KR20230117226A - 공작물을 분리하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작물(1)을 분리하기 위한 방법에 관한 것으로, 초단 펄스 레이저(50)의 초단 레이저 펄스를 포함하는 레이저 빔(20)을 이용해서 분리선(3)을 따라 공작물(1)의 재료가 제거되고, 상기 공작물(1)의 재료는 레이저 빔(20)의 파장에 대해 투과성이고, 2.0 내지 3.5이고, 바람직하게는 2.5 내지 3.5의 굴절률을 가지며, 공작물(1)은 분리 단계에서 재료의 제거로 인해 생기는 노치(4)를 따라 분리된다.

Description

공작물을 분리하기 위한 방법

본 발명은 초단 펄스 레이저의 초단 레이저 펄스를 포함하는 레이저 빔을 이용해서 공작물을 분리하기 위한 방법에 관한 것이다.

최근에는 매우 짧은 펄스 길이를 갖는, 특히 나노초 미만의 펄스 길이와 킬로와트 범위의 높은 평균 출력을 갖는 레이저의 개발로 인해 새로운 방식의 재료 가공이 가능해졌다. 짧은 펄스 길이와 높은 펄스 피크 출력 또는 몇 100μJ의 높은 펄스 에너지는 공작물의 재료에서 펄스 에너지의 비선형 흡수로 이어질 수 있으므로, 사용되는 레이저 광 파장에 대해서 실제로 투과성이거나 실질적으로 투과성인 재료가 가공될 수도 있다.

이러한 레이저 방사선의 특수한 응용 분야는 공작물의 분리 및 가공이다. 이 경우, 원칙적으로 재료 표면에서의 반사 손실이 최소화되기 때문에, 바람직하게 레이저 빔은 재료에 수직 입사각으로 도입된다. 그러나 굴절률이 높은 재료의 분리는 여전히 해결되지 않은 문제인데, 이는 특히 주변 매질과 공작물의 재료 사이의 큰 굴절률 차이로 인해 레이저 빔의 수차가 강해져 재료 내로 목표한 에너지 증착이 이루어질 수 없기 때문이다.

공개된 선행 기술에 기초하여, 본 발명의 과제는 공작물을 분리하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징을 갖는 공작물을 분리하기 위한 방법에 의해 해결된다. 바람직한 개선예는 종속 청구항, 상세한 설명 및 도면에 제시된다.

이에 따라 공작물을 분리하기 위한 방법이 제안되는데, 이 경우 초단 펄스 레이저의 초단 레이저 펄스를 포함하는 레이저 빔을 이용해서 분리선을 따라 공작물의 재료가 제거되고, 공작물의 재료는 레이저 빔의 파장에 대해 투과성이고, 2.0 내지 3.5, 바람직하게는 2.5 내지 3.5의 굴절률을 가지며, 공작물은 분리 단계에서 재료의 제거로 인해 생기는 노치를 따라 분리된다.

초단 펄스 레이저는 이 경우 초단 레이저 펄스를 제공한다. 이와 관련하여 초단은, 예를 들어 펄스 길이가 500피코초 내지 10펨토초, 특히 10피코초 내지 100펨토초인 것을 의미할 수 있다. 초단 레이저 펄스는 그것으로 형성된 레이저 빔을 따라 빔 전파 방향으로 이동한다.

본 명세서에서 "투과성 재료"란, 초단 펄스 레이저의 레이저 빔의 파장에 대해 실질적으로 투과성인 재료를 의미한다. 본 명세서에서 용어, "재료"와 "투과성 재료"는 대체 가능하게 사용되므로, 본 명세서에서 언급되는 재료는 항상 초단 펄스 레이저의 레이저 빔에 대해 투과성인 재료로서 이해되어야 한다.

레이저 빔이 공기와 같은 주변 매질에서 일정한 각도로 투과성 재료의 표면에 충돌하면, 레이저 빔은 굴절각으로 굴절된다. 이 경우 입사각과 굴절각은 스넬의 굴절 법칙(Snell's law)에 따라 공작물의 재료와 주변 매질의 굴절률을 통해 서로 관련된다.

표면에서 반사 및 굴절된 레이저 빔의 다른 특성은 프레넬(Fresnel) 방정식에 의해 주어진다. 프레넬 방정식은 이와 관련해서 표면에서 레이저 빔의 편광에 따른 투과- 및 반사 거동을 나타낸다. 이 경우 특히, 재료 표면에 레이저 빔의 수직 입사 시 반사 정도에 대해 하기식이 적용된다는 반사 법칙이 고려되어야 한다:

예를 들어, 재료의 굴절률 n=2.5이고, 공기의 굴절률 n=1인 경우, 입사하는 레이저 강도의 이미 18%가 재료의 표면에서 반사된다. 따라서 공작물의 재료는 레이저 파장에 대해 투과성일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 소위 프레넬 반사로 인해 레이저 빔이 재료 내로 불충분하게 인 커플링되고 그에 따라 재료를 통해 불충분하게 투과될 수 있다.

초단 레이저 펄스가 공작물의 재료 내로 포커싱되면, 초점 체적 내의 강도는 예를 들어 다중 광자 흡수- 및/또는 전자 애벌랜치(Avalanche) 이온화 과정에 의한 비선형 흡수를 야기할 수 있다. 이러한 비선형 흡수로 인해 전자이온 플라즈마가 생성되며, 이 경우 상기 플라즈마의 냉각 시 공작물의 재료 내에 영구적인 구조적 변화가 유도될 수 있다.

투과성 재료에서 초단 레이저 펄스에 의해 야기된 재료 변형은 크게 세 가지 유형으로 나뉜다(K.Itoh 외, "Ultrafast Processes for Bulk Modification of Transparent Materials“ MRS Bulletin, 31권 620페이지(2006) 참조): 유형 I은 등방성 굴절률 변화, 유형 II는 복굴절 굴절률 변화, 유형 III은 소위 미세 폭발에 의해 생성되는 소위 보이드 또는 공동이다. 발생한 재료 변형은 레이저의 펄스 지속시간, 파장, 펄스 에너지 및 반복 주파수와 같은 레이저 파라미터, 특히 전자 구조 및 열팽창 계수와 같은 재료 특성 및, 포커싱의 개구수(NA)에 의존한다.

유형 111 변형의 보이드는 예를 들어 높은 레이저 펄스 에너지로 생성될 수 있다. 이 경우 보이드의 형성은 고도로 여기된 기화된 재료가 초점 체적으로부터 주변 재료로 폭발적인 팽창에 기인한다. 이 과정을 미세 폭발이라고도 한다. 이러한 팽창은 재료의 질량 내에서 발생하기 때문에, 미세 폭발은 압축된 재료 외피로 둘러싸인 밀도가 낮거나 속이 빈 코어(보이드)를 남긴다. 미세 폭발의 충격 선단(shock front)에서 압축에 의해 투과성 재료에 응력이 생기고, 이로 인해 자발적인 균열 형성이 야기되거나 균열 형성을 촉진할 수 있다.

특히, 표면 근처에서 미세 폭발이 발생하면 재료가 폭연하여, 재료가 표면 가까이에서 효과적으로 제거된다. 따라서 재료의 내부에 보이드의 형성과 표면에서 재료의 폭연은 동일한 원인을 가지고 있다. 특히 "표면 근처"란 빔 전파 방향에 대해 공작물의 상부 표면(여기서는 "상부면")과 하부 표면(여기서는 "하부면")에 대한 근접을 모두 의미할 수 있다.

레이저의 높은 반복률에서는 재료가 펄스 사이에 완전히 냉각되지 않으므로, 재료에 존재하는 열이 펄스마다 증가한다. 예를 들어, 레이저의 반복 주파수는 재료의 열 확산 시간의 역수보다 높을 수 있으므로, 재료의 용융 온도에 도달할 때까지, 레이저 에너지의 연속적인 흡수로 인해 초점 영역에서 열 축적이 발생할 수 있다. 또한 초점 영역 주변 영역으로 열 에너지의 열적 전달로 인해 초점 영역보다 넓은 영역이 용융 및 기화되어, 재료가 제거될 수 있다.

재료의 굴절률이 크면 재료의 표면에 특히 높은 응력이 가해져, 거기에 재료 제거부가 생긴다.

재료는 전술한 효과와 함께 분리선을 따라 제거된다. 분리선은 공작물 표면에 대한 레이저 빔의 충돌선을 나타낸다. 피드(feed)에 의해 예를 들어 레이저 빔과 공작물은 서로에 대해 피드 속도로 변위되므로, 시간이 경과함에 따라 공작물 표면에 대한 레이저 펄스의 충돌 위치가 달라진다. 여기서 서로에 대해 변위가 가능하다는 것은, 레이저 빔이 고정된 공작물에 대해 병진 운동으로 변위될 수 있을 뿐만 아니라, 공작물이 레이저 빔에 대해 변위될 수 있는 것을 의미한다. 또한 공작물과 레이저 빔이 모두 이동할 수도 있다. 공작물과 레이저 빔이 서로에 대해 이동하는 동안, 초단 펄스 레이저는 반복 주파수로 공작물의 재료 내로 레이저 펄스를 방출한다.

따라서 초단 레이저 펄스는 분리선을 따라 재료 제거부를 생성하여, 재료 제거부의 누적은 재료 표면에 노치를 형성한다.

이로 인해 재료 표면이 특히 의도대로 손상되거나 약화되어, 노치를 따라 공작물의 설정 파단점이 생긴다. 따라서 후속 분리 단계에 의해 공작물은 특히 간단하게 분리선을 따라 분리될 수 있다.

분리 단계는 기계적 분리 및/또는 에칭 과정 및/또는 열 노출 및/또는 자동 분리 단계를 포함할 수 있다.

열 노출은 예를 들어 재료 또는 분리선의 가열일 수 있다. 예를 들어, 분리선은 연속파 CO₂ 레이저를 이용해서 국부적으로 가열될 수 있으므로, 비처리 또는 비변형 재료와 달리 재료 약화부가 도입된 영역의 재료는 상이하게 팽창할 수 있다. 그러나 열 노출은 뜨거운 공기의 흐름에 의해, 또는 핫 플레이트에서 마무리 굽기에 의해 또는 오븐에서 재료의 가열에 의해 실현될 수도 있다. 특히 분리 단계에서도 온도 구배를 적용할 수 있다. 따라서 재료 약화부에 의해 촉진되는 균열에서 균열 성장이 발생하여, 공작물의 부분들을 서로 분리하는 연속적이고 막히지 않은 분리면이 형성될 수 있다.

기계적 분리는 인장 응력 또는 굽힘 응력을 가함으로써, 예를 들어 분리선에 의해 분리된 공작물의 부분들에 대해 기계적 하중을 가함으로써 발생할 수 있다. 예를 들어, 분리선에 의해 분리된 공작물의 부분들에 각각 분리선에서 멀어지는 힘 작용점마다 재료 평면에 반대되는 힘이 작용할 때, 인장 응력이 적용될 수 있다. 힘이 서로 평행 또는 반평행으로 정렬되지 않으면, 이는 굽힘 응력의 발생에 기여할 수 있다. 인장- 또는 굽힘 응력이 재료의 결합력보다 커지는 즉시, 공작물이 분리된다. 특히 분리할 부분에 대한 펄스와 같은 작용에 의해서도 기계적 변화가 달성될 수도 있다. 예를 들어, 충격에 의해 재료 내에 격자 진동이 발생할 수 있다. 격자 원자의 변위에 의해 마찬가지로 인장- 및 압축 응력이 생성될 수도 있고, 이러한 응력은 균열 형성을 유발할 수 있다. 특히 이러한 방법은 전체적으로 "스크라이브 및 브레이크(scribe and break)" 방법이라고도 할 수 있는데, 상기 방법에서 재료는 일반적으로 먼저 스크라이브된 다음 규정된 분리선을 따라 의도대로 분리된다.

습식 화학 용액으로 에칭에 의해서도 재료가 분리될 수 있으며, 이 경우 에칭 공정은 재료를 바람직하게 의도한 재료 약화부에 부착한다. 바람직하게 공작물의 약화된 부분들이 에칭됨으로써, 분리선을 따라 공작물이 분리된다.

특히, 재료 내의 재료 제거부의 방향 설정에 의한 의도한 균열 형성에 의해서도 소위 자동 분리가 수행될 수 있다. 재료 제거부로부터 인접 재료 제거부를 향한 균열 형성은, 추가 분리 단계를 수행하지 않고도 공작물의 2개의 부분의 전체면의 분리를 가능하게 한다.

이는, 공작물의 각 재료에 대해 이상적인 분리 공정이 선택될 수 있어서, 공작물의 분리 시 높은 품질의 분리 에지를 얻을 수 있는 장점을 제공한다.

분리선을 따라 한 번의 통과 시 재료의 제거에 의해 공작물의 상부면 및/또는 하부면에 노치가 형성될 수 있다.

이로 인해, 공작물은 분리 단계에 의해 특히 간단하게 분리될 수 있는 것이 달성될 수 있다.

예를 들어 레이저 빔은, 상부면이 레이저 빔의 초점 영역에 놓이도록 재료 내로 도입될 수 있다. 그 결과 바람직하게 재료의 상부면 내로 노치가 도입된다. 예를 들어 레이저 빔은, 하부면이 레이저 빔의 초점 영역에 놓이도록 재료 내에 도입될 수도 있다. 그 결과 바람직하게 재료의 하부면 내로 노치가 도입된다.

그러나 상부면과 하부면 모두에 동시에 노치가 도입될 수도 있으므로, 레이저 빔이 공작물 위로 한 번만 통과하면 된다.

주변 매질과 공작물의 재료 사이의 굴절률 차이는 1.5보다 클 수 있다.

전술한 바와 같이, 레이저 빔의 굴절 및 반사는 프레넬 공식에 따라 주변 매질과 공작물의 재료의 굴절률에 의존한다. 그러나 이와 관련해서 주변 매질은 반드시 공기일 필요는 없으며, 예를 들어 유리와 같은 다른 재료일 수도 있다. 이 경우 큰 굴절률 차이로 인해, 주변 매질로부터 공작물의 재료로 이행 시 레이저 빔의 굴절 특성으로 인해 표면에 가까운 재료 제거부가 야기된다.

재료는 규소를 포함하거나 규소일 수 있거나, 탄화규소(SiC)일 수 있거나 탄화규소를 포함할 수 있다.

탄화규소는 가시광선 및 적외선 스펙트럼 범위에서 투과성이지만, n > 2.5의 굴절룰을 갖는다. 이로써 재료가 레이저의 파장에 대해 투과성이더라도 큰 반사 손실이 발생한다.

예를 들어, 공작물은 칩으로 개별화되어야 하는 규소 웨이퍼일 수 있다.

공작물은 100㎛ 내지 2000㎛, 바람직하게는 700㎛의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 공작물은 500㎛의 재료 두께를 가질 수 있다. 공작물은 또한 서로 다른 재료층, 즉 층 시스템을 가질 수 있다. 특히, 각각의 재료층은 레이저의 파장에 대해 투과성일 수 있다. 이로 인해 가공 및 처리된 웨이퍼 시스템도 이 방법에 의해 분리될 수 있다.

재료의 제거는 표면상의 재료 표면 제거부와 국부적인 재료 깊이 제거부로 구성될 수 있으며, 국부적 재료 깊이 제거부는 분리선에 대해 수직으로 10㎛ 이상의 폭을 가질 수 있고 1㎛ 이상의 깊이를 가질 수 있다.

그 결과, 재료 응력이 점차적으로 재료의 깊이 방향으로 향하게 되어 분리 단계에 의해 더 매끄러운 분리 표면이 생성될 수 있다.

국부적인 재료 깊이 제거부는 예를 들어 수 마이크로미터, 약 1㎛ 내지 20㎛의 직경을 갖는 한편, 제거 깊이는 0.1㎛ 내지 5㎛이다. 이와 달리, 표면상의 재료 표면 제거는 예를 들어 5 내지 10mm의 직경을 갖고, 0 내지 10㎛의 제거 깊이를 갖는다. 따라서 국부적 재료 깊이 제거부는 더 큰 재료 깊이에서 작은 직경으로 제한되는 한편, 표면 상의 재료 표면 제거부는 큰 직경과 작은 재료 깊이로 제한된다.

재료 변형이 분리선을 따라 겹쳐서 도입되는 경우, 직경은 분리선에 대해 수직으로 측정될 수 있다. 그와 달리 분리된 재료 변형의 경우 직경은 재료 제거부의 최대 직경일 수도 있다.

레이저 빔은 비회절 레이저 빔일 수 있으며, 빔 전파 방향으로 길게 연장된 초점 영역, 바람직하게는 빔 전파 방향으로 길이 가변적인 길게 연장된 초점 영역을 가질 수 있다.

비회절 빔 및/또는 베셀형 빔이란 특히, 횡방향 강도 분포가 전파 불변성인 빔이다. 특히, 비회절 빔 및/또는 베셀형 빔의 경우, 횡방향 강도 분포는 빔의 종방향 및/또는 전파 방향을 따라 실질적으로 일정하다.

횡방향 강도 분포란, 빔의 종방향 및/또는 전파 방향에 대해 수직으로 배향된 평면에 놓인 강도 분포를 의미한다. 또한, 초점 영역이란 항상 레이저 빔의 강도 분포 중에 재료의 변형 임계보다 큰 부분으로 이해된다. 초점 영역이라는 단어는 이와 관련해서, 강도 분포의 이러한 부분이 의도대로 제공되며 포커싱에 의해 강도 분포 형태로 강도 상승이 달성된다는 것을 명확히 한다.

비회절 빔의 정의 및 특성과 관련하여 서적 "Structured Light Fields: Applications in Optical Trapping, Manipulation and Organisation“(M. Woerdemann, Springer Science & Business Media (2012), ISBN 978-3-642-29322-1)이 참조된다. 이는 명시적으로 전체 내용을 언급하고 있다.

따라서 비회절 레이저 빔은, 초점 영역의 횡방향 치수보다 훨씬 큰, 빔 전파 방향으로 길게 연장된 초점 영역을 가질 수 있다. 특히 이로 인해 빔 전파 방향으로 길게 연장된 재료 제거부가 생길 수 있어, 공작물의 간단한 분리가 보장될 수 있다.

특히, 비회절 빔에 의해 비 방사상 대칭 횡방향 초점 영역을 갖는 타원형 비회절 빔이 생성될 수 있다. 예를 들어, 타원형 준 비회절 빔은 빔의 중심과 일치하는 주 최대값을 갖는다. 빔의 중심은 이 경우 타원의 주축이 교차하는 위치에 의해 주어진다. 특히 타원형 준 비회절 빔은 다수의 강도 최대값의 중첩으로 생성될 수 있으며, 이러한 경우에 관련된 강도 최대값의 엔벨로프만 타원형이다. 특히, 개별 강도 최대값이 타원형 강도 프로파일을 가질 필요는 없다.

횡방향 초점 영역의 직경은 5㎛보다 작을 수 있고 및/또는 종방향 초점 영역의 길이는 50㎛보다 클 수 있고 및/또는 종방향 초점 영역의 길이는 재료 두께의 1,2배보다 작을 수 있다.

작은 직경으로 인해, 분리 단계에 의해 특히 깨끗한 분리면이 생성될 수 있는데, 이는 재료 제거부 및 그에 따른 의도한 재료 약화부가 특히 정확히 분리선으로 배향될 수 있기 때문이다. 큰 종방향 초점 영역으로 인해 특히 큰 재료 깊이 제거부가 달성되므로, 재료가 특히 분리선을 따라 약화되고 후속 분리면이 특히 정확하게 미리 정해진다. 종방향 초점 영역이 재료 두께의 1.2배보다 큰 경우, 공작물의 상부면과 하부면 내로 특히 간단하게 노치가 도입될 수 있다.

빔 전파 방향으로 길게 연장된 초점 영역은 공작물의 상부면을 관통하고 및/또는 공작물의 하부면을 관통하고 및/또는 양면을 관통할 수 있다.

이로 인해 재료가 의도대로 분리선을 따라 약화될 수 있으므로, 분리 단계에 의해 간단한 분리가 실현될 수 있다.

길게 연장된 초점 영역이 공작물의 상부면만 관통함으로써, 바람직하게 상부면에 노치가 생성된다. 길게 연장된 초점 영역이 공작물의 하부면만을 관통함으로써, 바람직하게는 하부면에 노치가 생성될 수 있다. 특히, 길게 연장된 초점 영역의 길이가 재료 두께보다 긴 경우, 길게 연장된 초점 영역에 의해 상부면과 하부면에 노치가 생성될 수도 있다.

비회절 빔은 액시콘, 회절 광학 소자 또는 반사 또는 굴절 광학 자유 형상 표면에 의해 생성될 수 있다.

빔 성형 광학계는 예를 들어 회절 광학 소자(DOE), 자유 형상 표면 또는 액시콘 또는 마이크로 액시콘으로 설계될 수 있거나, 이러한 여러 구성 요소 또는 기능의 조합을 포함할 수 있다. 빔 성형 광학계가 가공 광학계 앞의 레이저 빔으로부터 비회절 레이저 빔을 형성하는 경우, 가공 광학계의 포커싱을 통해 재료 내로 초점 영역의 도입 깊이가 결정될 수 있다. 그러나 빔 성형 광학계는, 가공 광학계로 이미징에 의해서만 비회절 레이저 빔이 생성되도록 설계될 수도 있다.

회절 광학 소자는, 2개의 공간 차원에서 입사 레이저 빔의 하나 이상의 속성에 영향을 미치도록 설계된다. 회절 광학 소자는, 입사 레이저 빔으로부터 특정한 비회절 레이저 빔을 생성하는 데 사용될 수 있는 고정된 구성부이다. 일반적으로 회절 광학 소자는 특수한 형태로 형성된 회절격자고, 이 경우 회절에 의해 입사 레이저 빔은 소정의 빔 형상이 된다.

액시콘은 연마된 광학 소자이고, 상기 광학 소자는 통과 시 입사하는 가우시안 레이저 빔으로부터 비회절 레이저 빔을 형성한다. 특히 액시콘은 빔 유입 표면으로부터 원뿔형의 측면 표면까지 계산된 원뿔 각도 α'를 갖는다. 이로 인해 강우시안 레이저 빔의 에지 빔은 축에 가까운 빔과 다른 초점을 향해 굴절된다. 이로써 특히 빔 전파 방향으로 길게 연장된 초점 영역이 생성된다.

비회절 빔은 망원경에 의해 공작물로 전환될 수 있다.

이 경우 망원경은 레이저 빔의 이미징을 가능하게 하거나 빔 성형 광학계와 함께 재료 내에 또는 재료상에 비회절 빔을 제공하는 광학 구조 또는 가공 광학계이다. 특히, 이러한 망원경은 확대 및/또는 축소 효과를 가질 수 있다.

특히, 망원경의 광학 기능 중 일부는 빔 성형 광학계에 통합될 수 있다. 예를 들어, 액시콘은 빔 성형 기능과 렌즈 효과를 결합하도록 구형으로 연마된 후면을 가질 수 있다.

레이저 빔의 확대 및/또는 축소 또는 상기 빔의 횡방향 강도 분포를 통해 레이저 빔 강도를 크거나 작은 초점 영역으로 분포시킬 수 있다. 크거나 작은 면에 레이저 에너지를 분포시킴으로써 강도가 조정될 수 있으므로, 특히 확대 및/또는 축소에 의해 변형 유형 I, II 및 III 사이에서도 선택될 수 있다.

특히 비 방사상 대칭의 횡방향 강도 분포를 확대 또는 축소함으로써 확대 또는 축소된 재료 제거부가 실현될 수도 있다. 또한 확대 또는 축소에 의해 광학 시스템을 주어진 가공 조건에 맞게 조정할 수 있으므로, 장치는 더 유연하게 사용될 수 있다.

초단 레이저 펄스의 펄스 지속시간은 100fs 내지 100ns, 바람직하게는 100fs 내지 10ps길이일 수 있고 및/또는 평균 레이저 출력은 1W 내지 1kW, 바람직하게는 50W일 수 있고 및/또는 파장은 300nm 내지 1500nm, 바람직하게는 1030nm 크기일 수 있고 및/또는 레이저 펄스는 단일 레이저 펄스일 수 있거나 또는 레이저 버스트의 부분일 수 있으며, 이 경우 레이저 버스트는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 4개의 레이저 펄스를 포함하고 및/또 단일 레이저 펄스 및/또는 레이저 버스트의 반복률은 100kHz일 수 있고 및/또는 펄스- 또는 버스트 에너지는 10μJ 내지 50mJ일 수 있다.

이로 인해, 각각의 재료에 대해 최적의 가공 파라미터를 설정하는 것이 가능하다.

공작물과 레이저 빔은 피드 속도로 서로에 대해 이동할 수 있으며, 피드 속도는 바람직하게 0.05m/s 내지 5m/s 이다.

레이저 빔과 공작물이 서로에 대해 이동함으로써, 분리선을 따라 재료가 제거될 수 있다.

특히, 이러한 피드는 축 장치로 달성될 수 있다. 예를 들어, 축 장치는 모든 공간축을 따라 병진 이동이 가능한 XYZ 테이블이다. 그러나 축 장치는 특정 축을 중심으로 회전할 수도 있으므로, 특히 고품질의 원형 및/또는 곡선 분리선이 생성될 수 있다.

레이저 펄스 또는 레이저 버스트는 공간적으로 일정한 거리에서 재료에 도입될 수 있다.

만곡된 또는 각진 피드 궤적의 경우, 피드 속도를 국부적으로 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 레이저의 반복 주파수가 일정하면, 인접한 재료 변형이 겹치거나 재료가 의도치 않게 가열되거나 용융될 수 있다. 이러한 이유로 제어 전자장치는 레이저 빔과 공작물의 상대 위치에 따라 펄스 출력을 조절할 수 있다.

예를 들어, 피드 장치는 피드 장치와 레이저 빔의 위치를 측정하는 공간 분해능 인코더를 포함할 수 있다. 위치 정보를 기반으로 제어 전자장치의 적절한 트리거 시스템을 통해 초단 펄스 레이저에서 레이저 펄스의 펄스 방출이 트리거될 수 있다.

펄스 트리거의 실현을 위해 특히 컴퓨터 시스템도 사용될 수 있다. 예를 들어, 재료의 가공 전에 각 분리선에 대해 레이저 펄스 방출 위치가 결정될 수 있으므로, 분리선을 따른 레이저 펄스의 최적의 분포가 보장된다.

이로 인해, 피드 속도가 달라지더라도 재료 변형들 사이의 거리는 항상 동일한 크기인 것이 달성된다. 특히 이로 인해, 균일한 분리면이 생성될 수 있으며 분리면은 높은 표면 품질을 갖는다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예들이 이하 도면의 설명을 통해 상세히 설명된다.

도 1a 및 도 1b는 방법을 도시한 개략도.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 분리 단계를 도시한 개략도.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 방법을 도시한 다른 개략도.
도 4a 및 도 4b는 노치 재료의 현미경 사진을 도시한 도면.
도 5는 절상된 재료의 다른 현미경 사진을 도시한 도면.
도 6은 방법에 의해 분리된 층 시스템의 현미경 사진을 도시한 도면.
도 7a 및 도 7b는 비회절 빔을 도시한 개략도.
도 8은 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도.
도 9a 및 도 9b는 장치를 도시한 다른 개략도.

이하에서는 바람직한 실시예들이 도면에 기초하여 설명된다. 이 경우 동일하거나 유사하거나 동일하게 작용하는 요소들에는 다양한 도면에서 동일한 참조 부호가 제공되며, 중복을 피하기 위해 이러한 요소의 반복적인 설명은 부분적으로 생략된다.

도 1a에 공작물(1)이 개략적으로 도시되고, 상기 공작물의 재료는 높은 굴절률(NM)을 갖는다. 공작물(1)에 레이저 빔(2)이 적용되며, 상기 레이저 빔(2)은 이 경우, 레이저 빔(2)의 부분 레이저 빔(20)이 공작물(1)의 상부면(10)에 입사각(α)으로 부딪히도록 포커싱된다. 이 경우 레이저 빔(2)은, 예를 들어 NL = 1의 굴절률 을 갖는 공기에서 공작물(1)의 표면(10)에 부딪힌다.

공작물(1)은 특히 레이저 빔(2)의 파장에 대해 투과성이다. 따라서 레이저 빔(2) 또는 그것의 부분 레이저 빔(20)은, 프레넬 공식에 따라 굴절률(NM, NL) 및 입사각(α)에 의존해서 굴절된다.

예를 들어, 공작물(1)의 재료는 NM=2.5의 굴절률을 갖는 탄화규소이다. 특히, 공작물(1)의 재료와 주변 매질 사이의 굴절률 차이는 1.5보다 크므로, 굴절 효과가 특히 크다. 공작물(1)의 재료는 D = 100㎛ 내지 D = 2000㎛, 대략 D = 700㎛의 재료 두께를 가질 수 있다.

예를 들어 원추형으로 가늘어지는 부분 레이저 빔(20)으로 인해 공작물(1)의 재료에 비회절 레이저 빔(2)이 형성되며, 상기 레이저 빔은 빔 전파 방향으로 길게 연장된 초점 영역(22)을 갖는다. 길게 연장된 초점 영역(22)은 이 경우 공작물(1)의 재료의 상부면(10) 및 하부면(12)을 관통한다. 길게 연장된 초점 영역(22)에서 공작물(1)의 재료는 비선형 흡수 효과로 인해 기화되어, 상부면(10) 및 하부면(12)에 재료 제거부가 생긴다.

또한, 비선형 흡수 효과로 인해 상부면(10)에, 예를 들어 변형 또는 재료 제거부와 같은 표면 변형이 발생하여, 적어도 표면에 가까운 영역에 이상적인 비회절 빔(2)이 존재하지 않을 수 있다. 그러나 비회절 레이저 빔(2)은 예를 들어 자동 수선 효과로 인해 표면 근처 영역을 관통한 후에 형성될 수 있다. 본 기재에서 레이저 빔(2)은 그럼에도 불구하고, 이러한 표면 효과가 고려되어 비회절 빔(2)으로 기술된다.

도 1b에, 재료가 분리선(3)을 따라 제거되는 것이 도시된다. 이를 위해 공작물(1)과 레이저 빔(20)은 V=0.05m/s 내지 V=5m/s의 피드 속도(V)로 서로에 대해 이동할 수 있다. 분리선(3)을 따라 공작물(1)의 재료가 의도대로 약화됨으로써, 분리선(3)을 따라 설정 파단점이 형성되고, 이를 따라 공작물(1)이 후속 분리 단계에 의해 분리될 수 있다.

특히, 초단 레이저 펄스의 펄스 지속시간은 100fs 내지 100ns, 바람직하게는 100fs 내지 10ps일 수 있고 및/또는 평균 레이저 출력은 1W 내지 1kW, 바람직하게는 50W일 수 있고 및/또는 파장은 300nm 내지 1500nm 크기일 수 있고, 바람직하게는 1030nm일 수 있고 및/또는 레이저 펄스는 단일 레이저 펄스일 수 있거나 또는 레이저 버스트의 부분일 수 있으며, 이 경우 레이저 버스트는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 4개의 레이저 펄스를 포함하고 및/또는 단일 레이저 펄스일 수 있고 및/또는 레이저 버스트의 반복률은 100kHz일 수 있고 및/또는 펄스- 또는 버스트 에너지는 10μJ 내지 5mJ일 수 있다.

예를 들어, R=100kHz의 반복률(R)에 기초하여, 피드 속도(V)와 함께 레이저 펄스의 충돌 위치의 거리는 0.5㎛ 내지 50㎛으로 추정될 수 있다.

레이저 빔(20)은 이 경우 초점 영역(22)을 가질 수 있고, 빔 전파 방향에 대해 수직인 상기 초점 영역의 직경은 5㎛보다 작다. 이로 인해 레이저 빔(20)에 의한 재료 제거부는 정확히 분리선(3)으로 배향될 수 있다. 한편으로 다양한 레이저 펄스들이 포개어져 있거나 공간적으로 중첩될 수 있으므로, 공작물(1)의 재료 내에 열 축적이 발생함으로써 공작물(1)의 재료가 약화될 수 있다. 다른 한편으로, 레이저 펄스는, 공작물(1)의 재료가 분리선(3)을 따라 표면만이 천공되는 정도로 서로 분리되는 것도 가능할 수 있다.

도 1a에 또한, 레이저 빔(20)의 빔 전파 방향으로 연장된 초점 영역(22)의 길이가 재료 두께(D)보다 큰 것이 도시된다. 특히, 레이저 빔의 표시된 초점 영역(22)은 800㎛ 길이이므로, 상기 초점 영역은 50㎛보다 크지만, 재료 두께(D)의 1,2배보다 작다. 이로 인해, 레이저 빔(20)이 이송 속도(V)와 관련해서 공작물(1) 재료의 상부면 및 하부면 모두에 노치를 생성할 수 있는 것이 달성된다. 특히 이로 인해, 길게 연장된 초점 영역(22)이 상부면(10)과 하부면(12)을 관통하는 것이 보장된다.

도 2는 공작물(1)의 재료에 기계적 하중을 가하는 것을 포함하는 가능한 분리 단계를 도시한다. 도 2a에 특히, 상부면(10)과 하부면(12) 모두에 도 1a의 비회절 레이저 빔(20)에 의해 노치(4)가 도입된 것이 도시된다.

공작물(1)의 분리될 부분(100, 102)에 기계적 힘으로서 예를 들어 굽힘 응력이 가해질 수 있다. 굽힘 응력으로 인해, 노치(4)를 향해 상부면(10)에서 공작물(1)의 재료의 압축이 이루어지는 한편, 하부면(12)에서는 공작물(1)의 재료가 노치로부터 멀리 신장된다. 이로 인해 하부면(12)으로부터 상부면(10)으로 향하는 응력 구배가 생성된다. 응력 구배를 따라 재료 응력이 공작물(1) 재료의 결합력보다 커지는 즉시, 균열 형성하에 공작물(1)의 재료가 이완되고, 상기 균열은 예를 들어 공작물(1)의 재료의 상부면(12)의 노치(4)로부터 하부면(12)의 노치(4)로 연장된다. 공작물(1)의 재료의 이러한 상태는 도 2b에 도시된다. 도 2c는 공작물(1)의 부분(100, 102)이 세분화되어 분리된 후속 상태를 도시한다. 따라서, 공작물(1)은 분리선(3)을 따라 분리된다.

이러한 분리 단계는 특히 열 구배를 적용함으로써, 예를 들어 CO₂ 연속파 레이저로 노치(4)를 조사함으로써 실현될 수 있다. 대안으로서 노치(4)를 따라 화학조에서 공작물(1)의 재료를 에칭하는 것도 가능하며, 이 경우 목표한 재료 약화부는 공작물(1)의 재료를 선택적으로 에칭 가능하게 만든다. 다른 가능성은, 유형 III 변형에 의한 목표한 재료 약화부로 인해 재료 응력이 결합력을 초과하여, 공작물(1)의 자동 분리 과정을 야기하는 것이다. 그러나 어떤 경우든 분리선(3)을 따른 재료가 약화부가 분리 공정의 방향을 사전 설정한다.

도 3a에는, 레이저 빔(20)의 초점 영역(22)이 재료 두께(D)보다 짧아서 공작물(1)의 재료의 상부면(10)에만 노치(4)를 생성하는 방법이 도시된다. 그러나, 공작물(1)의 상부면(10)의 노치(4)도, 의도한 재료 약화부를 유발하기에 충분하여, 공작물(1)이 분리선(3)을 따라 분리 단계에 의해 분리될 수 있다. 이는 도 3b 및 도 3c에 예시적으로 도시되어 있으며, 여기서 공작물(1)의 부분(100, 102)은 분리 단계에 의해 분리된다.

도 4a에 비회절 레이저 빔(20)에 노출된 공작물(1)의 상부면(10)의 현미경 이미지가 도시된다. 도 4b에 y방향을 따른 관련 높이 프로파일이 도시된다. 노치(4)는 국부적인 재료 깊이 제거부(40)와 표면상의 재료 표면 제거부(42)로 구성되는 것을 볼 수 있다. 표면상의 재료 표면 제거부(42)는 이 경우 전술한 표면 변형의 부분일 수 있다. 각 제거의 깊이는 공작물(1)의 원래의 표면(10)으로부터 계산된다. 이로써 본 실시예에서 2.5㎛의 재료 깊이 제거부(40)가 생기는 한편, 재료 표면 제거부(42)는 1.5㎛의 제거 깊이를 갖는다. 또한, 재료 표면 제거부(42)는 80㎛의 직경 또는 단면을 갖는 한편, 단면에서 재료 깊이 제거는 20㎛에 불과하다.

재료 깊이 제거부(40)와 재료 표면 제거부(42)는, 레이저 빔(20)이 공작물(1)의 재료의 상부면(10)에 부딪힐 때 발생한다. 이어서 먼저 레이저 빔(20)의 전체 폭에 걸쳐 재료 표면 제거부(42)가 실현된다. 그러나 재료의 큰 굴절률로 인해서도 재료 표면 제거부(42)와 제거부의 가장자리에 생기는 에지는 차폐부로서 작용한다. 그로 인해 비회절 레이저 빔의 형성이 깊게 위치한 재료 층으로 위치가 바뀌어, 그곳에만 길게 연장된 초점 영역(22)이 형성되고 그에 따른 재료 깊이 제거부(40)가 발생한다.

노치(4)의 모양은 레이저 빔(20)의 강도 분포 또는 초점 영역(22)의 형상을 반영할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 노치(4)의 형성이 비선형 흡수 효과에 기초하기 때문에, 레이저 빔의 중앙 부분은 예를 들어 특히 효과적으로 노치(4)를 형성할 수 있는 한편, 가장자리 근처의 부분 레이저 빔은 이를 수행할 수 없다.

또한, 도 4a 및 도 4b에, 재료 상부면에 노치가 연속하는 것이 도시된다. 따라서 본 발명의 경우 레이저의 피드 속도 또는 반복률이 매우 높아서, 인접하게 도입된 레이저 펄스가 중첩되어 공작물(1)의 상부면(10)에 연속적인 설정 파단점을 생성한다. 특히 노치(4)는 이에 따라 단일 방법 단계에서도 생성될 수 있다.

도 5에 분리선(3)을 따른 공작물(1)의 재료의 천공이 도시된다. 레이저 펄스는 이 경우 50㎛의 거리에서 공작물의 재료에 도입되었다. 레이저 펄스의 거리는 이 경우 특히 레이저의 반복 주파수(R)와 피드 속도(V)에 기인할 수 있다. 표면상의 재료 제거부는 동심 회절 링의 형태를 취하며, 재료 제거부의 두께는 중앙으로 갈수록 증가한다. 이 영역에서 재료 표면 제거부(42)는 국부적인 재료 깊이 제거부(40)로 이행한다.

도 6은, 공작물(1)이 상이한 재료(1A-1D)로 이루어진 층 시스템을 포함할 수도 있는 것을 도시한다. 특히, 초점 영역(22)이 전체 재료 두께(D), 즉 공작물(1)의 모든 재료 두께의 합보다 긴 비회절 레이저 빔(20)을 사용함으로써, 층(1A-1 D) 사이의 이행 영역에서도 제거 한계에 도달할 수 있다. 제거 한계는 이 경우 공작물(1)의 재료가 제거되는 강도 임계이며, 화학적 계면 조건으로 인해 높아지거나 적어도 변경될 수 있다. 특히 이 경우 각각의 재료 층은 2.0 내지 3.5의 굴절률을 가질 수 있다.

도 7a에 비회절 레이저 빔(20)의 횡방향 강도 분포 또는 초점 영역(22)이 도시된다. 비회절 레이저 빔(20)은 소위 베셀-가우스 빔이고, 이 경우 횡방향 강도 분포는 x-y 평면에서 방사상 대칭이므로, 비회절 레이저 빔(20)의 강도는 광학 축에 대한 방사방향 거리에만 의존한다. 특히, 횡방향 강도 분포의 직경은 5㎛보다 작다. 도 7b에는 종방향 빔 단면, 즉 종방향 강도 분포가 도시된다. 종방향 강도 분포는 약 3mm 크기의 길게 연장된 고강도의 영역을 갖는다. 따라서 초점 영역(22)의 종방향 범위는 횡방향 범위보다 훨씬 크다.

도 8에 방법을 수행하기 위한 장치(5)의 실시예가 도시된다. 이 경우 레이저 펄스는 초단 펄스 레이저(50)에 의해 제공되고, 빔 성형 광학계(52)에 의해 전향된다. 빔 성형 광학계(52)로부터 레이저 빔(20)은 예를 들어 망원경 시스템(54) 또는 다른 유형의 가공 광학계에 의해 재료(1)로 전향된다.

빔 성형 광학계(52)는 도시된 예에서, 입사 레이저 빔(20)을 비회절 레이저 빔(20)으로 성형하기 위한 액시콘이다. 그러나 액시콘은, 비회절 레이저 빔을 생성하기 위한 다른 소자로 대체될 수도 있다. 액시콘은 바람직하게는 시준된 입력 빔(20)으로부터 원추형으로 가늘어지는 레이저 빔(20)을 생성한다. 빔 성형 광학계(52)는 입사 레이저 빔(20)에 비 방사상 대칭 강도 분포 또는 초점 영역(22)을 부여할 수 있다. 마지막으로, 레이저 빔(20)은, 여기에서 2개의 렌즈(540, 542)로 구성된 망원경 광학계(54)를 통해 재료(1)에 이미지화될 수 있으며, 이 경우 이미징은 확대 또는 축소 이미징일 수 있다. 그러나, 망원경 광학계(54)의 부분들, 특히 제 1 렌즈(540)가 빔 성형 광학계(52)에 통합되는 것도 가능하다.

도 9a에 가공 광학계(54)와 재료(1)를 3개의 공간축(XYZ)을 따라 병진 이동시키도록 설계된 피드 장치(6)가 도시된다. 초단 펄스 레이저(50)의 레이저 빔(20)은 가공 광학계(54)에 의해 재료(1)로 전향된다. 재료(1)는 이 경우 피드 장치(6)의 지지면 상에 배치되며, 상기 지지면은 재료가 흡수하지 않는 레이저 에너지를 바람직하게 반사하지 않고, 흡수하지도 않으며 다시 재료(1)로 강하게 산란시키지도 않는다.

특히 레이저 빔(20)은 빔 가이드 장치(56)에 의해 가공 광학계(54)로 인 커플링될 수 있다. 이 경우 빔 가이드 장치(56)는, 도 9a에 도시된 바와 같이, 렌즈- 및 미러 시스템이 있는 자유 공간일 수 있다. 그러나 빔 가이드 장치(56)는, 도 9b에 도시된 바와 같이, 인 커플링- 및 아웃 커플링 광학계를 가진 중공 코어 섬유일 수도 있다.

도 9a에 도시된 예에서, 레이저 빔(20)은 미러 구조에 의해 재료(1)로 전향되고 가공 광학계(54)로부터 재료(1)에 도입된다. 재료(1) 내에서 레이저 빔(20)은 재료 제거부를 야기한다. 가공 광학계(54)는 피드 장치(6)에 의해 재료에 대해 이동 및 조정될 수 있으므로, 예를 들어 레이저 빔(20)의 횡방향 강도 분포의 대칭축 또는 선호 방향이 피드 궤적에 및 따라서 분리선(4)에 맞게 조정될 수 있다.

피드 장치(6)는 이 경우 레이저 빔(20)이 소정의 분리선(3)을 따라 공작물(1)을 절상(notching)하도록 레이저 빔(20) 아래에서 재료(1)를 피드 속도(V)로 이동시킬 수 있다. 특히 도시된 도 9a에서 피드 장치(6)는 제 1 축 시스템(60)을 포함하고, 상기 시스템에 의해 XYZ 축을 따라 재료(1)가 이동할 수 있고 필요한 경우 회전될 수 있다. 특히 피드 장치(6)는 또한, 재료(1)를 고정하도록 설계된 공작물 홀더(62)를 포함할 수 있다. 피드 장치(6)는 특히 제어 전자장치(64)에 연결될 수도 있고, 상기 제어 전자장치(64)는 장치의 사용자의 사용자 명령을 피드 장치(6)를 위한 제어 명령으로 변환한다. 특히, 미리 정의된 커팅 패턴은 제어 전자장치(64)의 메모리에 저장될 수 있으며, 제어 전자장치(64)에 의해 공정이 자동으로 제어될 수 있다.

제어 전자장치(64)는 특히 초단 펄스 레이저(50)에 연결될 수 있다. 제어 전자장치(64)는 이 경우 레이저 펄스 또는 레이저 펄스 트레인의 출력을 요청하거나 트리거할 수 있다. 제어 전자장치(64)는 또한 언급된 다른 구성 요소에 연결될 수도 있으며, 따라서 재료 가공을 조정할 수 있다.

특히, 이러한 방식으로 위치 제어식 펄스 트리거링이 구현될 수 있으며, 이 경우 예를 들어, 피드 장치(6)의 축 인코더(600)가 판독되고, 축 인코더 신호가 제어 전자장치(64)에 의해 위치 정보로 해석될 수 있다. 이로써, 예를 들어 이동 거리를 더하는 내부 가산 유닛이 값에 도달하고, 도달 후에 0으로 재설정되면, 제어 전자장치(64)는 레이저 펄스 또는 레이저 펄스 트레인의 방출을 자동으로 트리거하는 것이 가능하다. 따라서 예를 들어 레이저 펄스 또는 레이저 펄스 트레인은 일정한 거리에서 자동으로 재료(1) 내로 방출될 수 있다.

피드 속도(V)와 피드 방향 및 분리선(3)도 제어 전자장치(64)에서 처리될 수 있으므로, 레이저 펄스 또는 레이저 펄스 트레인의 자동화된 방출이 이루어질 수 있다.

제어 전자장치(64)는 또한 측정된 속도 및 레이저(2)에 의해 제공되는 기본 주파수에 기초하여 레이저 펄스 트레인 또는 레이저 펄스의 방출이 이루어질 거리 또는 위치를 계산할 수 있다. 이로 인해 특히, 재료(1) 내의 재료 변형(5)이 겹치지 않거나 레이저 에너지가 분리선(3)을 따라 균일하게 방출되는 것이 달성될 수 있다.

레이저 펄스 또는 펄스 트레인의 방출이 위치 제어 방식으로 이루어짐으로써, 분리 공정의 복잡한 프로그래밍은 생략될 수 있다. 또한 자유롭게 선택할 수 있는 공정 속도가 간단하게 구현될 수 있다.

적용 가능한 한, 실시예에 도시된 모든 개별 특징들은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 조합 및/또는 교환될 수 있다.

1 공작물
10 상부면
12 하부면
2 레이저 빔
20 부분 레이저 빔
3 분리선
4 노치
40 재료 깊이 제거부
42 재료 표면 제거부
5 장치
50 초단 펄스 레이저
52 빔 성형 광학계
54 망원경 시스템
56 빔 가이드 광학계
6 피드 장치
60 축 시스템
62 공작물 홀더
64 제어 전자장치

Claims (15)

1. 공작물(1)을 분리하기 위한 방법으로서, 초단 펄스 레이저(50)의 초단 레이저 펄스를 포함하는 레이저 빔(20)을 이용해서 분리선(3)을 따라 상기 공작물(1)의 재료가 제거되고, 상기 공작물(1)의 재료는 상기 레이저 빔(20)의 파장에 대해 투과성이고, 2.0 내지 3.5, 바람직하게는 2.5 내지 3.5의 굴절률을 가지며, 상기 공작물(1)은 분리 단계에서 재료의 제거로 인해 생기는 노치(4)를 따라 분리되는 것인 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 분리 단계는 기계적 분리 및/또는 에칭 과정 및/또는 열 노출 및/또는 자동 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분리선(3)을 따라 한 번의 통과 시 상기 공작물(1)의 재료의 제거에 의해 상기 공작물(1)의 상부면(10) 및/또는 하부면(12)에 노치(4)가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공작물(1)의 재료의 제거는 표면상의 재료 표면 제거부(42)와 국부적인 재료 깊이 제거부(40)로 구성되고, 상기 국부적인 재료 깊이 제거부(40)는 분리선(3)에 대해 수직으로 10㎛ 이상의 폭을 갖고, 1㎛ 이상의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 주변 매질과 상기 공작물(1)의 재료 사이의 굴절률 차이는 1.5보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공작물(1)의 재료는 규소를 포함하거나 규소이고, 또는 탄화규소가(SiC)이거나 탄화규소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공작물(1)은 100㎛ 내지 2000㎛, 바람직하게는 700㎛의 두께(D)를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 빔(20)은 비회절 레이저 빔이고, 빔 전파 방향으로 길게 연장된 초점 영역(22)을 갖고, 바람직하게는 빔 전파 방향으로 길이 가변적인 길게 연장된 초점 영역(22)을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   - 횡방향 초점 영역(22)의 직경은 5㎛보다 작고 및/또는
   - 상기 횡방향 초점 영역(22)의 길이는 50㎛보다 크고 및/또는
   - 상기 횡방향 초점 영역(22)의 길이는 재료 두께(D)의 1.2배보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 빔 전파 방향으로 길게 연장된 초점 영역(22)이 상기 공작물(1)의 상기 상부면(10)을 관통하고 및/또는 상기 하부면(12)을 관통하고 및/또는 면들(10, 12)을 관통하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 비회절 레이저 빔은 액시콘, 회절 광학 소자 또는 반사 또는 굴절 광학 자유 형상 표면에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 비회절 레이저 빔은 망원경(54)에 의해 공작물(1)로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    - 초단 레이저 펄스의 펄스 지속시간은 100fs 내지 100ns, 바람직하게는 100fs 내지 10ps 길이이고 및/또는
    - 평균 레이저 출력은 1W 내지 1kW, 바람직하게는 50W이고,
    - 파장은 300nm 내지 1500nm크기, 바람직하게는 1030nm이고
    및/또는
    - 레이저 펄스는 단일 레이저 펄스이거나 레이저 버스트의 부분이며, 상기 이저 버스트는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 4개의 레이저 펄스를 포함하고 및/또는
    - 단일 레이저 펄스 및/또는 레이저 버스트의 반복률은 100kHz이고 및/또는
    - 펄스- 또는 버스트 에너지는 10μJ 내지 50mJ 인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공작물(1)과 상기 레이저 빔(20)은 피드 속도(V)로 서로에 대해 이동하고, 상기 피드 속도(V)는 바람직하게는 0.05m/s 내지 5m/s인 것을 특징으로 하는 방법.
15. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 레이저 펄스 또는 레이저 버스트는 공간적으로 일정한 거리에서 상기 공작물(1)의 재료에 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
    

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