[發明專利]波導微納加工系統以及加工方法

有效

• 申請號: 201710305485.9
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107116308B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 陶青;劉頓;王玨;陳列;婁德元;楊奇彪;彼得·貝內特;翟中生;鄭重
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: B23K26/364
• 分類號: B23K26/364;B23K26/04;B23K26/70
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

1.一種波導微納加工系統，其特征在于，包括：

光源部，提供激光束；

加工部，設置在所述光源部的光路上，用于將激光束聚焦至基底上進行光刻加工，并對加工過程進行實時監測，具有：可變焦透鏡、三維形貌儀、相機以及測溫儀；

多自由度工作臺，承載所述基底，并使所述基底朝向所述加工部，根據預設的波導圖案帶動所述基底在多個自由度方向上進行移動；

光學平臺，用于安放所述多自由度工作臺，并隔絕外界振動；

吹氣部，設置在所述多自由度工作臺的一側，對著加工區域進行吹氣；

吸氣部，設置在所述多自由度工作臺的另一側，對所述吹氣部吹送來的氣體進行吸除；

控制部，連接并控制所述光源部、所述加工部、所述多自由度工作臺、所述光學平臺、所述吹氣部以及所述吸氣部的運行，

其中，所述三維形貌儀在加工過程中實時監測所述基底上的光刻槽的表面形貌，并將所述表面形貌實時反饋給控制部，

所述控制部將接收到的所述表面形貌與存儲的理想表面形貌進行對比，實時調節所述光源部的相應參數和所述可變焦透鏡的焦距，將表面形貌誤差控制在一定范圍內，

所述相機為CCD工業相機，用于在加工過程中實時監測激光掃描路徑上是否有雜質顆粒物，

當監測到掃描路徑上存在所述雜質顆粒物時，所述控制部實時調整所述多自由度工作臺的運動，并實時調節光源部的相關參數和所述可變焦透鏡的焦距，從而將激光束聚焦于所述雜質顆粒物處進行定點燒蝕。

2.根據權利要求1所述的波導微納加工系統，其特征在于：

其中，所述相應參數至少包含：脈沖頻率、激光器功率以及脈沖占空比。

3.根據權利要求1所述的波導微納加工系統，其特征在于：

其中，所述光源部包括激光器，該激光器為納秒、皮秒和飛秒激光器中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的波導微納加工系統，其特征在于：

其中，所述相關參數至少包含：激光光斑大小和激光器功率。

5.根據權利要求1所述的波導微納加工系統，其特征在于：

其中，所述測溫儀在加工過程中實時監測所述基底上被光刻加工處的表面溫度，并將所述表面溫度實時反饋給所述控制部，

所述控制部將接收到的所述表面溫度與設定的溫度閾值做對比，并在所述表面溫度高于所述溫度閾值的情況下，調節所述光源部的參數，將被光刻加工處的表面溫度控制在所述溫度閾值以下。

6.根據權利要求1所述的波導微納加工系統，其特征在于：

其中，所述多自由度工作臺為六自由度工作臺。

7.根據權利要求6所述的波導微納加工系統，其特征在于：

其中，所述六自由度工作臺的表面設有真空吸附孔，用于吸附所述基底。

8.一種波導微納加工方法，采用權利要求1至7中任意一項所述的波導微納加工系統對基底進行波導微納加工，其特征在于，包括以下步驟：

光刻加工步驟：

光源部提供激光束，并可變焦透鏡將激光束聚焦至所述基底上進行光刻加工；

吹吸除塵步驟：

吹氣部對著加工區域的一側進行吹氣，同時吸氣部從另一側吸氣，從而收集加工過程中產生的微塵；

路徑監測步驟：

相機實時監測激光掃描路徑上是否有雜質顆粒物，當監測到掃描路徑上存在所述雜質顆粒物時，控制部實時調整多自由度工作臺的運動，并實時調節所述光源部的相關參數和所述可變焦透鏡的焦距，從而將激光束聚焦于所述雜質顆粒物處進行定點燒蝕；

三維形貌監測步驟：

三維形貌儀實時監測所述基底上的光刻槽的表面形貌，并由所述控制部將所述表面形貌與存儲的理想表面形貌進行對比，實時調節所述光源部的相應參數和所述可變焦透鏡的焦距，將表面形貌誤差控制在一定范圍內；

加工溫度監測步驟：

測溫儀實時監測所述基底上被光刻加工處的表面溫度，并由所述控制部將所述表面溫度與設定的溫度閾值做對比，并在所述表面溫度高于所述溫度閾值的情況下，調節所述光源部的參數，將被光刻加工處的表面溫度控制在所述溫度閾值以下。