激光剝離裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過對(duì)由兩個(gè)部件構(gòu)成的工件照射激光從而使一個(gè)部件從另一個(gè)部件剝掉的激光剝離(laser lift-off)的技術(shù)，更具體地講，涉及能夠在半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工藝中適當(dāng)?shù)厥褂玫募す鈩冸x的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在LED或半導(dǎo)體激光等的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工藝中，有時(shí)使用具有透光性及良好的絕緣性的藍(lán)寶石基板，在藍(lán)寶石基板上通過結(jié)晶成長等形成材料層。最終不再需要藍(lán)寶石基板的情況較多，從使光的取出效率提高或使導(dǎo)通構(gòu)造變緊湊的觀點(diǎn)看，較多進(jìn)行使藍(lán)寶石基板從材料層剝掉而去除的剝離工序。在藍(lán)寶石基板的剝離中，由于需要不給作為基底的材料層帶來損傷而進(jìn)行，所以采用通過激光照射的剝離(激光剝離，LLO)的技術(shù)。
[0003]在專利文獻(xiàn)I中，公開了進(jìn)行這樣的激光剝離的裝置(激光剝離裝置)的一例。圖9是這樣的以往例的激光剝離裝置的正面概略圖。以往例的激光剝起(laser lift)裝置具備激光源1、將工件W保持在來自激光源I的激光的照射位置的臺(tái)(以下稱作工件臺(tái))4、將來自激光源I的激光向?qū)τ诠ぜ_(tái)4設(shè)定的照射位置引導(dǎo)的激光光學(xué)系統(tǒng)20等。
[0004]激光光學(xué)系統(tǒng)20為了對(duì)工件W以希望的圖案照射激光，包括避光框21和投影透鏡2。投影透鏡2是對(duì)工件W投影避光框21的圖案的。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中，公開了在例如由氮化鎵(GaN)類半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工藝中進(jìn)行激光剝離的技術(shù)。在該工藝中，如圖9所示，由藍(lán)寶石基板SI和形成在藍(lán)寶石基板SI上的材料層M構(gòu)成的為工件W。所謂材料層，是形成發(fā)光作用或參與發(fā)光的半導(dǎo)體層，如果是GaN類，則由P — GaN層、η — GaN層及夾在它們之間的活性層(發(fā)光層)等構(gòu)成。
[0006]圖10是表示包括以往的激光剝離工序的工藝的概略的圖。在圖10中，如果同樣以GaN類半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工藝為例，則首先在藍(lán)寶石基板SI上形成包括GaN層在內(nèi)的材料層M及電極(未圖示)等(圖10中(I))。接著，在其上覆蓋并接合支撐基板S2(圖10中(2))。接著，將整體翻過來，在使藍(lán)寶石基板SI為上側(cè)的狀態(tài)下照射激光L (圖10中
(3))。一邊使工件移動(dòng)一邊依次照射激光L，將激光L對(duì)藍(lán)寶石基板SI和材料層M的界面的整面照射。通過激光L的照射，在界面處，材料層M的GaN分解。通過GaN的分解，產(chǎn)生氮?dú)?，并在材料層M的表面上形成較薄的Ga層。
[0007]在激光照射后，將工件W加熱到30°C左右而使Ga層熔化，使藍(lán)寶石基板SI從材料層M剝掉而拉離(圖10中(4))。另外，如圖10所示，在以往例的激光剝離中，由藍(lán)寶石基板SI和材料層M構(gòu)成的是工件。
[0008]在激光剝離工序之后，進(jìn)行切斷工序。切斷工序?qū)⒂刹牧蠈覯和支撐基板S2構(gòu)成的工件切斷而成為片(chip)狀。然后，在組裝工序中進(jìn)行包裝，成為最終的制品。
[0009]專利文獻(xiàn)1:特開2012 - 191112號(hào)公報(bào)
[0010]如周知那樣，LED或半導(dǎo)體激光等的半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片尺寸從幾百ym左右到幾mm左右有各種各樣，但都是微小的。在制造這樣的微小的芯片尺寸的發(fā)光元件的情況下，通常在比較大的基板上制出元件構(gòu)造后，進(jìn)行切斷(切割)工序，得到各個(gè)芯片。
[0011]如上述那樣，以往的激光剝離工序被作為比切斷工序靠前的工序?qū)嵤?，例如?duì)包括直徑100?200mm的大小的藍(lán)寶石基板在內(nèi)的工件進(jìn)行剝離。但是，因?yàn)楣に嚿系姆奖?，有在切斷工序后進(jìn)行激光剝起工序的情況。根據(jù)發(fā)明者的研宄可知，如果在切斷工序后進(jìn)行激光剝起工序，則會(huì)發(fā)生不能預(yù)測(cè)到的新的問題。以下，對(duì)于這一點(diǎn)參照?qǐng)D11及圖12進(jìn)行說明。圖11及圖12是表示以往例的激光剝起裝置的問題的正視圖。
[0012]在進(jìn)行切斷工序后進(jìn)行剝離工序的情況下，工件為芯片本身。即，對(duì)各個(gè)芯片狀的工件(以下稱作芯片狀工件)W進(jìn)行剝離。各芯片狀工件W被粘貼在支撐基板S2上而向裝置投入。并且，對(duì)各芯片狀工件W照射激光，分別將藍(lán)寶石基板SI從材料層M剝掉而除去。
[0013]根據(jù)發(fā)明者的研宄可知，如果對(duì)芯片狀工件W照射激光而進(jìn)行剝離，則會(huì)發(fā)生在對(duì)切斷前的工件照射激光進(jìn)行剝離的情況下意想不到的問題。
[0014]在對(duì)芯片狀工件W照射激光的情況下，由于照射對(duì)象物較小，所以能夠通過I次的脈沖將工件W的整面(界面的整面)覆蓋，還能夠通過I次的脈沖使剝離完成。但是，根據(jù)發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，如果想要對(duì)較小的芯片狀工件W通過I次的脈沖完成剝離，則由于剝掉的藍(lán)寶石基板Si也較小，所以通過剝掉而使藍(lán)寶石基板SI飛出。這是因?yàn)?，在工件W中界面的整面上產(chǎn)生氮?dú)猓{(lán)寶石基板SI的整面受到氮?dú)獾恼舭l(fā)壓力。
[0015]在此情況下，根據(jù)飛出的藍(lán)寶石基板SI的到達(dá)位置，可能發(fā)生問題。問題之一是投影透鏡的損傷。在圖11中表示了該問題。
[0016]如圖11所示，激光光學(xué)系統(tǒng)20以對(duì)置于工件臺(tái)4的狀態(tài)具備投影透鏡2。如果對(duì)芯片狀工件W進(jìn)行激光剝離，則可知如圖11所示那樣勢(shì)頭較猛地飛出的藍(lán)寶石基板SI會(huì)碰撞到投影透鏡2上而將投影透鏡2弄傷。
[0017]投影透鏡2是非常昂貴的光學(xué)零件，如果由于損傷而需要更換，則發(fā)生成本上的問題。此外，由于需要對(duì)位等，所以更換自身也不容易，必須使裝置的工作停止，所以可能成為生產(chǎn)性惡化的原因。為了防止投影透鏡2的損傷，也可以考慮匹配于藍(lán)寶石基板SI飛出的定時(shí)而使投影透鏡2退避，但由于投影透鏡2是激光光學(xué)系統(tǒng)20的核心部，要求很精密的位置精度，所以并不現(xiàn)實(shí)，即使可能，也將成為非常龐大的機(jī)構(gòu)。
[0018]為了防止由于飛出來的藍(lán)寶石基板SI帶來的損傷，可以考慮將投影透鏡2配置到相對(duì)于芯片狀工件W較遠(yuǎn)離開的位置。但是，投影透鏡2的位置是由避光框21的投影倍率及焦點(diǎn)距離等決定的，為了將投影透鏡2的位置較大地移動(dòng)，需要重新進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)。此夕卜，在發(fā)明者通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)后，芯片狀工件SI飛起到Im或其以上的高度。因而，為了避免對(duì)投影透鏡2的碰撞，需要配置到離開上述以上的位置，但如果考慮需要的透鏡的明亮度(NA)及解析度等，則將投影透鏡2配置到離開Im以上的位置并不能說是在現(xiàn)實(shí)上可能的光學(xué)設(shè)計(jì)。因而，要求不變更投影透鏡2的位置而防止損傷。
[0019]此外，根據(jù)飛出的藍(lán)寶石基板SI的到達(dá)位置，可能成為對(duì)于下個(gè)芯片狀工件W的剝離處理的障礙。在圖12中表示該問題。
[0020]如圖12所示，在支撐基板S2上排列有各芯片狀工件W的情況下，使工件臺(tái)4依次移動(dòng)，使各芯片狀工件W依次位于照射位置而進(jìn)行剝離。在此情況下，如果在某個(gè)芯片狀工件W的剝離中飛出的藍(lán)寶石基板SI落下而覆蓋到別的芯片狀工件W之上，則成為對(duì)于該別的芯片狀工件W的剝離的障礙。即，覆蓋的是藍(lán)寶石基板SI，雖然是透光性的，但使激光散射，所以不再對(duì)下側(cè)的芯片狀工件W照射充分的強(qiáng)度的均勻的激光。結(jié)果，對(duì)于該芯片狀工件W剝離變得不充分，或有可能通過不均勻的激光照射而在材料層中發(fā)生裂紋等的損傷。
[0021]此外，根據(jù)脈沖的周期，可能有在藍(lán)寶石基板SI向正下方飛行(落下)的定時(shí)被照射下個(gè)脈沖的激光的情況。在此情況下，由于藍(lán)寶石基板Si位于光路上(即激光的束內(nèi))，所以通過藍(lán)寶石基板Si將激光散射。結(jié)果，同樣激光的照度不足或變得不均勻，有可能對(duì)于下個(gè)芯片狀工件W的剝離成為不良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本申請(qǐng)的發(fā)明的是為了解決上述各課題而做出的，目的是提供一種在如在切斷工序后進(jìn)行激光剝離工序的情況那樣將較小的工件作為對(duì)象剝離的情況下、防止因部件從工件的飛出發(fā)生的問題的構(gòu)造的激光剝起裝置。
[0023]為了解決上述問題，本申請(qǐng)的技術(shù)方案I所述的激光剝離裝置的發(fā)明，該激光剝離裝置具備:激光源；激光光學(xué)系統(tǒng)，將來自激光源的激光向照射位置引導(dǎo)；工件臺(tái)，將工件保持在照射位置；該激光剝離裝置具有以下結(jié)構(gòu):設(shè)有到達(dá)位置限制部件，限制通過激光照射剝掉而從工件飛出的飛出部件到達(dá)的位置。
[0024]此外，為了解決上述問題，技術(shù)方案2所述的激光剝離裝置的發(fā)明為在上述技術(shù)方案I的結(jié)構(gòu)中，具有以下結(jié)構(gòu):上述到達(dá)位置限制部件是在投影透鏡的射出側(cè)將投影透鏡覆蓋而保護(hù)的保護(hù)部件，是使得上述飛出部件不到達(dá)投影透鏡的部件。
[0025]此外，為了解決上述問題，技術(shù)方案3所述的激光剝離裝置的發(fā)明為在上述技術(shù)方案2的結(jié)構(gòu)中，具有以下結(jié)構(gòu):在上述保護(hù)部件被配置在將上述投影透鏡覆蓋的位置處的狀態(tài)下，上述保護(hù)部件的射出側(cè)的表面相對(duì)于與上述投影透鏡的光軸垂直的面為10度以上且60度以下的角度。
[0026]此外，為了解決上述問題，技術(shù)方案4所述的激光剝離裝置的發(fā)明在上述技術(shù)方案2的結(jié)構(gòu)中，具有以下結(jié)構(gòu):上述保護(hù)部件由使上述激光透過的材料形成。
[0027]此外，為了解決上述問題，技術(shù)方案5所述的激光剝離裝置的發(fā)明為在上述技術(shù)方案4的結(jié)構(gòu)中，具有以下結(jié)