特開 2024-56541 レーザリフトオフ（Ｌａｓｅｒ Ｌｉｆｔ Ｏｆｆ）用の処理装置及び方法

(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】P2024056541

(43)【公開日】2024-04-23

(54)【発明の名称】レーザリフトオフ（Ｌａｓｅｒ Ｌｉｆｔ Ｏｆｆ）用の処理装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/57 20140101AFI20240416BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240416BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

B23K26/57

H01L21/78 B

H01L33/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022163512

(22)【出願日】2022-10-11

(71)【出願人】

【識別番号】598072179

【氏名又は名称】株式会社片岡製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100085338

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 一博

(74)【代理人】

【識別番号】100148910

【弁理士】

【氏名又は名称】宮澤 岳志

(72)【発明者】

【氏名】前田 勇輝

(72)【発明者】

【氏名】長崎 克俊

(72)【発明者】

【氏名】豆野 和延

【テーマコード（参考）】

4E168

5F063

5F241

【Ｆターム（参考）】

4E168AE05

4E168CB04

4E168EA15

4E168EA17

5F063AA50

5F063BA33

5F063BA43

5F063BA47

5F063BA48

5F063CB02

5F063CB05

5F063CB06

5F063CB12

5F063CB13

5F063CB16

5F063CB23

5F063CB26

5F063DD26

5F063DD32

5F241AA31

5F241CA04

5F241CA05

5F241CA40

5F241CA76

5F241CA77

5F241CB13

(57)【要約】

【課題】対象物を適切に基板から剥離させることのできるＬＬＯ処理装置を提供する。
【解決手段】透光性を有する基板３の表面上に対象物の構成要素となる膜２を敷設した後、当該基板３の裏面側からレーザ光Ｌ３を照射して所望の形状に切り出した対象物２１を基板３の表面から剥離させるレーザリフトオフ処理を実施するものであり、前記基板３の裏面における前記対象物２１に隣接する端材２０にあたる部位に、基板３の裏面側から膜２に照射される前記レーザ光Ｌ３のエネルギを減衰させる遮光部３１を予め設けた上でレーザリフトオフ処理を行う処理装置を構成した。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

透光性を有する基板の表面上に対象物の構成要素となる膜を敷設した後、当該基板の裏面側からレーザ光を照射して所望の形状に切り出した対象物を基板の表面から剥離させるレーザリフトオフ処理を実施するものであり、
前記基板の裏面における前記対象物に隣接する端材にあたる部位に、基板の裏面側から膜に照射される前記レーザ光のエネルギを減衰させる遮光部を予め設けた上でレーザリフトオフ処理を行う処理装置。

【請求項2】

前記遮光部は、前記基板の裏面側から同基板の裏面にレーザ光を照射しその裏面を切削することにより形成する請求項１記載の処理装置。

【請求項3】

前記膜における、複数の前記対象物の各々とその外側とを隔てる輪郭にレーザ光を照射して両者を切削するに際して、一つの対象物の輪郭に複数回連続してレーザ光を照射するのではなく、複数の対象物の各々の輪郭に順次レーザ光を照射することを所要の回数反復する請求項１記載の処理装置。

【請求項4】

前記膜は、保護フィルム、偏光板、発光ダイオード及びそれらを接合する接着層を積層してなる請求項３記載の処理装置。

【請求項5】

透光性を有する基板の表面上に対象物の構成要素となる膜を敷設した後、当該基板の裏面側からレーザ光を照射して所望の形状に切り出した対象物を基板の表面から剥離させるレーザリフトオフ処理を実施する方法であり、
前記基板の裏面における前記対象物に隣接する端材にあたる部位に、基板の裏面側から膜に照射される前記レーザ光のエネルギを減衰させる遮光部を予め設けた上でレーザリフトオフ処理を行う処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、透光性を有する基板の表面上に対象物の構成要素となる膜を敷設した後、基板の裏面側からレーザ光を照射して対象物を基板の表面から剥離させるＬＬＯ処理に関する。

【背景技術】

【0002】

有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のような半導体デバイスの製造過程では、ガラス基板またはサファイア基板上で、半導体層を成長させ、かつ電極となる導電体や保護フィルム等を接合した膜を敷設した後、ＬＬＯ法によりそれを基板から剥落させることが行われる（例えば、下記特許文献を参照）。

【0003】

ＬＬＯ処理では、基板の裏面側から表面側の膜に向けてレーザ光を照射し、そのエネルギを用いて膜を基板の表面から剥離せしめる。このとき、所望の対象物だけでなく、これに隣接する不要の端材も基板から剥離することがある。特に、端材の幅が狭小であると、その端材の部分にレーザ光を当てないようにマスクすることが難しく、所望の対象物と端材とがともに基板から剥落してしまう。仮に、端材の面積が大きいならば、ＬＬＯ処理前に端材を基板諸共割断し切除することも考えられようが、端材の幅寸が１ｍｍ以下であるとそれも困難である。

【0004】

因みに、上述の如き端材は、ＬＬＯ処理に先んじて基板上に製膜した製品を試験するときに生じ得る。試験時に電極を接続することで、基板上の膜の極一部に傷が付き、その傷付いた部分を端材として除去する必要があるのである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－０７７１９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、対象物を適切に基板から剥離させることのできるＬＬＯ処理装置及び方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明では、透光性を有する基板の表面上に対象物の構成要素となる膜を敷設した後、当該基板の裏面側からレーザ光を照射して所望の形状に切り出した対象物を基板の表面から剥離させるレーザリフトオフ（ＬＬＯ）処理を実施するものであり、前記基板の裏面における前記対象物に隣接する端材にあたる部位に、基板の裏面側から膜に照射される前記レーザ光のエネルギを減衰させる遮光部を予め設けた上でＬＬＯ処理を行う処理装置を構成した。これにより、端材を含まない対象物のみを基板から適切に剥離させることが可能となる。つまりは、対象物から端材を脱離させるための別途の工数を要しない。

【0008】

前記遮光部は、例えば、前記基板の裏面側から同基板の裏面にレーザ光を照射しその裏面を切削することにより形成する。

【0009】

並びに、本発明では、膜における、複数の前記対象物の各々とその外側とを隔てる輪郭にレーザ光を照射して両者を切削するに際して、一つの対象物の輪郭に複数回連続してレーザ光を照射するのではなく、複数の対象物の各々の輪郭に順次レーザ光を照射することを所要の回数反復する処理装置を構成した。膜における、所望の対象物とそれ以外とを分断する作業は、両者を隔てる輪郭をレーザ光により走査することで遂行できる。が、短時間で繰り返し一つの対象物の輪郭をなぞるようレーザ光を照射すると、対象物の特に隅角部に熱が蓄積され、対象物を構成する積層膜内の接着層が溶解する懸念がある。本発明によれば、膜への損傷、特に接着層（または、粘着層）への熱害を回避することができる。

【0010】

前記膜は、例えば、保護フィルム、偏光板、発光ダイオード及びそれらを接合する接着層を積層してなる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、対象物を適切に基板から剥離させることのできるＬＬＯ処理装置及び方法が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態の処理装置によるＬＬＯ処理の対象物及び基板を示す平面図。

【図2】同処理装置によるＬＬＯ処理の対象物及び基板を示す平面図。

【図3】同処理装置によるＬＬＯ処理の対象物及び基板、遮光部を示す拡大した平面図。

【図4】同処理装置によるＬＬＯ処理の対象物及び基板、遮光部を示す断面図。

【図5】同処理装置によるＬＬＯ処理の対象物及び基板、遮光部を示す断面図。

【図6】同処理装置によるＬＬＯ処理後の膜内の対象物及びその外周の輪郭を示す拡大した平面図。

【図7】同処理装置が膜から対象物を切り出す際に走査するレーザ光の照射位置の変位の軌跡を示す平面図。

【図8】同処理装置による膜から対象物を切り出す処理の対象物を示す断面図。

【図9】同処理装置が備えるレーザ照射機構、特にガルバノスキャナを示す模式的な斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の処理装置が実施する処理は、透光性を有する基板３の表面に敷設した膜２を基板３の表面から剥離させ、さらにその膜２から所望の形状の対象物２１を切り出すものである。対象物２１は、例えばＯＬＥＤデバイスである。基板３は、例えばガラス基板やサファイア基板等である。

【0014】

図２、図３及び図６は、対象物２１を内包する膜２の平面図である。輪郭２３に囲われた内側が所望の対象物２１であり、その外側が不要の端材２２である。

【0015】

図４及び図５は、膜２及びこれを支持する基板３の断面図である。膜２は、保護フィルム２１１、偏光板２１３、ＬＥＤ２１５、保護フィルム２１７、２１９の各層を積層してなる。ＬＥＤ２１５は、例えばｐ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）とｎ型のＧａＮとの間に発光層（多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ））を挟んだものである。保護フィルム２１１、２１７、２１９は、ポリエチレンテレフタレートやポリイミド等の樹脂を素材として作製する。各層２１１、２１３、２１５、２１７、２１９の間はそれぞれ、接着層（または、粘着層）２１２、２１４、２１６、２１８により接合している。なお、これら以外に、対象物２１は、電極となる導電体その他（図示せず）を有することがある。

【0016】

本実施形態の処理装置を用いて行う処理方法は、
［ｉ］基板３表面上に製膜した積層膜２を、基板３とともに個々の対象物２１単位に分割
［ii］基板３表面上の積層膜２に内包される所望の対象物２１と不要の端材２０との切断
［iii］基板３裏面への遮光部３１の形成
［iv］ＬＬＯによる、膜２の基板３表面からの剥離
［ｖ］膜２から所望の対象物２１を抽出
の各ステップを含む。

【0017】

ステップ［ｉ］では、図１に示す積層膜２を製膜した基板３を、割断線３０（図１中、二点鎖線で表す）に沿って一個一個の対象物２１の単位に割断する。ここでは、割断線３０に沿って基板３にレーザ光を照射するレーザ加工の手法を採用してもよいし、レーザ加工以外の手法、例えば刃により物理的に割断線３０に沿って膜２及び基板３を切断する態様もとり得る。個々の対象物２１単位に分割した基板３は、図３及び図７に示すように配列する。

【0018】

各基板３上の積層膜２に対しては、各対象物２１の性能、品質、機能等を確認するための試験が行われる。その際、図２ないし図４に示すように、基板３の膜３の端部に、狭小な範囲ながら傷付いた端材２０が発生する。ステップ［iv］のＬＬＯ処理では、この端材２０の部分を基板３に残しつつ、端材２０以外の対象物２１を含む部分を基板３から適切に剥離させることが求められる。下記ステップ［ii］及びステップ［iii］は、そのための前準備である。

【0019】

ステップ［ii］では、基板３表面の積層膜２に対し、各対象物２１と端材２０との境界２４にレーザ光Ｌ１を照射することにより、膜２を切削して境界２４に沿って伸びる溝を形成し、以て対象物２１と端材２０とを分断する。図４に示すように、レーザ光Ｌ１は、基板３の表面側から膜２に直射するが、基板３の裏面側から当該基板３を透過させて膜２に照射しても構わない。

【0020】

図９に示すように、レーザ照射機構１は、レーザ光源（発振器。図示せず）、レーザ光源が発振するレーザ光Ｌ１を伝搬させる光学系（図示せず）、レーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）の基板３ないし膜２上における照射位置を任意に変化させるガルバノスキャナ１１、１２、１３、１４、並びに、基板３及び膜２に相対する集光レンズ（または、対物レンズ）１５を備える。

【0021】

レーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）は、パルスレーザであってもよく、連続波レーザであってもよい。その波長や出力、パルスレーザである場合の周波数等は、好適なパラメータに設定する。

【0022】

レーザ光源と対物レンズ１５との間に介在する、レーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を伝搬させる光学系は、光ファイバやミラー、レンズ、フィルタ等の既知の光学要素を用いて構築できる。この光学系において、基板３ないし膜２に照射されるレーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）のビーム形状（基板３ないし膜２上におけるレーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）の投影形状）や寸法を整形することが当然にあり得る。

【0023】

ガルバノスキャナ１１、１２、１３、１４は、レーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を反射するミラー１２、１４と、そのミラー１２、１４の角度（姿勢）を高速かつ高精度で回動させるサーボモータまたはステッピングモータ１１、１３とからなる。ガルバノスキャナのミラー１２、１４の角度が変化すると、レーザ光軸の向きが変化し、基板３ないし膜２と光軸とが交わる位置、即ち基板３ないし膜２に対してレーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を照射する位置が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って二次元的に変位する。

【0024】

基板３及び膜２に臨む集光レンズ１５は、ｆθレンズやテレセントリックレンズ、その他の球面レンズや非球面レンズ等である。この集光レンズ１５により、基板３ないし膜２に対するレーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）の照射位置如何によらず、レーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）が常に適切に集光されることになる。

【0025】

基板３は、例えば既知のＸＹステージ４に保持させている。ＸＹステージ４は、基板３及び基板３表面の積層膜２を、レーザ照射機構１の加工ノズルに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って二次元的に移動させることができる。

【0026】

ステップ［ii］では、複数の基板３上の膜２の境界２４をレーザ光Ｌ１によりなぞってゆくような走査を、ガルバノスキャナ１１、１２、１３、１４を介して実行する。ガルバノスキャナ１１、１２、１３、１４がレーザ光Ｌ１の照射位置を変化させることができる走査範囲は、複数の基板３及び対象物２１を包含できる程度に広い。

【0027】

ステップ［iii］では、基板３裏面における対象物２１と端材２０との境界２４の近傍、端材２０寄りの部位にレーザ光Ｌ２を照射することにより、基板３の裏面を切削して境界２４に平行に伸びる遮光部３１を形成する。遮光部３１は、ステップ［iv］のＬＬＯ処理中に端材２０の部分に照射されるレーザ光Ｌ３のエネルギを減衰（弱化）させる目的で設ける。図４に示すように、レーザ光Ｌ２は、基板３の裏面に対して直射する。遮光部となる溝３１は、一本だけ設けてもよいし、複数本設けてもよい。溝３１の深さは、例えば基板３の厚みの半分程度とする。

【0028】

レーザ照射装置５は、上述したレーザ照射機構１と同様の構成とすることができる。レーザ照射装置５は、レーザ照射機構１と共通であってもよく、別個のものであってもよい。

【0029】

レーザ光Ｌ２は、パルスレーザであってもよく、連続波レーザであってもよい。その波長や出力、パルスレーザである場合の周波数等は、基板３の裏面を切削し溝３１を形成するために好適なパラメータに設定する。図６に示すように、レーザ光Ｌ２は、基板３の裏面側から直接当該基板３の裏面に照射する。

【0030】

ステップ［iii］では、複数の基板３の裏面における輪郭２４のすぐ近くの外側をレーザ光Ｌ２によりなぞってゆくような走査を、ガルバノスキャナ１１、１２、１３、１４を介して実行する。ステップ［iii］で用いるレーザ照射機構１は、ステップ［ii］で用いるレーザ照射機構１と同様の構成とすることができる；両者は共通（同一）であってもよく、別個のものであってもよい。

【0031】

ステップ［iv］は、ＬＬＯ処理の主要工程であり、基板３の表面から膜２の内の所望の対象物２１を含む領域を剥落させる。ステップ［iv］では、図５に示すように、レーザ光Ｌ３を、基板３の裏面側から当該基板３を透過させて膜２に照射する。

【0032】

ステップ［iv］で用いるレーザ照射機構１は、ステップ［ii］及び／またはステップ［iii］で用いるレーザ照射機構１と同様の構成とすることができる；それらは共通（同一）であってもよく、別個のものであってもよい。ＬＬＯ処理用のレーザ光Ｌ３は、そのビーム形状（投影形状）が点状のスポットビームであることもあれば、線状のラインビームであることもある。何れにせよ、抽出したい対象物２１を含む膜２の全域にレーザ光Ｌ３を照射することになる。

【0033】

先行のステップ［iii］により、基板３の裏面における、対象物２１を端材２０とを隔てる境界２４の外側にあたる部位には、予め遮光部となる溝３１が形成されている。このため、ＬＬＯ処理ステップ［iv］において照射するレーザ光Ｌ３が、対象物２１の外側の端材２０の部分に当たるとしても、遮光部３１がレーザ光Ｌ３を反射または拡散させることから、そのエネルギは十分に減衰される。従って、図５に示しているように、所望の対象物２１を含む膜２のみが基板３の表面から剥離される一方で、これに隣接する端材２０は基板３の表面から剥離されない（基板３に残留する）。

【0034】

しかして、ステップ［ｖ］では、ＬＬＯにより基板３から剥離した積層膜２に対し、図８に示すように、各対象物２１の形状の輪郭２３に沿ってレーザ光Ｌ４を照射し、膜２を切削して対象物２１と端材２２とを分断して、所望の形状の対象物２１を切り出す。

【0035】

ステップ［ｖ］では、複数の膜２の輪郭２３をレーザ光Ｌ４によりなぞってゆくような走査を、ガルバノスキャナ１１、１２、１３、１４を介して実行する。ステップ［ｖ］で用いるレーザ照射機構１は、ステップ［ii］、ステップ［iii］及び／またはステップ［iv］で用いるレーザ照射機構１と同様の構成とすることができる；それらは共通（同一）であってもよく、別個のものであってもよい。

【0036】

複数の対象物２１の各々の輪郭２３部分を十分に切削するためには、当該輪郭２３に多数回、例えば約百回繰り返しレーザ光Ｌ４を照射することが望ましい。尤も、本実施形態では、一つの対象物２１の輪郭２３に連続して多数回レーザ光Ｌ４を照射することをしない。換言すれば、一つ一つの対象物２１を順番に端材２２から分断するようなことを行わない。その理由は、一つの対象物２１の輪郭２３に短時間のうちに繰り返しレーザ光４を照射すると、当該対象物２１の特に隅角部に熱が蓄積され、接着層２１２、２１４、２１６、２１８の溶解を招く懸念が生じるからである。

【0037】

代わりに、本実施形態では、図７中に太い実線で表しているように、ちょうど一筆書きのように、複数の対象物２１の輪郭２３をレーザ光Ｌ４により順次なぞってゆくような走査をガルバノスキャナ１１、１２、１３、１４を介して実行し、かつその走査を多数回繰り返すこととしている。レーザ照射機構１が備えるガルバノスキャナ１１、１２、１３、１４がレーザ光Ｌ４の照射位置を変化させることができる走査範囲は、各対象物２１の輪郭２３を包含できる程度に広い。これにより、抽出せんとする対象物２１の特定の箇所の蓄熱及び温度上昇が軽減され、対象物２１にダメージを与えることを回避できる。また、レーザ光Ｌ４の走査速度を高めることが可能となるので、タクトタイムの短縮にも寄与し得る。

【0038】

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、基板３の裏面にレーザ光Ｌ２を照射して溝３１を切削することで遮光部３１を形成していた。が、これ以外に、基板３の裏面における対象物２１の外側の端材２０にあたる部位にマスク等の部材を配置して当該部位を覆ったり、当該部位をＬＬＯ用のレーザ光Ｌ３を吸収し得る（特に、黒色の）塗料または顔料等により塗りつぶしたり、当該部位をやすりや刃等で削って乱雑な乱反射の起こる面に加工したりすることで、強いレーザ光Ｌ３が端材２０に当たらないように遮る遮光部を設けるようにしても構わない。

【0039】

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0040】

１…レーザ照射装置
２…膜
２０…端材
２１…対象物
２２…端材
２３…輪郭
２４…境界
３…基板
３１…遮光部（溝）
Ｌ１…境界を輪郭を切削するレーザ光
Ｌ２…遮光部を形成するレーザ光
Ｌ３…対象物を基板から剥離させるＬＬＯ用のレーザ光
Ｌ４…輪郭を輪郭を切削するレーザ光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】