本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119要求2013年1月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)S/N61/752,489的優(yōu)先權(quán)并且根據(jù)35U.S.C.§119要求2013年1月15日提交的歐洲申請(qǐng)No.EP13151296的優(yōu)先權(quán)，基于其內(nèi)容并通過(guò)引用將其內(nèi)容整體結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
：：本公開(kāi)一般涉及優(yōu)選片狀襯底的基于激光的加工的方法且涉及相應(yīng)的設(shè)備且涉及使用方法和設(shè)備以用于將諸如例如半導(dǎo)體晶片、玻璃元件...(特別具有脆性材料)之類的片狀襯底分成多個(gè)部分(單獨(dú)地分離晶片或玻璃元件)。如下面進(jìn)一步詳細(xì)地描述的，在這種情況下，工作是使用具有材料對(duì)其基本上透明的波長(zhǎng)的激光(一般脈沖激光)來(lái)執(zhí)行的。從現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道借助于激光切斷這樣的材料的設(shè)備和方法。一方面(例如DE102011000768A1)，有可能使用激光，借助它們的波長(zhǎng)或它們的功率，這些激光被材料強(qiáng)烈地吸收或者在第一相互作用之后使得材料為強(qiáng)烈吸收性的(利用例如電荷載流子的生成加熱；誘發(fā)吸收)，并且隨后可消融該材料。此方法在很多材料的情況中具有缺點(diǎn)：例如歸因于消融中的顆粒形成的雜質(zhì)；切割邊緣由于熱輸入可具有微裂縫；切割邊緣可具有融化邊緣；切割間隙在材料的厚度上不是均勻的(在不同深度處具有不同寬度；例如楔形的切割缺口)。由于材料必須被汽化或液化，因而必須提供高的平均激光功率。另一方面，存在用于切斷脆性材料的已知的激光方法，這些激光方法基于特定定向的、激光誘發(fā)的裂縫形成而運(yùn)行。例如，存在來(lái)自Jenoptik的一種方法，其中表面上的跡線首先被激光強(qiáng)烈地加熱，并且緊接著這之后，如此迅速地冷卻此跡線(例如通過(guò)水射流的方式)以使藉此實(shí)現(xiàn)的熱應(yīng)力導(dǎo)致裂縫形成，該裂縫形成可通過(guò)材料的厚度進(jìn)行傳播(機(jī)械應(yīng)力)以切斷該材料。還存在其中使用材料在其波長(zhǎng)下很大程度上透明的激光以使得可在材料的內(nèi)部中產(chǎn)生焦點(diǎn)的方法。激光的強(qiáng)度必須如此高以至于內(nèi)部損壞在被照射的襯底的材料中的此內(nèi)部焦點(diǎn)處產(chǎn)生。最后提到的方法具有誘發(fā)的裂縫形成以特定深度處或表面上的點(diǎn)的形式發(fā)生并且因此材料的全部厚度僅通過(guò)附加的機(jī)械地和/或熱地誘發(fā)的裂縫傳播的方式被切斷的缺點(diǎn)。由于裂縫往往不均衡地傳播，因而分離表面通常是非常粗糙的并且常常必須被重做。此外，必須在不同深度處多次施加相同的過(guò)程。這進(jìn)而通過(guò)相應(yīng)的多次使過(guò)程的速度慢下來(lái)。沒(méi)有承認(rèn)本文中所引用的任何參考文獻(xiàn)構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。申請(qǐng)人明確地保留質(zhì)疑任何引用的文件的準(zhǔn)確性和相關(guān)性的權(quán)利。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目標(biāo)因此是提供一種方法(及相應(yīng)的設(shè)備)，利用該方法，可在尤其是完全地切斷且沒(méi)有顯著的顆粒形成、沒(méi)有顯著的融化邊緣、在邊緣處具有最小的裂縫形成、沒(méi)有顯著的切割間隙(也就是說(shuō)材料損失)、具有盡可能直的(straightest-possible)切割邊緣以及具有高的過(guò)程速度的情況下加工片狀襯底，尤其具有脆性材料的片狀襯底。本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例涉及一種方法，該方法包括：沿著光束傳播方向觀察，將脈沖激光束聚焦成激光束焦線，該激光束焦線具有在0.1mm和100mm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度；以及以關(guān)于材料的表面的入射角將激光束焦線引導(dǎo)到材料中，該激光束焦線在材料內(nèi)生成誘發(fā)吸收，該誘發(fā)吸收在材料內(nèi)沿著激光束焦線產(chǎn)生材料改性。本公開(kāi)的附加實(shí)施例涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：激光脈沖器以及定位在激光器的光束路徑中的光學(xué)組件，配置成在該光學(xué)組件的光束出現(xiàn)端上，沿著光束傳播方向觀察，將激光束變換成激光束焦線，該激光束焦線具有0.1mm和100mm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，該光學(xué)組件包括具有球面像差的聚焦光學(xué)元件，配置成生成激光束焦線，所述激光束焦線被適配成在材料內(nèi)生成誘發(fā)吸收，該誘發(fā)吸收在材料內(nèi)沿著激光束焦線產(chǎn)生材料改性。本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例涉及包括至少一個(gè)表面的玻璃制品，該玻璃制品沿著該表面具有多個(gè)材料改性，每一個(gè)材料改性具有在0.1mm和100mm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度以及在0.5μm和5μm之間的范圍內(nèi)的平均直徑。本公開(kāi)的又一個(gè)實(shí)施例涉及包括至少一個(gè)表面的玻璃制品，該玻璃制品沿著該表面具有多個(gè)材料改性，每一個(gè)材料改性具有近似等于2.0的直接相鄰的材料改性的平均距離a與創(chuàng)造材料改性的激光束焦線的平均直徑δ的比率V3＝a/δ。在以下的詳細(xì)描述中陳述了附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言根據(jù)所作描述就容易理解，或者通過(guò)實(shí)施詳細(xì)描述、權(quán)利要求書(shū)以及附圖所述的實(shí)施例而被認(rèn)識(shí)。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上一般描述和以下詳細(xì)描述兩者僅為示例性的，并且它們旨在提供用于理解權(quán)利要求書(shū)的本質(zhì)和特性的概觀或框架。所包括的附圖用于提供進(jìn)一步的理解，且被結(jié)合到本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成其一部分。附圖示出一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)解釋各實(shí)施例的原理和操作。附圖說(shuō)明圖1示出了對(duì)于各種材料的熱擴(kuò)散常數(shù)α、材料中的線性廣度(extent)(標(biāo)度長(zhǎng)度，在這里由d所指示)以及持續(xù)時(shí)間τ(諸如例如激光脈沖持續(xù)時(shí)間)之間的關(guān)系。圖2示出了基于沿著焦線的誘發(fā)吸收的焦線的定位的原理，也就是說(shuō)對(duì)激光波長(zhǎng)透明的材料的加工的原理。圖3a示出了可被用在本文中所描述的實(shí)施例中的第一光學(xué)裝置。圖3b示出了通過(guò)激光束焦線相對(duì)于襯底的不同定位來(lái)加工襯底的各種可能方式。圖4示出了可被用在本文中所描述的實(shí)施例中的第二光學(xué)裝置。圖5a和5b示出了可被用在本文中所描述的實(shí)施例中的第三光學(xué)裝置。圖6示出了可被用在本文中所描述的實(shí)施例中的第四光學(xué)裝置。圖7示出了用于在來(lái)自圖3a的第一可用的光學(xué)裝置的示例中執(zhí)行方法的設(shè)置(代替此光學(xué)裝置，在圖4、5和6中所示的進(jìn)一步的光學(xué)裝置也可被用在所示的裝置的范圍內(nèi)，在圖7中所示的光學(xué)裝置6被這些裝置中的一個(gè)替換)。圖8詳細(xì)地示出了焦線的產(chǎn)生。圖9示出了如本文中所描述地加工的玻璃板的表面的顯微圖(襯底的平面的平面視圖)。具體實(shí)施方式各實(shí)施例通過(guò)以下示例將更為清楚。本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例涉及一種方法，該方法包括：沿著光束傳播方向觀察，將脈沖激光束聚焦成激光束焦線，該激光束焦線具有0.1mm和100mm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度；以及以關(guān)于材料的表面的入射角將激光束焦線引導(dǎo)到材料中，該激光束焦線在材料內(nèi)生成誘發(fā)吸收，該誘發(fā)吸收在材料內(nèi)沿著激光束焦線產(chǎn)生材料改性。該方法可進(jìn)一步包括相對(duì)于彼此平移材料和激光束，藉此在材料內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)材料改性，這些材料改性被間隔開(kāi)以便將材料分成至少兩塊。激光束可具有在材料處測(cè)得的小于約400μJ(諸如小于約250μJ)的平均激光能量。脈沖持續(xù)時(shí)間可以在大于約10皮秒且小于約100皮秒之間的范圍內(nèi)，或者小于10皮秒。脈沖重復(fù)頻率可以在10kHz和1000kHz之間的范圍內(nèi)(諸如在10kHz和100kHz之間的范圍內(nèi))，或者小于10kHz。材料可以是玻璃、藍(lán)寶石、半導(dǎo)體晶片或類似物。材料改性可以是裂縫形成。激光束焦線的入射角關(guān)于材料的表面可以小于或等于約45度，諸如垂直于材料的表面。激光束焦線可被完全地包含在材料內(nèi)，其中激光束焦線沒(méi)有延伸到材料的任一表面。材料改性可在該材料內(nèi)延伸到該材料的兩個(gè)相對(duì)表面中的至少一個(gè)，諸如在該材料的整個(gè)厚度上，在該材料內(nèi)從該材料的兩個(gè)相對(duì)表面中的一個(gè)延伸到該兩個(gè)相對(duì)表面中的另一個(gè)。具體地，對(duì)于每個(gè)激光脈沖，材料改性可在該材料的整個(gè)厚度上，在該材料內(nèi)從該材料的兩個(gè)相對(duì)表面中的一個(gè)延伸到該兩個(gè)相對(duì)表面中的另一個(gè)。脈沖激光束可具有被選擇成使得該材料在此波長(zhǎng)下基本上透明的波長(zhǎng)。波長(zhǎng)可以小于約1.8μm。激光束焦線可具有在0.5μm和5μm之間的范圍內(nèi)的平均光斑直徑。本公開(kāi)的附加實(shí)施例涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：激光脈沖器以及定位在激光器的光束路徑中的光學(xué)組件，配置成在該光學(xué)組件的光束出現(xiàn)端上，沿著光束傳播方向觀察，將激光束變換成激光束焦線，該激光束焦線具有0.1mm和100mm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，該光學(xué)組件包括具有球面像差的聚焦光學(xué)元件，配置成生成激光束焦線，所述激光束焦線被適配成在材料內(nèi)生成誘發(fā)吸收，該誘發(fā)吸收在材料內(nèi)沿著激光束焦線產(chǎn)生材料改性。對(duì)于該系統(tǒng)的激光能量、脈沖持續(xù)時(shí)間、脈沖重復(fù)頻率、波長(zhǎng)、焦線直徑、材料和材料改性可以是如以上對(duì)于該方法所描述的。該光學(xué)組件可包括在聚焦光學(xué)元件之前被定位在激光器的光束路徑中的環(huán)形孔徑，該環(huán)形孔徑被配置成阻擋掉在激光束中心的一個(gè)或多個(gè)光線以使得僅中心以外的邊緣光線入射在聚焦光學(xué)元件上，并且藉此沿著光束方向觀察，對(duì)于脈沖激光束的每個(gè)脈沖僅產(chǎn)生單個(gè)激光束焦線。該聚焦光學(xué)元件可以是球面切割凸透鏡，諸如具有非球面自由表面的錐形棱鏡，諸如軸棱錐。該光學(xué)組件可進(jìn)一步包括第二光學(xué)元件，定位并對(duì)準(zhǔn)這兩個(gè)光學(xué)元件以使得在距第二光學(xué)元件一距離處在第二光學(xué)元件的光束出現(xiàn)端上生成激光束焦線。本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例涉及包括至少一個(gè)表面的玻璃制品，該玻璃制品沿著該表面具有多個(gè)材料改性，每一個(gè)材料改性具有在0.1mm和100mm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度以及在0.5μm和5μm之間的范圍內(nèi)的平均直徑。本公開(kāi)的又一個(gè)實(shí)施例涉及包括至少一個(gè)表面的玻璃制品，該玻璃制品沿著該表面具有多個(gè)材料改性，每一個(gè)材料改性具有近似等于2.0的直接相鄰的材料改性的平均距離a與創(chuàng)造材料改性的激光束焦線的平均直徑δ的比率V3＝a/δ。下面首先一般地描述本公開(kāi)，隨后在幾個(gè)示例性實(shí)施例的基礎(chǔ)上詳細(xì)地描述本公開(kāi)。不必都要實(shí)現(xiàn)在各個(gè)示例性實(shí)施例中與彼此組合地示出的特征。具體地，各個(gè)特征還可被省略或者以某種其它方式與同一示例性實(shí)施例或者其它示例性實(shí)施例的所實(shí)處的其它特征進(jìn)行結(jié)合。還有可能的是一個(gè)示例性實(shí)施例的各個(gè)特征已經(jīng)在它們自己身上中顯示了現(xiàn)有技術(shù)的有利發(fā)展。下面首先描述將襯底分成各個(gè)部分的機(jī)制。分離方法借助于為此適合的激光光學(xué)器件(在下文中也被稱為光學(xué)裝置)針對(duì)每個(gè)激光脈沖產(chǎn)生激光焦線(有別于焦點(diǎn))。焦線確定了激光和襯底的材料之間的交互區(qū)域。如果焦線落在要被分離的材料中，則可選擇激光參數(shù)以使得沿著焦線產(chǎn)生裂縫區(qū)域的與材料的相互作用得以發(fā)生。這里重要的激光參數(shù)是激光的波長(zhǎng)、激光的脈沖持續(xù)時(shí)間、激光的脈沖能量以及可能地還有激光的偏振。對(duì)于激光與材料的相互作用，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選提供下列：1)優(yōu)選選擇激光的波長(zhǎng)1以使得材料在此波長(zhǎng)下是基本上透明的(具體地例如：對(duì)于每毫米的材料深度，吸收<<10％＝>γ<<1/cm；γ:Lambert-Beer吸收系數(shù))。2)優(yōu)選選擇激光的脈沖持續(xù)時(shí)間以使得沒(méi)有離開(kāi)相互作用區(qū)域的大量的熱傳輸(熱擴(kuò)散)能夠在相互作用的時(shí)間期間發(fā)生(具體地例如：τ<<d2/α，d：焦點(diǎn)直徑，τ：激光脈沖持續(xù)時(shí)間，α：材料的熱擴(kuò)散常數(shù))。3)優(yōu)選選擇激光的脈沖能量以使得相互作用區(qū)域中(也就是說(shuō)焦線中)的強(qiáng)度產(chǎn)生誘發(fā)吸收，其導(dǎo)致沿著焦線的材料的局部加熱，作為被引入到該材料中的熱應(yīng)力的結(jié)果，這又導(dǎo)致沿著焦線的裂縫形成。4)激光的偏振影響在表面處的相互作用(反射率)以及在誘發(fā)吸收中的該材料內(nèi)的相互作用的類型兩者。誘發(fā)吸收可通過(guò)在熱激勵(lì)之后的誘發(fā)的、自由的電荷載流子(典型地電子)、或者通過(guò)多光子吸收和內(nèi)部光化電離、或者通過(guò)直接的場(chǎng)致電離(光的場(chǎng)強(qiáng)直接打破電子鍵合)而發(fā)生。可例如通過(guò)所謂的Keldysh參數(shù)來(lái)評(píng)估電荷載流子的生成的類型，然而，該Keldysh參數(shù)對(duì)于該方法的應(yīng)用不發(fā)揮任何作用。在特定材料(例如雙折射材料)的情況中，可能僅重要的是激光的進(jìn)一步吸收/透射取決于偏振，并且因此通過(guò)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)器件(相位板)的偏振應(yīng)當(dāng)由用戶進(jìn)行選擇以例如簡(jiǎn)單地以啟發(fā)式有益于分離相應(yīng)的材料。因此，如果材料不是光學(xué)各向同性的而例如是雙折射的，則激光在該材料中的傳播同樣受偏振影響。因此，可選擇偏振和偏振矢量的取向以使得根據(jù)需要僅形成一條焦線而不是兩條(尋常光線和非常光線)。在光學(xué)各向同性材料的情況中，這不發(fā)揮任何作用。5)此外，應(yīng)當(dāng)在脈沖持續(xù)時(shí)間、脈沖能量和焦線直徑的基礎(chǔ)上選擇強(qiáng)度以使得優(yōu)選不存在顯著的消融或顯著的融化，而優(yōu)選僅存在固體的微結(jié)構(gòu)中的裂縫形成。對(duì)于諸如玻璃或透明晶體之類的典型材料，可利用亞納秒范圍內(nèi)的脈沖激光(也就是說(shuō)具體地利用例如10和100ps之間的脈沖持續(xù)時(shí)間)最容易地滿足此要求。在這方面，同樣參見(jiàn)圖1：在大約一微米(0.5到5.0微米，參見(jiàn)圖像的中心)的標(biāo)度長(zhǎng)度上，對(duì)于諸如例如玻璃之類的不良熱導(dǎo)體，熱傳導(dǎo)作用到(actinto)亞微秒范圍中(見(jiàn)兩條線之間的范圍)，而對(duì)于諸如晶體和半導(dǎo)體之類的良好熱導(dǎo)體，熱傳導(dǎo)在納秒內(nèi)已經(jīng)是有效的。對(duì)于材料中的裂縫形成發(fā)生并且使之垂直地延伸至襯底的平面的重要過(guò)程是超過(guò)材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(以MPa計(jì)的壓縮強(qiáng)度)的機(jī)械應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力在這里是通過(guò)經(jīng)由激光能量的迅速、不同質(zhì)加熱(熱誘發(fā)的應(yīng)力)而實(shí)現(xiàn)的。預(yù)先假設(shè)相對(duì)于焦線適當(dāng)定位襯底(見(jiàn)下文)，裂縫形成當(dāng)然在襯底的表面處開(kāi)始，因?yàn)槟鞘亲冃巫畲蟮牡胤?。?duì)于此的原因是在表面上的半空間中，不存在能夠吸收力的材料。此論點(diǎn)同樣適用于具有硬化或增韌表面的材料，只要硬化層或增韌層的厚度相比于沿著焦線突然加熱的材料的直徑是大的。在這方面，同樣參見(jiàn)圖2，下面進(jìn)一步描述?？赏ㄟ^(guò)積分通量(以焦耳/cm2計(jì)的能量密度)和具有選擇的焦線直徑的激光脈沖持續(xù)時(shí)間來(lái)設(shè)置相互作用的類型以使得優(yōu)選1.)沒(méi)有顯著的融化在表面處或在體積中發(fā)生以及2.)沒(méi)有具有顆粒形成的顯著的消融在表面處發(fā)生。在基本上透明的材料中，已知幾種類型的誘發(fā)吸收：a)在具有低帶隙的半導(dǎo)體和絕緣體中，基于例如低殘余吸收(歸因于材料中的雜質(zhì)的跡線或者歸因于電荷載流子已經(jīng)在激光加工之前在溫度下熱激發(fā))，在第一部分的激光脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的迅速升溫將導(dǎo)致進(jìn)一步的電荷載流子的熱激發(fā)，這進(jìn)而導(dǎo)致增加的吸收并因此導(dǎo)致焦線中的激光吸收中的累積增加。b)在絕緣體中，如果存在足夠高的光強(qiáng)度，則光吸收基于與材料的原子的非線性光學(xué)相互作用而導(dǎo)致電離，并且因此又導(dǎo)致自由電荷載流子的生成，并且因此導(dǎo)致激光的增加的線性吸收。下面描述期望的分離表面的幾何結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生(沿著襯底表面上的線在激光束和襯底之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng))。與材料的相互作用針對(duì)每個(gè)激光脈沖沿著焦線在材料中產(chǎn)生單獨(dú)的、連續(xù)的(在垂直于襯底表面的方向中所見(jiàn))裂縫區(qū)域。對(duì)于材料的完整切斷，對(duì)于每個(gè)激光脈沖的一系列的這些裂縫區(qū)域被設(shè)置成沿著期望的分離線如此緊密地在一起以使得裂縫的橫向連接產(chǎn)生材料中的期望的裂縫表面/輪廓。為此，以特定重復(fù)率使激光脈動(dòng)。選擇光斑尺寸和間距以使得期望的、定向的裂縫形成沿著激光光斑的線發(fā)生在表面處。沿著期望的分離表面的各個(gè)裂縫區(qū)域的間距是從在從激光脈沖到激光脈沖的時(shí)間周期內(nèi)焦線相對(duì)于材料的運(yùn)動(dòng)中獲得的。在這方面，同樣參見(jiàn)圖9，下面進(jìn)一步描述。為了在材料中產(chǎn)生期望的分離表面，可由可平行于襯底的平面移動(dòng)(并且可能地還垂直于襯底的平面移動(dòng))的光學(xué)裝置在固定的材料之上移動(dòng)脈沖激光，或者利用可移動(dòng)的保持器使材料本身移動(dòng)經(jīng)過(guò)固定的光學(xué)裝置以使得形成期望的分離線。焦線相對(duì)于材料的表面的取向(不管垂直的還是在關(guān)于表面的90°-β的角度處)可被選擇為固定值或者通過(guò)可樞轉(zhuǎn)的(pivotable)光學(xué)裝置(為簡(jiǎn)單起見(jiàn)在下文中也被稱為光學(xué)器件)和/或沿著期望的分離線的激光的可樞轉(zhuǎn)的光束路徑而進(jìn)行改變?？傊?，為了形成期望的分離線，可以多達(dá)五個(gè)可單獨(dú)地移動(dòng)的軸來(lái)使焦線通過(guò)材料：兩個(gè)空間軸(x，y)，其固定焦線進(jìn)入到材料中的穿透點(diǎn)，兩個(gè)角軸(θ(theta)，(phi))，其固定焦線從到材料中的穿透點(diǎn)的取向，以及進(jìn)一步空間軸(z’，不一定正交于x，y)，其固定焦線從表面處的穿透點(diǎn)到達(dá)材料中多深。下面所描述的，對(duì)于在笛卡爾坐標(biāo)系(x,y,z)中的幾何結(jié)構(gòu)，還參見(jiàn)例如圖5a和6。在激光束垂直入射在襯底表面上(β＝0°)的情況中，則z＝z’。這里存在由光學(xué)器件和激光參數(shù)所指示的一般限制：以θ和計(jì)的角度的取向僅可進(jìn)行到材料中的激光的折射允許的程度(小于材料中的全反射的角度)，并且激光焦線的穿透深度受可用的激光脈沖能量以及相應(yīng)地選擇的激光光學(xué)器件限制，該激光光學(xué)器件僅形成可利用可用的激光脈沖能量產(chǎn)生裂縫區(qū)域的一定長(zhǎng)度的焦線。用于在所有五個(gè)軸上移動(dòng)焦線的一個(gè)可能配置可例如包括在坐標(biāo)x，y中在驅(qū)動(dòng)軸臺(tái)上移動(dòng)材料，同時(shí)通過(guò)檢流計(jì)掃描儀和非遠(yuǎn)心F-θ透鏡，焦線在坐標(biāo)x’，y’中關(guān)于透鏡的中心在透鏡的場(chǎng)中移動(dòng)并且傾斜角度θ，可計(jì)算坐標(biāo)x和x’和y和y’以使得焦線被定向在材料的表面的期望的碰撞點(diǎn)處。檢流計(jì)掃描儀和F-θ透鏡也被固定在z軸上，該z軸正交于軸臺(tái)的x，y平面并且決定垂直于材料的焦線的位置(焦線在材料中的深度)。下面描述將襯底分成多個(gè)部分的最后步驟(分離或單獨(dú)的分離)。材料沿著所產(chǎn)生的裂縫表面/輪廓的分離通過(guò)材料的內(nèi)應(yīng)力或者通過(guò)所引入的力(例如機(jī)械地(張力)或熱地(不均勻的加熱/冷卻))而發(fā)生。由于優(yōu)選沒(méi)有融化顯著量的材料，因而一般最初在材料中不存在連續(xù)的間隙，而僅存在高度擾亂的斷裂表面區(qū)域(微裂縫)，該斷裂表面區(qū)域在本身內(nèi)是網(wǎng)狀的并且在某些情況下仍由橋進(jìn)行連接。后續(xù)引入的力具有通過(guò)橫向裂縫生長(zhǎng)(平行于襯底的平面而發(fā)生)的方式分離剩余的橋并克服嚙合(meshing)的效果以使得可沿著分離表面分離材料。下面描述方法和設(shè)備的附加實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，一種對(duì)優(yōu)選片狀襯底(1)(尤其晶片或玻璃元件)進(jìn)行基于激光的加工以將襯底分成多個(gè)部分的方法，其中用于加工襯底(1)的激光器(3)的激光束(2a、2b)被引導(dǎo)到襯底(1)上，該方法的特征在于：利用被定位在激光器(3)的光線路徑中的光學(xué)裝置(6)，沿著光束的方向所見(jiàn)，延伸的激光束焦線(2b)從被引導(dǎo)到光學(xué)裝置(6)上的激光束(2a)中被形成在光學(xué)裝置(6)的光束輸出端上，相對(duì)于激光束焦線(2b)定位襯底(1)以使得在光束的方向中所見(jiàn)，沿著激光束焦線(2b)的延伸部分(2c)在襯底(1)的材料中產(chǎn)生誘發(fā)吸收，從而具有誘發(fā)的裂縫形成沿著此延伸部分(2c)在襯底的材料中發(fā)生的效果。在某些實(shí)施例中，相對(duì)于激光束焦線(2b)定位襯底(1)以使得在材料中(也就是說(shuō)在襯底(1)的內(nèi)部中)的誘發(fā)吸收的延伸部分(2c)延伸直到兩個(gè)相對(duì)襯底表面(1a、1b)中的至少一個(gè)。在特定實(shí)施例中，相對(duì)于激光束焦線(2b)定位襯底(1)，以使得在材料中(也就是說(shuō)在襯底(1)的內(nèi)部中)的誘發(fā)吸收的延伸部分(2c)從兩個(gè)相對(duì)的襯底表面中的一個(gè)(1a)延伸直到該兩個(gè)相對(duì)的襯底表面中的另一個(gè)(1b)(也就是說(shuō)在襯底(1)的整個(gè)層厚度d上)，或者相對(duì)于激光束焦線(2b)定位襯底(1)，以使得在材料中(也就是說(shuō)在襯底(1)的內(nèi)部中)的誘發(fā)吸收的延伸部分(2c)從兩個(gè)相對(duì)襯底表面中的一個(gè)(1a)延伸但沒(méi)有直到該兩個(gè)相對(duì)襯底表面中的另一個(gè)(1b)，也就是說(shuō)沒(méi)有在襯底(1)的整個(gè)層厚度d上，優(yōu)選在此層厚度的80％到98％上延伸，優(yōu)選在此層厚度的85到95％上，尤其優(yōu)選在90％上延伸。在某些實(shí)施例中，產(chǎn)生誘發(fā)吸收以使得裂縫形成在襯底(1)的微結(jié)構(gòu)中發(fā)生而沒(méi)有消融且沒(méi)有襯底(1)的材料的融化。在特定實(shí)施例中，在每個(gè)情況中在光束的縱向方向中所見(jiàn)，激光束焦線(2b)的延伸l和/或在材料中(也就是說(shuō)在襯底(1)的內(nèi)部中)的誘發(fā)吸收的部分(2c)的延伸是在0.1mm和100mm之間，優(yōu)選在0.3mm和10mm之間，和/或垂直于兩個(gè)相對(duì)襯底表面(1a，1b)所測(cè)得的，襯底(1)的層厚度d是在30μm和3000μm之間，優(yōu)選在100μm和1000μm之間，和/或激光束焦線(2b)的此延伸1和襯底(1)的此層厚度d的比率V1＝l/d是在10和0.5之間，優(yōu)選在5和2之間，和/或在光束的縱向方向中所見(jiàn)，在材料中(也就是說(shuō)在襯底(1)的內(nèi)部中)的誘發(fā)吸收的部分(2c)的延伸L和在光束的縱向方向的橫斷上所見(jiàn)，在材料中(也就是說(shuō)在襯底(1)的內(nèi)部中)的誘發(fā)吸收的部分(2c)的平均廣度(extent)D的比率V2＝L/D是在5和5000之間，優(yōu)選在50和500之間。在某些實(shí)施例中，激光束焦線(2b)的平均直徑δ(也就是說(shuō)光斑直徑)是在0.5μm和5μm之間，優(yōu)選在1μm和3μm之間，優(yōu)選為2μm，和/或選擇激光器(3)的脈沖持續(xù)時(shí)間τ以使得在襯底(1)的材料的相互作用的時(shí)間內(nèi)在此材料中的熱擴(kuò)散是可以忽略的，優(yōu)選沒(méi)有熱擴(kuò)散發(fā)生，為此優(yōu)選根據(jù)τ<<δ2/α設(shè)置τ、δ和襯底(1)的材料的熱擴(kuò)散常數(shù)α和/或優(yōu)選τ被選擇成小于10ns，優(yōu)選小于100ps，和/或激光器(3)的脈沖重復(fù)率是在10kHz和1000kHz之間，優(yōu)選為100kHz，和/或激光器(3)是作為單脈沖激光器或作為脈沖串激光器操作的，和/或在激光器(3)的光束的輸出端上直接測(cè)得的平均激光功率是在10瓦特和100瓦特之間，優(yōu)選在30瓦特和50瓦特之間。在特定實(shí)施例中，選擇激光器(3)的波長(zhǎng)λ以使得襯底(1)的材料對(duì)此波長(zhǎng)透明或者基本上透明，后者被理解為意味著針對(duì)每毫米的穿透深度在襯底(1)的材料中沿著光束的方向發(fā)生的激光束的強(qiáng)度的減少為10％或更少，具體地對(duì)于作為襯底(1)的在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)是透明的玻璃或晶體而言，該激光器優(yōu)選是具有1064nm的波長(zhǎng)λ的Nd:YAG激光器或具有1030nm的波長(zhǎng)λ的Y:YAG激光器，或者，具體地對(duì)于在紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)是透明的半導(dǎo)體襯底(1)而言，該激光器優(yōu)選是具有1.5μm和1.8μm之間的波長(zhǎng)λ的Er:YAG激光器。在某些實(shí)施例中，激光束(2a，2b)被垂直地引導(dǎo)到襯底(1)上，因此相對(duì)于激光束焦線(2b)定位襯底(1)以使得沿著激光束焦線(2b)的延伸部分(2c)的誘發(fā)吸收垂直于襯底的平面而發(fā)生，或者激光束(2a，2b)以相對(duì)于襯底(1)的平面的法線大于0°的角度β被引導(dǎo)到襯底(1)上，因此相對(duì)于激光束焦線(2b)定位襯底(1)以使得沿著激光束焦線(2b)的延伸部分(2c)的誘發(fā)吸收以關(guān)于襯底的平面的角度90°-β而發(fā)生，其中優(yōu)選β≤45°，優(yōu)選β≤30°。在特定實(shí)施例中，沿著線(5)相對(duì)于襯底(1)的表面(1a，4)移動(dòng)激光束(2a，2b)，沿著該線(5)，襯底(1)要被切斷以獲得多個(gè)部分，沿著此線(5)產(chǎn)生襯底(1)的內(nèi)部中的多個(gè)(2c-1，2c-2，…)誘發(fā)吸收的延伸部分(2c)，其中優(yōu)選誘發(fā)吸收的直接相鄰延伸部分(2c)(也就是說(shuō)直接一個(gè)接一個(gè)地產(chǎn)生的部分)的平均間距a和激光束焦線(2b)的平均直徑δ(也就是說(shuō)光斑直徑)的比率V3＝a/δ是在0.5和3.0之間，優(yōu)選在1.0和2.0之間。在某些實(shí)施例中，在襯底(1)的內(nèi)部中的多個(gè)(2c-1，2c-2，…)誘發(fā)吸收的延伸部分(2c)的產(chǎn)生期間和/或之后，機(jī)械力被施加在襯底(1)上和/或熱應(yīng)力被引入到襯底(1)中(尤其襯底被不均衡地加熱并再次冷卻)以分別在直接相鄰的(2c-1，2c-2)誘發(fā)吸收的延伸部分(2c)之間帶來(lái)裂縫形成以用于將襯底分成多個(gè)部分，優(yōu)選通過(guò)沿著線(5)利用CO2激光器照射襯底(1)來(lái)引入熱應(yīng)力。在某些實(shí)施例中，一種對(duì)優(yōu)選片狀襯底(1)進(jìn)行基于激光的加工以將襯底分成多個(gè)部分的設(shè)備，利用該設(shè)備用于加工襯底(1)的激光器(3)的激光束(2a、2b)可被引導(dǎo)到襯底(1)上，該設(shè)備的特征在于：光學(xué)裝置(6)被定位在激光器(3)的光線路徑中并且利用該光學(xué)裝置(6)，沿著光束的方向所見(jiàn)，延伸的激光束焦線(2b)可從被引導(dǎo)到光學(xué)裝置(6)上的激光束(2a)中被形成在光學(xué)裝置(6)的光束輸出端上，相對(duì)于激光束焦線(2b)能夠定位或定位襯底(1)以使得誘發(fā)吸收沿著在光束的方向中所見(jiàn)的激光束焦線(2b)的延伸部分(2c)在襯底(1)的材料中發(fā)生，從而具有沿著此延伸部分(2c)在襯底的材料中帶來(lái)誘發(fā)的裂縫形成的效果。在特定實(shí)施例中，光學(xué)裝置(6)包括具有球面像差的聚焦光學(xué)元件，優(yōu)選球面磨口(sphericallyground)凸透鏡(7)，光學(xué)裝置(6)的光圈(diaphragm)(8)(優(yōu)選環(huán)形光圈)優(yōu)選在激光器(3)的光線路徑中被定位在此聚焦光學(xué)元件(7)之前，從而具有可阻擋掉撞擊到光圈上的位于激光束(2a)的中心處的光線束(2aZ)以使得僅位于此中心外面的外圍光線(2aR)撞擊到此聚焦光學(xué)元件上的效果。在某些實(shí)施例中，光學(xué)裝置(6)包括具有非球面自由表面的光學(xué)元件，該光學(xué)元件被設(shè)計(jì)形狀以用于形成在光束的方向中所見(jiàn)的具有定義的廣度l(也就是說(shuō)定義的長(zhǎng)度)的激光束焦線(2b)，具有非球面自由表面的光學(xué)元件優(yōu)選是椎體棱鏡或軸棱錐(axicon)(9)。在特定實(shí)施例中，光學(xué)裝置(6)在激光器(3)的光線路徑中首先包括被設(shè)計(jì)形狀以用于延伸的激光束焦線(2b)的形成的具有非球面自由表面的第一光學(xué)元件(優(yōu)選椎體棱鏡或軸棱錐(10))，并且，在此第一光學(xué)元件的光束輸出端上且在距此第一光學(xué)元件的距離z1處，包括第二、聚焦光學(xué)元件，具體地凸透鏡(11)，優(yōu)選定向并對(duì)準(zhǔn)這兩個(gè)光學(xué)元件以使得第一光學(xué)元件將撞擊在其上的激光輻射環(huán)形地(SR)投射到第二光學(xué)元件上，以使得在距第二光學(xué)元件距離z2處在第二光學(xué)元件的光束輸出端上產(chǎn)生延伸的激光束焦線(2b)。在某些實(shí)施例中，具體地為平凸準(zhǔn)直透鏡(12)的第三、聚焦光學(xué)元件在激光器(3)的光線路徑中被定位在第一和第二光學(xué)元件之間，優(yōu)選定位并對(duì)準(zhǔn)該第三光學(xué)元件以使得由第一光學(xué)元件環(huán)形地(SR)形成的激光輻射以所定義的平均環(huán)直徑dr落到第三光學(xué)元件上并且第三光學(xué)元件以此環(huán)直徑dr并以所定義的環(huán)寬度br將激光輻射環(huán)形地投射到第二光學(xué)元件上。上述方法或設(shè)備可被用于分離玻璃的襯底，具體地石英、硼硅酸鹽、藍(lán)寶石或鈉鈣玻璃、含鈉玻璃、硬化玻璃或未硬化玻璃的襯底、晶體(crystalline)Al2O3的襯底、SiO2·nH2O(蛋白石)的襯底或者半導(dǎo)體材料(具體地Si、GaAs、GaN)的襯底、分離單層或多層襯底(具體地玻璃-玻璃復(fù)合、玻璃-膜復(fù)合、玻璃-膜-玻璃復(fù)合或玻璃-空氣-玻璃復(fù)合)、分離涂覆襯底，具體地金屬涂覆的藍(lán)寶石晶片、提供有金屬或金屬氧化物層的硅晶片或涂覆有ITO或AlZnO的襯底，和/或完全地切斷單層或多層襯底或切斷多層襯底的多個(gè)層中的一層或多層但不是所有層。借助于上述光學(xué)裝置所產(chǎn)生的激光束焦線為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)在上下文中替代地也被稱為激光束的焦線。在襯底的平面中所見(jiàn)，通過(guò)裂縫形成(使沿著焦線的誘發(fā)吸收垂直于襯底的平面延伸)將襯底分成或單獨(dú)地分成多個(gè)部分。裂縫形成因此垂直于襯底的平面而發(fā)生并進(jìn)入到襯底中或進(jìn)入到襯底的內(nèi)部中(縱向的裂縫形成)。如已描述的，通常必須將多個(gè)單獨(dú)的激光束焦線沿著襯底表面上的線引入到襯底中以便可將襯底的各個(gè)部分與彼此分開(kāi)。為此目的，可使襯底相對(duì)于激光束或相對(duì)于光學(xué)裝置而平行于襯底的平面移動(dòng)或者相反地，可相對(duì)于固定地布置的襯底平行于襯底的平面移動(dòng)光學(xué)裝置。從屬方法或設(shè)備權(quán)利要求中的至少一個(gè)的特征被有利地另外實(shí)現(xiàn)。在這方面，還可以任何期望的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)許多從屬權(quán)利要求的特征。在一個(gè)特定方面，在襯底的內(nèi)部中的誘發(fā)吸收的延伸部分從襯底的表面延伸到襯底的所定義的深度(或者甚至超過(guò))。誘發(fā)吸收的延伸部分在此情況中可包括從一個(gè)表面到另一個(gè)表面的該襯底的整個(gè)深度。僅在襯底的內(nèi)部中(沒(méi)有包括襯底的表面)產(chǎn)生誘發(fā)吸收的縱向延伸部分同樣是可能的。在下面進(jìn)一步描述的圖3b中可見(jiàn)可被有利地實(shí)現(xiàn)的進(jìn)一步特征。誘發(fā)吸收的延伸部分(也就是說(shuō)例如垂直于襯底的平面所引入的裂縫長(zhǎng)度)可因此沿著誘發(fā)吸收的延伸部分從襯底的內(nèi)部中的點(diǎn)延伸到襯底的后表面或者例如從襯底的前表面延伸到襯底的內(nèi)部中的點(diǎn)。在此情況中，垂直于片狀襯底的兩個(gè)相對(duì)的襯底表面而相應(yīng)地測(cè)量層厚度d(甚至在其中以關(guān)于襯底表面的法線的角度β>0°傾斜地引導(dǎo)激光輻射的情況中，也就是說(shuō)在傾斜入射的情況中)。如本文中所使用的，在每種情況中所提到的范圍限值包括所指示的上限值和下限值。誘發(fā)吸收借助于已經(jīng)描述的激光參數(shù)(下面還在示例的范圍內(nèi)進(jìn)行解釋)、光學(xué)裝置的參數(shù)以及設(shè)備的各個(gè)元件的布置的幾何參數(shù)的設(shè)置而有利地產(chǎn)生。原則上，參數(shù)的特征的任何期望的組合在這里都是可能的。例如，τ<<δ2/α在這里意味著τ小于δ2/α的1％，優(yōu)選小于δ2/α的1％。例如，脈沖持續(xù)時(shí)間τ可以是10ps(或者低于該值)、在10和100ps之間或者高于100ps。為了分離Si襯底，優(yōu)選使用具有1.5和1.8μm之間的波長(zhǎng)的Er:YAG激光器。對(duì)于半導(dǎo)體襯底，優(yōu)選使用通常具有被選擇成使得光子能量小于半導(dǎo)體的帶隙的波長(zhǎng)的激光器。對(duì)于將激光束引導(dǎo)到襯底上的有利的輻射方向(其隨后也定義激光束焦線相對(duì)于襯底的平面的取向)包括：將激光束(2a，2b)垂直地引導(dǎo)到襯底(1)上，因此相對(duì)于激光焦線(2b)定位襯底(1)以使得沿著激光焦線(2b(的延伸部分(2c)的誘發(fā)吸收垂直于襯底的平面而發(fā)生，或者相對(duì)于襯底(1)的平面的法線以大于0°的角度將激光束(2a，2b)引導(dǎo)到襯底(1)上，因此相對(duì)于激光束焦線(2b)定位襯底(1)以使得沿著激光束焦線(2b)的延伸部分(2c)的誘發(fā)吸收以到襯底的平面為角度90°-β而發(fā)生，其中優(yōu)選β≤45°，優(yōu)選β≤30°。下面描述對(duì)于襯底到其多個(gè)部分的最后分離或單獨(dú)分離可能同樣必要的附加方法步驟。如已經(jīng)提到的，相對(duì)于光學(xué)裝置(連同激光器)移動(dòng)襯底或者相對(duì)于襯底移動(dòng)光學(xué)裝置(連同激光器)。在這種情況中(通過(guò)與上述誘發(fā)裂縫形成對(duì)比)裂縫形成應(yīng)當(dāng)被理解為意味著橫向裂縫，也就是說(shuō)在位于襯底的平面中的方向中的橫向裂縫形成(對(duì)應(yīng)于沿其分離襯底的線的路徑)。下面描述了設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展，該設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展具體描述了用于產(chǎn)生和定位激光束焦線的光學(xué)裝置的各種可能的配置形式。在這方面，還參見(jiàn)下面的示例性實(shí)施例和圖3a、4、5a、5b、6、7和8。凸透鏡可具體是平凸透鏡。以上描述了根據(jù)本發(fā)明的主要用途(下面還描述其它用途)。下面描述與從現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法和設(shè)備進(jìn)行比較的一系列顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，根據(jù)本發(fā)明，切割的形成在沒(méi)有顯著的顆粒形成、沒(méi)有顯著的融化邊緣、在邊緣處具有最小的裂縫形成、沒(méi)有任何顯著的切割間隙(從而沒(méi)有襯底的材料的損失)并且具有直的切割邊緣的情況下發(fā)生。在這種情況中，可垂直地(相對(duì)于襯底的平面所見(jiàn))或者以相對(duì)于襯底的法線由用戶所期望的角度β設(shè)置切割的形成。尤其，非常高的平均激光功率不是必要的，但雖然如此仍可實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的分離速度。在這方面，對(duì)于每個(gè)激光脈沖(或每個(gè)脈沖串)產(chǎn)生激光束焦線(并且不是沒(méi)有廣度或者僅非常局部的廣度的僅一焦點(diǎn))是必需的。下面進(jìn)一步詳細(xì)呈現(xiàn)的激光光學(xué)器件被用于此目的。焦線因此確定激光和襯底之間的交互區(qū)域。如果焦線至少作為其一部分(在深度方向中所見(jiàn))落入要被分離的襯底材料中，則可選擇激光參數(shù)以使得沿著整個(gè)焦線(或沿著落入襯底中的激光束焦線的整個(gè)延伸部分)產(chǎn)生裂縫區(qū)域的與材料的交互發(fā)生。例如，可選擇的激光參數(shù)是激光的波長(zhǎng)、激光的脈沖持續(xù)時(shí)間、激光的脈沖能量以及可能地還有激光的偏振。與例如機(jī)械刻劃(scoring)和破壞(breaking)相比較，該方法具有的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)不僅是不存在的(或至少最小的)顆粒形成而且通過(guò)與機(jī)械刻劃線對(duì)比，可實(shí)現(xiàn)較高的縱橫比(寬度比深度)。當(dāng)在機(jī)械刻劃和破壞的情況中時(shí)，通過(guò)很大程度上不可控制的裂縫生長(zhǎng)來(lái)產(chǎn)生進(jìn)入到材料中的破裂線，根據(jù)本發(fā)明，以關(guān)于襯底的法線的可非常精確地設(shè)置的角度β的分離發(fā)生。因此，根據(jù)本發(fā)明，不存在切割方向的方向性依賴，并且傾斜切割可能很容易。而且，與通過(guò)將激光點(diǎn)聚焦到表面上或者到襯底材料的內(nèi)部中來(lái)產(chǎn)生點(diǎn)(聚焦的)缺陷以及在材料的不同深度處設(shè)置這樣的點(diǎn)聚焦之后的后續(xù)破壞進(jìn)行比較，本文中所描述的實(shí)施例尤其具有可實(shí)現(xiàn)切割的高得多的縱橫比的優(yōu)點(diǎn)。因此避免了由于幾乎沒(méi)有定向的裂縫形成，尤其在較厚的襯底的情況中而出現(xiàn)的這樣的已知方法的問(wèn)題。加工速度同樣以倍數(shù)增加，尤其是在較厚的襯底的情況中(在較厚的襯底的情況中，有必要在從襯底的上側(cè)到下側(cè)的襯底的不同深度處在襯底的平面中的所定義位置處設(shè)置多個(gè)損壞點(diǎn))。避免了表面處的消融、表面處的毛刺(flash)形成和顆粒形成(如果焦線相對(duì)于襯底的位置被設(shè)置成使得來(lái)自襯底的表面的延伸的誘發(fā)吸收和裂縫形成進(jìn)入到襯底的內(nèi)部中，則后者尤其是)。在此情況中，第一(想要的)損壞在表面處直接發(fā)生并且通過(guò)誘發(fā)吸收以所定義的方式沿著裂縫形成區(qū)域繼續(xù)到襯底的深度中?？杉庸じ鞣N材料，尤其玻璃板、藍(lán)寶石片、半導(dǎo)體晶片等。在這方面，可加工相應(yīng)的材料的各個(gè)層和層壓制品(多個(gè)單獨(dú)的襯底層的堆疊)。在此情況中，可定位并對(duì)準(zhǔn)焦線以使得甚至在層的堆疊的內(nèi)部中，僅所定義的層被分離。可加工層的堆疊的各種夾層結(jié)構(gòu)：玻璃-空氣-玻璃復(fù)合、玻璃-膜-玻璃復(fù)合、玻璃-玻璃復(fù)合。因此，如是中間層的切斷(例如膜或粘附膜)，甚至在堆疊內(nèi)的各個(gè)層的選擇性切斷是可能的。還可加工和分離已經(jīng)涂覆的材料(例如AR涂覆的、TCO涂覆的)或者在一側(cè)上非透明地印刷的襯底。自由形式切斷是可能的，其中幾何結(jié)構(gòu)沒(méi)有受襯底中的裂縫形成所限制。因此，實(shí)際上任何期望的自由形式切割可被引入到透明介質(zhì)中(切割方向不是方向依賴的)。因此，傾斜的切割可被引入到襯底中，例如具有調(diào)節(jié)的角度，基于法線，該調(diào)節(jié)的角度具有多達(dá)β＝30°或β＝45°的角度。實(shí)際上沒(méi)有任何切割間隙的切割是可能的：僅產(chǎn)生通常具有1和10μm之間的范圍內(nèi)的廣度的材料損壞。尤其，沒(méi)有相對(duì)于材料或表面區(qū)域的切割損失藉此生成。這尤其在切割半導(dǎo)體晶片時(shí)是有利的，因?yàn)榍懈铋g隙損失將減少晶片的主動(dòng)可用的表面面積。本文中所描述的焦線切割的方法因此產(chǎn)生增加的表面面積產(chǎn)量(yield)。沒(méi)有材料損失尤其還在切割寶石(例如鉆石)時(shí)是有利的；盡管本文中所描述的使用區(qū)域優(yōu)選是片狀襯底的切割或分離，然而還可加工非片狀襯底或工件。還可尤其在生產(chǎn)過(guò)程的內(nèi)嵌(in-line)操作中使用本文中所描述的方法。這在由卷對(duì)卷方法所進(jìn)行的生產(chǎn)過(guò)程的情況中尤為有利地發(fā)生。和生成脈沖串的激光器一樣，可使用單脈沖激光器。原則上，處于連續(xù)波操作的激光器的使用也是可想到的。下面具體的應(yīng)用領(lǐng)域以示例的方式出現(xiàn)：1.在完全地或部分地切割藍(lán)寶石晶片的可能性下分離藍(lán)寶石LED。在此情況中，可通過(guò)本文中所描述的方法同時(shí)同樣地切斷金屬層，在單個(gè)步驟中這樣做。2.在沒(méi)有損壞帶(tape)的情況下的半導(dǎo)體晶片的單獨(dú)的分離是可能的。為此目的，焦線僅被部分地帶到襯底材料的內(nèi)部中以使得其在表面處開(kāi)始并且在錄播(taped)膜(在面向遠(yuǎn)離激光器的襯底的后表面上)之前停止：例如，材料的約10％未被分離。該膜因此保持完整，因?yàn)榻咕€在該膜之前“停止”。隨后可接著通過(guò)機(jī)械力(或熱力，見(jiàn)利用CO2激光器的下面的示例)在剩余的10％之上分離半導(dǎo)體晶片。3.涂覆材料的切割：在這里示例是布拉格反射器(DBR)或者金屬涂覆的藍(lán)寶石晶片。還可根據(jù)本發(fā)明切割活性金屬或金屬氧化物層已經(jīng)被施加至的經(jīng)處理的硅晶片。其它示例是ITO或AlZnO的加工，需要例如產(chǎn)生觸摸屏或智能窗口的襯底被ITO或AlZnO涂覆。由于非常延伸的焦線(與其直徑相比)，該焦線的一部分將移除金屬層(或另一層)，而剩余的焦線穿透到透明材料中并切割它。這同樣具有優(yōu)勢(shì)，尤其在于：可在一個(gè)步驟過(guò)程中分離相應(yīng)地涂覆的襯底，也就是說(shuō)在其中在一個(gè)操作中分離涂覆和襯底的過(guò)程中。4.非常薄的材料(例如具有小于300μm、小于100μm或者甚至小于50μm的厚度的玻璃的襯底)的切割是尤為有利的。僅可通過(guò)常規(guī)的機(jī)械方法非常費(fèi)力地加工這些材料。事實(shí)上，在機(jī)械方法的情況中，邊緣、損壞、裂縫或剝落出現(xiàn)，其使得襯底不可用或者需要費(fèi)力的重做操作。相比之下，在薄的材料的情況中，本文中所描述的切割提供尤其具有避免邊緣損壞和裂縫以使得沒(méi)有重做是必要的、具有非常高的切割速度(>1m/s)、具有高產(chǎn)量以及具有在單個(gè)步驟中執(zhí)行過(guò)程的優(yōu)勢(shì)。5.還可尤其在薄膜玻璃(其是通過(guò)連續(xù)不斷地運(yùn)行的玻璃拉制過(guò)程所產(chǎn)生的)的生產(chǎn)中使用本文中所描述的方法以用于修剪膜的邊緣。圖2圖解地示出了根據(jù)本發(fā)明的加工方法的基本程序。由這里未示出的激光器3(見(jiàn)圖7)所發(fā)出并且在光學(xué)裝置6的光束輸入端上由參考符號(hào)2a所指示的激光束2被引導(dǎo)到光學(xué)裝置6上(見(jiàn)此的下面示例性實(shí)施例)。光學(xué)裝置6從光束輸出端上的輻射入(radiated-in)的激光束在沿著光束的方向的定義范圍的廣度(焦線的長(zhǎng)度l)上形成延伸的激光束焦線2b。要被加工的襯底1(這里片狀襯底1)在光線路徑中被定位在光學(xué)裝置之后，其至少一部分與激光輻射2的激光束焦線2b重合。參考符號(hào)1a指示面向光學(xué)裝置6或激光器的片狀襯底的表面，參考符號(hào)1b指示距所述第一表面一定距離且通常平行于所述第一表面的襯底1的后表面1b。襯底厚度(垂直于表面1a和1b，也就是說(shuō)關(guān)于襯底的表面所測(cè)得的)在這里由參考符號(hào)d所指示。如圖2a示出，在這里襯底1被對(duì)準(zhǔn)成垂直于光束的縱軸并因此垂直于在光學(xué)裝置6的下游空間中由光學(xué)裝置6所產(chǎn)生的焦線2b(襯底垂直于附圖的平面)并且，沿著光束的方向所見(jiàn)，相對(duì)于焦線2b定位襯底1以使得在光束的方向中所見(jiàn)，焦線2b在襯底的表面1a之前開(kāi)始并且在襯底的表面1b之前結(jié)束，也就是說(shuō)仍然在襯底內(nèi)。因此(利用沿著激光束焦線2b的適當(dāng)?shù)募す鈴?qiáng)度，這通過(guò)使激光束2聚焦在長(zhǎng)度l的一部分上，也就是說(shuō)通過(guò)長(zhǎng)度l的線聚焦(linefocus)來(lái)確保)，沿著光束的縱向方向所見(jiàn)，延伸的激光束焦線2b在激光束焦線2b與襯底1的重合區(qū)域中，也就是說(shuō)在被焦線2b經(jīng)過(guò)的襯底的材料中產(chǎn)生延伸部分2c，沿著光束的縱向方向，在襯底的材料中產(chǎn)生誘發(fā)吸收，這在沿著部分2c的襯底的材料中引起裂縫形成。在此情況中，裂縫形成不僅局部地發(fā)生而且在誘發(fā)吸收的延伸部分2c的整個(gè)長(zhǎng)度上發(fā)生。此部分2c的長(zhǎng)度(也就是說(shuō)最終激光束焦線2b與襯底1重合的長(zhǎng)度)在這里利用參考符號(hào)L進(jìn)行提供。誘發(fā)吸收的部分的(或者經(jīng)受裂縫形成的襯底1的材料中的區(qū)域的)平均直徑或平均廣度在這里由參考符號(hào)D所指示。此平均廣度D在這里基本上對(duì)應(yīng)于激光束焦線2b的平均直徑δ。因此，如圖2a示出，對(duì)激光束2的波長(zhǎng)λ透明的襯底材料由沿著焦線2b的誘發(fā)吸收所加熱。圖2b圖解地示出了被加熱的材料最終如何擴(kuò)展以使得相應(yīng)地誘發(fā)的應(yīng)力導(dǎo)致微裂縫形成，該應(yīng)力在表面1a處為最大。下面描述可被用于產(chǎn)生焦線2b的實(shí)際光學(xué)裝置6以及這些光學(xué)裝置可被用在其中的實(shí)際光學(xué)設(shè)置(圖7)。所有的裝置和設(shè)置在這里是基于以上所給出的描述，從而使得在每種情況中，相同的參考符號(hào)被用于在其功能上相同或?qū)?yīng)的部件或特征。因此，下面僅分別描述不同。由于最終導(dǎo)致分離的分離表面是或旨在具有高質(zhì)量(關(guān)于破裂強(qiáng)度、幾何精度、粗糙度和重做要求的避免)，因而應(yīng)當(dāng)如利用下面的光學(xué)裝置(在下文中光學(xué)裝置替代地也被稱為激光光學(xué)器件)所描述地產(chǎn)生要沿著襯底的表面上的分離線5進(jìn)行定位的各個(gè)焦線。在這里粗糙度尤其起因于焦線的光斑尺寸或光斑直徑。為了利用給定波長(zhǎng)λ的激光器3(與襯底1的材料相互作用)能夠?qū)崿F(xiàn)例如0.5μm到2μm的小光斑尺寸，通常某些要求必須被強(qiáng)加在激光光學(xué)器件6的數(shù)值孔徑上。這些要求被下面描述的激光光學(xué)器件6所滿足。為了實(shí)現(xiàn)期望的數(shù)值孔徑，一方面，根據(jù)由Abbé給出的已知公式(N.A.＝nsin(θ)，n：要被加工的玻璃的折射率，θ：一半孔徑角；并且θ＝arctan(D/2f)；D：孔徑，f：焦距)，光學(xué)器件必須具有給定焦距下的必要的孔徑。另一方面，激光束必須照明光學(xué)器件直到必要的孔徑，這通常通過(guò)借助于激光器和聚焦光學(xué)器件之間的擴(kuò)展望遠(yuǎn)鏡的光束擴(kuò)展來(lái)完成。同時(shí)，對(duì)于沿著焦線的均勻的相互作用，光斑尺寸不應(yīng)改變太多。這可例如(見(jiàn)下面的示例性實(shí)施例)通過(guò)僅在窄的、環(huán)形區(qū)域中照射聚焦光學(xué)器件，隨后當(dāng)然光束孔徑并因此數(shù)值孔徑僅改變以百分比計(jì)算的小量來(lái)確保。根據(jù)圖3a(在激光輻射2的激光光線束中的中心光線的高度處垂直于襯底的平面的截面；這里，同樣，激光束2的輻射入垂直于襯底的平面而發(fā)生，即，角度β為0°，以使得焦線2b或誘發(fā)吸收的延伸部分2c平行于襯底的法線)，由激光器3所發(fā)出的激光輻射2a首先被引導(dǎo)到圓形光圈8上，該圓形光圈8對(duì)所使用的激光輻射完全不透明。在此情況中，光圈8被取向成垂直于光束的縱軸并且以所示的光線束2a的中心光線為中心。選擇光圈8的直徑以使得靠近于光線束2a的中心的光線束或中心光線(這里由2aZ所指示)撞擊在光圈上并且被光圈完全吸收。僅位于光線束2a的外周區(qū)域中的光線(外圍光線，在這里由2aR所指示)由于與光束直徑相比減少的光圈尺寸而未被吸收，而橫向地經(jīng)過(guò)光圈8并撞擊在光學(xué)裝置6的聚焦光學(xué)元件的外圍區(qū)域上，該聚焦光學(xué)元件在這里被形成為球面磨口、雙凸透鏡7。以中心光線為中心的透鏡7在這里被有意形成為以習(xí)慣性球面磨口透鏡為形式的未校正的、雙凸聚焦透鏡。換言之，有意利用這種透鏡的球面像差。作為對(duì)此的替代，還可使用偏離理想糾正系統(tǒng)并特別未形成理想的焦點(diǎn)而形成具有所定義長(zhǎng)度的明確的、延長(zhǎng)焦線的非球面透鏡或多透鏡系統(tǒng)(也就是說(shuō)不再特別具有單個(gè)焦點(diǎn)的透鏡或系統(tǒng))。透鏡的區(qū)域因此依賴于沿著焦線2b距透鏡的中心的距離而特別地聚焦。這里，橫斷光束的方向的光圈8的直徑為光線束的直徑(光線束的直徑由直到衰減至1/e的廣度所定義)的大約90％和光學(xué)裝置6的透鏡的直徑的約75％。因此，在本文中使用已經(jīng)通過(guò)阻擋掉在中間的光線束來(lái)產(chǎn)生的非像差校正的球面透鏡7的焦線2b。表示了通過(guò)中心光線的平面中的截面；當(dāng)關(guān)于焦線2b旋轉(zhuǎn)所表示的光線時(shí)獲得完整的三維束。此焦線的缺點(diǎn)在于條件(光斑尺寸、激光強(qiáng)度)沿著焦線并因此沿著材料中的期望的深度而改變，并且因此可能僅能夠在焦線的一部分內(nèi)設(shè)置期望類型的相互作用(沒(méi)有顯著的融化、誘發(fā)吸收、熱-塑性變形直到裂縫形成)。這相反地意味著可能僅部分輻射入的激光以期望的方式被吸收。因此，一方面，該方法的效率(對(duì)于期望的分離速度的必要的平均激光功率)受損，另一方面，在某些情形下，激光被傳輸?shù)讲皇芷谕?、更深橫臥位置(粘附至襯底的部分或?qū)?，或者到襯底保持器)并且在那兒以不受期望的方式相互作用(加熱、擴(kuò)散、吸收、不受期望的修改)。圖3b示出了(不僅用于圖3a中的光學(xué)裝置，而且原則上用于可被使用的所有其它光學(xué)裝置6)可通過(guò)相對(duì)于襯底1適當(dāng)定位和/或?qū)?zhǔn)光學(xué)裝置6并且通過(guò)適當(dāng)選擇光學(xué)裝置6的參數(shù)來(lái)不同地定位激光束焦線2b：如來(lái)自圖3b的第一行圖解地示出，可設(shè)置焦線2b的長(zhǎng)度l以使得其超過(guò)襯底厚度d(這里乘上2倍)。因此，如果在光束的縱向方向中所見(jiàn)，相對(duì)于焦線2b居中地放置襯底1，則在整個(gè)襯底厚度d上產(chǎn)生誘發(fā)吸收的延伸部分2c。在圖3b中的第二行中所示的情況中，產(chǎn)生了近似對(duì)應(yīng)于襯底d的廣度的長(zhǎng)度l的焦線2b。由于相對(duì)于線2定位襯底1以使得線2b在襯底之前(也就是說(shuō)外面)的點(diǎn)處開(kāi)始，因而誘發(fā)吸收的延伸部分2c(其在這里從襯底的表面延伸到襯底的定義的深度，但沒(méi)有遠(yuǎn)到后表面1b)的長(zhǎng)度L在這里小于焦線2b的長(zhǎng)度l。圖3b中的第三行示出了其中沿著光束的方向所見(jiàn)，在焦線2b的開(kāi)始之前部分地定位襯底1以使得在這里，同樣，l>L應(yīng)用于線2b的長(zhǎng)度l(L＝在襯底1中的誘發(fā)吸收的部分2c的廣度)的情況。焦線因此在襯底的內(nèi)部中開(kāi)始并超過(guò)后表面1b延伸到襯底的外面。圖3b中的第四行最后示出了其中所產(chǎn)生的焦線長(zhǎng)度l小于襯底厚度d以使得在照射的方向中所見(jiàn)，利用襯底相對(duì)于焦線的中心定位，焦線在這里在襯底的內(nèi)部中接近于表面1a而開(kāi)始并且在襯底的內(nèi)部中接近于表面1b而結(jié)束(l＝0.75·d)。在這里尤為有利的是實(shí)現(xiàn)焦線定位以使得由焦線經(jīng)過(guò)表面1a、1b中的至少一個(gè)；誘發(fā)吸收的部分2c因此在至少一個(gè)表面處開(kāi)始。以此方式，可通過(guò)避免表面處的消融、毛刺(flash)和顆粒形成來(lái)實(shí)現(xiàn)幾乎理想的切割。圖4示出了可使用的進(jìn)一步的光學(xué)裝置6。基本設(shè)置遵循圖3a中所描述的，以使得下面僅描述不同。所示的光學(xué)裝置是基于使用被設(shè)計(jì)形狀的具有非球面自由表面的光學(xué)器件以使得定義長(zhǎng)度l的焦線被形成用于焦線2b的形成的想法。為此目的，非球面透鏡可被用作光學(xué)裝置6的光學(xué)元件。例如，在圖4中，使用所謂的圓錐(cone)棱鏡，其常常也被稱為軸棱錐。軸棱錐是在沿著光軸的線上形成點(diǎn)源(或者環(huán)形地變換激光束)的特定、圓錐磨口(conicallyground)透鏡。這種軸棱錐的設(shè)置在原則上對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。這里，錐角是例如10°。在這里由參考符號(hào)9所指示的軸棱錐與其錐頂(conetip)對(duì)準(zhǔn)，該錐頂與照射的方向相反并以光束的中心為中心。由于軸棱錐9的焦線2b已經(jīng)在該軸棱錐內(nèi)開(kāi)始，因而襯底1(其在這里被布置成垂直于主光線的軸)可在光線路徑中被定位在就在軸棱錐9之后。如圖4示出，因?yàn)檩S棱錐的光學(xué)性質(zhì)，在襯底1沒(méi)有離開(kāi)焦線2b的區(qū)域的情況下，襯底1沿著光束的方向的位移同樣是可能的。在襯底1的材料中的誘發(fā)吸收的延伸部分2c因此在整個(gè)襯底深度d上延伸。然而，所示的設(shè)置具有下列限制：由于軸棱錐9的焦線已經(jīng)在透鏡內(nèi)開(kāi)始，在透鏡和材料之間具有有限的工作距離，因而激光能量的重要部分未被聚焦到位于材料中的焦線2b的部分2c中。此外，利用軸棱錐9的可用的折射率和錐角，焦線2b的長(zhǎng)度l被鏈接到光束直徑，由于這個(gè)原因，在相對(duì)薄的材料(幾毫米)的情況中，焦線總共太長(zhǎng)，作為其結(jié)果，激光能量進(jìn)而不能被專門(mén)聚焦到該材料中。由于此原因，在其包括軸棱錐和聚焦透鏡兩者的情況下獲得改進(jìn)的光學(xué)裝置6。圖5a示出了這樣的光學(xué)裝置6，其中沿著光束的方向所見(jiàn)，在激光器3的光線路徑上首先定位了具有非球面自由表面的第一光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件被設(shè)計(jì)形狀以用于延伸的激光束焦線2b的形成。在所示的情況中，此第一光學(xué)元件是具有5°錐角的軸棱錐10，該軸棱錐10被定位成垂直于光束的方向并且以激光束3為中心。在此情況中的軸棱錐的錐頂與光束的方向相反指向。在光束的方向中被定位在距軸棱錐10距離z1處的是第二、聚焦光學(xué)元件，在這里平凸透鏡11(其凸面面向軸棱錐)。在這里將距離z1選擇為約300mm以使得由軸棱錐10所形成的激光輻射以環(huán)形方式撞擊在透鏡11的外部區(qū)域上。透鏡11將在光束輸出端上環(huán)形地撞擊的輻射聚焦到在這里具有1.5mm的定義長(zhǎng)度的焦線2b上，該焦線2b在距透鏡11在這里約20mm的距離z2處。在這里，透鏡11的有效焦距是25mm。由軸棱錐10對(duì)激光束的環(huán)形變換在這里被提供有參考符號(hào)SR。圖5b詳細(xì)地示出了根據(jù)圖5a的在襯底1的材料中的焦線2b和誘發(fā)吸收2c的形成。兩個(gè)元件10、11的光學(xué)性質(zhì)以及同樣兩個(gè)元件10、11的定位在這里是這樣的以使得在光束的方向中的焦線2b的廣度l與襯底1的厚度d精確重合。相應(yīng)地，襯底1沿著光束的方向的精確定位是必要的以將焦線2b精確地定位在襯底1的兩個(gè)表面1a和1b之間，如圖5b中所示。如果焦線被形成在距激光光學(xué)器件特定距離處，并且很大一部分的激光輻射被聚焦直到焦線的期望的末端，則因此是有利的。如所描述的，這可通過(guò)主要聚焦元件11(透鏡)僅在所需區(qū)域上被環(huán)形地照明來(lái)實(shí)現(xiàn)，藉此一方面實(shí)現(xiàn)了所需的數(shù)值孔徑，并因此實(shí)現(xiàn)所需的光斑尺寸，但另一方面，在所需的焦線2b之后，最小擴(kuò)散圓在光斑中間中的非常短的距離之后失去強(qiáng)度，因?yàn)榛旧檄h(huán)形光斑形成。因此，裂縫形成在襯底的期望深度處的短距離內(nèi)停止。軸棱錐10和聚焦透鏡11的組合滿足此要求。這里，軸棱錐10以兩種方式運(yùn)行：通常圓形的激光光斑由軸棱錐10環(huán)形地發(fā)送到聚焦透鏡11上并且軸棱錐10的非球面性具有代替透鏡的焦平面中的焦點(diǎn)，焦線形成在焦平面外面的效果?？赏ㄟ^(guò)軸棱錐上的光束直徑來(lái)設(shè)置焦線2b的長(zhǎng)度l。進(jìn)而可通過(guò)軸棱錐和透鏡之間的距離z1且通過(guò)軸棱錐的錐角來(lái)設(shè)置沿著焦線的數(shù)值孔徑。以此方式，整個(gè)激光能量可因此被集中在焦線中。如果裂縫形成旨在在襯底的出口端之前停止，則環(huán)形照明仍然具有以下優(yōu)勢(shì)：一方面，以最佳可能方式使用激光功率，因?yàn)楹艽笠徊糠值募す獗３旨杏诮咕€的期望長(zhǎng)度中，另一方面，歸因于環(huán)形照明區(qū)域連同由其它光學(xué)功能所設(shè)置的期望像差，可實(shí)現(xiàn)沿著焦線的均勻的光斑尺寸，并且因此可實(shí)現(xiàn)沿著焦線的均勻的分離過(guò)程。代替圖5a中所示的平凸透鏡，還可使用聚焦彎月形透鏡或者一些其它高階校正聚焦透鏡(非球面透鏡、多透鏡系統(tǒng))。為了利用具有軸棱錐和透鏡的圖5a中所示的組合來(lái)產(chǎn)生非常短的焦線2b，將必須選擇入射在軸棱錐上的激光束的非常小的光束直徑。這具有實(shí)際的缺點(diǎn)：光束在軸棱錐的頂端(tip)上的居中必須是非常準(zhǔn)確的，并且因此該結(jié)果對(duì)激光的方向波動(dòng)(光束漂移穩(wěn)定性)非常敏感。此外，窄地準(zhǔn)直的激光束是非常發(fā)散的，即，由于光的衍射，光線束在短的距離上再次散射?？赏ㄟ^(guò)插入進(jìn)一步的透鏡即準(zhǔn)直透鏡12(圖6)來(lái)避免這兩者：此進(jìn)一步的正透鏡12允許非常窄地設(shè)置聚焦透鏡11的環(huán)形照明。選擇準(zhǔn)直透鏡12的焦距f’以使得當(dāng)存在等于f’的從軸棱錐到準(zhǔn)直透鏡12的距離z1a時(shí)獲得期望的環(huán)直徑dr。可通過(guò)距離z1b(準(zhǔn)直透鏡12到聚焦透鏡11)來(lái)選擇環(huán)的期望寬度br。純粹地在幾何學(xué)上，短的焦線隨后由小寬度的環(huán)形照明產(chǎn)生。進(jìn)而在距離f’處獲得最小值。圖6中所示的光學(xué)裝置6因此是基于圖5a中所示的光學(xué)裝置，所以下面僅描述不同。另外，準(zhǔn)直透鏡12(在這里同樣地被形成為平凸透鏡(其凸面與光束的方向相反地指向))在這里已經(jīng)被居中地引入到一方面的軸棱錐10(其在這里被布置有其錐頂與光束的方向相反)和另一方面的平凸透鏡11之間的光線路徑中。準(zhǔn)直透鏡12距軸棱錐10的距離在這里由z1a指示，聚焦透鏡11距準(zhǔn)直透鏡12的距離由z1b指示并且所產(chǎn)生的焦線2b距聚焦透鏡11的距離由z2指示(在每種情況中在光束的方向中所見(jiàn))。如圖6示出，由軸棱錐所形成并且以發(fā)散方式且具有環(huán)直徑dr的情況下入射在準(zhǔn)直透鏡12上的環(huán)形輻射SR具有沿著距離z1b保持至少近似恒定的環(huán)直徑dr并且在聚焦透鏡11的位置處被設(shè)置為期望的環(huán)寬度br。在所示的情況中，旨在產(chǎn)生非常短的焦線2b以使得在透鏡12的位置處的約4mm的環(huán)寬度br通過(guò)透鏡12的聚焦性質(zhì)被減少到透鏡11的位置處的約0.5mm(在這里環(huán)直徑dr例如22mm)。在所表示的示例中，利用來(lái)自2mm的激光的典型的光束直徑，利用f＝25mm焦距的聚焦透鏡11以及f’＝150mm焦距的準(zhǔn)直透鏡，可實(shí)現(xiàn)低于0.5mm的焦線1的長(zhǎng)度。此外，Z1a＝Z1b＝140mm并且Z2＝15mm。下面給出在根據(jù)圖7的設(shè)置中利用根據(jù)圖3a的光學(xué)裝置切斷未硬化玻璃的示例(代替圖3a中所示的光學(xué)裝置6，上述其它光學(xué)裝置6也可被用在根據(jù)圖7的設(shè)置中，圖3a中所示的光圈-透鏡組合8,7被相應(yīng)地替換)。沒(méi)有其它著色的硼硅酸鹽或鈉鈣玻璃1(尤其具有低鐵含量)從約350nm到約2.5μm是光學(xué)透明的。玻璃通常是不良熱導(dǎo)體，由于這個(gè)原因，甚至幾納秒的激光脈沖持續(xù)時(shí)間不允許離開(kāi)焦線2b的任何顯著的熱擴(kuò)散。然而，甚至更短的激光脈沖持續(xù)時(shí)間是有利的，因?yàn)槔脕喖{秒或皮秒脈沖，可通過(guò)非線性效應(yīng)更容易地實(shí)現(xiàn)期望的誘發(fā)吸收(強(qiáng)度高得多)。例如適合于切斷平板玻璃的是可買到的皮秒激光器3，其具有下列參數(shù)：波長(zhǎng)1064nm、10皮秒的脈沖持續(xù)時(shí)間、100kHz的脈沖重復(fù)率、多達(dá)50W的平均功率(就在激光器之后測(cè)得的)。激光束最初具有約2mm的光束直徑(在峰值強(qiáng)度的13％處測(cè)得的，即，高斯光線束的1/e2直徑)，光束質(zhì)量是至少M(fèi)2<1.2(根據(jù)DIN/ISO11146所確定的)。利用光束擴(kuò)展光學(xué)器件22(可買到的Kepler光束望遠(yuǎn)鏡)，光束直徑被增加10倍到約20-22mm(21、23、24和25是光束偏轉(zhuǎn)鏡)。利用9mm直徑的所謂的環(huán)形光圈8，切斷光線束的內(nèi)部部分以使得環(huán)形光束形成。利用此環(huán)形光束，例如照明具有28mm焦距的平凸透鏡(具有13mm半徑的石英玻璃)。透鏡7的強(qiáng)的(期望的)球面像差具有產(chǎn)生焦線的效果。在這方面，不僅參見(jiàn)圖7而且參見(jiàn)圖8，圖8圖解地示出了從通過(guò)透鏡7的外圍光線產(chǎn)生焦線2b。焦線的理論直徑δ沿著光束的軸而變化，并且因此在這里襯底厚度d小于約1mm(顯示玻璃的典型厚度是0.5mm到0.7mm)的情況下對(duì)于產(chǎn)生同質(zhì)的裂縫表面是有利的。約2μm的光斑尺寸和5μm的從光斑到光斑的間距給出一速度，在該速度下，可使焦線在0.5m/秒的襯底1(見(jiàn)圖9)上通過(guò)5次。利用25W的襯底上的平均功率(在聚焦透鏡7之后測(cè)得)，100kHz的脈沖重復(fù)率給出250μJ的脈沖能量，該脈沖能量還可在2到5個(gè)子脈沖的結(jié)構(gòu)化脈沖(在僅20ns的間隔下的單脈沖的快速序列，被認(rèn)為是脈沖串)中發(fā)生。未硬化的玻璃基本上沒(méi)有內(nèi)部應(yīng)力，由于這個(gè)原因，在沒(méi)有任何外部動(dòng)作的情況下，仍由未分離的橋進(jìn)行互連和連接的擾動(dòng)區(qū)域在這里起先仍然將這些部分保持在一起。然而，如果引入熱應(yīng)力，則襯底完全地分離，并且沒(méi)有沿著激光破裂表面5從外部引入任何進(jìn)一步的力。為此目的，具有多達(dá)250W的平均功率的CO2激光器被聚焦到約1mm的光斑尺寸上，并且以多達(dá)0.5m/s使此光斑經(jīng)過(guò)分離線5。歸因于所引入的激光能量(分離線5的5J/cm)的局部熱應(yīng)力將工件1完全地分離。對(duì)于分離較厚的玻璃，當(dāng)然必須在較長(zhǎng)的焦線l上達(dá)到該過(guò)程(經(jīng)由熱沖擊的誘發(fā)吸收和擾動(dòng)區(qū)域的形成)的閾值強(qiáng)度。較高的必要的脈沖能量以及較高的平均功率輸出因此跟隨。利用上述光學(xué)器件設(shè)置以及在襯底上的39W的可用的最大激光功率(在通過(guò)光學(xué)器件的損失之后)，成功地實(shí)現(xiàn)切斷約3mm厚的玻璃。在此情況中，一方面移除了環(huán)形光圈8，并且另一方面，校正了透鏡7距襯底的距離(在標(biāo)稱焦距的方向中增加)以使得在襯底中產(chǎn)生較長(zhǎng)的焦線。下面呈現(xiàn)切斷硬化玻璃的進(jìn)一步的示例性實(shí)施例(同樣地利用圖3a和7中所示的設(shè)備)。含鈉玻璃被硬化，因?yàn)橥ㄟ^(guò)沉浸在液態(tài)鉀鹽的浴中在玻璃的表面處鈉被交換為鉀。這導(dǎo)致在表面處的5-50μm厚的層中的相當(dāng)大的內(nèi)部應(yīng)力(壓縮應(yīng)力)，這進(jìn)而導(dǎo)致較大的穩(wěn)定性。原則上，當(dāng)切斷硬化玻璃時(shí)的過(guò)程參數(shù)類似于對(duì)于具有可比較的尺寸和組成的未硬化玻璃的這些。然而，歸因于內(nèi)部應(yīng)力，尤其歸因于不受期望的裂縫生長(zhǎng)，硬化玻璃可非常更容易破壞，該不受期望的裂縫生長(zhǎng)沒(méi)有沿著激光意在的(laseredintended)破裂表面5發(fā)生，而是進(jìn)入材料中。因此，對(duì)于特定硬化玻璃的成功切斷，存在較窄的參數(shù)場(chǎng)。具體地，平均激光功率和相關(guān)聯(lián)的切割速度必須被非常精確地維持，尤其依賴于硬化層的厚度。對(duì)于具有40μm厚的硬化層并且具有0.7mm的總厚度的玻璃，例如在前述設(shè)置的情況中，獲得下列參數(shù)：在100kHz的脈沖重復(fù)率下的1m/s的切割速度，并且因此10μm的光斑間距，具有14W的平均功率。硬化玻璃的內(nèi)部應(yīng)力具有破裂區(qū)域5在一點(diǎn)時(shí)間(幾秒)之后完全形成，并且襯底被分成所需部分的效果。非常薄的硬化玻璃(<100μm)主要由增韌材料構(gòu)成，即，前側(cè)和后側(cè)在它們的鈉含量方面減少并且因此在每種情況中被硬化例如30μm，并且僅內(nèi)部中的40μm是未硬化的。如果表面之一受損，則此材料非常容易地且完全地破壞。到目前為止在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于要加工這種硬化玻璃膜尚不可能。如果a)焦線的直徑是非常小的，例如小于1μm，b)從光斑到光斑的間距是小的，例如在1和2μm之間，以及c)分離速度是足夠高的以使裂縫生長(zhǎng)不要領(lǐng)先激光處理(在0.2到0.5m/s下的例如200kHz的高激光脈沖重復(fù)率)，則成功地實(shí)現(xiàn)由本文中所描述的方法來(lái)切斷此材料。下面呈現(xiàn)用于切斷藍(lán)寶石玻璃和晶體藍(lán)寶石的進(jìn)一步的示例性實(shí)施例(同樣地利用圖3a和7中所描述的設(shè)備)。藍(lán)寶石晶體和藍(lán)寶石玻璃是玻璃，它們盡管在光學(xué)上相似(透明度和折射率)，但在機(jī)械上和熱上表現(xiàn)非常不同。例如，藍(lán)寶石是極好的熱導(dǎo)體，能夠經(jīng)受極端的機(jī)械負(fù)載并且是非常硬的且耐劃傷的。然而，利用上述激光器和光學(xué)器件設(shè)置，可切斷薄的(0.3mm到0.6mm)藍(lán)寶石晶體和玻璃。由于好的機(jī)械穩(wěn)定性，最小化要被分離的各部分之間的剩余的橋是尤為重要的，因?yàn)榉駝t需要非常高的力以用于最終的分離。必須從襯底的進(jìn)入表面1a到離開(kāi)表面1b盡可能完整地形成擾動(dòng)區(qū)域。如在較厚的玻璃的情況中，這可利用較高的脈沖能量，并因此較高的平均激光功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，晶體藍(lán)寶石是雙折射的。切割表面必須位于垂直于光軸(所謂的C-切割)。對(duì)于切斷厚度0.45mm的晶體藍(lán)寶石晶片，可使用下列參數(shù)：在100kHz的脈沖重復(fù)率下的30W的平均激光功率、2μm的光斑尺寸以及5μm的光斑間距，其對(duì)應(yīng)于在所提到的脈沖重復(fù)率下的0.5m/s的切割速度。如在玻璃的情況中，完全分離可能需要例如利用CO2激光光斑執(zhí)行對(duì)分割線5的后續(xù)加熱以便熱應(yīng)力被用于使得擾動(dòng)區(qū)域經(jīng)歷裂縫生長(zhǎng)以形成完全的、連續(xù)的、非互連的分離表面。圖9最后示出了如本文中所描述的所加工的玻璃板的表面的顯微圖。各個(gè)焦線或誘發(fā)吸收的延伸部分2c(其在這里被提供有參考符號(hào)2c-1、2c-2…)(垂直于所表示的表面進(jìn)入到襯底的深度中)通過(guò)裂縫形成沿著線5被連接在一起以形成用于襯底的各部分的分離的分離表面，沿著線5，已使激光束經(jīng)過(guò)襯底的表面4。可很好地看見(jiàn)誘發(fā)吸收的多個(gè)單獨(dú)的延伸部分，在所示出的情況中，已使得激光器的脈沖重復(fù)率匹配用于在襯底4上移動(dòng)激光束的前進(jìn)速率以使得直接相鄰部分2c-1、2、2c-2…的平均間距與激光束焦線的平均直徑δ的比率V3＝a/δ近似為2.0。除非另外明確地說(shuō)明，否則不旨在將本文中所陳述的任何方法解釋為需要其步驟以特定的次序執(zhí)行。因此，在方法權(quán)利要求實(shí)際上不敘述其步驟跟隨的次序、或者在權(quán)利要求或具體實(shí)施方式中未以其他方式說(shuō)明這些步驟限于特定次序的情況下，不打算被推斷出的任何具體順序。本文引述的所有專利、公開(kāi)申請(qǐng)和參考文獻(xiàn)的教導(dǎo)通過(guò)參引整體納入于此。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可作出各種修改和變化。由于納入本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的所披露實(shí)施例的修正組合、子組合和變型對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的，因此本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被解釋成包括在所附權(quán)利要求書(shū)及其等效物的范圍內(nèi)的任何東西。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3