一种激光共聚焦图案化刻蚀设备制造技术

本实用新型专利技术的一种激光共聚焦图案化刻蚀设备，包括位移平台、激光挡板、物镜镜头、白光反光镜、激光反光镜、观察系统、激光发射器、白光光源、信号传输电缆和计算机；所述计算机通过信号传输电缆分别与位移平台、激光挡板、激光发射器和观察系统电连接。本申请的激光共聚焦图案化刻蚀设备，通过激光来刻蚀二维材料避免使用掩膜版和高分子胶，得到完全干净的加工界面。通过程序化控制的位移平台和激光挡板实现二维材料图案化的刻蚀，位移平台和激光挡板均可三轴式适应调整，满足了大面积、大尺寸材料的图案化激光刻蚀需求。通过材料底部抽真空、使材料贴合固定在载物平台上，确保了在激光加工刻蚀过程中不失焦。光加工刻蚀过程中不失焦。光加工刻蚀过程中不失焦。

A laser confocal patterned etching device

【技术实现步骤摘要】
一种激光共聚焦图案化刻蚀设备


[0001]本技术属于半导体加工
，尤其涉及一种激光共聚焦图案化刻蚀设备。

技术介绍

[0002]在2004年，Andre Geim和Konstantin Novoselov通过机械剥离的方式制备了单原子层的纳米片即二维石墨烯并证明其能稳定存在。自此，二维材料就使得材料科学进入了新的征程。近年来，各种类石墨烯的二维材料层出不穷，其中TMDs(如WS2、WSe2等)以及其合成的垂直或者横向外延异质结更是引起了人们的广泛关注。
[0003]由于过渡金属硫族化合物独特的晶体结构，使得两种或以上的TMDs材料可以彼此通过外延的方式形成异质结、多异质结甚至超晶格，这些特殊的异质结结构往往可以得到超出单一材料的性能(如pn结)。而通常的CVD外延一般受限于模板材料的尺寸以及形貌，无法可控的在选定位点生长图案化的异质结。此时便需要引入微纳加工技术进行图案化的刻蚀，再进一步的外延。
[0004]目前图案化刻蚀技术主要是利用光刻来完成的，光刻不可避免的需要使用到光刻胶，然而光刻胶剩余的残胶会粘附在加工边缘并作为下一步外延的不期望的成核点、产生厚度不均匀的异质结或者多晶畴异质结。激光刻蚀作为无掩模、无胶的加工技术可以弥补光刻技术的不足，但是激光刻蚀技术也面临着加工尺寸小等问题。综上所述，高精度高效率的激光刻蚀技术仍然挑战。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术的目的是提供一种激光共聚焦图案化刻蚀设备，旨在解决
技术介绍
出现的晶圆级二维材料图案化刻蚀的问题，实现高精度、高效率的激光刻蚀。
[0006]本技术通过以下技术手段解决上述问题：
[0007]一种激光共聚焦图案化刻蚀设备，包括用于固定待图案化刻蚀材料的可三轴调节的位移平台、用于对非刻蚀部位进行激光遮挡的可三轴调节的激光挡板、物镜镜头、白光反光镜、激光反光镜、观察系统、激光发射器、白光光源、信号传输电缆和计算机；所述白光和激光分别经白光反光镜和激光反光镜反射、再经物镜镜头共聚焦后射向待图案化刻蚀材料的刻蚀部位，所述计算机通过信号传输电缆分别与位移平台、激光挡板、激光发射器和观察系统电连接。
[0008]进一步，所述位移平台包括底座、设置在底座上的Z轴升降机构、通过Z轴升降机构驱动升降的载物平台机架、设置在载物平台机架上的XY轴滑轨以及通过XY轴滑轨驱动沿X轴或Y轴方向调节的载物平台。
[0009]进一步，所述载物平台内开设有负压腔，载物平台的顶面开设有与负压腔连通的吸附孔，所述负压腔通过抽真空管道与外界的真空泵连通。
[0010]进一步，所述观察系统为连接显微镜的CCD系统。
[0011]进一步，所述位移平台、激光挡板、物镜镜头、白光反光镜、激光反光镜和观察系统自下而上依次布置。
[0012]进一步，所述Z轴升降机构和XY轴滑轨均配备有手动调节旋钮。
[0013]本技术的有益效果：
[0014]通过激光来刻蚀二维材料避免使用掩膜版和高分子胶，得到完全干净的加工界面。通过程序化控制的位移平台和激光挡板实现二维材料图案化的刻蚀，位移平台和激光挡板均可三轴式适应调整，满足了大面积、大尺寸材料的图案化激光刻蚀需求。通过材料底部抽真空、使材料贴合固定在载物平台上，确保了在激光加工刻蚀过程中不失焦。
[0015]总之，本技术能够起到高精度，高产率，节约成本的效果，同时提高了实验效率，保证了大面积材料的图案化刻蚀，完全适用于加工晶圆级材料。因此，用此种激光共聚焦图案化刻蚀设备，是二维材料面向实际应用的必经之路，必将产生更大的市场空间，具有很强的实用性。
附图说明
[0016]下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述。
[0017]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本技术优选实施例的示意图；
[0019]图2是位移平台的结构示意图。
[0020]其中：1、位移平台；2、激光挡板；3、物镜镜头；4、白光反光镜；5、激光反光镜；6、观察系统；7、激光发射器；8、白光光源；9、信号传输电缆；10、计算机；11、底座；12、Z轴升降机构；13、载物平台机架；14、XY轴滑轨；15、载物平台；16、手动调节旋钮；17、抽真空管道。
具体实施方式
[0021]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0022]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0023]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个
以上，除非另有明确具体的限定。
[0024]参见图1，本实施例公开了一种激光共聚焦图案化刻蚀设备，包括用于固定待图案化刻蚀材料的可三轴调节的位移平台1、用于对非刻蚀部位进行激光遮挡的可三轴调节的激光挡板2、物镜镜头3、白光反光镜4、激光反光镜5、观察系统6、激光发射器7、白光光源8、信号传输电缆9和计算机10，所述位移平台1、激光挡板2、物镜镜头3、白光反光镜4、激光反光镜5和观察系统6自下而上依次布置，所述观察系统6为连接显微镜的CCD系统，显微镜可根据需要切换镜头；所述白光和激光分别经白光反光镜4和激光反光镜5反射、再经物镜镜头3共聚焦后射向待图案化刻蚀材料的刻蚀部位。
[0025]本实施例中，通过白光与激光共用一个物镜镜头，可以同时观察材料和激光光斑。更多的，使用灵活的程序控制激光挡板在三轴方向的位置调整，从而在需要曝光的位置照射激光，在不需要曝光的位置遮挡激光，实现精准刻蚀。
[0026]参见图2，所述位移平台包括底座11、设置在底座上的Z轴升降机构12、通过Z轴升降机构驱动升降的载物平台机架13、设置在载物平台机架上的XY轴滑轨14以及通过XY轴滑轨驱动沿X轴或Y轴方向调节的载物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光共聚焦图案化刻蚀设备，其特征在于：包括用于固定待图案化刻蚀材料的可三轴调节的位移平台(1)、用于对非刻蚀部位进行激光遮挡的可三轴调节的激光挡板(2)、物镜镜头(3)、白光反光镜(4)、激光反光镜(5)、观察系统(6)、激光发射器(7)、白光光源(8)、信号传输电缆(9)和计算机(10)；所述白光和激光分别经白光反光镜和激光反光镜反射、再经物镜镜头共聚焦后射向待图案化刻蚀材料的刻蚀部位，所述计算机通过信号传输电缆分别与位移平台、激光挡板、激光发射器和观察系统电连接。2.根据权利要求1所述的激光共聚焦图案化刻蚀设备，其特征在于：所述位移平台包括底座(11)、设置在底座上的Z轴升降机构(12)、通过Z轴升降机构驱动升降的载物平台机架(13)、设置在载物平台机架上的XY...

【专利技术属性】
技术研发人员：段曦东，黄子为，李佳，黎博，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：新型
国别省市：