專利名稱：激光剝離方法以及激光剝離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光剝離方法及激光剝離裝置，在由化合物半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工序中，通過對(duì)在基板上形成的材料層照射激光，將該材料層分解并從該基板剝離(以下，稱作激光剝離)。特別涉及這樣一種激光剝離方法及激光剝離裝置，其中，將小的照射面積的脈沖激光隔著基板進(jìn)行照射，不斷改變脈沖激光對(duì)工件的照射區(qū)域，在基板與結(jié)晶層的界面將結(jié)晶層從基板剝離。
背景技術(shù)：
在由GaN (氮化鎵)類化合物半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工序中，公知有 通過從藍(lán)寶石基板的背面照射激光來將在該藍(lán)寶石基板之上形成的GaN類化合物結(jié)晶層剝離的激光剝離的技術(shù)。以下，將對(duì)在基板上形成的結(jié)晶層(以下稱作材料層)照射激光而從基板上將材料層剝離的技術(shù)稱作激光剝離。例如，在專利文獻(xiàn)I中，記載了以下技術(shù)，即在藍(lán)寶石基板之上形成GaN層，通過從該藍(lán)寶石基板的背面照射激光，將形成GaN層的GaN分解，并將該GaN層從藍(lán)寶石基板剝離。以下，將在基板上形成了材料層的結(jié)構(gòu)稱作工件?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特表2001 - 501778號(hào)公報(bào)發(fā)明概要發(fā)明要解決的課題為了將在藍(lán)寶石基板之上形成的GaN類化合物材料層通過從該藍(lán)寶石基板的背面照射激光而進(jìn)行剝離，照射具有將GaN類化合物分解為Ga和N2所需的分解閾值以上的照射能的激光是重要的。這里，當(dāng)照射了激光時(shí)，由于GaN分解而產(chǎn)生N2氣，因此，向該GaN層施加剪切應(yīng)力，有在該激光的照射區(qū)域的邊界部產(chǎn)生裂縫的情況。例如，如圖9所示，在激光的I次發(fā)射(shot)的照射區(qū)域110為正方形的情況下，有在GaN層111的激光的照射區(qū)域的邊界112處產(chǎn)生裂縫的問題。特別是，在用幾μ m以下厚度的GaN類化合物材料層形成元件的情況下，還有GaN類化合物材料層不具有足夠的強(qiáng)度用于承受因N2氣產(chǎn)生而帶來的剪切應(yīng)力的情況，容易產(chǎn)生裂縫。進(jìn)而，還存在裂縫不僅在GaN類化合物材料層還在其上所形成的發(fā)光層等中進(jìn)行傳播、元件本身被破壞的情況，在形成微小尺寸的元件時(shí)成為問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述問題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種激光剝離方法及裝置，能夠不使基板上形成的材料層產(chǎn)生破裂而將該材料層從該基板剝離。
用于解決課題的手段本發(fā)明者們認(rèn)真研究的結(jié)果是，當(dāng)因照射脈沖激光而GaN分解時(shí)，對(duì)該照射區(qū)域的邊緣部帶來?yè)p傷，但該分解造成的損傷的大小較大地依賴于激光的照射面積，可以認(rèn)為，照射面積S越大，對(duì)脈沖激光的照射區(qū)域的邊界(邊緣部)施加越大的力，然而發(fā)現(xiàn)，若邊緣部的長(zhǎng)度(照射區(qū)域的周長(zhǎng))L變大，則對(duì)邊緣部的每單位長(zhǎng)度施加的力變小，即使照射面積相同，損傷也變小。S卩，可以認(rèn)為，通過使[照射面積S]/ [周長(zhǎng)L]的值減小能夠減小損傷，具體而言，發(fā)現(xiàn)通過使上述S / L的值在O. 125以下，能夠不帶來?yè)p傷地進(jìn)行激光剝離處理。根據(jù)以上，在本發(fā)明中，如下地解決上述課題。
(I) 一種激光剝離方法，對(duì)于在基板上形成結(jié)晶層而得到的工件，透過上述基板而照射脈沖激光，一邊不斷改變脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域，一邊在上述基板與上述結(jié)晶層之間的界面處將上述結(jié)晶層從上述基板剝離，將脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域設(shè)定為，在設(shè)該照射區(qū)域的面積為S (mm2)、設(shè)照射區(qū)域的周長(zhǎng)為L(zhǎng) (mm)時(shí)，滿足S /L蘭O. 125的關(guān)系。(2)在上述(I)中，使脈沖激光向工件照射的照射區(qū)域?yàn)樗姆叫巍?3)—種激光剝離裝置，對(duì)于在基板上形成結(jié)晶層而得到的工件，透過上述基板而照射脈沖激光，一邊不斷改變脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域，一邊在上述基板與上述結(jié)晶層之間的界面處將上述結(jié)晶層從上述基板剝離，該激光剝離裝置中具備激光源，產(chǎn)生透射上述基板并且分解上述結(jié)晶層所需的波段的脈沖激光；搬送機(jī)構(gòu)，搬送上述工件；以及激光光學(xué)系統(tǒng)，使從上述激光源發(fā)出的脈沖激光形成為，在將脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域的面積設(shè)為S (mm2)、將照射區(qū)域的周長(zhǎng)設(shè)為L(zhǎng) (mm)時(shí)，滿足S /L^O. 125的關(guān)系。(4)在上述(3)中，上述激光光學(xué)系統(tǒng)將脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域形成為四方形。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的激光剝離方法，能夠期待如下的效果。(I)通過脈沖激光向工件照射的照射區(qū)域設(shè)定為，在將該照射區(qū)域的面積設(shè)為S(_2)、將照射區(qū)域的周長(zhǎng)設(shè)為L(zhǎng) (mm)時(shí)滿足S /L^O. 125的關(guān)系，能夠減輕對(duì)脈沖激光的照射區(qū)域的邊緣部造成的損傷，能夠防止向材料層的裂縫產(chǎn)生。(2)通過使照射區(qū)域?yàn)樗姆叫?，能夠一邊使照射區(qū)域的邊緣部重疊一邊對(duì)工件的整個(gè)面照射激光，能夠不使材料層產(chǎn)生裂縫而對(duì)工件整個(gè)面進(jìn)行激光剝離處理。


圖I是說明本發(fā)明的實(shí)施例的激光剝離處理的概要的概念圖。圖2是表示激光被照射到工件的形態(tài)的圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的激光剝離裝置的概念圖。圖4是表示在本發(fā)明的實(shí)施例中、對(duì)工件的相互鄰接的區(qū)域SI、S2重疊照射的激光的光強(qiáng)度分布的圖。圖5是表示用于與本實(shí)施例的激光的光強(qiáng)度分布進(jìn)行比較的比較例的圖。
圖6是表示研究了激光的重疊度對(duì)剝離后的材料層帶來的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。圖7是示意性地表示將照射區(qū)域的面積、形狀改變而照射了激光時(shí)的剝離后的材料層的表面狀態(tài)的圖。圖8是說明能夠應(yīng)用激光剝離處理的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的圖。圖9是表示激光的I次發(fā)射 的照射區(qū)域是正方形的情況的圖。
具體實(shí)施例方式圖I是說明本發(fā)明的實(shí)施例的激光剝離處理的概要的概念圖。如該圖所示，在本實(shí)施例中，如下地進(jìn)行激光剝離處理。將透射激光的基板I上形成有材料層2的工件3載放在工件臺(tái)31上。載放有工件3的工件臺(tái)31被載放于輸送機(jī)那樣的搬送機(jī)構(gòu)32，被搬送機(jī)構(gòu)32以規(guī)定的速度搬送。工件3—邊與工件臺(tái)31 —起向圖中的箭頭AB方向被搬送，一邊被穿過基板I從未圖示的激光源射出的脈沖激光L照射。工件3是在由藍(lán)寶石形成的基板I的表面形成GaN (氮化鎵)類化合物的材料層2而得到的。基板I只要能夠良好地形成GaN類化合物的材料層并且使分解GaN類化合物材料層所需的波長(zhǎng)的激光透射即可。材料層2采用GaN類化合物，以便用低輸入能量將高輸出的藍(lán)色光效率良好地輸出。激光應(yīng)與基板I及構(gòu)成從基板I剝離的材料層的物質(zhì)相對(duì)應(yīng)地適當(dāng)選擇。在從藍(lán)寶石的基板I剝離GaN類化合物的材料層2的情況下，能夠使用例如放射出波長(zhǎng)248nm的KrF (氟化氪)準(zhǔn)分子激光器(excimer laser)。激光波長(zhǎng)248nm的光能(5eV)介于GaN的帶隙(3. 4eV)與藍(lán)寶石的帶隙(9. 9eV)之間。因而，為了從藍(lán)寶石的基板剝離GaN類化合物的材料層而優(yōu)選波長(zhǎng)248nm的激光。接著，用圖I及圖2說明本發(fā)明的實(shí)施例的激光剝離處理。圖2是表示激光L被照射到工件3的形態(tài)的圖。圖2 Ca)表示激光對(duì)工件3的照射方法，圖2 (b)是放大表示圖2 Ca)的X部的圖，圖2 (b)中，示出了工件3的各照射區(qū)域的被照射的激光的光強(qiáng)度分布的截面的一例。另外，圖2所示的工件3上的實(shí)線只不過是假設(shè)地表示激光的照射區(qū)域。工件3被搬送機(jī)構(gòu)32在圖2所示的箭頭HA、HB、HC的方向上反復(fù)搬送。激光L被從藍(lán)寶石的基板I的背面照射，被照射到基板I與材料層2的界面。激光L的形狀形成為大致方形狀。工件3如圖1、2所示那樣，對(duì)應(yīng)于工件自身的尺寸，依次被執(zhí)行以下的搬送動(dòng)作，SP :向圖I的箭頭A的方向搬送的第一搬送動(dòng)作HA ;向與第一搬送動(dòng)作HA的搬送方向正交的方向(圖I的箭頭C的方向)、搬送如下距離即從與激光的I次發(fā)射的照射區(qū)域S相當(dāng)?shù)木嚯x中減去照射區(qū)域重疊的重疊區(qū)域ST后得到的距離的第二搬送動(dòng)作HB;以及向圖I的箭頭B的方向搬送的第三搬送動(dòng)作HC。第一搬送動(dòng)作HA以及第三搬送動(dòng)作HC的各自的搬送方向有180°的差異。這里，激光的光學(xué)系統(tǒng)被保持固定的狀態(tài)而不被搬送。即，通過在對(duì)激光的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了固定的狀態(tài)下僅搬送工件3，使工件3上的激光L的照射區(qū)域如圖2的箭頭所示那樣，按SI、…S10、…的順序相對(duì)地不斷變化。
接著，更具體地說明本發(fā)明的實(shí)施例的激光剝離處理。圖2所示的實(shí)施例中，工件3具有圓形狀的輪廓，激光的照射區(qū)域大致呈方形狀，說明與這樣的方形狀的照射區(qū)域相對(duì)的激光照射方法。如圖2所示，將工件3向圖2的HA方向搬送，對(duì)SI、S2、S3、S4這四個(gè)照射區(qū)域，一邊使照射區(qū)域的端部(邊緣部)重疊，一邊分別各一次合計(jì)四次地照射激光。這是第一搬送動(dòng)作。接著，為了將激光照射到工件3的接下來的照射區(qū)域S5，將工件3向圖2的HB方向搬送。這是第二搬送動(dòng)作。工件3被向箭頭HB方向搬送的距離，等于從與脈沖激光的I次發(fā)射(I脈沖)量的照射區(qū)域相當(dāng)?shù)木嚯x中減去重疊區(qū)域ST后得到的距離。接著，一邊將工件3向圖2的!1(方向搬送，一邊對(duì)55、56、57、58、59、510這六個(gè)照射區(qū)域分別各一次合計(jì)六次地照射激光。這是第三搬送動(dòng)作。對(duì)于工件3的其他照射區(qū)域，也通過按照上述一系列的順序搬送工件3，從而遍及工件3的整個(gè)區(qū)域地照射激光。 激光的照射區(qū)域如圖2所示那樣以S1、S2、S3的順序相對(duì)地移動(dòng)，各個(gè)照射區(qū)域例如為O. 5mmX0. 5mm、面積為O. 25mm2。相對(duì)于此,工件3的面積為4560mm2。S卩，激光的照射區(qū)域SI、S2、S3遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工件面積。根據(jù)本實(shí)施例的激光剝離處理，比工件3小的照射區(qū)域的激光一邊在圖I所示的箭頭A及B的方向(即工件的左右方向)上掃描一邊對(duì)工件3照射。另外，也可以與本發(fā)明的實(shí)施例相反，在將工件固定的狀態(tài)下，按照上述搬送動(dòng)作HA至HC將激光的光學(xué)系統(tǒng)搬送。重要的是，對(duì)工件照射激光以便工件上的激光的照射區(qū)域與時(shí)間一起不斷變化即可。向工件3照射的脈沖激光如圖2 (b)所示那樣，在工件3的搬送方向HA上相互鄰接的照射區(qū)域S1、S2、S3中，各自的寬度方向的端部重疊。進(jìn)而，向工件3照射的脈沖激光，在與工件3的搬送方向HA正交的方向上相互鄰接的照射區(qū)域SI及S9、S2及S8、S3及S7、S4及S6的各自中，各自的寬度方向重疊。工件3的重疊區(qū)域ST的寬度例如為O. 1mm。激光的脈沖間隔考慮工件的搬送速度、向工件3上的鄰接的照射區(qū)域S1、S2、S3…照射的激光的重疊區(qū)域ST的寬度而適當(dāng)設(shè)定?；旧蟻碚f，以工件向接下來的照射區(qū)域移動(dòng)前激光不會(huì)被照射到工件上的方式來決定激光的脈沖間隔。即，例如將激光的脈沖間隔設(shè)定得比使工件移動(dòng)與激光的I個(gè)發(fā)射量的照射區(qū)域相當(dāng)?shù)木嚯x所需的時(shí)間短。例如，在工件3的搬送速度為IOOmm /秒、激光的重疊區(qū)域ST的寬度為O. Imm的情況下，激光的脈沖間隔為O. 004秒(250Hz)。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例的激光剝離裝置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的概念圖。該圖中，激光剝離裝置10具備產(chǎn)生脈沖激光的激光源20、用于將激光形成為規(guī)定形狀的激光光學(xué)系統(tǒng)40、載放工件3的工件臺(tái)31、搬送工件臺(tái)31的搬送機(jī)構(gòu)32、以及對(duì)由激光源20產(chǎn)生的激光的照射間隔以及搬送機(jī)構(gòu)32的動(dòng)作進(jìn)行控制的控制部33。激光光學(xué)系統(tǒng)40具備柱狀透鏡(cylindrical lens)41、42、將激光向工件的方向反射的鏡43、用于將激光形成為規(guī)定形狀的掩模(mask)44、以及將通過了掩模44的激光L的像投影到工件3上的投影透鏡45。脈沖激光向工件3的照射區(qū)域的面積及形狀能夠通過激光光學(xué)系統(tǒng)40來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。在激光光學(xué)系統(tǒng)40的前部配置有工件3。工件3被載放在工件臺(tái)31上。工件臺(tái)31被載放于搬送機(jī)構(gòu)32，被搬送機(jī)構(gòu)32搬送。由此，工件3被向圖I所示的箭頭A、B的方向依次搬送，工件3上的激光的照射區(qū)域不斷變化?？刂撇?3控制由激光源20產(chǎn)生的脈沖激光的脈沖間隔，以使向工件3的鄰接的照射區(qū)域照射的各激光的重疊度成為所希望的值。從激光源20產(chǎn)生的激光L是產(chǎn)生波長(zhǎng)248nm的紫外線的例如KrF準(zhǔn)分子激光器。作為激光源，也可以使用ArF激光或YAG激光。這里，工件3的光入射面3A配置在比投影透鏡45的焦點(diǎn)F在激光的光軸方向上更靠遠(yuǎn)方側(cè)。與此相反，也可以是，在激光的光軸方向上，將工件3的光入射面3A配置得比投影透鏡45的焦點(diǎn)F更接近投影透鏡45。這樣，通過將工件3的光入射面3A配置為與投影透鏡45的焦點(diǎn)F不一致，可得圖4所示的具有截面為梯形狀的光強(qiáng)度分布的激光。 由激光源20產(chǎn)生的脈沖激光L在通過了柱狀透鏡41、42、鏡43、掩模44后，被投影透鏡45投影到工件3上。脈沖激光L如圖I所示那樣通過基板I而照射到基板I與材料層2的界面。在基板I與材料層2的界面，通過照射脈沖激光L，材料層2的與基板I之間的界面附近的GaN被分解。這樣，材料層2被從基板I剝離。材料層2通過被照射脈沖激光，材料層2的GaN分解為Ga和N2。GaN分解時(shí)，產(chǎn)生猶如爆發(fā)那樣的現(xiàn)象，對(duì)脈沖激光向材料層2的照射區(qū)域的邊緣部而言帶來不小的損傷。在本發(fā)明的激光剝離處理中，如后述那樣，將向材料層2照射的脈沖激光的照射區(qū)域的面積和周長(zhǎng)設(shè)定為規(guī)定的關(guān)系，由此，減輕GaN分解時(shí)對(duì)脈沖激光的照射區(qū)域的邊緣部造成的損傷，防止向材料層2的裂縫產(chǎn)生。圖4是表示以在圖2所示的工件3的相互鄰接的區(qū)域S1、S2中重疊的方式向工件照射的激光的光強(qiáng)度分布的圖，是圖2 (b)的a — a'線截面圖。該圖中，縱軸表示向工件的各照射區(qū)域照射的激光的強(qiáng)度(能量值)，橫軸表示工件的搬送方向。此外，LI、L2分別表示向工件的照射區(qū)域SI、S2照射的激光的分布圖(profile)。另外，激光L1、L2不是同時(shí)地照射，而是從照射激光LI起間隔I個(gè)脈沖后照射激光L2。在該例中，如圖4所示，激光LI、L2的截面形成為，繼沿周向平緩地?cái)U(kuò)展的邊緣部LE之后在頂部(峰值能量PE)具有平坦面的大致梯形狀。并且，激光LI、L2如圖4中虛線所示那樣，在超過分解閾值VE的能量區(qū)域中重疊，該分解閾值VE是將GaN類化合物的材料層分解并從藍(lán)寶石的基板剝離所需的閾值。即，各激光的光強(qiáng)度分布中的、激光LI與L2之間的交叉位置C處的激光的強(qiáng)度(能量值)CE被設(shè)定成超過上述分解閾值VE的值。這是因?yàn)?，如上述那樣，?dāng)向圖2的照射區(qū)域SI照射了激光后使照射區(qū)域從SI轉(zhuǎn)移到了 S2時(shí)，由于區(qū)域SI的溫度已經(jīng)成為降低到了室溫水平的狀態(tài)，因此即使在照射區(qū)域SI的溫度降低到了室溫水平的狀態(tài)下向照射區(qū)域S2照射了激光，向各個(gè)照射區(qū)域S1、S2照射的脈沖激光的照射量也不被累計(jì)。通過將激光LI與L2之間的交叉位置C處的激光的強(qiáng)度CE、即激光重疊照射的區(qū)域中的各個(gè)脈沖激光的強(qiáng)度設(shè)定成超過上述分解閾值VE的值，能夠施加用于將材料層從基板剝離的足夠的激光能量，能夠不使在基板上形成的材料層中產(chǎn)生破裂而將材料層可靠地從基板剝離。另一方面，在上述照射區(qū)域SI和S2各自的邊緣部相重疊的區(qū)域ST中的、各個(gè)脈沖激光的強(qiáng)度相對(duì)于用于將上述材料層從上述基板剝離所需的分解閾值而言過大時(shí)，已被確認(rèn)會(huì)產(chǎn)生材料層將再粘接于基板等不良情況。這可以被考慮為，通過向同一區(qū)域2次照射強(qiáng)度大的脈沖激光，從基板一度被剝離的材料層因第2次照射的脈沖激光而再粘接。根據(jù)實(shí)驗(yàn)等，可以得知，優(yōu)選的是，各激光相 重疊的區(qū)域中的激光的強(qiáng)度，相對(duì)于將上述材料層從上述基板剝離所需的分解閾值VE而言，成為VEX I. 15以下。S卩，若將[激光相重疊的區(qū)域中的激光的強(qiáng)度(最大值)]/ [分解閾值VE]定義為重疊度T，則為了不使在基板上形成的材料層中產(chǎn)生破裂且不使基板再粘接地將材料層從基板可靠地剝離，優(yōu)選使重疊度TSl = T=I. 15。另外，對(duì)于工件3與激光的相對(duì)移動(dòng)量，預(yù)先調(diào)整激光的脈沖間隔，以使向工件3的鄰接的照射區(qū)域照射的激光如上述那樣地重疊。在該圖所示的實(shí)施例中，由于材料層為GaN，因此分解閾值為500 1500J / cm2。分解閾值VE需要按構(gòu)成材料層的每個(gè)物質(zhì)進(jìn)行設(shè)定。為了確認(rèn)以上情況，如圖5 (a)的比較例所示，當(dāng)向工件照射了激光LI與L2各自的光強(qiáng)度分布在低于分解閾值VE的能量區(qū)域相交叉的激光時(shí)，構(gòu)成材料層的GaN的未分解區(qū)域形成，無法將材料層從基板充分剝離。GaN的未分解區(qū)域與工件上激光LI與L2相重疊的重疊區(qū)域ST —致。另一方面，將圖5 (b)的比較例所示的激光照射到工件上的情況下，由于激光LI與L2的重疊度T過大，因此如后述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖6 (b — 4)所示，剝離后的材料層的表面狀態(tài)是，在表面形成大量的黑色污跡那樣的污潰。這可以被考慮為，由于能量大的激光被2次照射到同一部位，一度從基板剝離了的材料層由于第2次照射的激光而再粘接，附著了構(gòu)成基板的藍(lán)寶石的成分。這樣，在材料層的表面形成的黑色污跡對(duì)發(fā)光特性帶來不良影響。為了確認(rèn)以上情況，將圖6(a)所示的具有矩形狀的光強(qiáng)度分布的激光Ll、L2(KrF激光器輸出的脈沖激光)向在藍(lán)寶石基板上形成有GaN材料層的工件照射，并研究了剝離后的材料層的表面。實(shí)驗(yàn)中，使激光LI、L2相重疊的區(qū)域中的激光的強(qiáng)度相對(duì)于GaN材料層的分解閾值VE (870mJ / cm2)變化為105%、110%、115%、120%來進(jìn)行照射，并研究了剝離后的材料層的表面。圖6 (b — l)、(b — 2)、(b — 3)、(b — 4)中，示出了將重疊的區(qū)域中的激光的強(qiáng)度相對(duì)于分解閾值VE分別變化為105 %、110 %、115 %、120 %的情況下的剝離后的材料層的表面。如圖6 (b — l)、(b - 2)、(b - 3)所示，在重疊的區(qū)域中的激光的強(qiáng)度相對(duì)于分解閾值VE為105^^110^^115%的情況下，剝離后的材料層的表面狀態(tài)良好，沒有發(fā)現(xiàn)污潰、損傷等對(duì)發(fā)光特性帶來不良影響的現(xiàn)象。相對(duì)于此，若使激光的強(qiáng)度相對(duì)于分解閾值VE成為120%，則如圖6 (b - 4)所示，剝離后的材料層的表面狀態(tài)是，形成了大量黑色污跡那樣的污潰。根據(jù)以上情況，通過使激光能量相對(duì)于GaN的分解閾值VE成為VEXl VEX I.15的范圍，包含激光重疊照射的區(qū)域在內(nèi)，能夠不對(duì)GaN材料層的表面帶來?yè)p傷地進(jìn)行激光剝離處理。如以上那樣，為了防止激光剝離時(shí)對(duì)材料層帶來的損傷，需要適當(dāng)?shù)剡x擇激光的強(qiáng)度，然而進(jìn)一步進(jìn)行研究的結(jié)果確認(rèn)了，激光剝離時(shí)的激光的光的照射面積將對(duì)給予材料層的損傷造成較大影響。 如上述那樣，材料層2被照射脈沖激光，從而材料層2的GaN分解為Ga和N2。GaN分解時(shí)，產(chǎn)生猶如爆發(fā)那樣的現(xiàn)象，對(duì)脈沖激光向材料層2的照射區(qū)域的邊緣部而言帶來?yè)p傷，可以認(rèn)為，該分解帶來的損傷的大小較大地依賴于激光的照射面積。即，可以認(rèn)為，照射面積S越大，上述N2氣的產(chǎn)生量越多等，向脈沖激光的照射區(qū)域的邊緣部施加越大的力。另一方面，若邊緣部的長(zhǎng)度(照射區(qū)域的周長(zhǎng))L變長(zhǎng)，則即使向上述邊緣部施加的力變大，每單位長(zhǎng)度施加的力也變小，即使照射面積相同，損傷也變小。表I表示激光剝離處理中的照射區(qū)域的形狀(X，y)、面積(S)、邊的長(zhǎng)度(L)、S / L、向各邊施加的應(yīng)力和實(shí)驗(yàn)中的評(píng)價(jià)結(jié)果。這里，將照射區(qū)域的形狀設(shè)為矩形狀，在表I中，X (mm),y (mm)是照射區(qū)域的縱、橫的長(zhǎng)度，S (mm2)是照射區(qū)域的面積(xXy)，L (mm)是照射區(qū)域的周圍的長(zhǎng)度(2x + 2y)，S / L是面積S與邊的長(zhǎng)度L的比。此外，計(jì)算因GaN的分解而產(chǎn)生的隊(duì)的壓力時(shí)，應(yīng)力(Pa)是6000氣壓(由于體積成為6000倍，因此成為大氣壓的6000倍的壓力)，該應(yīng)力(Pa)為對(duì)因該壓力帶來的對(duì)GaN的形變應(yīng)力進(jìn)行仿真、求出形變應(yīng)力分布中的最大值而得到的。此外，實(shí)驗(yàn)中的評(píng)價(jià)結(jié)果是對(duì)在表中所示的條件下、實(shí)際進(jìn)行了激光剝離處理時(shí)、的材料層的表面狀態(tài)進(jìn)行研究后的結(jié)果。該實(shí)驗(yàn)中，采用將波長(zhǎng)248nm的激光射出的KrF激光器，使激光對(duì)工件的照射能量
相對(duì)于GaN材料層的分解閾值VE設(shè)為VE X I. I。另外，GaN材料層的分解閾值是870J /
2
cm ο另外，可以認(rèn)為，在將激光能量相對(duì)于GaN的分解閾值VE在VEX I VEX I. 15的范圍內(nèi)進(jìn)行了改變的情況下，也可以得到與上述表I所示的結(jié)果相同的結(jié)果。表I中，〇表示激光剝離處理后的材料層的表面狀態(tài)良好的情況(無損傷)，X表示形成了污潰的情況(有損傷)。圖7是示意性地表示該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖，該圖(a) (e)分別示出了表I的No. I、
4、6、7、9的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另外，對(duì)于表I的No. 2、3、5，沒有進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種激光剝離方法，對(duì)于在基板上形成結(jié)晶層而得到的工件，透過上述基板而照射脈沖激光，一邊不斷改變脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域，一邊在上述基板與上述結(jié)晶層之間的界面處將上述結(jié)晶層從上述基板剝離，該激光剝離方法的特征在于， 將脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域設(shè)定為，在將該照射區(qū)域的面積設(shè)為S mm2、將照射區(qū)域的周長(zhǎng)設(shè)為L(zhǎng) mm時(shí)滿足S / L寫O. 125的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求I所述的激光剝離方法，其特征在于， 脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域是四方形。
3.一種激光剝離裝置，對(duì)于在基板上形成結(jié)晶層而得到的工件，透過上述基板而照射脈沖激光，一邊不斷改變脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域，一邊在上述基板與上述結(jié)晶層之間的界面處將上述結(jié)晶層從上述基板剝離，該激光剝離裝置的特征在于，具備 激光源，產(chǎn)生用于透射上述基板并且分解上述結(jié)晶層所需的波段的脈沖激光； 搬送機(jī)構(gòu)，搬送上述工件；以及 激光光學(xué)系統(tǒng)，使從上述激光源發(fā)出的脈沖激光形成為，在將脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域的面積設(shè)為S mm2、將照射區(qū)域的周長(zhǎng)設(shè)為L(zhǎng)mm時(shí)滿足S /L^O. 125的關(guān)系O
4.如權(quán)利要求3所述的激光剝離裝置，其特征在于， 上述激光光學(xué)系統(tǒng)將脈沖激光向上述工件照射的照射區(qū)域形成為四方形。
全文摘要
能夠不使在基板上形成的材料層中產(chǎn)生破裂而從該基板將該材料層剝離。為了在基板(1)與上述材料層(2)之間的界面處使上述材料層從上述基板剝離，對(duì)于在基板(1)上形成材料層(2)而得到的工件(3)，透過基板(1)，以一邊不斷改變脈沖激光L對(duì)工件(3)照射的照射區(qū)域、一邊使上述工件(3)中鄰接的各照射區(qū)域相重疊的方式進(jìn)行照射。脈沖激光(L)向上述工件(3)照射的照射區(qū)域被設(shè)定為，在將該照射區(qū)域的面積設(shè)為S(mm2)、將照射區(qū)域的周長(zhǎng)設(shè)為L(zhǎng)(mm)時(shí)，滿足S／L≦0．125的關(guān)系。由此，能夠不使在基板上形成的材料層中產(chǎn)生破裂地將材料層從基板可靠地剝離。
文檔編號(hào)H01L21/268GK102986001SQ20108006795
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者松田僚三, 鳴?；菟? 田中一也, 筱山一城, 松元峻士 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社