激光燒蝕用的對稱性凈化掃描方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種通過燒蝕改變目的物表面的改進方法，其結(jié)果在于能夠減少燒蝕物殘渣在目的物表面上的再沉積。（*該技術(shù)在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及通過激光燒蝕改變目的物表面領(lǐng)域，以及使用激光對于表面及由這類燒蝕方法改變后的目的物進行修正的方法。利用激光束來改變表面是公知的。早在二十世紀八十年代即已發(fā)現(xiàn)，以紫外頻率范圍發(fā)出的脈沖激光，通過燒蝕作用的光致分解(APD)能夠改變目的物的表面。后來曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過采用APD，可以除去的目的物材料層約為每一脈沖1微米目的物材料的數(shù)量級。另外還曾指出，APD并不對重新又直接暴露在被燒蝕材料下面的材料的特性產(chǎn)生顯著性蝕變。這種現(xiàn)象被解釋為，由于紫外激光器在足夠短的時間周期內(nèi)提供的足夠能量，實際上能破壞聚合的目的物材料的共價鍵但不會對其基底加熱(參見美國專利Nos.4，417，948及4，568，632)。此外，采用APD的掃描方法已在美國專利5，061，342中公開。根據(jù)進一步研究還曾發(fā)現(xiàn)，某些材料當被燒蝕時能夠產(chǎn)生不等量的被燒蝕有機物殘渣，其中有些會再沉積在目的物材料的表面上。據(jù)認為，這種再沉積的殘渣能以某種方式阻止對于被燒蝕的目的物表面予示蝕變的企圖。此外，還曾發(fā)現(xiàn)，某些材料不能象其它材料那樣被干干凈凈地進行蝕刻。對于目的物的表面進行燒蝕，一方面還要除掉來自該表面的再沉積和被粘附殘渣的方法，尚且是未知的。現(xiàn)在制定的一種新方法，是用來按一定方式燒蝕表面，以便同時清除掉再沉積的殘渣而隨后又能避免殘渣的聚積。為了在選定的目的物上獲得所需要的最終表面，必須在燒蝕過程繼續(xù)在目的物表面的剩余部分上面進行之前，先從該表面上清除燒蝕過程中形成并成為再沉積及粘附在該表面上的殘渣。根據(jù)本專利技術(shù)公開的燒蝕目的物表面的方法，包括同時將分束后的脈沖的紫外輻射光束射在上述目的物表面上對其進行光致燒蝕，且讓這些光束相對此目的物表面運動，以使整個目的物表面都能夠被掃描。根據(jù)本專利技術(shù)的進一步實施例，公開了一種光致燒蝕目的物表面的方法，所包括的步驟為a)將分束后的脈沖紫外輻射光束同時射在目的物表面上的平分線上，以及b)讓該分束光束的各條光束沿著彼此相離且離開上述平分線方向，朝向目的物表面的相反邊緣進行掃描，以使整個目的物表面都能夠被掃描。在更進一步的實施例中，公開了一種光致燒蝕目的物表面的方法，所包括的步驟為a)將環(huán)形的脈沖紫外輻射光束射在目的物表面的中心點上，以及b)增大上述環(huán)形光束的半徑，使得該光束同時離開上述中心點朝向目的物表面的邊緣進行掃描，以使整個目的物表面都能夠被掃描。在又一個實施例中，公開了一種光致燒蝕目的物表面的方法，所包括的步驟為a)將環(huán)形的脈沖紫外輻射光束射在目的物表面的中心點上，以及b)逐漸增大上述光束的半徑，使得該光束同時在所有方向上離開上述中心點朝向目的物表面的所有邊緣進行掃描，以使整個目的物表面都能夠被掃描。進一步的設(shè)想是，本申請?zhí)岢龅膶＠夹g(shù)對于壓型的交聯(lián)的、熱固性、熱塑性或其它材料特別有用，其中包括適于用作接觸透鏡的光學(xué)透明材料。附圖說明圖1表示接觸透鏡坯料的橫截面圖。圖中虛線為最終要求的復(fù)曲面表面的放大。圖2為表示讓分束后光束同時進行掃描的新方法的原理圖。圖3為表示讓分束后的光束同時進行掃描的方法的透視圖。圖4為表示作為環(huán)形束掃描方法提出的典型實驗裝置示意圖。本專利技術(shù)涉及一種變更光學(xué)表面的新方法，以使其按照球面、柱面或者不同的折射本領(lǐng)產(chǎn)生變化。這種新方法乃是美國專利No.5，061，342中教導(dǎo)的工藝過程的改進，其整個內(nèi)容在此被結(jié)合作為參考。如圖1所示，通過在光學(xué)區(qū)的外圍除掉更多一些材料，便可在目的物接觸透鏡的坯料上設(shè)置一個復(fù)曲面彎曲。然而本領(lǐng)域技術(shù)熟練的專業(yè)人應(yīng)當理解，利用本專利技術(shù)可以產(chǎn)生出任何形狀的表面，這里提供的圖形僅為了說明的目的。本專利技術(shù)提出的方法是利用紫外輻射從目的物表面上燒蝕掉材料，以便產(chǎn)生出最后的表面，例如復(fù)曲面。復(fù)曲面接觸透鏡，可被理解為能夠矯正由于散光引起的視覺靈敏度不足的透鏡。這樣的透鏡具有柱面的折射元件，在經(jīng)過光軸的所有平面內(nèi)其折射本領(lǐng)并非固定，而是在一個平面內(nèi)具有最高的折射本領(lǐng)，且在垂直此第一平面的另一平面內(nèi)具有最低的折射本領(lǐng)。適于燒蝕的目的物表面，包括有接觸透鏡、接觸透鏡坯料、用于制做接觸透鏡的模具、用于制做這種模具的工具，以及任何其上直接或者間接地給出所需要的可予測的最終的球面、柱面或者不同的折射本領(lǐng)或幾何形狀的物件，例如接觸透鏡。為了產(chǎn)生所需要的最終結(jié)果，往往須從目的物表面上除去不等量的材料。例如為了在接觸透鏡上產(chǎn)生出復(fù)曲面，必須從光學(xué)區(qū)的邊緣或周圍除掉比光學(xué)區(qū)的中央部位更多的材料(參見圖1)。因此，為了產(chǎn)生復(fù)曲面，與光學(xué)區(qū)的中央部位被掃描且其表面被燒蝕時產(chǎn)生的有機物殘渣相比，光學(xué)區(qū)周圍將產(chǎn)生更大量的燒蝕物殘渣。曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當激光束在透鏡的一個邊緣開始其掃描以產(chǎn)生出復(fù)曲面時，該透鏡的表面上會隨機地再沉積出顯著的被燒蝕物殘渣。其中的某些殘渣將再沉積在激光束掃描光路中的透鏡目的物之上。當出現(xiàn)這種情況時，隨著激光繼續(xù)其掃描，此激光束首先碰到的材料不再是原來的目的物表面，而是再沉積的由其周圍新近粘附的殘渣。盡管由美國專利5，061，342中描述的所謂“邊緣至邊緣”掃描產(chǎn)生出來的最終表面常常是對其它已知的表面變型方法(諸如釘板條之類)的一種改進，然而應(yīng)當相信，再沉積的有機物殘渣會阻礙獲得最佳結(jié)果的可能性。因此，如本專利技術(shù)所設(shè)相的那樣，圖2及3表示原始的激光束1是由準分子激光器2發(fā)出的。此原始的激光束射向分束用的棱形鏡3，并可有兩束光4及5產(chǎn)生。隨后這兩束光射向曲面的輔助反射鏡6及7，依次再由該反射鏡將其射向目的物表面8。在本專利技術(shù)的一個實施例中，掃描用的反射鏡6及7是由計算機裝置(未表示)控制的，同時對這些光束起作用，以使其同時穿過目的物表面運動及掃描。在適于改變或者產(chǎn)生出復(fù)曲面的一個實施例中，開始時這些光束是會聚在目的物表面的平分線9上的，而且沿著彼此脫離的方向朝向目的物表面的相反邊緣10及11同時進行掃描，以實現(xiàn)對整個目的物表面的完全掃描。按照這種方式，與已知的邊緣至邊緣掃描方法相比，會有更多的燒蝕物殘渣逐漸地從光學(xué)區(qū)中掃除。應(yīng)當理解，目的物表面上的平分線，乃是穿過目的物表面中心延伸的一條線。(就形狀而言，目的物表面不必一定是圓的或者球面。)在進一步實施例中，圖4表示能夠擴展及收縮的環(huán)形光束，可被用來同時對目的物表面的眾多區(qū)域進行掃描。圖4表示的這種系統(tǒng)，其實施例之一中，來自準分子激光器13的原始光束12，可被射在錐形反射鏡14或者其它能夠產(chǎn)生環(huán)形光束15的反射鏡上，隨后該環(huán)形光束被射在圓環(huán)形的輔助反射鏡16上。然后由此輔助反射鏡將該環(huán)形光束射在目的物表面上。通過讓此錐形反射鏡相對圓環(huán)形的輔助反射鏡移動，可以逐漸增大或者減小該光束的直徑。在實施例之一中，此環(huán)形光束隨后可以其趨近為一點的最小直徑射向目的物表面的中心點17，并且同時向外擴展伸向目的物表面的最外圍，以使整個目的物表面都能被掃描，而且燒蝕物殘渣會沿所有方向同時向外逐漸掃除到目的物表面的周圍。按照這種方式，與已知的邊緣至邊緣掃描方法相比，似乎會有更多的殘渣逐漸從光學(xué)區(qū)中被有效地掃除。施加在目的物每一單位面積上的激光能量通稱為能量密度，對于紫外輻射來說，常常用每平方厘米毫焦耳(mJ/cm2)來表示。根據(jù)本專利技術(shù)進行掃描的激光能量密度的范圍，最好約從20至約2000毫焦耳/厘米2，約從500至約2000毫焦耳/厘米2更本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種光致燒蝕目的物表面的方法，其特征在于，所包括的步驟為：ａ）將分束后的脈沖紫外輻射光束同時射在目的物表面上的平分線上，以及ｂ）讓該分束光束的各條光束沿著彼此分離且離開上述平分線方向，朝向目的物表面的相反邊緣進行掃描，以使整個目的物表面都能夠被掃描。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳健祥，
申請(專利權(quán))人：博士倫有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]