專利名稱：用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)的制作方法
用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)
相關(guān)申請的交叉參考
本申請要求2008年4月18日提交的題為“用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的方法 禾口系統(tǒng)(Methods and Systems for Forming Microstructures in Glass Substrates) ” 的美國專利非臨時申請第12/148，479號的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，該專利的內(nèi)容作為本文的依據(jù) 并且全文參考結(jié)合入本文中。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及用來在玻璃基板中形成結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法，更具體來說涉及用來 通過激光燒蝕在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的激光系統(tǒng)以及使用激光系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
玻璃，例如高含量二氧化硅玻璃和硼-硅酸鹽玻璃具有很多的與化學(xué)、藥物、光學(xué) 和生物應(yīng)用相關(guān)的性質(zhì)，包括化學(xué)惰性，高溫耐久性，光學(xué)透明性，可控的表面潤濕性等?？?以在玻璃基板中引入正性形貌特征(例如柱，樁，格柵等)和負(fù)性形貌特征(例如凹穴、空 穴、凹槽等)，從而制造適合特定應(yīng)用的玻璃基板。人們通常使用常規(guī)的機(jī)械加工和模塑技 術(shù)在玻璃基板中引入約等于和大于1毫米的特征，通常使用光刻法和化學(xué)蝕刻在玻璃基板 中引入小于1毫米的特征(即微結(jié)構(gòu))。這些玻璃微結(jié)構(gòu)有可能用于例如微射技術(shù)，高疏水 性表面，微型凹穴陣列，微型透鏡系統(tǒng)，生命科學(xué)細(xì)胞，微型-反應(yīng)器混合設(shè)計(jì)。
但是，與更常規(guī)的機(jī)械加工和模塑技術(shù)相比，所述用來在玻璃中制造微結(jié)構(gòu)的光 刻技術(shù)和化學(xué)蝕刻技術(shù)難于應(yīng)用。另外，光刻法之類的工藝可能成本高而且耗時，因此對于 小的制造試驗(yàn)以及快速原型開發(fā)來說經(jīng)濟(jì)上是不可行的。
因此，需要另外的適于小的制造試驗(yàn)以及原型開發(fā)的在玻璃中制造微結(jié)構(gòu)的方法。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個實(shí)施方式，本發(fā)明提供了一種通過激光燒蝕在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的 方法，所述方法可以包括將激光源的光束投射到玻璃基板的表面上，使得所述光束橫向通 過玻璃基板的表面，使得光束的光點(diǎn)區(qū)域在玻璃基板的表面上形成第一圖案，沿著第一圖 案從玻璃基板上燒蝕掉玻璃。所述方法還可以包括將激光源的光束投射到玻璃基板的表面 上，使所述光束橫向通過所述玻璃基板，使得光束的點(diǎn)區(qū)域在玻璃基板的表面上形成至少 一個第二圖案。所述第二圖案或之后的圖案可以與所述第一圖案重疊或者相交?？梢匝刂?所述第二圖案或者之后的圖案，從玻璃基板的表面上燒蝕掉玻璃，從而在玻璃基板上形成 至少一個微結(jié)構(gòu)。
根據(jù)另一個實(shí)施方式，本發(fā)明揭示了一種在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)凹穴的方法， 所述方法包括將第一激光脈沖投射到玻璃基板上，從而在玻璃基板中形成具有錐形結(jié)構(gòu)的 第一微結(jié)構(gòu)凹穴。所述第一激光脈沖可以在所述激光脈沖與玻璃基板的表面相交的位置具5有第一點(diǎn)區(qū)域。還可以將第二激光脈沖投射到玻璃基板上，從而在所述玻璃基板中形成具 有錐形結(jié)構(gòu)的第二微結(jié)構(gòu)凹穴，所述第二激光脈沖在與玻璃基板的表面相交的位置具有第 二點(diǎn)區(qū)域。所述第二點(diǎn)區(qū)域可以基本上與第一點(diǎn)區(qū)域相同。所述第二點(diǎn)區(qū)域還可以與第一 點(diǎn)區(qū)域重疊，使得第一微結(jié)構(gòu)凹穴和第二微結(jié)構(gòu)凹穴之間的一部分側(cè)壁被燒蝕。在該部分 側(cè)壁燒蝕之后，第一微結(jié)構(gòu)凹穴的直徑以及第二微結(jié)構(gòu)凹穴的直徑可小于第一點(diǎn)區(qū)域的直 徑、第二點(diǎn)區(qū)域的直徑、或者同時小于此兩個點(diǎn)區(qū)域的直徑。
在以下的詳細(xì)描述中提出了本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對 本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言根據(jù)所作描述就容易理解，或者通過實(shí)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利 要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的本發(fā)明而被認(rèn)識。應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的 詳細(xì)描述都是本發(fā)明的實(shí)施方式，用來提供理解要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的總體評 述或框架。


結(jié)合以下附圖閱讀后，可以理解以下本發(fā)明具體實(shí)施方式
的詳細(xì)描述，在圖中，相 同的結(jié)構(gòu)用相同的編號表示，其中
圖1是根據(jù)本文圖示和描述的一個實(shí)施方式的簡圖，通常顯示用來在玻璃基板中 形成微結(jié)構(gòu)的激光燒蝕系統(tǒng)的部件；
圖2是通過入射到玻璃基板表面上的激光脈沖形成的錐形微結(jié)構(gòu)凹穴的玻璃基 板的截面圖3是根據(jù)本文圖示和描述的一個實(shí)施方式的玻璃基板的頂視圖，顯示入射到玻 璃基板表面上的第一光束脈沖的第一點(diǎn)區(qū)域被入射到玻璃基板表面上的第二光束脈沖的 第二點(diǎn)區(qū)域重疊；
圖4是圖3所示的玻璃基板的截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明圖示和描述的用來在玻 璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法，形成的第一微結(jié)構(gòu)凹穴和第二微結(jié)構(gòu)凹穴；
圖5顯示了根據(jù)本文圖示和描述的一種用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的方法，用 多個入射到玻璃基板表面上的光束脈沖形成的點(diǎn)區(qū)域的圖案，以用來形成微結(jié)構(gòu)凹穴的蜂 窩圖案；
圖6是圖5所示的玻璃基板的截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明圖示和描述的用來在玻 璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法，形成的多個微結(jié)構(gòu)凹穴；
圖7是一種玻璃基板的頂視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明圖示和描述的用來在玻璃基板 中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法，形成的微結(jié)構(gòu)凹穴的蜂窩圖案；
圖8顯示根據(jù)本發(fā)明圖示和描述的用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法，劃 到玻璃基板表面中的成組的平行線圖案，形成正方形的微結(jié)構(gòu)柱狀體；
圖9是一種玻璃基板的頂視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明圖示和描述的用來在玻璃基板 中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法，形成的正方形微結(jié)構(gòu)柱狀體的規(guī)則圖案；
圖10是一種玻璃基板的頂視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明圖示和描述的用來在玻璃基 板中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法，形成的三角形微結(jié)構(gòu)柱狀體的規(guī)則圖案；
圖IlA顯示根據(jù)本發(fā)明圖示和描述的用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法， 入射在玻璃基板表面上形成圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體的激光脈沖點(diǎn)區(qū)域的第一圖案；
圖IlB顯示根據(jù)本發(fā)明圖示和描述的用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法， 入射在玻璃基板表面上形成圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體的激光脈沖點(diǎn)區(qū)域的至少一個第二圖案；
圖12是一種玻璃基板的頂視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明圖示和描述的用來在玻璃基 板中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法，形成的圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體的規(guī)則圖案。
具體實(shí)施方式
首先來看圖1，圖中顯示了一種用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的激光系統(tǒng)。所述系 統(tǒng)通?？梢园す庠?，用來將激光源的激光脈沖投射和掃描到玻璃基板上的光束操縱機(jī) 構(gòu)，用來將光束聚焦到玻璃基板上的透鏡系統(tǒng)，以及可將玻璃基板置于其上的工作臺。本文 中將會對所述系統(tǒng)的各種元件以及使用所述系統(tǒng)在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的各種方法進(jìn) 行更詳細(xì)的討論。
下面參見圖1，圖中顯示了一種激光器系統(tǒng)100，其用來將來自激光源102的光束 112投射、聚焦和掃描到玻璃基板108上。所述激光器系統(tǒng)100通?？梢园す庠?02， 光束操縱機(jī)構(gòu)104和透鏡系統(tǒng)106。在一個實(shí)施方式中，所述激光器系統(tǒng)100還可以包括多 軸工作臺110，工件(例如玻璃基板108)可以置于其上。
所述激光源102 —般可以包括輸出功率足以將玻璃從玻璃基板的表面燒蝕掉的 激光源。因此，激光源一般可以包括Nd: YAG激光器，Nd: YVO4激光器，Nd: YLF激光器，(X)2激 光器等。在一個實(shí)施方式中，激光源102 —般可以以脈沖輸出方式工作，使得激光源的光束 112包括不連續(xù)的激光脈沖。較佳的是，所述激光產(chǎn)生脈沖的時間小于激光的上升時間，導(dǎo) 致短脈沖時間(例如小于100微秒，更優(yōu)選小于80微秒)。在一個具體的實(shí)施方式中，激 光源可以包括一種(X)2激光器，所述(X)2激光器以一定的方式工作，產(chǎn)生包括多種不連續(xù)的 激光脈沖的光束。例如，CO2激光器常規(guī)的脈沖上升時間約為100 μ s，當(dāng)脈沖達(dá)到全功率之 后，CO2激光器通常以連續(xù)波輸出激光器的形式工作。但是，通過在脈沖上升時間過程中關(guān) 閉激光器，所述(X)2激光器可以以脈沖方式工作。因此，在一個實(shí)施方式中，(X)2激光器通過 在脈沖上升時間內(nèi)啟動激光器和關(guān)閉激光器以脈沖的方式進(jìn)行工作，使得產(chǎn)生的激光脈沖 約為55 μ S至80 μ S，激光源輸出的各個激光脈沖的能量約為15 μ J至100 μ J，更優(yōu)選約為 20 μ J至80 μ J，最優(yōu)選約為25 μ J至40 μ J。可以使得各個脈沖的持續(xù)時間發(fā)生變化，以控 制通過燒蝕從玻璃基板的表面除去的材料的量。在激光源102的輸出處光束112的直徑dB 通常可以約為2毫米。
在另一個實(shí)施方式中，激光源102—般可以以連續(xù)波輸出方式工作，使得激光源 的光束112包括連續(xù)的光束。例如，在一個實(shí)施方式中，激光源可以包括以連續(xù)波方式工作 的CO2激光器?？梢酝ㄟ^脈沖寬度調(diào)制(PWM)來調(diào)節(jié)CO2激光器的輸出，產(chǎn)生基本連續(xù)的 平均功率輸出。用來產(chǎn)生(X)2激光器系統(tǒng)的連續(xù)波輸出的一般調(diào)制頻率優(yōu)選約為IkHz至 20kHz，周期約為Ims至50 μ S。用于連續(xù)波工作的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制頻率最優(yōu)選約為5kHz，周期約 為 200 μ S。
因此，現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的方法和系統(tǒng)可以使用以連續(xù)波方式或者脈沖方 式工作的激光源，在玻璃基板的表面中形成微結(jié)構(gòu)。
將激光源102的光束112投射到光束操縱機(jī)構(gòu)104中，在此機(jī)構(gòu)104中，使光束 112改方向，使其射向玻璃基板108。光束操縱機(jī)構(gòu)104通常可以包括至少一個掃描鏡(圖中未顯示)，例如快速掃描鏡，用來使光束112改方向射到玻璃基板108的表面上。在一個 實(shí)施方式中，所述光束操縱機(jī)構(gòu)104可以包括一對檢流計(jì)反射鏡。各個檢流計(jì)反射鏡可以 設(shè)置成繞著不同的軸旋轉(zhuǎn)，使得能夠沿著2個軸使光束掃描通過玻璃基板108的表面。
在通過光束操縱機(jī)構(gòu)104使光束112改方向之后，所述光束112可以通過透鏡系 統(tǒng)106，所述透鏡系統(tǒng)將光束聚焦在玻璃基板的表面上。例如，當(dāng)激光源是CO2激光器，輸出 光束的直徑dB為2毫米的情況下，可以使用透鏡系統(tǒng)106聚焦光束，使得玻璃基板表面上 的激光脈沖的光束點(diǎn)112的直徑dSA為55微米。在另一個實(shí)施方式中，透鏡系統(tǒng)106可以 包括F-θ透鏡，這是光束掃描應(yīng)用中公知的透鏡。所述F-θ透鏡可以有助于將直徑2毫 米的光束聚焦成直徑^ym的點(diǎn)區(qū)域，同時還在掃描的圖象平面(例如玻璃基板108的表 面109)提供平掃描場。換句話說，對于特定的工作區(qū)域，在工作區(qū)域內(nèi)玻璃基板表面上的 任意位置，F(xiàn)-θ透鏡的光束輸出基本上垂直于玻璃基板108的表面。例如，在一個實(shí)施方 式中，F(xiàn)-θ透鏡可以在25毫米Χ25毫米的工作區(qū)域上產(chǎn)生直徑55微米的點(diǎn)區(qū)域，其中， 所述F-θ透鏡的輸出基本上垂直于玻璃基板的表面。
所述激光器系統(tǒng)100還可以包括多軸工作臺110。所述多軸工作臺110可以用來 在激光燒蝕過程中確定玻璃基板108的位置。所述多軸工作臺110還可以用來相對于透 鏡系統(tǒng)106，在x-y平面和ζ方向確定玻璃基板108的位置。在一個實(shí)施方式中，當(dāng)透鏡系 統(tǒng)106包括具有減小的工作區(qū)域的F-θ透鏡的時候，所述多軸工作臺110可以用來相對于 F-θ透鏡確定玻璃基板的位置，以有效地增大F-θ透鏡的工作區(qū)域。
因此，可以將光束操縱機(jī)構(gòu)104與透鏡系統(tǒng)106結(jié)合使用，在不連續(xù)的位置，將來 自激光源102的光束112在玻璃基板108的表面上聚焦和確定并確定位置。另外，因?yàn)榧?光源102的輸出功率足以從玻璃基板108的表面燒蝕掉玻璃，可以使用激光系統(tǒng)100從玻 璃基板108燒蝕掉玻璃，從而有助于通過激光燒蝕在玻璃基板108的表面上引入各種圖案， 從而在玻璃基板108的表面內(nèi)形成玻璃微結(jié)構(gòu)。
下面來看圖2-7，其中顯示了通過激光燒蝕在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的方法的一 個實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，可以使用激光系統(tǒng)，例如圖1所示的激光系統(tǒng)100，將來自激 光源的光束投射到玻璃基板的表面上，使得光束的點(diǎn)區(qū)域在玻璃基板的表面上形成圖案。 所述光束可以是脈沖的，圖案中各個激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域可以與之前的、之后的、或者此二者 的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊，從而在玻璃基板的表面中以蜂窩圖案的形式形成多個微結(jié)構(gòu)凹 穴。采用本發(fā)明所述的方法，所述蜂窩圖案形式的各個微結(jié)構(gòu)凹穴的直徑小于玻璃基板表 面上光束點(diǎn)區(qū)域的直徑。
為了使用以脈沖方式工作的激光源在玻璃基板108的表面109內(nèi)形成微結(jié)構(gòu)凹穴 118，可以將第一激光脈沖投射到玻璃基板108的表面109上?？梢詫⒌谝患す饷}沖聚焦到 表面109上，使得第一激光脈沖在玻璃基板的表面109上具有直徑為dSA的第一點(diǎn)區(qū)域116。 玻璃基板表面109處的點(diǎn)區(qū)域116的直徑可以顯著小于激光源102輸出處的激光脈沖的直 徑dB，使得入射到玻璃基板表面109上的激光脈沖具有足夠的能量密度，超過玻璃基板的燒 蝕閾值，從而在玻璃基板108的表面109內(nèi)燒蝕出第一微結(jié)構(gòu)凹穴118。所述第一微結(jié)構(gòu)凹 穴在玻璃基板108的表面109處的初始直徑可以基本上與第一激光脈沖在玻璃基板108的 表面上的點(diǎn)區(qū)域116的直徑dSA相等。圖2中顯示了第一微結(jié)構(gòu)凹穴118具有傾斜的側(cè)壁 121，123，由于在燒蝕過程中，激光脈沖的能量衰減，隨著在玻璃基板108的表面109之下的深度的增加，內(nèi)徑減小。
將具有第二點(diǎn)區(qū)域120的第二激光脈沖投射并聚焦在玻璃基板108的表面109 上。所述第二激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域具有直徑dSA，使得第二激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域120基本上與第 一激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域116相等。使用圖1所示的激光系統(tǒng)100的光束操縱機(jī)構(gòu)104，所述 第二激光脈沖可以投射到玻璃基板108的表面109上，使得第二激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域120與 第一激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域116重疊，從而在玻璃基板108的表面109內(nèi)燒蝕形成具有錐形結(jié) 構(gòu)的第二微結(jié)構(gòu)凹穴124。因?yàn)榈诙す饷}沖的點(diǎn)區(qū)域120與第一激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域116 重疊，所以第一微結(jié)構(gòu)凹穴和第二微結(jié)構(gòu)凹穴之間的一部分側(cè)壁127與玻璃基板表面109 的相應(yīng)部分一起被燒蝕掉。在該部分側(cè)壁127被燒蝕之后，第一微結(jié)構(gòu)凹穴的開口的直徑 (Ims與第二微結(jié)構(gòu)凹穴內(nèi)的開口的直徑dB相等，這兩個直徑都小于玻璃基板表面109上的 第一激光脈沖或者第二激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域的直徑dSA。應(yīng)理解，微結(jié)構(gòu)凹穴開口的直徑表示 微結(jié)構(gòu)凹穴最寬的部分的直徑。因?yàn)榈谝缓偷诙⒔Y(jié)構(gòu)凹穴都具有傾斜的結(jié)構(gòu)，對一部分 側(cè)壁127以及微結(jié)構(gòu)凹穴之間的表面的相應(yīng)部分的燒蝕形成具有開口直徑dB的微結(jié)構(gòu)凹 穴，該直徑小于入射到玻璃基板初始表面上的點(diǎn)區(qū)域的直徑dSA。因此，通過使得相鄰的激 光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊，可以通過激光燒蝕在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)凹穴，使得微結(jié)構(gòu)凹穴 的開口的直徑小于用來燒蝕玻璃以及形成微結(jié)構(gòu)凹穴的激光脈沖的直徑。例如，如果激光 脈沖在玻璃基板表面上的點(diǎn)區(qū)域是55微米，由于點(diǎn)區(qū)域的重疊形成的微結(jié)構(gòu)凹穴的開口 直徑dB通常約小于50微米，更優(yōu)選約小于40微米，最優(yōu)選約小于30微米。因此，對于玻 璃基板表面上點(diǎn)區(qū)域的特定的直徑dSA，所得的微結(jié)構(gòu)微凹穴的開口直徑約小于各個點(diǎn)區(qū)域 的開口直徑，各個微結(jié)構(gòu)凹穴的開口直徑約小于.90*dSA，更優(yōu)選約小于.7*dSA，最優(yōu)選約小 于.55氺dSA。
盡管本文描述了將第一激光脈沖和第二激光脈沖投射到玻璃基板108的表面上 的情況，但是應(yīng)當(dāng)理解，所述第一激光脈沖和第二激光脈沖可以同時投射到玻璃的表面上， 例如當(dāng)使用多個激光系統(tǒng)100將多個光束點(diǎn)投射到玻璃基板108的表面上的情況。
參見圖3，可以通過調(diào)節(jié)相鄰的激光脈沖之間的間距，因而調(diào)節(jié)相鄰的點(diǎn)區(qū)域之間 的重疊122，從而控制第一和第二微結(jié)構(gòu)凹穴之間的開口直徑dB。因此，通過增加重疊(或 者減小相鄰的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域之間的間距)，從相鄰的微結(jié)構(gòu)凹穴之間除去了更多的側(cè) 壁。因?yàn)榘佳ㄖg的側(cè)壁是傾斜的，通過除去更多的側(cè)壁(或者減小側(cè)壁的高度)，可以減 小微結(jié)構(gòu)凹穴的開口的直徑。因此，可以通過調(diào)節(jié)依次相鄰的激光脈沖之間的間距，使得相 鄰的點(diǎn)區(qū)域重疊，從而調(diào)節(jié)制得的微結(jié)構(gòu)凹穴的開口直徑。
用來在玻璃基板的表面內(nèi)形成微結(jié)構(gòu)凹穴的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊的技術(shù)可以 重復(fù)多次，從而在玻璃基板108的表面109內(nèi)形成微結(jié)構(gòu)凹穴的圖案，如圖5-8所示。在一 個實(shí)施方式中，可以將多個激光脈沖投射并聚焦在玻璃基板108的表面109上，使得各個激 光脈沖的點(diǎn)區(qū)域與之前、之后或此二者的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊。例如，如圖5和圖6所示， 可以沿直線將第一的多個激光脈沖投射在玻璃基板108的表面109上，使得激光脈沖的點(diǎn) 區(qū)域形成重疊的點(diǎn)區(qū)域126的第一線性圖案128，其中各個點(diǎn)區(qū)域1 表示通過激光燒蝕在 玻璃基板內(nèi)形成微結(jié)構(gòu)凹穴125。
然后，可以沿直線將第二或之后的多個激光脈沖投射在玻璃基板108的表面109 上，使得激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域形成重疊的點(diǎn)區(qū)域126的第二或之后的線性圖案130，其中各個點(diǎn)區(qū)域1 表示通過激光燒蝕在玻璃基板內(nèi)形成另一個微結(jié)構(gòu)凹穴125。所述第二或之后 的線性圖案130通?？梢云叫杏诘谝痪€性圖案128，通?？梢耘c第一線性圖案1 重疊，使 得各個點(diǎn)區(qū)域126與每一個相鄰的點(diǎn)區(qū)域1 重疊，使得形成的微結(jié)構(gòu)凹穴的直徑和間距 (微結(jié)構(gòu)凹穴中心點(diǎn)之間的距離)通常小于第一線性圖案以及第二或之后的線性圖案130 內(nèi)的點(diǎn)區(qū)域的直徑。例如，對于50微米的光束點(diǎn)尺寸，制得的結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)距離可以為20 微米。因此，例如，可以制得一些結(jié)構(gòu)，其中間距(中心點(diǎn)之間的距離)小于激光的點(diǎn)尺寸， 更優(yōu)選小于激光的點(diǎn)尺寸的.75倍，在一些情況下甚至小于激光點(diǎn)尺寸的.5倍。另外，所 述第二或之后的線性圖案130可以線性偏離第一線性圖案128，使得第一線性圖案1 內(nèi)的 各個點(diǎn)區(qū)域1 的中心設(shè)置在第二或之后的線性圖案130內(nèi)的兩個相鄰的點(diǎn)區(qū)域126的中 心之間。更具體來說，所述第一線性圖案1 可以線性偏離第二或之后的線性圖案130，使 得任意三個相互相鄰的點(diǎn)區(qū)域126(例如點(diǎn)區(qū)域U6A，126B和126C)的中心點(diǎn)形成等腰三 角形或等邊三角形134的頂點(diǎn)。然后可以使用另外的重疊點(diǎn)區(qū)域126的第二或之后的線性 圖案132在玻璃基板108的表面109內(nèi)形成微結(jié)構(gòu)凹穴125的蜂窩圖案，如圖7所示。
現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)理解，可以通過激光燒蝕法，也就是說，通過將多個激光脈沖投射到玻璃 基板的表面上，使得激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域形成點(diǎn)區(qū)域的重疊圖案，在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)， 特別是微結(jié)構(gòu)凹穴，因?yàn)榧す饷}沖的點(diǎn)區(qū)域發(fā)生重疊，所以制得的微結(jié)構(gòu)凹穴的開口直徑 可以小于用來形成微結(jié)構(gòu)凹穴的點(diǎn)區(qū)域的直徑。
下面來看圖8和圖9，其中顯示了通過激光燒蝕在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的一種 方法的另一個實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，可以使用圖1所示的激光系統(tǒng)，沿著成組的平行 線，將光束投射到玻璃基板的表面上。使用激光系統(tǒng)100沿著平行線燒蝕玻璃，使平行線劃 入玻璃基板中。因此，通過使用激光系統(tǒng)100劃出具有不同相對取向的多組平行線，可以在 不同組平行線的交點(diǎn)之間的空隙處，在玻璃基板內(nèi)形成微結(jié)構(gòu)156的圖案。
如圖8所示，在一個實(shí)施方式中，通過沿著多條平行線151、投射來自以脈沖方式 工作的激光源的多個激光脈沖，在玻璃基板的表面內(nèi)劃出第一組平行線152，使得第一組平 行線中的各條線包括一排重疊的點(diǎn)區(qū)域162，從而沿著平行線151從玻璃基板燒蝕掉玻璃。 根據(jù)制得的微結(jié)構(gòu)的所需尺寸，選擇和調(diào)節(jié)平行線151的間距Pp激光脈沖(圖中未顯示) 以平行線151為中心，使得多個激光脈沖中的各個脈沖在玻璃基板表面上的點(diǎn)區(qū)域164以 平行線151為中心。沿著平行線151的各個激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域164可以與之前的、之后的 或此二者的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊，使得一排重疊點(diǎn)區(qū)域162可通過基本平行的邊163與 該排重疊的點(diǎn)區(qū)域任一側(cè)上的各個點(diǎn)區(qū)域164相切的來限定。為達(dá)到此結(jié)果，各個點(diǎn)區(qū)域 164可以與之前的、之后的或此二者的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊約大于50%的點(diǎn)區(qū)域直徑。
在玻璃基板表面內(nèi)劃出第一組平行線152之后，可以按照與第一組平行線152相 同的方式在玻璃基板的表面內(nèi)劃出第二組或之后組的平行線154。在圖8所示的實(shí)施方式 中，通過使用激光系統(tǒng)沿著平行線161投射激光脈沖，從而在玻璃基板的表面內(nèi)劃出第二 組平行線154，這樣在玻璃基板內(nèi)劃出第二組或之后組的平行線154。如圖8所示，平行線 161的取向與平行線151垂直。因此，在玻璃基板表面內(nèi)劃出的第二組平行線IM垂直于第 一組平行線152。由此形成微結(jié)構(gòu)柱狀體156的規(guī)則重復(fù)圖案，其在第一組平行線152和第 二組平行線154的交點(diǎn)之間的空隙處具有如圖8和圖9所示的正方形或者矩形的截面。柱 狀體的頂面或者高度與玻璃基板108的上表面109相同，或者可以“沒于”表面109之下。
如上文所述，可以對平行線151的間距P,以及平行線161的間距P,進(jìn)行選擇和調(diào) 節(jié)，以控制制得的微結(jié)構(gòu)柱注狀體156的尺寸和形狀。例如，為了制得正方形的微結(jié)構(gòu)柱狀 體，選擇平行線151的間距已和平行線161的間距已是相同的。為了制得矩形的微結(jié)構(gòu)柱 狀體，選擇平行線151的間距P,和平行線161的間距P,是不同的。另外，可以通過增大或 減小平行線151、161的間距，調(diào)節(jié)制得的微結(jié)構(gòu)柱轉(zhuǎn)體156的尺寸。在一個實(shí)施方式中，對 平行線151、161的間節(jié)距進(jìn)行選擇，使得制得的微結(jié)構(gòu)柱狀體156的邊尺寸(例如長度和 寬度)小于用來形成微結(jié)構(gòu)柱狀體的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域的直徑。例如，對于55 μ m的點(diǎn)區(qū) 域，可以選定線151，161的間距為75 μ m，使得制得的微結(jié)構(gòu)柱狀體是20 μ mX20 μ m的正 方形微結(jié)構(gòu)柱狀體。因此，對于在玻璃基板的表面上具有直徑dSA的點(diǎn)區(qū)域，可以對線151， 161的間距進(jìn)行選擇，使得微結(jié)構(gòu)柱狀體的邊尺寸約小于.75*dSA，更優(yōu)選約小于.5*dSA，最 優(yōu)選約小于.40*dSA。
盡管圖8和圖9顯示了沿著互相成90度取向的兩組平行線，從玻璃基板上燒蝕掉 玻璃，從而形成正方形或矩形的微結(jié)構(gòu)柱狀體，但是現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)理解，可以沿著兩組或更多組 平行線，從玻璃基板燒蝕掉玻璃而形成具有不同形狀的微結(jié)構(gòu)柱狀體，所述多組平行線相 互是非平行的取向的。例如，在一個實(shí)施方式中，可以在兩組平行線的交點(diǎn)之間的空隙形成 菱形的微結(jié)構(gòu)柱狀體，所述每組平行線與另一組平行線成45度取向。在另一個實(shí)施方式 中，如圖10所示，可以在互相成60度取向的三組平行線的交點(diǎn)之間的空隙處形成三角形微 結(jié)構(gòu)柱狀體，因此，可以使用本文所述的激光燒蝕技術(shù)，在玻璃基板表面內(nèi)劃出多組相交的 平行線的各種圖案，形成各種形狀和圖案的微結(jié)構(gòu)柱狀體。
另外，盡管本文具體描述了通過沿著平行的線151、161，投射來自脈沖光束的多個 激光脈沖，從而在玻璃基板中劃出第一組和第二組平行線152，154，但是應(yīng)當(dāng)理解還可以使 用使得輸出光束是連續(xù)的連續(xù)波輸出方式的激光系統(tǒng)100的激光源，在玻璃基板中劃出第 一組和第二組平行線152，154。例如，可以通過沿著平行線151、161將激光源的連續(xù)光束投 射到玻璃基板上，并且使光束橫向通過玻璃基板的表面，從而沿著平行線151、161燒蝕掉 玻璃，在玻璃基板中劃出第一組和第二組平行線，從而在玻璃基板內(nèi)劃出第一組和第二組 平行線152，154。圖8顯示的成排的重疊點(diǎn)區(qū)域通常顯示了連續(xù)光束沿著其通過的路徑。 結(jié)果是在第一組和第二組平行線152、154的交點(diǎn)之間的空隙處形成正方形或者矩形的微 結(jié)構(gòu)柱狀體?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)平行線151、161的間距&，控制制得的微結(jié)構(gòu)柱狀體的邊尺寸 (即邊的長度)。
下面來看圖11A-12，圖中顯示了用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)的一種方法的另一 個實(shí)施方式，其中來自激光源的包括多個激光脈沖的光束以輻射狀圖案投射到玻璃基板的 表面上，沿著輻射狀圖案，在不連續(xù)的位置從玻璃基板上燒蝕掉玻璃，從而形成圓形微結(jié)構(gòu) 柱狀體178。使用圖1所示的系統(tǒng)來控制入射到玻璃基板上的激光脈沖的位置，以圓形圖 案將第一組的多個順序的激光脈沖投射到玻璃基板的表面上，使得各個激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域 172在玻璃基板的表面上形成半徑為R的第一輻射狀圖案170。將各個激光脈沖投射到玻璃 基板的表面上，使得各個激光脈沖的各個點(diǎn)區(qū)域172的中心與中心點(diǎn)174的距離相等。因 此，各個點(diǎn)區(qū)域172的中心以中心點(diǎn)174為中心，沿著半徑R的圓排列。另外，各個激光脈 沖172的點(diǎn)區(qū)域與之前的、之后的、或此二者的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊?？梢酝ㄟ^增大或減 小第一輻射狀圖案的半徑R以及/或者減小相鄰的激光脈沖之間的間距(例如增大相鄰的11點(diǎn)區(qū)域之間的重疊)以及為第一輻射狀圖案170添加另外的激光脈沖，來增大或減小制得 的微結(jié)構(gòu)175的尺寸。
如圖IlA所示，在從玻璃基板上燒蝕玻璃之后，在第一輻射狀圖案170中心保留的 微結(jié)構(gòu)175的截面為不規(guī)則的星形的形狀。為了將微結(jié)構(gòu)175改進(jìn)為具有圓形截面的微結(jié) 構(gòu)柱狀體，可以以第二或之后的輻射狀圖案176對玻璃基板施加第二或之后的多個激光脈 沖，例如如圖IlB所示，從而沿著第二或之后的輻射狀圖案176，在離散的位置處，從玻璃基 板上燒蝕掉玻璃。所述第二或之后的輻射狀圖案176可以以同一個中心點(diǎn)174為中心。在 一個實(shí)施方式中，第二或之后的輻射狀圖案176中各個激光脈沖的各個點(diǎn)區(qū)域173的中心 通?？梢晕挥诎霃綖镽的同一個圓上，使得各個點(diǎn)區(qū)域173與中心點(diǎn)174等距，與第一輻射 狀圖案170的情況相同。在另一個實(shí)施方式中，第二或之后的輻射狀圖案176中的各個激 光脈沖的各個點(diǎn)區(qū)域173的中心可以位于半徑小于第一輻射狀圖案的半徑R的圓上。在任 一實(shí)施方式中，第二或之后的輻射狀圖案176可以以旋轉(zhuǎn)的方式偏離第一輻射狀圖案，使 得在沒有被第一輻射狀圖案170中的第一的多個激光脈沖燒蝕的部分玻璃基板被第二或 之后的輻射狀圖案176中的第二或之后的多個激光脈沖燒蝕，從而使得星形微結(jié)構(gòu)175的 形狀改進(jìn)為如圖IlB所示的圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體178。與第一輻射狀圖案170的情況相同，第 二或之后的輻射狀圖案176中的各個激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域173可以與之前的、之后的或此二 者的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊。
現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)理解，可以對玻璃基板施加多個激光脈沖點(diǎn)區(qū)域的輻射狀圖案，以改進(jìn) 圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體178的形狀。另外，應(yīng)理解，通過采用施加激光脈沖點(diǎn)區(qū)域的多個輻射 狀圖案的方法，可以在玻璃基板的表面上形成具有各種截面尺寸的圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體?？?以在玻璃基板的表面上重復(fù)這些方法，使得在玻璃基板的表面上可以形成圓形微結(jié)構(gòu)柱狀 體的規(guī)則圖案，如圖12所示。另外，采用這些方法，可以制得一些圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體，其截 面尺寸小于用來形成所述微結(jié)構(gòu)的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域的直徑。另外，可以通過調(diào)節(jié)輻射狀 圖案的半徑、輻射狀圖案中脈沖的數(shù)量、輻射狀圖案中相鄰脈沖的重疊，或者它們的各種組 合，改變圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體的截面尺寸。在一個實(shí)施方式中，對于在玻璃基板的表面上具有 直徑dSA的點(diǎn)區(qū)域，可以對第一和第二輻射狀圖案的半徑R進(jìn)行選擇，使得制得的圓形微結(jié) 構(gòu)狀形體的直徑約小于.90*dSA，更優(yōu)選約小于.75*dSA，最優(yōu)選約小于0. 50*dSA。
另外，使用施加多個激光脈沖點(diǎn)區(qū)域的輻射狀圖案的方法，可以形成圓形微結(jié)構(gòu) 柱狀體，其截面尺寸大于用來形成微結(jié)構(gòu)的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域的直徑。這可以通過以下方 式完成選擇第一和第二圖案的半徑R，使其大于入射在玻璃基板表面上的各個激光脈沖 的點(diǎn)區(qū)域的直徑CIsaij
還應(yīng)當(dāng)理解，可以在玻璃基板的表面上施加另外的激光脈沖的輻射狀圖案，以通 過燒蝕改變圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體的物理特性，例如表面潤濕性質(zhì)等。另外，還應(yīng)當(dāng)理解在玻璃 基板的表面上沿著輻射狀圖案燒蝕玻璃的工藝可以繞著不同的中心點(diǎn)重復(fù)多次，以形成如 圖12所示的圓形玻璃微結(jié)構(gòu)178的規(guī)則圖案。另外，如圖12所示，可以在中心點(diǎn)175處將 另外的激光脈沖投射到玻璃基板上，在各個圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體178的中心形成凹穴180。
在另一個實(shí)施方式中，可以對第一輻射狀圖案170的半徑R進(jìn)行選擇，使得各個激 光脈沖的點(diǎn)區(qū)域172在中心點(diǎn)175處相交或者重疊。例如，在一個實(shí)施方式中，所述第一輻 射狀圖案170的半徑R可以小于第一輻射狀圖案中的各個點(diǎn)區(qū)域的半徑。在此實(shí)施方式中，當(dāng)?shù)谝惠椛錉顖D案170中心處的玻璃從玻璃基板的表面燒蝕掉的時候，形成了以中心 點(diǎn)174為中心的微結(jié)構(gòu)凹穴而不是圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體。所述微結(jié)構(gòu)凹穴的直徑通常大于用 來制造微結(jié)構(gòu)凹穴的點(diǎn)區(qū)域的直徑。然后可以采用以中心點(diǎn)174為中心并且以旋轉(zhuǎn)的方式 偏離第一輻射狀圖案的第二或之后的重疊點(diǎn)區(qū)域的輻射狀圖案進(jìn)一步改進(jìn)所述圓形微結(jié) 構(gòu)凹穴的形狀。
另外，盡管本文具體描述了將激光脈沖以第一和第二輻射狀圖案170，176投射到 玻璃基板上，以在玻璃基板中形成圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體或者凹穴，但是應(yīng)當(dāng)理解，還可以通過 使用激光源的連續(xù)波長輸出形成圓形玻璃微結(jié)構(gòu)。例如，可以使用圖1所示的激光系統(tǒng)將 來自激光源的連續(xù)光束投射到玻璃基板上?？梢园凑瞻霃綖镽的輻射狀圖案的方式，將連 續(xù)的光束投射到玻璃基板的表面上，并橫向通過基板，從而在輻射狀圖案的中心處形成玻 璃微結(jié)構(gòu)。圖IlA所示的重疊點(diǎn)區(qū)域172通常顯示了連續(xù)光束沿著其通過的路徑。根據(jù)選 定的輻射狀圖案的半徑，所述玻璃微結(jié)構(gòu)可以是圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體或者圓形微結(jié)構(gòu)凹穴。 可以按照與第一圖案重疊的第二或之后的輻射狀圖案的方式，將激光源的連續(xù)波輸出投射 到表面上，以便如上文所述改進(jìn)微結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸。
現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)理解，本文顯示和描述的系統(tǒng)和方法可以用來在玻璃基板上形成微結(jié) 構(gòu)，更具體來說是形成微結(jié)構(gòu)的圖案。盡管本發(fā)明顯示和描述的具體實(shí)施例涉及將本發(fā)明 的方法和系統(tǒng)與平坦的玻璃基板結(jié)合使用，但是應(yīng)當(dāng)理解，所述系統(tǒng)和方法可以用來在具 有各種其它的形狀的玻璃基材上，例如玻璃棒、玻璃管、彎曲的表面等之上形成微結(jié)構(gòu)。另 外，現(xiàn)在還應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的系統(tǒng)和方法提供了更快更有成本效益的替代光刻法和化 學(xué)蝕刻的方法，用來在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊o需使用掩蔽或者施加其它的/另外 的化學(xué)試劑。
另外，現(xiàn)在還應(yīng)當(dāng)明顯地看到，使用本文所述的系統(tǒng)和方法在玻璃基板中形成的 微結(jié)構(gòu)有可能應(yīng)用于微射流技術(shù)，高疏水性表面，微型凹穴陣列，微型透鏡系統(tǒng)，生命科學(xué) 細(xì)胞，微型反應(yīng)器混合設(shè)計(jì)等。例如，本文所述的系統(tǒng)和方法可以用來制造具有微結(jié)構(gòu)的玻 璃基板，例如與以下方面結(jié)合使用微射流技術(shù)，高疏水性表面，微型凹穴陣列，微型透鏡系 統(tǒng)，生命科學(xué)細(xì)胞，微型反應(yīng)器混合設(shè)計(jì)等。因此，根據(jù)本文所述的系統(tǒng)和方法制造的玻璃 基板可以用于生物應(yīng)用、化學(xué)應(yīng)用、藥學(xué)應(yīng)用、光學(xué)應(yīng)用等。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯而易見的是，可以在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的 情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變動。因此，本發(fā)明人的意圖是本發(fā)明包括對本發(fā)明的修 改和變動，只要這些修改和變動在所附權(quán)利要求書和其等同項(xiàng)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通過激光燒蝕在玻璃基板上形成微結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括將激光源的光束投射到玻璃基板的表面上，并使得所述光束橫向通過玻璃基板的表 面，使得當(dāng)光束橫向通過玻璃基板的時候，光束的點(diǎn)區(qū)域在玻璃基板的表面上形成第一圖 案，沿著所述第一圖案，從玻璃基板上燒蝕掉玻璃；以及將激光源的光束投射到玻璃基板的表面上，并使得所述光束在玻璃基板的表面上橫向 通過，使得當(dāng)光束橫向通過玻璃基板的時候，光束的點(diǎn)區(qū)域在玻璃基板的表面上形成第二 或之后的圖案，其中所述第二或之后的圖案與第一圖案重疊或者相交，沿著所述第二或之 后的圖案，從玻璃基板上燒蝕掉玻璃，從而在玻璃基板上形成至少一個微結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一圖案包括一組平行線，所述第二或 之后的圖案包括一組平行線，所述第一圖案的該組平行線不平行于所述第二或之后的圖案 的該組平行線，使得在玻璃基板上形成的至少一個微結(jié)構(gòu)包括在所述第一圖案的該組平行 線以及第二或之后的圖案的該組平行線交點(diǎn)之間的空隙處、玻璃基板上形成的微結(jié)構(gòu)柱狀 體的圖案。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一圖案的該組平行線垂直于所述第 二或之后的圖案的該組平行線。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述微結(jié)構(gòu)柱狀體的規(guī)則圖案中微結(jié) 構(gòu)柱狀體所需的尺寸，對所述第一圖案的該組平行線的間距以及第二或之后的圖案的該組 平行線的間距進(jìn)行選擇。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一圖案包括以中心點(diǎn)為中心的輻射 狀圖案，所述第二或之后的圖案包括以該中心點(diǎn)為中心的與第一圖案重疊的輻射狀圖案， 使得至少一個微結(jié)構(gòu)是以所述中心點(diǎn)為中心的圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體或者圓形微結(jié)構(gòu)凹穴。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光源的光束包括多個激光脈沖，所述 第一圖案包括第一的多個激光脈沖，所述第一的多個激光脈沖中各個激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域與 之前、之后、或此二者的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊；所述第二或之后的圖案包括第二或之后的多個激光脈沖，其中第二或之后的激光脈沖 圖案中的各個激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域與之前、之后或此二者的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一圖案包括重疊的點(diǎn)區(qū)域的線性圖 案，所述第二或之后的圖案包括重疊的點(diǎn)區(qū)域的線性圖案，所述第二或之后的圖案的線性 圖案基本上與第一圖案平行和重疊，使得玻璃基板上形成的至少一個微結(jié)構(gòu)是多個錐形的 微結(jié)構(gòu)凹穴，所述多個錐形的微結(jié)構(gòu)凹穴中的各個錐形的微結(jié)構(gòu)凹穴具有開口，所述開口 的直徑小于第一圖案中激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域的直徑、第二圖案中激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域的直徑、 或者同時小于此二者。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一圖案包括一組平行線，該組平行線 中的各條線包括一排重疊的點(diǎn)區(qū)域，所述第二或之后的圖案包括一組平行線，該組平行線 中的各條線包括一排重疊的點(diǎn)區(qū)域，所述第一圖案的該組平行線與所述第二或之后的圖案 的該組平行線不平行，使得在玻璃基板上形成的至少一個微結(jié)構(gòu)包括在所述第一圖案的該 組平行線和第二或之后的圖案的該組平行線的交點(diǎn)之間的間隙處、在玻璃基板上形成的微 結(jié)構(gòu)柱狀體的規(guī)則圖案。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一圖案的該組平行線垂直于所述第二或之后的圖案的該組平行線。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述微結(jié)構(gòu)柱狀體的規(guī)則圖案中微結(jié) 構(gòu)柱狀體所需的尺寸，對所述第一圖案的該組平行線的間距以及第二或之后的圖案的該組 平行線的間距進(jìn)行選擇。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一圖案包括以中心點(diǎn)為中心的重 疊的點(diǎn)區(qū)域的輻射狀圖案，使得所述第一輻射狀圖案中的各個點(diǎn)區(qū)域的中心與中心點(diǎn)等距 離，所述第二或之后的圖案包括以所述中心點(diǎn)為中心的重疊的點(diǎn)區(qū)域的輻射狀圖案，使得 所述第二或之后的輻射狀圖案中的各個點(diǎn)區(qū)域的中心與所述中心點(diǎn)等距離，所述第二或之 后的圖案以旋轉(zhuǎn)的方式偏離第一圖案，使得至少一個第二圖案中的各個點(diǎn)區(qū)域不與第一圖 案中的點(diǎn)區(qū)域同心，從而形成以所述中心點(diǎn)為中心的位于玻璃基板上的圓形微結(jié)構(gòu)柱狀體 或者圓形微結(jié)構(gòu)凹穴。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，對第一輻射狀圖案的半徑以及第二或之 后的輻射狀圖案的半徑進(jìn)行選擇，使得所述微結(jié)構(gòu)是圓形微結(jié)構(gòu)柱形狀。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，對第一輻射狀圖案的半徑以及第二或之 后的輻射狀圖案的半徑進(jìn)行選擇，使得所述微結(jié)構(gòu)是圓形微結(jié)構(gòu)凹穴。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，使所述第二或之后的輻射狀圖案偏離所 述第一輻射狀圖案，使得第二或之后的輻射狀圖案中的各個激光脈沖的各個點(diǎn)區(qū)域不與所 述第一輻射狀圖案中的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域同心。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用包括激光源、光束操縱機(jī)構(gòu)和透鏡系 統(tǒng)的激光系統(tǒng)將激光源的光束投射到玻璃基板的表面上，將來自激光源的光束射入所述光 束操縱機(jī)構(gòu)中，所述機(jī)構(gòu)使光束改方向，使其射到玻璃基板的表面上，并進(jìn)入透鏡系統(tǒng)，所 述透鏡系統(tǒng)將光束聚焦在玻璃基板的表面上，所述光束操縱機(jī)構(gòu)與透鏡系統(tǒng)結(jié)合使用，以 在玻璃基板的表面上確定激光脈沖的位置。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述光束操縱機(jī)構(gòu)包括至少一個檢流計(jì) 反射鏡，用來使光束改方向，所述激光源包括(X)2激光器，所述透鏡系統(tǒng)包括F- θ透鏡。
17.一種用來在玻璃基板內(nèi)形成微結(jié)構(gòu)凹穴的方法，所述方法包括將第一激光脈沖投射到玻璃基板上，從而在玻璃基板中形成具有錐形結(jié)構(gòu)的第一微結(jié) 構(gòu)凹穴，其中所述第一激光脈沖在所述基板的表面上具有第一點(diǎn)區(qū)域；將具有第二點(diǎn)區(qū)域的第二激光脈沖投射到玻璃基板上，使得第二點(diǎn)區(qū)域與第一點(diǎn)區(qū)域 重疊，從而在玻璃基板中形成具有錐形結(jié)構(gòu)的第二微結(jié)構(gòu)凹穴，其中所述第二點(diǎn)區(qū)域基本 上與基板表面上的第一點(diǎn)區(qū)域相同，第二點(diǎn)區(qū)域與第一點(diǎn)區(qū)域重疊，第一微結(jié)構(gòu)凹穴和第 二微結(jié)構(gòu)凹穴之間的一部分側(cè)壁被燒蝕，使得該部分側(cè)壁燒蝕之后，第一凹穴的開口的直 徑和第二凹穴的開口的直徑小于第一點(diǎn)區(qū)域的直徑和/或第二點(diǎn)區(qū)域的直徑。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，該方法還包括將多個激光脈沖投射到玻璃基板的表 面上，使得多個激光脈沖中的各個激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域與之前的、之后的、或此二者的激光脈 沖的點(diǎn)區(qū)域重疊，其特征在于，所述至少一個激光脈沖的至少一個點(diǎn)區(qū)域與所述第一點(diǎn)區(qū) 域或第二點(diǎn)區(qū)域中的至少一個重疊，從而在玻璃基板中形成具有錐形結(jié)構(gòu)的多個微結(jié)構(gòu)凹 穴，所述多個激光脈沖中的各個激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域基本上與基板表面上的第一點(diǎn)區(qū)域、第 二點(diǎn)區(qū)域、或此二者相同，所述多個微結(jié)構(gòu)凹穴中的各個微結(jié)構(gòu)凹穴的開口的直徑小于第一點(diǎn)區(qū)域的直徑。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述多個激光脈沖以平行的排的方式投 射到玻璃基板上，使得一排激光脈沖中的各個激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域與該排中之前的、該排中 之后的、或此二者的激光脈沖的點(diǎn)區(qū)域重疊。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述相鄰的平行的成排的激光脈沖發(fā)生 重疊，其特征在于，所述相鄰的平行的成排的激光脈沖發(fā)生偏離，使得一個平行排內(nèi)的各個 激光脈沖的中心點(diǎn)設(shè)置在相鄰的平行排中的兩個順序的激光脈沖的中心之間，從而在玻璃 基板上形成微結(jié)構(gòu)凹穴的蜂窩圖案。
全文摘要
一種在玻璃基板中形成微結(jié)構(gòu)凹穴的方法，所述方法包括將第一激光脈沖投射到玻璃基板上，從而形成具有錐形結(jié)構(gòu)的第一微結(jié)構(gòu)凹穴。所述第一激光脈沖在玻璃基板的表面上可以具有第一點(diǎn)區(qū)域。還可以將第二激光脈沖投射到玻璃基板上，從而形成具有錐形結(jié)構(gòu)的第二微結(jié)構(gòu)凹穴，所述第二激光脈沖在玻璃基板的表面上具有第二點(diǎn)區(qū)域。所述第二點(diǎn)區(qū)域可以基本上與第一點(diǎn)區(qū)域相同，可以與第一點(diǎn)區(qū)域重疊，使得第一微結(jié)構(gòu)凹穴和第二微結(jié)構(gòu)凹穴之間的部分側(cè)壁被燒蝕。在部分側(cè)壁被燒蝕之后，所述第一和第二微結(jié)構(gòu)凹穴各自的直徑可以小于所述第一點(diǎn)區(qū)域的直徑。
文檔編號C03C23/00GK102036927SQ200980118468
公開日2011年4月27日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者R·S·瓦格納 申請人:康寧股份有限公司