EP4568935A1 - Verfahren und system zum substratätzen sowie substrathalter - Google Patents

Verfahren und system zum substratätzen sowie substrathalter

Info

Publication number
EP4568935A1
EP4568935A1 EP23751535.8A EP23751535A EP4568935A1 EP 4568935 A1 EP4568935 A1 EP 4568935A1 EP 23751535 A EP23751535 A EP 23751535A EP 4568935 A1 EP4568935 A1 EP 4568935A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
blank
etching
substrate blank
target
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
EP23751535.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Adam Hess
Stefan Hansen
Nils FÜRST
Oliver PRUCKER
Christian Schmitt
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.)
RENA Technologies GmbH
Original Assignee
RENA Technologies GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RENA Technologies GmbH filed Critical RENA Technologies GmbH
Publication of EP4568935A1 publication Critical patent/EP4568935A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/361—Removing material for deburring or mechanical trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0402—Apparatus for fluid treatment
    • H10P72/0418—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H10P72/0422—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H10P72/0426—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic materials other than metals or composite materials
    • B23K2103/54—Glass

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for substrate etching and a substrate holder.
  • Etching processes are known for producing substrates with desired surface properties and/or for modifying the substrate dimensions, in particular the thickness.
  • substrates are usually used, for example glass
  • SiO2 SiO2
  • etching marks that usually occur.
  • Such etching marks also known as abolitions, are created by fixing the substrates in the substrate holder.
  • complex post-treatment steps such as trimming or grinding of the etched substrates are necessary.
  • a substrate blank is arranged in a substrate holder and a substrate blank surface is treated with an etching medium.
  • the substrate blank is irradiated with laser radiation along an outer contour of a target substrate before treatment with the etching medium, so that the target substrate is detached from the substrate blank, in particular automatically, during the treatment with the etching medium.
  • One aspect of the invention is based on the approach of pretreating a substrate blank using laser radiation in such a way that the etching effect of an etching medium on the substrate blank is increased or accelerated in one or more predetermined areas on the substrate blank surface.
  • the substrate blank is expediently irradiated in such a way that a piece of the substrate blank, which corresponds to a target substrate, is or can be etched out during the etching treatment.
  • Such an etching-related removal of the target substrate from the substrate blank enables the substrate blank to be fixed in a substrate holder, in which the target substrate is not shaded.
  • the substrate blank can be arranged in the substrate holder in such a way that an area of the substrate blank that corresponds to the target substrate that is later removed is not contacted by the substrate holder.
  • the laser radiation is preferably irradiated onto the substrate blank along an outer contour of the target substrate.
  • areas on the substrate blank surface can be irradiated that lie on the desired outer contour of the target substrate or together image the outer contour in a discrete manner. It has been shown that with the help of laser irradiation, molecular bonds of the substrate weaken or loosen the material. This can make it easier for the etching medium to dissolve substrate material or components thereof in these areas.
  • the strength of the modification of the substrate material - and thus the (local) etching effect of the etching medium - can be achieved with little effort, for example, by appropriate selection of laser parameters such as wavelength, power or pulse energy, pulse duration, focus position and/or the like.
  • the substrate blank in the substrate holder in such a way that the area enclosed by the outer contour is not contacted by the substrate holder. This means that etching marks on the target substrate can be reliably and easily avoided.
  • the substrate blank remains arranged in the substrate holder until the target substrate is removed from the substrate blank. It is expedient for the etching treatment to be ended immediately after the target substrate has been removed. This can prevent the target substrate from coming into prolonged contact with the substrate holder within the etching medium, which could result in etching marks on the target substrate.
  • the substrate blank is irradiated with laser radiation before being arranged in the substrate holder. This can make the irradiation of the substrate blank easier and/or increase the precision of the irradiation.
  • the substrate blank is irradiated with the laser radiation along the outer contour of the target substrate in such a way that through holes are created in the substrate blank along the outer contour of the target substrate when the substrate blank is treated with the etching medium.
  • the substrate blank can be irradiated in such a way that through holes are formed in the substrate blank during etching, which are arranged, in particular lined up, along the outer contour.
  • the substrate blank is expediently irradiated with laser pulses. This is also advantageous because it allows a particularly high energy input per unit of time to be achieved.
  • the through holes can continue to form.
  • the through holes can grow, i.e. H . their diameter can increase.
  • the etching treatment expediently lasts until adjacent through holes connect to one another, i.e. H . the material layer between two through holes is essentially completely etched away and the target substrate is thereby removed from the substrate blank.
  • the creation of, in particular growing, through holes during etching allows the target substrate to be removed particularly reliably and gently.
  • the substrate blank is irradiated with the laser radiation along the outer contour of the target substrate in such a way that when the substrate blank is treated with the etching medium, through holes are created in the substrate blank along the outer contour of the target substrate at a predetermined distance from one another. Adjacent through holes expediently connect with each other nander after a predetermined treatment period of the substrate blank with the etching medium.
  • the target substrate is removed from the substrate blank without etching marks, in particular essentially without etching marks.
  • the substrate blank can in particular - for example with the help of a correspondingly designed substrate holder - be held in such a way and/or the substrate blank surface can be irradiated and/or treated with the etching medium in such a way that the target substrate is released from the substrate blank without etching marks. This means that post-treatment aimed at removing such etching marks can be saved.
  • the treatment duration is matched to the speed of an etching process on unirradiated sections of the substrate blank surface.
  • the treatment duration can be adapted to a desired intensity of the etching treatment of the substrate blank surface in unirradiated sections. This makes it possible to remove the target substrate from the substrate blank at a time when the etching process on the unirradiated substrate blank surface is also completed. In other words, it is possible to essentially synchronize the removal of the target substrate and the termination of the “conventional” etching process, for example for surface modification.
  • the substrate holder is used to treat the substrate blank surface
  • the etching medium is placed in an etching medium bath.
  • the substrate holder is expediently removed from the etching medium bath immediately after the target substrate has detached from the substrate blank.
  • the substrate holder can be removed from the etching medium bath immediately after the specified treatment time has been reached. This makes it possible to prevent the surface of the target substrate from being etched more strongly than desired and/or etching marks from forming on the target substrate that has been detached and may now be in contact with the substrate holder.
  • the detached target substrate is collected using the substrate holder.
  • the substrate holder expediently has a collecting device.
  • the substrate holder can have one or more collecting elements that are positioned next to and/or below the substrate blank arranged in the substrate holder. These collecting elements can be designed as pins. The target substrate can thus fall out of the substrate blank after being removed, whereby it is safely caught and guided by the holding elements.
  • the substrate blank is held by the arrangement in the substrate holder in such a way that when the substrate holder is aligned horizontally, the substrate blank surface is inclined relative to the vertical.
  • the substrate blank is held at an angle in the substrate holder so that the target substrate can fall out of the substrate blank after it has been removed.
  • Such an arrangement of the substrate blank in the substrate holder can make it much easier to remove it. In particular, it can be ensured that the removal occurs automatically and in a directed manner. This allows the process ef fi ciency to be increased.
  • the substrate blank surface is inclined - due to the arrangement of the substrate blank in the substrate holder with its horizontal orientation - at an angle between 0 ° and 90 ° inclusive, preferably between 10 ° and 90 ° inclusive, relative to the vertical. Tests have shown that this makes it possible to particularly reliably remove the target substrate from the substrate blank. In particular, with an inclination of 10° or more, the target substrate can tilt on the remaining substrate blank, i.e. H . the remaining “frame”, can be reliably avoided or the risk of such tilting can at least be reduced.
  • the laser radiation is irradiated in such a way that the target substrate is removed from the substrate blank after a predetermined treatment period with the etching medium.
  • the predetermined treatment duration is expediently chosen to be shorter or essentially equal to a time period that is necessary for a desired etching effect on the substrate blank surface in an unirradiated section. This can ensure that the target substrate is removed from the substrate blank at the end of the desired etching process, for example for surface modification.
  • the substrate blank is irradiated with laser radiation on only one side, essentially perpendicular to the substrate blank surface.
  • the penetration depth of the laser radiation into the substrate blank and thus possibly also the depth to which a modification of the substrate material takes place with regard to an effect by the etching medium can be determined by choosing the laser pa- parameter can be set. Irradiating the substrate blank on only one side can speed up the process and/or reduce the effort required for laser irradiation.
  • the substrate blank is irradiated with laser radiation on two opposite sides essentially perpendicular to the substrate blank surface.
  • the penetration depth of the laser radiation can be adjusted on both sides, if necessary independently of one another. Irradiation of the substrate blank on both sides enables targeted etching along the outer contour on both the front and back of the substrate blank and thus faster removal of the target substrate during treatment with the etching medium.
  • the irradiation is carried out on the two opposite sides with different laser parameters.
  • the laser parameters can be selected such that the penetration depth of the laser radiation on one side is greater than the penetration depth of the laser radiation on the opposite side of the substrate blank. This can be used to influence the treatment time with the etching medium required to trigger the target substrate. In particular, this makes it possible to control the necessary duration of treatment. For example, the necessary treatment time can be shortened by the etching process taking place on both sides of the substrate.
  • laser pulses at least hit along the outer contour of the target substrate. sectionally in the area of regularly spaced impact points on the substrate blank surface.
  • the distance can be chosen depending on the material.
  • the distance between adjacent meeting points can be, for example, 1 pm to 15 pm, preferably 2 pm to 10 pm, in particular 3 pm to
  • the impact points expediently lie on a straight line, at least in sections. This allows a uniform etching along the outer contour to be achieved.
  • the meeting points can also run in sections along a curved line.
  • the arrangement of the meeting points can depend in particular on the substrate material and/or the geometry requirements.
  • laser pulses hit the substrate blank surface in the area of, preferably at least partially regularly spaced, impact points.
  • the meeting points expediently lie, at least in sections, on two or more lines that run parallel to one another.
  • Such irradiation of the substrate blank allows the modification of the substrate material with regard to the effect of the etching medium on a larger area around the area that corresponds to the target substrate.
  • the effect of the etching medium can be enhanced or accelerated along a wide "band" around the target substrate.
  • this can create a wider gap between the target substrate and the remaining substrate blank. This is particularly advantageous in the case of a thick substrate blank, since This causes the tilting Target substrate can be avoided when removed or the risk of jamming can at least be reduced.
  • the treatment time required to completely dissolve the target substrate can also be influenced.
  • the substrate surface is treated with an etching medium which contains an alkaline compound, for example potassium hydroxide (KOH), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), sodium hydroxide (NaOH) and/or lithium hydroxide (LiOH).
  • KOH potassium hydroxide
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • NaOH sodium hydroxide
  • LiOH lithium hydroxide
  • the substrate blank surface is treated with the etching medium at a temperature of 90 ° C or more, preferably 110 ° C or more, in particular 120 ° C or more.
  • the substrate blank surface is particularly preferably treated with the etching medium at approximately 120° C.
  • an etching medium bath can be brought to such a temperature and the substrate blank can be immersed in the etching medium bath. At such a temperature, the etching medium can act reliably and in a controlled manner on the irradiated areas on the substrate blank surface.
  • a high temperature of the etching medium such as 110 ° C or even 120 ° C, the etching process can be accelerated if necessary, especially compared to conventional etching processes.
  • the substrate blank surface may be treated with the etching medium.
  • a temperature between 90 ° C and 190 ° C, preferably between 110 ° C and 170 ° C, in particular between 120 ° C and 150 ° C, to be treated with the etching medium.
  • heat the substrate blank surface at a temperature between 90 ° C and 190 ° C, preferably between 110 ° C and 170 ° C, in particular between 120 ° C and 150 ° C, to be treated with the etching medium.
  • a temperature between 90 ° C and 190 ° C, preferably between 110 ° C and 170 ° C, in particular between 120 ° C and 150 ° C, to be treated with the etching medium.
  • excessive evaporation of the etching medium can be avoided.
  • even greater heating of the etching medium is disproportionately energy-intensive in terms of an improved etching effect.
  • the temperature range chosen can depend on the application or be substrate-specific.
  • Conventional display glasses for example, can be etched well at around 120 ° C.
  • certain ceramic glasses where the etching process is slower, may require correspondingly higher temperatures.
  • a system for substrate etching in particular for carrying out a method according to the first aspect of the invention, according to a second aspect of the invention, has a laser device which is set up to irradiate a substrate blank with laser radiation along an outer contour of a target substrate so that the target substrate is at a Treatment with an etching medium is released from the substrate blank, in particular automatically.
  • the system further expediently comprises a substrate holder in which the substrate blank can be arranged, and an etching device which is set up to treat the irradiated substrate blank arranged in the substrate holder with the etching medium.
  • the laser device can, for example, have one or more solid-state lasers, for example fiber lasers.
  • the laser device is expediently set up to repeatedly generate one or - synchronously - several laser pulses. gen.
  • the laser device is further set up to change the position of the area in which the one or more synchronously generated laser pulses hit the substrate blank surface, so that the outer contour of the target substrate can be “scanned”.
  • at least part of an optics of the laser device can be mounted displaceably relative to the target substrate or can be set up to influence the direction of propagation of the laser radiation.
  • the etching device expediently has an etching medium bath into which the substrate holder together with the substrate blank can be inserted.
  • a substrate holder for holding substrate blanks in particular for use in the method according to the first aspect of the invention, according to a third aspect of the invention has a collecting device which is designed to remove a substrate blank from the substrate blank during treatment of a held substrate blank with an etching medium Collect dissolved target substrate.
  • the detached target substrate can be safely and reliably removed from the etching medium bath and post-treated, for example cleaned and/or rinsed and dried.
  • Fig. 1 an example of a method for substrate etching using a corresponding system
  • Fig. 2 an example of a substrate blank irradiated with laser radiation in a top view
  • Fig. 3 shows an example of the substrate blank from FIG. 2 irradiated with laser radiation in a cross section
  • Fig. 4 shows an example of an etching treatment of a substrate blank with an etching medium
  • Fig. 5 an example of a substrate holder.
  • Figure 1 shows an example of a system 1 for carrying out a method 100 for substrate etching.
  • the system 1 has a laser device 20, a substrate holder 30, an etching device 40 and - optionally - a post-treatment device 50.
  • a substrate blank 2 for example a Glass plate irradiated with laser radiation 3.
  • the laser device 20 is expediently used for this purpose.
  • the laser device 20 can have any suitable laser, for example a fiber laser, to generate the laser radiation 3.
  • the laser radiation 3 preferably comprises a large number of laser pulses which successively impinge on a substrate blank surface 4.
  • the substrate blank 2 is irradiated with the laser radiation 3, in particular the laser pulses, along an outer contour (see FIG. 2) of a target substrate 5.
  • the outer contour is expediently “scanned” successively with the laser radiation 3, in particular the laser pulses.
  • the laser radiation 3 strikes the substrate blank surface 4, for example in the area of regularly spaced impact points (see FIG. 4). , whereby the position of the impact points corresponds to the outer contour.
  • the areas in which the laser radiation 3 impinges on the substrate surface 4 can therefore represent the outer contour discretely.
  • the substrate blank 2 is expediently irradiated with laser radiation 3 in such a way that the target substrate 5 is detached from the substrate blank 2 during treatment with an etching medium 41 .
  • laser parameters may be necessary to adapt laser parameters to properties of the substrate blank 2, for example by configuring the laser device 20.
  • laser parameters can, for example, relate to the power, in particular energy per laser pulse, the pulse duration, the distance between the impact points, the wavelength and/or the like.
  • the substrate material By appropriately irradiating the substrate blank 2, the substrate material can be moved along the outer contour, in particular in the Area of the impact points of the laser radiation 3 can be modified in such a way that the effect of the etching medium 41 is increased and / or accelerated.
  • the atomic bonds between silicon atoms (Si) and oxygen atoms (0) can be at least partially broken and/or weakened when irradiated with the appropriate frequency, so that the material in this area can be broken a subsequent wet-chemical etching process can be solved much more quickly.
  • radiation can promote the following reactions:
  • the substrate blank 2 is arranged in the substrate holder 30.
  • the substrate blank 2 can be inserted into the substrate holder 30.
  • the substrate holder 30 can have a holding device, for example in the form of slots (see FIG. 5).
  • the substrate blank 2 is preferably held by the arrangement in the substrate holder 30 in such a way that the substrate blank surface 4 is inclined relative to the vertical when the substrate holder 30 is aligned horizontally. This can make it easier to remove the target substrate 5 from the substrate blank 2 in a further method step S3.
  • the substrate blank surface 4 is treated with the etching medium 41, expediently with the aid of the etching device 40.
  • the etching device 40 can To do this, have an etching medium bath made from the etching medium 41.
  • the substrate holder 30 together with the substrate blank 2 is preferably immersed in the etching medium bath.
  • the etching medium 41 can be an alkaline or an acidic liquid.
  • KOH potassium hydroxide
  • NaOH sodium hydroxide
  • HF hydrofluoric acid
  • the substrate blank 2 remains in the etching medium 41 at least for a predetermined treatment period.
  • the etching medium 41 has expediently loosened the substrate material along the outer contour, in particular in the area of the impact points of the laser radiation 3, to such an extent that there is a gap between the target substrate 5 and the remaining substrate blank 2, the so-called. “Frame” is created. Accordingly, the target substrate 5 can be removed from the substrate blank 2.
  • the detached target substrate 5 is collected by the substrate holder 30 in a further, optional method step S4.
  • the substrate holder 30 can have a collecting device (see FIG. 5).
  • the substrate holder 30 can be removed from the etching medium 41 together with the remaining substrate blank 2 and the detached target substrate 5.
  • the target substrate 5 is then expediently cleaned, for example by rinsing with a rinsing medium.
  • the target substrate 5 can then be dried.
  • the cleaning and/or drying can be carried out using the after-treatment device 50.
  • the aftercare for this purpose, the device 50 expediently comprises a cleaning and drying chamber which can accommodate the substrate holder 30.
  • FIG. 2 shows a first example of a substrate blank 2 irradiated with laser radiation in a plan view, so that a substrate blank surface 4 is visible.
  • the substrate blank 2 was irradiated with the laser radiation along an outer contour 6 of a target substrate 5 in such a way that the target substrate 5 can be detached from the substrate blank 2 when treated with an etching medium.
  • the outer contour 6 is shown hatched.
  • the laser radiation preferably hits the substrate blank surface 4 in the area of impact points (see FIG. 4).
  • the meeting points are preferably lined up in a line-like manner at least in sections, corresponding to the outer contour 6.
  • an etching effect of the etching medium is expediently increased or accelerated.
  • the meeting points lie on three different lines 7a, 7b, 7c, which run parallel to one another in sections. Appropriately, all meeting points lying on the same line 7a, 7b, 7c are evenly spaced from one another.
  • the lines 7a, 7b, 7c are shown in dotted lines, whereby each point can be viewed as an impact point.
  • the lines 7a, 7b, 7c are preferably arranged in a nested manner, i.e. H . lying inside each other. In other words, an outer line 7a and an inner line 7c may be provided.
  • the inner line 7c delimits the (later) target substrate 5, while the position of the outer line 7a relative to it determines the width of a gap created during the etching treatment between the target substrate 5 and the remaining substrate blank 2.
  • laser radiation can also be incident on the substrate blank surface 4 between the outer and inner lines 7a, 7c, as in the present example.
  • the corresponding impact points can, as in the present example, lie on a line 7b or on several other lines. In principle, however, it is also possible to irradiate the substrate blank 2 in such a way that laser radiation only hits the substrate blank surface 4 in the area of impact points that lie on just two different lines 7a, 7c or even on just one line 7a.
  • Figure 3 shows an example of the substrate blank 2 from Figure 2 irradiated with laser radiation in a cross section.
  • Various irradiation options are illustrated purely for the purpose of explanation.
  • the substrate blank 2 it is possible to irradiate the substrate blank 2 with laser radiation on only one side. This is indicated by the dashed line, which illustrates the penetration depth of laser radiation in the area of impact points that lie on the inner line 7c delimiting the target substrate 5.
  • Porture depth here means in particular a depth or a
  • penetration depth expediently means that depth or that depth range in which the substrate material is modified in such a way that an etching effect of the etching medium is increased or accelerated.
  • the penetration depth can be adjusted by selecting appropriate laser parameters, for example by adjusting the wavelength, the power or pulse energy, the pulse duration and/or the like, in particular the focus position or Depth of focus in relation to the substrate blank surface 4.
  • the substrate blank 2 on two opposite sides, i.e. H . to be irradiated both on the front and on the back.
  • Such double-sided irradiation is indicated by the dashed lines, which indicate the penetration depth of laser radiation in the area of impact points, which lie on the one hand on the middle line 7b or on the outer line 7a, and on the other hand on opposite lines 7b ', 7a' that correspond to it , illustrate .
  • the treatment time required to trigger the target substrate can be influenced in particular. In principle, at least up to a certain limit, as the number of lines increases - d. H . with a wider gap - faster release of the target substrate from the substrate blank can be achieved.
  • the treatment duration can also be influenced by the selected penetration depth (n) of the laser radiation.
  • Figure 4 shows an example of an etching treatment of a substrate blank with an etching medium.
  • the substrate blank was irradiated with laser radiation before the etching treatment.
  • the substrate material in the areas 8 shown hatched, in which the laser radiation hits a substrate blank surface 4 is expediently modified in such a way that the etching effect of the etching medium is increased or accelerated.
  • substrate material is correspondingly dissolved in the areas 8 . In this way, through holes 9 can be formed in the substrate blank in the areas 8.
  • the through holes 9 expediently grow. In other words, the through holes 9 can expand increasingly. This is indicated in Figure 4 by the dashed circles. Depending on the distance between neighboring impact points, in the area 8 of which the laser radiation hits the substrate raw material. lingoberf pool 4 meets, neighboring through holes 9 can connect with each other sooner or later. In other words, as the etching treatment progresses, the material layer between adjacent through holes 9 essentially dissolves completely.
  • This mechanism expediently leads to the formation of a gap between the remaining substrate blank and a target substrate, the outer contour of which corresponds to the line-up of the impact points. Accordingly, the target substrate can be removed from the substrate blank.
  • the meeting points are arranged regularly on the substrate blank surface 4.
  • the impact points here lie on a line 7 shown in dashed lines and are at a predetermined distance from the respective neighboring impact points.
  • the areas 8 around the impact points in which the laser radiation impinges on the substrate blank surface 4 are arranged correspondingly regularly, and the through holes 9 are also formed correspondingly regularly.
  • the treatment time that is necessary to connect the through holes 9 and the associated removal of the target substrate can be determined in particular by choosing the distance between adjacent meeting points or Areas 8 can be specified.
  • the treatment duration can be adjusted to a desired effect of the etching medium on sections of the substrate blank surface 4 that are not irradiated with laser radiation - i.e. H . are unmodified - vote.
  • the treatment duration can be determined by specifying the distance between adjacent meeting points or Areas 8 can be adjusted so that the target substrate is essentially at the same time as the desired etching effect is achieved in unmodified sections of the substrate blank.
  • Figure 5 shows an example of a substrate holder 30 in a side view.
  • the substrate holder 30 has a holding device 31 for holding substrate blanks 2 and a collecting device 32 for collecting target substrates 5 detached from the substrate blanks 2 during treatment with an etching medium. For reasons of clarity, only a substrate blank 2 and a target substrate 5 are shown.
  • the holding device 31 is preferably designed in such a way that held substrate blanks 2 are not contacted in an area that corresponds to the target substrate 5 to be removed.
  • the holding device 31 expediently has a large number of slots 33 into which the substrate blanks 2 can be inserted.
  • contact between the substrate holder 30 and the substrate blanks 2 can be limited to a narrow strip at the edge of the substrate blanks 2.
  • the substrate blanks 5 can be inserted into the slots in such a way that contact of the substrate holder (30) with the substrate blanks (2) remains limited to a section that lies outside an area corresponding to the target substrate (5) to be removed.
  • the area corresponding to the target substrate 5 to be removed remains unaffected (see FIG. 2).
  • only some of the slots 33 are provided with a reference symbol.
  • the slots 33 are expediently provided in at least one - in the present example two - cross members 34, which are arranged between two side walls 36 of the substrate holder 30. If there are two or more cross members 34, align them Each two of the slots 33 in different cross members 34 together, so that exactly one substrate blank 2 can be arranged in these two slots 33.
  • the holding device 31 is expediently designed to hold the substrate blanks 2 in such a way that when the substrate holder 30 is aligned horizontally, a substrate blank surface 4 is inclined relative to the vertical.
  • the slots 33 can be made obliquely in the cross members 34.
  • the slots 33 are preferably aligned in such a way that an inclination of the substrate blank surface 4 relative to the vertical of more than 0°, preferably 10° or more, but a maximum of 90° is achieved.
  • the substrate holder 30 also has a bridge 35 on which the substrate blanks 2, which are held in particular in the slots 33 of the holding device 31, can be placed with a lower end.
  • the bridge 35 also connects the side walls 36.
  • the bridge 35 also has slots 33, as shown in FIG. 5, so that the ends of the substrate blanks 2 can also be fixed when arranged in the slots 33 of the cross members 34.
  • bridges 35 and cross members 34 can be arranged one behind the other, i.e. H . in a direction perpendicular to the plane of the figure, in order to increase the capacity of the substrate holder 30.
  • the catching device 32 preferably has a large number of catching elements 37 , of which only a part is provided with reference symbols for reasons of clarity.
  • the collecting elements 37 are designed as pins. formed, which protrude horizontally from at least one, in the present case both, cross members 34.
  • the collecting elements 37 are expediently arranged adjacent to the slots 33 .
  • a collecting element 37 can be provided for each slot 33 and cross member 34 .
  • a collecting element 37 can be assigned to each slot 33 in a cross member 34. In principle, however, several collecting elements 37 per slot 33 are also conceivable.
  • the target substrate 5 After being removed from the substrate blank 2, the target substrate 5 can fall with a lower end onto the bridge 35 while it is held laterally by the support elements 37.
  • the bridge 35 expediently has a plurality of depressions 38 , each of which is designed to fix a detached target substrate 5 .
  • a fixation here is in particular a stabilization of the position of the detached target substrate 5 in the horizontal. In other words, the fixation can prevent or at least make more difficult a movement, in particular of an end of the target substrate 5 facing the bridge 35, along the bridge 35.
  • the depressions 38 can be designed in such a way, in particular arranged in such a way, that a target substrate 5 released from the substrate blank 2 slides, in particular automatically, into one of the depressions 38.
  • a depression 38 can be provided adjacent to a slot 33 in the bridge 35.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) und ein System (1) zum Substratätzen sowie einen Substrathalter (30). Ein Substratrohling (2) wird in dem Substrathalter (30) angeordnet (S2) und eine Substratrohlingoberfläche (4) mit einem Ätzmedium (41) behandelt (S3). Erfindungsgemäß wird der Substratrohling (2) vor der Behandlung mit dem Ätzmedium (41) mit Laserstrahlung (3) entlang einer Außenkontur (6) eines Zielsubstrats (5) bestrahlt (S1), sodass sich das Zielsubstrat (5) bei der Behandlung mit dem Ätzmedium (41) aus dem Substratrohling (2) herauslöst.

Description

Verfahren und System zum Substratätzen sowie Substrathalter
Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Verfahren und ein System zum Substratätzen sowie einen Substrathalter .
Zur Herstellung von Substraten mit gewünschten Oberflächeneigenschaften und/oder zur Modi fikation der Substratmaße , insbesondere der Dicke , sind Ätzverfahren bekannt . Üblicherweise wird eine Viel zahl von Substraten, zum Beispiel aus Glas
( SiO2 ) , in einem Substrathalter ( Carrier ) fixiert und dann einem sauren und/oder alkalischen Ätzmedium ausgesetzt .
Problematisch bei solchen Ätzverfahren sind die übl icherweise auftretenden Ätzmarken . Solche auch als Abschaffungen bezeichneten Ätzmarken werden durch die Fixierung der Substrate im Substrathalter erzeugt . Um ätzmarkenfreie Substrate zu erhalten, sind aufwändige Nachbehandlungsschritte wie zum Beispiel ein Beschneiden oder Schlei fen der geätzten Substrate notwendig .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Ätzen von Substraten zu verbessern, insbesondere eine ef fi ziente Herstellung von Substraten ohne Ätzmarken zu ermöglichen .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und ein System zum Substratätzen sowie einen Substrathalter gemäß den unabhängigen Ansprüchen .
Bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der folgenden Beschreibung . Bei einem Verfahren zum Substratätzen gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Substratrohling in einem Substrathalter angeordnet und eine Substratrohlingoberfläche mit einem Ätzmedium behandelt . Erfindungsgemäß wird der Substratrohling vor der Behandlung mit dem Ätzmedium mit Laserstrahlung entlang einer Außenkontur eines Zielsubstrats bestrahlt , sodass sich das Zielsubstrat bei der Behandlung mit dem Ät zmedium, insbesondere selbsttätig, aus dem Substratrohling herauslöst .
Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz , einen Substratrohling mithil fe von Laserstrahlung derart vorzubehandeln, dass die Ätzwirkung eines Ätzmediums auf den Substratrohling in einem oder mehreren vorgegebenen Bereichen auf der Substratrohlingoberfläche verstärkt oder beschleunigt wird . Zweckmäßigerweise wird der Substratrohling derart bestrahlt , dass ein Stück des Substratrohlings , welches mit einem Zielsubstrat korrespondiert , bei der Ätzbehandlung herausgeätzt wird oder werden kann . Ein derartiges ätzbedingtes Herauslösen des Zielsubstrats aus dem Substratrohling ermöglicht eine Fixierung des Substratrohlings in einem Substrathalter, bei der das Zielsubstrat nicht abgeschattet wird . Anders gesagt kann der Substratrohling derart im Substrathalter angeordnet werden, dass ein Bereich des Substratrohlings , der mit dem später herausgelösten Zielsubstrat korrespondiert , nicht vom Substrathalter kontaktiert wird .
Vorzugsweise wird die Laserstrahlung entlang einer Außenkontur des Zielsubstrats auf den Substratrohling eingestrahlt . Beispielsweise können Bereiche auf der Substratrohlingoberfläche bestrahlt werden, die auf der gewünschten Außenkontur des Zielsubstrats liegen oder zusammen die Außenkontur in einer diskreten Weise abbilden . Es hat sich gezeigt , dass sich mithil fe der Laserbestrahlung molekulare Bindungen des Substrat- materials schwächen oder lösen lassen . Dies kann es dem Ätzmedium erleichtern, Substratmaterial oder Bestandteile davon in diesen Bereichen zu lösen . Die Stärke der Modi fikation des Substratmaterials - und damit die ( lokale ) Ätzwirkung des Ätzmediums - lässt sich zum Beispiel durch entsprechende Wahl von Laserparametern wie etwa Wellenlänge , Leistung oder Pulsenergie , Pulsdauer, Fokusposition und/oder dergleichen aufwandsarm realisieren .
Es ist zweckmäßig, den Substratrohling derart im Substrathalter anzuordnen, dass der von der Außenkontur umschlossene Bereich nicht vom Substrathalter kontaktiert wird . Dadurch können Ätzmarken auf dem Zielsubstrat zuverlässig und auf einfache Weise vermieden werden .
In bevorzugter Weise bleibt der Substratrohling derart im Substrathalter angeordnet , bis das Zielsubstrat aus dem Substratrohling herausgelöst ist . Dabei ist es zweckmäßig, dass die Ätzbehandlung beendet wird, unmittelbar nachdem das Zielsubstrat herausgelöst wurde . Dadurch kann vermieden werden, dass das Zielsubstrat innerhalb des Ätzmediums in länger andauernden Kontakt mit dem Substrathalter kommt , wodurch Ätzmarken auf dem Zielsubstrat entstehen könnten .
Nachfolgend werden bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung und deren Weiterbildungen beschrieben, die j eweils , soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können .
In einer bevorzugten Aus führungs form wird der Substratrohling vor der Anordnung im Substrathalter mit der Laserstrahlung bestrahlt . Dies kann die Bestrahlung des Substratrohl ings erleichtern und/oder die Präzision bei der Bestrahlung erhöhen . In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird der Substratrohling derart mit der Laserstrahlung entlang der Außenkontur des Zielsubstrats bestrahlt , dass bei der Behandlung des Substratrohlings mit dem Ätzmedium Durchgangslöcher im Substratrohling entlang der Außenkontur des Zielsubstrats erzeugt werden . Anders gesagt kann der Substratrohling derart bestrahlt werden, dass sich im Substratrohling beim Ätzen Durchgangslöcher bilden, die entlang der Außenkontur angeordnet , insbesondere aufgereiht , sind . Zweckmäßigerwei se wird der Substratrohling dazu mit Laserpulsen bestrahlt . Dies ist auch vorteilhaft , da hierdurch ein besonders hoher Energieeintrag pro Zeiteinheit erzielbar ist .
Im Verlauf der Ätzbehandlung können sich die Durchgangslöcher immer weiter ausbilden . Insbesondere können die Durchgangslöcher wachsen, d . h . ihr Durchmesser kann zunehmen . Zweckmäßigerweise dauert die Ätzbehandlung an, bis sich benachbarte Durchgangslöcher miteinander verbinden, d . h . die Materialschicht zwischen zwei Durchgangslöchern im Wesentlichen vollständig abgeätzt ist und sich das Zielsubstrat dadurch aus dem Substratrohling herauslöst . Das Erzeugen von, insbesondere anwachsenden, Durchgangslöchern beim Ätzen erlaubt dabei ein besonders zuverlässiges und schonendes Herauslösen des Zielsubstrats .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird der Substratrohling derart mit der Laserstrahlung entlang der Außenkontur des Zielsubstrats bestrahlt , dass bei der Behandlung des Substratrohlings mit dem Ätzmedium Durchgangslöcher im Substratrohling entlang der Außenkontur des Zielsubstrats in einem vorgegebenen Abstand zueinander erzeugt werden . Zweckmäßigerweise verbinden sich benachbarte Durchgangslöcher mitei- nander nach einer vorgegebenen Behandlungsdauer des Substratrohlings mit dem Ätzmedium . Durch die Wahl des Abstands zwischen benachbarten Auf tret fpunkten, in deren Bereich die Laserstrahlung auf die Substratrohlingoberfläche tri f ft und beim Ätzen die Durchgangslöcher erzeugt werden, läs st sich die gewünschte Behandlungsdauer besonders leicht festlegen .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird das Zielsubstrat ätzmarkenfrei , insbesondere im Wesentl ichen ätzmarkenfrei , aus dem Substratrohling herausgelöst . Der Substratrohling kann insbesondere - etwa mithil fe eines entsprechend ausgebildeten Substrathalters - derart gehalten und/oder die Substratrohlingoberfläche derart bestrahlt und/oder mit dem Ätzmedium behandelt werden, dass sich das Zielsubstrat ätzmarkenfrei aus dem Substratrohling herauslöst . Dadurch kann eine Nachbehandlung, die auf die Entfernung solcher Ätzmarken abzielt , eingespart werden .
In bevorzugter Weise wird die Behandlungsdauer auf die Geschwindigkeit eines Ätzprozesses an unbestrahlten Abschnitten der Substratrohlingoberfläche abgestimmt . Insbesondere kann die Behandlungsdauer an eine gewünschte Stärke der Ätzbehandlung der Substratrohlingoberfläche in unbestrahlten Abschnitten angepasst werden . Dadurch ist ein Herauslösen des Zielsubstrats aus dem Substratrohling zu einem Zeitpunkt erzielbar, zu dem auch der Ätzprozess an der unbestrahlten Substratrohlingoberfläche abgeschlossen wird . Anders gesagt ist es so möglich, das Herauslösen des Zielsubstrats und das Beenden des „konventionellen" Ätzprozesses etwa zur Oberflächenmodi fikation im Wesentlichen zu synchronisieren .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird der Substrathalter zum Behandeln der Substratrohlingoberfläche mit dem Ätzmedium in ein Ätzmediumbad eingebracht . Der Substrathalter wird zweckmäßigerweise aus dem Ätzmediumbad entfernt , unmittelbar nachdem sich das Zielsubstrat aus dem Substratrohling herausgelöst hat . Beispielsweise kann der Substrathalter aus dem Ätzmediumbad entnommen werden, unmittelbar nachdem die vorgegebene Behandlungsdauer erreicht ist . Dadurch lässt sich verhindern, dass die Oberfläche des Zielsubstrats stärker als gewünscht geätzt wird und/oder Ätzmarken auf dem herausgelösten und gegebenenfalls nun den Substrathalter kontaktierenden Zielsubstrats entstehen .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird das herausgelöste Zielsubstrat mithil fe des Substrathalters aufgefangen . Zweckmäßigerweise weist der Substrathalter dazu eine Auf fangvorrichtung auf . Beispielsweise kann der Substrathalter einen oder mehrere Auf f angelemente , die neben und/oder unterhalb des im Substrathalter angeordneten Substratrohlings pos itioniert sind, aufweisen . Diese Auf f angelemente können etwa als Sti fte ausgebildet sein . Das Zielsubstrat kann somit nach dem Herauslösen aus dem Substratrohling fallen, wobei es von den Auf f angelementen sicher aufgefangen und geführt wird .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird der Substratrohling durch die Anordnung im Substrathalter derart gehalten, dass bei hori zontaler Ausrichtung des Substrathalters die Substratrohlingoberfläche gegenüber der Senkrechten geneigt ist . Anders gesagt wird der Substratrohling im Substrathalter schräg gehalten, sodass das Zielsubstrat nach dem Herauslösen aus dem Substratrohling heraus fallen kann . Eine derartige Anordnung des Substratrohlings im Substrathalter kann das Herauslösen deutlich erleichtern . Insbesondere lässt sich so sicherstellen, dass das Herauslösen selbsttätig und gerichtet geschieht . Damit lässt sich die Verfahrensef fi z ienz erhöhen . In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist die Substratrohlingoberfläche - durch die Anordnung des Substratrohlings im Substrathalter bei dessen hori zontaler Ausrichtung - um einen Winkel zwischen 0 ° und einschließlich 90 ° , vorzugsweise zwischen einschließlich 10 ° und einschließlich 90 ° , gegenüber der Senkrechten geneigt . Versuche haben gezeigt , dass hierdurch ein besonders zuverlässiges Herauslösen des Zielsubstrats aus dem Substratrohling möglich ist . Insbesondere kann bei einer Neigung von 10 ° oder mehr ein Verkanten des Zielsubstrats am verbleibenden Substratrohling, d . h . dem zurückbleibenden „Rahmen" , zuverlässig vermieden oder das Ris iko eines solchen Verkantens zumindest reduziert werden .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird die Laserstrahlung derart eingestrahlt , dass sich das Zielsubstrat nach einer vorgegebenen Behandlungsdauer mit dem Ätzmedium aus dem Substratrohling herauslöst . Zweckmäßigerweise wird die vorgegebene Behandlungsdauer dabei kürzer oder im Wesentlichen gleich einer Zeitdauer gewählt , die für eine gewünschte Ätzwirkung auf die Substratrohlingoberfläche in einem unbestrahlten Abschnitt notwendig ist . Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Zielsubstrat zum Ende des gewünschten Ätzprozesses etwa zur Oberflächenmodi fikation aus dem Substratrohling herausgelöst wird .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird der Substratrohling nur auf einer Seite im Wesentlichen senkrecht zur Substratrohlingoberfläche mit Laserstrahlung bestrahlt . Dabei kann die Eindringtiefe der Laserstrahlung in den Substratrohling und damit gegebenenfalls auch die Tiefe , bis zu der eine Modi fikation des Substratmaterials im Hinblick auf eine Wirkung durch das Ätzmedium stattfindet , durch Wahl der Laserpa- rameter eingestellt werden . Eine Bestrahlung des Substratrohlings auf nur einer Seite kann das Verfahren beschleunigen und/oder den Aufwand zur Laserbestrahlung verringern .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird der Substratrohling auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten im Wesentlichen senkrecht zur Substratrohlingoberfläche mit Laserstrahlung bestrahlt . Auch hier kann die Eindringtiefe der Laserstrahlung auf beiden Seiten, gegebenenfalls unabhängig voneinander, eingestellt werden . Eine beidseitige Bestrahlung des Substratrohlings ermöglicht ein zielgerichtetes Ätzen entlang der Außenkontur sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite des Substratrohlings und damit ein schnel leres Herauslösen des Zielsubstrats bei der Behandlung mit dem Ätzmedium .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird die Bestrahlung auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten mit unterschiedlichen Laserparametern durchgeführt . Beispielsweise können die Laserparameter derart gewählt werden, dass die Eindringtiefe der Laserstrahlung auf der einen Seite größer ist als die Eindringtiefe der Laserstrahlung auf der gegenüberliegenden Seite des Substratrohlings . Dies kann zur Einflussnahme auf zur Auslösung des Zielsubstrats nötige Behandlungsdauer mit dem Ätzmedium genutzt werden . Insbesondere ist es dadurch möglich, die nötige Behandlungsdauer zu steuern . Beispielsweise kann hierdurch die nötige Behandlungsdauer verkürzt werden, indem der Ätzprozess auf beiden Substratseiten stattfindet .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form tref fen bei der Bestrahlung des Substratrohlings mit Laserstrahlung entlang der Außenkontur des Zielsubstrats Laserpulse zumindest ab- schnittsweise im Bereich von regelmäßig beabstandeten Auftref fpunkten auf die Substratrohlingoberfläche . Der Abstand kann dabei materialabhängig gewählt sein . Der Abstand zwischen benachbarten Auf tref fpunkten kann beispielsweise 1 pm bis 15 pm, vorzugsweise 2 pm bis 10 pm, insbesondere 3 pm bis
5 pm, betragen . Zweckmäßigerweise liegen die Auf tre f fpunkte zumindest abschnittsweise dabei auf einer geraden Linie . Dadurch kann eine gleichmäßige Ätzung entlang der Außenkontur erzielt werden .
Grundsätzlich sind aber auch andere , gegebenenfalls sogar unregelmäßige , Anordnungen der Auf tref fpunkte denkbar . Beispielsweise können die Auf tref fpunkte abschnittswei se auch entlang einer gekrümmten Linie verlaufen . Die Anordnung der Auf tref fpunkte kann insbesondere vom Substratmaterial und/oder den Geometrieanforderungen abhängen .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form tref fen bei der Bestrahlung des Substratrohlings mit Laserstrahlung entlang der Außenkontur des Zielsubstrats Laserpulse im Bereich von, vorzugsweise zumindest abschnittsweise regelmäßig beabstandeten, Auf tref fpunkten auf die Substratrohlingoberfläche . Zweckmäßigerweise liegen die Auf tref fpunkte zumindest abschnittsweise auf zwei oder mehr zueinander parallel verlaufenden Linien . Eine derartige Bestrahlung des Substratrohlings erlaubt die Modi fikation des Substratmaterials im Hinblick auf die Wirkung des Ätzmediums auf einer größeren Fläche um den Bereich herum, der mit dem Zielsubstrat korrespondiert . Insbesondere kann die Wirkung des Ätzmediums so entlang eines breiten „Bands" um das Zielsubstrat herum verstärkt oder beschleunigt werden . Bei der Ätzbehandlung kann dadurch ein breiterer Spalt zwischen dem Zielsubstrat und dem verbleibenden Substratrohling entstehen . Dies ist besonders bei einem dicken Substratrohling von Vorteil , da hierdurch ein Verkanten des Zielsubstrats beim Herauslösen vermeidbar oder ein Verkantungsrisiko zumindest verminderbar ist . Zudem kann so auch Einfluss auf die zur vollständigen Auslösung des Zielsubstrats benötigte Behandlungsdauer genommen werden .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird die Substratoberfläche mit einem Ätzmedium behandelt , welches eine alkalische Verbindung enthält , beispielsweise Kaliumhydroxid (KOH) , Tetramethylammoniumhydroxid ( TMAH) , Natriumhydroxid (NaOH) und/oder Lithiumhydroxid ( LiOH) . Dadurch kann das Zielsubstrat besonders zuverlässig herausgelöst werden . Insbesondere kann ein solches Ätzmedium ein besonders kontrolliertes Ätzen - und damit ein kontrolliertes Herauslösen des Zielsubstrats - ermöglichen .
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird die Substratrohlingoberfläche bei einer Temperatur von 90 ° C oder mehr, vorzugsweise von 110 ° C oder mehr, insbesondere von 120 ° C oder mehr, mit dem Ätzmedium behandelt . Besonders bevorzugt wird die Substratrohlingoberfläche bei etwa 120 ° C mit dem Ätzmedium behandelt . Dazu kann beispielsweise ein Ätzmediumbad auf eine solche Temperatur gebracht und der Substratrohling in das Ätzmediumbad eingetaucht werden . Bei einer solchen Temperatur kann das Ätzmedium zuverlässig und kontrolliert auf die bestrahlten Bereiche auf der Substratrohlingoberfläche einwirken . Durch die Wahl einer hohen Temperatur des Ätzmediums , etwa von 110 ° C oder sogar von 120 ° C, kann der Ätzvorgang gegebenenfalls beschleunigt werden, insbesondere gegenüber konventionellen Ätzverfahren .
Es kann zweckmäßig sein, die Substratrohlingoberfläche bei einer Temperatur zwischen 90 ° C und 190 ° C, vorzugsweise zwischen 110 ° C und 170 ° C, insbesondere zwischen 120 ° C und 150 ° C, mit dem Ätzmedium zu behandeln . Beim Arbeiten in diesen Temperaturbereichen kann vermieden werden, dass es zur übermäßigen Verdampfung des Ätzmediums kommt . Zudem ist eine noch stärkere Erwärmung des Ätzmediums unverhältnismäßig energieintensiv hinsichtlich einer verbesserten Ätzwirkung .
Welcher Temperaturbereich gewählt wird, kann dabei anwendungs- bzw . substratspezi fisch sein . Konventionelle Displaygläser können beispielsweise gut bei etwa 120 ° C geätzt werden . Bestimmte Keramikgläser, bei denen der Ätzvorgang langsamer abläuft , können j edoch entsprechend höhere Temperaturen erfordern .
Ein System zum Substratätzen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist eine Laservorrichtung auf , die derart zur Bestrahlung eines Substratrohlings mit Laserstrahlung entlang einer Außenkontur eines Zielsubstrats eingerichtet ist , dass sich das Zielsubstrat bei einer Behandlung mit einem Ätzmedium aus dem Substratrohling, insbesondere selbsttätig, herauslöst . Weiter umfasst das System zweckmäßigerweise einen Substrathalter, in dem der Substratrohling anordenbar ist , und eine Ätzvorrichtung, die zur Behandlung des bestrahlten und im Substrathalter angeordneten Substratrohlings mit dem Ätzmedium eingerichtet ist . Mit einem solchen System können Substrate beispielsweise mit gewünschten, durch die Ätzung erhaltenen Oberflächeneigenschaften hergestellt werden, die keine Ätzmarken tragen .
Die Laservorrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Festkörperlaser, beispielsweise Faserlaser, aufweisen . Zweckmäßigerweise ist die Laservorrichtung dazu eingerichtet , wiederholt einen oder - synchron - mehrere Laserpulse zu erzeu- gen . Vorzugsweise ist die Laservorrichtung weiter dazu eingerichtet , die Lage des Bereichs , in dem der eine oder die mehreren - synchron erzeugten - Laserpulse auf die Substratrohlingoberfläche tref fen, zu ändern, sodass die Außenkontur des Zielsubstrats "abgerastert" werden kann . Zu diesem Zweck kann beispielsweise zumindest ein Teil einer Optik der Laservorrichtung relativ zum Zielsubstrat verschiebbar gelagert oder dazu eingerichtet sein, die Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung zu beeinflussen .
Die Ätzvorrichtung weist zweckmäßigerweise ein Ätzmediumbad auf , in das der Substrathalter samt Substratrohling einbringbar ist .
Ein Substrathalter zum Halten von Substratrohlingen, insbesondere zur Verwendung in dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist eine Auf fangvorrichtung auf , die dazu eingerichtet ist, ein bei einer Behandlung eines gehaltenen Substratrohlings mit einem Ätzmedium aus dem Substratrohling herausgelöstes Zielsubstrat auf zufangen . Mit einem solchen Substrathalter kann das herausgelöste Zielsubstrat sicher und zuverlässig aus dem Ätzmediumbad entnommen und nachbehandelt , zum Beispiel gereinigt und/oder gespült und getrocknet , werden .
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert . Soweit zweckdienlich, sind hierin gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugs zeichen versehen . Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele beschränkt - auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale . Die bisherige Beschreibung wie auch die nachfolgende Figurenbeschreibung enthalten zahlreiche Merkmale , die in den abhängigen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind . Diese Merkmale wie auch alle übrigen oben und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung o f fenbarten Merkmale wird der Fachmann j edoch auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfügen . Insbesondere sind alle genannten Merkmale j eweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, dem System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und dem Substrathalter gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kombinierbar .
Es zeigen, zumindest teilweise schematisch :
Fig . 1 ein Beispiel eines Verfahrens zum Substratätzen mithil fe eines entsprechenden Systems ;
Fig . 2 ein Beispiel eines mit Laserstrahlung bestrahlten Substratrohlings in einer Draufsicht ;
Fig . 3 ein Beispiel des mit Laserstrahlung bestrahlten Substratrohlings aus Figur 2 in einem Querschnitt ;
Fig . 4 ein Beispiel einer Ätzbehandlung eines Substratrohlings mit einem Ätzmedium; und
Fig . 5 ein Beispiel eines Substrathalters .
Figur 1 zeigt ein Beispiel eines Systems 1 zur Durchführung eines Verfahrens 100 zum Substratätzen . Das System 1 weist eine Laservorrichtung 20 , einen Substrathalter 30 , eine Ätzvorrichtung 40 und - optional - eine Nachbehandlungsvorrichtung 50 auf .
In dem mit diesem System 1 durchführbaren Verfahren 100 wird bei einem Verfahrensschritt S 1 ein Substratrohling 2 , etwa ein Glasplättchen, mit Laserstrahlung 3 bestrahlt . Zweckmäßigerweise wird dazu die Laservorrichtung 20 eingesetzt . Die Laservorrichtung 20 kann zur Erzeugung der Laserstrahlung 3 einen beliebigen geeigneten Laser, beispielsweise einen Faserlaser, aufweisen . Die Laserstrahlung 3 umfasst vorzugsweise eine Viel zahl von Laserpulsen, die sukzessive auf eine Substratrohlingoberfläche 4 auftref fen .
Der Substratrohling 2 wird mit der Laserstrahlung 3 , insbesondere den Laserpulsen, entlang einer Außenkontur ( siehe Figur 2 ) eines Zielsubstrats 5 bestrahlt . Zweckmäßigerweise wird die Außenkontur mit der Laserstrahlung 3 , insbesondere den Laserpulsen, sukzessive „abgerastert" . Anders gesagt ist es bevorzugt , wenn die Laserstrahlung 3 zum Beispiel im Bereich von regelmäßig beabstandeten Auf tref fpunkten ( siehe Figur 4 ) auf die Substratrohlingoberfläche 4 auftri f ft , wobei die Lage der Auf tref fpunkte mit der Außenkontur korrespondiert . Die Bereiche , in denen die Laserstrahlung 3 auf die Substratoberfläche 4 auftri f ft , können die Außenkontur also diskret abbilden .
Zweckmäßigerweise wird der Substratrohling 2 derart mit Laserstrahlung 3 bestrahlt , dass sich das Zielsubstrat 5 bei der Behandlung mit einem Ätzmedium 41 aus dem Substratrohling 2 herauslöst . Dazu kann es notwendig sein, Laserparameter an Eigenschaften des Substratrohlings 2 anzupassen, etwa durch Konfiguration der Laservorrichtung 20 . Es ist beispiel sweise denkbar, Laserparameter an das Material und/oder die Dicke des Substratrohlings 2 anzupassen . Solche Laserparameter können beispielsweise die Leistung, insbesondere Energie pro Laserpuls , die Pulsdauer, der Abstand zwischen den Auf tref fpunkten, die Wellenlänge und/oder dergleichen betref fen .
Durch entsprechende Bestrahlung des Substratrohlings 2 kann das Substratmaterial entlang der Außenkontur, insbesondere im Bereich der Auf tref fpunkte der Laserstrahlung 3 , derart modifiziert werden, dass die Wirkung des Ätzmediums 41 verstärkt und/oder beschleunigt wird . Im Fall von Substraten aus Quarzglas ( Si02 ) lassen sich - bei Einstrahlung mit entsprechender Frequenz - beispielsweise die atomaren Bindungen zwischen Siliziumatomen ( Si ) und Sauerstof f atomen ( 0) zumindest teilweise aufbrechen und/oder abschwächen, sodass sich das Material in diesem Bereich durch einen nachfolgenden nasschemischen Ätzprozess sehr viel schneller lösen lässt . Insbesondere kann die Bestrahlung den Ablauf der folgenden Reaktionen fördern :
SiO2 + 2 NaOH -> Na2SiO3 + H20
SiO2 + 6 HF -> H2SiF6 + 2 H20.
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird der Substratrohling 2 im Substrathalter 30 angeordnet . Beispielsweise kann der Substratrohling 2 in den Substrathalter 30 eingesteckt werden . Der Substrathalter 30 kann zu diesem Zweck eine Haltevorrichtung, etwa in Form von Schlitzen ( siehe Figur 5 ) , aufweisen .
Wie in Figur 1 angedeutet ist , wird der Substratrohling 2 durch die Anordnung im Substrathalter 30 vorzugswei se derart gehalten, dass die Substratrohlingoberfläche 4 bei hori zontaler Ausrichtung des Substrathalters 30 gegenüber der Senkrechten geneigt ist . Dies kann ein Herauslösen des Ziel substrats 5 aus dem Substratrohling 2 in einem weiteren Verfahrensschritt S3 erleichtern .
In diesem Verfahrensschritt S3 wird die Substratrohlingoberfläche 4 mit dem Ätzmedium 41 behandelt , zweckmäßigerweise mithil fe der Ätzvorrichtung 40 . Die Ätzvorrichtung 40 kann dazu ein Ätzmediumbad aus dem Ätzmedium 41 aufweisen . Vorzugsweise wird der Substrathalter 30 samt Substratrohling 2 in das Ätzmediumbad getaucht .
Bei dem Ätzmedium 41 kann es sich um eine alkalische oder eine saure Flüssigkeit handeln . Zur Behandlung von Glassubstraten ist beispielsweise die Verwendung von Kaliumhydroxid (KOH) , Natriumhydroxid (NaOH) oder Flusssäure (HF) denkbar .
Es ist bevorzugt , dass der Substratrohling 2 zumindest für eine vorgegebene Behandlungsdauer in dem Ätzmedium 41 verbleibt . Zweckmäßigerweise hat das Ätzmedium 41 nach Äblauf dieser Behandlungsdauer das Substratmaterial entlang der Außenkontur, insbesondere im Bereich der Auf tref fpunkte der Laserstrahlung 3 , so weit gelöst , dass ein Spalt zwischen dem Zielsubstrat 5 und dem verbleibenden Substratrohling 2 , dem sog . „Rahmen" , entstanden ist . Entsprechend kann sich das Zielsubstrat 5 aus dem Substratrohling 2 herauslösen .
Vorzugsweise wird das herausgelöste Zielsubstrat 5 in einem weiteren, optionalen Verfahrensschritt S4 durch den Substrathalter 30 aufgefangen . Zu diesem Zweck kann der Substrathalter 30 eine Auf fangvorrichtung ( siehe Figur 5 ) aufweisen .
In einem weiteren, optionalen Verfahrensschritt S5 kann der Substrathalter 30 mitsamt dem verbleibenden Substratrohling 2 und dem herausgelösten Zielsubstrat 5 aus dem Ätzmedium 41 entnommen werden . Zweckmäßigerweise wird das Zielsubstrat 5 dann gereinigt , beispielsweise durch Spülung mit einem Spülmedium . Anschließend kann das Zielsubstrat 5 getrocknet werden .
Die Reinigung und/oder die Trocknung kann mithil fe der Nachbehandlungsvorrichtung 50 durchgeführt werden . Die Nachbehand- lungsvorrichtung 50 umfasst dazu zweckmäßigerweise eine Reini- gungs- und Trocknungskammer, die den Substrathalter 30 aufnehmen kann .
Figur 2 zeigt ein erstes Beispiel eines mit Laserstrahlung bestrahlten Substratrohlings 2 in einer Draufsicht , sodass eine Substratrohlingoberfläche 4 sichtbar ist .
Der Substratrohling 2 wurde entlang einer Außenkontur 6 eines Zielsubstrats 5 derart mit der Laserstrahlung bestrahlt , dass sich das Zielsubstrat 5 bei einer Behandlung mit einem Ätzmedium aus dem Substratrohling 2 herauslösen kann . Die Außenkontur 6 ist schraf fiert dargestellt .
Bei der Bestrahlung tri f ft die Laserstrahlung vorzugsweise im Bereich von Auf tref fpunkten ( siehe Figur 4 ) auf die Substratrohlingoberfläche 4 . Die Auf tref fpunkte sind, korrespondierend mit der Außenkontur 6 , vorzugsweise zumindest abschnittsweise linienartig aneinandergereiht . Dort , wo die Laserstrahlung auf die Substratrohlingoberfläche 4 auftri f ft und das Substratmaterial entsprechend modi fi ziert , wird eine Ätzwirkung des Ätzmediums zweckmäßigerweise verstärkt oder beschleunigt .
Im gezeigten Beispiel liegen die Auf tref fpunkte auf drei verschiedenen Linien 7a, 7b, 7c, die abschnittsweise parallel zueinander verlaufen . Zweckmäßigerweise sind alle auf derselben Linie 7a, 7b, 7c liegenden Auf tref fpunkte gleichmäß ig voneinander beanstandet . Die Linien 7a, 7b, 7c sind gepunktet dargestellt , wobei j eder Punkt als Auf tref fpunkt aufge fasst werden kann . Wie in Figur 2 gezeigt sind die Linien 7a, 7b, 7c vorzugsweise geschachtelt angeordnet , d . h . ineinander liegend . Anders gesagt kann eine äußere Linie 7a und eine innere Linie 7c vorgesehen sein . Die innere Linie 7c begrenzt dabei das ( spätere ) Zielsubstrat 5 , während die Lage der äußeren Linie 7a relativ dazu die Breite eines bei der Ätzbehandlung entstehenden Spalts zwischen dem Zielsubstrat 5 und dem verbleibenden Substratrohling 2 bestimmt . Um ein gleichmäßiges Entstehen des Spalts zu ermöglichen, kann es j e nach gewünschter Breite des Spalts vorgesehen sein, zwischen der äußeren und inneren Linie 7a, 7c wie im vorliegenden Beispiel ebenfalls Laserstrahlung auf die Substratrohlingoberfläche 4 auftref fen zu lassen . Die entsprechenden Auf tref fpunkte können, wie im vorliegenden Beispiel , auf einer Linie 7b oder aber auch auf mehreren weiteren Linien liegen . Grundsätzlich ist es aber auch möglich, den Substratrohling 2 derart zu bestrahlen, dass Laserstrahlung lediglich im Bereich von Auf tref fpunkten, die auf nur zwei verschiedenen Linien 7a, 7c oder sogar auf nur einer Linie 7a liegen, auf die Substratrohlingoberfläche 4 auftri f ft .
Figur 3 zeigt ein Beispiel des mit Laserstrahlung bestrahlten Substratrohlings 2 aus Figur 2 in einem Querschnitt . Rein zum Zwecke der Erläuterung sind hierbei verschiedene Bestrahlungsoptionen illustriert .
Zum einen ist es möglich, den Substratrohling 2 nur auf einer Seite mit der Laserstrahlung zu bestrahlen . Dies ist durch die gestrichelte Linie angedeutet , welche die Eindringtiefe von Laserstrahlung im Bereich von Auf tref fpunkten, die auf der inneren, das Zielsubstrat 5 begrenzenden Linie 7c liegen, illustriert .
Mit „Eindringtiefe" ist hier insbesondere eine Tiefe oder ein
Tiefenbereich gemeint , in welcher die Laserstrahlung mit dem Substratmaterial besonders stark wechselwirkt . Anders gesagt meint „Eindringtiefe" zweckmäßigerweise diej enige Tiefe oder denj enigen Tiefenbereich, in der das Substratmaterial derart modi fi ziert wird, dass eine Ätzwirkung des Ätzmediums verstärkt oder beschleunigt wird .
Die Eindringtiefe kann durch die Wahl entsprechender Laserparameter eingestellt werden, zum Beispiel durch Anpassen der Wellenlänge , der Leistung oder Pulsenergie , der Pul sdauer und/oder dergleichen, insbesondere der Fokusposition bzw . Fokustiefe in Bezug auf die Substratrohlingoberfläche 4 .
Zum anderen ist es möglich, den Substratrohling 2 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten, d . h . sowohl auf der Vorderais auch auf der Rückseite , zu bestrahlen . Eine solche beidseitige Bestrahlung ist durch die gestrichelten Linien angedeutet , welche die Eindringtiefe von Laserstrahlung im Bereich von Auf tref fpunkten, die einerseits auf der mittleren Linie 7b oder auf der äußere Linie 7a, andererseits auf damit korrespondieren, gegenüberliegenden Linien 7b ' , 7a ' liegen, illustrieren .
Bei der beidseitigen Bestrahlung ist es grundsätzlich möglich, eine symmetrische Bestrahlung vorzunehmen ( siehe Linien 7b, 7b ' ) . Es ist j edoch auch denkbar, eine asymmetrische Bestrahlung vorzunehmen ( siehe Linien 7a, 7a ' ) . Bei einer solchen asymmetrischen Bestrahlung kann die Eindringtiefe der Laserstrahlung auf einer Seite größer sein als die Eindringtiefe auf der anderen, gegenüberliegenden Seite .
Wie in Figur 3 gezeigt können die verschiedenen Bestrahlungsoptionen gemeinsam angewendet werden . Es ist j edoch auch denkbar, ausschließlich ein- oder zweiseitig sowie - bei beidseitiger Bestrahlung - ausschließlich symmetrisch oder asymmetrisch zu bestrahlen .
Durch das Einstrahlen entlang zwei oder mehr zumindest abschnittsweise parallel verlaufenden Linien 7a, 7b, 7c ist insbesondere die zum Auslösen des Zielsubstrats benötigte Behandlungsdauer beeinflussbar . Grundsätzlich kann, j edenfalls bis zu einer gewissen Grenze , mit zunehmender Linienzahl - d . h . mit breiterem Spalt - eine schnellere Auslösung des Zielsubstrats aus dem Substratrohling erreicht werden . Alternativ o- der zusätzlich kann die Behandlungsdauer aber auch durch die gewählte Eindringtiefe (n) der Laserstrahlung beeinf lusst werden .
Figur 4 zeigt ein Beispiel einer Ätzbehandlung eines Substratrohlings mit einem Ätzmedium . Der Substratrohl ing wurde vor der Ätzbehandlung mit Laserstrahlung bestrahlt . Dadurch ist das Substratmaterial in den schraf fiert dargestellten Bereichen 8 , in denen die Laserstrahlung auf eine Substratrohlingoberfläche 4 tri f ft , zweckmäßigerweise derart modifi ziert , dass die Ätzwirkung des Ätzmediums verstärkt oder beschleunigt wird . Bei der Ätzbehandlung wird Substratmaterial entsprechend verstärkt in den Bereichen 8 gelöst . Auf diese Weise können sich in den Bereichen 8 Durchgangslöcher 9 im Substratrohling ausbilden .
Bei fortschreitender Behandlung des Substratrohlings mit dem Ätzmedium wachsen die Durchgangslöcher 9 zweckmäßigerweise an . Anders gesagt können sich die Durchgangslöcher 9 zunehmend ausdehnen . Dies ist in Figur 4 durch die gestrichelten Kreise angedeutet . Abhängig vom Abstand benachbarter Auf tref fpunkte , in deren Bereich 8 die Laserstrahlung auf die Substratroh- lingoberf lache 4 tri f ft , können sich benachbarte Durchgangslöcher 9 früher oder später miteinander verbinden . Anders gesagt löst sich bei fortschreitender Ätzbehandlung die Materialschicht zwischen benachbarten Durchgangslöchern 9 im Wesentlichen vollständig .
Dieser Mechanismus führt zweckmäßigerweise zur Bildung eines Spalts zwischen dem verbleibenden Substratrohling und einem Zielsubstrat , dessen Außenkontur mit der Aneinanderreihung der Auf tref fpunkte korrespondiert . Entsprechend kann sich das Zielsubstrat aus dem Substratrohling herauslösen .
In dem Beispiel aus Figur 4 sind die Auf tref fpunkte regelmäßig auf der Substratrohlingoberfläche 4 angeordnet . Insbesondere liegen die Auf tref fpunkte hier auf einer gestrichelt dargestellten Linie 7 und weisen einen vorgegebenen Abstand zu den j eweils benachbarten Auf tref fpunkten auf . Entsprechend regelmäßig sind auch die Bereiche 8 um die Auf tref fpunkte herum, in denen die Laserstrahlung auf die Substratrohlingoberfläche 4 auftri f ft , angeordnet , und entsprechend regelmäßig entstehen auch die Durchgangslöcher 9 .
Die Behandlungsdauer, die zur Verbindung der Durchgangslöcher 9 und der damit verbundenen Herauslösung des Z ielsubstrats notwendig ist , kann insbesondere durch Wahl des Abstands zwischen benachbarten Auf tref fpunkten bzw . Bereichen 8 vorgegeben werden . Insofern lässt sich die Behandlungsdauer auf einen gewünschten Ef fekt des Ätzmediums auf Abschnitte der Substratrohlingoberfläche 4 , die nicht mit Laserstrahlung bestrahlt werden - d . h . unmodi fi ziert sind - , abstimmen . Anders gesagt kann die Behandlungsdauer durch Vorgabe des Abstands zwischen benachbarten Auf tref fpunkten bzw . Bereichen 8 so eingestellt werden, dass sich das Zielsubstrat im Wesentlichen zeitgleich mit dem Erzielen des gewünschten Ätzef fekts in unmodi fi zierten Abschnitten des Substratrohlings herauslöst .
Figur 5 zeigt ein Beispiel eines Substrathalters 30 in einer Seitenansicht . Der Substrathalter 30 weist eine Haltevorrichtung 31 zum Halten von Substratrohlingen 2 auf und eine Auffangvorrichtung 32 zum Auf fangen von aus den Substratrohlingen 2 bei einer Behandlung mit einem Ätzmedium herausgelösten Zielsubstraten 5 . Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Substratrohling 2 und ein Zielsubstrat 5 dargestellt .
Die Haltevorrichtung 31 ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass gehaltene Substratrohlinge 2 in einem Bereich, der mit dem heraus zulösenden Zielsubstrat 5 korrespondiert , nicht kontaktiert werden . Zweckmäßigerweise weist die Haltevorrichtung 31 dazu eine Viel zahl von Schlitzen 33 auf , in welche die Substratrohlinge 2 eingesteckt werden können . Dadurch kann sich ein Kontakt des Substrathalters 30 mit den Substratrohlingen 2 auf einen schmalen Strei fen am Rand der Substratrohlinge 2 beschränken . Beispielsweise können die Substratrohlinge 5 derart in die Schlitze eingesteckt werden, dass ein ein Kontakt des Substrathalters ( 30 ) mit den Substratrohlingen ( 2 ) auf einen Abschnitt beschränkt bleibt , der außerhalb eines mit dem heraus zulösenden Zielsubstrat ( 5 ) korrespondierenden Bereichs liegt . Der mit dem heraus zulösen Zielsubstrat 5 korrespondierende Bereich bleibt dabei unbeeinträchtigt (vgl . Figur 2 ) . Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist vorliegend nur ein Teil der Schlitze 33 mit einem Bezugs zeichen versehen .
Die Schlitze 33 sind zweckmäßigerweise in wenigstens einem - im vorliegenden Beispiel zwei - Querträgern 34 vorgesehen, welche zwischen zwei Seitenwänden 36 des Substrathalters 30 angeordnet sind . Bei zwei oder mehr Querträgern 34 fluchten j eweils zwei der Schlitze 33 in unterschiedlichen Querträgern 34 miteinander, sodass in diesen zwei Schlitze 33 genau ein Substratrohling 2 angeordnet werden kann .
Die Haltevorrichtung 31 ist zweckmäßigerweise dazu eingerichtet , die Substratrohlinge 2 derart zu halten, dass bei waagrechter Ausrichtung des Substrathalters 30 eine Substratrohlingoberfläche 4 gegenüber der Senkrechten geneigt ist . Zu diesem Zweck können die Schlitze 33 entsprechend schräg in die Querträger 34 eingebracht sein . Vorzugsweise sind die Schlitze 33 dabei derart ausgerichtet , dass eine Neigung der Substratrohlingoberfläche 4 gegenüber der Senkrechten von mehr als 0 ° , vorzugsweise 10 ° oder mehr, maximal j edoch 90 ° erzielt wird .
Der Substrathalter 30 weist ferner eine Brücke 35 auf , auf der die , insbesondere in den Schlitzen 33 der Haltevorrichtung 31 gehaltenen, Substratrohlinge 2 mit einem unteren Ende abstellbar sind . Auch die Brücke 35 verbindet die Seitenwände 36 . Vorzugsweise weist die Brücke 35 , wie in Figur 5 dargestellt , ebenfalls Schlitze 33 auf , sodass die Enden der Substratrohlinge 2 bei Anordnung in den Schlitzen 33 der Querträger 34 ebenfalls fixierbar sind .
Gegebenenfalls können auch mehrere Brücken 35 und Querträger 34 hintereinander, d . h . in einer Richtung senkrecht zu Figurenebene , angeordnet sein, um die Kapazität des Substrathalters 30 zu erhöhen .
Die Auf fangvorrichtung 32 weist vorzugsweise eine Vielzahl von Auf f angelementen 37 auf , von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Teil mit Bezugs zeichen versehen ist . Die Auffangelemente 37 sind im vorliegenden Beispiel als Sti fte aus- gebildet , die hori zontal aus wenigstens einem, vorl iegend beiden, Querträgern 34 hervorragen . Die Auf f angelemente 37 sind zweckmäßigerweise benachbart zu den Schlitzen 33 angeordnet . Dabei kann pro Schlitz 33 und Querträger 34 ein Auf fangelement 37 vorgesehen sein . Anders gesagt kann j edem Schlitz 33 in einem Querträger 34 ein Auf fangelement 37 zugeordnet sein . Grundsätzlich sind j edoch auch mehrere Auf f angelemente 37 pro Schlitz 33 denkbar .
Nach dem Herauslösen aus dem Substratrohling 2 kann das Zielsubstrat 5 so mit einem unteren Ende auf die Brücke 35 fallen, während es seitlich von den Auf f angelementen 37 gehalten wird .
Zweckmäßigerweise weist die Brücke 35 eine Mehrzahl an Vertiefungen 38 auf , von denen j ede zur Fixierung eines herausgelösten Zielsubstrats 5 eingerichtet ist . Eine Fixierung ist hierbei insbesondere eine Stabilisierung der Position des herausgelösten Zielsubstrats 5 in der Hori zontalen . Anders gesagt kann durch die Fixierung eine Bewegung insbesondere eines der Brücke 35 zugewandten Endes des Zielsubstrats 5 entlang der Brücke 35 unterbunden oder zumindest erschwert werden .
Die Vertiefungen 38 können derart ausgebildet sein, insbesondere derart angeordnet , dass ein aus dem Substratrohling 2 herausgelöstes Zielsubstrat 5 , insbesondere selbsttätig, in eine der Vertiefungen 38 rutscht . Dazu kann j eweils eine Vertiefung 38 benachbart zu einem Schlitz 33 in der Brücke 35 vorgesehen sein . Bezugs zeichenliste
1 System
2 Substratrohling
3 Laserstrahlung
4 Substratrohlingoberfläche
5 Zielsubstrat
6 Außenkontur
7 Linie
7a äußere Linie
7a ' äußere Linie
7b mittlere Linie
7b ' mittlere Linie
7c innere Linie
8 Bereich
9 Durchgangsloch
20 Laservorrichtung
30 Substrathalter
31 Haltevorrichtung
32 Auf fangvorrichtung
33 Schlitz
34 Querträger
35 Brücke
36 Seitenwand
37 Auf fangelement
38 Vertiefung
40 Ätzvorrichtung
41 Ätzmedium
50 Nachbehandlungsvorrichtung
100 Verfahren
S 1-S5 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zum Substratätzen, bei dem ein Substratrohling (2) in einem Substrathalter (30) angeordnet (S2) und eine Substratrohlingoberfläche (4) mit einem Ätzmedium (41) behandelt (S3) wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Substratrohling (2) vor der Behandlung mit dem Ätzmedium (41) mit Laserstrahlung (3) entlang einer Außenkontur (6) eines Zielsubstrats (5) bestrahlt (Sl) wird, sodass sich das Zielsubstrat (5) bei der Behandlung mit dem Ätzmedium (41) aus dem Substratrohling (2) herauslöst.
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Substratrohling (2) derart mit der Laserstrahlung (3) entlang der Außenkontur (6) des Zielsubstrats (5) bestrahlt wird, dass bei der Behandlung des Substratrohlings (2) mit dem Ätzmedium (41) Durchgangslöcher (9) im Substratrohling (2) entlang der Außenkontur (6) des Zielsubstrats (5) erzeugt werden.
3. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Substratrohling (2) derart mit der Laserstrahlung (3) entlang der Außenkontur (6) des Zielsubstrats (5) bestrahlt wird, dass bei der Behandlung des Substratrohlings (2) mit dem Ätzmedium (41) Durchgangslöcher (9) im Substratrohling (2) entlang der Außenkontur (6) des Zielsubstrats (5) in einem vorgegebenen Abstand zueinander erzeugt werden und sich, nach einer vorgegebenen Behandlungsdauer des Substratrohlings (2) mit dem Ätzmedium (41) , benachbarte Durchgangslöcher (9) miteinander verbinden.
4. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Zielsubstrat (5) im Wesentlichen ätzmarkenfrei aus dem Substratrohling (2) herausgelöst wird.
5. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Substrathalter (30) zum Behandeln der Substratrohlingoberfläche (4) mit dem Ätzmedium (41) in ein Ätzmediumbad eingebracht wird und der Substrathalter (30) aus dem Ätzmediumbad entfernt wird, unmittelbar nachdem sich das Zielsubstrat (5) aus dem Substratrohling (2) herausgelöst hat .
6. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das herausgelöste Zielsubstrat (5) mithilfe des Substrathalters (2) aufgefangen (S4) wird.
7. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Substratrohling (2) durch die Anordnung im Substrathalter (30) derart gehalten wird, dass die Substratrohlingoberfläche (4) bei horizontaler Ausrichtung des Substrathalters (30) gegenüber der Senkrechten geneigt ist.
8. Verfahren (100) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Substratrohlingoberfläche (4) um einen Winkel zwischen 0° und einschließlich 90°, vorzugsweise 10° oder mehr, gegenüber der Senkrechten geneigt ist.
9. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Substratrohling (2) auf einer Seite im Wesentlichen senkrecht zur Substratrohlingoberfläche (4) mit Laserstrahlung (3) bestrahlt wird.
10. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der der Substratrohling (2) auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten im Wesentlichen senkrecht zur Substratrohlingoberfläche (4) mit Laserstrahlung (3) bestrahlt wird .
11. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bestrahlung auf den beiden gegenüberliegenden Seiten mit unterschiedlichen Laserparametern durchgeführt wird .
12. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei der Bestrahlung des Substratrohlings (2) mit Laserstrahlung (3) entlang der Außenkontur (6) des Zielsubstrats (5) Laserpulse zumindest abschnittsweise im Bereich (8) von regelmäßig beabstandeten Auf tref fpunkten auf die Substratrohlingoberfläche (4) treffen, wobei die Auftreffpunkte auf einer Linie (7; 7a, 7b, 7c) liegen.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei der Bestrahlung des Substratrohlings (2) mit Laserstrahlung (3) entlang der Außenkontur (6) des Zielsubstrats (5) Laserpulse im Bereich von Auf tref fpunkten auf die Substratrohlingoberfläche (4) treffen, wobei die Auftreffpunkte zumindest abschnittsweise auf zwei oder mehr zueinander parallel verlaufenden Linien (7a, 7b, 7c) liegen .
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei der Bestrahlung des Substratrohlings (2) mit Laserstrahlung (3) entlang der Außenkontur (6) des Zielsubstrats (5) Laserpulse im Bereich von Auf tref fpunkten auf die Substratrohlingoberfläche (4) treffen, wobei die Auftreffpunkte zumindest abschnittsweise auf zwei oder mehr geschachtelt angeordneten Linien (7a, 7b, 7c) liegen und eine innere Linie (7c) das Zielsubstrat (5) begrenzt.
15. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Substratoberfläche (4) mit einem Ätzmedium (41) behandelt wird, das Kaliumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid, Natriumhydroxid und/oder Lithiumhydroxid enthält.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Substratrohlingoberfläche (4) bei einer Temperatur von 90 °C oder mehr mit dem Ätzmedium (41) behandelt wird.
17. Substrathalter (30) zum Halten von Substratrohlingen (2) , insbesondere zur Verwendung in dem Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einer Auffangvorrichtung (32) , die dazu eingerichtet ist, ein bei einer Behandlung eines gehaltenen Substratrohlings (2) mit einem Ätzmedium (41) aus dem Substratrohling (2) herausgelöstes Zielsubstrat (5) aufzufangen. Substrathalter (30) nach Anspruch 17, mit einer Haltevorrichtung (31) zum Halten von Substratrohlingen (2) , die eine Vielzahl von Schlitzen (33) aufweist zum Einstecken der Substratrohlinge (2) derart, dass ein Kontakt des Substrathalters (30) mit den Substratrohlingen (2) auf einen Abschnitt beschränkt bleibt, der außerhalb eines mit dem herauszulösenden Zielsubstrat (5) korrespondierenden Bereichs liegt. Substrathalter (30) nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei die Auffangvorrichtung (32) eine Vielzahl von als Stifte ausgebildeten Auf f angelementen (37) aufweist. Substrathalter (30) nach den Ansprüchen 18 und 19, wobei die Auf f angelemente (37) benachbart zu den Schlitzen (33) angeordnet sind und jedem Schlitz (33) wenigstens ein Auffangelement (37) zugeordnet ist, um das aus dem vom jeweiligen Schlitz (33) gehaltenen Substratrohling (2) herausgelöste Zielsubstrat (5) aufzufangen. Substrathalter (30) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, mit zwei Seitenwänden (36) und einer Brücke (35) zwischen den beiden Seitenwänden (36) , wobei auf der Brücke (35) untere Enden der Substratrohlinge (2) abstellbar sind und/oder auf welche herausgelöste Zielsubstrate (5) mit einem unteren Ende fallen können. Substrathalter (30) nach Anspruch 21, wobei die Brücke (35) eine Mehrzahl an Vertiefungen (38) aufweist, von denen jede zur Stabilisierung eines herausgelösten Zielsubstrats (5) ausgebildet ist. Substrathalter (30) nach Anspruch 22, wobei die Vertiefungen (38) derart ausgebildet sind, dass ein aus dem Substratrohling (2) herausgelöstes Zielsubstrat (5) mit seinem unteren Ende selbsttätig in eine der Vertiefungen (38) hineinrutscht . System (1) zum Substratätzen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit
- einer Laservorrichtung (20) , die derart zur Bestrahlung eines Substratrohlings (2) mit Laserstrahlung (3) entlang einer Außenkontur (6) eines Zielsubstrats (5) eingerichtet ist, dass sich das Zielsubstrat (5) bei einer Behandlung mit einem Ätzmedium (41) aus dem Substratrohling (2) herauslöst,
- einem Substrathalter (30) , insbesondere gemäß einem der Ansprüche 17 bis 23, in dem der Substratrohling (2) anordenbar ist, und
- einer Ätzvorrichtung (40) , die zur Behandlung des bestrahlten und im Substrathalter (30) angeordneten Substratrohlings (2) mit dem Ätzmedium (41) eingerichtet ist .
EP23751535.8A 2022-08-09 2023-07-25 Verfahren und system zum substratätzen sowie substrathalter Pending EP4568935A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022120050.7A DE102022120050A1 (de) 2022-08-09 2022-08-09 Verfahren und System zum Substratätzen sowie Substrathalter
PCT/DE2023/100545 WO2024032845A1 (de) 2022-08-09 2023-07-25 Verfahren und system zum substratätzen sowie substrathalter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4568935A1 true EP4568935A1 (de) 2025-06-18

Family

ID=87560986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23751535.8A Pending EP4568935A1 (de) 2022-08-09 2023-07-25 Verfahren und system zum substratätzen sowie substrathalter

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20260048455A1 (de)
EP (1) EP4568935A1 (de)
JP (1) JP2025526623A (de)
KR (1) KR20250048757A (de)
CN (1) CN119677701A (de)
DE (1) DE102022120050A1 (de)
TW (1) TW202420431A (de)
WO (1) WO2024032845A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024122310A1 (de) * 2024-08-05 2026-02-05 RENA Technologies GmbH Verfahren zum Herauslösen von Objektteilen aus Objekten sowie Trägersystem

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9296646B2 (en) * 2013-08-29 2016-03-29 Corning Incorporated Methods for forming vias in glass substrates
DE102018100299A1 (de) * 2017-01-27 2018-08-02 Schott Ag Strukturiertes plattenförmiges Glaselement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102017106372B4 (de) * 2017-03-24 2021-04-29 Lpkf Laser & Electronics Ag Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes
DE102020126856A1 (de) * 2020-10-13 2022-04-14 Schott Ag Glaselement mit strukturierter Wandung und Verfahren zu dessen Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
US20260048455A1 (en) 2026-02-19
JP2025526623A (ja) 2025-08-15
WO2024032845A1 (de) 2024-02-15
DE102022120050A1 (de) 2024-02-15
CN119677701A (zh) 2025-03-21
KR20250048757A (ko) 2025-04-10
TW202420431A (zh) 2024-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013223637B4 (de) Verfahren zum Behandeln eines lasertransparenten Substrats zum anschließenden Trennen des Substrats
EP3592500B1 (de) Verfahren zum einbringen zumindest einer ausnehmung in ein material mittels elektromagnetischer strahlung und anschliessendem ätzprozess
DE102004024643B4 (de) Werkstückteilungsverfahren unter Verwendung eines Laserstrahls
DE102019002761B4 (de) Verfahren zum halbleiter-wafer-dünnen und verwandte verfahren
DE102012110971B4 (de) Verfahren zur Herstellung von linienförmig aufgereihten Schädigungsstellen in einem transparenten Werkstück sowie Verfahren und Vorrichtung zum Trennen eines Werkstücks
EP3195706B2 (de) Verfahren zum einbringen mindestens einer ausnehmung oder einer durchbrechung in ein plattenförmiges werkstück
DE69932540T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur selektiven plattierung eines metallischen trägers mit mittels eines lasers abgetragenen maskierungsschicht
EP2781296A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ausschneiden von Konturen aus flächigen Substraten mittels Laser
DE10205351A1 (de) Verfahren zur lasergesteuerten Materialbearbeitung
DE2654486A1 (de) Verfahren zur glaettung eines nadeloehrs
DE69030215T2 (de) Lithographisches Laserabtastverfahren für die Herstellung elektronischer und ähnlicher Komponenten
WO2017108950A1 (de) Verfahren zur herstellung eines metall-keramik substrates mit picolaser
DE102011111998A1 (de) Verfahren zur Strukturierung einer Oberfläche
EP4380903A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur laserbearbeitung eines werkstücks
EP2700471A1 (de) Verfahren zur Werkstückbearbeitung
WO2021028534A1 (de) Verfahren zum bearbeiten eines werkstücks
EP4568935A1 (de) Verfahren und system zum substratätzen sowie substrathalter
EP2978561B1 (de) Verfahren zum abtragen von sprödhartem material mittels laserstrahlung
DE102017106372B4 (de) Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes
EP2978562B1 (de) Verfahren zum abtragen von sprödhartem material mittels laserstrahlung
DE102010032029B4 (de) Verfahren zum Trennen einer runden Planplatte aus sprödbrüchigem Material in mehrere rechteckige Einzelplatten mittels Laser
DE102011102270A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ablation von Schichten von Halbleitersubstraten, sowie zur Nachbehandlung
DE102021130129A1 (de) Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks
DE102014109791B4 (de) Verfahren zur Laserablation und Element aus sprödhartem Material
EP4079443B1 (de) Verfahren zum kontrollieren einer mittels eines linienfokus eines laserstrahls innerhalb eines substrats eingebrachten energieverteilung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250306

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)