激光原理、激光刻蚀设备及清边工艺调研

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1、1激光原理、激光刻蚀设备及激光清边工艺调研祝童一、激光原理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激光产生的基本原理组成物质的微粒处于不同的能级之上。绝大多数的粒子都处于低能级E1，而处于高能级E2的粒子数非常少。粒子二能级分布图受激吸收低能级E1的粒子当吸收一定频率外来光能时，粒子就会从低能级E1跃迁到高能级E2上，这一过程叫做受激吸收。外来光的能量被吸收，使光减弱。激光产生的基本原理受激辐射自发辐射处于高能级的粒子很不稳定，会迅速跃迁到低能级E1上，同时发射出一个光子。每一个粒子的跃迁都是自发地、孤立地，彼此毫

2、无联系。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，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）。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。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”。雪崩就是受激辐射光的放大过程。受激辐射时光束放大激光产生的基本原理激光的产生条件粒子数反转（内因）外界激励（外因）激光振荡（放大）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，就必须先使粒子激发到高能级去。使高能级上具有

3、较多粒子数分布的状态称为“粒子数反转”。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。粒子数反转(内因)外界激励（外因）激光振荡（放大）要实现粒子数反转，就需要给粒子体系增加一种外界的作用，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，激励过程就是外界提供能量给粒子体系的过程。激光的产生条件粒子数反转（内因）外界激励（外因）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。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。一块是全反射镜，另一块是半反射镜。受到外界激励

4、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，使受激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。两块反射镜构成的空间称为光学谐振腔。激光的产生条件激光的产生过程激光的产生过程可归纳为：激励能源工作物质全反射镜部分反射镜激光产生工作物质光子放大及振荡其它粒子的受激辐射偶然的自发辐射粒子数反转外界激励光学谐振腔工作物质激励装置光学谐振腔激光器的组成固体工作物质：掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）；红宝石；钕玻璃；工作物质——被激励后能发生粒子数反转的活性

5、物质气体工作物质：CO2分子气体；He-Ne原子气体；氩离子气体半导体工作物质：砷化镓工作物质激励装置光学谐振腔激励装置——能使激活介质发生粒子数反转分布的能源光激励：用脉冲光源来照射工作介质（闪光灯、LD）；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；化学激励：应用化学反应方法热激励：超音速绝热膨胀法注入式激励：采用向半导体物质注入大电流的方法电源光泵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种由硬质玻璃制成的谐振腔光学谐振腔的作用：维持激光振荡；保证激光的单色性、方向性以及高亮

6、度。激光器的组成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，产生熔融、烧蚀、蒸发从而达到去除表层的目的。激光加工原理激光加工原理:二、激光刻蚀设备P1（前电极层）:前电极单元的分割P2（半导体层）:电池层的分割，底、背电极的连接P3（背电极层）:背电极分割，电池单元串联的集成激光刻蚀的目的：深圳大族武汉楚天珠海粤茂苏州德龙武汉三工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：武汉凌云武汉华工武汉帝尔台湾杰蓁科技台湾盟立自动化国内主要设备厂家：国外主要设备厂家：Jenoptik(德国)Coherent

7、(美国)UITECH(日本)LPKFsoalrQuipment(德国)激光刻蚀设备简介：送料系统加工系统定位系统激光系统除尘系统控制系统送料系统加工系统定位系统激光系统除尘系统控制系统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送料系统加工系统定位系统激光系统除尘系统控制系统直线电机和直线导轨控制激光头做X方向运动，基片做Y方向运动；采用多个PVC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，确保整机刚性和消除工作台

8、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基片运动直线电机激光头运动直线电机送料系统加工系统定位系统激光系统除尘系