KR20150135381A

KR20150135381A - 레이저 방사선을 이용하여 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료의 제거 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20150135381A
Application number: KR1020157030101A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 슐츠; 우어스 에펠트
Original assignee: 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르더룽 데어 안게반텐 포르슝 에.베.; 레이니쉬-웨스트펠리쉐 테크니쉐 호크슐레 아아켄
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-12-02
Also published as: DE102013005135A1; CN105283265A; WO2014154345A2; EP2978558A2; WO2014154345A3

Abstract

본 발명은 레이저 방사선을 이용하여 상면과 하면 사이의 정해진 두께의 공간 체적을 보유하는 취성 경질 재료를 제거하기 위한 방법에 관한 것이며, 재료는 자신의 두께보다 크거나 같은 정의된 광학 침투 깊이를 갖는다. 레이저 방사선은 상면의 표면 법선에 상대적으로 정의된 입사각으로 입사되며, 요컨대 상기 레이저 방사선은 일차 레이저 방사선으로서 지칭된다. 일차 레이저 방사선은 재료의 하면 상에서 적어도 부분적으로 반사되며, 그럼으로써 재료의 체적 내에서 반사를 통해 이차 레이저 방사선이 생성된다. 취성 경질 재료의 가공을 위해, 상기 재료는 하면 상에서 추가 재료에 의해 형상 결합 방식으로 지지된다. 또한, 본 발명은 상응하는 장치에도 관한 것이다.

Description

레이저 방사선을 이용하여 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료의 제거 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR REMOVING BRITTLE-HARD MATERIAL WHICH IS TRANSPARENT TO LASER RADIATION, BY MEANS OF LASER RADIATION}

본 발명은 레이저 방사선을 이용하여 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료를 예컨대 드릴링, 절삭, 또는 스코링(scoring)하는 것처럼 제거하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이며, 재료는 재료의 상면과 하면 사이의 정해진 두께의 공간 체적을 보유하고, 재료는 재료의 두께보다 크거나 같은 정의된 광학 침투 깊이를 가지며, 레이저 방사선은 레이저 방사선의 축과 상면의 표면 법선 사이의 정의된 입사각으로 입사되고, 재료의 상면 상으로 입사되는 레이저 방사선은 일차 레이저 방사선으로서 지칭되며, 일차 레이저 방사선은 재료의 하면 상에서 적어도 부분적으로 반사되며, 그럼으로써 재료의 체적 내에서 반사를 통해 이차 레이저 방사선이 생성되고, 일차 및 이차 레이저 방사선의 정합 중첩(coherent superposition)의 흡수를 통해 재료의 체적 내에 재료에 대해 상이한 효과를 갖는 2개 이상의 단계의 전자 밀도(electron density)를 갖는 전자 밀도가 생성되고, 전자 밀도의 상기 단계들에는, 일차 레이저 방사선의 세기의 제1 임계값에 도달하는 점이 재료 특성의 개질 및/또는 균열들의 형태인 기계적 손상을 특징으로 하고 제2 임계값에 도달하는 점은 스폴링(spalling) 및/또는 재료 제거의 형태인 재료의 기계적 제거를 특징으로 하는 것으로 설정함으로써, 일차 방사선의 세기의 임계값들이 각각 할당된다.

상기 방법들은 특히 얇은 유리 기판, 즉 취성 경질 소재가 가공되어야 하는 디스플레이 기술에서 적용된다. 바로 산업용 디스플레이 기술은 점점더 증가하는 시장 거래량을 획득하고 있으면서, 민감한 "터치스크린"을 포함하여 점점더 가벼워지는 장치들과 그에 따라 예컨대 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터를 위한 상대적으로 더 얇은 유리판에 적용되는 경향을 나타내고 있다.

얇은 유리 기판은 바로 상대적으로 더 두꺼운 유리의 내구성 및 그 기계적 안정성이 달성될 수 있을 때 디스플레이를 위한 장점들을 제공한다. 이처럼 얇은 유리판들은 거의 모든 평판 디스플레이(FDP)에서 적용된다.

상기 얇은 유리판을 가공하기 위한 종래의 방법들은 정의된 절삭 날을 이용한 밀링 가공이거나, 또는 종래의 방법들은 소재 또는 재료 내로 목표한 바대로 생성되는 균열 형성[스코링 및 파단(breaking)]의 기계적 효과를 기반으로 한다. 레이저 방사선을 이용하는 다수의 공지된 방법 변형예는 마찬가지로, 스코링이 레이저 방사선의 작용으로 대체되어 소재/재료가 레이저 방사선의 작용 후에 파단되게 하는, 스코링 및 바로 후속하는 파단의 원리의 기계적 효과들을 이용한다는 점을 기반으로 한다. 종래의 기계적 가공(절삭, 드릴링)은 두꺼운 소재 두께에 대해서보다 얇은 유리판의 경우 훨씬 더 어렵다. 요컨대 기계적 스코링의 경우, 미세 균열들이 생성되거나, 또는 심지어 작은 부분들, 즉 이른바 칩들(chip)이 튕겨져나오며, 그럼으로써 샌딩(sanding) 또는 에칭이 재가공 공정으로서 필요하게 된다.

최초에 기재한 것처럼, 취성 경질 재료를 제거하기 위한 상기 방법 및 상기 장치에 대한 요건들은 재료 내에 손상들이 발생하지 않게 하면서 높은 제거율을 달성하는 것이며, 그럼으로써 제거를 통해, 그에 따라 가공 후에, 여타의 경우 종래 기술에 따른 방법들로는 발생할 수 있는, 재료 내로의 추가 응력들 또는 추가 균열들은 생성되지 않게 된다.

본원의 발명자는 상기 균열들이 3가지 이상의 외양 형태(appearance form)로 나타난다는 점을 확인하였다.

- 제1 유형의 균열: 손상/균열 형성/칩 형성이 소재의 배면에서 발생한다. 또한, 제1 유형의 균열들은, 이미, (레이저 방사선이 입사되는) 정면 상에 여전히 손상이 발생하지 않고 여전히 제거도 수행되지 않을 때에도 발생한다.

- 제2 유형의 균열: 균열들 또는 [스파이크(spike)로도 지칭되는] 손상들은, 피가공재의 표면의 변경되지 않은 부분에서부터, 형성되는 제거 함몰부의 측면 제거 플랭크로의 천이부를 나타내는 입구 에지로부터 개시된다.

제2 유형의 균열들 또는 손상들은 (제3 유형의 균열들에 비해) 큰 깊이에 걸쳐서 재료의 체적 내로 연장된다. 입구 에지로부터 개시되는 재료 개질들/손상들은 체적 내에서도 각각 확인될 수 있고 발생할 수 있거나[이런 경우, 상기 개질들 또는 손상들은 "필라멘트(filament)"로도 지칭되며, 커 효과(Kerr effect) 및 자기 집속(self-focusing)은 물리적 원인이다], 또는 심지어 피가공재의 배면, 또는 레이저 방사선의 반대 방향으로 향해 있는 피가공재의 표면에도 도달할 수 있다. 제거된 표면으로부터 개시되는 제2 유형의 균열들이 피가공재 또는 재료의 하면 또는 레이저 방사선의 반대 방향으로 향해 있는 피가공재 또는 재료의 표면에 도달한다면, 상기 균열들은 (부주의하게 분석할 경우) 종종 제1 유형의 균열들과 더 이상 구별되지 않는다.

- 제3 유형의 균열: 그리 깊게 침투하지 않는 미세 균열들의 발생은 제2 유형의 균열들 또는 제2 유형의 손상들에 추가로 [제거된 표면(절삭 에지)을 따라서] 나타나며, 요컨대 상기 미세 균열들은 입구 에지 근처의 영역으로 제한되는 것이 아니라, 레이저 방사선이 제거 함몰부 내에서 제거 플랭크들을 의미하는 제거된 표면(제거 플랭크들) 상으로 입사되는 위치에서도 발생한다. 상기 미세 균열들은 제거된 표면으로부터 재료 내로 확산된다. 제3 유형의 균열들은 제1 유형의 균열들에 비해 좀 더 덜 깊게 재료 내로 침투한다. 제거 함몰부의 거친 표면은 입구 에지에 비해 상대적으로 더 작은 곡률 반경을 갖는 거칠기를 보유한다. 제거 함몰부의 거친 표면의 집속 효과는 입구 에지의 집속 효과보다 훨씬 더 강하다. 다시 말하면, 거친 표면의 국소 거칠기 또는 그 작은 곡률 반경에 할당될 수 있는 초점거리는 입구 에지의 비교적 큰 곡률 반경의 초점거리보다 훨씬 더 작을 수 있다.

JP 2005 230 863A는 레이저 방사선을 이용하여 투명한 재료를 가공하기 위한 방법 및 그 장치를 기재하고 있다. 여기서는, 가공할 소재 내로 레이저 방사선이 입사될 때 반사는 방지되어야 하며, 이를 위해 전체 피가공재는 액체 내로 침지된다고 되어 있다.

WO 2006 045 130A1에서는 유리판을 분할하기 위한 방법 및 장치가 기재된다. 절삭할 재료는 반사를 각각 가능하게 하고 강화하기 위해 반사 유리판으로 형상 결합 방식으로 지지된다. 절삭할 유리의 하면뿐만 아니라 이용되는 고체 판(solid plate)의 상이한 표면 거칠기로 인해 공기 간극(air gap)이 발생하며, 그럼으로써 그럼에도 현저한 반사가 나타나게 된다.

본 발명의 과제는, 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료를 예컨대 절삭, 스코링 및 드릴링하는 것처럼 제거하는 동안 배면 손상을 방지하는, 다시 말하면 소재의 배면 상에서 손상들, 균열 형성들 및/또는 칩 형성(chipping), 다시 말하면 앞서 기재한 것과 같은 제1 유형의 균열들을 방지하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제는 청구항 제1항에 따르는 방법 및 청구항 제6항에 따르는 장치로 해결된다.

핵심 사항은, 취성 경질 재료의 가공을 위해, 상기 재료가 하면 상에서 추가 재료에 의해 형상 결합 방식으로 지지된다는 점에 있다. 이 경우, 하면은, 가공할 재료 또는 소재의 표면이면서 레이저 빔이 입사되는 표면에 대향하여 위치하는 상기 표면이다.

전술한 조치들은 초단 맥동형 레이저 방사선을 이용하여 "와이드 밴드 갭(wide-band-gap)" 재료로서 지칭되는 이른바 취성 경질의 얇은 재료, 예컨대 유리를 가공하기 위해 적합하다. "와이드 밴드 갭" 재료는 가전자 밴드(valency band)와 전도 밴드(conduction band) 사이의 밴드 갭이면서 1eV보다 더 큰 상기 밴드 캡을 특징으로 한다. 초단 맥동형 레이저 방사선은 500ps(피코초) 미만의 범위의 펄스 지속 시간을 갖는 레이저 방사선을 의미한다. 재료의 두께보다 크거나 같은 정의된 광학 침투 깊이를 가지면서 레이저 방사선에 대해 투과성인 재료의 흡수는 레이저 방사선의 세기와 관련하여 "선형 흡수" 및 "비선형 흡수"의 개념으로 지칭되는 2가지 물리 범위를 나타낸다. 여기서, 재료 내에서 비선형 흡수를 달성하기 위해, 재료 내에 국소적으로 존재하는 레이저 방사선의 세기와 관련하여 작은 세기에 대해 투과성이거나 또는 레이저 방사선의 흡수에 대해 작은 값을 가지면서 레이저 방사선의 세기의 (개질/균열 및 스폴링/재료 제거에 대한 2개 이상의 임계값을 상회하는) 상대적으로 높은 값에 대해서는 강한 흡수성을 나타내는 임계값 거동이 특히 중요하다.

또한, 확인된 점에 따르면, 시간별 펄스 형태는 임계값들의 도달과 그에 따른 재료 내에서의 흡수에 강력한 영향을 미친다. 적합한 시간별 펄스 형태를 찾아내는 점은 연구의 대상이지 종래 기술은 아니다. 가우스형 시간별 펄스 형태의 특별한 경우에, 그리고 10ps의 펄스 지속 기간[10ps를 상회하는 펄스 지속 기간(세기 기반)] 동안 임계값들에 도달하는 점은 레이저 방사선의 세기에 대한 값을 특징으로 한다. 10ps 미만의 펄스 지속 기간(영향 기반) 동안 임계값들에 도달하는 점은 레이저 방사선의 영향에 대한 값(표면 관련 에너지 유입)을 특징으로 한다. 또한, 확인된 점에 따르면, 본 발명에 따른 조치들에 의해, 가공할 취성 경질 소재 또는 재료가 추가 재료를 통해 형상 결합 방식으로 지지되는, 다시 말하면 레이저 방사선이 가공할 재료 내로 조사되는 면에 대향하여 위치하는 면 상에서 지지되는 점에서, 가공할 재료의 배면 손상들은 방지된다. 이와 달리, 상기 배면 손상들은, 취성 경질 재료가 배면 상에서 공기를 통해 에워싸일 때 관찰된다. 이런 결과들은, 적합한 추가 재료를 통해 재료의 배면 상에서의 반사가 발생하지 않는다는 점을 통해 설명된다. 굴절률(refractive index) 또는 흡수율(absorption index)에 대한 광학 특성들의 값들이 제거할 취성 경질 재료의 광학 특성들에 대한 값들과 일치한다면, 재료는 배면 손상들을 방지하기 위해 적합하다. 이에 비해, 예컨대 배면 재료로서 공기가 이용되는 경우, 레이저 방사선의 반사가 나타난다. 직접 입사되는 일차 레이저 방사선과 배면 상에서 반사되는 이차 레이저 방사선의 정합 중첩의 흡수를 통해, 재료의 체적 내에서는 전자 밀도가 생성된다.

한편, 바람직하게는, 추가 재료의 광학 특성들은 취성 경질 재료와 추가 재료 사이의 경계면의 공간 구조화를 통해 설정될 수 있다. 이런 구조화는 예컨대 격자형 주기 구조가 재료의 배면 상에서 생성되는 것을 통해 수행될 수 있으며, 그럼으로써 반사되어 재료로부터만 회절되는 방사선은 발생하지 않게 된다. 이런 경우에, 배면 재료는 구조화의 진폭이 존재하는 영역으로서 간주되며, 배면 재료는 재료와 주변 환경(예: 공기)의 주기적 전환부로서 간주된다. 가공할 재료의 배면의 구조화는 가공할 재료의 체적 내 광학 특성들에 영향을 미칠 수는 없긴 하지만, 그러나 반사도(reflection degree)(표면의 특성)는 체적 내 재료의 광학 특성뿐만 아니라 표면 자체의 상태(다시 말해 표면의 기하학적 형태)에 따라서도 결정된다. 요컨대 이와 같은 경계면의 형태에 대한 반사도의 의존성은 프레넬 법칙(Fresnel's law)뿐만 아니라 회절 이론에 의해서도 증명된다.

추가 재료로서는 바람직하게는 액체뿐만 아니라 고체 판도 이용될 수 있다.

특히 바람직한 사항인 액체가 이용되는 경우, 취성 경질 재료는 가공을 위해 상응하는 액체 욕(liquid bath) 내로 삽입될 수 있고, 그럼으로써 하면은 액체와 접촉하게 된다. 액체로서는 특히 예컨대 침지 현미경 검사에서 이용되는 것과 같은 침지유(immersion oil)가 적합하다. 추가 재료로서 고체 판이 이용되는 경우에는 연성 재료(ductile material) 또는 경화성-연성 재료 소재의 판이 이용되어야 하며, 재료 유형은, 결과적인 굴절률을 위한 상기 재료의 제조 공정, 예컨대 경화의 결과에 따라서 결정된다.

액체가 이용되는 경우, 액체의 조성은, 손상 또는 제거가 방지되어야 하는지 각각 그 여부에 따라서, 세기에 대한 제1 (손상) 임계값 또는 제2 (재료 제거) 임계값이 초과되지 않을 정도로 정확하게 굴절률 및 흡수율에 대한 광학 특성들의 값들이 제거할 취성 경질 재료의 광학 특성들에 대한 값들과 일치하도록 설정되어야 한다.

동시에, 추가 재료로서 고체 판은 가공할 취성 경질 재료의 하면 상에 인접하는 표면의 앞서 언급한 구조화부를 포함할 수 있다. 따라서, 어느 경우에서든, 재료와 고체 판 사이에 필요한 형상 결합성이 달성되도록 유념해야 한다.

본 발명에 따라서, 레이저 방사선의 반사에 대한 광학 경계면의 작용은 최소화되며, 그럼으로써 제1 세기에 대한 제1 임계값의 초과는 방지되고 그에 따라 하면(배면)의 손상도 방지된다. 여기서 주지할 사항은, 가공할 재료와 지지할 재료 사이에서 완벽하게 매칭되는 광학 굴절률을 물리적으로, 그리고 기술적으로도 달성할 수 없는 특수한 경우에 상기 경계면의 광학 작용은 제거될 수도 있다는 점이다. 굴절률의 완벽한, 또는 거의 완벽한 매칭은, 제1 임계값이 손상의 발생에 할당되고 제2 임계값은 재료 제거의 발생에 할당되는 조건에서 특히 레이저 방사선의 세기의 제1 및 제2 임계값이 초과되지 않을 때 제공된다. 하면 상에서 (배면) 손상의 미발생은 액체 조성의 본 발명에 따른 설정을 특징짓는다. 이런 경우, 사소한 비매칭(mismatching)은 손상(예: 균열)이 발생하는 제1 임계값의 초과를 야기한다. 이런 경우, 심각한 비매칭은 스폴링의 형태로 하면(배면)에서 재료 제거를 야기한다.

본 발명에 따라서, 재료 배면 상에서/재료 배면으로부터의 반사는 방지된다.

액체가 가공할 재료의 지지를 위해 이용되는 경우, 유념할 점은 재료의 배면만이 액체로 습윤화된다는 점이다.

본 발명의 추가의 상세내용들 및 특징들은 도면에 따르는 한 실시예의 하기 기재내용에서 제시된다.

도 1은 본 발명에 따르는 배열 구조의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 추가 배열 구조이다.
도 3은 레이저 방사선을 이용한 가공 동안 얇은 취성 경질 재료의 배면 손상이 발생하는 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 2개의 이미지를 도시한 개략도이며, 좌측 이미지 A는 추가 재료의 지지 없이 가공된 유리의 배면을 나타낸 것이고, 그에 반해 우측 이미지 B는 추가 재료를 통한 지지가 이루어진 경우의 배면을 나타낸 것이다.

도 1 및 도 2에는, 특히 가공으로 인한 재료의 배면 상의 제1 유형의 균열들이 방지되거나 저지되는 본 발명에 따른 효과를 달성하기 위해, 도면부호 1로 표시되고 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료를 레이저 방사선으로 가공할 수 있는 2개의 배열 구조가 도시되어 있다.

본 발명에 따라서, 도 1의 배열 구조에 상응하게, 가공할 취성 경질 재료(1)는 자신의 하면(2) 상에서 예컨대 고체 판인 추가 재료(3)를 통해 형상 결합 방식으로 지지된다. 결과적으로 표면을 스코링하거나 절삭하도록 레이저 방사선을 이용하여 취성 경질 재료를 제거하거나 드릴링하기 위해, 레이저 방사선은 상면(4)으로부터 얇은 판형 재료 상으로 조사된다. 그에 따라, 여기서 핵심 사항은, 재료(1)가 일차 레이저 방사선이 부딪치는 상면(4)에 대향하여 위치하는 (레이저 방사선이 재료 두께를 통과하여 부딪치는) 하면(2) 상에서 전면에 걸쳐, 그리고 그에 따라 형상 결합 방식으로 지지된다는 점에 있다.

도 2에 도시된 것과 같은 본 발명에 따른 배열 구조는, 취성 경질 재료가 자신의 하면(2) 상에서 고체 판에 의해 지지되는 것이 아니라, 액체 욕(5) 내로 침지됨으로써 하면(2)이 액체에 의해 덮인다는 점에서, 도 1에 따른 배열 구조와 구별된다. 액체(5)는 예컨대 욕조(6) 내로 채워지며, 재료(1)는 욕조(6)의 바닥부(7) 상에서 2개의 지지대(8)를 통해 지지된다.

도 3에는, 바로 도 1 및 도 2에 따르는 배열 구조들 및 조치들에 의해 방지되는 배면 손상이 발생하는 원리가 도시되어 있다. 투명한 재료(1) 및 이 재료의 하면(2)은 도 1 및 도 2에서와 동일한 도면부호들로 표시되어 있다. 재료(1)의 하면(2)을 에워싸는 매체, 본 사례의 경우 예컨대 공기는 도면부호 9로 표시되어 있다. 입사되는 레이저 빔(6)은 더 나은 명확성을 위해 큰 입사각(10)으로 도시되어 있다. 이 시뮬레이션에는, 영역(11)을 통해 지시되는 부분으로서 배면(2)의 근처에 세기의 주기적인 초과 상승이 도시되어 있으며, 이런 초과 상승을 통해 손상들/균열들/"칩 형성"(스폴링)이 야기된다.

도 3에는, 취성 경질 재료(1)가 두께(d)를 보유하고 이 재료 상으로 일차 레이저 방사선(12)이 입사되는 사례가 시뮬레이션되어 있다. 재료(1)는 일차 레이저 방사선(12)의 파장에 대해 취성 경질 재료(1)의 두께(d)보다 크거나 같은 광학 침투 길이(d_opt >= d)를 갖는다.

방사선 세기가 주기적으로 상승하는 영역(11)은, 취성 경질 재료(1)의 체적 내에서 이차 방사선(13)이 하면 상에서 일차 방사선(12)의 반사를 통해 생성되는 것을 통해 발생한다. 레이저 방사선의 흡수를 통해, 취성 경질 재료(1) 내의 전자 밀도는 2개 이상의 단계로 증가하며, 이런 단계들에는 레이저 방사선의 세기의 임계값들이 할당된다. 제1 임계값에 도달하는 점은 재료 특성의 개질을 특징으로 하고, 제2 임계값에 도달하는 점은 기계적 손상을 특징으로 하며, 기계적 손상은 균열들/칩 형성 또는 재료 제거의 형태로 나타난다.

본 발명에 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 취성 경질 재료(1)의 하면(2) 상에 제2 재료를 포지셔닝하는 것을 통해, 취성 경질 재료와 제2 재료 사이의 경계면의 광학 특성은, 입사되는 일차 방사선(12)과 반사되는 이차 방사선(13) 사이의 간섭에 근거하는, 취성 경질 재료(1)의 체적 내, 그리고 그 하면(2)의 주변 내 방사선의 세기가 제2 단계의 도달을 위한 세기의 임계값에 도달하지 않고 그에 따라 하면(2)의 손상이 방지되도록 설정된다. 취성 경질 재료(1)의 하면(2) 상의 상기 추가 재료는 고체(3)(도 1)이거나 액체(5)(도 2)일 수 있다.

취성 경질 재료(1)의 하면 상에서의 전술한 효과들은, 반사(회절 차수)가 제1 재료(1)의 체적 내로 향하지 않도록 취성 경질 재료(1)와 추가 재료 사이의 경계면의 광학 특성이 설정되는 것을 통해서도 강화될 수 있다.

도 4에는, 본 발명의 효과들을 명확하게 설명하기 위해 대조 사항이 2개의 개략적 이미지로 도시되어 있다. 좌측 이미지 A는 추가 재료를 통한 지지 없이 가공된 유리판의 배면을 도시한 것인 반면, 우측 이미지 B는 동일한 조건에서 추가 재료를 통한 지지가 이루어진 상태에서 가공이 수행되었을 때의 배면을 도시하고 있다. 이미지 B에 상응하는 유리판에서는 이미지 A의 유리판에서보다 훨씬 더 적은 손상이 식별된다는 점을 분명하게 알 수 있다.

Claims

레이저 방사선을 이용하여 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료를 제거하기 위한 방법으로서, 재료는 재료의 상면과 하면 사이의 정해진 두께의 공간 체적을 보유하고, 재료는 재료의 두께보다 크거나 같은 정의된 광학 침투 깊이를 가지며, 레이저 방사선은 레이저 방사선의 축과 상면의 표면 법선 사이의 정의된 입사각으로 입사되고, 재료의 상면 상으로 입사되는 레이저 방사선은 일차 레이저 방사선으로서 지칭되며, 일차 레이저 방사선은 재료의 하면 상에서 적어도 부분적으로 반사되며, 그럼으로써 재료의 체적 내에서 반사를 통해 이차 레이저 방사선이 생성되고, 일차 및 이차 레이저 방사선의 정합 중첩의 흡수를 통해 재료의 체적 내에 재료에 대해 상이한 효과를 갖는 2개 이상의 단계의 전자 밀도를 갖는 전자 밀도가 생성되고, 전자 밀도의 상기 단계들에는, 일차 레이저 방사선의 세기의 제1 임계값에 도달하는 점이 재료 특성의 개질 및/또는 균열들의 형태인 기계적 손상을 특징으로 하고 제2 임계값에 도달하는 점은 스폴링 및/또는 재료 제거의 형태인 재료의 기계적 제거를 특징으로 하는 것으로 설정함으로써, 일차 방사선의 세기의 임계값들이 각각 할당되는, 상기 방법에 있어서, 상기 취성 경질 재료의 가공을 위해 상기 재료는 하면 상에서 추가 재료에 의해 형상 결합 방식으로 지지되는 것을 특징으로 하는 레이저 방사선을 이용한 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료의 제거 방법.
제1항에 있어서, 상기 추가 재료의 광학 특성들은 상기 취성 경질 재료와 상기 추가 재료 사이의 경계면의 공간 구조화를 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 방사선을 이용한 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료의 제거 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 추가 재료로서는 액체가 이용되는 것을 특징으로 하는 레이저 방사선을 이용한 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료의 제거 방법.
제3항에 있어서, 제1 임계값은 손상의 발생에 할당되고 제2 임계값은 재료 제거의 발생에 할당되는 조건에서 상기 레이저 방사선의 세기의 제1 임계값 및 제2 임계값이 초과되지 않는 방식으로, 굴절률 및 흡수율에 대한 광학 특성들의 값들이 제거할 취성 경질 재료의 광학 특성들에 대한 값들과 일치하도록 상기 액체의 조성이 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 방사선을 이용한 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료의 제거 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 추가 재료로서는 고체 판이 이용되는 것을 특징으로 하는 레이저 방사선을 이용한 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료의 제거 방법.
레이저 방사선을 이용하여 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료를 제거하기 위한 장치로서, 재료는 재료의 상면과 하면 사이의 정해진 두께의 공간 체적을 보유하고, 재료는 재료의 두께보다 크거나 같은 정의된 광학 침투 깊이를 가지며, 레이저 방사선은 레이저 방사선의 축과 상면의 표면 법선 사이의 정의된 입사각으로 입사되고, 재료의 상면 상으로 입사되는 레이저 방사선은 일차 레이저 방사선으로서 지칭되며, 일차 레이저 방사선은 재료의 하면 상에서 적어도 부분적으로 반사되며, 그럼으로써 재료의 체적 내에서 반사를 통해 이차 레이저 방사선이 생성되고, 일차 및 이차 레이저 방사선의 정합 중첩의 흡수를 통해 재료의 체적 내에 재료에 대해 상이한 효과를 갖는 2개 이상의 단계의 전자 밀도를 갖는 전자 밀도가 생성되고, 전자 밀도의 상기 단계들에는, 일차 레이저 방사선의 세기의 제1 임계값에 도달하는 점이 재료 특성의 개질 및/또는 균열들의 형태인 기계적 손상을 특징으로 하고 제2 임계값에 도달하는 점은 스폴링 및/또는 재료 제거의 형태인 재료의 기계적 제거를 특징으로 하는 것으로 설정함으로써, 일차 방사선의 세기의 임계값들이 각각 할당되는, 상기 장치에 있어서, 상기 취성 경질 재료의 가공을 위해 상기 재료는 하면 상에서 추가 재료에 의해 형상 결합 방식으로 지지되는 것을 특징으로 하는 레이저 방사선을 이용한 레이저 방사선에 대해 투과성인 취성 경질 재료의 제거 장치.