使用非轴对称束斑对透明工件进行激光加工的设备和方法技术

本申请涉及使用非轴对称束斑对透明工件进行激光加工的设备和方法。包括：形成包含缺陷的轮廓线，通过下述进行：引导由光束源输出的脉冲激光束通过非球面光学元件，非球面光学元件在径向方向上偏离光束路径定位，将脉冲激光束引导到透明工件中，使被引导到透明工件中的脉冲激光束的部分在透明工件中产生诱导吸收，诱导吸收在透明工件中产生缺陷。被引导到透明工件中的脉冲激光束的部分包括波长λ、有效光斑尺寸W

【技术实现步骤摘要】
使用非轴对称束斑对透明工件进行激光加工的设备和方法
[0001]本申请是国际申请号为PCT/US2017/054168，国际申请日为2017年9月28 日，进入中国国家阶段的申请号为201780061047.0，专利技术名称为“使用非轴对称束 斑对透明工件进行激光加工的设备和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]本申请依据35 U.S.C.
§
119要求于2016年9月30日提交的系列号为 62/402,337的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用 将其全文纳入本文。


[0003]本说明书一般涉及用于对透明工件进行激光加工的设备和方法，更具体地， 涉及在透明工件中形成用于分离透明工件的轮廓线。

技术介绍

[0004]材料的激光加工领域涵盖各种应用，这些应用涉及不同类型的材料的切割、 钻取、研磨、焊接、熔化等。在这些工艺中，特别受到关注的是在可以用于生产薄 膜晶体管(TFT)的材料(例如玻璃、蓝宝石或熔凝二氧化硅)或电子装置的显示 器材料的工艺中切割或分离不同类型的透明基材。
[0005]从工艺开发和成本角度看，在切割和分离玻璃基材上有许多改进机会。与目 前在市场上实施的方法相比，具有更快、更清洁、更便宜、可重复性更高且更可靠 的分离玻璃基材的方法是受大极大关注的。因此，需要用于分离玻璃基材的替代性 的改进方法。

技术实现思路

[0006]根据一个实施方式，一种用于对透明工件进行激光加工的方法包括：在透明 工件中形成轮廓线，所述轮廓线包含透明工件中的缺陷。形成轮廓线包括：引导脉 冲激光束，该脉冲激光束沿着光束路径取向并且由光束源输出，通过在径向方向上 偏离光束路径定位的非球面光学元件，并且进入到透明工件中，使得被引导到透明 工件中的脉冲激光束的部分在透明工件中产生诱导吸收。诱导吸收在透明工件中产 生了缺陷，被引导到透明工件中的脉冲激光束的部分包括波长λ、有效光斑尺寸W o,有效
，以及非轴对称光束截面，其包含在截面的x方向上的最小瑞利范围Z
Rx,最小
， 以及在截面的y方向上的最小瑞利范围Z
Ry,最小
。此外，Z
Rx,最小
与Z
Ry,最小
中的较小者大 于其中F
D
是包含10或更大数值的无量纲的发散系数。
[0007]在另一个实施方式中，一种用于对透明工件进行激光加工的方法包括：在透 明工件中形成轮廓线，所述轮廓线包含透明工件中的缺陷。形成轮廓线包括：引导 脉冲激光束，该脉冲激光束沿着光束路径取向并且由光束源输出，通过非球面光学 元件以及超过挡光元件，并且进入到透明工件中，使得被引导到透明工件中的脉冲 激光束的部分在透明工件中产生诱导吸收，其中所述非球面光学元件和挡光元件各 自定位在光束源与透明工件之间。诱导吸收在透明工件中产生了缺陷，被引导到透 明工件中的脉冲激光束的部分包括波
长λ、有效光斑尺寸W
o,有效
，以及非轴对称截 面，其包含在截面的x方向上的最小瑞利范围Z
Rx,最小
，以及在截面的y方向上的最 小瑞利范围Z
Ry,最小
。此外，Z
Rx,最小
与Z
Ry,最小
中的较小者大于其中F
D
是包含 10或更大数值的无量纲的发散系数。
[0008]在另一个实施方式中，一种用于对透明工件进行激光加工的方法包括：在透 明工件中形成轮廓线，所述轮廓线包含透明工件中的缺陷。形成轮廓线包括：引导 脉冲激光束，所述脉冲激光束沿着光束路径取向，并且由光束源输出且通过非球面 光学元件；利用定位在光束源与透明工件之间的消相干(decohering)光学元件使 脉冲激光束的第一光束部分与脉冲激光束的第二光束部分消相干；以及将脉冲激光 束的第一光束部分和第二光束部分引导到透明工件中，使得被引导到透明工件中的 脉冲激光束的第一光束部分和第二光束部分在透明工件中产生诱导吸收。诱导吸收 在透明工件中产生了缺陷，被引导到透明工件中的第一光束部分与第二光束部分的 组合包括波长λ、有效光斑尺寸W
o,有效
，以及非轴对称截面，其包含在截面的x方 向上的最小瑞利范围Z
Rx,最小
，以及在截面的y方向上的最小瑞利范围Z
Ry,最小
，其中， Z
Rx,最小
与Z
Ry,最小
中的较小者大于其中F
D
是包含10或更大数值的无量纲的 发散系数。
[0009]在另一个实施方式中，一种加工方法包括将脉冲激光束定位在透明工件中， 所述脉冲激光束在z方向上传输并且包含(i)波长λ；(ii)有效光斑尺寸W
o,有效
；(iii) 足以超过透明工件的损伤阈值的脉冲能和脉冲持续时间；(iv)第一部分和第二部 分，所述第一部分相对于第二部分不相干；和(v)非轴对称光束截面，其在x方向 上具有最小瑞利范围Z
Rx,最小
，并且在y方向上具有最小瑞利范围Z
Ry,最小
。此外，Z
Rx,最小
与Z
Ry,最小
中的较小者大于其中F
D
是包含10或更大数值的无量纲的发 散系数。
[0010]该公开还包括以下条款：
[0011]1、一种用于对透明工件(例如玻璃基材)进行激光加工的方法，所述方 法包括：
[0012]提供透明工件，
[0013]将激光束引导到工件上，由此在透明工件中形成轮廓线，透明工件可沿着 该轮廓线分离，
[0014]其中，所述激光束是由激光束源发射的脉冲激光束，其中，将脉冲激光束 定位在透明工件中，所述脉冲激光束在z方向上沿着光束路径传输，
[0015]所述脉冲激光束具有：
[0016]波长λ；
[0017]非轴对称光束截面；
[0018]最大光束强度；
[0019]有效光斑尺寸W
o,有效
，所述有效光斑尺寸定义为在从光束传输路径出发的 任意方向z上，光束强度下降到最大光束强度的1/e2处的最短径向距离；
[0020]足以超过透明工件的损伤阈值的脉冲能和脉冲持续时间，由此在透明工件 中形成轮廓线，所述轮廓线包含透明工件中的缺陷；
[0021]其中，非轴对称光束截面在x方向上具有最小瑞利范围Z
Rx,最小
，并且在y 方向上具
有最小瑞利范围Z
Ry,最小
，
[0022]其中，Z
Rx,最小
与Z
Ry,最小
中的较小者大于其中F
D
是具有10或更大 数值的无量纲的发散系数，并且其中，在x和y方向上的最小瑞利范围中的较 小者是光束的光学强度衰减到最大光束强度的一半处的沿着光束路径的距离。
[0023]2、根据条款1所述的方法，其中，所述激光束具有足以超过透明工件的 损伤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对透明工件进行激光加工的方法，所述方法包括：在透明工件中形成轮廓线，所述轮廓线包括透明工件中的缺陷，其中，形成轮廓线包括：引导脉冲激光束，该脉冲激光束沿着光束路径取向并且由光束源输出，通过在径向方向上偏离光束路径定位的非球面光学元件，并且进入到透明工件中，使得被引导到透明工件中的脉冲激光束的部分在透明工件中产生诱导吸收，所述诱导吸收在透明工件中产生缺陷，并且被引导到透明工件中的脉冲激光束的部分包括：波长λ；有效光斑尺寸W
o，有效
；和非轴对称束横截面，其包括横截面x方向上的最小瑞利范围Z
Rx,最小值
和横截面y方向上的最小瑞利范围Z
Ry,最小值
，其中，Z
Rx,最小值
和Z
Ry,最小值
中较小的那个大于式中，F
D
是无量纲发散度因子，其包括10或更大的值。2.如权利要求1所述的方法，其还包括：使透明工件和脉冲激光束沿着轮廓线相对于彼此平移，由此，激光沿着轮廓线在透明工件中形成多个缺陷。3.如权利要求1所述的方法，其中，非球面光学元件包含折射轴棱锥、反射轴棱锥、逆向反射锥面镜对、负轴棱锥、空间光调制器、衍射光学器件或立方体形...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：