(57)【要約】      （修正有）【課題】固体から固体部分、特に固体層の剥離方法を提供する。【解決手段】化合物からなる加工する固体１を用意し、レーザー光源からのレーザー光線４により、固体を照射する。レーザー光線は、分離される固体部分の研磨表面５を通って固体内に入射し、固体の内部の予め設定された部分を、剥離領域２又は複数の部分剥離領域を形成するために、限定的に照射する。レーザー照射によって結晶格子に複数の改質９が逐次的に起こり、結晶格子は改質の結果、改質を囲む領域で少なくともそれぞれ１つの部分において、そこから亀裂ができ、その亀裂により改質の領域に剥離領域又は複数の部分剥離領域が定められる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体（１）中に、前記固体（１）から、固体部分（１２）、特に固体層（１２）を剥離するために剥離領域（２）を形成する方法であって、剥離する固体部分（１２）は、前記固体部分（１２）だけ厚みが減少した固体よりも薄く、少なくとも以下の工程を含み：
加工する固体（１）を用意する、前記固体（１）は、好ましくは化合物からなる；
レーザー光源を用意する；
レーザー光源からのレーザー光線により前記固体（１）を照射する、レーザー光線は、分離される固体部分（１２）の表面（５）を通って固体（１）内に入射し、前記レーザー光線は、前記固体（１）の内部の、前記固体（１）の予め設定された部分を、剥離領域（２）又は複数の部分剥離領域（２５、２７、２８、２９）を形成するために、限定的に照射する；
レーザー照射によって、固体（１）の結晶格子に複数の改質（９）が逐次的に起こり、結晶格子は改質（９）の結果、改質（９）を囲む領域で少なくともそれぞれ１つの部分において、そこから亀裂ができ、その亀裂により改質（９）の領域に剥離領域（２）又は複数の部分剥離領域（２５、２７、２８、２９）が定められることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体部分を固体から剥離するための剥離領域を固体に形成するための請求項１の方法と、少なくとも１つの固体部分を固体から分離するための請求項１３の方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体、特に、ウエハの分離は伝統的には鋸による切断によって実現されていた。しかしながら、この分離方法には多数の欠点がある。例えば、鋸による切断によって、必ず削り屑が生じ、よって、その分基材は破壊されたことになる。それ以外に、鋸の高さが増加すれば、鋸で引き切られた薄片の厚さ変動は同様に大きくなる。さらに、鋸部材は、互いから分離する薄片の表面に溝及び表面損傷が生じることを引き起こす。
【０００３】
従って、"鋸"という分離方法は非常に高い材料費用及び後処理のコストの原因となることは明白である。
【０００４】
さらに、刊行物ＷＯ  ２０１３／１２６９２７  Ａ２は出発原料のウエハからデバイス層を分離するための方法を開示する。ＷＯ  ２０１３／１２６９２７  Ａ２によれば、その方法では、レーザー照射によって構造全体に強い加熱が発生する。この加熱は固体材料の様々な熱膨張係数及び"ハンドラー"によって固体の中に応力を引き起こすために必要である。この場合に、非常に高い温度は生じるので、"ハンドラー"の熱耐久性は非常に高くないといけないことは明白である。さらにＷＯ  ２０１３／１２６９２７  Ａ２によれば、レーザー光線はいつも、分離する層の一部でない表面を通って固体に照射される。このことは同様に固体に強い加熱を引き起こす。高い温度には、固体を歪ませたり、又は、意図せずに膨張させたりするという欠点もあるので、結晶格子改質を発生させることができるかどうかは、非常にもっぱら不正確である。
【０００５】
よって、ＷＯ  ２０１３／１２６９２７  Ａ２によれば厚くて大きい固体を処理できない。
【発明の概要】
【０００６】
これにより、本発明の課題は固体部分、特に複数の固体層を固体から分離するための代替的な方法を提供することにある。前記課題は、本発明によれば、固体中に、前記固体から、固体部分、特に固体層を剥離するために剥離領域を形成する方法によって解決され、剥離する固体部分は、前記固体部分だけ厚みが減少した固体よりも薄い。この方法は、本発明によれば、好ましくは、少なくとも以下の工程を含む：加工する固体を用意する工程、前記固体は、好ましくは化合物からなる；レーザー光源を用意する工程；レーザー光源からのレーザー光線により前記固体を照射する工程、レーザー光線は、分離される固体部分の表面を通って固体内に入射し、前記レーザー光線は、前記固体の内部の、前記固体の予め設定された部分を、剥離領域又は複数の部分剥離領域を形成するために、限定的に照射する。好ましくは、固体の予め設定された部分に生じさせた温度は、予め設定された部分を形成する材料が予め定められた物質変化で改質される程度に高く、その際、改質により剥離領域又は複数の部分剥離領域が定められる。これに加えて、あるいは、これに代えて、レーザー照射によって、結晶格子に複数の改質が逐次的に起こり、結晶格子は改質の結果、改質を囲む領域で少なくともそれぞれ１つの部分において、そこから亀裂ができ、その亀裂により改質の領域に剥離領域又は複数の部分剥離領域が定められる。
【０００７】
物質変化又は相転移は、好ましくは、結晶格子の局所的な破壊なしで実現することが可能であり、これにより、非常に制御された状態で、固体に弱体化又は硬度減少を引き起こすことができるので、前記解決策は有利である。
【０００８】
さらに、固体を、短くする長手方向に対して垂直に短くする必要がなく、固体層を分離するように、固体を、その長手方向におけるレーザーによって照射することを、本発明は初めて可能にする。この方法のさらなる有利な点は、レーザー光線は固体の全半径にわたって固体に入射しなくてもよく、分離層又は剥離層、好ましくは、平行の層を介して固体に入れてよいという点にある。このことは、特に半径が、分離される固体層の厚みより大きいか又は同じである場合に合理的である。
【０００９】
さらなる好ましい実施形態は従属請求項及び以下の説明の対象となる。
【００１０】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、物質変化は、化合物を複数又はすべての独立した成分又は元素に分解することである。この実施形態は、固体の化合物を的確に分解することによって固体部分の分離に最も適した材料の組合せを定義して設定できるという点で有利である。
【００１１】
本明細書によれば、固体の出発原料は、好ましくは、単結晶の、多結晶の、又はアモルファスな材料と理解される。強い異方性の構造を有する単結晶は、強い異方性の原子結合力のため、より好適である。前記固体の出発原料は、好ましくは、元素周期表の第３主族、第４主族、第５主族のいずれか、及び／又は、元素周期表の第１２副族から選ばれる材料又は材料組合せ、特に、第３主族、第４主族、第５主族の元素と第１２副族の元素との組合せ、例えば酸化亜鉛又はテルル化カドミウムを含む。
【００１２】
炭化ケイ素の他に、半導体出発原料は、例えば、ケイ素、ヒ化ガリウムＧａＡｓ、窒化ガリウムＧａＮ、炭化ケイ素ＳｉＣ、リン化インジウムＩｎＰ、酸化亜鉛ＺｎＯ、窒化アルミニウムＡｌＮ、ゲルマニウム、酸化ガリウム（ＩＩＩ）Ｇａ２Ｏ３、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３（サファイア）、リン化ガリウムＧａＰ、ヒ化インジウムＩｎＡｓ、窒化インジウムＩｎＮ、ヒ化アルミニウムＡｌＡｓ、又はダイヤモンドからなっていてもよい。
【００１３】
固体又は加工物（例えばウエハ）は、好ましくは、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、Ａｌ２Ｏ３（サファイア）、ＡｌＮなどのように、元素周期表の第３主族、第４主族、及び第５主族のいずれかの材料又は材料の組合せを含む。とりわけ好ましくは、固体は元素周期表の第４族、第３族、及び第５族のうちの元素の組合せを含む。考えられる材料又は材料組合せは、例えば、ヒ化ガリウム、ケイ素、炭化ケイ素などである。さらに、固体は、セラミック（例えばＡｌ２Ｏ３‐酸化アルミニウム）を含むか又はセラミックからなっていてもよい。この場合に好ましいセラミックは、例えば、一般に、ペロブスカイトセラミック（例えばＰｂ、Ｏ、Ｔｉ／Ｚｒを含有するセラミック）、及び殊更に、マグネシウムニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸リチウム、イットリウムアルミニウムガーネット、特に固体レーザー処理のためのイットリウムアルミニウムガーネット結晶、ＳＡＷセラミック（ｓｕｒｆａｃｅ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ）、例えば、ニオブ酸リチウム、オルトリン酸ガリウム、石英、チタン酸カルシウムなどである。従って、固体は、好ましくは、半導体材料若しくはセラミック材料を含み、又は、固体は少なくとも１つの半導体材料若しくはセラミック材料からなる。固体は、好ましくは、インゴット又はウエハである。特に好ましくは、固体は、少なくとも部分的に、レーザー光線を透過させる材料である。よって、固体が、透過材料を含むか若しくは部分的に透過材料、例えばサファイア、からなる又は製造されていることはさらに考えられる。独立して又は他の材料と組合せて固体物質として考えられる他の材料は、例えば、"大きなバンドギャップ"を有する材料、ＩｎＡｌＳｂ、高温度超導体、特にレアアースクプラート（例えばＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７）である。これに加えて、あるいは、これに代えて、固体は、フォトマスクであり、そして、本件の出願日の時に公知の各フォトマスク材料及び、特に好ましくは、その組み合わせを、フォトマスク材料として使用できることが考えられる。そのうえに、これに加えて、あるいは、これに代えて、固体は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含んでいてもよいし、炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなっていてもよい。好ましくは、固体はインゴットであり、固体の重さは、開始状態、すなわち、第１の固体部分を分離する前の状態において、好ましくは５ｋｇを超えるか、１０ｋｇを超えるか、１５ｋｇを超えるか、２０ｋｇを超えるか、２５ｋｇを超えるか、３０ｋｇを超えるか、３５ｋｇを超えるか、又は５０ｋｇ超える。固体部分は、好ましくは、固体層、特に少なくとも３００ｍｍの直径を有するウエハである。
【００１４】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、結晶格子の少なくともその大部分には各改質の中心から離れている部分において亀裂ができる。この改質のより小さい体積が分離後に残った固体部分を後で加工する必要性は減らされるので、この解決策は特に好ましい。
【００１５】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、改質の調節が行われる。この調節によって結晶格子において初めて、改質を取り囲む領域によって少なくとも係る一部分に亀裂ができる。
【００１６】
ここでは、未臨界とは、亀裂が固体を少なくとも２つの部分に分ける前に、亀裂拡大が止まっていくか又は終わることを意味する。好ましくは、該固体において、未臨界の１つの亀裂の広がりは、５ｍｍより小さく、特に１ｍｍより小さい。好ましくは、改質は、例えば平らな固体板を分離する時に、複数の未臨界の亀裂の好ましくは大部分が、同じ平面において広がるように、特に、レーザー光線が入射する固体の表面に平行な若しくは定義された配置の平面に広がるように、形成される。平らでない固体を分離する際、剥離領域が定義したとりわけ球状の形を取るように、未臨界の亀裂は定義されて、例えば球体層又は球面上に、広がるように、改質は優先的に実現される。
【００１７】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、定義した温度制御のために、レーザー光線は、１００ｎＪ／μｍ2以上１００００ｎＪ／μｍ2以下、好ましくは２００ｎＪ／μｍ2上２０００ｎＪ／μｍ2以下、特に好ましくは５００ｎＪ／μｍ2以上１０００ｎＪ／μｍ2以下であるパルス密度で固体に照射される。
【００１８】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、受容層は、ポリマー若しくはポリマー材料を含むか、又は、ポリマー若しくはポリマー材料からなり、そのポリマーは、好ましくは、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）又はエラストマ又はエポキシ樹脂又はそれらの組合せである。
【００１９】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、レーザー、特に、ｆｓレーザー（フェムト秒レーザー）のレーザー光線エネルギーは、固体又は結晶における物質変化が、少なくとも１つの方向に、レイリー長に比べて３０倍、２０倍、１０倍、５倍、又は３倍より小さく又は大きくなるように選ばれる。
【００２０】
レーザー、特に、ｆｓレーザーのレーザー光線の波長は、本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、固体又は材料の線吸収が１０ｃｍ-1未満、好ましくは１ｃｍ-1未満、特に好ましくは０．１ｃｍ-1未満になるように選ばれる。
【００２１】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、結晶格子の少なくともその大部分には各改質の中心Ｚから離れている部分において亀裂ができる。
【００２２】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、この亀裂は、少なくとも一部分において改質の過半数、特に、全体を通じて、又は、改質の少なくとも過半数、特に、全体から離れて伸びる。
【００２３】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、第１の複数の改質はその中心Ｚを剥離領域の片側に有して実現され、第２の複数の改質はその中心を剥離領域の他方側に有して実現される。 
【００２４】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、前記固体は、固体表面を介して冷却装置と結合されており、前記冷却装置と結合されている前記固体表面は、それを通ってレーザー光線が固体に入射する表面と平行又は実質的に平行になっており、前記冷却装置は、レーザー照射に依存して、特にレーザー照射により生じる固体の温度制御に依存して、操作される。特に好ましくは、それを介して固体が冷却装置と結合されている表面は、それを通ってレーザー光線が固体に入射する表面に向かい合っている。改質が発生した結果固体の温度上昇が制限されるか、又は低減され得るので、この実施形態は好ましい。好ましくは、冷却装置は、レーザー光線を介して固体に加えられた熱量が冷却装置によって固体から抜き取られるように運転される。このことは、これによって熱的に誘導された応力又は歪みの発生を減らすことができるので、有利である。
【００２５】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、前記冷却装置は、固体の温度を検出するための少なくとも１つのセンサー装置を備えており、予め設定された温度履歴に依存して固体の冷却を行う。この実施形態は、センサー装置によって固体の温度変動を非常に正確に把握できるようになるので、有利である。好ましくは、温度の変化は冷却装置の操作のためのデータ入力として使われる。
【００２６】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、前記冷却装置は、回転装置に連結されており、前記冷却装置は、その上に配置された固体とともに、改質を起こさせる間、回転装置によって回転され、特に、１００回転／分を超え、又は、２００回転／分を超え、又は、５００回転を超える速さで回転される。
【００２７】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、固体の少なくとも２つの異なる領域で、１ｃｍ2当たりに生じる改質の数は異なっており、第１の領域にて、第１のブロックが改質線上に生じさせられ、それぞれの改質は、線毎に、好ましくは１０μｍ未満、特に５μｍ未満、又は３μｍ未満、又は１μｍ未満、又は０．５μｍ未満、相互に隔たって形成されており、及び、第１のブロックの個々の線は、２０μｍ未満、特に１５μｍ未満、又は１０μｍ未満、又は５μｍ未満、又は１μｍ未満、相互に隔たって形成されており、第１のブロックにより、改質に沿って、第１の部分剥離領域が形成され、並びに、第２の領域にて、第２のブロックが改質線上に生じさせられ、それぞれの改質は、線毎に、好ましくは１０μｍ未満、特に５μｍ未満、又は３μｍ未満、又は１μｍ未満、又は０．５μｍ未満、相互に隔たって形成されており、及び、第２のブロックの個々の線は、２０μｍ未満、特に１５μｍ未満、又は１０μｍ未満、又は５μｍ未満、又は１μｍ未満、相互に隔たって形成されており、第２のブロックにより、改質に沿って、第２の部分剥離領域が形成され、前記第１の領域と前記第２の領域とは、第３の領域によって相互に隔てられており、前記第３の領域には、レーザー光線によって、改質が引き起こされていないか、又は、実質的に引き起こされておらず、第１の領域は、第２の領域に対し、２０μｍを超え、特に５０μｍを超え、又は１００μｍを超え、又は１５０μｍを超え、又は２００μｍを超える間隔で隔てられている。固体の局所的な亀裂が発生できるか、又は、固体に配置された受容層に熱的作用を加えるというようなさらなるトリガーイベントに起因して固体に亀裂が形成されるような、大きい機械的な応力が、改質ブロックの局所的な形成によって固体中に発生されられ得るので、前記実施形態は有利である。改質ブロックは、亀裂が２つの改質ブロック間に安定して通されていることを実現することが分かった。改質ブロックによって、制御される非常に正確な亀裂拡大が実現できる。このことは、処理時間が減らされエネルギー消費が減らされ固体の加熱が減らされるので、相当な有利な点である。
【００２８】
好ましくは、前記改質は、第１のブロックの中で、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下のパルス間隔で形成され、及び／又は、線間隔は０．０１μｍ以上、２０μｍ以下であり、及び／又は、パルス繰り返し周波数は１６ｋＨｚ以上、２０ＭＨｚ以下である。
【００２９】
本発明のさらなる局面によれば、改質を生じさせる位置に依存して、レーザー光線をレーザー光源から固体に導く光学系が調節され、これにより、少なくとも開口数が変更され、前記開口数は、固体の周縁部の位置では、固体の中心により近い固体の他の位置の場合よりも、小さい。この実施形態は、様々な特性を有する改質が実現されるので、有利である。特に周縁部、すなわち、周縁から（半径方向に）最大１０ｍｍ、最大５ｍｍ、又は最大１ｍｍまで離れている部分において、好ましくは、開口数が０．０５以上０．３以下、特に略又はちょうど０．１である光学系が使われる。好ましくは他の部分のために、開口数が０．２以上０．６以下、好ましくは０．３以上０．５以下、特に好ましくは略又はちょうど０．４である光学系が使われる。
【００３０】
本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、前記受容層の前記熱的作用は、前記受容層の、２０℃未満、特に１０℃未満、又は、０℃未満、又は−１０℃未満、又は−１００℃未満、又は前記受容層の材料のガラス転移温度未満の温度への冷却を含む。
【００３１】
改質又は物質変化はレーザーを用いて温度制御によって実現され、ここで、０．０１μｍ以上１０μｍ以下、特に０．２μｍのパルス間隔が規定され、及び／又は、０．０１μｍ以上２０μｍ以下、特に３μｍの線間隔が規定され、及び／又は、１６ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下、特に１２８ｋＨｚのパルス繰り返し周波数が規定され、及び／又は、１００ｎＪ以上２０００ｎＪ以下、特に４００ｎＪのパルスエネルギーが規定される。特に好ましくは、本発明の方法によれば、特に、炭化ケイ素の照射にピコ秒レーザー又はフェムト秒レーザーが使用され、そのレーザーの波長は、好ましくは、８００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下、特に１０３０ｎｍ若しくは１０６０ｎｍである。パルス幅は、好ましくは、１００ｆｓ以上１０００ｆｓ以下、特に３００ｆｓである。さらに好ましくは、レーザー光線を集めるための対物レンズが使われ、この対物レンズはレーザー光線の、好ましくは２０−１００倍の縮小、特に５０倍の縮小又は集束をもたらす。さらに前記光学系はレーザー光線の集束のために０．１以上０．９以下、特に０．６５の開口数を有する。
【００３２】
好ましくはレーザー光線によって引き起こされる物質変化は固体の材料の改質であり、この改質は追加的に又は代替的に、例えば、固体の結晶格子の破壊として理解してもよい。本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、固体はレーザー光源に対して移動され、特に動かされ、特に回転される。好ましくは、固体の運動、特に回転はレーザー光源に対して連続的に行われる。ここに発生する回転速度は、好ましくは毎秒１回転又は毎秒５回転又は毎秒１０回転を超えており、又は線速度は少なくとも１００ｍｍ／ｓである。固体はこのために、好ましくは、回転テーブル又は回転チャックに配置、特に、固定されている。固体表面を通ってレーザー光線が改質を生じさせるために固体中に入射する固体表面の１ｃｍ2当たりの改質の数は、１回転当たり、好ましくは、予め設定された最大数未満であり、前記１ｃｍ2及び１回転当たりの改質の最大数は、好ましくは、固体材料及び／又はレーザー光線のエネルギー密度に依存して、及び／又は、レーザー光線インパルスの時間に依存して決定される。少なくとも２つ又は３つ又はすべての前記パラメータ、及び、好ましくはさらなるパラメータに依存して、予め定められたデータ及び／又は関数に基づいて、発生する改質の毎回転の１ｃｍ2当たりの最大数を決定する制御装置が提供されていることが好ましい。このことは、損傷密度が高すぎると、これは処理された部分と処理されていない部分の間に生じる応力に起因するものであるが、有害な垂直の亀裂が形成されることが分かっているので、特に有利である。 
【００３３】
追加的に又は代替的に、レーザー光源に対する固体の連続する回転の場合、前記改質は、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び／又は、変化したエネルギー量で、特に低減されたエネルギー量で、引き起こされる。特に、レーザー又はウエハ若しくは固体がＸＹ方向にずらされていてもよく、その際、並進ＸＹ移動に依存して改質が引き起こされる。好ましい一実施形態によれば、ＸＹテーブルが使用され、レーザー作動中、その上に固体が配置されている。好ましくは、上述した制御装置又は代替的な制御装置によって、レーザー光線の方向を変更するために用いられる光学系は、連続的に又は段階的に、特に固体の移動、特に固体の回転に依存して、再調整されるか、新たに調整される。好ましくは、再調整又は新たな調整に基づいて、再調整又は新たな調整の前に設定された第１レーザー光線の経路に対して、第１レーザー光線の経路と異なっている第２レーザー光線の経路の設定が行われる。それによって、好ましくは固体の回転に依存して、様々なレーザー光線の経路が制御装置によって設定される。特に好ましくは、その際、その都度、レーザーのスキャン方向が再調整されるか、新たに調整されるか、若しくは変更される。好ましくは追加的に又は代替的に、制御装置によって、レーザー光源、光学系、特にスキャナ、及び／又は、固体を移動させる装置、特に回転テーブル又は回転チャックは、１回転当たりのエネルギー量が変わらないか又は低減するように作動され、その際、固体の中へのエネルギー量は、連続的、すなわち１回転毎に低減し、又は、段階的、すなわち複数の回転に従って低減する。エネルギー量が段階的に低減する場合には、１段階当たりの回転数は異なってもよく、従って、第１段階は、例えば２回転を超え、他の段階は第１段階よりも多いか又は少ない回転を含んでもよい。さらに、段階が同じ回転数を含むことが考えられる。更に、段階的方法は連続的方法と混合されているか、又は組み合わせられていてもよい。
【００３４】
好ましい一実施形態によれば、レーザー光線は、１つの線に、改質を数回引き起こすことができるので、１つの線又は行には全改質が起こる。更なる変形によれば、レーザーの照射の際に、線は改質に対して交差するか、又は重なり合うことができ、その際、改質の第１線は、特に、予め設定された角、例えば９０・、４５・、３０・、６０・、又は他の任意に選択可能な角で切断することができる。改質を起こすためのレーザー照射の線の間の交角は、その際、引き起こされた改質の効率を高めるために、固体の材料の結晶方向に合わせてもよい。
【００３５】
追加的に又は代替的に、レーザー光源はスキャナとして構成され、改質の発生は、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存している。好ましくは、上述した制御装置又は代替的な制御装置は、上述したパラメータの少なくとも２つ、又は３つ、及び、好ましくは、さらなるパラメータに依存して、予め提供されたデータ、及び／又は、機能に基づいて、改質発生に必要な装置、特にレーザー光源、光学系、特にスキャナ、及び、固体を移動させる装置、特に回転テーブル若しくは回転チャックを制御する。
【００３６】
追加的に又は代替的に、２つの、逐次的に、改質発生方向又は固体の広がりの方向に引き起こされる改質の中心間の間隔は、１００００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ未満である。
【００３７】
追加的に又は代替的に、逐次的に、改質発生方向又は固体の広がりの方向に引き起こされる改質の外側の境界は、１００００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ未満、相互に隔たっている。
【００３８】
本発明は、さらに、固体から、固体部分を剥離するために、固体に剥離領域を形成する方法に関し、この方法は少なくとも以下の工程を含む：
【００３９】
処理する固体を準備する工程、レーザー光源を準備する工程、レーザー光源のレーザー光線によって固体を照射する工程であり、その際、レーザー光線は、固体に改質、特に結晶格子欠陥を発生させ、その際、レーザー光源、及び／又は、固体を移動させる装置、特に回転テーブル若しくは回転チャック、及び／又は光学系、特にスキャナを制御するための制御装置は、１又は複数の所定パラメータに依存して、あるいは、１又は複数のパラメータの関数として備えられている。
【００４０】
好ましくは、固体は、レーザー光源に対して回転され、その固体表面を通ってレーザー光線が改質を生じさせるために固体中に入射する固体表面の１ｃｍ2当たりの改質の数は、１回転当たり、予め設定された最大数未満であり、１ｃｍ2及び１回転当たりの改質の最大数は、好ましくは、固体材料及びレーザー光線のエネルギー密度に依存して決定され、及び／又は、レーザー光源に対する固体の連続する回転の場合、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び／又は、変化したエネルギー量で、特に低減されたエネルギー量で、前記改質が引き起こされ、及び／又は、レーザー光源がスキャナとして構成され、改質の発生が、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存しており、及び／又は、２つの、逐次的に、改質発生方向又は固体の広がりの方向に引き起こされる改質の中心間の間隔は、１００００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ未満であり、及び／又は、逐次的に、改質発生方向又は固体の広がりの方向に引き起こされる改質の外側の境界は、１００００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ未満、相互に隔たっている。
【００４１】
好ましくは、移動サイクル、特に、光学系、特にスキャナに対する、固体の回転の、可能な最大数は、平行であり、特に、放射方向に相互に隔たっている複数の行、及び、１行当たりに発生可能な最大の改質によって定められる。好ましい一実施形態によれば、レーザー光線は、回折する光学部材によって複数のレーザー光線に分離することができ、同時に、それに応じた改質の数が、レーザー光の分配によって発生され得る。好ましくは、複数の行は、少なくとも２の、好ましくは少なくとも１０の、特に好ましくは５０以下の、又は１００以下の、又は２００以下の行を含む。発生する模様に関して、その際、第１の移動サイクルの行が所定数である場合、例えば、ｘ番目の行ごと、又は、ｘ番目及びｙ番目の行ごと、又はｘ番目及びｘ番目からｚを引いた行ごとだけ、改質が発生される。具体的には、例えば、５番目の行ごとに改質を発生させることができる。代替的に、５番目の行ごと、及び７番目の行ごとに、改質を発生させることができる。代替的に、例えば、５番目の行ごとに、及び５から２を引いた行ごとに、改質を発生させることができ、従って、３番目、５番目、８番目、１０番目、１３番目、１５番目等に、改質が発生されている。さらに、改質をブロックごとに発生させることが可能であり、すなわち、例えば５０の連続する行のブロックは、１つの改質を含んでおり、次の５０行はいかなる改質も含んでおらず、その際、この５０行のブロックの後には、再度、改質を有する５０行のブロックが続く。このことは、複数の行の改質が、交互に、ブロックごとに設けられていることを意味する。更なる実施形態によれば、このような交互のブロックの幅が、プローブの周縁部からの距離に応じて変化することがあり、すなわち、例えば、周縁部の領域において、ブロックが有する改質の行数は少なく、プローブの中心に向かって、改質行数は多くなる。追加的に又は代替的に、改質が発生される行の間隔が関数によって変わることが考えられる。好ましくは第１の移動サイクル、特に第１の回転後に始まる第２の移動サイクルにおいて、好ましくは、代替的な、好ましくは互いに隔たっている行が記録される。第２の移動サイクル及び更なる移動サイクルにおいて、変数ｘ、ｙ、ｚに関して、他の行数が設けられていてもよい。更に、より多い、又は少ない変数が設けられていてもよい。追加的に、又は、代替的に、行のそれぞれの改質の間の間隔は、模様に従って発生させることができる。それゆえに、好ましくは、行における改質は、第１の移動サイクル、特に、第１の回転、例えば（改質が予定された）ａ番目ごとの箇所のみに発生されるか、又は、ａ番目の箇所ごと、及びｂ番目の箇所ごと、又は、ａ番目の箇所ごと、及びａ番目からｃを引いた箇所毎に発生される。追加的に又は代替的に、改質が発生される箇所の間の間隔は、関数に依存して変更されることが考えられる。好ましくは、第１の移動サイクル、特に、第１の回転後に始まる第２の移動サイクルにおいて、好ましくは、代替的な、好ましく隔たっている行が記録される。第２の移動サイクル及び更なる移動サイクルにおいて、変数ａ、ｂ、ｃに関して他の行数が設けられてもよい。追加的に又は代替的に、処理される行は少なくとも移動位置又は移動状態、特に、回転状態及び回転数に依存して定められ、及び／又は、行の処理される（若しくは改質は発生される）箇所は、少なくとも移動位置又は移動状態、特に、回転状態及び回転数に依存して定められていることが考えらえる。特に、固体又は光学系の移動経路が線形である場合には、相互に傾いている、特に垂直に交差する、改質の行又はストライプも発生され得る。
【００４２】
好ましい一実施形態によれば、レーザー光線によって起こる物質変化は、固体の材料の改質であり、その際、固体は、レーザー光源に対して並進してＸＹ方向に移動され、レーザー光線が改質を生じさせるために固体中に入射する固体表面の１ｃｍ2当たりの改質の数は、その際、１ｃｍ2及びＸＹ方向の並進運動に従った改質の最大数は、好ましくは、固体材料及びレーザー光線のエネルギー密度に依存して決定され、及び／又は、レーザー光源に対する固体のＸＹ方向の並進運動に従って、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び／又は、変化したエネルギー量で、特に低減されたエネルギー量で、前記改質が引き起こされ、及び／又は、レーザー光源がスキャナとして構成され、改質の発生が、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存しており、及び／又は、２つの、逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の位置ずれの間隔は、１００００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ未満であり、及び／又は、逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の外側の境界は、１００００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ未満、相互に隔たっている。
【００４３】
更なる好ましい一実施形態によれば、レーザー光線は、固体に改質、特に結晶格子欠陥を発生させ、その際、固体はレーザー光源に対して並進移動され、レーザー光線が改質を生じさせるために固体中に入射する固体表面の１ｃｍ2当たりの改質の数は、その際、１ｃｍ2及びＸＹ方向の並進運動による改質の最大数は、好ましくは、固体材料及びレーザー光線のエネルギー密度に依存して決定され、及び／又は、レーザー光源に対する固体の、ＸＹ方向の並進運動に従って、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び／又は、変化したエネルギー量で、特に低減されたエネルギー量で、前記改質が引き起こされ、及び／又は、レーザー光源がスキャナとして構成され、改質の発生が、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存しており、及び／又は、２つの、逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の位置ずれの間隔は、１００００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ未満であり、及び／又は、逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の外側の境界は、１００００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ未満、相互に隔たっている。
【００４４】
制御ユニットは、例えば移動サイクルの数、及び／又は、好ましくは光学系及び／又はセンサーによって測定される局所的な熱発生、及び／又は固体の材料特性、特に、密度及び／又は硬度及び／又は熱伝導率、に依存して改質の発生を制御する。本発明は、さらに、前記固体、特にウエハから、少なくとも１つの固体部分を剥離するための方法であって、少なくとも以下の工程を含む方法である：受容層を、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法により加工した固体に接して配置する工程と、固体中に、特に機械的に、亀裂拡大応力を生じさせるために、受容層に熱的作用を加える工程と、この亀裂拡大応力により、固体内に、剥離領域に沿って亀裂を拡大する工程である。
【００４５】
前記課題は、本発明によれば、好ましくは同様に後述する方法によって解決される。固体、特にウエハからから少なくとも１つの固体部分を分離するための本発明の方法は、その際、少なくとも、固体の結晶格子を改質する工程、特にレーザー、特にピコレーザー又はフェムト秒レーザーによって改質させる工程であって、その際、結晶格子に複数の改質が起こり、結晶格子は改質の結果、改質を囲む領域で少なくともそれぞれ１つの部分において、そこから亀裂ができ、その際、その亀裂により改質の領域に剥離領域又は複数の部分剥離領域が定められる工程と、固体部分を維持するために受容層を固体に配置する工程と、固体に、特に、機械的な応力を発生させるために固体に熱的照射をする工程であって、その際、応力によって主要な亀裂が剥離領域に沿って引き起こされ、その際、主要亀裂が固体部分を、好ましくは固体から分離する工程、とを含む。
【００４６】
さらに、本発明は、少なくとも１つの固体部分を、固体、特にウエハから分離するため方法によって解決される。その際、この方法は少なくとも次の工程を含む：改質手段、特に、レーザー、特に、ピコレーザー及びフェムト秒レーザーによって、固体の結晶格子を改質させ、その際、複数の改質が結晶格子に発生され、その際、結晶格子には、改質によって、その都度、改質を取り囲む固体領域に、少なくとも１つの亀裂を誘導する応力が発生されることで、固体を分離する亀裂は、特に、その都度、改質の中央へとずらされる、亀裂を誘導する応力によって誘導され、その際、亀裂を誘導する応力によって、改質の固体には剥離領域が設けられる工程と、固体部分を維持するために固体に受容層を配置し、受容層は、特に、亀裂を引き起こす機械的な応力を発生さるために熱照射され、その際、亀裂を拡げる応力によって、固体では、剥離領域に沿って亀裂が拡がる工程である。
【００４７】
本発明のさらなる有利な点、目的、及び機能は、例として本発明の分離方法が示されている、以下の添付した図面の説明によって説明される。本発明の方法において優先的に使用されるか、及び／又は、図において少なくとも実質的には機能が同じである部材または構成要素は、図において符号で示すことができ、全ての図において、それらの部材又は構成要素に符号が付されていなくてもよく、又は、説明されていなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明に係る、レーザーに基づいた、固体内における剥離層の形成の模式的な図である。
【図２】図２は、固体から固体層を分離するための、好ましい分離工程の模式的な図である。
【図３】図３は、剥離領域に沿って形成されている、互いから分離された固体部分の表面の顕微鏡図である。
【図４】図４は、本発明に係る効果を証明するための図である。
【図５】図５ａ〜５ｃは、３つの模式的な断面図であり、それぞれ、固体内の改質ブロックを示している。図５ｄ〜５ｅは、２つの模式的な図であり、それぞれ、剥離領域に沿って分けられた固体であり、その際、図５ｄによる図は、改質の残りを示しておらず、図５ｅによる図は、改質の残りを示している。
【図６】図６ａ〜６ｃは、改質ブロックと、それによって形成された、固体強度低下、又は局地的な固体亀裂の、３つの模式的な図である。
【図７】図７ａ〜７ｃは、例示的な亀裂の延び具合の模式的な図である。
【図８】図８ａ〜８ｃは、固体からの、固体部分、若しくは固体層、特に、ウエハの複数回の分離である。
【図９】図９ａ〜９ｆは、固体の準備から、受容層の熱照射による亀裂を引き起こすまでの複数のステップである。
【図１０】図１０ａは、固体部分の分離後の状態の模式的な図である。図１０ｂは、別の固体層を分離するために改質を生じさせるための、残存固体の別のレーザー照射である。図１０ｃは、冷却装置に配置された残存固体の模式的な図であって、その際、冷却装置は、移動装置、特に、回転テーブルに配置されている。図１０ｄは、固体内において改質を生じさせるための模式的な図である。
【図１１】図１１は、冷却装置、特に冷却チャックの模式的な図である。
【図１２】図１２は、好ましくは使用される光学系の模式的な図である。
【図１３】図１３は、固体内で改質を生じさせる際の、重なり合った光線、若しくは光線部分の模式的な図である。
【図１４】図１４ａ〜１４ｃは、結晶格子改質の顕微鏡写真である。
【図１５】図１５ａ〜１５ｂは、結晶格子改質の、別の顕微鏡写真である。
【図１６】図１６ａ〜１６ｂは、結晶格子改質の、更に別の顕微鏡写真である。
【図１７】図１７ａ〜１７ｆは、改質及び剥離領域の模式的な図である。
【図１８】図１８ａ〜１８ｄは、改質及び剥離領域の別の模式的な図である。
【図１９】図１９ａ〜１９ｄは、改質及び剥離領域の更に別の模式的な図である。
【図２０】図２０は、様々な改質濃度の模式的な図である。
【図２１】図２１は、固体の研磨表面を通って形成された改質の顕微鏡上の平面図である。
【図２２】図２２ａ〜２２ｂは、亀裂によって互いから分離された固体部分の表面構造の図である。
【図２３】図２３は、改質によって変化した固体の別の模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図１において、符号１は固体を示している。本発明によれば、剥離領域２を形成するために、固体１の中で改質９が発生し、その剥離領域２に接して、もしくはその剥離領域２に沿って、固体１は少なくとも２つの構成要素に分離される。その際、改質９は、固体材料の物質変化、若しくは相転移であり、それによって剥離領域２がもたらされる。改質９は、少なくとも１つのレーザー光線４によって発生する。レーザー光線４は、好ましくは処理された、特に研磨された表面５を通って、好ましくは、少なくとも部分的に透明な固体１に入射する。表面５において、少なくとも１のレーザー光線が、好ましくは屈折され、これは符号６によって示される。少なくとも１つのレーザー光線は、それから、改質を発生させるために、１つの焦点８を形成する。研磨された表面５は、主表面１８として示すこともできる。
【００５０】
図２は同様に処理された固体１を示しており、その際、固体１の少なくとも１つの表面、特に、表面５は、部分的又は完全に覆われているか、又は覆い被されており、固体１に応力をもたらすための受容層１４０が配置され、特に取り付けられ、又は形成されている。固体層若しくは固体部分が固体１から分離した後、受容層１４０は初めのうちは分離された固体部分に残り、それゆえ、その受容に寄与する。受容層１４０は、好ましくはポリマー材料から構成されるか、又はポリマー材料であり、特にＰＤＭＳである。受容層１４０の温度制御、特に冷却によって、受容層１４０は収縮し、それによって固体１に応力が導入され、それによって亀裂が引き起こされ、及び／又は、固体１からの固体部分の分離が発生し、及び／又は、誘導される。
【００５１】
固体１のレーザー照射は、特に、好ましくは固体１の局所的な温度制御、特に、固体１の内部の温度制御を表している。温度制御によって、固体材料の化学結合は変化し、それによって固体１の変化、特に、強度若しくは安定性の低下が、照射を受けた部分に生じる。レーザー照射は、好ましくは固体１全体を貫通する平面によって行われ、その際、同様に、少なくとも固体１を貫通する平面、又は、最大で固体１の３０％、又は５０％、又は６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％を貫通する平面が、本発明による改質を達成することが考えられる。
【００５２】
符号１０は、固体１を切断した後の第１の固体部分を示し、符号１２は、固体１を切断した後の第２の固体部分を示している。さらに、符号１１は表面を示しており、２つの固体部分１０、１２は、この表面に沿って、互いから分離されたものである。
【００５３】
図３は、第１の固体部分１０及び第２の固体部分１２の表面１１を示しており、その際、第１の固体部分１０及び第２の固体部分１２は、表面１１に沿って互いから分離されたものである。さらに、図３は、固体１の、処理されていない領域５１若しくは処理されていない部分と、固体１の処理された領域５２若しくは処理された部分を示している。処理された部分５２は、本発明に係るレーザー照射によって発生したものであり、固体１の材料がこれらの領域内で変化したか、若しくは変更されたことを示している。
【００５４】
図４は、固体部分１２を分離後の、条件付け１Ｂに関する６Ｈ−ＳｉＣのラマンスペクトル（符号５３）をしている。符号５４は強度（％）を示しており、符号５６は波数（ｃｍ-1）を示している。更に、符号６１は、図３において符号５１で示された、処理されていない材料部分を示し、符号６２は、図３において符号５２で示された、処理された材料部分を示している。符号５１及び５２によって示された材料部分によって、様々な材料特性を有する、特に異なる物質である、ラマンスペクトル５３を取り出すこともできる。
【００５５】
本発明によるレーザー照射は、エネルギー量の、物質特異的な、局所的に分散された蓄積を引き起こし、そらから、所定の一つの位置又は所定の複数の位置、並びに所定の時間における固体１の所定の温度制御を結果として生じる。具体的な応用では、固体１は、炭化ケイ素から構成されていてもよく、それによって、好ましくは極めて局所的に制限された固体１の温度制御が、例えば２８３０＋／−４０℃を超える温度で行われる。この温度制御によって、新しい物質又は相、特に結晶相及び／又は無定形相が生じ、その際、結果として生じる相は、好ましくはＳｉ−（ケイ素）及びＤＬＣ−（ダイアモンドライクカーボン）相であり、それは明らかに低減された強度で生じる。これらの強度が低減された相によって、それから、剥離領域２が生じる。レーザー調整は、好ましくは、固体処理、若しくはウエハ処理の際に、エッジ効果を回避するための局所的に分散されたプローブ温度測定によって行われる。
【００５６】
図５ａは、固体１の少なくとも２つの異なる領域において、１ｃｍ2毎に生じる改質の数が異なることを示している。その際、第１の領域にて、第１のブロック９１が改質線上に生じさせられ、それぞれの改質９は、線毎に、好ましくは１０μｍ未満、特に５μｍ未満、又は３μｍ未満、又は１μｍ未満、又は０．５μｍ未満、相互に隔たって形成されている。第１の改質ブロック９１の個々の線は、好ましくは、２０μｍ未満、特に１５μｍ未満、又は１０μｍ未満、又は５μｍ未満、又は１μｍ未満、相互に隔たって形成されている。改質９１での第１のブロック９１によって、固体１には機械的な応力が生じる。
【００５７】
第２の領域にて、第２のブロック９２が、改質線上に生じさせられ、それぞれの改質９は、線毎に、好ましくは１０μｍ未満、特に５μｍ未満、又は３μｍ未満、又は１μｍ未満、又は０．５μｍ未満、相互に隔たって形成されている。第２のブロック９２の個々の線は、好ましくは２０μｍ、特に１５μｍ未満、又は１０μｍ未満、又は５μｍ未満、又は１μｍ未満、相互に隔たって形成されている。改質９２の第２のブロック９２によって、固体１には機械的な応力が生じる。
【００５８】
第１の領域及び第２の領域は、第３の領域によって互いから隔たっており、その際、第３の領域には、レーザー光線によって、改質９が引き起こされていないか、又は、実質的に引き起こされていないかであり、第１の領域は、第２の領域に対して、２０μｍを超え、特に５０μｍを超え、又は１００μｍを超え、又は１５０μｍを超え、又は２００μｍを超えて隔たっている。
【００５９】
改質９は、その際、好ましくは、後の固体層１２の表面５を介して固体１にもたらされる。レーザー光線がもたらされる表面５と改質９との間の間隔は、好ましくは改質９から表面６までの間隔よりも短く、好ましくは、固体１の、平行に並んだ、別の表面７までの間隔よりも短い。
【００６０】
この図から、剥離領域２は、一方では、特に固体の長手方向に、すべての改質９の上方と下方にあり、好ましくは、改質９に対して隔たっていることが明らかである。
【００６１】
図５ｂは、似たような基礎構造を示す。しかしながら図５ｂによれば、剥離領域２は、改質９を通って拡がっている。
【００６２】
更に、図５ｃは、剥離領域２はまた、改質９の中央を走っていてもよいことを示している。
【００６３】
剥離領域２の延び具合は、その際、例えば、改質９の数及び／又は改質９の大きさ、及び／又は、ブロック９１、９２のそれぞれの改質９の間隔によって調節できる。
【００６４】
図５ｄは、図５ａに示した剥離領域２に沿って固体層１２を分離した後の残存固体１を示している。この場合、改質９は残存固体１から完全に取り除かれ、残存固体１は、これらの改質９の残りを示さない。
【００６５】
これに対して、図５ｅは、改質９の残りが取り除かれないままである。これらの改質の残存は、固体１が、図５ｂ又は５ｃに示した剥離領域２に沿って分離されるときに生じる。更に、改質ブロック９１、９２は、好ましくは、改質がないか、若しくはｃｍ2毎の改質の少ない領域９０１、９０２、９０３によって、相互に隔たっている。改質９がない領域９、又は改質の少ない領域９は、その際、好ましくは、改質ブロック９１、９２が生じさせられる領域より小さくても、又は、大きくてもよい。好ましくは、改質ブロック９１、９２が生じさせられる、少なくともそれぞれの、いくつかの、又は複数の領域は、好ましくは、改質９がない、又は改質９がほとんど生じさせられない領域の複数倍も、特に、少なくとも１．１倍、又は１．５倍、又は１．８倍、又は２倍、又は２．５倍、又は３倍、又は４倍、大きい。
【００６６】
図６ａ〜６ｃは、本発明の更なる実施形態を示している。これらの図によれば、改質ブロック９１、９２は、局所的な材料強度低下、又は局所的な固体亀裂、又は局所的な応力上昇の発生に寄与する。この際、符号２５は、第１の部分剥離領域又は亀裂部分を示しており、その中に、局所的な材料強度低下、又は局所的な固体亀裂、又は局所的な応力上昇が発生し、符号２７は、第２の部分剥離領域又は亀裂部分を示しており、その中に、局所的な材料強度低下、又は局地的な固体亀裂、又は局地的な応力上昇が同様に発生する。それぞれの部分剥離領域又は亀裂部分は、好ましくは端部７１、７２を形成し、それらを通って、その時々の部分剥離領域又は亀裂部分が拡大してもよい。部分剥離領域又は亀裂部分の拡大は、好ましくは、受容層１４０によって生じさせられた力の導入によって発生する（図２を参照）。
【００６７】
図７ａ〜７ｃは実施形態を示しており、これらによれば、剥離領域２の延び具合は、改質ブロック９１、９２、９３の発生により制御されることで、前もって定められた型又は厚さ変化が生じるか、又は補償される。その際、剥離領域２の延び具合は、例えば、改質９の数、及び／又は、改質の大きさ、及び／又は、ブロック９１、９２、９３のそれぞれの改質９の間隔を介して調節できる。
【００６８】
図７ａにおいて、剥離領域２は、後述する構成要素によって形成される。外縁と第１の改質ブロック９１との間の亀裂３１は、第１のブロック９１によって直接的に改質９に生じさせられる第１の亀裂部分２５に接続し、それに、２つの改質ブロック９１と９２との間の亀裂３２が接続し、それに、第２のブロック９２によって直接的に改質９に発生させられる第２の亀裂部分２７が接続し、それに、改質ブロック９２と固体１の別の外縁との間の亀裂３３が接続する。これによって、固体１から固体層１２を分離するための亀裂が、部分的に異なる平面上に延びてもよいように、剥離領域２が定められてもよいことが明らかである。
【００６９】
図７ｂにより、亀裂の延び具合が、複数の幾何学的な変化点を含むように、剥離領域２が定められてもよいことが明らかである。
【００７０】
図７ｃは、専ら例示的である、剥離領域２の更なる可能な形態を示している。
【００７１】
図７ａ〜７ｃに関して、波状の延びの形成の利点は、露出表面の更なる処理のとき、特に、後のカット及び／又は研磨工程のときに提供することができる。実際には非常に小さい改質９の高さにより、形成される実際の波形状は、非常に高い解像度により検出することができる。しかしながら、改質ブロック、例えばブロック９１、９２、９３によって、亀裂は非常に好適に制御され、また、改質９が生じないか、ほとんど生じない領域にも誘導される。
【００７２】
図８ａ〜８ｃは、固体１、特にインゴットの繰り返しの処理を示しており、その際、固体１は、その都度、固体部分１２、特に固体層１２だけ薄くされる。これらの図において、図２に示すような、場合によっては取り付けられる受容層１４０は、図示していない。しかしながら本発明の趣旨において、受容層１４０はその都度、固体部分１２の受容、及び、亀裂の剥離及び／又は支持のために、同様に表面５、５０２、５０４に配置されてもよい。
【００７３】
それゆえに、図８ａ〜８ｃは、それぞれレーザー光源のレーザー光線による固体の照射を示しており、その際、レーザー光線は、分離される固体層１２の表面５、５０２、５０４を通って、固体１へと入射する。レーザー光線によって、固体１の予め決められた部分は、固体１の内部において、剥離領域２、又は複数の部分剥離領域を形成するために、限定的に温度制御され、その際、固体１の予め決めされた部分において発生した温度は、好ましくは高いことで、予め決められた部分に形成される材料は、予め決められた物質変化の形で、改質９を被る。その際、改質９の数及び配置を調節することができ、好ましくは、予め決められている。固体部分１２を分離した後、残存固体１には新たにレーザー光源のレーザー光線の照射が行われ、その際、レーザー光線は、残存固体１の予め決められた部分について、残存固体１の内部に剥離領域２を形成するために限定的に温度制御され、残存固体１の予め決められた部分に生じた温度は、再び高くなることで、予め決められた部分に形成される材料は、予め決められた物質変化を被る。したがって、例えば同じであるか、似たような、又は異なる厚さの固体部分１２、特に固体層１２、特にウエハが、固体１から分離される。好ましくは、固体１は、それから分離される、厚さが１０００μｍ未満、特に８００μｍ未満、又は５００μｍ未満、又は３００μｍ未満、又は２００μｍ未満、又は１５０μｍ未満、又は１１０μｍ未満、又は７５μｍ未満、又は５０μｍ未満の厚さである、複数の、特に、２を超え、又は５を超え、又は１０を超え、又は２０を超え、又は５０を超え、又は１００を超え、又は１５０を超え、又は２００を超える固体層１２を有する。好ましくは、固体層１２の分離後に、残存固体１の新たな露出表面５０２、５０４に、フライス処理が行われる。
【００７４】
図９ａ〜９ｆは、様々な工程の状況を図示しており、それらは、本発明の方法によれば、固体層１２を製造するための方法に生じてもよい。
【００７５】
図９ａは、固体１、特にインゴットの処理を示している。
【００７６】
図９ｂによれば、準備された固体１が、冷却装置３に配置されている。好ましくは、この冷却装置３は、冷却チャックである。特に好ましくは、固体１は工作土台（チャック）に連結若しくは貼り付け、又は溶接、又はネジ固定、又は挟みつけられており、その際、工作土台は、好ましくは冷却機能を含んでおり、それによって、好ましくは冷却装置３となる。工作土台は、好ましくは、鉄４５％〜６０％、特に５４％、ニッケル２０％〜４０％、特に２９％、及びコバルト１０％〜３０％、特に１７％を組成とする合金から構成されている。その際、パーセント表示は、全質量に対する割合に関係している。好ましい冷却装置３の例を図１１に示す。固体１及び冷却装置３は、好ましくは、同様の、若しくは類似の熱膨張を示す。その際、類似の熱膨張として、好ましくは、各熱膨張が、−２００℃から２００℃までの温度範囲において、１０℃ずつ上昇するときに、固体１と冷却装置３との熱膨張の差は、最も過度に膨張する物体（冷却装置又はインゴット）の熱膨張の５０％未満であり、特に２５％未満であり、又は１０％未満である。固体１の熱膨張は、好ましくは１０ｐｐｍ／Ｋ未満であり、特に８ｐｐｍ／Ｋ未満であり、又は５ｐｐｍ／Ｋ未満であり、例えば４ｐｐｍ／Ｋ未満であり、又は実質的には４ｐｐｍ／Ｋであるか、ちょうど４ｐｐｍ／Ｋである。
【００７７】
固体１は、好ましくはその下面７が長手方向にあり、それは好ましくは、表面５の長手方向に対向しており、冷却装置３に固定され、特に、貼り付けられている。これにより、レーザー光線は、改質９を発生させるために、分離される固体層１２の構成要素である表面５を通って、冷却装置３の方向に向かって固体１へと導かれる。
【００７８】
図９ｃは、レーザー光線による改質９の発生を図示している。その際、冷却装置３は、レーザー光線によって固体１にもたらされたエネルギー若しくは熱が、少なくとも部分的に、そして好ましくは多数、固体１から流出されることをもたらす。
【００７９】
図９ｄは、改質９が発生した後の固体１の断面図を示している。これらの例から、改質９における４つのブロックを識別でき、それらは亀裂部分２５、２７、２８及び２９に導かれる。改質９によるブロックと境をなして、符号４１、４２、４３、４４及び４５は、それぞれ、改質がない領域か、又は、改質９にブロックが生じる領域よりも、改質９が少ない領域である。
【００８０】
図９ｅは、一つの状態を示しており、それによれば、受容層１４０、特に、表面５にポリマー材料を有し、それを通ってレーザー光線は固体１へと入射され、配置され、又は、発生される。受容層１４０は、好ましくはフィルムから形成されたものであり、それらの形成後に、表面５に貼り付けられたものである。しかしながら、同様に、受容層１４０は、表面５の上に液状のポリマーを塗布し、続いて硬化させることによって形成してもよい。
【００８１】
図９ｆは、受容層１４０の温度制御を図示している。好ましくは、受容層１４０は、周囲温度未満であり、特に、２０℃未満、又は１℃未満、又は０℃未満、又は−１０℃未満、又は−５０℃未満、又は−１００℃未満に温度制御され、特に、冷却される。その際、受容層１４０の材料は、冷却によってガラス転移に達する。好ましくは、受容層１４０の温度制御は、液状窒素によって行われる。温度制御によって、特に、ガラス転移によって、受容層１４０は収縮し、それによって機械的な応力が固体１内に生じさせられる。機械的な応力により、亀裂部分２５、２７、２８、２９をつないでいる亀裂が剥離され、それによって固体部分１２は固体１から分離される。
【００８２】
図１０ａは、図９ｆに示した受容層１４０の温度制御を示している。固体部分１２は、更にそれに配置された受容層１４０とともに固体１から分離される。
【００８３】
図１０ｂは、残存固体１に改質９をもたらせる新たな工程を示しており、これは少なくとも、既に分離された固体層１２だけ、長さが減少されている。
【００８４】
図１０ｃは、更なる好ましい形態を模式的に示している。冷却装置３は、その際、一方は固体１に連結され、他方は移動装置３０、特に、Ｘ−／Ｙ−移動装置、又は回転テーブルに連結されている。移動装置３０は、固体１の動きを生じさせ、それによって、周囲及びレーザー光学系に対して、特にスキャナに対して、限定的に動くことができる。
【００８５】
図１０ｄは、図１０ｃを更に詳細に図示している。移動装置３０内の丸い矢印は、それが回転可能であることを示している。更に、固体１と冷却装置３との間には、連結層、特に接着層が設けられている。連結層３０は、その際、好ましくは、複数の処理サイクル、特に２００を超える、又は３００を超える、又は５００を超える処理サイクルが、高い機械的および熱的負荷に耐えるように実施される。更に、これらの図から、レーザー光源４０１が、好ましくは第１のレーザー光線導管４０２に沿って、光学系４０に導かれ、そこから、レーザー光線は、さらに別のレーザー光線導管４０３によって、スキャナに達するということを読み取ることができる。しかしながら、その際、代わりとして、少なくともレーザー光源４０１及びスキャナ４００を設けることも考えられる。
【００８６】
図１１は冷却装置３を示している。冷却装置３は、好ましくはガイド−支持−構造を有しており、それは好ましくは工作土台、特に、チャックによって形成される。ガイド−支持−構造は、好ましくは丸い基礎形状を有している。このことは、スピン工程に関して、容易に不平衡を回避できるために有利である。更には、丸い基礎形状には、好ましくは平坦部９５〜９８が設けられている。これらの平坦部は、粗い調整及び／又はカセット化を許容する、若しくは軽減するので、有利である。
【００８７】
好ましくは、冷却装置３は、特に、冷却装置３のガイド−支持−構造を有しており、良好な熱伝導性を有している。更に、冷却装置３は、好ましくは、アルマイトで覆われたアルミニウムであり、これによって摩耗粒子が減少される、若しくは回避される。このことは、これによってクリーンルーム適合性が向上するため有利である。さらに、チャックは、好ましくは、剥離工程に対して適合性がある。
【００８８】
更に、好ましくは、少なくとも２つの位置合わせ部材６５〜６８が設けられている。好ましくは、位置合わせ部材６５〜６８は、位置合わせ孔、又はスリット、又はピンとして形成されている。位置合わせ部材６５〜６８は、好ましくは、圧力ばめ、及び／又は、圧入回転伝達用の止めを有している。好ましくは、位置合わせ部材６５〜６８は、鋼製又はセラミックス製の入れ子を有しており、これによって、高い摩耗強度が達成される。位置合わせ部材６５〜６８は、好ましくは、冷却装置３と移動装置３０との連結に寄与する。
【００８９】
更に、貫通ピンが設けられていてもよく、これは、例えば、ダウンホルダーとして実施され、それにより、例えば、ガイド−支持−構造との圧力ばめ及び／又は圧入を生じさせることができる。
【００９０】
更に、好ましくは、刻み目、切欠き、又は印７６が、冷却装置３に設けられている。この目印は、この目印によって、固体の方向、特に、インゴットの方向が明らかになるので有利である。レーザー光線によって発生した改質９が結晶幾何学的な方向に適合するように、固体の方向、特にインゴットの方向に関する知識が利用される。
【００９１】
符号７５は、専ら例示的な光学的データ媒体部材、及び／又は、データ伝達部材、及び／又は、データ把握部材を示している。好ましくは、符号７５によって示された部材は、バーコード、及び／又は、ＲＦＩＤ部材、及び／又は、ＳＡＷセンターとして実施される。このことは、特に、製造実行システム（ＭＥＳ）における統合を許容する。
【００９２】
更に、ガイド−支持−構造の上、又はその中には、好ましくは冷却溝が、冷却液体を導くために設けられているか、若しくは形成されている。１又は複数の冷却流路７８は、例えば、固体１、冷却装置３の温度制御、及び／又は、装置、特に移動装置３０の維持のために寄与する。冷却流路７８の中には、入口７７を介して、冷却液体、特に液体が供給され、出口７９を介して除去される。固体１と冷却装置３との間の境界面、若しくは連結層は、好ましくは、高い熱伝導性、特に、固体１又は冷却装置３の熱伝導性に適合した高い熱伝導性を有している。冷却装置３は、更に、又はその代わりに、空気境界面を介して冷却されてもよい。移動装置３０の回転数若しくは運転速度が高い場合には、冷却装置３を取り囲んで形成された空気層は非常に薄く、それによって熱は極めて適切に排出することができる。
【００９３】
更に、好ましくは、アクティブサーモスタットがＭＥＳに組み入れられている。追加として、又は代わりとして、様々な基板の大きさ及び厚さの工程監視が行われる。
【００９４】
好ましくは、冷却流路の密閉は、押し付けによる固定軸受、及び、例えば中央のリングパッキングの回転によって行われる。
【００９５】
符号６９は、光学系のセンサー装置を示しており、これは、好ましくは温度センサーとして実施される。好ましくは、センサー装置において、ＳＡＷ温度センサーが使用される。
【００９６】
図１２は、好ましくは、改質９の発生のために使用される光学系４０、６０８を示している。これにより、本発明に係る方法は、好ましくは同様に、光学系４０、６０８の準備工程であり、その際、光学系６０８は、光線部分６１６、６１８を偏向するために、好ましくは少なくとも２つの偏向部材６１０、６１２を有している。光線部分６１６、６１８は、好ましくはレーザー光源４０１によって発生され、放射される。更に、本発明に係る方法は、偏向部材６１０、６１２、６１３によって放射された光線６０６の、少なくとも２つの互いに異なる光線部分６１６、６１８を偏向する工程を含んでおり、その際、光線部分６１６、６１８は、それらが固体１へと入射するように偏向され、その際、互いに異なっている、偏向された光線部分６１６、６１８は、固体１内の焦点６２０で重なり合い、物理的な改質９、特に、格子欠陥の形は、焦点６２０に重なり合っている光線部分６１６、６１８、又は、レーザー光源若しくは光源配置４０１による、少なくとも２つの光線６０６の発生及び放射工程によって発生させられる。更に、本発明に係る方法は、好ましくは、偏向部材６１０、６１２、６１３による光線６０６の偏向工程を含んでおり、その際、光線６０６は、固体１に入射するように偏向され、その際、互いに異なって偏向された光線６０６は、固体１内で焦点６２０に重なり合い、物理的な改質９、特に、格子欠陥の形は、焦点６２０に重なり合っている光線（６）によって発生される。
【００９７】
更に、少なくとも１つの放射される光線６０６の、少なくとも２つの互いに異なる光線部分６１６、６１８、特に、複数の放射される光線の光線部分、又は複数の放射される光線６０６は、偏向部材６１０、６１２、６１３によって偏向され、その際、光線部分６１６、６１８、又は光線６０６が偏向されることで、それらは固体１へと入射し、その際、互いに異なる偏向された光線部分６１６、６１８、又は、互いに異なる偏向された光線６０６は、固体１内で焦点６２０に重なり合い、物理的な改質９、特に、格子の形は、焦点６２０に重なり合っている光線部分６１６、６１８又は光線６０６によって発生させられる。
【００９８】
更に、本発明に係る方法によれば、複数の同時に発生する光線６０６は、少なくとも２つの光線６０６を有しており、好ましくは、全ての光線６０６は、互いに異なり、特に、異なる経路を戻り、固体１の相互に隔たっている表面部分６２２、６２４で、固体１へと入射する光線部分６１６、６１８は分配され、その際、その時々の光線の光線部分６１６、６１８は、互いに異なる偏向部材６１０、６１２、６１３によって偏向される。
【００９９】
光学系６０８は、好ましくは、少なくとも１つの光線分割手段６３３を有し、特に、１つのハーフミラー、又はビームスプリッターを有しており、少なくとも１つの光線６０６は、少なくとも光線分割手段６３３によって、少なくとも２つの光線部分６１６、６１８に分割される。好ましくは、光線６０６は、光線分割手段６３３、特にハーフミラーによって、少なくとも２つの光線部分６１６、６１８に分割され、その際、光線部分６１６は、少なくとも２つの偏向部材６１０、６１２、６１３、特に、ミラーによって偏向されることで、他の光線部分６１８と共に、固体１内で、物理的な改質９を発生させるための焦点６２０を形成するために、重なり合う。特に、好ましくは、複数の物理的な改質９が発生し、その際、物理的な改質９は、好ましくは、固体の平面、及び／又は輪郭、及び／又は、シルエット、及び／又は外形を形成、若しくは描く。
【０１００】
レーザー光源４０１から放射される少なくとも１つの光線６０６は、好ましくは干渉光から構成され、焦点６２０に重なり合う光線部分６１６、６１８の光波は、好ましくは、同じ相及び同じ周波数を有する。
【０１０１】
特に好ましくは、少なくとも１つの光線部分６１６、６１８、又は少なくとも１つの光線６０６は、放物面鏡として形成された偏向部材６１０、６１２、６１３によって偏向され、集束される。
【０１０２】
更に、偏向及び焦点合わせ前の、少なくとも１つの光線部分６１６、６１８、又は、少なくとも１つの光線６０６は、焦点形を変化させるために、好ましくは、偏向部材６１０、６１２、６１３、特に放物面鏡、光線形成装置、特に１Ｄ−テレスコープに入射する。
【０１０３】
レーザー光源４０１によって、好ましくは少なくとも、又はまさしくは２つの光線が発生し、その際、光線６０６は、固体１の材料のバンドギャップによって互いに異なる色で発生させられることで、改質９は二光子過程によって生じる。
【０１０４】
好ましくは、第１の光線６０６によって第１のレーザー場が形成され、その際、第１の光線６０６は、第１のエネルギーを有する光子を有しており、第２の光線６０６によって、好ましくは第２のレーザー場が形成され、その際、第２のレーザー光線６０６は、第２のエネルギーを有する光子を有しており、その際、第１のレーザー場は、第２のレーザー場よりも弱く、第１のエネルギーは、第２のエネルギーよりも大きい。
【０１０５】
図１３は、２つのレーザー光線、又は２つのレーザー光線部分による改質の発生を、１つに模式的に示している。改質９は、その際、好ましくは、５０μｍ未満であり、好ましくは３０μｍ未満であり、特に好ましくは２０μｍ未満の垂直な広がりを有している。
【０１０６】
焦点６２０は、好ましくは１０００μｍ未満、好ましくは５００μｍ未満、特に好ましくは２００μｍ未満、固体１の入射平面６２６から離れており、その際、少なくともそれぞれの光線部分６１６、６１８は、入射表面６２６を通って、物理的な改質９を発生させるために、固体１に入射する。
【０１０７】
焦点６２０は、好ましくは、少なくとも２つの互いに交差するビームウェスト６３０、６３２による重なり部分によって発生させられ、その際、ビームウェスト６３０、６３２は、光線部分６１６、６１８又は光線６０６によって発生させられる。
【０１０８】
図１４ａから１４ｃは、レーザーによって条件付けられる、若しくは改質される、特に、多数が、又は実質的、又は完全に、例えば半導体、特にＳｉＣから構成される固体１の、様々な顕微鏡写真を示している。
【０１０９】
図１４ａには、６Ｈ−ＳｉＣ−線欠陥場１Ｅが示されており、これは、パルス間隔０．４μｍ、線状に形成された結晶格子欠陥２０、２２の線間隔２μｍ、及びパルス繰り返し周波数１２８ｋＨｚによって発生されたものである。なお、ここで、前記パラメータの１つ、これらのパラメータの複数、特に、これらのパラメータの２つ、又はこれらのパラメータのすべて（パルス間隔、線間隔、パルス繰り返し周期）が、部分的に変更されるか、又は変更されてもよい。従って、パルス間隔は、例えば、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、及び／又は、線間隔は、例えば、０．０１μｍ以上、２０μｍ以下であり、及び／又は、パルス繰り返し周期は、例えば、１６ｋＨｚ以上、１０２４ｋＨｚ以下であってもよい。
【０１１０】
図１４ｂは、図１４ａの枠に示した領域を拡大した詳細な図である。ブロック間隔２４、２６は、好ましくは均等に形成され、例えば、それは６６μｍであることが認識される。図１４ｃも、約６６μｍであるブロック間隔を示す。しかしながら同様に、ブロック間隔は他の範囲、例えば、４μｍから１０００μｍの範囲にあってもよいことが考えられる。
【０１１１】
図１４ａは、固体の研磨表面による、固体の平面図を示している。したがって、示された構造は、固体の内部に形成されるか、若しくは、改質、特に、レーザーによって生じられたものである。
【０１１２】
亀裂形成は、図示した構成では、好ましくは生じない。
【０１１３】
図１５ａ及び図１５ｂは、本発明の趣旨において、改質された固体の顕微鏡図を示す。図１５ａにおいて、符号１４は、好ましくは、加工開始位置、即ち、好ましくは固体１の結晶格子の改質が開始される位置を示す。符号９は、固体１内の改質された領域を示す。本図面より、改質された領域９の中心を外れて、又は、改質された領域９の中心１５からずれて、亀裂１３が固体１内に形成されていることが認識できる。ここで、前記亀裂１３の拡大位置と拡大方向は、改質の発生のために定義されたパラメータによって、予め限定的に設定されることが可能であり、前記亀裂１３は、示された例では、好ましくは、主表面１８に平行又は実質的に平行である。前記亀裂１３は、これにより、パラメータの調節により、合目的的に改質９を通って改質９の周縁部又は改質９と隔たって引き起こされ又は誘発され、そして延ばされる。
【０１１４】
固体１、特にウエハの下面は、符号７によって示される。さらに、符号１７は、好ましくは５０μｍの基準長さを示す。示されている断面は、固体１の主表面１８に対して、直角に、すなわち、側面の表面１９の高さを超えて向こう側に広がっており、好ましくは、主表面１８を通って改質９が固体１に形成されるか、又は、改質９の形成は主表面１８を通って引き起こされる。主表面１８は、特に好ましくは、側面の表面１９よりも、複数倍、特に、少なくとも２倍、又は少なくとも３倍、又は少なくとも４倍、又は少なくとも１０倍、又は少なくとも２０倍、又は少なくとも５０倍大きい。
【０１１５】
図１５ａは、好ましくは、６Ｈ‐ＳｉＣ‐線欠陥‐場１Ｃを示しており、これは、パルス間隔０．２μｍ、線状に形成された結晶格子欠陥２０、２２の線間隔３μｍ、及び、パルス繰り返し周期１２８ｋＨｚにて形成されたものである。なお、ここで、前記パラメータの１つ、これらのパラメータの複数、特に、これらのパラメータの２つ、又はこれらのパラメータのすべて（パルス間隔、線間隔、パルス繰り返し周期）が、部分的に変更されるか、又は変更されてもよい。従って、パルス間隔は、例えば、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、及び／又は、線間隔は、例えば、０．０１μｍ以上、２０μｍ以下であり、及び／又は、パルス繰り返し周期は、例えば、１６ｋＨｚ以上、１０２４ｋＨｚ以下であってもよい。
【０１１６】
図１５ｂは、固体１の一部分及び研磨された主表面１８を通る改質９の平面図を示す。個々の改質９は、本図面では、それらの改質９の多くが線２０、２２を形成するように引き起こされている。なお、ここで、改質は、少なくとも部分的に、１より多くの方向、特に２方向、少なくとも２方向、又は３方向に均一に引き起こされてもよい。従って、改質９は、特に好ましくは、主表面１８に平行な面内で、好ましくは一様に又は均一に分散して引き起こされる。なお、１方向（長さ方向、又は幅方向、又は高さ方向）において、１又は２の他の方向よりも多くの改質９が引き起こされてもよい。さらに、改質９は、それらが模様を表すように引き起こされてもよい。さらには、改質９は、前述の発明の趣旨において、固体１の異なる領域に形成されてもよく、前記領域は好ましくは、同じ寸法で、異なる数、及び／又は、異なるパラメータにより形成されてもよい。
【０１１７】
符号１７は、図１４ｂにおいて、好ましくは１００μｍの基準長さを示す。
【０１１８】
図１６ａは、好ましくは、６Ｈ‐ＳｉＣ‐線欠陥‐場１Ａを示しており、これは、パルス間隔０．２μｍ、線状に形成された結晶格子欠陥２０、２２の線間隔１μｍ、及び、パルス繰り返し周期１２８ｋＨｚにて形成されたものである。なお、ここで、前記パラメータの１つ、これらのパラメータの複数、特に、これらのパラメータの２つ、又はこれらのパラメータのすべて（パルス間隔、線間隔、パルス繰り返し周期）が、部分的に変更されるか、又は変更されてもよい。従って、パルス間隔は、例えば、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、及び／又は、線間隔は、例えば、０．０１μｍ以上、２０μｍ以下であり、及び／又は、パルス繰り返し周期は、例えば、１６ｋＨｚ以上、１０２４ｋＨｚ以下であってもよい。
【０１１９】
さらに、図１６ａから、形成された改質９と隔たって、亀裂１３が固体１内で拡大することが分かる。前記亀裂１３は、よって、改質９の中心から隔たって拡大するか、又は、前記亀裂は、主たる改質部分から隔たった固体１の領域において拡大する。主たる改質部分は、例えば、レーザーによって引き起こされた改質９の近傍であり、レーザーの焦点となる固体１の部分である。
【０１２０】
符号１７は、好ましくは１００μｍの基準長さを示す。
【０１２１】
図１７ａから図１７６ｆは、改質‐亀裂発生の関係の様々な図を示す。図６ａは、例えば、レーザーウェストの形状に一致して形成された改質９を示す。なお、改質９の形状は単に模式的に示されたものである。さらに、示された形状と異なる形状であってもよい。従って、改質９は、好ましくは、球状の形状、特に円形と、多角形、特に四角形、特に例えば正方形のような矩形との間の形状の範囲内にあり得る。さらに、図６ａは、剥離領域２が、改質９の中心Ｚを通って延びていないことを示す。好ましくは、剥離領域２は、改質９の最大長さの１／２０、又は１／１０、又は１／５、又は１／４、又は１／３、又は半分だけ、改質の中心から隔たっている。
【０１２２】
図１７ｂは、１つの変形例を示し、該変形例では、剥離領域２が、改質９の外側の周縁部上、又は外側の周縁部の領域内で改質９を通り、よって、特に好ましくは、改質を外側で通過するだけで、改質を通って延びることはない。
【０１２３】
図１７ｃは、さらなる変形例であり、該変形例では、剥離領域２が、好ましくは、少なくとも０．０１μｍ、又は少なくとも０．１μｍ、又は少なくとも１μｍ、又は少なくとも５μｍ、又は少なくとも１０μｍだけ改質９から隔たっている。
【０１２４】
図６ｄから図６ｆは、図１７ａから図１７ｃに対応している。なお、図１７ｄから図１７ｅは、変形例を示し、該変形例では、改質９によって達成される効果、すなわち、固体１の結晶格子の局所的な切断が、複数の、特に少なくとも２、５、１０、２０、５０の改質９、又は、少なくとも１００の改質が協働的に作用して初めて生じる。
【０１２５】
図１８ａから図１８ｄは、改質９の様々な配置、及び改質９によって生じた剥離領域２を示す。これにより、必要に応じて、改質の発生のために必要なパラメータが、剥離領域２が改質９を通って延びるか（図１８ａ及び図１８ｂ参照）、剥離領域が改質９に対して隔たっている（図１８ｃ‐図１８ｄ参照）ように設定される。
【０１２６】
図１９ａ‐図１９ｄは、更なる変更例を示し、該変形例では、固体１内において改質９が引き起こされる結果、剥離領域２が形成される。図８ａ及び図８ｂによれば、改質９及び２３の中心は、剥離領域２の一方の側にあることが意図される。なお、ここで、改質は、その発生の（特に主表面との間隔の）位置まで、同じように形成されてもよい。さらに、改質９、２３の位置に対し、追加的に又は代替的に、焦点、及び／又はエネルギー量、及び／又は照射時間等を変更してもよい。図１９ｃから図１９ｄでは、改質９、２３の中心は、それぞれ、剥離領域２の異なる側にある。
【０１２７】
ここで、改質９、２３の中心は、剥離領域２に対して、同じ間隔で、又は、異なる間隔で形成され得る。さらに、改質９、２３の位置に対し、追加的に又は代替的に、焦点、及び／又はエネルギー量、及び／又は照射時間等を変更、又は、異なるように設定してもよい。
【０１２８】
図２０は、改質９が、局所的に、異なる密度（Ａ‐Ｄ）及び／又は分布で形成される配置を示す。ここで、個々の亀裂を結合する主となる亀裂を引き起こすために、局所的に異なる改質密度又は分布が意図されてもよい。好ましくは、主となる亀裂が引き起こされる位置の領域内で、複数の改質が引き起こされるか、又は、改質密度がより高くされる。
【０１２９】
さらに、図１７ａ‐図１７ｆ、図１８ａ‐図１８ｄ、図１９ａ‐図１９ｄ、図２０に示される個々の変形例は、好ましくは、相互に組合せることができる。
【０１３０】
図２１は、６Ｈ‐ＳｉＣ‐線欠陥‐パラメータ場１Ｃの平面図を示しており、好ましくは、レーザー損傷は１ｃｍ2であり、及び、厚みは２４５＋／−３である。前記平面図は、固体１の研磨された主表面によって実現され、剥離領域２に沿った固体層１１の分離前の状態を示す。
【０１３１】
図２２ａ及び図２２ｂは、好ましくは、６Ｈ‐ＳｉＣ‐線欠陥‐パラメータ場１Ｃの図を示しており、好ましくは、レーザー損傷は１ｃｍ2であり、及び、厚みは１２０＋／−３である。示されている２つの表面構造は、固体１の２つの部分への分離により生じたものである。ここで、符号６０は、水平方向に、又は、実質的に水平方向に延びる亀裂を示す。さらに、図２２ａは、亀裂の形跡６０の他に、レーザー損傷をも示す。図２２ｂに示された表面は、図２２ａに示された表面と対照的に、明らかに、より均一であり、又は、損傷及び／又は亀裂がより少ない。改質の中心Ｚから離れて形成された剥離領域２は、従って、異なる構造を有する表面の実現を可能とする。符号１７は、好ましくは１０００μｍの基準長さを示す。
【０１３２】
図２３は、亀裂誘導応力５０が、好ましくは改質／複数の改質９の中心Ｚから隔たって生じさせられることによって、改質９の導入又は形成によって、固体１の結晶格子が改変されることを模式的に示す。これにより、前記結晶格子中に、改質９により、それぞれ少なくとも１つの改質９を取り囲む固体領域で、固体１を分離する亀裂が亀裂誘導応力５０、特にそれぞれの改質９の中心Ｚからずれた亀裂誘導応力５０に誘導されるように、亀裂誘導応力５０が形成される。
【０１３３】
楕円状に示されている亀裂誘導応力５０は、本発明によれば、当該剥離領域２に沿って及び当該剥離領域２を通って、機械的な応力により生じた亀裂を誘導する剥離領域２を定める。前記機械的な応力は、好ましくは、固体１に接して配置又は形成された層の温度制御によって、引き起こされるか、又は、固体内に導入される。
【０１３４】
従って、本発明は、固体、特にウエハから、少なくとも１つの固体部分を分離する方法に関する。前記方法は、少なくとも以下の工程を含む：固体の結晶格子のレーザー、特に、ピコ秒レーザー又はフェムト秒レーザーによる改質。この工程では、結晶格子に複数の改質が起こり、結晶格子は改質の結果、改質を囲む領域で少なくともそれぞれ１つの部分において、そこから亀裂ができ、その亀裂により改質の領域に剥離領域又は複数の部分剥離領域が定められる。追加的に、特に組合せて、又は代替的に、前記方法は、加工される固体１を用意する工程を含んでいてもよく、固体１は、好ましくは、化合物からなる。さらに、追加的に又は代替的に、特に改質装置として、レーザー光源を用意してもよい。さらに、好ましくは、追加的に、固体１の照射は、レーザー光源からのレーザー光線により行われ、前記レーザー光線は、前記固体１の内部の、前記固体１の予め設定された部分を、剥離領域（２）を形成するために、限定的に温度制御し、前記固体１の予め設定された部分においてもたらされる温度は高いので、前もって定められた部分を形成する材料が、前もって定められた物質変化を受ける。固体からの固体層の剥離は、それゆえ、本発明に基づき引き起こされた改質により、もたらされる。好ましくは、前記改質９は、予め設定された部分を形成する材料の前もって定められた物質変化として引き起こされ、レーザー光線により、高温、特に２００℃を超え、又は５００℃を超え、又は８００℃を超え、又は１０００℃を超え、又は１５００℃を超え、又は２０００℃を超える温度がもたらされて、物質変化が生じる。
【０１３５】
なお、代替的に、前記改質は、前記改質がさらなる外部から導入される刺激なくしては、固体からの固体層の分離を可能としないように、形成されてもよい。
【０１３６】
それゆえ、好ましくは、改質の形成後、固体部分を固定するために、固体に接して受容層を配置し、その後、受容層に熱的作用を加える。前記熱的作用は、特に、固体中に、特に機械的に、応力を生じさせるためであり、これにより、応力により、固体内に、前記剥離領域に沿って１つの亀裂、特に主となる亀裂が広がり、該亀裂により、固体層が前記固体から分離され、好ましくは、該亀裂により、場合によってそれ以前に形成されていた複数の部分亀裂の少なくとも大部分が、前記改質の領域において相互に結合される。
【０１３７】
従って、固体中に、前記固体から、固体部分、特に固体層を剥離するために剥離領域を形成する方法が記述される。前記方法において、剥離する固体部分は、前記固体部分だけ厚みが減少した固体よりも薄く、少なくとも以下の工程を含み：加工する固体を用意する工程、前記固体は、好ましくは化合物からなる；レーザー光源を用意する工程；レーザー光源からのレーザー光線により前記固体を照射する、レーザー光線は、分離される固体部分の表面を通って固体内に入射し、前記レーザー光線は、前記固体の内部の、前記固体の予め設定された部分を、剥離領域又は複数の部分剥離領域を形成するために、限定的に照射し、レーザー照射によって、固体の結晶格子に複数の改質が逐次的に起こり、結晶格子は改質の結果、改質を囲む領域で少なくともそれぞれ１つの部分において、そこから亀裂ができ、その亀裂により改質の領域に剥離領域又は複数の部分剥離領域が定められることを特徴とする。
【０１３８】
さらに、固体、特にウエハから、少なくとも１つの固体部分を分離する方法が記述され、前記方法は、少なくとも以下の工程を含む：固体の結晶格子の改質手段、特にレーザー、特に、ピコ秒レーザー又はフェムト秒レーザーによる改質。この工程では、結晶格子に複数の改質が起こり、結晶格子は改質の結果、改質を囲む領域で少なくともそれぞれ１つの部分において、そこから亀裂ができ、その亀裂により改質の領域に剥離領域又は複数の部分剥離領域が定められる。固体部分を固定するために、固体に接して受容層を配置し、受容層に熱的作用を加える。前記熱的作用は、特に、固体中に、特に機械的に、応力を生じさせるためであり、これにより、応力により、固体内に、前記剥離領域に沿って主となる亀裂が拡大する。前記主となる亀裂により、少なくとも改質の領域内の複数の亀裂が相互に結合される。
【符号の説明】
【０１３９】
１  固体
２  剥離領域
４  レーザー光線
５  研磨表面
６  固体中のレーザー光線
７  固体下面
８  焦点
９  改質
１０  第１の固体部分
１１  固体層
１２  第２の固体部分
１３  亀裂
１４  加工開始位置
１５  改質中心
１７  基準長さ
１８  主表面
２５  第１の亀裂部分
２７  第２の亀裂部分
２８  第３の亀裂部分
２９  第４の亀裂部分
３０  回転テーブル
３１  外縁と第１の改質ブロックとの間の亀裂
３２  ２つの改質ブロック間の亀裂
３３  改質ブロックと他の改質ブロック又は外縁との間の亀裂
３４  改質ブロックと外縁との間の亀裂
４０  光学系
４１  改質ブロックがない第１領域
４２  改質ブロックがない第２領域
４３  改質ブロックがない第３領域
４４  改質ブロックがない第４領域
４５  改質ブロックがない第５領域
５１  変化していない物質
５２  変化した物質
５３  ラマンスペクトル
５４  強度（％）
５６  波長（ｃｍ-1）
６１  変化していない物質部分のグラフ
６２  変化した物質部分のグラフ
６５  第１の配向元素
６６  第２の配向元素
６７  第３の配向元素
６８  第４の配向元素
６９  センサー手段
７５  データ記憶素子及び／又はデータ伝達素子
７６  溝
７７  液体導入部
７８  液体導管
７９  液体排出部
８０  ガイド‐支持‐構造
７１  亀裂部分の第１の端部
７２  亀裂部分の第２の端部
９１  改質の第１ブロック
９２  改質の第２ブロック
１１２  第２の固体層
１１３  第３の固体層
１４０  受容層
１５０  温度制御液体
１６１  受容層の変形方向
３００  結合層
６３０  ビームウェスト
６３２  ビームウェスト
４００  スキャナ
４０１  レーザー光源
４０２  レーザー光線導管
４０３  更なるレーザー光線導管
５０１  第１の固体層の露出表面
５０２  第２の固体層のレーザー入射表面
５０３  第２の固体層の露出表面
５０４  第３の固体層のレーザー入射表面
５０５  第３の固体層の露出表面
６０６  光線
６０８  光学系
６１０  第１の偏向部材
６１２  第２の偏向部材
６１３  第３の偏向部材
６１６  第１の光線部分
６１８  第２の光線部分
６２０  焦点
６２２  第１の表面部分
６２４  第２の表面部分
６３０  ビームウェスト
６３２  ビームウェスト
９０１  改質のない第１の領域
９０２  改質のない第２の領域
９０３  改質のない第３の領域
【図１】
2018152582.tif 000003
【図２】
2018152582.tif 000004
【図３】
2018152582.tif 000005
【図４】
2018152582.tif 000006
【図５】
2018152582.tif 000007
【図６】
2018152582.tif 000008
【図７】
2018152582.tif 000009
【図８】
2018152582.tif 000010
【図９】
2018152582.tif 000011
【図１０】
2018152582.tif 000012
【図１１】
2018152582.tif 000013
【図１２】
2018152582.tif 000014
【図１３】
2018152582.tif 000015
【図１４】
2018152582.tif 000016
【図１５】
2018152582.tif 000017
【図１６】
2018152582.tif 000018
【図１７】
2018152582.tif 000019
【図１８】
2018152582.tif 000020
【図１９】
2018152582.tif 000021
【図２０】
2018152582.tif 000022
【図２１】
2018152582.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月17日(2018.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体から少なくとも１つの固体部分を分離する方法であって、
レーザーによって前記固体の結晶格子を改質する工程を少なくとも含み、
前記結晶格子において複数の改質が引き起こされ、
前記結晶格子は、前記改質の結果、該改質を囲む領域で少なくともそれぞれ１つの部分において、そこから亀裂を生じ、
前記改質の領域における前記亀裂によって剥離領域が定められ、
レーザー光線は、研磨された表面を通って少なくとも部分的に透明な前記固体に入射し、
複数の前記亀裂は未臨界であり、かつ、前記固体内におけるその広がりは５ｍｍよりも小さく、
複数の前記未臨界の亀裂の大部分が、レーザー光線が入射する前記固体の表面に平行な平面に広がり、
前記固体は炭化ケイ素を含むか若しくは炭化ケイ素からなり、
前記固体はインゴットであり、
前記レーザー光線の波長は、固体の線吸収が０．１ｃｍ-1未満になるように選ばれ、
前記固体は前記剥離領域に沿って少なくとも２つの部分に分離される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記結晶格子は、各改質の中心Ｚから離れている部分において少なくとも大部分の亀裂を生じる、請求項１の方法。
【請求項３】
前記改質は、０．０１μｍ以上１０μｍ以下のパルス間隔で形成される、請求項１又は２の方法。
【請求項４】
パルス繰り返し周波数は１６ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下である、請求項１乃至３のいずれかの方法。
【請求項５】
線間隔は０．０１μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１乃至４のいずれかの方法。
【請求項６】
前記レーザー光線は、１００ｎＪ／μｍ2以上１００００ｎＪ／μｍ2以下のパルス密度で前記固体に照射される、請求項１乃至５のいずれかの方法。
【請求項７】
長さ方向、幅方向及び高さ方向のうち１つの方向において、他の２方向よりも多くの前記改質が引き起こされる、請求項１乃至６のいずれかの方法。
【請求項８】
前記固体は、１０００μｍ未満の厚さを持つ２以上の固体層をそこから分離し得るような長さを持つ、請求項１乃至７のいずれかの方法。
【請求項９】
固体層の分離後に、残存固体の新たな露出表面にフライス処理が行われる、請求項１乃至８のいずれかの方法。
【請求項１０】
前記改質は、さらなる刺激を外部から導入することなしには前記固体から固体層を分離し得ないように、形成される、請求項１乃至９のいずれかの方法。
【請求項１１】
前記レーザー光線の焦点は、前記固体の入射面から１０００μｍ未満離れており、少なくとも個々の光線部分が該入射面を介して前記固体に入射して物理的な改質を生成する、請求項１乃至１０のいずれかの方法。
【請求項１２】
前記レーザー光線は、回折する光学部材によって複数のレーザー光線に分離され、該レーザー光線の分離によってそれに対応する数の改質が発生される、請求項１乃至１１のいずれかの方法。
【請求項１３】
前記複数の改質は、前記剥離領域から同じ間隔で又は異なる間隔で離れた配置で形成される、請求項１乃至１２のいずれかの方法。
【請求項１４】
前記複数の改質の配置に加えて又はその代わりに、焦点及び／又はエネルギー量及び／又は照射時間が異なるように設定される、請求項１乃至１３のいずれかの方法。
【請求項１５】
前記レーザー光線によって起こる物質変化は、前記固体の材料の改質であり、
前記固体は、レーザー光源に対して並進してＸＹ方向に移動され、前記改質を生成するために該固体表面を通って前記レーザー光線が前記固体中に入射する該固体表面の１ｃｍ2当たりの改質の数に関して、前記ＸＹ方向の並進運動に従う前記１ｃｍ2当たりの改質の最大数が、前記固体の材料及び前記レーザー光線のエネルギー密度に依存して決定され、
及び／又は、
前記レーザー光源に対する前記固体のＸＹ方向の並進運動に従って、前記改質が、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び／又は、変化したエネルギー量で、引き起こされるようにレーザー加工条件を設定し、
及び／又は、
前記レーザー光源がスキャナとして構成され、改質の発生が、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存しており、
及び／又は、
２つの、逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の位置ずれの間隔は１００００ｎｍ未満であり、
及び／又は、
逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の外側の境界は、１００００ｎｍ未満で相互に隔たっていることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれかの方法。
【請求項１６】
前記レーザー光線は、固体内に、改質、特に結晶格子欠陥を引き起こし、
前記固体は、レーザー光源に対して並進してＸＹ方向に移動され、前記改質を生成するために該固体表面を通って前記レーザー光線が前記固体中に入射する該固体表面の１ｃｍ2当たりの改質の数に関して、前記ＸＹ方向の並進運動に従う前記１ｃｍ2当たりの改質の最大数が、前記固体の材料及び前記レーザー光線のエネルギー密度に依存して決定され、
及び／又は、
前記レーザー光源に対する前記固体のＸＹ方向の並進運動に従って、前記改質が、異なる模様で、特に個々の新たに生じた改質の間に間隔を有する模様で、及び／又は、変化したエネルギー量で、引き起こされるようにレーザー加工条件を設定し、
及び／又は、
レーザー光源がスキャナとして構成され、改質の発生が、レーザーのスキャン方向、レーザーの偏光方向、及び結晶配向に依存しており、
及び／又は、
２つの、逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の位置ずれの間隔は１００００ｎｍ未満であり、
及び／又は、
逐次的に、改質発生方向に引き起こされる改質の外側の境界は、１００００ｎｍ未満で相互に隔たっていることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれかの方法。
【請求項１７】
制御ユニットにより、移動サイクルの数及び／又は局所的な熱発生に依存して、前記改質の発生を制御することを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれかの方法。
【請求項１８】
制御ユニットにより、前記固体の材料特性に依存して、前記改質の発生を制御することを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれかの方法。
【請求項１９】
１つの線に前記改質を数回引き起こすようにレーザー光線を入射することで、該１つの線に全改質が引き起こされることを特徴とする、請求項１乃至１８のいずれかの方法。
【請求項２０】
前記レーザー光線を焦点合わせするための光学装置は、０．１以上０．９以下の開口数を有することを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれかの方法。
【請求項２１】
剥離する１つの固体部分は、該固体部分だけ厚みが減少した前記固体よりも薄く、前記レーザー光線は、分離されるべき固体部分の表面を通って前記固体内に入射することを特徴とする、請求項１乃至２０のいずれかの方法。
【請求項２２】
引き続いて研削及び／又は研磨する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至２１のいずれかの方法。
【請求項２３】
レーザー光線のエネルギーは、少なくとも１つの方向における前記固体における物質変化が、レイリー長の３倍より小さくなるように選ばれることを特徴とする、請求項１乃至２２のいずれかの方法。