CN102007568A - 激光工艺装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光工艺装置。具体而言，本发明关于用于在激光移除工艺分离一薄膜与基板的激光工艺装置。根据本发明的激光工艺装置包括：设以发射一激光光束的一激光光束光源、设以形成自激光光束光源所发出的激光光束并用以处理能量分布的一光学系统、用以藉由所述光学系统所处理后的激光光束所照射的以及用以接受藉由所述照射的激光光束处理后的一工艺对象的一台阶以及一抽吸单元，其配置激光光束的一行进路径上以允许藉由所述光学系统处理过的激光光束通过，并且其具有抽吸在处理工艺对象时所散射的材料的工作。

Description

激光工艺装置
技术领域
本发明涉及一种激光工艺装置，且特别涉及一种用于激光移除工艺(laser lift off，LLO)以使一薄膜与一基板分离的激光工艺装置。
背景技术
由于现今准分子激光光束的信赖度与产能的改良，其应用范围甚至已扩张至半导体材料工艺的领域中。特别是，在形成如发光二极体(light emitting diodes，LEDs)的组件时，使用激光光束自晶圆将薄膜分离的工艺已被大量应用，且例如是激光移除工艺。图1是现有技术用以进行激光移除工艺的激光工艺装置的概念图。
请参照图1，激光工艺装置9包括一具有248nm(奈米)波长的氪氟(krypton fluoride，KrF)准分子激光1以及由多个透镜所形成的一光学系统2。以下，使用上述激光工艺装置9的激光移除工艺将被描述。首先，当氪氟准分子激光1射出一激光光束，激光光束通过光学系统2以呈现一适当的外型与强度，然后照射于包括一蓝宝石窗P1与一氮化镓磊晶层P2的工艺物件P上。在此，若激光光束的能量低于蓝宝石的能隙(约10.0eV)，大于氮化镓的能隙(约3.3eV)，以使激光光束不被蓝宝石窗P1吸收并穿透以被氮化镓磊晶层P2吸收。因而被吸收的激光光束能量加热并分离蓝宝石窗P1与氮化镓磊晶层P2的接触面以分离蓝宝石窗P1以及磊晶层P2。
烟及颗粒形态的副产品O在上述激光移除工艺期间自接合表面的分离过程被产生，且副产品O，如图1所示，粘附在透镜表面或是蓝宝石窗的上表面上。副产品因而被贴附时，朝向磊晶层P2发射的激光光束的一部分在路径中被副产品O吸收所以到达磊晶层表面的激光光束的能量剖面不均匀。因此，裂隙或是其它缺陷由在磊晶层表面上过多能量被吸收的部位的压力产生，并且蓝宝石窗与磊晶层的分离在吸收少量能量位准的部位处不发生，而造成制成产品的品质下降与产能降低的问题。
再者，在激光工艺装置中，因副产品O对于其它组成对象的混染或是损坏造成激光工艺装置的耐受性降低的问题。
发明内容
技术问题
本发明提出一种激光工艺装置，具有改良的结构以避免产品品质与产能降低，或是避免邻近组成物因为工艺物件被处理时所产生的副产品而混染。
技术手段
根据一实施例，激光工艺装置包括：设以发射一激光光束的一激光光束光源；设以形成自激光光束光源所发出的激光光束的能量剖面及一外型的一光学系统；一台阶，其上放置一工艺物件且工艺物件被处理以透过其上的光学系统所形成的激光光束照射；以及一抽吸单元配置于光学系统所形成的激光光束的一行进路径上以传送激光光束通过，并设以抽吸在处理工艺物件时所产生的多个副产品。
本发明的有益效果
根据前述结构，工艺对象处理期间所产生的副产品可以有效率地被抽吸至抽吸单元中。因此，工艺条件受到副产品不当的影响可被避免，因而提升制成产品的品质且增加激光工艺装置的产率。
同时，藉由避免自副产品对激光工艺装置的混染及损害，激光工艺装置的耐受性获改善。
附图说明
图1是现有技术的激光工艺装置的概念图。
图2为根据一实施例的激光工艺装置的概念图。
图3为图2的抽吸单元的示意图。
图4是沿图3的IV-IV线所示的剖面图。
图5是沿图4的V-V线所示的激光工艺装置的剖面图。
图6为一对准器的操作方法的方块图。
图7为一聚焦单元的操作方法的方块图。
本发明的最佳模式
抽吸单元可包括一壳体，其包括为使激光光束通过而定义的一穿孔，以及为使副产品流过而定义的一排出孔；一光束分割器，接合至壳体以关闭穿孔；以及一风扇，设以抽吸副产品至排出孔。其中，激光制程装置可还包括一监视单元，设以使用被光束分割器反射的一部份激光光束以监视激光光束。
抽吸单元包括：一壳体，包括为使激光光束通过因而定义的一穿孔、连接穿孔以使副产品流过的一排出孔以及与穿孔连通并设以排放由一外部朝向排出孔供应的非挥发性气体的一喷嘴部；以及一风扇，设以抽吸副产品至排出孔。
壳体还包括接合以关闭穿孔的一光束分割器以及与穿孔连通并设以朝向光束分割器排放非挥发性气体的一排放部。
激光制程装置可还包括一过滤器，配置于排出孔与风扇之间的副产品的流动路径中以过滤副产品。
激光制程装置，还包括：一对准器，设于对准制程对象以及激光光束；以及一聚焦单元，设于将激光光束的一焦点对准在制程物件上。
具体实施方式
此后，具体实施例将参照附图被详细地描述。
图2为根据一实施例的激光工艺装置的概念图，图3为图2的抽吸单元的示意图，图4是沿图3的IV-IV线所示的剖面图，而图5是沿图4的V-V线所示的激光工艺装置的剖面图。
请参照图2至图5，激光工艺装置100包括一激光光束光源10、一衰减器20、一光学系统30、一台阶40、一抽吸单元50、一监视单元60以及一影像撷取组件70。
作为产生一激光光束的工艺组件，激光光束光源10可使用一氪氟准分子激光(KrF excimer laser)、一氩氟准分子激光(argon fluoride(ArF)excimer laser)或是根据被使用的激光光束波长的其它形式的激光。
衰减器20配置于激光光束的行进路径中并控制激光光束的强度。由于衰减器20为所属领域中被广泛知悉的组件，在此不多加描述。
光学系统30沿着激光光束光源10所发出的激光光束的行进路径配置，并形成激光光束的外型与能量剖面。根据部分实施例，光学系统30包括形成激光光束的外型的一光束扩展镜31(beam expansion telescope)、均匀地分散已成型的激光光束的能量的一光束均匀器32以及调整激光光束的焦点的投影透镜33。并且，藉由反射激光光束以改变激光光束的行进方向的一反射镜34、遮蔽通过光束均匀器32的激光光束的部分边缘的一屏蔽35以及场透镜(field lens)36可随所需而被提供。上述的光学系统30是一被公开知悉的装置，其被揭示于韩国专利第10-0724540号等，其相关描述在此便不详细说明。
台阶40配置在通过光学系统30的激光光束的行进路径中。一工艺对象P配置在台阶40的上表面以在激光光束照射时被处理。台阶40连接至一台阶驱动器。台阶驱动器电性连接至动态控制器并根据接受到由动态控制器所输出的移动信号水平地以及垂直地移动台阶40。
作为抽吸工艺对象P处理期间所产生的副产品O之用的组件，抽吸单元50配置于激光光束的行进路径上。抽吸单元50包括一壳体51、一光束分割器52、一风扇53、一过滤器54以及一卡匣55。
壳体51配置在工艺对象P的行进路径中，并包括一穿孔511、一排出孔512、一喷嘴部513以及一排放部514。穿孔511被定义为垂直地穿过壳体51的中心。激光光束通过穿孔511。排出孔512被定义为穿过壳体51被穿孔511所定义的一内侧。排出孔512连通穿孔511并且一排出导管515接合至壳体51。喷嘴部513连通穿孔511，且一第一气体供应线516安装在壳体51的一侧。喷嘴部513排放自外部透过第一气体供应线516向排出孔512提供的一非挥发性气体。当排放的非挥发气体进入排出孔512，副产品O随着非挥发气体一起流入排出孔512。排放部514连通至穿孔511且一第二气体供应线517安装于壳体51的一侧。排放部514排放透过第二气体供应线517自外部向光束分割器52(将于后文中被描述)提供的非挥发性气体。排放的非挥发性气体沿着光束分割器52与穿孔511向下流动。据此，因为光束分割器52的下表面在非挥发性气体的大气中，副产品O便随着非挥发气体向下流动。
光束分割器52以板状外型形成，且配置在激光光束的行进路径中与激光光束的行进方向呈45°的斜坡。光束分割器52接合至壳体51的上表面并阻塞穿孔511。光束分割器52传送并反射入射激光光束。特别的是，在部分实施例中，95％的激光光束被传送而5％被反射。
风扇53被安装在排出导管515中。风扇53经由穿孔511以及排出孔512抽吸副产品O。
过滤器54被安装在排出导管515中并配置于副产品O在排出孔512与风扇53之间的排出路径中。过滤器54过滤经由排出导管515所排出的气体以移除包含在气体中的副产品O。
卡匣55具有一储存空间551，并且可拆卸地接合至排出导管515。卡匣55配置于过滤器54之下，而无法通过过滤器的大尺寸的副产品O收集于卡匣55的储存空间551中。同时，一由一光发射器561与一光接受器562所组成的位准感测器56被安装在卡匣55的储存空间551中。光发射器561发被配置于光发射器561对面的光接受器562接收的光线。多于一预定数量的副产品O被累积于储存空间551时，发射自光发射器561的光线被副产品O所阻挡，而不被光接受器562接收。因此，一电性连接至位准感测器56的警示单元(未示出)发出一预定讯号以清空卡匣55。
监视单元60收集被光束分割器52反射的部份激光光束以监视激光光束。具体而言，根据部分实施例，监视单元60包括一光束剖面器(beam profiler)61以及一能量计62。光束剖面器61配置在被光束分割器52反射的激光光束的行进路径中以收集被反射的激光光束。光束剖面器61量测激光光束被反射的部分激光光束的能量剖面。能量计62配置于被光束分割器52反射的激光光束的行进路径中并收集反射的被激光光束。能量计62量测被反射的激光光束的强度。藉由这样的被反射激光光束的能量剖面与强度的量测，可以得知通过光束分割器52被传送的激光光束的能量剖面以及强度。
影像撷取组件70配置于穿孔511的一顶端以撷取工艺物件P的处理。影像撷取组件70连接至一显示组件时，工艺对象P的处理可以即时地被检验。
激光工艺装置100还包括一对准器80以及一聚焦单元90。图6为一对准器的操作方法的方块图，而图7为一聚焦单元的操作方法的方块图。参考图6与图7的相关描述将记载于下。
对准器80用以将工艺对象P对准激光光束，特别是配置一个在激光光束的行进路径中欲被处理的点。根据部分实施例，对准器80包括一观察器81以及一观察器控制器82。观察器81配置在工艺物件P之上。工艺物件P被移动至观察器81下方时，观察器81侦测工艺对象P中的标记并使用这些标记以量测处理点的水平位置，且传送所量测的位置至观察器控制器82。观察器控制器82计算自观察器81所传送的处理点的位置与激光光束的照射位置之间的差异并且输出一对应的控制讯号至动态控制器42。接收到控制讯号的动态控制器42输出一对应的移动讯号至台阶驱动器41且台阶驱动器41接收移动讯号并据以在水平方向上移动台阶40。
聚焦单元90用以将雷光束的焦点对准于工艺对象P，并且更具体而言，是用以使激光光束的焦点符合一处理点。根据部分实施例的聚焦单元90包括一聚焦部91以及一聚焦控制器92。聚焦部91配置于工艺物件P之上。工艺对象P移动至聚焦部91之下时，聚焦部91侦查工艺对象P的曲率并用上述曲率以量测一处理点的垂直位置，并且传送所量测的位置至聚焦控制器92。聚焦控制器92计算自聚焦部91所传送的处理点的位置与激光光束的焦点之间的差异并输出一对应的控制讯号至动态控制器42。然后，接收控制讯号的动态控制器42输出对应控制讯号的一移动讯号至台阶驱动器41，因此台阶驱动器41接收移动讯号并据以在垂直方向上移动台阶40。
以下将提出使用上述内容所配置的激光工艺装置100以进行激光移除工艺的描述。
如图4所示，通过光学系统30传送的激光光束向下行进以到达光束分割器52。在到达光束分割器52的激光光束中，5％的激光光束被反射以呈现水平状而95％的激光光束通过光束分割器52被传送并照射在工艺物件P上。如同在相关技术中的描述，照射在工艺物件P上的激光光束通过一蓝宝石窗P1，之后被氮化镓磊晶层P2吸收以加热并分离磊晶层P2的接触面，因此将蓝宝石窗P1与磊晶层P2分离。磊晶层P2被分离时，副产品P以烟及颗粒的形态产生。
借着风扇53所产生的抽吸力以及自喷嘴部513与排放部514所排放的非挥发性气体以使得产生的副产品O流过穿孔511以及排出孔512(如图4所示)，并且被过滤器54过滤。更进一步而言，借着来自风扇53的抽吸力以向下流经穿孔511的副产品O大部分与从喷嘴部513朝向排出孔512排放的非挥发性气体一起进入排出孔512，并在流经排出导管515时随之被捕捉于过滤器54中。同时，藉由来自排放部514并沿光束分割器52向下排放的非挥发性气体使副产品O未进入排出孔512但向上流经穿孔511的一部分再次向下流动而后藉由风扇53的抽吸力进入排出孔512，再被过滤器54过滤。
监视单元60被使用时，激光光束的能量剖面以及强度可被量测，且激光光束可透过对准器80以及聚焦单元90的使用而照摄于一精准的位置上。
承上述，因为抽吸单元50在部分实施例中被提供于激光工艺装置100中，工艺期间所产生的副产品O可免于吸附至工艺对象或是邻近组成物上。特别是，抽吸单元50不仅由产生抽吸力的风扇53所形成，更由排放非挥发性气体以使副产品O朝向排出孔512移动的喷嘴部513，以及排放非挥发性气体以避免副产品O流向光束分割器52的排放部514所形成。据此，副产品O可有效地被抽吸至排出导管中以同时地避免副产品O吸附至光束分割器52上。因此，可避免到达磊晶层P2的激光光束不均匀以制造品质优异的产品，且激光工艺装置100的工艺良率可被提升。同时，副产品O对激光工艺装置所造成的混染及损害也可被避免，且激光工艺装置的耐受性更为提升。
除此之外，光束分割器52被安装于抽吸单元50中。如此，即使不增加独立安装的组件以分离欲被量测光束剖面与强度的激光光束，激光光束的剖面与强度仍可利用照射于光束分割器52上的激光光束在进行激光移除工艺时被即时地量测。因此，激光工艺装置的空间利用率相当良好，且结构简易。
根据前述结构，工艺对象处理期间所产生的副产品可以有效率地被抽吸至抽吸单元中。因此，工艺条件受到副产品不当的影响可被避免，因而提升制成产品的品质且增加激光工艺装置的产率。
同时，藉由避免自副产品对激光工艺装置的混染及损害，激光工艺装置的耐受性获改善。
虽然激光工艺装置已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。因此，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种激光工艺装置，其特征在于：
一激光光束光源，设以发出一激光光束；
一光学系统，设以形成自该激光光束光源所发出的该激光光束的能量剖面及一外型；
一台阶，其上放置有一工艺物件，该工艺物件被处理以透过其上的该光学系统所形成的该激光光束照射；以及
一抽吸单元，配置于该光学系统所形成的该激光光束的一行进路径上以传送该激光光束通过，并设以抽吸在处理该工艺物件时所产生的多个副产品。
2.根据权利要求1所述的激光工艺装置，其特征在于该抽吸单元包括：
一壳体，包括为使该激光光束通过因而定义的一穿孔以及为使该多个副产品流过因而定义的一排出孔；
一光束分割器，接合至该壳体以关闭该穿孔；
一风扇，设以抽吸该多个副产品至该排出孔，
其中该激光工艺装置还包括设以使用被该光束分割器反射的一部份该激光光束以监视该激光光束的一监视单元。
3.根据权利要求1所述的激光工艺装置，其特征在于该抽吸单元包括：
一壳体，包括为使该激光光束通过因而定义的一穿孔，连接该穿孔以使该多个副产品流过的一排出孔，以及与该穿孔连通并设以排放由一外部朝向该排出孔供应的一非挥发性气体的一喷嘴部；以及
一风扇，设以抽吸该多个副产品至该排出孔。
4.根据权利要求3所述的激光工艺装置，其特征在于该壳体还包括接合以关闭该穿孔的一光束分割器以及与该穿孔连通并设以朝向该光束分割器排放该非挥发性气体的一排放部。
5.根据权利要求2或3所述的激光工艺装置，其特征在于还包括一过滤器，配置于该排出孔与该风扇之间的该多个副产品的一流动路径中以过滤该多个副产品。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的激光工艺装置，其特征在于还包括：
一对准器，设于对准该工艺对象以及该激光光束；以及
一聚焦单元，设于将该激光光束的一焦点对准在该工艺物件上。
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