EP4157580A1 - Verfahren zum einbringen einer ausnehmung in ein substrat - Google Patents

Verfahren zum einbringen einer ausnehmung in ein substrat

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Publication number
EP4157580A1
EP4157580A1 EP21717364.0A EP21717364A EP4157580A1 EP 4157580 A1 EP4157580 A1 EP 4157580A1 EP 21717364 A EP21717364 A EP 21717364A EP 4157580 A1 EP4157580 A1 EP 4157580A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
modifications
recess
etching
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21717364.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert AMBROSIUS
Roman Ostholt
Daniel DUNKER
Moritz DÖRGE
Kevin HALE
Aaron Michael VOGT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LPKF Laser and Electronics SE
Original Assignee
LPKF Laser and Electronics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LPKF Laser and Electronics AG filed Critical LPKF Laser and Electronics AG
Publication of EP4157580A1 publication Critical patent/EP4157580A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic materials other than metals or composite materials
    • B23K2103/54—Glass

Definitions

  • the invention relates to a method for making at least one non-continuous recess as a blind hole without an opening in an in particular plate-shaped substrate or for reducing the material thickness of the substrate as a material weakening, in which the focus of a laser radiation experiences a spatial beam formation along a beam axis of the laser radiation and in which flaws are generated in the substrate by means of the laser radiation along the beam axis without material being removed from the substrate as a result of the laser radiation, one or more flaws forming at least one modification in the substrate, so that the recess or the material weakening is subsequently caused by the action an etching medium and is generated by successive etching by anisotropic material removal in the respective area of the modifications in the substrate.
  • LIDE Laser Induced Deep Etching
  • a transparent material is created using a laser pulse or a pulse sequence over an elongated area along the beam axis, often over the entire thickness of the transparent material, for example in the case of glass plates , modified so that the modification is anisotropically etched in a subsequent wet-chemical etching bath.
  • a method for making a recess, for example a blind hole, in a plate-shaped substrate by means of laser radiation is known from WO 2016/041544 A1. whereby, due to the action of an etching medium, successive etching results in an anisotropic material removal in the modified areas of the substrate.
  • EP 2 503 859 A1 describes a selective laser etching process in which the glass substrate is irradiated with a laser which is focused on a focal point at a desired position within the glass substrate.
  • a laser which is focused on a focal point at a desired position within the glass substrate.
  • complex 3D structures can be created in glass or blind holes.
  • the etching removal requires that individual volumes, for example the size of 10 ⁇ 10 ⁇ 10 ⁇ m 3 , be modified, for which purpose the focal point in the glass substrate has to be realigned accordingly. It is true that volumes modified in this way can be combined as desired, but this is associated with a high expenditure of time and control effort.
  • DE 102018 110211 A1 describes a method in which the focus position and the depth in a substrate can be controlled in order to produce filamentary damage as a very fine blind hole of different lengths in the substrate.
  • This filamentary damage is enlarged in diameter by the subsequent isotropic etching in order to create a cavity with a complex geometry by connecting at least two filaments adjacent to one another.
  • DE 102011 111 998 A1 relates to a method for structuring a surface, the surface being irradiated with a laser and modified in certain areas, for example in an area below the surface. In an etching process, depressions are created or enlarged in the surface in the modified areas.
  • the laser irradiation changes the material, which leads to a change in the effect of the etchant.
  • the change in the material can be micro-dislocations, micro-cracks, micro-bores, micro-depressions or a phase change, whereby, for example, a structural change or even melting can be achieved by the laser irradiation.
  • EP 2600411 A1 describes the irradiation of a substrate with laser light to generate a plurality of modified areas within the substrate and anisotropic etching of the surface in such a way that depressions and elevations are formed on the surface of the substrate.
  • the modified areas are created by irradiating the substrate with laser light several times while changing the distance between the surface of the substrate and a convergence point of the laser light.
  • anisotropic etching is also known from US 2012/0295066 A1.
  • DE 102014 109 792 A1 relates to a method in which punctiform surface damage is produced on a surface of the element made of glass along a dividing line, at least in sections, which protrudes into the element.
  • laser radiation is used to inject a laser onto the surface of the element in order to generate a blind hole or a large number of punctiform blind holes or a linear laser track.
  • Line-shaped surface damage can be produced by stringing together blind holes which can abut or, particularly advantageously, overlap in the area of their openings.
  • the invention is based on the object of substantially reducing the cost of producing recesses in a substrate by means of laser-indicated etching.
  • a method in which a large number of modifications are introduced into the substrate, in particular along beam axes spaced apart in parallel, the beam axes having a lateral distance between a minimum and a maximum from one another, such that each modification extends from a first outer surface in the direction of the opposite second outer surface of the substrate extends to a position lying between the outer surfaces at a distance from the opposite outer surface.
  • the idea that is essential to the invention is based on the idea of producing a modification that does not extend over the entire material thickness of the substrate, but only from an outer surface to an area lying between the outer surfaces.
  • a one-sided recess can be made without a cover, for example an etching resist by immersion in an etching bath, the substrate being anisotropic in the area of the modifications and isotropically etched in the remaining areas. Since the modifications do not extend as far as the opposite outer surface, the properties of the substrate on this outer surface remain unchanged, which opens up a large number of possible applications that were previously only possible to a limited extent.
  • the spatial beam shaping and the resulting uniform, continuous and uninterrupted modification from the outer surface to the predetermined position within the substrate can achieve a significantly more homogeneous etching removal than is the case with processes in which Several volumes with correspondingly changed focus positions can be introduced one after the other along a beam axis.
  • the process duration and the control effort can be considerably reduced by moving the laser beam exclusively parallel to the surface of the substrate during processing, i.e. only having to follow the desired contour without changing the focus.
  • the energy input of the laser radiation is used to stimulate or trigger a reaction and to generate defects, which in total or in each case form modifications, the effect of which only leads or is used in the subsequent process step through the action of an acidic medium to the desired material removal.
  • defects are generated in the substrate by means of the laser radiation and at least one modification is formed in the substrate, which, however, does not in itself result in any material being removed.
  • the recess or the material weakening are produced by the action of an etching medium by anisotropic material removal in the respective area of the modifications in the substrate. The material removal therefore occurs exclusively as a result of the etching action of the corrosive medium and not as a direct result of the action of the laser radiation.
  • a particularly advantageous effect also arises from the fact that the resulting recesses have very little roughness or waviness in the region of their frontal boundary surface, which preferably runs parallel to the outer surface.
  • the overhang structures that can be produced in this way have a previously unattained homogeneous material thickness.
  • a cover in particular an etching resist
  • An etching effect only on one side can also be implemented without problems and is the subject of the invention. It is particularly practical if the substrate is immersed in an etching bath, in particular is etched without a cover or an etching resist, so that the etching attack results in an anisotropic material removal on the first outer surface and an isotropic material removal on the second outer surface.
  • opposing recesses can also be made in the outer surfaces, which are only separated by a thin membrane, the plane of the membrane naturally also being able to deviate from the center plane between the outer surfaces.
  • Such structures cannot be realized with the previous methods or only with great effort by multi-stage etching methods.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is achieved in that the modifications are introduced by several pulses with a coincident beam axis, with at least individual pulses with an energy input below a threshold value for the modification and only causing the substrate material concerned to be excited, and the cumulative energy input the modification is generated.
  • the changes in state introduced along the same beam axis result in an expansion of the resulting modification in the cross-sectional plane to the beam axis or a blunting of the cone angle, so that the recess is ideally cylindrical.
  • adjacent modifications lead to conical depressions in the plane of the recess when the etching process is carried out, a largely flat boundary surface of the recess is achieved.
  • each pulse changes the optical properties of the substrate as a result of the generated excitation and thereby causes a scattering, which results in a widening of the zone of influence concentrically around the beam axis, the volume thus limited grows in width transversely to the beam axis. At the same time, this creates an end face running in the cross-sectional plane or a slightly conical depression with an obtuse or flat angle. As a result, the modification is formed, the length of which remains constant, but the diameter of which is determined by the number and parameters of the pulses.
  • the distance between the beam axis is set so that the modifications made do not overlap, but adjoin each other at a small distance, so that the recesses created by the anisotropic material removal in the modified areas overlap each other transversely to the beam axis.
  • the distance between the modifications (p) is determined as a function of the diameter of the etched recesses (d) according to the formula 10> d / p> 1.15 certainly.
  • the diameter (d) of the respective recess is at least 1.15 times as large as the distance between the modifications (p), so that a coherent volume is created.
  • a minimum distance between the modifications (p) must be observed, which must not be smaller than a tenth of the diameter, since otherwise there will be edge effects due to shadowing.
  • the distance between a modification and all adjacent modifications is selected to be at least substantially the same, so that, for example, a hexagonal structure of the modifications results. It can also be advantageous not to introduce the successive modifications in the sequence of adjacent modifications, but, if necessary, to introduce modifications that are further away first. In this way, interactions due to thermal influences are avoided in particular.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is also achieved in that at least some of the mutually adjacent, in particular parallel modifications have different side distances in a common transverse plane parallel to the outer surface and that the respective side distance depends on the extent, i.e. the length of the modification between the outer surface and the position in the substrate, is set in such a way that the side distance is reduced with a greater extent and vice versa, so that the side distance and the extent are inversely proportional.
  • the recess or material weakening produced in this way has a regular, in practice almost flat surface when this relationship between lateral distance and extension is observed, which is independent of the extension Side spacing is not the case.
  • This effect that can be used according to the invention is based on the knowledge that the cross-sectional area of the modification is reduced in an end section of the modification near the position in the substrate, which is caused by a converging course of the modifications. An optimal area can therefore be achieved through a reciprocal relationship between the extent and the lateral spacing of adjacent modifications.
  • Another, likewise particularly preferred modification of the invention is achieved when various modifications are introduced into the substrate in sections along identical or parallel axes, on the one hand between the first outer surface and a position within the substrate, on the other hand between the second outer surface and a position extend within the substrate and the extent of which can be coincident.
  • a three-dimensional contour can be generated in the substrate, the laser radiation entering the substrate through the same outer surface.
  • the respective modification extends from the first or the second outer surface to the predetermined position within the substrate.
  • the etching attack by the action of an etching medium takes place from both sides, in particular by being immersed in the etching medium, so that material is removed on both sides or on all sides. As a result, even complex structures can be produced with comparatively little effort by introducing the modifications and subsequent etching.
  • separating surfaces can be rounded off, for example by chamfers on both sides along the circumferential contour of a section to be produced from the substrate. The cutting out along the target contour and the introduction of chamfers to avoid undesirable sharp edges are thus carried out in a single process step.
  • a large number of adjacent modifications introduced into the substrate along parallel axes are each introduced at different positions within the substrate at different distances from the adjacent outer surface, the positions on a common to the outer surface do not lie in parallel plane. on In this way, a planar material weakening or recess can be produced with an orientation inclined with respect to the outer surface.
  • curved surfaces can also be produced in the same way in order to avoid in particular points of discontinuity in a transition area of the recess and in adjoining edge areas of the substrate.
  • the invention allows various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and is described below. This shows in
  • 1 is a side view of a substrate with a modification extending from one to one position within the substrate;
  • FIG. 4 shows a plan view of the substrate with a corrugated edge contour produced by several adjacent recesses
  • FIG. 6 shows a plan view of a substrate with a plurality of elements arranged in rows
  • FIGS. 6 and 7 shows a sectional side view of the substrate shown in FIGS. 6 and 7 after the material has been removed by etching
  • FIG. 10 shows a sectional side view of the substrate shown in FIG. 9 after the material has been removed by etching.
  • the method according to the invention for making a recess 1 as a depression or overhang structure in a substrate 2 by partially reducing the material thickness 3 of the substrate 2 is explained in more detail below with reference to the figures.
  • the laser radiation As can be seen in FIG. 1, according to the known LIDE method (Laser Induced Deep Etching) in the substrate 2, the laser radiation, not shown, is spatially formed along a beam axis 4, which results in flaws along the beam axes 4 the substrate 2, which each form a modification 5 in the substrate 2.
  • the recess 1 is produced in the respective area of the modifications 5 in the substrate 2 by the action of an etching medium and by the anisotropic material removal that occurs as a result.
  • each modification 5 extends from an outer surface 6, 7 in the direction of the opposite outer surface 6, 7 of substrate 2 up to a position P within substrate 2.
  • the modifications 5 adjacent to one another have a lateral spacing S in relation to the respective beam axis 4.
  • the etching removal results in overlapping recesses 1 which produce a pocket-like depression or an overhang structure in the substrate 2 with a waviness at the bottom of the recess 1, the remaining thickness in the area of the pocket-like recesses 1 forms the overhang structure.
  • FIG. 4 an enlarged plan view of an edge region of the recess 1 is shown.
  • the typical shape of the edge area is created by the side distance S between the modifications 5 and the size of the etched recesses 1, characterized by the width b, which at the same time determines the radius in a corner of the edge area.
  • FIG. 5 shows the regular pattern of modifications 5 and recesses 1 in the edge region of recess 1 in a plan view.
  • the lateral distance S of adjacent modifications 5 is inversely proportional to the length or depth of the extension T in the substrate 2. As can be seen in FIG as well as the respective side spacing S of different modifications 5 of the same row R from one another. In this way, according to the invention, it is possible to produce an almost flat surface 8 of the recess 1 shown in cross section in FIG 9 makes use of.
  • FIGS. 9 and 10 show another variant of the method in which various modifications 5 are introduced into the substrate 2 along the same beam axis 4 of the laser radiation Outer surface 7 and a second position P2 extend within substrate 2, the modifications 5 having the same extension T in the illustrated embodiment. Since the modifications 5 are interrupted along the beam axis 4, the inner area of the substrate 2 enclosed in this way remains free of material removal during the subsequent etching treatment.
  • the step-like structure produced in this way after the etching removal is shown in FIG. 10 which, due to chemical effects, has the rounded contour 10 additionally shown in detail.
  • the rounding or bevel produced in this way is ideally suited for producing resilient cutouts or blanks of the substrate 2 and, according to the invention, can be produced in a single common method step.
  • T extension P position a distance S side distance R row b width

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer Ausnehmung als Vertiefung in ein Substrat (2) durch partielles Reduzieren der Materialstärke. Dabei kommt es durch eine räumliche Strahlformung einer Laserstrahlung entlang einer Strahlachse (4) zu Modifikationen (5) in dem Substrat (2), sodass anschließend die Ausnehmung durch die Einwirkung eines ätzenden Mediums erzeugt wird. Hierzu werden eine Vielzahl von Modifikationen (5) entlang paralleler Strahlachsen (4) mit einer Erstreckung (T) zwischen einer ersten Außenfläche (6) und einer Position (P) innerhalb des Substrats (2) mit einem Abstand a von einer der ersten Außenfläche (6) gegenüberliegenden zweiten Außenfläche (7) in das Substrat (2) eingebracht. Dabei weisen die zueinander benachbarten Modifikationen (5) einen Seitenabstand (S) bezogen auf die jeweilige Strahlachse (4) auf, welcher umgekehrt proportional zu der Länge bzw. Tiefe der Erstreckung (T) in dem Substrat (2) bemessen ist, um so eine nahezu ebene Oberfläche der Ausnehmung zu erzeugen.

Description

Verfahren zum Einbringen einer Ausnehmung in ein Substrat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen zumindest einer nicht durchgehenden Ausnehmung als Sackloch ohne eine Durchbrechung in ein insbesondere plattenförmiges Substrat oder zum Reduzieren der Materialstärke des Substrats als Materialschwächung, bei dem der Fokus einer Laserstrahlung eine räumliche Strahlformung entlang einer Strahlachse der Laserstrahlung erfährt und bei dem mittels der Laserstrahlung entlang der Strahlachse Fehlstellen in dem Substrat erzeugt werden, ohne dass es dabei zu einem Materialabtrag des Substrats infolge der Laserstrahlung kommt, wobei eine oder mehrere Fehlstellen zumindest eine Modifikation in dem Substrat bilden, sodass anschließend die Ausnehmung oder die Materialschwächung durch die Einwirkung eines ätzenden Mediums und durch sukzessives Aufätzen durch einen anisotropen Materialabtrag in dem jeweiligen Bereich der Modifikationen in dem Substrat erzeugt wird.
Das gattungsgemäße Verfahren zur Präzisionsbearbeitung von Glas mittels laserinduziertem Tiefenätzen ist unter der Bezeichnung LIDE (Laser Induced Deep Etching) bekannt geworden. Dabei ermöglicht das LIDE-Verfahren das Einbringen von extrem präzisen Löchern und Strukturen in höchster Geschwindigkeit und schafft somit die Voraussetzungen für den vermehrten Einsatz von Glas als Werkstoff in der Mikrosystemtechnik.
Bei dem beispielsweise aus der WO 2014/161534 A2 und der WO 2016/004144 A1 bekannten laserinduzierten Tiefenätzen wird ein transparentes Material mittels eines Laserpulses oder einer Pulsfolge über einen länglichen Bereich entlang der Strahlachse, häufig über die gesamte Dicke des transparenten Materials, beispielsweise bei Glasplatten, modifiziert, sodass in einem anschließenden nasschemischen Ätzbad die Modifikation anisotrop geätzt wird.
Aus der WO 2016/041544 A1 ist ein Verfahren zum Einbringen einer Ausnehmung, beispielsweise ein Sackloch, in ein plattenförmiges Substrat mittels Laserstrahlung bekannt, wobei es aufgrund der Einwirkung eines ätzenden Mediums durch sukzessives Aufätzen zu einem anisotropen Materialabtrag in den modifizierten Bereichen des Substrats kommt.
Als nachteilig erweist sich bei den laserinduzierten Ätzverfahren allerdings, dass das einseitige Ätzen, beispielsweise zur Herstellung von Sacklöchern oder sonstigen einseitigen Ausnehmungen, zusätzliche Maßnahmen zum Schutz der gegenüberliegenden Außenfläche des Substrats erfordert und dass die zwischen den gegenüberliegenden Seiten durchgehenden Modifikationen die Materialeigenschaften des Substrats auch auf der der Ausnehmung abgewandten Außenfläche des Substrats verändern.
Die EP 2 503 859 A1 beschreibt ein selektives Laser-Ätzverfahren, bei dem das Glassubstrat mit einem Laser bestrahlt wird, der auf einen Fokuspunkt an einer gewünschten Position innerhalb des Glassubstrats fokussiert wird. Indem das Glassubstrat in eine Ätzlösung getaucht wird und so die modifizierten Bereiche aus dem Glassubstrat entfernt werden, lassen sich komplexe 3D-Strukturen in Glas oder Sacklöcher hersteilen. Der Ätzabtrag erfordert es, dass einzelne Volumina, beispielsweise der Größe von 10x10x10 pm3, modifiziert werden, wozu der Fokuspunkt in dem Glassubstrat entsprechend neu ausgerichtet werden muss. Zwar lassen sich so modifizierte Volumina beliebig kombinieren, womit allerdings ein hoher zeitlicher Aufwand und Steuerungsaufwand verbunden ist.
In der DE 102018 110211 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Fokuslage und die Tiefe in einem Substrat steuerbar sind, um filamentförmige Schädigungen als sehr feines Sackloch in unterschiedlicher Länge in dem Substrat zu erzeugen. Diese filamentförmige Schädigung wird in ihrem Durchmesser durch das nachfolgende isotrope Ätzen vergrößert, um eine Kavität mit einer komplexen Geometrie durch das Verbinden von mindestens zwei zueinander benachbarten Filamenten zu erzeugen.
Die DE 102011 111 998 A1 betrifft ein Verfahren zur Strukturierung einer Oberfläche, wobei die Oberfläche mit einem Laser bestrahlt und bereichsweise, beispielsweise in einem Bereich unterhalb der Oberfläche, modifiziert wird. In einem Ätzprozess werden in der Oberfläche in den modifizierten Bereichen Vertiefungen erzeugt oder vergrößert. Durch die Laserbestrahlung kommt es zu einer Veränderung des Werkstoffs, die zu einer Veränderung in der Wirkung des Ätzmittels führt. Die Veränderung des Werkstoffs können Mikroversetzungen, Mikrorisse, Mikrobohrungen, Mikrovertiefungen oder ein Phasenwechsel sein, wobei beispielsweise eine Strukturänderung oder auch ein Anschmelzen durch die Laserbestrahlung erzielt werden kann. Die EP 2600411 A1 beschreibt das Bestrahlen eines Substrats mit Laserlicht zur Erzeugung mehrerer modifizierter Gebiete innerhalb des Substrats und ein anisotropes Ätzen der Oberfläche derart, dass Vertiefungen und Erhebungen auf der Oberfläche des Substrats gebildet werden. Die modifizierten Gebiete werden erzeugt, indem das Substrat mehrere Male mit Laserlicht bestrahlt wird, während der Abstand zwischen der Oberfläche des Substrats und einem Konvergenzpunkt des Laserlichts geändert wird.
Außerdem ist auch aus der US 2012 / 0295066 A1 ein anisotropes Ätzen bekannt.
Ferner betrifft die DE 102014 109 792 A1 ein Verfahren, bei dem auf einer Oberfläche des Elements aus Glas entlang einer Trennlinie zumindest abschnittsweise eine punktförmige Oberflächenschädigung erzeugt wird, welche in das Element hineinragt. Hierzu erfolgt mittels Laserstrahlung ein Lasereinschuss auf die Oberfläche des Elements, um ein Sackloch oder eine Vielzahl punktförmiger Sacklöcher bzw. eine linienförmige Laserspur zu erzeugen. Eine linienförmige Oberflächenschädigung kann durch die Aneinanderreihung von Sacklöchern erzeugt werden, die im Bereich ihrer Öffnungen aneinanderstoßen oder, besonders vorteilhaft, überlappen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand zur Herstellung von Ausnehmungen in einem Substrat durch laserindiziertes Ätzen wesentlich zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem eine Vielzahl von Modifikationen entlang insbesondere parallel beabstandeter Strahlachsen in das Substrat eingebracht werden, wobei die Strahlachsen einen Seitenabstand zwischen einem Minimum und einem Maximum voneinander aufweisen, derart dass sich jede Modifikation von einer ersten Außenfläche in Richtung der gegenüberliegenden zweiten Außenfläche des Substrats bis zu einer zwischen den Außenflächen liegenden Position mit einem Abstand von der gegenüberliegenden Außenfläche erstreckt. Der erfindungswesentliche Gedanke beruht auf dem Gedanken, eine Modifikation zu erzeugen, die sich nicht über die gesamte Materialstärke des Substrats, sondern lediglich von einer Außenfläche bis zu einem zwischen den Außenflächen liegenden Bereich erstreckt. Dadurch kann eine einseitige Ausnehmung ohne eine Abdeckung, beispielsweise ein Ätzresist durch Eintauchen in ein Ätzbad, eingebracht werden, wobei das Substrat im Bereich der Modifikationen anisotrop und in den übrigen Bereichen isotrop geätzt wird. Indem die Modifikationen sich nicht bis zu der gegenüberliegenden Außenfläche erstrecken, bleiben die Eigenschaften des Substrats an dieser Außenfläche unverändert, wodurch sich eine Vielzahl von bisher nur eingeschränkt realisierbaren Anwendungsmöglichkeiten eröffnet. Zudem hat sich herausgestellt, dass sich durch die räumliche Strahlformung und die dadurch entstehende einheitliche, kontinuierliche und unterbrechungsfreie Modifikation von der Außenfläche bis zu der vorbestimmten Position innerhalb des Substrats ein wesentlich homogenerer Ätzabtrag erzielen lässt, als dies bei solchen Verfahren der Fall ist, bei denen entlang einer Strahlachse mehrere Volumina mit entsprechend veränderten Fokuslagen nacheinander eingebracht werden. Zudem lässt sich die Prozessdauer und der Steuerungsaufwand erheblich reduzieren, indem der Laserstrahl während der Bearbeitung ausschließlich parallel zu der Oberfläche des Substrats bewegt wird, also lediglich die gewünschte Kontur abgefahren werden muss, ohne die Fokussierung zu verändern. Der Energieeintrag der Laserstrahlung dient dabei zur Anregung bzw. Auslösung einer Reaktion und zur Erzeugung von Fehlstellen, die in der Summe oder jeweils Modifikationen bilden, deren Wirkung erst im nachfolgenden Verfahrensschritt durch die Einwirkung eines ätzenden Mediums zu dem gewünschten Materialabtrag führt bzw. genutzt wird.
Erfindungsgemäß werden mittels der Laserstrahlung Fehlstellen in dem Substrat erzeugt und zumindest eine Modifikation in dem Substrat gebildet, die jedoch für sich genommen keinen Materialabtrag zur Folge hat. Anschließend, d. h. ohne einen vorhergehenden Materialabtrag, werden die Ausnehmung oder die Materialschwächung durch die Einwirkung eines ätzenden Mediums durch einen anisotropen Materialabtrag in dem jeweiligen Bereich der Modifikationen in dem Substrat erzeugt. Der Materialabtrag entsteht daher ausschließlich infolge der Ätzwirkung des ätzenden Mediums und nicht in direkter Folge der Einwirkung der Laserstrahlung.
Ein besonders vorteilhafter Effekt entsteht erfindungsgemäß auch dadurch, dass die entstehenden Ausnehmungen im Bereich ihrer stirnseitigen Begrenzungsfläche, die vorzugsweise parallel zu der Außenfläche verläuft, eine sehr geringe Rauheit bzw. Welligkeit aufweisen. Die auf diese Weise herstellbaren Überhangstrukturen weisen dadurch eine bisher unerreichte homogene Materialstärke auf.
Selbstverständlich muss dabei erfindungsgemäß nicht zwingend auf den Einsatz einer Abdeckung, insbesondere eines Ätzresists, verzichtet werden, wenn beispielsweise einzelne Bereiche vor einem unerwünschten Ätzabtrag geschützt werden sollen. Auch eine lediglich einseitige Ätzwirkung kann problemlos realisiert werden und ist Gegenstand der Erfindung. Dabei ist es besonders praxisgerecht, wenn das Substrat in ein Ätzbad getaucht wird, insbesondere also ohne eine Abdeckung oder ein Ätzresist geätzt wird, sodass es durch den Ätzangriff an der ersten Außenfläche zu einem anisotropen Materialabtrag und an der zweiten Außenfläche zu einem isotropen Materialabtrag kommt. Dadurch können beispielsweise auch einander gegenüberliegende Ausnehmungen in die Außenflächen eingebracht werden, die lediglich durch eine dünne Membran getrennt sind, wobei die Ebene der Membran selbstverständlich auch von der Mittelebene zwischen den Außenflächen abweichen kann. Derartige Strukturen sind mit den bisherigen Verfahren nicht oder nur mit hohem Aufwand durch mehrstufige Ätzverfahren realisierbar.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird dadurch erreicht, dass die Modifikationen durch mehrere Pulse mit übereinstimmender Strahlachse eingebracht werden, wobei zumindest einzelne Pulse mit einem Energieeintrag unterhalb eines Schwellwerts für die Modifikation eingebracht werden und lediglich eine Anregung des betroffenen Substratmaterials bewirken, und der kumulierte Energieeintrag die Modifikation erzeugt. Durch die entlang derselben Strahlachse eingebrachten Zustandsänderungen entsteht eine Aufweitung der daraus entstehenden Modifikation in der Querschnittsebene zu der Strahlachse oder eine Abstumpfung des Kegelwinkels, sodass die Ausnehmung im Idealfall zylindrisch ist. Hierdurch wird im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem benachbarte Modifikationen bei der Durchführung des Ätzverfahrens zu kegelförmigen Vertiefungen in der Ebene der Ausnehmung führen, eine weitgehend ebene Begrenzungsfläche der Ausnehmung erreicht. Indem jeder Puls durch die bewirkte Anregung die optischen Eigenschaften des Substrats verändert und dadurch eine Streuung bewirkt, die eine Verbreiterung der Einflusszone konzentrisch um die Strahlachse zur Folge hat, wächst das dadurch begrenzte Volumen in der Breite quer zur Strahlachse. Zugleich entsteht hierdurch eine in der Querschnittsebene verlaufende Stirnfläche oder eine geringfügig kegelförmige Vertiefung mit einem stumpfen bzw. flachen Winkel. Im Ergebnis wird eine Formung der Modifikation bewirkt, deren Länge konstant bleibt, deren Durchmesser jedoch durch die Anzahl sowie Parameter der Pulse bestimmt ist.
Man könnte daran denken, den Abstand benachbarter Strahlachsen derart auszuwählen, dass sich Überlappungen der Modifikationen ergeben. Besonders sinnvoll ist es hingegen, wenn der Abstand der Strahlachse so eingestellt wird, dass die eingebrachten Modifikationen einander nicht überlappen, sondern mit einem geringen Abstand aneinander angrenzen, sodass die durch den anisotropen Materialabtrag in den modifizierten Bereichen entstandenen Ausnehmungen einander quer zur Strahlachse überlappen. Um unerwünschte Wechselwirkungen beim Einbringen benachbarter Modifikationen, sogenannte Abschattungseffekte, für die Laserstrahlung durch vorangegangene Modifikationen zu vermeiden, wird der Abstand der Modifikationen (p) in Abhängigkeit des Durchmessers der aufgeätzten Ausnehmungen (d) nach der Formel 10 > d/p > 1,15 bestimmt. Somit ist der Durchmesser (d) der jeweiligen Ausnehmung mindestens 1,15-mal so groß wie der Abstand der Modifikationen (p), damit ein zusammenhängendes Volumen entsteht. Zugleich ist aber auch ein Mindestabstand der Modifikationen (p) einzuhalten, der nicht kleiner als ein Zehntel des Durchmessers sein darf, da es sonst zu Randeffekten durch Abschattung kommt.
Hierbei hat es sich bereits als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Modifikationen mit einem regelmäßigen Muster und/oder einer regelmäßigen Struktur in das Substrat eingebracht werden. Hierdurch ergibt sich ein gleichmäßiges Muster in der die Ausnehmung bestimmenden Fläche, wobei insbesondere unerwünschte Materialschwächungen vermieden werden und die Eigenschaften der Fläche über die gesamte Erstreckung der Ausnehmung weitgehend homogen sind.
Hierzu erweist es sich als besonders praxisnah, wenn der Abstand einer Modifikation von allen benachbarten Modifikationen zumindest im Wesentlichen übereinstimmend ausgewählt wird, sodass sich beispielsweise eine hexagonale Struktur der Modifikationen ergibt. Es kann zudem von Vorteil sein, die aufeinanderfolgenden Modifikationen nicht in der Reihenfolge benachbarter Modifikationen einzubringen, sondern gegebenenfalls zunächst weiter entfernte Modifikationen einzubringen. Hierdurch werden insbesondere Wechselwirkungen aufgrund thermischer Einflüsse vermieden.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass zumindest einzelne der zueinander benachbarten, insbesondere parallelen Modifikationen unterschiedliche Seitenabstände in einer gemeinsamen Querebene parallel zu der Außenfläche aufweisen und dass der jeweilige Seitenabstand in Abhängigkeit der Erstreckung, also der Länge der Modifikation zwischen der Außenfläche und der Position in dem Substrat, derart eingestellt wird, dass bei einer größeren Erstreckung der Seitenabstand reduziert wird und umgekehrt, sodass sich also der Seitenabstand und die Erstreckung umgekehrt proportional verhalten. In überraschender weise hat sich nämlich gezeigt, dass die so erzeugte Ausnehmung oder Materialschwächung bei Beachtung dieses Zusammenhangs zwischen Seitenabstand und Erstreckung eine regelmäßige, in der Praxis nahezu ebene Oberfläche aufweist, was bei einem von der Erstreckung unabhängigen Seitenabstand nicht der Fall ist. Dieser erfindungsgemäß nutzbare Effekt beruht auf der Erkenntnis, dass in einem Endabschnitt der Modifikation nahe der Position in dem Substrat die Querschnittsfläche der Modifikation reduziert ist, was seine Ursache in einem konvergierenden Verlauf der Modifikationen hat. Eine optimale Fläche lässt sich daher durch ein reziprokes Verhältnis zwischen der Erstreckung und dem Seitenabstand benachbarter Modifikationen erzielen.
Eine andere, ebenfalls besonders bevorzugte Abwandlung der Erfindung wird dann erreicht, wenn abschnittsweise entlang identischer oder paralleler Achsen verschiedene Modifikationen in das Substrat eingebracht werden, die sich einerseits zwischen der ersten Außenfläche und einer Position innerhalb des Substrats, andererseits zwischen der zweiten Außenfläche und einer Position innerhalb des Substrats erstrecken und deren Erstreckung übereinstimmend sein kann. Dadurch lässt sich eine dreidimensionale Kontur in dem Substrat erzeugen, wobei die Laserstrahlung durch dieselbe Außenfläche in das Substrat eintritt. Dabei erstreckt sich die jeweilige Modifikation von der ersten oder der zweiten Außenfläche bis zu der vorbestimmten Position innerhalb des Substrats. Der Ätzangriff durch die Einwirkung eines ätzenden Mediums erfolgt dabei von beiden Seiten, insbesondere durch Eintauchen in das Ätzmedium, sodass es zu einem beidseitigen bzw. allseitigen Materialabtrag kommt. Hierdurch lassen sich mit einem vergleichsweise geringen Aufwand selbst komplexe Strukturen durch Einbringen der Modifikationen und anschließendes Ätzen erzeugen.
Gemäß einer besonders Erfolg versprechenden Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem Modifikationen zwischen einerseits einer Position innerhalb des Substrats und andererseits entweder der ersten Außenfläche oder der zweiten Außenfläche mit übereinstimmender Erstreckung oder mit demselben Abstand zu der benachbarten Außenfläche entlang identischer Achsen in das Substrat eingebrachten werden, kann eine Abrundung von Trennflächen, beispielsweise durch beidseitige Fasen entlang der Umfangskontur eines aus dem Substrat herzustellenden Ausschnitts, vorgenommen werden. Somit erfolgt das Ausschneiden entlang der Sollkontur und das Einbringen von Fasen zur Vermeidung unerwünschter scharfer Kanten in einem einzigen Verfahrensschritt.
Bei einer anderen, ebenfalls besonders zweckmäßigen Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden eine Vielzahl benachbarter, entlang paralleler Achsen in das Substrat eingebrachter Modifikationen jeweils zu verschiedenen Positionen innerhalb des Substrats mit unterschiedlichem Abstand zu der benachbarten Außenfläche eingebracht, wobei die Positionen auf einer gemeinsamen, zu der Außenfläche nicht parallelen Ebene liegen. Auf diese Weise lässt sich so eine ebene Materialschwächung oder Ausnehmung mit einer gegenüber der Außenfläche geneigten Orientierung erzeugen.
Selbstverständlich lassen sich in gleicher Weise auch gewölbte Flächen erzeugen, um so insbesondere Unstetigkeitsstellen in einem Übergangsbereich der Ausnehmung und in angrenzenden Randbereichen des Substrats zu vermeiden. Hierdurch werden unerwünschte Spannungsverläufe innerhalb des Substrats, insbesondere bei einer äußeren Krafteinwirkung, effizient vermieden und die Belastbarkeit der so erzeugten Struktur, beispielsweise einer Überhangstruktur, wesentlich erhöht.
Auf diese Weise können in ein Substrat, beispielsweise aus Glas mit einer Materialstärke zwischen 300 pm und 900 pm, insbesondere ca. 500 pm, zumindest einzelne Ausnehmungen und/oder Materialschwächungen mit einer Reststärke des Substrats von weniger als 100 pm, insbesondere beispielsweise ca. 50 pm, eingebracht werden, sodass zumindest im Bereich einzelner Ausnehmungen oder Materialschwächungen flexible Eigenschaften erzielt und dadurch beispielsweise Membrane oder Scharniere erzeugt werden können.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Substrats mit einer Modifikation, die sich mit einer bis zu einer Position innerhalb des Substrats erstreckt;
Fig. 2 eine durch Ätzen erzeugte Modifikation in dem Substrat;
Fig. 3 mehrere nebeneinander angeordnete Modifikationen mit mehreren durch den Ätzprozess überlappenden Ausnehmungen;
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Substrat mit einer durch mehrere benachbarte Ausnehmungen erzeugten gewellten Randkontur;
Fig. 5 ein regelmäßiges Muster von Modifikationen und Ausnehmungen;
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Substrat mit mehreren, in Reihen angeordneten
Modifikationen; Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht des in Figur 6 gezeigten Substrats mit mehreren Modifikationen unterschiedlicher Erstreckung;
Fig. 8 eine geschnittene Seitenansicht des in den Figuren 6 und 7 gezeigten Substrats nach dem Materialabtrag durch Ätzen;
Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Substrats mit mehreren, teilweise entlang derselben Achsen eingebrachten Modifikationen;
Fig. 10 eine geschnittene Seitenansicht des in der Figur 9 gezeigten Substrats nach dem Materialabtrag durch Ätzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einbringen einer Ausnehmung 1 als Vertiefung oder Überhangstruktur in ein Substrat 2 durch partielles Reduzieren der Materialstärke 3 des Substrats 2 wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei kommt es, wie in der Figur 1 zu erkennen, nach dem an sich bekannten LIDE-Verfahren (Laser Induced Deep Etching) in dem Substrat 2 zu einer räumlichen Strahlformung der nicht gezeigten Laserstrahlung entlang einer Strahlachse 4, wodurch entlang der Strahlachsen 4 Fehlstellen in dem Substrat 2 erzeugt werden, die jeweils eine Modifikation 5 in dem Substrat 2 bilden.
Anschließend wird, wie in der Figur 2 gezeigt, die Ausnehmung 1 durch die Einwirkung eines ätzenden Mediums und durch den infolgedessen eintretenden anisotropen Materialabtrag in dem jeweiligen Bereich der Modifikationen 5 in dem Substrat 2 erzeugt.
Wie insbesondere in den Figuren 6 und 7 erkennbar, werden hierzu eine Vielzahl von Modifikationen 5 entlang paralleler Strahlachsen 4 mit einer Erstreckung T zwischen einer ersten Außenfläche 6 und einer Position P innerhalb des Substrats 2 mit einem Abstand a von einer der ersten Außenfläche 6 gegenüberliegenden zweiten Außenfläche 7 in das Substrat 2 eingebracht, sodass sich jede Modifikation 5 von einer Außenfläche 6, 7 in Richtung der gegenüberliegenden Außenfläche 6, 7 des Substrats 2 bis zu einer Position P innerhalb des Substrats 2 erstreckt. Dabei weisen die zueinander benachbarten Modifikationen 5 einen Seitenabstand S bezogen auf die jeweilige Strahlachse 4 auf.
Im Bereich der Modifikationen 5 entstehen durch den Ätzabtrag überlappende Ausnehmungen 1, die eine taschenartige Vertiefung bzw. eine Überhangstruktur in dem Substrat 2 mit einer Welligkeit am Boden der Ausnehmung 1 erzeugen, wobei die verbliebene Restdicke im Bereich der taschenartigen Ausnehmungen 1 die Überhangstruktur bildet.
In der Figur 4 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Randbereich der Ausnehmung 1 dargestellt. Die typische Form des Randbereichs entsteht durch den Seitenabstand S zwischen den Modifikationen 5 und die Größe der aufgeätzten Ausnehmungen 1, gekennzeichnet durch die Breite b, die zugleich den Radius in einer Ecke des Randbereichs bestimmt.
Ergänzend ist in der Figur 5 in einer Draufsicht das regelmäßige Muster von Modifikationen 5 und Ausnehmungen 1 in dem Randbereich der Ausnehmung 1 dargestellt.
Der Seitenabstand S benachbarter Modifikationen 5 ist umgekehrt proportional zu der Länge bzw. Tiefe der Erstreckung T in dem Substrat 2. Wie in der Figur 6 erkennbar, betrifft dies sowohl den Seitenabstand S einer Modifikation 5 einer Reihe R zu den Modifikationen 5 der benachbarten Reihen R als auch den jeweiligen Seitenabstand S verschiedener Modifikationen 5 derselben Reihe R untereinander. Dadurch gelingt es erfindungsgemäß, eine nahezu ebene Oberfläche 8 der in der Figur 8 im Querschnitt dargestellten Ausnehmung 1 zu erzeugen, indem sich das erfindungsgemäße Verfahren die in Abhängigkeit der Erstreckung T der Modifikationen 5 unterschiedlichen Querschnittsformen und deren Breite b der Modifikationen 5 in ihrem jeweiligen Endbereich 9 zu Nutze macht.
In den Figuren 9 und 10 ist noch eine Variante des Verfahrens dargestellt, bei dem entlang derselben Strahlachse 4 der Laserstrahlung verschiedene Modifikationen 5 in das Substrat 2 eingebacht werden, die sich einerseits zwischen der ersten Außenfläche 6 und einer ersten Position P1, andererseits zwischen der zweiten Außenfläche 7 und einer zweiten Position P2 innerhalb des Substrats 2 erstrecken, wobei die Modifikationen 5 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dieselbe Erstreckung T aufweisen. Indem also entlang der Strahlachse 4 eine Unterbrechung der Modifikationen 5 entsteht, bleibt der so eingeschlossene innere Bereich des Substrats 2 bei der nachfolgenden Ätzbehandlung frei von einem Materialabtrag. Die so erzeugte treppenförmige Struktur nach dem Ätzabtrag ist in der Figur 10 dargestellt, die aufgrund chemischer Effekte die ergänzend ausschnittsweise dargestellte verrundete Kontur 10 erhalten. Die so erzeugte Abrundung oder Fase eignet sich in optimaler Weise zur Herstellung belastbarer Ausschnitte bzw. Zuschnitte des Substrats 2 und lässt sich erfindungsgemäß in einem einzigen gemeinsamen Verfahrensschritt hersteilen.
Anmelder: LPKF Laser & Electronics AG Osteriede 7 30827 Garbsen
Unser Zeichen: LPK-204-PCT 31. März 2021
BEZUGSZEICH EN LISTE
1 Ausnehmung
2 Substrat
3 Materialstärke
4 Strahlachse
5 Modifikation
6 Außenfläche
7 Außenfläche
8 Oberfläche
9 Endbereich 10 Kontur
T Erstreckung P Position a Abstand S Seitenabstand R Reihe b Breite

Claims

PATENTANSPRÜCH E
1. Verfahren zum Einbringen zumindest einer Ausnehmung (1) in ein insbesondere plattenförmiges Substrat (2) oder zum Reduzieren der Materialstärke (3) des Substrats (2), bei dem der Fokus einer Laserstrahlung eine räumliche Strahlformung entlang einer Strahlachse (4) der Laserstrahlung erfährt und bei dem mittels der Laserstrahlung entlang der Strahlachse (4) Fehlstellen in dem Substrat (2) erzeugt werden, ohne dass es dabei zu einem Materialabtrag des Substrats infolge der Laserstrahlung kommt, wobei eine oder mehrere Fehlstellen zumindest eine Modifikation (5) in dem Substrat (2) bilden, sodass anschließend die Ausnehmung (1) und/oder die Materialschwächung durch die Einwirkung eines ätzenden Mediums durch einen anisotropen Materialabtrag in dem jeweiligen Bereich der Modifikationen (5) in dem Substrat (2) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Modifikationen (5) entlang insbesondere parallel beabstandeter Strahlachsen (4) mit einer Erstreckung (T) zwischen einer ersten Außenfläche (6) und einer Position (P) innerhalb des Substrats (2) mit einem Abstand (a) von einer der ersten Außenfläche (6) gegenüberliegenden zweiten Außenfläche (7) in das Substrat (2) eingebracht werden, sodass sich jede Modifikation (5) von einer Außenfläche (6, 7) in Richtung der gegenüberliegenden Außenfläche (6, 7) des Substrats bis zu einer Position (P) innerhalb des Substrats (2) mit einem Abstand (a) von den Außenflächen (6, 7) erstreckt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) in ein Ätzbad getaucht wird, sodass es durch den Ätzangriff an der ersten Außenfläche (6) zu einem anisotropen Materialabtrag und an der zweiten Außenfläche (7) zu einem isotropen Materialabtrag kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlstellen innerhalb des Substrats (2) durch eine Folge von Pulsen oder durch einen Einzelpuls erzeugt werden.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationen (5) durch mehrere Pulse mit übereinstimmender Strahlachse (4) eingebracht werden.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenabstand (S) der Strahlachsen (4) so eingestellt wird, dass die eingebrachten Modifikationen (5) einander nicht überlappen.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenabstand (S) benachbarter Strahlachsen (4) so eingestellt wird, dass die durch den anisotropen Materialabtrag in den Bereichen der Modifikationen (5) entstandenen Ausnehmungen (1) einander überlappen.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationen (5) mit einem regelmäßigen Muster und/oder mit einer regelmäßigen Struktur in das Substrat (2) eingebracht werden.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenabstand (S) einer Modifikation (5) von allen benachbarten Modifikationen (5) zumindest im Wesentlichen übereinstimmend ausgewählt wird.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer größeren Erstreckung (T) einer Modifikation (5) der Seitenabstand (S) zu benachbarten Modifikationen (5) reduziert wird.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abschnittsweise entlang identischer und/oder benachbarter paralleler Strahlachsen (4) Modifikationen (5) in das Substrat (2) eingebracht werden, die sich einerseits zwischen der ersten Außenfläche (6) und einer ersten Position (P1) innerhalb des Substrats (2), andererseits zwischen der zweiten Außenfläche (7) und einer zweiten Position (P2) innerhalb des Substrats (2) erstrecken.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Modifikationen (5) zwischen der ersten Außenfläche (6) und einer ersten Position (P1) innerhalb des Substrats (2), andererseits zwischen der zweiten Außenfläche (7) und einer zweiten Position (P2) innerhalb des Substrats (2) mit übereinstimmender Erstreckung (T) und/oder mit demselben Abstand (a) zu der benachbarten Außenfläche (6, 7) entlang einer identischen Strahlachse (4) in das Substrat (2) eingebracht werden.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl benachbarter, entlang paralleler Strahlachsen (4) in das Substrat (2) eingebrachter Modifikationen (5) jeweils zu verschiedenen Positionen (P) innerhalb des Substrats (2) mit unterschiedlichem Abstand (a) zu derselben Außenfläche (6, 7) erstrecken, wobei die Positionen (P) auf einer gemeinsamen, zu der Außenfläche (6, 7) nicht parallelen Ebene liegen.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) eine Materialstärke zwischen 300 pm und 900 pm, insbesondere zwischen 300 pm und 600 pm, aufweist und zumindest eine Ausnehmung (1) und/oder Materialschwächung mit einer Reststärke des Substrats (2) von weniger als 100 pm, insbesondere zwischen 30 pm und 80 pm eingebracht, wird.
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