用于透明工件的高角度激光处理的相位修正的准无绕射激光束制造技术

一种用于处理透明工件的方法，其包括：将激光束引导到透明工件中。经引导到透明工件中的激光束的一部分包括激光束焦线且产生诱导吸收，从而在透明工件内产生缺陷。激光束焦线包括波长λ、束斑大小w

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于透明工件的高角度激光处理的相位修正的准无绕射激光束
[0001]本申请案要求2020年2月3日所申请的美国临时专利申请案号62/969,216的优先权，其全部内容通过引用合并于本文中。


[0002]本说明书大体上涉及用于激光处理透明工件的设备和方法；更具体来说，本说明书涉及包括激光束焦线的激光束，该等激光束为准无绕射，且当激光束在一非垂直入射角处经引导至透明工件时该等激光束保持准无绕射特性。

技术介绍

[0003]对材料进行激光处理的领域包含各种应用，该等各种应用涉及了对不同类型的材料进行切割、钻孔、铣削、焊接及熔化等。在这些处理中，特别有趣的是在可用于生产材料(如用于薄膜晶体管(TFT)的玻璃、蓝宝石或熔融石英或用于电子装置的显示材料)的处理中切割或分离不同类型的透明基板。
[0004]从工艺开发和成本的角度来看，在切割和分离玻璃基板方面有很多改进的机会。与市场上目前正在实施的分离玻璃基板的方法相比，具有更快、更清洁、更便宜、更可重复且更可靠的分离玻璃基板的方法引起了极大的兴趣。分离玻璃基板的许多方法会导致易于破裂的正方形分离边缘且经常被加工成具有斜角或倒圆角，以最小化破裂的机会。当前，通常使用机械手段(如机械研磨和抛光)来完成非正方形边缘。然而，这些处理会产生玻璃粉尘和颗粒，必须通过额外的涉及清洗或化学处理的过程步骤来进行清洁。因此，需要用于分离玻璃基板的替代的改进方法，其以无颗粒且高产量的处理来代替常规的边缘修整处理。

技术实现思路

[0005]根据本申请案的一个实施方式，一种用于处理透明工件的方法包括：在入射位置处沿着光束路径定向的激光束经引导到透明工件的入射表面中。经引导到透明工件的激光束的一部分是激光束焦线且产生诱导吸收以在透明工件内产生缺陷。激光束焦线包括波长λ、束斑大小w
o
、大于的瑞利(Rayleigh)范围Z
R
(其中F
D
是包含10或更大值的无量纲发散因子)，及大于10
°
的在入射位置处相对于与入射表面正交的平面的内部焦线角，从而使缺陷在透明工件内具有大于10
°
的在入射位置处相对于与入射表面正交的平面的缺陷角。激光束焦线进一步包括透明工件内的圆角谱及多条射线。当会聚以在透明工件内形成圆角谱时，多条射线中的每条射线具有相同的相位φ。
[0006]将在下文的[实施方式]中阐述本文所述的处理和系统的附加特征和优势，且对于所属
中一般技术人员而言，部分的该等附加特征和优势将从[实施方式]显而易见，或通过实施本文所述的实施方式(包括下文的[实施方式]、权利要求书及附图)而了解部分的该等附加特征和优势。
[0007]应当理解，前文的[
技术实现思路
]和下文的[实施方式]皆描述了各种实施方式，且旨在提供用于理解所要求保护目标的性质和特征的概述或框架。包括附图以提供对各种实施方式的进一步理解，且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本文所述的各种实施方式，且与说明书一起用于解释所要求保护目标的原理和操作。
附图说明
[0008]在附图中阐述的实施方式本质上是说明性和示例性的，且不旨在限制由权利要求书限定的目标。当结合附图阅读时，可理解说明性实施方式的下文详细描述，其中相同的结构用相同的元件符号指示，且该等附图中：
[0009]图1A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之在透明工件中形成缺陷的轮廓(每个缺陷具有缺陷角)的激光的实施方式的立体图；
[0010]图1B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之在透明工件中形成缺陷的轮廓(每个缺陷具有缺陷角)的激光的另一实施方式的立体图；
[0011]图1C示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之在透明工件中形成缺陷的轮廓(每个缺陷具有缺陷角)的激光的实施方式的侧视图；
[0012]图2A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之用于激光处理透明工件的光学组件，该光学组件包括光束源、自适应相变光学元件和透镜组件；
[0013]图2B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之用于激光处理透明工件的光学组件，该光学组件包括光束源、静态相变光学元件和透镜组件；
[0014]图3A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之在相位改变激光束之后的激光束的椭圆角谱；
[0015]图3B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之用于对激光束进行相位改变的相位掩模；
[0016]图4A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之椭圆形的轴锥的顶视图；
[0017]图4B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之图4A的椭圆形的轴锥的侧视图；
[0018]图5A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之激光束的横截面；
[0019]图5B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之激光束的横截面；
[0020]图5C示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之激光束的横截面；
[0021]图6A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之用于对激光束进行相位改变的相位掩模；
[0022]图6B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之用于对激光束进行相位改变的相位掩模；
[0023]图6C示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之用于对激光束进行相位改变的相位掩模；
[0024]图7A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之透明工件和激光束焦线的侧视图；
[0025]图7B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之透明工件和激光束
焦线的侧视图；
[0026]图7C示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之透明工件和激光束焦线的侧视图；
[0027]图8A图形地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之示例性脉冲突发内的激光脉冲的相对强度与时间的关系；
[0028]图8B图形地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之另一示例性脉冲突发内的激光脉冲的相对强度与时间的关系；
[0029]图8C图形地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之激光脉冲的强度与距离的关系；
[0030]图9A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之具有成角度的缺陷的轮廓的透明工件的侧视图；
[0031]图9B示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施方式之两个经分离的制品(其由图9A的透明工件形成)的侧视图，每个经分离的制品包括成角度的边缘；
[0032]图10A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式之具有成角度的缺陷的闭合弯曲轮廓的透明工件的侧视图；
[0033]图10B示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施方式之经分离的制品(其由图10A的透明工件形成)的侧视图，经分离的制品包括具有成角度的边缘的圆锥形孔；
[0034]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理透明工件的方法，所述方法包括：将沿着光束路径定向的激光束引导到所述透明工件中，所述透明工件具有入射表面，所述激光束在入射位置处穿过所述入射表面以进入所述透明工件，其中：所述经引导到所述透明工件中的激光束的一部分在所述透明工件中产生激光束焦线及产生诱导吸收以在所述透明工件内产生缺陷，所述激光束焦线包括：波长λ；束斑大小w
o
；瑞利(Rayleigh)范围Z
R
，其大于其中FD是包括10或更大的值的无量纲发散因子；在所述入射位置处相对于与所述入射表面正交的平面的内部焦线角，其大于10
°
；圆角谱，其在所述透明工件内；及长度，其由一系列点限定，所述点中的每个点由来自所述激光束的多个相交射线形成，所述相交射线在相位上匹配。2.如权利要求1所述的方法，其中经引导到所述透明工件中的所述激光束的所述部分包括持续的强度均匀性。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述激光束焦线的一部分延伸到所述透明工件的外部，在所述透明工件上方形成外部激光束焦线。4.如权利要求3所述的方法，其中所述外部激光束焦线沿着与所述透明工件正交的平面在所述透明工件上方延伸至少0.01mm。5.如权利要求3或4所述的方法，其中所述外部激光束焦线包括外部焦线角，所述外部焦线角大于所述内部焦线角。6.如权利要求3至5中任一项所述的方法，其中所述外部激光束焦线包括圆角谱。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，进一步包括：将所述激光束入射到经定位在所述入射表面上游的相变光学元件上，所述相变光学元件对所述激光束施加相变。8.如权利要求7所述的方法，其中所述激光束包括第一组射线和第二组射线，且所述方法进一步包括：用光学阻挡元件挡住所述第二组射线。9.如权利要求8所述的方法，其中所述第一组射线限定所述激光束的第一环形段，及所述第二组射线限定所述激光束的第二环形段。10.如权利要求9所述的方法，其中：所述第二环形段的平均半径小于所述第一环形段的平均半径；及所述第一组射线形成从所述透明工件内的原点开始的所述激光束焦线的至少一部分，及对齐所述第二组射线使得若没挡住所述第二组射线，则所述第二组射线将形成在光束传播方向上延伸到所述原点的所述激光束焦线的至少一部分。11.如权利要求10所述的方法，其中：所述方法进一步包括：用所述光学阻挡元件挡住所述第一组射线；由所述第一组射线形成的所述激光束焦线的一部分包含相对于正交于所述入射表面的所述平面的0
°
至10
°
或170
°
至180
°
的内部焦线角；及
由所述第二组射线形成的所述激光束焦线的一部分包括相对于正交于所述入射表面的所述平面的大于10
°
且小于80
°
或大于100
°
且小于170
°
的内部焦线角。12.如权利要求9所述的方法，其中：所述第一环形段的平均半径小于所述第二环形段的平均半径；及所述第一组射线形成在所述透明工件内的终止点处终止的所述激光束焦线的至少一部分，及对齐所述第二组射线使得若没挡住所述第二组射线，则所述第二组射线将形成在光束传播方向上延伸到所述终止点之外的所述激光束焦线的至少一部分。13.如权利要求12所述的方法，其中：所述方法进一步包括：用所述光学阻挡元件挡住所述第一组射线；由所述第一组射线形成的所述激光束焦线的一部分包含相对于正交于所述入射表面的所述平面的0
°
至10
°
或170
°
至180
°
的内部焦线角；及由所述第二组射线形成的所述激光束焦线的一部分包含相对于正交于所述入射表面的所述平面的大于10
°
且小于80
°
或大于100
°
且小于170
...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：