(57)【要約】【課題】基板上に形成された材料層に割れを生じさせることなく、レーザリフトオフ処理を短時間に行うことを可能とすること。【解決手段】基板１と前記材料層２との界面で前記材料層を前記基板から剥離させるため、基板１上に材料層２が形成されたワーク３に対し、基板１側からマスク４４を介してレーザ光を照射する。レーザ光はマスク４４により複数の小面積のレーザ光に分割され、ワーク上に互いに離間した複数の照射領域が形成される。照射領域は四角形状に形成され、隣接する照射領域のワークの相対的移動方向に対して平行方向に伸びる端部は、隣接する照射領域の端部と互いに重畳し、かつ基板からはじめて剥離される材料層の剥離辺が２辺になるようにレーザ光が照射される。これにより、基板上に形成された材料層に割れを生じさせることなく、材料層を基板から確実に剥離させることができる。【選択図】    図１
2012081478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に材料層が形成されてなるワークに対し、前記基板を通してレーザ光を照射するレーザ源と、前記ワークと前記レーザ源とを相対的に移動させる搬送機構とを備えるレーザリフトオフ装置において、
前記レーザ源から出射するレーザ光を、複数のレーザ光に分割し、分割された各パルスレーザ光により前記ワーク上に互いに離間した複数の照射領域を形成するレーザ光形成手段を有し、
前記レーザ光形成手段により形成される複数の照射領域は、隣接する照射領域の前記ワークの移動方向と平行方向に伸びる端部が、前記ワークが前記レーザ源に対して相対的に一方向に移動するに従って、順次に重畳するように配列され、
前記レーザ光の前記ワークに対する照射領域は、前記ワークの移動方向と平行方向に伸びる１辺を有する四角形状に形成され、
前記レーザ光は、前記基板から順次に剥離された前記材料層の四角形状の剥離領域において、前記基板からはじめて剥離される材料層の剥離辺が２辺になるように、前記ワークに照射されることを特徴とするレーザリフトオフ装置。
【請求項２】
前記レーザ光形成手段は、複数の方形状の開口を有するマスクであることを特徴とする請求項１記載のレーザリフトオフ装置。
【請求項３】
前記ワーク上に形成される照射領域は、前記ワークの移動方向に傾斜した一直線上に配列されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーザリフトオフ装置。
【請求項４】
前記マスクは、前記複数の開口が互いに交差する一方の仮想線と他方の仮想線とにそれぞれ一直線上に配列される一方のマスクパターンと、他方のマスクパターンとからなり、マスクが有する開口がＸ字状に配列されていることを特徴とする請求項２記載のレーザリフトオフ装置。
【請求項５】
前記マスクの前記複数の開口を開閉するマスクシャッタを備え、
前記マスクシャッタは、前記ワークの搬送時において、前記一方のマスクパターンの開口のみが開き、前記一方の仮想線と前記他方の仮想線との交点に位置する開口を除いて、前記他方のマスクパターンの開口が閉じるように開閉し、
前記マスクシャッタは、前記ワークの搬送方向を１８０°切替える毎に、前記一方の仮想線と前記他方の仮想線との交点に位置する開口を除いて、前記一方のマスクパターン及び前記他方のマスクパターンそれぞれの開閉状態を切替えることを特徴とする請求項４記載のレーザリフトオフ装置。
【請求項６】
前記マスクは、一方の仮想線上に配列された複数の開口からなる一方のマスクパターンと、他方の仮想線上に配列された複数の開口からなる他方のマスクパターンとからなり、マスクが有する開口がＶ字状に配列されることを特徴とする請求項２記載のレーザリフトオフ装置。
【請求項７】
前記マスクは、前記一方のマスクパターン及び前記他方のマスクパターンの何れかのみがレーザ光照射領域内に配置されるように、前記マスクを搬送するマスク搬送機構を備え、
前記マスク搬送機構は、前記ワークの搬送方向を１８０°切替える毎に、前記レーザ光照射領域内に配置するマスクパターンを切替えることを特徴とする請求項６記載のレーザリフトオフ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体により形成される半導体発光素子の製造プロセスにおいて、基板上に形成された材料層にレーザ光を照射することによって、当該材料層を分解して当該基板から剥離する（以下、レーザリフトオフという）ためのレーザリフトオフ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ（窒化ガリウム）系化合物半導体により形成される半導体発光素子の製造プロセスにおいて、サファイア基板の上に形成されたＧａＮ系化合物結晶層を当該サファイア基板の裏面からレーザ光を照射することにより剥離するレーザリフトオフの技術が知られている。以下、基板上に形成された結晶層（以下材料層という）に対してレーザ光を照射して基板から材料層を剥離することをレーザリフトオフと呼ぶ。
例えば、特許文献１においては、サファイア基板の上にＧａＮ層を形成し、当該サファイア基板の裏面からレーザ光を照射することにより、ＧａＮ層を形成するＧａＮが分解され、当該ＧａＮ層をサファイア基板から剥離する技術について記載されている。以下では基板上に材料層が形成されたものをワークと呼ぶ。
【０００３】
特許文献２には、ワークを搬送しながらワークに対してサファイア基板越しにライン状のレーザ光を照射することが記載される。具体的に同文献には、図２２に示すように、サファイア基板１２１とＧａＮ系化合物の材料層１２２の界面への照射領域１２３がライン状になるようにレーザ光１２４を成形し、サファイア基板１２１をレーザ光１２４の長手方向と垂直方向に移動させながら、当該レーザ光１２４をサファイア基板１２１の裏面から照射する技術が開示されている。
ＧａＮ系化合物材料層を基板からレーザリフトオフするためには、ＧａＮ系化合物をＧａとＮ２とに分解するために必要な照射エネルギーを有するレーザ光をワークの全面に亘り照射することが重要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５０１７７８号公報
【特許文献２】特開２００３−１６８８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したレーザリフトオフ処理において、レーザリフトオフに要する時間（つまり、ワークの全面に亘りレーザ光を照射するために必要な時間）は、主にレーザ光の照射面積とワークの搬送速度とに依存する。ワークの処理に要するレーザ光の照射時間は、当然のことながらワークへのレーザ光の照射面積が大きく尚且つワークを高速で搬送すれば短くなり、その逆であれば長くなる。
しかしながら、ワークの搬送速度には自ずと限界がある。よって、レーザリフトオフに要する時間は、主としてワークへのレーザ光の照射面積に依存する。ところが、ワークへのレーザ光の照射面積を大きくすることは、次に説明するように様々な困難が伴う。
即ち、レーザリフトオフに使用されるレーザ光には、材料層を構成する物質を分解するための分解閾値を超える照射エネルギーが必要とされるが、レーザリフトオフに必要な照射エネルギーを維持しつつレーザ光の照射面積を大きくすることは困難である。
本発明者らが鋭意検討したところ、ワークへのレーザ光の照射面積を大きくした場合は、レーザリフトオフ時に材料層に例えばクラック（割れ）などのダメージが発生することが判明した。
前述したように、材料層２はパルスレーザ光が照射されることにより、材料層２のＧａＮがＧａとＮ２とに分解する。ＧａＮが分解することによりＮ２ガスが発生することから、当該ＧａＮ層にせん断応力が加わり、当該レーザ光の照射領域の境界部においてクラックが生じるなど、照射領域のエッジ部にダメージを与える。
この分解によるダメージの大きさは、レーザ光の照射面積に大きく依存しているものと考えられる。すなわち、照射面積Ｓが大きいほど、上記Ｎ２ガスの発生量が多くなる等、パルスレーザ光の照射領域のエッジ部へ大きな力が加わる。
【０００６】
上記した理由により、レーザリフトオフ時の材料層へのダメージを軽減するため、ワークへのレーザ光の照射面積を小さくするのが望ましい。
しかしながら、レーザ光照射面積を小さくすると、レーザリフトオフに要するレーザ光の照射時間が長くなるという問題がある。例えば、以下の条件１では、φ２インチ（５０．８ｍｍ）のワークをレーザリフトオフするために要するレーザ光の照射時間は約２５秒である。一方、以下の条件２では、φ２インチのワークをレーザリフトオフするために要するレーザ光の照射時間は約６２５秒となる。
（条件１）
・ワークの直径：φ２インチ
・ワークへのレーザ光の照射領域：１ｍｍ角の正方形
・パルスレーザ光の周波数：１００Ｈｚ
（条件２）
・ワークの直径：φ２インチ
・ワークへのレーザ光の照射領域：０．２ｍｍ角の正方形
・パルスレーザ光の周波数：１００Ｈｚ
以上のように、ダメージを生じさせることなく材料層を基板から十分に剥離させるためには、レーザ光の照射面積を小さくすることが必要である。しかし、レーザ光はワークの全面に亘り照射する必要があるため、レーザ光の照射領域の面積を小さくすると、レーザリフトオフ処理に要する時間が長くなる。
【０００７】
一方、本発明者らが鋭意検討したところ、ＧａＮ系化合物材料層を基板からレーザリフトオフするためには、ＧａＮ系化合物をＧａとＮ２とに分解するために必要な分解閾値以上の照射エネルギーを有するレーザ光をワークの全面に亘り照射することが必要であることが分かった。
分解閾値以上の照射エネルギーを有するレーザ光が照射されない領域が存在すると、材料層を構成するＧａＮの未分解領域が形成され、材料層を基板から十分に剥離させることができない。このため、隣り合う照射領域のエッジ部が、分解閾値ＶＥを超えるエネルギー領域において重畳する必要がある。
【０００８】
上述したように、ダメージを生じさせることなく材料層を基板から十分に剥離させるためには、隣り合う照射領域のエッジ部が、分解閾値ＶＥを超えるエネルギー領域において重畳するようにレーザ光をワークの全面に亘り照射することが必要であるが、これに加えて、レーザ光の照射面積を小さくすることが必要である。
しかし、レーザ光の照射面積を小さくすると、前述したように、レーザリフトオフ処理に要する時間が増加するといった問題が生ずる。
【０００９】
本発明者らは、先に、四角形状に成形された小面積のレーザ光の照射領域の位置を刻々と変えながら、隣り合う照射領域のエッジ部が、分解閾値ＶＥを超えるエネルギー領域において重畳するようにレーザ光をワークの全面に亘り照射し、レーザリフトオフする方法を提案している。このようにすれば、効率よく、かつクラックを生じさせることなくレーザリフトオフを実現することができる。
しかし、上記のように小面積のレーザ光を上記のように照射すると、レーザリフトオフ処理に比較的多くの時間を要し、さらに、レーザ光をこのように照射した場合であっても、レーザ光の照射方法如何により、基板から剥離後の材料層においてクラックが生じる場合があった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明は照射面積の小さいレーザ光により、短時間でレーザリフトオフ処理を行うことができ、さらに、基板から剥離後の材料層におけるクラックの発生を効果的に防止することができるレーザリフトオフ装置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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明においては、（１）レーザ光を分割して、ワークあるいはレーザ源（照射領域）を相対的に移動させながら、ワーク上に、上記互いに離間した複数の照射領域が形成されるようにレーザ光を一括照射するとともに、（２）上記クラックの発生を防止するためには、レーザ光の照射方法を考慮することが重要であり、本発明においては、各照射領域において、はじめて剥離する辺が２辺になるようにレーザ光を照射する。
【００１１】
上記（１）についは、以下のようにして、ワークにレーザ光を照射する。
マスクなどのレーザ光を分割するための複数の小面積のレーザ光出射部が設けられたレーザ光形成手段を用いて、レーザ源から出射するレーザ光を複数のレーザ光に分割し、ワーク上に互いに離間した面積の小さな複数の照射領域を形成する。なお、ここでは、上記複数のレーザ光出射部から出射した各レーザ光が照射される領域を照射領域という。
そして、ワークあるいはレーザ源（照射領域）を相対的に移動させながら、ワーク上に、上記互いに離間した複数の照射領域が形成されるように、レーザ光を一括照射する。
その際、隣り合う照射領域が、上記ワークの移動方向に対して斜めに配置されるように互いに離間させ、隣接する照射領域のワークの相対的移動方向に対して平行方向に伸びる端部が、移動するに従って順次に重畳するように上記複数の照射領域を配列する。さらに、各照射領域におけるワークの搬送方向と直交方向に伸びるエッジ部が互いに重畳するように、ワーク３の搬送速度とパルスレーザ光の照射間隔を設定する。
すなわち、上記各照射領域の端部（エッジ部）は隣接する照射領域の端部（エッジ部）と互いに重畳する。
このようにすれば、実質的にワークへのレーザ照射領域を大面積にしたことと同じになり、短時間でのレーザリフトオフ処理が可能になる。
なお、ワーク上で重畳して照射されるレーザ光は、ワークをレーザ源に対して相対移動させているので、わずかな時間を隔てて照射される。材料層（ＧａＮ）は、材料層が分解する温度に達した後に室温に戻るまでの時間が極めて短い。これに対し、ワーク上で重畳して照射されるレーザ光の照射間隔は、上記の材料層が分解する温度に達した後に室温に戻るまでの時間よりもはるかに長い。したがって、レーザ光が重畳する領域では、各レーザ光の照射エネルギーが合算されないため、各レーザ光出射部から出射したレーザ光の照射領域が実質的に小面積となり、材料層へのダメージが低減される。
【００１２】
上記（２）については、以下のようにレーザ光を照射する。
前記したように、小面積のレーザ光の照射領域の位置を刻々と変えながら、各照射領域の端部が隣接する照射領域の端部と互いに重畳するように照射しても、ワークに対するレーザ光の照射方法如何により、基板から剥離後の材料層にクラックが生じる場合がある。
これについて以下に説明する。
図１９は、前記ワークに対する照射領域を刻々と変えながら、レーザ光の照射領域のエッジ部が、ワークの搬送方向に従って順次に重畳するように、レーザ光を前記ワークに照射することにより、材料層を基板からレーザリフトオフする方法を示す。
同図は、レーザ光のワークに対する照射領域が四角形状（正方形）の場合を示し、同図の黒く塗りつぶした領域がレーザ光が照射されている照射領域であり、斜線で示した部分はレーザ光の照射済みの領域、白の部分はレーザ光が未照射の領域であり、照射領域は、同図の矢印で示す方向に順次移動し、照射領域を刻々と変えながらレーザ光が照射される。
また、同図では、基板から剥離された材料層の四角形状の剥離領域のうち、基板からはじめて剥離される材料層の剥離辺が、２辺の場合（同図（ａ）の２辺剥離）、及び３辺の場合（同図（ｂ）の３辺剥離）および一辺の場合（同図（ｃ）１辺剥離）、をそれぞれ示す。
【００１３】
図２０は、図１９に示すレーザリフトオフ方法によって剥離した材料層の状態を示した画像であり、上記図１９の（ａ）〜（ｃ）のようにレーザリフトオフした場合の、基板から剥離後の材料層におけるクラック発生の有無をそれぞれ示したものである。
なお、図２０は、前記したサファイア基板の上に形成されたＧａＮ系化合物材料層をサファイア基板の裏面から図１９に示す四角形状のレーザ光を照射することにより剥離させた場合を示し、図２０（ａ）は、基板からはじめて剥離される材料層の剥離辺が２辺の場合（図１９（ａ））を示し、図２０（ｂ）は３辺の場合（図１９（ｂ））を示し、図２０（ｃ）は一辺の場合（図１９（ｃ））を示す。
【００１４】
図１９（ａ）に示すように材料層の未分解領域からはじめて剥離された辺が２辺である場合は、図２０（ａ）に示すようにクラックが生じなかったが、図１９（ｂ）に示すように、材料層の未分解領域からはじめて剥離された辺が３辺である場合は、図２０（ｂ）に示すように剥離後の材料層においてクラックが発生した。
この理由は、次のように考えられる。
材料層であるＧａＮはレーザ光が照射されることによってＧａとＮ２とに分解される。図１９（ａ）（ｂ）に示すように、ＧａＮの分解時に発生したＮ２ガスは、基板から順次に剥離される四角形状の剥離領域において、ＧａＮの未分解領域に接する辺からは排出不可能であるため、既に基板から剥離済の辺から排出される。
図１９（ａ）に示すようにＧａＮの四角形状の剥離領域において、基板からはじめて剥離された辺が２辺である場合は、既に基板から剥離済の辺が２辺あり、Ｎ２ガスの逃げ道はこの２辺となり、Ｎ２ガスはこの２辺から逃げるため、光が照射されている領域には大きなガスの圧力は加わらない。
一方、図１９（ｂ）に示すように、ＧａＮの四角形状の剥離領域において、基板からはじめて剥離された辺が３辺である場合は、既に基板から剥離済の辺が１辺のみであり、Ｎ２ガスの逃げ道がこの１辺しかない。このため、Ｎ２ガスを十分に排出することができず、Ｎ２ガスの圧力によって発生する応力が、基板から剥離した材料層における、ＧａＮの未分解領域に接する３辺に蓄積することによって、基板から剥離後のＧａＮにおいてクラックが生じるものと考えられる。
【００１５】
図１９（ｃ）に示すように、材料層の未分解領域からはじめて剥離された辺が１辺である場合にも、図２０（ｃ）に示すように、上記と同じく、剥離後の材料層にクラックが発生した。
この場合は、図１９（ｃ）に示すように、既に基板から剥離済の辺が３辺あるため、Ｎ２ガスの排出に関しては問題ない。しかし、レーザ光の照射によりＧａＮが分解する際に発生する応力が、ＧａＮの未分解領域に接する１辺のみに集中するため、材料層の強度が十分でない場合に、基板から剥離後のＧａＮにおいてクラックが生じるものと考えられる。
なお、図１９（ｃ）に示すように、上下の領域が剥離済みの領域で、その間に未分解領域が残っており、この未分解領域にレーザ光を照射するのは特殊なケースであり、ワークの一端から他端に向けて順番にレーザ光を照射していく場合には生じないが、ワークに対するレーザ光の照射方法如何によっては、このようなケースが生ずる場合もあり、図１９（ｃ）に示す「１辺剥離」は、避けることが望ましい。
【００１６】
以上のように、レーザ光のワークに対する照射領域を、ワークの移動方向と平行方向に伸びる１辺を有する四角形状とし、レーザ光をワークに対して照射することで基板から剥離された材料層の四角形状の剥離領域のうち、基板からはじめて剥離された辺が、２辺になるようにすることで、剥離後の材料層にクラックが生ずるのを防ぐことができる。
すなわち、図１９（ａ）に示すように、基板からはじめて剥離された辺が２辺である場合は、基板から剥離後のＧａＮにおいて、図２０（ａ）に示すように全くクラックが発生しなかった。
これは、ＧａＮの四角形状の剥離領域において、基板からはじめて剥離された辺が２辺である場合は、ＧａＮの分解によって発生したＮ２ガスが、既に基板から剥離済の２辺から排出され、Ｎ２ガスの逃げ道が十分に確保されるためである。
また、剥離された辺が２辺の場合は、レーザ光の照射によりＧａＮが分解する際に発生した応力は、ＧａＮの未分解領域に接する２辺に分散して印加されることにより、クラックの発生が防止される。
【００１７】
材料層の逃げ道を十分に確保することと、ＧａＮが分解する際に発生した応力を分散させるためには、レーザ光の照射により基板から順次に剥離された剥離領域において、基板からはじめて剥離される辺の全長Ｘと、基板から既に剥離された辺の全長Ｙとの比が概ね１：１であることが好ましい。
即ち、四角形の場合は基板からはじめて剥離された辺を常に２辺にすることにより、材料層の分解時に発生したガスの逃げ道を確保することと、材料層の分解時に発生する応力を分散させること、の調和をうまく図ることができ、基板から剥離後の材料層におけるクラックの発生を、防止若しくは抑制することができる。
【００１８】
以上に基づき、本発明においては、前記課題を次のように解決する。
（１）基板上に材料層が形成されてなるワークに対し、前記基板を通してレーザ光を照射するレーザ源と、前記ワークと前記レーザ源とを相対的に移動させる搬送機構とを備えるレーザリフトオフ装置において、前記レーザ源から出射するレーザ光を、複数のレーザ光に分割し、分割された各パルスレーザ光により前記ワーク上に互いに離間した複数の照射領域を形成するレーザ光形成手段を有し、前記レーザ光形成手段により形成される複数の照射領域は、隣接する照射領域の前記ワークの移動方向と平行方向に伸びる端部が、前記ワークが前記レーザ源に対して相対的に一方向に移動するに従って、順次に重畳するように配列される。また、前記レーザ光の前記ワークに対する照射領域は、前記ワークの移動方向と平行方向に伸びる１辺を有する四角形状に形成され、前記レーザ光は、前記基板から順次に剥離された前記材料層の四角形状の剥離領域において、前記基板からはじめて剥離される材料層の剥離辺が２辺になるように、前記ワークに照射される。
（２）上記（１）において、前記レーザ光形成手段として複数の方形状の開口を有するマスクを用いる。
（３）上記（１）（２）において、前記ワーク上に形成される照射領域が、前記ワークの移動方向に傾斜した一直線上に配列される。
（４）上記（２）において、前記マスクは、前記複数の開口が互いに交差する一方の仮想線と他方の仮想線とにそれぞれ一直線上に配列される一方のマスクパターンと、他方のマスクパターンとからなり、マスクが有する開口がＸ字状に配列されている。
（５）上記（４）において、前記マスクの前記複数の開口を開閉するマスクシャッタを備え、前記マスクシャッタは、前記ワークの搬送時において、前記一方のマスクパターンの開口のみが開き、前記一方の仮想線と前記他方の仮想線との交点に位置する開口を除いて、前記他方のマスクパターンの開口が閉じるように開閉し、前記マスクシャッタは、前記ワークの搬送方向を１８０°切替える毎に、前記一方の仮想線と前記他方の仮想線との交点に位置する開口を除いて、前記一方のマスクパターン及び前記他方のマスクパターンそれぞれの開閉状態を切替える。
（６）上記（２）において、前記マスクは、一方の仮想線上に配列された複数の開口からなる一方のマスクパターンと、他方の仮想線上に配列された複数の開口からなる他方のマスクパターンとからなり、マスクが有する開口がＶ字状に配列される。
（７）上記（６）において、前記マスクは、前記一方のマスクパターン及び前記他方のマスクパターンの何れかのみがレーザ光照射領域内に配置されるように、前記マスクを搬送するマスク搬送機構を備え、前記マスク搬送機構は、前記ワークの搬送方向を１８０°切替える毎に、前記レーザ光照射領域内に配置するマスクパターンを切替える。
【発明の効果】
【００１９】
（１）レーザ光形成手段により、レーザ源から出射するレーザ光を、複数のレーザ光に分割し、分割された各レーザ光により前記ワーク上に互いに離間した複数の照射領域を形成し、ワーク上の各照射領域にレーザ光を一括照射するようにしたので、一度のレーザ光の照射で複数の照射領域にレーザ光を照射することができる。すなわち、複数の照射領域に一括してレーザ光を照射することができるので、各照射領域を小面積にしても、レーザリフトオフ処理を短時間に行うことができ、スループットの向上を図ることができる。
（２）隣接する各レーザ光出射部から出射したレーザ光の、ワークの移動方向と直交方向のエッジ部がワークの移動に従って順次に重畳されるようにするとともに、各照射領域におけるワークの搬送方向と直交方向のエッジ部が互いに重畳するようにしたので、ＧａＮ系化合物をＧａとＮ２とに分解するために必要な分解閾値以上の照射エネルギーを有するレーザ光を、各照射面積を小さくしながら、ワークの全面に亘り照射することができる。
また、前述したように重畳領域に照射されるレーザ光は、照射された領域の温度が低下するに充分な時間間隔をおいて照射されるので、重畳領域に照射されるレーザ光のそれぞれの照射エネルギーが合算されることはない。したがって、各照射領域が重畳していても、実質的に各照射領域毎にレーザ光を照射したのと同等の効果を得ることができる。このため、材料層を基板から剥離するときの材料層へのダメージを低減化することができる。
（３）前記基板から順次に剥離された前記材料層の四角形状の剥離領域において、基板からはじめて剥離される材料層の剥離辺が２辺になるようにしたので、ＧａＮの分解によって発生したＮ２ガスが、既に基板から剥離済の２辺から排出され、Ｎ２ガスの逃げ道を十分に確保することができる。また、剥離された辺が２辺の場合は、レーザ光の照射によりＧａＮが分解する際に発生した応力は、ＧａＮの未分解領域に接する２辺に分散して印加され、クラックの発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例のレーザリフトオフ装置の構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施例のレーザリフトオフ装置の光学系の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施例のレーザリフトオフ装置に用いられるマスクを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例のレーザリフトオフ装置に係るレーザ光照射方法を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施例のワーク上でのレーザ光のスキャン方向とワークへのレーザ光の照射パターンを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例におけるレーザ光の照射及び休止のタイミングを示すタイムチャートである。
【図７】第１の実施例におけるパルスレーザ光の照射タイミングとワーク上の照射領域の関係を示す図である。
【図８】第１の実施例の変形例のレーザリフトオフ装置の光学系の概念図である。
【図９】図８に示すレーザ光形成手段の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例のレーザリフトオフ装置に用いられるマスクを示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施例のマスクの開口を開閉するためのマスクシャッタの動作を示す図である。
【図１２】第２の実施例のレーザリフトオフ装置に係るレーザ光照射方法を説明する図である。
【図１３】第２の実施例のワーク上でのレーザ光のスキャン方向とワークへのレーザ光の照射パターンを示す図である。
【図１４】第２の実施例におけるレーザ光の照射及び休止のタイミングを示すタイムチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施例のレーザリフトオフ装置に用いられるマスクを示す図である。
【図１６】第３の実施例のレーザリフトオフ装置に係るレーザ光照射方法を説明する図である。
【図１７】第３の実施例において、マスクを移動させるためのマスク搬送機構を示す図である。
【図１８】第３の実施例におけるレーザ光の照射及び休止のタイミングを示すタイムチャートである。
【図１９】ＧａＮ未分解領域が２辺、３辺および１辺になるようにレーザ光を照射する場合を説明する図である。
【図２０】ＧａＮ未分解領域が２辺、３辺および１辺になるようにレーザ光を照射した場合の剥離後の材料層の表面状態を模式的に示した図である。
【図２１】本発明のレーザリフトオフ装置を用いることができる半導体発光素子の製造方法を説明する図である。
【図２２】ライン状のレーザ光を、レーザ光の長手方向と垂直方向に移動させながら、基板の裏面から照射する従来技術を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施例のレーザリフトオフ装置の構成の概要を示す図である。
同図に示すレーザリフトオフ装置は、レーザ光を透過する基板１上に材料層２が形成されたワーク３が、ワークステージ３１上に載置されている。ワーク３を載せたワークステージ３１は、コンベヤのような搬送機構３２に載置され、搬送機構３２によって所定の速度で搬送される。ワーク３は、ワークステージ３１と共に所定方向に搬送されながら、基板１を通じてレーザ光Ｌが照射される。
ワーク３は、サファイアからなる基板１の表面に、ＧａＮ（窒化ガリウム）系化合物の材料層２が形成されてなるものである。基板１は、ＧａＮ系化合物の材料層を良好に形成することができ、尚且つ、ＧａＮ系化合物材料層を分解するために必要な波長のレーザ光を透過するものであれば良い。材料層２には、低い入力エネルギーによって高出力の青色光あるいは紫外光を効率良く出力するためにＧａＮ系化合物が用いられる。
【００２２】
レーザ光は、基板１および基板１から剥離する材料層を構成する物質に対応して適宜選択すべきである。サファイアの基板１からＧａＮ系化合物の材料層２を剥離する場合には、例えば波長２４８ｎｍのパルスレーザ光を放射するＫｒＦ（クリプトンフッ素）エキシマレーザを用いることができる。レーザ波長２４８ｎｍの光エネルギー（５ｅＶ）は、ＧａＮのバンドギャップ（３．４ｅＶ）とサファイアのバンドギャップ（９．９ｅＶ）の間にある。したがって、波長２４８ｎｍのレーザ光はサファイアの基板からＧａＮ系化合物の材料層を剥離するために望ましい。ワーク３の上方にはレーザ源から発したレーザ光Ｌに所定のレーザ光パターンを形成するためのマスク４４が配置されている。図１では後述する投影レンズは省略している。
【００２３】
図２は、本発明の実施例のレーザリフトオフ装置の光学系の概念図である。
同図において、レーザリフトオフ装置１００は、パルスレーザ光を発生するレーザ源２０と、レーザ光を所定の形状に成形するためのレーザ光学系４０と、ワーク３が載置されるワークステージ３１と、ワークステージ３１を搬送する搬送機構３２と、レーザ源２０で発生するレーザ光の照射間隔および搬送機構３２の動作を制御する制御部３３とを備えている。
レーザ光学系４０は、シリンドリカルレンズ４１、４２と、レーザ光をワークの方向へ反射するミラー４３と、レーザ光を透過させる開口を有するマスク４４と、マスク４４を通過したレーザ光Ｌの像をワーク３上に投影する投影レンズ４５とを備えている。上記マスク４４は、レーザ光を分割するための複数の開口を有し、上記レーザ源２から出射するレーザ光を、複数のレーザ光に分割し、分割された各レーザ光により前記ワーク上に互いに離間した複数の照射領域を形成する。すなわち、マスク４４は前記したレーザ光形成手段として機能し、上記複数の開口はレーザ光出射部となる。
ワーク３へのパルスレーザ光の照射領域の配置、形状、面積は、上記レーザ光形成手段として機能するマスク４４の開口の配置、形状、大きさ等を選定することにより、適宜設定することができる。レーザ光学系４０の先にはワーク３が配置されている。ワーク３はワークステージ３１上に載置されている。ワークステージ３１は搬送機構３２に載置されており、搬送機構３２によって搬送される。
【００２４】
レーザ源２０で発生したパルスレーザ光Ｌは、シリンドリカルレンズ４１、４２、ミラー４３、マスク４４を通過した後に、投影レンズ４５によってワーク３上に投影される。パルスレーザ光Ｌは基板１を通じて基板１と材料層２の界面に照射される。基板１と材料層２の界面では、パルスレーザ光Ｌが照射されることにより、材料層２の基板１との界面付近のＧａＮが分解される。このようにして材料層２が基板１から剥離される。
【００２５】
（１）第１の実施例
図３は本発明の第１の実施例のレーザリフトオフ装置が備えるマスクを示す図である。本実施例のマスク４４は、図３に示すように、金属製の板部において、レーザ光出射部としての複数の開口Ｍ１〜Ｍ５を、互いに離間すると共に、後述する図４に示すように、ワーク３の搬送方向（同図の矢印方向）に対して傾斜する一直線上に配列するように穿設したものである。各々のレーザ光出射部となる開口Ｍ１〜Ｍ５は、後述する図５に示すように、ワーク３を一方向に搬送したときに、隣接する各レーザ光出射部（マスクの各開口）から出射するレーザ光により形成される光照射領域の、ワーク３の搬送方向と平行方向に延びるエッジ部が重畳するように、互いに連続することなく離間して形成されている。
マスク４４に形成された開口Ｍ１〜Ｍ５は、レーザ源から発したレーザ光を分割し互いに離間した複数の照射領域を形成するものであり、各々の照射領域の面積は、例えば照射領域の形状が正方形に近い場合には、０．２５ｍｍ２以下になるような大きさに設定されている。
マスク４４の開口Ｍ１〜Ｍ５の形状は、ワーク３の移動方向と平行方向に伸びる１辺を有する四角形状であることが好ましく、特にワーク３の移動方向と平行方向に伸びる２辺を有する、例えば、正方形、長方形とすることが好ましい。
【００２６】
上記分割されたレーザ光による照射面積を上記のように小さくすれば、材料層を基板から剥離させるときに材料層に加わるダメージを低減することができる。
すなわち、前述したように、ＧａＮが分解する際、ＧａＮ層にせん断応力が加わり、当該レーザ光の照射領域の境界部においてクラックが生じるなど、照射領域のエッジ部にダメージを与えるが、この分解によるダメージの大きさは、レーザ光の照射面積に大きく依存しているものと考えられる。
実験等を行って検証した結果、上記のように照射領域の形状が正方形に近い場合には、ワークへのレーザ光の照射面積を０．２５ｍｍ２以下とすれば、ワークの材料層へのクラックの発生を防止することができることが確認された。
【００２７】
以下、本実施例のレーザリフトオフ装置に係るレーザ光照射方法について説明する。
図４ないし図７は本発明のレーザリフトオフ装置にかかる第１の実施例のレーザリフトオフ処理を示す図である。
図４は、本実施例のレーザリフトオフ装置に係るレーザ光照射方法を説明する図であり、（ａ）はレーザ照射期間、（ｂ）はレーザ休止期間、（ｃ）はレーザ照射期間を示す。また、同図中の括弧数字はレーザ光照射の手順を示し、（２）（５）の手順をレーザ光の照射期間（図６参照）に実行し、（３）（４）の手順をレーザ光の休止期間（図６参照）に実行する。
また、図５は、ワーク上でのレーザ光のスキャン方向とワークへのレーザ光の照射パターンを示し、図６はレーザ光の照射及び休止のタイミングを示すタイムチャートを示す。図６の（２）（３）（４）（５）は、図４の照射期間（２）（５）と休止期間（３）（４）に対応している。さらに、図７はパルスレーザ光の照射タイミングとワーク上の照射領域の関係を示す。
なお、本実施例のレーザリフトオフ装置においては、マスクは移動せず、ワークを移動させながらパルスレーザ光を照射するが、図５は、説明の都合上、レーザ光をスキャンするように描かれている。
【００２８】
図４（ａ）の（１）の手順では、マスク４４は同図中で最も上方に位置する開口Ｍ１の上端がワーク３の上端と同一直線上に並ぶように配置される。開口Ｍ１の上端はワーク３の上端から伸び出していてもよい。（２）の手順では、レーザ光を照射しながらワーク３を右方から左方に一方向に搬送する。
ここで、レーザ光は、前記図３に示したマスク４４を介することによって、図５（ａ）（ｂ）に示すように、分割されたレーザ光により形成される照射領域ＬＡ〜ＬＥがワーク３の搬送方向に対して傾斜した一直線上に配列される。当該レーザ光が、ワーク３の左方から右方に向けて、ワーク３上において、マスク４４の最も上方の開口Ｍ１の上端（仮想線ＬＬ１）から、マスク４４の最も下方の開口Ｍ５の下端（仮想線ＬＬ２）に亘る領域Ｓ１に照射される。
【００２９】
マスク４４の開口から照射されるレーザ光によりワーク３上に形成される照射領域ＬＡとＬＢ、ＬＢとＬＣ、ＬＣとＬＤ、ＬＤとＬＥは、ワーク３を一方向に搬送したときに、ワーク３の移動方向と平行方向に伸びるエッジ部ＬＡ１、ＬＢ１´が互いに重畳し（ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，・・・についても同様）、重畳領域Ｔ１が形成される。また、ワーク３を一方向に搬送したときに、各照射領域におけるワーク３の搬送方向と直交方向に伸びるエッジ部ＬＡ２，ＬＢ２，・・・が互いに重畳するように、ワーク３の搬送速度とレーザ光のパルス間隔とが設定される。
【００３０】
ここで、図５（ｂ）に示すように、それぞれ隣接するマスク４４の開口から照射されるレーザ光により形成される照射領域ＬＡとＬＢ、ＬＢとＬＣ、ＬＣとＬＤ、ＬＤとＬＥは、ワーク３を一方向に搬送したときに、ワーク３の移動方向と平行方向に伸びるエッジ部ＬＡ１，ＬＢ１´が互いに重畳し（ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，…についても同様）、重畳領域Ｔ１が形成されるように照射される。
また、ワーク３を一方向に搬送したときに、各照射領域におけるワーク３の移動方向と直交方向に伸びるエッジ部ＬＡ２，ＬＢ２，…が互いに重畳するように、ワーク３の搬送速度とパルスレーザ光の照射間隔が設定されている。レーザ光のパルス間隔は、ワークがレーザ光の１ショット分の照射領域に相当する距離を移動するために要する時間よりも短く設定される。例えば、ワーク３の搬送速度が１００ｍｍ／秒、レーザ光の重畳領域ＳＴの幅が０．１ｍｍである場合、レーザ光のパルス間隔は０．００４秒（２５０Ｈｚ）である。
また、図４、図５に示すように、ワーク３の一端側から順番に他端に向けてレーザ光が照射されるので、図５（ｂ）の点線に示すように、基板から順次に剥離された材料層の剥離領域において、はじめて基板から剥離する辺が常に２辺になる。
【００３１】
図７はパルスレーザ光の照射タイミングとワーク上の照射領域の関係を示す図であり、
同図（ａ）はワーク上の照射領域を示し、（ｂ）は各パルスレーザ光を示しており、同図は、ワーク上の照射領域Ａ→Ｂ→Ｃの順にレーザ光が照射され、照射領域Ａにはレーザ光ａが照射され、照射領域Ｂにはレーザ光ｂが照射され、照射領域Ｃにはレーザ光ｃが照射される場合を示している。
図７において、パルスレーザ光ａがマスク４４の開口を通過してワーク３上の照射領域Ａに照射され、次のパルスレーザ光ｂが照射されるまでの間に、ワーク３は同図のＢの照射領域にレーザ光が照射される位置まで移動する。
そして、次のパルスレーザ光ｂは、上記照射領域Ａと照射領域Ｂのワーク３の搬送方向と直交方向に伸びるエッジ部（同図のハッチングを付した部分）Ｔ３が重畳するようなタイミングでワーク３上の照射領域Ｂに照射される。
同様に、次のパルスレーザ光ｃが照射されるまでの間に、ワーク３は同図の照射領域Ｃにレーザ光が照射される位置まで移動し、次のパルスレーザ光ｃは、照射領域Ｂと照射領域Ｃのエッジ部（同図のハッチングを付した部分）が互いに重畳するようなタイミングで照射される。
【００３２】
図４の（３）（４）のパルスレーザ光の休止期間には、ワークの次なる領域にレーザ光を照射するために、ワーク３を図４に示す矢印（３）方向に搬送する。このときの搬送距離は、レーザ光の照射領域Ｓ１とＳ２とが重畳するように設定される。また（４）の手順では、マスク４４に対するワーク３の移動方向を（２）の移動方向と同じにするため、図４の矢印（４）に従ってワーク３を左方から右方に搬送する。
次の（５）の手順では、レーザ光を照射しながら、ワーク３を右方から左方に一方向に搬送する。（５）の手順では、（１）の手順と同様にして、ワーク３においてマスク４４の最も上方の開口Ｍ１の上端（図４（ｃ）の仮想線ＬＬ３）から、マスク４４の最も下方の開口Ｍ５の下端（図４（ｃ）の仮想線ＬＬ４）に亘る領域Ｓ２に照射される。マスク４４のそれぞれ隣接する開口から出射されるレーザ光により形成される照射領域ＬＦとＬＧ、ＬＧとＬＨ、ＬＨとＬＩ、ＬＩとＬＪは、ワーク３の移動方向と平行方向に伸びるエッジ部が重畳するように照射される。また、レーザ光は、照射領域ＬＦ〜ＬＪが、前記と同じく、ワーク３の搬送方向と直交方向に伸びる各照射領域のエッジ部が重畳するように、照射される。
【００３３】
上記実施例においては、レーザ光形成手段として、互いに離間して配置される複数の開口Ｍ１−Ｍ５（レーザ光出射部に相当）を有するマスク４４を備えており、該マスク４４の開口Ｍ１−Ｍ５により分割されたレーザ光により、ワーク上に、互いに離間した照射領域ＬＡ−ＬＥを形成し、また、隣接する開口Ｍ１−Ｍ５から出射したレーザ光により形成される照射領域ＬＡ−ＬＥの、ワークの移動方向と平行方向に伸びるエッジ部が、ワークを一方向に移動するに従って順次に重畳されながら、ワークに対して一括照射されるように構成されている。このため、レーザリフトオフを短時間に行うことができ、スループットを向上させることができる。
しかも、上記実施例は、互いに離間して配置されるレーザ光出射部から出射した各レーザ光により形成される照射領域ＬＡ〜ＬＥが、前記したように時間を隔てて順次に重畳される。
このため、分割された各レーザ光の照射エネルギーが合算されることがない。例えば、レーザ光により形成される照射領域ＬＡはＬＢよりも後に形成されるが、材料層が分解温度から室温に戻るまでの時間が極めて短いことから、ＬＡが照射される時にはＬＢによって既に照射された領域Ｔ１は既に室温状態になっているため、レーザ光により形成される照射領域ＬＡとＬＢの照射エネルギーは合算されない。つまり、マスク４４によって分割された各レーザ光は、個別にワークに照射されるのと同然であり、各々のレーザ照射領域が小面積となる。このため、基板から材料層を剥離する際の材料層へのダメージを軽減することができる。
さらに、本実施例においては、図４、図５に示したように、ワーク３の一端側から順番に他端に向けて、照射領域群Ｓ１，Ｓ２・・・が順次に並んで形成されるようレーザ光がワーク３の全面に亘って照射される。このようにレーザ光を照射することにより、基板から順次に剥離された材料層の剥離領域において、はじめて基板から剥離する辺が常に２辺になる。
【００３４】
このように、第１の実施例のレーザリフトオフ処理は、複数の開口を有してなるマスク４４を介してワーク３に対してレーザ光を照射するものであるため、実質的にワークにおけるレーザ光の照射領域を大面積とすることができ、これにより、ダメージを軽減できるものでありながら、短時間のレーザリフトオフ処理が可能となる。
さらに、第１の実施例のレーザリフトオフ処理は、基板から順次に剥離された材料層の剥離領域において、はじめて基板から剥離する辺が常に２辺になるため、前述したように、材料層の分解時に発生したガスの逃げ道を確保することと、材料層の分解時の初期に発生する応力がかかる辺の全長が十分に長いこと、の調和をうまく図ることができ、基板から剥離後の材料層におけるクラックの発生を、防止若しくは抑制することができる。
【００３５】
（２）第１の実施例の変形例
上記実施例では、分割されたレーザ光をマスクを用いて形成していたが、以下に説明するように、光ファイバを用いて分割されたレーザ光を形成してもよい。
図８、図９は上記第１の実施例の変形例を示す図であり、図８はその他のレーザ光形成手段を用いた場合のレーザリフトオフ装置の光学系の概念図、図９は、図８に示したレーザ光形成手段を拡大して示した図であり、図９（ａ）はワーク近傍を拡大して示した図、同図（ｂ）は光出射素子の配置を示す図である。
本変形例においては、レーザ光形成手段が導光部６１ａ〜６１ｅと光出射素子６２ａ〜６２ｅと光ファイバ６０ａ〜６０ｅから構成され、マスクの開口に相当するレーザ光出射部は光出射素子６２ａ〜６２ｅに対応する。
すなわち、図９（ａ）（ｂ）に示すように、複数の光出射素子６２ａ−６２ｅが、図３に示したマスクの開口Ｍ１〜Ｍ５と同様、ワーク３の搬送方向に対して傾斜する一直線上に配列されており、各々の光出射素子６２ａ−６２ｅは、例えば前記図５に示したように、ワーク３を一方向に搬送したときに、隣接する各レーザ光出射部から出射するレーザ光により形成される照射領域の、ワーク３の搬送方向と平行方向に伸びるエッジ部が重畳するように、互いに離間して配置されている。
本変形例のように光ファイバを用いても、前記第１の実施例で説明したようにワーク３にレーザ光を照射することにより、第１の実施例と同様の効果を得ることができ、短時間のレーザリフトオフ処理が可能となるとともに、ダメージを軽減し、基板から剥離後の材料層におけるクラックの発生を、防止若しくは抑制することができる。
【００３６】
（３）第２の実施例
図１０ないし図１４は、本発明のレーザリフトオフ装置にかかる第２の実施例のレーザリフトオフ処理を説明する図である。マスク４４は、図１０に示すように、金属製の板部において、レーザ光出射部としての複数の開口Ｍ１〜Ｍ９を、互いに離間すると共に、ワーク３の搬送方向に対して互いに傾斜し、中央に位置する開口Ｍ３で交差する一方の仮想線Ｌ１上と他方の仮想線Ｌ２上のそれぞれに一直線上に配列することで、Ｘ字状に穿設したものである。
各々の開口Ｍ１〜Ｍ９は、図１３に示すように、ワーク３を一方向に搬送したときに、隣接する各レーザ光出射部から出射するレーザ光の、ワーク３の搬送方向と平行方向に伸びるエッジ部が重畳するように、互いに連続することなく離間して形成されている。
図１１は、マスク４４に複数設けられた開口Ｍ１〜Ｍ９を開閉するためのマスクシャッタＭＳ１〜ＭＳ４の動作を示す。第２の実施例のマスク４４は、マスクシャッタを適宜開閉することにより、２種類の異なるマスクパターンを形成することができる。
同図（ａ）はマスクシャッタＭＳ１−ＭＳ４を全て開放した状態を示すが、本実施例では、この状態でマスク４４を使用することはしない。本実施例のマスク４４は、同図（ｂ）（ｃ）のように、一方の仮想線Ｌ１或いは他方の仮想線Ｌ２の何れかの上に開口Ｍ１−Ｍ９が一直線上に配列するようにマスクシャッタＭＳ１−ＭＳ４を開閉することによってマスクパターンＭＰ１とマスクパターンＭＰ２の双方を形成することができる。マスクパターンＭＰ１とマスクパターンＭＰ２とは、レーザ光に対するワークの移動方向を切替える毎に切替えて使用する。
【００３７】
図１２は、本発明のレーザリフトオフ装置に係るレーザ光照射方法について説明する。同図中の括弧数字はレーザ光照射の手順を示す。このレーザ光照射方法は、前述したようにマスク４４を移動することなくワークを移動させてレーザ光を照射する。図１３は、ワークへのレーザ光の照射パターンを示す。なお、説明の都合上、図１３では、レーザ光をスキャンするように描かれている。また、図１４はパルスレーザ光の照射期間及び休止期間を示すタイムチャートである。
図１２に示す（１）の手順では、マスク４４は同図中で最も上方に位置する開口Ｍ１の上端がワーク３の上端と同一直線上に並ぶように配置される。Ｍ１の上端はワーク３の上端から伸び出していてもよい。このとき、図１１（ｂ）において、仮想線Ｌ１上に配列された開口Ｍ１−Ｍ５を開くようにマスクシャッタＭＳ２、ＭＳ３をマスク外に退避させた状態にすると共に、仮想線Ｌ２上に配列された開口Ｍ６−Ｍ９を閉じるようにマスクシャッタＭＳ１、ＭＳ４を進出させる。このようにして、マスク４４においてマスクパターンＭＰ１を形成する。
【００３８】
図１２に示す（２）の手順では、レーザ光を照射しながらワーク３を右方から左方に一方向に搬送する。このとき、レーザ光がマスクパターンＭＰ１を介することによって、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、レーザ光により形成される照射領域ＬＡ〜ＬＥがワーク３の搬送方向に対して傾斜した一直線上にアレイ状に配列された照射パターンＰ１が形成される。当該照射パターンＰ１は、ワーク３が右方から左方に向けて移動することにより、ワーク３においてマスク４４の最も上方に位置する開口Ｍ１の上端（図１２（ａ）の仮想線ＬＬ１）から、マスク４４の最も下方に位置する開口Ｍ５の下端（図１２（ａ）の仮想線ＬＬ２）に亘る領域Ｓ１に照射される。
図１３（ｂ）に示すように、それぞれ隣接するレーザ光出射部から照射されるレーザ光により形成される照射領域ＬＡとＬＢ、ＬＢとＬＣ、ＬＣとＬＤ、ＬＤとＬＥは、ワーク３を一方向に移動させたときにワーク３の移動方向と平行方向に伸びるエッジ部が重畳する。また、レーザ光により形成される照射領域ＬＡ〜ＬＥは、前記図７で説明したように、ワーク３の移動方向と直交方向に伸びるそれぞれのエッジ部が重畳するように照射される。
【００３９】
次の図１２に示す（３）の手順は、パルスレーザ光の休止期間（図１４参照）に実行され、ワーク３の次なる領域にレーザ光を照射するための準備、即ち、ワークの移動とマスクパターンの変更を行う。
（３）の手順では、ワーク３の次なる領域にレーザ光を照射するために、レーザ光の休止期間において、図１２のレーザ照射済みの領域Ｓ１よりもやや短い距離だけワーク３を図１２に示す矢印（３）の方向に移動させる。ワーク３の搬送距離を領域Ｓ１よりやや短くするのは、図１２に示す領域Ｓ１と、Ｓ２とを重畳させるためである。
さらに、（３）の手順では、マスクパターンＭＰ１からマスクパターンＭＰ２への変更を行う。
マスクパターンの変更は、図１１（ｃ）に示すように、仮想線Ｌ１上に配列された、開口Ｍ３を除く開口Ｍ１−Ｍ５を閉じるためにマスクシャッタＭＳ２、ＭＳ３を進出させ、仮想線Ｌ２上に配列された開口Ｍ６−Ｍ９を開くためにマスクシャッタＭＳ１、ＭＳ４をマスク４４外に退避させる。このようにして、マスク４４において、マスクパターンＭＰ２を形成する。
【００４０】
次の図１２に示す（４）の手順は、レーザ光を照射しながら、図１２（ｂ）の矢印（４）に従ってワーク３を左方から右方に移動させる。このとき、図１３（ｃ）に示すように、レーザ光により形成される照射領域ＬＦ〜ＬＪがワーク３の移動方向に対して傾斜した一直線上に配列された照射パターンＰ２が形成される。照射パターンＰ２は、ワーク３に対するレーザ光のスキャン方向を中心として照射パターンＰ１の線対称の形状を有する。当該照射パターンＰ２を有するレーザ光が、図１３（ａ）に示すワーク３の右方から左方に向けて、つまり、レーザ光が照射された領域Ｓ１にレーザ光を照射したときと逆方向から照射され、ワーク３においてマスク４４の最も上方に位置する開口Ｍ９の上端（１２（ｂ）の仮想線ＬＬ３）から、マスク４４の最も下端に位置する開口の下端（図１２（ｂ）の仮想線ＬＬ４）に亘る領域Ｓ２に照射される。
【００４１】
図１３（ｃ）に示すように、それぞれ隣接する開口から照射されるレーザ光照射領域ＬＦとＬＧ、ＬＧとＬＨ、ＬＨとＬＩ、ＬＩとＬＪは、ワーク３を一方向に搬送したときにワーク３の搬送方向と平行方向に伸びるエッジ部が重畳する。図１２の（３）の手順において、前記のようにワーク３の搬送距離を調整することにより、領域Ｓ１とＳ２とを重畳させる。また、レーザ光により形成される照射領域ＬＦ〜ＬＪは、ワークの移動方向と直交方向に伸びるエッジ部が重畳するように照射される。このような手順（１）〜（４）を、ワーク３の一端から順に、ワーク３の一端から他端に向けて照射領域群Ｓ１，Ｓ２・・・が順次に並んで形成されるよう順次に繰返し実行することにより、ワーク３の全面に亘りレーザ光が照射される。
【００４２】
第２の実施例のレーザリフトオフ処理によれば、隣接するレーザ光出射部としての開口Ｍ１−Ｍ９から出射したレーザ光の、ワークの移動方向と平行方向に伸びるエッジ部が、ワークを一方向に移動するに従って順次に重畳されながら、複数のレーザ光出射部から出射した光がワークに対して一括照射されるため、基本的には第１の実施例と同じく、実質的にワークへのレーザ光の照射領域を大面積にすることができるため、短時間のレーザリフトオフ処理が可能になる。また、第１の実施例と同様、基板から順次に剥離された材料層の剥離領域において、はじめて基板から剥離する辺が、図１３（ｂ）（ｃ）の点線で示すように、常に２辺になる。このため、前述したように、材料層の分解時に発生したガスの逃げ道を確保することと、材料層の分解時の初期に発生する応力がかかる辺の全長が十分に長いこと、の調和をうまく図ることができ、基板から剥離後の材料層におけるクラックの発生を、防止若しくは抑制することができる。
さらに、マスク４４によって形成されるレーザ光の照射パターンＰ１とＰ２とが、それぞれワーク３に対するレーザ光のスキャン方向を中心として線対称な形状を有しているので、ワークの搬送動作を簡略化することができる。これについて、以下に説明する。
【００４３】
第２の実施例のレーザリフトオフ処理によれば、図１３（ａ）に示すようにワーク３の領域Ｓ１とＳ２とでレーザ光のワーク３に対するスキャン方向を１８０°変えている。このようにしても、ワークの移動方向を中心にして互いに線対称の関係にある２つの一直線上に配列されたレーザ光の照射パターンＰ１、Ｐ２を有するが故に、図１３（ｂ）（ｃ）に示すように、レーザ光照射によって基板から初めて剥離される材料層の辺数を常に２辺にすることができる。
つまり、本実施例では、ワーク３のスキャン方向を左右で１８０°交互に変えることができ（前記第１の実施例の方法ではワークの移動方向は一方向のみ）るので、前記図４のレーザ光照射方法に示す（４）の手順、即ちワークの移動方向を一定に揃えるための手順を省略することができる。したがって、ワークの搬送動作を簡略化することができる。
なお、上記実施例では、分割されたレーザ光をマスクを用いて形成していたが、前記図８、図９に示したように、光ファイバを用いて分割されたレーザ光を形成してもよい。光ファイバを用いる場合には、本実施例に示すようなマスクシャッタを用いる必要はなく、光ファイバから光の放射をオンオフすればよい。
【００４４】
（４）第３の実施例
図１５ないし図１８は、本発明のレーザリフトオフ装置にかかる第３の実施例のレーザリフトオフ処理を示す。マスク４４は、図１５に示すように、金属製の板部において、レーザ光出射部としての複数の開口Ｍ１−Ｍ９を、互いに離間すると共に、ワーク３の搬送方向に対して互いに傾斜し且つＶ字状に交差する一方の仮想線Ｌ１上と他方の仮想線Ｌ２上のそれぞれに一直線上に配列するように穿設したものである。
各々のレーザ光出射部となる開口は、前記したように、ワーク３を一方向に搬送したときに、隣接する開口から出射するレーザ光の、ワーク３の搬送方向と平行方向に伸びるエッジ部が重畳するように、互いに連続することなく離間して形成されている。
【００４５】
図１７は、マスク４４を紙面左右に移動させるためのマスク搬送機構５０を示す。第３の実施例に係るマスク４４は、ワークの搬送方向に応じて、マスクステージ５１上を紙面左右方向に摺動することによって、マスクパターンが変更される。マスク４４は、一方の仮想線Ｌ１と他方の仮想線Ｌ２との交点に位置する開口Ｍ５を境界として、２つのマスクパターンを形成することができる。図１５に示すように、マスク４４は、一方の仮想線Ｌ１上に一直線に配列される開口Ｍ１−Ｍ５をレーザ光照射範囲内に配置し、他方の仮想線Ｌ２上に一直線に配列される開口Ｍ６−Ｍ９をレーザ光照射範囲外に退避させることでマスクパターンＭＰ１が形成される。これとは逆に、マスク４４は、一方の仮想線Ｌ１上に一直線に配列される開口Ｍ１−Ｍ４をレーザ光照射範囲外に退避させ、他方の仮想線Ｌ２上に一直線に配列される開口Ｍ５−Ｍ９をレーザ光照射範囲に配置することでマスクパターンＭＰ２２が形成される。
【００４６】
図１６は、第３の実施例のレーザリフトオフ処理について説明する。同図中の括弧数字はレーザ光照射の手順を示す。このレーザ光照射方法は、ワークの搬送に応じてマスク４４を移動することによりマスクパターンを変えるところが、第１及び第２の実施例と異なる。なお、第３の実施例のレーザリフトオフ処理では、ワークへのレーザ光の照射パターンは第２の実施例と同じであるため、ワークへのレーザ光の照射パターンについては図１６を用いて説明する。
図１６に示す（１）の手順では、マスク４４は図１６中で最も上方に位置する開口Ｍ５の上端がワーク３の上端と同一の仮想線ＬＬ１上に並ぶように配置される。開口Ｍ５の上端がワーク３の上端から伸び出してもよい。このとき、マスク搬送機構によってマスク４４を搬送し、図１６（ａ）に示すように、開口Ｍ１−Ｍ５をレーザ光照射範囲内に配置し、開口Ｍ６〜Ｍ９をレーザ光照射範囲外に退避させ、マスク４４にマスクパターンＭＰ１を形成する。
【００４７】
図１６に示す（２）の手順では、レーザ光を照射しながらワーク３を右方から左方に一方向に搬送する。このとき、レーザ光がマスク４４のマスクパターンＭＰ１を介することによって、図１３（ｂ）に示したように、レーザ光により形成される照射領域ＬＡ〜ＬＥがワークの搬送方向に対して傾斜した一直線上にアレイ状に配列された照射パターンＰ１が形成される。
レーザ光は、ワーク３が右方から左方に向けて移動することにより、図１６（ａ）に示すように、ワーク３においてマスク４４の最も上方に位置する開口Ｍ５の上端（図１６（ａ）の仮想線ＬＬ１）から、マスク４４の最も下方に位置する開口Ｍ１の下端（図１６（ａ）の仮想線ＬＬ２）に亘る領域Ｓ１に照射される。
【００４８】
次の図１６に示す（３）の手順は、パルスレーザ光の休止期間（図１８参照）に実行され、ワーク３の次なる領域にレーザ光を照射するための準備、即ち、ワークの移動とマスクパターンの変更を行う。
（３）の手順では、ワークの次なる領域にレーザ光を照射するために、レーザ光の休止期間において、図１６（ａ）のレーザ光が照射される領域Ｓ１よりもやや短い距離だけワーク３を図１６に示す矢印（３）の方向に移動させる。ワーク３の搬送距離をレーザ照射領域Ｓ１よりやや短くするのは、図１６（ｂ）に示すレーザ光照射領域Ｓ１とＳ２とを重畳させるためである。
さらに、（３）の手順では、マスクパターンＭＰ１からマスクパターンＭＰ２への変更を行う。マスクパターンの変更は、図１７に示すマスク搬送機構を用いてマスク４４を摺動させ、仮想線Ｌ１上に配列された開口Ｍ１−Ｍ４をレーザ光照射範囲外へ退避させ、仮想線Ｌ２上に配列された開口Ｍ５−Ｍ９をレーザ光照射範囲内に配置させる。このようにして、マスク４４においてマスクパターンＭＰ２を形成する。
【００４９】
次の図１６に示す（４）の手順は、レーザ光を照射しながら、図１６（ｂ）の矢印（４）に従ってワーク３を左方から右方に移動させる。このとき、図１３（ｃ）に示したように、レーザ光により形成される照射領域ＬＦ〜ＬＪがワーク３の移動方向に対して傾斜した一直線上にアレイ状に配列された照射パターンＰ２が形成される。照射パターンＰ２は、ワーク３に対するレーザ光のスキャン方向を中心として照射パターンＰ１の線対称の形状を有する。
当該照射パターン２を有するレーザ光が、図１６（ｂ）に示すように、ワーク３の右方から左方に向けて、つまり、領域Ｓ１にレーザ光を照射したときと逆方向から照射され、ワーク３においてマスク４４の最も上方に位置する開口Ｍ５の上端（図１６（Ｂ）の仮想線ＬＬ３）から、マスク４４の最も下端に位置する開口Ｍ９の下端（図１６（Ｂ）の仮想線ＬＬ４）に亘る領域Ｓ２に照射される。このような手順（１）〜（４）を、ワークの一端から順に、ワークの一端から他端に向けて、照射領域群Ｓ１，Ｓ２・・・が順次に形成されるよう順次に繰返し実行することにより、ワーク３の全面に亘りレーザ光が照射される。
【００５０】
上述した第３の実施例のレーザリフトオフ処理によれば、基本的には第１の実施例のレーザリフトオフ処理と同じ効果を期待することができる。さらに、マスク４４によって形成されるレーザ光の照射パターンＰ１とＰ２とが、それぞれワークに対するレーザ光のスキャン方向を中心として線対称な形状を有しているので、レーザ光照射によって基板から初めて剥離される材料層の辺数が常に２辺となり、また、第２の実施例と同じくワークの搬送動作を簡略化することができる。
なお、上記実施例では、分割されたレーザ光をマスクを用いて形成していたが、前記図８、図９に示したように、光ファイバを用いて分割されたレーザ光を形成してもよい。光ファイバを用いる場合には、本実施例に示すようなマスクを移動させる必要はなく、光ファイバから光の放射をオンオフすればよい。
【００５１】
最後に、上記したレーザリフトオフ装置を用いることができる半導体発光素子の製造方法について説明する。以下ではＧａＮ系化合物材料層により形成される半導体発光素子の製造方法について図２１を用いて説明する。
結晶成長用の基板には、レーザ光を透過し材料層を構成する窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体を結晶成長させることができるサファイア基板を使用する。図２１（ａ）に示すように、サファイア基板１０１上には、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて迅速にＧａＮ系化合物半導体よりなるＧａＮ層１０２が形成される。
続いて、図２１（ｂ）に示すように、ＧａＮ層１０２の表面には、発光層であるｎ型半導体層１０３とｐ型半導体層１０４とを積層させる。例えば、ｎ型半導体としてはシリコンがドープされたＧａＮが用いられ、ｐ型半導体としてはマグネシウムがドープされたＧａＮが用いられる。
【００５２】
続いて、図２１（ｃ）に示すように、ｐ型半導体層１０４上には、半田１０５が塗布される。続いて、図２１（ｄ）に示すように、半田１０５上にサポート基板１０６が取付けられる。サポート基板１０６は例えば銅とタングステンの合金からなる。
そして、図２１（ｅ）に示すように、サファイア基板１０１の裏面側からサファイア基板１０１とＧａＮ層１０２との界面に向けてレーザ光１０７を照射する。
レーザ光１０７をサファイア基板１０１とＧａＮ層１０２の界面に照射して、ＧａＮ層１０２を分解することにより、サファイア基板１０１からＧａＮ層１０２を剥離する。剥離後のＧａＮ層１０２の表面に透明電極であるＩＴＯ１０８を蒸着により形成し、ＩＴＯ１０８の表面に電極１０９を取付ける。
【符号の説明】
【００５３】
１        基板
２        材料層
３        ワーク
１００    レーザリフトオフ装置
２０      レーザ源
３１      ワークステージ
３２      搬送機構
３３      制御部
４０      レーザ光学系
４１、４２    シリンドリカルレンズ
４３      ミラー
４４      マスク
４５      投影レンズ
５０      マスク搬送機構
５１      マスクステージ
６０ａ〜６０ｅ  ファイバ
６１ａ〜６１ｅ  導光部
６２ａ〜６２ｅ  光出射素子
１０１    サファイア基板
１０２    ＧａＮ層
１０３    ｎ型半導体層
１０４    ｐ型半導体層
１０５    半田
１０６    サポート基板
１０７    レーザ光
１０８    透明電極（ＩＴＯ）
１０９    電極
Ｍ１〜Ｍ９    マスクの開口
ＭＳ１〜ＭＳ４  マスクシャッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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