所观 察的延伸的激光束焦线（2b)的段（2c)在所述衬底（1)的材料中生成诱发吸收，归因于此 吸收，诱发的裂缝形成沿着延伸的段（2c)在所述衬底的材料中发生。2. 如前述权利要求中所述的方法， 其特征在于， 相对于所述激光束焦线（2b)定位所述衬底（1)以使得在所述材料中因此在所述衬底 (1)的内部中的所述诱发吸收的延伸的段（2c)延伸直到两个相对衬底表面（la，Ib)中的至 少一个。3. 如前述权利要求中所述的方法， 其特征在于， 相对于所述激光束焦线（2b)定位所述衬底（1)以使得在所述材料中因此在所述衬底 (1)的内部中的所述诱发吸收的延伸的段（2c)从两个相对衬底表面中的一个（Ia)延伸直 到所述两个相对衬底表面中的另一个（Ib)，因此在所述衬底（1)的整个厚度d上， 或者 相对于所述激光束焦线（2b)定位所述衬底（1)以使得从所述两个相对衬底表面中 的一个（Ia)开始的在所述材料中因此在所述衬底（1)的内部中的所述诱发吸收的延伸的 段（2c)延伸到所述衬底（1)中，但没有一直延伸直到所述两个相对衬底表面中的另一个 (lb)，因此没有在所述衬底（1)的整个厚度d上，并且优选在所述厚度的80到98%上、优选 在85到95 %上，尤其优选在90 %上延伸。4. 如前述权利要求中的一项所述的方法， 其特征在于， 生成所述诱发吸收以使得所述裂缝形成在所述衬底（1)的框架中发生而没有消融且 没有所述衬底（1)的材料的融化。5. 如前述权利要求中的一项所述的方法， 其特征在于， 在每种情况中，如在所述光束的纵向方向中所观察的，所述激光束焦线（2b)的延伸1 和/或在所述材料中因此在所述衬底（1)的内部中的所述诱发吸收的段（2c)的延伸是在 0.Imm和IOOmm之间，优选在0? 3mm和IOmm之间， 和/或 垂直于两个相对表面（la，Ib)测得的所述衬底（1)的厚度d是在30ym和3000ym之 间，优选在100Hm和1000ym之间 和/或 所述激光束焦线（2b)的所述延伸1与所述衬底（1)的所述厚度d的比率Vl= 1/d是 在10和0. 5之间，优选在5和2之间， 和/或 如在所述光束的纵向方向中所观察的在所述材料中因此在所述衬底（1)的内部中的 所述诱发吸收的段（2c)的延伸L与如横向于所述光束的纵向方向所观察的在所述材料中 因此在所述衬底（1)的内部中的所述诱发吸收的段（2c)的平均延伸D的比率V2 =L/D是 在5和5000之间，优选在50和500之间。6. 如前述权利要求中的一项所述的方法， 其特征在于， 所述激光束焦线（2b)的平均直径S因此光斑直径是在〇.5ixm和5ixm之间，优选在Iym和3ym之间，优选2ym， 和/或 选择所述激光器（3)的脉冲持续时间T以使得在与所述衬底（1)的材料的相互作 用的时间内在所述材料中的热扩散是可以忽略的，优选没有热扩散发生，为此优选根据 T〈〈S2/a来设置T、S和所述衬底（1)的材料的热扩散常数a，和/或T优选被选择 为小于10ns，优选小于100ps， 和/或 所述激光器（3)的脉冲重复率是在IOkHz和1000 kHz之间，优选IOOkHz， 和/或 所述激光器（3)是作为单脉冲激光器或作为脉冲串激光器操作的， 和/或 在所述激光器（3)的光束输出端上直接测得的平均激光功率是在10瓦特和100瓦特 之间，优选在30瓦特和50瓦特之间。7. 如前述权利要求中的一项所述的方法， 其特征在于， 选择所述激光器（3)的波长X以使得所述衬底（1)的材料对所述波长是透明的或者 是基本上透明的，其中基本上透明被理解成意味着在所述衬底（1)的材料中沿着所述光束 方向发生的所述激光束的强度的减少是每毫米的穿透深度为10 %或更少， 其中具体地对于作为衬底（1)的在可见波长范围内是透明的玻璃或晶体而言，所述激 光器优选是具有l〇64nm的波长A的NchYAG激光器或具有1030nm的波长A的Y:YAG激 光器，或者，具体地对于在红外波长范围内是透明的半导体衬底（1)而言，所述激光器优选 是具有I. 5ym和I. 8ym之间的波长A的Er:YAG激光器。8. 如前述权利要求中的一项所述的方法， 其特征在于， 所述激光束（2a，2b)被垂直地照射到所述衬底（1)上，因此相对于所述激光束焦线 (2b)定位所述衬底（1)以使得所述诱发吸收沿着垂直于所述衬底的平面的所述激光束焦 线（2b)的延伸段（2c)而发生 或者 所述激光束（2a，2b)以相对于所述衬底（1)的平面的法线大于0°的角度P被照射到 所述衬底（1)上，因此相对于所述激光束焦线（2b)定位所述衬底（1)以使得沿着所述激光 束焦线（2b)的延伸段（2c)的所述诱发吸收以关于所述衬底的平面的角度90° 发生， 其中优选P< 45°，优选P< 30°。9. 如前述权利要求中的一项所述的方法， 其特征在于， 沿着线（5)相对于所述衬底（1)的表面（la，4)移动所述激光束（2a，2b)，沿着所述线 (5)所述衬底⑴要被分离以获得多个块，其中沿着所述线（5)在所述衬底⑴的内部中生 成多个（2c-l，2c-2,...）诱发吸收的延伸段（2c)， 其中优选诱发吸收的直接相邻延伸段（2c)因此直接一个接一个地生成的段的平均间 距a与所述激光束焦线（2b)的平均直径S因此光斑直径的比率V3 =a/S是在0.5和 3. 0之间，优选在I. 0和2. 0之间。10. 如前述权利要求中所述的方法， 其特征在于， 在所述衬底（1)的内部中的多个（2c-l，2c-2，…）诱发吸收的延伸部分（2c)的生成 期间和/或之后，机械力被施加在所述衬底（1)上和/或热应力被引入到所述衬底（1)中， 尤其不均衡地加热并再次冷却所述衬底，以在每种情况中在直接相邻的（2c-l，2c-2)诱发 吸收的延伸段（2c)之间引起裂缝形成以用于将所述衬底分成多个部分， 其中优选通过沿着所述线（5)利用CO2激光器照射所述衬底（1)来引入所述热应力。11. 一种对优选平坦衬底（1)进行基于激光的加工以将所述衬底分成多个块的设备， 借助于所述设备 用于加工所述衬底（1)的激光器（3)的激光束（2a，2b)可被引导在所述衬底（1)处， 其特征在于， 光学装置（6)被定位在所述激光器（3)的光束路径中，借助于所述光学装置(6)，如沿 着所述光束的方向所观察的延伸的激光束焦线（2b)可从被照射到所述光学装置上的所述 激光束（2a)中被形成在所述光学装置（6)的光束输出端上， 其中所述衬底（1)相对于所述激光束焦线（2b)是可定位的或者相对于所述激光束焦 线（2b)定位所述衬底（1)以使得在所述衬底（1)的材料中诱发吸收沿着如在所述光束的 方向中所观察的延伸的激光束焦线（2b)的段（2c)发生，其中沿着延伸的段（2c)在所述衬 底的材料中产生诱发的裂缝形成。12. 如前述权利要求中所述的设备， 其特征在于， 所述光学装置（6)包括具有球面像差的聚焦光学元件，优选球面磨口凸透镜（7)， 其中优选所述光学装置（6)的光圈（8)优选环形光圈被定位在所述聚焦光学元件（7) 前面的所述激光器（3)的光束路径中，利用此光圈可遮蔽掉入射在所述光圈上的位于所述 激光束（2a)的中心的光束（2aZ)以使得仅位于所述中心外面的边缘光束（2aR)到达所述 聚焦光学元件。13. 如两个前述权利要求中的一项所述的设备， 其特征在于， 所述光学装置（6)包括具有非球面自由表面的光学元件，所述光学元件被设计形状以 形成在所述光束的方向中的具有定义延伸1因此定义长度的激光束焦线（2b)， 其中具有所述非球面自由表面的所述光学元件优选是锥形棱镜或轴棱锥（9)。14. 如三个前述权利要求中的一项所述的设备， 其特征在于， 在所述激光器（3)的光束路径中的所述光学装置（6)首先包括被设计形状以用于延伸 的激光束焦线（2b)的形成的具有非球面自由表面的第一光学元件，优选锥形棱镜或轴棱 锥（10)，并且在所述第一光学元件的光束输出端上且在距所述第一光学元件距离zl处还 包括第二、聚焦光学元件，具体地凸透镜（11)， 其中优选定位并引导这两个光学元件以使得所述第一光学元件将击打它的激光束以 环形（SR)投射到所述第二光学元件上，以使得在距所述第二光学元件间距z2处在所述第 二光学元件的光束输出端上生成延伸的激光束焦线（2b)。15. 如前述权利要求中所述的设备， 其特征在于， 具体地为平凸准直透镜（12)的第三、聚焦光学元件被定位在所述第一和所述第二光 学元件之间的所述激光器（3)的光束路径中， 其中优选定位并瞄准所述第三光学元件以使得由所述第一光学元件环形地（SR)形成 的激光束以所定义的平均环直径(V落在所述第三光学元件上并且所述第三光学元件以所 述环直径4并以所定义的环宽度b^将激光束环形地投射到所述第二光学元件上。16. 将如前述权利要求中的一项所述的方法或设备用于 ?分尚玻璃的衬底具体地石英、硼娃酸盐、蓝宝石或钠I丐玻璃、含钠玻璃、硬化玻璃或未 硬化玻璃的衬底、晶体Al2O3的衬底、SiO2 ?nH20(蛋白石）的衬底或者半导体材料具体地 Si、GaAs、GaN的衬底， ?分离单层或多层衬底，具体地，玻璃-玻璃夹层、玻璃-膜夹层、玻璃-膜-玻璃夹层、 或玻璃-空气-玻璃夹层， ?分离涂覆衬底，具体地，金属涂覆的蓝宝石晶片、提供有金属或金属氧化物层的硅晶 片、或涂覆有ITO或AlZnO的衬底， 和/或 ?完全分离单层或多层衬底或分离多层衬底的多个层中的一层或多层但不是所有层。17. -种玻璃物体，具有至少一个表面，所述玻璃物体沿着所述表面具有多个材料改 性，其中每一个材料改性具有在〇.Imm和100之间的范围内的长度以及在0. 5ym和5ym 之间的范围内的平均直径。18. -种玻璃物体，具有至少一个表面并且沿着所述表面具有多个材料改性，其中每一 个材料改性具有大致2. 0的直接相邻的材料改性的平均间距a与生成所述材料改性的激光 束焦线的平均直径S的比率V3 =a/S。
【专利摘要】本申请涉及一种对平坦衬底(1)(尤其对晶片或玻璃元件)进行基于激光的加工以将该衬底分成多个部分的方法，其中用于加工衬底(1)的激光器(3)的激光束(2a，2b)被引导在衬底(1)处，该方法的特征在于：借助于被定位在激光器(3)的光束路径中的光学装置(6)，如沿着光束方向所观察的延伸的激光束焦线(2b)从照射到光学装置(6)上的激光束(2a)中被形成在光学装置(6)的光束输出端上，其中以这样的方式相对于激光束焦线(2b)定位衬底(1)以使沿着如在光束方向中所观察的延伸的激光束焦线(2b)的部分(2c)在衬底(1)的内部中的衬底的材料中产生诱发吸收，借助于此吸收，诱发的裂缝形成沿着所述延伸部分(2c)在衬底的材料中发生。
【IPC分类】B23K26/53, B23K26/0622, B23K26/067, B23K26/073, C03B33/09, B23K101/40
【公开号】CN105209218
【申请号】CN201480009759
【发明人】R·格伦德穆勒, H·席林格
【申请人】康宁激光技术有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年1月14日
【公告号】CA2898256A1, CA2898371A1, EP2754524A1, EP2754524B1, EP2945769A1, EP2945770A1, US20140199519, US20150360991, WO2014111385A1, WO2014111794A1