CN112017995A - 处理工件的方法和处理工件的系统 - Google Patents

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扎米米尔·阿吉罗夫
汤平泰吉
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Abstract

本发明涉及一种处理工件的方法和处理工件的系统。该工件(2、102)具有第一表面(4、104)、与第一表面(4、104)相对的第二表面(6、106)、和在第一表面与第二表面之间延伸的第三表面(8、108)。该方法包括在工件(2、102)内侧形成修改区域(16)，以便在工件(2、102)中创建开口(18)。开口(18)延伸至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个。该方法还包括，在工件(2、102)内侧形成修改区域(16)之后，将液体介质(20、120)引入到至少一些开口(18)中；以及在将液体介质(20、120)引入到至少一些开口(18)中之后，将外部刺激施用至液体介质(20、120)，以便增加介质(20、120)的体积。本发明还涉及用于执行该方法的工件处理系统。

Description

处理工件的方法和处理工件的系统
相关申请的交叉引用
本申请请求于2019年5月31日递交德国专利商标局的10 2019 207 990.3号德国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种处理诸如晶圆、基板或铸件的工件的方法，该工件具有第一表面、与该第一表面相对的第二表面、以及在该第一表面和该第二表面之间延伸的第三表面。此外，本发明涉及一种用于执行该方法的系统。
背景技术
在基板、诸如晶圆、例如半导体晶圆上，通过在基板的前表面上设置设备层来形成诸如集成电路(intergrated circuits,ICs)、大规模集成(large scale integrations,LSIs)和发光二极管(light emitting diodes,LEDs)的设备。该基板可以为由例如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、或硅(Si)等制成的晶圆。该设备可以为例如半导体设备、光学设备或电力组件。
例如，在光学设备制造过程中，例如由n型氮化物半导体层和p型氮化物半导体层组成的光学设备层形成在诸如碳化硅基板、氮化镓基板或蓝宝石基板的单晶基板的前表面上。光学设备层由交叉分划线(crossing division line)(也称为“街道(street)”)分割(partition)，以限定分离区域(separate region)，在该分离区域中分别形成有光学设备，诸如发光二极管和激光二极管。通过在单晶基板的前侧上设置光学设备层，形成了光学设备晶圆。光学设备晶圆沿分划线分离、例如切割，以划分(divide)在其中形成光学设备的分离区域，从而获得作为芯片(chip)或裸片(dies)的单独的光学设备。
照惯例，这样的光学设备晶圆或其他类型的晶圆，例如通过机械刀片切割、激光烧蚀切割、隐形激光切割或等离子体切割而被划分成单独的芯片或裸片。
隐形激光切割、即通过施用激光束在晶圆内形成修改区域(modified region)，允许分划线宽度减小，使得可以从晶圆获得的芯片或裸片的数量增加。然而，在已知的方法中，存在的问题在于，在切割过程中，一些芯片或裸片可能至少没有彼此完全(fully)分离。对于具有小尺寸的芯片或裸片的情况，这个问题尤为显著。如果使用额外的破碎工具来确保芯片或裸片完整(complete)分离，则晶圆会承受增加的机械应力，导致可能损坏芯片或裸片。
待在其上形成设备层的诸如晶圆的基板，通常通过切割诸如铸件的工件来获得。当切割工件时，可能会发生与以上对于切割诸如晶圆的基板的情况识别的那些问题类似的问题。特别地，在切割过程中，存在基板可能无法与工件的剩余物恰当地分离和/或基板受损的风险。
因此，仍然需要处理诸如晶圆、基板或铸件的工件的方法，该方法允许以有效且可靠的方式处理工件，并且仍然需要用于执行这样的方法的系统。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种处理诸如晶圆、基板或铸件的工件的方法，该方法允许以有效且可靠的方式来处理工件。此外，本发明目的在于提供一种用于执行该方法的工件处理系统。这些目标通过具有权利要求1的技术特征的工件处理方法、以及具有权利要求12的技术特征的工件处理系统来实现。本发明的优选实施方案从从属权利要求得出。
本发明提供一种处理工件的方法，该工件具有第一表面、与该第一表面相对的第二表面、以及在该第一表面和该第二表面之间延伸的第三表面。该方法包括在工件内侧形成修改区域，以便在工件中创建开口。开口延伸至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个。该方法还包括，在工件内侧形成修改区域之后，将液体介质引入到至少一些开口中；以及在将液体介质引入到至少一些开口中之后，将外部刺激(external stimulus)施用至液体介质以便增加介质的体积。
在本发明的方法中，修改区域形成在工件内侧或工件之内。修改区域为已经例如通过施用诸如辐射的外部刺激、例如通过使用激光束修改的工件区域。修改区域可以是工件材料的结构已修改的工件区域。修改区域可以是工件已损坏的工件区域。
修改区域可以形成为完全布置在工件内侧或工件之内、即形成为不延伸至第一表面、第二表面和第三表面的任一个。修改区域可以形成为使得至少一些或全部修改区域延伸至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个。
开口可以从修改区域延伸至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个。
本发明的方法包括在工件内侧形成修改区域，以便在工件中创建开口。开口延伸至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个，即开口向第一表面、第二表面和第三表面的至少一个开口。因此，液体介质可以从工件的外侧进入到开口中。
在工件内侧形成修改区域之后，将液体介质引入到至少一些或全部开口中。在将液体介质引入到至少一些或全部开口中之后，将外部刺激施用至液体介质以便增加介质的体积。将外部刺激施用至已经被引入到至少一些或全部开口中的液体介质，以便增加开口中介质的体积。
增加开口中接收的介质的体积，会导致开口的尺寸或沿着开口延伸到的一个或多个表面的扩展(extension)的增加。因此，工件在其存在开口的区域中的强度显著减小。因此，这些区域可以用作有效的分离或划分起始点或区域，极大地促进了划分工件的过程。通过施用外部刺激增加介质的体积甚至可以导致工件的完整划分或分离。
因此，可以可靠地确保工件被完全划分，而不会损坏所得到的工件的分离部分，诸如芯片或裸片。
因此，本发明提供了一种处理工件的方法，该方法允许以有效且可靠的方式来处理工件。
可以将外部刺激施用至液体介质，以便增加介质的比体积(specific volume)。
工件可以是例如晶圆、基板或铸件。
本发明的方法可以例如用于将作为工件的晶圆或基板划分为多个分离的组件，例如芯片或裸片。
本发明的方法可以例如用于从工件、诸如铸件或更厚基板(即比待从中获得的基板或晶圆更厚的基板)获取基板或晶圆。诸如铸件或更厚基板的工件可以具有1mm以上的厚度或2mm以上的厚度。工件的厚度在从工件的第一表面朝向第二表面的方向上确定。
工件的第一表面和第二表面可以基本上彼此平行。工件的第三表面可以基本上垂直于工件的第一表面和/或第二表面。
工件可以例如由半导体、玻璃、蓝宝石(Al2O3)、陶瓷、聚碳酸酯、或光学晶体材料等制成，所述陶瓷诸如氧化铝陶瓷、石英、氧化锆、锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)。
特别地，工件可以例如由碳化硅(SiC)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化铟(InAs)、磷化铟(InP)、氮化硅(SiN)、钽酸锂(LT)、铌酸锂(LN)、氮化铝(AlN)、或二氧化硅(SiO2)等制成。
工件可以为单晶工件、玻璃工件、诸如化合物半导体工件的化合物工件、或诸如陶瓷工件的多晶工件，化合物半导体工件例如SiC、GaAs或GaN工件。
工件可以为晶圆。例如，工件可以为已粘接晶圆(bonded wafer)，即两种以上的晶圆材料粘接在一起的晶圆。已粘接晶圆的晶圆材料可以为相同的晶圆材料或不同的晶圆材料。已粘接晶圆的晶圆材料可以选自以上给出的材料。
例如，可以在工件的第一表面上形成至少一条分划线或多条分划线。
可以在工件内侧、在沿着至少一条分划线或多条分划线的多个位置中形成修改区域。
例如，具有多个设备的设备区可以形成在工件的第一表面上。这些设备可以通过至少一条分划线或通过多条分划线来分割。设备区可以包括诸如半导体设备、光学设备、电力组件等设备。设备可以包括或者可以为例如晶体管，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFETs)或绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBTs)，或二极管、例如肖特基势垒二极管(Schottky barrier diodes)。
在工件内侧形成修改区域可以包括将激光束施用至工件，或由将激光束施用至工件组成。以这种方式，修改区域可以以特别有效的方式形成。
修改区域可以是已经通过施用激光束而修改的工件区域。例如，修改区域可以是已经通过施用激光束修改了工件材料的结构的工件区域。修改区域可以是已经通过施用激光束使工件损坏的工件区域。
激光束可以为脉冲激光束。脉冲激光束可以具有例如在1fs至1000ns范围内的脉冲宽度。
可以将激光束从工件的第一表面的侧部施用至工件。可以将激光束从工件的第二表面的侧部施用至工件。可以将激光束从工件的第三表面的侧部施用至工件。
可以在沿着至少一条分划线或多条分划线的至少多个位置中将激光束施用到工件。
工件可以由对激光束透明的材料制成。因此，激光束可以具有允许激光束透射穿过工件的波长。可以在激光束的焦点位于工件内侧或工件之内的情况下，将激光束施用至工件。可替代地，可以在激光束的焦点位于工件的第一表面处或在第一表面上、位于第二表面处或在第二表面上、或者位于第三表面处或在第三表面上的情况下，将激光束施用至工件。
可替代地，可以在激光束的焦点位于工件外侧的情况下，将激光束施用至工件。
可以将激光束施用至工件，以便在工件中形成多个孔区域。各孔区域可以由修改区域和修改区域中的开口组成，该修改区域中的开口延伸至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个，即向第一表面、第二表面和第三表面的至少一个开口。修改区域可以围绕开口。
将外部刺激施用至液体介质可以包括加热该液体介质或冷却该液体介质，或者由加热该液体介质或冷却该液体介质组成。以这种方式，可以以简单且有效的方式施用该外部刺激。
例如，可以加热该液体介质，以便增加该液体介质的体积、特别是比体积。
将外部刺激施用至液体介质可以包括将电场和/或磁场施用至液体介质，或者由将电场和/或磁场施用至液体介质组成。将外部刺激施用至液体介质可以包括使液体介质受到电影响和/或磁影响，或者由使液体介质受到电影响和/或磁影响组成。例如，如果液体介质包括液晶或由液晶组成，则可以采用该方法。
可以将电场和/或磁场施用至液体介质，以便增加液体介质的体积、特别是比体积。
将外部刺激施用至液体介质可以诱导液体介质的相变，以便增加介质的体积。可以将外部刺激施用至液体介质，以便诱导液体介质的相变。液体介质的相变可以是从液相到固相的转变，或者从液相到气相(gas phase)或汽相(vapour phase)的转变。
将外部刺激施用至液体介质以便诱导液体介质的相变允许以特别有效的方式增加介质的体积。
可以冷却液体介质，以便诱导介质从液相到固相的相变。例如，可以通过冷却介质使液体介质冷冻。例如，如果液体介质包括水、例如去离子水，或由水、例如去离子水组成，则可以采用该方法。
可以加热液体介质，以便诱导介质从液相到气相或汽相的相变。例如，可以通过加热介质使液体介质蒸发。例如，如果液体介质包括异丙醇、或诸如液体二氧化碳(CO2)或液氮(N2)的液化气体(liquid gas)，或者由异丙醇、或诸如液体二氧化碳(CO2)或液氮(N2)的液化气体组成，则可以采用该方法。
在工件中创建的开口可以为工件中的裂纹。裂纹可以源自形成在工件内侧的修改区域。裂纹可以从修改区域延伸至第一表面、第二表面、和第三表面的至少一个。
例如，修改区域可以是工件材料的结构已修改的工件区域、和/或工件已损坏的工件区域。结构修改和/或损坏可以导致延伸至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个的裂纹的形成。
增加接收在裂纹中的介质的体积，会导致裂纹的尺寸或沿着裂纹延伸到的一个或多个表面的扩展的增加，使裂纹沿着一个或多个表面传播(propagate)。因此，可以以特别有效的方式减小工件在其存在开口的区域中的强度。
可以通过将液体介质或液体介质的蒸汽施用至开口延伸到的第一表面、第二表面和第三表面的至少一个，将液体介质引入到至少一些或全部开口中，使得至少一部分液体介质至少部分地或完全地进入到开口中。如果将液体介质的蒸汽施用至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个，则蒸汽可以在其施用到的表面上凝结和/或在开口中凝结。
例如，可以将液体介质喷射或倾倒在开口延伸到的第一表面、第二表面和第三表面的至少一个上。
工件可以完全或部分地浸入液体介质中。例如，液体介质可以接收在诸如罐等的容器中，且工件可以放置在该容器中。可替代地，可以在工件周围设置诸如壁的液体屏障(liquid barrier)，并且由该液体屏障包围的空间可以至少部分地或完全地填充有该液体介质。
可以通过毛细作用力将施用至工件的液体介质吸入到开口中。
液体介质可以包括液晶或由液晶组成。液体介质可以包括异丙醇、或诸如液体二氧化碳(CO2)或液氮(N2)的液化气体，或者由异丙醇、或诸如液体二氧化碳(CO2)或液氮(N2)的液化气体组成。
液体介质可以包括水、例如纯水或去离子水，或者由水、例如纯水或去离子水组成。特别优选地，液体介质为水。在这种情况下，本发明的方法可以以特别简单且有效的方式执行。
可以处理、例如预处理开口延伸到的第一表面、第二表面和第三表面的至少一个，以便增强液体介质对一个或多个表面的润湿性。可替代地或额外地，液体介质的组成或材料可以选择为实现液体介质对一个或多个表面的高度润湿性。以这种方式，可以确保液体介质在一个或多个表面上有效铺展(spread)、且可靠地进入到开口中。
液体介质可以为纯液体，诸如水，例如去离子水。
液体介质可以包含多种成分，例如两种以上的成分，或由多种成分，例如两种以上的成分组成。
液体介质可以包含表面活性剂。例如，液体介质可以包含水和表面活性剂，或由水和表面活性剂组成。
通过选择包含表面活性剂的液体介质，可以实现液体介质对工件的一个或多个表面的特别高度的润湿性，因此确保了有效且可靠地将液体介质引入开口中。例如，如果工件由SiC制成，则使用包含表面活性剂的液体介质可以是特别有益的。
修改区域可以包括、或者是无定形(amorphous)区域或形成有裂纹的区域。
修改区域可以各自在工件材料内侧包括例如腔的空间，该空间由无定形区域或形成有裂纹的区域围绕。
修改区域可以各自由工件材料内侧的例如腔的空间、以及围绕该空间的无定形区域或形成有裂纹的区域组成。
如果修改区域包括、或者是形成有裂纹的区域(即已经形成裂纹的区域)，则裂纹可以为微裂纹(microcracks)。该裂纹可以具有在微米(μm)范围内的例如长度和/或宽度的尺寸。例如，裂纹可以具有0.1μm至50μm范围内的宽度，和/或10μm至2000μm范围内的长度。
修改区域可以具有0.1μm至30μm、优选2μm至20μm、且更优选3μm至10μm范围内的直径。
本发明的方法还可以包括划分或分离工件。可以在将外部刺激施用至液体介质以便增加介质的体积之后，执行划分或分离工件的步骤。例如，工件可以是划分成多个芯片或裸片的晶圆或基板。可替代地，工件可以是例如铸件，从该铸件分离基板或晶圆。
划分或分离、特别是完全划分或分离工件可以包括将外力施用至工件，或由将外力施用至工件组成。例如，可以通过将工件附接至膨胀带(expansion tape)并使该膨胀带径向膨胀，来将外力施用至工件。
增加开口中接收的介质的体积，会导致开口的尺寸或沿着开口延伸到的一个或多个表面的扩展的增加，因此，显著降低了工件在其存在开口的区域中的强度。因此，这些区域用作有效的分离或划分起始点或区域，极大地促进了划分工件的过程。特别地，如果例如通过使用膨胀带将外力施用至工件，则沿着这些区域可靠地划分工件。
如上文已经描述的，通过施用外部刺激增加介质的体积可以导致工件的完整划分或分离。在这种情况下，无需划分或分离工件的额外的步骤。然而，可以将工件附接至膨胀带。在增加介质的体积之后，该膨胀带可以径向膨胀，以便增加工件的分离组件、诸如芯片或裸片之间的距离。以这种方式，可以可靠地防止由于无意地彼此触碰或摩擦而产生的对这些组件的任何损坏。
本发明还提供一种用于处理工件的系统，该工件具有第一表面、与该第一表面相对的第二表面、以及在该第一表面和该第二表面之间延伸的第三表面。该系统包括修改区域形成装置，其配置为在工件内侧形成修改区域，以便在工件中创建开口，该开口延伸至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个。该系统还包括：液体介质供应装置，其配置为将液体介质引入到至少一些开口中；以及外部刺激施用装置，其配置为将外部刺激施用至被引入到至少一些开口中的液体介质，以便增加介质的体积。
本发明的工件处理系统是配置为执行本发明的工件处理方法的系统。因此，工件处理系统提供了以上已经针对工件处理方法详细描述的技术效果和优点。
以上针对本发明的工件处理方法描述的特征也应用于本发明的工件处理系统。
工件、修改区域、开口、液体介质和外部刺激可以与以上描述相同。
工件处理系统可以包括用于控制系统的组件的控制器。该控制器可以包括多个控制单元、例如用于控制系统的不同组件的控制单元。
该控制器可以配置为控制工件处理系统，以便执行本发明的工件处理方法。
该控制器可以配置为控制修改区域形成装置，以便在工件内侧形成修改区域，从而在工件中创建开口，该开口延伸至第一表面、第二表面和第三表面的至少一个。该控制器可以配置为控制液体介质供应装置，以便在工件内侧形成修改区域之后，将液体介质引入到至少一些开口中。该控制器可以配置为控制外部刺激施用装置，以便将外部刺激施用至被引入到至少一些开口中的液体介质，以便增加介质的体积。
修改区域形成装置可以包括配置为将激光束施用至工件的激光束施用装置，或由配置为将激光束施用至工件的激光束施用装置组成。在工件内侧形成修改区域可以包括将激光束施用至工件，或由将激光束施用至工件组成。
通过激光束施用装置施用至工件的激光束可以具有允许激光束透射穿过工件的波长。激光束施用装置可以配置为在激光束的焦点位于工件内侧或工件之内的情况下，将激光束施用至工件。
激光束施用装置可以配置为在激光束的焦点位于第一表面处或在第一表面上、位于第二表面处或在第二表面上、或者位于第三表面处或在第三表面上的情况下，将激光束施用至工件。
激光束施用装置可以配置为在激光束的焦点位于工件外侧的情况下，将激光束施用至工件。
激光束施用装置可以配置为将脉冲激光束施用至工件。脉冲激光束可以具有例如在1fs至1000ns范围内的脉冲宽度。
激光束施用装置可以配置为将激光束从工件的第一表面的侧部施用至工件。激光束施用装置可以配置为将激光束从工件的第二表面的侧部施用至工件。激光束施用装置可以配置为将激光束从工件的第三表面的侧部施用至工件。
激光束施用装置可以配置为至少在沿着形成于工件的第一表面上的至少一条分划线或多个分划线的多个位置中，将激光束施用到工件。
液体介质供应装置可以配置为将液体介质或液体介质的蒸汽施用至开口延伸到的第一表面、第二表面和第三表面的至少一个。液体介质供应装置可以配置为通过将液体介质或液体介质的蒸汽施用至开口延伸到的第一表面、第二表面和第三表面的至少一个，来将液体介质引入到至少一些开口中。
例如，液体介质供应装置可以配置为将液体介质喷射或倾倒在开口延伸到的第一表面、第二表面和第三表面的至少一个上。
液体介质供应装置可以配置为完全地或部分地将工件浸入液体介质中。
例如，液体介质供应装置可以包括容器、诸如罐等，或由容器、诸如罐等组成，液体介质接收在该容器中。液体介质供应装置可以配置成用于将工件放置到容器中。液体介质供应装置可以配置为完全地或部分地将工件浸入接收在容器中的液体介质中。
液体介质供应装置可以包括用于设置在工件周围的液体屏障、诸如壁。液体介质供应装置可以配置为用液体介质至少部分地或完全地填充由液体屏障包围的空间。
外部刺激施用装置可以包括加热装置和/或冷却装置，或者由加热装置和/或冷却装置组成。加热装置可以配置为加热液体介质。冷却装置可以配置为冷却液体介质。
外部刺激施用装置可以包括电场施用装置和/或磁场施用装置，或者由电场施用装置和/或磁场施用装置组成。电场施用装置可以配置为将电场施用至液体介质。磁场施用装置可以配置为将磁场施用至液体介质。外部刺激施用装置可以包括组合的电场和磁场施用装置，或者由组合的电场和磁场施用装置组成。该组合的电场和磁场施用装置可以配置为将电场和磁场施用至液体介质。
外部刺激施用装置可以配置为将外部刺激施用至液体介质，以便诱导液体介质的相变。液体介质的相变可以是从液相到固相的转变，或者从液相到气相或汽相的转变。
冷却装置可以配置为冷却液体介质，以便诱导介质从液相到固相的相变。例如，冷却装置可以配置为冷冻该介质。
加热装置可以配置为加热液体介质，以便诱导介质从液相到气相或汽相的相变。例如，加热装置可以配置为蒸发液体介质。
用于处理工件的系统还可以包括配置为划分或分离工件的划分装置。划分装置可以配置为在将外部刺激施用至液体介质以便增加介质的体积之后，划分或分离工件。
划分装置可以包括外力施用装置，或由外力施用装置组成。外力施用装置可以配置为将外力施用至工件。外力施用装置可以配置为通过使工件附接到的膨胀带径向膨胀来将外力施用至工件。
用于处理工件的系统还可以包括配置为使膨胀带、特别是工件附接到的膨胀带径向膨胀的径向膨胀装置。
附图说明
在下文中，参照附图解释本发明的非限制性实施例，其中：
图1为示出了晶圆的截面图，该晶圆作为待通过根据本发明的第一实施方案的方法处理的工件；
图2为图1中示出的晶圆的立体图；
图3为说明了在根据第一实施方案的方法中，将激光束施用至晶圆、从而在晶圆内侧形成修改区域的步骤的截面图；
图4为说明了在根据第一实施方案的修改的方法中，将激光束施用至晶圆、从而在晶圆内侧形成修改区域的步骤的截面图；
图5为说明了在根据第一实施方案的进一步修改的方法中，将激光束施用至晶圆、从而在晶圆内侧形成修改区域的步骤的截面图；
图6为说明了在根据第一实施方案的再进一步修改的方法中，将激光束施用至晶圆、从而在晶圆内侧形成修改区域的步骤的截面图；
图7为说明了在根据第一实施方案的方法中，将晶圆浸入液体介质中的步骤的截面图；
图8为示出了在根据第一实施方案的方法中，划分晶圆的步骤的结果的截面图；
图9为说明了在根据第一实施方案的进一步修改的方法中，将晶圆浸入液体介质中的步骤的截面图；
图10为说明了在根据本发明的第二实施方案的方法中，将激光束施用至作为工件的铸件、从而在铸件内侧形成修改区域的步骤的截面图；
图11为示出了在形成修改区域之后的图10的铸件的立体透视图；
图12为说明了在根据第二实施方案的方法中，将铸件浸入液体介质中的步骤的截面图；并且
图13为示出了在根据第二实施方案的方法中，划分铸件的步骤的结果的截面图。
具体实施方式
现将参照附图描述本发明的优选实施方案。优选实施方案涉及处理工件的方法，且涉及用于执行这些方法的工件处理系统。
在下文中，将参照图1至图9描述本发明的第一实施方案。
在第一实施方案中，在作为工件的晶圆2上执行本发明的方法(例如参见图1和图2)。特别地，晶圆2可以为半导体晶圆，诸如Si晶圆或SiC晶圆。然而，如以上已经详述的，可以使用不同类型的工件，并且特别地，可以使用不同的工件材料。
如图1所示，晶圆2具有第一表面4、即前表面，和与第一表面4相对的第二表面6、即后表面。第一表面4与第二表面6基本上彼此平行。进一步地，晶圆2具有第三表面8、即侧表面，该第三表面8在第一表面4和第二表面6之间沿晶圆2的圆周延伸。
在第一表面4上，形成具有多个设备12的设备区10。通过也形成在第一表面4上的多条分划线14来分割设备12。分划线14基本上以晶格图案布置。设备12可以包括或者可以是例如晶体管，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，或二极管、例如肖特基势垒二极管。
如图3中箭头所指示的，脉冲激光束LB从第一表面4的侧部施用至晶圆2。脉冲激光束LB可以具有例如在1fs至1000ns范围内的脉冲宽度。
通过根据本发明的实施方案的工件处理系统(未示出)的激光束施用装置(未示出)，将脉冲激光束LB施用至晶圆2。在该实施方案中，激光束施用装置构成了该系统的修改区域形成装置。
在将脉冲激光束LB施用至晶圆2的过程期间，如图3所示，晶圆2由片材(sheeting)15和环形框架17支承。具体地，晶圆2的第二表面6附接至片材15。片材15可以为膨胀带、切割带或保护片材，例如包括保护膜或保护片材、或由保护膜或保护片材组成。片材15在其外围部分处通过环形框架17支承，以便通过片材15关闭环形框架17的内部开口。
片材15可以设置有用于将片材15附接至晶圆2的第二表面6的粘合层(未示出)。粘合层可以布置在片材15的整个前表面上，或仅布置在片材15的前表面的外围区中。在该后一种情况下，在片材15的前表面的中心区中，片材15的前表面和第二表面6彼此直接接触。因此，可以显著减小或甚至消除由于晶圆上的粘合层或粘合剂残留物的粘合力而可能污染或损坏第二表面6的风险。
可替代地，片材15的整个前表面和第二表面6可以彼此直接接触。在此情况下，片材15的整个前表面和第二表面6之间不存在材料、特别是粘合剂。可以在将片材15施用至第二表面6期间和/或之后，通过将外部刺激施用至片材15，来将片材15附接至第二表面6。将外部刺激施用至片材15可以包括以下或由以下组成：加热片材15；和/或冷却片材15；和/或将真空施用至片材15；和/或利用诸如光的辐射、例如通过使用激光束来照射片材15。外部刺激可以包括或者是化学化合物和/或电子或等离子体照射，和/或诸如压力、摩擦力或超声应用的机械处理，和/或静电。
片材15和环形框架17的使用促进了晶圆2的处理和运输。进一步地，例如，如果将膨胀带用作片材15，则片材15可以在后面的阶段中径向膨胀，以完全划分晶圆2或使晶圆2的划分的组件彼此间隔，如下面将参考图8进一步详细描述的。
晶圆2的材料、例如Si或SiC，对于脉冲激光束LB透明，使得脉冲激光束LB透射穿过晶圆2。在脉冲激光束LB的焦点位于晶圆2内侧的情况下，将脉冲激光束LB施用至晶圆2。
在沿着分划线14的多个位置中，将脉冲激光束LB施用至晶圆2。进一步地，沿着各分划线14，脉冲激光束LB的焦点以三种不同的深度布置在晶圆2之内，即焦点的位置沿晶圆2的厚度方向变化。晶圆2的厚度方向从第一表面4朝向第二表面6延伸。
在其他实施方案中，沿着各分划线14，脉冲激光束LB的焦点可以以单一的深度布置、以两种不同的深度布置、或以超过三种不同的深度布置在晶圆2之内。通常，沿着各分划线14，脉冲激光束LB的焦点可以以一种或多种深度布置在晶圆2之内。
通过以这种方式将脉冲激光束LB施用至晶圆2，沿各分划线14形成有三行修改区域16。沿分划线14延伸的修改区域16的行在晶圆2的厚度方向上错开(stagger)，即在该厚度方向上布置在距第一表面4不同的距离处。修改区域16可以是无定形区域或者形成有裂纹的区域。
在形成有修改区域16的区域中，在晶圆2中形成修改区域16诱导了晶圆2中的应力。该应力导致在晶圆2中创建从修改区域16延伸至第一表面4的裂纹18，如图3所示。裂纹18存在于其中形成有修改区域16的晶圆2的区域中，并因此裂纹18沿分划线14布置。裂纹18是晶圆2中的开口的实施例，并且向第一表面4开口。
在本发明的其他实施方案中，激光束、例如脉冲激光束可以施用至晶圆2，以便在晶圆2中形成多个孔区域，其中，各孔区域可以由修改区域和延伸至第一表面4的修改区域中的开口组成。
图4中说明了在根据第一实施方案的修改的方法中，将脉冲激光束LB施用至晶圆2、从而在晶圆2内侧形成修改区域16的步骤。该步骤与第一实施方案的方法的相应步骤(参见图3)的区别仅在于，片材15具有与晶圆2基本上相同的尺寸和形状，以及在向晶圆2施用脉冲激光束LB期间没有使用环形框架、诸如环形框架17来支承晶圆2。可替代地，片材15的尺寸可以小于或大于晶圆2的尺寸。特别地，片材15的直径可以比晶圆2的直径小或大例如几毫米，诸如2mm以下、3mm以下、4mm以下、5mm以下、6mm以下、8mm以下或10mm以下。例如，在修改的方法中，具有附接的片材15的晶圆2可以由工件处理系统的支承构件(未示出)支承，诸如卡盘台。
在根据第一实施方案的进一步修改的方法中，在将脉冲激光束LB施用至晶圆2期间，可以不使用片材和环形框架、诸如片材15和环形框架17来支承晶圆2。例如，在该进一步修改的方法中，晶圆2可以由工件处理系统的支承构件(未示出)支承，诸如卡盘台。
图5中说明了在根据第一实施方案的进一步修改的方法中，将脉冲激光束LB施用至晶圆2、从而在晶圆2内侧形成修改区域16的步骤。该步骤与第一实施方案的方法的相应步骤(参见图3)的区别在于，将脉冲激光束LB从第二表面6的侧部施用至晶圆2。此外，如在图4中说明的修改方法中，片材15具有与晶圆2基本上相同的尺寸和形状，并且在将脉冲激光束LB施用至晶圆2期间，没有使用环形框架来支承晶圆2。片材15附接至晶圆2的第一表面4。
可替代地，片材15的尺寸可以小于或大于晶圆2的尺寸。特别地，片材15的直径可以比晶圆2的直径小或大例如几毫米，诸如2mm以下、3mm以下、4mm以下、5mm以下、6mm以下、8mm以下或10mm以下。
在图5中说明的修改方法中，通过形成修改区域16而在晶圆2中诱导的应力导致在晶圆2中创建从修改区域16延伸至第二表面6的裂纹18。
根据图5所示的修改的方法可以通过省略片材15而进一步修改。在该情况下，在将脉冲激光束LB施用至晶圆2期间，不使用片材和环形框架、诸如片材15和环形框架17来支承晶圆2。例如，在该进一步修改的方法中，晶圆2可以由工件处理系统的支承构件(未示出)支承，诸如卡盘台。
可以通过在将脉冲激光束LB施用至晶圆2期间使用片材和环形框架、诸如片材15和环形框架17(参见图9)来支承晶圆2，来进一步修改图5中说明的修改方法。图6中说明了该进一步修改。晶圆2的第一表面4可以以与以上参照图3描述的基本上相同的方式附接至片材15。如图6所示，片材15在其外围部分处通过环形框架17支承，以便通过片材15关闭环形框架17的内部开口。
在第一实施方案的方法中，在晶圆2内侧形成修改区域16、由此在晶圆2中创建裂纹18之后，将晶圆2完全浸入液体介质20中，如图7所示。具体地，环形壁形式的液体屏障22设置在晶圆2的周围，并且由液体屏障22和片材15包围的空间填充有液体介质20。
通过工件处理系统(未示出)的液体介质供应装置(未示出)，将液体介质20供应至由液体屏障22和片材15包围的空间。液体介质供应装置可以包括液体屏障22。
在本实施方案中，液体介质20为水，例如去离子水。然而，如以上已经详述的，可以使用其他类型的液体介质，诸如异丙醇、或例如液体二氧化碳(CO2)或液氮(N2)的液化气体。在一些实施方案中，液体介质20可以包含表面活性剂。例如，液体介质20可以包含水和表面活性剂，或由水和表面活性剂组成。
晶圆2浸入其中的液体介质20通过毛细作用力被吸入到晶圆2中的裂纹18中，并因此被引入到这些裂纹18中。
在第一实施方案的方法中，晶圆2完全浸入液体介质20中，以将液体介质20引入到裂纹18中。然而，在其他实施方案中，如以上已经详述的，液体介质20可以以不同的方式引入到裂纹18中。例如，液体介质20可以喷射或倾倒至第一表面4上。
在将晶圆2浸入液体介质20中、从而将液体介质20引入到裂纹18中之后，将外部刺激施用至液体介质20，以便增加裂纹18中的介质20的体积。具体地，将图7中所示的晶圆2、片材15、环形框架17、液体介质20和液体屏障22的组合(combination)放置在冷冻器(freezer)(未示出)中，从而冷却引入裂纹18中的液体介质20，以便诱导介质20从液相到固相的相变。例如，浸入介质20中的晶圆2可以在冷冻器中保持超过一小时。在一些实施方案中，浸入的晶圆2可以在冷冻器中保持一小时以下。因此，液体介质20通过将介质20冷却而冷冻，即水形式的液体介质20变为冰。通过诱导这样的液体介质20的相变，以特别有效的方式增加了裂纹18中的介质20的体积。
可替代地，例如在将晶圆2从浸浴(immersion bath)中移除后，可以将晶圆2放置在冷却设备(未示出)上，例如，诸如帕尔贴(Peltier)冷却设备的热电冷却设备。也以该方式，将引入裂纹18中的液体介质20冷却，以便诱导介质20从液相到固相的相变。通过使用这样的冷却设备，可以大大缩短诱导相变所需的冷却时间，例如，缩短至几秒至几分钟的范围内的时间。
通过使用一种或多种液化气体、诸如液体二氧化碳(CO2)或液氮(N2)来冷却液体介质20，可以将所需的冷却时间进一步缩短，例如缩短至几秒。以此方式，可以以特别快速且有效的方式诱导介质20的相变。
在将晶圆2、片材15、环形框架17、介质20和液体屏障22的组合保持在冷冻器中例如超过1小时的时间之后，从冷冻器中取出该组合并将晶圆2解冻。特别地，可以加热晶圆2，以融化由冷冻液体介质20而产生的冰。在一些实施方案中，冷冻液体介质20和融化冷冻的液体介质20的步骤可以重复一次或多次，优选两次以上。以此方式，可以特别可靠地确保液体介质20完全渗透到裂纹18中。
随后，融化的液体介质20可以从晶圆2去除。
冷冻器是配置为冷却液体介质20的冷却装置的一个实施例。在本实施方案中，冷冻器构成了工件处理系统(未示出)的外部刺激施用装置。
冷却设备，例如，诸如帕尔贴冷却设备的热电冷却设备是配置为冷却液体介质20的冷却装置的另一实施例。在一些实施方案中，冷却设备构成了工件处理系统(未示出)的外部刺激施用装置。
冷却设备的其他实施例可以配置为通过使用一种或多种液化气体、诸如液体二氧化碳(CO2)或液氮(N2)，来冷却液体介质20。这样的冷却装置也可以构成工件处理系统的外部刺激施用装置。
以以上详述的方式增加裂纹18中接收的介质20的体积导致裂纹18沿第一表面4的扩展的增加，使裂纹18沿第一表面4传播。在本实施方案中，通过冷却过程增加介质20的体积导致沿第一表面4的裂纹传播，导致晶圆2的完整划分。具体地，如图8所示，晶圆2沿分划线14被划分成多个裸片24。因此，无需划分或分离晶圆2的额外步骤。
在晶圆2已经以此方式完全划分之后，可以例如通过使用膨胀鼓(expansiondrum)将片材15径向膨胀，以便增加相邻裸片24之间的距离。以这种方式，可以可靠地防止由于无意地彼此触碰或摩擦而对裸片24产生的任何损坏。随后，可以从片材15拾取裸片24以用于裸片24的进一步处理、运输或存储。
在其他实施方案中，可以通过增加接收在裂纹18中的介质20的体积，来减小晶圆2在其存在有裂纹18的区域中、即沿分划线14的区域中的强度，但是没有完全划分晶圆2。在此情况下，可以执行划分、即完全划分晶圆2的另一步骤。该步骤可以包括将外力施用至晶圆2，或由将外力施用至晶圆2组成。特别地，可以通过使片材15径向膨胀来将外力施用至晶圆2，以便将晶圆2划分成分离的裸片24。
在第一实施方案的方法中，将外部刺激施用至液体介质20由冷却液体介质20组成。然而，如以上已经详述的，可以使用不同类型的外部刺激。例如，将外部刺激施用至液体介质20可以包括加热液体介质20、或由加热液体介质20组成，或者包括将电场和/或磁场施用至液体介质20、或由将电场和/或磁场施用至液体介质20组成。
图9说明了在根据第一实施方案的进一步修改的方法(参见图6)中，将晶圆2浸入液体介质20中的步骤。该步骤与第一实施方案的方法的相应步骤(参见图7)的区别在于，晶圆2中的裂纹18从修改区域16延伸至第二表面6，使得液体介质20经由第二表面6被引入到裂纹18中。
在下文中，将参照图10至图13描述本发明的第二实施方案。
在第二实施方案中，在作为工件的铸件102上执行本发明的方法(例如参见图10和图11)。具体地，铸件102可以为半导体铸件、诸如Si铸件或SiC铸件。然而，如以上已经详述的，可以使用不同类型的工件，并且特别是可以使用不同工件材料。
如图10所示，铸件102具有第一表面104、即前表面，和与第一表面104相对的第二表面106、即后表面。第一表面104与第二表面106基本上彼此平行。进一步地，铸件102具有第三表面108、即侧表面，该第三表面108在第一表面104和第二表面106之间沿铸件102的圆周延伸。在本实施方案中，在铸件102的第一表面104上没有设备形成。然而，在其他实施方案中，具有设备的设备区可以存在于铸件102的第一表面104上。
脉冲激光束LB从铸件102的第一表面104的侧部施用至铸件102(参见图10)。脉冲激光束LB可以具有例如在1fs至1000ns范围内的脉冲宽度。脉冲激光束LB具有允许脉冲激光束LB透射穿过铸件102的波长。在脉冲激光束LB的焦点位于在从第一表面104朝向第二表面106的方向上距第一表面104一定距离处、即位于铸件102内侧的情况下，脉冲激光束LB在沿第一表面104的多个位置中施用至铸件102(参见图10)。
通过根据本发明的实施方案的工件处理系统(未示出)的激光束施用装置(未示出)，将脉冲激光束LB施用至铸件102。在该实施方案中，激光束施用装置构成了该系统的修改区域形成装置。激光束施用装置可以与用于第一实施方案的方法的激光束施用装置相同。在将脉冲激光束LB施用至铸件102的过程期间，铸件102可以由工件处理系统的支承构件(未示出)支承。
通过以此方式将脉冲激光束LB施用至铸件102，修改层110形成在铸件102内侧(参见图10和图11)。修改层110由多个修改区域(未示出)组成。修改层110面向第一表面104，即修改层110在从第一表面104朝向第二表面106的方向上与第一表面104相对。修改层110形成为基本上平行于第一表面104。
修改层110的修改区域是已经通过施用脉冲激光束LB而修改的铸件102的区域。特别地，修改区域可以是已经通过施用脉冲激光束LB修改了铸件材料的结构的铸件102的区域，和/或已经通过施用脉冲激光束LB使铸件102损坏的铸件102的区域。修改层110的修改区域可以与第一实施方案的方法中形成的修改区域16基本上相同。特别地，修改层110的修改区域可以是无定形区域或者其中形成有裂纹的区域。
如图10和图11所示，修改层110基本上形成在铸件102的整个截面上，该截面基本上垂直于铸件102的厚度方向。修改层110形成为在铸件102的厚度方向上比第二表面106更靠近第一表面104。
在铸件102中形成由修改区域组成的修改层110诱导了形成有修改层110的区域中的铸件102中的应力。该应力导致在铸件102中创建从修改区域延伸至第三表面108的裂纹(未示出)。裂纹是铸件102中的开口的实施例，并且向第三表面108开口。
在铸件102中形成由修改区域组成的修改层110、由此在铸件102中创建裂纹之后，将铸件102完全浸入液体介质120中，如图12所示。具体地，液体介质120接收在容器122中，并且铸件102放置到容器122中。
通过工件处理系统(未示出)的液体介质供应装置(未示出)，将液体介质120供应至容器122。液体介质供应装置可以包括容器122。
在本实施方案中，液体介质120为水，例如去离子水。然而，如以上已经详述的，可以使用其他类型的液体介质，诸如异丙醇、或例如液体二氧化碳(CO2)或液氮(N2)的液化气体。在一些实施方案中，液体介质120可以包含表面活性剂。例如，液体介质120可以包含水和表面活性剂，或由水和表面活性剂组成。
铸件102浸入的液体介质120通过毛细作用力被吸入到铸件102中的裂纹中，并因此被引入到这些裂纹中。
在第二实施方案的方法中，铸件102完全浸入液体介质120中，以将液体介质120引入到裂纹中。然而，在其他实施方案中，如以上已经详述的，液体介质120可以以不同的方式引入到裂纹中。例如，液体介质120可以喷射或倾倒至第三表面108上。
在将铸件102浸入液体介质120中、从而将液体介质120引入到裂纹中之后，将外部刺激施用至液体介质120，以便增加裂纹中的介质120的体积。具体地，将铸件102从浸浴中移除，并通过将铸件102放置在冷冻器(未示出)中来冷却引入到裂纹中的液体介质120，以便诱导介质120从液相到固相的相变。例如，铸件102可以保持在冷冻器中超过一小时。在一些实施方案中，铸件102可以在冷冻器中保持一小时以下。因此，通过将介质120冷却来冷冻液体介质120，即将水形式的冷却介质120转变为冰。通过诱导这样的液体介质120的相变，以特别有效的方式增加了裂纹中的介质120的体积。
可替代地，可以将图12中所示的铸件102、容器122和液体介质120的组合放置在冷冻器中，从而冷却引入到裂纹中的液体介质120，以便诱导介质120从液相到固相的相变。例如，该组合可以保持在冷冻器中超过一小时。在一些实施方案中，该组合可以在冷冻器中保持一小时以下。
在将铸件102保持在冷冻器中例如超过一小时的时间之后，将铸件102从冷冻器取出并解冻。特别地，可以加热铸件102，以便融化由冷冻液体介质120产生的冰。在一些实施方案中，冷冻液体介质120和融化冷冻的液体介质120的步骤可以重复一次或多次，优选两次以上。以此方式，可以特别可靠地确保液体介质120完全渗透到裂纹中。
随后，可以将融化的液体介质120从铸件102去除。
冷冻器是配置为冷却液体介质120的冷却装置的一个实施例。在本实施方案中，冷冻器构成了工件处理系统(未示出)的外部刺激施用装置。
以以上详述的方式增加接收在裂纹中的介质120的体积导致裂纹沿第三表面108的扩展的增加，使裂纹沿第三表面108传播。在本实施方案中，通过冷却过程增加介质120的体积导致沿第三表面108的裂纹传播，导致铸件102沿修改层110的完整分离。通过以此方式分离铸件102，获得了基板124、诸如晶圆。具体地，如图13所示，基板124从铸件102的剩余物126分离。因此，无需划分或分离铸件102的额外步骤。
在其他实施方案中，可以通过增加接收在裂纹中的介质120的体积来减小铸件102在其存在有裂纹的区域中的强度，但是没有完全分离铸件102。在此情况下，可以执行分离、即完全分离铸件102的进一步步骤。该步骤可以包括将外力施用至铸件102，或由将外力施用至铸件102组成。
在第二实施方案的方法中，将外部刺激施用至液体介质120由冷却液体介质120组成。然而，如以上已经详述的，可以使用不同类型的外部刺激。例如，将外部刺激施用至液体介质120可以包括加热液体介质120、或由加热液体介质120组成，或者包括将电场和/或磁场施用至液体介质120、或由将电场和/或磁场施用至液体介质120组成。

Claims (12)

1.一种处理工件(2、102)的方法，所述工件(2、102)具有第一表面(4、104)、与所述第一表面(4、104)相对的第二表面(6、106)、和在所述第一表面(4、104)与所述第二表面(6、106)之间延伸的第三表面(8、108)，其中，所述方法包括：
在所述工件(2、102)内侧形成修改区域(16)，以便在所述工件(2、102)中创建开口(18)，所述开口(18)延伸至所述第一表面(4、104)、所述第二表面(6、106)和所述第三表面(8、108)的至少一个；
在所述工件(2、102)内侧形成所述修改区域(16)之后，将液体介质(20、120)引入到至少一些所述开口(18)中；以及
在将所述液体介质(20、120)引入到所述至少一些所述开口(18)中之后，将外部刺激施用至所述液体介质(20、120)，以便增加所述介质(20、120)的体积。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述工件(2、102)内侧形成所述修改区域(16)包括将激光束(LB)施用至所述工件(2、102)，或由将激光束(LB)施用至所述工件(2、102)组成。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述工件(2、102)由对所述激光束(LB)透明的材料制成；并且在所述激光束(LB)的焦点位于所述工件(2、102)内侧的情况下，或者在所述激光束(LB)的所述焦点位于所述第一表面(4、104)上、所述第二表面(6、106)上、或所述第三表面(8、108)上的情况下，将所述激光束(LB)施用至所述工件(2、102)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述外部刺激施用至所述液体介质(20、120)包括加热所述液体介质(20、120)或冷却所述液体介质(20、120)，或由加热所述液体介质(20、120)或冷却所述液体介质(20、120)组成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述外部刺激施用至所述液体介质(20、120)包括将电场和/或磁场施用至所述液体介质(20、120)，或由将电场和/或磁场施用至所述液体介质(20、120)组成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述外部刺激施用至所述液体介质(20、120)诱导所述液体介质(20、120)的相变，以便增加所述介质(20、120)的体积。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述开口(18)是所述工件中的裂纹。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过将所述液体介质(20、120)或所述液体介质(20、120)的蒸汽施用至所述开口(18)延伸到的所述第一表面(4、104)、所述第二表面(6、106)和所述第三表面(8、108)的至少一个，来将所述液体介质(20、120)引入到所述至少一些所述开口(18)中，使得至少一部分所述液体介质(20、120)至少部分地进入到所述开口(18)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述液体介质(20、120)是水。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述液体介质(20、120)包含表面活性剂。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述修改区域(16)包括无定型区域或形成有裂纹的区域、或者是无定型区域或形成有裂纹的区域。
12.一种处理工件(2、102)的系统，所述工件(2、102)具有第一表面(4、104)、与所述第一表面(4、104)相对的第二表面(6、106)、和在所述第一表面(4、104)与所述第二表面(6、106)之间延伸的第三表面(8、108)，其中，所述系统包括：
修改区域形成装置，其配置为在所述工件(2、102)内侧形成修改区域(16)，以便在所述工件(2、102)中创建开口(18)，所述开口(18)延伸至所述第一表面(4、104)、所述第二表面(6、106)和所述第三表面(8、108)的至少一个；
液体介质供应装置，其配置为将液体介质(20、120)引入到至少一些所述开口(18)中；以及
外部刺激施用装置，其配置为将外部刺激施用至被引入到所述至少一些所述开口(18)中的所述液体介质(20、120)，以便增加所述介质(20、120)的体积。
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