Selektives Dünnschichtabtragen

Genauer Abtrag mit hoher Präzision im µm-Bereich.

 Mit dem Ultrakurzpuls-Laser können Schichten definiert von einem Grundmaterial abgetragen werden. Das besondere an ultrakurz gepulsten Lasern ist, dass während des Wärmeeintrags keine Wärmeleitung stattfindet und das Material so ohne die Ausbildung einer nennenswerten Schmelzschicht direkt verdampft wird. Pro Puls wird dabei Material mit einer Dicken kleiner 1 µm abgetragen. So lassen sich Schichten präzise Stück für Stück abtragen, um die gewünschten Strukturen zu erzeugen. Bei korrekter Prozesseinstellung wird das Grundmaterial nur minimal beeinflusst. Auch an den Kanten des Abtrags bildet sich aufgrund der fehlenden Ausbildung einer Schmelze kein beziehungsweise nur ein minimaler Grat aus.

Ein wesentlicher Faktor, welcher die Bearbeitungsqualität bestimmt, ist die Separierung der abzutragenden Schicht vom Grundmaterial. Beim Abtragen von Schichten mit dem Ultrakurzpuls-Laser gibt es unterschiedliche Mechanismen, mit denen eine saubere Trennung der Schicht vom Grundmaterial realisiert werden kann. Die besten Prozessergebnisse erhält man, wenn das abzutragende Material und das Grundmaterial stark unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen. Ist das Grundmaterial beispielsweise transparent für die Laserwellenlänge und die abzutragende Schicht nicht, so wird die Laserstrahlung nur von der abzutragenden Schicht absorbiert und man erhält ein optimales Bearbeitungsergebnis. Aber auch bei ähnlichen Eigenschaften beider Materialien kann der Prozess so eingestellt werden, dass zumindest nur eine minimale Beeinflussung des Grundmaterials stattfindet. Hierbei kommt es insbesondere auf die korrekte Einstellung der Energiedichte an. Über die Energiedichte kann der Abtrag von Schicht und Grundmaterial separiert werden, falls diese eine unterschiedliche Abtragsschwelle aufweisen. Ist der Unterschied in der Abtragsschwelle beider Materialien groß genug, so kann die Energiedichte des Laserstrahls so eingestellt werden, dass lediglich die Schicht abgetragen wird und das Grundmaterial nicht beschädigt wird. Haben beide Materialien ähnliche Absorptionsgrade sowie Abtragsschwellen, so kann ein Schichtabtrag mit minimaler Beeinflussung des Grundmaterials erreicht werden, in dem durch korrekte Prozesseinstellung Material nur bis zu einer definierten Tiefe abgetragen wird, welche im Bereich der Schichtdicke liegt. So kann die Schicht sicher abgetragen werden, wobei eine gewisse Beeinträchtigung des Grundmaterials in Kauf genommen werden muss.