TWI688444B - 平面晶體基板特別是半導體基板之以雷射為主之機器加工方法與裝置 - Google Patents

平面晶體基板特別是半導體基板之以雷射為主之機器加工方法與裝置 Download PDF

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Abstract

本發明有關一種平面晶體基板之以雷射為主之機器加工方法，以便將基板分離成數個部份。其中，將該雷射(3)之一雷射光線(2a，2f)導引至該基板(1)，將該基板(1)機器加工。其中，以一設置在該雷射(3)之一光學路徑中之一光學配置(6)，由光線方向(z)、且由垂直於一光線方向(z)之一第一方向(y)觀之，由此照射在該光學配置(6)之光線輸出側上之該雷射光線(2a)形成之擴充之雷射光線聚焦表面(2f)，但該雷射光線聚焦表面(2f)並未於垂直於該第一方向(y)與該光線方向(z)之一第二方向(x)中擴張。該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於在該基板(1)之內之該雷射光線聚焦表面(2f)，沿著基板材料之擴張表面部份(2c)產生誘發吸收，藉由誘發吸收在沿著該擴張表面部份(2c)，在該基板材料中產生誘發裂痕。

Description

平面晶體基板特別是半導體基板之以雷射為主之機器加工方法與裝置
本發明有關於一種平面晶體基板之以雷射為主之機器加工方法、其所對應裝置、以及此方法與裝置之應用，以便將基板分割成複數個部份。本發明之目的特別是將以半導體晶圓形式之平面基板分開成複數個部份(晶圓分離)。此過程通常是以脈衝雷射實施，於此脈衝雷射之波長，此基板材料本質上為透明。
在習知技術中已知存在裝置與方法藉由使用雷射將材料分割。
在德國專利案(DE 10 2011 000 768A1)中使用雷射，其波長或功率大部份被材料吸收，或在雷射與材料第一次交互作用之後，使得此材料具高度吸收性(例如以電荷載體之產生加熱，以導致吸收熱)，以及然後可以將材料剝離(ablation)。對於許多材料此方法之缺點為，例如在剝離過程中會產生顆粒，以導致雜質；由於熱輸入，在切割邊緣會產生微裂痕；切割邊緣會被融化；以及在材料厚度上之切割間隙不均勻(在不同深度具有不同寬度，例如鍥形切割缺口)。由於必須將材料蒸發或液化，必須提供大的 平均雷射功率。
此外，在習知技術中存在使用一種雷射之方法，對此雷射之波長此材料廣泛地透明，以致於可以在材料中產生焦點。此雷射之強度必須足夠地強，以致於在此被照射基板材料中之內部焦點會造成內部損壞。
在以上最後所提及之方法之缺點為，在特定深度或表面之點會形成誘發裂痕，因為此材料之整個厚度僅藉由額外機械及/或熱力所導致裂痕擴散而分開。由於裂痕傾向於非均向地擴散，此分開表面通常非常粗糙，且經常必須重新以機械加工。此外，相同的過程必須在不同深度重覆多次，此再由於相對應之多次重覆而延緩製程速度。
基於現有習知技術，因此本發明之目的在於提供一種方法(與對應裝置)，其可以將平面晶體基板尤其是半導體基板機器加工，特別使其完全分開，而不會有顆粒形成、不會有融化邊緣、在邊緣形成最小裂痕而不會有可察覺之切割間隙(即，材料損失)、具有儘可能直之切割邊緣與高處理速度。
本發明之目的可以藉由申請專利範圍第1項之方法與第12項之裝置而達成。此方法或裝置之有利實施例變化及/或發展可以由該兩請求項之附屬項得知。在申請專利範圍第18項中說明此方法與裝置之主要應用。
隨後，首先對本發明作一般性說明，然後參考各實施例對本發明作詳細說明。在本發明之範圍中，並無須產生在個別實施例中所顯示所有特徵、以及其組合。特別是可以將個別特徵省略、或與相同實施例或其他實施例之特徵以不同方式組合。此實施例之個別特徵事實上可以顯示 現有技術之有利發展。
然後，說明本發明之基本原理(根據本發明將基板分割成個別部份之機構)。
此根據本發明以雷射脈衝將基板分割之方法，藉由適用此目的之雷射透鏡系統(以下亦稱為光學配置)，以每個雷射脈衝，(相對於焦點)產生雷射光線聚焦表面。此焦點平面界定雷射與基板材料間之交互作用區域。如果此焦點平面落於將分割之材料中，則可以選擇雷射參數，以致於產生雷射與材料之交互作用，其沿著焦點平面產生裂痕區域(即，分佈於此表面上)。於此處之重要參數為雷射之波長與雷射之脈衝期間。
為了產生本發明之雷射光與材料間之交互作用，較佳地具有以下技術內容：
(1)較佳地選擇雷射之波長，以致於在此波長，此材料本質上為透明(具體而言，吸收/每毫米(mm)材料深度<<10%=>γ<<1/cm；γ：Lambert-Beer吸收係數)。
(2)較佳地選擇雷射之脈衝期間，以致於在此交互作用期間，本質上並無來自交互作用區域之熱傳輸(熱擴散)(具體而言，例如：τ<<F/α，F：為雷射光線聚焦表面之尺寸；τ為雷射脈衝期間：α為材料之熱擴散係數)。
(3)較佳地選擇雷射之脈衝能量，以致於此在自交互作用區域即聚焦表面中之雷射強度會產生誘發性吸收，此導致在聚焦表面上材料之局部加熱，其再由於熱應力導入於材料中，在聚焦表面上形成裂痕。
(4)此外，應選擇脈衝期間之強度、脈衝能量、雷射光線聚 焦表面之範圍或尺寸，以致於未發生剝離或融化，但僅造成在固態物體結構中形成裂痕。對於典型材料例如半導體或透明晶體而言，此種要求最容易以次奈秒範圍之脈衝雷射、特別是例如在10與100ps脈衝期間之脈衝雷射所達成。
然後，以下說明(沿著基板表面上之一線，在雷射光線與基板之間相對移動)所想要分割表面之幾何形狀之產生。
此根據本發明每雷射脈衝與材料之交互作用，在聚焦表面上材料中產生個別裂痕區域(以垂直於基板表面之方向、且在雷射光線饋入之方向觀之)。為了將材料完全分開，對於每個雷射脈衝將一系列此種裂痕區域定位，其沿著所想要之切割線緊密相鄰，以致於在此裂痕區域之橫向連接材料中形成所想要之裂痕表面/輪廓。為達此目的，雷射以特定序列頻率進行脈衝。
為了在材料中產生所想要之分隔線，可以下列兩種方式之一進行：以一光學配置在靜止材料上移動脈衝雷射光線，此光學配置可平行於基板表面移動(且亦可能可以對其垂直移動)；或可以一可移動接收裝置移動材料本身以通過此靜止光學配置，以形成所想要之切割線。
最後，執行此最後步驟，將基板分割成各種部份(以較窄意義而言，分隔或分開)。
此沿著所產生之裂痕表面/輪廓將材料分割藉由以下方式之一實施：材料之內部應力、或藉由外力例如機械力(張力)、或熱力(非均勻加熱/冷卻)。由於根據本發明並未將材料剝離，首先通常在材料中並無連續間隙，但僅只有高度破壞性連鎖之斷裂區域(微裂痕)，其本身仍以橋連接。 由於隨後所導入之力，藉由橫向裂痕之成長將所剩餘之橋分割(平行於基板表面而實施)，且克服此連鎖，以致於此材料可以沿著分割表面分開。
以下參考申請專利範圍以說明此根據本發明之方法與裝置之主要特徵。
申請專利範圍第1項說明根據本發明之方法之主要特徵，申請專利範圍第12項說明根據本發明之裝置之主要結構元件，其被組態以執行本發明之方法。
申請專利範圍第1項與第12項說明根據本發明之雷射光線之聚焦表面藉由光學配置產生，此名稱於先前與以後可以簡化而替代稱為雷射光線聚焦表面。根據本發明，以基板表面觀之，此基板是藉由根據本發明所形成之裂痕，以分開或分隔成各個部份(此為在擴張之聚焦表面上之誘發吸收，其可延伸進入基板且垂直於基板表面)。此根據本發明所形成之裂痕因此進入基板、或進入基板之內部而垂直於基板表面。如同已經說明，通常必須將大數目之個別雷射光線聚焦表面部份沿著基板表面上之線導入於基板中，以便可將基板之個別部份彼此分開。為達此目的，此基板可以相對於雷射光線或光學配置對基板表面平行移動；或反之，此光學配置可以相對於靜止之基板對基板表面平行移動。
此外，根據本發明可以有利地產生方法或裝置附屬項之至少之一些特徵，亦可以將各種附屬項之特徵以任何方式組合。
據瞭解此名詞「表面」(surface)(即，雷射光線聚焦表面)以數學意義而言，是一種在兩維空間中無限延伸之結構。此雷射光線聚焦表面在上述兩維空間(進似)中之擴張，可以由整個寬度之最大一半而界定。根 據本發明，此雷射光線聚焦表面在垂直於上述兩維空間方向中之擴張是非常小於此兩維空間，其較佳地小於至少10倍、50倍、100倍、甚至500倍。此名稱「沿著平面部份」，其意義與「由此部份之整個平面上觀之」相同。據瞭解此誘發性吸收是指一個過程，其導致在基板之晶體結構中形成微結構缺陷(micro structure defects)。此微結構缺陷然後界定此弱化表面之部份，可沿著此表面或經由此表面將基板分割成各個部份。因此可以假設(並未限制其一般性)，可以藉由在雷射光線聚焦表面區域中之能量之局部吸收，而造成非晶狀態。藉由此非晶狀態可以使得基板材料擴張。此擴張導致應力，因此在誘發吸收之擴張表面部份之中或之上產生局部裂痕。
由申請專利範圍附屬項第2項可以導出本發明之可達成之有利特徵。
在申請專利範圍第3項中說明本發明可達成之其他有利特徵。此雷射光線聚焦表面在各空間方向中之擴張，可以由雷射光線所可達成最大強度至少一半之雷射光線強度範圍而界定。
如果實施申請專利範圍第4項之方法，則在基板內部誘發吸收之擴張表面部份，會從基板之表面延伸至基板內所界定之深度(或甚至超過此深度)。誘發吸收之擴張部份因此可以包括：從一個表面至另一個表面之整個基板深度。亦可以在基板之內部僅產生誘發吸收之縱向擴張部份(並不包括基板之表面)。
由申請專利範圍第5項可以導出本發明可達成之其他有利特徵(亦參考隨後即將說明之第3圖)。此誘發吸收之擴張表面部份(即，例如垂直於基板表面之導入裂痕長度)可以從基板內部中特定深度一直延伸至基板 背面之表面，或甚至例如從基板前側表面一直延伸至基板內部中特定深度。因此，此層之厚度d是垂直於平面基板之兩個相面對表面而進行測量。
在申請專利範圍第5項與所有其他請求項之情形中上述範圍限制各包括所顯示之上與下邊界值。
根據本發明，此誘發吸收可以申請專利範圍第6項有利地產生。此誘發吸收藉由調整已經說明之雷射參數而產生，其在隨後舉例範圍中、以及在附屬項第7至9項中說明，光學配置之參數以及根據本發明裝置之個別元件配置之幾何參數。基本上，如同在申請專利範圍第7至9項中提及，此等參數之任何特性組合均為可能。在申請專利範圍第8項中，τ<<F/α，因此意義為，τ小於1%，較佳地小於F/α之1%(F因此為雷射光線聚焦表面之平面擴張係數)。例如，此脈衝期間τ可以為10ps(或甚至低於此)、在10ps與100ps之間、或甚至大於100ps。對於矽基板之分割，較佳地使用Er：YAG雷射，其使用1.5與1.8微米(μm)間之波長。通常，較佳地使用一種雷射，其具有用於半導體基板之波長。選擇此種雷射，其光子能量小於此半導體之能帶間隙。
在申請專利範圍附屬項第10與11項中說明，可能仍然須要額外之方法步驟，用於將基板最後分開或分隔成各種部份。如同已經提及，此藉由將基板相對於光學配置(包括雷射)移動、或藉由將光學配置(包括雷射)相對於基板移動而達成。此可藉由間隔A從而理解；其並非誘發吸收之兩個直接相鄰表面部份(即，此藉由時間連續雷射脈衝所產生)之兩個直接面對限制(即表面)(以射束方向z、即進入基板之方向觀之)間之間隔；其應為誘發吸收之兩個直接相鄰表面部份之一限制與相同限制(例如在前方之限制， 此以沿著所想要之切割線之雷射移動方向觀之)間之間隔。因此，其目的為將在基板內部中所產生個別誘發吸收彼此儘可能遠而不會重疊地串接在一起(否則會因為在重疊區域中產生大約雙倍吸收強度，而沿著所想要之切割線在晶體結構中產生微結構缺陷之太大差異)，且在沿著所想要之切割線在誘發吸收之相鄰表面部份間所產生儘可能小之間隙。因此，此在申請專利範圍附屬項第11項中所形成之裂痕應被理解為：橫向裂痕(transverse crack)，即在基板平面方向中所形成之側向裂痕(lateral crack)(此對應於基板切割線路徑，沿著此路徑可將基板分割)。
在申請專利範圍第12項中說明，此根據本發明之裝置之有利發展，其可以在光學配置之各種特定實施例中說明，用於產生並定位此雷射光線聚焦表面，此可以由附屬項13至17導出。有關於此亦請參考隨後之實施例或第4至7圖。因此，此根據本發明之裝置可以包括光學配置與相對於其定位之基板。
不使用在申請專利範圍附屬項第13、14、以及16項中之光闌(diaphragm)，而可使用光圈(aperture)，或該光闌可被作為光圈。亦可以不使用光闌而使用繞射元件(具有所界定之邊緣強度)，或可形成光闌作為繞射元件(具有所界定之邊緣強度)(除了正常之光闌之外，亦可以將繞射光線形成器組合，以產生具有軸棱鏡(axicon)之線焦點)。
依據申請專利範圍附屬項第17項，此兩個光束之偏移意味著，此兩個光束從其本身看來為各可平行地偏移，以及整體看來為朝向彼此進行。
由申請專利範圍附屬項第18項可以得知本發明之主要應用。
相較於現有習知技術，本發明之方法與裝置具有一系列主要優點。
首先，可以根據本發明執行切割，而不會有顆粒形成，不會形成融化邊緣，具有在邊緣最小裂痕，而不會有可察覺之切割間隙(因此不會有基板材料損耗)，且具有直的切割邊緣。
根據本發明，並無須非常高的雷射平均功率，然而可以達成比較高的分割率。因此，重要的是，本發明可以每個雷射脈衝(或每個突發脈衝)產生一雷射光線聚焦表面(且不僅為一不可擴充之焦點，或僅為非常局部)。為達此目的，可以使用雷射透鏡系統，其在之後將詳細說明。此聚焦表面因此界定在雷射與基板間之交互作用區域。如果此聚焦表面落於將被分割之基板材料之至少一部份中(以其深度方向觀之)，則可以選擇雷射參數，以致於產生雷射與基板間之交互作用。此交互作用根據本發明沿著整個聚焦表面深度、且在整個聚焦表面寬度上產生裂痕區域。此可選擇之雷射參數例如為：雷射波長、雷射之脈衝期間、以及雷射之脈衝能量。
關於例如機械性壓碎(crash)與斷裂(break)，此根據本發明之方法之其他優點為：除了不會有顆粒形成(或者至少顆粒為最少)外，相對於機械壓碎線可以達成大的高寬比(aspect ratio)(雷射光線聚焦表面在深度方向之擴張與其在第二方向中擴張之比)。在此機械性壓碎與斷裂期間，此所產生斷裂線經由廣泛不可控制裂痕成長，以相對於基板法線(normal)之非常準確可調整角度根據本發明實施分割，在材料中產生切割線。根據本發明亦可實施對角線切割。
根據本發明，即使對於相當厚之基板，亦可以達成快的機械 加工速度。
根據本發明，可以避免在表面上形成剝離、在表面上形成毛刺、以及有顆粒形成(特別是此後者，如果將聚焦表面之位置相對於基板調整，以致於根據本發明之方法，由基板之表面開始進入基板之內部中，以確保根據本發明擴張誘發性吸收與形成裂痕)。在此情形中，可以在基板表面上直接產生此第一個(所想要)的損壞，且繼續以界定之方式藉由誘發吸收沿著裂痕形成區域繼續進入基板深處。
根據本發明，可以將不同材料，特別是藍寶石晶圓、半導體晶圓....可被機械加工。
而且，根據本發明，可以將已經覆蓋材料(例如，以透明導電氧化物「TCO」覆蓋)或已經印刷之基板(其一側並未透明)，以機器加工且分割。
根據本發明，可以實際上進行切割，而不會產生切割間隙；此僅會產生材料損害，其通常是在1至10μm間之範圍擴張。因此，對於材料或表面不會產生切割損耗。此在半導體晶圓切割期間特別有利。因為，切割間隙損耗會減少晶圓之活性可使用表面。由於此根據本發明方法之聚焦表面切割，因此可以產生增加之表面良率。
可以將此根據本發明方法特別使用於製造過程之線內(inline)作業。此以一種特別有利之方式在卷對卷(roll-to-roll)過程之製造過程期間發生。
根據本發明，可以使用個別脈衝雷射，例如產生突發脈衝之雷射。在基本上，亦可以將雷射使用於連續線作業。
舉例而言，可以將雷射使用於以下特定應用領域：
1.可以整體地或部份地切割藍寶石晶圓，以分離藍寶石LED。以此根據本發明之方法，可以在單一步驟中，將金屬層以類似方式被共同地分離。
2.可以將半導體晶圓分離，而不會損害到膠帶(tape)。為達此目的，僅將聚焦表面部份地置入於基板材料內部中，以致於其在此表面開始，且在膠帶膜(taped film)前停止(此為在基板遠離雷射之背面之表面)：例如大約10%之材料並未被分離。由於聚焦表面在膠帶膜(film)之前「停止」，故此膠帶膜保持完整無損傷。然後，可以藉由機械力(或熱應力，其例如藉由二氧化碳CO2雷射而產生)，在所剩餘10%材料上，將半導體晶圓分離。
3.切割經塗層之材料：於此所舉之例為Bragg反射器(DBR)、或金屬塗層藍寶石晶圓。亦可以根據本發明切割其上已經塗佈有活性金屬層或金屬氧化物層之經處理矽晶圓。
1‧‧‧基板(擴張)
1a‧‧‧表面
1b‧‧‧背面之表面
1k‧‧‧通道
1-1‧‧‧功能區域/功能結構
1-2‧‧‧功能區域/功能結構
1-3‧‧‧功能區域/功能結構
1-4‧‧‧功能區域/功能結構
2a‧‧‧雷射光線/雷射輻射/光線路徑/光束
2b‧‧‧聚焦線/聚焦表面
2c‧‧‧部份
2c-1‧‧‧表面部份
2c-2‧‧‧表面部份
2c-3‧‧‧表面部份
2f‧‧‧聚焦表面/表面
2i‧‧‧內直徑
2r‧‧‧光束
2x‧‧‧光線成份
2y‧‧‧光線成份
3‧‧‧雷射
5‧‧‧分離線
6‧‧‧光學配置/雷射透鏡系統
6z‧‧‧光軸
7‧‧‧圓柱形透鏡
8‧‧‧光闌
9‧‧‧旋轉三稜鏡
11‧‧‧平凸準直透鏡
12‧‧‧平凸準直透鏡
13‧‧‧楔形
A‧‧‧平均間隔
a‧‧‧光環區域H
ax‧‧‧光環區域H
ay‧‧‧光環區域H
b‧‧‧寬度
d‧‧‧厚度
D‧‧‧擴張
H‧‧‧光環區域
L‧‧‧長度
l‧‧‧長度
s1‧‧‧光束/光線成分
s2‧‧‧光束/光線成分
x‧‧‧第二方向
y‧‧‧第一方向
y1‧‧‧半空間
y2‧‧‧半空間
z‧‧‧光線方向
z1‧‧‧間隔
z1’‧‧‧間隔
z2‧‧‧間隔
z2’‧‧‧間隔
z3‧‧‧間隔
以下參考說明圖式與實施例，以說明本發明之原理。
第1圖 其說明本發明之製造原理，其使用雷射光線聚焦表面將基板材料機器加工，此基板材料(在此處為矽基板)對於雷射波長為透明；藉由誘發性吸收而可以在雷射光線聚焦表面區域中進行機器加工；第2圖 其詳細說明根據本發明，雷射光線聚焦表面在基板中之定位；第3圖 其說明根據本發明，藉由雷射光線聚焦表面相對於基板之不同定 位，將基板作不同之機械加工；第4圖 其說明根據本發明所使用之第一光學配置；第5圖 其說明根據本發明所使用之第二光學配置；第6圖 其說明根據本發明所使用之第三光學配置；以及第7圖 其說明根據本發明沿著基板表面之功能區域1-1、1-2、...間之窄通道1k將基板分離。
第1圖與第2圖說明根據本發明機械加工方法之基本程序。如同於第1與2圖中所示，此由雷射3(未圖示)所發射雷射光線2a，照射在光學配置6上(此配置在第1c圖中、以及在以下第4至6圖中所說明之實施例中，僅顯示平凸準直透鏡11，其將雷射光線2a之光線射束聚焦於基板上)。
第1a圖顯示(此為在垂直於入射輻射方向z之基板表面或x-y平面上之俯視圖)，此為若沒有在隨後將說明根據本發明之光學配置6之元件8、7、13光線形成所產生之情形。從此所照射雷射光線2a，僅會在光線輸出側上在沿著光線方向(長度方向l或入射輻射方向z)所界定之擴充區域上，產生一擴充之雷射光線聚焦線，其在此以參考號碼2b表示。從垂直於光線方向z、或以雷射光線聚焦線2b為中心徑向朝外觀之，此雷射光線聚焦線2b被一光線強度一直減少之區域(其在隨後稱為光環區域)包圍(其直徑可以例如以在光線橫截面中最大強度值之一半之整個寬度界定於基板平面x-y中)。此光環區域，其垂直於光線方向z徑向擴張，其在此以a為參考號碼，可以界定為例如在此區域中雷射光線2a之強度降至雷射光線聚焦線2b(或雷 射光線聚焦線2b之中心)最大強度之百分之一(或例如千分之一)。為了更準確說明，參考第7圖，此在光環區域外側邊緣區域中仍然存在之剩餘強度，對將被分割基板之功能表面區域上，會造成非所欲之損害或損毀。因此，本發明之目的之一為，以此方式形成光線橫截面或光環形狀之光線橫截面，以避免上述之損害或損毀。
在第1b圖與第1c圖中為明顯，為達此目的而形成光線，元件8、7、以及13為不可或缺(參考第4至6圖)。此並非產生一維空間聚焦線2b，而是產生雷射光線聚焦表面2f，其在一表面區域上延伸。沿著光線方向z觀之、或正確而言在垂直於光線方向z之第一方向y觀之，此雷射光線聚焦表面2f會擴張。然而，此雷射光線聚焦表面2f並不會在垂直於第一方向y與光線方向z之第二方向x擴張(x、y、z=高斯座標系統)。此雷射輻射2a之雷射光線聚焦表面2f與定位於光學配置6後光線路徑中之待機器加工之平面基板1至少部份重疊。參考號碼1a代表此朝向光學配置6或雷射3之平面基板之表面，參考號碼1b代表此基板1之背面之表面，以該間隔且對其正常地平行。參考號碼d代表此基板之厚度(垂直於表面1a與1b而對基板表面測量)(參考第2圖)。
藉由此根據本發明之光線形成，其在以下會詳細說明，此在先前基板表面x-y之橫截面中所視圓形光環區域(第1a圖)，其在第二方向x(相對於對其垂直之擴張且垂直於光線方向z之擴張，即在第一方向y之擴張)之擴張大幅降低。在此光環區域之中央所產生者，並非旋轉對稱之聚焦線，而是扁平之聚焦面。此在第1a圖x方向中所界定之光環區域之擴張以ax表示，此在y方向中光環區域之擴張以ay表示。對此有利是ax小於ay至少10因子 (the factor 10)，較佳至少50因子(the factor 50)，更較佳至少100因子(the factor 100)。
如同於第2a圖中顯示，在此處基板1垂直於光線縱軸，以及因此垂直於位在基板1之後之光學配置6在此區域中所產生聚焦表面2f(此基板垂直於圖平面)，以及沿著光線方向z觀之，其相對於聚焦表面2f定位，以致於由光線方向z觀之此聚焦表面2f開始於基板平面1a之前，且結束於基板平面1b之前，即仍然在基板之內。
雷射光線聚焦表面2f在z軸與y軸方向中擴張(在此雷射光線聚焦表面2f區域中適當雷射強度之情形中，此由在長度l與寬度b之部份上雷射光線2之聚焦而確保，即藉由表面1b之表面聚焦而確保)，因此在聚焦表面2f與基板1之重疊區域中、即由聚焦表面2f所覆蓋之基板材料中之表面部份2c，其沿著光線縱方向z且在寬度方向y觀之為擴張。藉由此表面部份2c，可以在基板材料中產生誘發性吸收。此導致在沿著此表面部份2c之基板材料中形成裂痕。因此，裂痕不僅局部產生，而且在此誘發性吸收之擴張表面部份2c之整個表面發生。此表面部份2c之長度(此雷射光線聚焦表面2b與基板1在z方向中之重疊部份之最終長度)，以參考號碼L表示。此2c部分之寬度對應於聚焦表面2f之寬度b。在此垂直於表面擴張之方向中、即以x方向觀之，此誘發性吸收部份(或在此形成裂痕之基板1材料中之區域)之平均擴張以參考號碼D表示。此平均擴張D對應於在x方向中雷射光線聚焦表面2f之平均擴張。
如同於第2a圖中顯示，此在雷射光線2a之波長λ為透明之基板材料，其根據本發明會由於在聚焦表面2f區域中誘發性吸收而被加熱。第 2b圖說明此被熱之材料最終會膨脹，以致於根據本發明此相對應誘發之應力會導致形成微裂痕。此誘發之應力在表面1a處為最大。
然後，說明此具體光學配置6，其使用於產生聚焦表面2f。由於所有配置是依據先前所說明者，以致於相同之參考號碼使用於相同或對應功能之組件或特徵。以下僅說明與先前所說明不同者。
由於根據本發明，此分離表面最終會導致之分離應為高品質(此關於斷裂阻力、幾何精準度、粗糙度、以及避免須要重新機器加工)。如同以下與光學配置(其以下亦稱為雷射透鏡系統)一起說明，此所產生之個別聚焦表面2f(更準確而言，是由個別雷射脈衝所產生)，是沿著基板表面上之分離線5(參考第7圖)而定位。因此，在x方向之聚焦表面之擴張D特別會產生粗糙度。為了在雷射3之給定波長λ達成與基板1材料之交互作用，因此對於雷射透鏡系統6之數位光圈在一般特定需求會允許小的擴張D，其例如為0.5μm至2μm。此需求藉由以下說明之雷射透鏡系統6而達成。
第3圖顯示，對於以下說明之所有光學配置6，可以藉由將光學配置6對於基板1適當地定位及/或定向、以及藉由適當地選擇光學配置6之參數，將雷射光線聚焦表面2f不同地定位。如同於第3圖之第一行說明，可以調整聚焦表面2f之長度l，以致於其超過基板厚度d(在此處為2因子(the factor 2))。因此，以光線之方向z觀之，此基板相對於聚焦表面2f中央設置，則可以在基板之整個厚度d上產生誘發性吸收之擴張部份2c。
在第3b圖第二列所顯示之情況中，此長度l之聚焦表面2f大致對應於所產生基板d之擴張。由於基板1是相對於表面2f而定位，以致於此表面2f是在基板前即基板外之線開始。此誘發性吸收之擴張部份2c之長度 L(其在此從基板表面一直延伸至所界定基板之深度，然而並未遠至背面之表面1b)小於聚焦表面2f之長度l。在第3b圖中第三列顯示一種情形，其中沿著光線方向z將基板1部份定位於聚焦表面2f開始之前，以致於聚焦表面之長度l>L(L=在基板1中，誘發性吸收2c部份之擴張)。因此，此聚焦表面是在基板內部開始，且延伸超過背面之表面1b，一直至基板之外。最後，第3b圖之第四列顯示一種情形，其中所產生之聚焦表面長度l小於基板厚度d，以致於-以入射輻射方向觀之，此基板相對於聚焦表面之中央定位-此聚焦表面於基板內靠近表面1a處開始，且於基板內靠近背面之表面1b而結束(l=0.75.d)。
根據本發明，特別有利以產生聚焦表面定位，以致於平面1a與1b之至少之一是以聚焦表面覆蓋。此誘發性吸收之2c部份在至少一平面開始。以此方式可以避免在基板表面上形成剝離、毛刺、以及顆粒形成，以達成理想之切割。
在第4圖與第5圖中所顯示光學配置所根據之基本概念為：首先使用具有非球體自由表面之透鏡系統(元件9)，以便形成聚焦表面2f。形成此自由平面之形狀，以形成界定長度l之聚焦表面。為達此目的，可以使用非球體作為光學配置6之光學元件9。例如，在第4與5圖中，使用一種所謂錐形稜鏡，其經常亦稱為旋轉三稜鏡(axicon)。旋轉三稜鏡為一種特殊錐形底透鏡，其在沿著光軸之線上形成點光源(或環形地轉換雷射光線)。此種旋轉三稜鏡之結構基本上為此技術人士所熟知，其頂錐之角度例如為10°。在此處旋轉三稜鏡是以參考號碼9表示，以其錐尖朝向入射輻射方向(z方向)，且其中央是在光線之中央。在此自由表面透鏡系統後之光線路徑中， 插入另一個透鏡系統(元件7或8)，其減少在第二方向x中雷射輻射2a之光束之擴張，因此限制該光束於x方向中。
第4圖顯示根據本發明裝置之第一例，此裝置與光學配置6一起形成雷射光線聚焦表面2f，其在yz平面中擴張(此光學配置6或裝置之光軸6z，以及在z方向中入射輻射之方向)。在此雷射3(未圖示)之光線路徑中，此雷射光線以參考號碼2a表示。首先，將具有非球形自由表面之光學元件定位，其被型塑，以形成由入射輻射方向觀之在z方向中擴張之雷射光線聚焦線。於此處此光學元件為具有頂錐角5°之旋轉三稜鏡9，其垂直於光線方向且位在雷射光線2a中心上。此旋轉三稜鏡9之圓錐尖指向入射輻射方向。在光線方向中，距離旋轉三稜鏡9間隔z1’設置一對準光學元件，其為平凸準直透鏡12，其平面指向光線方向z，以致於將入射於平凸準直透鏡12上之雷射輻射對準，即平行朝向。於此處將平凸準直透鏡12與旋轉三稜鏡9之間隔z1’選擇為大約300mm，以致於此由旋轉三稜鏡9所形成之雷射光束，環狀地撞擊在透鏡12之外部區域上。由於透鏡12對於此裝置之光軸6z徑向間隔，可以產生平行於光軸6z延伸之環狀光束2r。
在透鏡12之光線輸出側上，將一維空間之間隙光闌8以間隔z1定位，而z1>z1’(在此處z1=1.3xz1’)。此間隙光闌8朝向第一方向中之較佳方向(即，間隔方向)即y方向。此間隙光闌(以下亦稱為槽光闌)8定位，以致於從第二方向x觀之，此光軸6z是在兩個間隙邊緣間中央地延伸。選擇此間隙寬度，以致於其對應於在透鏡12之輸出上環形光束2r之內直徑2i。如同於第4a圖顯示，沿著此在x方向中延伸之直線且亦經由光軸6z觀之，此環形光束2r之相關部份因此由槽光闌8邊緣之材料所遮蔽，此槽光闌8對於雷射光線 所使用之波長並不透明。由於此槽光闌8之一維空間性，從沿著在y方向中延伸之直線、以及經由光軸6z觀之，此在環形光束2r中相關之光線成份可以抵達空間，而不會受到槽光闌8輸出側之阻擋(第4b圖)。
在此槽光闌8之光線輸出側上且與槽光闌8間隔，更設置一平凸準直透鏡11，其在此作為聚焦透鏡，且其以光軸6z為中心而定位。此聚焦透鏡將先前環形光束2r之未由槽光闌8所遮蔽之所有光線成份聚焦於第一y軸方向與第二x軸方向，以朝向平面基板1。此基板1設置於此平凸準直透鏡11之光線輸出側上，並垂直於光軸6z，即在x-y平面中。因此，此平凸準直透鏡11(其平坦側朝向基板1)將所界定與平凸準直透鏡11間隔之先前環狀光束2r之槽光闌8未遮蔽之光線成份聚焦於二維空間之雷射光線聚焦表面2f上，其具有所界定在z-方向之擴張(由於旋轉三稜鏡9之效應)，且亦具有在y-方向之擴張(由於槽光闌8之效應)。有關於此，請參考在第1b圖中說明之光線形成。在此處之平凸準直透鏡11之有效焦點寬度為25mm，以致於在例如距離平凸準直透鏡11間隔20mm之處產生雷射光線聚焦表面2f(基板1定位於此)。
此光學配置6之光學特徵包括：旋轉對稱之元件9、12、以及11，其設置在光軸6z上；以及槽光闌8(特別是元件9、12、8、以及11之幾何形狀，以及其沿著光線主軸6z相對於彼此之定位)。因此，可以作選擇，以致於雷射光線聚焦表面2f在z-方向中之擴張1為基板在z-方向中厚度d之兩倍。如果此基板可相對於聚焦表面2f在中央定位(參考第3圖，最上列)。然後，可以在基板之整個厚度上實施誘發性吸收，以形成擴張之表面部份2c。此z-方向之擴張1之聚焦表面2f可以藉由在旋轉三稜鏡9上之光線直徑而調 整。此在聚焦表面2f上之數位光圈可以藉由旋轉三稜鏡9距離透鏡之間隔z1’而調整，以及可以藉由旋轉三稜鏡9之頂錐角度而調整。以此方式，可以將整個雷射能量集中於聚焦表面2f中。
本發明可以不使用第4圖(以及第5圖與第6圖，詳以下說明)中所顯示之平凸準直透鏡11與12，而可使用聚焦凹凸透鏡或其他高度準確聚焦透鏡(非球體透鏡、多透鏡)。
第5圖顯示此根據本發明之裝置之另一例，其基本上如同第4圖中所顯示者而形成。因此，其僅有之差異將在以下說明(在此處光學配置6包括：其中心在光軸6z上之旋轉對稱光學元件9與11；以及圓柱形透鏡7)。
在光線路徑2a中，沿著光軸6z觀之，此聚焦圓柱形透鏡7是以間隔z2定位在旋轉三稜鏡9之光線輸出側上，而並非定位在第4圖中之透鏡12上。因此，可以選擇圓柱形透鏡7距離旋轉三稜鏡9間隔z2，作為第4圖中之間隔z1’。圓柱形透鏡7之平面側是定位於x-y平面中，而位於遠離旋轉三稜鏡9之側上。此較佳方向、即圓柱形透鏡7之圓柱軸之方向，是與x-軸平行，且相對於光軸6z觀之，圓柱形透鏡7是設置在中央。可以選擇圓柱形透鏡7之間隔z2與擴張，以致於此由旋轉三稜鏡9所產生，且在圓柱形透鏡7輸入側環形發散之光束，會撞擊在圓柱形透鏡7之外部邊緣區域上。可以調整元件9與7之形狀與位置，以致於由此沿著在x-方向延伸之直線觀之、且經由光軸6z觀之，此相關之光線成份會撞擊在圓柱形透鏡7上，而成為環形發散光束而不會偏移(參考第5a圖)。因此，由此沿著在y-方向延伸之直線觀之、且經由光軸6z觀之，此相關之光線成份會撞擊在圓柱形透鏡7上，此光束會由圓柱形透鏡7準直、即平行朝向(參考第5b圖)。
如同於第4圖中實施例所示，在圓柱形透鏡7後所界定之間隔z2’，將此聚焦平凸準直透鏡11設置在光線路徑中，使光軸6z通過其中心。因此，可以選擇此間隔z2’，以致於由此沿著在x-方向延伸之直線觀之、且經由光軸6z觀之，此相關之光線成份2x會通過平凸準直透鏡11而不偏移。因此，由此沿著在y-方向延伸之直線觀之、且經由光軸6z觀之，此由平凸準直透鏡11所完全捕捉之光線成份2y會偏移，且相關之光線成份會被聚焦至定位於平凸準直透鏡11光線輸出側上之基板1上。
亦由於旋轉對稱旋轉三稜鏡9與圓柱形透鏡7之組合，且隨後由旋轉對稱之平凸準直透鏡11聚焦，因此可以如同第1b圖中形成光線。因此，可以下列方式調整，雷射光線聚焦表面2f在y-方向與z-方向之擴張：工件1相對於聚焦透鏡11之位移間隔：改變聚焦透鏡11之焦距長度；以及旋轉三稜鏡9之照明。
第6圖中顯示根據本發明裝置之另一例，其用於產生擴張之聚焦表面2f。
在雷射3(未圖示)之光線路徑2a中，首先將非旋轉對稱之光學組件13定位，其具有較佳方向(x方向)。可將此光學組件13組態作為在光線輸出側上之平面元件，其在光線輸入側上偏移，且光軸6z通過其中心。因此，此平面側指向基板1。此偏移側位於平面側之對面(即，指向雷射3)，而被組態為點頂形狀之雙楔形，其中央主幹沿著x-方向延伸且經由光軸6z延伸。此光學組件13在以下為簡便起見亦稱為雙楔形。
如同於第6a圖所示，由此沿著在x-方向延伸之直線觀之、且 經由光軸6z觀之，此光束2a之相關光線成份僅經由此雙楔形13傳送，但並未偏移。與其垂直，即由此沿著在y-方向延伸之直線觀之、且經由光軸6z觀之，此位於光軸6z兩側之相關部份光束被此雙楔形偏移朝向彼此，由整體觀之此兩者本身各自平行(第6b圖)：此照射在雙楔形13上之光束2a之所有光線成份s1(此雙楔形13位於此平行於x-z平面延伸且經由光軸6z之平面上之半空間y1中)因此平行偏移朝向位於對面之半空間y2(在該平行於x-z平面且經由光軸6z延伸之平面下)。反之，此入射於此在該平面下之雙楔形13上之光束2a之所有光線成份s2，由此半空間y2平行偏移出，且朝向半空間y1。
由光線方向且與雙楔形13間隔觀之(在兩個光線成份s1與s2之交點之後)設有圓柱形透鏡7。如同於第5圖中之例所示，由x-方向觀之，此圓柱形透鏡7不會將光線成份s1與s2偏移。由y-方向觀之，此兩個光線成份s1與s2是由後者偏移，且朝向光軸6z且對準(此兩個光線成份s1與s2在圓柱形透鏡7之光線輸出側上延伸且平行於光軸6z)。
以在圓柱形透鏡7後之光線方向觀之，平凸準直透鏡11是在雙楔形13之光線輸出側上所界定之間隔z3而定位(如同在第4與5圖中例所示)。同樣地將該平凸準直透鏡11被組態如同先前之例所說明，且其中心設置在光軸6z上。選擇此間隔z3，以致於此兩個發散之光束s1與s2，以雷射入射之方向觀之(z方向)彼此平行而間隔，且在圓柱形透鏡7後，以y-方向觀之，平行地撞擊在平凸準直透鏡11之外部邊緣區域上。因此，此平凸準直透鏡11將兩個光束s1與s2聚焦於在y-z平面中擴張之雷射光線聚焦表面2f上。其中，如同在其他實施例中說明，將欲被機器加工之基板1定位。而且以此包括元件11、7、13之光學配置6，可以根據第1b圖之形成光線。
第7圖說明在此基板平面(x-y平面)之俯視圖，其中可以將已經設有功能結構1-1、1-2、1-3、1-4之半導體基板1根據本發明以機器加工。在此處功能結構1-1...是以象限(quadrant)方式設置，其在隔離期間不應受到任何雷射照射到第1a與1b圖顯示雷射光線之光環區域H，其以參考號碼a、ax、ay表示，而在隔離期間，應特別防止上述功能區域被覆蓋)。雷射輻射應僅在通道形狀結構1k上實施。此通道形狀結構1k在功能區域之間延伸，且完全不具有功能區域，因此可以雷射照射。
如同於第7圖中所示，此作業可以根據第1b圖以雷射光線聚焦表面2f實施，且適用於通道1k之寬度。將在基板1上雷射光線2a之饋入方向準確地設定平行於通道縱軸(在此處，此等垂直延伸之通道1k朝向y-方向)。在此同時，產生雷射光線聚焦表面2f，其垂直於基板表面(x-y平面)且平行於饋入方向。因此，例如在第4圖所顯示之情況中(此偏移透鏡系統本身為此技術人士所熟知，且偏移例如可以依據電流計掃瞄器產生，而並未顯示於第4至7圖之實施例中)。雷射光線2a之饋入是沿著線5實施(其對應於所想要之分離線，沿著此線可以將基板分離)，以致於產生大數目之2c-1、2c-2...之誘發吸收之擴張表面部份2c(第3圖)。因此，誘發吸收之各部份2c-1...對應於沿著分隔線5在基板材料中脈衝雷射之單一雷射脈衝所產生之瑕疵區域。
由於在通道1k之中心產生個別瑕疵區域2c-1....，且此等瑕疵區域或雷射光線聚焦表面2f各平行於功能結構1-1....之邊緣而平行延伸，其可以藉由適當地選擇光學參數而確保，以致於在x-方向中圍繞此雷射光線聚焦表面2f之光環區域H具有實質上較y-方向中為小之直徑。因此，可以選擇 在x-方向中光環區域H之擴張，以致於其小於通道1k之通道寬度。
可以協調此雷射脈衝之重複率與雷射之饋入速度，以致於此由時間緊密連續雷射脈衝所產生誘發吸收之緊密相鄰擴張表面部份2c之平均間隔A，稍微大於(例如1.1因子(the factor 1.1))在饋入方向或y-方向中之雷射光線聚焦表面2f之寬度b。因此，並沒有強度重疊，可以導入大數目之瑕疵結構2c，其可以沿著通道軸1k或所想要之分離線5在一列中緊密設置；以及因此可以沿著此通道1k將基板1有效地分離。在兩個相鄰之瑕疵結構2c之間仍然存在基板之剩餘，且在此其可偵測為間隙。由於機械力及/或熱應力之效應，而可以容易地實施以形成碎裂，以便最後將在分離線5兩側上所產生之基板碎塊彼此分離。
1‧‧‧基板(擴張)
1a‧‧‧表面
1b‧‧‧背面之表面
2a‧‧‧雷射光線/雷射輻射/光線路徑/光束
2b‧‧‧聚焦線/聚焦表面
2f‧‧‧聚焦表面/表面
11‧‧‧平凸準直透鏡
a‧‧‧光環區域H
ax‧‧‧光環區域H
ay‧‧‧光環區域H
x‧‧‧第二方向
y‧‧‧第一方向
z‧‧‧光線方向

Claims (19)

  1. 一種平面晶體基板之以雷射為主之機器加工方法，以便將基板分離成複數個部份，其中，將一雷射(3)之雷射光線(2a，2f)導引至該基板(1)上，將該基板(1)機器加工；其中，以一設置在該雷射(3)之光學路徑中之一光學配置(6)，由沿著一光線方向(z)、且由沿著垂直於該光線方向(z)之一第一方向(y)觀之，此照射在該光學配置(6)之光線輸出側上之該雷射光線(2a)形成擴張之一雷射光線聚焦表面(2f)，但該雷射光線聚焦表面(2f)並未於垂直於該第一方向(y)與該光線方向(z)之一第二方向(x)中擴張，該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於在該基板(1)之內之該雷射光線聚焦表面(2f)，沿著基板材料之一擴張表面部份(2c)產生誘發吸收，藉由誘發吸收在沿著該擴張表面部份(2c)，在該基板材料中產生誘發裂痕，其特徵為，由沿著該光線方向(z)、且由沿著垂直於該光線方向(z)之該第一方向(y)觀之，以該光學配置形成擴張之該雷射光線聚焦表面(2f)，但該雷射光線聚焦表面(2f)並未於該第二方向(x)中擴張，藉由使用一圓錐稜鏡或一旋轉三稜鏡作為該光學配置(6)中之一光學元件，其具有一非球形自由表面，形成其以形成該雷射光線聚焦表面(2f)，而具有所界定長度l，即所界定在該光線方向中所觀之的擴張；以及 藉由定位一光闌(8)在具有該非球形自由表面之該光學元件(9)之光線輸出側上以及在距其間隔z1處，該光闌(8)切斷在該第二方向(x)中該雷射光線(2a)之擴張，即其將最佳方向朝向第一方向(y)。
  2. 一種平面晶體基板之以雷射為主之機器加工方法，以便將基板分離成複數個部份，其中，將一雷射(3)之雷射光線(2a，2f)導引至該基板(1)上，將該基板(1)機器加工；其中，以一設置在該雷射(3)之光學路徑中之一光學配置(6)，由沿著一光線方向(z)、且由沿著垂直於該光線方向(z)之一第一方向(y)觀之，此照射在該光學配置(6)之光線輸出側上之該雷射光線(2a)形成擴張之一雷射光線聚焦表面(2f)，但該雷射光線聚焦表面(2f)並未於垂直於該第一方向(y)與該光線方向(z)之一第二方向(x)中擴張，該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於在該基板(1)之內之該雷射光線聚焦表面(2f)，沿著基板材料之一擴張表面部份(2c)產生誘發吸收，藉由誘發吸收在沿著該擴張表面部份(2c)，在該基板材料中產生誘發裂痕，其特徵為，由沿著該光線方向(z)、且由沿著垂直於該光線方向(z)之該第一方向(y)觀之，以該光學配置形成擴張之該雷射光線聚焦表面(2f)，但該雷射光線聚焦表面(2f)並未於該第二方向(x)中擴張， 藉由使用一圓錐稜鏡或一旋轉三稜鏡作為該光學配置(6)中之一光學元件，其具有一非球形自由表面，形成其以形成該雷射光線聚焦表面(2f)，而具有所界定長度l，即所界定在該光線方向中所觀之的擴張；以及藉由定位一光學元件(7)在該具有非球形自由表面之光學元件(9)之光線輸出側上以及在與其間隔z2處，該光學元件(7)將該雷射光線(2a)聚焦於該第一方向(y)，但並未聚焦於該第二方向(x)。
  3. 一種平面晶體基板之以雷射為主之機器加工方法，以便將基板分離成複數個部份，其中，將一雷射(3)之雷射光線(2a，2f)導引至該基板(1)上，將該基板(1)機器加工；其中，以一設置在該雷射(3)之光學路徑中之一光學配置(6)，由沿著一光線方向(z)、且由沿著垂直於該光線方向(z)之一第一方向(y)觀之，此照射在該光學配置(6)之光線輸出側上之該雷射光線(2a)形成擴張之一雷射光線聚焦表面(2f)，但該雷射光線聚焦表面(2f)並未於垂直於該第一方向(y)與該光線方向(z)之一第二方向(x)中擴張，該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於在該基板(1)之內之該雷射光線聚焦表面(2f)，沿著基板材料之一擴張表面部份(2c)產生誘發吸收，藉由誘發吸收在沿著該擴張表面部份(2c)，在該基板材料中產生誘發裂痕，其特徵為， 由沿著該光線方向(z)、且由沿著垂直於該光線方向(z)之該第一方向(y)觀之，以該光學配置形成擴張之該雷射光線聚焦表面(2f)，但該雷射光線聚焦表面(2f)並未於該第二方向(x)中擴張，藉由使用一雙楔形作為該光學配置之一光學元件(13)，以該光學元件可以由相對於該光學配置(6)之光軸(6z)之該第一方向(y)觀之，將來自兩個相面對半空間(y1、y2)之可偏移光束(s1、s2)分別平行且朝向該光軸(6z)；以及藉由定位一光學元件(11)在該光學元件(13)之光線輸出側上，該光學元件(11)將該雷射光線(2a)至少聚焦於該第一方向(y)。
  4. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項中任一項所述之方法，其中，該平面晶體基板為或包括：一半導體基板，特別是一4-6或3-5半導體基板，較佳為一砷化鎵基板、或一基本半導體基板，較佳為一矽基板；一絕緣基板，特別是一氧化物，較佳為Al2O3(藍寶石)或SiO2(石英)，或一氟化物，較佳為CaF2或MgF2，或氯化物，較佳為NaCl，或氮化物，較佳為Si3N4或BN；及/或一基板，其包括或由以下至少之一所組成：碳為主之材料，其具有晶體、或具有基本順序或基礎順序之準(quasi)晶體，特別是包括奈米碳管或由其組成。
  5. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項中任一項所述之方法， 其中，該雷射光線聚焦表面(2f)之擴張長度為l，在光線方向(z)中其被組態，而較在第二方向(x)中該雷射光線聚焦表面(2f)之擴張D至少大10倍，較佳至少大20倍，較佳地至少大50倍，較佳地至少大100倍，較佳地至少大500倍，及/或該雷射光線聚焦表面(2f)之擴張之寬度為b，在該第一方向(y)中其被組態，而較在該第二方向(x)中該雷射光線聚焦表面(2f)之擴張D至少大5倍，較佳至少大10倍，較佳至少大50倍，較佳至少大100倍。
  6. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項中任一項所述之方法，其中，該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於在該光線方向(z)中觀之，在該基板(1)內部材料之誘發吸收之該擴張表面部份(2c)擴張至相對兩基板表面(1a、1b)之至少之一。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於由該光線方向(z)觀之，該基板(1)內部材料之誘發吸收之該擴張表面部份(2c)由相對兩基板表面之一(1a)擴張至相對兩基板表面之另一(1b)，即基板(1)之整個層厚度d；或該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於由該光線方向 (z)觀之，該基板(1)內部材料之誘發吸收之該擴張表面部份(2c)由相對兩基板表面之一(1a)擴張進入該基板(1)中，但並未擴張至相對兩基板表面之另一(1b)，即並未至基板(1)之整個層厚度d，較佳地擴張至該層厚度之80%至98%，較佳地為85%至95%，特別較佳地為90%。
  8. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項中任一項所述之方法，其中，產生該誘發吸收，以致於在該基板(1)之結構中產生裂痕，而不會有基板(1)材料之剝離，且不會有基板(1)材料融化。
  9. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項中任一項所述之方法，其中，該雷射光線聚焦表面(2f)之長度l介於0.2mm與10mm之間，較佳地介於0.5mm與2mm之間；及/或該雷射光線聚焦表面(2f)之寬度b介於0.02mm與2.5mm之間，較佳地介於0.05mm與0.2mm之間；及/或該基板之層厚度d，垂直於基板兩相對表面(1a、1b)測量為介於2μm與3000μm之間，較佳地介於100μm與500μm之間；及/或該雷射光線聚焦表面(2f)之長度l與該基板(1)之層厚度d之比VI=l/d為介於10與0.5之間，較佳地介於5與2之間；及/或 該雷射光線聚焦表面(2f)在該第二方向(x)中之擴張D介於1μm與50μm之間，較佳地介於5μm與25μm之間。
  10. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項中任一項所述之方法，其中，使用一脈衝雷射作為該雷射(3)，及/或選擇該雷射(3)之脈衝期間τ，以致於在該雷射(3)與該基板(1)材料之交互作用期間內，在該材料中之熱擴散可忽略，較佳地並未產生熱擴散，為此目的，較佳地依據τ<<F/α，以調整該雷射光線聚焦表面(2f)之表面擴張F、該基板(1)材料之熱擴張係數α，及/或較佳地選擇τ為小於10ns，較佳地小於100ps；及/或該雷射(3)之脈衝重覆頻率為介於10kHz與1000kHz之間，較佳地為100kHz；及/或該雷射(3)操作為一單一脈衝雷射或一突發脈衝雷射：及/或在該雷射(3)之光線輸出側上所直接測量之平均雷射功率介於5瓦與100瓦之間，較佳地介於15瓦與30瓦之間。
  11. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項中任一項所述之方法，其中，選擇該雷射(3)之波長λ，以致於該基板(1)之材料對此波長為透明，沿著 該光線方向(z)在該基板(1)材料中所產生雷射光線之強度減弱為滲透深度/mm之10%或更少；其中該雷射、其特別對於晶體在基板(1)之可見波長範圍中為透明，較佳地為Nd：YAG雷射，其所產生光線之波長λ為1,064nm，或Y：YAG雷射，其所產生光線之波長λ為1,030nm，或特別用於半導體基板(1)、其在紅外線波長範圍中為透明，較佳地為Er：YAG雷射，其所產生光線之波長λ介於1.5與2.1μm之間。
  12. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項中任一項所述之方法，其中，該雷射光線(2a、2f)沿著線(5)、較佳地沿著平行於第一方向(y)之該線(5)，相對於基板(1)之表面(1a)而移動，沿著該線(5)將基板(1)分割，以便沿著該線(5)在該基板(1)內部產生複數個大量(2c-1、2c-2...)誘發吸收之該擴張表面部份(2c)；以及較佳地此等直接相鄰該誘發吸收之該擴張表面部份(2c)、即直接連續產生該等擴張表面部份(2c)之平均間隔A，與在該第一方向(y)之該雷射光線聚焦表面(2f)之寬度b之比V2=A/b介於1.0與1.3之間，較佳地介於1.0與1.1之間。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述之方法，其中，在該基板(1)內部產生複數個大量(2c-1、2c-2...)誘發吸收之該擴張表面部份(2c)之期間及/或之後，將機械力施加於該基板(1)上及/或將熱應力導入於該基板(1)中，特別是將基板不均勻加熱然後再冷卻，以便在直接相 鄰(2c-1、2c-2)之誘發吸收之該等擴張表面部份(2c)之間形成裂痕，以便將該基板分割成複數個部份。
  14. 一種平面晶體基板之以雷射為主之機器加工裝置，以便將基板分離成複數個部份，以該裝置可將用於機械加工基板(1)之雷射(3)之雷射光線(2a、2f)導引至該基板(1)上，其中：以設置在該雷射(3)之一光學路徑中之一光學配置(6)，由沿著一光線方向(z)、且由垂直於該光線方向(z)之一第一方向(y)觀之，由照射在該光學配置(6)之光線輸出側上之該雷射光線(2a)形成擴張之該雷射光線聚焦表面(2f)，但其並末於垂直於該第一方向(y)與該光線方向(z)之一第二方向(x)中擴張，該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於在該基板(1)之內部之該雷射光線聚焦表面(2f)，沿著基板材料之擴張表面部份(2c)產生誘發吸收，因此在沿著該擴張表面部份(2c)，在該基板材料中產生誘發裂痕，其特徵為，該光學配置(6)用於形成該雷射光線聚焦表面(2f)，其沿著該光線方向(z)擴張，且沿著垂直於該光線方向(z)之該第一方向(y)擴張，但並未於該第二方向(x)中擴張，該光學配置(6)包括：一圓錐稜鏡或一旋轉三稜鏡，其具有一非球形自由表面，形成其以形成該雷射光線聚焦表面(2f)，而具有所界定長度l，即所界定在該光線方向(z)中所觀之的擴張；以及一光闌(8)，其設置在光學元件(9)之光線輸出側上，且具有該非球形自由 表面，且距其間隔z1，該光闌(8)切斷在該第二方向(x)中雷射光線(2a)之擴張，即其將最佳方向朝向第一方向(y)，該光闌(8)較佳地為槽光闌，其朝向該第一方向(y)。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述之裝置，其中，在一具有非球形自由表面之光學元件(9)與該光闌(8)之間，將一光學元件(12)特別是一平凸準直透鏡(12)定位與定向，以致於由該具有非球形自由表面之光學元件(9)所發射之雷射輻射平行投射於該光闌(8)上。
  16. 一種平面晶體基板之以雷射為主之機器加工裝置，以便將基板分離成複數個部份，以該裝置可將用於機械加工基板(1)之雷射(3)之雷射光線(2a、2f)導引至該基板(1)上，其中：以設置在該雷射(3)之一光學路徑中之一光學配置(6)，由沿著一光線方向(z)、且由垂直於該光線方向(z)之一第一方向(y)觀之，由照射在該光學配置(6)之光線輸出側上之該雷射光線(2a)形成擴張之該雷射光線聚焦表面(2f)，但其並未於垂直於該第一方向(y)與該光線方向(z)之一第二方向(x)中擴張，該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於在該基板(1)之內部之該雷射光線聚焦表面(2f)，沿著基板材料之擴張表面部份(2c)產生誘發吸收，因此在沿著該擴張表面部份(2c)，在該基板材料中產生誘發裂痕其特徵為，該光學配置(6)用於形成該雷射光線聚焦表面(2f)，其沿著該光線方向(z) 擴張，且沿著垂直於該光線方向(z)之該第一方向(y)擴張，但並未於該第二方向(x)中擴張；以及該光學配置(6)包括一圓錐稜鏡或一旋轉三稜鏡作為一光學元件(9)，其具有非球形自由表面，形成其以形成該雷射光線聚焦表面(2f)，而具有所界定長度l，即所界定在該光線方向(z)中所觀之的擴張；以及該光學配置(6)包括光學元件(7)，其在該具有非球形自由表面之光學元件(9)之光線輸出側上，且與其間隔z2，該光學元件(7)將該雷射光線(2a)聚焦於該第一方向(y)，但並未聚焦於該第二方向(x)，一圓柱形透鏡(7)較佳地平行於該第二方向(x)。
  17. 根據申請專利範圍第14項、第15項或第16項中任一項所述之裝置，其中，該光學配置(6)包括一光學元件(11)，其設置在該光闌(8)或該光學元件(7)之光線輸出側上，該光闌或該光學元件將該雷射光線(2a)聚焦於該第一方向(y)，但並未聚焦於該第二方向(x)，該光學元件(11)將該雷射光線(2a)至少聚焦於該第一方向(y)，該光學元件(11)較佳為一準直透鏡，其將該雷射光線(2a)聚焦於該第一方向(y)且聚焦於該第二方向(x)，該光學元件(11)特別較佳地為一平凸準直透鏡(11)。
  18. 一種平面晶體基板之以雷射為主之機器加工裝置，以便將基板分離成複數個部份，以該裝置可將用於機械加工基板(1)之雷射(3)之雷射光線(2a、2f)導引至該基板(1)上，其中： 以設置在該雷射(3)之一光學路徑中之一光學配置(6)，由沿著一光線方向(z)、且由垂直於該光線方向(z)之一第一方向(y)觀之，由照射在該光學配置(6)之光線輸出側上之該雷射光線(2a)形成擴張之該雷射光線聚焦表面(2f)，但其並未於垂直於該第一方向(y)與該光線方向(z)之一第二方向(x)中擴張，該基板(1)相對於該雷射光線聚焦表面(2f)而定位，以致於在該基板(1)之內部之該雷射光線聚焦表面(2f)，沿著基板材料之擴張表面部份(2c)產生誘發吸收，因此在沿著該擴張表面部份(2c)，在該基板材料中產生誘發裂痕，其特徵為，該光學配置(6)用於形成該雷射光線聚焦表面(2f)，其沿著該光線方向(z)擴張，且沿著垂直於該光線方向(z)之該第一方向(y)擴張，但並未於該第二方向(x)中擴張，該光學配置(6)包括一雙楔形(13)作為一光學元件(13)，以該光學元件可以由相對於該光學配置(6)之一光軸(6z)之該第一方向(y)觀之，將來自兩個相面對半空間(y1、y2)之可偏移光束(s1、s2)平行且朝向該光軸(6z)；以及該光學配置(6)包括一光學元件(11)，其在該光學元件(13)之光線輸出側上，其將該雷射光線(2a)至少聚焦於該第一方向(y)，該光學元件較佳地為該準直透鏡，其將該雷射光線(2a)聚焦於該第一方向(y)與該第二方向(x)，該光學元件特別較佳地為該平凸準直透鏡(11)。
  19. 一種根據申請專利範圍第14項、第16項或第18項中任一項所述之裝置之用途，其係用於將一半導體基板分離，特別是一4-6或3-5半導體基板，較佳地為一砷化鎵基板、或一基本半導體基板，較佳地為一矽基板；將一絕緣基板分割，特別是一氧化物，較佳地為Al2O3(藍寶石)或SiO2(石英)，或一氟化物、較佳為CaF2或MgF2，或氯化物、較佳地為NaCl，或氮化物、較佳地為Si3N4、BN；或將一基板分離，其包括或由以下之一構成：碳為主之材料，其具有晶體、或基本順序之準(quasi)晶體，特別是包括奈米碳管或由其組成。
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