CN106531623B - 加工衬底的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加工衬底的方法。该衬底具有第一表面(2a)以及与该第一表面(2a)相对的第二表面(2b)，在所述第一表面上形成有至少一条分割线(22)。该方法包括：从所述第一表面(2a)的那侧向所述衬底(2)施加脉冲激光束(LB)，至少施加在沿着所述至少一条分割线(22)的多个位置，从而在所述衬底(2)中形成多个孔区域(23)，每个孔区域(23)从所述第一表面(2a)朝所述第二表面(2b)延伸。每个孔区域(23)由改变区域(232)和在该改变区域(232)中向所述第一表面(2a)敞开的空间(231)组成。所述方法还包括沿已形成有所述多个孔区域(23)的所述至少一条分割线(22)去除衬底材料。

Description

加工衬底的方法
技术领域
本发明涉及一种加工衬底的方法，该衬底具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，在所述第一表面上形成有至少一条分割线。
背景技术
在光学器件制作过程中，光学器件层(例如由n型氮化物半导体层和p型氮化物半导体层构成)形成在单晶衬底的正面上，所述单晶衬底诸如为蓝宝石衬底、碳化硅(SiC)衬底或者氮化镓(GaN)衬底。光学器件层是通过交叉的分割线(也被称为“街道”)分隔的以限定不同区域，光学器件(诸如发光二极管(LED)和激光二极管)分别形成在所述不同区域上。通过在单晶衬底的正面上设置光学器件层来形成光学器件晶圆。光学器件晶圆例如沿着分割线被分开(例如切割)以分割成形成有光学器件的不同区域，由此获得作为芯片或晶片的单独光学器件。
作为一种沿分割线分割晶圆(诸如光学器件晶圆)的方法，已提出了一种激光加工方法，该方法在脉冲激光束的焦点在待分割的目标区位中位于晶圆内部的条件下沿分割线将脉冲激光束(该脉冲激光束具有允许光束穿过晶圆传输的波长)施加至晶圆。以此方式，沿着每条分割线在晶圆内部连续形成强度减小的改变层。随后，通过使用折断工具沿每条分割线向晶圆施加外力，由此将晶圆分割成单独光学器件。在JP-A-3408805中公开了这种方法。
作为另一种沿分割线分割晶圆(诸如光学器件晶圆)的方法，已经提出了在脉冲激光束的焦点在朝向所述晶圆的背面的方向上与所述晶圆的正面间隔开的条件下将脉冲激光束施加至晶圆，从而在单晶衬底中产生多个孔区域。每个孔区域由非晶区域和在该非晶区域中向所述晶圆的正面敞开的空间组成。随后，通过使用折断工具沿每条分割线向所述晶圆施加外力，由此将晶圆分割成单独光学器件。
然而，当在上述分割方法中使用折断工具向晶圆施加外力时，可能出现得到的芯片或晶片相对于彼此移位。这种晶片移位不仅使得拾取芯片或晶片的过程更复杂，而且产生损伤芯片或晶片的风险，例如如果它们的侧表面由于移位而相互接触。
另外，不可能通过使用折断工具施加外力而将单独芯片或晶片正确地相互分离。首先，芯片或晶片中的两个或多个可能在折断过程之后仍至少部分相互连接，使得必须在晶片分离之后检查晶圆。其次，不可能高精确度地控制分离后的得到的芯片或晶片的外部形状，即所述芯片或晶片的侧表面的形状。
上面提到的问题对于难于加工的透明晶体材料是特别明显的，所述材料诸如为硅(Si)，砷化镓(GaAs)，氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化铟(InAs)、磷化铟(InP)、碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)、钽酸锂晶体(LT)、铌酸锂(LN)、蓝宝石(Al2O3)、氮化铝(AlN)或二氧化硅(SiO2)等。
因此，仍需要一种加工衬底的方法，该方法允许以精确、可靠和高效的方式加工衬底。
发明内容
相应地，本发明的一个目的是提供一种加工衬底的方法，该方法允许以精确、可靠和高效的方式加工衬底。该目标通过本发明的衬底加工方法实现。
本发明提供一种加工衬底的方法，该衬底具有第一表面(例如，正面)以及与该第一表面相对的第二表面(例如，背面)，在所述第一表面上形成有至少一条分割线。该方法包括从所述第一表面的那侧向所述衬底施加脉冲激光束，至少施加在沿所述至少一条分割线的多个位置，从而在所述衬底中形成多个孔区域，每个孔区域从所述第一表面朝所述第二表面延伸。每个孔区域由改变区域和在该改变区域中向所述第一表面敞开的空间组成。所述方法进一步包括沿已形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线去除衬底材料。
向所述衬底施加脉冲激光束，至少施加在沿所述至少一条分割线(即沿所述至少一条分割线的延伸方向)的多个位置。
在本发明的方法中，向所述衬底施加脉冲激光束，至少施加在沿所述至少一条分割线的多个位置。因此，在沿所述至少一条分割线的所述多个位置中形成所述孔区域。
根据本发明的加工方法，从所述第一表面的那侧向所述衬底施加脉冲激光束，至少施加在沿所述至少一条分割线的多个位置，从而沿所述至少一条分割线形成多个孔区域。通过形成这些孔区域，降低了在所述衬底的形成有孔区域的区位处的衬底强度。因此，大大便于沿已形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线去除衬底材料。
另外，由于沿已形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线去除衬底材料，所以不必为了分割衬底而通过使用折断工具施加外力。
可以通过沿所述至少一条分割线去除衬底材料来分割所述衬底，由此可靠地防止了衬底的得到的分离部件(诸如芯片或晶片)相对于彼此的任何移位并且使得能够以高精确度控制这些部件的外部形状(即，侧表面)。另外，可以可靠且高效地确保这些部件相互完全分离，使得不需要随后的晶圆检查。
因此，本发明的加工方法允许以精确、可靠和高效的方式加工衬底。
多条分割线可以形成在衬底的第一表面上。该方法可以包括从所述第一表面的那侧向所述衬底施加脉冲激光束，至少施加在沿一条或多条(优选所有)分割线的多个位置。在这种情况下，多个孔区域形成在衬底中，至少形成在沿一条或多条(优选所有)分割线的多个位置。随后，可以沿形成有所述多个孔区域的一条或多条(优选所有)分割线去除衬底材料。
脉冲激光束可以具有允许激光束穿过所述衬底传输的波长。
可以向所述衬底施加所述脉冲激光束，至少施加在沿所述至少一条分割线的多个位置，使得所述位置中的相邻位置不相互重叠。
可以向所述衬底施加脉冲激光束，至少施加在沿所述至少一条分割线的多个位置，使得所述位置中的相邻位置之间的距离(即，相邻位置的中心之间的距离)在3μm到50μm的范围内，优选地在5μm到40μm的范围内，并且更优选地在8μm到30μm的范围内。所述多个孔区域可以形成在所述衬底中，使得在所述至少一条分割线的延伸方向上的相邻孔区域的中心之间的距离在3μm到50μm的范围内，优选地在5μm到40μm的范围内，并且更优选地在8μm到30μm的范围内。特别优选地，在所述至少一条分割线的延伸方向上的相邻孔区域的中心之间的距离在8μm到10μm的范围内。
所述孔区域可以在所述至少一条分割线的延伸方向上等间距地间隔开。替代地，一些或所有相邻或邻近孔区域可以在所述至少一条分割线的延伸方向上具有相互不同的距离。
所述孔区域的直径可以沿从衬底的第一表面朝第二表面的方向基本恒定。
所述孔区域的直径可以在1μm到30μm的范围内，优选地在2μm到20μm的范围内，并且更优选地在3μm到10μm的范围内。
特别优选地，所述孔区域的直径可以在2μm到3μm的范围内。
所述多个孔区域优选地形成在所述衬底中，使得相邻或邻近孔区域的改变区域不彼此重叠。以此方式，可以特别可靠地确保：所述衬底维持足够的强度或坚固性，以允许高效地进一步对所述衬底进行处理和/或加工，尤其是在沿所述至少一条分割线去除衬底材料的步骤中。
优选地，在所述至少一条分割线的宽度方向上和/或在所述至少一条分割线的延伸方向上相邻或邻近孔区域的外边缘之间的距离为至少1μm。
多个孔区域可以形成在衬底中，使得相邻或邻近孔区域的改变区域至少部分彼此重叠。在一些实施方式中，相邻或邻近孔区域的改变区域沿所述衬底的厚度、仅沿孔区域的一部分延伸部分彼此重叠。例如，相邻或邻近孔区域的改变区域可以沿所述衬底的厚度、仅沿孔区域的更靠近所述衬底的第一表面的一部分延伸部分彼此重叠。相邻或邻近孔区域的改变区域可以被构造为沿所述衬底的厚度、沿孔区域的更靠近所述衬底的第二表面的一部分延伸部分彼此不重叠。
所述多个孔区域可以形成在所述衬底中，使得相邻或邻近孔区域的空间至少部分彼此重叠。在一些实施方式中，相邻或邻近孔区域的空间沿所述衬底的厚度、仅沿孔区域的一部分延伸部分彼此重叠。例如，相邻或邻近孔区域的空间可以沿所述衬底的厚度、仅沿孔区域的更靠近所述衬底的第一表面的一部分延伸部分彼此重叠。相邻或邻近孔区域的空间可以被构造为沿所述衬底的厚度、沿孔区域的更靠近所述衬底的第二表面的那部分延伸部分彼此不重叠。
一些或所有孔区域可以为基本圆柱形或锥形。
一些或所有孔区域可以为基本圆柱形，其中圆柱形的纵轴线布置为沿从衬底的第一表面朝第二表面的方向。在这种情况下，孔区域的直径沿从所述衬底的第一表面朝第二表面的方向基本恒定。
一些或所有孔区域可以为锥形，其中所述孔区域沿所述衬底的厚度、沿所述孔区域的延伸部分渐缩。所述孔区域可以沿从衬底的第一表面朝第二表面的方向渐缩。在这种情况下，孔区域的直径在从衬底的第一表面朝第二表面的方向上减小。
可以以如下条件向所述衬底加所述脉冲激光束：所述脉冲激光束的焦点位于所述第一表面上或者在从所述第一表面朝所述第二表面的方向上与所述第一表面间隔开。
所述衬底可以由所述脉冲激光束能穿过的材料制成。在这种情况下，通过施加波长允许激光束穿过所述衬底传输的脉冲激光束而在所述衬底中形成所述多个孔区域。
可以以如下条件向所述衬底施加所述脉冲激光束：所述脉冲激光束的焦点位于所述第一表面上或者在与从所述第一表面朝所述第二表面的方向相反的方向上与所述第一表面间隔开。在这种情况下，以如下条件向所述衬底施加所述脉冲激光束：所述脉冲激光束的焦点位于所述第一表面上或者在与从所述第一表面远离所述第二表面的方向上与所述第一表面间隔开。
可以通过施加具有如下波长的脉冲激光束而在所述衬底中形成所述多个孔区域，该波长使得所述脉冲激光束被所述衬底材料吸收。在这种情况下，通过激光烧蚀来形成所述孔区域。这个方法对于加工碳化硅(SiC)衬底(诸如SiC晶圆)来说特别高效。
孔区域的纵横比被限定为孔区域的直径除以孔区域的沿衬底的厚度的延伸部分(即，孔区域的在衬底的厚度方向上的长度)。所述孔区域的纵横比可以为1:5或更小，优选地为1:10或更小，并且更优选地为1:20或更小。大约1:5的纵横比允许使用特别简单的加工装置。对于大约1:20或更小的纵横比，可以以特别高效的方式形成所述孔区域。
所述孔区域的直径可以为17.5μm或更大，优选地为35μm或更大，并且更优选地为70μm或更大。以此方式，可以在孔区域的上述纵横比的情况下高效且可靠地实现孔区域的沿衬底的厚度的为350μm或更大的尺寸。
所述衬底可以为单晶衬底、玻璃衬底、化合物衬底(诸如，化合物半导体衬底，例如GaAs衬底)或多晶衬底(诸如陶瓷衬底)。在特别优选的实施方式中，所述衬底为单晶衬底。
改变区域为衬底的因施加脉冲激光束而被改变的区域。例如，改变区域可以为衬底的其中衬底材料的结构已经因施加脉冲激光束而被改变的区域。
改变区域可以为非晶区域或形成有裂纹的区域。在特别优选的实施方式中，改变区域为非晶区域。
如果改变区域为形成有裂纹(即，已形成有裂纹)的区域，则裂纹可以为微裂纹。裂纹可以具有在μm范围内的尺寸(例如长度和/或宽度)。例如，裂纹的宽度可以在5μm至100μm的范围内，和/或裂纹的长度可以在100μm至1000μm的范围内。
在本发明的方法的一些实施方式中，衬底为单晶衬底，并且所述方法包括：从所述第一表面的那侧向所述单晶衬底施加脉冲激光束，至少施加在沿所述至少一条分割线的多个位置，从而在所述单晶衬底中形成多个孔区域，每个孔区域从所述第一表面朝所述第二表面延伸，其中每个孔区域由非晶区域和在该非晶区域中向所述第一表面敞开的空间组成；并且沿已形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线去除衬底材料。非晶区域使得衬底在已形成有所述多个孔区域的区位更易碎，因而进一步便于去除衬底材料的过程。可以以如下条件向所述单晶衬底加所述脉冲激光束：所述脉冲激光束的焦点位于所述第一表面上或者在从所述第一表面朝所述第二表面的方向上与所述第一表面间隔开。
在本发明的方法的一些实施方式中，衬底为化合物衬底或多晶衬底，并且所述方法包括：从所述第一表面的那侧向所述衬底施加脉冲激光束，至少施加在沿所述至少一条分割线的多个位置，从而在所述衬底中形成多个孔区域，每个孔区域从所述第一表面朝所述第二表面延伸，其中每个孔区域由非晶区域和在该非晶区域中向所述第一表面敞开的空间组成；并且沿已形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线去除衬底材料。非晶区域使得衬底在已形成有所述多个孔区域的区位更易碎，因而进一步便于去除衬底材料的过程。
在本发明的方法的一些实施方式中，衬底为玻璃衬底，并且所述方法包括：从所述第一表面的那侧向所述玻璃衬底施加脉冲激光束，至少施加在沿所述至少一条分割线的多个位置，从而在所述玻璃衬底中形成多个孔区域，每个孔区域从所述第一表面朝所述第二表面延伸，其中每个孔区域由形成有裂纹的区域和在该区域中向所述第一表面敞开的空间组成；并且沿已形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线去除衬底材料。裂纹使得衬底在已形成有所述多个孔区域的区位更易碎，因而进一步便于去除衬底材料的过程。所述裂纹可以为微裂纹。
可以通过沿已形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线切割所述衬底来去除所述衬底材料。可以例如通过使用机械切割装置(诸如刀或锯)、通过激光切割、通过等离子切割(例如使用等离子源)等切割所述衬底。切割所述衬底是沿所述至少一条分割线去除衬底材料的特别高效、简单和可靠的方式。
可以沿已形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线机械地去除所述衬底材料。特别地，可以通过沿已形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线机械地切割所述衬底来机械地去除所述衬底材料。为此目的，可以用于诸如刀或锯的机械切割装置。
如上所详述的，沿所述至少一条分割线形成所述多个孔区域降低了在形成有孔区域的区位中的衬底强度。因此，沿所述至少一条分割线机械地去除衬底材料(特别地，机械地切割所述衬底)可以以更高效的方式执行，特别地以增加的加工速度。例如，对于刀或锯切割过程的情况，可以明显增加刀或锯切割速度。
另外，特别地，如果在切割过程中使用磨切刀或磨切锯，沿所述至少一条切割线形成所述多个孔区域可以有助于实现所谓的切割刀或切割锯的自磨快。在这种情况下，当执行衬底材料的去除时，可以同时调节刀或锯。以此方式，可以可靠地避免刀或锯堵塞。因此，可以以更高的加工负荷执行刀或锯切割，从而进一步增加加工率。
一些或所有孔区域可以形成为仅沿衬底的在从第一表面朝第二表面的方向上的一部分厚度延伸。在这种情况下，孔区域的改变区域中的空间朝向衬底的第一表面而不是第二表面敞开。一些或所有孔区域可以形成为沿所述衬底的厚度的30％或更多延伸，优选地40％或更多，更优选地50％或更多，更更优选地60％或更多，并且更更更优选地70％或更多。
一些或所有孔区域可以形成为使得所述孔区域的沿所述衬底的厚度的延伸部分与在衬底材料去除步骤中去除衬底材料的深度之间的差除以孔区域的沿衬底的厚度的延伸部分位于-10％到+20％的范围内，优选地在0％到+20％的范围内并且更优选地在+10％到+20％的范围内。
一些或所有孔区域可以形成为沿衬底的整个厚度延伸。在这种情况下，各个孔区域的改变区域中的空间向衬底的第一表面和第二表面敞开。
将孔区域形成为具有沿衬底的厚度的大延伸部分，例如形成为沿衬底的整个厚度延伸，这从提高用于去除衬底材料的装置(特别地，刀或锯)的使用寿命的角度来看是特别优选的。此外，在这种情况下，可以进一步提高上述的自磨快效应。
可以例如根据想要沿衬底的厚度完全还是部分切割衬底来适当地选择一些或所有孔区域的沿衬底的厚度的延伸量。
可以例如通过将脉冲激光束的焦点定位为在从第一表面朝第二表面的方向上与第一表面相距适当距离或者定位为在与从第一表面朝第二表面的方向相反的方向上与第一表面相距适当距离，准确地控制孔区域的沿衬底的厚度的延伸量。
在沿已形成有多个孔区域的至少一条分割线去除衬底材料的步骤中，可以沿衬底的在从第一表面朝第二表面的方向上的一部分厚度去除衬底材料。可以沿衬底的厚度的30％或更多，优选地40％或更多，更优选地50％或更多，更更优选地60％或更多，或者更更更优选地70％或更多，去除衬底材料。
可以去除衬底材料，使得所述孔区域的沿所述衬底的厚度的延伸部分与去除衬底材料的深度之间的差除以孔区域的沿衬底的厚度的延伸部分在-10％到+20％的范围内，优选地在0％到+20％的范围内并且更优选地在+10％到+20％的范围内。
可以沿衬底的整个厚度去除衬底材料。以此方式，通过衬底材料去除过程沿至少一条分割线分割衬底。
可以在衬底材料去除过程中改变在与至少一条分割线的延伸方向基本垂直的方向上的衬底材料去除宽度(例如切割宽度)。例如，可以沿衬底厚度的一部分以第一去除宽度去除衬底材料，并且可以以第二去除宽度去除衬底材料的在衬底的厚度方向上的另一部分(例如剩余部分)。第二去除宽度可以小于第一去除宽度。
例如，为此目的，可以使用在与至少一条分割线的延伸方向基本垂直的方向上具有不同宽度的两个不同切割装置。
本发明的方法可以还包括磨削衬底的第二表面以调节衬底厚度。在此情况下，特别优选的是，形成孔区域以沿衬底的整个厚度延伸。以此方式，衬底的第二表面侧的强度降低，从而允许更高效地(特别是以更高磨削速度)执行磨削过程。
可以在沿已形成有多个孔区域的至少一条分割线去除衬底材料之前执行对衬底的第二表面的磨削。
可以在沿已形成有多个孔区域的至少一条分割线去除衬底材料之后执行对衬底的第二表面的磨削。
特别地，在沿至少一条分割线去除衬底材料的步骤中，可以仅沿衬底的一部分厚度去除衬底材料。随后，可以在沿至少一条分割线去除衬底材料之后执行对衬底的第二表面的磨削。
可以执行研磨从而将衬底厚度减小至与已沿至少一条分割线去除衬底材料所处的深度对应的厚度，例如减小至切割过程的切割深度。在此情况下，在磨削步骤中去除还没有被沿至少一条分割线的衬底材料去除过程触及的衬底材料，使得衬底被磨削过程沿至少一条分割线分割。
因此，可以沿衬底的厚度的剩余部分(在该剩余部分中，还没有去除衬底材料)执行对衬底的第二表面的磨削，从而沿至少一条分割线分割衬底。
通过以上述方式在磨削步骤中分割衬底，可以以特别可靠、准确和高效的方式加工衬底。具体地，在磨削之前(即在减小衬底的厚度之前)在衬底上执行沿至少一条分割线去除衬底材料的步骤。因此，可以可靠地避免在沿至少一条分割线去除材料(例如切割)期间衬底变形，诸如衬底翘曲等。另外，明显减小在沿至少一条分割线去除衬底材料期间施加至衬底的应力，从而允许获得具有增加的晶片强度的芯片或晶片。可以防止对所得到的芯片或晶片的损伤，诸如防止形成裂纹或背面缺口。
另外，由于沿至少一条分割线、仅沿一部分衬底厚度去除衬底材料，所以提高了衬底材料去除过程的效率(特别是加工速度)。另外，延长了用于衬底材料去除步骤的装置(例如切割装置)的使用寿命。
对于以上述方式仅沿衬底的一部分厚度去除衬底材料以及随后磨削衬底的第二表面从而沿至少一条分割线分割衬底的情况，特别优选的是，形成孔区域从而沿衬底的整个厚度延伸。如上所述，以此方式，可以明显提高沿至少一条分割线去除衬底材料的步骤以及研磨步骤的效率。
在沿至少一条分割线去除衬底材料的步骤中，可以沿孔区域的在从第一表面朝第二表面的方向上的整个延伸部分或者仅沿该延伸部分的一部分去除衬底材料。可以沿孔区域的延伸部分的30％或更多，优选地40％或更多，更优选地50％或更多，更更优选地60％或更多以及更更更优选地70％或更多去除衬底材料。
在衬底的第一表面上形成的至少一条分割线可以具有在与至少一条分割线的延伸方向基本垂直的方向上的宽度。
至少一条分割线的宽度可以在30μm到200μm的范围内，优选地在30μm到150μm的范围内，更优选地在30μm到100μm的范围内。
可以从第一表面的那侧向衬底施加脉冲激光束，也施加在沿至少一条分割线的宽度方向上的多个位置。
多个孔区域可以形成在至少一条分割线的宽度内。
相邻或邻近孔区域可以在至少一条分割线的宽度方向上等间距地间隔开。替代地，一些或所有相邻或邻近孔区域可以在至少一条分割线的宽度方向上具有彼此不同的距离。孔区域可以在至少一条分割线的延伸方向和/或宽度方向上基本随机布置。
在至少一条分割线的宽度方向上相邻孔区域之间(即在相邻孔区域的中心之间)的距离可以在3μm到50μm的范围内，优选地在5μm到40μm的范围内，并且更优选地在8μm到30μm的范围内。
可以也将脉冲激光束施加在沿至少一条分割线的宽度方向的多个位置，从而在至少一条分割线的宽度内形成多排孔区域，每排沿至少一条分割线的延伸方向延伸。所述多排孔区域可以在至少一条分割线的宽度方向上彼此相邻布置。所述多排孔区域可以在至少一条分割线的宽度方向上等间距地间隔开，或者一些或所有相邻排孔区域可以在至少一条分割线的宽度方向上具有彼此不同的距离。
在至少一条分割线的宽度方向上相邻排孔区域之间(即在相邻排的孔区域的中心之间)的距离可以在3μm到50μm的范围内，优选地在5μm到40μm的范围内，并且更优选地在8μm到30μm的范围内。排的数目可以在2到20的范围内，优选在4到18的范围内，更优选地在5到15的范围内，并且更更优选地在8到12的范围内。
替代地，单排孔区域可以形成在至少一条分割线的宽度内。例如，孔区域的直径可以为17.5μm或更大，优选地为35μm或更大，并且更优选地为70μm或更大。
通过如上所述在分割线的宽度内形成在分隔线的宽度方向上彼此相邻布置的多排孔区域，可以使得特别地通过使用切割过程(例如机械切割过程)沿分割线去除衬底材料的过程更高效。
另外，可以使用一系列的用于沿至少一条分割线去除衬底材料的装置，例如多种机械切割装置，诸如刀或锯，例如所述机械切割装置具有不同的切割宽度。另外，例如，由于衬底的形成有孔区域的区位的强度降低，所以可以使用具有降低硬度和强度的切割刀或锯，从而允许降低切割装置或设备的成本。此外，可以延长切割装置或设备的使用寿命。
多排孔区域可以形成为使得相邻排之间的距离在所述至少一条分割线的宽度方向上的所述至少一条分割线的中心处或靠近该中心处比在远离所述至少一条分割线的宽度方向上的所述至少一条分割线的中心的位置处(例如在分割线的边缘区域或侧区域中)更大。特别地，所述多排孔区域可以仅存在于所述至少一条分割线的这些边缘区域或侧区域中。
通过将所述多排孔区域布置成相邻排之间的距离在所述分割线的中心处比在远离所述分割线的中心布置的位置处更大，可以使形成孔区域的过程更高效，这是因为可以减少了孔区域的数目。另外，由于所述多排孔区域存在于所述至少一条分割线的边缘或侧区域中，所以可以可靠地避免在切割过程中例如通过产生缺口或裂纹对衬底的获得的分割部件(诸如芯片和晶片)的侧表面造成的损坏。
可以沿已通过使用切割装置机械地切割衬底而形成有所述多个孔区域的所述至少一条分割线去除衬底材料。
衬底的已形成有一排孔区域或多排孔区域的区位的在与所述至少一条分割线的延伸方向基本垂直的方向上的宽度可以小于所述切割装置的在所述至少一条分割线的延伸方向基本垂直的方向上的宽度。所述衬底的已形成多排孔区域的区位是衬底的在所述至少一条分割线的宽度方向上位于最外面的两排孔区域之间的区位。
以此方式，可以可靠地确保：在机械地切割所述衬底的过程中，可以去除所述衬底的已形成有孔区域的整个区位。因此，可以实现在分割衬底的过程中获得的衬底部件(诸如芯片和晶片)的外或侧表面的特别高质量。
衬底的已形成有一排或多排孔区域的区位的在与所述至少一条分割线的延伸方向基本垂直的方向上的宽度可以大于所述切割装置的在与所述至少一条分割线的延伸方向基本垂直的方向上的宽度。以此方式，可以以特别高效和快速的方式执行切割过程。可以随后去除在切割过程之后保留在衬底的分离部件上的孔区域，例如通过抛光所得到的衬底部件(例如芯片或晶片)的外表面或侧表面。
衬底的已形成有一排或多排孔区域的区位的宽度可以在切割装置的宽度的大约80％到120％的范围内，优选地在90％到110％的范围内，并且更有选地在95％到105％的范围内。以此方式，可以确保，可以以高效的方式执行切割过程，同时获得具有高质量的外表面或侧表面的分离的衬底部件(诸如芯片或晶片)。
衬底的已形成有一排或多排孔区域的区位的宽度可以在所述至少一条分割线的宽度的大约80％到120％的范围内，优选地在80％到110％的范围内，更有选地在80％到105％的范围内，更更优选地在90％到105％的范围内，并且更更更优选地在95％到105％的范围内。
靠近所述至少一条分割线的在所述至少一条分割线的宽度方向上的中心布置的一排或多排孔区域可以用如下的脉冲激光束形成，该脉冲激光束的功率比用于形成远离所述至少一条分割线的在所述至少一条分割线的宽度方向上的中心布置的一排或多排孔区域所用的脉冲激光束的功率更高。以此方式，可以进一步提高沿所述至少一条分割线特别地通过切割(例如，机械切割)去除衬底材料的过程的效率。
所述衬底可以由所述脉冲激光束能穿过的材料制成。在这种情况下，通过施加波长允许激光束穿过衬底传输的脉冲激光束而在所述衬底中形成所述多个孔区域。
替代地，可以通过施加具有如下波长的脉冲激光束而在衬底中形成所述多个孔区域，该波长使得所述脉冲激光束被衬底材料吸收。在这种情况下，通过激光烧蚀来形成所述孔区域。
例如，如果所述衬底为硅(Si)衬底，则所述脉冲激光束可以具有1.5μm或更大的波长。
例如，所述脉冲激光束可以具有在0.5ps到20ps的范围内的脉冲宽度。
例如，所述衬底可以为半导体衬底、玻璃衬底、蓝宝石(Al2O3)衬底、陶瓷衬底(诸如氧化铝陶瓷衬底)、石英衬底、氧化锆衬底、PZT(锆钛酸铅)衬底、聚碳酸酯衬底或光学晶体材料衬底等。
特别地，例如，所述衬底可以为硅(Si)衬底，砷化镓(GaAs)衬底，氮化镓(GaN)衬底、磷化镓(GaP)衬底、砷化铟(InAs)衬底、磷化铟(InP)衬底、碳化硅(SiC)衬底、氮化硅(SiN)衬底、钽酸锂晶体(LT)衬底、铌酸锂(LN)衬底、蓝宝石(Al2O3)衬底、氮化铝(AlN衬底)或二氧化硅(SiO2)衬底等。
所述衬底可以由上述材料中的单种材料或者不同材料(例如两种或更多种)的组合制成。
可以使用聚焦透镜来聚焦脉冲激光束。聚焦透镜的数值孔径(NA)可以被设定为使得通过将聚焦透镜的数值孔径除以衬底的折射率(n)而获得的值在0.05到0.2的范围内。以此方式，可以以特别可靠和高效的方式形成孔区域。
附图说明
下文中参照附图解释本发明的非限制性实施例，其中：
图1示出通过本发明的方法待加工的作为衬底的光学器件晶圆，其中图1中的(a)为晶圆的立体图，并且图1中的(b)为图1中的(a)中圆圈区域的放大图；
图2是示出其中图1中的(a)的光学器件晶圆附接至由环形框架支撑的胶带的状态的立体图；
图3示出用于向图1中的(a)的光学器件晶圆施加脉冲激光束的激光加工设备的一部分的立体图；
图4中的(a)至图4中的(e)为示出根据本发明的方法的实施方式在图1中的(a)的光学器件晶圆中形成多个孔区域的步骤的视图；
图5是示出聚焦透镜的数值孔径(NA)、光学器件晶圆的折射率(n)和通过将数值孔径除以折射率而获得的值(S＝NA/n)之间的关系的示意图；
图6示出根据本发明的加工方法的实施方式分割光学器件晶圆的过程，其中图6中的(a)和(b)是示出沿分割线去除衬底材料的步骤的剖视图，并且图6中的(c)是示出磨削步骤的剖视图；
图7示出用于本发明的两个不同实施方式的沿分割线去除衬底材料的步骤，其中图7中的(a)和图7的(b)是示出用于一个实施方式的衬底材料去除步骤的剖视图，并且图7中的(c)和图7中的(d)是示出用于另一实施方式的衬底材料去除步骤的剖视图；
图8中的(a)至图8中的(g)示出了用于本发明的其他不同实施方式的沿分割线去除衬底材料的步骤；以及
图9中的(a)和图9中的(b)示出用于本发明的方法的不同实施方式的布置多排孔区域的实施例。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的优选实施方式。所述优选实施方式涉及加工作为衬底的光学器件晶圆的方法。
光学器件晶圆可以在磨削之前具有μm范围内的厚度，优选地该厚度在200μm至1500μm的范围内。
图1中的(a)是待通过本发明的加工方法加工的作为衬底的光学器件晶圆2的立体图。光学器件晶圆2为单晶衬底。
在其他实施方式中，待通过本发明的加工方法加工的衬底可以是：玻璃衬底；或者化合物衬底，诸如化合物半导体衬底(例如，GaAs衬底)；或者多晶衬底，诸如陶瓷衬底。
图1中的(a)中示出的光学器件衬底2基本由厚度例如为300μm的蓝宝石衬底构成。多个光学器件21——诸如发光二极管(LED)和激光二极管——形成在蓝宝石衬底的正面2a(即第一表面)上。光学器件21以网格或矩阵布置方式设置在蓝宝石衬底的正面2a上。光学器件21由多个交叉的分割线22分隔开，所述分割线形成在蓝宝石衬底的正面2a上，即形成在光学器件晶圆2的正面上。
在下文中，将参照图2至图6中的(c)描述用于加工作为衬底的光学器件晶圆2的本发明的方法的优选实施方式。
首先，执行晶圆支撑步骤，使得光学器件晶圆2附接至由环形框架支撑的胶带(诸如切割胶带)。具体地，如图2所示，胶带30(例如切割胶带)的外围部由环形框架3支撑，以便由胶带30封闭环形框架3的内部开口。光学器件晶圆2的背面2b(即第二表面)附接至胶带30。因此，附接至胶带30的光学器件晶圆2的正面2a朝上，如图2所示。
图3示出了激光加工设备4的一部分，该激光加工设备用于在进行上述的晶圆支撑步骤之后在光学器件晶圆2上沿分割线22执行激光加工。如图3所示，激光加工设备4包括：卡盘41，用于保持工件，具体地该工件是光学器件晶圆2；激光束施加装置42，用于向保持在卡盘41上的工件施加激光束；以及成像装置43，用于对保持在卡盘41上的工件进行成像。卡盘41具有作为保持表面的上表面，该保持表面用于在吸力作用下将工件保持在所述保持表面上。卡盘41能通过进给装置(未示出)沿在图3中由箭头X指示的进给方向移动。另外，卡盘41能通过分度装置(未示出)沿在图3中由箭头Y指示的分度方向移动。
激光束施加装置42包括在基本水平方向延伸的圆柱形壳体421。壳体421包含脉冲激光束振荡装置(未示出)，该脉冲激光束振荡装置包括脉冲激光振荡器和重复频率设定装置。另外，激光束施加装置42包括安装在壳体421的前端上的聚焦装置422。聚焦装置422包括用于聚焦由脉冲激光束振荡装置振荡的脉冲激光束的聚焦透镜422a。
聚焦装置422的聚焦透镜422a的数值孔径(NA)被设定成通过将聚焦透镜422a的数值孔径除以单晶衬底的折射率(n)而获得的值位于0.05至0.2的范围内。
激光束施加装置42进一步包括用于调节由聚焦装置422的聚焦透镜422a聚焦的脉冲激光束的焦点位置的焦点位置调节装置(未示出)。
成像装置43安装在激光束施加装置42的壳体421的前端部上。成像装置43包括：用于通过使用可见光对工件进行成像的常规成像装置(未示出)，诸如CCD；用于向工件施加红外光的红外光施加装置(未示出)；用于捕获由红外光施加装置施加至工件的红外光的光学系统(未示出)；以及红外成像装置(未示出)，诸如红外CCD，用于输出与由所述光学系统捕获的红外光对应的电信号。来自成像装置43的图像信号输出传送到控制装置(未示出)。
当通过使用激光加工设备4沿光学器件晶圆2的分割线22执行激光加工时，执行定位步骤，以使得聚焦装置422的聚焦透镜422a和单晶衬底(即光学器件晶圆2)在沿聚焦透镜422a的光轴的方向上相对于彼此定位，使得脉冲激光束的焦点位于在沿光学器件晶圆2的厚度的方向上的期望位置，即在从正面2a(即第一表面)朝背面2b(即第二表面)的方向上距正面2a一期望距离。
在其他实施方式中，脉冲激光束的焦点可以位于正面2a上或者在与从正面2a朝背面2b的方向相反的方向上距正面2a一期望距离。
当执行根据本发明的当前实施方式的加工方法时，附接至胶带30的光学器件晶圆2首先在胶带30与卡盘41的上表面接触的条件下放置在图3中示出的激光加工设备4的卡盘41上(见图3)。随后，抽吸装置(未示出)运行以在吸力的作用下将光学器件晶圆2通过胶带30保持在卡盘41上(晶圆保持步骤)。因此，保持在卡盘41上的光学器件晶圆2的正面2a朝上。虽然为了更好的显示，支撑胶带30的环形框架3未在图3中示出，但是环形框架3由设置在卡盘41上的框架保持装置(诸如夹具等)保持。随后，在吸力作用下保持光学器件晶圆2的卡盘41通过操作进给装置而移动到位于成像装置43正下方的位置。
在卡盘41位于成像装置43正下方的条件下，通过成像装置43和控制装置(未示出)进行对准操作，以便检测待激光加工的光学器件晶圆2的目标区位。具体地，成像装置43和控制装置进行图像处理，诸如图像匹配，以便将在光学器件晶圆2上在第一方向上延伸的分割线22与激光束施加装置42的聚焦装置422对准。这样，进行激光束施加位置的对准(对准步骤)。也对在光学器件晶圆2上在与第一方向垂直的第二方向上延伸的所有其他分割线22以类似的方式进行该对准步骤。
在对光学器件晶圆2的正面2a上的所有分割线22执行上面详述的对准步骤之后，卡盘41移动到激光束施加装置42的聚焦装置422所处的激光束施加区位，如图4中的(a)所示。在第一方向上延伸的预定分割线22的一端(图4中的(a)中的左端)位于聚焦装置422正下方。另外，焦点位置调节装置(未示出)运行以在沿聚焦透镜422a的光轴的方向上移动聚焦装置422，使得由聚焦透镜422a聚焦的脉冲激光束LB的焦点P在从光学器件晶圆2的正面2a朝背面2b的方向上(即在光学器件晶圆2的厚度方向上)距光学器件晶圆2的正面2a一期望距离(定位步骤)。
在该优选实施方式中，脉冲激光束LB的焦点P位于光学器件晶圆2内部，处于施加有脉冲激光束LB的光学器件晶圆2的正面2a(上表面)附近的位置。例如，焦点P可以距正面2a在5μm至10μm范围内的距离。
在执行上述定位步骤之后，执行孔区域形成步骤，使得激光束施加装置42运行以从聚焦装置422向光学器件晶圆2施加脉冲激光LB，由此形成从脉冲激光LB的焦点P所处的光学器件晶圆2的正面2a向晶圆2的背面2b延伸的孔区域。所述孔区域由改变区域(即非晶区域)和在该非晶区域中朝光学器件晶圆2的正面2a和背面2b敞开的空间构成。
具体地，脉冲激光束LB(该脉冲激光束具有允许激光束LB穿过构成光学器件晶圆2的蓝宝石衬底传输的波长)由聚焦装置422施加至光学器件晶圆2，并且卡盘41在由图4中的(a)中的箭头X1指示的方向上以预定进给速度移动(孔区域形成步骤)。当预定分割线22的另一端(图4中的(b)中的右端)到达位于聚焦装置422正下方的位置(如图4中的(b)所示)时，停止脉冲激光束LB的施加，并且也停止卡盘41的移动。
通过沿预定分割线22执行上述的孔区域形成步骤，沿分割线22在光学器件晶圆2中形成多个孔区域23，每个孔区域23由改变区域(即非晶区域232)和在非晶区域232中朝光学器件晶圆2的正面2a和背面2b敞口的空间231组成，如图4中的(c)和(d)所示。可以以在分割线22的延伸方向上的预定相等间隔沿分割线22形成孔区域23，如图4中的(c)所示。例如，在分割线22的延伸方向上的相邻孔区域23之间的距离可以在8μm至30μm的范围内，例如大约16μm(＝(工作进给速度：800mm/s)/(重复频率：50kHz))。
如图4中的(d)和图4中的(e)所示，每个孔区域23由直径为大约1μm的空间231和围绕空间231形成且外径为大约16μm的非晶区域232组成。在这个优选实施方式中，相邻孔区域23的非晶区域232被形成为相互不重叠，虽然这在附图中未示出(在这方面，参见图9中的(a)和(b))。具体地，相邻孔区域23之间的距离被选择为稍大于非晶区域232的外径。因此，相邻或邻近孔区域23的非晶区域相互分离。
在其他实施方式中，衬底可以例如为玻璃衬底，并且改变区域可以为在玻璃衬底中形成裂纹的区域。在玻璃衬底中形成的裂纹可以为微裂纹。
在上述的孔区域形成步骤中形成的每个孔区域23从光学器件晶圆2的正面2a延伸到其背面2b。因此，即使当光学器件晶圆2的厚度是大的，为形成每个孔区域23施加脉冲激光束LB一次就足够了，使得可以大大提高生产率。另外，在孔区域形成步骤中没有碎片分散，使得可以可靠地防止降低得到的器件的质量。
分割线22具有在与分割线的延伸方向基本垂直的方向上的宽度w，如图1中的(b)示意性示出的。沿预定的分割线22执行上述的孔区域形成步骤两次或更多次，同时在分度方向(在图3中由箭头Y指示)上相对于激光束施加装置42稍微移动光学器件晶圆2，从而也将脉冲激光束LB施加在沿分割线22的宽度方向的多个位置。以此方式，也沿分割线22的宽度方向形成多个孔区域23。孔区域23可以布置为在分割线22的延伸方向和/或宽度方向上的相邻孔区域23之间的距离不同，如图1中的(b)示意性示出的。
多排孔区域23可以形成在分割线22的宽度w内，每排沿分割线22的延伸方向延伸，其中所述多排布置为在分割线22的宽度方向上彼此相邻。多排孔区域23可以在分割线22的宽度方向上等间隔地布置，如图6、图7和图8中的(a)至(d)示意性示出的。替代地，在分割线22的宽度方向上相邻排的孔区域23之间的距离可以不同。例如，在相邻排的孔区域23之间的距离可以在分割线22的中心处或靠近该中心处比在远离该中心的位置(即在分割线22的宽度方向上的侧面或边缘)更大，如图8中的(e)和(f)所示。
在其他实施方式中，单排孔区域23可以形成在分割线22的宽度w内。
在如上所述沿预定分割线22多次执行孔区域形成步骤之后，卡盘41在分度方向(在图3中由箭头Y指示)上移动在光学器件晶圆2上在第一方向上延伸的分割线22的节距(分度步骤)。随后，沿在第一方向上延伸的下一条分割线22以与上述相同的方式执行孔区域形成步骤多次。这样，沿在第一方向上延伸的所有分割线22执行孔区域形成步骤多次。之后，将转卡盘41旋转90°，以便沿在与第一方向垂直的第二方向上延伸的所有其他分割线22以与上述相同的方式多次执行孔区域形成步骤。
下文中，将参照图5讨论聚焦透镜422a的数值孔径(NA)、光学器件晶圆2的折射率(n)以及通过将数值孔径除以折射率而获得的值(S＝NA/n)之间的关系。如图5所示，进入聚焦透镜422a的脉冲激光束LB以相对于聚焦透镜422a的光轴OA成角度α聚焦。聚焦透镜422a的数值孔径表示为sinα(即，NA＝sinα)。当被聚焦透镜422a聚焦的脉冲激光束LB施加至作为衬底的光学器件晶圆2时，脉冲激光束LB以相对光轴OA成角度β折射，由于光学器件晶圆2的密度大于空气的密度。根据光学器件晶圆2的折射率，相对于光轴OA的该角度β不同于角度α。由于折射率表示为N＝sinα/sinβ，所以通过将数值孔径除以光学器件晶圆2的折射率而获得的值(S＝NA/n)表达为sinβ。发现将sinβ设定在0.05至0.2的范围内允许以特别高效和可靠的方式形成孔区域23。
可以使用波长在300nm至3000nm范围内、脉冲宽度在0.5ps至20ps、平均功率为0.2W至10.0W以及重复频率为10kHz至80kHz的脉冲激光束执行孔区域形成步骤。在孔区域形成步骤中相对于激光束施加装置42移动光学器件晶圆2的工作进给速度可以在500mm/s至1000mm/s的范围内。
如果半导体衬底用作待由本发明的方法加工的衬底(例如单晶衬底)，则在将脉冲激光束LB的波长设定为是与半导体衬底的带隙对应的波长的两倍或更多倍的值的情况下，可以以特别高效和可靠的方式形成孔区域23。
在以上述方式执行孔区域形成步骤之后，执行分割光学器件晶圆2的步骤，如下面参照图6中的(a)至(c)详细描述的。
图6中的(a)示出了包括分割线22的光学器件晶圆2的一部分的剖视图。如上所指出的，多排孔区域23(即，六排孔区域23)形成在分割线22的宽度内，每排沿分割线22的延伸方向延伸。多排孔区域23在分割线22的宽度方向上等间距地相互相邻布置。虽然在图6中的(a)中示出仅一条分割线22，但是剩余分割线22以与该图中示出的相同方式设有多排孔区域23。
在分割光学器件晶圆2的过程中，首先，使用切割装置6，诸如旋转刀或锯，沿分割线22去除衬底材料，如图6中的(a)和图6中的(b)示意性示出的。如这些图所示，光学器件晶圆2的已形成有多排孔区域23的区位的在与分割线22的延伸方向基本垂直的方向上的宽度与切割装置6的在与分割线22的延伸方向基本垂直的方向上的宽度基本相同。
切割装置6朝光学器件晶圆2的正面2a移动并且使切割装置6切入晶圆2的已形成有多排孔区域23的区位中，如由图6中的(a)和图6中的(b)中的箭头所指示的。如图6中的(c)所示，在切割步骤中，沿光学器件晶圆2的在从正面2a朝背面2b的方向上的厚度的仅一部分去除衬底材料。例如，在切割步骤中，可以沿光学器件晶圆2的厚度的大约50％去除衬底材料。
对于在光学器件晶圆2的正面2a上形成的所有分割线22以上述的方式执行切割步骤。随后，使用磨削设备(未示出)磨削光学器件晶圆2的背面2b，如图6中的(c)所示。
磨削设备可以包括用于保持工件的卡盘(未示出)以及用于磨削在卡盘上保持的工件的磨削装置。卡盘可以具有用作保持表面的上表面，该保持表面用于在吸力作用下将工件保持在所述保持表面上。磨削装置可以包括：心轴壳体(未示出)；旋转心轴(未示出)，该旋转心轴以可旋转的方式支撑至所述心轴壳体并且适于被驱动机构(未示出)旋转；安装件(未示出)，该安装件固定至旋转心轴的下端；以及磨削工具8(见图6中的(c))，该磨削工具安装在安装件的下表面。磨削工具8可以包括圆形基部81和安装在圆形基部81的下表面上的磨元件82。
通过将晶圆2保持在磨削设备的卡盘(未示出)上以使得晶圆2的正面2a接触卡盘的上表面，执行对光学器件晶圆2的背面2b的磨削。因此，晶圆2的背面2b朝上。随后，上面保持有光学器件晶圆2的卡盘围绕与光学器件晶圆2的平面垂直的的轴线旋转，并且磨削工具8围绕与圆形基部81的平面垂直的轴线旋转。在以此方式使卡盘和磨削工具8旋转的同时，使磨削工具8的磨元件82与晶圆2的背面2b接触，从而磨削背面2b。沿光学器件晶圆2的厚度的剩余部分(在切割步骤中没有去除该剩余部分中的衬底材料)执行磨削，从而沿分割线22分割晶圆2。
以此方式分隔光学器件晶圆2允许以特别准确、可靠和高效的方式获得具有高晶片强度和高质量侧表面的各个芯片或晶片(未示出)。
下文中，将参照图7和图8描述本发明的其他优选实施方式。
这些实施方式与上面参照图1至图6详述的实施方式的不同在于孔区域23的布置以及沿分割线去除衬底材料的步骤的细节。
图7中的(a)和(b)中示出的衬底材料去除步骤(即切割步骤)与图6中的(a)和(b)中示出的衬底材料去除步骤的不同主要在于：光学器件晶圆2的已形成有多排孔区域23的区位的宽度小于切割装置6的宽度，如图7中的(a)所示。另外，如图7中的(b)所示，沿光学器件晶圆2的整个厚度去除衬底材料，即，通过切割装置6沿晶圆2的整个厚度对晶圆2进行切割。
以此方式执行衬底材料去除步骤提供了如下益处：可以以特别可靠的方式防止孔区域23保持在得到的芯片或晶片的侧表面2c上(参见图7中的(b))。因此，可以以简单的方式获得高质量的芯片或晶片。
图7中的(c)和(d)中示出的衬底材料去除步骤(即，切割步骤)与图6中的(a)和(b)中示出的衬底材料去除步骤的不同主要在于：光学器件晶圆2的已形成有多排孔区域23的区位的宽度大于切割装置6的宽度，如图7中的(c)所示。另外，沿光学器件晶圆2的整个厚度去除衬底材料，即，通过切割装置6沿晶圆2的整个厚度对晶圆2进行切割。
以此方式，可以特别高效地执行衬底材料去除步骤，这是因为可以可靠地确保切割装置6与光学器件晶圆2接触的基本整个切割区位的强度已经因孔区域23的形成而降低。
如果需要，可以在另外的磨削或抛光步骤中去除在得到的芯片或晶片的侧表面2c上保留的孔区域23(见图7中的(d))。
如图6中的(a)、图7中的(a)和(c)以及图8中的(a)和(c)示意性示出的，孔区域23可以形成为沿光学器件晶圆2的整个厚度延伸。在这种情况下，孔区域23的非晶区域232中的空间231朝向光学器件晶圆2的正面2a和背面2b敞开。如上详述的，该方法便于衬底材料去除步骤和磨削步骤二者。
替代地，如图8中的(b)和(f)示意性示出的，孔区域23可以形成为仅沿光学器件晶圆2的一部分厚度延伸。以这样的方式，可以以特别高效的方式执行孔区域23的形成。
如图6中的(b)和图8中的(c)所示，可以仅沿光学器件晶圆2的一部分厚度去除衬底材料，例如，可以仅沿光学器件晶圆2的一部分厚度切割光学器件晶圆2。在这种情况下，可以例如通过以上面详细描述的方式磨削光学器件晶圆2的背面2b来分割光学器件晶圆2。
替代地，如图7中的(b)和(d)以及图8中的(d)示意性示出的，可以沿光学器件晶圆2的整个厚度去除衬底材料，例如，可以沿晶圆2的整个厚度切割晶圆2。
相邻排孔区域23之间的距离可以对于布置得更靠近分割线22的中心的多排孔区域来说比对于布置得更远离分割线22的中心的多排孔区域23来说更大，如图8中的(e)和(f)示意性示出的。在这种情况下，必须形成更少排孔区域23，从而提高孔区域形成步骤的效率。另外，在远离分割线22的中心的相邻排孔区域23之间的更小距离保证了：可以防止在切割过程中对得到的芯片或晶片的侧表面的损坏，诸如形成缺口或裂纹。孔区域23可以形成为沿光学器件晶圆2的整个厚度延伸(参见图8中的(e))或形成为沿光学器件晶圆2的仅一部分厚度延伸(参见图8中的(f))。
沿分割线22去除衬底材料的步骤可以以不同的材料去除宽度执行。例如，在第一材料去除步骤中，可以以第一宽度去除衬底材料，并且在第二材料去除步骤中，可以以第二宽度去除衬底材料。第二去除宽度可以小于第一去除宽度。
具体地，如图8中的(g)所示，在衬底材料去除步骤中，可以首先用第一切割装置6沿光学器件晶圆2的一部分厚度切割光学器件晶圆2。第一切割装置6的宽度可以与光学器件晶圆2的已形成有多排孔区域23的区位的宽度基本相等。随后，可以使用第二切割装置6’(在图8中的(g)中由虚线示出的)以大于第一切割装置6的宽度的宽度切割已形成有多排孔区域23的区位的剩余部分。
在分割线22的宽度方向上布置得更靠近分割线22的中心的一排或多排孔区域23(例如参见图6中的(a)和(b)，图7中的(a)和(c)以及图8中的(a)至(g))可以用功率比用于形成在分割线22的宽度方向上布置得更远离分割线22的中心的一排或多排孔区域23所用的脉冲激光束LB更高的脉冲激光束LB形成。
图9中的(a)和(b)示出用于本发明的方法的不同实施方式的多排孔区域23的布置的实施例。如这些图所示，孔区域23不相互重叠。
图9中的(a)示出其中七排孔区域沿分割线22的宽度方向相互紧邻布置。分割线22具有大约100μm的宽度w1。衬底2的已形成有多排孔区域23的区位的在与分割线22的延伸方向基本垂直的方向上的宽度w2为大约48μm。
在分割线22的延伸方向上的相邻孔区域23的中心之间的距离w3在8μm至10μm的范围内。在分割线22的宽度方向上的相邻排孔区域23之间(即在相邻排的孔区域23的中心之间)的距离w4在8μm至10μm的范围内。孔区域23具有在2μm至3μm的范围内的直径d。
在分割线22的宽度方向上的相邻孔区域23的外边缘之间的距离w5为1μm更大。在分割线22的延伸方向上的相邻孔区域23的外边缘之间的距离w6为1μm或更大。
可以例如通过使用诸如刀或锯的切割装置(未示出)沿形成有孔区域23的分割线22去除衬底材料。特别优选地，切割装置的在与分割线22的延伸方向基本垂直的方向上的宽度可以稍大于衬底2的已形成有多排孔区域23的区位的宽度w2。例如，切割装置的宽度可以为大约50μm。
图9中的(b)中示出的多排孔区域23的布置与图9中的(a)中示出的多排孔区域23的布置的不同仅在于孔区域23的排数、分割线22的宽度w1以及衬底2的已形成有多排孔区域23的区位的在与分割线22的延伸方向基本垂直的方向上的宽度w2。
具体地，图9中的(b)示出了其中三排孔区域23沿分割线22的宽度方向相互紧邻布置的实施例。图9中的(b)示出的分割线22具有大约50μm的宽度w1。衬底2的已形成有多排孔区域23的区位的宽度w2为大约22μm。
可以例如通过使用诸如刀或锯的切割装置(未示出)沿图9中的(b)示出的形成有孔区域23的分割线22去除衬底材料。特别优选地，切割装置的在与分割线22的延伸方向基本垂直的方向上的宽度可以稍大于衬底2的已形成有多排孔区域23的区位的宽度w2。例如，切割装置的宽度可以为大约25μm。
在其他实施方式中，单排孔区域23可以形成在分割线22的宽度内。

Claims (18)

1.一种加工衬底(2)的方法，该衬底具有第一表面(2a)以及与该第一表面(2a)相对的第二表面(2b)，在所述第一表面上形成有至少一条分割线(22)，该方法包括：
从所述第一表面(2a)的那侧向所述衬底(2)施加脉冲激光束(LB)，至少施加在沿所述至少一条分割线(22)的多个位置，从而在所述衬底(2)中形成多个孔区域(23)，每个孔区域(23)从所述第一表面(2a)朝所述第二表面(2b)延伸，其中，每个孔区域(23)由改变区域(232)和在该改变区域(232)中向所述第一表面(2a)敞开的空间(231)组成；并且
沿已形成有所述多个孔区域(23)的所述至少一条分割线(22)去除衬底材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以如下条件向所述衬底(2)施加所述脉冲激光束(LB)：所述脉冲激光束(LB)的焦点(P)位于所述第一表面(2a)上或者在从所述第一表面(2a)朝所述第二表面(2b)的方向上与所述第一表面(2a)间隔开。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，以如下条件向所述衬底(2)施加所述脉冲激光束(LB)：所述脉冲激光束(LB)的焦点(P)位于所述第一表面(2a)上或者在与从所述第一表面(2a)朝所述第二表面(2b)的方向相反的方向上与所述第一表面(2a)间隔开。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述衬底(2)为单晶衬底、化合物衬底或多晶衬底。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述改变区域(232)是非晶区域或者是形成有裂纹的区域。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，通过沿已形成有所述多个孔区域(23)的所述至少一条分割线(22)切割所述衬底(2)来去除所述衬底材料。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，沿已形成有所述多个孔区域(23)的所述至少一条分割线(22)机械地去除所述衬底材料。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，该方法还包括磨削所述衬底(2)的所述第二表面(2b)以调节衬底厚度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在沿已形成有所述多个孔区域(23)的所述至少一条分割线(22)去除所述衬底材料之后，执行对所述衬底(2)的所述第二表面(2b)的磨削。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
仅沿所述衬底(2)的在从所述第一表面(2a)朝所述第二表面(2b)的方向上的一部分厚度去除所述衬底材料，并且沿所述衬底(2)的没有去除衬底材料的剩余部分厚度执行对所述衬底(2)的所述第二表面(2b)的磨削，从而沿所述至少一条分割线(22)分割所述衬底(2)。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述多个孔区域(23)被形成为仅沿所述衬底(2)的在从所述第一表面(2a)朝所述第二表面(2b)的方向上的一部分厚度延伸，或者所述多个孔区域(23)被形成为沿所述衬底(2)的在从所述第一表面(2a)朝所述第二表面(2b)的方向上的整个厚度延伸。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，沿所述多个孔区域(23)的在从所述第一表面(2a)到所述第二表面(2b)的方向上的整个延伸部分去除所述衬底材料。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，
所述至少一条分割线(22)具有在与所述至少一条分割线(22)的延伸方向基本垂直的方向上的宽度(w)；并且
所述方法进一步包括也将所述脉冲激光束(LB)施加在沿所述至少一条分割线(22)的宽度方向的多个位置，从而在所述分割线的所述宽度(w)内形成多排孔区域(23)，每排沿所述至少一条分割线(22)的延伸方向延伸，其中，所述多排孔区域在所述至少一条分割线(22)的宽度方向上相互相邻布置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
使用切割装置(6，6’)，通过机械地切割所述衬底(2)，沿已形成有所述多排孔区域(23)的所述至少一条分割线(22)去除所述衬底材料；并且
所述衬底(2)的已形成有所述多排孔区域(23)的区位的在与所述至少一条分割线(22)的延伸方向基本垂直的方向上的宽度在所述切割装置(6，6’)的在与所述至少一条分割线(22)的延伸方向基本垂直的方向上的宽度的90％到110％的范围内。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述至少一条分割线(22)的宽度方向上更靠近所述至少一条分割线(22)的中心布置的一排或多排孔区域(23)用如下的脉冲激光束(LB)形成，该脉冲激光束(LB)与用于形成在所述至少一条分割线(22)的宽度方向上更远离所述至少一条分割线(22)的中心布置的一排或多排孔区域(23)所用的脉冲激光束(LB)相比具有更高的功率。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述衬底(2)由所述脉冲激光束(LB)能穿过的材料制成。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述衬底(2)为玻璃衬底。
18.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，通过沿已形成有所述多个孔区域(23)的所述至少一条分割线(22)机械地切割所述衬底(2)来机械地去除所述衬底材料。
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