DE102004024643A1

DE102004024643A1 - Werkstückteilungsverfahren unter Verwendung eines Laserstrahls

Info

Publication number: DE102004024643A1
Application number: DE102004024643A
Authority: DE
Inventors: Yusuke Nagai; Satoshi Kobayashi; Hitoshi Hoshino
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: US20080128953A1; CN100513110C; SG119217A1; DE102004024643B4; US20040232124A1; JP2004343008A; CN1572452A

Abstract

Ein Werkstückteilungsverfahren weist Aufbringen eines Laserstrahls von einer Flächenseite eines Werkstücks her auf, das für den Laserstrahl durchlässig ist. Der von der einen Flächenseite des Werkstücks her aufgebrachte Laserstrahl wird an der anderen Fläche des Werkstücks oder ihrer Nachbarschaft fokussiert, um eine Region zu verschlechtern bzw. zu zersetzen, die von der anderen Fläche des Werkstücks bis zu einer vorbestimmten Tiefe geht. Die Verschlechterung bzw. Zersetzung des Werkstücks besteht im wesentlichen aus Schmelzen und Wiederverfestigung.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Werkstückteilungsverfahren unter Verwendung eines Laserstrahls, welcher zum Teilen eines dünnen Plattenelemets, nämlich eines Wafers bzw. Halbleiterscheibe geeignet ist, welches insbesondere eines der folgenden aufweist, obwohl nicht hierauf beschränkt, nämlich ein Saphirsubstrat, ein Siliziumkarbidsubstrat, ein Lithiumtantalatsubstrat, ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat und ein Siliziumsubstrat.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung werden, wie es wohlbekannt ist, viele Halbleiterschaltungen bzw. -schaltkreise an der Fläche eines Wafers gebildet, der ein Substrat aufweist, z.B. ein Saphirsubstrat, ein Siliziumkarbidsubstrat, ein Lithiumtantalatsubstrat, ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat oder ein Siliziumsubstrat, und sodann wird der Wafer geteilt, um individuelle bzw. einzelne Halbleiterschaltungen zu bilden. Verschiedene Verfahren unter Verwendung eines Laserstrahls sind zu Teilen des Wafers vorgeschlagen worden.
Bei dem in dem U.S.-Patent Nr. 5.826.772 offenbarten Teilungsverfahren wird ein Laserstrahl an einer Fläche eines Wafers oder an ihrer Nähe bzw. Nachbarschaft fokussiert und der Laserstrahl und der Wafer werden entlang einer Teilungslinie relativ bewegt. Durch diesen Vorgang wird das Material bzw. Werkstoff an der einen Flächenseite des Wafers entlang der Teilungslinie weggeschmolzen, um eine Nut an der einen Fläche des Wafers zu bilden. Sodann wird ein Biegemoment auf den Wafer aufgebracht, um den Wafer entlang der Nut zu brechen.
Das U.S.-Patent 6.211.488 und die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 2001-277163 offenbaren jeweils ein Teilungsverfahren, welches Fokussieren eines Laserstrahls an bzw. auf einen Zwischenbereich in der Dickenrichtung eines Wafers, relatives Bewegen des Laserstrahls und des Wafers entlang einer Teilungslinie, um hierdurch eine angegriffene oder verschlechterte Zone in dem Zwischenbereich in der Dickenrichtung des Wafers entlang der Teilungslinie zu erzeugen, und sodann Aufbringen einer äußeren Kraft auf den Wafer aufweist, um den Wafer entlang der verschlechterten Zone zu brechen.
Das in dem oben erwähnten U.S.-Patent Nr. 5.826.772 offenbarte Teilungsverfahren wirft die Probleme bzw. Schwierigkeiten auf, dass das Material, das von der einen Flächenseite des Wafers weggeschmolzen ist (sogenannte Überbleibsel bzw. Trümmer), sich über der einen Fläche des Wafers zerstreut und an dieser anhaftet, um hierdurch die resultierenden Halbleiterschaltungen zu beflecken bzw. beschmutzen; und dass es schwierig ist, die Breite der resultierenden Nut genügend klein zu machen, was folglich eine verhältnismäßig große Breite der Teilungslinie erfordert, was notwendigerweise in einem verhältnismäßig geringen Prozentanteil des Bereichs bzw. Fläche resultiert, die für die Bildung der Halbleiterschaltungen brauchbar bzw. nutzbar ist.
Die Teilungsverfahren, die in dem U.S.-Patent 6.211.488 und der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-277163 offenbart sind, weisen die folgenden Probleme bzw. Schwierigkeiten auf: Entsprechend den durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung durchgeführten Experimenten bzw. Versuchen erfordert eine Verschlechterung des Materials an dem Zwischenbereich in der Dickenrichtung des Wafers im allgemeinen, dass ein Laserstrahl mit einer Leistungs- bzw. Energiedichte nicht geringer als eine vorbestimmte Leistungs- bzw. Energiedichte zu dem Wafer gerichtet wird. Die Verschlechterung des Materials führt zu der Bildung von Lücken bzw. Hohlräumen und Rissen. Die Risse können sich in willkürlichen bzw. beliebigen Richtungen erstrecken. Folglich gibt es, wenn eine äußere Kraft auf den Wafer aufgebracht wird, eine Neigung für den Wafer, nicht genügend genau entlang der Teilungslinie gebrochen zu werden, mit dem Ergebnis, dass viele Frakturen bzw. Brüche an der Bruchkante auftreten können oder verhältnismäßig große Risse verursacht werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues und verbessertes Werkstückteilungsverfahren unter Verwendung eines Laserstrahls zu schaffen, welches ein Werkstück ausreichend präzise bzw. genau entlang einer ausreichend engen bzw. schmalen Teilungslinie teilen kann.
Wir, die Erfinder, führten in die Tiefe gehende Studien bzw. Untersuchungen und Experimente bzw. Versuche durch und fanden zu unserer Überraschung die folgenden Tatsachen: Ein Laserstrahl wird von einer Flächenseite eines Werkstückes her aufgebracht, welches für den Laserstrahl durchlässig ist, und wird an der anderen Fläche des Werkstücks oder ihrer Nähe bzw. Nachbarschaft fokussiert. Durch ein solches Vorgehen kann das Material des Werkstücks in einer Region verschlechtert bzw. zersetzt werden, die von der anderen Fläche bis zu einer vorbestimmten Tiefe geht. Darüber hinaus kann die Verschlechterung bzw. Zersetzung im wesentlichen Schmelzen und Wiedervertestigung bzw. Wiedererstarrung des Materials ohne Beseitigung bzw. Entfernung des Materials aufweisen, wobei dementsprechend das Auftreten von Überbleibseln bzw. Trümmern im wesentlichen vermieden oder ausreichend unterdrückt wird und das Auftreten von Lücken oder Rissen im wesentlichen vermieden oder ausreichend unterdrückt wird. Daher kann die oben erwähnte Hauptaufgabe gelöst werden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist zum Erfüllen der oben beschriebenen, hauptsächlichen technischen Herausforderung bzw. Aufforderung ein Werkstückteilungsverfahren vorgesehen, welches Anwenden bzw. Aufbringen eines Laserstrahls von einer Flächenseite eines Werkstücks her aufweist, das für den Laserstrahl durchlässig ist, wobei das Verfahren weiterhin Fokussieren des von der einen Flächenseite des Werkstücks her aufgebrachten Laserstrahls an bzw. auf die andere Fläche des Werkstücks oder ihre Nähe bzw. Nachbarschaft aufweist, um eine Region zu verschlechtern, die von der anderen Fläche des Werkstücks bis zu einer vorbestimmten Tiefe geht.
Es wird für die Verschlechterung des Werkstücks bevorzugt, dass sie im wesentlichen Schmelzen und Wiederverfestigung bzw. -erstarrung ist. Es wird bevorzugt, dass der Laserstrahl an einer Position +20 bis –20 μm von der anderen Fläche des Werkstücks fokussiert wird, wenn einwärts in der Dickenrichtung gemessen. Vorzugsweise ist der Laserstrahl ein Puls- bzw. Impulslaserstrahl mit einer Wellenlänge von 150 bis 1.500 nm und eine Spitzenleistungsdichte an dem fokussierten Fleck bzw. Punkt bzw. Lichtpunkt, d.h. dem Brennpunkt, des Impulslaserstrahls beträgt 5,0×10⁸ bis 2,0×10¹¹ W/cm². Es wird bevorzugt, dass das Werkstück an vielen Positionen verschlechtert wird, die um eine vorbestimmte Distanz bzw. Strecke entlang einer vorbestimmten Teilungslinie beabstandet sind, und die vorbestimmte Distanz ist vorzugsweise nicht größer als 3 mal ein Lichtpunktdurchmesser an dem fokussierten Lichtpunkt des Impulslaserstrahls. Das Werkstück kann an vielen Positionen verschlechtert werden, die um eine vorbestimmte Distanz entlang einer vorbestimmten Teilungslinie beabstandet sind, sodann kann der fokussierte Lichtpunkt des Laserstrahls einwärts in der Dickenrichtung des Werkstückes verschoben bzw. versetzt werden und das Werkstück kann erneut an vielen Positionen verschlechtert werden, die um eine vorbestimmte Distanz entlang der vorbestimmten Teilungslinien beabstandet sind, wodurch die Tiefe der verschlechterten Region vergrößert werden kann. Die vorbestimmte Tiefe beträgt vorzugsweise 10 bis 50% der Gesamtdicke des Werkstücks. Das Werkstück kann ein Wafer bzw. Halbleiterscheibe sein, die irgendeines der folgenden, nämlich ein Saphirsubstrat, ein Siliziumkarbidsubstrat, ein Lithiumtantalatsubstrat, ein Glassubstrat und ein Quarzsubstrat, aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des Modus bzw. Art und Weise des Anwendens bzw. Aufbringens eines Laserstrahls bei einem bzw. auf ein Werkstück bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Schnittansicht, um in einer vergrößerten Art und Weise die Nachbarschaft bzw. Umgebung des fokussierten Punkts bzw. Lichtpunkts des Laserstrahls in 1 zu veranschaulichen.
3 ist eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des Modus nach 1 durch einen Schnitt entlang einer Teilungslinie.
4 ist eine zur 3 ähnliche, schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des Modus des Erzeugens von Verschlechterungsregionen, die in der Dickenrichtung des Werkstücks aufeinandergelegt bzw. überlagert sind.
5 ist eine schematische Ansicht, die durch Skizzieren bzw. Zeichnen einer Mikrophotographie des Bruchrandes eines Werkstücks im Beispiel 1 hergestellt ist.
6 ist eine schematische Ansicht, die durch Skizzieren einer Mikrophotographie des Bruchrandes eines Werkstücks im Beispiel 2 hergestellt ist.
7 ist eine schematische Ansicht, die durch Skizzieren einer Mikrophotographie des Bruchrandes eines Werkstücks im Vergleichsbeispiel 2 hergestellt ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen des Werkstückteilungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung werden nunmehr in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt schematisch den Modus bzw. die Art und Weise des Anwendens bzw. Aufbringens eines Laserstrahls 4 bei einem bzw. auf ein zu teilendes Werkstück 2. Das veranschaulichte Werkstück 2 ist ein Wafer bzw. Halbleiterscheibe, die aus einem Substrat 6 in der Form einer dünnen Platte und vielen Flächen- bzw. Oberflächenschichten 8 besteht (zwei von diesen sind in 1 teilweise veranschaulicht). Das Substrat 6 ist z.B. aus Saphir, Siliziumkarbid, Lithiumtantalat, Glas, Quarz oder Silizium gebildet. Die Oberflächenschichten 8 sind jeweils in der Gestalt bzw. Form rechteckförmig und sind an einer Fläche 10 des Substrats 6 in Zeilen und Spalten gestapelt bzw. geschichtet. Strassen (d.h. Teilungslinien) 12, die in einem Gittermuster angeordnet sind, sind zwischen den Oberflächenschichten 8 definiert.
Bei dem Teilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird ein Laserstrahl 4 von der einen Flächenseite des Werkstücks 2 her, nämlich von oberhalb in 1 aufgebracht. Es ist für den Laserstrahl 4 wichtig, dazu befähigt zu sein, das zu teilende Substrat 6 zu durchdringen. Wenn das Substrat 6 aus Saphir, Siliziumkarbid, Lithiumtantalat, Glas oder Quarz gebildet ist, ist der Laserstrahl 4 vorteilhafterweise ein Puls- bzw. Impulslaserstrahl mit einer Wellenlänge von 150 bis 1.500 nm. Insbesondere ist der Laserstrahl 4 vorzugsweise ein YVO4-Impulslaserstrahl oder ein YAG-Impulslaserstrahl mit einer Wellenlänge von 1.046 nm. Unter Bezugnahme auf 2, einer vergrößerten Teilansicht, zusammen mit 1 wird erläutert, dass es bei dem Teilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wichtig ist, dass der Laserstrahl 4, der von der einen Flächenseite des Werkstücks 2 her aufgebracht wird, mittels eines (nicht gezeigten) geeigneten optischen Systems an der anderen Fläche (d.h. der unteren Fläche in 1 und 2) des Werkstücks 2 oder ihrer Nachbarschaft fokussiert wird. Der fokussierte Punkt bzw. Lichtpunkt 16 des Laserstrahls 4 ist vorzugsweise an der anderen Fläche 14 des Werkstücks 2 oder innerhalb X angeordnet, welches zwischen +20 und –20 μm, insbesondere zwischen +10 und –10 μm, von der anderen Fläche 14 liegt, wenn einwärts in der Dickenrichtung gemessen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die eine Fläche 10 des Substrats 6, an welcher die Oberflächenschichten 8 angeordnet sind, nach oben gerichtet und der Laserstrahl 4 wird von oberhalb des Substrats 6 aufgebracht. Wenn jedoch erwünscht, kann die eine Fläche 10 des Substrats 6, an welcher die Oberflächenschichten 8 angeordnet sind, nach unten gerichtet sein (d.h., die eine Fläche 10 und die andere Fläche 14 können umgekehrt sein), kann der Laserstrahl 4 von oberhalb des Substrats 6 aufgebracht werden und der Laserstrahl 4 kann an der einen Fläche 10 oder ihrer Nachbarschaft fokussiert werden.
Die Beschreibungen der später zu bringenden Beispiele und Vergleichsbeispiele zeigen die Durchführung des Teilungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung und derjenigen, die in dem vorerwähnten U.S.-Patent 6.211.488 und der oben erwähnten, offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-277163 offenbart sind. Wenn der von der einen Flächenseite des Werkstücks 2 her aufgebrachte Laserstrahl 4 an einem Zwischenbereich in der Dickenrichtung des Werkstücks 2 entsprechend den Verfahren dieser Patentdokumente fokussiert wird, wie durch die strich-doppeltpunktierten Linien in 1 angegeben, erfolgt keine Änderung in dem Werkstück 2, wenn eine Spitzenleistungsdichte an dem fokussierten Lichtpunkt 16 des Laserstrahls 4 nicht mehr als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn die Spitzenleistungsdichte an dem fokussierten Lichtpunkt 16 des Laserstrahls 4 den vorbestimmten Wert überschreitet, werden Lücken und Risse innerhalb des Werkstücks 2 nahe zu dem fokussierten Lichtpunkt 16 des Laserstrahls 4 abrupt bzw. plötzlich erzeugt. Wenn andererseits der Laserstrahl 4 an der anderen Fläche 14 des Werkstücks 2 oder ihrer Nachbarschaft entsprechend dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung fokussiert wird, wie durch festausgezogene Linien in 1 angegeben, ist festgestellt worden, dass das folgende Phänomen bzw. Erscheinung stattfindet: Das Material für das Werkstück 2 wird in einer Region geschmolzen, welche von der anderen Fläche 14 des Werkstücks 2 bis zu einer vorbestimmten Tiefe liegt, wobei die Spitzenleistungsdichte an dem fokussierten Lichtpunkt 16 des Laserstrahls 4 etwas niedriger als der obige vorbestimmte Wert ist. Bei Beendigung der Aufbringung des Laserstrahls 4 wird das geschmolzene Material erneut verfestigt. In 1 und 2 ist eine Verschlechterungsregion 18, die Schmelzen und Wiederverfestigung unterworfen ist, durch viele Punkte markiert gezeigt. Bei solchem Schmelzen und solcher Wiederverfestigung können die Entfernung und die Zerstreuung des Materials von dem Werkstück 2 im wesentlichen vermieden oder ausreichend unterdrückt werden und das Auftreten von Lücken und Rissen kann im wesentlichen vermieden oder ausreichend unterdrückt werden. In der Verschlechterungsregion 18 mit einer vorbestimmten Breite und einer begrenzten Tiefe kann das Material geschmolzen und wiederverfestigt werden. Der Grund, warum sich das Verhalten des Materials entsprechend der Position des fokussierten Lichtpunkts 16 des Laserstrahls 4 ändert, ist nicht notwendigerweise klar bzw. deutlich, wir nehmen jedoch folgendes an: In dem Zwischenbereich in der Dickenrichtung des Werkstücks 2 ist eine Zwangskraft ("constraining force") an Atomen verhältnismäßig groß, so dass die Atome, welche durch Absorbieren des Laserstrahls 4, der die vorbestimmte Leistungsdichte überschreitet, erregt bzw. angeregt worden sind, ausgebrochen ("burst") sind, um Lücken oder Risse zu erzeugen. Im Gegensatz hierzu ist an der anderen Fläche 14 des Werkstücks 2 oder ihrer Nachbarschaft die Zwangskraft an den den Laserstrahl 4 absorbierenden Atomen verhältnismäßig gering. Daher erfolgt, wenn die Atome den Laserstrahl 4 mit einer Leistungsdichte geringer als die vorbestimmte Leistungsdichte absorbieren, kein Ausbrechen ("burst") der Atome, sie verursachen jedoch das Schmelzen des Materials. Darüber hinaus durchdringt der Laserstrahl 4 das Innere des Werkstücks 2 und kommt an dem fokussierten Lichtpunkt 16 an. Daher wird die Leistung des Laserstrahls 4 nicht auswärts von dem Werkstück 2 verteilt wie während des Fokussierens des Strahls an der einen Fläche des Werkstücks 2, sondern sie wird während Fächerung bzw. Fanning zu dem Inneren des Werkstücks 2 verteilt. Daher schreitet das Schmelzen des Materials einwärts von der anderen Fläche 14 voran.
Folglich wird angenommen, dass Zerstreuung des geschmolzenen Materials in genügender Weise unterdrückt wird. Die Spitzenleistungsdichte an dem fokussierten Lichtpunkt 16 des Impulslaserstrahls 4, der an die andere Fläche 14 des Werkstücks 2 oder ihre Nachbarschaft fokussiert ist, hängt von dem Material für das Werkstück 2 ab. Im allgemeinen wird bevorzugt, dass die Spitzenleistungsdichte in der Größenordnung von 5,0×10⁸ bis 2,0×10¹¹ W/cm² beträgt.
Wenn auf 3 zusammen mit 1 Bezug genommen wird, so wird erläutert, dass bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der von der einen Flächenseite des Werkstücks 2 her aufgebrachte Laserstrahl 4 an der anderen Fläche 14 oder deren Nachbarschaft fokussiert wird. Unter dieser Bedingung werden das Werkstück 2 und der Laserstrahl 4 entlang der Teilungslinie 12 relativ bewegt, wodurch die Verschlechterungsregion 18, welche im wesentlichen Schmelzen und Wiederverfestigung unterworfen worden ist, in bzw. an dem Werkstück 2 an vielen Positionen erzeugt wird, die um eine vorbestimmte Distanz entlang der Teilungslinie 12 beabstandet sind. Die relative Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks 2 und des Laserstrahls 4 wird vorzugsweise so eingestellt, dass die vorbestimmte Distanz nicht mehr als 3 mal der Lichtpunktdurchmesser des fokussierten Lichtpunkts 16 des Laserstrahls 4 beträgt. Wie in 3 gezeigt, wird daher die Verschlechterungsregion 18 mit einer vorbestimmten Tiefe D von der anderen Fläche 14 an der anderen Flächenseite des Werkstücks 2 an einigen Intervallen bzw. Abständen oder im wesentlichen kontinuierlich entlang der Teilungslinie 12 erzeugt. Die Verschlechterungsregion 18 ist in der Festigkeit im Vergleich mit den anderen Bereichen örtlich vermindert. Folglich wird die Verschlechterungsregion 18 an einigen Intervallen oder im wesentlichen kontinuierlich entlang der gesamten Länge der Teilungslinie 12 erzeugt und sodann werden z.B. im Beispiel 1 beide Seiten der Teilungslinie 12 aufwärts oder abwärts gedrängt, um ein Biegemoment auf das Werkstück 2 um die Teilungslinie 12 herum aufzubringen. Durch dieses Verfahren kann das Werkstück 2 entlang der Teilungslinie 12 ausreichend genau gebrochen werden. Zur Erleichterung des Brechens des Werkstücks 2 beträgt die Tiefe D der Verschlechterungsregion 18 vorzugsweise etwa 10 bis 50% der Gesamtdicke T an der Teilungslinie 12 des Werkstücks 2.
Um die Verschlechterungsregion 18 mit der erforderlichen Tiefe D zu erzeugen, kann, wenn erwünscht, der Laserstrahl 4 eine Vielzahl von Malen bzw. vielmals aufgebracht werden, wobei die Position des fokussierten Lichtpunkts 16 des Laserstrahls 4 verschoben bzw. versetzt wird. 4 zeigt diesen Modus einer Laserstrahlaufbringung an verschobenen Positionen, welcher in der folgenden Art und Weise ausgeführt wird: Anfänglich wird der Laserstrahl 4 relativ zu dem Werkstück 2 rechtswärts bewegt, wobei der fokussierte Lichtpunkt 16 des Laserstrahls 4 an der anderen Fläche 14 des Werkstücks 2 oder ihrer Nachbarschaft angeordnet ist, wodurch eine Verschlechterungsregion 18-1 mit einer Tiefe D1 entlang der Teilungslinie 12 erzeugt wird. Sodann wird der Laserstrahl 4 relativ zu dem Werkstück 2 linkswärts bewegt, wobei der fokussierte Lichtpunkt 16 des Laserstrahls 4 etwas einwärts (d.h., aufwärts in 4) in der Dickenrichtung des Werkstücks 2 verschoben wird, wodurch eine Verschlechterungsregion 18-2 mit einer Tiefe D2 an der Oberseite der Verschlechterungsregion 18-1 erzeugt wird. Weiterhin wird der Laserstrahl 4 relativ zu dem Werkstück 2 rechtswärts bewegt, wobei der fokussierte Lichtpunkt 16 des Laserstrahls 4 etwas einwärts (d.h., aufwärts in 4) in der Dickenrichtung des Werkstücks 2 verschoben wird, wodurch eine Verschlechterungsregion 18-3 mit einer Tiefe D3 an der Oberseite der Verschlechterungsregion 18-2 erzeugt wird.
Als nächstes werden die Beispiele und die Vergleichsbeispiele nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Beispiel 1:
Es wurde ein Saphirsubstrat mit einem Durchmesser von 2 Inch (5,08 cm) und einer Dicke von 100 μm als ein Werkstück verwendet. In Übereinstimmung mit dem in den 1 bis 3 veranschaulichten Modus wurde ein Laserstrahl von einer Flächenseite des Werkstücks her, d.h. von oben, aufgebracht, um eine Verschlechterungsregion entlang einer vorbestimmten Teilungslinie zu erzeugen. Die Aufbringung des Laserstrahls wurde unter den folgenden Bedingungen ausgeführt, wobei der fokussierte Lichtpunkt, d.h. der Brennpunkt, des Laserstrahls an der anderen Fläche, d.h. der unteren Fläche, des Werkstücks angeordnet ist:
Laser

YVO4 Impulslaser
Wellenlänge: 1064 nm
Lichtpunktdurchmesser des fokussierten Lichtpunkts: 1 μm
Impulsbreite: 25 ns
Spitzenleistungsdichte des fokussierten Lichtpunkts: 2,0×10¹¹ W/cm²
Impulswiederhol- bzw. Folgefrequenz: 100 kHz
Geschwindigkeit der relativen Bewegung des Laserstrahls (Bewegung relativ zu dem Werkstück): 100 mm/Sekunde

Sodann wurde das Werkstück manuell ergriffen und es wurde ein Biegemoment hierauf um die Teilungslinie herum aufgebracht, um das Werkstück entlang der Teilungslinie zu brechen. Das Brechen wurde ausreichend genau entlang der Teilungslinie ausgeführt und es war kein markierter bzw. deutlicher Bruch bzw. Bruchstelle oder dergleichen an der Bruchkante vorhanden. 5 ist eine Skizze einer Mikrofotografie (Vergrößerung x200) der Bruchkante des Werkstücks. Wie sich aus 5 ergibt, wurde eine Verschlechterungsregion 18 mit einer Tiefe von 10 bis 20 μm an der anderen Flächenseite des Werkstücks erzeugt. Eine derartige Verschlechterungsregion war im wesentlichen frei von Lücken oder Rissen.
Beispiel 2:
Der Laserstrahl wurde auf die gleiche Art und Weise wie im Beispiel 1 aufgebracht, ausgenommen, dass nach jeder Bewegung des Laserstrahls relativ zu dem Werkstück entlang der Teilungslinie die Position des fokussierten Lichtpunkts des Laserstrahls aufwärts um 10 μm verschoben wurde und in diesem Zustand der Laserstrahl relativ zu dem Werkstück zweimal hin- und herbewegt wurde (dementsprechend 4 mal bewegt wurde).
Sodann wurde das Werkstück manuell ergriffen und es wurde ein Biegemoment hierauf um die Teilungslinie herum aufgebracht, um das Werkstück entlang der Teilungslinie zu brechen. Das Brechen wurde ausreichend genau entlang der Teilungslinie ausgeführt und es war kein markierter bzw. deutlicher Bruch bzw. Bruchstelle oder dergleichen an der Bruchkante vorhanden. 6 ist eine Skizze einer Mikrofotografie (Vergrößerung x200) der Bruchkante des Werkstücks. Wie sich aus 6 ergibt, wurde eine Verschlechterungsregion 18 mit einer Tiefe von 40 bis 50 μm an der anderen Flächenseite des Werkstücks erzeugt. Eine derartige Verschlechterungsregion war im wesentlichen von Lücken oder Rissen frei.
Vergleichsbeispiel 1:
Für Vergleichszwecke wurde der Laserstrahl auf dieselbe Art und Weise wie im Beispiel 1 aufgebracht, ausgenommen, dass der fokussierte Lichtpunkt des Laserstrahls an einem Zwischenbereich in der Dickenrichtung des Werkstücks angeordnet wurde. Das Werkstück wurde nach Aufbringung des Laserstrahls beobachtet, jedoch wurde die Erzeugung einer Verschlechterungsregion nicht bemerkt.
Vergleichsbeispiel 2:
Der Laserstrahl wurde auf dieselbe Art und Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 aufgebracht, ausgenommen, dass die Spitzenleistungsdichte des fokussierten Lichtpunkts des Laserstrahls auf 2,5×10¹¹ W/cm² erhöht wurde.
Sodann wurde das Werkstück manuell ergriffen und es wurde ein Biegemoment hierauf um die Teilungslinie herum aufgebracht, um das Werkstück entlang der Teilungslinie zu brechen. Es misslang, das Brechen ausreichend genau entlang der Teilungslinie auszuführen und es waren viele Brüche bzw. Bruchstellen und verhältnismäßig große Risse an der Bruchkante vorhanden. 7 ist eine Skizze einer Mikrofotografie (Vergrößerung x200) der Bruchkante des Werkstücks. Wie sich aus 7 ergibt, enthielt eine Verschlechterungsregion, die in dem Zwischenbereich in der Dickenrichtung des Werkstücks erzeugt wurde, viele Lücken 20 und Risse 22. Es wurde festgestellt, das sich die Risse in verschiedenen Richtungen erstrecken.

Claims

Werkstückteilungsverfahren, welches ein Anwenden bzw. Aufbringen eines Laserstrahls von einer Flächenseite eines Werkstücks her, das für den Laserstrahl durchlässig ist, aufweist, wobei das Verfahren weiterhin Fokussieren des von der einen Flächenseite des Werkstücks her aufgebrachten Laserstrahls an bzw. auf die andere Fläche des Werkstücks oder eine Nähe bzw. Nachbarschaft von dieser aufweist, um eine Region zu verschlechtern bzw. zu zersetzen, die von der anderen Fläche des Werkstücks bis zu einer vorbestimmten Tiefe geht.
Werkstückteilungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verschlechterung bzw. die Zersetzung des Werkstücks im wesentlichen Schmelzen und Wiederverfestigung bzw. -erstarrung ist.
Werkstückteilungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Laserstrahl an einer Position +20 bis –20 μm von der anderen Fläche des Werkstücks fokussiert wird, wenn einwärts in einer Dickenrichtung gemessen.
Werkstückteilungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Laserstrahl ein Puls- bzw. Impulslaserstrahl mit einer Wellenlänge von 150 bis 1.500 nm ist.
Werkstückteilungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Spitzenleistungsdichte an einem fokussierten Punkt bzw. Lichtpunkt des Impulslaserstrahls 5,0×10⁸ bis 2,0×10¹¹ W/cm² ist.
Werkstückteilungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Werkstück an vielen Positionen verschlechtert wird, die um eine vorbestimmte Distanz bzw. Strecke entlang einer vorbestimmten Teilungslinie beabstandet sind.
Werkstückteilungsverfahren nach Anspruch 6, bei dem die vorbestimmte Distanz nicht größer als 3 mal ein Lichtpunktdurchmesser an dem fokussierten Lichtpunkt des Impulslaserstrahls ist.
Werkstückteilungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin aufweisend: Verschlechtern des Werkstücks an vielen Positionen, die um eine vorbestimmte Distanz entlang einer vorbestimmten Teilungslinie beabstandet sind; sodann Verschieben bzw. Versetzen eines fokussierten Lichtpunkts des Laserstrahls einwärts in einer Dickenrichtung des Werkstücks; und Verschlechtern des Werkstücks erneut an vielen Positionen, die um eine vorbestimmte Distanz entlang der vorbestimmten Teilungslinie beabstandet sind, um hierdurch eine Tiefe der verschlechterten Region zu erhöhen.
Werkstückteilungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die vorbestimmte Tiefe 10 bis 50% einer Gesamtdicke des Werkstücks ist.
Werkstückteilungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Werkstück ein Wafer bzw. Halbleiterscheibe ist, welche irgendeines der folgenden, nämlich ein Saphirsubstrat, ein Siliziumkarbidsubstrat, ein Lithiumtantalatsubstrat, ein Glassubstrat und ein Quarzsubstrat, aufweist.