激光原理、激光刻蚀设备及清边工艺调研

让不可能成为可能
Making the IMPOSSIBLE possible
送料系统 加工系统 定位系统 激光系统 除尘系统 控制系统
TCO、 Si和背电极分别对应1064nm TCO、a-Si和背电极分别对应1064nm 和背电极分别对应 红外激光和532nm绿激光。 532nm绿激光 红外激光和532nm绿激光。1064nm红 红 外激光器最大功率20W 532nm红外激 20W， 外激光器最大功率20W，532 红外激 光器最大功率7W 7W； 光器最大功率7W； 采用四束分光技术，激光间距可调， 每束激光可独立开关
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国外主要设备厂家： 国外主要设备厂家： Jenoptik (德国 德国) 德国 Coherent (美国) 美 UITECH (日本 日本) 日本 LPKF soalrQuipment (德国 德国) 德国
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激光刻蚀设备简介： 激光刻蚀设备简介：
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输出输送线 激光设备 输入输送线
x轴方向
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PC主控制系统，人机界面友好； 主控制系统，人机界面友好； 主控制系统 配备警示灯、蜂鸣器、急停、 配备警示灯、蜂鸣器、急停、激光 安全锁等安全警示、开关；电源： 安全锁等安全警示、开关；电源： 三相380+/-38VAC，12kW，50/60Hz； 三相 ， ， ； 压缩空气压力5kg/cm2以上 压缩空气压力
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激光产生的基本原理
自发辐射
处于高能级的粒子很不稳定， 处于高能级的粒子很不稳定， 会迅速跃迁到低能级E1 E1上 会迅速跃迁到低能级E1上，同时 发射出一个光子。 发射出一个光子。每一个粒子的 跃迁都是自发地、孤立地， 跃迁都是自发地、孤立地，彼此 毫无联系。 毫无联系。
基片运动直线电机
激光头运动直线电机
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双CCD(Charge Coupled Device)图像智能定位系统： P1刻蚀时，以玻璃长边之一为定位基准； P2刻蚀时，以P1第一条线为定位基准； P3刻蚀时，以P2第一条线为定位基准； 双CCD定位系统与双气爪微调系统配合， 保证三层膜相邻三条线的平行度
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激光产生的基本原理
粒子二能级分布图
组成物质的微粒处于不同的 组成物质的微粒处于不同的 微粒 能级之上。 能级之上。绝大多数的粒子都 处于低能级E1 E1， 处于低能级E1，而处于高能级 E2的粒子数非常少 的粒子数非常少。 E2的粒子数非常少。
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激光加工原理 激光加工原理: 激光加工原理:
具有较高能量密度的激光束照射在被加工材 料表面，材料表面吸收激光能量，温度上升， 料表面，材料表面吸收激光能量，温度上升，产 生熔融、烧蚀、蒸发从而达到去除表层的目的。 生熔融、烧蚀、蒸发从而达到去除表层的目的。
直线电机和直线导轨控制激 光头做 方向运动 基片做 方 方向运动， 光头做X方向运动，基片做Y方 向运动；采用多个PVC滚球式 向运动；采用多个 滚球式 万向顶针支撑基片 采用检测级大理石作为主体 基座， 基座，确保整机刚性和消除工 作台对激光头的震动干涉； 作台对激光头的震动干涉；高 精度滑轨确保激光头运动中直 线度为±10µm/1400mm 线度为
有进片台和出片台组成， 配备一系列带滚轮的旋转轴， 步进电机驱动传送轴，带动旋 转轴和滚轮同步转动，基片在 滚轮上水平传输 若采用膜面向下的刻蚀方 式，则在送料系统设有基片反 转装置
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激 光 产 生
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激光器的组成
工作物质 激励装置 光学谐振腔
工作物质——被激励后能发生粒子数反转的活性物质 被激励后能发生粒子数反转的活性物质 工作物质 被激励后能发生粒子数反转的活性 固体工作物质： 固体工作物质： 掺钕钇铝石榴石 （Nd：YAG）； ： ）； 红宝石； 红宝石； 钕玻璃； 钕玻璃； 气体工作物质： 气体工作物质： 分子气体； CO2分子气体； He-Ne原子气体； 原子气体； 原子气体 氩离子气体 半导体工作物质： 半导体工作物质： 砷化镓
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二、激光刻蚀设备
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激光刻蚀的目的： 激光刻蚀的目的：
P1（前电极层）: 前电极单元的分割 （前电极层） P2（半导体层）: 电池层的分割，底、背电极的连接 （半导体层） 电池层的分割， P3（背电极层）: 背电极分割，电池单元串联的集成 （背电极层） 背电极分割，
激光光路
加工位置 垂直向上镜头 垂直向上准直光束 垂直向上全反镜 扩束镜 反射率 100% 反射率 50% 反射率 33% 反射率 25% 激光器
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在刻蚀区一侧采用吹气设备把 刻蚀产生的尘埃吹离刻蚀区域， 刻蚀产生的尘埃吹离刻蚀区域， 在相反的一侧采用吸气设备吸收 气体及尘埃
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激光的产生条件
粒子数反转(内因) 粒子数反转(内因) 外界激励（外因） 外界激励（外因） 激光振荡（放大） 激光振荡（放大）
要实现粒子数反转， 要实现粒子数反转，就需要给粒子体系增加一种外界的作 促使大量低能级上的粒子反转到高能级上， 用，促使大量低能级上的粒子反转到高能级上，这种过程被叫 做激励，或称为泵浦。从能量角度看， 做激励，或称为泵浦。从能量角度看，激励过程就是外界提供 能量给粒子体系的过程。 能量给粒子体系的过程。
受激辐射
处于高能级的粒子在一定频率光 子的激发下，跃迁到低能级E1 E1， 子的激发下，跃迁到低能级E1，同 时放出一个与外来光子完全相同的 光子（受激发前后共有2个光子）。 光子（受激发前后共有2个光子）。
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激光产生的基本原理
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激光原理、 激光原理、激光刻蚀 设备及激光清边工艺调研
祝童
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一、激光原理
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激光原理 激光产生的基本原理 激光的产生条件及过程 激光器的组成 激光加工原理
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国内外主要硅基薄膜电池激光刻蚀设备厂家： 国内外主要硅基薄膜电池激光刻蚀设备厂家： 国内主要设备厂家： 国内主要设备厂家： 深圳大族 武汉楚天 珠海粤茂 苏州德龙 武汉三工
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激光器的组成
工作物质 激励装置 光学谐振腔
光学谐振腔——能使光子在其中重复振荡并多次被放大的一 能使光子在其中重复振荡并多次被放大的一 光学谐振腔 种由硬质玻璃制成的谐振腔 光学谐振腔的作用： 光学谐振腔的作用： 维持激光振荡； 维持激光振荡； 保证激光的单色性、方向性以及高亮度。 保证激光的单色性、方向性以及高亮度。
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激光的产生条件
粒子数反转（内因） 粒子数反转（内因） 外界激励（外因） 外界激励（外因） 激光振荡（放大） 激光振荡（放大）
一般情况下， 一般情况下，处于低能级的粒子数目远远超过处于高能级 的粒子数目。要想得到受激辐射， 的粒子数目。要想得到受激辐射，就必须先使粒子激发到高 能级去。使高能级上具有较多粒子数分布的状态称为“ 能级去。使高能级上具有较多粒子数分布的状态称为“粒子 数反转” 数反转”。 可以形成粒子数反转的发光物质就称为活性物质， 可以形成粒子数反转的发光物质就称为活性物质，也称为 激光的工作物质。 激光的工作物质。
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激光的产生过程
工作物质
全反射镜 激励能源
部分反射镜
激光的产生过程可归纳为： 激光的产生过程可归纳为： 粒 工 外界激励 子 作 数 物 反 质 转 偶 然 的 自 发 辐 射
其 它 光 粒 子 子 放 光学谐振腔 的 大 受 及 激 振 辐 荡 射
受激吸收
低能级E1的粒子当吸收一定频率外 低能级E1的粒子当吸收一定频率外 E1 来光能时，粒子就会从低能级E1 E1跃迁 来光能时，粒子就会从低能级E1跃迁 到高能级E2 E2上 到高能级E2上，这一过程叫做受激吸 外来光的能量被吸收，使光减弱。 收。外来光的能量被吸收，使光减弱。
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Hale Waihona Puke 激光器的组成工作物质 激励装置 光学谐振腔
电源
光泵
激励装置——能使激活介质发生粒子数反转分布的能源 能使激活介质发生粒子数反转分布的能源 激励装置 光激励： 用脉冲光源来照射工作介质（闪光灯、LD）； 光激励： 用脉冲光源来照射工作介质（闪光灯、LD）； 电激励： 电激励： 用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激 发介质原子； 发介质原子； 化学激励： 化学激励：应用化学反应方法 热激励： 热激励： 超音速绝热膨胀法 注入式激励： 注入式激励：采用向半导体物质注入大电流的方法
受激辐射时光束放大
受激辐射会出现2个同样的光子， 受激辐射会出现2个同样的光子，这2个光子又去 激发其它粒子发生跃迁，因而又获得4个同样的光子。 激发其它粒子发生跃迁，因而又获得4个同样的光子。 如此下去， 如此下去，在很短的时间内会辐射出大量完全相同的 光子，这个过程称为“雪崩” 光子，这个过程称为“雪崩”。雪崩就是受激辐射光 的放大过程。 的放大过程。
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激光的产生条件
粒子数反转（内因） 粒子数反转（内因） 外界激励（外因） 外界激励（外因） 激光振荡（放大） 激光振荡（放大）
受激辐射强度很弱，需要通过激光振荡将辐射光放大。 受激辐射强度很弱，需要通过激光振荡将辐射光放大。激光振 荡的方法是在工作物质两侧放置两块相互平行的反射镜。 荡的方法是在工作物质两侧放置两块相互平行的反射镜。一块是全 反射镜，另一块是半反射镜。 反射镜，另一块是半反射镜。受到外界激励而产生的光子射向各个 方向，其中沿轴方向运动的光子经过两个反射镜多次反射， 方向，其中沿轴方向运动的光子经过两个反射镜多次反射，使受激 辐射的强度越来越强。 辐射的强度越来越强。受激辐射产生的大量光子都具有相同的特征 和一致的传播方向，积累在沿轴方向的光从半反射镜射出形成激光。 和一致的传播方向，积累在沿轴方向的光从半反射镜射出形成激光。 两块反射镜构成的空间称为光学谐振腔。 两块反射镜构成的空间称为光学谐振腔。