CN1191909C - 激光腐蚀方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种借助于用来自能够依次发射脉冲辐射时间不超过1皮秒的空间上和时间上大能量密度的光脉冲的激光振荡器的激光，辐照无机材料组成的工件而进行光学烧蚀加工的激光腐蚀方法，其中，在借助于用来自具有预定图形和具有预定能量密度的激光振荡器的激光对其辐照的无机材料组成的工件的激光腐蚀过程中，利用了用来防止加工副产品在腐蚀位置周围沉积的装置。

Description

激光腐蚀方法及其装置

本发明涉及到激光腐蚀方法以及用激光束来加工工件的激光腐蚀装置，更确切地说是涉及到在加工无机物质构成的工件的过程中能够工作而不在腐蚀位置周围产生沉积的被用来对微机械、IC或二极管器件的材料进行精细加工的激光腐蚀方法以及激光腐蚀装置。

在用激光加工对结构元件进行精细加工的过程中，通常使用准分子激光器或YAG激光器的谐波。

然而，由于振荡脉冲中的激光的能量密度被限制在最大为100兆瓦的水平，故这种激光加工方法难以应用于无机材料制成的工件，而仅仅能够应用于主要由有机材料组成的工件的升华烧蚀加工。因此，用包括光刻胶涂敷、光刻胶曝光图形化、光刻胶显影、利用光刻胶图形和光刻胶烧蚀对各个材料进行腐蚀等步骤的光刻工艺，已经获得了无机材料组成的工件的精细加工，但这种工艺具有由复杂的工艺步骤引起的成本增加和考虑到工艺流程时间的生产设施投资大的缺点。

为了解决这些缺点，本申请人在例如日本专利申请No.11-316760中，提出了一种用升华烧蚀加工对无机材料组成的工件中的结构进行精细加工的激光加工方法，此方法利用了下列特点，即从脉冲发射时间为1皮秒或更短的激光振荡器发射的激光，在时间上具有极高的能量密度，以及由于激光辐照时间非常短，故激光不被转换成热能而直接被转换成晶格键解理能。

然而，上述用于升华烧蚀加工的激光加工方法能够借助于烧蚀升华而腐蚀由无机材料组成的工件，但在某些材料中，升华和气化的原子或分子立即引起复合，从而在其附近的腐蚀位置中被液化并沉积且凝固，因而腐蚀位置附近无法保持清洁，或由于这种副产品的沉积而能够妨碍腐蚀本身。

在结晶或非晶固态材料中，由于共价键，这些缺点变得特别明显。这种现象的原因还不清楚，但由于在基于金属键或离子键的结晶材料中以及在基于离子键的非晶材料中，上述缺点不明显，故认为这是具有键能量较高的共价键的材料所固有的。

考虑到前面所述，本发明的目的是提供一种在无机材料组成的工件的激光腐蚀过程中能够工作而不在腐蚀位置周围发生沉积并能够对微机械、IC或二极管器件的材料进行精细加工的激光腐蚀方法和激光腐蚀装置。

根据本发明，利用下列(1)-(35)所述构成的激光腐蚀方法和激光腐蚀装置，能够达到上述的目的：

(1)借助于以来自能够依次发射脉冲辐射时间不超过1皮秒的在空间和时间上大能量密度的光脉冲的激光振荡器的激光，辐照无机材料组成的工件，而用于光学烧蚀加工的激光腐蚀方法：

其中，在以来自具有预定图形和具有预定能量密度的激光振荡器的激光进行其辐照而对无机材料组成的工件进行的激光腐蚀过程中，利用了防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置。

(2)根据(1)的激光腐蚀方法，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，被用来借助于激光辐照，用具有长于脉冲激光器振荡频率的间隔的间歇辐照而加工工件。

(3)根据(1)的激光腐蚀方法，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，被用来借助于激光辐照，在工件的加工位置中产生气体流的状态下而加工工件。

(4)根据(3)的激光腐蚀方法，其中工件加工位置中的气体流是空气流。

(5)根据(3)的激光腐蚀方法，其中工件加工位置中的气体流是氮气流。

(6)根据(1)的激光腐蚀方法，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，被用来借助于激光辐照，借助于在工件处于空气以外的气氛中的状态下执行激光辐照而加工工件。

(7)根据(6)的激光腐蚀方法，其中空气以外的气氛是原子量小于氮分子原子量的气体。

(8)根据(7)的激光腐蚀方法，其中的气体是氦气。

(9)根据(7)的激光腐蚀方法，其中的气体是氢气。

(10)根据(6)的激光腐蚀方法，其中空气以外的气氛，是其媒质透射激光的液体。

(11)根据(10)的激光腐蚀方法，其中透射激光的液体是水。

(12)根据(10)的激光腐蚀方法，其中透射激光的液体是硅酮油。

(13)根据(1)的激光腐蚀方法，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，被用来借助于激光辐照，在工件被加热到200℃或以上的状态下而加工工件。

(14)根据(1)的激光腐蚀方法，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，被用来借助于激光辐照，在工件被提供在不超过10乇的气氛中的状态下而加工工件。

(15)根据(1)的激光腐蚀方法，其中的无机材料是共价键晶体。

(16)根据(1)的激光腐蚀方法，其中的无机材料是晶体或非晶硅。

(17)根据(1)的激光腐蚀方法，其中的无机材料是硅化合物。

(18)根据(1)的激光腐蚀方法，其中的激光振荡器具有用于光传播的空间压缩器件。

(19)根据(18)的激光腐蚀方法，其中用于光传播的空间压缩器件，包含啁啾脉冲发生装置和利用光学波长弥散特性的垂直模式同步装置。

(20)一种配备有能够依次发射脉冲辐射时间不超过1皮秒的空间和时间上大能量密度的光脉冲的激光振荡器，并被用来借助于以来自具有预定图形和预定能量密度的激光振荡器的激光，辐照工件而对无机材料组成的工件进行光学烧蚀加工的激光腐蚀装置，此装置包含：

用来防止对无机材料组成的工件进行的辐照在激光腐蚀的腐蚀位置周围沉积工作副产品的装置。

(21)根据(20)的激光腐蚀装置，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，是包括借助于用开/关控制来控制来自激光振荡器的激光而用来得到间隔长于脉冲激光器的振荡频率的间歇辐照，从而加工工件的机械快门的装置。

(22)根据(20)的激光腐蚀装置，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，包括用来在无机材料组成的工件的加工位置中引起气流，并被用来以激光辐照，在无机材料组成的工作材料的加工位置中引起气流的状态下而加工工件的装置。

(23)根据(22)的激光腐蚀装置，其中用来在工件的加工位置中引起气流的装置，被用来引起空气流。

(24)根据(22)的激光腐蚀装置，其中用来在工件的加工位置中引起气流的装置，被用来引起氮气流。

(25)根据(20)的激光腐蚀装置，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，是用来加工工件的装置，包括工作室和能够关闭工作室的透光元件，并借助于将工件置于充满空气以外的媒质并用透光元件关闭的工作室中，再通过透光元件，用激光辐照工件而被用来加工无机材料组成的工件。

(26)根据(25)的激光腐蚀装置，其中充满工作室的空气以外的媒质，是原子量小于氮分子的气体。

(27)根据(26)的激光腐蚀装置，其中的气体是氦气。

(28)根据(26)的激光腐蚀装置，其中的气体是氢气。

(29)根据(25)的激光腐蚀装置，其中充满工作室的空气以外的媒质，是能够透射激光的液体。

(30)根据(29)的激光腐蚀装置，其中透射激光的液体是水。

(31)根据(29)的激光腐蚀装置，其中透射激光的液体是硅酮油。

(32)根据(20)的激光腐蚀装置，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，包括被温度调整装置控制在预定温度并用来借助于使无机材料组成的工件保持在预定温度和用激光辐照工件而加工工件的加热器。

(33)根据(20)的激光腐蚀装置，其中用来防止工作副产品在腐蚀位置周围沉积的装置，包括工作室和能够关闭工作室的透光元件，并借助于将工件置于抽空到不超过10乇的压力的并用透光元件关闭的工作室中，再通过透光元件，用激光辐照工件，而被用来加工无机材料组成的工件。

(34)根据(20)的激光腐蚀装置，其中的激光振荡器具有用于光传播的空间压缩器件。

(35)根据(34)的激光腐蚀装置，其中用于光传播的空间压缩器件，包含啁啾脉冲发生装置和利用光学波长弥散特性的垂直模式同步装置。

图1示出了本发明实施例1中的激光腐蚀方法；

图2示出了本发明实施例1中的激光辐照方法的顺序；

图3示出了常规激光腐蚀方法的工作状态作为比较；

图4示出了本发明实施例1的激光腐蚀方法的工作状态；

图5示出了本发明实施例2中的激光腐蚀方法；

图6示出了本发明实施例3中的激光腐蚀方法；

图7示出了本发明实施例4中的激光腐蚀方法；以及

图8示出了本发明实施例5中的激光腐蚀方法。

在基于上述结构的实施例中，本发明使得能够对无机材料组成的工件进行激光腐蚀而不会在腐蚀位置周围产生沉积物。

在第一实施例中，用具有辐照间歇时间即长于脉冲激光器振荡频率间隔的间歇辐照，来执行工件的辐照，从而避免腐蚀位置周围的沉积并能够对微机械、IC或二极管器件的材料进行精细加工。

烧蚀释放的原子或分子颗粒，在腐蚀位置周围产生等离子体云，且若连续执行加工，则这一等离子体云防止了烧蚀引起的原子或分子颗粒的发射。于是，升华的材料在加工位置附近液化或凝固，从而形成腐蚀位置周围的沉积物。

另一方面，在上述利用具有长于脉冲激光器的振荡频率间隔的间歇辐照工件的结构中，在腐蚀预定时间长度之后，提供腐蚀间歇时间，致使原子或分子颗粒构成的等离子体云被散射之后，重新开始腐蚀。这就使得有可能阻止腐蚀位置周围的沉积，从而避免固体沉积物在腐蚀位置周围产生。

同样，在第二实施例中，在工件的加工位置中引起气流的状态下执行加工，从而防止腐蚀位置周围的沉积，并能够对微机械、IC或二极管器件的材料进行精细加工。烧蚀释放的上述原子或分子颗粒，由于与来自加工位置的气流碰撞并被气流清除，而在加工位置附近保留较少，从而防止固态沉积物在腐蚀位置周围产生。

同样，在第三实施例中，在工件被置于空气之外的气氛中的状态下执行激光加工，从而防止腐蚀位置周围的沉积，并能够对微机械、IC或二极管器件的材料进行精细加工。

1)一旦采用氦代替空气形成气氛的情况下，烧蚀释放的原子或分子颗粒，即使在与原子量小的氦原子碰撞的情况下，沿行进方向也显现很小的改变，从而倾向于直线运动，于是防止了固态沉积物在腐蚀位置周围产生。

2)在采用氢气代替空气形成气氛的情况下，除了上述与原子量有关的效应外，虽然处置中的危险增大了，但在工件由硅组成的情况下，能够得到特别的优点。烧蚀释放的硅原子，与氢原子化学结合，转换成气态的稳定的且难以沉积在腐蚀位置周围的硅烷气体(SiH₄)，从而防止了固态沉积物在腐蚀位置周围产生。

3)在采用水代替空气形成气氛的情况下，由于水分子的存在而防止了烧蚀释放的原子或分子颗粒在腐蚀位置周围的沉积，并被吸引在这些水分子中，于是防止了沉积，从而防止在腐蚀位置周围产生固态沉积物。然而在此情况下，要求工件的光学吸收率大于水的光学吸收率且烧蚀不产生气态副产品(因为气态副产品如果产生的话，由于水的表面张力大而在加工位置保留为气泡，从而由于折射而妨碍光的通过并使高精度加工成为不可能)。

4)在采用硅酮油代替空气形成气氛的情况下，由于硅酮油分子的存在而防止了烧蚀释放的原子或分子颗粒在腐蚀位置周围的沉积，并被吸引在这些硅酮油分子中，于是防止了重新沉积，从而防止在腐蚀位置周围产生固态沉积物。然而在此情况下，要求工件的光学吸收率大于硅酮油的光学吸收率(气态副产品如果由烧蚀产生的话，由于硅酮油的表面张力小而不保持粘附于工件，而且若硅酮油基于其分子量的粘滞性被维持低水平，则能够被液体压力引起的流动从工件清除，从而能够容忍)。

于是，如前面1)到4)所述，借助于形成各种空气之外的气氛，就有可能防止腐蚀位置周围的固态沉积物。

同样，在第四实施例中，在工件被加热到200℃或以上的状态下执行加工，从而防止腐蚀位置周围的沉积，并能够对微机械、IC或二极管器件的材料进行精细加工。烧蚀释放的上述原子或分子颗粒，要求更长的时间来冷却和被来自被加热的无机材料的热所液化，以及在飞行过程中被来自离开构成工件的无机材料的位置中的空气的冷却所液化或固化，从而阻止了腐蚀位置附近的固态沉积，因而防止了固态沉积物在腐蚀位置周围的产生。

同样，在第五实施例中，在工件保持于不超过10乇的压力的气氛中状态下执行加工，从而防止腐蚀位置周围的沉积，并能够对微机械、IC或二极管器件的材料进行精细加工。烧蚀释放的上述原子或分子颗粒，在具有少量分子或原子的低压空间中飞行，并显示较低的颗粒之间的碰撞几率和更长的平均飞行长度，从而倾向于直线运动，并在腐蚀位置周围保留较少，从而防止固态沉积物在腐蚀位置周围的产生。

下面用本发明的最佳实施例来详细阐明本发明。

[实施例1]

首先参照图1来概述本发明实施例1的加工方法。从能够发射极短脉冲发射时间(不超过1皮秒)的激光的未示出的激光振荡器发射的激光1，在被机械快门4-1调制成按时间切割的激光脉冲串5-1之后，照射光掩模6，透过掩模图形8的光，通过投影透镜7被投影和聚焦。投影的图象被聚焦在由无机材料组成的工件2的表面上。

激光1以这种状态的脉冲形式被辐照，以便影响工件2的升华烧蚀加工，而在本实施例中，借助于机械快门4-1的开/关控制，而控制激光辐照，以便按间歇顺序腐蚀工件2。

在本实施例的加工方法中，利用波长为775nm、激光脉冲振荡频率为1kHz、激光辐照脉冲持续时间约为150飞秒的激光，来执行间歇激光辐照腐蚀，大约每脉冲7微焦耳的光能量，通过光掩模6和投影透镜7，集中在20微米直径的区域内，亦即在能量密度为每脉冲15太瓦/cm²的激光辐照条件下，在正常温度和正常压力的空气中的硅晶体上，其中由开态0.1秒(大约100个激光脉冲被激光脉冲串发射：X)和关态0.5秒(不发射激光脉冲：Y)组成的周期，被机械快门4-1重复5次，从而给出总共大约500个激光脉冲，以形成深度约为30微米的腐蚀孔。

如图4所示，根据本实施例的加工，使得能够获得清洁的腐蚀而在加工的孔的周围无沉积物。

另一方面，如图3所示，在硅晶体于激光辐照条件与上述相同且机械快门4-1的开态(不遮蔽的状态)为0.5秒，以总共大约500个激光辐照脉冲，在正常温度和正常压力的空气中连续腐蚀硅晶体的情况下，被腐蚀孔显示约为30微米的深度，但液化的硅在被加工的孔周围被沉积成固态。仅仅靠流动的水的冲洗，无法轻易地清除这种凝固的硅。

比之连续腐蚀方法，本实施例的加工方法能够形成极为清洁的加工孔而无沉积物。

[实施例2]

现参照图2来概述本实施例的加工方法。从能够发射极短脉冲发射时间(不超过1皮秒)的激光的未示出的激光振荡器发射的激光1，照射光掩模6，透过掩模图形8的光通过投影透镜7被投影和聚焦。投影的图象被聚焦在由无机材料组成的工件2的表面上。

另一方面，气体喷嘴4-2沿箭头所指方向发射氮气5-2，从而在工件2的表面上产生气流。激光1以脉冲形式辐照，以影响工件2的升华烧蚀加工。

在本实施例的加工方法中，利用波长为775nm、激光脉冲振荡频率为1kHz、激光辐照脉冲持续时间约为150飞秒的激光，来执行连续腐蚀，大约每脉冲7微焦耳的光能量，通过光掩模6和投影透镜7集中在20微米直径的区域内，亦即在能量密度为每脉冲15太瓦/cm²的激光辐照条件下，在正常温度和正常压力的空气中的硅晶体上，在给出总共大约500个激光脉冲的0.5秒的辐照下和在大约每秒1米的氮气吹气下，形成深度约为30微米的腐蚀孔。

如图4所示，本实施例的加工方法，在氮气吹洗硅晶体的条件下，能够获得清洁的腐蚀，而在被加工的孔的周围无沉积物。另一方面，如图3所示，在硅晶体于没有吹气的空气气氛中被腐蚀的情况下，显示出液化的硅以固态形式沉积在被加工的孔周围。仅仅靠流动的水的冲洗，无法轻易地清除这种凝固的硅。比之在空气气氛中的加工，本实施例的加工方法能够形成极为清洁的加工孔而无沉积物。同时，依赖于激光辐照的能量，气流的最佳速率可以根据加工面积的尺寸和加工速度而改变。

[实施例3]

现参照图6来概述本实施例的加工方法。从能够发射极短脉冲发射时间(不超过1皮秒)的激光的未示出的激光振荡器发射的激光1，照射光掩模6，透过掩模图形8的光通过投影透镜7被投影和聚焦。投影的图象被聚焦在由无机材料组成的工件2的表面上。

工件2被封闭在工作室3中，窗口4-3封闭工作室3，用工件气氛材料5-3充满工件2周围的空间。在这种情况下，激光1以脉冲形式辐照，以执行工件2的升华烧蚀腐蚀。

在本实施例的加工方法中，工件2由结晶硅组成，工作室3被作为工件气氛材料5-3的正常压力的氦气充满。

在本实施例的加工方法中，利用波长为775nm、激光脉冲振荡频率为1kHz、激光辐照脉冲持续时间约为150飞秒的激光，来执行连续腐蚀，大约每脉冲7微焦耳的光能量，通过光掩模6和投影透镜7，集中在20微米直径的区域内，亦即在能量密度为每脉冲15太瓦/cm²的激光辐照条件下，在硅晶体上，在给出总共大约500个激光脉冲的0.5秒的辐照下，形成深度约为30微米的腐蚀孔。

如图4所示，本实施例的加工方法，在氦气气氛中加工结晶硅的情况下，能够获得清洁的腐蚀，而在被加工的孔的周围无沉积物。

另一方面，如图3所示，在结晶硅于空气气氛中被腐蚀的情况下，显示出液化的硅以固态形式沉积在被加工的孔周围。仅仅靠流动的水的冲洗，无法轻易地清除这种凝固的硅。相比之下，本实施例的加工方法能够形成极为清洁的孔。

而且，这种加工不受限制，在下列情况下也能够获得极为清洁的孔：

使用硅作为工件2，氢气作为工件气氛材料5-3；或

使用硅作为工件2，硅酮油作为工件气氛材料5-3；或

使用砷化镓作为工件2，氦气作为工件气氛材料5-3；或

使用砷化镓作为工件2，水作为工件气氛材料5-3；或

使用砷化镓作为工件2，硅酮油作为工件气氛材料5-3。

[实施例4]

现参照图7来概述本实施例的加工方法。从能够发射极短脉冲发射时间(不超过1皮秒)的激光的未示出的激光振荡器发射的激光1，照射光掩模6，透过掩模图形8的光通过投影透镜7被投影和聚焦。投影的图象被聚焦在由无机材料组成的工件2的表面上。

另一方面，工件2被加热器4-4加热，并用温度计5-4测量温度。借助于用未示出的温度控制器对加热器4-4进行开关而保持恒定的温度。

在这种状态下，激光1以脉冲形式辐照，以影响工件2的升华烧蚀加工。

在本实施例的加工方法中，利用波长为775nm、激光脉冲振荡频率为1kHz、激光辐照脉冲持续时间约为150飞秒的激光，来执行连续激光辐照腐蚀，大约每脉冲7微焦耳的光能量，通过光掩模6和投影透镜7，集中在20微米直径的区域内，亦即在能量密度为每脉冲15太瓦/cm²的激光辐照条件下，在温度保持大约250℃的情况下，在构成工件2的硅晶体上，以给出总共大约500个激光脉冲的0.5秒的辐照，形成深度约为30微米的腐蚀孔。

如图4所示，使用被加热到250℃的结晶硅的本实施例的加工方法，能够获得清洁的腐蚀，而在被加工的孔的周围无沉积物。

另一方面，如图3所示，在硅晶体于正常温度下被腐蚀的情况下，液化的硅以固态形式沉积在被加工的孔的周围。仅仅靠流动的水的冲洗，无法轻易地清除这种凝固的硅。于是，比之在正常温度下的加工，本实施例的加工方法能够形成极为清洁的加工孔而无沉积物。随着结晶硅的温度从正常温度(23℃)的升高，沉积物倾向于减少，但在低于200℃的温度下仍然有沉积物。

[实施例5]

现参照图8来概述本实施例的加工方法。从能够发射极短脉冲发射时间(不超过1皮秒)的激光的未示出的激光振荡器发射的激光1，在被机械快门4-1调制成按时间切割的激光脉冲串5-1之后，照射光掩模6，透过掩模图形8的光通过投影透镜7被投影和聚焦。投影的图象被聚焦在由无机材料组成的工件2的表面上。

另一方面，工件2被工作室3和能够透光的窗口4-5封闭，并用被未示出的泵减压到10乇的减压空气5-5充满工件2周围的空间。在这种情况下，激光1以脉冲形式辐照，以影响工件2的升华烧蚀加工。

在本实施例的加工方法中，利用波长为775nm、激光脉冲振荡频率为1kHz、激光辐照脉冲持续时间约为150飞秒的激光，来执行连续激光辐照腐蚀，大约每脉冲7微焦耳的光能量，通过光掩模6和投影透镜7集中在20微米直径的区域内，亦即在能量密度为每脉冲15太瓦/cm²的激光辐照条件下，在硅晶体上，在给出总共大约500个激光脉冲的0.5秒的时间内，在5乇压力的空气中，形成深度约为30微米的腐蚀孔。

如图4所示，本实施例的加工，在5乇压力的空气中加工结晶硅的情况下，能够获得清洁的腐蚀，而在被加工的孔的周围无沉积物。

另一方面，如图3所示，在结晶硅于正常压力的空气中被腐蚀的情况下，液化的硅以固态形式沉积在被加工的孔的周围。仅仅靠流动的水的冲洗，无法轻易地清除这种凝固的硅。于是，比之在正常压力的空气中的加工，本实施例的加工方法能够形成极为清洁的加工孔而无沉积物。随着结晶硅周围的气氛的压力从正常压力(760乇)的降低，沉积物倾向于减少，但在超过大约10乇的压力下仍然有沉积物。

如上所述，本发明提供了一种在无机材料组成的工件的激光腐蚀过程中能够工作而不在腐蚀位置周围发生沉积并能够对微机械、IC或二极管器件的材料进行精细加工的激光腐蚀方法和激光腐蚀装置。

在其中用间隔长于脉冲激光器的振荡频率的间歇辐照执行工件的辐照的本发明的结构中，在预定腐蚀之后，可以提供腐蚀间歇时间来实现加工顺序，其中在由原子或分子颗粒构成的等离子体云被散射之后，重新开始腐蚀，从而如常规连续腐蚀操作中那样，有可能形成极为清洁的加工而在腐蚀位置周围无沉积物。

在其中工件的加工位置中产生气体流的情况下执行加工的本发明的结构中，烧蚀发射的原子或分子颗粒，由于气流的收集，被从加工位置排出，而在腐蚀位置附近留下较少，从而有可能形成极为清洁的加工而在腐蚀位置周围无沉积物。

同样，在本发明中，借助于用氦气代替空气形成气氛，能够使烧蚀发射的原子或分子颗粒直线行进而不保留在腐蚀位置附近，从而能够达到加工而在腐蚀位置周围无沉积物。

同样，在本发明中，借助于用氢气代替空气形成气氛，特别是在工件由硅构成的情况下，除了上述效应外，还有可能转变处于气体稳态的硅原子，从而能够达到加工而在腐蚀位置周围无沉积物。

同样，在本发明中，借助于用水代替空气形成气氛，烧蚀发射的原子或分子颗粒被吸引在水中并防止了重新沉积，从而能够达到加工而在腐蚀位置周围无沉积物。

同样，在本发明中，借助于用硅酮油代替空气形成气氛，烧蚀发射的原子或分子颗粒被吸引在硅酮油中并防止了重新沉积，从而能够达到加工而在腐蚀位置周围无沉积物。

同样，在其中工件的辐照在工件被加热到200℃或更高的情况下被执行的本发明的结构中，烧蚀发射的原子或分子颗粒需要更长的时间来冷却和被来自被加热的无机材料的热所液化，并在飞行过程中，在离开构成工件的无机材料的位置中，被来自空气的冷却所液化或凝固，从而减少腐蚀位置周围的固态沉积。

同样，在其中工件的加工在工件被置于不超过10乇的压力的气态气氛中被执行的本发明的结构中，烧蚀发射的原子或分子颗粒在原子或分子颗粒数量较少的低压空间中飞行，并表现较低的颗粒间碰撞几率，从而增大了平均飞行路径并较少遭遇行进方向的改变，因而此颗粒倾向于直线行进并在腐蚀位置附近保留较少，从而达到极为清洁的加工而在腐蚀位置周围无沉积物。

而且，上述5个实施例可以组合来产生加工区域附近的沉积。

例如，可以采用第一实施例(间歇激光辐照)、第二实施例(气流吹气)和第四实施例(工件加热)构成的组合，或第三实施例(气态气氛)和第四实施例(工件加热)构成的组合，或第一实施例(间歇激光辐照)和第五实施例(减压气氛)的组合。

Claims (18)

1.一种借助于用来自能够依次发射脉冲辐照时间不超过1皮秒的在空间和时间上大能量密度的光脉冲的激光振荡器的激光来辐照由无机材料形成的工件的用于光学烧蚀加工的激光腐蚀方法：

其中，在用具有预定图形和具有预定能量密度的激光辐照对由所述无机材料形成的工件进行激光腐蚀时，通过散射由激光烧蚀加工释放的工件的原子或分子所构成的等离子体云来执行腐蚀。

2.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，在用所述激光辐照所述工件的过程中，以大于脉冲激光器振荡频率的间隔来执行对所述工件的间歇辐照，以便散射所述腐蚀位置的所述等离子体云来执行腐蚀。

3.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，在用所述激光辐照所述工件的过程中，产生气体流来散射所述腐蚀位置的所述等离子体云。

4.根据权利要求3的激光腐蚀方法，其中，所述工件的加工位置中的气体流是空气流。

5.根据权利要求3的激光腐蚀方法，其中，所述工件的加工位置中的气体流是氮气流。

6.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，在用所述激光辐照所述工件的过程中，在所述工件被置于空气以外的气氛中的状态下执行所述激光的辐照，其中，空气以外的所述气氛是其媒质的原子量小于氮分子的原子量的气体。

7.根据权利要求6的激光腐蚀方法，其中，所述气体是氦气。

8.根据权利要求6的激光腐蚀方法，其中，所述气体是氢气。

9.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，在用所述激光辐照所述工件的过程中，在所述工件被置于空气以外的气氛中的状态下执行所述激光的辐照，其中，空气以外的所述气氛是其媒质透射激光的液体。

10.根据权利要求9的激光腐蚀方法，其中，所述透射激光的液体是水。

11.根据权利要求9的激光腐蚀方法，其中，所述透射激光的液体是硅酮油。

12.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，在用所述激光辐照所述工件的过程中，在所述工件被加热到等于或高于200℃的状态下执行所述激光的辐照。

13.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，在用所述激光辐照所述工件的过程中，在所述工件被提供在压力不超过10乇的气态气氛中的状态下执行所述激光的辐照。

14.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，所述无机材料是共价键晶体。

15.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，所述无机材料是晶体或非晶硅。

16.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，所述无机材料是硅化合物。

17.根据权利要求1的激光腐蚀方法，其中，所述激光振荡器具有用于光传播的空间压缩器件。

18.根据权利要求17的激光腐蚀方法，其中，用于光传播的所述空间压缩器件包含啁啾脉冲发生装置和利用光学波长弥散特性的垂直模式同步装置。

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