JP3824522B2

Method for controlling configuration of laser induced breakdown and ablation

Abstract

In one aspect the invention provides a method for laser induced breakdown of a material with a pulsed laser beam where the material is characterized by a relationship of fluence breakdown threshold (Fth) versus laser beam pulse width (T) that exhibits an abrupt, rapid, and distinct change or at least a clearly detectable and distinct change in slope at a predetermined laser pulse width value. The method comprises generating a beam of laser pulses in which each pulse has a pulse width equal to or less than the predetermined laser pulse width value. The beam is focused to a point at or beneath the surface of a material where laser induced breakdown is desired.The beam may be used in combination with a mask in the beam path. The beam or mask may be moved in the x, y, and Z directions to produce desired features. The technique can produce features smaller than the spot size and Rayleigh range due to enhanced damage threshold accuracy in the short pulse regime.

Term

Term ended

Expired 29 November 2021, 4.8 years ago.

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33 claims: 10 independent, 23 dependent

  1. 1
    With a pulsed laser beammaterialCut the structure or change the properties of the structureLaser-induced breakdown (LIB)It is a method that generates one or more laser pulse beams with a pulse width equal to or less than the pulse width near which the LIB is basically accurate by clearly changing the fracture accuracy by laser-induced fracture, and uses the beam as a material. A method comprising irradiating a beam, characterized in that the beam consists of one or more pulses having a pulse width in the range of 10 femtoseconds to 10 picoseconds. パルスレーザービームを用いて材料の構造を切断または構造の特性を変化させるレーザー誘起破壊(LIB)の方法であって、レーザー誘起破壊によって破壊正確さが明瞭に変化することで基本的にLIBが正確となるパルス幅付近以下のパルス幅の1つ以上のレーザーパルスビームを生成し、前記ビームを材料に照射することからなる方法において、ビームはパルス幅が10フェムト秒から10ピコ秒の範囲の1つ以上のパルスからなることを特徴とする方法。
  2. 2
    Of the region characterized by maximum dimensions using a pulsed laser beammaterialCut the structure or change the properties of the structureLaser-induced breakdown (LIB)In a method comprising generating a pulsed laser beam with a wavelength of use larger than the dimensions and irradiating the material with the beam, the beam has a pulse width of one in the range of 10 femtoseconds to 10 picoseconds. A method characterized by consisting of the above pulses. パルスレーザービームを用いて最大寸法で特徴づけられる領域部分の材料の構造を切断または構造の特性を変化させるレーザー誘起破壊(LIB)の方法であって、前記寸法よりも大きな使用波長のパルスレーザービームを生成し、前記ビームを材料に照射することからなる方法において、ビームはパルス幅が10フェムト秒から10ピコ秒の範囲の1つ以上のパルスからなることを特徴とする方法。
  3. 3
    With a pulsed laser beammaterialCut the structure or change the properties of the structureLaser-induced breakdown (LIB)The method comprises generating a pulsed laser beam having at least one pulse with a sufficiently short pulse width that the unique dimensions of the material are not substantially limited by the thermal diffusion of the material and irradiating the material with the beam. In the method, the beam comprises one or more pulses with a pulse width in the range of 10 femtoseconds to 10 picoseconds. パルスレーザービームを用いて材料の構造を切断または構造の特性を変化させるレーザー誘起破壊(LIB)の方法であって、材料に生じる特有の寸法が材料の熱拡散により実質的に限定されない十分短いパルス幅の少なくとも1つのパルスを有するパルスレーザービームを生成し、前記ビームを材料に照射することからなる方法において、ビームはパルス幅が10フェムト秒から10ピコ秒の範囲の1つ以上のパルスからなることを特徴とする方法。
  4. 4
    It has a unique thermal diffusion D using a pulsed laser beam with a pulse width of T.materialCut the structure or change the properties of the structureLaser-induced breakdown (LIB)The method is the thermal diffusivity of the material lth= Dt1/2However, when a is the absorption coefficient of radiation, a method consisting of generating one or more laser pulse beams having a pulse width sufficiently shorter than the absorption depth (1 / a) and irradiating the material with the beam. In a method characterized in that a beam consists of one or more pulses with a pulse width in the range of 10 femtoseconds to 10 picoseconds. パルス幅Tのパルスレーザービームを用いて、特有の熱拡散Dを有する材料の構造を切断または構造の特性を変化させるレーザー誘起破壊(LIB)の方法であって、材料の熱拡散長lth=Dt1/2が、aを放射の吸収係数としたとき、吸収深度(1/a)よりも十分短くなるパルス幅を有する1つ以上のレーザパルスビームを生成し、前記ビームを材料に照射することからなる方法において、ビームはパルス幅が10フェムト秒から10ピコ秒の範囲の1つ以上のパルスからなることを特徴とする方法。
  5. 5
    Using a pulsed laser beam with a unique beam shape and fluence,materialCut the structure or change the properties of the structureLaser-induced breakdown (LIB)In a method, the region of influence comprises generating at least one beam having a pulse width of sufficiently short pulse width that is approximately determined solely by the beam and fluence with respect to the threshold of LIB and irradiating the material with said beam. A method characterized by a beam consisting of one or more pulses with a pulse width in the range of 10 femtoseconds to 10 picoseconds. 特有のビーム形状およびフルエンスを有するパルスレーザービームを用いて、材料の構造を切断または構造の特性を変化させるレーザー誘起破壊(LIB)の方法であって、影響領域が、LIBの閾値に関し、ビームおよびフルエンスによってのみほぼ決まる十分短いパルス幅のパルスを有する少なくとも1つのビームを生成し、前記ビームを材料に照射することからなる方法において、ビームはパルス幅が10フェムト秒から10ピコ秒の範囲の1つ以上のパルスからなることを特徴とする方法。
  6. 19
    Claim 1 comprising generating a short optical pulse having a predetermined duration, prolonging the time of the pulse, amplifying the optical pulse thus prolonging the time, and recompressing the amplified pulse to the pulse width. Or the method according to any one of 5. 所定の持続時間を有する短い光学パルスを生成し、このパルスを時間延長し、このように時間延長した光学パルスを増幅し、かつ、この増幅パルスをパルス幅に再度圧縮することからなる請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 23
    The method of any one of claims 1 to 5, wherein the material LIB is used in one of precision machining, IC manufacturing and data recording on data storage media. 材料のLIBが、精密加工、ICの製造およびデータ格納媒体へのデータ記録の1つに使用される請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  8. 31
    Opaque or transparent with pulsed laser beammaterialIn the laser-induced fracture (LIB) method of, in which the material is characterized by its relationship to the fluence threshold at which fracture occurs relative to the laser pulse width, which shows a clear gradient change at the specific laser pulse width. In a method consisting of generating at least one laser pulse having a pulse width equal to or less than the laser pulse width of, and irradiating the opaque or transparent material with the pulse, the beam has a pulse width of 10 femtoseconds to 10 picoseconds. A method characterized by consisting of one or more pulses in a range. パルスレーザービームを用いた不透明または透明の材料のレーザ誘起破壊(LIB)方法であって、特有のレーザーパルス幅において明瞭な勾配の変化を示すレーザーパルス幅に対して破壊が生じるフルエンス閾値との関係によって材料が特徴づけられる方法において、前記特有のレーザーパルス幅以下のパルス幅を有する少なくとも1つのレーザーパルスを生成し、かつ、前記パルスを不透明または透明材料に照射することからなる方法において、ビームはパルス幅が10フェムト秒から10ピコ秒の範囲の1つ以上のパルスからなることを特徴とする方法。
  9. 32
    A laser-induced destruction (LIB) method of a metal layer on a glass substrate using a pulsed laser beam, with a fluence threshold at which destruction occurs with respect to the laser pulse width, which shows a clear gradient change at a specific laser pulse width. In a method in which a metal is characterized by a relationship, in a method comprising generating at least one laser pulse having a pulse width equal to or less than the particular laser pulse width and irradiating the metal with the pulse, the beam has a pulse width. A method characterized in that is composed of one or more pulses in the range of 10 femtoseconds to 10 picoseconds. パルスレーザービームを用いたガラス基板上の金属層のレーザ誘起破壊(LIB)方法であって、特有のレーザーパルス幅において明瞭な勾配の変化を示すレーザーパルス幅に対して破壊が生じるフルエンス閾値との関係によって金属が特徴づけられる方法において、前記特有のレーザーパルス幅以下のパルス幅を有する少なくとも1つのレーザーパルスを生成し、かつ、前記パルスを金属に照射することからなる方法において、ビームはパルス幅が10フェムト秒から10ピコ秒の範囲の1つ以上のパルスからなることを特徴とする方法。
  10. 33
    Using a pulsed laser beam,materialA laser-induced fracture (LIB) method of a multi-layer material having a first layer of material on top of the second layer, where the first layer has a unique laser pulse width with little effect on the second layer. In a method characterized by a relationship with a fluence threshold at which disruption occurs with respect to a laser pulse width showing a clear gradient change in, at least one laser pulse having a pulse width less than or equal to the particular laser pulse width is generated. A method comprising irradiating the first layer with the pulse, wherein the beam comprises one or more pulses having a pulse width in the range of 10 femtoseconds to 10 picoseconds. パルスレーザービームを用いた、材料の第2の層上に材料の第1の層を有する多層材料のレーザ誘起破壊(LIB)方法であって、第2の層にほぼ影響せずに第1の層が、特有のレーザーパルス幅において明瞭な勾配の変化を示すレーザーパルス幅に対して破壊が生じるフルエンス閾値との関係によって特徴づけられる方法において、前記特有のレーザーパルス幅以下のパルス幅を有する少なくとも1つのレーザーパルスを生成し、かつ、前記パルスを第1の層に照射することからなる方法において、ビームはパルス幅が10フェムト秒から10ピコ秒の範囲の1つ以上のパルスからなることを特徴とする方法。