激光背向湿式刻蚀聚合物研究

激光背向湿式刻蚀聚合物研究=摘要随着制造技术日益发展，制造加工的精度逐步趋于微米级甚至是纳米级，在精密制造领域中，激光加工成为主要方式之一。传统的激光加工以干式烧蚀加工为主，但此方法加工后的堆积物粘结在通道周围，严重影响加工表面质量，热影响区和热应力较大，容易产生脆性裂纹。现在主要以激光辅助改性化学刻蚀和液体辅助激光加工为主。其中激光辅助改性化学刻蚀虽可以加工出较大长度的微通道，但是刻蚀时间较长并对加工材料本身会形成刻蚀损伤，又因为激光烧蚀透明电介质材料的过程中产生碎屑，在空气中，激光烧蚀材料产生的碎屑达到一定深度时则很难排出去，液体辅助激光加工使得等离子体和碎屑被液体带离加工区域，保证加工的持续进行。故液体辅助激光加工成为首先选择的加工方法。本课题选用液体辅助激光加工中的激光背向湿式刻蚀方法，通过深入学习背向湿式刻蚀的原理，运用1064nm纳秒激光器，基于背向湿式刻蚀技术并以饱和的CuSO4溶液作为工作液体，在聚合物PMMA上制备出表面微结构，并探究激光加工工艺参数与微结构的关系。关键词：精密制造，激光加工，聚合物微通道，液体辅助激光加工，激光背向湿式刻蚀AbstractWiththedevelopmentofmanufacturingtechnology,theprecisionofmanufacturingprocessingisgraduallybecomingmicronorevennanometer.Inthefieldofprecisionmanufacturing,laserprocessinghasbecomeoneofthemainmethods.Thetraditionallaserprocessingismainlydryablationprocessing,butthedepositedmaterialafterthemethodisbondedaroundthechannel,whichseriouslyaffectsthequalityoftheprocessingsurface,theheat-affectedzoneandthethermalstressarelarge,andbrittlecracksareeasilygenerated.Nowmainlylaser-assistedmodifiedchemicaletchingandliquid-assistedlaserprocessing.Amongthem,laser-assistedmodifiedchemicaletchingcanprocesslarge-lengthmicro-channels,buttheetchingtimeislongandtheetchingoftheprocessingmaterialitselfwillbeformed,andthechipswillbegeneratedduringtheprocessoflaserablationofthetransparentdielectricmaterial.Intheair,whenthedebrisgeneratedbythelaserablationmaterialreachesacertaindepth,itisdifficulttodischarge.Theliquid-assistedlaserprocessingcausestheplasmaanddebristobecarriedawayfromtheprocessingareabytheliquidtoensurethecontinuousprocessing.Therefore,liquid-assistedlaserprocessinghasbecomethefirstchoiceofprocessingmethod.Thissubjectselectsthelaser-induced-back-wetting-etching(LIBWE)methodinliquid-assistedlaserprocessing.Bydeeplystudyingtheprincipleofback-wetetching,1064nmnanosecondlaserisused,basedonwetbackengravingtechnologyandsaturatedCuSO4solutionasworkingliquid.SurfacemicrostructureswerepreparedonthepolymerPMMAandtherelationshipbetweenlaserprocessingparametersandmicrostructurewasinvestigated.Keywords：PrecisionManufacturing,LaserProcessing,PolymerChannel,Liquid-assistedLaserProcessing,Laser-backside-wet-etching目录TOC\o"1-3"\h\u1绪论 11.1题目背景及目的 11.2国内外研究现状 21.3题目研究方法 41.4论文构成及研究内容 42激光背向湿式刻蚀的原理及研究方法 52.1激光刻蚀原理 52.2液体辅助激光加工原理 72.3激光背向湿式刻蚀的原理 83实验设计与实验装置 103.1实验材料及其特性 103.1.1PMMA材料特性 103.1.2辅助液体特性 113.2实验装置 133.3实验设计及方法 154激光背向湿式刻蚀聚合物实验研究 164.1实验参数确定和实验前准备 164.1.1激光平均功率的选择 164.1.2扫描速度的选择 174.1.3重复频率的选择 194.1.4激光脉冲宽度的选择 204.1.5加工次数的选择 214.1.6液膜厚度的确定 224.2激光加工参数影响 224.2.1激光功率对通道结构的影响 234.2.2扫描速度对通道结构的影响 244.2.3加工次数对通道结构的影响 254.3辅助液体的影响 274.4温度的影响 284.5空泡产生和塌陷的影响 294.6焦距变化对背向刻蚀的影响 29结论 33参考文献 35致谢 381绪论1.1题目背景及目的自20世纪以来，由于微观世界规律的基础科学理论不断发展，加工制造精度的微米级、纳米级的出现，精密制造技术成为提升国家综合国力的主要因素之一。在过去传统微纳制造工艺的方法中，主要以机械加工、化学刻蚀和激光干式加工为主。其中机械加工不仅是最早用于精密制造的技术，也是应用最广泛的技术之一。机械加工主要是通过金属刀具切割工件加工出微纳结构，虽然该方法简便迅速，但是容易使材料产生裂纹甚至碎片，特别是在十字形切槽交叉点上应力最大，刀具的磨损也很严重，所以该方法已经不适用于大尺寸、超精密的工件加工[1]。化学刻蚀也是比较常用的方法，主要应用于芯片制造和微流通道加工。化学刻蚀主要以湿法刻蚀为主。湿法腐蚀主要以氢氟酸液体与基片（例如二氧化硅）发生化学反应，在所确定的区域腐蚀出通道，但是氢氟酸反应速度非常快，并不能准确控制，进而导致极易腐蚀其边缘部分，加工出的通道形状效果并不精准，故而其方法的精确度较差；除此而外，在此操作过程中存在极大的安全隐患，氢氟酸具有极强毒性和腐蚀性，而且极易挥发，很容易对人体造成巨大的危害，并对环境造成污染。化学刻蚀方法对环境的要求较高，需要在无杂志颗粒的超净间的环境中完成，此条件实现难度较大，此外现有的传统工艺都要求制备掩膜版，故其每工艺一步的操作周期较长以及加工工艺较为繁琐和复杂。近些年在微纳加工制造以及精密制造领域中，激光加工技术越来越凸显其重要的作用。由于激光加工具有操作简单、工作效率高、高能量聚集度、高精度和在时间、空间和能量方面具有精确控制能力，使得激光在微纳制造和光学器件加工领域具有突出性优势。激光干式加工是先如今常用于加工微结构的主要方法，效率明显高于化学腐蚀法。但是加工后的堆积物容易粘结在通道周围，严重影响加工表面质量；由于该方法是以热加工为主，进而产生的热影响区和热应力较大，容易产生脆性裂纹；对于切割较厚的材料，激光加工的效率低[1]。现在微结构的制备主要以激光辅助改性化学刻蚀和液体辅助激光加工为主，其中激光辅助改性化学刻蚀主要应用在石英玻璃和光敏玻璃两种，蓝宝石等其他一些透明材料。通过激光直写加工出为通道，再经过热处理工艺获得致密结构，运用化学腐蚀剂（HF溶液为主）刻蚀通道[2]。虽然可以加工出较大长度的微通道结构，但是刻蚀时间较长、制得的微通道结构一般存在锥度，且对加工材料本身会形成刻蚀损伤[2]。液体辅助激光加工相比于激光辅助改性化学刻蚀，不能加工出大而深的通道结构，但是该方法有利于碎屑排除，得到加工质量高且表面光洁的微通道[2]。故本文选用液体辅助激光加工中的激光背向湿式刻蚀法制备高质量的微结构，并探究加工工艺参数与通道特征的关系。1.2国内外研究现状激光背向湿式刻蚀的方法在国内外的研究中多用于玻璃等透明材料（例如SiO2、蓝宝石玻璃）或半导体材料（Si）加工，用于刻蚀聚合物方面的研究较少。广东工业大学的谢小柱教授多年从事激光背向湿式刻蚀机理的研究。曾使用1064nm红外脉冲激光背向湿式刻蚀蓝宝石玻璃加工沟槽，以CuSO4溶液作为辅助液体，对激光背向湿式刻蚀蓝宝石的加工工艺进行研究，并利用激光共聚焦显微镜对所加工沟槽表面的形貌结构进行检测，同时运用控制变量实验法研究了脉冲激光能量与扫描速度、加工次数、辅助液体浓度以及液膜厚度对沟槽结构和沟槽质量的影响规律[3]。实验表明使用20%的饱和CuSO4溶液，在0.5-0.9J/mm的线密度能量下扫描8次，并使用430-1440μm的液层厚度有利于提高激光诱导液相沉积量，加大激光划切深度，获得质量较好的划槽[3]。谢小柱教授还对激光背向湿式刻蚀过程中工作液体进行了理论和实验的研究，研制了一种新型的高稳定性且高活性的混合溶液，其混合溶液为：硫酸铜的质量浓度为28g/L、次磷酸钠的质量浓度为40g/L、氨水的质量浓度为45g/L、pH值为12[4]。在相同的加工条件下，采用硫酸铜溶液和混合溶液作为辅助液体对蓝宝石进行加工，实验结果表明，蓝宝石在混合溶液中的加工效率是硫酸铜溶液中的5倍左右。此研究对提高低功率激光作用下蓝宝石的加工效率有一定的指导意义[4]。Ji-YenCheng，Wei-ChenKao，MansourehZ.Mousavi[5]等人利用可见光激光进行刻蚀聚合物材料的实验研究。他们通过运用532nm低功率且经济的纳秒激光（绿光激光），运用激光诱导背向湿式刻蚀的方法，频率分别在1KHz和30KHz对聚合物PMMA材料进行加工，获得了通红外激光和紫外激光同样的高质量微通道，并提出低粘性和高湿性的辅助液体（例如KMnO4溶液）会对可见光波具有更大的吸光性，同时还得出背向湿式的方法会刻蚀出更深的沟槽。这对未来研究运用低功率的可见光激光加工聚合物材料刻蚀微通道具有深远的影响和极高的参考价值。T.Efthimiopoulos，H.Kiagias，S.Christoulakis，N.Merlemis[6]等人运用XeCl准分子激光，通过背向湿式的方法刻蚀聚合物，研究空泡产生和坍塌。在相同的激光脉冲持续时间或脉冲并根据激光脉冲能量膨胀和聚集，发现产生了一个小的云在表面气泡附近不对称，当达到临界体积时，每个气泡在高压和温度中心点处坍塌并反弹，在聚合物的未照射区域上喷射热喷射的材料并在表面上产生凹坑。K.Zimmer，R.Bo¨hme，D.Ruthe，B.Rauschenbach[7]对利用激光诱导背向湿式刻蚀基地材料的表面改性影响的研究，他们使用KrF准分子激光器在石英玻璃进行背向刻蚀，发现在刻蚀过程中与液体接触面会极易增加温度，并迅速达到材料的熔点和沸点，从而增强材料的吸收性和刻蚀效率。Liao等利用液体辅助激光加工方法，首次使用一种多孔玻璃作为加工材料，通过该方法在多孔玻璃内部得到任意长度和形状的微流通道。在水作为辅助液体进行微通道加工的工作中，由于激光刻蚀到一定深度后烧蚀碎屑无法顺利排出致使通道阻塞从而加工终止，在多孔玻璃中加工时，水除了可以从通道中流入烧蚀区域并带走碎屑，也可以从微孔网络流入，因而可以得到任意长度和形状的微通道[2]。Gian-LucaRoth，CemalEsen，RalfHellmann[8]等人利用飞秒激光在聚合物材料PMMA内部加工圆柱型三维通道。G.-L.Roth，C.Esen，R.Hellmann[9]等人利用飞秒激光在PMMA内部加工微流通道，探究激光波长对微流通道的影响，并通过改变激光聚焦物镜的数值孔径大小来控制通道的深宽比，进而得到不同形貌的通道。SteffenHessler，ManuelRosenberger，BernhardSchmauss，RalfHellmann[10]等人使用KrF准分子激光器探究激光对透明聚合物材料折射率对刻蚀沟槽的结构的影响。1.3题目研究方法本课题选用1064nm的红外脉冲纳秒激光器，通激光诱导背向湿式刻蚀的机理，以饱和的CuSO4溶液作为辅助液体，在聚合物PMMA上加工出微流通道，运用控制变量的单一因素的实验方法，再利用激光共聚焦显微镜和电子显微镜测量并观察出沟槽的宽度和深度特性，探究激光功率、扫描速度、激光频率、加工次数对通道结构特性的影响规律，进而得出够刻蚀出表面质量高且光洁的微通道的激光加工参数。1.4论文构成及研究内容本论文主要通过叙述传统加工微流通道的背景得出选用激光背向湿式刻蚀聚合物的原因和目的；其次简述激光加工原理、液体辅助激光加工原理以及激光背向湿式刻蚀的机理，从而作为实验的理论依据和基础原理；再说明实验材料准备、实验装置和实验的设计方案，体现实际的实验操作流程；再通过确定实验参数，探究激光功率、扫描速度、激光频率、加工次数对通道结构特性的影响规律，最后得出在激光背向湿式刻蚀原理下，怎样的激光加工参数能够刻蚀出表面高质量微通道的结论。

2激光背向湿式刻蚀的原理及研究方法2.1激光刻蚀原理激光在基底材料刻蚀沟槽通过激光高能量密度的特性，使其聚焦在材料表面，由于高能量使得材料表面温度迅速升高，在高温的条件下，材料软化并开始热降解，随着温度的不断升高，材料内部的分子结构被破坏，分子链断裂，并伴随着一系列的物理化学反应（如图2.1）。图2.1激光刻蚀原理激光在基底材料上以一定的扫描速度加工出微通道，由于激光的能量强度为高斯分布，相当于高斯型分布的能量密度与基底材料相互作用的结果。假设激光加工过程中所产生的碎屑等熔化物质对刻蚀出的沟道不产生任何影响；且切除表面的热传导方向为法方向；激光能量束的高斯分布为：（2.1）其中，P代表激光功率，R代表激光光斑直径。根据能量守恒定律，激光产生的能量应等于与基地材料相互作用所产生的能量以及基地材料发生分解向外产生的热量。（2.2）其中，ρ代表密度，v代表激光加工速度，Cp代表定压比热，Ts代表激光加工时材料表面温度，To代表材料随处的环境温度，L表示材料发生分解所向外产生的热量，a代表材料对激光光束的吸收率，△D表示激光一次加工的深度。当y=0时，激光加工一次的最大深度为：（2.3）则激光加工基地材料的侧截面表达式为：（2.4）其中λ为激光加工次数。（激光刻蚀物理模型如图2.2）图2.2激光刻蚀物理模型2.2液体辅助激光加工原理在激光刻蚀透明电介质材料的过程中，基底材料会先吸收激光光束中光子的能量，使其成为具有金属特性的吸收型等离子体，随着激光加工沟槽的过程中，与等离子体不断相互作用进而导致碎屑的产生。在激光所加工的通道具有一定深度时，激光刻蚀透明材料所产生的等离子体和碎屑在空气中非常难去除，且会堆积在通道周围，从而降低表面质量。所以，在液体辅助激光加工基底材料的过程中，通过辅助液体对激光的吸收性影响，将激光与透明材料所产生的碎屑和等离子体带离加工区域，从而保证加工持续进行。液体辅助激光加工的过程中，一般从透明材料的下表面开始自下而上进行加工。若从材料上表面开始加工，则激光脉冲会持续受到加工过程的影响，从而极易达到材料的烧蚀阈值，表面质量大大下降；而从下表面开始加工，则会吸收激光透过材料在其下表面所产生持续一致的光斑大小的能量（如图2.3所示）。图2.3液体辅助激光加工原理液体辅助激光加工方法有：液体辅助激光正面加工、激光背向湿式刻烛加工、微水刀激光加工等。该方法所用的辅助液体一般为蒸馏水或去离子水，辅助液体的黏性对于微通道的加工有很大影响，当使用的辅助液体的黏度越高时，加工得到的微通道长度越短，形状也越差。液体辅助激光加工的加工材料主要为石英等透明玻璃材料，以及一些有机聚合物材料。液体辅助激光加工具有一定的优势：（1）激光刻蚀材料所产生的等离子体之间的相互碰撞会给工作液体提供一个驱动力，有利于将刻蚀材料所产生的碎屑排出；（2）在液体辅助激光加工的过程中，激光加工的通道会与工作液体相互作用产生气泡，随着气泡的形成及塌陷产生的压力、液流的对流行为以及冲击波会加速碎屑的排出；（3）辅助液体有利于减小材料的氧化和再沉积对通道的影响，且气泡的形成及塌陷与液体中产生的更高压强使得产生的碎屑减小，更容易排出。而此方法的缺点是在特定材料上加工时，微通道的深度受限于所刻蚀的材料能否顺利去除，并且可加工的极限深度低于运用激光辅助改性化学刻蚀深度。2.3激光背向湿式刻蚀的原理激光背向湿式蚀刻加工时，辅助液体置于基底材料下表面，激光透过透明材料聚焦在辅助液体与基底材料的接触面，辅助液体溶质吸收激光的能量，从而产生的热量和温度从吸收层迅速传导到液体和工件表面，在高温的作用下使透明材料软化、汽化，由于光化学反应的原理，辅助液体会吸收激光形成金属氧化物，在溶剂和工件表面聚集形成沉积层，沉积层增强了激光的吸收，最终实现材料去除。其间会产生高压空泡和微射流，所产生的高压强有利于材料的去除和加工过程中碎屑的排出。图2.4（a）激光背向湿式刻蚀原理图2.4（b）激光背向湿式刻蚀原理激光背向湿式刻蚀通常应用于透光率好或者是透明的材料（例如：蓝宝石玻璃和一些聚合物材料，例如PMMA）。激光诱导背向湿式刻蚀技术具有以下优势：（1）激光背向湿式刻蚀有利于在加工过程中减少通道中的排屑，从而使其重凝沉积少、热应力影响小。（2）激光背向湿式刻蚀基底材料所能达到的烧烛阈值比激光在空气中加工低，并且产生的碎屑少，所以加工后工件表面粗糙度低、质量好。（3）激光背向湿式刻蚀过程中会产生高压和微射流，有利于材料的去除，降低加工表面的粗糙度，从而改善加工表面质量。

3实验设计与实验装置3.1实验材料及其特性本实验选用亚克力板（PMMA）作为基底材料，尺寸（mm）：100x100x1，选用1mol/L的CuSO4溶液作为辅助液体。以下是对本实验所选材料的具体特性阐述并说明选用作为激光背向湿式刻蚀聚合物实验材料的原因。3.1.1PMMA材料特性聚甲基丙烯酸甲酯简称PMMA，俗称有机玻璃，具有加工质量高，制造加工成本低，大量用于生产、生活以及医药等行业。它的分子结构如下：甲基丙烯酸甲酯（CH2=CHCOOCH3）通过加聚反应聚合生成PMMA，具有很高的透明度，通常作为玻璃的替代材料，且便于进行机加工。PMMA的密度大约在1.15-1.19g/cm3，PMMA的密度比玻璃低，是玻璃（2.4-2.8g/cm3）的一半。1、物理性能（1）PMMA具有良好的综合力学性能。由于PMMA的相对分子质量大约为200万，是长链的高分子聚合物，且其分子链具有较强柔软性，因此PMMA具有比较高的强度，其抗拉伸和抗冲击的能力是普通玻璃的7-18倍。PMMA经过加热和拉伸处理过后，其中的分子链排列有序，从而使得材料的韧性显著提高。通常PMMA拉伸强度可达到50-77MPa，弯曲强度可达到90-130MPa，其断裂伸长率仅2%-3%，所有PMMA的力学性能基本属于硬而脆的材料。（2）PMMA具有较低玻璃化温度，约130-140℃（265-285°F），比玻璃低很多。PMMA的玻璃转化温度为大约105℃。（3）PMMA是目前最优良的透明高分子材料，透光率达到92%，比玻璃的透光度高。PMMA能有效过滤波长小于300nm的紫外光，但300nm至400nm之间滤除效果较差。在照射紫外光的状况下，与其它聚合物材料相比，PMMA具有更好的稳定性。PMMA允许小于2800nm波长的红外光通过，小于25000nm时，基本上可被阻挡，总体对红外光的吸收性不高。2、化学性质由于PMMA具有较大的支链，聚甲基丙烯酸甲酯的黏度较高，因此在使用热加工方法时加工速度比较慢，但可以广泛应用于各种加工工艺方式。聚甲基丙烯酸甲酯可耐较稀的无机酸，但浓的无机酸可侵蚀，可耐碱类，但温热的氢氧化钠、氢氧化钾可浸蚀，可耐盐类和油脂类，耐脂肪烃类，不溶于水、甲醇、甘油等，但可吸收醇类溶胀，并产生应力开裂，不耐酮类、氯代烃和芳烃。聚甲基丙烯酸甲酯对臭氧和二氧化硫等气体具有良好的抵抗能。3.1.2辅助液体特性激光诱导背向湿式刻蚀聚合物实验所用辅助液体为1mol/L硫酸铜溶液。CuSO4溶液是CuSO4·5H2O晶体的水溶液，水溶液显弱酸性，颜色为蓝色。无水硫酸铜为白色或灰白色粉末，化学式CuSO4，从水溶液结晶生成蓝色的五水硫酸铜晶体，化学式CuSO4·5H2O，俗称明矾或胆矾。常温下，五水硫酸铜的溶解度为25g，在水中溶解时发生的化学反应：CuSO4是强电解质，能够自水中完全电离，电离方程式：CuSO4是强酸弱碱盐，能够发生水解反应，水解反应方程式：硫酸铜发生水解反应因产生氢离子，所以硫酸铜溶液呈弱酸性。硫酸铜溶液相关性质参数如下表3.1所示：表3.1CuSO4溶液性能参数物理量数值密度（kg/m³）约1200热导率（W/（m·K））0.6比热容（J/Kg）3800吸收系数（m-1）约37500通常硫酸铜溶液大量应用于镀铜工艺中，因为激光照射硫酸铜溶液会使其发生光化学反应，产生Cu元素沉积，所以国内外就激光辅助铜沉积进行了大量研究。现如今，激光背向湿式刻蚀技术引用硫酸铜溶液作为辅助液体来提高基底材料对光的吸收，提高刻蚀效率，改善加工质量，成为激光刻蚀透明材料的常用的工作液体。使用硫酸铜溶液作为激光背向湿式刻蚀的辅助液体有如下优势：（1）硫酸铜溶液不易挥发，无毒不会给操作人员身体造成伤害，并且不具有强腐蚀性，故不会给设备和操作平台产生腐蚀性损害。（2）硫酸铜溶液对红外光的吸收率较高，有利于提高对红外光能量的吸收，从而可以实现更加高效的刻蚀加工。（3）由于激光照射硫酸铜溶液会使其产生光化学反应，生成的氧化铜及铜单质会附着在工件表面容易清洗去除，不会对工件材料造成破坏。（4）激光刻蚀通道是在液体环境中，所以有利于降低加工过程中所产生的高温。3.2实验装置本实验所用激光器是由中山汉通激光设备有限公司生产的HT-20F多功能可调脉冲纳秒激光器（如图3.1（a）（b）所示），该激光器是由主机、加工工作平台、冷却系统、加工主柜和计算机系统五部分组成（如图3.1（c）所示）。激光波长为1064nm,激光连续输出的最大功率为20W，实际可加工范围为100x100mm,加工的最大扫描速度为2000mm/s，激光器主要性能参数如表3.2所示，由表可知红外纳秒激光器聚焦光斑小，可以实现精密加工。表3.2纳秒激光器性能参数参数数值输出中心波长（nm）1064最大输出功率（W）20脉宽（m）4-200最大重复频率（kHz）1000最大扫描速度（mm/s）2000聚焦光斑直径（μm）50图3.1（a）HT-20F多功能可调脉冲纳秒激光器图3.1（b）激光背向湿式刻聚合物实验搭建图3.1（c）激光背向湿式刻蚀聚合物实验示意图为了测量激光加工出的通道的深度和宽度以及观察通道表面质量，本实验还使用了激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜。其中激光共聚焦显微镜是日本奥林巴斯株式会社生产的OlympusLEXTOLS4000,采用微分干涉、激光微分干涉、激光干涉方式。激光共聚焦是由激光共聚焦测量器和计算机软件系统组成，在测量样品时要垫一个有一定高度的物块，以保证样品处在水平平面，其重心不会影响测量的精度，除此之外要注意激光精确对焦，使激光对焦到沟道底部，这样才能保证测量数据准确。激光光源为半导体激光，使用白色LED灯进行照明，并具有双共焦系统，可以对微小领域进行高分辨率的观察、测量。其相应的软件还具有3D表面形貌模型分析、表面质量测量分析和沟槽结构特征分析测量的功能。本实验采用的扫描电子显微镜是日立S-3400N-Ⅱ型，该设备的放大倍数范围为5-300000倍，其在3kV低加速电压时有10nm的分辨率，可以检测并观察激光诱导背向湿式刻蚀PMMA表面形貌微观结构。本实验采用此设备对通道的微观形貌特征和沟槽表面质量进行观测。3.3实验设计及方法本文是激光背向湿式刻蚀聚合物研究主要包括两个部分，分别为背向湿式刻蚀机理研究和实验研究。具体研究设计思路如下：首先将纳秒激光的焦点调整至CuSO4溶液与PMMA所接触面以下，使其处于离焦状态，使激光能够在PMMA的下表面刻蚀通道，再通过不断调节激光加工参数，探寻出能够加工出微流通道的合理参数范围。运用控制单一变量法，分别探究激光功率、扫描速度和加工次数对微流通道的结构尺寸及质量的影响。由于激光背向湿式刻蚀的过程中，空泡的产生和塌陷会对所要刻蚀的沟槽的形貌有影响，在其他条件一定的情况下，要探索出合理的参数范围，使得空泡对沟槽的影响最小，同时也要找出在一个参数区间，空泡的影响最大。除此而外，还需要注意激光刻蚀聚合物的同时，聚合物表面的温度变化对微流通道的影响，随着加工次数或激光聚焦的能量的不断增大，温度会不断升高，此时对所加工的通道形貌影响最明显，所以在其他条件一定的情况下，要探寻出一个参数范围，温度的影响最小，同样要找出一个区间范围内温度影响最大。还要探究工作液体对激光背向湿式刻蚀的影响，通过探究激光照射CuSO4溶液发生光化学反应的机理来阐述CuSO4溶液对所加工通道的影响。通过激光共聚焦和显微镜的对沟道结构的测量以及对通道表面质量观察，得出以上因素的影响规律。最后，通过以上主要的影响因素对微流通道的影响规律，得出本文实验的结论：在什么样的影响因素的条件下，加工出的微流通道的结构质量最好以及质量最差。

4激光背向湿式刻蚀聚合物实验研究4.1实验参数确定和实验前准备在进行激光诱导背向湿式刻蚀聚合物实验前，要对所加工的亚克力板（PMMA）进行实验准备工作，即对样品进行清洗除渍。由于所加工的样品在运输、储存和加工的过程中，空气中的杂质和尘埃颗粒会附着在样品上，造成对样品表面清洁度的污染，而本实验对样品表面清洁度有着一定的要求，若没有对样品进行清洁处理，激光在刻蚀聚合物时，杂质会影响激光折射聚焦在样品与辅助液体接触界面，除此之外，还会影响辅助液体对光的吸收度，从而降低刻蚀效率。实验后需要同样的处理工作，否则，在对样件进行表面形貌和质量检测时，会出现误差且呈现的效果并不理想。实验前先用超声波清洗机清洗3min，再用去离子水清洗样件，并自然晒干，实验后用酒精超声波清洗机清洗需要进行表面形貌和结构检测的样品5min，之后再用去离子水清洗并自然晒干。至此，完成对样品全部的实验前后处理和准备工作。在进行激光背向湿式刻蚀聚合物实验过程中，激光的加工参数（例如：激光功率、扫描速度、加工次数、频率和脉宽）会对通道表面质量和结构有着直接影响，除此之外，样件与辅助液体间的液膜厚度大小也会对实验结果有着一定的间接影响，并且样件与辅助液体间的温度大小、刻蚀过程产生的空泡及辅助液体的化学反应会有着间接影响。故本章主要探究了激光平均功率、扫描速度、加工次数、重复频率、脉宽、温度、空泡和辅助液体对所刻蚀的微流通道的结构和表面质量影响规律。4.1.1激光平均功率的选择在激光背向刻蚀的过程中，激光的平均功率大小直接影响着光化学反应所产生的Cu和金属氧化物（CuO）在PMMA表面的沉积的能量大小，同样对虽刻蚀的通道结构和表面质量起着决定性的作用。保持纳秒激光器其余参数不变（激光重复频率f=40kHz、脉冲宽度Q=100ns、扫描速度v=10mm/s和加工次数N=50次），激光平均功率分别选用10W、12W、14W、16W、18W和20W。激光的平均功率在10W-14W时，基本没有刻蚀出明显的深度。而激光平均功率大于16W（包括16W）时，刻蚀出的沟槽深度有明显变化，并且通道形貌和表质量良好，如图4.1所示。图4.1激光平均功率为20W时的微流通道表面结构随着激光平均功率的增大，激光单脉冲能量增加，作用于材料表面的激光能量逐渐增加，激光与CuSO4溶液相作用而发生的光化学反应产生的金属氧化物沉积增多，因此刻蚀的通道的高度和宽度均增大。4.1.2扫描速度的选择扫描速度影响单位时间内激光的脉冲个数和激光光斑的重叠率大小，从而影响材料对激光的吸收和加工沟槽表面质量的影响。两连续的脉冲的间距通常称为脉冲间距或叠加量U，如图4.2（a）所示。图4.2（a）任意两个连续的脉冲的空间分布脉冲间距也可以用公式计算表示：（4.1）脉冲叠加比的定义如下：（4.2）其中，ω是束腰半径（μm）。保持纳秒激光器其余参数不变（激光重复频率f=40kHz、脉冲宽度Q=100ns、激光平均功率P=20W和加工次数N=40次），激光扫描速度分别选用5mm/s、10mm/s、15mm/s、20mm/s、25mm/s和30mm/s。通过激光共聚焦检测不同速度的通道形貌和质量发现，扫描速度在大于20mm/s时，在PMMA上无法加工出具有明显深度的沟槽，如图4.2（b）所示；当扫描速度小于15mm/s时，能够在PMMA上刻蚀出具有良好质量的通道，如图4.2（c）所示。图4.2（b）扫描速度为20mm/s的微流通道表面结构图4.2（c）扫描速度为5mm/s的微流通道表面结构扫描速度大于30mm/s甚至过大时，刻蚀通道不连续且不具有明显深,如图4.2（d）所示，由于速度过大使得所刻蚀材料区域内的单位脉冲数减少，激光光斑的重叠率变小，同时打在一点的激光能量减少，所以刻蚀通道不连续。当速度在10mm/s内时，所刻蚀材料区域内的单位脉冲数增多，激光光斑的重叠率变大，同时打在一点的激光能量增大，且扫描速度较小时，激光与CuSO4溶液相作用发生的光化学反应加强，有利于提高对红外光的吸收，从而可以实现更加高效的刻蚀加工，所以刻蚀通道连续。图4.2（d）扫描速度为30mm/s的微流通道表面结构4.1.3重复频率的选择激光的重复频率决定激光的单脉冲能量和激光的重叠率，当激光重复频率较大时，光斑重叠率随之变大，激光单脉冲能量变小，能够在基底材料上刻蚀出连续的通道，但是激光重复频率会影响激光脉冲间相互干涉情况，激光重复频率较大时，会使激光脉冲间的干涉增强，使所加工出的沟槽的热应力较大，容易对通道表面质量造成损害。当激光重复频率变小时，激光光斑重叠率变小，而单脉冲能量变大，使得在基底材料上刻蚀出不连续的沟道。因此不同的激光重复频率会对加工的微流通道的结构和表面质量产生不同的影响，故选择一个合适频率参数就是加工质量良好的前提。在通过实验的研究和文献资料的查阅得知，当激光的重复频率设置在40kHz-60kHz范围内，随着激光重复频率的增大，激光单脉冲能量减小，光斑的重叠率增大，激光作用于材料表面的单脉冲个数增多，从而促使加工过程中刻蚀效率和材料去除率增大，有利于加工出质量高且连续的微流通道；则相反单位面积内的脉冲数量减少，激光光斑的重复率变低，使得材料凹槽状的结构，并且在凹槽底部能看到明显的圆凹坑，刻蚀出的沟槽呈不连续的状态。当激光重复频率超过50kHz时，虽然激光光斑的重叠率变大，但是激光但脉冲能量减小到一定程度时，促使加工过程中刻蚀效率和材料去除率减小，致使所加工出的沟槽的宽度和深度减小，并且通道表面质量变差，所以实验应选择激光重复频率在40kHz-50kHz范围内，本实验选定频率为40kHz。4.1.4激光脉冲宽度的选择激光脉冲宽度是指激光功率在一定时间范围内所持续的时间。激光脉冲宽度的变化会对微流通道产生一定的影响。脉冲宽度影响着激光加工的剧烈程度，所以随着激光脉冲宽度的增加，激光刻蚀的剧烈程度越大，热累积效应增强，从而促使加工过程中刻蚀效率和材料去除率增大，致使所加工沟道的深度和宽度增大。在通过实验的研究和文献资料的查阅得知，激光脉宽在50-100ns的范围内，随着脉冲宽度的增大，激光作用于材料的时间长，产生的热量增大，促使热作用时间变长，热累积效应增强，加工过程中刻蚀效率和材料去除率增大，使得所刻蚀的微流通道的宽度和深度增大。所以对于波长为1064nm的纳秒红外脉冲激光器，脉冲宽度在100ns时，热积累效应对加工效率和材料去除效率起主要的作用，故本实验选用脉冲宽度为100ns。4.1.5加工次数的选择激光加工次数是指激光对同一个加工区域进行刻蚀加工的次数。加工次数变化对刻蚀的沟槽的结构和表面质量有直接影响，并且对PMMA材料和CuSO4溶液的温度变化以及加工过程中气泡产生和塌陷有着重要的影响。保持纳秒激光器其余参数不变（激光重复频率f=40kHz、脉冲宽度Q=100ns、激光平均功率P=20W、扫描速度v=10mm/s），激光加工次数分别选用10、20、30、40、50、60、70、80次。通过激光共聚焦的测量和高倍显微镜对所刻蚀的通道的结构和表面质量的观察发现，当加工次数小于30次时，不能加工出具有明显深度的沟道，如图4.3（a）所示；当加工次数大于60次时，能够刻蚀出具有完整形貌的通道，但是，随着加工次数的增大，背向刻蚀过程中气泡产生剧烈且气泡塌陷对通道的影响程度变大，PMMA和CuSO4溶液的温度升高迅速，出现烧蚀的概率变大，甚至通道被烧蚀破坏成凹坑，如图4.3（b）（c）所示。图4.3（c）加工次数为60次时微流通道表面结构随着激光加工次数的增多，所加工的区域内基底材料和辅助液体对光吸收的能量增加，热累积效应明显增强，加工区域的热影响变大，从而促使加工过程中刻蚀效率和材料去除率增大，致使所加工沟道的深度增大，激光加工次数不会改变激光光斑的大小和激光单脉冲能量以及单位时间的脉冲数，所以刻蚀的沟槽宽度不会有太大的变化。所以本实验选择的加工次数范围在30-60次。4.1.6液膜厚度的确定液膜厚度是指聚合物PMMA与辅助液体CuSO4溶液间夹层的厚度，如图4.4所示。液膜厚度的大小直接影响着激光背向刻蚀时空泡产生和塌陷对所加工通道质量的影响。在通过实验的研究和文献资料的查阅得知，液膜厚度应选择的范围在大于1.2，而实验中的液膜厚度约在1mm左右时，空泡产生和塌陷的影响最大，而本实验选择液膜厚度大约在0.5mm左右，此时的空泡对通道质量的影响较小，并且所产生的空泡带来的压力和微射流有利于去除加工过程中所产生的碎屑以及表面的毛刺，并带走沉积的氧化物，从而提升通道的表面加工质量。由于空泡的塌陷产生的逆射流和空泡急速膨胀形成的冲击波，由于限制层对其有一定的阻碍作用，所以通过增强对加工区域的冲击，促使材料的去除效率进一步提高，因而液膜厚度选择在0.5mm左右。图4.4液膜厚度示意图4.2激光加工参数影响激光诱导背向湿式刻蚀聚合物研究实验主要探究激光的加工参数对所刻蚀的通道结构和表面质量的影响，其中加工参数中激光平均功率、激光扫描速度和加工次数对微流通道的影响最重要也最明显，所以本实验重点探究以上三个参数对微流通道表面质量和形貌尺寸的影响。以下对此做出较为详实的叙述说明。4.2.1激光功率对通道结构的影响在保证激光的其他参数不变的条件小，控制激光平均功率单一变量，来探究激光功率对微流通道结构和表面质量的影响。纳秒激光加工参数设定如表4.1所示：表4.1纳秒激光加工参数参数数值加工次数N（次）5扫描速度υ（mm/s）2重复频率f（kHz）40脉冲宽度Q（ns）100激光焦距（mm）98注：HT-20F纳秒激光的焦距为108mm，表中焦距属于离焦状态激光平均功率设置范围：12W、14W、16W、18W、20W，如图4.5（a）（b）所示。微流通道的深度随着激光的平均功率的增大而增大，呈现递增趋势。这说明激光平均功率的增大，使得单脉冲能量的增加，作用在材料表面的激光能量变大，材料去除率加大，刻蚀效率增加，也使得CuSO4溶液的光化学反应产生的铜氧化物的沉积增多，由于沟槽宽度受激光光斑半径大小的影响，所以通道的宽度没有发生过大的变化。如图4.6所示，激光扫描速度在2mm/s，激光平均功率在20W的时候，所加工的表面质量相对于比较好。图4.5（a）origin图4.5（b）origin图4.6激光平均功率20W的微流通道表面结构4.2.2扫描速度对通道结构的影响在保证激光的其他参数不变的条件小，控制激光扫描速度单一变量，来探究激光功率对微流通道结构和表面质量的影响。纳秒激光加工参数设定如表4.2所示：表4.2纳秒激光加工参数参数数值加工次数N（次）5平均功率P（W）20重复频率f（kHz）40脉冲宽度Q（ns）100激光焦距（mm）98注：HT-20F纳秒激光的焦距为108mm，表中焦距属于离焦状态激光扫描速度设置范围（mm/s）：2、4、6、8、10，如图4.7（a）（b）所示。随着扫描速度的增大，微流通道的宽度和深度在不断减小，呈现递减的趋势。这就说明随着激光扫描速度的不断增大，单位时间内激光脉冲个数减少，激光光斑的重叠率变小，材料表面所加工区域作用的激光能量减小，材料去除率和刻蚀效率降低，所以刻蚀的沟槽的深度和宽度减小，但表面质量提高。如图4.8所示，激光扫描速度在2mm/s的时候，所加工的表面质量相对于其他参数比较好。图4.7（a）图4.7（b）图4.8扫描速度在2mm/s微流通道表面结构4.2.3加工次数对通道结构的影响在保证激光的其他参数不变的条件小，控制激光加工次数单一变量，来探究激光功率对微流通道结构和表面质量的影响。纳秒激光加工参数设定如表4.3所示：表4.3纳秒激光加工参数参数数值扫描速度υ（mm/s）2平均功率P（W）20重复频率f（kHz）40脉冲宽度Q（ns）100激光焦距（mm）98注：HT-20F纳秒激光的焦距为108mm，表中焦距属于离焦状态激光加工次数设置范围（次）：2、3、4、5、6、7、8、9、10如图4.9（a）（b）所示。随着加工次数的增大，微流通道的深度不断增加，呈递增趋势，但在加工次数在8次之后，通道深度变化不大，增长缓慢。这说明激光加工次数的不断增大，所加工的区域内基底材料和辅助液体对光吸收的能量增加，热累积效应明显增强，加工区域的热影响变大，从而促使加工过程中刻蚀效率和材料去除率增大，致使所加工沟道的深度增大，激光加工次数不会改变激光光斑的大小和激光单脉冲能量以及单位时间的脉冲数，所以刻蚀的沟槽宽度不会有太大的变化。如图4.10所示，激光加工次数在6次的时候，所加工的表面质量相对于其他参数比较好。4.9（a）4.9（b）图4.10激光加工次数为6次的微流通道表面结构4.3辅助液体的影响激光背向湿式刻蚀聚合物的过程中，激光照射后所加工区域的温度会迅速升高，并且伴随着大量的空泡的产生和塌陷，以及水蒸气会充满整个加工区域，而其中对于辅助液体CuSO4溶液会与激光之间相互作用而发生光化学反应，并伴随着CuSO4晶体的析出，在高温650℃的条件下会发生分解反应：随着激光背向刻蚀持续进行，温度也会随之升高，当温度高于650℃时，SO3会因高温而发生分解反应：SO3分解生成SO2和O2，其中氧气的溶解度最小，会随之释放到空气中，而生成的SO2的溶解度较大，并且会与水发生反应生成亚硫酸，而亚硫酸具有较强的还原性，会与CuSO4溶液发生一系列的氧化还原反应，使硫酸铜溶液中的2价Cu2+还原至Cu+和Cu单质，其中溶液中的部分Cu2+和Cu+会与之前所生成的氧气发生反应生成铜的氧化物：CuO和Cu2O，而生成的Cu单质与铜的氧化物会成为沉积物凝结在通道表面。除此而外，硫酸铜溶液对红外光的吸收率较高，有利于提高对红外光的吸收，从而可以实现更加高效的刻蚀加工。4.4温度的影响激光背向湿式刻蚀的过程是一个涉及热加工的过程。在激光背向刻蚀聚合物的过程中，材料和辅助液体会吸收激光能量，使其热累计效应不断增强，加工区域的热影响程度不断变大，致使材料以辅助液体界面温度迅速升高，从而对所刻蚀的通道的结构和表面质量有直接影响。激光诱导背向湿式刻蚀聚合物的过程中，激光辐射使得辅助液体CuSO4溶液发生光化学反应，产生铜的氧化物沉积层，从而提高对激光的吸收而获得更高的能量，使材料表面产生高温现象。在加工的过程中激光的光斑直径远大于热传导特征尺寸，所以可以采用一维热传导来模拟激光加工过程中热累积效应的影响。一维热传导公式：（4.3）其中温度T的初始值是环境温度T0。材料的温度扩散距离LT和激光的穿透深度DT。激光穿透深度与材料的扩散温度之间的关系式：（4.4）（4.5）在多介质的热传导的过程中，材料的不同属性和特征，导致热传导的过程也不相同。在激光诱导背向湿式刻蚀聚合物的过程中，由于聚合物PMMA对波长为1064nm的红外光的吸收不高，而CuSO4溶液对红外光的吸收率很高，所以激光通过诱导硫酸铜溶液在固液接触面产生沉积层，从而提高对激光的吸收而获得更高的能量，使材料表面产生高温，进而提高激光对聚合物PMMA刻蚀效率。4.5空泡产生和塌陷的影响在激光背向湿式刻蚀聚合物过程中，伴随着空泡的产生和塌陷，并带来一定的压力和微射流，有利于激光加工过程中碎屑的排出。激光与液体的相互作用产生的空泡现象是一个复杂的物理过程，通过空泡膨胀和塌陷与周围液体的进行能量交换。在激光背向湿式刻蚀的过程中，激光透过透明材料聚焦到液体所加工区域，使得液体属性发生剧烈变化从而引起空泡。由产生机制的不同，空泡可分为蒸汽空泡和等离子空泡。除了液体自身属性和激光加工参数对空泡的变化产生影响外，还受到空间大小和材料与辅助液体交界面的特性的影响。研究空泡半径变化的数值模型如下：（4.6）其中PB（t）和P（t）代表空泡的内外压强，ρ代表辅助液体的密度，R为空泡半径，Ȑ和Ṙ分别是R的加速度和变化速率，υ代表液体运动粘度，σ代表空泡张力。液体粘度和表面张力会阻碍空泡膨胀，使得空泡直径减小，而液体表面张力会促使空泡塌陷。同时液体温度影响液体的粘度和张力，温度越高，液体的粘度和表面张力越小，使得空泡膨胀，脉动周期延长。随着激光刻蚀过程中，热累积效应增强，热影响区域变大，致使材料以辅助液体界面温度迅速升高，从而使得材料发生弹性变形，通过与周围液体的能量转化，阻碍空泡半径增大；材料在恢复弹性形变时，加速空泡的塌陷。4.6焦距变化对背向刻蚀的影响激光焦距是指激光到所加工区域表面的距离。HT-20F型1064nm纳秒激光器的焦距是108.11mm，而本实验激光背向湿式刻蚀聚合物实验设定的激光焦距为98.11mm，所以主要是处于激光离焦状态下进行的实验。由于聚合物PMMA对红外光的吸收不是很好，并且通过进过实验调试发现在原本的激光焦距是很难实现背向刻蚀，或是刻蚀出表面质量好的微流通道，所以本实验在探究过程中将激光焦点下移，即通过减小焦距来实现背向刻蚀。为了探究不同激光焦距的条件下，背向湿式刻蚀的沟槽的表面结构和形貌的变化情况，同时为了使实验更加完善和完整，需要增加一个焦距变化对背向刻蚀影响的对比实验，来说明在不同激光焦距下对所加工沟槽结构和表面质量的影响。纳秒激光加工参数设定如表4.4所示：表4.4纳秒激光加工参数参数数值加工次数N（次）4平均功率P（W）20重复频率f（kHz）40脉冲宽度Q（ns）100扫描速度υ（mm/s）2本实验激光焦距设定从在能够实现背向刻蚀起，通过焦距每增加1mm，来研究所刻蚀通道表面质量和形貌。所以激光焦距设定的范围（mm）：100、99、98、97、96。如图4.11（a）（b）（c）（d）（e）分别对应所设定的激光焦距值。通过显微镜观察的通道表面形貌可以发现，随着激光焦距的不断减小，即激光焦点的不断下移，背向刻蚀的通道深度逐渐减小直至不能加工出有明显形貌的微流通道，呈现递减的趋势。随着激光焦点的不断下移，焦距不断减小，所加工区域的激光光斑变大，单脉冲能量减小，激光所照射的区域能量减小，对聚合物烧蚀的几率大大降低，并且在低速的情况下，激光光斑的重叠率增大，单位时间的脉冲个数增加，材料去除率和刻蚀效率提高，能够加工出连续且具有一定深度的微流通道。而激光在聚集的状况下情况，不能实现背向刻蚀，会出现正向刻蚀的现象并且在提高一定范围的激光能量，会在正面和背面同时刻蚀，并且在正面刻蚀会很容易达到聚合物PMMA的烧蚀阈值，通道烧蚀碳化物在通道内形成凸起将其堵塞，如图4.12所示。因为在聚合物PMMA刻蚀通道所需要的能量很小，而纳秒激光器加工的能量很大，极易达到其烧蚀阈值，出现烧蚀碳化的现象，所以就会出现在PMMA正面刻蚀的现象，同时也进一步说明聚合物PMMA对红外光的吸收性很差。图4.12激光聚焦状态（焦距为108.77mm）的微流通道表面质量

结论本文通过探究激光背向湿式刻蚀聚合物PMMA得出以下结论：（1）激光背向湿式刻蚀聚合物实验需要在离焦的状态下进行，在激光聚焦的情况下很难实现背向刻蚀，或是刻蚀出表面质量好或是具有连续性的微流通道。通过本实验的探究发现激光焦距设定在98mm左右，所刻蚀出的沟槽表面质量高且具有连续性。（2）本实验探究激光功率大小变化对微流通道的结构和表面质量的影响。在离焦的状态下，保持激光其他加工参数不变的前提下，发现激光功率在20W的时候所加工的微流通道具有明显的深度且表面质量较好，没有出现烧蚀碳化现象。（3）本实验探究激光扫描速度大小变化对微流通道的结构和表面形貌的影响。在离焦的状态下，保持激光其他加工参数不变的前提下，发现激光扫描速度在10mm/s范围内更容易刻蚀出具有明显深度的沟道，扫描速度在2mm/s时所加工的沟槽表面质量较高，且没有出现烧蚀碳化现象。随着扫描速度的不断增大，刻蚀出的沟道不具有明显的深度且表面质量不高。（4）本实验探究激光加工次数大小变化对微流通道的形貌和表面质量的影响。在离焦的状态下，保持激光其他加工参数不变的前提下，速度设定在2mm/s时发现激光加工次数在4-7次更容易刻蚀出具有明显深度的沟道，加工次数在6次时刻蚀微流通道表面质量较高，且没有出现烧蚀碳化现象，随着加工次数增大极易达到PMMA烧蚀阈值。（5）本实验对激光重复频率和脉冲宽度的大小选择进行探究实验。在离焦状态下，保持激光其他加工参数不变的前提下，发现激光重复频率在40kHz，脉冲宽度在100ns时，激光单脉冲作用时间长，且激光光斑重叠率大，材料去除率和刻蚀效率较高，能够加工出具有明显深度的沟道且表面质量较高，不易出现烧蚀碳化现象。

参考文献[1]胡满凤.激光背向湿式蚀刻加工蓝宝石过程中光诱导气泡和微射流流场分布研究[D].广东:广东工业大学,2014.[2]蔡海龙.飞秒激光微通道加工研究进展[J].北京理工大学学报,2012,32(10A）:991-998.[3]谢小柱,车荣弘等.红外脉冲激光诱导背面湿式刻蚀加工蓝宝石的工艺规律研究[J].应用激光,2015,35(2A):236-241.[4]谢小柱,周彩霞等.激光背向湿式刻蚀过程中工作液体的研究[J].激光技术,2019,43(2A):1-12.[5]Ji-YenCheng,Wei-ChenKao.High-QualitySurfaceMicromachiningonPolymerUsingVisible-LIBWE[J].JLMN-JournalofLaserMicro/Nanoengineering,2016,11(1A):117-122.[6]T.Efthimiopoulos,H.Kiagias,S.Christoulakis,N.Merlemis.Bubblecreationandcollapseduringexcimerlaserablationofweakabsorbingpolymers[J].AppliedSurfaceScience,2008,254(17A):5626-5630.[7]K.Zimmer,R.Bo¨hme,D.Ruthe,B.Rauschenbach.Theinfluenceoflaser-inducedsurfacemodificationsontheb