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用于激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移技術(shù)研究的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
主要用途：用于實(shí)驗(yàn)室微電子器件的制造
搭建時(shí)間：2018年1月
光學(xué)系統(tǒng)介紹：
激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種激光微加工技術(shù)。其過(guò)程是在鍍有薄膜的透明基片上，利用高能量脈沖激光透過(guò)基片聚焦到薄膜上，將薄膜加熱到熔融狀態(tài)，以液態(tài)形式轉(zhuǎn)移到與之平行相對(duì)的接受基片上面。激光誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移技術(shù)制作微米量級(jí)甚至亞微米量級(jí)結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)。比如加工過(guò)程無(wú)需掩膜，激光透過(guò)襯底作用在薄膜材料上，在基底上可以直接沉積薄膜、制備二維/三維微結(jié)構(gòu)器件，大大的縮短了開(kāi)發(fā)周期，并且程序簡(jiǎn)單，是一次成型的技術(shù)，降低了制作成本，且精度較高；同時(shí)，被加工薄膜材料范圍很廣，包括大部分金屬，一部分金屬氧化物，半導(dǎo)體與超導(dǎo)體等，接受基片可以為任意材料，如硅片、石英晶體、陶瓷等；加工過(guò)程及結(jié)果不受接受基片材料的光學(xué)和溫度特性的影響；不需要復(fù)雜且昂貴的氣體處理系統(tǒng)或者真空環(huán)境，室溫、大氣環(huán)境下即可進(jìn)行；加工過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生氣體或化學(xué)試劑的污染，是環(huán)境友好型技術(shù)。另外，還可以將激光誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移技術(shù)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能機(jī)械控制技術(shù)、CAD/ CAM技術(shù)相結(jié)合，形成自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程控制的加工系統(tǒng)，可以方便的制備各種高質(zhì)量的復(fù)雜微圖形、微結(jié)構(gòu)或微光機(jī)電器件。其在微電子器件的制作和修復(fù)上也有十分誘人的應(yīng)用前景。
1 - 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)原理
激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移（LIFT）的基本過(guò)程為：高能量脈沖激光光束透過(guò)鍍有薄膜材料（源膜）的透明基片（donor），聚焦到襯底與薄膜的交界面上，使薄膜被加熱至熔融狀態(tài)，轉(zhuǎn)移沉積到下面與之平行放置的接受基片上（acceptor substrate）。
2 - 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：激光系統(tǒng)、三維位移平臺(tái)系統(tǒng)和CCD監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全部由計(jì)算機(jī)控制。系統(tǒng)采用PMAC可編程運(yùn)動(dòng)控制卡作為運(yùn)動(dòng)控制的核心，在Windows XP 開(kāi)發(fā)環(huán)境下，使用Visual C++6.0開(kāi)發(fā)工具編寫(xiě)操作界面，可以實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的管理與控制。三維位移臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度達(dá)1 μm，實(shí)現(xiàn)了微米級(jí)的微結(jié)構(gòu)加工。
光路系統(tǒng)：光路系統(tǒng)采用了準(zhǔn)分子激光器和固體激光器作為光源，整個(gè)光路包括傳輸系統(tǒng)、擴(kuò)束系統(tǒng)、光束整形系統(tǒng)、參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)與光學(xué)加工系統(tǒng)。其中擴(kuò)束系統(tǒng)通過(guò)多個(gè)透鏡組合將光束進(jìn)行成倍擴(kuò)大，滿(mǎn)足大面積的激光微加工需求。而光束整形系統(tǒng)是采用液晶空間光調(diào)制器對(duì)光束進(jìn)行整形，滿(mǎn)足多樣化圖案的激光微加工需求。最終，將擴(kuò)束和整形后的光束輻照到樣品上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的加工。
成像系統(tǒng)：主要包括光學(xué)組合鏡、聚焦物鏡、照明系統(tǒng)與CCD成像元件等，成像系統(tǒng)選用了Navitar Zoom 系列的光學(xué)組合系統(tǒng)。此系統(tǒng)組合了平場(chǎng)復(fù)消色差、無(wú)限校正物鏡，可以極大限度的減小像差、并可以提供更長(zhǎng)的工作距離和更高的清晰度。該成像系統(tǒng)可實(shí)時(shí)觀測(cè)樣品加工過(guò)程，滿(mǎn)足激光與樣品相互作用的微觀分析需求，以及觀察轉(zhuǎn)移樣品的表面形貌，有助于及時(shí)調(diào)整相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)。
運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是整個(gè)加工系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)核心。完整的精密運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含精密三維運(yùn)動(dòng)位移臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、直流電源以及控制器等五部分。為了滿(mǎn)足微結(jié)構(gòu)的尺寸為微米級(jí)或者亞微米級(jí)的加工需求我們選取了美國(guó)Delta Tau公司的開(kāi)放式多軸運(yùn)動(dòng)控制器和德國(guó)Physik Instrumente (PI)公司的PSA200電控位移臺(tái)作為整套運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制核心。
3 - 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的拓展應(yīng)用
1、探索微流體器件中微小電極的制備以及電子集成回路的大規(guī)模布線實(shí)驗(yàn)；
2、探索功能性電子器件轉(zhuǎn)移封裝，如MEMS中的批量組裝與LED封裝等研究；
3、探索激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移技術(shù)在生物大分子的無(wú)損轉(zhuǎn)移與觀測(cè)等方面的應(yīng)用。