用于加工工件的方法及设备与流程

用于加工工件的方法及设备相关申请案的交互参照本申请案为非临时申请案，其主张2012年9月25日申请的美国专利临时申请案序列号第61/705,559号及2012年9月24日申请的美国临时申请案第61/705,038号的权益，该等申请案据此以全文引用方式纳入本文。

背景技术：
本发明的实施例大体而言是关于用于加工工件的方法及装置，且更具体而言，是关于用于利用激光可靠地且一致地加工工件的方法。当使用激光根据非线性吸收制程来加工透明材料时，存在材料的初始处理不一致的时间。此不一致的初始加工可不合期望地导致加工期间出现以下情况：切削剖面粗糙、材料的结节伸入所加工的特征中、碎屑阻塞特征或甚至工件破裂。

技术实现要素：
在一实施例中，一种激光加工的方法包括：提供一工件，其具有一外表面与邻接该外表面的一内部；利用一预加工增强制程以在该外表面的一第一区域处形成一增强区，其中该第一区具有一第一面积；以及在利用该预加工增强制程之后，利用一加工制程以通过将激光能量导向该工件的该增强区的一部分来将一特征加工至邻接该增强区的该工件中，其中该增强区是组配来通过接收导向该工件的该激光能量的该增强区的该部分而刺激该激光能量的非线性吸收，其中该特征包括与该外表面相交的一开口，其中该开口具有一第二面积，其中该增强区的该第一面积是大于或等于该特征的该开口的该第二面积，其中该特征延伸至该工件的该内部，其中该加工制程的该激光能量包括具有一波长的至少一激光脉冲，其中对该波长而言，该工件为至少大体上透明的，以及其中该加工制程与该预加工制程是有区别的。在某些实施例中，该方法更进一步包含形成该增强区的动作包括在该外表面的该第一区处产生多个自由电子。在某些实施例中，该方法更进一步包含形成该增强区的动作包括在该外表面的一第一区处建立缺陷。在某些实施例中，该方法更进一步包含该工件为强化玻璃。在某些实施例中，该方法更进一步包含该产生或建立包括改质该外表面的该第一区的至少一部分的一组成。在某些实施例中，该方法更进一步包含该产生或建立包括改质该外表面的该第一区的至少一部分的一表面形态学。在某些实施例中，该方法更进一步包含改质该表面形态学包括在该外表面的该第一区的至少一部分内形成一或多个裂纹。在某些实施例中，该方法更进一步包含改质该表面形态学包括增加该外表面的该第一区的至少一部分的表面粗糙度。在某些实施例中，该方法更进一步包含改质该表面形态学包括机械地磨损该外表面的该第一区的至少一部分。在某些实施例中，该方法更进一步包含改质该表面形态学包括将一能量束导向至该外表面的该第一区上。在某些实施例中，该方法更进一步包含该能量束包括一激光束。在某些实施例中，该方法更进一步包含包括将该激光束导向至该工件上以使得该激光束于该外表面的一第二区处入射于该工件上且此后传播穿过待于该第一区上入射的该工件。在某些实施例中，该方法更进一步包含加工该工件的该部分进一步包括自该工件的多个部分移除材料以便在该工件内形成多个特征，其中该等特征是通过该工件的该等部分之间的材料彼此间隔开。在某些实施例中，该方法更进一步包含其中导向该激光能量包括将至少一个激光脉冲导向至该工件上，其中该至少一个激光脉冲具有一波长，对该波长而言，该工件为至少大体上透明的。在另一实施例中，一种经激光加工的制品包括利用前述方法形成的一工件。在另一实施例中，一种激光加工装置包括：一工件支撑系统，其是组配来支撑一工件；一激光系统，其是组配来将一激光能量束导向至由该工件支撑系统支撑的工件上；一控制器，其耦接至该激光系统及该工件支撑系统中的至少一个，该控制器包括：一处理器，其是组配来执行指令以便控制该激光系统及该工件支撑系统中的该至少一个，从而执行前述方法；以及一内存，其是组配来储存该指令。附图说明图1A例示具有外表面的工件的俯视平面图，该外表面具有已处理来促进工件的后续加工的区域。图1B例示图1A中所示工件的沿线IB-IB截取的横截面图。图2至图4例示预加工增强制程的示范性实施例。图5至图8例示在执行如图3中所例示的预加工增强制程之后，加工图1A及图1B中所示工件内的特征的方法的一实施例。图9例示根据一些实施例的已加工特征与工件外表面的已处理区之间的示范性空间关系。图10例示根据一个实施例的用于加工工件的示范性装置。具体实施方式以下参照随附图式更全面地描述本发明的实施例，图中展示本发明的示例性实施例。然而，此等实施例可以许多不同的形式实行，且不应理解为限于本文所阐述的实施例。实情为，提供此等实施例使得本方案将透彻及完整且将向熟习此项技术者完全传达本发明的范畴。在图式中，为明确起见，可将各层、区、组件的形状、大小及相对大小加以夸示。除非另外指出，否则值的范围在被陈述时包括该范围的上限及下限以及上下限之间的任何子范围。参照图1A及图1B，工件100包括一外表面，该外表面具有第一主表面区102、与第一主表面区102相对的第二主表面区104以及自第一主表面区102延伸至第二主表面区104的一或多个侧表面区域。在所例示的实施例中，第一主表面区102及第二主表面区104均为大体上平坦且彼此平行的。因此，自第一主表面区102至第二主表面区104的距离可定义为工件100的厚度t。在一实施例中，工件100的厚度在200μm至10mm的范围内。然而，在另一实施例中，工件100的厚度可小于200μm或大于10mm。在又一实施例中，第一主表面区102及第二主表面区104可为大体上不平坦的，可彼此不平行或其组合。一般而言，工件100是由硬光学材料形成，该材料诸如刚玉、陶瓷、半导体、金属或金属合金、玻璃、玻璃-陶瓷或其类似材料或组合。可形成工件100的示范性陶瓷材料包括氧化铝、氧化铍、氧化锆或类似氧化物或其组合。可形成工件100的示范性半导体材料包括第IV族元素或化合物半导体(例如硅、锗、硅-锗、碳化硅或类似物或其组合)、第III族-第V族化合物半导体、第II族-第VI族化合物半导体、第II族-第V族化合物半导体、第I族-第VII族化合物半导体、第IV族-第VI族组化合物半导体、半导体氧化物或类似物或其组合。可形成工件100的示范性金属及金属合金包括铝、钛、不锈钢或其类似物或合金或其他组合。可形成工件100的示范性玻璃包括钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钠铝硅酸盐玻璃、钙铝硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃、硫属玻璃、块状金属玻璃或类似物或其组合。在一实施例中，工件100提供为玻璃(例如钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钠铝硅酸盐玻璃、钙铝硅酸盐玻璃等等)的板材、片材、基板等等，该玻璃可为未强化的、热强化的、化学强化的或经类似强化的。当玻璃工件受强化时，第一主表面区102及第二主表面区104中的每一个可受压缩应力，而玻璃片内部中的一区域处于张力状态，以便补偿第一主表面区102及第二主表面区104处的表面压缩。因此，强化玻璃片的特征可为包括一对压缩区(也就是，其中玻璃处于压缩状态的区域)，诸如压缩区108a及108b的区域，该等压缩区自第一主表面区102及第二主表面区104延伸且由诸如张力区108c的中央张力区(也就是，其中玻璃处于张力状态的区域)分开。将压缩区108a或108b的厚度称为“层深度”(DOL)。一般而言，第一主表面区102及第二主表面区104中每一个处的表面压缩均可在69MPa至1GPa的范围内。然而，在其他实施例中，第一主表面区102或第二主表面区104中任何一个处的表面压缩均可小于69MPa或大于1GPa。一般而言，DOL可在20μm至100μm的范围内。然而，在其他实施例中，DOL可小于20μm或大于100μm。可由下式来测定片材的张力区内的最大张应力：其中CS为第一主表面区102及第二主表面区104处的前述表面压缩，t为玻璃片的厚度(以毫米mm表示)，DOL为压缩区的层厚度(以mm表示)，且CT为玻璃片内的最大中央张力(以MPa表示)。已示范性地描述根据本发明的实施例的能够予以加工的工件100，现将描述加工工件100的示范性实施例。在实施此等方法之后，工件100可获可靠地且可重复地激光加工(例如，通过将激光能量导向至工件100上)以便形成诸如盲孔、通孔、开口、狭槽、裂纹及类似物的特征(本文统称为“特征”)。然而，一般而言，工件100是使用具有一波长的激光来激光加工，对该波长而言，工件100为至少大体上透明的。因此，在激光加工期间，激光与工件100的材料之间的相互作用的特征通常可为涉及激光能量通过工件材料的非线性吸收的该等特征。参照图1A及图1B，工件100首先经受组配来促进工件100的后续激光加工的预加工增强制程。在一实施例中，预加工增强制程是通过在起始激光加工制程之后，强化经导向至工件100上的激光能量的非线性吸收的均匀性来促进工件100的后续激光加工。在执行一或多个预加工增强制程之后，在工件100外表面的一部分处形成增强区106。尽管增强区106是例示为仅占据第一主表面区102的一部分，但是要了解的是，增强区106可占据第一主表面区102的全部，且可进一步占据任何第二主表面区104以及侧表面区中任何一个的全部或部分。尽管图1A及图1B仅例示一个增强区106，但是要了解，可提供任何数目的离散增强区106。预加工增强制程可包括：在工件100外表面的一区域处(例如在外表面的增强区106处)产生自由电子，在外表面的增强区106内建立缺陷，改质外表面中增强区106内的至少一部分的组成，改质外表面中增强区106内至少一部分的表面形态学或类似操...