[发明专利]透明工件的激光加工

说明书

一种用于加工透明工件的方法，包括生成辐射射束和在物体中或在物体上形成缺陷。该射束是准非衍射射束并且具有聚焦体积。形成缺陷包括将射束引导到物体上并且将聚焦体积部分地或完全地定位在物体内。生成射束包括：使用可调节阻挡元件来部分地阻挡聚焦体积上游的射束以调节自由形态能量分布相对于射束的光轴的轴对称性，和/或使用相位掩模来在空间上调制聚焦体积上游的射束的相位以调节自由形态能量分布的几何形状。该自由形态能量分布具有足以在物体的与聚焦体积同位的区域中诱导多光子吸收的能量。所诱导的多光子吸收产生缺陷。

本申请要求于2019年2月11日提交的美国临时申请序列第62/803789号的优先权的权益，本申请依据该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用整体并入本文。

背景技术

技术领域

本说明书总体上涉及用于激光加工工件的装置和方法，并且更具体地涉及选择性激光加工包括多个工件的工件堆叠。

技术背景

材料的激光加工领域涵盖涉及不同类型材料的切割、钻孔、铣削、焊接、熔化等的各种应用。在这些工艺中，特别感兴趣的一种工艺是在可用于生产用于薄膜晶体管(TFT)、微电子器件、MEMS、光学器件、微光学器件、生物光学器件或电子设备的显示材料的材料(诸如玻璃、蓝宝石或熔融石英)的工艺中切割或分离不同类型的基板。

从工艺开发和成本角度来看，在切割和分离基板方面存在许多改进的机会。与目前在市场上实践的方法相比，具有更快、更清洁，更便宜、更可重复且更可靠的分离基板的方法是非常有意义的。因此，需要用于分离基板的替代改进方法。

发明内容

根据第一实施例，一种方法包括生成辐射射束和在物体中或在物体上形成缺陷。该射束是准非衍射射束并且具有聚焦体积。形成缺陷包括将射束引导到物体上并且将聚焦体积部分地或完全地定位在物体内。生成射束包括：使用可调节阻挡元件来部分地阻挡聚焦体积上游的射束以调节自由形态能量分布相对于射束光轴的轴对称性，和/或使用相位掩模来在空间上调制聚焦体积上游的射束的相位以调节自由形态能量分布的几何形状。自由形态能量分布具有足以在与聚焦体积同位的物体区域中诱导多光子吸收的能量。所诱导的多光子吸收产生缺陷。

第二实施例包括第一实施例所述的方法，其中缺陷包括与自由形态能量分布基本上类似的形状。

第三实施例包括第一或第二实施例所述的方法，其中所述可调节阻挡元件包括液晶光学元件，并且部分地阻挡包括调节液晶光学元件以选择性地阻挡射束的一部分。

第四实施例包括前述实施例中的任一项，其中自由形态能量分布包括圆形圆柱体部分和椭圆圆柱体部分的组合，圆形圆柱体部分和椭圆圆柱体部分各自具有沿射束的光轴的纵轴。

第五实施例包括第一至第三实施例中任一项所述的方法，其中所述自由形态能量分布包括沙漏形状，该沙漏形状具有沿射束的光轴的纵轴。

第六实施例包括第一至第三实施例中任一项所述的方法，其中缺陷包括断裂特征、空腔、或两者。

第七实施例包括前述实施例中的任一项，其中物体包括透明基板。

第八实施例包括前述实施例中的任一项，其中透明基板包括结晶石英、熔融石英、冕玻璃、硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、和/或磷酸盐玻璃、氟化物晶体、硅晶体、蓝宝石、玻璃陶瓷、透明陶瓷、聚合物或塑料。

第九实施例包括第一至第七实施例中的任一项，其中透明基板包括半导体基板。

第十实施例包括第九实施例所述的方法，其中半导体基板包括硅、碳化硅、锗、砷化镓、砷化铟镓、砷化铝镓、氮化镓、氮化铝镓、磷酸铟或铌酸锂。

第十一实施例包括第一至第七实施例中的任一项，其中透明基板包括复合晶片，其中复合晶片包括多层不同材料，并且其中不同材料包括玻璃、陶瓷、半导体、聚合物或塑料中的任一者。