JP2012191112A - Laser lift-off device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove an adverse effect of various granular dusts generated from a work through irradiation of the work with a laser light.SOLUTION: An annular wall portion 21 composed of an annular outer wall portion 21b and a ceiling wall portion 21a is provided for an outer edge of a stage portion 11 of a work stage 10 and the stage portion 11 is provided with a plurality of exhaust ports 12 coupled to an exhaust mechanism. The exhaust mechanism, for instance, a pump or a fan, is coupled to the exhaust ports 12 through piping 22, and suctions air inside the annular wall portion 21. Granular dusts generated as a result of irradiation of a work 1 with laser light are jetted together with gas from an edge portion of the work to an internal space A sectioned by the annular outer wall portion 21b and the ceiling wall portion 21a, are swept by a stream toward the exhaust ports 12, and are exhausted through the exhaust ports 12 provided for the stage portion 11.

Description

本発明は、化合物半導体により形成される半導体発光素子の製造プロセスにおいて、基板上に形成された材料層にレーザ光を照射することによって、当該材料層を分解して当該基板から剥離する（以下、レーザリフトオフという）ためのレーザリフトオフ方法及びレーザリフトオフ装置に関する。   In the manufacturing process of a semiconductor light emitting device formed of a compound semiconductor, the present invention decomposes the material layer by irradiating the material layer formed on the substrate with a laser beam, and peels the material layer from the substrate (hereinafter referred to as the following). The present invention relates to a laser lift-off method and a laser lift-off apparatus.

ＧａＮ（窒化ガリウム）系化合物半導体により形成される半導体発光素子の製造プロセスにおいて、サファイア基板の上に形成されたＧａＮ系化合物材料層（材料層）を当該サファイア基板の裏面からレーザ光を照射することにより剥離するレーザリフトオフの技術が知られている。以下、基板上に形成された材料層に対してレーザ光を照射して基板から材料層を剥離することをレーザリフトオフと呼ぶ。   In a manufacturing process of a semiconductor light emitting device formed of a GaN (gallium nitride) compound semiconductor, a GaN compound material layer (material layer) formed on the sapphire substrate is irradiated with laser light from the back surface of the sapphire substrate. A technique of laser lift-off that peels off due to the above is known. Hereinafter, irradiating a material layer formed on a substrate with laser light to peel the material layer from the substrate is referred to as laser lift-off.

例えば、特許文献１においては、サファイア基板の上にＧａＮ層を形成し、当該サファイア基板の裏面からレーザ光を照射することにより、ＧａＮ層を形成するＧａＮが分解され、当該ＧａＮ層をサファイア基板から剥離するレーザリフトオフ方法について記載されている。以下では基板上に材料層が形成されたものをワークと呼ぶ。
特許文献２には、ワークを搬送しながらワークに対してサファイア基板越しにライン状のレーザ光を照射することが記載される。具体的に同文献には、図１２に示すように、サファイア基板１２１とＧａＮ系化合物の材料層１２２の界面への照射領域１２３がライン状になるようにレーザ光１２４を成形し、サファイア基板１２１をレーザ光１２４の長手方向と垂直方向に移動させながら、当該レーザ光１２４をサファイア基板１２１の裏面から照射するレーザリフトオフ方法が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a GaN layer is formed on a sapphire substrate, and laser light is irradiated from the back surface of the sapphire substrate, whereby GaN forming the GaN layer is decomposed, and the GaN layer is separated from the sapphire substrate. A laser lift-off method for peeling is described. Hereinafter, a substrate in which a material layer is formed is called a workpiece.
Patent Document 2 describes that a workpiece is irradiated with a line-shaped laser beam through a sapphire substrate while the workpiece is conveyed. Specifically, in this document, as shown in FIG. 12, the laser beam 124 is shaped so that the irradiation region 123 to the interface between the sapphire substrate 121 and the material layer 122 of the GaN-based compound is in a line shape, and the sapphire substrate 121 A laser lift-off method is disclosed in which the laser beam 124 is irradiated from the back surface of the sapphire substrate 121 while moving the laser beam 124 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the laser beam 124.

特表２００１−５０１７７８号公報JP-T-2001-501778 特開２００３−１６８８２０号公報JP 2003-168820 A

上述したように、基板上に形成された材料層に対してレーザ光を照射して基板から材料層を剥離するレーザリフトオフの技術が知られているが、このようなレーザリフトオフ処理においては、ワークにレーザ光を照射することにより、ワークから種々の粒塵が発生することが分かった。ワークから発生する種々の粒塵としては、例えば次のものが考えられる。
・ＧａＮに対してレーザ光を照射することで分解したＧａの粒子。
・レーザ光の照射によって分解しきれなかったＧａＮの粒子。
・ＧａＮ層は後述するように、サポート基板と貼り合せた後にレーザ光を照射してリフトオフするが、レーザ光の照射によって発生する該サポート基板の構成物質の粒子（例えば、Ｓｉ）。
・ＧａＮ層とサポート基板との貼り合せに使う貼合せ剤の粒子（例えば、半田、合成樹脂） As described above, there is known a laser lift-off technique in which a material layer formed on a substrate is irradiated with a laser beam to peel the material layer from the substrate. It was found that various particles were generated from the workpiece by irradiating with laser light. Examples of various particles generated from the workpiece include the following.
Ga particles decomposed by irradiating GaN with laser light.
GaN particles that could not be decomposed by laser light irradiation.
As will be described later, the GaN layer is lifted off by being irradiated with laser light after being bonded to the support substrate, but particles of the constituent material of the support substrate (for example, Si) generated by irradiation with the laser light.
-Particles of bonding agent used for bonding GaN layer and support substrate (for example, solder, synthetic resin)

上記した種々の粒塵は、材料層がＧａＮである場合、レーザ光の照射によってＧａＮが分解して生成したＮ２ガスと一緒に、ワークのエッジ部からワークの面と平行方向に噴出される。
上記の粒塵を放置して該粒塵がワーク上に付着した場合、レーザ光が粒塵によって遮られ、材料層の未分解部分が発生する。材料層の未分解部分が発生すると、リフトオフの不良につながる。また、最悪の場合、サファイア基板と材料層との間で生じる応力が未分解部分に集中することにより、ワークが割れる惧れがある。 When the material layer is GaN, the above various particles are ejected from the edge portion of the workpiece in a direction parallel to the surface of the workpiece together with N 2 gas generated by decomposition of GaN by laser light irradiation. .
When the above-mentioned particles are left and the particles adhere to the workpiece, the laser beam is blocked by the particles and an undecomposed portion of the material layer is generated. If an undecomposed portion of the material layer is generated, it leads to a lift-off failure. In the worst case, there is a risk that the stress generated between the sapphire substrate and the material layer concentrates on the undecomposed portion, so that the work is broken.

このようにレーザ光をワークに照射することによって種々の粒塵が発生するという問題は、基板と、該基板とは異種の材料からなる材料層とからなるワークに対してレーザ光を照射し、材料層を基板との界面付近で分解させ、基板から該基板とは異種の材料層を剥離することによって発生する。
一方、例えば露光装置では、基板とは異種の材料層を基板との界面付近で分解させるという工程を実施しないので、「粒塵」といった問題は生じない。すなわち、レーザリフトオフ処理においては、通常の露光処理程では見られない「粒塵」が発生するという特有の問題があり、これにより、レーザリフトオフ処理の不良につながることがあった。
本発明は上記事情に基づきなされたものであって、基板上に形成された材料層に対してレーザ光を照射して基板から材料層を剥離するレーザリフトオフ装置において、レーザ光をワークに照射することによりワークから発生する種々の粒塵による悪影響を除去することができるレーザリフトオフ装置を提供することを目的とする。 The problem that various dusts are generated by irradiating the workpiece with the laser beam in this way is that the workpiece consisting of the substrate and the material layer made of a material different from the substrate is irradiated with the laser beam, It is generated by decomposing a material layer in the vicinity of the interface with the substrate and peeling a material layer different from the substrate from the substrate.
On the other hand, for example, in an exposure apparatus, a process of decomposing a material layer different from the substrate near the interface with the substrate is not performed, so that the problem of “particle dust” does not occur. That is, in the laser lift-off process, there is a specific problem that “dust” that cannot be seen in the normal exposure process occurs, and this may lead to a failure of the laser lift-off process.
The present invention has been made based on the above circumstances, and in a laser lift-off device for irradiating a material layer formed on a substrate with a laser beam and peeling the material layer from the substrate, the workpiece is irradiated with the laser beam. Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser lift-off device that can remove the adverse effects of various particles generated from a workpiece.

ワークにレーザ光を照射することで発生する「粒塵」は、例えば材料層がＧａＮである場合、レーザ光照射によってＧａＮが分解することで生成したＮ２ガスと一緒に、ワークのエッジ部からワークの面と平行方向に噴出される。本発明では、かかるワークの面と平行方向に向けてＮ２ガスと一緒に噴出される「粒塵」を集塵する集塵機構を設けた。
上記集塵機構は、ワークのエッジ部における基板と材料層の貼り合わせ面よりも上方に伸びだす壁面と、前記粒塵の排出口とを有し、該壁面の端部は、前記レーザ光源から照射されるレーザ光を遮らないように、前記ワークのエッジ部の近傍に位置し、前記ワークのエッジ部から、該ワーク面に対して平行に噴出される粒塵を、差圧により生ずる上記排出口に向かう空気の流れにより、前記排出口から排出させる。
このように、本発明は、材料層のＧａＮが分解することによってＮ２ガスと一緒に噴出される材料層の「粒塵」を、集塵機構により集塵し、外方に飛散することを抑制することができる。したがって、ワークから発生する「粒塵」がレーザリフトオフ処理に悪影響を与えるのを効果的に防止することができる。
また、本発明のレーザリフトオフ装置は、前記ワークのエッジ部における基板と材料層の貼り合わせ面よりも上方に伸びだす壁面を有し、該壁面の端部を前記ワークのエッジ部の近傍に位置させる。そして、該壁面と前記ステージ部の間の空間を、前記ワークのエッジ部の周囲の空間よりも減圧状態とする機構を設けている。
このように、基板と材料層の貼り合わせ面よりも上方に伸びだす壁面を設け、該壁面の端部を前記ワークのエッジ部の近傍に位置させ、該ワーク面に対して平行に噴出される粒塵を差圧を利用して排出口から排出するようにしたので、「粒塵」を効果的に排出することができる。 For example, when the material layer is GaN, “particles” generated by irradiating the workpiece with laser light are generated from the edge portion of the workpiece together with N 2 gas generated by decomposition of GaN by laser beam irradiation. Jetted in a direction parallel to the surface of the workpiece. In the present invention, a dust collection mechanism for collecting “particle dust” ejected together with N 2 gas in a direction parallel to the surface of the workpiece is provided.
The dust collection mechanism has a wall surface extending upward from a bonding surface of the substrate and the material layer at the edge portion of the workpiece, and an outlet of the particle dust, and an end portion of the wall surface is irradiated from the laser light source. The discharge port that is located near the edge portion of the workpiece so as not to block the laser beam that is generated, and that is caused by differential pressure to generate particles that are ejected from the edge portion of the workpiece in parallel to the workpiece surface. The air is discharged from the discharge port by the flow of air toward.
In this way, the present invention suppresses the “particle dust” of the material layer ejected together with the N 2 gas by the decomposition of the GaN of the material layer from being collected by the dust collecting mechanism and scattered outward. can do. Therefore, it is possible to effectively prevent “dust” generated from the work from adversely affecting the laser lift-off process.
Further, the laser lift-off device of the present invention has a wall surface extending upward from the bonding surface of the substrate and the material layer at the edge portion of the workpiece, and the end portion of the wall surface is positioned in the vicinity of the edge portion of the workpiece. Let And the mechanism which makes the space between this wall surface and the said stage part a pressure reduction state rather than the space around the edge part of the said workpiece | work is provided.
In this way, a wall surface extending upward from the bonding surface of the substrate and the material layer is provided, and an end portion of the wall surface is positioned in the vicinity of the edge portion of the workpiece, and is jetted in parallel to the workpiece surface. Since the particle dust is discharged from the discharge port using the differential pressure, the “particle dust” can be discharged effectively.

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）ワークにレーザ光を照射することによってワークのエッジ部から噴出される粒塵を集塵する集塵機構を、ワークのエッジ部を取り囲むように設けたので、レーザ光照射によりＮ２ガスと一緒にワークのエッジ部からワークの面と平行方向に噴出される粒塵を効果的に回収することができる。このため、粒塵がワーク上に付着する等により、レーザ光が粒塵によって遮られ、ワークの材料層に未分解部分が発生するという問題を解消することができる。
（２）ワークのエッジ部における基板と材料層の貼り合わせ面よりも上方に伸びだす壁面と、前記粒塵の排出口とを設け、該壁面の端部を、前記レーザ光源から照射されるレーザ光を遮らないように前記ワークのエッジ部の近傍に位置させ、差圧を利用して排出口に向かう空気の流れを作り出し、粒塵を排出口から排出させるようにしたので、粒塵の舞い上がりを抑止し、かつ、粒塵を効果的に排除することができる。 In the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Since the dust collection mechanism for collecting the dust ejected from the edge portion of the workpiece by irradiating the workpiece with the laser beam is provided so as to surround the edge portion of the workpiece, N 2 gas and Together, it is possible to effectively collect the dust ejected from the edge portion of the workpiece in a direction parallel to the surface of the workpiece. For this reason, it is possible to solve the problem that the laser light is blocked by the particulates due to the particulates adhering to the workpiece, and an undecomposed portion is generated in the material layer of the workpiece.
(2) A wall surface extending above the bonding surface of the substrate and the material layer at the edge portion of the workpiece, and a discharge port for the dust, and a laser irradiated on the end portion of the wall surface from the laser light source Because it is positioned near the edge of the workpiece so as not to block light, the air flow toward the discharge port is created using the differential pressure, and the dust is discharged from the discharge port. Can be suppressed and particulates can be effectively eliminated.

本発明の実施例のレーザリフトオフ処理の概要を説明する概略図である。It is the schematic explaining the outline | summary of the laser lift-off process of the Example of this invention. 本発明の実施例のレーザリフトオフ装置の光学系の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the optical system of the laser lift-off apparatus of the Example of this invention. 本実施例のレーザリフトオフ方法を説明する図である。It is a figure explaining the laser lift-off method of a present Example. ワークの互いに隣接する領域Ｓ１，Ｓ２に重畳して照射されるレーザ光の強度分布を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution of the laser beam irradiated by superimposing on mutually adjacent area | region S1, S2 of a workpiece | work. ワークのエッジ部から粒塵が噴き出される様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that particulate dust is ejected from the edge part of a work. 集塵機構を備えた本発明の実施例のワークステージの断面図である。It is sectional drawing of the work stage of the Example of this invention provided with the dust collection mechanism. 集塵機構を備えた本発明の実施例のワークステージの斜視図である。It is a perspective view of the work stage of the Example of this invention provided with the dust collection mechanism. 本発明の実施例のワークステージの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the work stage of the Example of this invention. 本発明の集塵機構を備えたワークステージの第２の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Example of the work stage provided with the dust collection mechanism of this invention. 本発明の集塵機構を備えたワークステージの第３の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd Example of the work stage provided with the dust collection mechanism of this invention. ＧａＮ系化合物材料層により形成される半導体発光素子の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device formed of a GaN-based compound material layer. ライン状のレーザ光をレーザ光の長手方向と垂直方向に移動させながら照射する従来例を示す図である。It is a figure which shows the prior art example irradiated while moving a line-shaped laser beam to the orthogonal | vertical direction with the longitudinal direction of a laser beam.

図１は、本発明の実施例のレーザリフトオフ処理の概要を説明する概略図である。
本実施例において、レーザリフトオフ処理は次のように行われる。
図１（ｂ）に示すレーザ光を透過する基板１ａと材料層１ｂとサポート基板１ｃが積層されたワーク１が、図１（ａ）に示すようにワークステージ１０に載置されている。ワーク１は、ワークステージ１０上に、基板１ａが上になるように載置される。
ワーク１を載せたワークステージ１０は、コンベヤのような搬送機構２に載置され、搬送機構２によって所定の速度で搬送される。ワーク１は、ワークステージ１０と共に図中の矢印ＡＢ方向に搬送されながら、基板を通じて、図示しないパルスレーザ源から出射するパルスレーザ光Ｌが照射される。
ワーク１は、サファイアからなる基板１ａの表面に、ＧａＮ（窒化ガリウム）系化合物の材料層１ｂが形成されてなるものである。基板１ａは、ＧａＮ系化合物の材料層を良好に形成することができ、尚且つ、ＧａＮ系化合物の材料層を分解するために必要な波長のレーザ光を透過するものであれば良い。材料層１ｂには、低い入力エネルギーによって高出力の青色光を効率良く出力するためにＧａＮ系化合物を用いることができる。材料層１ｂとしては、ＩＩＩ族系化合物を用いることができ、上記ＧａＮ系化合物や、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）系化合物、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系化合物などがある。
材料層１ｂはパルスレーザ光Ｌが照射されることにより、材料層１ｂのＧａＮがＧａとＮ２とに分解する。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an outline of laser lift-off processing according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, the laser lift-off process is performed as follows.
A workpiece 1 in which a substrate 1a that transmits laser light, a material layer 1b, and a support substrate 1c shown in FIG. 1B is stacked is placed on a workpiece stage 10 as shown in FIG. The workpiece 1 is placed on the workpiece stage 10 with the substrate 1a facing up.
The work stage 10 on which the work 1 is placed is placed on a transport mechanism 2 such as a conveyor, and is transported by the transport mechanism 2 at a predetermined speed. The workpiece 1 is irradiated with a pulse laser beam L emitted from a pulse laser source (not shown) through the substrate while being conveyed in the arrow AB direction in the figure together with the workpiece stage 10.
The workpiece 1 is formed by forming a material layer 1b of a GaN (gallium nitride) compound on the surface of a substrate 1a made of sapphire. The substrate 1a only needs to be able to form a GaN-based compound material layer satisfactorily and transmit laser light having a wavelength necessary for decomposing the GaN-based compound material layer. A GaN-based compound can be used for the material layer 1b in order to efficiently output high-output blue light with low input energy. As the material layer 1b, a group III compound can be used, such as the GaN compound, indium gallium nitride (InGaN) compound, aluminum gallium nitride (AlGaN) compound, or the like.
When the material layer 1b is irradiated with the pulse laser beam L, GaN of the material layer 1b is decomposed into Ga and N 2 .

レーザ光は、基板１ａおよび基板１ａから剥離する材料層１ｂを構成する物質に対応して適宜選択され、サファイアの基板１ａからＧａＮ系化合物の材料層１ｂを剥離する場合には、例えば波長２４８ｎｍを放射するＫｒＦ（クリプトンフッ素）エキシマレーザを用いることができる。レーザ波長２４８ｎｍの光エネルギー（５ｅＶ）は、ＧａＮのバンドギャップ（３．４ｅＶ）とサファイアのバンドギャップ（９．９ｅＶ）の間にある。したがって、波長２４８ｎｍのレーザ光はサファイアの基板からＧａＮ系化合物の材料層を剥離するために望ましい。
上記ワーク１へのレーザ光照射によって、ＧａＮが分解することで生成したＮ２ガスと一緒に、ワーク１のエッジ部からワークの面と平行方向に粒塵が噴出する。本実施例では、この粒塵を集塵するため、ワークステージ１０の周縁に、集塵機構を構成する集塵用中空容器２３が設けられている。なお、集塵機構に構成については後述する。 The laser beam is appropriately selected according to the substance constituting the substrate 1a and the material layer 1b to be peeled from the substrate 1a. When the material layer 1b of the GaN-based compound is peeled from the sapphire substrate 1a, for example, the wavelength is 248 nm. A radiating KrF (krypton fluorine) excimer laser can be used. The light energy (5 eV) with a laser wavelength of 248 nm is between the band gap of GaN (3.4 eV) and the band gap of sapphire (9.9 eV). Therefore, a laser beam having a wavelength of 248 nm is desirable for peeling the material layer of the GaN-based compound from the sapphire substrate.
By irradiating the workpiece 1 with laser light, dust is ejected from the edge portion of the workpiece 1 in a direction parallel to the surface of the workpiece together with N 2 gas generated by decomposition of GaN. In the present embodiment, a dust collecting hollow container 23 constituting a dust collecting mechanism is provided on the periphery of the work stage 10 in order to collect the particulate dust. The configuration of the dust collection mechanism will be described later.

図２は本発明の実施例のレーザリフトオフ装置の光学系の構成を示す概念図である。同図において、レーザリフトオフ装置は、パルスレーザ光を発生するレーザ源３０と、レーザ光を所定の形状に成形するためのレーザ光学系４０と、ワーク１が載置されるワークステージ１０と、ワークステージ１０を搬送する搬送機構２と、レーザ源３０で発生するレーザ光の照射間隔および搬送機構２の動作を制御する制御部３１とを備えている。
レーザ光学系４０は、シリンドリカルレンズ４１、４２と、レーザ光をワークの方向へ反射するミラー４３と、レーザ光を所定の形状に成形するためのマスク４４と、マスク４４を通過したレーザ光Ｌの像をワーク１上に投影する投影レンズ４５とを備えている。ワーク１へのパルスレーザ光の照射領域の面積および形状は、レーザ光学系４０によって適宜設定することができる。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the optical system of the laser lift-off device according to the embodiment of the present invention. In the figure, a laser lift-off device includes a laser source 30 for generating pulsed laser light, a laser optical system 40 for shaping the laser light into a predetermined shape, a work stage 10 on which a work 1 is placed, a work A transport mechanism 2 that transports the stage 10 and a control unit 31 that controls the irradiation interval of the laser light generated by the laser source 30 and the operation of the transport mechanism 2 are provided.
The laser optical system 40 includes cylindrical lenses 41 and 42, a mirror 43 that reflects the laser light in the direction of the workpiece, a mask 44 for shaping the laser light into a predetermined shape, and the laser light L that has passed through the mask 44. And a projection lens 45 for projecting an image onto the work 1. The area and shape of the irradiation region of the pulse laser beam on the workpiece 1 can be appropriately set by the laser optical system 40.

レーザ光学系４０の先にはワーク１が配置されている。ワーク１はワークステージ１０に載置される。ワークステージ１０のワークの周縁には、後述する集塵機構を構成する集塵用中空容器２３が設けられ、ワークから発生する粒塵を集塵する。
ワークステージ１０は搬送機構２に載置されており、搬送機構２によって搬送される。これにより、ワーク１が、図１に示す矢印Ａ、Ｂの方向に順次に搬送され、ワーク１におけるレーザ光の照射領域が刻々と変わる。制御部３１は、ワーク１の隣接する照射領域に照射される各レーザ光の重畳度が所望の値になるように、レーザ源２０で発生するパルスレーザ光のパルス間隔を制御する。 A workpiece 1 is disposed at the tip of the laser optical system 40. The workpiece 1 is placed on the workpiece stage 10. A dust collecting hollow container 23 that constitutes a dust collecting mechanism described later is provided on the periphery of the work of the work stage 10 to collect dust generated from the work.
The work stage 10 is placed on the transport mechanism 2 and is transported by the transport mechanism 2. As a result, the workpiece 1 is sequentially conveyed in the directions of arrows A and B shown in FIG. 1, and the irradiation area of the laser beam on the workpiece 1 changes every moment. The control unit 31 controls the pulse interval of the pulsed laser light generated by the laser source 20 so that the degree of superimposition of each laser light irradiated on the adjacent irradiation region of the workpiece 1 becomes a desired value.

レーザ源３０から発生するレーザ光Ｌは波長２４８ｎｍの紫外線を発生する例えばＫｒＦエキシマレーザである。レーザ源としてＡｒＦレーザやＹＡＧレーザを使用しても良い。ワーク１の光入射面３Ａは、投影レンズ４５の焦点Ｆに配置されている。レーザ源２０で発生したパルスレーザ光Ｌは、シリンドリカルレンズ４１、４２、ミラー４３、マスク４４を通過した後に、投影レンズ４５によってワーク１上に投影される。パルスレーザ光Ｌは、基板１ａを通じて基板１ａと材料層１ｂの界面に照射される。基板１ａと材料層１ｂの界面では、パルスレーザ光Ｌが照射されることにより、材料層１ｂの基板１ａとの界面付近のＧａＮが分解される。このとき、前記したように、ワーク１のエッジ部からワークの面と平行方向に粒塵が噴出する。   The laser light L generated from the laser source 30 is, for example, a KrF excimer laser that generates ultraviolet light having a wavelength of 248 nm. An ArF laser or a YAG laser may be used as the laser source. The light incident surface 3 </ b> A of the work 1 is disposed at the focal point F of the projection lens 45. The pulsed laser light L generated by the laser source 20 passes through the cylindrical lenses 41 and 42, the mirror 43, and the mask 44, and is then projected onto the work 1 by the projection lens 45. The pulse laser beam L is applied to the interface between the substrate 1a and the material layer 1b through the substrate 1a. By irradiating the pulse laser beam L at the interface between the substrate 1a and the material layer 1b, GaN near the interface between the material layer 1b and the substrate 1a is decomposed. At this time, as described above, the dust is ejected from the edge portion of the workpiece 1 in the direction parallel to the surface of the workpiece.

図３は、ワークに対する領域を正方形となるように成形したパルスレーザ光を、ワークをレーザ源に対して一方向に搬送しながら照射する、本実施例のレーザリフトオフ方法を説明する図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ部の拡大図である。
このレーザリフトオフ方法では、パルスレーザ光の照射間隔と、ワーク１の搬送速度とを調整することにより、正方形状のパルスレーザ光の照射領域の、ワーク１の移動方向と平行方向に伸びるエッジ部およびワークの移動方向と直交方向に伸びるエッジ部の双方が重畳するように、ワーク１に対してパルスレーザ光を照射する。
図３のレーザリフトオフ方法では、ワーク１の紙面上方のエッジ部を超えるように、紙面のＨＡの方向に向け、パルスレーザ光を各照射領域が線状に並ぶように順次に照射し、パルスレーザ光の照射領域Ｓ１ないしＳ４を形成する。そして、パルスレーザ照射領域の大きさからレーザ重畳領域ＳＴを差し引いた分だけワーク１を紙面下方のＨＢ方向に移動させた後、紙面のＨＣの方向に向けて、パルスレーザ光を各照射領域が線状に並ぶように順次に照射し、パルスレーザ光照射領域Ｓ５ないしＳ１０を形成する。 FIG. 3 is a diagram for explaining the laser lift-off method of the present embodiment, in which the pulse laser beam shaped so that the area for the workpiece is square is irradiated while conveying the workpiece in one direction with respect to the laser source. FIG. 3B is an enlarged view of a portion X in FIG.
In this laser lift-off method, an edge portion extending in a direction parallel to the moving direction of the work 1 in the irradiation area of the square pulse laser light by adjusting the irradiation interval of the pulse laser light and the conveyance speed of the work 1 and The workpiece 1 is irradiated with pulsed laser light so that both the moving direction of the workpiece and the edge portion extending in the orthogonal direction overlap.
In the laser lift-off method of FIG. 3, the pulse laser beam is sequentially irradiated so that each irradiation region is arranged in a line toward the direction of HA on the paper surface so as to exceed the edge portion above the paper surface of the work 1. Light irradiation regions S1 to S4 are formed. Then, after the workpiece 1 is moved in the HB direction below the paper surface by the amount obtained by subtracting the laser superimposed region ST from the size of the pulse laser irradiation region, each irradiation region emits the pulse laser light toward the HC direction on the paper surface. Irradiation is sequentially performed so as to form a line, and pulsed laser light irradiation regions S5 to S10 are formed.

ワーク１の移動方向において隣接する各照射領域Ｓ１ないしＳ１０の、ワーク１の移動方向と直交する方向に伸びるエッジ部が、互いに重畳する。また、ワークの移動方向と直交方向において隣接する各照射領域Ｓ１とＳ９、Ｓ２とＳ８、Ｓ３とＳ７、Ｓ４とＳ６の、ワークの移動方向と平行方向に伸びるエッジ部が、互いに重畳する。
図４はワークの互いに隣接する領域Ｓ１，Ｓ２に重畳して照射されるレーザ光の強度分布を示す図である。同図に示すように、各パルスレーザ光の照射領域は、材料層であるＧａＮの分解閾値ＶＥを超える領域で重畳される。このようにして、図３に示すように、順次に形成された複数のパルスレーザ光の照射領域が一方向において線状に並んで形成される複数の照射領域群Ｇ１〜Ｇ６を形成する。 Edge portions extending in a direction orthogonal to the moving direction of the workpiece 1 of the irradiation regions S1 to S10 adjacent in the moving direction of the workpiece 1 overlap each other. In addition, the edge portions extending in a direction parallel to the moving direction of the workpiece overlap each other in the irradiation areas S1 and S9, S2 and S8, S3 and S7, and S4 and S6 adjacent in the direction orthogonal to the moving direction of the workpiece.
FIG. 4 is a diagram showing the intensity distribution of the laser light irradiated in an overlapping manner on the adjacent areas S1 and S2 of the workpiece. As shown in the figure, the irradiation region of each pulse laser beam is superimposed in a region exceeding the decomposition threshold value VE of GaN as a material layer. In this way, as shown in FIG. 3, a plurality of irradiation region groups G1 to G6 are formed in which irradiation regions of a plurality of pulsed laser beams formed in sequence are arranged in a line in one direction.

本発明のレーザリフトオフ方法では、ワーク１の一端からパルスレーザ光の照射を開始し、ワーク１の他端に対して最後にパルスレーザ光を照射する。つまり、図３に示すように、レーザ光を照射した順番どおりに、ワークの一端から他端に向けて、各照射領域群Ｇ１〜Ｇ６が順次に並ぶように、各照射領域群を形成する。ワーク１において最初に形成される照射領域群Ｇ１では、各照射領域Ｓ１〜Ｓ４が、ワーク１の一方のエッジ部から伸びだすように、パルスレーザ光を照射する。ワーク１において最後に形成される照射領域群Ｇ６では、各照射領域が、ワーク１の他方のエッジ部から伸びだすように、パルスレーザ光を照射する。こうすることによって、基板から順次剥離されたＧａＮの四角形状の剥離領域では、基板からはじめて剥離されるエッジ部が常に２辺になる。   In the laser lift-off method of the present invention, the irradiation of the pulse laser beam is started from one end of the workpiece 1 and the pulse laser beam is finally irradiated to the other end of the workpiece 1. That is, as shown in FIG. 3, each irradiation region group is formed so that each irradiation region group G <b> 1 to G <b> 6 is sequentially arranged from one end of the workpiece to the other end in the order of irradiation with the laser light. In the irradiation region group G <b> 1 that is first formed in the workpiece 1, the pulse laser beam is irradiated so that each irradiation region S <b> 1 to S <b> 4 extends from one edge portion of the workpiece 1. In the irradiation region group G6 formed last in the workpiece 1, the pulse laser beam is irradiated so that each irradiation region extends from the other edge portion of the workpiece 1. By doing so, in the GaN square-shaped peeling region sequentially peeled from the substrate, the edge portion peeled for the first time from the substrate always has two sides.

ここで、上記のレーザリフトオフ装置は、レーザ光をワークに照射することによってワーク１のエッジ部から、材料層のＧａＮが分解することで発生したＧａの粒子などの粒塵が噴き出される。図５に示すように、レーザ光を一方向にスキャンさせながらワークに照射する場合、各照射領域群Ｇ１〜Ｇ６において（図５ではＧ２について説明する）、最初にレーザ光が照射されるワークのエッジ部と、最後にレーザ光が照射されるワークのエッジ部から、粒塵Ｄが噴き出される。粒塵Ｄは、材料層であるＧａＮ層の分解時に発生したＮ２ガスと一緒に、ワークの面と平行方向に勢い良く噴き出される。 Here, in the laser lift-off device, particles such as Ga particles generated by decomposition of GaN of the material layer are ejected from the edge portion of the work 1 by irradiating the work with laser light. As shown in FIG. 5, when irradiating the workpiece while scanning the laser beam in one direction, in each irradiation region group G1 to G6 (G2 will be described in FIG. 5), the workpiece to be irradiated with the laser beam first is shown. Particles D are ejected from the edge portion and the edge portion of the workpiece that is finally irradiated with the laser beam. The dust D is ejected vigorously in a direction parallel to the surface of the workpiece together with the N 2 gas generated when the GaN layer as the material layer is decomposed.

本発明の実施例のレーザリフトオフ装置は、かかる粒塵を集塵して排気するための、集塵機構を備える。
図６、図７は本発明の集塵機構の第１の実施例を示す図であり、環状外壁部と天井壁部から構成される環状壁部を備えた集塵機構２０の構成例を示す。図６は本実施例のワークステージの断面図、図７はワークが載置されていない状態のワークステージの斜視図であり、同図（ｂ）は、集塵機構の天井壁部を除去した状態を示している。
図６に示されるように、ワークステージ１０のステージ部１１の周縁には、集塵用中空容器２３として機能する環状外壁部２１ｂと天井壁部２１ａから構成される環状壁部２１が設置される。ステージ部１１は、ワーク１および環状壁部２１を載置した状態で、レーザ源に対して相対的に移動可能である。 The laser lift-off device according to the embodiment of the present invention includes a dust collection mechanism for collecting and exhausting such particles.
FIGS. 6 and 7 are views showing a first embodiment of the dust collecting mechanism of the present invention, and show a configuration example of the dust collecting mechanism 20 having an annular wall portion composed of an annular outer wall portion and a ceiling wall portion. 6 is a cross-sectional view of the work stage of the present embodiment, FIG. 7 is a perspective view of the work stage in a state where no work is placed, and FIG. 6B is a state in which the ceiling wall portion of the dust collecting mechanism is removed. Is shown.
As shown in FIG. 6, an annular wall portion 21 including an annular outer wall portion 21 b that functions as a dust collecting hollow container 23 and a ceiling wall portion 21 a is installed on the periphery of the stage portion 11 of the work stage 10. . The stage unit 11 is movable relative to the laser source in a state where the workpiece 1 and the annular wall unit 21 are placed.

環状壁部２１は、例えばステンレスによって有底の円筒形状に構成され、ワーク１のエッジ部を取り囲むよう設けられた、ワーク１の面に対して垂直方向に伸びる環状外壁部２１ｂと、該環状外壁部２１ａからワーク１側に向けてワーク１の面と平行方向に庇状に伸び出した天井壁部２１ａとで構成される。該環状外壁部２１ｂは、ワークの光照射面よりもやや高くなるように設けられる。該天井壁部２１ａの中央には、レーザ光を遮蔽することがないよう光入射開口２１ｃが形成される。該光入射開口２１ｃの大きさは、ワーク１の交換を容易に行うことができるように、その開口エッジがワークエッジ部の直上に配置されない程度の大きさとされる。かかる環状壁部２１は、環状外壁部２１ｂと天井壁部２１ａとによりある程度区切られた内部空間を有する。   The annular wall portion 21 is formed of, for example, stainless steel in a bottomed cylindrical shape, and is provided so as to surround the edge portion of the workpiece 1. The annular outer wall portion 21 b extends in a direction perpendicular to the surface of the workpiece 1, and the annular outer wall The ceiling wall portion 21a extends in a bowl shape in a direction parallel to the surface of the workpiece 1 from the portion 21a toward the workpiece 1 side. The annular outer wall portion 21b is provided to be slightly higher than the light irradiation surface of the workpiece. A light incident opening 21c is formed at the center of the ceiling wall portion 21a so as not to shield the laser beam. The size of the light incident opening 21c is set such that the opening edge thereof is not disposed immediately above the workpiece edge portion so that the workpiece 1 can be easily replaced. The annular wall portion 21 has an internal space that is partitioned to some extent by an annular outer wall portion 21b and a ceiling wall portion 21a.

上記環状壁部２１は、ステージ部１１上に設置される。ステージ部１１には、排気機構に連結するための排出口１２が複数箇所に亘り設けられている。複数の排出口１２は、図７（ｂ）に示すように、環状壁部２１寄りに配置され、環状壁部２１に沿って環状に形成される。
この排出口１２には配管２２を介して例えばポンプやファンなどの排気機構が連結され、環状壁部２１内の空気を吸引するようになっている。粒塵Ｄがワーク１のエッジ部からワーク１の面と平行方向に噴き出すというレーザリフトオフ装置の性質上、排出口１２はワーク１の直近よりも環状壁部２１の環状外壁部２１ｂ付近に設けることが好ましい。排出口１２をステージ部１１に設けた場合は、排気機構と連結するための配管２２をステージ部１１に直接連結することができるので、装置構造をシンプルにすることができる。
環状壁部２１は、その内部空間の空気を排気機構で吸引することによって、内部空間を−１０ＫＰａ〜−３０ＫＰａ程度、大気圧よりも減圧した状態とされる。また、環状壁部２１内の種々の集塵を排気するためには、該環状壁部２１の内部空間において概ね０．５〜１．０ｍ／秒の風速が必要とされる。 The annular wall portion 21 is installed on the stage portion 11. The stage portion 11 is provided with a plurality of discharge ports 12 for connection to the exhaust mechanism. As shown in FIG. 7B, the plurality of discharge ports 12 are disposed near the annular wall portion 21 and are formed annularly along the annular wall portion 21.
An exhaust mechanism such as a pump or a fan is connected to the discharge port 12 through a pipe 22 so as to suck air in the annular wall portion 21. Due to the nature of the laser lift-off device in which the dust D is ejected from the edge portion of the workpiece 1 in a direction parallel to the surface of the workpiece 1, the discharge port 12 is provided near the annular outer wall portion 21b of the annular wall portion 21 rather than just near the workpiece 1. Is preferred. When the discharge port 12 is provided in the stage unit 11, the pipe 22 for connecting to the exhaust mechanism can be directly connected to the stage unit 11, so that the apparatus structure can be simplified.
The annular wall 21 is brought into a state in which the internal space is decompressed from the atmospheric pressure by about −10 KPa to −30 KPa by sucking the air in the internal space by the exhaust mechanism. Further, in order to exhaust various dust collection in the annular wall portion 21, a wind speed of approximately 0.5 to 1.0 m / second is required in the internal space of the annular wall portion 21.

次に、上記実施例のレーザリフトオフ装置の動作について説明する。
まず、レーザ源（図２参照）を駆動することにより、ワーク１に対して波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光を照射する。ワーク１の基板１ａとの界面付近のＧａＮは、レーザ光が照射されることによってＧａとＮ２とに分解される。ワーク１のエッジ部からは、図５に示すように、ＧａＮの分解によって発生したＮ２ガスと一緒に前述した粒塵Ｄがワーク１の面と平行方向に噴き出される。
配管２２を介して環状壁部２１の天井壁部２１ａとステージ部１１との間の空間Ａを減圧することにより、当該空間Ａと空間Ａの外部との差圧により、図６の矢印に示すような流体の流れが作り出される。これによって、噴出された粒塵Ｄは天井壁部２１ａの外方に舞い上がることが抑止され、かつ、粒塵Ｄは排出口１２から排出される。 Next, the operation of the laser lift-off device of the above embodiment will be described.
First, the laser source (see FIG. 2) is driven to irradiate the workpiece 1 with KrF laser light having a wavelength of 248 nm. GaN in the vicinity of the interface between the workpiece 1 and the substrate 1a is decomposed into Ga and N 2 when irradiated with laser light. As shown in FIG. 5, the aforementioned particulate dust D is ejected from the edge portion of the work 1 along with the N 2 gas generated by the decomposition of GaN in a direction parallel to the surface of the work 1.
By depressurizing the space A between the ceiling wall portion 21a of the annular wall portion 21 and the stage portion 11 via the pipe 22, the pressure difference between the space A and the outside of the space A is indicated by an arrow in FIG. Such a fluid flow is created. As a result, the ejected particle dust D is prevented from rising outward from the ceiling wall portion 21a, and the particle dust D is discharged from the discharge port 12.

以上説明した本発明の実施例のレーザリフトオフ装置においては、ワーク１に対してレーザ光を照射することによって不可避的に種々の粒塵がワーク１のエッジ部から噴き出されるものの、ワーク１のエッジの周囲には環状壁部２１が設けられ、環状壁部２１内へ噴出された粒塵は図６の矢印に示す流体の流れによって、環状壁部２１外に排出される。
従って、本発明のレーザリフトオフ装置では、レーザリフトオフ処理時に発生した種々の粒塵がワークのレーザ光照射面に付着されることを確実に防止することができるため、材料層の未分解やワークの割れといった不具合が生じる惧れが無い。
さらに、本発明のレーザリフトオフ装置は、環状壁部２１がステージ部１１に設置され、該ステージ部１１の、前記環状壁部２１の環状外壁部２１ｂより内方側には、前記排気機構に接続するための排出口１２が形成されている。かかるレーザリフトオフ装置の構成は、排出口１２をワーク１のエッジ部の周囲に設けることによって、ワーク１の面と平行方向に噴き出された「粒塵」の排出を効果的に行うことができ、且つ、排気機構に接続するための配管などの設置が容易になるため装置構造をシンプルにすることができる。
また、天井壁部２１ａを設けることにより、天井壁部２１ａとステージ部１１との間にバッファ空間Ａが形成される。このバッファ空間Ａは、ワークのエッジ部からＧａＮの分解によって発生したＮ２ガスと一緒に粒塵Ｄが、ワークの面と平行方向に瞬間的に大量に噴き出された際に、粒塵Ｄが天井壁部２１ａの外部に舞い上がることを抑える機能を有する。 In the laser lift-off device according to the embodiment of the present invention described above, various particles are inevitably ejected from the edge portion of the workpiece 1 by irradiating the workpiece 1 with laser light. An annular wall portion 21 is provided around the outer periphery, and the dust ejected into the annular wall portion 21 is discharged out of the annular wall portion 21 by the fluid flow indicated by the arrow in FIG.
Therefore, in the laser lift-off device of the present invention, it is possible to reliably prevent various particles generated during the laser lift-off process from adhering to the laser light irradiation surface of the workpiece. There is no risk of problems such as cracks.
Further, in the laser lift-off device of the present invention, the annular wall portion 21 is installed on the stage portion 11, and the stage portion 11 is connected to the exhaust mechanism on the inner side of the annular outer wall portion 21b of the annular wall portion 21. A discharge port 12 is formed for this purpose. Such a configuration of the laser lift-off device can effectively discharge the “particle dust” ejected in the direction parallel to the surface of the workpiece 1 by providing the discharge port 12 around the edge portion of the workpiece 1. And since installation of piping etc. for connecting with an exhaust mechanism becomes easy, an apparatus structure can be simplified.
Further, the buffer space A is formed between the ceiling wall portion 21a and the stage portion 11 by providing the ceiling wall portion 21a. This buffer space A is formed when a large amount of dust D is ejected instantaneously in a direction parallel to the surface of the workpiece together with N 2 gas generated by decomposition of GaN from the edge of the workpiece. Has a function of suppressing soaring to the outside of the ceiling wall portion 21a.

図８（ａ）（ｂ）は本実施例の変形例を示す図であり、環状壁部の他の構成例を示す断面図であり、図６に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
排気機構に連結するための排出口１２は、図７に示したようにステージ部１１に設ける場合に限らず他の位置に設けてもよい。例えば、図８（ａ）のように環状壁部２１の天井壁部２１ａに形成したり、図８（ｂ）に示すように、環状壁部２１の環状外壁部２１ｂに形成することもできる。 FIGS. 8A and 8B are views showing a modification of the present embodiment, which is a cross-sectional view showing another configuration example of the annular wall portion, and the same parts as those shown in FIG. The code | symbol is attached | subjected.
The discharge port 12 for connecting to the exhaust mechanism is not limited to being provided in the stage portion 11 as shown in FIG. For example, it can be formed on the ceiling wall portion 21a of the annular wall portion 21 as shown in FIG. 8 (a), or can be formed on the annular outer wall portion 21b of the annular wall portion 21 as shown in FIG. 8 (b).

図９は本発明の集塵機構を備えたワークステージの第２の実施例を示す図である。本実施例は、上記環状壁部２１に代えて、集塵用中空容器２３として、円環状に形成されワーク面に対して傾斜して配置された、天井壁部２４を設けたものである。その他の構成は図６、図７と同様であり、ステージ部１１には、排気機構に連結するための排出口１２が複数箇所に亘り設けられている。この排出口１２には配管２２を介して例えばポンプやファンなどの排気機構が連結され、環状壁部２１内の空気を吸引する。
本実施例においても、ワーク１のエッジ部からガスと一緒に噴き出された粒塵Ｄは、図９の矢印に示す流体の流れによって、ステージ部１１に設けられた排出口１２から排出される。また、天井壁部２４を設けることにより、天井壁部２４とステージ部１１との間にバッファ空間Ａが形成される。このバッファ空間Ａは、ワークのエッジ部からＧａＮの分解によって発生したＮ２ガスと一緒に粒塵Ｄが、ワークの面と平行方向に瞬間的に大量に噴き出された際に、粒塵Ｄが天井壁部２１ａの外部に舞い上がることを抑える機能を有する。 FIG. 9 is a view showing a second embodiment of the work stage provided with the dust collecting mechanism of the present invention. In this embodiment, instead of the annular wall portion 21, a dust collecting hollow container 23 is provided with a ceiling wall portion 24 that is formed in an annular shape and is inclined with respect to the work surface. The other configurations are the same as those in FIGS. 6 and 7, and the stage portion 11 is provided with a plurality of discharge ports 12 for connection to the exhaust mechanism. An exhaust mechanism such as a pump or a fan is connected to the discharge port 12 through a pipe 22 to suck air in the annular wall portion 21.
Also in the present embodiment, the dust D ejected together with the gas from the edge portion of the work 1 is discharged from the discharge port 12 provided in the stage portion 11 by the fluid flow indicated by the arrow in FIG. . Further, by providing the ceiling wall portion 24, a buffer space A is formed between the ceiling wall portion 24 and the stage portion 11. This buffer space A is formed when a large amount of dust D is ejected instantaneously in a direction parallel to the surface of the workpiece together with N 2 gas generated by decomposition of GaN from the edge of the workpiece. Has a function of suppressing soaring to the outside of the ceiling wall portion 21a.

図１０は、本発明の第３の実施例を示す図であり、本実施例の集塵機構は、気体をステージ部の上側から流入させることにより、粒塵を排出させるようにしたものである。
本実施例は、前記図６において、集塵用中空容器２３の上に、レーザ光を透過させるための窓部２５ａを有する密封容器２５を取り付けたものである。該密封容器２５には、該密封容器２５内に気体を流入させるための供給管２５ｂが設けられている。また、ステージ部１１には、配管２２を介して大気に連通する排出口１２が設けられている。
供給管２５ｂを介して密閉容器２５の上方側の空間Ｂに給気することにより、上方側の空間Ｂを下方側の空間Ａよりも陽圧にする。これにより、上方側の空間Ｂと下方側の空間Ａの差圧により図１０の矢印に示すような流体の流れを作り出す。これによって、粒塵Ｄが天井壁部２１ａの外方に舞い上がることを抑止し、かつ、粒塵Ｄを排出口１２から排出する。
また、天井壁部２１ａを設けることにより、天井壁部２１ａとステージ部１１との間にバッファ空間Ａが形成される。このバッファ空間Ａは、ワークのエッジ部からＧａＮの分解によって発生したＮ２ガスと一緒に粒塵Ｄが、ワークの面と平行方向に瞬間的に大量に噴き出された際に、粒塵Ｄが天井壁部２１ａの外部に舞い上がることを抑える機能を有する。
なお、前記図８に示した第１の実施例の変形例や、図９に示した第２の実施例の集塵機構において、上記第３の実施例のように、気体をステージ部に流入させることにより、粒塵を排出させるようにしてもよい。 FIG. 10 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, and the dust collection mechanism of this embodiment is configured to discharge particulates by flowing gas from the upper side of the stage portion.
In this embodiment, a sealed container 25 having a window portion 25a for transmitting laser light is attached on the dust collecting hollow container 23 in FIG. The sealed container 25 is provided with a supply pipe 25 b for allowing a gas to flow into the sealed container 25. The stage unit 11 is provided with a discharge port 12 that communicates with the atmosphere via a pipe 22.
By supplying air to the upper space B of the sealed container 25 through the supply pipe 25b, the upper space B is set to a positive pressure than the lower space A. Thus, a fluid flow as shown by an arrow in FIG. 10 is created by the differential pressure between the upper space B and the lower space A. As a result, the dust D is prevented from rising outside the ceiling wall portion 21a, and the dust D is discharged from the discharge port 12.
Further, the buffer space A is formed between the ceiling wall portion 21a and the stage portion 11 by providing the ceiling wall portion 21a. This buffer space A is formed when a large amount of dust D is ejected instantaneously in a direction parallel to the surface of the workpiece together with N 2 gas generated by decomposition of GaN from the edge of the workpiece. Has a function of suppressing soaring to the outside of the ceiling wall portion 21a.
In the modified example of the first embodiment shown in FIG. 8 and the dust collecting mechanism of the second embodiment shown in FIG. 9, the gas is caused to flow into the stage portion as in the third embodiment. By doing so, the dust may be discharged.

次に、上記したレーザリフトオフ方法を用いることができる半導体発光素子の製造方法について説明する。以下ではＧａＮ系化合物材料層により形成される半導体発光素子の製造方法について図１１を用いて説明する。
結晶成長用の基板には、レーザ光を透過し材料層を構成する窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体を結晶成長させることができるサファイア基板を使用する。図１１（ａ）に示すように、サファイア基板１０１上には、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて迅速にＧａＮ系化合物半導体よりなるＧａＮ層１０２が形成される。
続いて、図１１（ｂ）に示すように、ＧａＮ層１０２の表面には、発光層であるｎ型半導体層１０３とｐ型半導体層１０４とを積層させる。例えば、ｎ型半導体としてはシリコンがドープされたＧａＮが用いられ、ｐ型半導体としてはマグネシウムがドープされたＧａＮが用いられる。 Next, a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that can use the laser lift-off method described above will be described. Below, the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device formed of a GaN-based compound material layer will be described with reference to FIG.
As the substrate for crystal growth, a sapphire substrate capable of crystal growth of a gallium nitride (GaN) compound semiconductor that transmits laser light and forms a material layer is used. As shown in FIG. 11A, a GaN layer 102 made of a GaN-based compound semiconductor is rapidly formed on a sapphire substrate 101 by using, for example, a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method).
Subsequently, as illustrated in FIG. 11B, an n-type semiconductor layer 103 and a p-type semiconductor layer 104 that are light emitting layers are stacked on the surface of the GaN layer 102. For example, GaN doped with silicon is used as the n-type semiconductor, and GaN doped with magnesium is used as the p-type semiconductor.

続いて、図１１（ｃ）に示すように、ｐ型半導体層１０４上には、半田１０５が塗布される。続いて、図１１（ｄ）に示すように、半田１０５上にサポート基板１０６が取付けられる。サポート基板１０６は例えば銅とタングステンの合金からなる。
そして、図１１（ｅ）に示すように、サファイア基板１０１の裏面側からサファイア基板１０１とＧａＮ層１０２との界面に向けてレーザ光１０７を照射する。レーザ光１０７は、照射領域が０．２５ｍｍ２以下の面積を有する正方形となり、かつ、光強度分布が図４に示したような略台形状となるように成形される。
レーザ光１０７をサファイア基板１０１とＧａＮ層１０２の界面に照射して、ＧａＮ層１０２を分解することにより、サファイア基板１０１からＧａＮ層１０２を剥離する。剥離後のＧａＮ層１０２の表面に、図１１（ｆ）に示すように、透明電極であるＩＴＯ１０８を蒸着により形成し、ＩＴＯ１０８の表面に電極１０９を取付ける。 Subsequently, as shown in FIG. 11C, solder 105 is applied on the p-type semiconductor layer 104. Subsequently, as shown in FIG. 11D, the support substrate 106 is attached on the solder 105. The support substrate 106 is made of, for example, an alloy of copper and tungsten.
Then, as shown in FIG. 11 (e), the laser beam 107 is irradiated from the back surface side of the sapphire substrate 101 toward the interface between the sapphire substrate 101 and the GaN layer 102. The laser beam 107 is shaped so that the irradiation area is a square having an area of 0.25 mm 2 or less, and the light intensity distribution is substantially trapezoidal as shown in FIG.
By irradiating the interface between the sapphire substrate 101 and the GaN layer 102 with the laser beam 107 and decomposing the GaN layer 102, the GaN layer 102 is peeled from the sapphire substrate 101. As shown in FIG. 11F, ITO 108 as a transparent electrode is formed by vapor deposition on the surface of the GaN layer 102 after peeling, and the electrode 109 is attached to the surface of the ITO 108.

１ ワーク
１ａ 基板（サファイア基板）
１ｂ 材料層
１ｃ サポート基板
２ 搬送機構
１０ ワークステージ
１１ ステージ部
１２ 排出口
２０ 集塵機構
２１ 環状壁部
２１ｂ 環状外壁部
２１ａ 天井壁部
２１ｃ 光入射開口
２２ 配管
２３ 集塵用中空容器
２４ 天井壁部
２５ 密封容器
２５ａ 窓部
２５ｂ 供給管
３０ レーザ源
３１ 制御部
４０ レーザ光学系
４１、４２ シリンドリカルレンズ
４３ ミラー
４４ マスク
４５ 投影レンズ
１０１ サファイア基板１０１
１０２ ＧａＮ層
１０３ ｎ型半導体層
１０４ ｐ型半導体層
１０５ 半田
１０６ サポート基板
１０７ レーザ光
１０８ ＩＴＯ
１０９ 電極 1 Work 1a Substrate (Sapphire substrate)
1b Material layer 1c Support substrate 2 Transport mechanism 10 Work stage 11 Stage part 12 Discharge port 20 Dust collection mechanism 21 Annular wall part 21b Annular outer wall part 21a Ceiling wall part 21c Light incident opening 22 Piping 23 Dust collecting hollow container 24 Ceiling wall part 25 Sealed container 25a Window portion 25b Supply tube 30 Laser source 31 Control unit 40 Laser optical system 41, 42 Cylindrical lens 43 Mirror 44 Mask 45 Projection lens 101 Sapphire substrate 101
102 GaN layer 103 n-type semiconductor layer 104 p-type semiconductor layer 105 solder 106 support substrate 107 laser beam 108 ITO
109 electrodes

Claims (1)

基板上に材料層が形成されてなるワークを載置するステージ部と、該ワークに対し該基板を透過する波長域のレーザ光を出射するレーザ源と、該ワークと該レーザ源とを相対的に搬送しながら該基板を通してレーザ光を照射し、該基板と該材料層との界面で該材料層を分解して、該材料層を該基板から剥離するレーザリフトオフ装置において、
前記ワークにレーザ光を照射することによって該ワークのエッジ部から、該ワーク面に対して平行に噴出される粒塵を集塵する集塵機構を備え、
前記集塵機構は、前記ワークのエッジ部における基板と材料層の貼り合わせ面よりも上方に伸びだす壁面と、前記粒塵の排出口とを有し、
該壁面の端部は、前記レーザ光源から照射されるレーザ光を遮らないように、前記ワークのエッジ部の近傍に位置し、
前記ワークのエッジ部から、該ワーク面に対して平行に噴出される粒塵を、差圧を利用して該壁面と前記ステージ部の間の空間に導き、前記排出口から排出させる機構を備えた
ことを特徴とするレーザリフトオフ装置。
A stage portion on which a work having a material layer formed on a substrate is placed, a laser source that emits laser light in a wavelength region that passes through the substrate to the work, and the work and the laser source are relative to each other. In a laser lift-off device that irradiates a laser beam through the substrate while being conveyed, decomposes the material layer at an interface between the substrate and the material layer, and peels the material layer from the substrate.
A dust collection mechanism that collects particles ejected in parallel to the work surface from the edge of the work by irradiating the work with laser light,
The dust collection mechanism has a wall surface extending upward from the bonding surface of the substrate and the material layer at the edge portion of the workpiece, and a discharge port for the dust,
The end of the wall surface is located in the vicinity of the edge of the workpiece so as not to block the laser light emitted from the laser light source,
A mechanism is provided for discharging particles ejected from the edge portion of the workpiece in parallel to the workpiece surface to a space between the wall surface and the stage portion using a differential pressure and discharging the dust from the discharge port. A laser lift-off device characterized by that.
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