[发明专利]用于劈开或切割基板的激光加工方法

权利要求书

1.一种用于劈开或切割基板的激光加工方法，该激光加工方法包括通过光束聚焦单元使用脉冲激光束来照射工件的步骤，其中，激光脉冲被传递到该工件的表面用于劈开工件；其中，该工件是指具有至少一个平整表面的待劈开或待切割物体；其中，该工件对于激光辐射至少是部分透明的；其中，所述工件的材料包括蓝宝石、硅、碳化硅、金刚石或其他硬脆材料的晶圆形基板，其对于激光辐射的波长是部分或完全透明的；其中，该工件上一系列受损区产生劈开面；其中，所产生的劈开面使得沿期望的基板分脱机能够容易地进行破裂，其特征在于，该激光加工方法包括以下步骤：

使用被设置为将激光束聚焦到该工件的主体中的光束聚焦单元来调整该激光束，且该激光束只聚焦在该工件的主体内部，且只在该工件的主体内部产生类“长钉”形状光束汇聚区，且该光束汇聚区未延伸至该工件的表面，以使得上述工件的主体材料光学损伤阈值注量分布遵循类“长钉”形状，其中该类“长钉”形状的纵向长度大于横向长度，其中，光束聚焦单元包括至少一个光束聚焦组件，该至少一个光束聚焦组件具有在0.8-0.9NA范围内的高数值孔径；当在使用一距离保持装置保持该光束聚焦单元与该工件的一第一表面之间的距离时，所述类“长钉”形状的光束汇聚区保持在该第一表面以下的一固定深度并沿预期劈开面产生一系列具有该类“长钉”状注量分布的损伤结构，以及通过移动工件的手段达到保持相邻损伤结构之间的距离，且该损伤结构只形成于该工件的主体内部，并未延伸至该工件的表面。

2.如权利要求1所述的用于劈开或切割基板的激光加工方法，其特征在于，该通过该光束聚焦单元进行的激光束聚焦通过以下方式来实现：

通过至少一个设置在该光束聚焦单元中的光束发散控制单元，包括可调整的光束扩展器，来导引光束；并且在于，通过至少一个光束聚焦组件连续导引该光束，其中，该光束聚焦组件为非球面光束聚焦透镜或至少一个物镜。

3.如权利要求1所述的用于劈开或切割基板的激光加工方法，其特征在于，该光束聚焦组件聚焦该光束以使得入射到聚焦单元的表面上距光轴较近的横向光束分量被聚焦成距该工件的第一表面较近，而入射到聚焦单元的表面上距光轴较远的横向光束分量被聚焦到距该工件的第一表面较远的工件的主体中。

4.如权利要求1所述的用于劈开或切割基板的激光加工方法，其特征在于，该距离保持装置被设置为包括距离监视装置、压电纳米定位器或机动线性平移台。

5.如权利要求1所述的用于劈开或切割基板的激光加工方法，其特征在于，该工件的主体内的该“长钉”状聚焦激光束强度分布适于通过借助于改变该光束聚焦组件之前的激光光束发散度、或聚焦深度的任一项或多项，来有效加工该工件的材料的特性和该工件的尺寸。

6.如权利要求1所述的用于劈开或切割基板的激光加工方法，其特征在于，该通过该光束聚焦单元进行的激光束聚焦通过以下方式来实现：

通过该光束聚焦单元中的至少一个自适应光学组件来导引光束；并且在于，通过至少一个光束聚焦组件连续导引该光束，该光束聚焦组件包括球面光束聚焦透镜、非球面光束聚焦透镜或至少一个物镜。

7.如权利要求1所述的用于劈开或切割基板的激光加工方法，其特征在于，该通过该光束聚焦单元进行的激光束聚焦通过以下方式来实现：

通过该光束聚焦单元中的至少一个相位和/或幅值调制器组件来导引光束；并且在于，通过至少一个光束聚焦组件连续导引该光束，该光束聚焦组件包括球面光束聚焦透镜、非球面光束聚焦透镜或至少一个物镜。

8.如权利要求1所述的用于劈开或切割基板的激光加工方法，其特征在于，该通过该光束聚焦单元进行的激光束聚焦通过以下方式来实现：

通过该光束聚焦单元中的至少一个被动衍射光束调制组件以及至少一个光束聚焦组件来导引光束，该光束聚焦组件包括球面光束聚焦透镜、非球面光束聚焦透镜或至少一个物镜。

9.如权利要求1所述的用于劈开或切割基板的激光加工方法，其中，该光束聚焦单元被用于同时聚焦多达4个激光光束。