CN116034095B - 使用顶帽能量分布激光加工经涂覆基板的方法 - Google Patents

Abstract

一种分离经涂覆基板的方法，包括将红外激光射束引导至经涂覆基板的第一表面上。经涂覆基板包括设置在透明工件上的涂覆层，多个缺陷沿轮廓线设置在经涂覆基板内，该轮廓线将主要区域与经涂覆基板的虚设区域分开。方法还包括将经涂覆基板和红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得红外射束斑追踪振荡路径，该振荡路径在平移方向上遵循偏移线并在内轨道线和外轨道线之间振荡，该振荡路径设置在经涂覆基板的虚设区域上，并且红外激光射束对多个缺陷施加热能，以引起经涂覆基板的分离。

Description

使用顶帽能量分布激光加工经涂覆基板的方法

本申请根据35USC§119(e)，要求于2020年6月10日提交的美国临时专利申请序列号63/037,126的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文。

背景

技术领域

本说明书总体上涉及用于激光加工经涂覆基板的装置和方法。

技术背景

为减小尺寸、重量和材料成本而进行的精密微加工和相关工艺改进的进步促进了产品的快速增长，产品诸如但不限于用于触摸屏、平板电脑、智能手机和电视的平板显示器。由于这些进步，超快工业激光器已成为需要高精度微加工的应用的重要工具。预期利用此类激光的激光切割工艺以可控方式分离基板，以形成可忽略的碎屑并导致最小的缺陷和对基板的低亚表面损坏。基材表面的涂覆会降低激光切割工艺的效率。例如，涂覆可以吸收激光射束的部分，从而改变激光射束向基材内部部分的传播。此外，经涂覆基板的分离可形成不可接受的碎屑量，并且还可对基板的经分离部分造成缺陷或亚表面损坏。

因此，需要用于分离经涂覆基板的替代改进方法。

发明内容

根据本公开的第一方面，一种分离经涂覆基板的方法包括将红外激光射束引导至经涂覆基板的第一表面上。经涂覆基板包括设置在透明工件上的涂覆层，多个缺陷设置在经涂覆基板内，延伸到涂覆层和透明工件中并沿轮廓线设置，该轮廓线将经涂覆基板的主要区域与经涂覆基板的虚设区域分开，并且红外激光射束将红外射束斑投射至经涂覆基板的第一表面。该方法还包括将经涂覆基板和红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得红外射束斑追踪振荡路径。振荡路径在平移方向上遵循偏移线，并且在内轨道线与外轨道线之间振荡，振荡路径设置在经涂覆基板的虚设区域上，并且红外激光射束向设置在经涂覆基板中的多个缺陷施加热能，并引起经涂覆基板沿轮廓线的分离。

本公开的第二方面包括第一方面的方法，其中当追踪振荡路径时，红外射束斑向经涂覆基板的虚设区域施加热能而不熔化或烧蚀经涂覆基板的主要区域的涂覆层。

本公开的第三方面包括第一方面或第二方面的方法，其中红外射束斑具有高斯能量分布。

本公开的第四方面包括前述方面中任一方面的方法，其中振荡路径遵循线性振荡，其中振荡路径沿着与偏移线正交的横轴振荡，并且偏移线平行于轮廓线并偏离轮廓线。

本公开的第五方面包括第五方面的方法，其中振荡路径具有多个直的部分和多个圆的部分，多个直的部分中的每个直的部分在多个圆的部分之间沿横轴延伸，并且多个直的部分中的每个直的部分具有从0.5mm至1.5mm的长度，并且多个圆的部分中的每个圆的部分具有从0.5mm至1.5mm的曲率半径。

本公开的第六方面包括第一方面至第三方面中的任一方面的方法，其中振荡路径遵循摆动振荡，其中振荡路径在内轨道线和外轨道线之间旋转地振荡，同时在平移方向上遵循偏移线。

本公开的第七方面包括第一方面至第三方面中的任一方面的方法，其中振荡路径是锯齿路径，该锯齿路径具有内轨道线和外轨道线处或内轨道线和外轨道线之间的角转向，同时在平移方向上遵循偏移线。

本公开的第八方面包括前述方面中任一方面的方法，其中偏移线与轮廓线间隔1mm至2mm的距离，内轨道线与轮廓线间隔0.5mm至1.5mm的距离，并且外轨道线距轮廓线1.5mm至2.5mm的距离。

本公开的第九方面包括前述方面中任一方面的方法，其中红外激光射束由红外射束源产生，并且红外射束源耦合至扫描仪，该扫描仪被配置成用于平移红外激光射束，使得红外射束斑追踪振荡路径。

本公开的第十方面包括前述方面中任一方面的方法，其中红外激光射束具有在从600μm到900μm的范围内的1/e²直径。

本公开的第十一方面包括前述方面中任一方面的方法，其中涂覆层是聚合物或金属氧化物。

本公开的第十二方面包括前述方面中任一方面的方法，其中透明工件包括硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃、碱土金属铝硅酸盐玻璃、碱土金属硼铝硅酸盐玻璃、熔融石英、蓝宝石、硅或砷化镓。

本公开的第十三方面包括前述方面中任一方面的方法，进一步包括，在将红外激光射束引导至经涂覆基板的第一表面上之前，在经涂覆基板中形成多个缺陷。

本公开的第十四方面包括第十三方面的方法，其中形成多个缺陷包括将脉冲激光射束引导至经涂覆基板中。脉冲激光射束形成延伸到涂覆层和透明工件中的脉冲激光射束焦线，脉冲激光射束焦线在涂覆层和透明工件中诱导吸收，所诱导的吸收在经涂覆基板中产生各个缺陷，并且脉冲激光射束焦线包括波长λ、光斑尺寸w_o和大于的瑞利范围Z_R，其中F_D为包括10或更大的值的无量纲发散因子。该方法进一步包括沿着轮廓线将经涂覆基板和脉冲激光射束中的至少一者相对于彼此平移，以在经涂覆基板中形成多个缺陷。

本公开的第十五方面包括第十四方面的方法，其中涂覆层包括脉冲激光射束焦线的波长λ的每mm材料深度大于70％的透射率。

本公开的第十六方面包括第十四方面或第十五方面的方法，其中多个缺陷中的相邻缺陷之间的间距为约35μm或更小，脉冲激光射束的每个脉冲串具有大于500μJ的脉冲串能量，并且无量纲发散因子F_D具有从100至2000的值。

本公开的第十七方面包括第十四方面或第十五方面的方法，其中脉冲激光射束在照射经涂覆基板之前穿过非球面光学元件。

根据本公开的第十八方面，一种分离经涂覆基板的方法包括将红外激光射束引导至经涂覆基板的第一表面上。经涂覆基板包括设置在透明工件上的涂覆层，多个缺陷设置在经涂覆基板内，延伸到涂覆层和透明工件两者中并且沿着轮廓线设置，该轮廓线将经涂覆基板的主要区域与经涂覆基板的虚设区域分开，红外激光射束将红外射束斑投射到经涂覆基板的第一表面上，并且红外射束斑包括能量分布，在该能量分布中，红外射束斑总能量的20％或以下的注量小于红外射束斑最大注量的80％。该方法还包括将经涂覆基板和红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得红外射束斑遵循偏移线，其中偏移线设置在经涂覆基板的虚设区域上并且偏离轮廓线，使得红外射束斑的内部区域被投射到虚设区域上，并且红外激光射束向设置在经涂覆基板上的多个缺陷施加热能，并且引起经涂覆基板沿轮廓线的分离。

本公开的第十九方面包括第十八方面的方法，其中当遵循偏移线时，红外射束斑向经涂覆基板的虚设区域施加热能而不熔化或烧蚀经涂覆基板的主要区域的涂覆层。

本公开的第二十方面包括第十八方面或第十九方面的方法，其中经涂覆基板和红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得红外射束斑追踪振荡路径，该振荡路径在平移方向上遵循偏移线并在内轨道线和外轨道线之间振荡，并且振荡路径设置在经涂覆基板的虚设区域上。

本公开的第二十一方面包括第十八方面至第二十方面中任一方面的方法，其中红外射束斑的整个内部区域被投射到经涂覆基板的虚设区域上。

本公开的第二十二方面包括第十八方面至第二十一方面中任一方面的方法，其中红外激光射束在照射经涂覆基板之前穿过衍射光学元件。

本公开的第二十三方面包括第十八方面至第二十二方面中任一方面的方法，其中红外射束斑的总能量的10％或以下的注量小于红外射束斑的最大注量的80％。

本公开的第二十四方面包括第十八方面至第二十三方面中任一方面的方法，其中红外射束斑的总能量的5％或以下的注量小于红外射束斑的最大注量的90％。

本公开的第二十五方面包括第十八方面至第二十四方面中任一方面的方法，其中偏移线平行于轮廓线。

本公开的第二十六方面包括第十八方面至第二十五方面中任一方面的方法，其中涂覆层是聚合物或金属氧化物。

本公开的第二十七方面包括第十八方面至第二十六方面中任一方面的方法，其中透明工件是硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃、碱土金属铝硅酸盐玻璃、碱土金属硼铝硅酸盐玻璃、熔融石英、蓝宝石、硅或砷化镓。

本公开的第二十八方面包括第十八方面至第二十七方面中任一方面的方法，进一步包括，在将红外激光射束引导至经涂覆基板的第一表面上之前，在经涂覆基板中形成多个缺陷。

本公开的第二十九方面包括第二十八方面的方法，进一步包括，其中形成多个缺陷包括将脉冲激光射束引导至经涂覆基板中，其中脉冲激光射束形成延伸至涂覆层和透明工件中的脉冲激光射束焦线，脉冲激光射束焦线在涂覆层和透明工件中诱导吸收，所诱导的吸收在经涂覆基板中产生各个缺陷。脉冲激光射束焦线包括波长λ、光斑尺寸w_o和大于的瑞利范围Z_R，其中F_D是包括10或更大的值的无量纲发散因子。该方法还包括沿着轮廓线将经涂覆基板和脉冲激光射束中的至少一者相对于彼此平移，以在涂覆层中形成多个缺陷。

本公开的第三十方面包括第二十九方面的方法，其中涂覆层包括脉冲激光射束焦线的波长λ的每mm材料深度大于70％的透射率。

根据本公开的第三十一方面，一种分离经涂覆基板的方法包括将红外激光射束引导至经涂覆基板的第一表面上。经涂覆基板包括设置在透明工件上的涂覆层，多个缺陷设置在经涂覆基板内，延伸到涂覆层和透明工件中并沿轮廓线设置，该轮廓线将经涂覆基板的主要区域与经涂覆基板的虚设区域分开，并且红外激光射束将红外射束斑投射至经涂覆基板的第一表面。红外射束斑包括环形形状。该方法还包括将经涂覆基板和红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得红外射束斑遵循偏移线，其中偏移线设置在经涂覆基板的虚设区域上并且偏离轮廓线，使得红外射束斑被投射到虚设区域上，并且红外激光射束向经涂覆基板施加热能，从而引起经涂覆基板沿轮廓线的分离。

本公开的第三十二方面包括第三十一方面的方法，其中当遵循偏移线时，红外射束斑向经涂覆基板的虚设区域施加热能而不熔化或烧蚀经涂覆基板的主要区域的涂覆层。

本公开的第三十三方面包括第三十一方面或第三十二方面的方法，其中经涂覆基板和红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得红外射束斑追踪振荡路径，该振荡路径在平移方向上遵循偏移线并在内轨道线和外轨道线之间振荡，并且振荡路径设置在经涂覆基板的虚设区域上。

本公开的第三十四方面包括第三十一方面至第三十三方面中任一方面的方法，其中红外激光射束在照射经涂覆基板之前穿过非球面光学元件。

本公开的第三十五方面包括第三十一方面至第三十四方面中任一方面的方法，其中红外激光射束在照射经涂覆基板之前穿过聚焦透镜，聚焦透镜包括距聚焦透镜焦距处的焦平面，并且经涂覆基板的第一表面相对于聚焦透镜定位，使得焦平面偏离经涂覆的第一表面。

本公开的第三十六方面包括第三十一方面至第三十五方面中任一方面的方法，其中红外激光射束包括脉冲红外激光射束，并且当将经涂覆基板和脉冲红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移时，脉冲红外激光射束在沿偏移线、以从红外射束斑直径的1/4到红外射束斑直径的1/2为距离间隔开的撞击位置处撞击经涂覆基板的第一表面。

本公开的第三十七方面包括第三十一方面至第三十六方面中任一方面的方法，进一步包括通过将脉冲激光射束引导至经涂覆基板中，在将红外激光射束引导至经涂覆基板的第一表面上之前在经涂覆基板中形成多个缺陷。脉冲激光射束形成延伸至涂覆层和透明工件中的脉冲激光射束焦线，脉冲激光射束焦线在涂覆层和透明工件中诱导吸收，所诱导的吸收在经涂覆基板中产生各个缺陷。脉冲激光射束焦线包括波长λ、光斑尺寸w_o和大于的瑞利范围Z_R，其中F_D是具有10或更大的值的无量纲发散因子。该方法进一步包括沿着轮廓线将经涂覆基板和脉冲激光射束中的至少一者相对于彼此平移，以在涂覆层中形成多个缺陷。

本公开的第三十八方面包括第三十七方面的方法，其中涂覆层包括脉冲激光射束焦线的波长λ的每mm材料深度大于70％的透射率。

本文中所描述的过程和系统的附加特征和优点将在以下具体实施方式中阐述，并且将部分地从所述描述中对本领域的技术人员变得显而易见，或可通过实践本文中所描述的实施例(包括下面的具体实施方式、权利要求书以及附图)而被认识。

应当理解，以上一般描述和以下详细描述两者描述了各种实施例，并且它们旨在提供用于理解所要求保护的主题的本质和特性的概观或框架。附图被包括以提供对各个实施例的进一步的理解，并且附图被结合到本说明书中并构成说明书的一部分。附图示出本文所述的各个实施例，并与说明书一起用于说明所要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

附图中阐述的实施例本质上是说明性的和示例性的，并且不旨在限制由权利要求所限定的主题。当结合以下附图阅读时，可以理解对说明性实施例的以下详细描述，其中，用类似的附图标记指示类似的结构，并且其中：

图1A示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个实施例的经涂覆基板中的缺陷的轮廓的形成；

图1B示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个实施例的在加工经涂覆基板期间的示例脉冲激光射束焦线；

图2示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个实施例的用于使用脉冲激光射束焦线进行激光加工的光学组件；

图3以图形方式描绘了根据本文描述的一个或多个实施例的示例脉冲串内的激光脉冲的相对强度与时间的关系；

图4示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个实施例的用于使用红外激光射束进行激光加工的光学组件；

图5A示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、具有在激光加工期间激光形成的缺陷的经涂覆基板的横截面，在该激光加工中，具有高斯强度轮廓的红外激光射束被引导至与缺陷对准的经涂覆基板；

图5B示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、图5A的经涂覆基板的俯视图，其中使用图5A中所示的激光加工技术对一系列缺陷进行分离；

图6示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、具有在激光加工期间激光形成的缺陷的经涂覆基板的横截面，在该激光加工中，具有高斯强度轮廓的红外激光射束被引导至偏离缺陷的经涂覆基板；

图7A示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、使用具有高斯强度轮廓的红外激光射束沿具有线性振荡的振荡路径对经涂覆基板进行的激光加工；

图7B示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、使用具有高斯强度轮廓的红外激光射束沿具有摆动振荡的振荡路径对经涂覆基板进行的激光加工；

图7C示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、使用具有高斯强度轮廓的红外激光射束沿具有锯齿振荡的振荡路径对经涂覆基板进行的激光加工；

图7D以图形方式描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、由激光红外激光射束施加的相对累积注量，该红外激光射束具有高斯强度轮廓，在沿经涂覆基板的第一表面的位置处遵循振荡路径；

图8A示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、图4的光学组件，其中添加了用于修改红外激光射束的强度轮廓的衍射光学元件；

图8B示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、红外射束斑的相对注量与径向位置的关系，该红外射束斑具有被投射至经涂覆基板的、经修改的强度轮廓。

图8C示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、在使用具有经修改的强度轮廓的图8A的红外激光射束进行激光加工期间的经涂覆基板的横截面；

图9A示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的用于使用包括非球面光学元件的红外激光射束进行激光加工的光学组件；

图9B示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的撞击经涂覆基板的图9A的红外激光射束的焦散；

图9C示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、使用图9A的红外激光射束进行激光加工期间的图9A的经涂覆基板的俯视图；

图9D示意性地描绘了根据本文示出并描述的一个或多个实施例的、由图9A-图9C的激光红外激光射束向经涂覆基板的位置施加的相对累积注量。

详细描述

现在将详细参考分离基板的实施例，基板诸如包括透明工件和涂覆层的经涂覆基板。经涂覆基板包括主要区域和虚设区域。主要区域是要用作所得产品的经涂覆基板(诸如消费者电子产品中的屏幕或其他基板)的一部分，而虚设区域是废料区域。因为主要区域要用作产品，所以期望将主要区域与虚设区域分开，同时限制或防止对主要区域的损坏。本文所述的方法包括使用脉冲激光射束在经涂覆基板中形成一系列缺陷，以及使用红外激光射束沿该系列缺陷对透明工件和涂覆层进行分离，该系列缺陷沿着主要区域和虚设区域之间的边界形成。

特别地，本文描述的方法使用足以在单个工艺步骤中沿着主要区域和虚设区域之间的边界诱导设置在经涂覆基板中的缺陷的分离的技术，将热能引导至经涂覆基板的虚设区域上。本文所述的一种方法包括在虚设区域上沿振荡路径对红外激光射束进行平移。本文描述的另一方法包括将红外激光射束的能量分布修改为顶帽能量分布，并将该经修改的激光射束引导至虚设区域上。本文描述的又另一方法包括将红外激光射束形成为环形形状，并将该环形红外激光射束引导至虚设区域上。虽然本文主要关于包括透明工件和涂覆层的经涂覆基板描述了方法和系统，但应当理解，这些方法和系统也适用于单个基板的分离，诸如未涂覆的透明工件，其可能会受益于碎裂和热裂纹的减少、以及因此的更高释放速度。本文将具体参考附图描述使用激光加工技术分离经涂覆基板的各实施例。在可能时，贯穿附图将使用相同的附图标记来指示相同或类似的部件。

如本文所使用的，“激光加工”包括将激光射束引导至基板上和/或基板中，诸如包括透明工件连同涂覆层的经涂覆基板。在一些实施例中，激光加工进一步包括相对于经涂覆基板平移激光射束，例如，沿着轮廓线或其他路径。激光加工的示例包括使用激光射束来形成包括延伸到透明工件中的一系列缺陷的轮廓，以及使用红外激光射束来加热透明工件和涂覆层两者。激光加工可以沿着一个或多个期望的分离线来分离经涂覆基板。

如本文所使用的，“射束斑”是指激光射束在基板(例如，经涂覆基板)的撞击表面处的该激光射束的撞击位置处的横截面(例如，射束横截面)。撞击表面是激光射束首先入射到其上的经涂覆基板的表面。射束斑是撞击位置处的横截面。在本文描述的实施例中，射束斑有时被称为是“轴对称”或“非轴对称”的。如本文所使用的，轴对称是指对于围绕中心轴作出的任何任意旋转角度而言对称或看起来相同的形状，并且“非轴对称”是指对于围绕中心轴作出的任何任意旋转角度而言不对称的形状。旋转轴(例如，中心轴)最经常被取为激光射束的光轴(传播轴)，该光轴是在射束传播方向上延伸的轴，射束传播方向在本文中被称为z-方向。

如本文所使用的，“上游”和“下游”是指两个位置或部件沿着射束路径相对于射束源的相对定位。例如，如果第一部件沿着由激光射束穿过的路径比第二部件更接近激光源，则第一部件处于第二部件的上游。

如本文所使用的，“脉冲激光射束焦线”是指激光射束的相互作用(例如，交叉)的光线的图案，这些光线形成在射束传播方向上伸长的聚焦区域。在常规激光加工中，脉冲激光射束紧密聚焦到焦点。焦点是脉冲激光射束的最大强度点，并且位于基板(诸如透明工件)中的焦平面处。相反，在脉冲激光射束焦线的细长聚焦区域中，激光射束的最大强度区域延伸超过点，延伸到与射束传播方向对准的线。通过使脉冲激光射束的相交(例如，交叉)的光线会聚以形成与射束传播方向对准的连续的一系列焦点来形成脉冲激光射束焦线。本文描述的脉冲激光射束焦线使用准非衍射射束来形成，下文详细地从数学上定义。

如本文所使用的，“轮廓线”对应于由于激光射束与基板的相对运动而产生的激光射束与基板(例如，经涂覆基板)的入射表面的一组相交点。轮廓线的形状可以是线性的，成角度的，多边形的或弯曲的。轮廓线可以是闭合的(即，在基板的表面上限定封闭区域)或开放的(即，不在基板的表面上限定封闭区域)。轮廓线表示边界，沿该边界促使将基板分离成两个或更多个部分。例如，在本文讨论的实施例中，轮廓线标识经涂覆基板的虚设区域和经涂覆基板的主要区域之间的边界。

如本文所使用的，“轮廓”是指由激光射束通过激光射束与基板沿着轮廓线的相对运动来形成在基板中(例如，在经涂覆基板的透明工件中)的一组缺陷。缺陷沿着轮廓线间隔开，并且被全部包含在基板的内部或穿过一个或多个表面延伸到基板的内部。缺陷还可以延伸穿过基板的整个厚度。基板(例如，透明工件)的分离通过连接缺陷(诸如例如通过裂纹的传播)而发生。

如本文所使用的，“缺陷”是指透明工件的已经被激光射束修改的区域。缺陷包括透明工件的相对于透明工件的周围未修改区域具有经修改的折射率的区域。常见缺陷包括由脉冲激光射束焦线产生的透明工件中的结构上经修改的区域，诸如空隙空间、裂纹、划痕、瑕疵、孔、穿孔、致密化或其他变形。在本文的各种实施例中，缺陷还可被称为缺陷线或损伤轨迹。缺陷或损伤轨迹通过脉冲激光射束焦线与透明工件的相互作用来形成。如下面更完全描述的，脉冲激光射束焦线由脉冲激光器产生。在沿着轮廓线的特定位置处的缺陷由该特定位置处的单个激光脉冲、该特定位置处的子脉冲的脉冲串或该特定位置处的多个激光脉冲产生的脉冲激光射束焦线形成。激光射束与透明工件沿着轮廓线的相对运动导致形成轮廓的多个缺陷。

如本文所使用的短语“透明工件”是指由玻璃、玻璃陶瓷或透明的其他材料形成的工件，其中如本文所使用的术语“透明”是指该材料针对每毫米的材料深度具有小于20％的线性光学吸收，诸如对于指定的脉冲激光波长，针对每毫米的材料深度小于10％，或者诸如对于指定的脉冲激光波长，针对每毫米的材料深度小于1％。除非另有规定，否则材料针对每毫米的材料深度具有小于约20％的线性光学吸收。透明工件可以具有从约50微米(μm)到约10mm(诸如从约100μm到约5mm，或从约0.5mm到约3mm)的深度(例如，厚度)。透明工件可包括由玻璃组合物形成的玻璃工件，所述玻璃组合物为诸如硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱金属铝硅酸盐、碱土金属铝硅酸盐玻璃、碱土金属硼铝硅酸盐玻璃、熔融石英、或晶体材料(诸如蓝宝石、硅、砷化镓)、或其组合。在一些实施例中，玻璃可以是离子可交换的，使得在激光加工透明工件之前或之后，玻璃组合物可以经历离子交换以实现玻璃强化。例如，透明工件可包括离子交换玻璃和离子可交换玻璃，诸如可从纽约州康宁市康宁公司获得的玻璃(例如，编号2318、编号2319和编号2320)。此外，这些离子交换玻璃可具有从约6ppm/℃到约10ppm/℃的热膨胀系数(CTE)。其他示例透明工件可以包括可从纽约州康宁市康宁公司获得的EAGLE和康宁LOTUS^TM玻璃。此外，透明工件可包括对激光的波长透明的其他成分，例如，玻璃陶瓷或诸如蓝宝石或硒化锌之类的晶体。此外，在本文描述的实施例中，涂覆层被设置在形成经涂覆基板的透明工件上。

在离子交换工艺中，透明工件的表面层中的离子被具有相同价态或氧化态的较大离子取代，例如，通过将透明工件部分或全部浸入离子交换浴中。用较大离子取代较小离子使压缩应力层从透明工件的一个或多个表面延伸到透明工件内的一定深度，该深度被称为层的深度。压缩应力被拉伸应力(称为中心张力)层平衡，使得玻璃片中的净应力为零。在玻璃片的表面处形成的压缩应力使玻璃坚固并抵抗机械损伤，并且因此减轻了玻璃片由于未延伸穿过层深度的瑕疵而造成的灾难性故障。在一些实施例中，透明工件的表面层中的较小的钠离子与较大的钾离子交换。在一些实施例中，表面层中的离子和较大的离子是一价碱金属阳离子，诸如Li+(当存在于玻璃中时)、Na+、K+、Rb+和Cs+。替代地，表面层中的一价阳离子可以用除了碱金属阳离子之外的一价阳离子(诸如Ag+、Tl+、Cu+等)代替。

如本文所使用，术语“准非衍射射束”用于描述具有低射束发散度的激光射束，如下文在数学上描述的。特别地，该激光射束在本文描述的实施例中用于形成缺陷的轮廓。激光射束具有强度分布I(X,Y,Z)，其中Z是激光射束的射束传播方向，并且X和Y是与射束传播方向正交的方向，如附图中所描绘的。X-方向和Y-方向还可以被称为横截面方向，并且X-Y平面可以被称为横截面平面。在本文中坐标和方向X、Y和Z还分别被称为x、y和z。激光射束在横截面平面中的强度分布可以被称为横截面强度分布。

准非衍射激光射束可通过以下方式来形成：将衍射激光射束(诸如高斯射束)撞击到相变光学元件之中、之上或穿过相变光学元件，所述相变光学元件诸如：自适应相变光学元件(例如，空间光调制器、自适应相位板、可变形镜等)，静态相变光学元件(例如，静态相位板、非球面光学元件，诸如轴棱锥，等等)，以修改射束的相位、降低射束发散度以及增加瑞利范围，如下文从数学上定义的。示例准非衍射射束包括高斯-贝塞尔射束、艾里(Airy)射束、韦伯(Weber)射束和贝塞尔射束。

参考图1A和图1B和图2，用于形成缺陷的脉冲激光射束112进一步具有强度分布I(X,Y,Z)，其中Z是脉冲激光射束112的射束传播方向，且X和Y是与传播方向正交的方向，如图所示。X-方向和Y-方向还可以被称为横截面方向，并且X-Y平面可以被称为横截面平面。脉冲激光射束112在横截面平面上的强度分布可以被称为横截面强度分布。

在射束斑114或其他横截面处的脉冲激光射束112可以包括准非衍射射束，例如，具有如下数学定义的低射束发散的射束，这是通过使脉冲激光射束112(例如，使用射束源110输出诸如高斯射束之类的脉冲激光射束112)传播通过非球面光学元件135，如下面关于图2中所描绘的光学组件100更详细地描述的。射束发散指的是射束横截面在射束传播方向(即，Z方向)上的放大率。如本文所使用的，短语“射束横截面”指的是沿着垂直于脉冲激光射束112的射束传播方向的平面(例如，沿着X-Y平面)的脉冲激光射束112的横截面。本文所讨论的一个示例射束横截面是投射到经涂覆基板120上的脉冲激光射束112的射束斑114。

从准非衍射射束产生的脉冲激光射束焦线的长度由准非衍射射束的瑞利范围确定。特别地，准非衍射射束限定具有第一端点和第二端点的脉冲激光射束焦线113，各端点由准非衍射射束从束腰传播的距离等于准非衍射射束的瑞利范围的位置限定。激光射束焦线的长度对应于准非衍射射束的瑞利范围的两倍。美国临时申请序列号62/402,337和荷兰专利申请第2017998号中提供了准非衍射射束的形成和确定它们的长度的详细描述，包括将此类射束的描述概括为非对称(诸如非轴对称)射束横截面轮廓，上述申请通过引用以其整体并入本文。

瑞利范围对应于(如在ISO 11146-1:2005(E)第3.12节中定义，相对于束腰的位置的)距离，在该距离上激光射束的方差(相对于束腰位置处的方差)加倍，并且该距离是激光射束的横截面积的发散度的量度。瑞利范围也可以被观察为沿射束轴的距离，在该距离处，在射束横截面轮廓中观察到的峰值光强度衰减到其在束腰位置(最大强度位置)处的射束横截面轮廓中所观察到的值的一半。具有大瑞利范围的激光射束具有低发散度，并且与具有小瑞利范围的激光射束相比在射束传播方向上随距离更加缓慢地扩展。

射束横截面由形状和尺寸表征。射束横截面的尺寸由射束的光斑尺寸表征。对于高斯射束，光斑尺寸常被定义为射束强度减小到其最大值的1/e²处的径向范围。高斯射束的最大强度发生在强度分布的中心(x＝0且y＝0(笛卡尔)或r＝0(圆柱))，并且用于确定光斑尺寸的径向范围是相对于中心测量的。

具有高斯强度分布的射束可能不太优选用于激光加工以形成缺陷的轮廓，因为当聚焦成足够小的光斑尺寸时(诸如在微米范围内的光斑尺寸，诸如约1-5μm或约1-10μm)以使得可用的激光脉冲能量能够对诸如玻璃之类的材料改性时，它们在短的传播距离(低瑞利范围)上是高度衍射的并显著地发散。为了实现低发散度(高瑞利范围)，期望控制或优化脉冲激光射束的强度分布以减少衍射。脉冲激光射束可以是非衍射的或弱衍射的。弱衍射的激光射束包括准非衍射激光射束。代表性的弱衍射激光射束包括贝塞尔射束、高斯-贝塞尔射束、艾里射束、韦伯射束和马蒂厄(Mathieu)射束。

非衍射或准非衍射射束通常具有复杂的强度分布，诸如那些相对于半径非单调地减小的强度分布。通过类比于高斯射束，对于任何射束(即使是非轴对称射束)，可以将有效光斑尺寸w_o,eff定义为在任何方向上距最大强度的径向位置(r＝0)的最短半径距离，在该处，强度降低到最大强度的1/e²。此外，对于轴对称射束，w_o,eff是具最大强度的径向位置(r＝0)的半径距离，在该处，强度降低到最大强度的1/e²。在等式(1)中，可以将基于非轴对称射束的有效光斑大小w_o,eff的瑞利范围Z_R的标准指定为用于形成损伤区域的非衍射射束或准非衍射射束，如下所示：

其中F_D是具有至少10、在一实施例中至少50、在一实施例中至少100、在一实施例中至少250、特别是至少500以及在另一实施例中至少1000的值的无量纲发散因子。在进一步实施例中，F_D可以在10到2000的范围内，特别是在50到1500的范围内，并且进一步特别是在100到1000的范围内。对于非衍射或准非衍射射束，有效光斑尺寸在该处加倍的距离(瑞利范围)(等式(1)中的Z_R)是F_D乘以使用典型高斯射束轮廓时预期的距离。无量纲发散因子F_D为确定激光射束是否为准非衍射提供了标准。如本文所使用的，如果在值F_D≥10时激光射束的特性满足等式(1)，则脉冲激光射束112被认为是准非衍射的。随着F_D值的增大，脉冲激光射束112接近更接近完美的非衍射状态。因此，随着F_D值的增大，激光射束焦线的长度增大，从而促进更长的缺陷的形成。

关于本文中所使用的瑞利范围、射束发散、强度分布、轴对称和非轴对称射束、以及光斑尺寸的附加信息还可以在国际标准ISO 11146-1:2005(E)题为“Lasers and laser-related equipment—Test methods for laser beam widths,divergence angles andbeam propagation ratios—Part 1:Stigmatic and simple astigmatic beams(激光器和激光相关装备——激光射束宽度、发散角和射束传播比的测试方法——第1部分：去像散和简单像散射束)”、ISO 11146-2:2005(E)题为“Lasers and laser-related equipment—Test methods for laser beam widths,divergence angles and beam propagationratios—Part 2:General astigmatic beams(激光器和激光相关装备——激光射束宽度、发散角和射束传播比的测试方法——第2部分：一般像散射束)”、以及ISO 11146-3:2004(E)题为“Lasers and laser-related equipment—Test methods for laser beamwidths,divergence angles and beam propagation ratios—Part 3:Intrinsic andgeometrical laser beam classification,propagation and details of test methods(激光器和激光相关装备——激光射束宽度、发散角和射束传播比的测试方法——第3部分：固有和几何激光射束分类、传播和测试方法的细节)”中找到，这些文献的公开内容通过引用以其整体并入本文。

现在参考图1A和图1B，示意性地描绘了根据本文描述的方法经历激光加工的经涂覆基板120，该经涂覆基板120包括透明工件122和设置在透明工件122上的涂覆层121。具体而言，图1A和图1B示意性地描绘了将由脉冲射束源110(诸如高斯脉冲射束源)输出并沿射束路径111定向的脉冲激光射束112引导至经涂覆基板120中以在经涂覆基板120中形成缺陷172，例如，该缺陷172延伸到涂覆层121和透明工件122两者中。例如，使用非球面光学元件135和一个或多个透镜(图2)，脉冲激光射束112沿射束路径111传播并且被定向使得脉冲激光射束112可以聚焦到经涂覆基板120的脉冲激光射束焦线113中。脉冲激光射束焦线113在透明工件122内、以及在一些实施例中在涂覆层121内产生所诱导的吸收，以在经涂覆基板120内产生缺陷172，该缺陷172可以延伸到涂覆层121和透明工件122两者。此外，通过将脉冲激光射束112和经涂覆基板120中的至少一者相对于彼此平移式的脉冲激光射束112在平移方向101上相对于经涂覆基板120平移，可以在经涂覆基板120中形成缺陷172的轮廓170。

也如图1A中所示，脉冲激光射束112形成投射到经涂覆基板120的第一表面123上的射束斑114。在图1A中，第一表面123是涂覆层121的表面。涂覆层121可包括这样的任何材料：包括脉冲激光射束112的波长λ的每毫米材料深度大于70％的透射率。不旨在受理论限制，透射率损失是由于散射或吸收造成的，并且最小化透射率损失对涂覆层121和透明工件122中脉冲激光射束焦线113的形成的破坏进行了最小化。在一些实施例中，透射率大于每毫米材料深度的90％，诸如大于每毫米材料深度的95％。此外，涂覆层121的材料具有均匀的相位变化(例如，由折射率引起的相位变化)。在不旨在受理论限制的情况下，相位变化中的任何步骤都将导致失去对一位μm尺度的聚焦。事实上，光的相位或方向的不均匀变化导致散射，该散射降低透射率。尽管涂覆层121可包括这样的任何材料：其对脉冲激光射束112的波长λ的每毫米材料深度具有大于70％的透射率，但是示例材料包括金属氧化物和聚合物。

也参考图2，脉冲激光射束112可以使用透镜132聚焦到脉冲激光射束焦线113中，该透镜132是光学组件100中的最终聚焦元件。虽然在图1A和图1B中描绘了单个透镜132，但光学组件100进一步包括非球面光学元件135，该非球面光学元件135修改脉冲激光射束112，使得脉冲激光射束112在非球面光学元件135下游具有准非衍射特性。因此，当图1A和图1B中所示的脉冲激光射束112的部分撞击透镜132时，脉冲激光射束112具有准非衍射特性。此外，一些实施例可包括透镜组件130，该透镜组件130包括例如用于将脉冲激光射束112聚焦到脉冲激光射束焦线113中的第一透镜131和第二透镜132及其重复(图2)。其他标准光学元件(例如，棱镜、分束器等)也可被包括在透镜组件130中。

如图1A所描绘，脉冲激光射束112在撞击透镜132时可包括环形形状。虽然在图1A中，透镜132被描绘为将脉冲激光射束112聚焦到脉冲激光射束焦线113中，但是其他实施例可以使用非球面光学元件135(图2)，该非球面光学元件135修改脉冲激光射束112，使得脉冲激光射束112在非球面光学元件135下游具有准非衍射特性，也用于将脉冲激光射束112聚焦到脉冲激光射束焦线113中。换句话说，在一些实施例中，透镜132可以是最终聚焦元件，而在其他实施例中，非球面光学元件135可以是最终聚焦元件。脉冲激光射束焦线113的长度可以在约0.1mm到约100mm的范围内，或者在约0.1mm到约10mm的范围内。各种实施例可以被配置为具有脉冲激光射束焦线113，其长度l为约0.1mm、约0.2mm、约0.3mm、约0.4mm、约0.5mm、约0.7mm、约1mm、约2mm、约3mm、约4mm、或约5mm，例如，从约0.5mm到约5mm。脉冲激光射束焦线113的长度可以基于特定的激光加工目标来选择。作为一个示例，对于较厚的经涂覆基板120，形成较长的脉冲激光射束焦线113可能是有利的。作为另一示例，如果期望缺陷172仅延伸到经涂覆基板120的离散深度部分，则形成较短的脉冲激光射束焦线113可能是有利的。

现在参考图2，示意性地描绘了用于产生脉冲激光射束112的光学组件100，该脉冲激光射束112是准非衍射的，并使用非球面光学元件135(例如，轴棱锥136)在包括涂覆层121和透明工件122的经涂覆基板120处形成激光射束焦线113。光学组件100包括输出脉冲激光射束112的脉冲射束源110，以及包括第一透镜131和第二透镜132的透镜组件130。经涂覆基板120可以被定位成使得由脉冲射束源110输出的脉冲激光射束112例如在穿过非球面光学元件135并且此后穿过第一透镜131和第二透镜132两者之后照射涂覆层121和透明工件122。

非球面光学元件135被定位在脉冲射束源110和经涂覆基板120之间的射束路径111内。在操作中，使脉冲激光射束112(例如，入射高斯射束)传播通过非球面光学元件135可以改变(例如，相位改变)脉冲激光射束112，使得脉冲激光射束112传播超过非球面光学元件135的部分是准非衍射的，如上文所述。非球面光学元件135可以包括任何包括非球面形状的光学元件。在一些实施例中，非球面光学元件135可以包括锥形波前产生光学元件，诸如轴棱锥透镜，例如，负折射率轴棱锥透镜(例如，负轴棱锥)、正折射率轴棱锥透镜、反射轴棱锥透镜、衍射轴棱锥透镜、相位轴棱锥、衍射光学器件、立方体形状的光学元件等。

虽然光学组件100主要描述为使用非球面光学元件135将脉冲激光射束112改变为准非衍射射束，但应当理解，准非衍射光束也可以通过其他相位改变光学元件形成，其他相位改变光学元件诸如空间光调制器、自适应相位板、静态相位板、可变形镜、衍射光栅等。这些相位改变光学元件中的每个相位改变光学元件(包括非球面光学元件135)都修改脉冲激光射束112的相位，以减少射束发散，增加瑞利范围，并形成如上以数学方式定义的准非衍射射束。

仍然参考图2，透镜组件130包括两个透镜，其中第一透镜131定位在第二透镜132的上游。第一透镜131可以在第一透镜131和第二透镜132之间的准直空间134内对脉冲激光射束112进行准直。此外，透镜组件130的最下游定位的第二透镜132可以将脉冲激光射束112聚焦到透明工件122中。在一些实施例中，第一透镜131和第二透镜132各自包括平凸透镜。当第一透镜131和第二透镜132各自包括平凸透镜时，第一透镜131和第二透镜132的曲率可以各自朝向准直空间134定向。在其他实施例中，第一透镜131可包括准直透镜，并且第二透镜132可包括弯月形透镜、非球面或另一更高阶经校正聚焦透镜。在操作中，透镜组件130可以控制脉冲激光射束焦线113沿着射束路径111的位置。在进一步实施例中，透镜组件130可包括8F透镜组件、包括第一透镜131和第二透镜132的单个组的4F透镜组件、或用于将脉冲激光射束112聚焦到脉冲激光射束焦线113中的任何其他已知或仍待开发的透镜组件130。此外，应理解，一些实施例可以不包括透镜组件130，并且替代地，非球面光学元件135可将脉冲激光射束112聚焦到激光射束焦线113中。例如，非球面光学元件135可以将脉冲激光射束112转换成准非衍射激光射束，并将准非衍射激光射束聚焦到脉冲激光射束焦线113上。

参考图1A-图2，脉冲射束源110被配置成用于输出脉冲激光射束112。在操作中，轮廓170的缺陷172是通过透明工件122与脉冲射束源110输出的脉冲激光射束112的相互作用产生的，该脉冲激光射束源由非球面光学元件135和/或透镜组件130修改。在操作中，由激光射束源110输出的脉冲激光射束112可以在透明工件122中产生多光子吸收(MPA)。MPA是同时吸收两个或更多个相同或不同频率的光子，该同时吸收将分子从一种状态(通常是基态)激发到更高能量的电子态(即电离)。分子的所涉及的较低态与较高态之间的能量差等于所涉及的光子的能量和。MPA(也被称作诱导吸收)可以是例如比线性吸收弱数个数量级的二阶或三阶(或更高阶)过程。它与线性吸收的不同之处在于，例如，二阶诱导吸收的强度可以与光强度的平方成比例，因此它是非线性光学过程。

在一些实施例中，脉冲射束源110可以输出包括例如1064nm、1030nm、532nm、530nm、355nm、343nm或266nm或215nm的波长的脉冲激光射束112。此外，用于在透明工件122中形成缺陷172的脉冲激光射束112可以很好地适用于对所选择的脉冲激光波长透明的材料。用于形成缺陷172的合适的激光波长是指在该波长处透明工件122的线性吸收和散射的组合损失足够低的波长。在实施例中，由透明工件122和涂覆层121在激光波长下的线性吸收和散射引起的组合损耗小于20％/mm，或小于15％/mm，或小于10％/mm，或小于5％/mm或小于1％/mm，诸如0.5％/mm至20％/mm、1％/mm至10％/mm或1％/mm至5％/mm，例如，1％/mm、2.5％/mm、5％/mm、10％/mm、15％/mm，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有这些值中的任意一个作为下限的任意开放范围。如本文所使用的，尺寸“/mm”是指在脉冲激光射束112的射束传播方向(即Z方向)上透明工件122内的每毫米距离。许多玻璃工件的代表性激光波长包括Nd³⁺的基波和谐波波长(例如，具有接近1064nm的基波波长和接近532nm、355nm和266nm的高阶谐波波长的Nd³⁺:YAG或Nd³⁺:YVO₄)。也可以使用光谱中的满足给定基板材料的组合的线性吸收和散射损失要求的紫外线、可见光和红外线部分中的其他激光波长。

仍参考图1A-图2，在操作中，可以通过用脉冲激光射束112照射轮廓线142，并沿着轮廓线142在平移方向101上将脉冲激光射束112和经涂覆基板120中的至少一者相对于彼此平移以形成轮廓170的缺陷172，在经涂覆基板120上形成轮廓170。虽然图1A中描绘的轮廓170是线性的，但是应当理解，轮廓170可以是非线性的，例如弯曲的。此外，在一些实施例中，轮廓170可以是闭合轮廓，诸如圆、矩形、椭圆、正方形、六边形、卵形、规则几何形状、不规则形状、多边形、任意形状等。轮廓线142表示经涂覆基板120的主要区域124和虚设区域126之间的边界。主要区域124是经涂覆基板120的要用作所得产品的区域，而虚设区域126是废料区域。

将脉冲激光射束112引导或定位至经涂覆基板120中在涂覆层121、透明工件122内产生诱导吸收(例如MPA)，或者两者(取决于脉冲激光射束焦线113是否延伸到涂覆层121、透明工件122或两者中)沉积足够的能量以在沿着轮廓线142的间隔位置处破坏涂覆层121和/或透明工件122中的化学键，从而形成缺陷172。根据一个或多个实施例，脉冲激光射束112可以通过经涂覆基板120的运动(例如，耦合至经涂覆基板120的平移台190的运动)、脉冲激光射束112的运动(例如，脉冲激光射束焦线113的运动)，或经涂覆基板120和脉冲激光射束焦线113二者的运动，跨经涂覆基板120平移。通过使脉冲激光射束焦线113中的至少一者相对于经涂覆基板120平移，可以在经涂覆基板120中形成多个缺陷172。

在一些实施例中，缺陷172通常可以沿着轮廓170彼此间隔0.1μm至500μm的距离，诸如，1μm至200μm、2μm至100μm、或5μm至20μm、0.1μm至50μm、5μm至15μm、5μm至12μm、7μm至15μm、8μm至15μm、或8μm至12μm、诸如50μm或更小、45μm或更小、40μm或更小、35μm或更小、30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、15μm或更小、10μm或更小，诸如100μm、75μm、50μm、40μm、30μm、25μm、10μm、5μm，或以这些值中的任意两个值为端点的任意范围，或以这些值中的任意值为下限的任意开放范围。虽然不希望受到理论的限制，但是增加相邻缺陷172之间的间隔距离可以增加加工速度(即，减少加工时间)，并且减少相邻缺陷172之间的间隔距离可以减少缺陷172的轮廓170的断裂阻力。此外，通过使用一个或多个平移台190移动经涂覆基板120和/或脉冲射束源110可以执行经涂覆基板120相对于脉冲激光射束112的平移。

现在参考图1A-图3，与相同的经涂覆基板120中在相邻缺陷172之间具有相同间隔的相同形状的轮廓170的断裂阻力相比(该相同经涂覆基板120是使用具有与脉冲串50的子脉冲的组合能量相同的能量的单个脉冲激光形成的)，当一个或多个轮廓170的缺陷172由具有至少两个子脉冲51的脉冲串50形成时，沿着轮廓170分离经涂覆基板120所需的力(即断裂阻力)有所降低。脉冲串(诸如脉冲串50)是由激光器发射并与材料(即，涂覆层121和/或透明工件122的材料中的MPA)相互作用的子脉冲的短而快的群组(即，诸如子脉冲51之类的子脉冲的紧凑簇)。使用脉冲串50(相对于单脉冲操作)增大了缺陷172的大小(例如，横截面大小)，这在沿轮廓170分离经涂覆基板120时促进相邻缺陷172的连接，从而使经涂覆基板120的分离部分中远离轮廓170的裂纹形成最小化。

仍参考图1A-图3，在一些实施例中，由脉冲射束源110产生的脉冲在脉冲串50中产生，每个脉冲串50有两个子脉冲51或更多个子脉冲，诸如每个脉冲串50有2至30个子脉冲51，或者每个脉冲串50有5至20个子脉冲51。此外，修改涂覆层121和/或透明工件122所需的能量是脉冲能量，其可以用脉冲串能量来描述(即，包含在脉冲串50中的能量，其中每个脉冲串50包含一系列子脉冲51；也就是说，脉冲串能量是脉冲串内所有子脉冲的组合能量)。脉冲能量(例如，脉冲串能量)可以是25μJ至1000μJ或25μJ至750μJ，诸如100μJ至600μJ、50μJ至500μJ，或50μJ至250μJ，例如，25μJ、50μJ、75μJ、100μJ、200μJ、250μJ、300μJ、400μJ、500μJ、600μJ、750μJ，或以这些值中的任意两个值为端点的任意范围，或具有这些值中的任意值作为下限的任意开放范围。

现在参考图4-图5B，在使用例如根据图1-图3的实施例中的一个实施例在经涂覆基板120中沿着轮廓线142形成缺陷172的轮廓170之后，可以在随后的分离步骤中进一步作用于经涂覆基板120以诱导透明工件122和涂覆层121沿着轮廓线142(即，沿着缺陷172的轮廓170)的分离。随后的分离步骤包括将红外激光束212引导到经涂覆基板120上，以向涂覆层121和透明工件122施加热应力。所施加的热应力诱导沿着轮廓线142在经涂覆基板120中的相邻缺陷172之间延伸的分离。在透明工件122中，这种分离可以包括裂纹沿着轮廓线142的传播。

在不受理论限制的情况下，红外激光射束212是受控热源，其在轮廓线142处或附近快速提高涂覆层121的温度，沿着轮廓线142或在轮廓线142附近修改涂覆层121的材料，以诱导在相邻缺陷172之间延伸的涂覆层121的材料的分离。此外，该快速加热可以在透明工件122中在轮廓170上或轮廓170附近构建压缩应力。由于与透明工件122的整个表面积相比，透明工件122的经加热表面的面积相对较小且较浅，因此经加热区域相对较快地冷却。所形成的温度梯度在透明工件122中诱导足以沿着轮廓170并穿过透明工件122的深度传播裂纹的拉伸应力，从而导致透明工件122沿着轮廓170完全分离。不受限于理论，相信拉伸应力可以由工件的具有由红外激光射束212诱导的较高局部温度的部分中的玻璃的膨胀(即，变化的密度)引起。通过诱导涂覆层121和透明工件122两者的分离，红外激光射束212诱导经涂覆基板120沿着轮廓线142的分离。

图4描绘了光学组件200，该光学组件200包括被配置成用于产生红外激光射束212的红外射束源210。红外射束源210可以包括二氧化碳激光器(“CO₂激光器”)、一氧化碳激光器(“CO激光器”)、固态激光器、激光二极管或其组合。红外激光束212包括容易被透明工件122吸收的波长，例如，1.2μm至13μm范围内的波长，诸如4μm至12μm的范围。红外激光射束212的功率可以是从约10W到约4000W，例如100W、250W、500W、750W、1000W等。此外，红外射束源210可以包括连续波激光器或脉冲激光器。光学组件200进一步包括透镜组件230，该透镜组件230包括用于将红外激光射束212聚焦到经涂覆基板120上的透镜232。在操作中，红外激光射束212沿着红外射束路径211传播，并且被定向为使得红外激光射束可以被引导到经涂覆基板120上，例如，使用透镜232聚焦到经涂覆基板120的第一表面123上。

现在参考图5A，示意性地描绘了在使用红外激光射束212进行激光加工期间，具有缺陷172的轮廓170的经涂覆基板120的横截面。在图5A中，使用图4的光学组件200，红外激光射束212被引导到经涂覆基板120上，并且在经涂覆基板120处包括高斯强度轮廓。此外，在图5A中，红外激光射束212被引导至与缺陷172的轮廓170对准并因此与轮廓线142对准的经涂覆基板120上。因为红外激光射束212包括高斯能量分布，所以红外激光射束212与经涂覆基板120的相互作用形成具有高斯形状的热影响区域140。热影响区域140对应于从红外激光射束212的高斯能量分布接收足够能量以产生热应力的经涂覆基板120的部分，该热应力足以诱导经涂覆基板120沿着轮廓170的分离。也就是说，热影响区域140包括涂覆层121的部分和透明工件122的部分，足以诱导缺陷172的轮廓170分离的热能被施加到这些部分。然而，如图5A中所示，当红外激光射束212被引导到与缺陷172的轮廓170对准的经涂覆基板120上时，在虚设区域126和主要区域124中对称地形成热影响区域140，这例如通过熔化或烧蚀主要区域124上的涂覆层121而引起一些熔化和烧蚀，损坏了主区域124。实际上，图5B示出了图5A的经涂覆基板120的俯视图，其中使用图5A中所示的激光加工技术对一系列缺陷172进行分离。如图5B中所示，热影响区域140延伸到主要区域124中，示出了使用图5A的技术在主要区域124内产生了不希望的损伤。如上所述，主区域124是要被用作所得产品的经涂覆基板120的区域，因此对主要区域124的任何损坏都是不期望的。相反，虚设区域126是废料区域。

现在参考图6，防止对主要区域124造成损害的一种潜在解决方案是将红外激光射束212从缺陷172偏移，并将红外激光射束212主要引导到经涂覆基板120的虚设区域126上，该虚设区域126偏离缺陷172的轮廓170并远离主要区域124。在图6中，使用图4的光学组件200，红外激光射束212被引导到经涂覆基板120上，并且在经涂覆基板120处包括高斯强度轮廓。将红外激光射束212引导到远离主要区域124的虚设区域126上，在不对主要区域124上的涂覆层121进行烧蚀、熔化、着色、表面改变和/或改变电导率的情况下，修改邻近并沿着缺陷172的轮廓170的虚设区域126上的涂覆层121。也就是说，将红外激光射束212远离轮廓170放置到虚设区域126中，将来自转移到主要区域124中的涂覆层121的部分的红外激光射束的高斯能量分布的热能降低到足以避免损坏的程度。然而，由于红外激光射束212在经涂覆基板120处包括高斯强度轮廓，将红外激光射束212定位为离缺陷172的轮廓170偏离得足够远以防止对主要区域124的损坏可能无法诱导相邻缺陷172之间的经涂覆基板120的材料的分离，因为它降低了缺陷172附近的所得温度梯度。例如，将红外激光射束212定位为离缺陷172的轮廓170偏离得足够远以防止对主要区域124的损坏可能无法在透明工件122中诱导足以使裂纹沿轮廓170传播并传播通过透明工件122的深度的拉伸应力，因为它降低了缺陷172附近的所得温度梯度。因此，期望用于在最小化或防止对主要区域124的损坏的同时分离经涂覆基板120(即，将主要区域124与虚设区域126分离)的替代技术。

仍然参考图6，在最小化对主要区域124的损坏的同时分离经涂覆基板120的一种技术是沿着多个通道平移偏离轮廓线142的红外激光射束212，其中每个单独的通道没有施加足够的热能来损坏主要区域124。虽然单个通道可能不足以分离缺陷172的轮廓170(特别是缺陷172的轮廓170的延伸到透明工件122中的部分)，但热能基于多个通道在透明工件122中累积，从而诱导经涂覆基板120沿着缺陷172的轮廓170分离，而不会损坏主要区域124。此外，每个通道可以遵循相同的路径或偏移路径，每个路径都沿着虚设区域126定位。

现在参考图7A-9B，现在将描述用于产生热应力的附加技术，该热应力足以诱导经涂覆基板120的一系列缺陷172沿着轮廓线142分离，同时限制或防止对经涂覆基板120的主要区域124的损坏。具体地，图7A-图7D描绘了使用具有高斯强度轮廓的图4的红外激光射束212沿着振荡路径150对经涂覆基板120进行激光加工的方法，图8A-图8C描绘了使用具有经修改的能量分布的红外激光射束212’对经涂覆基板120进行激光加工的方法，并且图9A和图9B描绘了使用红外激光射束212”对经涂覆基板120进行激光加工的方法，该红外激光射束212”形成为环形并被引导至偏离最终聚焦元件的焦平面204的经涂覆基板120的第一表面123上。这些技术中的每一者都诱导经涂覆基板120中的缺陷172的轮廓170在单个通道中的分离，同时限制或防止对经涂覆基板120的主要区域124的损坏。实际上，本文所述的技术减少了接触时间，减少了加工期间产生的碎屑，并降低了光学系统的复杂性。此外，虽然本文主要关于包括透明工件122和涂覆层121的经涂覆基板120描述了这些技术，但应当理解，这些技术也适用于单个基板的分离，诸如未涂覆的透明工件，其可能会受益于碎裂和热裂纹的减少、以及因此的更高释放速度。

现在参考图7A-7C，描绘了包括沿轮廓线142定位的多个缺陷172的经涂覆基板120的示意性俯视图，该多个缺陷172经历使用红外激光射束212的分离步骤。在图7A-图7C描绘的方法中，红外激光射束212遵循振荡路径150。具体而言，经涂覆基板120和红外激光射束212中的至少一者相对于彼此平移，使得红外射束斑214追踪振荡路径150。红外射束斑214由红外激光射束212投射在经涂覆基板120的第一表面123上。振荡路径150设置在虚设区域126上，使得红外激光射束212对虚设区域124产生最小的损伤或不产生损伤。类似于上文中图6的实施例，红外激光射束212包括高斯能量分布；然而，振荡路径150有助于将足够的热能施加到经涂覆基板120的虚设区域126，以诱导经涂覆基板120沿着轮廓线142分离，同时避免损坏主要区域124。红外激光射束212沿着振荡路径150的穿越提供了控制传递到主要区域124的热能的量的机制。随着红外激光射束212移动得更靠近轮廓线142，更多的热能被传递到缺陷172附近并且可以获得足以诱导透明工件122的分离的热能。为了防止对主要区域124中的涂覆层121的损坏，红外激光射束212的运动被反转并移动远离轮廓线142，以防止热能过度传递到主要区域124。通过控制红外激光射束212的功率、红外激光射束212沿振荡路径150的穿越速度和红外激光射束212最接近轮廓线142的接近度，以及红外激光射束212到达最接近轮廓线142的距离的次数，热能的传递被控制，并且可以实现主要区域124与虚设区域126的分离而不损坏主要区域124中的涂覆层121。

如图7A-图7C中所描绘的，振荡路径150在平移方向上遵循偏移线144，同时在内轨道线146和外轨道线148之间振荡。在图7A-图7C所描绘的实施例中，每个摆动从内轨道线146或外轨道线148中的一者延伸到另一者。然而，应当理解，在一些实施例中，振荡路径150可以在内轨道线146和外轨道线148之间振荡，而在这些振荡中的一些振荡或所有振荡期间不会到达内轨道线146、外轨道线148或这两者。偏移线144、内轨道线146和外轨道线148中的每一者都设置在经涂覆基板120的虚设区域126上。具体而言，偏移线144、内轨道线146和外轨道线148中的每一者都是经涂覆基板120的虚设区域126上的平行路径，并且每一者都平行于轮廓线142。例如，在图7A中所描绘的实施例中，轮廓线142沿着Y轴是线性的并且横轴是X轴。然而，应当理解，轮廓线142和偏移线144可以是弯曲的或以其他方式非线性的，并且因此横轴可以在沿偏移线144的点处改变以保持与偏移线144的正交性。

偏移线144可以与轮廓线142间隔0.2mm至3mm的距离，诸如与轮廓线142间隔0.5mm至2mm，例如，偏移线144可以与轮廓线142间隔以下距离：0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.25mm、2.5mm、2.75mm、3mm，或具有这些值中的任意两个值作为端点的任意范围。内轨道线146可以与轮廓线142间隔0.25mm至2mm的距离，诸如与轮廓线142间隔0.5mm至1.5mm的距离，例如，内轨道线146可以与轮廓线142间隔以下距离：0.25mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.75mm、2mm，或具有这些值中的任意两个值作为端点的任意范围。外轨道线148可以与轮廓线142间隔0.75mm至4mm的距离，诸如与轮廓线142间隔1.5mm至2.5mm的距离，例如，外轨道线148可以与轮廓线142间隔以下距离：0.75mm、1mm、1.25mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.75mm、3mm、3.25mm、3.5mm、3.75mm、4mm，或具有这些值中的任意两个值作为端点的任意范围。此外，偏移线144可以与内轨道线146和外轨道线148两者等距间隔开。此外，偏移线144与内轨道线146和外轨道线148中的每一者之间的间隔距离可以与内轨道线146和轮廓线142之间的距离相同。

此外，轮廓线142、偏移线144、内轨道线146和外轨道线148之间的间隔距离可以是红外射束斑214的1/e²射束直径的函数。例如，轮廓线142、偏移线144、内轨道线146和外轨道线148之间的间隔距离可以是红外射束斑214的1/e²射束直径的至少一半。红外射束斑214的1/e²射束直径在350μm至2mm的范围内，诸如500μm至1mm，或600μm至900μm，例如，500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1mm、1.5mm、2mm，或具有这些值中的任意两个值作为端点的任意范围。在操作中，上述范围内的红外射束斑214的1/e²射束直径可以促进热能向经涂覆基板120的高精度施加，并且允许红外射束斑214沿着振荡路径150振荡而不撞击主要区域124。

在操作中，随着红外激光射束212被平移使得红外射束斑214追踪振荡路径150，红外激光射束212向经涂覆基板120施加热能以诱导经涂覆基板120的一系列缺陷172沿轮廓线142的分离，同时限制或防止对经涂覆基板120的主要区域124的损坏。例如，如图4中所描绘的，扫描仪192耦合至红外射束源210，并且被配置成用于平移红外射束源210和红外激光射束212，使得红外射束斑214追踪振荡路径150。具体地，扫描仪192可以振荡红外激光射束212，同时线性平移红外激光射束212。红外激光射束212的运动速度优选地大于或等于10mm/s，诸如在10mm/s和2000mm/s之间，或在20mm/s和1500mm/s之间，或在30mm/s和1200mm/s之间，或在40mm/s和1000mm/s之间，或在50mm/s和800mm/s之间，或在60mm/s和500mm/s之间。

此外，图7A-图7C中的每一者都描绘了振荡路径150的不同实施例。例如，图7A描绘了振荡路径150是摆路径155的实施例，图7B描绘了振荡路径150是摆动路径153的实施例，并且图7C描绘了振荡路径150是锯齿路径154的实施例。

现在参考图7A，在一些实施例中，振荡路径150是摆路径155，该摆路径155在平移方向上遵循偏移线144，同时沿着内轨道线146和外轨道线148之间的横轴振荡，其中横轴与偏移线144正交。例如，摆路径155具有多个圆的部分151和多个直的部分152。多个圆的部分151各自到达内轨道线146或外轨道线148。此外，直的部分152各自在两个圆的部分151之间延伸并穿越偏移线144。实际上，如图7A中所示，直的部分152沿着与偏移线144正交的横轴延伸。在一些实施例中，多个直的部分152各自包括0.25mm至2mm的长度，诸如0.5mm至1.5mm，例如，0.25mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.75mm、2mm，或具有这些值中的任意两个值作为端点的任意范围。在一些实施例中，多个圆的部分151各自包括0.25mm至2mm的曲率半径，诸如0.5mm至1.5mm，例如，0.25mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.75mm、2mm，或具有这些值中的任意两个值作为端点的任意范围。

现在参考图7B，在一些实施例中，振荡路径150是摆动路径153，该摆动路径153在内轨道线146和外轨道线148之间旋转振荡，同时在平移方向上遵循偏移线144。在操作中，可以使用扫描仪192实现摆动路径153。具体而言，扫描仪192可以围绕扫描仪192的中心轴以圆形图案旋转红外激光射束212(例如，旋转红外射束源210)，同时沿着平移方向线性平移红外激光射束210以遵循偏移线144。在一些实施例中，圆形图案是圆形或椭圆形，并且在一些实施例中，圆形图案可以是利萨茹(Lissajou)图案。现在参考图7C，在一些实施例中，振荡路径150是锯齿路径154，该锯齿路径154在内轨道线146和外轨道线148处或内轨道线146和外轨道线148之间具有多个直的部分连接的角转向，同时在平移方向上遵循偏移线144。

现在参考图7A-图7D，通过沿着图7A-图7C的振荡路径150用红外激光射束212照射经涂覆基板120的虚设区域126，由红外激光射束212施加到经涂覆基板120的虚设区域126上的累积注量遵循顶帽累积注量分布，其中施加到虚设区域126的总能量的20％或更少被施加到虚设区域126的不位于内轨道线146和外轨道线148之间的部分，并且虚设区域126的位于内轨道线146和外轨道线148之间的部分受到大于施加到虚设区域126的任何部分的最大累积注量的80％的累积注量的撞击。在图7D中以图形方式描绘了该顶帽累积注量分布，其中曲线图40的线42描绘出相对累积注量作为沿虚设区域126的部分的位置的函数。在累积注量分布的峰值处的相对累积注量被归一化为1，并且累积注量分布的平衡被成比例地缩放。

现在参考图8A-图8C，示意性地描绘了使用具有经修改的能量分布的红外激光射束212’激光加工经涂覆基板120的另一方法。图8示意性地描绘了光学组件200’和透镜组件230’，其包括图4的光学组件200，附加了用于修改红外激光射束212的强度轮廓的衍射光学元件238。具体而言，由红外射束源210输出的红外激光射束212包括高斯能量分布，并且在穿越衍射光学元件238并到达经涂覆基板120之后，红外激光射束212(现在是红外激光射束212’)包括经修改的顶帽能量分布。因此，由红外激光射束212’投射到经涂覆基板120的第一表面123上的红外射束斑214’(图8B)包括顶帽能量分布。如本文所使用的，“顶帽能量分布”是指其中红外射束斑(例如，图8B的红外射束斑214’)的总能量的20％具有小于最大注量的80％的注量的能量分布。在图8B的说明性示例中，红外射束斑214’的总能量的80％或更多在以红外射束斑214’的最大注量的80％为界的内部区域(例如，内部区域215)内。

现在参考图8B，与曲线图60相关联，示意性地描绘了使用图8A的光学组件200’形成的红外射束斑214’，曲线图60包括线62，线62示出了相对注量作为红外射束斑214’内的相对径向位置的函数。在注量分布的峰值处的相对注量被归一化为1，并且注量分布的平衡被成比例地缩放。如图8B中所示，红外射束斑214’包括外周边218、内周边216和由内周边216界定的内部区域215，该内部区域215由特定的相对注量限定，诸如红外射束斑214’的最大注量的80％。在一些实施例中，红外射束斑214’包括能量分布，其中红外射束斑214’的总能量的10％或更少具有小于最大注量的80％的注量。在一些实施例中，红外射束斑214’包括能量分布，其中红外射束斑214’的总能量的小于5％具有小于最大注量的80％的注量。在一些实施例中，红外射束斑214’包括能量分布，其中红外射束斑214’的总能量的小于5％具有小于最大注量的90％的注量。

现在参考图8C，示意性地描绘了在用图8A的红外激光射束212’进行激光加工期间的经涂覆基板120的横截面。因为红外射束斑214’包括顶帽能量分布，所以在经涂覆基板120中形成的所得热影响区域140包括基本上直线的形状。基本上直线的形状意味着从最大注量的80％的相对注量到最大注量的10％、5％或甚至1％的注量的减少是陡峭的，使得相对于以相同位置为中心的高斯分布，分布翼与主要区域124发生了显著减少的重叠。因此，顶帽能量分布的高注量区域可以被放置得更靠近缺陷172，以促进热分离，而不会对主要区域124中的涂覆层121造成损坏。在操作中，红外激光射束212’将红外射束斑214’投射到经涂覆基板120的虚设区域126中的经涂覆基板120的第一表面123上。具体而言，红外射束斑214’被投射到偏移线144上，使得红外射束斑214’偏离轮廓线142。例如，红外射束斑214’可以在偏移线144上居中，使得偏移线144平分红外射束斑214’。在一些实施例中，红外射束斑214’的内周边216可以设置在内轨道线146和外轨道线148处，或者设置在内轨道线146和外轨道线148之间。

使用图8A-图8C的红外激光射束212’形成热影响区域140进一步包括将经涂覆基板120和红外激光射束212’中的至少一者相对于彼此平移，使得红外射束斑214’遵循偏移线144。在不旨在受理论限制的情况下，红外激光射束212’向经涂覆基板120施加热能，以诱导经涂覆基板120的一系列缺陷172沿着轮廓线142的分离，同时限制或防止对经涂覆基板120的主要区域124的损坏。实际上，由于红外射束斑214’包括在特定径向位置急剧下降的经修改的能量分布(例如，顶帽能量分布)，红外激光射束212’将足以损坏经涂覆基板120的热能施加到虚设区域126而不是主要区域124。此外，应当理解，在一些实施例中，可以沿着图7A-图7C的振荡路径150穿越具有顶帽能量分布的图8A-图8C的红外射束斑214’。

现在参考图9A，示意性地描绘了用于使用非球面光学元件235(诸如轴棱锥236)形成环形的红外激光射束212”进行激光加工的光学组件200”。非球面光学元件235可以包括上面参照图1-图3描述的非球面光学元件135的实施例中的任何实施例。实际上，非球面光学元件235可以将红外射束源210输出的红外激光射束212修改为具有环形形状的、相位修改的红外激光射束212”。在不旨在受理论限制的情况下，红外激光射束212”包括将图1-图3的脉冲激光射束112形成为准非衍射射束的相位特性。然而，在图9A中所描绘的实施例中，红外激光射束212”在具有环形形状(例如，在最终聚焦元件的焦平面的上游)的同时撞击经涂覆基板120。

此外，如图9A中所示，光学组件200”包括透镜组件230”，该透镜组件230”可以进一步包括一个或多个透镜231、232，这一个或多个透镜231、232可包括与图2的透镜组件130的透镜131、132相同的透镜。此外，在图9A中所描绘的光学组件200”的实施例中，透镜232充当最终聚焦元件，即，红外激光射束212”在撞击经涂覆基板120之前穿越的最终聚焦元件。虽然透镜232被描绘为最终聚焦元件，但是应当理解，非球面光学元件235可以替代地被定位为最终聚焦元件。最终聚焦元件包括从最终聚焦元件延伸到焦平面204的焦距。如图9A中所示，最终聚焦元件(即，第二透镜232)和经涂覆基板的第一表面123相对于彼此定位，使得焦平面204与经涂覆基板120的第一表面123的偏移可以是偏移长度O_L。

现在参考图9B，在最终聚焦元件(即，第二透镜232)下游的红外激光射束212”的焦散217。如本文所使用的，“焦散”是指由光学部件折射并且此后被引导到基板上和/或基板中的激光射束的光的包络。例如，焦散可以包括从光学系统的最下游光学部件延伸到基板上和/或基板中的激光射束的光的包络。如其焦散217所示，环形形状的红外激光射束212”在内部轨道线146和外部轨道线148处或内部轨道线146和外部轨道线148之间的位置处撞击经涂覆基板120。实际上，在一些实施例中，偏移线144平分红外激光射束212”的焦散217。此外，应当理解，在一些实施例中，可以沿着图7A-图7C的振荡路径150穿越具有环形形状的图9A和图9B的红外激光射束。

现在参考图9C，因为红外激光射束212”撞击偏离焦平面204的第一表面123，所以红外激光射束212”将红外射束斑214”投射到包括环形形状的经涂覆基板的第一表面上。图9C示意性地描绘了在使用图9A的红外激光射束212”进行激光加工期间图9A的经涂覆基板120的俯视图。在操作中，使用红外激光射束212”对经涂覆基板120进行激光加工包括使经涂覆基板120和红外激光射束212”中的至少一者相对于彼此平移，使得红外射束斑214”遵循偏移线144。例如，偏移线144可以平分红外射束斑214”。此外，红外射束斑214”可以投射到虚设区域126上而不撞击主要区域124。

此外，在一些实施例中，红外激光射束212”包括脉冲红外激光射束(即，在一些实施例中，红外射束源210可以是脉冲红外射束源)。在其中红外激光射束212”是脉冲红外激光射束的实施例中，在将经涂覆基板120和红外激光射束212”中的至少一者相对于彼此平移时，红外激光射束212”在沿着偏移线的位置(即，撞击位置141)处撞击经涂覆基板的第一表面，这些位置彼此间隔以下距离：1/4红外射束斑214”直径至1/2红外射束斑214”直径，例如，1/3红外射束斑214”直径。可以通过改变红外激光射束212”的脉冲速率、红外激光射束212”和经涂覆基板120相对于彼此的平移速率或该两者来改变撞击位置141之间的该间隔距离。在不旨在受理论限制的情况下，与将撞击位置141完全间隔开相比，相邻撞击位置141之间1/4至1/2的重叠导致沿着偏移线144的更连续损伤。与图7A-图7D的实施例和图8A-图8C的实施例类似，红外激光射束212”向经涂覆基板120施加热能，从而在经涂覆基板120内沿着多个缺陷172诱导裂纹传播，从而沿着轮廓线142分离经涂覆基板120。

实际上，通过沿着如图9A-图9C中所描绘的偏移线144用红外激光射束212”的环形照射经涂覆基板120的虚设区域126，由红外激光射束212”施加到经涂覆基板120的虚设区域126上的累积注量遵循顶帽累积注量分布，其中施加到虚设区域126的总能量的20％或更少被施加到虚设区域126的不位于内轨道线146和外轨道线148之间的部分，并且虚设区域126的位于内轨道线146和外轨道线148之间的部分受到大于施加到虚设区域126的任何部分的最大累积注量的80％的累积注量的撞击。在图9D中以图形方式描绘了该顶帽累积注量分布，其中曲线图80的线82描绘出相对累积注量作为沿虚设区域126的部分的位置的函数。在累积注量分布的峰值处的相对累积注量被归一化为1，并且累积注量分配的平衡被成比例地缩放。

鉴于以上描述，应理解，包括透明工件和涂覆的经涂覆基板可以被激光分离，同时限制或防止对经涂覆基板的主要区域的损坏。本文所述的方法包括使用脉冲激光射束在透明工件中形成一系列缺陷，以及使用红外激光射束沿该系列缺陷对透明工件和涂覆层进行分离，该系列缺陷沿着主要区域和虚设区域之间的边界形成。本文所述的方法包括：沿着虚设区域上的振荡路径平移红外激光射束以分离经涂覆基板，将红外激光射束的能量分布修改为顶帽能量分布并将该经修改的激光射束引导至虚设区域上以分离经涂覆基板，以及将红外激光射束形成为环形形状并将该环形红外激光射束引导至虚设区域上以分离经涂覆基板。如本文所述，这些方法使用足以在单个工艺步骤中沿着主要区域和虚设区域之间的边界诱导设置在经涂覆基板中的缺陷的裂纹传播的技术，将热能引导至经涂覆基板的虚设区域上。

如本文中所使用，术语“约”是指量、尺寸、配方、参数、和其他数量和特性不是也不需要是精确的，但可以根据需要是近似的和/或更大或更小，从而反映出公差、转换因子、舍入、测量误差等和本领域技术人员已知的其他因素。当在描述值或范围的端点中使用术语“约”时，包括所指的特定值或端点。无论说明书中的数值或范围的端点是否记载了“约”，都描述了两个实施例：一个由“约”修饰，并且一个不由“约”修饰。还将理解的是，每一个范围的端点相对于另一个端点都是重要的，并且独立于另一个端点。

如本文中所使用的方向性术语(例如，上、下、右、左、前、后、顶部、底部)仅参考如所绘制的附图作出，而不旨在隐含绝对取向。

除非另外明确地指出，此处所阐述的任何方法决不会被解释为要求其步骤以特定的顺序执行，也不要求任何装置特定定向。因此，在方法权利要求实际上未叙述要遵循其步骤的顺序、或者任何装置权利要求实际上未叙述各个部件的顺序或定向、或者在权利要求或描述中没有以其他方式特别说明这些步骤将被限制于特定顺序、或者没有记载对装置的组件的特定顺序或定向/取向的情况下，在任何方面，决不旨在推断顺序或定向/取向。这适用用于解译的任何可能的非明确的基础，包括：相对于步骤排列、操作流程、部件的顺序或部件的定向的逻辑事项；从语法组织或标点推出的普通含义；以及说明书中所描述的实施例的数量或类型。

如本文中所使用的，单数形式“一/一个(a/an)”、和“该(the)”包括复数指代物，除非上下文明确地另作规定。因此，例如，对“部件”的引用包括具有两个或多个这样的部件的方面，除非上下文明确地另作指示。

对本领域的技术人员显而易见的是，可在不背离要求保护的主题的精神和范围的情况下对本文描述的实施例作出各种修改和变化。因此，旨在使说明书覆盖本文描述的各实施例的多种修改和变化，只要这些修改和变化落在所附权利要求书及其等效方案的范围内。

Claims (9)

1.一种分离经涂覆基板的方法，所述方法包括：

将红外激光射束引导至所述经涂覆基板的第一表面上，其中：

所述经涂覆基板包括设置在透明工件上的涂覆层；

多个缺陷设置在所述经涂覆基板内，延伸至所述涂覆层和所述透明工件两者中，并且沿着将所述经涂覆基板的主要区域与所述经涂覆基板的虚设区域分开的轮廓线设置；并且

所述红外激光射束将红外射束斑投射到所述经涂覆基板的所述第一表面上；以及

将所述经涂覆基板和所述红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得所述红外射束斑追踪振荡路径，其中：

所述振荡路径在平移方向上遵循偏移线，并且在内轨道线与外轨道线之间振荡；

所述振荡路径设置在所述经涂覆基板的所述虚设区域上；并且

所述红外激光射束向设置在所述经涂覆基板上的所述多个缺陷施加热能，并诱导所述经涂覆基板沿所述轮廓线的分离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在追踪所述振荡路径时，所述红外射束斑向所述经涂覆基板的所述虚设区域施加热能，而不熔化或烧蚀所述经涂覆基板的所述主要区域的所述涂覆层。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振荡路径遵循摆动振荡，其中所述振荡路径在所述内轨道线和所述外轨道线之间旋转地振荡，同时在所述平移方向上遵循所述偏移线。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂覆层包括聚合物或金属氧化物。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过将脉冲激光射束引导至所述经涂覆基板中，在将所述红外激光射束引导至所述经涂覆基板的所述第一表面上之前，在所述经涂覆基板中形成所述多个缺陷，其中：

所述脉冲激光射束形成延伸至所述涂覆层和所述透明工件中的脉冲激光射束焦线，所述脉冲激光射束焦线在所述涂覆层和所述透明工件中诱导吸收，所诱导的吸收在所述经涂覆基板中产生各个缺陷；并且

所述脉冲激光射束焦线包括：

波长λ；

光斑尺寸w_o；以及

大于F_D 的瑞利范围Z_R，其中F_D是包括10或更大的值的无量纲发散因子；以及

沿着所述轮廓线将所述经涂覆基板和所述脉冲激光射束中的至少一者相对于彼此平移，以在所述经涂覆基板中形成所述多个缺陷。

6.一种分离经涂覆基板的方法，所述方法包括：

将红外激光射束引导至所述经涂覆基板的第一表面上，其中：

所述经涂覆基板包括设置在透明工件上的涂覆层；

多个缺陷设置在所述经涂覆基板内，延伸至所述涂覆层和所述透明工件两者中，并且沿着将所述经涂覆基板的主要区域与所述经涂覆基板的虚设区域分开的轮廓线设置；

所述红外激光射束将红外射束斑投射到所述经涂覆基板的所述第一表面上；并且

所述红外射束斑包括能量分布，在所述能量分布中，所述红外射束斑的总能量的20％或以下的注量小于所述红外射束斑的最大注量的80％；以及

将所述经涂覆基板和所述红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得所述红外射束斑遵循偏移线，其中：

所述偏移线设置在所述经涂覆基板的所述虚设区域上，并偏离所述轮廓线，使得所述红外射束斑的内部区域被投射至所述虚设区域上；

所述红外激光射束向设置在所述经涂覆基板上的所述多个缺陷施加热能，并诱导所述经涂覆基板沿所述轮廓线的分离；

其中：

所述经涂覆基板和所述红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得所述红外射束斑追踪振荡路径，所述振荡路径在平移方向上遵循所述偏移线，并且在内轨道线和外轨道线之间振荡；并且

所述振荡路径设置在所述经涂覆基板的所述虚设区域上。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述红外激光射束在照射所述经涂覆基板之前穿越非衍射光学元件。

8.一种用于分离经涂覆基板的方法，所述方法包括：

将红外激光射束引导至所述经涂覆基板的第一表面上，其中：

所述经涂覆基板包括设置在透明工件上的涂覆层；

多个缺陷设置在所述经涂覆基板内，延伸至所述涂覆层和所述透明工件两者中，并且沿着将所述经涂覆基板的主要区域与所述经涂覆基板的虚设区域分开的轮廓线设置；并且

所述红外激光射束将红外射束斑投射到所述经涂覆基板的所述第一表面上；并且

所述红外射束斑包括环形形状；以及

将所述经涂覆基板和所述红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得所述红外射束斑遵循偏移线，其中：

所述偏移线设置在所述经涂覆基板的所述虚设区域上，并偏离所述轮廓线，使得所述红外射束斑被投射至所述虚设区域上；并且

所述红外激光射束向所述经涂覆基板施加热能，从而诱导所述经涂覆基板沿着所述轮廓线的分离；

其中，所述经涂覆基板和所述红外激光射束中的至少一者相对于彼此平移，使得所述红外射束斑追踪振荡路径，所述振荡路径在平移方向上遵循所述偏移线，并且在内轨道线和外轨道线之间振荡；并且

所述振荡路径设置在所述经涂覆基板的所述虚设区域上。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述红外激光射束在照射所述经涂覆基板之前穿越非球面光学元件；并且

所述红外激光射束在照射所述经涂覆基板之前穿越聚焦透镜，其中：

所述聚焦透镜包括与所述聚焦透镜相距焦距处的焦平面；并且

所述经涂覆基板的所述第一表面相对于所述聚焦透镜定位，使得所述焦平面偏离所述经涂覆基板的所述第一表面。