用于将平坦的工件分离成多个部段的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设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，运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。本发明还设及一种设计用于 执行该方法的设备。
[0002] 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忍片的单个化。在运种情况下，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W便可W进一步单独地处理运些部 件。可W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。
[0003] 单个化过程有多种要求，例如，高吞吐量、高质量W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、W及每个单个化步骤的成 本低。本方法和设备还可W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】
[0004] 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。
[0005] 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、W及借 助于通过研磨而进行打薄处理的分离方法。
[0006] 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。
[0007] 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W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。
[000引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。
[0009] 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。运种没有去 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)。
[0010] 在隐形划片中，诸如，例如在EP 1 716 960 Bl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 WIi的厚度或者更厚的基板需要激光束多 次沿着分离线穿过。运增加了处理时间并且因此降低了吞吐量。
[0011] 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 度地吸收激光福射。因此，不能够分离高度渗杂的基板，运是因为激光福射的吸收发生得太 过于接近基板。
[0012] 热激光束分离设及: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。
[0013] EP 1 924 392 Bl在本文中公开了一种根据专利权利要求1的序文的方法。在所述 方法中，在化S步骤之前，借助于通过使用脉冲激光在工件的表面上进行的材料改性，沿着 分离线产生改性材料的轨道，运导致工件沿着分离线的断裂应力减小。所述轨道代替之前 引入的凹口并且还可W沿着分离线形成有不同的深度，W便补偿工件可能的不同厚度。然 而，在表面处的凹口或者引入W代替凹口的材料改性可能使分离的部段或部件的边缘的质 量降低。
【发明内容】
[0014] 本发明解决的问题是指定一种用于将平坦的工件分离为多个部段的方法和设备， 该方法和设备可W在高速下进行分离并且所产生的部段的边缘的质量比之前的热激光束 分离的要高。
[0015] 借助于根据专利权利要求书1至19中所述的方法和设备来解决该问题。所述方法 和所述设备的有利的配置是从属专利权利要求的主题或能够由W下描述和示例性实施例 获悉。
[0016] 所提出的方法是一种基于激光的分离方法，其按照没有切口的方式操作。该方法 利用热激光束分离(TLS)的技术，其中，通过组合激光束并且沿着分离线进行冷却来将高热 应力引入到工件中，运导致该工件沿着分离线断裂。在运种情况下，按照如下方式来选择激 光福射的能量和强度:使工件材料不会被激光束改性，尤其是烙化。优选地使用CW激光(CW: 连续波)来用于此目的。在所提出的方法中，通过使用通过工件的表面的又一激光束(尤其 是脉冲激光束)进行的局部材料处理来实现需要用于在化S中发起破裂的材料弱化。在运种 情况下，沿分离线产生一条或多条改性材料线。所提出的方法通过如下事实来区分:所述一 条或多条线不是唯一地沿着表面产生，而是完全地或至少部分地在工件中与表面相距一定 距离处延伸。运可能设及一条连续地线或者多条分离线，多条分离线也可能沿着分离线相 对于彼此相距一定距离。线的厚度或直径也可W在其长度上不同。
[0017] 尤其有利地是，按照如下路线产生各条线：在路线中，线始于工件的表面处，并且 随后远离表面移动并且在工件中与表面相距一定距离延伸，该距离也可W在线的长度上不 同。因此，待分别分离的部段或部件的边缘的质量仅在破裂的起始位置处的表面处受到材 料改性的影响，因此部件或部段边缘的剩余路线可W产生有较高质量。在运种情况下，"较 高质量"应理解为主要意味着边缘沿着期望的分离线的几何路线尽可能地精确，没有波动 或散裂。
[0018] 通过利用化S技术，使用所提出的方法可W在分离部段时实现高吞吐量。改性材料 线（改性材料线用于在相对于工件的表面相距一定距离处至少部分地发起和引导破裂）的 产生同时实现了分离部段或部件的边缘的较高质量，运是因为相对于表面相距一定距离的 线段不会对部段或部件边缘有不良影响。在运种情况下，相对于表面相距一定距离的线段 或多条线段的长度应尽可能长，但优选地比在表面上前进的线段或多条线段的长度长。
[0019] 所提出的方法的另一个优点是:也可W在首先局部地去除可能存在于在划线框的 区域中的工件和/或大量PCM结构(PCM:过程控制监控)的表面上的金属化之前，利用产生线 的第一步骤，W便能够充分吸收在工件中的用于随后的化S的激光福射，或者W便去除诸 如，例如在安全RFID(无线射频识别）中的安全相关结构。因此，方法允许如下两种分离:在 划线框中具有大量PCM结构的工件的分离W及存在薄正面金属的分离。
[0020] 此外，该方法还可W用于:例如，在各条分离线上方的激光仅在一次通道(即，仅通 过一次）的情况下，分离具有相当大的基板厚度(例如，在娃基板的情况下具有至少925皿 的厚度或者在碳化娃的情况下具有450 WIi的厚度）的基板，同时使分离边缘具有良好的直 线性。该方法还能够分离高度渗杂的半导体薄片，同时使分离边缘具有直线性。还可W借助 于所提出的方法来分离不同材料的堆叠层。尤其，可W借助于该方法完全地分离堆叠基板， 例如，娃与玻璃堆叠，同时使分离边缘具有良好的直线性。
[0021] 沿着在第一个方法步骤中产生的分离线的改性材料线可W遵循几何函数或者相 对于与表面相距一定距离的任意轮廓。示例性几何函数是:例如，正弦函数、抛物线、线性函 数、银齿函数或=角函数。在运种情况下，各个距离函数还可W固定地与待分离的部段的结 构或尺寸相关，尤其取决于待分别分离的部段的长度。
[0022] 在距离轮廓中，各段线位于分离线的起始和交叉点处，并且在工件中相对于表面 W可能地不同的距离在运些点之间延伸，运种距离轮廓是尤其有利的。线还可W按照相同 的方式沿着在表面上的划线框中具有表面金属化和/或PCM结构的区域前进。
[0023] 在所提出的方法中，两条或多条线还可W沿着定义的分离线上下叠置，与表面相 距不同的距离，即，在从表面看时沿着分离线完全地或者部分地重叠或者垂直投射到表面 上。
[0024] 优选地通过调节用于产生线的激光束在工件的深度方向上的焦点位置（即，焦点 相对于待分离的工件的表面的Z值)来实现线与表面相距的距离的变化。可W通过多种技术 来实现焦点位置的运种变化