CN104703748B - 用于加工工件的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明为方法及用于执行该方法的装置，该方法具有以下步骤：提供一工件，在外表面的一区域处产生多个自由电子及通过将激光能量导向至该工件上来加工该工件中邻接该第一区的一部分。

Description

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。
发明内容
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作或其组合。要了解的是，待执行特定预加工增强制程的选择及所选预加工增强制程的特征将取决于增强区106内的材料及用来形成所要特征的后续激光加工制程的特征。
在一实施例中，任何前述预加工增强制程中的一或多者可通过将带负电荷的离子(原子或分子)引入工件100的外表面或其内部108中来执行。离子可通过包括例如离子植入、扩散(例如自液体或气体扩散)或类似方法或其组合的任何适合的方法来引入。
在一实施例中，工件100的表面形态学可通过以下方法来改质：在工件100的外表面内形成一或多个裂纹，化学蚀刻工件100外表面的至少一部分，喷溅蚀刻工件100外表面的至少一部分，机械地磨损工件100外表面的至少一部分，或类似方法或其组合。例如，可通过以下方法形成一或多个裂纹：在增强区106内或附近的一位置处机械地冲击工件100的外表面(例如使用切割刀或划线刀或类似物进行)，在增强区106内或附近的一位置处产生热诱导张应力及/或压缩应力，使工件100经受弯曲力矩或其他物理应力，在增强区106内或附近的一位置处产生激光诱导光学崩溃区或类似方法或其组合。在另一实例中，化学蚀刻可涉及湿式蚀刻制程、干式蚀刻制程或类似制程或其组合，其中所使用特定蚀刻剂可取决于形成增强区106的材料及表面形态学中的所要变化。在其中工件100是由未强化玻璃或强化玻璃形成的实施例中，蚀刻剂可包括氢氟酸、HNA(氢氟酸/硝酸/乙酸)或类似物或其组合。在另一实例中，喷溅蚀刻可包括涉及加速离子(惰性或反应性)与工件100之间的动量转移的任何蚀刻制程。在另一实例中，机械地磨损可涉及任何拖磨、刮擦、磨耗、划痕、擦除或喷砂处理(例如湿喷砂处理、珠粒喷击、干冰喷击、刚毛喷击或类似操作或其组合)或类似操作或其组合。
在另一实施例中，工件100外表面的至少一部分的表面形态学可通过将能量束导向至外表面的至少一部分上来改质。可根据此实施例来导向的能量束的实例包括电子束、离子束、激光束或类似物或其组合。
取决于所应用的具体制程，在改质工件100外表面的至少一部分的表面形态学之后，工件100外表面的至少一部分的表面粗糙度可合乎需要地增加。要了解的是，促进后续激光加工的所要粗糙度亦可取决于形成工件100的材料、待加工的特定特征、基于激光的加工制程的特征或其类似者或组合。例如，在其中工件是由未强化钠钙玻璃形成的实施例中，期望增强区106具有在2.0μm与9.0μm之间的范围内的Ra(avg)表面粗糙度值，或具有在4.0μm与11.0μm之间的范围内的Rq(rms)表面粗糙度值。当然，若需要，增强区106的Ra及Rq值可分别高于9.0μm及11.0μm。本发明人得出的实验结果趋向于指示激光加工特征的质量随着增强区106处表面粗糙度的增加而增加。一般而言，相较于相对低质量的激光加工特征，相对高质量的激光加工特征将关联于在工件100的外表面中将具有环绕激光加工特征的相对较少及/或较小的表面碎片(例如具有平均小于40μm、小于30μm或小于20μm的大小)。
在其中工件是由强化或未强化玻璃形成的实施例中，当在预加工增强制程期间使用激光束来形成增强区106时，可将增强区106形成为具有合乎需要的一致表面粗糙度。可选择且控制激光束的参数以便激光束于工件100的外表面上照射出一斑点，其中激光能量具有超过1012W/cm2的强度。一般而言，可根据需要选择且控制诸如波长、脉冲持续时间、脉冲重复率、功率、斑点大小、扫描速率的激光束的参数以便达成增强区106内的均匀表面粗化。激光束的波长可在100nm至3000nm的范围内(例如355nm、532nm、1064nm或类似波长或其组合)。激光束的脉冲持续时间可小于1ns(或约小于1ns)。在一实施例中，激光束的脉冲持续时间可小于100ps。在另一实施例中，激光束的脉冲持续时间可在10ps至15ps的范围内。激光束的脉冲重复率可在30kHz至1MHz的范围内。在一实施例中，激光束的脉冲重复率可在30kHz至500kHz的范围内。在又一实施例中，激光束的脉冲重复率可为200kHz。激光束的斑点大小可在3μm至50μm的范围内。在一实施例中，激光束的斑点大小可为7μm。取决于脉冲重复率及斑点大小，激光束的平均功率可在0.5W至75W的范围内。在一实施例中，激光束的平均功率可为2W。取决于平均功率及斑点大小，激光束的扫描速度可在100mm/s至5000mm/s的范围内。在一实施例中，激光束的扫描速度可为140mm/s。可选择且控制前述激光束参数中的一或多个以便激光束以在斑点大小的约50％至约70％的范围内的间距照射工件的外表面。
已示范性地描述执行预加工增强制程的各种实施例，现将参照图2及图4来描述一些示范性预加工增强制程。
参照图2，根据一个实施例，预加工增强制程可通过沿箭头202所指示的方向将激光束200自激光系统(未图标)导向至工件100的外表面上来执行。在所例示的实施例中，工件100相对于激光系统(未图标)定向以使得激光束200在增强区106处碰撞第一主表面区102。可将激光束200聚焦在定位于第一主表面区102处或其上的束腰204处(例如，以便定位在工件100外部)，以便激光束200在第一主表面区102的一部分处照射出一斑点，该激光束的激光能量具有足以改质(例如增加)由激光束200所照射的工件表面的表面粗糙度的峰值强度，进而在增强区106内建立粗化表面204。可控制此预加工增强制程的参数来确保粗化表面具有所要表面粗糙度。在一实施例中，可扫描激光束200及/或可平移工件100以便促使斑点在增强区106内沿工件100的外表面移动。
在一示例性实施例中，前述预加工增强制程是通过提供呈一块未强化钠钙玻璃的工件且激光200将10ns的绿光脉冲导向至第一主表面102上来执行。所得粗化表面的表面粗糙度值为8.5μm(Ra)及10.6μm(Rq)。
参照图3，根据另一实施例的预加工增强制程可如相对于图2的示范性描述来执行。然而，在图3中所示的实施例中，可将激光束200(例如沿箭头202所指示的方向)导向至工件100上以使得激光束200首先碰撞第一主表面区102且随后透射穿过工件100。在所例示的实施例中，将激光束200聚焦在定位于第二主表面区104处或其下的束腰204处(例如，以便定位在工件100外部)，以便激光束200于第二主表面区104的一部分处照射出一斑点，该激光束的激光能量具有足以改质(例如增加)由激光束200所照射的工件表面的表面粗糙度的峰值强度，进而在定位于第二主表面区104处的增强区106处建立粗化表面204。
参照图4，根据另一实施例的预加工增强制程可以与相对于图3所述类似的方式来执行。然而，在图4所示的实施例中，施体对象400可布置成与第二主表面区104邻近(例如，以使得施体对象400的施体表面402与第二主表面区104相接)。然而，在另一实施例中，施体对象400可布置成与第二主表面区104邻近，因此将施体表面402与第二主表面区104间隔开(例如间隔1mm的距离)。在一实施例中，施体对象400为金属对象，且可包括诸如铝或类似物的金属，诸如铝合金、不锈钢或类似物的金属合金或其组合。
可将激光束200(例如沿箭头202所指示的方向)导向至工件100上以使得激光束200首先碰撞第一主表面区102且随后其透射穿过工件100且穿过第二主表面区104，进而碰撞在施体对象400上。可将激光束200聚焦在定位于第二主表面区104处或其下的束腰204处(例如，以便定位在工件100外部)或以便激光束200在施体对象400的一部分处照射出一斑点，该激光束的激光能量具有足以自施体对象400剥蚀、汽化、电离、蒸煮、喷射、释放或以其他方式移除施体材料(例如电子、原子、分子、粒子等等)的激光通量及/或峰值强度。在一实施例中，实现施体材料的移除以使得所移除的施体材料抵靠、植入、扩散穿过或以其他方式引入工件100外表面的第二主表面区104中的增强区106。在将施体材料引入第二主表面区104处的增强区106之后，可执行前述预加工增强制程中的一或多个或全部(例如在增强区106处产生自由电子，在增强区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内的至少一部分的表面形态学，等等)。
在执行根据上述实施例中的一或多个的预加工增强制程之后，工件100可通过将激光能量导向至工件100上来加工(例如在激光加工制程中加工)，该导向方式使得加工(例如破裂、移除或类似加工或其组合)工件100内部108内邻接增强区106的一部分。在一实施例中，移除工件100内部108内的该部分来形成诸如通孔、盲孔或类似特征或其组合的特征。
在一实施例中，工件100的激光加工可包括将激光能量(例如以一或多个激光脉冲束的形式)导向至工件100上。射束内的激光能量可具有一波长，对该波长而言，该工件100为至少大体上透明的。一或多个脉冲可经导向来于预加工增强制程期间所形成的增强区106处照射出一斑点，该等脉冲的激光能量具有足以刺激激光能量通过工件100的非线性吸收的激光通量及/或峰值强度。在一实施例中，非线性吸收包括激光能量通过工件100的突崩支配式吸收。在一实施例中，在激光加工期间导向至工件100上的一或多个激光脉冲可具有在10fs至500ns的范围内的脉冲持续时间且具有在100nm至3000nm的范围内的至少一个波长。在一实施例中，在激光加工期间被导向的一或多个激光脉冲可具有在1皮秒(ps)至100奈秒(ns)的一范围内的一脉冲持续时间(例如1奈秒(ns)至50ns的一范围内的一脉冲持续时间、小于20奈秒(ns)的一脉冲持续时间或小于10奈秒(ns)的一脉冲持续时间)。一般而言，在激光加工期间导向至工件100上的一或多个脉冲的脉冲持续时间可与预加工增强制程期间受导向的激光束的至少一个激光脉冲的脉冲持续时间相同或不同。类似地，在激光加工期间导向至工件100上的一或多个脉冲的波长可与预加工增强制程期间受导向的激光束的至少一个激光脉冲的波长相同或不同。在一具体实施例中，在激光加工期间导向至工件100上的一或多个激光脉冲可具有10ns的脉冲持续时间及在绿光范围内的波长(例如约523nm、532nm、543nm或类似波长或其组合)。在一实施例中，在激光加工期间，将激光能量以具有多个脉冲的射束导向至工件100上，其中至少一个脉冲的脉冲持续时间可与至少一个其他脉冲的脉冲持续时间相同或不同。
已示范性地描述激光加工工件100的各种实施例，现将参照图5至图8来描述激光加工工件100的示范性方法。
参照图5，可提供先前已经受如上文相对于图3所述的预加工增强制程的工件100，且可沿箭头502所指示的方向将激光能量(例如以至少一个激光脉冲束500的形式)自激光系统(未图标)导向至工件100上。在所例示的实施例中，工件100相对于激光系统定向以使得射束500首先碰撞第一主表面区102且随后透射穿过工件100。在所例示的实施例中，将激光束500聚焦在定位于第二主表面区104处或其下的束腰504处(例如以便定位在工件100外部)，以便射束500在增强区106处照射出一斑点(参见图3)，该射束的激光能量具有足以刺激激光能量在增强区106处通过工件100的非线性吸收的激光通量及/或峰值强度。
在刺激激光能量的非线性吸收之后，可激光加工(例如破裂、移除、或类似加工或其组合)工件100中邻接工件100外表面处的增强区106的一部分。然而在例示中，移除工件100中邻接增强区106的该部分来形成初步特征504。在一实施例中，可扫描射束500及/或可平移工件100以便促使斑点在增强区106内沿工件100的外表面移动，进而确保初步特征504具有所要形状。
在形成初步特征504之后，可控制激光系统来沿箭头506所指示的方向将束腰504移动至在初步特征504形成之后所产生的新工件表面处或其下，以便激光加工该新工件表面。可根据需要重复移动束腰及激光加工新工件表面的制程，以便形成盲孔(例如延伸至工件100中任何深度d的盲孔600，如图6中所示)、通孔(例如完全延伸穿过工件100的厚度的通孔700，如图7中所示)或类似特征或其组合。
如图8中所示，最终在工件100内形成的特征(例如盲孔600或通孔700)可具有在增强区106内与工件100的外表面(例如第二主表面区104)交叉的开口。在一实施例中，开口的面积可小于增强区106的面积(如所例示)或可等于(或大体上等于)增强区106的面积。尽管图8将工件100例示为已受激光加工来仅形成与工件100外表面的增强区106交叉的一个特征，但是要了解，多个离散特征可与增强区106交叉(例如图9中所示)。
尽管图8及图9例示与增强区106交叉的为圆形的特征开口，但是要了解，特征开口可具有任何形状(例如椭圆形、不规则形、三角形、矩形等等)。另外，特征可具有相对小的尺寸且保持不受不合需要的加工后碎屑或其他未经处理的材料阻塞。
尽管图5至图9例示激光加工制程的一些实施例，其中工件100的第二主表面区104处已形成增强区106，但是要了解的是，上述激光加工制程可在具有第一主表面区102处形成增强区106的工件上执行。在此种实施例中，可简单地翻转工件100(例如以使得第一主表面区102布置在第二主表面区下方)以便射束500在照射增强区106前行进穿过工件100。此外，也要了解的是，可使工件100经受如美国专利申请案第13/779,183号中示范性描述的激光加工制程。
在形成诸如特征600或700的一或多个特征之后，工件可表征为物品。当将工件100提供为一块强化玻璃时，该物品可用作：用于显示器及触控屏幕应用的保护盖板，该等显示器及触控屏幕应用诸如但不限于可携式通讯及娱乐设备，诸如电话、音乐播放器、视讯播放器或类似设备；及用于信息相关的终端(IT)(例如便携计算机、膝上型计算机等)设备的显示器屏幕；以及用于其他应用中。
要了解的是，可使用任何所要装置来形成上文示范性描述的任何物品。图10示意性地例示组配来执行相对于图1A至图9示范性描述的制程的装置的一实施例。
参照图10，诸如装置1000的装置可加工诸如工件100的工件。装置100可包括工件支撑系统1002及激光系统1004。
一般而言，工件支撑系统1002是组配来支撑工件100，以使得第一主表面区102面向激光系统1004且因而面向束腰204或504。如示范性所例示，工件支撑系统1002可包括组配来支撑工件100的诸如卡盘1006的卡盘及组配来移动卡盘1006(例如在x方向、y方向、z方向、Θ方向或类似方向或其组合)的一或多个可移动台面(未图示)。如所例示，可将支撑框架1008布置在卡盘1006与工件100之间(例如，因此第二主表面区104可远离卡盘1006悬置)。取决于第二主表面区104与卡盘1006间隔有多远，卡盘1006可充当前述施体物件400。在另一实施例中，可省略支撑框架1008，因此工件100的第二主表面区104可与卡盘1006接触。在此实施例中，卡盘1006可充当前述施体物件400。
一般而言，激光系统1004是组配来沿光学路径导向射束，诸如射束500及视需要选用的激光束200(其中射束202具有如上文相对于束腰504及视需要选用的束腰204示范性描述的束腰)。如示范性所例示，激光系统1004可包括组配来产生激光束1010a的激光1010及组配来聚焦射束1010a以便产生射束500(具有束腰504)及视需要激光束200(具有束腰204)的光学总成1012。光学总成1012可包括透镜且可沿箭头1012a所指示的方向移动以便相对于工件100改变束腰的位置(例如沿z方向)。激光系统1004可进一步包括组配来相对于工件100及工件支撑系统1002侧向移动束腰的射束转向系统1014。在一实施例中，射束转向系统1014可包括电流计、快速转向镜、声光偏转器、电光偏转器或类似者或其组合。因此，可操作射束转向系统1014来促使相对于工件100扫描束腰。尽管激光系统1004例示为仅包括唯一一个激光1010、唯一一个射束转向系统1014以及唯一一个光学总成1012，但是要了解，在使用一般仪器不能产生、导向或聚焦射束500及激光束200的情况下，激光系统1004可根据需要包括任何数目的激光、射束转向系统以及光学总成。
装置1000可进一步包括控制器1016，该控制器以通讯方式耦接至激光系统1004的一或多个组件、工件支撑系统1002的一或多个组件或其组合。控制器1016可包括处理器1018及内存1020。处理器1018可组配来执行内存1020所储存的指令以便控制激光系统1004、工件支撑系统1002中的至少一个组件或其组合的操作，以使得可执行上文相对于图1A至图9示范性描述的实施例。
在一实施例中，控制器1016可控制激光系统1004及工件支撑系统1002中的一或两个的操作以形成增强区106。在另一实施例中，控制器1016可控制工件支撑系统1002及预加工增强系统1022中的至少一个的操作，进而形成增强区106。
在一实施例中，装置1000内可包括诸如预加工增强系统1022的预加工增强系统。预加工增强系统1022可包括可操作来形成前述增强区106的增强区形成设备1024。可将增强区形成设备1024耦接至组配来移动增强区形成设备1024(例如沿箭头1024a及1024b中的一或两个所指示的方向移动)的定位总成1026(双轴自动机)。增强区形成设备1024可包括能够形成上述增强区106的任何设备(例如磨轮、切割刀、激光源、离子源、蚀刻剂喷嘴、冷却剂喷嘴或类似设备或其组合)。
一般而言，处理器1018可包括定义各种控制功能的操作逻辑(未图标)且可呈专用硬件的形式，诸如固线式状态机、执行规划指令的处理器及/或如熟习本项技术者将思及的不同形式。操作逻辑可包括数字电路、模拟电路、软件或任何此等类型的混合组合。在一实施例中，处理器1018包括可规划微控制器微处理器或其他处理器，该其他处理器可包括一或多个处理单元，该一或多个处理单元经布置来根据操作逻辑执行内存1020中所储存的指令。内存1020可包括一或多种类型，该等类型包括半导体、磁性变体及/或光学变体，及/或可为依电性变体及/或非依电性变体。在一实施例中，内存1020储存可通过操作逻辑执行的指令。替代地或另外地，内存1020可储存通过操作逻辑操纵的数据。在一布置中，操作逻辑及内存是以操作逻辑的控制器/处理器形式纳入，该控制器/处理器形式管理且控制装置1000任何组件的操作态样，尽管在其他布置中其可为分离的。
前述内容是对本发明的实施例的说明且不应解释为对其的限制。虽然已描述本发明的少数示例性实施例，但是熟习此项技术者将容易了解的是，在实质上不脱离本发明的新颖教示及优点的情况下，示例性实施例可能存在许多的修改。鉴于前述内容，应了解，前述内容是对本发明的说明及不应解释为限于本发明所发明的特定示例性实施例，且对所发明的示例性实施例以及其他实施例的修改意欲包括在随附的申请专利范围的范畴内。本发明是由以下申请专利范围界定，其中包括申请专利范围的等效物。

Claims (16)

1.一种激光加工的方法，其包括：
提供一工件，其具有一外表面与邻接该外表面的一内部，其中该外表面包括一第一主表面和与该第一主表面相对的一第二主表面，以及其中该外表面包括从该第一主表面延伸到该第二主表面的一或多个侧表面；
利用一预加工增强制程以在该外表面的一第一区处形成一增强区，以在该外表面的该第一区处产生多个自由电子，其中该第一区具有一第一面积，以及其中该增强区是与该侧表面分隔开；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以提供该多个自由电子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，
其中将该特征加工至该工件中包括将邻接该增强区的该部分的该工件的该内部中的材料移除，
其中该特征是与该侧表面分隔开且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，
其中该激光能量聚焦在定位于该第二主表面处或在该第二主表面下方的束腰处，使得该激光能量碰撞该第一主表面且透过该工件传输到该第二主表面，以便该激光能量具有足以刺激该激光能量在该第二主表面上该增强区的该部分的非线性吸收的通量及/或峰值强度，从而在该第二主表面中开始该特征的形成，以及
其中该加工制程与该预加工制程是有区别的。
2.如权利要求1所述的方法，其中在该外表面的该第一区处的该多个自由电子提供用于该非线性吸收，该非线性吸收包括该激光能量通过该工件的突崩支配式吸收。
3.如权利要求1所述的方法，其中形成该增强区的动作包括在该外表面的该第一区处建立缺陷。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该工件为具有厚度大于20μm的压缩应力区的强化玻璃。
5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中形成该增强区包括改质该外表面的该第一区的至少该部分的一组成。
6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中形成该增强区包括改质该外表面的该第一区的至少该部分的一表面形态学。
7.如权利要求6所述的方法，其中改质该表面形态学包括在该外表面的该第一区的至少该部分内形成一或多个裂纹。
8.如权利要求6所述的方法，其中改质该表面形态学包括增加该外表面的该第一区的至少该部分的表面粗糙度，使得该部分呈现在2μm与9μm之间的R(a)粗糙度平均值。
9.如权利要求6所述的方法，其中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该部分。
10.如权利要求6所述的方法，其中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。
11.如权利要求10所述的方法，其中该能量束包括一激光束。
12.如权利要求11所述的方法，其中将该激光束导向至该工件上以使得该激光束入射于该工件的该第一主表面上且此后传播穿过该工件以在该第二主表面上形成该增强区，其中该激光束具有超过1012W/cm2的强度。
13.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该加工制程形成邻接该增强区的多个特征，其中该多个特征是通过该工件的材料彼此间隔开。
14.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该激光能量具有一束腰，以及其中该束腰被定位于该第二主表面下，以在该第二主表面中形成该特征。
15.一种经激光加工的制品，其包括如权利要求1至3中任一项所述的方法形成的一工件，其中该工件是强化玻璃，该强化玻璃包含具有大于20μm的厚度的压缩应力区，以及其中该特征是通孔。
16.一种激光加工装置，其包括：
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，从而执行如权利要求1至3中任一项所述的方法，使得扫描该激光能量及/或平移该工件，以便促使该激光能量在该增强区内沿着该工件的该外表面移动，进而确保该特征具有所要形状；以及
一内存，其是组配来储存该指令。
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