Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen eines Werkstücks entlang einer Trennlinie mittels Laserpulsen eines Laserstrahls.

Stand der Technik

Es ist bekannt, Werkstücke durch die Beaufschlagung mit Laserpulsen zu trennen, beispielsweise um einen Abschnitt des Werkstücks aus dem Werkstück heraus zu trennen, wobei durch das Beaufschlagen des Werkstücks mit dem Laserstrahl ein Materialabtrag in dem Werkstück erreicht werden kann, der beispielsweise durch Sublimieren des Materials oder durch Aufschmelzen mit nachfolgendem Austreiben der Schmelze erreicht werden kann.

Dabei ist es bekannt, sogenannte Multispotoptiken zur Ausbildung einer Vielzahl von Teilstrahlen des Laserstrahls zu verwenden und diese Teilstrahlen mittels eines Scanners und/oder eines Verseh iebetischs zum Trennen des Werkstücks zu verwenden.

Durch die Vielzahl an gleichzeitig eingebrachten Teillaserstrahlen kann der Materialabtrag effektiver gestaltet werden. Hierbei ist allerdings besonders die genaue Positionierung und Ausrichtung der Scanner- sowie Verschiebetischsysteme von Relevanz. Soll zum Beispiel die Anordnung von Teillaserstrahlen über die gesamte Breite oder den Durchmesser eines Silizium-Wafers verschoben werden, um beispielsweise einige Millimeter große Chipstrukturen aus dem Wafer heraus zu schneiden, dann kann bereits eine geringe Winkelabweichung in der Ausrichtung dazu führen, dass die Anordnung der Teillaserstrahlen nach einer gewissen Bewegungsdistanz bereits durch die eigentliche Chipstruktur fährt und so das eigentlich herauszutrennende Produkt zerstört, anstatt auszuschneiden.

Darüber hinaus besteht das Problem, dass bei der Verwendung von Anordnungen von Teillaserstrahlen zum Ausschneiden von Teilen aus einem Silizium-Wafer eine längere Strecke als die eigentlich zu bearbeitende Kontur überfahren werden muss, so dass am Rande eines Wafers ein Teil der Teillaserstrahlen beispielsweise die Werkstückaufnahme beschädigen kann.

Darstellung der Erfindung

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Trennen eines Materials entlang einer Trennlinie mittels Laserpulsen eines Laserstrahls bereitzustellen.

Die oben gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Trennen eines Materials entlang einer Trennlinie mittels Laserpulsen eines Laserstrahls mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.

Entsprechend wird ein Verfahren zum Trennen eines Werkstücks entlang einer Trennlinie mittels Laserpulsen eines Laserstrahls, bevorzugt mittels ultrakurzer Pulse eines Ultrakurzpulslasers, vorgeschlagen, wobei der Laserstrahl mit einer Strahlteileroptik in mehrere Teillaserstrahlen aufgespalten wird und jeder der Teillaserstrahlen so mit einer Fokussieroptik auf die Oberfläche und/oder in das Volumen des Werkstücks fokussiert wird, dass die Teillaserstrahlen nebeneinander und voneinander beabstandet entlang der Trennlinie angeordnet sind, wobei durch das Einbringen der Laserpulse in das Werkstück entlang der Trennlinie ein Materialabtrag in dem Werkstück durchgeführt wird. Erfindungsgemäß werden die Teillaserstrahlen wiederholt entlang der Trennlinie von ihrer Ausgangsposition um einen Auslenkungsbetrag wegbewegt und anschließend entlang der Trennlinie in die Ausgangsposition zurückbewegt, wobei der Auslenkungsbetrag kleiner oder gleich dem Abstand zweier benachbarter Teillaserstrahlen ist.

Der Laser stellt hierbei die Laserpulse zur Verfügung, wobei sich die Laserpulse entlang einer durch die Optik des Lasers definierten Strahlachse bewegen, wodurch entsprechend entlang dieser Strahlachse der Laserstrahl des Lasers bereitgestellt wird. Bei dem Laser handelt es sich bevorzugt um einen Kurzpulslaser, der Pulse im Nanosekundenbereich bereitstellt, oder um einen Ultrakurzpulslaser, der Laserpulse im Pikosekundenbereich oder Femtosekundenbereich bereitstellt.

Ultrakurzpulslaser geben Laserpulse mit einer besonders hohen Energiedichte auf einer kleinen Zeitskala ab, wodurch sich besonders scharfe Kanten entlang der Trennlinie ergeben. Die Pulslänge eines ultrakurzen Laserpulses kann hierbei beispielsweise kleiner als 100 ps insbesondere kleiner als 10 ps, besonders bevorzugt kleiner als 1 ,5 ps sein. Die Pulslänge kann beispielsweise aber auch länger als 300 fs sein. Typischerweise beträgt die Pulslänge 1 ps. Die Spitzenfluenz, also die Intensität entweder des einfallenden Laserstrahls oder eines Teillaserstrahls, kann zwischen 0,3 J/cm ² und 30 J/cm ² liegen, typischerweise liegt sie zwischen 1 J/cm ² und 5 J/cm ² . Der Fokusdurchmesser des einfallenden Laserstrahls oder eines Teillaserstrahls kann zwischen 50 pm und 5 pm liegen, besonders bevorzugt kann der Fokusdurchmesser 9 pm groß sein.

Der Laserstrahl des Lasers wird durch eine Strahlteileroptik geführt, um den einfallenden Laserstrahl in mehrere Teillaserstrahlen aufzuteilen. Eine Strahlteileroptik kann beispielsweise durch einen Strahlteilerwürfel ausgebildet sein, der beispielsweise den eintreffenden Laserstrahl in zwei gleich intensive Teillaserstrahlen teilt.

Eine Strahlteileroptik kann aber auch ein optisches Element umfassen, welches den Strahl in mehrere Teillaserstrahlen aufteilt und die Teillaserstrahlen so umlenkt, dass alle Teillaserstrahlen parallel und in einem bestimmten Abstand zueinander laufen. Eine Strahlteileroptik kann auch mehrere optische Elemente umfassen, wobei ein Element den oder die einfallenden Laserstrahlen in mehrere Teillaserstrahlen aufspaltet und ein anderes Element die Teillaserstrahlen in parallele Richtungen umlenkt.

Eine Strahlteileroptik kann beispielsweise dafür sorgen, dass ein einfallender Laserstrahl in fünf oder zehn oder mehr Teillaserstrahlen aufgespalten wird.

Durch eine Strahlteileroptik ist es zudem möglich, die hohen Pulsenergien eines gepulsten Lasers effizient in verschiedene Teillaserstrahlen aufzuspalten, so dass durch die dann mögliche gleichzeitige Bearbeitung mit mehreren Teillaserstrahlen die Effizienz des Bearbeitungsprozesses gesteigert werden kann.

Das Werkstück kann bevorzugt ein Glas oder ein Halbleiter sein. Insbesondere kann das Werkstück eines oder mehrere der Materialien Si, SiC, Ge, GaAs, InP, Glas und/oder Saphir umfassen. Insbesondere kann das Werkstück auch in Form eines Schichtsystems aufgebaut sein, wobei jede Schicht des Schichtsystems eines oder mehrere der vorgenannten Materialien umfassen kann.

Bevorzugt kann das Verfahren daher bei der Waferbearbeitung eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Verfahren zum Trennen von Silizium verwendet werden, etwa zum Heraustrennen eines Chips aus einem Silizium-Wafer. Unter der Trennlinie wird die Linie verstanden, entlang derer das Werkstück getrennt werden soll. Eine Trennlinie kann beispielsweise in Form einer Geraden vorgesehen sein. Eine Trennlinie kann aber auch eine geschwungene Linie sein. Eine Trennlinie kann insbesondere auch ein Teil einer komplexeren Trennungslinie oder Trennungsgeometrie sein.

Wenn beispielsweise aus einem Werkstück eine rechteckige Form herausgeschnitten werden soll, kann die Trennlinie beispielsweise nur eine Seitenlinie des Rechtecks sein, aber auch durch die gesamte auszuschneidende Kontur vorgegeben sein.

Die Teillaserstrahlen sind nebeneinander und voneinander beabstandet entlang der Trennlinie angeordnet. Der Abstand benachbarter Teillaserstrahlen ist hierbei der Abstand entlang der Trennlinie zwischen den geometrischen Zentren der Teillaserstrahlen. Der Abstand kann aber auch entlang der Trennlinie zwischen den Intensitätsmaxima benachbarter Teillaserstrahlen bestimmt werden. Die Start- und Endpunkte der Abstandsmessung können auch diejenigen Punkte sein, bei denen der Laserstrahl bzw. die Strahlachse die Oberfläche des Werkstücks schneidet.

Der Abstand benachbarter Teillaserstrahlen kann für alle benachbarten Teillaserstrahlen gleich groß sein. Beispielsweise kann jeder Teillaserstrahl von seinem Nachbarn 5 pm oder 10 pm oder 100pm entfernt sein. Es kann aber auch sein, dass die Abstände benachbarter Teillaserstrahlen unterschiedlich groß sind. So kann beispielsweise ein Teillaserstrahl zu einem Nachbarn einen Abstand von 5 pm oder mehr aufweisen zum anderen Nachbarn jedoch nur 3 pm oder 10 pm oder weniger.

Insbesondere hat jeder Teillaserstrahl nur zwei direkte Nachbarn, da die Teillaserstrahlen entlang der Trennlinie angeordnet sind.

Die Anzahl der Teillaserstrahlen und deren Abstände können so gewählt sein, dass entlang der gesamten gewünschten Trennlinie Teillaserstrahlen beabstandet voneinander angeordnet sind. Mit anderen Worten wird der gesamte zu trennende Bereich, der durch die Trennlinie definiert ist, mit Teillaserstrahlen abgedeckt.

Üblicherweise ist jedoch die Trennlinie länger, als der durch die Teillaserstrahlen überdeckte Bereich, so dass das Bündel der Teillaserstrahlen entlang der Trennlinie bewegt werden muss, um hier nach und nach die gesamte Trennlinie mit den Teillaserstrahlen zu überdecken und damit ein Trennen auszuführen. Jeder Teillaserstrahl wird mit einer Fokussieroptik fokussiert. Die Fokussieroptik kann beispielsweise Linsen oder andere beugende Elemente umfassen, die den Teillaserstrahl in eine Fokuszone konvergierend umlenken. Insbesondere bedeutet dies, dass in der Fokuszone die Intensität des Teillaserstrahls auf einen minimalen Raumbereich zusammengeführt wird. Die Fokussieroptik kann beispielsweise für jeden Teillaserstrahl individuell bereitgestellt werden. Bevorzugt werden aber mit einer Fokussieroptik alle Teillaserstrahlen fokussiert.

Es kann auch sein, dass die Fokussieroptik Teillaserstrahlen, die unter verschiedenen Auftreffwinkeln auf die Fokussieroptik fallen, bzw. keine parallelen Strahlachsen aufweisen, auf parallele Strahlachsen umlenkt. Insbesondere bedeutet dies, dass nach dem Durchlaufen der Fokussieroptik alle Teillaserstrahlen parallel zueinander orientiert sind.

Beispielsweise kann die Fokussieroptik an die Strahlteileroptik angepasst sein, sodass die von der Strahlteileroptik abgehenden Teillaserstrahlen unter verschiedenen Winkeln auf die Fokussieroptik auftreffen und dann von der Fokussieroptik wieder parallel zueinander orientiert werden. Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn die Strahlteileroptik im Brennpunkt der Fokussieroptik steht. Beispielsweise können die Fokussieroptik und die Strahlteileroptik auch in konjugierten Ebenen zueinander stehen.

Die Teillaserstrahlen können auf die Oberfläche und/oder in das Volumen des Werkstücks fokussiert werden. Dies bedeutet, dass die Fokuszone beispielsweise genau auf der Oberfläche des Materials liegt oder in Strahlrichtung unterhalb der Oberfläche des Materials liegt. Bevorzugt werden alle Teillaserstrahlen in dieselbe Ebene fokussiert.

In einer Weitergestaltung, bei der für jeden Teillaserstrahl eine separate Fokussieroptik vorgesehen ist, kann aber auch beispielsweise ein Teillaserstrahl genau auf die Oberfläche fokussiert werden, während ein anderer Teillaserstrahl in das Volumen des Materials fokussiert wird.

Alternativ kann die Strahlteileroptik auch so ausgestaltet sein, dass eine dreidimensionale Fokusverteilung entsteht, wobei die Intensitätsmaxima der Teillaserstrahlen, also insbesondere mindestens eines einzelnen Teillaserstrahls, sowohl auf der Oberfläche als auch in dem Volumen des Werkstücks liegen.

Die Teillaserstrahlen werden durch eine Fokussieroptik fokussiert, sodass jeder Teillaserstrahl in einer Fokuszone konvergiert. Dies bedeutet, dass in der Fokuszone die Intensität des Laserstrahls am größten ist. Die Fokuszone kann hierbei beispielsweise von einem Gaußförmigen Laserstrahl oder von einem quasi nicht-beugenden Laserstrahl zur Verfügung gestellt werden.

Nicht-beugende Strahlen genügen der Helmholtz-Gleichung:

V ² U(x,y, z') + k ² U (x, y, z) = 0 und weisen eine klare Separierbarkeit in eine transversale und eine longitudinale Abhängigkeit der Form

U(x,y,z) = U _t (x,y) exp ik _z z) auf. Hierbei ist k=oj/c der Wellenvektor mit seinen transversalen und longitudinalen Komponenten k ² =kz ² +kt ² und Ut(x,y) eine beliebige komplexwertige Funktion, die nur von den transversalen Koordinaten x,y abhängt. Die z-Abhängigkeit in Strahlausbreitungsrichtung in U(x,y,z) führt zu einer reinen Phasenmodulation, so dass die zugehörige Intensität I der Lösung propagationsinvariant beziehungsweise nicht-beugend ist:

I(x,y, z) = \U(x,y, z)| ² = I(x,y)

Dieser Ansatz liefert verschiedene Lösungsklassen in unterschiedlichen Koordinatensystemen, wie beispielsweise Mathieu-Strahlen in elliptisch-zylindrischen Koordinaten oder Besselstrahlen in zirkularzylindrischen Koordinaten.

Experimentell lassen sich eine Vielzahl von nicht-beugenden Strahlen in guter Näherung, also quasi nicht-beugende Strahlen, realisieren. Diese führen, im Gegensatz zum theoretischen Konstrukt, nur eine endliche Leistung. Ebenso endlich ist die Länge L der Propagationsinvarianz dieser quasi nicht-beugenden Strahlen.

Basierend auf der Norm zur Laserstrahlcharakterisierung ISO11146 1-3 wird der Strahldurchmesser über die sogenannten 2. Momente bestimmt. Hierbei ist die Leistung des Laserstrahls oder auch das Moment der 0. Ordnung definiert als:

P = f dx dy I(x,y).

Die räumlichen Momente der 1. Ordnung geben den Schwerpunkt der Intensitätsverteilung an und sind definiert als:

Basierend auf den vorstehenden Gleichungen lassen sich die räumlichen Momente der 2. Ordnung der transversalen Intensitätsverteilung errechnen:

(x ² ) = f dx dy (x — (x)) ² 1(x,y),

(y ² ) = f dx dy (y - (y)) ² 1(x,y),

Mit den so vollständig definierten räumlichen Momenten der 2. Ordnung des Laserstrahls lassen sich die Strahldurchmesser in den Hauptachsen bestimmen. Die Hauptachsen sind hierbei die Richtungen der minimalen und maximalen Ausdehnung des transversalen Strahlprofils, welche stets orthogonal zueinander verlaufen. Der Strahldurchmesser d des Laserstrahls ergibt sich dann wie folgt:

Die Fokuszone d ^GF _x , _y eines Gauß'schen Strahls, der Gaußfokus, beziehungsweise der Durchmesser des Gauß’schen Strahls oder des Gaußprofils, ist somit festgelegt über die zweiten Momente, also die Varianz der Gaußkurve, und die zugehörige charakteristische Länge, die Rayleighlänge ZR=n(d ^GF _x , _y ) ² /4A, als die Distanz ausgehend von der Fokusposition, bei der der Strahlquerschnitt um den Faktor 2 zugenommen hat. Im Fall eines symmetrischen Gauß'schen Strahls gilt für die Fokuszone d ^GF o= d ^GF _x = d ^GF _y . Fernerhin definieren wir als transversalen Fokusdurchmesser bei quasi-nicht beugenden Strahlen d ^ND o die transversalen Dimensionen lokaler Intensitätsmaxima als die doppelte kürzeste Distanz zwischen einem Intensitätsmaximum und einem hiervon ausgehenden Intensitätsabfall auf 25%.. Die longitudinale Ausdehnung der Fokuszone in Strahlausbreitungsrichtung dieser nahezu propagationsinvarianten Intensitätsmaxima gibt die charakteristische Länge L des quasi nichtbeugenden Strahls an. Diese ist definiert über den Intensitätsabfall auf 50%, ausgehend vom lokalen Intensitätsmaximum in positive und negative z-Richtung, also in Propagationsrichtung.

Ein quasi nicht-beugender Strahl liegt genau dann vor, wenn für d ^ND o = d ^GF _x , _y , also ähnlichen transversalen Dimensionen, die charakteristische Länge L die Rayleighlänge des zugehörigen Gaußfokus deutlich überragt, beispielsweise, wenn L>10ZR.

Die Form der Fokuszonen variiert demnach je nach eingesetztem Strahlprofil.

Zur Durchführung des Verfahrens werden die Teillaserstrahlen entlang der Trennlinie von ihrer Ausgangsposition um einen Auslenkungsbetrag wegbewegt. Die Ausgangsposition ist hierbei die Position, welche die Teillaserstrahlen ursprünglich auf der Oberfläche des Materials einnehmen. Insbesondere ist die Ausgangsposition die Position, welche die Teillaserstrahlen innehaben bevor eine Auslenkbewegung bzw. Wegbewegung stattgefunden hat. Der Auslenkungsbetrag ist hierbei der maximale Abstand des bewegten Teillaserstrahls zu seiner Ausgangsposition. Der Auslenkungsbetrag wird analog zum Abstand der verschiedenen Teillaserstrahlen entlang der Trennlinie gemessen.

Der Auslenkungsbetrag ist kleiner oder gleich dem Abstand zweier benachbarter Teillaserstrahlen. Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein erster Teillaserstrahl durch die Bewegung auf die Ausgangsposition des direkt benachbarten zweiten Teillaserstrahls bewegt wird. Gleichzeitig kann beispielsweise der zweite Teillaserstrahl auf die Ausgangsposition eines benachbarten dritten Teillaserstrahls bewegt werden, usw. Hierdurch wird sichergestellt, dass entlang der gesamten Trennlinie Laserpulse in das Material eingebracht werden, wobei durch die Bewegung von der Ausgangsposition um einen Auslenkbetrag zunächst erreicht wird, dass auch die Lücken zwischen den jeweiligen Teillaserstrahlen in der Ausgangsposition mit Laserpulsen beaufschlagt werden.

Die Teillaserstrahlen werden nach der Auslenkung wieder entlang der Trennlinie in die Ausgangsposition zurückbewegt. Die Zurückbewegung kann beispielsweise mit betragsmäßig derselben Geschwindigkeit wie die vorherige Bewegung von statten gehen. Es kann aber auch sein, dass die Zurückbewegung ein anderes Geschwindigkeitsprofil aufweist.

Der erste Teillaserstrahl kann aber beispielsweise auch lediglich bis zur Hälfte des Abstands zum benachbarten Teillaserstrahlen bewegt werden. Es kann aber auch sein, dass sich die Teillaserstrahlen in Richtung der Trennlinie zwei Drittel des Abstandes bewegen und anschließend nach Zurückkehren in die Ausgangsposition sich entgegen der Trennlinie ein Drittel des Abstandes bewegen. Insbesondere ist eine Bewegung entlang beider Richtungen der Trennungslinie möglich.

Während die Teillaserstrahlen bewegt werden, gibt der Laser Laserpulse ab. Durch die Bewegung ist es so möglich, entlang der Trennlinie die Laserpulse einzubringen. Das Einbringen der Laserpulse kann gleichbedeutend damit sein, dass die Laserpulse vom Material ganz oder teilweise absorbiert werden. Beispielsweise kann dies dazu führen, dass das Material durch die Laserpulse stark erhitzt wird. Dies kann dazu führen, dass sich das erhitzte Material aus dem Gesamtverbund des Materials herauslöst.

Damit kann erreicht werden, dass es zum Erreichen eines Heraustrennens der jeweiligen Kontur aus dem Werkstück nicht mehr notwendig ist, die Kontur mit allen Teillaserstrahlen abzufahren und damit ein Überfahren der Endkontur mit fast allen Teillaserstrahlen nicht mehr auftritt. Entsprechend kann ein besonders effizientes und präzises Trennen erreicht werden, bei dem nur der Bereich der vorgegebenen Trennlinie mit Teillaserstrahlen beaufschlagt werden kann und eine Beschädigung anderer Bereiche des Werkstücks vermieden werden kann.

Es entfällt beispielsweise auch das Überfahren über die Ränder des Materials hinaus, wobei die Werkstückaufnahme beschädigt werden kann. Insgesamt können mit dem Verfahren einzelne Bauteile auf dem Werkstück, beispielsweise auf einem Silizium-Wafer bearbeitet werden, ohne dass der komplette Wafer auf einmal bearbeitet werden muss. Somit wird insgesamt die Flexibilität bezüglich unterschiedlicher Bauteilgeometrien auf dem Material erhöht.

Wenn die gesamte Trennlinie gleichzeitig mit einem Bündel an Teillaserstrahlen beaufschlagt werden kann, ist auch die Bewegung pro Teillaserstrahl, also der Auslenkungsbetrag, deutlich kürzer, als wenn eine Anordnung von Teillaserstrahlen, also die Gesamtheit von Teillaserstrahlen die durch die Strahlteileroptik erzeugt wird, über das komplette Material geführt werden muss. Somit kann eine aufwändige Achs- bzw. Scannerpositionierung und -Ausrichtung entfallen.

Bevorzugt wird die Ausgangsposition nach Durchführung mindestens einer Bewegung der Teillaserstrahlen von der Ausgangsposition um einen Auslenkungsbetrag weg und wieder zurück in die Ausgangsposition um einen Verschiebungsbetrag entlang der Trennlinie verschoben und die Bewegung der Teillaserstrahlen wird erneut ausgeführt. Diese Ausgestaltung wird bevorzugt gewählt, wenn das Bündel der Teillaserstrahlen nicht die gesamte Trennlinie überdecken kann und die Trennung entlang der Trennlinie entsprechend nach und nach durchgeführt werden muss. Der Verschiebungsbetrag entspricht dabei bevorzugt der in Trennlinienrichtung liegenden Ausdehnung des Bündels der Teillaserstrahlen.

Mit anderen Worten wird die durch das Bündel der mit der Weg- und Zurückbewegung beaufschlagten Teillaserstrahlen vorgegebene gleichzeitige Bearbeitungsbreite als Verschiebungsbetrag verwendet, so dass die gleichzeitigen Bearbeitungsbreiten nacheinander nebeneinander gesetzt werden. Dadurch findet ein Bearbeiten beziehungsweise Trennen des Werkstücks entlang der Trennlinie zunächst in einer ersten Bearbeitungsbreite statt und nach Abschluss des Trennens dieses der Bearbeitungsbreite entsprechenden Abschnitts der Trennlinie wird das Bündel an Teillaserstrahlen um den Verschiebungsbetrag verschoben, so dass hier wiederum ein Trennen in Bearbeitungsbreite stattfinden kann.

Bevorzugt ist es jedoch, wenn jede aus dem Werkstück herauszutrennende Struktur mit einer Bearbeitungsbreite des Bündels an Teillaserstrahlen ohne Verschiebung herausgetrennt werden kann. Dazu wird die Anzahl der Teillaserstrahlen sowie deren Abstände zueinander bevorzugt so angepasst, dass eine gleichzeitige Bearbeitung der gesamten für die jeweilige Struktur wesentlichen Länge erreicht werden kann. Mit anderen Worten wird bevorzugt versucht, beispielsweise eine Seite eines Chips gleichzeitig zu schneiden.

Bevorzugt wird die Bewegung der Teillaserstrahlen von der Ausgangsposition um einen Auslenkungsbetrag weg und wieder zurück in die Ausgangsposition periodisch durchgeführt.

Die periodische Bewegung bedeutet, dass die Teillaserstrahlen ausgehend von ihrer Ausgangsposition ausgelenkt werden und in einem festen zeitlichen Abstand wieder zur Ausgangsposition zurückkehren. Insbesondere kann dies bedeuten, dass die Auslenkung entlang der Trennlinie erfolgt und die Teillaserstrahlen nach Erreichen des Auslenkungsbetrags abermals in die Ausgangsposition zurückkehren und danach eine Auslenkung in die entgegengesetzte Richtung entlang der Trennlinie erfolgt und die Teillaserstrahlen nach Erreichen des Auslenkungsbetrags abermals in die Ausgangsposition zurückkehren. Es kann aber auch sein, dass die periodische Bewegung zwischen der Ausgangsposition eines Teillaserstrahls und der Ausgangsposition eines benachbarten Teillaserstrahls stattfindet.

Mit anderen Worten führen die Teillaserstrahlen ausgehend von der Ausgangsposition eine Wobbelbewegung, bevorzugt eine periodische Wobbelbewegung, entlang der Trennlinie aus. Die maximale Auslenkung der Teillaserstrahlen durch die Bewegung kann in der Größenordnung des Abstandes der Teillaserstrahlen, bevorzugt gleich dem Abstand der Teillaserstrahlen sein.

Wie oben bereits beschrieben hat dies zur Folge, dass zwei benachbarte Teillaserstrahlen innerhalb der Bewegungsperiode denselben Ort des Materials überstreichen, sodass eine lückenlose Bearbeitung des Materials entlang der Trennungslinie möglich ist.

Insbesondere kann dies auch bedeuten, dass benachbarte Teillaserstrahlen über die Ausgangsposition des benachbarten Teillaserstrahls hinausfahren.

Bevorzugt werden alle Teillaserstrahlen in die gleiche Fokusebene fokussiert.

Damit wird erreicht, dass alle geometrischen Fokuszonen in Teillaserstrahlrichtung den gleichen Abstand zur Oberfläche aufweisen. Beispielsweise können alle Teillaserstrahlen genau auf die Oberfläche fokussiert werden. Es kann aber auch sein, dass alle Teillaserstrahlen 10 pm unterhalb der Oberfläche eingebracht werden. Es kann aber auch sein, dass alle Teillaserstrahlen unabhängig von einer Oberflächentopologie des Materials in einer Ebene liegen.

Insbesondere kann es sein, dass alle Teillaserstrahlen innerhalb einer charakteristischen Länge der Teillaserstrahlen zur Oberfläche eingebracht werden. Die charakteristische Länge kann hier beispielsweise die Länge sein, innerhalb derer sich die Intensität des Laserstrahls oder des zentralen Maximums des Laserstrahls halbiert. Insbesondere kann dies die Rayleigh-Länge eines Gauß-förmigen Strahls sein. Dies hat den Vorteil, dass der Trennvorgang und die Abtragstiefe gut kontrollierbar sind und eine gleichmäßige Trennungskante entsteht.

Bevorzugt führen alle Teillaserstrahlen gleichzeitig die gleiche Bewegung durch.

Auf diese Weise kann sowohl ein gleichmäßiger Materialabtrag als auch ein einfacher Aufbau der zur Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Vorrichtung erreicht werden.

Um eine präzise Trennung des Werkstücks zu erreichen, folgt die Bewegung der Teillaserstrahlen bevorzugt der Trennlinie. Insbesondere ist bevorzugt bei einer geraden Trennlinie die Bewegung der Teillaserstrahlen eine der geraden Form der Trennlinie folgende lineare Auslenkung und bei einer gebogenen Trennlinie ist die Auslenkung der Teillaserstrahlen bevorzugt eine der gebogenen Form der Trennlinie folgende Auslenkung. Mit anderen Worten liegen die Teillaserstrahlen bevorzugt immer auf der Trennlinie, auch während der Durchführung ihrer Wobbelbewegung.

Dies kann bedeuten, dass die Trennlinie insbesondere nicht gekrümmt ist, also keine geometrische Krümmung aufweist. Die Teillaserstrahlen können nur entlang der Trennlinie bewegt werden, daher findet eine lineare Auslenkung statt, wenn die Teillaserstrahlen über eine gerade Trennlinie geführt werden. Insbesondere bedeutet dies, dass die Auslenkung ebenfalls entlang einer Geraden stattfindet und somit eine lineare Auslenkung ist.

Bevorzugt wird die Bewegung der Teillaserstrahlen mit der Repetitionsrate des den Laserstrahl bereitstellenden Lasers korreliert, um einen gleichmäßigen Materialabtrag zu gewährleisten.

Entsprechend kann bei einer konstanten Geschwindigkeit der Bewegung der Teillaserstrahlen die Repetitionsrate bzw. Pulsrate des Lasers so gewählt werden, dass die Trennlinie lückenlos überstrichen wird. Beispielsweise kann dies bedeuten, dass bei einer Bewegungsgeschwindigkeit von 5 pm/ps und einem Fokusdurchmesser von 10 pm die Repetitionsrate 1 MHz betragen muss. Dadurch ist gewährleistet, dass der Teillaserstrahl bei seiner Bewegung jeden Punkt der Trennlinie überstreicht und Laserpulsenergie einbringt. Insbesondere kann dies aber auch bedeuten, dass die Repetitionsrate deutlich schneller gewählt wird, so dass die Fokuszonen aufeinanderfolgend eingebrachter Laserpulse desselben Teillaserstrahls überlappen, also der Abstand aufeinanderfolgend eingebrachter Laserpulse kleiner als der Fokusdurchmesser oder der Durchmesser der Fokuszone ist.

Ist die Bewegungsgeschwindigkeit hingegen nicht konstant, so kann die Repetitionsrate oder die Pulsrate an die Geschwindigkeit der Bewegung angepasst werden. Beispielsweise können bei einer Sinus-förmigen Auslenkung entlang der Trennlinie bei der Bewegung im Amplitudenmaximum, wo die Geschwindigkeit der Bewegung besonders klein ist, wenige Laserpulse eingebracht werden, während bei den Nulldurchgängen der Bewegung, wo die Bewegungsgeschwindigkeit groß ist, besonders viele Laserpulse eingebracht werden müssen. Beispielsweise kann somit die Pulsrate proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit sein.

Somit ist es möglich, die Laserenergie der Teillaserstrahlen gleichmäßig verteilt entlang der Trennlinie einzubringen, sodass ein gleichmäßiger Materialabtrag gewährleistet ist. Insbesondere drückt sich ein gleichmäßiger Materialabtrag dadurch aus, dass die Abtragstiefe entlang der Trennlinie im Wesentlichen gleich groß ist (sofern die Materialoberfläche eben ist). Der Eingangslaserstrahl und/oder die Teillaserstrahlen können beim Durchlauf durch ein doppelbrechendes Polarisatorelement in zwei zueinander orthogonale Polarisationskomponenten zerlegt werden.

Unter Doppelbrechung wird die Fähigkeit eines optischen Materials verstanden, den einfallenden Laserstrahl in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teillaserstrahlen zu trennen. Dies geschieht aufgrund unterschiedlicher Brechungsindizes des optischen Materials in Abhängigkeit von der Polarisation und dem Einfallswinkel des Lichts relativ zur optischen Achse des optischen Materials.

Im Sinne dieser Anmeldung werden unter senkrecht zueinander polarisierten Teillaserstrahlen linear polarisierte Teillaserstrahlen verstanden, deren Polarisationsrichtungen und einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet sind. Unter senkrecht zueinander polarisierten Teillaserstrahlen werden aber auch zirkular polarisierte Teillaserstrahlen mit entgegengesetztem Drehsinn verstanden, d.h. zwei links bzw. rechts zirkular polarisierte Teillaserstrahlen. Die Umwandlung von linear polarisierten Teillaserstrahlen mit senkrecht zueinander ausgerichteten Polarisationsrichtungen in zirkular polarisierte Teillaserstrahlen mit entgegengesetztem Drehsinn kann z.B. mit Hilfe einer geeignet orientierten Verzögerungsplatte (A/4-Platte) erfolgen.

Die vom doppelbrechenden Polarisationselement nach Polarisationskomponenten zerlegten auslaufenden Laserstrahlen können einen Winkelversatz und/oder einen Ortsversatz zueinander aufweisen.

Auch dies lässt sich mit der Anisotropie der Brechungsindizes für verschiedene Polarisationsrichtungen des optischen Materials des Polarisationselements begründen.

Beispielsweise können die Teillaserstrahlen nach Durchlauf durch das doppelbrechende Polarisationselement einen Winkelversatz aufweisen. Dies bedeutet, dass der Teillaserstrahl mit einer ersten Polarisation hinter dem doppelbrechenden Polarisationselement nicht parallel zum Teillaserstrahl mit einer zweiten Polarisation verläuft.

Zur Erzeugung des Winkelversatzes (ohne Ortsversatz) kann das doppelbrechende Polarisatorelement eine Strahlaustrittsfläche aufweisen, die unter einem Winkel zur Strahleintrittsfläche geneigt ist. Die optische Achse des doppelbrechenden Kristalls ist in diesem Fall typischerweise parallel zur Strahleintrittsfläche ausgerichtet. Die beiden Teillaserstrahlen treten in diesem Fall an der Strahlaustrittsfläche an demselben Ort und mit einem definierten Winkelversatz aus dem doppelbrechenden Kristall aus. Beispielsweise können die Teillaserstrahlen nach Durchlauf durch das doppelbrechende Polarisationselement einen Ortsversatz aufweisen. Dies bedeutet, dass der Teillaserstrahl mit der ersten Polarisation hinter dem doppelbrechenden Polarisationselement parallel zum Teillaserstrahl mit der zweiten Polarisation verläuft. Allerdings sind beide Teillaserstrahlen parallel zueinander verschoben, sodass es einen endlichen Abstand zwischen beiden Teillaserstrahlen gibt.

Zur Erzeugung des Ortsversatzes (ohne Winkelversatz) kann das doppelbrechende Polarisatorelement beispielsweise parallel ausgerichtete, in der Regel plane Strahleintritts- und Strahlaustrittsflächen aufweisen. Die optische Achse des doppelbrechenden Kristalls ist in diesem Fall typischerweise unter einem Winkel zur Strahleintrittsfläche ausgerichtet. Trifft der Eingangslaserstrahl senkrecht auf die Strahleintrittsfläche, wird an der Strahlaustrittsfläche ein reiner Ortsversatz erzeugt.

Die Abstände der einzelnen Teillaserstrahlen mit unterschiedlicher Polarisation können über das Polarisationselement festgelegt werden, beispielsweise bei der Herstellung oder durch Orientierung der optischen Achse des Kristalls zum einfallenden Laserstrahl.

Die nebeneinander und beabstandet voneinander entlang der Trennlinie angeordneten Teillaserstrahlen können eine alternierende Polarisation aufweisen.

Die Polarisation ist alternierend, wenn benachbarte Teillaserstrahlen eine zueinander orthogonale Polarisation aufweisen. Beispielsweise ist die Polarisation alternierend, wenn ein erster Teillaserstrahl rechts zirkular polarisiert ist, ein zweiter Teillaserstrahl links zirkular polarisiert ist, ein dritter Teillaserstrahl rechts zirkular polarisiert ist usw. Beispielsweise ist die Polarisation alternierend, wenn ein erster Teillaserstrahl entlang der Trennlinie polarisiert ist, ein zweiter Teillaserstrahl orthogonal zur Trennlinie polarisiert ist, ein dritter Teillaserstrahl entlang der Trennlinie polarisiert ist usw.

Wird ein Laserstrahl, der z.B. von einem Single-Mode Laser erzeugt wird und ein Gauß-förmiges Strahlprofil aufweist, in zwei oder mehr Teillaserstrahlen aufgeteilt und die Teillaserstrahlen werden zumindest teilweise überlagert, kann dies zu unerwünschten Interferenz-Effekten führen, wenn die Teillaserstrahlen die gleiche oder eine ähnliche Polarisation aufweisen. Daher können bei der Fokussierung der Teillaserstrahlen die Fokuszonen bzw. die Fokusquerschnitte nicht beliebig nahe beieinander liegen, so dass die Teillaserstrahlen in der Regel an voneinander beabstandeten Fokuszonen auf dem Werkstück fokussiert werden. Bei der Nutzung von Teillaserstrahlen, die senkrecht aufeinander stehende Polarisationszustände aufweisen, kommt es bei der (teilweisen) Überlagerung nicht zu Interferenzeffekten der Laserstrahlung aus unterschiedlichen Orts- oder Winkelbereichen, sofern der Polarisationszustand der jeweiligen Teillaserstrahlen einheitlich über den gesamten relevanten Strahlquerschnitt bzw. die jeweilige Fokuszone ist. Die Polarisation eines jeweiligen Teillaserstrahls sollte daher ortsabhängig über den Strahlquerschnitt bzw. über die Fokuszone möglichst wenig variieren. In diesem Fall können die Fokuszonen beliebig nahe aneinander liegen, sich teilweise oder ggf. vollständig überlappen und sogar homogene Fokuszonen ausbilden, und zwar sowohl transversal, d.h. senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Teillaserstrahlen, als auch longitudinal, d.h. in Ausbreitungsrichtung der Teillaserstrahlen.

Bevorzugt umfasst die Strahlteileroptik eine diffraktive Strahlteileroptik und/oder ein diffraktives optisches Element und/oder ein System aus Mikrolinsenarrays.

Die Strahlteileroptik kann beispielsweise in Form eines diffraktiven optischen Elements ausgebildet sein. Es kann sich aber auch um eine andere Art von Strahlteileroptik handeln, beispielsweise um eine geometrische Strahlteileroptik. Die Strahlteileroptik kann im Strahlengang des in die Bearbeitungsoptik eintretenden Laserstrahls vor dem Polarisatorelement angeordnet sein und mehrere Eingangslaserstrahlen erzeugen, die an dem Polarisatorelement jeweils in ein Paar von senkrecht zueinander polarisierten Teillaserstrahlen aufgeteilt werden. Auch der umgekehrte Fall ist möglich, d.h. die Strahlteileroptik kann im Strahlengang nach dem doppelbrechenden Polarisatorelement angeordnet sein. In diesem Fall wird aus dem Paar von Teillaserstrahlen, das von dem Polarisatorelement erzeugt wird, mittels der Strahlteileroptik eine Mehrzahl von Paaren von Teillaserstrahlen erzeugt, deren Fokuszonen sich insbesondere wie weiter oben beschrieben entlang einer Vorzugsrichtung teilweise überlappen können. Beispielsweise kann eine Strahlteileroptik ein diffraktives optisches Element oder eine Mikrolinsenarray-Optik zur transversalen Strahlteilung sein. Die Strahlteileroptik kann auch ein Mikrolinsenarray, bevorzugt ein System aus Mikrolinsenarrays umfassen.

Mikrolinsenarrays umfassen Anordnungen von mehreren Mikrolinsen. Mikrolinsen sind hierbei kleine Linsen, insbesondere Linsen mit einem typischen Abstand von Linsenmitte zu Linsenmitte („Pitch“) von 0,1 bis 10 mm bevorzugt 1 mm, wobei jede Einzellinse der Anordnung die Wirkung einer normalen, makroskopischen Linse aufweisen kann. Mikrolinsenarrays können in ihrer Gesamtheit als Strahlteilerwirken. Die Anzahl an Teillaserstrahlen wird durch die Auslegung des diffraktiven optischen Elements bzw. der Strahlteileroptik in Kombination mit dem Polarisationselement festgelegt. Die Abstände der einzelnen Teillaserstrahlen zueinander werden ebenfalls durch die Auslegung des diffraktiven optischen Elements festgelegt.

Bevorzugt wird die Bewegung der Teillaserstrahlen durch eine Bewegung mindestens eines Teils der Bearbeitungsoptik erzeugt, wobei die Bewegung besonders bevorzugt von Mikrolinsenarrays eines Systems aus Mikrolinsenarrays erzeugt wird und/oder von einer Umpositionierungsoptik erzeugt wird.

Beispielsweise kann die Bearbeitungsoptik eine zusätzliche Linsenoptik aufweisen, welche die Teillaserstrahlen, die von der Strahlteileroptik zur Verfügung gestellt werden, in eine optische Ebene abbildet. Von dort aus werden die Teillaserstrahlen mit der Fokussieroptik in das Werkstück abgebildet. Die Linsenoptik umfasst in Strahlausbreitungsrichtung erst eine erste Linse und schließlich eine zweite Linse, wobei die besagte optische Ebene zwischen der zweiten Linse und der Fokussieroptik angeordnet ist.

In der genannten optischen Ebene kann eine Umpositionierungsoptik angeordnet sein, wobei durch die Umpositionierungsoptik die Teillaserstrahlen wiederholt entlang der Trennlinie von ihrer Ausgangsposition um einen Auslenkungsbetrag wegbewegt werden und anschließend entlang der Trennlinie in die Ausgangsposition zurückbewegt werden.

Die Umpositionierungsoptik kann beispielsweise eine Scannerspiegel, zum Beispiel ein Piezospiegel oder ein Galvanoscanner, sein. Die Umpositionierungsoptik kann auch einen akustooptischen Deflektor umfassen oder ein Polygonrad oder zwei kontinuierlich gedrehte Keilplatten, deren Rotationsfrequenz der Frequenz der Umpositionierung entspricht, sein.

Es ist aber auch möglich, dass zur Bewegung der Teillaserstrahlen ein Teil der Bearbeitungsoptik bewegt wird, insbesondere der Linsenoptik bewegt wird, insbesondere die zweite Linse bewegt wird. Die Linse wird hierbei in der Ebene senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung bewegt, so dass die Ablenkung der Teillaserstrahlen in der Ebene senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung auf oder in dem Werkstück bewirkt wird.

Insbesondere können zur Bewegung der Teillaserstrahlen auch Teile der Mikrolinsenarrayoptik bewegt werden. Dabei kann es genügen, wenn in dem System aus Mikrolinsenarrays einzelne Mikrolinsenarrays bewegt werden. Die Bewegungsamplitude des Teils der Bearbeitungsoptik, insbesondere des bewegten Mikrolinsenarrays oder der Umpositionierungsoptik definiert somit den Auslenkungsbetrag entlang der Trennlinie. Ist der Teil der Bearbeitungsoptik oder der Umpositionierungsoptik nicht ausgelenkt, so wird durch die Abbildung der Teillaserstrahlen auf das Material die Ausgangsposition der Teillaserstrahlen auf dem Material festgelegt.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1A eine schematische Darstellung eines bekannten Verfahrens zum Trennen eines

Werkstücks;

Figur 1 B eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Trennen eines Werkstücks gemäß der vorliegenden Offenbarung;

Figur 2A, B, C schematische Darstellungen zur Erläuterung der Abstandsbestimmung der Teillaserstrahlen;

Figur 3A, B schematische Darstellungen der Zeitabhängigkeit beim Einbringen der

Teillaserstrahlen;

Figur 4 eine schematische Darstellung der polarisierenden Strahlteileroptiken;

Figur 5A, B, C schematische Darstellungen verschiedener Möglichkeiten zur Erzeugung von Teillaserstrahlen mit orthogonaler Polarisation, sowie optische Anordnung von Strahlteilungs- und Wobbelelementen und zugehörigen Optiken zur Abbildung auf das Werkstück;

Figur 6 eine schematische Darstellung des Verfahrens mit Teillaserstrahlen mit orthogonaler Polarisation; und

Figur 7 eine weitere Darstellung des Verfahrens mit Teillaserstrahlen mit orthogonaler Polarisation.

Detaillierte Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.

In Figur 1 A ist schematisch ein bekanntes Verfahren zum Trennen eines Werkstücks 1 gezeigt. Das Werkstück 1 wird dabei mit Hilfe von Teillaserstrahlen 26, die mit einer hier nicht gezeigten Strahlteileroptik aus einem oder mehreren einfallenden Laserstrahlen erzeugt werden, getrennt. Hierfür werden die verschiedenen Teillaserstrahlen 26 entlang der gewünschten Trennlinie 10 in das Werkstück 1 eingebracht. Insbesondere können die Werkstücke transparent sein, oder teilweise transparent oder teilweise opak oder vollständig opak für die verwendete Laserwellenlänge sein. Die Laserpulse, welche die eingebrachten Teillaserstrahlen 26 ausbilden und welche im Werkstück 1 zumindest teilweise absorbiert werden, führen zumindest in den jeweiligen Fokuszonen 24 der Teillaserstrahlen 26 zu einem Erhitzen des Materials des Werkstücks 1 , sodass in diesen Bereichen das erhitzte Material beispielsweise durch Sublimation oder Heraustreiben von geschmolzenem Material, alternativ durch einen photomechanischen Abtrag beziehungsweise Spallation herausgelöst wird. Dadurch findet ein Materialabtrag statt, der schließlich zu einem Trennen des Werkstücks 1 führt.

Um einen gleichmäßigen Materialabtrag entlang der Trennlinie 10 zu gewährleisten, werden in den bekannten Verfahren die Teillaserstrahlen 26 beispielsweise mit einem Scannersystem oder einem Achssystem relativ zu dem zu trennenden Werkstück 1 entlang der Trennlinie 10 verschoben, um eine gesamte Verschiebung 3 zu erreichen.

Insbesondere werden die Teillaserstrahlen 26 so verschoben, dass jeder Teillaserstrahl 26 die gesamte Trennlinie 10 überstreicht. Dies hat zur Folge, dass beispielsweise ein Teillaserstrahl 26 erst das Ende der Trennlinie 10 erreicht, wenn ein anderer Teillaserstrahl 26 bereits über das Werkstück 1 hinaus gefahren ist. Mit anderen Worten überstreichen die Teillaserstrahlen 26 nicht nur den vorgesehenen Bereich der Trennlinie 10, sondern zumindest eine Anzahl der Teillaserstrahlen 26 - üblicher weise alle bis auf einen - werden weiter verschoben, als es die eigentliche Trennlinie 10 erfordert, um entsprechend ein Einwirken aller Teillaserstrahlen 26 entlang der Trennlinie 10 zu erreichen. So kann es durch das Überfahren des eigentlich gewünschten Endes der Trennlinie 10 zu unerwünschten Effekten kommen, wie beispielsweise einer Beschädigung der Werkstückaufnahme. In Figur 1 B ist hingegen das vorgeschlagene Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die verschiedenen Teillaserstrahlen 26 werden beim Durchgang eines Laserstrahls durch eine (später beispielsweise in der Figur 5A schematisch gezeigten) Strahlteileroptik erzeugt. Jeder der Teillaserstrahlen 26 wird mit einer (ebenfalls später beispielsweise in Figur 5A gezeigten) Fokussieroptik auf die Oberfläche und/oder in das Volumen des Werkstücks 1 fokussiert. Alternativ können auch mehrere oder alle der Teillaserstrahlen 26 mit einer einzigen Fokussieroptik auf die Oberfläche oder in das Volumen des Werkstücks 1 fokussiert werden.

Hierbei werden die Teillaserstrahlen 26 nebeneinander und voneinander beanstandet entlang der Trennlinie 10 angeordnet. Insbesondere sind die Teillaserstrahlen 26 so weit voneinander beanstandet, dass es nicht zu Interferenzeffekten zwischen den verschiedenen Teillaserstrahlen kommt. Mit anderen Worten überlappen die Fokuszonen 24 der benachbarten Teillaserstrahlen 26 nicht.

Durch das Einbringen eines Teillaserstrahls 26 in die Fokuszone 24 wird, in Abhängigkeit von der eingebrachten Laserleistung, zunächst nur ein Teil des Werkstücks 1 abgetragen, so dass unterhalb der Fokuszone 24 des Teillaserstrahls 26 Material des Werkstücks 1 verbleibt.

Die Teillaserstrahlen 26, werden nun in ihrer Ausgangsposition in das Werkstück 1 eingebracht und anschließend entlang der Trennlinie 10 ausgelenkt. Der Betrag der Auslenkung 30 ist hierbei kleiner oder gleich dem Abstand zweier benachbarter Teillaserstrahlen 26. Anschließend werden die Teillaserstrahlen entlang der Trennlinie 10 wieder die Ausgangsposition zurückbewegt. Mit anderen Worten werden die Teillaserstrahlen 26 ausgehend von der Ausgangsposition so hin und her bewegt, dass der jeweilige Teillaserstrahl 26 höchstens in eine Überlappung mit der Ausgangsposition des jeweils direkt benachbarten Teillaserstrahls 26 kommt.

Insbesondere kann diese hin und her Bewegung periodisch sein. Eine solche hin und her Bewegung der Teillaserstrahlen kann auch als Wobbelbewegung bezeichnet werden.

Während die Teillaserstrahlen 26 bewegt werden, werden die den jeweiligen Teillaserstrahl 26 ausbildenden Laserpulse so in das Werkstück 1 eingebracht, dass sie einen Energieeintrag entlang der Trennlinie 10 erreichen. Somit ist ein gleichmäßiger Materialabtrag sichergestellt.

Figur 2A zeigt eine Skizze zur Verdeutlichung der Abstandsbestimmung der Teillaserstrahlen 26 zueinander. Hierbei wird angenommen, dass die Oberfläche 12 des Werkstücks 1 eine Krümmung aufweist oder uneben ist. Die Abstandsbestimmung ist aber analog für flache Oberflächen 12 durchzuführen. Im Allgemeinen weisen die Wafer bei dem bevorzugten Einsatz des Verfahrens in der Waferbearbeitung jedoch kaum Krümmungen auf.

Eine Strahlteileroptik teilt den Laserstrahl 2 in diesem Falle in einen ersten Teillaserstrahl 260 und einen zweiten Teillaserstrahl 262. Der erste Teillaserstrahl 260 verläuft im Wesentlichen parallel zu dem zweiten Teillaserstrahl 262, wobei die Fokuszone 22 des ersten Teillaserstrahls 260 im Volumen des Werkstücks 1 liegt und die Fokuszone 24 des zweiten Teillaserstrahls 262 auf der Oberfläche 12 des Werkstücks 1 liegt. Für die Abstandsbestimmung der beiden Teillaserstrahlen ist lediglich der direkte Abstand L der Teillaserstrahlen 260, 262 relevant, wobei der Abstand L zwischen den Strahlachsen des ersten und zweiten Teillaserstrahls gemessen wird.

Figur 2B zeigt die Situation der Figur 2A in Draufsicht. Die beiden Teillaserstrahlen 260 und 262 werden beabstandet und nebeneinander entlang der Trennlinie 10 in das Werkstück 1 eingebracht. Aus der Vogelperspektive ist die Wölbung der Oberfläche 12 des Werkstücks 1 nicht zu sehen, so dass sich für die Bestimmung des Abstands L der beiden Teillaserstrahlen 260, 262 die direkte geometrische Verbindung der beiden Strahlachsen der Teillaserstrahlen 260 und 262 eignet.

In Figur 2C ist eine weitere Seitenansicht des Verfahrens gezeigt, insbesondere ist gezeigt, dass eine Vielzahl von Teillaserstrahlen 26 in das Werkstück 1 eingebracht werden können. Die Teillaserstrahlen 26 sind alle in die gleiche Fokusebene fokussiert. Dies bedeutet, dass alle Fokuszonen in einer Ebene liegen. Die Fokusebene ist hier gegeben durch die Oberfläche 12 des Werkstücks 1 .

In Figur 2D sind verschiedene dreidimensionale Fokusverteilungen der Strahlteileroptik gezeigt, wobei die Intensitätsmaxima der Teillaserstrahlen sowohl auf der Oberfläche, als auch in dem Volumen des Werkstücks liegen. Der Laserstrahl fällt von der negativen z-Richtung auf die Oberfläche 12 des Werkstücks bei z=0, wobei das Volumen des Materials in dem positiven z- Bereich liegt.

In Figur 3A ist eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs einer möglichen Bewegung und Auslenkung vom Teillaserstrahlen 260, 262, 264 während der hin und her Bewegung gezeigt.

Diese Teillaserstrahlen 260, 262, 264 werden beispielsweise durch eine Strahlteileroptik erzeugt und mithilfe einer Fokussieroptik in das Werkstück 1 oder auf die Oberfläche 12 des Werkstücks 1 fokussiert. In der gezeigten Ausführungsform sind die Teillaserstrahlen gleichmäßig zueinander beanstandet, d.h. der Abstand L zwischen zwei benachbarten Teillaserstrahlen 26 ist immer, also zu jeder Zeit, gleich groß.

Des Weiteren erstreckt sich die x-Achse des Diagramms entlang der Trennlinie 10, wohingegen die y-Achse die Zeitachse t darstellt. Der erste Teillaserstrahl 260 wird in das Werkstück 1 fokussiert, sodass die Laserpulse beispielsweise eines Ultrakurzpulslasers in der Fokuszone 24 des ersten Teillaserstrahls 260 einen Materialabtrag in dem Werkstück 1 herbeiführen. Dies kann beispielsweise durch einen Mechanismus geschehen, der als Laserablation oder Laserbohren oder Laserschneiden bekannt ist. Durch jeden Puls oder jeden Pulszug des gepulsten Lasers wird ein bestimmter Materialabtrag erreicht.

Die folgende Beschreibung wird explizit für den ersten Teillaserstrahl 260 vorgenommen, sie gilt für die anderen Teillaserstrahlen 262, 264 jedoch analog. Der erste Teillaserstrahl 260 wird von seiner Ausgangsposition X01 zunächst entlang der Trennlinie 10 ausgelenkt, und zwar um den Auslenkungsbetrag 300. Während der Teillaserstrahl 260 ausgelenkt wird, werden vom gepulsten Laser beispielsweise kontinuierlich Pulse abgegeben. Dadurch werden auf der Strecke zwischen der Ausgangsposition X01 und dem Punkt, in dem der Auslenkungsbetrag 300 erreicht ist, beispielsweise drei Laserpulse in das Werkstück 1 eingebracht. Danach wird der erste Teillaserstrahl 260 wieder zurück in seine Ausgangsposition X01 bewegt, sodass beim Erreichen der Ausgangsposition X01 insgesamt fünf Laserpulse in das Werkstück 1 eingebracht wurden. Anschließend wird der Teillaserstrahl 262 entlang Trennlinie 10 in der entgegengesetzten Richtung bewegt, bis ein Auslenkungsbetrag 302 erreicht ist. Der Auslenkungsbetrag 302 ist in der Figur vom Auslenkungsbetrag 300 verschieden, sodass die Bewegung insbesondere asymmetrisch ist. Jedoch findet die Auslenkung stets entlang der Trennlinie 10 statt. Bis zu dem Umkehrpunkt an dem der Auslenkungsbetrag 302 erreicht ist, wurden dann insgesamt neun Laserpulse in das Werkstück 1 eingebracht. Anschließend wird der Teillaserstrahl 260 wieder entlang der Trennlinie 10 in die Ausgangsposition X01 gebracht, wobei weitere vier Laserpulse in das Werkstück 1 eingebracht werden.

Die Bewegung im ersten Teil der Bewegung, in dem die Laserpulse in der Figur rechts von der Ausgangsposition eingebracht wurden, wurde mit einer ersten Geschwindigkeit vorgenommen. Die Bewegung im zweiten Teil der Bewegung, in dem die Laserpulse in der Figur links von der Ausgangsposition eingebracht wurden, wurde mit einer zweiten Geschwindigkeit vorgenommen. Insbesondere können diese Bewegungen auch mit einem Geschwindigkeitsprofil angefahren werden - beispielsweise können sägezahn-förmige Kurven, oder Sinus-förmige Kurven, oder Cosinus-förmige Kurven, oder Dreieckskurven verwendet werden.

Die Pulsrate des gepulsten Lasers kann hierbei angepasst werden, sodass von jedem Teillaserstrahl 26 auf der Trennlinie 10 die Pulse gleichmäßig in das Werkstück 1 eingebracht werden, wodurch ein gleichmäßiger Materialabtrag stattfindet. Insbesondere kann die Bewegungsgeschwindigkeit hierbei auch an den Auslenkungsbetrag angepasst werden, sodass pro Auslenkungsbetrag stets gleich viele Laserpulse in das Werkstück 1 eingebracht werden.

Der Teillaserstrahl 260 wird zusammen mit dem zweiten Teillaserstrahl 262 und im dritten Teillaserstrahl 264 in das Werkstück 1 eingebracht. Zur Startzeit T0 befinden sich alle Teillaserstrahlen in ihren Ausgangspositionen X01 , X02 und X03. Danach werden alle Teillaserstrahlen um den Auslenkungsbetrag 300 entlang der Trennlinie 10 verschoben, anschließend in die Ausgangsposition zurückgeführt, anschließend entlang der Trennlinie 10 in der entgegengesetzten Richtung um den Auslenkungsbetrag 302 verschoben und schließlich wieder in die Ausgangspositionen zurückgeführt. Der Abstand L der Teillaserstrahlen ist hierbei stets gleich, so dass die Bewegung der Teillaserstrahlen entlang der Trennlinie 10 auch gleich ist.

Die Auslenkungsbeträge 300, 302 entlang der Trennlinie 10 können hierbei so gewählt werden, dass deren Summe genau dem Abstand der Teillaserstrahlen entspricht. Dadurch wird sichergestellt, dass benachbarte Teillaserstrahlen denselben Punkt auf der Trennlinie 10 überstreichen. Beispielsweise überstreicht der zweite Teillaserstrahl 262 bei seiner maximalen Auslenkung um den Auslenkungsbetrag 302 entlang der Trennlinie 10 denselben Punkt auf der Trennlinie 10, den der erste Teillaserstrahl 260 bei seinem maximalen Auslenkungsbetrag 300 entlang der Trennlinie 10 erreicht. Dasselbe gilt analog für die beiden Teillaserstrahlen 262 und 264. Da benachbarte Teillaserstrahlen denselben Punkt der Trennlinie 10 überstreichen ist somit ein gleichmäßiger Materialabtrag sichergestellt.

In Figur 3B sind die eingebrachten Laserpulse der verschiedenen Teillaserstrahlen 260, 262, 264 gezeigt aus der Vogelperspektive auf dem Werkstück 1 gezeigt. Es ist deutlich zu sehen, dass entlang der Trennlinie 10 kein Punkt nicht von den Teillaserstrahlen überstrichen wurde, sodass ein gleichmäßiger Materialabtrag gewährleistet ist.

Benachbarte Teillaserstrahlen 260, 262, 264 können nicht in beliebig kleinem Abstand zueinander in das Werkstück 1 eingebracht werden, sofern die benachbarten Teillaserstrahlen dieselbe Polarisation aufweisen. Dies liegt an auftretenden Interferenzeffekten, durch die sich die benachbarten Teillaserstrahlen lokal teilweise gegenseitig aufheben (destruktive Interferenz) bzw. verstärken (konstruktive Interferenz) könnten. Weisen hingegen benachbarte Teillaserstrahlen unterschiedliche, insbesondere orthogonale, Polarisationen zueinander auf, dann können die Teillaserstrahlen nicht miteinander interferieren. Aus diesem Grund kann der Laserstrahl 2 in verschiedene Polarisationskomponenten aufgespaltet werden und aus diesen Polarisationskomponenten können wiederum die Teillaserstrahlen geformt werden, die dann in das Werkstück 1 eingebracht werden.

In den Figuren 4A, B sind dazu schematisch gezeigte doppelbrechenden Polarisartorelemente 4 gezeigt, mit denen es möglich ist, einen Laserstrahl 2 in verschiedene Polarisationskomponenten zu zerlegen. Die doppelbrechenden Polarisatorelemente 4 können beispielsweise in Form eines doppelbrechenden Kristalls vorgesehen sein. Als Kristall-Material für das Polarisatorelement 4 können unterschiedliche doppelbrechende Materialien verwendet werden, z.B. alpha-BBO (alpha- Bariumborat), YVO4 (Yttrium-Vanadat), kristalliner Quarz, etc.

Das doppelbrechende Polarisatorelement 4 in Figur 4A ist keilförmig ausgebildet, d.h. eine plane Strahleintrittsfläche 40 zum Eintritt eines eintretenden Laserstrahls 2 und eine plane Strahlaustrittsfläche 42 des Polarisatorelements 4 sind unter einem (Keil-)Winkel zueinander ausgerichtet. Die bzw. eine optische Achse 44 des Kristall-Materials ist parallel zur Strahleintrittsfläche 40 ausgerichtet.

Der in das doppelbrechende Polarisatorelement 4 senkrecht zur Strahleintrittsfläche 40 eintretende unpolarisierte oder zirkular polarisiert eintretende Laserstrahl 2 wird an der unter einem Winkel zur Strahleintrittsfläche 40 geneigten Strahlaustrittsfläche 42 in zwei Teillaserstrahlen 26 aufgeteilt, die senkrecht zueinander (s- bzw. p-polarisiert) sind. In Figur 4A ist wie allgemein üblich der s- polarisierte Teillaserstrahl 26 durch einen Punkt gekennzeichnet, während der zweite, p- polarisierte Teillaserstrahl 26 durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet ist. Der erste, p-polarisierte Teillaserstrahl 26 wird beim Austritt aus dem doppelbrechenden Polarisatorelement 4 weniger stark gebrochen als der zweite, s-polarisierte Teillaserstrahl 26, so dass ein Winkelversatz a zwischen dem ersten und dem zweiten Teillaserstrahl 26 auftritt. Der erste und zweite Teillaserstrahl 26 treten hierbei an derselben Stelle an der Strahlaustrittsfläche 42 aus dem doppelbrechenden Polarisatorelement 4 aus, d.h. es wird zwar ein Winkelversatz a, aber kein Ortsversatz zwischen den beiden Teillaserstrahlen 26 erzeugt.

Bei dem in Figur 4B gezeigten Polarisatorelement 4 sind die Strahleintrittsfläche 40 und die

Strahlaustrittsfläche 42 parallel zueinander ausgerichtet und die optische Achse 44 des Kristall- Materials ist unter einem Winkel von 45° zur Strahleintrittsfläche 40 ausgerichtet. Der senkrecht zur Strahleintrittsfläche 40 auftreffende Eingangsstrahl 2 wird in diesem Fall an der Strahleintrittsfläche 2a in einen ersten, ordentlichen Teillaserstrahl 260 und einen zweiten, außerordentlichen Teillaserstrahl 26AO aufgeteilt. Die beiden Teillaserstrahlen 26 treten an der Strahlaustrittsfläche 42 parallel, d.h. ohne einen Winkelversatz, aber mit einem Ortsversatz Ax aus.

Die beiden in Figuren 4A, B dargestellten doppelbrechenden Polarisatorelemente 4 unterscheiden sich somit grundlegend dadurch, dass das in Figur 4A gezeigte Polarisatorelement 4 einen Winkelversatz a (ohne Ortsversatz) und dass das in Figur 4B gezeigte Polarisatorelement 4 einen Ortsversatz Ax (ohne Winkelversatz) erzeugt. Beide Polarisatorelemente 4 können eine Komponente einer Bearbeitungsoptik 6 bilden, die beispielsweise wie in Figur 5A dargestellt ausgebildet sein kann. Es versteht sich, dass die Bearbeitungsoptik 6 auch Polarisatorelemente aufweisen kann, die sowohl einen Ortsversatz Ax als auch einen Winkelversatz a erzeugen, wie dies bei herkömmlichen Prismen-Polarisatoren der Fall ist, die in der Regel zwei doppelbrechende optische Elemente aufweisen.

Figur 5A zeigt eine Bearbeitungsoptik 6, die ein doppelbrechendes Polarisatorelement 4 zur Zerlegung des Laserstrahls 2 in senkrecht zueinander polarisierte Teillaserstrahlen, eine diffraktive Strahlteileroptik 62 zur Erzeugung einer Mehrzahl von Paaren von Teillaserstrahlen 26 unterschiedlicher Polarisation, sowie eine schematisch angedeutete Fokussieroptik 64 zur Fokussierung der Teillaserstrahlen 26 in Fokuszonen 24, umfasst.

Die in Figur 5A dargestellte Bearbeitungsoptik 6 weist eine Fokussieroptik 64 auf, die zur Fokussierung der Teillaserstrahlen 26 auf eine Fokusebene dient, die in Figur 5A an der Oberfläche 12 eines zu bearbeitenden Werkstück 1 liegt.

Anders als in Figur 5A dargestellt ist, kann die Fokusebene aber auch über der Oberfläche 12 oder im Werkstück 1 liegen. Der eintretenden Laserstrahl 2, beispielsweise eines gepulsten Lasers oder Ultrakurzpulslaser, trifft auf das doppelbrechende Polarisatorelement 4, in welchem zwei Teillaserstrahlen 26 erzeugt werden.

Bei der in Figur 5A gezeigten Bearbeitungsoptik 6 ist eine diffraktive Strahlteileroptik 62 im Strahlengang nach dem Polarisatorelement 4 angeordnet. Die diffraktive Strahlteileroptik 62 kann alternativ jedoch auch vor dem Polarisatorelement 4 angeordnet sein. Die in Figur 5A dargestellte Bearbeitungsoptik 6 kann mindestens teilweise relativ zum Werkstück 1 bewegt werden, so dass dadurch eine Bewegung der Teillaserstrahlen 26 entlang der Trennlinie 10 ermöglicht wird.

Bei der in Figur 5A dargestellten Bearbeitungsoptik 6 ist das doppelbrechende Polarisatorelement 4 in einer zur Fokusebene optisch konjugierten Ebene angeordnet. Die optisch konjugierte Ebene ist mit der Fokusebene durch eine Winkel-zu-Orts-Transformation (Fourier-Transformation) verknüpft, die von der Fokussieroptik 64 erzeugt wird. Winkel in der optisch konjugierten Ebene entsprechen Orten in der Fokusebene und umgekehrt. Die beiden mit dem Winkelversatz a aus dem Polarisatorelement 4 austretenden Teillaserstrahlen 26 werden daher mit einem Ortsversatz Ax der beiden Zentren der Fokuszonen 24 in der Fokusebene fokussiert. Der Ortsversatz ist dabei kleiner als der Durchmesser der Fokuszonen 24, so dass die beiden Fokuszonen 24 einander überlappen. Aufgrund des nicht vorhandenen Ortsversatzes der beiden aus dem Polarisatorelement 4 austretenden Teillaserstrahlen 26 sind die beiden Teillaserstrahlen 26 nach dem Durchlaufen der Fokussieroptik 64 parallel und senkrecht zur Fokusebene ausgerichtet.

Die Fokuszonen 24 eines Paares von benachbarten Teillaserstrahlen unterschiedlicher Polarisation werden von jeweils senkrecht zueinander polarisierten Teillaserstrahlen 26 gebildet, die sich teilweise überlappen. Zusätzlich überlappen sich auch die Fokuszonen 24 von jeweils zwei senkrecht zueinander polarisierten Teillaserstrahlen 26 von jeweils zwei unmittelbar benachbarten Paaren. Bei allen in Figur 5A dargestellten Fokuszonen 24 überlappen sich nur senkrecht zueinander polarisierte Teillaserstrahlen 26, so dass keine Interferenzeffekte zwischen den Teillaserstrahlen 26 gleicher Polarisation auftreten. Die auf diese Weise in der Fokusebene erzeugte, im Wesentlichen linienförmige Intensitätsverteilung, erstreckt sich entlang der Trennlinie 10.

Vorteilhaft kann weiterhin der Beugungswinkel des diffraktiven optischen Elements, bzw. der diffraktiven Strahlteileroptik 62, bei ca. 6° liegen, sodass sich ein Abstand zwischen Werkstück und diffraktiver Strahlteileroptik von 56mm ergibt. Somit können über einer Länge von rechnerisch 11 ,76mm entlang einer Trennlinie 10 Teillaserstrahlen in das Werkstück 1 eingebracht werden.

Analog zur Figur 5A kann das alternierend polarisierte Intensitätsprofil auch mit einem doppelbrechenden Polarisationselement 4 nach Figur 4B erzeugt werden, bei dem die Teillaserstrahlen des doppelbrechenden Polarisationselement 4 mit einem Ortsversatz verlassen. Da in der konjugierten Ebene jedoch ein Winkelversatz notwendig ist, um die Teillaserstrahlen 26 parallel zueinander auf das Werkstück 1 zu fokussieren, ist mindestens eine weitere Linsenanordnung nötig, um die ein Strahlwinkel der Teillaserstrahlen 26 auf das Werkstück 1 zu korrigieren (nicht gezeigt).

In Figur 5B wird eine alternative Ausgestaltung zur Erzeugung von Teillaserstrahlen 26 schematisch gezeigt.

Die Figur 5B zeigt eine Mikrolinsenarray-Optik, also eine Strahlteileroptik 62, wie sie zur Strahlteilung eingesetzt wird. Ein einfallender Laserstrahl 2 eines Lasers 21 wird durch eine optionale Teleskopoptik 61 geführt, um den Durchmesser des Laserstrahls 2 anzupassen und wird anschließend durch die Mikrolinsenarray-Optik geführt, um mehrere Teillaserstrahlen 26 zu erzeugen. Der einfallende Laserstrahl 2 ist hierbei zumindest bezüglich derx-Richtung senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung (z-Richtung) kollimiert.

Der einfallende Laserstrahl 2 durchläuft vier Mikrolinsenarrays MLA1-MLA4. Jedes Mikrolinsenarray MLA1-MLA4 verfügt über in x-Richtung aufgereihte Mikrolinsen 622 mit einer Subapertur a. Die Subapertur a gemessen entlang derx-Richtung ist für alle Mikrolinsenarrays MLA1-MLA4 gleich.

Die Mikrolinsenarrays MLA1-MLA4 bzw. deren Mikrolinsen 622 können alle unterschiedliche Brennweiten f1-f4 aufweisen. Innerhalb eines jeweiligen Mikrolinsenarrays MLA1-MLA4 ist die Brennweite f1-f4 der Mikrolinsen 622 einheitlich.

In der Figur 5B sind alle Mikrolinsen 622 konvexe Linsen. Die Mikrolinsen 622 des MLA1 können jedoch auch konkave Linsen sein und die Mikrolinsen der MLA2-MLA4 können konvexe Linsen sein (nicht gezeigt). Hierdurch wird eine Aufweitung des Laserstrahls 2 ermöglicht, so dass die Spitzenintensität des Laserstrahls 2 zwischen den Mikrolinsenarrays 622 abgeschwächt wird. Dadurch kann eine Zerstörung der nachfolgenden optischen Elemente vermieden werden. Die Anzahl an konvexen Mikrolinsenarrays ist bei einem Aufbau mit vier Mikrolinsen jedoch auf zwei beschränkt.

Durch die Mikrolinsenarrays MLA1-MLA4 wird jeder Punkt einer jeweiligen Mikrolinse in der Ebene des ersten Mikrolinsenarrays MLA1 in einen Winkel abgebildet, also ein Winkelspektrum erzeugt. Dieses Winkelspektrum wird mit einer Fokussieroptik 6 in einer Brennebene, beispielsweise in oder auf ein Werkstück 1 abgebildet. Hierbei entstehen die Teillaserstrahlen 26 durch Interferenz- und Beugungseffekte im Strahlengang.

Figur 5C zeigt eine weitere Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens. Die Strahlteileroptik 62 erzeugt hierbei verschiedene Teillaserstrahlen, die von einer Linsenoptik 8, bestehend aus einer ersten Linse 80 und einer zweiten Linse 82 zur Fokussieroptik 64 geleitet werden. Die Linsenoptik 8 ist hierbei Teil der Bearbeitungsoptik 6. Durch die Linsenoptik 8 entsteht zwischen der zweiten Linse 82 und der Fokussieroptik 64 eine optische Ebene 86, in der eine Umpositionierungsoptik 88 eingebracht werden kann, mit der die Teillaserstrahlen wiederholt entlang der Trennlinie von ihrer Ausgangsposition um einen Auslenkungsbetrag wegbewegt werden und anschließend entlang der Trennlinie zurückbewegt werden können. Insbesondere können dabei die Teillaserstrahlen in der Ebene senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung bewegt werden.

Beispielsweise kann die Umpositionierungsoptik 88, ein Piezospiegel, ein Galvanometerscanner, ein akustooptischer Deflektor, ein Polygonrad oder zwei kontinuierlich zueinander gedrehte Keilplatten, deren Rotationsachse der optischen Achse und deren Rotationsfrequenz der Frequenz der Umpositionierung entspricht, sein. Alternativ kann auch die zweite Linse 82 transversal bewegt werden, um eine Umpositionierung der Teillaserstrahlen auf oder in dem Werkstück zu erreichen.

Alternativ kann auch ein diffraktives optisches Element in die Umpositionierungsoptik geschrieben werden, welches die Funktion der Strahlteileroptik 62 übernimmt, so dass die Linsenoptik 8 entfallen kann.

In Figur 6 ist schematisch das Verfahren vorgestellt, wobei benachbarte Teillaserstrahlen unterschiedliche, insbesondere orthogonale, Polarisationsrichtungen aufweisen. Der Laserstrahl 2 des gepulsten Lasers wird mithilfe einer Bearbeitungsoptik 6, wie beispielsweise in Figur 5A oder 5B gezeigt, in eine Vielzahl von Teillaserstrahlen 26 aufgespalten, wobei die benachbarten Teillaserstrahlen 26 eine orthogonale Polarisation zueinander aufweisen und wobei der Abstand der benachbarten Teillaserstrahlen beispielsweise kleiner sein kann als der Durchmesser der Fokuszonen 24. Dies bedingt, dass benachbarte Fokuszonen 24 für Teillaserstrahlen 26 mit unterschiedlicher Polarisation überlappen. Wegen der unterschiedlichen Polarisation kommt es jedoch nicht zu störenden Interferenzeffekten. Es kann aber auch sein, dass die verschiedenen Teillaserstrahlen 26 einen deutlich größeren Abstand als den Durchmesser der Fokuszonen 24 aufweisen. Prinzipiell ist es möglich, über das Polarisatorelement den Abstand L der Teillaserstrahlen unterschiedlicher Polarisation einzustellen. Mithilfe der Strahlteileroptik 62 ist es hingegen möglich die Anzahl an Teillaserstrahlen 26 sowie den Abstand der Teillaserstrahlen 26 gleicher Polarisation einzustellen.

Das Verwenden von Teillaserstrahlen 26 mit unterschiedlicher Polarisation ist insofern vorteilhaft, weil sich die unterschiedliche Polarisationsrichtung relativ zur Trennlinie 10 auf die Abtragstiefe pro Puls sowie auf die Qualität der Abtragskante auswirkt. Beispielsweise ist eine Polarisation senkrecht zur Trennlinie 10 dazu geeignet, die Bruchfestigkeit entlang der Schnittkante zu erhöhen. Eine Polarisation parallel zur Trennlinie 10 kann hingegen zu einem besonders effektiven Materialabtrag führen. Durch das Auffüllen der Positionen zwischen zwei gleich polarisierten Teillaserstrahlen mit Teillaserstrahlen anderer Polarisation, kann so Effizienz- und Qualitätssteigerungen der unterschiedlichen Polarisationen durch unterschiedliche Bearbeitungsstrategien ausgenutzt werden.

In den Figuren 7A bis 7C sind verschiedene Bearbeitungsstrategien mit dem Verfahren gezeigt.

In Figur 7A werden in einem ersten Schritt eine Vielzahl von Teillaserstrahlen 26 in das Werkstück 1 entlang der Trennlinie 10 eingebracht. Die benachbarten Teillaserstrahlen 26 weisen unterschiedliche Polarisationen auf. Insbesondere werden die benachbarten Teillaserstrahlen in einem geringen Abstand zueinander in das Werkstück 1 eingebracht. Die Teillaserstrahlen 26 werden entlang der Trennlinie 10 ausgelenkt bzw. periodisch ausgelenkt, so dass benachbarte Teillaserstrahlen denselben Ort auf der Trennlinie 10 überstreichen. Die Auslenkung kann aber auch kleiner als der Abstand benachbarter Teillaserstrahlen sein. Da der Abstand beispielsweise so gering ist, ist die Intensitätsverteilung der Teillaserstrahlen entlang der Trennlinie 10 sehr homogen, so dass ein homogener Materialabtrag entlang der Trennlinie 10 möglich ist.

In einem zweiten Schritt können dann beispielsweise die Polarisationskomponenten orthogonal zur Trennlinie 10 ausgeschaltet werden, beispielsweise indem eines der optischen Elemente in der Bearbeitungsoptik 6 variiert wird, beispielsweise eine A/2-Platte rotiert wird oder eine Pockelszelle geschalten wird, oder die orthogonalen Polarisationskomponenten gefiltert werden, sodass lediglich Teillaserstrahlen 26 mit einer Polarisation parallel zur Trennlinie 10 in das Werkstück 1 eingebracht werden. Indem im zweiten Schritt nur Teillaserstrahlen mit einer Polarisation parallel zur Trennlinie 10 in das Werkstück 1 eingebracht werden, kann so die Abtragstiefe effizient vergrößert werden.

Ein wesentlicher Vorteil des zweischrittigen Verfahrens ist hierbei die Bearbeitung des Werkstücks mit insgesamt der doppelten Intensität mit paralleler Polarisation im Vergleich zur orthogonalen Polarisation. Da die sich aus dem ersten Schritt ergebende Abtragsgeometrie beispielsweise Gaußförmig ist und die auf der Oberfläche resultierende Intensität entsprechend mit zunehmender Tiefe abnimmt, erreichen die Randbereiche des Strahls nicht mehr über die materialspezifische Abtragsschwelle und können daher nicht mehr effizient zu einem Abtrag beitragen. Typischerweise beträgt das Verhältnis von Intensität auf der Oberfläche zur materialspezifischen Abtragsschwelle zwischen 1 bis 100, bevorzugt zwischen 5 und 10. In Figur 7B wird eine Variation des Verfahrens gezeigt, in dem in einem ersten Schritt lediglich Teillaserstrahl 26 mit einer Polarisation orthogonal zur Ausrichtung der Trennlinie verwendet werden. In dem ersten Schritt wird durch die orthogonale Ausrichtung eine hohe Bruchfestigkeit an der Schnittkante erzeugt. In einem zweiten Schritt werden anschließend nur Teillaserstrahlen mit einer Polarisation parallel zur Trennlinie 10 verwendet, sodass mit hoher Effizient das Material getrennt werden kann.

In Figur 7C ist eine weitere Variation des Verfahrens gezeigt, wobei in einem ersten Schritt analog zu Figur 7A Teillaserstrahlen in das Werkstück 1 eingebracht werden, wobei benachbarte Teillaserstrahlen orthogonal zueinander polarisiert sind. In einem zweiten Schritt kann dann mittels Teillaserstrahlen, die parallel zur Trennlinie 10 polarisiert sind, eine hohe Bruchfestigkeit der Trennkante erzeugt werden, wobei in einem dritten Schritt lediglich Teillaserstrahl verwendet werden, die senkrecht zur Trennlinie 10 polarisiert sind, um die Abtragstiefe schnell und effizient zu vergrößern. Insgesamt ist durch die verschiedenen Verfahren der Figur 7A, B, C eine hohe Qualität der Schnittkante sichergestellt.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

1 Werkstück

10 Trennlinie

12 Oberfläche

2 Laserstrahl

20 Laserpuls

21 Laser

22 Fokuszone

24 Fokuszone

26 Teillaserstrahl

260 erster Teillaserstrahl

262 zweiter Teillaserstrahl

264 dritter Teillaserstrahl

280 erste Polarisation

282 zweite Polarisation

3 Verschiebung

30 Auslenkung

300 Auslenkung entlang der Trennlinie

302 Auslenkung entgegen der Trennlinie

4 doppelbrechendes Polarisatorelement

40 Strahleintrittsfläche

42 Strahlaustrittsfläche

44 optische Achse

6 Bearbeitungsoptik

62 Strahlteileroptik

622 Mikrolinse

64 Fokussieroptik

8 Linsenoptik

80 erste Linse

82 zweite Linse

86 optische Ebene

88 Umpositionierungsoptik

L Abstand

MLA Mikrolinsenarray