CN117697166A - 在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法 - Google Patents
在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117697166A CN117697166A CN202410168538.7A CN202410168538A CN117697166A CN 117697166 A CN117697166 A CN 117697166A CN 202410168538 A CN202410168538 A CN 202410168538A CN 117697166 A CN117697166 A CN 117697166A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- etching
- sample
- etched
- organic film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 59
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 28
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims 17
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,涉及激光刻蚀领域,包括:S1、将圆盘旋转组件固定在系统的工作台上,将待刻蚀样品通过工装、掩模板固定在圆盘旋转组件上;S2、调节脉冲激光器输出加工激光光束的位置和/或角度,以将光斑定位在待刻蚀样品的待刻蚀区域;S3、调节探测激光器输出探测激光光束的位置和/或角度,使探测激光光束沿预定角度到达待刻蚀区域后形成的反射光束,光功率探测器通过滤光片收集反射光束;S4、外部终端通过光功率探测器反馈的功率探测值对有机膜的刻蚀程度进行在线监测。本发明提供一种在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,使用不同波长激光作为加工激光和探测激光,不存在干扰的同时便于在线实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工技术领域。更具体地说,本发明涉及一种用在在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法。
背景技术
金属膜/有机膜复合单元器件在先进科学研究、激光装备、电子元器件及芯片制造等领域具有广泛的应用,其制造精度和效率将直接影响到整个系统的可靠性和生产效率;特别在先进科学研究领域,高精度的单元器件刻蚀能够给诸多的科学研究提供支撑,可进一步提升科研进程和拓展研究范围。金属表面有机膜的刻蚀加工常用的方法包括有机溶剂溶解剥离、机械打磨或热分解去除。但是对于元器件表面特定区域的精确刻蚀加工来说,以上方法均难以控制加工精度,极易对其他区域的材料产生影响,且极易使基底仅为几微米的金属膜产生损伤或脱落。激光加工是一种可选的方法,但是现有的激光装置在对元器件表面进行刻蚀加工时不能对有机膜的刻蚀程度进行在线监测,不便于对加工效果、深度等进行实时掌握。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
为了实现本发明的这些目的和其他优点,提供了一种在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,包括:
S1、将圆盘旋转组件固定在系统的工作台上,将待刻蚀样品通过工装、掩模板固定在圆盘旋转组件上;
S2、调节脉冲激光器输出加工激光光束的位置和/或角度,以将光斑定位在待刻蚀样品的待刻蚀区域;
S3、调节探测激光器输出探测激光光束的位置和/或角度,使探测激光光束沿预定角度到达待刻蚀区域后形成的反射光束,光功率探测器通过滤光片收集反射光束;
S4、外部终端通过光功率探测器反馈的功率探测值对有机膜的刻蚀程度进行在线监测。
优选的是,在S2中,所述脉冲激光器发射的加工激光为紫外波段,且波长范围配置在190nm~400nm,加工激光的能量配置在100mJ~1000mJ,加工激光的脉冲频率配置为1Hz~100Hz;
在S3中,探测激光器发射的探测激光为中长波红外波段,且波长范围配置在1μm~20μm,所述探测激光器的输出功率为百毫瓦量级,稳定性峰值小于5%。
优选的是,在待刻蚀样品在空间上与水平垂直时,所述探测激光光束与水平面的夹角为30~45度,加工激光光束与水平面平行。
优选的是,所述在线监测包括:前期标定和刻蚀监测;
所述前期标定是指在刻蚀开始前,通过对样品的有机膜和金属膜进行反射率标定,以得到对应的能量数值I0、I1;
所述刻蚀监测是指刻蚀过程中,通过控制脉冲激光器、探测激光器交替发射激光,使刻蚀过程和探测过程交替进行,当光功率探测器监测到的能量数值等于I1时,控制脉冲激光器、探测激光器停止发射激光,切换下一个样品进入刻蚀监测流程。
优选的是,还包括:
在刻蚀过程中,通过CCD摄像头对加工激光的光斑位置图像进行实时获取,以实现有机膜刻蚀的全过程在线监测。
优选的是,还包括:在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的系统,所述系统包括:
用于批量固定待刻蚀样品的圆盘旋转组件;
在空间上与圆盘旋转组件上待刻蚀样品的加工区相配合,用于发射加工激光的脉冲激光器;
在空间上呈预定角度设置,以使发射的探测激光经加工区反射形成的反射光束能穿过滤光片的探测激光器;
在空间上与滤光片相配合,以接收反射光束的光功率探测器;
对工作区工作状态进行实时监测的视觉采集模块。
优选的是,所述圆盘旋转组件包括:
由伺服电机、减速机、联轴器组成的驱动单元;
与驱动单元的旋转轴传动连接的圆盘式样品装夹板;
按预定间距设置在样品装夹板盘面上,以对待刻蚀样品进行固定的工装;
通过定位组件设置在样品装夹板盘面上的环形掩模板;
其中,所述环形掩模板上设置多个通孔,各通孔在空间上与各待刻蚀样品上的待刻蚀区域相匹配。
优选的是,所述定位组件被配置为包括:
用于将各通孔位置与待刻蚀区域对准的多个定位机构;
用于将环形掩模板固定在样品装夹板上的多个压紧机构;
其中,所述定位机构包括:
空间上呈L形的固定件,其上设置有固定孔;
穿过所述固定孔,以将固定件安装在样品装夹板上的固定机构Ⅰ;
其中,所述环形掩模板的内侧边沿上设置有多个定位槽,安装后的各固定件的垂直段与对应定位槽的内侧边缘呈抵紧状态;
所述压紧机构被配置为包括:
空间上呈U形结构的弹性压片,其敞开端分别设置有与样品装夹板、环形掩模板表面相配合的延伸部;
穿过弹性压片的中心处,以使延伸部与样品装夹板、环形掩模板表面紧密接触的固定机构Ⅱ。
优选的是,所述样品装夹板通过轴套与旋转轴连接,且轴套与旋转轴采用锥度配合。
本发明至少包括以下有益效果:
其一,金属薄膜表面特定区域激光刻蚀有机膜的过程中,同时使用不同波长激光作为加工激光和探测激光,其中加工激光为紫外波段,探测激光为中长波红外波段,不存在干扰的同时便于在线实时监测。
其二,本发明通过测量反射率实时监测有机膜刻蚀状态,确定刻蚀效果,确保下层金属薄膜不受损伤以及加工质量的一致性。
其三,本发明设置的圆盘旋转组件,其机械结构简单,能实现批量加工、通过圆盘旋转组件的旋转作用自动化切换待刻蚀样品所在的位置,提高加工区域的精确控制。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明在金属薄膜表面特定区域利用激光刻蚀有机膜的系统布局示意图;
图2为本发明的一个实施例中用于激光刻蚀的圆盘旋转组件的主视图;
图3为图2去掉环形掩模板后的结构示意图;
图4为本发明中环形掩模板的结构示意图;
图5为本发明工装与待刻蚀样品配合的结构示意图;
图6为本发明中定位机构的结构示意图;
图7为本发明中压紧机构的结构示意图;
图8为本发明中动力单元与轴套相配合的结构示意图;
其中,圆盘旋转组件-1、驱动单元-11、伺服电机-110、减速机-111、旋转轴-112、轴套-113、封套-114、轴承-115、高头螺钉-116、螺纹孔-1120、斜面Ⅰ-1121、斜面Ⅱ-1130、圆盘式样品装夹板-12、环形掩模板-14、通孔-140、定位槽-141、定位组件-15、定位机构-1510、固定件-1511、固定孔-1512、垂直段-1513、压紧机构-1520、弹性压片-1521、延伸部-1522、固定机构Ⅱ-1523、工装-16、固定机构Ⅲ-160、安装槽-161、底座-17、弧形遮挡板-170、L形连接板-171、定位孔-172、待刻蚀样品-2、工作区-20、脉冲激光器-3、加工激光-30、探测激光器-4、探测激光光束-40、反射光束-41、光功率探测器-5、滤光片-50、视觉采集模块-6。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种在金属薄膜表面特定区域利用激光刻蚀有机膜的系统,如图1所示,主要包括:
用于批量固定待刻蚀样品的圆盘旋转组件1;
在空间上与圆盘旋转组件1上待刻蚀样品2的加工区20相配合,用于发射加工激光30的脉冲激光器3;
在空间上呈预定角度设置,以使发射的探测激光光束40经加工区20反射形成的反射光束41能穿过滤光片50的探测激光器4,在待刻蚀样品在空间上与水平垂直时,所述探测激光光束与水平面的夹角为30~45度(优选为45度),加工激光光束与水平面平行;
在空间上与滤光片50相配合,以接收反射光束的光功率探测器5;
对工作区20工作状态进行实时监测的视觉采集模块6。
工作原理:脉冲激光器3发出紫外激光光束30,光斑定位在待刻蚀样品2的金属薄膜表面的待刻蚀加工区20上,实现激光刻蚀。探测激光器4发出小功率中长波红外探测激光光束40,光斑定位在样品2的待刻蚀加工区,形成反射光束41,经过滤光片50被光功率探测器5收集。通过光功率探测器5的功率显示来监测有机膜的刻蚀程度,通过视觉采集模块6如CCD摄像头来监控目标光斑的位置图像,从而实现在线监测有机膜刻蚀的功能。采用本发明能够在元器件金属薄膜表面特定区域实现具有一定厚度的有机膜高精度刻蚀加工,并可以实现自动化控制,大大提高元器件的生产效率、成品率及质量一致性。而为了更进一步地对系统中圆盘旋转组件1的结构进行阐释,通过下述的实施例1-实施例7对其各部分的结构进行说明:
实施例1
一种用于激光刻蚀的圆盘旋转组件,其结构如图1-图5、图8所示,包括由伺服电机110、减速机111、联轴器(未示出)组成的驱动单元11,在空间上对驱动单元进行支撑定位的底座17,还包括:
与驱动单元11的旋转轴112传动连接的圆盘式样品装夹板12,其用于与旋转轴112连接,以使旋转轴112在旋转时带动样品装夹板12上的待刻蚀样品2进行角度调整,即通过设定旋转角度实现加工区样品的自动切换,完成批量加工;
按预定间距设置在样品装夹板12盘面上,以对待刻蚀样品2进行固定的工装16,通常情况下,各工装16的间距保持一致,以减小电机控制的复杂度,即电机可以每次旋转参数一致,使得工装16的旋转角度也保持一致性;
通过定位组件15设置在样品装夹板12盘面上的环形掩模板14,其作用在于对样品无需刻蚀部分进行遮挡,以保证其结构上的完整性,不会被损坏;
其中,所述环形掩模板14上设置多个通孔140,各通孔140在空间上与各待刻蚀样品2上的待刻蚀区域相匹配,这里的通孔140大小,形状与具体的待刻蚀区域相匹配,即其可以是规整的结构,也可以是与待刻蚀区域或待刻蚀图案相配合的异形结构。
工作原理:在实际的应用中,将一定数量的待刻蚀样品2固定于样品装夹板12的工装16上,样品工装16可以根据不同样品的需要改变结构尺寸,通过定位组件15安装掩模板,利用掩模板保护不需刻蚀的部分,露出需要刻蚀的区域,驱动单元11由伺服电机110、减速机111和联轴器组成,通过设定旋转角度实现待刻蚀样品2位置的自动切换,使待刻蚀样品2显露出来的部分与激光器出射光位置相对应,以通过激光对待刻蚀样品2显露出来的部分进行刻蚀,完成批量加工,大大提高元器件的生产效率、成品率及质量一致性。
实施例2
本实施例2作为本发明的一较佳实施例,具体结构如图2-图4所示,其在实施例1的基础上公开了如下改进:
所述定位组件15被配置为包括:
用于将各通孔140位置与待刻蚀区域对准的多个定位机构1510,其用于将环形掩膜板上各通孔140的开孔位置与待刻蚀区域进行对准;
用于将环形掩模板14固定在样品装夹板12上的多个压紧机构1520,其用于通过压紧机构1520施加的压力,将环形掩模板14固定在样品装夹板12上,完成对待刻蚀的二次固定。
实施例3
本实施例3作为本发明的一较佳实施例,具体结构如图2-图4、图6-图7所示,其在实施例2的基础上公开了如下改进:
所述定位机构1510包括:
空间上呈L形的固定件1511,其上设置有固定孔1512;
穿过固定孔1512,用于将固定件1511安装在样品装夹板12上的固定机构Ⅰ(未示出),这里的固定机构Ⅰ可以是螺栓、固定销等可以将两个结构件进行连接的任意一种;
其中,所述环形掩模板14的内侧边沿上设置有多个定位槽41,安装后的各固定件1511的垂直段513与对应定位槽41的内侧边缘呈抵紧状态。
进一步地,通过将定位槽41被配置为弧形结构,且所述垂直段513为柱形结构采用弧形的配合方式,可以减少环形掩模板14在安装和拆卸过程中产生的干涉,在实际的应用中可以将定位组件15设置为三个,且在空间上呈品字形布局。
工作原理:在这种结构中,先将螺栓穿过固定孔1512,将各固定件1511安装在样品装夹板12上,通过调整固定件1511上垂直段513的位置,使得其布局在空间上与各定位槽41相对应,进一步通过螺栓对其进行二次紧固,使固定件1511的角度不可调整,完成对固定件1511的安装,通过垂直段513与定位槽41的配合,使掩膜板上各通孔140的开孔位置与待刻蚀的区域对准,完成对环形掩模板14的初步固定。
实施例4
本实施例4作为本发明的一较佳实施例,具体结构如图2-图5、图7所示,其在实施例2的基础上公开了如下改进:
所述压紧机构1520被配置为包括:
空间上呈U形结构的弹性压片1521,其敞开端分别设置有与样品装夹板12、环形掩模板14表面相配合的延伸部1522,通过设置U形结构的弹性压片1521,使得其中间具有预定的空间高度,可以通过调节弹性压片1521中部水平处与样品装夹板12表面之间的间距,进而调整其压紧力;
穿过弹性压片1521的中心处,以使延伸部1522与样品装夹板12、环形掩模板14表面紧密接触的固定机构Ⅱ1523,这里的固定机构Ⅱ1523采用螺栓或固定销。
工作原理,在需要取出环形掩模板14时,先通过调节螺栓使得弹性压片1521中部水平处与样品装夹板12表面之间的间距增加,其延伸部1522施加给样品装夹板12、环形掩模板14表面的压紧作用力减小,通过转动弹性压力,使得延伸部1522与样品装夹板12、环形掩模板14表面分离,将环形掩模板14从样品装夹板12上取出,将刻蚀好的样品从工装16上分离,以便于下一批次待刻蚀样品2的安装,而环形掩模板14的安装与取出呈反向操作,故在此不再叙述;
另外,在实际的应用中,弹性压片1521两部的延伸部1522可以设置不同的平面上,以使其具有高度差,进而与环形掩模板14、样品装夹板12的空间位置相匹配,也可以通过将弹性压片1521的敞开端,一侧设置为直角结构,另一侧设置为倾斜结构,以实现同样的功能。
实施例5
本实施例5作为本发明的一较佳实施例,具体结构如图3、图5所示,其在实施例2的基础上公开了如下改进:
所述工装16通过固定机构Ⅲ160安装在样品装夹板12的预定位置,且所述工装16上与待刻蚀样品2外部结构相匹配的安装槽161,所述安装槽161可以使待刻蚀样品2的3/4均被包覆,以保证其在垂直面上的安装稳定性,这里的固定机构Ⅲ160是螺栓。
工作原理,通过与待刻蚀样品2外部结构相匹配的安装槽161,完成对待刻蚀样品2的初步安装,同时通过安装槽161这样的简洁式的结构设计,还使得其可以与外部的自动上料机械手相配合,实现自动上料、下料。
实施例6
本实施例6作为本发明的一较佳实施例,具体结构如图2-图3、图8所示,其在实施例2的基础上公开了如下改进:
所述样品装夹板12通过轴套113与旋转轴112连接,且轴套113与旋转轴112采用锥度配合,本方案的圆盘旋转组件整体拆装方便,其只有中心一个高头螺钉116固定,圆盘与旋转轴112的配合采用锥度配合,可有效杜绝间隙。
工作原理,样品装夹板12与轴套113通过相配合的螺钉连接,旋转轴112穿过底座17顶端中部的安装孔,并通过封套114与内部轴承115安装在底座17上,旋转轴112后端与减速机111、电机110联接,以在电机110的带动下具有按规定角度旋转的功能,旋转轴112前端设置有与高头螺钉116相配合的螺纹孔1120,旋转轴前端侧壁上设置有与轴套113相配合的斜面Ⅰ1121,所述轴套113上设置有与斜面Ⅰ相配合的斜面Ⅱ1130;
进一步地,可以将高头螺钉116端部加大并设置滚纹,便于无工具操作。
实施例7
本实施例7作为本发明的一较佳实施例,具体结构如图2、图4所示,其在实施例2的基础上公开了如下改进:
还包括:
设置在环形掩模板外侧,并与环形掩模板4间隔预定距离的弧形遮挡板170;
弧形遮挡板170通过L形连接板171设置在底座17上;
其中,所述弧形遮挡板170上设置有与通孔相匹配的定位孔172,所述定位孔172在空间上与至少一个通孔140重叠,以构建可供激光刻蚀用的加工通道。
工作原理,在实际的应用过程中,通过与电机传动连接的旋转轴带动环形掩模板4、样品装夹板及其上的工装转动,完成待刻蚀样品的位置变换,实现批量加工,为了减少加工期间,激光束对其它待刻蚀样品的损坏,通过弧形遮挡板170上的定位孔172提供唯一的一个工作区,该工作区在工装位置变换时,始终会有对应的通孔140与之在空间上重叠,构建可供激光通过进行刻蚀用的加工通道。
实施例8
本发明提出一种如下的在金属薄膜表面特定区域利用激光刻蚀有机膜的方法,包括:
将待加工的一批样品固定在样品装夹板的工装上,样品的工装可以根据不同样品的需要改变结构尺寸;
安装环形掩膜板,通过环形掩膜板的定位结构将环形掩膜板上的安装槽孔位置与待刻蚀的区域对准,掩膜板的安装槽位置和尺寸可以根据刻蚀区域的需要进行改变,利用六个弹性压片结构对环形掩膜板施加压力;
将圆盘旋转组件固定在系统工作台上,调节脉冲激光器输出加工激光光束,将光斑定位在目标样品的待刻蚀区域,加工激光波长范围为190nm~400nm,激光能量为100mJ~1000mJ,脉冲频率为1Hz~100Hz。
将探测激光光束定位在样品的加工目标区域,形成的反射光束经过滤光片被光功率探测器收集。通过光功率探测器的功率显示来监测有机膜的刻蚀程度,或直接与外部的终端进行连接,便于操作人员实时监测和观察。
需要进一步说明的是探测激光器波长范围为1μm~20μm,在此波长范围内,聚合物的吸收率较高,吸收率约为20%,相比之下金属对中长波红外光的吸收率较低,吸收率约为95%;本发明的技术方案也是基于该特征,通过光功率探测器的监测到的功率探测值变化情况来监测有机膜的刻蚀程度,从而实现在线监测有机膜刻蚀的功能。
所述在线监测包括:前期标定和刻蚀监测;
前期标定,首先将探测激光光束40只照射到有机膜样品的区域,光功率探测器5设置为采用光能量计,记录下反射光的能量数值I0;然后将探测激光光束40只照射到金属膜样品的区域,光能量计记录下反射光的能量数值I1。标定过程完成。
刻蚀监测是在刻蚀过程中,首先脉冲激光器3发射激光光束30对有机膜进行刻蚀,然后,探测激光器4发出探测激光光束40探测膜的状态,两个激光器交替发射激光,刻蚀过程和探测过程交替进行。
启动刻蚀,光能量计实时记录下反射光强度,随着有机膜不断被刻蚀,反射光的能量数值I会不断变化,从I0逐渐升高到I1;当实时监测到的反射光能量数值I等于I1时,刻蚀和监测过程均结束,脉冲激光器3和探测激光器4停止发射;然后切换下一个样品,再次启动刻蚀和监测,重复该过程直至圆盘旋转组件上的全部待刻蚀样品刻蚀完毕,而整个刻蚀和监测过程通过计算机程序控制,保证自动化。
本发明的方法可以在金属薄膜表面特定区域激光刻蚀有机膜的过程中,同时使用不同波长激光作为加工激光和探测激光,其中加工激光为紫外波段,探测激光为中长波红外波段,相互不存在干扰的同时便于在线实时监测,而在线实时检测是通过交替式切换光的输出,实现刻蚀、监测的交替进行,相对于现有技术来说,刻蚀的精准性、稳定性、效率更高,保证产品加工良率。
进一步地,本发明通过测量反射率实时监测有机膜刻蚀状态,确定刻蚀效果,确保下层金属薄膜不受损伤以及加工质量的一致性。
以上方案只是一种较佳实例的说明,但并不局限于此。在实施本发明时,可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施例中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,其特征在于,包括:
S1、将圆盘旋转组件固定在系统的工作台上,将待刻蚀样品通过工装、掩模板固定在圆盘旋转组件上;
S2、调节脉冲激光器输出加工激光光束的位置和/或角度,以将光斑定位在待刻蚀样品的待刻蚀区域;
S3、调节探测激光器的探测激光光束的位置和/或角度,使探测激光光束沿预定角度到达待刻蚀区域后形成的反射光束,光功率探测器通过滤光片收集反射光束;
S4、外部终端通过光功率探测器反馈的功率探测值对有机膜的刻蚀程度进行在线监测。
2.如权利要求1所述在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,其特征在于,在S2中,所述脉冲激光器发射的加工激光为紫外波段,且波长范围配置在190nm~400nm,加工激光的能量配置在100mJ~1000mJ,加工激光的脉冲频率配置为1Hz~100Hz;
在S3中,探测激光器发射的探测激光为中长波红外波段,且波长范围配置在1μm~20μm,所述探测激光器的输出功率为百毫瓦量级,稳定性峰值小于5%。
3.如权利要求1所述在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,其特征在于,在待刻蚀样品在空间上与水平垂直时,所述探测激光光束与水平面的夹角为30~45度,加工激光光束与水平面平行。
4.如权利要求1所述在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,其特征在于,在S4中,所述在线监测包括:前期标定和刻蚀监测;
所述前期标定是指在刻蚀开始前,通过对样品的有机膜和金属膜进行反射率标定,以得到对应的能量数值I0、I1;
所述刻蚀监测是指刻蚀过程中,通过控制脉冲激光器、探测激光器交替发射激光,使刻蚀过程和探测过程交替进行,当光功率探测器监测到的能量数值等于I1时,控制脉冲激光器、探测激光器停止发射激光,切换下一个样品进入刻蚀监测流程。
5.如权利要求1所述在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,其特征在于,还包括:
在刻蚀过程中,通过CCD摄像头对加工激光的光斑位置图像进行实时获取,以实现有机膜刻蚀的全过程在线监测。
6.如权利要求1所述在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,其特征在于,还包括:在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的系统,所述系统包括:
用于批量固定待刻蚀样品的圆盘旋转组件;
在空间上与圆盘旋转组件上待刻蚀样品的加工区相配合,用于发射加工激光的脉冲激光器;
在空间上呈预定角度设置,以使发射的探测激光经加工区反射形成的反射光束能穿过滤光片的探测激光器;
在空间上与滤光片相配合,以接受反射光束的光功率探测器;
对工作区工作状态进行实时监测的视觉采集模块。
7.如权利要求6所述在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,其特征在于, 所述圆盘旋转组件包括:
由伺服电机、减速机、联轴器组成的驱动单元;
与驱动单元的旋转轴传动连接的圆盘式样品装夹板;
按预定间距设置在样品装夹板盘面上,以对待刻蚀样品进行固定的工装;
通过定位组件设置在样品装夹板盘面上的环形掩模板;
其中,所述环形掩模板上设置多个通孔,各通孔在空间上与各待刻蚀样品上的待刻蚀区域相匹配。
8.如权利要求7所述在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,其特征在于,所述定位组件被配置为包括:
用于将各通孔位置与待刻蚀区域对准的多个定位机构;
用于将环形掩模板固定在样品装夹板上的多个压紧机构;
其中,所述定位机构包括:
空间上呈L形的固定件,其上设置有固定孔;
穿过所述固定孔,以将固定件安装在样品装夹板上的固定机构Ⅰ;
其中,所述环形掩模板的内侧边沿上设置有多个定位槽,安装后的各固定件的垂直段与对应定位槽的内侧边缘呈抵紧状态;
所述压紧机构被配置为包括:
空间上呈U形结构的弹性压片,其敞开端分别设置有与样品装夹板、环形掩模板表面相配合的延伸部;
穿过弹性压片的中心处,以使延伸部与样品装夹板、环形掩模板表面紧密接触的固定机构Ⅱ。
9.如权利要求8所述在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法,其特征在于,所述样品装夹板通过轴套与旋转轴连接,且轴套与旋转轴采用锥度配合。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202410168538.7A CN117697166B (zh) | 2024-02-06 | 2024-02-06 | 在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202410168538.7A CN117697166B (zh) | 2024-02-06 | 2024-02-06 | 在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117697166A true CN117697166A (zh) | 2024-03-15 |
CN117697166B CN117697166B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=90148356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202410168538.7A Active CN117697166B (zh) | 2024-02-06 | 2024-02-06 | 在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117697166B (zh) |
Citations (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3600346A1 (de) * | 1986-01-08 | 1987-07-09 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur abbildenden laserinterferometrie und laserinterferometer zur durchfuehrung des verfahrens |
US4925523A (en) * | 1988-10-28 | 1990-05-15 | International Business Machines Corporation | Enhancement of ultraviolet laser ablation and etching organic solids |
JPH09143761A (ja) * | 1995-11-28 | 1997-06-03 | Hitachi Ltd | エッチング方法および装置 |
JP2001269781A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-02 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 近接場光プローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装置及び加工方法 |
US20010045690A1 (en) * | 2000-05-25 | 2001-11-29 | Brandinger Jay J. | Maskless laser beam patterning device and apparatus for ablation of multilayered structures with continuous monitoring of ablation |
JP2002001560A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-08 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 樹脂フィルムのレーザ加工方法 |
JP2002129364A (ja) * | 2000-10-20 | 2002-05-09 | Lec:Kk | エッチング工程の進行状況表示方法およびエッチング工程モニタ装置 |
US20020136971A1 (en) * | 2001-03-09 | 2002-09-26 | Kabushiki Kaisha | Manufacturing system in electronic devices |
JP2004335759A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | エッチングモニタリング装置およびエッチングモニタリング方法 |
CN1611615A (zh) * | 2003-10-31 | 2005-05-04 | 通用电气公司 | 监控的激光冲击强化 |
US20050255716A1 (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and method for manufacturing semiconductor device using the same |
US20070019206A1 (en) * | 2005-07-19 | 2007-01-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Etching method and apparatus |
US7190441B1 (en) * | 2003-12-23 | 2007-03-13 | Kla-Tencor Technologies Corp. | Methods and systems for preparing a sample for thin film analysis |
JP2007123638A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Canon Inc | 窒化物半導体の製造方法、および薄膜加工装置 |
US20100238454A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-23 | Pruessner Marcel W | Optical MEMS Chemical Sensor Array |
US20110100967A1 (en) * | 2009-11-03 | 2011-05-05 | Applied Spectra, Inc. | Method for real-time optical diagnostics in laser ablation and laser processing of layered and structured materials |
CN102284794A (zh) * | 2011-07-27 | 2011-12-21 | 苏州德龙激光有限公司 | 激光刻蚀oled显示器阳极薄膜材料的装置及其方法 |
CN102338986A (zh) * | 2011-08-19 | 2012-02-01 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 有机无机复合激光热刻蚀薄膜和微纳图形制备的方法 |
CN102416528A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-04-18 | 苏州德龙激光有限公司 | 脉冲激光刻蚀玻璃基底油墨上铜导电膜的装置及其方法 |
CN202398941U (zh) * | 2011-12-29 | 2012-08-29 | 苏州德龙激光有限公司 | 脉冲激光刻蚀玻璃基底油墨上铜导电膜的装置 |
CN102717190A (zh) * | 2012-06-07 | 2012-10-10 | 江阴德力激光设备有限公司 | 一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置和方法 |
CN202897774U (zh) * | 2012-11-02 | 2013-04-24 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种光学元件夹持装置 |
CN103100792A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-05-15 | 合肥知常光电科技有限公司 | 带在线检测的光学元件激光预处理及修复的方法及装置 |
CN103264227A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-08-28 | 温州大学 | 一种激光直接刻蚀聚合物基体表面覆盖金属膜的方法 |
CN103764338A (zh) * | 2011-04-25 | 2014-04-30 | 弗拉基米尔·G·科兹洛夫 | 一种聚合物隔膜上的金属膜的单脉冲激光烧蚀 |
CN104475979A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-04-01 | 苏州图森激光有限公司 | 一种透明导电薄膜的激光刻蚀方法 |
CN104677299A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 上海微电子装备有限公司 | 一种薄膜检测装置和方法 |
CN104764747A (zh) * | 2015-03-05 | 2015-07-08 | 江苏大学 | 在线判断基体是否损伤的方法 |
CN107860334A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-03-30 | 西北核技术研究所 | 高功率激光击穿金属孔洞形状和面积实时测量装置及方法 |
CN109030414A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-18 | 武汉嘉仪通科技有限公司 | 用于测量薄膜材料相变温度的装置及方法 |
CN110064849A (zh) * | 2018-01-23 | 2019-07-30 | 株式会社迪思科 | 被加工物的加工方法、蚀刻装置和激光加工装置 |
CN111707635A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-09-25 | 西安交通大学 | 一种等离子体刻蚀测量有机膜深度方向上组分分布的方法 |
CN111830614A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-10-27 | 华南师范大学 | 利用激光偏振态实现纳米光栅刻印的解决方案 |
CN113523596A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-22 | 西湖大学 | 一种飞秒激光加工图案化光致形变交联液晶高分子构件的装置及方法 |
CN115420378A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-12-02 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种确定激光烧穿时刻的方法、系统和计算机设备 |
CN116748696A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-09-15 | 苏州芯越达实智能机器人有限公司 | 一种金属合金加工用激光除膜装置 |
CN117248202A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-19 | 厦门光莆电子股份有限公司 | 一种基于高分子薄膜的金属结构及其制作方法 |
-
2024
- 2024-02-06 CN CN202410168538.7A patent/CN117697166B/zh active Active
Patent Citations (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3600346A1 (de) * | 1986-01-08 | 1987-07-09 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur abbildenden laserinterferometrie und laserinterferometer zur durchfuehrung des verfahrens |
US4925523A (en) * | 1988-10-28 | 1990-05-15 | International Business Machines Corporation | Enhancement of ultraviolet laser ablation and etching organic solids |
JPH09143761A (ja) * | 1995-11-28 | 1997-06-03 | Hitachi Ltd | エッチング方法および装置 |
JP2001269781A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-02 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 近接場光プローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装置及び加工方法 |
US20010045690A1 (en) * | 2000-05-25 | 2001-11-29 | Brandinger Jay J. | Maskless laser beam patterning device and apparatus for ablation of multilayered structures with continuous monitoring of ablation |
JP2002001560A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-08 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 樹脂フィルムのレーザ加工方法 |
JP2002129364A (ja) * | 2000-10-20 | 2002-05-09 | Lec:Kk | エッチング工程の進行状況表示方法およびエッチング工程モニタ装置 |
US20020136971A1 (en) * | 2001-03-09 | 2002-09-26 | Kabushiki Kaisha | Manufacturing system in electronic devices |
JP2004335759A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | エッチングモニタリング装置およびエッチングモニタリング方法 |
US20050092724A1 (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-05 | Warren Richard E.Jr. | Monitored laser shock peening |
CN1611615A (zh) * | 2003-10-31 | 2005-05-04 | 通用电气公司 | 监控的激光冲击强化 |
US7190441B1 (en) * | 2003-12-23 | 2007-03-13 | Kla-Tencor Technologies Corp. | Methods and systems for preparing a sample for thin film analysis |
US20050255716A1 (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and method for manufacturing semiconductor device using the same |
CN1725441A (zh) * | 2004-04-28 | 2006-01-25 | 株式会社半导体能源研究所 | 激光辐射方法和使用其方法制造半导体装置的方法 |
CN101604627A (zh) * | 2004-04-28 | 2009-12-16 | 株式会社半导体能源研究所 | 激光辐射方法和使用其方法制造半导体装置的方法 |
US20070019206A1 (en) * | 2005-07-19 | 2007-01-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Etching method and apparatus |
JP2007123638A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Canon Inc | 窒化物半導体の製造方法、および薄膜加工装置 |
US20100238454A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-23 | Pruessner Marcel W | Optical MEMS Chemical Sensor Array |
US20110100967A1 (en) * | 2009-11-03 | 2011-05-05 | Applied Spectra, Inc. | Method for real-time optical diagnostics in laser ablation and laser processing of layered and structured materials |
CN103764338A (zh) * | 2011-04-25 | 2014-04-30 | 弗拉基米尔·G·科兹洛夫 | 一种聚合物隔膜上的金属膜的单脉冲激光烧蚀 |
CN102284794A (zh) * | 2011-07-27 | 2011-12-21 | 苏州德龙激光有限公司 | 激光刻蚀oled显示器阳极薄膜材料的装置及其方法 |
CN102338986A (zh) * | 2011-08-19 | 2012-02-01 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 有机无机复合激光热刻蚀薄膜和微纳图形制备的方法 |
CN202398941U (zh) * | 2011-12-29 | 2012-08-29 | 苏州德龙激光有限公司 | 脉冲激光刻蚀玻璃基底油墨上铜导电膜的装置 |
CN102416528A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-04-18 | 苏州德龙激光有限公司 | 脉冲激光刻蚀玻璃基底油墨上铜导电膜的装置及其方法 |
CN102717190A (zh) * | 2012-06-07 | 2012-10-10 | 江阴德力激光设备有限公司 | 一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置和方法 |
CN202897774U (zh) * | 2012-11-02 | 2013-04-24 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种光学元件夹持装置 |
CN103100792A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-05-15 | 合肥知常光电科技有限公司 | 带在线检测的光学元件激光预处理及修复的方法及装置 |
CN103264227A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-08-28 | 温州大学 | 一种激光直接刻蚀聚合物基体表面覆盖金属膜的方法 |
CN104677299A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 上海微电子装备有限公司 | 一种薄膜检测装置和方法 |
CN104475979A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-04-01 | 苏州图森激光有限公司 | 一种透明导电薄膜的激光刻蚀方法 |
CN104764747A (zh) * | 2015-03-05 | 2015-07-08 | 江苏大学 | 在线判断基体是否损伤的方法 |
CN107860334A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-03-30 | 西北核技术研究所 | 高功率激光击穿金属孔洞形状和面积实时测量装置及方法 |
CN110064849A (zh) * | 2018-01-23 | 2019-07-30 | 株式会社迪思科 | 被加工物的加工方法、蚀刻装置和激光加工装置 |
CN109030414A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-18 | 武汉嘉仪通科技有限公司 | 用于测量薄膜材料相变温度的装置及方法 |
CN111830614A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-10-27 | 华南师范大学 | 利用激光偏振态实现纳米光栅刻印的解决方案 |
CN111707635A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-09-25 | 西安交通大学 | 一种等离子体刻蚀测量有机膜深度方向上组分分布的方法 |
CN113523596A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-22 | 西湖大学 | 一种飞秒激光加工图案化光致形变交联液晶高分子构件的装置及方法 |
CN115420378A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-12-02 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种确定激光烧穿时刻的方法、系统和计算机设备 |
CN116748696A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-09-15 | 苏州芯越达实智能机器人有限公司 | 一种金属合金加工用激光除膜装置 |
CN117248202A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-19 | 厦门光莆电子股份有限公司 | 一种基于高分子薄膜的金属结构及其制作方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
KHAMSEHPOUR, B: "Use of laser reflectometry for end-point detection during the etching of magnetic thin films", 《JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY A》, vol. 15, no. 4, 31 July 1997 (1997-07-31), pages 2069 - 2073 * |
王兰喜;陈学康;王瑞;曹生珠;: "高响应度Al_(0.1)Ga_(0.9)N薄膜紫外探测器研究", 真空与低温, vol. 15, no. 1, 15 March 2009 (2009-03-15), pages 5 - 8 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117697166B (zh) | 2024-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2021248588A1 (zh) | 一种用于激光近净成形的实时监测装置、成形设备及方法 | |
CN110026676B (zh) | 激光加工方法 | |
TW200822382A (en) | Method for structuring solar modules and structuring device | |
US7618875B2 (en) | Marking method for product information | |
CN210306244U (zh) | 一种激光焦点自动检测及监控装置 | |
WO1997030327A1 (fr) | Procede de detection d'angle pour machine a cintrer, appareil de detection d'angle et detecteur d'angle | |
EP0937532B1 (en) | Laser drilling with optical feedback | |
CN109799074B (zh) | 一种光学薄膜激光损伤阈值快速测量装置 | |
US10782614B2 (en) | Edge exposure device and method | |
CN117697166B (zh) | 在金属薄膜表面利用激光刻蚀有机膜的方法 | |
CN108994447A (zh) | 一种基于飞秒激光的医疗器械在线监测制备系统及方法 | |
US5648729A (en) | Board positioning method and apparatus of the methods | |
CN113600412A (zh) | 一种激光器光学镜片自动组装设备 | |
CN106077218B (zh) | 一种激光柔性加载成形高精度碟形零件的装置及其方法 | |
CN109909619B (zh) | 一种去滤波器镀层的激光加工设备 | |
CN110120356B (zh) | 分割预定线的检测方法 | |
CN114562501B (zh) | 一种平面光光管聚焦机 | |
CN111029269A (zh) | 一种激光拆键合设备及分离方法 | |
CN220612660U (zh) | 用于激光刻蚀的圆盘旋转组件 | |
CN112723733B (zh) | 用于玻璃管切割的激光切割装置 | |
CN110932087A (zh) | 一种半导体激光器芯片的规正装置及规正方法 | |
CN111360398A (zh) | 一种激光去除保护层的加工装置及方法 | |
JP2022173224A (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
JP3415250B2 (ja) | レーザ加工機におけるレーザビームの監視装置 | |
CN110666343B (zh) | 激光转折装置、激光加工光路系统及光路调试方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |