飞秒激光掩模版加工中的精度控制方法

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1、第39卷第2期红外与激光工程2010年4月VO1．39No．2InfraredandLaserEngineeringApr．2010飞秒激光掩模版加工中的精度控制方法王文君一，姜歌东1,2梅雪松1,2王恪典1,2，杨成娟一，丁明江1,2(1．西安交通大学机械工程学院，陕西西安710049；2．西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西西安710049)摘要：飞秒激光掩模版加工和修复是近几年来微纳加工领域的研究热点之一，其中精度控制是获得高质量掩模版的关键。在飞秒激光脉冲对铬金属膜和石英基底材料破坏特性的理论基础上．利用一

2、套输出脉宽25fs、最大功率1W、中心波长800nm、重复频率1kHz的飞秒脉冲激光系统。实验研究了掩模特征单元尺寸与激光能量密度、扫描速度的关系．通过参数优化实现了最小特征尺寸为290nm的掩模版加工；探讨了特征单元的边缘形貌和底部形貌受能量密度与扫描次数的影响规律．提出了加工参数的选取原则，最终实现了飞秒激光掩模版加工的精度控制和优化。关键词：飞秒激光；掩模版；精度；控制；优化中图分类号：TN305；TN405文献标识码：A文章编号：1007—2276(2010)02—0320—05Precisioncontrolmeth

3、odsinthefabricationofmaskviafemtosecondlaserirradiationWANGWen-jun一，JIANGGe-dong一，MEIXue—song一，WANGKe-dian一，YANGCheng-juan一．DINGMing-jiang'。(1．SchoolofMechanicalEngineering，XianJiaotongUniversity，Xian710049，China；2．StateKeyLaboratoryforManufacturingSystemsEngineerin

4、g，XianJiaotongUniversity，Xian710049，China)Abstract：Femtosecondlasermaskfabricationandrepairisaresearchfocusinmicro‘。andnano‘。manufacturingfield，precisioncontrolisthekeytoobtainhighquali~mask．Precisioncontrolmethodsforthefemtosecondlaserfabricationofmaskwereproposed．

5、Onthebasisofthetheoreticalresearchesonthedamagecharacteristicsoffemtosecondlaserpulseonthechromiumfilmandthefusedsilica，afemtosecondpulsedlasersystemwiththeoutputpulsewidthof25fs，themaximumpowerof1W，thecentralwavelengthof800nmandtherepetitionrateof1kHzwasadoptedinex

6、periments．Therelationshipsamongthefeaturesizeofmicro·structure，laserenergydensity，andscanspeedwerestudied，andamaskwiththecriticaldimensionof290hi／1wasfabricatedwiththeoptimizedprocessingparameters．Furthermore，theeffectsofenergydensityandscantimesontheedgeandbottommo

7、rphologiesofmicro—structureswerediscussed，andsomeimportantprinciplesforselectingtheprocessingparameterswereproposedtorealizeprecisioncontrolandoptimizationofmaskquality．Keywords：Femtosecondlaser；Mask；Precision；Control；Optimization收稿日期：2009—10—18；修订日期：2009-11一o8基金项目：

8、国家自然科学基金资助项目(5O9O5138)；973基础科学研究项目(2007CB707703)；中国博士后基金资助项目(20090451380)；西安交通大学校内基金资助项目作者简介：王文君(198l一)，女，山西五寨人，博士，主要从事飞秒激光微加工方面的研究。Emall：