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1、第33卷第5期红外与激光工程2004年10月Vol.33No.5InfraredandLaserEngineeringOct.2004激光刻蚀技术的应用1111222王宏杰,郭文刚,董兆辉,吕福云,杜永超,李超,刘建生(1.南开大学物理科学学院,天津300071;2.中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300168)摘要:对激光刻蚀过程中的气化现象进行了热力学分析,根据不同的材质合理地选取工作条件,进行了激光狭缝刻制、太阳电池硅片打孔及激光标识的试验
2、,并对刻蚀结果进行了对比分析,得出与理论分析相符的结果。关键词:激光刻蚀;激光标识;光学狭缝;硅片中图分类号:TN249文献标识码:B文章编号:10072276(2004)05046904Applicationoflaseretchingtechnology1111222WANGHongjie,GUOWengang,DONGZhaohui,LFuyun,DUYongchao,LIChao,LIUJiansheng(1.InstituteofPhysics,NankaiUniversit
3、y,Tianjin300071,China;2.The18thResearchInstitute,ChinaElectronicTechnologyCorporation,Tianjin300168,China)Abstract:Thegasifyingphenomenoninlaseretchingisanalyzedwiththetheoryofheatconduction.Accordingtodifferentmaterials,appropriateworkingconditionisselected,ex
4、perimentsofengraving,broachingandmarkingbyusinghighpowerlaserareoperated,andtheetchingresultsarecompared.Theresultsshowthatthemethodisconsistentwiththetheoryanalysisandcanbeappliedinmanyfields.Keywords:Laseretching;Lasermarking;Opticalslots;Siliconwafer现微米线度
5、精细加工的特点。而且,随着激光器质量0引言的提高和控制系统的改善,激光刻蚀技术得到了越来越广泛的应用。本文对激光刻蚀过程中温度场的分随着激光技术的不断成熟,高功率激光已广泛地布进行了热力学分析,并依据理论分析,合理地设计应用于工业热处理、焊接、切割及标识等加工领了工作参数。同时,还介绍了激光刻蚀技术在光学元[1,2]域。在这些应用中,通常利用强激光作为热源对件制作、太阳电池硅片打孔和激光标识中的应用实物体加热,使物体快速升温,主要应用于发生气化等例,如利用激光刻蚀技术制作光学实验需要的多种狭物理过程。激光刻蚀技术具
6、有非接触、无污染和可实缝元件,平均缝宽为75m,达到了目前最小光斑直收稿日期:20031106;修订日期:20040206作者简介:王宏杰(1959),男,天津人,高级工程师,主要从事激光电子学教学和科研工作;激光标识和激光精密加工等应用技术的研究工作。470红外与激光工程第33卷径为d0=50m情况下的极限线宽。与传统的光刻方法相比,用激光刻蚀方法制作光学狭缝不需要制版,而是通过计算机控制直接在工件上进行任意图形的刻蚀。该方法操作简便、无污染、非接触、工艺成本低
7、等一系列优点也是前者无法比拟的。另外,利用激光刻蚀技术在厚度为300m的太阳电池硅片上刻蚀出了直径为160m的光洁圆孔,这是用常规的机械加工方法无法实现的,非激光刻蚀技术莫属。同时,在硅片背面和塑料杯圈上进行了激光标识。根据产图1运动光斑对材料加热的示意图,u为常数品质量控制和防伪的需要,每一件产品需要一个序Fig.1Diagramofmaterialheatedbymovinglaserbeam,uisconstant号,并且不能重复。如果用传统的印刷或手刻的方法来完成,其难度之大是不可想象的,而用激光标识方
8、静止时(u=0),温场对称分布;而当存在相对运动时法来完成却极其方便和简捷。(u∀0),温场呈不对称分布。并且,温度的最高点不再位于x=0处,而是在x=ut处;随着运动速度u1理论分析的增加,最高温度明显下降。另外,工件吸收激光能量的效果还与光斑焦深在实际加工过程中,激光光束和工件之间存在着(DOF)有关,并且,焦深随所加工的材
