[发明专利]通过多光束飞秒激光来切割材料的方法和装置

权利要求书

1.一种激光切割介电材料或半导体材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

-发射处在包括在材料的透明度的光谱带中的波长的激光束(100)，所述激光束(100)包括至少一个N个激光脉冲的脉冲串，其中N是高于或等于2的自然整数，所述激光脉冲具有飞秒持续时间，一个脉冲串的所述N个激光脉冲以包括在几百纳秒和一皮秒之间的时间间隔而在时间上彼此分开；

-将所述激光束(100)空间地分离成具有沿第一光轴分布的第一能量的第一分离光束(101)，以及分别地，具有沿区别于所述第一光轴的第二光轴分布的第二能量的第二分离光束(102)，所述第一能量和所述第二能量高于使用偏振或相差显微镜可观察到的材料修改阈值；

-将所述第一分离光束(101)的所述能量空间地集中在所述材料的第一区域(31)中，并且分别地，将所述第二分离光束(102)的所述能量空间地集中在所述材料的第二区域(32)中，所述第一区域(31)和所述第二区域(32)彼此分开并间隔开距离dx，以便在所述第一区域(31)和所述第二区域(32)中产生使用偏振或相差显微镜可观察到的局部的修改；以及

-调节在所述第一区域(31)和所述第二区域(32)之间的低于距离阈值的所述距离(dx)，其包括在1微米至约10微米之间，以便引发取向的直线微裂(45)，所述微裂(45)沿着在所述第一区域(31)和所述第二区域(32)之间延伸的预定方向来取向。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲具有包括在10到900飞秒之间的持续时间，在所述脉冲串中的飞秒脉冲的数量N小于或等于20，所述激光束(100)通过激光源(1)而发射，所述激光源(1)具有包括在1kHz至1GHz之间的速率，所述激光束(100)的所述波长被包括在250nm和2.2μm之间，所述第一能量和所述第二能量低于1mJ且高于1nJ。

3.根据权利要求1或2中所述的方法，其中由所述激光源发射的所述激光束(100)具有高斯空间分布，所述第一分离光束(181)和所述第二分离光束(182)空间地塑形，以便每个都具有贝塞尔光束空间分布。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一分离光束(181)的所述贝塞尔光束空间分布沿着所述第一区域(31)中的所述第一分离光束的所述光轴被横向和/或纵向修改，和/或分别地，所述第二分离光束(182)的所述贝塞尔光束空间分布沿所述第二区域(32)中的所述第二分离光束的所述光轴被横向和/或纵向修改。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，空间地分离所述激光束(100)的步骤适于生成多个M个空间分离的光束，其中M是高于或等于3的自然整数，两两而言，所述多个M个空间分离的光束相对于彼此具有横向偏移，并且其中

-能量的空间集中的步骤包括将所述多个M个分离光束的所述能量进行空间地集中在所述材料的多个M个分离区域中，每个分离光束具有高于材料修改阈值的能量，以便产生在所述材料的所述多个M个分开区域中的多个局部修改；以及

-调节在所述多个M个分开区域当中的任何两个区域之间的低于距离阈值的所述距离(dx)，其包括在1微米和约10微米之间，以便在所述多个M个分开区域当中的所述任意两个区域之间引发取向的直线微裂(45)。

6.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括在所述分离光束和所述材料之间的相对位移的步骤。

7.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括应用另一激光束的附加步骤，所述另一激光束相对于所述微裂横向偏移小于一毫米的距离，所述另一激光束具有低于所述材料的烧蚀阈值的激光束，以便导致热应力而无需额外的介电材料或半导体材料的微裂。