EP3612343A1 - Verfahren zum dünnen von mit bauteilen versehenen festkörperschichten - Google Patents

Verfahren zum dünnen von mit bauteilen versehenen festkörperschichten

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Publication number
EP3612343A1
EP3612343A1 EP18701002.0A EP18701002A EP3612343A1 EP 3612343 A1 EP3612343 A1 EP 3612343A1 EP 18701002 A EP18701002 A EP 18701002A EP 3612343 A1 EP3612343 A1 EP 3612343A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solid
layer
laser
donor substrate
modifications
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18701002.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marko Swoboda
Ralf Rieske
Christian Beyer
Jan Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siltectra GmbH
Original Assignee
Siltectra GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from DE102017007585.9A external-priority patent/DE102017007585A1/de
Application filed by Siltectra GmbH filed Critical Siltectra GmbH
Publication of EP3612343A1 publication Critical patent/EP3612343A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates according to claim 1 to a method for separating at least one solid layer of at least one solid and according to claim 16 to a solid, in particular a semiconductor wafer.
  • a conventional wafer is finished before the final desired substrate thickness is achieved by removing the excess material in a final polishing and polishing step.
  • This circumstance is unfavorable for two reasons: on the one hand valuable material is lost in the grinding step, on the other hand the grinding / polishing step has the potential of damaging the substrate the potential for a total loss of the already processed components, which already accounts for a large part of the added value of the product Wafers included.
  • the publication DE 10 2012 001 620 A1 describes the use of an additional sacrificial layer between solid and polymer film, which serves for the improved removal of the polymer film after the splitting off step by decomposing or detaching the sacrificial layer chemically, for example, by addition of suitable reactants.
  • a disadvantage of this method is the long time, which can be up to several hours, which goes to complete removal of the polymer layer. This severely restricts industrial use. To speed up the process of polymer removal, it is possible by appropriate pretreatment additional driving forces in the form of suitable, even at room temperature
  • This object is achieved by a method for separating at least one solid layer of at least one solid according to claim 1.
  • This method preferably comprises at least the steps:
  • Producing a plurality of modifications by means of laser beams inside the solid to form a release plane producing a composite structure by arranging or creating layers and / or components at or above an initially exposed surface of the solid, wherein the exposed surface is part of the solid layer to be separated, introducing an external force in the solid to generate stresses in the solid, the external force being strong enough for the stresses to cause crack propagation along the release plane.
  • the modifications to form the release plane are more preferably generated prior to the formation of the composite structure.
  • the production of a laser modification layer in the solid or substrate or workpiece, which defines the subsequent thin plane or the release plane takes place.
  • the other processes for building or generating layers and / or for component production take place (lithography, etc.).
  • the layers and / or components forming the composite structure together with the solid-state layer are preferably by means of lithography, in particular coating with eg metal compounds, coating, optical exposure (eg scanning through a photomask), developing the photoresist (in particular at low temperatures, such as temperatures below 70 ° C, especially below 50 ° C or below 30 ° C or below ambient temperature or below 20 ° C or below 5 ° C or below 0 ° C), etching of structures.
  • one or more or all of these processes, in particular lithographic processes can in particular be more than 10 times or up to 10 times or more than 20 times or up to 20 times or more than 40 times or until to be repeated 40 times or more than 80 times or up to 80 times.
  • the solid remaining after the separation of the solid-state layer preferably has a thickness which is greater, in particular many times greater, than the thickness of the separated solid-state layer.
  • the solid state material is preferably a semiconductor material or comprises a semiconductor material.
  • a surface of the solid layer to be separated can also be understood such that in the case of a laser treatment to produce the modifications upstream high-temperature step, a coating of the surface generated by the high-temperature process can take place at the then
  • the composite structure is, by definition, only produced after the laser treatment, a multilayer arrangement which may be present before the laser treatment is not named as a composite structure in the context of this patent application but as a multilayer structure Arrangement.
  • thinning means reducing the thickness of the solid, which is preferably a wafer, in order to remove the proportion of material which in the case of ordinary production processes of component-containing solids, in particular wafers, is removed by abrasion, e.g. be milled, sanded or polished away.
  • a metal layer to compensate for the at least partial and preferably majority and particularly preferably complete compensation of a deformation of the solid layer caused by the compressive stresses of the remaining modification constituents or at least partially and preferably predominantly on the surface exposed by the separation of the solid layer from the solid or completely compensating the compressive stresses is generated and / or the metal layer is preferably produced by sputtering or electrochemical deposition.
  • the present method may be defined at least by the following steps, which according to each embodiment, one or more of the with this document disclosed features: Providing a solid, generating modifications, in particular by means of laser radiation, in the solid body for forming or a Ablösese or a Ablöseebene or a crack guide region and separating a solid layer of the solid as a result of crack propagation along the separation region or the Ablöseebene or the crack guide area or parts of the solid body along the separation area or the Ablöseebene or the crack guide area.
  • the aforementioned object is additionally or alternatively achieved by a method for providing at least one solid-state layer, wherein the solid-state layer is separated from a solid.
  • the inventive method preferably comprises at least the steps: generating a plurality of modifications by means of laser beams in the interior of the solid to form a release plane, which are generated by the modifications compressive stresses in the solid, separating the solid layer by a separation of the remaining solid and the solid layer along the formed by the modifications Ablöseebene, wherein at least components of the compressive stress-generating modifications remain on the solid state layer, so many modifications are produced that the solid state layer due to the modifications from the solid body peels off or an external force in the solid state for generating further stresses in the solid is introduced, wherein the external force is so strong that the stresses cause a crack propagation along the release plane formed by the modifications.
  • each of the methods disclosed here additionally or alternatively can comprise the step of producing a material layer, in particular a metal layer, on the surface exposed by the separation of the solid layer from the solid for at least partial and preferably majority and particularly preferably complete compensation by the compressive stresses of the remaining ones Modification components have caused deformation of the solid state layer or for at least partial and preferably majority or complete compensation of the compressive stresses.
  • This solution is advantageous because very flat solid layers can be provided without having to perform a machining of the solid state layer. This is particularly useful in the case of the solid-state material SiC, since its production is very expensive and therefore material losses should be avoided as far as possible. Furthermore, SiC is very hard, which requires the use of very expensive grinding tools that wear very quickly due to the high hardness of SiC. This solution also makes sense since the solid state layers provided are already equipped with a material layer, in particular a metal layer, for forming an electrical contact and / or for forming an interface for heat dissipation.
  • the production of a composite structure preferably also takes place by arranging or producing layers and / or components at or above an initially exposed surface of the solid, wherein the exposed surface forms part of the solid-state layer to be separated off.
  • the modifications to form the release plane are created prior to the formation of the composite structure.
  • an external force may be introduced into the solid for generating stresses in the solid, the external force being strong enough for the stresses to cause crack propagation along the release plane.
  • the above object is additionally or alternatively solved by a method for generating electrical components.
  • the method according to the invention preferably comprises at least the following steps: generation of a multiplicity of modifications by means of laser beams in the interior of a solid for forming a release plane or a separation region or a crack guiding layer or a generation plane, compressive stresses being generated in the solid by the modifications, generating a Composite structure by arranging or creating layers and / or components at or above an initially exposed surface of the solid, wherein the exposed surface is part of the solid layer to be separated, separating the solid layer by separating the remaining solid and the solid layer along the release plane formed by the modifications , wherein at least components of the compressive stress-generating modifications remain on the solid-state layer, with so many modifications being produced that the solids Due to the modifications, the perlayer is detached from the solid or an external force is introduced into the solid for generating further stresses in the solid, the external force being so strong that the stresses cause crack propagation along the release plane formed by the modifications separated solid state layer are preferably compressive
  • the production of a composite structure preferably also takes place by arranging or producing layers and / or components at or above an initially exposed surface of the solid, wherein the exposed surface forms part of the solid-state layer to be separated off.
  • the modifications to form the release plane are created prior to the formation of the composite structure.
  • an external force may be introduced into the solid for generating stresses in the solid, the external force being strong enough for the stresses to cause crack propagation along the release plane.
  • the surface of the solid-state layer exposed as a result of the separation has, according to a preferred embodiment of the present invention, first surface portions which have an Ra value (average roughness) of less than 1, in particular less than 0.9 or less than 0.7 or less than 0.5, in particular between 0.01 and 0.4. Furthermore, the exposed surface of the solid-state layer preferably has second surface portions which have an Ra value (average roughness) of more than 1, in particular between 1 and 5.
  • the proportion of the first surface portions is preferably greater than the proportion of the second surface portions, wherein the second surface portions at least 1% or at least 2% or at least 5% or at least 10% or between 1% and 49% or between 1% and 40% or between 1% and 30% or between 1% and 20% of the total area formed from the first surface portions and the second surface portions.
  • This solution is advantageous because the solid state layer even with proportions have the Ra values between 1 and 5, especially without further surface conditioning, e.g. Grinding or lapping, can be processed further.
  • the material layer in particular metal layer, is produced according to a further preferred embodiment of the present invention in a first state of matter and a temperature above room temperature on the solid layer and is at room temperature in a second state of matter, wherein the transition from the first state of aggregation to the second state of aggregation the metal layer acts on the solid state layer for at least partial compensation and preferably complete compensation of the deformation or the compressive stresses caused by the compressive stresses of the remaining modification constituents.
  • the metal layer in a temperature range above the room temperature at the Solid state layer can be produced, wherein the temperature range is at least 100 ° C or 150 ° C or 200 ° C or 250 ° C or 300 ° C or 350 ° C or 400 ° C above room temperature, and more preferably up to 2000 ° C or less than is the melting or vaporization temperature of the solid state material, wherein the cooling of the metal layer to room temperature, the solid state layer for at least partially balancing and preferably fully compensates for the caused by the compressive stresses of the remaining modifying components deformation or to compensate for compressive stresses.
  • the solid state layer is preferably deformed negatively to the deformation caused by the compressive stresses or by which the compressive stresses are compensated.
  • the compressive stresses preferably cause a deformation which is referred to as Bow.
  • 20 ° C. is preferably defined as the room temperature, wherein the room temperature can also describe the temperature in a process space, which may preferably be between 0 ° C. and 100 ° C. or between 20 ° C. and 200 ° C.
  • the metal layer is produced by sputtering or electrochemical deposition according to another preferred embodiment of the present invention. It is preferred, e.g. in a modified SiC solid state layer, known sputtering materials or materials suitable for electrochemical deposition, e.g. Titanium, titanium-tungsten, nickel, platinum, TaSi2 and / or gold.
  • the thickness of the metal layer is determined preferably by the parameters thickness of the solid state layer, material of the solid state layer, area of the solid state layer, number and type of modifications.
  • the solid body consists of silicon carbide (SiC) or silicon carbide (SiC), the solid state layer preferably having a thickness of less than 200 ⁇ m, in particular having a thickness of less than 150 ⁇ m or less than 125 ⁇ or less than 1 10 ⁇ or less than 100 ⁇ or less than 90 ⁇ or less than 75 ⁇ , is separated from the solid.
  • SiC silicon carbide
  • SiC silicon carbide
  • SiC silicon carbide
  • the electrical components are vertical components, in particular Schottky diodes and / or metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs), wherein the metal layer forms an electrical contact, in particular an ohmic contact, and / or a Forming interface for heat dissipation.
  • MOSFETs metal oxide semiconductor field effect transistors
  • This embodiment is advantageous because vertical components can be produced very flat (eg by the use of SiC) and thus also more easily by the present invention with comparatively low material and wear losses. This creates the possibility that significantly more energy-efficient and less expensive electrical components are produced.
  • the electrical components are according to a further preferred embodiment of the present invention horizontal components, in particular high electron mobility transistors (HEMT), wherein the metal layer preferably forms an interface for heat dissipation.
  • HEMT high electron mobility transistors
  • This embodiment is advantageous because these components can be made smaller, lighter and cheaper.
  • an average, in particular at least 4 or at least 9 or at least 36 or at least 100, of electrical components is produced per cm 2 of a flat surface side of the solid-state layer, the electrical components being separated from one another after their generation by dicing become.
  • This embodiment is advantageous because the individual electrical components are quickly and very gently separated from each other.
  • the individual electrical components preferably have rectangular, in particular square, base surfaces.
  • the electrical components preferably have outer edges between 0.1 mm and 5 mm.
  • a receiving layer is arranged on an exposed surface of the composite structure for introducing the external force, wherein the receiving layer comprises a polymer material and the receiving layer for thermally, especially mechanically, generating stresses in the solid body, wherein the thermal Loading is a cooling of the receiving layer to a temperature below the ambient temperature, wherein the cooling takes place such that the polymer material of the receiving layer performs a partial or complete crystallization and / or a glass transition and wherein the tensions a crack in the solid propagates along the Ablöseebene separating the first solid layer from the solid.
  • the external force can preferably be introduced into the solid by impingement of the solid with sound, in particular with ultrasound, in which case the solid is preferably arranged in a container filled with a liquid.
  • the sound, in particular ultrasound can with a frequency range of 20 kHz to 100 kHz but also in the high-frequency sound field with a frequency range from 100 kHz to 1 MHz are used. Due to these frequencies, it is preferable for solids in liquid media to cavitation processes with sequelae such as collapsing cavitation bubbles. In liquid media, especially in the range of phase boundaries, nanosecond implosion and deformation of dynamically forming cavitation bubbles and the formation of a microjet occur.
  • the spatially resolved energy release is preferably done in the form of an adiabatic heating in a very small space by the very rapid compression of the gas. Extreme temperatures of up to 5000 Kelvin and pressures of up to 500 bar occur, enabling new, otherwise non-existent physical reactions in the area of the boundary layer. These enormous pressure differences result from the recoil of the bubble front to the outside (imploding shockwave). This leads to greatly increased reaction rates in this area.
  • a spatially resolved CNC controlled application with the aid of an ultrasound tip (sonotrode) which can specifically bring about an influencing of the crack initiation and / or crack guidance is particularly preferred.
  • the spatially resolved pressurization can be used specifically for crack initiation and / or crack guidance.
  • the homogeneous and / or spatially resolved embodiment is advantageous, since, in particular when using the recording layer, a very precise introduction of force can be effected and thus crack initiation and / or crack guidance.
  • the solid is, in accordance with another preferred embodiment of the present invention, treated with at least one high temperature process prior to generation of the stripping level, wherein the high temperature process is carried out at a temperature between 70 ° C and the melting or evaporating temperature of the material of the solid.
  • parameters of the laser process can be optimized in such a way that the stress in the solid state is minimized as far as possible, e.g. by careful multiple application of the solid, by larger line distances and decreasing energies at each crossing.
  • the laser process is preferably carried out as a function of the crystallographic orientation of the substrate, ie the laser modification is particularly preferably as so micro-cracks resulting from the treatment neither hinder the lithography nor run out of the modification plane supercritically and can lead to substrate loss after triggering of the separation tear.
  • the laser modification is particularly preferably as so micro-cracks resulting from the treatment neither hinder the lithography nor run out of the modification plane supercritically and can lead to substrate loss after triggering of the separation tear.
  • first lines can be guided parallel to the preferred crack direction in order to define a crack plane, before in a second step lines in the 90 ° direction finally trigger the cracks and define the parting plane.
  • the implementation of the high-temperature steps prior to the generation of the release plane is highly advantageous, since a significant increase in temperature above 70 ° C is accompanied by an increased mobility of doping atoms, atoms of metallic contaminants and dislocations or other crystal defects.
  • the release plane had been created before the high temperature step or partially generated, then e.g. As a result, micro-cracks continue to extend or grow into the solid or into the solid-state layer to be separated, as a result of which more material would have to be removed and thus greater losses would occur.
  • the at least one high-temperature method is an epitaxy method, a doping method or a method in which plasma is used.
  • High-temperature processes are understood to be all processes, in particular material-depositing processes, which are carried out at a temperature above 70 ° C. The temperature occurring is preferably less than 2000 ° C or less than the melting or evaporation temperature of the solid state material.
  • the high-temperature method preferably creates a multilayered arrangement of solid-state material and of the one or at least one produced or arranged layer.
  • the high-temperature process produces at least one layer on the solid, the at least one layer produced having predefined parameters, at least one predefined parameter having a maximum degree of refraction and / or absorption and / or reflection and / or or charge carrier generation by photoelectric effect of laser light waves, wherein the degree of refraction and / or absorption and / or reflection and / or charge carrier generation by photoelectric effect below 5% and preferably below 1% and particularly preferably below 0.1%.
  • This embodiment is advantageous because interactions of all metallic elements of the circuit with laser light are prevented. As a result of interactions between a metal layer or metallic components and laser light or laser radiation, the metal layer and / or the components, in particular electrical line connections, may be damaged.
  • this embodiment solves the further problem that when introducing the laser plane, if already metallic structures or components (for example greater than 20 nm longitudinal extension or extension in the laser penetration direction) are arranged or generated on the substrate, the laser process being triggered either by back reflections on the structures or is disturbed by the structures themselves, since, for example, the transmission is not ideal. Since a multiphoton process is preferably used for producing the material modifications, the focus in the material must preferably be very precise, in particular ideal, in order to enable the required high intensities with wave fronts that are as undisturbed as possible. Thus, this advantage also speaks for a laser treatment prior to the processing or production of the final structures, in particular layers and / or components.
  • the modifications are preferably produced by means of a multiphoton excitation, in particular a two-photon excitation, in accordance with a further preferred embodiment of the present invention.
  • a multiplicity of basic modifications is first of all generated on an at least partially homogeneously extending, in particular curved, line, in particular in the homogeneously extending section.
  • These basic modifications are preferably generated with or depending on predefined process parameters.
  • the predefined process parameters preferably include at least the pulse duration, pulse energy, pulse distance within a line, distance of the lines from each other, depth and / or numerical aperture.
  • at least one value of these process parameters and preferably a plurality of values or all values of these process parameters or more than two values of these process parameters are determined as a function of the crystal lattice stability of the solid. The value so is particularly preferably chosen so that the crystal lattice remains intact around the respective base modifications, i. preferably less than 20 ⁇ or less than ⁇ ⁇ or less than 5 ⁇ or less than 1 ⁇ einreisst.
  • the laser radiation is in accordance with another preferred embodiment of the present invention with pulse lengths of less than 5ns or less than 2ns, in particular less than 1 ns or less than 700ps or less than 500ps or less than 400ps or less than 300ps or less than 200ps, or less than 150ps, or less than 100ps, or less than 50ps, or less than 10ps.
  • changes in the material properties or modifications are respectively generated with laser pulses which are shorter than 5 ns, in particular shorter than 2 ns or 1 ns.
  • the duration of the individual laser pulses is between 50ps and 4000ps or between 50ps and 2000ps or between 50ps and 1000ps, more preferably between 50ps and 900ps or between 50ps and 700ps or between 50ps and 500ps or between 50ps and 300ps or between 300ps and 900ps or between 500ps and 900ps or between 700ps and 900ps or between 300ps and 500ps or between 500ps and 700ps or between 300ps and 700ps or shorter than 900ps or shorter than 700ps or shorter than 500ps or shorter than 300ps or shorter than 100ps or shorter than 50ps.
  • the laser radiation is generated according to a further preferred embodiment of the present invention with pulse energies, the pulse energies being between 100 nJ and 1 mJ or 500 nJ and 100 or 1 and 50.
  • the pulse energy per single shot is preferably 0.1 to 50 after the objective or after the last optical treatment agent and before the penetration of the laser radiation into the solid. Should e.g. By means of a DOE several foci are generated, the laser radiation associated with each individual focus has a pulse energy of 0.1-50 ⁇ after the objective or after the last optical treatment means and before the penetration of the laser radiation into the solid.
  • the laser radiation with a pulse density between 0.1 ⁇ / ⁇ 2 and 10000 ⁇ / for defined temperature control or for generating the modification or for modifying, in particular, a material property of the donor sub-start ⁇ 2 preferably between 1 nJ ⁇ m2 and 1000 ⁇ / ⁇ 2 and more preferably between 3nJ ⁇ m2 and 200 ⁇ / ⁇ 2 introduced into the solid.
  • trigger modification for triggering subcritical cracks is generated, wherein at least one process parameter for generating the trigger modifications is different from at least one process parameter for generating the base modifications, preferably, multiple process parameters are different from each other. Additionally or alternatively, the trigger modifications may be generated in a direction that is inclined or spaced from the direction of travel of the line along which the base modifications are generated.
  • the subcritical cracks in particular those produced by trigger modifications and / or modifications which define the release region or the tear-off plane or modifications which form by a linear shape, preferably spread according to the invention less than 5 mm, in particular less than 3 mm or less than 1 mm or less than 0 5mm or less than 0.25mm or less than 0.1mm.
  • An inclined orientation In this case, for example, it may correspond to an angle between 0 ° and 90 °, preferably an angle between 85 ° and 90 ° and particularly preferably an angle of 90 °.
  • Example pattern SiC - with fs pulses Pulse energy about 800nJ, pulse spacing 50nm and greater, to 200nm, line pattern as follows: 30 lines with 1 ⁇ distance, then 20 ⁇ gap, then again 30 lines, then 96 ⁇ gap and then from the front, crossed with 30 lines, 20 ⁇ gap and 30 lines (always with 1 ⁇ distance between the lines), then 300 ⁇ gap and then again 30/20/30-line block. Depth ⁇ ⁇ , doping degree of SiC (characterized by sheet resistance> 21 mOhm cm), pulse length 400fs, numerical aperture 0.65.
  • the solid-state material is silicon, the numerical aperture being between 0.5 and 0.8, in particular 0.65, and the irradiation depth between 150 .mu.m and .OMEGA.
  • the pulse spacing is between 1 .mu.m. and ⁇ , in particular at 2 ⁇ " ⁇ , is the line spacing between 1 ⁇ and ⁇ , especially at 2 ⁇ , is the pulse duration between 50ns and 400ns, especially at 300ns, and the pulse energy between 3 ⁇ and 30 ⁇ , especially at 10 ⁇ , lies.
  • the solid-state material is SiC, wherein the numerical aperture lies between 0.4 and 0.8, in particular at 0.4, the irradiation depth between 50 ⁇ m and ⁇ , in particular at ⁇ ⁇ , the pulse spacing is between 0.1 ⁇ and 3 ⁇ " ⁇ , especially at ⁇ ⁇ , is the line spacing between 10 ⁇ and ⁇ ⁇ , especially at 75 ⁇ , the pulse duration between 100fs and 10ns, especially at 3ns, and the pulse energy between 0.5 ⁇ and 30 ⁇ , in particular at 7 ⁇ , lies.
  • Example pattern Sapphire 3-fold written lines at 0 °, 45 °, 90 °, each with ⁇ , ⁇ line spacing, pulse spacing 300nm, pulse energy in the first pass 350nJ, in the second pass 300nJ and in the third pass 250nJ, with a NA of 0.65 and a pulse duration from 250fs.
  • the line distances in particular the linear shapes, preferably between 5 ⁇ and 200 ⁇ , in particular between 10 ⁇ and 100 ⁇ , in particular between 40 ⁇ and 80 ⁇ , in particular between 60 ⁇ and 80 ⁇ , in particular at 70 ⁇ or exactly 70 ⁇ or 70 ⁇ +/- 10 ⁇ or +/- 8 ⁇ or +/- 6 ⁇ or +/- 5 ⁇ m or +/- 4 ⁇ m or +/- 3 ⁇ m or + 1-2 ⁇ or +/- 1 ⁇ , or in particular at 75 ⁇ or exactly 75 microns or 75 ⁇ or +/- 10 ⁇ or +/- 8 ⁇ or +/- 6 microns or +/- 5 microns or +/- 4 microns or +/- 3 microns or + 1-2 ⁇ or +/- 1 ⁇ .
  • the distance between two directly adjacent modifications of a linear shape is preferably 10 ⁇ or exactly 10 ⁇ or 10 ⁇ +/- 8 ⁇ or +/- 6 ⁇ or + 1-5 microns or +/- 4 microns or +/- 3 ⁇ or + 1-2 microns or +/- 1 ⁇ .
  • the laser beams for generating the modifications prior to penetration into the solid penetrate an optic having a numerical aperture (NA) of at least 0.35, in particular of at least or exactly 0.6 or of at least or exactly 0 , 75 or of at least or exactly 0.8 or of at least or exactly 0.85 or of at least or exactly 0.9 or of at least or exactly 0.95.
  • NA numerical aperture
  • the surface roughness decreases with shorter pulses, with femtosecond pulses one can produce better surfaces (roughnesses below 3 ⁇ " ⁇ ) than with nanosecond pulses (more than 3 ⁇ " ⁇ ), but the process is more expensive and takes longer.
  • Picosecond pulses represent a middle ground.
  • phase transformation takes place athermic, ie coupling between the laser pulse and the crystal lattice, so that fewer oscillations (phonons) are excited - the process thus runs cooler overall.
  • phase transformation phase transformation
  • the subcritical cracks spread between 5 ⁇ and 200 ⁇ " ⁇ , in particular between 10 ⁇ and 100 ⁇ or between 10 ⁇ and 50 ⁇ or between 10 ⁇ and 30 ⁇ or between 20 ⁇ and 100 ⁇ or between 20 ⁇ and 50 ⁇ or between 20 ⁇ and 30 ⁇ " ⁇ , in the solid state
  • This embodiment is advantageous because a smaller crack propagation requires less post-processing overhead
  • the portions between the regions of several lines in which the subcritical cracks have spread break as a result of the stresses or the introduction of external force, e.g. generated by the glass transition or the ultrasonic treatment.
  • This embodiment is advantageous because, due to the previously caused prior damage inside the solid, in particular due to the subcritical cracks, the required voltages can be significantly lower. Furthermore, the crack is guided very precisely.
  • the receiving layer is disposed on or generated on a surface of the solid opposite the surface of the solid on which the layers and / or components for forming the composite structure are disposed.
  • the receiving layer according to the invention in particular in the form of a polymer film, is applied on the side of the solid on which preferably no further layer and / or components are arranged.
  • a polymer material is disposed on the main surface.
  • the polymer material preferably has a glass transition temperature of less than 20 ° C., in particular less than 10 ° C. or less than 0 ° C.
  • the polymer material is particularly preferably cooled to a temperature below the glass transition temperature, wherein the glass transition results in mechanical stresses in the donor substrate are generated, wherein the mechanical stresses the subcritical cracks are joined together, whereby the solid state layer is detached from the donor substrate.
  • the separation of the solid state layer of the solid body takes place in such a way that the solid body is weakened in the crack guide area by the modifications such that the solid state layer separates from the solid as a result of material removal or after the removal of material a number of modifications is produced such that the solid state in the Is weakened crack guide region such that the solid state layer separates from the solid or a voltage generating layer is generated or arranged on a tilted to the circumferential surface, in particular flat, surface of the solid and generated by thermal loading of the voltage generating layer mechanical stresses in the solid, wherein the mechanical stresses cause a crack to separate a solid layer which, starting from the surface of the solid exposed by the material removal, follows the modification NEN spreads or the solid after the generation of the modifications thermally acted upon, in particular cooled, and as a result of the thermal loading, the solid state layer separates from the solid body along the crack guide area.
  • the step of arranging or forming a receiving layer on the solid preferably has the features that the receiving layer comprises or consists of a polymer material, in particular polydimethylsiloxane or an elastomer or an epoxy resin or a combination thereof, and the polymer material as a result of thermal loading Recording layer for, in particular mechanical, generating crack propagation stresses in the solid undergoes a glass transition, wherein propagates through the crack propagation stresses a crack in the solid body along the crack guide region.
  • the receiving layer comprises or consists of a polymer material, in particular polydimethylsiloxane or an elastomer or an epoxy resin or a combination thereof, and the polymer material as a result of thermal loading Recording layer for, in particular mechanical, generating crack propagation stresses in the solid undergoes a glass transition, wherein propagates through the crack propagation stresses a crack in the solid body along the crack guide region.
  • the receiving layer according to a further preferred embodiment of the present invention consists massively at least predominantly and preferably completely of the polymer material, wherein the glass transition of the polymer material is between -130 ° C and 0 ° C, in particular between -85 ° C and -10 ° C or between 80 ° C and -20 ° C or between -65 ° C and -40 ° C or between -60 ° C and -50 ° C.
  • the polymeric material of the receiving layer is or consists of a polymer hybrid material forming a polymer matrix having a filler in the polymer matrix, the polymer matrix preferably being a polydimethylsiloxane matrix and wherein the mass fraction of the polymer matrix on the polymer hybrid material is preferably 80% to 99% and particularly preferably 90% to 99%.
  • a polymer hybrid material is specified for use in a splitting method in which at least two solid sections are produced from a solid starting material.
  • the polymer hybrid material according to the invention comprises a polymer matrix and at least one first filler embedded therein.
  • the filler may comprise a mixture of different materials, e.g. As metal oxides, metal particles and inorganic fibers.
  • the polymer matrix may be formed as an elastomer matrix, preferably as a polydiorganosiloxane matrix, particularly preferably as a polydimethylsiloxane matrix.
  • elastomer matrix preferably as a polydiorganosiloxane matrix, particularly preferably as a polydimethylsiloxane matrix.
  • Such polymer materials are particularly easy to use as a matrix material in combination with fillers, since the properties can be flexibly adjusted due to the variable degree of crosslinking and adapted to the respective filler and the solid-state starting material to be divided.
  • the mass fraction of the polymer matrix on the polymer-hybrid material is 80% to 99%, 10 preferably 90% to 99%.
  • the first filler may be of organic or inorganic nature and consist of both a chemical element and a chemical compound or a mixture of substances, for example an alloy.
  • the first filler is designed to act as a reactant, initiator, catalyst, or promoter during debonding of the polymer hybrid material from the solid portion after division, and thereby to faster release of the polymer as compared to a polymeric material without a first filler Hybrid material from the solid section after the division leads.
  • the specific chemical composition and configuration of the first filler and its mass fraction is dependent in particular on the specific material of the polymer matrix, which is to be detached, the solvent used for this and the reactants used. Furthermore, the material of the solid state starting material and the dimensions of the solid state starting material to be divided also play a role.
  • the concrete proportion of the first filler in the polymer matrix is highly dependent on the material of the filler and its mode of action. On the one hand, despite its filler, the polymer matrix must be able to do justice to its task of generating stresses. To the others, the proportion of the first filler must be high enough to achieve the desired effect on polymer removal.
  • the respective optimum mass fraction of the first filler can be determined by the person skilled in the art within the scope of simple experiments carried out in a concentration-dependent manner.
  • a further filler such as fumed silica contribute in the form of an inorganic network in the polymer.
  • fumed silica contribute in the form of an inorganic network in the polymer.
  • less strong interactions can contribute to the improvement through purely hydrodynamic enhancements.
  • a targeted increase in viscosity should be mentioned, which enables improved processing in the splitting method and thus can contribute to improved manufacturing tolerances.
  • the first filler in a polymer hybrid material is used to accelerate the detachment of the polymer hybrid material from a solid part divided by division by means of a splitting method in which a solid starting material is divided into at least two solid sections. is used.
  • the first filler may be distributed in the polymer matrix such that the mass fraction of the first filler in the direction of the outer, ie lower, interface of the polymer hybrid material, which is connected to the solid state starting material during the splitting process decreases parallel to the lower interface arranged further interface of the polymer hybrid material decreases. This means that the mass fraction of the filler near the solid state starting material or section is greater than in the other regions of the polymer hybrid material. This distribution of the first filler allows a particularly effective removal of the polymer hybrid material after the separation, since the first filler is close to the interface with the solid section and can exert its effect there.
  • the remaining areas of the polymer-hybrid material have less or no proportions of the first filler, so that the function of the polymer is influenced as little as possible.
  • the polymer hybrid material is layered, wherein only one of the solid state starting material facing layer has the first filler, while the remaining polymer hybrid material is free of the first filler.
  • a lower portion of the polymer hybrid material adjacent to its lower interface may be free of the first filler.
  • a range sequence may result as follows: Adjacent to the solid state starting material there is first an area without first filler, followed by an area with a high proportion of first filler and then an area with a low proportion of first filler or without first filler.
  • the region extends predominantly parallel to the interface of the solid state starting material to which the polymer hybrid material is applied and has a longitudinal and transverse extent at least in the region of this interface.
  • a lower region without a first filler may be provided in particular in the event that the first filler deteriorates the adhesion of the polymer hybrid material to the solid state starting material. To avoid this, an area without a first filler is first arranged, followed by an area with a high proportion of the first filler, so that the first filler can fulfill its function.
  • a lower layer without a first filler may, for example, have a thickness of between 10 ⁇ m and 500 ⁇ m, for example 100 ⁇ m.
  • an upper portion of the polymer hybrid material adjacent to its upper interface may be free of the first filler.
  • the upper interface is meant the interface which confines the polymer-hybrid material opposite the lower interface and the solid state starting material to the environment.
  • Lower and upper interfaces can be arranged parallel to each other.
  • Such an upper region without a first filler can be provided in particular if the first filler adversely affects the heat transfer between the environment and the polymer hybrid material, for example if the cooling of the polymer hybrid material were to be delayed.
  • the first filler may comprise or consist of a material capable of reacting with a reactant, preferably an oxidant, to release a gaseous product.
  • cavities can be generated in the polymer matrix which allow for faster access of the reactants and solvents to the polymer matrix and any existing polymer Allow sacrificial layer and also cause a faster removal of educts and dissolved components.
  • the cavity density can be selectively influenced in the boundary region between the solid body section and the polymer hybrid material or between the sacrificial layer and the polymer hybrid material.
  • the first filler may comprise a metal, in particular aluminum, iron, zinc and / or copper or consist of a metal, in particular the aforementioned metals.
  • Consisting of includes all materials referred to herein that may contain technologically-caused impurities or technologically-caused admixtures, which are useful, for example, for the preparation of the fillers and their distribution or attachment to the polymer matrix.
  • Metallic fillers may be treated with oxidizing agents, e.g. Hydrochloric acid, nitric acid, citric acid, formic acid or sulfamic acid react to release a gaseous product and thereby be removed from the polymer hybrid material.
  • oxidizing agents e.g. Hydrochloric acid, nitric acid, citric acid, formic acid or sulfamic acid react to release a gaseous product and thereby be removed from the polymer hybrid material.
  • the reaction of zinc as a filler by reaction with concentrated hydrochloric acid leads to the formation of 5 additional cavities: Zn + 2 HCl -> ZnC + H2
  • the generation of hydrogen introduces additional driving forces which are the removal of the polymer
  • the first filler may improve the thermal conductivity within the polymer hybrid material, for example, by having the first filler having a higher thermal conductivity than the polymer of the polymer matrix. This may be the case, for example.
  • Another advantage in the case where the first filler comprises a metal is the improved thermal diffusivity within the polymer hybrid material. As a result of an improved thermal diffusivity, the stresses generated by the cooling of the solid state starting material can be more effective, ie be faster and with less consumption of coolant, be generated. Increasing this can increase the overall yield of the splitting process.
  • a second filler can be provided in the polymer hybrid material which increases the adhesion of the polymer hybrid material on the solid state starting material compared to a polymer hybrid material without a second filler.
  • the adhesion is increased compared to a polymer material without filler.
  • the second filler may be a filler that can be activated by plasma.
  • Plasma activation results in new surface species that can be made to interact more strongly with the surface of the solid starting material and, as a result, improve the adhesion of the polymer hybrid material.
  • the type of surface species achievable by the plasma treatment is primarily dependent on the process control of the plasma process.
  • gases such as nitrogen, oxygen, silanes or chlorosilanes can be added, so that, for example, polar groups are formed which can interact more strongly with the surface of the solid starting material.
  • the second filler may be distributed in the polymer matrix 15 such that the mass fraction of the second filler increases toward the lower interface.
  • the polymer-hybrid material may contain the second filler only in a region adjacent to the lower interface, which region may also be formed as a layer in the sense of the above definition.
  • the second filler may comprise core-shell polymer particles or core-shell polymer particles.
  • Examples of these are core-shell particles comprising a polysiloxane core with an acrylate shell or comprising a nanoscale silicate core with an epoxy shell or comprising a rubber particle core with an epoxy shell or comprising a nitrile rubber particle core with an epoxide -Bowl.
  • the second filler can by means of Low-temperature plasma, eg cold plasma, be activated.
  • the plasma can be generated by means of dielectric barrier discharge (DBE).
  • DBE dielectric barrier discharge
  • electron densities in the range of 1014 to 1016 m-3 can be generated.
  • the average temperature of DBE-generated "cold" non-equilibrium plasma (plasma volume) is about 300 ⁇ 40K at ambient pressure
  • the average temperature of DBE-generated nonthermal plasma is about 70 ° C at ambient pressure.
  • the surface is subjected to uni- or bipolar pulses with pulse durations from a few microseconds to a few tens of nanoseconds and amplitudes in the single-digit to double-digit kilovolt range.
  • no metallic electrodes in the discharge space and thus no metallic impurities or electrode wear are to be expected.
  • Dielectric surfaces can be modified at low temperatures and chemically activated.
  • the surface modification can be carried out, for example, by an interaction and reaction of the surface species by ion bombardment.
  • the second filler may further be activated by means of corona D5 treatment, flame treatment, fluorination, ozonation or UV treatment or eximer irradiation.
  • the polymer hybrid material may further comprise a third filler as compared to a polymer hybrid material having a first or to a polymer hybrid material having a first and a second filler.
  • This third filler has a higher thermal conductivity and / or a higher modulus of elasticity compared to the polymer of the polymer matrix.
  • the modulus of elasticity of the polymer at low temperature conditions is in the lower single-digit gigapascal range (about 1 -3 GPa), while, for example, metallic fillers have an E-modulus in the two-digit to three-digit gigapascal range.
  • a percolating filler network is possible, which enables improved "force coupling" into the solid state starting material.
  • the percolation is significantly influenced by the volumetric fill level of the respective fillers (eg 0.1% by volume, 1% D30% by volume to 10% by volume depending on the aspect ratio).
  • the viscoelastic layer structure of the polymer structure can be immersed and several percolation paths become effective.
  • improved heat transfer can be made possible because it can lead to improved contact of the fillers with the surface of the solid state starting material.
  • the mechanical stability of the polymer hybrid material is achieved faster even at low temperatures. In sum, there is a lower standard deviation of the corresponding structural property profiles such.
  • the spatially resolved property profile changes (stress peaks in the polymer-hybrid material) and thus in the solid state are smaller, which leads to a higher overall yield of the splitting process and a better quality of the solid sections produced.
  • the third filler can provide improved heat transfer between the environment and polymer hybrid material and faster thermal conduction within the polymer hybrid material, so that the polymer hybrid material can be cooled faster and the splitting process performed faster overall and thus more effectively can be.
  • the third filler can also be used to influence the thermal expansion coefficient.
  • the aim is to maximize the difference between the coefficients of thermal expansion of the polymer hybrid material and the solid state starting material to be divided in order to generate additional stresses necessary for the division.
  • the third filler has a high thermal expansion coefficient, d. H. an expansion coefficient higher than that of the polymer matrix.
  • the thermal expansion coefficient of the third filler may be more than 300 ppm / K.
  • the third filler may be distributed in the polymer matrix such that the mass fraction of the third filler increases toward the upper interface to allow faster heat transfer, particularly at the interface to the environment.
  • the third filler may comprise a metal, in particular aluminum, iron, zinc and / or copper, or consist of one of the metals mentioned. Metals are generally characterized by high thermal conductivity and thermal conductivity.
  • the described fillers may be distributed in particulate form in the polymer matrix, wherein the particle size may be in the ⁇ and nm range, based on at least one dimension of the particle.
  • the filler particles can also assume other configurations, for example a rod-shaped or disc-shaped form.
  • the filler particles can have all particle size distributions, for example monomodal or bimodal, narrow, in particular monodisperse, or broad.
  • the fillers can be attached to the polymer matrix both physically, e.g. B. by embedding in the polymer network, as well as be chemically attached.
  • one or more of the fillers described may comprise or consist of inorganic or organic fibers, for example carbon, glass, basalt or aramid fibers, provided that the functions described above are compatible therewith.
  • another filler may be added comprising or consisting of said fibers.
  • Fibers usually have strongly anisotropic properties.
  • By a direction-dependent positioning of the filler in the polymer-hybrid material there is the possibility of a targeted influencing the necessary for the division of the solid state starting material voltages. This can help increase the overall yield of the splitting process.
  • An additional advantage, in the case where a inorganic or inorganic filler is used as a pulp having a highly anisotropic structure, is that it can achieve an improvement in the mechanical properties within the polymer hybrid material.
  • the described fillers may also comprise or consist of core-shell particles. Additionally or alternatively, a further filler may be provided comprising or consisting of core-shell particles in the polymer hybrid material.
  • core-shell polymer particles in addition to an improved activatability also allows a new design of energy-absorbing mechanisms, which in total to an impact and fracture toughness increase, in particular an increase in the low-temperature impact strength of the polymer hybrid material when used in splitting Method and thus can also contribute to a higher overall yield of the splitting method. For example, a mechanical destruction of a film of a polymer hybrid material with a lower Probability occur, so that the possibility of reuse of the film can be favored.
  • Core-shell particles are characterized by the fact that a generally spherical core of a material is surrounded by a shell of a second material.
  • the shell can either completely encase the core or be permeable.
  • the materials may be both inorganic materials, such as. As metals, or organic materials such.
  • As polymers act. For example, two different metals can be combined with each other. But it is also possible to surround a core of a polymer with a shell of a metal or a second polymer.
  • Core-shell particles allow the combination of the properties of the first and second materials. For example, via an inexpensive polymer core the
  • Particle size distribution also allows the properties of the core-shell particles to be accurately predicted and adjusted.
  • one or more fillers may be carbon in the form of carbon black, graphite, chopped carbon fibers, carbon nanofibers, preferably in the form of carbon nanotubes.
  • carbon nanotubes, CNT such as multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) as well as single-walled carbon nanotubes (SWCNT).
  • MWCNT multi-walled carbon nanotubes
  • SWCNT single-walled carbon nanotubes
  • the third filler may comprise or consist of MWCNTs, since they have a particularly high thermal conductivity (> 3000 W * (m * K) "1 ) and at the same time have a very high tear strength in the range of 5-60 GPa High mechanical stability is reflected in high tear values, extreme elasticity and a very good durability of the filler.
  • SWCNT modulus of elasticity: 410 GPa to 4150 GPa vs. graphite: 1000 GPa, SWCNT: thermal conductivity about 6000 W * (m * K) "1 ).
  • Cost ratio compared to MWCNT The cylinder diameters of MWCNT are typically in the range of 1 nm to 100 nm, preferably from 5 to 50 nm, with a length of 500 nm to 1000 ⁇ .
  • the third filler may comprise MWCNT and at the same time the second and / or first filler may comprise or consist of carbon black, since here likewise an improvement of the thermal conductivity (eg up to 200 W * (m * K) "1 ) Since the use of exemplary carbon black has a significantly lower tear resistance with values of ⁇ 0.4 GPa, a combination of both or further fillers is possible and can lead to an improvement in the overall split yield and to an improvement in the overall costs in the splitting process leads.
  • the thermal conductivity eg up to 200 W * (m * K) "1
  • the fillers may comprise or consist of silica, for example fumed silica.
  • a further filler comprising or consisting of silicic acid may be provided in the polymer hybrid material.
  • Pyrogenic silica can form a three-dimensional network and thereby contribute to the improvement of mechanical stability.
  • a filler can serve to selectively adjust the mechanical properties of the polymer hybrid material.
  • One or more of the said fillers may be of the same material, as long as this is compatible with the function attributed to them.
  • both the first and the third filler comprise aluminum or consist of aluminum.
  • aluminum can be used both to generate cavities and thus to accelerate the detachment of the polymer hybrid material from the solid body section and also to increase the Temperature conductivity. Such a configuration simplifies the manufacturing process, since it may be sufficient to add only one or two fillers to perform all functions.
  • First and second and possibly third filler can also consist of different materials. This allows an individual and thus better adaptation of the filler to the desired function.
  • a film of the invention comprises a polymer hybrid material as described above.
  • the film may have a thickness of, for example, 0.5 to 5 mm.
  • An inventive polymer hybrid material or a film according to the invention is applied to at least this surface so that a corresponding composite structure results.
  • the applied polymer-hybrid material or the applied film are also referred to below as recording layer.
  • the thickness of such a receiving layer can be, for example, between 0.5 mm and 5 mm, in particular between 1 mm and 3 mm.
  • the polymer hybrid material or the film can also be applied to a plurality of exposed surfaces, in particular to surfaces arranged parallel to one another.
  • the thermal exposure preferably means that the receiving layer is cooled below the ambient temperature and preferably below 10 ° C and more preferably below 0 ° C and more preferably below -10 ° C or below -40 ° C.
  • the cooling of the receiving layer is most preferably carried out such that at least a portion of the receiving layer performs a glass transition or undergoes a partial or complete crystallization.
  • the cooling can be a cooling to below -130 ° C, the z. B. by means of liquid nitrogen is effected.
  • This embodiment is advantageous because the receiving layer contracts as a function of the temperature change and / or undergoes a glass transition and the resulting forces are transferred to the solid state starting material, whereby mechanical stresses can be generated in the solid, which trigger a crack and / or or crack propagation, wherein the crack first propagates along the first release plane to cleave the solid layer.
  • the polymer-hybrid material or the film is removed from the solid-state section, for example by a chemical reaction, a physical detachment process and / or mechanical removal.
  • the detachment process of the polymer hybrid material from the solid section can at moderate ambient temperature, for. B. in the range of 20 ° C to 30 ° C, preferably in the higher temperature range of 30 ° C to 95 ° C, z. B. from 50 ° C to 90 ° C, or for example in a lower temperature range between 1 ° C and 19 ° C.
  • the elevated temperature range may allow for shortening of a chemical release reaction due to an increase in the reaction rate, e.g. Example, in the case of using a sacrificial layer between the polymer hybrid material and the solid.
  • the detachment may take place in aqueous solution, advantageously at a pH in the range 2-6.
  • the dissolution process may take the form of a treatment with a solution of a suitable apolar solvent, for example Ambient temperatures in the range of 1 ° C to 50 ° C are preferred and from 20 ° C to 40 ° C are particularly preferred.
  • a particular advantage here is the detachment without a temperature effect on the film.
  • This can advantageously aliphatic and aromatic hydrocarbons such.
  • As carbon tetrachloride, are applied.
  • additional forces can be introduced into the polymer hybrid material to be detached and the boundary surface to the solid body section, since a solvent treatment can cause a very strong reversible swelling of the polymer-hybrids material, whereby the detachment is simplified as a whole.
  • a combination with the above-described detachment mechanism of the sacrificial layer and the treatment with a suitable non-polar solvent can be carried out - also without affecting the temperature of the film.
  • a stabilizing layer for limiting deformation of the exposed layer or components may be disposed or created on the exposed layer or exposed components of the resulting composite structure, the deformations resulting from the mechanical stresses introduced by the receptacle layer.
  • the side with components is thus preferably protected and held (eg against warping of the substrate or the solid and gray space conditions). This can be done via soluble polymers (organics) or holding layers.
  • This embodiment is advantageous because it limits interaction with, for example, small feature structures.
  • the surface finish of a wafer-finished wafer is usually not regular, which can lead to field swell and local surface damage due to excessive or abrupt movement.
  • this embodiment represents a solution that provides good protection of Solid state layer and disposed thereon and / or generated layers and / or components, in particular against mechanical damage or destruction, causes.
  • the method may also preferably or alternatively comprise one or more of the steps: providing a solid for separating at least one solid layer, the solid having a first planar area portion and a second planar area portion, wherein the first planar area portion preferably substantially or exactly parallel to the second planar surface portion is aligned.
  • the stabilizing layer comprises or has a preferably water-soluble ceramic, in particular Fortafix from Detakta, and / or a soluble polymer, in particular poly (ethylene glycol) (PEG), in particular with different and / or adapted chain lengths ,
  • Fortafix is a one- and two-component ceramic cement for use as an adhesive, glaze to protect against corrosion and chemical attack, casting compound for mold making or insulation, as a dip for fixing heating wires, for inserting knife blades, eg in metal or ceramic handles.
  • the polymer (PEG) is soluble in water and a range of organic solvents.
  • the surface structures / components can be filled with PEG before a protective layer is applied.
  • the stabilization layer is preferably produced in situ or provided as a film. Additionally or alternatively, the stabilizing layer is poured in or the layer and / or the exposed components are charged with liquid material, which only becomes the stabilization layer by hardening or hardening. The stabilizing layer is additionally or alternatively removed by applying a solvent or by immersion in a solvent from the layer or the exposed components.
  • the stabilization layer thus comprises or consists of a ceramic material and / or comprises or consists of a polymeric material.
  • the modifications are produced successively in at least one row or row or line, wherein the modifications produced in a row or row or line are preferably generated at a distance X and height H so that a between two successive modifications propagating crack, in particular in the crystal lattice direction propagating crack, the crack propagation direction is aligned at an angle W opposite the release plane, which connects the two modifications together.
  • the angle W is in this case preferably between 0 ° and 6 °, in particular at 4 °.
  • the crack propagates from a region below the center of a first modification toward a region above the center of a second modification.
  • the essential context here is that the size of the modification can or must be changed depending on the distance of the modifications and the angle W.
  • the modifications are produced on a line and preferably at the same distance from each other. Furthermore, it is conceivable that a plurality of these generated in the first step lines are generated. These first lines are particularly preferably generated parallel to the crack propagation direction preferably in a straight line or circular arc shape, in particular in the same plane.
  • second lines are preferably generated for triggering and / or driving preferably subcritical cracks. These second lines are also preferably generated in a straight line. Particularly preferably, the second lines are inclined relative to the first lines, in particular oriented orthogonally. The second lines preferably extend in the same plane as the first lines, or more preferably in a plane which is parallel to the plane in which the first lines extend.
  • third lines are preferably generated to connect the subcritical cracks generated.
  • a cooling device for cooling the recording layer to a temperature between -130 ° C and -10 ° C, in particular to a temperature between -80 ° C and -50 ° C.
  • the cooling device preferably has a misting agent, in particular at least or exactly one perforated pipe, for atomizing liquid nitrogen, and the cooling effect is particularly preferably produced by atomized nitrogen.
  • the cooling device has a nitrogen bath, wherein the recording layer is positioned at a distance from liquid nitrogen stored in the nitrogen bath.
  • the cooling device may be provided with a spray, in particular liquid or fog-like, nitrogen, preferably uniformly providing spraying means, wherein the spraying means preferably above and / or laterally of the receiving layer is arranged.
  • a spray in particular liquid or fog-like, nitrogen, preferably uniformly providing spraying means, wherein the spraying means preferably above and / or laterally of the receiving layer is arranged.
  • This embodiment is advantageous because the liquid nitrogen is very well suited for the defined cooling of objects. Further, this embodiment is advantageous because a much more energy efficient process is provided over low temperature processes of less than -80 ° C or less than -90 ° C.
  • the cooling device preferably has a nitrogen bath and a positioning device for defined setting of the distance of the position of the receiving layer to the liquid nitrogen held in the nitrogen bath, wherein the nitrogen bath and the positioning device are preferably arranged in a space which is at least partially and preferably completely demarcated from the environment.
  • One or more temperature sensing devices are provided in accordance with another preferred embodiment of the present invention.
  • the temperature measuring device (s) and temperature measurement (s) are preferably carried out, the detected temperature values preferably being used to control the position or the flow through a nitrogen valve for temperature control.
  • a fan can also be used in the chamber interior, which generates a forced convection and thus reduces temperature gradients.
  • Another, not shown, possibility of cooling is the contact cooling with a tempered heat sink, which is traversed for example by a coolant in a closed circuit and is brought into contact with the solid.
  • the temperature measurement is preferably carried out on the solid, in particular on the receiving layer and / or on the underside of the solid, preferably the solid bottom is arranged spaced from the chamber bottom, wherein for positioning of the solid preferably a positioning device is provided, by means of which particularly preferably the distance of the solid to the chamber bottom or the distance of the receiving layer to the liquid nitrogen, in particular temperature-dependent, is variable.
  • a chamber for receiving the nitrogen and the positioning device is preferably provided, wherein the chamber is preferably closable and / or thermally insulated from the environment.
  • a solid-state starting material is preferably understood to be a monocrystalline, polycrystalline or amorphous material. Monocrystallines having a strongly anisotropic structure are preferred because of the strong anisotropic atomic binding forces.
  • the solid state starting material preferably has one Material or a material combination of one of the main groups 3, 4, 5 and / or the subgroup 12 of the Periodic Table of the Elements, in particular a combination of elements of the 3rd, 4th, 5th main group and the subgroup 12, such as zinc oxide or cadmium telluride, on.
  • the semiconductor source material may include, for example, silicon, gallium arsenide GaAs, gallium nitride GaN, silicon carbide SiC, indium phosphide InP, zinc oxide ZnO, aluminum nitride AIN, germanium, gallium (III) oxide Ga 2 C> 3, aluminum oxide Al 2 O 3 (sapphire), gallium phosphide GaP , Indium arsenide InAs, indium nitride InN, aluminum arsenide AlAs or diamond.
  • the solid or the workpiece preferably comprises a material or a combination of materials from one of the main groups 3, 4 and 5 of the Periodic Table of the Elements, such as SiC, Si, SiGe, Ge, GaAs, InP, GaN, Al 2 O 3 ( Sapphire), AIN. Particularly preferably, the solid has a combination of the fourth, third and fifth group of the periodic table occurring elements.
  • Conceivable materials or combinations of materials are eg gallium arsenide, silicon, silicon carbide, etc.
  • the solid may have a ceramic (eg Al 2 O 3 - Alumiumoxid) or consist of a ceramic, preferred ceramics are eg Perovskitkeramiken (such as Pb-, O-, Ti / Zr-containing ceramics) in general and lead magnesium niobates, barium titanate, lithium titanate, yttrium aluminum garnet, in particular yttrium aluminum garnet crystals for solid-state laser applications, surface acoustic wave (SAW) ceramics such as lithium niobate, gallium orthophosphate, Quartz, calcium titanate, etc. in particular.
  • the solid body thus preferably has a semiconductor material or a ceramic material or particularly preferably the solid body consists of at least one semiconductor material or a ceramic material.
  • the solid is preferably an ingot or a wafer.
  • the solid is particularly preferably a material which is at least partially transparent for laser beams. It is therefore still conceivable that the solid body has a transparent material or partially made of a transparent material, such as sapphire, or is made. Further materials which may be used as solid material alone or in combination with another material include "wide band gap" materials, InAISb, high temperature superconductors, in particular rare earth cuprates (eg YBa2Cu3C) the solid body is a photomask, with the photomask material used in the present case preferably any photomask material known from the filing date, and particularly preferably combinations thereof Further, the solid may additionally or alternatively comprise or consist of silicon carbide (SiC). The modifications may be a phase transformation of the solid state material, in particular of silicon carbide in silicon and carbon, whereby a volume expansion is generated in the solid, which in turn generates compressive stresses in the solid state.
  • SiC silicon carbide
  • the laser application according to the invention preferably effects a substance-specific spatially resolved accumulation of the energy input, from which results a defined temperature control of the solid at a defined location or at defined locations as well as in a defined time.
  • the solid may consist of silicon carbide, whereby preferably a strongly localized tempering of the solid to a temperature of e.g. more than 2830 +/- 40 ° C is made. This tempering results in new substances or phases, in particular crystalline and / or amorphous phases, the resulting phases preferably being silicon (silicon) and DLC (diamond-like carbon) phases which are produced with significantly reduced strength. By this strength-reduced layer then gives the separation area or the Ablöseebene.
  • the above-mentioned object is achieved by a solid produced according to a method mentioned above and having at least one release plane inside the solid, the release plane being formed by modification generated by means of laser radiation. Further, the solid has an area resulting from a high-temperature treatment process.
  • the layer / s and / or component / s are arranged or generated at the area.
  • the layer (s) and / or component (s) can be arranged or generated on a surface of the solid state layer to be separated.
  • the solid body preferably has a thickness or average thickness of less than ⁇ ⁇ , in particular less than ⁇ or 700 ⁇ or ⁇ or 500 ⁇ or 400 ⁇ or 300 ⁇ or 200 ⁇ or 10 ⁇ or ⁇ or 50 ⁇ .
  • the invention thus also relates to the production of components on such a pretreated / modified wafer and the modified wafer as a component substrate itself.
  • the present invention additionally or alternatively relates to a multi-component arrangement.
  • the multicomponent arrangement according to the invention is preferably produced by means of a method described in this protective document and particularly preferably has at least one solid layer.
  • the solids layer preferably consists of more than 50% (by weight), in particular more than 75% (by weight) or more than 90% (by weight) or more than 95% (by weight) or more than 98% (by weight) or more than 99% (by mass) of SiC, wherein the solid state layer in the region of a first surface compressive stresses wherein the modifications are amorphized (phase-inverted) constituents of the solid state layer, the modifications being spaced closer to or forming the first surface than to a second surface, the second surface being parallel or substantially parallel to the first surface is, wherein the first surface is flat or substantially planar and / or wherein the second surface is flat or substantially planar.
  • the multi-component arrangement according to the invention likewise has a metal layer produced on the first surface of the solid-state layer. Furthermore, it is possible for one or more further layers and / or one or more further components to be arranged on the second surface, in particular for forming electrical components which can be used as horizontal or vertical components.
  • the production of a composite structure preferably takes place by arranging or producing layers and / or components at or above an initially exposed surface of the solid, wherein the exposed surface forms part of the solid state layer to be separated off.
  • the modifications to form the release plane are created prior to the formation of the composite structure.
  • an external force may be introduced into the solid for generating stresses in the solid, the external force being so strong that the stresses cause crack propagation along the release plane.
  • the modifications are less than 200 ⁇ , in particular less than 150 ⁇ or less than 1 10 ⁇ or less than 100 ⁇ or less than 75 ⁇ or less than 50 ⁇ , spaced from the second surface.
  • a surface is preferably to be regarded as substantially planar if every square centimeter of the surface touches the ideally smooth and ideally flat surface when the surface is in contact with an ideal smooth and ideally flat surface with at least one component.
  • a surface is preferably to be regarded as planar if every square centimeter, in particular square millimeters, of the surface when the surface is in contact with the surface on an ideally smooth and ideally flat surface has at least several, in particular at least 2, 3, 4 or 5 components ideally smooth and ideally flat surface touched.
  • a diffractive optical element is arranged according to a further preferred embodiment of the present invention prior to the penetration of the laser radiation into the donor substrate or into the solid.
  • the laser radiation is split by the DOE onto multiple light paths to produce multiple focuses.
  • the DOE preferably causes a field curvature over a length of 200 ⁇ , which is less than or equal to ⁇ , in particular less than or equal to 30 ⁇ or less than or equal to 10 ⁇ or less than or equal to 5 ⁇ or less than or equal to 3 ⁇ " ⁇ , wherein at least 2 by the DOE and preferably at least or exactly 3 or at least or exactly 4 or at least or exactly 5 or at least or exactly or up to 10 or at least or exactly or up to 20 or at least or exactly or up to 50 or up to 100 foci for changing the material properties of This embodiment is advantageous because significant process acceleration can be achieved.
  • DOEs diffractive optical elements
  • the focus must therefore be adjusted by higher energy and / or by beam shaping.
  • the beam shaping is preferably carried out e.g. via one or more diffractive optical element (s) (DOE), which makes this difference dependent on the
  • laser beams can also be used in all other embodiments disclosed in this document at the Brewster angle or essentially in the Brewster mode. Be irradiated angle.
  • Brewster angle coupling reference is hereby made to the document "Optical Properties of Spin-Coated ⁇ 02 Antireflection Films on Textured Single-Crystalline Silicon Substrates" (Hindawi Publishing Corporation International Journal of Photoenergy, Volume 2015, Article ID 147836, 8 pages, http: This document is incorporated by reference in its entirety into the subject matter of the present patent application.
  • the above-mentioned and incorporated document discloses, in particular, calculations for the optimum angle of incidence for different materials and thus indexes for refraction Energy of the laser or of the laser application device is adjusted not so much as a function of the material, but rather of the possible transmission at a specific angle, ie if the optimum transmission is 93%, for example, these losses must be compared to experiments with perpendicular irradiation and losses of eg
  • the part of the oblique irradiation thus preferably serves to lose less light by surface reflection and to bring more into the depth.
  • a possible downstream problem that can arise in certain constellations is that the depth of focus can be "skewed" and thus the intensities achieved - the key size for multiphoton processing - are again lower, possibly even lower than vertical Irradiation, where all beam components pass through the same optical path in the material, which may then preferably take place through a diffractive optical element or through a plurality of diffractive elements or a continuous wedge or a plurality of continuous wedges - and / or other optical elements - in the beam path, these additional paths and / or the influence on the individual beams - in particular different spherical aberrations over the beam profile - compensate
  • These DOEs can be calculated numerically with suitable software solutions (eg Virtuallab from Lighttrans, Jena) and then manufacture or provide.
  • the present invention preferably additionally or alternatively relates to a method for producing modifications in a solid, wherein the modifications define a crack guide region or a release plane for guiding a crack for separating a solid fraction, in particular a solid layer, from the solid.
  • the method according to the invention preferably comprises at least the steps of: moving the solid body relative to a laser application device or a Laser, successively generating a plurality of laser beams by means of the laser application device for generating at least one modification, the laser application device for the defined focusing of the laser beams and / or for adjusting the laser energy, in particular continuously, in dependence on at least one parameter, in particular of a plurality at parameters, in particular two, at least two or exactly two or more than parameters, is set.
  • a fluid in particular a gas, in particular air
  • a flow behavior of the fluid located between the solid and the laser application device in particular in the region of the radiation profile, is set to prevent accumulation of dust in the region of the laser radiation.
  • the adjustment of the flow behavior is carried out according to a further preferred embodiment of the present invention by supplying a fluid, in particular ionized gas, in the region of the beam path between a lens and the solid or the adjustment of the flow behavior by generating a negative pressure, in particular a vacuum in the range of the beam path between a lens and the solid.
  • the solid has at least one coating or is coated with a coating, the refractive index of which is different from the refractive index of the surface of the solid on which the coating is arranged, or a coating on the solid is generated whose refractive index is different from the refractive index of the surface of the solid on which the coating is arranged.
  • the step of generating modifications in the interior of the solid by means of LAS ER rays of a laser application device preferably takes place, wherein the modifications preferably give the crack guidance region along which a separation of the solid layer from the solid occurs ,
  • the coating is produced or produced according to a further preferred embodiment of the present invention by means of spin coating, wherein the coating comprises nanoparticles, in particular of at least one material selected from the list at least consisting of silicon, silicon carbide, titanium oxide, glass or AI203 having.
  • a plurality of coatings are stacked on top of one another or with their indices of refraction being different from each other.
  • a first coating disposed on or generated on the solid has a greater refractive index than an additional coating the first coating is produced.
  • the coatings are thus preferably selected and produced or arranged such that the refractive index of the respective layer preferably decreases or decreases with the distance between the respective layer and the solid.
  • the refractive index of the solid preferably greater than the refractive index of the first coating and the refractive index of the first coating is preferably greater than the refractive index of the second coating and the refractive index of the second coating preferably greater than the refractive index of the third coating.
  • the steps between the refractive indices may be continuous or discontinuous.
  • the different coatings may have different thicknesses. However, it is conceivable that two or three or more of the coatings have the same thickness.
  • a coating in each case has a thickness in the range between 50-400 nm.
  • the first coating may have a thickness (or average thickness) of 100 nm.
  • the thicknesses of the second coating and the third coating may thus substantially coincide or completely coincide, at least one of the coatings, and preferably both, having a thickness deviating therefrom.
  • the second coating may e.g. have a thickness (or average thickness) of 150nm.
  • the third coating may be thicker or thinner than the first coating and / or as the second coating, e.g. have a thickness (or average thickness) of 75nm, 1 10nm or 300nm.
  • the method according to the invention also preferably comprises the step of removing material from the donor substrate starting from a surface extending in the circumferential direction of the donor substrate in the direction of the center of the donor substrate, in particular for producing a peripheral depression.
  • the removal area is preferably uncovered by the material removal. That is, modifications that define the separation area or a release plane may have been previously generated.
  • the donor substrate passes through in a release area or along a release plane Modifications is weakened such that the solid state layer or solid layer as a result of the removal of material from the donor substrate or generated after the removal of material such a number of modifications that the donor substrate is weakened in the separation area such that the solid state layer separates from the donor substrate or a Voltage generating layer is generated or arranged on a surface inclined to the surrounding surface, in particular flat, surface of the donor substrate and generated by thermal loading of the voltage generating layer mechanical stresses in the donor substrate, wherein the mechanical stresses a crack for separating a solid state arises, starting from the exposed by the material removal surface of the donor substrate propagates along the modifications.
  • the release region predetermined by the modifications is, in accordance with a further preferred embodiment of the present invention, spaced further from the material removal to the circumferential surface of the donor substrate than after the material removal.
  • This embodiment is advantageous because the release region is thus easy to produce and yet, after the removal of material, preferably adjoins the outer peripheral surface of the donor substrate.
  • the modifications for predetermining the detachment area are produced according to a further preferred embodiment of the present invention prior to the removal of material and at least in places a reduction of the distance of the detachment area to less than 10 mm, in particular to less than 5 mm and preferably to less than 1 mm, due to the removal of material.
  • achieved or the modifications for specifying the separation region are generated after the material removal, wherein the modifications are produced such that the separation region at least in places less than 10mm, in particular less than 5mm and preferably less than 1 mm, is spaced to a surface exposed by the material removal surface ,
  • At least individual modifications of the detachment area are particularly preferably part of the removal of material exposed and at least partially and preferably completely encircling surface of the donor substrate.
  • the material is removed by means of ablation radiation, in particular ablation LASER rays, or ablation fluids, or by the removal of material a recess having an asymmetrical shape is produced, or the removal of material occurs at least in sections in the circumferential direction of the Donor substrate in the entire region between the release region and a surface of the donor substrate that is homogeneously spaced from the release region as a reduction in the radial extent of the donor substrate.
  • the method according to the invention preferably also comprises the step of generating at least one modification in the interior of the donor substrate by means of at least one LASER beam, wherein the LASER beam penetrates into the donor substrate via a surface, in particular a planar surface, of the donor substrate, wherein the LASER beam is inclined relative to the planar surface of the donor substrate such that it penetrates into the donor substrate at an angle other than 0 ° or 180 ° with respect to the longitudinal axis of the donor substrate, the laser beam being focused to produce the modification in the donor substrate.
  • the solid state disk preferably detaches from the donor substrate by the generated modifications, or a voltage generation layer is created or disposed on the planar surface of the donor substrate, and thermal stresses are applied to the donor substrate by thermally energizing the voltage generation layer. Due to the mechanical stresses, a crack is preferably formed to separate a solid layer that propagates along the modifications.
  • a first portion of the LASER beam penetrates the donor substrate at a first angle to the planar surface of the donor substrate, and at least another portion of the LASER beam preferably penetrates the donor substrate at a second angle to the planar surface of the donor substrate Amount of the first angle is different from the amount of the second angle, wherein the first portion of the LASER beam and the further portion of the LASER beam are preferably focused to produce the modification in the donor substrate.
  • the donor wafer or the donor substrate or the solid and / or the LASER laser emitting LASER device is rotated about an axis of rotation during the generation of the modifications.
  • the entirety of the LASER rays is in accordance with another preferred embodiment of the present invention for the creation of modifications in the region of the center of the donor substrate and for the generation of modifications in the region of a radially-resultant edge of the donor substrate in the same orientation with respect to the planar surface aligned with the donor substrate.
  • This solution is advantageous because the entire cross section of the laser beam strikes a flat surface when it enters the solid, since then a homogeneous damage occurs in the depth.
  • This homogeneous damage can be generated up to the outer, in particular orthogonal to the flat surface extending edge of the donor substrate.
  • the modifications can be generated around the periphery of the donor substrate and in the region of the center of the donor substrate by means of a processing step.
  • the first portion of the LASER rays penetrate the donor substrate at a first angle to the surface of the donor substrate and the further portion of the LASER rays penetrate at a second angle to produce modifications in the region of the center of the donor substrate and for the generation of modifications in the region of a radially resulting edge of the donor substrate, the amount of the first angle always being different from the amount of the second angle.
  • the first angle and the second angle during the generation of the modifications are constant or unchanged or are not changed.
  • the method according to the invention also preferably comprises the step of removing material from the donor substrate starting from a surface extending in the circumferential direction of the donor substrate in the direction of the center of the donor substrate to produce a depression.
  • the material is removed by means of ablation laser beams and / or the depression is generated asymmetrically.
  • the individual, several, all or all of the detachment level or the detachment area generating or forming modifications to be produced before or after the material removal.
  • a first portion of the modifications may be generated prior to material removal, and a further portion of modifications may be generated after material removal. It is possible here that the modifications are generated before the removal of material with other laser parameters than after the material removal.
  • modifications can be made by means of further LASER rays inside the donor substrate, the modifications preferably being positioned so that they adjoin the depression.
  • the solid-state disk or solid-state layer preferably dissolves from the generated modifications Donor substrate or a voltage generating layer is generated or arranged on a surface inclined inclined to the aligned, in particular flat, surface or arranged.
  • mechanical stresses are generated in the donor substrate by applying thermal stress to the stress generator layer, wherein the mechanical stresses cause a crack to separate a solid layer that propagates from the depression along the modifications.
  • the modifications are in this case preferably achieved with the shortest possible pulses in the smallest possible vertical range by focusing in the material with high numerical aperture.
  • the ablation LASER rays are focused on the surface of the material, with a lower numerical aperture and often a wavelength that is linearly absorbed by the material.
  • the linear absorption of the ablation LASER rays on the material surface leads to an evaporation of the material, the ablation, ie a material removal, not just a structural change
  • an edge region of the donor sub-start is processed by means of a material-removing treatment, by means of which the outer edge of the donor substrate is displaced in the region of the plane in which the tear propagates in the direction of the center of the donor substrate.
  • the displacement preferably takes place in the direction of the center so that, depending on the penetration depth of the LASER beams and / or the angle of the LASER beams, all the LASER beams can penetrate into the donor substrate via the same planar surface.
  • the recess completely surrounds the dispenser substrate according to a further preferred embodiment of the present invention in the circumferential direction.
  • This embodiment is advantageous because the crack can be introduced into the donor substrate over the entire circumference of the donor substrate in a defined manner.
  • the depression extends in the direction of the center as far as a depression end, in particular in a wedge or notch shape, the depression end lying in the plane in which the tear propagates.
  • a notch will be created by the recess end, by which the propagation direction of the crack is predetermined.
  • the asymmetrical recess is produced by means of a grinding tool which is at least partially negative-shaped for recessing. This embodiment is advantageous in that the grinding tool can be produced according to the edge or recess to be produced.
  • the grinding tool has at least two differently shaped machining parts, wherein a first machining portion for machining the donor substrate in the region of the underside of a solid disk to be separated and a second machining portion for machining the donor substrate in the region of the top of the separated from the donor substrate Solid disk is determined.
  • This embodiment is advantageous because, in addition to deformations to effect improved crack guidance, deformations for better handling can be effected at the same time or with a time delay on the donor substrate or on the one or more solid disk (s) of the donor substrate.
  • the first processing component generates a deeper or larger volume depression in the donor substrate than the second processing component, wherein the first processing component and / or the second processing component have curved or straight grinding surfaces.
  • the first machining portion has a curved main grinding surface and the second machining portion preferably also has a curved minor grinding surface, the radius of the main grinding surface being greater than the radius of the minor grinding surface, preferably the radius of the main grinding surface is at least twice the radius of the minor grinding surface or the first machining portion has a straight main grinding surface and the second machining portion has a straight minor grinding surface, more material being removed from the donor substrate by the main grinding surface than the minor grinding surface, or the first machining component having a straight main grinding surface and the second machining component having a curved minor grinding surface On or the first processing component has a curved main grinding surface and the second processing component has a straight Mauschleif Structure.
  • the grinding tool has a plurality, in particular more than 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, of machining parts in order to machine a corresponding plurality of different solid disks assignable portions of the donor substrate or material removal material.
  • the ablation laser beams having a wavelength in the range between 300 nm (UV ablation with frequency-tripled Nd: YAG or other solid state laser) and 10 ⁇ (C02 gas laser, often for engraving and cutting processes used) having a pulse duration of less than 100 microseconds, and preferably less than 1 microsecond, and more preferably less than 1/10 microsecond, and having a pulse energy greater than 1 ⁇ J, and preferably greater than 10.
  • This embodiment is advantageous since the recess can be produced by means of a LASER device and not by means of a worn grinding tool.
  • the modifications in the donor substrate are preferably produced with the following configurations or LASER parameters: If the donor substrate consists of silicon or if the donor substrate comprises silicon, then nanosecond pulses or shorter ( ⁇ 500 ns), a pulse energy in the microjoule range ( ⁇ 100 ⁇ s) are preferred. and a wavelength> 1000nm used.
  • pulses ⁇ 5 picoseconds pulse energies in the microjoule range ( ⁇ 100 ⁇ ) and wavelengths wavelengths variable between 300 nm and 2500 nm are used.
  • the aperture for creating the modifications inside the donor substrate is thus preferably larger than the aperture for ablation of material by means of the ablation laser beams for generating the depression.
  • the aperture is preferably at least a multiple, in particular at least 2, 3, 4, 5, 6 times larger than the aperture for ablation of material by means of the ablation laser beams for generating the depression.
  • the focus size for generating a modification is, in particular with regard to its diameter, preferably less than ⁇ ⁇ , preferably less than 5 ⁇ and particularly preferably less than 3 ⁇ .
  • the method according to the invention preferably also comprises one or more of the following steps: providing the donor substrate or providing a donor substrate (or solid) which has crystal lattice planes which are inclined with respect to a planar main surface.
  • the main surface of the donor substrate is preferably limited in the longitudinal direction of the donor sub-start on the one hand, wherein a Kritallgitterebenennormale tends towards a main surface normal in a first direction.
  • Provision of at least one laser Introduction of laser radiation of the laser into the interior of the solid preferably over the main surface to Changing the material properties of the solid in the range of at least one laser focus.
  • the laser focus is preferably formed by laser beams of the laser emitted by the laser.
  • the change in the material property forms a linear shape by changing the penetration of the laser radiation into the donor substrate.
  • the changes in the material property are preferably produced on a production plane which preferably runs parallel to the main surface.
  • the linear shape preferably extends at least in sections in a straight line or in a curved manner.
  • the crystal lattice planes of the donor substrate are preferably inclined with respect to the plane of production.
  • the linear shape in particular at least the rectilinearly extending portion or the arcuately extending portion, is inclined with respect to a cutting line resulting at the interface between the generating plane and the crystal lattice plane, whereby the altered material property tears the donor substrate in the form of subcritical cracks .
  • the step of separating the solid state layer is performed by introducing an external force into the donor substrate for joining the subcritical cracks, or so much material on the generation plane is changed by means of the load radiation that the solid state layer peels away from the donor substrate by joining the subcritical cracks.
  • the main surface is hereby preferably regarded / defined as an ideally flat surface.
  • This method is advantageous in that the crack growth perpendicular to the writing direction is limited by the fact that the line-shaped shape is inclined with respect to a cutting line or cutting line resulting at the interface between the production plane and the crystal lattice plane.
  • the modifications per writing line are thus not generated in the same crystal lattice planes.
  • the first 1-5% of the modifications per writing line can now only a fraction, in particular less than 75% or less than 50% or less than 25% or less than 10% or no crystal lattice planes, the last 1-5% of the modifications cut the same line.
  • the writing line here is preferably longer than 1 cm or longer than 10 cm or longer than 20 cm or up to 20 cm long or up to 30 cm long or up to 40 cm long or up to 50 cm long.
  • the change of the material property can preferably be understood as the generation of a material modification or the generation of a crystal lattice defect, in particular the effecting of a locally limited phase change.
  • the line-shaped or writing line with respect to the cutting line in an angular range between 0.05 ° and 87 °, in particular in an angle range between 3 ° or 5 ° and 60 ° and preferably between 10 ° and 50 °, in particular between 10 ° and 30 °, such as between 12 ° and 20 ° or between 13 ° and 15 °, or between 20 ° and 50 °, in particular between 25 ° and 40 ° or between 30 ° and 45 ° or between 28 ° and 35 °, inclined.
  • This solution is advantageous because the inclination is so great that a sufficient number of different crystal lattice planes are part of any further modification of the same line shape or writing line.
  • so much material of the donor substrate is changed to form a linear shape or a plurality of line-shaped shapes resulting from the exposed as a result of Fest stressesenabtrennung ends of the individual crystal lattice planes and the material changes more patterns, for this purpose, a plurality of linear and preferably straight extending and parallel aligned material change areas are generated.
  • a line-shaped shape is preferably to be regarded as a set of points which forms a straight or curved line.
  • the distances between the centers of the individual points are preferably less than 250 ⁇ " ⁇ , in particular less than 150 ⁇ or less than 50 ⁇ or less than 15 ⁇ or less than 10 ⁇ or less than 5 ⁇ or less than 2 ⁇ - ⁇ , apart.
  • a plurality of line-shaped shapes are produced on the same generation plane, preferably at least several of the line-shaped shapes are arranged at the same distance from one another.
  • the linear shapes may be arcuate in particular circular arc or straight.
  • a plurality of first line-shaped shapes are produced, wherein each sub-critical shape generates a subcritical crack or a plurality of subcritical cracks, wherein the subcritical cracks of the first line-shaped shapes are spaced apart by a defined distance A1, the distance A1 is so large that the subcritical cracks in the axial direction of the donor substrate do not overlap, in particular at least or up to 2 ⁇ or at least or up to 5 ⁇ or at least or up to ⁇ ⁇ or at least or up to 20 ⁇ or at least or up to 30 ⁇ or at least or up to 50 ⁇ or at least or up to 75 ⁇ or at least or up to ⁇ ⁇ are spaced apart from each other, and after the generation of the first line-shaped figures at least between two first linear shapes, and preferably between more than two In the first line-shaped figures, at least one further line-shaped shape is generated by means of laser beams, in particular by changing the material properties.
  • any modification or accumulation of modifications preferably causes tearing of the surrounding donor substrate material, especially in the extension direction of the slip plane of the crystal.
  • the plurality of subcritical cracks per linear shape are preferably connected to one another or can be connected by an external force and thereby form a subcritical main tear for each line-shaped shape.
  • the donor substrate has a hexagonal crystal lattice with wurttemberg structure or corundum structure, wherein the line-shaped shape at a predetermined angle between 15 ° and 60 °, in particular in the wurttemberg structure at an angle between 25 ° and 35 ° and preferably is generated at an angle of 30 ° and in the corundum structure between 10 ° and 60 °, and preferably at an angle of 45 °, with respect to the cut line, or the donor substrate has a cubic crystal lattice, the line shape at a predetermined angle between 7, 5 ° and 60 °, in particular in a monoclinic cubic structure at an angle between 17.5 ° and 27.5 ° and preferably at an angle of 22.5 ° or yttrium-aluminum garnet between 8 ° and 37 ° and preferably at an angle of 22.5 °, opposite the cut line, or the donor substrate has a triclinic crystal lattice er Modell on,
  • a plurality of dispenser substrates are arranged next to one another on a rotating device, in particular a rotary table, during the change in the material property, and are rotatable about a common axis of rotation.
  • the rotational speed is preferably greater than 10 revolutions / minute and preferably greater than 50 revolutions / minute and particularly preferably greater than 150 revolutions / minute, in particular up to 600 revolutions / minute.
  • the linear shape is preferably bent here.
  • the angle at which the curved line-shaped shape is inclined with respect to the cutting line resulting at the interface between the production plane and the crystal lattice plane is preferably to be regarded as a mean angle, more preferably an average angle is defined only when a curved linear shape is created. used.
  • the mean angle preferably refers exclusively to the middle 80% of the extension length of the respective curved linear shape, i. the inclination or the angles of the first 10% and the inclination or the angles of the last 10% of the extension length are preferably not taken into account for determining the mean angle.
  • the inclination or the angle with respect to the intersection line is preferably determined, summed up and divided by the number of accumulated angle values.
  • a beam shaping device for changing the properties of the applied laser radiation in particular a device for changing the polarization of the laser beams, in particular in the form of a rotating lambda half plate or a Pockels cell, is provided according to a further preferred embodiment of the present invention and / or Beam shaping device is preferably designed to polarize the laser radiation circular or elliptical, wherein the donor substrate with the circular or elliptically polarized laser radiation, in particular in the form of quarter-wave plates, is applied.
  • a beam shaping device for changing the properties of the impinging Laser beams provided.
  • These properties of the laser beams are in particular the polarization properties of the laser beams, the spatial profile of the laser beams before and after focusing and the spatial and temporal phase distribution of the individual wavelengths of the impinging laser beams, which are influenced by the wavelength-dependent dispersion in individual elements of the beam path as the focusing optics can.
  • the beam shaping device can be equipped, for example, with a rotating lambda half plate or similar birefringent elements for varying the polarization of the laser beams passing through.
  • the polarization of the applied laser beams can be changed as a function of the rotational speed of the recording component.
  • an external electric field causes a field-dependent birefringence in the material, the so-called Pockels effect or linear electro-optic effect, which can be used to change the polarization of laser beams depending on the applied voltage.
  • This solution has the advantage that they have faster switching times compared with a rotating plate and can thus be better synchronized with the movement of the table or the solid.
  • the beam-shaping device can also be designed such that the laser beams are circularly polarized before the solid is subjected to the action.
  • Laser radiation is usually linearly polarized, but can be converted into circularly polarized light by birefringent optical elements such as quarter-wave plates.
  • circularly polarized light is converted back into linearly polarized light by just such an element.
  • a mixed form or combination of circularly and linearly polarized laser radiation so-called elliptically polarized laser radiation, is used.
  • the beam shaping device can be designed such that it alters the spatial profile of the laser beams before focusing or in focus. This can be achieved by simple elements such as a slot or telescope in only one spatial direction.
  • Such a telescope can be achieved, for example, from a combination of a cylindrical lens with a cylinder scattering lens whose relative focal lengths then dictate the laser beam size change in a spatial direction.
  • the telescope can also consist of several elements to prevent a crossing of the laser beams.
  • the shape of the focus when loading the solid body can also be changed and advantageously selected.
  • the beam shaping device can additionally be designed so that the shape of the laser beam focus can be changed as a function of the rotational speed of the recording component or of the orientation of the solid.
  • a spatial profile adapted thereto can be generated in focus by the beam shaping device, such as, for example, a laser beam profile tapering outwards.
  • Laser beams in pulse form consist of a spectrum of wavelengths which can experience different refractive indices in a beam shaping unit or an optical system for focusing before the application of the solid.
  • This dispersion causes femtosecond laser pulses to become longer, decreasing their peak intensity, which is undesirable for the application of multiphoton processes.
  • the beam shaping unit can be designed so that it compensates for the dispersion of other optical elements in the beam path before or after the focusing.
  • This dispersion can act both in space as chromatic aberration or in time as pulse prolongation or pulse compression.
  • the dispersion can also be changed and used by the beam shaping unit in such a way that a predefined color distribution of the wavelengths present in the laser pulse is produced in the focus.
  • SLMs Spatial Light Modulators
  • a Spatial Light Modulator can be used to scan individual areas of the laser beam after expansion of the laser beam.
  • individual pixels of the SLM illuminated by the laser beam - to memorize different phases.
  • This altered intensity distribution can lead to the formation of multiple foci and replace a diffractive optical element, but it can also change the beam profile - the intensity distribution - of the laser in several dimensions and thus generate eg oval shapes or deviating from a gaussian intensity distributions, eg a so-called " top haf profile with a broad range of equal intensity in the center of the laser beam intensity profile.
  • a reduction of the z-dimension of the beam profile a reduction of the laser damage range can be achieved
  • This solution is advantageous because it overcomes the problem that when passing short pulses (e.g., less than 100 fs), enhanced dispersions occur, i. the pulse dissipates, because some of the light is faster than others. Otherwise, the pulse would become longer, which would decrease its peak intensity, which is undesirable in the application of multiphoton processes.
  • short pulses e.g., less than 100 fs
  • enhanced dispersions occur, i. the pulse dissipates, because some of the light is faster than others. Otherwise, the pulse would become longer, which would decrease its peak intensity, which is undesirable in the application of multiphoton processes.
  • the main surface is a component of the solid state layer after the separation of the solid state layer and, after separation, preferably has a smaller thickness than the remaining residual donor substrate.
  • This embodiment is advantageous because the remaining donor substrate can be processed and used as a solid-state layer or for separating a further solid-state layer.
  • the method additionally comprises the step of moving the donor substrate relative to the laser.
  • the laser is set for defined focusing of the laser radiation and / or for adaptation of the laser energy preferably continuously as a function of at least one parameter and preferably a plurality of parameters, in particular at least two parameters.
  • a position-dependent laser power adjustment preferably takes place for adaptation to inhomogeneities of the samples or of the solid or of the substrate.
  • the change in the parameter via the irradiation surface and / or via the applied volume of the solid is preferably stored as data in the form of characteristic profile data, and is particularly preferably used for driving the laser application device for position-dependent laser application of the solid.
  • a traversing device on which the solid body is arranged in particular an XY table or a rotary table, is activated or operated as a function of the characteristic profile data.
  • the property profile data is generated and evaluated in real time, i. be used directly for driving the laser application device and / or the traversing device.
  • In-line adjustments are thus preferably based on changes that can be detected in real time (with sensor advance before machining position).
  • Non-contact one-sided (ie reflective instead of transmissive) measuring methods such as, for example, spectral reflection, are particularly suitable.
  • a laser system is preferably required which reads in a map with correction factors K (x, y) as prior knowledge prior to processing and with the aid of which sets laser parameters locally (x, y).
  • the specimens are preferably preferably provided on the traversing device, in particular the chuck / carrier, during the fixation, preferably with exact orientation, so that this prior knowledge can be registered with the chuck / carrier in the machine.
  • adapted writing patterns are suitable (other perforation density) or multiple crossings with different writing patterns.
  • an additional or alternative parameter is the degree of doping of the solid state material, which is preferably determined by the analysis of backscattered light (preferably Raman scattering), wherein the backscattered light has a different wavelength or different wavelength range than for triggering the backscatter defines incident light, with a Raman instrument preferably being part of the device and the degree of doping being preferably determined by means of the Raman instrument, one or more or all of these parameters preferably being detected by means of a common detection head, in particular at the same time.
  • the Raman spectroscopy is preferably also used in glasses, sapphire, alumina ceramic. The Raman method is advantageous because it measures in the depth of the material, but only from one side, does not require high transmission and, by fitting to the Raman spectrum, it outputs the carrier density / doping that can be correlated with the laser parameters.
  • An additional or alternative parameter according to a further preferred embodiment of the present invention is the degree of doping of the solid at a predetermined location or in a predetermined area, in particular in the interior, of the solid, in particular spaced from the solid surface.
  • the degree of doping is associated with location information such that a treatment card originates or provided spatially resolved treatment instruction, the location dependent laser parameters, in particular laser focus and / or laser energy, and / or other machine parameters, in particular the feed rate, predetermines or specify.
  • the degree of doping is determined in accordance with another preferred embodiment of the present invention by the analysis of backscattered light with inelastic scattering (Raman scattering), the backscattered light having a different wavelength or different wavelength range than incidentally induced light to initiate the backscattering wherein the backscattered light is scattered back from the predefined location or from the predetermined area.
  • Man scattering backscattered light with inelastic scattering
  • This embodiment is advantageous since in the laser process, in particular on SiC (but also other materials), the process must be carried out in a location-adapted manner (eg other laser energy, etc.). It has been recognized according to the invention that, for example, in SiC, doping in particular is crucial for this, since this changes the transparency of the material for the processing wavelength and makes higher laser energies necessary.
  • the degree of doping is determined according to a further preferred embodiment of the present invention by means of an ellipsometric measurement (eg, Müller-Matrix ellipsometry with back reflection). The ellipsometric measurement is preferably based on an optical transmission of the material.
  • the degree of doping is determined by means of a purely optically calibrated transmission measurement, the calibration being effected by means of Hall measurement and 4-point measurement.
  • This method can also determine the doping / number of free charge carriers in the material, which can then determine the laser energy required for the process.
  • the degree of doping is determined according to a further preferred embodiment of the present invention by means of an eddy current measurement, wherein preferably conductivity differences in the solid state material are determined and evaluated.
  • a transmitting and receiving coil is used to detect local differences in conductivity.
  • a high-frequency electromagnetic primary alternating field is generated.
  • eddy currents locally flowing currents
  • the overlay of these fields can be measured, separated and evaluated.
  • various quality characteristics layer thickness, the sheet resistance, the material homogeneity
  • transmission arrangement test body between transmitting and receiving coil
  • optimal resolutions are achieved, but also the arrangement of both coils on a sample side for reflection measurements is possible.
  • a first parameter here may be the average refractive index of the material of the donor substrate or the refractive index of the material of the donor substrate in the region of the donor substrate to be traversed to produce a defined change in material of laser radiation and a second or alternative first parameter may be the processing depth in the
  • the first parameter is preferably determined by means of a refractive index determination means, in particular by means of spectral reflection, and / or the second parameter is preferably determined by means of a topography determination means, in particular by means of a confocal-chromatic distance sensor.
  • a first parameter is the average refractive index of the material of the solid or is the refractive index of the material of the solid in the region of the solid to be traversed to produce a defined modification of laser beams, or is the transmission of the Solid at defined points of the solid and preferred for a defined solid body depth.
  • a second or alternative first parameter according to another preferred embodiment of the present invention is the machining depth in the region of the solid to be traversed to produce a defined modification of laser beams.
  • the first parameter is determined according to a further preferred embodiment of the present invention by means of a refractive index determination means, in particular by means of spectral reflection, and / or the second parameter is determined by means of a topography determination means, in particular by means of a confocal chromatic distance sensor.
  • Data for the parameters, in particular for the first parameter and for the second parameter, are provided in a data storage device according to a further preferred embodiment of the present invention and supplied to a control device at least prior to the generation of the material change, wherein the control device controls the laser as a function of the respective location the control device for adjusting the laser preferably also processes distance data to a distance parameter, the distance parameter being the distance of the respective location, are introduced at the laser radiation for generating the material change in the donor substrate at the time of material change, with respect to the laser reproduces, wherein the distance data are detected by means of a sensor device.
  • Data for the parameters, in particular for the first parameter and for the second parameter, are provided in a data storage device and supplied to a control device at least prior to the generation of the modifications, the control device depending on the respective location sets the modification to be generated.
  • the number of modifications may vary depending on the distance to the edge or to the center and / or per writing line or line shape. For example, more or fewer modifications can be made in the radial direction in the region of the center of the solid than in an edge region.
  • the edge region is preferably understood to be a circumferential region which preferably extends up to 0.1 mm or 0.5 mm or 1 mm or 5 mm or 10 mm or 20 mm in the radial direction towards the center.
  • the modification cluster by more modifications than the immediately surrounding portions of the solid, in particular in a radial distance of up to 0.1 mm or 0.5mm or 1mm or 2mm or 3mm or 5mm or 10mm or 20mm or 30mm or 40mm portions spaced at the edge or center of the cluster or at the edge of the cluster, having less modifications.
  • This accumulation can be used, for example, to generate additional local stresses to initiate the crack.
  • a voltage increase for triggering a crack, in particular main crack can be effected.
  • the solid body is connected to a cooling device via a solid surface, in particular during the laser application or modification generation, the solid surface which is connected to the cooling device being parallel or substantially parallel to the surface is formed, via which the laser beams penetrate into the solid, wherein the cooling device is operated in response to the laser application, in particular in dependence on the resulting by the laser exposure temperature of the solid.
  • the surface over which the solid body is connected to the cooling device is operated in response to the laser application, in particular in dependence on the resulting by the laser exposure temperature of the solid.
  • the cooling device is operated such that the heat introduced by the laser beams into the solid heat input is removed by the cooling device from the solid.
  • This cooling device is thus preferably a cooling device for discharging or withdrawing from During the modification generation by means of the laser beams introduced into the solid heat.
  • the cooling device has according to a further preferred embodiment of the present invention, at least one sensor device for detecting the temperature of the solid and causes depending on a predetermined temperature profile, a cooling of the solid.
  • This embodiment is advantageous because a temperature change of the solid body can be detected very precisely by the sensor device.
  • the change in temperature is used as a data input for driving the cooling device.
  • the cooling device is coupled to a rotation device and the cooling device is rotated with the solid arranged thereon during the modification generation by means of the rotation device, in particular at more than 100 revolutions per minute or at more than 200 revolutions per minute or with more than 500 revolutions.
  • the energy of the laser beam of the laser in particular fs laser (femtosecond laser) or ps laser (picosecond laser) or ns laser (nanosecond laser), is chosen such that the material conversion in the solid state or in the crystal in at least one direction is less than or greater than 30 times, or 20 times or 10 times or 9 times or 8 or 7 times or 6 times or 5 times or 4 times or three times the reyle length.
  • the wavelength of the laser beam of the laser is chosen according to a further preferred embodiment of the present invention such that the linear absorption of the solid or material is less than 10 cm -1 and preferably less than 1 cm "1 and more preferably less than 0.1 cm " 1 is.
  • an immersion liquid is applied to the exposed surface of the solid prior to the generation of the modifications or defects.
  • the workpiece or solid it is then preferable for the workpiece or solid to be exposed to the immersion liquid.
  • the refractive index of the immersion liquid preferably at least substantially coincides with the refractive index of the solid or agrees or coincides exactly. This solution is advantageous because of the use an immersion liquid, in particular an oil or water, which is compensated for the roughness of the surface of the solid which results from splitting or any other surface treatment.
  • the immersion liquid in particular without a prior to the defect generation and after a first cleavage of a solid layer usually usual polishing the exposed surface, defects or modifications, in particular by means of laser beams to introduce very accurately in the solid.
  • the immersion liquid is preferably applied to the exposed surface in an amount such that at least more than half, and preferably completely, the exposed surface is wetted by it.
  • the immersion liquid is covered with a cover plate in such a way that the same refractive index is present between the crack guide layer to be produced and the cover plate, in particular no air pockets occur between the exposed surface and the cover plate.
  • the cover plate at least on the side facing away from the exposed surface of the solid body surface roughness, which is less than the surface roughness of the exposed surface.
  • the immersion liquid is applied as a droplet to the exposed surface and the droplet is brought into contact with the modification generating device or a part of the laser device, in particular an optical element, in such a way that a relative movement between the solid and the Modification generating device causes a repositioning of the droplet.
  • the solid can be arranged in a trough and the immersion liquid encloses or flows around the solid partially and preferably completely, in particular, the immersion liquid forms a layer completely covering the exposed surface or liquid layer.
  • the modifications or the modifications produced by the laser beams inside the solid state provide at least one crack guiding layer or release region, the crack guiding layer describing at least one three-dimensional contour.
  • a crack propagation is effected within the workpiece or solid.
  • the crack propagation becomes Preferably, a three-dimensional solid layer or a three-dimensional solid separated from the solid along the crack guiding layer.
  • At least or exactly one surface of the solid-state layer or of the solid body corresponds to the three-dimensional contour of the crack-guiding layer or of the contour described by the detachment region.
  • the shape of the crack guiding layer thus has, according to a preferred embodiment of the present invention, at least in sections the contour of a three-dimensional object, in particular a lens or a spade.
  • a defect generating device particularly an ion gun or a laser, is used to generate the defects.
  • the attachment or production of the recording layer on the exposed surface of the solid takes place in accordance with a further preferred embodiment of the present invention prior to the production of the modifications, wherein the recording layer has at least one locally varying property, the modifications being produced by laser beams of a laser, the laser beams be influenced by the recording layer so that the modifications are generated as a function of the at least one locally varying property.
  • the laser beams are thus preferably guided directly through the recording layer.
  • the crack guiding layer which describes at least a three-dimensional contour, can be produced in such a way that first the recording layer, in particular in film form, is produced in a desired manner in a 3D form or with a 3D structuring ( eg injection molding).
  • Receiving layer consists preferably of a polymer, in particular an elastomer or more elastomers, which are preferably optically stable, such as some representatives of the silicones.
  • the applied to the solid, in particular adhered recording layer causes in the defect generation or modification generation, ie in the laser exposure, by their 3D structuring or 3D shape that the optical path of the laser in a suitable manner changed so that the desired defects or modifications by which the crack guiding layer is formed are generated.
  • the locally varying property of the recording layer is preferably the thickness of the recording layer.
  • the method according to the invention may additionally or alternatively comprise the step of modifying the crystal lattice of the solid by means of a modifying agent.
  • modifications are preferably produced to form an uneven, in particular curved, detachment region in the interior of the solid.
  • the modifications are preferably generated as a function of predetermined parameters.
  • the predetermined parameters preferably describe a relationship between a deformation of the solids content as a function of a defined further treatment of the solids content.
  • the solids content is preferably generated such that it assumes the desired shape due to the later processing.
  • the solids content is produced with a shape by which the deformation resulting from the coating is utilized in order to provide a surface of the multilayer arrangement which is preferably at least on one side and preferably preferably planar on both sides.
  • the object can additionally or alternatively be solved by a method for producing a multilayer arrangement.
  • the method for producing the multilayer arrangement preferably comprises one, one or more or all of the following steps: providing a, in particular curved, wafer having a first uneven shape; Arranging or creating another layer on at least one surface of the wafer; wherein the further layer and the wafer have different coefficients of thermal expansion, wherein the further layer is arranged or generated at a surface temperature of the wafer different from a target temperature, and wherein the further layer is configured such that it reaches the wafer when reaching the wafer Target temperature is applied so that the wafer from the first uneven shape is deformed into a second shape, which differs from the first shape, wherein the second mold is preferably a planar shape.
  • the uneven solid body preferably has a warp or forms a warp which is negative or substantially negative to the deformation of the solid fraction caused by the coating.
  • the deformation which occurs as a result of the coating is advantageously utilized by the defined configuration of the wafer, in order to obtain a preferably at least one preferred planar multilayer arrangement.
  • the further layer is produced by means of epitaxy.
  • the wafer has already been provided with a coating before arranging or producing the further layer.
  • the present invention may additionally or alternatively relate to an uneven solid portion, in particular to an uneven, in particular curved, wafer.
  • the uneven, in particular curved, solids content is preferably produced by a method presented herein.
  • the method comprises one, one or more or all of the following steps:
  • a solid for separating the uneven solid portion modifying the crystal lattice of the solid by means of a modifying agent, in particular a laser, in particular a picosecond or femtosecond laser, several modifications being made to form an uneven separation area in the crystal lattice.
  • the modifications are preferably generated as a function of predetermined parameters.
  • the predetermined parameters preferably describe a relationship between a deformation of the uneven solid layer or the uneven separated or separated solids or the uneven solid fraction depending on a defined further treatment of the uneven solid layer or the uneven separated or separated solids or of the solids content or the uneven solids content.
  • the second solid or solid fraction is preferably processed.
  • the second solid or solid fraction is preferably processed in such a way that electrical components and / or metallic structures and / or epilayer (s) can be produced or arranged or formed thereon.
  • the second solid or solid fraction undergoes a surface treatment comprising grindings, an edge process for processing the solid edges or wafer edges, in particular for reshaping the solid edges or wafer edges, and / or a chemical-mechanical polishing process.
  • a surface treatment comprising grindings, an edge process for processing the solid edges or wafer edges, in particular for reshaping the solid edges or wafer edges, and / or a chemical-mechanical polishing process.
  • the processed wafer or solid is then in one or more further steps, one or more Layers, in particular metal layers arranged or formed and / or arranged or generated electrical components.
  • the method according to the invention additionally or alternatively comprises the step of providing a solid, in particular a thick wafer, for splitting off at least one solid layer, in particular a thin wafer, producing a first group of defects or modifications by means of a Lasers or laser beams for prescribing a first Ablöseebene along the solid state layer is separated from the solid.
  • the method according to the invention additionally or alternatively comprises the step of generating further modifications or generating a second group of modifications by means of the laser or laser beams for specifying at least one second or further release plane.
  • the first release plane and the second release plane are preferably inclined, in particular orthogonal, aligned with each other.
  • the solid state layer is preferably detached along the first release plane as a result of the application or introduction of an external force from the remaining solid.
  • the separated solid state layer in particular without or with further layers or structures arranged thereon, in particular electrical components, is divided in a further, in particular downstream step, along the second release plane for separating solid state elements.
  • This method is advantageous in that a defined weakening of the solid-state structure or the solid-state layer structure is effected by the generation of modification in a plurality of mutually orthogonal planes without significant material loss, whereby predetermined breaking points are advantageously defined along which a stress-induced crack can be conducted.
  • At least one third group or yet another group of defects or modifications for specifying at least one and preferably a plurality of third detachment levels is generated by means of the laser or the laser beams.
  • each third release plane is aligned orthogonal to the first release plane and orthogonal to the second or to a second release plane.
  • the solid state layer is preferably divided or separated for separating the solid state elements along the second release plane and along the third release plane.
  • several third Abletteebenen be generated, which in interaction with several second Abletteebenen a preferably latticed pattern form, which delimits the individual solid-state elements that form the solid or form with each other.
  • the latticed pattern represents a grid-shaped predetermined breaking point, along which the plurality of individual solid state elements can be separated from each other in a simple and defined manner.
  • the second detachment planes always to have the same distance from each other or to have sections or completely different distances.
  • the third detachment planes always have the same distance from one another or have sections or completely different distances.
  • the second release planes always have the same distance from one another and preferably the third release planes always have the same distance from each other.
  • the distance between the second release planes is greater than or equal to the distance between the third release planes.
  • the stresses for detaching the solid-state layer are generated by the solid body by the thermal loading of at least one receiving layer arranged on the solid, in particular a polymer layer, in accordance with a further preferred embodiment of the present invention.
  • the thermal application preferably represents a cooling of the receiving layer or polymer layer to or below the ambient temperature and preferably below 10 ° C. and more preferably below 0 ° C. and more preferably below -10 ° C.
  • the cooling of the polymer layer is most preferably such that at least a part of the polymer layer, which preferably consists of PDMS, undergoes a glass transition.
  • the cooling may in this case be a cooling to below -100 ° C, e.g. is effected by means of liquid nitrogen.
  • This embodiment is advantageous because the polymer layer contracts as a function of the temperature change and / or experiences a gas transfer and transfers the resulting forces to the solid, whereby mechanical stresses can be generated in the solid, which trigger a crack and / or crack propagation lead, wherein the crack propagates first along the first release plane for splitting off the solid layer.
  • the polymer layer is subjected to a change of shape in a first direction and / or in a second direction, wherein a change in shape in the first direction causes a detachment of solid-state elements from one another along the second release plane and a Shape change in the second direction causes a detachment of solid state elements from each other along the third release plane.
  • This embodiment is advantageous since the already on the separated solid state layer arranged or adhering polymer layer not only serves for the separation of the solid state layer of the solid and for receiving the separated solid state layer, but is still used to separate the solid state elements. This therefore represents a significant simplification of the process and a significant acceleration of the process, as a result of which the individual solid state elements can be produced much more cheaply and more quickly.
  • the polymer layer can thus preferably be changed in shape in various ways, thereby providing high process flexibility.
  • the polymer layer is pulled in one or more directions, pressed and / or bent. Additionally or alternatively, however, it is also conceivable that the polymer layer is tempered so that it expands.
  • the modifications for forming the second release plane and / or for forming the third release plane are preferably partially below the first release plane and / or partially above the release plane, in particular in the region between the first release plane and the surface over which the laser beams for generating the first Ablöseebene have penetrated into the solid, generated or introduced.
  • the second release plane and a possible third release plane extend orthogonal to the first release plane. Therefore, modifications at different distances from the preferably exposed surface of the solid-state layer to be separated or to the surface through which the laser beams have penetrated into the solid body to produce the first release plane are particularly preferred.
  • the modifications for the formation of the second and possibly third release level are generated mostly above the first release level or in this area more preferably at least twice or at least three times or at least five times as many modifications have or have below the Ablöseebene.
  • the modifications of the second and / or third release plane can thereby preferably up to 200 ⁇ - ⁇ , in particular up to 100 ⁇ or up to 75 ⁇ or up to 50 ⁇ or up to 25 ⁇ or up to 10 ⁇ or up to 5 ⁇ , below the first release level are generated.
  • the modifications of the second and / or third release plane can be produced preferably at least 1 ⁇ m or at least 5 ⁇ m or at least 10 ⁇ m or at least 15 ⁇ m or at least 25 ⁇ m or at least 50 ⁇ m below the first release plane.
  • the method according to the invention additionally or alternatively comprises the step of pressing at least one pressurizing element of a pressurizing device against at least a predetermined portion of a voltage generating layer for pressing the voltage generating layer onto the surface.
  • the step of separating the solid state layer or solid state layer from the donor substrate or solid body preferably takes place by means of a thermal loading of the voltage generation layer. In this case, mechanical stresses are preferably generated in the donor substrate.
  • the pressurizing member is pressed against the voltage generating layer during the thermal energization of the voltage generating layer. This preferably causes a reduction in crack propagation speed to be achieved.
  • the detachment contour runs when the mechanical stresses generated by the voltage generation layer counteract a further force. This results from the fact that a vertical crack component is reduced or suppressed by the pressurization. This means that the outbreaks of cracks are reduced out of the plane or out of the detachment plane, thus resulting in a clearly flat crack course, as a result of which
  • Laser application reduces the material losses or the laser processing time or laser use can be reduced with unchanged output.
  • This solution is also advantageous because the split process, i. the period from the beginning of the temperature control to the completely detached wafer or solid-state disk can be significantly reduced. This results from a significantly improved thermal coupling.
  • the significantly improved thermal coupling preferably results from the thermal
  • Druckbeetzleyungselement is preferably also for removing heat or for cooling the donor substrate and / or the receiving layer, in particular the
  • the split process time can be shortened from more than 10 min to less than 1 min or significantly reduced.
  • the shortened split process time is also advantageous because significantly improved line control, i. successively
  • Treatments in particular consisting of laser application, arranging a Recording layer on the donor substrate or laminating, performing the split process and surface preparation, in particular Grinden, the result of the separation generated or exposed surface / n.
  • the solution according to the invention is furthermore advantageous, since electronic components can be arranged or generated on the donor substrate and they are not damaged during splitting by deformation of the solid-state layer or of the wafer or the risk of damage can be significantly reduced. It is thus a deflection of the solid body layer or the wafer is reduced during separation, in particular completely avoided. That is, the solid state layer or wafer is preferably deflected less than 20 ° or less than 15 ° or less than 10 ° or less than 5 ° or less than 1 ° or less than 0.5 °.
  • a deflection of the wafer or the solid-state layer, at least in the region acted upon by the pressurizing means is preferably less than 20 ° or less than 15 ° or less than 10 ° or less than 5 ° or less than 1 ° or less Limited to 0.5 °.
  • the stress generating layer contracts as a result of the thermal stress, thereby inducing tensile forces in the donor substrate from the stress generating layer.
  • the applied pressure counteracts the tensile forces, which reduces force peaks and spreads the crack much more clearly.
  • the pressurizing element during the pressurization is at least partially in area contact with the voltage generating layer.
  • the pressurizing element thereby superimposed more than 20% or more than 30% or more than 50% or more than 75% or more than 90% or completely the axially the donor substrate limiting surface which is part of the solid state after separation.
  • the pressurization element preferably abuts against the voltage generation layer arranged or generated on this surface.
  • the pressurizing element preferably contacts more than 20% or more than 30% or more than 50% or more than 75% or more than 90% of the surface of the voltage generating layer axially overlapping the donor substrate.
  • the at least one pressurizing element generates the pressure in an edge region, wherein the edge region preferably the radially outwardly or center-distant 5% or 10% or 15% or 20% or 30% or 40%. or at least 50% or 60% or 70% or 80% of the surface area of the voltage generation layer disposed on the donor substrate; and / or the at least one Pressurizing element generates the pressure in a center region, wherein the center region preferably the radially in the center or extending toward the center or extending 5% or 10% or 15% or 20% or 30% or 40% or 50% or 60 % or 70% or 80% of the surface area of the voltage generating layer disposed on the donor substrate or the at least one pressurizing element generates the pressure over the entire planar portion of the surface of the donor substrate on which the voltage generating layer is disposed.
  • This embodiment is advantageous because the pressure for influencing the crack propagation can be applied as needed.
  • the pressurizing element applies a compressive force to the voltage generation layer as a function of the substrate diameter of at least 10 N, in particular between 100 N and 3000 N or between 3000 N and 10000 N or up to 100 kN.
  • This solution is advantageous because, on the one hand, the forces generated by the voltage generation layer can be specifically counteracted and, on the other hand, crack propagation and crack initiation are still possible.
  • the pressurizing member is movably disposed according to another preferred embodiment of the present invention, and is preferably deflected from the voltage generating layer relative to the donor substrate due to thermal stress of the voltage generating layer or the donor substrate is movably displaced from the voltage generating layer relative to the pressurizing member due to thermal stress of the voltage generating layer ,
  • the pressurizing element and / or the donor substrate is deflectable or displaceable in the axial direction of the donor substrate.
  • the deflection of the pressurizing element takes place according to a further preferred embodiment of the present invention only after exceeding a predefined minimum force. This embodiment is advantageous because it is very precisely adjustable by the predefined minimum force how strongly occurring force peaks are to be reduced.
  • a plurality of pressurizing elements is provided, wherein the individual pressurizing elements serve to apply locally different pressures and / or have different shapes and / or contact surface dimensions and / or are deflected differently or deflected differently and / or with different forces are deflected or deflected.
  • the pressurizing element or pressurizing elements can be pressed against the voltage generating layer, the contact pressure profile being at least in sections from the distance of the pressure application to the axial center of the dispenser substrate and / or from the crack propagation velocity and / or thermal loading and / or the material of the donor substrate and / or conditioning of the donor substrate, in particular by means of laser beams, depends.
  • the pressurization elements in each case a compressive force of at least 10 N, in particular between 100 N and 3000 N or between 3000 N and 10000 N or up to 100 kN on the voltage generation layer.
  • the pressurization in two simultaneously applied pressurizing elements by a factor of up to or at least 0.1 or from up to or at least 0.3 or from up to or at least 0.5 or from up to or at least 0.75 or from to to or at least 1, 5 or from up to or at least 2 or from up to or at least 5 or from up to or at least 10 or from up to or at least 20 different from each other.
  • the deflection of the pressurizing elements is thus preferably carried out only after the exceeding of predefined minimum forces. This embodiment is advantageous because it is very precisely adjustable by the predefined minimum forces, such as strongly occurring force peaks are to be reduced by the individual pressurizing elements.
  • the method according to the invention additionally or alternatively comprises one or more of the following steps: generating or arranging a voltage generation layer on a surface of the donor substrate axially delimiting, especially flat, the donor substrate. Placing a pressurizing member of a pressurizing means at a predetermined distance from the voltage generating layer or at a predetermined distance to the releasing portion for contacting with the voltage generating layer during disconnection. Separating the solid state layer from the donor substrate by thermally applying the voltage generation layer. In this case, mechanical stresses are preferably generated in the donor substrate. Preferably, portions of the solid state layer are deflected by the mechanical stresses. Preference is given to a crack for separating a solid state. By at least one separated portion of the Solid state position deflected due to the voltage generating layer in the direction of the pressurizing element and pressed against the pressurizing element. Preferably, the pressurizing element limits the maximum deflection of the solid state layer.
  • the contact side of the pressurizing member is disposed at a distance in the axial direction of the surface of the voltage generating layer, which is less than the shortest distance between the axial center of the donor substrate and the (radial) peripheral surface of the donor substrate.
  • the distance is between 0.001 times and 0.9 times, in particular between 0.001 times and 0.5 times or between 0.001 times and 0.1 times, the length of the shortest distance between the axial center of the donor substrate and the (radial) Peripheral surface of the donor substrate.
  • the distance between the contact side of the pressurizing element and the surface of the voltage generating layer is less than 5 cm, in particular less than 2 cm or less than 1 cm or less than 0.5 cm or less than 0.1 cm.
  • the processed surface or the processed layer of the donor substrate in particular a device layer layer is not or only slightly bent, the polymer or the receiving layer is arranged on another donor substrate surface or the polymer or the recording layer not is arranged on the processed layer.
  • the temperature of the receiving layer or polymer layer is at least in the majority of separated from a donor substrate solid state layers or wafers at a minimum distance to the processed layer, the minimum distance preferably a multiple, in particular at least 2-fold or at least 5-fold or at least 10 times or at least 20 times the thickness of the receiving layer or polymer layer. This is advantageous because the thermal load of the processed layer is significantly reduced.
  • this transfer wafer may, for example, be held by a holding device for further stabilization.
  • the bonding is preferably carried out by means of direct bonding or temporarily with a bonding tape, wherein the compound, for example by means of radiation, in particular UV radiation, or heat, in particular temperatures above 20 ° C or above 50 ° C or above 100 ° C, in particular up to 1 10 ° C or up to 200 ° C or up to 500 ° C, or one alternative treatment can be lifted.
  • This solution can preferably be combined with one or all of the previously described embodiments, in particular the preferred embodiments of claim 1.
  • the object mentioned at the outset is likewise achieved by a system for separating solid-state disks from a donor substrate.
  • the system preferably comprises at least one laser device for generating modifications inside the donor substrate for forming a separation region for guiding a separation tear, a tempering device for cooling a voltage generation layer mounted on the donor substrate for triggering the separation tear, a pressurization device with at least one pressurization element for pressurizing the voltage generation layer disposed on the donor substrate during propagation of the separation tear. It is thus preferably a suppression of the vertical crack components. This results in less outbreak cracking which results in a higher yield and / or less laser exposure. Furthermore, the application of force causes a significantly better thermal coupling, which in turn leads to a significantly lower split time.
  • the reduced split time allows better timing with other processes as it would take more than 10 minutes / split without this application of force and less than one minute by applying force.
  • a significantly improved line control can thus be achieved, comprising two or more of the following treatment steps: generation of modifications inside the solid or donor substrate by means of a laser and / or application of a polymer film on the donor substrate, in particular by means of a lamination device, and / or splitting the donor substrate in the region along the release plane or the release region caused by the modifications due to the introduction of an external force in the donor substrate, in particular by means of a cooling device or an ultrasonic device, and / or perform a surface treatment of the surface exposed by the split the remaining residual donor substrate, in particular by means of a machining device, such as a cattle, and / or a chemical, in particular etching, surface treatment.
  • the solution according to the invention is therefore also advantageous because the deflection of the separated or separated solid layer is reduced to a minimum or completely prevented by the application of force.
  • This also makes it possible to split off a solid-state layer, in particular a composite structure, from the donor substrate on which semi-finished or finished functional components, in particular means (devices), such as transistors or resistors or processors, are arranged or generated. Further a higher temperature in the midplane (device level) is possible, which also reduces the risk of damage to the funds.
  • a significant improvement in the processes for the MEMS and / or compound wafer treatment is provided.
  • the tempering device is preferably a cooling device, in particular a device for providing at least one or exactly one functional fluid, in particular liquid nitrogen or nitrogenous nitrogen. At least one pressurizing element is provided with a heating element.
  • FIG. 13 shows another example of an edge treatment in the context of solid-state disk production according to the invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing problems encountered in producing modifications in a solid when the modifications are generated by laser rays
  • FIG. 15 is an illustration showing different laser beam angles.
  • 19 is a schematic representation of a solid body having recesses which are covered or superimposed by a voltage generation layer, 20a-20d another example of an edge treatment in the context of solid-state disk production according to the invention,
  • FIG. 21 shows a donor substrate with crystal lattice planes aligned at a non-90 ° angle with respect to the longitudinal axis and laser writing lines generated
  • Fig. 22 shows another donor substrate with respect to the longitudinal axis in one
  • FIG. 23 shows that the modifications of a line shape intersect a plurality of different crystal lattice planes
  • FIG. 24 shows an example of a glide-plane crystal lattice for 4HSiC.
  • 25a shows an example of a crystal lattice with slip plane 1 10 for Si
  • FIG. 25b shows an example of a crystal lattice with slip plane 100 for Si
  • 25c shows an example of a crystal lattice with slip plane 1 1 1 for Si
  • 27b is a plan view of an exemplary rotation device
  • 27c shows a side view of a processing installation, wherein the processing installation has a preferably linearly displaceable laser element and a rotation device with a multiplicity of dispenser substrates arranged thereon,
  • FIG. 28b shows the production of a further crack-guiding layer for producing a three-dimensional solid
  • Fig. 29a shows a schematic structure for generating defects in a
  • 29b is a schematic representation of a layer arrangement before separating a solid layer from a solid, a schematic representation of a layer arrangement after the separation of a solid layer of a solid, a first schematically illustrated variant for defect generation by means of laser radiation, a second schematically illustrated variant for defect generation by means of laser inertia, a schematic side view of an uneven wafer according to the invention,
  • FIG. 38b shows a feedback process according to the invention
  • FIG. 39 shows an example of a schematic representation of the release plane
  • Fig. 40a shows a schematic plan view and a schematic side view of
  • FIG. 40b shows the illustration of FIG. 40a and a schematic representation of a first release plane
  • Fig. 42a shows a schematic example of the formation of a plurality of second ones
  • Fig. 42b shows another schematic example regarding the formation of the second one
  • Fig. 43 shows a solid state layer with second Abletteebenen, on a
  • Polymer layer is arranged,
  • Fig. 44a shows a solid state layer before being divided into solid state elements
  • FIG. 44b shows a solid state layer after the division into solid state elements
  • Fig. 45a schematically a device for pressurizing a with a
  • FIG. 45b schematically shows an arrangement according to FIG. 45b, wherein the donor substrate has been modified in its interior by means of laser beams, FIG.
  • FIG. 46 schematically shows a device for limiting a deflection movement of the separated solid-state layer portions
  • FIG. schematically a pressurizing device with a plurality of pressurizing elements
  • FIG. schematically a device for applying different surface portions of the voltage generating layer with different pressures
  • schematically a plan view of the in Fig. 48b 1 shows a schematic cross-sectional view of a thick wafer for separating a plurality of solid-state layers, wherein all solid-state layers have different diameters, different representations of several wafers with different diameters
  • FIG. a function, depending on which can be introduced by means of laser beams through a metal-coated surface in a solid, two examples of writing paths during the modification generation,
  • FIGS. 56-57 show further examples for explaining the effect of components, implant areas, dopings, etch trenches, etc. on the location of the focus.
  • FIG. 58 depicts time points for generating modifications by means of
  • Fig. 1a shows the provision of the solid 1, in particular a wafer.
  • the solid body 1 provided is coupled or glued or welded or screwed or clamped or dried or frozen or sucked by a vacuum, the tool carrier preferably comprising a cooling functionality and thereby preferably to the cooling device 3 becomes.
  • Freezing is preferably carried out by solidifying a fluid, in particular a
  • Liquid especially water or one or more other materials with a
  • Solidifying by moisturizing or dehumidifying It is also possible in this case for the solid to be replaced by two or more than two effects, e.g. suck on and clamp or clamp on and clamp or screw on and dry on the chuck is fixed, the chuck or tool carrier is particularly preferably designed as Vakuumchuck.
  • the solid body 1 is preferably in the longitudinal direction with his
  • Cooling device 3 fixed, in particular glued.
  • the laser beams are thus for
  • Solid layer is introduced into the solid state 1 in the direction of the cooling device 3.
  • a high-temperature treatment of the surface 5, in particular an epitaxial material arrangement on the solid-body surface 5, preferably results from which a further layer 145 or several further layers 145 result.
  • the at least one high-temperature method is preferably an epitaxial method Doping method or a method using plasma, wherein by the high temperature method, in particular in the case of an epitaxial process, at least one layer 145 is produced on the solid 1, wherein the at least one layer 145 produced has predefined parameters, wherein at least one predefined parameter a maximum degree of refraction and / or absorption and / or reflection of laser light waves, the degree of refraction and / or absorption and / or reflection being less than 5% and preferably less than 1% and particularly preferably less than 0.1%.
  • the generated layer 145 or the further generated layers 145 may preferably be metal-free.
  • Fig. 1 c shows schematically the generation of the modifications 9 by means of the laser beams.
  • the laser beams preferably penetrate into the solid body 1 via the layer 145 previously produced by the high-temperature process. Alternatively, however, it is also conceivable that the laser beams should travel over a free, i. not with the further layer 145 coated surface of the solid 1, in particular from below, penetrate into the solid 1.
  • the solid body 1 is preferably held laterally or at the outer ends (width and / or depth direction).
  • Fig. 1 d shows a schematic sectional view of the solid 1 after the production of the modifications 9.
  • 4 blocks of modifications 9 can be seen, leading to the 4 crack portions 25, 27, 28, 29.
  • reference numerals 41, 42, 43, 44 and 45 respectively denote areas without modifications 9 or areas where fewer modifications 9 are made than in the areas where the blocks are produced at modifications 9.
  • FIG. 1 e shows a state according to which a receiving layer, in particular having a polymer material, is arranged or produced on further components (not shown) arranged on the surface 5 or on a further epitaxially produced surface on the surface 5.
  • the receiving layer has preferably been produced as a film and, after its production, has been coupled to the surface 5, in particular bonded or glued. However, it is also possible to form the receiving layer by applying a liquid polymer to the surface 5 and then solidifying.
  • an arrangement or generation of further layers 150 and / or components 150 on the surface 5 or on a further layer 145 already produced during an upstream high-temperature process preferably takes place.
  • Fig. 1f shows schematically a temperature of the recording layer.
  • the recording layer Preferably, the
  • Recording layer to a temperature below the ambient temperature, in particular to a temperature of less than 20 ° C, or less than 1 ° C or less than
  • the material of the receiving layer 140 undergoes a glass transition or crystallization as a result of the cooling.
  • the temperature of the receiving layer by means of liquid nitrogen, in particular by means of a nitrogen mist takes place. Due to the temperature, in particular due to the glass transition, the recording layer contracts, whereby mechanical stresses in the solid state 1 are generated. As a result of the mechanical stresses, a crack connecting the crack portions 25, 27, 28, 29 is triggered, by means of which the solids content 12 is separated from the solid body 1.
  • FIG. 2 a shows an embodiment according to which the receiving layer 140 is arranged on a surface of the solid body that is further apart from the modifications than a parallel or preferably substantially parallel or completely parallel surface 5.
  • the surface preferably has a further layer 145 (analogous to Fig. 1 b-1f) on.
  • components 150 or further material layers 150 are arranged.
  • a stabilization layer and / or a protective layer 142 is preferably arranged or produced on an exposed surface of the further material layer 150 or of the components 150.
  • the components 150 may in this case be cast, for example, in particular with a polymer material and / or ceramic material.
  • a stabilization device in particular a further wafer, such as a glass wafer, is coupled to the stabilization layer and / or protective layer 142, in particular adhesively bonded or bonded thereto.
  • the stabilization layer and / or protective layer 142 or the stabilization layer and / or protective layer 142 and the stabilization device cause the components 150 or further material layer 150 to deform only insignificantly or not during removal or after cleavage.
  • the deformation can be effected by the forces generated by the receiving layer 140, and after being split off, deformation can be effected by the remaining modifications, in particular, transformations of matter.
  • the stabilization layer 142 may thus additionally or alternatively be formed as a glass wafer or silicon wafer or as a metal layer, or additionally or alternatively a glass wafer may or may be arranged on the stabilization layer 142. If the stabilization layer 142 is designed as a metal layer, then it can be bonded, in particular adhesively bonded. Alternatively, it is possible for the metal layer 142 to be produced on the composite structure, in particular by means of sputtering.
  • a unit of separated solid-state layer and stabilization layer and / or protective layer 142 arranged thereon and any stabilization device arranged thereon are then preferably further treated for stress removal.
  • the stabilization layer 142 or the stabilization device particularly preferably forms a holding device, by means of which the separated solid state layer can be fixed for a material removal treatment with respect to a material removal device, in particular a grinding and / or polishing device. By means of the material removal device then remaining on the separated solid layer modification portions are removed, in particular removed by machining.
  • the solid state layer is preferably always thinner than the remaining solid content.
  • the receiving layer is not arranged or generated on a surface of the later solid-state layer, but on a surface of the remaining solid portion.
  • the separated solid layer preferably has a height of less than 40% of the height of the remaining solid compared to the remaining solid, in particular less than 30% or 20% of the height of the remaining solid.
  • the numerical aperture is preferably between 0.5 and 0.8, in particular 0.65
  • the irradiation depth is between 150 ⁇ m and ⁇ m, in particular at 300 ⁇ m "
  • the pulse spacing lies between 1 ⁇ and ⁇ , especially at 2 ⁇ " ⁇
  • the line spacing is between 1 ⁇ and ⁇ , especially at 2 ⁇
  • the pulse duration is between 50ns and 400ns, especially at 300ns
  • the pulse energy is between 3 ⁇ and 30 ⁇ , especially at 10 ⁇ .
  • the separated solid layer preferably has a height of less than 50% of the height of the remaining solid, in particular of less than 45% or 40% or 35% or 30% or 25% of the height of the remaining solid remaining solid.
  • the numerical aperture is preferably between 0.4 and 0.8, in particular 0.4
  • the EinstrahlISSe is preferably between 50 ⁇ and ⁇ , especially at ⁇ ⁇
  • the pulse spacing is preferably between 0, 1 ⁇ and 3 ⁇ " ⁇ , especially at ⁇ ⁇
  • the line spacing is preferably between 10 ⁇ and 200 ⁇ " ⁇ , in particular between 10 ⁇ and 100 ⁇ , especially at 75 ⁇
  • the pulse duration is preferably between 1fs and 10ns, especially at 3ns
  • the pulse energy is preferably between 0.5 ⁇ and 30 ⁇ , especially at 7 ⁇ .
  • a further layer 145 may be produced, even if it has not been identified.
  • the further material layers or components 150 are therefore preferably produced or arranged on the further layer 145 or on an exposed surface of the solid.
  • FIG. 2 b shows that the receiving layer can be arranged on a surface of the remaining solid and a further receiving layer 146 can be arranged on the components or further material layers 150.
  • the components may additionally be provided with a stabilization layer 142, as a result of which the further receiving layer 146 is preferably arranged or produced on the stabilization layer and / or protective layer 142.
  • the further receiving layer 146 is preferably provided as a film and preferably also consists at least partially of a polymer material. Particularly preferably, the further receiving layer 146 has the same material as the receiving layer 140 or 142. This embodiment is advantageous because the stresses for generating the crack from two sides can be introduced into the solid.
  • FIGS. 3a to 3i show various arrangements which can be provided after the generation of the further material layers or components 150 for initiating the crack.
  • FIGS. 3a-3i show various solid state arrangements 176 which are advantageous for introducing crack propagation and / or crack initiation voltages.
  • FIG. 3 a shows a processed solid body 1 or wafer with structures or components 150.
  • a receiving layer 140 is arranged or generated on the component side, in particular on the components 150 or the further material layers 150, in the solid body 1 shown in FIG.
  • the receiving layer 140 is in this case preferably arranged on the solid state layer to be separated.
  • the receiving layer 140 may also be referred to as a split film and is thus preferably laminated on the structure side.
  • a cooling of the overall arrangement takes place, whereby the split or the crack initiation and / or crack guidance is effected.
  • a holding layer / bonded wafer is arranged on the underside of the solid or on the exposed surface of the solid.
  • the holding layer may also be a tool carrier or chuck 3.
  • a cooling of the Overall arrangement whereby the split or the crack triggering and / or cracking is effected.
  • FIG. 3 b shows an arrangement in comparison with FIG. 3 b, according to which the solid body is provided on both sides with receiving layers 140, 146.
  • the further receiving layer 146 is in this case arranged on a surface of the residual solid remaining later, wherein an adhesion-promoting layer 148 and / or sacrificial layer 149 and / or protective layer 142 can be arranged or produced between the further receiving layer 146 and the solid body 1.
  • the two receiving layers 140 and 146 are preferably laminated.
  • a cooling of the overall arrangement takes place, whereby the split or the crack initiation and / or crack guidance is effected.
  • FIG. 3e shows an arrangement according to which no adhesion-promoting layer 148 and / or sacrificial layer 149 and / or protective layer 142 is arranged or generated between the further receiving layer 146 and the solid body 1 with respect to the arrangement known from FIG. 3d.
  • a cooling of the overall arrangement takes place, whereby the split or the crack initiation and / or crack guidance is effected.
  • 3f shows an arrangement which is constructed inversely to the arrangement known from FIG. 3d, ie that the adhesion-promoting layer 148 and / or sacrificial layer 149 and / or protective layer 142 is not arranged or generated between the further receiving layer 146 and the solid body 1, but is generated or arranged between the receiving layer 140 and the solid body 1 and thus on the solid state layer to be separated.
  • the components 150 or the structures in this case, e.g. one or more layers are produced by spin coating.
  • cooling of the overall arrangement takes place, whereby the split or the crack initiation and / or crack guidance is effected.
  • FIG. 3g shows an arrangement corresponding to a combination of the arrangements of FIGS. 3d and 3f.
  • the solid is preferably laminated on both sides with a split film, likewise a double-sided protective layer and / or adhesion-promoting layer and / or sacrificial layer may be provided under the split film; Spincoating possible.
  • cooling of the overall arrangement takes place, whereby the split or the crack initiation and / or crack guidance is effected.
  • Fig. 3h shows an arrangement which is similar to the arrangement shown in Fig. 3b, wherein the receiving layer is not arranged or laminated on one side of the solid state layer to be separated, but on the remaining after the separation residual solids. The separation is then carried out as a result of the cooling analogous to the separation of an ingot or as in an ingot process.
  • Fig. 3i shows an arrangement similar to the arrangement known from Fig. 3c, wherein one or more of the following layers or devices are arranged or generated on the component side of the solid or on or above the components 150.
  • cooling of the overall arrangement takes place, whereby the split or the crack initiation and / or crack guidance is effected.
  • Fig. 4 is an illustration of an example of a writing pattern in XY processing:
  • Arrows 170, 172 represent the laser advance direction, the black circles represent the different laser shots or modifications 9, which here do not overlap with their damage effect in the material. It is preferred here if the laser first moves in one direction and produces modifications 9 before reversing and writing modifications 9 in the second (lower) direction.
  • FIGS. 5a to 5d show various cooling devices 174.
  • the solid state arrangements 176 processed in these cooling devices 174 result from the various forms and configurations of the solid bodies 1 provided with one or more receiving layers 140, 146 shown and described in FIGS. 1a to 3i
  • the coolers 174 shown herein all use a gas 178 as the exit cooling medium for cooling.
  • this starting cooling medium is either atomized or vaporized.
  • the starting cooling medium is liquid nitrogen.
  • Alternative cooling methods e.g. by means of Peltier elements are also conceivable and possible.
  • the cooling device 174 preferably serves for cooling the recording layer 140, 146 to a temperature between -130 ° C and -10 ° C, in particular to a temperature between -80 ° C and -50 ° C.
  • the cooling device 174 has a nitrogen bath, wherein the receiving layer is spaced apart, in particular by means of an adjustable positioning device 180, positioned to liquid nitrogen held in the nitrogen bath.
  • the solid state assembly is preferably placed on a positioning device or on a holder over a nitrogen bath. This results in a temperature gradient over the chamber height and the temperature at the Festgroperan Aunt is on the level with the output cooling medium or the position of the solid state assembly 176 (distance to the bottom of the chamber) adjustable.
  • the cooling device can preferably have a misting agent, in particular at least or precisely a perforated pipeline, for atomizing liquid nitrogen or a misting agent for atomizing liquid nitrogen, and the cooling effect can be produced by atomised or vaporized nitrogen.
  • a misting agent in particular at least or precisely a perforated pipeline, for atomizing liquid nitrogen or a misting agent for atomizing liquid nitrogen, and the cooling effect can be produced by atomised or vaporized nitrogen.
  • a homogeneous spray device / mist sprayer is preferably provided for spraying or misting.
  • the spraying or atomizing is preferably carried out above the solid state arrangement 176.
  • temperature measurements for temperature control which output output data for regulating a valve, in particular a nitrogen valve, preferably take place. The temperature measurements are preferably carried out on the substrate or on the solid body 1 or on the receiving layer 140.
  • the substrate or the solid body 1 or the solid state arrangement 176 preferably rests above the chamber bottom in order to avoid nitrogen settling at the bottom of the chamber.
  • a perforated pipeline is preferably used as a homogeneous spray device. Furthermore, temperature measurements for temperature control, which output output data for regulating a valve, in particular a nitrogen valve, preferably take place. The temperature measurements are preferably carried out on the substrate or on the solid body 1 or on the receiving layer 140.
  • the substrate or the solid body 1 or the solid state arrangement 176 preferably rests above the chamber bottom in order to avoid nitrogen settling at the bottom of the chamber.
  • FIG. 5d shows a cooling device 176 which has a homogeneous spray device / mist collector 182 for cooling preferably several or each side. Furthermore, temperature measurements for temperature control, which output output data for regulating a valve, in particular a nitrogen valve, preferably take place. The temperature measurements are preferably carried out on the substrate or on the solid body 1 or on the receiving layer 140.
  • the substrate or the solid body 1 or the solid state arrangement 176 preferably rests above the chamber bottom in order to avoid nitrogen settling at the bottom of the chamber.
  • the chamber 184 of the cooling device 174 is preferably closed in order to reduce a temperature gradient as far as possible by insulation.
  • Fig. 6 shows three examples of preferred relationships between crystal lattice orientation and modification generation. This process is particular for the separation of solid-state layers of a SiC-containing or SiC-containing solid sense. These relationships result in a further method according to the invention.
  • This further method according to the invention is preferably used for separating at least one solid layer 4 of at least one solid 1, in particular of a wafer from an ingot or for thinning a wafer.
  • the further method according to the invention preferably comprises at least the steps of: generating a plurality of modifications 9 by means of laser beams inside the solid 1 to form a release plane 8, and introducing an external force into the solid 1 to generate stresses in the solid 1, wherein the external force is so strong that the stresses cause crack propagation along the Ablöseebene 8.
  • the modifications are produced successively in at least one line or row or line, wherein the modifications 9 produced in one row or row or line are preferably generated at a distance X and height H so that a crack propagating between two successive modifications , in particular in crystal lattice direction propagating crack, the crack propagation direction is aligned at an angle W opposite the Ablöseebene connecting the two modifications together.
  • the angle W is in this case preferably between 0 ° and 6 °, in particular at 4 °.
  • the crack propagates from a region below the center of a first modification toward a region above the center of a second modification.
  • the essential context here is that the size of the modification can or must be changed depending on the distance of the modifications and the angle W.
  • this method can also comprise the step of producing a composite structure by arranging or producing layers and / or components 150 at or above an initially exposed surface 5 of the solid 1, wherein the exposed surface 5 is preferably part of the solid layer 4 to be separated. Most preferably, the modifications to form the release plane 8 are created prior to the formation of the composite structure.
  • a receiving layer 140 are arranged on an exposed surface 5 of the composite structure or of the solid body analogously to the methods described above.
  • the three figures 6a to 6c are intended to illustrate how the size of the laser-amorphized / phase-converted damage / modification zone affects the height traveled by the sawtooth pattern of the crack.
  • the crack runs along the crystal planes that is, between individual atoms of the crystal. In the modified zone, these clear planes no longer exist, so it comes to a halt.
  • the damage zone along the beam direction can be reduced, as well as laterally in the focal plane. Since only the threshold intensity has to be reached, a smaller pulse energy is sufficient here as well.
  • the laser modifications can be made denser, which makes the saw tooth shorter and, overall, causes a smaller height expansion of the modified plane (first image).
  • the damage zone is larger (higher energy and / or lower numerical aperture - Fig. 6b) - the increased pressure of the amorphized zone also triggers a larger microcrack to trap (ie stop controlled) one with a larger area of damage allows greater distance.
  • Fig. 6c shows the danger if the damage zone is not sufficiently large and too far-reaching cracks are triggered by the laser modification, the cracks run too far on one hand - i. the difference in height caused by the cracks is greater than desired - and second, the cracks are driven under the other damage zones and not stopped by the amorphized material. This then leads again to material losses, since all torn material layers for the final product or a renewed laser processing must be removed.
  • FIG. 7 shows a schematically illustrated snapshot from a further method according to the invention.
  • This further method is preferably used for separating at least one solid state layer 4 of at least one solid 1, in particular of a wafer from an ingot or for thinning a wafer.
  • the further method according to the invention preferably comprises at least the steps of: generating a plurality of modifications 9 by means of laser beams inside the solid 1 to form a release plane 8, and introducing an external force into the solid 1 to generate stresses in the solid 1, wherein the external force is so strong that the stresses cause crack propagation along the Ablöseebene 8.
  • the modifications are generated in a first step on a line 103 and preferably at the same distance from one another. Furthermore, it is conceivable that a
  • first lines are particularly preferably parallel to the crack propagation direction us preferably rectilinear or circular arc-shaped, in particular in the same plane generated.
  • second lines 105 are preferably generated for triggering and / or driving preferably subcritical cracks. These second lines will also be preferably generated in a straight line. Particularly preferably, the second lines are inclined relative to the first lines, in particular oriented orthogonally. The second lines preferably extend in the same plane as the first lines, or more preferably in a plane which is parallel to the plane in which the first lines extend.
  • third lines are preferably generated to connect the subcritical cracks generated.
  • This method is particularly useful for the separation of solid layers of an existing from SIC or SiC solid.
  • the modifications may be generated in succession in at least one row or row or line, wherein the modifications 9 produced in a row or row or line are preferably generated at a distance X and height H, so as to propagate between two successive modifications Crack, in particular in the direction of crystal lattice propagating crack, whose crack propagation direction is aligned at an angle W opposite the Ablöseebene connecting the two modifications together.
  • the angle W is in this case preferably between 0 ° and 6 °, in particular at 4 °.
  • the crack propagates from a region below the center of a first modification toward a region above the center of a second modification.
  • the essential context here is that the size of the modification can or must be changed depending on the distance of the modifications and the angle W.
  • this method can also comprise the step of producing a composite structure by arranging or producing layers and / or components 150 at or above an initially exposed surface 5 of the solid 1, wherein the exposed surface 5 is preferably part of the solid layer 4 to be separated. Most preferably, the modifications to form the release plane 8 are created prior to the formation of the composite structure.
  • a receiving layer 140 are arranged on an exposed surface 5 of the composite structure or of the solid body analogously to the methods described above.
  • preferably lines on SiC are generated parallel to the crack propagation direction (preferably transverse lines) in order to first define a plane for the preferred crack initiation (crack initiation) before longitudinal lines drive the cracks.
  • the cracks are first initialized transversely, then longitudinally, before a final step sets lines between the longitudinal lines of the second step to trigger the cracks over the entire surface. This allows for shorter crack paths, which minimizes the final surface roughness.
  • FIG. 8 shows by way of example a Schottky diode 200.
  • this diode 200 preferably has a solid-state layer 4 which, in turn, has modified portions, in particular modifications 9, by means of laser radiation.
  • the modifications 9 are in this case generated in the vicinity of a first surface of the solid state layer 4.
  • a metal layer 20, in particular by means of sputtering or chemical deposition has preferably been produced at this first surface of the solid-state layer 4.
  • the solid state layer 4 has, compared to the first surface, a second surface on which, in particular by means of an epitaxial process, a further layer 145 is produced.
  • the solid state layer 4 preferably consists of heavily doped SiC or has highly doped SiC and the layer 145 produced preferably consists of lightly doped SiC or has weakly doped SiC. Poorly doped here means preferably less doped than highly doped. Thus, the layer 145 produced preferably has less doping per unit volume than the solid state layer 4.
  • the reference numeral 150 denotes a Schottky contact.
  • FIG. 9 shows the structure of a MOSFET 250.
  • this MOSFET 250 preferably has a solid-state layer 4 which, in turn, has modified parts, in particular modifications 9, by means of laser radiation.
  • the modifications 9 are in this case generated in the vicinity of a first surface of the solid state layer 4.
  • a metal layer 20, in particular by means of sputtering or chemical deposition, has preferably been produced at this first surface of the solid-state layer 4.
  • the metal layer 20 preferably forms a drain (high) via a connection 259.
  • the solid state layer 4 has a second surface opposite the first surface. On the second surface, a further layer, in particular n type SiC, is formed, in particular produced or arranged.
  • the reference numeral 256 denotes a further material or element, in particular p type SiC.
  • the reference numeral 254 stands for n +.
  • Reference numeral 255 preferably denotes one or more channels, in particular for conducting the current.
  • the layer / view designated by the reference numeral 253 preferably consists of SiO 2 or has such.
  • Reference numeral 251 denotes a source (low), and reference numeral 252 denotes a gate.
  • the present invention can thus relate to a method for providing at least one solid state layer 4, wherein the solid state layer 4 is separated from a solid state 1.
  • the method according to the invention preferably comprises the steps: Producing a plurality of modifications 9 by means of laser beams inside the solid 1 to form a release plane 8, 9 compressive stresses are generated in the solid 1 by the modifications, separating the solid layer 4 by a separation of the remaining solid 1 and the solid layer 4 along through the Modifications 9 formed Ablöseebene 8, wherein at least components of the compressive stresses generating modifications 9 remain on the solid state layer 4, with so many modifications 9 are generated that the solid state layer 4 due to the modifications 9 from the solid 1 detaches or wherein an external force in the solid 1 for generating further stresses in the solid body 1, wherein the external force is so strong that the stresses cause crack propagation along the release plane 8 formed by the modifications, creating a metal layer at the through the Abtr Identification of the solid state layer 4 of the solid 1 exposed surface for at least partially and preferably majority and particularly preferably complete compensation of caused by
  • the present invention may relate to a method of producing electrical components.
  • This method preferably comprises the steps of producing a multiplicity of modifications 9 by means of laser beams inside a solid 1 for forming a release plane 8, wherein the compressions are generated in the solid 1 by the modifications 9, producing a composite structure by arranging or producing layers and / or components 150 at or above an initially exposed surface 5 of the solid 1, wherein the exposed surface 5 is part of the separated solid layer 4, separating the solid layer 4 by a separation of the remaining solid 1 and the solid layer 4 along formed by the modifications 9 Ablöseebene 8, wherein at least components of the compressive stresses generating modifications 9 remain on the solid state layer 4, with so many modifications 9 are generated that the solid state layer 4 detaches due to the modifications 9 from the solid 1 or wherein e iner external force is introduced into the solid 1 for generating further stresses in the solid 1, wherein the external force is so strong that the stresses cause crack propagation along the release plane 8 formed by the modifications, producing a metal layer 20 at the through the Separation of the solid state layer 4
  • FIG. 10a shows a diagram showing a grinding tool 22 with a specific contour. If we speak of a flat, straight or curved portion in relation to the grinding tool, then this always means a proportion of the contour shown.
  • the grinding tool 22 may be formed, for example, as a rotary grinding tool, whereby the shares in the circumferential direction adjoining the contour in the circumferential direction would preferably extend bent.
  • 10a has a first processing portion 24 having a curved main grinding surface 32, and has a second processing portion 26 having a curved Mauschleif Chemistry 34, wherein the radius of the main grinding surface 32 is greater than the radius of the auxiliary grinding surface 34, preferably the radius of the main grinding surface 32 is at least twice, three times, four times or five times as large as the radius of the auxiliary grinding surface 34.
  • a method for separating at least one solid state layer 4, in particular a solid state disk or solid state layer, from a donor substrate 1 or solid body is thus additionally or alternatively provided.
  • the terms donor substrate and solid can preferably be used interchangeably. This method preferably comprises the steps:
  • the modifications 9 can be produced partially or completely before the material removal or after the removal of material.
  • the depression 6 is thus preferably narrower in the direction of the center Z as far as a depression end 18.
  • the recess is wedge-shaped, with the recess end 18 preferably lying exactly in the plane in which the crack propagates or in which the modifications 9 are produced.
  • a composite structure to be produced by arranging or producing layers and / or components 150 at or above an initially exposed surface 5 of the solid 1, wherein the exposed surface 5 is part of the solid layer 4 to be separated.
  • the modifications 9 for forming the release plane 8 are thereby preferably produced before the production of the composite structure.
  • FIG. 10b shows a representation according to which the modifications 9 shown in FIG. 10a, which represent, in particular, amorphous portions of the crystal lattice, were treated in a corrosive manner.
  • an etching treatment of non-crystalline constituents of the solid body 1 is preferably carried out, while the crystalline constituents of the solid body are not or substantially not changed by the etching treatment. It is thus preferably used the effect that etching can be selectively adjusted to crystalline - non-crystalline areas.
  • the reference numeral 19 thus indicates a region in which the solid state layer 4 is separated from the remaining residual solid by an etching treatment of modifications 9. This solution is advantageous since the mechanical crack opening is guided deeper into the crystal by the etching or etching.
  • the etching parameters are preferably selected such that non-amorphous portions, in particular a possibly polished upper side 5 and / or the unmodified edge 7 are not etched.
  • the method according to the invention in particular the method described with regard to FIG. 10a, can be supplemented, for example, by the step of etching treatment or corrosive removal of modifications 9 which predetermine the release region at least in sections.
  • the solid body 1, in particular before a composite structure is produced preferably consists of SiC or has SiC on preferably has the Solids at least 95% (by mass) or at least 99% (by mass) or at least 99.99% (by mass) SiC on.
  • the first machining portion 24 of the grinding tool 22 has a straight main grinding surface 32 and the second machining portion 26 has a straight secondary grinding surface 34, whereby more material is provided by means of the main grinding surface 32 than by the secondary grinding surface 34 Donor substrate 2 is removed.
  • FIG. 11 shows 5 diagrams showing examples of the solid-state disk production or wafer production according to the invention.
  • Representation 1 shows a grinding tool 22, which has two mutually spaced machining portions 24, each forming a main grinding surface 32.
  • the main grinding surfaces 32 are designed so that they produce 2 wells 6 in a donor substrate.
  • the grinding tool 22 is preferably designed as a rotary grinding tool or as a belt grinding tool.
  • FIG. 1 shows a dispenser substrate 2 in which recesses 6 have been produced by means of the grinding tool 22.
  • the depressions 6 are preferably uniformly spaced from each other in the longitudinal direction of the donor wafer 2, wherein it is also conceivable that the distances are different.
  • modifications 10 in the donor substrate 2 are furthermore produced by means of a LASER device 46.
  • the LASER device 46 emits for this purpose LASER rays 12, which penetrate into the donor substrate 2 via a preferably flat surface 16 of the donor substrate 2 and at a focal point 48, in particular by multiphoton excitation, a modification 10 of the lattice structure of the solid or donor substrate 2 generates or causes.
  • the modification 10 preferably represents a material conversion, in particular a transfer of the material into another phase, or a material destruction.
  • the third illustration shows that a voltage generation layer 14 has been created or arranged on the surface 16, over which the LASER rays 12 were introduced to produce the modifications 10 in the donor substrate 2.
  • the voltage generating layer 14 is thermally stressed or tempered, in particular cooled, to generate mechanical stresses in the donor substrate 2.
  • the recesses 6 previously generated form notches, by means of which the mechanical stresses can be conducted in such a way that the crack 20 resulting from the stresses spreads in a targeted manner in the tear-guiding region predetermined by the modifications 10.
  • the recess ends 18 therefore preferably adjoin the respective tear guide region defined by the modifications 10.
  • only the solid state layer 1 is always split off, the recess 6 of which is at least the distance from the voltage generation layer 14.
  • the illustration 4 shows a state after crack propagation.
  • the solid state disk 1 is split off from the donor substrate 2 and the voltage generation layer 14 initially remains on the surface 16 of the solid state disk 1.
  • the reference numeral 28 indicates which side of the solid-state disk 1 is designated here as the underside of the solid-state disk 1 and the reference numeral 30 identifies which side of the solid-state disk 1 is designated here as the upper side of the solid-state disk 1.
  • the illustration 5 shows a method in which, without a voltage generating layer 14, a detachment of the solid state layer 1 from the donor substrate 2 is effected.
  • a detachment of the solid state layer 1 from the donor substrate 2 is effected.
  • the dashed line Z preferably denotes a center or an axis of rotation of the donor substrate 2.
  • the donor substrate 2 is preferably rotatable about the axis of rotation Z.
  • Fig. 12 shows 4 illustrations.
  • a donor substrate 2 is shown, which is acted upon by laser beams 12.
  • the LASER beams 12 in their entirety are inclined with respect to the surface 16, through which the LASER rays penetrate into the donor substrate 2, that the inclination deviates from a 90 ° angle.
  • a first portion 36 of LASER beams 12 is oriented at a first angle 38 with respect to the surface 16, and a further portion 40 of LASER beams 12 is oriented at a second angle 42 with respect to the surface 16.
  • the LASER beam portions 36 and 40 are preferred for generating all modifications 12 produced to separate a particular solid body layer 1 from the surface 16 over which the LASER beam portions 36, 40 penetrate into the donor substrate 2, preferably always identically inclined.
  • the focus point 48 for generating modifications 10 due to the inclined laser beam portions 36, 40 in the donor substrate 2 can be guided to the edge 44 or directly to the edge 44.
  • the depiction 2 of FIG. 12 also shows that, according to the obliquely oriented LASER beam portions 36, 40, a material-removing treatment of the edge 44 of the donor substrate 2 is not required or only significantly reduced.
  • the voltage generating layer 14 disposed or generated on the surface 16 causes mechanical stress to be generated in the donor substrate 2, thereby causing a tear 20 to propagate very precisely guided from the edge 44 into the donor substrate 2 due to the modifications 10 produced to the edge 44.
  • the illustration 3 of FIG. 12 shows a solid disk 1 which has been split off completely from the donor substrate 2, wherein the solid state disk 1 according to this embodiment has preferably not undergone any edge treatment.
  • Representation 4 of FIG. 12 indicates that also by creating modifications 10 by means of LASER beams 36, 40 (without a voltage generation layer 14), a solid state disk 1 is removable from the donor substrate 2.
  • the present invention thus relates to a method for separating solid-state disks 1 from a donor substrate 2.
  • the method according to the invention comprises the steps of:
  • the LASER rays 12 penetrating into the donor substrate 2 via a flat surface 16 of the donor substrate 2, the entirety of the LASER rays 12 facing in this way the planar surface 16 of the donor substrate 2 is inclined so that a first portion 36 of the laser beam 12 at a first angle 38 to the flat surface 16 of the donor substrate 2 penetrates into the donor substrate 2 and at least one further portion 40 of the laser beam 12 in one second angle 42 to the flat surface 16 of the donor substrate 2 penetrates into the donor substrate 2, wherein the amount of the first angle 38 from the amount of the second angle 42 differs, wherein the first portion 36 of the laser beam 12 and the further portion 40 of the laser -Beams 12 are focused to produce the modification 10 in the donor substrate 2, wherein the FestConsequentlyschei be 1 by the generated modifications 10 detached from the donor substrate 2 or a voltage generating layer 14 at the level Surface 16 of the donor substrate 2 is generated or arranged and by applying thermal stress to the voltage
  • Fig. 13 shows a further variant of the method according to the invention. It can be seen by comparing the first and the fifth illustration that the modifications 10 produced by means of the laser beams 12 can be produced closer to the edge 44 in the case of a flat surface 16 than if the edge 17 of the surface 16 is removed as shown in the fifth illustration.
  • the LASER beams 12 penetrate into the donor substrate 2 analogously to the modification generation explained with reference to FIG.
  • the second illustration of FIG. 13 shows the formation of a depression 6 starting from a circumferential surface 4 in the direction of the center Z of the donor substrate 2, the depression being produced by means of ablation LASER rays 8 of an ablation LASER (not shown).
  • the ablation laser beams 8 preferably evaporate the material of the donor substrate 2 in order to produce the depression 6.
  • the shape of the recess is not asymmetrical but symmetrical.
  • a voltage generation layer 14 is generated or arranged on the donor substrate 2 and thermally acted upon to generate mechanical stresses for triggering a crack 20, in particular by means of liquid nitrogen.
  • Representation 4 of FIG. 13 shows the solid state disk 1 split off from the donor substrate 2, on which the voltage generation layer is furthermore arranged.
  • the representation 5 of FIG. 13 can be further deduced that in a donor substrate 2 whose edge 17 is processed, the recess 6 to be produced by means of ablation laser beams 8 must extend further in the direction of the center of the donor substrate 2, as if the edge 17 not edited.
  • the depression is produced not by means of ablation laser beams 8 but by means of a grinding tool 22 (as is known, for example, from FIG.
  • FIGS. 14a and 14b show a problem in the edge region of the donor substrate 2 which occurs when generating modifications by means of LASER rays 12. Due to the different refractive indices in the air and in the donor substrate, the LASER beam portions 38, 40 of a LASER beam 12 do not strike exactly together, causing undesirable effects such as the generation of defects at undesired locations, unwanted local heating or prevention of modification generation.
  • FIG. 14b shows that a problem-free generation of modifications 10 can only take place if the modification 10 to be produced is far enough away from the circumferential surface of the donor substrate 2 that both LASER beam portions 38, 40 are each guided by material having the same refractive index and preferably by the same path length to be broken.
  • FIG. 15 shows an arrangement according to which a LASER beam 12 is aligned parallel to the longitudinal axis L. Furthermore, this illustration additionally or alternatively shows a LASER beam 60, which is inclined at an angle a1 with respect to the longitudinal axis L. Both LASER beams 12 and 60 can serve to produce the modifications 10, by which a detachment region 11 is specified. It is conceivable here that a plurality of the modifications 10 are generated by the LASER beam 12 which is not inclined with respect to the longitudinal axis L, and in the edge region, i.
  • the modifications 10 through the longitudinal axis L inclined laser beam 60 are generated.
  • the modifications 10 in the edge region can be generated by a further LASER beam 62, 64 inclined relative to the longitudinal axis L of the donor substrate 2, this laser beam preferably passing over a circumferential surface of the donor substrate 2 into the donor substrate 2 invades.
  • LASER beam 62 e.g. at an angle a2 which is greater than 0 ° and less than 90 °, relative to the separation region 1 1 over the circumferential surface in the donor substrate 2 to produce the modifications 10 im
  • Edge region can be introduced. Furthermore, the illustration can be seen that a
  • LASER beam 64 in the extension direction of the detachment region 1 1 over the circumferential
  • the LASER beam 64 is preferably at an angle a3, between 80 ° and 100 °, in particular 90 ° or substantially 90 °, relative to the
  • one of the LASER beams 60, 62, 64 can be used to produce a modification 10 in the region of the edge.
  • FIG. 16a shows the modification region generated by means of a LASER beam 64.
  • the laser beam 64 preferably has a plurality of modifications 10 in the radial direction, in particular along a line are generated at intervals to the center or a rotation axis (which preferably extends orthogonal to the planar surface 16 of the donor substrate 2) of the donor wafer 2.
  • Fig. 16b shows schematically a state after the generation of the modifications 10.
  • the separation region 1 1 is formed in the form of a fully extending inside the donor wafer 2 modification layer according to this illustration.
  • FIGS. 17a and 17b show two variants for producing modifications 10 by means of LASER beams introduced via the circumferential surface.
  • a multiplicity of modifications 10 are produced via the same penetration point, through which the LASER rays 64 penetrate into the donor substrate 2.
  • the LASER beams are focused into the donor substrate 2 at different depths in the radial direction to produce the modifications 10.
  • the modifications 10 are generated with decreasing penetration depth of the laser beams or with decreasing distance of the focal point to the penetration point.
  • Fig. 17b shows the filamentous modification generation.
  • the modifications 10 produced in the form of filaments are more than a multiple, in particular e.g. 10 times, 20 times or 50 times, its cross-sectional extent.
  • FIG. 18 shows a LASER device 46, an aberration 47 and a sectional view of a donor substrate 2.
  • the detailed view of FIG. 18 shows the LASER beam 12 penetrating into the donor wafer 2 via the curved circumferential surface of the donor wafer 2 shown lines of the means of aberration 47 adapted radiation course is shown.
  • the present invention thus relates to a method for separating solid-state disks 1 from a donor substrate 2.
  • the method according to the invention comprises the steps of: providing a donor substrate 2, producing at least one modifications 10 in the interior of the donor substrate 2 by means of at least one LASER beam 12, wherein the LASER beam 12 penetrates via a flat surface 16 of the donor substrate 2 in the donor substrate 2, wherein the LASER beam 12 against the flat surface 16 of the Donor substrate 2 is inclined so that it penetrates at an angle of not equal to 0 ° or 180 ° relative to the longitudinal axis of the donor substrate in the donor substrate, the laser beam 12 is focused to produce the modification 10 in the donor substrate 2, wherein the solid state disk 1 through deleting the generated modifications 10 from the donor substrate 2 or creating or placing a stress generating layer 14 on the planar surface 16 of the donor substrate 2, and by applying thermal stress to the voltage generating layer 14, mechanical stresses are generated in the donor substrate 2, with a crack 20 due to the mechanical stresses to disconnect a solid state layer 1 is formed, which propagates along the modifications
  • the voltage generating layer 14 preferably has at least one recess 6, in particular a recess or trench, which preferably extends from a flat or essentially planar surface 16 in the direction of a further surface of the surface which is preferably parallel to the planar surface 16
  • Solid body 2 extends, superimposed or covered or closes.
  • the voltage generation layer 14 is preferably produced as a polymer layer or is produced as a layer which consists predominantly of mass and / or volume fractions of at least one polymer material.
  • the surface 16 on which the voltage generating layer 14 is disposed preferably has treated portions.
  • the treated parts are preferably understood as parts in which material has been removed.
  • outgoing from the surface 16 on which the voltage generation layer 14 is arranged and which preferably extends substantially or completely parallel to a tear guide layer formed from modifications 10 preferably extend indentations, in particular recesses 6 and / or trenches 6, preferably orthogonal to the surface and / or the crack guiding layer.
  • only one recess 6, in particular a trench and / or a recess has been produced by means of material removal and / or is formed.
  • the removal of material is preferably effected prior to the generation or attachment of the voltage generation layer 14 to the surface 16, in particular by means of laser ablation.
  • the voltage generation layer 14 covers in the coupled or connected to the solid state 2, the depression / s 6, in particular the trench or the trenches or the recess or the recesses.
  • no further coating in particular no further application of material. This is advantageous because otherwise material could accumulate in the recess / trench.
  • the attachment of the voltage generation layer preferably takes place by means of a plasma lamination process. This is advantageous, so that via the recess 6, in particular recess / trench, away a connection between the solid 1, in particular the main surface 16 of the subsequent solid body layer 1, and the voltage generating layer 14 can be generated.
  • the compound preferably constitutes a lamination or gluing. This is preferably implemented using cold plasma.
  • a "spontaneous split" with previously generated laser plane or crack guidance plane and depth modification can be effected by a material removal step, in particular laser ablation.
  • the voltage generation layer 14 may also be referred to as a stressor layer, in particular as a self-supporting stressor layer.
  • a self-supporting stressor layer is of decisive technical advantage over a deposited or otherwise deposited stressor layer because such stressor layers can be made in larger volumes in simpler processes in specialized higher capacity equipment and used in lamination processes which also allow higher process speeds.
  • self-supporting stressor layers can be detached from the substrate again after lamination processes even with little effort, which, for example, also causes reuse, i. the stressor layer or stress generation layer, which is impossible with deposited layers.
  • lamination processes can also be realized without adhesive processes or the like purely by surface activation, surface treatment or surface modification of the substrate.
  • the surface may be e.g. preferably by contact with, in particular in a chamber, generated ozone and / or by ultraviolet light of a specific wavelength and / or plasma processes with different species formed on the surfaces of the substrate and / or the stressor and / or in the process gas, in particular free radical, aldehyde -, and alcohol species, be activated.
  • hot plasma processes are preferred in which high temperatures are used to generate free charge carriers and free radicals in the plasma, which permits different reaction paths and chemical surface reactions for the resulting reactions on the surfaces of the substrate and the stressor layer than at lower temperatures.
  • the surface modification mechanism can differ in temperature as well as between different substrates, e.g. in SiC, in contrast to Si, the participating carbon atoms can form other surface species in the plasma treatment, which can also act as an adhesion promoter in the lamination process.
  • a cold plasma process is possible in which a plasma is not generated by annealing emission and hot tungsten filaments or similar methods, but via piezoelectric transformers at atmospheric pressure and preferably without elevated temperatures. These lower temperatures also reduce and / or alter the available reaction pathways for surface activation and surface modification for adhesion promotion in lamination processes, both on the substrate and on the stressor layer.
  • the resulting surface species thus depend on a variety of parameters and the surface activation method in particular.
  • the surface treatment or modification comprises, for example, the at least partial loading of the surface to be treated by a corona treatment and / or by a flame treatment and / or by a treatment by means of electrical barrier discharge and / or by fluorination and / or by ozonation and / or by Eximerbestahlung and or by a treatment with a plasma, wherein preferably one or more physical parameters, such as the type of plasma, the track pitch in the plasma treatment, the nozzle type, the nozzle spacing and / or the duration of the plasma treatment, are varied.
  • a plasma pretreatment or plasma treatment is used both for a purification and subsequently for a homogenization of the surface species (for example hydrophobing, inter alia).
  • a plasma pretreatment or plasma treatment is used both for a purification and subsequently for a homogenization of the surface species (for example hydrophobing, inter alia).
  • a targeted individual plasma treatment a spatially resolved variation of the surface activation can be generated or adjusted, which then permits lamination of the stressor layer - likewise with spatially variable properties, if desired.
  • the process of plasma surface activation or plasma surface treatment allows for greater leverage to apply the desired differential adhesion after lamination of the stressor layer to the substrate, even on large areas in a defined symmetric or asymmetric shape.
  • targeted, in particular local, altered adhesion or cohesion can be set by process variation.
  • layers can be applied and / or the desired additional layer (s), in particular sacrificial / damaged layers or substrate and / or stressor layer surfaces, selectively modified by further gradual process gases (oxygen, etc.). hydrophobic, hydrophilic, wetting, etc.). This leads to a spatially resolved adjusted gradual adhesion or spatially resolved adapted or adjusted force transmission connection, even in lamination processes, which is only homogeneous and not spatially resolved compared to that of adhesive and Abscheidellosungen for the Stressor harsh.
  • different physical parameters may be used during the plasma treatment (e.g., type of plasma, track pitch in the plasma treatment, nozzle type, nozzle pitch, duration of the plasma treatment).
  • a targeted admixture of gradual process gases e.g. Nitrogen, oxygen, hydrogen, SiH4, Si (EtO) 4, or Me3SiOSiMe3 (among others) a wider range of necessary surface properties can be achieved.
  • Nitrogen, oxygen, hydrogen, SiH4, Si (EtO) 4, or Me3SiOSiMe3 a wider range of necessary surface properties can be achieved.
  • These preferably result from new chemical surface species that deposit on the semiconductor surface and / or the adjoining sacrificial layers and / or the stressor layer and thus allow differently designed surface functionality and lamination process properties. This leads to the desired target profiles, such as different spatially resolved adhesion and cohesion properties, the semiconductor surfaces and / or the subsequent stressor and / or other layers.
  • Corona treatment is an electrochemical process for the surface treatment or modification of plastics.
  • Corona treatment is e.g. to
  • Adhesion mediation for plastics, foils and others used.
  • PE plastics, foils and others
  • a flame treatment is mainly a near-surface oxidation of the respective compounds to bear.
  • oxidation processes take place, by which, depending on the material and experimental conditions, various polar functional groups are formed (for example oxides, alcohols, aldehydes, carboxylic acids, esters, ethers, peroxides).
  • Dielectric Barrier Discharge (DBE) treatment is also similar to a low temperature plasma (e.g., GDMS).
  • the surface is pulsed with unipolar or bipolar pulses with pulse durations from a few microseconds down to tens of nanoseconds and single digit kilovolt amplitudes.
  • a dielectric barrier discharge is advantageous, since in this case no metallic electrodes are to be expected in the discharge space and thus no metallic impurities or electrode wear.
  • dielectric barrier discharge may vary depending on the application e.g. be that it has a high efficiency, because at the electrodes no charge carriers must emerge or enter (elimination of the cathode case, no Glühemission necessary) or that the dielectric surfaces can be modified at low temperatures and chemically activated.
  • the surface modification is preferably carried out by an interaction and reaction of the surface species by ion bombardment and the action of the ultraviolet radiation on the surface species (e.g., 80nm-350nm, incoherent light UV and VUV, by power radio frequency generators).
  • the dielectric barrier discharge finds e.g. Application for the in situ production of ozone in the treatment of drinking water and waste water, whereby the ozone causes the ozonation of the water.
  • an exposure of the surface to be treated by means of ozone takes place.
  • a surface treatment or modification by means of halogenation, in particular fluorination, causes the conversion of an element or a compound into a halide. Fluorination thus results in the introduction of fluorine into preferably organic compounds with the aid of fluorinating agents.
  • a surface treatment or modification by means of a UV treatment is preferably carried out by a Eximeric irradiation or by ultraviolet light emitting diode sources, e.g. based on aluminum nitride.
  • Eximer irradiation takes place by using at least one excimer laser.
  • Eximer lasers are gas lasers that are electromagnetic
  • Radiation in the ultraviolet wavelength range can generate. A doing this
  • the generated UV radiation is preferably in a wavelength range between 120 nm and 380 nm.
  • FIG. 20a shows an additional or alternative solution according to the invention for separating solid layers 1 or solid layers 1 from a donor substrate 2.
  • a detachment region 11 is created inside the donor substrate 2.
  • the modifications 10 are preferably to a peripheral boundary surface 50 of the donor substrate 2 spaced.
  • the modifications 10 are generated analogously to illustration 2 of FIG. It is conceivable that the LASER beams 12 from above, i. are introduced into the donor substrate 2 via the surface 16, or are introduced from below into the donor substrate 2, with the bottom on the opposite side being “above.”
  • the laser is applied from below over a surface of the solid or donor substrate which is preferably parallel or at least substantially parallel to the surface 16.
  • the path of the laser beams up to the modification generating point is preferably longer than the distance from the modification generating point to the surface 16.
  • the solid can also be rotated, ie rotated by 180 ° about a horizontal axis, and then the modifications are transferred the surface parallel to the surface 16 is brought in.
  • this variant of the modification generation or defect generation corresponds to the "bottom" variant.
  • Fig. 20b shows schematically the processing of the donor substrate 2 by means of an ablation train 22, in particular a tool for machining the donor substrate 2, such as a grinding tool 22.
  • a tool for machining the donor substrate 2 such as a grinding tool 22.
  • material in the entire area between the separation region and a to the removal region preferably removed homogeneously, in particular parallel, spaced-apart surface of the donor substrate 2 to reduce the radial extent of the donor substrate 2.
  • the material is annular, in particular with a constant or substantially constant radial extent removed.
  • Fig. 20c shows an example of a state after the removal of the material. It is e.g. conceivable that the material in the axial direction of the donor substrate 2 to the Ablöseebene or below or above is removed.
  • FIG. 20 d shows a state after separation of the solid state sheet 1 from the donor substrate 2.
  • the method according to the present invention may comprise one or more or all of the following steps:
  • the LASER beam preferably enters the donor substrate via a flat surface of the donor substrate.
  • the LASER beam is inclined relative to the, in particular flat, surface of the donor substrate or solid such that it penetrates into the donor substrate at an angle of not equal to 0 ° or 180 ° with respect to the longitudinal axis of the donor substrate.
  • the LASER beam is focused to produce the modification in the donor substrate.
  • the solid preferably has crystal lattice planes that are inclined to a major planar surface, with the major surface of the solid longitudinally delimiting the solid on the one hand, with a screen lattice normal to a major surface normal in a first direction, the modifications being variations in the material property of the donor substrate.
  • the change in the material property forms by changing the penetration of the laser radiation in the solid at least in sections a line-shaped shape, wherein the line-shaped shape can be formed as a dotted line, dashed line or solid line.
  • the linear shape or a plurality of linear shapes or all or most of the linear shapes have a length of more than 1 mm or more than 5 mm or more than 10 mm or more than 20 mm or more than 30 mm or one of up to 1 mm or up to 5mm or up to 10mm or up to 20mm or up to 30mm or up to 50mm or up to 100mm up.
  • the changes in the material property are preferably generated on a production level, in particular on at least one production level or on exactly one production level, or in one or the detachment area.
  • the crystal lattice planes of the solid body are preferably inclined relative to the generation plane or the detachment region.
  • the line-shaped shape is preferably inclined to a cut line resulting at the interface between the generation plane or the separation region and the crystal lattice plane. Due to the changed material property of the solid ruptures preferably in the form of subcritical cracks. Furthermore, the separation of the solid state layer is preferably carried out by introducing an external force into the donor substrate for joining the subcritical cracks, or so much material on the generation plane or in the separation region is changed by means of the load radiation that the solid state layer separates from the donor substrate with connection of the subcritical cracks ,
  • FIG. 21 schematically shows that laser radiation 14 (see FIG. 27c) of a laser is introduced via a main surface 8 into the interior of the solid 1 for varying the material properties of the solid 1 in the region of at least one laser focus, the laser focus being transmitted through the laser Laser emitted laser beams of the laser is formed.
  • the change in the material property forms by changing the penetration of the laser radiation into the donor substrate 1 a linienformige shape 103, the changes in the material property on at least one, in particular the same, generation level 4 are generated.
  • the crystal lattice planes 6 of the donor substrate 1 are inclined relative to the production plane 4, in particular at an angle between 3 ° and 9 °, preferably of 4 ° or 8 °, aligned.
  • the linear shape 103 or writing line is inclined with respect to a cut line 10 that results at the interface between the generation plane 4 and the crystal lattice plane 6. Due to the changed material property, the donor substrate 1 breaks in the form of subcritical cracks. A step of separating the solid state layer 2 by introducing an external force into the donor substrate 1 for joining the subcritical cracks is not shown here. Alternatively, so much material can be changed on the production level 4 by means of the load radiation, that the solid state layer 2 separates from the donor substrate 1 with the connection of the subcritical cracks.
  • the processing takes place in the form of generating line-shaped figures 103 or writing lines or lines, which are formed by setting individual laser shots at a defined distance.
  • the production of a wafer of silicon carbide of polytype 4H with a 0001 surface with / without doping with an off-angle in crystal axis of> 0 ° (industry standard are 4 ° or 8 ° - around the direction of a major axis) is possible. Since the glide plane of the hexagonal crystal structure is parallel to the 0001 plane, there is an intersection line of the 0001 crystal plane with the wafer surface, since it is inclined relative to the off-angle relative thereto.
  • the basic idea of the new method is thus that the machining direction of the laser lines 103 deviates from the direction of this cutting line. Likewise, the machining direction should preferably not run along one of the principal directions of the crystal or along the intersection of the preferred slip plane of the crystal with the surface of the crystal.
  • Silicon carbide of polytype 4H has a hexagonal crystal system with a wurtzite structure and a sixfold symmetry in the 0001 plane. Accordingly, every 60 ° there is a new major axis of the crystal.
  • the sixfold symmetry is found on rotation around the surface normal. This results in a line writing direction, which rotates by 30 ° to the respective main axes and is thus oriented between two main axes.
  • Silicon carbide of polytype 4H is often cut at an off-angle of 4 ° relative to the 0001 plane to facilitate epitaxial steps in later processing. This shows that the projection of the main axes of the crystal continues to each other nearly 60 ° to each other, which is why 30 ° +/- 3 ° preferred writing angle for the inventive processing.
  • Cubic SiC behaves like cubic crystal systems, so has the preferred sliding plane, the 1 1 1 plane, resulting in a preferred line writing direction of 22.5 ° +/- 3 °.
  • the preferred sliding plane for silicon with its cubic structure is the 1 1 1 plane which intersects the wafer surface at 45 ° to the major crystal axes. This results in a desired line writing angle of 22.5 ° +/- 3 ° to the main axes of the crystal and the intersection line of the sliding plane with the wafer surface, which are oriented to each other at 45 ° angle.
  • the resulting 60 ° angle for the major axes of the crystal gives a preferred line direction of 30 ° + / -3 ° to the main axes.
  • the resulting 60 ° angle for the major axes of the crystal gives a preferred line direction of 30 ° +/- 3 ° to the Main axes for so-called C-Plane sapphire.
  • the major axis orientation is at a 90 ° angle, with a 180 ° symmetry, resulting in a preferred line writing angle of 45 ° +/- 3 °.
  • Sapphire C-Plane substrates are cut to show six-fold symmetry at the surface and the surface coincides with the slip plane, so an angle of 30 ° +/- 3 ° is preferred.
  • the major axis orientation is at 90 °, with a 180 ° symmetry, resulting in a preferred line writing angle of 45 ° +/- 3 °.
  • R-Plane sapphire has no rotational symmetry, but major axis projections at 45 ° to the projection line of the slip plane, which is why here 22.5 ° +/- 3 ° writing direction is preferred.
  • the preferred angle of 90 ° for the major axes of the crystal is a preferred line direction of 22, 5 ° +/- 3 ° to the major axes of the substrate or donor substrate 1 having a 100 surface area.
  • the resulting angle of 90 ° for the major axes of the crystal is one preferred line direction of 22.5 ° +/- 3 ° to the major axes of the substrate with a 100 surface area.
  • the resulting angle of 90 ° for the major axes of the crystal results in a preferred line direction of 22, 5 ° +/- 3 ° to the major axes of the substrate with a 100 surface.
  • the preferred angle of 90 ° for the major axes of the crystal is a preferred line direction of 22, 5 ° +/- 3 ° to the major axes of the substrate with a 100 surface.
  • a preferred line direction results from the resulting angle of 90 ° for the major axes of the crystal of 22.5 ° +/- 3 ° to the major axes of the substrate with a 100 surface area.
  • FIG. 22 shows an essential step of the method according to the invention for separating at least one solid-state layer 2 from a donor substrate 1 and a geometric derivation of the alignment of the writing line 103 and the orientation of the linear shape.
  • the method according to the invention may also or alternatively comprise the following steps:
  • the donor substrate 1 has crystal lattice planes 6 which are inclined with respect to a flat main surface 8, wherein the
  • Material properties of the solid in the range of at least one laser focus wherein the laser focus is formed by laser radiation emitted by the laser of the laser, wherein the change in the material property by changing the penetration of the
  • Laser radiation into the donor substrate 1 forms a linear shape, wherein the line-shaped shape preferably extends at least partially rectilinear and wherein the linear shape, in particular at least the rectilinearly extending portion is generated parallel to the main surface 8 and thereby in a second direction which is inclined at an angle other than 90 ° with respect to the first direction, whereby the substrate material 1 is torn by the changed material property in the form of subcritical cracks, separating the solid layer by introducing an external force into the donor substrate for joining the subcritical Cracks or so much material on the production plane is changed by means of the load radiation that separates the solid layer from the donor substrate with connection of the subcritical cracks.
  • the main surface is preferably part of the separated solid state layer 2.
  • the second direction is preferably inclined relative to the first direction in an angular range between 45 ° and 87 °, in particular in an angular range between 70 ° and 80 ° and preferably at 76 °.
  • FIG. 23 shows that the line-shaped shape 103 or the writing line is inclined with respect to the ends of the crystal lattice plane or, as shown in FIG. 22, with respect to a cutting line 10 or intersecting line that arises at the interface between the generation plane 4 and the crystal lattice plane 6.
  • This orientation limits crack growth in the direction of the crystal lattice planes 6 (in particular slip planes).
  • the modifications 9 per writing line are thus not generated in the same crystal lattice planes 6.
  • the first 1-5% of the modifications per writing line 103 can thus only a fraction, in particular less than 75% or less than 50% or less than 25% or less than 10% or no crystal lattice planes, the last 1-5% of the modifications the same writing line 103 in the substrate longitudinal direction L intersect.
  • modification 9a intersects the crystal lattice planes 6a-6c and the modification 9b intersects the crystal lattice planes 6a, 6d and 6e.
  • two modifications 9a and 9b although forming part of the same linear shape 103, respectively, intersect different crystal lattice planes.
  • the modifications 9c and 9d preferably intersect other, in particular majority or completely different, crystal lattice planes (6d, 6f, 6g, 6f, 6h, 6i) than the modification 9a (6a, 6b, 6c).
  • the ends 7 of the crystal lattice planes 6 ending on the main surface 8 preferably form a kind of sawtooth pattern in a microscopic sectional representation.
  • the individual crystal lattice planes 26a-26i are preferably inclined at an angle between 2 ° and 10 °, in particular between 3 ° and 9 °, such as 4 ° or 8 °, with respect to the longitudinal axis L.
  • the individual crystal lattice planes of the donor substrate 1 are aligned parallel to one another.
  • Fig. 24 shows an example of a sliding-gate crystal lattice for 4HSiC
  • Fig. 5a shows an example of a crystal lattice with slip plane 1 10 for Si
  • FIG. 5b shows an example of a sliding-plane crystal lattice 100 for Si
  • FIG. 5c shows an example of a lattice-plane crystal lattice 1 1 1 for Si.
  • the crystal lattice planes 6 are slip planes of a certain type. If the crystal structure is cubic-surface-centered, then the sliding plane is preferably the plane ⁇ 1 1 1 ⁇ and the sliding direction is the direction ⁇ 1 10>. If the crystal structure is cubic space-centered, then the sliding plane is preferably the plane ⁇ 1 10 ⁇ and the sliding direction the direction ⁇ 1 1 1> or the sliding plane is preferably the plane ⁇ 1 12 ⁇ and the sliding direction is the direction ⁇ 1 1 1> or Sliding plane is preferably the plane ⁇ 123 ⁇ and the sliding direction is the direction ⁇ 1 1 1>.
  • the sliding plane is preferably the plane ⁇ 0001 ⁇ and the sliding direction is the direction ⁇ 1 120> or the sliding plane is preferably the plane ⁇ 1010 ⁇ and the sliding direction is the direction ⁇ 1 120> or the sliding plane is preferred Level ⁇ 101 1 ⁇ and the sliding direction is the direction ⁇ 1 120>.
  • FIGS. 26a to 27a show diagrammatically the generation of a linear shape 103 by means of a laser or laser device in a dispenser substrate 1.
  • the linear shape 103 is generated in an arcuate or bent manner.
  • the laser device or the location of the modification generation preferably does not change. That the location of the modification generation and the rotation center 50 of the rotator 45 preferably remain in the same orientation with respect to each other. Thus, preferably only one movement of the donor substrate 1 past the laser device 29 or past an outlet for laser radiation 32 passes by.
  • the donor substrate 1 is preferably arranged on the rotation device in such a way that the line-forming ends 7 of the crystal lattice planes 6 are inclined relative to a direction 52 extending orthogonal to the connection path 51 between the rotation center 50 of the rotation device 45 and the center 49 of the donor substrate 1, in particular at an angle between 3 ° and 87 ° and preferably at an angle between 10 ° and 60 ° or 14 ° and 45 °, are aligned.
  • angles are preferably determined in such a way that the centers of two adjacent modifications are connected with each other in an intellectual way and the angle of the resulting path relative to the cutting line 10 or to a line formed by the end 7 of a crystal lattice plane 6 is determined.
  • the ideal writing angle for an array of rotating substrates is chosen to be the average angle between the angle of the tangents on the wafer edge and the tangent in the wafer center, i. for SiC 30 ° mean angle, e.g. - depending on the radius of the rotary table and the substrate radius' - an angular interval between 25 ° and 35 °, which is e.g. a preferred writing angle of 30 ° for hexagonal systems is maintained on average.
  • FIG. 27b shows a plan view of a rotation device 45.
  • a multiplicity in particular more than 2 or more than 3 or more than 5 or more than 10, preferably up to 15 or up to 20 or up to 30, donor substrates can be provided on this rotation device 45 , in particular boules or ingots or wafers, be arranged at the same time.
  • FIG. 27c shows a schematic side view of a system for producing modifications 9 in the interior of a donor substrate 1 or solid.
  • an element 29 of a laser device in particular a laser head, or a laser conductor connected to a laser beam at a movement or Umpositionieinnchtung 30, which is preferably arranged spatially fixed, arranged.
  • the movement or Umpositionieinnchtung 30 preferably allows moving the element 29 of the laser device or moving the laser device in the preferred linear direction, in particular in the radial direction of the rotating device 45.
  • the element 29 of the laser device or the laser device after generating a or several defined writing lines 103 on preferably several or all donor substrates 1 repositioned.
  • the emitted laser beams are introduced into the respective donor substrate 1 at a different location 5 for the generation of modification.
  • a defect generating device 18 or modification generating device is shown, which however is designed such that it preferably generates the modifications 34 at least in sections in mutually different planes, as a result of which at least sections one or more Crack guide layers 8 are generated, which correspond to the surface or the contour of the surface of a three-dimensional body.
  • an immersion liquid 54 is applied as drops or, as shown, as a liquid layer on the exposed surface of the solid 1. If the immersion liquid 54 is provided as a liquid layer, then preferably a wall means 50 is provided for forming a receptacle so that the liquid is held at the desired position. Furthermore, a cover plate 52 may be applied to the liquid, in particular laid on or immersed.
  • the immersion liquid 54 preferably has substantially or exactly the same refractive index as the solid 1.
  • the refractive index of the cover plate may deviate from the refractive index of the immersion liquid or also coincide therewith. It is therefore particularly preferably conceivable that, in particular to compensate for surface roughness, the defect is generated by the immersion liquid 54 and particularly preferably by the immersion liquid 54 and the cover plate 52 therethrough.
  • the focus of the laser 18 is preferably computer-controlled for defect generation.
  • FIG. 28 b shows a further arrangement according to which a crack guiding layer 8 is produced in an inclined solid 1, in particular an ingot, for detaching an uneven solid layer 4 or an uneven solid 40.
  • an immersion liquid 54 is preferably provided. The as drops or, as shown, as a liquid layer on the exposed surface of the solid 1 is applied. If the immersion liquid 54 is provided as a liquid layer, then preferably a wall means 50 is provided for forming a receptacle so that the liquid is held at the desired position. Furthermore, a cover plate 52 may be applied to the liquid, in particular laid on or immersed.
  • the immersion liquid 54 preferably has substantially the same or exactly the same refractive index as the solid 1.
  • FIG. 29a shows a solid 2 or a substrate which is arranged in the region of a radiation source 18, in particular a laser.
  • the solid body 2 preferably has a first planar surface portion 14 and a second planar surface portion 16, wherein the first planar surface portion 14 is preferably aligned substantially or exactly parallel to the second planar surface portion 16.
  • the first planar surface portion 14 and the second planar surface portion 16 preferably define the solid 2 in a Y-direction, which is preferably oriented vertically or vertically.
  • the flat surface portions 14 and 16 preferably extend in each case in an XZ plane, wherein the XZ plane is preferably aligned horizontally.
  • the first and / or the second surface portion 14, 16 has an uneven, in particular curved, shape.
  • the radiation source 18 emits steel 6 onto the solid 2.
  • the beams 6 penetrate deeply into the solid body 2 and generate a crystal lattice modification 19, in particular a defect, at the respective position or at the respectively predetermined position.
  • so many modifications or crystal lattice modifications 19 are produced that at least one detachment region 8 is predetermined by them.
  • the detachment region 8 preferably has an uneven contour or uneven shape, wherein the detachment region 8 particularly preferably has, at least in sections, a spherical, in particular corrugated and / or arched and / or curved, shape.
  • the beams 6 may be e.g. for focusing or bundling through optics, which is preferably arranged between the radiation source 18 and the solid 2 (not shown).
  • the reference numeral 9 designates another separation region in the solid 2.
  • the further separation region 9 can also be generated during the generation of the separation region 8.
  • the further detachment region 9 is generated after or before the generation of the detachment region 8.
  • the further separation region 9 is produced after the separation of the solids content 4 or before the separation of the solids content 4.
  • a plurality of solid portions 4, 5 are defined by a plurality of detachment areas 8, 9 in a solid body 2, which solids are preferably separable from the solid body 2 one after the other.
  • exactly or at least or at most one separation region 8 is produced in a solid 2.
  • FIG. 29b shows a multilayer arrangement, wherein the solid body 2 contains the detachment area 8 and is provided with a holding layer 12 in the area of the first area portion 14, which in turn is preferably overlaid by a further layer 20, wherein the further layer 20 is preferably a Stabilization device, in particular a metal plate, is.
  • a receiving layer in particular a polymer layer 10
  • the receiving layer 10 and / or the holding layer 12 preferably consist at least partially and particularly preferably completely of a polymer, in particular of PDMS.
  • the receiving layer 10 may be e.g. is produced by epitaxy on the surface of the solid 2.
  • the produced receiving layer 10 and the solid body 2 preferably have mutually different coefficients of thermal expansion.
  • cooling of the created multilayer arrangement preferably takes place, resulting in stresses due to the different coefficients of thermal expansion, through which the solids content 4 of the solid body 2 along the separation region 8 is separated or detached.
  • Fig. 29c a state after a crack initiation and subsequent cracking is shown.
  • the solid state layer 4 adheres to the polymer layer 10 and is spaced from the remainder of the solid 2 and spaced apart.
  • different detachment areas 8, 9 can have different shapes or contours. Furthermore, it is conceivable that e.g. the second surface portion 16, which is a surface of the later separated solid portion 4, 5, is brought into a different shape before the separation of the solid portion 4, 5. This change in shape can be carried out analogously to the separation of the solids content 4, 5 or by a machining, in particular a grinding process can be effected.
  • the present invention thus relates to a method for producing solid-state layers.
  • the inventive method comprises at least the steps of providing a solid 2 for separating at least one solid layer 4, generating modifications such as crystal lattice defects by means of at least one modifying agent, in particular a radiation source, in particular at least one laser, in particular at least one fs laser or ps Laser or ns laser, in the inner structure of the solid to specify at least one separation region 8, 9, along which the solid-state layer s 4, 5 separated from the solid 2 will be.
  • at least one modifying agent in particular a radiation source, in particular at least one laser, in particular at least one fs laser or ps Laser or ns laser
  • the method according to the invention preferably comprises the step of thermally loading a polymer layer 10 arranged on the solid body 2 for, in particular, mechanical, generating stresses in the solid body 2, wherein a crack propagates through the stresses in the solid body 2 along the detachment region 8 the solid state layer 4 is separated from the solid 2.
  • FIGS. 30a and 30b examples of the generation of a detachment region 8 shown in FIG. 33a by the introduction of modifications 19, in particular defects or defects, into a solid 2 by means of laser beams 6 are shown.
  • Fig. 30a is thus shown schematically how modifications 19 in a solid state 2, in particular for generating a separation region 8 by means of a radiation source 18, in particular one or more lasers, in particular one or more fs laser can be generated.
  • the radiation source 18 emits radiation 6 having a first wavelength 30 and a second wavelength 32.
  • the wavelengths 30, 32 are matched to one another or the distance between the radiation source 18 and the detachment region 8 to be generated is tuned such that the waves 30 , 32 substantially or exactly on the separation region 8 in the solid 2, whereby a defect is generated at the location of the coincidence 34 due to the energy of both waves 30, 32.
  • Defective generation can be achieved by different or combined decomposition mechanisms, e.g. Sublimation or chemical reaction, decomposition being e.g. thermally and / or photochemically initiated.
  • FIG. 30b shows a focused light beam 6 whose focal point is preferably in the detachment region 8. It is conceivable here that the light beam 6 is focused by one or more focusing bodies, in particular lens / s (not shown).
  • FIG. 31 a shows an uneven solid fraction 4 or an uneven wafer according to the invention, wherein the solid fraction 4 or the wafer 4 forms a warp as shown or shows a warp shape in cross-section.
  • the solid fraction 4 has two mutually negatively formed surface contours or surface shapes.
  • the surface contours or surface shapes of the two opposite main surfaces 40, 42 of the solid portion 4 are not formed negative to each other, but have different contours or shapes.
  • FIG. 31 b shows the production of a coating 50, in particular an epitaxially produced layer.
  • the coating 50 is preferably at a temperature of above 50 ° C, in particular above 100 ° C or above 150 ° C or above 200 ° C or above 300 ° C or above 400 ° C, arranged or generated on the solid fraction 4. It is conceivable here that the coating 50 is arranged or produced substantially or with a constant thickness on the solids content 4. Alternatively, however, it is also conceivable that the coating 50 has locally different thicknesses.
  • the further treatment thus preferably represents the arrangement or generation of a defined coating 50 on at least one surface 40, 42 of the solid fraction 4.
  • the predetermined parameters preferably comprise at least data, by which, at least indirectly, the thermal expansion coefficients of the material of the solid fraction 4 and of the coating Be included or predetermined by the deformation of the solid state portion 4 due to a defined temperature of the solid 50 provided with the coating portion 4.
  • FIG. 31c a situation after the production or arrangement of the coating 50 is shown on at least one surface 40, 42 of the solid portion 4, wherein the shape of the generated multi-component assembly 39 has changed due to different thermal expansion coefficients.
  • at least one of the main surfaces 40 and 44 of the multi-component arrangement 39 or multilayer arrangement is converted into a plane or substantially planar form.
  • the deformation preferably results from a preferably defined temperature control, in particular heating or cooling, of the multilayer arrangement 39.
  • the solid fraction 4 is thus according to the invention in such a manner depending on the downstream treatment process, in particular Besch ichtungs compiler designed, that the shape of one or both main surfaces 40, 42 of the solid portion 4 as a result of the treatment, in particular the coating process, defined changes, in particular flattening or just forms ,
  • the coating is particularly preferably a metal layer or a semiconductor layer, in particular a gallium nitride layer (GaN) or silicon layer, which is arranged or generated on a solids content of silicon, sapphire, silicon carbide (SiC) or gallium arsenide (GaAs).
  • FIG. 32 shows a laser application device 8 according to the invention, as is preferably provided in the method according to the invention and the device 30 according to the invention for producing modifications 2 in a solid body 1.
  • the laser application device 8 has at least one laser beam source 32, in particular with focus marking.
  • the laser beam source 32 may thus be concretely a coaxial light source with focus mark.
  • the light beams 10 generated by the laser beam source 32 are preferably on a predetermined path from the laser beam source 32 to a focus device 44 and a Adjustment device 44 for setting a focus size and a focus position in the solid state 1 passed.
  • the adjusting device 44 may preferably be a fine focusing device, in particular in the Z direction or in the laser beam direction.
  • the adjusting device 44 may be formed as a piezofocusing device.
  • the laser beams 10 which have passed through the adjusting device 44 preferably pass through a microscope with a long working distance 46.
  • the laser radiation is particularly preferably adjusted or adjusted or modified by the microscope with the long working distance 46 and the adjusting device 44 in such a way that the modification 2 at the predefined position is generated. It is conceivable here that the modification 2 is produced at a position which deviates, for example, from less than 5 ⁇ m and preferably less than 2 ⁇ m and particularly preferably less than 1 ⁇ m from the predefined location or is spaced therefrom.
  • the adjusting device 44 is preferably controlled by means of a control device 14, wherein the control device 14 preferably the relative position and orientation of the solid 1 relative to the laser application device 8 or the distance of the current surface portion is to be introduced into the laser radiation to the laser application device 8 and the local refractive index or Average refractive index of the solid state material and the processing depth of the solid body 1 at the respective location for the adjustment of the laser application device 8, in particular at least the setting device 44, calculated or determined or used.
  • the control device 14 can acquire or receive the required data in real time through corresponding and thus communicatively connected sensor devices or sensor means.
  • the parameters refractive index and processing depth before the beginning of processing, an analysis of the surface is made or carried out, via which the laser beams 10 penetrate into the solid body 1 to produce the modifications 2.
  • the parameters can then be stored in the form of corresponding location-dependent data in a memory device or a data memory 12 or read therein.
  • the data memory 12 can be part of the laser application device 8 as a removable medium, in particular a memory card, or as a permanently installed memory.
  • the data memory 12 is arranged outside the laser application device 8 and at least temporarily communicable with the laser application device 8 is connectable. Additionally or alternatively, the controller 14 may be specified by a user 52 workflows or changes in the workflow. Furthermore, it is conceivable that the data memory 12 is formed as part of the control device 14. Additionally or alternatively, by means of a sensor device 16 distance data for the distance between predetermined Surface points of the solid 1 and the laser applying device 8 are detected. This distance data is preferably likewise provided to the control device 14 for processing.
  • the laser beam application device 8 has a camera 34, in particular a coaxial focus camera.
  • the camera 34 is preferably arranged in the direction of the beam path of the laser beams 10 emerging from the laser application device 8.
  • an optical element 36 is arranged in the optical field of the camera 34.
  • the laser beam 10 is introduced into the optical field of the camera by the optical element 34.
  • a further optical element 38 or a diffractive optical element, in particular a beam splitter 38 is provided.
  • part of the laser beam 10 can be diverted or separated from the main beam by the beam splitter 38.
  • the separated or rejected portion of the laser radiation can be modified by an optional spherical aberration compensation 40 and / or by an optional beam extension 42 or beam expansion.
  • the reference numeral 48 denotes a preferably provided fluid supply device 48, in particular for providing a cooling fluid.
  • a temperature control, in particular cooling, of the solid 1 and / or of the microscope can be effected by means of the fluid supply device 48.
  • Reference numeral 50 denotes a refractive index determining means which can preferably also analyze transparent and reflective surfaces.
  • the refractive index determination preferably takes place with the refractive index determination means 50 in the preliminary stage of the modification generation. In this case, it is alternatively conceivable that the refractive index determination is carried out on another system and the acquired data is supplied to the present laser application device 8 by means of data transfer.
  • the dot lines with an arrow end shown in FIG. 32 preferably identify data and / or signal transmissions.
  • 33a schematically shows a preferred arrangement of the device components laser application device 8, receiving device 18 and drive or traversing device 22 of the device 30. It can be seen that the solid body 1 according to FIG This arrangement is preferably arranged between the receiving device 18 and the laser application device 8. Preferably, the solid body 1 is glued to the receiving device 18, wherein it is also conceivable that it is pressed against it.
  • Fig. 33b shows an arrangement after the generation of the modifications 2 and after the complete generation of the crack guide region 4.
  • a recording layer or Polymer layer 26 is arranged or formed.
  • a functional fluid source which outputs the functional fluid 56 is characterized by the device 54.
  • the functional fluid 56 is preferably liquid nitrogen.
  • the functional fluid 56 thus cools the receiving layer 26 to a temperature below 20 ° C., in particular to a temperature below 10 ° C. or to a temperature below 0 ° C. or to a temperature below the glass transition temperature of the polymer material of the receiving layer 26 As a result of the cooling of the receiving layer 26, high mechanical stresses are generated, through which crack propagation takes place along the crack guide region 4.
  • FIG. 34 a shows, purely by way of example, the relationship between a surface profile of a solid 1 and the refractive index of the solid-state material.
  • the values given on the horizontal axis are in the unit ⁇ .
  • FIG. 34b shows exemplary deviations of the material to be lasered (surface profile and lateral refractive index profile) and laser focus position (no AF: without autofocus, surface profile is written into the material inversely by refractive index, a standard AF reverses this inversion, so that the surface profile is n nAF: considers the substrate refractive index or refractive index as a fixed factor so that the surface profile is transferred 1: 1 into the material
  • AAF the desired advanced autofocus function can, with knowledge of the mean substrate refractive index and the target depth, be an exactly horizontal plane write in the material).
  • FIG. 35a shows various control positions of the laser focus.
  • the values given on the horizontal axis are in the unit ⁇ .
  • the waveform can be determined as a control input for the position of the laser head in different cases: nAF (n-aware AF): to correct the autofocus guide size of the surface by the mean substrate refractive index (n).
  • nAF n-aware AF
  • the surface deviation 1 1 ins Volume to be transferred.
  • TTV thickness fluctuations
  • AAF advanced AF
  • the split-off wafer will have one-sided plan but greater thickness deviation directly after the split.
  • AnAF Advanced n-aware AF: to correct the autofocus guide size of the surface with knowledge of the local substrate refractive index and the level of compensation of the surface.
  • the present invention thus relates to a method for producing modifications in a solid body, wherein a tear guide region for guiding a crack for separating a solid portion, in particular a solid layer, from the solid is predetermined by the modifications.
  • the method according to the invention preferably comprises one or more or all of the following steps: moving the solid relative to a laser application device, sequentially generating a plurality of laser beams by means of the laser application device to generate at least one modification, the laser application device for the defined focussing of the laser beams is continuously adjusted in dependence on a plurality of parameters, in particular at least two parameters.
  • a planar microfocus for multi-photon material processing in volume is made possible by the inventive method.
  • Fig. 35b shows two gradients representing profiles of different modification distributions.
  • Fig. 36a shows a Raman instrument.
  • the Raman instrument 58 shown here has a laser 60 for emitting radiation.
  • the radiation is preferably supplied by means of at least one optical fiber 61 for excitation preferably an optical system and preferably focused by this optics, in particular lens 64, in particular focused in the solid.
  • This radiation is at least partially scattered, whereby 62 light components are preferably filtered out by means of a filter device or excitation filter, which are the same Have wavelength as the radiation emitted by the laser.
  • the other radiation components are then fed to a spectrograph 68 and detected by means of a camera device, in particular a CCD detector 70, and evaluated or processed by a control device 14, 72, in particular a computer.
  • atom vibrations in the crystal are preferably excited by a preferably external or particularly preferred further laser. These vibrations are generated by light scattering on crystal atoms, resulting in observable scattered light, which has a photon energy varied by the amount of vibrational energy. With several excitable vibrations also occur several peaks in the spectrum of the scattered light. With a spectrometer (grating spectrometer) then the resulting Raman scattering spectrum can be further investigated (so-called Raman spectroscopy). In this method the local conditions in the crystal are impressed on the individual Raman lines and the degree of doping can be deduced by an analysis of the shape of the Raman line.
  • Figure 36b shows what possible lattice vibrations in SiC look like, these modes being dictated by crystal symmetry and directions, and may also be excited simultaneously.
  • the views shown have an extension along the crystal axis A.
  • vibrations of the atoms are possible only in certain directions, the directions being given by the symmetry of the crystal.
  • FIG. 37a shows a section of a Raman curve of a nitrogen-doped 4H silicon carbide solid (example spectrum for Raman on doped SiC).
  • FIG. In this case, the shape of the LO (PC) mode is used to measure the doping concentration and fitted.
  • Fig. 37b shows a smaller section of the Raman curve.
  • a direct method results for determining the dopant concentration with Raman measurements from a measurement of the shape and the following fit to the LO (PC) mode.
  • FIGS. 38a and 38b show two possibilities for designing the lifting of individual wafers from the boule / ingot.
  • this is configured as a feedforward loop and according to FIG. 38b as a feedback loop.
  • Feedforward is preferably carried out at the ingot / boule.
  • a feedback loop may be implemented according to which the resulting wafer is characterized after each separation step and serves as a template for the next one.
  • Modification clusters has. It is conceivable that a plurality of regions with different modification concentrations form a release plane 8, wherein it is also conceivable that the modifications 34 in the release plane 8 are distributed substantially or exactly uniformly over the surface.
  • Modification concentrations may be the same size or different in size.
  • a first increased modification concentration may be the same size or different in size.
  • Crack initiation concentration 82 which is preferably generated in the region of the edge or extending to the edge or the edge adjacent. Additionally or alternatively a crack guiding concentration 84 are formed such that the crack separating the solid-state layer 4 from the solid 2 can be controlled or controlled. Furthermore, additionally or alternatively, a center concentration 86 can be generated, which preferably allows a very flat surface in the region of the center of the solid 2.
  • the crack guiding concentration 84 is partially or completely formed annularly or enclosing and thus preferably encloses sections and more preferably completely the center of the solid 2 and the solid layer 4.
  • the crack guidance concentration 84 in a starting from the edge of the solid second and gradually decreases in the direction of the center of the solid 2 or continuously or fluently. Furthermore, it is conceivable that the crack guidance concentration 84 is formed band-like and homogeneous or substantially or exactly homogeneous.
  • a plan view of a solid 2 is shown schematically in the upper part of the picture and in the lower part of the image is a side view, in particular a sectional view shown.
  • the solid 2 is provided in this illustration with straight lines, which the individual juxtaposed solid state elements 40, in particular support elements, such. Computer chips or solar cells, limit.
  • the lines can describe here purely by way of example and for explanatory purposes the outer shape of the solid state elements 40, wherein they need not or not necessarily be present or present in a real solid 2.
  • a multiplicity of defects 34 can be seen in each case from the plan view and the side view.
  • the modifications or defects 34 as shown for example in the plan view, be evenly distributed or increased in certain areas or reduced generated.
  • a high concentration of modifications or defects 34 compared to a low concentration of defects 34 for example, enables a defined crack initiation and / or a simpler detachment of the solid-state layer 4 in the respective region.
  • an increased concentration of defects 34 is provided in the region of a point of the solid 2 at which a crack is to be triggered.
  • defects 34 are preferably given in an increased concentration to direct crack propagation.
  • the release plane 8 is preferably formed by defects 34 generated in a plane.
  • the plan view of FIG. 41 shows, in addition to the defects 34 forming the first release layer 8, further defects produced in second release planes 50, which are shown by dashed lines and extend in the Z-direction. Furthermore, dashed lines oriented in the X direction are shown, which also represent defects and lie in third release planes 52.
  • the first release plane 8 is thus preferably in the XZ plane
  • the second release plane 50 is preferably in the YZ plane
  • the third release plane 52 is preferably in the xY plane.
  • the defects ie defects for generating the first release layer 8 and the defects for generating the second release layer 50 and the third release layer 52 with respect to a planar surface of the solid 2, in particular a lying in an XZ plane surface of the solid 2, are spaced at different distances.
  • FIG. 42a shows a plan view according to which the defects 34 for generating the second release plane / n 50 have already been produced. However, the defects 34 for forming the third release plane / n 52 are not yet generated. It is thus conceivable that the defects for generating the second and third detachment levels / n 50, 52 are generated simultaneously, with a time delay or completely one after the other. Furthermore, it can be seen from the side view or sectional illustration that the defects for generating the second release plane / n 50 can be generated at different distances to a surface extending in the X-Z plane.
  • the defects for producing the first release layer 50 and the second release layer 52 in their entirety can also be generated with the same distance to a surface extending in the X-Z plane.
  • FIG. 43 shows an embodiment according to which the solid state layer 4 is arranged on the polymer layer 10. It is conceivable here that the defects for producing the second release layer 50 and the third release layer 52 are already produced in the solid state layer 4. Furthermore, it is alternatively conceivable that the defects for generating the second release layer 50 and the third release layer 52 are generated only after the removal of the solid state layer 4 from the solid 2 in the solid state layer 4.
  • FIG. 44 a shows an arrangement according to which the solid-state layer 4 is arranged on the polymer layer 10 or the solid-state layer 4 with the polymer layer 10, in particular adhesive, connected.
  • the polymer layer 10 is deflected in a first direction 60 and / or in a second direction 62 and / or bent around at least one axis.
  • the deflection of the polymer layer 10 can be effected by thermal effects and / or external application of force, in particular stretching, compression and / or bending.
  • the individual solid state elements 40 are detached in the region or along the second release plane 50 and / or the third release plane 52.
  • the detachment preferably corresponds to one Abort or departure of the individual solid state elements 40 from each other.
  • 45a shows a device for separating solid layers 1 (cf., FIG. 46) from a donor substrate 2.
  • the device preferably has a holding device 14 for fixing the donor substrate 2.
  • a voltage generating layer 4 on the donor substrate 2 is a voltage generating layer 4, in particular consisting of a polymer material or having a polymer material, arranged.
  • the pressurizing device 8 may in this case, for example, an electrical or hydraulic or pneumatic or mechanical force generating device, in particular an actuator, for generating a force for pressing the pressurizing element 6 to the voltage generating layer 4 or be coupled.
  • the pressurization by means of the force generating device is adjustable.
  • a tempering device 26 is preferably carried out a thermal loading, in particular cooling, the voltage generating layer 4.
  • the thermal loading of the voltage generating layer 4 can be indirectly or exclusively indirectly, ie it can, for example, first the pressurizing element 6 are tempered, then the temperature generating layer 4 tempered. Furthermore, it is conceivable that temporally a direct and indirect temperature control of the voltage generating layer 4 takes place.
  • the tempering device 26 preferably provides a functional fluid 28, in particular nitrogen in preferably liquid or nebular form. Further, the pressurizing member 6 can be pressed against predetermined portions of the voltage generating layer 4, and at the same time, other predetermined portions of the same voltage generating layer 4 can be tempered by the tempering means 26. By the thermal application, the voltage generation layer 4 contracts, whereby mechanical stresses are generated in the donor substrate 2.
  • the pressurizing means 8 effects pressurization on portions of the voltage generating layer 4 or on the entire voltage generating layer 4 disposed between the pressurizing member 6 and the donor substrate 2 at the same time as voltage generation.
  • the pressurization device 8 thus counteracts force peaks which occur when the glass transition of the voltage generation layer 4 is reached. Furthermore, the pressure application device 8 preferably also reduces a deflection of the split-off portions of the solid body layer 1, whereby the wedge effect resulting from the crack propagation occurs at a significantly smaller angle, whereby the crack runs significantly more stable in the predefined release plane 12 (see FIG ,
  • the reference character D indicates the preferred pressure application direction.
  • FIG. 45b substantially corresponds to the illustration shown in FIG. 1a, wherein the donor substrate 2 has modifications 10 which were produced by means of laser beams.
  • the modifications 10 provide a detachment region 12 for guiding a tear for separating the solid state layer 1 from the donor substrate 2.
  • FIG. 46 shows that the pressurizing element 6 may have one or more passage members 18 and conduits 18 for guiding the functional fluid. Furthermore, this illustration shows a situation in which the pressurizing element 6 is used for limiting the deflection movement of the separated solid state portions.
  • the contact side 16 of the pressurization element 6 is preferably spaced apart at a distance AS from the exposed surface of the voltage generation layer 4 or with respect to the release plane 12.
  • the distance AS is preferably a fraction or smaller than a defined fraction of the shortest distance between the radial peripheral surface O and the axial center L.
  • a guide means 30 for specifying a direction of movement of the pressurizing device 8 in the event of a deflection may be provided in all embodiments described herein.
  • Fig. 47a shows schematically, several differently designed
  • Pressurizing elements 6a, 6b, 6c have different heights.
  • pressing 6a on the voltage generating layer 4 thus takes place a greater compression of the voltage generating layer 4 than when pressing 6c.
  • the area 6b is least or not pressed against the donor substrate 4 according to this embodiment.
  • 47b shows schematically that pressurization from the "thicker" side is possible, whereby the thin side is prevented from bending by a holding device 14 (eg vacuum holder, or else by holding tape ...) at least the plurality of separation steps occurring in dividing a donor substrate 2 into a plurality of wafers are closer to a processed layer than to a surface to which a pressurization element is brought into contact
  • the surface on which the pressurizing element is brought into contact delimits the donor substrate 2 in the donor substrate longitudinal direction, thereby ensuring that at least partially finished devices on the wafer are bent or bent only in a limited frame avoided that a surface treatment of the device side is necessary.
  • the bonding layer or the bonding interface 42 can be formed, for example, by an adhesive layer, in particular an adhesive tape, or by a phase change substance, in particular a fluid, in particular a liquid. If the bonding interface 42 is formed by a phase change substance, then the phase change substance preferably at freezing point has a freezing point of less than 20 ° C or less than 10 ° C or less than 5 ° C or 0 ° C or less than 0 ° C or less. 5 ° C or less than -20 ° C.
  • the phase change substance is preferably water, in particular demineralized water (deionized water).
  • the bonding substrate 44 and / or the processed surface 40 are preferably wetted or moistened with the phase change substance, the phase change substance being in a first state of aggregation. Subsequently, the processed surface 40 is applied or placed on the bonding substrate 44, in particular pressed. Furthermore, a temperature control of the phase change substance preferably takes place below the freezing point of the phase change substance, whereby the phase change substance is thereby converted from the first state of aggregation, in particular liquid, into a second state of aggregation, in particular solid. The cooling can be effected in this case by taking place for the temperature control of the recording layer cooling.
  • phase change substance is heated to a temperature below its freezing point before the temperature of the recording layer. This is advantageous because this bonding interface is reversible producible and can be canceled. Furthermore, no toxic substances are particularly preferably required in this case.
  • Fig. 48a shows an embodiment in which the pressurizing means 8 comprises a plurality of mutually movable pressurizing members 6a, 6b and 6c.
  • These pressurizing elements 6a, 6b, 6c can each be coupled via power transmission means 20, 22, 24 to one or more actuators for providing identical or different contact forces.
  • the individual pressurizing elements 6a, 6b, 6c can be deflected independently of one another, in particular if the force acting on the respective pressurizing element 6a, 6b, 6c exceeds a threshold force or minimum force defined for the respective pressurizing element 6a, 6b, 6c.
  • Fig. 48b shows an embodiment in which the pressurizing member 6b is moved further into the voltage generating layer 4 than the other pressurizing members 6a and 6c.
  • FIG. 48c shows purely by way of example that the pressurizing device 8 can have a round contact side 16.
  • the pressurizing elements 6a, 6b, 6c are designed accordingly.
  • the contact side 16 it is likewise possible in the context of the present invention for the contact side 16 to have a shape deviating from a round shape, in particular a shape having one or more straight edges, in particular a rectangular shape.
  • FIG. 49 shows a schematic cross-sectional view of a wafer 1000.
  • This wafer 1000 is preferably divisible into at least or exactly two or more than two solid-state disks.
  • the wafer 1000 can be referred to here as a thick wafer.
  • the wafer 1000 was preferably separated in a wafer process from a solid, in particular ingot or boule.
  • the division of the wafer 1000 preferably takes place in the context of a thinning treatment or in the context of a thinning step or several thinning steps.
  • the present process preferably comprises one or more of the following steps:
  • the modifications are preferably generated or effected by laser beams.
  • the edge processing and / or the modification generation preferably takes place before the application of a metal layer.
  • the edge processing releases a previously generated detachment region 1005 or reduces the distance of the detachment region from the outer circumferential surface of the solid-state disk or the solid-state layer or the wafer.
  • the separated solid-state disk or solid-state layer or the separated wafer preferably has a thickness which is less than the remaining thickness of the residual solid.
  • the thickness of the solid-state disk or of the solid-state layer or of the wafer is preferably not more than 99% or at most 95% or at most 90% or at most 85% or at most 80% or at most 75% or at most 65% or at most 55% of the thickness of the residual solids (1002 plus 1003).
  • the residual solid is preferably further used by one or more surface preparation processes, in particular grinding, edge process or removal of the edge, chemical mechanical polishing and / or renewed arrangement or production of electrical components on a treated surface.
  • the diameter of the separated solid-state disk 1001 and the diameter of the processed residual solid in particular after a production or arrangement of electrical components, identical or only marginally different, in particular less than 5% or less than 1% or less than 0.1% or less as 0.01% different.
  • the surface of the residual solid material which has been exposed by the separation is thus preferably treated in a manner that removes material, in particular surface-conditioning.
  • the portion 1002 is preferably separated off, in particular removed by grinding or polishing.
  • the second solid-state layer 1003 resulting from the material-removing processing then preferably further layers, in particular at least one or more metal layers, and / or arranged or generated or formed electrical components.
  • FIG 50 shows a schematic cross-sectional view of a wafer 1000.
  • This wafer 1000 is preferably divisible into at least or exactly two or more than two solid-state disks.
  • the wafer 1000 can be referred to here as a thick wafer.
  • the wafer 1000 was preferably separated in a wafer process from a solid, in particular ingot or boule. The division of the wafer 1000 preferably takes place in the context of a thinning treatment or in the context of a thinning step or several thinning steps.
  • the present process preferably comprises one or more of the following steps:
  • the modifications are preferably generated or effected by laser beams.
  • the edge processing and / or the modification generation preferably takes place before the application of a metal layer.
  • the edge processing preferably exposes a previously generated detachment region 1005 or reduces the distance of the detachment region from the surface of the solid-state disk or the solid-state layer or of the wafer.
  • the detachment area extends shell-shaped or cup-shaped or forms a 3D contour.
  • a second wafer or a second solid layer is divided out of an output wafer 1000, wherein the output wafer 1000 is thicker than the second solid layer or second solid layer 1009.
  • the direction of the crack during its propagation changes. It is possible in this case for the first solid-state layer 1001 to be separated off from the residual solids (1002 plus 1003).
  • an edge processing for exposing the modifications 1007 may then be provided.
  • the residual solids 1007 comprising the second solid state layer 1003 may first be divided out of the wafer 1007 or split out. Subsequently, the separation of the solid-state layer 1001 along the marked area 1007 or along any modifications 1007 that may have been generated is then preferably carried out Separation can thus be effected, for example, by means of splitting or by means of a cutting process, in particular sawing.
  • the residual solid 1007 is then preferably treated by means of one or more surface treatment steps, in particular to work out the second solid state layer 1003. For example, a first solid state layer (with a diameter of 150 mm) and a second solid state layer 1003 with a diameter of 100 mm can be produced in this way from a starting wafer with a diameter of 150 mm.
  • a first solid state layer (with a diameter of 200 mm) and a second solid state layer 1003 with a diameter of 150 mm can be produced from an output wafer with a diameter of 200 mm.
  • a first solid state layer (with a diameter of 300 mm) and a second solid state layer 1003 with a diameter of 200 mm can be produced from an output wafer with a diameter of 300 mm.
  • the edge processing shown in Figs. 49 and 50 may be e.g. be effected by means of a machining process or a corrosive process or a laser ablation process.
  • FIG. 51 a shows another example of the concept shown in FIG. 50.
  • the modification plane 1005 or the detachment region 1005 is preferably flat.
  • Reference numeral 1004 preferably represents trenching or trenching. be effected by means of a machining process or a corrosive process or a laser ablation process.
  • a region 1007 and / or modifications 1007 analogous to the embodiment of FIG. 50 may be provided.
  • one or more layers, in particular made of metal or metal, and / or electrical components can be arranged or produced on a surface of the first solid-state layer 1001 and / or on a surface of the second solid-state layer 1003.
  • FIG. 51 b shows an example according to which two further wafers 1000 b, 1000 c are divided out of the wafer 1000 a.
  • the solid state layer 1001 is then preferably separated from the wafer 1000a, and the solid state layer 1003 is then preferably separated from the wafer 1000b.
  • the wafer 1000c may also be used for further separation. If a further wafer (not shown) is separated out of the wafer 1000c, then the solid state layer 1010 can be separated off. Alternatively, however, it is also conceivable that the wafer 1000c is used for the production of electrical components.
  • the electrical components are preferably produced or arranged on the wafer or the respective solid state layer.
  • 51 c shows a plan view of a thick wafer 1000.
  • This thick wafer 1000 is used to produce at least a first solid-state layer 1001 and a second solid-state layer 1003.
  • the thick wafer 1000 preferably has a circumferential recess 1004, in particular a trench.
  • the thick wafer 1000 preferably has a first Fiat 101 1 and / or a second Fiat 1012.
  • 51 d shows a schematic sectional illustration of the wafer 1000 shown in FIG. 51 c. According to this illustration, it can be seen that the depression 1004 has a specific or defined shape.
  • CDx means the critical expansion in the x-direction, in particular in the width direction.
  • CDy means the critical expansion in the y-direction, especially in the depth direction.
  • the modifications produced by means of laser beams can preferably also take place after the generation of one or more layers and / or one or more structures, if the condition Min (CDx, CDy) ⁇ 100 ⁇ m per layer and / or structure is maintained.
  • the present invention provides a possibility that by means of laser beams inside the solid state modifications can be made at a time when one or more layers and / or one or more structures have already been formed on the surface of the solid state layer. In this case, the direction of irradiation of the laser beams travels over the surface of the solid-state layer into the solid body on which the layer or layers or the structure or structures are arranged or generated.
  • Fig. 53 shows two examples of the generation of the modifications in the solid 1 in the form of curved linear shapes, in particular, curved lines or odd lines or curved lines.
  • the solid and an optical element of the laser are preferably moved relative to one another according to the transport paths 1014.
  • the laser beams can thus be introduced into the solid along the path portions 1014 which cover the solid.
  • linear shapes can be generated, the shape of which preferably corresponds in sections to the sectional shape of the path 1014.
  • the modifications are therefore preferably generated according to this embodiment by means of a non-linear writing method.
  • the shape of the path 1014 or of the writing profile can preferably represent a spiral or be spiral-shaped or represent a shape or shapes derived from circular movements.
  • the write history or the path is chosen with such a shape that, for example, results in a parabolic zig-zag.
  • This solution causes predominantly or always a continuous relative movement takes place at the same time in the X and Y direction or a continuous departure of a curved path takes place.
  • no scheduling step or index step or offset step is effected.
  • no relative movement takes place in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the donor substrate (or the solid) preferably has crystal lattice planes which are inclined with respect to a flat main surface.
  • the main surface of the donor substrate is preferably limited in the longitudinal direction of the donor sub-start on the one hand, wherein a Kritallgitterebenennormale tends towards a main surface normal in a first direction.
  • the donor substrate preferably consists of SiC or preferably has SiC.
  • FIG. 54a shows an example according to which the optical properties are locally different due to a Einstrahlhindernisses and therefore the distance of the focal point of the laser radiation to the surface over which the laser radiation penetrates into the solid, changed or locally changed or changed directly in dependence , This can lead to the modifications not being generated in one plane, or not lying on a desired plane or not describing a desired contour or shape.
  • the output can reduce or increase the reworking effort.
  • the Einstrahlhindernisse can eg implant areas and / or electrical components and / or components of electrical components and / or the solid edge or wafer edge and / or one or more EPI layer / s, structuring (eg etching trenches) and / or other regular changes through the chip design.
  • Implant regions 1541 preferably represent regions with higher doping with foreign atoms, eg, phosphorus, boron, etc. These foreign atoms change the optical properties-for example, can cause greater absorption, which in turn can prevent crack formation in the material.
  • the reference numeral 1544 indicates a crack propagation and the reference numeral 1545 designates a crack propagation 1545 stopped or deflected in the region of the irradiation obstacle.
  • a step of detecting and / or analyzing Einstrahlhindernissen be provided, wherein preferably an energy adjustment in dependence on the detected Einstrahlhindernis or the Einstrahlhindernissen takes place.
  • This solution is based on the realization that any laterally inhomogeneous change in the optical properties influences the energy threshold. The better these changes can be detected and corrected, the more homogeneous the laser plane or modification plane or release plane or the separation region can be generated.
  • reference numeral 1543 designates a laser plane modification without depth correction
  • numeral 1542 denotes a laser plane modification depth correction
  • FIG. 55 shows a more detailed illustration of the relationship described with reference to FIGS. 54a and 54b.
  • the energy adjustment takes place according to this example due to multiple or alternating Einstrahlhindernisse.
  • the illustrated Einstrahlhindernisse that change the beam path 5501 of the laser beam 5504 after the objective 5503 in the solid state 1, 1000 or the composite structure, hereby among other things, e.g. an EPI layer 5502, an implant region 5505, a dicing street 5506, metal structures 5507, etched trenches 5508, regions with high doping concentrations 5509, and a chip 5510.
  • FIG. 56 shows a further illustration to illustrate the relationships already described with regard to FIGS. 54 and 55.
  • State X represents a reference state.
  • the laser energy settings and the depth settings are intended for a defined material.
  • state A due to an EPI layer and an implant area in the light path, adjustments of the laser energy settings and the depth adjustments are required. This can be caused for example by a higher absorption and / or by a shifted optical constant n.
  • state B there is an implant region, an EPI layer and metal structures in the light path, causing very large absorptions. Furthermore, there is also a higher doped zone in the light path, which, for example, a greater absorption and a small offset of the optical constant n is effected. This requires adjustments to the laser energy settings and the depth settings.
  • the formation of the laser modification is thus achieved by exceeding a laser energy threshold, from which a phase transformation occurs. If the energy in the laser pulse is now increased, the threshold along the beam direction is exceeded earlier when focusing, which leads to an earlier occurrence of the phase transformation or material modification by the laser or the laser radiation, regardless of the actual geometric focus position. This means that with continuous processing with a laser pulse energy above the threshold, the position of the laser modification plane in the material moves closer to the material surface and is accordingly higher than defined via the optical focus.
  • FIG. 57 a shows an incident light cone 5700, by means of which a focus 5700 is produced in the solid body 1, 1000. Shown here is a focus image of a lens irradiated by a laser with gaussian beam profile.
  • Fig. 57b schematically illustrates a focus image 5702 of a lens irradiated by a non-gaussian beam profile laser, e.g. after the beam has been changed by an SLM.
  • a spatial light modulator is a spatial modulator for light and thus a device through which a spatial modulation can be imposed.
  • the Z-dimension of the focal point is significantly reduced or reduced.
  • Figure 57c schematically illustrates a focus image 5703 of an objective irradiated by a non-gaussian beam profile laser, e.g. after the beam has been changed by a diffractive optical element (DOE).
  • the beam is preferably split to form a plurality of focuses by the DOE.
  • a DOE is preferably used to change the diffraction of a laser beam to the spatial image of the focal point.
  • Diffractive optical elements act by diffraction on laser radiation.
  • structures are used which are on the size scale of the laser wavelength.
  • an element is calculated, which can then be produced in larger numbers.
  • the spatial distribution of the light in the laser beam profile is changed, either directly after the element or at the focal point after a focusing element.
  • a beam may be split into a plurality of beams such that a Gaussian beam intensity profile, which normally occurs, is converted to another form, or that the intensity distribution of the laser radiation in the focus changes in a manner not achievable by conventional lenses, e.g. by deliberately introducing or suppressing secondary maxima required for the desired laser interaction.
  • a Spatial Light Modulator is a device for imparting spatial modulation to light.
  • an SLM modulates the intensity of a light beam, but it is also possible to simultaneously modulate the phase or phase and intensity.
  • This spatial modulation is done in the DOE by the structures in the element, in the SLM, however, by the individual pixels on the SLM. Especially after picture or
  • the number of beams or the laser beam profile used in a laser processing device can be switched dynamically. Also, a dynamic adjustment in the process is possible, for example, after feedback of a simultaneous monitoring of the process progress.
  • the method proposed here comprises the step of changing a beam characteristic of the laser beams prior to penetration into the solid, the beam characteristic being the focus of the intensity distribution, wherein the change or adaptation of the beam characteristic of at least or exactly one spatial light modulator and / or at least or exactly one DOE is effected, wherein the spatial light modulator and / or the DOE is arranged in the beam path of the laser radiation between the solid body and the radiation source.
  • DOEs and Spatial Light modulators refer to the following document: Flexible beam shaping system for the next generation of process development in laser micromachining, LANE 2016, 9th International Conference on Photonic Technologies LANE 2016, Tobias Klerks, Stephan Eifel ,
  • Non-gaussian beam profiles that deviate from the usual Gaussian shape are referred to as non-gaussian beam profiles and can be used to achieve a different machining result.
  • a line focus conceivable that has a significantly different dimension in a dimension perpendicular to the beam propagation direction than in a second dimension. This allows sweeping wider areas of the workpiece with the laser beam in the processing step.
  • a top-hat profile that has a constant intensity in the center of the beam, which offers the advantage that there are no regions of different intensity in the focus mode or at least only areas of equal intensity above the laser processing threshold. This can be used, for example, to minimize the grinding losses after separation.
  • Fig. 58 shows a so-called frontside process.
  • the laser beams are introduced via a surface of the solid in the solid, which is closer to the Ablöseebene or modification plane to be generated as a solid body at an opposite end limiting further surface.
  • This frontside process is advantageous because the laser depth (preferably ⁇ 100 ⁇ " ⁇ ) compared to a backside process (eg> 250 ⁇ or up to 400 ⁇ or more) (see Fig. 59) is significantly lower .
  • a backside process eg> 250 ⁇ or up to 400 ⁇ or more
  • the rear side of the solid body does not need to be additionally processed to ensure better laser beam quality at the laser level or on the release plane or in the area of the release plane.
  • the frontside process thus generates the modifications in the solid state before the production of a metallic contact layer.
  • the modification generation may be after polishing (5801) and / or before creating an EPI layer (5802) or after creating an EPI layer (5802) and / or before creating an implant region (5803) in FIG Solid state or after the creation of an implant area (5803) and / or before the production or placement of a first metal layer (5804).
  • a first metal layer 5804
  • the properties of the first metal layer (5804) in particular the size (see embodiments of FIG. 52) and / or the composition, after the production or the arrangement of the first metal layer
  • Fig. 59 shows a so-called backside process.
  • the laser beams are introduced into the solid body via a surface of the solid, which is further spaced from a release plane or modification plane to be generated than a surface or main surface bounding the solid at an opposite end.
  • This backside process is advantageous since no or only slight adjustments of the chip design on the front side during the arrangement or production of components, in particular electrical components, in particular consisting of metal or consisting of metal, are required.
  • the production of the modifications in the solid state before the production of a metallic contact layer thus takes place during the backside process.
  • the modification generation may be after polishing (5901) and / or before generating an EPI layer (5902) or after creating an EPI layer (5902) and / or before creating an implant region (5903) in FIG Solid state or after the creation of an implant area (5903) and / or before the generation or arrangement of a first metal layer (5904).
  • the first metal layer in particular the size (see embodiments of FIG. 52) and / or the composition, after the production or the arrangement of the first metal layer
  • the modifications may be generated in succession in at least one row or row or line, wherein the modifications 9 produced in a row or row or line are preferably generated at a distance X and height H, so as to propagate between two successive modifications Crack, in particular in the direction of crystal lattice propagating crack, whose crack propagation direction is aligned at an angle W opposite the Ablöseebene connecting the two modifications together.
  • the angle W is in this case preferably between 2 ° and 6 °, in particular at 4 °.
  • the crack propagates from a region below the center of a first modification toward a region above the center of a second modification.
  • the essential context here is that the size of the modification can or must be changed depending on the distance of the modifications and the angle W.
  • the laser process is also advantageous to form the polarization of the laser radiation used specifically.
  • the laser can be circularly polarized, for example by using a lambda / 4 plate for a linearly polarized laser source.
  • an initial charge carrier density in the material is first generated by multiphoton absorption.
  • the probability of occurrence of multiphoton absorption in the material is dependent on the position of the crystal axes relative to the direction of the electric field of the laser radiation, in particular for crystals. This angular dependence of the multiphoton absorption can be used to guide the laser process inside the material particularly efficiently and to make it as uniform as possible.
  • this method may also comprise the step of producing a composite structure by arranging or producing layers and / or components 150 at or above an initially exposed surface of the solid 1, wherein the exposed surface is preferably part of the solid layer to be separated. Most preferably, the modifications to form the release plane are created prior to the formation of the composite structure.
  • a receiving layer 140 can be arranged on an exposed surface of the composite structure or of the solid body analogously to the methods described above.
  • the present invention preferably relates to a method for separating at least one solid state layer 2 from a donor substrate 1.
  • the method preferably comprises at least the steps of providing the donor substrate 1, wherein the donor substrate 1 has crystal lattice planes 6 facing a flat main surface 8 wherein the main surface 8 delimits the donor substrate 1 in the longitudinal direction of the donor sub-start 1 on the one hand, with a screen grid normal to a main surface normal in a first direction, providing at least one laser 29, introducing laser radiation 14 of the laser 29 into the interior of the solid 1 over the main surface (8) for altering the material properties of the solid 1 in the range of at least one laser focus, the laser focus being formed by laser beams of the laser emitted by the laser, wherein the change in material is Property by changing the penetration of the laser radiation into the donor substrate 1 forms a linear shape 103, wherein the changes of the material property are generated on at least one generating plane 4, wherein the crystal lattice planes 6 of the donor substrate 1 are inclined relative to the generating plane 4, wherein
  • each method described herein may additionally or alternatively comprise the step of introducing an external force into the solid 1 for generating stresses in the solid 1, the external force being so strong that the stresses cause crack propagation along the release plane 8.
  • each method described here may additionally or alternatively comprise the step of generating a second group of modifications by means of laser beams for specifying at least one, in particular a plurality of second, detachment plane (s).
  • the first release plane and the second release plane are preferably oriented orthogonal to one another.
  • each method described herein may additionally or alternatively comprise the step of pressing at least one pressurizing element of a pressurizing device against at least a predetermined portion of the voltage generating layer for pressing the voltage generating layer to the surface.
  • the pressurizing element is pressed against the voltage generating layer at least during the thermal loading of the voltage generating layer and / or during the crack propagation.
  • At least one separated portion of the solid state layer or solid state layer is deflected in the direction of the pressurizing element due to the voltage generation layer or due to the polymer layer and pressed against the pressurizing element.
  • the pressurizing element preferably limits the maximum deflection of the solid state layer or the solid state layer.
  • the present invention relates to a method for separating at least one solid state layer 4 from at least one solid 1.
  • the process according to the invention comprises the steps of:

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperschicht (4) von mindestens einem Festkörper (1). Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die Schritte: Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen (9) mittels Laserstrahlen im Inneren des Festkörpers (1) zum Ausbilden einer Ablöseebene (8), Erzeugen einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen (150) an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche (5) des Festkörpers (1), wobei die freiliegende Oberfläche (5) Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht (4) ist, Einleiten einer äußeren Kraft in den Festkörper (1) zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper (1), wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene (8) bewirkt, wobei die Modifikationen zum Ausbilden der Ablöseebene (8) vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt werden.

Description

Verfahren zum Dünnen von mit Bauteilen versehenen Festkörperschichten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß Anspruch 1 auf eine Verfahren zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperschicht von mindestens einem Festkörper und gemäß Anspruch 16 auf einen Festkörper, insbesondere einen Halbleiterwafer.
Eine Reihe von Bauelementen der Halbleiterindustrie werden auf gedünnten Festkörperschichten bzw. Substraten benötigt. Da dünne Substrate jedoch in den üblichen Prozessen schwer handhabbar sind und auch Wafer mit herkömmlichen Drahtsägeprozessen nur bis zu einer spezifischen Dicke hergestellt werden können, ist die häufigste Form der Herstellung von solchen Bauteilen auf dünnen Substraten das Wegschleifen oder Rückseitendünnen des Substrats nach fertiger Prozessierung.
Hierbei wird ein herkömmlicher Wafer zu Ende prozessiert, bevor in einem Schleif- und Polierschritt am Ende die finale gewünschte Substratstärke durch Entfernen des überschüssigen Materials hergestellt wird. Dieser Umstand ist aus zwei Gründen unvorteilhaft: zum einen geht zum Teil wertvolles Material im Schleifschritt verloren, zum anderen birgt der Schleif-/Polierschritt das Potenzial durch Beschädigung des Substrats das Potenzial für einen Totalverlust der bereits prozessierten Bauteile, die bereits einen Großteil der Wertschöpfung des Wafers enthalten.
Ein weiteres Verfahren zum Dünnen von Festkörpern wird durch die Druckschrift WO2014/177721 A1 offenbart. Gemäß diesem Verfahren wird eine Polymerschicht auf einem Festkörper angebracht. Durch eine Temperierung der Polymerschicht werden dann Spannungen im Festkörper erzeugt, durch welche eine Festkörperschicht vom verbleibenden Festkörper abgetrennt wird.
In der Druckschrift DE 10 2012 001 620 A1 ist die Verwendung einer zusätzlichen Opferschicht zwischen Festkörper und Polymerfolie beschrieben, welche der verbesserten Entfernung der Polymerfolie nach dem Abspaltungsschritt dient, indem die Opferschicht beispielsweise chemisch durch Zugabe geeigneter Reaktanten zersetzt oder abgelöst wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch die lange Zeitdauer, welche bis zu mehreren Stunden betragen kann, die bis zu einer vollständigen Entfernung der Polymerschicht vergeht. Dies schränkt eine industrielle Nutzung stark ein. Zur Beschleunigung des Prozesses der Polymerentfernung besteht die Möglichkeit, durch eine entsprechende Vorbehandlung zusätzliche Triebkräfte in Form von geeigneten, auch bei Raumtemperatur
l wirkenden Zugspannungen einzubringen. Diese führen zu einer Vergrößerung der Angriffsfläche für die Reaktanten oder das Lösungsmittel und begünstigen das Zersetzen oder das Ab- und Auflösen.
Weiterhin ist aus der WO 2010/072675 A2 bekannt, Füllstoffe im Polymer vorzusehen, um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten oder den Elastizitätsmodul lokal beeinflussen zu können. Allerdings wurde festgestellt, dass derartige Füllstoffe oftmals die Haftung des Polymers auf der Oberfläche des zu teilenden Festkörpers verschlechtern, so dass keine ausreichende Kraftübertragung mehr möglich ist.
Es ist also Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Dünnen von Halbleitersubstraten zu verbessern, insbesondere indem Material erhalten bleibt und die Waferverluste (der sog. Yield Loss) reduziert werden und/oder eine Möglichkeit zur vorteilhafteren Herstellung von elektrischen Komponenten bereitzustellen und/oder vorteilhafte
Mehrkomponentenanordnungen bereitzustellen.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperschicht von mindestens einem Festkörper nach Anspruch 1 gelöst. Dieses Verfahren umfasst bevorzugt mindestens die Schritte:
Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen mittels Laserstrahlen im Inneren des Festkörpers zum Ausbilden einer Ablöseebene, Erzeugen einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche des Festkörpers, wobei die freiliegende Oberfläche Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht ist, Einleiten einer äußeren Kraft in den Festkörper zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper, wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene bewirkt.
Die Modifikationen zum Ausbilden der Ablöseebene werden besonders bevorzugt vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt.
Somit erfolgt erfindungsgemäß vor dem Prozessieren der Bauelemente die Erzeugung einer Lasermodifizierungsschicht in dem Festkörper bzw. Substrat bzw. Werkstück, die die spätere Dünnebene bzw. die Ablöseebene definiert. Danach finden die weiteren Prozesse zum Aufbauen bzw. Erzeugen von Schichten und/oder zur Bauteilherstellung statt (Lithographie, etc.).
Die zusammen mit der Festkörperschicht die Kompositstruktur ausbildenden Schichten und/oder Bauteile werden bevorzugt mittels Lithographie, insbesondere Beschichten mit z.B. Metallverbindungen, Belacken, optischer Belichtung (z.B. Scannen durch eine Photomaske), Entwickeln des Photolacks (insbesondere bei niedrigen Temperaturen, wie Temperaturen unter 70°C, insbesondere unter 50°C oder unter 30°C oder unter Umgebungstemperatur oder unter 20°C oder unter 5°C oder unter 0°C), Ätzen von Strukturen, bewirkt. Zum Erzeugen einer Schaltung, insbesondere einer fertigen Schaltung, können einzelne oder mehrere oder alle dieser Prozesse, insbesondere Lithografieprozesse, mehrfach insbesondere mehr als 10 mal oder bis zu 10 mal oder mehr als 20 mal oder bis zu 20 mal oder mehr als 40 mal oder bis zu 40 mal oder mehr als 80 mal oder bis zu 80 mal wiederholt werden.
Der nach dem Abtrennen der Festkörperschicht verbleibende Festkörper weist bevorzugt eine Dicke auf, die größer, insbesondere um ein Vielfaches größer, ist als die Dicke der abgetrennten Festkörperschicht. Das Festkörpermaterial ist bevorzugt ein Halbleitermaterial oder weist ein Halbleitermaterial auf.
Es ist hierbei zu verstehen, dass „an oder über" einer Oberfläche der abzutrennenden Festkörperschicht auch derart verstanden werden kann, dass im Fall eines der Laserbehandlung zur Erzeugung der Modifikationen vorgelagerten Hochtemperaturschrittes eine Beschichtung der durch das Hochtemperaturverfahren erzeugten Oberfläche erfolgen kann, an der dann die weitere Schicht bzw. weiteren Schichten und/oder Bauteile zum Erzeugen der Kompositstruktur angeordnet oder erzeugt werden. Die Kompositstruktur wird definitionsgemäß erst nach der Laserbehandlung erzeugt, ein eventuell vor der Laserbehandlung vorliegende mehrschichtige Anordnung wird im Rahmen dieser Patentanmeldung nicht als Kompositstruktur benannt, sondern als mehrschichtige Anordnung.
Dünnen bedeutet hierbei die Reduzierung der Dicke des Festkörpers, der bevorzugt ein Wafer ist, um den Materialanteil, der bei gewöhnlichen Herstellverfahren von mit Bauteilen versehenen Festkörpern, insbesondere Wafern, abrasiv entfernt, also z.B. abgefräst, geschliffen oder wegpoliert werden würde.
Zusätzlich ist es erfindungsgemäß möglich, dass eine Metallschicht an der durch die Abtrennung der Festkörperschicht von dem Festkörper freigelegten Oberfläche zum zumindest teilweisen und bevorzugt mehrheitlichen und besonders bevorzugt vollständigen Kompensieren einer durch die Druckspannungen der verbleibenden Modifikationsbestandteile bewirkten Verformung der Festkörperschicht oder zum zumindest teilweisen und bevorzugt mehrheitlichen oder vollständigen Kompensieren der Druckspannungen erzeugt wird und/oder die Metallschicht bevorzugt durch Sputtern oder elektrochemisches Abscheiden erzeugt wird.
Alternativ kann das vorliegende Verfahren zumindest durch die nachfolgend genannten Schritte definiert werden, die je Ausführungsform eines oder mehrere der mit dieser Schrift offenbarten Merkmale aufweist: Bereitstellen eines Festkörpers, Erzeugen von Modifikationen, insbesondere mittels Laserstrahlung, in dem Festkörper zum Ausbilden bzw. Erzeugen eines Ablösebereichs bzw. einer Ablöseebene bzw. eines Rissführungsbereich und Abtrennen von einer Festkörperschicht von dem Festkörper infolge einer Rissausbreitung entlang des Ablösebereichs bzw. der Ablöseebene bzw. des Rissführungsbereichs oder Teilen des Festkörpers entlang des Ablösebereichs bzw. der Ablöseebene bzw. des Rissführungsbereichs.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgend angeführten Beschreibungsteile.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zusätzlich oder alternativ durch ein Verfahren zum Bereitstellen von mindestens einer Festkörperschicht, wobei die Festkörperschicht von einem Festkörper abgetrennt wird, gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei bevorzugt mindestens die Schritte: Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen mittels Laserstrahlen im Inneren des Festkörpers zum Ausbilden einer Ablöseebene, wobei durch die Modifikationen Druckspannungen im Festkörper erzeugt werden, Abtrennen der Festkörperschicht durch eine Separation des verbleibenden Festkörpers und der Festkörperschicht entlang der durch die Modifikationen ausgebildeten Ablöseebene, wobei zumindest Bestandteile der die Druckspannungen erzeugenden Modifikationen an der Festkörperschicht verbleiben, wobei so viele Modifikationen erzeugt werden, dass sich die Festkörperschicht aufgrund der Modifikationen vom Festkörper ablöst oder wobei einer äußeren Kraft in den Festkörper zum Erzeugen von weiteren Spannungen in dem Festkörper eingeleitet wird, wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der durch die Modifikationen ausgebildeten Ablöseebene bewirken. Erfindungsgemäß kann jedes der hiermit offenbarten Verfahren zusätzlich oder alternativ den Schritt des Erzeugens einer Materialschicht, insbesondere einer Metallschicht, an der durch die Abtrennung der Festkörperschicht von dem Festkörper freigelegten Oberfläche zum zumindest teilweisen und bevorzugt mehrheitlichen und besonders bevorzugt vollständigen Kompensieren einer durch die Druckspannungen der verbleibenden Modifikationsbestandteile bewirkten Verformung der Festkörperschicht oder zum zumindest teilweisen und bevorzugt mehrheitlichen oder vollständigen Kompensieren der Druckspannungen aufweisen.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da sehr ebene Festkörperschichten bereitgestellt werden können, ohne dass eine spanende Bearbeitung der Festkörperschicht erfolgen muss. Dies ist insbesondere bei dem Festkörpermaterial SiC sinnvoll, da dessen Herstellung sehr teuer ist und daher Materialverluste möglichst zu vermeiden sind. Ferner ist SiC sehr hart, wodurch sehr teure Schleifwerkzeuge verwendet werden müssen, die aufgrund der hohen Härte von SiC sehr schnell verschleißen. Diese Lösung ist ferner sinnvoll da die bereitgestellten Festkörperschichten bereits mit einer Materialschicht, insbesondere einer Metallschicht, zur Ausbildung eines elektrischen Kontakts und/oder zur Ausbildung einer Schnittstelle zur Wärmeabfuhr ausgerüstet ist. Bevorzugt erfolgt ebenfalls die Erzeugung einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche des Festkörpers, wobei die freiliegende Oberfläche Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht ist. Bevorzugt werden die Modifikationen zum Ausbilden der Ablöseebene vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt. Weiterhin kann eine äußere Kraft in den Festkörper zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper eingeleitet werden, wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene bewirkt.
Die oben gestellte Aufgabe wird zusätzlich oder alternativ durch ein Verfahren zum Erzeugen von elektrischen Komponenten gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei bevorzugt mindestens die Schritte: Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen mittels Laserstrahlen im Inneren eines Festkörpers zum Ausbilden einer Ablöseebene bzw. eines Ablösebereichs bzw. einer Rissführungsschicht bzw. einer Erzeugungsebene, wobei durch die Modifikationen Druckspannungen im Festkörper erzeugt werden, Erzeugen einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche des Festkörpers, wobei die freiliegende Oberfläche Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht ist, Abtrennen der Festkörperschicht durch eine Separation des verbleibenden Festkörpers und der Festkörperschicht entlang der durch die Modifikationen ausgebildeten Ablöseebene, wobei zumindest Bestandteile der die Druckspannungen erzeugenden Modifikationen an der Festkörperschicht verbleiben, wobei so viele Modifikationen erzeugt werden, dass sich die Festkörperschicht aufgrund der Modifikationen vom Festkörper ablöst oder wobei einer äußeren Kraft in den Festkörper zum Erzeugen von weiteren Spannungen in dem Festkörper eingeleitet wird, wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der durch die Modifikationen ausgebildeten Ablöseebene bewirken, in der abgetrennten Festkörperschicht liegen bevorzugt Druckspannungen zum Verformen der Festkörperschicht vor, wobei die Druckspannungen durch die in der Festkörperschicht verbleibenden Bestandteile der Modifikationen erzeugt werden, und den Schritt des Erzeugens einer Materialschicht, insbesondere einer Metallschicht, an der durch die Abtrennung der Festkörperschicht von dem Festkörper freigelegten Oberfläche zum zumindest teilweisen Kompensieren einer durch die Druckspannungen der verbleibenden Modifikationsbestandteile bewirkten Verformung der Festkörperschicht oder zum Kompensieren der durch die Modifikationsbestandteile erzeugten Druckspannungen. Bevorzugt erfolgt ebenfalls die Erzeugung einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche des Festkörpers, wobei die freiliegende Oberfläche Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht ist. Bevorzugt werden die Modifikationen zum Ausbilden der Ablöseebene vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt. Weiterhin kann eine äußere Kraft in den Festkörper zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper eingeleitet werden, wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene bewirkt.
Die infolge der Abtrennung freigelegte Oberfläche der Festkörperschicht weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erste Oberflächenanteile auf, die einen Ra-Wert (mittlere Rauheit) von weniger als 1 , insbesondere von weniger als 0,9 oder von weniger als 0,7 oder von weniger als 0,5, insbesondere zwischen 0,01 und 0,4 aufweisen. Ferner weist die freigelegte Oberfläche der Festkörperschicht bevorzugt zweite Oberflächenanteile auf, die einen Ra-Wert (mittlere Rauheit) von mehr als 1 , insbesondere zwischen 1 und 5, aufweisen. Der Anteil der ersten Oberflächenanteile ist dabei bevorzugt größer als der Anteil der zweiten Oberflächenanteile, wobei die zweiten Oberflächenanteile mindestens 1 % oder mindestens 2% oder mindesten 5% oder mindestens 10% oder zwischen 1 % und 49% oder zwischen 1 % und 40% oder zwischen 1 % und 30% oder zwischen 1 % und 20% der aus den ersten Oberflächenanteilen und den zweiten Oberflächenanteilen gebildeten Gesamtfläche bilden. Diese Lösung ist vorteilhaft, da die Festkörperschicht selbst mit Anteilen die Ra-Werte zwischen 1 und 5 aufweisen, insbesondere ohne weitere Oberflächenkonditionierung, wie z.B. Schleifen oder Läppen, weiter verarbeitbar ist.
Die Materialschicht, insbesondere Metallschicht, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem ersten Aggregatzustand und einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur an der Festkörperschicht erzeugt und liegt bei Raumtemperatur in einem zweiten Aggregatzustand vor, wobei durch den Übergang vom ersten Aggregatzustand in den zweiten Aggregatzustand die Metallschicht die Festkörperschicht zum zumindest teilweisen Ausgleich und bevorzugt vollständigen Ausgleich der durch die Druckspannungen der verbleibenden Modifikationsbestandteile bewirkten Verformung bzw. der Druckspannungen beaufschlagt. Alternativ kann die Metallschicht in einem Temperaturbereich oberhalb der Raumtemperatur an der Festkörperschicht erzeugt werden, wobei der Temperaturbereich mindestens 100°C oder 150°C oder 200°C oder 250°C oder 300°C oder 350°C oder 400°C über der Raumtemperatur liegt und besonders bevorzugt bis maximal 2000°C oder kleiner als die Schmelz- oder Verdampfungstemperatur des Festkörpermaterials ist, wobei durch das Abkühlen der Metallschicht auf Raumtemperatur die Festkörperschicht zum zumindest teilweisen Ausgleich und bevorzugt vollständigen Ausgleich der durch die Druckspannungen der verbleibenden Modifikationsbestandteile bewirkten Verformung bzw. zum Ausgleich der Druckspannungen beaufschlagt. Es entstehen somit durch das Erkalten und/oder Verfestigen der Metallschicht Kräfte, insbesondere Zugkräfte, durch welche die Festkörperschicht bevorzugt negativ zu der durch die Druckspannungen bewirkten Verformung verformt wird oder durch welche die Druckspannungen kompensiert werden. Die Druckspannungen bewirken bevorzugt eine Verformung die als Bow bezeichnet wird. Als Raumtemperatur wird hierbei bevorzugt 20°C definiert, wobei die Raumtemperatur auch die Temperatur in einem Prozessraum beschreiben kann, welche bevorzugt zwischen 0°C und 100°C oder zwischen 20°C und 200°C liegen kann.
Die Metallschicht wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch Sputtern oder elektrochemisches Abscheiden erzeugt. Bevorzugt wird z.B. bei einer Modifikationsbestandteile aufweisenden SiC-Festkörperschicht bekannte Sputtermaterialien oder für das elektrochemische Abscheiden verwendbare Materialien, wie z.B. Titan, Titan-Wolfram, Nickel, Platin, TaSi2 und/oder Gold verwendet werden. Die Dicke der Metallschicht bestimmt sich dabei bevorzugt durch die Parameter Dicke der Festkörperschicht, Material der Festkörperschicht, Fläche der Festkörperschicht, Anzahl und Art der Modifikationen.
Der Festkörper besteht gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus Siliziumcarbid (SiC) oder weist Siliziumcarbid (SiC) auf, wobei die Festkörperschicht bevorzugt mit einer Dicke von weniger als 200 μηη, insbesondere mit einer Dicke von weniger als 150 μηη oder von weniger als 125 μηη oder von weniger als 1 10 μηη oder von weniger als 100 μηη oder von weniger als 90 μηη oder von weniger als 75 μηη, vom Festkörper abgetrennt wird. Diese Lösung ist vorteilhaft, da SiC mittels den hier vorgeschlagenen Verfahren sehr gut beherrschbar ist und somit mit deutlich geringerem Materialverlust und mit deutlich geringeren Verschleiß der Behandlungseinrichtungen elektrische Komponenten erzeugbar sind.
Die elektrischen Komponenten sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vertikale Bauelemente, insbesondere Schottky Dioden und/oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFETs), wobei die Metallschicht einen elektrischen Kontakt, insbesondere einen ohmschen Kontakt, ausbildet und/oder eine Schnittstelle zur Wärmeabfuhr ausbildet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da vertikale Bauelemente durch die vorliegende Erfindung bei vergleichsweise geringen Material- und Verschleißverlusten sehr flach (z.B. durch die Verwendung von SiC) und somit auch leichter erzeugt werden können. Dies schafft die Möglichkeit, dass deutlich energieeffizientere und preisgünstiger elektrische Bauteile erzeugt werden.
Die elektrischen Komponenten sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung horizontale Bauelemente, insbesondere high-electron-mobility transistors (HEMT), wobei die die Metallschicht bevorzugt eine Schnittstelle zur Wärmeabfuhr ausbildet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da diese Bauteile kleiner, leichter und günstiger hergestellt werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Durchschnitt pro cm2 einer ebenen Oberflächenseite der Festkörperschicht eine Vielzahl, insbesondere mindestens 4 oder mindestens 9 oder mindestens 36 oder mindestens 100, an elektrischen Komponenten erzeugt, wobei die elektrischen Komponenten nach ihrer Erzeugung mittels Dicing voneinander getrennt werden. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die einzelnen elektrischen Komponenten schnell und sehr schonend voneinander abtrennbar sind. Bevorzugt weisen die einzelnen elektrischen Komponenten rechteckige, insbesondere quadratischen, Grundflächen auf. Die elektrischen Komponenten weisen bevorzugt Außenkanten zwischen 0,1 mm und 5mm auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zum Einleiten der äußeren Kraft eine Aufnahmeschicht an einer freiliegenden Oberfläche der Kompositstruktur angeordnet, wobei die Aufnahmeschicht ein Polymermaterial aufweist und die Aufnahmeschicht zum, insbesondere mechanischen, Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper thermisch beaufschlagt wird, wobei die thermische Beaufschlagung ein Abkühlen der Aufnahmeschicht auf eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur darstellt, wobei die Abkühlung derart erfolgt, dass das Polymermaterial der Aufnahmeschicht eine partielle oder vollständige Kristallisation und / oder einen Glasübergang vollzieht und wobei sich durch die Spannungen ein Riss in dem Festkörper entlang der Ablöseebene ausbreitet, der die erste Festkörperschicht von dem Festkörper abtrennt.
Die äußere Kraft kann erfindungsgemäß bevorzugt durch eine Beaufschlagung des Festkörpers mit Schall, insbesondere mit Ultraschall, in den Festkörper eingeleitet werden, wobei der Festkörper hierbei bevorzugt in einem mit einer Flüssigkeit befüllten Behälter angeordnet ist. Der Schall, insbesondere Ultraschall, kann mit einem Frequenzbereich von 20 kHz bis 100 kHz aber auch im Hochfrequenzschallbereich mit einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 1 MHz zum Einsatz kommen. Aufgrund dieser Frequenzen kommt es bevorzugt an Festkörpern in flüssigen Medien zu Kavitationsvorgängen mit Folgeerscheinungen wie zum Beispiel kollabierenden Kavitationsblasen. In flüssigen Medien besonders im Bereich von Phasengrenzen kommt es im Nanosekundenbereich zu Implosion und Deformation von sich dynamisch bildenden Kavitationsblasen und der Ausbildung eines Microjets. Die ortsaufgelöste Energieabgabe geschieht bevorzugt in Form einer adiabatischen Erwärmung auf sehr kleinem Raum durch die sehr schnelle Kompression des Gases. Hierbei treten extreme Temperaturen von bis zu 5000 Kelvin und Drücke bis zu 500 bar auf, die neue sonst nicht stattfindende physikalische Reaktionen im Bereich der Grenzschicht ermöglichen. Diese enormen Druckunterschiede resultieren aus dem Rückstoß der Blasenfront nach außen (implodierende Schockwelle). Hierbei kommt es zu stark erhöhten Reaktionsgeschindigkeiten in diesem Bereich. Erfindungsgemäß wird besonders bevorzugt eine ortsaufgelöste CNC gesteuerte Beaufschlagung mit Hilfe einer Ultraschallspitze (Sonotrode) die gezielt eine Beeinflussung der Rissauslösung und/oder Rissführung herbeiführen kann. Die ortsaufgelöste Druckbeaufschlagung kann gezielt zur Rissauslösung und/oder Rissführung genutzt werden.
Die homogene und / oder ortsaufgelöste Ausführungsform ist vorteilhaft, da insbesondere bei Verwendung der Aufnahmeschicht eine sehr präzise Kraftein leitung und somit Rissauslösung und/oder Rissführung bewirkt werden kann.
Der Festkörper wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor der Erzeugung der Ablöseebene mit mindestens einem Hochtemperaturverfahren behandelt, wobei das Hochtemperaturverfahren mit einer Temperatur zwischen 70°C und der Schmelztemperatur oder Verdampfungstemperatur des Materials des Festkörpers ausgeführt wird.
Somit stellt die Durchführung des Laserschritts an einem teilprozessierten Wafer eine weitere Möglichkeit dar, dies wird erfindungsgemäß besonders bevorzugt nach den Hochtemperaturschritten, aber vor den übrigen Prozessen durchgeführt. Diese Lösung ist vorteilhaft, da noch nicht alle Strukturen ausgebildet sind, die durch das Laserverfahren geschädigt werden können.
Hierbei können Parameter des Laserverfahrens derart optimiert werden, dass der Stress im Festkörper möglichst minimiert wird, z.B. durch schonendes mehrfaches Beaufschlagen des Festkörpers, durch größere Linienabstände und kleiner werdende Energien bei jeder Überfahrt.
Der Laserprozess wird bevorzugt in Abhängigkeit der kristallographischen Orientierung des Substrats durchgeführt, d.h. die Lasermodifikation wird besonders bevorzugt möglichst so geführt, dass im Zuge der Behandlung entstehende Mikrorisse weder die Lithographie behindern noch überkritisch aus der Modifikationsebene herauslaufen und zum Substratverlust nach dem Auslösen des Abtrennrisses führen können. Hierbei können z.B. in SiC erste Linien parallel zur bevorzugten Rissrichtung geführt werden, um eine Rissebene zu definieren, bevor in einem zweiten Schritt Linien in 90° Richtung dazu die Risse final auslösen und die Trennebene definieren.
Die Durchführung der Hochtemperaturschritte vor der Erzeugung der Ablöseebene ist höchst vorteilhaft, da eine deutliche Erhöhung der Temperatur über 70 °C mit einer erhöhten Mobilität von Dotieratomen, Atomen metallischer Verschmutzungen und Versetzungen oder anderen Kristallbaufehlern einhergeht. Wäre nun die Ablöseebene vor dem Hochtemperaturschritt erzeugt worden oder teilweise erzeugt worden, dann könnten z.B. dadurch entstandene Mikrorisse sich weiter in den Festkörper oder in die abzutrennende Festkörperschicht hinein erstrecken bzw. hineinwachsen, wodurch mehr Material abgetragen werden müsste und somit größere Verluste auftreten würden.
Das mindestens eine Hochtemperaturverfahren ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Epitaxieverfahren, ein Dotierverfahren oder ein Verfahren, in dem Plasma eingesetzt wird. Als Hochtemperaturverfahren werden alle Verfahren, insbesondere materialablagernde Verfahren, verstanden, die bei einer Temperatur oberhalb von 70°C ausgeführt werden. Die auftretende Temperatur ist bevorzugt kleiner als 2000°C oder kleiner als die Schmelz- oder Verdampfungstemperatur des Festkörpermaterials. Durch das Hochtemperaturverfahren wird bevorzugt eine mehrschichtige Anordnung aus Festkörpermaterial und der einen oder mindestens einen erzeugten bzw. angeordneten Schicht geschaffen.
Durch das Hochtemperaturverfahren wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Schicht auf dem Festkörper erzeugt, wobei die mindestens eine erzeugte Schicht vordefinierte Parameter aufweist, wobei zumindest ein vordefinierter Parameter einen maximalen Grad an Brechung und/oder Absorption und/oder Reflexion und/oder Ladungsträgergeneration durch Photoeffekt von Laserlichtwellen vorgibt, wobei der Grad an Brechung und/oder Absorption und/oder Reflexion und/oder Ladungsträgergeneration durch Photoeffekt unter 5% und bevorzugt unter 1 % und besonders bevorzugt unter 0,1 % liegt. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da Wechselwirkungen aller metallischen Elemente der Schaltung mit Laserlicht unterbunden werden. Infolge von Wechselwirkungen zwischen einer Metallschicht oder metallischen Bauteilen und Laserlicht bzw. Laserstrahlung kann die Metallschicht und/oder die Bauteile, insbesondere elektrische Leitungsverbindungen, beschädigt werden. Ferner wird durch diese Ausführungsform das weitere Problem gelöst, dass beim Einbringen der Laserebene, wenn bereits metallische Strukturen oder Bauteile (z.B. größer 20nm Längsausdehnung bzw. Erstreckung in Lasereindringrichtung) auf dem Substrat angeordnet oder erzeugt sind, wobei der Laserprozess entweder durch Rückreflexe an den Strukturen oder durch die Strukturen selbst gestört wird, da z.B. die Transmission nicht ideal ist. Da bevorzugt zum Erzeugen der Materialmodifikationen ein Multiphotonenprozess genutzt wird, muss der Fokus im Material bevorzugt sehr genau, insbesondere ideal, sein um die benötigten hohen Intensitäten bei gleichzeitig möglichst ungestörten Wellenfronten zu ermöglichen. Somit spricht auch dieser Vorteil für eine Laserbehandlung vor der Prozessierung bzw. Erzeugung der finalen Strukturen, insbesondere Schichten und/oder Bauteile.
Die Modifikationen werden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt mittels einer Mehrphotonenanregung, insbesondere einer Zweiphotonenanregung, erzeugt.
Bevorzugt wird zunächst eine Vielzahl an Basis-Modifikationen auf einer zumindest abschnittsweise homogen verlaufenden, insbesondere gekrümmten, Linie, insbesondere in dem homogen verlaufenden Abschnitt, erzeugt. Diese Basis-Modifikationen werden bevorzugt mit bzw. in Abhängigkeit von vordefinierten Prozessparametern erzeugt. Die vordefinierten Prozessparameter umfassen bevorzugt zumindest die Pulsdauer, Pulsenergie, Pulsabstand innerhalb einer Linie, Abstand der Linien zueinander, Tiefe und/oder numerische Apertur. Bevorzugt wird zumindest ein Wert dieser Prozessparameter und bevorzugt mehrere Werte oder alle Werte dieser Prozessparameter oder mehr als zwei Werte dieser Prozessparameter in Abhängigkeit von der Kristallgitterstabilität des Festkörpers festgelegt. Der Wert so ist dabei besonders bevorzugt so gewählt, dass das Kristallgitter um die jeweiligen Basis-Modifikationen herum intakt bleibt, d.h. bevorzugt weniger als 20μηι oder weniger als Ι Ομηη oder weniger als 5μηι oder weniger als 1 μηι einreisst.
Die Laserstrahlung wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Pulslängen von weniger als 5ns oder weniger als 2ns, insbesondere von weniger als 1 ns oder von weniger als 700ps oder von weniger als 500ps oder von weniger als 400ps oder von weniger als 300ps oder von weniger als 200ps oder von weniger als 150ps oder von weniger als 100ps oder von weniger als 50ps oder von weniger als 10ps, erzeugt.
Bevorzugt werden Veränderungen der Materialeigenschaft bzw. Modifikationen jeweils mit Laserpulsen erzeugt, die kurzer sind als 5ns, insbesondere kürzer als 2ns oder 1 ns sind. Besonders bevorzugt liegt die zeitliche Dauer der einzelnen Laserpulse zwischen 50ps und 4000ps oder zwischen 50ps und 2000ps oder zwischen 50ps und 1000ps, insbesondere zwischen 50ps und 900ps oder zwischen 50ps und 700ps oder zwischen 50ps und 500ps oder zwischen 50ps und 300ps oder zwischen 300ps und 900ps oder zwischen 500ps und 900ps oder zwischen 700ps und 900ps oder zwischen 300ps und 500ps oder zwischen 500ps und 700ps oder zwischen 300ps und 700ps oder kürzer als 900ps oder kürzer als 700ps oder kürzer als 500ps oder kürzer als 300ps oder kürzer als 100ps oder kürzer als 50ps.
Die Laserstrahlung wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Pulsenergien erzeugt, wobei die Pulsenergien zwischen 100 nJ und 1 mJ oder 500 nJ und 100 oder 1 und 50 liegen. Bevorzugt liegt die Pulsenergie pro Einzelschuss bei 0,1 -50 nach dem Objektiv bzw. nach dem letzten optischen Aufbereitungsmittel und vor dem Eindringen der Laserstrahlung in den Festkörper. Sollten z.B. mittels eines DOEs mehrere Fokusse erzeugt werden, so weist die jedem einzelnen Fokus zugeordnete Laserstrahlung nach dem Objektiv bzw. nach dem letzten optischen Aufbereitungsmittel und vor dem Eindringen der Laserstrahlung in den Festkörper eine Pulsenergie von 0,1 -50 μύ auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur definierten Temperierung bzw. zum Erzeugen der Modifikation bzw. zum Verändern, insbesondere zum lokalen Verändern, einer Materialeigenschaft des Spendersubstarts die LASER-Strahlung mit einer Pulsdichte zwischen 0,1 ηύ/μΓΤΐ2 und 10000 ηύ/μΓΤΐ2 bevorzugt zwischen 1 nJ^m2 und 1000 ηύ/μΓΤΐ2 und besonders bevorzugt zwischen 3nJ^m2 und 200 ηύ/μΓΤΐ2 in den Festkörper eingebracht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Auslösemodifikation zum Auslösen von unterkritischen Rissen erzeugt, wobei zumindest ein Prozessparameter zum Erzeugen der Auslösemodifikationen von zumindest einem Prozessparameter zum Erzeugten der Basis-Modifikationen verschieden ist, bevorzugt sind mehrere Prozessparameter voneinander verschieden. Zusätzlich oder alternativ können die Auslösemodifikationen in einer Richtung erzeugt werden, die zur Verlaufsrichtung der Linie, entlang der die Basis-Modifikationen erzeugt werden, geneigt oder beabstandet ist.
Die unterkritischen Risse, insbesondere erzeugt durch Auslösemodifikationen und/oder durch den Ablösebereich bzw. die Ablöseebene definierende Modifikationen bzw. durch eine linienförmige Gestalt ausbildende Modifikationen, breiten sich erfindungsgemäß bevorzugt weniger als 5mm, insbesondere weniger als 3mm oder weniger als 1 mm oder weniger als 0,5mm oder weniger als 0,25mm oder weniger als 0,1 mm, aus. Eine geneigte Ausrichtung kann hierbei z.B. einem Winkel zwischen 0° und 90° entsprechen, bevorzugt einem Winkel zwischen 85° und 90° und besonders bevorzugt einen Winkel von 90°.
Es handelt sich um einen Schwellprozess, der ausgelöst wird, wenn eine kritische Intensität (also Leistung/Fläche) überschritten wird. Das heißt, kurze Pulse brauchen weniger Energie/Puls, höhere numerische Apertur konzentriert die Energie auf einen kleineren Punkt, braucht also auch niedrigere Energie um die Schwellintensität zu erreichen.
Eine größere Tiefe bedeutet meist Absorptionsverluste, weswegen die Energie dahingehend wieder angepasst werden muss, Beispiel SiC: NA=0.4, Ι δθμηη Tiefe, 3ns Pulslänge, Pulsenergie ca. 7μύ, bei 350μηι Tiefe eher 9μύ.
Generell brauchen härtere Materialien (Saphir, Aluminiumoxidkeramik, SiC, GaN) in den Linien größeren Pulsüberlapp, also kleinere Pulsabstände (<=1 μη"ΐ), dafür werden die Linienabstände tendenziell größer gewählt (z.B. >5μη"ΐ), während weichere Materialien wie GaAs und Si eher größere Pulsabstände (>1 μη"ΐ) und dafür kleinere Linienabstände (<5μη"ΐ) benötigen.
Beispielmuster SiC - mit fs-Pulsen: Pulsenergie ca. 800nJ, Pulsabstand 50nm und größer, bis 200nm, Linienmuster wie folgt: 30 Linien mit 1 μηι Abstand, dann 20μηι Lücke, dann wieder 30 Linien, dann 96μηι Lücke und dann von vorn, gekreuzt mit 30 Linien, 20μηι Lücke und 30 Linien (immer mit 1 μηι Abstand zwischen den Linien), dann 300μηι Lücke und dann wieder 30/20/30-er Linienblock. Tiefe Ι δθμηη, Dotiergrad des SiC (durch Flächenwiderstand charakterisiert >21 mOhm cm), Pulslänge 400fs, numerische Apertur 0.65.
Das Festkörpermaterial ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Silizium, wobei die Numerische Apertur zwischen 0,5 und 0,8, insbesondere bei 0,65, liegt, die Einstrahltiefe zwischen 150μηι und Ι δΟΟμηη, insbesondere bei 300μη"ΐ, liegt der Pulsabstand zwischen 1 μηι und δμηη, insbesondere bei 2μη"ΐ, liegt, der Linienabstand zwischen 1 μηι und δμηη, insbesondere bei 2 μηη, liegt, die Pulsdauer zwischen 50ns und 400ns, insbesondere bei 300ns, liegt und die Pulsenergie zwischen 3μύ und 30μύ, insbesondere bei 10μϋ, liegt.
Das Festkörpermaterial ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform SiC, wobei die Numerische Apertur zwischen 0,4 und 0,8, insbesondere bei 0,4, liegt, die Einstrahltiefe zwischen 50μηι und δθθμηη, insbesondere bei Ι δθμηη, liegt der Pulsabstand zwischen 0,1 μηη und 3μη"ΐ, insbesondere bei Ι μηη, liegt, der Linienabstand zwischen 10μηι und Ι ΟΟμηη, insbesondere bei 75 μηη, liegt, die Pulsdauer zwischen 100fs und 10ns, insbesondere bei 3ns, liegt und die Pulsenergie zwischen 0,5μύ und 30μύ, insbesondere bei 7μύ, liegt.
Beispielmuster Aluminiumoxidkeramik: Pulsabstand 500nm, Linienabstand Ι Ομηη, Pulsdauer 3ns, Pulsenergie 22μύ, NA=0.4. Beispielmuster Saphir: 3fach geschriebene Linien in 0°, 45°, 90°, jeweils mit Ι ,δμηη Linienabstand, Pulsabstand 300nm, Pulsenergie im ersten Durchgang 350nJ, im zweiten Durchgang 300nJ und im dritten Durchgang 250nJ, bei einer NA von 0.65 und einer Pulsdauer von 250fs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegen die Linienabstände, insbesondere der linienförmigen Gestalten, bevorzugt zwischen 5 μηη und 200 μηη, insbesondere zwischen 10 μηη und 100 μηη, insbesondere zwischen 40 μηη und 80 μηη, insbesondere zwischen 60 μηη und 80 μηη, insbesondere bei 70 μηη oder genau 70 μηη oder 70 μηη +/- 10 μηη oder +/- 8 μηη oder +/-6 μηη oder +/-5 μm oder +/-4 μm oder +/-3 μm oder +1-2 μηη oder +/-1 μηι, oder insbesondere bei 75 μηη oder genau 75 μm oder 75 μηη oder +/- 10 μηη oder +/- 8 μηη oder +/-6 μm oder +/-5 μm oder +/-4 μm oder +/-3 μm oder +1-2 μηη oder +/-1 μητι.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die einzelnen Modifikationen einer linienförmigen Gestalt in einem Abstand zu einer weiteren Modifikation derselben linienförmigen Gestalt von Ο,Οδμηη bis 40 μηη, insbesondere zwischen 0, 1 μηη und 20 μηη, insbesondere zwischen 0,5 μηη und 15 μηη, erzeugt. Der Abstand zweier unmittelbar benachbarter Modifikationen einer linienförmigen Gestalt beträgt bevorzugt 10 μηη oder genau 10 μηη oder 10 μηη +/- 8 μηη oder +/-6 μηη oder +1-5 μm oder +/-4 μm oder +/- 3 μηη oder +1-2 μm oder +/-1 μητι.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchdringen die Laserstrahlen zum Erzeugen der Modifikationen vor dem Eindringen in den Festkörper eine Optik mit einer numerischen Apertur (NA) von mindestens 0,35, insbesondere von mindestens oder genau 0,6 oder von mindestens oder genau 0,75 oder von mindestens oder genau 0,8 oder von mindestens oder genau 0,85 oder von mindestens oder genau 0,9 oder von mindestens oder genau 0,95. Generell nimmt die Oberflächenrauhigkeit mit kürzeren Pulsen ab, mit Femtosekundenpulsen kann man bessere Oberflächen erzeugen (Rauheiten unter 3μη"ΐ) als mit Nanosekundenpulsen (eher über 3μη"ΐ), dafür ist der Prozess teurer und dauert länger. Pikosekundenpulse stellen einen Mittelweg dar. Der Vorteil bei kürzeren Pulsen ist, dass die Phasenumwandlung athermischer erfolgt, also Kopplung zwischen Laserpuls und Kristallgitter erfolgt, damit weniger Schwingungen (Phononen) angeregt werden - der Prozess also insgesamt kälter abläuft. Dafür müssen größere Bereiche amorphisiert (Phasenumwandlung) werden, damit die kritische Spannung aufgebaut wird, die die Risse auslöst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung breiten sich die unterkritischen Risse zwischen 5μηι und 200μη"ΐ, insbesondere zwischen 10μηι und 100μηι oder zwischen 10μηι und 50μηι oder zwischen 10μηι und 30μηι oder zwischen 20μηι und 100μηι oder zwischen 20μηι und 50μηι oder zwischen 20μηι und 30μη"ΐ, im Festkörper aus. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da eine kleinere Rissausbreitung geringere Nachbearbeitungsaufwendung erfordert. Die unterkritischen Risse breiten sich entlang der Kristallgittergrenzen aus, da das Kristallgitter des Festkörpers jedoch bevorzugt gegenüber der Ablöseebene, insbesondere in einem Winkel zwischen 0°und 6°, geneigt ist, resultiert eine im Profil sägezahnförmige Oberfläche. Je weiter die Risse laufen, desto größer ist der Abstand zwischen den Tälern und Spitzen dieser sägezahnförmigen Oberfläche, wodurch auch umso mehr Material entfernt werden muss, wenn eine Oberflächenrauheit von weniger als 80nm oder von weniger als 50nm oder zwischen 20nm und 50nm erzeugt werden soll. Die Rissausbreitung der unterkritischen Risse verläuft somit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegenüber der Einstrahlrichtung der Laserstrahlen in einer von einem Winkel von 90° abweichenden geneigten Richtung, insbesondere ist die Rissausbreitungsrichtung bevorzugt zwischen 93° und 99°, insbesondere genau 94° oder 98°, gegenüber der Einstrahlrichtung geneigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reißen die Abschnitte zwischen den Bereichen mehrerer Linien, in denen sich die unterkritischen Risse ausgebreitet haben, infolge der Spannungen bzw. der Einleitung der äußeren Kraft, die z.B. durch den Glasübergang oder die Ultraschallbehandlung erzeugt werden, ein. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da aufgrund der zuvor bewirkten Vorschädigungen im Inneren des Festkörpers, insbesondere aufgrund der unterkritischen Risse, die erforderlichen Spannungen deutlich geringer sein können. Ferner wird der Riss sehr präzise geführt.
Die Aufnahmeschicht wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einer Oberfläche des Festkörpers angeordnet oder daran erzeugt, die gegenüber der Oberfläche des Festkörpers liegt, an der die Schichten und/oder Bauteile zum Ausbilden der Kompositstruktur angeordnet sind.
Vor dem Auslösen des Risses wird auf der Seite des Festkörpers, an der bevorzugt keine weitere Schicht und/oder Bauelemente angeordnet sind, die verfahrensgemäße Aufnahmeschicht, insbesondere in Form einer Polymerfolie, aufgebracht.
Zum Erzeugen der äußeren Kraft wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Polymermaterial an der Hauptoberfläche angeordnet. Das Polymermaterial weist bevorzugt eine Glasübergangstemperatur von unter 20°C, insbesondere von unter 10°C oder von unter 0°C auf. Das Polymermaterial wird besonders bevorzugt auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur abgekühlt, wobei durch den erfolgenden Glasübergang mechanische Spannungen im Spendersubstrat erzeugt werden, wobei durch die mechanischen Spannungen die unterkritischen Risse miteinander verbunden werden, wodurch die Festkörperschicht vom Spendersubstrat abgelöst wird. Bevorzugt erfolgt das Abtrennen der Festkörperschicht von dem Festkörper dadurch, dass der Festkörper im Rissführungsbereich durch die Modifikationen derart geschwächt wird, dass sich die Festkörperschicht infolge des Materialabtrags von dem Festkörper ablöst oder nach dem Materialabtrag eine solche Anzahl an Modifikationen erzeugt wird, dass der Festkörper im Rissführungsbereich derart geschwächt wird, dass sich die Festkörperschicht von dem Festkörper ablöst oder eine Spannungserzeugungsschicht an einer zur umlaufenden Oberfläche geneigt ausgerichteten, insbesondere ebenen, Oberfläche des Festkörpers erzeugt oder angeordnet wird und durch ein thermisches Beaufschlagen der Spannungserzeugungsschicht mechanische Spannungen in dem Festkörper erzeugt werden, wobei durch die mechanischen Spannungen ein Riss zum Abtrennen einer Festkörperschicht entsteht, der sich ausgehend von der durch den Materialabtrag freigelegten Oberfläche des Festkörpers entlang der Modifikationen ausbreitet oder der Festkörper nach der Erzeugung der Modifikationen thermisch beaufschlagt, insbesondere abgekühlt, wird und sich infolge der thermischen Beaufschlagung die Festkörperschicht von dem Festkörper entlang des Rissführungsbereichs ablöst.
Somit weist der Schritt des Anordnens oder Erzeugens einer Aufnahmeschicht an dem Festkörper bevorzugt das Merkmale auf, dass die Aufnahmeschicht ein Polymermaterial, insbesondere Polydimethylsiloxan oder ein Elastomer oder ein Epoxidharz oder eine Kombination daraus, aufweist oder daraus besteht, und das Polymermaterial infolge einer thermischen Beaufschlagung der Aufnahmeschicht zum, insbesondere mechanischen, Erzeugen von Rissausbreitungsspannungen in dem Festkörper einen Glasübergang erfährt, wobei sich durch die Rissausbreitungsspannungen ein Riss in dem Festkörper entlang dem Rissführungsbereich ausbreitet.
Die Aufnahmeschicht gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung massemäßig zumindest mehrheitlich und bevorzugt vollständig aus dem Polymermaterial besteht, wobei der Glasübergang des Polymermaterials zwischen -130°C und 0°C, insbesondere zwischen -85°C und -10°C oder zwischen -80°C und -20°C oder zwischen -65°C und -40°C oder zwischen -60°C und -50°C, liegt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das Polymermaterial der Aufnahmeschicht aus einem Polymer-Hybrid-Material bzw. weist ein solches auf, das eine Polymermatrix ausbildet, wobei sich in der Polymermatrix ein Füllstoff befindet, wobei die Polymermatrix bevorzugt eine Polydimethylsiloxan-Matrix ist und wobei der Masseanteil der Polymermatrix am Polymer-Hybrid-Material bevorzugt 80 % bis 99 % und besonders bevorzugt 90 % bis 99 % beträgt. Erfindungsgemäß wird daher ein Polymer-Hybrid-Material zur Verwendung in einem Splitting-Verfahren angegeben, bei welchem aus einem Festkörper-Ausgangsmaterial zumindest zwei Festkörper-Teilstücke erzeugt werden. Das erfindungsgemäße Polymer- Hybrid-Material umfasst eine Polymermatrix und zumindest einen darin eingebetteten ersten Füllstoff. Insofern im Folgenden von einem bzw. dem Füllstoff die Rede ist, soll gleichfalls die Möglichkeit mehrerer Füllstoffe mit einbezogen sein. Beispielsweise kann der Füllstoff eine Mischung verschiedener Materialien umfassen, z. B. Metalloxide, Metallpartikel und anorganische Fasern.
Als Polymermatrix kann jedes Polymer oder eine Mischung verschiedener Polymere genutzt werden, mit dessen Hilfe sich die für eine Teilung des Festkörper-Ausgangsmaterials notwendigen Spannungen erzeugen lassen. Beispielsweise kann die Polymermatrix als Elastomermatrix, bevorzugt als Polydiorganolsiloxan-Matrix, besonders bevorzugt als Polydimethylsiloxan-Matrix, ausgebildet sein. Derartige Polymermaterialien lassen sich besonders einfach als Matrixmaterial in Kombination mit Füllstoffen nutzen, da die Eigenschaften aufgrund des variierbaren Vernetzungsgrads flexibel eingestellt und an den jeweiligen Füllstoff sowie das zu teilende Festkörper-Ausgangsmaterial angepasst werden können. Gemäß einer Ausführungsvariante beträgt der Masseanteil der Polymermatrix am Polymer-Hybrid-Material 80 % bis 99 %, 10 bevorzugt 90 % bis 99 %.
Der erste Füllstoff kann organischer oder anorganischer Natur sein und sowohl aus einem chemischen Element als auch aus einer chemischen Verbindung oder einem Stoffgemisch, beispielsweise einer Legierung, bestehen.
Der erste Füllstoff ist derart aufgebaut, dass er als Reaktant, Initiator, Katalysator oder Promotor während des Ablösens des Polymer-Hybrid-Materials vom Festkörper- Teilstück nach der Teilung wirkt und dadurch im Vergleich zu einem Polymermaterial ohne ersten Füllstoff zu einem schnelleren Ablösen des Polymer-Hybrid-Materials vom Festkörper- Teilstück nach der Teilung führt.
Die konkrete chemische Zusammensetzung und Ausgestaltung des ersten Füllstoffs sowie dessen Masseanteil ist dabei insbesondere abhängig vom konkreten Material der Polymermatrix, welche abgelöst werden soll, dem dafür genutzten Lösungsmittel und den verwendeten Reaktanten. Weiterhin spielen auch das Material des Festkörper- Ausgangsmaterials und die Dimensionen des zu teilenden Festkörper-Ausgangsmaterials eine Rolle.
Der konkrete Anteil des ersten Füllstoffs in der Polymermatrix ist stark vom Material des Füllstoffs und dessen Wirkungsweise abhängig. Zum einen muss die Polymermatrix trotz Füllstoff ihrer Aufgabe der Erzeugung von Spannungen noch gerecht werden können. Zum anderen muss der Anteil des ersten Füllstoffs hoch genug sein, um die angestrebte Beeinflussung der Polymerentfernung zu erreichen. Den jeweils optimalen Masseanteil des ersten Füllstoffs kann der Fachmann im Rahmen einfacher konzentrationsabhängig durchgeführter Versuche ermitteln.
Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften kann zusätzlich ein weiterer Füllstoff, wie z. B. pyrogene Kieselsäure in Form eines anorganischen Netzwerkes im Polymer beitragen. Neben diesen starken Wechselwirkungen in Form des Netzwerks können auch weniger starke Interaktionen durch rein hydrodynamische Verstärkungen zur Verbesserung beitragen. Beispielhaft ist hier eine gezielte Steigerung der Viskosität zu nennen, die eine verbesserte Verarbeitung im Splitting-Verfahren ermöglicht und so zu verbesserten Fertigungstoleranzen beitragen kann. Weiterhin wird durch diese Wechselwirkung eine Verringerung der inneren
Freiheitsgrade hinsichtlich einer strukturellen Umorientierung mit zunehmender Bewehrung erschwert.
Dies führt zu einer gewünschten Erniedrigung der Glasübergangstemperatur des eingesetzten Polymers im Polymer-Hybrid-Material, was den Vorteil einer geringeren Temperatur im Splitting-Verfahren ermöglicht. Erfindungsgemäß wird der erste Füllstoff in einem Polymer-Hybrid-Material zur Beschleunigung des Ablösens des Polymer-Hybrid- Materials von einem Festkörper-Teilstück, das durch Teilung mittels eines Splittingverfahrens, bei dem ein Festkörper-Ausgangsmaterial in zumindest zwei Festkörper- Teilstücke geteilt wird, erhalten wird, verwendet.
Der erste Füllstoff kann in der Polymermatrix derart verteilt sein, dass der Masseanteil des ersten Füllstoffs ausgehend von der äußeren, d. h. unteren, Grenzfläche des Polymer- Hybrid-Materials, die während des Splitting-Verfahrens mit dem Festkörper- Ausgangsmaterial verbunden ist, in Richtung einer parallel zur unteren Grenzfläche angeordneten weiteren Grenzfläche des Polymer-Hybrid- Materials, abnimmt. Dies bedeutet, dass der Masseanteil des Füllstoffs nahe beim Festkörper-Ausgangsmaterial bzw. Teilstück größer ist als in den übrigen Bereichen des Polymer-Hybrid-Materials. Diese Verteilung des ersten Füllstoffs ermöglicht eine besonders effektive Entfernung des Polymer-Hybrid- Materials nach der Trennung, da sich der erste Füllstoff nahe an der Grenzfläche zum Festkörper-Teilstück befindet und dort seine Wirkung entfalten kann. Geleichzeitig weisen die restlichen Bereiche des Polymer-Hybrid-Materials weniger oder gar keine Anteile des ersten Füllstoffs auf, so dass die Funktion des Polymers möglichst wenig beeinflusst wird. In einer Ausgestaltung ist das Polymer-Hybrid-Material schichtförmig aufgebaut, wobei lediglich eine dem Festkörper-Ausgangsmaterial zugewandte Schicht den ersten Füllstoff aufweist, während das restliche Polymer-Hybrid-Material frei vom ersten Füllstoff ist.
Weiterhin kann ein unterer Bereich des Polymer-Hybrid-Materials, der direkt an dessen untere Grenzfläche angrenzt frei von dem ersten Füllstoff sein. Damit kann sich eine Bereichsabfolge wie folgt ergeben: Benachbart zum Festkörper-Ausgangsmaterial befindet sich zunächst ein Bereich ohne ersten Füllstoff, darauf folgt ein Bereich mit einem hohen Anteil an erstem Füllstoff und danach ein Bereich mit niedrigem Anteil an erstem Füllstoff oder ohne ersten Füllstoff.
Diese und alle im Folgenden beschriebenen Bereiche können in Form von Schichten ausgebildet sein, d. h. der Bereich erstreckt sich überwiegend parallel zu der Grenzfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials, auf die das Polymer-Hybrid-Material aufgebracht wird und weist eine Längs- und Querausdehnung zumindest im Bereich dieser Grenzfläche auf.
Ein unterer Bereich ohne ersten Füllstoff kann insbesondere für den Fall vorgesehen werden, dass der erste Füllstoff die Haftung des Polymer-Hybrid-Materials auf dem Festkörper-Ausgangsmaterial verschlechtert. Um dies zu vermeiden, wird zunächst ein Bereich ohne ersten Füllstoff angeordnet, auf den ein Bereich mit einem hohen Anteil an erstem Füllstoff folgt, damit der erste Füllstoff seine Funktion erfüllen kann. Eine untere Schicht ohne ersten Füllstoff kann beispielsweise eine Dicke zwischen 10 μηη und 500 μηη, beispielsweise 100 μηη, aufweisen.
Weiterhin kann ein oberer Bereich des Polymer-Hybrid-Materials, der direkt an dessen obere Grenzfläche angrenzt frei von dem ersten Füllstoff sein. Unter der oberen Grenzfläche ist dabei die Grenzfläche zu verstehen, die das Polymer-Hybrid-Material gegenüberliegend zur unteren Grenzfläche und zum Festkörper-Ausgangsmaterial zur Umgebung hin begrenzt. Untere und obere Grenzfläche können parallel zueinander angeordnet sein.
Ein solcher oberer Bereich ohne ersten Füllstoff kann insbesondere dann vorgesehen werden, wenn der erste Füllstoff die Wärmeübertragung zwischen Umgebung und Polymer-Hybrid-Material nachteilig beeinflusst, beispielsweise wenn die Abkühlung des Polymer-Hybrid-Materials verzögert werden würde.
Der erste Füllstoff kann ein Material umfassen oder aus einem Material bestehen, dass mit einem Reaktionsmittel, bevorzugt einem Oxidationsmittel unter Freisetzung eines gasförmigen Produkts reagieren kann.
Dadurch sind in der Polymermatrix Kavitäten generierbar, die einen schnelleren Zugang der Reaktanten und Lösungsmittel zur Polymermatrix und einer etwaige vorhandenen Opferschicht ermöglichen und zudem einen schnelleren Abtransport der Edukte und gelösten Bestandteile bewirken.
Durch die Generierung gasförmiger Reaktionsprodukte können zusätzliche Triebkräfte eingebracht werden, die die Entfernung des Polymer-Hybrid-Materials weiter unterstützen.
Die Ausbildung zusätzlicher Kavitäten sowie das Entstehen gasförmiger Reaktionsprodukte beschleunigt die Polymerentfernung und trägt daher zu einer Erhöhung der Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens bei. Durch Variation des Anteils an erstem Füllstoff kann die Kavitätendichte im Grenzbereich zwischen Festkörper-Teilstück und Polymer-Hybrid-Material bzw. zwischen Opferschicht und Polymer- Hybrid-Material gezielt beeinflusst werden.
Der erste Füllstoff kann ein Metall, insbesondere Aluminium, Eisen, Zink und/oder Kupfer umfassen oder aus einem Metall, insbesondere den zuvor genannten Metallen, bestehen.
„Bestehend aus" schließt auf alle vorliegend genannten Materialien bezogen ein, dass technologisch bedingte Verunreinigungen oder technologisch bedingte Beimengungen, die z. B. der Herstellung der Füllstoffe sowie deren Verteilung oder Anbindung an die Polymermatrix dienlich sind, enthalten sein können.
Metallische Füllstoffe können mit Oxidationsmitteln wie z.B. Salzsäure, Salpetersäure, Zitronensäure, Ameisensäure oder Sulfaminsäure reagieren unter Freisetzung eines gasförmigen Produkts reagieren und dadurch aus dem Polymer-Hybrid-Material entfernt werden.
Beispielsweise reagiert Aluminium mit konzentrierter Salzsäure unter Ausbildung von solvatisierten Metallionen und Wasserstoff gemäß folgender Gleichung:□
6 HCl + 2 AI + 12 H20 -» 2 [AICI3 *6 H20] + 3 H2
In ähnlicher Weise führt die Reaktion von Zink als Füllstoff durch Reaktion mit konzentrierter Salzsäure zur Bildung 5 zusätzlicher Kavitäten: Zn + 2 HCl -> ZnC + H2 In den genannten Beispielen werden durch die Generierung von Wasserstoff, zusätzliche Triebkräfte eingebracht, die die Entfernung des Polymer-Hybrid-Materials weiter unterstützen. Zudem kann der erste Füllstoff die Temperaturleitfähigkeit innerhalb des Polymer-Hybrid-Materials verbessern, beispielsweise, indem der erste Füllstoff eine höhere Temperaturleitfähigkeit als das Polymer der Polymermatrix aufweist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn Ein weiterer Vorteil für den Fall, dass der erste Füllstoff ein Metall umfasst, liegt in der verbesserten Temperaturleitfähigkeit innerhalb des Polymer-Hybrid- Materials. Dadurch Durch eine verbesserte Temperaturleitfähigkeit sind können die für die Teilung des Festkörper-Ausgangsmaterials mittels Abkühlung erzeugten Spannungen effektiver, d. h. schneller und unter geringerem Verbrauch an Kühlmittel, generierbar sein. Dies erhöht kann die Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens erhöhen.
Weiterhin kann im Polymer-Hybrid-Material ein zweiter 25 Füllstoff vorgesehen sein, der die Haftung des Polymer- Hybrid-Materials auf dem Festkörper-Ausgangsmaterial im Vergleich zu einem Polymer-Hybrid-Material ohne zweiten Füllstoff erhöht. Bevorzugt wird die Haftung im Vergleich zu einem Polymermaterial ohne Füllstoff erhöht.
Beispielsweise kann es sich bei dem zweiten Füllstoff um einen Füllstoff handeln, der mittels Plasma aktiviert werden kann. Durch die Plasmaaktivierung resultieren neue Oberflächenspezies, die so geschaffen werden können, dass eine stärkere Wechselwirkung mit der Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials resultiert und im Ergebnis die Haftung des Polymer-Hybrid-Materials verbessert wird.
Die Art der durch die Plasmabehandlung erzielbaren Oberflächenspezies ist dabei vorrangig von der Prozessführung des Plasmaprozesses abhängig. Beispielsweise können während der Plasmabehandlung Gase wie Stickstoff, Sauerstoff, Silane oder Chlorsilane zugefügt werden, so dass beispielsweise polare Gruppen entstehen, welche stärker mit der Oberfläche des Festkörper- Ausgangsmaterials wechselwirken können.
Der zweite Füllstoff kann in der Polymermatrix so verteilt 15 sein, dass der Masseanteil des zweiten Füllstoffs in Richtung der unteren Grenzfläche zunimmt. Beispielsweise kann das Polymer-Hybrid-Material den zweiten Füllstoff lediglich in einem Bereich angrenzend an die untere Grenzfläche enthalten, wobei der Bereich auch als Schicht im Sinne der oben genannten Definition ausgebildet sein kann.
Dies ermöglicht die Anordnung des zweiten Füllstoffs bevorzugt in der Nähe der Grenzfläche zwischen Polymer-Hybrid-Material und Festkörper-Ausgangsmaterial, wodurch die Haftung verbessert und damit eine größere Kraftübertragung in das zu teilende Festkörper- Ausgangsmaterial ermöglicht wird. Beispielsweise kann der zweite Füllstoff Kern-Schale- Polymerpartikel bzw. Core-Shell-Polymerpartikel umfassen.
Dabei sind Partikel bevorzugt, deren Polymerzusammensetzung sich von der Polymermatrix des Polymer-Hybrid-Materials dahingehend unterscheidet, dass insbesondere die Oberfläche, d. h. die Schale, der Kern-Schale-Partikel stärker aktivierbar ist, z. B. mittels Niedertemperaturplasmas.
Beispiele hierfür sind Kern-Schale-Partikel umfassend einen Polysiloxan-Kern mit einer Acrylat-Schale oder umfassend einen nanoskaligen Silikat-Kern mit einer Epoxid-Schale oder umfassend einen Kautschukpartikel-Kern mit eines Epoxid-Schale oder umfassend einen Nitrilkautschukpartikel-Kern mit einer Epoxid-Schale. Der zweite Füllstoff kann mittels Niedertemperaturplasma, z.B. Kaltplasma, aktivierbar sein. Beispielsweise kann das Plasma mittels dielektrischer Barriereentladung (DBE) erzeugt werden. Hierbei können Elektronendichten im Bereich von 1014 bis 1016 m-3 erzeugt werden. Die durchschnittliche Temperatur des durch DBE erzeugten „kalten" Nichtgleichgewichtsplasmas (Plasmavolumen) beträgt ca. 300 ± 40 K bei Umgebungsdruck. Die durchschnittliche Temperatur des durch DBE erzeugten nichtthermischen Plasmas beträgt ca. 70 °C bei Umgebungsdruck.
Bei der DBE-Behandlung wird die Oberfläche beispielsweise mit uni- oder bipolaren Pulsen von Pulsdauern von wenigen Mikrosekunden bis zu einigen zehn Nanosekunden und Amplituden im einstelligen bis zweistelligen Kilovoltbereich beaufschlagt. Hierbei sind keine metallischen Elektroden im Entladungsraum und somit keine metallischen Verunreinigungen oder Elektrodenverschleiß zu erwarten.
Vorteilhaft ist zudem eine hohe Effizienz, da an den Elektroden keine Ladungsträger aus- oder eintreten müssen.
Dielektrische Oberflächen können bei niedrigen Temperaturen modifiziert und chemisch aktiviert werden. Die Oberflächenmodifikation kann beispielsweise durch eine Wechselwirkung und Reaktion der Oberflächenspezies durch lonenbombardement erfolgen.
Weiterhin können gezielt Prozessgase, wie z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Silane oder Chlorsilane, z. B. SixHyEz mit E=F,CI,Br,l,0,H und x=0 bis 10, z=0 bis 10, SiH4, Si(EtO)4 oder Me3SiOSiMe3, bei einer Plasmabehandlung zugefügt werden, um beispielsweise bestimmte chemische Gruppen an der Oberfläche zu erzeugen. Der zweite Füllstoff kann des Weiteren mittels Korona-D5 Behandlung, Flammenbehandlung, Fluorierung, Ozonierung oder UV-Behandlung bzw. Eximer-Bestrahlung aktivierbar sein. Durch eine derartige Aktivierung werden beispielsweise polare Gruppen an der Oberfläche des zweiten Füllstoffs generiert, die mit der Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials wechselwirken können und so die Haftung verbessern. Das Polymer-Hybrid-Material kann weiterhin zusätzlich im Vergleich zu einem Polymer-Hybrid-Material mit einem ersten oder zu einem Polymer- Hybrid-Material mit einem ersten und einem zweiten Füllstoff einen dritten Füllstoff umfassen. Dieser dritte Füllstoff weist im Vergleich zu dem Polymer der Polymermatrix eine höhere Temperaturleitfähigkeit und/oder einen höheren Elastizitätsmodul auf.
Beispielsweise liegt der E-Modul des Polymers bei Tieftemperaturbedingungen im unteren einstelligen Gigapascalbereich (ca. 1 -3 GPa), während beispielsweise metallische Füllstoffe einen E-Modul im zweistelligen bis dreistelligen Gigapascalbereich aufweisen. Bei einem entsprechenden hohen Füllstoffanteil ist ein perkolierendes Fül Istoff n etzwerk möglich, was eine verbesserte„Krafteinkopplung" in das Festkörper-Ausgangsmaterial ermöglicht. Die Perkolation wird wesentlich durch den Volumenfüllgrad der jeweiligen Füllstoffe beeinflusst (z. B. 0,1 Vol%, 1 D30 Vol% bis 10 Vol% je nach Aspektverhältnis). Mit zunehmender Krafteinleitung kann der viskoelastische Schichtaufbau der Polymerstruktur eingetaucht werden und mehrere Perkolationspfade wirksam werden. Hier können verbesserte Wärmeübergänge ermöglicht werden, da es zu einem verbesserten Kontakt der Füllstoffe mit der Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials kommen kann.
Die mechanische Stabilität des Polymer-Hybrid-Materials wird auch bei tiefen Temperaturen schneller erreicht. In Summe kommt es zu einer geringeren Standardabweichung der entsprechenden Struktur-Eigenschaftsprofile wie z. B. Bruchspannung und Bruchdehnung des Polymer-Hybrid-Materials und somit zu einer Erhöhung der Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens. Die ortsaufgelösten Eigenschaftsprofiländerungen (Spannungsspitzen im Polymer-Hybrid- Material) und somit im Festkörper sind kleiner, was zu einer höheren Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens und einer besseren Qualität der erzeugten Festkörper-Teilstücke führt.
Der dritte Füllstoff kann einen verbesserten Wärmeübergang zwischen Umgebung und Polymer-Hybrid-Material und eine schnellere Wärmeleitung innerhalb des Polymer-Hybrid- Materials bewirken, sodass das Polymer-Hybrid-Material schneller abgekühlt werden kann und das Splitting-Verfahren insgesamt schneller und damit effektiver durchgeführt werden kann.
Durch eine Erhöhung des Elastizitätsmoduls lassen sich höhere Spannungen für die Teilung des Festkörper-Ausgangsmaterials erzeugen, so dass auch Festkörper-Ausgangsmaterialien geteilt werden können, für die eine besonders hohe Spannung benötigt wird.
Zudem kann der dritte Füllstoff auch der Beeinflussung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten dienen. Ziel ist dabei ein möglichst großer Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Polymer-Hybrid-Materials und des zu teilenden Festkörper-Ausgangsmaterials, um zusätzliche, für die Teilung notwendige Spannungen erzeugen zu können. Bevorzugt weist der dritte Füllstoff einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, d. h. einen Ausdehnungskoeffizienten, der höher als derjenige der Polymermatrix ist, auf. Beispielsweise kann der thermische Ausdehnungskoeffizient des dritten Füllstoffs mehr als 300 ppm/K betragen.
Der dritte Füllstoff kann so in der Polymermatrix verteilt sein, dass der Masseanteil des dritten Füllstoffs in Richtung der oberen Grenzfläche zunimmt, um einen schnelleren Wärmeübergang insbesondere an der Grenzfläche zur Umgebung zu ermöglichen. Der dritte Füllstoff kann ein Metall, insbesondere Aluminium, Eisen, Zink und/oder Kupfer, umfassen oder aus einem der genannten Metalle bestehen. Metalle zeichnen sich im Allgemeinen durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit aus.
Die beschriebenen Füllstoffe (erster, zweiter, dritter Füllstoff) können in partikulärer Form in der Polymermatrix verteilt vorliegen, wobei die Partikelgröße im μπ und nm-Bereich, bezogen auf zumindest eine Dimension des Partikels, liegen kann. Neben einer kugelförmigen Gestalt können die Füllstoffpartikel auch andere Ausgestaltungen, beispielsweise eine stäbchenförmige oder scheibenförmige Gestalt annehmen.
Die Füllstoffpartikel können sämtliche Partikelgrößenverteilungen aufweisen, beispielsweise monomodal oder bimodal, eng, insbesondere monodispers, oder breit. Die Füllstoffe können an die Polymermatrix sowohl physikalisch, z. B. durch Einbettung in das Polymernetzwerk, als auch chemisch angebunden sein. Weiterhin können einer oder mehrere der beschriebenen, Füllstoffe anorganische oder organische Fasern, beispielsweise Kohle-, Glas-, Basalt- oder Aramidfasern, umfassen oder aus solchen bestehen, sofern die zuvor beschriebenen Funktionen damit vereinbar sind. Optional kann auch ein weiterer Füllstoff hinzugefügt werden, der die genannten Fasern umfasst oder aus solchen besteht.
Fasern weisen üblicherweise stark anisotrope Eigenschaften auf. Durch eine richtungsabhängige Positionierung des Füllstoffs im Polymer-Hybrid-Material besteht die Möglichkeit einer gezielten Beeinflussung der für die Teilung des Festkörper- Ausgangsmaterials notwendigen Spannungen. Dies kann zur Erhöhung der Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens beitragen. Ein zusätzlicher Vorteil besteht in dem Falle, dass ein Dorganischer oder anorganischer Füllstoff als Faserstoff mit einer stark anisotropen Struktur eingesetzt wird, darin, dass dadurch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften innerhalb des Polymer-Hybrid-Materials erreicht werden kann.
Die beschriebenen Füllstoffe können zudem Kern-Schale- Partikeln umfassen oder daraus bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann ein weiterer Füllstoff umfassend oder bestehend aus Kern-Schale-Partikeln im Polymer-Hybrid- Material vorgesehen sein.
Der Einsatz von Kern-Schale-Polymerpartikeln erlaubt zusätzlich neben einer verbesserten Aktivierbarkeit auch eine neue Gestaltung von energieabsorbierenden Mechanismen, die in Summe zu einer Schlagzähigkeits- und Bruchzähigkeitserhöhung, insbesondere einer Erhöhung der Tieftemperatur-Schlagzähigkeit, des Polymer-Hybrid-Materials beim Einsatz im Splitting-Verfahren führen können und somit ebenfalls zu einer höheren Gesamtausbeute des Splitting- Verfahrens beitragen können. Beispielsweise kann eine mechanische Zerstörung einer Folie aus einem Polymer-Hybrid-Material mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit auftreten, so dass die Möglichkeit einer Wiederverwendung der Folie begünstigt werden kann.
Beispielhaft kann durch Unterbindung der Rissausbreitung aufgrund von Kern-Schale- Polymerpartikel eine Zerstörung der Folie beim Splitting-Verfahren verhindert werden und somit Wiederverwertungswege eröffnet werden.
Hierbei können enthaltene Elastomerpartikel eine plastische Deformation erfahren und Hohlräume bilden, wodurch weitere zusätzliche Energie aufgenommen werden kann. Ebenso ist eine zusätzliche Energieaufnahme durch das Scherfließen der Matrix kompensierbar, was insgesamt die mechanischen Eigenschaften verbessert. Kern-Schale- Partikel zeichnen sich dadurch aus, dass ein in der Regel kugelförmiger Kern aus einem Material von einer Schale aus einem zweiten Material umgeben ist. Die Schale kann entweder den Kern komplett umhüllen oder aber auch durchlässig sein. Bei den Materialien kann es sich sowohl um anorganische Materialien, wie z. B. Metalle, oder um organische Materialien, wie z. B. Polymere handeln. Beispielsweise können zwei verschiedene Metalle miteinander kombiniert werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, einen Kern aus einem Polymer mit einer Schale aus einem Metall oder einem zweiten Polymer zu umgeben.
Kern-Schale-Partikel ermöglichen die Kombination der Eigenschaften des ersten und zweiten Materials. Beispielsweise kann über einen preiswerten Polymerkern die
Größe und Dichte der Füllstoffpartikel festgelegt werden, während die metallische Schale wie oben beschrieben reagieren kann. Aufgrund ihrer oftmals monodispersen
Partikelgrößenverteilung lassen sich die Eigenschaften der Kern-Schale-Partikel zudem präzise vorhersagen und einstellen.
Darüber hinaus können ein oder mehrere Füllstoffe (erster, 5 zweiter und/oder dritter Füllstoff) Kohlenstoff in Form von Industrieruß (Carbon Black), Graphit, zerkleinerten Kohlenstofffasern (chopped carbon fiber), Kohlenstoffnanofasern (carbon nanofibers), bevorzugt in Form von Kohlenstoffnanoröhrchen (carbon nanotubes, CNT), wie z.B. mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen (multi-walled carbon nanotubes, MWCNT) sowie einwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen (single-walled carbon nanotubes, SWCNT), umfassen oder aus diesen bestehen. Bei Kohlenstoffnanoröhrchen handelt es sich um zylinderförmige Graphitlagen, die aus einer unterschiedlichen Anzahl an Zylindern aufgebaut sind.
Bestehen diese Röhrchen nur aus einem Zylinder, so werden sie als singlewalled carbon nanotubes (SWCNT) bezeichnet. Sind zwei oder mehr Zylinder vorhanden, entstehen entweder double-walied (DWCNT) oder die multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). Diese können vorzugsweise konzentrisch ineinander geschachtelt vorliegen. Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann der dritte Füllstoff MWCNTs umfassen oder aus diesen bestehen, da diese eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit (> 3000 W*(m*K)"1) besitzen und gleichzeitig eine sehr hohe Reißfestigkeit im Bereich von 5-60 GPa aufweisen. Die hohe mechanische Stabilität zeigt sich dabei in hohen Reißwerten, extremer Elastizität und einer sehr guten Strapazierfähigkeit des Füllstoffs.
Grundlage hierfür sind die sp2 hybridisierten starken σ-C-C- Bindungen verbunden mit einem delokalisierten p-Orbital als ττ-Bindung zu drei benachbarten Kohlenstoffatomen. Hierbei sind Verbiegungen bis zu 90° möglich.
Mit SWCNT sind noch höhere Eigenschaftswerte erreichbar (E- Modul: 410 GPa bis 4150 GPa vs. Graphit: 1000 GPa, SWCNT: Wärmeleitfähigkeit ca. 6000 W*(m*K)"1). Allerdings zeigt sich hier ein schlechteres Leistungs-/Kosten-Verhältnis im Vergleich zu MWCNT. Die Zylinderdurchmesser von MWCNT liegen typischerweise im Bereich von 1 nm bis 100 nm, bevorzugt von 5 bis 50 nm, mit einer Länge von 500 nm bis 1000 μηη.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann der dritte Füllstoff MWCNT umfassen und gleichzeitig der zweite und/oder erste Füllstoff Industrieruß umfassen oder aus diesem bestehen, da hier ebenfalls eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit (z. B. bis zu 200 W*(m*K)"1) erreicht werden kann. Da der Einsatz von beispielhaft Industrieruß eine deutlich geringere Reißfestigkeit mit Werten von < 0,4 GPa aufweist, ist eine Kombination aus beiden oder weiteren Füllstoffen möglich und kann zu einer Verbesserung der Gesamtsplitausbeute und zu einer Verbesserung der Gesamtkosten im Splitting-Verfahren führt.
20 Hierbei liegen die mittleren Durchmesser der Rußpartikel (Carbon Black) im Bereich von 5 nm bis 500 nm, bevorzugt von 20 nm bis 200 nm, besonders bevorzugt von 40 nm bis 100 nm.
Weiterhin können die Füllstoffe Kieselsäure, beispielsweise pyrogene Kieselsäure, umfassen oder aus dieser bestehen. 25 Zusätzlich oder alternativ kann ein weiterer Füllstoff umfassend oder bestehend aus Kieselsäure im Polymer-Hybrid-Material vorgesehen sein.
Pyrogene Kieselsäure kann ein dreidimensionales Netzwerk ausbilden und dadurch zur Verbesserung der mechanischen 30 Stabilität beitragen. Somit kann ein solcher Füllstoff der gezielten Einstellung der mechanischen Eigenschaften des Polymer-Hybrid-Materials dienen. Einer oder mehrere der genannten Füllstoffe (erster, zweiter, dritter Füllstoff) können aus demselben Material bestehen, sofern dies mit der ihnen zugeschriebenen Funktion vereinbar ist. Beispielsweise kann sowohl der erste als auch der dritte Füllstoff Aluminium umfassen oder aus Aluminium bestehen. Aluminium lässt sich wie oben beschrieben sowohl zur Generierung von Kavitäten und damit zur Beschleunigung des Ablösens des Polymer- Hybrid-Materials vom Festkörper- Teilstück nutzen als auch zur Erhöhung der Temperaturleitfähigkeit. Eine derartige Ausgestaltung vereinfacht den Herstellungsprozess, da es ausreichend sein kann, nur einen oder zwei Füllstoffe hinzuzufügen, um alle Funktionen zu erfüllen.
Erster und zweiter sowie ggf. dritter Füllstoff können auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Dadurch wird eine individuelle und damit bessere Anpassung des Füllstoffs an die gewünschte Funktion ermöglicht.
Eine erfindungsgemäße Folie umfasst ein Polymer-Hybrid-Material, wie obenstehend beschrieben. Die Folie kann eine Dicke von beispielsweise 0,5 bis 5 mm aufweisen.
Auf zumindest diese Oberfläche wird ein erfindungsgemäßes Polymer-Hybrid-Material oder eine erfindungsgemäße Folie aufgebracht, so dass eine entsprechende Verbundstruktur resultiert. Das aufgebrachte Polymer-Hybrid-Material bzw. die aufgebrachte Folie werden im Folgenden auch als Aufnahmeschicht bezeichnet. Die Dicke einer solchen Aufnahmeschicht kann beispielsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 3mm, liegen. Optional kann das Polymer-Hybrid-Material oder die Folie auch auf mehrere freiliegende Oberflächen, insbesondere auf parallel zueinander angeordnete Oberflächen aufgebracht werden.
Die thermische Beaufschlagung stellt bevorzugt ein Abkühlen der Aufnahmeschicht unter die Umgebungstemperatur und bevorzugt unter 10 °C und besondere bevorzugt unter 0 °C und weiter bevorzugt unter -10 °C oder unter -40 °C dar.
Die Abkühlung der Aufnahmeschicht erfolgt höchst bevorzugt derart, dass zumindest ein Teil der Aufnahmeschicht einen Glasübergang vollzieht oder aber eine partielle oder vollständige Kristallisation durchläuft. Die Abkühlung kann hierbei eine Abkühlung auf unter -130 °C sein, die z. B. mittels flüssigen Stickstoffs bewirkbar ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da sich die Aufnahmeschicht in Abhängigkeit von der Temperaturveränderung zusammenzieht und/oder einen Glasübergang erfährt und die dabei entstehenden Kräfte auf das Festkörper- Ausgangsmaterial übertragen werden, wodurch mechanische Spannungen in dem Festkörper erzeugbar sind, die zum Auslösen eines Risses und/oder zur Rissausbreitung führen, wobei sich der Riss zunächst entlang der ersten Ablöseebene zum Abspalten der Festkörperschicht ausbreitet.
In einem weiteren Schritt wird das Polymer-Hybrid-Material oder die Folie vom Festkörper- Teilstück, beispielsweise durch eine chemische Reaktion, ein physikalischer Ablösevorgang und/oder mechanisches Abtragen, entfernt.
Der Ablösevorgang des Polymer-Hybrid-Materials vom Festkörper-Teilstück kann bei moderater Umgebungstemperatur, z. B. im Bereich von 20 °C bis 30 °C stattfinden, bevorzugt im höheren Temperaturbereich von 30 °C bis 95 °C, z. B. von 50 °C bis 90 °C, oder aber beispielsweise auch in einem unteren Temperaturbereich zwischen 1 °C und 19 °C.
Der erhöhte Temperaturbereich kann eine Verkürzung einer chemischen Ablösereaktion aufgrund einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit ermöglichen, z. B. im Falle der Verwendung einer Opferschicht zwischen dem Polymer-Hybrid-Material und dem Festkörper. Im Falle der Verwendung einer Opferschicht kann das Ablösen in wässriger Lösung erfolgen, vorteilhaft bei einem pH-Wert im Bereich von 2 - 6. Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann beispielhaft der Ablösevorgang in Form einer Behandlung mit einer Lösung aus einem geeigneten apolaren Lösungsmittel erfolgen, wobei moderate Umgebungstemperaturen im Bereich von 1 °C bis 50 °C bevorzugt und von 20°C bis 40°C besonders bevorzugt sind.
Ein besonderer Vorteil hierbei ist das Ablösen ohne eine Temperatureinwirkung auf die Folie. Hierbei können vorteilhaft aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe wie z. B. Toluol, n-Pentan, n-Hexan, aber auch halogenierte Lösungsmittel, wie z. B. Tetrachlorkohlenstoff, angewendet werden. Hierbei können zusätzliche Kräfte in das abzulösende Polymer-Hybrid- Material und die Grenzfläche zum Festkörper-Teilstück eingebracht werden, da durch eine Lösungsmittelbehandlung eine sehr starke reversible Quellung des Polymers-Hybriden- Materials auftreten kann, wodurch das Ablösen insgesamt vereinfacht wird.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann eine Kombination mit dem oben beschriebenen Ablösemechanismus der Opferschicht und der Behandlung mit einem geeigneten apolaren Lösungsmittel erfolgen - ebenfalls ohne Temperatureinwirkung auf die Folie.
An der freiliegenden Schicht oder den freiliegenden Bauteilen der erzeugten Kompositstruktur kann eine Stabilisierungsschicht zum Begrenzen von Verformungen der freiliegenden Schicht oder der freiliegenden Bauteile angeordnet oder erzeugt werden, wobei die Verformungen aus den mittels der Aufnahmeschicht eingeleiteten mechanischen Spannungen resultieren. Die Seite mit Bauteilen wird somit bevorzugt geschützt und gehalten (z.B. gegen Verwölbung des Substrats bzw. des Festkörpers und Grauraumbedingungen). Dies kann über lösliche Polymere (Organik) oder Halteschichten geschehen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da dadurch Wechselwirkung mit z.B. kleinen Memsstrukturen begrenzt werden. Die Oberflächenbeschaffenheit eines mit Bauteilen ausgeführten Wafers ist in gewöhnlich nicht regelmäßig, was bei zu starken oder abrupten Bewegungen zu Feldüberhöhungen und lokalen Oberflächenschäden führen kann. Somit stellt diese Ausführungsform eine Lösung dar, die einen guten Schutz der Festkörperschicht und der daran angeordneten und/oder erzeugten Schichten und/oder Bauteilen, insbesondere gegen mechanische Beschädigung oder Zerstörung, bewirkt.
Das Verfahren kann bevorzugt ebenfalls oder alternativ einzelne oder mehrere der Schritte umfassen: Bereitstellen eines Festkörpers zum Abtrennen mindestens einer Festkörperschicht, wobei der Festkörper einen ersten ebenen Flächenanteil und einen zweiten ebenen Flächenanteil aufweist, wobei der erste ebene Flächenanteil bevorzugt im Wesentlichen oder genau parallel zu dem zweiten ebenen Flächenanteil ausgerichtet ist.
Erzeugen von Defekten mittels mindestens einer Strahlungsquelle, insbesondere einem Laser, in der inneren Struktur des Festkörpers zum Vorgeben einer Rissauslösestelle, ausgehend von der die Festkörperschicht vom Festkörper abgetrennt wird.
Erzeugen von Defekten oder Modifikationen mittels Laserstrahlen mindestens eines Lasers in der inneren Struktur des Festkörpers zum Vorgeben einer Rissführung, entlang der die Festkörperschicht vom Festkörper abgetrennt wird, wobei die Laserstrahlen über den zweiten ebenen Flächenanteil in den Festkörper eindringen,
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Stabilisierungsschicht aus bzw. weist auf eine bevorzugt wasserlösliche Keramik, insbesondere Fortafix von Detakta, und/oder ein lösliches Polymer, insbesondere Poly(ethylenglycol) (PEG), insbesondere mit unterschiedlichen und/oder angepassten Kettenlängen. Bei Fortafix handelt es sich um Ein- und Zweikomponenten-Keramikzemente zum Einsatz als Kleber, Glasur zum Schutz vor Korrosion und chemischen Einflüssen, Gießmasse für den Formenbau oder zur Isolation, als Tauchmasse zur Befestigung von Heizdrähten, für das Einsetzen von Messerklingen, z.B. in Metall oder Keramikgriffen. Das Polymer (PEG) ist in Wasser und einer Reihe von organischen Lösemitteln löslich. Es ist unlöslich in Hexan, Diethylether und tert-Butylmethylether - also anderen organischen Lösungsmitteln. Dementsprechend können die Oberflächenstrukturen/Bauteile mit PEG verfüllt werden, bevor eine Schutzschicht aufgebracht wird. Die Stabilisierungsschicht wird bevorzugt in-situ erzeugt oder als Folie bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ wird die Stabilisierungsschicht eingegossen bzw. die Schicht und/oder die freiliegenden Bauteile werden mit flüssigem Material beaufschlagt, das erst durch Aushärten bzw. Verfestigen zur Stabilisierungsschicht wird. Die Stabilisierungsschicht wird zusätzlich oder alternativ durch Aufbringen eines Lösungsmittels oder durch Eintauchen in ein Lösungsmittel von der Schicht oder den freiliegenden Bauteilen entfernt. Die Stabilisierungsschicht weist somit ein Keramikmaterial auf oder besteht daraus und/oder sie weist ein Polymermaterial auf oder besteht daraus. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Modifikationen nacheinander in mindestens einer Zeile oder Reihe oder Linie erzeugt, wobei die in einer Zeile oder Reihe oder Linie erzeugten Modifikationen bevorzugt in einem Abstand X und mit einer Höhe H erzeugt werden, damit ein sich zwischen zwei aufeinander folgenden Modifikationen ausbreitender Riss, insbesondere in Kristallgitterrichtung ausbreitender Riss, dessen Rissausbreitungsnchtung in einem Winkel W gegenüber der Ablöseebene ausgerichtet ist, die beiden Modifikationen miteinander verbindet. Der Winkel W liegt hierbei bevorzugt zwischen 0° und 6°, insbesondere bei 4°. Bevorzugt breitet sich der Riss von einem Bereich unterhalb des Zentrums einer ersten Modifikation hin zu einem Bereich oberhalb des Zentrums einer zweiten Modifikation hin aus. Der hierbei wesentliche Zusammenhang ist daher, dass die Größe der Modifikation in Abhängigkeit des Abstands der Modifikationen und des Winkels W verändert werden kann bzw. muss.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in einem ersten Schritt die Modifikationen auf einer Linie und bevorzugt im gleichen Abstand zueinander erzeugt. Weiterhin ist vorstellbar dass eine Vielzahl dieser im ersten Schritt erzeugten Linien erzeugt werden. Diese ersten Linien werden besonders bevorzugt parallel zur Rissausbreitungsnchtung uns bevorzugt geradlinig oder kreisbogenförmig, insbesondere in derselben Ebene, erzeugt. Nach der Erzeugung dieser ersten Linien werden bevorzugt zweite Linien zum Auslösen und/oder Treiben von bevorzugt unterkritischen Rissen erzeugt. Diese zweiten Linien werden ebenfalls bevorzugt geradlinig erzeugt. Besonders bevorzugt sind die zweiten Linien gegenüber den ersten Linien geneigt, insbesondere orthogonal ausgerichtet. Die zweiten Linien erstrecken sich bevorzugt in derselben Ebene wie die ersten Linien oder besonders bevorzugt in einer Ebene die parallel zu der Ebene ist, in der sich die ersten Linien erstrecken. Anschließende werden bevorzugt dritte Linien erzeugt zum Verbinden der unterkritischen Risse erzeugt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Kühleinrichtung zum Abkühlen der Aufnahmeschicht auf eine Temperatur zwischen -130°C und -10°C, insbesondere auf eine Temperatur zwischen -80°C und -50°C, vorgesehen. Die Kühleinrichtung weist bevorzugt ein Vernebelungsmittel, insbesondere mindestens oder genau eine perforierte Rohrleitung, zum Vernebeln von flüssigem Stickstoff auf und die Kühlwirkung wird besonders bevorzugt durch vernebelten Stickstoff erzeugt. Alternativ ist denkbar, dass die Kühleinrichtung ein Stickstoffbad aufweist, wobei die Aufnahmeschicht beabstandet zu in dem Stickstoffbad vorgehaltenen flüssigen Stickstoff positioniert wird. Alternativ ist denkbar, dass die Kühleinrichtung ein, insbesondere flüssigen oder nebelartigen, Stickstoff bevorzugt gleichförmig bereitstellendes Sprühmittel vorgesehen ist, wobei das Sprühmittel bevorzugt oberhalb und/oder seitlich der Aufnahmeschicht angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da der flüssige Stickstoff zum definierten Abkühlen von Objekten sehr gut geeignet ist. Ferner ist diese Ausführungsform vorteilhaft, da gegenüber Tieftemperaturprozessen von weniger als -80°C oder von weniger als -90°C ein sehr viel energieeffizienterer Prozess bereitgestellt wird.
Die Kühleinrichtung weist bevorzugt ein Stickstoffbad und eine Positioniereinrichtung um definierten Einstellen des Abstands der Position der Aufnahmeschicht zu den im Stickstoffbad vorgehaltenen flüssigen Stickstoff auf, wobei das Stickstoffbad und die Positioniereinrichtung bevorzugt in einem gegenüber der Umgebung zumindest teilweise und bevorzugt vollständig abgegrenzten Raum angeordnet sind.
Eine oder mehrere Temperaturmesseinrichtung/en ist/sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Bevorzugt werden mit den Temperaturmessvorrichtung/en und Temperaturmessung/en durchgeführt, wobei die erfassten Temperaturwerte bevorzugt zur Regelung der Stellung bzw. des Durchflusses durch ein Stickstoffventil zur Temperaturkontrolle verwendet werden.
Zur homogeneren Temperierung kann außerdem ein Ventilator im Kammerinneren eingesetzt werden, der eine erzwungene Konvektion erzeugt und damit Temperaturgradienten vermindert.
Eine weitere, nicht abgebildete Möglichkeit der Kühlung ist die Kontaktkühlung mit einem temperierten Kühlkörper, der beispielsweise von einem Kühlmittel in geschlossenem Kreislauf durchflössen wird und in Kontakt mit dem Festkörper gebracht wird.
Die Temperaturmessung erfolgt bevorzugt am Festkörper, insbesondere an der Aufnahmeschicht und/oder an der Unterseite des Festkörpers, bevorzugt ist die Festkörperunterseite zum Kammerboden beabstandet angeordnet, wobei zur Positionierung des Festkörpers bevorzugt eine Positioniereinrichtung vorgesehen ist, mittels der besonders bevorzugt der Abstand des Festkörpers zum Kammerboden oder der Abstand der Aufnahmeschicht zu dem flüssigen Stickstoff, insbesondere Temperaturabhängig, veränderbar ist.
Ferner ist bevorzugt eine Kammer zum Aufnehmen des Stickstoffs und der Positioniereinrichtung vorgesehen, wobei die Kammer bevorzugt verschließbar ist und/oder gegenüber der Umgebung thermisch isoliert ist.
Gemäß der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Festkörper-Ausgangsmaterial bevorzugt ein monokristallines, polykristallines oder amorphes Material verstanden. Bevorzugt eignen sich wegen der stark anisotropen atomaren Bindungskräfte Monokristalline mit einer stark anisotropen Struktur. Das Festkörper-Ausgangsmaterial weist bevorzugt ein Material oder eine Materialkombination aus einer der Hauptgruppen 3, 4, 5 und/oder der Nebengruppe 12 des Periodensystems der Elemente, insbesondere eine Kombination aus Elementen der 3., 4., 5. Hauptgruppe und der Nebengruppe 12, wie z.B. Zinkoxid oder Cadmiumtellurid, auf.
Neben Siliziumkarbid kann das Halbleiter-Ausgangsmaterial beispielsweise auch aus Silizium, Galliumarsenid GaAs, Galliumnitrid GaN, Siliciumcarbid SiC, Indiumphosphid InP, Zinkoxid ZnO, Aluminiumnitrid AIN, Germanium, Gallium(lll)-oxid Ga2C>3, Aluminiumoxid AI2O3 (Saphir), Galliumphosphid GaP, Indiumarsenid InAs, Indiumnitrid InN , Aluminiumarsenid AlAs oder Diamant bestehen.
Der Festkörper bzw. das Werkstück (z.B. Wafer) weist bevorzugt ein Material oder eine Materialkombination aus einer der Hauptgruppen 3, 4 und 5 des Periodensystems der Elemente auf, wie z.B. SiC, Si, SiGe, Ge, GaAs, InP, GaN , AI2O3 (Saphir), AIN. Besonders bevorzugt weist der Festkörper eine Kombination aus der vierten, dritten und fünften Gruppe des Periodensystems vorkommenden Elementen auf. Denkbare Materialien oder Materialkombinationen sind dabei z.B. Galliumarsenid, Silizium, Siliziumcarbid, etc. Weiterhin kann der Festkörper eine Keramik (z.B. AI2O3 - Alumiumoxid) aufweisen oder aus einer Keramik bestehen, bevorzugte Keramiken sind dabei z.B. Perovskitkeramiken (wie z.B. Pb-, O-, Ti/Zr-haltige Keramiken) im Allgemeinen und Blei-Magnesium-Niobate, Bariumtitanat, Lithiumtitanat, Yttrium-Aluminium-Granat, insbesondere Yttrium-Aluminium- Granat Kristalle für Festkörperlaseranwendungen, SAW-Keramiken (surface acoustic wave), wie z.B. Lithiumniobat, Galliumorthophosphat, Quartz, Calziumtitanat, etc. im Speziellen. Der Festkörper weist somit bevorzugt ein Halbleitermaterial oder ein Keramikmaterial auf bzw. besonders bevorzugt besteht der Festkörper aus mindestens einem Halbleitermaterial oder einem Keramikmaterial. Der Festkörper ist bevorzugt ein Ingot oder ein Wafer. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Festkörper um ein für Laserstrahlen zumindest teilweise transparentes Material. Es ist somit weiterhin denkbar, dass der Festkörper ein transparentes Material aufweist oder teilweise aus einem transparenten Material, wie z.B. Saphir, besteht bzw. gefertigt ist. Weitere Materialien, die hierbei als Festkörpermaterial alleine oder in Kombination mit einem anderen Material in Frage kommen, sind z.B. „wide band gap"-Materialien, InAISb, Hochtemperatursupraleiter, insbesondere seltene Erden Cuprate (z.B. YBa2Cu3C ). Es ist zusätzlich oder alternativ denkbar, dass der Festkörper eine Photomaske ist, wobei als Photomaskenmaterial im vorliegenden Fall bevorzugt jedes zum Anmeldetag bekannte Photomaskenmaterial und besonders bevorzugt Kombinationen daraus verwendet werden können. Ferner kann der Festkörper zusätzlich oder alternativ Siliziumcarbid (SiC) aufweisen oder daraus bestehen. Die Modifikationen können eine Phasenumwandlung des Festkörpermaterials, insbesondere von Siliziumkarbid in Silizium und Kohlenstoff, darstellen, wodurch eine Volumenausdehnung im Festkörper erzeugt wird, was wiederum Druckspannungen im Festkörper erzeugt.
Die erfindungsgemäße Laser-Beaufschlagung bewirkt bevorzugt eine stoffspezifische ortsaufgelöste Kumulierung des Energieeintrags, woraus eine definierte Temperierung des Festkörpers an einem definierten Ort oder an definierten Orten sowie in einer definierten Zeit resultiert. In einer konkreten Anwendung kann der Festkörper aus Siliziumcarbid bestehen, wodurch bevorzugt eine stark lokal begrenzte Temperierung des Festkörpers auf eine Temperatur von z.B. mehr als 2830 +/- 40°C vorgenommen wird. Aus dieser Temperierung resultieren neue Stoffe oder Phasen, insbesondere kristalline und/oder amorphe Phasen, wobei die resultierenden Phasen bevorzugt Si- (Silizium) und DLC- (Diamond-like carbon) Phasen sind, die mit deutlich verringerter Festigkeit entstehen. Durch diese festigkeitsreduzierte Schicht ergibt sich dann der Ablösebereich bzw. die Ablöseebene.
Ferner wird die zuvor genannte Aufgabe durch einen Festkörper gelöst, der nacheinem zuvor genannten Verfahren hergestellt wurde und mindestens eine Ablöseebene im Inneren des Festkörpers aufweist, wobei die Ablöseebene aus Modifikation gebildet wird, die mittels Laserstrahlung erzeugt wurden. Ferner weist der Festkörper einen aus einem Hochtemperaturbehandlungsverfahren resultierenden Bereich auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind an dem Bereich die Schicht/en und/oder Bauteil/e angeordnet oder erzeugt. Alternativ können die Schicht/en und/oder Bauteil/e an einer Oberfläche der abzutrennenden Festkörperschicht angeordnet oder erzeugt sein. Der Festkörper hat bevorzugt eine Dicke bzw. mittlere Dicke von weniger als Ι ΟΟΟμηη, insbesondere von weniger als δθθμηη oder 700μηΊ oder ΘΟΟμηη oder 500μηι oder 400μηΊ oder 300μηΊ oder 200μηΊ oder 10Ομηη oder δθμηη oder 50 μηη.
Gegenstand der Erfindung ist somit auch das Herstellen von Bauelementen auf einem solchen vorbehandelten/modifizierten Wafer und der modifizierte Wafer als Bauteilsubstrat selbst.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung zusätzlich oder alternativ auf eine Mehrkomponentenanordnung. Die erfindungsgemäße Mehrkomponentenanordnung wird dabei bevorzugt mittels eines in dieser Schutzrechtsschrift beschriebenen Verfahres erzeugt und weist besonders bevorzugt mindestens eine Festkörperschicht auf. Die Festkörperschicht besteht dabei bevorzugt zu mehr als 50% (massemäßig), insbesondere zu mehr als 75% (massemäßig) oder zu mehr als 90% (massemäßig) oder zu mehr als 95% (massemäßig) oder zu mehr als 98% (massemäßig) oder zu mehr als 99% (massemäßig) aus SiC, wobei die Festkörperschicht im Bereich einer ersten Oberfläche Druckspannungen erzeugende Modifikationen oder Modifikationsbestandteile aufweist, wobei die Modifikationen amorphisierte (phasenumgewandelte) Bestandteile der Festkörperschicht sind, wobei die Modifikationen näher zur ersten Oberfläche beabstandet sind oder diese mit ausbilden als zu einer zweiten Oberfläche, wobei die zweite Oberfläche parallel oder im Wesentlichen parallel zur ersten Oberfläche ausgebildet ist, wobei die erste Oberfläche eben oder im Wesentlichen eben ist und/oder wobei die zweite Oberfläche eben oder im Wesentlichen eben ist. Ferner weist die erfindungsgemäße Mehrkomponentenanordnung ebenfalls eine an der ersten Oberfläche der Festkörperschicht erzeugte Metallschicht auf. Ferner ist es möglich, dass an der zweiten Oberfläche eine oder mehrere weitere Schichten und/oder ein oder mehrere weitere Bauteile angeordnet sind, insbesondere zum Ausbilden von elektrischen Komponenten, die als horizontale oder vertikale Bauelemente eingesetzt werden können.
Bevorzugt erfolgt die Erzeugung einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche des Festkörpers, wobei die freiliegende Oberfläche Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht ist. Bevorzugt werden die Modifikationen zum Ausbilden der Ablöseebene vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt. Weiterhin kann einer äußere Kraft in den Festkörper zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper eingeleitet werden, wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene bewirkt.
Bevorzugt sind die Modifikationen weniger als 200 μηη, insbesondere weniger als 150 μηη oder weniger als 1 10 μηη oder weniger als 100 μηη oder weniger als 75 μηη oder weniger als 50 μηη, von der zweiten Oberfläche beabstandet.
Eine Oberfläche ist im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt als im Wesentlichen eben anzusehen, wenn jeder Quadratzentimeter der Oberfläche beim Anliegen der Oberfläche an einer idealen glatten und ideal ebenen Oberfläche zumindest mit einem Bestandteil die ideal glatte und ideal ebene Oberfläche berührt.
Eine Oberfläche ist im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt als eben anzusehen, wenn jeder Quadratzentimeter, insbesondere Quadratmillimeter, der Oberfläche beim Anliegen der Oberfläche an einer idealen glatten und ideal ebenen Oberfläche zumindest mit mehreren, insbesondere mit mindestens 2, 3, 4 oder 5 Bestandteilen die ideal glatte und ideal ebene Oberfläche berührt.
Im Weg der Laserstrahlung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor dem Eindringen der Laserstrahlung in das Spendersubstrat bzw. in den Festkörper ein diffraktives optisches Element (DOE) angeordnet. Die Laserstrahlung wird durch das DOE auf mehrere Lichtpfade zum Erzeugen mehrerer Fokusse aufgeteilt. Das DOE bewirkt bevorzugt über eine Länge von 200μηΊ eine Bildfeldwölbung, die kleiner oder gleich δθμηη, insbesondere kleiner oder gleich 30μηι oder kleiner oder gleich 10μηι oder kleiner oder gleich 5 μηη oder kleiner oder gleich 3μη"ΐ, ist, wobei durch das DOE zumindest 2 und bevorzugt mindestens oder genau 3 oder mindestens oder genau 4 oder mindestens oder genau 5 oder mindestens oder genau oder bis zu 10 oder mindestens oder genau oder bis zu 20 oder mindestens oder genau oder bis zu 50 oder bis zu 100 Fokusse zur Veränderung der Materialeigenschaften des Spendersubstrats zeitgleich erzeugt werden. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da eine signifikante Prozessbeschleunigung erzielt werden kann.
Es wurde somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung erkannt, dass hohe Leistungen mit diffraktiven optischen Elementen (DOEs) auf mehrere Foki in der Brennebene aufgeteilt werden. DOEs zeigen Interferenzerscheinungen schon vor der Brennebene, es wurde erkannt, dass Interferenzen an der Oberfläche, vor der Brennebene lokale Intensitätsmaxima erzeugen können, die zur Schädigung der Oberfläche führen können und zu einer verringerten Transmissivität für Laserstrahlung zur Bearbeitung in der Tiefe führen können. Weiterhin wurde erkannt, dass manche Materialien (Bsp: SiC) lokale Brechindex- und andere Materialeigenschaftsunterschiede (z.B. Absorption, Transmission, Streuung), z.B. durch die Materialdotierung (häufiges Auftreten: Dotierfleck) haben. Ferner wurde erkannt, dass abhängig von der Oberflächenrauhigkeit des Materials an der Lasereinkoppeloberfläche die Wellenfront des Lasers in der Tiefe des Materials signifikant beeinträchtigt werden kann, sodass der Fokus reduzierte Intensität aufweist (geringere Multiphotonenübergangswahrscheinlichkeit), was wieder höhere Intensitäten mit oben genannten Problemen nach sich ziehen würde.
Eine Einstrahlung der Laserstrahlen auf bzw. in den Festkörper bzw. das Spendersubstrat unter dem Brewster-Winkel ist kompliziert bzw. kann anspruchsvoll sein, da die unterschiedlichen Strahlanteile unterschiedlich lange Wege im hochbrechenderen Medium zurücklegen. Der Fokus muss dementsprechend durch höhere Energie angepasst werden und/oder durch Strahlformung. Die Strahlformung erfolgt hierbei bevorzugt z.B. über ein oder mehrere diffraktive optische Element/e (DOE), was diesen Unterschied abhängig über das
Laserstrahlprofil ausgleicht. Der Brewster-Winkel ist relativ groß, was bei hoher numerischer
Apertur Anforderungen an die Optik und deren Maße sowie Arbeitsabstand stellt. Dennoch ist diese Lösung vorteilhaft, da reduzierte Reflexionen an der Oberfläche auch zu reduzierter
Oberflächenschädigung beitragen, da die Lichtintensität besser ins Material hineinkoppelt. Im
Sinne dieser Erfindung können Laserstrahlen auch in allen anderen in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen im Brewster-Winkel oder im Wesentlichen im Brewster- Winkel eingestrahlt werden. Zur Brewster-Winkel-Einkopplung wird hiermit auf das Dokument„Optical Properties of Spin-Coated ΤΊ02 Antireflection Films on Textured Single- Crystalline Silicon Substrates" (Hindawi Publishing Corporation International Journal of Photoenergy, Volume 2015, Article ID 147836, 8 pages, http://dx.doi.org/10.1 155/2015/147836) verwiesen. Dieses Dokument wird durch Bezugnahme vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gemacht. Das zuvor genannte und einbezogene Dokument offenbart insbesondere Berechnungen zum optimalen Einstrahlwinkel für verschiedene Materialien und damit Brechindizes. Die Energie des Lasers bzw. der Laserbeaufschlagungseinrichtung wird nicht so sehr in Abhängigkeit vom Material, sondern eher von der möglichen Transmission unter einem bestimmten Winkel angepasst. Wenn also die optimale Transmission z.B. 93% beträgt, so müssen diese Verluste gegenüber Versuchen mit senkrechter Einstrahlung und Verlusten von z.B. dann 17% berücksichtigt werden und die Laserleistung dementsprechend angepasst werden.
Ein Beispiel: 83% Transmission senkrecht gegenüber 93% unter Winkel, bedeutet, dass zum Erzielen der gleichen Energie in der Tiefe, nur noch 89% der bei senkrechter Einstrahlung verwendeten Laserleistung benötigt werden (0.83/0.93=0.89). Im Sinne der Erfindung dient der Teil der schrägen Einstrahlung also bevorzugt dazu weniger Licht durch Oberflächenreflexion zu verlieren und mehr in die Tiefe zu bringen. Ein mögliches nachgelagertes Problem, das dadurch in bestimmten Konstellationen auftreten kann, ist, dass der Fokus in der Tiefe ein „schiefes" Profil erhalten kann und damit die erreichten Intensitäten - die Schlüsselgröße für Multiphotonenbearbeitung - wieder geringer sind, eventuell also sogar geringer als bei senkrechter Einstrahlung, wo alle Strahlanteile denselben optischen Weg im Material durchlaufen. Dies kann dann bevorzugt durch ein diffraktives optisches Element oder durch mehrere diffraktive Elemente oder einen durchlaufenden Keil oder mehrere durchlaufende Keile - und/oder andere optische Elemente - im Strahlengang geschehen, die diese zusätzlichen Wege und/oder den Einfluss auf die einzelnen Strahlen - insbesondere unterschiedliche sphärische Aberrationen über das Strahlprofil hin - kompensieren. Diese DOEs kann man numerisch mit geeigneten Softwarelösungen (z.B. Virtuallab von Lighttrans, Jena) berechnen und dann fertigen bzw. bereitstellen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich bevorzugt zusätzlich oder alternativ auf ein Verfahren zur Erzeugung von Modifikationen in einem Festkörper, wobei durch die Modifikationen ein Rissführungsbereich bzw. eine Ablöseebene zum Führen eines Risses zum Abtrennen eines Festkörperanteils, insbesondere einer Festkörperschicht, von dem Festkörper vorgegeben wird. Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren mindestens die Schritte: Bewegen des Festkörpers relativ zu einer Laserbeaufschlagungseinrichtung bzw. einem Laser, nacheinander Erzeugen von einer Vielzahl an Laserstrahlen mittels der Laserbeaufschlagungseinrichtung zum Erzeugen von jeweils mindestens einer Modifikation, wobei die Laserbeaufschlagungseinrichtung zur definierten Fokussierung der Laserstrahlen und/oder zur Anpassung der Laserenergie, insbesondere kontinuierlich, in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter, insbesondere von einer Vielzahl an Parametern, insbesondere zwei, mindestens zwei oder genau zwei oder maximal wie Parameter, eingestellt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wir ein Fluid, insbesondere ein Gas, insbesondere Luft, zwischen der Laserbeaufschlagungseinrichtung und den Festkörper bewegt. Bevorzugt wird ein Strömungsverhaltens des sich zwischen dem Festkörper und der Laserbeaufschlagungseinrichtung, insbesondere im Bereich des Strahlungsverlaufs, befindlichen Fluids zur Verhinderung von Staubansammlungen im Bereich des Laserstrahlung eingestellt. Die Einstellung des Strömungsverhaltens erfolgt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch das Zuführen eines Fluids, insbesondere ionisierten Gases, in den Bereich des Strahlenverlaufs zwischen einem Objektiv und dem Festkörper oder die Einstellung des Strömungsverhaltens erfolgt durch Erzeugen eines Unterdrucks, insbesondere eines Vakuums, in dem Bereich des Strahlenverlaufs zwischen einem Objektiv und dem Festkörper.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Festkörper mindestens eine Beschichtung auf oder wird mit einer Beschichtung beschichtet, wobei deren Brechzahl zu der Brechzahl der Oberfläche des Festkörpers, an welcher die Beschichtung angeordnet ist, verschieden ist, oder wobei an dem Festkörper eine Beschichtung erzeugt wird, deren Brechzahl zu der Brechzahl der Oberfläche des Festkörpers, an welcher die Beschichtung angeordnet ist, verschieden ist. Vor oder nach der Erzeugung bzw. Anordnung der Beschichtung erfolgt bevorzugt der Schritt des Erzeugens von Modifikationen im Inneren des Festkörpers mittels LAS ER-Strahlen einer Laserbeaufschlagungseinrichtung, wobei durch die Modifikationen bevorzugt der Rissführungsbereichs vorgegeben wird, entlang dem eine Abtrennung der Festkörperschicht von dem Festkörper erfolgt.
Die Beschichtung wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels Spin-Coating erzeugt wird oder erzeugt ist, wobei die Beschichtung Nanopartikel, insbesondere von mindestens einem Material ausgewählt aus der Liste zumindest bestehend aus Silizium, Siliziumcarbid, Titanoxid, Glas oder AI203, aufweist.
Mehrere Beschichtungen sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung übereinander angeordnet oder werden übereinander erzeugt, wobei deren Brechzahlen voneinander verschieden sind, bevorzugt weist eine erste Beschichtung, die an dem Festkörper angeordnet ist oder erzeugt wird eine größere Brechzahl auf als eine Zusatzbeschichtung, die an der ersten Beschichtung erzeugt wird.
Die Beschichtungen werden somit bevorzugt derart ausgewählt und erzeugt bzw. angeordnet, dass die Brechzahl der jeweiligen Schicht mit dem Abstand der jeweiligen Schicht zum Festkörper bevorzugt kleiner wird bzw. abnimmt. Somit ist bei einer Schichtung: 1 . Festkörper, 2. erste Beschichtung, 3. zweite Beschichtung, 4. dritte Beschichtung die Brechzahl des Festkörpers bevorzugt größer als die Brechzahl der ersten Beschichtung und die Brechzahl der ersten Beschichtung ist bevorzugt größer als die Brechzahl der zweiten Beschichtung und die Brechzahl der zweiten Beschichtung ist bevorzugt größer als die Brechzahl der dritten Beschichtung. Die Stufen zwischen den Brechzahlen können hierbei kontinuierlich oder diskontinuierlich verlaufen. Ferner können die unterschiedlichen Beschichtungen unterschiedliche Dicken aufweisen. Es ist hierbei jedoch denkbar, dass zwei oder drei oder mehrere der Beschichtungen die gleiche Dicke aufweisen. Bevorzugt weist eine Beschichtung jeweils eine Dicke im Bereich zwischen 50-400nm auf. Dies bedeutet, dass z.B. die erste Beschichtung eine Dicke (bzw. mittlere Dicke) von 100nm aufweisen kann. Die Dicken der zweiten Beschichtung und der dritten Beschichtung können damit im Wesentlichen übereinstimmen oder vollständig damit übereinstimmen, wobei zumindest eine der Beschichtungen und bevorzugt beide eine davon abweichende Dicke aufweisen. So kann die zweite Beschichtung z.B. eine Dicke (bzw. mittlere Dicke) von 150nm aufweisen. Weiterhin kann die dritte Beschichtung dicker oder dünner als die erste Beschichtung und/oder als die zweite Beschichtung sein, wie z.B. eine Dicke (bzw. mittlere Dicke) von 75nm, 1 10nm oder 300nm aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt ebenfalls den Schritt des Abtragens von Material des Spendersubstrats ausgehend von einer sich in Umfangsrichtung des Spendersubstrats erstreckenden Oberfläche in Richtung Zentrum des Spendersubstrats, insbesondere zum Erzeugen einer umlaufenden Vertiefung. Bevorzugt wird durch den Materialabtrag der Ablösebereich freigelegt. D.h. Modifikationen, die den Ablösebereich bzw. eine Ablöseebene definieren können zuvor erzeugt worden sein. Somit ist es möglich, dass das Spendersubstrat in einem Ablösebereich oder entlang einer Ablöseebene durch die Modifikationen derart geschwächt wird, dass sich die Festkörperlage bzw. Festkörperschicht infolge des Materialabtrags von dem Spendersubstrat ablöst oder nach dem Materialabtrag eine solche Anzahl an Modifikationen erzeugt wird, dass das Spendersubstrat im Ablösebereich derart geschwächt wird, dass sich die Festkörperlage von dem Spendersubstrat ablöst oder eine Spannungserzeugungsschicht an einer zur umlaufenden Oberfläche geneigt ausgerichteten, insbesondere ebenen, Oberfläche des Spendersubstrats erzeugt oder angeordnet wird und durch ein thermisches Beaufschlagen der Spannungserzeugungsschicht mechanische Spannungen in dem Spendersubstrat erzeugt werden, wobei durch die mechanischen Spannungen ein Riss zum Abtrennen einer Festkörperlage entsteht, der sich ausgehend von der durch den Materialabtrag freigelegten Oberfläche des Spendersubstrats entlang der Modifikationen ausbreitet.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da sich ein Rand des Spendersubstrats, in dessen Bereich sich nur sehr aufwendig Modifikationen zur weiteren Ausbildung des Ablösebereichs erzeugen lassen, entfernen oder reduzieren oder modifizieren lässt. Hierdurch erfolgt somit ein radialer Materialabtrag, durch den der Abstand der umlaufenden Oberfläche zum Ablösebereich reduziert wird.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und/oder der nachfolgenden Beschreibungsteile.
Der durch die Modifikationen vorgegebene Ablösebereich ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor dem Materialabtrag weiter zur umlaufenden Oberfläche des Spendersubstrats beabstandet als nach dem Materialabtrag. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da der Ablösebereich somit einfach zu erzeugen ist und dennoch nach dem Materialabtrag bevorzugt an der äußeren umlaufenden Oberfläche des Spendersubstrats angrenzt.
Die Modifikationen zum Vorgeben des Ablösebereichs werden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor dem Materialabtrag erzeugt und durch den Materialabtrag wird zumindest stellenweise eine Reduzierung des Abstands des Ablösebereichs auf weniger als 10mm, insbesondere auf weniger als 5mm und bevorzugt auf weniger als 1 mm, erreicht oder die Modifikationen zum Vorgeben des Ablösebereichs werden nach dem Materialabtrag erzeugt, wobei die Modifikationen derart erzeugt werden, dass der Ablösebereich zumindest stellenweise weniger als 10mm, insbesondere weniger als 5mm und bevorzugt weniger als 1 mm, zu einer durch den Materialabtrag freigelegten Oberfläche beabstandet ist. Besonders bevorzugt sind zumindest einzelne Modifikationen des Ablösebereichs Bestandteil der durch den Materialabtrag freigelegten und zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umlaufenden Oberfläche des Spendersubstrats.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Material mittels Ablations- Strahlen, insbesondere Ablations-LASER-Strahlen, oder Ablations-Fluiden entfernt oder durch den Materialabtrag wird eine Vertiefung mit einer asymmetrischen Gestalt erzeugt, oder der Materialabtrag erfolgt zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung des Spendersubstrats im gesamten Bereich zwischen dem Ablösebereich und einer zum Ablösebereich homogen beabstandeten Oberfläche des Spendersubstrats als eine Reduzierung des radialen Erstreckung des Spendersubstrats.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt ebenfalls den Schritt des Erzeugens von mindestens einer Modifikation im Inneren des Spendersubstrats mittels mindestens eines LASER-Strahls, wobei der LASER-Strahl über eine Oberfläche, insbesondere ebene Oberfläche, des Spendersubstrats in das Spendersubstrat eindringt, wobei der LASER-Strahl derart gegenüber der ebenen Oberfläche des Spendersubstrats geneigt ist, dass er in einem Winkel von ungleich 0° oder 180° gegenüber der Längsachse des Spendersubstrates in das Spendersubstrat eindringt, wobei der LASER-Strahl zum Erzeugen der Modifikation im Spendersubstrat fokussiert wird. Die Festkörperschicht bzw. Festkörperscheibe löst sich bevorzugt durch die erzeugten Modifikationen von dem Spendersubstrat ab oder eine Spannungserzeugungsschicht wird an der ebenen Oberfläche des Spendersubstrats erzeugt oder angeordnet und durch ein thermisches Beaufschlagen der Spannungserzeugungsschicht werden mechanische Spannungen in dem Spendersubstrat erzeugt. Durch die mechanischen Spannungen entsteht bevorzugt ein Riss zum Abtrennen einer Festkörperschicht, der sich entlang der Modifikationen ausbreitet. Bevorzugt dringt ein erster Anteil des LASER-Strahls in einem ersten Winkel zur ebenen Oberfläche des Spendersubstrats in das Spendersubstrat ein und mindestens ein weiterer Anteil des LASER-Strahls dringt bevorzugt in einem zweiten Winkel zur eben Oberfläche des Spendersubstrats in das Spendersubstrat ein, wobei sich der Betrag des ersten Winkels von dem Betrag des zweiten Winkels unterscheidet, wobei der erste Anteil des LASER-Strahls und der weitere Anteil des LASER-Strahls zum Erzeugen der Modifikation im Spendersubstrat bevorzugt fokussiert werden.
Bevorzugt wird der Spenderwafer bzw. das Spendersubstrat bzw. der Festkörper und/oder die die LASER-Strahlen emittierende LASER-Einrichtung während der Erzeugung der Modifikationen um eine Rotationsachse rotiert. Besonders bevorzugt erfolgt zusätzlich oder alternativ zur Rotation des Spenderwafers eine Veränderung des Abstandes der LASER- Strahlen zum Zentrum des Spenderwafers. Die Gesamtheit der LASER-Strahlen ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für die Erzeugung von Modifikationen im Bereich des Zentrums des Spendersubstrats und für die Erzeugung von Modifikationen im Bereich eines sich in radialer Richtung ergebenden Rands des Spendersubstrats in derselben Ausrichtung gegenüber der ebenen Oberfläche des Spendersubstrats ausgerichtet.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da der gesamte Querschnitt des Laserstrahls beim Eintritt in den Festkörper eine ebene Fläche trifft, da dann in der Tiefe eine homogene Schädigung auftritt. Diese homogene Schädigung ist bis an den äußeren, insbesondere sich orthogonal zur ebenen Oberfläche erstreckenden, Rand des Spendersubstrats erzeugbar. Somit können die Modifikationen um Randbereich des Spendersubstrats und im Bereich des Zentrums des Spendersubstrats mittels eines Bearbeitungsschritts erzeugt werden.
Der erste Anteil der LASER-Strahlen dringt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem ersten Winkel zur Oberfläche des Spendersubstrats in das Spendersubstrat ein und der weitere Anteil der LASER-Strahlen dringt in einem zweiten Winkel für die Erzeugung von Modifikationen im Bereich des Zentrums des Spendersubstrats und für die Erzeugung von Modifikationen im Bereich eines sich in radialer Richtung ergebenden Rands des Spendersubstrats ein, wobei sich der Betrag des ersten Winkels von dem Betrag des zweiten Winkels stets unterscheidet. Bevorzugt sind der erste Winkel und der zweite Winkel während der Erzeugung der Modifikationen konstant bzw. unverändert bzw. werden nicht verändert.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt ebenfalls den Schritt des Abtragens von Material des Spendersubstrats ausgehend von einer sich in Umfangsrichtung des Spendersubstrats erstreckenden Oberfläche in Richtung Zentrum des Spendersubstrats zum Erzeugen einer Vertiefung. Bevorzugt wird das Material mittels Ablations-LASER-Strahlen entfernt und/oder die Vertiefung wird asymmetrisch erzeugt. Es ist hierbei möglich, dass die einzelne, mehrere, die Mehrzahl oder alle die Ablöseebene bzw. den Ablösebereich erzeugenden bzw. ausbildenden Modifikationen vor oder nach dem Materialabtrag erzeugt werden. Somit kann auch ein erster Anteil der Modifikationen vor dem Materialabtrag erzeugt werden und ein weiterer Anteil an Modifikationen kann nach dem Materialabtrag erzeugt werden. Es ist hierbei möglich, dass die Modifikationen vor dem Materialabtrag mit anderen Laserparametern erzeugt werden als nach dem Materialabtrag. Somit können nach dem Materialabtrag Modifikationen mittels weiterer LASER-Strahlen im Inneren des Spendersubstrats erzeugt werden, wobei die Modifikationen bevorzugt derart positioniert werden, dass sie sich an die Vertiefung anschließen. Die Festkörperscheibe bzw. Festkörperschicht löst sich bevorzugt durch die erzeugten Modifikationen von dem Spendersubstrat ab oder es wird eine Spannungserzeugungsschicht an einer zur umlaufenden Oberfläche geneigt ausgerichteten, insbesondere ebenen, Oberfläche erzeugt oder angeordnet. Bevorzugt werden durch ein thermisches Beaufschlagen der Spannungserzeugungsschicht mechanische Spannungen in dem Spendersubstrat erzeugt, wobei durch die mechanischen Spannungen ein Riss zum Abtrennen einer Festkörperschicht entsteht, der sich ausgehend von der Vertiefung entlang der Modifikationen ausbreitet.
Die Modifikationen werden hierbei bevorzugt mit möglichst kurzen Pulsen in möglichst kleinem vertikalen Bereich durch Fokussierung im Material mit hoher numerischer Apertur erreicht.
Bei der Ablation werden die Ablations-LASER-Strahlen an der Oberfläche des Materials fokussiert, mit einer geringeren numerischen Apertur und oft einer Wellenlänge, die vom Material linear absorbiert wird. Die lineare Absorption der Ablations-LASER-Strahlen an der Materialoberfläche führt zu einer Verdampfung des Materials, der Ablation, also einem Materialabtrag, nicht nur einer Strukturveränderung
Diese Lösung ist vorteilhaft, da ein Randbereich des Spendersubstarts mittels einer materialabtragenden Behandlung bearbeitet wird, durch die der äußere Rand des Spendersubstrats im Bereich der Ebene, in der sich der Riss ausbreitet, in Richtung Zentrum des Spendersubstrats verlagert wird. Die Verlagerung erfolgt bevorzugt soweit in Richtung Zentrum, dass in Abhängigkeit der Eindringtiefe der LASER-Strahlen und/oder der Winkel der LASER-Strahlen zueinander alle LASER-Strahlen über dieselbe ebene Oberfläche in das Spendersubstrat eindringen können.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und/oder der nachfolgenden Beschreibungsteile.
Die Vertiefung umgibt das Spendersubstrat gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vollständig in Umfangsrichtung. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da der Riss über den gesamten Umfang des Spendersubstrats definiert in das Spendersubstrat einleitbar ist.
Die Vertiefung verläuft gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Richtung Zentrum bis zu einem Vertiefungsende hin enger werdend, insbesondere keil- oder kerbförmig, wobei das Vertiefungsende in der Ebene liegt, in der sich der Riss ausbreitet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch das Vertiefungsende eine Kerbe schaffen wird, durch welche die Ausbreitrichtung des Risses vorgegeben wird. Die asymmetrische Vertiefung wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels eines zur Vertiefung zumindest abschnittsweise negativ geformten Schleifwerkzeugs erzeugt. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, das Schleifwerkzeug gemäß der zu erzeugenden Kante bzw. Vertiefung herstellbar ist.
Das Schleifwerkzeug weist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens zwei verschieden geformte Bearbeitungsanteile auf, wobei ein erster Bearbeitungsanteil zum Bearbeiten des Spendersubstrats im Bereich der Unterseite einer abzutrennenden Festkörperscheibe und ein zweiter Bearbeitungsanteil zum Bearbeiten des Spendersubstrats im Bereich der Oberseite der von dem Spendersubstrat abzutrennenden Festkörperscheibe bestimmt ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da mittels des Schleifwerkzeugs neben Umformungen zum Bewirken einer verbesserten Rissführung ebenfalls Umformungen zur besseren Handhabung zeitgleich oder zeitversetzt an dem Spendersubstart bzw. an den eine oder mehrere Festkörperscheibe/n ausbildenden Anteilen des Spendersubstrats bewirkt werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt der erste Bearbeitungsanteil eine tiefere oder volumenmäßig größere Vertiefung in dem Spendersubstrat als der zweite Bearbeitungsanteil, wobei der erste Bearbeitungsanteil und/oder der zweite Bearbeitungsanteil gebogene oder gerade Schleifflächen aufweisen. Bevorzugt weist der erste Bearbeitungsanteil eine gebogene Hauptschleiffläche auf und der zweite Bearbeitungsanteil weist bevorzugt ebenfalls eine gebogene Nebenschleiffläche auf, wobei der Radius der Hauptschleiffläche größer ist als der Radius der Nebenschleiffläche, bevorzugt ist der Radius der Hauptschleiffläche mindestens doppelt so groß wie der Radius der Nebenschleiffläche oder der erste Bearbeitungsanteil weist eine gerade Hauptschleiffläche auf und der zweite Bearbeitungsanteil weist eine gerade Nebenschleiffläche auf, wobei mittels der Hauptschleiffläche mehr Material als mit der Nebenschleiffläche von dem Spendersubstrat entfernt wird oder der erste Bearbeitungsanteil weist eine gerade Hauptschleiffläche auf und der zweite Bearbeitungsanteil weist eine gebogene Nebenschleiffläche auf oder der erste Bearbeitungsanteil weist eine gebogene Hauptschleiffläche auf und der zweite Bearbeitungsanteil weist eine gerade Nebenschleiffläche auf.
Bevorzugt weist das Schleifwerkezeug eine Vielzahl, insbesondere mehr als 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, an Bearbeitungsanteilen auf, um eine entsprechende Vielzahl an unterschiedlichen Festkörperscheiben zuordenbaren Anteile des Spendersubstrats spanend bzw. materialentfernend zu bearbeiten. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Ablations-LASER-Strahlen mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 300 nm (UV-Ablation mit frequenzverdreifachtem Nd:YAG- oder anderem Festkörperlaser) und 10 μηη (C02- Gaslaser, oft für Gravur und Schneidprozesse verwendet), mit einer Pulsdauer von weniger als 100 Mikrosekunden und bevorzugt von weniger als 1 Mikrosekunde und besonders bevorzugt von weniger als 1/10 Mikrosekunde und mit einer Pulsenergie von mehr als 1 μ J und bevorzugt von mehr als 10 erzeugt. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da mittels einer LASER-Einrichtung und nicht mittels eines sich abnutzenden Schleifwerkezeugs die Vertiefung erzeugbar ist.
Die Modifikationen im Spendersubstrat werden materialabhängig bevorzugt mit den nachfolgend angeführten Konfigurationen bzw. LASER-Parametern erzeugt: Besteht das Spendersubstrat aus Silizium oder weist das Spendersubstart Silizium auf, so werden bevorzugt Nanosekundenpulse oder kürzer(<500ns), eine Pulsenergie im Mikrojoulebereich (<100μύ) und eine Wellenlänge >1000nm verwendet.
Bei allen anderen Materialien und Materialkombinationen werden bevorzugt Pulse <5 Pikosekunden, Pulsenergien im Mikrojoulebereich (<100μύ) und Wellenlängen Wellenlängen variabel zwischen 300nm und 2500nm verwendet.
Besonders bevorzugt wird hierbei eine große Apertur vorgesehen, um tief ins Material bzw. den Festkörper zu gelangen. Die Apertur zur Erzeugung der Modifikationen im Inneren des Spendersubstrats ist somit bevorzugt größer als die Apertur zur Ablation von Material mittels der Ablations-LASER-Strahlen zum Erzeugen der Vertiefung. Bevorzugt ist die Apertur mindestens um ein Vielfaches, insbesondere mindestens um das 2, 3, 4, 5, 6-fache größer als die Apertur zur Ablation von Material mittels der Ablations-LASER-Strahlen zum Erzeugen der Vertiefung. Die Fokusgröße zur Erzeugung einer Modifikation ist, insbesondere hinsichtlich ihres Durchmessers, bevorzugt kleiner als Ι Ομηη, bevorzugt kleiner als 5μηι und besonders bevorzugt kleiner als 3μηι.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt ebenfalls einen oder mehrere der nachfolgend genannten Schritte: Bereitstellen des Spendersubstrats bzw. des Bereitstellens eines Spendersubstrats (bzw. Festkörpers) das Kristallgitterebenen aufweist, die gegenüber einer ebenen Hauptoberfläche geneigt sind. Die Hauptoberfläche das Spendersubstrat ist dabei bevorzugt in Längsrichtung des Spendersubstarts einerseits begrenzt, wobei sich eine Kritallgitterebenennormale gegenüber einer Hauptoberflächennormalen in eine erste Richtung neigt. Bereitstellen von mindestens einem Laser. Einbringen von Laserstrahlung des Lasers in das Innere des Festkörpers bevorzugt über die Hauptoberfläche zum Verändern der Materialeigenschaften des Festkörpers im Bereich von mindestens einem Laserfokus. Der Laserfokus wird bevorzugt durch von dem Laser emittierten Laserstrahlen des Lasers gebildet. Die Veränderung der Materialeigenschaft bildet durch Verändern des Eindringortes der Laserstrahlung in das Spendersubstrat eine linienförmige Gestalt aus. Die Veränderungen der Materialeigenschaft werden bevorzugt auf einer Erzeugungsebene erzeugt, die bevorzugt parallel zur Hauptoberfläche verläuft. Die linienförmige Gestalt erstreckt sich bevorzugt zumindest abschnittsweise geradlinig oder gebogen. Die Kristallgitterebenen des Spendersubstrats sind gegenüber der Erzeugungsebene bevorzugt geneigt ausgerichtet. Die linienförmige Gestalt, insbesondere zumindest der sich geradlinig erstreckende Abschnitt oder der sich gebogen erstreckende Abschnitt, ist gegenüber einer sich an der Schnittstelle zwischen der Erzeugungsebene und der Kristallgitterebene ergebenden Schnittlinie bzw. Schnittgeraden geneigt, wodurch die veränderte Materialeigenschaft das Spendersubstrat in Form von unterkritischen Rissen einreißt. Bevorzugt erfolgt der Schritt des Abtrennens der Festkörperschicht durch Einleiten einer äußeren Kraft in das Spendersubstrat zum Verbinden der unterkritischen Risse oder es wird so viel Material auf der Erzeugungsebene mittels der Lasterstrahlung verändert, dass sich unter Verbindung der unterkritischen Risse die Festkörperschicht von dem Spendersubstart ablöst. Die Hauptoberfläche wird hierbei bevorzugt als ideal ebene Oberfläche angesehen/definiert.
Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da dadurch, dass die linienförmige Gestalt gegenüber einer sich an der Schnittstelle zwischen der Erzeugungsebene und der Kristallgitterebene ergebenden Schnittlinie bzw. Schnittgeraden geneigt ist, das Risswachstum senkrecht zur Schreibrichtung begrenzt wird. Die Modifikationen je Schreiblinie werden somit nicht in denselben Kristallgitterebenen erzeugt. Z.B. die ersten 1 -5% der Modifikationen je Schreiblinie können somit nur noch einen Bruchteil, insbesondere weniger als 75% oder weniger als 50% oder weniger als 25% oder weniger als 10% oder keine Kristallgitterebenen, der letzten 1 -5% der Modifikationen derselben Schreiblinie schneiden. Die Schreiblinie ist hierbei bevorzugt länger als 1 cm oder länger als 10cm oder länger als 20cm oder bis zu 20cm lang oder bis zu 30cm lang oder bis zu 40cm lang oder bis zu 50cm lang. Er werden somit je Schreiblinie deutlich weniger Modifikationen in denselben Kristallgitterebenen erzeugt, wodurch eine Rissausbreitung entlang dieser Kristallgitterebenen begrenzt wird. Geneigt ist hierbei als nicht parallel oder nicht überlagernd zu verstehen und kann somit zum Beispiel schon ab einem Winkel von 0,05° vorliegen, wobei sich auch bei sehr kleinen Winkeln, insbesondere unter 1 °, über die Erstreckungslänge der linienförmigen Gestalt voneinander verschiedene Kristallgitterebenen, insbesondere Gleitebenen, durch die Modifikation bzw. Modifikationen lokal geschnitten bzw. modifiziert bzw. verändert werden. Dies führt zu einem wesentlichen zweiten Vorteil der vorliegenden Erfindung, nämlich dass die Schreibrichtung nicht zwingend derart ausgeführt werden muss, dass die weiteren erzeugten Risse die zuletzt erzeugten Risse überlagern müssen. Es ist nunmehr auch möglich, dass die Schreibrichtung entgegengerichtet ist. Aufgrund der möglichen Kürze der Risse durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt nämlich kein Abschatten durch die zuletzt erfolgten Risse. Dies ermöglicht es, dass trotz der entgegengerichteten Schreibrichtung z.B. Linienabstände von weniger als Ι ΟΟμηη, insbesondere von weniger als 75μηι oder von weniger als 50μηι oder von weniger als 30 μηη oder von weniger als 20 μηη oder von weniger als 10 μηη oder von weniger als 5 μηη oder von weniger als 2 μηη, realisiert werden können.
Als Veränderung der Materialeigenschaft kann hierbei bevorzugt das Erzeugen einer Materialmodifikation bzw. das Erzeugen eines Kristallgitterdefekts, insbesondere das Bewirken eines lokal begrenzten Phasenwechsels, verstanden werden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die linienförmige Gestalt bzw. Schreiblinie gegenüber der Schnittlinie in einem Winkelbereich zwischen 0,05° und 87°, insbesondere in einem Winkelbereich zwischen 3° oder 5° und 60° und bevorzugt zwischen 10° und 50°, insbesondere zwischen 10° und 30°, wie z.B. zwischen 12° und 20° oder zwischen 13° und 15°, oder zwischen 20° und 50°, insbesondere zwischen 25° und 40° oder zwischen 30° und 45° oder zwischen 28° und 35°, geneigt. Diese Lösung ist vorteilhaft, da die Neigung so groß ist, dass ausreichend viele unterschiedliche Kristallgitterebenen Bestandteil jeder weiteren Modifikation derselben linienförmigen Gestalt bzw. Schreiblinie sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird so viel Material des Spendersubstrats unter Ausbildung einer linienförmigen Gestalt oder mehrerer linienförmiger Gestalten verändert, dass sich aus den infolge der Festkörperschichtenabtrennung freigelegten Enden der einzelnen Kristallgitterebenen und den Materialveränderungen Moreemuster ergeben, wobei hierzu eine Vielzahl sich linienförmig und bevorzugt geradlinig erstreckender und parallel zueinander ausgerichteter Materialveränderungsbereiche erzeugt werden.
Eine linienförmige Gestalt ist hierbei bevorzugt als Punktmenge anzusehen, die eine gerade oder gebogene Linie ausbildet. Die Abstände zwischen den Zentren der einzelnen Punkte liegen dabei bevorzugt weniger als 250μη"ΐ, insbesondere weniger als 150 μηη oder weniger als 50 μηη oder weniger als 15μηι oder weniger als 10μηη oder weniger als 5μηι oder weniger als 2μη-ι, auseinander. Bevorzugt werden mehrere linienformige Gestalten auf derselben Erzeugungsebene erzeugt, bevorzugt sind zumindest mehrere der linienförmigen Gestalten im gleichen Abstand zueinander angeordnet. Bevorzugt können die linienförmigen Gestalten bogenförmig insbesondere kreisbogenförmig oder gerade ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden mehrere erste linienformige Gestalten erzeugt, wobei durch jede linienformige Gestalt ein unterkritischer Riss oder mehrere unterkritische Risse erzeugt werden, wobei die unterkritischen Risse der ersten linienförmigen Gestalten in einem definierten Abstand A1 zueinander beabstandet sind, wobei der Abstand A1 so groß ist, dass sich die unterkritischen Risse in axialer Richtung des Spendersubstrats nicht überlagern, insbesondere mindestens oder bis zu 2μηι oder mindestens oder bis zu 5μηι oder mindestens oder bis zu Ι Ομηη oder mindestens oder bis zu 20μηι oder mindestens oder bis zu 30μηι oder mindestens oder bis zu 50μηι oder mindestens oder bis zu 75μηι oder mindestens oder bis zu Ι ΟΟμηη voneinander beabstandet sind, und nach der Erzeugung der ersten linienförmigen Gestalten zumindest zwischen zwei ersten linienförmigen Gestalten und bevorzugt zwischen mehr als zwei ersten linienförmigen Gestalten jeweils mindestens eine weitere linienformige Gestalt mittels Laserstrahlen, insbesondere durch Verändern der Materialeigenschaften, erzeugt wird. Mikroskopisch betrachtet bewirkt bevorzugt jede Modifikation oder jede Anhäufung an Modifikationen das Einreißen des umgebenden Spendersubstratmaterials, insbesondere in Erstreckungsrichtung der Gleitebene des Kristalls. Über die Längserstreckung einer linienförmigen Gestalt können somit eine Vielzahl an unterkritischen Rissen ausgelöst werden. Die Vielzahl der unterkritischen Risse je linienförmiger Gestalt sind bevorzugt miteinander verbunden bzw. durch eine äußere Kraft verbindbar und bilden dadurch einen unterkritischen Hauptriss je linienförmiger Gestalt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Spendersubstrat ein hexagonales Kristallgitter mit Wurzitstruktur oder Korundstruktur auf, wobei die linienformige Gestalt in einem vorbestimmten Winkel zwischen 15° und 60°, insbesondere bei der Wurzitstruktur in einem Winkel zwischen 25° und 35° und bevorzugt in einem Winkel von 30° und bei der Korundstruktur zwischen 10° und 60° und bevorzugt in einem Winkel von 45°, gegenüber der Schnittgeraden erzeugt wird oder das Spendersubstrat weist ein kubisches Kristallgitter auf, wobei die linienformige Gestalt in einem vorbestimmten Winkel zwischen 7,5° und 60°, insbesondere bei einer monoklinen kubischen Struktur in einem Winkel zwischen 17,5° und 27,5° und bevorzugt in einem Winkel von 22,5° oder bei Yttrium-Aluminium-Granat zwischen 8° und 37° und bevorzugt in einem Winkel von 22,5°, gegenüber der Schnittgeraden erzeugt wird oder das Spendersubstrat weist eine trikline Kristallgitterstruktur auf, wobei die linienformige Gestalt in einem vorbestimmten Winkel von 5° bis 50°, insbesondere zwischen 10° und 45° oder mit 10° oder mit 45°, gegenüber der Schnittgeraden erzeugt wird oder das Spendersubstrat weist eine Zinkblende-Kristallstruktur auf, wobei die linienförmige Gestalt in einem vorbestimmten Winkel zwischen 15° und 60°, insbesondere bei Galliumarsenid in einem vorbestimmten Winkel zwischen 18° und 27° und bevorzugt in einem Winkel von 22,5° oder bei Indiumphosphid zwischen 18° und 27° und bevorzugt in einem Winkel von 22,5°, gegenüber der Schnittgeraden erzeugt wird.
Mehrere Spendersubstrate sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während der Veränderung der Materialeigenschaft zeitgleich nebeneinander auf einer Rotationseinrichtung, insbesondere einem Rotationstisch, angeordnet und um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbar. Die Rotationsgeschwindigkeit ist bevorzugt größer als 10 Umdrehungen / Minute und bevorzugt größer als 50 Umdrehungen / Minute und besonders bevorzugt größer als 150 Umdrehungen / Minute, insbesondere bis zu 600 Umdrehungen / Minute, ist. Die linienförmige Gestalt ist hierbei bevorzugt gebogen. Der Winkel, in dem die gebogene linienförmige Gestalt gegenüber der sich an der Schnittstelle zwischen der Erzeugungsebene und der Kristallgitterebene ergebenden Schnittlinie geneigt ist, ist hierbei bevorzugt als mittlerer Winkel anzusehen, besonders bevorzugt wird nur bei der Erzeugung einer gebogenen linienförmigen Gestalt ein mittlerer Winkel definiert/verwendet. Der mittlere Winkel bezieht sich dabei bevorzugt ausschließlich auf die mittleren 80% der Erstreckungslänge der jeweiligen gebogenen linienförmigen Gestalt, d.h. die Neigung bzw. die Winkel der ersten 10% und die Neigung bzw. die Winkel der letzten 10% der Erstreckungslänge werden hierbei zur Bestimmung des mittleren Winkels bevorzugt nicht berücksichtigt. Bevorzugt wird für jede relevante Modifikation der gebogenen linienförmigen Gestalt die Neigung bzw. der Winkel gegenüber der Schnittgeraden bestimmt, aufsummiert und durch die Anzahl der aufsummierten Winkelwerte geteilt.
Eine Strahlformungseinrichtung zur Veränderung der Eigenschaften der beaufschlagenden Laserstrahlung, insbesondere eine Einrichtung zur Veränderung der Polarisation der Laserstrahlen, insbesondere in Form einer drehenden Lambda-Halbe-Platte oder einer Pockels-Zelle, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen und/oder die Strahlformungseinrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet, die Laserstrahlung zirkulär oder elliptisch zu polarisieren, wobei das Spendersubstrat mit der zirkulär oder elliptisch polarisierten Laserstrahlung, insbesondere in Form von Lambda-Viertel-Platten, beaufschlagt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Strahlformungseinrichtung zur Veränderung der Eigenschaften der beaufschlagenden Laserstrahlen vorgesehen. Diese Eigenschaften der Laserstrahlen sind insbesondere die Polarisationseigenschaften der Laserstrahlen, das räumliche Profil der Laserstrahlen vor und nach der Fokussierung und die räumliche und zeitliche Phasenverteilung der einzelnen Wellenlängen der beaufschlagenden Laserstrahlen, die durch die wellenlängenabhängige Dispersion in einzelnen Elementen des Strahlengangs wie der fokussierenden Optik beeinflusst werden kann.
Dazu kann die Strahlformungseinrichtung zum Beispiel mit einer drehenden Lambda-Halbe- Platte oder ähnlichen doppelbrechenden Elementen zur Veränderung der Polarisation von durchlaufenden Laserstrahlen ausgestattet sein. Dadurch kann die Polarisation der beaufschlagenden Laserstrahlen in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Aufnahmeanteils verändert werden. Zusätzlich kann dadurch auch die Polarisationsrichtung in einem bestimmten Winkel zu Kristallrichtungen des Festkörpers auf dem Aufnahmeanteil verändert werden. Dies kann zum Beispiel auch durch ein Element ähnlich einer Pockels- Zelle in der Strahlformungseinrichtung bewirkt werden, zusätzlich oder alternativ zur Lambda-Halbe-Platte. Bei solchen Elementen bewirkt ein äußeres elektrisches Feld eine feldabhängige Doppelbrechung im Material, der sogenannte Pockels-Effekt oder lineare elektrooptische Effekt, der dazu verwendet werden kann, abhängig von der angelegten elektrischen Spannung die Polarisation von Laserstrahlen zu verändern. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass sie gegenüber einer rotierenden Platte schnellere Schaltzeiten aufweisen und so besser mit der Bewegung des Tisches bzw. des Festkörpers synchronisiert werden kann.
Alternativ kann die Strahlformungseinrichtung auch derart ausgestaltet sein, dass die Laserstrahlen vor der Beaufschlagung des Festkörpers zirkulär polarisiert sind. Laserstrahlung ist meist linear polarisiert, kann aber durch doppelbrechende optische Elemente wie Lambda-Viertel-Platten in zirkulär polarisiertes Licht umgewandelt werden. Zirkular polarisiertes Licht wird hingegen durch eben ein solches Element wieder zurück in linear polarisiertes Licht umgewandelt. Hierbei ist es auch möglich, dass eine Mischform bzw. Kombination aus zirkulär und linear polarisierter Laserstrahlung, sog. elliptisch polarisierte Laserstrahlung, verwendet wird.
Grundsätzlich wird hierdurch eine Lösung für das Problem bereitgestellt, dass bei der Mehrphotonenabsorption der Wirkungsquerschnitt sehr stark von der Kristallrichtung bzw. dem Winkel zwischen der Polarisationsrichtung des Lichtes und der Kristallorientierung abhängt, da sich beim Rotieren des Festkörpers die Kristallrichtung ständig in Bezug auf den Laserstrahl ändern würde, kann dies durch eine synchronisierte Rotation der Laserpolarisation oder zirkulär oder elliptisch polarisiertes Laserlicht behoben werden und der Wirkungsquerschnitt für die Mehrphotonenabsorption konstant gehalten werden. Zusätzlich kann die Strahlformungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie das räumliche Profil der Laserstrahlen vor der Fokussierung oder im Fokus ändert. Dies kann durch einfache Elemente wie einen Schlitz oder Teleskop in nur einer Raumrichtung erreicht werden. Ein solches Teleskop kann zum Beispiel aus einer Kombination einer Zylinderlinse mit einer Zylinderstreulinse erreicht werden, deren relative Brennweiten dann die Laserstrahlgrößenveränderung in einer Raumrichtung vorschreibt. Das Teleskop kann aber auch aus mehreren Elementen bestehen um eine Kreuzung der Laserstrahlen zu verhindern. Abhängig vom räumlichen Strahlprofil der Laserstrahlen vor der Fokussierung, kann die Form des Fokus beim Beaufschlagen des Festkörpers ebenso verändert und vorteilhaft gewählt werden. Dafür kann die Strahlformungseinrichtung zusätzlich dazu ausgebildet sein, dass die Form des Laserstrahlfokus' in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Aufnahmeanteils oder auch der Orientierung des Festkörpers verändert werden kann. So kann zum Beispiel bei der Beaufschlagung des Festkörpers in einem Bereich des Festkörpers der näher zur Rotationsachse liegt ein daran angepasstes räumliches Profil im Fokus durch die Strahlformungseinrichtung erzeugt werden, wie zum Beispiel ein sich nach außen verjüngendes Laserstrahlprofil.
Zahlreiche Materialien, insbesondere transparente Materialien wie Gläser und Kristalle zeichnen sich durch einen wellenlängenabhängigen Brechungsindex aus. Laserstrahlen in Pulsform, insbesondere solche im Femtosekundenbereich, bestehen aus einem Spektrum von Wellenlängen, die in einer Strahlformungseinheit oder einer Optik zum Fokussieren vor der Beaufschlagung des Festkörpers unterschiedliche Brechungsindices erfahren können. Diese Dispersion führt dazu, dass Femtosekundenlaserpulse länger werden, wodurch ihre Spitzenintensität sinkt, was für die Anwendung von Mehrphotonenprozessen unerwünscht ist. Die Strahlformungseinheit kann dementsprechend so ausgebildet werden, dass sie die Dispersion anderer optischer Elemente im Strahlengang vor oder nach der Fokussierung kompensiert. Diese Dispersion kann sowohl im Raum als chromatische Aberration oder in der Zeit als Pulsverlängerung oder Pulskompression wirken. Insbesondere kann die Dispersion durch die Strahlformungseinheit auch so verändert und genutzt werden, dass im Fokus eine vordefinierte Farbverteilung der im Laserpuls vorhandenen Wellenlängen entsteht.
Übliche Mittel zur Kompensation und dem Einbringen künstlicher Phasenverteilungen in Laserpulsen, zum Beispiel um Dispersion auszugleichen, sind Kombinationen von Prismen oder Beugungsgittern, sogenannte Spatial-Light-Modulators (SLMs), die auf Flüssigkristallen basieren, oder gechirpte Spiegel, die eine spezielle Abfolge dielektrischer Schichten unterschiedlicher Brechindizes aufweisen. Ein Spatial Light Modulator (SLM) kann eingesetzt werden, um nach Aufweitung des Laserstrahls einzelnen Bereichen des Laserstrahls - einzelnen Pixeln des SLM die vom Laserstrahl beschienen werden - unterschiedliche Phasen einzuprägen. Diese Phasenunterschiede führen zu einer veränderten Intensitätsverteilung der Laserstrahlung im Fokus der Bearbeitungsoptik oder des Objektivs. Diese veränderte Intensitätsverteilung kann zur Ausbildung mehrerer Foki führen und ein diffraktives optisches Element ersetzen, sie kann aber auch das Strahlprofil - die Intensitätsverteilung - des Lasers in mehreren Dimensionen verändern und so z.B. ovale Formen oder auch von einer Gaussform abweichende Intensitätsverteilungen erzeugen, z.B. ein sogenanntes „top-haf-Profil mit breitem Bereich gleicher Intensität im Zentrum des Laserstrahlintensitätsprofils. Insbesondere durch eine Verkleinerung der z-Ausdehung des Strahlprofils, kann eine Verringerung des Laserschadbereiches erreicht werden
Diese Lösung, insbesondere zur Kompensation von Dispersion, ist vorteilhaft, da sie das Problem ausgleicht, dass beim Durchlaufen kurzer Pulse (z.B. kleiner 100 fs) verstärkt Dispersionen auftreten, d.h. der Puls zerfließt, da einige Lichtanteile schneller sind als andere. Der Puls würde sonst länger werden, wodurch seine Spitzenintensität sinken würde, was bei der Anwendung von Mehrphotonenprozessen unerwünscht ist.
Die Hauptoberfläche ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach dem Abtrennen der Festkörperschicht Bestandteil der Festkörperschicht und weist nach dem Abtrennen bevorzugt eine geringere Dicke als das verbleibende Restspendersubstrat auf. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da das verbleibende Spendersubstrat aufbereitet und als Festkörperschicht oder zum Abtrennen einer weiteren Festkörperschicht verwendet werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren zusätzlich den Schritt des Bewegens des Spendersubstrats relativ zum Laser auf. Der Laser wird dabei zur definierten Fokussierung der Laserstrahlung und/oder zur Anpassung der Laserenergie bevorzugt kontinuierlich in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter und bevorzugt einer Vielzahl an Parametern, insbesondere mindestens zwei Parametern, eingestellt. Somit erfolgt bevorzugt eine positionsabhängige Laserleistungseinstellung zur Anpassung an Inhomogenitäten der Proben bzw. des Festkörpers bzw. des Substrats.
Je nach Herstellverfahren treten z.B. Dotierinhomogenitäten im Festkörper auf, die mittels der genannten Lösung vorteilhaft kompensiert werden können. Beispiel: Silizumcarbid (SiC) wird in Gasphasenabscheidung durch Aufblasen von Dotiergas (N2) hergestellt, dabei einsteht ein mit dem Auge deutlich sichtbarer Dotierfleck. Diese Inhomogenitäten erfordern für die erfolgreiche Lasermodifikation (ausreichende Schädigung besonders bevorzugt ohne Rissinduzierung) häufig andere Laserparameter als die mittleren Laserparameter für sonst homogen angenommene Werkstücke/ Proben. Für die Mehrzahl der Proben sind die Prozessparameter robust (d.h. Prozessfenster ausreichend groß) um mit mittleren Laserparameter für im Mittel homogene Proben erfolgreich zu modifizieren. Für größere lokale Materialeigenschaftsabweichungen müssen lokal angepasste Laserparameter verwendet werden. Somit sind in-line Anpassungen oder Anpassungen mit Vorwissen denkbar.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da manche Materialien (Bsp.: SiC) lokale Brechindex- und andere Materialeigenschaftsunterschiede (z.B. Absorption, Transmission, Streuung) aufweisen, die mittels einer positionsabhängigen Einstellung der Laserbeaufschlagung ausgeglichen oder kompensiert werden können. Bevorzugt dienen einzelne oder mehrere der Materialeigenschaften: Absorption, Transmission, Streuung, Brechungsindex, etc. jeweils als mögliche Parameter. Positionsabhängig bedeutet hierbei, dass eine Relativbewegung des zubehandelnden Festkörpers gegenüber der Laserbeaufschlagungseinrichtung erfolgt. Es ist hierbei somit denkbar, dass die Laserbeaufschlagungseinrichtung und/oder der Festkörper bewegt werden. Der mindestens eine Parameter wird bevorzugt vor der Beaufschlagung des Festkörpers mit den Laserstrahlen im Rahmen eines Analyseschritts erfasst. Die Veränderung des Parameters über die Einstrahloberfläche und/oder über das beaufschlagte Volumen des Festkörpers wird bevorzugt datenmäßig in Form von Eigenschaftsprofildaten abrufbar vorgehalten und wird besonders bevorzugt zum Ansteuern der Laserbeaufschlagungseinrichtung zur positionsabhängigen Laserbeaufschlagung des Festkörpers verwendet. Zusätzlich ist denkbar, dass eine Verfahreinrichtung, auf welcher der Festkörper angeordnet wird, insbesondere ein X-/Y-Tisch oder ein Rotationstisch, in Abhängigkeit der Eigenschaftsprofildaten angesteuert bzw. betrieben wird. Alternativ ist denkbar, dass die Eigenschaftsprofildaten erzeugt und in Echtzeit ausgewertet werden, d.h. unmittelbar zur Ansteuerung der Laserbeaufschlagungseinrichtung und/oder der Verfahreinrichtung verwendet werden.
In-line Anpassungen basieren somit bevorzugt auf Änderungen, die in Echtzeit (mit Sensorvorlauf vor Bearbeitungsposition) erfasst werden können. Besonders eignen sich dabei berührungslose einseitige (also reflektive anstelle transmittive) Messverfahren, wie z.B. spektrale Reflexion. Für Anpassungen mit Vorwissen wird bevorzugt eine Laseranlage benötigt, die eine Karte mit Korrekturfaktoren K(x,y,) als Vorwissen vor der Bearbeitung einlesen und mit dessen Hilfe Laserparameter lokal (x,y) einstellt. Die Proben werden bevorzugt bei der Fixierung bevorzugt auf der Verfahreinrichtung, insbesondere dem Chuck/Carrier, bevorzugt mit exakter Orientierung versehen, so dass dieses Vorwissen mit dem Chuck/Carrier in der Maschine registriert werden kann. Zur Anpassung der lokalen Energiedichte eignen sich z.B. eine Leistungsnachführung, angepasste Schreibmuster (andere Perforationsdichte) oder Mehrfachüberfahrten mit unterschiedlichem Schreibmustern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein zusätzlicher oder alternativer Parameter der Grad der Dotierung des Festkörpermaterials, der bevorzugt durch die Analyse von zurückgestreutem Licht (bevorzugt Raman-Streuung) bestimmt wird, wobei das zurückgestreute Licht eine andere Wellenlänge oder einen anderen Wellenlängenbereich aufweist als zum Auslösen der Zurückstreuung definiert eingestrahltes Licht, wobei ein Raman-Instrument bevorzugt Bestandteil der Vorrichtung ist und der Grad der Dotierung bevorzugt mittels des Raman-Instruments bestimmt wird, wobei ein oder mehrere oder alle dieser Parameter bevorzugt mittels eines gemeinsamen Detektionskopfes, insbesondere zeitgleich, erfasst werden. Die Ramanspektroskopie wird bevorzugt ebenfalls bei Gläsern, Saphir, Aluminiumoxidkeramik eingesetzt. Das Raman-Verfahren ist vorteilhaft, da es in der Tiefe des Materials misst, aber nur von einer Seite, keine hohe Transmission benötigt und durch einen Fit an das Raman-Spektrum die Ladungsträgerdichte/Dotierung ausgibt, die mit den Laserparametern korreliert werden kann.
Ein zusätzlicher oder alternativer Parameter ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Grad der Dotierung des Festkörpers an einem vorbestimmten Ort oder in einem vorbestimmten Bereich, insbesondere im Inneren, des Festkörpers, insbesondere beabstandet zur Festkörperoberfläche. Bevorzugt wird der Grad der Dotierung derart mit Ortsinformationen verknüpft, dass eine Behandlungskarte entstehet bzw. ortsaufgelöste Behandlungsanweisung bereitgestellt werden, die ortsabhängig die Laserparameter, insbesondere Laserfokus und/oder Laserenergie, und/oder weitere Maschinenparameter, insbesondere die Vorschubgeschwindigkeit, vorgibt bzw. vorgeben.
Der Grad der Dotierung wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die Analyse von zurückgestreutem Licht mit einer unelastischen Streuung (Raman-Streuung) bestimmt, wobei das zurückgestreute Licht eine andere Wellenlänge oder einen anderen Wellenlängenbereich aufweist als zum Auslösen der Zurückstreuung definiert eingestrahltes Licht, wobei das zurückgestreute Licht von dem vordefinierten Ort aus oder von dem vorbestimmten Bereich aus zurückgestreut wird.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da im Laserverfahren, insbesondere auf SiC (aber auch anderen Materialien) der Prozess ortsangepasst geführt werden muss (z.B. andere Laserenergie, etc.). Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass z.B. bei SiC hierfür insbesondere die Dotierung entscheidend ist, da diese die Transparenz des Materials für die Bearbeitungswellenlänge ändert und höhere Laserenergien erforderlich macht. Der Grad der Dotierung wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels einer ellipsometrischen Messung (z.B. Müller-Matrix- Ellipsometrie mit Rückseitenreflexion) bestimmt. Die ellipsometrische Messung beruht bevorzugt auf einer optischen Transmission des Materials.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Grad der Dotierung mittels einer rein optisch kalibrierten Transmissionsmessung bestimmt, wobei die Kalibrierung mittels Hall-Messung und 4-Punkt-Messung bewirkt wird. Dieses Verfahren kann ebenfalls die Dotierung/Zahl der freien Ladungsträger im Material ermitteln, die dann die für den Prozess benötigte Laserenergie ermitteln lässt.
Der Grad der Dotierung wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels einer Wirbelstrommessung bestimmt, wobei bevorzugt Leitfähigkeitsunterschiede im Festkörpermaterial bestimmt und ausgewertet werden.
Bei Wirbelstrommessungen bzw. bei Verwendung von Wirbelstromsensoren bzw. in der Wirbelstrommesstechnik wird bevorzugt eine Sende- und Empfangsspule genutzt, um lokale Leitfähigkeitsunterschiede zu detektieren. In der Sendespule wird eine hochfrequentes elekromagnetisches primäres Wechselfeld erzeugt. Im leitfähigen Material werden dann Wirbelströme (lokal fliessende Ströme) induziert, die wiederum ein sekundäres entgegen gerichtetes elektromagnetisches Wechselfeld hervorrufen. Die Überlagerung dieser Felder kann gemessen, separiert und ausgewertet werden. Damit können verschiedene Qualitätsmerkmalen (Schichtdicke, dem Schichtwiderstand, der Materialhomogenität) hauptsächlich dünner Leitschichten aber auch von Bulkmaterial gemessen werden. In Transmissionsanordnung (Prüfkörper zwischen Sende- und Empfangsspule) werden optimale Auflösungen erreicht, aber auch die Anordnung beider Spulen auf einer Probenseite für Reflexionsmessungen ist möglich. Durch angepasstes Design der Spulen und Frequenzwahl können unterschiedliche Eindringtiefen und Sensitivitäten genutzt werden.
Grundsätzlich gibt es somit eine Vielzahl von Messmethoden, mit denen im Prinzip die Dotierung gemessen werden kann. Wichtig ist hier ein schnelles, kontaktloses, zerstörungsfreies Verfahren.
Ein erster Parameter kann hierbei die mittlere Brechzahl des Materials des Spendersubstrats oder die Brechzahl des Materials des Spendersubstrats in dem Bereich des Spendersubstrats sein, der zur Erzeugung einer definierten Materialveränderung von Laserstrahlung zu durchqueren ist und ein zweiter oder alternativer erster Parameter kann hierbei die Bearbeitungstiefe in dem
Bereich des Spendersubstrats sein, der zur Erzeugung einer definierten Materialveränderung von Laserstrahlung zu durchqueren ist. Der erste Parameter wird bevorzugt mittels eines Brechzahlbestimmungsmittels, insbesondere mittels spektraler Reflektion, bestimmt und/oder der zweite Parameter wird bevorzugt mittels eines Topografiebestimmungsmittels, insbesondere mittels eines konfokal-chromatischen Distanzsensors, bestimmt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein erster Parameter die mittlere Brechzahl des Materials des Festkörpers oder ist die Brechzahl des Materials des Festkörpers in dem Bereich des Festkörpers, der zur Erzeugung einer definierten Modifikation von Laserstrahlen zu durchqueren ist, oder ist die Transmission des Festkörpers an definierten Stellen des Festkörpers und bevorzugt für eine definierte Festkörpertiefe. Ein zweiter oder alternativer erster Parameter ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Bearbeitungstiefe in dem Bereich des Festkörpers, der zur Erzeugung einer definierten Modifikation von Laserstrahlen zu durchqueren ist. Der erste Parameter wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels eines Brechzahlbestimmungsmittels, insbesondere mittels spektraler Reflexion, bestimmt und/oder der zweite Parameter wird mittels eines Topografiebestimmungsmittels, insbesondere mittels eines konfokal- chromatischen Distanzsensors, bestimmt.
Daten zu den Parametern, insbesondere zu dem ersten Parameter und zu dem zweiten Parameter, werden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Datenspeichereinrichtung bereitgestellt und zumindest vor der Erzeugung der Materialveränderung einer Steuerungseinrichtung zugeführt, wobei die Steuerungseinrichtung den Laser in Abhängigkeit vom jeweiligen Ort der zu erzeugenden Materialveränderung einstellt, wobei die Steuerungseinrichtung zur Einstellung des Lasers bevorzugt ebenfalls Distanzdaten zu einem Distanzparameter verarbeitet, wobei der Distanzparameter den Abstand des jeweiligen Ortes, an dem Laserstrahlung zur Erzeugung der Materialveränderung in das Spendersubstrat zum Zeitpunkt der Materialveränderung eingeleitet werden, gegenüber dem Laser wiedergibt, wobei die Distanzdaten mittels einer Sensoreinrichtung erfasst werden.
Daten zu den Parametern, insbesondere zu dem ersten Parameter und zu dem zweiten Parameter, werden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Datenspeichereinrichtung bereitgestellt und zumindest vor der Erzeugung der Modifikationen einer Steuerungseinrichtung zugeführt, wobei die Steuerungseinrichtung die Laserbeaufschlagungseinrichtung in Abhängigkeit vom jeweiligen Ort der zu erzeugenden Modifikation einstellt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl an Modifikationen in Abhängigkeit zum Abstand zum Rand oder zum Zentrum und/oder je Schreiblinie bzw. je linienförmiger Gestalt variieren. Es können z.B. in radialer Richtung im Bereich des Zentrums des Festkörpers mehr oder weniger Modifikationen erzeugt werden als in einem Randbereich. Als Randbereich wird bevorzugt ein umlaufender Bereich verstanden, der sich bevorzugt bis zu 0,1 mm oder 0,5mm oder 1 mm oder 5mm oder 10mm oder 20mm in radialer Richtung zum Zentrum hin erstreckt. Bevorzugt wird im Randbereich an zumindest einer Stelle oder an mehreren Stellen, insbesondere homogen oder heterogen verteilt, eine Modifikationshäufung erzeugt, wobei die Modifikationshäufung durch mehr Modifikationen als die unmittelbar umliegenden Anteile des Festkörpers, insbesondere in einem radialen Abstand von bis zu 0,1 mm oder 0,5mm oder 1 mm oder 2mm oder 3mm oder 5mm oder 10mm oder 20mm oder 30mm oder 40mm zum Rand bzw. zum Zentrum der Häufung oder zum Rand der Häufung beabstandeten Anteile, weniger Modifikationen aufweisen. Diese Häufung kann zum Beispiel zum Erzeugen zusätzlicher lokaler Spannungen verwendet werden, um den Riss auszulösen. Zusätzlich oder alternativ kann mittels einer Auslöseeinrichtung, insbesondere durch mechanischen Kontakt oder Schallbeaufschlagung, insbesondere Ultraschallbeaufschlagung, oder Energieeintrag, insbesondere mittels Laser oder Mikrowelle oder Erhitzung, eine Spannungserhöhung zum Auslösen eines Risses, insbesondere Hauptrisses, bewirkt werden.
Der Festkörper ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über eine Festkörperoberfläche, insbesondere während der Laserbeaufschlagung bzw. Laserbehandlung bzw. Modifikationserzeugung, mit einer Kühleinrichtung verbunden, wobei die Festkörperoberfläche, die mit der Kühleinrichtung verbunden ist, parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche ausgebildet ist, über welche die Laserstrahlen in den Festkörper eindringen, wobei die Kühleinrichtung in Abhängigkeit von der Laserbeaufschlagung, insbesondere in Abhängigkeit von der sich durch die Laserbeaufschlagung ergebenden Temperierung des Festkörpers, betrieben wird. Besonders bevorzugt liegt die Oberfläche, über die der Festkörper mit der Kühleinrichtung verbunden ist, genau gegenüber von der Oberfläche, über welche die Laserstrahlen in den Festkörper eindringen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da eine beim Erzeugen der Modifikationen erfolgende Temperaturzunahme des Festkörpers begrenzt oder reduziert werden kann. Bevorzugt wird die Kühleinrichtung derart betrieben, dass der durch die Laserstrahlen in den Festkörper eingebrachte Wärmeeintrag durch die Kühleinrichtung aus dem Festkörper entzogen wird. Dies ist vorteilhaft, da dadurch signifikant das Auftreten von thermisch induzierten Spannungen oder Verformungen reduziert werden kann. Diese Kühleinrichtung ist somit bevorzugt eine Kühleinrichtung zum Ableiten bzw. Entziehen von während der Modifikationserzeugung mittels der Laserstrahlen in den Festkörper eingebrachter Wärme.
Die Kühleinrichtung weist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Festkörpers auf und bewirkt in Abhängigkeit eines vorgegebenen Temperaturverlaufs eine Abkühlung des Festkörpers. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch die Sensoreinrichtung sehr präzise eine Temperaturveränderung des Festkörpers erfasst werden kann. Bevorzugt wird die Veränderung der Temperatur als Dateninput zur Ansteuerung der Kühleinrichtung verwendet.
Die Kühleinrichtung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einer Rotationseinrichtung angekoppelt und die Kühleinrichtung wird mit dem daran angeordneten Festkörper während der Modifikationserzeugung mittels der Rotationseinrichtung rotiert, insbesondere mit mehr als 100 Umdrehungen pro Minute oder mit mehr als 200 Umdrehungen pro Minute oder mit mehr als 500 Umdrehungen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Energie des Laserstrahls des Lasers, insbesondere fs-Lasers (Femtosekundenlaser) oder ps-Lasers (Picosekundenlaser) oder ns-Laser (Nanosekundenlaser), derart gewählt, dass die Stoffumwandlung im Festkörper bzw. im Kristall in zumindest einer Richtung kleiner oder größer als 30 mal, oder 20 mal oder 10 mal oder 9 mal oder 8 oder 7 mal oder 6 mal oder 5 mal oder 4 mal oder dreimal die Reyleighlänge ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Strahlqualität M2<1 ,6.
Die Wellenlänge des Laserstrahls des Lasers, insbesondere des fs-Lasers oder ps-Lasers oder ns-Laser, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart gewählt, dass die lineare Absorption des Festkörpers bzw. des Materials kleiner als 10 cm-1 und bevorzugt kleiner als 1 cm"1 und besonders bevorzugt kleiner als 0,1 cm"1 ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor der Erzeugung der Modifikationen bzw. Defekte eine Immersionsflüssigkeit auf die exponierte Oberfläche des Festkörpers aufgebracht. Zur Erzeugung der Modifikationen erfolgt dann bevorzugt eine Beaufschlagung des Werkstücks bzw. Festkörpers durch die Immersionsflüssigkeit hindurch. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stimmt der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit bevorzugt mit dem Brechungsindex des Festkörpers zumindest im Wesentlichen überein oder stimmt überein oder stimmt exakt überein. Diese Lösung ist vorteilhaft, da durch die Verwendung einer Immersionsflüssigkeit, insbesondere eines Öls oder Wasser, die beim Absplitten oder einer sonstigen Oberflächenbehandlung entstehende Rauigkeit der Oberfläche des Festkörpers ausgeglichen wird. Es ist durch die Verwendung der Immersionsflüssigkeit somit möglich, insbesondere ohne ein vor der Defekterzeugung und nach einem ersten Abspalten einer Festkörperschicht in der Regel übliches Polieren der exponierten Oberfläche, Defekte bzw. Modifikationen, insbesondere mittels Laserstrahlen, in dem Festkörper sehr genau einzubringen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Immersionsflüssigkeit bevorzugt in einer solchen Menge auf der exponierten Oberfläche aufgebracht, dass durch sie zumindest mehr als die Hälfte und bevorzugt vollständig die exponierte Oberfläche benetzt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Immersionsflüssigkeit mit einer Abdeckplatte derart abgedeckt, dass zwischen der zu erzeugenden Rissführungsschicht und der Abdeckplatte derselbe Brechungsindex vorliegt, insbesondere keine Lufteinschlüsse zwischen der exponierten Oberfläche und der Abdeckplatte auftreten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Abdeckplatte zumindest auf der von der exponierten Oberfläche des Festkörpers abgewandten Seite eine Oberflächenrauheit auf, die geringer ist als die Oberflächenrauheit der exponierten Oberfläche.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Immersionsflüssigkeit als Tropfen auf die exponierte Oberfläche aufgebracht und der Tropfen derart mit der Modifikationserzeugungsvorrichtung bzw. einem Teil des Laservorrichtung, insbesondere einem optischen Element, in Kontakt gebracht wird, dass eine Relativbewegung zwischen dem Festkörper und der Modifikationserzeugungsvorrichtung eine Umpositionierung des Tropfens bewirkt. Alternativ kann der Festkörper in einer Wanne angeordnet sein und die Immersionsflüssigkeit umschließt bzw. umfließt den Festkörper teilweise und bevorzugt vollständig, insbesondere bildet die Immersionsflüssigkeit eine die exponierte Oberfläche vollständig überlagernde Schicht oder Flüssigkeitslage aus.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geben die Modifikationen bzw. die mittels der Laserstrahlen erzeugten Modifikationen im Inneren des Festkörpers mindestens eine Rissführungsschicht bzw. Ablöseebene bzw. Ablösebereich vor, wobei die Rissführungsschicht zumindest eine dreidimensionale Kontur beschreibt. Infolge der Aufbringung/Erzeugung/Einleitung einer äußeren Kraft wird eine Rissausbreitung innerhalb des Werkstücks bzw. Festkörpers bewirkt. Durch die Rissausbreitung wird bevorzugt eine dreidimensionale Festkörperschicht oder ein dreidimensionaler Festkörper von dem Festkörper entlang der Rissführungsschicht abgetrennt. Zumindest oder genau eine Oberfläche der Festkörperschicht oder des Festkörpers entspricht dabei der dreidimensionalen Kontur der Rissführungsschicht bzw. der durch den Ablösebereich beschriebenen Kontur. Es kann somit durch die vorliegende Erfindung nicht nur eine ebene Festkörperschicht, sondern ebenfalls ein unebener Festkörper bzw. eine unebene Festkörperschicht in Folge eines Bruchs oder einer Rissführung aus einem Werkstück bzw. Festkörper herausgelöst oder abgelöst werden.
Die Gestalt der Rissführungsschicht weist somit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest abschnittsweise die Kontur eines dreidimensionalen Objektes, insbesondere einer Linse oder eines Spats, auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Defekterzeugungsvorrichtung bzw. Modifikationserzeugungsvorrichtung, insbesondere eine lonenkanone oder ein Laser, zum Erzeugen der Defekte bzw. Modifikationen verwendet.
Die Anbringung oder Erzeugung der Aufnahmeschicht an der exponierten Oberfläche des Festkörpers erfolgt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor der Erzeugung der Modifikationen, wobei die Aufnahmeschicht mindestens eine lokal variierende Eigenschaft aufweist, wobei die Modifikationen durch Laserstrahlen eines Lasers erzeugt werden, wobei die Laserstrahlen derart von der Aufnahmeschicht beeinflusst werden, dass die Modifikationen in Abhängigkeit der mindestens einen lokal variierenden Eigenschaft erzeugt werden. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Laserstrahlen somit bevorzugt direkt durch die Aufnahmeschicht geführt. Bei geeigneter Wahl der Aufnahmeschicht, kann die Rissführungsschicht, die zumindest eine dreidimensionale Kontur beschreibt, so erzeugt werden, dass zuerst die Aufnahmeschicht, insbesondere in Folienform, in gewünschter Art und Weise in einer 3D-Form bzw. mi einer 3D-Strukturierung hergestellt wird (z.B. Spritzguss). Aufnahmeschicht besteht dabei bevorzugt aus einem Polymer, insbesondere einem Elastomer oder mehreren Elastomeren, welche bevorzugt optisch stabil sind, wie z.B. einige Vertreter der Silikone. Die auf den Festkörper aufgebrachte, insbesondere aufgeklebte, Aufnahmeschicht bewirkt bei der Defekterzeugung bzw. Modifikationserzeugung, d.h. bei der Laserbeaufschlagung, durch ihre 3D-Strukturierung bzw. 3D-Form, dass sich der optische Weg des Lasers in geeigneter Art und Weise so verändert, dass die gewünschten Defekte bzw. Modifikationen, durch welche die Rissführungsschicht ausgebildet wird, erzeugt werden. Die lokal variierenden Eigenschaft der Aufnahmeschicht ist dabei bevorzugt die Dicke der Aufnahmeschicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich oder alternativ den Schritt des Modifizierens des Kristallgitters des Festkörpers mittels eines Modifikationsmittels umfassen. Bevorzugt werden dabei mehrere Modifikationen zum Ausbilden eines unebenen, insbesondere gewölbten, Ablösebereichs im Inneren des Festkörpers erzeugt. Die Modifikationen werden dabei bevorzugt in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern erzeugt. Die vorgegebenen Parameter beschreiben dabei bevorzugt einen Zusammenhang zwischen einer Verformung des Festkörperanteils in Abhängigkeit von einer definierten weiteren Behandlung des Festkörperanteils.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da der Festkörperanteil bevorzugt derart erzeugt wird, dass er infolge der späteren Bearbeitung die gewünschte Form annimmt. Es wird somit in Abhängigkeit der Materialeigenschaften des Festkörperanteils und der Beschichtung der Festkörperanteil mit einer Form erzeugt, durch welche die aus der Beschichtung resultierende Verformung ausgenutzt wird, um eine zumindest einerseits und bevorzugt beiderseits bevorzugt ebene oder im Wesentlichen ebene Oberfläche der Mehrschichtanordnung zu schaffen.
Die Aufgabe kann zusätzlich oder alternativ durch ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtanordnung gelöst werden. Das Verfahren zur Herstellung der Mehrschichtanordnung umfasst dabei bevorzugt einen, einzelne oder mehrere oder alle nachfolgend genannten Schritte: Bereitstellen eines, insbesondere gewölbten, Wafers mit einer ersten unebenen Form; Anordnen oder Erzeugen einer weiteren Schicht an mindestens einer Oberfläche des Wafers; wobei die weitere Schicht und der Wafer unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei die weitere Schicht bei einer von einer Zieltemperatur verschiedenen Beschichtungstemperatur an der Oberfläche des Wafers angeordnet oder daran erzeugt wird, und wobei die weitere Schicht derart ausgestaltet ist, dass sie den Wafer beim Erreichen der Zieltemperatur derart beaufschlagt, dass der Wafer aus der ersten unebenen Form in eine zweite Form, die von der ersten Form abweicht, verformt wird, wobei die zweite Form bevorzugt eine ebene Form darstellt. Bevorzugt weist der unebene Festkörper einen Warp auf bzw. bildet einen Warp aus, der negativ oder im Wesentlichen negativ zu der durch die Beschichtung bewirkte Verformung des Festkörperanteils ist.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da durch die definierte Gestaltung des Wafers vorteilhaft die infolge der Beschichtung auftretende Verformung ausgenutzt wird, um eine bevorzugt zumindest einerseits bevorzugt ebene Mehrschichtanordnung zu erhalten. Besonders bevorzugt wird die weitere Schicht mittels Epitaxie erzeugt. Zusätzlich ist denkbar, dass der Wafer vor dem Anordnen oder Erzeugen der weiteren Schicht bereits mit einer Beschichtung versehen wurde.
Weiterhin kann sich die vorliegende Erfindung zusätzlich oder alternativ auf einen unebenen Festkörperanteil, insbesondere auf einen unebenen, insbesondere gewölbten, Wafer beziehen. Der unebene, insbesondere gewölbte, Festkörperanteil ist dabei bevorzugt nach einem hierin vorgestellten Verfahren hergestellt. Bevorzugt umfasst das Verfahren einen, einzelne oder mehrere oder alle der die nachfolgend genannten Schritte:
Bereitstellen eines Festkörpers zum Abtrennen des unebenen Festkörperanteils, Modifizieren des Kristallgitters des Festkörpers mittels eines Modifikationsmittels, insbesondere eines Lasers, insbesondere eines Piko- oder Femtosekunden-Laser, wobei mehrere Modifikationen zum Ausbilden eines unebenen Ablösebereichs in dem Kristallgitter erzeugt werden. Die Modifikationen werden bevorzugt in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern erzeugt. Die vorgegebenen Parameter beschreiben dabei bevorzugt einen Zusammenhang zwischen einer Verformung der unebenen Festkörperschicht bzw. des unebenen abgetrennten oder abzutrennenden Festkörpers bzw. des Festkörperanteils bzw. des unebenen Festkörperanteils in Abhängigkeit von einer definierten weiteren Behandlung der unebenen Festkörperschicht bzw. des unebenen abgetrennten oder abzutrennenden Festkörpers bzw. des Festkörperanteils bzw. des unebenen Festkörperanteils. Hieran schließt sich dann mittelbar oder unmittelbar, insbesondere nach einem oder mehreren Behandlungsschritten, insbesondere materialanbringenden oder aufbringenden Schritten, insbesondere einem oder mehreren Epitaxieschritten und/oder einem oder mehreren lonenimplantationsschritten und/oder einem oder mehreren Ätzschitten, der Schritt des Ablösens des Festkörperanteils von dem Festkörper an.
Infolge der Teilung des Festkörpers in einen ersten Festkörper, der bevorzugt die Oberfläche aufweist, über welche die Laserstrahlen in den Festkörper eingebracht wurden, und/oder der eine Metallschicht oder eine Stabilisierungsschicht und/oder elektrische Bauteile aufweist und in einen zweiten Festkörper bzw. Festkörperanteil, wird der zweite Festkörper bzw. Festkörperanteil bevorzugt aufbereitet. Der zweite Festkörper oder Festkörperanteil wird bevorzugt derart prozessiert, dass elektrische Bauteile und/oder metallische Strukturen und/oder Epischicht/en daran erzeugt oder angeordnet oder ausgebildet werden können. Bevorzugt erfährt der zweite Festkörper bzw. Festkörperanteil eine Oberflächenbehandlung, die Grinden, einen Kantenprozess zur Aufbereitung der Festkörperkanten bzw. Waferkanten, insbesondere zum Umformen der Festkörperkanten bzw. Waferkanten, und/oder einen chemisch-mechanischen Polierprozess, umfasst. An dem aufbereiteten Wafer bzw. Festkörper wird in einem oder mehreren weiteren Schritten dann eine oder mehrere Schichten, insbesondere Metallschichten angeordnet oder ausgebildet und/oder elektrische Bauteile angeordnet oder erzeugt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich oder alternativ den Schritt des Bereitstellens eines Festkörpers, insbesondere eines dicken Wafers, zum Abspalten mindestens einer Festkörperschicht, insbesondere eines dünnen Wafers, des Erzeugens einer ersten Gruppe von Defekten bzw. Modifikationen mittels eines Lasers bzw. mittels Laserstrahlen zum Vorgeben einer ersten Ablöseebene entlang der die Festkörperschicht vom Festkörper abgetrennt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich oder alternativ den Schritt des Erzeugens weitere Modifikationen oder des Erzeugens einer zweiten Gruppe von Modifikationen mittels des Lasers bzw. der Laserstrahlen zum Vorgeben von mindestens einer zweiten bzw. weiteren Ablöseebene. Die erste Ablöseebene und die zweite Ablöseebene sind dabei bevorzugt geneigt, insbesondere orthogonal, zueinander ausgerichtet. Die Festkörperschicht wird bevorzugt entlang der ersten Ablöseebene infolge der Beaufschlagung bzw. Einleitung einer äußeren Kraft vom verbleibenden Festkörper abgelöst. Die abgetrennte Festkörperschicht, insbesondere ohne oder mit daran angeordneten weiteren Schichten oder Strukturen, insbesondere elektrischen Bauteilen, wird in einem weiteren, insbesondere nachgelagerten Schritt, entlang der zweiten Ablöseebene zum Vereinzeln von Festkörperelemente geteilt.
Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da durch die Modifikationserzeugung in mehreren zueinander orthogonalen Ebenen ohne signifikanten Materialverlust eine definierte Schwächung der Festkörperstruktur bzw. der Festkörperschichtstruktur bewirkt wird, wodurch auf vorteilhafte Weise Sollbruchstellen definiert werden, entlang denen ein mittels Spannungen induzierter Riss führbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mindestens eine dritte Gruppe bzw. noch weitere Gruppe an Defekten bzw. Modifikationen zum Vorgeben mindestens einer und bevorzugt mehrerer dritter Ablöseebenen mittels des Lasers bzw. der Laserstrahlen erzeugt. Bevorzugt ist jede dritte Ablöseebene orthogonal zur ersten Ablöseebene und orthogonal zur zweiten bzw. zu einer zweiten Ablöseebene ausgerichtet. Die Festkörperschicht wird nach der Abtrennung bevorzugt zum Vereinzeln der Festkörperelemente entlang der zweiten Ablöseebene und entlang der dritten Ablöseebene zerteilt bzw. getrennt. Bevorzugt werden mehrere dritte Ablöseebenen erzeugt, die im Zusammenspiel mit mehreren zweiten Ablöseebenen ein bevorzugt gitterformiges Muster bilden, das die einzelnen Festkörperelemente, die den Festkörper bilden bzw. mit ausbilden voneinander abgrenzt. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da das gitterformige Muster eine gitterformige Sollbruchstelle darstellt, entlang der die Vielzahl der einzelnen Festkörperelemente auf einfache und definierte Art voneinander getrennt werden können. Es ist hierbei möglich, dass die zweiten Ablöseebenen stets denselben Abstand zueinander aufweisen oder abschnittsweise oder vollständig unterschiedliche Abstände aufweisen. Es ist hierbei möglich, dass die dritten Ablöseebenen stets denselben Abstand zueinander aufweisen oder abschnittsweise oder vollständig unterschiedliche Abstände aufweisen. Bevorzugt weisen die zweiten Ablöseebenen jedoch stets denselben Abstand zueinander auf und bevorzugt weisen die dritten Ablöseebenen stets denselben Abstand zueinander auf. Bevorzugt ist der Abstand zwischen den zweiten Ablöseebenen größer oder identisch zu dem Abstand zwischen den dritten Ablöseebenen.
Die Spannungen zum Ablösen der Festkörperschicht werden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von dem Festkörper durch die thermische Beaufschlagung mindestens einer am Festkörper angeordneten Aufnahmeschicht, insbesondere einer Polymerschicht, erzeugt. Die thermische Beaufschlagung stellt bevorzugt ein Abkühlen der Aufnahmeschicht bzw. Polymerschicht auf oder unter die Umgebungstemperatur und bevorzugt unter 10°C und besonders bevorzugt unter 0°C und weiter bevorzugt unter -10°C dar. Die Abkühlung der Polymerschicht erfolgt höchst bevorzugt derart, dass zumindest ein Teil der Polymerschicht, die bevorzugt aus PDMS besteht, einen Glasübergang vollzieht. Die Abkühlung kann hierbei eine Abkühlung auf unter -100°C sein, die z.B. mittels flüssigen Stickstoffs bewirkbar ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da sich die Polymerschicht in Abhängigkeit von der Temperaturveränderung zusammenzieht und/oder einen Gasübergang erfährt und die dabei entstehenden Kräfte auf den Festkörper überträgt, wodurch mechanische Spannungen in dem Festkörper erzeugbar sind, die zum Auslösen eines Risses und/oder zur Rissausbreitung führen, wobei sich der Riss zunächst entlang der ersten Ablöseebene zum Abspalten der Festkörperschicht ausbreitet.
Die Polymerschicht wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart beaufschlagt, dass sie eine Formveränderung in einer ersten Richtung und/oder in einer zweiten Richtung erfährt, wobei eine Formveränderung in der ersten Richtung ein Ablösen von Festkörperelementen voneinander entlang der zweiten Ablöseebene bewirkt und eine Formveränderung in der zweiten Richtung ein Ablösen von Festkörperelementen voneinander entlang der dritten Ablöseebene bewirkt. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die ohnehin schon an der abgetrennten Festkörperschicht angeordnete bzw. anhaftende Polymerschicht nicht nur zur Abtrennung der Festkörperschicht von dem Festkörper und zur Aufnahme der abgetrennten Festkörperschicht dient, sondern noch zur Vereinzelung der Festkörperelemente verwendet wird. Dies stellt somit eine deutliche Prozessvereinfachung und eine deutliche Prozessbeschleunigung dar, wodurch die einzelnen Festkörperelemente deutlich günstiger und schneller hergestellt werden können.
Die Formveränderung der Polymerschicht stellt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der ersten Richtung und/oder in der zweiten Richtung eine radiale Ausdehnung dar, die infolge einer mechanischen Belastung und/oder einer thermischen Beaufschlagung bewirkt wird. Die Polymerschicht kann somit bevorzugt auf verschiedene Arten in ihrer Form verändert werden, wodurch eine hohe Prozessflexibilität geschaffen wird. Bevorzugt wird die Polymerschicht in eine oder mehrere Richtungen gezogen, gedrückt und/oder gebogen. Zusätzlich oder alternativ ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Polymerschicht derart temperiert wird, dass sie sich ausdehnt.
Bevorzugt werden die Modifikationen zur Ausbildung der zweiten Ablöseebene und/oder zur Ausbildung der dritten Ablöseebene bevorzugt teilweise unterhalb der erste Ablöseebene und/oder teilweise oberhalb der Ablöseebene, insbesondere im Bereich zwischen der ersten Ablöseebene und der Oberfläche, über welche die Laserstrahlen zum Erzeugen der ersten Ablöseebene in den Festkörper eingedrungen sind, erzeugt bzw. eingebracht. Bevorzugt erstreckt sich die zweite Ablöseebene und eine eventuelle dritte Ablöseebene orthogonal zur ersten Ablöseebene. Besonders bevorzugt werden daher Modifikationen in verschiedenen Abständen zur bevorzugt freiliegenden Oberfläche der abzutrennenden Festkörperschicht bzw. zu der Oberfläche, über welche die Laserstrahlen zum Erzeugen der ersten Ablöseebene in den Festkörper eingedrungen sind, erzeugt. Teilweise unterhalb bedeutet hierbei, dass die Modifikationen zur Ausbildung der zweiten und eventuell dritten Ablöseebene mehrheitlich oberhalb der ersten Ablöseebene erzeugt werden bzw. in diesem Bereich mehr bevorzugt mindestens doppelt oder mindestens dreimal oder mindestens fünfmal so viele Modifikationen aufweist bzw. aufweisen als unterhalb der Ablöseebene. Die Modifikationen der zweiten und/oder dritten Ablöseebene können dabei bevorzugt bis zu 200μη-ι, insbesondere bis zu 100 μηη oder bis zu 75 μηη oder bis zu 50 μηη oder bis zu 25 μηη oder bis zu 10 μηη oder bis zu 5 μηη, unterhalb der ersten Ablöseebene erzeugt werden. Die Modifikationen der zweiten und/oder dritten Ablöseebene können dabei bevorzugt mindestens 1 μηη oder mindestens 5 μηη oder mindestens 10 μηη oder mindestens 15 μηη oder mindestens 25 μηη oder mindestens 50 μηη unterhalb der ersten Ablöseebene erzeugt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich oder alternativ den Schritt des Anpressens von mindestens einem Druckbeaufschlagungselement einer Druckbeaufschlagungseinrichtung an zumindest einen vorbestimmten Anteil einer Spannungserzeugungsschicht bzw. Aufnahmeschicht zum Anpressen der Spannungserzeugungsschicht bzw. Aufnahmeschicht an die Oberfläche. Der Schritt des Abtrennens der Festkörperlage bzw. Festkörperschicht von dem Spendersubstrat bzw. Festkörper erfolgt dabei bevorzugt mittels eines thermischen Beaufschlagens der Spannungserzeugungsschicht. Bevorzugt werden dabei mechanische Spannungen in dem Spendersubstrat erzeugt. Durch die mechanischen Spannungen entsteht ein Riss zum Abtrennen einer Festkörperlage bzw. Festkörperschicht. Bevorzugt wird das Druckbeaufschlagungselement während der thermischen Beaufschlagung der Spannungserzeugungsschicht an die Spannungserzeugungsschicht angepresst. Dies bewirkt bevorzugt, dass eine Reduzierung der Rissausbreitungsgeschwindigkeit erreicht wird.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da erkannt wurde, dass der Riss deutlich genauer entlang eines gewünschten Ablösebereichs bzw. einer gewünschten Ablöseebene bzw. einer gewünschten
Ablösekontur verläuft, wenn den durch die Spannungserzeugungsschicht erzeugten mechanischen Spannungen eine weitere Kraft entgegenwirkt. Dies ergibt sich daraus, dass eine vertikale Risskomponente durch die Druckbeaufschlagung reduziert bzw. unterdrückt wird. Dies bedeutet, dass die Rissausbrüche aus der Ebene bzw. aus der Ablöseebene heraus reduziert werden und sich somit ein deutlich ebener Rissverlauf ergibt, wodurch der
Gesamtnutzen bzw. Yield bzw. Output steigt und/oder die Anzahl der Lasermodifikationen bzw. die Laserbeaufschlagung reduziert werden kann. D.h. bei gleicher bzw. vergleichbarer
Laserbeaufschlagung werden die Materialverluste reduziert oder die Laserbearbeitungszeit bzw. Lasernutzung kann bei unverändertem Output reduziert werden. Diese Lösung ist ferner vorteilhaft, da der Splitprozess, d.h. der Zeitraum vom Beginn der Temperierung bis zum vollständig abgelösten Wafer bzw. Festkörperscheibe, signifikant reduziert werden kann. Dies resultiert aus einer deutlich verbesserten thermischen Ankopplung. Die deutlich verbesserte thermische Ankopplung resultiert dabei bevorzugt aus der thermischen
Beaufschlagung des Spendersubstrats über das Druckbeaufschlagungselement. Das
Druckbeaufschlagungselement wird dabei bevorzugt ebenfalls zum Entziehen von Wärme bzw. zum Abkühlen des Spendersubstrats und/oder der Aufnahmeschicht, insbesondere der
Polymerschicht, eingesetzt. Die Splitprozesszeit kann von über 10 Min auf unter 1 Min verkürzt bzw. signifikant reduziert werden. Die verkürzte Splitprozesszeit ist zudem vorteilhaft, da eine deutlich verbesserte Liniensteuerung, d.h. der nacheinander erfolgenden
Behandlungen, insbesondere bestehend aus Laserbeaufschlagung, Anordnen einer Aufnahmeschicht an dem Spendersubstrat bzw. Laminieren, Durchführung des Splitprozesses und Oberflächenaufbereitung, insbesondere Grinden, der Infolge der Abtrennung erzeugten bzw. freigelegten Oberfläche/n.
Die erfindungsgemäße Lösung ist ferner vorteilhaft, da am Spendersubstrat elektronische Bauteile angeordnet oder erzeugt sein können und diese beim Splitten nicht durch eine Verformung der Festkörperschicht bzw. des Wafers beschädigt werden bzw. die Gefahr einer Beschädigung signifikant reduziert werden kann. Es wird somit eine Durchbiegung der Festköperschicht bzw. des Wafers beim Abtrennen reduziert, insbesondere vollständig vermieden. D.h., dass die Festkörperschicht bzw. der Wafer bevorzugt weniger als 20° oder weniger als 15° oder weniger als 10° oder weniger als 5° oder weniger als 1 ° oder weniger als 0,5° durchgebogen wird. Bevorzugt wird eine Durchbiegung des Wafers bzw. der Festkörperschicht zumindest in dem von dem Druckbeaufschlagungsmittel beaufschlagten Bereich bzw. Anteil bevorzugt auf weniger als 20° oder weniger als 15° oder weniger als 10° oder weniger als 5° oder weniger als 1 ° oder weniger als 0,5° begrenzt.
Die Spannungserzeugungsschicht zieht sich infolge der thermischen Beaufschlagung zusammen, wodurch von der Spannungserzeugungsschicht Zugkräfte in das Spendersubstrat eingeleitet werden. Der aufgebrachte Druck wirkt dabei den Zugkräften entgegen, wodurch Kraftspitzen reduziert werden und sich der Riss deutlich definierter ausbreitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht das Druckbeaufschlagungselement während der Druckbeaufschlagung zumindest abschnittsweise flächig mit der Spannungserzeugungsschicht in Kontakt. Bevorzugt überlagert das Druckbeaufschlagungselement dabei mehr als 20% oder mehr als 30% oder mehr als 50% oder mehr als 75% oder mehr als 90% oder vollständig die axial das Spendersubstrat begrenzende Oberfläche, die nach dem Abtrennen Bestandteil der Festkörperlage ist. Bevorzugt liegt das Druckbeaufschlagungselement dabei an der auf dieser Oberfläche angeordneten oder erzeugten Spannungserzeugungsschicht an. Bevorzugt kontaktiert das Druckbeaufschlagungselement dabei mehr als 20% oder mehr als 30% oder mehr als 50% oder mehr als 75% oder mehr als 90% der Oberfläche der das Spendersubstrat in axialer Richtung überlagernden Spannungserzeugungsschicht.
Das mindestens eine Druckbeaufschlagungselement erzeugt gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Druck in einem Randbereich, wobei der Randbereich bevorzugt die in radialer Richtung äußeren bzw. zentrumsfernen bzw. randnahen 5% oder 10% oder 15% oder 20% oder 30% oder 40% oder 50% oder 60% oder 70% oder 80% der Oberfläche der an dem Spendersubstart angeordneten Spannungserzeugungsschicht umfasst, und/oder das mindestens eine Druckbeaufschlagungselement erzeugt den Druck in einem Zentrumsbereich, wobei der Zentrumsbereich bevorzugt die in radialer Richtung inneren bzw. zentrumsnahen bzw. sich bis zum Zentrum hin erstreckenden 5% oder 10% oder 15% oder 20% oder 30% oder 40% oder 50% oder 60% oder 70% oder 80% der Oberfläche der an dem Spendersubstart angeordneten Spannungserzeugungsschicht umfasst oder das mindestens eine Druckbeaufschlagungselement erzeugt den Druck über den gesamten ebenen Anteil der Oberfläche des Spendersubstrats, an der die Spannungserzeugungsschicht angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da der Druck zum Beeinflussen der Rissausbreitung bedarfsgerecht beaufschlagt werden kann.
Das Druckbeaufschlagungselement bringt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Druckkraft in Abhängigkeit vom Substratdurchmesser von mindestens 10 N, insbesondere zwischen 100 N und 3000 N oder zwischen 3000 N und 10000 N oder bis zu 100 kN auf die Spannungserzeugungsschicht auf.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da zum einen den durch die Spannungserzeugungsschicht erzeugten Kräften gezielt entgegengewirkt werden kann und zum anderen dennoch eine Rissausbreitung und Rissauslösung möglich ist.
Das Druckbeaufschlagungselement ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beweglich angeordnet und wird bevorzugt infolge der thermischen Beaufschlagung der Spannungserzeugungsschicht von der Spannungserzeugungsschicht relativ zum Spendersubstrat ausgelenkt oder das Spendersubstrat ist beweglich angeordnet und wird infolge der thermischen Beaufschlagung der Spannungserzeugungsschicht von der Spannungserzeugungsschicht relativ zum Druckbeaufschlagungselement ausgelenkt. Bevorzugt ist das Druckbeaufschlagungselement und/oder das Spendersubstrat in axialer Richtung des Spendersubstrats auslenkbar bzw. verschiebbar. Die Auslenkung des Druckbeaufschlagungselements erfolgt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erst nach Überschreiten einer vordefinierten Mindestkraft. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch die vordefinierte Mindestkraft sehr präzise einstellbar ist, wie stark auftretende Kraftspitzen reduziert werden sollen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl an Druckbeaufschlagungselementen vorgesehen, wobei die einzelnen Druckbeaufschlagungselemente zum Aufbringen von lokal verschiedenen Drücken dienen und/oder unterschiedliche Formen und/oder Kontaktflächenabmessungen aufweisen und/oder unterschiedlich weit auslenkbar sind bzw. unterschiedlich weit ausgelenkt werden und/oder mit unterschiedlichen Kräften auslenkbar sind bzw. ausgelenkt werden. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da eine Vielzahl an Parametern zur optimalen Einstellung der Druckbeaufschlagung herangezogen werden können.
Das Druckbeaufschlagungselement oder die Druckbeaufschlagungselemente gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen eines vordefinierten Anpressdruckverlaufs an die Spannungserzeugungsschicht anpressbar ist /sind, wobei der Anpressdruckverlauf zumindest abschnittsweise vom Abstand der Druckaufbringung zum axialen Zentrum des Spendersubstrats und/oder von der Rissausbreitungsgeschwindigkeit und/oder der thermischen Beaufschlagung und/oder vom Material des Spendersubstrats und/oder von einer Konditionierung des Spendersubstrats, insbesondere mittels Laserstrahlen, abhängt.
Die Druckbeaufschlagungselemente bringt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeweils eine Druckkraft von mindestens 10 N, insbesondere zwischen 100 N und 3000 N oder zwischen 3000 N und 10000 N oder bis zu 100 kN auf die Spannungserzeugungsschicht auf. Bevorzugt kann die Druckbeaufschlagung bei zwei zeitgleich eingesetzten Druckbeaufschlagungselementen um einen Faktor von bis zu oder mindestens 0,1 oder von bis zu oder mindestens 0,3 oder von bis zu oder mindestens 0,5 oder von bis zu oder mindestens 0,75 oder von bis zu oder mindestens 1 ,5 oder von bis zu oder mindestens 2 oder von bis zu oder mindestens 5 oder von bis zu oder mindestens 10 oder von bis zu oder mindestens 20 voneinander abweichen. Die Auslenkung der Druckbeaufschlagungselemente erfolgt somit bevorzugt erst nach dem Überschreiten von vordefinierten Mindestkräften. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch die vordefinierten Mindestkräfte sehr präzise einstellbar ist, wie stark auftretende Kraftspitzen durch die einzelnen Druckbeaufschlagungselemente reduziert werden sollen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich oder alternativ einen oder mehrere der nachfolgenden Schritte: Erzeugen oder Anordnen einer Spannungserzeugungsschicht an einer das Spendersubstrat axial begrenzenden, insbesondere ebenen, Oberfläche des Spendersubstrats. Anordnen eines Druckbeaufschlagungselements einer Druckbeaufschlagungseinrichtung in einem vorbestimmten Abstand zur Spannungserzeugungsschicht oder in einem vorbestimmten Abstand zum Ablösebereich zum in Kontakt bringen mit der Spannungserzeugungsschicht während des Abtrennens. Abtrennen der Festkörperlage von dem Spendersubstrat durch thermisches Beaufschlagen der Spannungserzeugungsschicht. Bevorzugt werden dabei mechanische Spannungen in dem Spendersubstrat erzeugt. Bevorzugt werden durch die mechanischen Spannungen Anteile der Festkörperlage ausgelenkt. Bevorzugt entsteht dabei ein Riss zum Abtrennen einer Festkörperlage. Bevorzugt wird dadurch zumindest ein abgetrennter Anteil der Festkörperlage aufgrund der Spannungserzeugungsschicht in Richtung des Druckbeaufschlagungselements ausgelenkt und gegen das Druckbeaufschlagungselement angepress. Bevorzugt begrenzt das Druckbeaufschlagungselement die maximale Auslenkung der Festkörperlage.
Bevorzugt wird die Kontaktseite des Druckbeaufschlagungselements in einem Abstand in axialer Richtung zur Oberfläche der Spannungserzeugungsschicht angeordnet, der geringer ist als die kürzeste Strecke zwischen axialem Zentrum des Spendersubstrats und der (radialen) Umfangsfläche des Spendersubstrats. Bevorzugt liegt der Abstand zwischen dem 0,001 fachen und 0,9 fachen, insbesondere zwischen dem 0,001 fachen und 0,5 fachen oder zwischen dem 0,001 fachen und 0,1 fachen, der Länge der kürzeste Strecke zwischen axialem Zentrum des Spendersubstrats und der (radialen) Umfangsfläche des Spendersubstrats. Besonders bevorzugt beträgt der Abstand zwischen der Kontaktseite des Druckbeaufschlagungselements und der Oberfläche der Spannungserzeugungsschicht weniger als 5cm, insbesondere weniger als 2cm oder weniger als 1 cm oder weniger als 0,5 cm oder weniger als 0,1 cm.
Beim Abtrennen von zumindest teilweise prozessierten Wafern (Vorstufen von elektronischen Devices) kann es vorteilhaft sein, dass eine Verbiegung der Oberfläche vermieden wird. Besonders vorteilhaft ist, dass die prozessierte Oberfläche bzw. die prozessierte Schicht des Spendersubstrats, insbesondere eine device layer schicht, nicht oder nur wenig verbogen wird, das Polymer bzw. die Aufnahmeschicht an einer anderen Spendersubstratoberfläche angeordnet ist bzw. das Polymer bzw. die Aufnahmeschicht nicht an der prozessierten Schicht angeordnet ist. Somit erfolgt die Temperierung der Aufnahmeschicht bzw. Polymerschicht zumindest bei der Mehrzahl der von einem Spendersubstrat abgetrennten Festkörperschichten bzw. Wafern in einem Mindestabstand zur prozessierten Schicht, wobei der Mindestabstand bevorzugt ein Vielfaches, insbesondere mindestens 2-faches oder mindestens 5-faches oder mindestens 10-faches oder mindestens 20-faches der Dicke der Aufnahmeschicht bzw. Polymerschicht beträgt. Dies ist vorteilhaft, da die thermische Belastung der prozessierten Schicht signifikant reduziert wird.
Weiterhin kann es vorteilhaft den entstehenden dünnen Bauelementewafer bzw. die prozessierte Schicht zur weiteren Prozessierung direkt auf einen Transferwafer zu bonden (dieser Transferwafer kann zum Beispiel zur weiteren Stabilisierung wiederum von einer Halteeinrichtung gehalten werden). Das Bonden erfolgt dabei bevorzugt mittels direktem Bonding oder temporär mit einem bonding tape, wobei die Verbindung z.B. mittels Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, oder Wärme, insbesondere Temperaturen über 20°C oder über 50°C oder über 100°C, insbesondere bis 1 10°C oder bis 200°C oder bis 500°C, oder einer alternativen Behandlung aufgehoben werden kann. Diese Lösung ist bevorzugt mit einzelnen oder allen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, insbesondere den bevorzugten Ausführungsformen zu Anspruch 1 , kombinierbar.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls durch eine Anlage zum Abtrennen von Festkörperscheiben von einem Spendersubstrat gelöst. Die Anlage umfasst dabei bevorzugt mindestens eine Lasereinrichtung zum Erzeugen von Modifikationen im Inneren des Spendersubstrats zum Ausbilden eines Ablösebereichs zum Führen eines Abtrenn risses, eine Temperiereinrichtung zum Abkühlen einer auf dem Spendersubstrat angebrachten Spannungserzeugungsschicht zum Auslösen des Abtrenn risses, eine Druckbeaufschlagungseinrichtung mit mindestens einem Druckbeaufschlagungselement zum Druckbeaufschlagen der am Spendersubstrat angeordneten Spannungserzeugungsschicht während der Ausbreitung des Abtrennrisses. Es erfolgt somit bevorzugt eine Unterdrückung der vertikalen Risskomponenten. Dies führt zu weniger Rissausbrüchen aus der Ebene woraus ein höherer Yield resultiert und/oder weniger Laserbeaufschlagung notwendig ist. Ferner bewirkt die Kraftbeaufschlagung eine deutlich bessere thermische Ankopplung, was wiederum zu einer deutlich geringeren Splitzeit führt. Die reduzierte Splitzeit ermöglicht eine bessere Taktung mit anderen Prozessen, da sie ohne diese Kraftbeaufschlagung bei mehr als 10 Minuten/je Split lag und durch die Kraftbeaufschlagung in weniger als einer Minute. Insgesamt lässt sich somit eine deutlich verbesserte Liniensteuerung, die zwei oder mehrere der nachfolgenden behandlungsschritte umfassen: Erzeugen von Modifikationen im Inneren des Festkörpers bzw. Spendersubstrats mittels eines Lasers und/oder Aufbringen einer Polymerfolie auf dem Spendersubstrat, insbesondere mittels einer Laminiereinrichtung, und/oder splitten des Spendersubstrats im Bereich bzw. entlang der durch die Modifikationen erzeugten Ablöseebene bzw. des Ablösebereichs infolge der Einleitung einer äußeren Kraft in das Spendersubstrat, insbesondere mittels einer Kühleinrichtung oder einer Ultraschalleinrichtung, und/oder durchführen einer Oberflächenbehandlung bzw. Oberflächenaufbereitung der durch den Split freigelegten Oberfläche des verbleibenden Restspendersubstrats, insbesondere mittels einer spanenden Bearbeitungseinrichtung, wie einem -Grinder, und/oder einer chemischen, insbesondere ätzenden, Oberflächenbehandlung.
Die erfindungsgemäße Lösung ist ferner daher vorteilhaft, da durch die Kraftbeaufschlagung die Durchbiegung des abzutrennenden bzw. abgetrennten Festkörperschicht auf ein Minimum reduziert wird bzw. vollständig verhindert wird. Dies ermöglich es auch eine Festkörperschicht, insbesondere Kompositstruktur, von dem Spendersubstrat abzusplitten, an der halbfertige oder fertige Funktionskomponenten, insbesondere Mittel (devices), wie z.B. Transistoren, oder Eiderstände oder Prozessoren angeordnet bzw. erzeugt sind. Ferner ist eine höhere Temperatur in der Mittelebene (device Ebene) möglich, wodurch ebenfalls die Gefahr einer Beschädigung der Mittel reduziert wird. Somit wird eine signifikante Verbesserung der Prozesse für die MEMS- und/oder Compound wafer Behandlung bereitgestellt.
Druckbeaufschlagungselement eine Kontaktoberfläche zum in Kontakt bringen mit der Oberfläche der Spannungserzeugungsschicht aufweist. Die Temperiereinrichtung ist bevorzugt eine Kühleinrichtung, insbesondere eine Einrichtung zur Bereitstellung von mindestens einem oder genau einem Funktionsfluid, insbesondere von flüssigem Stickstoff oder nebeiförmigen Stickstoff. Mindestens ein Druckbeaufschlagungselement ist mit einem Heizelement versehen.
Ferner werden die Gegenstände der am 07.12.2016 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereichten Patentanmeldung DE 10 2016 123 679.9 vollumfänglich durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Schutzrechtsschrift gemacht.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft das erfindungsgemäße Trennverfahren dargestellt ist. Bauteile oder Elemente, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt eingesetzt werden und/oder welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile oder Elemente nicht in allen Figuren beziffert oder erläutert sein müssen.
einen erfindungsgemäßen Behandlungsablauf,
zwei schematische Beispiele für Festkörperanordnungen, wie sie erfindungsgemäß bereitgestellt werden können,
weitere schematische Beispiele für erfindungsgemäße Festkörperanordnungen bzw. Festkörperanordnungen die im erfindungsgemäßen Verfahren - als Zwischenprodukt - erzeugt werden können,
eine schematische Darstellung von zwei durch Modifikationen ausgebildete Linien, Fig. 5a-d verschiedene Kühleinrichtungen, die bevorzugt zum Kühlen im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar sind,
Fig. 6a-c drei unterschiedliche schematische Beispiele für die Rissausbreitung zwischen Modifikationen,
Fig. 7 unterschiedlich orientierte Modifikationslinien zur Bewirkung unterschiedlicher
Funktionen,
Fig. 8 ein Beispiel einer Schottky Diode,
Fig. 9 ein Beispiel eines MOSFETs,
Fig. 10a-b die Erzeugung von sich vom Rand aus in das Innere des Festkörpers hinein erstreckenden Vertiefungen, wobei die Vertiefungen sich bevorzugt entlang einer durch Modifikationen 9 definierten Ablöseebene erstrecken,
Fig. 1 1 ein erstes Beispiel für eine Randbehandlung im Rahmen der erfindungsgemäßen Festkörperscheibenherstellung bzw.
Festkörperschichtenherstellung,
Fig. 12 ein Beispiel für eine Randbehandlung im Rahmen der erfindungsgemäßen
Festkörperscheibenherstellung bzw. Festkörperlagenherstellung,
Fig. 13 ein weiteres Beispiel für eine Randbehandlung im Rahmen der erfindungsgemäßen Festkörperscheibenherstellung bzw.
Festkörperlagenherstellung,
Fig. 14 eine Darstellung, die Probleme zeigt, die beim Erzeugen von Modifikationen in einem Festkörper auftreten, wenn die Modifikationen mittels LASER- Strahlen erzeugt werden,
Fig. 15 eine Darstellung, die verschiedene LASER-Strahlwinkel zeigt,
Fig. 16a/16b eine Darstellung, eines Modifikationserzeugungsschrittes und eine schematische Darstellung der erzeugten Modifikationen,
Fig. 17a/1 b zwei Darstellungen von Modifikationserzeugungsschritten,
Fig. 18 eine Modifikationserzeugung mit einer Aberrationsanpassung und,
Fig. 19 eine schematische Darstellung eines Festkörpers, der Vertiefungen aufweist, die von einer Spannungserzeugungsschicht überdeckt bzw. überlagert bzw. verschlossen werden, Fig. 20a-20d ein weiteres Beispiel für eine Randbehandlung im Rahmen der erfindungsgemäßen Festkörperscheibenherstellung,
Fig. 21 ein Spendersubstrat mit gegenüber der Längsachse in einem Winkel von ungleich 90° ausgerichteten Kristallgitterebenen und erzeugten Laserschreiblinien,
Fig. 22 eine weiteres Spendersubstrat mit gegenüber der Längsachse in einem
Winkel von ungleich 90° ausgerichteten Kristallgitterebenen und erzeugten Laserschreiblinien, wobei die Ausrichtung der Laserschreiblinien bzw. linienartigen Gestalt mittels Ebenen definiert ist,
Fig. 23 dass die Modifikationen einer linienformigen Gestalt eine Vielzahl unterschiedlicher Kristallgitterebenen schneiden,
Fig. 24 ein Beispiel eines Kristallgitters mit Gleitebene für 4HSiC,
Fig. 25a ein Beispiel eines Kristallgitters mit Gleitebene 1 10 für Si,
Fig. 25b ein Beispiel eines Kristallgitters mit Gleitebene 100 für Si,
Fig. 25c ein Beispiel eines Kristallgitters mit Gleitebene 1 1 1 für Si,
Fig. 26a-27a die Veränderung der Neigung der linienformigen Gestalt gegenüber den
Enden der Kristallebene, wenn das Spendersubstrat mittels einer Rotationseinrichtung unter einer Lasereinrichtung vorbeibewegt wird,
Fig. 27b eine Draufsicht auf eine exemplarische Rotationseinrichtung,
Fig. 27c eine Seitenansicht eine Bearbeitungsanlage, wobei die Bearbeitungsanlage ein bevorzugt linear verfahrbares Laserelement und eine Rotationseinrichtung mit einer Vielzahl darauf angeordneter Spendersubstrate aufweist,
Fig. 28a die Erzeugung einer dreidimensionalen Rissführungsschicht,
Fig. 28b die Erzeugung einer weiteren Rissführungsschicht zur Erzeugung eines dreidimensionalen Festkörpers,
Fig. 29a einen schematischen Aufbau zum Erzeugen von Defekten in einem
Festkörper,
Fig. 29b eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung vor dem Abtrennen einer Festkörperschicht von einem Festkörper, eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung nach dem Abtrennen einer Festkörperschicht von einem Festkörper, eine erste schematisch dargestellte Variante zur Defekterzeugung mittels Laserstrahlung, eine zweite schematisch dargestellte Variante zur Defekterzeugung mittels Laserstrahung, eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen unebenen Wafers,
eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen unebenen Wafers mit einer daran angeordneten oder erzeugten Beschichtung,
eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Form einer erfindungsgemäßen Mehrschichtanordnung nach einer definierten Temperierung,
ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Laserbeaufschlagungs-einrichtung, ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die Beaufschlagung einer an dem Festkörper angeordneten Polymerschicht mit einem Funktionsfluid,
eine exemplarische Darstellung eines Oberflächenprofils eines Festkörpers und der Brechzahlen dieses Oberflächenprofils,
mehrere Darstellungen von Oberflächenprofilen,
mehrere Darstellungen der Veränderungen von Regelpositionen des Laserkopfes; und
zwei Verläufe, die Profile unterschiedlicher Modifikationsverteilungen repräsentieren,
einen schematischen Aufbau eines Raman-Instruments, wie es bevorzugt erfindungsgemäß verwendet wird, insbesondere wie es bevorzugt Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist,
verschiedene exemplarische Schwingungszustände der Gitterschwingungen von SiC,
zwei Schaubilder, welche Dotierkonzentrationen in einem Festkörper darstellen,
einen erfindungsgemäßen Feedforwardprozess, Fig. 38b einen erfindungsgemäßen Feedbackprozess,
Fig. 39 eine Beispiel einer schematischen Darstellung der Ablöseebene,
Fig. 40a zeigt eine schematisch Draufsicht und eine schematische Seitenansicht des
Festkörpers,
Fig. 40b zeigt die Darstellung der Fig. 40a und eine schematische Darstellung einer ersten Ablöseebene,
Fig. 41 zeigt schematisch eine weitere Anordnung der die Ablöseebenen definierenden Defekte,
Fig. 42a zeigt ein schematisches Beispiel der Ausbildung mehrerer zweiter
Ablöseebenen,
Fig. 42b zeigt ein weiteres schematisches Beispiel bzgl. der Ausbildung der zweiten
Ablöseebenen und der dritten Ablöseebenen,
Fig. 43 zeigt eine Festkörperschicht mit zweiten Ablöseebenen, die an einer
Polymerschicht angeordnet ist,
Fig. 44a zeigt eine Festkörperschicht vor der Zerteilung in Festkörperelemente,
Fig. 44b zeigt eine Festkörperschicht nach der Zerteilung in Festkörperelemente,
Fig. 45a schematisch eine Vorrichtung zur Druckbeaufschlagung eines mit einer
Spannungserzeugungsschicht versehenen Spendersubstrats mittels einer Druckbeaufschlagungseinrichtung,
Fig. 45b schematisch eine Anordnung gemäß Fig. 45b, wobei das Spendersubstrat in seinem Inneren mittels Laserstrahlen modifiziert wurde,
Fig. 46 schematisch eine Vorrichtung zum Begrenzen einer Auslenkbewegung der abgetrennten Festkörperschichtanteile, schematisch eine Druckbeaufschlagungseinrichtung mit mehreren Druckbeaufschlagungselementen, schematisch eine Vorrichtung zur Beaufschlagung unterschiedlicher Oberflächenanteile der Spannungserzeugungsschicht mit unterschiedlichen Drücken, schematisch eine Vorrichtung zur Beaufschlagung unterschiedlicher Oberflächenanteile der Spannungserzeugungsschicht mit unterschiedlichen Drücken und zur Begrenzung der Auslenkbewegung der Festkörperscheibe, und schematisch eine Draufsicht auf die in Fig. 48b gezeigte Vorrichtung, zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines dicken Wafers zum Abtrennen mehrerer Festkörperschichten, wobei alle Festkörperschichten denselben Durchmesser aufweisen, zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines dicken Wafers zum Abtrennen mehrerer Festkörperschichten, wobei alle Festkörperschichten unterschiedliche Durchmesser aufweisen, verschiedene Darstellung von mehreren Wafern mit unterschiedlichen Durchmessern, eine Funktion, in Abhängigkeit derer sich mittels Laserstrahlen durch eine mit Metall beschichtete Oberfläche in einen Festkörper einbringen lassen, zwei Beispiele von Schreibpfaden während der Modifikationserzeugung,
Beispiele zur Erläuterung des Effekts von Bauteilen, Implantgebieten, Dotierungen, Ätzgräben, etc. auf den Ort des Fokusses, Fig. 56-57 weitere Beispiele zur Erläuterung des Effekts von Bauteilen, Implantgebieten, Dotierungen, Ätzgräben, etc. auf den Ort des Fokusses,
Fig. 58 Darstellung von Zeitpunkten zur Erzeugung von Modifikationen mittels
Laserstrahlen im Inneren eines Festkörpers, wobei die Modifikationen in einem Frontsideprozess erzeugt werden, und
Fig. 59 Darstellung von Zeitpunkten zur Erzeugung von Modifikationen mittels
Laserstrahlen im Inneren eines Festkörpers, wobei die Modifikationen in einem Backsideprozess erzeugt werden.
Fig. 1 a zeigt die Bereitstellung des Festkörpers 1 , insbesondere eines Wafers.
Gemäß Fig. 1 b ist der bereitgestellte Festkörper 1 an einem Werkzeugträger (Chuck) 3 angekoppelt bzw. angeklebt oder angeschweißt oder angeschraubt oder angeklemmt oder angetrocknet oder angefroren oder durch ein Vakuum angesaugt, wobei der Werkzeugträger bevorzugt eine Kühlfunktionalität umfasst und dadurch bevorzugt zur Kühleinrichtung 3 wird.
Angefrieren erfolgt hierbei bevorzugt über das Verfestigen eines Fluids, insbesondere einer
Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder einem oder mehreren anderen Materialien mit einer
Verfestigungs- bzw. Erstarrungstemperatur unterhalb 50°C oder unterhalb von 30°C oder unterhalb von 20°C oder unterhalb von 10°C oder unterhalb von 5°C oder runterhalb von 0°C oder unterhalb von -10°C oder unterhalb von -20°C oder unterhalb von -50°C (in allen Fällen bezogen auf einen Umgebungsdruck von 1 bar). Antrocknen bedeutet hierbei bevorzugt das
Verfestigen durch Feuchtigkeitsabgabe oder Feuchtigkeitsentzug. Es ist hierbei ebenfalls möglich, dass der Festkörper durch zwei oder mehr als zwei Effekte, z.B. ansaugen und anklemmen oder anklemmen und ankleben oder anklemmen und anschrauben und antrocknen am Chuck fixiert wird, Der Chuck bzw. Werkzeugträger ist besonderes bevorzugt als Vakuumchuck ausgebildet. Der Festkörper 1 wird bevorzugt in Längsrichtung mit seiner
Unterseite, die bevorzugt in Längsrichtung gegenüber der Oberfläche 5 liegt, an der
Kühleinrichtung 3 fixiert, insbesondere angeklebt. Die Laserstrahlen werden somit zum
Erzeugen der Modifikationen 9 über die Oberfläche 5, die Bestandteil der abzutrennenden
Festkörperschicht ist, in Richtung der Kühleinrichtung 3 in den Festkörper 1 eingeleitet.
Besonders bevorzugt erfolgt ferner eine Hochtemperaturbehandlung der Oberfläche 5, insbesondere eine epitaktische Materialanordnung an der Festkörperoberfläche 5, woraus bevorzugt eine weitere Schicht 145 oder mehrere weitere Schichten 145 resultieren. Das mindestens eine Hochtemperaturverfahren ist bevorzugt ein Epitaxieverfahren, ein Dotierverfahren oder ein Verfahren unter Plasmaeinsatz, wobei durch das Hochtemperaturverfahren, insbesondere im Falle eines Epitaxiverfahrens, mindestens eine Schicht 145 auf dem Festkörper 1 erzeugt wird, wobei die mindestens eine erzeugte Schicht 145 vordefinierte Parameter aufweist, wobei zumindest ein vordefinierter Parameter einen maximalen Grad an Brechung und/oder Absorption und/oder Reflexion von Laserlichtwellen vorgibt, wobei der Grad an Brechung und/oder Absorption und/oder Reflexion unter 5% und bevorzugt unter 1 % und besonders bevorzugt unter 0,1 % liegt. Weiterhin kann die erzeugte Schicht 145 bzw. die weiteren erzeugten Schichten 145 bevorzugt metallfrei sein.
Fig. 1 c zeigt schematisch die Erzeugung der Modifikationen 9 mittels der Laserstrahlen. Die Laserstrahlen dringen dabei bevorzugt über die zuvor mittels des Hochtemperaturverfahrens erzeugte Schicht 145 in den Festkörper 1 ein. Es ist alternativ jedoch ebenfalls denkbar, dass die Laserstrahlen über eine freie, d.h. nicht mit der weiteren Schicht 145 beschichteten Oberfläche des Festkörpers 1 , insbesondere von unten, in den Festkörper 1 eindringen. Hierbei wird der Festkörper 1 bevorzugt seitlich oder an den äußeren Enden (Breiten- und/oder Tiefenrichtung) gehalten.
Fig. 1 d zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Festkörper 1 nach der Erzeugung der Modifikationen 9. Gemäß diesem Beispiel sind 4 Blöcke an Modifikationen 9 erkennbar, die zu den 4 Rissanteilen 25, 27, 28, 29 führen. Angrenzend an die Blöcke mit Modifikationen 9 kennzeichnen die Bezugszeichen 41 , 42, 43, 44 und 45 jeweils Bereiche ohne Modifikationen 9 oder Bereiche, in denen weniger Modifikationen 9 erzeugt sind, als in den Bereichen, in denen die Blöcke an Modifikationen 9 erzeugt sind.
Fig. 1 e zeigt einen Zustand, gemäß dem eine Aufnahmeschicht, insbesondere ein Polymermaterial aufweisend, an weiteren an der Oberfläche 5 oder einer an der Oberfläche 5 zuvor epitaktisch erzeugten weiteren Schicht angeordneten Bauteilen (nicht gezeigt) angeordnet oder erzeugt wird. Die Aufnahmeschicht ist bevorzugt als Folie erzeugt worden und nach ihrer Erzeugung an die Oberfläche 5 angekoppelt, insbesondere angebondet oder angeklebt, worden. Es ist jedoch ebenfalls möglich die Aufnahmeschicht durch Aufbringung eines flüssigen Polymers auf die Oberfläche 5 und anschließendes Verfestigen auszubilden.
Zwischen dem Schritt der Erzeugung der Modifikationen und der Anbringung der Aufnahmeschicht erfolgt bevorzugt eine Anordnung bzw. Erzeugung von weiteren Schichten 150 und/oder Bauteilen 150 an der Oberfläche 5 oder an einer daran bereits während eines vorgelagerten Hochtemperaturverfahrens erzeugten weiteren Schicht 145.
Fig. 1f zeigt schematisch eine Temperierung der Aufnahmeschicht. Bevorzugt wird die
Aufnahmeschicht auf eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur, insbesondere auf eine Temperatur von weniger als 20°C, oder von weniger als 1 °C oder von weniger als
0°C oder von weniger als -10°C oder von weniger als -50°C oder von weniger als -60°C temperiert, insbesondere gekühlt. Wobei das Material der Aufnahmeschicht 140 infolge der Abkühlung einen Glasübergang oder und eine Kristallisation erfährt. Bevorzugt erfolgt die Temperierung der Aufnahmeschicht mittels flüssigen Stickstoffs, insbesondere mittels eines Stickstoffnebels. Aufgrund der Temperierung, insbesondere aufgrund des Glasübergangs, zieht sich die Aufnahmeschicht zusammen, wodurch mechanische Spannungen in dem Festkörper 1 erzeugt werden. Aufgrund der mechanischen Spannungen wird ein die Rissanteile 25, 27, 28, 29 verbindender Riss ausgelöst, durch den der Festkörperanteil 12 von dem Festkörper 1 abgetrennt wird.
Fig. 2a zeigt eine Ausführungsform, gemäß der die Aufnahmeschicht 140 an einer Oberfläche des Festkörpers angeordnet ist, die weiter von den Modifikationen beabstandet ist als eine dazu parallele oder bevorzugt im Wesentlichen parallele oder vollständig parallele Oberfläche 5. Bevorzugt weist die Oberfläche eine weitere Schicht 145 (analog zu Fig. 1 b-1f) auf. An der weiteren Schicht 145 oder an der freiliegenden Oberfläche 5 werden bevorzugt Bauteile 150 oder weitere Materialschichten 150 angeordnet. Bevorzugt wird an einer freiliegenden Oberfläche der weiteren Materialschicht 150 oder der Bauteile 150 eine Stabilisierungsschicht und/oder eine Schutzschicht 142 angeordnet oder erzeugt. Die Bauteile 150 können hierbei z.B. vergossen werden, insbesondere mit einem Polymermaterial und/oder Keramikmaterial. Zusätzlich ist vorstellbar, dass an die Stabilisierungsschicht und/oder Schutzschicht 142 eine Stabilisierungseinrichtung, insbesondere ein weiterer Wafer, wie z.B. ein Glaswafer, angekoppelt, insbesondere angeklebt bzw. angebondet wird. Der die Stabilisierungsschicht und/oder Schutzschicht 142 oder die Stabilisierungsschicht und/oder Schutzschicht 142 und die Stabilisierungseinrichtung bewirken dabei, dass sich die Bauteile 150 bzw. weiteren Materialschicht 150 beim Abspalten oder nach dem Abspalten nur unwesentlich oder nicht verformen. Beim Abspalten kann die Verformung durch die mittels der Aufnahmeschicht 140 erzeugten Kräften bewirkt werden und nach dem Abspalten kann eine Verformung durch die verbleibenden Modifikationen, insbesondere Stoffumwandlungen, bewirkt werden. Die Modifikationen bewirken im Falle einer Stoffumwandlung, dass Druckkräfte entstehen, woraus ohne die Stabilisierungsschicht / Stabilisierungseinrichtung eine Wölbung (BOW) der abgetrennten Festkörperschicht resultieren würde. Die Stabilisierungsschicht 142 kann somit zusätzlich oder alternativ als Glaswafer oder Siliziumwafer oder als Metallschicht ausgebildet sein oder an der Stabilisierungsschicht 142 kann zusätzlich oder alternativ ein Glaswafer angeordnet sein bzw. werden. Wird die Stabilisierungsschicht 142 als Metallschicht ausgeführt, so kann diese angebondet werden, insbesondere angeklebt werden. Alternativ ist es möglich, dass die Metallschicht 142 an der Kompositstruktur erzeugt wird, insbesondere mittels Sputtern. Eine Einheit aus abgetrennter Festkörperschicht und daran angeordneter Stabilisierungsschicht und/oder Schutzschicht 142 und eventuell daran angeordneter Stabilisierungseinrichtung wird dann bevorzugt zur Stressentfernung weiterbehandelt. Besonders bevorzugt bildet die Stabilisierungsschicht 142 oder die Stabilisierungseinrichtung eine Halteeinrichtung aus, mittels der die abgetrennte Festkörperschicht für eine Materialabtragbehandlung gegenüber einer Materialabtrageinrichtung, insbesondere einer Schleif- und/oder Poliereinrichtung, fixierbar ist. Mittels der Materialabtrageinrichtung werden dann die an der abgetrennten Festkörperschicht verbleibenden Modifikationsanteile abgetragen, insbesondere spanend entfernt.
Im Kontext dieser Erfindung ist die Festkörperschicht bevorzugt immer dünner als der verbleibende Festkörperanteil. Es ist jedoch ferner denkbar, dass die Aufnahmeschicht nicht an einer Oberfläche der späteren Festkörperschicht angeordnet oder erzeugt wird, sondern an einer Oberfläche des verbleibenden Festkörperanteils. Wenn es sich bei dem Festkörpermaterial um Silizium handelt, dann weist die abgetrennte Festkörperschicht gegenüber dem verbleibenden Festkörper bevorzugt ein Höhe von weniger als 40% der Höhe des verbleibenden Festkörpers auf, insbesondere von weniger als 30% oder 20% der Höhe des verbleibenden Festkörpers. Bei Silizium werden bevorzugt vorbestimmte Parameter für die Modifikationserzeugung vorgesehen, die Numerische Apertur liegt bevorzugt zwischen 0,5 und 0,8, insbesondere bei 0,65, die Einstrahltiefe liegt zwischen 150μηι und Ι ΟΟΟμηη, insbesondere bei 300μη"ΐ, der Pulsabstand liegt zwischen 1 μηι und δμηη, insbesondere bei 2μη"ΐ, der Linienabstand liegt zwischen 1 μηι und δμηη, insbesondere bei 2 μηη, die Pulsdauer liegt zwischen 50ns und 400ns, insbesondere bei 300ns, und die Pulsenergie liegt zwischen 3μύ und 30μύ, insbesondere bei 10μϋ.
Ist das Material SiC, dann weist die abgetrennte Festkörperschicht gegenüber dem verbleibenden Festkörper bevorzugt eine Höhe von weniger als 50% der Höhe des verbleibenden Festkörpers auf, insbesondere von weniger als 45% oder 40% oder 35% oder 30% oder 25% der Höhe des verbleibenden Festkörpers. Bei SiC werden bevorzugt vorbestimmte Parameter für die Modifikationserzeugung vorgesehen, die Numerische Apertur liegt bevorzugt zwischen 0,4 und 0,8, insbesondere bei 0,4, die Einstrahltiefe liegt bevorzugt zwischen 50μηι und δθθμηη, insbesondere bei Ι δθμηη, der Pulsabstand liegt bevorzugt zwischen 0, 1 μηη und 3μη"ΐ, insbesondere bei Ι μηη, der Linienabstand liegt bevorzugt zwischen 10μηι und 200μη"ΐ, insbesondere zwischen 10 μηη und 100 μηη, insbesondere bei 75 μηη, die Pulsdauer liegt bevorzugt zwischen 1fs und 10ns, insbesondere bei 3ns, und die Pulsenergie liegt bevorzugt zwischen 0,5μύ und 30μύ, insbesondere bei 7μύ. Auch in Fig. 2b kann analog zu den Fig. 1 b-1f eine weitere Schicht 145 erzeugt sein, auch wenn diese nicht kenntlich gemacht wurde. Die weiteren Materialschichten oder Bauteile 150 werden daher bevorzugt an der weiteren Schicht 145 oder an einer freiliegenden Oberfläche des Festkörpers erzeugt bzw. angeordnet.
Ferner zeigt Fig. 2b, dass an einer Oberfläche des verbleibenden Festkörpers die Aufnahmeschicht angeordnet sein kann und an den Bauteilen oder weiteren Materialschichten 150 eine weitere Aufnahmeschicht 146 angeordnet sein kann. Die Bauteile können hierbei zusätzlich mit einer Stabilisierungsschicht 142 versehen sein, wodurch die weitere Aufnahmeschicht 146 bevorzugt an der Stabilisierungsschicht und oder Schutzschicht 142 angeordnet oder erzeugt ist. Die weitere Aufnahmeschicht 146 wird bevorzugt als Folie bereitgestellt und besteht bevorzugt ebenfalls zumindest teilweise aus einem Polymermaterial. Besonders bevorzugt weist die weitere Aufnahmeschicht 146 das gleiche Material auf wie die Aufnahmeschicht 140 bzw. 142. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Spannungen zum Erzeugen des Risses von zwei Seiten in den Festkörper eingeleitet werden können.
Die Figuren 3a bis 3i zeigen verschiedene Anordnungen, die nach der Erzeugung der weiteren Materialschichten bzw. Bauteile 150 zum Einleiten des Risses vorgesehen werden können.
Die Figuren 3a-3i zeigen diverse Festkörperanordnungen 176, wie sie zum Einleiten von Rissführungs- und/oder Rissauslösungsspannungen vorteilhaft sind.
Fig. 3a zeigt hierbei einen prozessierter Festkörper 1 bzw. Wafer mit Strukturen bzw. Bauteilen 150.
Gegenüber dem in Fig. 3a gezeigten Festkörper 1 ist bei dem in Fig. 3b gezeigten Festkörper 1 eine Aufnahmeschicht 140 an der Bauteilseite, insbesondere an den Bauteilen 150 bzw. den weiteren Materialschichten 150, angeordnet oder erzeugt. Die Aufnahmeschicht 140 ist hierbei bevorzugt an der abzutrennenden Festkörperschicht angeordnet. Die Aufnahmeschicht 140 kann hierbei auch als Splitfolie bezeichnet werden und ist somit bevorzugt auf der Strukturseite auflaminiert. Im Nachfolgeschritt erfolgt dann ein Abkühlen der Gesamtanordnung, wodurch der Split bzw. die Rissauslösung und/oder Rissführung bewirkt wird.
Gegenüber der Darstellung der Fig. 3b ist gemäß der Fig. 3c an der Unterseite des Festkörpers bzw. an der freiliegenden Oberfläche des Festkörpers eine Halteschicht/gebondeter Wafer angeordnet. Es kann sich bei der Halteschicht auch um einen Werkzeugträger bzw. Chuck 3 handeln. Im Nachfolgeschritt erfolgt dann ein Abkühlen der Gesamtanordnung, wodurch der Split bzw. die Rissauslösung und/oder Rissführung bewirkt wird.
Fig. 3d zeigt gegenüber der Fig. 3b eine Anordnung, gemäß welcher der Festkörper doppelseitig mit Aufnahmeschichten 140, 146 versehen ist. Die weitere Aufnahmeschicht 146 ist dabei an einer Oberfläche des später verbleibenden Restfestkörpers angeordnet, wobei zwischen der weiteren Aufnahmeschicht 146 und dem Festkörper 1 eine Haftvermittlungsschicht 148 und/oder Opferschicht 149 und/oder Schutzschicht 142 angeordnet oder erzeugt sein kann. Die beiden Aufnahmeschichten 140 und 146 sind bevorzugt auflaminiert. Im Nachfolgeschritt erfolgt dann ein Abkühlen der Gesamtanordnung, wodurch der Split bzw. die Rissauslösung und/oder Rissführung bewirkt wird.
Fig. 3e zeigt eine Anordnung, gemäß der gegenüber der aus Fig. 3d bekannten Anordnung keine Haftvermittlungsschicht 148 und/oder Opferschicht 149 und/oder Schutzschicht 142 zwischen der weiteren Aufnahmeschicht 146 und dem Festkörper 1 angeordnet oder erzeugt ist. Im Nachfolgeschritt erfolgt dann ein Abkühlen der Gesamtanordnung, wodurch der Split bzw. die Rissauslösung und/oder Rissführung bewirkt wird.
Fig. 3f zeigt eine Anordnung die invers zu der aus Fig. 3d bekannten Anordnung aufgebaut ist, d.h., dass die Haftvermittlungsschicht 148 und/oder Opferschicht 149 und/oder Schutzschicht 142 nicht zwischen der weiteren Aufnahmeschicht 146 und dem Festkörper 1 angeordnet oder erzeugt ist, sondern zwischen der Aufnahmeschicht 140 und dem Festkörper 1 und somit an der abzutrennenden Festkörperschicht erzeugt oder angeordnet ist/sind. Auf den Bauteilen 150 oder den Strukturen kann hierbei z.B. mittels Spinncoating eine oder mehrere Schichten erzeugt werden. Als Nachfolgeschritt erfolgt dann ein Abkühlen der Gesamtanordnung, wodurch der Split bzw. die Rissauslösung und/oder Rissführung bewirkt wird.
Fig. 3g zeigt eine Anordnung bzw. Ausprägung, die einer Kombination aus den Anordnungen der Figuren 3d und 3f entspricht. Der Festkörper ist bevorzugt doppelseitig mit Splitfolie laminiert, ebenso kann doppelseitig eine Schutzschicht und/oder Haftvermittlungsschicht und/oder Opferschicht unter der Splitfolie vorgesehen sein, auf den Strukturen ist ferner z.B. Spincoating möglich. Als Nachfolgeschritt erfolgt dann ein Abkühlen der Gesamtanordnung, wodurch der Split bzw. die Rissauslösung und/oder Rissführung bewirkt wird.
Fig. 3h zeigt eine Anordnung, die ähnlich zur in Fig. 3b gezeigten Anordnung ist, wobei die Aufnahmeschicht nicht auf einer Oberfläche der abzutrennenden Festkörperschicht, sondern auf dem nach der Abtrennung verbleibenden Restfestkörper einseitig angeordnet bzw. laminiert ist. Die Abtrennung erfolgt dann infolge der Abkühlung analog zur Abtrennung von einem Ingot bzw. wie in einem Ingot-Prozess. Fig. 3i zeigt eine Anordnung, die ähnlich zur aus Fig. 3c bekannten Anordnung ist, wobei eine oder mehrere der nachfolgend genannten Schichten oder Einrichtungen an der Bauteilseite des Festkörpers bzw. an oder oberhalb der Bauteile 150 angeordnet oder erzeugt wird/werden. Diese Schichten oder Einrichtungen sind dabei bevorzugt: Mindestens oder genau eine Haftvermittlungsschicht 148 und/oder mindestens oder genau eine Opferschicht 149 und/oder mindestens oder genau eine Schutzschicht 142 und/oder mindestens oder genau eine Stabilisierungseinrichtung 3, insbesondere ein Werkzeugträger oder Chuck oder ein weiterer Wafer. Als Nachfolgeschritt erfolgt dann ein Abkühlen der Gesamtanordnung, wodurch der Split bzw. die Rissauslösung und/oder Rissführung bewirkt wird.
Fig. 4 zeigt eine Illustration eines Beispiels für ein Schreibmuster bei einer X- Y-Bearbeitung:
Pfeile 170, 172 repräsentieren die Laservorschubrichtung, die schwarzen Kreise repräsentieren die unterschiedlichen Laserschüsse bzw. Modifikationen 9, die hier mit ihrer Schadwirkung im Material nicht überlappen. Es ist hierbei bevorzugt, wenn der Laser zunächst in eine Richtung fährt und Modifikationen 9 erzeugt, bevor er umkehrt und Modifikationen 9 in der zweiten (unteren) Richtung schreibt.
Die Figuren 5a bis 5d zeigen verschiedene Kühleinrichtungen 174. Die in diesen Kühleinrichtungen 174 prozessierten Festkörperanordnungen 176 resultieren aus den verschiedenen in den Figuren 1 a bis 3i gezeigten und beschriebenen Ausprägungen bzw. Gestaltungen der mit einer oder mehreren Aufnahmeschicht/en 140, 146 versehenen Festkörper 1. Die hierin gezeigten Kühleinrichtungen 174 verwenden alle zum Kühlen ein verfüssigtes Gas 178 als Ausgangskühlmedium. Dieses Ausgangskühlmedium wird je nach Ausführungsform entweder vernebelt oder verdampft. Bevorzugt handelt es sich bei dem Ausgangskühlmedium um flüssigen Stickstoff. Alternative Kühlverfahren z.B. mittels Peltierelementen sind ebenfalls vorstellbar und möglich.
Die Kühleinrichtung 174 dient dabei bevorzugt zum Abkühlen der Aufnahmeschicht 140, 146 auf eine Temperatur zwischen -130°C und -10°C, insbesondere auf eine Temperatur zwischen -80°C und -50°C.
Gemäß Fig. 5a weist die Kühleinrichtung 174 ein Stickstoffbad auf, wobei die Aufnahmeschicht beabstandet, insbesondere mittels einer einstellbaren Positioniereinrichtung 180, zu in dem Stickstoffbad vorgehaltenen flüssigen Stickstoff positioniert wird. Somit wird die Festkörperanordnung bevorzugt auf einer Positioniereinrichtung bzw. auf einer Halterung über einem Stickstoffbad angeordnet. Es resultiert somit ein Temperaturgradient über die Kammerhöhe und die Temperatur an der Festköperanordnung ist über die Füllhöhe mit dem Ausgangskühlmedium oder die Position der Festkörperanordnung 176 (Abstand zum Boden der Kammer) einstellbar.
Gemäß den Ausführungsformen der Figuren 5b bis 5d kann die Kühleinrichtung bevorzugt ein Vernebelungsmittel, insbesondere mindestens oder genau eine perforierte Rohrleitung, zum Vernebeln von flüssigem Stickstoff oder ein Vernebelungsmittel zum Vernebeln von flüssigem Stickstoff aufweisen und die Kühlwirkung durch vernebelten oder verdampften Stickstoff erzeugt werden.
Gemäß Fig. 5b wird bevorzugt ein homogenes Sprühgerät/Nebler zum Sprühen oder Vernebeln bereitgestellt. Das Sprühen oder Vernebeln erfolgt bevorzugt oberhalb der Festkörperanordnung 176. Ferner erfolgen bevorzugt Temperaturmessungen zur Temperaturkontrolle, die Ausgangsdaten zum Regelten eines Ventils, insbesondere Stickstoffventils, ausgeben. Die Temperaturmessungen erfolgen bevorzugt am Substrat bzw. am Festkörper 1 oder an der Aufnahmeschicht 140.
Das Substrat bzw. der Festkörper 1 bzw. die Festkörperanordnung 176 ruht bevorzugt über dem Kammerboden um Stickstoffabsetzen am Boden der Kammer auszuweichen.
Gemäß Fig. 5c wird bevorzugt eine perforierte Rohrleitung als homogenes Sprühgerät verwendet. Ferner erfolgen bevorzugt Temperaturmessungen zur Temperaturkontrolle, die Ausgangsdaten zum Regelten eines Ventils, insbesondere Stickstoffventils, ausgeben. Die Temperaturmessungen erfolgen bevorzugt am Substrat bzw. am Festkörper 1 oder an der Aufnahmeschicht 140.
Das Substrat bzw. der Festkörper 1 bzw. die Festkörperanordnung 176 ruht bevorzugt über dem Kammerboden um Stickstoffabsetzen am Boden der Kammer auszuweichen.
Gemäß Fig. 5d zeigt eine Kühleinrichtung 176 die ein homogenes Sprühgerät/Nebler 182 zum Kühlen von bevorzugt mehreren bzw. jeder Seite aufweist. Ferner erfolgen bevorzugt Temperaturmessungen zur Temperaturkontrolle, die Ausgangsdaten zum Regelten eines Ventils, insbesondere Stickstoffventils, ausgeben. Die Temperaturmessungen erfolgen bevorzugt am Substrat bzw. am Festkörper 1 oder an der Aufnahmeschicht 140.
Das Substrat bzw. der Festkörper 1 bzw. die Festkörperanordnung 176 ruht bevorzugt über dem Kammerboden um Stickstoffabsetzen am Boden der Kammer auszuweichen.
Die Kammer 184 der Kühleinrichtung 174 ist bevorzugt verschlossen um einen Temperaturgradient möglichst durch Isolation zu vermindern.
Fig. 6 zeigt drei Beispiele für bevorzugte Zusammenhänge zwischen der Kristallgitterorientierung und der Modifikationserzeugung. Dieses Verfahren ist insbesondere für das Abtrennen von Festkörperschichten von einem aus SiC bestehenden oder SiC aufweisenden Festkörper sinnvoll. Durch diese Zusammenhänge ergibt sich ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren. Dieses weitere erfindungsgemäße Verfahren dient bevorzugt zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperschicht 4 von mindestens einem Festkörper 1 , insbesondere von einem Wafer von einem Ingot oder zum Dünnen eines Wafers. Das weitere erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei bevorzugt mindestens die Schritte: Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen 9 mittels Laserstrahlen im Inneren des Festkörpers 1 zum Ausbilden einer Ablöseebene 8, und Einleiten einer äußeren Kraft in den Festkörper 1 zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper 1 , wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene 8 bewirkt.
Erfindungsgemäß werden die Modifikationen nacheinander in mindestens einer Zeile oder Reihe oder Linie erzeugt, wobei die in einer Zeile oder Reihe oder Linie erzeugten Modifikationen 9 bevorzugt in einem Abstand X und mit einer Höhe H erzeugt werden, damit ein sich zwischen zwei aufeinander folgenden Modifikationen ausbreitender Riss, insbesondere in Kristallgitterrichtung ausbreitender Riss, dessen Rissausbreitungsrichtung in einem Winkel W gegenüber der Ablöseebene ausgerichtet ist, die beiden Modifikationen miteinander verbindet. Der Winkel W liegt hierbei bevorzugt zwischen 0° und 6°, insbesondere bei 4°. Bevorzugt breitet sich der Riss von einem Bereich unterhalb des Zentrums einer ersten Modifikation hin zu einem Bereich oberhalb des Zentrums einer zweiten Modifikation hin aus. Der hierbei wesentliche Zusammenhang ist daher, dass die Größe der Modifikation in Abhängigkeit des Abstands der Modifikationen und des Winkels W verändert werden kann bzw. muss.
Ferner kann dieses Verfahren auch den Schritt des Erzeugens einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen 150 an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche 5 des Festkörpers 1 aufweisen, wobei die freiliegende Oberfläche 5 bevorzugt Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht 4 ist. Besonders bevorzugt werden die Modifikationen zum Ausbilden der Ablöseebene 8 vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt.
Zum Einleiten der äußeren Kraft kann z.B. analog zu den zuvor beschriebenen Verfahren eine Aufnahmeschicht 140 an einer freiliegenden Oberfläche 5 der Kompositstruktur bzw. des Festkörpers angeordnet werden.
Die drei Abbildungen 6a bis 6c sollen verdeutlichen, wie die Größe der durch Laser amorphisierten/phasenumgewandelten Schad-/Modifikationszone die vom Sägezahnmuster des Risses durchlaufene Höhe beeinflusst. Generell läuft der Riss entlang der Kristallebenen also zwischen einzelnen Atomen des Kristalls. In der modifizierten Zone sind diese klaren Ebenen nicht mehr existent, der kommt also zum Halt.
Durch eine bevorzugt möglichst hohe numerische Apertur kann die Schadzone entlang der Strahlrichtung verkleinert werden, wie auch lateral in der Brennebene. Da nur die Schwellintensität erreicht werden muss, genügt hier dann auch eine kleinere Pulsenergie.
Wenn nun die Schadzone geeigneter weise kleiner ausgebildet ist, so können die Lasermodifikationen dichter gesetzt werden, was den Sägezahn kürzer laufen lässt und insgesamt eine geringere Höhenausdehnung der modifizierten Ebene bedingt (erstes Bild).
Ist die Schadzone hingegen größer ausgebildet (höhere Energie und/oder niedrigere numerische Apertur - Fig. 6b) - wird durch den erhöhten Druck der amorphisierten Zone auch ein größerer Mikroriss ausgelöst, den einzufangen (d.h. kontrolliert zu stoppen) man mit einer Schadzone größerer Ausdehnung in größerem Abstand ermöglicht.
Fig. 6c schließlich zeigt die Gefahr auf, wenn die Schadzone nicht ausreichend groß ist und zu weit laufende Risse durch die Lasermodifikation ausgelöst werden, die Risse laufen zum einen zu weit - d.h. der durch die Risse entstandene Höhenunterschied wird größer als gewünscht - und zum anderen werden die Risse unter den weiteren Schadzonen hindurchgetrieben und nicht vom amorphisierten Material gestoppt. Dies führt dann wieder zu Materialverlusten, da alle eingerissenen Materialschichten für das Endprodukt oder eine erneute Laserbearbeitung entfernt werden müssen.
Fig. 7 zeigt eine schematisch dargestellte Momentaufnahme aus einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren. Dieses weitere Verfahren dient bevorzugt zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperschicht 4 von mindestens einem Festkörper 1 , insbesondere von einem Wafer von einem Ingot oder zum Dünnen eines Wafers. Das weitere erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei bevorzugt mindestens die Schritte: Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen 9 mittels Laserstrahlen im Inneren des Festkörpers 1 zum Ausbilden einer Ablöseebene 8, und Einleiten einer äußeren Kraft in den Festkörper 1 zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper 1 , wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene 8 bewirkt.
Erfindungsgemäß werden in einem ersten Schritt die Modifikationen auf einer Linie 103 und bevorzugt im gleichen Abstand zueinander erzeugt. Weiterhin ist vorstellbar dass eine
Vielzahl dieser im ersten Schritt erzeugten Linien erzeugt werden. Diese ersten Linien werden besonders bevorzugt parallel zur Rissausbreitungsrichtung uns bevorzugt geradlinig oder kreisbogenförmig, insbesondere in derselben Ebene, erzeugt. Nach der Erzeugung dieser ersten Linien werden bevorzugt zweite Linien 105 zum Auslösen und/oder Treiben von bevorzugt unterkritischen Rissen erzeugt. Diese zweiten Linien werden ebenfalls bevorzugt geradlinig erzeugt. Besonders bevorzugt sind die zweiten Linien gegenüber den ersten Linien geneigt, insbesondere orthogonal ausgerichtet. Die zweiten Linien erstrecken sich bevorzugt in derselben Ebene wie die ersten Linien oder besonders bevorzugt in einer Ebene die parallel zu der Ebene ist, in der sich die ersten Linien erstrecken. Anschließende werden bevorzugt dritte Linien erzeugt zum Verbinden der unterkritischen Risse erzeugt.
Dieses Verfahren ist insbesondere für das Abtrennen von Festkörperschichten von einem aus SIC bestehenden oder SiC aufweisenden Festkörper sinnvoll.
Ferner können die Modifikationen nacheinander in mindestens einer Zeile oder Reihe oder Linie erzeugt werden, wobei die in einer Zeile oder Reihe oder Linie erzeugten Modifikationen 9 bevorzugt in einem Abstand X und mit einer Höhe H erzeugt werden, damit ein sich zwischen zwei aufeinander folgenden Modifikationen ausbreitender Riss, insbesondere in Kristallgitterrichtung ausbreitender Riss, dessen Rissausbreitungsrichtung in einem Winkel W gegenüber der Ablöseebene ausgerichtet ist, die beiden Modifikationen miteinander verbindet. Der Winkel W liegt hierbei bevorzugt zwischen 0° und 6°, insbesondere bei 4°. Bevorzugt breitet sich der Riss von einem Bereich unterhalb des Zentrums einer ersten Modifikation hin zu einem Bereich oberhalb des Zentrums einer zweiten Modifikation hin aus. Der hierbei wesentliche Zusammenhang ist daher, dass die Größe der Modifikation in Abhängigkeit des Abstands der Modifikationen und des Winkels W verändert werden kann bzw. muss.
Ferner kann dieses Verfahren auch den Schritt des Erzeugens einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen 150 an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche 5 des Festkörpers 1 aufweisen, wobei die freiliegende Oberfläche 5 bevorzugt Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht 4 ist. Besonders bevorzugt werden die Modifikationen zum Ausbilden der Ablöseebene 8 vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt.
Zum Einleiten der äußeren Kraft kann z.B. analog zu den zuvor beschriebenen Verfahren eine Aufnahmeschicht 140 an einer freiliegenden Oberfläche 5 der Kompositstruktur bzw. des Festkörpers angeordnet werden.
Somit wird im weiteren erfindungsgemäßen Laserverfahren bevorzugt auf SiC (aber auch anderen Materialien) Linien parallel zur Rissausbreitungsrichtung (bevorzugt Querlinien genannt) erzeugt, um zunächst eine Ebene für die bevorzugte Rissauslösung zu definieren (Rissinitialisierung), bevor Längslinien die Risse treiben. Hierbei werden die Risse erst quer, dann längs initialisiert, bevor ein finaler Schritt Linien zwischen die Längslinien des zweiten Schritts setzt um die Risse vollflächig auszulösen. Dies ermöglicht kürzere Risslaufwege, was die finale Oberflächenrauhigkeit minimiert. Beispielbild für Querlinien (mit dem Sägezahn) und Rissauslöselinien (auf den Wellenkämmen des Sägezahns).
Fig. 8 zeigt exemplarisch eine Schottky Diode 200. Diese Diode 200 weist dabei bevorzugt eine Festkörperschicht 4 auf, die wiederum mittels Laserstrahlung modifizierte Anteile, insbesondere Modifikationen 9, aufweist. Die Modifikationen 9 sind hierbei in der Nähe einer ersten Oberfläche der Festkörperschicht 4 erzeugt. An dieser ersten Oberfläche der Festkörperschicht 4 ist dabei bevorzugt eine Metallschicht 20, insbesondere mittels Sputtern oder chemischer Abscheidung, erzeugt worden. Die Festkörperschicht 4 weist gegenüber der ersten Oberfläche eine zweite Oberfläche auf, an der, insbesondere mittels eines Epitaxiverfahrens, eine weitere Schicht 145 erzeugt ist. Die Festkörperschicht 4 besteht dabei bevorzugt aus hochdotiertem SiC bzw. weist hochdotiertes SiC auf und die erzeugte Schicht 145 besteht bevorzugt aus schwach dotiertem SiC oder weist schwach dotiertes SiC auf. Schwachdotiert bedeutet hierbei bevorzugt weniger dotiert als hochdotiert. Somit weist die erzeugte Schicht 145 bevorzugt je Volumeneinheit weniger Dotierung auf als die Festkörperschicht 4. Das Bezugszeichen 150 kennzeichnet einen Schottkykontakt.
Fig. 9 zeigt exemplarisch den Aufbau eines MOSFETs 250. Dieser MOSFET 250 weist dabei bevorzugt eine Festkörperschicht 4 auf, die wiederum mittels Laserstrahlung modifizierte Anteile, insbesondere Modifikationen 9, aufweist. Die Modifikationen 9 sind hierbei in der Nähe einer ersten Oberfläche der Festkörperschicht 4 erzeugt. An dieser ersten Oberfläche der Festkörperschicht 4 ist dabei bevorzugt eine Metallschicht 20, insbesondere mittels Sputtern oder chemischer Abscheidung, erzeugt worden. Die Metallschicht 20 bildet dabei bevorzugt über einen Anschluss 259 einen Drain (high) aus. Die Festkörperschicht 4 weist gegenüber der ersten Oberfläche eine zweite Oberfläche auf. An der zweiten Oberfläche ist eine weitere Schicht, insbesondere n type SiC, ausgebildet, insbesondere erzeugt oder angeordnet. Das Bezugszeichen 256 kennzeichnet eine weitere Material bzw. Element, insbesondere p type SiC. Das Bezugszeichen 254 steht für n+. Das Bezugszeichen 255 kennzeichnet bevorzugt einen oder mehrere Kanäle, insbesondere zum Leiten des Stroms. Die mit dem Bezugszeichen 253 gekennzeichnete Lage/Sicht besteht bevorzugt aus Si02 oder weist solches auf. Das Bezugszeichen 251 kennzeichnet eine Quelle (low) und das Bezugszeichen 252 kennzeichnet ein Gate.
Die vorliegende Erfindung kann sich somit auf ein Verfahren zum Bereitstellen von mindestens einer Festkörperschicht 4 beziehen, wobei die Festkörperschicht 4 von einem Festkörper 1 abgetrennt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei bevorzugt die Schritte: Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen 9 mittels Laserstrahlen im Inneren des Festkörpers 1 zum Ausbilden einer Ablöseebene 8, wobei durch die Modifikationen 9 Druckspannungen im Festkörper 1 erzeugt werden, Abtrennen der Festkörperschicht 4 durch eine Separation des verbleibenden Festkörpers 1 und der Festkörperschicht 4 entlang der durch die Modifikationen 9 ausgebildeten Ablöseebene 8, wobei zumindest Bestandteile der die Druckspannungen erzeugenden Modifikationen 9 an der Festkörperschicht 4 verbleiben, wobei so viele Modifikationen 9 erzeugt werden, dass sich die Festkörperschicht 4 aufgrund der Modifikationen 9 vom Festkörper 1 ablöst oder wobei einer äußeren Kraft in den Festkörper 1 zum Erzeugen von weiteren Spannungen in dem Festkörper 1 eingeleitet wird, wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der durch die Modifikationen ausgebildeten Ablöseebene 8 bewirken, Erzeugen einer Metallschicht an der durch die Abtrennung der Festkörperschicht 4 von dem Festkörper 1 freigelegten Oberfläche zum zumindest teilweisen und bevorzugt mehrheitlichen und besonders bevorzugt vollständigen Kompensieren einer durch die Druckspannungen der verbleibenden Modifikationsbestandteile bewirkten Verformung der Festkörperschicht 4 oder zum zumindest teilweisen und bevorzugt mehrheitlichen oder vollständigen Kompensieren der Druckspannungen
Alternativ kann sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Erzeugen von elektrischen Komponenten beziehen. Dieses Verfahren umfasst bevorzugt die Schritte Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen 9 mittels Laserstrahlen im Inneren eines Festkörpers 1 zum Ausbilden einer Ablöseebene 8, wobei durch die Modifikationen 9 Druckspannungen im Festkörper 1 erzeugt werden, Erzeugen einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen 150 an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche 5 des Festkörpers 1 , wobei die freiliegende Oberfläche 5 Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht 4 ist, Abtrennen der Festkörperschicht 4 durch eine Separation des verbleibenden Festkörpers 1 und der Festkörperschicht 4 entlang der durch die Modifikationen 9 ausgebildeten Ablöseebene 8, wobei zumindest Bestandteile der die Druckspannungen erzeugenden Modifikationen 9 an der Festkörperschicht 4 verbleiben, wobei so viele Modifikationen 9 erzeugt werden, dass sich die Festkörperschicht 4 aufgrund der Modifikationen 9 vom Festkörper 1 ablöst oder wobei einer äußeren Kraft in den Festkörper 1 zum Erzeugen von weiteren Spannungen in dem Festkörper 1 eingeleitet wird, wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der durch die Modifikationen ausgebildeten Ablöseebene 8 bewirken, Erzeugen einer Metallschicht 20 an der durch die Abtrennung der Festkörperschicht 4 von dem Festkörper 1 freigelegten Oberfläche zum zumindest teilweisen Kompensieren der durch Modifikationsbestandteile bewirkten Druckspannungen. Fig. 10a zeigt eine Darstellung, die ein Schleifwerkzeug 22 mit einer bestimmten Kontur zeigt. Wird in Bezug auf das Schleifwerkzeug von einem ebenen, geraden oder gebogenen Anteil gesprochen, dann ist damit immer ein Anteil der gezeigten Kontur zu verstehen. Selbstverständlich kann das Schleifwerkzeug 22 z.B. als ein Rotationsschleifwerkezeug ausgebildet sein, wodurch sich die an die Kontur in Umfangsrichtung anschließenden Anteile in Umfangsrichtung bevorzugt gebogen erstrecken würden. Das in der ersten Darstellung der Fig. 10a gezeigte Schleifwerkzeug 22 weist einen ersten Bearbeitungsanteil 24 auf, der eine gebogene Hauptschleiffläche 32 aufweist, und weist einen zweiten Bearbeitungsanteil 26 auf, der eine gebogene Nebenschleiffläche 34 aufweist, wobei der Radius der Hauptschleiffläche 32 größer ist als der Radius der Nebenschleiffläche 34, bevorzugt ist der Radius der Hauptschleiffläche 32 mindestens doppelt, dreifach, vierfach oder fünffach so groß, wie der Radius der Nebenschleiffläche 34.
Erfindungsgemäß wird somit zusätzlich oder alternativ ein Verfahren zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperlage 4, insbesondere einer Festkörperscheibe oder Festkörperschicht, von einem Spendersubstrat 1 oder Festkörper bereitgestellt. Im Rahmen der vorliegenden Schutzrechtsschrift können die Begriffe Spendersubstrat und Festkörper bevorzugt synonym verwendet werden. Dieses Verfahren umfasst dabei bevorzugt die Schritte:
Bereitstellen eines Spendersubstrats 1 , Erzeugen von Modifikationen 9 im Inneren des Spendersubstrats 1 mittels LASER-Strahlen, wobei durch die Modifikationen 9 ein Ablösebereich vorgegeben wird, entlang dem eine Abtrennung der Festkörperlage von dem Spendersubstrat 1 erfolgt, Abtragen von Material des Spendersubstrats 1 ausgehend von einer sich in Umfangsrichtung des Spendersubstrats 1 erstreckenden Oberfläche in Richtung Zentrum (Z) des Spendersubstrats 1 , insbesondere zum Erzeugen einer umlaufenden Vertiefung, wobei durch den Materialabtrag der Ablösebereich 8 bzw. eine Ablöseebene freigelegt wird, Abtrennen der Festkörperlage 4 von dem Spendersubstrat 1 , wobei das Spendersubstrat im Ablösebereich durch die Modifikationen derart geschwächt wird, dass sich die Festkörperlage 4 infolge des Materialabtrags von dem Spendersubstrat 1 ablöst oder nach dem Materialabtrag eine solche Anzahl an Modifikationen 9 erzeugt wird, dass das Spendersubstrat 1 im Ablösebereich derart geschwächt wird, dass sich die Festkörperlage 4 von dem Spendersubstrat 1 ablöst oder eine Spannungserzeugungsschicht 140 bzw. Aufnahmeschicht an einer zur umlaufenden Oberfläche geneigt ausgerichteten, insbesondere ebenen, Oberfläche des Spendersubstrats 1 erzeugt oder angeordnet wird und durch ein thermisches Beaufschlagen der Spannungserzeugungsschicht 140 mechanische Spannungen in dem Spendersubstrat 1 erzeugt werden, wobei durch die mechanischen Spannungen ein Riss zum Abtrennen einer Festkörperlage 4 entsteht, der sich ausgehend von der durch den Materialabtrag freigelegten Oberfläche des Spendersubstrats entlang der Modifikationen 9 ausbreitet. Es ist hierbei möglich, dass die Modifikationen 9 teilweise oder vollständig vor dem Materialabtrag oder nach dem Materialabtrag erzeugt werden. Die Vertiefung 6 wird somit bevorzugt in Richtung Zentrum Z bis zu einem Vertiefungsende 18 hin enger. Bevorzugt verläuft die Vertiefung keilförmig, wobei das Vertiefungsende 18 bevorzugt genau in der Ebene liegt, in der sich der Riss ausbreitet oder in der die Modifikationen 9 erzeugt werden. Weiterhin ist es möglich, dass eine Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen 150 an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche 5 des Festkörpers 1 erzeugt wird, wobei die freiliegende Oberfläche 5 Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht 4 ist. Die Modifikationen 9 zum Ausbilden der Ablöseebene 8 werden dabei bevorzugt vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt.
Nach der Erzeugung der Kompositstruktur erfolgt bevorzugt das Einleiten einer äußeren Kraft in den Festkörper 1 zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper 1 , wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene 8 bewirkt.
Fig. 10b zeigt eine Darstellung, gemäß der die in Fig. 10a gezeigten Modifikationen 9, die insbesondere amorphe Anteile des Kristallgitters darstellen, ätzend behandelt wurden. Es erfolgt somit bevorzugt eine Ätzbehandlung nicht kristalliner Bestandteile des Festkörpers 1 , während die kristallinen Bestandteile des Festkörpers nicht oder im Wesentlichen nicht durch die Ätzbehandlung verändert werden. Es wird somit bevorzugt der Effekt ausgenutzt, dass Ätzverfahren selektiv auf kristallin - nicht kristalline Bereiche eingestellt werden können. Das Bezugszeichen 19 kennzeichnet somit einen Bereich, in dem die Festkörperschicht 4 durch eine Ätzbehandlung von Modifikationen 9 vom verbleibenden Restfestkörper abgetrennt ist. Diese Lösung ist vorteilhaft, da die mechanische Rissöffnung durch das Ätzen bzw. Anätzen tiefer in den Kristall geführt wird. Dies schafft einen genauer definierten Rissanfang. Bevorzugt gilt, je dünner und je tiefer sich die Vertiefung bzw. Kerbe in das Innere des Festkörpers hinein erstreckt, desto besser ist das hinsichtlich der Oberflächengüte einer infolge einer Abspaltung der Festkörperschicht freigelegten Oberfläche. Die Ätzparameter werden dabei bevorzugt derart gewählt, dass nicht amorphe Anteile, insbesondere eine eventuell polierten Oberseite 5 und/oder der nicht modifizierte Rand 7 nicht geätzt werden. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere das hinsichtlich Fig. 10a beschriebene Verfahren, z.B. um den Schritt einer ätzenden Behandlung bzw. ätzenden Entfernung von den Ablösebereich zumindest abschnittsweise vorgebenden Modifikationen 9 ergänzt werden. Der Festkörper 1 , insbesondere vor einer Erzeugung einer Kompositstruktur, besteht dabei bevorzugt aus SiC oder weist SiC auf bevorzugt weist der Festkörper mindestens 95% (massenmäßig) oder mindestens 99% (massenmäßig) oder mindestens 99,99% (massenmäßig) SiC auf.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass der Materialabtrag am Rand des Festkörpers, insbesondere mit nachfolgendem Ätzschritt, bei jedem mit dieser Schutzrechtsschrift offenbarten Verfahren ergänzbar ist.
Gemäß der dritten Darstellung, der Fig. 10c, weist der erste Bearbeitungsanteil 24 des Schleifwerkzeugs 22 eine gerade Hauptschleiffläche 32 auf und der zweite Bearbeitungsanteil 26 weist eine gerade Nebensch leiffläche 34 auf, wobei mittels der Hauptschleiffläche 32 mehr Material als mit der Nebenschleiffläche 34 von dem Spendersubstrat 2 entfernt wird.
Fig. 1 1 zeigt 5 Darstellungen, durch die Beispiele für die erfindungsgemäße Festkörperscheibenherstellung bzw. Waferherstellung gezeigt werden. Darstellung 1 zeigt dabei ein Schleifwerkzeug 22, das zwei zueinander beabstandete Bearbeitungsanteile 24 aufweist, die jeweils eine Hauptschleiffläche 32 ausbilden. Die Hauptschleifflächen 32 sind dabei so ausgebildet, dass sie in einem Spendersubstrat 2 Vertiefungen 6 erzeugen. Das Schleifwerkzeug 22 ist bevorzugt als Rotationsschleifwerkzeug oder als Bandschleifwerkzeug ausgebildet.
Darstellung 2 der Fig. 1 1 zeigt ein Spendersubstrat 2, in dem mittels des Schleifwerkzeugs 22 Vertiefungen 6 erzeugt wurden. Die Vertiefungen 6 sind dabei in Längsrichtung des Spenderwafers 2 bevorzugt gleichmäßig zueinander beabstandet, wobei auch denkbar, ist, dass die Abstände unterschiedlich groß sind. Gemäß der zweiten Darstellung in Fig. 2 werden ferner mittels einer LASER-Einrichtung 46 Modifikationen 10 im Spendersubstrat 2 erzeugt. Die LASER-Einrichtung 46 emittiert dazu LASER-Strahlen 12, die über eine bevorzugt ebene Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 in das Spendersubstrat 2 eindringen und an einem Fokuspunkt 48, insbesondere durch eine Mehrphotonenanregung, eine Modifikation 10 der Gitterstruktur des Festkörpers bzw. des Spendersubstrats 2 erzeugt bzw. bewirkt. Die Modifikation 10 stellt hierbei bevorzugt eine Materialumwandlung, insbesondere eine Überführung des Materials in eine andere Phase, oder eine Materialzerstörung dar.
Die dritte Darstellung zeigt, dass eine Spannungserzeugungsschicht 14 an der Oberfläche 16, über welche die LASER-Strahlen 12 zum Erzeugen der Modifikationen 10 in das Spendersubstrat 2 eingeleitet wurden, erzeugt oder angeordnet wurde. Die Spannungserzeugungsschicht 14 wird zum Erzeugen von mechanischen Spannungen im Spendersubstrat 2 thermisch beaufschlagt bzw. temperiert, insbesondere abgekühlt. Durch das thermische Beaufschlagen der Spannungserzeugungsschicht 14, zieht sich die Spannungserzeugungsschicht 14 zusammen, wodurch sich die mechanischen Spannungen in dem Spendersubstrat 2 ergeben. Die zuvor erzeugten Vertiefungen 6 bilden dabei Kerben aus, durch welche die mechanischen Spannungen derart geleitet werden können, dass sich der durch die Spannungen ergebende Riss 20 gezielt in dem durch die Modifikationen 10 vorgegebenen Rissführungsbereich ausbreitet. Die Vertiefungsenden 18 grenzen daher bevorzugt an dem jeweiligen durch die Modifikationen 10 vorgegebenen Rissführungsbereich an. Bevorzugt wird immer nur genau die Festkörperschicht 1 abgespaltet, deren Vertiefung 6 am wenigsten zur Spannungserzeugungsschicht 14 beabstandet ist.
Die Darstellung 4 zeigt einen Zustand, nach erfolgter Rissausbreitung. Die Festkörperscheibe 1 ist von dem Spendersubstrat 2 abgespalten und die Spannungserzeugungsschicht 14 verbleibt zunächst weiterhin an der Oberfläche 16 der Festkörperscheibe 1 .
Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet, welche Seite der Festkörperscheibe 1 hier als Unterseite der Festkörperscheibe 1 bezeichnet ist und das Bezugszeichen 30 kennzeichnet, welche Seite der Festkörperscheibe 1 hier als Oberseite der Festkörperscheibe 1 bezeichnet ist.
Die Darstellung 5 zeigt ein Verfahren, bei dem ohne eine Spannungserzeugungsschicht 14 eine Ablösung der Festkörperschicht 1 vom Spendersubstrat 2 bewirkt wird. Es werden hierbei bevorzugt nach der Erzeugung der Vertiefung 6 so viele Modifikationen 10 mittels LASER-Strahlen 12 erzeugt, dass sich die Festkörperschicht 1 vom Spendersubstrat 2 ablöst. Die gestrichelte Linie Z kennzeichnet hierbei bevorzugt ein Zentrum bzw. eine Rotationsachse des Spendersubstrats 2. Das Spendersubstrat 2 ist bevorzugt um die Rotationsachse Z rotierbar.
Fig. 12 zeigt 4 Darstellungen. In der ersten Darstellung der Fig. 12 ist ein Spendersubstrat 2 gezeigt, dass mit LASER-Strahlen 12 beaufschlagt wird. Die LASER-Strahlen 12 sind in ihrer Gesamtheit derart gegenüber der Oberfläche 16, über die die LASER-Strahlen in das Spendersubstrat 2 eindringen, geneigt, dass die Neigung von einem 90° Winkel abweicht. Bevorzugt ist ein erster Anteil 36 an LASER-Strahlen 12 gegenüber der Oberfläche 16 in einem ersten Winkel 38 orientiert und ein weiterer Anteil 40 an LASER-Strahlen 12 ist gegenüber der Oberfläche 16 in einem zweiten Winkel 42 orientiert. Die LASER-Strahlanteile 36 und 40 sind bevorzugt zur Erzeugung aller zur Abtrennung einer bestimmten Festkörperschicht 1 erzeugten Modifikationen 12 gegenüber der Oberfläche 16, über die die LASER-Strahlenanteile 36, 40 in das Spendersubstrat 2 eindringen, bevorzugt stets identisch geneigt. Es kann der ersten Darstellung der Fig. 4 ferner entnommen werden, dass der Fokuspunkt 48 zum Erzeugen von Modifikationen 10 aufgrund der geneigten LASER- Strahlanteile 36, 40 in dem Spendersubstrat 2 bis zum Rand 44 oder unmittelbar bis zum Rand 44 geführt werden kann.
Der Darstellung 2 der Fig. 12 lässt sich ferner entnehmen, dass gemäß der geneigt ausgerichteten LASER-Strahlanteile 36, 40 eine materialabtragende Behandlung des Rands 44 des Spendersubstrats 2 nicht oder nur deutlich reduziert erforderlich ist. Die an der Oberfläche 16 angeordnete oder erzeugte Spannungserzeugungsschicht 14 bewirkt eine Erzeugung mechanischer Spannungen in dem Spendersubstrat 2, wodurch sich aufgrund der bis zum Rand 44 erzeugten Modifikationen 10 ein Riss 20 sehr präzise geführt vom Rand 44 in das Spendersubstrat 2 hineinausbreitet.
Der Darstellung 3 der Fig. 12 zeigt eine vollständig vom Spendersubstrat 2 abgespaltete Festkörperscheibe 1 , wobei die Festkörperscheibe 1 gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt keine Kantenbehandlung erfahren hat.
Darstellung 4 der Fig. 12 deutet an, dass ebenfalls durch das Erzeugen von Modifikationen 10 mittels LASER-Strahlen 36, 40 (ohne eine Spannungserzeugungsschicht 14) eine Festkörperscheibe 1 von dem Spendersubstrat 2 entfernbar ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zum Abtrennen von Festkörperscheiben 1 von einem Spendersubstrat 2. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die Schritte:
Bereitstellen eines Spendersubstrats 2, Erzeugen von Modifikationen 10 im Inneren des Spendersubstrats 2 mittels LASER-Strahlen 12, wobei die LASER-Strahlen 12 über eine ebene Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 in das Spendersubstrat 2 eindringen, wobei die Gesamtheit der LASER-Strahlen 12 derart gegenüber der ebenen Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 geneigt ist, dass ein erster Anteil 36 der LASER-Strahlen 12 in einem ersten Winkel 38 zur ebenen Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 in das Spendersubstrat 2 eindringt und mindestens ein weiterer Anteil 40 der LASER-Strahlen 12 in einem zweiten Winkel 42 zur eben Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 in das Spendersubstrat 2 eindringt, wobei sich der Betrag des ersten Winkels 38 von dem Betrag des zweiten Winkels 42 unterscheidet, wobei der erste Anteil 36 der LASER-Strahlen 12 und der weitere Anteil 40 der LASER-Strahlen 12 zum Erzeugen der Modifikation 10 im Spendersubstrat 2 fokussiert werden, wobei sich die Festkörperscheibe 1 durch die erzeugten Modifikationen 10 von dem Spendersubstrat 2 ablöst oder eine Spannungserzeugungsschicht 14 an der ebenen Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 erzeugt oder angeordnet wird und durch ein thermisches Beaufschlagen der Spannungserzeugungsschicht 14 mechanische Spannungen in dem Spendersubstrat 2 erzeugt werden, wobei durch die mechanischen Spannungen ein Riss 20 zum Abtrennen einer Festkörperschicht 1 entsteht, der sich entlang der Modifikationen 10 ausbreitet.
Fig. 13 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es kann durch einen Vergleich der ersten und der fünften Darstellung erkannt werden, dass die mittels den LASER-Strahlen 12 erzeugten Modifikationen 10 im Falle einer ebenen Oberfläche 16 näher zum Rand 44 hin erzeugt werden können, als wenn die Kante 17 der Oberfläche 16 entfernt ist, wie dies in der fünften Darstellung gezeigt ist. Die LASER-Strahlen 12 dringen hierbei analog zur bzgl. Fig.12 erläuterten Modifikationserzeugung in das Spendersubstrat 2 ein.
Die zweite Darstellung der Fig. 13 zeigt die Erzeugung einer Vertiefung 6 ausgehend von einer umlaufenden Oberfläche 4 in Richtung Zentrum Z des Spendersubstrats 2, wobei die Vertiefung mittels Ablations-LASER-Strahlen 8 eines Ablations-LASERS (nicht gezeigt) erzeugt wird. Bevorzugt verdampfen die Ablations-LASER-Strahlen 8 hierbei zum Erzeugen der Vertiefung 6 das Material des Spendersubstrats 2.
Gemäß Darstellung 3 der Fig. 13 ist die Form der Vertiefung nicht unsymmetrisch, sondern symmetrisch erzeugt. Somit wird ebenfalls gemäß dieser Darstellung eine Spannungserzeugungsschicht 14 an dem Spendersubstrat 2 erzeugt oder angeordnet und zum Erzeugen von mechanischen Spannungen zum Auslösen eines Risses 20 thermisch beaufschlagt, insbesondere mittels flüssigem Stickstoff.
Darstellung 4 der Fig. 13 zeigt die vom Spendersubstrat 2 abgespaltete Festkörperscheibe 1 , an der weiterhin die Spannungserzeugungsschicht angeordnet ist.
Der Darstellung 5 der Fig. 13 lässt sich weiter entnehmen, dass bei einem Spendersubstrat 2 dessen Kante 17 bearbeitet ist, die mittels Ablations-LASER-Strahlen 8 zu erzeugende Vertiefung 6 weiter in Richtung Zentrum des Spendersubstrats 2 hineinreichen muss, als wenn die Kante 17 nicht bearbeitet ist. Es ist hierbei jedoch ebenfalls vorstellbar, dass die Vertiefung nicht mittels Ablations-LASER-Strahlen 8, sondern mittels eines Schleifwerkzeugs 22 (wie es z.B. aus der Figur 1 bekannt ist) erzeugt wird.
Die Figuren 14a und 14b zeigen ein bei der Erzeugung von Modifikationen mittels LASER- Strahlen 12 auftretendes Problem im Randbereich des Spendersubstrats 2. Durch die unterschiedlichen Brechindizes in der Luft und im Spendersubstrat treffen die LASER- Strahlanteile 38, 40 eines LASER-Strahls 12 nicht genau zusammen, wodurch ungewünschte Effekte, wie die Erzeugung von Defekten an ungewünschten Orten, eine ungewünschte lokale Aufheizung oder ein Verhinderung einer Modifikationserzeugung.
Fig. 14b zeigt, dass eine problemlose Erzeugung von Modifikationen 10 erst erfolgen kann, wenn die zu erzeugende Modifikation 10 soweit von der umlaufenden Oberfläche des Spendersubstrats 2 entfernt ist, dass beide LASER-Strahlanteile 38, 40 jeweils durch Material mit demselben Brechungsindex und bevorzugt über die gleiche Weglänge gebrochen werden. Dies führt jedoch dazu, dass die Modifikationserzeugung, wie sie im zum Randbereich beabstandeten Bereich erfolgt, nicht ohne weiteres auf den Randbereich erstreckt werden kann.
Fig. 15 zeigt eine Anordnung gemäß der ein LASER-Strahl 12 parallel zur Längsachse L ausgerichtet ist. Ferner zeigt diese Darstellung zusätzlich oder alternativ einen LASER-Strahl 60, der in einem Winkel a1 gegenüber der Längsachse L geneigt ist. Beide LASER-Strahlen 12 und 60 können hierbei zur Erzeugung der Modifikationen 10 dienen, durch die ein Ablösebereich 1 1 vorgegeben wird. Es ist hierbei denkbar, dass durch den gegenüber der Längsachse L ungeneigten LASER-Strahl 12 eine Mehrzahl der Modifikationen 10 erzeugt wird und im Randbereich, d.h. in einem Abstand von weniger als 10 mm, insbesondere von weniger als 5 mm oder von weniger als 2 mm oder von weniger als 1 mm oder von weniger als 0,5 mm zur umlaufenden Oberfläche (Umfangsoberfläche), die Modifikationen 10 durch den gegenüber der Längsachse L geneigten LASER-Strahl 60 erzeugt werden.
Alternativ ist ferner denkbar, dass alle Modifikationen 10 des Ablösebereichs oder die Mehrzahl der Modifikationen 10 des Ablösebereichs 1 1 durch den gegenüber der Längsachse L in einem Winkel a1 geneigten LASER-Strahl 60 erzeugt werden.
Zusätzlich oder alternativ können im Sinne der vorliegenden Erfindung die Modifikationen 10 im Randbereich durch einen weiteren gegenüber der Längsachse L des Spendersubstrats 2 geneigten LASER-Strahl 62, 64 erzeugt werden, wobei dieser LASER-Strahl bevorzugt über eine umlaufende Oberfläche des Spendersubstrats 2 in das Spendersubstrat 2 eindringt. Der
Darstellung kann entnommen werden, dass ein LASER-Strahl 62 z.B. in einem Winkel a2, der größer als 0° und kleiner als 90° ist, gegenüber dem Ablösebereich 1 1 über die umlaufende Oberfläche in das Spendersubstrat 2 zur Erzeugung der Modifikationen 10 im
Randbereich einleitbar ist. Ferner kann der Darstellung entnommen werden, dass ein
LASER-Strahl 64 in der Erstreckungsrichtung des Ablösebereichs 1 1 über die umlaufende
Oberfläche des Spendersubstrats 2 in das Spendersubstrat 2 zum Erzeugen der
Modifikationen 10 einleitbar ist. Der LASER-Strahl 64 ist dabei bevorzugt in einem Winkel a3, zwischen 80° und 100°, insbesondere 90° oder im Wesentlichen 90°, gegenüber der
Längsachse L des Spendersubstrats 2 geneigt. Somit kann durch einen der LASER-Strahlen 60, 62, 64 eine Modifikationserzeugung 10 im Bereich des Randes erfolgen.
Weiterhin können erfindungsgemäß die Aussagen zu Fig. 12 analog auf die in Fig. 15 gezeigten Gegenstände angewendet oder übertragen werden.
Fig. 16a zeigt einen bis auf den Randbereich erzeugten Ablösebereich 1 1. Ferner zeigt Fig. 16a die Modifikationserzeugung mittels eines LASER-Strahls 64. Durch den LASER-Strahl 64 werden bevorzugt in radialer Richtung mehrere Modifikationen 10, insbesondere auf einer Linie, mit größer werdenden Abständen zum Zentrum bzw. einer Rotationsachse (die sich bevorzugt orthogonal zur ebenen Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 erstreckt) des Spenderwafers 2 erzeugt.
Fig. 16b zeigt schematisch einen Zustand nach der Erzeugung der Modifikationen 10. Der Ablösebereich 1 1 ist gemäß dieser Darstellung in Form einer sich vollständig im Inneren des Spenderwafers 2 erstreckenden Modifikationslage ausgebildet.
Die Figuren 17a und 17b zeigen zwei Varianten zur Erzeugung von Modifikationen 10 mittels über die umlaufende Oberfläche eingeleiteter LASER-Strahlen.
Gemäß Fig. 17a erfolgt die Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen 10 über dieselbe Eindringstelle, durch die die LASER-Strahlen 64 in das Spendersubstrat 2 eindringen. Die LASER-Strahlen werden zur Erzeugung der Modifikationen 10 auf unterschiedliche Tiefen in radialer Richtung in das Spendersubstrat 2 fokussiert. Bevorzugt werden die Modifikationen 10 mit abnehmender Eindringtiefe der LASER-Strahlen bzw. mit kürzer werdendem Abstand des Fokuspunkts zur Eindringstelle erzeugt.
Fig. 17b zeigt die filamentartige Modifikationserzeugung. Die in Form von Filamenten erzeugten Modifikationen 10 sind dabei länger als ein Vielfaches, insbesondere z.B. das 10 fache, 20 fache oder 50 fache, ihrer Querschnittserstreckung.
Fig. 18 zeigt eine LASER-Einrichtung 46, ein Aberrationsmittel 47 und eine Schnittdarstellung eines Spendersubstrats 2. Die Detaildarstellung der Fig. 18 zeigt den über die gebogene umlaufende Oberfläche des Spenderwafers 2 in den Spenderwafer 2 eindringenden LASER-Strahl 12, wobei durch die gestrichelt dargestellten Linien der mittels des Aberrationsmittels 47 angepasste Strahlungsverlauf dargestellt ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zum Abtrennen von Festkörperscheiben 1 von einem Spendersubstrat 2. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die Schritte: Bereitstellen eines Spendersubstrats 2, Erzeugen von mindestens einer Modifikationen 10 im Inneren des Spendersubstrats 2 mittels mindestens eines LASER-Strahls 12, wobei der LASER-Strahl 12 über eine ebene Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 in das Spendersubstrat 2 eindringt, wobei der LASER-Strahl 12 derart gegenüber der ebenen Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 geneigt ist, dass er in einem Winkel von ungleich 0° oder 180° gegenüber der Längsachse des Spendersubstrates in das Spendersubstrat eindringt, wobei der LASER-Strahl 12 zum Erzeugen der Modifikation 10 im Spendersubstrat 2 fokussiert wird, wobei sich die Festkörperscheibe 1 durch die erzeugten Modifikationen 10 von dem Spendersubstrat 2 ablöst oder eine Spannungserzeugungsschicht 14 an der ebenen Oberfläche 16 des Spendersubstrats 2 erzeugt oder angeordnet wird und durch ein thermisches Beaufschlagen der Spannungserzeugungsschicht 14 mechanische Spannungen in dem Spendersubstrat 2 erzeugt werden, wobei durch die mechanischen Spannungen ein Riss 20 zum Abtrennen einer Festkörperschicht 1 entsteht, der sich entlang der Modifikationen 10 ausbreitet.
Fig. 19 zeigt schematisch eine Anordnung, gemäß der die Spannungserzeugungsschicht 14 bevorzugt mindestens eine Vertiefung 6, insbesondere Ausnehmung oder Graben, die sich bevorzugt ausgehend von einer ebenen bzw. im Wesentlichen ebenen Oberfläche 16 in Richtung einer zur ebenen Oberfläche 16 bevorzugt parallelen weiteren Oberfläche des Festkörpers 2 hin erstreckt, überlagert bzw. überdeckt bzw. verschließt.
Die Spannungserzeugungsschicht 14 wird bevorzugt als Polymerschicht erzeugt bzw. wird als Schicht erzeugt, die zu überwiegenden Massen- und/oder Volumenanteilen aus mindestens einem Polymermaterial besteht. Die Oberfläche 16, an der die Spannungserzeugungsschicht 14 angeordnet wird, weist bevorzugt behandelte Anteile auf. Als behandelte Anteile werden hierbei bevorzugt Anteile verstanden, in denen Material abgetragen wurde. Bevorzugt erstrecken sich somit ausgehende von der Oberfläche 16, an der die Spannungserzeugungsschicht 14 angeordnet wird und die sich bevorzugt im Wesentlichen oder vollständig parallel zu einer aus Modifikationen 10 gebildeten Rissführungsschicht erstreckt, Vertiefung/en, insbesondere Ausnehmungen 6 und/oder Gräben 6, bevorzugt orthogonal zur Oberfläche und/oder zur Rissführungsschicht. Es ist hierbei alternativ denkbar, dass nur eine Vertiefung 6, insbesondere ein Graben und/oder eine Ausnehmung, mittels Materialabtrag erzeugt wurde und/oder ausgebildet ist. Der Materialabtrag wird bevorzugt vor der Erzeugung oder Anbringung der Spannungserzeugungsschicht 14 an der Oberfläche 16 bewirkt, insbesondere mittels Laserablation. Die Spannungserzeugungsschicht 14 überdeckt im mit dem Festkörper 2 gekoppelten bzw. verbundenen Zustand die Vertiefung/en 6, insbesondere den Graben bzw. die Gräben oder die Ausnehmung bzw. die Ausnehmungen. Bevorzugt erfolgt zwischen der Erzeugung der Vertiefung 6, insbesondere der Ausnehmung und/oder des Grabens, und der Anbringung der Spannungserzeugungsschicht keine weitere Beschichtung, insbesondere kein weiterer Materialauftrag. Dies ist vorteilhaft, da sich sonst Material in der Ausnehmung/Graben ansammeln könnte.
Bevorzugt erfolgt die Anbringung der Spannungserzeugungsschicht mittels eines Plasma- Laminationsprozesses. Dies ist vorteilhaft, das so über die Vertiefung 6, insbesondere Ausnehmung/Graben, hinweg eine Verbindung zwischen dem Festkörper 1 , insbesondere der Hauptoberfläche 16 der späteren Festkörperschicht 1 , und der Spannungserzeugungsschicht 14 erzeugt werden kann. Die Verbindung stellt bevorzugt ein Laminieren oder Kleben dar. Bevorzugt wird dies unter Verwendung von Kaltplasma umgesetzt.
Zusätzlich oder alternativ kann erfindungsgemäß ein „Spontansplit" mit zuvor erzeugter Laserebene bzw. Rissführungsebene und Tiefenmodifikation durch einen Materialabtragungsschritt, insbesondere Laserablation, bewirkt werden. Bevorzugt wird dies ohne Spannungserzeugungsschicht 14 bewirkt.
Die Spannungserzeugungsschicht 14 kann auch als Stressorschicht, insbesondere als selbsttragende Stressorschicht, bezeichnet werden.
Erfindungsgemäß wurde ferner erkannt, dass eine selbsttragende Stressorschicht gegenüber einer aufgedampften oder anderweitig durch Abscheidung aufgebrachten Stressorschicht von entscheidendem technischem Vorteil ist, da solche Stressorschichten zum einen in größerem Volumen in einfacheren Verfahren in spezialisierten Anlagen mit höherem Durchsatz hergestellt werden können und zum anderen in Laminationsprozessen eingesetzt werden können, die ebenfalls höhere Prozessgeschwindigkeiten erlauben. Zusätzlich können selbsttragende Stressorschichten nach Laminationsprozessen auch unter geringem Aufwand wieder vom Substrat abgelöst werden, was zum Beispiel auch eine Wiederverwendung, d.h. der Stressorschicht bzw. der Spannungserzeugungsschicht, erlaubt, die mit abgeschiedenen Schichten unmöglich ist.
Besonders vorteilhaft ist, dass Laminationsprozesse auch ohne Klebeverfahren oder ähnliches rein durch eine Oberflächenaktivierung, Oberflächenbehandlung oder Oberflächenmodifikation des Substrates realisiert werden können. Somit erfolgt eine Kopplung bzw. Verbindung der Spannungserzeugungsschicht mit dem Festkörper, insbesondere mit der Oberfläche 16 der späteren Festkörperschicht 1 , besonders bevorzugt durch eine Oberflächenaktivierung und/oder Oberflächenbehandlung und/oder Oberflächenmodifikation des Festkörpers bzw. der Oberfläche 16 der späteren Festkörperschicht 1 .
So kann die Oberfläche z.B. bevorzugt durch Kontakt mit, insbesondere in einer Kammer, erzeugtem Ozon und/oder durch ultraviolettes Licht einer bestimmten Wellenlänge und/oder durch Plasmaverfahren mit unterschiedlichen gebildeten Spezies an den Oberflächen des Substrats und/oder der Stressorschicht und/oder im Prozessgas, insbesondere radikalische, Aldehyd-, und Alkohol-Spezies, aktiviert werden. Hier werden insbesondere Heißplasma- Verfahren bevorzugt, bei denen hohe Temperaturen Anwendung finden, um freie Ladungsträger und Radikale im Plasma zu erzeugen, was für die daraus folgenden Reaktionen an den Oberflächen von Substrat und Stressorschicht andere Reaktionspfade und chemische Oberflächenreaktionen erlaubt als bei niedrigeren Temperaturen. Der Oberflächenmodifikationsmechanismus kann sich also temperaturabhängig unterscheiden, ebenso zwischen verschiedenen Substraten, wobei z.B. bei SiC im Gegensatz zu Si, die beteiligten Kohlenstoffatome andere Oberflächenspezies in der Plasmabehandlung ausbilden können, die im Laminationsprozess ebenfalls haftvermittelnd wirken können.
Alternativ ist der Einsatz eines Kaltplasma-Verfahrens möglich, bei dem ein Plasma nicht durch Glühemission und über heiße Wolfram-Filamente oder ähnliche Methoden erzeugt wird, sondern über piezoelektrische Transformatoren bei atmosphärischem Druck und bevorzugt ohne erhöhte Temperaturen. Diese niedrigeren Temperaturen vermindern und/oder verändern ebenfalls die zur Verfügung stehenden Reaktionspfade für Oberflächenaktivierungen und Oberflächenmodifikationen zur Haftvermittlung in Laminationsprozessen, sowohl am Substrat bzw. dem Festkörper als auch an der Stressorschicht. Die entstandenen Oberflächenspezies hängen also von einer Vielzahl von Parametern und der Oberflächenaktivierungsmethode im Besonderen ab.
Die Oberflächenbehandlung bzw. -modifikation umfasst beispielsweise die zumindest abschnittsweise Beaufschlagung der zu behandelnden Oberfläche durch eine Koronabehandlung und/oder durch eine Flammbehandlung und/oder durch eine Behanldung mittels elektrischer Barriereentladung und/oder durch Fluorierung und/oder durch Ozonierung und/oder durch Eximerbestahlung und/oder durch eine Behandlung mit einem Plasma, wobei bevorzugt einzelne oder mehrere physikalische Parameter, wie die Art des Plasmas, der Spurabstand bei der Plasmabehandlung, die Düsenart, der Düsenabstand und/oder die Dauer der Plasmabehandlung, variiert werden bzw. variierbar sind.
Bevorzugt wird eine Plasmavorbehandlung bzw. Plasmabehandlung sowohl zu einer Reinigung als auch anschließend zu einer Homogenisierung der Oberflächenspezies herangezogen (z.B. Hydrophobierung u.a.). Mittels einer gezielten individuellen Plasmabehandlung ist eine ortsaufgelöste Variation der Oberflächenaktivierung erzeugbar bzw. einstellbar, die anschließend eine Lamination der Stressorschicht erlaubt - ebenfalls mit ortsveränderlichen Eigenschaften, wenn gewünscht.
Der Prozess der Plasmaoberflächenaktivierung bzw. der Plasmaoberflächenbehandlung gestattet eine größere Einflussnahme, um die gewünschte differenzierte Haftung bzw. Kraftübertragung nach der Lamination der Stressorschicht auf dem Substrat auch auf großen Flächen in einer definierten symmetrischen oder aber asymmetrischen Form aufzubringen. Hierbei kann durch Prozessvariation gezielt, insbesondere lokal, eine geänderte Adhäsion oder Kohäsion eingestellt werden. In Abhängigkeit der Ausgangseigenschaften der unterschiedlichen Festkörpermaterialien, insbesondere Halbleitermaterialien, können Schichten aufgebracht und/oder durch weitere graduelle Prozessgase (Sauerstoff, u.a.) die gewünschten Zusatzschicht/en, insbesondere Opfer/Schadschichten oder Substrat- und/oder Stressorschicht-Oberflächen, gezielt modifiziert werden (hydrophob, hydrophil, Benetzung etc.). Dies führt zu einer ortaufgelösten angepassten graduellen Haftung bzw. ortaufgelöst angepassten oder eingestellten Kraftübertragungsverbindung, auch in Laminationsprozessen, was gegenüber der durch Klebe- und Abscheidelösungen für die Stressorschicht nur homogen und nicht ortsaufgelöst.
Wie bereits beschrieben können unterschiedliche physikalische Parameter während der Plasmabehandlung zum Einsatz kommen (z.B. Art des Plasmas, Spurabstand bei der Plasmabehandlung, Düsenart, Düsenabstand, Dauer der Plasmabehandlung). Zusätzlich zu diesen Einflussparametern kann durch eine gezielte Beimischung von graduellen Prozessgasen wie z.B. Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, SiH4, Si(EtO)4 oder Me3SiOSiMe3 (u.a.) eine größere Bandbreite der notwendigen Oberflächeneigenschaften herbeigeführt werden. Diese resultieren bevorzugt aus neuen chemischen Oberflächenspezies, die sich auf der Halbleiteroberfläche und/oder den sich anschließenden Opferschichten und/oder der Stressorschicht abscheiden und so eine unterschiedlich ausgebildete Oberflächenfunktionalität und Laminationsprozesseigenschaften ermöglichen. Dies führt zu den gewünschten Zielprofilen, wie zum Beispiel unterschiedliche ortsaufgelöste Adhäsions- und Kohäsionseigenschaften, der Halbleiteroberflächen und/oder den sich anschließenden Stressor- und/oder anderen Schichten.
Eine Korona-Behandlung ist ein elektrochemisches Verfahren zur Oberflächenbehandlung bzw. -modifikation von Kunststoffen. Hierbei wird die Oberfläche einer elektrischen
Hochspannungs-Entladung ausgesetzt. Eine Koronabehandlung wird z.B. zur
Haftvermittlung bei Kunststoffen, Folien u.a. (PE, PP) verwendet. Bei einer Flammenbehandlung kommt vor allem eine oberflächennahe Oxidation der jeweiligen Verbindungen zum Tragen. Im Wesentlichen erfolgen Oxidationsprozesse, durch die je nach Material und Versuchsbedingungen verschiedene polare funktionelle Gruppen gebildet werden (z.B. Oxide, Alkohole, Aldehyde, Carbonsäuren, Ester, Ether, Peroxide).
Eine Behandlung durch dielektrische Barriereentladung (DBE, Wechselspannungs- Gasentladung, dieelectric barrier discharge, auch DBD Behandlung) ist einem Niedertemperaturplasma bzw. einer Glimmentladung (z.B. GDMS) ähnlich. Bei der DBE- Behandlung wird die Oberfläche mit uni- oder bipolaren Pulsen mit Pulsdauern von wenigen Mikrosekunden bis hinunter zu einigen zehn Nanosekunden und Amplituden im einstelligen Kilovoltbereich beaufschlagt. Eine dielektrische Barriereentladung ist vorteilhaft, da hierbei keine metallischen Elektroden im Entladungsraum und somit keine metallischen Verunreinigungen oder Elektrodenverschleiß zu erwarten sind.
Weitere Vorteile der dielektrische Barriereentladung können je nach Anwendung z.B. sein, dass sie eine hohe Effizienz aufweist, da an den Elektroden keine Ladungsträger aus- oder eintreten müssen (Wegfall des Kathodenfalls, keine Glühemission nötig) oder dass die dielektrischen Oberflächen bei niedrigen Temperaturen modifiziert und chemisch aktiviert werden können. Die Oberflächenmodifikation erfolgt dabei bevorzugt durch eine Wechselwirkung und Reaktion der Oberflächenspezies durch ein lonenbombardement und der Einwirkung der Ultraviolettstrahlung auf die Oberflächenspezies (z.B. 80nm - 350nm, inkohärentes Licht UV und VUV, durch Leistungs-Hochfrequenzgeneratoren). Die dielektrische Barriereentladung findet z.B. Anwendung zur in situ Herstellung von Ozon in der Trink- / Abwasseraufbereitung, wobei durch das Ozon eine Ozonierung des Wassers erfolgt. Analog hierzu erfolgt bei einer erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlung oder - modifikation mittels Ozonierung eine Beaufschlagung der zu behandelnden Oberfläche mittels Ozon.
Eine Oberflächenbehandlung bzw. -modifikation mittels Halogenierung, insbesondere Fluorierung, bewirkt die Überführung eines Elementes oder einer Verbindung in ein Halogenid. Durch die Fluorierung erfolgt somit die Einführung von Fluor in bevorzugt organische Verbindungen mit Hilfe von Fluorierungsmitteln.
Eine Oberflächenbehandlung bzw. -modifikation mittels einer UV-Behandlung erfolgt bevorzugt durch eine Eximer Bestrahlung oder durch ultraviolette Leuchtdiodenquellen, z.B. auf Aluminiumnitrid-Basis. Eine Eximerbestrahlung erfolgt durch die Verwendung von mindestens einem Excimerlaser. Eximerlaser sind Gaslaser, die elektromagnetische
Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich erzeugen können. Eine hierbei erfolgende
Gasentladung wird somit durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld hervorgerufen. Deshalb werden auch keine Elektroden bei der Gasentladung benötigt. Die erzeugte UV- Strahlung, liegt bevorzugt in einem Wellenlängenbereich zwischen 120 nm und 380 nm.
Fig. 20a zeigt eine erfindungsgemäße zusätzliche oder alternative Lösung zum Abtrennen von Festkörperschichten 1 oder Festkörperlagen 1 von einem Spendersubstrat 2. Gemäß Fig. 20a erfolgt die Erzeugung eines Ablösebereichs 1 1 im inneren des Spendersubstrats 2. Die Modifikationen 10 sind dabei bevorzugt zu einer umlaufenden Begrenzungsfläche 50 des Spendersubstrats 2 beabstandet. Bevorzugt werden die Modifikationen 10 analog zur Darstellung 2 der Fig. 1 1 erzeugt. Es ist hierbei denkbar, dass die LASER-Strahlen 12 von oben, d.h. über die Oberfläche 16 in das Spendersubstrat 2 eingeleitet werden, oder von unten in das Spendersubstrat 2 eingeleitet werden, wobei unten auf der gegenüberliegenden Seite von „oben" ist. Bevorzugt erfolgt daher eine Laserbeaufschlagung von „unten" über eine Oberfläche des Festkörpers bzw. Spendersubstrats die bevorzugt parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 16 ist. Bei einer Bestrahlung von„unten" ist der Weg der Laserstrahlen bis zur Modifikationserzeugungsstelle bevorzugt länger als der Weg von der Modifikationserzeugungsstelle zur Oberfläche 16. Selbstverständlich kann der Festkörper auch rotiert werden, d.h. z.B. um 180° um eine horizontale Achse gedreht werden und dann die Modifikationen über die zur Oberfläche 16 parallelen Oberfläche eingebracht werden. Da in diesem Falle die erzeugten Modifikationen bevorzugt weiterhin näher zur Oberfläche 16 hin erzeugt werden, entspricht diese Variante der Modifikationserzeugung bzw. Defekterzeugung der von„unten' -Variante.
Fig. 20b zeigt schematisch die Bearbeitung des Spendersubstrats 2 mittels eines Ablationswerkezug 22, insbesondere einem Werkzeug zum spanenden Bearbeiten des Spendersubstrats 2, wie einem Schleifwerkzeug 22. Durch die Bearbeitung wird zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung des Spendersubstrats 2 Material im gesamten Bereich zwischen dem Ablösebereich und einer zum Ablösebereich bevorzugt homogen, insbesondere parallel, beabstandeten Oberfläche des Spendersubstrats 2 zur Reduzierung der radialen Erstreckung des Spendersubstrats 2 abgetragen. Bevorzugt wird das Material ringförmigt, insbesondere mit einer konstanten oder im Wesentlichen konstanten radialen Ausdehnung, entfernt.
Fig. 20c zeigt ein Beispiel für einen Zustand nach dem Abtrag des Materials. Es ist hierbei z.B. denkbar, dass das Material in axialer Richtung des Spendersubstrats 2 bis auf die Ablöseebene oder darunter oder darüber abgetragen wird.
Fig. 20d zeigt einen Zustand nach dem Abtrennen bzw. Ablösen der Festkörperlage 1 von dem Spendersubstrat 2. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen oder mehrere oder alle der nachfolgenden Schritte umfassen:
Bewegen des Festkörpers relativ zu einer Laserbeaufschlagungseinrichtung, nacheinander Erzeugen von einer Vielzahl an Laserstrahlen mittels der Laserbeaufschlagungseinrichtung zum Erzeugen von jeweils mindestens einer Modifikation, wobei die Laserbeaufschlagungseinrichtung zur definierten Fokussierung der Laserstrahlen und/oder zur Anpassung der Laserenergie, insbesondere kontinuierlich, in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter, insbesondere von einer Vielzahl an Parametern eingestellt wird.
Der LASER-Strahl dringt bevorzugt über eine ebene Oberfläche des Spendersubstrats in das Spendersubstrat ein. Bevorzugt ist der LASER-Strahl derart gegenüber der, insbesondere ebenen, Oberfläche des Spendersubstrats bzw. Festkörpers geneigt, dass er in einem Winkel von ungleich 0° oder 180° gegenüber der Längsachse des Spendersubstrates in das Spendersubstrat eindringt. Bevorzugt wird der LASER-Strahl zum Erzeugen der Modifikation im Spendersubstrat fokussiert.
Der Festkörper weist bevorzugt Kristallgitterebenen auf, die gegenüber einer ebenen Hauptoberfläche geneigt sind, wobei die Hauptoberfläche des Festkörpers in Längsrichtung des Festkörpers einerseits begrenzt, wobei sich eine Kritallgitterebenennormale gegenüber einer Hauptoberflächennormalen in eine erste Richtung neigt, wobei die Modifikationen Veränderungen der Materialeigenschaft des Spendersubstrats sind. Die Veränderung der Materialeigenschaft bildet durch Verändern des Eindringortes der Laserstrahlung in dem Festkörper zumindest abschnittsweise eine linienförmige Gestalt aus, wobei die linienförmige Gestalt als Punktlinie, Strichlinie oder durchgehende Linie ausgebildet sein kann. Bevorzugt weist die linienförmige Gestalt oder mehrere linienförmige Gestalten oder alle oder die Mehrzahl der linienförmigen Gestalten eine Länge von mehr als 1 mm oder von mehr als 5mm oder von mehr als 10mm oder von mehr als 20mm oder von mehr als 30mm auf oder eine von bis zu 1 mm oder von bis zu 5mm oder von bis zu 10mm oder von bis zu 20mm oder von bis zu 30mm oder von bis zu 50mm oder von bis zu 100mm auf. Die Veränderungen der Materialeigenschaft werden bevorzugt auf einer Erzeugungsebene, insbesondere auf mindestens einer Erzeugungsebene oder auf genau einer Erzeugungsebene, oder in einem bzw. dem Ablösebereich erzeugt. Die Kristallgitterebenen des Festkörpers sind gegenüber der Erzeugungsebene bzw. dem Ablösebereich bevorzugt geneigt ausgerichtet. Die linienförmige Gestalt ist gegenüber einer sich an der Schnittstelle zwischen der Erzeugungsebene oder dem Ablösebereich und der Kristallgitterebene ergebenden Schnittlinie bevorzugt geneigt. Durch die veränderte Materialeigenschaft reißt der Festkörper bevorzugt in Form von unterkritischen Rissen ein. Weiterhin erfolgt bevorzugt das Abtrennen der Festkörperschicht durch Einleiten einer äußeren Kraft in das Spendersubstrat zum Verbinden der unterkritischen Risse oder es wird so viel Material auf der Erzeugungsebene oder im Ablösebereich mittels der Lasterstrahlung verändert, dass sich unter Verbindung der unterkritischen Risse die Festkörperschicht von dem Spendersubstart ablöst.
Fig. 21 zeigt schematisch, dass Laserstrahlung 14 (vgl. Fig. 27c) eines Lasers über eine Hauptoberfläche 8 in das Innere des Festkörpers 1 zum Verändern der Materialeigenschaften des Festkörpers 1 im Bereich von mindestens einem Laserfokus eingebracht wird, wobei der Laserfokus durch von dem Laser emittierten Laserstrahlen des Lasers gebildet wird. Die Veränderung der Materialeigenschaft bildet durch verändern des Eindringortes der Laserstrahlung in das Spendersubstrat 1 eine linienformige Gestalt 103 aus, wobei die Veränderungen der Materialeigenschaft auf mindestens einer, insbesondere derselben, Erzeugungsebene 4 erzeugt werden. Die Kristallgitterebenen 6 des Spendersubstrats 1 sind dabei gegenüber der Erzeugungsebene 4 geneigt, insbesondere in einem Winkel zwischen 3° und 9° bevorzugt von 4° oder 8°, ausgerichtet. Die linienformige Gestalt 103 bzw. Schreiblinie ist dabei gegenüber einer sich an der Schnittstelle zwischen der Erzeugungsebene 4 und der Kristallgitterebene 6 ergebenden Schnittlinie 10 geneigt. Durch die veränderte Materialeigenschaft reißt das Spendersubstrat 1 in Form von unterkritischen Rissen ein. Ein Schritt des Abtrennens der Festkörperschicht 2 durch Einleiten einer äußeren Kraft in das Spendersubstrat 1 zum Verbinden der unterkritischen Risse ist hierbei nicht dargestellt. Alternativ dazu kann so viel Material auf der Erzeugungsebene 4 mittels der Lasterstrahlung verändert werden, dass sich unter Verbindung der unterkritischen Risse die Festkörperschicht 2 von dem Spendersubstart 1 ablöst.
Die Bearbeitung findet in Form von Erzeugung linienförmiger Gestalten 103 bzw. Schreiblinien bzw. Linien statt, die durch Setzen einzelner Laserschüsse in einem definierten Abstand gebildet werden.
Konkret ist z.B. die Herstellung eines Wafers aus Siliziumkarbid vom Polytyp 4H mit einer 0001 Oberfläche mit/ohne Dotierung mit einem off-angle in Kristallachse von >0° (Industriestandard sind 4° oder 8° - um die Richtung einer Hauptachse) möglich. Da die Gleitebene der hexagonalen Kristallstruktur parallel zur 0001 Ebene verläuft, ergibt sich eine Schnittgerade der 0001 Kristallebene mit der Waferoberfläche, da diese um den off-angle relativ dazu geneigt ist. Grundüberlegung des neuen Verfahrens ist es somit, dass die Bearbeitungsrichtung der Laserlinien 103 von der Richtung dieser Schnittgeraden abweicht. Ebenso soll die Bearbeitungsrichtung bevorzugt nicht entlang einer der Hauptrichtungen des Kristalls oder entlang der Schnittgeraden der bevorzugten Gleitebene des Kristalls mit der Oberfläche des Kristalls verlaufen.
Ferner ist z.B. die Herstellung eines Wafers aus Siliziumkarbid vom Polytyp 4H möglich. Siliziumkarbid vom Polytyp 4H weist ein hexagonales Kristallsystem mit einer Wurtzit- Struktur und einer sechsfachen-Symmetrie in der 0001 Ebene auf. Dementsprechend findet sich alle 60° eine neue Hauptachse des Kristalls. Wenn die Oberfläche durch die der Bearbeitungslaser in das zu bearbeitende Materialstück eindringt, entlang der 0001 -Ebene geschnitten ist, so findet sich die sechsfache Symmetrie bei Rotation um die Oberflächennormale wieder. Hier ergibt sich dann eine Linienschreibrichtung, die um 30° zu den jeweiligen Hauptachsen rotiert und damit zwischen zwei Hauptachsen orientiert ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die geschriebene Linie die Einheitszellen des Kristalls möglichst kreuzt und sich Risse, die größere Bereiche umfassen und mehrere Einheitszellen auf einmal betreffen, schwerer ausbilden können. Siliziumkarbid vom Polytyp 4H wird oft in einem Off-Winkel von 4° relativ zur 0001 -Ebene geschnitten, um Epitaxie-Schritte in der späteren Bearbeitung zu vereinfachen. Hierbei zeigt sich, dass die Projektion der Hauptachsen des Kristalls zueinander weiterhin nahezu 60° zueinander hat, weswegen 30°+/-3° bevorzugte Schreibwinkel für die erfindungsgemäße Bearbeitung ist.
Ferner ist z.B. die Herstellung eines Wafers aus kubischem SiC (sogenannt 3C) möglich. Kubisches SiC verhält sich wie kubische Kristallsysteme, hat also als bevorzugte Gleitebene die 1 1 1 -Ebene, woraus sich eine bevorzugte Linienschreibrichtung von 22,5°+/-3° ergibt.
Ferner ist z.B. die Herstellung eines Wafers aus Silizium mit einer 100 Oberfläche mit/ohne Dotierung mit einem off-angle der Kristallachse von 0° möglich.
Die bevorzugte Gleitebene für Silizium mit seiner kubischen Struktur (Diamantstruktur) ist die 1 1 1 Ebene welche die Waferoberfläche im 45° Winkel zu den Kristallhauptachsen schneidet. Daraus ergibt sich damit ein angestrebter Linienschreibwinkel von 22.5°+/-3° zu den Hauptachsen des Kristalls und der Schnittgeraden der Gleitebene mit der Waferoberfläche, die zueinander in 45° Winkel orientiert sind.
Da auch Silizium-Substrate mit einem Off-Angle geschnitten sein können, kann hier wieder ein anderer Bearbeitungswinkel bevorzugt sein. Bei einer Verkippung um eine Hauptachse um einen Winkel a wird an der Oberfläche des Substrats die Symmetrie von einer 4fachen zu einer 2fachen Symmetrie durch die Kippung gebrochen. Die projizierte Länge der Hauptachse um die nicht gekippt wird, skaliert dann proportional zu cos(a), was zu einer Veränderung des Idealwinkels zwischen Hauptachsen und Schnittgerade der Gleitebene mit der Oberfläche führt. Die aufgrund der Symmetriebrechung dann möglichen zwei Linienschreibwinkel b sind dann entweder b1 = tan-1 (cos a)/2 oder b2= tan-1 (1/cos a)/2.
Für Galliumnitrid mit einer hexagonalen Wurtzit-Struktur mit einer 6-fachen Kristallsymmetrie in der 0001 -Ebene deren bevorzugte Gleitebene die 0001 -Ebene ist, ergibt sich aus dem daraus folgenden Winkel von 60° für die Hauptachsen des Kristalls eine bevorzugte Linienrichtung von 30°+/-3° zu den Hauptachsen.
Für Saphir - oder Aluminiumoxid mit einer hexagonalen Korund-Struktur mit einer 6-fachen Kristallsymmetrie in der 0001 -Ebene ergibt sich aus dem daraus folgenden Winkel von 60° für die Hauptachsen des Kristalls eine bevorzugte Linienrichtung von 30°+/-3° zu den Hauptachsen für sog. C-Plane-Saphir.
Für A-Plane geschnittenen Saphir ist die Hauptachsenorientierung im 90°-Winkel, mit einer 180°-Symmetrie, woraus sich ein bevorzugter Linienschreibwinkel von 45°+/-3° ergibt.
C-Plane-Substrate von Saphir sind so geschnitten, dass sich an der Oberfläche die sechsfache Symmetrie zeigt und die Oberfläche mit der Gleitebene übereinstimmt, also ein Winkel von 30°+/-3° bevorzugt ist.
Für M-Plane geschnittenen Saphir ist die Hauptachsenorientierung im 90°-Winkel, mit einer 180°-Symmetrie, woraus sich ein bevorzugter Linienschreibwinkel von 45°+/-3° ergibt.
R-Plane-Saphir hat keine Rotationssymmetrie, aber Hauptachsprojektionen in 45° zur Projektionsgeraden der Gleitebene, weswegen auch hier 22,5°+/-3° Schreibrichtung bevorzugt ist.
Für Lithiumtantalat mit einer triklinen Struktur, die mit dem hexagonalen Kristallsystem verwandt ist, ergibt sich, abhängig von der Orientierung des Substrats eine Schreibrichtung zwischen 10°+/-3° und 45°+/-3° relativ zu den einzelnen Hauptachsen und ihrer Projektion in die Substratoberfläche.
Für Galliumarsenid mit einer Zinkblende-Struktur mit einer 4-fachen Kristallsymmetrie in der 100-Ebene deren bevorzugte Gleitebene die 1 1 1 -Ebene ist, ergibt sich aus dem daraus folgenden Winkel von 90° für die Hauptachsen des Kristalls eine bevorzugte Linienrichtung von 22,5°+/-3° zu den Hauptachsen des Substrats bzw. Spendersubstrats 1 mit einer 100- Oberfläche.
Für Galliumoxid mit einer monoklinen, kubischen Struktur mit einer 4-fachen Kristallsymmetrie in der 100-Ebene deren bevorzugte Gleitebene die 1 1 1 -Ebene ist, ergibt sich aus dem daraus folgenden Winkel von 90° für die Hauptachsen des Kristalls eine bevorzugte Linienrichtung von 22,5°+/-3° zu den Hauptachsen des Substrats mit einer 100- Oberfläche.
Für Germanium mit einer Diamant-Struktur mit einer 4-fachen Kristallsymmetrie in der 100- Ebene deren bevorzugte Gleitebene die 1 1 1 -Ebene ist, ergibt sich aus dem daraus folgenden Winkel von 90° für die Hauptachsen des Kristalls eine bevorzugte Linienrichtung von 22,5°+/-3° zu den Hauptachsen des Substrats mit einer 100-Oberfläche.
Für Indiumphosphid mit einer Zinkblende-Struktur mit einer 4-fachen Kristallsymmetrie in der 100-Ebene deren bevorzugte Gleitebene die 1 1 1 -Ebene ist, ergibt sich aus dem daraus folgenden Winkel von 90° für die Hauptachsen des Kristalls eine bevorzugte Linienrichtung von 22,5°+/-3° zu den Hauptachsen des Substrats mit einer 100-Oberfläche.
Für Yttrium-Aluminium-Granat mit einer kubischen Struktur mit einer 4-fachen Kristallsymmetrie in der 100-Ebene deren bevorzugte Gleitebene die 1 1 1 -Ebene ist, ergibt sich aus dem daraus folgenden Winkel von 90° für die Hauptachsen des Kristalls eine bevorzugte Linienrichtung von 22,5°+/-3° zu den Hauptachsen des Substrats mit einer 100- Oberfläche.
Fig. 22 zeigt einen wesentlichen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperschicht 2 von einem Spendersubstrat 1 und eine geometrische Herleitung der Ausrichtung der Schreiblinie 103 bzw. der Ausrichtung der linienförmigen Gestalt.
Gemäß dieser Darstellung kann das erfindungsgemäße Verfahren auch oder alternativ die nachfolgenden Schritte umfassen:
Bereitstellen des Spendersubstrats 1 , wobei das Spendersubstrat 1 Kristallgitterebenen 6 aufweist, die gegenüber einer ebenen Hauptoberfläche 8 geneigt sind, wobei die
Hauptoberfläche 8 das Spendersubstrat 1 in Längsrichtung L des Spendersubstarts 1 einerseits begrenzt, wobei sich eine Kritallgitterebenennormale 60 gegenüber einer
Hauptoberflächennormalen 80 in eine erste Richtung neigt, Bereitstellen von mindestens einem Laser 29, Einbringen von Laserstrahlung 14 des Lasers in das Innere des Festkörpers bzw. Spendersubstrats 1 über die Hauptoberfläche 8 zum Verändern der
Materialeigenschaften des Festkörpers im Bereich von mindestens einem Laserfokus, wobei der Laserfokus durch von dem Laser emittierten Laserstrahlen des Lasers gebildet wird, wobei die Veränderung der Materialeigenschaft durch Verändern des Eindringortes der
Laserstrahlung in das Spendersubstrat 1 eine linienförmige Gestalt ausbildet, wobei sich die linienförmige Gestalt bevorzugt zumindest abschnittsweise geradlinig erstreckt und wobei die linienförmige Gestalt, insbesondere zumindest der sich geradlinig erstreckende Abschnitt, parallel zur Hauptoberfläche 8 erzeugt wird und sich dabei in einer zweiten Richtung erstreckt, die gegenüber der ersten Richtung in einem Winkel geneigt ist, der von 90° verschieden ist, wobei durch die veränderten Materialeigenschaft das Spendersubstrat 1 in Form von unterkritischen Rissen einreißt, Abtrennen der Festkörperschicht durch Einleiten einer äußeren Kraft in das Spendersubstrat zum Verbinden der unterkritischen Risse oder so viel Material auf der Erzeugungsebene mittels der Lasterstrahlung verändert wird, dass sich unter Verbindung der unterkritischen Risse die Festkörperschicht von dem Spendersubstart ablöst. Die Hauptoberfläche ist dabei bevorzugt Bestandteil der abgetrennten Festkörperschicht 2.
Die zweite Richtung ist dabei bevorzugt gegenüber der ersten Richtung in einem Winkelbereich zwischen 45° und 87°, insbesondere in einem Winkelbereich zwischen 70° und 80° und bevorzugt mit 76°, geneigt.
Fig. 23 zeigt, dass die linienförmige Gestalt 103 bzw. die Schreiblinie gegenüber den Enden der Kristallgitterebene oder wie in Fig. 22 gezeigt gegenüber einer sich an der Schnittstelle zwischen der Erzeugungsebene 4 und der Kristallgitterebene 6 ergebenden Schnittlinie 10 bzw. Schnittgeraden geneigt ist. Durch diese Ausrichtung wird das Risswachstum in Richtung der Kristallgitterebenen 6 (insbesondere Gleitebenen) begrenzt. Die Modifikationen 9 je Schreiblinie werden somit nicht in denselben Kristallgitterebenen 6 erzeugt. Z.B. die ersten 1 -5% der Modifikationen je Schreiblinie 103 können somit nur noch einen Bruchteil, insbesondere weniger als 75% oder weniger als 50% oder weniger als 25% oder weniger als 10% oder keine Kristallgitterebenen, der letzten 1 -5% der Modifikationen derselben Schreiblinie 103 in Substratlängsrichtung L schneiden. Dieser Zusammenhang wird insbesondere dadurch schematisch verdeutlicht, dass die Modifikation 9a die Kristallgitterebenen 6a-6c schneidet und die Modifikation 9b die Kristallgitterebenen 6a, 6d und 6e schneidet. Somit schneiden zwei Modifikationen 9a und 9b obwohl sie Bestandteil derselben linearen Gestalt 103 bzw. Schreiblinie sind, unterschiedliche Kristallgitterebenen. Ferner ist ersichtlich, dass z.B. die Modifikationen 9c und 9d bevorzugt andere, insbesondere mehrheitlich oder vollständig andere, Kristallgitterebenen (6d, 6f, 6g; 6f, 6h, 6i) schneidet als die Modifikation 9a (6a, 6b, 6c).
Die auf der Hauptoberfläche 8 enden Enden 7 der Kristallgitterebenen 6 bildet in einer mikroskopischen Schnittdarstellung bevorzugt eine Art Sägezahnmuster aus.
Die einzelnen Kristallgitterebenen 26a-26i sind bevorzugt in einem Winkel zwischen 2° und 10°, insbesondere zwischen 3° und 9°, wie z.B. 4° oder 8°, gegenüber der Längsachse L geneigt. Bevorzugt sind die einzelnen Kristallgitterebenen des Spendersubstrats 1 parallel zueinander ausgerichtet. Fig. 24 zeigt ein Beispiel eines Kristallgitters mit Gleitebene für 4HSiC; Fig. 5a zeigt ein Beispiel eines Kristallgitters mit Gleitebene 1 10 für Si; Fig. 5b zeigt ein Beispiel eines Kristallgitters mit Gleitebene 100 für Si und Fig. 5c zeigt ein Beispiel eines Kristallgitters mit Gleitebene 1 1 1 für Si.
Bevorzugt handelt es sich bei den Kristallgitterebenen 6 um Gleitebenen eines bestimmten Typs. Ist die Kristallstruktur kubischflächenzentriert, dann ist die Gleitebene bevorzugt die Ebene {1 1 1 } und die Gleitrichtung die Richtung <1 10>. Ist die Kristallstruktur kubischraumzentriert, dann ist die Gleitebene bevorzugt die Ebene {1 10} und die Gleitrichtung die Richtung <1 1 1 > oder die Gleitebene ist bevorzugt die Ebene {1 12} und die Gleitrichtung ist die Richtung <1 1 1 > oder die Gleitebene ist bevorzugt die Ebene {123} und die Gleitrichtung ist die Richtung <1 1 1 >. Ist die Kristallstruktur hexagonal, dann ist die Gleitebene bevorzugt die Ebene {0001 } und die Gleitrichtung die Richtung <1 120> oder die Gleitebene ist bevorzugt die Ebene {1010} und die Gleitrichtung ist die Richtung <1 120> oder die Gleitebene ist bevorzugt die Ebene {101 1 } und die Gleitrichtung ist die Richtung <1 120>.
Die Figuren 26a bis 27a zeigen schematisch die Erzeugung einer linienformigen Gestalt 103 mittels Laser bzw. Lasereinrichtung in einem Spendersubstrat 1. Die linienförmige Gestalt 103 wird hierbei bogenförmig bzw. gebogen erzeugt. Die Lasereinrichtung bzw. der Ort der Modifikationserzeugung verändert sich dabei bevorzugt nicht. D.h. der Ort der Modifikationserzeugung und das Drehzentrum 50 der Rotationseinrichtung 45 bleiben bevorzugt in derselben Ausrichtung zueinander. Es erfolgt somit bevorzugt lediglich eine Bewegung des Spendersubstrats 1 an der Lasereinrichtung 29 vorbei bzw. an einem Auslass für Laserstrahlung 32 vorbei. Das Spendersubstrat 1 wird bevorzugt derart auf der Rotationseinrichtung angeordnet, dass die linienausbildenden Enden 7 der Kristallgitterebenen 6 gegenüber einer sich orthogonal zur Verbindungsstrecke 51 zwischen dem Rotationszentrum 50 der Rotationseinrichtung 45 und dem Zentrum 49 des Spendersubstrats 1 erstreckenden Richtung 52 geneigt, insbesondere in einem Winkel zwischen 3° und 87° und bevorzugt in einem Winkel zwischen 10° und 60° oder 14° und 45°, ausgerichtet sind.
Es kann aus der Gesamtbetrachtung der Figuren 26a-27a erkannt werden, dass mit fortschreitender Rotation der Rotationseinrichtung 45 das Spendersubstrat 1 an der Lasereinrichtung vorbeigeführt wird und die linienförmige Gestalt 103 erzeugt bzw. verlängert wird. Zu Beginn (Fig. 26a) der linienformigen Gestalt wird diese in einem Winkel e zur Schnittlinie 10 oder zu einer durch das Ende einer Kristallgitterebene ausgebildeten Linie erzeugt. In der Mitte (fig. 26b) der linienformigen Gestalt wird diese in einem Winkel m zur Schnittlinie 10 oder zu einer durch das Ende einer Kristallgitterebene ausgebildeten Linie erzeugt. Am Ende (Fig. 27a) der linienförmigen Gestalt wird diese in einem Winkel s zur Schnittlinie 10 oder zu einer durch das Ende einer Kristallgitterebene ausgebildeten Linie erzeugt. Der Winkel e ist dabei bevorzugt größer als der Winkel m und der Winkel m ist bevorzugt größer als der Winkel s. Es ist hierbei jedoch ebenfalls denkbar, dass der Winkel s betragsmäßig größer ist als der Winkel m.
Die Winkel werden bevorzugt derart bestimmt, dass die Zentren zweier benachbarter Modifikationen miteinander gedanklich verbunden werden und der Winkel der daraus resultierenden Strecke gegenüber der Schnittlinie 10 oder gegenüber einer durch das Ende 7 einer Kristallgitterebene 6 ausgebildeten Linie bestimmt wird.
Gemäß den Figuren Fig. 26a-27a wird der ideale Schreibwinkel bei einer Anordnung rotierender Substrate als mittlerer Winkel zwischen dem Winkel der Tangenten am Waferrand und der Tangente in der Wafermitte gewählt, d.h. für SiC 30° mittlerer Winkel kann z.B. - abhängig vom Radius des Rotationstisches und des Substratradius' - ein Winkelintervall zwischen 25° und 35° bedeuten, womit z.B. ein bevorzugter Schreibwinkel von 30° für hexagonale Systeme im Mittel gewahrt bleibt.
Fig. 27b zeigt rein beispielhaft eine Draufsicht auf eine Rotationseinrichtung 45. Auf dieser Rotationseinrichtung 45 können eine Vielzahl, insbesondere mehr als 2 oder mehr als 3 oder mehr als 5 oder mehr als 10 bevorzugt bis zu 15 oder bis zu 20 oder bis zu 30 Spendersubstrate, insbesondere Boules oder Ingots oder Wafer, zeitgleich angeordnet sein.
Fig. 27c zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anlage zur Erzeugung von Modifikationen 9 im Inneren eines Spendersubstrats 1 bzw. Festkörpers. Bevorzugt ist ein Element 29 einer Lasereinrichtung, insbesondere ein Laserkopf, oder ein mit einem Laser verbundener Strahlenleiter an einer Verfahr- bzw. Umpositioniereinnchtung 30, die bevorzugt raumfest angeordnet ist, angeordnet. Die Verfahr- bzw. Umpositioniereinnchtung 30 ermöglich bevorzugt ein Bewegen des Elements 29 der Lasereinrichtung bzw. ein Bewegen der Lasereinrichtung in bevorzugt linearer Richtung, insbesondere in radialer Richtung der Rotationseinrichtung 45. Somit wird das Element 29 der Lasereinrichtung bzw. die Lasereinrichtung nach dem Erzeugen einer oder mehrerer definierter Schreiblinien 103 auf bevorzugt mehreren oder allen Spendersubstraten 1 umpositioniert. Durch die Umpositionierung werden die emittierten Laserstrahlen an einem anderen Ort 5 zur Modifikationserzeugung in das jeweilige Spendersubstrat 1 eingeleitet.
Gemäß Fig. 28a ist eine Defekterzeugungseinrichtung 18 bzw. Modifikationserzeugungseinrichtung gezeigt, die jedoch derart ausgeführt ist, dass sie die Modifikationen 34 bevorzugt zumindest abschnittsweise in voneinander verschiedenen Ebenen erzeugt, wodurch zumindest abschnittsweise die eine oder mehrere Rissführungsschichten 8 erzeugt werden, die der Oberfläche bzw. der Kontur der Oberfläche eines dreidimensionalen Körpers entsprechen.
Es kann somit durch die vorliegende Erfindung nicht nur eine ebene Festkörperschicht 4, sondern ebenfalls ein unebener Festkörper 40 in Folge eines Bruchs oder einer Rissführung aus einem Werkstück bzw. Festkörper 1 herausgelöst werden. Weiterhin ist denkbar, dass ein Festkörper 40 aus dem Festkörper 1 herausgelöst wird, der sich abschnittsweise eben und abschnittsweise dreidimensional erstreckt.
Ferner ist denkbar, dass eine Immersionsflüssigkeit 54 als Tropfen oder, wie dargestellt, als Flüssigkeitsschicht, auf der exponierten Oberfläche des Festkörpers 1 aufgebracht wird. Ist die Immersionsflüssigkeit 54 als Flüssigkeitsschicht vorgesehen, dann ist bevorzugt auch eine Wandungseinrichtung 50 zum Ausbilden einer Aufnahmewanne vorgesehen, damit die Flüssigkeit an der gewünschten Position gehalten wird. Weiterhin kann eine Abdeckplatte 52 auf die Flüssigkeit aufgebracht, insbesondere aufgelegt oder eingetaucht, werden. Die Immersionsflüssigkeit 54 weist bevorzugt im Wesentlichen oder genau denselben Brechungsindex auf, wie der Festkörper 1. Der Brechungsindex der Abdeckplatte kann von dem Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit abweichen oder ebenfalls damit übereinstimmen. Es ist somit besonders bevorzugt denkbar, dass, insbesondere zum Ausgleich von Oberflächenrauheiten, die Defekterzeugung durch die Immersionsflüssigkeit 54 und besonders bevorzugt durch die Immersionsflüssigkeit 54 und die Abdeckplatte 52 hindurch erzeugt wird. Der Fokus des Lasers 18 wird zur Defekterzeugung bevorzugt computergesteuert geführt.
In Fig. 28b ist eine weitere Anordnung gezeigt, gemäß der in einem geneigten Festkörper 1 , insbesondere einem Ingot, eine zum Ablösen einer unebene Festkörperschicht 4 bzw. eines unebenen Festkörpers 40 eine Rissführungsschicht 8 erzeugt wird. Zur präzisen Erzeugung der Rissführungsschicht 8 wird bevorzugt eine Immersionsflüssigkeit 54 bereitgestellt. Die als Tropfen oder, wie dargestellt, als Flüssigkeitsschicht auf der exponierten Oberfläche des Festkörpers 1 aufgebracht wird. Ist die Immersionsflüssigkeit 54 als Flüssigkeitsschicht vorgesehen, dann ist bevorzugt auch eine Wandungseinrichtung 50 zum Ausbilden einer Aufnahmewanne vorgesehen, damit die Flüssigkeit an der gewünschten Position gehalten wird. Weiterhin kann eine Abdeckplatte 52 auf die Flüssigkeit aufgebracht, insbesondere aufgelegt oder eingetaucht, werden. Die Immersionsflüssigkeit 54 weist bevorzugt im Wesentlichen oder genau denselben Brechungsindex auf, wie der Festkörper 1. Durch die Immersionsflüssigkeit 54 wird bewirkt, dass in dem Weg zwischen der Abdeckplatte 52 und der zu erzeugenden Rissführungsschicht 8 stets der gleiche Brechungsindex vorliegt, damit die Modifikationserzeugung möglichst fehlerfrei erfolgen kann. In Fig. 29a ist ein Festkörper 2 bzw. ein Substrat gezeigt, das im Bereich einer Strahlungsquelle 18, insbesondere einem Laser, angeordnet ist. Der Festkörper 2 weist bevorzugt einen ersten ebenen Flächenanteil 14 und einen zweiten ebenen Flächenanteil 16 auf, wobei der erste ebene Flächenanteil 14 bevorzugt im Wesentlichen oder genau parallel zu dem zweiten ebenen Flächenanteil 16 ausgerichtet ist. Der erste ebene Flächenanteil 14 und der zweite ebene Flächenanteil 16 begrenzen bevorzugt den Festkörper 2 in einer Y- Richtung, die bevorzugt vertikal bzw. lotrecht ausgerichtet ist. Die ebenen Flächenanteile 14 und 16 erstrecken sich bevorzugt jeweils in einer X-Z-Ebene, wobei die X-Z-Ebene bevorzugt horizontal ausgerichtet ist. Alternativ ist jedoch denkbar, dass der erste und/oder der zweite Flächenanteil 14, 16 eine unebene, insbesondere gewölbte, Form aufweist.
Weiterhin lässt sich dieser Darstellung entnehmen, dass die Strahlungsquelle 18 Stahlen 6 auf den Festkörper 2 ausstrahlt. Die Strahlen 6 dringen je nach Konfiguration bzw. in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern definiert tief in den Festkörper 2 ein und erzeugen an der jeweiligen Position bzw. an der jeweils vorbestimmten Position eine Kristallgittermodifikation 19, insbesondere einen Defekt. Bevorzugt werden so viele Modifikationen bzw. Kristallgittermodifikationen 19 erzeugt, dass durch diese mindestens ein Ablösebereich 8 vorgegeben wird. Bevorzugt weist der Ablösebereich 8 eine unebene Kontur bzw. unebene Form auf, wobei der Ablösebereich 8 besonders bevorzugt zumindest abschnittsweise eine sphärische, insbesondere gewellte und/oder gewölbte und/oder gebogene, Form aufweist. Weiterhin können die Strahlen 6 z.B. zum Fokussieren oder Bündeln durch eine Optik geleitet werden, die bevorzugt zwischen der Strahlungsquelle 18 und dem Festkörper 2 angeordnet ist (nicht gezeigt).
Das Bezugszeichen 9 kennzeichnet einen weiteren Ablösebereich in dem Festkörper 2. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der weitere Ablösebereich 9 ebenfalls während der Erzeugung des Ablösebereichs 8 erzeugt werden. Alternativ ist denkbar, dass der weitere Ablösebereich 9 nach oder vor der Erzeugung des Ablösebereichs 8 erzeugt wird. Bevorzugt wird der weitere Ablösebereich 9 nach dem Abtrennen des Festkörperanteils 4 oder vor dem Abtrennen des Festkörperanteils 4 erzeugt. Bevorzugt werden durch mehrere Ablösebereiche 8, 9 in einem Festkörper 2 mehrere Festkörperanteile 4, 5 definiert, die bevorzugt nacheinander von dem Festkörper 2 abtrennbar sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in einem Festkörper 2 genau oder mindestens oder höchstens ein Ablösebereich 8 erzeugt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zwei, mindestens zwei oder genau zwei oder drei, mindestens drei oder genau drei oder vier, mindestens vier oder genau vier oder fünf, mindestens fünf oder genau fünf oder mehrere, insbesondere z.B. bis zu 10 oder 25 oder 50 oder 100 oder 500, Ablösebereiche in dem Festkörper 2 erzeugt.
In Fig. 29b ist eine mehrschichtige Anordnung gezeigt, wobei der Festkörper 2 den Ablösebereich 8 beinhaltet und im Bereich des ersten Flächenanteils 14 mit einer Halteschicht 12 versehen ist, die wiederum bevorzugt von einer weiteren Schicht 20 überlagert wird, wobei die weitere Schicht 20 bevorzugt eine Stabilisierungseinrichtung, insbesondere eine Metallplatte, ist. An dem zweiten Flächenanteil 16 des Festkörpers 2 ist bevorzugt eine Aufnahmeschicht, insbesondere eine Polymerschicht 10, angeordnet. Die Aufnahmeschicht 10 und/oder die Halteschicht 12 bestehen bevorzugt zumindest teilweise und besonders bevorzugt vollständig aus einem Polymer, insbesondere aus PDMS.
Alternativ ist denkbar, dass die Aufnahmeschicht 10 z.B. mittels Epitaxie auf der Oberfläche des Festkörpers 2 erzeugt wird. Bevorzugt weisen die erzeugte Aufnahmeschicht 10 und der Festkörper 2 voneinander verschiedene Temperaturausdehnungskoeffizienten auf. Nach der Erzeugung der Aufnahmeschicht 10, die in diesem Fall auch als Beschichtung 50 verstanden werden kann, erfolgt bevorzugt eine Abkühlung der geschaffenen Mehrschichtanordnung, wodurch sich aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten Spannungen ergeben, durch welche der Festkörperanteil 4 von dem Festkörper 2 entlang dem Ablösebereich 8 abgetrennt bzw. abgelöst wird.
In Fig. 29c ist ein Zustand nach einer Rissauslösung und anschließender Rissführung gezeigt. Die Festkörperschicht 4 haftet an der Polymerschicht 10 und ist von dem verbleibenden Rest des Festkörpers 2 beabstandet bzw. beabstandbar.
Weiterhin können gemäß der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Ablösebereiche 8, 9 unterschiedliche Formen bzw. Konturen aufweisen. Weiterhin ist denkbar, dass z.B. der zweite Flächenanteil 16, der eine Oberfläche des später abgetrennten Festkörperanteils 4, 5 ist, vor dem Abtrennen des Festkörperanteils 4, 5 in eine andere Form gebracht wird. Diese Formänderung kann analog zum Abtrennen des Festkörperanteils 4, 5 erfolgen oder durch eine spanende Bearbeitung, insbesondere einen Schleifprozess, bewirkt werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zum Herstellen von Festkörperschichten. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei mindestens die Schritte des Bereitstellens eines Festkörpers 2 zum Abtrennen mindestens einer Festkörperschicht 4, des Erzeugens von Modifikationen, wie Kristallgitterdefekten, mittels mindestens eines Modifikationsmittels, insbesondere einer Strahlungsquelle, insbesondere mindestens einem Laser, insbesondere mindestens einem fs-Laser oder ps-Laser oder ns- Laser, in der inneren Struktur des Festkörpers zum Vorgeben mindestens eines Ablösebereichs 8, 9, entlang dem die Festkörperschicht en 4, 5 vom Festkörper 2 abgetrennt wird, werden. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt den Schritt des thermischen Beaufschlagens einer an dem Festkörper 2 angeordneten Polymerschicht 10 zum, insbesondere mechanischen, Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper 2, wobei sich durch die Spannungen ein Riss in dem Festkörper 2 entlang des Ablösebereichs 8 ausbreitet, der die Festkörperschicht 4 von dem Festkörper 2 abtrennt.
In den Figuren 30a und 30b sind Beispiele für die in Fig. 33a gezeigte Erzeugung eines Ablösebereichs 8 durch die Einbringung von Modifikationen 19, insbesondere Defekten oder Schadstellen, in einen Festkörper 2 mittels Laserstrahlen 6 gezeigt.
In Fig. 30a ist somit schematisch gezeigt, wie Modifikationen 19 in einem Festkörper 2, insbesondere zur Erzeugung eines Ablösebereichs 8 mittels einer Strahlungsquelle 18, insbesondere einem oder mehrerer Laser, insbesondere einem oder mehrerer fs-Laser, erzeugbar sind. Die Strahlungsquelle 18 emittiert dabei Strahlung 6 mit einer ersten Wellenlänge 30 und einer zweiten Wellenlänge 32. Die Wellenlängen 30, 32 sind dabei derart aufeinander abgestimmt bzw. die Distanz zwischen der Strahlungsquelle 18 und des zu erzeugenden Ablösebereichs 8 ist derart abgestimmt, dass die Wellen 30, 32 im Wesentlichen oder genau auf dem Ablösebereich 8 in dem Festkörper 2 zusammentreffen, wodurch am Ort des Zusammentreffens 34 infolge der Energien beider Wellen 30, 32 ein Defekt erzeugt wird. Die Defekterzeugung kann dabei durch unterschiedliche oder kombinierte Zersetzungsmechanismen wie z.B. Sublimation oder chemische Reaktion erfolgen, wobei die Zersetzung dabei z.B. thermisch und/oder photochemisch initiiert werden kann.
In Fig. 30b ist ein fokussierter Lichtstrahl 6 gezeigt, dessen Brennpunkt bevorzugt im Ablösebereich 8 liegt. Es ist hierbei denkbar, dass der Lichtstrahl 6 durch eine oder mehrere fokussierende Körper, insbesondere Linse/n (nichtgezeigt), fokussiert wird.
In Fig. 31 a ist ein erfindungsgemäßer unebener Festkörperanteil 4 oder ein unebener Wafer dargestellt, wobei der Festkörperanteil 4 oder der Wafer 4 gemäß einer Darstellung ein Warp ausbildet bzw. im Querschnitt eine Warpform zeigt. Es ist hierbei denkbar, dass der Festkörperanteil 4 zwei zueinander negativ ausgebildete Oberflächenkonturen bzw. Oberflächenformen aufweist. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Oberflächenkonturen bzw. Oberflächenformen der zwei einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen 40, 42 des Festkörperanteils 4 nicht negativ zueinander ausgebildet sind, sondern voneinander verschiedene Konturen bzw. Formen aufweisen.
Fig. 31 b zeigt die Erzeugung einer Beschichtung 50, insbesondere eine epitaktisch erzeugten Schicht. Die Beschichtung 50 wird bevorzugt bei einer Temperatur von über 50°C, insbesondere über 100°C oder über 150°C oder über 200°C oder über 300°C oder über 400°C, auf dem Festkörperanteil 4 angeordnet oder erzeugt. Es ist hierbei denkbar, dass die Beschichtung 50 im Wesentlichen oder mit einer konstanten Dicke auf dem Festkörperanteil 4 angeordnet oder erzeugt wird. Alternativ ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Beschichtung 50 lokal verschiedene Dicken aufweist. Die weitere Behandlung stellt somit bevorzugt die Anordnung oder Erzeugung einer definierten Beschichtung 50 auf mindestens einer Oberfläche 40, 42 des Festkörperanteils 4 dar. Die vorgegebenen Parameter umfassen dabei bevorzugt zumindest Daten, durch die zumindest mittelbar die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Festkörperanteils 4 und der Beschichtung 50 einbezogen werden oder durch die eine Verformung des Festkörperanteils 4 infolge einer definierten Temperierung des mit der Beschichtung 50 versehenen Festkörperanteils 4 einbezogen oder vorgegeben wird.
In Fig. 31 c ist eine Situation nach der Erzeugung oder Anordnung der Beschichtung 50 an mindestens einer Oberfläche 40, 42 des Festkörperanteils 4 gezeigt, wobei sich die Form der erzeugten Mehrkomponentenanordnung 39 aufgrund von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verändert hat. Bevorzugt ist zumindest eine der Hauptoberflächen 40 und 44 der Mehrkomponentenanordnung 39 bzw. Mehrschichtanordnung in eine ebene oder im Wesentlichen ebene Form überführt. Die Verformung ergibt sich bevorzugt in Folge einer bevorzugt definierten Temperierung, insbesondere Erwärmung oder Abkühlung, der Mehrschichtanordnung 39.
Der Festkörperanteil 4 ist somit erfindungsgemäß derart in Abhängigkeit von dem nachgelagerten Behandlungsverfahren, insbesondere Besch ichtungsverfahren, gestaltet, dass sich die Form einer oder beider Hauptoberflächen 40, 42 des Festkörperanteils 4 infolge der Behandlung, insbesondere des Beschichtungsverfahrens, definiert verändert, insbesondere abflacht oder eben ausbildet. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Beschichtung um eine Metallschicht oder eine Halbleiterschicht, insbesondere um eine Galliumnitridschicht (GaN) oder Siliziumschicht, die auf einem Festkörperanteil aus Silizium, Saphir, Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumarsenid (GaAs) angeordnet oder erzeugt wird.
Fig. 32 zeigt einen erfindungsgemäße Laserbeaufschlagungseinrichtung 8, wie sie bevorzugt in dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung 30 zum Erzeugen von Modifikationen 2 in einem Festkörper 1 vorgesehen ist.
Die Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 weist hierbei mindestens eine Laserstrahlenquelle 32, insbesondere mit Fokusmarkierung, auf. Bei der Laserstrahlenquelle 32 kann es sich somit bevorzugt konkret um eine koaxiale Lichtquelle mit Fokusmarkierung handeln. Die durch die Laserstrahlenquelle 32 erzeugten Lichtstrahlen 10 werden bevorzugt auf einem vorbestimmten Weg von der Laserstrahlenquelle 32 zu einer Fokuseinrichtung 44 bzw. einer Einsteileinrichtung 44 zum Einstellen einer Fokusgröße und einer Fokusposition in dem Festkörper 1 geleitet. Bei der Einsteileinrichtung 44 kann es sich hierbei bevorzugt um eine Feinfokussiereinrichtung, insbesondere in Z-Richtung bzw. in Laserstrahlverlaufsrichtung, handeln. Bevorzugt kann die Einsteileinrichtung 44 als Piezofeinfokussiereinrichtung ausgebildet sein. Die durch die Einsteileinrichtung 44 hindurch gegangenen Laserstrahlen 10 passieren bevorzugt ein Mikroskop mit langem Arbeitsabstand 46. Besonders bevorzugt wird durch das Mikroskop mit dem langen Arbeitsabstand 46 und die Einsteileinrichtung 44 die Laserstrahlung derart angepasst bzw. eingestellt bzw. modifiziert, dass die Modifikation 2 an der vordefinierten Stelle erzeugt wird. Es ist hierbei denkbar, dass die Modifikation 2 an einer Stelle erzeugt wird, die z.B. weniger als 5μηι und bevorzugt weniger als 2μηι und besonders bevorzugt weniger als 1 μηη von der vordefinierten Stelle abweicht bzw. dazu beabstandet ist. Die Einsteileinrichtung 44 wird bevorzugt mittels einer Steuereinrichtung 14 angesteuert, wobei die Steuereinrichtung 14 bevorzugt die Relativposition und Orientierung des Festkörpers 1 gegenüber der Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 oder den Abstand des aktuellen Oberflächenanteils, in den Laserstrahlung eingeleitet werden soll, zu der Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 sowie die lokale Brechzahl oder mittlere Brechzahl des Festkörpermaterials und die Bearbeitungstiefe des Festkörpers 1 an der jeweiligen Stelle für die Einstellung der Laserbeaufschlagungseinrichtung 8, insbesondere zumindest der Einsteileinrichtung 44, berechnet bzw. bestimmt bzw. verwendet. Die Steuerungseinrichtung 14 kann die erforderlichen Daten in Echtzeit durch entsprechende und damit kommunizierend verbundene Sensoreinrichtungen bzw. Sensormittel erfassen bzw. empfangen. Alternativ ist jedoch ebenfalls denkbar, dass z.B. für einen oder beide der Parameter Brechzahl und Bearbeitungstiefe vor Bearbeitungsbeginn eine Analyse der Oberfläche vorgenommen bzw. durchgeführt wird, über welche die Laserstrahlen 10 in den Festkörper 1 zur Erzeugung der Modifikationen 2 eindringen. Die Parameter können dann in Form entsprechender ortsabhängiger Daten in einer Speichereinrichtung bzw. einem Datenspeicher 12 vorgehalten werden bzw. darin eingelesen werden. Der Datenspeicher 12 kann hierbei als Wechselmedium, insbesondere eine Speicherkarte, oder als fest verbauter Speicher ein Teil der Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 sein.
Alternativ ist jedoch ebenfalls denkbar, dass der Datenspeicher 12 außerhalb der Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 angeordnet ist und zumindest zeitweise kommunizierend mit der Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 verbindbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Steuereinrichtung 14 durch einen Nutzer 52 Arbeitsabläufe oder Änderungen im Arbeitsablauf vorgegeben werden. Ferner ist denkbar, dass der Datenspeicher 12 als Bestandteil der Steuerungseinrichtung 14 ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ können mittels einer Sensoreinrichtung 16 Distanzdaten zum Abstand zwischen vorgegebenen Oberflächenpunkten des Festkörpers 1 und der Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 erfasst werden. Diese Distanzdaten werden bevorzugt ebenfalls der Steuerungseinrichtung 14 zur Verarbeitung bereitgestellt.
Weiterhin ist vorstellbar, dass die Laserstrahlbeaufschlagungseinrichtung 8 eine Kamera 34, insbesondere eine koaxiale Fokuskamera, aufweist. Die Kamera 34 ist bevorzugt in Richtung des Strahlengangs der aus der Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 austretenden Laserstrahlen 10 angeordnet. Es ist hierbei denkbar, dass ein optisches Element 36, insbesondere ein teilweise transparenter Spiegel in dem optischen Feld der Kamera 34 angeordnet ist. Bevorzugt wird durch das optische Element 34 die Laserstrahlung 10 in das optische Feld der Kamera eingeschleust.
Weiterhin ist vorstellbar, dass ein weiteres optisches Element 38 bzw. ein diffraktives optisches Element, insbesondere ein Strahlteiler 38, vorgesehen ist. Durch den Strahlteiler 38 kann hierbei ein Teil des Laserstrahls 10 von dem Hauptstrahl ausgeleitet bzw. abgetrennt werden. Ferner kann der abgetrennte bzw. ausgeleitete Anteil der Laserstrahlung durch eine optionale sphärische Aberrationskompensation 40 und/oder durch eine optionale Strahlerweiterung 42 bzw. Strahlaufweitung modifiziert werden.
Ferner kennzeichnet das Bezugszeichen 48 eine bevorzugt vorgesehenen Fluidbereitstellungseinrichtung 48, insbesondere zum Bereitstellen eines Kühlfluides. Bevorzugt kann mittels der Fluidbereitstellungseinrichtung 48 eine Temperierung, insbesondere Abkühlung, des Festkörpers 1 und/oder des Mikroskops, bewirkt werden.
Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet ein Brechzahlbestimmungsmittel, das bevorzugt auch transparente und reflektierende Oberflächen analysieren kann. Bevorzugt erfolgt die Brechzahlbestimmung mit dem Brechzahlbestimmungsmittel 50 im Vorfeld der Modifikationserzeugung. Es ist hierbei alternativ denkbar, dass die Brechzahlbestimmung an einer anderen Anlage durchgeführt wird und die erfassten Daten der vorliegenden Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 mittels Datentransfer zugeführt wird.
Die in Fig. 32 dargestellten Punktlinien mit einem Pfeilende kennzeichnen hierbei bevorzugt Daten und/oder Signal Übertragungen.
Fig. 33a zeigt schematisch eine bevorzugte Anordnung der Vorrichtungskomponenten Laserbeaufschlagungseinrichtung 8, Aufnahmeeinrichtung 18 und Antriebs- bzw. Verfahreinrichtung 22 der Vorrichtung 30. Es ist ersichtlich, dass der Festkörper 1 gemäß dieser Anordnung bevorzugt zwischen der Aufnahmeeinrichtung 18 und der Laserbeaufschlagungseinrichtung 8 angeordnet ist. Bevorzugt ist der Festkörper 1 an der Aufnahmeeinrichtung 18 angeklebt, wobei auch denkbar ist, dass er daran angepresst wird.
Fig. 33b zeigt eine Anordnung nach der Erzeugung der Modifikationen 2 bzw. nach der vollständigen Erzeugung des Rissführungsbereichs 4. An der Oberfläche 24 des Festkörpers 1 , über welche die Laserstrahlen 10 in den Festkörper 1 eingedrungen sind, ist gemäß dieser Darstellung eine Aufnahmeschicht bzw. Polymerschicht 26 angeordnet bzw. ausgebildet. Weiterhin wird durch die Einrichtung 54 eine Funktionsfluidquelle gekennzeichnet, die das Funktionsfluid 56 ausgibt. Bei dem Funktionsfluid 56 handelt es sich bevorzugt um flüssigen Stickstoff. Durch das Funktionsfluid 56 erfolgt somit eine Abkühlung der Aufnahmeschicht 26 auf eine Temperatur unterhalb von 20°C, insbesondere auf eine Temperatur unterhalb von 10°C oder auf eine Temperatur unterhalb von 0°C oder auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des Polymermaterials der Aufnahmeschicht 26. Durch die Abkühlung der Aufnahmeschicht 26 werden hohe mechanische Spannungen erzeugt, durch die eine Rissausbreitung entlang dem Rissführungsbereich 4 erfolgt.
Fig. 34a zeigt rein exemplarisch den Zusammenhang zwischen einem Oberflächenprofil eines Festkörpers 1 und der Brechzahl des Festkörpermaterials. Die auf der horizontalen Achse angegebenen Werte liegen in der Einheit μηη vor.
Fig. 34b zeigt exemplarische Abweichungen des zu lasernden Materials (Oberflächenprofil und lateraler Brechzahlverlauf) sowie Laserfokuslage (no AF: ohne Autofokus wird Oberflächenprofil invers um Brechzahl verstärkt in das Material geschrieben, ein Standard- AF kehrt diese Inversion um, so dass das Oberflächenprofil n-fach verstärkt übertragen wird. nAF: berücksichtigt die Substratbrechzahl bzw. Brechzahl als festen Faktor, so dass damit das Oberflächenprofil 1 :1 in das Material übertragen wird. AAF: die gewünschte Advanced Autofokusfunktion kann mit Kenntnis der mittleren Substratbrechzahl und der Zieltiefe eine exakt horizontal Ebene in das Material schreiben).
Fig. 35a zeigt rein exemplarisch verschiedene Regelpositionen des Laserfokus. Die auf der horizontalen Achse angegebenen Werte liegen in der Einheit μηη vor. Somit kann die Waveform als Regeleingangsgröße für die Position des Laserkopfes in verschiedenen Fällen bestimmt werden: nAF (n-aware AF): die Autofokusführungsgröße der Oberfläche um die mittlere Substratbrechzahl (n) zu korrigieren. Damit kann die Oberflächen-Abweichung 1 :1 ins Volumen übertragen werden. Der abzuspaltende Wafer wird somit theoretisch keine Dickenschwankungen (TTV) aufweisen. Jedoch bleibt die Topographie und somit die schlechte Planarität sowohl für den Wafer als auch den Verbleibenden Ingot erhalten. AAF (advanced AF): die Autofokusführungsgröße der Oberfläche mit Kenntnis der mittlere Substratbrechzahl und der Ausgleichsebene der Oberfläche zu korrigieren. Damit gelingt bei homogenen Proben ohne Abweichungen von der mittleren Brechzahl eine plane Laserebene, die mit preiswertem Polierschritt den Halbleiterkristall sehr plan für weitere Splits vorbereitet. Hingegen wird der abgespaltene Wafer direkt nach dem Split einseitig plan aber höherer Dickenabweichung aufweisen.
AnAF (Advanced n-aware AF): die Autofokusführungsgröße der Oberfläche mit Kenntnis der lokalen Substratbrechzahl und der Ausgleichsebene der Oberfläche zu korrigieren. Damit gelingt auch bei inhomogenen Proben mit Vorwissen eine plane Laserebene, die mit preiswertem Polierschritt den Halbleiterkristall sehr plan für weitere Splits vorbereitet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zur Erzeugung von Modifikationen in einem Festkörper, wobei durch die Modifikationen ein Rissführungsbereich zum Führen eines Risses zum Abtrennen eines Festkörperanteils, insbesondere einer Festkörperschicht, von dem Festkörper vorgegeben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei bevorzugt einen oder mehrere oder alle der nachfolgend genannten Schritte: Bewegen des Festkörpers relativ zu einer Laserbeaufschlagungseinrichtung, nacheinander erzeugen von einer Vielzahl an Laserstrahlen mittels der Laserbeaufschlagungseinrichtung zum Erzeugen von jeweils mindestens einer Modifikation, wobei die Laserbeaufschlagungseinrichtung zur definierten Fokussierung der Laserstrahlen kontinuierlich in Abhängigkeit von einer Vielzahl an Parametern, insbesondere mindestens zwei Parametern, eingestellt wird. Bevorzugt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein planarer Mikrofokus für Mehrphotonen-Materialbearbeitung im Volumen ermöglicht.
Fig. 35b zeigt zwei Verläufe, die Profile unterschiedlicher Modifikationsverteilungen repräsentieren.
Fig. 36a zeigt ein Raman-Instrument. Das hier gezeigte Raman-Instrument 58 weist einen Laser 60 zum Emittieren von Strahlung auf. Die Strahlung wird bevorzugt mittels mindestens einer optischen Faser 61 für eine Anregung bevorzugt einer Optik zugeführt und von dieser Optik, insbesondere Linse 64, bevorzugt fokussiert, insbesondere in den Festkörper fokussiert. Diese Strahlung wird zumindest teilweise gestreut, wobei bevorzugt mittels einer Filtereinrichtung bzw. Anregungsfilter 62 Lichtanteile herausgefiltert werden, welche dieselbe Wellenlänge wie die vom Laser emittierte Strahlung aufweisen. Die sonstigen Strahlungsanteile werden dann einem Spektrographen 68 zugeführt und mittels einer Kameraeinrichtung, insbesondere einem CCD-Detektor 70 erfasst und von einer Steuerungseinrichtung 14, 72, insbesondere einem Computer, ausgewertet bzw. aufbereitet.
Es werden somit bevorzugt Atomschwingungen im Kristall durch einen bevorzugt externen oder besonders bevorzugt weiteren Laser angeregt. Diese Schwingungen werden durch Lichtstreuung an Kristallatomen erzeugt, was zu beobachtbarem gestreutem Licht führt, was eine um den Betrag der Schwingungsenergie veränderte Photonenenergie aufweist. Bei mehreren anregbaren Schwingungen treten auch mehrere Peaks im Spektrum des gestreuten Lichts auf. Mit einem Spektrometer (Gitterspektrometer) kann dann das entstandene Raman-Streuungsspektrum näher untersucht werden (sog. Raman- Spektroskopie). Bei dieser Methode sind den einzelnen Raman-Linien in ihrer Form die lokalen Bedingungen im Kristall aufgeprägt und durch eine Analyse der Form der Raman- Linie kann auf den Dotiergrad rückgeschlossen werden.
Fig. 36b zeigt, wie mögliche Gitterschwingungen in SiC aussehen, wobei diese Moden durch Kristallsymmetrie und Richtungen vorgegeben sind und auch gleichzeitig angeregt sein können. Die gezeigten Ansichten weisen eine Erstreckung entlang der Kristallachse A auf. Hierbei sind Schwingungen der Atome nur in bestimmten Richtungen möglich, wobei die Richtungen durch die Symmetrie des Kristalls vorgegeben sind.
Fig. 37a zeigt einen Ausschnitt eines Raman-Verlaufs, eines mit Stickstoff dotierten 4H- Siliziumcarbid-Festkörpers (Beispielspektrum für Raman an dotiertem SiC). Hierbei wird die Form der LO(PC)-Mode zur Messung der Dotierkonzentration herangezogen und gefittet. Unteres Panel: Fitting-Residual.
Fig. 37b zeigt einen kleineren Ausschnitt des Raman-Verlaufs.
Wie dargestellt ergibt sich eine direkte Methode, um mit Raman-Messungen die Dotandenkonzentration zu bestimmen aus einer Messung der Form und folgendem Fit an die LO(PC)-Mode.
Generell ist es somit das Ziel, durch Einstellen der Laserparameter den optimalen (kleinstmöglichen, kürzestmöglichen) Rissverlauf im Material einzustellen, der immer noch zu erfolgreichem Trennen infolge einer Rissausbreitung führt, jedoch anderweitig alle Materialverluste (auch in Schleifschritten) minimiert bzw. reduziert. Fig. 38a und Fig. 38b zeigen zwei Möglichkeiten, das Abheben einzelner Wafer vom Boule/Ingot zu gestalten.
Gemäß Fig. 38a wird dies als Feedforward-Loop und gemäß Fig. 38b als Feedback-Loop ausgestaltet.
Beim Feedforward wird die Verteilung vor dem Laserprozess charakterisiert und daraus eine Karte, insbesondere Höhen- und/oder Energiekarte, bzw. Behandlungsanweisungen bzw. Parameteranpassungen, insbesondere ortsabhängig, für den Laserprozess, insbesondere die Modifikationserzeugung, berechnet. Feedforward wird bevorzugt am Ingot/Boule durchgeführt.
Alternativ kann, wie in Fig. 38b dargestellt, ein Feedback-Loop implementiert werden, gemäß dem nach jedem Trennschritt der entstandene Wafer charakterisiert wird und als Vorlage für den nächsten dient.
Je nach Material und Dotierung können somit unterschiedliche Anpassungen während des Laserprozesses vorgenommen werden:
Bei dem Material SiC können in unterschiedlichen Tiefen unterschiedliche Anpassungen der Laserparameter in Abhängigkeit von der auftretenden Dotierung vorgenommen werden. Dies kann bei den nachfolgend genannten Randbedingungen zu den ebenfalls nachfolgend genannten Funktionen führen:
Tiefe Ι δθμηη, Pulsdauer 3ns, numerische Apertur 0.4
Niedrige Dotierung: 7μύ - 21 mOhmcm
hohe Dotierung: 8μύ - 16mOhmcm
Tiefe 350μη"ΐ, Pulsdauer 3ns, numerische Apertur 0.4
Niedrige Dotierung: 9.5μύ - 21 mOhmcm
hohe Dotierung: 12μϋ - 16mOhmcm
Formel für Ι δθμηη Tiefe:
E Energie in μύ
E0 Offset-Energie bei niedrigster Dotierung
K Faktor Energieskalierung
R gemessener Dotiergrad B Basisdotiergrad (21 mOhmcm)
E = E0+(B-R)*K Hier
K = 1/(21 -16) μϋ/ιηθήιηοιη = O^J/mOhmcm
E0 = 7μύ
B = 21 mOhmcm
Beispiel: gemessener Dotiergrad von 19mOhmcm: E = 7,4μύ
Formel für 350μηι Tiefe:
E Energie in
EO Offset-Energie bei niedrigster Dotierung
K Faktor Energieskalierung
R gemessener Dotiergrad
B Basisdotiergrad (21 mOhmcm)
E = E0+(B-R)*K
Hier
K = 2,5/(21 -16) μύ/ΓΤΐΟΙιηΊθΓΤΐ = O^J/mOhmcm
EO = 9,5μύ
B = 21 mOhmcm
Beispiel: gemessener Dotiergrad von 19mOhmcm: E = 10,5μύ
In Fig. 39 ist eine Ablöseebene 8 gezeigt, die Bereiche mit unterschiedlichen
Defektkonzentrationen 82, 84, 86 bzw. Modifikationskonzentrationen bzw.
Modifikationshäufungen aufweist. Es ist hierbei denkbar, dass eine Vielzahl an Bereichen mit unterschiedlichen Modifikationskonzentrationen eine Ablöseebene 8 bilden, wobei ebenfalls vorstellbar ist, dass die Modifikationen 34 in der Ablöseebene 8 im Wesentlichen oder genau gleichmäßig über die Fläche verteilt sind. Die unterschiedlichen
Modifikationskonzentrationen können flächenmäßig gleich groß oder verschieden groß ausgebildet sein. Bevorzugt stellt eine erste erhöhte Modifikationskonzentration eine
Rissauslösekonzentration 82 dar, die bevorzugt im Bereich des Randes oder sich zum Rand hin erstreckend bzw. den Rand benachbarend erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ kann eine Rissführungskonzentration 84 derart ausgebildet werden, dass der die Festkörperschicht 4 von dem Festkörper 2 abtrennende Riss kontrollierbar bzw. steuerbar ist. Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ eine Zentrumskonzentration 86 erzeugt werden, die bevorzugt eine sehr ebene Oberfläche im Bereich des Zentrums des Festkörpers 2 ermöglicht. Bevorzugt ist die Rissführungskonzentration 84 teilweise oder vollständig ringförmig bzw. umschließend ausgebildet und umschließt somit bevorzugt abschnittsweise und besonders bevorzugt vollständig das Zentrum des Festkörpers 2 bzw. der Festkörperschicht 4. Es ist ferner denkbar, dass die Rissführungskonzentration 84 in einem ausgehend vom Rand des Festkörpers 2 und in Richtung Zentrum des Festkörpers 2 stufenweise oder stetig bzw. fließend abnimmt. Weiterhin ist denkbar, dass die Rissführungskonzentration 84 bandartig und homogen bzw. im Wesentlichen oder genau homogen ausgebildet ist.
In Fig. 40a ist schematisch im oberen Bildteil eine Draufsicht auf einen Festkörper 2 gezeigt und im unteren Bildteil ist eine Seitenansicht, insbesondere eine Schnittdarstellung, gezeigt. Der Festkörper 2 ist in dieser Darstellung mit geraden Linien versehen, welche die einzelne aneinander angeordnete Festkörperelemente 40, insbesondere Trägerelemente, wie z.B. Computerchips oder Solarzellen, begrenzen. Die Linien können hierbei rein exemplarisch und zu Erläuterungszwecken die äußere Form der Festkörperelemente 40 beschreiben, wobei sie bei einem realen Festkörper 2 nicht oder nicht zwingend ersichtlich bzw. vorhanden sein müssen. Ferner kann der Festkörper 2 in der Draufsicht eine andere äußere Form, insbesondere mit geraden Anteilen, aufweisen.
In Fig. 40b sind der Draufsicht und der Seitenansicht jeweils eine Vielzahl an Defekte 34 zu entnehmen. Die Modifikationen bzw. Defekte 34 können, wie z.B. in der Draufsicht dargestellt, gleichmäßig verteilt sein oder in bestimmten Bereichen vermehrt bzw. vermindert erzeugt werden. Eine hohe Konzentration an Modifikationen bzw. Defekten 34 gegenüber einer geringen Konzentration an Defekten 34 ermöglicht z.B. eine definierte Rissauslösung und/oder ein einfacheres Ablösen der Festkörperschicht 4 in dem jeweiligen Bereich. Bevorzugt ist im Bereich einer Stelle des Festkörpers 2, an der ein Riss ausgelöst werden soll, eine erhöhte Konzentration an Defekten 34 vorgesehen. Weiterhin werden bevorzugt zur Steuerung des Rissverlaufs Defekte 34 in einer erhöhten Konzentration vorgegebenen, um die Rissausbreitung zu lenken. Weiterhin wird bevorzugt in der Mitte bzw. im Zentrum der ersten Ablöseebene 8 zusätzlich oder alternativ eine gegenüber anderen Bereichen der ersten Ablöseschicht 8 erhöhte Konzentration an Defekten bzw. Modifikationen 34 erzeugt. Es lässt sich der Seitenansicht entnehmen, dass die Ablöseebene 8 bevorzugt durch in einer Ebene erzeugte Defekte 34 gebildet wird. Die Draufsicht der Fig. 41 zeigt neben den Defekten 34, welche die erste Ablöseschicht 8 bilden, weitere in zweiten Ablöseebenen 50 erzeugte Defekte, die mittels gestrichelten Linien dargestellt sind und sich in Z-Richtung erstrecken. Weiterhin sind in X-Richtung orientierte gestrichelte Linien gezeigt, die ebenfalls Defekte repräsentieren und in dritten Ablöseebenen 52 liegen. Die erste Ablöseebene 8 liegt somit bevorzugt in der X-Z-Ebene, die zweite Ablöseebene 50 liegt bevorzugt in der Y-Z-Ebene und die dritte Ablöseebene 52 liegt bevorzugt in der x- Y-Ebene. Der Seitenansicht bzw. Schnittdarstellung der Fig. 4 lässt sich entnehmen, dass die Defekte, d.h. Defekte die zum Erzeugen der ersten Ablöseschicht 8 und die Defekte zum Erzeugen der zweiten Ablöseschicht 50 sowie der dritten Ablöseschicht 52 gegenüber einer ebenen Oberfläche des Festkörpers 2, insbesondere gegenüber einer in einer X-Z-Ebene liegenden Oberfläche des Festkörpers 2, unterschiedlich weit beabstandet sind.
In Fig. 42a ist eine Draufsicht gezeigt, gemäß der die Defekte 34 zum Erzeugen der zweiten Ablöseebene/n 50 bereits erzeugt sind. Die Defekte 34 zum Ausbilden der dritten Ablöseebene/n 52 sind jedoch noch nicht erzeugt. Es ist somit denkbar, dass die Defekte zum Erzeugen der zweiten und dritten Ablöseebene/n 50, 52 zeitgleich, zeitversetzt oder vollständig nacheinander erzeugt werden. Weiterhin ist der Seitenansicht bzw. Schnittdarstellung zu entnehmen, dass die Defekte zum Erzeugen der zweiten Ablöseebene/n 50 mit unterschiedlichen Abständen zu einer sich in der X-Z-Ebene erstreckenden Oberfläche erzeugt werden können.
Fig. 42b lässt sich entnehmen, dass die Defekte zum Erzeugen der ersten Ablöseschicht 50 und der zweiten Ablöseschicht 52 in ihrer Gesamtheit auch mit demselben Abstand zu einer sich in der X-Z-Ebene erstreckenden Oberfläche erzeugt werden können.
In Fig. 43 ist eine Ausführungsform gezeigt, gemäß der die Festkörperschicht 4 an der Polymerschicht 10 angeordnet ist. Es ist hierbei denkbar, dass die Defekte zum Erzeugen der zweiten Ablöseschicht 50 und der dritten Ablöseschicht 52 bereits in der Festkörperschicht 4 erzeugt sind. Weiterhin ist alternativ denkbar, dass die Defekte zum Erzeugen der zweiten Ablöseschicht 50 und der dritten Ablöseschicht 52 erst nach der Abspaltung der Festkörperschicht 4 von dem Festkörper 2 in der Festkörperschicht 4 erzeugt werden.
Fig. 44a zeigt eine Anordnung, gemäß der die Festkörperschicht 4 auf der Polymerschicht 10 angeordnet ist bzw. die Festkörperschicht 4 mit der Polymerschicht 10, insbesondere adhäsiv, verbunden ist. Die Polymerschicht 10 wird dabei in einer ersten Richtung 60 und/oder in einer zweiten Richtung 62 ausgelenkt und/oder um mindestens eine Achse gebogen. Die Auslenkung der Polymerschicht 10 kann durch thermische Effekte und/oder äußere Kraftbeaufschlagung, insbesondere Dehnung, Stauchung und/oder Biegung, bewirkt werden.
Fig. 44b zeigt eine Reaktion auf die bzgl. Fig. 44a beschriebene Auslenkung der Polymerschicht 10. Dabei erfolgt ein Ablösen der einzelnen Festkörperelemente 40 im Bereich bzw. entlang der zweiten Ablöseebene 50 und/oder der dritten Ablöseebene 52. Die Ablösung entspricht dabei bevorzugt einem Abbrechen oder Abreisen der einzelnen Festkörperelemente 40 voneinander.
Fig. 45a zeigt eine Vorrichtung zum Abtrennen von Festkörperlagen 1 (vgl. Fig. 46) von einem Spendersubstrat 2. Die Vorrichtung weist dabei bevorzugt eine Halteeinrichtung 14 zum Fixieren des Spendersubstrats 2 auf. Auf dem Spendersubstrat 2 ist eine Spannungserzeugungsschicht 4, insbesondere aus einem Polymermaterial bestehend oder ein Polymermaterial aufweisend, angeordnet. Die vom Spendersubstrat 2 abgewandte Oberfläche der Spannungserzeugungsschicht 4 kontaktiert in der dargestellten Variante eine Kontaktseite eines Druckbeaufschlagungselements 6 einer
Druckbeaufschlagungseinrichtung 8. Die Druckbeaufschlagungseinrichtung 8 kann hierbei z.B. eine elektrische oder hydraulische oder pneumatische oder mechanische Krafterzeugungseinrichtung, insbesondere ein Aktuator, zum Erzeugen einer Kraft zum Anpressen des Druckbeaufschlagungselement 6 an die Spannungserzeugungsschicht 4 aufweisen bzw. damit gekoppelt sein. Bevorzugt ist die Druckbeaufschlagung mittels der Krafterzeugungseinrichtung einstellbar. Mittels einer Temperiereinrichtung 26 erfolgt bevorzugt eine thermische Beaufschlagung, insbesondere Kühlung, der Spannungserzeugungsschicht 4. Die thermische Beaufschlagung der Spannungserzeugungsschicht 4 kann hierbei indirekt oder ausschließlich indirekt erfolgen, d.h. es kann z.B. zunächst das Druckbeaufschlagungselement 6 temperiert werden, das dann die Spannungserzeugungsschicht 4 temperiert. Ferner ist denkbar, dass zeitlich eine direkte und indirekte Temperierung der Spannungserzeugungsschicht 4 erfolgt. Die Temperiereinrichtung 26 stellt bevorzugt ein Funktionsfluid 28, insbesondere Stickstoff in bevorzugt flüssiger oder nebeiförmiger Form, bereit. Ferner kann das Druckbeaufschlagungselement 6 an vorbestimmte Anteile der Spannungserzeugungsschicht 4 angepresst werden und zeitgleich können andere vorbestimmte Anteile derselben Spannungserzeugungsschicht 4 durch die Temperierungseinrichtung 26 temperiert werden. Durch die thermische Beaufschlagung zieht sich die Spannungserzeugungsschicht 4 zusammen, wodurch mechanische Spannungen in dem Spendersubstrat 2 erzeugt werden. Die Druckbeaufschlagungseinrichtung 8 bewirkt zeitgleich zur Spannungserzeugung eine Druckbeaufschlagung auf Anteile der Spannungserzeugungsschicht 4 oder auf die vollständige zwischen dem Druckbeaufschlagungselement 6 und dem Spendersubstrat 2 angeordnete Spannungserzeugungsschicht 4.
Die Druckbeaufschlagungseinrichtung 8 wirkt somit Kraftspitzen entgegen, die beim Erreichen des Glasübergangs der Spannungserzeugungsschicht 4 auftreten. Ferner reduziert die Druckbeaufschlagungseinrichtung 8 bevorzugt ebenfalls eine Auslenkung der abgespalteten Anteile der Festkörperlage 1 , wodurch die sich bei der Rissausbreitung ergebende Keilwirkung mit einem signifikant kleineren Winkel Auftritt, wodurch der Riss deutlich stabiler in der vordefinierten Ablöseebene 12 (vgl. Fig. 1 b) läuft.
Das Bezugszeichen D kennzeichnet die bevorzugte Druckaufbringungsrichtung.
Die in Fig. 45b gezeigte Darstellung entspricht im Wesentlichen der in Fig. 1 a gezeigten Darstellung, wobei das Spendersubstrat 2 Modifikationen 10 aufweist, die mittels Laserstrahlen erzeugt wurde. Die Modifikationen 10 geben dabei einen Ablösebereich 12 zum Führen eines Risses zum Abtrennen der Festkörperlage 1 vom Spendersubstrat 2 vor.
Fig. 46 zeigt, dass das Druckbeaufschlagungselement 6 ein oder mehrere Durchlasselement/e 18 bzw. Leitungselement/e 18 zum Führen des Funktionsfluids aufweisen kann. Ferner zeigt diese Darstellung eine Situation, in der das Druckbeaufschlagungselement 6 zum Begrenzen der Auslenkbewegung der abgetrennten Festkörperlageanteile eingesetzt wird. Die Kontaktseite 16 des Druckbeaufschlagungselements 6 ist dabei bevorzugt in einem Abstand AS gegenüber der freiliegenden Oberfläche der Spannungserzeugungsschicht 4 oder gegenüber der Ablöseebene 12 beabstandet. Der Abstand AS ist dabei bevorzugt ein Bruchteil oder kleiner als ein definierter Bruchteil der kürzesten Strecke zwischen der radialen Umfangsoberfläche O und dem axialen Zentrum L. Ferner weist diese Ausführungsform rein exemplarisch eine Führungseinrichtung 30 zum Vorgeben einer Bewegungsrichtung der Druckbeaufschlagungseinrichtung 8 im Falle einer Auslenkung auf. Derartige Führungseinrichtungen können in allen hierin beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein.
Fig. 47a zeigt schematisch, mehrere unterschiedlich gestaltete
Druckbeaufschlagungselemente 6b, 6c Bestandteil der
Druckbeaufschlagungseinrichtung können. Die hier gezeigten Druckbeaufschlagungselemente 6a, 6b, 6c weisen unterschiedliche Höhen auf. Beim Anpressen von 6a an die Spannungserzeugungsschicht 4 erfolgt somit eine größere Komprimierung der Spannungserzeugungsschicht 4 als beim Anpressen von 6c. Somit herrscht im Bereich zwischen 6a und dem Spendersubstrat 2 ein größerer Druck als zwischen 6c und dem Spendersubstrat 2. D.h. im Zentrum wird bevorzugt ein größerer Druck aufgebaut als im Randbereich, wobei dies auch vice versa ausgestaltet sein kann. Der Bereich 6b wird gemäß dieser Ausführungsform am wenigsten oder gar nicht an das Spendersubstrat 4 angepresst.
Fig 47b zeigt schematisch, dass eine Druckbeaufschlagung von der„dickeren" Seite möglich ist, wobei die dünne Seite durch eine Halteeinrichung 14 (z.B. Vakuumhalter, oder aber auch durch Haltetape ...) am Verbiegen gehindert wird. Der Ablösebereich 12 liegt hierbei bevorzugt in zumindest der Mehrzahl der beim Zerteilen eines Spendersubstrats 2 in eine Vielzahl an Wafer erfolgenden Abtrennschritte näher zu einer prozessierten Schicht beabstandet als zu einer Oberfläche, mit der ein Druckbeaufschlagungselement in Kontakt gebracht wird. Wobei die prozessierte Oberfläche 40 das Spendersubstrat 2 in Spendersubstratlängsrichtung einerseits begrenzt und die Oberfläche, an der das Druckbeaufschlagungselement in Kontakt gebracht wird, das Spendersubstrat 2 in Spendersubstratlängsrichtung andererseits begrenzt. Dadurch wird bei zumindest teilweise fertiggestellten devices auf dem Wafer sichergestellt, dass diese nicht oder nur in einem begrenzten Rahmen verbogen werden. Weiterhin wird vermieden, dass eine Oberflächenbeaufschlagung der device Seite notwendig ist.
Fig 47c zeigt eine Variante, gemäß der die prozessierte Oberfläche 40 mittels einer Bondingschicht bzw. eines Bondinginterfaces 42 mit einem Transfersubstrat bzw. einem Wafer (technisch Transfer Wafer) verbunden ist. Die Bondingschicht bzw. das Bondinginterface 42 kann hierbei z.B. durch eine Klebeschicht, insbesondere ein Klebetape, oder durch eine Phasenwechselsubstanz, insbesondere ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, ausgebildet werden. Wird das Bondinginterface 42 durch eine Phasenwechselsubstanz ausgebildet, dann weist die Phasenwechselsubstanz bevorzugt bei Umgebungsdruck einen Gefrierpunkt von kleiner 20°C oder von kleiner 10°C oder von kleiner 5°C oder von 0°C oder von kleiner 0°C oder von kleiner -5°C oder von kleiner -20°C auf. Die Phasenwechselsubstanz ist bevorzugt Wasser, insbesondere vollentsalztes Wasser (VE-Wasser). Das Bondingsubstrat 44 und/oder die prozessierte Oberfläche 40 werden dabei bevorzugt mit der Phasenwechselsubstanz benetzt bzw. befeuchtet, wobei sich die Phasenwechselsubstanz dabei in einem ersten Aggregatszustand befindet. Anschließend wird die prozessierte Oberfläche 40 an das Bondingsubstrat 44 angelegt oder aufgelegt, insbesondere angepresst. Weiterhin erfolgt bevorzugt eine Temperierung der Phasenwechselsubstanz unter den Gefrierpunkt der Phasenwechselsubstanz, wobei die Phasenwechselsubstanz dadurch aus dem ersten Aggregatszustand, insbesondere flüssig, in einen zweiten Aggregatszustand, insbesondere fest, überführt wird. Die Abkühlung kann hierbei durch die zur Temperierung der Aufnahmeschicht erfolgende Abkühlung bewirkt werden. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Phasenwechselsubstanz vor der Temperierung der Aufnahmeschicht auf eine Temperatur unterhalb ihres Gefrierpunkts temperiert wird. Dies ist vorteilhaft, da dieses Bondinginterface reversibel erzeugbar und aufhebbar ist. Ferner werden hierbei besonders bevorzugt keine toxischen Stoffe benötigt.
Fig. 48a zeigt ein Ausführungsbeispiel, gemäß dem die Druckbeaufschlagungseinrichtung 8 mehrere zueinander bewegliche Druckbeaufschlagungselemente 6a, 6b und 6c aufweist. Diese Druckbeaufschlagungselemente 6a, 6b, 6c können jeweils über Kraftübertragungsmittel 20, 22, 24 mit einem oder mehrere Aktuatoren zum Bereitstellen gleicher oder verschiedener Anpresskräfte gekoppelt sein. Erfindungsgemäß können die einzelnen Druckbeaufschlagungselemente 6a, 6b, 6c unabhängig voneinander ausgelenkt werden, insbesondere wenn die auf das jeweilige Druckbeaufschlagungselement 6a, 6b, 6c wirkende Kraft eine für das jeweilige Druckbeaufschlagungselement 6a, 6b, 6c definierte Schwellkraft bzw. Mindestkraft übersteigt.
Fig. 48b zeigt eine Ausführungsform, gemäß der das Druckbeaufschlagungselement 6b weiter in die Spannungserzeugungsschicht 4 hineinbewegt wird als die anderen Druckbeaufschlagungselemente 6a und 6c.
Fig. 48c zeigt rein exemplarisch, dass die Druckbeaufschlagungseinrichtung 8 eine runde Kontaktseite 16 aufweisen kann. Die Druckbeaufschlagungselemente 6a, 6b, 6c sind dabei entsprechend ausgebildet. Alternativ ist es jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich, dass die Kontaktseite 16 eine von einer runden Form abweichende Form, insbesondere eine Form mit einer oder mehreren geraden Kanten, insbesondere eine rechteckige Form, aufweisen kann.
Fig. 49 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung von einen Wafer 1000. Dieser Wafer 1000 ist bevorzugt in mindestens oder genau zwei oder mehr als zwei Festkörperscheiben teilbar. Der Wafer 1000 kann hierbei als dicker Wafer bezeichnet werden. Der Wafer 1000 wurde bevorzugt in einem Waferingprozess von einem Festkörper, insbesondere Ingot oder Boule, abgetrennt. Die Teilung des Wafers 1000 erfolgt bevorzugt im Rahmen einer Thinningbehandlung bzw. im Rahmen eines Thinningschritts oder mehrerer Thinningschritte. Somit umfasst das vorliegende Verfahren erfindungsgemäß bevorzugt einen oder mehrere der nachfolgend genannten Schritte:
Bereitstellen oder Abtrennen einer Festkörperscheibe 1001 oder Festkörperschicht oder eines Wafers, insbesondere eines dicken Wafers, Anbringen oder Erzeugen von einer oder mehrerer weiterer Schichten und/oder Anordnen oder Erzeugen von elektrischen Bauteilen 1006 an zumindest oder genau einer Oberfläche des Wafers 1000, Einbringen von Modifikationen in die Festkörperscheibe oder Festkörperschicht oder den Wafer zum Ausbilden eines Ablösebereichs 1005 oder Erzeugen von Modifikationen im Inneren des der Festkörperscheibe oder der Festkörperschicht oder dem Wafer. Die Modifikationen werden dabei bevorzugt durch Laserstrahlen erzeugt oder bewirkt. Durchführen einer Randbearbeitung 1004, insbesondere eines materialentfernenden Schrittes, auf der umlaufenden Oberfläche der Festkörperscheibe oder der Festkörperschicht oder dem Wafer. Die Randbearbeitung und/oder die Modifikationserzeugung erfolgt bevorzugt vor der Aufbringung einer Metallschicht. Bevorzugt legt die Randbearbeitung einen zuvor erzeugten Ablösebereich 1005 frei bzw. verringert den Abstand des Ablösebereichs zur äußeren Umlauffläche der Festkörperscheibe oder der Festkörperschicht oder des Wafers. Die abgetrennte Festkörperscheibe oder Festkörperschicht oder der abgetrennte Wafer hat dabei bevorzugt eine Dicke die geringe ist als die verbleibende Restdicke des Restfestkörpers. Bevorzugt beträgt die Dicke der Festkörperscheibe oder der Festkörperschicht oder des Wafers maximal 99% oder maximal 95% oder maximal 90% oder maximal 85% oder maximal 80% oder maximal 75% oder maximal 65% oder maximal 55% der Dicke des Restfestkörpers (1002 plus 1003). Der Restfestkörper wird bevorzugt durch ein oder mehrere Oberflächenaufbereitungsverfahren, insbesondere Grinding, Kantenprozess bzw. Abtragen der Kante, chemisch-mechanischem Polieren und/oder erneuter Anordnung oder Erzeugung von elektrischen Bauteilen an einer aufbereiteten Oberfläche, weiterverwendet. Bevorzugt ist der Durchmesser der abgetrennten Festkörperscheibe 1001 und der Durchmesser des aufbereiteten Restfestkörpers, insbesondere nach einer Erzeugung oder Anordnung von elektrischen Bauteilen, identisch oder nur marginal abweichend, insbesondere weniger als 5% oder weniger als 1 % oder weniger als 0,1 % oder weniger als 0,01 % abweichend.
Nach der Abtrennung der Festkörperscheibe 1001 oder Festkörperschicht oder eines Wafers wird somit bevorzugt die durch die Abtrennung freigelegte Oberfläche des Restfestkörpers materialabtragend, insbesondere oberflächenaufbereitend, behandelt. Dabei wird bevorzugt der Anteil 1002 abgetrennt, insbesondere durch Grinden oder Polieren entfernt. An der aus der materialabtregenden Bearbeitung resultierenden Zweitfestkörperschicht 1003 werden dann bevorzugt weitere Schichten, insbesondere mindestens eine oder mehrere Metallschichten, und/oder elektrische Bauteile angeordnet oder erzeugt oder ausgebildet.
Fig. 50 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung von einen Wafer 1000. Dieser Wafer 1000 ist bevorzugt in mindestens oder genau zwei oder mehr als zwei Festkörperscheiben teilbar. Der Wafer 1000 kann hierbei als dicker Wafer bezeichnet werden. Der Wafer 1000 wurde bevorzugt in einem Waferingprozess von einem Festkörper, insbesondere Ingot oder Boule, abgetrennt. Die Teilung des Wafers 1000 erfolgt bevorzugt im Rahmen einer Thinningbehandlung bzw. im Rahmen eines Thinningschritts oder mehrerer Thinningschritte.
Somit umfasst das vorliegende Verfahren erfindungsgemäß bevorzugt einen oder mehrere der nachfolgend genannten Schritte:
Bereitstellen oder Abtrennen einer Festkörperscheibe 1001 oder Festkörperschicht oder eines Wafers, insbesondere eines dicken Wafers, Anbringen oder Erzeugen von einer oder mehrerer weiterer Schichten und/oder Anordnen oder Erzeugen von elektrischen Bauteilen 1006 an zumindest oder genau einer Oberfläche des Wafers 1000, Einbringen von Modifikationen in die Festkörperscheibe oder Festkörperschicht oder den Wafer zum Ausbilden eines Ablösebereichs 1005 oder Erzeugen von Modifikationen im Inneren des der Festkörperscheibe oder der Festkörperschicht oder dem Wafer. Die Modifikationen werden dabei bevorzugt durch Laserstrahlen erzeugt oder bewirkt. Durchführen einer Randbearbeitung 1004, insbesondere eines materialentfernenden Schrittes, auf einer Oberfläche der Festkörperscheibe oder der Festkörperschicht oder dem Wafer. Die Randbearbeitung und/oder die Modifikationserzeugung erfolgt bevorzugt vor der Aufbringung einer Metallschicht. Bevorzugt legt die Randbearbeitung einen zuvor erzeugten Ablösebereich 1005 frei bzw. verringert den Abstand des Ablösebereichs zur Oberfläche der Festkörperscheibe oder der Festkörperschicht oder des Wafers. Der Ablösebereich erstreckt sich dabei schalen- oder topfförmig oder bildet eine 3D-Kontur aus. Somit wird gemäß dieser Ausführungsform ein zweiter Wafer bzw. eine zweite Festkörperschicht bzw. Festkörperlage aus einem Ausgangswafer 1000 herausgeteilt, wobei der Ausgangswafer 1000 dicker ist als die zweite Festkörperlage bzw. Zweitfestkörperschicht 1009. Bevorzugt ändert sich somit die Richtung des Risses während seiner Ausbreitung. Es ist hierbei möglich, dass zunächst die erste Festkörperschicht 1001 von dem Restfestkörper (1002 plus 1003) abgetrennt wird. Hierzu kann dann eine Randbearbeitung zum Freilegen der Modifikationen 1007 vorgesehen sein. Alternativ kann zunächst die der die zweite Festkörperlage 1003 umfassende Restfestkörper 1007 aus dem Wafer 1007 herausgeteilt bzw. herausgesplittet werden. Anschließend erfolgt dann bevorzugt das Abtrennen der Festkörperschicht 1001 entlang des eingezeichneten Bereichs 1007 bzw. entlang eventuell erzeugter Modifikationen 1007. Die Abtrennung kann somit z.B. mittels Splitten oder mittels eines spanenden Verfahrens, insbesondere Sägen, erfolgen. Der Restfestkörper 1007 wird anschließend bevorzugt mittels einem oder mehreren Oberflächenaufbereitungsschritten behandelt, insbesondere um die zweite Festkörperlage 1003 herauszuarbeiten. Beispielsweise kann auf diese Weise aus einem Ausgangswafer mit einem Durchmesser von 150 mm eine erste Festkörperlage (mit 150mm Durchmesser) und eine zweite Festkörperlage 1003 mit 100 mm Durchmesser erzeugt werden. Beispielsweise kann auf diese Weise aus einem Ausgangswafer mit einem Durchmesser von 200 mm eine erste Festkörperlage (mit 200mm Durchmesser) und eine zweite Festkörperlage 1003 mit 150 mm Durchmesser erzeugt werden. Beispielsweise kann auf diese Weise aus einem Ausgangswafer mit einem Durchmesser von 300 mm eine erste Festkörperlage (mit 300mm Durchmesser) und eine zweite Festkörperlage 1003 mit 200 mm Durchmesser erzeugt werden.
Die in den Figuren 49 und 50 gezeigte Kantenbearbeitung kann z.B. mittels eines spanenden Verfahrens oder eines ätzenden Verfahrens oder eines Laserablationsverfahrens bewirkt werden.
Fig. 51 a zeigt ein weiteres Beispiel du dem im Fig. 50 gezeigten Konzept. Hierbei ist die Modifikationsebene 1005 bzw. der Ablösebereich 1005 bevorzugt eben ausgebildet. Das Bezugszeichen 1004 stellt hierbei bevorzugt eine Grabenbearbeitung bzw. Grabenerzeugung dar. Die Grabenerzeugung kann hierbei z.B. mittels eines spanenden Verfahrens oder eines ätzenden Verfahrens oder eines Laserablationsverfahrens bewirkt werden. Weiterhin kann ein Bereich 1007 und/oder Modifikationen 1007 analog zur Ausführungsform von Fig. 50 vorgesehen sein. Ferner kann an einer Oberfläche der ersten Festkörperschicht 1001 und/oder an einer Oberfläche der zweiten Festkörperschicht 1003 eine oder mehrere Schichten, insbesondere aus Metall oder Metall aufweisend, und/oder elektrische Bauteile angeordnet oder erzeugt sein.
Fig. 51 b zeigt ein Beispiel gemäß dem aus dem Wafer 1000a zwei weitere Wafer 1000b, 1000c herausgeteilt werden. Von dem Wafer 1000a wird dann bevorzugt die Festkörperschicht 1001 abgetrennt und von dem Wafer 1000b wird dann bevorzugt die Festkörperschicht 1003 abgetrennt. Der Wafer 1000c kann ebenfalls zur weiteren Heraustrennung verwendet werden. Wird aus dem Wafer 1000c ein weiterer Wafer (nicht gezeigt) herausgetrennt, so kann die Festkörperschicht 1010 abgetrennt werden. Alternativ ist jedoch ebenfalls denkbar, dass der Wafer 1000c zur Erzeugung von elektrischen Bauteilen verwendet wird. Bevorzugt werden die elektrischen Bauteile an dem Wafer bzw. der jeweiligen Festkörperschicht erzeugt oder angeordnet. Fig. 51 c zeigt eine Draufsicht auf einen dicken Wafer 1000. Dieser dicke Wafer 1000 dient zum Erzeugen von zumindest einer ersten Festkörperschicht 1001 und einer zweiten Festkörperschicht 1003. Hierzu weist der dicke Wafer 1000 bevorzugt eine umlaufende Vertiefung 1004, insbesondere einen Graben, auf. Weiterhin weist der dicke Wafer 1000 bevorzugt einen ersten Fiat 101 1 und/oder einen zweiten Fiat 1012 auf.
Fig. 51 d zeigt eine schematische Schnittdarstellung des in Fig. 51 c gezeigten Wafers 1000. Gemäß dieser Darstellung ist erkennbar, dass die Vertiefung 1004 eine spezielle bzw. definierte Form aufweist.
Fig. 52 illustriert schematisch eine Beschichtung einer Festkörperschicht, insbesondere mit einer oder mehreren Metallschichten, und/oder mit einem oder mehreren elektrischen Bauteilen. Die Abmessungen der Schicht bzw. Struktur, insbesondere des Bauteils oder der Bauteile, folgt dabei bevorzugt der Formel Min (CDx, CDy) < Ι ΟΟμηη. CDx bedeutet dabei die kritische Ausdehnung in x-Richtung, insbesondere in Breitenrichtung. CDy bedeutet dabei die kritische Ausdehnung in y-Richtung, insbesondere in Tiefenrichtung. Die mittels Laserstrahlen erzeugten Modifikationen können bevorzugt auch nach der Erzeugung einer oder mehrerer Schichten und/oder einer oder mehrerer Strukturen erfolgen, wenn die Bedingung Min (CDx, CDy) < 100μηι je Schicht und/oder Struktur eingehalten wird. Wenn die Ausbreitung der Struktur (Kritische Dimension - CD) in eine Richtung klein genug ist, wird eine Schädigung durch die Laserstrahlung vermieden. Die aufgenommene Energie pro Fläche ist dann klein genug, um an die Umgebung abgegeben zu werden. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit bereit, dass mittels Laserstrahlen im Inneren des Festkörpers Modifikationen zu einem Zeitpunkt erzeugt werden können zu dem bereits eine oder mehrere Schichten und/oder eine oder mehrere Strukturen an der Oberfläche der Festkörperschicht erzeugt wurden. Die Einstrahlrichtung der Laserstrahlen läuft dabei über die Oberfläche der Festkörperschicht in den Festkörper hinein, an der die Schicht oder die Schichten oder die Struktur oder die Strukturen angeordnet bzw. erzeugt ist/sind.
Fig. 53 zeigt zwei Beispiele für die Erzeugung der Modifikationen im dem Festkörper 1 in Form gebogener linearer Gestalten, insbesondere kurvenförmiger Linien oder ungerader Linien oder gebogener Linien. Der Festkörper und ein optisches Element des Lasers, werden bevorzugt entsprechend der Transportpfade 1014 zueinander bewegt. Die Laserstrahlen können somit entlang der Pfadanteile 1014, welche den Festkörper überdecken, in den Festkörper eingebracht werden. Somit können linienförmige Gestalten erzeugt werden, deren Gestalt bevorzugt abschnittsweise der abschnittsweisen Gestalt des Pfades 1014 entspricht. Die Modifikationen werden daher gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt mittels eines nicht-linearen Schreibverfahrens erzeugt. Die Form des Pfades 1014 bzw. des Schreibverlaufs kann dabei bevorzugt eine Spirale darstellen oder spiralförmig sein oder eine aus kreisförmigen Bewegungen abgeleitete Form oder Formen darstellen. Bevorzugt wird der Schreibverlauf oder der Pfad mit einer solchen Gestalt gewählt, dass z.B. ein parabelförmiges Zick-Zack resultiert. Diese Lösung führt dazu, dass überwiegend oder stets ein kontinuierliches relatives Bewegen zeitgleich in X und Y Richtung erfolgt bzw. ein kontinuierliches Abfahren einer Kurvenbahn erfolgt. Es erfolgt somit bevorzugt keine relative Bewegung in nur einer ersten Richtung. Somit wird auch bevorzugt kein Einteilungsschritt oder Indexschritt oder Versatzschritt bewirkt. Ferner erfolgt bevorzugt keine relative Bewegung in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung.
Das Spendersubstrats (bzw. der Festkörpers) weist dabei bevorzugt Kristallgitterebenen auf, die gegenüber einer ebenen Hauptoberfläche geneigt sind. Die Hauptoberfläche das Spendersubstrat ist dabei bevorzugt in Längsrichtung des Spendersubstarts einerseits begrenzt, wobei sich eine Kritallgitterebenennormale gegenüber einer Hauptoberflächennormalen in eine erste Richtung neigt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind mindestens 20% oder mindestens 40% oder mindestens 50% oder mindestens 70% oder mindestens 90% der Längserstreckung einer, einzelner oder mehrerer oder der Mehrzahl aller linienförmigen Gestalten oder alle linienförmige Gestalten bzw. Schreiblinie/n gegenüber der Schnittlinie in einem Winkelbereich zwischen 0,05° und 87°, insbesondere in einem Winkelbereich zwischen 3° oder 5° und 60° und bevorzugt zwischen 10° und 50°, insbesondere zwischen 10° und 30°, wie z.B. zwischen 12° und 20° oder zwischen 13° und 15°, oder zwischen 20° und 50°, insbesondere zwischen 25° und 40° oder zwischen 30° und 45° oder zwischen 28° und 35°, geneigt. Diese Lösung ist vorteilhaft, da die Neigung so groß ist, dass ausreichend viele unterschiedliche Kristallgitterebenen Bestandteil jeder weiteren Modifikation derselben linienförmigen Gestalt bzw. Schreiblinie sind. Das Spendersubstrat besteht hierbei bevorzugt aus SiC oder weist bevorzugt SiC auf.
Fig. 54a zeigt eine Beispiel, gemäß dem aufgrund eines Einstrahlhindernisses die optischen Eigenschaften lokal unterschiedlich sind und sich daher der Abstand des Fokuspunkts der Laserstrahlung zur Oberfläche, über welche die Laserstrahlung in den Festkörper eindringt, verändert bzw. lokal verändert bzw. unmittelbar in Abhängigkeit verändert. Dies kann dazu führen, dass die Modifikationen nicht in einer Ebene erzeugt werden bzw. nicht auf einer gewünschten Ebene liegen bzw. eine gewünschte Kontur bzw. Form nicht beschreiben. Somit kann sich der Output reduzieren bzw. der Nacharbeitsaufwand erhöhen. Die Einstrahlhindernisse können dabei z.B. Implantgebiete und/oder elektrische Bauteile und/oder Komponenten von elektrischen Bauteilen und/oder der Festkörperrand bzw. Waferrand und/oder eine oder mehrere EPI Schicht/en, Strukturierung (z.B. Ätzgräben) und/oder andere regelmässige Veränderungen durch das Chipdesign sein. Implantgebiete 1541 stellen dabei bevorzugt Gebiete mit höherer Dotierung mit Fremdatomen, z.B. Phosphor, Bor, etc. dar. Diese Fremdatome verändern die optischen Eigenschaften - z.B. können eine größere Absorption bewirken, was wiederum eine Rissausbildung im Material verhindern kann. Das Bezugszeichen 1544 kennzeichnet dabei eine Rissausbreitung und das Bezugszeichen 1545 kennzeichnet dabei eine im Bereich des Einstrahlhindernisses gestoppte oder ausgelenkte Rissausbreitung 1545.
Erfindungsgemäß kann somit ein Schritt des Erfassens und/oder Analysierens von Einstrahlhindernissen vorgesehen sein, wobei bevorzugt eine Energieanpassung in Abhängigkeit von dem erfassten Einstrahlhindernis oder den Einstrahlhindernissen erfolgt. Diese Lösung ist von der Erkenntnis getragen, dass jede lateral inhomogene Veränderung der optischen Eigenschaften den Energieschwellwert beeinflusst. Je besser diese Veränderungen detektiert und korrigiert werden können, desto homogener kann die Laserebene bzw. Modifikationsebene bzw. Ablöseebene bzw. der Ablösebereich erzeugt werden.
In Fig. 54b kennzeichnet das Bezugszeichen 1543 eine Modifikationserzeugung bzw. Laserebene ohne Tiefen korrektur und das Bezugszeichen 1542 kennzeichnet eine Modifikationserzeugung bzw. Laserebene mit Tiefen korrektur.
Fig. 55 zeigt eine detailliertere Darstellung des bzgl. der Fig. 54a und 54b beschriebenen Zusammenhangs. Die Energieanpassung erfolgt gemäß diesem Beispiel aufgrund mehrerer bzw. abwechselnder Einstrahlhindernisse. Die dargestellten Einstrahlhindernisse, die den Strahlengang 5501 des Laserstrahls 5504 nach dem Objektiv 5503 im Festkörper 1 , 1000 bzw. der Kompositstruktur verändern, können hierbei neben anderem z.B. eine EPI-Schicht 5502, ein Implantgebiet 5505, eine Dicing Street 5506, Metallstrukturen 5507, geätzte Gräben 5508, Bereiche mit hohen Dotierkonzentrationen 5509 und einen Chip 5510 umfassen.
Fig. 56 zeigt eine weitere Darstellung zur Illustration der hinsichtlich der Figuren 54 und 55 bereits beschriebenen Zusammenhänge.
Es sind in dieser Darstellung 4 verschiedene Zustände (X, A, B, C) gezeigt. Der Zustand X repräsentiert einen Referenzzustand. Die Laserenergieeinstellungen und die Tiefeneinstellungen sind dabei für ein definiertes Material bestimmt.
Gemäß dem Zustand A sind aufgrund einer EPI-Schicht und einem Implantgebiet im Lichtpfad Anpassungen der Laserenergieeinstellungen und der Tiefeneinstellungen erforderlich. Dies kann z.B. durch eine höhere Absorption und/oder durch eine verschobene optische Konstante n bedingt sein. Gemäß dem Zustand B befindet sich ein Implantgebiet, eine EPI-Schicht und Metallstrukturen im Lichtpfad, wodurch sehr große Absorptionen bewirkt werden. Ferner befindet sich zudem noch eine höherdotierte Zone im Lichtpfad, wodurch z.B. eine größere Absorption und ein kleiner Versatz der optischen Konstante n bewirkt wird. Hierdurch sind Anpassungen der Laserenergieeinstellungen und der Tiefeneinstellungen erforderlich.
Gemäß dem Zustand C befindet sich ein Implantgebiet, eine EPI-Schicht, eine metallische Struktur und geätzte Gräben (bewirken eine Fokusverschiebung und eine große Absorption) im Lichtpfad. Hierdurch sind Anpassungen der Laserenergieeinstellungen und der Tiefeneinstellungen erforderlich.
Allgemein wurde hierzu erfindungsgemäß erkannt, dass die Ausbildung der Lasermodifikation somit durch Überschreiten einer Laserenergieschwelle erreicht wird, ab der eine Phasenumwandlung auftritt. Wird nun die Energie im Laserpuls erhöht, so wird bei Fokussierung die Schwelle entlang der Strahlrichtung früher überschritten, was ungeachtet der tatsächlichen geometrischen Fokuslage zu einem früheren Auftreten der Phasenumwandlung oder Materialmodifikation durch den Laser bzw. die Laserstrahlung führt. Dies bedeutet, dass bei stetiger Bearbeitung mit einer Laserpulsenergie über der Schwelle, die Lage der Lasermodifikationsebene im Material näher zur Materialoberfläche rückt und dementsprechend höher liegt als über den optischen Fokus definiert.
Auch können weitere Effekte, wie z.B. der Kerr-Effekt, der die Intensitätsabhängigkeit des Brechindexes beschreibt, oder eine durch freie Ladungsträger verursachte Selbstfokussierung zu einer intensitätsabhängigen Verschiebung der Höhe der Lasermodifikationsebene führen. Diese Effekte sind deterministisch und können über geeignete Verfahren quantifiziert und danach entsprechend kompensiert werden, mit dem Ziel, dass die Differenz zwischen vorgegebener Lage der Laserebene und tatsächlicher Lage der Laserebene möglichst minimiert wird.
Zum Beispiel hat bei einer Bearbeitungstiefe von 400μηΊ in dotiertem Siliziumkarbid eine um 10μϋ gegenüber der minimal benötigten Schwellenergie erhöhte Laserpulsenergie den Effekt, dass die Modifikationsebene um ca. 20μηι näher zur Festkörperoberfläche wandert.
Da dieser Effekt messbar ist, kann bei der Erstellung einer oder mehrerer Höhenkarten und/oder Dotierkarten und/oder Energiekarten für eine Nachführung des Laserfokus relativ zur Werkstückoberfläche dieser Effekt durch eine Wechselwirkung der ortsaufgelösten Laserleistungssteuerung mit der verwendeten Höhenkarte kompensiert werden. Fig. 57a zeigt einen einfallenden Lichtkegel 5700, durch den im Festkörper 1 , 1000 ein Fokus 5700 erzeugt wird. Dargestellt ist dabei ein Fokusabbild eines Objektivs durchstrahlt von einem Laser mit gaussschen Strahlprofil.
Fig. 57b stellt schematisch ein Fokusabbild 5702 eines Objektivs durchstrahlt von einem Laser mit NICHT-gaussschen Strahlprofil dar, z.B. nachdem der Strahl durch einen SLM verändert wurde. Ein Spatial light modulator (SLM) ist dabei ein räumlicher Modulator für Licht und somit ein Gerät durch das Licht eine räumliche Modulation aufprägbar ist. Gegenüber dem gausschen Strahlprofil ist die Z-Ausdehung des Fokuspunktes deutlich reduziert bzw. reduzierbar.
Fig. 57c stellt schematisch ein Fokusabbild 5703 eines Objektivs durchstrahlt von einem Laser mit NICHT-gaussschen Strahlprofil dar, z.B. nachdem der Strahl durch einen diffraktives optisches Element (DOE) verändert wurde. Der Strahl ist dabei bevorzugt zum Ausbilden mehrerer Fokusse durch das DOE aufgeteilt. Ein DOE dient dabei bevorzugt dazu die Beugung eines Laserstrahls um die räumliche Abbildung des Fokuspunktes zu verändern.
Diffraktive optische Elemente (DOEs) wirken durch Beugung auf Laserstrahlung ein. Hierbei werden Strukturen verwendet, die auf der Größenskala der Laserwellenlänge liegen. Mittels numerischer Simulation der Lichtbeugung an beugenden Strukturen wird ein Element berechnet, was dann in größeren Stückzahlen hergestellt werden kann. Generell wird die räumliche Verteilung des Lichts im Laserstrahlprofil geändert, entweder direkt nach dem Element oder im Brennpunkt nach einem fokussierenden Element. Dies bedeutet, dass z.B. ein Strahl in mehrere Strahlen aufgespalten werden kann, dass ein - üblicherweise auftretendes - Gauß-Strahlintensitätsprofil in eine andere Form überführt wird, oder dass sich die Intensitätsverteilung der Laserstrahlung im Fokus in einer durch herkömmliche Linsen nicht erreichbaren Weise ändert, z.B. durch das bewusste Einbringen oder Unterdrücken von Nebenmaxima, die für die erwünschte Laserwechselwirkung erforderlich sind.
Im Gegensatz dazu ist ein räumlicher Modulator für Licht (englisch: Spatial Light Modulator (SLM)) ein Gerät, um Licht eine räumliche Modulation aufzuprägen.
Gewöhnlicherweise moduliert ein SLM die Intensität eines Lichtstrahls, es ist jedoch auch möglich, die Phase oder auch die Phase und die Intensität gleichzeitig zu modulieren.
Diese räumliche Modulation wird beim DOE durch die Strukturen im Element vorgenommen, beim SLM hingegen durch die einzelnen Pixel am SLM. Besonders nach Abbildung oder
Fokussierung eines intensitäts- und phasenmodulierten Strahls sind damit programmierbare
Intensitätsverteilungen im Fokus zu erreichen. Während ein DOE also statisch und reproduzierbar auf den Laserstrahl wirkt, kann z.B. mit Hilfe eines SLM die Zahl der Strahlen oder auch das verwendete Laserstrahlprofil in einer Laserbearbeitungsvorrichtung dynamisch umgeschaltet werden. Auch ist eine dynamische Anpassung im Prozessverlauf möglich, z.B. nach Feedback einer gleichzeitigen Überwachung des Prozessfortschritts.
Das hiermit vorgeschlagene Verfahren weist erfindungsgemäß den Schritt des Veränderns einer Strahleigenschaften der Laserstrahlen vor dem Eindringen in den Festkörper auf, wobei die Strahleigenschaft die Intensitätsverteilung im Fokus ist, wobei die Veränderung oder Anpassung der Strahleigenschaft von mindestens oder genau einem Spatial Light Modulator und/oder von mindestens oder genau einem DOE bewirkt wird, wobei der Spatial Light Modulator und/oder das DOE im Strahlengang der Laserstrahlung zwischen dem Festkörper und der Strahlungsquelle angeordnet ist.
Zur Erläuterung der Funktionsweise von DOEs und Spatial Light Modulatoren wird auf die nachfolgend genannte Druckschrift verwiesen: Flexible beam shaping system for the next generation of process development in laser micromachining, LANE 2016, 9th International Conference on Photonic Technologies LANE 2016, Tobias Klerks, Stephan Eifel.
Laserstrahlintensitätsprofile die von der normalerweise üblichen Gaussform abweichen werden als nicht-gaussche Strahlenprofile bezeichnet und können eingesetzt werden, um ein anderes Bearbeitungsergebnis zu erzielen. So ist z.B. ein Linienfokus denkbar, der in einer Dimension senkrecht zur Strahlfortpflanzungsrichtung eine deutlich andere Ausdehnung aufweist als in einer zweiten Dimension. Dies ermöglicht ein Überstreichen breiterer Bereiche des Werkstücks mit dem Laserstrahl im Bearbeitungsschritt. Auch ist ein„top-haf- Profil bekannt, dass eine konstante Intensität im Zentrum des Strahls aufweist, was den Vorteil bietet, dass in der Bearbeitung im Fokus keine Bereiche unterschiedlicher Intensität vorliegen oder zumindest nur Bereiche gleicher Intensität über der Laserbearbeitungsschwelle liegen. Dies kann zum Beispiel zur Minimierung der Schleifverluste nach dem Trennen dienen.
Fig. 58 zeigt einen sogenannten Frontsideprozess. Hierbei werden die Laserstrahlen über eine Oberfläche des Festkörpers in den Festkörper eingebracht, die näher an der zu erzeugenden Ablöseebene bzw. Modifikationsebene liegt als eine den Festkörper an einem gegenüberliegenden Ende begrenzenden weitere Oberfläche. Dieser Frontsideprozess ist vorteilhaft, da die Lasertiefe (bevorzugt <100μη"ΐ) gegenüber einem Backsideprozess (z.B. >250 μηη bzw. bis zu 400 μηη oder mehr) (vgl. Fig. 59) deutlich geringer ist. Dies bewirkt geringer Laserstrahlenergien, bessere Tiefen kontrolle und eine bessere Laserbeamqualität in der Laserebene bzw. auf der Ablöseebene bzw. im Bereich der Ablöseebene. Ferner muss die Rückseite des Festkörpers nicht noch zusätzlich bearbeitet werden. Erfindungsgemäß erfolgt somit beim Frontsideprozess eine Erzeugung der Modifikationen im Festkörper vor der Erzeugung einer metallischen Kontaktschicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Modifikationserzeugung nach dem Polieren (5801 ) und/oder vor dem Erzeugen einer EPI-Schicht (5802) oder nach dem Erzeugen einer EPI- Schicht (5802) und/oder vor dem Erzeugen eines Implantgebiets (5803) im Festkörper oder nach dem Erzeugen eines Implantgebiets (5803) und/oder vor dem Erzeugen oder Anordnen einer ersten Metallschicht (5804) erfolgen. In Abhängigkeit der Eigenschaften der ersten Metallschicht (5804), insbesondere der Größe (vgl. Ausführungen zu Fig. 52) und/oder der Zusammensetzung, kann nach der Erzeugung oder dem Anordnen der ersten Metallschicht
(5804) und/oder vor dem Erzeugen oder Anordnen einer metallischen Kontaktierschicht
(5805) zusätzlich oder alternativ der Frontsideprozess, d.h. das Einleiten von Laserstrahlen in den Festkörper über eine Oberfläche der abzutrennenden Festkörperschicht, durchgeführt werden.
Fig. 59 zeigt einen sogenannten Backsideprozess. Hierbei werden die Laserstrahlen über eine Oberfläche des Festkörpers in den Festkörper eingebracht, die weiter von einer zu erzeugenden Ablöseebene bzw. Modifikationsebene beabstandet ist als eine den Festkörper an einem gegenüberliegenden Ende begrenzenden Oberfläche bzw. Hauptoberfläche. Dieser Backsideprozess ist vorteilhaft, da keine oder nur geringe Anpassungen des Chipdesigns auf der Frontseite während des Anordnens oder Erzeugens von Bauteilen, insbesondere elektrischen Bauteilen, insbesondere Metall aufweisend oder aus Metall bestehend, erforderlich sind.
Erfindungsgemäß erfolgt somit beim Backsideprozess eine Erzeugung der Modifikationen im Festkörper vor der Erzeugung einer metallischen Kontaktschicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Modifikationserzeugung nach dem Polieren (5901 ) und/oder vor dem Erzeugen einer EPI-Schicht (5902) oder nach dem Erzeugen einer EPI- Schicht (5902) und/oder vor dem Erzeugen eines Implantgebiets (5903) im Festkörper oder nach dem Erzeugen eines Implantgebiets (5903) und/oder vor dem Erzeugen oder Anordnen einer ersten Metallschicht (5904) erfolgen. In Abhängigkeit der Eigenschaften der ersten Metallschicht (5904), insbesondere der Größe (vgl. Ausführungen zu Fig. 52) und/oder der Zusammensetzung, kann nach der Erzeugung oder dem Anordnen der ersten Metallschicht
(5904) und/oder vor dem Erzeugen oder Anordnen einer metallischen Kontaktierschicht
(5905) zusätzlich oder alternativ der Backsideprozess, d.h. das Einleiten von Laserstrahlen in den Festkörper über eine Oberfläche der abzutrennenden Festkörperschicht, durchgeführt werden.
Dieses Verfahren ist insbesondere für das Abtrennen von Festkörperschichten von einem aus SIC bestehenden oder SiC aufweisenden Festkörper bzw. Spendersubstrat sinnvoll. Ferner können die Modifikationen nacheinander in mindestens einer Zeile oder Reihe oder Linie erzeugt werden, wobei die in einer Zeile oder Reihe oder Linie erzeugten Modifikationen 9 bevorzugt in einem Abstand X und mit einer Höhe H erzeugt werden, damit ein sich zwischen zwei aufeinander folgenden Modifikationen ausbreitender Riss, insbesondere in Kristallgitterrichtung ausbreitender Riss, dessen Rissausbreitungsrichtung in einem Winkel W gegenüber der Ablöseebene ausgerichtet ist, die beiden Modifikationen miteinander verbindet. Der Winkel W liegt hierbei bevorzugt zwischen 2° und 6°, insbesondere bei 4°. Bevorzugt breitet sich der Riss von einem Bereich unterhalb des Zentrums einer ersten Modifikation hin zu einem Bereich oberhalb des Zentrums einer zweiten Modifikation hin aus. Der hierbei wesentliche Zusammenhang ist daher, dass die Größe der Modifikation in Abhängigkeit des Abstands der Modifikationen und des Winkels W verändert werden kann bzw. muss.
Für den Laserprozess ist außerdem vorteilhaft, die Polarisation der eingesetzten Laserstrahlung speziell auszubilden. Um eine möglichst geringe Abhängigkeit von der Schreibrichtung zu erreichen, kann der Laser zirkulär polarisiert sein, zum Beispiel durch Verwendung einer Lambda/4-Platte nach einer linear polarisierten Laserquelle.
Besonders vorteilhaft ist jedoch, linear polarisiertes Laserlicht zur Bearbeitung zu verwenden. Im Bearbeitungsprozess wird eine initiale Ladungsträgerdichte im Material zunächst durch Multiphotonenabsorption erzeugt. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Multiphotonenabsorption im Material ist insbesondere bei Kristallen abhängig von der Lage der Kristallachsen zur Richtung des elektrischen Feldes der Laserstrahlung. Diese Winkelabhängigkeit der Multiphotonenabsorption kann genutzt werden, um den Laserprozess im Inneren des Materials besonders effizient zu führen und möglichst gleichmäßig zu gestalten.
Ferner kann dieses Verfahren auch den Schritt des Erzeugens einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen 150 an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche des Festkörpers 1 aufweisen, wobei die freiliegende Oberfläche bevorzugt Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht ist. Besonders bevorzugt werden die Modifikationen zum Ausbilden der Ablöseebene vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt.
Zum Einleiten der äußeren Kraft kann z.B. analog zu den zuvor beschriebenen Verfahren eine Aufnahmeschicht 140 an einer freiliegenden Oberfläche der Kompositstruktur bzw. des Festkörpers angeordnet werden.
Somit wird im weiteren erfindungsgemäßen Laserverfahren bevorzugt auf SiC (aber auch anderen Materialien) Linien parallel zur Rissausbreitungsrichtung (bevorzugt Querlinien genannt) erzeugt, um zunächst eine Ebene für die bevorzugte Rissauslösung zu definieren (Rissinitialisierung), bevor Längslinien die Risse treiben. Hierbei werden die Risse erst quer, dann längs initialisiert, bevor ein finaler Schritt Linien zwischen die Längslinien des zweiten Schritts setzt um die Risse vollflächig auszulösen. Dies ermöglicht kürzere Risslaufwege, was die finale Oberflächenrauheit minimiert.
Beispielbild für Querlinien (mit dem Sägezahn) und Rissauslöselinien (auf den Wellenkämmen des Sägezahns).
Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung bevorzugt auf ein Verfahren zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperschicht 2 von einem Spendersubstrat 1. Das Verfahren umfasst dabei bevorzugt mindesten die Schritte: Bereitstellen des Spendersubstrats 1 , wobei das Spendersubstrat 1 Kristallgitterebenen 6 aufweist, die gegenüber einer ebenen Hauptoberfläche 8 geneigt sind, wobei die Hauptoberfläche 8 das Spendersubstrat 1 in Längsrichtung des Spendersubstarts 1 einerseits begrenzt, wobei sich eine Kritallgitterebenennormale gegenüber einer Hauptoberflächennormalen in eine erste Richtung neigt, Bereitstellen von mindestens einem Laser 29, Einbringen von Laserstrahlung 14 des Lasers 29 in das Innere des Festkörpers 1 über die Hauptoberfläche (8) zum Verändern der Materialeigenschaften des Festkörpers 1 im Bereich von mindestens einem Laserfokus, wobei der Laserfokus durch von dem Laser emittierten Laserstrahlen des Lasers gebildet wird, wobei die Veränderung der Materialeigenschaft durch Verändern des Eindringortes der Laserstrahlung in das Spendersubstrat 1 eine linienförmige Gestalt 103 ausbildet, wobei die Veränderungen der Materialeigenschaft auf mindestens einer Erzeugungsebene 4 erzeugt werden, wobei die Kristallgitterebenen 6 des Spendersubstrats 1 gegenüber der Erzeugungsebene 4 geneigt ausgerichtet sind, wobei die linienförmige Gestalt 103 gegenüber einer sich an der Schnittstelle zwischen der Erzeugungsebene 4 und der Kristallgitterebene 6 ergebenden Schnittlinie 10 geneigt ist, wobei durch die veränderte Materialeigenschaft das Spendersubstrat 1 in Form von unterkritischen Rissen einreißt, Abtrennen der Festkörperschicht 2 durch Einleiten einer äußeren Kraft in das Spendersubstrat 1 zum Verbinden der unterkritischen Risse oder so viel Material auf der Erzeugungsebene 4 mittels der Lasterstrahlung verändert wird, dass sich unter Verbindung der unterkritischen Risse die Festkörperschicht 2 von dem Spendersubstart 1 ablöst.
Erfindungsgemäß kann jedes hier beschriebene Verfahren zusätzlich oder alternativ den Schritt des Einleiten einer äußeren Kraft in den Festkörper 1 zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper 1 aufweisen, wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene 8 bewirkt. Erfindungsgemäß kann jedes hier beschriebene Verfahren zusätzlich oder alternativ den Schritt des Erzeugens einer zweiten Gruppe von Modifikationen mittels Laserstrahlen zum Vorgeben von mindestens einer, insbesondere mehrerer zweiter Ablöseebene/n, aufweisen. Die erste Ablöseebene und die zweite Ablöseebene sind dabei bevorzugt zueinander orthogonal ausgerichtet. Ferner erfolgt besonders bevorzugt unmittelbar oder mittelbar nach der Abtrennung der Festkörperschicht von dem Festkörper ein Schritt des Teilens der vom Festkörper abgetrennten Festkörperschicht entlang der zweiten Ablöseebene zum Vereinzeln von Festkörperelemente.
Erfindungsgemäß kann jedes hier beschriebene Verfahren zusätzlich oder alternativ den Schritt des Anpressens von mindestens einem Druckbeaufschlagungselement einer Druckbeaufschlagungseinrichtung an zumindest einen vorbestimmten Anteil der Spannungserzeugungsschicht zum Anpressen der Spannungserzeugungsschicht an die Oberfläche aufweisen. Bevorzugt wird das Druckbeaufschlagungselement zumindest während der thermischen Beaufschlagung der Spannungserzeugungsschicht und/oder während der Rissausbreitung an die Spannungserzeugungsschicht angepresst.
Bevorzugt wird zumindest ein abgetrennter Anteil der Festkörperlage bzw. Festkörperschicht aufgrund der Spannungserzeugungsschicht bzw. aufgrund der Polymerschicht in Richtung des Druckbeaufschlagungselements ausgelenkt und gegen das Druckbeaufschlagungselement angepresst. Das Druckbeaufschlagungselement begrenzt dabei bevorzugt die maximale Auslenkung der Festkörperlage bzw. der Festkörperschicht.
Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperschicht 4 von mindestens einem Festkörper 1. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die Schritte:
Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen 9 mittels Laserstrahlen im Inneren des Festkörpers 1 zum Ausbilden einer Ablöseebene 8,
Erzeugen einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen 150 an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche 5 des Festkörpers 1 , wobei die freiliegende Oberfläche 5 Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht 4 ist,
Einleiten einer äußeren Kraft in den Festkörper 1 zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper 1 , wobei die äußere Kraft so stark ist, dass die Spannungen eine Rissausbreitung entlang der Ablöseebene 8 bewirkt, wobei die Modifikationen zum Ausbilden der Ablöseebene 8 vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Abtrennen von mindestens einer Festkörperschicht (4) von mindestens einem Festkörper (1 ), mindestens umfassend die Schritte:
Erzeugung einer Vielzahl an Modifikationen (9) mittels Laserstrahlen im Inneren des Festkörpers (1 ) zum Ausbilden einer Ablösebereichs (8),
Erzeugen einer Kompositstruktur durch Anordnen oder Erzeugen von Schichten und/oder Bauteilen (150) an oder oberhalb einer zunächst freiliegenden Oberfläche (5) des Festkörpers (1 ), wobei die freiliegende Oberfläche (5) Bestandteil der abzutrennenden Festkörperschicht (4) ist,
Einleiten einer äußeren Kraft in den Festkörper (1 ) zum Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper (1 ) oder Erzeugen einer inneren Kraft in dem Festkörper (1 ), wobei die äußere oder innere Kraft so stark ist, dass daraus eine Rissausbreitung entlang der Ablösebereich (8) resultiert, dadurch gekennzeichnet, dass
die Modifikationen zum Ausbilden des Ablösebereichs (8) vor der Erzeugung der Kompositstruktur erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Einleiten der äußeren Kraft eine Aufnahmeschicht (140) an einer freiliegenden Oberfläche (5) der Kompositstruktur oder der abzutrennenden Festkörperschicht (4) angeordnet wird, wobei die Aufnahmeschicht (140) ein Polymermaterial aufweist und die Aufnahmeschicht (140) zum, insbesondere mechanischen, Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper (2) thermisch beaufschlagt wird, wobei die thermische Beaufschlagung ein Abkühlen der Aufnahmeschicht auf eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur darstellt, wobei die Abkühlung derart erfolgt, dass das Polymermaterial der Aufnahmeschicht (140) einen Glasübergang vollzieht und wobei sich durch die Spannungen ein Riss in dem Festkörper (2) entlang des Ablösebereichs (8) ausbreitet, der die erste Festkörperschicht (4) von dem Festkörper (2) abtrennt.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Weg der Laserstrahlung vor dem Eindringen der Laserstrahlung in das Spendersubstrat (1 ) ein diffraktives optisches Element (DOE) angeordnet ist, wobei die Laserstrahlung durch das DOE auf mehrere Lichtpfade zum Erzeugen mehrerer Fokusse aufgeteilt wird, wobei das DOE bevorzugt über eine Länge von 200μηΊ eine Bildfeldwölbung bewirkt, die kleiner oder gleich δθμηη, insbesondere kleiner oder gleich 30μηι oder kleiner oder gleich 10μηι oder kleiner oder gleich 5 μηη oder kleiner oder gleich 3μη"ΐ, ist, wobei durch das DOE zumindest 2 und bevorzugt mindestens oder genau 3 oder mindestens oder genau 4 oder mindestens oder genau oder mindestens oder genau oder bis zu 5 oder mindestens oder genau oder bis zu 10 oder mindestens oder genau oder bis zu 20 oder mindestens oder genau oder bis zu 50 oder bis zu 100 Fokusse zur Veränderung der Materialeigenschaften des Spendersubstrats zeitgleich erzeugt werden.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte;
Bewegen des Festkörpers relativ zu einer Laserbeaufschlagungseinrichtung, nacheinander Erzeugen von einer Vielzahl an Laserstrahlen mittels der Laserbeaufschlagungseinrichtung zum Erzeugen von jeweils mindestens einer Modifikation, wobei die Laserbeaufschlagungseinrichtung zur definierten Fokussierung der Laserstrahlen und/oder zur Anpassung der Laserenergie, insbesondere kontinuierlich, in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter, insbesondere von einer Vielzahl an Parametern eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte; wobei der LASER-Strahl über eine ebene Oberfläche des Spendersubstrats in das Spendersubstrat (2) eindringt, wobei der LASER-Strahl (derart gegenüber der ebenen Oberfläche des Spendersubstrats geneigt ist, dass er in einem Winkel von ungleich 0° oder 180° gegenüber der Längsachse des Spendersubstrates in das Spendersubstrat eindringt, wobei der LASER-Strahl zum Erzeugen der Modifikation im Spendersubstrat fokussiert wird oder durch den Schritt:
Abtragen von Material des Spendersubstrats ausgehend von einer sich in Umfangsrichtung des Spendersubstrats erstreckenden Oberfläche in Richtung Zentrum des Spendersubstrats, wobei das Material bevorzugt mittels eines Schleifwerkezugs oder mittels Ablations- Laserstrahlen abgetragen wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper Kristallgitterebenen aufweist, die gegenüber einer ebenen Hauptoberfläche geneigt sind, wobei die Hauptoberfläche des Festkörpers in Längsrichtung des Festkörpers einerseits begrenzt, wobei sich eine Kritallgitterebenennormale gegenüber einer Hauptoberflächennormalen in eine erste Richtung neigt, wobei die Modifikationen Veränderungen der Materialeigenschaft des Spendersubstrats sind, wobei die Veränderung der Materialeigenschaft durch Verändern des Eindringortes der Laserstrahlung in dem Festkörper zumindest abschnittsweise eine linienformige Gestalt ausbildet, wobei die Veränderungen der Materialeigenschaft auf einer Erzeugungsebene, insbesondere auf mindestens einer Erzeugungsebene oder auf genau einer Erzeugungsebene, oder in dem Ablösebereich erzeugt werden, wobei die Kristallgitterebenen des Festkörpers gegenüber der Erzeugungsebene oder dem Ablösebereich geneigt ausgerichtet sind, wobei die linienformige Gestalt gegenüber einer sich an der Schnittstelle zwischen der Erzeugungsebene oder dem Ablösebereich und der Kristallgitterebene ergebenden Schnittlinie geneigt ist, wobei durch die veränderte Materialeigenschaft den Festkörper (1 ) in Form von unterkritischen Rissen einreißt,
Abtrennen der Festkörperschicht durch Einleiten einer äußeren Kraft in das Spendersubstrat zum Verbinden der unterkritischen Risse oder so viel Material auf der Erzeugungsebene oder in dem Ablösebereich mittels der Lasterstrahlung verändert wird, dass sich unter Verbindung der unterkritischen Risse die Festkörperschicht von dem Spendersubstart ablöst.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung mit Pulslängen von weniger als 5ns oder von weniger als 2ns oder weniger als 1 ns, insbesondere von weniger als 700ps oder von weniger als 500ps oder von weniger als 400ps oder von weniger als 300ps oder von weniger als 200ps oder von weniger als 150ps oder von weniger als 100ps oder von weniger als 50ps oder von weniger als 10ps, erzeugt werden und die Laserstrahlung mit Pulsenergien erzeugt werden, die zwischen 100 nJ und 1 mJ oder 500 nJ und 100 oder 1 und 50 oder 0,1 und 50 μύ liegen.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationen mindestens einen Ablösebereich vorgeben, wobei der Ablösebereich zumindest eine dreidimensionale Kontur beschreibt oder wobei mehrere Modifikationen zum Ausbilden eines unebenen, insbesondere gewölbten, Ablösebereichs im Inneren des Festkörpers erzeugt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Parameter die mittlere Brechzahl des Materials des Festkörpers (1 ) oder die Brechzahl des Materials des Festkörpers (1 ) in dem Bereich des Festkörpers (1 ) ist, der zur Erzeugung einer definierten Modifikation (2) von Laserstrahlen (10) zu durchqueren ist und ein zweiter Parameter die Bearbeitungstiefe in dem Bereich des Festkörpers (1 ) ist, der zur Erzeugung einer definierten Modifikation (2) von Laserstrahlen (10) zu durchqueren ist.
10. Verfahren Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Parameter mittels eines Brechzahlbestimmungsmittels, insbesondere mittels spektraler Reflektion, bestimmt wird und/oder der zweite Parameter mittels eines Topografiebestimmungsmittels, insbesondere mittels eines konfokal-chromatischen Distanzsensors, bestimmt wird, wobei Daten zu den Parametern, insbesondere zu dem ersten Parameter und zu dem zweiten Parameter, in einer Datenspeichereinrichtung (12) bereitgestellt werden und zumindest vor der Erzeugung der Modifikationen (2) einer Steuerungseinrichtung (14) zugeführt werden, wobei die Steuerungseinrichtung (14) die Laserbeaufschlagungseinrichtung (8) in Abhängigkeit vom jeweiligen Ort der zu erzeugenden Modifikation (2) einstellt, wobei die Steuerungseinrichtung (14) zur Einstellung der Laserbeaufschlagungseinrichtung (8) ebenfalls Distanzdaten zu einem Distanzparameter verarbeitet, wobei der Distanzparameter den Abstand des jeweiligen Ortes, an dem Laserstrahlen (10) zur Erzeugung der jeweiligen Modifikation (2) in den Festkörper (1 ) zum Zeitpunkt der Modifikationserzeugung eingeleitet werden, gegenüber der
Laserbeaufschlagungseinrichtung (8) wiedergibt, wobei die Distanzdaten mittels einer Sensoreinrichtung (16) erfasst werden.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Laserbeaufschlagungseinrichtung (8) in Abhängigkeit von einer während der Modifikationserzeugung erfolgenden Bestimmung des ersten Parameters und des zweiten Parameters mittels jeweils eines Sensormittels, insbesondere einem Brechzahlbestimmungsmittel und einem Topografiebestimmungsmittel, erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Erzeugen einer zweiten Gruppe von Modifikationen mittels Laserstrahlen zum Vorgeben von mindestens einer, insbesondere mehrerer zweiter Ablöseebene/n, wobei die erste Ablöseebene und die zweite Ablöseebene zueinander orthogonal ausgerichtet sind,
Teilen der vom Festkörper abgetrennten Festkörperschicht entlang der zweiten Ablöseebene zum Vereinzeln von Festkörperelemente.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt des Anpressens von mindestens einem Druckbeaufschlagungselement einer Druckbeaufschlagungseinrichtung an zumindest einen vorbestimmten Anteil der Spannungserzeugungsschicht zum Anpressen der Spannungserzeugungsschicht an die Oberfläche, wobei das Druckbeaufschlagungselement zumindest während der thermischen Beaufschlagung der Spannungserzeugungsschicht und/oder während der Rissausbreitung an die Spannungserzeugungsschicht angepresst wird.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet durch
den Schritt des Veränderns einer Strahleigenschaften der Laserstrahlen vor dem Eindringen in den Festkörper, wobei die Strahleigenschaft die Intensitätsverteilung im Fokus ist, wobei die Veränderung oder Anpassung der Strahleigenschaft von mindestens oder genau einem Spatial Light Modulator und/oder von mindestens oder genau einem DOE bewirkt wird, wobei der Spatial Light Modulator und/oder das DOE im Strahlengang der Laserstrahlung zwischen dem Festkörper und der Strahlungsquelle angeordnet ist.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationen im Festkörper Erzeugung oder Anordnung einer metallischen Kontaktschicht erzeugt werden.
16. Festkörper (1 ) hergestellt nacheinem zuvor genannten Verfahren mindestens aufweisend: einen Ablösebereich (8) im Inneren des Festkörpers (1 ), wobei der Ablösebereich (8) aus Modifikation (9) gebildet wird, die mittels Laserstrahlung erzeugt wurden, einen aus einem Hochtemperaturbehandlungsverfahren resultierenden Bereich (145), wobei an dem Bereich (145) die Schicht en und/oder Bauteil/e (150) bevorzugt angeordnet oder erzeugt sind.
17. Mehrkomponenten Anordnung mindestens aufweisend eine Festkörperschicht, wobei die Festkörperschicht zu mehr als 50% (massemäßig), insbesondere zu mehr als 75% (massemäßig) oder zu mehr als 90% (massemäßig) oder zu mehr als 95% (massemäßig) oder zu mehr als 98% (massemäßig) oder zu mehr als 99% (massemäßig) aus SiC besteht, wobei die Festkörperschicht im Bereich einer ersten Oberfläche Druckspannungen erzeugende Modifikationen oder Modifikationsbestandteile aufweist, wobei die Modifikationen amorphisierte Bestandteile der Festkörperschicht sind, wobei die Modifikationen näher zur ersten Oberfläche beabstandet sind oder diese mit ausbilden als zu einer zweiten Oberfläche, wobei die zweite Oberfläche parallel oder im Wesentlichen parallel zur ersten Oberfläche ausgebildet ist, wobei die erste Oberfläche eben oder im Wesentlichen eben ist, und eine an der ersten Oberfläche der Festkörperschicht erzeugten Metallschicht.
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