WO2019087855A1 - レーザリフトオフによる加工方法及び平坦化治具 - Google Patents

レーザリフトオフによる加工方法及び平坦化治具 Download PDF

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laser
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laser light
jig
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良勝 柳川
康一郎 深谷
直也 大倉
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株式会社ブイ・テクノロジー
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Definitions

  • the present invention relates to a processing method of peeling micro LEDs from a sapphire substrate by laser lift-off with respect to micro LEDs formed on a sapphire substrate in a manufacturing process of a flat display using micro LEDs (Light Emitting Diodes) as pixels.
  • the present invention relates to a processing method and a planarization jig by laser lift-off that enables the micro LED to be separated from the sapphire substrate by improving the flatness of the sapphire substrate caused by the warp even if the sapphire substrate is warped. It is a thing.
  • the sapphire substrate is removed by performing laser lift-off that causes peeling at the boundary between the sapphire substrate and the semiconductor laminate by laser irradiation.
  • the way to do it is known.
  • a semiconductor laminate including a light emitting semiconductor layer and a first or more metal layers formed on the semiconductor laminate are used.
  • an optical semiconductor device comprising the first metal laminate, a support substrate, and a second metal laminate comprising one or more metal layers formed on the support substrate.
  • the semiconductor structure as described above complicates the structure of the semiconductor, and accordingly requires extra manufacturing steps.
  • the warpage of the sapphire substrate is a semiconductor structure as disclosed in Patent Document 1. The suppression is difficult from the viewpoint of the structure of the micro LED.
  • the present invention addresses such problems, and even if a problem of warpage of the sapphire substrate occurs, laser lift-off allows the micro LED to be peeled well from the sapphire substrate without suppressing the warpage due to the structure of the semiconductor. It is an object of the present invention to provide a processing method according to the present invention and a planarization jig used for the laser lift-off.
  • a processing method by laser lift-off is applied to a laminate including a disk-shaped sapphire substrate for peeling and a plurality of micro LEDs formed on one surface of the sapphire substrate.
  • the laser lift-off is performed by irradiating the laser light by pulse oscillation from the other surface of the sapphire substrate to separate each of the micro LEDs from the sapphire substrate, and the processing is performed by the action from the outside of the laminate.
  • the boundary between the sapphire substrate and the micro LED while relatively moving the light emitting optical system The laser beam so that the focal position matches by irradiating from the other surface, to run the step of separating the each of the micro-LED from the sapphire substrate.
  • the planarization jig of the present invention is a laminate including a disk-shaped sapphire substrate for peeling and a plurality of micro LEDs formed on one surface of the sapphire substrate.
  • the warp of the sapphire substrate is pressed, which is used in a processing method by laser lift-off that irradiates laser light by pulse oscillation from the other surface of the sapphire substrate and peels each of the micro LEDs from the sapphire substrate.
  • the processing method by laser lift-off of the present invention since the warp of the sapphire substrate is pressed by the action from the outside to flatten the sapphire substrate, the focal position of the laser light becomes constant, and the warp of the sapphire substrate is Laser lift-off can be performed well without the problem being suppressed by the structure of the semiconductor.
  • the warp of the sapphire substrate can be pressed to flatten the sapphire substrate.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3; It is a flowchart of the processing method by laser lift-off. It is a figure explaining positioning of the layered product in a 1st embodiment. It is a figure explaining change of a time series of flattening processing in a 1st embodiment. It is a figure explaining the state which the planarization process in 1st Embodiment complete
  • FIG. 1 is a block diagram of a laser lift-off apparatus used for a processing method by laser lift-off in the first embodiment.
  • the laser lift-off apparatus 100 performs pulse oscillation from the other surface of the sapphire substrate 11 with respect to the laminate 1 including the sapphire substrate 11 for peeling and the plurality of micro LEDs 12 formed on one surface of the sapphire substrate 11.
  • a laser lift-off process is performed to irradiate the laser light and separate each of the micro LEDs 12 from the sapphire substrate 11.
  • the laser lift-off apparatus 100 includes a laser device 2, a uniform optical system 3, a mirror 4, a projection mask 5, a reduction optical system 6, a flattening jig 7, an elevating mechanism 8, a stage control mechanism 9, and a computer 10.
  • the laser device 2 emits laser light L of a pulse by laser oscillation, and includes a laser head 21 and a laser power control unit 22.
  • the laser device 2 is, for example, a laser whose pulse width is reduced to a picosecond level and is a laser light L using a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser having a wavelength of 266 nm (fourth harmonic) in the deep ultraviolet region.
  • the processing energy density of the laser beam L is, for example, 200 mJ / cm 2 or more, and is set to such an extent that the influence of the contamination of the laser ablation does not occur.
  • the laser head 21 is, for example, a lamp excitation type YAG laser device.
  • the laser power control unit 22 controls a laser power supply (not shown) and receives a control signal from the computer 10 to set a laser output value and supply power to the laser head 21.
  • the laser device 2 is configured to be able to emit a laser beam L (laser pulse) from the laser head 21 by receiving a trigger signal from a pulse generator (not shown).
  • the laser beam L acts as a laser beam.
  • the uniform optical system 3 mainly makes the laser beam have a uniform intensity distribution, and includes, for example, optical elements such as a beam expanding lens 31, a homogenizer lens 32, and a condenser lens 33.
  • the beam expanding lens 31 is for expanding a laser beam.
  • the homogenizer lens 32 is an optical element that controls the beam profile of the laser beam, and converts the beam profile of Gaussian distribution with high intensity at the center of the beam into a beam profile of uniform light intensity distribution.
  • the condenser lens 33 for example, shapes the cross section of the beam into a rectangular shape so that the laser light L transmitted through the homogenizer lens 32 can be irradiated to a predetermined area of the sapphire substrate 11.
  • the laser beam L transmitted through the condenser lens 33 changes its optical path by the mirror 4 and is incident on the projection mask 5.
  • the projection mask 5 is a slit for forming the laser beam into a predetermined shape. Then, the laser light L having passed through the light transmitting area of the projection mask 5 is reduced and projected through the reduction optical system 6 and guided to the irradiation area of the sapphire substrate 11.
  • the reduction optical system 6 reduces and projects the laser beam L transmitted through the projection mask 5 on the processing surface of the laminate 1 and includes a microscope 61 and an objective lens 62.
  • the reduction optical system 6 is an example of an optical system that emits the laser light L.
  • the flatness ( ⁇ Z) of the sapphire substrate 11 before flattening is 100 ⁇ m (micrometer)
  • the flatness ( ⁇ Z) ⁇ 20 ⁇ m ( ⁇ 10 ⁇ m or less) may be set. desirable.
  • the reduction optical system 6 is set to be a reduction projection of 0.02 times in order to align the focal position with flatness ( ⁇ Z) ⁇ 20 um ( ⁇ 10 ⁇ m or less). That is, in the first embodiment, the reduction projection magnification can be appropriately changed in accordance with the flatness of the sapphire substrate 11 before being planarized.
  • the flattening jig 7 is to press the warp of the sapphire substrate 11 by the action from the outside to flatten the sapphire substrate 11.
  • the external action is, for example, pressure.
  • This pressure is a pressure that planarizes the sapphire substrate 11 and does not affect the micro LED 12 itself. Details will be described later with reference to FIGS. 7 to 13 and the like.
  • the raising and lowering mechanism 8 raises and lowers the flattening jig 7 and the substrate of quartz glass in the z-axis direction (see FIG. 1). Quartz glass is an example of a transmissive member.
  • the transmitting member transmits the deep ultraviolet laser light.
  • the elevation mechanism 8 includes an elevation control unit (not shown), and raises and lowers the flattening jig 7 and the quartz glass substrate in the z-axis direction by the elevation control unit based on a control signal from the control unit 10a.
  • the stage control mechanism 9 moves the stack 1 in a horizontal plane, and specifically, controls the stage 91 that transports and positions the stack 1.
  • the stage control mechanism 9 is an example of a transport mechanism.
  • the stage 91 is, for example, an XY ⁇ stage that enables position and orientation determination control in the in-plane direction of the stage.
  • the stage control mechanism 9 includes a stage control unit (not shown), and based on the control signal from the computer 10, the stage control unit transports and positions the stacked body 1 placed on the stage 91. Do.
  • the stage control mechanism 9 can apply known transport means and positioning means.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the computer shown in FIG.
  • the computer 10 controls the laser lift-off apparatus 100, and includes a control unit 10a, a storage 10b, a memory 10c, an input device 10d, a communication interface 10e, a display device 10f, and a bus 10g.
  • the control unit 10a, the storage 10b, the memory 10c, the input device 10d, the communication interface 10e, and the display device 10f are connected to one another via a bus 10g.
  • the computer 10 is connected by a communication line to transmit, for example, a control signal to the laser device 2, the elevating mechanism 8 and the stage control mechanism 9.
  • the control unit 10 a has, for example, a processor function and executes control of the computer 10.
  • the storage 10 b is, for example, a storage device such as a hard disk drive (HDD) or a flash memory, and stores programs and various data.
  • HDD hard disk drive
  • flash memory stores programs and various data.
  • the memory 10 c is a storage device such as a random access memory (RAM), and for example, a program executed by the control unit 10 a is loaded.
  • the input device 10d is, for example, an input device of a keyboard method or a touch panel method.
  • the communication interface 10 e includes, for example, a communication interface for performing data communication.
  • the display device 10 f is, for example, a liquid crystal monitor, and displays a menu screen for operation and an output result according to an instruction of the control unit 10 a.
  • This control program is a step of pressing the warp of the sapphire substrate 11 by the action from the outside of the laminated body 1 to planarize the sapphire substrate 11 and a stage for moving the horizontal surface in a state where the sapphire substrate 11 is planarized. While moving the laminate 1 mounted on the stage 91 of the control mechanism 9 relative to the reduction optical system 6 that emits the laser light L, the focal position is at the boundary between the sapphire substrate 11 and the micro LED 12 And irradiating the laser light L from the other surface of the sapphire substrate 11 so as to match each other, and peeling the micro LEDs 12 from the sapphire substrate 11.
  • the control unit 10a integrates and controls the laser device 2, the elevating mechanism 8 and the stage control mechanism 9 in accordance with this control program.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of the laminate in the first embodiment.
  • the laminate 1 includes a plurality of micro LEDs 12 formed on one surface of a sapphire substrate 11.
  • the sapphire substrate 11 is formed in a disk shape, and may have a diameter of 2 to 8 inches, for example. In addition, as for the disk shape, it is assumed that the shape in which a part is cut is included.
  • the actual thickness of the sapphire substrate 11 is 0.2 mm as an example. Further, the actual size of the micro LED 12 is, for example, 15 ⁇ m (horizontal) ⁇ 30 ⁇ m (longitudinal), and the thickness is 6 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. However, for convenience of explanation, a state in which no warpage of the sapphire substrate 11 is generated is illustrated.
  • the laminate 1 has an interface 13 between the sapphire substrate 11 and the micro LED 12.
  • the boundary portion 13 is a peeling layer for laser lift-off, and, for example, nitrogen gas is generated by laser ablation by aligning the focal position of the laser with the peeling layer.
  • nitrogen gas is generated by laser ablation by aligning the focal position of the laser with the peeling layer.
  • each micro LED 12 can be peeled off from the sapphire substrate 11 by the pressure of the nitrogen gas.
  • the release layer is also referred to as a sacrificial layer.
  • the detailed description is omitted.
  • the sapphire substrate 11 has one surface and the other surface located on the back surface side.
  • one surface of the sapphire substrate 11 on which the micro LED 12 is formed is referred to as an upper surface
  • the other surface on which the laser light L is irradiated is referred to as a lower surface.
  • the processing method by laser lift-off is incorporated in a part of the manufacturing process of the flat display of the micro LED.
  • FIG. 5 is a flowchart of a processing method by laser lift-off in the first embodiment.
  • the control unit 10a starts operation of the processing method by laser lift-off from the operator via the input device 10d. Accepts the indicated input. Then, the control unit 10a starts the processing of the flowchart shown in FIG. 5 based on the control program for executing the processing method by laser lift-off.
  • step S101 the control unit 10a positions the stacked body 1. Specifically, first, the control unit 10a transmits, to the stage control mechanism 9, a control signal for positioning the laser light L at the processing position to be irradiated. Then, the stage control mechanism 9 having received the control signal positions the stack 1 at the processing position.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the positioning of the laminate 1.
  • FIG. 6 (a) shows a plan view of the laminated body 1 positioned.
  • FIG. 6B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 6A and a diagram for explaining the positional relationship between the processing position at which laser irradiation is started and the reduction optical system 6.
  • the upper portion of the micro LED 12 formed on the upper surface of the sapphire substrate 11 is adhered to the adhesive film material 14. That is, the plurality of micro LEDs 12 are mounted on the stage 91 via the film material 14. This is to prevent scattering when the micro LEDs 12 are peeled off from the sapphire substrate 11 by laser lift-off, and the film material 14 is reversed as necessary in the next manufacturing process of laser lift-off.
  • the stage control mechanism 9 transmits a signal indicating that the positioning is completed to the control unit 10a. Then, the process proceeds to step S102 by the control unit 10a.
  • step S102 the control unit 10a performs a planarization process on the sapphire substrate 11.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a change in time series of the flattening process in the first embodiment
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a state in which the flattening process is finished.
  • this change in time series is illustrated in three stages (FIGS. 7A to 7C).
  • FIG. 8 (a) shows a plan view including the flattening jig 7, the quartz glass G1 and the sapphire substrate 11 viewed vertically downward from the reduction optical system 6 side shown in FIG. 1, and
  • FIG. 8 (b) shows FIG. 8 shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 8 (a).
  • the stage 91 only the horizontal surface of the stage 91 is illustrated in the following description for convenience of explanation.
  • the control unit 10a transmits a control signal instructing the lifting and lowering mechanism 8 to execute the flattening process. Then, the elevating mechanism 8 having received the control signal causes the quartz glass G1 which transmits the laser light L to the stack 1 to descend and contact the lower surface side of the sapphire substrate 11 (FIG. a) see). Subsequently, the lifting mechanism 8 lowers the flattening jig 7 that presses the peripheral portion of the quartz glass G1 (see FIG. 7B).
  • the planarizing jig 7 is used in the processing method by laser lift-off according to the present invention, and presses the warp of the sapphire substrate 11 to planarize the sapphire substrate 11.
  • the planarization jig 7 includes a ring member 7a having a diameter larger than the diameter of the sapphire substrate 11, an inner ring portion 7b, and an outer ring portion 7c.
  • the inner ring portion 7b has a flat surface projecting radially inward from the upper end portion peripheral edge of the ring member 7a.
  • the outer ring portion 7c has a flat surface projecting radially outward from the lower end portion peripheral edge of the ring member 7a.
  • the lifting mechanism 8 lowers the flattening jig 7 so that the flattening jig 7 presses the peripheral portion of the quartz glass G1 to press the warp of the sapphire substrate 11 and flattens the sapphire substrate 11. (See FIG. 7 (c)). Therefore, the sapphire substrate 11 can be easily planarized by using the planarization jig 7.
  • the flattening jig 7 is, for example, a metal having magnetism, and is fixed by suction on the stage 91 by a magnetic force. Thereby, position shift of layered product 1 can be prevented.
  • the invention is not limited to the adsorption and fixing by the magnetic force, and the planarizing jig 7 may be adsorbed and fixed by air suction.
  • the lifting mechanism 8 transmits a signal indicating that the flattening process is completed to the control unit 10a. Then, the control unit 10a proceeds to step S103.
  • step S103 the control unit 10a executes laser lift-off. Specifically, the control unit 10a transmits a control signal instructing the laser device 2 and the stage control mechanism 9 to execute the laser lift-off. Thereby, the laser device 2 moves the boundary portion between the sapphire substrate 11 and the micro LED 12 while relatively moving the laminate 1 mounted on the stage 91 and the reduction optical system 6 for irradiating the laser light L.
  • the laser light L is irradiated from the lower surface side of the sapphire substrate 11 so that the focal position is matched, and the micro LEDs 12 shown in FIG. 3 are peeled off from the sapphire substrate 11.
  • the reduction optical system 6 is fixed, and the control unit 10 a performs the process via the stage control mechanism 9.
  • the stack 1 placed on the stage 91 is moved in the horizontal plane according to a predetermined path.
  • the control unit 10a ends the flowchart shown in FIG.
  • the processing method by laser lift-off according to the first embodiment even if the problem of warpage of the sapphire substrate 11 occurs, the warpage of the sapphire substrate 11 is pressed by the action from the outside of the laminate 1 Since 11 is flattened, the focal position of the laser light L becomes constant, and laser lift-off can be performed well.
  • the planarization jig 7 used for laser lift-off.
  • it was set as the structure which laser-irradiates each micro LED12 separately in 1st Embodiment you may make it the structure which laser-irradiates several micro LED12 at once with a line beam etc.
  • the second to fifth embodiments will be described in order.
  • the laser lift-off apparatus 100 shown in FIG. 1 is used, and differences from the other embodiments will be mainly described in detail.
  • the second embodiment is characterized by using a support material 74 for pressing the film material 14.
  • the support material is, for example, a metal having magnetism.
  • description is abbreviate
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the positioning of the laminate in the second embodiment.
  • FIG. 9A shows a plan view of the laminated body 1 positioned.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 9A and a diagram for explaining the positional relationship between the processing position at which laser irradiation is started and the reduction optical system 6.
  • the support material 74 is a ring-shaped member, and presses the film material 14 in the peripheral region of the laminate 1 placed on the film material 14.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining changes in time series of the flattening processing in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a state in which the flattening process according to the second embodiment is completed. Similar to FIG. 7, FIG. 10 exemplifies time-series changes in three stages (FIGS. 10A to 10C).
  • the planarization jig 71 shown in FIG. 11 has the same configuration as the planarization jig 7 shown in FIG. 11 (a) is a plan view including the flattening jig 71, the quartz glass G1 and the quartz glass G2 viewed vertically downward from the reduction optical system 6 side shown in FIG. 1, and FIG. 11 (b) is FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In the second embodiment, two types of quartz glass G1 and G2 having different diameters are employed.
  • the transmission member used in the second embodiment is a disk-shaped quartz glass G1 having a diameter larger than the diameter of the sapphire substrate 11 and a disk-shaped quartz glass having a diameter substantially the same as the diameter of the sapphire substrate 11 G2 is combined.
  • the flattening jig 71 for pressing the peripheral portion of the quartz glass G1 is lowered. And the flattening jig 71 presses the warp of the sapphire substrate 11 through the quartz glass G1 and G2 (see FIG. 10B) to planarize the sapphire substrate 11 (see FIG. 10C). .
  • the focal position of the laser beam L becomes constant, and the laser lift-off can be performed satisfactorily.
  • quartz glass which is integrally formed from the beginning instead of combining two glass sheets of quartz glass G1 and G2 is also included in the transmission member.
  • the support member 74 it is possible to prevent the end of the film material 14 from being curled up after the laser lift-off.
  • a cushioning material is provided in the flattening jig.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining changes in time series of the flattening processing in the third embodiment.
  • a diagram for explaining the state in which the flattening process in the third embodiment is finished is the difference between the presence and absence of the cushion material, and is the same as FIG. 11 when viewed vertically downward from the reduction optical system 6 shown in FIG. Therefore, illustration is omitted.
  • the planarization jig 72 includes a ring member 72a having a diameter larger than that of the sapphire substrate 11, an inner ring portion 72b, and an outer ring portion 72c, and is provided on the lower surface of the inner ring portion 72b.
  • a ring-shaped cushioning material 75 is provided.
  • the cushion material 75 is formed of any member of a spring, an elastic body such as elastic rubber or resin.
  • the control unit 10a transmits a control signal instructing the lifting and lowering mechanism 8 shown in FIG. 1 to execute the flattening process.
  • the elevating mechanism 8 having received the control signal lowers the quartz glass G 2 to abut the lower surface of the sapphire substrate 11.
  • the elevating mechanism 8 lowers the quartz glass G1 to abut on the quartz glass G2 (see FIG. 12A).
  • the lifting mechanism 8 lowers the flattening jig 72 and presses the peripheral portion of the quartz glass G1 through the cushion material 75 (see FIG. 12B).
  • the lifting mechanism 8 finally planarizes the sapphire substrate 11 (see FIG. 12C).
  • FIG. 12C As mentioned above, by pressing via the cushioning material 75, an unnecessary force can be absorbed.
  • the sapphire substrate 11 since the sapphire substrate 11 is planarized, the focal position of the laser light L becomes constant, and the laser lift-off can be performed well.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining changes in time series of the flattening processing in the fourth embodiment.
  • the quartz glass G1 and G2 transmitting the laser light L to the laminate 1 and a planarizing jig 73 pressing the peripheral portion of the quartz glass G1.
  • the quartz glass G2 is brought into contact with the lower surface of the sapphire substrate 11 to press the warp of the sapphire substrate 11.
  • the flattening jig 73 includes a ring member 73a having a diameter larger than the diameter of the sapphire substrate 11, an inner ring portion 73b, and an outer ring portion 73c, and the upper surface of the peripheral portion of the quartz glass G1 is the inner ring portion 73b. It is fixed to the bottom of the Thereby, the raising and lowering mechanism 8 can press the warp of the sapphire substrate 11 by one lowering operation. Furthermore, in the fourth embodiment, a ring-shaped cushioning material 75 is provided on the lower surface of the peripheral portion of the quartz glass G1.
  • the control unit 10a transmits a control signal instructing the lifting and lowering mechanism 8 shown in FIG. 1 to execute the flattening process.
  • the elevating mechanism 8 receiving the control signal lowers the pressing member 76 (see FIG. 13A) and brings the quartz glass G2 into contact with the lower surface of the sapphire substrate 11 (see FIG. 13B).
  • the elevating mechanism 8 further lowers the pressing member 76, and the pressing member 76 presses the peripheral portion of the quartz glass G1 via the cushion material 75, thereby pressing the warp of the sapphire substrate 11 by the quartz glass G2.
  • the pressing member 76 finally planarizes the sapphire substrate 11 (see FIG. 13C).
  • by pressing through the cushion material 75 it is possible to absorb extra power.
  • the focal position of the laser beam L becomes constant, and the laser lift-off can be performed favorably.
  • the fifth embodiment is characterized in that the warp of the sapphire substrate 11 is flattened by the action from the outside, and then the laminate 1 is bonded and integrated to a transmission member such as quartz glass to perform laser lift-off. That is, in the fifth embodiment, in the step of planarizing the sapphire substrate 11, the transmitting member that transmits the laser light L is lowered to abut on the lower surface of the sapphire substrate 11 to press the warp by pressing. After the sapphire substrate 11 is planarized, the peripheral portion of the sapphire substrate 11 is fixed to the transmission member with an adhesive.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining changes in time series of the flattening process and the laser lift-off in the fifth embodiment.
  • the upper part of the micro LED 12 formed on the upper surface of the sapphire substrate 11 is adhered to the film material 14.
  • the elevating mechanism 8 lowers the quartz glass G1 so as to abut on the lower surface side of the warped sapphire substrate 11 according to the instruction of the control unit 10a (see FIG. 14A).
  • the raising / lowering mechanism 8 brings the quartz glass G1 into contact with the lower surface side of the sapphire substrate 11, and then presses the quartz glass G1 against the laminate 1, whereby the sapphire substrate 11 of the laminate 1 is planarized. Ru.
  • a mechanism (not shown) for bonding the peripheral edge of the sapphire substrate 11 to the quartz glass G1 with the fixing member 77 is further provided.
  • the fixing member 77 is, for example, an adhesive.
  • the quartz glass G1 and the laminated body 1 are integrated (refer FIG.14 (b)). That is, the quartz glass G1 and the fixing member 77 function as a planarization jig 78 which holds the flatness.
  • laser lift-off is performed after the laminate 1 is positioned by suction and fixed on the stage 91 and the processing start position is set immediately below the reduction optical system 6 (FIG. c) see Fig. 14 (d), peeling each micro LED 12 from the sapphire substrate 11;
  • the focal position of the laser light L becomes constant, and the laser lift-off can be performed favorably.
  • FIG. 15 is a view for explaining a modification of the fifth embodiment.
  • the flattening process shown in FIGS. 14A and 14B is performed not on the stage 91 but at another place (see FIGS. 15A and 15B).
  • the formed body 1 a in which the laminate 1 to which the film material 14 is adhered and the planarization jig 78 are integrated may be transported to the stage 91. That is, the formed body 1a may be prepared in advance.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a comparative example.
  • laser lift-off is performed in a state where there is warpage ( ⁇ Z) of the sapphire substrate 11.
  • the boundary portion between the sapphire substrate 11 and the micro LED 12 can not be processed. It is necessary to control the depth of focus or the height of the substrate to keep a constant processing distance.
  • the positional relationship between the sapphire substrate 11 and the reduction optical system 6 is shown according to the warpage of the sapphire substrate 11. For example, when the sapphire substrate 11 has a warp of ⁇ Z, in order to align the laser irradiation position, it is necessary to process while making the focal position of the laser light L correct by ⁇ Z.
  • processing can be performed without performing height adjustment (control) of the sapphire substrate 11 with respect to the laser light L as in the comparative example, and the micro LED 12 is easily peeled from the sapphire substrate 11 It can be done.

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Abstract

本発明は、サファイア基板１１と、サファイア基板の一方の面に形成されたマイクロＬＥＤ１２とを含む積層体１に対して、サファイア基板の他方の面からパルス発振によるレーザ光を照射し、各々のマイクロＬＥＤをサファイア基板から剥離させるレーザリフトオフによる加工方法であって、積層体の外部からの作用によりサファイア基板の反りを押し付けて該サファイア基板を平坦化する工程と、サファイア基板が平坦化された状態で、ステージ９１上に載置された積層体と、レーザ光を照射する光学系６とを相対的に移動させながら、サファイア基板とマイクロＬＥＤとの境界部に焦点位置が合うようにレーザ光を前記他方の面から照射して、各々のマイクロＬＥＤをサファイア基板から剥離させる工程とを実行する。これにより、サファイア基板の反りの問題が生じても、マイクロＬＥＤをサファイア基板から良好に剥離させるレーザリフトオフによる加工方法を提供できる。

Description

レーザリフトオフによる加工方法及び平坦化治具
　本発明は、マイクロＬＥＤ（Light Emitting Diode）を画素としたフラットディスプレイの製造工程において、サファイア基板上に形成されたマイクロＬＥＤに対し、レーザリフトオフにより、マイクロＬＥＤをサファイア基板から剥離させる加工方法に関し、特にサファイア基板に反りが発生しても、その反りに起因するサファイア基板の平面度を改善して、マイクロＬＥＤをサファイア基板から剥離し得るようにするレーザリフトオフによる加工方法及び平坦化治具に係るものである。
　従来から、サファイア基板上に発光半導体層を含む半導体積層体を積層させた後に、レーザ照射によりサファイア基板と半導体積層体との境界部で剥離を生じさせるレーザリフトオフを行なうことで、サファイア基板を除去する方法が知られている。但し、サファイア基板に反りが発生すると、レーザ光の焦点位置が合わなくなり、レーザリフトオフによるサファイア基板の除去が困難になるという問題がある（例えば、特許文献１参照）。
　そこで、特許文献１では、サファイア基板の反りを半導体の構造で抑止させるため、例えば、発光半導体層を含む半導体積層体と、該半導体積層体上に形成された１層以上の金属層よりなる第１の金属積層体と、支持基板と、該支持基板上に形成された１層以上の金属層よりなる第２の金属積層体とを具備する光半導体装置が提案されている。
特開２０１１－４４４７７号公報
　しかし、上記のような半導体の構造を採用すると、半導体の構造が複雑になり、その分、余計な製造工程が必要になる。ここで、例えば、１個のＬＥＤのサイズが１ｍｍ未満（ミクロンオーダ）の微小なマイクロＬＥＤを画素としたフラットディスプレイの製造工程においては、サファイア基板の反りを特許文献１のような半導体の構造で抑止させることは、マイクロＬＥＤの構造上の観点から困難である。
　そこで、本発明は、このような問題点に対処し、サファイア基板の反りの問題が生じても、半導体の構造によってその反りを抑止させることなく、マイクロＬＥＤをサファイア基板から良好に剥離させるレーザリフトオフによる加工方法及びそのレーザリフトオフに使用する平坦化治具を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明のレーザリフトオフによる加工方法は、剥離用の円盤形状のサファイア基板と、上記サファイア基板の一方の面に形成された複数のマイクロＬＥＤとを含む積層体に対して、上記サファイア基板の他方の面からパルス発振によるレーザ光を照射し、各々の上記マイクロＬＥＤを上記サファイア基板から剥離させるレーザリフトオフによる加工方法であって、上記積層体の外部からの作用により上記サファイア基板の反りを押し付けて該サファイア基板を平坦化する工程と、上記サファイア基板が平坦化された状態で、水平面内を移動させる搬送機構のステージ上に載置された上記積層体と、上記レーザ光を照射する光学系とを相対的に移動させながら、上記サファイア基板と上記マイクロＬＥＤとの境界部に焦点位置が合うように上記レーザ光を上記他方の面から照射して、各々の上記マイクロＬＥＤを上記サファイア基板から剥離させる工程と、を実行する。
　また、上記目的を達成するために、本発明の平坦化治具は、剥離用の円盤形状のサファイア基板と、上記サファイア基板の一方の面に形成された複数のマイクロＬＥＤとを含む積層体に対して、上記サファイア基板の他方の面からパルス発振によるレーザ光を照射し、各々の上記マイクロＬＥＤを上記サファイア基板から剥離させるレーザリフトオフによる加工方法に使用される、上記サファイア基板の反りを押し付けて該サファイア基板を平坦化する平坦化治具であって、上記サファイア基板の直径よりも大きい直径を有するリング部材と、上記リング部材の上端部周縁から径方向内側に突出する平坦な面を有する内環部と、上記リング部材の下端部周縁から径方向外側に突出する平坦な面を有する外環部と、を備える。
　本発明のレーザリフトオフによる加工方法によれば、外部からの作用により上記サファイア基板の反りを押し付けて、該サファイア基板を平坦化するので、レーザ光の焦点位置が一定になり、サファイア基板の反りの問題を半導体の構造によって抑止することなく、良好にレーザリフトオフを行なうことができる。
　また、本発明の平坦化治具は、本発明のレーザリフトオフによる加工方法のサファイア基板を平坦化する工程に用いることにより、上記サファイア基板の反りを押し付けてそのサファイア基板を平坦化することができる。
第１実施形態におけるレーザリフトオフによる加工方法に使用するレーザリフトオフ装置の構成図である。 図１に示すコンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態における積層体の一例を示す平面図である。 図３のＡ－Ａ線断面図である。 レーザリフトオフによる加工方法の流れ図である。 第１実施形態における積層体の位置決めを説明する図である。 第１実施形態における平坦化処理の時系列の変化を説明する図である。 第１実施形態における平坦化処理が終了した状態を説明する図である。 第２実施形態における積層体の位置決めを説明する図である。 第２実施形態における平坦化処理の時系列の変化を説明する図である。 第２実施形態における平坦化処理が終了した状態を説明する図である。 第３実施形態における平坦化処理の時系列の変化を説明する図である。 第４実施形態における平坦化処理の時系列の変化を説明する図である。 第５実施形態における平坦化処理及びレーザリフトオフの時系列の変化を説明する図である。 第５実施形態の変形例を説明する図である。 比較例を説明する図である。
　以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、説明をわかりやすくするため、初めに、本発明におけるレーザリフトオフによる加工方法に使用するレーザリフトオフ装置の装置構成例について説明をする。
　図１は、第１実施形態におけるレーザリフトオフによる加工方法に使用するレーザリフトオフ装置の構成図である。レーザリフトオフ装置１００は、剥離用のサファイア基板１１と、サファイア基板１１の一方の面に形成された複数のマイクロＬＥＤ１２とを含む積層体１に対して、サファイア基板１１の他方の面からパルス発振によるレーザ光を照射し、各々の上記マイクロＬＥＤ１２をサファイア基板１１から剥離させるレーザリフトオフによる加工を行なうものである。レーザリフトオフ装置１００は、レーザ装置２、均一光学系３、ミラー４、投影マスク５、縮小光学系６、平坦化治具７、昇降機構８、ステージ制御機構９及びコンピュータ１０を備える。
　レーザ装置２は、レーザ発振によるパルスのレーザ光Ｌを射出するものであって、レーザヘッド２１と、レーザ電源制御部２２とを備える。レーザ装置２は、例えば、パルス幅をピコ秒レベルまで短パルス化したレーザであって、波長が深紫外領域の２６６ｎｍ（第４高調波）のＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザを用いてレーザ光Ｌを射出する。ここで、レーザ光Ｌの加工エネルギー密度は、例えば、２００ｍＪ／ｃｍ２以上であって、レーザアブレーションの汚染等による影響が発生しない程度に設定される。なお、第１実施形態において、レーザリフトオフを良好に行なうには、実験結果から波長が３００ｎｍを超えないことが望ましい。そのため、第１実施形態では、例えば、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザを採用してもよい。
　レーザヘッド２１は、例えばランプ励起型のＹＡＧレーザ装置である。レーザ電源制御部２２は、レーザ電源（図示省略）を制御し、コンピュータ１０からの制御信号を受信することにより、レーザ出力値を設定してレーザヘッド２１に対して電力を供給する。レーザ装置２は、パルスジェネレータ（図示省略）からトリガ信号を受信することで、レーザヘッド２１からレーザ光Ｌ（レーザパルス）を射出可能な構成になっている。このレーザ光Ｌは、レーザビームとして作用する。
　均一光学系３は、主に、レーザビームを均一な強度分布にするものであって、例えば、ビーム拡大レンズ３１、ホモジナイザレンズ３２と、コンデンサレンズ３３等の光学素子を備える。ビーム拡大レンズ３１は、レーザビームを拡大するものである。ホモジナイザレンズ３２は、レーザビームのビームプロファイルを制御する光学素子であって、ビームの中心の強度が高いガウシアン分布のビームプロファイルを均一な光強度分布のビームプロファイルに変換するものである。コンデンサレンズ３３は、例えば、ホモジナイザレンズ３２を透過したレーザ光Ｌを、サファイア基板１１の予め定められた領域に照射できるようにビームの断面を矩形に整形するものである。
　コンデンサレンズ３３を透過したレーザ光Ｌは、ミラー４により、光路を変更し、投影マスク５に入射する。投影マスク５は、レーザビームを予め定めた形状にするスリットである。そして、投影マスク５の透光領域を通過したレーザ光Ｌは、縮小光学系６を介して、縮小投影されてサファイア基板１１の照射領域に導かれる。
　縮小光学系６は、投影マスク５を透過したレーザ光Ｌを積層体１の加工面に縮小投影するものであって、顕微鏡６１、対物レンズ６２を備える。縮小光学系６は、レーザ光Ｌを照射する光学系の一例である。第１実施形態では、一例として、平坦化する前のサファイア基板１１の平面度（ΔＺ）が１００μｍ（マイクロメートル）であった場合、平面度（ΔＺ）≦２０μｍ（±１０μｍ以下）にすることが望ましい。この場合、縮小光学系６は、平面度（ΔＺ）≦２０ｕｍ（±１０μｍ以下）で焦点位置を合わせるため、０．０２倍の縮小投影になるように設定されている。つまり、第１実施形態では、平坦化する前のサファイア基板１１の平面度に応じて、縮小投影する倍率を適宜変更することができる。
　平坦化治具７は、サファイア基板１１の反りを外部からの作用により押し付けて、該サファイア基板１１を平坦化するものである。ここで、外部からの作用は、例えば、圧力である。この圧力は、サファイア基板１１を平坦化する程度の圧力であって、マイクロＬＥＤ１２自体には影響を及ぼさない。詳細については、図７～図１３等を用いて後述する。昇降機構８は、平坦化治具７や石英ガラスの基板をｚ軸方向（図１参照）に昇降させるものである。石英ガラスは、透過部材の一例である。この透過部材は、深紫外領域のレーザ光を透過させるものである。昇降機構８は、昇降制御部（図示省略）を備え、制御部１０ａからの制御信号に基づいて、昇降制御部により、平坦化治具７や石英ガラスの基板をｚ軸方向に昇降させる。
　ステージ制御機構９は、積層体１を水平面内で移動させるものであって、具体的には、積層体１の搬送や位置決めをするステージ９１を制御する。ステージ制御機構９は、搬送機構の一例である。ステージ９１は、例えば、ステージの面内方向の位置及び姿勢決め制御を可能とするＸＹθステージである。ここで、ステージ制御機構９は、ステージ制御部（図示省略）を備え、コンピュータ１０からの制御信号に基づいて、ステージ制御部により、ステージ９１上に載置された積層体１の搬送や位置決めをする。なお、ステージ制御機構９は、公知の搬送手段及び位置決め手段を適用することができる。
　図２は、図１に示すコンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。コンピュータ１０は、レーザリフトオフ装置１００を制御するものであって、制御部１０ａ、ストレージ１０ｂ、メモリ１０ｃ、入力装置１０ｄ、通信インターフェース１０ｅ、表示装置１０ｆ及びバス１０ｇを備える。制御部１０ａ、ストレージ１０ｂ、メモリ１０ｃ、入力装置１０ｄ、通信インターフェース１０ｅ及び表示装置１０ｆは、バス１０ｇを介して、互いに接続されている。なお、コンピュータ１０は、レーザ装置２、昇降機構８及びステージ制御機構９に例えば制御信号を送信するため、通信回線により接続されている。
　制御部１０ａは、例えばプロセッサの機能を有し、コンピュータ１０の制御を実行するものである。また、ストレージ１０ｂは、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置であり、プログラムや各種データが格納される。
　メモリ１０ｃは、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置であり、例えば、制御部１０ａで実行されるプログラムがロードされる。入力装置１０ｄは、例えば、キーボード方式又はタッチパネル方式の入力デバイスである。通信インターフェース１０ｅは、例えば、データ通信を行なうための通信インターフェースを具備する。表示装置１０ｆは、例えば、液晶モニタであって、制御部１０ａの指示に応じて、操作用のメニュー画面や出力結果を表示する。
　また、コンピュータ１０は、制御部１０ａ、ストレージ１０ｂ及びメモリ１０ｃ等のハードウェアと、プログラムとが協働することにより、各種機能を実現する。このプログラムには、レーザリフトオフによる加工方法を実行するための制御プログラムが含まれる。
　この制御プログラムは、積層体１の外部からの作用によりサファイア基板１１の反りを押し付けて該サファイア基板１１を平坦化するステップと、サファイア基板１１が平坦化された状態で、水平面内を移動させるステージ制御機構９のステージ９１上に載置された積層体１と、レーザ光Ｌを照射する縮小光学系６とを相対的に移動させながら、サファイア基板１１とマイクロＬＥＤ１２との境界部に焦点位置が合うようにレーザ光Ｌをサファイア基板１１の他方の面から照射して、各々のマイクロＬＥＤ１２をサファイア基板１１から剥離させるステップと、を含む処理をコンピュータ１０に実行させるものである。制御部１０ａは、この制御プログラムに従って、レーザ装置２、昇降機構８及びステージ制御機構９を統合して制御する。
　図３は、第１実施形態における積層体の一例を示す平面図である。積層体１は、サファイア基板１１の一方の面に形成された複数のマイクロＬＥＤ１２を含む。なお、サファイア基板１１は、円盤形状に形成されており、直径は例えば２～８インチの何れであってもよい。なお、円盤形状については、一部がカットされた形状も含まれることとする。サファイア基板１１の実際の厚みは、一例として０．２ｍｍである。また、マイクロＬＥＤ１２の実際のサイズは、一例として、１５μｍ（横）×３０μｍ（縦）で、厚みが６μｍである。
　図４は、図３のＡ－Ａ線断面図である。但し、説明の便宜上、サファイア基板１１の反りが発生していない状態を例示している。積層体１は、サファイア基板１１とマイクロＬＥＤ１２との間に、境界部１３を有する。この境界部１３は、レーザリフトオフ用の剥離層であって、この剥離層にレーザの焦点位置を合わせることで、レーザアブレーションにより、例えば窒素ガスが発生する。そして、レーザリフトオフでは、その窒素ガスの圧力で、各々のマイクロＬＥＤ１２をサファイア基板１１から剥離させることができる。ここで、剥離層は、犠牲層とも称される。なお、レーザリフトオフの技術自体は、公知であるので、詳細な説明は省略する。以下の説明では、説明の便宜上、境界部１３の図示は省略する。サファイア基板１１は、一方の面とその裏面側に位置する他方の面とを有している。以下の説明において、サファイア基板１１は、図４において、マイクロＬＥＤ１２が形成される側の一方の面を上面とし、レーザ光Ｌが照射される側の他方の面を下面とする。
　次に、このように構成されたレーザリフトオフ装置１００の動作及びレーザリフトオフによる加工方法について説明する。レーザリフトオフによる加工方法は、マイクロＬＥＤのフラットディスプレイの製造工程の一部に組み込まれている。
　図５は、第１実施形態におけるレーザリフトオフによる加工方法の流れ図である。先ず、図１に示すレーザリフトオフ装置１００の電源がオンされ、レーザ照射可能なレディ状態に移行した後、制御部１０ａが、入力装置１０ｄを介して作業者からレーザリフトオフによる加工方法の動作開始を示す指示入力を受け付ける。すると、制御部１０ａは、レーザリフトオフによる加工方法を実行するための制御プログラムに基づいて、図５に示す流れ図の処理を開始する。
　工程Ｓ１０１において、制御部１０ａは、積層体１の位置決めを行なう。具体的には、先ず、制御部１０ａがステージ制御機構９に対してレーザ光Ｌを照射する加工位置に位置決めする制御信号を送信する。すると、その制御信号を受信したステージ制御機構９は、積層体１を加工位置に位置決めする。
　図６は、積層体１の位置決めを説明する図である。図６（ａ）は、位置決めされた積層体１の平面図を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ線断面図及びレーザ照射を開始する加工位置と縮小光学系６との位置関係を説明する図である。ここで、サファイア基板１１の上面に形成されたマイクロＬＥＤ１２は、上部が粘着性のフィルム材１４に粘着されている。つまり、複数のマイクロＬＥＤ１２は、フィルム材１４を介してステージ９１上に載置される。これは、レーザリフトオフにより、各々のマイクロＬＥＤ１２をサファイア基板１１から剥離させたときに飛散させないようにするためであり、また、レーザリフトオフの次の製造工程で、必要に応じてフィルム材１４を反転させて、マイクロＬＥＤ１２を転写するためである。ステージ制御機構９は、位置決めが完了したことを示す信号を制御部１０ａに送信する。すると、制御部１０ａにより、工程Ｓ１０２に移行する。
　工程Ｓ１０２において、制御部１０ａは、サファイア基板１１の平坦化処理を行なう。
　図７は、第１実施形態における平坦化処理の時系列の変化を説明する図であり、図８は、平坦化処理が終了した状態を説明する図である。図７では、この時系列の変化を３段階（図７（ａ）～（ｃ））で例示している。図８（ａ）は、図１に示す縮小光学系６側から鉛直下向きに見た平坦化治具７、石英ガラスＧ１及びサファイア基板１１を含めた平面図を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ－Ａ線断面図を示している。なお、説明の便宜上、ステージ９１については、以下の説明において、ステージ９１の水平面のみ図示している。
　制御部１０ａは、昇降機構８に平坦化処理の実行を指示する制御信号を送信する。すると、その制御信号を受信した昇降機構８は、積層体１に対して、レーザ光Ｌを透過させる石英ガラスＧ１を下降させてサファイア基板１１の下面側の面上に当接させる（図７（ａ）参照）。続いて、昇降機構８は、石英ガラスＧ１の周縁部を押圧する平坦化治具７を下降させる（図７（ｂ）参照）。
　ここで、平坦化治具７は、本発明のレーザリフトオフによる加工方法に使用されるものであって、サファイア基板１１の反りを押し付けて該サファイア基板１１を平坦化するものである。詳細には、この平坦化治具７は、サファイア基板１１の直径よりも大きい直径を有するリング部材７ａと、内環部７ｂと、外環部７ｃとを備える。内環部７ｂは、リング部材７ａの上端部周縁から径方向内側に突出する平坦な面を有する。外環部７ｃは、リング部材７ａの下端部周縁から径方向外側に突出する平坦な面を有する。
　昇降機構８が平坦化治具７を下降させることにより、平坦化治具７は、石英ガラスＧ１の周縁部を押圧することで、サファイア基板１１の反りを押し付けて、そのサファイア基板１１を平坦化する（図７（ｃ）、参照）。したがって、平坦化治具７を用いることにより、容易にサファイア基板１１を平坦化することができる。なお、平坦化治具７は、例えば磁性を有する金属であって、ステージ９１上で磁力による吸着固定がなされる。これにより、積層体１の位置ずれを防ぐことができる。但し、第１実施形態では、磁力による吸着固定に限られず、エアー吸引によって、平坦化治具７を吸着固定する構成にしてもよい。昇降機構８は、平坦化処理が完了したことを示す信号を制御部１０ａに送信する。すると、制御部１０ａにより、工程Ｓ１０３に移行する。
　工程Ｓ１０３において、制御部１０ａは、レーザリフトオフを実行する。具体的には、制御部１０ａは、レーザ装置２及びステージ制御機構９にレーザリフトオフの実行を指示する制御信号を送信する。これにより、ステージ９１上に載置された積層体１と、レーザ光Ｌを照射する縮小光学系６とを相対的に移動させながら、レーザ装置２は、サファイア基板１１とマイクロＬＥＤ１２との境界部に焦点位置が合うようにレーザ光Ｌを、サファイア基板１１の下面側から照射して、図３に示す各々のマイクロＬＥＤ１２をサファイア基板１１から剥離させる。ここで、積層体１とレーザ光Ｌを照射する縮小光学系６とを相対的に移動させるとは、例えば、縮小光学系６を固定し、制御部１０ａが、ステージ制御機構９を介して、ステージ９１上に載置された積層体１を予め定められた経路に従って水平面内で移動させる。制御部１０ａは、全てのマイクロＬＥＤ１２をサファイア基板１１から剥離させると、図５に示す流れ図を終了させる。
　以上より、第１実施形態によるレーザリフトオフによる加工方法によれば、サファイア基板１１の反りの問題が生じても、積層体１の外部からの作用によりサファイア基板１１の反りを押し付けて、該サファイア基板１１を平坦化するので、レーザ光Ｌの焦点位置が一定になり、良好にレーザリフトオフに行なうことができる。また、第１実施形態では、レーザリフトオフに使用する平坦化治具７を提供することができる。なお、第１実施形態では、各々のマイクロＬＥＤ１２に個別にレーザ照射をする構成にしたが、ラインビーム等により、１度に複数のマイクロＬＥＤ１２にレーザ照射する構成にしてもよい。
　次に、第２～第５実施形態について順を追って説明する。なお、第２～第５実施形態では、第１実施形態と同様にして、図１に示すレーザリフトオフ装置１００を用いることとし、他の実施形態との相違点について主に詳述する。先ず、第２実施形態では、フィルム材１４を押さえつけるサポート材７４を使用することを特徴とする。このサポート材は、例えば、磁性を有する金属である。また、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
　図９は、第２実施形態における積層体の位置決めを説明する図である。図９（ａ）は、位置決めされた積層体１の平面図を示している。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ－Ａ線断面図及びレーザ照射を開始する加工位置と縮小光学系６との位置関係を説明する図である。サポート材７４は、リング状の部材であって、フィルム材１４に載置された積層体１の周辺領域において、そのフィルム材１４を押さえつけるものである。
　図１０は、第２実施形態における平坦化処理の時系列の変化を説明する図である。図１１は、第２実施形態における平坦化処理が終了した状態を説明する図である。図１０では、図７と同様、時系列の変化を３段階（図１０（ａ）～（ｃ））で例示している。
　図１１に示す平坦化治具７１は、図７に示す平坦化治具７と同様の構成である。図１１（ａ）は、図１に示す縮小光学系６側から鉛直下向きに見た平坦化治具７１、石英ガラスＧ１及び石英ガラスＧ２を含めた平面図を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ－Ａ線断面図を示している。第２実施形態では、直径の異なる２種類の石英ガラスＧ１、Ｇ２を採用している。詳細には、第２実施形態で用いる透過部材は、サファイア基板１１の直径よりも大きい直径を有する円盤形状の石英ガラスＧ１と、サファイア基板１１の直径と略同一の直径を有する円盤形状の石英ガラスＧ２とが組み合わされて成るものである。
　第２実施形態では、石英ガラスＧ２をサファイア基板１１の下面側の面上に当接させた後（図１０（ａ）参照）、石英ガラスＧ１の周縁部を押圧する平坦化治具７１を下降させて、平坦化治具７１が石英ガラスＧ１及びＧ２を介してサファイア基板１１の反りを押し付けることで（図１０（ｂ）参照）、サファイア基板１１を平坦化する（図１０（ｃ）参照）。これにより、第２実施形態では、レーザ光Ｌの焦点位置が一定になり、良好にレーザリフトオフに行なうことができる。なお、石英ガラスＧ１及びＧ２の２枚のガラスを組み合わせるのではなく、最初から一体形成して成る石英ガラスも当然のことながら、透過部材に含まれる。また、第２実施形態では、第１実施形態と比較して、サポート材７４を用いることにより、レーザリフトオフ後に、フィルム材１４の端が捲くれ上がるのを防ぐことができる。
　次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第２実施形態と比較してさらに、平坦化治具にクッション材が設けられていることを特徴とする。
　図１２は、第３実施形態における平坦化処理の時系列の変化を説明する図である。なお、第３実施形態における平坦化処理が終了した状態を説明する図は、クッション材の有無の差異であり、図１に示す縮小光学系６側から鉛直下向きに見た場合、図１１と同様であるので、図示することを省略する。図１２に示す通り、平坦化治具７２は、サファイア基板１１の直径よりも大きい直径を有するリング部材７２ａと、内環部７２ｂと、外環部７２ｃとを備え、内環部７２ｂの下面にリング状のクッション材７５が設けられていることを特徴とする。このクッション材７５は、バネ、弾力性のあるゴムや樹脂等の弾性体の何れかの部材で構成されている。
　第３実施形態では、制御部１０ａは、図１に示す昇降機構８に平坦化処理の実行を指示する制御信号を送信する。すると、その制御信号を受信した昇降機構８は、石英ガラスＧ２を下降させてサファイア基板１１の下面と当接させる。続いて、昇降機構８は、石英ガラスＧ１を下降させて石英ガラスＧ２と当接させる（図１２（ａ）参照）。続いて、昇降機構８は、平坦化治具７２を下降させ、クッション材７５を介して石英ガラスＧ１の周縁部を押圧する（図１２（ｂ）参照）。そして、昇降機構８は、最終的にサファイア基板１１を平坦化する（図１２（ｃ）参照）。以上より、クッション材７５を介して押圧することで、余計な力を吸収することができる。第３実施形態においても、サファイア基板１１を平坦化するので、レーザ光Ｌの焦点位置が一定になり、良好にレーザリフトオフに行なうことができる。
　次に、第４実施形態について説明する。図１３は、第４実施形態における平坦化処理の時系列の変化を説明する図である。第４実施形態では、サファイア基板１１を平坦化する工程は、積層体１に対して、レーザ光Ｌを透過させる石英ガラスＧ１、Ｇ２と、石英ガラスＧ１の周縁部を押圧する平坦化治具７３と、が一体化されている押圧部材７６を下降させて、石英ガラスＧ２をサファイア基板１１の下面上に当接させてサファイア基板１１の反りを押し付けることを特徴とする。平坦化治具７３は、サファイア基板１１の直径よりも大きい直径を有するリング部材７３ａと、内環部７３ｂと、外環部７３ｃとを備え、石英ガラスＧ１の周縁部の上面が内環部７３ｂの下面に固定されている。これにより、昇降機構８は、１回の下降動作でサファイア基板１１の反りを押し付けることができる。さらに、第４実施形態では、石英ガラスＧ１の周縁部の下面にリング状のクッション材７５が設けられていることを特徴とする。
　第４実施形態において、制御部１０ａは、図１に示す昇降機構８に平坦化処理の実行を指示する制御信号を送信する。すると、その制御信号を受信した昇降機構８は、押圧部材７６を下降させて（図１３（ａ）参照）、石英ガラスＧ２をサファイア基板１１の下面と当接させる（図１３（ｂ）参照）。続いて、昇降機構８は、押圧部材７６をさらに下降させ、その押圧部材７６がクッション材７５を介して石英ガラスＧ１の周縁部を押圧することで、石英ガラスＧ２がサファイア基板１１の反りを押し付ける。そして、押圧部材７６は、最終的にサファイア基板１１を平坦化する（図１３（ｃ）参照）。また、第４実施形態では、クッション材７５を介して押圧することで、余計な力を吸収することができる。そして、第４実施形態では、レーザ光Ｌの焦点位置が一定になり、良好にレーザリフトオフに行なうことができる。
　次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態では、外部からの作用によりサファイア基板１１の反りを平坦化した後、石英ガラス等の透過部材に積層体１を接着して一体化し、レーザリフトオフを行なうことを特徴とする。すなわち、第５実施形態において、サファイア基板１１を平坦化する工程は、レーザ光Ｌを透過させる透過部材を下降させてサファイア基板１１の下面上に当接させて押圧することにより反りを押し付けて、サファイア基板１１を平坦化した後に、サファイア基板１１の周縁部を接着剤で透過部材に固定させる。
　図１４は、第５実施形態における平坦化処理及びレーザリフトオフの時系列の変化を説明する図である。第５実施形態において、サファイア基板１１の上面に形成されたマイクロＬＥＤ１２は、上部がフィルム材１４に粘着されている。昇降機構８は、制御部１０ａの指示により、反りを有するサファイア基板１１の下面側に当接するように石英ガラスＧ１を下降させる（図１４（ａ）参照）。
　続いて、昇降機構８は、石英ガラスＧ１をサファイア基板１１の下面側に当接させた後、その石英ガラスＧ１を積層体１に押圧することで、積層体１のサファイア基板１１が平坦化される。第５実施形態では、サファイア基板１１の周縁を固着部材７７により石英ガラスＧ１に接着させる機構（図示省略）をさらに備える。固着部材７７は、例えば接着剤である。これにより、石英ガラスＧ１と積層体１とは一体化される（図１４（ｂ）参照）。つまり、石英ガラスＧ１及び固着部材７７は、平面度を保持する平坦化治具７８として機能する。
　続いて、第５実施形態では、積層体１がステージ９１上で吸着固定され、縮小光学系６の直下に加工開始位置が設定されるように位置決めした後、レーザリフトオフを実行し（図１４（ｃ）参照）、各々のマイクロＬＥＤ１２をサファイア基板１１から剥離させる（図１４（ｄ）参照）。
　以上より、第５実施形態においても、サファイア基板１１を平坦化した状態でレーザ光Ｌを照射するので、レーザ光Ｌの焦点位置が一定になり、良好にレーザリフトオフを行なうことができる。
　次に、第５実施形態の変形例について説明する。図１５は、第５実施形態の変形例を説明する図である。この変形例では、図１４（ａ）、（ｂ）に示す平坦化処理を、ステージ９１上ではなく、別の場所で行なう（図１５（ａ）、（ｂ）参照）。そして、フィルム材１４が粘着されている積層体１と平坦化治具７８とが一体化した形成体１ａをステージ９１に搬送してもよい。つまり、形成体１ａを予め用意する構成にしてもよい。このような構成にしても、この変形例では、サファイア基板１１を平坦化した状態でレーザ光Ｌを照射できるので、レーザ光Ｌの焦点位置が一定になり、良好にレーザリフトオフを行なうことができる。
　次に、比較例について説明する。図１６は、比較例を説明する図である。比較例では、サファイア基板１１の反り（ΔＺ）がある状態で、レーザリフトオフを行なう。ここで、平面度の悪いサファイア基板１１（例えば、平面度（ΔＺ）が１００μｍ）に対してレーザ光Ｌを照射すると、サファイア基板１１とマイクロＬＥＤ１２の境界部を加工することができないため、レーザの焦点深度又は基板の高さを制御し、一定の加工距離を保つ必要がある。図１６では、サファイア基板１１と縮小光学系６との位置関係をサファイア基板１１の反りに応じて示している。例えば、サファイア基板１１にΔＺの反りがある場合、レーザ照射位置を合わせるために、レーザ光Ｌの焦点位置をΔＺ分だけ補正して合うようにしながら加工する必要がある。
　これに対し、上述した実施形態では、比較例のようなレーザ光Ｌに対してサファイア基板１１の高さ調整（制御）を行なわずに加工が可能となり、容易にマイクロＬＥＤ１２をサファイア基板１１から剥離させることができる。
　１…積層体
　２…レーザ装置
　６…縮小光学系
　７…平坦化治具
　８…昇降機構
　９…ステージ制御機構
　１０…コンピュータ
　１０ａ…制御部
　１１…サファイア基板
　１２…マイクロＬＥＤ
　１３…境界部
　７１、７２、７３、７８…平坦化治具
　７５…クッション材
　７６…押圧部材
　７７…固着部材
　１００…レーザリフトオフ装置

Claims (8)

  1. 　剥離用の円盤形状のサファイア基板と、前記サファイア基板の一方の面に形成された複数のマイクロＬＥＤとを含む積層体に対して、前記サファイア基板の他方の面からパルス発振によるレーザ光を照射し、各々の前記マイクロＬＥＤを前記サファイア基板から剥離させるレーザリフトオフによる加工方法であって、
    　前記積層体の外部からの作用により前記サファイア基板の反りを押し付けて該サファイア基板を平坦化する工程と、
    　前記サファイア基板が平坦化された状態で、水平面内を移動させる搬送機構のステージ上に載置された前記積層体と、前記レーザ光を照射する光学系とを相対的に移動させながら、前記サファイア基板と前記マイクロＬＥＤとの境界部に焦点位置が合うように前記レーザ光を前記他方の面から照射して、各々の前記マイクロＬＥＤを前記サファイア基板から剥離させる工程と、
    　を実行することを特徴とするレーザリフトオフによる加工方法。
  2. 　前記サファイア基板を平坦化する工程は、前記積層体に対して、前記レーザ光を透過させる透過部材を下降させて前記サファイア基板の他方の面上に当接させた後、前記透過部材の周縁部を押圧する平坦化治具を下降させて、前記透過部材を介して前記サファイア基板の反りを押し付けることを特徴とする請求項１に記載のレーザリフトオフによる加工方法。
  3. 　前記サファイア基板を平坦化する工程は、前記積層体に対して、前記レーザ光を透過させる透過部材と前記透過部材の周縁部を押圧する平坦化治具が一体化されている押圧部材を下降させて、前記透過部材を前記サファイア基板の他方の面上に当接させて前記サファイア基板の反りを押し付けることを特徴とする請求項１に記載のレーザリフトオフによる加工方法。
  4. 　前記サファイア基板を平坦化する工程は、前記レーザ光を透過させる透過部材を下降させ、前記サファイア基板の他方の面上に当接させて押圧することにより前記反りを押し付けて、前記サファイア基板を平坦化した後に、前記サファイア基板の周縁部を接着剤で前記透過部材に固定させることを特徴とする請求項１に記載のレーザリフトオフによる加工方法。
  5. 　剥離用の円盤形状のサファイア基板と、前記サファイア基板の一方の面に形成された複数のマイクロＬＥＤとを含む積層体に対して、前記サファイア基板の他方の面からパルス発振によるレーザ光を照射し、各々の前記マイクロＬＥＤを前記サファイア基板から剥離させるレーザリフトオフによる加工方法に使用される、前記サファイア基板の反りを押し付けて該サファイア基板を平坦化する平坦化治具であって、
    　前記サファイア基板の直径よりも大きい直径を有するリング部材と、
    　前記リング部材の上端部周縁から径方向内側に突出する平坦な面を有する内環部と、
    　前記リング部材の下端部周縁から径方向外側に突出する平坦な面を有する外環部と、
    　を備えることを特徴とする、平坦化治具。
  6. 　前記内環部の下面にリング状のクッション材が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の平坦化治具。
  7. 　前記内環部の下面側に前記レーザ光を透過させる円盤形状の透過部材をさらに備え、
    　前記透過部材の周縁部の上面が前記内環部の下面に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の平坦化治具。
  8. 　前記透過部材の周縁部の下面にリング状のクッション材が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の平坦化治具。
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