[发明专利]用于借助于激光辐射剥除脆硬材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助于激光辐射剥除、诸如切割、刻刮、钻孔脆硬材料的方法，其中通过剥除在材料中形成剥除凹陷，该剥除凹陷的面对所引入的激光辐射产生衍射和折射作用，并且由此该激光辐射的辐射分量在剥除凹陷内生成干涉-衍射图案，所述干涉-衍射图案一旦在这些辐射分量又射到剥除凹陷的面上并且侵入到材料体积中就在那里造成沿着所述面在空间上可变的剥除，并且作为结果使表面粗糙化并且在材料体积中引起或能够引起裂缝。

背景技术

这样的方法尤其是应用于显示器技术，其中必须处理薄玻璃衬底、一种脆硬物料。恰好工业显示器技术占领着越来越大的市场空间，并且倾向于越来越轻的设备，并且因此还倾向于更薄的玻璃板以用于例如智能电话和平板计算机。

薄玻璃衬底在可以实现较厚玻璃的耐久性和机械稳定性时恰好提供针对显示器的优点。所述薄玻璃板几乎被用在全部平板显示器（FDP）中。

常规的用于加工这样的薄玻璃板的方法是用所定义的刀片进行铣削，或者其基于向物料或材料中有针对性引入的裂缝形成的机械作用（刻刮和折断）。在使用激光辐射情况下的多种公知方法变型同样所基于的是，利用刻刮和然后折断的原理的机械作用，其方式是，用激光辐射的作用代替刻刮，并且物料或材料在激光辐射的作用以后被折断。常规机械加工（切割、钻孔）对于薄玻璃板而言与大的物料厚度相比显著更困难。也就是说，在机械刻刮的情况下引入微裂缝或者甚至拆出小部分、所谓的碎屑（Chip），使得打磨或蚀刻作为后续加工工艺变得需要。

还已经表明的是，在材料中形成的剥除凹陷的面或侧壁对引入的激光辐射具有衍射和折射作用。由此通过激光辐射的辐射分量生成干涉-衍射图案。一旦这些辐射分量又射到剥除凹陷的面上，就在那里加强地使表面粗糙化；该粗糙的光折射作用导致激光辐射的聚焦，并且可以在接界的材料中引起裂缝。对剥除凹陷的形成和所产生的裂缝具有非常大影响的还有所形成的剥除凹陷区域中的入射边缘（Eintrittskante）。也就是说，看上去射到入射边缘上的激光辐射所引起的裂缝形式的损伤以所述入射边缘为出发点。

US 2007/0235418 A1描述了一种用于借助于第一激光束和第二激光束切割由玻璃构成的衬底的方法，其中两个激光束在光轴方向上被聚焦到不同位置，并且具有不同的波长。通过衬底同时从上部的面和下部的面出发用不同波长的辐射来切割，将抑制剥落或断裂。

发明内容

本发明所基于的任务是，提供一种在使用激光辐射情况下的方法，利用该方法可以在同时无损地剥除/切割的情况下实现大的剥除速率，使得通过激光辐射的作用在剥除/切割时以及在加工以后在脆硬物料中、尤其是在剥除凹陷的剥除侧壁区域中不引入附加的应力或附加的裂缝。

本发明所基于的任务是，提供一种方法，利用该方法避免或至少竭尽全力地抑制以入射边缘为出发点的或在原因上归因于射到入射边缘上的激光辐射的前述损伤。

该任务通过如下所述的方法来解决。根据本发明的用于借助激光辐射剥除脆硬材料的方法，通过剥除来在材料中形成剥除凹陷，所述剥除凹陷的亦称侧壁的面对所引入的激光辐射产生衍射和折射作用，并且由此所述激光辐射的辐射分量在剥除凹陷内生成干涉-衍射图案，所述干涉-衍射图案一旦在所述辐射分量又射到所述剥除凹陷的面上并且侵入到材料体积中时就在那里造成沿着所述面在空间上可变的剥除，并且作为结果使表面粗糙化并且在材料体积中引起裂缝。对于根据本发明的方法重要的是，作为用于剥除的激光辐射使用由至少两个波长构成的波长混合，其中所述至少两个波长被选择成，使得干涉图案由于衍射和折射与具有这些波长中仅仅一个的激光辐射相比既出现在材料体积中又出现在剥除凹陷的体积中，使得强度分布的空间结构中的对比度K减小，其中对比度K根据迈克尔逊被定义为K = (Imax-Imin)/(Imax+Imin)，其中I说明强度。在此，根据迈克尔逊的对比度K是针对衍射最大值和衍射最小值的周期图案的度量。为此，选择由至少两个波长构成的波长混合，使得一（些）波长的干涉最大值的空间位置落入另一（些）波长的干涉最小值内，由此实现，剥除侧壁不被粗糙化，并且因此也不形成粗糙的剥除边缘的聚焦作用，并且因此未达到出现损伤/裂缝的剥除的阈值ρ_损伤。

通过这些措施，减小了剥除凹陷的侧壁的表面区域中的强度对比度，并且由此避免了材料的在空间上局部化的并且因此过高的负荷，更确切地说是因为，为了加工脆硬材料使用了具有两个重叠的不同波长的激光辐射。