激光剥离装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过对由两个部件构成的工件照射激光从而使一个部件从另一个部件剥掉的激光剥离(laser lift-off)的技术，更具体地讲，涉及能够在半导体发光元件的制造工艺中适当地使用的激光剥离的技术。
【背景技术】
[0002]在LED或半导体激光等的半导体发光元件的制造工艺中，有时使用具有透光性及良好的绝缘性的蓝宝石基板，在蓝宝石基板上通过结晶成长等形成材料层。最终不再需要蓝宝石基板的情况较多，从使光的取出效率提高或使导通构造变紧凑的观点看，较多进行使蓝宝石基板从材料层剥掉而去除的剥离工序。在蓝宝石基板的剥离中，由于需要不给作为基底的材料层带来损伤而进行，所以采用通过激光照射的剥离(激光剥离，LLO)的技术。
[0003]在专利文献I中，公开了进行这样的激光剥离的装置(激光剥离装置)的一例。图9是这样的以往例的激光剥离装置的正面概略图。以往例的激光剥起(laser lift)装置具备激光源1、将工件W保持在来自激光源I的激光的照射位置的台(以下称作工件台)4、将来自激光源I的激光向对于工件台4设定的照射位置引导的激光光学系统20等。
[0004]激光光学系统20为了对工件W以希望的图案照射激光，包括避光框21和投影透镜2。投影透镜2是对工件W投影避光框21的图案的。
[0005]在专利文献I中，公开了在例如由氮化镓(GaN)类半导体形成的半导体发光元件的制造工艺中进行激光剥离的技术。在该工艺中，如图9所示，由蓝宝石基板SI和形成在蓝宝石基板SI上的材料层M构成的为工件W。所谓材料层，是形成发光作用或参与发光的半导体层，如果是GaN类，则由P — GaN层、η — GaN层及夹在它们之间的活性层(发光层)等构成。
[0006]图10是表示包括以往的激光剥离工序的工艺的概略的图。在图10中，如果同样以GaN类半导体发光元件的制造工艺为例，则首先在蓝宝石基板SI上形成包括GaN层在内的材料层M及电极(未图示)等(图10中(I))。接着，在其上覆盖并接合支撑基板S2(图10中(2))。接着，将整体翻过来，在使蓝宝石基板SI为上侧的状态下照射激光L (图10中
(3))。一边使工件移动一边依次照射激光L，将激光L对蓝宝石基板SI和材料层M的界面的整面照射。通过激光L的照射，在界面处，材料层M的GaN分解。通过GaN的分解，产生氮气，并在材料层M的表面上形成较薄的Ga层。
[0007]在激光照射后，将工件W加热到30°C左右而使Ga层熔化，使蓝宝石基板SI从材料层M剥掉而拉离(图10中(4))。另外，如图10所示，在以往例的激光剥离中，由蓝宝石基板SI和材料层M构成的是工件。
[0008]在激光剥离工序之后，进行切断工序。切断工序将由材料层M和支撑基板S2构成的工件切断而成为片(chip)状。然后，在组装工序中进行包装，成为最终的制品。
[0009]专利文献1:特开2012 - 191112号公报
[0010]如周知那样，LED或半导体激光等的半导体发光元件的芯片尺寸从几百ym左右到几mm左右有各种各样，但都是微小的。在制造这样的微小的芯片尺寸的发光元件的情况下，通常在比较大的基板上制出元件构造后，进行切断(切割)工序，得到各个芯片。
[0011]如上述那样，以往的激光剥离工序被作为比切断工序靠前的工序实施，例如对包括直径100?200mm的大小的蓝宝石基板在内的工件进行剥离。但是，因为工艺上的方便，有在切断工序后进行激光剥起工序的情况。根据发明者的研宄可知，如果在切断工序后进行激光剥起工序，则会发生不能预测到的新的问题。以下，对于这一点参照图11及图12进行说明。图11及图12是表示以往例的激光剥起装置的问题的正视图。
[0012]在进行切断工序后进行剥离工序的情况下，工件为芯片本身。即，对各个芯片状的工件(以下称作芯片状工件)W进行剥离。各芯片状工件W被粘贴在支撑基板S2上而向装置投入。并且，对各芯片状工件W照射激光，分别将蓝宝石基板SI从材料层M剥掉而除去。
[0013]根据发明者的研宄可知，如果对芯片状工件W照射激光而进行剥离，则会发生在对切断前的工件照射激光进行剥离的情况下意想不到的问题。
[0014]在对芯片状工件W照射激光的情况下，由于照射对象物较小，所以能够通过I次的脉冲将工件W的整面(界面的整面)覆盖，还能够通过I次的脉冲使剥离完成。但是，根据发明者的实验，如果想要对较小的芯片状工件W通过I次的脉冲完成剥离，则由于剥掉的蓝宝石基板Si也较小，所以通过剥掉而使蓝宝石基板SI飞出。这是因为，在工件W中界面的整面上产生氮气，蓝宝石基板SI的整面受到氮气的蒸发压力。
[0015]在此情况下，根据飞出的蓝宝石基板SI的到达位置，可能发生问题。问题之一是投影透镜的损伤。在图11中表示了该问题。
[0016]如图11所示，激光光学系统20以对置于工件台4的状态具备投影透镜2。如果对芯片状工件W进行激光剥离，则可知如图11所示那样势头较猛地飞出的蓝宝石基板SI会碰撞到投影透镜2上而将投影透镜2弄伤。
[0017]投影透镜2是非常昂贵的光学零件，如果由于损伤而需要更换，则发生成本上的问题。此外，由于需要对位等，所以更换自身也不容易，必须使装置的工作停止，所以可能成为生产性恶化的原因。为了防止投影透镜2的损伤，也可以考虑匹配于蓝宝石基板SI飞出的定时而使投影透镜2退避，但由于投影透镜2是激光光学系统20的核心部，要求很精密的位置精度，所以并不现实，即使可能，也将成为非常庞大的机构。
[0018]为了防止由于飞出来的蓝宝石基板SI带来的损伤，可以考虑将投影透镜2配置到相对于芯片状工件W较远离开的位置。但是，投影透镜2的位置是由避光框21的投影倍率及焦点距离等决定的，为了将投影透镜2的位置较大地移动，需要重新进行光学设计。此夕卜，在发明者通过实验确认后，芯片状工件SI飞起到Im或其以上的高度。因而，为了避免对投影透镜2的碰撞，需要配置到离开上述以上的位置，但如果考虑需要的透镜的明亮度(NA)及解析度等，则将投影透镜2配置到离开Im以上的位置并不能说是在现实上可能的光学设计。因而，要求不变更投影透镜2的位置而防止损伤。
[0019]此外，根据飞出的蓝宝石基板SI的到达位置，可能成为对于下个芯片状工件W的剥离处理的障碍。在图12中表示该问题。
[0020]如图12所示，在支撑基板S2上排列有各芯片状工件W的情况下，使工件台4依次移动，使各芯片状工件W依次位于照射位置而进行剥离。在此情况下，如果在某个芯片状工件W的剥离中飞出的蓝宝石基板SI落下而覆盖到别的芯片状工件W之上，则成为对于该别的芯片状工件W的剥离的障碍。即，覆盖的是蓝宝石基板SI，虽然是透光性的，但使激光散射，所以不再对下侧的芯片状工件W照射充分的强度的均匀的激光。结果，对于该芯片状工件W剥离变得不充分，或有可能通过不均匀的激光照射而在材料层中发生裂纹等的损伤。
[0021]此外，根据脉冲的周期，可能有在蓝宝石基板SI向正下方飞行(落下)的定时被照射下个脉冲的激光的情况。在此情况下，由于蓝宝石基板Si位于光路上(即激光的束内)，所以通过蓝宝石基板Si将激光散射。结果，同样激光的照度不足或变得不均匀，有可能对于下个芯片状工件W的剥离成为不良。
【发明内容】
[0022]本申请的发明的是为了解决上述各课题而做出的，目的是提供一种在如在切断工序后进行激光剥离工序的情况那样将较小的工件作为对象剥离的情况下、防止因部件从工件的飞出发生的问题的构造的激光剥起装置。
[0023]为了解决上述问题，本申请的技术方案I所述的激光剥离装置的发明，该激光剥离装置具备:激光源；激光光学系统，将来自激光源的激光向照射位置引导；工件台，将工件保持在照射位置；该激光剥离装置具有以下结构:设有到达位置限制部件，限制通过激光照射剥掉而从工件飞出的飞出部件到达的位置。
[0024]此外，为了解决上述问题，技术方案2所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案I的结构中，具有以下结构:上述到达位置限制部件是在投影透镜的射出侧将投影透镜覆盖而保护的保护部件，是使得上述飞出部件不到达投影透镜的部件。
[0025]此外，为了解决上述问题，技术方案3所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案2的结构中，具有以下结构:在上述保护部件被配置在将上述投影透镜覆盖的位置处的状态下，上述保护部件的射出侧的表面相对于与上述投影透镜的光轴垂直的面为10度以上且60度以下的角度。
[0026]此外，为了解决上述问题，技术方案4所述的激光剥离装置的发明在上述技术方案2的结构中，具有以下结构:上述保护部件由使上述激光透过的材料形成。
[0027]此外，为了解决上述问题，技术方案5所述的激光剥离装置的发明为在上述技术方案4的结构中，具有以下结