CN105665925B - 在基材表面刻蚀加工cd纹并激光切割形成logo的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，包括如下步骤：1)制作掩膜版；2)涂布光阻薄膜、烘烤；3)曝光、烘烤；4)显影、烘烤；5)刻蚀；6)激光切割。所述方法效率高、精度高且适用范围广，由于基材表面经过抛光处理，且CD纹微观上有许多凸起块状，光线照射到基材表面上相当于许多小棱镜会发生色散，呈现五颜六色，并且由于是在基材本身刻蚀出CD纹不会有脱落的风险，其炫彩效果更加持久。
Description
技术领域
本发明属于表面处理技术领域，具体地，涉及一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法。
背景技术
随着社会的发展，人们对美的要求也越来越高，在很多领域会使用到的LOGO不再是单一的颜色，经过抛光处理的基材表面经过刻蚀工艺制造出CD纹犹如许多个小棱镜，可见光照射到表面时会发生色散呈现出五颜六色的炫彩效果，并且随着科技进步，目前的光纤切割机具有聚焦光斑小，切割线条精细，加工精度高，耗能低等特点，可实现高精度LOGO切割，并且边缘损伤区域小，不会影响LOGO外观。
现有的CD纹加工方法分为三类：1)在金属材质上采用机加工（CNC机床进行精雕加工）的方法来加工CD纹；2)在硬性材质（如蓝宝石、玻璃）上，采用印刷油墨烘烤的方法来加工CD纹；3)在塑性材质（如聚碳酸酯、聚酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯）上采用制作CD纹模具模压UV透明树脂进行固化来加工CD纹。
其中，对于第一种加工方法，机加工效率低，加工精度不高，无法做出纳米级别的CD纹，且只适用于对金属材料进行加工。
对于第二种加工方法，目前国内存在如下专利文献：
专利公开号：CN104626780A，该专利公开了一种具有CD纹的蓝宝石面板的加工方法，属于玻璃表面处理技术领域，为了解决现有的CD纹效果不佳和工艺复杂的问题，提供一种具有CD纹的蓝宝石面板的加工方法，该方法包括在蓝宝石面板的表面设计CD纹的线宽和线距，然后根据设计好的CD纹线宽和线距印刷相应的油墨，印刷完成后，进行烘烤，使初步形成具有CD纹的蓝宝石面板；再在表面镀上具有增强反射功能的金属氧化物膜层，然后，再在表面印刷油墨使形成主颜色层，烘烤后，得到具有CD纹的蓝宝石面板。该方法具有能够保证不会出现CD纹线条断裂等情况，且具有CD纹立体感强和完整性好的效果。然而，该专利中采用的油墨印刷在硬性材质表面，附着牢固度不够高，容易脱落，不能防止刮花，加工精度不高，无法做出纳米级别的CD纹，此外由于激光切割利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至熔融温度，丝印层无法承受如此高温，激光切割时边缘烧蚀层较大，会影响LOGO美观度。
对于第三种加工方法，CD纹模具的费用较高，模具寿命短，模压效率低，只适用于塑性材料的基材。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，提供一种效率高、精度高且适用范围广的采用干法或湿法刻蚀在基材表面加工出CD纹的方法，这种方法属于在材料表面蚀刻出CD纹，激光切割不会破坏CD纹结构与美观度，由于基材表面经过抛光处理，且CD纹微观上有许多凸起块状，光线照射到基材表面上相当于许多小棱镜会发生色散，呈现五颜六色，并且由于是在基材本身刻蚀出CD纹不会有脱落的风险，其炫彩效果更加持久。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种采用在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，包括如下步骤：
1)制作掩膜版
根据所加工CD纹规格不同，按照CD纹面积：掩膜版面积=1：1或4：1或5：1的比例设计、制作掩膜版，在掩膜版表面中部形成与所述CD纹相对应的CD纹图形区域，该CD纹图形区域包括透光区域和不透光区域；
2)涂布光阻薄膜、烘烤
取基材，在基材一表面均匀涂布一层光阻薄膜，该光阻薄膜厚度为10nm~50μm；涂布完成后的基材在70~130℃温度下进行烘烤；
3)曝光、烘烤
取光刻机，将步骤1)所得掩膜版的图形区域放置于光刻机光源与步骤2)处理后所得基材光阻薄膜之间，光刻机打开遮光板对基材进行光照处理，光照时长100ms~60s，光刻机光源发射的光线通过所述掩膜版图形区域中的透光区域照射在基材的光阻薄膜上，接受光线照射的光阻薄膜发生反应，进行曝光，曝光后的基材在70~130℃温度下进行烘烤；
4)显影、烘烤
将步骤3)处理后的基材通过显影液进行显影处理，显影处理时长为30S~24h，使步骤3)中发生反应的光阻薄膜溶解于显影液中，未反应的光阻薄膜保留在基材表面，在光阻薄膜表面形成CD纹图形，去除显影液及溶解于其内的光阻薄膜，完成显影处理，将处理完成后的基材在70~130℃温度下进行烘烤；
5)刻蚀
在基材表面进行刻蚀处理，对未保留光阻薄膜的基材表面进行刻蚀，保留光阻薄膜的基材表面不被刻蚀，将步骤4)中在光阻薄膜表面形成的CD纹图形转移至基材表面，在基材表面形成所述CD纹，去除保留的光阻薄膜，完成所述采用刻蚀工艺在基材表面加工CD纹；
6)激光切割
将加工了CD纹的基材置于真空吸附载台上利用真空吸附力吸附，利用激光切割设备产生的高功率密度激光切割光束照射所述基材，加热使基材材料熔化，产生液态金属，然后向基材熔化处喷吹非氧化性气体，排出所述液态金属，形成切口，移动激光切割光束，在基材表面连续形成宽度为0.05~0.15mm的切缝，按照客户提供图样在基材表面切割形成LOGO，切割边缘崩边和烧蚀区域在20μm以内，完成对基材的切割。
进一步，所述基材相对光阻薄膜的另一面涂覆有一层反光镀层，所述反光镀层材料选自油墨、树酯、紫外线固化胶、铬或镉；所述基材的材质为玻璃、石英、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或金属片材。
另，所述CD纹由若干同心圆环组成，每个圆环线宽相同，线宽范围为300nm~500μm，每两个相邻圆环之间线距相等，线距为300nm~500μm。
另有，所述掩膜版形状为一方形板体，材质为石英或玻璃，包括设置于中部的CD纹图形区域和位于所述CD纹图形区域外周的不透光区域，所述不透光区域表面间隔设置有若干对位标记。
再，步骤2)所述涂布方式为旋转涂布或喷雾涂布；所述光阻为正向光阻或负向光阻，光阻粘稠度为2~95；步骤2)中，如果所述基材的可见光穿透率大于80%：在光阻薄膜涂布前，先在基材表面涂布一层0.1~100nm的底部抗反射涂层，再进行光阻涂布；或者在光阻薄膜涂布后，在光阻薄膜表面涂布一层0.1~100nm的顶部抗反射涂层；或者在光阻薄膜涂布前，先在基材下表面镀一层不透明薄膜，然后按照所述步骤2)、步骤3)、步骤4)的顺序进行在基材表面进行CD纹加工，加工完成后去除所述不透明薄膜；或者选择单面抛光基材，在抛光面按照所述步骤2)、步骤3)、步骤4)的顺序进行在基材表面进行CD纹加工，加工完成后抛光所述基材另一表面。
再有，所述步骤2)、步骤3)、步骤4)中所述烘烤采用热板或烘箱进行烘烤，采用热板进行烘烤的温度范围70~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为70~130℃，时间为1分钟~45分钟。
另，步骤3)所述光刻机采用接触式光刻机、接近式光刻机、步进式光刻机或扫描式光刻机，光刻机光源选用G线、I线、KrF准分子激光或ArF准分子激光。
另有，步骤4)所述显影液采用浓度为1~10%的四甲基氢氧化氨、浓度为1~25%的氢氧化钠溶液或浓度为1~25%的氢氧化钾溶液，显影处理方式为：将显影液均匀的喷涂在基材表面进行显影或将基材直接或装入特定夹具后浸泡在显影液中进行显影。
再，步骤5)所述刻蚀采用干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀；所述湿法刻蚀采用湿式清洗台刻蚀。
再有，步骤6)所述激光切割设备包括：一激光器，发射激光光束；一反射镜，对应设置于所述激光器发射端一侧，形成对激光器发生激光光束的反射；一聚焦单元，设置于所述反射镜下方，其底部设有切割头，聚焦单元汇聚所述反射镜反射的激光光束至切割头，形成激光切割光束；一非氧化性气体喷吹单元，设置于所述聚焦单元一侧，其内非氧化性气体由所述聚焦单元切割头喷出；一用于设计LOGO形状的辅助设计单元，与所述聚焦单元切割头电连接，形成对切割头的控制，在基材表面切割形成LOGO；一用于放置基材的真空吸附载台，内部为镂空设计，其上设有若干个用于支撑基材的支撑柱，一侧通过管道连接一真空吸附装置，该真空吸附装置真空吸附力大于-70Mpa；所述非氧化性气体为氩气、氦气或氮气，其吹气气压为0.6MPa，所述激光切割光束总功率为150W，实际使用功率总功率的15~30%，切割线速度4~10mm/s，激光切割光束波长为1060nm。
本发明的有益效果在于：
所述在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，解决了现有加工方法的CD纹容易脱落和效果不佳以及CD纹易被激光切割烧蚀破坏的问题，提供一种采用半导体工艺，通过涂胶、曝光、显影、刻蚀在基材表面加工CD纹的方法，将基材表面直接加工出现CD纹，CD纹的材质为基材自身材质，且加工方法属于半导体级别精密加工，因此可以最小做到纳米级的CD纹线宽和线距，其可以加工到的最小线宽为300nm，最小线距为300nm，具有保证不出现CD纹线条断裂和脱落等情况，具有CD纹坚固且不易损伤、眩光效果好和立体感强特性，激光切割完毕后只会对材料边缘产生20μm以内的损伤层，基本不会影响LOGO的美观度，所述基材的材质为铝及其合金，蓝宝石等各种晶体材料，不锈钢等金属材质。并且由于是在基材本身刻蚀出CD纹不会有脱落的风险，其炫彩效果更加持久。
附图说明
图1是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中步骤2)完成涂布光阻薄膜后的基材的侧视结构示意图；
图2是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中步骤3)曝光过程中基材、掩膜版、光刻机光线的侧视结构示意图；
图3是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中步骤4)完成显影处理后的基材侧视结构示意图；
图4是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中步骤5)中干法刻蚀工艺过程中基材的侧视结构示意图；
图5是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中步骤5)中湿法刻蚀过程中基材的侧视结构示意图；
图6是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法完成的CD纹加工后基材的侧视结构示意图；
图7是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中基材另一表明镀上反光镀层后的基材侧视结构示意图；
图8是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中加工所得CD纹图案的俯视结构示意图；
图9是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中掩膜版的俯视结构示意图；
图10是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中激光切割设备的结构示意图;
图11是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法中光刻机设备的结构示意图;
图12为本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法一个实施例中所用基材的俯视示意图；
图13为本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法一个实施例中基材经过激光切割后在基材上形成LOGO的俯视示意图；
图14为本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法一个实施例中从基材上切割下来的LOGO的结构示意图；
图15是本发明所提供的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法流程图。
具体实施方式
参见图1~图15，本发明所述的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，包括如下步骤：
1)制作掩膜版
根据所加工CD纹1规格不同，按照CD纹1面积：掩膜版2面积=1：1或4：1或5：1的比例设计、制作掩膜版2，在掩膜版2表面中部形成与所述CD纹1相对应的CD纹图形区域21，该CD纹图形区域21包括透光区域211和不透光区域212；
其中，目前市面上有三种类型光刻机，分别为接近或接触式光刻机，其CD纹面积：掩膜版面积=1：1，线宽和线距宽度在1μm以上时会选用此种光刻机；CD纹面积：掩膜版面积=4：1，选用ASML步进投影式光刻机，CD纹面积：掩膜版面积=5：1，选用佳能或尼康步进投影式光刻机，这两种光刻机会用在CD纹线宽和线距宽度在300nm以上时。
2)涂布光阻薄膜、烘烤
取基材3，在基材3一表面均匀涂布一层光阻薄膜31，该光阻薄膜31厚度为10nm~50μm；涂布完成后的基材3在70~130℃温度下进行烘烤；
其中，涂布方法有两种：1)旋转涂布，基材3吸附在可控制旋转速率的吸盘上，在基材3中心区域滴适量光阻，并由吸盘按一定转速带动基材旋转，将基材中心的光阻甩开形成均匀且膜厚一定的光阻薄膜31，通过烘烤，使光阻薄膜固化；2)喷雾涂布，将基材3固定在可匀速移动的合适夹具上，将光阻装于可在基材3上方区域匀速移动的喷雾装置中，将光阻以雾状喷下并匀速移动喷雾装置和基材夹具，控制喷雾量和两者移动速度，可在基材3上形成均匀且膜厚一定的光阻薄膜31，通过烘烤，使光阻薄膜固化。
为使光阻中溶剂挥发及光阻固化，采用热板或烘箱进行烘烤：采用热板进行烘烤的温度范围70~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为70~130℃，时间为1分钟~45分钟。
3)曝光、烘烤
取光刻机，光刻机打开遮光板对基材进行光照处理，光照时长100ms~60s，光刻机光源发射的光线4通过所述掩膜版2图形区域21中的透光区域211照射在基材3的光阻薄膜31上，接受光线4照射的光阻薄膜31发生反应，进行曝光，曝光后的基材3在70~130℃温度下进行烘烤；
参见图11，光刻机曝光具体流程如下：取光刻机40，光源47发出光线4经反光碗48照射到第一反光板45之后，光线4被90°全反射至蝇眼透镜组42，之后经遮光板41照射至平行光透镜组43，将步骤1)所得掩膜版2的图形区域21放置于光刻机40第二反光板44与5：1透镜组46之间，将基材3置于载台49之上，光刻机打开遮光板41对基材3进行光照处理。
其中，曝光所用光线4是用光刻机精确控制光照时间，且在一定区域内光照度均匀，掩膜版2放置于光源和基材3之间，光刻机打开一定时间的遮光板，光线4通过掩膜4的透明区区域照射上光阻薄膜31上，使其发生反应，光线4未照射到的光阻薄膜31区域不发生反应，曝光完成后，通过烘烤以消除驻波效应。根据CD纹1线宽和线距不同需求，光刻机采用接触式光刻机、接近式光刻机、步进式光刻机或扫描式光刻机；光刻机光源选用G线（436nm）、I线（365nm）、KrF准分子激光（248 nm）或ArF准分子激光（193 nm）；曝光后为消除驻波效应，对基材3用热板或烤箱进行烘烤：采用热板进行烘烤的温度范围70~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为70~130℃，时间为1分钟~45分钟。
4)显影、烘烤
将步骤3)处理后的基材通过显影液进行显影处理，显影处理时长为30S~24h，使步骤3)中发生反应的光阻薄膜31溶解于显影液中，未反应的光阻薄膜31保留在基材3表面，在光阻薄膜31表面形成CD纹图形311（即在光阻薄膜31表现形成等距间隔排布的同心圆环），去除显影液及溶解于其内的光阻薄膜31，完成显影处理，将处理完成后的基材在70~130℃温度下进行烘烤；
其中，由于步骤3)中发生反应的光阻薄膜31可溶解于显影液，而未发生反应的光阻薄膜31不溶解于显影液，因此将曝光完成的基材3表面铺满显影液静置一定时间，使发生反应的光阻薄膜31溶解于显影液中，去掉显影液，则完成显影，如图3所示；也可采用将曝光完成的基材3全部浸泡在显影中一定时间，发生反应的光阻薄膜31溶解于显影液中，从显影液中取出基材，则完成显影，如图3所示。显影完成后，通过烘烤使光阻薄膜31充分固化，有利于提高刻蚀选择比，为增加刻蚀选择比，对基材用热板或烤箱进行烘烤；采用热板进行烘烤的温度范围70~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为70~130℃，时间为1分钟~45分钟。
5)刻蚀
在基材3表面进行刻蚀处理，对未保留光阻薄膜31的基材3表面进行刻蚀，保留光阻薄膜31的基材3表面不被刻蚀，将步骤4)中在光阻薄膜31表面形成的CD纹图形311转移至基材3表面，在基材3表面形成所述CD纹1，去除保留的光阻薄膜31，完成所述采用刻蚀工艺在基材表面加工CD纹（如图6所示）。
进一步，如图7所示，所述基材3相对光阻薄膜31的另一面涂覆有一层反光镀层32，所述反光镀层32材料选自油墨、树酯、紫外线固化胶、铬或镉；所述基材3的材质为各种晶体或非晶体材质，不锈钢，钛，铝及其合金或金属片材。
其中，将得到CD纹1的基材3下表面镀上具有反光性的反光镀层32，通过该反光镀层32起到增强CD纹1的眩光效果的作用；金属材质基材不用这一步步骤。
6)激光切割
将加工了CD纹的基材3置于真空吸附载台15上，利用真空吸附力吸附，利用激光切割设备产生的高功率密度激光切割光束73照射所述基材3，加热使基材3材料熔化，产生液态金属，然后向基材3熔化处喷吹非氧化性气体，排出所述液态金属，形成切口，移动激光切割光束，在基材3表面连续形成宽度为0.05~0.15mm的切缝，按照客户提供图样在基材3表面切割形成LOGO，切割边缘崩边和烧蚀区域在20μm以内，完成对基材3的切割。
另，如图8所示，所述CD纹1由若干同心圆环11组成，每个圆环111线宽相同，线宽范围为300nm~500μm，每两个相邻圆环11之间线距相等，线距为300nm~500μm。
另有，如图9所示，所述掩膜版2形状为一方形板体，材质为石英或玻璃，包括设置于中部的CD纹图形区域21和位于所述CD纹图形区域21外周的不透光区域22，所述不透光区域22表面间隔设置有若干对位标记221。
再，步骤2)所述涂布方式为旋转涂布或喷雾涂布；所述光阻为正向光阻或负向光阻，光阻粘稠度为2~95；
步骤2)中，如果所述基材3的可见光穿透率大于80%，对基材3进行如下预处理：
在光阻薄膜涂布前，先在基材表面涂布一层0.1~100nm的底部抗反射涂层（BARC），再进行光阻涂布；
或者在光阻薄膜涂布后，在光阻薄膜表面涂布一层0.1~100nm的顶部抗反射涂层（TARC）；
或者在光阻薄膜涂布前，先在基材下表面镀一层不透明薄膜，然后按照所述步骤2)、步骤3)、步骤4)的顺序进行在基材表面进行CD纹加工，加工完成后去除所述不透明薄膜；
或者选择单面抛光基材，在抛光面按照所述步骤2)、步骤3)、步骤4)的顺序进行在基材表面进行CD纹加工，加工完成后抛光所述基材另一表面。
再有，所述步骤2)、步骤3)、步骤4)中所述烘烤采用热板或烘箱进行烘烤，采用热板进行烘烤的温度范围70~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为70~130℃，时间为1分钟~45分钟。
另，步骤3)所述光刻机采用接触式光刻机、接近式光刻机、步进式光刻机或扫描式光刻机，光刻机光源选用G线、I线、KrF准分子激光或ArF准分子激光。
另有，步骤4)所述显影液采用浓度为1~10%的四甲基氢氧化氨（TMAH）、浓度为1~25%的氢氧化钠溶液（NaOH）或浓度为1~25%的氢氧化钾溶液（KOH），显影处理方式为：将显影液均匀的喷涂在基材3表面进行显影或将基材3直接或装入特定夹具后浸泡在显影液中进行显影。
再，步骤5)所述刻蚀采用干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀；所述湿法刻蚀采用湿式清洗台刻蚀。
其中，干法刻蚀如图4所示，将基材3固定在特定夹具中，载入电感耦合等离体子干法刻机反应腔室中，等离体子5以一定功率刻蚀基材3，被光阻薄膜31遮挡区域31a的基材3不被等离子体5刻蚀，未被光阻薄膜31遮挡的基材3被等离体子6刻蚀，因此将光阻薄膜31表面形成的CD纹图形311转移至基材3表面，在基材3表面形成所述CD纹1。
湿法刻蚀如图5所示，将基材3全部浸泡在可控制溶解基材1速率的溶液6中，被光阻薄膜31遮挡的基材3不被溶液6溶解，未被光阻薄膜31遮挡的基材3被溶液6以一定速率溶解，从而光阻薄膜31表面形成的CD纹图形311转移至基材3表面，在基材3表面形成所述CD纹1。
再有，如图10所示，步骤6)所述激光切割设备包括：一激光器7，发射激光光束71；一反射镜8，对应设置于所述激光器7发射端72一侧，形成对激光器7发生激光光束71的反射；一聚焦单元9，设置于所述反射镜8下方，其底部设有切割头91，聚焦单元9汇聚所述反射镜8反射的激光光束71至切割头，形成激光切割光束73照射在基材表面；一非氧化性气体喷吹单元10，设置于所述聚焦单元9一侧，其内非氧化性气体由所述聚焦单元9切割头91喷出，所述非氧化性气体与激光光束71均由切割头91喷出；一用于设计LOGO形状的辅助设计单元14，与所述聚焦单元9切割头91电连接，切割LOGO形状可在辅助设计单元14里编辑设计，形成对切割头91的控制，在基材3表面切割形成LOGO；一用于放置基材3的真空吸附载台15，内部为镂空设计，其上设有若干个用于支撑基材3的支撑柱151（支撑柱151亦为镂空设计），一侧通过管道152连接一真空吸附装置16，该真空吸附装置16真空吸附力大于-70Mpa；所述非氧化性气体为氩气、氦气或氮气，其吹气气压为0.6MPa，所述激光切割光束73总功率为150W，实际使用功率总功率的15~30%，切割线速度4~10mm/s，激光切割光束73波长为1060nm。
其中，所述激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术装置（CNC）。对应地，所述辅助设计单元14采用计算机辅助设计工作站（CAD），采用该装置后，计算机化数字控制技术装置（CNC）就可以利用电话线从计算机辅助设计工作站（CAD）来接受切割数据。
在本发明的一个实施例中，采用所述激光切割设备在基材表面加工切割LOGO流程如下：
如图10、12~14所示，基材3正面朝上放置于具有一定吸附力的真空吸附载台15上，真空吸附载台15上有若干个支撑柱151支撑基材3，基材3通过真空吸附装置16吸附，真空吸附力大于-70MPa，在辅助设计单元14（CAD）中编辑好需要切割的图形LOGO（如图14所示），由激光器7发射端72发射波长长度为1060nm的激光光束71传输到反射镜8，由反射镜8反射激光光束71入聚焦单元9中，聚焦单元9将激光光束71汇聚提供给切割头91，形成激光切割光束73，激光切割光束73通过对基材3进行高温熔化使基材3产生一定宽度的间隔，间隔区域宽度在0.05~0.15mm，激光切割设备切割头91会根据辅助设计单元14的设定好的LOGO按照特定的路线进行切割，在基材3上形成LOGO（如图13所示），切割线速度在4~10mm/s，切割功率在15~30%，边缘崩边和烧蚀区域在20μm以内，从而在基材3上切割分离得到LOGO（如图14所示）。在切割过程中非氧化性气体喷吹单元10会提供非氧化性气体，使用非氧化性气体除了吹走激光切割光束73在基材3上形成的割缝内的液态金属熔渣300外，还能冷却基材3表面，减少热影响区，冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热；此外，在激光切割过程中不同厚度的材质可通过聚焦单元9调节激光焦距进行切割。
本发明所述的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，解决了现有加工方法的CD纹容易脱落和效果不佳且激光切割边缘会大面积烧蚀的问题，提供一种采用半导体工艺，通过涂胶、曝光、显影、刻蚀在基材表面加工CD纹的方法，将基材表面直接加工出现CD纹，CD纹的材质为基材自身材质，且加工方法属于半导体级别精密加工，因此可以最小做到纳米级的CD纹线宽和线距，其可以加工到的最小线宽为300nm，最小线距为300nm，具有保证不出现CD纹线条断裂和脱落等情况，具有CD纹坚固且不易损伤、眩光效果好和立体感强特性，而且可适用于金属材料、蓝宝石等晶体材料和铝及其合金等硬性材料表面，适用范围广。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (12)
1.一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制作掩膜版
根据所加工CD纹规格不同，按照CD纹面积：掩膜版面积=1：1或4：1或5：1的比例设计、制作掩膜版，在掩膜版表面中部形成与所述CD纹相对应的CD纹图形区域，该CD纹图形区域包括透光区域和不透光区域；
2)涂布光阻薄膜、烘烤
取基材，在基材一表面均匀涂布一层光阻薄膜，该光阻薄膜厚度为10nm~50μm；涂布完成后的基材在70~130℃温度下进行烘烤；
3)曝光、烘烤
取光刻机，将步骤1)所得掩膜版的图形区域放置于光刻机光源与步骤2)处理后所得基材光阻薄膜之间，光刻机打开遮光板对基材进行光照处理，光照时长100ms~60s，光刻机光源发射的光线通过所述掩膜版图形区域中的透光区域照射在基材的光阻薄膜上，接受光线照射的光阻薄膜发生反应，进行曝光，曝光后的基材在70~130℃温度下进行烘烤；
4)显影、烘烤
将步骤3)处理后的基材通过显影液进行显影处理，显影处理时长为30S~24h，使步骤3)中发生反应的光阻薄膜溶解于显影液中，未反应的光阻薄膜保留在基材表面，在光阻薄膜表面形成CD纹图形，去除显影液及溶解于其内的光阻薄膜，完成显影处理，将处理完成后的基材在70~130℃温度下进行烘烤；
5)刻蚀
在基材表面进行刻蚀处理，对未保留光阻薄膜的基材表面进行刻蚀，保留光阻薄膜的基材表面不被刻蚀，将步骤4)中在光阻薄膜表面形成的CD纹图形转移至基材表面，在基材表面形成所述CD纹，去除保留的光阻薄膜，完成所述采用刻蚀工艺在基材表面加工CD纹；
6)激光切割
将加工了CD纹的基材置于真空吸附载台上利用真空吸附力吸附，利用激光切割设备产生的高功率密度激光切割光束照射所述基材，加热使基材材料熔化，产生液态金属，然后向基材熔化处喷吹非氧化性气体，排出所述液态金属，形成切口，移动激光切割光束，在基材表面连续形成宽度为0.05~0.15mm的切缝，按照客户提供图样在基材表面切割形成LOGO，切割边缘崩边和烧蚀区域在20μm以内，完成对基材的切割。
2.根据权利要求1所述的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，所述基材相对光阻薄膜的另一面涂覆有一层反光镀层，所述反光镀层材料选自油墨、树酯、紫外线固化胶、铬或镉；所述基材的材质为晶体材料或金属材质。
3.根据权利要求2所述的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，所述金属材质为铝、铝合金或不锈钢。
4.根据权利要求2所述的一种在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，所述晶体材料为蓝宝石。
5.根据权利要求1所述的在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，所述CD纹由若干同心圆环组成，每个圆环线宽相同，线宽范围为300nm~500μm，每两个相邻圆环之间线距相等，线距为300nm~500μm。
6.根据权利要求1所述的在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，所述掩膜版形状为一方形板体，材质为石英或玻璃，包括设置于中部的CD纹图形区域和位于所述CD纹图形区域外周的不透光区域，所述不透光区域表面间隔设置有若干对位标记。
7.根据权利要求1所述的在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，步骤2)所述涂布方式为旋转涂布或喷雾涂布；所述光阻为正向光阻或负向光阻，光阻粘稠度为2~95；
步骤2)中，如果所述基材的可见光穿透率大于80%，在光阻薄膜涂布前，先在基材表面涂布一层0.1~100nm的底部抗反射涂层，再进行光阻涂布；
或者在光阻薄膜涂布后，在光阻薄膜表面涂布一层0.1~100nm的顶部抗反射涂层；
或者在光阻薄膜涂布前，先在基材下表面镀一层不透明薄膜，然后按照所述步骤2)、步骤3)、步骤4)的顺序进行在基材表面进行CD纹加工，加工完成后去除所述不透明薄膜；
或者选择单面抛光基材，在抛光面按照所述步骤2)、步骤3)、步骤4)的顺序进行在基材表面进行CD纹加工，加工完成后抛光所述基材另一表面。
8.根据权利要求1所述的在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，所述步骤2)、步骤3)、步骤4)中所述烘烤采用热板或烘箱进行烘烤，采用热板进行烘烤的温度范围70~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为70~130℃，时间为1分钟~45分钟。
9.根据权利要求1所述的在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，步骤3)所述光刻机采用接触式光刻机、接近式光刻机、步进式光刻机或扫描式光刻机，光刻机光源选用G线、I线、KrF准分子激光或ArF准分子激光。
10.根据权利要求1所述的在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，步骤4)所述显影液采用浓度为1~10%的四甲基氢氧化氨、浓度为1~25%的氢氧化钠溶液或浓度为1~25%的氢氧化钾溶液，显影处理方式为：将显影液均匀的喷涂在基材表面进行显影或将基材直接或装入特定夹具后浸泡在显影液中进行显影。
11.根据权利要求1所述的在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，步骤5)所述刻蚀采用干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀；所述湿法刻蚀采用湿式清洗台刻蚀。
12.根据权利要求1所述的在基材表面刻蚀加工CD纹并激光切割形成LOGO的方法，其特征在于，步骤6)所述激光切割设备包括：
一激光器，发射激光光束；
一反射镜，对应设置于所述激光器发射端一侧，形成对激光器发生激光光束的反射；
一聚焦单元，设置于所述反射镜下方，其底部设有切割头，聚焦单元汇聚所述反射镜反射的激光光束至切割头，形成激光切割光束；
一非氧化性气体喷吹单元，设置于所述聚焦单元一侧，其内非氧化性气体由所述聚焦单元切割头喷出；
一用于设计LOGO形状的辅助设计单元，与所述聚焦单元切割头电连接，形成对切割头的控制，在基材表面切割形成LOGO；
一用于放置基材的真空吸附载台，内部为镂空设计，其上设有若干个用于支撑基材的支撑柱，一侧通过管道连接一真空吸附装置，该真空吸附装置真空吸附力大于-70Mpa；所述非氧化性气体为氩气、氦气或氮气，其吹气气压为0.6MPa，所述激光切割光束总功率为150W，实际使用功率总功率的15~30%，切割线速度4~10mm/s，激光切割光束波长为1060nm。
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