KR101414805B1 - Substrate detaching apparatus of Laser Lift-Off process - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a substrate separating apparatus for a laser lift-off process. A substrate separating apparatus for a laser lift-off process for separating an LED element from a substrate by irradiating a laser beam to a sacrificial layer of a work piece including a substrate; an LED element formed on the substrate; and a sacrificial layer formed between the substrate and the LED element, includes a laser output unit for outputting a laser beam; a beam forming unit for transforming a sectional shape of the laser beam output from the laser output unit into a square shape; a homogenizer for making a sectional energy distribution of the laser beam output from the beam forming unit uniform; a division unit for dividing a single laser beam output from the homogenizer into a plurality of laser beams; and a shutter unit installed in at least one of a plurality of light passages of the laser beams divided by the division unit, for allowing the laser beams irradiated to the sacrificial layer to pass through or be interrupted by the sacrificial layer.

Description

레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치{Substrate detaching apparatus of Laser Lift-Off process}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a substrate lift-

본 발명은 레이저 리프트 오프(Laser Lift-0ff) 공정의 기판 분리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 희생층에 레이저빔을 조사하여 기판으로부터 LED소자를 분리하는 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate separation apparatus for a laser lift-off process, and more particularly, to a substrate separation apparatus for a laser lift-off process for separating an LED element from a substrate by irradiating a laser beam onto a sacrificial layer will be.

최근 전자기기의 표시등, 계산기의 숫자판, LED TV의 배면광, 그리고 각종 조명기구 등의 사용이 증가함에 따라 상기와 같은 분야에 사용되는 발광 다이오드의 수요 또한 증가하게 되었다.In recent years, the demand for light emitting diodes used in such fields has increased as the use of display devices for electronic devices, numeric display devices for calculators, backlight for LED TVs, and various lighting devices has increased.

발광 다이오드는 P-N 접합 다이오드에 순방향(N형을 양, P형을 음)으로 전압을 인가함으로써 정공과 전자를 주입하고 그 재결합으로 생기는 에너지를 빛으로 방출시키는 것으로 LED(Light Emitting Diode)라고도 불리며, 효율이 높고 수명이 길며 전력소모와 유지보수 비용을 크게 절감할 수 있는 장점이 있어서 차세대 조명기기 응용분야에서 주목을 받고 있다.A light emitting diode is a light emitting diode (LED) that injects holes and electrons by applying a voltage in a forward direction (N type, P type) to a PN junction diode and emits energy generated by the recombination to light. It has a high efficiency, a long life span, and is capable of greatly reducing power consumption and maintenance cost, and is attracting attention in the application field of next generation lighting devices.

일반적으로 LED 제작은 질화갈륨(GaN), 인화갈륨(GaP), GaAs(비소화 갈륨) 등과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 사용한다. Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 금속안정성이 우수하고 직접천이형의 에너지 밴드(band)의 구조를 갖고 있어 최근 가시광선 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다.Generally, LED fabrication uses III-V compound semiconductors such as gallium nitride (GaN), gallium phosphide (GaP), and gallium arsenide (GaAs). Group III-V compound semiconductors have excellent metal stability and have a structure of a direct transition type energy band, and are recently attracting much attention as materials for light emitting devices in the visible and ultraviolet ray regions.

이러한 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 반도체를 성장시킬 수 있는 동종의 기판을 제작하는 것이 어려워, 이종기판으로 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire)기판을 주로 사용한다. 사파이어 기판은 희생층 형성 시 결정 결함이 발생하는 것을 줄이는 장점이 있으나 사파이어는 전기적으로 부도체이므로 발광 다이오드 구조를 제한하게 된다. 때문에, 최근에는 사파이어 기판상에 희생층을 성장시킨 후 레이저빔을 조사하여 사파이어 기판을 분리하는 수직형 구조의 발광 다이오드를 제조하는 기술을 연구하고 있다.Such a III-V compound semiconductor is difficult to produce a substrate of the same kind capable of growing a semiconductor, and a sapphire substrate having a hexagonal system structure is mainly used as a heterogeneous substrate. Sapphire substrates have the advantage of reducing the occurrence of crystal defects when forming a sacrificial layer, but sapphire is an electrically nonconductor, limiting the structure of the light emitting diode. Recently, a technique for manufacturing a vertical-type light emitting diode in which a sacrificial layer is grown on a sapphire substrate and then a sapphire substrate is separated by irradiating a laser beam is being studied.

상기와 같은 수직형 구조의 발광 다이오드 제조에 있어서 가장 널리 사용되는 공정은 레이저빔을 조사하여 기판으로부터 박막을 분리하는 레이저 리프트 오프공정을 사용한다. The most widely used process for fabricating the vertical type LED includes a laser lift-off process for separating a thin film from a substrate by irradiating the laser beam.

도 1은 일반적인 레이저 리프트 오프 공정의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 일반적인 레이저 리프트 오프 공정은 기판과 기판상에 형성된 LED소자와 기판과 LED소자 사이에 형성된 희생층을 포함하는 가공대상물에 대하여 희생층에 레이저빔을 조사하여 기판과 LED소자를 분리하는 것이다.FIG. 1 is a view for explaining an example of a general laser lift-off process. In a typical laser lift-off process, a substrate, an LED element formed on the substrate, a sacrificial layer formed between the substrate and the LED element, To separate the substrate from the LED element.

여기서, 기판의 사이즈가 대형화되면 희생층과 LED소자의 사이즈도 대형화되는 것은 자명한 사실이다. 따라서, 대형화된 가공대상물의 사이즈에 맞게 레이저빔의 사이즈도 증가시켜야 되지만 레이저빔의 사이즈를 증가시키게 되면 과도한 양의 레이저빔 조사로 인해 균열과 같은 결함이 발생하여 기판과 LED소자의 품질에 영향을 미치게 된다. Here, when the size of the substrate is increased, it is obvious that the size of the sacrificial layer and the size of the LED element are also increased. Therefore, if the size of the laser beam is increased in accordance with the size of the object to be enlarged, the laser beam is irradiated with an excessive amount of laser beam to cause defects such as cracks to affect the quality of the substrate and the LED element. I am crazy.

때문에, 적정한 사이즈의 레이저빔으로 대형화된 가공대상물을 가공해야 하지만 대형화된 가공대상물과 함께 레이저빔의 사이즈도 증가시키지 않으면 가공에 소요되는 시간이 늘어나 생산효율이 저하될 수 있다.Therefore, it is necessary to process a large-sized object to be processed with a laser beam of an appropriate size. However, unless the size of the object to be processed is increased and the size of the laser beam is increased, the time required for the processing increases.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단일의 레이저빔을 다수의 레이저빔으로 분할하여 가공 속도를 향상시키고 가공의 필요에 따라 다수로 분할된 레이저빔의 광 경로를 차단 또는 개방하는 셔터를 구비함으로써, 가공에 소요되는 시간을 줄여 생산효율을 향상시킬 수 있고, 레이저빔의 조사되는 양을 조절하여 기판과 박막의 결함, 균열과 같은 손상을 최소화할 수 있는 효과가 있는 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a laser processing method and a laser processing method, It is possible to improve the production efficiency by reducing the time required for machining and to adjust the amount of irradiation of the laser beam to minimize damage such as defects and cracks of the substrate and the thin film And a substrate separating device for the laser lift-off process.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치는, 기판과, 상기 기판상에 형성된 LED소자와, 상기 기판과 상기 LED소자 사이에 형성된 희생층을 포함하는 가공대상물에 대하여, 상기 희생층에 레이저빔을 조사하여 상기 기판으로부터 상기 LED소자를 분리하는 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 있어서, 레이저빔이 출력되는 레이저 출력부; 상기 레이저 출력부로부터 출력된 레이저빔의 단면 형상을 정사각형으로 변형시키는 빔성형부;상기 빔성형부로부터 출사된 레이저빔의 단면 에너지 분포를 균일하게 하는 호모지나이저; 상기 호모지나이저로부터 출사된 단일의 레이저빔을 다수의 레이저빔으로 분할하는 분할부; 및 상기 분할부에서 분할된 다수의 레이저빔의 광경로 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 분할부에서 분할된 다수의 레이저빔의 광경로 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 희생층에 조사되는 레이저빔을 통과시키거나 또는 차단하는 셔터부; 및 상기 호모지나이저와 상기 분할부 사이에 설치되고, 상기 희생층에 조사되는 레이저빔의 크기를 조정하며, 레이저빔이 통과하는 관통홀의 x축 폭을 조정하는 제1가변유닛과, 상기 관통홀의 y축 폭을 조정하는 제2가변유닛을 포함하는 가변 마스크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for separating a substrate in a laser lift-off process, including a substrate, an LED element formed on the substrate, and a sacrificial layer formed between the substrate and the LED element, A substrate separation apparatus in a laser lift-off process for separating the LED element from a substrate by irradiating a laser beam onto the sacrificial layer, the apparatus comprising: a laser output unit for outputting a laser beam; A beam shaping unit for deforming a cross-sectional shape of the laser beam output from the laser output unit into a square; a homogenizer for uniformizing the cross-sectional energy distribution of the laser beam emitted from the beam shaping unit; A dividing unit dividing a single laser beam emitted from the homogenizer into a plurality of laser beams; And at least one of the optical paths of the plurality of laser beams divided by the dividing unit, wherein the laser beam is provided to at least one of the optical paths of the plurality of laser beams divided by the dividing unit, A shutter unit for passing or blocking the shutter unit; A first variable unit provided between the homogenizer and the divided portion for adjusting the size of the laser beam irradiated on the sacrificial layer and adjusting the x axis width of the through hole through which the laser beam passes, and a second variable unit for adjusting the y-axis width.

본 발명에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 분할부는 회절광학소자(DOE : Diffractive Optics Elements)이다.In the substrate separation apparatus of the laser lift-off process according to the present invention, preferably, the division unit is a diffractive optical element (DOE).

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본 발명에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제1가변유닛은, x축 방향을 따라 서로 이격되게 배치되며 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동되는 제1블레이드와 제2블레이드를 포함하고, 상기 제2가변유닛은, y축 방향을 따라 서로 이격되게 배치되며 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동되는 제1블레이드와 제2블레이드를 포함한다.Preferably, the first variable unit includes first and second blades spaced from each other along the x-axis direction and moved in a direction approaching or departing from each other, And the second variable unit includes first and second blades spaced apart from each other along the y-axis direction and moved in a direction approaching or departing from each other.

본 발명에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제1가변유닛과 상기 제2가변유닛 각각은, 회전 가능한 피니언 기어와, 상기 피니언 기어의 양측에 맞물리는 한 쌍의 랙 기어를 더 포함하고, 상기 제1블레이드는 한 쌍의 랙 기어 중 어느 하나의 랙 기어에 고정되며, 상기 제2블레이드는 상기 한 쌍의 랙 기어 중 다른 하나의 랙 기어에 고정되며, 상기 피니언 기어의 정역회전에 의해 상기 제1블레이드와 상기 제2블레이드 사이의 간격이 조정된다.Preferably, the first variable unit and the second variable unit each include a rotatable pinion gear and a pair of pinion gears which are engaged with both sides of the pinion gear Wherein the first blade is fixed to one of the rack gears of the pair of rack gears and the second blade is fixed to the other rack gear of the pair of rack gears, And the interval between the first blade and the second blade is adjusted by normal and reverse rotation of the gear.

본 발명의 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 따르면, 기판의 사이즈가 커져도 가공영역을 나누어 가공하고 다수의 레이저빔을 사용하기 때문에 가공에 소모되는 시간을 단축하여 가공비용을 절감할 수 있다.According to the apparatus for separating a substrate in the laser lift-off process according to the present invention, even if the size of the substrate is increased, the machining area is divided and processed, and a plurality of laser beams are used.

또한, 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 따르면, 다양한 조건의 가공을 할 수 있어 가공의 호환성을 높일 수 있다.Further, according to the substrate separating apparatus of the laser lift-off process, it is possible to perform processing under various conditions, thereby improving the compatibility of the processing.

또한, 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 따르면, 불필요한 레이저빔의 일부 영역을 제거하여 레이저빔의 품질을 향상시킬 수 있다.Further, according to the substrate separating apparatus of the laser lift-off process, the unnecessary portion of the laser beam can be removed to improve the quality of the laser beam.

또한, 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 따르면, LED소자의 결정구조가 깨지거나 손상되는 현상을 줄일 수 있다.Further, according to the substrate separating apparatus of the laser lift-off process, it is possible to reduce the phenomenon that the crystal structure of the LED element is broken or damaged.

도 1은 일반적인 레이저 리프트 오프 공정의 일례를 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치를 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 3은 도 2의 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치의 호모지나이저에 의한 레이저빔의 단면 에너지 분포 변형을 나타낸 그래프이고,
도 4는 도 2의 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치의 가변 마스크에 의한 레이저빔 크기의 조절을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 2의 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치의 셔터부에서 레이저빔의 광경로를 차단 또는 개방하는 것을 도시한 도면이다.1 is a view for explaining an example of a general laser lift-off process,
2 is a schematic view schematically showing a substrate separating apparatus in a laser lift-off process according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a graph showing a variation of a cross-sectional energy distribution of a laser beam by a homogenizer of a substrate separating apparatus in the laser lift-off process of FIG. 2,
FIG. 4 is a view showing adjustment of the laser beam size by the variable mask of the substrate separating apparatus in the laser lift-off process of FIG. 2,
FIG. 5 is a view showing blocking or opening of the optical path of the laser beam at the shutter portion of the substrate separating apparatus in the laser lift-off process of FIG. 2;

이하, 본 발명에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of a substrate separating apparatus in a laser lift-off process according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 3은 도 2의 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치의 호모지나이저에 의한 레이저빔의 단면 에너지 분포 변형을 나타낸 그래프이고, 도 4는 도 2의 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치의 가변 마스크에 의한 레이저빔 크기의 조절을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 2의 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치의 셔터부에서 레이저빔의 광경로를 차단 또는 개방하는 것을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a schematic view schematically showing a substrate separating apparatus in a laser lift-off process according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a laser beam- FIG. 4 is a graph showing the adjustment of the laser beam size by the variable mask of the substrate separating apparatus of the laser lift-off process of FIG. 2, and FIG. And the shutter of the separating device blocks or opens the optical path of the laser beam.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치(100)는, 희생층(12)에 레이저빔(L)을 조사하여 기판(11)으로부터 LED소자(13)를 분리하는 것으로서, 레이저 출력부(110)와, 빔성형부(120)와, 호모지나이저(130)와, 가변 마스크(140)와, 분할부(150)와, 셔터부(160)와, 집광렌즈(170)와, 이송부(180)를 포함한다.1 to 5, the substrate separating apparatus 100 in the laser lift-off process according to the present embodiment irradiates the sacrificial layer 12 with a laser beam L to irradiate the substrate 11 with the LED elements 13 A beam forming unit 120, a homogenizer 130, a variable mask 140, a dividing unit 150, a shutter unit 160, and a light source 150. The laser output unit 110, the beam forming unit 120, A condenser lens 170, and a transfer unit 180. [

우선, 상기 기판(11)은, 보통 사파이어 기판, 탄화규소 기판, 유리기판, 세라믹 기판이나 금속 폴리 또는 폴리머 기판과 같은 다양한 기판소재로 이루어질 수 있으나 바람직하게는, 사파이어 기판을 사용한다.First, the substrate 11 may be made of various substrate materials such as a sapphire substrate, a silicon carbide substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, a metal poly or a polymer substrate, but preferably a sapphire substrate is used.

상기 희생층(12)은, 157nm 내지 350nm 파장을 가지는 다양한 종류의 엑시머 레이저를 효과적으로 흡수할 수 있는 질화갈륨 계열의 화합물 반도체로 Ga-0-N 계열, Ga-O 계열, Ga-N 계열이 사용될 수 있다.The sacrificial layer 12 is a GaN-based compound semiconductor capable of effectively absorbing various kinds of excimer lasers having a wavelength of 157 nm to 350 nm. Ga-O-N series, Ga-O series, Ga-N series are used .

여기서, 희생층(12)은 화학기상성장법(chemical vapor deposition, CVD) 또는 물리적기상성장법(Physical vapor deposition, PVD)에 의해 형성될 수 있으며 바람직하게는, 물리적기상성장법(Physical vapor deposition, PVD) 중 반응성 스퍼터링 방식에 의해 형성될 수 있다.The sacrificial layer 12 may be formed by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). Preferably, the sacrificial layer 12 is formed by physical vapor deposition (CVD) PVD) by a reactive sputtering method.

또한, 희생층(12)의 두께는 10nm이상인 것을 특징으로 하는데 희생층(12)의 두께가 10nm보다 작을 경우 희생층(12)에서 레이저빔(L)의 흡수율이 떨어져 기판(11)과 희생층(12)의 계면 분리가 완벽하게 이루어지지 않으며 희생층(12)을 통과한 레이저가 희생층(12)의 상면에 형성된 LED소자(13)에 영향을 미치게 된다.When the thickness of the sacrificial layer 12 is less than 10 nm, the absorption rate of the laser beam L in the sacrificial layer 12 is lowered, and the sacrificial layer 12 and the sacrificial layer 12, The interfacial separation of the sacrificial layer 12 is not completely performed and the laser that has passed through the sacrificial layer 12 affects the LED element 13 formed on the upper surface of the sacrificial layer 12. [

상기 레이저 출력부(110)는, 희생층(12)에 조사되는 레이저빔(L)이 출력된다. 여기서, 레이저 출력부(110)는 레이저빔(L)을 발생시키는 공지의 구성으로서, 기판(11)과 LED소자(13) 사이의 결합에너지 및 가공하고자 하는 LED소자(13)의 밴드갭 에너지에 따라 엑시머 레이저, DPSS 레이저 등 다양한 종류의 레이저가 사용될 수 있다. 또한, 레이저 출력부(110)로부터 출력되는 레이저빔의 파장은 자외선 파장 영역인 것이 바람직하다.The laser output unit 110 outputs a laser beam L to be irradiated to the sacrifice layer 12. Here, the laser output unit 110 is a well-known structure for generating the laser beam L and has a structure in which the coupling energy between the substrate 11 and the LED element 13 and the band gap energy of the LED element 13 to be processed Various types of lasers such as an excimer laser and a DPSS laser can be used. The wavelength of the laser beam output from the laser output unit 110 is preferably in the ultraviolet wavelength region.

상기 빔성형부(120)는, 원 형상 또는 직사각형 형상의 레이저빔(L)을 정사각형 형상의 레이저빔(L)으로 변형시킨다. 이때, 빔성형부(120)는 다수개의 렌즈를 구비하여 원 형상 또는 직사각형 형상의 레이저빔(L)을 정사각형 형상의 레이저빔(L)으로 변형시키거나 또는 광파이버를 구비하여 원 형상 또는 직사각형 형상의 레이저빔(L)을 정사각형 형상의 레이저빔(L)으로 변형시킨다.The beam forming unit 120 transforms a circular or rectangular laser beam L into a square laser beam L. At this time, the beam forming unit 120 may include a plurality of lenses to deform a circular or rectangular laser beam L into a square laser beam L, or an optical fiber to form a circular or rectangular The laser beam L is transformed into a laser beam L of a square shape.

또한, 본 발명은 레이저빔(L)의 가장자리부분을 제거하는 감쇠부를 더 포함한다. 감쇠부는 레이저 출력부(110)와 빔성형부(120) 사이에 설치되고, 중앙부에 레이저빔(L)보다 작은 관통홀이 형성된 원통 형상으로 이루어지며, 관통홀에 레이저 출력부(110)로부터 출력된 레이저빔(L)을 통과시켜 레이저빔(L)의 불필요한 가장자리부를 제거한다.Further, the present invention further includes a damping portion for removing the edge portion of the laser beam L. The attenuation portion is formed between the laser output portion 110 and the beam forming portion 120 and has a cylindrical shape with a through hole smaller than the laser beam L at the central portion. The unnecessary edge portion of the laser beam L is removed.

상기 호모지나이저(130)는, 빔성형부(120)로부터 출사된 레이저빔(L)의 단면 에너지 분포를 균일하게 한다.The homogenizer 130 uniformizes the cross-sectional energy distribution of the laser beam L emitted from the beam forming unit 120.

도 3을 참조하면, 호모지나이저(130)는 빔성형부(120)로부터 출사된 멀티모드(multi - mode)(131)인 단면 에너지 분포를 단면 전체적으로 균일한 플랫탑(Flat top)(132)인 단면 에너지 분포로 변형시키는 것을 알 수 있다.3, the homogenizer 130 has a cross-sectional energy distribution, which is a multi-mode 131 emitted from the beam forming unit 120, into a flat top 132, The energy distribution of the cross-sectional area is obtained.

상기 가변 마스크(140)는, 호모지나이저(130)와 분할부(150) 사이에 설치되고 레이저빔(L)의 엣지 샤프니스를 좋게 하며, 희생층(12)에 조사되는 레이저빔(L)의 크기를 조정할 수 있다. The variable mask 140 is provided between the homogenizer 130 and the divided portion 150 to improve the edge sharpness of the laser beam L and improve the sharpness of the laser beam L irradiated to the sacrificial layer 12. [ You can adjust the size.

가변 마스크(140)는, 레이저빔(L)이 통과하는 관통홀의 x축 폭을 조정하는 제1가변유닛과, 관통홀의 y축 폭을 조정하는 제2가변유닛을 포함한다.The variable mask 140 includes a first variable unit for adjusting the x-axis width of the through hole through which the laser beam L passes, and a second variable unit for adjusting the y-axis width of the through hole.

도 4를 참조하면, 제1가변유닛과 제2가변유닛 각각은, 회전 가능한 피니언 기어(141)와, 피니언 기어(141)의 양측에 맞물리는 한 쌍의 랙 기어(142)와, 한 쌍의 랙 기어(142) 중 어느 하나의 랙 기어(142)에 고정되는 제1블레이드(143)와, 한 쌍의 랙 기어(142) 중 다른 하나의 랙 기어(142)에 고정되는 제2블레이드(144)를 포함하며, 피니언 기어(141)의 정역회전에 의해 제1블레이드(143)와 제2블레이드(144) 사이의 간격이 조정된다.4, each of the first variable unit and the second variable unit includes a rotatable pinion gear 141, a pair of rack gears 142 that are engaged with both sides of the pinion gear 141, A first blade 143 fixed to one of the rack gears 142 of the rack gear 142 and a second blade 144 fixed to the other rack gear 142 of the pair of rack gears 142 And the interval between the first blade 143 and the second blade 144 is adjusted by the forward and reverse rotation of the pinion gear 141. [

제1가변유닛의 제1블레이드(143)와 제2블레이드(144)는 x축 방향을 따라 서로 이격되게 배치되며 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 제2가변유닛의 제1블레이드(143')와 제2블레이드(144')는 y축 방향을 따라 서로 이격되게 배치되며 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다.The first blade 143 and the second blade 144 of the first variable unit may be disposed apart from each other along the x-axis direction and may be moved in a direction approaching or separating from each other. In addition, the first blade 143 'and the second blade 144' of the second variable unit may be spaced apart from each other along the y-axis direction, and may be moved toward or away from each other.

일례로, 도 4의 (a)를 참조하면, 제1가변유닛은 피니언 기어(141)가 시계방향으로 회전할 때 피니언 기어(141)의 양측에 맞물리는 한 쌍의 랙 기어(142)에 고정되는 제1블레이드(143)와 제2블레이드(144)의 간격이 좁아지고, 제2가변유닛도 마찬가지로 피니언 기어(141')가 시계방향으로 회전할 때 피니언 기어(141')의 양측에 맞물리는 한 쌍의 랙 기어(142')에 고정되는 제1블레이드(143')와 제2블레이드(144')의 간격이 좁아짐으로 레이저빔(L)이 조사되는 관통홀(H1)의 사이즈를 작게 조정할 수 있다.4 (a), the first variable unit is fixed to a pair of rack gears 142 that are engaged with both sides of the pinion gear 141 when the pinion gear 141 rotates clockwise The distance between the first blade 143 and the second blade 144 becomes narrow and the second variable unit similarly engages with both sides of the pinion gear 141 'when the pinion gear 141' Since the distance between the first blade 143 'fixed to the pair of rack gears 142' and the second blade 144 'is narrowed, the size of the through hole H1 irradiated with the laser beam L is adjusted to be small .

또한, 도 4의 (b)를 참조하면, 제1가변유닛은 피니언 기어(141)가 반시계방향으로 회전할 때 피니언 기어(141)의 양측에 맞물리는 한 쌍의 랙 기어(142)에 고정되는 제1블레이드(143)와 제2블레이드(144)의 간격이 넓어지고, 제2가변유닛도 마찬가지로 피니언 기어(141')가 반시계방향으로 회전할 때 피니언 기어(141')의 양측에 맞물리는 한 쌍의 랙 기어(142')에 고정되는 제1블레이드(143')와 제2블레이드(144')의 간격이 넓어짐으로 레이저빔(L)이 조사되는 관통홀(H2)의 사이즈를 크게 조정할 수 있다.4 (b), the first variable unit is fixed to a pair of rack gears 142 engaged with both sides of the pinion gear 141 when the pinion gear 141 rotates counterclockwise The gap between the first blade 143 and the second blade 144 is widened and the second variable unit similarly rotates counterclockwise around the pinion gear 141 ' The size of the through hole H2 to which the laser beam L is irradiated is made large because the space between the first blade 143 'fixed to the pair of rack gears 142' and the second blade 144 ' Can be adjusted.

상기 분할부(150)는, 단일의 레이저빔(L)을 다수의 레이저빔(L)으로 분할한다. 이때, 단일의 레이저빔(L)을 다수의 레이저빔(L)으로 분할하기 위하여 회절광학소자(DOE : Diffractive Optics Elements)를 사용한다.The division unit 150 divides a single laser beam L into a plurality of laser beams L. [ At this time, a diffractive optical element (DOE: Diffractive Optics Elements) is used to divide a single laser beam L into a plurality of laser beams L.

회절광학소자(DOE : Diffractive Optics Elements)는 레이저빔(L) 이용하여 가공대상물(10)을 가공할 때, 가공대상물(10)에 다수의 레이저빔(L)을 동시에 조사하기 위한 것이다. 회절광학소자(DOE : Diffractive Optics Elements)는 레이저빔(L)의 회절 현상을 이용하여 입사되는 하나의 레이저빔(L)을 다수로 분할하여 출사하는 소자로서, N*M 어레이 구조(N,M은 자연수)로 형성된다. 회절광학소자(DOE : Diffractive Optics Elements)를 이용하여 레이저빔(L)을 분할시키면 가공대상물(10)의 복수의 지점에 복수의 레이저빔(L)을 동시에 조절할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 아울러 가공대상물(10)의 가공형태는 회절광학소자(DOE : Diffractive Optics Elements)의 디자인에 따라 결정된다.A diffractive optical element (DOE) is for irradiating a plurality of laser beams L simultaneously to the object 10 when the object 10 is processed by using the laser beam L. A diffractive optical element (DOE) is an element that divides and emits a single incident laser beam L using a diffraction phenomenon of a laser beam L, and emits an N * M array structure N, M Is a natural number). When the laser beam L is divided by using a diffractive optical element (DOE), a plurality of laser beams L can be simultaneously adjusted to a plurality of points on the object 10. In addition, the processing form of the object 10 is determined according to the design of a diffractive optical element (DOE).

상기 셔터부(160)는, 다수의 레이저빔(L) 광경로중 적어도 하나에 설치되며 희생층(12)에 조사되는 레이저빔(L)을 통과 또는 차단하는 역할을 한다. The shutter unit 160 is provided in at least one of the plurality of laser beam L optical paths and serves to pass or block the laser beam L irradiated to the sacrificial layer 12. [

도 5을 참조하면, 분할부(150)에서 분할된 다수의 레이저빔(L)이 각각의 가공영역에 조사되어 가공이 되는 것을 알 수 있다. 도 5의 (a)를 참조하면, 셔터부(160)가 개방되면서 제2영역(a2)에 분할된 레이저빔(L)의 조사가 통과되어 가공이 가능한 것을 알 수 있다. 반면, 도 5의 (b)를 참조하면, 셔터부(160)가 차단되면서 제2영역(a2)에 분할된 레이저빔(L)의 조사가 차단되어 가공이 불가능한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that a plurality of laser beams L divided by the dividing unit 150 are irradiated to each processing region to be processed. Referring to FIG. 5A, it can be seen that the laser beam L divided into the second area a2 is passed through while the shutter part 160 is opened, so that the laser beam L can be processed. On the other hand, referring to FIG. 5 (b), it can be seen that the irradiation of the laser beam L divided into the second area a2 is blocked while the shutter unit 160 is shut off, and thus processing is impossible.

실제 가공의 경우를 예로 들어 설명하면, 가공 초기에는 셔터부(160)가 개방되어 제1영역(a1)과 제2영역(a2) 모두 레이저빔(L)을 조사하여 가공을 한다. 그러나, 가공 중반에는 분할된 영역에서 중 제1영역(a1)의 가공은 완료되고 제2영역(a2)의 가공이 완료되지 않은 상황이라면 제1영역(a1)의 가공 상태에 맞게 제2영역(a2)의 가공도 완료시키기 위해 제2영역(a2)의 셔터부(160)를 차단시켜 가공을 완료한다.In the case of actual processing, the shutter unit 160 is opened at the beginning of processing, and the laser beam L is irradiated to both the first area a1 and the second area a2. However, if the machining of the first area a1 is completed and the machining of the second area a2 is not completed in the divided area in the middle of machining, the second area a2 may be machined in accordance with the machining state of the first area a1 a2) is completed by cutting off the shutter portion 160 of the second area a2.

따라서, 셔터부(160)는 레이저빔(L)의 광경로를 차단 또는 개방하여 다양한 조건의 가공을 가능하게 하므로 가공의 호환성을 높일 수 있다.Accordingly, the shutter unit 160 blocks or opens the optical path of the laser beam L, and enables various conditions to be processed, so that the compatibility of the processing can be enhanced.

상기 집광렌즈(170)는, 분할부(160)를 경유한 레이저빔(L)을 집광하여 희생층(12)에 조사한다. 가변 마스크(140)와 집광렌즈(170)까지의 거리와 가공대상물(10)과 집광렌즈(170)까지의 거리의 비에 의해 희생층(12)에 조사되는 레이저빔(L) 크기가 조정될 수 있다.The condensing lens 170 condenses the laser beam L passed through the dividing section 160 and irradiates the sacrificial layer 12 with the condensed laser beam. The size of the laser beam L irradiated to the sacrifice layer 12 can be adjusted by the ratio of the distance between the variable mask 140 and the condenser lens 170 and the distance between the object 10 and the condenser lens 170 have.

상기 이송부(180)는 희생층(12)의 원하는 위치에 레이저빔(L)을 조사하기 위해 기판(11)을 이송한다. 이때, 이송부(180)는 일반적인 xy 스테이지로 구성될 수 있다.The transfer unit 180 transfers the substrate 11 to irradiate the laser beam L to a desired position of the sacrificial layer 12. [ At this time, the transfer unit 180 may be configured as a general xy stage.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치(100)의 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the substrate separating apparatus 100 in the laser lift-off step of this embodiment will be described.

도 2를 참조하면, 레이저 출력부(110)로부터 출력된 레이저빔(L)의 단면 형상이 빔성형부(120)에서 정사각형으로 변형되고, 호모지나이저(130)에서 레이저빔(L)의 단면 에너지 분포를 균일하게 하며, 가변 마스크(140)에서 희생층(12)에 조사되는 레이저빔(L)의 크기를 조정하고, 분할부(150)에서 단일의 레이저빔(L)을 다수의 레이저빔(L)으로 분할하며, 셔터부(160)에서 다수로 분할된 레이저빔(L)의 광경로를 차단 또는 개방하고, 집광렌즈(170)에서 희생층(12)에 조사되는 레이저빔(L)을 집광하며, 이송부(180)에서 기판(11)을 원하는 위치로 이송하여 가공대상물(10)을 가공한다.2, the sectional shape of the laser beam L output from the laser output unit 110 is deformed into a square in the beam forming unit 120, and the sectional shape of the laser beam L in the homogenizer 130 And adjusts the size of the laser beam L irradiated to the sacrificial layer 12 in the variable mask 140 so that a single laser beam L is divided into a plurality of laser beams L by the dividing unit 150, And the optical path of the laser beam L divided by the shutter unit 160 is shut off or opened so that the laser beam L irradiated to the sacrifice layer 12 in the condenser lens 170 is blocked, And the substrate 11 is transferred to a desired position by the transfer unit 180 to process the object 10 to be processed.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치는, 단일의 레이저빔을 다수의 레이저빔으로 분할하여 조사함으로써, 기판의 사이즈가 커져도 가공영역을 나누어 가공하고 다수의 레이저빔을 사용하기 때문에 가공에 소모되는 시간을 단축하여 가공비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.The substrate separating apparatus in the laser lift-off process according to this embodiment configured as described above divides a single laser beam into a plurality of laser beams and irradiates the divided laser beams, It is possible to shorten the time consumed in machining and reduce the machining cost.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치는, 레이저빔의 광경로를 차단 또는 개방함으로써, 다양한 조건의 가공을 할 수 있어 가공의 호환성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the substrate separating apparatus of the laser lift-off process according to the present embodiment configured as described above can cut or open the optical path of the laser beam to perform various conditions of processing, have.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치는, 출력된 레이저빔의 가장자리부를 제거함으로써, 불필요한 레이저빔의 일부 영역을 제거하여 레이저빔의 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the substrate separating apparatus of the laser lift-off process according to the present embodiment configured as described above can eliminate the unnecessary portion of the laser beam by removing the edge portion of the laser beam, thereby improving the quality of the laser beam Effect can be obtained.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치는, 레이저빔의 단면 에너지 분포를 균일하게 함으로써, LED소자의 결정구조가 깨지거나 손상되는 현상을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the substrate separating apparatus of the laser lift-off process according to this embodiment configured as described above can reduce the phenomenon that the crystal structure of the LED element is broken or damaged by making the cross-sectional energy distribution of the laser beam uniform Can be obtained.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, but can be implemented in various embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100 : 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치
110 : 레이저 출력부
120 : 빔성형부
130 : 호모지나이저
150 : 분할부
160 : 셔터부100: Substrate separation device for laser lift-off process
110: laser output section
120: beam forming section
130: homogenizer
150: minute installment
160:

Claims (5)

기판과, 상기 기판상에 형성된 LED소자와, 상기 기판과 상기 LED소자 사이에 형성된 희생층을 포함하는 가공대상물에 대하여, 상기 희생층에 레이저빔을 조사하여 상기 기판으로부터 상기 LED소자를 분리하는 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치에 있어서,
레이저빔이 출력되는 레이저 출력부;
상기 레이저 출력부로부터 출력된 레이저빔의 단면 형상을 정사각형으로 변형시키는 빔성형부;
상기 빔성형부로부터 출사된 레이저빔의 단면 에너지 분포를 균일하게 하는 호모지나이저;
상기 호모지나이저로부터 출사된 단일의 레이저빔을 다수의 레이저빔으로 분할하는 분할부;
상기 분할부에서 분할된 다수의 레이저빔의 광경로 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 희생층에 조사되는 레이저빔을 통과시키거나 또는 차단하는 셔터부; 및
상기 호모지나이저와 상기 분할부 사이에 설치되고, 상기 희생층에 조사되는 레이저빔의 크기를 조정하며, 레이저빔이 통과하는 관통홀의 x축 폭을 조정하는 제1가변유닛과, 상기 관통홀의 y축 폭을 조정하는 제2가변유닛을 포함하는 가변 마스크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치.A laser processing apparatus comprising: a substrate; an LED element formed on the substrate; and a laser for separating the LED element from the substrate by irradiating a laser beam onto the sacrificial layer for an object to be processed including a sacrificial layer formed between the substrate and the LED element A substrate separation apparatus for a lift-off process,
A laser output unit for outputting a laser beam;
A beam shaping unit for deforming a cross-sectional shape of the laser beam output from the laser output unit into a square;
A homogenizer for uniformizing the cross-sectional energy distribution of the laser beam emitted from the beam shaping unit;
A dividing unit dividing a single laser beam emitted from the homogenizer into a plurality of laser beams;
A shutter unit installed in at least one of optical paths of a plurality of laser beams divided by the division unit and passing or blocking a laser beam irradiated to the sacrificial layer; And
A first variable unit provided between the homogenizer and the divided portion for adjusting the size of the laser beam irradiated on the sacrificial layer and adjusting the x axis width of the through hole through which the laser beam passes; And a second variable unit that adjusts an axial width of the substrate. 제1항에 있어서,
상기 분할부는 회절광학소자(DOE : Diffractive Optics Elements)인 것을 특징으로 하는 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치.The method according to claim 1,
Wherein the dividing unit is a DOE (Diffractive Optics Elements). 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1가변유닛은, x축 방향을 따라 서로 이격되게 배치되며 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동되는 제1블레이드와 제2블레이드를 포함하고,
상기 제2가변유닛은, y축 방향을 따라 서로 이격되게 배치되며 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동되는 제1블레이드와 제2블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치.The method according to claim 1,
The first variable unit includes first and second blades spaced from each other along the x-axis direction and moved in a direction approaching or departing from each other,
Wherein the second variable unit includes a first blade and a second blade which are disposed to be spaced apart from each other along the y-axis direction and moved in a direction toward or away from each other. 제4항에 있어서,
상기 제1가변유닛과 상기 제2가변유닛 각각은, 회전 가능한 피니언 기어와, 상기 피니언 기어의 양측에 맞물리는 한 쌍의 랙 기어를 더 포함하고,
상기 제1블레이드는 한 쌍의 랙 기어 중 어느 하나의 랙 기어에 고정되며, 상기 제2블레이드는 상기 한 쌍의 랙 기어 중 다른 하나의 랙 기어에 고정되며,
상기 피니언 기어의 정역회전에 의해 상기 제1블레이드와 상기 제2블레이드 사이의 간격이 조정되는 것을 특징으로 하는 레이저 리프트 오프 공정의 기판 분리장치.5. The method of claim 4,
Wherein each of the first variable unit and the second variable unit further comprises a rotatable pinion gear and a pair of rack gears engaged with both sides of the pinion gear,
Wherein the first blade is fixed to one of rack gears of the pair of rack gears and the second blade is fixed to the other rack gear of the pair of rack gears,
Wherein the gap between the first blade and the second blade is adjusted by normal / reverse rotation of the pinion gear.
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