[发明专利]用于透明工件的大角度激光加工的相位修改准非衍射激光射束

说明书

一种用于加工透明工件的方法，该方法包括将激光射束引导到透明工件。入射到冲击表面的激光射束具有长圆形角谱，并且被引导到透明工件中的激光射束的部分是激光射束焦线，并且生成诱导吸收以在透明工件内产生缺陷。激光射束焦线包括：波长λ；光斑尺寸w_o；瑞利范围Z_R，该瑞利范围Z_R大于其中F_D是包括10或更大的值的无量纲发散因子；以及内部射束角，该内部射束角相对于在冲击位置处与冲击表面正交的平面大于10°，使得缺陷具有相对于冲击位置处与冲击表面正交的平面大于10°的透明工件内的缺陷角。

本申请要求于2019年5月17日提交的美国临时专利申请序列号62/849,364在35USC§119(e)下的优先权，并且该申请通过引用以其整体并入本文。

背景

领域

本说明书总体涉及用于激光加工透明工件的装置和方法，并且更具体地涉及包括激光射束焦线的激光射束，该激光射束焦线是准非衍射的，并且当以非法向入射角被引导到透明工件中时保持准非衍射特性。

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)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透明基板。

从工艺开发和成本角度来看，在切割和分离玻璃基板方面存在许多改进的机会。与目前在市场上实施的方法相比，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是非常有意义的。许多分离玻璃基板的方法导致方形分离的边缘，这些边缘容易破裂并且通常被加工为具有斜面或加工为圆形以使破裂的可能性最小化。当前，非方形边缘通常使用机械手段(诸如机械研磨和抛光)来实现。然而，所述工艺产生玻璃粉尘和颗粒，这些玻璃粉尘和颗粒必须通过涉及清洗或化学处理的附加工艺来清洁。因此，需要用于分离玻璃基板的替代改进方法，该方法用无颗粒且高产量工艺替代常规的边缘精加工(finishing)工艺。

发明内容

根据本公开的一个实施例，一种用于加工透明工件的方法包括：将沿着射束路径定向的激光射束引导到第一冲击位置处的透明工件的冲击表面中。入射到冲击表面的激光射束具有长圆形角谱，该长圆形角谱具有从具有第一曲率半径的第一轴端延伸到具有第二曲率半径的第二轴端的对称轴，其中第一曲率半径和第二曲率半径不同。激光射束的部分被引导到透明工件中以在透明工件中形成激光射束焦线，以在透明工件中生成诱导吸收。诱导吸收在透明工件内产生缺陷。激光射束焦线包括：波长λ；光斑尺寸w_o；瑞利范围Z_R，该瑞利范围Z_R大于其中F_D是包括10或更大的值的无量纲发散因子；以及内部射束角，该内部射束角相对于在冲击位置处与冲击表面正交的平面大于10°，使得缺陷具有相对于冲击位置处与冲击表面正交的平面大于10°的透明工件内的缺陷角。

根据本公开的另一实施例，一种用于加工透明工件的方法包括：将沿着射束路径定向的激光射束从自由空间引导到冲击位置处的透明工件的冲击表面中。冲击表面具有非平面形貌。入射到冲击表面的激光射束的部分具有非圆形角谱。激光射束的部分被引导到透明工件中以在透明工件中形成激光射束焦线，以在透明工件中生成诱导吸收。诱导吸收在透明工件内产生缺陷。激光射束焦线具有：波长λ；光斑尺寸w_o；瑞利范围Z_R，该瑞利范围Z_R大于其中F_D是包括10或更大的值的无量纲发散因子；以及内部射束角，该内部射束角相对于在冲击位置处与冲击表面正交的平面大于10°，使得缺陷包括相对于冲击位置处与冲击表面正交的平面大于10°的透明工件内的缺陷角。