EP2106331B1

Method for dividing of monocrystalline layers, disks or wafers

Abstract

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EP2106331B1, drawing sheet 1
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Expires 14 November 2028.

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11 claims: 1 independent, 10 dependent

  1. 1
    Verfahren zum Trennen von einkristallinen Schichten, Scheiben oder Wafern oder Teilen davon, mit den Schritten:Vorjustieren der kristallographischen Spaltebene (2') zur Spaltvorrichtung;Vorgeben einer Spannungsintensität (K) über thermisch oder mechanisch induzierte Spannungsfelder (3', 4') durch Berechnung oder durch Messung;Für die vorgegebenen Spannungsfelder (3', 4') Bestimmen der Energiefreisetzungsrate G(α) bei Rissfortschritt in Abhängigkeit vom möglichen Ablenkwinkel (α) von der Spaltebene;und Erzeugen der Spannungsfelder (3', 4');Steuern oder Regeln, und Positionieren von den die Spannungsfelder (3', 4') erzeugenden Quellen und/oder der Vorjustierung um die berechneten Spannungsfelder einzustellen, wobei im Einkristall eine Rissausbreitung erfolgt, wobei G (0) ≥ 2 γ e (0) und gleichzeitig zusätzlich mindestens eine der Bedingungen ∂ G ∂ α α = 0 ≤ 2 ⁢ β e h wenn ∂ 2 ⁢ G ∂ α 2 ≤ 0 oder ∂ G ∂ α ≤ 2 ⁢ β e h ∀ α : α 1 < α < α 2 erfüllt sind, wobei α der mögliche Ablenkwinkel bei Rissfortschritt von der Spaltebene, α 1 , α 2 derjenige Winkelbereich, in dem die notwendige Bedingung für Rissausbreitung G(α) ≥ 2 γ e (α) gewährleistet ist, G(α) die Energiefreisetzungsrate in Abhängigkeit von einer Ablenkung des Risses von der Spaltebene um den Winkel α, γ e (0) die effektive Oberflächenenergie der Spaltfläche, γ e die richtungsabhängige effektive Oberflächenenergie, β e die effektive Stufenenergie (materialspezifisch), und h die Stufenhöhe (materialspezifisch) ist.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt der Steuerung der Spannungsfelder (3', 4') die Schritte beinhaltet, dass anhand der für die Spannungsfelder (3', 4') bestimmten Energiefreisetzungsrate G(α) in Abhängigkeit vom möglichen Ablenkwinkel (α) die Gültigkeit von G (0) ≥ 2 γ e (0) und der wenigstens einen der beiden Bedingungen (2.1) oder (2.2) geprüft wird, in Abhängigkeit vom Ergebnis der Prüfung die Spannungsfelder (3', 4') und/oder die Vorjustierung der Spaltebene zur Spaltvorrichtung angepasst werden.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Bestimmens der Energiefreisetzungsrate G(α) für die angepassten Spannungsfelder oder die angepasste Vorjustierung sowie die anschließende Prüfung wiederholt wird, falls zumindest G (0) ≥ 2 γ e (0) oder eine der Bedingungen (2.1), (2.2) nicht erfüllt ist, und infolgedessen die Spannungsfelder (3', 4') angepasst werden.
  4. 4
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Initialriss (2), vorzugsweise als durchgehender Randriss in Spaltrichtung, erzeugt wird.
  5. 5
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Voraus die Energiefreisetzungsrate (G) über Simulationsrechnungen in Abhängigkeit vom Winkel (α) bestimmt wird, und/oder die materialspezifische effektive Stufenenergie (β e ) und die materialspezifische effektive Stufenhöhe (h) bestimmt und vorgegeben werden, und/oder die richtungsabhängige effektive Oberflächenenergie (γ e ) bestimmt und vorgegeben wird.
  6. 6
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Berechnung der Spannungsfelder (3';4') im Voraus erfolgt.
  7. 7
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Spannungsfelder (3', 4') in der Umgebung der Rissspitze während der Rissausbreitung gemessen und danach für den Schritt des Bestimmens der Energiefreisetzungsrate G(α) in Abhängigkeit vom möglichen Ablenkwinkel (α) vorgegeben werden.
  8. 8
    Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Spannungsfelder durch Spannungsdoppelbrechung, Mikro-Raman-Spektroskopie oder Ultraschallmikroskopie gemessen werden.
  9. 9
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Energiefreisetzungsrate G - (α) für den Fall der infinitesimalen Rissausbreitung in Abhängigkeit von möglichen Ablenkungen um den Winkel α für das Startgebiet (12) der Rissausbreitung, und die Energiefreisetzungsrate G + (α) für das geplante Zielgebiet (13) unter der Annahme, dass der Riss die Spaltebene (2') nicht verlassen hat, berechnet werden und die Spannungsintensität (K) so eingestellt wird, dass die erfindungsgemäßen Bedingungen (2.1) und (2.2) für beide Funktionen G - (α) und G + (α) erfüllt sind.
  10. 10
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Kristall aus der Gruppe der II-VI, der Gruppe der III-V-Halbleiter, speziell ein GaAs-, oder GaP-, oder InP-Einkristall, oder ein Si-Einkristall, oder ein CaF-Einkristall, oder ein SiC- , oder ein Saphir-Einkristall, oder ein GaN-Einkristall, insbesondere eine einkristalline Scheibe dieser Einkristalltypen, getrennt wird.
  11. 11
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem ein Maximalwert für den möglichen Justagefehler einer Ausrichtung der kristallographischen Spaltebene (2') relativ zur Trennvorrichtung vorgegeben wird, und der Schritt des Steuerns der Spannungsfelder (3', 4') und/oder der Anpassung der Vorjustierung einen Vergleich der wenigstens einen einzuhaltenden Bedingung (2.1) oder (2.2) mit einem durch den maximal möglichen Justagefehler repräsentierten Winkelbereich beinhaltet, wobei die Steuerung und/oder die Anpassung in Abhängigkeit von dem Vergleich vorgenommen werden.