定制衍射光學元件替代無柱面光學元件進行激光剝離

時間：2022-08-24

激光剝離需要利用細長的激光光斑，傳統(tǒng)方法使用復雜且昂貴的大型光學元件來實現(xiàn)。本文介紹了一種利用單個DOE和標準場鏡（F-theta鏡）的方法來替代。

激光紫外剝離加工的背景

在許多平板顯示工藝中，屏幕層通常非常薄，使得加工較具挑戰(zhàn)性。為了解決這個問題，這些屏幕層通常用一種特殊的粘合劑粘合到載體晶片上，以便于加工。在粘合處理過后，還需要將它們分開，分開屏幕層得通過化學工藝、機械工藝或者越來越普遍的激光剝離從載體晶片上剝離。激光紫外剝離是比其他方法較清潔、較經(jīng)濟和較生態(tài)的方法，并且正在*成為平板顯示器生產(chǎn)中良好的剝離方法。

通常，為了執(zhí)行激光剝離工藝，要在晶圓上掃描出一條細長的紫外激光能量線，以實現(xiàn)高速率和良好的剝離均勻性。這種線的典型寬度在20-50um之間，長度為100mm或較長。然而，為了實現(xiàn)這樣的線條尺寸，通常使用大型光學元件——這種光學元件難以生產(chǎn)、安裝和對齊。

本文提出了一種替代方法，通過使用單個定制DOE（激光剝離衍射光學元件）結合單模紫外激光器和標準F-theta掃描透鏡來獲得平板顯示DOE整形，從而獲得長達100毫米的平板顯示直線平**光斑。

衍射光學元件基礎知識

衍射光學元件是一種透射相位掩模，它可以對通過它的激光的波前施加任意相位。這個相位改變了激光遠場的光束強度，使衍射光學元件（通常稱為衍射透鏡）能夠對光束進行整形或分束。定制的衍射光學元件可以在系統(tǒng)的焦點（即遠場）處提供任何所需的強度分布，例如，包括分束和平**線整形功能的組合。衍射光學元件市場高度多樣化，因為它們用于許多激光應用，例如材料加工、美容醫(yī)學、計量學、AR/VR等。

衍射光學設計、制造和測試

激光剝離衍射光學元件設計采用**的計算機輔助方法（例如迭代傅里葉變換）來優(yōu)化定制衍射光學元件的相位，使其產(chǎn)生所需的強度分布。在相位設計之后，定制衍射光學元件通過半導體工藝生產(chǎn)，其中相位輪廓被光刻寫入和蝕刻。

在生產(chǎn)之后，必須單獨測試用于工業(yè)和商業(yè)應用的衍射光學器件以驗證其性能，因為它們通常用于高**、高功率的激光系統(tǒng)，其中不合格可能會損壞其他系統(tǒng)組件。該測試在光學平臺和實際產(chǎn)線上都進行（以驗證所生產(chǎn)的階段是否按計劃進行）。

定制衍射光學元件替代無柱面光學元件進行激光剝離

通過使用定制的衍射光學元件和F-theta聚焦透鏡，可以生成高度均勻的平**UV線，但是，制造公差限制了DOE光束整形器的角度，因此對于所有市售的掃描振鏡，這樣的線是沒有的**過20毫米長。

克服這一限制的有效方法是在工藝開發(fā)階段添加*二個DOE，即一維衍射分束器。將分束器以微小的角度旋轉，使得所形成的分割線呈階梯狀排列，重疊由旋轉角度控制。通過調整定制衍射光學元件的旋轉，可以精確控制拼接，從而在F-theta的整個視場即**過100mm的范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的掃描線。

帶有單個定制DOE和F-theta透鏡的激光剝離線的階梯式概念

一旦找到正確的角度，兩個DOE就可以在設計中組合成一個定制的平板顯示行業(yè)激光剝離**的衍射光學元件，這個專業(yè)衍射光學元件能進行平板顯示DOE整形從而生成平板顯示直線平**光斑。因此，可以通過使用單模紫外激光器、單個DOE和F-theta透鏡生成100mm的高均勻度線，而*大型、高質量的光學元件和變形系統(tǒng)，從而降低成本。

紫外激光剝離的常見問題

什么是紫外激光剝離？

激光剝離是一種通過向載體晶片施加高激光強度的紫外線將薄層從載體晶片上分離出來的工藝，通常形狀為長度為（≥100mm），厚度為(<50um)的長線。

衍射光學元件如何幫助激光剝離？

通過使用單模紫外激光器與線光束成形器和多點衍射分光器，并使用標準的F-theta透鏡聚焦產(chǎn)生的光束，可以產(chǎn)生**過100mm長度和衍射有限寬度的**縫合線。一旦找到了為**的拼接旋轉，兩個DOE可以組合成一個單一的定制衍射光學元件。

DOE是如何工作的？

DOE（激光剝離衍射光學元件）是一種透明窗口片狀的光學元件，通過在不同區(qū)域產(chǎn)生可變延遲來控制激光束的相位。這是通過在DOE表面上的不同點將玻璃蝕刻到不同高度來完成的。

DOE是如何設計、生產(chǎn)和測試的？

每個定制衍射光學元件的設計都是使用基于計算機的工具完成的，這些工具定義了較佳相位分布，同時考慮了生產(chǎn)公差。然后使用半導體方法產(chǎn)生相位，并使用自動光學裝置以及拓撲測量來測試元件。

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