[发明专利]一种激光薄膜刻蚀装置及方法

说明书

本发明公开了一种激光薄膜刻蚀装置及方法，装置包括：用于发射超快激光的激光器；对激光进行扩束的扩束装置；用于控制光束透过的光阑；驱动激光扫描的振镜，场镜以及工控机；其中，在所述工控机的控制下，所述激光器发射激光，激光依次经过所述扩束装置，振镜以及场镜作用位于加工平台上的表面设有薄膜的工件上，进行薄膜刻蚀。本发明的激光薄膜刻蚀装置及方法，采用真空装置将工件在真空下加工，防止沉渣对后续性能的影响，同时将激光输出为脉冲串模式，防止普通激光高斯分布导致边缘质量差的问题，并且选择合适波长的激光，在实现快速刻蚀的要求下，保护基底不受损伤。

技术领域

本发明涉及激光加工设备技术领域，尤其涉及一种激光薄膜刻蚀装置及方法。

背景技术

纳米级的功能性薄膜已广泛应用于日常的消费电子之中，根据应用需求具有导电、增透、防腐等功能，如手机显示屏表面的ITO导电膜，以及各种光学镜头表面的增透和增反膜，通常采用溅射的方式沉积于硅或玻璃等基底，在实际应用中很多情况下都需要对薄膜进行刻蚀，同时要求对基底材料的损伤越低越好，常用的机械加工难以完成厚度数百纳秒的薄膜的刻蚀，而化学腐蚀所采用的溶液会对环境造成污染。而常规的激光加工采用激光直接对薄膜进行烧蚀，存在以下问题：(1)工业生产中，对于大幅面加工，要求激光高速单次扫描便可完成加工，这就需要较高的激光能量密度，而较高的激光能量密度会产生较强的熔融物飞溅，这些熔渣堆积在刻槽两侧和底部，会严重影响薄膜器件后续的性能；(2)激光束高斯分布的特征难以获得陡峭的刻蚀边缘；(3)加工过程中伴随的热效应容易对基底材料产生损伤，同时激光刻蚀区域两侧的薄膜容易出现裂纹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光薄膜刻蚀装置及方法，用于解决现有激光加工装置对薄膜刻蚀边缘质量差且易损伤工件基底的技术问题。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：

本发明的一种激光薄膜刻蚀装置，其包括：用于发射超快激光的激光器；对激光进行扩束的扩束装置；用于控制光束透过的光阑；驱动激光扫描的振镜，场镜以及工控机；其中，在所述工控机的控制下，所述激光器发射激光，激光依次经过所述扩束装置、光阑、振镜以及场镜作用位于加工平台上的表面设有薄膜的工件上，进行薄膜刻蚀。

其中，所述的加工平台上还设有一真空装置，待加工的工件位于所述真空装置内以使工件形成真空刻蚀环境。

其中，所述激光器根据待加工的工件基底与表面薄膜的特性，波长为：对表面薄膜吸收率小于20％，对基底的吸收率大于50％。

其中，所述的激光器发射激光的模式为脉冲串。

其中，所述的脉冲串模式为：将单个高能量激光脉冲分解为三个及以上的连续脉冲串。

其中，所述的振镜为3D振镜。

一种激光薄膜刻蚀方法，其包括以下步骤：

第一步，将待加工的工件放置位于加工平台上的真空装置内；

第二步，开启真空装置，使工件处于真空环境中；

第三步，开启激光器，并将激光器调整至脉冲串模式，对工件进行扫描刻蚀。

其中，所述激光器发射的激光为超快激光，激光波长根据工件的基底及表面薄膜特性选择为：对表面薄膜吸收率低于20％，对基底的吸收率大于50％。

其中，所述激光器发射的激光经过一光路系统调节后作用于工件，所述光路系统包括：对激光进行扩束的扩束装置；用于控制光束透过的光阑；驱动激光扫描的振镜，场镜以及工控机；其中，在所述工控机的控制下，所述激光器发射激光，激光依次经过所述扩束装置、光阑、振镜以及场镜作用位于加工平台上的表面设有薄膜的工件上，进行薄膜刻蚀。

其中，所述的脉冲串模式为：将单个高能量激光脉冲分解为三个及以上的连续脉冲串。