationsbild in einer zu der Zielfläche parallelen Richtung entfernt ist.
In einer Ausführungsform hat der Extraktionsvorrichtungseinlass eine Unterkante, die nicht weniger als ungefähr 2 mm oberhalb der Zielfläche in einer zu der Zielfläche senkrechten Richtung angeordnet ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiter unten detailliert in lediglich beispielhafter Weise unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei
1 die Anordnung eines Extraktionsvorrichtungseinlasses in Bezug auf eine abgetragene Fläche und eine Projektionslinse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 die Konfiguration eines Extraktionsvorrichtungseinlasses in Bezug auf eine abgetragene Fläche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 eine Anordnung von Gasdüsen zum Dirigieren bzw. Führen eines Gasflusses über die abgetragene Fläche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
4 ein Beispiel eine Zielfläche und einen Bemusterungsprozess darstellt, auf den eine Methode gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann.
Unter Bezug auf 1 bis 3 beinhaltet das Bemustern einer Fläche durch Laserablation das Erzeugen eines Laserstrahls an einem bzw. in einem Laserapparat (nicht gezeigt), das Leiten bzw. Richten des Laserstrahls auf eine Maske (nicht gezeigt), die das abzutragende Bild auf der Zielfläche definiert; Richten des Laserstrahls von der Maske 10 auf eine Projektionslinse 12, die das Maskenmuster auf die Zielfläche 1 fokussiert und die Strahlintensität auf der Zielfläche 1 erhöht.
Ein Schuttextraktionssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält: (a) eine Extraktionseinrichtung bzw. Extraktionsvorrichtung, die einen Kanal bzw. eine Führung/eine Röhre 4 enthält, die einen Mund/Einlass aufweist, der auf einem Niveau bzw. einer Ebene zwischen der Projektionslinse und der Zielfläche angeordnet ist, und einen Abschnitt aufweist, der sich im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau bzw. in einer Ebene damit bzw. mit derjenigen Stelle befindet, wo bzw. an der sich der Schwaden bzw. die Wolke abgetragenen Materials während der Ablation bildet. Der Extraktionsvorrichtungseinlasse 6 ist einer im Wesentlichen zu der Zielflächenebene senkrechten Richtung ausgerichtet bzw. orientiert. Der Kanal/die Röhre 4 führt zu einem Teil (nicht gezeigt) der Extraktionsvorrichtung, an dem ein niedriger Druck/ein Vakuum mechanisch erzeugt wird; das Schuttextraktionssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ferner (b) eine Anordnung Gasdüsen 8, die benachbart dem und im Wesentlichen in der gleichen Ebene wie das Ablationsbild 2 an der Zielfläche 1 ist zum Richten eines Flusses eines inerten Gases wie etwa Stickstoffgas über das Ablationsbild 2 hinweg an der Zielfläche 1 in einem zu der Zielfläche 1 senkrechten Winkel und in Richtung des Extraktionsvorrichtungseinlasses 6.
Das Ausmaß, in dem sich ein Schwaden abgetragenen Materials oberhalb der Zielfläche erstreckt hängt von mehreren Faktoren ab, die beinhalten: die Größe der Fläche, die abgetragen wird; die Dicke der Schicht, die abgetragen wird; die Ablationsschwelle des Materials, das abgetragen wird; und die Fluenz des Laserstrahls, der für die Ablation verwendet wird.
Wenn das abzutragende Material ein organisches Polymer ist, ist die Höhe des Ablationsschwadens bzw. der Ablationswolke relativ klein und wenn das abzutragende Material ein Metall ist, ist die Höhe des Ablationsschwadens relativ groß. Auch ist im Allgemeinen die Höhe des Ablationsschwadens größer, je größer die Fluenz des Laserstrahls ist. In dieser Ausführungsform der Erfindung beträgt die Höhe des Schwadens ungefähr 8 mm bis 10 mm.
Im Betrieb dient die Kombination der Gasdüsenanordnung 8 und der Extraktionsvorrichtung dazu, einen Fluss eines inerten bzw. trägen Gases bzw. Edelgases über das Ablationsbild hinweg an der Zielfläche 1 während der Ablation zu erzeugen, wobei der Fluss beim Entfernen der Ablationsschuttpartikel von oberhalb der Zielfläche 1 und weg durch den Extraktionsvorrichtungseinlass 6 hilft.
Der Fluss von Edelgas über das Ablationsbild 2 hinweg an der Zielfläche 1 während der Ablation dient auch dazu, schädliche Verunreinigungen wie etwa Sauerstoff zu verhindern, die den Ablationsprozess beeinflussen.
Insbesondere unter Bezug auf 1 hat ein Extraktionsvorrichtungseinlass 6 eine Unterkante, die gerade über dem Ablationsbild 2 an der Zielfläche 1 angeordnet ist und näher an dem Ablationsbild 2 an der Zielfläche 1 als die Projektionslinse 12 angeordnet ist. Diese Konfiguration dient dazu, die Projektionslinse 12 besser gegen die Ablagerung von Ablationsschutt auf der Linse 12 zu schützen. Auch ermöglicht die große Nähe des Extraktionsvorrichtungseinlasses 6 zu dem Ablationsbild 2 an der Zielfläche 1 das Entfernen von Ablationsschutt von der Zielfläche 1, sobald der Schutt von der Zielfläche 2 projiziert bzw. zurückgeworfen wird.
Insbesondere unter Bezug auf 2, die eine Ansicht über die Zielfläche 2 hinweg in Richtung des Extraktionsvorrichtungseinlasses 6 veranschaulicht, ist die Breite x des Extraktionsvorrichtungseinlasses 6 so eingerichtet, dass sie wenigstens 125% größer ist als die Dimension y des Ablationsbildes 2 an der Zielfläche 1 in einer zu dem Fluss von Edelgas über die Zielfläche 1 hinweg senkrechten Richtung. Diese Konfiguration dient dazu, die Einheitlichkeit des Flusses trägen Gases über das Ablationsbild 2 hinweg an der Zielfläche 1, insbesondere die Einheitlichkeit der Geschwindigkeit des Gasflusses über das Ablationsbild 2 hinweg an der Zielfläche 1, zu verbessern.
Insbesondere unter Bezug auf 1 und 2 ist der dem Ablationsbild 2 an der Zielfläche 1 benachbarte Extraktionsvorrichtungseinlass 6 so eingerichtet, dass er sich oberhalb der Zielfläche 1 über eine Entfernung b erstreckt, die wenigstens 1,6 mal so groß ist wie die Höhe des an der Zielfläche 1 erzeugten Ablationsschwadens. Diese Konfiguration verhindert besser, dass Ablationsschuttpartikel über die Oberkante des Extraktionsvorrichtungseinlasses 6 entkommen und dass Teile der Laserablationsvorrichtung wie etwa die Projektionslinse 12 verunreinigt werden.
Der Edelgasfluss von den Gasdüsen 8 hilft ferner dabei, etwaigen Ablationsschutt in Richtung des Extraktionsvorrichtungseinlasses 6 zu richten. Insbesondere unter Bezug auf 3, die eine Ansicht über die Zielfläche 2 hinweg in Richtung der Gasdüsen 8 veranschaulicht, sind die Gasdüsen 8 über einen Abstand verteilt, der größer ist als die oben diskutierte Breite y des Ablationsbilds 2 an der Zielfläche 1. Die Verteilung von Gasdüsen 8 enthält Düsen 8a, die Gas über seitliche Kantenabschnitte 3 des Ablationsbilds 2 an der Zielfläche 1 in Richtung des Extraktionsvorrichtungseinlasses 6 errichten, und weiter ferner seitwärts außen angeordnete Düsen 8b. Diese Düsenverteilung hilft, eine einheitliche Umgebung aus Edelgas bzw. eine einheitliche Schutzgasatmosphäre über dem gesamten Ablationsbild 2 an der Zielfläche 1 sicherzustellen.
Die Erfinder haben ferner herausgefunden, dass die Größe der seitlichen Trennung (Dimension d in 1) des Extraktionsvorrichtungseinlasses die Qualität des Ablationsbilds beeinflussen kann. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die seitliche Trennung d so eingestellt, dass sie in dem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 8 mm liegt. Man geht davon aus, dass eine Positionierung des Extraktionsvorrichtungseinlasses 6 zu nahe an dem Ablationsbild 2 zu einer übermäßig hohen Konzentration abgetrennten Materials über einem Abschnitt des Ablationsbilds 2, der am nächsten zu dem Extraktionsvorrichtungseinlass 6 liegt, führt, wodurch eine Brechung des Laserstrahls in dieser Region erfolgt und die Qualität des Ablationsbilds verringert wird.
Ebenfalls in dieser Ausführungsform ist das untere Niveau bzw. die untere Ebene des Extraktionsvorrichtungseinlasses 6 ungefähr 2 mm (Dimension e in 1) oberhalb der Zielfläche mit dem Ziel positioniert zu verhindern, dass der Extraktionsvorrichtungseinlass der Zielfläche Schaden zufügt.
Auch erstreckt sich in dieser Ausführungsform der Extraktionsvorrichtungseinlass 6 entlang nur einer Seitenkante des Ablationsbilds. Jedoch erstreckt sich in einer Variation der Extraktionsvorrichtungseinlass 6 weiter entlang zweier oder mehrerer Seitenkanten des Ablationsbilds.
Auch wird in dieser Ausführungsform der Extraktionsvorrichtungseinlass 6 auf der Ebene des Ablationsschwadens in Kombination mit einem Edelgasfluss bzw. Schutzgasflusses über die Zielfläche hinweg von den gegenüber dem Extraktionsvorrichtungseinlass 6 positionierten Gasdüsen kombiniert. Jedoch wird in einer Variation der Extraktionsvorrichtungseinlass auf der Ebene des Ablationsschwadens ohne solche Gasdüsen oder irgendwelche andere Mittel zum Bereitstellen eines Edelgasflusses über die Zielfläche hinweg verwendet.
Unter Bezug auf 4 könnte die Zielfläche 2 z. B. die Fläche bzw. Oberfläche einer Halbleiterschicht 40 sein, die die Halbleiterkanäle 44 zwischen Quell- und Senkenelektroden bzw. Source- und Drainelektroden 42 einer Anordnung aus TFTs für die Hintergrundebene einer elektrophoretischen Anzeigeeinichtung definiert, wobei die Ablation dazu dient, ausgewählte Abschnitte der Halbleiterschicht 40 zwischen benachbarten TFTs mit dem Ziel der Verringerung von Übersprechen zwischen Pixeln der Anzeigevorrichtung zu entfernen.
Zusätzlich zu jeglichen oben ausdrücklich erwähnten Abwandlungen wird es dem Fachmann klar sein, dass verschiedene andere Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsform im Bereich dieser Erfindung möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/064275 [0002]

Claims

Verfahren, enthaltend: Verwenden eines Laserstrahls zum Abtragen einer Zielfläche bzw. Zieloberfläche durch eine Projektionslinse als Teil eines Verfahrens zum Definieren eines Elements oder mehrerer Elemente einer elektronischen Vorrichtung oder mehrerer elektronischen Vorrichtungen, wobei das Abtragen durchgeführt wird, während von der Oberfläche abgetragenes Material durch einen Extraktionsvorrichtungseinlass extrahiert wird, der wenigstens einen Abschnitt auf einer Ebene zwischen der Zielfläche und der Projektionslinse und auf der Ebene eines Schwadens abgetragenen Materials oberhalb der Zielfläche aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, enthaltend: Abtragen der Zielfläche, während ein Gasfluss transversal über die Zielfläche hinweg in einer im Wesentlichen zu der Zielfläche parallelen Richtung von einem Gasauslass in Richtung des Extraktionsvorrichtungseinlasses gerichtet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem der Gasauslass gegenüber dem Extraktionsvorrichtungseinlass über das Ablationsbild hinweg bzw. über das Ablationsbild hinweg gesehen gegenüber dem Extraktionsvorrichtungseinlass angeordnet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem der Extraktionsvorrichtungseinlass und der Gasauslass so eingerichtet sind, dass sie eine im Wesentlichen einheitliche Gasflussgeschwindigkeit über das gesamte Ablationsbild hinweg an der Zielfläche erzielen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem sich der Extraktionsvorrichtungseinlass in einer zu der Zielfläche senkrechten Richtung bis in eine Höhe, die größer als die Höhe des Schwadens ist, erstreckt.
Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem sich der Extraktionsvorrichtungseinlass in einer zu der Zielfläche senkrechten Richtung bis zu einer Höhe erstreckt, die wenigstens 1,6 mal größer ist als die Höhe des Schwadens.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem der Gasauslass eine Anordnung Gasdüsen enthält, die über einen Abstand bzw. eine Entfernung verteilt sind, die größer ist als der Abstand bzw. die Entfernung, in der sich das Ablationsbild an der Zielfläche in einer zu dem Gasfluss senkrechten Richtung erstreckt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Extraktionsvorrichtungseinlass wenigstens einen Abschnitt aufweist, der nicht weniger als ungefähr 10 mm von dem Ablationsbild in einer zu der Zielfläche parallelen Richtung angeordnet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Extraktionsvorrichtungseinlass eine Unterkante aufweist, die nicht weniger als ungefähr 2 mm oberhalb der Zielfläche in einer zu der Zielfläche senkrechten Richtung angeordnet ist.