Способ локального лазерного нанесения пленки Советский патент 1993 года по МПК C23C14/04 

Изобретение относится к лазерной обработке материалов и может быть использо- вано в точном приборостроении, микроэлектронике, в изготовлении оптических и электронных элементов.

Целью изобретения является повышение качества наносимой пленки за счет повышения равномерности ее толщины, улучшения структуры и адгезии.

На фиг.1 приведен пример исполнения схемы устройства, позволяющего осущест-- вить предлагаемый способ; на фиг.2 - проф- илограмма шероховатой поверхности донорной подложки; на фиг.З - фотографии нанесенных участков пленки, полученных при использовании способа-прототипа (фиг.За) и предлагаемого способа (фиг.Зб).

Схема устройства, позволяющего осуществить предлагаемый способ, содержит импульсный лазер 1 на ИАГ ЛТИ-502 (А 1,06 мкм), оптическую систему, формирующую лазерный пучок, состоящую из переменной телескопической системы 2,

полупрозрачного зеркала 3, объектива 4, прозрачную донорную подложку 5 с донорной пленкой 6, акцепторную подложку 7, поверхность которой расположена вплотную к свободной поверхности донорной пленки, вакуумную камеру с прозрачными стенками 8, заключающую в себе донорную подложку с донорной пленкой и акцепторную подложку, и закрепленную на координатном столике 9 с шаговым двигателем, перемещающимся в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а также визуальный канал, включающий лампу подсветки 10, призму 11 и окуляр 12,

Работа устройства состоит в следующем. Пучок излучения лазера 1 сужается или расширяется переменной телескопической системой 2 до требуемого размера, отражается от полупрозрачного зеркала 3 и фокусируется обьективом 4 на поверхности донорной пленки 6. Импульс лазерного излучения нагревает, расплавляет и частично или полностью испаряет донорную пленку в

сл

С

00

ю

fc

ел о

облученной области, Пары и расплав осаждаются на поверхности акцепторной под- пожки 7. Формирование топологии наносимой на поверхность акцепторной подложки пленки производится путем перемещения координатного столика 9. С помощью визуального канала производится наблюдение результатов локального лазерного нанесения пленки.

Возможно также использование для реализации предлагаемого способа проекционной оптг еской системы для формирования топологии наносимых пленок проекционным или контурно-проекционным методом.

При использовании предлагаемого способа после перенесения материала донор- ной пленки с донорной подложки на акцепторную подложку в конце импульса излучения уменьшается плотность потока лазерного излучения, достигающего пленки, вследствие рассеяния излучения на освободившейся от донорной пленки шероховатой поверхности донорной подложки. Результаты проведенных оптических измерений мощности излучения, проходящего через донорную подложку с шероховатой поверхностью (Rz 3 мкм), q и мощности излучения, проходящего через донорную подложку с полированной поверхностью, qo показали, что коэффициент ослабления мощности излучения за счет рассеяния на шероховатой поверхности а q/qo 0,57. Такого ослабления излучения достаточно для исключения реиспарения пленки с акцепторной подложки, т.к. локальное лазерное нанесение пленок осуществляется в режимах облучения, близких к пороговым режимам испарения пленок (Вейко В.П. Лазерная обработка пленочных элементов, Л.: Машиностроение, 1986, с. 149). Ослабленное рассеянием на шероховатой поверхности донорной подложки лазерное излучение, нагревая нанесенную на акцепторную подложку пленку, приводит к ее отжигу и к улучшению адгезии пленки к акцепторной подложке. Проведенные измерения показали улучшение адгезии нанесенной пленки к акцепторной подложке при использовании предлагаемого способа.

В приведенном примере длина волны лазерного излучения составляла 1,06 мкм. Соответственно этому использовались до- норные подложки с высотой неровностей

профиля шероховатой поверхности RZ 3 мкм.

На фиг.2 приведена профилограмма шероховатой поверхности донорной подложки. Масштаб профилограммы по вертикали

составляет 1:30000, по горизонтали - 1:175. Материал подложки - стекло К-8.

На фиг.З приведены фотографии нанесенных участков пленки PbS, полученных при использовании способа-прототипа

(фиг.За) и предлагаемого способа (фиг.Зб) при мощности лазерного излучения 0,8 Вт, длительности импульса 1 мкс, диаметре облученной области донорной пленки 80 мкм и скорости перемещения координатного

столика 1 мм/с.

При использовании предлагаемого способа качество наносимой пленки повышается вследствие повышения равномерности ее толщины, улучшения структуры и адгезии. Таким образом, поставленная цель достигнута.

Формула изобретения Способ локального лазерного нанесения пленки, включающий перенесение материала донорной пленки, нанесенной на прозрачную для лазерного излучения донорную подложку, с поверхности донорной подложки на акцепторную подложку путем нагревания донорной пленки лазерным излучением через донорную подложку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества наносимой пленки за счет повышения равномерности ее толщины, улучшения структуры и адгезии, после перенесения материала донорной пленки с донорной подложки на акцепторную подложку уменьшают плотность потока лазерного излучения до значений, исключающих испарение пленки с акцепторной подложки, путем

выполнения поверхности донорной подложки, контактирующей с донорной пленкой, шероховатой с высотой неровностей профиля поверхности Rz А, где А - длина волны лазерного излучения.

CvJ

из in чя

со

со

3

е

Использование: лазерная обработка материалов Сущность изобретения, пучок излучения лазера фокусируется на поверхности донорной пленки. Импульс лазерного излучения нагревает, расплавляет и частично или полностью испаряет донор- ную пленку в облученной области. Пары и расплав осаждаются на поверхности акцепторной подложки, после чего уменьшают плотность потока лазерного излучения до значений, исключающих испарение пленки с акцепторной подложки 3 ил.

ЮОМКМ ,

to.3