TW202106432A - 雷射剝離用裝置及雷射剝離方法 - Google Patents

雷射剝離用裝置及雷射剝離方法 Download PDF

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Abstract

本發明係具備：會載置加工對象物而移動之XY台座、雷射照射裝置及台座控制部，該雷射照射裝置係從光行進方向的上游朝下游依序具備有：雷射頭；均勻光學系統，係讓雷射光之橫剖面內的能量分布均勻化；投影遮罩，係具有對應於加工對象物之被雷射照射部形狀的槽縫；以及，縮小投影光學系統，係會將該投影遮罩之槽縫成像於被雷射照射部；該台座控制部會同步於XY台座朝X軸方向的移動來產生控制脈衝而控制雷射頭的脈衝震盪。

Description

雷射剝離用裝置及雷射剝離方法
本發明係關於一種將雷射光照射至加工對象物來加工的雷射剝離用裝置，尤其是關於一種可照射具有均勻能量分布，且被修整為會對應於被雷射照射部之雷射光的雷射剝離用裝置及雷射剝離方法。
以往的雷射剝離用裝置會從脈衝雷射光線震盪機構震盪並藉由輸出調整機構將輸出調整後的脈衝雷射光線以聚光透鏡聚光，再照射至夾具台所保持的被加工物(例如，參照日本國特開2013-86130號公報)。
但是，此般以往的雷射剝離用裝置中，由於是將脈衝雷射光線震盪機構所釋出的脈衝雷射光聚光來加以使用，故加工面的雷射光線之能量強度分布會成為高斯分布(Gaussian distribution)。
從而，將此般雷射光線使用在例如藍寶石基板所形成之LED晶片的雷射剝離時，雷射能量較弱處便無法充分加工，而有需要剝離力較強的問題。另一方面，能量較強處則有LED晶片的缺損或龜裂產生的問題。
因此，以往技術中，會一邊以較細微的步進來移動雷射照射區域，一邊藉由讓複數照射之雷射光線重疊來達成能量的均勻化。然而，此般方式會有加工時間變長的問題。
又，在藉由聚光透鏡將脈衝雷射光線聚光時，會有因聚光透鏡的收縮差而無法讓加工面之雷射點徑對應集中於例如微型LED般之微小尺寸的問題。從而，在雷射點徑較LED晶片尺寸過大時，LED的周邊場所，例如接著了LED晶片的轉印用薄膜亦會有被雷射加工之虞。再者，在藍寶石基板稠密地配置有LED晶片的情況，由於雷射點會橫跨複數LED晶片，故無法僅對特定LED晶片做雷射照射，而有無法選擇性地僅剝離該特定LED晶片之問題。
於是，本發明對應此般問題，目的在於提供一種可照射具有均勻能量分布，且被修整為會對應於被雷射照射部之雷射光的雷射剝離用裝置及雷射剝離方法。
為了達成上述目的，本發明之雷射剝離用裝置係具備：會載置加工對象物而移動之XY台座、雷射照射裝置及台座控制部，該雷射照射裝置係從光行進方向的上游朝下游依序具備有：雷射頭；均勻光學系統，係讓雷射光之橫剖面內的能量分布均勻化；投影遮罩，係具有對應於該加工對象物之被雷射照射部形狀的槽縫；以及，縮小投影光學系統，係會將該投影遮罩之該槽縫成像於該被雷射照射部；該台座控制部會同步於該XY台座朝X軸方向的移動來產生控制脈衝而控制該雷射頭的脈衝震盪。
又，本發明之雷射剝離方法係包含有：在形成有複數微型LED晶片之藍寶石基板的該微型LED晶片接著於轉印用薄膜之狀態下，將該轉印用薄膜側吸附保持於XY台座的階段；以台座控制部來產生同步於該XY台座朝X軸方向之移動的控制脈衝，藉由該控制脈衝來控制雷射頭而進行脈衝震盪的階段；將同步於該XY台座朝X軸方向之移動而從該雷射頭所釋出，且藉由均勻光學系統使得橫剖面內之能量分布均勻化後的脈衝雷射光線通過具有對應於該微型LED晶片形狀之槽縫的投影遮罩之該槽縫，而藉由縮小投影光學系統在該藍寶石基板與該微型LED晶片之界面處聚光於該微型LED晶片的階段；以及，將該藍寶石基板從該微型LED晶片剝離的階段。
依據本發明，便能照射具有均勻能量分布，且被修整為會對應於被雷射照射部之雷射光，可提升雷射剝離效率。從而，便能從稠密地形成於藍寶石基板之微型LED晶片選擇特定晶片來進行雷射剝離。
以下，便基於添附圖式來詳細地說明本發明之實施形態。圖1係顯示本發明之雷射剝離用裝置一實施形態的概略構成之方塊圖。此雷射剝離用裝置係使用於例如微型LED晶片(以下僅稱為｢LED晶片｣)之雷射剝離，構成為具有XY台座1、雷射照射裝置2、觀察用相機3、自動對焦(SF)用相機4(參照圖4)、觀察光源(參照圖4)、台座控制部6、雷射電源・控制部7以及控制裝置8。
該XY台座1係將加工對象物9之一面，例如形成複數LED晶片10的藍寶石基板11(參照圖7)之LED晶片10在接著於轉印用薄膜12的狀態下吸附保持該轉印用薄膜12側，構成為有：XYθ台座13，係可移動於X、Y軸方向，並繞台座頂面之中心軸旋轉；以及，吸附台14，係疊設於該XYθ台座13，會吸附保持加工對象物9。又，XY台座1係具備移動量檢出感應器15或角度檢出感應器，會對應於朝X、Y軸方向之移動及台座之轉動(θ)而輸出固定周期之脈衝所構成的刻度訊號，例如線性刻度或編碼等(參照圖5)。
該XY台座1上方係設有雷射照射裝置2。此雷射照射裝置2可照射具有均勻能量分布，且被修整為會對應於被雷射照射部之雷射光，係構成為從光行進方向的上游朝下游依序具備有：雷射頭16；均勻光學系統17；投影遮罩18；以及，縮小投影光學系統19。
詳而言之，該雷射頭16係具有震盪器、增幅器及波長轉換器等，會輸出紫外光域之脈衝雷射光，能使用例如波長為FHG(4倍波)之皮秒雷射。
又，該均勻光學系統17會將雷射光之橫剖面內的能量分布均勻化，如圖2所示，係具有衰減器20、光束擴張器21、均質器22以及聚光透鏡群23。
詳而言之，衰減器20係組合偏光轉子及偏光子來加以構成。具體而言，偏光轉子係會旋轉偏光的波長板或電氣光學調變器(EOM)，偏光子係偏光光束分離器。電氣光學調變器(EOM)會對應於所施加的電壓值來改變輸入的雷射光之相位而加以輸出。又，偏光光束分離器會具有讓平行的直線偏光(P波)穿過入射面，並在入射面反射垂直的直線偏光(S波)之功能。
該光束擴張器21會擴大雷射光的直徑，如圖2所示，係組合例如凸透鏡及凹透鏡來加以構成。具體而言，以第1凸透鏡21a讓雷射頭16所釋出之雷射光束暫時聚光在其後焦點後進行發散，再以凹透鏡21b將其更加發散後，以第2凸透鏡21c來將之準直而擴大光束直徑，可使用廣用的光束擴張器。
該均質器22會將從雷射頭16釋出，並經擴大光束直徑後的雷射光之橫剖面內的能量分布加以均勻化，具體而言，係在垂直於光軸的面內陣列狀地配置複數透鏡構件，而會將光束分割以產生透鏡構件數量的2次光源影像之蠅眼透鏡。此蠅眼透鏡的構成可為單片蠅眼透鏡結構，亦可為將2片蠅眼透鏡對向配置的結構。又，均質器22亦可為柱狀透鏡等。此處，如圖3所示，係就均質器22為2片1組之蠅眼透鏡(第1蠅眼透鏡22a及第2蠅眼透鏡22b)的情況來加以說明。
此情況，第1蠅眼透鏡22a及第2蠅眼透鏡22b係對向配置為通過光輸入側所配置的第1蠅眼透鏡22a之各透鏡構件的雷射光會聚光在輸出側所配置之第2蠅眼透鏡22b對應的透鏡構件之主面(參照圖12)。
均質器22之光行進方向下游側係設有聚光透鏡群23。此聚光透鏡群23會將蠅眼透鏡之各透鏡構件的入射側面之影像對齊於後段投影遮罩18之槽縫形狀再重疊形成於同軸上，如圖2所示，係構成為於光行進方向依序具備第1圓柱透鏡23a、第2圓柱透鏡23b及第3圓柱透鏡23c。
詳而言之，聚光透鏡群23能改變蠅眼透鏡之各透鏡構件之入射側面的影像之縱寬比，第1圓柱透鏡23a如圖3所示，係光射出端面為凹狀的圓柱透鏡，第2圓柱透鏡23b係光射出端面為凸狀的圓柱透鏡，第3圓柱透鏡23c係光入射端面為凸狀的圓柱透鏡。然後，在例如被雷射照射部的形狀所對應之投影遮罩18的槽縫形狀為於Y軸方向具有長軸之長方形時，第1及第3圓柱透鏡23a、23c係配置為將圓柱軸對齊於X軸方向所對應之A方向，第2圓柱透鏡23b則配置為將圓柱軸對齊於Y軸方向所對應之B方向。
藉此，蠅眼透鏡之各透鏡構件的入射側面之影像便會藉由第1及第3圓柱透鏡23a、23c被拉伸於Y軸方向，並一致於投影遮罩18之槽縫的縱寬比而成像於投影遮罩18。另外，圖2中，雖係顯示第3圓柱透鏡23c為2片1組的圓柱透鏡群，但不限於此，可為1片，亦可為2片以上。
又，圖2中，符號24為光束分離器，會將通過衰減器20之雷射光的一部分(5%左右)輸入至功率監視器來監視雷射能量。又，符號26為反射鏡。
上述投影遮罩18係具有對應於被加工對象物9作為被雷射照射部之LED晶片10的形狀之槽縫，例如係藉由蝕刻石英玻璃所設置之鉻等遮光膜來形成該槽縫。投影遮罩18亦可為在遮光板形成該槽縫者。本實施形態中，投影遮罩18如圖4所示，係具有能將移動於X軸方向之2片遮光板及移動於Y軸方向之2片遮光板所形成的槽縫尺寸一致於LED晶片10尺寸來加以改變，並能旋轉來使槽縫相對於LED晶片10而加以對位之XYθ的3軸機制構造。
該縮小投影光學系統19如圖1所示，係將該投影遮罩18之該槽縫成像於LED晶片10，構成為具備成像透鏡27、對物透鏡28。
詳而言之，成像透鏡27係會與後述對物透鏡28連動來將該投影遮罩18之槽縫成像於藍寶石基板11及LED晶片10之界面，本發明中，成像透鏡27係設置為可沿著光軸移動，為能微調整該投影遮罩18之槽縫影像的縮小倍率之變焦式成像透鏡。具體而言，如圖4所示，係組合複數凹透鏡及凸透鏡來加以構成，藉由改變透鏡間的距離，便可改變與對物透鏡28之組合的縮小倍率。
又，對物透鏡28係相對加工對象物而對向配置，會與該成像透鏡27連動而將該投影遮罩18之槽縫成像於LED晶片10上，並將LED晶片10成像於後述觀察用相機3之攝影元件，藉由透鏡替換器29便能切換加工用、對位用及觀察用等不同倍率的對物透鏡28。
在該對物透鏡28朝該成像透鏡27之光線路徑會於圖示省略的分色濾光器30分歧的光線路徑上，如圖4所示，係設有觀察用相機3。此觀察用相機3能透過對物透鏡28來觀察加工對象物9的表面，例如為CCD相機或CMOS相機，會以LED晶片10的中心一致於視野中心的方式，將控制XY台座1朝X、Y軸方向之移動量的對位控制訊號傳送至後述控制裝置8。另外，圖4中，該分色濾光器30係會反射紫外光，並讓可視光穿過者。又，觀察用相機3的光線路徑上，亦具備會與該對物透鏡28連動而將LED晶片10成像於攝影元件之成像透鏡31。
在對物透鏡28朝觀察用相機2之光線路徑會藉由該成像透鏡31及觀察用相機3間的半反射鏡32而加以分歧的光線路徑上，如圖4所示，係設有AF用相機4。此AF用相機4係以使投影至加工面(LED晶片10面)上之後述AF用圖案鮮明之方式將透鏡替換器29移動於Z軸方向來進行加工面的焦距調整者，為線性相機。
該對物透鏡28朝觀察用相機3之光線路徑會藉由該成像透鏡31之前側的半反射鏡32而加以分歧的光線路徑上，如圖4所示，係設有觀察用光源34。此觀察用光源34係以能藉由觀察用相機3來觀察加工面之方式而照射可視光者，光線路徑上係配置有AF用相機4之自動對焦用AF圖案(圖示省略)。
另外，對物透鏡28之焦點(成像點)與該投影遮罩18之槽縫位置、觀察用相機3之攝影面位置、AF用相機4之感光面位置及AF圖案之位置會形成共軛關係。此情況，亦可設置在交換對物透鏡28時，可微調整AF圖案之位置的微調整機構。
圖4中，符號35為反射紫外光的多層膜鏡，符號36為可視光反射鏡。
電性連接該XY台座1之驅動部及各種感應器而設有台座控制部6。此台座控制部6會控制XY台座1之移動，並同步於XY台座1之移動而產生作為讓雷射震盪之控制脈衝的雷射同步脈衝，如圖5所示，係構成為具備馬達控制器37、馬達驅動器38及分頻電路39。
此處，該馬達控制器37會基於來自控制裝置8的指示，產生用以設定及控制XY台座1之移動方向或移動速度等的馬達控制脈衝。
又，該馬達驅動器38會基於該監視控制脈衝使XY台座1朝X、Y軸方向移動並旋轉，如圖5所示，會驅動馬達40(含X、Y、θ軸用)。具體而言，馬達驅動器38係具備於XY台座1，例如會將編碼器等之移動量檢出感應器15輸出的圖6(a)所示般固定周期脈衝所構成的刻度訊號(編碼訊號)入來控制XY台座1的移動。
進一步地，分頻電路39係會透過後述雷射電源・控制部7依據XY台座1在X軸方向之每預定距離移動來產生控制雷射頭16的脈衝震盪之雷射同步脈衝，如圖6(b)所示，會將伴隨著XY台座1朝X軸方向之移動所產生的刻度訊號(編碼訊號)分頻以產生該雷射同步脈衝。例如，在藍寶石基板11以配列間距P於X軸方向設有複數LED晶片10的情況，會隨著每次XY台座1在X軸方向前進nP(n為1以上的整數)便產生該雷射同步脈衝。
電性連接該台座控制部6而設有雷射電源・控制部7。此雷射電源・控制部7係會控制對雷射頭16之電源供應及雷射頭16之脈衝震盪者，如圖6(c)所示，會將台座控制部6所輸入之雷射同步脈衝作為觸發來使雷射頭16脈衝震盪，並從雷射頭16來釋出1脈衝之雷射光或高頻震盪之雷射光。
該觀察用相機3、AF用相機4、台座控制部6及雷射電源・控制部7係電性連接有控制裝置8。此控制裝置8會整合控制雷射剝離用裝置整體，為個人電腦。
接著，就使用此般構成之雷射剝離用裝置所進行之雷射剝離方法來加以說明。
首先，如圖7(a)所示，在基板上以既定配列間距P來陣列地形成複數LED晶片10，如同圖(b)所示，準備在轉印用薄膜12接著LED晶片10側之藍寶石基板11。
接著，該藍寶石基板11會使轉印用薄膜12吸附於XY台座1並保持在XY台座1上。
接著，選擇倍率較低的對物透鏡28後，藉由觀察用相機3透過藍寶石基板11來觀察LED晶片10，並將XY台座1朝X、Y軸方向移動且轉動(θ)，以將加工開始位置之LED晶片10定位對齊於觀察用相機3的視野中心。
接著，替換成倍率較高的對物透鏡28，並對焦至藍寶石基板11與LED晶片10之界面的LED晶片10端面後，便加工開始位置之LED晶片10開始雷射加工。亦即，在XY台座1朝X軸方向移動開始的同時，來自台座控制部6之雷射同步脈衝會輸出至雷射電源・控制部7，將該雷射同步脈衝作為觸發以雷射電源・控制部7來驅動雷射頭16。然後，從雷射頭16釋出1脈衝之雷射光或高頻雷射光。
從雷射頭16輸出之雷射光會經由光束擴張器21來使光束直徑被擴大，再入射至均質器22。
入射至均質器22之雷射光會藉由第1蠅眼透鏡22a之複數透鏡構件被分割為複數道，並分別入射至第2蠅眼透鏡22b之對應的透鏡構件。然後，第1蠅眼透鏡22a之各透鏡構件的入射側(光源側)面之影像會藉由聚光透鏡群23而重疊形成在投影遮罩18之槽縫上。藉此，便能將照射至投影遮罩18之雷射光的橫剖面內能量分布均勻化。
此情況，第1蠅眼透鏡22a之透鏡構件的圖3之B方向兩端部會藉由第1圓柱透鏡23a及第3圓柱透鏡23c而成像於投影遮罩18之槽縫的Y軸方向兩端部之外側附近。又，第1蠅眼透鏡22a之透鏡構件的圖3之A方向兩端部會藉由第2圓柱透鏡23b而成像於投影遮罩18之槽縫的X軸方向兩端部之外側附近。藉此，便能對應於投影遮罩18之槽縫形狀來改變縱寬比，並使能量分布均勻化後的雷射光重疊照射至投影遮罩18上。
投影遮罩18之槽縫會藉由縮小投影光學系統19以既定縮小倍率被縮小而成像在藍寶石基板11及LED晶片界面處之加工開始位置的LED晶片10上。藉此，該LED晶片10上便會被照射能量分布均勻的雷射光，而使LED晶片10從藍寶石基板11被剝離。
另外，雷射頭16所釋出的雷射光之能量會以功率監視器25來監視，並調整衰減器20以設定至預定既定值。雷射能量的監視可在雷射加工中經常地進行。
伴隨著XY台座1朝X軸方向之移動，移動量檢出感應器15會輸出固定周期之脈衝所構成的刻度訊號(編碼訊號)(參照圖6(a))，並透過台座控制部6之馬達驅動器38來輸入至分頻電路39。
分頻電路39中，輸入之刻度訊號(編碼訊號)會對應於LED晶片10之X軸方向的配列間距P之nP(n為1以上的整數)而週期性地分頻，以產生雷射同步脈衝(參照圖6(b))。然後，將該雷射同步脈衝作為觸發以藉由雷射電源・控制部7來驅動雷射頭16，並藉由從雷射頭16以既定週期所釋出的雷射光來雷射加工LED晶片10(參照圖6(c))。
以下，便就個別地雷射加工複數LED晶片10並剝離的第1實施例來加以說明。
(第1實施例) 圖8係顯示將藍寶石基板１１所形成之所有LED晶片１０進行雷射加工的情況的說明圖。
此情況，在XY台座1每前進相同於LED晶片10之配列間距P的距離時，分頻電路39便會產生雷射同步脈衝。從而，並排於X軸方向之複數LED晶片10便會藉由同步於該雷射同步脈衝而由雷射頭16所釋出之雷射光來分別被雷射加工，並從藍寶石基板11被剝離(參照圖8(a)~(c))。
當X軸方向終端部之LED晶片10的雷射加工結束時，會藉由馬達驅動器38來驅動馬達40而使XY台座1移動於Y軸方向，並使雷射光的照射位置定位在相鄰列之LED晶片10上(參照圖8(d))。然後，繼續地將XY台座1朝上述的相反方向移動，並與上述同樣地來雷射加工相鄰列的LED晶片10，並從藍寶石基板11被剝離。之後，便重複XY台座1之往復掃描，使所有LED晶片10被雷射加工，並從藍寶石基板11被剝離。
另外，在藍寶石基板11有翹曲的情況，會以AF用相機4拍攝投影至藍寶石基板11與LED晶片10之界面處的LED晶片上之AF圖案，並以AF圖案影像會變得鮮明之方式將透鏡替換器29移動於Z軸方向來做聚焦調整。
圖9係顯示將藍寶石基板11所形成之LED晶片10選擇性地進行雷射加工的情況之說明圖。
例如圖9所示，在X軸方向之LED晶片10跳空地加以剝離的情況，分頻電路39則會在XY台座1每前進等同於LED晶片10之配列間距P的2倍距離(2P)時便產生雷射同步脈衝。從而，在跳空地選擇排列於X軸方向之複數LED晶片10時，便會同步於該雷射同步脈衝而藉由雷射頭16所釋出的雷射光來分別地雷射加工，並從藍寶石基板11被剝離。
然後，與圖8同樣地，當X軸方向終端部之LED晶片10的雷射加工結束時，會藉由馬達驅動器38來驅動馬達40而使XY台座1移動於Y軸方向，並使雷射光的照射位置定位在相鄰列之LED晶片10上，繼續地將XY台座1朝上述的相反方向移動，並與上述同樣地來雷射加工相鄰列的LED晶片10，並從藍寶石基板11被剝離。之後，便重複XY台座1之往復掃描，使所有LED晶片10被雷射加工，並從藍寶石基板11被剝離。
接著，就藉由複數照射的雷射照射以雷射加工LED晶片10之第2實施例來加以說明。
(第2實施例) 圖10係顯示將藍寶石基板11所形成之LED晶片10藉由複數照射之雷射照射來做雷射加工的情況之說明圖。
投影遮罩18係設有在X軸方向以既定配列間距排列而對應於照射數之複數槽縫。例如，圖10中，投影遮罩18係以對應於LED晶片10之配列間距P的2P間隔來設有2道槽縫。從而，圖10中，LED晶片10會藉由2照射之雷射照射來被雷射加工。
此情況，均勻光學系統17可為會橫跨該2道槽縫來產生延伸於X軸方向之雷射光以照射至投影遮罩18者，但照射至2道槽縫間的雷射能量便會被浪費，而使光利用效率變差。於是，第2實施形態中，係使用會分別獨立地照明於圖11所示的複數槽縫之分割照明光學系統41。圖11係顯示分割照明光學系統41之原理的說明圖。以下，便就分割照明光學系統41來加以說明。
圖12係顯示一般均勻光學系統17之原理的說明圖。如圖12所示，通常的均勻光學系統17如前述般，係對向配置在同一平面內配置了複數透鏡構件之第1蠅眼透鏡22a以及對應於該第1蠅眼透鏡22a之各透鏡構件而配置之複數透鏡構件的第2蠅眼透鏡22b者，第1蠅眼透鏡22a之焦點會位在第2蠅眼透鏡22b之主面。藉此，蠅眼透鏡之各透鏡構件的入射側之端面影像(第1蠅眼透鏡22a之各透鏡構件的入射側端面影像)便會藉由後段的聚光透鏡42(或聚光透鏡群23)而重疊於同軸上以成像於照射面(投影遮罩18面)上，通過各透鏡構件之雷射光的能量分布會被平均化而均勻化。
另一方面，圖11所示之分割照明光學系統41中，係替換圖12之第1蠅眼透鏡22a而使用讓各透鏡構件縱橫地分割為複數(圖11中，係縱向分割為2)之第3蠅眼透鏡22c，第3蠅眼透鏡22c配置為較配置第1蠅眼透鏡221a之位置要偏向光源側之狀態。此情況，圖11所示之｢光線分割面｣會一致於圖12之第1蠅眼透鏡22a的入射側面，而與照射面(投影遮罩18面)成為共軛面。從而，｢光線分割面｣上的光束剖面形狀便會成像於照射面(投影遮罩18面)上。
圖11中，第3蠅眼透鏡22c之分割透鏡構件係在縱向(對應於X軸方向)分割為2，故照射面(投影遮罩18面)上，通過上側分割透鏡構件之雷射光如圖11所示會在照射面(投影遮罩18面)上的同圖中聚光於下側，通過下側分割透鏡構件之雷射光則會在照射面(投影遮罩18面)上之同圖中聚光於上側。如此般，分割照明光學系統41中，便能獨立地照射被分割的2道雷射光至排列於X軸方向所形成之投影遮罩18的2道槽縫，可提升光的利用效率。
藉此，通過投影遮罩18被分割為2之雷射光便會同時照射至2個LED晶片10。此情況，相對於投影遮罩18之XY台座1移動方向下游側位置的槽縫對齊於照射開始位置之LED晶片，便會如圖10(a)所示，對照射開始位置之LED晶片做第1次的雷射照射。
之後，同步於XY台座1在X軸方向每前進距離2P所產生之來自台座控制部6的雷射同步脈衝而驅動雷射頭16，從雷射頭16釋出1脈衝或高頻震盪之雷射光。藉此，如圖10(b)所示，照射開始位置之LED晶片10會因第2次的雷射照射來被施加2照射之雷射加工而被加以剝離。又，下一個LED晶片10如圖10(c)所示，會藉由第3次雷射照射來被施加2照射之雷射加工而被加以剝離。再下一個LED晶片10如圖10(d)所示，會藉由第4次雷射照射來被施加2照射之雷射加工而被加以剝離。之後，同樣地在結束針對X軸方向之晶片列的雷射加工時，接著，便將XY台座1移動於與上述相反方向來對相鄰之晶片列做雷射加工。
依據本發明，由於可將雷射光照射區域相對於LED晶片10而限制在數μm的超出範圍，故可防止轉印用薄膜12被雷射加工而變形。藉此，在將被轉印於轉印用薄膜12之複數LED晶片10進一步地總括設置在配線基板上的既定位置之情況，便可防止錯位的產生。
圖13係顯示將使用本發明之雷射剝離用裝置的雷射剝離效果與使用高斯分布的雷射光之以往方式做比較的說明圖。
如圖13所示，具備使用均勻光學系統17，並將投影遮罩18之槽縫對齊於LED晶片而縮小的縮小投影光學系統19之本發明雷射剝離用裝置中，可得到1照射約400mJ/cm2 之加工面能量密度，但以往方式中，卻是約62mJ/cm2 (面內均勻換算)。從而，得知以往方式在雷射剝離所需的雷射照射數會較本發明要多。又，雷射光的光點尺寸依本發明係對應於LED晶片10的形狀而約40μm×約80μm之四角形，且面內能量分布均勻(參照圖14(a))。另一方面，依據以往方式，雷射光的光點尺寸為約φ70μm的圓形，能量分布具有高斯分布而不均勻(參照圖14(b))。如此般，由於雷射光照射區域內之能量分布均勻性不同，故例如PSS(Patterned Sapphire Substrate)處理後的晶圓之雷射剝離率在本發明為100%，但以往方式則為0%，兩者呈現極大差距。
另外，上述第2實施例中，雖係就第3蠅眼透鏡22c之透鏡構件在對應於X軸方向的縱向被分割為2之情況來加以說明，但亦可分割為3個以上。又，第3蠅眼透鏡22c之透鏡構件亦可複數分割於對應Y軸方向之橫向。此情況，雷射光能同時地照射至與XY台座1之移動方向(X軸方向)交叉之Y軸方向的複數LED晶片10。進一步地，第3蠅眼透鏡22c之透鏡構件亦可複數分割於對應X、Y軸方向之縱橫方向。此情況，雷射光能同時地照射至排列於X、Y軸方向之複數LED晶片10。又，第3蠅眼透鏡22c亦可沿光軸而偏移。藉此，便能讓照射面的照射區域尺寸加以改變。進一步地，亦可將開口集中配置在圖11之｢分割光線面｣之位置。藉此，便能去除雜散光而使得照射面之照射區域端變得鮮明。
1:XY台座 12:轉印用薄膜 13:XYθ台座 14:吸附台 16:雷射頭 17:均勻光學系統 18:投影遮罩 19:縮小投影光學系統 2:雷射照射裝置 21:光束擴張器 22:均質器 23:聚光透鏡群 26:反射鏡 27:成像透鏡 28:對物透鏡 3:觀察用相機 6:台座控制部 7:雷射電源・控制部 8:控制裝置 9:加工對象物
圖1係顯示本發明之雷射剝離用裝置一實施形態的概略構成之方塊圖。 圖2係顯示本發明之雷射剝離用裝置的均勻光學系統一構成例之說明圖。 圖3係顯示上述均勻光學系統之重要部位的立體圖。 圖4係顯示本發明之雷射剝離用裝置的縮小投影光學系統的前視圖。 圖5係詳細顯示本發明雷射剝離用裝置的台座控制部的方塊圖。 圖6係顯示上述台座控制部之雷射震盪控制的說明圖。 圖7係顯示本發明之加工對象物的說明圖，其中(a)為平面圖，(b)為前視圖。 圖8係顯示關於利用本發明之雷射剝離用裝置的雷射剝離方法之說明圖，係顯示將藍寶石基板所形成之所有LED晶片進行雷射加工的情況。 圖9係顯示關於利用本發明之雷射剝離用裝置的雷射剝離方法之說明圖，係顯示將藍寶石基板所形成之LED晶片選擇性地進行雷射加工的情況。 圖10係顯示關於利用本發明之雷射剝離用裝置的雷射剝離方法之說明圖，係顯示將藍寶石基板所形成之LED晶片藉由複數照射之雷射照射來做雷射加工的情況。 圖11係顯示本發明之雷射剝離用裝置的均勻光學系統變形例之分割照明光學系統的原理之說明圖。 圖12係顯示一般均勻光學系統的原理之說明圖。 圖13係顯示將使用本發明之雷射剝離用裝置的雷射剝離效果與以往方式做比較的說明圖。 圖14係本發明之雷射剝離用裝置的雷射點形狀與以往方式的雷射點形狀之比較圖，(a)為本發明，(b)為以往方式。
1:XY台座
12:轉印用薄膜
13:XYθ台座
14:吸附台
16:雷射頭
17:均勻光學系統
18:投影遮罩
19:縮小投影光學系統
2:雷射照射裝置
21:光束擴張器
22:均質器
23:聚光透鏡群
26:反射鏡
27:成像透鏡
28:對物透鏡
3:觀察用相機
6:台座控制部
7:雷射電源‧控制部
8:控制裝置
9:加工對象物

Claims (9)

  1. 一種雷射剝離用裝置，係具備：會載置加工對象物而移動之XY台座、雷射照射裝置及台座控制部； 該雷射照射裝置係從光行進方向的上游朝下游依序具備有： 雷射頭； 均勻光學系統，係讓雷射光之橫剖面內的能量分布均勻化； 投影遮罩，係具有對應於該加工對象物之被雷射照射部形狀的槽縫；以及 縮小投影光學系統，係會將該投影遮罩之該槽縫成像於該被雷射照射部； 該台座控制部會同步於該XY台座朝X軸方向的移動來產生控制脈衝而控制該雷射頭的脈衝震盪。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷射剝離用裝置，其中該縮小投影光學系統係具備對物透鏡、會與該對物透鏡連動來使該投影遮罩的該槽縫成像於該被雷射照射部之成像透鏡，該成像透鏡係設置為可沿著光軸移動，為能微調整該槽縫影像的縮小倍率之變焦式成像透鏡。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之雷射剝離用裝置，其中該均勻光學系統係包含將2個蠅眼透鏡對向配置之均質器，光入射側之蠅眼透鏡係使透鏡構件被複數分割於縱及橫方向之至少一方向上。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之雷射剝離用裝置，其中該台座控制部會在該XY台座於X軸方向每移動預定距離便產生該控制脈衝。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之雷射剝離用裝置，其中該加工對象物係形成有複數微型LED晶片的藍寶石基板，會在複數該微型LED晶片接著於轉印用薄膜的狀態下，使該轉印用薄膜側被吸附保持於該XY台座。
  6. 一種雷射剝離方法，係包含有：在將形成有複數微型LED晶片之藍寶石基板的該微型LED晶片接著於轉印用薄膜之狀態下，將該轉印用薄膜側吸附保持於XY台座的階段； 以台座控制部來產生會同步於該XY台座朝X軸方向之移動的控制脈衝，並藉由該控制脈衝來控制雷射頭而進行脈衝震盪的階段； 將同步於該XY台座朝X軸方向之移動而從該雷射頭所釋出，且藉由均勻光學系統使得橫剖面內之能量分布均勻化後的脈衝雷射光線通過具有對應於該微型LED晶片形狀之槽縫的投影遮罩之該槽縫，而藉由縮小投影光學系統在該藍寶石基板與該微型LED晶片之界面處聚光於該微型LED晶片的階段；以及 將該藍寶石基板從該微型LED晶片剝離的階段。
  7. 如申請專利範圍第6項之雷射剝離方法，其中該縮小投影光學系統係具備對物透鏡、會與該對物透鏡連動來使該投影遮罩的該槽縫成像於該藍寶石基板與該微型LED晶片的界面之變焦式成像透鏡，將該變焦式成像透鏡沿著光軸移動來改變該槽縫影像之縮小倍率，便能以適合於該微型LED晶片大小之方式來做微調整。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之雷射剝離方法，其中該均勻光學系統係包含將2個蠅眼透鏡對向配置之均質器，光入射側之蠅眼透鏡的透鏡構件會被複數分割於縱及橫方向之至少一方向上。
  9. 如申請專利範圍第6或7項之雷射剝離方法，其中該台座控制部會在該XY台座每移動等同於該藍寶石基板所形成之複數該微型LED晶片的X軸方向排列間距的整數倍距離便產生該控制脈衝。
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