用于制造固体层的方法和设备以及根据该方法制造的晶片的制作方法

用于制造固体层的方法和设备以及根据该方法制造的晶片的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造固体层的方法。根据本发明的方法优选至少包括下述步骤：提供固体(2)用于分开至少一个固体层(4)；借助于至少一个辐射源(18)的辐射、尤其激光器的辐射在所述固体的内部结构中产生缺陷以预设剥离平面(8)，所述固体层(4)沿着所述剥离平面从所述固体(2)处分开，借助于沿着所述剥离平面(8)引导的裂纹将所述固体层(4)从所述固体(2)处分开，由此所述固体(2)处露出表面并且在所述固体层(4)处露出表面，其中在将所述固体层(4)分开之后借助于回火装置执行射束处理以使被分开的所述固体层(4)的露出的表面的表面结构和/或所述固体(2)的露出的表面的表面结构平滑。
【专利说明】
用于制造固体层的方法和设备以及根据该方法制造的晶片
技术领域
[0001]本发明涉及一种相关类型的用于制造固体层的方法、一种借助于该方法制造的晶片以及涉及一种相关类型的用于制造固体层的设备。
【背景技术】
[0002]在许多技术领域(例如微电子技术或者光伏技术)中使用例如硅、锗或者蓝宝石的材料，通常呈薄片和板的形式(所谓的晶片)。符合标准地，这种晶片目前通过锯割由晶锭来制造，其中产生相对大的材料损耗(“锯口损失”)。因为所使用的初始材料通常是非常昂贵的，所以强烈希望制造具有小的材料耗费从而更有效且更成本适宜地制造这种晶片。
[0003]例如，借助于目前常用的方法，仅在制造用于太阳能电池的硅晶片时，所使用的材料的几乎50 %作为“锯口损失”损失。在全球范围来看，这对应于每年超过20亿欧元的损失。因为晶片的成本占制成的太阳能电池的成本的最大份额(超过40%)，所以能够通过相应地改进晶片制造来显著地降低太阳能电池的成本。
[0004]对于这种不具有锯口损失的晶片制造(“无锯口切片”)而言如下方法是特别有吸引力的，所述方法弃用传统的锯割并且例如能够通过使用温度诱导的应力直接将薄的晶片从较厚的工件处分离出来。其中尤其包括例如在PCT/US2008/012140和PCT/EP2009/067539中所描述的方法，在所述文献中为了产生这种应力使用涂镀到工件上的聚合物层。
[0005]聚合物层在所提到的方法中具有相比于工件高大约两个数量级的热膨胀系数。此夕卜，能够通过利用玻璃转化实现聚合物层中的相对高的弹性模量，使得在层系统中聚合物层-工件能够通过冷却诱导产生足够高的应力，以便实现从工件处分离晶片。
[0006]在从工件处分离晶片时，在所提到的方法中分别在晶片的一侧上仍附着有聚合物。晶片在此极其强烈地沿着朝向该聚合物层的方向弯曲，这使得受控的分离变得困难，并且例如会引起所分离的晶片的厚度波动。此外，强烈的弯曲使得进一步的加工变得困难并且甚至会引起晶片的破碎。
[0007]在使用根据迄今为止的现有技术的方法时，所制造的晶片通常分别具有较大的厚度波动，其中空间的厚度分布通常显示出具有四重对称性的图案。总的厚度波动在整个晶片上来看(“total thickness variat1n”，TTV)在使用迄今为止的方法时通常大于平均的晶片厚度的100% (平均厚度例如为100微米的晶片，所述晶片例如在其最薄的部位处为50微米厚并且在其最厚的部位处为170微米厚，具有170-50 = 120微米的TTV，这相对于其平均厚度对应于120%的总厚度波动)。具有如此大的厚度波动的晶片对于许多应用而言都是不适合的。此外，在最常出现的四重的厚度分布图案中，具有最大的波动的区域偏偏位于晶片的中心中，在该处所述波动干扰性最强。
[0008]此外，在根据当前的现有技术的方法中，在分离时引起的裂纹扩展期间甚至在所参与的层系统中产生所不期望的振荡，所述振荡不利地影响裂纹前沿的走向并且尤其会导致分离的晶片的显著的厚度波动。
[0009 ]此外，在迄今为止的方法中困难的是，保证在聚合物层的整个面上可重现的良好的热接触。但是局部不足的热接触由于所使用的聚合物的低的导热性会引起层系统中的所不期望的、显著的局部温度偏差，这就其而言对所产生的应力场的可控制性起负面影响从而对所制造的晶片的质量起负面影响。
[0010]此外，从文献DE 196 40 594 Al中已知一种用于借助于光诱导的边界面分解来分割半导体材料和借助所述方法制造的设备、如结构化的和独立式的半导体层和器件的方法。根据DE 196 40 594 Al的方法包括照亮在衬底和半导体层之间的或者在多个半导体层之间的边界面，由此在边界面处的或者在为此设置的吸收层中的光吸收引起材料分解。进入分解的边界面或者半导体层的选择通过对光波长和光强度的选择、入射方向或者在材料制造期间装入薄的牺牲层进行。该方法具有如下缺点:为了破坏全部层必须使用高的能量剂量，由此能量需求是非常高的从而所述方法的成本是非常高的。
[0011]此外，通过文献EP000002390044B1、EP000001498215B1、EP000001494271B1、EP000001338371B1公开了如下方法，其中使用激光用于竖直地分割工件。
[0012]此外，用于在晶片内部产生受损部位的激光辅助的方法是已知的。在此借助于聚焦的激光在一定深度中实现多光子激发，借助于所述多光子激发，在一定深度处的损伤是可行的而在材料进入时没有损伤。
[0013]通常，在此使用具有ns-脉冲持续时间(纳秒脉冲持续时间)的激光，由此会引起加热的材料与激光的强的相互作用。通常，这经由光子-声子相互作用发生，所述光子-声子相互作用与多光子激发相比具有明显更高的吸收。
[0014]这种方法例如通过Ohmura等(Journalof Achievements in Materials andManufacturing Engineering,2006，第17卷，第381页ff)已知。由Ohmura等所提出的晶片处理用于通过在晶片内部产生缺陷来产生裂纹引导线，如其在切割晶片板的晶片元件时部分地所设置的那样。在该方法中产生的缺陷在此沿着竖直方向延伸，由此在各个晶片元件之间的连接结构垂直于晶片元件的主表面发现长形的弱化部。长形的弱化部在此具有>50μπι的延展部。
[0015]对于切割晶片元件而言所利用的优点、即产生具有>50μπι的竖直延展部的延展部，防止这种类型的缺陷产生转移给用于从固体处分离一个或多个晶片层的方法。一方面，在晶片面上以分布的方式产生这种长形的缺陷时，在固体的内部中产生如下材料层，所述材料层仅能够用于引导裂纹，然而对于稍后的使用是不适合的从而是废品。另一方面，该废品例如必须通过抛光法去除，由此可能产生附加的耗费。由此本发明的目的是提供一种用于制造固体层或者固体的方法，所述方法能够实现成本适宜地制造固体板或者具有所期望的厚度分布的不平坦的固体，其中将围绕裂纹平面的竖直的损伤部减小到最小程度。

【发明内容】

[0016]由此，本发明的目的是提供一种用于制造固体层的方法，所述方法能够实现成本适宜地制造具有均匀的厚度和平滑的表面的固体板或者晶片、尤其具有小于120微米的TTV的固体板或者晶片。根据本发明的另一方面产生如下目的，提出一种用于制造一个或多个固体层的方法，其中借助于激光在固体内部产生裂纹扩展平面，其中形成裂纹扩展平面的各个缺陷应具有小于50μηι的竖直延展部。
[0017]之前所提到的目的通过下述用于制造固体层的方法实现。根据本发明的方法优选至少包括下述步骤:提供固体用于分开至少一个固体层;借助于至少一个辐射源的辐射、尤其激光器的辐射在固体的内部结构中产生缺陷以预设剥离平面，沿着所述剥离平面将固体层从固体处分开;借助于沿着剥离平面引导的裂纹将固体层从固体分处开，由此在固体处露出表面并且在固体层处露出表面，其中在分开固体层之后借助于回火装置执行射束处理，以使被分开的固体层的露出的表面的表面结构和/或固体的露出的表面的表面结构平滑。
[0018]该解决方案是有利的，因为由于辐射源可在固体中产生剥离层或缺陷层，通过所述剥离层或缺陷层，裂纹在裂纹扩展部中传导或引导，这能够实现非常小的TTV、尤其小于200微米或者100微米或者小于80微米或者小于60微米或者小于40微米或者小于20微米或者小于10微米或者小于5微米、尤其4微米、3微米、2微米、I微米的TTV。晶片的射束加载因此在第一步骤中实现固体的内部中的一种穿孔，沿着所述穿孔，在第二步骤中实现裂纹扩展，或者沿着所述穿孔实现固体层与固体的分开。
[0019]其它有利的实施方式是下述描述的主题。
[0020]尤其有利的是，实行呈超短期回火形式的附加的激光处理，其中被分离的固体层在毫秒和微秒的范围中被加载激光射束。
[0021 ]根据本发明的一个优选的实施方式，激光具有小于10ps、尤其优选小于Ips并且最佳地小于500f s的脉冲持续时间。
[0022]用于将固体层剥离的应力根据本发明的一个优选的实施方式从固体处通过热加载容纳层、尤其热加载聚合物层来产生。热加载优选是将容纳层或聚合物层冷却到环境温度或者冷却到低于环境温度并且优选低于10°C并且尤其优选低于(TC并且进一步优选低于-1O°C。对聚合物层的冷却最优选进行为，使得优选由PDMS构成的聚合物层的至少一部分实行玻璃转化。冷却在此能够是直到-100°C以下的冷却，所述直到-100°C以下的冷却例如可借助于液态氮引起。该实施方式是有利的，因为聚合物层根据温度改变而收缩和/或经受玻璃转化并且在此所产生的力传递到固体上，由此可在固体中产生机械应力，所述机械应力引起裂纹的触发和/或引起裂纹扩展，其中裂纹首先沿着第一剥离平面扩展以将固体层分开。
[0023]根据本发明的一个优选的实施方式，固体设置在用于保持固体的保持层上，其中保持层设置在固体的平坦的第一平面部上，其中固体的平坦的第一平面部与固体的平坦的第二平面部隔开，其中在平坦的第二平面部上设置有聚合物层，并且其中剥离平面相对于平坦的第一平面部和/或平坦的第二平面部平行地定向或者平行地产生。
[0024]该实施方式是有利的，因为固体至少部分地并且优选全部地设置在保持层和聚合物层之间，由此借助于这些层中的一个或者借助于这两个层可将用于产生裂纹或者扩展裂纹的应力导入到固体中。
[0025]至少一个或者恰好一个辐射源根据本发明的另一优选的实施方式为了提供待引入到固体中的辐射而配置为，使得由其射出的射束在固体内的预定的地点处产生缺陷。该实施方式是有利的，因为借助于辐射源、尤其借助于激光器可在固体中极其精确地产生缺陷。
[0026]对于所述方法而言尤其适合的是在下文中称为“切片”和“打薄”的两种应用情况。在“切片”时，所述方法通常用于将厚层从更厚的半导体块处剥离，通常用于将(具有行业特定的厚度的)晶片从晶锭处剥离。在“打薄”时所述方法用于将非常薄的层从晶片处分离，这对应于现今的磨削工艺，然而具有下述优点:不需要的材料保持完整并且能够再次使用。“打薄”和“切片”的明确分开是复杂的，因为例如“打薄”也能够通过作用于晶片的背侧来进行，使得虽然产生薄层但是激光深入到材料中。
[0027]对于“打薄”情况而言:
[0028]辐射源根据本发明的另一优选的实施方式被设置为，使得由其射出的射束为了产生剥离平面而以限定的深度、尤其〈ΙΟΟμπ?的深度进入到固体中。优选地，剥离平面以与固体的外部的并且优选平坦的表面平行地间隔开的方式构成。优选的是，剥离平面以小于100微米并且优选小于50微米并且尤其优选小于或等于20微米、10微米、5微米或者2微米地与固体的平坦的平面间隔开的方式在固体内部构成。由此，剥离平面优选以由缺陷产生的平面的形式构成，其中缺陷以小于100微米并且优选小于50微米并且尤其优选小于20微米、10微米或者2微米地与固体的平坦的表面间隔开的方式在固体内部构成。
[0029]对于“切片”情况而言:
[0030]辐射源根据本发明的另一优选的实施方式被设置为，使得由其射出的射束为了产生剥离平面而以限定的深度、尤其>100μπι的深度进入到固体中。优选地，剥离平面以与固体的外部的并且优选平坦的表面平行地间隔开的方式构成。优选的是，剥离平面以大于100微米并且优选大于200微米并且尤其优选大于400微米或700微米地与固体的平坦的平面间隔开的方式在固体内部构成。由此，剥离平面优选以由缺陷产生的平面的形式构成，其中缺陷以大于100微米并且优选大于200微米并且尤其优选大于400微米或700微米地与固体的平坦的表面间隔开的方式在固体内部构成。
[0031]固体根据本发明的另一优选的实施方式以预设的波长和/或功率来加载，其中预设的波长优选匹配于相应的材料或衬底。该实施方式是有利的，因为缺陷大小可通过波长和/或功率来影响。
[0032]固体根据本发明的另一优选的实施方式具有硅和/或镓或者钙钛矿，并且聚合物层和/或保持层至少部分地并且优选完全地或者超过75%由聚二甲基硅氧烷(PDMS)构成，其中保持层设置在稳定化装置的至少局部地平坦的平面上，所述稳定化装置至少部分地由至少一种金属构成。稳定化装置优选是板，尤其是具有铝或者由铝构成的板。该实施方式是有利的，因为通过稳定化装置和保持层限定或者牢固地保持固体，由此应力能够非常精确地在固体中产生。
[0033]根据本发明的另一优选的实施方式，应力在固体中可设置或产生为，使得用于产生如下表面的形貌的裂纹触发和/或裂纹扩展是可控的，所述表面在裂纹平面中得出。应力由此优选可在固体的不同的区域中优选至少部分地不同强度地产生。该实施方式是有利的，因为通过控制裂纹触发和/或裂纹走向可有利地影响所产生的或分开的固体层的形貌。
[0034]根据本发明的另一优选的实施方式，缺陷预设至少一个裂纹引导层，其中至少一个裂纹引导层具有不同于平坦的造型的造型。该解决方案是有利的，因为所产生的固体层或者所产生的固体能够具有不同于平坦的层的造型。由此，借助于裂纹扩展不仅能够从工件中形成或产生平坦的层而且同样能够形成或产生三维的本体。如此制造的固体由于制造方法而具有非常有利的并且仅小程度地要再加工的甚至无需再加工的表面。因此例如能够以一级的或者多级的、尤其两级或三级的剥离工艺(Splitprozess)来制造光学元件、例如晶石或者透镜。
[0035]由此裂纹引导层的造型根据本发明的一个优选的实施方式至少局部地具有三维物体的、尤其透镜或者晶石的轮廓。
[0036]根据本发明的一个优选的实施方式，缺陷借助于缺陷产生设备或辐射源产生，其中缺陷产生设备配置为，使得缺陷以距缺陷产生设备恒定的距离在工件中产生，其中工件和缺陷产生设备相对于彼此倾斜为，使得由缺陷产生设备产生的缺陷在裂纹引导层中产生，其中缺陷产生设备和工件在缺陷产生期间仅二维地彼此重新定位。缺陷产生设备由此优选相对于工件重新定位或者工件相对于缺陷产生设备重新定位或者缺陷产生设备和工件均彼此重新定位。
[0037]该实施方式是有利的，因为用于产生缺陷的辐射源或缺陷产生装置仅必须重新定位并且不必引起缺陷产生设备的改型，尤其不必确定和设置改变的缺陷引入深度。
[0038]缺陷根据另一优选的实施方式借助于缺陷产生设备或福射源产生，其中缺陷产生设备配置为，使得缺陷以距缺陷产生设备暂时改变的距离在工件中产生，其中根据缺陷产生设备距待产生的缺陷的距离至少暂时地引起缺陷产生设备的改型，尤其确定和设置改变的缺陷引入深度。该实施方式是有利的，因为优选不必设置用于使工件倾斜的倾斜设备。
[0039]固体优选具有出自元素周期表的3、4和5主族之一的材料或材料组合，例如S1、SiC、SiGe、Ge、GaAs、InP、GaN、Al203(蓝宝石)、A1N。尤其优选地，固体具有出自周期表的第三和第五族中的元素的组合。可考虑的材料或者材料组合在此例如是砷化镓、硅、碳化硅等。此外，固体能够具有陶瓷(例如A1203-氧化铝)或者由陶瓷构成，优选地，陶瓷在此例如通常是钙钛矿陶瓷(例如含铅、含氧、含钛/锆的陶瓷)并且具体是铌镁酸铅、钛酸钡、钛酸锂、钇招石植石、尤其是用于固体激光器应用的乾招石植石晶体、SAW陶瓷(surface acousticwave，表面声波)、例如铌酸锂、镓磷酸盐、石英、钛酸钙等。固体由此优选具有半导体材料或者陶瓷材料或者尤其优选固体由至少一种半导体材料或者陶瓷材料构成。此外可以考虑的是，固体具有透明材料或者部分地由透明材料构成或者制成，例如蓝宝石。在此作为固体材料单独地或者与另一材料组合地来考虑的其它材料例如是“宽带隙”(wide band gap)材料、InAlSb、高温超导体、尤其是稀土铜酸盐(例如YBa2Cu307)。
[0040]根据本发明的另一优选的实施方式，辐射源或者辐射源的一部分构成为飞秒激光器(fs-laser)。该解决方案是有利的，因为通过使用飞秒激光器，受干扰的材料的竖直延展部被降低到最小程度。通过使用飞秒激光器可以在工件中极其精确地引入缺陷或者在其中产生缺陷。飞秒激光器的波长和/或能量优选根据材料来选择。
[0041]根据本发明的另一优选的实施方式，辐射源的、尤其激光射束的、尤其飞秒激光器的能量被选择为，使得固体或者晶体中的损伤延展部比瑞利长度小三倍、优选小于瑞利长度并且尤其优选小于瑞利长度的三分之一。
[0042]激光射束的、尤其飞秒激光器的激光射束的波长根据本发明的另一优选的实施方式被选择为，使得固体或材料的吸收小于1cnf1并且优选小于lcm—1并且尤其优选小于
0.1 cm—1 ο
[0043]各个缺陷根据本发明的另一优选的实施方式分别从由辐射源、尤其激光器、尤其飞秒激光器弓丨起的多光子激发中产生。
[0044]根据本发明的另一优选的实施方式，回火装置具有多个光源、尤其卤素灯，和至少一个用于反射光束的反射器，其中回火装置为了对固体层的露出的表面的表面结构或者固体的露出的表面的表面结构进行射束处理而相对于固体层的露出的表面或者固体的露出的表面定向为，使得在固体层的露出的表面或固体的露出的表面和反射器之间设置有光源。该实施方式是有利的，因为能够以非常简单且快速的方式将回火装置和待处理的表面彼此定向。
[0045]固体层的露出的表面或者固体的露出的表面根据本发明的另一优选的实施方式借助于回火装置调温到大于1000开尔文、尤其大于2000开尔文或者大于3000开尔文的温度上。该实施方式是有利的，因为根据固体的材料能够引起适当的调温，由此固体材料在被处理的表面或暴露的外部的分子层的区域中优选熔化或者液化。由于熔化或者液化产生表面结构的平滑。
[0046]根据本发明的另一优选的实施方式，回火装置的加热速率大于5000开尔文/秒、尤其大于10000开尔文/秒。该实施方式是有利的，因为在非常短的时间中能够产生非常高的温度用于使表面平滑。
[0047 ]固体层的露出的表面的表面结构或者固体的露出的表面的表面结构根据本发明的另一优选的实施方式在平滑之后具有平均的粗糙度(Ra)，所述粗糙度小于通过辐射源发射的辐射的、尤其激光射束的波长的1/4或者小于其1/5或者小于其1/8或者小于其1/10或者小于其1/12或者小于其1/15或者小于其1/18或者小于其1/20，其中辐射的波长小于2.5μm、尤其小于2μπι或者小于1.5μπι或者小于1.2μπι。该实施方式是有利的，因为能够实现具有非常小的平均粗糙度的表面。
[0048]本发明此外涉及一种晶片，所述晶片根据本文中所述的方法来制造。
[0049]之前提到的目的同样通过一种用于制造固体层的设备来实现。根据本发明的设备在此优选包括:用于提供、尤其保持固体的至少一个保持装置，其中至少一个固体层能够从固体处分开;辐射源、尤其激光器，用于借助于辐射在固体的内部结构中产生缺陷以预设剥离平面，固体层可沿着所述剥离平面从固体处分开;调温装置，用于对在固体上产生的或者设置在固体上的应力生成层进行调温、尤其冷却，以产生应力以便借助于通过应力产生的并且沿着剥离平面引导的裂纹将固体层从固体处分开，由此在固体处露出表面并且在固体层处露出表面;和至少一个回火装置，其中借助于所述回火装置可执行射束处理，以使被分开的固体层的露出的表面的表面结构和/或固体的露出的表面的表面结构平滑。
[0050]此外，文献PCT/US2008/012140和PCT/EP2009/067539的主题通过参引全部并入本专利申请的主题。同样地，所有其它在本专利申请的申请日同样由
【申请人】提交的并且涉及固体层的制造的领域的其它专利申请的主题通过参引全部并入本专利申请的主题。
【附图说明】
[0051 ]本发明的其它优点、目的和特性借助对附图的下述描述来阐述，在附图中示例性地示出根据本发明的晶片制造。根据本发明的晶片制造的、在附图中至少主要在其功能方面一致的构件或元件在此能够以相同的附图标记来表示，其中这些构件或元件不必在所有的附图中用数字标明或者阐述。
[0052]接下来所描述的附图的单个的或者所有的视图优选视为结构图，也就是说，从一个或多个附图中得出的尺寸、比例、功能关系和/或设置优选精确地或者优选基本上对应于根据本发明的设备或根据本发明的产品的尺寸、比例、功能关系和/或设置。
[0053]附图中示出:
[0054]图1a示出用于在固体中产生缺陷的示意性结构；
[0055]图1b示出在固体层与固体分开之前的层设置方案的示意图；
[0056]图1c示出在固体层与固体分开之后层设置方案的示意图；
[0057]图2a示出用于借助于光波产生缺陷的第一示意性示出的变型形式；
[0058]图2b示出用于借助于光波产生缺陷的第二示意性示出的变型形式；
[°°59]图3示出剥离平面的示意图；
[0060]图4示出根据本发明的被分开的固体层的附加的激光处理的示意图；
[0061]图5示出根据本发明的被分开的固体层的根据图4处理的表面的示意图；以及
[0062]图6示出根据本发明的设备的示意图。
【具体实施方式】
[0063]在图1a中示出固体2或衬底，所述衬底设置在辐射源18的、尤其激光器的区域中。固体2优选具有平坦的第一平面部14和平坦的第二平面部16，其中平坦的第一平面部14优选基本上或者精确地平行于平坦的第二平面部16定向。平坦的第一平面部14和平坦的第二平面部16优选沿着Y方向对固体2限界，所述Y方向优选竖直地或者铅垂地定向。平坦的平面部14和16优选分别在X-Z平面中延伸，其中X-Z平面优选水平地定向。此外可从该视图中得出:辐射源18将射束6射出到固体2上。射束6以根据配置限定的深度进入到固体2中并且在相应的位置处或在预定的位置处产生缺陷。
[0064]在图1b中示出多层的设置方案，其中固体2包含剥离平面8并且在平坦的第一平面部14的区域中设有保持层12，所述保持层又优选与另一层20重叠，其中另一层20优选是稳定化装置、尤其金属板。在固体2的平坦的第二平面部16上优选设置有聚合物层10。聚合物层10和/或保持层12优选至少部分地并且尤其优选完全地由PDMS构成。
[0065]在图1c中示出在裂纹触发和随后的裂纹引导之后的状态。固体层4附着在聚合物层10上并且与固体2的剩余的残余部间隔开或者可与其间隔开。
[0066]在图2a和2b中示出在图1a中示出的通过借助于光束将缺陷引入到固体2中而产生剥离平面8的实例。
[0067]本发明由此涉及一种用于制造固体层的方法。根据本发明的方法在此至少包括下述步骤:提供固体2用于分开至少一个固体层4;借助于至少一个辐射源、尤其至少一个激光器、尤其至少一个飞秒激光器在固体的内部结构中产生缺陷以预设剥离平面，其中沿着所述剥离平面将固体层与固体分开;和热加载设置在固体2上的聚合物层10以在固体2中尤其机械地产生应力，其中通过应力使裂纹在固体2中沿着剥离平面8扩展，所述剥离平面将固体层4与固体2分开。
[0068]由此在图2a中示意性地示出:如何能够借助于辐射源18、尤其一个或多个激光器、尤其一个或多个飞秒激光器在固体2中产生缺陷34、尤其用于产生剥离平面8。辐射源18在此发射具有第一波长30和第二波长32的辐射6。波长30、32在此彼此匹配为或者辐射源18和待产生的剥离平面8之间的间距匹配为，使得波30、32基本上或者精确地在固体2中的剥离平面8上相遇，由此在相遇的地点34处由于这两个波30、32的能量产生缺陷。缺陷产生在此能够通过不同的或者组合式的分解机制例如升华或者化学反应来实现，其中分解在此例如能够以热学方式和/或以光化学的方式引发。
[0069]在图2b中示出聚焦的光束6，其焦点优选位于剥离平面8中。在此可以考虑的是，光束6通过一个或多个进行聚焦的本体、尤其透镜(未示出)来聚焦。固体2在该实施方式中多层地构成并且优选具有部分透明的或者透明的衬底层3或材料层，所述衬底层或材料层优选由蓝宝石构成或者具有蓝宝石。光束6穿过衬底层3到达剥离平面8，所述剥离平面优选通过牺牲层5形成，其中牺牲层5通过辐射加载为，使得以热学的方式和/或以光化学的方式在焦点中或在焦点的区域中引起牺牲层5的部分的或者完全的破坏。同样可以考虑的是，在两个层3、4之间的区域中或者精确地在这两个层之间的边界面上产生缺陷以产生剥离层8。由此同样可以考虑的是，固体层4在载体层上、尤其在衬底层3上产生并且可借助于一个或多个牺牲层5和/或借助于在边界面中、尤其在固体层4和载体层之间的边界面中产生缺陷来产生剥离平面8以将固体层剥离或分开。
[0070]在图3中示出剥离平面8，所述剥离平面具有缺陷浓度82、84、86不同的区域。在此可以考虑的是，多个缺陷浓度不同的区域形成剥离平面8，其中同样可以设想的是，缺陷34在剥离平面8中基本上或者精确地均匀分布在面上。不同的缺陷浓度能够按面积相同大地或者不同大地构成。优选地，第一提高的缺陷浓度是裂纹触发浓度82，所述裂纹触发浓度优选在边缘的区域中或者以朝向边缘延伸或者与边缘相邻的方式产生。附加地或者替选地，裂纹引导浓度84能够构成为，使得将固体层4从固体2处分开的裂纹是受控的或者可控制的。此外，附加地或者替选地，能够产生中央浓度86，所述中央浓度优选在固体2的中央区域中实现非常平坦的表面。优选的是，裂纹引导浓度84部分地或者完全地环形地或者环绕地构成从而优选局部地并且尤其优选完全地围绕固体2的或固体层4的中央。此外可以考虑的是，裂纹引导浓度84从固体2的边缘起并且朝向固体2的中央的方向逐步地或者持续地或者流畅地降低。此外可以考虑的是，裂纹引导浓度84带状地并且均匀地或者基本上或精确均匀地构成。
[0071]如从图4中所看到的那样，被分开的固体层或晶片从上方经受附加的射束处理，其中借助于卤素灯或者飞秒激光器在毫秒或者微秒的范围中尤其使用超短期回火。
[0072]如果激光损伤借助于根据图1a的具有100nm的波长的辐射源18来实行，那么产生被分开的固体层的通常大于50nm的平均表面粗糙度(Ra)。被分开的固体层4在附加的射束处理之前通常具有毛糙的表面，所述表面能够通过超短期回火借助于回火装置转化为平滑的表面并且优选转化为基本上镜反射的表面，因为被分开的固体层的最上方的分子层能够通过超短期回火熔化并且由于已经产生的均匀的表面而转化为优选镜面平滑的表面。由此借助于射束将超短期回火施加到该被分开的固体层上，使得在分开之后毛糙的表面能够通过超短期回火改变为，使得产生优选镜反射的表面。
[0073]根据图5示出闪光的固体层的温度分布，所述固体层例如能够至少部分地或者完全地由硅、玻璃或者Al2O3构造。
[0074]根据本发明的方法由此优选包括下述步骤:
[0075]本发明涉及一种用于制造固体层的方法。根据本发明的方法优选至少包括下述步骤:提供固体2用于分开至少一个固体层4，
[0076]借助于至少一个辐射源18的、尤其激光器的辐射在固体的内部结构中产生缺陷以预设剥离平面8，沿着所述剥离平面，固体层4从固体2处分开，
[0077]借助于沿着剥离平面8引导的裂纹将固体层4从固体2处分开，由此在固体2处露出表面并且在固体层处露出表面，
[0078]其中在将固体层4分开之后借助于回火装置执行射束处理以使被分开的固体层4的露出的表面的表面结构和/或固体2的露出的表面的表面结构平滑。
[0079]图6示出用于制造固体层的设备I。设备I在此优选包括至少一个用于提供、尤其保持固体2的保持装置40，其中至少一个固体层4能够从固体处分开(对照图1或2)。此外，所述设备优选包括至少一个辐射源18、尤其激光器，用于借助于辐射在固体2的内部结构中产生缺陷以预设剥离平面8，沿着所述剥离平面可将固体层4从固体2处分开。在通过辐射源18进行处理之后，被处理的固体2优选沿着调温装置42的伸展方向46为了调温、尤其冷却被输送给在固体2上产生的或者设置在所述固体上的应力生成层，以产生应力以便借助于通过应力产生的并且沿着剥离平面8引导的裂纹将固体层4从固体2处分开。由于裂纹扩展，在固体2处露出表面并且在固体层处露出表面(未示出)。
[0080]在调温装置42之后，固体2借助于保持或运动装置40被输送给至少一个回火装置44，其中借助于回火装置44可执行射束处理以使被分开的固体层4的露出的表面的表面结构和/或固体2的露出的表面的表面结构平滑。
[0081]由此，本发明涉及一种用于制造固体层的方法。根据本发明的方法优选至少包括下述步骤:提供固体2用于将至少一个固体层4分开;借助于由至少一个辐射源18、尤其激光器产生的辐射在固体2的内部结构中产生缺陷以预设剥离平面8，固体层4沿着所述剥离平面从固体2处分开;借助于沿着剥离平面8引导的裂纹将固体层4从固体2处分开，由此在固体2处露出表面并且在固体层处露出表面，其中在分开固体层4之后借助于回火装置执行射束处理以使被分开的固体层4的露出的表面的表面结构和/或固体2的露出的表面的表面结构平滑。
[0082]附图标记列表
[0083]I 设备
[0084]2 固体
[0085]3 衬底
[0086]4 固体层
[0087]5 牺牲层
[0088]6 辐射
[0089]8 剥离平面
[0090]10 聚合物层
[0091]12 保持层
[0092]14 平坦的第一平面部
[0093]16 平坦的第二平面部
[0094]18 辐射源
[0095]20 稳定化装置
[0096]30 第一辐射份额
[0097]32 第二辐射份额
[0098]34缺陷产生的地点
[0099]40保持装置
[0100]42调温装置
[0101]44回火装置
[0102]46行进路径
[0103]82裂纹触发浓度
[0104]84裂纹引导浓度
[0105]86中央浓度
[0106]X第一方向
[0107]Y第二方向
[0108]Z第三方向
【主权项】
1.一种用于制造固体层的方法，至少包括下述步骤: 提供固体(2)用于分开至少一个固体层(4); 借助于至少一个辐射源(I 8)的辐射、尤其激光器的辐射在所述固体(2)的内部结构中产生缺陷以预设剥离平面(8)，所述固体层(4)沿着所述剥离平面从所述固体(2)处分开，借助于沿着所述剥离平面(8)引导的裂纹将所述固体层(4)从所述固体(2)处分开，由此在所述固体(2)处露出表面并且在所述固体层(4)处露出表面， 其中在将所述固体层(4)分开之后借助于回火装置(44)执行射束处理，以使被分开的所述固体层(4)的露出的表面的表面结构和/或所述固体(2)的露出的表面的表面结构平滑。2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 附加的激光处理以超短期回火的方式实行，其中将被分开的所述固体层在毫秒和微秒的范围中加载激光射束。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 将所述固体层(4)分开包括:设置容纳层(10)用于将所述固体层(4)保持在所述固体(2)上;和以热学的方式加载所述容纳层(10)以在所述固体(2)中尤其机械地产生应力，其中通过所述应力使所述裂纹在所述固体(2)中沿着所述剥离平面(8)扩展，所述裂纹将所述固体层(4)从所述固体(2)处分开。4.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 至少一个所述辐射源(18)配置用于提供待引入到所述固体(2)中的辐射(6)，使得由所述辐射源射出的射束(6)在所述固体(2)内部预定的地点处产生所述缺陷。5.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述辐射源(18)设置为，使得由所述辐射源射出的所述射束(6)为了产生所述剥离平面(8)以小于200μπ?的、优选小于ΙΟΟμπ?的并且进一步优选小于50μπ?的并且尤其优选小于20μm的限定的深度引入到所述固体(2)中，或者所述辐射源设置为，使得由所述辐射源射出的所述射束(6)为了产生所述剥离平面(8)以大于ΙΟΟμπ?的、优选大于200μπι的并且进一步优选大于400μπι的并且尤其优选大于700μπι的限定的深度引入到所述固体(2)中。6.根据上述权利要求2至5中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述固体(2)具有碳化硅和/或砷化镓和/或陶瓷材料，并且所述容纳层包含聚合物层(10)，其中所述聚合物层至少部分地包含PDMS。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述辐射源是飞秒激光器和/或 所述福射源、尤其激光器具有小于1ps的、优选小于Ips并且尤其优选小于500f s的脉冲持续时间，和/或 所述激光射束的能量、尤其飞秒激光器的激光射束的能量选择为，使得所述固体中的损伤扩展部比瑞利长度小三倍、优选小于所述瑞利长度并且尤其优选小于所述瑞利长度的三分之一，和/或 所述激光射束的波长、尤其所述飞秒激光器的激光射束的波长被选择为，使得所述固体的吸收小于10cm—1并且优选小于lcm—1并且尤其优选小于0.lcm—1，和/或各个所述缺陷分别由于由所述飞秒激光器所引起的多光子激发而获得。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述回火装置具有多个光源、尤其卤素灯，和至少一个用于反射光束的反射器，其中所述回火装置为了对所述固体层(4)的露出的表面的表面结构或者所述固体(2)的露出的表面的表面结构进行射束处理而相对于所述固体层(4)的露出的表面或者所述固体(2)的露出的表面定向为，使得所述光源设置在所述固体层(4)的露出的表面或所述固体(2)的露出的表面和所述反射器之间。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 借助于所述回火装置将所述固体层(4)的露出的表面或者所述固体(2)的露出的表面调温到大于1000开尔文的温度上、尤其调温到大于2000开尔文或者大于3000开尔文的温度上。10.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述回火装置的加热速率大于5000开尔文/秒、尤其大于10000开尔文/秒。11.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述固体层(4)的露出的表面的表面结构或者所述固体(2)的露出的表面的表面结构在平滑之后具有如下平均粗糙度(Ra)，所述平均粗糙度小于通过所述辐射源(18)发射的辐射的、尤其激光射束的波长的1/4或者小于其1/5或者小于其1/8或者小于其1/10或者小于其1/12或者小于其1/15或者小于其1/18或者小于其1/20，其中所述辐射的波长小于2.5μπι、尤其小于2μηι或者小于1.5μηι或者小于1.2μηι。12.—种根据权利要求1至11中任一项所述的方法制造的晶片。13.—种用于制造固体层的设备(I)，所述设备至少包括: 用于提供、尤其保持固体(2)的保持装置(40)，固体层(4)能够从所述固体处分开，辐射源(18)、尤其激光器，用于借助于辐射在所述固体(2)的内部结构中产生缺陷以预设剥离平面(8)，所述固体层(4)能够沿着所述剥离平面从所述固体(2)处分开， 调温装置(42)，用于对在所述固体上产生的或者设置在所述固体上的应力生成层进行调温、尤其冷却，以产生应力以便借助于通过所述应力产生的并且沿着所述剥离平面(8)弓丨导的裂纹将所述固体层(4)从所述固体(2)处分开，由此在所述固体(2)处露出表面并且在所述固体层处露出表面； 和至少一个回火装置(44)，其中借助于所述回火装置能够执行射束处理以使被分开的所述固体层(4)的露出的表面的表面结构和/或所述固体(2)的露出的表面的表面结构平 Vο N
【文档编号】B23K26/53GK106041330SQ201610221643
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月11日 公开号201610221643.8, CN 106041330 A, CN 106041330A, CN 201610221643, CN-A-106041330, CN106041330 A, CN106041330A, CN201610221643, CN201610221643.8
【发明人】扬·黎克特, 沃尔弗拉姆·德雷舍尔
【申请人】西尔特克特拉有限责任公司