用于分離基板的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于分離基板的方法和裝置
[0001] 本發(fā)明設(shè)及借助激光束分離、特別是分割用作例如內(nèi)插器（Interposer)或微型 元件的基板（特別是玻璃基板）的方法和裝置。本發(fā)明還設(shè)及W運(yùn)種方式制造的具有穿孔 的基板。
[0002] 運(yùn)樣的方法和用來實(shí)施所述分離過程的特定的裝置在實(shí)踐中例如被用來分離或 切割晶片、玻璃基板和板材。運(yùn)種類型的基板還例如被用作所謂的用于電連接多個(gè)同質(zhì)或 異質(zhì)的微忍片終端的內(nèi)插器。
[0003] 在實(shí)踐中，通過切割來進(jìn)行的分離在處理晶片或玻璃基板的過程中是一個(gè)關(guān)鍵性 的處理步驟，通?；谑褂媒饎偸毒卟⑶依缭陲@示器中W速度為30cm/sec來實(shí)施所 述處理步驟。然而，使用該方法實(shí)現(xiàn)的邊緣質(zhì)量不是能令人滿意的，并且會(huì)導(dǎo)致在產(chǎn)品的耐 用性、質(zhì)量和可靠性方面的顯著缺點(diǎn)而且還產(chǎn)生了清潔成本。
[0004] 此處，將基板加工成可用的元件是具有挑戰(zhàn)性的。特別是現(xiàn)有技術(shù)尚未解決例如 在制造晶片的過程中將多個(gè)分離面經(jīng)濟(jì)地引入基板。
[000引由US2013/126573A1已知有一種用于制造基板的分離方法，其中使用經(jīng)聚焦 的激光束的一個(gè)或多個(gè)脈沖來照射基板。運(yùn)種情況下，所述基板對(duì)于經(jīng)聚焦的激光束透 明，然而其中在能量和脈沖長度方面運(yùn)樣來選擇激光脈沖，使得在基板內(nèi)部形成通道狀的 絲。通過基板相對(duì)于經(jīng)聚焦的激光束的推移引入更多的、位置上相間隔的絲，從而所述絲 定義了分離面。所述基板例如包含玻璃、水晶、石英、金剛石或藍(lán)寶石。在適當(dāng)?shù)幕宀?料厚度下，如此選擇經(jīng)聚焦的激光束的聚焦點(diǎn)，W便于在兩個(gè)或多個(gè)層中的至少一個(gè)中形 成所述絲。此處，由經(jīng)聚焦的激光束在第一層中形成的絲應(yīng)在至少一個(gè)的其它層中擴(kuò)散 并在那里形成所述其它層中的第二絲。此外，還可提供的是，在第二層中形成第二光束焦 點(diǎn)。在所述方法中被證明的缺點(diǎn)是，相比較而言昂貴的飛秒或皮秒激光器的使用和復(fù)雜 的配置，其中按照一定的規(guī)定來設(shè)置單脈沖的脈沖序列W及特定的脈沖序列的重復(fù)率。特 別地，脈沖序列中相繼的脈沖之間的延時(shí)短于消除材料改性的應(yīng)力巧ntspannungeiner Materialmodifikation)的持續(xù)時(shí)間。
[0006] 術(shù)語"隱形切割"（，，StealthDicing")是已知的激光加工方法，其中在第一步 驟中使激光束作用于基板內(nèi)的層。在第二步驟中施加拉伸應(yīng)力W沿層中的作用點(diǎn)來分離基 板。所述層是晶片中的內(nèi)表面，其被激光在基板內(nèi)部于處理期間所改性并且在加工的過程 中形成用來分離基板的起始點(diǎn)。然后，所述拉伸應(yīng)力使基板分離成小的部分。
[0007] 運(yùn)樣的在制造半導(dǎo)體組件或類似物的過程中用于分離基板（例如半導(dǎo)體基板）的 方法由US8, 518, 800B2而已知。在此，使用激光運(yùn)樣來照射所述基板，W便于在運(yùn)種情況 下于基板內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收現(xiàn)象，其中在基板內(nèi)部形成聚光燈并由此產(chǎn)生改性區(qū)域。通 過在基板內(nèi)部形成切割切入點(diǎn)區(qū)域（Schnittansatzpunk憂ereich)，從作用為起點(diǎn)的切割 切入點(diǎn)區(qū)域開始在沒有外部作用力或不施加力的情況下于基板中在其厚度尺寸的方向上 形成斷裂。
[0008] 此外，由EP2 503 859A1已知一種提供具有通孔的玻璃基板的方法，其中所述 玻璃基板由絕緣體，如玻璃（例如娃酸鹽玻璃）、藍(lán)寶石、塑料或陶瓷，和半導(dǎo)體（如娃）制 成。使用激光，例如飛秒激光來照射所述基板，所述激光聚焦至玻璃基板內(nèi)所需位置處的聚 焦點(diǎn)。使用W下方法來制造通孔，將具有經(jīng)由激光改性的區(qū)域的玻璃基板浸潰在蝕刻液中 并由此從玻璃基板中除去經(jīng)改性的區(qū)域。蝕刻所利用的效果是，相比于玻璃基板的未被改 性的區(qū)域，經(jīng)改性的區(qū)域能被很快的蝕刻。W運(yùn)種方式可制造盲孔或通孔。銅溶液適用于 通孔的填充。為了實(shí)現(xiàn)所需的"深度效應(yīng)"廣Tiefenwirkung")，即基板外側(cè)之間的通孔，必 須在持續(xù)照射期間相應(yīng)地移動(dòng)聚焦點(diǎn)，即在Z軸的方向上追蹤（校正）（nachfilhren)聚焦 點(diǎn)。
[0009] 在一般情況下，選擇性激光處理與隨后的蝕刻處理的組合作為選擇性激光誘導(dǎo)蝕 刻，亦W名稱ISLE(In-volumeselectivelaser-inducedetchin邑）而已知。
[0010] 另外，由DE10 2010 025 966B4已知由一種方法，在其第一步驟中聚焦的激光 脈沖被集中在玻璃基底上，所述激光脈沖的照射強(qiáng)度是如此之強(qiáng)，使得在玻璃中沿絲狀通 道(Kai化le)出現(xiàn)了局部的非透熱的破壞。在第二方法步驟中，通過向?qū)α㈦姌O供給高壓 電源將所述絲狀通道擴(kuò)展成孔，運(yùn)導(dǎo)致了沿絲狀通道穿過基板的介電擊穿（dielektrische Durdibrilchen)。通過電熱式加熱和蒸發(fā)穿孔材料來擴(kuò)大所述擊穿直至獲得所需的孔徑后 通過切斷電源來停止上述過程?？商娲鼗蝾~外地，還可通過噴嘴將反應(yīng)性氣體集中至穿 孔位置處來擴(kuò)展所述通道。擊穿點(diǎn)又可通過所提供的蝕刻氣體被拓寬。W下相對(duì)復(fù)雜的過 程被證明是不利的，即首先必須通過非透熱的破壞來擊穿基板并在接下來的步驟中必須將 絲狀通道的直徑擴(kuò)寬為孔。
[0011] 此外，由US6, 400, 172B1已知能借助于激光將穿孔引入半導(dǎo)體材料。
[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供顯著簡化用于分離基板的方法和裝置的可 行方案，特別是減少實(shí)施所需的時(shí)間。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，上述問題通過根據(jù)權(quán)利要求1所述特征的方法得W解決。本發(fā)明的 其它實(shí)施方式由從屬權(quán)利要求來限定。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明提供了一種方法，其中激光束通過在單脈沖的脈沖長度內(nèi)非線性的自 聚焦、借助不變的光學(xué)系統(tǒng)、利用與原始焦距不同的焦距被聚焦。為此，本發(fā)明利用W下事 實(shí)，即脈沖激光的強(qiáng)度對(duì)于單脈沖不是恒定的，而是在單脈沖的時(shí)長中具有先上升至最大 然后再下降的強(qiáng)度，由于增大的強(qiáng)度和折射率增大至最大（相對(duì)于單脈沖在時(shí)間進(jìn)程中按 照正態(tài)分布），從而所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距會(huì)改變，亦即與激光加工頭或透鏡的距離會(huì)改變并 且不依賴于由聚焦透鏡所確定的幾何聚焦位置。
[0015] 當(dāng)最大和最小強(qiáng)度間的聚焦位置的距離至少對(duì)應(yīng)于所需的縱向延伸，即分割線區(qū) 域的厚度時(shí)，利用所述非線性的自聚焦效果。由此W極為簡單的方式在單脈沖的持續(xù)時(shí)間 內(nèi)形成了光軸方向上的局部位移，其在光軸方向上于整個(gè)主延伸的區(qū)域內(nèi)形成了所需的改 性。由此，可省略如在現(xiàn)有技術(shù)中所不能避免的聚焦位置的追蹤。特別是因此無須對(duì)穿過 基板的激光聚焦的移動(dòng)進(jìn)行控制。W運(yùn)種方式，所述基板的經(jīng)改性的區(qū)域沿切割線在該基 板中形成分離面或預(yù)定斷裂面巧(川bi-ueh化比he)。從而，根據(jù)本發(fā)明不僅取消了為此所須 的操作成本還顯著減少了處理時(shí)間，例如將處理時(shí)間縮短為單脈沖的持續(xù)時(shí)間。運(yùn)種情況 下所述透射介質(zhì)的非線性的折射率與強(qiáng)度線性相關(guān)，從而在合適的材料W及合適的尺寸方 面的選擇取決于所使用的激光束的強(qiáng)度。
[0016] 運(yùn)種情況下，W如此短的時(shí)間將激光束集中至基板，使得基板的改性僅沿該激光 束的光軸來進(jìn)行，而不會(huì)導(dǎo)致穿透基板的損壞，其中于接下來的步驟中例如在所述基板的 那些之前已借助激光束經(jīng)受改性的區(qū)域中進(jìn)行各向異性的材料消除，從而可選地結(jié)合支持 性的外力作用來實(shí)施所述分離。
[0017] 在此，激光能量的輸入用于激發(fā)或引發(fā)由轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致的反應(yīng)和改性，其效用僅在 接下來的方法步驟中導(dǎo)致或用于所需的材料消除。
[0018] 通過基于改性和必要時(shí)接下來的各向異性的材料消除（通過蝕刻工藝）進(jìn)行分離 過程