[发明专利]基于激光加工平面晶体衬底的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于基于激光加工平面晶体衬底而将衬底分为多个部分的方法，其中，将用于加工衬底(1)的激光器(3)的激光束(2a，2f)指向到衬底上，其中通过定位在激光器(3)的光束路径中的光学布置(6)能够从辐射到光学布置(6)上的激光束(2a)在布置(6)的光束输出侧上形成激光束聚面(2f)，当沿着光束方向(z)并精确地在垂直于光束方向(z)的第一方向(y)上观察时，激光束焦面(2f)扩展，但是激光束焦面(2f)在垂直于第一方向(y)并垂直于光束方向(z)的第二方向(x)上不扩展，其中衬底(1)相对于激光束焦面(2f)定位，使得激光束聚面(2f)在衬底(1)的内部沿着衬底材料的扩展的表面部分(2c)产生诱发吸收，利用诱发吸收，在衬底材料中产生沿着扩展的表面部分(2c)诱发的裂纹形成。

技术领域

本发明涉及一种用于基于激光加工平面晶体衬底，从而将衬底分离为多个部分的方法，并涉及相应的设备，以及这样的方法或这样的设备的用途。因此，目的特别是将半导体晶圆形式的平面衬底分为多个部分(与晶圆隔离)。因此，该工艺大体上通过脉冲激光器在衬底的材料基本上是透明的波长处进行。

背景技术

用于借助激光分离这样的材料的设备和方法在现有技术中已经是已知的。

根据DE 10 2011 000 768 A1，可以使用激光，激光凭借其波长或其光强而被材料大量吸收，或在第一次相互作用(例如通过载荷子的产生进行加热；诱发吸收)后，使得材料具有高度的可吸收性，之后可以烧蚀材料。该方法在很多材料的情况下具有劣势：例如由于烧蚀期间颗粒形成导致的杂质；由于热输入，切割边缘可具有微裂纹；切割边缘可具有融化的边缘；在材料的厚度上，切割间隙不一致(在不同的深度具有不同的宽度；例如楔形切割凹槽)。因为材料必须被汽化或液化，必须提供高的平均激光功率。

US 6 472 295 B1示出了一种用于激光切割靶材料的方法和设备。该方法包括从激光系统产生激光脉冲的步骤以及在靶材料上使用激光脉冲的步骤，从而使得激光脉冲刺穿该材料。该激光脉冲产生近似地椭圆形的斑点，且该激光脉冲具有小于大约100纳秒的时序脉冲，并具有的能量密度是靶材料的移除阈值能量的大约2倍到大约20倍。

此外，US 2013/327389 A1描述了一种包括用于光伏设备的层结构的方法。该层结构包括电极、配置在该电极上的光吸收剂(包括黄铜矿半导体材料层，诸如铜-铟-镓-联硒化物)以及透明电极。

US 2013/119031 A1描述了一种用于在衬底上利用材料层进行制作的方法，而不会在材料层中产生裂纹。由此，使用了脉冲激光。

US 2002/050489 A1描述了：在激光束加工方法中，使用了一种流体，借助于该流体，激光束可以被传输。通过该流体，激光束被导向至目标表面上。

此外，存在这样的方法，其中，使用激光，材料在该激光的波长处普遍地是透明的，使得可以在材料的内部产生焦点。激光的强度必须足够高，使得在被辐照的衬底的材料的内部焦点处，发生内部损坏。

最后提到的方法具有这样的劣势：在特定深度的点处或在表面处发生诱发的裂纹形成，因此，仅仅经由额外的、机械的和/或热诱发的裂纹伸延，材料的整个厚度被分离。因为裂纹倾向于不均匀地伸延，分离表面通常具有高粗糙度，并经常必须被再加工。此外，必须在不同深度处多次应用相同的工艺。通过相应的多次处理，这反过来延长了工艺速度。

发明内容

因此，基于现有技术，本发明的目的是使得这样的方法(以及相应的设备)可行：通过该方法，平面晶体衬底(特别是由半导体材料制成的平面晶体衬底)可以被加工，特别地是被完全地分离，而没有颗粒形成、没有融化的边缘、在边缘处具有最小的裂纹形成、没有明显的切割缝隙(即材料损失)、具有尽可能笔直的切割边缘和高的处理速度。

该目的通过本发明的方法以及本发明的设备实现。本发明还包括该方法或该设备的有利的实施方式变型和/或改进。本发明描述了根据本发明的方法和设备的实质性用途。