准分子激光刻蚀技术在微机械中的应用研究

准分子激光刻蚀技术在微机械领域有着十分广泛的应用前景，用该技术制作的聚合物微结构深宽比大、精度高，并且工艺简单。我们分析了准分子激光刻蚀原理，探索了这种技术的工艺方法和技术条件，特别对掩膜的结构和制作工艺进行了较为深入的研究。本文采用简易的实验装置，用自行研制的三种结构掩膜进行了准分子激光刻蚀实验，得到了５０μｍ 深的聚合物材料微机械构件。

准分子激光直写加工形状与离焦量关系的研究

以玻璃为实验靶材 ,研究了准分子激光直写刻蚀过程中靶材和光束焦点之间的相对位置与加工形状之间的关系。加工出的沟槽剖面形状均为锥形。当离焦量为负时 ,沟槽底部较为光滑 ,表面较宽 ,深度较小 ,锥度较大 ;当离焦量为正时 ,槽底部模糊 ,表面较窄 ,深度较大 。

新型快速准分子激光微加工方法制备毛细管电泳芯片的研究

选用聚合材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)代替玻璃,石英等作为毛细管电泳芯片的基片材料.在19kV,5Hz及5mm/min的加工参数下,采用新型快速准分子激光微加工方法完成了毛细管电泳芯片的制备.实验结果表明该方法加工过程简单,耗时短,自动化程度高,有效提高了芯片成品率和加工质量.芯片与相同尺寸的盖片在105℃、160N、恒温20min条件下通过热压键合在一起,得到密闭性好的整体芯片.最后在芯片上应用激光诱导荧光检测法对Cy5染料完成了分离检测,获得了重复性很好的检测信息.

激光微加工技术在惯性约束聚变研究中的应用

介绍了激光微加工技术的发展及应用概况,重点阐述了利用激光微加工技术制备惯性约束聚变研究中X光成像所用针孔、针孔阵列、狭缝及靶元件的实例,分析了影响加工质量的相关因素,提出了进一步拓展该项应用技术的方向。

准分子激光直写加工特性与脉冲参数关系的研究

以玻璃为实验靶材 ,用精密微动平台准确调节靶材位置 ,利用波长 2 4 8nm的KrF准分子激光器 ,研究了准分子激光直写加工图形和激光脉冲数及脉冲能量之间的关系。实验证明 ,随着加工槽深度的增大 ,单个激光脉冲所烧蚀的深度逐渐减小 ,当达到一定的脉冲数时 ,所烧蚀槽的深度基本上保持不变。脉冲能量越大 ,刻蚀速率越大 。

激基激光对铜膜印刷板表面微细蚀刻的初期化过程

用 Kr F激基激光 ,在稀释的 Cl2

光激励C_2HCl_3原子团对铜薄膜的微细刻蚀

本文主要讨论在由Ｏ＿２携带的Ｃ＿２ＨＣｌ＿３气氛中，利用准分子激光对铜薄膜印刷板进行微细刻蚀的机理和实验研究结果．

采用激光制备毛细管电泳芯片微结构的研究

提出了一种采用248 nm准分子激光直写微加工系统制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基毛细管电泳芯片的新方法。主要对毛细管电泳芯片的样品池和微通道进行了实验研究。在19 kV,20 Hz,500个脉冲条件下,厚度为1.5 mm PMMA表面获得直径为1 mm、锥度为4.7°的池;对宽度均为100μm,深度不同的微通道底面进行了键合前后比较。最后在键合后宽度为100μm、深度为30μm的芯片上成功地完成了进样实验。

载气对固体表面光化学微刻蚀的影响

本文主要讨论利用准分子激光对铜薄膜印刷电路板进行微刻蚀过程中，载气对微刻蚀的影响。

离子束刻蚀辅助飞秒激光加工制备碳化硅微光学元件

为了解决飞秒激光加工硬质材料所带来的表面质量差的问题,提出了离子束刻蚀与飞秒激光复合加工技术.利用飞秒激光加工技术在碳化硅表面制备微纳结构图形,然后通过离子束刻蚀技术对碳化硅微纳结构进行刻蚀,以调控结构的线宽和深度,使结构表面粗糙度由约106nm降低到11.8nm.研究表明,利用该技术制备的碳化硅菲涅尔波带片展现出良好的聚焦和成像效果.

GaN基半导体材料的157nm激光微刻蚀

采用157 nm波长准分子激光,对LED-GaN半导体薄膜进行了刻蚀试验研究。探讨了GaN基半导体材料的基本刻蚀特性和刻蚀机理。结果表明,157 nm激光在能量密度高于2.5 J/cm2时,刻蚀速率可达50 nm/pulse以上。以低于16 Hz脉冲频率和高于0.25 mm/min的扫描速度进行激光直写刻蚀时,可以获得Ra30 nm以下的表面粗糙度。采用扫描刻蚀方法,可以加工出75°左右的刻蚀壁面。实验也证明157 nm激光在三维微结构加工方面具有较大的潜力。单光子吸收电离引起的光化学反应是157 nm激光刻蚀GaN基材料的主要机理。

光学材料的激光微加工研究进展与应用前景

综述了国内外在光学材料激光微加工方面的研究成果和应用状况,并展望了其发展前景。

248nm准分子激光刻蚀钠钙玻璃微通道低裂损工艺研究

248nm准分子激光直接刻蚀钠钙玻璃微通道来制作生物芯片具有较大优势和潜力,但目前存在易发生碎裂、微通道底面处粗糙度高等问题。采用248nm准分子激光束以静态刻蚀及扫描直写刻蚀两种方式刻蚀钠钙玻璃来对低裂损工艺进行研究。首先通过实验研究了激光加工玻璃的工艺参数与玻璃微通道的刻蚀质量之间的关系,然后分析了248nm准分子激光刻蚀钠钙玻璃的裂损刻蚀机理,最后通过变换工艺参数来设计新的加工工艺流程以改善加工质量。实验结果表明,随着刻蚀处激光能量密度的增加,玻璃微通道的边缘裂损程度增大,并且刻蚀表面粗糙度增大,刻蚀质量下降;另外发现激光刻蚀后的粗糙表面可以增加玻璃材料对入射激光能量的吸收率,从而降低了激光刻蚀玻璃材料的阈值,较低的激光能量密度可降低刻蚀面的粗糙度。最后工艺流程改进实验,所加工的微通道质量得到改善,玻璃微通道边缘裂损尺寸小于5μm,底面粗糙度Ra值可降低至1.5μm,研究结果将对激光加工玻璃微结构的质量改善提供一定的参考。

准分子激光直写二维图形加工

为了探索准分子激光脉冲直写加工的参数和工艺 ,建立准分子激光微加工系统和材料加工工艺 ,对二维加工过程中激光刻蚀效果与扫描速度和激光参数之间的关系进行了理论推导 ,分析表明最大扫描速度受激光光斑尺寸和重复频率的约束。以玻璃为实验靶材 ,在 2 .7× 1mm2 范围内进行了二维图形刻蚀实验研究。结果显示 ,刻蚀对材料周围的热影响很小 ,刻蚀图形清洁而且清晰 。

特征关联异形构件机器人原位一体化加工技术

特征关联异形构件往往是航空航天、船舶、能源等重大工程领域高端装备的关键件。由于此类构件具有结构异形、待加工特征间具有强关联性等特征,常规数字化加工装置难以满足其一体化制造要求,特别是待加工关联特征间精度往往难以保证。为提升该类构件的制造水平,提出一种集激光刻蚀加工、加工质量原位检测为一体的机器人原位一体化加工系统。系统主要由机器人激光刻蚀单元、视觉测量单元及监测控制软件组成,采用机器视觉实现机器人系统空间定位与激光加工起始点的精准对刀;通过激光刻蚀技术结合机器人轨迹规划,实现特征关联异形构件特征加工;进而通过双目体式显微镜对工件加工质量进行原位高精检测,最终实现特征关联异形构件原位一体化加工。研究成果为实现特征关联异形构件的高质高效加工提供了一种新的技术与装备。

248 nm准分子激光加工锥形微孔的实验研究

针对准分子激光加工PMMA薄板上的微孔形貌进行研究,首先分析了激光脉冲数目对微孔深度的影响,进一步探究了激光脉冲数、激光单脉冲能量和激光脉冲频率等参数对微孔锥度的影响。利用光学显微镜和扫描电镜对打孔效果进行观察,结果表明,在一定范围内,微孔深度随激光脉冲数目线性增加,而微孔锥度随激光脉冲数目线性降低,微孔锥度随激光单脉冲能量线性降低,且影响效果显著;激光脉冲频率对微孔锥度无影响。通过合理选择激光脉冲个数,适当选择较低的单脉冲能量,可以得到较大深度和一定锥度且加工质量良好的锥形微孔。

利用准分子激光微加工系统制备光子晶体线路

主要介绍了先制备胶体光子晶体,再进行光子线路加工的方法。这种方法的优点在于光子线路内胶体粒子的排布可以不受线路形状和宽度的影响,各处都保持六方密堆积结构,这就使得光子线路在各点具有相同的光学性质,因此这种方法适用于大规模的光子芯片制备。