[发明专利]同步多激光加工透明工件的装置和方法

说明书

一种用于对透明工件进行激光加工的方法，该方法包括将由脉冲激光束源输出的脉冲激光束聚焦成脉冲激光束焦线，该脉冲激光束焦线被引导到透明工件中，从而在透明工件上形成脉冲激光束斑，并在透明工件中产生缺陷；将红外激光束输出引导到透明工件上，以形成环形红外束斑，该环形红外束斑在成像表面处包围脉冲激光束斑，并加热透明工件。此外，该方法包括沿着分离路径使透明工件和脉冲激光束焦线相对于彼此平移，以及与透明工件和脉冲激光束焦线相对于彼此的平移同步地沿着分离路径使透明工件和环形红外束斑相对于彼此平移。

背景

本申请根据35U.S.C.§119要求2017年8月11日提交的美国临时申请系列第62/544,208号的优先权，其内容作为本申请的基础并且通过参考完整地结合于此。

领域

本说明书总体上涉及用于激光加工透明工件的设备和方法，并且更具体地涉及分离透明工件。

技术背景

材料的激光加工领域涵盖了广泛应用，其中包括不同类型材料的切割、钻孔、铣削、焊接、熔化等。在这些加工中，特别感兴趣的是在可用于生产诸如玻璃、蓝宝石或熔融石英这样的薄膜晶体管(TFT)用材料或者电子设备用显示材料的过程中，切割或分离不同类型的透明基板。

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许多改进的机会。与市场上目前正在实践的相比，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。因此，需要用于分离玻璃基板的替代的改进方法。

概述

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：将由脉冲激光束源输出的脉冲激光束聚焦成脉冲激光束焦线，该脉冲激光束焦线沿光束传播方向定向并被引导到透明工件中，从而在透明工件的成像表面上形成脉冲激光束斑。脉冲激光束焦线在透明工件内产生感应吸收，并且该感应吸收沿透明工件内的脉冲激光束焦线产生缺陷。该方法还包括将由红外束源输出的红外激光束引导到透明工件上，使得红外激光束在成像表面上形成环形红外束斑。环形红外束斑在成像表面包围脉冲激光束斑，并且红外激光束加热透明工件。此外，该方法包括使透明工件和脉冲激光束焦线沿着分离路径相对于彼此平移，从而在透明工件内沿分离路径通过激光形成限定轮廓线的多个缺陷，并且与透明工件和脉冲激光束焦线相对于彼此的平移同步地使透明工件和环形红外束斑沿着分离路径相对于彼此平移，使得环形红外束斑在透明工件和脉冲激光束焦线的相对运动期间包围脉冲激光束斑，并且沿着轮廓线或靠近轮廓线照射透明工件，以沿着轮廓线分离透明工件。

根据另一个实施方式，一种用于对透明工件进行激光加工的方法，该方法包括：将由脉冲激光束源输出的脉冲激光束聚焦成脉冲激光束焦线，该脉冲激光束焦线沿光束传播方向定向并被引导到透明工件中，从而在透明工件的成像表面上形成脉冲激光束斑。脉冲激光束焦线在透明工件内产生感应吸收，并且该感应吸收沿透明工件内的脉冲激光束焦线产生缺陷。该方法还包括将由红外束源输出的红外激光束引导到透明工件上，使得红外激光束在成像表面上形成红外束斑。红外束斑在成像表面上与脉冲激光束斑间隔一间距，并且红外激光束加热透明工件。此外，该方法包括使透明工件和脉冲激光束焦线沿着分离路径相对于彼此平移，从而在透明工件内沿分离路径通过激光形成限定轮廓线的多个缺陷，并且与透明工件和脉冲激光束焦线相对于彼此的平移同步地使透明工件和红外束斑沿着分离路径相对于彼此平移，使得在透明工件和脉冲激光束焦线的相对运动期间，脉冲激光束斑与红外束斑保持间隔所述间距，并且沿着轮廓线或靠近轮廓线照射透明工件，以沿着轮廓线分离透明工件。

在以下的详细描述中给出了本文所述方法和装置的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。