CN108472766A - 用于在固体中平坦地产生改性部的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在固体中产生改性部的方法，其中通过改性部预设裂纹引导区域，所述裂纹引导区域用于引导裂纹以将固体部分，尤其固体层与固体分离。根据本发明的方法在此优选至少包括如下步骤：将固体相对于激光加载装置移动；借助于激光加载装置依次产生多个激光束，以分别产生至少一个改性部，其中激光加载装置设定为，连续地根据多个参数，尤其至少两个参数将激光束受限地聚焦。

Description

用于在固体中平坦地产生改性部的方法和设备
技术领域
本发明涉及固体片制造或晶片制造的领域。
本发明根据权利要求1涉及一种用于在固体中产生改性部的方法而根据权利要求10涉及一种用于在固体中产生改性部的设备。
背景技术
借助于冷裂法(参见WO2010072675)存在新型的用于将半导体片(晶片)从晶棒或单晶晶棒中分离的方法(根据制造方法将半导体晶锭——从熔融物中牵拉或在气相中沉积)。在冷裂工艺中，穿过半导体晶棒的端面将激光损坏层作为期望断裂部引入期望的深度。施加具有良好附着的专有的聚合物薄膜并且将其强烈地冷却。由于因极为不同的热膨胀系数引起机械应力，将半导体片与晶棒或单晶晶棒分离。
描述了对于用内孔锯或受引导的金属丝的传统的晶片锯割的替选方案(钻石修边或磨削悬浮液/浆料)。在该方法中通过在切割时的金属丝运动产生厚度变化。由于这种厚度变化，晶片拱起和弯曲。进行继续处理的半导体制造商仅接受一定限度的平整度偏差。由于该原因，半导体片必须在分割之后还通过一系列表面处理来预处理。为此，借助于蚀刻、研磨和化学机械的抛光步骤设定平整度/平坦度，平坦平行度和粗糙度。
在冷裂时也会产生表面特性的偏差。所述偏差会在裂开之后的平坦化和抛光步骤中从晶片以及从晶棒移除。
对于晶片而言，平坦的裂开意味着更少的平坦化剥腐蚀预留，这相对于常规的切片法更进一步提高冷裂法的总材料效率。所使用的晶片厚度，即具有最终尺寸的无缺陷的晶片数量(例如各350μm的厚度的23个晶片＝有效厚度8050μm)与半导体晶锭的初始厚度(晶棒或单晶晶棒，例如25000μm)的比例表示为总材料效率。在实例中，借助于平坦的激光改性的冷裂工艺，晶片生产率能够提高至84％，相比之下在常规的切片中＜40％。
对于剩余的半导体晶锭，在下次激光工艺之前又必须建立平坦度，因为否则偏差经由进一步的工艺传播并且甚至可能放大。由于在光学折射率非常高的材料(例如Si：n＝3.6；SiC：n＝2.6)中有不同的光学路径长度，产生所述放大。因此，如果激光头距表面的间距波动，那么激光束穿过不同折射率以及不同长度的光学路径，直至焦点。距表面的间距中的1μm的误差因此引起在材料之内的n倍的误差。
为了实现激光平面的非常高的平坦度，在晶片长度上的偏差允许在微米范围内，然而这利用机械楔片补偿只能差地实现，而利用纯自动聚焦仅能有限地实现。
例如在自动掩模曝光系统中，现有技术是在微米范围内的机械楔片补偿，其中所述自动掩模曝光系统借助于近距离曝光(proximity Photolithographie)工作。然而，在此仅静态地补偿极其平坦的掩模和衬底，因为样品相对于加工光学装置并不高动态地运动。借助于机械楔片补偿，仅可进行静态的应用并且仅可弥补补偿平面(两轴的倾斜)。
传统的自动聚焦将加工光学装置距表面的间距保持恒定。以这种方式也能够在将表面在微米范围内激光微加工中进行跟踪。在表面加工中，激光当然仅穿过一种介质(大多数情况为空气)，直至焦点。传统的自动聚焦具有如下缺陷，即仅可跟踪表面轮廓，使得以衬底折射率的倍数放大轮廓并且使得不能进行平坦化。
此外，除了机械的楔片补偿和传统的自动聚焦以外同样已知借助于多光子吸收和在激光照射之前进行平坦化的3D光刻法。
具有多光子吸收的3D光刻法与立体(im Volumen)激光改性极其类似，因为在此在加工体积中操纵焦点，而围绕的材料保持不改性。这些工艺借助于液体光刻胶工作并进而在表面上是平坦且光滑的(表面应力，水平仪原理)。通常，在此直接在光刻胶中(浸入式)操纵物镜和进而不经受在不同介质中的传播。所述方法是不利的，因为存在具有仅一种均匀的介质/不具有界面的系统。
此外，存在平坦化和抛光法，所述平坦化和抛光法能够制造几乎任意质量的平坦度和粗糙度。然而，仪器相关的耗费和进而带来的加工成本显著地波动。所述方法是不利的，因为需要附加的材料预留，由此得出较低的生产率或总材料效率并且产生提高的工艺成本。此外，不存在自动聚焦的节约，因为本来还有放置误差被修正。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种方法和一种设备，其也能够在固体中，尤其在具有多于6寸的直径的大的固体中，实现在固体的内部中非常精确地产生改性部。优选地，借助于裂纹传播与固体分离的固体部分或层应当造成在再处理方面更少的耗费，也就是说与固体的表面间隔开。
根据本发明，之前提到的目的通过根据权利要求1的方法实现。根据本发明的方法用于在固体中产生改性部，其中通过改性部预设裂纹引导区域，所述裂纹引导区域用于引导裂纹以将固体部分，尤其固体层与固体分离。优选地，根据本发明的方法至少包括如下步骤：将固体相对于激光加载装置移动；借助于激光加载装置依次产生或相继发射多个激光束，以在固体之内分别产生至少一个改性部，其中激光加载装置(8)设定为，用于连续地根据至少一个参数并且优选多个参数，尤其至少两个参数将激光束受限地聚焦和/或调整激光能量。
所述解决方案是有利的，因为提供如下方法，其中焦点在材料之内不直接跟踪表面，而是设有校正。如果所述偏差被实时检测，那么也能够进行具有校正系数的简单的调节。在此，校正系数优选对应于用于设定激光加载装置的参数。
焦点在材料之内的位置也是折射率和加工深度的函数(成像误差是材料相关的)。
根据本发明的方法也能够优选理解为作为实时系统的新型的用于焦点跟踪的调节。
激光加载装置的设定优选借助于通过控制装置实施的算法进行，尤其用于区分由于放置误差引起的衬底倾斜(相对于机器支架倾斜)和/或半导体晶锭的平面度误差。
在本发明的范围内，将固体的晶格结构的变化理解为改性，尤其由于多光子激发而进行晶格结构的改变。
本发明的其他优选的实施方式是从属权利要求的和/或随后的说明部分的主题。
根据本发明的一个优选的实施方式，第一参数是固体的材料的平均折射率或是固体在固体的如下区域中的材料的折射率，所述区域由激光束穿过以产生受限的改性部；而第二参数是在固体的如下区域中的加工深度，所述区域由激光束穿过以产生受限的改性部。所述实施方式是有利的，因为参数加工深度和折射率对所产生的焦点的精确度有显著影响。
根据另一优选的实施方式，附加的或替选的参数是固体材料的掺杂度，所述掺杂度优选通过分析背散射的光(优选拉曼散射)来确定，其中背散射的光具有与为了触发背散射而受限地射入的光不同的波长或不同的波长范围，其中拉曼仪器是该设备的组成部分并且借助于拉曼仪器确定掺杂度，其中这些参数中的一个或多个或所有参数优选借助于共同的检测头，尤其同时地检测。拉曼光谱学优选同样使用在玻璃、蓝宝石、氧化铝陶瓷中。拉曼方法是有利的，因为所述方法在材料的深度方面进行测量，然而仅从一侧测量，不需要高的透射率并且通过与拉曼光谱的匹配输出载流子密度/掺杂率，所述载流子密度/掺杂率与激光器参数相关。
根据本发明的另一优选的实施方式，借助于折射率确定机构，尤其借助于光谱反射确定第一参数和/或借助于形貌确定机构，尤其借助于共焦色距传感器确定第二参数。
根据本发明的另一优选的实施方式，关于参数尤其第一参数的和第二参数的数据在数据存储装置中提供并且至少在产生改性部之前输送给控制装置，其中该控制装置根据要产生的改性部的相应的位置来设定激光加载装置。尤其，在半导体晶锭上的折射率波动不总是高分辨率的或可足够快地检测以用于实时控制。因此，在此也需要具有预知的聚焦引导。预知在此通过关于参数的数据表示，所述数据在加工或产生改性部之前被检测或确定或产生。
根据本发明的另一优选的实施方式，用于设定激光加载装置的控制装置同样处理关于距离参数的距离数据，其中距离参数描述相应的位置相对于激光加载装置的间距，在所述位置上将用于产生相应的改性部的激光束在产生改性部的时间点引入到固体中，其中借助于传感器装置检测距离数据。所述实施方式是有利的，因为借助于距离传感器和可设定的校正系数的快速的实时调节能够补充有校正系数的与位置相关的控制。
根据本发明的另一优选的实施方式，根据在产生改性部期间分别借助于传感器机构尤其折射率确定机构和形貌确定机构进行的第一参数和第二参数的确定，进行激光加载装置的设定。
根据本发明的另一优选的实施方式，固体设置在容纳装置上，其中容纳装置可沿X/Y方向移动或可围绕旋转轴线旋转，其中容纳装置的旋转速度可借助于驱动装置根据激光束进入固体的位置距旋转轴线的间距变化，其中随着激光束进入固体的位置距旋转轴线的间距减少，旋转速度优选升高，或者其中容纳装置能够以每分钟大于100转，优选以每分钟大于1000转和特别优选以每分钟大于1500转围绕旋转轴线旋转并且激光束能够以至少0.5MHz，优选至少1MHz和特别优选至少5MHz或10MHz的频率由激光加载装置发射，以产生改性部。
根据本发明的另一优选的实施方式，激光束经由要分离的固体部分的表面进入固体中，其中要分离的固体部分具有比剩余的固体更小的平均厚度。
根据本发明的另一优选的实施方式，附加的或替选的参数是固体在预定的位置处或在预定的区域中的掺杂度，所述位置或区域尤其在固体内部，尤其与固体表面间隔开。优选地，掺杂度与位置信息相关联，使得产生处理图示或提供位置分辨的处理指示，所述处理图示或处理指示与位置相关地预设激光器参数，尤其激光焦点和/或激光能量和/或其他机器参数，尤其进给速度。
根据本发明的另一优选的实施方式，通过分析具有非弹性散射(拉曼散射)的背散射的光确定掺杂度，其中背散射的光具有与为了触发背散射而受限地射入的光不同的波长或不同的波长范围，其中背散射的光从预先限定的位置起或从预定的区域起背散射。
所述实施方式是有利的，因为在激光法中，尤其在SiC上(然而也可以是其他材料)所述工艺必须以匹配于位置的方式引导(例如其他激光能量等)。根据本发明已认识到，例如在SiC的情况下为此尤其掺杂是决定性的，因为所述掺杂改变材料对加工波长的透明度并且需要更高的激光能量。
根据本发明的另一优选的实施方式，借助于椭圆偏振测量(例如具有背侧反射的穆勒矩阵椭圆偏振)确定掺杂度。椭圆偏振测量优选基于材料的光学透射。
根据本发明的另一优选的实施方式，借助于纯光学校准的透射测量确定掺杂度，其中借助于霍尔测量和4点测量引起校准。所述方法同样能够确定在材料中的掺杂率/自由载流子的数量，所述掺杂率/自由载流子的数量随后能确定所述工艺所需的激光能量。
根据本发明的另一优选的实施方式，借助于涡流测量确定掺杂度，其中优选确定和评估在固体材料中的导电率差。
在涡流测量中或在使用涡流传感器时或在涡流测量技术中优选使用发送和接收线圈，以便检测局部的导电率差。在发送线圈中产生高频的电磁的初级交变场。在导电材料中随后感生涡流(局部流动的电流)，所述涡流还引起次级的相反定向的电磁的交变场。这些场的叠加能够被测量，分离和评估。然而由此也能够测量散装材料的尤其较薄的传导层的不同的质量特征(层厚度、层阻力、材料均匀度)。在透射装置中(在发送和接收线圈之间的检查体)达到最优的分辨率，然而为了反射测量也可以将两个线圈设置在试样侧面上。由于线圈的适当的设计和频率选择能够使用不同的进入深度和敏感度。
因此，基本上存在多种原则上能够测量掺杂率的测量方法。在此，重要的是快速的、无接触的无损坏的方法。
此外，本发明还涉及一种用于将至少一个固体层与固体分离的方法。在此，根据本发明的方法包括权利要求1至8中的至少一项。根据本发明的方法还包括：在固体中产生多个改性部，使得固体层由于产生改性部而剥离或根据本发明的方法包括如下步骤：在固体上设置或产生容纳层，其中容纳层具有聚合物材料，尤其聚二甲基硅氧烷或弹性体或环氧树脂或由其构成的组合或由其构成，并且所述聚合物材料由于容纳层的热加载而经受玻璃化转变，以在固体中尤其机械地产生裂纹传播应力，其中裂纹通过裂纹传播应力在固体中沿着裂纹引导区域传播。
根据本发明的另一优选的实施方式，容纳层按质量至少大部分地并且优选完全地具有聚合物材料或由聚合物材料构成，其中聚合物材料的玻璃化转变处于-100℃和0℃之间，尤其-85℃和-10℃之间或-80℃和-20℃之间或-65℃和-40℃之间或-60℃和-50℃之间。
容纳层优选由聚合物混合材料构成或具有这种聚合物混合材料，所述聚合物混合材料特别优选构成聚合物基体，其中在聚合物基体中存在填充料，其中聚合物基体优选是聚二甲基硅氧烷基体并且其中聚合物基体占聚合物混合材料的质量份额优选为80％至99％以及尤其优选为90％至99％。容纳层优选作为预制的薄膜提供并且耦联到，尤其粘结或接合到固体上。
因此，根据本发明提出在分裂法中使用的聚合物混合材料，在分裂法中由固体原材料产生至少两个固体部段。根据本发明的聚合物混合材料包括聚合物基体和至少一个嵌入其中的第一填充料。只要在下文中提到一种或所述填充料，那么同样应当包含多种填充料的可能性。例如，填充料能够包括不同材料的混合物，例如金属颗粒和无机纤维。
作为聚合物基体能够使用任意聚合物或不同聚合物的混合物，借助于所述聚合物基体能够产生用于分开固体原材料所需的应力。例如，聚合物基体能够构成为弹性体基体，优选构成为聚二有机金属硅氧烷基体，特别优选构成为聚二甲基硅氧烷基体。这种聚合物材料能够特别简单地用作与填充料组合的基体材料，因为可基于可变化的交联度灵活地设定特性并且将所述特性匹配于相应的填充料以及要分开的固体原材料。根据一个实施变型方案，聚合物基体占聚合物混合材料的质量份额为80％至99％，优选为90％至99％。
第一填充料能够具有有机的或无机的性质并且能够不仅由化学元素而且由化合物或材料混合物，例如合金构成。
第一填充料构成为，使得在分开之后在聚合物混合材料从固体部段剥离期间第一填充料用作反应剂、引发剂、催化剂或助催化剂，并进而与不具有第一填充料的聚合物材料相比引起在分开之后聚合物混合材料与固体部段更快速地剥离。
第一填充料的具体的化学成分和设计方案以及其质量份额在此尤其与要被剥离的聚合物基体的具体材料、为此所使用的溶剂和所使用的反应剂相关。此外，固体原材料的材料和要分开的固体原材料的尺寸也发挥作用。
在聚合物基体中的第一填充料的具体的份额很大程度与填充料的材料及其作用方式相关。一方面，聚合物基体尽管具有填充料但是必须还能够完成其用于产生应力的任务。另一方面，第一填充料的份额必须是足够高的，以便实现对移除聚合物的力求达到的影响。本领域技术人员在简单的与浓度相关地执行的试验的过程中能够确定第一填充料的总是最优的质量份额。
附加地，另一填充例如呈在聚合物中无机的网络的形式的热解的硅酸能够有助于改善机械特性。除了这些呈网络形式的强烈的相互作用以外，也能够将通过纯流体动力增强引起的不太强烈的相互作用有助于改善。示例性地在此提到粘性的有针对性的提高，所述提高能够实现在分裂法中的改善的处理和进而能够有助于改善的制造公差。此外，通过所述相互作用，随着加固增强，使得在结构上的再定位方面的内部的自由度难以减小。
这引起在聚合物混合材料中所使用的聚合物的玻璃化转变温度期望地降低，这能够实现在分裂法中温度较低的优点。根据本发明，在聚合物混合材料中的第一填充料用于加速聚合物混合材料从固体部段的剥离，所述固体部段通过借助于分裂法分开得到，在所述分裂法中固体原材料分开成至少两个固体部段。
第一填充料能够以如下方式分布在聚合物基体中，使得第一填充料的质量份额从聚合物混合材料的靠外的、也就是说下部的边界面起，朝向聚合物混合材料的平行于下部的边界面设置的另一边界面减少，所述下部的边界面在分裂法期间与固体原材料连接。也就是说，填充料在固体原材料或部段中的质量份额大于在聚合物混合材料的其余区域中的质量份额。第一填充料的所述分布能够实现在分离之后将聚合物混合材料特别有效地移除，因为第一填充料靠近地位于至固体部段的边界面上并且在那能够发挥其作用。同时，聚合物混合材料的其余区域具有较少份额的第一填充料或甚至不具有第一填充料的份额，使得尽可能少地影响聚合物的功能。
在一个设计方案中，聚合物混合材料层状地构成，其中仅一个朝向固体原材料的层具有第一填充料，而其余聚合物混合材料没有第一填充料。
此外，聚合物混合材料的下部区域能够没有第一填充料，所述下部区域直接邻接于其边界面。因此，能够得到如下区域顺序：与固体原材料相邻地首先存在不具有第一填充料的区域，随后跟随有具有大份额的第一填充料的区域而随后是具有较低份额第一填充料或不具有第一填充料的区域。
这些区域和所有在下文中描述的区域能够以层的形式构成，也就是说区域主要平行于固体原材料的边界面延伸，聚合物混合材料施加到所述边界面上并且在所述边界面的区域中具有纵向和横向伸展。
没有第一填充料的下部区域尤其能够设计用于如下情况，即第一填充料使聚合物混合材料在固体原材料上的附着变差。为了避免这种情况，首先设置没有第一填充料的区域，其后跟随有具有大份额的第一填充料的区域，由此第一填充料能够实现其功能。没有第一填充料的下层例如能够具有10μm和500μm之间的厚度，例如100μm的厚度。
此外，聚合物混合材料的上部区域可以没有第一填充料，所述上部区域直接邻接于所述聚合物混合材料的上部边界面。在此，将上部的边界面理解为如下边界面，所述边界面将聚合物混合材料与下部边界面和固体原材料相对置地朝向周围环境限界。下部边界面和上部边界面能够彼此平行地设置。
尤其当第一填充料不利地影响在周围环境和聚合物混合材料之间的热传递时，例如当聚合物混合材料的冷却延迟时，能够设置这种没有第一填充料的上部区域。
第一材料能够包括如下材料或由如下材料构成，其能够与反应剂，优选氧化剂进行反应，以释放气态产物。
由此可在聚合物基体中产生空穴，所述空穴能够实现反应物和溶剂更快速进入到聚合物基体和可能的存在的牺牲层并且还更快速地运出析出物和溶解的组成部分。
通过生成气态的反应产物能够引入附加的驱动力，所述驱动力进一步辅助聚合物混合材料的移除。
附加的空穴的构成以及气态的反应产物的产生加速聚合物移除和进而有助于提高分裂法的总生产率。通过变化第一填充料的份额，能够有针对性地影响在固体部段和聚合物混合材料之间或在牺牲层和聚合物混合材料之间的边界区域中的空穴密度。
第一填充料能够包括金属，尤其铝、铁、锌和/或铜或由金属，尤其之前提到的金属构成。
“由……构成”关于所有前述材料包括，能够包含工艺上引起的污物或工艺上引起的混入物，所述污如或混入物例如可用于制造填充料以及所述填充料的分布或其对聚合物基体的接合。
金属的填充料能够与氧化剂例如盐酸、硝酸、柠檬酸、甲酸或氨基磺酸反应，以释放气态产物，和由此从聚合物混合材料中移除。
例如，铝与浓缩的盐酸反应，以根据如下等式6HCl+2Al+12H2O→2[AlCl3·6H2O]+3H2构成溶剂化的金属离子和氢。
以类似的方式，锌作为填充料的反应通过与浓缩的盐酸的反应使得形成5个附加的空穴：Zn+2HCl→ZnCl2+H2。在提到的实例中，通过生成氢，引入附加的驱动力，所述驱动力进一步辅助聚合物混合材料的移除。此外，第一填充料能够改善在聚合物混合材料之内的导热性，例如通过如下方式：第一填充料具有比聚合物基体的聚合物更高的导热性。这例如当另一优点针对第一填充料包括金属的情况是在聚合物混合材料之内的改善的导热性时会情况如此。由此，通过改善的导热性，为了分开固体原材料借助于冷却所产生的应力可更有效地，也就是说更快地且在消耗较少冷却剂的情况下生成。这能够提高分裂法的总生产率。
此外，在聚合物混合材料中能够设有第二填充料25，所述第二填充料与不具有第二填充料的聚合物混合材料相比提高聚合物混合材料在固体原材料上的附着。优选地，与不具有填充料的聚合物材料相比提高附着。
例如，第二填充料能够是可借助于等离子体激活的填充料。通过等离子体激活得到的新表面物种，所述表面物种能够实现为，使得得到与固体原材料的表面更强烈的相互作用并且结果改善了聚合物混合材料的附着。
通过等离子体处理可实现的表面物种的类型在此首先与等离子体工艺的工艺引导相关。例如，在等离子体处理期间能够添加气体，如氮气、氧气、硅烷或氯硅烷，使得例如产生极性基团，所述极性基团能够更强烈地与固体原材料的表面相互作用。
第二填充料能够在聚合物基体中分布15为，使得第二填充料的质量份额朝向下部的边界面增加。例如，聚合物混合材料能够仅在邻接于下部的边界面的区域中包含第二填充料，其中所述区域也能够构成为上文所限定的意义上的层。
这能够实现将第二填充料优选设置在聚合物混合材料和固体原材料之间的边界面附近，由此改善附着和进而能够实现将更大的力传递到要分开的固体原材料中。例如，第二填充料能够包括芯壳聚合物颗粒或者说Core-Shell-聚合物颗粒。
在此，如下颗粒是优选的，所述颗粒的聚合物成分与聚合物混合材料的聚合物基体不同在于，芯-壳-颗粒的尤其表面，也就是说壳例如可借助于低温等离子体更强地激活。
对此的实例是包括如下芯-壳-颗粒：包括聚硅氧烷芯连同丙烯酸盐壳或包括纳米级硅酸盐芯连同环氧化物壳或包括橡胶颗粒芯连同环氧化物壳或包括丁腈橡胶连同环氧化物壳。第二填充料能够借助于低温等离子体，例如冷等离子体激活。例如，能够借助于介质阻挡放电(DBE)产生等离子体。在此，能够产生1014至1016m-3的范围内的电子密度。在环境压力下，由DBE产生的“冷的”不平衡等离子体(等离子体体积)的平均温度大约为300±40K。在环境压力下，由DBE产生的低温等离子体的平均温度大约为70℃。
在DBE处理中，例如用单极的或双极的脉冲加载表面，所述脉冲具有几微秒至几十纳秒的脉冲持续时间和在一位数到两位数的千伏范围内的幅值。在此，不期望在放电室中有金属电极并且因此不期望有金属的污物或电极磨损。
此外有利的是高的效率，因为载流子不必在电极处进入或离开。
介电的表面能够在低温下改性部并且被化学激活。表面改性部例如能够通过由于离子轰击引起的表面物种的反应和相互作用实现。
此外，能够在等离子体处理中有针对性地添加工艺气体，以便例如在表面上产生特定的化学基团，所述工艺气体例如是氮气、氧气、氢气、硅烷或氯硅烷，例如SixHyEz，其中E＝F、Cl、Br、I、O、H并且x＝0至10，z＝0至10，SiH4，Si(EtO)4或Me3SiOSiMe3。第二填充料还能够借助于电晕5处理、火焰处理、氟化处理、臭氧化处理或UV处理或准分子照射激活。通过这种激活例如在第二填充料的表面上产生极性基团，所述极性基团能够与固体原材料的表面相互作用和进而改善附着。与具有第一填充料的聚合物混合材料或具有第一填充料和第二填充料的聚合物混合材料相比，该聚合物混合材料还能够附加地包括第三填充料。所述第三填充料与聚合物基体的聚合物相比具有更高的导热性和/或更高的弹性模数。
例如，在低温条件下，聚合物的弹性模数处于个位数的千兆帕斯卡范围内(大约1GPa至3GPa)，而例如金属填充料具有在两位数至三位数的千兆帕斯卡范围内的弹性模数。在填充料份额相对高的情况下，用于渗滤的填充料网络是可行的，这能够实现改善的进入固体原材料的力耦合输入。
渗滤主要受相应的填充料的体积填充度影响(根据纵横比例如0.1体积％、130体积％至10体积％)。随着力导入增加，聚合物结构的粘弹性的层构造被浸渍并且多个渗滤路径变得有效。在此，能够实现改善的热传递，因为这能够引起填充料与固体原材料的表面的改善的接触。
聚合物混合材料的机械稳定性在温度低的情况下也更快地实现。总的来说，出现相应的结构特性分布(Struktur-Eigenschaftsprofile)的较小的标准偏差，譬如聚合物混合材料的断裂应力和断裂伸长，并因此出现分裂法的总生产率提高。位置分辨的特性分布改变(在聚合物混合材料中的应力峰值)和进而在固体中变得更小，这引起分裂法的更高的总生产率并且引起所产生的固体部段的更好的质量。
第三填充料能够引起在环境和聚合物混合材料之间的改善的热传递和在聚合物混合材料之内的更快的导热，使得聚合物混合材料能够被更快地冷却并且分裂法总体上能够更快地和进而更有效地执行。
通过提高弹性模数能够产生用于分开固体原材料的更高的应力，使得固体原材料也能够被分开，对此需要特别高的应力。
此外，第三填充料也能够用于影响热膨胀系数。在此，目的是在聚合物混合材料的和要分开的固体原材料的热膨胀系数之间的尽可能大的差，以便能够产生分开所需的附加的应力。优选地，第三填充料具有大的热膨胀系数，也就是说高于聚合物基体的热膨胀系数的热膨胀系数。例如，第三填充料的热膨胀系数能够为大于300ppm/K。
因此，第三填充料能够分布在聚合物基体中，使得第三填充料的质量份额朝向上部的边界面的方向增大，以便能够尤其在与周围环境的边界面上实现更快的热传递。
第三填充料能够包括金属，尤其铝、铁、锌和/或铜或由所述金属中的一种构成。金属的普遍特征在于高的导热性和导热性。
所描述的填充料(第一、第二、第三填充料)能够以颗粒的形式分布在聚合物基体中，其中颗粒尺寸关于颗粒的至少一个维度能够在微米和纳米范围内。除了球形的构型以外，填充料颗粒也能够采用其他设计方案，例如棒形的或片形的构型。
填充料颗粒能够具有全部的颗粒尺寸分布，例如是单峰分布或双峰分布，窄分布，尤其单分散分布，或宽分布。填充料能够以物理的方式，例如通过嵌入聚合物网络中，以及以化学的方式结合到聚合物基体上。此外，一种或多种所描述的填充料能够包括无机的或有机的纤维，例如碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维或由这些物质构成，只要之前所描述的功能与之相符。可选地，也能够添加其他填充料，所述其他填充料包括提到的纤维或由其构成。
纤维通常具有强烈的各向异性的特性。通过将填充料在聚合物混合材料中与方向相关地定位，存在有针对性地影响为分开固体原材料所需的应力的可能性。这会有助于提高分裂法的总生产率。在将有机的或无机的填充料用作具有强烈的各向异性的结构的纤维材料的情况下，附加的优点在于，由此能够实现在聚合物混合材料之内的机械特性的改善。
所描述的填充料还能够包括芯-壳-颗粒或由其构成。附加地或替选地，在聚合物混合材料中能够设有另一填充料，所述填充料包括芯-壳-颗粒或由芯-壳-颗粒构成。
芯-壳-聚合物颗粒的使用除改善的可激活性以外也附加地允许吸收能量的机械装置的新构型，所述机械装置总的来说能够使得聚合物混合材料在使用在分裂法中的情况下的冲击韧性和断裂韧性提高，尤其提高低温冲击韧性，和进而同样能够有助于分裂法的更高的总生产率。例如，仅会以小的可能性出现聚合物混合材料构成的薄膜的机械损坏，使得能够助长薄膜重复使用的可能性。
示例性地，通过阻止由于芯-壳-聚合物颗粒引起的裂缝扩展能够防止在分裂法中薄膜损坏和进而开辟重复使用途径。
在此，包含的弹性体颗粒能够经受塑性变形并且形成空腔，由此能够吸收另外的附加的能量。同样，可通过基体的剪切流补偿附加的能量吸收，这总体上改善机械特性。芯-壳-颗粒的特征在于，通常球形的由一种材料构成的芯由第二材料构成的壳包围。壳要么可以完全地包封芯要么然而也可以是可穿透的。材料能够是无机材料，例如金属，或者能够是有机材料，例如聚合物。例如，两种不同的金属能够彼此组合。然而，也存在将由聚合物构成的芯用由金属或第二聚合物构成的壳包围的可能性。
芯-壳-颗粒能够实现第一和第二材料的特性的组合。例如，经由便宜的聚合物芯能够确定填充料颗粒的尺寸和密度，而金属的壳能够如上文所描述那样进行反应。由于其通常单分散的颗粒尺寸分布，还能够精确地预知和设定芯-壳-颗粒的特性。
此外，一个或多个填充料(第一、5第二和/或第三填充料)包括下述形式的碳或由下述形式的碳构成：工业炭黑(Carbon Black)、石墨、碾碎的碳纤维(chopped carbonfiber)、碳纳米纤维(carbon nanofiber)，优选碳纳米管(carbon nanotubes，CNT)，如例如多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes，MWCNT)以及单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNT)。碳纳米管是柱形石墨层，所述柱形石墨层由不同数量的柱体构成。
如果这些管仅由一个柱体构成，那么所述管称作为单壁碳纳米管(SWCNT)。如果存在两个或更多个柱体，那么要么产生双壁碳纳米管(DWCNT)要么产生多壁碳纳米管(MWCNT)。这些碳纳米管优选能够以集中地彼此嵌套的形式存在。
根据不同的实施变型方案，第三填充料能够包括MWCNT或由其构成，因为所述MWCNT具有特别高的热导率(＞3000W*(m*K)-1)并且同时具有在5GPa至60GPa范围内的非常高的抗拉强度。在此，高的机械稳定性表现在填充料的高抗拉性、极大的弹性和非常好的耐用性。
对此的基础是sp2杂化的强σ-C-C键结合离域的p轨道作为与三个相邻的碳原子的π键。在此，直至90°的弯曲是可能的。
用SWCNT还可实现更高的特性值(弹性模数：410GPa至4150GPa对比石墨：1000GPa，SWCNT：导热性大约为6000W*(m*K)-1)。然而，在此与MWCNT相比显现出较差的功率/成本比例。MWCNT的柱体直径典型在1nm至100nm的范围内，优选在5nm至50nm的范围内，具有500nm至1000μm的长度。
根据其他变型方案，第三填充料能够包括MWCNT并且第二和/或第三填充料同时包括工业炭黑或由所述工业炭黑构成，因为在此同样能够实现热导率的改善(例如直至200W*(m*K)-1)。因为示例性地使用工业炭黑具有值为＜0.4GPa的明显更小的抗拉强度，所以由两种或其他填充料构成的组合是可行的并且能够引起总分裂生产率的改善并且引起在分裂法中的总成本的改善。
20在此，炭黑颗粒(Carbon Black)的平均直径位于5nm至500nm的范围内，优选20nm至200nm，特别优选40nm至100nm的范围内。
此外，填充料能够包括硅酸，例如热解硅酸或由所述硅酸构成。25附加地或替选地，在聚合物混合材料中能够设有其他填充料，其包括硅酸或由硅酸构成。
热解的硅酸能够构成三维的网络和进而有助于改善机械30稳定性。因此，这种填充料能够用于有针对性地设定聚合物混合材料的机械特性。一种或多种提到的填充料(第一、第二、第三填充料)能够由相同的材料构成，只要这与属于其的功能相符。例如，第一填充料以及第三填充料能够包括铝或由铝构成。铝能够如上文所述不仅用于生成空穴和进而用于加速聚合物混合材料与固体部段的剥离，而且用于提高导热性。这种设计方案简化制造过程，因为仅添加一种或两种填充料就足以能实现所有功能。
第一填充料和第二填充料以及可能的第三填充料也能够由不同材料构成。由此能够实现将填充料个体地和进而更好地匹配于期望的功能。
根据本发明的薄膜包括聚合物混合材料，如上文所描述。薄膜能够具有例如0.5mm至5mm的厚度。
根据本发明的聚合物混合材料或根据本发明的薄膜被施加到至少所述表面上，使得产生相应的复合结构。施加的聚合物混合材料或施加的薄膜在下文中也称作为容纳层。这种容纳层的厚度例如能够在0.5mm和5mm之间，尤其在1mm和3mm之间。可选地，聚合物混合材料或薄膜也能够施加在多个露出的表面上，尤其施加在彼此平行设置的表面上。
热加载优选表示：将容纳层冷却至低于环境温度并且优选低于10℃并且特别优选低于0℃并且更优选低于-10℃或低于-40℃。
容纳层的冷却最多优选实现为，使得容纳层的至少一部分经历玻璃化转变。在此，冷却能够是冷却至低于-100℃，所述冷却例如可借助于液氮引起。所述实施方式是有利的，因为容纳层与温度变化相关地收缩和/或经受玻璃化转变并且在此产生的力被传递到固体原材料上，由此在固体中可产生机械应力，所述机械应力引起裂纹的触发和/或引起裂纹传播，其中裂纹首先沿着第一剥离平面传播以将固体层分裂开。
在另一步骤中，例如通过化学反应，物理的剥离过程和/或机械的切除，将聚合物混合材料或薄膜从固体部段移除。
聚合物混合材料从固体部段剥离的过程能够在适当的环境温度下，例如20℃至30℃的范围内进行，优选30℃至95℃，例如50℃至90℃的更高的温度范围内进行，抑或例如也在1℃和19℃之间的低温度范围内进行。
提高的温度范围能够实现由于反应速度的提高而缩短化学剥离反应，例如在聚合物混合材料和固体之间使用牺牲层的情况下。在使用牺牲层的情况下能够在含水的溶液中进行剥离，有利地pH值在2至6的范围内。根据不同的实施变型方案，剥离过程能够示例性地以借助于由适合的非极性的溶剂构成的溶液进行处理的方式进行，其中在1℃至50℃的范围内的适当的环境温度是优选的并且在20℃至40℃的范围内的环境温度是特别优选的。
在此，一个特别的优点是在没有对薄膜的温度影响的情况下进行剥离。在此，有利地能够应用脂肪族的和芳香族的碳氢化合物，例如甲苯、正戊烷、正己烷，然而也能够应用卤化溶剂，例如四氯化碳。在此，能够将附加的力引入要剥离的聚合物混合材料和与固体部段的边界面中，因为通过溶剂处理能够出现聚合物混合材料的非常强的可逆的浸胀，由此整体上简化剥离过程。
根据其他实施变型方案，能够进行与牺牲层的上述剥离机制和借助于适合的非极性的溶剂的处理的组合——同样没有对薄膜的温度影响。
此外，本发明涉及一种用于在固体中产生改性部的设备，其中通过改性部预设裂纹引导区域，所述裂纹引导区域用于引导裂纹，以将固体部分，尤其固体层与固体分离。根据本发明，该设备优选包括：至少一个容纳装置，其用于容纳和移动至少一个固体；激光加载装置，其用于发射多个相继的激光束，其中激光束被聚焦并且在焦点中产生改性部；控制装置，其中该控制装置处理关于至少第一参数的和第二参数的数据并且根据这些数据，连续地，尤其针对每个改性部设定激光加载装置。
相对于传统的由间距传感器和透镜调整器构成的用于自动聚焦的装置，根据本发明的设备优选具有控制设备，所述控制设备根据用户输入、传感器信号和/或外部数据源进行校正。
困难在于机器集成。如果没有修正的实时调节是可能的，那么激光头或激光加载装置优选与定位单元或容纳装置同步。关于来自优选之前引起的或当前进行的特性描述的参数的的数据或校正系数的图示(Karte)优选与工件或固体一起对机器登记并且随后与位置相关地输出。由于设定过程或操纵或聚焦过程的动态性，由机器软件构成的控制由于访问时间而不总是适合的。因此，优选使用控制器尤其控制装置，所述控制器加载表示参数的适合的查阅表格或数据，用以尤其在加工开始前快速访问。
因此，根据本发明的设备首先能够实现立体(im Volumen)的多光子吸收将固体进行平坦地微加工。平坦的微加工首先能够实现具有较大的直径的衬底或固体的加工，所述衬底或固体不能以微米精确/无倾斜地放置。所述加工不仅在分离固体部分时或在切片时，而且尤其也在激光辅助地薄化晶片时是重要的。如果要有效地产生薄的半导体片或固体部分，那么平坦的激光分裂是必要的，因为薄的片仅允许少量的平坦化预留。
根据本发明的一个优选的实施方式，第一参数是固体的材料的平均折射率或是固体的在固体的如下区域中的材料的折射率，所述区域可被激光束穿过以产生受限的改性部；而第二参数是在固体的如下区域中的加工深度，所述区域可被激光束穿过以产生受限的改性部。所述实施方式是有利的，因为参数加工深度和折射率对所产生的焦点的精确性有显著的影响。
根据本发明的另一优选的实施方式提出一种用于确定倾斜度参数的距离传感器机构，其中倾斜度参数表示固体相对于激光加载装置的倾斜，其中距离传感器机构输出距离数据，其中距离数据同样由控制装置处理以设定激光加载装置。
根据本发明的另一优选的实施方式提出一种用于移动容纳装置的驱动装置，其中控制装置根据经处理的参数设定容纳装置的移动速度。
在本发明的范围中，术语“Bow(垂首)”、“Warp(扭曲)”“TTV”和“TIR”的定义依照本领域技术人员根据SEMI标准所已知的定义并且例如在http://www.wafertech.co.uk/_downloads/Wafer-Flatness.pdf中予以说明。
措辞“基本上”的使用优选限定如下所有情况，在这种情况中在本发明的范围中所述措辞用于与没有使用所述措辞而给出的确定范围偏差在1％至30％的范围内，尤其在1％至20％，尤其在1％至10％，尤其在1％至5％，尤其在1％至2％的范围内。在下面所描述的附图中的各个或所有示图优选视为结构图，也就是说从一个或多个图中得出的尺寸、比例、功能相互关系和/或布置优选刚好或优选基本上对应于根据本发明的设备的或根据本发明的产品的尺寸、比例、功能相互关系和/或布置。
根据本发明的另一优选的实施方式，改性部依次以至少一行或列或一线产生，其中在一行或一列或一线中产生的改性部优选以间距X和以高度H产生，以便在两个相继跟随的改性部之间传播的裂纹，尤其沿晶格方向传播的裂纹将这两个改性部彼此连接，所述裂纹的裂纹传播方向以角度W相对于剥离平面定向。角度W在此优选在2°和6°之间，尤其为4°。优选地，裂纹从第一改性部的在第一改性部的中心下方的区域朝向第二改性部的在第二改性部的中心上方的区域传播。因此，在此主要的相互关系是，能够或必须根据改性部的间距和角度W改变改性部的尺寸。
根据本发明的另一优选的实施方式，在第一步骤中，在一线上并且优选以彼此间相同的间距产生改性部。此外，可考虑，产生多个这种在第一步骤中产生的线。所述第一线特别优选平行于裂纹传播方向并且优选直线地或圆弧形地，尤其在同一平面中产生。在产生所述第一线之后，优选产生第二线，以触发和/或驱动优选亚临界的裂纹。所述第二线同样优选直线地产生。特别优选，第二线相对于第一线倾斜地，尤其正交地定向。第二线优选在与第一线相同的平面中延伸，或者特别优选在与第一线所延伸的平面平行的平面中延伸。接着，优选产生第三线，以连接亚临界的裂纹。
在此，根据本发明的一个优选的实施方式的控制装置能够以如下方式处理用于设定激光加载装置的相应的另外的传感器机构的参数以及距离数据：针对在不存在与位置相关的测量数据的位置处对激光加载装置的与位置相关的控制，根据计算规则由距离传感器的和其他可能的传感器机构的存在的与位置相关的测量数据计算用于激光加载装置的与位置相关的控制指令或者在与位置相关的测量数据之间插值。因此，例如能够仅在少数量的点处在短时间内以粗格栅测量相应的其他传感器机构的距离数据和传感器数据并且在工件上的其余位置被插值。理想地，目的是致力于借助于尽可能小数量的测量点表征工件，以便随后进行激光加载。在此，能够在加载期间在激光加载装置的控制装置中进行所述插值，或者在另一数据处理装置上能够产生具有任意位置分辨率的与位置相关的加工指令并且随后将其传送到控制装置。本发明的所述实施方式是特别有利的，因为不必为要加载的工件的每个要加载的位置检测测量数据，而且能够由在较短时间内能够检测的少量测量数据产生分别较高的密度的用于激光加载装置的加工指令。这整体上提高在工件上的加工速度，因为由此能够减少测量时间。
此外，在2016年12月7日提交给德国专利商标局的专利申请DE 102016 123 679.9的内容通过参引完全地结合到本专利申请的内容中。
附图说明
根据下文对附图的说明阐述本发明的其他优点、目的和特性，在所述附图中示例性地示出根据本发明的设备。根据本发明的设备和方法的在附图中至少基本上在其功能方面一致的元件在此能够用相同的附图标记表示，其中这些构件或元件不必在所有附图中标出或阐述。下面，纯示例性地根据附图描述本发明。
其中示出：
图1示出根据本发明的激光加载装置的一个实例；
图2a示出根据本发明的设备的一个实例；
图2b示出用功能流体加载设置在固体上的聚合物层；
图3a示出固体的表面轮廓和所述表面轮廓的折射率的示例性示图；
图3b示出表面轮廓的多个示图；
图4a示出激光头的调节位置的改变的多个示图；以及
图4b示出表示不同的改性部分布的曲线的两个变化曲线；以及
图5a示出拉曼仪器的示意性构造，如所述拉曼仪器优选根据本发明所使用的那样，尤其如所述拉曼仪器优选是根据本发明的设备的组成部分；
图5b示出SiC的晶格振荡的不同的示例性的振荡状态；
图6a和图6b示出两个视图，所述视图示出在固体中的掺杂浓度；
图7a示出根据本发明的前馈过程；以及
图7b示出根据本发明的反馈过程。
具体实施方式
图1示出根据本发明的激光加载装置8，如所述激光加载装置优选设置在根据本发明的方法和根据本发明的用于在固体1中产生改性部2的设备30中。
激光加载装置8在此具有至少一个激光辐射源32，所述激光辐射源尤其具有聚焦标记。因此，激光辐射源32优选具体而言可以是具有聚焦标记的同轴的光源。由激光辐射源32产生的光束10优选在从激光辐射源32至聚焦装置44或用于在固体1中设定焦点大小和焦点位置的设定装置44的预定的路径上传导。设定装置44在此优选能够是精细聚焦装置，尤其沿Z方向或沿激光束伸展方向的精细聚焦装置。优选地，设定装置44能够构成为压电精细聚焦装置。穿过设定装置44的激光束10优选经过具有长的工作间距46的显微镜。特别优选地，通过具有长的工作间距46的显微镜和设定装置44调整或设定或改变激光辐射，使得在预先限定的部位处产生改性部2。在此情况下可考虑的是，改性部2在如下部位处产生，所述部位例如与预先限定的部位偏离例如小于5μm和优选小于2μm和特别优选小于1μm或者与预先限定的部位间隔开。设定装置44优选借助于控制装置14操控，其中控制装置14优选计算或确定或使用：固体1相对于激光加载装置8的相对位置和取向；或要引入激光辐射的当前表面部分距激光加载装置8的间距；以及固体材料的局部的折射率或平均折射率；和固体1在用于设定激光加载装置8的相应的部位处，尤其至少设定装置44的加工深度。控制装置14能够实时地通过相应的和与其以通信的方式连接的传感器装置或传感机构检测或接收所需的数据。替选地，然而同样可考虑的是，例如针对参数折射率和加工深度中的一个或两个在开始加工之前进行或执行表面分析，激光束10经由所述表面进入固体1中以产生改性部2。参数于是能够以相应的与位置相关的数据的形式保存在存储装置或数据存储器12中或在其中读入。数据存储器12在此能够作为更换介质，尤其存储卡，或作为固定安装的存储器是激光加载装置8的一部分。
替选地，然而同样可考虑，将数据存储器12设置在激光加载装置8之外并且能够至少有时以通信的方式与激光加载装置8连接。附加地或替选地，控制装置14能够由用户52预设工作流程或工作流程中的改变。还可考虑的是，数据存储器12构成为控制装置14的组成部分。附加地或替选地，借助于传感器装置16能够检测关于在固体1的预设的表面点和激光加载装置8之间的间距的距离数据。所述距离数据同样优选提供给控制装置14以进行处理。
此外可考虑的是，激光束加载装置8具有相机34，尤其同轴聚焦相机(Fokuskamera)。相机34优选沿着从激光加载装置8射出的激光束10的光路设置。在此可考虑的是，光学元件36，尤其部分透明的镜设置在相机34的光场中。优选地，激光辐射10通过光学元件34馈入相机的光场中。
此外可设想的是，设有另一光学元件38或衍射光学元件，尤其分束器38。在此，通过分束器38能够将激光束10的一部分从主射束中导出或分离。此外，激光辐射的分离的或导出的部分能够通过可选的球形的偏差补偿40和/或通过可选的射束扩宽42或射束扩展来修改。
此外，附图标记48表示优选设置的流体提供装置48，所述流体提供装置尤其用于提供冷却流体。
优选地，能够借助于流体提供装置48引起对固体1的和/或显微镜的温度调节，尤其冷却。
附图标记50表示折射率确定机构，所述折射率确定机构优选也能够分析透明的和用于反射的表面。优选地，在产生改性部之前借助于折射率确定机构50进行折射率确定。在此替选可考虑的是，在另一设备上进行折射率确定并且借助于数据传输将来检测到的数据输送给存在的激光加载装置8。
在图1中示出的带有箭头端部的虚线在此优选表示数据和/或信号传输。
图2a示意性地示出设备部件的优选的布置，所述设备部件是：设备30的激光加载装置8、容纳装置18和驱动或移动装置22。可见的是，固体1根据所述布置优选设置在容纳装置18和激光加载装置8之间。优选地，固体1粘结在容纳装置18上，其中也考虑将固体压紧到所述容纳装置上。
图2b示出在产生改性部2之后或在完全产生裂纹引导区域4之后的布置。根据该示图，在固体1的表面24上设置或构成有容纳层或聚合物层26，激光束10经由所述表面进入固体1中。此外，功能流体源的特征在于如下装置54，所述装置输出功能流体56。功能流体56优选是液氮。因此，通过功能流体56实现将容纳层26冷却到低于20℃的温度，尤其低于10℃的温度或低于0℃的温度或低于容纳层26的聚合物材料的玻璃化转变温度的温度。通过冷却容纳层26产生高的机械应力，通过所述机械应力沿着裂纹引导区域4进行裂纹传播。
图3a纯示例性地示出固体1的表面轮廓和固体材料的折射率之间的关系。在水平轴线上给出的值的单位为微米(μm)。
图3b示出要经激光处理的材料(表面轮廓和横向的折射率变化曲线)的示例性的偏差以及激光焦点位置(no AF：无自动聚焦，表面轮廓以放大折射率的倒数的方式写入材料中，标准AF：颠倒该倒数，使得表面轮廓以放大n倍的方式传输。nAF：考虑衬底折射率或折射率作为固定系数，使得表面轮廓由此1:1地传输到材料中。AAF：在知晓平均衬底折射率和目标深度的情况下，期望的高级自动聚焦功能能够将精确水平的平面写入到材料中)。
图4a纯示例性地示出激光焦点的不同的调节位置。在水平轴线上给出的值的单位为微米(μm)。因此，能够在不同的情况下确定波形，作为用于激光头的位置的调节输入变量。
nAF(n-已知的AF)：以平均衬底折射率(n)修正表面的自动聚焦引导变量。由此，表面偏差能够1:1地传递到体积中。因此，要分裂开的晶片理论上将没有厚度波动(TTV)。然而，形貌和因此差的平坦度对于晶片以及剩余的晶棒而言保持不变。AAF(先进AF)：在知晓表面的补偿平面和平均衬底折射率的情况下修正表面的自动聚焦引导变量。由此，在均匀试样没有与平均折射率的偏差时得到平坦的激光平面，所述激光平面借助于便宜的抛光步骤非常平坦地预制半导体晶体，以用于进一步的分裂。相反，分裂开的晶片直接在分裂之后变得单侧平坦的，然而具有更高的厚度偏差。
AnAF(先进n-已知的AF)：在知晓表面的补偿平面和局部衬底折射率的情况下修正表面的自动聚焦引导变量。由此，在不均匀的试样的情况下也预知地得到平坦的激光平面，所述激光平面借助于便宜的抛光步骤非常平坦地预制半导体晶体，以用于进一步的分裂。
因此，本发明涉及一种用于在固体中产生改性部的方法，其中通过改性部预设裂纹引导区域，所述裂纹引导区域用于引导裂纹，所述裂纹用于将固体部分，尤其固体层与固体分离。在此，根据本发明的方法优选至少包括如下步骤：
使固体相对于激光加载装置移动；借助于激光加载装置依次产生多个激光束，以分别产生至少一个改性部，其中激光加载装置设定为，连续地根据多个参数尤其至少两个参数将激光束受限地聚焦。优选地，通过根据本发明的方法能够实现用于立体(ImVolumen)的多光子材料加工的平坦的微焦点。
图5a示出拉曼仪器58。在此示出的拉曼仪器58具有用于发射辐射的激光器60。辐射优选借助于至少一个光学纤维61优选输送给光学装置以进行激发并且由所述光学装置，尤其透镜64，优选进行聚焦，尤其聚焦到固体中。所述辐射至少部分地被散射，其中优选借助于过滤装置或激发过滤器62将如下光成分滤除，所述光成分具有与由激光器发射的辐射相同的波长。其余的辐射成分随后被输送给摄谱仪68并且借助于相机装置，尤其CCD检测器70检测并且由控制装置14、72，尤其计算机评估或处理。
因此，通过优选外部的或特别优选另外的激光器优选激发在晶体中的原子振荡。所述振荡通过在晶体原子上的光散射产生，这引起可观测的散射的光，这具有改变了振荡能量的绝对值的光子能量。在存在多个可激发的振荡的情况下，在散射的光的光谱中也出现多个峰值。借助于光谱计(光栅光谱计)于是能够详细检查产生的拉曼散射光谱(所谓的拉曼光谱学)。在该方法中，各个拉曼谱线以其形状表现在晶体中的局部条件并且通过分析拉曼谱线的形状能够推断出掺杂度。
图5b示出，在SiC中可能的晶格振荡看上去如何，其中这些模式通过晶体对称性和方向预设并且也能够被同时激发。示出的视图具有沿着晶体轴线A的延伸。在此，原子仅沿特定方向的振荡是可能的，其中方向通过晶体的对称性预设。
图6a示出用氮掺杂的4H碳化硅固体的拉曼变化曲线的局部(掺杂的SiC的拉曼光谱实例)。在此，将LO(PC)模式的形状用于掺杂浓度的测量并且被拟合。底部面板：拟合残差。
图6b示出拉曼变化曲线的较小的局部。
如示出那样，得出直接的方法，以便借助于拉曼测量由形状的测量和随后对LO(PC)模式的拟合确定掺杂物浓度。
因此，总的来说目的是，通过设定激光器参数来设定在材料中的最优的(尽可能小的、尽可能短的)裂纹伸展，所述裂纹伸展还总是造成由于裂纹传播而成功地分离，然而另外使所有材料损耗(也在磨削步骤中)最小或减小。
图7a和图7b示出两种从晶棒/单晶晶棒取下单个晶片的可能性。
根据图7a，这构成为前馈环，而根据图7b，这构成为反馈环。
在前馈的情况下，在激光工艺之前表征分布并且从中尤其与位置相关地针对激光工艺，尤其产生改性部计算图示或处理指令或参数匹配。前馈优选在晶棒/单晶晶棒处进行。
替选地，如在图7b中所示出，能够实现反馈环，根据所述反馈环在每个分离步骤之后表征所产生的晶片并且将其用作为下一步骤的模板。
因此，根据材料和掺杂能够在激光工艺期间进行不同的调整：
在材料SiC的情况下，能够根据所出现的掺杂在不同的深度进行激光器参数的不同的调整。这能够在下面提到的边界条件下引起同样在下面提到的功能：
深度180μm、脉冲持续时间3ns、数值孔径0.4
低掺杂：7μJ-21mOhmcm
高掺杂：8μJ-16mOhmcm
深度350μm、脉冲持续时间3ns、数值孔径0.4
低掺杂：9.5μJ-21mOhmcm
高掺杂：12μJ-16mOhmcm
针对180μm的深度的式子：
E 以μJ计的能量
E0 在最低掺杂的情况下的偏置能量
K 能量标度系数
R 测量到的掺杂度
B 基本掺杂度(21mOhmcm)
E＝E0+(B-R)*K
在此
K＝1/(21-16)μJ/mOhmcm＝0.2μJ/mOhmcm
E0＝7μJ
B＝21mOhmcm
实例：测量到的掺杂度为19mOhmcm：E＝7.4μJ
针对350μm的深度的式子:
E 以μJ计的能量
E0 在最低掺杂的情况下的偏置能量
K 能量标度系数
R 测量到的掺杂度
B 基本掺杂度(21mOhmcm)
E＝E0+(B-R)*K
在此
K＝2.5/(21-16)μJ/mOhmcm＝0.5μJ/mOhmcm
E0＝9.5μJ
B＝21mOhmcm
实例：测量到的掺杂度为19mOhmcm：E＝10.5μJ
附图标记列表
1 固体
2 改性部
4 裂纹引导区域
6 固体部分
8 激光加载装置
10 激光束
12 数据存储装置
14 控制装置
16 传感器装置
18 容纳装置
20 旋转轴线
22 驱动装置
24 要分离的固体部分的表面
26 容纳层
30 设备
32 激光束源
34 相机
36 光学元件
38 分光镜
40 球形的偏差补偿机构
42 扩束器
44 设定装置
46 具有长的工作间距的显微镜
48 流体源
50 折射率确定机构
52 用户
54 功能流体源
56 功能流体
58 拉曼仪器
60 激光器
61 用于激发的光学纤维
62 激发滤波器
64 透镜
68 摄谱仪
70 CCD检测器
72 评估和/或预处理装置或控制装置14
74 检查
76 调整激光器参数和/或机器参数以及产生位置分辨的处理指示或位置分辨的处理地图图示
78 激光工艺(产生改性部)
80 分离层，尤其借助于裂纹触发和裂纹引导
82 表面处理

Claims (15)

1.一种用于在固体(1)中产生改性部的方法，其中通过所述改性部(2)预设裂纹引导区域(4)，所述裂纹引导区域用于引导裂纹，以将固体部分(6)，尤其固体层与所述固体(1)分离，
所述方法至少包括如下步骤：
使所述固体(1)相对于激光加载装置(8)移动；
借助于所述激光加载装置(8)依次发射多个激光束(10)，以在所述固体(1)之内分别产生至少一个改性部(2)，
其中所述激光加载装置(8)设定为，连续地根据至少一个参数和优选多个参数，尤其至少两个参数，将所述激光束(10)受限地聚焦和/或调整激光能量。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
第一参数是所述固体(1)的材料的平均折射率或所述固体(1)在所述固体(1)的如下区域中的材料的折射率，所述区域由激光束(10)穿过以产生受限的改性部(2)；而第二参数是在所述固体(1)的如下区域中的加工深度，所述区域由激光束(10)穿过以产生受限的改性部(2)。
3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，
借助于折射率确定机构，尤其借助于光谱反射确定所述第一参数；和/或
借助于形貌确定机构，尤其借助于共焦色距传感器确定所述第二参数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
在数据存储装置(12)中提供关于参数的，尤其所述第一参数和所述第二参数的数据，并且至少在产生所述改性部(2)之前将所述数据输送给控制装置(14)，其中所述控制装置(14)根据要产生的改性部(2)的相应的位置设定所述激光加载装置(8)。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
所述控制装置(14)也处理关于距离参数的距离数据，以设定所述激光加载装置(8)，其中所述距离参数描述相应的如下位置相对于所述激光加载装置(8)的间距，在该位置处在产生改性部的时间点将激光束(10)引入所述固体(1)中，以产生相应的改性部(2)，其中借助于传感器装置(16)检测所述距离数据。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
根据在产生改性部期间分别借助于传感机构，尤其折射率确定机构和形貌确定机构进行的所述第一参数和所述第二参数的确定，进行所述激光加载装置(8)的设定。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
参数是所述固体在预定的位置处或在预定的区域中的掺杂度，所述位置或区域尤其在所述固体内部，尤其与固体表面间隔开。
8.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
通过分析具有非弹性散射(拉曼散射)的背散射的光确定掺杂度，其中所述背散射的光具有与为了触发背散射而受限地射入的光不同的波长或不同的波长范围，其中所述背散射的光从预先限定的位置起或从预定的区域起进行背散射。
9.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
借助于涡流测量确定所述掺杂度，其中确定在固体材料中的导电率差。
10.一种用于将至少一个固体部分，尤其固体层与固体(1)分离的方法，
所述方法至少包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的方法，
还包括：
在所述固体(1)中产生多个改性部(2)，所述固体部分由于产生改性部而剥离；或
在所述固体(1)上设置或产生容纳层(26)，其中所述容纳层(26)具有聚合物材料，尤其聚二甲基硅氧烷(PDMS)或弹性体或环氧树脂或由其构成的组合或由其构成，并且所述聚合物材料由于所述容纳层(26)的热加载而经受玻璃化转变，以在所述固体(1)中尤其机械地产生裂纹传播应力，其中通过所述裂纹传播应力，裂纹在所述固体(1)中沿着所述裂纹引导区域(4)传播。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述容纳层(140)按质量至少大多数地且优选完全地由聚合物材料构成，其中所述聚合物材料的玻璃化转变位于100℃和0℃之间，尤其-85℃和-10℃之间或-80℃和-20℃之间或-65℃和-40℃之间或-60℃和-50℃之间，
其中所述容纳层(140)优选由聚合物混合材料构成，所述聚合物混合材料构成聚合物基体，其中在所述聚合物基体中存在填充料，其中所述聚合物基体优选是聚二甲基硅氧烷基体并且其中所述聚合物基体占聚合物混合材料的质量份额优选为80％至99％以及尤其优选为90％至99％。
12.一种用于在固体(1)中产生改性部(2)的设备(30)，其中通过所述改性部(2)预设裂纹引导区域(4)，所述裂纹引导区域用于引导裂纹，以将固体部分，尤其固体层与所述固体(1)分离，
所述设备至少包括：
容纳装置(18)，用于容纳和移动至少一个固体(1)；
激光加载装置(8)，用于发射多个依次跟随的激光束(10)，其中所述激光束(10)被聚焦并且在所述固体(1)之内在焦点中产生改性部(2)；
控制装置(14)，其中所述控制装置(14)处理关于至少一个第一参数的和关于第二参数的数据并且根据所述数据，连续地，尤其针对每个改性部(2)设定所述激光加载装置(8)的聚焦和/或激光能量。
13.根据权利要求12所述的设备，
其特征在于，第一参数是所述固体(1)的材料的平均折射率或所述固体(1)在所述固体(1)的如下区域中的材料的折射率，所述区域由激光束(10)穿过以产生受限的改性部(2)；而第二参数是在所述固体(1)的如下区域中的加工深度，所述区域由激光束(10)穿过以产生受限的改性部(2)，
其中附加的或替选的参数是所述固体材料的掺杂度并且通过分析背散射的光确定，
其中所述背散射的光具有与为了触发背散射而受限地射入的光不同的波长或不同的波长范围，其中拉曼仪器是所述设备的组成部分并且借助于所述拉曼仪器确定所述掺杂度，
其中这些参数中的一个或多个或所有参数优选借助于共同的检测头，尤其同时地检测。
14.根据权利要求12或13所述的设备，
其特征在于，
所述距离传感器装置(16)设计用于确定倾斜度参数，其中所述倾斜度参数表示所述固体(1)相对于所述激光加载装置的倾斜度，其中所述距离传感器装置(16)输出距离数据，并且其中所述距离数据同样由所述控制装置(14)处理，以设定所述激光加载装置(8)。
15.根据权利要求12或13所述的设备，
其特征在于，
设有驱动装置(22)，其用于移动所述容纳装置(8)，
其中所述控制装置(14)根据前馈过程中的经处理的参数设定所述容纳装置(8)的移动速度和/或激光焦点和/或激光能量。
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