DE102013018879A1 - Use of high power laser radiation for stress risers of bodies of semiconductor materials and apparatus therefor - Google Patents
Use of high power laser radiation for stress risers of bodies of semiconductor materials and apparatus therefor Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013018879A1 DE102013018879A1 DE201310018879 DE102013018879A DE102013018879A1 DE 102013018879 A1 DE102013018879 A1 DE 102013018879A1 DE 201310018879 DE201310018879 DE 201310018879 DE 102013018879 A DE102013018879 A DE 102013018879A DE 102013018879 A1 DE102013018879 A1 DE 102013018879A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- laser
- laser radiation
- dimensional
- beam distribution
- semiconductor material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 67
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 6
- 235000019892 Stellar Nutrition 0.000 claims 1
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
- B23K26/0626—Energy control of the laser beam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
- B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
- B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting
Abstract
Die Erfindung betrifft Verwendungen von Laserstrahlung hoher Leistung zum Spannungsrisstrennen von Körpern aus Halbleitermaterialien und Einrichtungen zum Spannungsrisstrennen von Körpern aus Halbleitermaterialien.
Die Verwendungen von Laserstrahlung hoher Leistung und die Einrichtungen zeichnen sich durch ein schnelles Trennen von Körper aus Halbleitermaterialien aus. Zum Spannungsrisstrennen mit hoher Geschwindigkeit der aus Halbleitermaterialien bestehenden Körper wird dazu entweder kontinuierliche Laserstrahlung eines Lasers mit einer Wellenlänge zwischen 1.000 nm und 1.100 nm, einer mindestens eindimensionalen nahezu gauß- oder besselförmigen Strahlverteilung, einem kein Aufschmelzen des Halbleitermaterials verursachenden Wirkdurchmesser und einer zu applizierenden Leistung von 200 bis 20.000 W oder gepulste Laserstrahlung eines Lasers mit einer Wellenlänge zwischen 800 nm und 1100 nm, einer eindimensionalen nahezu gauß- oder besselförmigen Strahlverteilung, einer kein Aufschmelzen des Halbleitermaterials verursachenden Wirkbreite der Laserstrahlung und einer zu applizierenden Pulsleistung von 1.000 bis 1.000.000 W verwendet.The invention relates to uses of high power laser radiation for stress risers of semiconductor material bodies and to devices for stress risering of bodies of semiconductor materials.
The uses of high power laser radiation and devices are characterized by rapid separation of bodies from semiconductor materials. For high-speed voltage-riser running of the body made of semiconductor materials is either continuous laser radiation of a laser having a wavelength between 1,000 nm and 1,100 nm, at least one dimensional almost gaussian or quiver-shaped beam distribution, a no melting of the semiconductor material causing effective diameter and a power to be applied 200 to 20,000 W or pulsed laser radiation of a laser having a wavelength between 800 nm and 1100 nm, a one-dimensional almost Gaussian or quiver-shaped beam distribution, a non-melting of the semiconductor material causing effective width of the laser radiation and applied to a pulse power of 1,000 to 1,000,000 W. ,
Description
Die Erfindung betrifft Verwendungen von Laserstrahlung hoher Leistung zum Spannungsrisstrennen von Körpern aus Halbleitermaterialien und Einrichtungen zum Spannungsrisstrennen von Körpern aus Halbleitermaterialien.The invention relates to uses of high power laser radiation for stress risers of semiconductor material bodies and to devices for stress risering of bodies of semiconductor materials.
Die Erzeugung von Spannungsrissen durch Erwärmen und nachfolgendem Abkühlen ist bekannt.The generation of stress cracks by heating and subsequent cooling is known.
Die Druckschrift
In der Veröffentlichung
Die Veröffentlichung
Die Lösungen dieser Druckschriften zeigen nur sehr eingeschränkte Schnittgeschwindigkeiten.The solutions of these documents show only very limited cutting speeds.
Der in Patentansprüchen 1, 10 und 11 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Körper aus Halbleitermaterialien durch Spannungsrisstrennen einfach und schnell zu trennen.The invention specified in claims 1, 10 and 11 has the object to separate bodies of semiconductor materials by Spannungsrisstrennen easily and quickly.
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1, 10 und 11 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in the patent claims 1, 10 and 11.
Die Verwendungen von Laserstrahlung hoher Leistung und die Einrichtungen zeichnen sich durch ein schnelles Trennen von Körper aus Halbleitermaterialien aus. Zum Spannungsrisstrennen mit hoher Geschwindigkeit der aus Halbleitermaterialien bestehenden Körper wird dazu entweder kontinuierliche Laserstrahlung eines Lasers mit einer Wellenlänge zwischen 1.000 nm und 1.100 nm, einer mindestens eindimensionalen nahezu gauß- oder besselförmigen Strahlverteilung, einem kein Aufschmelzen des Halbleitermaterials verursachenden Wirkdurchmesser und einer zu applizierenden Leistung von 200 bis 20.000 W oder gepulste Laserstrahlung eines Lasers mit einer Wellenlänge zwischen 800 nm und 1100 nm, einer eindimensionalen nahezu gauß- oder besselförmigen Strahlverteilung, einer kein Aufschmelzen des Halbleitermaterials verursachenden Wirkbreite der Laserstrahlung und einer zu applizierenden Pulsleistung von 1.000 bis 1.000.000 W verwendet.The uses of high power laser radiation and devices are characterized by rapid separation of bodies from semiconductor materials. For high-speed voltage-riser running of the body made of semiconductor materials is either continuous laser radiation of a laser having a wavelength between 1,000 nm and 1,100 nm, at least one dimensional almost gaussian or quiver-shaped beam distribution, a no melting of the semiconductor material causing effective diameter and a power to be applied 200 to 20,000 W or pulsed laser radiation of a laser having a wavelength between 800 nm and 1100 nm, a one-dimensional almost Gaussian or quiver-shaped beam distribution, a non-melting of the semiconductor material causing effective width of the laser radiation and applied to a pulse power of 1,000 to 1,000,000 W. ,
Durch die Absorption von Laserstrahlung in Verbindung mit einer dahergehenden Temperaturerhöhung werden thermo-mechanische Spannungen im aus dem Halbleitermaterial bestehenden Körper erzeugt. Bei Überschreiten einer kritischen Spannung führen diese Spannungen zur Rissbildung im Körper. Dieser Sachverhalt kann bekannterweise zum gezielten Trennen des Körpers als thermisch induziertes Spannungstrennen oder Spannungsrisstrennen genutzt werden. Überraschender Weise hat sich dabei gezeigt, dass bei Verwendung einer Laserstrahlung hoher Leistung auch große Schnittgeschwindigkeiten zu erzielen sind, die wesentlich größer als die bekannter Verfahren sind. Bei bekannten Verfahren konnten so Schnittgeschwindigkeiten bis 550 mm/s erzielt werden. Bei Verwendung der aufgeführten Laserstrahlung hoher Leistung konnten dagegen mit einer Laserleistung von beispielsweise 3.000 W Schnittgeschwindigkeiten bis zu 15.000 mm/s erzielt werden. Ein Ende der Skalierung war nicht zu ermitteln.Due to the absorption of laser radiation in conjunction with a resulting increase in temperature, thermo-mechanical stresses are generated in the body consisting of the semiconductor material. When a critical stress is exceeded, these stresses lead to crack formation in the body. As is known, this state of affairs can be used for the targeted separation of the body as a thermally induced stress separation or stress riser. Surprisingly, it has been shown that when using high power laser radiation, it is also possible to achieve high cutting speeds which are significantly greater than the known methods. With known methods, cutting speeds up to 550 mm / s could be achieved. When using the listed high-power laser radiation, however, cutting speeds of up to 15,000 mm / s could be achieved with a laser output of, for example, 3,000 W. An end of the scaling could not be determined.
Dazu weist die Einrichtung einen Monomode-Laser mit einer kontinuierlichen Laserstrahlung, eine die Laserstrahlung formende Einrichtung und eine die geformte Laserstrahlung führende Einrichtung auf.For this purpose, the device has a single-mode laser with a continuous laser radiation, a device which forms the laser radiation and a device which guides the shaped laser radiation.
Die kontinuierliche Laserstrahlung besitzt eine Wellenlänge zwischen 1.000 nm und 1.100 nm, einen kein Aufschmelzen des Halbleitermaterials verursachenden Fokusdurchmesser und eine zu applizierenden Leistung zwischen 200 und 20.000 W. Im Strahlengang nach dem Monomode-Laser ist die die Laserstrahlung über die Oberfläche des Körpers aus dem Halbleitermaterial führende Einrichtung im Strahlengang angeordnet. Weiterhin befindet sich im Strahlengang nach dieser die die Laserstrahlung formende Einrichtung in Form einer Zylinderlinse für eine Laserstrahlung mit einer eindimensionalen nahezu gaußförmigen Strahlverteilung oder eine Fokussier-Optik für eine Laserstrahlung mit einer zweidimensionalen nahezu gaußförmigen Strahlverteilung oder eine F-Theta-Optik für eine Laserstrahlung mit einer zweidimensionalen nahezu gaußförmigen Strahlverteilung oder eine Prismenlinse für eine Laserstrahlung mit einer eindimensionalen nahezu besselförmigen Strahlverteilung oder eines Axicons für eine Laserstrahlung mit einer zweidimensionalen nahezu besselförmigen Strahlverteilung.The continuous laser radiation has a wavelength between 1000 nm and 1100 nm, a focal diameter causing no melting of the semiconductor material and a power to be applied between 200 and 20,000 W. In the beam path after the single-mode laser, the laser radiation is over the surface of the body of the semiconductor material leading device arranged in the beam path. Furthermore, located in the beam path after this, the laser radiation-shaping device in the form of a cylindrical lens for a laser radiation with a one-dimensional almost Gaussian beam distribution or a focusing optics for a laser radiation with a two-dimensional almost Gaussian beam distribution or F-theta optics for a laser radiation with a two-dimensional nearly Gaussian beam distribution or a prism lens for a laser radiation with a one-dimensional almost quiver-shaped beam distribution or an axicon for a laser beam with a two-dimensional nearly quiver-shaped beam distribution.
Die die Laserstrahlung führende Einrichtung ist dazu beispielsweise ein bekannter Galvo- oder Polygonspiegelscanner.The device guiding the laser radiation is, for example, a known galvo or polygonal mirror scanner.
Alternativ kann auch ein gepulster Laser hoher Leistung zum Trennen verwendet werden. Dazu wird die Laserstrahlung eines Lasers mit einer Wellenlänge zwischen 800 nm und 1.100 nm, einer eindimensionalen nahezu gauß- oder besselförmigen Strahlverteilung, einer kein Aufschmelzen des Halbleitermaterials verursachenden Wirkbreite der Laserstrahlung und einer zu applizierenden Pulsleistung zwischen 1.000 W und 1.000.000 W zum Spannungsrisstrennen mit extrem hoher Geschwindigkeit von aus Halbleitermaterialien bestehenden Körpern verwendet.Alternatively, a high power pulsed laser can be used for separation. For this purpose, the laser radiation of a laser with a wavelength between 800 nm and 1100 nm, a one-dimensional almost gaussian or quiver-shaped beam distribution, a non-melting of the semiconductor material causing effective width of the laser radiation and a pulse power to be applied between 1,000 W and 1,000,000 W for Spannungsrisstrennen extremely high speed of bodies made of semiconductor materials.
Im Strahlengang nach dem Monomode-Laser befindet sich die die Laserstrahlung formende Einrichtung in Form einer Zylinderlinse für eine Laserstrahlung mit einer eindimensionalen nahezu gaußförmigen Strahlverteilung oder eine Prismenlinse für eine Laserstrahlung mit einer eindimensionalen nahezu besselförmigen Strahlverteilung.In the beam path after the single-mode laser, the device which forms the laser radiation is in the form of a cylindrical lens for laser radiation with a one-dimensional almost Gaussian beam distribution or a prism lens for a laser radiation with a one-dimensional almost quiver-shaped beam distribution.
Die Trennung erfolgt über die gesamte Breite des Körpers mit einem Laserpuls.The separation takes place over the entire width of the body with a laser pulse.
Die geformte und geführte oder nur geformte Laserstrahlung kann damit vorteilhafterweise zum Trennen ohne Vorbehandlung des Körpers verwendet werden, so dass keine Vorschädigungen vorhanden sind. Weitere Vorbehandlungen mit Wasser oder anderer Flüssigkeit sind gleichfalls nicht erforderlich. Mit der Verwendung dieser Laserstrahlen entsteht beim Trennen kein Abfall.The shaped and guided or only shaped laser radiation can thus be advantageously used for separation without pretreatment of the body, so that no previous damage is present. Further pretreatments with water or other liquid are also not required. With the use of these laser beams, no waste is produced during separation.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the claims 2 to 9.
Zum Spannungsrisstrennen wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 die Laserstrahlung eines ein oder zweidimensionalen Monomode-Lasers verwendet. Als eindimensionaler Monomodelaser kann z. B. ein Diodenlaser mit linienförmigen Strahl oder ein gepulster Stablaser mit geformten linienförmigen Strahl verwendet werden. Der zweidimensionale Monomodelaser ist vorzugsweise ein Scheiben- oder ein Faserlaser.For Spannungsrisstrennen the laser radiation of a one or two-dimensional single-mode laser is used according to the embodiment of claim 2. As a one-dimensional Monomodelaser z. As a diode laser with line-shaped beam or a pulsed laser rod with shaped linear beam can be used. The two-dimensional monomode laser is preferably a disk or a fiber laser.
Zum Spannungsrisstrennen wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 eine Laserstrahlung mit einer eindimensionalen nahezu gaußförmigen Strahlverteilung geformt durch eine Zylinderlinse verwendet.For voltage tripping according to the embodiment of claim 3, a laser radiation with a one-dimensional shaped almost Gaussian beam distribution is used by a cylindrical lens.
Zum Spannungsrisstrennen wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 eine Laserstrahlung mit einer zweidimensionalen nahezu gaußförmigen Strahlverteilung geformt durch eine Fokussier-Optik oder eine F-Theta-Optik verwendet.For voltage tripping according to the embodiment of claim 4, a laser radiation with a two-dimensional almost Gaussian beam distribution formed by a focusing optics or F-theta optics used.
Zum Spannungsrisstrennen wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 eine Laserstrahlung mit einer eindimensionalen nahezu besselförmigen Strahlverteilung geformt durch eine Prismenlinse verwendet.For voltage tripping according to the embodiment of claim 5, a laser radiation with a one-dimensional almost quiver-shaped beam distribution shaped by a prism lens used.
Zum Spannungsrisstrennen wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 eine Laserstrahlung mit einer zweidimensionalen nahezu besselförmigen Strahlverteilung geformt durch ein Axicon verwendet.For voltage tripping according to the embodiment of claim 6, a laser radiation is formed with a two-dimensional almost quiver-shaped beam distribution formed by an axicon used.
Die Laserstrahlung wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 zum Spannungsrisstrennen von Körpern aus dotiertem Silizium als Halbleitermaterial verwendet, wobei das Silizium polykristallin oder monokristallin und der Körper poliert oder unpoliert ist.The laser radiation is used according to the embodiment of claim 7 for Spannungsrisstreennen bodies of doped silicon as a semiconductor material, wherein the silicon is polycrystalline or monocrystalline and the body is polished or unpolished.
Günstigerweise wird die Laserstrahlung nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 zum Spannungsrisstrennen von Scheiben als Körper verwendet.Conveniently, the laser radiation is used according to the embodiment of claim 8 for stress riser of discs as a body.
Die Laserstrahlung wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 zum Spannungsrisstrennen des Körpers mit frei bestimmbarer und damit beliebiger Schnittgeometrie und daraus resultierender Kontur verwendet.The laser radiation is used according to the embodiment of claim 9 for tension riser of the body with freely determinable and thus arbitrary cutting geometry and resulting contour.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention will be described in more detail below.
Eine Einrichtung zum Spannungsrisstrennen von Körpern aus Halbleitermaterialien besteht im Wesentlichen aus einem Monomode-Laser und einer die Laserstrahlung über die Oberfläche des Körpers aus dem Halbleitermaterial führenden Einrichtung im Strahlengang nach dem Monomode-Laser.A device for voltage tripping of bodies made of semiconductor materials essentially consists of a monomode laser and a laser radiation over the surface of the body of the semiconductor material leading device in the beam path after the single-mode laser.
In Ausführungsformen weist die Einrichtung eine die Laserstrahlung formende Einrichtung im Strahlengang nach dem Monomode-Laser und der die Laserstrahlung über die Oberfläche des Körpers aus dem Halbleitermaterial führenden Einrichtung auf.In embodiments, the device has a device which forms the laser radiation in the beam path after the monomode laser and the device which guides the laser radiation over the surface of the body out of the semiconductor material.
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden Verwendungen und Einrichtungen jeweils zusammen näher erläutert.In the following embodiments, uses and devices are each explained together in more detail.
In einem ersten Ausführungsbeispiel wird zum Trennen eines Wafers als Körper aus polykristallinen Silizium mit einer Dicke von 200 μm ein Monomode-Laser mit einer Laserleistung von 3.000 W verwendet. Im Strahlengang des Monomode-Lasers sind nacheinander ein die Laserstrahlung über die Oberfläche des Körpers führender Galvo-Scanner mit einer Geschwindigkeit von 15.000 mm/s und eine F-Theta-Optik mit einer Brennweite von 500 mm und einer Defokussierung von 60 mm mit einem daraus resultierenden Wirkdurchmesser von 2 mm angeordnet.In a first embodiment, a wafer is separated as a body of polycrystalline silicon having a thickness of 200 μm Monomode laser with a laser power of 3,000 W used. In the beam path of the monomode laser are successively a laser radiation over the surface of the body leading galvo scanners with a speed of 15,000 mm / s and a F-theta optics with a focal length of 500 mm and a defocusing of 60 mm with a thereof resulting effective diameter of 2 mm arranged.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird zum Trennen eines Körpers in Form eines Wafers aus monokristallinem Silizium mit einer Dicke von 200 μm ein Monomode-Laser mit einer Laserleistung von 6.000 W verwendet. Im Strahlengang des Monomode-Lasers sind nacheinander ein Polygonspiegelscanner als die die Laserstrahlung über die Oberfläche des Wafers aus dem Halbleitermaterial mit einer Geschwindigkeit von 30.000 mm/s führende Einrichtung und eine Zylinderlinse oder Prismenlinse als eine die Laserstrahlung formende Einrichtung angeordnet. Zur Erzielung gerader Trennspalte befindet sich der Wafer auf einem geradgeführten und angetriebenen Halter.In a second embodiment, to separate a body in the form of a wafer of monocrystalline silicon having a thickness of 200 μm, a monomode laser having a laser power of 6,000 W is used. In the beam path of the monomode laser, a polygon mirror scanner as the laser radiation over the surface of the wafer of the semiconductor material at a speed of 30,000 mm / s leading means and a cylindrical lens or prism lens as a laser radiation shaping device are successively arranged. To achieve a straight separation column, the wafer is on a straight-ahead and driven holder.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird in einer bekannten kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle Durchlaufanlage zum Trennen eines Körpers aus einer dünnen Siliziumfolie mit einer Dicke kleiner 60 μm ein Monomode-Laser mit einer Laserleistung von 1.000 W verwendet. Für die Realisierung von Ausschnitten als Bauelemente aus der Folie wird eine F-Theta-Optik und ein Galvoscanner verwendet. Für Längsschnitte kann eine Fokussier-Optik und ein unbewegter Laserstrahl zum Einsatz kommen. Für Querschnitte kann eine schräg gestellte Zylinderlinse und ein Galvoscanner oder ein Polygonspiegelscanner oder eine F-Theta-Optik und ein Galvoscanner eingesetzt werden. Der Winkel der Schrägstellung ergibt sich aus dem Verhältnis von Transport- und Trenngeschwindigkeit.In a third embodiment, a monomode laser with a laser power of 1,000 W is used in a known continuous roll-to-roll continuous system for separating a body from a thin silicon foil having a thickness of less than 60 μm. For the realization of cutouts as components of the film, an F-theta optic and a Galvoscanner is used. For longitudinal sections, a focusing optics and a stationary laser beam can be used. For cross-sections, a tilted cylindrical lens and a Galvoscanner or a polygon mirror scanner or an F-theta optic and a Galvoscanner can be used. The angle of inclination results from the ratio of transport and separation speed.
In einem vierten Ausführungsbeispiel wird zum Trennen eines Körpers in Form eines Wafers aus polykristallinem Silizium mit einer Dicke 200 μm ein gepulster Laser mit Monomode Strahlqualität mit einer Pulsleistung von 3.000 W und einer Pulsenergie von 30 J verwendet. Im Strahlengang des Lasers befindet sich eine schräg gestellte Zylinderlinse mit einer Länge von 200 mm und einer Brennweite von 500 mm und einer Defokussierung von 60 mm mit einer daraus resultierenden Wirklänge von 200 m und einer Wirkbreite von 2 mm. Der Strahl wird nicht bewegt. Der Wafer befindet sich auf einerm Halter, der zum kontinuierlichen Transport des Wafers an wenigstens einen Antrieb gekoppelt ist. Damit können kontinuierlich gerade Trennschnitte bis zu einer Länge von 200 mm mit jeweils einem Laserpuls erzeugt werden.In a fourth embodiment, to separate a body in the form of a polycrystalline silicon wafer having a thickness of 200 μm, a pulsed laser of single mode beam quality having a pulse power of 3,000 W and a pulse energy of 30 J is used. In the beam path of the laser is an oblique cylindrical lens with a length of 200 mm and a focal length of 500 mm and a defocusing of 60 mm with a resulting effective length of 200 m and a effective width of 2 mm. The beam is not moved. The wafer is located on a holder which is coupled to at least one drive for the continuous transport of the wafer. This allows continuously straight cuts up to a length of 200 mm, each with a laser pulse can be generated.
In einem fünften Ausführungsbeispiel wird zum Trennen eines Körpers in Form eines Wafers aus monokristallinem Silizium mit einer Dicke von 200 μm ein Monomode-Laser mit einer Laserleistung von 3.000 W verwendet. Im Strahlengang des Monomode-Lasers ist ein Galvoscanner als die die Laserstrahlung über die Oberfläche des Wafers aus dem Halbleitermaterial mit einer Geschwindigkeit von 15.000 mm/s führende Einrichtung und eine F-Theta-Optik mit einer Brennweite von 500 mm und einer Defokussierung von 60 mm mit einem daraus resultierenden Wirkdurchmesser von 2 mm als eine die Laserstrahlung formende Einrichtung angeordnet. Es können damit nahezu beliebig geformte Trennschnitte erzeugt werden, insbesondere gekrümmte Linien und kreisförmige Ausschnitte. Gezackte Linien lassen sich bis zu einem materialabhängigen Grenzwinkel für die Zacken erzeugen. Breiten der abgetrennten Strukturen von unter 1 mm sind realisierbar.In a fifth embodiment, to separate a body in the form of a wafer of monocrystalline silicon having a thickness of 200 μm, a monomode laser having a laser power of 3,000 W is used. In the beam path of the monomode laser is a galvoscanner as the laser radiation over the surface of the wafer of the semiconductor material at a speed of 15,000 mm / s leading device and an F-theta optic with a focal length of 500 mm and a defocusing of 60 mm with a resulting effective diameter of 2 mm arranged as a laser radiation shaping device. It can thus be almost arbitrarily shaped separating cuts are generated, in particular curved lines and circular cutouts. Jagged lines can be created up to a material-dependent critical angle for the teeth. Widths of the separated structures of less than 1 mm can be realized.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102004024475 A1 [0003] DE 102004024475 A1 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- O. Haupt: Abtragsfreies Trennen von kristallinem Silizium mit kontinuierlicher Laserstrahlung, Berichte aus dem LZH, Band 03/2009 [0004] O. Haupt: Abrasion-free separation of crystalline silicon with continuous laser radiation, reports from the LZH, volume 03/2009 [0004]
- P. Romero*, N. Otero, I. Coto, C. Leira, A. Gonzáleza: Experimental study of diode laser cutting of silicon by means of water assisted thermally driven separation mechanism, Physics Procedia 41 (2013), 610–619 [0005] P. Romero *, N. Otero, I. Coto, C. Leira, A. Gonzáleza: Experimental study of laser cutting of silicon by means of water assisted thermally driven separation mechanism, Physics Procedia 41 (2013), 610-619 [ 0005]
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201310018879 DE102013018879A1 (en) | 2013-11-09 | 2013-11-09 | Use of high power laser radiation for stress risers of bodies of semiconductor materials and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201310018879 DE102013018879A1 (en) | 2013-11-09 | 2013-11-09 | Use of high power laser radiation for stress risers of bodies of semiconductor materials and apparatus therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102013018879A1 true DE102013018879A1 (en) | 2015-05-13 |
Family
ID=52990760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE201310018879 Pending DE102013018879A1 (en) | 2013-11-09 | 2013-11-09 | Use of high power laser radiation for stress risers of bodies of semiconductor materials and apparatus therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102013018879A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004024475A1 (en) | 2004-05-14 | 2005-12-01 | Lzh Laserzentrum Hannover E.V. | Method and device for separating semiconductor materials |
| US20090176034A1 (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-09 | Picodeon Ltd. Oy | Surface Treatment Technique and Surface Treatment Apparatus Associated With Ablation Technology |
| US20100025387A1 (en) * | 2005-09-08 | 2010-02-04 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
| US20110244659A1 (en) * | 2008-12-05 | 2011-10-06 | Agency For Science, Technology And Research | Wafer cutting method and a system thereof |
-
2013
- 2013-11-09 DE DE201310018879 patent/DE102013018879A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004024475A1 (en) | 2004-05-14 | 2005-12-01 | Lzh Laserzentrum Hannover E.V. | Method and device for separating semiconductor materials |
| US20100025387A1 (en) * | 2005-09-08 | 2010-02-04 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
| US20090176034A1 (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-09 | Picodeon Ltd. Oy | Surface Treatment Technique and Surface Treatment Apparatus Associated With Ablation Technology |
| US20110244659A1 (en) * | 2008-12-05 | 2011-10-06 | Agency For Science, Technology And Research | Wafer cutting method and a system thereof |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| EXNER, H. [u.a.]: High Speed Laser Micro Processing Using High Brilliance Continuous Wave Laser Radiation. In: JLMN-Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 2012, S. 115 - 121. - ISSN 1880-0688 * |
| O. Haupt: Abtragsfreies Trennen von kristallinem Silizium mit kontinuierlicher Laserstrahlung, Berichte aus dem LZH, Band 03/2009 |
| P. Romero*, N. Otero, I. Coto, C. Leira, A. Gonzáleza: Experimental study of diode laser cutting of silicon by means of water assisted thermally driven separation mechanism, Physics Procedia 41 (2013), 610-619 |
| ROMERO, P. [u.a.]: Experimental study of diode laser cutting of silicon by means of water assisted thermally driven separation mechanism. In: Physics Procedia, 41, 2013, S. 617 - 626. - ISSN 1875-3892 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3169475B1 (en) | Method and device for the laser-based working of two-dimensional, crystalline substrates, in particular semiconductor substrates | |
| DE102015224318B4 (en) | WAFER FABRICATION PROCESS | |
| EP2945769B1 (en) | Method of and apparatus for laser based processing of flat substrates using a laser beam line ; corresponding glass products | |
| DE102004024643B4 (en) | Workpiece division method using a laser beam | |
| DE102019217577A1 (en) | Process for laser processing of a workpiece, processing optics and laser processing device | |
| WO2005115678A1 (en) | Method and device for cutting through semiconductor materials | |
| DE102016201779A1 (en) | Wafer manufacturing method | |
| DE102016200026A1 (en) | Wafer Herstellungsverfahern | |
| DE102016201780A1 (en) | Wafer manufacturing method | |
| DE102016201781A1 (en) | Wafer manufacturing method | |
| WO2014147048A2 (en) | Device and method for cutting out contours from planar substrates by means of a laser | |
| WO2015010862A2 (en) | Method and device for separating a flat workpiece into a plurality of sections | |
| WO2004020141A1 (en) | Beam formation unit comprising two axicon lenses, and device comprising one such beam formation unit for introducing radiation energy into a workpiece consisting of a weakly-absorbent material | |
| DE112014001710T5 (en) | Laser processing device and laser processing method | |
| DE112019000579T5 (en) | Machining device | |
| DE112016004420T5 (en) | LASER PROCESSING METHOD AND LASER PROCESSING DEVICE | |
| DE102017202426A1 (en) | TLS method and TLS device | |
| DE102013018879A1 (en) | Use of high power laser radiation for stress risers of bodies of semiconductor materials and apparatus therefor | |
| DE102021130129A1 (en) | Process for laser machining a workpiece | |
| DE102013204222A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR PROCESSING AN OBJECT WITH A LASER BEAM | |
| WO2022053273A1 (en) | Method for separating a workpiece | |
| DE112016004432T5 (en) | Laser processing method and laser processing apparatus | |
| DE102021108509A1 (en) | Device and method for laser machining a workpiece | |
| DE102007020704B4 (en) | Device for processing a workpiece with a laser beam | |
| DE112019005450T5 (en) | Laser machining process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B23K0026400000 Ipc: H01L0021301000 |
|
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0021301000 Ipc: H01L0021300000 |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: INNOLAS SOLUTIONS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: HOCHSCHULE MITTWEIDA (FH), 09648 MITTWEIDA, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB PATENTANWAELTE, DE |