[發明專利]一種飛秒激光制備掩膜版的方法

在審

• 申請號: 202210449705.6
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114683009A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 王學文;廉思甜;麥立強;柴年垚;喻科菘;潘雪雷;蔡智君
• 申請（專利權）人: 佛山仙湖實驗室
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;C23C14/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林華龍

本發明公開了一種飛秒激光制備掩膜版的方法，包括如下步驟：步驟一：剪裁金屬箔片；步驟二：將金屬箔片包裹在蓋玻片一面；步驟三：清潔金屬箔片表面；步驟四：在金屬箔片上通過飛秒激光技術刻蝕出刻蝕槽，制成掩膜版。本方案通過使用飛秒激光加工掩膜版替代了以往的通過使用光刻機和光刻膠進行曝光的工藝，本方案無需使用光刻膠，掩膜版制作過程環保，并且通過飛秒激光直接蝕刻，加工速度快，可有效節省加工時間。

技術領域

本發明涉及微型器件與材料技術領域，特別是一種飛秒激光制備掩膜版的方法。

背景技術

隨著全球能源需求的飆升，新一代能源技術的發展正變得越來越重要。微納米器件作為重要的表征工具和儲能載體，極大促進了能量轉換和存儲技術的發展。典型的微納米器件包括正極、負極、電解液、隔膜和集流體部分，其中，集流體作為電子傳輸的重要途徑，是必不可少的部分。制備出平整、均勻和高精度的集流體成為了研究人員探索的目標。

現有的微納器件集流體制作方式包括電沉積法(Adv.Mater.,2017,29,1701736.)、3D打印法(Adv.Funct.Mater.,2017,27,1700551)以及電子束光刻技術和物理氣相沉積技術結合法(NanoLett.2010,10,4273–4278)等。然而，電沉積法雖然容易操作，但是卻存在沉積不均勻的問題(NanoToday,2019,28,100764.)，從而影響了電極材料表面正常的電場分布和均勻電子轉移過程，嚴重時可影響材料容量的釋放。3D打印法則在精度方面有待提升。電子束光刻技術和氣相沉積法技術結合，可以在硅片等基底上均勻、較高精度沉積圖案化集流體，因此受到了廣泛的應用。然而，光刻技術卻存在光刻膠昂貴且有毒、光刻過程復雜等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種飛秒激光制備掩膜版的方法，以解決現有技術中所存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。

本發明解決其技術問題的解決方案是：

一種飛秒激光制備掩膜版的方法，包括如下步驟：

步驟一：剪裁金屬箔片；

步驟二：將金屬箔片包裹在蓋玻片一面；

步驟三：清潔金屬箔片表面；

步驟四：在金屬箔片上通過飛秒激光技術刻蝕出刻蝕槽，制成掩膜版。

通過上述方案，飛秒激光在加工過程中會出現光電效應(AppliedphysicsA,2005,81,345-356.)，金屬箔片中自由電子可以吸收激光中光子的能量，提高動能，提升金屬箔片的溫度；當高能態電子躍遷到低能態時,釋放出的能量傳遞給晶格。當金屬吸收的激光能量使得電子和晶格偏離平衡態時，隨即產生等離子體，等離子體之間的庫侖斥力增大相互之間的距離，從而產生庫倫爆炸，使金屬材料被激光照射部分發生燒蝕，利用飛秒激光產生的高強度激光焦點可以使金屬材料發生庫倫爆炸反應，清除特定區域，并且由于飛秒激光作用時間短(10^-15s)，峰值功率密度高(可高達1015W/cm2)，可以在加工特定區域的過程中有效減少熱量在金屬材料中的傳播，從而減少普通激光加工過程出現的精度和平整度低的問題，可使加工的掩膜版有較高的精度和平整度。

本方案通過使用飛秒激光加工掩膜版替代了以往的通過使用光刻機和光刻膠進行曝光的工藝，本方案無需使用光刻膠，掩膜版制作過程環保，并且通過飛秒激光直接蝕刻，加工速度快，可有效節省加工時間。

作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟一至所述步驟四中的金屬箔片設置為鋁箔。

通過上述方案，金屬鋁具備非磁性、易儲備和低成本等優點，是一種優良的物理氣相沉積用掩膜版材料。

作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟二中，金屬箔片的大小大于蓋玻片的大小，蓋玻片設置于金屬箔片的中央，金屬箔片的四邊大于蓋玻片的部分彎折包覆蓋玻片。