KR20130118616A

KR20130118616A - 레이저 리프트 오프 장치 및 레이저 리프트 오프 방법

Info

Publication number: KR20130118616A
Application number: KR1020120041631A
Authority: KR
Inventors: 도루 노무라; 료조 마츠다; 가즈키 시노야마; 게이지 나루미
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2013-10-30

Abstract

(과제) 변형된 워크를 파손시키지 않고 유지하며, 레이저광을 조사하여 레이저 리프트 오프 처리를 할 수 있도록 하는 것이다.
(해결 수단) 사파이어 기판(1a)과 재료층(1b)과 서포트 기판(1c)이 적층된, 예를 들면 아래로 볼록하게 변형된 워크(1)가, 스테이지(20)에 설치된 지지 기구(10)의 지지봉(12) 상에 3점에서 지지되어 올려놓여진다. 스테이지(20)는, 컨베이어와 같은 반송 기구(2)에 올려놓여지며, 반송 기구(2)에 의해 소정의 속도로 반송된다. 워크(1)는, 스테이지(20)와 함께 반송되면서, 기판(1a)을 통해, 도시 생략의 펄스 레이저원으로부터 출사되는 펄스 레이저광(L)이 조사된다. 변형된 워크(1)를 평면형상으로 교정하지 않고, 변형된 상태인 채로 지지하여, 레이저 리프트 오프 처리를 행하도록 하였으므로, 워크가 크게 변형되어 있어도 워크를 파손시키지 않고 처리를 행할 수 있다.

Description

레이저 리프트 오프 장치 및 레이저 리프트 오프 방법 {LASER LIFT-OFF APPARATUS AND LASER LIFT-OFF METHOD}

본 발명은, 기판 상에 재료층이 형성된 워크에 대해, 상기 기판을 투과하는 파장역의 레이저광을 조사하여, 재료층을 기판으로부터 박리하는 레이저 리프트 오프 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 변형된 워크를 그대로의 상태로 유지하며, 레이저광을 조사하여, 당해 재료층을 분해해서 당해 기판으로부터 박리(이하, 레이저 리프트 오프라고 한다)할 수 있는 레이저 리프트 오프 장치 및 레이저 리프트 오프 방법에 관한 것이다.

질화갈륨(GaN)계 화합물 반도체에 의해 형성되는 반도체 발광 소자의 제조 프로세스에 있어서, 사파이어 기판의 한쪽의 표면 상에 형성된 GaN계 화합물 재료층을 당해 사파이어 기판의 이면에 닿는 다른 쪽의 표면으로부터 레이저광을 조사함으로써 박리하는 레이저 리프트 오프의 기술이 알려져 있다.

반도체 노광 공정이나 상기 레이저 리프트 오프 공정을 행할 때에는, 통상, 피조사물인 워크(웨이퍼)를 워크 스테이지에 흡착 유지하여, 광원으로부터 노광광이나 레이저광을 조사한다.

반도체 노광 공정에서 사용하는 실리콘 웨이퍼와 같은 평면형상의 워크를 노광하는 경우에는, 통상, 워크를 워크 스테이지 상에 올려놓고, 워크 스테이지에 설치한 복수의 배기구멍으로부터 배기를 행하여, 워크와 워크 스테이지간의 공간을 감압해서 스테이지에 유지하는 방법이 이용된다.

또, 워크가 요철형상으로 변형되어 있는 경우, 혹은 불규칙하게 변형되어 있었던 경우도, 변형이 경미하며, 워크 자체가 변형 가능한 것이면, 상기의 방법을 이용하여 평면으로 교정하여 유지하는 것이 가능하다.

또, 위로 볼록하게 변형되어 있으며, 또, 변형량이 큰 경우는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 하부의 공간을 감압하고 흡착하여 유지하는 방법이 알려져 있다.

특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이 위로 볼록하게 변형된 회로 기판(워크)을 다음과 같이 유지한다.

즉, 흡착 스테이지(101)에 관통구멍(102)을 형성하고, 상기 관통구멍에 진공 흡인 벨로스(103)를 설치하여, 흡착 스테이지(101) 상으로 돌출시킨다. 그리고, 회로 기판(워크)(104)을 진공 흡인 벨로스(103)로 진공 흡인하고, 회로 기판(워크)을 평면형상으로 교정하여, 기판 흡착면(105)에 흡착 고정한다.

또, 아래로 볼록하게 변형된 워크나 불규칙하게 변형된 워크를 유지하는 방법으로서, 선단 부분이 탄성 변형되어 워크 표면에 흡착되는 복수의 지지봉(리프트 핀)을 이용하는 방법이 알려져 있다(특허 문헌 2).

특허 문헌 2에 기재된 것은, 도 10에 나타낸 바와 같이, 워크(110)를 흡착하는 리프트 핀(111)을 이용하여 워크(110)를 스테이지(112)에 유지한다.

리프트 핀(111)은, 도 10(a)에 나타낸 바와 같이, 스테이지(112) 상에 설치된 관통구멍(113)을 관통하여, 상하 이동 가능하게 예를 들면 3개소 설치되어 있으며, 도 10(b)에 나타낸 바와 같이, 튜브형상의 중공부를 갖는 탄성 부재로 이루어지는 링(111a), 지주(111b) 등으로 구성된다. 상기 중공부는 배관(111b)을 통해 공압 유닛(111c) 등의 부압 발생원에 연통되어 있다.

변형된 워크를 스테이지(112)에 유지시키기 위해서는, 상기 리프트 핀(111)을 스테이지(112)면 상으로 상승시켜, 워크(110)의 하면에 접촉시킨다. 리프트 핀(111)이 워크에 접촉하면, 탄성 부재로 구성된 링(111a)이 워크의 형상에 맞추어 변형되며, 그 선단이 워크(110)에 밀착되어 리프트 핀(111)은 워크(110)의 하면에 진공 흡착된다.

이 상태로 리프트 핀(111)을 하강시키면, 워크(110)는 변형이 교정되면서 스테이지(112)에 압착된다. 워크(110)의 대략 전면이 스테이지(112)면에 접촉하면, 스테이지(112)에 설치된 도시 생략의 진공 흡착 구멍을 통해 워크(110)와 스테이지(112)면의 공기를 흡인하여, 워크(110)를 스테이지면에 흡착 고정한다.

일본국 특허공개 2007-294781호 공보 일본국 특허공개 2010-226039호 공보

LED의 제조에서는, 예를 들면, 원형상의 사파이어 기판 상에 질화갈륨층을 형성한 워크가 사용된다. 이와 같이, 기판과는 팽창률이 상이한 층을 형성한 것을 워크로 하는 경우, 앞 공정에서 가열 냉각이 반복되면, 상하 재질의 열팽창 계수의 차이로부터 휘어짐이나 변형이 발생한다.

예를 들면, 500μm 정도의 사파이어 기판 상에 질화갈륨층을 형성한 워크의 경우, 약 800℃로 사파이어 기판 상에 질화갈륨의 결정층을 성장시킨다. 이 때 워크는 평평하지만, 냉각함에 따라 팽창 계수가 큰 사파이어 기판이 크게 줄어들기 때문에, 워크는 사파이어 기판측으로 휘어진다(사파이어 기판측이 오목면측이 된다).

레이저 리프트 오프 공정을 행하는 경우, 상기한 바와 같이 사파이어 기판측으로부터 레이저광을 조사하므로, 워크는, 워크 스테이지 상에 사파이어 기판을 상측으로 하여 놓여진다. 따라서, 워크는, 통상, 아래로 볼록한 상태로 워크 스테이지에 놓여진다.

이와 같은 워크를, 워크 스테이지 상에 유지하여, 레이저 리프트 오프 공정을 행하고자 하는 경우, 상기 종래의 워크 스테이지나 상기 특허 문헌 1 혹은 특허 문헌 2에 기재된 바와 같은 워크 스테이지를 이용할 수는 없다.

이것은, 레이저 리프트 오프 공정에 있어서의 워크는 상기한 바와 같이 휘어짐이나 변형이 발생한 것이며, 실리콘 웨이퍼와 비교하여 휘어짐이나 변형의 양이 크고, 강성도 높기 때문이다. 즉, 상기 종래의 유지 방법과 같이, 워크를 평면형상으로 교정하여, 스테이지면에 흡착 고정하고자 하면 워크가 파손될 가능성이 있다.

또한, 레이저 리프트 오프 공정에 있어서의 워크는, 아래로 볼록한 상태로 워크 스테이지에 놓여지는 경우가 많으므로, 상기 특허 문헌 1에 기재된 방법으로는 흡착 유지할 수 없다.

또한, 상기 특허 문헌 2에 기재된 리프트 핀으로 워크를 유지한 상태로 레이저 리프트 오프 공정을 시도한 경우, 리프트 핀의 일부가 탄성 부재로 변형되는 구조로 되어 있으므로, 워크에 대해 레이저광을 상대 이동시키면, 스테이지를 이동시킬 때의 가감속으로 리프트 핀의 변형에 의한 위치 어긋남이나 진동이 발생하여 안정적으로 유지할 수 없다.

본 발명은 상기 사정에 의거하여 이루어진 것으로서, 변형된 워크를 파손시키지 않고 유지하며 레이저광을 조사하여 레이저 리프트 오프 처리를 행할 수 있는 레이저 리프트 오프 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

종래의 노광 공정에서는, 워크가 휘어지거나 변형되거나 한 것이어도, 기본적으로 워크를 워크 스테이지면에 압착하여 평면형상으로 해서 노광 처리를 하고 있었다.

이에 반해, 레이저 리프트 오프 공정에 있어서의 워크는 상기한 바와 같이 크게 변형된 것이 많다. 이러한 워크를 종래 행해지고 있었던 것처럼, 워크 스테이지면에 압착하여 평면형상으로 교정하고자 하면, 워크가 구부러지거나 하여, 파손될 가능성이 높다.

그래서, 본 발명에서는, 워크가 휘어지거나 변형되거나 한 것이어도, 그 상태 그대로 스테이지 상에 유지하여, 레이저 리프트 오프 공정을 실시하도록 하였다. 그 때문에, 본 발명에서는, 스테이지 상에, 워크를 3점에서 지지하는 지지체를 설치하여, 워크를 변형된 상태인 채로, 스테이지 상에 지지한다. 그리고, 변형된 워크에 대해, 레이저광을 조사하여, 레이저 리프트 오프 처리를 행한다. 또한, 레이저광을 출사하는 레이저원으로서는, 재료층의 분해 역치를 초과하는 에너지 레벨의 레이저광을 워크에 대해 조사할 수 있는 광원을 이용한다.

이에 의해, 워크를 파손시키지 않고, 레이저 리프트 오프 처리를 행할 수 있다. 또, 3점에서 지지하도록 하였으므로, 워크의 변형 상태에 상관없이, 워크에 쓸데없는 힘을 가하지 않고, 워크를 지지할 수 있다.

또한, 레이저 리프트 오프 처리를 행할 때에는, 조사 위치를 정밀하게 위치 결정할 필요가 있으며, 또, 워크를 간헐적으로 이동시켜 복수의 노광 영역에 연속적으로 레이저광을 조사하는 방법이 취해지는 경우가 많으므로, 이동에 따라 워크의 위치가 어긋나거나, 진동하거나 하지 않도록 할 필요가 있다. 그래서, 워크를 상기 지지체 쪽으로 압착하는 기구를 설치하여, 워크가 이동하지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.

이상에 의거하여, 본 발명에서는, 이하와 같이 하여 상기 과제를 해결한다.

(1) 기판 상에 재료층이 형성되며, 위로 볼록하게 혹은 오목하게 변형된 워크에 대해, 레이저원으로부터의 레이저광과 상기 워크를 상대적으로 이동시키면서, 상기 레이저원으로부터, 상기 기판을 투과하는 파장역의 레이저광을 조사하여, 상기 재료층을 상기 기판으로부터 박리하는 레이저 리프트 오프 장치로서, 상기 워크를 지지하는 지지 기구를 구비한 스테이지를 구비하고, 상기 지지 기구는, 상기 스테이지로부터 돌출되는 3점에서, 상기 워크를 변형시킨 상태인 채로 지지하는 워크 지지체를 구비하며, 상기 레이저원은, 상기 변형된 워크에 대해, 상기 재료층의 분해 역치를 초과하는 에너지 레벨의 레이저광을 조사한다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 워크 지지체는 상기 스테이지로부터 돌출되는 3개의 지지봉을 구비하며, 상기 지지 기구는 상기 워크를 상기 지지봉 쪽으로 압착하는 압착 수단을 갖는다.

(3) 상기 (2)에 있어서, 상기 워크 지지체의 지지봉은, 워크와 점접촉하는 선단 형상을 갖는 강성체로 이루어지고, 상기 압착 수단은, 상기 지지봉의 주위에 배치된 탄성 부재로 구성되며, 상기 탄성 부재는, 워크 하면과 상기 지지봉이 접촉하였을 때, 상기 탄성 부재와 워크 하면으로 폐공간을 형성하도록 배치되고, 상기 지지봉에는 상기 폐공간을 감압하는 흡인구멍이 설치된다.

(4) 상기 (2) (3)에 있어서, 3개의 지지봉은 스테이지의 중앙의 점을 중심으로 한 가상원 상에 대략 등간격으로 위치시킨다.

(5) 기판 상에 재료층이 형성되며, 위로 볼록하게 혹은 오목하게 변형된 워크에 대해, 레이저원으로부터의 레이저광과 상기 워크를 상대적으로 이동시키면서, 상기 레이저원으로부터, 상기 기판을 투과하는 파장역의 레이저광을 조사하여, 상기 재료층을 상기 기판으로부터 박리하는 레이저 리프트 오프 방법에 있어서, 변형된 상태인 채로 3점에서 지지된 상기 워크에 대해, 상기 재료층의 분해 역치를 초과하는 에너지 레벨의 레이저광을 조사한다.

본 발명에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 스테이지로부터 돌출되는 3점에서, 상기 워크를 변형시킨 상태인 채로 지지하여, 레이저 리프트 오프 처리를 행하도록 하였으므로, 워크가 크게 변형되어 있어도, 워크를 파손시키지 않고, 레이저 리프트 오프 처리를 행할 수 있다. 또, 3점에서 지지하도록 하였으므로, 워크가 어떻게 변형되어 있어도, 워크에 쓸데없는 힘을 가하지 않고, 워크를 지지할 수 있다.

(2) 워크를 지지하는 지지 기구에, 워크를 지지봉 쪽으로 압착하는 압착 수단을 설치함으로써, 워크를 3점에서 확실하게 유지할 수 있으며, 워크의 이동 등에 따라 워크의 위치가 어긋나는 것을 방지할 수 있다.

특히, 워크를 3점에서 지지하는 지지봉을, 워크와 점접촉하는 선단 형상을 갖는 강성체로 함으로써, 워크의 이동시 등에, 워크를 진동시키지 않고 유지할 수 있다.

(3) 상기 압착 수단을, 상기 지지봉의 주위에 배치된 탄성 부재로 구성하며, 워크 하면과 상기 지지봉이 접촉하였을 때, 상기 탄성 부재와 워크 하면으로 폐공간을 형성하고, 상기 폐공간을 감압함으로써, 지지봉과 워크의 점접촉으로 유지하면서, 워크가 이동해도, 위치 어긋남이나 진동을 발생시키지 않고 유지하는 것이 가능해진다.

(4) 3개의 지지봉을 스테이지의 중앙의 점을 중심으로 한 가상원 상에 대략 등간격으로 위치시킴으로써, 워크를 안정적으로 지지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예의 레이저 리프트 오프 처리의 개요를 설명하는 개념도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예의 레이저 리프트 오프 장치의 광학계의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은, 워크 상에 레이저광이 중첩되어 조사되는 모양을 설명하는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시예의 스테이지의 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 워크 지지체의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은, 본 실시예의 지지체를 이용하여 변형된 워크를 유지한 상태를 도시한 도면이다.
도 7은, 본 발명의 워크 지지체의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은, 탄성 부재를 지지봉과는 별도로 설치한 지지 기구의 다른 구성예를 도시한 도면이다.
도 9는, 종래의 기판을 유지하는 유지 스테이지의 구성예 (1)을 도시한 도면이다.
도 10은, 종래의 기판을 유지하는 유지 스테이지의 구성예 (2)를 도시한 도면이다.

도 1은, 본 발명의 실시예의 레이저 리프트 오프 처리의 개요를 설명하는 개념도이다.

본 실시예에서, 레이저 리프트 오프 처리는 다음과 같이 행해진다.

자외선 영역의 레이저광(L)을 투과하는 기판(사파이어 기판)(1a)과 재료층(1b)이 적층되어 서포트 기판(1c)이 접착된 워크(1)가, 스테이지(20)에 설치된 지지 기구(10)의 지지봉(12) 상에 3점에서 지지되어 올려놓여져 있다. 워크(1)는 예를 들면 상기 도면에 나타낸 바와 같이 아래로 볼록하게 변형된 것이다. 또한, 워크의 휘어짐량은 4인치 워크의 경우, 400μm 정도이다.

워크(1)를 올려놓는 지지 기구(10)가 설치된 스테이지(20)는, 컨베이어와 같은 반송 기구(2)에 올려놓여져, 반송 기구(2)에 의해 소정의 속도로 반송된다. 워크(1)는, 스테이지(20)와 함께 도면 중의 화살표 AB 방향으로 반송되면서, 기판(1a)을 통해, 도시 생략의 펄스 레이저원으로부터 출사되는 펄스 레이저광(L)이 조사된다.

워크(1)는, 사파이어로 이루어지는 기판(1a)의 표면에, 질화갈륨(GaN)계 화합물의 재료층(1b)이 형성되어 이루어지는 것이다. 기판(1a)은, GaN계 화합물의 재료층을 양호하게 형성할 수 있으며, 또한, GaN계 화합물의 재료층을 분해하기 위해 필요한 파장의 레이저광을 투과하는 것이면 된다. 재료층(1b)에는, 낮은 입력 에너지에 의해 고출력의 청색광을 효율적으로 출력하기 위해 GaN계 화합물을 이용할 수 있다. 재료층(1b)으로서는, III족계 화합물을 이용할 수 있으며, 상기 GaN계 화합물이나, 질화인듐갈륨(InGaN)계 화합물, 질화알루미늄갈륨(AlGaN)계 화합물 등이 있다.

재료층(1b)은 펄스 레이저광(L)이 조사됨으로써, 재료층(1b)의 GaN이 갈륨(Ga)과 질소(N₂)로 분해된다.

레이저광(L)은, 기판(1a) 및 기판(1a)으로부터 박리되는 재료층(1b)을 구성하는 물질에 대응하여 적절히 선택해야 한다. 사파이어 기판(1a)으로부터 GaN계 화합물의 재료층(1b)을 박리하는 경우에는, 예를 들면 파장 248nm을 방사하는 KrF(크립톤불소) 엑시머 레이저를 이용할 수 있다. 레이저 파장 248nm의 광 에너지(5eV)는, GaN의 밴드 갭(3.4eV)과 사파이어의 밴드 갭(9.9eV) 사이에 있다. 따라서, 파장 248nm의 레이저광은 사파이어 기판으로부터 GaN계 화합물의 재료층을 박리하기 위해 바람직하다.

도 2는 본 발명의 실시예의 레이저 리프트 오프 장치의 광학계의 구성을 도시한 개념도이다. 상기 도면에서, 레이저 리프트 오프 장치는, 펄스 레이저광을 발생하는 레이저원(30)과, 레이저광을 소정의 형상으로 성형하기 위한 레이저 광학계(40)와, 워크(1)가 올려놓여지는 지지 기구(10)를 갖는 스테이지(20)와, 스테이지(20)를 반송하는 반송 기구(2)와, 레이저원(30)에서 발생하는 레이저광의 조사 간격 및 반송 기구(2)의 동작을 제어하는 제어부(31)를 구비하고 있다.

레이저 광학계(40)는, 실린드리컬 렌즈(41, 42)와, 레이저광을 워크의 방향으로 반사하는 미러(43)와, 레이저광을 소정의 형상으로 성형하기 위한 마스크(44)와, 마스크(44)를 통과한 레이저광(L)의 상을 워크(1) 상에 투영하는 투영 렌즈(45)를 구비하고 있다. 워크(1)로의 펄스 레이저광의 조사 영역의 면적 및 형상은, 레이저 광학계(40)에 의해 적절히 설정할 수 있다.

레이저 광학계(40)의 끝에는 워크(1)가 배치되어 있다. 워크(1)는 스테이지(20)에 설치된 지지 기구(10)의 지지봉(12) 상에 3점에서 지지되고 있으며, 도 5의 예에서는, 지지 기구(10)의 지지봉(12)의 주변에 설치된 탄성 부재(16)와 워크(1)의 이면 사이의 폐공간(17)을 감압함으로써, 워크(1)는 상기 지지봉(12)의 방향으로 압착되어, 지지봉 단부(14)의 임의의 1점과 점접촉하고 있다.

스테이지(20)는 반송 기구(2)에 올려놓여져 있으며, 반송 기구(2)에 의해 반송된다. 즉, 워크(1)는, 도 1에 나타낸 화살표 A, B의 방향으로 순차적으로 반송되면서, 서로 이웃하는 각 조사 영역에, 예를 들면 4각형상으로 조사 영역이 성형된 펄스 레이저광이 순차적으로 조사되고, 워크의 한쪽 끝의 조사 영역으로부터 다른 쪽 끝의 조사 영역까지 레이저광이 조사되면, 도 1의 화살표 C의 방향으로 워크(1)가 이동하여, 다음에 상기와 같이 화살표 A, B의 방향으로 순차적으로 반송되면서, 서로 이웃하는 각 조사 영역에 순차적으로 레이저광이 조사된다.

제어부(31)는, 워크(1)의 인접하는 조사 영역에 조사되는 각 레이저광의 중첩도가 원하는 값이 되도록, 레이저원(30)에서 발생하는 펄스 레이저광의 펄스 간격을 제어한다.

레이저원(30)으로부터 발생하는 레이저광(L)은 예를 들면 파장 248nm의 자외선을 발생하는 KrF 엑시머 레이저이다. 레이저원으로서 ArF 레이저나 YAG 레이저를 사용해도 된다.

레이저원(30)에서 발생한 펄스 레이저광(L)은, 실린드리컬 렌즈(41, 42), 미러(43), 마스크(44)를 통과한 후에, 투영 렌즈(45)에 의해 워크(1) 상에 투영된다. 펄스 레이저광(L)은, 기판(1a)을 통해 기판(1a)과 재료층(1b)의 계면에 조사된다.

기판(1a)과 재료층(1b)의 계면에서는, 펄스 레이저광(L)이 조사됨으로써, 재료층(1b)의 기판(1a)과의 계면 부근의 GaN이 분해된다. 이와 같이 하여 재료층(1b)이 기판(1a)으로부터 박리된다.

상기 펄스 레이저광(L)은, 예를 들면 4각형상으로 성형된 조사 영역을 가지며, 워크(1)의 서로 인접하는 영역에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 레이저광이 서로 중첩되도록 조사된다. 또한, 도 3의 세로축은 워크의 각 조사 영역에 조사되는 레이저광의 강도(단면의 에너지값)를 나타내며, 가로축은 워크의 반송 방향을 나타낸다. 또, L1, L2는, 각각 워크의 서로 이웃하는 조사 영역에 조사되는 레이저광을 나타내며, 상기 도면의 해칭으로 표시한 영역이 중첩되어 있는 영역이다. 또, 상기 도면은 워크(1)의 조사면이 초점 위치로부터 어긋나며, 레이저광(L1, L2)의 단면이, 둘레방향으로 완만하게 넓어지는 에지부를 갖고 정상에 평탄면을 갖는 대략 사다리꼴형상으로 형성된 경우를 나타내고 있다.

또한, 레이저광(L1, L2)은 동시에 조사되는 것이 아니라, 레이저광(L1)이 조사된 후 1펄스 간격 후에 레이저광(L2)이 조사된다. 또, 레이저광(L1, L2)은, 도 3에 파선으로 나타낸 바와 같이, GaN계 화합물의 재료층을 분해하여 사파이어 기판으로부터 박리시키기 위해 필요한 분해 역치(VE)를 초과하는 에너지 영역에서 중첩된다.

이와 같이, 레이저광이 중첩되어 조사되는 영역에 있어서의 각각의 펄스 레이저광의 강도를, 상기 분해 역치(VE)를 초과하는 값이 되도록 설정함으로써, 재료층을 기판으로부터 박리시키기 위해 충분한 레이저 에너지를 부여할 수 있으며, 기판 상에 형성된 재료층에 균열을 발생시키지 않고, 재료층을 기판으로부터 확실하게 박리시킬 수 있다.

여기에서, 워크(1)는 상기한 바와 같이 예를 들면 400μm 정도 휘어져 있으며, 상기 레이저 광학계(40)는, 이와 같이 휘어진 워크에 대해, 재료층의 분해 역치를 초과하는 에너지 레벨의 레이저광을, 워크에 대해 조사할 필요가 있다.

이 때문에, 상기 레이저 광학계(40)로서는, 투영 렌즈(45)와 워크(1)간의 거리가 워크(1)의 변형에 의해 400μm 정도 변동되어도, 재료층(1b)의 분해 역치를 초과하는 에너지 레벨의 레이저광을 조사할 수 있는 것을 이용할 필요가 있으며, 구체적으로는, 레이저 광학계(40)와 워크(1)의 거리가 400μm 정도 변동되었을 때, 재료층(1b)의 분해 반응을 하는 영역의 크기(도 3에 있어서의 d)의 변동이 30μm 정도 이하가 되는 것을 이용한다.

즉, 워크(1)가 변형되어 있는 경우, 레이저광의 조사 위치가 워크(1) 상에서 상대적으로 이동하면, 투영 렌즈(45)와 워크(1)간의 거리가 변동되어, 워크의 조사면은 투영 렌즈의 초점 위치로부터 어긋나, 워크(1)의 결정층의 분해 반응을 하는 영역의 크기도 변동되지만, 이 변동이 30μm 정도 이하가 되도록 하고, 이 조사 영역의 30μm의 변동을 고려하여, 조사 영역의 겹침량이 어느 정도의 양이 되는 것을 처리 조건으로 해서, 스테이지(20)의 이동 조건을 설정한다. 이에 의해, 일정한 포커스 위치 설정으로, 즉, 워크(1)와 레이저 광학계(40)의 거리를 실시간으로 조정하지 않고, 워크 전면을 처리할 수 있다.

다음에 본 발명의 실시예의 스테이지의 구체적인 구성예에 대해 설명한다.

도 4는, 본 발명의 실시예의 스테이지의 사시도이다.

스테이지(20) 상에는, 지지 기구(10)를 구성하는 워크 지지체인 3개의 지지봉(12)이 배치되어 있다. 지지봉(12)은, 예를 들면, 스테이지(20)에 설치된 관통구멍(11)에 끼워 넣어져 있으며, 지지봉(12)의 주위에는, 후술하는 바와 같이 탄성 부재(16)가 설치되어 있다.

지지봉(12)은, 스테이지(20)의 중앙의 점을 중심으로 한 가상원 상에 대략 등간격으로 배치되어 있다. 지지봉(12)을 이와 같이 배치하으로써, 워크를 안정적으로 지지할 수 있다. 또, 워크(1)의 무게 중심 위치가 스테이지(20)의 대략 중앙 위치가 되도록 워크(1)를 올려놓음으로써, 3개의 지지봉(12)에 따른 힘을 동일하게 할 수 있다.

도 5는, 본 발명의 지지 기구를 구성하는 워크 지지체의 제1 실시예를 도시한 개략도이다. 지지봉(12)은, 스테인리스 등의 경질인 재료로 구성되어 있으며, 중심 부분을 배기구멍(13)이 관통하고 있다.

워크를 탑재하는 측의 지지봉 단부(14)는 곡면으로 구성되어 있다. 또, 지지봉(12)의 중심부를 관통하고 있는 배기구멍(13)은 지지봉 단부(14)측에서 굴곡되어 있으며, 상기 지지봉 단부의 옆쪽에 배기구(15)가 형성되어 있다. 즉, 배기구(15)는, 워크(1)를 탑재하였을 때에 워크(1)의 표면이 접촉하지 않는 개소에 형성되어 있다.

지지봉 단부(14)의 주위에는 압착 수단으로서 고무 등 변형되기 쉽게 구성된 원통형상의 탄성 부재(16)가 설치되어 있으며, 탄성 부재(16)의 일단은 지지봉 단부(14)의 주위를 둘러싸도록 밀착되어 있다.

탄성 부재(16)의 다른 쪽의 단부에 워크(1)를 탑재하면 도 5(a)에 나타낸 바와 같이 탄성 부재(16)가 변형되어, 워크(1) 표면, 지지봉 단부(14)와 탄성 부재(16)의 내벽 공간으로 둘러싸인 폐공간(17)을 형성한다.

배기구멍(13)으로부터 컴프레서 등을 이용하여, 폐공간(17)을 워크(1)와 지지봉 단부(14)가 접촉할 때까지 감압한다. 이에 의해, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 워크(1)는 지지봉(12) 방향으로 압착된다. 지지봉(12)의 단부는 곡면으로 구성되어 있으므로, 워크(1)와 지지봉 단부(14)가 1점에서 접촉한다. 3개의 지지봉을 이용하면 워크(1)를 지지봉(12)을 통해 스테이지에 고정할 수 있다.

도 6은, 본 실시예의 지지체를 이용하여 변형된 워크(1)를 유지한 상태를 나타내고 있다(3개째의 지지봉은 도시 생략). 워크(1)는, 상기한 바와 같이, 레이저광을 투과하는 기판(사파이어 기판)(1a)과 재료층(1b)과 서포트 기판(1c)으로 이루어지는 3층 구조이며, 기판(1a)이 상측이 되도록, 지지봉(12) 상에 올려놓여진다. 워크(1)의 하면은, 강성체로 이루어지는 지지봉(12)과 점접촉하고 있으며, 스테이지(20)로부터의 높이를 정확하게 결정할 수 있다. 3개소에 설치된 지지봉(12)은, 기본적으로 동일한 높이가 되도록 설정되며, 또, 그 높이는 워크의 변형량 등을 고려하여 적절히 설정된다.

도 7은, 본 발명의 지지 기구를 구성하는 워크 지지체의 제2 실시예를 도시한 개략도이다.

지지봉(12)은, 스테인리스 등의 경질인 재료로 구성되어 있으며, 상기 도면에 나타낸 바와 같이 지지봉(12)의 내부를 배기구멍(13)이 관통하고 있다.

워크(1)를 탑재하는 측의 지지봉 단부(14)는 원뿔형상을 하고 있다. 또, 지지봉(12)의 내부를 관통하고 있는 배기구멍(13)은 원뿔형상의 지지봉 단부(14)에 인접하는 부분에 배기구(15)가 형성되어 있다. 이 경우도, 워크(1)가 지지봉 단부(14)의 선단 부분에서 점접촉하여, 3점에서 워크(1)는 유지된다.

이상 설명한 실시예에서는, 압착 수단으로서 지지봉 단부(14)의 주위에 탄성 부재(16)를 설치하고, 탄성 부재(16)와 워크(1)의 하면으로 형성되는 폐공간(17)을 감압하여, 워크(1)를 유지하도록 구성한 경우를 나타내었지만, 도 8에 나타낸 바와 같이 워크(1)를 지지봉(12)에 압착하도록 해도 된다.

도 8은, 상기 워크(1)를 지지봉(12)에 압착하는 수단을 지지봉(12)과는 별도로 설치한 경우의 구성예를 도시한 도면이다.

상기 도면에서, 지지봉(12)은 상기한 바와 같이 스테이지(20) 상에 3개소에 설치되며, 그 위에 워크(1)가 올려놓여진다. 또, 스테이지(20)의 중앙 부근에는, 관통구멍(11)이 설치되며, 관통구멍(11)에는, 배기구멍(13)을 갖는 원통형상의 배기관(18)이 설치된다. 상기 배기관(18)을 컴프레서 등에 연통시켜, 에어를 흡입한다. 이에 의해, 스테이지(20)와 워크(1)의 하면 사이의 공간이 감압되어, 주위의 공기압에 대해 워크(1) 하면의 공기압이 상대적으로 낮아지며, 워크(1)는 스테이지(20)측으로 압착되어, 워크(1)가 이동하지 않도록 고정된다.

1 : 워크
1a : 기판(사파이어 기판)
1b : 재료층
1c : 서포트 기판
2 : 반송 기구
10 : 지지 기구
11 : 관통구멍
12 : 지지봉
13 : 배기구멍
14 : 지지봉 단부
15 : 배기구
16 : 탄성 부재
17 : 폐공간
18 : 배기관
20 : 스테이지
30 : 레이저원
31 : 제어부
40 : 레이저 광학계
41, 42 : 실린드리컬 렌즈
43 : 미러
44 : 마스크
45 : 투영 렌즈

Claims

기판 상에 재료층이 형성되며, 위로 볼록하게 혹은 오목하게 변형된 워크에 대해, 레이저원으로부터의 레이저광과 상기 워크를 상대적으로 이동시키면서, 상기 레이저원으로부터, 상기 기판을 투과하는 파장역의 레이저광을 조사하여, 상기 재료층을 상기 기판으로부터 박리하는 레이저 리프트 오프 장치로서,
상기 워크를 지지하는 지지 기구를 구비한 스테이지를 구비하고, 상기 지지 기구는, 상기 스테이지로부터 돌출되는 3점에서, 상기 워크를 변형시킨 상태인 채로 지지하는 워크 지지체를 구비하며,
상기 레이저원은, 상기 변형된 워크에 대해, 상기 재료층의 분해 역치를 초과하는 에너지 레벨의 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 리프트 오프 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 워크 지지체는 상기 스테이지로부터 돌출되는 3개의 지지봉을 구비하며, 상기 지지 기구는 상기 워크를 상기 지지봉 쪽으로 압착하는 압착 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 리프트 오프 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 워크 지지체의 지지봉은, 워크와 점접촉하는 선단 형상을 갖는 강성체로 이루어지고,
상기 압착 수단은, 상기 지지봉의 주위에 배치된 탄성 부재로 구성되며, 상기 탄성 부재는, 워크 하면과 상기 지지봉이 접촉하였을 때, 상기 탄성 부재와 워크 하면으로 폐공간을 형성하도록 배치되고, 상기 지지봉에는 상기 폐공간을 감압하는 흡인구멍이 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 리프트 오프 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 3개의 지지봉은 스테이지의 중앙의 점을 중심으로 한 가상원 상에 대략 등간격으로 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 리프트 오프 장치.
기판 상에 재료층이 형성되며, 위로 볼록하게 혹은 오목하게 변형된 워크에 대해, 레이저원으로부터의 레이저광과 상기 워크를 상대적으로 이동시키면서, 상기 레이저원으로부터, 상기 기판을 투과하는 파장역의 레이저광을 조사하여, 상기 재료층을 상기 기판으로부터 박리하는 레이저 리프트 오프 방법으로서,
변형된 상태인 채로 3점에서 지지된 상기 워크에 대해, 상기 재료층의 분해 역치를 초과하는 에너지 레벨의 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 리프트 오프 방법.