準(zhǔn)分子激光器具有獨(dú)特的材料加工特性,這一特性使得其應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。
與其他氣體激光器不同,準(zhǔn)分子激光器在應(yīng)用方面的數(shù)目和種類不斷的增多。這是因?yàn)?,?zhǔn)分子激光器所獨(dú)有的特性和性能,這使得準(zhǔn)分子激光器能滿足很多的材料加工的需要。其獨(dú)有的特性也使得它很好的被用于新興的技術(shù)中。目前,主要有兩個(gè)方面應(yīng)用:1)材料的切除 2)光學(xué)材料的加工,尤其是打孔,劃線,微加工,和其他方面的加工,在這些加工中,其特征尺寸縮小且超出了機(jī)械加工的范圍。準(zhǔn)分子材料切除的本質(zhì)是光燒蝕,它幾乎沒(méi)有熱影響區(qū)域,而且使用準(zhǔn)分子時(shí),切口干凈而且輪廓分明。這些特點(diǎn)使得它十分適合進(jìn)行亞微米范圍的微加工。此外,短波長(zhǎng)的紫外(UV)準(zhǔn)分子輻射很容易被許多材料所吸收,使得它不論對(duì)硬質(zhì)材料(如,硅和陶瓷)還是對(duì)軟質(zhì)聚合物都能進(jìn)行有效加工。紫外準(zhǔn)分子激光波長(zhǎng)的范圍較廣,這意味著,基本上對(duì)于任何需要加工的材料都能夠找到合適的波長(zhǎng)。大型的多模平頂準(zhǔn)分子光束讓大面積圖案制作所需的光束整形和掩膜技術(shù)成為可能,使得加工效率更高,且能得到復(fù)雜的三維圖案。
目前,準(zhǔn)分子激光器有三個(gè)主要的用途:LASIK眼科手術(shù),平板顯示器退火,和半導(dǎo)體微光刻。不過(guò),準(zhǔn)分子市場(chǎng)的其他部分也是很重要的,包括了許多不同的加工和行業(yè),從對(duì)眼鏡打標(biāo)到加工柴油機(jī)汽缸套,到電子工業(yè)中的打孔都使用了該技術(shù)。然而,這“三大”主要的應(yīng)用有專門的模型,這些模型被優(yōu)化以滿足行業(yè)中已很好確立的性能參數(shù),在大量不同的應(yīng)用中對(duì)激光條件有著廣泛且多樣的要求。這是因?yàn)閷?duì)于一個(gè)給定的材料和波長(zhǎng),要進(jìn)行有效的材料加工就需要在主要的準(zhǔn)分子激光性能,脈沖能量(對(duì)加工對(duì)象的影響),和重復(fù)頻率之間得到正確的平衡。
選擇能量還是重復(fù)頻率?
起初,大部分工業(yè)準(zhǔn)分子激光器的主要特點(diǎn)是:合適的重復(fù)頻率處(幾百Hz),激光脈沖能量很高(幾百個(gè)mJ);或者是高重復(fù)頻率(100Hz-2Hz)而能量為幾個(gè)mJ。但是,平板顯示器制造中低溫多晶硅(LTPS)退火技術(shù)的成熟推進(jìn)了高重復(fù)頻率(達(dá)300Hz)、高脈沖能量(>1J)激光器的發(fā)展,這些技術(shù)目前也被用在微加工應(yīng)用中。例如,可以直接對(duì)薄膜進(jìn)行圖案處理,這主要用于電子工業(yè)。
另一個(gè)重要的方向是節(jié)約成本的“迷你”準(zhǔn)分子激光器的開(kāi)發(fā)和不斷進(jìn)步,該激光器提供的激光能量約為10mJ,重復(fù)頻率最大值為幾百個(gè)Hz或者更大,光束高度僅為9-10mm,整個(gè)裝置很小?,F(xiàn)在,這些激光器運(yùn)行起來(lái)十分劃算,因?yàn)槠渲饕M(jìn)步在于電極(管)的壽命長(zhǎng),整體效率高,補(bǔ)充氣體的間隔時(shí)間長(zhǎng)。此外,這些激光器使用的氣體量更小,并且可以使用小直徑的光束傳輸裝置。
獨(dú)特的性能
準(zhǔn)分子激光器輸出的矩形光束其最大的尺寸可以達(dá)到幾個(gè)厘米。這一特性,與準(zhǔn)分子激光器的高脈沖能量和低重復(fù)頻率相結(jié)合,使得準(zhǔn)分子激光器很適合與光掩膜技術(shù)結(jié)合在大范圍內(nèi)加工得到大量重復(fù)的圖案(如圖1)。與此相反,由許多固態(tài)激光器得到的光束通常被聚焦成小光斑,并用振鏡進(jìn)行掃描。這個(gè)技術(shù)被稱為直接寫入法(如圖2),直接寫入法具有的點(diǎn)狀的本質(zhì)讓它具有特有的應(yīng)用范圍,比如,圓晶的劃線和晶粒的切割。然而,直接寫入式微加工其劣勢(shì)在于,它無(wú)法以固定的深度來(lái)去除較大面積的材料,因?yàn)樾」馐闹鹦袙呙钑?huì)留下刻痕。
本文鏈接:http://www.docin.com/p-435440494.html
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。