KrF准分子激光刻蚀PMMA研究

马美娟; 张运海; 满宝元

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.035

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KrF准分子激光刻蚀PMMA研究

马美娟 , 张运海 , 满宝元

文章导航 > 激光技术 > 2011 > 35(5): 708-711

引用本文:

Citation:

KrF准分子激光刻蚀PMMA研究

1.
菏泽学院物理系, 菏泽 274015;
2.
山东师范大学物理与电子科学学院, 济南 250014

作者简介: 马美娟(1980-)，女，助教，现从事量子光学及理论物理研究。Email:winter4686@sina.com.

基金项目:
山东省自然科学基金资助项目(Y2008A16);菏泽学院科研基金资助项目(XY09WL02)
中图分类号: TN249

Research of PMMA etched by KrF excimer laser

1.
Department of Physics, Heze University, Heze 274015, China;
2.
College of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Ji'nan 250014, China
CLC number: TN249

摘要: 为了研究准分子激光刻蚀聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的内在机理,将波长为248nm的KrF准分子激光垂直照射到PMMA材料表面,改变激光能量和脉冲数目,在大气背景下进行实验,照射后样品的表面形貌及化学结构用扫描电子显微镜（SEM）、3维形貌分析仪、X射线光电子能谱（XPS）等手段进行分析。SEM测试表明,在刻蚀区域出现孔状结构,说明刻蚀过程中有气体成分产生。XPS测试表明,激光照射后C1s峰的强度减弱而O1 s峰增强,据此推测PMMA侧链上的甲基被刻蚀掉且空气中的O2参与了反应。另外还研究了激光能量和脉冲数目对刻蚀率和表面粗糙度的影响。结果表明,随着激光能量和脉冲数目增加,刻蚀率和粗糙度并不是一直呈现递增的趋势。
- 激光技术 /
- 光与物质相互作用 /
- 激光刻蚀 /
- 高分子聚合物 /
- 有机玻璃
Abstract: In order to research the internal mechanism of interaction between excimer laser and polymethylmethacrylate(PMMA ), the surface of PMMA was vertically irradiated by KrF excimer laser at wavelength of 248nm, and the experiment was completed in atmosphere through changing laser energy and pulse number. The treated PMMA was analyzed with many methods, for example scanning electron microscope(SEM), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), etc. The results of SEM indicate that a lot of apertures can appear at the irradiated surface of PMMA. The phenomenon means that some gas is given out when excimer laser irradiates PMMA. The results of XPS show that peak intensity of C1s decreases but peak intensity of O1s increases, so the methyls of PMMA are etched and O2 in atmosphere attends the reaction. Besides, the research on the etching rate and the roughness indicates they do not always increase when laser energy and pulse number increase.
- laser technique /
- interaction between light and matter /
- laser etching /
- high polymers /
- polymethylmetharcylate

[1]	CHU X M,GU P L,YANG J X.Study on technical parameters of laser welding HDPE plastics[J].Laser Technology,2010，34(1):116-119(in Chinese).
[2]	XU R Q,CUI Y P,ZHAO R,et al．A ttenuation of laser generated shock waves in Plexiglas[J].Laser Technology,2008,32(3):225-227,243(in Chinese).
[3]	CHEN J,ZHANG Q L,YAO J H,et al．Influence of surface roughness on la ser absorptiv ity[J].Laser Technology,2008,32(6):624-627(in Chinese).
[4]	LI Y L,WANG W P.Laser interaction with polymers and its applications[J].Electro-optic Technology Application,2010,25(2):8-13(in Chinese).
[5]	ZHANG L,LOU Q H,WEI Y R,et al.Comparison of etching characteristics of polymers by 193nm and 308nm excimer laser radiation[J].Chinese Journal of Lasers,2002,29(1):25-28(in Chinese).
[6]	LIU A H,ZHANG Y H,MAN B Y.Surface modification and ablation of polytetrafluorethylene by excimer laser irradiation [J].Acta Optica Sinica,2006,26(7):1073-1077(in Chinese).
[7]	ZHU X L,LIU Sh B,CHENG T,et al.Analysis of X-ray photoelectron spectroscopy of polymethyl methacrylate etched by a KrF excimer laser[J].Chinese Physics Letters,2005,22(6):1526-1529.
[8]	WEI R X,JIANG D Sh,ZHOU Z D.Relationship between average etching velocity and laser pulse energy density during excimer laser direct etching[J].Optics and Precision Engineering,2004,12(2):231-234(in Chinese).
[9]	WANG J Q,WU W H,FENG D M.Introduction to electron spectroscopy (XPS/XAES/UPS)[M].Beijing:National Defense Industry Press,1992:190-191(in Chinese).
[10]	ZHAO Zh Y,HOU D Sh,DONG X Ch,et al．Research on etching properties of polycarbonate by KrF excimer laser[J].Opto-Electronic Engineering,2004,31(2):4-7(in Chinese).
[11]	WOCHNOWSKI C,METEV S,SEPOLD G.UV-laser-assisted modification of the optical properties of polymethylmethacrylate[J].Applied Surface Science,2000,154/155(1):706-711.

[1]	丛启东 , 袁根福 , 章辰 , 郭百澄 . 钡化合物辅助激光刻蚀石英玻璃的实验研究. 激光技术, 2018, 42(3): 351-356. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.03.012
[2]	杨富理 , 袁根福 , 李浩 . 异种金属氧化物辅助激光刻蚀蓝宝石的研究. 激光技术, 2021, 45(6): 756-761. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.06.014
[3]	孔荣宗 , 刘济春 , 吴云峰 , 肖红云 , 吴波 . 激光刻蚀半球型铂电阻的定位研究. 激光技术, 2014, 38(3): 321-324. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.008
[4]	杨旸 , 魏昕 , 谢小柱 , 胡伟 , 李成彬 . 红外激光刻蚀微热管复合沟槽的工艺研究. 激光技术, 2018, 42(2): 276-281. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.026
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[6]	占剑 , 杨明江 . YAG激光参量对刻蚀微坑形貌的影响. 激光技术, 2011, 35(2): 238-241. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.026
[7]	李元可 , 魏昕 , 汪永超 , 赵忠伟 , 李亮 , 张亮 . 皮秒激光加工工艺对微沟槽表面的疏水性研究. 激光技术, 2022, 46(3): 301-306. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.03.002
[8]	陈玉娇 , 郭钟宁 , 连海山 . 高分子材料与金属激光微焊接实验与仿真分析. 激光技术, 2013, 37(6): 760-765. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.012
[9]	章琳 , 楼祺洪 , 魏运荣 , 董景星 , 李铁军 , 黄峰 . 准分子激光刻蚀聚合物微图形制作研究. 激光技术, 2002, 26(2): 94-96.
[10]	高明 , 曾晓雁 , 严军 , 胡乾午 , 王福德 , 邓业平 . 激光-电弧复合焊接的热源相互作用. 激光技术, 2007, 31(5): 465-468.
[11]	吴守忠 , 王文碧 , 刘桂华 , 于而志 . 一种新型的激光防护有机玻璃眼镜研制成功. 激光技术, 1983, 7(1): 18-18.
[12]	倪晓武 , 陈笑 , 陆建 . 激光与液态物质相互作用机理的研究进展. 激光技术, 2002, 26(4): 258-261.
[13]	王平江 , 吴浩 , 陈吉红 , 唐小琦 . 动光式激光切割无缝拼接技术的研究与应用. 激光技术, 2009, 33(4): 369-373. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.010
[14]	李品 , 孙跃东 , 谭文胜 , 刘会霞 , 王霄 . 红外加热辅助激光透射焊接异种聚合物. 激光技术, 2019, 43(3): 307-313. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.03.004
[15]	马响 , 邓勇 , 张书练 . 激光回馈半钢化玻璃应力双折射测量技术. 激光技术, 2020, 44(3): 371-376. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.03.018
[16]	庞继伟 , 王超 , 蔡玉奎 . 玻璃材料激光加工技术的研究进展. 激光技术, 2021, 45(4): 417-428. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.04.003
[17]	焦俊科 , 王新兵 , 卢宏 . 石英玻璃在激光作用下的温度与应力场分析. 激光技术, 2007, 31(4): 427-430.
[18]	段军 . 激光微加工磁盘——激光毛化技术现状与发展. 激光技术, 2006, 30(5): 490-493.
[19]	袁明权 , 凌宏芝 , 彭勃 . 石英玻璃薄板激光精密切割技术. 激光技术, 2006, 30(4): 406-408.
[20]	田国周 , 欧群飞 , 钟鸣 , 叶大华 , 吕百达 . 2kJ高能量钕玻璃激光器的热管理技术分析. 激光技术, 2007, 31(3): 253-256.

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KrF准分子激光刻蚀PMMA研究

作者简介: 马美娟(1980-)，女，助教，现从事量子光学及理论物理研究。Email:winter4686@sina.com

1. 菏泽学院物理系, 菏泽 274015;
2. 山东师范大学物理与电子科学学院, 济南 250014

收稿日期: 2010-12-13
录用日期: 2010-12-30
网络出版日期: 2011-09-25

基金项目: 山东省自然科学基金资助项目(Y2008A16);菏泽学院科研基金资助项目(XY09WL02)

关键词:

摘要: 为了研究准分子激光刻蚀聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的内在机理,将波长为248nm的KrF准分子激光垂直照射到PMMA材料表面,改变激光能量和脉冲数目,在大气背景下进行实验,照射后样品的表面形貌及化学结构用扫描电子显微镜（SEM）、3维形貌分析仪、X射线光电子能谱（XPS）等手段进行分析。SEM测试表明,在刻蚀区域出现孔状结构,说明刻蚀过程中有气体成分产生。XPS测试表明,激光照射后C1s峰的强度减弱而O1 s峰增强,据此推测PMMA侧链上的甲基被刻蚀掉且空气中的O2参与了反应。另外还研究了激光能量和脉冲数目对刻蚀率和表面粗糙度的影响。结果表明,随着激光能量和脉冲数目增加,刻蚀率和粗糙度并不是一直呈现递增的趋势。