[发明专利]采用脉冲激光束聚焦线和气相蚀刻对透明工件进行激光加工的方法

说明书

透明工件的加工方法包括：引导脉冲激光束进入透明工件中，使得被引导进入到透明工件中的一部分的脉冲激光束在透明工件中产生感应吸收，从而在透明工件内形成损坏线，以及被引导进入到透明工件中的那部分的脉冲激光束包括：波长λ，光斑尺寸w_o，和大于F_D(方程式(I))的瑞利范围Z_R，式中，F_D是包含10或更大数值的无量纲发散性因子。此外，对透明工件进行加工的方法包括：用蚀刻蒸汽对透明工件进行蚀刻从而沿着损坏线去除至少一部分的透明工件，从而形成延伸穿过所述至少一部分的透明工件厚度的孔隙。

本申请要求2019年2月8日提交的美国临时申请系列第62/802,905号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景技术

技术领域

本说明书大体上涉及在透明工件中形成穿孔(via)的设备和方法，更具体来说，涉及采用激光加工和气相蚀刻技术在透明工件中形成穿孔。

技术背景

对于各种应用，需要将透明工件构造成具有开口用于后续加工或者用于产品功能性。通常来说，可以使用激光在工件中直接钻孔，但是这种工艺是缓慢的并且特征尺寸受限。其他常规技术可能采用湿蚀刻工艺。但是，蚀刻剂渗透小直径的穿孔和/或孔隙的能力可能导致穿孔和/或孔隙具有窄的腰部而不是圆柱形状。

因此，存在对于在透明工件中形成穿孔和/或孔隙的替代方法的需求。

发明内容

根据各种方面，透明工件的加工方法包括：引导脉冲激光束通过光学系统并进入透明工件中，使得被引导进入到透明工件中的一部分的脉冲激光束在透明工件中产生感应吸收，从而在透明工件内形成损坏线，所述损坏线从透明工件的第一表面延伸穿过至少一部分的透明工件的厚度，被引导进入到透明工件中的那部分的脉冲激光束包括：波长λ，光斑尺寸w_o，和大于的瑞利范围Z_R，式中，F_D是包含10或更大数值的无量纲发散性因子。此外，对透明工件进行加工的方法包括：用蚀刻蒸汽对透明工件进行蚀刻从而沿着损坏线去除至少一部分的透明工件，从而形成延伸穿过所述至少一部分的透明工件的孔隙。

另一个方面包括前述方面的方法，其中，孔隙包括孔隙直径，并且在穿过透明工件的厚度上，孔隙直径变化小于或等于30％。

另一个方面包括任意前述方面的方法，其中，孔隙直径小于约20μm。

另一个方面包括任意前述方面的方法，其中，玻璃基材的平均厚度与所述多个孔隙的平均直径的纵横比大于或等于20:1。

根据各种方面，透明工件的加工方法包括：引导脉冲激光束通过光学系统并进入透明工件中，使得被引导进入到透明工件中的一部分的脉冲激光束在透明工件中产生感应吸收以及在透明工件内生成缺陷，被引导进入到透明工件中的那部分的脉冲激光束包括：波长λ，光斑尺寸w_o，和大于的瑞利范围Z_R，式中，F_D是包含10或更大数值的无量纲发散性因子。方法还包括使得透明工件和脉冲激光束相对于彼此位移，从而形成多个损坏线，该损坏线贯穿透明工件的厚度从透明工件的第一表面延伸到透明工件的第二表面。此外，对透明工件进行加工的方法包括：用蚀刻蒸汽对透明工件进行蚀刻从而沿着所述多个损坏线中的每一个去除至少一部分的透明工件，从而形成延伸穿过透明工件的多个孔隙。所述多个孔隙中的每一个具有：沿着贯穿透明工件的厚度的所述多个孔隙中的每一个的长度小于20μm的平均直径以及小于30％的锥度。

另一个方面包括任意前述方面的方法，其中，孔隙直径小于约15μm。

另一个方面包括任意前述方面的方法，其还包括用湿化学蚀刻溶液对透明工件进行蚀刻从而进一步增加孔隙直径。

另一个方面包括任意前述方面的方法，其还包括在蚀刻过程中，向湿化学蚀刻溶液施加超声。