WO2011131507A1 - Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung eines werkstückes mit einem laser - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes (1) mit einem Laser (2) angegeben, wobei - ein Laserstrahl (21) des Lasers (2) das Werkstück (1) bestrahlt, - bei der Bestrahlung eines Zentralbereichs (11) des Werkstückes (1) der Laserstrahl (21) ruht und das Werkstück (1) bewegt wird, und - bei der Bestrahlung eines Randbereichs (12a, 12b) des Werkstückes (1) zumindest zeitweise der Laserstrahl (21) und das Werkstück (1) bewegt werden.

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes mit einem Laser

Es wird ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes mit einem Laser angegeben. Darüber hinaus wird eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes mit einem Laser angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Bearbeitung eines Werkstückes mit einem Laser wird ein

Werkstück mit einem Laserstrahl des Lasers bestrahlt. Die Energie des Laserstrahls wird vorzugsweise zumindest

teilweise vom Werkstück absorbiert. Dadurch kann im oder am Werkstück Wärme entstehen, die zu einer Materialveränderung im Bereich der bestrahlten Fläche führt. Beispielsweise kann mittels des Laserstrahls Material vom Werkstück abgetragen und/oder verändert werden. Das heißt, mittels des

Laserstrahls kann eine Materialabtragung oder eine

Materialveränderung am Werkstück durchgeführt werden.

Beispielsweise wird das Werkstück mittels des Lasers

teilweise oder vollständig durchtrennt und/oder Teile des Werkstückes werden mittels des Laserstrahls vom Werkstück abgelöst .

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass das

vorliegende Verfahren nicht auf die Verwendung eines einzigen Laserstrahls beschränkt ist. Vielmehr kann auch eine Vielzahl von Laserstrahlen verwendet werden. Eine Vielzahl an

Laserstrahlen kann beispielsweise aus einem einzigen

Laserstrahl mittels eines Strahlaufteilers (DOE) erzeugt werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ruht der Laserstrahl bei der Bestrahlung eines Zentralbereichs des Werkstückes und das Werkstück wird relativ zum Laserstrahl bewegt. Mit anderen Worten wird durch eine Bewegung des

Werkstückes relativ zum Laserstrahl der Laserstrahl entlang der Bewegungsrichtung über das Werkstück geführt. Der

Laserstrahl selbst wird dabei nicht bewegt. Würde also die Bewegung des Werkstückes eingestellt werden, so würde der Laserstrahl stets den gleichen Bereich des Werkstückes bestrahlen. Der Laserstrahl bestrahlt das Werkstück

beispielsweise von einer Oberseite des Werkstückes her. Der Zentralbereich des Werkstückes ist dann in der Draufsicht auf die bestrahlte Oberfläche des Werkstückes durch einen

Ausschnitt des Werkstückes gegeben, welcher einen Rand oder eine Kante des Werkstückes nicht beinhaltet. Der

Zentralbereich ist beispielsweise kreisförmig oder rechteckig ausgebildet. Der Zentralbereich erstreckt sich über die gesamte Oberseite des Werkstückes bis zu einem vorgebbaren Abstand vom Rand des Werkstückes. Beispielsweise kann der Zentralbereich wenigstens 80 % der Fläche an der Oberseite des Werkstückes einnehmen, die restlichen höchstens 20 % bilden dann den Randbereich des Werkstückes, welcher den Rand des Werkstückes umfasst. Dabei umfasst der Zentralbereich beispielsweise den geometrischen Schwerpunkt der Fläche an der bestrahlten Oberseite des Werkstückes, der Randbereich hingegen nicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden bei der Bestrahlung des Randbereichs des Werkstückes

zumindest zeitweise der Laserstrahl und das Werkstück bewegt. Das heißt, bei der Bestrahlung des Randbereichs ruht der Laserstrahl nicht mehr, sondern er wird aktiv über das

Werkstück im Randbereich geführt. Zumindest zeitweise wird dabei auch das Werkstück selbst bewegt. Die Relativbewegung sowie die Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstück ergeben sich dann entsprechend aus den Bewegungen und Geschwindigkeiten von Laserstrahl und Werkstück.

Beispielsweise kann die bestrahlte Fläche des Werkstückes durch die Bewegung des Laserstrahls in entgegen gesetzte Richtung zur Bewegung des Werkstückes geführt werden. Die Relativgeschwindigkeit, mit der das Werkstück dann relativ zum Laserstrahl bewegt wird, ergibt sich beispielsweise durch Addition der beiden Geschwindigkeitsvektoren, das heißt der Geschwindigkeit des Laserstrahls und der Geschwindigkeit des Werkstückes . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur

Bearbeitung eines Werkstückes mit einem Laser bestrahlt ein Laserstrahl des Lasers das Werkstück. Bei der Bestrahlung eines Zentralbereichs des Werkstückes ruht der Laserstrahl und das Werkstück wird bewegt. Bei einer Bestrahlung eines Randbereichs des Werkstückes werden zumindest zeitweise der Laserstrahl und das Werkstück bewegt. Dabei ist es auch möglich, dass während der gesamten Dauer der Bestrahlung des Randbereichs sowohl der Laserstrahl als auch das Werkstück bewegt werden. Die Geschwindigkeit, mit der das Werkstück bewegt wird, und die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl bewegt wird, können sich jeweils verändern.

Die Bewegung des Laserstrahls kann hierbei bis kurz vor den Rand des Randbereichs, genau bis zum Rand des Randbereichs oder über den Randbereich hinaus erfolgen.

Dem hier beschriebenen Verfahren liegt dabei unter anderem die folgende Problemstellung zugrunde: In einer Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstückes kann die

Positionierung der Laserstrahlung gegenüber dem Werkstück auf zumindest zwei Arten erfolgen. Zum einen kann der Laserstrahl unter der Verwendung beispielsweise eines Scanners aktiv über das Werkstück geführt werden. Hierbei wird der Laserstrahl relativ zum ruhenden Werkstück beispielsweise durch die

Umlenkung der Laserstrahlung über Spiegel bewegt. Zum anderen kann ein beweglicher Verfahrtisch mit Positionierachsen

Verwendung finden, auf dem das Werkstück befestigt ist. Ein beweglicher Verfahrtisch hat dabei den Vorteil, dass er einen größeren Bearbeitungsraum als ein Scanner hat und der Ort der Bestrahlung durch den Laser wesentlich genauer eingestellt werden kann als bei der Verwendung eines Scanners. Ein

Scanner hingegen kann schneller arbeiten, das heißt

insbesondere die Positionierung des Laserstrahls relativ zum Werkstück kann schneller erfolgen.

Bei beiden Methoden setzt sich die Gesamtprozesszeit aus der Bearbeitungszeit des Werkstückes durch den Laserstrahl und der Umkehrzeit, die für eine Richtungsänderung von

Laserstrahl und/oder Werkstück benötigt wird, zusammen. Bei der Verwendung eines Verfahrtisches ist die Umkehrzeit maßgeblich dadurch bestimmt, dass der Verfahrtisch zum Ende eines beispielsweise geradlinigen Bearbeitungsweges hin abgebremst, angehalten und zum Beispiel in die

entgegengesetzte Richtung des Bearbeitungsweges wieder beschleunigt werden muss. In der Zeit des Abbremsens,

Anhaltens und Beschleunigens ist keine Bearbeitung des

Werkstückes durch die Laserstrahlung möglich. Die Umkehrzeit trägt dabei einen wesentlichen Anteil zur Gesamtprozesszeit bei. Ein Abbremsen, Anhalten und Neubeschleunigen während der Laserbearbeitung ist nicht möglich, da sich dadurch die

Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl über das Werkstück geführt wird, ändern würde, das heißt die Prozessparameter für die Laserbearbeitung würden sich ändern. Fährt der

Laserstrahl beispielsweise langsamer über das Werkstück, so wird jeder bestrahlte Ort länger bestrahlt, als wenn der Laserstrahl schneller fährt, was beispielsweise zu einem erhöhten Materialabtrag und/oder zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Werkstückes führen könnte.

Das hier beschriebene Verfahren beruht nun unter anderem auf der Idee, dass in Bereichen, in denen eine Bewegungsänderung des Werkstückes, also beispielsweise eine Änderung der

Geschwindigkeit und/oder der Bewegungsrichtung, erfolgen muss - hier als Randbereiche bezeichnet -, zusätzlich zur Bewegung des Werkstückes der Laserstrahl bewegt wird, um die Änderung auszugleichen und zu kompensieren. Beispielsweise wird während der Abbremszeit des Verfahrtisches und damit des Werkstückes die Laserstrahlung aktiv zum Beispiel in

entgegengesetzter Richtung zur Bewegungsrichtung des

Werkstückes über das Werkstück geführt, so dass

Prozessparameter wie die Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstück im Wesentlichen gleich bleiben. Vorteilhafterweise kann beispielsweise vor dem Erreichen des Randes, also der Kante des Werkstückes, mit einem Abbremsen des Werkstückes begonnen werden und die Materialbearbeitung dennoch weiter fortgeführt werden. Gleiches gilt für das Beschleunigen des Werkstückes beispielsweise nach der

Richtungsänderung der Bewegung des Werkstückes.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstück bei der Bestrahlung des Randbereichs zumindest zeitweise gleich der Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstück bei der Bestrahlung des Zentralbereiches, also wenn der Laserstrahl ruht. Insgesamt ist es also möglich, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstück in einer Richtung konstant oder im Wesentlichen konstant ist. Dabei können die Relativgeschwindigkeiten leicht voneinander abweichen, beispielsweise beträgt die Abweichung im

Randbereich höchstens 10 % von der maximalen

Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstück im Zentralbereich . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Laser gepulst betrieben. Das heißt, der Laserstrahl trifft nicht kontinuierlich auf das Werkstück auf, sondern das

Werkstück wird mit einer Abfolge kurzer Pulse vom Laserstrahl bestrahlt. Die Dauer der Pulse, also die Pulslänge, beträgt gemäß zumindest einer Ausführungsform dabei höchstens 100 Nanosekunden . Das heißt, bei dem Laser handelt es sich um einen Nanosekundenlaser .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Laser gepulst betrieben und die Dauer der Pulse beträgt höchstens 100 Pikosekunden . Das heißt, bei dem Laser handelt es sich dann um einen Pikosekundenlaser . Bei einem solchen Pikosekundenlaser ist das oben beschriebene Problem der

Umkehrzeiten bei Richtungsänderung besonders gravierend, da der Materialabtrag pro Puls aufgrund der geringeren Pulslänge wesentlich geringer ist als bei einem Nanosekundenlaser.

Bedingt dadurch sind zum Beispiel für ein Durchtrennen des Werkstückes sehr viele Durchläufe und damit

Richtungsänderungen notwendig.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Bearbeitung des Werkstückes stellenweise Material des Werkstückes abgetragen. Das Abtragen des Materials kann beispielsweise durch Ablation erfolgen. Insbesondere bei Verwendung eines Nanosekundenlasers wird das Werkstück hierbei im Bereich der Bestrahlung durch den Laser so stark erhitzt, dass ein Plasma entsteht und das abgetragene

Material verdampft. Das Verfahren kann dann zur gezielten Abtragung von Material des Werkstückes Verwendung finden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Bearbeitung des Werkstückes das Werkstück entlang einer Linie, die entlang der Relativbewegung zwischen Laserstrahl und Werkstück verläuft, in zumindest zwei Teile durchtrennt. Das heißt, bei dem Verfahren handelt es sich um einen

Lasertrennprozess . Die Lasertrennung kann durch Aufschmelzen des Materials des Werkstückes erfolgen. Dies ist

beispielsweise bei der Verwendung eines Nanosekundenlasers der Fall. Bei der Verwendung eines Pikosekundenlasers kann das Material, anstatt es aufzuschmelzen, durch die

Laserstrahlung mittels Ablation abgetragen werden. Dadurch wird die Erzeugung von Schlacke entlang des

Durchtrennungsbereiches im Gegensatz zum Aufschmelzen

verringert, wodurch die erzeugten Teilstücke des Werkstückes eine besonders gute Qualität der durch die Bestrahlung erzeugten Kanten aufweisen. Bei dem Lasertrennprozess ist auch möglich, das entlang der Linie lediglich ein Materialabtrag über eine gewisse Tiefe, beispielsweise 30 ym, des Werkstücks erfolgt und die

vollständige Trennung des Werkstücks entlang der Linie zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise mittels brechen stattfindet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Bearbeitung des Werkstückes das Werkstück entlang einer Ebene, die der Laserstrahl zumindest in seiner Verlängerung schneidet, in zumindest zwei Teile durchtrennt. „Zumindest in seiner Verlängerung schneidet" heißt, dass der Laserstrahl die Ebene nicht schneiden muss, sondern beispielsweise oberhalb der Ebene, also vor Erreichen der Ebene, absorbiert wird. Durch das Verfahren können beispielsweise zwei

Materialschichten des Werkstückes voneinander getrennt werden derart, dass die getrennten Materialschichten beispielsweise im Wesentlichen vollständig erhalten bleiben. Die

Laserstrahlung kann dabei an der Grenzfläche zwischen den beiden Materialschichten oder in der Nähe der Grenzfläche absorbiert werden. Durch die Absorption der Laserstrahlung wird eine Materialzersetzung, also eine Veränderung der

Materialzusammensetzung im Werkstück, induziert, was zu einem Schwächen oder Auflösen der Verbindung zwischen den beiden Materialschichten führen kann. Bei dem Verfahren handelt es sich dann also um einen so genannten Laser-Lift-Off-Prozess .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Werkstück eine epitaktisch gewachsene Schichtfolge, wobei die Schichtenfolge zumindest eine optoelektronische, aktive Schicht umfasst. Beispielsweise handelt es sich bei der aktiven Schicht um eine Schicht, die zur Strahlungserzeugung oder zur Strahlungsdetektion vorgesehen ist. Bei dem

Werkstück kann es sich dann beispielsweise um einen Wafer handeln, der in eine Vielzahl einzelner optoelektronischer Halbleiterchips zerteilt werden kann. Bei den

optoelektronischen Halbleiterchips handelt es sich

beispielsweise um Laserdiodenchips, Leuchtdiodenchips oder Photodiodenchips.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Bearbeitung ein Substrat von der epitaktisch gewachsenen Schichtfolge abgelöst. Bei dem Substrat kann es sich

beispielsweise um ein Aufwachsubstrat handeln. Das Werkstück wird beispielsweise entlang einer Ebene, die im Bereich der Grenzfläche zwischen Aufwachsubstrat und epitaktisch

gewachsener Schichtenfolge liegt, in zwei Teile durchtrennt, nämlich das Aufwachsubstrat und die epitaktisch gewachsene Schichtenfolge .

Es wird ferner eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines

Werkstückes angegeben. Die Vorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens geeignet und eingerichtet. Das heißt, alle für das Verfahren beschriebenen Merkmale sind auch für die Vorrichtung offenbart und

umgekehrt .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung einen beweglichen Verfahrtisch, an dessen Oberseite das Werkstück befestigt ist. Das Werkstück ist dabei vorzugsweise mechanisch zerstörungsfrei vom

Verfahrtisch lösbar. Das Werkstück ist derart am Verfahrtisch befestigt, dass eine Bewegung des Verfahrtisches auf das Werkstück übertragen wird.

Die Vorrichtung umfasst ferner einen Laser, der dazu

eingerichtet ist, einen Laserstrahl zu erzeugen, der das

Werkstück bestrahlt. Das heißt, der Laserstrahl des Lasers wird derart auf das Werkstück gerichtet, dass das Werkstück von dem Laserstrahl beeinflusst werden kann. Beispielsweise kann das Werkstück zumindest einen Teil der Energie des Laserstrahls absorbieren. Die Vorrichtung umfasst ferner eine optische Vorrichtung, die zur Bewegung des Laserstrahls relativ zum Werkstück geeignet ist. Mittels der optischen Vorrichtung kann der Laserstrahl zumindest in einem bestimmten Bereich - zum Beispiel dem Randbereich - über die dem Laserstrahl zugewandte Oberseite des Werkstückes geführt werden . Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Bewegung von Laserstrahl und

Verfahrtisch relativ zueinander zu steuern. Die

Steuervorrichtung kann dazu beispielsweise einen

Mikroprozessor oder einen Computer, wie einen PC umfassen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, die Bewegung von Laserstrahl und Verfahrtisch derart zu steuern, dass bei der Bestrahlung eines Zentralbereichs des Werkstückes der

Laserstrahl ruht und das Werkstück bewegt wird und bei der Bestrahlung eines Randbereichs des Werkstückes zumindest zeitweise der Laserstrahl und das Werkstück bewegt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung handelt es sich bei der optischen Vorrichtung zur Bewegung des

Laserstrahls um einen Scanner, der zumindest einen Spiegel umfasst, mit dem der Laserstrahl umgelenkt werden kann. Der Spiegel ist dabei vorzugsweise beweglich ausgebildet, so dass durch die Bewegung des Spiegels eine Bewegung des

Laserstrahls über das Werkstück erfolgt. Alternativ zu einem Scanner kann die optische Vorrichtung auch einen

akustooptischen Deflektor umfassen, der ebenfalls zur

Bewegung der Laserstrahlung über das Werkstück geeignet ist. Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren sowie die hier beschriebene Vorrichtung anhand von

Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert . Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 1A, 1B, IC ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens, das mit einem

Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen

Vorrichtung durchgeführt wird, näher erläutert.

Anhand der grafischen Auftragung der Figuren 2A, 2B, 2C ist das hier beschriebene Verfahren näher erläutert.

Anhand der schematischen Darstellung der Figuren 3A und 3B sind Ausführungsbeispiele des hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu

betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Die Figur 1A zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer hier beschriebenen Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst eine Laserquelle 2. Bei der Laserquelle 2 handelt es sich

beispielsweise um einen Nanosekundenlaser oder um einen

Pikosekundenlaser . Die Vorrichtung umfasst ferner eine optische Vorrichtung 3, bei der es sich beispielsweise um einen Scanner handelt, der einen beweglichen Spiegel 31 umfasst.

Die Vorrichtung umfasst ferner einen Verfahrtisch, der beweglich ausgeführt ist. Der Verfahrtisch kann dabei entlang der eingezeichneten Pfeile bewegt werden. An der Oberseite 4a des Verfahrtisches 4 ist das Werkstück 1 angeordnet. Bei dem Werkstück 1 handelt es sich beispielsweise um einen

Halbleiterwafer, der eine epitaktisch abgeschiedene

Schichtenfolge 13 mit zumindest einer aktiven Schicht 14 umfasst (vergleiche dazu auch die Figur 3B) . Das Werkstück 1 unterteilt sich in einen Zentralbereich 11 und einen

Randbereich 12. Über die Bewegung des Verfahrtisches 4 ist auch das Werkstück 1 bewegbar. Dazu ist das Werkstück 1 mechanisch fest am Verfahrtisch 4, bei dem es sich

beispielsweise um ein „Chuck" handelt, befestigt.

Die Vorrichtung umfasst weiter eine Steuervorrichtung 6. Die Steuervorrichtung 6 ist dazu eingerichtet, den Laser 2, die optische Vorrichtung 3 sowie den Verfahrtisch 4 zu steuern.

Die Vorrichtung umfasst weiter ein optisches Element 5, das zur Strahlformung des durch das optische Element

durchtretenden Laserstrahls 21 vorgesehen ist. Bei dem optischen Element handelt es sich beispielsweise um eine F- Tetha-Linse .

Im Betrieb der Vorrichtung wird nun vom Laser 2 ein

Laserstrahl 21 erzeugt. Der Laserstrahl 21 wird von der optischen Vorrichtung 3 durch das optische Element 5 hindurch auf die dem Verfahrtisch 4 abgewandte Oberseite des

Werkstückes 1 gelenkt. Das Werkstück 1 wird relativ zum ruhenden Laserstrahl 21, gesteuert durch die

Steuervorrichtung 6, mit konstanter Geschwindigkeit in einer Richtung, vorliegend zum in der Schnittdarstellung linken

Randbereich 12a hin bewegt. Innerhalb des Zentralbereichs 11 des Werkstückes 1 bewegt sich lediglich der Verfahrtisch 4 mit dem Werkstück 1. Bei Erreichen des linken Randbereiches 12a beginnt das Abbremsen des Verfahrtisches. Gleichzeitig wird der Laserstrahl 21 durch die optische Vorrichtung 3 gesteuert durch die Steuervorrichtung 6 bewegt, so dass die Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl 21 und Werkstück 1 gleich oder im Wesentlichen gleich bleibt (vergleiche dazu die Figur 1B) . Nach dem Abbremsen und Anhalten findet ein Umkehrvorgang innerhalb des linken Randbereiches 12a statt, bei dem während des Beschleunigens des Verfahrtisches 4 der Laserstrahl 21, wie beim Abbremsvorgang auch, durch die optische Vorrichtung 3 gesteuert und die Steuervorrichtung 6 bewegt, nachgeführt wird.

Nach dem Abbremsen und Anhalten und Umkehren des Werkstückes 1 wird das Werkstück 1 wieder mit konstanter Geschwindigkeit im Zentralbereich 11 relativ zum ruhenden Laserstrahl 21 bewegt. Der Umkehrvorgang findet hierbei entsprechend zu dem Abbremsvorgang wie oben beschrieben statt, wobei Ein

Mitbewegen des Laserstrahls erfolgt dann wieder bei Erreichen des in der Schnittdarstellung rechten Randbereichs 12b

(vergleiche dazu die Figur IC) .

Anhand der grafischen Auftragungen der Figuren 2A, 2B, 2C sind die Geschwindigkeit v, die Beschleunigung a und der zurückgelegte Weg s aus Sicht des Werkstückes 1 (Kurve a) des Verfahrtisches 4 (Kurve b) und des Laserstrahls 21 (Kurve c) dargestellt .

Wie der Figur 2A zu entnehmen ist, bleibt die Geschwindigkeit v des Werkstückes 1 relativ zum Laserstrahl 21 in einer

Richtung im Wesentlichen konstant. Dies ist dadurch erreicht, dass ein Beschleunigen und Abbremsen des Verfahrtisches 4 (Kurve b) durch das Abbremsen und Beschleunigen des Laserstrahls 21 (Kurve c) kompensiert wird (vergleiche dazu auch die Figur 2B) .

In der Figur 2C ist die gestrichelt dargestellte Fläche ein Maß für die Strecke, die aufgrund der Mitbewegung des

Laserstrahls 21 gegenüber einem vollständig ruhenden

Laserstrahl 21 eingespart wird. Diese Fläche ist damit auch ein Maß für die Einsparung von Prozesszeit. Die Kurven al und a2 entsprechen dabei den Kanten des Werkstückes 1 im linken Randbereich 12a beziehungsweise rechten Randbereich 12b.

In Verbindung mit der Figur 3A ist das Zertrennen eines als Halbleiterwafer ausgeführten Werkstückes 1 in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips 15 schematisch

dargestellt. Die Laserstrahlung 21 wird beispielsweise entlang der Linien 61 und 62 mittels des Verfahrens geführt. Das Werkstück 1 wird entlang dieser Linien jeweils

vollständig durchtrennt. Die Dicke des Werkstückes beträgt dabei beispielsweise 120 ym. Bei einer Chipbreite von 295 ym^ werden zirka 90.000 einzelne optoelektronische

Halbleiterchips 15 aus dem Werkstück 1 vereinzelt.

Bei der Verwendung eines Nanosekundenlasers als Laser 2 beträgt die Gesamtprozessdauer dazu zirka 28 Minuten ohne ein Bewegen des Laserstrahls. Die Umkehrzeit nimmt dabei einen Anteil von zirka 16 Minuten ein, die reine Prozesszeit beträgt dann 12 Minuten. In der Umkehrzeit kann kein

Durchtrennen erfolgen. Das Durchtrennen erfolgt dabei, indem der Laserstrahl mit zwischen zwei bis sieben Wiederholungen entlang einer der Linien 61, 62 über das Werkstück 1 geführt wird . Unter Verwendung eines hier beschriebenen Verfahrens, das heißt unter Mitbewegung des Laserstrahls kann die

Gesamtprozesszeit auf 8 Minuten reduziert werden. Die

Umkehrzeit, in der eine Bearbeitung durch den Laserstrahl nicht möglich ist beträgt lediglich 1 Minute, die Prozesszeit verkürzt sich auf 7 Minuten.

Besonders gravierend wird das Problem der Umkehrzeiten bei der Verwendung eines Pikosekundenlasers als Laser 2. Der Materialabtrag pro Puls ist bei Pikosekundenlasern aufgrund der geringeren Pulsdauer sehr klein. Im Vergleich zu den zwei bis sieben Wiederholungen pro Linie 61, 62 sind bei der

Verwendung eines Pikosekundenlasers zirka 1200 Traversen (also Schnitt-Wiederholungen pro Linie 61, 62) notwendig, um einen 120 ym dicken Halbleiterwafer als Werkstück zu

durchtrennen. Die Gesamtumkehrzeit, die der Verfahrtisch 4 benötigt, um die Geschwindigkeit abzubremsen, anzuhalten und in die Gegenrichtung wieder anzufahren, wird durch die Anzahl der Traversen vervielfacht und ist damit bei der Verwendung von Pikosekundenlasern wesentlich höher. Ohne das hier beschriebene Verfahren beträgt die Gesamtprozesszeit im genannten Beispiel zirka 127 Minuten, wobei 92 Minuten auf die Umkehrzeit und 35 Minuten auf die Prozesszeit entfallen. Bei dem Einsatz eines hier beschriebenen Verfahrens, das heißt bei der Mitbewegung des Laserstrahls im Randbereich reduziert sich die Gesamtprozesszeit auf 41 Minuten, wobei auf die Umkehrzeit 21 Minuten und auf die Prozesszeit 20 Minuten entfallen. Damit ermöglicht das hier beschriebene Verfahren den wirtschaftlichen Einsatz eines

Pikosekundenlasers, der sich zusätzlich durch die verbesserte Kantenqualität bei der Durchtrennung auszeichnet. In Verbindung mit der Figur 3B ist ein weiteres

Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet der

Laserstrahl 21 für das Laser-Lift-Off Verwendung. Das heißt, in eine Ebene 7, die beispielsweise durch die Grenzfläche zwischen einem Substrat 16, zum Beispiel ein Aufwachsubstrat , und der auf das Substrat 16 aufgebrachten, zum Beispiel epitaktisch abgeschiedenen, Schichtenfolge 13 definiert ist, findet ein Abtrennen der Schichtenfolge 13 vom Substrat 16 statt. Wird der Laserstrahl 21 dabei zeilenweise über das Werkstück 1 geführt, kann das hier beschriebene Verfahren eine deutliche Reduzierung der Prozesszeit mit sich bringen.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den

Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102010018032.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes (1) mit einem Laser (2), wobei

- ein Laserstrahl (21) des Lasers (2) das Werkstück (1) bestrahlt,

- bei der Bestrahlung eines Zentralbereichs (11) des Werkstückes (1) der Laserstrahl (21) ruht und das

Werkstück (1) bewegt wird, und

- bei der Bestrahlung eines Randbereichs (12a, 12b) des Werkstückes (1) zumindest zeitweise der Laserstrahl (21) und das Werkstück (1) bewegt werden.

Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch,

wobei die Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl

(21) und Werkstück (1) bei der Bestrahlung des

Randbereichs (12a, 12b) zumindest zeitweise gleich der Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl (21) und Werkstück (1) bei der Bestrahlung des Zentralbereichs

(11) ist.

Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei der Laser (2) gepulst betrieben wird, wobei die Dauer der Pulse höchstens 100 ns beträgt.

Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei der Laser (2) gepulst betrieben wird, wobei die Dauer der Pulse höchstens 100 ps beträgt.

Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei bei der Bearbeitung des Werkstückes (1)

stellenweise Material des Werkstückes (1) abgetragen wird .

6. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei bei der Bearbeitung des Werkstückes (1) das

Werkstück (1) entlang einer Line (61, 62), die entlang einer Relativbewegung zwischen Laserstrahl (21) und Werkstück (1) verläuft, in zumindest zwei Teile

durchtrennt wird.

7. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei bei der Bearbeitung des Werkstückes (1) das

Werkstück (1) entlang einer Ebene (7), die der

Laserstrahl (21) zumindest in seiner Verlängerung schneidet, in zumindest zwei Teile durchtrennt wird.

8. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei das Werkstück (1) eine epitaktisch gewachsene Schichtenfolge (13) aus einem Halbeitermaterial umfasst, wobei die Schichtenfolge (13) zumindest eine

optoelektronische, aktive Schicht (14) umfasst.

9. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch,

wobei bei der Bearbeitung die Schichtenfolge (13) in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbeiterchips (15) zerteilt wird.

10. Verfahren gemäß einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei bei der Bearbeitung ein Substrat (16) von der Schichtenfolge (13) abgelöst wird.

11. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes mit

- einem beweglichen Verfahrtisch (4), an dessen

Oberseite (4a) das Werkstück (1) befestigt ist, - einem Laser (2), der dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl (21) zu erzeugen, der das Werkstück (1) bestrahlt,

- einer optischen Vorrichtung (3) , die zur Bewegung des Laserstrahls (21) relativ zum Werkstück (1) geeignet ist und

- einer Steuerungsvorrichtung (6), wobei

- die Steuervorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, die Bewegung von Laserstrahl (21) und Verfahrtisch (4) derart zu steuern, dass

- bei der Bestrahlung eines Zentralbereichs (11) des Werkstückes (1) der Laserstrahl (21) ruht und das

Werkstück (1) bewegt wird, und

- bei der Bestrahlung eines Randbereichs (12a, 12b) des Werkstückes (1) zumindest zeitweise der Laserstrahl (21) und das Werkstück (1) bewegt werden.

12. Vorrichtung gemäß dem vorherigen Anspruch,

bei der die optische Vorrichtung (3) einen Scanner umfasst .

13. Vorrichtung gemäß einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei der die Steuervorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen