切割材料的系統(tǒng)和過程的制作方法
【專利摘要】用于材料切割的系統(tǒng)和方法。根據(jù)某些實(shí)施例，用于材料切割的方法可以包括將第一激光輸出應(yīng)用于該材料，在材料暴露于第一激光輸出時(shí)，所述第一激光輸出引起該材料的材料性質(zhì)的修改；和將第二激光輸出應(yīng)用于暴露于第一激光輸出的材料，從而以如下方式引起材料的切割，該方式使得由材料的切割所產(chǎn)生的表面基本上無缺陷。
【專利說明】切割材料的系統(tǒng)和過程
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)整體涉及材料的激光加工，更具體地涉及但不限于切割材料的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般地說,切割(singulation)是通常包括將化學(xué)過程和/或機(jī)械力應(yīng)用于材料，尤其是脆性材料(例如鋼化玻璃)的材料分離過程。通常經(jīng)由切割而加工生成產(chǎn)品的其他常見材料示例包括但不限于，非晶態(tài)固體材料、晶體材料、半導(dǎo)體材料、結(jié)晶陶瓷、聚合物、樹脂等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)某些實(shí)施例，本技術(shù)可以涉及用于材料切割的方法。該方法可以包括:(a)將第一激光輸出應(yīng)用于材料，在材料暴露于第一激光輸出時(shí)第一激光輸出引起材料的材料性質(zhì)的修改；和(13)將第二激光輸出應(yīng)用于已暴露于第一激光輸出的材料，以引起材料的切害I]，而同時(shí)基本上降低將缺陷引入材料。
[0004]在其他實(shí)施例中，本技術(shù)可以涉及用于引起材料切割的激光器件。這些激光器件可以包括:(a)第一激光器件，其產(chǎn)生激光輸出以便在應(yīng)用于材料的至少一部分時(shí)修改材料的一個(gè)或多個(gè)材料性質(zhì)jP(b)第二激光器件，其產(chǎn)生激光輸出，該激光輸出在應(yīng)用于已暴露于第一激光器件的激光輸出的材料時(shí)產(chǎn)生切割產(chǎn)品，而同時(shí)基本上降低將缺陷引入產(chǎn)
品O
[0005]在附加的實(shí)施例中，本技術(shù)可以涉及通過加工產(chǎn)生的切割產(chǎn)品。在某些實(shí)施例中，該加工可以包括:Ca)提供庫存材料；(b)將第一激光輸出沿著光束路徑應(yīng)用于庫存材料，該第一激光輸出引起庫存材料沿著光束路徑的材料性質(zhì)的修改；和(0)沿著光束路徑應(yīng)用第二激光輸出，以引起經(jīng)切割材料沿著光束路徑以如下方式從庫存材料分離，該方式使得通過分離所產(chǎn)生的經(jīng)切割材料的表面基本上沒有缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]本技術(shù)的特定實(shí)施例由附圖示出。將理解的是，附圖不一定按比例繪制，可以省略對于理解本技術(shù)不必需的細(xì)節(jié)或使得難以理解其他細(xì)節(jié)的細(xì)節(jié)。將理解的是，本技術(shù)不限于本文中所示的特定實(shí)施例。
[0007]圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容使用的示例性切割系統(tǒng)的示意表示。
[0008]圖2A是具有由第一激光輸出應(yīng)用于材料所引起的修改的材料的透視圖。
[0009]圖2B是示出在顯微鏡評價(jià)下所示的延伸穿過該材料的修改的材料的側(cè)視圖。
[0010]圖3是示出變化的修改的材料的側(cè)視圖，其中每個(gè)修改延伸穿過材料內(nèi)的不同深度。
[0011]圖4A是示出材料的修改的側(cè)視圖的顯微鏡照片。[0012]圖4B是圖4A的側(cè)視圖的聚集到材料的三毫米處的另一顯微鏡照片。
[0013]圖5是通過將第二激光輸出應(yīng)用于該修改而將材料切割成兩部分的透視圖。
[0014]圖6示出可以用于實(shí)施根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的示例性計(jì)算系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]盡管本技術(shù)能夠通過許多不同形式的實(shí)施例體現(xiàn)，但是附圖中示出和本文中將詳細(xì)描述一些特定的實(shí)施例，應(yīng)理解本公開應(yīng)被視為本技術(shù)的原理的示范，且本公開不旨在將本技術(shù)限于所示的實(shí)施例。
[0016]將理解的是，貫穿附圖本文中所涉及的相同或類似元件和/或部件可以用相同的參考標(biāo)記標(biāo)識(shí)。將進(jìn)一步理解的是，這些附圖中的幾個(gè)附圖僅僅示意性地示出本技術(shù)。因此，為了使繪圖清晰，某些部件可以不同于他們的實(shí)際尺寸。
[0017]本技術(shù)整體涉及材料的激光加工，更具體地涉及但不限于通過將兩種或多種類型的激光輸出應(yīng)用于材料而切割(Singulate)材料(尤其是脆性材料)的系統(tǒng)和方法，其中所獲得切割廣品基本上無缺陷。
[0018]切割(singulation)允許將材料分離成單獨(dú)的產(chǎn)品,或?qū)⑻卣鹘y(tǒng)削進(jìn)材料中。常見切割過程通常涉及大量緩慢且迭代進(jìn)行的加工步驟，以避免將諸如微裂紋(miciO-cracks)或豁口(chips)的缺陷引入最終產(chǎn)品。即使利用多步驟加工，當(dāng)前加工處理仍然具有低產(chǎn)出率，因?yàn)閷C(jī)械力到材料的任何施加可容易導(dǎo)致材料出現(xiàn)缺陷。
[0019]因此，需要一 種不需要使用機(jī)械材料分離設(shè)備和/或過程來切割材料的簡化過程。
[0020]一般地說，本技術(shù)可以包括將材料同步曝光于兩種或多種類型的激光束輸出，其中每種激光束輸出引起材料出現(xiàn)不同的物理機(jī)制變化。這些曝光的組合產(chǎn)生具有干凈無缺陷形狀的產(chǎn)品。具有干凈無缺陷形狀的產(chǎn)品還可以被稱為具有“基本上光滑”的表面的產(chǎn)品O
[0021]如上所述，通常經(jīng)由切割而加工產(chǎn)生產(chǎn)品的常見材料示例包括，但不限于非晶態(tài)固體材料、晶體材料、半導(dǎo)體材料、結(jié)晶陶瓷、聚合物、樹脂等。
[0022]例如，一片鋼化玻璃可以經(jīng)受兩種或多種類型的激光束輸出，以將這片鋼化玻璃變成可用于產(chǎn)生觸摸屏器件的一個(gè)或多個(gè)觸摸屏襯底。鋼化玻璃的示例可以包括已經(jīng)通過高溫暴露或通過化學(xué)處理而得到改進(jìn)的玻璃，例如來自康寧公司(Corning)的Gorilla玻璃或來自Asahi的Dragontrail。這片鋼化玻璃可以特別薄一大約0.5mm或更薄一這在傳統(tǒng)的切割方法期間可以對缺陷的產(chǎn)生引起增加的敏感性。
[0023]廣泛而言，第一激光輸出可以將修改(modification)引入材料，第二激光輸出可以引起材料在該修改處的分離。這兩個(gè)步驟過程可以產(chǎn)生具有基本上無缺陷(比如裂紋或者其他表面不規(guī)則/變化)的邊緣表面的切割產(chǎn)品(和全部產(chǎn)品)。也就是說，相對于經(jīng)由機(jī)械加工產(chǎn)生的切割產(chǎn)品，本技術(shù)產(chǎn)生的切割產(chǎn)品具有更光滑的切割邊緣、更均勻的平面、更低的表面粗糙度、和更大的機(jī)械強(qiáng)度。
[0024]本技術(shù)可以用于產(chǎn)生具有大幅變化幾何結(jié)構(gòu)的切割產(chǎn)品。此外，本文中提供的系統(tǒng)和方法可以用于制造具有高精密度特征的產(chǎn)品。特征的示例可以包括但不限于，縫隙、孔、凹槽(groove)、刻線(notch)、刻蝕(etching)等。[0025]更具體地，第一激光束可以引起材料沿著光束路徑(還被稱為工具路徑)的分子結(jié)構(gòu)的離散變化。修改可以包括以下任意項(xiàng):材料晶格中的分子鍵分離、分子組成的幾何重定位、和/或分子種類的空間移動(dòng)(這里僅僅列出了一些)。修改在宏觀上可以表現(xiàn)為對以下各項(xiàng)的擾動(dòng):折射率、光學(xué)吸收、相對于材料剩余部分的機(jī)械應(yīng)力的變化、或材料的物理密度的變化。
[0026]在某些實(shí)施例中，第二激光束可以遵循與第一激光束相同的路徑，并沿著該路徑產(chǎn)生熱效應(yīng)，該熱效應(yīng)使得襯底的部分之間(沿著該修改)沿著激光束所示蹤的路徑完全分離。這兩個(gè)激光束可以以很少的時(shí)間延遲地成像到襯底上。也就是說，在傳輸?shù)谝还馐蠛蛡鬏數(shù)诙馐g可以存在非常小的時(shí)間延遲(在某些情況下，幾分之一秒)。而且，兩個(gè)激光束可以利用單個(gè)運(yùn)動(dòng)控制和光束傳輸設(shè)備成像。襯底暴露于兩個(gè)激光束可以基本上同時(shí)發(fā)生，從而關(guān)于時(shí)間起到一個(gè)激光束的作用，然而凈材料修改(例如，切割)由這兩個(gè)離散激光誘發(fā)機(jī)制的組合效應(yīng)產(chǎn)生。
[0027]根據(jù)其他示例性實(shí)施例，本技術(shù)可以利用短脈沖激光產(chǎn)生材料的第一修改，和使用長脈沖或連續(xù)波激光來分離材料。與短脈沖激光相關(guān)聯(lián)的峰值功率可以容易引起任何前述的分子擾動(dòng)。將理解的是，這些擾動(dòng)可以通過響應(yīng)于將短激光脈沖的強(qiáng)電場應(yīng)用于材料所導(dǎo)致電子的快速加速引起。第一修改可以包括電離效應(yīng)的族之中的任何電電離效應(yīng)，例如材料的晶格圖案(分子水平)的不連續(xù)性。
[0028]第二激光器可以產(chǎn)生具有相對高的平均功率和低峰值功率的激光束。激光束可以通過光學(xué)吸收在材料中產(chǎn)生熱。在第二激光束暴露區(qū)域內(nèi)的局部加熱可以選擇性地加熱由第一激光束所產(chǎn)生 的修改，并引起材料沿著晶格圖案不連續(xù)性(例如，該修改)而分離。其他分離的原因可以包括(由應(yīng)用第二激光器的激光束產(chǎn)生的)聲沖擊波通過材料修改的區(qū)域的傳播，和/或材料修改區(qū)域的嚴(yán)重的熱分級。
[0029]圖1示出用于實(shí)踐本技術(shù)的實(shí)施例的示例性切割系統(tǒng)(以下稱為“系統(tǒng)100”)。一般地說，系統(tǒng)100可以包括第一激光器件105和第二激光器件110，每個(gè)激光器件選擇性地耦接光束傳輸組件115。以下將更詳細(xì)地討論第一激光器件和第二激光器件中的每一個(gè)。為了簡潔起見，第一激光器件105和第二激光器件110示為布置在相同外殼120內(nèi)，盡管將理解，第一激光器件和第二激光器件可以互相獨(dú)立地封裝，以及可選地封裝在獨(dú)立的系統(tǒng)中(未示出)。
[0030]光束傳輸組件115可以大體上描述為包括用于聚焦和引導(dǎo)由第一激光器件105和第二激光器件110生成的激光束的光學(xué)和/或結(jié)構(gòu)部件。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本公開內(nèi)容呈現(xiàn)于他們之前時(shí)都將熟知光束傳輸組件的結(jié)構(gòu)和操作。因此，為了簡潔起見，將省略光束傳輸組件115的詳細(xì)說明。
[0031]系統(tǒng)100還可以包括定位在第一激光器件105和第二激光器件110下方的平臺(tái)125。平臺(tái)125可以用于支承材料130，也被稱為庫存材料。
[0032]現(xiàn)在共同參考圖1到圖2B，第一激光器件105可以包括適合生成引起材料130內(nèi)的主要電子能量激發(fā)的激光束135的許多不同類型的激光器中的任一個(gè)。將理解的是，第一激光器件105可以生成包括從任何可見的、近紅外線、或紫外線中選擇的光波長的激光束。
[0033]此外，第一激光器件105可以利用小于或等于大約十納秒的激光脈沖持續(xù)時(shí)間。在其他實(shí)施例中，第一激光器件105利用小于或等于大約50皮秒的激光脈沖持續(xù)時(shí)間。在一些實(shí)施例中，第一激光器件105可以利用小于或等于大約I皮秒的激光脈沖持續(xù)時(shí)間。第一激光器件105的激光脈沖持續(xù)時(shí)間可以基于將要在被照射區(qū)域(修改的期望區(qū)域)內(nèi)生成的期望電場強(qiáng)度而被選擇。激光脈沖持續(xù)時(shí)間和激光脈沖強(qiáng)度可以基于諸如密度和不透明度的材料物理性質(zhì)而變化。
[0034]第一激光器件105可以選擇性地將激光束沿著光束路徑140或根據(jù)圖案應(yīng)用于材料。選擇性地調(diào)節(jié)光束傳輸組件115可以引起對材料的任何深度的電子能量激發(fā)(見圖3)。此外，電子能量激發(fā)的量可以通過改變第一激光器件105的附加參數(shù)，例如光束傳輸速度和光束能量水平而選擇性進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0035]材料的電子能量激發(fā)可以沿著光束路徑140在材料內(nèi)引起分子擾動(dòng)。將理解的是，一般地說，材料擾動(dòng)可以包括引起材料130的一個(gè)或多個(gè)物理性質(zhì)出現(xiàn)變化。擾動(dòng)可以包括例如材料的分子晶格中的分子鍵分離(也被稱為產(chǎn)生晶格圖案不連續(xù))、移除材料的局部體積(也被稱為劃線器(scribe))、材料分子的幾何重定位、和/或材料密度沿著光束路徑的變化一僅列出其中一些而已。
[0036]圖2A和圖2B示出沿著光束路徑140的長度在材料130的頂表面130和底表面155之間延伸的修改145。
[0037]圖3示出材料300內(nèi)變化的長度和深度的材料修改。例如修改305可以在材料300的頂表面310和底表面315之間延伸(類似于圖2A和圖2B的修改145)。修改320示為從頂表面310延伸到材料300內(nèi)一定深度。修改325示為從頂表面310下方的一定距離處開始，和在底表面315上方的預(yù)定距離處終止。修改330示為從材料300的底表面315向上延伸和在材料300內(nèi) 在距離頂表面310的預(yù)定距離處的止。這些修改僅僅是示例性的，示出修改可以在材料300的頂表面310和底表面315之間的任意深度處延伸。
[0038]此外，光束路徑140的寬度可以選擇性地通過改變光束傳輸組件115的光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)某些實(shí)施例，光束傳輸組件115可以將第一激光器件105的輸出聚焦到大約I微米到100微米的寬度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在面對本公開內(nèi)容時(shí)將理解可以選擇性地改變光束寬度，從而改變修改305的尺寸。
[0039]對材料的材料性質(zhì)的修改可以通過檢查材料的機(jī)械性質(zhì)得到證明。例如,修改可以引起材料沿著修改的折射率(特別是對于透明或半透明材料而言)的變化。因此，在對材料進(jìn)行折射檢查時(shí)，修改可以呈現(xiàn)視覺上不同于未修改的材料。
[0040]圖4A和圖4B示出修改材料400的折射檢查的顯微照片。材料400已經(jīng)暴露于引起材料400內(nèi)的修改405的第一激光輸出。將理解的是，修改導(dǎo)致材料400沿著由第一激光器件發(fā)射的光束路徑的密度的變化。檢查包括將光應(yīng)用于材料。一旦將光應(yīng)用于材料，修改405呈現(xiàn)延伸穿過材料400的暗線。這一變暗是由于相對于材料400的鄰近(在任一偵1D修改405的剩余部分,光更緩慢地穿過修改405或以更大地吸收地穿過修改405。
[0041]值得關(guān)注的是，圖4B示出與圖4A的材料400的相同部分，不同在于圖4B聚焦到材料400中3毫米。而且，使得材料400的放大和成像成為可能，因?yàn)椴牧?00是至少部分透明的且能夠使光穿過。
[0042]圖5示出將經(jīng)修改的材料500 (在已經(jīng)切割的結(jié)構(gòu)中示出)分離(例如切割)成分離部分，比如第一部分505和第二部分510。僅為了進(jìn)行說明，第一部分505和第二部分510示出為互相偏離，從而示出第一部分505的邊緣表面515。經(jīng)修改的材料將理解為包括先前已經(jīng)經(jīng)受第一激光器件105的第一激光輸出的材料。
[0043]經(jīng)修改的材料500的切割可以由第二激光器件110沿著光束路徑520的激光輸出引起。值得注意的是，僅僅為了說明，光束路徑520被示出為延伸超過經(jīng)修改材料500的邊緣。
[0044]第二激光器件110的激光輸出可以引起沿著光束路徑520加熱該經(jīng)修改的材料500，這導(dǎo)致經(jīng)修改的材料沿著該修改(由光束路徑520表示)的分離或切割。將理解的是，由第二激光器件110對經(jīng)修改材料500的分離產(chǎn)生基本上 無缺陷的切割產(chǎn)品。例如，在切割期間所產(chǎn)生的邊緣表面比如切割的邊緣表面515和角525與530基本上無諸如裂紋、豁口(chipping)、或畸形(misshaping)的缺陷。這些缺陷可以降低產(chǎn)品的機(jī)械完整性、斷裂強(qiáng)度、和/或美觀價(jià)值。盡管未示出，但是第二部分510頁包括基本上無缺陷的切割邊緣表面。
[0045]盡管未示出，第二激光器件110生成的激光光束可以具有足夠?qū)挾?，以增加直接鄰近?jīng)修改的材料的材料溫度。鄰近材料的溫度增加有助于防止在切割期間沿著光束路徑520形成缺陷。
[0046]取決于所使用的激光器類型，第二激光器件110的第二輸出可以生成穿過經(jīng)修改的材料500傳播的聲沖擊波。該聲沖擊波可以引起經(jīng)修改材料500沿著光束路徑520出現(xiàn)故障。將理解的是，沖擊波可以由超快激光器件的輸出生成。
[0047]在其他實(shí)施例中，第二激光器件110的激光束可以利用大于或等于大約十皮秒的激光脈沖持續(xù)時(shí)間。其他實(shí)施例可以包括大于或等于大約I微秒的激光脈沖持續(xù)時(shí)間。
[0048]在某些實(shí)施例中，第二激光輸出可以包括從大約0.78到3微米范圍內(nèi)(包括端點(diǎn))選擇的波長(即，近紅外線光譜)。在其他實(shí)施例中，第二激光輸出可以包括從大約3到50微米范圍內(nèi)(包括端點(diǎn))選擇的波長(即，中紅外線光譜)。在其他應(yīng)用中，第二激光輸出包括從大約50到1000微米范圍內(nèi)(包括端點(diǎn))選擇的波長(即，遠(yuǎn)紅外線光譜)。在另外的其他實(shí)施例中，第二激光器件110包括連續(xù)波激光器件。
[0049]如上所述，可以基于修改145的寬度選擇性地調(diào)節(jié)第二激光器件110的光束寬度。光束的寬度可以通過改變光束傳輸組件115的光學(xué)結(jié)構(gòu)來選擇性地調(diào)節(jié)。根據(jù)某些實(shí)施例，光束傳輸組件115可以將第二激光器件110的輸出聚焦到寬度大約10微米到10毫米(基于由第一激光器件105的輸出所引起的修改的寬度，或者大約I微米到100微米)。
[0050]在某些實(shí)施例中，在沿著光束路徑140的整個(gè)長度應(yīng)用來自第二激光器件110的激光輸出之前，系統(tǒng)100可以沿著材料130的光束路徑140的整個(gè)長度應(yīng)用來自第一激光器件105的激光輸出。在其他實(shí)施例中，第一激光器件105和第二激光器件110的激光輸出基本上同時(shí)發(fā)生。也就是說，在應(yīng)用第一激光器件105的輸出之后可以應(yīng)用第二激光器件110的輸出。例如，第二激光器件110的激光束可以沿著光束路徑140緊跟在第一激光器件105的激光束之后(在預(yù)定距離)。
[0051]盡管以上描述的示例考慮將簡單的矩形材料分離成兩個(gè)獨(dú)立的矩形部分，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，系統(tǒng)40可以用于根據(jù)庫存材料生成精細(xì)成型的產(chǎn)品。例如，可以根據(jù)以上所述方法加工一片鋼化玻璃以產(chǎn)生多個(gè)觸摸屏襯底。觸摸屏襯底可以具有任何期望的幾何配置。[0052]此外，可以利用前述過程將精致細(xì)節(jié)制造進(jìn)觸摸屏襯底，諸如孔或端口。
[0053]在其他示例性的用途中，可以通過本技術(shù)加工半導(dǎo)體襯底。例如，可以利用本技術(shù)將諸如硅通孔的特征制造進(jìn)半導(dǎo)體襯底中。
[0054]根據(jù)某些實(shí)施例，并不具有獨(dú)立的第一激光器件和第二激光器件，系統(tǒng)可以包括產(chǎn)生多種激光輸出的單個(gè)激光生成和發(fā)射設(shè)備。例如，單個(gè)激光生成和發(fā)射設(shè)備可以既產(chǎn)生短脈沖持續(xù)激光束和長脈沖持續(xù)激光束。而且，單個(gè)激光生成和發(fā)射設(shè)備還可以輸出任意合適波長的激光束。
[0055]關(guān)于第一激光器件105和第二激光器件110，將理解的是，這些激光器件可以利用許多激光束傳輸技術(shù)中的任意之一(例如，朝著或在材料內(nèi)傳播)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在面對本公開內(nèi)容時(shí)將知道，激光束傳輸技術(shù)的非限制性示例包括線性和/或非線性光學(xué)傳播、靜態(tài)和/或瞬態(tài)波導(dǎo)效應(yīng)、光衍射、折射、反射、成絲(filamentation)、自聚焦、以及相對于體積、平面、線、或點(diǎn)的任意之一放置激光能量的任何其他技術(shù)/設(shè)備。
[0056]此外，本文中所公開的激光器件的組合效應(yīng)可以被配置用于廣泛的微制造應(yīng)用中，這些應(yīng)用包括但不限于成型珍貴寶石、半導(dǎo)體晶片化線或切割、硬組織的外科切割、和在透明設(shè)備內(nèi)進(jìn)行諸如序列號或零件號的標(biāo)記一僅舉幾例。
[0057]返回參考圖1，在工作中，庫存材料130被放置在系統(tǒng)100的平臺(tái)125上。在某些實(shí)施例中，可執(zhí)行指令可以被用于選擇性地改變系統(tǒng)100的操作特性，從而從庫存材料中切割出產(chǎn)品。這些指令可以由計(jì)算系統(tǒng)(未示出)的處理器執(zhí)行，例如參考圖6描述的計(jì)算系統(tǒng)600。計(jì)算系統(tǒng)可以專用于控制系統(tǒng)100的操作，以切割材料。
[0058]可執(zhí)行指令可以 包括基于材料130的物理性質(zhì)選擇的第一激光器件105的激光器參數(shù)。材料130的物理性質(zhì)可以由用戶輸入或通過從一個(gè)或多個(gè)傳感器(未示出)的傳感器米集的數(shù)據(jù)輸入。接著，選擇性地調(diào)節(jié)光束傳輸組件115以將第一激光器件105的光束聚焦到相對于材料130的特定深度和寬度。根據(jù)期望的產(chǎn)品外形(profile)沿著光束路徑140應(yīng)用第一激光器件105的輸出。也就是說，光束路徑140逼近期望產(chǎn)品外形的輪廓(如，矩形、圓形、多邊形、不規(guī)則的等)。
[0059]應(yīng)用第一激光器件105的輸出引起材料130沿著光束路徑140的材料性質(zhì)的修改145。為了引起材料130沿著光束路徑140的分離或切割，再次基于材料的物理性質(zhì)和材料130內(nèi)引起的修改145而選擇性地調(diào)節(jié)第二激光器110的激光器參數(shù)。
[0060]接著，選擇性地調(diào)節(jié)光束傳輸設(shè)備115的配置。例如，選擇第二激光器件110的光束寬度，以使得將第二激光器件110的光束引導(dǎo)到材料的鄰近修改145的部分處和修改145本身。
[0061]應(yīng)用第二激光器件110的輸出引起產(chǎn)品(未示出)沿著修改145從庫存材料130切割或分離，而不會(huì)將缺陷引入材料130的邊緣表面(或材料130的任何其他部分)。
[0062]圖6示出可以用于實(shí)施本技術(shù)的實(shí)施例的示例性計(jì)算系統(tǒng)600。圖6的系統(tǒng)600可以在計(jì)算系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、或其組合的背景中實(shí)施。圖6的計(jì)算系統(tǒng)600包括一個(gè)或多個(gè)處理器610和主存儲(chǔ)器620。主存儲(chǔ)器620部分地存儲(chǔ)用于處理器610執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)。當(dāng)在工作中時(shí)，主存儲(chǔ)器620可以存儲(chǔ)可執(zhí)行代碼。圖6的系統(tǒng)600進(jìn)一步包括大容量存儲(chǔ)設(shè)備630、便攜式存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)640、輸出設(shè)備650、用戶輸入設(shè)備660、圖形顯示器670、和外圍設(shè)備680。[0063]圖6中所示的部件描述為通過單個(gè)總線690連接。部件可以通過一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸器件連接。處理器單元610和主存儲(chǔ)器620可以通過局部微處理器總線連接起來，以及大容量存儲(chǔ)設(shè)備630、外圍設(shè)備680、便攜式存儲(chǔ)設(shè)備660、和顯示系統(tǒng)670可以通過一個(gè)或多個(gè)多個(gè)輸入/輸出(I/O)總線連接起來。
[0064]可以利用磁盤驅(qū)動(dòng)器或光學(xué)磁盤驅(qū)動(dòng)器實(shí)施的大容量存儲(chǔ)設(shè)備630是用于存儲(chǔ)供處理器單元610使用的數(shù)據(jù)和指令的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備。大容量存儲(chǔ)設(shè)備630可以存儲(chǔ)用于實(shí)施本技術(shù)的實(shí)施例的系統(tǒng)軟件，從而將軟件裝載到主存儲(chǔ)器620中。
[0065]便攜式存儲(chǔ)設(shè)備640和諸如軟盤、緊致盤、數(shù)字視頻盤或USB存儲(chǔ)設(shè)備的便攜式非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)結(jié)合操作，以將數(shù)據(jù)和代碼輸入圖6的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)600中和從圖6的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)600輸出數(shù)據(jù)和代碼。用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)軟件可以存儲(chǔ)在便攜式介質(zhì)上，并通過編寫存儲(chǔ)設(shè)備640輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)600。
[0066]輸入設(shè)備660提供一部分用戶接口。輸入設(shè)備660可以包括字母數(shù)碼小鍵盤，例如鍵盤，用于輸入字母數(shù)字和其他信息，或定點(diǎn)設(shè)備，例如鼠標(biāo)、軌跡球、鐵筆、光標(biāo)方向鍵。此外，如圖6中所不的系統(tǒng)600包括輸出設(shè)備650。合適的輸出設(shè)備包括揚(yáng)聲器、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口、和監(jiān)視器。
[0067]顯示系統(tǒng)670可以包括液晶顯示器(IXD)或其他合適的顯示設(shè)備。顯示設(shè)備670接收文字和圖形信息，并處理信息以輸出到顯示設(shè)備。 [0068]外圍設(shè)備680可以包括將額外功能增加至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的任何類型的計(jì)算機(jī)支持設(shè)備。外圍設(shè)備680可以包括調(diào)制解調(diào)器或路由器。
[0069]圖6的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)600中提供的部件是通常在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的適用于本技術(shù)的實(shí)施例的部件，并且是旨在表示本領(lǐng)域中眾所周知的廣泛類型的這種計(jì)算機(jī)部件。因此，圖6的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)600可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算系統(tǒng)、電話、移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、微型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、或任何其他計(jì)算系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)還可以包括不同的總線結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、多處理器平臺(tái)等等?？梢允褂貌煌牟僮飨到y(tǒng)，包括Unix、Linux、Windows、Macintosh OS、Palm OS、Android、iPhone OS、和其他合適的操作系統(tǒng)。
[0070]值得注意的是，適用于執(zhí)行本文中描述的加工的任何硬件平臺(tái)適合與本技術(shù)一起使用。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)是指參與提供指令給中央處理單元(CPU)、處理器、微控制器等的任何介質(zhì)。這種介質(zhì)可以分別采用包括但不限于非易失性和易失性介質(zhì)的形式，例如光盤或磁盤和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。常見形式的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括軟盤、硬盤、磁帶、任何其他磁存儲(chǔ)介質(zhì)、CD-ROM盤、數(shù)字視頻盤(DVD)、任何其他光存儲(chǔ)介質(zhì)、RAM、PROM、EPROM、FLASHEPR0M、任何其他存儲(chǔ)芯片或盒式磁盤。
[0071]盡管以上已經(jīng)描述各種的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，僅僅通過示例說明而非限制。該描述并不旨在將本技術(shù)的保護(hù)范圍限于本文中闡述的特定形式。因此，優(yōu)選實(shí)施例的寬度和保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)由任何以上所述的示例性實(shí)施例限制。應(yīng)當(dāng)理解，以上描述僅僅是說明性的而非限制性的。相反，本描述旨在涵蓋這種可包括在本技術(shù)的精神和保護(hù)范圍內(nèi)的、如所附權(quán)利要求書所限定的以及否則如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的替代、修改、和等價(jià)物。因此，本技術(shù)的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)參考以上描述確定，而是應(yīng)當(dāng)參考相關(guān)所附權(quán)利要求書和其全部等效范圍確定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于材料切割的方法，所述方法包括: 將第一激光輸出應(yīng)用于所述材料，所述第一激光輸出引起暴露于所述第一激光輸出的所述材料的材料性質(zhì)的修改；以及 將第二激光輸出應(yīng)用于已暴露于所述第一激光輸出的所述材料，以引起所述材料的切害I]，而同時(shí)基本上降低將缺陷引入所述材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一激光輸出的激光脈沖持續(xù)時(shí)間包括以下的任意項(xiàng): 小于或等于大約10納秒； 小于或等于大約50皮秒；以及 小于或等于大約I皮秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述材料性質(zhì)的修改包括以下的任意項(xiàng): 分離所述材料的材料晶格中的分子鍵； 幾何重定向所述材料的分子組成；以及 材料密度沿著所述光束路徑的改變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一激光輸出包括從可見光、近紅外線光、或紫外線光中的任意項(xiàng) 選擇的波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二激光輸出引起以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng): 所述材料的溫度增加； 所述材料中的不連續(xù)應(yīng)力梯度；以及 聲沖擊波通過所述材料的傳播。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)光束路徑將所述第一激光輸出應(yīng)用于所述材料，以及進(jìn)一步地，其中沿著和直接鄰近所述光束路徑將所述第二激光輸出應(yīng)用于所述材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二激光輸出包括從大約3到50微米并且含3微米和50微米的范圍內(nèi)選擇的波長。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二激光輸出包括從大約0.78到3微米并且含0.78微米和3微米的范圍內(nèi)選擇的波長。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二激光輸出包括從大約50到1000微米并且含50微米和1000微米的范圍內(nèi)選擇的波長。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二激光輸出的激光脈沖持續(xù)時(shí)間包括以下的任意項(xiàng): 大于或等于大約10皮秒；以及 大于或等于大約I微秒。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二激光輸出包括連續(xù)波輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，應(yīng)用所述第一激光輸出和應(yīng)用所述第二激光輸出的步驟基本上同時(shí)進(jìn)行，其中首先應(yīng)用所述第一激光輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述第一激光輸出聚焦到所述材料內(nèi)的一定深度，所述深度定位在所述材料的頂表面和所述材料的底表面之間。
14.一種用于引起材料切割的激光裝置，所述設(shè)備包括:第一激光發(fā)射設(shè)備，其產(chǎn)生激光輸出以便在應(yīng)用于材料的至少一部分時(shí)修改所述材料的一個(gè)或多個(gè)材料性質(zhì)；以及 第二激光發(fā)射設(shè)備，其生成激光輸出，所述激光輸出在應(yīng)用于暴露于所述第一激光設(shè)備的所述激光輸出的所述材料時(shí)產(chǎn)生切割產(chǎn)品，而同時(shí)基本上降低將缺陷引入所述產(chǎn)品。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的激光裝置，進(jìn)一步包括將所述第一激光發(fā)射設(shè)備的激光輸出聚焦到所述材料內(nèi)的一定深度的光束聚焦組件，所述深度定位在所述材料的頂表面和所述材料的底表面之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的激光裝置，進(jìn)一步包括將所述第一激光發(fā)射設(shè)備的激光輸出聚焦到所述材料的頂表面的光束聚焦組件，從而產(chǎn)生局部體積的移除材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的激光裝置，其中，在將所述第一激光發(fā)射設(shè)備的激光輸出應(yīng)用于所述材料時(shí)，所述激光輸出引起所述材料中的晶格圖案不連續(xù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的激光裝置，其中，在將所述第二激光發(fā)射設(shè)備的激光輸出應(yīng)用于所述材料時(shí)，所述激光輸出引起所述晶格圖案不連續(xù)的熱膨脹，從而導(dǎo)致所述材料沿著所述晶格圖案不連續(xù)的切割。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的激光裝置，其中所述第一激光發(fā)射設(shè)備和所述第二激光發(fā)射設(shè)備包括具有可選擇性調(diào)節(jié)的激光器參數(shù)的單個(gè)激光設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的激光裝置，其中，所述材料包括以下的任意項(xiàng):玻璃材料、非晶態(tài)固體材料、晶體材 料、半導(dǎo)體材料、晶體陶瓷、聚合物及其組合。
21.一種由加工產(chǎn)生的切割產(chǎn)品，所述加工包括: 提供材料的庫存； 將第一激光輸出沿著光束路徑應(yīng)用于所述庫存材料，所述第一激光輸出引起所述庫存材料沿著所述光束路徑的材料性質(zhì)的修改；以及 沿著所述光束路徑應(yīng)用第二激光輸出以引起經(jīng)切割材料沿著所述光束路徑以如下方式從所述庫存材料分離，該方式使得由所述分離產(chǎn)生的所述經(jīng)切割材料的表面基本上無缺陷。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的加工，其中所述切割產(chǎn)品包括具有一個(gè)或多個(gè)通孔的半導(dǎo)體。
【文檔編號】H01L21/00GK104025251SQ201180073591
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月21日
【發(fā)明者】M·梅爾科, R·A·斯里尼瓦斯, T·布斯, T·威爾班克斯 申請人:雷蒂安斯公司