Устройство для обработки материалов лучом лазера Советский патент 1983 года по МПК B23K26/02 

(5) УСТРОЙСТВО для ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ЛУЧОМ ЛАЗЕРА

Изобретение относится к лазерной, технике, в частности к лазерному оборудованию, предназначенному для обработки различных объектов лазерным лучом, преимущественно для обработки пленок, нанесенных на подложку. Известно устройство.1 Здля обработки деталей лучом лазера, содержащее лазер, микроскоп для наблюдения за обрабатываемым объектом. известное устройство не обеспечивает качественного выполнения обработ ки , так как порог разрушения изолирующего слоя, ниже чем порог разрушения контактных площадок, т. е. для обработки контактных площадок требуется большая интенсивность излучения, чем для обработки изолирующего слоя, что с неизбежностью приведет к поврежде нию изолирующего слоя, а разрушение изолирующего слоя приводит к выходу схемы из строя. Известно устройство 2 для обработки объектов лазерным лучом, содержащее лазер, в резонаторе которого установлены сферическое зеркало и обрабатываемый обьект, который является вторым зеркалом резонатора. Устройство содержит фокусирующую систему, расположенную между лазером и обрабатываемым объектом, систему визуального наблюдения за объектом, выполненную уже в виде проектора, источник питания. Это устройство позволяет производить обработку объектов с одновременным наблюдением на экране. Недостатком известного устройства является невозможность выполнения обработки участка объекта с высокой отражательной способностью при отсутствии обработки материала с меньшей отражательной способностью из-за отсутствия средств регулирования в широких пределах интенсивности лазерного излучения. С целью обработки пленок без повреждения материала подложки в предлагаемом устройстве система визуального

наблюдения снабжена приспособлением для определения порога разрушения материала , а резонатор снабжен сфето. фильтром с регулируемым пропусканием, установленным между активным элемен,том и сферическим зеркалом, устройст во также снабжено исполнительным механизмом, кинематически связанным со сфетофильтром и приспособлением для определения порога разрушения материала . Кроме того, светофильтр должен . быть установлен под углом к оптической оси активного элемента.

Необходимость установки светофильт ра под углом к оси активного элемента обусловлена тем, что необходимо устра нить (отвести в сторону от активного элемента) свет, отраженный от поверхности светофильтра, в противном случае интенсивность излучения может увеличиваться из-за дополнительных проходов через усиливающую среду отраженного от светофильтра света, что может привести к нежелательной обработке материала с меньшим коэффициентом отражения. Сущность явлений, реализованных предложенным устройством, состоит в том, что при использовании в сверхизлучающем лазере резонатора типа объект (обрабатываемый материал) - зеркало интенсивность излучения зависит от отражательной способности обрабатываемого материала. Чем выше отражательная способность элемента, тем больше интенсивность излучения лазера, и наоборот. Таким образом, если перед началом обработки пленки с высокой отражательной,способ ностью, которая нанесена на материал с меньшей отражательной спосббностью,

установить такое значение интенсивности, чтобы она была мала для обработки материала с меньшей отражательной способностью, то при попадании излучения на участок обрабатываемого материала 5 с большей отражательной способностью интенсивность излучения возрастет и этот участок будет обрабатывать ся. Кёх только слой пленки будет испарен, интенсивность излучения уменьшится и 50 нижний слой, нанесенный на подложку, обрабатываться не будет.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит активный эле- 55 мент 1 лазера, источник питания 2, сферическое зеркало 3 резонатора, фокусирующую систему , расположенную

между активным элементом и объектом S, размещенным на координатном столе 6, обеспечивающем перемещение его в двух взаимно перпендикулярных направлениях, систему визуального наблюдения 7 за объектом (которая в принципе может быть выполнена.в виде единого целого с фокусирующей системой ) снабженную средством для определения порога разрушения материала, выполненным, например, в виде оптического прибора для определения наличия паров (частиц) материала в воздухе, (таким средством может быть и глаз оператора), кгнемаме под излучение последовательно выводятся подлежащие обработке участки объекта с большим коэффициентом отражения и производится их обработка до /зостижения желаемого результата.

При этом разрушение материала с меньшим коэффициентом отражения исключено по причинам, описанным ранее.

Реализация поставленной цели поз.воляет также полностыЬ автоматизировать поиск и исправление дефектов напыления контактных площадок гибридных интегральных схем на анодированном алюминии. Для этого достаточно запрограммировать последовательный обход контуров контактных площадок, и лазерное излучение автоматически испратически, через исполнительный меха„изм 8, связанную со светофильтром с регулируемым пропусканием 9. располо«ениым между объектом 5 и сферическим зеркалом 3 под углом к оси излучения лазера. Устройство работает следующим образом. С помощью источника питания 2 активный элемент 1 доводится до состояния, при котором мощность постоянна во времени. С помощью координатного стола 6 и системы визуального наблюдения 7 объект 5 выводится в такое положение, в котором излучение, сфокусированное фокусирующей системой Ц, попадает на участок объекта с меньшим коэффициентрм отражения. При помощи системы визуального наблюдения, снабженной средством для определения порога разрушения, и исполнительного механизма 8, пропускание светофильтра 9 регулируется таким образом, чтобы интенсивность излучения была недостаточна для обработки указанного участка объекта. С помощью координатного стола 6 вручную или по програмвит дефекты напыления, не разрушая при этом изолирующий слой. Испытания макета устройства показали также возможность успешного применения устройства для корректировки фотошаблонов интегральных схем, подгонки тонкопленочных резисторов на различных подложках. Формула изобретения 1. Устройство для обработки матери алов лучом лазера, преимущественно пленок, нанесенных на подложку, покрытую материалом с коэффициентом отражения меньшим, чем у пленки, содержащее активный элемент, резонатор, образованный сферическим зеркалом и обрабатываемым материалом, источник питания, фокусирующую системы, установленную между активным элементом и обрабатываемым материалом, систему визуального наблюдения и координатный стол, отличающееся тем, что, с целью обработки пленок без повреждения материала подложки, система визуального наблюдения снабжена приспособлением для определения порога разрушения материала, а резонатор снабжен светофильтром с регулируемым пропусканием, установленным между активным элементом и сферическим зеркалом, при этом устройство снабжено исполнительным механизмом кинематически связанным со светофильтром, и приспособлением для определения порога разрушения материала. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что светофильтр установлен под углом к оптической оси активного элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ,№ 22«б78, Ал. В 23 К 26/00, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР ff 467698, кл. В 23 К 26/t)0, 1970.