CN104972231A - 激光剥离装置 - Google Patents

Abstract

提供一种激光剥离装置，在将较小的工件作为对象进行剥离的情况下、防止因部件从工件的飞出发生的问题。将贴合着由蓝宝石基板(S1)和材料层(M)构成的各芯片状工件(W)的支撑基板(S2)载置到工件台(4)上，对各芯片状工件(W)将来自激光源(1)的激光经由避光框(21)通过投影透镜(2)照射。在剥离时从芯片状工件(W)飞出来的蓝宝石基板(S1)被到达位置限制部件限制其到达位置。由此，防止起因于蓝宝石基板(S1)的到达的问题。

Description

激光剥离装置

技术领域

本发明涉及通过对由两个部件构成的工件照射激光从而使一个部件从另一个部件剥掉的激光剥离(laser lift-off)的技术，更具体地讲，涉及能够在半导体发光元件的制造工艺中适当地使用的激光剥离的技术。

背景技术

在LED或半导体激光等的半导体发光元件的制造工艺中，有时使用具有透光性及良好的绝缘性的蓝宝石基板，在蓝宝石基板上通过结晶成长等形成材料层。最终不再需要蓝宝石基板的情况较多，从使光的取出效率提高或使导通构造变紧凑的观点看，较多进行使蓝宝石基板从材料层剥掉而去除的剥离工序。在蓝宝石基板的剥离中，由于需要不给作为基底的材料层带来损伤而进行，所以采用通过激光照射的剥离(激光剥离，LLO)的技术。

在专利文献1中，公开了进行这样的激光剥离的装置(激光剥离装置)的一例。图9是这样的以往例的激光剥离装置的正面概略图。以往例的激光剥起(laser lift)装置具备激光源1、将工件W保持在来自激光源1的激光的照射位置的台(以下称作工件台)4、将来自激光源1的激光向对于工件台4设定的照射位置引导的激光光学系统20等。

激光光学系统20为了对工件W以希望的图案照射激光，包括避光框21和投影透镜2。投影透镜2是对工件W投影避光框21的图案的。

在专利文献1中，公开了在例如由氮化镓(GaN)类半导体形成的半导体发光元件的制造工艺中进行激光剥离的技术。在该工艺中，如图9所示，由蓝宝石基板S1和形成在蓝宝石基板S1上的材料层M构成的为工件W。所谓材料层，是形成发光作用或参与发光的半导体层，如果是GaN类，则由p－GaN层、n－GaN层及夹在它们之间的活性层(发光层)等构成。

图10是表示包括以往的激光剥离工序的工艺的概略的图。在图10中，如果同样以GaN类半导体发光元件的制造工艺为例，则首先在蓝宝石基板S1上形成包括GaN层在内的材料层M及电极(未图示)等(图10中(1))。接着，在其上覆盖并接合支撑基板S2(图10中(2))。接着，将整体翻过来，在使蓝宝石基板S1为上侧的状态下照射激光L(图10中(3))。一边使工件移动一边依次照射激光L，将激光L对蓝宝石基板S1和材料层M的界面的整面照射。通过激光L的照射，在界面处，材料层M的GaN分解。通过GaN的分解，产生氮气，并在材料层M的表面上形成较薄的Ga层。

在激光照射后，将工件W加热到30℃左右而使Ga层熔化，使蓝宝石基板S1从材料层M剥掉而拉离(图10中(4))。另外，如图10所示，在以往例的激光剥离中，由蓝宝石基板S1和材料层M构成的是工件。

在激光剥离工序之后，进行切断工序。切断工序将由材料层M和支撑基板S2构成的工件切断而成为片(chip)状。然后，在组装工序中进行包装，成为最终的制品。

专利文献1：特开2012－191112号公报

如周知那样，LED或半导体激光等的半导体发光元件的芯片尺寸从几百μm左右到几mm左右有各种各样，但都是微小的。在制造这样的微小的芯片尺寸的发光元件的情况下，通常在比较大的基板上制出元件构造后，进行切断(切割)工序，得到各个芯片。

如上述那样，以往的激光剥离工序被作为比切断工序靠前的工序实施，例如对包括直径100～200mm的大小的蓝宝石基板在内的工件进行剥离。但是，因为工艺上的方便，有在切断工序后进行激光剥起工序的情况。根据发明者的研究可知，如果在切断工序后进行激光剥起工序，则会发生不能预测到的新的问题。以下，对于这一点参照图11及图12进行说明。图11及图12是表示以往例的激光剥起装置的问题的正视图。

在进行切断工序后进行剥离工序的情况下，工件为芯片本身。即，对各个芯片状的工件(以下称作芯片状工件)W进行剥离。各芯片状工件W被粘贴在支撑基板S2上而向装置投入。并且，对各芯片状工件W照射激光，分别将蓝宝石基板S1从材料层M剥掉而除去。

根据发明者的研究可知，如果对芯片状工件W照射激光而进行剥离，则会发生在对切断前的工件照射激光进行剥离的情况下意想不到的问题。

在对芯片状工件W照射激光的情况下，由于照射对象物较小，所以能够通过1次的脉冲将工件W的整面(界面的整面)覆盖，还能够通过1次的脉冲使剥离完成。但是，根据发明者的实验，如果想要对较小的芯片状工件W通过1次的脉冲完成剥离，则由于剥掉的蓝宝石基板S1也较小，所以通过剥掉而使蓝宝石基板S1飞出。这是因为，在工件W中界面的整面上产生氮气，蓝宝石基板S1的整面受到氮气的蒸发压力。

在此情况下，根据飞出的蓝宝石基板S1的到达位置，可能发生问题。问题之一是投影透镜的损伤。在图11中表示了该问题。

如图11所示，激光光学系统20以对置于工件台4的状态具备投影透镜2。如果对芯片状工件W进行激光剥离，则可知如图11所示那样势头较猛地飞出的蓝宝石基板S1会碰撞到投影透镜2上而将投影透镜2弄伤。

投影透镜2是非常昂贵的光学零件，如果由于损伤而需要更换，则发生成本上的问题。此外，由于需要对位等，所以更换自身也不容易，必须使装置的工作停止，所以可能成为生产性恶化的原因。为了防止投影透镜2的损伤，也可以考虑匹配于蓝宝石基板S1飞出的定时而使投影透镜2退避，但由于投影透镜2是激光光学系统20的核心部，要求很精密的位置精度，所以并不现实，即使可能，也将成为非常庞大的机构。

为了防止由于飞出来的蓝宝石基板S1带来的损伤，可以考虑将投影透镜2配置到相对于芯片状工件W较远离开的位置。但是，投影透镜2的位置是由避光框21的投影倍率及焦点距离等决定的，为了将投影透镜2的位置较大地移动，需要重新进行光学设计。此外，在发明者通过实验确认后，芯片状工件S1飞起到1m或其以上的高度。因而，为了避免对投影透镜2的碰撞，需要配置到离开上述以上的位置，但如果考虑需要的透镜的明亮度(NA)及解析度等，则将投影透镜2配置到离开1m以上的位置并不能说是在现实上可能的光学设计。因而，要求不变更投影透镜2的位置而防止损伤。

此外，根据飞出的蓝宝石基板S1的到达位置，可能成为对于下个芯片状工件W的剥离处理的障碍。在图12中表示该问题。

如图12所示，在支撑基板S2上排列有各芯片状工件W的情况下，使工件台4依次移动，使各芯片状工件W依次位于照射位置而进行剥离。在此情况下，如果在某个芯片状工件W的剥离中飞出的蓝宝石基板S1落下而覆盖到别的芯片状工件W之上，则成为对于该别的芯片状工件W的剥离的障碍。即，覆盖的是蓝宝石基板S1，虽然是透光性的，但使激光散射，所以不再对下侧的芯片状工件W照射充分的强度的均匀的激光。结果，对于该芯片状工件W剥离变得不充分，或有可能通过不均匀的激光照射而在材料层中发生裂纹等的损伤。

此外，根据脉冲的周期，可能有在蓝宝石基板S1向正下方飞行(落下)的定时被照射下个脉冲的激光的情况。在此情况下，由于蓝宝石基板S1位于光路上(即激光的束内)，所以通过蓝宝石基板S1将激光散射。结果，同样激光的照度不足或变得不均匀，有可能对于下个芯片状工件W的剥离成为不良。

发明内容

本申请的发明的是为了解决上述各课题而做出的，目的是提供一种在如在切断工序后进行激光剥离工序的情况那样将较小的工件作为对象剥离的情况下、防止因部件从工件的飞出发生的问题的构造的激光剥起装置。

为了解决上述问题，本申请的技术方案1所述的激光剥离装置的发明，该激光剥离装置具备：激光源；激光光学系统，将来自激光源的激光向照射位置引导；工件台，将工件保持在照射位置；该激光剥离装置具有以下结构：设有到达位置限制部件，限制通过激光照射剥掉而从工件飞出的飞出部件到达的位置。

此外，为了解决上述问题，技术方案2所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案1的结构中，具有以下结构：上述到达位置限制部件是在投影透镜的射出侧将投影透镜覆盖而保护的保护部件，是使得上述飞出部件不到达投影透镜的部件。

此外，为了解决上述问题，技术方案3所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案2的结构中，具有以下结构：在上述保护部件被配置在将上述投影透镜覆盖的位置处的状态下，上述保护部件的射出侧的表面相对于与上述投影透镜的光轴垂直的面为10度以上且60度以下的角度。

此外，为了解决上述问题，技术方案4所述的激光剥离装置的发明在上述技术方案2的结构中，具有以下结构：上述保护部件由使上述激光透过的材料形成。

此外，为了解决上述问题，技术方案5所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案4的结构中，具有以下结构：上述保护部件为平板状。

此外，为了解决上述问题，技术方案6所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案4的结构中，具有以下结构：上述保护部件为蓝宝石制。

此外，为了解决上述问题，技术方案7所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案2的结构中，具有以下结构：上述激光源是脉冲振荡的激光源；具备使上述保护部件在上述激光的脉冲振荡时位于不将上述投影透镜覆盖的位置、在上述激光的脉冲振荡的间隙中使上述保护部件位于将上述投影透镜覆盖的位置的驱动机构。

此外，为了解决上述问题，技术方案8所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案2～7的任一项的结构中，具有以下结构：上述工件是芯片状工件；上述投影透镜是将来自上述激光源的激光以比上述工件的尺寸大的照射图案投影的投影透镜；上述移动机构是使照射位置相对地移动以使1个上述工件位于由投影透镜形成的激光的照射图案内的机构；上述激光源是脉冲振荡的激光源；该激光剥离装置还具备计测从上述激光源输出的1个脉冲的能量的计测器、和根据计测器的计测结果控制上述激光源的控制部；控制部控制上述激光源，以输出能够通过1个脉冲的激光照射从1个上述工件将上述飞出部件剥掉而除去的能量。

此外，为了解决上述问题，技术方案9所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案1的结构中，具有以下结构：上述到达位置限制部件是使上述飞出部件从该光路退避以使上述飞出部件到达从上述照射位置与上述激光光学系统之间的光路偏离的位置的退避部件。

此外，为了解决上述问题，技术方案10所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案9的结构中，具有以下结构：上述退避部件是使上述照射位置与上述激光光学系统之间的光路上产生与该光路交叉的朝向的气流的鼓风机。

此外，为了解决上述问题，技术方案11所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案10的结构中，具有以下结构：上述鼓风机形成的气流的朝向是相对于上述光路斜向交叉的朝向，配置在上述照射位置侧为上游侧的位置处。

此外，为了解决上述问题，技术方案12所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案10的结构中，具有以下结构：设有将上述激光光学系统与上述照射位置之间的光路包围的整流部件，在整流部件上形成有产生上述气流的孔。

此外，为了解决上述问题，技术方案13所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案10的结构中，具有以下结构：设有承接部件，该承接部件以将上述激光光学系统的射出侧的光路横截的状态位于该光路上，上述退避部件是使上述飞出部件从上述照射位置与承接部件之间的光路上退避的机构。

此外，为了解决上述问题，技术方案14所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案13的结构中，具有以下结构：上述承接部件的距上述照射位置较近侧的表面，为相对于与上述激光光学系统的光轴垂直的面朝向上述气流的下游侧倾斜的表面。

此外，为了解决上述问题，技术方案15所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案14的结构中，具有以下结构：上述承接部件的距上述照射位置较近侧的表面相对于与上述激光的光轴垂直的面是10度以上且60度以下的角度。

此外，为了解决上述问题，技术方案16所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案13的结构中，具有以下结构：上述承接部件是对于上述激光透明的部件。

发明的效果

如以下说明那样，根据本申请的技术方案1所述的发明，由于设有限制飞出部件到达的位置的到达位置限制部件，所以防止起因于飞出部件的到达的问题。

此外，根据技术方案2所述的发明，由于到达位置限制部件是针对飞出部件保护投影透镜的保护部件，所以不发生投影透镜的损伤。因此，不会不得不进行投影透镜的更换，不发生成本上及生产性上的问题。

此外，根据技术方案3所述的发明，除了上述效果以外，由于保护部件的射出侧的表面相对于与投影透镜的光轴垂直的面为10度以上且60度以下的角度，所以在剥离时飞出的部件碰撞到保护部件的情况下，该部件斜向弹回。因此，不会有回到照射位置而成为下次剥离的障碍的情况。

此外，根据技术方案4所述的发明，除了上述效果以外，由于保护部件由使激光透过的材料形成，所以在用于剥离的激光照射时也不需要使其从光路退避，在构造上变简单，能够使成本也变便宜。

此外，根据技术方案5所述的发明，除了上述效果以外，由于保护部件是平板状，所以激光光学系统的设计不会变得复杂。

此外，根据技术方案6所述的发明，除了上述效果以外，由于保护部件是蓝宝石制，所以在剥离时从工件飞出的部件即使碰撞也不易弄伤。因此，激光被散射而照射不足或变得不均匀的情况较少，此外，保护部件的更换的频度也变少。

此外，根据技术方案7所述的发明，除了上述效果以外，由于不需要保护部件是透光性的，所以材料选择的自由度变高。

此外，根据技术方案8所述的发明，除了上述效果以外，由于通过1个脉冲对1个芯片状工件进行剥离，所以吞吐量高，生产性变高。

此外，根据根据技术方案9所述的发明，由于使飞出部件从光路退避，所以不会成为对于下个工件的激光照射的障碍。因此，对各工件照射充分的强度、均匀的激光，对各工件稳定地进行良好的剥离处理。

此外，根据技术方案10所述的发明，除了上述效果以外，由于通过气流使飞出的部件从光路退避，所以在构造上变简单，能够使成本也变便宜。

此外，根据技术方案11所述的发明，由于以从照射位置远离的朝向形成气流，所以进一步抑制飞出部件向照射位置返回。因此，能够使上述效果更高。

此外，根据技术方案12所述的发明，除了上述效果以外，由于通过在将光路包围的整流部件上形成孔来产生气流，所以在构造上变得更简单。

此外，根据技术方案13所述的发明，除了上述效果以外，即使有从工件飞出的部件碰撞到承接部件上的情况，也不会碰撞到激光光学系统的构成部件，所以能够保护激光光学系统的构成部件。

此外，根据技术方案14所述的发明，除了上述效果以外，由于承接部件的距照射位置较近侧的表面为朝向气流的下游侧倾斜的表面，所以当从工件飞出的部件碰撞到承接部件上时，该部件容易被气流朝向下游侧弹回。因此，能够更可靠地使该部件从光路退避。

此外，根据技术方案16所述的发明，除了上述效果以外，由于承接部件对于激光是透明的，所以在激光照射时也不需要使承接部件退避，在这一点上在构造上变简单，此外能够使成本也变便宜。

附图说明

图1是作为本申请的发明的第一实施方式的激光剥离装置的正面概略图。

图2是表示实施方式的装置的激光的照射图案的立体概略图。

图3是表示由保护部件进行的投影透镜的保护的正面概略图。

图4是第二实施方式的激光剥离装置的正面概略图。

图5是表示图4所示的第二实施方式的装置的保护部件的配置的意义的正面概略图。

图6是第三实施方式的激光剥离装置的主要部的立体概略图。

图7是第四实施方式的激光剥离装置的主要部的正面概略图。

图8是第五实施方式的激光剥离装置的主要部的正面概略图。

图9是以往例的激光剥离装置的正面概略图。

图10是表示包括以往的激光剥离工序在内的工艺的概略的图。

图11是表示以往例的激光剥起装置的问题的正面概略图。

图12是表示以往例的激光剥起装置的其他的问题的正面概略图。

附图符号说明

标号说明

1激光源；2投影透镜；20激光光学系统；21避光框；3移动机构；4工件台；5能量计测器；6主控制部；7保护部件；71鼓风机；72整流部件；721气流取入孔；722基板排出口；73承接部件；M材料层；S1蓝宝石基板；S2支撑基板；W芯片状工件。

具体实施方式

接着，对用来实施本申请的发明的形态(以下称作实施方式)进行说明。

图1是作为第一实施方式的激光剥离装置的概略图。图1所示的激光剥起装置与上述以往例的装置同样，为对由基板S1和形成在基板S1上的材料层M构成的工件W照射透过该基板S1的激光而使该基板S1从材料层M剥掉的装置。典型地，基板S1是蓝宝石基板，材料层M是形成在蓝宝石基板S1上的包括GaN层在内的层。并且，实施方式的装置以在切断工序之后进行剥离工序为前提，因而工件W是芯片状工件，飞出部件是蓝宝石基板S1。

如图1所示，实施方式的激光剥离装置具备激光源1、将从该激光源1射出的激光向照射位置引导的激光光学系统20、和使照射位置相对地移动的移动机构3。

在激光源1中，在该实施方式中使用KrF准分子激光。振荡波长是248nm，为1～4000Hz左右的脉冲振荡。

激光光学系统20具备用来将激光以希望的图案照射的避光框(mask)21、将照射在避光框21上的激光的束适当扩大或整形的柱面透镜组22、23、反射镜24、和将避光框21的像向照射面投影的投影透镜2。

避光框21具有照射图案的形状的开口，可以称作小孔(孔径、开口)。在该实施方式中，照射图案是方形，所以避光框21的开口也是方形。

投影透镜2是用来以清晰的图案照射激光的。从使能量密度提高、不对周边进行不必要地照射、提高图案内的照度分布的均匀性的观点，需要设为锐利的图案。在该实施方式中，投影透镜2的倍率不到1，为将激光聚光而照射的结构。

实施方式的装置具备将芯片状工件W保持到上述投影透镜2的照射位置(避光框21的像的投影位置)的工件台4。移动机构3为对于工件台4使照射位置相对地移动的机构。工件台4是在上表面上保持芯片状工件W的台状的部件，根据需要而设置将芯片状工件W真空吸附并保持的机构。另外，如图1所示，直接载置到工件台4上的是支撑基板S2，各芯片状工件W被接合在支撑基板S2之上。

移动机构3为使工件台4在XY方向上移动的机构(XY移动机构)。XY方向是在相对于激光光学系统20的光轴垂直的面内相互正交的方向。由于照射位置是光轴上，所以移动机构3为对于工件台4使照射位置相对地在XY方向上移动的机构。所谓“相对地”，是既可以通过工件台4相对于静止的激光光学系统20移动从而工件台4上的照射位置移动、也可以是通过激光光学系统20相对于静止的工件台4移动从而照射位置移动的意思。所谓激光光学系统20移动的结构，除了激光光学系统20整体移动的情况以外，还包括例如对反射镜24附设驱动机构、通过将反射镜24的角度适当变更从而照射位置移动的情况。

该实施方式的装置具备将以芯片状工件W为对象的剥离最优化的结构，其之一是激光的照射图案的尺寸，是照射能量的控制。关于这一点，使用图2进行说明。图2是表示实施方式的装置的激光的照射图案的立体概略图。如图2所示，在实施方式的装置中，照射图案I为比芯片状工件W稍大的大致方形的图案。例如，如果设芯片状工件W是0.1mm边长～1.0mm边长的方形，则照射图案I为大致0.2mm边长～1.1mm边长的方形。

此外，如图1所示，实施方式的装置具备计测从激光源1振荡的激光的能量的能量计测器5、和控制装置的各部的主控制部6。主控制部6为按照来自能量计测器5的输出来控制激光源1。可以使用Si光敏二极管或热电传感器等作为能量计测器5。在来自激光源1的光路上，插入有束分离器25，在从这里取出的一部分激光入射的位置处配置有能量计测器5。

主控制部6控制照射能量、以使得通过对于芯片状工件W的仅1个脉冲的激光照射就完成剥离。如周知那样，KrF准分子激光是在Kr与F的混合气体中产生放电、利用通过放电生成的KrF准分子下降到基底状态时的发光进行感应释放的。因而，如图1所示，激光源1包括将Kr与F的混合气体封入的腔室11、用来在腔室11内产生放电的激光电源12、和控制激光电源12的控制器13。

主控制部6按照来自能量计测器5的输出，向激光源1的控制器13发送信号，控制输出。此时，预先设定最优的1个脉冲的能量值，向控制器发送以成为该能量值。所谓最优的1个脉冲的能量值，是指通过对于一个芯片状工件W的1个脉冲的激光照射完成剥离(去掉1个蓝宝石基板S1)所需要的能量。

在LED或半导体激光等的半导体发光元件的制造工艺中，如上述那样，芯片状工件W的尺寸是0.1mm边长～1.0mm边长左右，以1个脉冲完成剥离的最优的能量是600mJ/cm²～900mJ/cm²左右。由于该情况下的照射图案是0.2mm边长～1.1mm边长左右，所以1脉冲的整体的最优能量为0.2mJ～11mJ左右。在该范围中选择最优能量值，变更避光框21的开口尺寸以成为该能量。

如果对移动机构3补充，则移动机构3为使照射位置移动以对图1及图2所示的各芯片状工件W依次照射1个脉冲的激光的机构。主控制部6按照激光源1的脉冲周期向移动机构3发送控制信号，在各脉冲的间隙(间隔)中使工件台4在X方向或Y方向上移动规定距离。移动距离对应于图2所示的各芯片状工件W的配置。

即，如图2所示，各芯片状工件W在支撑基板S2上纵横地并列排列。将支撑基板S2精度良好地载置到工件台4上，以使各芯片状工件W的纵横的排列方向与移动机构3的XY方向一致，通过真空吸附等的方法保持到工件台4上。移动机构3在对于某个芯片状工件W的1脉冲的激光照射结束后，使工件台4在X方向或Y方向上移动，使纵或横相邻的下个芯片状工件W位于照射位置。因而，移动距离是指各芯片状工件W的离开距离。另外，移动机构3进行工件台4的位置控制(校准)，以使各芯片状工件W的中心(方形的轮廓的中心)位于光轴A上。并且，在上述移动后，为下个芯片状工件W的中心位于光轴A上的状态。

激光源1的脉冲周期被作为控制数据预先输入到主控制部6中。主控制部6向移动机构3发送控制信号，以使移动机构3以同步于激光源1的脉冲动作的形式动作。即，主控制部6控制移动机构3，以使其在各脉冲的间隙中进行上述移动。

另一方面，实施方式的装置具有用来解决起因于上述剥离时的蓝宝石基板S1的飞出的问题的构造。具体而言，如图1所示，实施方式的装置具备限制飞出的蓝宝石部件S1到达的位置的到达位置限制部件。该实施方式解决起因于蓝宝石S1的飞出的问题中的投影透镜的损伤的问题，到达位置限制部件如图1所示，为设在投影透镜2的射出侧的保护部件7。即，在该实施方式中，到达位置限制部件为防止飞出的蓝宝石基板S1到达投影透镜的部件。

保护部件7在该实施方式中为透光性的光学部件。所谓透光性，是指在来自激光源1的激光的波长中所谓透光性，在该实施方式中为蓝宝石制。保护部件7整体上是平板状，表面被光学研磨。另外，保护部件7被未图示的保持器保持，维持将投影透镜2覆盖的姿态。

以下对具有这样的构造的实施方式的激光剥离装置的动作进行说明。

各芯片状工件W如图2所示，被纵横排列在支撑基板S2之上，成为接合在支撑基板S2上的状态，向装置投入。具体而言，在对一片切断前的蓝宝石基板S上进行材料层M的形成或其他工序后，进行切断工序而做成各个芯片状工件W。各芯片状工件W被一个个地接合在支撑基板S2上。接合通过钎焊、铜焊或粘接等进行。另外，支撑基板S2主要用于发光元件的组装(包装)，除了陶瓷制或硅制以外，还考虑导通或热传导制而使用铜制。另外，也有通过在蓝宝石基板S1上形成材料层M、在其上接合支撑基板S2之后翻过来、从表面侧到中途的深度进行切块为棋盘格状、从而得到图2所示的构造的情况。

支承着各芯片状工件W的支撑基板S2被载置到工件台4上的规定位置。主控制部6向移动机构3发送控制信号，使移动机构3动作，以使最初的芯片状工件W的中心位于光轴A上。

在该状态下，主控制部6向激光源1和移动机构3发送控制信号，进行同步的动作。即，向激光源1发送动作信号，使其进行规定的脉冲振荡，以同步于脉冲的形式使移动机构3动作。由此，对各芯片状工件W照射1个脉冲的激光，此时蓝宝石基板S1分别从材料层M剥掉而被剥离。如果对全部的芯片状工件W结束激光的照射，则支承着其余的各材料层的支撑基板S2被从工件台4去掉，向下个工序轮转。

在这样的装置的动作中，保护部件7将投影透镜2保护。表示该状况的是图3。图3是表示由保护部件7对投影透镜2的保护的正面概略图。

从被照射了激光的芯片状工件，如上述那样蓝宝石基板S1势头较猛地飞出来。由于飞出起因于蓝宝石基板S1和材料层M的界面整面上的氮气发生，所以飞出的方向与界面大致垂直(在该例中是大致正上方)。由于在上方配置有保护部件7，将投影透镜2覆盖，所以飞出的蓝宝石基板S1碰撞到保护部件7上，而不碰撞到投影透镜2。因此，投影透镜2不会损伤。另外，由于保护部件7由蓝宝石形成，在激光的波长下透光性良好，所以不会给剥离带来障碍。

作为保护部件7的材质，除了蓝宝石以外，由于石英也对于激光的波长具有良好的透光性，所以能够使用。但是，在石英的情况下，与蓝宝石相比硬度较低，容易由于蓝宝石基板S1的碰撞而受伤。保护部件7虽然不是如透镜那样的呈现光学作用的部件，但如果通过碰撞而受伤，则在该部分处激光被散射，所以如果发生成为问题的大小或数量的受伤，则产生更换的需要。频繁的更换发生成本上的问题及生产性上的问题。另一方面，蓝宝石是高硬度的材料，在这样的问题较少这一点上较好。

另外，保护部件7如上述那样被保持器保持，但根据需要而采用高强度的保持构造的保持器，以使得不会通过蓝宝石基板S1的碰撞发生位置偏差。

接着，对第二实施方式的激光剥离装置进行说明。图4是第二实施方式的激光剥离装置的正面概略图。第二实施方式的装置其保护部件7的配置与第一实施方式不同。如图4所示，在第二实施方式中，保护部件7相对于与光轴垂直的面以θ的角度倾斜配置。

图4所示的保护部件7的倾斜配置除了作为投影透镜2的保护以外，还具有使得飞出的蓝宝石基板S1不会成为对其他芯片状工件W的剥离处理的障碍那样的意义。在图5中表示这一点。图5是表示图4所示的第二实施方式的装置中的保护部件7的配置的意义的正面概略图。

在剥离时飞出的蓝宝石基板S1对保护部件7碰撞而弹回，但如果将保护部件7相对于光轴垂直地配置，则蓝宝石基板S1容易向大致正下方弹回，落下到支撑基板S2之上的可能性变高。如上述那样，如果蓝宝石基板S1落下而落下到支撑基板S2之上、覆盖到别的芯片状工件W之上，则当该芯片状工件W位于光轴上而进行剥离时，则成为激光照射的障碍。此外，如果在被保护部件7弹回而向正下方飞行(落下)的定时照射下个脉冲的激光，则通过蓝宝石基板S1将激光散射，对于下个芯片状工件W的剥离有可能变得不良。

另一方面，如果保护部件7的射出侧的面相对于与光轴A垂直的面倾斜，则如图5所示那样蓝宝石基板S1斜向弹回，所以不会有落下到支撑基板S2上、或使下个脉冲的激光散射的情况。因此，能够防止上述各问题。根据发明者的研究，为了防止向蓝宝石基板S1的落下或防止下个脉冲的激光的散射，倾斜的角度θ优选的是10～60度的范围。

在上述第一、第二实施方式中，保护部件7是平板状具有不使激光光学系统20的设计复杂化的意义。例如即使使用棱镜状的保护部件(入射侧的面和射出侧的面不平行的光学部件)，也同样能够得到保护投影透镜2的作用。在此情况下，使射出侧的面变倾斜也较容易。但是，如果使用这样的部件，则由于激光复杂地折射，所以需要考虑到这点来设计激光光学系统20而变得复杂。如果是平板状(入射面与射出面平行)，则需要考虑到将焦点位置稍稍移动这样的变更，但基本的结构可以原样维持来进行光学设计，较简便。另外，射出侧的面是平坦面并不一定是必须的，但在不是平坦面的情况下同样有光学设计变复杂的缺点。

接着，对第三实施方式的激光剥离装置进行说明。图6是第三实施方式的激光剥离装置的主要部的立体概略图。在第一、第二实施方式的装置中，保护部件7是保持将投影透镜2在射出侧覆盖的状态的部件，但在第三实施方式中，仅在需要的情况下成为将投影透镜2在射出侧覆盖的状态，除此以外为从光路退避的状态。

如果具体地说明，则如图6所示，在第三实施方式中，保护部件7为嵌入在框架71中的两个部件。框架71如图6所示，由圆环部711、和穿过圆环部711的中心的十字状的肋部712构成。两个保护部件7是45度的扇形的板状，成中心对称而嵌入在框架71中。

在保护部件7上设有未图示的驱动机构。驱动机构为具有在中心位置连结在框架71上的输出轴的旋转机构。如果驱动机构动作，则框架71绕贯穿中心的旋转轴R旋转。随着旋转，两个保护部件7依次重复位于光路上或从光路退避的状态。

驱动机构受主控制部6控制。主控制部6与激光源1的脉冲振荡同步地控制驱动机构。具体而言，控制框架71的旋转速度及相位，以使得在某个脉冲的激光振荡时，框架71中的没有被嵌入保护部件7的开口(以下称作框架开口)713位于光路上，在到下个脉冲为止的间隔之间，一个保护部件7位于光路上，在再下个脉冲振荡时，另一个框架开口713位于光路上，在到再下个脉冲振荡为止的间隔时，另一个框架开口713位于光路上。

在该实施方式的装置中，也控制1个脉冲的激光能量，以通过1个脉冲的激光照射对于1个芯片状工件W完成剥离。并且，在1个脉冲的激光照射后，蓝宝石基板S1飞出，但由于在蓝宝石基板S1飞出的时候保护部件7位于光路上，所以蓝宝石基板S1对保护部件7碰撞。因此，蓝宝石基板S1不会碰撞到投影透镜2，而将投影透镜2保护。另外，在1个脉冲的激光的照射后蓝宝石基板S1飞出来的速度依存于对芯片照射的激光照度，是5～20ms左右。因而，通过用相同照度将芯片状工件W剥离，到对保护部件7碰撞为止的时滞为一定，根据该时滞来适当地决定框架71的旋转速度。旋转速度例如为1000～4000RPM左右。

在该实施方式中，也优选的是使各保护部件7的射出侧的面为相对于光轴倾斜的姿态。作为用于此的构造，可以采用将框架71及各保护部件7整体上倾斜地配置、使框架71绕倾斜的旋转轴旋转的构造。或者，也可以是框架71为水平而使旋转轴为垂直、并且以倾斜的姿态将各保护部件7保持到框架71上的构造。

不论怎样，在该第三实施方式中，剥离的蓝宝石基板S1都不会碰撞到投影透镜2，所以没有投影透镜2损伤而不得不更换的情况，不发生成本上及生产性上的问题。

在第三实施方式中，由于在激光照射时保护部件7从光路上退避，所以保护部件7不需要是透光性的。因此，有能够选择蓝宝石以外的任意的便宜而硬质的材料的优点。

在上述第三实施方式中，通过使保持着保护部件7的框架71旋转，同步于激光脉冲而间歇地将保护部件7配置到光路上，但也可以采用其他机构。例如，也可以采用与在照相机等中广泛采用的用多个快门叶片将光路开闭的机构(方形快门)同样的机构。在此情况下，快门叶片称作保护部件。

接着，对第四实施方式进行说明。在第四实施方式中，到达位置限制部件是限制飞出的蓝宝石基板S1的到达位置、以使飞出的蓝宝石基板S1不会成为对于下个芯片状工件W的剥离处理的障碍、为使飞出的蓝宝石基板S1从照射位置与激光光学系统之间的光路退避以到达偏离该光路的位置的部件。如上述那样，第二实施方式的保护部件7也具有该效果，但第四实施方式进一步提高该效果。

使用图7更具体地说明。图7是第四实施方式的激光剥离装置的主要部分的正面概略图。

在该实施方式中退避部件为考虑到蓝宝石基板S1为轻量、产生气流而使其退避的部件。产生的气流的朝向是与激光光学系统2与照射位置之间的光路的方向交叉的朝向。退避部件具体而言是鼓风机71，设有整流部件72等，以使得在鼓风机71动作时在与光路交叉的方向上形成气流。整流部件72是将工件台4与激光光学系统20之间的光路包围的大致筒状的部件。如图7所示，在整流部件72上，形成有气流取入孔721和基板排出口722。

气流取入孔721形成在距工件台4较近的一侧，是比较小的孔。基板排出口722是用来将蓝宝石基板S1排出的开口，比气流取入孔721大。基板排出口722相比气流取入孔721处于距激光光学系统20较近的位置。

如图7所示，整流部件72具有管道部723，鼓风机71以经由管道部723吸引的状态配置。如果鼓风机71动作，则周围的空气从气流取入孔721向整流部件72内进入，产生图7中用箭头F表示的朝向的气流。气流F如图7所示，是与光路交叉的朝向，并且是从工件台4向激光光学系统20接近的朝向。从芯片状工件W飞出的蓝宝石基板S1被该气流F推压流动而从光路退避，穿过基板排出口722被排出。

另外，如图7所示，工件台4上的支撑基板S2从整流部件72的下端离开，形成间隙。当鼓风机71动作时，风从该间隙流入，与气流F合流。来自其下方的风具有将要落下到工件台4上的支撑基板S2上的蓝宝石基板S1推起、使其乘着气流F排出的效果。另外，在工件台4具备将支撑基板S2真空吸附的机构的情况下，有将吸附力设定得比通常高、以使支撑基板S2不会通过气流F移动的情况。

如图7所示，在该实施方式中，整流部件72为随着向工件台3接近而截面积逐渐变小的形状。这一点是为了在更下方使流速变高，使蓝宝石基板S1的推起效果变可靠。另外，整流部件72的截面积逐渐变小的部分相对于光轴A是非对称的，一侧是沿着光轴A的面，另一侧为锥面。另一侧当鼓风机71动作而吸引时，锥面有利于平滑地形成气流F。

此外，在该实施方式中，在投影透镜2的射出侧的光路上设有承接部件73。承接部件73以将光路横穿的状态设置，配置在激光光学系统20中的作为位于最靠射出侧的部件的投影透镜2与工件台4之间。

承接部件73的功能之一，与第一到第三实施方式同样，是投影透镜2的保护。由于承接部件73将投影透镜2覆盖，所以飞出来的蓝宝石基板S1虽然对承接部件73碰撞但不对投影透镜2碰撞。因此，防止投影透镜2的损伤。

承接部件73除此以外，作为辅助性的功能而具有与整流部件72一起将气流F整流的作用。整流部件72的上端从投影透镜2离开，形成两者之间的比较大的间隙。如果是该状态的原状，则当鼓风机71动作时，风从其上侧的间隙较大地流入，使气流F紊乱而减弱。在实施方式的装置中，由于承接部件73将该部分遮蔽，所以更平顺地形成气流F。承接部件73既可以接触在整流部件72的上端上，也可以以较小的间隙离开。与保护部件7同样，承接部件73需要对于激光是透光性的，因此为蓝宝石制。

如上述那样，在该实施方式的装置中，由于使通过剥离飞出的蓝宝石基板S1从光路退避，所以不会成为对于下个芯片状工件W的激光照射的障碍。因此，能够对各芯片状工件W照射充分的强度的、均匀的激光，对各芯片状工件W稳定地进行良好的剥离处理。

另外，如果对气流F的流速说明一例，则例如蓝宝石基板S1是0.1mm边长～2.0mm边长的大小、厚度为100～500μm左右时，20m/s～50m/s左右的流速就可以。

接着，对第五实施方式的激光剥离装置进行说明。图8是第五实施方式的激光剥离装置的主要部分的正面概略图。第五实施方式的装置中，承接部件73的配置与第四实施方式不同。即，如图8所示，在第五实施方式中，承接部件73相对于光轴A不是垂直而是倾斜地配置。

在第五实施方式中，承接部件73是蓝宝石制的平板状的部件。并且，如图8所示，以相对于与光轴A垂直的面成角度θ的方式倾斜。角度θ在10～60度左右的范围中适当选择。

这样将承接部件73倾斜配置，是为了使碰撞到承接部件73的蓝宝石基板S1朝向鼓风机71形成的气流F的下游侧弹回。在该实施方式中，鼓风机71配置为，在正面观察从右侧吸引，气流F从左侧向右侧流动。因而，承接部件73配置为，使与工件台4对置的面朝向气流F的下游侧(右侧)倾斜。

在该实施方式中，虽然通过激光照射剥掉的蓝宝石基板S1从芯片状工件W飞出而对承接部件73碰撞，但由于承接部件73如上述那样倾斜配置，所以也如图8所示那样容易朝向基板排出口722弹回，被更可靠地从基板排出口722排出。因此，防止了蓝宝石基板S1朝向支撑基板S2落下而成为下个芯片状工件W的剥离处理的障碍的问题。

在上述第四或第五实施方式中，也可以采用将承接部件73通过驱动机构驱动的结构。即，与第三实施方式同样，也可以在具有开口的框架中嵌入承接部件73，通过具有在中心位置连结在框架上的输出轴的旋转机构旋转。在此情况下，由于承接部件73仅在需要时位于光路上，除此以外从光路退避，所以不需要是透光性的。

此外，在第四或第五实施方式中，退避部件是鼓风机71，是通过气流F使蓝宝石基板S1从光路退避的机构，但也可以是其他的结构。例如，也可以是通过旋转板使蓝宝石基板S1退避那样的机构性的单元。具体而言，使相对于光轴平行的姿态的板绕与光轴平行的旋转轴旋转，在其旋转的过程中旋转板穿过光路。如果使该穿过的定时与蓝宝石基板S1飞出来的定时同步，则旋转板能够将蓝宝石基板S1击出，能够使蓝宝石基板1从光路退避。

但是，上述那样的机构性的单元，容易变得庞大而复杂。与其相比，上述通过气流的单元具有在构造上简单、还能够使成本便宜的优点。

另外，在上述各实施方式中，退避的各蓝宝石基板S1被积存到未图示的容器中。积存的各蓝宝石基板S1被原样丢弃，但也有被再利用的情况。

在上述各实施方式中，被剥离处理的芯片状工件W除了GaN以外，也可以是AlN、BN、InN那样的其他的氮化物的情况。这是因为，通过激光的照射，在常温下产生作为气体的氮那样的物质。因而，剥离的对象并不限于GaN。

此外，在GaN类或其他半导体激光的制造中，只要存在剥离工序且以微小的芯片状工件W为对象，就能够利用实施方式的装置。此外，被除去的基板S1典型的是蓝宝石基板，但如果是蓝宝石以外，在使用使剥离用的激光透过的材料的基板的情况下，也可以作为对象。

另外，如上述那样，蓝宝石基板S1的飞出在设为仅通过1个脉冲的激光照射进行剥离的情况下发生。因而，在理论上，即使在切断工序前进行剥离工序的情况下，只要是对工件(带有材料层的蓝宝石基板)一起仅通过1个脉冲的激光照射进行剥离，蓝宝石基板就会势头较猛地飞出。这是因为在界面的整面受到氮气的蒸发压力。因而，能够使用实施方式的装置。

Claims (16)

1.一种激光剥离装置，具备：

激光源；

激光光学系统，将来自激光源的激光引导至照射位置；以及

工件台，将工件保持在照射位置；

该激光剥离装置的特征在于，

设有到达位置限制部件，该到达位置限制部件限制通过激光照射剥掉而从工件飞出的飞出部件到达的位置。

2.如权利要求1所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述到达位置限制部件是在投影透镜的射出侧将投影透镜覆盖而保护的保护部件，是使得所述飞出部件不到达投影透镜的部件。

3.如权利要求2所述的激光剥离装置，其特征在于，

在所述保护部件被配置在将所述投影透镜覆盖的位置处的状态下，所述保护部件的射出侧的表面相对于与所述投影透镜的光轴垂直的面为10度以上且60度以下的角度。

4.如权利要求2所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述保护部件由使所述激光透过的材料形成。

5.如权利要求4所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述保护部件为平板状。

6.如权利要求4所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述保护部件为蓝宝石制。

7.如权利要求2所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述激光源是脉冲振荡的激光源；

所述激光剥离装置具备使所述保护部件在所述激光的脉冲振荡时位于不将所述投影透镜覆盖的位置、在所述激光的脉冲振荡的间隙中使所述保护部件位于将所述投影透镜覆盖的位置的驱动机构。

8.如权利要求2所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述工件是芯片状工件；

所述投影透镜将来自所述激光源的激光以比所述工件的尺寸大的照射图案进行投影；

所述移动机构使照射位置相对地移动以使1个所述工件位于由投影透镜形成的激光的照射图案内；

所述激光源是脉冲振荡的激光源；

所述激光剥离装置还具备计测从所述激光源输出的1个脉冲的能量的计测器、以及根据计测器的计测结果控制所述激光源的控制部；

控制部将所述激光源控制为成为能够通过1个脉冲的激光照射从1个所述工件将所述飞出部件剥掉而除去的能量。

9.如权利要求1所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述到达位置限制部件是使所述飞出部件从所述照射位置与所述激光光学系统之间的光路退避以使所述飞出部件到达从该光路偏离的位置的退避部件。

10.如权利要求9所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述退避部件是使所述照射位置与所述激光光学系统之间的光路上产生与该光路交叉的朝向的气流的鼓风机。

11.如权利要求10所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述鼓风机配置在形成的气流的朝向是相对于所述光路斜向交叉的朝向、且所述照射位置侧为上游侧的位置处。

12.如权利要求10所述的激光剥离装置，其特征在于，

设有将所述激光光学系统与所述照射位置之间的光路包围的整流部件，在整流部件上形成有产生所述气流的孔。

13.如权利要求10所述的激光剥离装置，其特征在于，

设有承接部件，该承接部件以将所述激光光学系统的射出侧的光路横截的状态位于该光路上，所述退避部件是使所述飞出部件从所述照射位置与承接部件之间的光路上退避的机构。

14.如权利要求13所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述承接部件的距所述照射位置较近侧的表面，为相对于与所述激光光学系统的光轴垂直的面朝向所述气流的下游侧倾斜的表面。

15.如权利要求14所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述承接部件的距所述照射位置较近侧的表面相对于与所述激光的光轴垂直的面是10度以上且60度以下的角度。

16.如权利要求13所述的激光剥离装置，其特征在于，

所述承接部件是对于所述激光透明的部件。