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年月西北工业大学学报
第卷第期..
一准分子激光直接刻单晶硅研究
,
苑伟政,皇李晓莹,王丽戈/
摘要:与传统的投影曝光微知加工方法相比,激光直写具有高柔性、低成本和胜任三雄微型蛄构
加工的优点。采用非稳腔的聚焦准分子教光,对单晶硅材料进行直接刘蚀,从微蛄
构刘蚀的形状足寸及加工过程的热效应等方面研究了准分子激光直接刘蚀单晶硅的加工特性。重
点考察了加工中的热效应,研究表明准分子教光与被加工材料的相互作用井非完全基于非热机理,
加工过程赤有热作用参与,进一步提出了准分子激光刘蚀加工的“热影响区”概念用评价和解释
准分子激光的“冷加特性。同时现察分析了脉冲激光时硅基底造成的破坏现象,讨论了冲击作用
的成因单品硅
关羹词:准分子激光,直接刺蚀,“冷加工特·生, 垦,芝圭苎堑
中圈分类号: 文献标识码: 文章编号——.
锻结构加工中的直接刻蚀方法
属于直写加工。直写指不引入图形准分子激光直接刻蚀实验
转印过程直接在材料上加工得到微型结构。相对于
应用曝光原理的其它徽细加工方法如光刻制版术、
. 实验装置
或准技术等,直写具有简捷、灵活、成
实验装置及加工光路如图所示。采用
本低和适应立体微结构制作的显著优势,在微结构
公司的型准分子激光器;以
件加工领域具有巨大发展潜力。直写加工方式包
括高能束直接捌蚀或气体辅助刻蚀、激光诱导化学
气相沉积等高能束直接刻蚀在以去除材
料得到徽实体结构方面,因简便、高效而拥有广阔的
应用前景。作为新型高能束,准分子激光波长极短,
均分布于紫外波段使其可能达到更高的分辨率、高
光子髓量并对应较大的材料吸收率,脉宽窄而发散
角极小。选些优异特性使其近年来在檄细加工领域
倍受注目。硅材料的硬度和杨氏模量高,抗腐蚀
性好,具有光、电、磁、力台一的传感特性等,使其成
为最重要的徽机械材料‘。鉴于硅材料在微机械镀
后齄羹放电室前齄羹
域的重要性和准分子激光及直接刻蚀加工的巨大应
反射羹瞎量但鼍遗
用潜力,对准分子激光直接刻蚀硅材料展开研究显靶子靶托与电机
得尤其必要。隔最早台堆分子激光嚣
图实验装置
啦穑日期:—一基盒项目:陕西省自然科学基金项目
作者筒介:马炳和一,,西北工业大学讲师,在职博士生,主要从事微机毓与徽细加工技术的
研究。
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· 西北工业大学学报第卷
闸流管作开关元件,采用紫外光预电离放电泵浦方光器的主要性能参数如表所示
式。工作介质为,缓冲气体为氖气。实验中该激
表准分子激光器主要性能参戤
工作气体
波长/
频谱宽度/
光柬尺寸/ ×
脉宽/
重复颧率/ 实验取~ 可调
发散全角./ .~ .
激光单脉冲膳量/ 实验取~ 可调
穗定度当单脉冲能量为时, 士
. 试件材料
本实验靶材为单晶硅,如表所示。
表实哈用单晶硅材料
. 实验结果束。为提高加工光束的圆度、匀化能量分布,可利用
实验目的是研究单晶硅的准分子激光直接刻蚀光纤等光波导或蝇眼透镜予以匀化处理或采用注人
规律,为制作三维徽结构提供实验及理论基础。加工镇定等技术为进一步缩小焦斑尺寸,还可考虑发散
形式以徽孔和细