用于分离基板的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于分离基板的方法和装置
[0001] 本发明设及借助激光束分离、特别是分割用作例如内插器（Interposer)或微型 元件的基板（特别是玻璃基板）的方法和装置。本发明还设及W运种方式制造的具有穿孔 的基板。
[0002] 运样的方法和用来实施所述分离过程的特定的装置在实践中例如被用来分离或 切割晶片、玻璃基板和板材。运种类型的基板还例如被用作所谓的用于电连接多个同质或 异质的微忍片终端的内插器。
[0003] 在实践中，通过切割来进行的分离在处理晶片或玻璃基板的过程中是一个关键性 的处理步骤，通常基于使用金刚石刀具并且例如在显示器中W速度为30cm/sec来实施所 述处理步骤。然而，使用该方法实现的边缘质量不是能令人满意的，并且会导致在产品的耐 用性、质量和可靠性方面的显著缺点而且还产生了清洁成本。
[0004] 此处，将基板加工成可用的元件是具有挑战性的。特别是现有技术尚未解决例如 在制造晶片的过程中将多个分离面经济地引入基板。
[000引由US2013/126573A1已知有一种用于制造基板的分离方法，其中使用经聚焦 的激光束的一个或多个脉冲来照射基板。运种情况下，所述基板对于经聚焦的激光束透 明，然而其中在能量和脉冲长度方面运样来选择激光脉冲，使得在基板内部形成通道状的 丝。通过基板相对于经聚焦的激光束的推移引入更多的、位置上相间隔的丝，从而所述丝 定义了分离面。所述基板例如包含玻璃、水晶、石英、金刚石或蓝宝石。在适当的基板材 料厚度下，如此选择经聚焦的激光束的聚焦点，W便于在两个或多个层中的至少一个中形 成所述丝。此处，由经聚焦的激光束在第一层中形成的丝应在至少一个的其它层中扩散 并在那里形成所述其它层中的第二丝。此外，还可提供的是，在第二层中形成第二光束焦 点。在所述方法中被证明的缺点是，相比较而言昂贵的飞秒或皮秒激光器的使用和复杂 的配置，其中按照一定的规定来设置单脉冲的脉冲序列W及特定的脉冲序列的重复率。特 别地，脉冲序列中相继的脉冲之间的延时短于消除材料改性的应力巧ntspannungeiner Materialmodifikation)的持续时间。
[0006] 术语"隐形切割"（，，StealthDicing")是已知的激光加工方法，其中在第一步 骤中使激光束作用于基板内的层。在第二步骤中施加拉伸应力W沿层中的作用点来分离基 板。所述层是晶片中的内表面，其被激光在基板内部于处理期间所改性并且在加工的过程 中形成用来分离基板的起始点。然后，所述拉伸应力使基板分离成小的部分。
[0007] 运样的在制造半导体组件或类似物的过程中用于分离基板（例如半导体基板）的 方法由US8, 518, 800B2而已知。在此，使用激光运样来照射所述基板，W便于在运种情况 下于基板内部产生多光子吸收现象，其中在基板内部形成聚光灯并由此产生改性区域。通 过在基板内部形成切割切入点区域（Schnittansatzpunk忧ereich)，从作用为起点的切割 切入点区域开始在没有外部作用力或不施加力的情况下于基板中在其厚度尺寸的方向上 形成断裂。
[0008] 此外，由EP2 503 859A1已知一种提供具有通孔的玻璃基板的方法，其中所述 玻璃基板由绝缘体，如玻璃（例如娃酸盐玻璃）、蓝宝石、塑料或陶瓷，和半导体（如娃）制 成。使用激光，例如飞秒激光来照射所述基板，所述激光聚焦至玻璃基板内所需位置处的聚 焦点。使用W下方法来制造通孔，将具有经由激光改性的区域的玻璃基板浸溃在蚀刻液中 并由此从玻璃基板中除去经改性的区域。蚀刻所利用的效果是，相比于玻璃基板的未被改 性的区域，经改性的区域能被很快的蚀刻。W运种方式可制造盲孔或通孔。铜溶液适用于 通孔的填充。为了实现所需的"深度效应"广Tiefenwirkung")，即基板外侧之间的通孔，必 须在持续照射期间相应地移动聚焦点，即在Z轴的方向上追踪（校正）（nachfilhren)聚焦 点。
[0009] 在一般情况下，选择性激光处理与随后的蚀刻处理的组合作为选择性激光诱导蚀 刻，亦W名称ISLE(In-volumeselectivelaser-inducedetchin邑）而已知。
[0010] 另外，由DE10 2010 025 966B4已知由一种方法，在其第一步骤中聚焦的激光 脉冲被集中在玻璃基底上，所述激光脉冲的照射强度是如此之强，使得在玻璃中沿丝状通 道(Kai化le)出现了局部的非透热的破坏。在第二方法步骤中，通过向对立电极供给高压 电源将所述丝状通道扩展成孔，运导致了沿丝状通道穿过基板的介电击穿（dielektrische Durdibrilchen)。通过电热式加热和蒸发穿孔材料来扩大所述击穿直至获得所需的孔径后 通过切断电源来停止上述过程。可替代地或额外地，还可通过喷嘴将反应性气体集中至穿 孔位置处来扩展所述通道。击穿点又可通过所提供的蚀刻气体被拓宽。W下相对复杂的过 程被证明是不利的，即首先必须通过非透热的破坏来击穿基板并在接下来的步骤中必须将 丝状通道的直径扩宽为孔。
[0011] 此外，由US6, 400, 172B1已知能借助于激光将穿孔引入半导体材料。
[0012] 本发明所要解决的技术问题在于，提供显著简化用于分离基板的方法和装置的可 行方案，特别是减少实施所需的时间。
[0013] 根据本发明，上述问题通过根据权利要求1所述特征的方法得W解决。本发明的 其它实施方式由从属权利要求来限定。
[0014] 根据本发明提供了一种方法，其中激光束通过在单脉冲的脉冲长度内非线性的自 聚焦、借助不变的光学系统、利用与原始焦距不同的焦距被聚焦。为此，本发明利用W下事 实，即脉冲激光的强度对于单脉冲不是恒定的，而是在单脉冲的时长中具有先上升至最大 然后再下降的强度，由于增大的强度和折射率增大至最大（相对于单脉冲在时间进程中按 照正态分布），从而所述光学系统的焦距会改变，亦即与激光加工头或透镜的距离会改变并 且不依赖于由聚焦透镜所确定的几何聚焦位置。
[0015] 当最大和最小强度间的聚焦位置的距离至少对应于所需的纵向延伸，即分割线区 域的厚度时，利用所述非线性的自聚焦效果。由此W极为简单的方式在单脉冲的持续时间 内形成了光轴方向上的局部位移，其在光轴方向上于整个主延伸的区域内形成了所需的改 性。由此，可省略如在现有技术中所不能避免的聚焦位置的追踪。特别是因此无须对穿过 基板的激光聚焦的移动进行控制。W运种方式，所述基板的经改性的区域沿切割线在该基 板中形成分离面或预定断裂面巧(川bi-ueh化比he)。从而，根据本发明不仅取消了为此所须 的操作成本还显著减少了处理时间，例如将处理时间缩短为单脉冲的持续时间。运种情况 下所述透射介质的非线性的折射率与强度线性相关，从而在合适的材料W及合适的尺寸方 面的选择取决于所使用的激光束的强度。
[0016] 运种情况下，W如此短的时间将激光束集中至基板，使得基板的改性仅沿该激光 束的光轴来进行，而不会导致穿透基板的损坏，其中于接下来的步骤中例如在所述基板的 那些之前已借助激光束经受改性的区域中进行各向异性的材料消除，从而可选地结合支持 性的外力作用来实施所述分离。
[0017] 在此，激光能量的输入用于激发或引发由转变而导致的反应和改性，其效用仅在 接下来的方法步骤中导致或用于所需的材料消除。
[0018] 通过基于改性和必要时接下来的各向异性的材料消除（通过蚀刻工艺）进行分离 过程