[發(fā)明專利]一種激光薄膜刻蝕裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610874943.6
• 申請(qǐng)日: 2016-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106271089B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊煥;張杰;馬明鴻;秦國(guó)雙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英諾激光科技股份有限公司
• 主分類號(hào): B23K26/362
• 分類號(hào): B23K26/362;B23K26/12;B23K26/402;B23K26/064;B23K26/0622
• 代理公司: 深圳市精英專利事務(wù)所 44242
• 代理人: 馮筠

本發(fā)明公開(kāi)了一種激光薄膜刻蝕裝置及方法，裝置包括：用于發(fā)射超快激光的激光器；對(duì)激光進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)束裝置；用于控制光束透過(guò)的光闌；驅(qū)動(dòng)激光掃描的振鏡，場(chǎng)鏡以及工控機(jī)；其中，在所述工控機(jī)的控制下，所述激光器發(fā)射激光，激光依次經(jīng)過(guò)所述擴(kuò)束裝置，振鏡以及場(chǎng)鏡作用位于加工平臺(tái)上的表面設(shè)有薄膜的工件上，進(jìn)行薄膜刻蝕。本發(fā)明的激光薄膜刻蝕裝置及方法，采用真空裝置將工件在真空下加工，防止沉渣對(duì)后續(xù)性能的影響，同時(shí)將激光輸出為脈沖串模式，防止普通激光高斯分布導(dǎo)致邊緣質(zhì)量差的問(wèn)題，并且選擇合適波長(zhǎng)的激光，在實(shí)現(xiàn)快速刻蝕的要求下，保護(hù)基底不受損傷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光薄膜刻蝕裝置及方法。

背景技術(shù)

納米級(jí)的功能性薄膜已廣泛應(yīng)用于日常的消費(fèi)電子之中，根據(jù)應(yīng)用需求具有導(dǎo)電、增透、防腐等功能，如手機(jī)顯示屏表面的ITO導(dǎo)電膜，以及各種光學(xué)鏡頭表面的增透和增反膜，通常采用濺射的方式沉積于硅或玻璃等基底，在實(shí)際應(yīng)用中很多情況下都需要對(duì)薄膜進(jìn)行刻蝕，同時(shí)要求對(duì)基底材料的損傷越低越好，常用的機(jī)械加工難以完成厚度數(shù)百納秒的薄膜的刻蝕，而化學(xué)腐蝕所采用的溶液會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。而常規(guī)的激光加工采用激光直接對(duì)薄膜進(jìn)行燒蝕，存在以下問(wèn)題：(1)工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于大幅面加工，要求激光高速單次掃描便可完成加工，這就需要較高的激光能量密度，而較高的激光能量密度會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的熔融物飛濺，這些熔渣堆積在刻槽兩側(cè)和底部，會(huì)嚴(yán)重影響薄膜器件后續(xù)的性能；(2)激光束高斯分布的特征難以獲得陡峭的刻蝕邊緣；(3)加工過(guò)程中伴隨的熱效應(yīng)容易對(duì)基底材料產(chǎn)生損傷，同時(shí)激光刻蝕區(qū)域兩側(cè)的薄膜容易出現(xiàn)裂紋。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種激光薄膜刻蝕裝置及方法，用于解決現(xiàn)有激光加工裝置對(duì)薄膜刻蝕邊緣質(zhì)量差且易損傷工件基底的技術(shù)問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種激光薄膜刻蝕裝置，其包括：用于發(fā)射超快激光的激光器；對(duì)激光進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)束裝置；用于控制光束透過(guò)的光闌；驅(qū)動(dòng)激光掃描的振鏡，場(chǎng)鏡以及工控機(jī)；其中，在所述工控機(jī)的控制下，所述激光器發(fā)射激光，激光依次經(jīng)過(guò)所述擴(kuò)束裝置、光闌、振鏡以及場(chǎng)鏡作用位于加工平臺(tái)上的表面設(shè)有薄膜的工件上，進(jìn)行薄膜刻蝕。

其中，所述的加工平臺(tái)上還設(shè)有一真空裝置，待加工的工件位于所述真空裝置內(nèi)以使工件形成真空刻蝕環(huán)境。

其中，所述激光器根據(jù)待加工的工件基底與表面薄膜的特性，波長(zhǎng)為：對(duì)表面薄膜吸收率小于20％，對(duì)基底的吸收率大于50％。

其中，所述的激光器發(fā)射激光的模式為脈沖串。

其中，所述的脈沖串模式為：將單個(gè)高能量激光脈沖分解為三個(gè)及以上的連續(xù)脈沖串。

其中，所述的振鏡為3D振鏡。

一種激光薄膜刻蝕方法，其包括以下步驟：

第一步，將待加工的工件放置位于加工平臺(tái)上的真空裝置內(nèi)；

第二步，開(kāi)啟真空裝置，使工件處于真空環(huán)境中；

第三步，開(kāi)啟激光器，并將激光器調(diào)整至脈沖串模式，對(duì)工件進(jìn)行掃描刻蝕。

其中，所述激光器發(fā)射的激光為超快激光，激光波長(zhǎng)根據(jù)工件的基底及表面薄膜特性選擇為：對(duì)表面薄膜吸收率低于20％，對(duì)基底的吸收率大于50％。

其中，所述激光器發(fā)射的激光經(jīng)過(guò)一光路系統(tǒng)調(diào)節(jié)后作用于工件，所述光路系統(tǒng)包括：對(duì)激光進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)束裝置；用于控制光束透過(guò)的光闌；驅(qū)動(dòng)激光掃描的振鏡，場(chǎng)鏡以及工控機(jī)；其中，在所述工控機(jī)的控制下，所述激光器發(fā)射激光，激光依次經(jīng)過(guò)所述擴(kuò)束裝置、光闌、振鏡以及場(chǎng)鏡作用位于加工平臺(tái)上的表面設(shè)有薄膜的工件上，進(jìn)行薄膜刻蝕。

其中，所述的脈沖串模式為：將單個(gè)高能量激光脈沖分解為三個(gè)及以上的連續(xù)脈沖串。