基板处理方法与流程

本发明涉及一种处理基板的方法，所述基板具有上面形成至少一条分割线的第一表面和与第一表面相反的第二表面。

背景技术：

在光学器件制造处理中，例如由n型氮化物半导体层和p型氮化物半导体层组成的光学器件层形成在诸如蓝宝石基板、碳化硅(SiC)基板或氮化镓(GaN)基板的单晶基板的正面上。通过交叉分割线(也称为“街道”)来划分光学器件层，以限定其中分别形成诸如发光二极管(LED)和激光二极管的光学器件的分离区域。通过在单晶基板的正面上提供光学器件层，形成光学器件晶片。光学器件晶片沿着分割线被分开(例如，切割)，以分割形成有光学器件的分离区域，由此获得作为芯片或裸芯片的单独光学器件。

作为沿着分割线划分晶片(诸如光学器件晶片)的方法，提出了一种激光处理方法，该激光处理方法在具有允许光束透过晶片的波长的脉冲激光束的焦点在要被分割的对象区域中位于晶片内部的情况下，沿着分割线将该脉冲激光束施加至晶片。以此方式，具有降低强度的改性层沿着每条分割线连续地形成在晶片内部。随后，通过使用断开工具(breaking tool)沿着每条分割线向晶片施加外力，由此将晶片分割成单独光学器件。在JP-A-3408805中公开了这种方法。

作为沿着分割线分割晶片(诸如光学器件晶片)的另一种方法，已经提出了在脉冲激光束的焦点在朝向晶片的背面的方向上位于离晶片的正面一距离处的情况下，向晶片施加该光束，以在单晶基板中创建多个孔区域。每个孔区域由非晶区域和通向晶片的正面的非晶区域中的空间构成。随后，通过使用断开工具沿着每条分割线向晶片施加外力，从而将晶片分成单独光学器件。

然而，当在上述分割方法中使用断开工具向晶片施加外力时，可能发生所得到的芯片或裸芯片相对于彼此的移位。这种裸芯片移位不仅使得拾取芯片或裸芯片的处理更加复杂，而且还导致损坏芯片或裸芯片的风险，例如，如果它们的侧表面由于移位而彼此接触。

此外，通过使用断开工具施加外力，各个芯片或裸芯片可能不能适当地彼此分离。首先，两个或更多个芯片或裸芯片在断开处理之后可能仍然至少部分地彼此连接，从而在裸芯片分离之后必须检查晶片。另一方面，在分离之后所得到的芯片或裸芯片的外形(即其侧表面的形状)不能以高精度被控制。

上述问题对于难以处理的透明晶体材料特别显著，诸如硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化铟(InAs)、磷化铟(InP)、碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)、钽酸锂(LT)、铌酸锂(LN)、蓝宝石(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氧化硅(SiO2)等。

因此，仍然需要一种处理基板的方法，其允许以精确、可靠和有效的方式处理基板。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种处理基板的方法，其允许以准确、可靠和有效的方式处理基板。该目标通过具有权利要求1的技术特征的基板处理方法来实现。本发明的优选实施方式遵循从属权利要求。

本发明提供一种处理基板的方法，该基板具有其上形成至少一条分割线的第一表面(例如前表面)、以及与第一表面相反的第二表面(例如后表面)。该方法包括从第一表面一侧向基板施加脉冲激光束。基板由对脉冲激光束透明的材料制成。在脉冲激光束的焦点位于在从第一表面朝向第二表面的方向上距第一表面一距离处的情况下，脉冲激光束至少在沿着至少一条分割线的多个位置处被施加到基板，以便在基板内部形成多个改性区域，每个改性区域完全布置在基板的本体内，而不形成通向第一表面或第二表面的任何开口。该方法进一步包括：沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线去除基板材料。

因此，每个改性区域完全布置在基板的本体内，使得不形成通向第一表面或第二表面的开口。不形成通向第一表面的开口，并且不形成通向第二表面的开口。在第一表面中不形成开口，并且在第二表面中不形成开口。

通过将脉冲激光束施加到基板而形成的改性区域完全布置在基板的本体内，即在基板内部。因此，改性区域不一直延伸到第一表面，即，到达第一表面，并且改性区域不一直延伸到第二表面，即，到达第二表面。不存在到达第一表面的开口空间和到达第二表面的开口空间。

脉冲激光束至少在沿着至少一条分割线(即，沿至少一条分割线的延伸方向)的多个位置处被施加到基板。

在本发明的方法中，脉冲激光束至少在沿着至少一条分割线的多个位置处被施加到基板。因此，改性区域在沿着至少一条分割线的多个位置处形成。

根据本发明的处理方法，脉冲激光束至少在沿着至少一条分割线的多个位置处从第一表面一侧被施加到基板，以沿着至少一条分割线在基板内部形成多个改性区域。通过形成这些改性区域，减小了基板的形成改性区域的区域中的强度。因此，极大地便于沿着形成有多个改性区域的至少一条分割线去除基板材料。

在本发明的方法中，在基板中存在完全布置在基板的本体内的改性区域的状态下，沿至少一条分割线去除基板材料。

由于沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线去除基板材料，所以不必通过使用断开工具施加外力以分割基板。

通过沿至少一条分割线去除基板材料可以分割基板，从而可靠地防止基板(诸如芯片或裸芯片)的所产生分离部分相对于彼此的任何移位，并且能够控制外形，即，这些部件的侧表面具有高精度。而且，可以可靠且有效地确保这些部件彼此完全分离，从而不要求随后的晶片检查。

因此，本发明的处理方法允许以精确、可靠和有效的方式处理基板。

多条分割线可以形成在基板的第一表面上。该方法可以包括至少在沿着分割线中的一条或多条(优选所有)的多个位置从第一表面一侧向基板施加脉冲激光束。在这种情况下，多个改性区域至少在沿着分割线中的一条或多条(优选所有)的多个位置处形成在基板内部。随后，可以沿着其中存在完全布置在基板的本体内的改性区域的分割线中的一条或多条(优选所有)去除基板材料。

脉冲激光束具有允许激光束透过基板的波长。

脉冲激光束可以以相邻位置彼此不重叠的方式至少在沿着至少一条分割线的多个位置处被施加到基板。

脉冲激光束可以至少在沿着至少一条分割线的多个位置以如下方式施加到基板：相邻位置之间的距离(即，相邻位置的中心之间的距离)处于3μm至50μm、优选地5μm至40μm、更优选地8μm至30μm的范围内。多个改性区域可以形成在所述基板中，使得在所述至少一条分割线的延伸方向上的相邻改性区域的中心之间的距离在3μm至50μm、优选地5μm至40μm并且更优选8μm至30μm的范围内。特别优选地，所述至少一条分割线的延伸方向上的相邻改性区域的中心之间的距离在8μm至10μm的范围内。

改性区域可以在至少一条分割线的延伸方向上等距间隔开。另选地，相邻或邻近改性区域中的一些或全部在所述至少一条分割线的延伸方向上彼此可以具有不同距离。

改性区域的直径可以沿着从基板的第一表面朝向第二表面的方向大致恒定。

改性区域的直径可以在1μm至30μm、优选地2μm至20μm、并且更优选地3μm至10μm的范围内。

特别优选地，改性区域可以具有在2μm至3μm的范围内的直径。

多个改性区域可以形成在基板内部，使得相邻或邻近改性区域彼此不重叠。以此方式，可以特别可靠地确保基板保持足够强度或鲁棒性以允许有效地进一步操作和/或处理，特别是在沿着至少一条分割线去除基板材料的步骤中。

优选地，所述至少一条分割线的宽度方向上和/或所述至少一条分割线的延伸方向上的相邻或邻近改性区域的外边缘之间的距离至少为1μm。

多个改性区域可以形成在基板中，使得相邻或邻近改性区域至少部分地彼此重叠。在一些实施方案中，相邻或邻近改性区域仅沿着在基板的厚度方向上的改性区域的延伸的一部分彼此重叠。例如，相邻或邻近改性区域可以沿着在基板的厚度方向上更靠近基板的第一表面的改性区域的延伸的仅一部分彼此重叠。相邻或邻近改性区域可以被配置成沿着在基板的厚度方向上更靠近基板的第二表面的改性区域的延伸的一部分不相互重叠。

基板可以是单晶基板或玻璃基板，也可以是化合物基板，诸如化合物半导体基板，例如GaAs基板。在特别优选的实施方式中，基板是单晶基板。

改性区域是基板的通过施加脉冲激光束被改性的区域。例如，改性区域可以是基板的基板材料的结构已经通过施加脉冲激光束被改性的区域。

改性区域可以包括非晶区域或形成有裂纹的区域。在特别优选的实施方案中，改性区域包括非晶区域。

改性区域可以包括基板材料内部的空间，例如空腔，该空间被非晶区域或形成有裂纹的区域包围。

改性区域可以由基板材料内部的空间(例如空腔)和非晶区域或在空间周围形成裂纹的区域构成。

改性区域可以是非晶区域或其中形成有裂纹的区域。在特别优选的实施方案中，改性区域是非晶区域。

如果改性区域包括或者是形成有裂纹的区域，即，已经形成裂纹，则裂纹可能是微裂纹。裂纹可以具有在μm范围内的尺寸，例如长度和/或宽度。例如，裂纹可以具有在5μm到100μm的范围内的宽度和/或在100μm到1000μm的范围内的长度。

在本发明的方法的一些实施方式中，基板是单晶基板，并且该方法包括：至少在沿着至少一条分割线的多个位置处将脉冲激光束从第一表面一侧施加到单晶基板，以在单晶基板内部形成多个改性区域，每个改性区域完全布置在基板的本体内，而不形成通向第一表面或第二表面的任何开口，并且沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线去除基板材料。改性区域包括或者是非晶区域。非晶区域使得基板在形成多个改性区域的区域中更脆弱，从而进一步促进去除基板材料的处理。在脉冲激光束的焦点在从第一表面朝向第二表面的方向上位于离第一表面一距离处的情况下，将脉冲激光束施加到单晶基板。

在本发明的方法的一些实施方式中，基板是化合物基板，并且该方法包括：至少在沿着至少一条分割线的多个位置处，将脉冲激光束从第一表面一侧施加到基板，以在基板内部形成多个改性区域，每个改性区域完全布置在基板的本体内部，而不形成通向第一表面或第二表面的任何开口，以及沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线去除基板材料。改性区域包括或者是非晶区域。非晶区域使得基板在形成多个改性区域的区域中更脆弱，从而进一步便于去除基板材料的处理。在脉冲激光束的焦点在从第一表面朝向第二表面的方向上位于离第一表面一距离处的情况下，将脉冲激光束施加到单晶基板。

在本发明的方法的一些实施方式中，所述基板是玻璃基板，并且所述方法包括：至少在沿着所述至少一条分割线的多个位置处将脉冲激光束从所述第一表面一侧施加到所述玻璃基板，以在玻璃基板内部形成多个改性区域，每个改性区域完全布置在基板的本体内部，而不形成通向第一表面或第二表面的任何开口，以及沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线去除基板材料。改性区域包括或者是形成有裂纹的区域。裂纹使得基板在形成有多个改性区域的区域中更脆弱，从而进一步促进去除基板材料的处理。裂纹可能是微裂纹。

可以通过沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线切割基板来去除基板材料。例如，可以通过使用诸如刀片或锯的机械切割装置、通过激光切割、通过等离子体切割(例如使用等离子体源等)来切割基板。切割基板是沿着至少一条分割线去除基板材料的特别有效、简单和可靠方式。

基板材料可以沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线被机械地去除。特别地，可以通过沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线机械地切割基板来机械地去除基板材料。为此目的，可以使用机械切割装置，诸如刀片或锯。

如上所述，沿着至少一条分割线在基板内部形成多个改性区域降低了基板的形成有改性区域的区域中的强度。因此，可以以更有效方式，特别是以提高的处理速度，执行沿着至少一条分割线机械去除基板材料，特别是基板的机械切割。例如，对于刀片或锯切割处理的情况，刀片或锯切割速度可以显著增加。

此外，沿着所述至少一条分割线形成多个改性区域可以有助于实现切割刀片或锯的所谓自锐，特别是如果在切割处理中使用研磨刀片或锯的话。在这种情况下，在执行基板材料的去除时，刀片或锯可以被同时调节。以此方式，可以可靠地避免刀片或锯堵塞。因此，能够以更高处理负荷进行刀片或锯切割，能够进一步提高处理速度。

改性区域被形成为仅沿着基板的在从第一表面朝向第二表面的方向上的厚度的一部分延伸。一部分或全部的改性区域可以被形成为沿着基板的厚度的5％或更多且60％或更少、优选地10％或更多且40％或更少、更优选地15％或更多且30％或更少延伸。

考虑到用于去除基板材料的装置(尤其是刀片或锯)的增加使用寿命，形成具有沿着基板的厚度的大延伸的改性区域是特别优选的。而且，在这种情况下，可以进一步增强上面详述的自锐效果。

一些或所有改性区域沿着基板厚度的延伸量可以被适当选择，例如，取决于是打算完全还是部分地沿基板的厚度切割基板。

可以例如通过将脉冲激光束的焦点定位在沿着从第一表面朝向第二表面的方向离第一表面的适当距离处，来精确地控制改性区域沿着基板的厚度的延伸量和改性区域沿着基板的厚度的位置。

在沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线去除基板材料的步骤中，可以在从第一表面朝向第二表面的方向上仅沿着厚度的一部分去除基板材料。基板材料可以沿着基板的厚度的30％或更多、优选地40％或更多、更优选地50％或更多、甚至更优选地60％或更多、并且甚至更优选地70％或更多被去除。

基板材料可以沿着基板的整个厚度被去除。以此方式，通过基板材料去除处理，沿着至少一条分割线分割基板。

在大致垂直于至少一条分割线的延伸方向的方向上的基板材料去除宽度(例如切割宽度)可以在基板材料去除处理中变化。例如，基板材料可以沿着基板厚度的一部分被去除第一去除宽度，并且基板材料在基板的厚度方向上的另一部分(例如剩余部分)可以被去除第二去除宽度。第二去除宽度可以小于第一去除宽度。

例如为此目的，可以使用在与至少一条分割线的延伸方向大致垂直的方向上具有不同宽度的两个不同切割装置。

在本发明的一些实施方式中，在沿着施加脉冲激光束的至少一条分割线的多个位置中的每个位置处，可以形成多个改性区域，例如两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、或者六个或更多个，每个改性区域完全布置在基板的本体内，并且多个改性区域可以沿着从第一表面朝向第二表面的方向(即，沿着基板的厚度方向)彼此相邻布置。以此方式，可以形成多层改性区域，其中，多层沿着基板的厚度方向层叠。这种改性区域的叠层可以延伸超过基板的厚度的30％或更多、40％或更多、50％或更多、60％或更多、70％或更多、80％或更多、或者90％或更多。

本发明的方法还可以包括研磨基板的第二表面以调整基板厚度。在这种情况下，特别优选的是在基板中形成沿着基板的厚度方向层叠的多层改性区域。以此方式，通过在第二表面附近适当地布置这些多个层中的一个或多个层，可以降低基板的第二表面侧的强度，从而允许更高效地执行研磨处理，特别是研磨速度更快。

研磨基板的第二表面可以在沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线去除基板材料之前执行。

研磨基板的第二表面可以在沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线去除基板材料之后执行。

特别地，在沿着所述至少一条分割线去除基板材料的步骤中，所述基板材料可以仅沿着所述基板的厚度的一部分被去除。随后，可以在沿着至少一条分割线去除基板材料之后执行对基板的第二表面的研磨。

可以以这样的方式进行研磨，以将基板厚度减小到与沿着至少一条分割线去除基板材料的深度相对应的厚度，例如，减小到切割处理的切割深度。在这种情况下，在研磨步骤中去除沿着至少一条分割线的基板材料去除处理未到达的基板材料，从而通过研磨处理沿着至少一条分割线分割基板。

因此可以沿着基板的未去除基板材料的厚度的剩余部分执行对基板的第二表面的研磨，以沿着至少一条分割线分割基板。

通过以上述方式在研磨步骤中分割基板，可以以特别可靠、准确和有效的方式处理基板。特别地，在研磨之前，即，在其厚度减小之前，对基板执行沿着至少一条分割线去除基板材料的步骤。因此，可以可靠地避免基板在沿着至少一条分割线的材料去除(例如切割)期间的任何变形，诸如基板翘曲等。此外，在沿着所述至少一条分割线的基板材料去除期间施加到基板的应力被显著减小，允许获得具有增加的裸芯片强度的芯片或裸芯片。可以防止对所得到的芯片或裸芯片的任何损坏，诸如形成裂纹或背面碎裂。

而且，由于仅沿着基板厚度的一部分沿着至少一条分割线去除基板材料，所以提高了基板材料去除处理的效率，特别是处理速度。另外，用于基板材料去除步骤的装置(例如切割装置)的使用寿命延长。

对于仅沿着基板的厚度的一部分去除基板材料并且随后以上述方式研磨基板的第二表面以沿着至少一条分割线分割基板的情况，特别优选在基板内部形成多层改性区域，其中多个层沿着基板的厚度方向层叠。以此方式，可以显著提高沿至少一条分割线的基板材料去除的步骤和研磨步骤的效率。

在沿着所述至少一条分割线去除基板材料的步骤中，基板材料可以沿着改性区域的在从第一表面朝向第二表面的方向上的整个延伸被去除，或者沿着该延伸的仅一部分被去除。可以沿着改性区域的延伸的30％或更多、优选地40％或更多、更优选地50％或更多、甚至更优选地60％或更多并且甚至更优选地70％或更多去除基板材料。

形成在基板的第一表面上的至少一条分割线可以在大致垂直于至少一条分割线的延伸方向的方向上具有一宽度。

至少一条分割线的宽度可以在30μm至200μm、优选地30μm至150μm、更优选地30μm至100μm的范围内。

脉冲激光束也可以在沿着至少一条分割线的宽度方向上的多个位置处从第一表面一侧被施加到基板。

可以在至少一条分割线的宽度内形成多个改性区域。

相邻或邻近改性区域可以在至少一条分割线的宽度方向上等距离地间隔开。另选地，相邻或邻近改性区域中的一些或全部在所述至少一条分割线的宽度方向上彼此可以具有不同距离。改性区域可以在至少一条分割线的延伸方向和/或宽度方向上大致随机布置。

至少一条分割线的宽度方向上的相邻改性区域之间的距离(即，相邻改性区域的中心之间的距离)可以在3μm至50μm、优选地5μm至40μm、更优选地8μm到30μm的范围内。

也可以在沿着至少一条分割线的宽度方向上的多个位置处施加脉冲激光束，以便在至少一条分割线的宽度内形成多行改性区域，每行沿着所述至少一条分割线的延伸方向延伸。所述多行改性区域可以在至少一条分割线的宽度方向上彼此相邻地布置。所述多行改性区域可以在至少一条分割线的宽度方向上等距间隔开，或者一些或所有相邻行在至少一条分割线的宽度方向上彼此可以具有不同距离。

所述至少一条分割线的宽度方向上的改性区域的相邻行之间的距离(即，相邻行的改性区域的中心之间的距离)可以在3μm至50μm、优选地5μm至40μm、并且更优选地8μm至30μm的范围内。行数可以在2至20、优选地4至18、更优选地5至15、甚至更优选地8至12的范围内。

另选地，可以在所述至少一条分割线的宽度内形成单行改性区域。例如，改性区域的直径可以为17.5μm或更多、优选地35μm或更多、并且更优选地70μm或更多。

如上所述，通过在分割线的宽度内形成在分割线的宽度方向上彼此相邻布置的多行改性区域，沿分割线去除基板材料的处理(特别是通过使用切割处理，例如机械切割处理)可以变得更有效率。

此外，可以使用用于沿着至少一条分割线去除基板材料的各种装置，例如各种机械切割装置，诸如刀片或锯，例如具有不同切割宽度。而且，例如，由于减小了形成有改性区域的基板的区域的强度，所以可以使用具有降低的硬度或强度的切割刀片或锯，从而允许降低切割装置或设备的成本。而且，切割装置或设备的使用寿命可以延长。

多行改性区域可以以如下方式形成：使得与在至少一条分割线的宽度方向上进一步远离分割线的中心布置的位置(例如在分割线的边缘区域或侧面区域中)相比，相邻行之间的距离在所述至少一条分割线的宽度方向上在所述至少一条分割线的中心处或者靠近所述至少一条分割线的中心更大。特别地，多行改性区域可以仅存在于至少一条分割线的这些边缘区域或侧面区域中。

通过以使得相邻行之间的距离在分割线的中心处比远离分割线的中心布置的位置处更大的方式布置多行改性区域，可以使得形成改性区域的处理更有效，这是因为可以减少改性区域的数量。通过使用切割装置机械地切割基板，可以沿着存在完全布置在基板的本体内的改性区域的至少一条分割线去除基板材料。

基板的形成有一行或多行改性区域的区域在大致垂直于所述至少一条分割线的延伸方向的方向上的宽度可以小于切割装置的在大致垂直于至少一条分割线的延伸方向的方向上的宽度。基板的已形成多行改性区域的区域是基板的在改性区域在至少一条分割线的宽度方向上的两个最外面行之间的区域。

以此方式，可以可靠地确保在机械地切割基板的处理中，可以去除基板的已经形成了改性区域的整个区域。因此，可以实现在分割基板的处理中获得的诸如芯片或裸芯片的基板部件的外表面或侧表面的特别高的质量。

基板的形成有一行或多行改性区域的区域在大致垂直于至少一条分割线的延伸方向的方向上的宽度可以大于切割装置在大致垂直于至少一条分割线的延伸方向的方向上的宽度。以此方式，切割处理可以以特别有效和快速的方式执行。随后例如通过抛光所得到的基板部分(例如芯片或裸芯片)的外表面或侧表面，可以去除在切割处理之后在基板的分离部分上保留的改性区域。

基板的已经形成有一行或多行改性区域的区域的宽度可以在切割装置的宽度的约80％至120％、优选地90％至110％、并且更优选地95％至105％的范围内。以此方式，可以确保切割处理能够以高效方式执行，同时获得具有高质量的外表面或侧表面的分离基板部分，诸如芯片或裸芯片。

基板的已经形成有一行或多行改性区域的区域的宽度可以在至少一条分割线的宽度的约80％至120％、优选地80％至110％、更优选地80％至105％、甚至更优选地90％至105％、甚至更优选95％至105％的范围内。

在所述至少一条分割线的宽度方向上更靠近所述至少一条分割线的中心布置的一行或多行改性区域可以由如下的脉冲激光束形成，即，该脉冲激光束具有比用于形成在所述至少一条分割线的宽度方向上更远离所述至少一条分割线的中心布置的一行或多行改性区域的脉冲激光束更高的功率。以此方式，可以进一步增强特别是通过切割(例如机械切割)沿着至少一条分割线去除基板材料的处理的效率。

基板由对脉冲激光束透明的材料制成。因此，通过施加具有允许激光束透过基板的波长的脉冲激光束，在基板中形成多个改性区域。

例如，如果基板是硅(Si)基板，则脉冲激光束可以具有1.0μm或更长的波长。

脉冲激光束可以具有例如在1ns至300ns范围内的脉冲宽度。

基板可以是例如半导体基板、玻璃基板、蓝宝石(Al2O3)基板、陶瓷基板(例如铝陶瓷基板)、石英基板、氧化锆基板、PZT(锆钛酸铅)基板、聚碳酸酯基板、光学晶体材料基板等。

特别地，基板可以是例如硅(Si)基板、砷化镓(GaAs)基板、氮化镓(GaN)基板、磷化镓(GaP)基板、砷化铟(InAs)基板、磷化铟(InP)基板、碳化硅(SiC)基板、氮化硅(SiN)基板、钽酸锂(LT)基板、铌酸锂(LN)基板、蓝宝石(Al2O3)基板、氮化铝(AlN)基板、氧化硅(SiO2)基板等。

基板可以由单一材料或不同材料的组合制成，例如两种或更多种上述材料。

脉冲激光束可以使用聚焦透镜来聚焦。聚焦透镜的数值孔径(NA)可以被设定为使得通过将聚焦透镜的数值孔径除以基板的折射率(n)而获得的值在0.2至0.85的范围内。以此方式，可以以特别可靠和有效的方式形成改性区域。

附图说明

在下文中，参照附图解释本发明的非限制性示例，其中：

图1示出作为将由本发明的方法处理的基板的光学器件晶片，其中，图1的(a)是晶片的立体图，图1的(b)是图1的(a)中的圈出区域A的放大横截面图；

图2是示出将图1的(a)的光学器件晶片附接到由环状框架支撑的胶带上的状态的立体图。

图3是用于将脉冲激光束施加至图1的(a)的光学器件晶片的激光处理装置的一部分的立体图；

图4是用于说明根据本发明的方法的实施方式的在图1的(a)的光学器件晶片内部形成多个改性区域的步骤的侧视图。

图5的(a)至图5的(d)是示出图1的(a)的光学器件晶片内部的改性区域的形成的示意性横截面图。

图6示出了根据本发明的处理方法的实施方式的分割光学器件晶片的处理，其中，图6的(a)和图6的(b)是示出沿着分割线去除基板材料的步骤的横截面图，并且图6的(c)是示出研磨步骤的横截面图。

图7a到图7d示出用于本发明的两个不同实施方式的沿分割线去除基板材料的步骤，其中，图7a和图7b是示出用于一个实施方式的基板材料去除步骤的横截面图，并且图7c和图7d是示出另一个实施方式的基板材料去除步骤的横截面图；

图8的(a)和图8的(b)示出用于本发明的进一步不同实施方式的沿分割线去除基板材料的步骤；以及

图9的(a)和图9的(b)示出用于本发明的方法的不同实施方式的多行改性区域的布置的示例的横截面图。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的优选实施方式。优选实施方式涉及处理作为基板的光学器件晶片的方法。

光学器件晶片在研磨之前可以具有在μm范围内的厚度，优选在200μm至1500μm的范围内的厚度。

图1的(a)是作为将由本发明的处理方法处理的基板的光学器件晶片2的立体图。光学器件晶片2是单晶基板。

在其它实施方式中，将由本发明的处理方法处理的基板可以是玻璃基板或化合物基板，诸如化合物半导体基板，例如GaAs基板。

图1的(a)所示的光学器件晶片2主要由厚度例如为300μm的蓝宝石基板构成。在蓝宝石基板的正面2a(即，第一表面)上形成多个光学器件21，诸如发光二极管(LED)和激光二极管。光学器件21以格栅或矩阵布置设置在蓝宝石基板的正面2a上。光学器件21被形成在蓝宝石基板的正面2a(即，在光学器件晶片2的正面)上的多条交叉分割线22分开。

以下将参照图2、图3、图4、图5的(a)、(b)、(c)、(d)、图6的(a)、(b)、(c)描述用于处理作为基板的光学器件晶片2的本发明方法的优选实施方式。

首先，以将光学器件晶片2附接至由环状框架支撑的胶带(诸如，切割带)的方式执行晶片支撑步骤。具体地说，如图2所示，例如切割带的胶带30在其外围部分由环形框架3支撑，以便通过胶带30封闭环形框架3的内部开口。光学器件晶片2的背面2b(即，第二表面)被附接到胶带30。因此，附接到胶带30的光学器件晶片2的正面2a被向上取向，如图2所示。

图3示出了在执行上述晶片支撑步骤之后，沿着光学器件晶片2上的分割线22执行激光处理的激光处理装置4的一部分。如图3所示，激光处理装置4包括：卡盘台41，用于保持工件(特别是光学器件晶片2)；激光束施加装置42，用于向保持在卡盘台上的工件施加激光束41；以及成像装置43，用于对保持在卡盘台41上的工件成像。卡盘台41具有作为用于在吸力下保持工件的保持面的上表面。卡盘台41能够通过输送装置(未示出)沿图3中由箭头X所示的输送方向移动。另外，卡盘台41能够通过分度装置(未图示)沿图3中由箭头Y表示的分度方向移动。

激光束施加装置42包括沿大致水平方向延伸的圆柱形壳体421。壳体421包含包括脉冲激光振荡器的脉冲激光束振荡装置(未示出)和重复频率设定装置。此外，激光束施加装置42包括安装在壳体421的前端上的聚焦装置422。聚焦装置422包括用于聚焦由脉冲激光束振荡装置振荡的脉冲激光束的聚焦透镜422a。

聚焦装置422的聚焦透镜422a的数值孔径(NA)可以设定成使得通过将聚焦透镜422a的数值孔径除以单晶基板的折射率(n)所得到的值在0.2至0.85的范围内。

激光束施加装置42还包括焦点位置调节装置(未示出)，其用于调节由聚焦装置422的聚焦透镜422a聚焦的脉冲激光束的焦点位置。

成像装置43安装在激光束施加装置42的壳体421的前端部分上。成像装置43包括：普通成像装置(未示出)，诸如CCD，用于通过使用可见光对工件成像；红外光施加装置(未示出)，用于向工件施加红外光；光学系统(未示出)，用于捕获由红外光施加装置施加到工件的红外光；以及红外成像设备(未示出)，诸如红外CCD，用于输出对应于由光学系统捕获的红外光的电信号。从成像装置43输出的图像信号被发送到控制装置(未示出)。

在使用激光处理装置4沿着光学器件晶片2的分割线22执行激光处理的情况下，以聚焦装置422的聚焦透镜422a和单晶基板(即，光学器件晶片2)在沿着聚焦透镜422a的光轴的方向上相对于彼此定位的方式执行定位步骤，使得脉冲激光束的焦点位于在沿着光学器件晶片2的厚度的方向上的期望位置处(即，在从正面2a(即，第一表面)朝向背面2b(即，第二表面)的方向上离正面2a期望距离处)。

当执行根据本发明的当前实施方式的处理方法时，在胶带30与卡盘台41的上表面接触(见图3)的情况下，首先将附接到胶带30的光学器件晶片2放置在图3所示的激光处理设备4的卡盘台41上。随后，抽吸装置(未示出)被操作以在吸力下通过卡盘台41上的胶带30保持光学器件晶片2(晶片保持步骤)。因此，保持在卡盘台41上的光学器件晶片2的正面2a向上取向。尽管为了更好地呈现的目的，图3中没有示出支撑胶带30的环形框架3，但是环形框架3由设置在卡盘台41上的框架保持装置(诸如夹具等)保持。随后，通过操作输送装置将在吸力下保持光学器件晶片2的卡盘台41移动到成像装置43的正下方。

在卡盘台41位于成像装置43正下方的情况下，通过成像装置43和控制装置(未图示)执行对准操作，以检测光学器件晶片2的将被激光处理的对象区域。具体而言，成像装置43和控制装置执行诸如图案匹配等的图像处理，以使在光学器件晶片2上沿第一方向延伸的分割线22与激光束施加装置42的聚光装置422对准。以此方式，执行激光束施加位置的对准(对准步骤)。对于在光学器件晶片2上沿着与第一方向垂直的第二方向延伸的所有其它分割线22，也以类似方式执行该对准步骤。

在对光学器件晶片2的正面2a上的全部分割线22执行上述对准步骤之后，使卡盘台41移动到激光束施加装置42的聚光装置422所在的激光束施加区域，如图4所示。沿第一方向延伸的预定分割线22的一端(图4中的左端)位于聚焦装置422正下方。此外，焦点位置调节装置(未示出)操作以使聚焦装置422在沿着聚焦透镜422a的光轴的方向上移动，使得由聚焦透镜422聚焦的脉冲激光束LB的焦点P位于在从光学器件晶片2的正面2a朝向其背面2b的方向上(即，在光学器件晶片2的厚度方向上)离光学器件晶片2的正面2a期望距离处(定位步骤)。

在该优选实施方式中，脉冲激光束LB的焦点P位于光学器件晶片2内的靠近光学器件晶片2的施加了脉冲激光束LB的正面2a(即，上表面)的位置处。例如，焦点P可以位于离正面2a在5μm至10μm的范围内的距离。

在执行上述定位步骤之后，以如下方式执行改性区域形成步骤：使得激光束施加装置42操作以将来自聚焦装置422的脉冲激光LB施加到光学器件晶片2，从而在光学器件晶片2内形成改性区域，改性区域完全布置在晶片2的本体内，而不形成通向晶片2的第一表面2a或第二表面2b的任何开口(也参见图5的(d))。

具体而言，具有允许激光束LB透过构成光学器件晶片2的蓝宝石基板的波长的脉冲激光束LB由聚焦装置422施加到光学器件晶片2，并且卡盘台41沿着图4中的箭头X1所示的方向以预定输送速度移动(改性区域形成步骤)。当预定分割线22的另一端(图4中的右端)到达聚焦装置422正下方的位置时，停止施加脉冲激光束LB，并且卡盘台41的移动也停止。

通过沿着预定分割线22执行上述改性区域形成步骤，沿着分割线22在光学器件晶片2中形成多个改性区域23(参照图5的(d))，每个改性区域23完全布置在晶片2的本体内。每个改性区域23由晶片材料内的空间231(例如空腔)和围绕该空间231的非晶区域232组成，如图5的(d)中示意性示出的并将在下面进一步详述。

改性区域23可以在分割线22的延伸方向上以预定等间隔沿分割线22形成。例如，分割线22的延伸方向上的相邻改性区域23之间的距离可以在8μm至30μm的范围内，例如约16μm(＝(工件输送速度：800mm/秒)/(重复频率：50kHz))。

在本实施方式中，相邻改性区域23的非晶区域232被形成为相互不重叠(关于这一点，参照图9的(a)和图9的(b))。具体而言，相邻改性区域23之间的距离被选择为略大于非晶区域232的外径。相邻或邻近改性区域23的非晶区域因此彼此分离。

在其它实施方式中，基板可以是例如玻璃基板，并且改性区域可以包括或者是在玻璃基板中形成裂纹的区域。形成在玻璃基板上的裂纹可能是微裂纹。

为了形成每个改性区域23，施加脉冲激光束LB一次就足够了，从而可以大大提高生产率。而且，在改性区域形成步骤中没有碎片飞散，使得能够可靠地防止所得到的器件的品质降低。

光学器件晶片2内的改性区域23的形成如图5的(a)和图5的(b)所示。晶片2的基板由对脉冲激光束LB透明的材料(即，蓝宝石)制成。因此，通过施加具有允许激光束LB透过晶片2的波长的脉冲激光束LB，在晶片2中形成改性区域23。例如，脉冲激光束LB可以具有红外范围的波长，例如1064nm。

在脉冲激光束LB的焦点P位于在从第一表面2a朝向第二表面2b的方向上离第一表面2a一距离的状态下，从第一表面2a侧向晶片2施加脉冲激光束LB(见图5的(a))。由于脉冲激光束LB的施加，晶片材料在晶片2内的设置有焦点P的区域中被局部加热。在激光束施加的初始阶段晶片2的被加热区域由图5的(b)中的圆圈示意性地表示。

随着脉冲激光束LB的施加继续，被加热区域在朝向第一表面2a的方向上生长或膨胀，如图5的(c)中的箭头所示。当激光束施加停止时，被加热晶片材料冷却，导致形成由晶片2内部的空间231和完全围绕空间231的非晶区域232组成的改性区域23(见图5的(d))。如图5的(d)所示，改性区域23完全布置在晶片2的本体内，没有向第一表面2a或第二表面2b的任何开口形成。

如图1的(b)中示意性地示出的，分割线22在大致垂直于其延伸方向的方向上具有宽度w。上述改性区域形成步骤沿着预定分割线22执行2次或更多次，同时光学器件晶片2相对于激光束施加装置42在分度方向(由图3的箭头Y指示)上稍微偏移，以在沿着分割线22的宽度方向上的多个位置也施加脉冲激光束LB。以此方式，沿着分割线22的宽度方向也形成多个改性区域23。如图1的(b)中示意性地示出的，改性区域23可以布置为在分割线22的延伸方向和/或宽度方向上的相邻改性区域23之间具有不同距离。

在分割线22的宽度w内可以形成多行改性区域23，每行沿分割线22的延伸方向延伸，其中，行在分割线22的宽度方向上彼此相邻布置。如图6和图7a到图7d中示意性地示出的，多行改性区域23可以在分割线22的宽度方向上等距离地布置。另选地，多行改性区域23在分割线22的宽度方向上之间的距离可能变化。例如，改性区域23的相邻行之间的距离在分割线22的中心处或更靠近分离线22的中心处比进一步远离该中心的位置处(即，在分割线22的宽度方向的侧面或边缘处，如图8的(a)所示)更大。

此外，在沿着施加脉冲激光束LB的分割线22的多个位置中的每个位置中，可以形成多个改性区域23，每个改性区域23整体布置在基板的本体内，并且多个改性区域23可以沿着从正面2a朝向背面2b的方向(即，沿着晶片2的厚度方向)一个接一个地布置。以此方式，可以形成多层改性区域23，其中多个层沿着晶片2的厚度方向层叠。

在图6至图8所示的实施方式中，多行改性区域23在分割线22的宽度方向上一个接一个地布置，并且多层的这些多行沿晶片2的厚度方向层叠。

在其它实施方式中，可以在分割线22的宽度w内形成单行改性区域23。

如上所述，在沿着预定分割线22多次执行改性区域形成步骤之后，卡盘台41沿分度方向(由图3中的箭头Y指示)移动在光学器件晶片2上在第一方向上延伸的分割线22的节距(分度步骤)。随后，沿着在第一方向上延伸的下一条分割线22，以与上述相同的方式多次执行改性区域形成步骤。以此方式，沿着在第一方向上延伸的所有分割线22多次执行改性区域形成步骤。之后，使卡盘工作台41旋转90°，以便沿着在垂直于第一方向的第二方向上延伸的所有其它分割线22以与上述相同的方式多次执行改性区域形成步骤。

可以使用波长在300nm至3000nm范围内、脉冲宽度为0.5ps至500ps、平均功率为0.2W至10.0W、以及重复频率为10kHz至100kHz的脉冲激光束执行改性区域形成步骤。光学器件晶片2在改性区域形成步骤中相对于激光束施加装置42移动的工作输送速度可以在500mm/秒至1000mm/秒的范围内。

如果使用半导体基板作为将由本发明的方法处理的基板(例如单晶基板)，则如果脉冲激光束LB的波长被设定为是与半导体基板的带隙对应的波长(缩小波长)的2倍或更多倍的值，可以以特别有效和可靠的方式形成改性区域23。

在以上述方式执行改性区域形成步骤之后，执行分割光学器件晶片2的步骤，如下面将参照图6的(a)至图6的(c)详细描述的。

图6的(a)示出了包括分割线22的光学器件晶片2的一部分的横截面图。如上所述，多行改性区域23(即，六行改性区域23)形成在分割线22的宽度内，每行沿分割线22的延伸方向延伸。多行改性区域23在分割线22的宽度方向上等距离地彼此相邻地布置。如进一步在图6的(a)中示出的，沿着晶片2的厚度方向层叠三层六行改性区域23。

虽然在图6的(a)中仅示出了一条分割线22，但其余分割线22以与该图中所示相同的方式设置有三层六行改性区域23。

在分割光学器件晶片2的处理中，如图6的(a)和图6的(b)所示，首先使用诸如旋转刀片或锯等切割装置6，沿着分割线22去除基板材料。如这些图中所示的，光学器件晶片2的形成有多行改性区域23的区域的与分割线22的延伸方向大致垂直的方向上的宽度与切割装置6的与分割线22的延伸方向大致垂直的方向上的宽度大致相同。

切割装置6朝着光学器件晶片2的正面2a移动并且被切割到晶片2的已经形成多行改性区域23的区域，如图6的(a)和图6的(b)中的箭头所指示的。如图6的(c)所示，在切割步骤中，沿着光学器件晶片2的在从正面2a朝向背面2b的方向上的厚度的仅一部分去除基板材料。例如，在切割步骤中，可以沿着光学器件晶片2的大约50％的厚度去除基板材料。

对于形成在光学器件晶片2的正面2a上的所有分割线22，以上述方式执行切割步骤。随后，使用研磨装置(未示出)对光学器件晶片2的背面2b进行研磨，如图6的(c)所示。研磨装置可以包括用于保持工件的卡盘台(未示出)和用于研磨保持在卡盘台上的工件的研磨装置(未示出)。卡盘台可以具有作为用于在吸力下保持工件的保持表面的上表面。研磨装置可以包括主轴壳体(未示出)、可旋转地支撑在主轴壳体上并适于通过驱动机构(未示出)旋转的旋转主轴(未示出)、固定至旋转主轴的下端的贴装机(未示出)和安装在贴装机的下表面上的研磨工具8(见图6的(c))。研磨工具8可以包括圆形底座81和安装在圆形底座81的下表面上的研磨元件82。

研磨光学器件晶片2的背面2b是通过将晶片2保持在研磨装置的卡盘台(未示出)上以使晶片2的正面2a与卡盘台的上表面接触来执行。因此，晶片2的背面2b向上取向。随后，保持光学器件晶片2的卡盘台绕垂直于光学器件晶片2的平面的轴旋转，并且使研磨工具8绕垂直于圆形底座81的平面的轴旋转。在使卡盘台和研磨工具8以该方式旋转的同时，使研磨工具8的研磨元件82与晶片2的背面2b接触，从而研磨背面2b。沿着光学器件晶片2的厚度的剩余部分执行研磨，其中，在切割步骤中没有去除基板材料，以沿着分割线22分割晶片2。

以此方式分割光学器件晶片2允许以特别精确、可靠和有效的方式获得具有高裸芯片强度和高质量侧表面的单个芯片或裸芯片(未示出)。

特别是，由于沿晶片2的厚度方向层叠多层改性区域23，晶片2的背面2b的强度降低。因此，研磨处理可以特别有效地执行，特别是以特别高的研磨速度执行。

以下将参照图7a到图7d和图8来描述本发明的另外优选实施方式。

这些实施方式与以上参照图1至图6详细描述的实施方式的不同之处在于，改性区域23的布置和/或沿着分割线去除基板材料的步骤的细节。

图7a和图7b中所示的基板材料去除步骤(即，切割步骤)与图6的(a)和图6的(b)中所示的基板材料去除步骤的不同之处主要在于：如图7a所示，光学器件晶片2的形成有多行改性区域23的区域的宽度比切割装置6的宽度小。另外，如图7b所示，沿光学器件晶片2的整个厚度去除基板材料，即，晶片2被切割装置6沿其整个厚度切割。

以此方式执行基板材料去除步骤提供了这样的益处，即，可以以特别可靠的方式防止改性区域23保留在所得到的芯片或裸芯片的侧表面2c上(见图7b)。因此，可以以简单的方式获得高质量的芯片或裸芯片。

图7c和图7d中所示的基板材料去除步骤(即切割步骤)与图6的(a)和图6的(b)中所示的基板材料去除步骤的主要区别在于：如图7c所示，光学器件晶片2的形成有多行改性区域23的区域的宽度比切割装置6的宽度大。此外，如图7d所示，沿着光学器件晶片2的整个厚度去除基板材料，即，通过切割装置6沿着其整个厚度切割晶片2。

以此方式，由于能够可靠地确保切割装置6与光学器件晶片2接触的切割区域的大致整个宽度的强度通过改性区域23的形成被减少，因此能够特别有效地执行基板材料去除步骤。

如果期望，可以在另外研磨或抛光步骤中去除留在所得到的芯片或裸芯片的侧表面2c上的改性区域23(参见图7d)。

如图6的(a)和图6的(b)、图7a、图7c和图7d以及图8的(a)和图8的(b)中示意性示出的那样，改性区域23完全布置在晶片的本体内，而不形成通向第一表面2a或第二表面2b的任何开口。因此，改性区域23被形成为仅沿着光学器件晶片2的厚度的一部分延伸。由此，能够特别有效地形成改性区域23。

如图6的(b)所示，可以仅沿着光学器件晶片2的厚度的一部分去除基板材料，例如也可以仅在光学器件晶片2的一部分厚度上切割光学器件晶片2。在这种情况下，可以例如通过以上面详细描述的方式研磨光学器件晶片2的背面2b来分割光学器件晶片2。

另选地，如图7b和图7d中示意性示出的，可以沿着光学器件晶片2的整个厚度去除基板材料，例如，可以沿着晶片2的整个厚度切割晶片2。

分割线22的宽度方向上的改性区域23的相邻行之间的距离对于接近分割线22的中心布置的多行改性区域23比对于远离分割线22的中心布置的多行改性区域23更大，如图8的(a)示意性示出的。在这种情况下，必须形成更少行改性区域23，从而提高了改性区域形成步骤的效率。此外，远离分割线22的中心的改性区域23的相邻行之间的较小距离确保可以减少在切割处理中对所得到的芯片或裸芯片的侧表面的损害，诸如碎裂或裂纹。

而且在图8的(a)所示的实施方式中，沿晶片2的厚度方向层叠三层六行改性区域23。

可以用不同材料去除宽度来执行沿分割线22去除基板材料的步骤。例如，在第一材料去除步骤中，可以以第一宽度去除基板材料，并且在第二材料去除步骤中，可以以第二宽度去除基板材料。第二去除宽度可以小于第一去除宽度。

特别地，如图8的(b)所示，在基板材料去除步骤中，可以首先用第一切割装置6沿其一部分厚度切割光学器件晶片2。第一切割装置6的宽度可以与已经形成了多行改性区域23的光学器件晶片2的区域的宽度大致相同。随后，可以使用具有比第一切割装置6的宽度更小的宽度的第二切割装置6'(在图8的(b)中由虚线示出)切割已经形成多行改性区域23的区域的剩余部分。

在分割线22的宽度方向上(参见例如图6的(a)和图6的(b)、图7a和图7c以及图8的(a)和图8的(b))更靠近分割线22的中心布置的一行或多行改性区域23可以由如下的脉冲激光束LB形成，即，该脉冲激光束LB具有比用于形成在分割线22的宽度方向上进一步远离分割线22的中心布置的一行或多行改性区域23的脉冲激光束LB更高的功率。

图9的(a)和图9的(b)示出了用于本发明的方法的不同实施方式的改性区域23的布置的示例。如这些图中所示的，改性区域23彼此不重叠。

图9的(a)示出了沿分割线22的宽度方向彼此相邻地布置七行改性区域23的示例。分割线22具有约100μm的宽度w1。基板2的形成有多行改性区域23的区域在与分割线22的延伸方向大致垂直的方向上的宽度w2为约48μm。

在分割线22的延伸方向上相邻改性区域23的中心之间的距离w3在8μm至10μm的范围内。在分割线22的宽度方向上改性区域23的相邻行之间的距离(即相邻行的改性区域23的中心之间的距离)w4在8μm至10μm的范围内。改性区域23的直径d在2μm至3μm的范围内。

在分割线22的宽度方向上相邻改性区域23的外边缘之间的距离w5为1μm或更多。在分割线22的延伸方向上相邻的改性区域23的外边缘之间的距离w6为1μm或更多。

可以例如通过使用诸如刀片或锯的切割装置(未示出)，沿着形成改性区域23的分割线22去除基板材料。特别优选地，切割装置可以在与分割线22的延伸方向大致垂直的方向上具有比基板2的已经形成多行改性区域23的区域的宽度w2稍大的宽度。例如，切割装置可以具有大约50μm的宽度。

图9的(b)所示的多行改性区域23的布置与图9的(a)所示的布置的不同之处仅在于：改性区域23的行数、分割线22的宽度w1、基板2的形成有多行改性区域23的区域在与分割线22的延伸方向大致垂直的方向上的宽度w2。

具体而言，图9的(b)示出沿着分割线22的宽度方向相邻地布置三行改性区域23的示例。图9的(b)所示的分割线22具有约50μm的宽度w1。基板2的形成有多行改性区域23的区域的宽度w2为约22μm。

例如，通过使用诸如刀片或锯的切割装置(未示出)，可以沿着图9的(b)中所示的形成改性区域23的分割线22去除基板材料。特别优选地，切割装置可以在与分割线22的延伸方向大致垂直的方向上具有比基板2的形成有多行改性区域的区域的宽度w2稍大的宽度。例如，切割装置可以具有大致25μm的宽度。

在其它实施方式中，可以在分割线22的宽度内形成单行改性区域23。

在图9的(a)和图9的(b)所示的实施方式中，可以在晶片2中形成单层改性区域23。另选地，可以例如以图6至图8所示的方式，沿晶片2的厚度方向层叠多层改性区域23。