激光刻蚀的原理及应用

2024年3月29日发(作者：月虹)

激光刻蚀的原理及应用

一、激光刻蚀的原理

激光刻蚀是一种常用的微纳加工技术，利用激光的高能量密度和高光纯度，通

过短时间内的局部加热和蒸发来刻蚀材料表面。其原理可总结为以下几点：

1. 能量浓缩：激光束能量经过透镜或其他光学装置的聚焦，使得能量

在一定焦点处集中，达到高能量密度。

2. 光与物质相互作用：激光束照射到材料表面时，光被材料吸收，能

量被传递到材料中。

3. 能量转化：被吸收的光能转化为材料内部分子或结晶的热运动能量，

导致其温度升高。

4. 热膨胀和蒸发：材料在高温作用下发生热膨胀和表面蒸发，局部材

料被气化或剥离。

5. 刻蚀效应：经过多次激光的照射，材料的表面被不断剥离，形成所

需的刻蚀效果。

二、激光刻蚀的应用

激光刻蚀技术具有高精度、高效率和非接触等优点，因此被广泛应用于多个领

域。以下是一些激光刻蚀的典型应用：

1. 微电子制造

激光刻蚀技术在微电子制造中发挥着关键作用。通过激光刻蚀，可以在芯片表

面精确地形成电路、通孔等微结构，用于制造集成电路、硅芯片和微电子器件。

2. 纳米加工

激光刻蚀可用于纳米加工，通过对纳米材料进行局部处理，实现纳米结构的制

备。例如，在纳米光子学领域，可以使用激光刻蚀技术制备纳米光学器件，如纳米

光波导、纳米阵列等。

3. 生物医学

在生物医学领域，激光刻蚀技术可以用于生物芯片的制作。通过激光刻蚀，可

以在芯片表面形成微小阵列，用于细胞培养、蛋白质分离等应用。

4. 光学元件制造

激光刻蚀可以制造光学元件，如光纤耦合器、光学波导、光栅等。通过激光刻

蚀技术，可以实现对光学材料的精密加工，制备出具有特定功能和性能的光学元件。

5. 微机电系统制造

微机电系统（MEMS）是一种结合微电子技术和机械工程技术的新型集成器件。

激光刻蚀技术在MEMS制造中起着重要的作用，用于制造微马达、压力传感器、

加速度计等微型机械结构。

6. 表面处理

激光刻蚀可用于表面处理，改变材料表面的形貌和性质。例如，在材料加工中，

激光刻蚀可以用于提高材料的附着性、耐磨性和耐腐蚀性。

7. 其他应用

除了以上应用领域，激光刻蚀还广泛应用于光学标记、导电线路修复、立体刻

蚀等。随着激光技术的不断发展，激光刻蚀的应用领域也在不断拓展。

三、总结

激光刻蚀是一种常用的微纳加工技术，通过激光束的聚焦和能量转化，实现对

材料表面的刻蚀。激光刻蚀技术在微电子制造、纳米加工、生物医学、光学元件制

造、微机电系统制造等领域有着广泛的应用。随着激光技术的不断进步，激光刻蚀

的应用领域将会越来越广泛，并找到更多的新应用。