JP6396505B2 - 物質変化による固体分離 - Google Patents
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- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
-
- 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
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-
- 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
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- B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting
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Description
2 剥離領域
4 レーザー光線
5 研磨表面
6 固体中のレーザー光線
7 固体下面
8 焦点
9 改質
10 第1の固体部分
11 固体層
12 第2の固体部分
13 亀裂
14 加工開始位置
15 改質中心
17 基準長さ
18 主表面
25 第1の亀裂部分
27 第2の亀裂部分
28 第3の亀裂部分
29 第4の亀裂部分
30 回転テーブル
31 外縁と第1の改質ブロックとの間の亀裂
32 2つの改質ブロック間の亀裂
33 改質ブロックと他の改質ブロック又は外縁との間の亀裂
34 改質ブロックと外縁との間の亀裂
40 光学系
41 改質ブロックがない第1領域
42 改質ブロックがない第2領域
43 改質ブロックがない第3領域
44 改質ブロックがない第4領域
45 改質ブロックがない第5領域
51 変化していない物質
52 変化した物質
53 ラマンスペクトル
54 強度(%)
56 波長(cm-1)
61 変化していない物質部分のグラフ
62 変化した物質部分のグラフ
65 第1の配向元素
66 第2の配向元素
67 第3の配向元素
68 第4の配向元素
69 センサー手段
75 データ記憶素子及び/又はデータ伝達素子
76 溝
77 液体導入部
78 液体導管
79 液体排出部
80 ガイド‐支持‐構造
71 亀裂部分の第1の端部
72 亀裂部分の第2の端部
91 改質の第1ブロック
92 改質の第2ブロック
112 第2の固体層
113 第3の固体層
140 受容層
150 温度制御液体
161 受容層の変形方向
300 結合層
630 ビームウェスト
632 ビームウェスト
400 スキャナ
401 レーザー光源
402 レーザー光線導管
403 更なるレーザー光線導管
501 第1の固体層の露出表面
502 第2の固体層のレーザー入射表面
503 第2の固体層の露出表面
504 第3の固体層のレーザー入射表面
505 第3の固体層の露出表面
606 光線
608 光学系
610 第1の偏向部材
612 第2の偏向部材
613 第3の偏向部材
616 第1の光線部分
618 第2の光線部分
620 焦点
622 第1の表面部分
624 第2の表面部分
630 ビームウェスト
632 ビームウェスト
901 改質のない第1の領域
902 改質のない第2の領域
903 改質のない第3の領域
Claims (23)
- 固体(1)を分離するための方法であって、
特に剥離領域に沿って前記固体を分離するために、該固体(1)中に該剥離領域を形成する工程であって、
この工程は、レーザーによる前記固体(1)の結晶格子の改質によるものであり、該レーザーのレーザー光線(4)が、加工された表面(5)を通って、少なくとも部分的に透明な前記固体(1)内に入射し、
前記結晶格子には複数の改質(9)が発生され、
前記結晶格子は、前記改質(9)の結果、該改質(9)を囲む領域で少なくともそれぞれ1つの部分において、そこから亀裂ができ、
前記亀裂が未臨界であり、前記固体(1)中での該亀裂の広がりが、5mmより小さい、前記工程と、
前記固体(1)からの固体層の分離のために、前記固体(1)中に機械的応力が導入される工程、
を少なくとも含み、
前記固体(1)の少なくとも2つの異なる領域で、1cm 2 当たりに生じる改質(9)の数は異なっており、
第1の領域にて、第1のブロック(91)が改質線上に生じさせられ、それぞれの改質(9)は、線毎に、10μm未満で相互に隔たって形成されており、
及び、
第1のブロック(91)の個々の線は、20μm未満で相互に隔たって形成されており、
第1のブロック(91)により、改質(9)に沿って、第1の部分剥離領域(25)が形成され、
並びに、
第2の領域にて、第2のブロック(92)が改質線上に生じさせられ、それぞれの改質(9)は、線毎に、10μm未満で相互に隔たって形成されており、
及び、
第2のブロック(92)の個々の線は、20μm未満で相互に隔たって形成されており、
第2のブロック(92)により、改質(9)に沿って、第2の部分剥離領域(27)が形成され、
前記第1の領域と前記第2の領域とは、第3の領域によって相互に隔てられており、前記第3の領域には、レーザー光線によって、改質が引き起こされていないか、又は、実質的に引き起こされていないか、又は、第1の領域又は第2の領域に対して1cm2当たりに引き起こされる改質が少なく、第1の領域は、第2の領域に対し、20μmを超える間隔で隔てられていることを特徴とする、方法。 - 前記改質(9)は、少なくとも第1のブロック(91)及び第2のブロック(92)の中で、0.01μm以上、10μm以下のパルス間隔で形成され、及び/又は、線の間隔は0.01μm以上、20μm以下であり、及び/又は、パルス繰り返し周波数は16kHz以上、20MHz以下であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記固体(1)が炭化ケイ素からなることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- レーザー光線を用いて前記改質の調節が行われ、前記結晶格子が、前記改質を囲む領域での前記調節によって、初めて、少なくともそれぞれの一部分において、そこから亀裂ができることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
- 個々の亀裂が主となる亀裂に結合され、その主となる亀裂によって前記固体が少なくとも部分的に及び好ましくは完全に分離されるように、前記結晶格子での多くの改質が発生されることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記固体の第1の部分にて前記改質が発生され、それによって、個々の亀裂を通って広がる主となる亀裂が形成され、前記主となる亀裂の形成の後又は前記主となる亀裂の形成の結果、少なくとも1つのさらなる固体部分においてさらなる改質が形成され、前記主となる亀裂は、前記さらなる改質から生じるさらなる亀裂によって、少なくとも1つのさらなる部分に誘導されることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
- 固体の吸収が、10cm-1より小さいように、レーザー光線の波長が選択されることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記結晶格子は、少なくとも大多数が、各改質の中心から離れた部分で亀裂ができることを特徴とする、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の方法。
- 加工された前記表面が研磨されていることを特徴とする、請求項1ないし8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記亀裂(13)が、少なくとも部分ごとに、複数の改質(9)を通り抜けることを特徴とする、請求項1ないし9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記亀裂(13)が、少なくとも複数の改質(9)から離れて延びることを特徴とする、請求項1ないし10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記剥離領域を形成する前記工程は、
化合物からなる前記固体(1)を用意する工程と、
レーザー光源を用意する工程と、
前記レーザー光源からのレーザー光線により前記固体(1)を照射する工程、
を少なくとも含み、
前記レーザー光線は、前記固体(1)の内部において剥離領域(2)を形成するために予め設定された前記固体(1)の部分を限定的に温度制御し、
固体(1)の予め設定された前記部分に形成される温度は、予め設定された前記部分に形成された材料が、予め決定された物質変化を受けるほどに高く、この物質変化は、複数の個々の構成要素において、前記化合物の分解を示すことを特徴とする、請求項1ないし11のいずれか1項に記載の方法。 - 前記改質はレーザーによって生成され、ここで、そのパルス間隔は、0.01μm以上、10μm以下であり、及び/又は、その線間隔は、0.01μm以上、20μm以下であり、及び/又は、そのパルス繰り返し周波数は、16kHz以上、1024kHz以下であることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 固体の物質変化が少なくとも1つの方向に、レイリー長に比べて30倍より小さくなるようにレーザーのレーザー光線のエネルギーが選択されることを特徴とする、請求項1ないし13のいずれか1項に記載の方法。
- レーザー光線の集束のための光学系が0.1から0.9までの開口数を示すことを特徴とする、請求項1ないし14のいずれか1項に記載の方法。
- 剥離する固体部分(12)は、該固体部分(12)だけ厚みが減少した固体より薄く、
レーザー光線は、分離される固体部分(12)の表面(5)を通って固体(1)に入射することを特徴とする、請求項1ないし15のいずれか1項に記載の方法。 - レーザー光線によって起こる物質変化は、固体の材料の改質であり、
固体(1)は、レーザー光源に対して回転され、その固体表面を通ってレーザー光線が改質を生じさせるために固体中に入射する該固体表面の1cm2当たりの改質の数は、1回転当たり、予め設定された最大数未満であり、前記1cm2及び1回転当たりの改質の前記最大数は、前記固体の材料及び前記レーザー光線のエネルギー密度に依存して決定され、
及び/又は、
前記レーザー光源に対して前記固体が連続して回転する場合、前記改質が、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び/又は、変化したエネルギー量で、特に低減されたエネルギー量で、引き起こされるようにレーザー加工条件を設定し、
及び/又は、
レーザー光源がスキャナとして構成され、改質の発生が、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存しており、
及び/又は、
2つの、逐次的に、改質発生方向又は固体の広がりの方向に引き起こされる改質の中心間の間隔は、10000nm未満であり、
及び/又は、
逐次的に、改質発生方向又は固体の広がりの方向に引き起こされる改質の外側の境界は、10000nm未満で相互に隔たっていることを特徴とする、請求項1ないし16のいずれか1項に記載の方法。 - 改質(9)を生じさせる位置に依存して、レーザー光線をレーザー光源(401)から固体(1)に導く光学系(40)が調節され、それにより、少なくとも開口数が変更され、前記開口数は、固体(1)の周縁部の位置では、固体(1)の中心により近い固体(1)の他の位置の場合よりも、小さいことを特徴とする、請求項1ないし17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記レーザー光線は、固体内に、改質、特に結晶格子欠陥を引き起こし、
固体(1)は、レーザー光源に対して回転され、その固体表面を通ってレーザー光線が改質を生じさせるために固体中に入射する該固体表面の1cm2当たりの改質の数は、1回転当たり、予め設定された最大数未満であり、前記1cm2及び1回転当たりの改質の前記最大数は、前記固体の材料及び前記レーザー光線のエネルギー密度に依存して決定され、
及び/又は、
前記レーザー光源に対して前記固体が連続して回転する場合、前記改質が、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び/又は、変化したエネルギー量で、特に低減されたエネルギー量で、改質が引き起こされるようにレーザー加工条件を設定し、
及び/又は、
レーザー光源がスキャナとして構成され、改質の発生が、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存しており、
及び/又は、
2つの、逐次的に、改質発生方向又は固体の広がりの方向に引き起こされる改質の中心間の間隔は、10000nm未満であり、
及び/又は、
逐次的に、改質発生方向又は固体の広がりの方向に引き起こされる改質の外側の境界は、10000nm未満で相互に隔たっていることを特徴とする、請求項1ないし18のいずれか1項に記載の方法。 - レーザー光線によって起こる物質変化は、固体の材料の改質であり、
前記固体(1)は、レーザー光源に対して、X−Y方向に並進運動し、その固体表面を通ってレーザー光線が改質を生じさせるために固体中に入射する該固体表面の1cm2当たりの改質の数に関して、前記1cm2及びXY方向の並進運動による改質の最大数が、前記固体の材料及び前記レーザー光線のエネルギー密度に依存して決定され、
及び/又は、
前記レーザー光源に対する前記固体のXY方向の並進運動に従って、前記改質が、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び/又は、変化したエネルギー量で、特に低減されたエネルギー量で、引き起こされるようにレーザー加工条件を設定し、
及び/又は、
レーザー光源がスキャナとして構成され、改質の発生が、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存しており、
及び/又は、
2つの、逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の位置ずれの間隔は、10000nm未満であり、
及び/又は、
逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の外側の境界は、10000nm未満で相互に隔たっていることを特徴とする、請求項1ないし19のいずれか1項に記載の方法。 - 前記レーザー光線は、固体内に、改質、特に結晶格子欠陥を引き起こし、
固体(1)は、レーザー光源に対して並進運動し、その固体表面を通ってレーザー光線が改質を生じさせるために固体中に入射する該固体表面の1cm2当たりの改質の数に関して、前記1cm2及びXY方向の並進運動による改質の最大数が、前記固体の材料及び前記レーザー光線のエネルギー密度に依存して決定され、
及び/又は、
前記レーザー光源に対する前記固体のXY方向の並進運動に従って、前記改質が、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び/又は、変化したエネルギー量で、特に低減されたエネルギー量で、引き起こされるようにレーザー加工条件を設定し、
及び/又は、
レーザー光源がスキャナとして構成され、改質の発生が、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存しており、
及び/又は、
2つの、逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の位置ずれの間隔は、10000nm未満であり、
及び/又は、
逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の外側の境界は、10000nm未満で相互に隔たっていることを特徴とする、請求項1ないし20のいずれか1項に記載の方法。 - 後に研削工程及び/又は研磨工程が行われることを特徴とする、請求項1ないし21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記固体は、窒化アルミニウム、リン化インジウム、窒化ガリウム、SiC、Al2O3又はサファイアからなることを特徴とする、請求項1ないし22のいずれか1項に記載の方法。
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