[实用新型]应用纳秒脉冲激光以剥离外延芯片的系统

说明书

一种应用纳秒脉冲激光以剥离外延芯片的系统，包括一纳秒脉冲激光光机、一加工载台、一扩束镜组、一绕射光学元件、一振镜扫描模块、一视觉辨识模块及一控制单元。纳秒脉冲激光光机提供一激光脉冲光束作为剥离外延芯片的激光加工光源；扩束镜组、绕射光学元件与振镜扫描模块皆位于激光脉冲光束的传递途径上；视觉辨识模块，用以检视激光脉冲光束投射于所欲加工位置的状态；控制单元则以电性连接并使加工载台、振镜扫描模块、视觉辨识模块及纳秒脉冲激光光机同步协作，并搭配特定的激光加工路径，与经适当设计的绕射光学元件，以克服纳秒脉冲激光用于精密加工时，激光热效应的问题，进而实现以纳秒脉冲激光光机对外延芯片进行激光烧蚀的剥离作业。

技术领域

本创作有关一种外延芯片的剥离系统，尤指应用纳秒脉冲激光光机搭配特定的激光加工路径，并结合绕射光学元件，以克服激光热效应的一种应用纳秒脉冲激光以剥离外延芯片的系统。

背景技术

按，一般氮化镓(GaN)基质的发光芯片，都是利用蓝宝石(Sapphire)或类似的透明材料作为基材，并在基材上堆叠发光层，以成型为氮化物半导体层，再通过复数半导体层所形成的外延晶圆，制成氮化物半导体发光二极体芯片；亦即应用堆叠于蓝宝石基材上的外延晶圆，予以分割成复数个芯片，但由于蓝宝石基材的硬度高，故而造成分割作业的困难。

次按，一种称之为「剥离」(Lift-off)的制造方法，已广泛应用于外延晶圆分割作业的领域；其具体的作法是在外延基板的表面上，通过缓冲层而形成包括有n型半导体层以及p型半导体层所构成的芯片层，再从外延基板的背面侧照射可穿透外延基板而在缓冲层被吸收的波长的激光光线以破坏该缓冲层，并将外延基板从芯片层上剥离，且进一步将该芯片层移换到以Au、Sn(金、锡)为主要材料的移设电路基板上。

惟查，前述将激光光线照射该缓冲层的方法中，有时会无法充分地破坏缓冲层，进而无法将外延基板顺畅地从芯片层中予以剥离。或者，使用激光光线照射时，因纳秒脉冲激光的脉冲长度较长，且传统激光聚焦光斑的能量分布过于集中或不均，易产生严重热效应，使得外延芯片周边产生热伤害，更甚者则破坏外延芯片，进而导致晶粒发光亮度大幅衰减，而使发光二极体芯片的不良率提高。

是以，如何更进一步提高良率与降低加工成本，在不使用造价相对高昂的皮秒与飞秒脉冲激光的前提下，使用纳秒脉冲激光解决目前外延基板无法顺畅地从芯片层中予以剥离，以及剥离作业中通过高功率的激光光源加工，造成晶粒亮度衰减、产品不良率提高等缺失，即为本创作人所亟欲研究改善的课题。

实用新型内容

缘是，本创作的主要目的，是在应用纳秒脉冲激光光源，搭配特定的激光加工路径，以及经过适当设计的绕射光学元件，以克服激光热效应的问题，进而实现以纳秒脉冲激光光源对外延芯片进行激光烧蚀的作业系统。

为达上述目的，本创作采取的技术手段，包含有：一架体；一激光光源，包括一纳秒脉冲激光光机及光束转折器，分别设置于该架体上，可提供一激光脉冲光束，用以作为剥离外延芯片的激光加工光源；一加工载台，设置于该架体上，且位于该激光光源的相对侧，其具有一工作平台及位移机构，使供放置于该工作平台上待加工的外延晶圆，可进行X、Y、Z三个轴向的位移；一扩束镜组，设置于该架体上，且位于该激光光源的邻侧及该激光脉冲光束的传递途径上，其具有透镜元件，用以改变激光脉冲光束的直径与发散角，并使其形成平行光束；一绕射光学元件，设置于该架体上，且位于该扩束镜组的邻侧及该激光脉冲光束的传递途径上，用以调整激光脉冲光束的强度，进而达到激光光斑的整型与能量重新分布的效果。

一振镜扫描模块，设置于该工作平台的上方，且位于该激光脉冲光束的传递途径上，其具有一X-Y光学扫描镜头及一光学反射镜片，且通过该光学反射镜片的反射及X-Y光学扫描镜头的聚焦，以实现激光光斑的聚焦与产生对应的角度移转，进而使该激光脉冲光束偏转并聚焦在该外延晶圆其所欲的加工点上，以供进行外延芯片的烧蚀；一视觉辨识模块，设置于该架体上，可提供视觉辨识的可视区域，用以检视该激光脉冲光束投射于所欲加工位置的状态。