Successful Cases
用于激光诱导向前转移技术研究的实验系统
主要用途：用于实验室微电子器件的制造
搭建时间：2018年1月
光学系统介绍：
激光诱导前向转移技术是近年来发展起来的一种激光微加工技术。其过程是在镀有薄膜的透明基片上，利用高能量脉冲激光透过基片聚焦到薄膜上，将薄膜加热到熔融状态，以液态形式转移到与之平行相对的接受基片上面。激光诱导转移技术制作微米量级甚至亚微米量级结构有许多优点。比如加工过程无需掩膜，激光透过衬底作用在薄膜材料上，在基底上可以直接沉积薄膜、制备二维/三维微结构器件，大大的缩短了开发周期，并且程序简单，是一次成型的技术，降低了制作成本，且精度较高；同时，被加工薄膜材料范围很广，包括大部分金属，一部分金属氧化物，半导体与超导体等，接受基片可以为任意材料，如硅片、石英晶体、陶瓷等；加工过程及结果不受接受基片材料的光学和温度特性的影响；不需要复杂且昂贵的气体处理系统或者真空环境，室温、大气环境下即可进行；加工过程不会产生气体或化学试剂的污染，是环境友好型技术。另外，还可以将激光诱导转移技术技术与计算机技术、智能机械控制技术、CAD/ CAM技术相结合，形成自动化、智能化、远程控制的加工系统，可以方便的制备各种高质量的复杂微图形、微结构或微光机电器件。其在微电子器件的制作和修复上也有十分诱人的应用前景。
1 - 实验系统技术原理
激光诱导前向转移（LIFT）的基本过程为：高能量脉冲激光光束透过镀有薄膜材料（源膜）的透明基片（donor），聚焦到衬底与薄膜的交界面上，使薄膜被加热至熔融状态，转移沉积到下面与之平行放置的接受基片上（acceptor substrate）。
2 - 实验系统的总体设计
激光诱导前向转移实验系统主要包括三个部分：激光系统、三维位移平台系统和CCD监测系统，全部由计算机控制。系统采用PMAC可编程运动控制卡作为运动控制的核心，在Windows XP 开发环境下，使用Visual C++6.0开发工具编写操作界面，可以实现加工过程的管理与控制。三维位移台的运动精度达1 µm，实现了微米级的微结构加工。
光路系统：光路系统采用了准分子激光器和固体激光器作为光源，整个光路包括传输系统、扩束系统、光束整形系统、参数测量系统与光学加工系统。其中扩束系统通过多个透镜组合将光束进行成倍扩大，满足大面积的激光微加工需求。而光束整形系统是采用液晶空间光调制器对光束进行整形，满足多样化图案的激光微加工需求。最终，将扩束和整形后的光束辐照到样品上，从而实现对样品的加工。
成像系统：主要包括光学组合镜、聚焦物镜、照明系统与CCD成像元件等，成像系统选用了Navitar Zoom 系列的光学组合系统。此系统组合了平场复消色差、无限校正物镜，可以极大限度的减小像差、并可以提供更长的工作距离和更高的清晰度。该成像系统可实时观测样品加工过程，满足激光与样品相互作用的微观分析需求，以及观察转移样品的表面形貌，有助于及时调整相关实验参数。
运动控制系统：激光诱导前向转移实验系统中运动控制系统是整个加工系统的运动核心。完整的精密运动控制系统包含精密三维运动位移台、步进电机、步进驱动器、直流电源以及控制器等五部分。为了满足微结构的尺寸为微米级或者亚微米级的加工需求我们选取了美国Delta Tau公司的开放式多轴运动控制器和德国Physik Instrumente (PI)公司的PSA200电控位移台作为整套运动控制系统的运动控制核心。
3 - 实验系统的拓展应用
1、探索微流体器件中微小电极的制备以及电子集成回路的大规模布线实验；
2、探索功能性电子器件转移封装，如MEMS中的批量组装与LED封装等研究；
3、探索激光诱导前向转移技术在生物大分子的无损转移与观测等方面的应用。