TWI424479B - 利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法 - Google Patents

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Description

利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法
本發明係為一種圖案化多晶氧化銦錫之方法，尤其是有關於一種利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法。
光電產品如薄膜太陽能電池或平面顯示器，為提高元件性能通常會將非晶材料，如透明導電氧化物再經過熱處理，使材料成為多晶，以降低電阻率及提高透光率。一般需經過六道製程(五道曝光顯影及一道熱處理)，才能完成多晶圖案製作。
為改善現有製程多步驟、高設備成本等缺點，部分產品製程改以雷射加工為主要製程工具，雷射加工主要是利用雷射直接進行薄膜材料削除，但長脈衝雷射產生的熱效應易使成形圖案邊緣產生突起及傷害下層材料。透過飛秒雷射雖可達到較佳精度，但須採用低雷射劑量而降低加工速度。現有飛秒雷射加工問題點為無法高速製作高精度多晶圖案，因為若為提高加工速度而增加雷射劑量則會產生顯著熱效應及會在圖案邊緣產生突起。
美國專利第6593593號係揭露一種以Nd：YAG雷射進行氧化鋅及氧化銦錫層之薄膜材料削除的方法，如圖一所示，其係於透明基板11上依序設置一結晶玻璃層12、氧化銦錫層13以及一氧化鋅層14，之後再使用1064奈米之雷射直接削除氧化鋅層14及氧化銦錫層13，該技術之缺點為：加工精度不佳、產生的熱效應易使成型圖案邊緣產生突起及傷害下層材料，另外，當用來製作微小線寬間距之圖案時需採用精密之雷射光路系統，造成成本上升。
美國專利第6448158號係揭露一種以準分子雷射進行雷射退火的方法，如圖二所示，其係使用雷射源20發射248奈米奈秒準分子雷射21，準分子雷射21依序經過光束均勻裝置22、光罩23以及聚焦鏡24對設置於移動平台25上之玻璃基板26進行加工，該玻璃基板26上係設有一氧化銦錫層27，該技術之缺點為：需使用光罩、長脈衝雷射產生顯著熱效應，成型圖案精度不佳，另外，其係無法製作小於光學繞射極限之圖案，故無法製作微小線寬間距。
緣此，本案之發明人係研究出一種利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其係可突破現有技術瓶頸，開創飛秒雷射加工之應用優勢。
本發明之主要目的係為提供一種利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其係利用高重複頻率之飛秒雷射搭配聚焦裝置對非晶氧化銦錫進行加熱，進而達成不需熱處理、不需使用光罩、成型圖案精度佳，以及可製作小於光學繞射極限圖案之目的。
為達上述目的，本發明係提供一種利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，包含步驟：(a)提供一表面具有非晶氧化銦錫層之基板；(b)發射一飛秒雷射光束至該非晶氧化銦錫層上之一預定區域，使該預定區域之非晶氧化銦錫層轉變為多晶氧化銦錫層；以及(c)利用蝕刻溶液去除該基板上之非晶氧化銦錫層。
為使 貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更進一步之了解與認同，茲配合圖示詳細說明如後。
請參見圖三，該圖所示之系統係用於將非晶氧化銦錫層圖案化為多晶氧化銦錫層。其中該系統係包括一飛秒雷射30、一介質透鏡31、一聚焦鏡組32以及一載台33。該飛秒雷射30包括一飛秒雷射源301以及用來調整雷射強度之一光束調整裝置302；該介質透鏡31係用來改變雷射路徑；該聚焦鏡組32則係用來聚集雷射光束；載台33係可相對於飛秒雷射30進行移動，且載台33上承載有表面具有非晶氧化銦錫層(圖中未示出)之一基板34。如此，當開啟飛秒雷射30後，雷射光束會依序經由介質透鏡31反射、再經聚焦鏡組32聚光而對載台33上之基板34進行照射，基板34上之非晶氧化銦錫層受到雷射光之照射後會被加熱，而當雷射劑量超過熱結晶劑量閥值後，非晶氧化銦錫層便會轉變為多晶氧化銦錫層；同時載台33可相對於飛秒雷射30進行移動，如此基板34上便能形成具有圖案之多晶氧化銦錫層。為便於觀察形成之多晶氧化銦錫層表面，圖三中更設有一電荷耦合元件相機35。
之後，再利用酸性溶液除去基板34上之非晶氧化銦錫層；於本實施例中係使用草酸溶液去除用非晶氧化銦錫層，操作條件為：50度C，加熱時間小於五分鐘。當然上述操作僅為示例爾，吾人亦可使用王水或鹽酸等溶液來作為蝕刻溶液以去除非晶氧化銦錫層，該等變化於此係不再贅述。
因此，本發明利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法之步驟係如圖四所示，包括步驟：41－利用飛秒雷射產生飛秒雷射光束，雷射能量之強弱可利用光束調整裝置來調節之；42－透過聚焦鏡組聚集該飛秒雷射光束；43－非晶氧化銦錫層上之預定區域接受該聚集之飛秒雷射光束照射而轉變為多晶氧化銦錫層，該預定區域即為吾人所需之圖案，在此步驟中非晶氧化銦錫層與飛秒雷射光束間係產生相對運動(固定飛秒雷射移動承載非晶氧化銦錫層之載台，或固定承載非晶氧化銦錫層之載台而移動飛秒雷射)；以及44－最後，利用蝕刻溶液去除基板上之非晶氧化銦錫層，得到圖案化之多晶氧化銦錫層。
於本發明中，該基板為玻璃或塑膠材質；設於基板上之非晶氧化銦錫層厚度較佳係為50~500奈米(nm)；使用之該飛秒雷射源波長較佳係為100~2000奈米(nm)、脈衝寬度係不大於500飛秒(fs)且重複頻率係不小於100千赫茲(kHz)；使用之聚焦鏡組可由若干片透鏡所組成而其所達成之效果較佳係使得聚集之飛秒雷射光束劑量範圍落在0.01~0.2焦耳/平方公分(J/cm2 )之範圍內。
而根據計算，聚集之飛秒雷射光束劑量與成型之多晶氧化銦錫層圖案線寬兩者間存有一關係式：D2 ＝2ω2 ln(F/Fth )
其中，D為多晶氧化銦錫層之圖案線寬、ω為聚集之飛秒雷射光束的光斑半徑、F為聚集之飛秒雷射光束的劑量，且Fth 為非晶氧化銦錫之熱結晶劑量閥值。因此只要控制飛秒雷射光束之劑量與聚集光斑大小，便能得到所需之多晶氧化銦錫層圖案線寬。
於習知技術中，由於使用光罩的關係，因此利用雷射蝕刻所製作出之多晶氧化銦錫層圖案線寬D總是大於聚集之雷射光束的光斑直徑2ω(受限於光學繞射極限)；然而當使用本發明之圖案化多晶氧化銦錫方法後，吾人發現成形之多晶氧化銦錫層圖案線寬D係可小於或等於聚集之飛秒雷射光束的光斑直徑2ω，足證其已突破光學繞射極限之限制，為一前所未見之技術。
因此，本案利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法係能突破光學繞射極限，製作小於聚集光斑之多晶圖案，且利用雷射直寫、不需使用光罩，具有加工步驟少、加工精度佳且不需熱處理步驟之優點，故本發明相較於習知技術係具有新穎性與進步性，合應獲得專利以使相關產業之從業人員能據以利用來促進產業發展。
唯以上所述者，僅為本發明之最佳實施態樣爾，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。
11．．．透明基板
12．．．結晶玻璃層
13．．．氧化銦錫層
14．．．氧化鋅層
20．．．雷射源
21．．．準分子雷射
22．．．光束均勻裝置
23．．．光罩
24．．．聚焦鏡
25．．．移動平台
26．．．玻璃基板
27．．．氧化銦錫層
30．．．飛秒雷射
31．．．介質透鏡
32．．．聚焦鏡組
33．．．載台
34．．．基板
35．．．電荷耦合元件相機
301．．．飛秒雷射源
302．．．光束調整裝置
圖一係為習知技術之示意圖；圖二係為另一習知技術之示意圖；圖三係為本發明用於將非晶氧化銦錫層圖案化為多晶氧化銦錫層之系統示意圖；以及圖四係為本發明利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法流程圖。

Claims (20)

  1. 一種利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，包含步驟：(a)提供一表面具有非晶氧化銦錫層之基板；(b)利用一飛秒雷射源產生該飛秒雷射光束，透過一聚焦鏡組以聚集該飛秒雷射光束，及將聚集之飛秒雷射光束發射至該非晶氧化銦錫層上之預定區域使其轉變為多晶氧化銦錫層；以及(c)利用蝕刻溶液去除該基板上之非晶氧化銦錫層；其中，聚集之飛秒雷射光束的劑量F與多晶氧化銦錫層的圖案線寬D兩者之關係為D2 =2ω2 ln(F/Fth )，其中ω為聚集之飛秒雷射光束的光斑半徑，Fth 為非晶氧化銦錫之熱結晶劑量閥值。
  2. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中該非晶氧化銦錫層之厚度為50~500奈米(nm)。
  3. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中該基板為玻璃或塑膠材質。
  4. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其更提供用於承載該基板之一載台。
  5. 如申請專利範圍第4項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中步驟(b)更包含使該載台與飛秒雷射光束產生相對運動。
  6. 如申請專利範圍第5項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中係固定該載台而移動該飛秒雷射光束。
  7. 如申請專利範圍第5項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中係固定該飛秒雷射光束而移動該載台。
  8. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中該飛秒雷射源之波長係為100~2000奈米(nm)。
  9. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中該飛秒雷射源之脈衝寬度係不大於500飛秒(fs)。
  10. (修改)如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中該飛秒雷射源之重複頻率係不小於100千赫茲(kHz)。
  11. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中該聚焦鏡組包含至少一片透鏡。
  12. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中聚集之飛秒雷射光束之劑量範圍為0.01~0.2焦耳/平方公分(J/cm2 )。
  13. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其更提供用於承載該基板之一載台。
  14. 如申請專利範圍第13項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中步驟(b3)後更包含使該載台與飛秒雷射光束產生相對運動。
  15. 如申請專利範圍第14項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中係固定該載台而移動該飛秒雷射光束。
  16. 如申請專利範圍第14項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧 化銦錫之方法，其中係固定該飛秒雷射光束而移動該載台。
  17. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中D係不大於2ω。
  18. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中該蝕刻溶液係為草酸。
  19. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中該蝕刻溶液係為王水。
  20. 如申請專利範圍第1項之利用飛秒雷射圖案化多晶氧化銦錫之方法，其中該蝕刻溶液係為鹽酸。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI406106B (zh) * 2009-11-13 2013-08-21 Ind Tech Res Inst 以飛秒雷射製作多晶矽圖案的方法和系統
US9201096B2 (en) 2010-09-08 2015-12-01 Dcg Systems, Inc. Laser-assisted device alteration using synchronized laser pulses
TWI440869B (zh) 2010-09-08 2014-06-11 Dcg Systems Inc 使用雙光子吸收的雷射輔助裝置修改
JP5760009B2 (ja) * 2010-12-01 2015-08-05 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
US9065009B2 (en) 2012-04-10 2015-06-23 First Solar, Inc. Apparatus and method for forming a transparent conductive oxide layer over a substrate using a laser
JP6535837B2 (ja) 2013-03-24 2019-07-03 ディーシージー システムズ、 インコーポレイテッドＤｃｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ． タイミングダイアグラム及びレーザ誘導性アップセットの同時取得のための同期パルスｌａｄａ
US9282645B2 (en) 2013-12-16 2016-03-08 Industrial Technology Research Institute Laser patterning of frame wire area on touch panel
CN104037060B (zh) * 2014-05-14 2017-06-30 京东方科技集团股份有限公司 多晶金属氧化物图形的制备方法
JP6507729B2 (ja) * 2015-03-10 2019-05-08 日本電気硝子株式会社 透明導電膜付ガラス基板及びその製造方法
CN104851516B (zh) * 2015-04-08 2017-08-25 信利（惠州）智能显示有限公司 导电图形的制作方法及导电膜
US11322366B1 (en) 2021-01-26 2022-05-03 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Ultrafast laser annealing of thin films
CN115198226B (zh) * 2022-08-16 2023-08-22 中国人民解放军空军工程大学 基于飞秒激光诱导表面氧化层提升金属抗腐蚀性能的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6448158B2 (en) * 2000-08-04 2002-09-10 Hannstar Display Corp. Method of patterning an ITO layer
US20050226287A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Imra America, Inc. Femtosecond laser processing system with process parameters, controls and feedback
TW200624932A (en) * 2004-10-08 2006-07-16 Samsung Electronics Co Ltd Passivation layer assembly on a substrate and display substrate having the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001194676A (ja) * 2000-01-07 2001-07-19 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JP2001266654A (ja) 2000-01-11 2001-09-28 Sanyo Electric Co Ltd 透明電極及び透明電極のパターニング方法及びそれを用いた半導体素子の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6448158B2 (en) * 2000-08-04 2002-09-10 Hannstar Display Corp. Method of patterning an ITO layer
TWI256976B (en) * 2000-08-04 2006-06-21 Hannstar Display Corp Method of patterning an ITO layer
US20050226287A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Imra America, Inc. Femtosecond laser processing system with process parameters, controls and feedback
TW200624932A (en) * 2004-10-08 2006-07-16 Samsung Electronics Co Ltd Passivation layer assembly on a substrate and display substrate having the same

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