CN102714150A - 激光剥离系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供激光剥离系统及方法，其可用于经由以下方式来提供整体式激光剥离并使裂纹最小：减小一或多个光束点在一或多个维度上的大小以减小羽烟压力（plume pressure）、同时维持足够的能量以达成分离。经由照射具有各种形状及呈各种图案的照射区，该等激光剥离系统及方法可更有效地利用激光能、减少在层分离时的裂纹并提高生产率。本文所述的某些激光剥离系统及方法经由照射使激光剥离区（lift off zone；LOZ）延伸超出照射区的非邻接照射区来分离各个材料层。本文所述的其他激光剥离系统及方法经由对照射区进行成型及经由以能避免工件被不均匀曝光的方式控制各照射区的交迭来分离各个材料层。根据至少一实施例，一种激光剥离系统及方法可用于在一半导体晶圆的一基板上提供对一或多个外延层的整体式剥离。

Description

激光剥离系统及方法
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2009年12月7日提出申请的美国临时专利申请案第61/267,194号的优先权，该美国临时专利申请案以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明关于材料层的分离，更具体而言，关于一种用于材料层（例如一基板与一生长于该基板上的膜）的整体式分离的激光剥离（laser lift off）系统及方法。
背景技术
激光剥离可用于分离材料层。一种激光剥离应用有利地用于制造发光二极管（light emitting diode；LED）时将GaN层与蓝宝石基板分离。尽管仰仗着UV激光剥离的优点，然而由于低的工艺良率（yield）导致生产率偏低，故GaN LED的制造已受到限制。低工艺良率部分归因于金属有机化学气相沈积(Metal-OrganicChemical Vapor Deposit；MOCVD)工艺中，GaN-蓝宝石晶圆中存在的高残留应力（residual stress）。MOCVD工艺的活化温度需要超过600℃。如图1A所示，经由MOCVD工艺而沈积GaN层及InGaN层32于一蓝宝石晶圆38上。因GaN的热膨胀系数（coefficient of thermal expansion；CTE）（5.59×10-6/°K）与蓝宝石的热膨胀系数（7.50×10-6/°K）之间存在显著差异（参见表1），故当GaN/蓝宝石晶圆自MOCVD工艺的高温冷却至环境温度时，会出现高水准的残留应力，如图1B所示。残留应力包括GaN上的残留压应力40与蓝宝石上的残留张应力42。
表1 GaN及蓝宝石的各种材料特性
Figure BDA00001738277500011
Figure BDA00001738277500021
当具有足够能量的一入射激光脉波照射于一GaN/蓝宝石介面时，该照射会使介面在瞬间松解（debonding）。因入射激光脉波具有限定的大小（通常远小于1平方公分），故其仅形成一小部分的松解或剥离介面。因松解区域周围仍具有高水准的残留应力，故其会在结合/松解边界（bonded/debonded border）处形成一应力集中(concentration of stress)，进而在该边界处造成破裂。此种与残留应力相关联的破裂已成为UV激光剥离工艺的制约因素之一。
目前，对GaN/蓝宝石晶圆执行激光剥离工艺存在着不同的方式。其中一种方法涉及使用一Q-开关式355纳米Nd:YAG激光进行光栅扫描（参见例如M.K.Kelly,R.P.Vaudo,V.M.Phanse,L.Gorgens,O.Ambacher及M.Stutzmann在JapaneseJournal of Applied Physics第38卷第L217页（1999）中所著的文章）。此种使用一固态激光的剥离工艺绘示于图2A中。另一种方法则使用一248纳米的准分子激光（参见例如W.S.Wong,T.Sands,N.W.Cheung,M.Kneissl,D.P.Bour,P.Mei,L.T.Romano及N.M.Johnson在Applied Physics Letters第75卷第1360页（1999）中所著的文章）。此种使用准分子激光的剥离工艺绘示于图2B中。
该二工艺皆采用光栅扫描（如图3所示），光栅扫描涉及激光光束44的平移或GaN/蓝宝石晶圆46的靶区域（target）的平移。光栅扫描的一问题在于，其需要进行交迭的曝光(overlapping exposure)才能覆盖所期望区域，致使对某些位置进行多次曝光48。在上述二种方法中，对GaN/蓝宝石的激光剥离皆为一单一脉波工艺。在局部区域进行不必要的多次曝光会因在膜上形成过大的应力而增大破裂的可能性。
如图4所示，光栅扫描亦涉及使激光光束44自一端扫描至另一端，进而使GaN/蓝宝石介面自一侧至另一侧逐渐地分离。残留应力的此种自一侧至另一侧弛豫（side-to-side relaxation），会在已分离与未分离区域间的介面50处（即已扫描区域与未扫描区域间的介面）造成大的应力水准差异。介面50处此种残留应力的差异会提高Mode I裂纹与Mode II裂纹的传播的可能性。尽管图3及图4所示基于使用一固态激光的工艺，然而准分子激光的光栅扫描亦将产生类似的结果。
目前，蓝宝石晶圆的常见尺寸为直径2英吋，但其他尺寸（例如3英吋及4英吋晶圆）亦可供用于GaN的异质外延生长（hetero-epitaxial growth）。对于一GaN/蓝宝石晶圆，残留应力水准会在晶圆中有所变化，且残留压应力与残留张应力可能会一同存在。残留应力可在晶圆翘曲（warping）或弯曲（bowing）时显现。当如上文所述一激光剥离工艺使一连续的GaN/蓝宝石介面的一较大区域弛豫时，在松解/结合介面间的边界处可能会形成一很大的应变梯度（strain gradient）。该应变梯度可导致GaN层出现大范围破裂。
当以一强激光脉波照射一靶材料时，靶材料的一浅层可在瞬间气化成高温高压表面等离子体。此种现象称为烧蚀（ablation）。该烧蚀所形成的等离子体接着向周围膨胀。表面等离子体的膨胀可引发冲击波（shock wave），进而将脉冲（impulse）传递至靶材料。当激光被引导穿过置于靶上方的一透明材料时，烧蚀可局限于二种材料之间。在此种受局限的烧蚀中，陷获于该介面处的等离子体可形成一更大幅度的冲击波，进而增大冲击压力。来自GaN/蓝宝石介面处的受局限烧蚀的爆炸冲击波不仅可造成GaN层自蓝宝石基板分离，且亦可能使激光光束点附近的GaN层破裂（参见例如P.Peyre等人在Journal of Laser Applications第8卷第135-141页所著的文章（1996））。
另一种激光剥离技术涉及使用近场成像（near-field imaging）技术在被分离的层间的介面处对一光束点进行成像。图5例示经由近场成像来投射一均匀光束的一实例，并显示一沿光束路径的代表性光束轮廓。来自一准分子激光120的原始光束在短边上具有高斯分布（Gaussian distribution）、在长边上具有平顶式分布（flattopped distribution）。均光器（beam homogenizer）122（例如呈多阵列式配置（multi-array configuration））将具有梯度的原始光束轮廓变成一方形的平顶轮廓。经均光的光束被遮罩24（例如，矩形可调整孔）截波，以利用该光束的最佳部分，然后利用例如光束成像透镜126经由近场成像而将光束投射至LED靶晶圆116。LED晶圆116处的均匀光束点130的边缘解析度由此变得锐利。
图6至图8C所示的成像光束（例如光束点130）可使LED晶圆116的材料层分离的一种方式。参见图6，激光可穿过至少一层基板材料102（例如蓝宝石）而被引导至至少一靶材料104（例如GaN），以使材料102、104分离。材料102、104的分离可经由以下方式达成：利用足以在靶材料104与基板材料102的介面106处引起一冲击波的激光能量密度，藉此在瞬间使靶材料104自基板材料102松解。冲击波可经由离子化蒸气的密度升高而使等离子体温度骤然升高、进而使介面处的等离子体108发生爆炸性膨胀而形成。激光能量密度所处的范围可足以在靶材料104上引起一会造成分离但不造成破裂的力Fa。所施加的力Fa可由下式表示：
Pp(GPa)=C[Ir(GW/cm2)]1/2
Fa(N)=Pp(GPa)Ar(cm2)
其中，Pp为由爆炸冲击波引起的峰值压力，C为一效率及几何因数，Ir为入射激光光束的辐照度，Fa为所施加的力，Ar为受照射面积。
当等离子体108膨胀时，如图7所示，照射区以一弯曲臂（bending arm）的方式作动，而在照射区的边缘枢转。举例而言，发生断裂或破裂所需的力（Fr）可被视为一两点弯曲试验（two-point bend test）并可表示为下式：
F r ∝ wd 2 L σ r
其中，d为靶材料104的厚度，w为所施加力的宽度或激光脉波的宽度，L为所施加力臂的长度或激光脉波的半长度，且σr为GaN的断裂或破裂应力系数。为增大力（Fr），可增大激光脉波的宽度w以及可减小激光脉波的半长度L，藉此形成线形（line shaped）光束。可在靶材料104上扫描该线形光束，以最小化在照射时的弯矩（bending moment）。
在例如低于GaN的烧蚀临限值（在248纳米时为~0.3焦耳/平方公分）的激光能量密度下，可能无法成功达成GaN/蓝宝石介面106的瞬时分离，如图8A所示。尽管在该烧蚀临限值下可能会发生GaN的分解，但单以此却无法达成介面106的瞬时分离，乃因在不发生烧蚀时不存在驱动力（即来自膨胀的等离子体的冲击波）。相反，施加过强的激光能量密度可能会形成过度的爆炸应力波传播，此会在靶材料104（例如GaN膜）上造成裂纹及破裂，如图8C所示。当照射激光能量密度为最佳时，如图8B所示，冲击波所形成的力足以使介面106处的层102、104分离，但不足以在靶材料104中引起破裂。根据具有GaN及蓝宝石的该实例，为达成图8所示的分离，激光能量密度可能须介于0.60焦耳/平方公分至1.5焦耳/平方公分之间。
上述近场成像技术已成功地用于一种被称为图案化(patterned)激光剥离的工艺中，用于克服与残留应力相关联的问题以及上述其他问题中的许多问题。图案化激光剥离技术在欲分离的一或多个层中形成通道（street），形成用以覆盖一或多个由该等通道所界定的区段的光束点，然后使该等区段中的层分离。其中有一种图案化剥离方法的一实例更详细地阐述于美国专利第7,202,141号中，该美国专利以引用方式全文倂入本文中。尽管此种图案化剥离技术颇为成功，但其需要额外的步骤来形成通道，从而使得工艺更为耗时。然而，由于与残留应力相关联的问题，使用上述技术来提供整体激光剥离的尝试却并不太成功。
附图说明
经由结合附图阅读上文的详细说明，可更佳地理解本发明的该等及其他特征及优点，附图中：
图1A绘示在一MOCVD工艺中的GaN/蓝宝石晶圆的示意图；
图1B绘示在一MOCVD工艺后在一GaN/蓝宝石晶圆上形成残留应力的示意图；
图2A绘示一种利用一Q-开关式355纳米Nd:YAG激光在一GaN/蓝宝石晶圆上进行激光剥离的习知方法的示意图；
图2B绘示一种利用一248纳米准分子激光在一GaN/蓝宝石晶圆上进行激光剥离的习知方法的示意图；
图3绘示在一GaN/蓝宝石LED晶圆上使用一Q-开关式355纳米Nd:YAG激光进行光栅扫描及所形成的多次曝光的示意图；
图4绘示在一GaN/蓝宝石LED晶圆上进行光栅扫描以及所形成的应力的示意图，该等应力使得在介面处出现Mode I及Mode II裂纹的可能性较高；
图5一激光剥离系统的示意图，该激光剥离系统利用近场成像来形成一光束点；
图6使用一激光脉波来形成用于分离各个层的冲击波的示意图；
图7绘示一照射区及各个层的分离横截面的示意图；
图8A至图8C绘示不同激光能量密度对层分离的影响的示意图；
图9A及图9B分别以一尺寸减小的光束点照射各个材料层的示意性立体图及侧视图，其中在介面处形成一照射区且一剥离区（LOZ）围绕该照射区延伸；
图10A至图10D显示根据不同实施例，以不同的交迭程度来扫描一尺寸减小的光束点；
图10E及图10F分别激光光束的示意性平面图及侧视图，该等激光光束形成用于照射非邻接照射区的激光光束点；
图11一激光剥离系统的示意性立体图，该激光剥离系统包含一绕射光学元件（DOE），该绕射光学元件形成一非邻接光束点图案，该非邻接光束点图案能够照射一对应的同时非邻接照射区图案；
图12A及图12B根据不同实施例的一遮罩的示意性立体图，该遮罩形成一非邻接激光光束点图案，该非邻接激光光束点图案能够照射一对应的同时非邻接照射区图案；
图13一激光剥离系统的立体示意图，该激光剥离系统包含一检流计，该检流计能够移动一或多个激光光束，以照射一非邻接照射区图案；
图13A一检流计的立体示意图，该检流计扫描一线形光束；
图14A至图14M具有各种形状的激光光束点的示意图，该等激光光束点用于照射具有对应剥离区的照射区；
图15A至图15G由非邻接激光光束点所形成的照射图案以及经由扫描该等照射图案而形成的剥离图案的示意图，该等照射图案用于以不同的负性交迭程度进行依序照射；
图16A至图16E由非邻接激光光束点所形成的照射图案以及经由扫描该等照射图案而形成的剥离图案的示意图，该等照射图案用于以不同的正性交迭程度进行依序照射；
图17A至图17C由非邻接激光光束点所形成的照射图案以及经由扫描该等照射图案而形成的剥离图案的示意图，该等照射图案用于以所选正性交迭进行依序照射；
图18A至图18B由非邻接圆形光束点所形成的照射矩阵图案的示意图；
图18C至图18F显微照片，其绘示由具有不同形状、大小、间隔及注量（fluence）水准的光束点矩阵所形成的不同照射图案；
图18G至图18I由窄线形光束点所形成的照射图案的示意图；
图18J由多个小光束点矩阵所形成的一照射图案的示意图；
图18K由多个六边形线光束点所形成的一照射图案的示意图；
图18L及图18M由多个斜线光束点所形成的V形照射图案以及由多个V形照射图案所形成的一照射图案的示意图；
图18N由多个Z字形线光束点所形成的一照射图案的示意图；
图18O由多个虚线形线光束点所形成的一照射图案的示意图；
图19A至图19D由在一圆形工件上扫描的非邻接激光光束点所形成的照射图案的示意图；
图20A一光束点的示意图，该光束点以一螺旋图案移动以照射一圆形工件；以及
图20B一环形光束点的示意图，该环形光束点移动以照射一圆形工件。
具体实施方式
根据本文所述实施例的激光剥离系统及方法可用于藉由以下方式来提供整体式激光剥离并使裂纹最小：减小一或多个光束点在一或多个维度上的大小以减小羽烟压力（plume pressure）、同时维持足够的能量以达成分离。藉由照射具有各种形状及呈各种图案的照射区，该等激光剥离系统及方法可更有效地利用激光能、减少在层分离时的裂纹并提高生产率。本文所述的某些激光剥离系统及方法藉由照射使激光剥离区（lift off zone；LOZ）延伸超出照射区的非邻接照射区来分离各个材料层。本文所述的其它激光剥离系统及方法藉由对照射区进行整型及/或控制各照射区的交迭来分离各个材料层以避免工件被不均匀曝光。根据至少一实施例，一种激光剥离系统及方法可用于在一半导体晶圆的一基板上提供对一或多个外延层的整体式剥离。
根据某些实例性实施例，本文所述的激光剥离系统及方法用于自一半导体晶圆的一蓝宝石基板剥离或分离一GaN外延层；当然亦可使用熟习此项技术者所知的其它类型的基板及材料层。此外，亦可提供一牺牲层于GaN（或另一材料层）与蓝宝石（或另一类型的基板）之间。本文所述的任一剥离系统及方法皆可应用于一透明载体上的任何高度吸收性材料，包括但不限于透明玻璃上的聚合物材料（例如聚酰胺）。
参见图9A及图9B，使用一激光光束1000分离一工件1001的一或多个材料层1002、1004。激光光束1000穿过至少一个层1002以照射与至少一其他层1004的介面1006，藉以达成分离或剥离。本文所述「照射（irradiate）」指使一区域曝光于一单一激光辐射脉波。激光光束1000在介面1006处所形成的一光束点照射一被曝光激光照射区1010，并使层1002、1004在一剥离区（LOZ）1012中分离，剥离区1012可延伸超出照射区1010。激光光束1000所穿过的层1002（例如蓝宝石）的折射率亦可使激光光在内侧弯曲（图未示出），以与在层1002的一表面上所看到的光束1000或光束点相比在层1004上形成一较小的照射光束点。在利用下文所述剥离方法确定光束点大小、光束点间隔以及工艺参数时，可将层1004上该变小的光束点大小考虑在内，以避免出现裂纹、同时达成整体式剥离。
激光脉波的能量主要在吸收脉波能量的照射区1010中造成对层1002、1004其中之一的材料的烧蚀。此种烧蚀造成层1002、1004的瞬间松解及分离。由于热能可传导至超出照射区1010，故烧蚀及/或分解可发生于照射区1010的外并可造成照射区1010之外的层1002、1004的分离（即形成LOZ 1012）。介面1006处材料的烧蚀亦产生一等离子体羽烟，该等离子体羽烟膨胀并在层1002、1004之间形成压力（称为「羽烟压力」），此亦可扩大剥离区1012。
如上所述，当羽烟压力过高时，所得的力可在所分离的层1002、1004其中之一或多者中造成裂纹。根据本文所述的剥离系统及方法，诸如激光波长、脉波宽度、能量密度、光束点大小、光束点形状及光束点阵列图案等激光照射参数可被配置成能达成层1002、1004的充分分离、同时最小化羽烟压力以最小化裂纹。根据至少某些实施例，该等激光照射参数可被配置成能在一半导体晶圆的基板上达成裂纹非常少或不存在裂纹的GaN层的整体剥离。
羽烟压力为在介面1006处每一脉波所烧蚀的材料体积（亦称为「交互作用体积」的函数，其与照射区1010的面积与烧蚀深度相关。举例而言，较高的烧蚀率可移除较大量的材料体积并形成较高的羽烟压力。一种降低交互作用体积的方式经由减小激光光束1000的大小并由此减小光束点的大小。当减小光束点大小以减小施加至照射区1010的脉波能量时，除烧蚀面积减小外，烧蚀深度亦可能减小。如图9B所示，举例而言，激光光束1000小于激光光束10并形成一具有较小面积及较低脉波能量的光束点（及照射区）。由于照射区的面积较小且较低的脉波能量使烧蚀深度减小，故较小光束1000的一脉波所烧蚀的材料体积1011小于较大光束10的一脉波所烧蚀的材料体积11。
因此，可调整光束来减小光束点尺寸，以匹配被分离材料1002、1004的可容许应力水准。可端视例如材料类型、层的厚度及欲分离的区域而使用不同大小的光束点。已发现能够自蓝宝石基板整体地剥离外延层的较小光束点的实例包括100微米×100微米正方形光束以及200微米×200微米正方形光束。如下文所更详细阐述，可扩大在靶上具有减小的尺寸的光束点的数量，以获得一更高的生产量，并可在各次照射之间使用不同之间隔（例如正性交迭、负性交迭或零交迭），以便能够达成分离、同时使裂纹最小化。在不同轴线或扫描方向上之间隔或交迭亦可有所不同，举例而言，此端视该等轴线上的光束发散性及/或沿该等轴线的内部应力而定。穿过例如一均光器（homogenizer）的光束可具有一不对称点分布函数（point spreadfunction），以使光束轮廓沿其Y轴线较沿其X轴线更为尖锐。此一光束可沿X轴线具有正性交迭并沿Y轴线具有零交迭或负性交迭。
另一种改变交互作用体积的方式利用不同的波长及/或脉波历时或宽度。端视材料特性而定，烧蚀深度可相关于光学穿透深度及/或热穿透深度。改变波长可影响光学穿透深度，且改变脉波宽度可同时影响光学穿透深度与热穿透深度二者。对于诸如GaN等某些材料而言，例如具有较高光子能量的较短波长可提供更佳的吸收及较浅的光学穿透深度。较短的脉波宽度会减弱扩散效应，乃因脉波的递送时间可短于热量传导至材料内的时间，此会进而减小热穿透深度。较短的脉波宽度亦可增大非线性效应，从而使某些情况下的吸收升高且光学穿透性减低。端视材料而定，例如可使用一248纳米或193纳米的纳秒准分子激光（nanosecond excimer laser）或一超短激光（脉波历时小于1纳秒）来提供一所需的烧蚀深度。
再一种改变交互作用体积的方式经由调整用于照射照射区1010的光束点的能量密度。烧蚀产生于当能量密度高于特定材料及波长的烧蚀临限值时。因此随着能量密度的升高，吸收深度增大，结果使交互作用体积增大。一般而言，能量密度为能量对面积之比，并可经由改变光束的能量或面积而加以控制。举例而言，可经由控制激光的功率、经由利用衰减器、或经由利用光束成型光学器件对光束进行成型（例如扩张或收缩）来控制能量密度，下文所将更详细阐述之。藉此，可改变工件上光束点的能量密度，以最佳化一特定材料的注量（fluence）及耦合效率、提供一所需烧蚀深度及/或控制被剥离层中的热量。
诸如波长、脉波宽度及能量密度等激光照射参数取决于所分离材料的类型。举例而言，248纳米的激光波长适用于自蓝宝石分离GaN，乃因248纳米的光子能量（5电子伏特）介于GaN的带隙（3.4电子伏特）与蓝宝石的带隙（9.9电子伏特）之间。因此，在GaN中可较在蓝宝石中更佳地吸收248纳米辐射，且选择性吸收使得激光辐射能够穿过蓝宝石而烧蚀GaN，进而达成分离。在248纳米的波长下，GaN的烧蚀临限值为约0.3焦耳/平方公分。
熟习此项技术者将知，亦可使用其他激光波长来分离其他类型的材料。举例而言，可在蓝宝石基板与GaN层之间使用一缓冲层（buffer layer），以利于GaN的外延生长。缓冲层的实例包括GaN缓冲层及氮化铝（AlN）缓冲层。当使用一AlN缓冲层时，可使用193纳米的激光，乃因193纳米激光的光子能量（6.4电子伏特）介于蓝宝石的带隙（9.9电子伏特）与AlN的带隙（6.1电子伏特）之间。
参见图10A至图10E，可利用一或多个尺寸减小的光束点在各照射区之间使用不同之间隔来照射多个照射区1010a至1010d，以便能够整体地分离工件的各个层、同时使裂纹最小化。图10A至图10D显示经由利用一单一光束点在该光束点在工件上逐步地移动时以不同的交迭程度进行依序照射而形成的照射区1010a至1010d。为便于例示，图中显示四个照射区1010a至1010d，但可在整个工件上依序形成多个照射区来分离工件的各个层。为在工件上逐步地移动光束点，可使光束相对于工件移动或者可使工件相对于光束移动，如下文所更详细说明。除在工件上沿一逐步方向移动外，光束点亦可在不同方向上或以不同图案移动，如下文所更详细说明。
如图10A所示，举例而言，照射区1010a至1010d可具有零交迭（即，每一步长(step)皆实质上相同于光束点的宽度）。换言之，沿着各层间的介面的每一位置皆暴露于一单次激光照射或单一激光照射脉波。在其中使一外延层自一蓝宝石基板分离的实例中，可在零交迭程度下使用光束点尺寸为约227微米×213微米且为1焦耳/平方公分的单一光束点，且在应用约400赫兹的一脉波频率时，可能够在约3分钟内剥离一2英吋的晶圆。
如图10B及图10C所示，照射区1010a至1010d可具有正性交迭(positiveoverlap)，以使沿着各层之间介面的每一位置皆暴露于多次激光照射或多个激光照射脉波。在一实施例中，控制该正性交迭，以使每一位置皆暴露于相同数目的脉波，藉以避免在工件上出现不均匀曝光。如图10B所示，可经由使用一约为光束点宽度的一半的步长(step)来使一正方形光束点交迭，以使每一位置皆暴露于四（4）次激光照射或四（4）个激光照射脉波。亦可使用具有其他形状的光束点来控制交迭。如图10C所示，举例而言，可经由使用一约为光束点宽度的一半的步长来使一六边形光束点交迭，以使每一位置暴露于三（3）次激光照射或三（3）个激光照射脉波。能量密度可设定成（例如设定至约为烧蚀临限值）使该多个脉波将达成分离而不造成裂纹。
在其他实施例中，照射区在边缘处可具有一逐渐减小的能量密度，并可仅在边缘处交迭以使交迭部分的组合能量密度最佳地达成分离而不造成裂纹。在此等实施例中，可使用一梯度遮罩（gradient mask）来形成在边缘处具有减小的能量密度的光束点。
在其他实施例中，可使用一窄线形光束在一工件的一部分上或在整个工件上以零交迭或相对小的正性交迭的方式扫描。此种窄线形光束可以横跨该窄线光束的宽度且以不均匀的方式执行剥离。在一实例中，一窄线性光束可具有约52毫米的长度及约20微米的宽度，并可被施以约1焦耳/平方公分的能量密度。经由使用由一准分子激光以400赫兹的一脉波频率所产生的窄线光束，可达成8毫米/秒的速度并能使一外延层在约10秒内自一晶圆分离。亦可使用一具有一更窄宽度的线形光束。
如图10D所示，照射区1010a至1010d可为非邻接的或以一负性交迭相间隔（即步长(step)大于光束点的宽度）。本文所述「非邻接」指各个区不交迭或不接触。在本实施例中，光束点所具有的大小及/或形状可使剥离区延伸超出照射区的尺寸。藉此，相邻的非邻接照射区1010a至1010d可相隔一尽可能宽之间隔，同时仍能达成层的分离。该间隔(pitch)或分隔(separate)可取决于所分离材料的类型、剥离区相对于照射区的大小以及其他激光加工参数。在使一外延层自一蓝宝石基板分离的一实例中，一尺寸减小的单一光束点（例如约200微米×200微米）可较步长或间距小约3微米。
尽管图10A至图10D显示一单一光束点在一工件上执行依序照射，然而亦可由多个尺寸减小的光束点形成一阵列或图案以执行同时照射。一阵列或图案内各尺寸减小的光束点可具有不同程度的间隔(pitch)或间距(spacing)。该光束点阵列或图案亦可与一单一光束点类似地用于以不同的交迭程度（即零交迭、正性交迭或负性交迭）来提供依序照射。尽管图10A至图10D只显示在零交迭、正性交迭或负性交迭情况下的依序照射，然而各种交迭组合亦可使用在不同轴线或扫描方向上。
如图10E及图10F所示，举例而言，多个光束或细光束1000a至1000d可形成尺寸减小的光束点的一阵列，该等尺寸减小的光束点同时照射多个非邻接照射区1010a至1010d。在一实施例中，该光束点阵列所具有的形状及大小可使剥离区1012a至1012d延伸超出各别照射区1010a至1010d，并可在各照射区1010a至1010d不交迭的情况下分离层1002、1004，藉此避免因多次曝光而出现裂纹。当非邻接照射区1010a至1010d的一阵列具有较大的剥离区1012a至1012d时，举例而言，总合剥离区可等价于一个较大的激光光束点10。
如上文所述，经由使用较小的光束大小及/或经由以其他方式减小交互作用体积而降低羽烟压力。因剥离区1012a至1012d使较少的能量分布于具有较小交互作用体积的相同面积上，在数个非邻接照射区1010a至1010d上，可以一羽烟压力进行照射，该羽烟压力较相当于较大光束点10照射的羽烟压力为低。因此，经由形成非邻接照射区1010a至1010d的阵列，可容许以较少能量获得较大的总合剥离区。光束点的大小及间隔可取决于为以最小压力及应力达成分离所需的能量密度大小。
使用一光束点图案来同时照射非邻接照射区1010a至1010d的一对应图案会增大每一照射的总合剥离区且除降低羽烟压力及各层上的应力外，亦会提高剥离速度。尽管图10E及图10F显示具有较大剥离区的非邻接照射区，然而光束点阵列或图案亦可照射具有与照射区实质相同的剥离区的非邻接照射区。以下将更详细地阐述光束点及照射区的各种形状及图案。
可移动激光光束1000a至1000d及/或工件1001，以使光束点阵列可在工件1001周围的不同位置执行照射来分离层1002、1004。举例而言，类似于上述单一光束点，可使用各种交迭照射程度在一逐步（stepwise）方向上扫描或移动光束点阵列或图案。可在工件1001上使用各种扫描策略，以最小化由于分离过程而出现的应力（例如，留下某些列或区域不被处理并随后填充彼等未被处理的区域）。以下将更详细地显示及产生各种图案及扫描技术。
图11至图13中显示激光剥离系统的实施例。一般而言，激光剥离系统包含一激光及一光束递送系统，该激光用于产生一原始激光光束，该光束递送系统用于修改该光束并递送修改后的光束（或多个细光束）至工件1001。如图11所示，一激光剥离系统1101可包含一激光1120、一光束成型器1122及一绕射光学元件1124，激光1120用于产生一原始激光光束1121，光束成型器1122用于产生一成型激光光束1123，绕射光学元件1124则用于形成多个成型细光束1100a至1100d。激光剥离系统1101的光束递送系统亦可包含一或多个用于反射激光光束的反射元件1126。
激光1120可包括但不限于：具有所需波长的准分子激光、二极管激发式固态（diode pumped solid state；DPSS）激光、纤维激光、或具有所需波长的超快激光（ultrafast laser）。超快激光一般为一能够发出脉波历时小于1纳秒的超短脉波（即历时为毫微微秒或皮秒的脉波）的激光。超快激光可能够产生具有不同波长（例如，约0.35微米、0.5微米或1微米或其间的任意增量）及不同超短脉波宽度（例如，小于约10皮秒）的激光光束1000。经由使用能够改变波长及/或脉波宽度的超快激光，能够控制如上所述的烧蚀深度及交互作用体积。超快激光的一实例为可得自TRUMPF的Trumicro列5000皮秒激光。
光束成型器1122可包含例如一遮罩，该遮罩具有一孔，当原始激光光束1121穿过该孔时，便会产生成型激光光束1123的所需光束形状。光束成型器1122亦可包含光束成型光学器件（例如透镜），用于改变一遮罩之前的原始光束1121或一光罩之后的成型光束1123的形状及/或大小。在一实施例中，光束成型器1122包含能够控制光束点的能量密度的光束成型光学器件，例如如在美国专利第7,388,172号中所更详细阐述，该美国专利以引用方式全文倂入本文中。因此，光束成型器1122可用于改变工件上光束点的能量密度（例如，以减小吸收深度及交互作用体积）而无需调整激光功率。光束成型器1122可更包含无需使用一遮罩便能产生成型激光光束1123的所需光束形状的光束成型光学器件。经由使用一光束成型器1122（例如，一遮罩及/或光束成型光学器件）来控制工件上光束点的形状及大小以及光束的能量密度，能更控制能量的分布深度以及能量的几何分布。
绕射光学元件1124可包含一全像光学元件（holographic optical element；HOE），该全像光学元件利用绕射原理将成型激光光束1123再细分成细光束1100a至1100d。细光束1100a至1100d形成一光束点阵列，该等光束点同时照射非邻接照射区1010的一图案。HOE使用成型光束1123的实质所有能量来形成细光束1100a至1100d。当剥离区超过光束点的照射区时，相较于使用一遮罩对一单一大光束点进行成像，在使用HOE来形成较小细光束的一图案时，成型光束1123的能量可更高效地分布于一较大面积上。使用HOE来形成较小光束点的一阵列亦可使得无需以一均光器来均化激光光束。在一实例中，HOE可自一激光光束产生一点阵列，该点阵列所具有的一总合剥离区大于同一激光光束所形成的一单一光束点的剥离区的四倍。全像光学元件的一实施例亦能够控制HOE所形成的光束点阵列或图案的光束点大小及间隔（或间距）。
如图12A及图12B所示，亦可使用一具有一孔阵列的遮罩1128来形成一光束点阵列或图案。一或多个激光光束可照射遮罩1128，以形成穿过遮罩1128的该等孔的细光束1100a至1100d。该遮罩1128的孔的形状、大小及间隔决定细光束1100a至1100d在靶上所形成的光束点的形状、大小及间隔。在图12A所示的一实施例中，可使用一单一均化光束1123来照射光罩1128。在图12B所示的另一实施例中，可使用多个细光束1123a至1123d来照射遮罩1128，以使细光束1123a至1123d提供最佳的照射来匹配遮罩1128的该等孔，藉此减少遮罩1128所阻绝的光束能量的量并增大光束利用率。亦可使用其他类型的点阵列产生器来形成一光束点阵列。
激光剥离系统1101亦可包含一运动平台1130，用于支撑工件1001并定位工件1001以进行依序照射。运动平台1130可为一能够在一X-Y方向上移动工件1001及/或旋转工件1001的X-Y及/或θ定位平台。一运动控制系统（图未示出）可耦合至激光1120及运动平台1130，以例如使用一种「同步点火（fire on the fly）」技术来控制激光照射以及工件1001的定位。
激光剥离系统1101亦可控制层的分离方式。以使裂纹最小化。当在工件1001上进行剥离而使基板1002分离时，由于工件1001的一部分被剥离而工件1001的另一部分未被剥离，会造成应力，进而增大剥离前端（lift off front）处的裂纹。因此，激光剥离系统1101可包含一或多个工件固定器1136（例如夹具），以在进行剥离工艺时以机械方式固定基板1002。可例如首先使工件1001的边缘曝光，接着在处理工件1001的内侧区域的同时，工件固定器1136可固定该等边缘。然后，工件固定器1136可缓慢地释放基板1002。另一选择为，可在工件1001上使用另一透明材料（例如一片薄的蓝宝石），该透明材料容许激光穿过以执行剥离并以机械方式防止因剥离而出现弯曲。经由压迫（forcing）该基板，可最小化因剥离工艺而造成的全局应力及相关裂纹，藉此提高LED的制造良率。
根据图13所示的另一实施例，一激光机加工系统1301可包含一检流计（galvanometer）1326，用于在工件1001上扫描一或多个光束点，以提供非邻接照射区1010的一图案。可使用检流计1326替代或辅助以移动平台来移动工件1001。检流计1326可为熟习此项技术者所知的用于扫描一激光光束的1-D或2-D检流计。使用检流计1326扫描光束点可提高该（该等）光束点在工件1001上的移动速度并进而提高剥离速度。在激光剥离系统1301的该实施例中，可在检流计1326之前使用一光束成型器1322（例如一遮罩及/或光束成型光学器件），以提供欲在工件1001上扫描的该（该等）光束点的所需形状及/或以控制该（该等）光束点的能量密度。图13A显示其中一检流计1326扫描一线形光束的另一实施例。
图14A至图14M显示光束点及照射区1010的各种可能形状。端视光束点的大小及能量密度以及所分离的材料而定，各该照射区1010可具有以虚线所示的对应剥离区（LOZ）1012。光束点的大小及能量密度亦可经调整，以使LOZ 1012实质上相同于照射区1010。可能的形状包括但不限于：正方形（图14A）、圆形（图14B）、矩形线（图14C）、三角形（图14D）、十字形（图14E）、L形（图14F）、中空正方形（图14G）、中空圆形（图14H）、六边形（图14I）、椭圆线（图14J）、及圆弧（图14K）。以剥离区最大化为需求的应用中，可使用所提供剥离区最大化或与照射区相比相对大的任何形状。可使用一遮罩及/或光束成型光学器件来形成具有各种形状的光束点。
光束点亦可形成为互补形状的组合，例如一L形状加上一正方形（图14L）以及两个L形状（图14M）。例如可一同形成各种形状组合，以最大化相对于对应照射区而形成的总合剥离区。
可在一工件上同时照射多个非邻接光束点，以使对应的照射区形成一照射图案。可经由依序照射该照射图案中的照射区而在一工件上的各个位置扫描或定位该照射图案，藉此形成一剥离图案，该剥离图案包含可在工件上达成剥离的多个依序照射图案。每一依序照射可涉及在工件上的一不同位置以该照射图案施加一单一激光能量脉波。该等依序照射可具有变化的交迭程度（例如，零交迭、正性交迭或负性交迭），该等交迭程度在不同轴线或扫描方向上亦可有所不同。
图15A至图15G显示可由一非邻接光束点阵列或图案形成的各种照射图案以及可经由以照射区的不同负性交迭程度在一工件上扫描或定位该等照射图案而形成的各种剥离图案。在图15A至图15G所示的照射图案中，使一剥离区延伸超出照射区的概念使得与照射区负性交迭的照射图案能够被扫描。尽管图中所示照射图案的对应剥离区（以虚线显示）延伸超出照射区，然而各剥离区的大小亦可不同于图中所示。
图15A显示由一行正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1500a，该等正方形非邻接光束点间隔设置成使各自的LOZ相接触或交迭。照射图案1500a所形成的总合剥离区因而形成一条线。可依序照射一工件上扫描照射图案1500a，以形成不同的剥离图案。可扫描照射图案1500a来提供一剥离图案1502a，其中各依序照射的剥离区相接触或具有极小的交迭。亦可扫描照射图案1500a来提供一使各依序照射的剥离区相交迭的剥离图案1504a。亦可扫描照射图案1500a来提供一剥离图案1506a，其中各依序照射的照射区为邻接的。
图15B显示由一行矩形非邻接光束点所形成的一照射图案1500b，该等矩形非邻接光束点可与照射图案1500a相似地在工件上扫描。该照射图案1500b可等价于在一工件上扫描的一窄线形光束。
图15C显示由多行正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1500c，该等正方形非邻接光束点间隔设置成使各自的剥离区相接触或交迭。亦可扫描照射图案1500c来提供使各依序照射的剥离区具有不同程度的交迭的剥离图案1502c、1504c、1506c。尽管图中显示两行，然而照射图案1500c亦可包含多于两行正方形非邻接光束点。
图15D显示由交错的多行正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1500d，该等正方形非邻接光束点间隔设置成使各自的剥离区相接触或交迭。亦可扫描照射图案1500d来提供使各依序照射的剥离区具有不同程度的交迭的剥离图案1502d、1504d和1506d。
图15E显示由正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1500e，该等正方形非邻接光束点被排列成一三角形图案并间隔设置成使各自的剥离区相接触或交迭。亦可扫描照射图案1500e来提供使各依序照射的剥离区具有不同程度的交迭的剥离图案，例如剥离图案1502e。
图15F显示由正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1500f，该等正方形非邻接光束点被排列成一菱形图案并间隔设置成使各自的LOZ接触或交迭。亦可扫描照射图案1500f来提供使各依序照射的剥离区具有不同程度的交迭的剥离图案，例如剥离图案1502f。三角形照射图案1500e及菱形照射图案1500f可减小在对其进行扫描以分离各个层时的点应力。
亦可并非在工件上沿一个方向逐步地线性扫描各照射图案，而是将照射图案定位于工件上的不同位置。图15G显示由正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1500g，该等正方形非邻接光束点被排列成一开口正方形图案。在该照射图案1500g中，光束点间隔设置成使照射区周围的剥离区不邻接。该照射图案形成于不同位置，以使各依序照射相互交叉（interdigitate）。如图所示，该照射图案1500g中的光束点间隔设置成需要进行多遍照射（即依序照射）才能填满照射区阵列。举例而言，照射图案1500g的一第二遍照射形成图案1502g、照射图案1500g的一第三遍照射形成图案1504g、及照射图案1500g的一第四遍照射则形成完整剥离图案1506g，藉此达成层的分离。经由以照射图案1500g提供通/断（on/off）照射区域来利用此种类型的相互交叉扫描技术，可在工件的一区域上更缓慢地执行层的分离，藉此最小化因使层自基板上释放而引起的应力。在一实例中，照射图案1500g可包含由中心距为500微米的100微米正方形光束点所形成的阵列。
图16A及图16B显示由一光束点阵列所形成的照射图案，该等光束点间隔设置成可在照射区之间使用零交迭程度来扫描或覆盖照射图案。在此等照射图案中，剥离区可不延伸超出照射区。图16A显示由两个正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1600a，该等正方形非邻接光束点间隔开大约该等光束点的宽度（例如，200微米×200微米并间隔开200微米）。可逐步地扫描照射图案1600a，其中每一步皆实质上相同于正方形光束点的宽度，以使各照射区在该逐步方向上邻接。照射图案1600a的一单遍照射1601a形成两列依序照射区，该两列依序照射区由未被照射或处理的一列间隔开。可对照射图案1600a进行另一次扫描，以照射或「填充」未被处理的列并形成一完整剥离图案1602a于照射区，藉此达成层的分离。尽管图16A所示照射图案1600a由间隔等于一个光束点的两个正方形光束点形成，然而亦可由间隔等于一个光束点或间隔对于光束点的某一倍数的多于两个光束点来形成类似的照射图案。
图16B显示由排列成一交错或「锯齿(zigzag)」图案的正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1600b，该等正方形非邻接光束点具有一约等于光束点宽度之间隔。可逐步地扫描照射图案1600b，其中每一步皆实质相同于正方形光束点的宽度，以使各照射区在该逐步方向上邻接，藉此形成一会达成层的分离的照射区剥离图案1602b。尽管图16B所示照射图案1600b由间隔等于一个光束点的四个正方形光束点形成，然而亦可多于四个光束点且间隔为一个光束点或间隔为数个光束点来形成类似的照射图案。图16B-1显示一「锯齿」的照射图案1600b来照射一晶圆的显微照片。
图16C显示由排列成一三角形图案的正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1600c。可逐步地扫描照射图案1600c，其中每一步皆实质上相同于正方形光束点的宽度，以使各照射区在该逐步方向上邻接，藉此形成一会达成层的分离的照射区剥离图案1602c。
图16D显示由排列成一正方形矩阵图案的正方形非邻接光束点所形成的一照射图案1600d。类似于照射图案1500g，将该照射图案形成于不同位置以使各依序照射相互交叉。如图所示，该照射图案1600d中的光束点间隔设置成需要进行多遍照射（即依序照射）才能填满一照射区阵列。举例而言，照射图案1600d的一第二遍照射形成图案1602d、照射图案1600d的一第三遍照射形成图案1604d、及照射图案1600d的一第四遍照射则形成完整剥离图案1606d，藉此达成层的分离。亦可使用光束点的其他数目及间隔来形成一矩阵图案。
图16E显示由排列成一正方形矩阵图案的六边形非邻接光束点所形成的一照射图案1600e。类似于图10C所示的六边形光束点，将该照射图案形成于不同位置以使各依序照射相互交叉，从而使各该六边形光束点交迭。如图所示，该照射图案1600e中的光束点间隔设置成需要进行多遍照射（即依序照射）才能以所需交迭程度填满一照射区阵列。举例而言，照射图案1600e的一第二遍照射形成图案1602e、照射图案1600e的一第三遍照射形成图案1604e、及照射图案1600e经过九遍照射后即形成完整剥离图案1606e，其中在每一位置各进行三次交迭曝光，并藉此达成层的分离。亦可使用六边形光束点的其他数目及间隔来形成一矩阵图案。亦可形成一如下照射图案：其中各六边形光束点间隔设置成使剥离区相交迭但照射区不交迭。
照射图案亦可被扫描或定位使得依序照射中的各照射区在剥离图案的所选区域中交迭，此可影响在彼等区域中发生的烧蚀量。照射图案及扫描可经配置以控制交迭程度并进而控制在交迭区域中的烧蚀量，藉此在该等层至少其中之一（例如被剥离的GaN膜）上提供各种纹理化或糙化效果。图17A至图17C显示由非邻接光束点所形成的照射图案，其经扫描而形成在依序照射中各照射区的边缘存在某种交迭的剥离图案，以提供纹理化或糙化。图17A显示一照射图案1700a，照射图案1700a可经扫描以形成一具有断续的交迭照射区的剥离图案1702a。图17B显示一照射图案1700b，照射图案1700b可经扫描以形成一具有断续的交迭照射区的剥离图案1702b，该等交迭照射区沿扫描方向上的线而形成。图17C显示一照射图案1700c，照射图案1700c可经扫描以形成一具有断续的交迭照射区的剥离图案1702c，该等交迭照射区沿一正交于扫描方向的方向延伸。在所示实例中，形成照射图案1700a至1700c的非邻接光束点在扫描方向上相对窄、而在正交于扫描方向的方向上则相对宽。
尽管上述照射图案被显示为正方形、矩形及六边形光束点，然而亦可使用任意形状、数目及间隔的光束点来形成此等图案。举例而言，图18A及图18B显示由圆形光束点的高密度阵列所形成的照射图案1800a和1800b。照射图案1800a和1800b可例如经由一激光穿过一高密度遮罩（例如一具有10微米直径的孔且中心距为20微米的通-断（on-off）遮罩）而形成。
图18C至图18F显示由具有不同间距、不同形状及不同注量水准（fluence level）的光束点阵列在一蓝宝石基板与一外延层的介面处所形成的照射图案的显微照片。在该等显微照片中，在照射区周围可看到剥离区。图18C显示由具有不同大小及间距以及具有高注量的圆形光束点阵列所形成的照射图案的显微照片。图18D显示由具有不同大小及间距以及具有低注量的圆形光束点阵列所形成的照射图案的显微照片。图18E显示由具有不同大小及间距以及具有高注量的正方形光束点阵列所形成的照射图案的显微照片。图18F显示由具有不同大小及间距以及具有低注量的正方形光束点阵列所形成的照射图案的显微照片。在该等实例中，低注量刚好高于烧蚀临限值。
图18G显示由多个窄线形光束点所形成的一正方形照射图案1800g。在一实例中，长约300微米且宽约3微米的线形光束点可间隔约10微米，以形成约300微米×300微米的一正方形照射图案。正方形照射图案1800g可以上述任一照射图案进行使用，例如以取代一实心正方形光束点，并可利用上述任一种技术在一工件上进行扫描或定位以达成剥离。如图18H所示，举例而言，可将由窄线形光束点所构成的多个正方形照射图案1800g排列形成一更大的照射图案1800h。
亦可将多个不同大小的线形光束点排列形成不同大小、不同形状及/或不同几何结构的照射图案。如图18I所示，举例而言，可将多个窄线形光束点首尾相连（end-to-end）地排列形成一更长的线形照射图案1800i。在一实例中，线形光束点可间隔仅几微米。可在一工件上扫描该更长的线形照射图案1800i，例如以取代扫描一均匀的线形光束点。
除了如图18G所示利用多个窄线形光束点形成一正方形照射图案，亦可使用小的通/断光束点来形成一更大照射图案（例如，一约300微米×300微米的正方形图案）。图18J显示由多个正方形照射图案所形成的一照射图案1800f，该等正方形照射图案由小的光束点构成。
图18K显示由多个嵌套式六边形线光束（即，取代一实心六边形光束点）所形成的一六边形照射图案1800k。六边形照射图案1800k可使用其他六边形照射图案1800k排列成一更大的照射图案。六边形照射图案1800k亦可如上文针对实心六边形光束点所述以不同的交迭程度进行扫描或定位。
图18L显示由多个斜线光束所形成的一Λ形（chevron shaped）照射图案1800l。Λ形照射图案1800l可例如如上文针对其他图案所述，使用不同的交迭程度进行扫描。亦可将多个Λ形照射图案1800l形成为一更大的照射图案。图18M显示由多个Λ形照射图案1800l所形成的一照射图案1800m。
图18N显示由多个「锯齿(zigzag)」形线光束所形成的一照射图案1800n，图18O显示由多个虚线光束所形成的一照射图案1800o。该等照射图案1800n和1800o亦可使用不同的交迭程度进行扫描及/或可形成为一更大的照射图案。
经由自多条线形成照射图案（例如，不同于实心光束点），可使照射图案与依序辐射图案交迭以减轻裂纹及魅影（ghosting）效应。此多条线提供实质均匀的照射并使照射图案的边缘能够与交迭的照射图案相混合。亦可使由多条线所形成的照射图案交迭，以在分离层上获得一糙化效果，例如藉此糙化GaN以增强LED效能。根据另一变化形式，一实心光束点可形成为本文所述的任一形状，其中在实心光束点的一或多个边缘处具有多条线以达成交迭并使魅影最小或根本不存在魅影。根据又一变化形式，一光束点中心为实心并具有羽毛状（feathered）的边缘。
如上所述包含数个条线的照射图案或在边缘具有线的实心光束点可经由一光罩（photomask）形成，该光罩蚀刻有所需的线图案。可使用的一种光罩类型为一铬/石英的通/断光罩。包含数个条线的照射图案亦可经由对来自一高速固体激光的光束进行成型以形成线图案而形成。具有羽毛状边缘的光束点亦可经由一灰阶（gray scale）遮罩而形成。
图19A至图19D显示被设计成照射一圆形工件1001（例如一半导体晶圆）的照射图案（其中以虚线显示一总合LOZ）。在图19A中，由排列成一饼（pie）状图案的非邻接光束点形成一照射图案1600a，该饼状图案自圆形工件1001之中心延伸至圆周。照射图案1600a及/或工件1001可旋转以围绕工件扫描照射图案1600a。尽管图中将饼状照射图案1600a显示成四分的一个圆，然而亦可使用更大或更小的饼状图案。
在图19B中，由非邻接光束点形成排列成一轮辐（spoke）图案的一照射图案1600b，该轮辐图案自圆形工件1001的中心延伸至圆周。照射图案1600b及/或工件1001可旋转以围绕工件扫描照射图案1600a。尽管图中显示轮辐照射图案1600b具有四（4）个辐条，然而亦可使用其他数目的辐条。
在图19C中，由围绕工件1001排列成一环形图案的非邻接光束点形成一照射图案1600c。可经由向内移动光束点而自工件1001的圆周至中心扫描环形照射图案1600c。
在图19D中，由围绕工件1001排列成一半环形或弧形图案的非邻接光束点形成一照射图案1600d。半环形照射图案1600d可围绕工件1001的圆周进行扫描，并可自工件1001的圆周至中心向内进行扫描。
用于形成照射图案1600a至1600d的光束点的大小、形状及数目可端视工件大小、材料及所需能量密度而异。
图20A及图20B显示其他用于对一圆形工件1001执行激光剥离的光束点扫描技术，在图20A中，可围绕工件1001以一螺旋图案扫描一光束点1710a（例如，具有一十字形状）。在一实施例中，可例如使用一检流计以螺旋图案移动光束点1710a。在另一实施例中，可在旋转工件1001的同时，沿径向朝中心移动光束点1710a。尽管图中显示一十字形光束点，然而亦可在一螺旋方向上扫描具有其他形状的一光束点或光束点阵列。
在图20B中，一环形光束点1710b可随着光束点的移动而以一减小的直径及宽度向内扫描。环形光束点1710b可例如使用一声透镜（acoustic lens）形成。环形光束点1710b亦可形成为一散焦（defocused）环形光束，当宽度及弧长随着向内扫描光束而变化时，该散焦环形光束会保持能量密度。在另一变化形式中，可例如使用一电光效应（electro optic effect）而自外侧向中心扫描一可变直径的窄激光光环。
根据一实施例，提供一种用于分离材料层的激光剥离方法。该方法包含：提供一工件，该工件包含至少一第一材料层及一第二材料层；产生至少一激光光束；以及以该至少一激光光束所形成的一光束点，照射该第一材料层与该第二材料层之间一介面处的非邻接照射区，其中在该介面处各该照射区周围形成剥离区，该等剥离区延伸超出该等照射区的尺寸，其中照射该等照射区的该激光光束的激光能量足以使该等层在该等剥离区中分离。
根据另一实施例，提供一种用于自至少一基板分离至少一材料层的激光剥离方法。该方法包含：提供至少一基板，该至少一基板具有形成于其上的至少一材料层；产生多个激光细光束；以该等激光细光束所形成的光束点图案同时照射一照射图案，该照射图案包含位于该层与该基板间的一介面处的非邻接照射区；以及移动该照射图案至不同位置以进行依序照射，直至该层自该基板分离。
根据又一实施例，一种用于分离材料层的激光剥离方法包含：提供一工件，该工件包含至少一第一材料层及一第二材料层；产生至少一激光光束；以及以一光束点照射该第一层与该第二层之间一介面处的交迭照射区，该光束点由该至少一激光光束所形成且于一逐步（stepwise）方向上移动，其中该等照射区为交迭的，以使该介面处一显著数量的位置暴露于相同数目的激光照射脉波，其中该等位置处的该激光照射脉波数目足以使该等层分离。
根据再一实施例，一种激光剥离系统包含：一激光，用于产生一原始激光光束；一光束成型器，用于将该原始激光光束成型为一成型光束；以及一点阵列产生器，用于接收该成型光束并产生一非邻接光束点阵列，该等非邻接光束点排列成一预定图案。
根据再一实施例，一种激光剥离系统包含：一激光，用于产生一原始激光光束；一光束成型器，用于将该原始激光光束成型为一成型光束并用于改变该光束的能量密度；以及一检流计，用于在该工件上扫描该成型光束点。
尽管上文阐述了本发明的原理，然而熟习此项技术者应理解，本说明仅供用于举例说明目的而非欲限制本发明的范围。除本文所示及所述的实例性实施例外，其他实施例亦涵盖于本发明的范围内。此项技术中的通常知识者所作出的各种修饰及替代应被视为处于本发明的范围内，且仅受权利要求书的限定。

Claims (47)

1.一种用于分离材料层的激光剥离方法，该方法包含：
提供工件，该工件包含至少一第一材料层及第二材料层；
产生至少一激光光束；以及
以该至少一激光光束所形成的一光束点，照射该第一材料层与该第二材料层之间介面处的非邻接照射区，其中在该介面处各该照射区周围形成剥离区，所述剥离区延伸超出所述照射区的尺寸，其中照射所述照射区的该激光光束的激光能量足以使所述层在所述剥离区中分离。
2.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中照射所述非邻接照射区包含：对至少一照射区执行依序照射，直至所述层在该整个工件中分离，其中所述依序照射为非邻接的。
3.如权利要求3所述的激光剥离方法，更包含在所述依序照射之间移动该工件。
4.如权利要求3所述的激光剥离方法，更包含在所述依序照射之间移动该至少一激光光束。
5.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中照射所述非邻接照射区包含：对排列成照射图案的多个同时照射区执行依序照射，直至所述层在该整个工件上分离，其中该照射图案中的所述同时照射区为非邻接的。
6.如权利要求5所述的激光剥离方法，其中所述同时照射区排列成圆形照射图案。
7.如权利要求5所述的激光剥离方法，其中所述同时照射区排列成楔形照射图案。
8.如权利要求5所述的激光剥离方法，其中经由使所述同时照射区相互交叉而执行所述依序照射。
9.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中产生至少一激光光束包含：产生原始激光光束并形成数个细光束，且其中所述细光束为相间隔的，以同时照射所述非邻接照射区的至少一子集。
10.如权利要求9所述的激光剥离方法，其中形成所述细光束包含：使该原始激光光束经过绕射光学元件。
11.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中至少部分的所述光束点为线形。
12.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中至少部分的所述光束点为十字形。
13.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中至少部分的所述光束点为L形。
14.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中照射该非邻接照射区包含：在该工件上同时形成数个光束点，以照射排列成照射图案的照射区，其中照射该照射图案的该光束点具有不同的形状。
15.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中产生该激光光束包含：利用超快激光产生超短脉波激光光束。
16.如权利要求15所述的激光剥离方法，其中该超短脉波激光光束具有脉波宽度及波长，该脉波宽度小于10皮秒，且该波长介于约0.35微米至1微米的范围内。
17.如权利要求15所述的激光剥离方法，其中产生该激光光束包含：产生具有最大为约200纳秒（nanosecond）的脉波历时的该激光光束。
18.如权利要求15所述的激光剥离方法，其中产生该激光光束包含：以准分子激光产生该激光光束，该准分子激光具有介于约157纳米至355纳米的范围内的波长。
19.如权利要求15所述的激光剥离方法，其中产生该激光光束更包含：成型该超短脉波激光光束，以控制形成于所述层的该介面处的该光束点的能量密度。
20.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中该第一层及该第二层包含基板及形成于该基板上的至少一膜。
21.如权利要求20所述的激光剥离方法，其中该膜整体地自该工件的该基板分离。
22.如权利要求20所述的激光剥离方法，其中该基板为蓝宝石基板，且其中该至少一膜为GaN膜。
23.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中当分离该些层时，所述层至少其中之一被以机械方式固定。
24.如权利要求1所述的激光剥离方法，其中该些层的其中之一为一透明材料制成，且该些层其中之一的另一者由吸收性材料制成以与该透明材料分离。
25.一种用于自至少一基板分离至少一材料层的激光剥离方法，该方法包含：
提供至少一基板，该至少一基板具有形成于其上的至少一材料层；
产生多个激光细光束；
以所述激光细光束所形成的光束点图案同时照射一照射图案，该照射图案包含位于该层与该基板间的介面处的非邻接照射区；以及
移动该照射图案至不同位置以进行依序照射，直至该层自该基板分离。
26.如权利要求25所述的激光剥离方法，其中移动该照射图案，以使所述照射区具有正性交迭、零交迭或负性交迭。
27.如权利要求25所述的激光剥离方法，其中移动该照射图案，以使所述照射区具有正性交迭、零交迭或负性交迭，且其中该交迭因不同的轴线而异。
28.如权利要求25所述的激光剥离方法，其中经由在工件上进行线性扫描而移动该照射图案。
29.如权利要求25所述的激光剥离方法，其中经由在工件上进行相互交叉的扫描而移动该照射图案。
30.如权利要求25所述的激光剥离方法，其中经由移动该工件而移动该照射图案。
31.如权利要求25所述的激光剥离方法，其中经由移动所述细光束而移动该照射图案。
32.一种用于分离材料层的激光剥离方法，该方法包含：
提供工件，该工件包含至少一第一材料层及一第二材料层；
产生至少一激光光束；以及
以光束点照射该第一层与该第二层之间介面处的交迭照射区，该光束点由该至少一激光光束所形成且于逐步方向上移动，其中所述照射区为交迭的，以使该介面处显著数量的位置暴露于相同数目的激光照射脉波，其中所述位置处的该激光照射脉波数目足以使所述层分离。
33.如权利要求32所述的激光剥离方法，其中该光束点以步长移动，该步长为该光束点的宽度的约二分之一。
34.如权利要求32所述的激光剥离方法，其中该光束点及所述照射区为正方形的，且其中该介面处的每一位置皆暴露于四个激光照射脉波。
35.如权利要求32所述的激光剥离方法，其中该光束点及所述照射区为六边形的，且其中该介面处的每一位置皆暴露于三个激光照射脉波。
36.如权利要求32所述的激光剥离方法，其中该光束点及所述照射区为矩形的，且其中所述照射区在不同方向上具有不同的交迭。
37.一种激光剥离系统，包含：
一激光，用于产生原始激光光束；
一光束成型器，用于将该原始激光光束成型为成型光束；以及
一点阵列产生器，用于接收该成型光束并产生非邻接光束点阵列，所述非邻接光束点排列成预定图案。
38.如权利要求37所述的激光剥离系统，其中该激光包含超快激光，以用于产生超短脉波激光光束。
39.如权利要求37所述的激光剥离系统，其中该光束成型器包括遮罩。
40.如权利要求39所述的激光剥离系统，其中该光束成型器包括光束成型光学器件，以用于成型该光束并改变该光束的能量密度。
41.如权利要求39所述的激光剥离系统，其中该点阵列产生器包含全像光学元件。
42.如权利要求37所述的激光剥离系统，其中该点阵列产生器包括遮罩，该遮罩包含数个孔。
43.一种激光剥离系统，包含：
激光，用于产生原始激光光束；
光束成型器，用于将该原始激光光束成型为一成型光束并用于改变该光束的能量密度；以及
检流计，用于在该工件上扫描该成型光束点。
44.如权利要求43所述的激光剥离系统，其中该激光包括超快激光，以用于产生超短脉波激光光束。
45.如权利要求43所述的激光剥离系统，其中该光束成型器包含光束成型光学器件。
46.如权利要求43所述的激光剥离系统，其中该光束成型器包括遮罩。
47.如权利要求43所述的激光剥离系统，其中该光束成型器包含光束成型器件及一遮罩。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106597697A (zh) * 2013-12-02 2017-04-26 株式会社半导体能源研究所 显示装置及其制造方法
CN106654814A (zh) * 2017-03-09 2017-05-10 中国科学院合肥物质科学研究院 可用于晶化和剥离的两用准分子激光系统
CN108349044A (zh) * 2015-10-26 2018-07-31 株式会社日本制钢所 激光处理装置整流装置及激光处理装置
CN108565248A (zh) * 2018-04-25 2018-09-21 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光加工系统及方法
CN108608120A (zh) * 2018-04-25 2018-10-02 大族激光科技产业集团股份有限公司 芯片衬底的激光剥离系统和方法
CN109530936A (zh) * 2018-12-27 2019-03-29 北京中科镭特电子有限公司 一种激光加工晶圆的方法及装置
CN109570783A (zh) * 2019-01-15 2019-04-05 北京中科镭特电子有限公司 一种激光加工晶圆的方法及装置
CN110351953A (zh) * 2019-08-06 2019-10-18 赵真利 一种以柯恩达效应为原理的GaN防气体冲击装置
CN111531280A (zh) * 2019-02-01 2020-08-14 镭射希股份有限公司 激光剥离装置的激光头模块

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8986497B2 (en) 2009-12-07 2015-03-24 Ipg Photonics Corporation Laser lift off systems and methods
US9669613B2 (en) 2010-12-07 2017-06-06 Ipg Photonics Corporation Laser lift off systems and methods that overlap irradiation zones to provide multiple pulses of laser irradiation per location at an interface between layers to be separated
RU2459691C2 (ru) 2010-11-29 2012-08-27 Юрий Георгиевич Шретер Способ отделения поверхностного слоя полупроводникового кристалла (варианты)
JP5766530B2 (ja) * 2011-07-13 2015-08-19 株式会社ディスコ 光デバイスウエーハの加工方法
US8598488B2 (en) * 2011-12-23 2013-12-03 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for adjusting radiation spot size
US9236271B2 (en) * 2012-04-18 2016-01-12 Globalfoundries Inc. Laser-initiated exfoliation of group III-nitride films and applications for layer transfer and patterning
EP2839344B1 (en) * 2012-04-20 2023-06-14 TRUMPF Photonic Components GmbH Lighting apparatus for providing light for processing an object
CN104508815B (zh) 2012-07-31 2018-02-13 索泰克公司 使用激光剥离过程制造半导体结构的方法和相关的半导体结构
CN102744523A (zh) * 2012-08-01 2012-10-24 陈杰 伴热带切口机
TWI610374B (zh) * 2013-08-01 2018-01-01 格芯公司 用於將搬運器晶圓接合至元件晶圓以及能以中段波長紅外光雷射燒蝕釋出之接著劑
WO2015072598A1 (ko) * 2013-11-14 2015-05-21 (주)정원기술 레이저 압착 방식의 플립 칩 본딩을 위한 레이저 옵틱 장치
US9397051B2 (en) * 2013-12-03 2016-07-19 Invensas Corporation Warpage reduction in structures with electrical circuitry
KR101834282B1 (ko) 2014-02-26 2018-03-06 엔라이트 인크. 사각 펄스 레이저 리프트 오프
US9395631B2 (en) 2014-04-01 2016-07-19 Applied Materials, Inc. Multi-beam pattern generators employing yaw correction when writing upon large substrates, and associated methods
CN203910868U (zh) * 2014-06-25 2014-10-29 京东方科技集团股份有限公司 一种激光剥离设备
JP6390898B2 (ja) * 2014-08-22 2018-09-19 アイシン精機株式会社 基板の製造方法、加工対象物の切断方法、及び、レーザ加工装置
KR20160049382A (ko) * 2014-10-27 2016-05-09 삼성디스플레이 주식회사 레이저 박리 장치 및 표시 장치의 제조 방법
US20160133486A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 International Business Machines Corporation Double Layer Release Temporary Bond and Debond Processes and Systems
US20160133497A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 International Business Machines Corporation Multi-layer laser debonding structure with tunable absorption
KR102587022B1 (ko) 2014-11-27 2023-10-10 실텍트라 게엠베하 재료의 전환을 이용한 고체의 분할
US10350710B2 (en) 2015-04-08 2019-07-16 The Japan Steel Works, Ltd. Laser irradiation method and apparatus
KR102066928B1 (ko) 2015-07-01 2020-01-16 센서 일렉트로닉 테크놀로지, 인크 기판 구조체 제거
US10950747B2 (en) 2015-07-01 2021-03-16 Sensor Electronic Technology, Inc. Heterostructure for an optoelectronic device
US9966260B1 (en) * 2015-09-25 2018-05-08 Apple Inc. Surface modification process for laser application
KR101600913B1 (ko) 2016-01-22 2016-03-08 주식회사 덕인 레이저 리프트 오프 장치 및 그를 이용한 레이저 리프트 오프 방법
JP6508153B2 (ja) * 2016-09-21 2019-05-08 日亜化学工業株式会社 発光素子の製造方法
JP6795811B2 (ja) * 2017-02-16 2020-12-02 国立大学法人埼玉大学 剥離基板製造方法
KR102342848B1 (ko) * 2017-04-21 2021-12-23 삼성전자주식회사 레이저 어닐링 장비
US10693070B2 (en) * 2017-08-08 2020-06-23 Sharp Kabushiki Kaisha Manufacturing method for electroluminescence device
JP6579397B2 (ja) * 2017-08-30 2019-09-25 日亜化学工業株式会社 発光素子の製造方法
US11534868B2 (en) 2017-09-12 2022-12-27 Ev Group E. Thallner Gmbh Device and method for separating a temporarily bonded substrate stack
CN108538784B (zh) * 2018-06-19 2023-12-01 南通中铁华宇电气有限公司 一种图形化外延结构激光剥离装置
JP7195700B2 (ja) * 2018-11-12 2022-12-26 株式会社ディスコ リフトオフ方法
CN111318810B (zh) * 2018-12-14 2021-08-24 成都辰显光电有限公司 一种激光剥离方法
JP7319044B2 (ja) * 2018-12-14 2023-08-01 Tdk株式会社 素子アレイの製造装置と特定素子の除去装置
US11414782B2 (en) 2019-01-13 2022-08-16 Bing Hu Method of separating a film from a main body of a crystalline object
KR102174928B1 (ko) * 2019-02-01 2020-11-05 레이저쎌 주식회사 멀티 빔 레이저 디본딩 장치 및 방법
CN112447933A (zh) * 2019-08-12 2021-03-05 陕西坤同半导体科技有限公司 激光剥离装置及激光剥离机
CN112750716B (zh) * 2019-10-29 2022-12-30 成都辰显光电有限公司 微元件的剥离装置以及剥离方法
KR102297791B1 (ko) * 2019-11-13 2021-09-03 한국광기술원 레이저를 이용하여 전사 대상물을 분리하고 전사하는 장치 및 방법
WO2021117557A1 (ja) * 2019-12-12 2021-06-17 東レエンジニアリング株式会社 光スポット像照射装置および転写装置
JP7443042B2 (ja) * 2019-12-12 2024-03-05 東レエンジニアリング株式会社 光スポット像照射装置および転写装置
JP7443041B2 (ja) * 2019-12-12 2024-03-05 東レエンジニアリング株式会社 光スポット像照射装置および転写装置
US20210283719A1 (en) * 2020-03-12 2021-09-16 Rohr, Inc. Substrate perforation system & method using beamlets
KR20210141155A (ko) * 2020-05-15 2021-11-23 삼성전자주식회사 기판 디본딩 장치
TWI783233B (zh) * 2020-06-08 2022-11-11 勤友光電股份有限公司 用於分離工件的雷射剝離方法
DE102021204313A1 (de) * 2021-04-29 2022-11-03 3D-Micromac Ag Verfahren und System zur Herstellung mikrostrukturierter Komponenten
DE102021119195A1 (de) 2021-07-23 2023-01-26 Trumpf Laser Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Werkstückbearbeitung mit einem, durch eine Scanneroptik geführten, verbreiterten Laserstrahl
WO2023034579A1 (en) * 2021-09-02 2023-03-09 Ipg Photonics Corporation An apparatus and method for fractional ablative treatment of tissue
DE102022114637A1 (de) * 2022-06-10 2023-12-21 Trumpf Laser Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten mindestens eines Teilbereichs eines Schichtsystems
DE102022114646A1 (de) * 2022-06-10 2023-12-21 Trumpf Laser Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten mindestens eines Teilbereichs eines Schichtsystems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020146893A1 (en) * 1996-08-27 2002-10-10 Seiko Epson Corporation Exfoliating method, transferring method of thin film device, and thin film device, thin film integrated circuit device, and liquid crystal display device produced by the same
US20020182889A1 (en) * 2001-06-04 2002-12-05 Solomon Glenn S. Free standing substrates by laser-induced decoherency and regrowth
US20050227455A1 (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Jongkook Park Method of separating layers of material
CN1801459A (zh) * 2005-01-03 2006-07-12 三星电机株式会社 用于制造基于氮化镓的单晶衬底的方法和装置
US20090011614A1 (en) * 2004-06-18 2009-01-08 Electro Scientific Industries, Inc. Reconfigurable semiconductor structure processing using multiple laser beam spots

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3848104A (en) 1973-04-09 1974-11-12 Avco Everett Res Lab Inc Apparatus for heat treating a surface
US5285517A (en) * 1983-06-24 1994-02-08 Canyon Materials, Inc. High energy beam sensitive glasses
JPH082511B2 (ja) 1989-05-08 1996-01-17 松下電器産業株式会社 レーザ加工装置
DE4234342C2 (de) 1992-10-12 1998-05-14 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Materialbearbeitung mit Laserstrahlung
US6208458B1 (en) 1997-03-21 2001-03-27 Imra America, Inc. Quasi-phase-matched parametric chirped pulse amplification systems
US6200689B1 (en) * 1998-10-14 2001-03-13 General Electric Company Laser shock peened gas turbine engine seal teeth
US6172325B1 (en) 1999-02-10 2001-01-09 Electro Scientific Industries, Inc. Laser processing power output stabilization apparatus and method employing processing position feedback
US6341029B1 (en) 1999-04-27 2002-01-22 Gsi Lumonics, Inc. Method and apparatus for shaping a laser-beam intensity profile by dithering
US7838794B2 (en) * 1999-12-28 2010-11-23 Gsi Group Corporation Laser-based method and system for removing one or more target link structures
US20030024913A1 (en) 2002-04-15 2003-02-06 Downes Joseph P. Laser scanning method and system for marking articles such as printed circuit boards, integrated circuits and the like
US20020006765A1 (en) * 2000-05-11 2002-01-17 Thomas Michel System for cutting brittle materials
JP2002023099A (ja) 2000-07-03 2002-01-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ加工装置及びレーザ加工方法
US6562648B1 (en) * 2000-08-23 2003-05-13 Xerox Corporation Structure and method for separation and transfer of semiconductor thin films onto dissimilar substrate materials
JP2002113711A (ja) * 2000-10-11 2002-04-16 Murata Mfg Co Ltd セラミックグリーンシートの加工方法及びそれに用いるレーザ加工装置
EP1238745A3 (en) 2001-03-07 2004-06-30 Nec Corporation Galvanometer controller and laser machining apparatus
WO2002074480A1 (en) * 2001-03-16 2002-09-26 Laser Machining, Inc. Laser ablation technique
US6617261B2 (en) 2001-12-18 2003-09-09 Xerox Corporation Structure and method for fabricating GaN substrates from trench patterned GaN layers on sapphire substrates
US6455340B1 (en) 2001-12-21 2002-09-24 Xerox Corporation Method of fabricating GaN semiconductor structures using laser-assisted epitaxial liftoff
TWI226139B (en) 2002-01-31 2005-01-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method to manufacture a semiconductor-component
KR20030084476A (ko) * 2002-04-27 2003-11-01 엘지전자 주식회사 질화물계 물질의 리프트 오프 방법
US20030219196A1 (en) * 2002-05-22 2003-11-27 Tsu-Chien Weng Microarray system and method of use thereof
KR101030068B1 (ko) 2002-07-08 2011-04-19 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 질화물 반도체 소자의 제조방법 및 질화물 반도체 소자
KR100495215B1 (ko) * 2002-12-27 2005-06-14 삼성전기주식회사 수직구조 갈륨나이트라이드 발광다이오드 및 그 제조방법
TWI248244B (en) 2003-02-19 2006-01-21 J P Sercel Associates Inc System and method for cutting using a variable astigmatic focal beam spot
KR20110042249A (ko) 2003-06-04 2011-04-25 유명철 수직 구조 화합물 반도체 디바이스의 제조 방법
US7494896B2 (en) 2003-06-12 2009-02-24 International Business Machines Corporation Method of forming magnetic random access memory (MRAM) devices on thermally-sensitive substrates using laser transfer
WO2005008740A2 (en) 2003-07-14 2005-01-27 Allegis Technologies, Inc. Methods of processing of gallium nitride
DE102004039466A1 (de) * 2004-08-14 2006-02-23 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Zünden einer Brennkraftmaschine
US7528342B2 (en) * 2005-02-03 2009-05-05 Laserfacturing, Inc. Method and apparatus for via drilling and selective material removal using an ultrafast pulse laser
US8278590B2 (en) * 2005-05-27 2012-10-02 Resonetics, LLC Apparatus for minimizing a heat affected zone during laser micro-machining
US7833463B1 (en) * 2005-07-18 2010-11-16 Advanced Neuromodulation Systems, Inc. System and method for removing an organic film from a selected portion of an implantable medical device using an infrared laser
WO2007087354A2 (en) 2006-01-24 2007-08-02 Baer Stephen C Cleaving wafers from silicon crystals
WO2007136183A1 (en) 2006-05-18 2007-11-29 Phicom Corporation Method of repairing a polymer mask
EP2024787A2 (en) 2006-06-02 2009-02-18 Corning Incorporated Uv and visible laser systems
EP2041802B1 (en) 2006-06-23 2013-11-13 LG Electronics Inc. Light emitting diode having vertical topology and method of making the same
KR20070122120A (ko) 2006-06-23 2007-12-28 엘지전자 주식회사 수직형 발광 다이오드의 제조방법
JP2008126283A (ja) 2006-11-21 2008-06-05 Seiko Epson Corp 微細構造体の製造方法、露光方法
KR100724540B1 (ko) 2006-12-26 2007-06-04 (주)큐엠씨 레이저 빔 전달 시스템 및 그 방법과 레이저 리프트 오프방법
US7727790B2 (en) * 2007-01-30 2010-06-01 Goldeneye, Inc. Method for fabricating light emitting diodes
US8163582B2 (en) * 2007-04-23 2012-04-24 Goldeneye, Inc. Method for fabricating a light emitting diode chip including etching by a laser beam
JP2009018335A (ja) 2007-07-13 2009-01-29 Sharp Corp ビーム照射装置、ビーム照射方法および機能素子の製造方法
CN101842946B (zh) 2007-10-31 2012-03-21 松下电器产业株式会社 光纤激光光源
JP2009135448A (ja) * 2007-11-01 2009-06-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体基板の作製方法及び半導体装置の作製方法
JP4710897B2 (ja) * 2007-11-28 2011-06-29 セイコーエプソン株式会社 接合体の剥離方法
US7955951B2 (en) 2008-07-08 2011-06-07 High Power Opto, Inc. LED-laser lift-off method
US20100060553A1 (en) * 2008-08-21 2010-03-11 Zimmerman Scott M LED display utilizing freestanding epitaxial LEDs
KR100902150B1 (ko) * 2008-09-23 2009-06-10 (주)큐엠씨 발광소자의 제조를 위한 장치 및 방법
CN101879657B (zh) 2009-05-08 2016-06-29 东莞市中镓半导体科技有限公司 固体激光剥离设备和剥离方法
US20100294349A1 (en) 2009-05-20 2010-11-25 Uma Srinivasan Back contact solar cells with effective and efficient designs and corresponding patterning processes
US8382943B2 (en) 2009-10-23 2013-02-26 William George Clark Method and apparatus for the selective separation of two layers of material using an ultrashort pulse source of electromagnetic radiation
US8986497B2 (en) 2009-12-07 2015-03-24 Ipg Photonics Corporation Laser lift off systems and methods
US9669613B2 (en) * 2010-12-07 2017-06-06 Ipg Photonics Corporation Laser lift off systems and methods that overlap irradiation zones to provide multiple pulses of laser irradiation per location at an interface between layers to be separated
JP5612336B2 (ja) * 2010-03-08 2014-10-22 スタンレー電気株式会社 半導体発光素子の製造方法
JP4948629B2 (ja) 2010-07-20 2012-06-06 ウシオ電機株式会社 レーザリフトオフ方法
JP7007053B2 (ja) * 2017-10-17 2022-01-24 株式会社ディスコ リフトオフ方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020146893A1 (en) * 1996-08-27 2002-10-10 Seiko Epson Corporation Exfoliating method, transferring method of thin film device, and thin film device, thin film integrated circuit device, and liquid crystal display device produced by the same
US20020182889A1 (en) * 2001-06-04 2002-12-05 Solomon Glenn S. Free standing substrates by laser-induced decoherency and regrowth
US20050227455A1 (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Jongkook Park Method of separating layers of material
US20090011614A1 (en) * 2004-06-18 2009-01-08 Electro Scientific Industries, Inc. Reconfigurable semiconductor structure processing using multiple laser beam spots
CN1801459A (zh) * 2005-01-03 2006-07-12 三星电机株式会社 用于制造基于氮化镓的单晶衬底的方法和装置

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11672148B2 (en) 2013-12-02 2023-06-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
US10872947B2 (en) 2013-12-02 2020-12-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
CN106597697A (zh) * 2013-12-02 2017-04-26 株式会社半导体能源研究所 显示装置及其制造方法
US10763322B2 (en) 2013-12-02 2020-09-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
CN106653685B (zh) * 2013-12-02 2020-06-09 株式会社半导体能源研究所 显示装置及其制造方法
US11004925B2 (en) 2013-12-02 2021-05-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
US10879331B2 (en) 2013-12-02 2020-12-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
US10854697B2 (en) 2013-12-02 2020-12-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
US10312315B2 (en) 2013-12-02 2019-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
US10355067B2 (en) 2013-12-02 2019-07-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
CN106653685A (zh) * 2013-12-02 2017-05-10 株式会社半导体能源研究所 显示装置及其制造方法
CN108349044A (zh) * 2015-10-26 2018-07-31 株式会社日本制钢所 激光处理装置整流装置及激光处理装置
US11355364B2 (en) 2015-10-26 2022-06-07 Jsw Aktina System Co., Ltd. Laser treatment device rectifier device and laser treatment device
TWI695750B (zh) * 2015-10-26 2020-06-11 日商日本製鋼所股份有限公司 雷射處理裝置整流裝置以及雷射處理裝置
CN106654814A (zh) * 2017-03-09 2017-05-10 中国科学院合肥物质科学研究院 可用于晶化和剥离的两用准分子激光系统
CN108565248A (zh) * 2018-04-25 2018-09-21 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光加工系统及方法
CN108608120A (zh) * 2018-04-25 2018-10-02 大族激光科技产业集团股份有限公司 芯片衬底的激光剥离系统和方法
CN109530936A (zh) * 2018-12-27 2019-03-29 北京中科镭特电子有限公司 一种激光加工晶圆的方法及装置
CN109570783A (zh) * 2019-01-15 2019-04-05 北京中科镭特电子有限公司 一种激光加工晶圆的方法及装置
CN109570783B (zh) * 2019-01-15 2021-02-23 北京中科镭特电子有限公司 一种激光加工晶圆的方法及装置
CN111531280A (zh) * 2019-02-01 2020-08-14 镭射希股份有限公司 激光剥离装置的激光头模块
CN110351953A (zh) * 2019-08-06 2019-10-18 赵真利 一种以柯恩达效应为原理的GaN防气体冲击装置
CN110351953B (zh) * 2019-08-06 2020-10-13 乐清旭耀科技有限公司 一种以柯恩达效应为原理的GaN防气体冲击装置

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