特開 2024-171868 発光素子の移載方法及び発光装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171868

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】発光素子の移載方法及び発光装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241205BHJP

   H01L 33/48 20100101ALI20241205BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L33/48

H01L33/62

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089137

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004026

【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ

(72)【発明者】

【氏名】森野 尚

(72)【発明者】

【氏名】田渕 武尊

(72)【発明者】

【氏名】爲本 広昭

【テーマコード（参考）】

5F131

5F142

【Ｆターム（参考）】

5F131AA04

5F131BA53

5F131BA54

5F131CA01

5F131DA03

5F131DA14

5F131DA33

5F131DA42

5F131EA07

5F131EB46

5F131EB63

5F131EC43

5F131EC62

5F131EC63

5F131EC66

5F131EC72

5F131EC73

5F131EC77

5F142AA51

5F142AA81

5F142BA32

5F142CD13

5F142CD15

5F142CD17

5F142CD18

5F142CD25

5F142FA31

5F142FA32

5F142FA40

5F142FA50

(57)【要約】

【課題】信頼性が高い発光素子の移載方法及び発光装置の製造方法を提供する。
【解決手段】発光素子の移載方法は、第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有する第１基板の前記第１面に剥離層を介して固定された発光素子を第２基板に移載する発光素子の移載方法である。前記発光素子の移載方法は、前記第２面側から前記第１基板を介して前記剥離層にレーザ光を照射することにより、前記剥離層を除去させる工程を備える。前記第１面における前記レーザ光の強度分布は、前記剥離層の全体において前記剥離層を除去可能な最小強度以上であり、且つ、最大強度が前記最小強度の１５０％以下である。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有する第１基板の前記第１面に剥離層を介して固定された発光素子を第２基板に移載する発光素子の移載方法であって、
前記第２面側から前記第１基板を介して前記剥離層にレーザ光を照射することにより、前記剥離層を除去させる工程を備え、
前記第１面における前記レーザ光の強度分布は、前記剥離層の全体において前記剥離層を除去可能な最小強度以上であり、且つ、最大強度が前記最小強度の１５０％以下である発光素子の移載方法。

【請求項2】

前記剥離層における前記レーザ光の透過率は、４０％以上６０％以下である請求項１に記載の発光素子の移載方法。

【請求項3】

前記剥離層における前記レーザ光の透過率は、前記第１基板における前記レーザ光の透過率の７０％以下である請求項１に記載の発光素子の移載方法。

【請求項4】

平面視で、前記剥離層の外縁は前記発光素子の外縁の内側に位置し、前記第１面における前記レーザ光の強度が前記最小強度以上となる第１領域は前記発光素子の内側に位置し、前記第１面における前記レーザ光の強度が前記最大強度の９５％以上となる第２領域は、前記剥離層の内側に位置する請求項１に記載の発光素子の移載方法。

【請求項5】

前記第１面に平行な方向において、前記第２領域の長さは前記第１領域の長さの５０％以上８０％以下である請求項４に記載の発光素子の移載方法。

【請求項6】

前記剥離層における前記レーザ光の透過率が１００％であると仮定したときに、前記剥離層の前記発光素子側の表面における前記レーザ光の強度分布は、前記剥離層の全体において前記最小強度以上であり、且つ、最大強度が前記最小強度の１５０％以下である請求項１に記載の発光素子の移載方法。

【請求項7】

前記剥離層における前記レーザ光の透過率が１００％であると仮定したときに、前記第２面から前記第１面に向かう方向において、前記レーザ光の強度分布が、前記剥離層の全体において前記最小強度以上であり、且つ、最大強度が前記最小強度の１５０％以下となる平面を実現する焦点深度に対する前記剥離層の厚さが０．０１％以上０．１％以下である請求項１に記載の発光素子の移載方法。

【請求項8】

前記剥離層を除去させる工程の前に、前記第２基板を前記第１基板に対して平行に配置する工程をさらに備え、
前記平行に配置する工程において、前記第１面に対して平行な第１方向、及び、前記第１面に対して平行で前記第１方向に対して傾斜する第２方向における前記第１基板に対する前記第２基板の位置、並びに、前記第２面から前記第１面に向かう第３方向に延びる直線を回転軸とした前記第１基板に対する前記第２基板の角度は、前記第１基板及び前記第２基板にそれぞれ設けられたアライメント部を参照して調整する請求項１に記載の発光素子の移載方法。

【請求項9】

前記平行に配置する工程において、前記第１基板に対する前記第２基板の前記第３方向における距離、前記第１方向に延びる直線を回転軸とした前記第１基板に対する前記第２基板の角度、及び、前記第２方向に延びる直線を回転軸とした前記第１基板に対する前記第２基板の角度は、２ヶ所以上において前記第１基板と前記第２基板の距離を測定することによって調整する請求項８に記載の発光素子の移載方法。

【請求項10】

前記レーザ光は、レーザ光源から出射し、回折格子により回折され、ビームエキスパンダ機構により拡径され、ガルバノミラーにより光路が選択され、テレセントリックレンズにより平行化されて、前記第１基板に入射する請求項１に記載の発光素子の移載方法。

【請求項11】

前記テレセントリックレンズから出射した前記レーザ光の進行方向が前記テレセントリックレンズの光軸に対してなす角度は１度以下である請求項１０に記載の発光素子の移載方法。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１つに記載の発光素子の移載方法により、前記第１基板から前記第２基板に前記発光素子を移載する工程を備える発光装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、発光素子の移載方法及び発光装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発光装置の製造プロセスにおいて、第１基板に配置された発光素子を第２基板に移載する工程が必要な場合がある。このような工程において、発光素子を確実に移載することが要求される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２５１３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の実施形態は、信頼性が高い発光素子の移載方法及び発光装置の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係る発光素子の移載方法は、第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有する第１基板の前記第１面に剥離層を介して固定された発光素子を第２基板に移載する発光素子の移載方法である。前記発光素子の移載方法は、前記第２面側から前記第１基板を介して前記剥離層にレーザ光を照射することにより、前記剥離層を除去させる工程を備える。前記第１面における前記レーザ光の強度分布は、前記剥離層の全体において前記剥離層を除去可能な最小強度以上であり、且つ、最大強度が前記最小強度の１５０％以下である。

【0006】

実施形態に係る発光装置の製造方法は、上記発光素子の移載方法により、前記第１基板から前記第２基板に前記発光素子を移載する工程を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示の実施形態によれば、信頼性が高い発光素子の移載方法及び発光装置の製造方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態における第１基板及び第２基板を示す平面図である。

【図2】図２は、図１に示すII－II線による断面図である。

【図3】図３は、図１に示すIII－III線による断面図である。

【図4】図４は、実施形態において使用するレーザ光学系を示す図である。

【図5】図５は、実施形態において剥離層を除去する工程を示す断面図である。

【図6】図６は、剥離層に照射されるレーザ光の形状及び強度分布を示す斜視図である。

【図7】図７は、剥離層に照射されるレーザ光の強度分布を示す平面図である。

【図8】図８は、レーザ光の強度分布と剥離層との関係を示す図である。

【図9】図９は、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す端面図である。

【図10】図１０は、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す端面図である。

【図11】図１１は、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す端面図である。

【図12】図１２は、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す端面図である。

【図13】図１３は、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す端面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態に係る発光素子の移載方法について説明する。本実施形態に係る発光素子の移載方法は、例えば、発光装置の製造方法の一部である。

【0010】

以下の説明は、本実施形態の技術思想を具現化するための形態を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施形態に記載されている構成部の寸法、材質、形状、又はその相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本開示の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさ又は位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、以下の説明において、同一の名称又は符号については、同一もしくは同質の部材を示しており詳細説明を適宜省略する。また、断面図として、切断面のみを示す端面図を示す場合がある。

【0011】

（中間体５０を準備する工程）
図１は、本実施形態における中間体を示す平面図である。
図２は、図１に示すII－II線による断面図である。
図３は、図１に示すIII－III線による断面図である。

【0012】

図１～図３に示すように、中間体５０を準備する。中間体５０は、第１基板１０、第２基板２０、発光素子３０及び剥離層４０を含む。第１基板１０は透光性材料からなり、例えば、サファイア、ガラス又は石英からなる。第１基板１０におけるレーザ光（例えば、波長３５５ｎｍの光）の透過率は、例えば、７５％以上であり、８０％以上であることが好ましい。第１基板１０は、第１面１０ａ及び第１面の反対側の第２面１０ｂを有する。第１面１０ａには、剥離層４０を介して発光素子３０が固定されている。また、第１基板１０の第１面１０ａには、アライメント部１３が配置されている。

【0013】

なお、図１は第１基板１０を第２面１０ｂ側から見た図であるが、第１基板１０は透光性基板であるため、剥離層４０及び発光素子３０が第１基板１０越しに見えている。また、図を見やすくするために、図１においては剥離層４０を灰色で示している。後述する図７においても同様である。

【0014】

発光素子３０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）である。発光素子３０は、半導体積層体３１および電極部３２を含む。半導体積層体３１は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）などの窒化物半導体を含む。半導体積層体３１は、ｐ型層と、ｎ型層と、ｐ型層とｎ型層との間に位置する発光層とを含む。発光層は、例えば、複数の障壁層と複数の井戸層とを含み、障壁層と井戸層とが交互に積層された多重量子井戸構造とすることができる。電極部３２は、ｐ型層に接続されたｐ側電極と、ｎ型層に接続されたｎ側電極を含む。本実施形態における発光素子３０は、例えば、電極部３２としてｐ側電極およびｎ側電極を含み、ｐ側電極およびｎ側電極は半導体積層体３１の同一面に配置される。

【0015】

発光素子３０においては、例えば、剥離層４０側から、電極部３２および半導体積層体３１が順に配列されている。発光素子３０の半導体積層体３１は、剥離層４０と対向する第１主面３１ａ、第１主面３１ａの反対側に位置する第２主面３１ｂ、および第１主面３１ａと第２主面３１ｂとを接続する側面３１ｃを有する。発光素子３０の電極部３２は、半導体積層体３１の第１主面３１ａ側に配置されている。側面３１ｃは、凹部または凸部を含んでいてよい。

【0016】

本実施形態では、半導体積層体３１の第２主面３１ｂは、第１主面３１ａよりも大きい。換言すると、平面視において、第２主面３１ｂの外形は、第１主面３１ａの外形の外側に位置している。第１主面３１ａの平面積に対する第２主面３１ｂの平面積は、例えば、１．１倍～２倍であり、１．１倍～１．５倍であることが好ましく、１．１倍～１．２倍であることがより好ましい。半導体積層体３１の側面３１ｃは、第１主面３１ａから第２主面３１ｂに向かって広がるように傾斜している。この結果、移載後の発光素子３０において、発光素子３０の発光層からの光が、側面３１ｃで効率的に反射されることになり、発光面である第２主面３１ｂから取り出しやすくなる。これにより、発光素子３０を備える発光装置の光取り出し効率が向上する。

【0017】

図２及び図３に示すように、発光素子３０は、半導体積層体３１の側面３１ｃに光減衰層３３を備えていてよい。光減衰層３３は、後のレーザ光を照射する工程において、発光素子３０の半導体積層体３１がレーザ光により損傷することを低減させる。上述の如く、半導体積層体３１の側面３１ｃは、第１主面３１ａに対して垂直な面ではなく、第１主面３１ａから第２主面３１ｂに向かう方向に広がるように傾斜している。このような傾斜面を有する発光素子３０において、第１基板１０の第２面１０ｂ側からレーザ光を照射すると、半導体積層体３１の側面３１ｃにレーザ光が照射されやすい。これにより、半導体積層体３１が損傷する可能性がある。発光素子３０が半導体積層体３１の側面３１ｃに光減衰層３３を備えることで、レーザ光が半導体積層体３１の側面３１ｃに達し、半導体積層体３１が損傷することを低減できる。光減衰層３３は、発光素子３０を移載した後に除去される。光減衰層３３は、例えば、樹脂部材である。光減衰層３３は、例えば、黒色の樹脂部材であってもよい。光減衰層３３は、例えば、主成分として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、又はポリイミド樹脂を含むことができる。

【0018】

平面視で、発光素子３０の形状は例えば正方形であり、半導体積層体３１の第１主面３１ａの一辺の長さは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下であり、１５μｍ以上６０μｍ以下であってもよい。図１～図３に示す例では、第１基板１０には複数の発光素子３０が固定されており、行列状に配列されている。発光素子３０同士は離隔しており、発光素子３０間の距離は例えば３μｍ以上１００μｍ以下であり、３μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。これにより、第１基板１０上に配置できる発光素子３０の個数を多くすることができる。但し、これには限定されず、第１基板１０には１個の発光素子３０が固定されていてもよい。

【0019】

剥離層４０は発光素子３０ごとに設けられている。剥離層４０は、第１基板１０と発光素子３０との間に位置している。平面視で、剥離層４０の外縁は発光素子３０の半導体積層体３１の第１主面３１ａの外縁の内側に位置しており、剥離層４０同士は離隔している。平面視で、剥離層４０の平面サイズを半導体積層体３１の第１主面３１ａの平面サイズよりも小さくすることで、後述するレーザ光２００の照射範囲を小さくすることができる。これにより、レーザ光２００が照射対象の剥離層４０以外の隣接する剥離層４０に照射される可能性を低減できる。これにより、発光素子３０の移載の信頼性が向上する。

【0020】

剥離層４０は、レーザ光２００により除去可能な部材であればよい。剥離層４０は、例えば、後述するレーザ光２００を吸収しレーザアブレーションにより除去可能な部材であればよく、例えば感光性樹脂である。剥離層４０と発光素子３０の間に接着層を設けてもよい。これにより、第１基板１０に発光素子３０を固定する固着力が向上するため、レーザ光を照射する工程において発光素子３０に対して信頼性良くレーザ光を照射できる。

【0021】

第２基板２０は、例えばシリコン、金属又はガラス等からなる基材２１と、例えばシリコーン樹脂からなる樹脂層２２を含む。樹脂層２２は基材２１の一方の面に配置されている。第２基板２０は、第３面２０ａと、第３面２０ａの反対側の第４面２０ｂとを有する。第２基板２０の第３面２０ａには樹脂層２２が位置しており、第４面２０ｂは基材２１によって構成されている。第２基板２０の第３面２０ａには、アライメント部２３が配置されている。

【0022】

（第１基板１０および第２基板２０の配置工程）
本実施形態においては、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を採用する。第１基板１０の第１面１０ａに対して平行な一方向を「第１方向Ｘ」とする。また、第１基板１０の第１面１０ａに対して平行で第１方向Ｘに対して直交する方向を「第２方向Ｙ」とする。さらに、第１基板１０の第２面１０ｂから第１面１０ａに向かう方向を「第３方向Ｚ」とする。第３方向Ｚは、例えば、鉛直方向下方、すなわち、重力の方向である。本実施形態においては、第３方向Ｚを「下」ともいい、その逆方向を「上」ともいう。この場合、ＸＹ平面は水平面である。但し、第３方向Ｚは鉛直方向下方には限定されず、ＸＹ平面は水平面には限定されない。また、本実施形態においては、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、発光素子３０の配列方向である。

【0023】

第１基板１０を、第１面１０ａを下方に向けて水平に配置する。この段階では、発光素子３０は剥離層４０を介して第１基板１０の第１面１０ａに固定されているため、発光素子３０が第１基板１０から脱落することはない。そして、第２基板２０を第１基板１０の下方に、第１基板１０に対して平行に配置する。このとき、第２基板２０の第３面２０ａを上方に向けて配置する。したがって、第２基板２０の第３面２０ａは第１基板１０の第１面１０ａに対向し、発光素子３０は第１基板１０と第２基板２０の間に配置される。但し、発光素子３０は第２基板２０から離れている。

【0024】

このとき、第１方向Ｘにおける第１基板１０に対する第２基板２０の位置Ｐｘ、第２方向Ｙにおける第１基板１０に対する第２基板２０の位置Ｐｙ、及び、第３方向Ｚに延びる直線を回転軸Ｃｚとした第１基板１０に対する第２基板２０の角度θｚは、第１基板１０に設けられたアライメント部１３及び第２基板２０に設けられたアライメント部２３を参照して調整する。角度θｚは、例えば０度以上３度以下であり、０度以上２度以下であることが好ましい。

【0025】

また、第１基板１０に対する第２基板２０の第３方向Ｚにおける距離Ｄｚ、第１方向Ｘに延びる直線を回転軸Ｃｘとした第１基板１０に対する第２基板２０の角度θｘ、及び、第２方向Ｙに延びる直線を回転軸Ｃｙとした第１基板１０に対する第２基板２０の角度θｙは、２ヶ所以上、好ましくは３ヶ所以上において第１基板１０と第２基板２０の距離Ｄｚを測定することによって調整する。距離Ｄｚは例えば２０μｍ以上４０μｍ以下とする。角度θｘ及び角度θｙは、例えば０度以上３度以下であり、０度以上２度以下であることが好ましい。

【0026】

本実施形態においては、第１基板１０を固定し、第２基板２０を移動または第２基板２０の配置角度を調整することにより、第１基板１０と第２基板２０の位置関係を調整している。なお、本開示の発光素子の移載方法は、これに限定されず、第２基板２０を固定し、第１基板１０を移動または第１基板１０の配置角度を調整してもよい。また、第１基板１０および第２基板２０の双方を移動させたり、または配置角度を調整してもよい。

【0027】

（剥離層を除去する工程）
図４は、本実施形態において使用されるレーザ光学系を示す図である。
図４に示すように、本実施形態のレーザ光学系１００においては、レーザ光源１０１、アッテネータ１０２、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１０３、ビームエキスパンダ機構１０４、ガルバノミラー１０５及びテレセントリックレンズ１０６が設けられている。剥離層４０は、レーザ光学系１００によるレーザ光２００により除去される。

【0028】

レーザ光源１０１は、レーザ光２００を出射する。レーザ光源１０１は、例えば中長波レーザ光源である。レーザ光２００の波長は特に限定されないが、例えば、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。一例としては、レーザ光２００は、波長が約３５５ｎｍである光である。レーザ光源１０１から出射した時点では、レーザ光２００の形状は円形である。なお、「レーザ光の形状」とは、レーザ光の進行方向に対して垂直な平面においてレーザ光が照射される領域の形状を意味する。また、レーザ光源１０１から出射した時点では、レーザ光２００の強度分布はガウシアン分布である。該ガウシアン分布のレーザ光の強度分布は、例えば、剥離層４０が除去可能な強度を最小強度としたときに、最大強度は最小強度の２００％以上である。上述のアッテネータ１０２、回折光学素子１０３、ビームエキスパンダ機構１０４、ガルバノミラー１０５及びテレセントリックレンズ１０６は、レーザ光２００の経路に沿って配置されている。

【0029】

アッテネータ１０２は、レーザ光源１０１から出射したレーザ光２００を減衰させる。なお、アッテネータ１０２は設けなくてもよい。回折光学素子１０３は、光強度変換機能を有する素子であり、レーザ光２００の形状を円形から矩形、例えば、正方形に変換すると共に、強度分布をガウシアン分布からトップハット型分布に変換する。ビームエキスパンダ機構１０４は、剥離層４０の平面サイズに応じてレーザ光２００の照射範囲を調整する。回折光学素子１０３及びビームエキスパンダ機構１０４により、レーザ光２００の形状及び照射範囲が剥離層４０に対応した形状及び照射範囲となる。

【0030】

ガルバノミラー１０５は、レーザ光２００の進行方向に対する角度が変化することにより、レーザ光２００を反射させる方向を制御する。ガルバノミラー１０５の角度を変化させることで特定の発光素子に対してレーザ光を照射することができるため、例えばノズルを移動させながらレーザ光を照射するレーザ照射装置と比べてレーザ光の照射にかかる時間を短縮することができる。テレセントリックレンズ１０６は、例えば、テレセントリックｆθレンズである。テレセントリックレンズ１０６は、ガルバノミラー１０５から入射したレーザ光２００の進行方向を同一方向に近づけさせる役割を有する。ガルバノミラー１０５及びテレセントリックレンズ１０６により、レーザ光２００の進行方向を大きく変化させずに、レーザ光２００の照射位置のみを選択することができる。これにより、第１基板１０に固定された特定の発光素子に対して、レーザ光２００を選択的に照射することができる。

【0031】

テレセントリックレンズ１０６から出射したレーザ光２００の進行方向がテレセントリックレンズ１０６の光軸に対してなす角度は、５度以下であることが好ましく、３度以下であることがより好ましく、１度以下であることがより好ましい。テレセントリックレンズ１０６の光軸は、例えば、第３方向Ｚに延びている。

【0032】

図５は、本実施形態において剥離層を除去する工程を示す断面図である。
図５に示すように、テレセントリックレンズ１０６から出射したレーザ光２００は、第１基板１０に入射する。このとき、第１基板１０、第２基板２０、発光素子３０及び剥離層４０は、上述の位置関係にある。レーザ光２００は、第１基板１０の第２面１０ｂから入射し、第１基板１０内を進行し、第１面１０ａから出射され、選択された１つの剥離層４０に照射される。このようにして、第１基板１０を介して剥離層４０にレーザ光２００が照射される。レーザ光２００により照射された剥離層４０は、例えば、レーザ光２００を吸収し、レーザアブレーションにより除去される。一例として、剥離層４０は、レーザ光２００のエネルギーにより、剥離層４０を形成する分子同士の結合が解除され、昇華する。この結果、固体であった剥離層４０が気体となり、剥離層４０が除去される。なお、剥離層４０を除去するために利用する現象は昇華には限定されない。

【0033】

剥離層４０が除去されることにより、発光素子３０と第１基板１０との固定が解除される。また、剥離層４０を昇華させる場合は、固体であった剥離層４０が気体になることにより、体積が膨張して圧力が発生する。この圧力により、発光素子３０が第１基板１０から離れる方向に付勢される。これにより、発光素子３０が第１基板１０から第２基板２０に向けて空中を第３方向Ｚに移動し、樹脂層２２に到達する。樹脂層２２はタック性を有するため、発光素子３０は樹脂層２２により第２基板２０の第３面２０ａに固定される。

【0034】

そして、レーザ光源１０１とガルバノミラー１０５を制御することにより、複数の剥離層４０に対して順次レーザ光２００を照射する。これにより、複数の発光素子３０を第１基板１０から第２基板２０に移載する。

【0035】

（レーザ光２００の形状及び強度分布）
図６は、剥離層に照射されるレーザ光の形状及び強度分布を示す斜視図である。
図７は、剥離層に照射されるレーザ光の強度分布を示す平面図である。
図８は、レーザ光の強度分布と剥離層との関係を示す図である。
図８の下部は、横軸に第１方向Ｘにおける位置をとり、縦軸にレーザ光の強度をとって、レーザ光の強度分布を示すグラフである。図８の上部には、下部のグラフと対応させて、発光素子及び剥離層の位置を表している。

【0036】

図６～図８に示すように、第１基板１０の第１面１０ａにおけるレーザ光２００の形状は剥離層４０よりも一回り大きい矩形であり、その強度分布はトップハット型である。第１面１０ａにおけるレーザ光２００の強度分布は、剥離層４０の全体において、剥離層４０を除去可能な最小強度Ｉｍｉｎ以上である。剥離層４０を除去可能な最小強度Ｉｍｉｎとは、一例として、剥離層４０を昇華可能な最小強度であり、剥離層４０の材料及びレーザ光２００の波長が決まると略一義的に決定される。以下、この剥離層４０を除去可能な最小強度Ｉｍｉｎを基準とし、この強度を「１００％」とする。レーザ光２００の最大強度Ｉｍａｘは最小強度Ｉｍｉｎの１５０％以下である。好ましくは、レーザ光２００の最大強度Ｉｍａｘは最小強度Ｉｍｉｎの１３０％以下であり、さらに好ましくは、１１０％以下である。

【0037】

図７及び図８に示すように、平面視で、剥離層４０の外縁は発光素子３０の外縁の内側に位置する。具体的には、平面視で、剥離層４０の外縁は発光素子３０の半導体積層体３１の第１主面３１ａの外縁の内側に位置する。また、第１基板１０の第１面１０ａにおけるレーザ光２００の強度が最小強度Ｉｍｉｎ以上となる第１領域Ｒ１は、発光素子３０の内側に位置する。また、剥離層４０は第１領域Ｒ１の内側に位置する。第１基板１０上に剥離層４０を介した発光素子３０が複数あり、複数の発光素子３０が近接して配置されている場合に、レーザ光２００は、照射対象の剥離層４０に加えて近接する剥離層４０に対しても照射される場合がある。しかし、平面視で、剥離層４０の平面サイズを発光素子３０の平面サイズよりも小さくし、且つレーザ光２００の強度が最小強度Ｉｍｉｎ以上となる第１領域Ｒ１を発光素子３０の平面サイズよりも小さくすることで、レーザ光２００が近接する剥離層４０に照射されたとしても、近接する剥離層４０が除去されることを低減できる。これにより、発光素子３０の移載の信頼性を高くすることができる。

【0038】

また、第１面１０ａにおけるレーザ光２００の強度が最大強度Ｉｍａｘの９５％以上となる第２領域Ｒ２は、剥離層４０の内側に位置することが好ましい。これにより、レーザ光２００による発光素子３０の損傷を低減しやすくなる。また、第１面１０ａに平行な方向、すなわち、ＸＹ平面に平行な方向において、第２領域Ｒ２の長さは、例えば、第１領域Ｒ１の長さの５０％以上であり、６０％以上であることが好ましい。また、第１面１０ａにおけるレーザ光２００の強度が最大強度Ｉｍａｘの１３．５％以上となる第３領域Ｒ３の長さは、例えば、第１領域Ｒ１の長さの２５０％以下であり、２００％以下であることが好ましい。これにより、強度分布のムラが低減されたトップハット型の強度分布を有したレーザ光２００を形成でき、発光素子４０を位置精度よく移載することができる。

【0039】

第１基板１０におけるレーザ光２００の透過率は、剥離層４０におけるレーザ光２００の透過率よりも高いことが好ましい。換言すると、レーザ光２００は、第１基板１０では大部分が透過され、剥離層４０では透過されにくく吸収されやすいことが好ましい。具体的には、剥離層４０におけるレーザ光２００の透過率は、例えば、第１基板１０におけるレーザ光２００の透過率の７０％以下であり、６０％以下であることが好ましい。また、剥離層４０におけるレーザ光２００の透過率は、４０％以上６０％以下であることが好ましい。第１基板１０および剥離層４０の透過率を上記のように設定することで、レーザ光２００は、第１基板１０の内部を透過しやすくなり、かつ剥離層４０がレーザ光２００のエネルギーを吸収しやすくなる。これにより、剥離層４０の除去精度が向上し、発光素子３０の移載の信頼性を向上させることができる。

【0040】

レーザ光２００は、剥離層４０の厚さ全体にわたって上述の強度分布を保持できることが好ましい。剥離層４０におけるレーザ光２００の透過率が１００％であると仮定したときに、すなわち、剥離層４０がレーザ光２００を全く吸収しないと仮定したときに、剥離層４０の発光素子３０側の表面におけるレーザ光２００の強度分布は、剥離層４０の全体において最小強度Ｉｍｉｎ以上であり、且つ、最大強度Ｉｍａｘが最小強度Ｉｍｉｎの１５０％以下であることが好ましい。最大強度Ｉｍａｘは、好ましくは最小強度Ｉｍｉｎの１３０％以下であり、さらに好ましくは１１０％以下である。

【0041】

また、剥離層４０におけるレーザ光２００の透過率が１００％であると仮定したときに、第３方向Ｚにおいて、レーザ光２００の焦点深度に対する剥離層４０の厚さは、０．０１％以上０．１％以下であることが好ましい。本実施形態において、「レーザ光２００の焦点深度」とは、レーザ光２００が上述の強度分布、すなわち、剥離層４０の全体において最小強度Ｉｍｉｎ以上であり、且つ、最大強度Ｉｍａｘが最小強度Ｉｍｉｎの１５０％以下である強度分布となるようなＸＹ平面を実現する第３方向Ｚにおける範囲である。一例では、レーザ光２００の焦点深度は４００μｍ以上８００μｍ以下である。この場合、剥離層４０の厚さは４０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることが好ましい。

【0042】

（発光装置の製造方法）
本実施形態に係る発光素子の移載方法は、発光装置の製造方法に適用することができる。
図９～図１３は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示す端面図である。

【0043】

図９に示すように、レーザ光２００を照射する工程において、一部の発光素子３０に対してレーザ光を照射しなくてもよい。具体的には、発光装置を製造する工程は、図１～図３に示す発光素子３０を第１基板１０から第２基板２０に移載する工程の前に、各発光素子３０の検査を行い、この検査で不良となった発光素子３０Ｎを検出する工程を備え、上述の移載工程において、検査において特性が不良と判定された発光素子３０Ｎに対応する剥離層４０以外の剥離層４０に対してレーザ光２００を照射してもよい。

【0044】

検査は、発光素子３０の外観を検査する外観検査であってもよく、発光素子３０の電気的特性を評価する電気的特性評価であってもよい。これにより、不良の発光素子３０Ｎの移載は行わず、それ以外の良品の発光素子３０のみを移載することができる。このようにして、外観検査等において不良と判定された発光素子３０Ｎを除去できるため、良品の発光素子３０のみを後の工程で使用することができる。

【0045】

また、発光装置を製造する工程は、発光素子３０を移載する工程の後に、リワーク工程をさらに含んでいてよい。リワーク工程は、移載後の第２基板２０上の発光素子３０の移載状態を検査し、移載状態が不良の発光素子３０Ｒまたは発光素子３０が配置されていない領域Ｒを検出する工程と、移載状態が不良の発光素子３０Ｒがある場合はこの発光素子３０Ｒを除去する工程と、除去された発光素子３０Ｒが配置されていた領域または発光素子３０が配置されていない領域Ｒに新たな発光素子３０を配置する工程と、を含む。

【0046】

具体的には、図１０に示すように、移載後の第２基板２０上の発光素子３０の移載状態を検査し、移載状態が不良の発光素子３０Ｒまたは発光素子３０が配置されていない領域Ｒを検出する。移載状態が不良の発光素子３０Ｒは、移載後の位置が基準位置からいずれかの方向にずれている発光素子を含んでいる。また、領域Ｒは、本来、発光素子３０が配置されているべき領域であるが、実際には発光素子３０が配置されていない領域である。まずは、外観検査することにより、このような移載状態が不良の発光素子３０Ｒおよび領域Ｒを検出する。

【0047】

次に、移載状態が不良の発光素子３０Ｒを含む場合は、図１１に示すように、移載状態が不良の発光素子３０Ｒを除去する。発光素子３０Ｒを除去する方法は、例えば、粘着シート１８５を介して押圧部１８６を発光素子３０Ｒに押し付けることにより、発光素子３０Ｒを粘着シート１８５に接着させる。次に、押圧部１８６及び粘着シート１８５を第２基板２０から離す。これにより、発光素子３０Ｒが粘着シート１８５と共に第２基板２０から除去される。

【0048】

次に、図１２に示すように、除去された発光素子３０Ｒが配置されていた領域または領域Ｒに新たな発光素子３０を配置する。新たな発光素子３０を配置する方法は、例えば、第１基板１０上に新たな発光素子３０が配置された構造体を準備し、発光素子３０Ｒが配置されていた領域または領域Ｒに対応する発光素子３０に対してレーザ光２００を照射して、再度移載工程を行う。これにより、図１３に示すように、第２基板２０上における発光素子３０が配置されるべき全ての領域に、良品の発光素子３０が配置される。

【0049】

（効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、レーザ光２００を照射することにより剥離層４０を除去している。これにより、第１基板１０に固定された複数の発光素子３０のうち、選択した発光素子３０のみを第１基板１０から第２基板２０に移載することができる。また、本実施形態においては、剥離層４０を昇華させて剥離層４０を除去してもよい。剥離層４０を昇華させて除去することにより、剥離層４０が固体から気体になる体積膨張による圧力により、発光素子３０が第１基板１０から離れる方向に付勢される。これにより、発光素子３０が第２基板２０上に信頼性良く移載される。

【0050】

また、本実施形態においては、第１基板１０の第１面１０ａにおけるレーザ光２００の強度分布を、剥離層４０の全体において最小強度Ｉｍｉｎ以上としている。これにより、剥離層４０全体を昇華させることができる。一方、レーザ光２００の最大強度Ｉｍａｘを最小強度Ｉｍｉｎの１５０％以下としている。これにより、剥離層４０に照射されるレーザ光２００の強度分布が均一に近づき、剥離層４０の一部分が他の部分よりも先に昇華されることを低減できる。このため、本実施形態に係る発光素子の移載方法は、信頼性が高い。

【0051】

仮に、剥離層４０に照射されるレーザ光２００の強度分布が不均一であり、最大強度Ｉｍａｘが最小強度Ｉｍｉｎの１５０％よりも高い部分があると、剥離層４０の他の部分が昇華されない状態のまま、一部分が先に昇華される場合がある。この場合は、剥離層４０における未昇華の部分に発光素子３０が結合された状態で、剥離層４０における昇華した部分に由来する気体の圧力で発光素子３０が付勢される。この結果、発光素子３０が予期しない方向に移動してしまう可能性がある。これにより、第１基板１０から第２基板２０への発光素子３０の移載の信頼性が低下する。

【0052】

また、本実施形態においては、剥離層４０におけるレーザ光２００の透過率を４０％以上６０％以下としている。剥離層４０におけるレーザ光２００の透過率を４０％以上とすることにより、剥離層４０における第１基板１０側の部分だけでなく、剥離層４０における発光素子３０側の部分にもレーザ光２００が到達し、剥離層４０を厚さ方向において均一に昇華させやすくなる。また、透過率を６０％以下とすることにより、剥離層４０においてレーザ光２００を十分に吸収させて、剥離層４０を効率的に昇華させると共に、レーザ光２００による発光素子３０の損傷を低減できる。

【0053】

また、本実施形態においては、レーザ光２００の強度が最大強度Ｉｍａｘの９５％以上となる第２領域Ｒ２が、剥離層４０の内側に位置している。これにより、剥離層４０の側方を通過したレーザ光２００による発光素子３０の損傷を低減できる。

【0054】

また、本実施形態においては、剥離層４０におけるレーザ光２００の透過率を、第１基板１０におけるレーザ光２００の透過率の７０％以下としている。これにより、レーザ光２００の大部分を第１基板１０ではなく剥離層４０に吸収させて、剥離層４０を効率的に昇華させることができる。

【0055】

また、本実施形態においては、剥離層４０におけるレーザ光２００の透過率が１００％であると仮定したときに、剥離層４０の発光素子３０側の表面におけるレーザ光２００の強度分布も、剥離層４０の全体において最小強度Ｉｍｉｎ以上とし、且つ、最大強度Ｉｍａｘが最小強度Ｉｍｉｎの１５０％以下としている。これにより、剥離層４０の厚さ全体にわたってレーザ光２００が上述の強度分布を保持でき、剥離層４０全体をより確実に昇華させることができる。

【0056】

また、本実施形態においては、レーザ光２００の焦点深度に対する剥離層４０の厚さを０．０１％以上０．１％以下としている。換言すれば、焦点深度が剥離層４０の厚さの１０００倍以上１００００倍以下となるように、レーザ光学系１００を設定している。これにより、十分な焦点深度が実現され、剥離層４０を安定して昇華させることができる。この結果、発光素子３０の移載の信頼性が向上する。

【0057】

また、本実施形態においては、テレセントリックレンズ１０６から出射したレーザ光２００の進行方向を、テレセントリックレンズ１０６の光軸に対して５度以下としている。これにより、全ての剥離層４０に対して略同一な方向からレーザ光２００を照射できる。この結果、全ての剥離層４０に対して、レーザ光２００の形状及び強度分布を略同一にできる。これによっても、発光素子３０の移載の信頼性が向上する。また、テレセントリックレンズ１０６の光軸に対するレーザ光２００の進行方向を３度以下、より好ましくは１度以下とすることにより、レーザ光学系１００の他の部材のパラメータの自由度が増加する。

【0058】

本実施形態に係る発光素子の移載方法は、発光装置の製造方法に適用することができる。つまり、発光装置の製造方法は、発光素子を移載する工程を含むことができる。発光装置の製造方法は、発光素子を移載する工程以外に、例えば、移載された発光素子上に蛍光体層を配置する工程や複数の発光素子を一括して光反射性または光吸収性を有する遮光部材で保持する工程と、を備えていてよい。発光装置の製造方法が発光素子を移載する工程を含むことで、発光装置の生産性が向上する。また、上述の如く、本実施形態に係る発光素子の移載方法は信頼性が高いため、発光装置の歩留まりが向上する。

【0059】

前述の実施形態は本開示を具現化した例であり、本開示はこの実施形態には限定されない。例えば、前述の実施形態において、いくつかの構成要素又は工程を追加、削除又は変更したものも本開示に含まれる。

【0060】

本開示は、以下の態様を含む。

【0061】

（付記１）
第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有する第１基板の前記第１面に剥離層を介して固定された発光素子を第２基板に移載する発光素子の移載方法であって、
前記第２面側から前記第１基板を介して前記剥離層にレーザ光を照射することにより、前記剥離層を除去させる工程を備え、
前記第１面における前記レーザ光の強度分布は、前記剥離層の全体において前記剥離層を除去可能な最小強度以上であり、且つ、最大強度が前記最小強度の１５０％以下である発光素子の移載方法。

【0062】

（付記２）
前記剥離層における前記レーザ光の透過率は、４０％以上６０％以下である付記１に記載の発光素子の移載方法。

【0063】

（付記３）
前記剥離層における前記レーザ光の透過率は、前記第１基板における前記レーザ光の透過率の７０％以下である付記１または２に記載の発光素子の移載方法。

【0064】

（付記４）
平面視で、前記剥離層の外縁は前記発光素子の外縁の内側に位置し、前記第１面における前記レーザ光の強度が前記最小強度以上となる第１領域は前記発光素子の内側に位置し、前記第１面における前記レーザ光の強度が前記最大強度の９５％以上となる第２領域は、前記剥離層の内側に位置する付記１～３のいずれか１つに記載の発光素子の移載方法。

【0065】

（付記５）
前記第１面に平行な方向において、前記第２領域の長さは前記第１領域の長さの５０％以上８０％以下である付記４に記載の発光素子の移載方法。

【0066】

（付記６）
前記剥離層における前記レーザ光の透過率が１００％であると仮定したときに、前記剥離層の前記発光素子側の表面における前記レーザ光の強度分布は、前記剥離層の全体において前記最小強度以上であり、且つ、最大強度が前記最小強度の１５０％以下である付記１～５のいずれか１つに記載の発光素子の移載方法。

【0067】

（付記７）
前記剥離層における前記レーザ光の透過率が１００％であると仮定したときに、前記第２面から前記第１面に向かう方向において、前記レーザ光の強度分布が、前記剥離層の全体において前記最小強度以上であり、且つ、最大強度が前記最小強度の１５０％以下となる平面を実現する焦点深度に対する前記剥離層の厚さが０．０１％以上０．１％以下である付記１～６のいずれか１つに記載の発光素子の移載方法。

【0068】

（付記８）
前記剥離層を除去させる工程の前に、前記第２基板を前記第１基板に対して平行に配置する工程をさらに備え、
前記平行に配置する工程において、前記第１面に対して平行な第１方向、及び、前記第１面に対して平行で前記第１方向に対して傾斜する第２方向における前記第１基板に対する前記第２基板の位置、並びに、前記第２面から前記第１面に向かう第３方向に延びる直線を回転軸とした前記第１基板に対する前記第２基板の角度は、前記第１基板及び前記第２基板にそれぞれ設けられたアライメント部を参照して調整する付記１～７のいずれか１つに記載の発光素子の移載方法。

【0069】

（付記９）
前記平行に配置する工程において、前記第１基板に対する前記第２基板の前記第３方向における距離、前記第１方向に延びる直線を回転軸とした前記第１基板に対する前記第２基板の角度、及び、前記第２方向に延びる直線を回転軸とした前記第１基板に対する前記第２基板の角度は、２ヶ所以上において前記第１基板と前記第２基板の距離を測定することによって調整する付記８に記載の発光素子の移載方法。

【0070】

（付記１０）
前記レーザ光は、レーザ光源から出射し、回折格子により回折され、ビームエキスパンダ機構により拡径され、ガルバノミラーにより光路が選択され、テレセントリックレンズにより平行化されて、前記第１基板に入射する付記１～９のいずれか１つに記載の発光素子の移載方法。

【0071】

（付記１１）
前記テレセントリックレンズから出射した前記レーザ光の進行方向が前記テレセントリックレンズの光軸に対してなす角度は１度以下である付記１０に記載の発光素子の移載方法。

【0072】

（付記１２）
付記１～１１のいずれか１つに記載の発光素子の移載方法により、前記第１基板から前記第２基板に前記発光素子を移載する工程を備える発光装置の製造方法。

【符号の説明】

【0073】

１０ 第１基板
１０ａ 第１面
１０ｂ 第２面
１３ アライメント部
２０ 第２基板
２０ａ 第３面
２０ｂ 第４面
２１ 基材
２２ 樹脂層
２３ アライメント部
３０ 発光素子
３０Ｎ 特性が不良の発光素子
３０Ｒ 移載状態が不良の発光素子
３１ 半導体積層体
３１ａ 第１主面
３１ｂ 第２主面
３１ｃ 側面
３２ 電極部
３３ 光減衰層
４０ 剥離層
５０ 中間体
１００ レーザ光学系
１０１ レーザ光源
１０２ アッテネータ
１０３ 回折光学素子
１０４ ビームエキスパンダ機構
１０５ ガルバノミラー
１０６ テレセントリックレンズ
１８５ 粘着シート
１８６ 押圧部
２００ レーザ光
Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ 回転軸
Ｄｚ 距離
Ｉｍａｘ 最大強度
Ｉｍｉｎ 最小強度
Ｐｘ 第１方向Ｘにおける位置
Ｐｙ 第２方向Ｙにおける位置
Ｒ 発光素子が配置されていない領域
Ｒ１ レーザ光の強度が最小強度Ｉｍｉｎ以上となる第１領域
Ｒ２ レーザ光の強度が最大強度Ｉｍａｘの９５％以上となる第２領域
Ｒ３ レーザ光の強度が最大強度Ｉｍａｘの１３．５％以上となる第３領域
θｘ、θｙ、θｚ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】