[发明专利]用于将平坦的工件分离成多个部段的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于通过使用热激光束分离（TLS）技术来将平坦的工件（1）分离为多个部段（7）的方法和设备。在所述方法中，在所述TLS步骤之前，通过使用又一激光器，借助于局部材料处理，沿着所述工件（1）中的一条或多条预定义分离线产生至少一条改性材料线（2），这使得所述工件（1）沿着所述分离线的断裂应力减小。在这种情况下，在与所述工件（1）的表面相距一定距离处，完全地或至少部分地产生所述线（2）。借助于所述方法实现了分离开的部段的边缘的更高质量。

技术领域

本发明涉及一种用于将平坦的工件分离为多个部段的方法，其中，在第一步骤中，借助于通过使用穿过工件的表面的激光束进行的局部材料处理，沿工件中的一条或多条预定义分离线产生一条或多条改性材料线，这导致工件沿分离线的断裂应力减小，并且在第二步骤中，借助于热激光束分离沿着分离线将工件分为部段。本发明还涉及一种设计用于执行该方法的设备。

在许多技术领域中，有必要将较大工件分为多个大体上形状相同的部段或者从工件分离出多个均匀的结构。其中一个示例是半导体产业或者诸如太阳能或光学微机电系统（MEMS）等相关产业中的部件或芯片的单个化。在这种情况下，在公共基板上生产多个部件。一旦已经完全地处理了部件，就必须使部件互相分离以便可以进一步单独地处理这些部件。可以使用所提出的方法和所提出的设备来执行该分离过程和部件的单个化。

单个化过程有多种要求，例如，高吞吐量、高质量以及所产生的部件边缘的几何路线足够精确、不同材料的层堆叠的清洁分离、部件的质量无损失、以及每个单个化步骤的成本低。本方法和设备还可以按照相同的方式用在其他技术领域中，例如，用在玻璃和陶瓷产业中。

背景技术

下文基于在半导体产业中的应用对当将平坦的工件分离为多个部段时存在的问题进行解释，在半导体产业的应用中存在多种用于单个化过程的方法和设备。目前，通常是在机械或基于激光的技术的帮助下对在基板上生产的部件进行分离。

此外，还存在如下技术：机械和基于激光的方法的组合、等离子蚀刻方法、以及借助于通过研磨而进行打薄处理的分离方法。

所提到的后两种方法和组合方法目前仅处于第二重要的地位。

独立于所选择的分离技术，通常，在分离过程之前将待分离的基板固定在托架上，使得基板在处理期间不会滑动，可以按照受控制的方式来分离部件，并且不会丢失已经分离的部件。根据待处理的基板来选择固定类型。例如，在微电子学中，通常选择在单面胶膜和托架的帮助下固定基板。

在材料去除激光方法中，在一个或多个脉冲激光束的帮助下，沿着划线框去除基板材料，直到所有部件都已被分离。

没有去除或没有切口的激光方法是基于发起并且引导裂纹通过基板。这种没有去除的分离方法的示例是所谓的隐形划片（SD）和热激光束分离（TLS）。

在隐形划片中，诸如，例如在EP 1 716 960 B1中用于分离工件的隐形划片，具有高脉冲强度的脉冲激光束借助于非线性吸收在工件中产生材料弱化，随后通过机械作用使工件在所述材料弱化处断裂。然而，分离具有200 μm的厚度或者更厚的基板需要激光束多次沿着分离线穿过。这增加了处理时间并且因此降低了吞吐量。

此外，在该技术中，为了能够在工件中的足够深度处产生非线性效应，工件不可过度地吸收激光辐射。因此，不能够分离高度掺杂的基板，这是因为激光辐射的吸收发生得太过于接近基板。

热激光束分离涉及：通过使用由工件充分吸收的激光束产生高热应力来分离工件。借助于所述热应力进行的分离需要借助于在工件上或在工件中的适合的材料弱化来发起破裂。为此，已知的是在待分离工件的边缘处或者沿着分离线将凹口引入到工件的表面中，然后在通过激光束进行的随后的高度局部加热期间借助于该凹口发起裂纹。