本發明涉及一種用于基于激光加工平面晶體襯底，從而將襯底分離為多個部分的方法，并涉及相應的設備，以及這樣的方法或這樣的設備的用途。因此，目的特別是將半導體晶圓形式的平面襯底分為多個部分(與晶圓隔離)。因此，該工藝大體上通過脈沖激光器在襯底的材料基本上是透明的波長處進行。

背景技術：

用于借助激光分離這樣的材料的設備和方法在現有技術中已經是已知的。

根據de102011000768a1，可以使用激光，激光憑借其波長或其光強而被材料大量吸收，或在第一次相互作用(例如通過載荷子的產生進行加熱；誘發吸收)后，使得材料具有高度的可吸收性，之后可以燒蝕材料。該方法在很多材料的情況下具有劣勢：例如由于燒蝕期間顆粒形成導致的雜質；由于熱輸入，切割邊緣可具有微裂紋；切割邊緣可具有融化的邊緣；在材料的厚度上，切割間隙不一致(在不同的深度具有不同的寬度；例如楔形切割凹槽)。因為材料必須被汽化或液化，必須提供高的平均激光功率。

此外，存在這樣的方法，其中，使用激光，材料在該激光的波長處普遍地是透明的，使得可以在材料的內部產生焦點。激光的強度必須足夠高，使得在被輻照的襯底的材料的內部焦點處，發生內部損壞。

最后提到的方法具有這樣的劣勢：在特定深度的點處或在表面處發生誘發的裂紋形成，因此，僅僅經由額外的、機械的和/或熱誘發的裂紋伸延，材料的整個厚度被分離。因為裂紋傾向于不均勻地伸延，分離表面通常具有高粗糙度，并經常必須被再加工。此外，必須在不同深度處多次應用相同的工藝。通過相應的多次處理，這反過來延長了工藝速度。

技術實現要素：

因此，基于現有技術，本發明的目的是使得這樣的方法(以及相應的設備)可行：通過該方法，平面晶體襯底(特別是由半導體材料制成的平面晶體襯底)可以被加工，特別地是被完全地分離，而沒有顆粒形成、沒有融化的邊緣、在邊緣處具有最小的裂紋形成、沒有明顯的切割縫隙(即材料損失)、具有盡可能筆直的切割邊緣和高的處理速度。

該目的通過根據權利要求1的方法以及通過根據權利要求12的設備實現。從從屬權利要求，可以分別推導出該方法或該設備的有利的實施方式變型和/或改進。在權利要求18中描述了根據本發明的實質性用途。

隨后，首先大體上描述了本發明，之后參照各種實施方式進行詳細描述。因此，示出在各個實施方式中的彼此結合的特征不需要全部在本發明的范圍內產生。特別地，各個特征可以被省略，或以不同的方式與同一實施方式示出的其它特征、或其它實施方式示出的特征合并。另外，事實上，一個實施方式的各個特征本身可以展示現有技術的有利改進。

隨后，首先描述本發明的基礎(根據本發明將襯底分離成各個部分的原理)。

根據本發明的用于分離的方法經每個激光脈沖借助適用于此目的的激光透鏡系統(隨后也稱為光學布置)產生了激光束焦面(與焦點形成對照)。焦面定義了激光與襯底的材料之間相互作用的區域。如果焦面陷入待分離的材料中，激光參數可以被選擇為使得發生與材料的相互作用，該相互作用產生了根據本發明的沿著焦面的裂紋區域(即分布在該表面上的裂紋區域)。在此，重要的激光參數是激光的波長和激光的脈沖持續時間。

對于根據本發明的激光與材料的相互作用，以下項應該優選地存在：

1)激光的波長優選地被選擇為使得材料在該波長處基本上是透明的(在具體的項中，例如：吸收<<10％/mm材料深度＝>γ<<1/cm；γ：比爾吸收系數)。

2)激光的脈沖持續時間優選地被選擇為使得：在相互作用時間內，沒有來自相互作用區域的大量的熱交換(熱擴散)(在具體的項中，例如：τ<<f/α，f：激光束焦面的尺寸，τ激光脈沖持續時間，α：材料的熱擴散常數)。

3)激光的脈沖能量優選地被選擇為使得在相互作用區域中(即在焦面中)，強度產生了誘發吸收，該誘發吸收導致了材料在焦面上的局部加熱，由于引入到材料中的熱應力，該局部加熱轉而導致了在焦面上的裂紋形成。

4)此外，脈沖持續時間內的強度、脈沖能量和激光束焦面的擴展或尺寸應該被選擇為使得沒有產生燒蝕或融化，但是僅在固體結構中產生了裂紋形成。對于典型材料(諸如半導體或透明晶體)，通過在亞納秒范圍內的脈沖激光器，特別是因此具有例如10到100ps的脈沖持續時間的脈沖激光器，該要求是最容易滿足的。

隨后，描述了期望的分離表面的幾何結構的產生(激光束和襯底沿著襯底表面上的線的相對運動)。

根據本發明的與材料的相互作用經每個激光脈沖(在垂直于襯底表面的方向并在激光束的供給方向上觀察時)在焦面上的材料中產生了各個裂紋帶區域。為了完全分離材料，經每個激光脈沖，定位了一系列這樣的裂紋帶區域，該裂紋帶區域沿著期望的分離線是如此的緊密鄰接，使得產生了在材料中形成期望的裂紋表面/輪廓的裂紋帶區域的橫向連接。為此，該激光以特定序列頻率發脈沖。

對于在材料中產生期望的分離表面，或者是脈沖激光與可平行于襯底平面移動的光學布置一起在靜止的材料上移動，或者是材料自身與可移動的接收機構一起移動通過靜止的光學布置，從而形成期望的分離線。

最后，還產生將襯底分離成多個部分的最后步驟(狹義上的分離或隔離)。

因此，或者通過材料的內應力，或者通過引入的力(例如機械地(張力)或熱地(非均勻)加熱/冷卻)，產生了材料沿著產生的裂紋表面/輪廓的分離。因為根據本發明沒有材料被燒蝕，首先，在材料中大體上沒有持續的縫隙，而是僅有高度地中斷的斷裂區域(微裂紋)，其本身是緊密連接的，并可能還通過橋連接。由于隨后引入的力，剩余的橋經由橫向裂紋生長(平行于襯底平面產生)被分離，緊密連接被克服使得材料可以沿著分離表面被分離。

隨后，參照專利權利要求書描述根據本發明的方法以及根據本發明的設備的基本特征。

權利要求1描述了根據本發明的方法的基本特征，權利要求12描述了配置為實施根據本發明的方法的設備的基本結構元件。

在權利要求1和權利要求12中所描述的并借助光學布置所產生的激光束焦面(之前和隨后)也替選地簡稱為激光束的焦面。根據本發明，在襯底平面中觀察時，襯底通過根據本發明的裂紋形成(擴展的焦面上的誘發吸收，擴展的焦面延伸到垂直于襯底平面的襯底中)被分離為或隔離為多個部分。因此，根據本發明的裂紋形成產生到襯底中或產生到垂直于襯底平面的襯底的內部中。如已經描述的，通常，大量的各個激光束焦面部分必須沿著襯底表面上的線被引入到襯底中，以便襯底的各個部分可以彼此分離。為此，或者襯底可以相對于激光束或相對于光學布置平行于襯底平面移動，或者相反地，光學布置可以相對于以靜止方式配置的襯底平行于襯底平面移動。

另外，有利地是，根據本發明產生方法從屬權利要求或設備從屬權利要求的至少一者的特征。另外，因此，可以以任意組合的方式產生數個從屬權利要求的特征。

在數學意義上，術語表面(即激光束焦面)可以被理解為在二維空間中無限延伸的結構。激光束焦面在所提及的兩個維度空間內的擴展(到近似值)可以通過半最大值處的全寬來限定。根據本發明，激光束焦面在垂直于所提及的兩個維度空間的方向中的擴展比在所提及的維度空間中的擴展小的多，優選地，激光束焦面在所提及的維度空間中的擴展是在垂直于所提及的兩個維度空間的方向中的擴展的至少10倍、至少50倍、至少100倍或甚至至少500倍。因此，術語“沿著表面部分”與“在該部分的整個表面上觀察時”意思相同。誘發吸收被理解為這樣的一個工藝：該工藝在襯底的晶體結構中導致了微型結構缺陷的形成。之后，微型結構缺陷定義了削弱的表面的一部分，沿著該削弱的表面的一部分或經由該削弱的表面的一部分，產生了襯底分離成多個部分。因此，假設(不限制普遍性)，利用能量在激光束焦面區域的局部吸收，導致了非晶形態，則利用該非晶形態，襯底材料擴展。擴展導致了壓力應力，因此，在誘發吸收的擴展的表面部分中或表面部分上發生了局部裂紋。

有利地是，從從屬權利要求2中可推導出可實現的特征。

在權利要求3中描述了進一步有利的可實現的特征。因此，激光束焦面在各個空間方向中的擴展可以通過伸展限定，通過該伸展，激光束中的強度至少是在激光束中達到的最大強度的一半大。

如果進行根據權利要求4的方法，襯底內部的誘發吸收的擴展的表面部分從襯底的表面延伸至襯底中的限定深度那么遠(或者甚至超出該限定深度)。因此，誘發吸收的擴展部分可以包括從一個表面到另一個表面的整個襯底深度。也可能僅在襯底的內部產生誘發吸收的縱向地擴展的部分(而不包括襯底的表面)。

根據權利要求5，可以推導出進一步有利地可實現的特征(也可以隨后參見所描述的圖3)。因此，誘發吸收的擴展的表面部分(即，例如垂直于襯底平面引入的裂紋長度)可以從襯底內部中的特定深度延伸直至襯底的后側表面，或例如甚至從襯底的前側表面延伸直至襯底內部中的特定深度。因此，分別垂直于平面襯底的兩個相對定位的襯底表面測量層厚度d。

在權利要求5的情況下，以及在所有其它權利要求的情況下，所提及的范圍界限分別包括所表明的上邊界值和下邊界值。

根據本發明，根據權利要求6有利地產生誘發吸收。這利用對已經描述的激光參數、光學布置的參數以及根據本發明的設備的各個元件的布置的幾何參數的調整來發生，該已經描述的激光參數隨后也在示例的范圍內進行了描述，并在從屬權利要求7至9中也有提及。基本上，如在權利要求7至9中所提及的參數的任意特征組合也是可能的。在權利要求8中，τ<<f/α因此意味著τ小于f/α的1％，優選地小于f/α的1％(f因此是激光束焦面的平面擴展)。例如，脈沖持續時間τ可以為10ps(或甚至低于10ps)、10ps和100ps之間、或甚至高于100ps。對于si襯底的分離，優選地使用具有1.5至1.8μm之間的波長的er:yag激光器。通常，激光被用于具有以下波長的半導體襯底：該波長被選擇使得光子能小于半導體的帶隙。

在從屬權利要求10和從屬權利要求11中描述了對于將襯底分離或隔離成其多個部分的可能地仍然必要的額外方法步驟。如已經提及的，襯底相對于光學布置(包括激光器)移動，或者光學布置(包括激光器)相對于襯底移動。因此，間隔a被理解為，不是在誘發吸收的兩個直接相鄰(由時間上連續的激光脈沖產生)表面部分的兩個直接相對定位(以光束方向z上觀察時，即進入襯底中)的界限之間的間隔，而是在誘發吸收的兩個直接相鄰表面部分的一個界限與相同的界限(例如，在激光器沿著期望分離線的運動方向觀察時，定位在前部的界限)之間的間隔。因此，目的是盡可能遠地串在一起，而不會重疊在襯底的內部中產生的各個誘發吸收(否則，由于在重疊區域中大約雙倍的吸收強度，可能在晶體結構中沿著期望的分離線出現微型結構缺陷的過大的差異)，以及具有沿著期望分離線的誘發吸收的相鄰表面部分之間的盡可能小的間隙。因此，權利要求11中提及的裂紋形成應該被理解為(與基本上根據本發明必要的誘發裂紋形成對照)橫向裂紋，即在襯底的平面中定位的方向中的橫向裂紋形成(對應于沿著旨在分離襯底的線的路線)。

根據權利要求12，根據本發明的設備的有利發展可以從從屬權利要求13至從屬權利要求17中推導出來，這些有利發展特別描述了用于產生和定位激光束焦面的光學布置的各種可能的實施方式：在這方面，也可以參見隨后的實施方式或圖4至圖7。因此，根據本發明的設備可以包括光學布置以及待相對于該光學布置定位的襯底。

取代根據權利要求13、權利要求14和權利要求16所使用的光闌，也可以使用孔或光闌可形成為孔。也可能取代光闌而使用衍射元件(具有限定的邊緣強度)或可能將光闌形成為衍射元件(具有限定的邊緣強度)(除了通常的光闌，另外，可以將衍射光束形成器與軸錐鏡結合以產生線聚焦)。

根據權利要求17，兩個光束捆的偏轉意味著兩個光束捆分別地彼此平行(自身觀察時)地偏轉并指向彼此(從整體觀察時)。

根據本發明的基本用途可以從權利要求18推導出。

與從現有技術所了解的方法或設備相比，本發明具有一系列基本優勢。

首先，根據本發明實現切割形成，而沒有顆粒形成、沒有融化的邊緣、在邊緣處具有最小的裂紋形成、沒有明顯的切割縫隙(因此沒有襯底的材料的損失)、以及具有筆直的切割邊緣。

根據本發明，非常高的平均激光功率是不必要的，然而，卻可以達到相比較高的分離率。因此，關鍵的是：經每個激光脈沖(或經每個窄脈沖)，本發明產生了激光束焦面(而不是僅僅一個不是擴展的或者僅非常局部地擴展的焦點)。為此，使用了隨后詳細說明的激光透鏡系統。因此，焦面限定了激光和襯底的相互作用區域。如果焦面至少部分(在深度方向上觀察時)陷入到待分離的襯底材料中，激光參數可被選擇為使得發生與材料的相互作用，根據本發明，這種相互作用沿著整個焦面深度并在整個焦面寬度上產生裂紋區。可選擇的激光參數例如是激光的波長、激光的脈沖持續時間和激光的脈沖能量。

根據本發明的方法相對于例如機械裂紋和斷裂所具有的進一步的優勢是：除了缺少了(或者至少最低程度的)顆粒形成，相比于機械裂紋線，可以達到高縱橫比(激光束焦面在深度方向中的擴展與在第二方向中的擴展的比率)。同時，在機械裂紋和斷裂期間，經由普遍不可控的斷裂生長，裂紋線產生在材料中，而根據本發明可以以相對于襯底法線的非常精確地可調節的角度產生分離。根據本發明，對角線切割也是很有可能的。

另外，高加工速度是可能的，即使是對于相當厚的襯底。

表面上的燒蝕、表面上的毛邊形成和顆粒形成被避免(如果相對于襯底調整焦面的位置，使得根據本發明的方法從襯底的表面開始到襯底的內部中確保了根據本發明的擴展的誘發吸收和裂紋形成，特別地避免顆粒形成)。在這種情況下，第一(期望的)損壞直接發生在表面處，并利用誘發吸收以限定的方式沿著裂紋形成帶繼續朝向襯底深度中發生。

根據本發明，可以加工不同材料，特別是藍寶石晶圓、半導體晶圓等。

另外，在一側上不透明的已經涂覆的材料(例如涂覆有tco)或印刷的襯底可以根據本發明被加工和分離。

根據本發明，在實際中，不具有切割縫隙的切割是可能的：僅產生材料損壞，其通常是1μm至10μm之間的擴展。因此，特別地，沒有生成關于材料或表面的切割損耗。這是有利的，特別是在切割半導體晶圓期間，因為切割縫隙損耗將減少晶圓的有效可用的表面。因此，由于根據本發明的切割焦面的方法，產生了提高的表面產量。

根據本發明的方法也可以特別地用在生產過程的內聯操作中。這以特別有利的方式發生在生產過程期間，該生產過程發生在卷對卷工藝中。

根據本發明，也可以使用多個單獨的脈沖激光器，諸如生成窄脈沖的激光器。基本上，在連續線路操作中使用激光器也是可能的。

作為示例，給出以下特定應用領域：

1.具有整體地或部分地切割藍寶石晶圓的可能性的藍寶石led的分離。通過根據本發明的方法，在單獨的步驟中，金屬層也因此同樣被共同地分離。

2.不破壞帶而隔離半導體晶圓是可能的。為此，焦面僅部分地定位在襯底材料的內部中，使得其在表面處開始，并在帶膜(在襯底的遠離激光器定向的后側表面上)之前停止：例如，大約10％的材料沒有被分離。因此，該膜保持完整無損，因為焦面在膜之前“停止”。之后，半導體晶圓隨后可以在剩余的10％上經由機械力(或熱力，例如利用co2激光)隨后被分離。

3.涂覆材料的切割：在此示例是布拉格反射鏡(dbr)或金屬涂覆的藍寶石晶圓。另外，已經將活性金屬層或金屬氧化物層應用于其上的處理過的硅晶圓可以根據本發明被切割。

附圖說明

隨后，現在參照基于以上描述內容的一些實施方式來描述本發明。因此示出如下：

圖1示出了根據本發明的激光束焦面的產生原理，因為在激光束焦面的區域內誘發吸收，通過激光束焦面可以實現根據本發明的襯底材料的加工，該襯底材料(此處為硅襯底)在激光波長處是透明的。

圖2詳細地示出了根據本發明的激光束焦面在襯底中的定位。

圖3示出了通過激光束焦面相對于襯底的不同的定位來加工襯底的不同的可能性。

圖4示出了根據本發明使用的第一光學布置。

圖5示出了根據本發明使用的第二光學布置。

圖6示出了根據本發明使用的第三光學布置。

圖7示出了根據本發明的襯底沿著襯底表面的功能區域1-1、1-2…之間的窄通道1k的分離。

具體實施方式

圖1和圖2示出了根據本發明的加工方法的基本步驟。由激光器3(未示出)發射的激光束2a輻射到光學布置6上(對于光學布置6，僅平凸準直鏡11示出在圖1c中(也可參見描述在隨后的圖4至6中的實施方式)，該平凸準直鏡11將激光束2a的光束捆聚焦到襯底1上)。

圖1a示出了(在襯底平面上的平面圖中或在垂直于入射輻射z的方向的x-y平面中)利用根據本發明的光學布置的隨后描述的元件8、7和13，在不具有根據本發明必要的光束形成的情況下將發生什么：從輻射的激光束2a，在光束輸出側上在沿光束方向(長度方向1或入射輻射方向z)的確定的擴展區域上僅僅產生擴展的激光束焦線。在此以附圖標記2b表示。以垂直于光束方向z或從激光束焦線2b的中心向外側徑向地觀察時，該激光束焦線2b(可在襯底平面x-y中，例如通過光束截面中的半最大強度值處的全寬來限定該激光束焦線2b的直徑)被降低光束強度的區域圍繞，該區域隨后被稱為光暈區域。該光暈區域可以被限定為例如在其中激光束2a的強度降至激光束焦線2b中(或激光束焦線2b的中心中)的最大強度的百分之一(或者甚至例如降至千分之一)的區域，該光暈區域的垂直于光束方向z的徑向擴展在此以附圖標記a設置。如參照圖7更精確地描述的，在光暈的外側邊緣區域中仍然存在的殘余強度可能在待隔離的襯底的功能表面區域上導致不期望的損壞或破壞。因此，根據本發明的一個目的是以能夠阻止所述的損壞和破壞的方式形成光束截面或形成光暈形狀。

為此，經由對于本發明必不可少的元件8、7和13(參見圖4至圖6)產生的光束形成在圖1b和圖1c中是明顯的：根據本發明，取代了一維焦線2b，而產生了在表面區域上延伸的激光束焦面2f，沿光束方向z和精確地在垂直于光束方向z的第一方向y上觀察時，該激光束焦面是擴展的，然而，在垂直于第一方向y并垂直于光束方向z的第二方向x(x，y，z＝笛卡爾坐標系統)中該激光束焦面則不是擴展的。至少部分地重疊激光輻射2a的該激光束焦面2f，待加工的平面襯底1被定位在光學布置6后面的光束路徑中。附圖標記1a表示該平面襯底的定向朝向光學布置6或激光器3的表面，附圖標記1b表示襯底1的后側表面，該后側表面在距朝向光學布置6或激光器3的表面一定間隔處并通常與朝向光學布置6或激光器3的表面平行。襯底厚度(垂直于表面1a和1b，即垂直于襯底平面測量的)以附圖標記d表示，參見圖2。

利用根據本發明的光束形成(其將在隨后詳細描述)，在襯底平面x-y中的橫截面中觀察時，先前的圓形光暈區域(圖1a)在第二方向x中的擴展大量減小(相對于垂直于第二方向并垂直于光束方向z的擴展，即，相對于第一方向y中的擴展)。在光暈區域的中心，取代了旋轉對稱的焦線，而產生了扁平的焦面。限定在圖1a的情況中的光暈區域在x方向中的擴展以ax表示，光暈區域在y方向中的擴展以ay表示。有利地是，ay是ax的至少10倍，優選地至少50倍，優選地至少100倍。

如圖2a所示，襯底1在此垂直于光束縱向軸線并因此垂直于焦面2f定向(襯底垂直于繪圖面)，該焦面2f通過光學布置6產生在光學布置6后面的空間中，并且沿光束方向z觀察時，襯底1相對于焦面2f定位，使得沿著光束方向z觀察時，焦面2f在襯底的表面1a的前方開始，并在襯底的表面1b的前方結束(即仍然在襯底內部)。因此，在空間方向z和y中都擴展的激光束焦面2f(在激光束焦面2f的區域中的合適的激光強度的情況下，激光束焦面2f通過激光束2聚焦在長度l、寬度b的部分上而確保，即通過表面1·b的表面聚焦而確保)在焦面2f與襯底1的重疊區域中(即，在被焦面2f覆蓋的襯底的材料中)產生了表面部分2c，沿光束縱向方向z并在寬度方向y上觀察時，該表面部分2c是擴展的，經由該表面部分2c，在襯底的材料中產生了誘發吸收，該誘發吸收在襯底的材料中沿部分2c誘發了裂紋形成。因此，裂紋形成不僅可以局部地產生，還可以在誘發吸收的擴展部分2c的整個表面上產生。該部分2c的長度(即激光束焦面2b與襯底1在z方向上的重疊的最終的長度)在此具有附圖標記l。部分2c的寬度對應于焦面2f的寬度b。在垂直于表面擴展的方向中(即在x方向上觀察時)的誘發吸收(或者經受裂紋形成的襯底1的材料的區域)的部分的平均擴展在此以附圖標記d表示。該平均擴展d對應于激光束焦面2f在x方向中的平均擴展。

如圖2a所示，根據本發明，在激光束2a的波長λ處透明的襯底材料因此被焦面2f的區域中的誘發吸收加熱。圖2b示出加熱的材料最終擴展，使得相應的誘發應力導致根據本發明的微裂紋形成，在表面1a處的應力最大。

隨后，描述可以用于產生焦面2f的具體光學布置6。因此，所有的布置都是基于先前已經被描述的內容，使得相同的附圖標記分別用于在功能上相同或對應的部件或特征。因此，隨后僅分別描述不同之處。

根據本發明，因為最終導致分離的分離表面是高質量的或應該是高質量的(在抗斷強度要求、幾何精度要求、粗糙度要求和避免再加工要求方面)，產生待沿襯底的表面上的分離線5(參見圖7)定位的各個(更精確地：通過單個激光脈沖產生)焦面，如針對隨后的光學布置(光學布置隨后也被替選地稱為激光透鏡系統)所述的。因此，粗糙度特別地從焦面在x方向的擴展d開始產生。為了能夠在激光器3(與襯底1的材料相互作用)的給定波長λ處實現小的擴展d(例如0.5μm至2μm)，通常，對激光透鏡系統6的數值孔徑具有特定要求。隨后描述的激光透鏡系統6滿足這些要求。

圖3示出了，對于隨后描述的所有的光學布置6，通過光學布置6相對于襯底1的合適的定位和/或定向，并通過光學布置6的參數的合適的選擇，激光束焦面2f可以被不同地定位；如圖3第一行所示，焦面2f的長度l可以被調整為使得其超出襯底厚度d(在此為2倍)。在光束方向z上觀察，如果襯底被由此相對于焦面2f居中地定位，則在整個襯底厚度d上產生誘發吸收的擴展部分2c。

在圖3b中所示的情況(第二行)中，產生長度為l的焦面2f，該長度l大約對應于襯底的延伸d。因為襯底1相對于表面2f定位使得表面2f開始于襯底前面(即襯底外面)的線，誘發吸收的擴展部分2c(其在此從襯底的表面延伸直至限定的襯底深度，然而沒有遠到后側表面1b)的長度l在此小于焦面2f的長度l。圖3b中的第三行示出了以下情況：其中，在沿著光束方向z觀察時，襯底1被部分地定位在焦面2f的開端的前面，使得，在此同樣針對焦面的長度l，應用l>l(l＝襯底1中的誘發吸收的部分2c的擴展)。因此，焦面開始于襯底的內部，并在后側表面1b上延伸直到延伸出襯底。圖3b中的第四行最后示出了以下情況：其中，產生的焦面長度l小于襯底厚度d，使得針對襯底相對于焦面的居中定位，在入射輻射方向觀察時，焦面在此在襯底的內部靠近表面1a開始，并在襯底的內部靠近表面1b結束(l＝0.75·d)。

因此，根據本發明，特別有利地是產生焦面定位，使得表面1a、1b中的至少一者被焦面覆蓋，誘發吸收的部分2c因此在至少一個表面處開始。這樣，通過避免在表面上形成燒蝕、毛刺和顆粒，可以實現幾乎理想的切割。

圖4和圖5中示出的光學布置是基于以下基本想法：為了形成焦面2f，首先使用具有非球形自由表面的透鏡系統(元件9)，該自由表面被成形使得形成限定長度l的焦面。為此，非球體可用作光學布置6的光學元件9。例如在圖4和圖5中，使用所謂的雙錐棱鏡，其也常被稱為軸錐鏡。軸錐鏡是特殊的、成圓錐形地磨圓的透鏡，其形成了沿光學軸線的線上的點源(或者還環狀地轉換激光束)。本領域技術人員基本上了解這樣的軸錐鏡的構造；在此，錐角例如為10°。在此以附圖標記9表示的軸錐鏡被定向成它的錐尖朝向入射輻射的方向(在此為z方向)，并居中于光束中心上。在透鏡系統的自由表面后面的光束路徑中，插入了另一透鏡系統(元件7或元件8)，其減少了激光輻射2a的光束捆在第二方向x中的擴展，因此，在x方向中約束了光束捆。

圖4示出了根據本發明的連同光學布置6的設備的第一示例，該光學布置6用于形成在y-z平面(布置6或設備的光學軸線6z和入射輻射在z方向中的方向)中擴展的激光束焦面2f。在激光器3(未示出)的光束路徑中(其激光束以2a表示)，首先定位具有非球形自由表面的光學元件，該光學元件的形成用于形成在沿入射輻射方向觀察時在z方向中擴展的激光束焦線。此處，該光學元件是具有5°錐角的軸錐鏡9，其垂直于光束方向并在激光束2a上居中定位。因此，軸錐鏡9的錐尖指向入射輻射的方向。在與軸錐鏡9具有間隔z1’處的光束方向中，配置有準直光學元件(該準直光學元件在此處是平凸準直鏡12，其平坦表面的中點在光束方向z上)，使得入射到平凸準直鏡12上的激光輻射被準直，即，平行定向。軸錐鏡9與平凸準直鏡12的間隔z1’在此處被選擇為大約300mm，使得軸錐鏡9形成的激光束捆環形地撞擊在透鏡12的位于外部的區域上。因此，由于透鏡12處于與設備的光學軸線6z的徑向間隔處，產生與光學軸線6z平行地延伸的環形光束捆2r。

在透鏡12的光束輸出側上，一維隙縫光闌8被定位在間隔z1處，其中z1>z1’(在此：z1＝1.3xz1’)。該隙縫光闌8被定向為它的優先方向(即隙縫方向)在第一方向(即y方向)中。隙縫光闌(隨后也替選地稱為隙縫光闌)8因此被定位為使得，在第二方向x中觀察時，光學軸線6z在兩個隙縫邊緣之間居中地延伸。隙縫寬度被選擇為使得其對應于透鏡12的輸出側上的環形光束捆2r的內徑2i：如圖4a所示，在沿著在x方向上延伸并通過光學軸線6z的直線觀察時，環形光束捆2r的相關分量由此被隙縫光闌8的邊緣的材料擋住，該材料對于所使用的波長的激光輻射不是透明的。然而，由于隙縫光闌8的一維性，沿著在y方向上延伸并通過光學軸線6z的直線觀察時，光束捆2r中的相關光束分量到達空間，而沒有被阻擋在隙縫光闌8的輸出側上(參見圖4b)。

在光闌8的光束輸出側上并在光闌8的間隔處，圍繞光學軸線6z居中地定位另一個平凸準直鏡11(其用作聚焦透鏡)：所述聚焦透鏡將先前的環形光束捆2r的所有沒有被光闌8擋住的光束分量朝向平面襯底1聚焦在第一y方向和第二x方向中，該平面襯底1垂直于光學軸線6z(即在x-y平面中)被配置在該透鏡11的光束輸出側上。因此，透鏡11(其平面側定向朝向襯底1)將在離透鏡11預定間隔處的先前的環形光束捆2r的沒有被光闌8擋住的光束分量在z方向中以限定的擴展(由于軸錐鏡9的效果)并且在y方向上以限定的擴展(由于光闌8的效果)聚焦到二維激光束焦面2f上；在這一方面，參見圖1b所示出的光束形成。在此，透鏡11的有效聚焦寬度是25mm，使得在例如離透鏡11間隔20mm處(襯底1定位在這里)產生激光束焦面2f。

因此，包括定位在光學軸線6z上的旋轉對稱的元件9、12和11以及光闌8的光學布置6的光學性質(特別是元件9、12、8和11的幾何成型和它們沿著主光束軸線6z相對彼此的定位)可以被選擇為使得激光束焦面2f在z方向中的擴展l是襯底在z方向中的厚度d的二倍。之后，如果襯底被相對于焦面2f居中地定位(參見圖3最高行)，則在整個襯底厚度上產生誘發吸收的擴展的表面部分2c的形成。焦面2f在z方向中的擴展l可以經由軸錐鏡9上的光束直徑進行調整。焦面2f上的數值孔徑可以經由軸錐鏡9與透鏡12的間隔z1’進行調整，也可以經由軸錐鏡9的錐角進行調整。這樣，全部激光能量可以被集中在焦面2f中。

取代圖4中(以及隨后看到的圖5和圖6中)示出的平凸透鏡11、12，也可以使用聚焦凹凸透鏡或其他更高度地修正的聚焦透鏡(非球體、多透鏡)。

圖5示出了根據本發明的設備的另一實例，該設備基本與圖4中示出的設備一樣形成。因此，隨后僅描述差異(光學布置6在此處包括在軸線6z上居中地旋轉對稱的光學元件9和11，以及柱面透鏡7)。

沿著光學軸線6z觀察時，在光束路徑2a中，取代圖4中的透鏡12，平凸聚焦柱面透鏡7定位在軸錐鏡9的光束輸出側上的間隔z2處。因此，透鏡7與軸錐鏡的間隔z2可以被選擇為圖4中的間隔z1’。定位在x-y平面中的柱面透鏡7的平面側位于定向遠離軸錐鏡9的一側上。優先方向(即柱面透鏡7的圓柱體軸的方向)平行于x方向定向，并且，相對于光學軸線6z觀察時，柱面透鏡7被居中配置。間隔z2和透鏡7的擴展被選擇為使得由軸錐鏡9產生的并在柱面透鏡7的輸入側上環形地發散的光束捆撞擊在柱面透鏡7的外側邊緣區域上。因此，實現元件9、7的成形和定位，使得沿著在x方向上延伸并通過光學軸線6z的直線觀察時，環形發散的光束捆的撞擊在透鏡7上的相關光束分量不會轉向(參見圖5a)，然而，沿著在y方向上延伸并通過光學軸線6z的直線觀察時，該光束捆的撞擊在透鏡7上的相關光束分量被柱面透鏡7準直，即，平行地定向(圖5b)。

在柱面透鏡7后面的限定間隔z2’處，聚焦平凸準直鏡11圍繞光學軸線6z居中地被定位在光束路徑中，如圖4的實施方式中所示。因此，間隔z2’被選擇為使得沿著在x方向上延伸并通過光學軸線6z的直線觀察時，相關光束分量2x在側面經過透鏡11而不會偏轉，然而，沿著在y方向上延伸并通過光學軸線6z的直線觀察時，光束分量2y完全被透鏡11攔截并被偏轉，相關的光束分量2f被聚焦在定位在透鏡11的光束輸出側上的襯底1上。

而且由于旋轉對稱的軸錐鏡9和柱面透鏡7的組合，以及通過旋轉對稱的平凸準直鏡11的隨后的聚焦，由此可以產生圖1b中的光束形成。因此，激光束焦面2f在y方向和z方向中的擴展被調整如下：

–工件1相對于聚焦透鏡11的位移間隔；

–改變聚焦透鏡11的聚焦長度；

–軸錐鏡9的照度。

在圖6中示出根據本發明的用于產生擴展的焦面2f的設備的另一示例。

在激光器3(未示出)的光束路徑2a中，首先定位設置有優先方向(在此為x方向)的非旋轉對稱光學元件13。光學元件13被配置為在光束輸出側上的平面元件，其在光束輸入側上偏轉并在光學軸線6z上居中。因此，平面側指向襯底1。與平面側相對地定位的(即指向激光器3)的偏轉側被配置為尖頂形狀的雙楔，其中央支柱沿著x方向延伸并通過光學軸線6z。為了簡化，元件13隨后也被稱為雙楔。

如圖6a所示，沿著在x方向上延伸并通過光學軸線6z的直線觀察時，光束捆2a的相關光束分量僅僅傳輸通過雙楔13而不會偏轉。與上述方向垂直，即，沿著在y方向上延伸并通過光學軸線6z的直線觀察時，位于光學軸線6z的兩側上的相關局部光束捆通過雙楔結構朝向彼此偏轉，其本身分別是平行的，以及視為整體(圖6b)：光束捆2a的所有輻射到雙楔13上的光束分量s1(光束分量s1位于平行于x-z平面延伸并通過光學軸線6z的平面之上的半空間y1中)因此被平行地并朝向相對地定位的半空間y2偏轉(在平行于x-z平面并通過光學軸線6z的所述平面之下延伸)。相反地，光束捆2a的所有光束分量s2(光束分量s2在所述平面之下入射到雙楔13上)被平行地并朝向半空間y1偏轉出半空間y2。

在光束方向上在距楔形13具有一個間隔處(在兩個光束分量s1和s2的交點后面)觀察時，定位柱面透鏡7，如圖5的示例中所示：在x方向上觀察時，光束分量s1和s2沒有被所述柱面透鏡偏轉；在y方向上觀察時，兩個光束分量s1和s2被所述柱面透鏡朝向軸線6z偏轉，并被準直(光束分量s1和s2在透鏡7的光束輸出側上平行于軸線6z延伸)。

在光束方向上觀察時，在柱面透鏡7的后面、即在雙楔13的光束輸出側上的限定的間隔z3處，定位平凸準直鏡11(如圖4和圖5的示例中的平凸準直鏡11)。所述透鏡同樣如先前示例中描述的那樣進行配置，并在軸線6z上居中地配置。間隔z3被選擇為使得：在入射輻射的方向(z方向)中觀察時，彼此離開地、平行地發散并在透鏡7后面平行地定向的兩個光束捆s1和s2，在y方向中觀察時，撞擊在準直鏡11的向外定位的邊緣部分上。因此，透鏡11將兩個光束捆s1和s2聚焦在在y-z平面中擴展的激光束焦面2f上，如在其它實施方式中所描述的，其中，定位有待加工的襯底1。另外，對于包括元件11、7和13的光學布置6，由此可以產生根據圖1b的光束形成。

圖7示出了，在襯底平面(x-y平面)上的平面圖中，已經設置有功能結構1-1、1-2、1-3和1-4的半導體襯底1根據本發明的可能的加工。以象限形式在此設置的功能結構1-1…不必在隔離期間承受任何激光輻照(因此，在隔離期間，必須特別地防止圖1a和圖1b中示出的、以附圖標記a或ax、ay指示的激光束的光暈區域h覆蓋所提及的功能區域)。激光輻射必須在通道形的結構1k上唯一地產生，該通道形的結構1k在功能區域之間延伸且根本沒有功能結構，并因此可以被激光輻照。

如圖7表示，可以對根據圖1b產生的并適應于通道1的寬度的激光束焦面2f進行操作：在襯底1上的激光束2a的供給方向平行于通道縱向軸線(此處是在y方向中定向的垂直延伸的通道1k的通道縱向軸線)精確地設置。同時，垂直于襯底平面(x-y平面)并平行于供給方向產生激光束焦面2f。因此，例如在圖4中示出的情況下(圖4至圖7的實施方式中未示出本身對于本領域技術人員是已知的，且例如基于檢流計掃描器是可生產的偏轉透鏡系統)，沿著線5(其對應于期望的分離線，沿著該分離線，用于分離襯底)實現激光束2a的供給，使得產生大量的誘發吸收的擴展表面部分2c的2c-1、2c-2…(參見圖3)。因此，誘發吸收的每個部分2c-1…對應于脈沖激光器的單一激光脈沖在襯底材料中沿著分離線5產生的一個缺陷區。

由于各個缺陷區2c-1…在通道1k的中央產生并且這些或所述激光束焦面2f分別平行于功能結構1-1的邊緣延伸，因此能夠通過合適地選擇光學參數而確保：在x方向上圍繞焦面2f的光暈區域h的直徑大體上小于在y方向上的直徑。因此，光暈區域h在x方向中的擴展被選擇為使得其小于通道1k的通道寬度。

激光脈沖的重復率與激光的供給速度相協調，使得誘發吸收的直接相鄰的擴展的表面部分2c的平均間隔a(即由時間上直接連續的激光脈沖所產生的)略微大于激光束焦面2f在供給方向或y方向中的寬度b(大到1.1倍)。因此，不具有強度重疊，產生了在沿著通道軸線1k的行或期望的分離線5中直接定位的大量缺陷結構2c的引入，并因此產生了襯底1的沿著這樣的通道1k的有效分離。由于機械力和/或熱應力的作用，仍然保留在兩個相鄰的缺陷結構2c之間并在此可被檢測為間隙的襯底殘余物可以容易地實現裂紋形成，以便將在分離線5的兩側上產生的襯底碎片最終彼此分離。