激光剥离装置及激光剥离方法

技术领域

本发明涉及激光剥离领域，具体涉及一种激光剥离装置及激光剥离方法。

背景技术

氮化镓基材料及光电子器件材料，近年来尤其在光电子器件等领域用途越来越广泛，尤其目前的MicroLED，在照明、显示等领域具有更加重要的应用价值。

目前，在制作Micro/Mini LED的显示屏时，需要将Micro/Mini LED与蓝宝石衬底剥离。业界用在Micro/Mini LED的剥离技术主要是激光剥离技术，激光剥离技术主要是利用激光光源的逐点扫描方式或者通过光学器件将激光器的输出光束整形成线光源后的逐行扫描，使光线透过透明基板，入射至牺牲层(GaN层)与透明基板的交界处，利用牺牲层材料对激光的高吸收，使交界处的牺牲层直接气化，从而实现透明基板与Micro/Mini LED的剥离。

而，现有的激光剥离装置对透明基板上特定位置Micro/Mini LED的剥离，通常将激光器和待剥离的样品放置在多轴平台上，多轴平台的机械联动带动透明基板和激光器分别移动到特定位置，控制激光器输出的激光光斑照射在透明基板的特定位置的Micro/MiniLED进行剥离。但是，这些多轴平台每次移动时都需要一个加速和减速过程，严重影响激光剥离的效率。

另外，现有的激光器为振镜扫描方式，需要通过控制反射镜的反射角度来控制激光光斑的位置。但是，这种通过控制反射镜的反射角度来控制激光光斑位置的方式，对外界的震动、应力、及马达的精度特别敏感，因此，很难实现精确控制激光光斑的轨迹，实际应用效果较差。

有鉴于此，在针对Micro/Mini LED的剥离，需要提出一种剥离效率更高，且激光光斑控制更准确的剥离装置和剥离方法。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种激光剥离装置及激光剥离方法，可实现剥离效率提升，克服激光光斑的轨迹难以控制的问题。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种激光剥离装置，所述激光剥离装置包括：第一载台；载有若干待转移的发光二极管的衬底，所述载有若干待转移的发光二极管的衬底设置于所述第一载台的承载面上；第二载台，所述第二载台位于所述第一载台的上侧；以及激光器，所述激光器设置于所述第二载台上，所述激光器用于朝向所述衬底照射激光；其中，所述第一载台和所述第二载台的其中之一按照设定转速旋转，并且所述第一载台和所述第二载台的其中之另一在参照平面内移动，以使所述激光器照射在所述衬底上的激光光斑覆盖所述若干发光二极管。

作为可选的技术方案，所述衬底上设有第一标记；所述激光剥离装置还包括摄像装置，所述摄像装置设置于所述第二载台一侧，所述摄像装置用于识别所述第一标记。

作为可选的技术方案，还包括控制单元，所述控制单元和所述摄像装置连接，所述控制单元依据所述第一标记判断所述激光器照射在所述衬底上的激光光斑的初始位置，其中，所述初始位置位于所述衬底上。

作为可选的技术方案，所述参照平面为XY平面，所述第一载台和所述第二载台的其中之另一沿着设计路线在所述XY平面内移动。

作为可选的技术方案，所述设定转速为300-1000r/min。

作为可选的技术方案，所述激光器为线光源激光器或者点光源激光器。

本发明还提供一种激光剥离方法，所述激光剥离方法包括：

提供如权利要求1-6中任意一项所述的激光剥离装置；

装载载有若干待转移的发光二极管的衬底至所述第一载台的所述承载面上；

控制所述第一载台和所述第二载台其中之一在所述参照平面内移动，以使所述激光器和所述衬底上的初始位置对齐；

控制所述第一载台和所述第二载台的其中之一按照设定转速匀速旋转；

控制所述激光器朝向所述衬底照射激光；

控制所述第一载台和所述第二载台其中之另一在所述参照平面内移动，以使所述激光器照射在所述衬底上的激光光斑覆盖所述若干发光二极管；以及

自所述衬底上剥离所述若干发光二极管。

作为可选的技术方案，控制所述第一载台和所述第二载台其中之一在所述参照平面内移动，以使所述激光器和所述衬底上的初始位置对齐的步骤还包括：

识别所述衬底上的第一标记；

依据所述第一标记，判断所述激光器照射在所述衬底上的激光光斑的所述初始位置；以及

控制所述激光器和所述初始位置对齐。

作为可选的技术方案，控制所述激光器和所述初始位置对齐的步骤包括：

控制所述第二载台在所述参照平面内沿着设计路线移动，并带动所述激光器移动至和所述初始位置对齐；或者，

控制所述第一载台在所述参照平面内沿着设计路线移动，并带动所述衬底上的所述初始位置移动至和所述激光器对齐。

作为可选的技术方案，识别所述衬底上的第一标记的步骤包括：

拍摄所述载有若干待转移的发光二极管的衬底获得初始图像；以及

识别所述初始图像中和所述第一标记对应的目标图像，进而识别所述第一标记。

与现有技术相比，本发明提供一种激光剥离装置和激光剥离方法，采用转动的载台替代现有激光剥离装置中多轴连通平台，在进行选择性剥离的过程中，仅需要控制载台匀速旋转，即可实现激光光斑照射在特定位置，避免了现有激光剥离装置中，因需多次加速多轴连通平台移动到特定位置，造成的剥离效率低的问题，提升了选择性剥离的效率。

另外，转动的平台使得激光光斑的位置可调，避免激光器的光源系统中采用振镜单元调节光斑位置，因此，简化装置，提升剥离的准确度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中提供的激光剥离装置的示意图。

图2为本发明一实施例中载有若干待转移的发光二极管的衬底的示意图。

图3为图2中剥离目标发光二极管之后的衬底的示意图。

图4和图5为图1中激光剥离装置的激光器形成的环状激光光斑的示意图。

图6为本发明另一实施例中提供的激光剥离装置的示意图。

图7为本发明一实施例中提供的激光剥离方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的目的之一在于提供一种激光剥离装置，其包括第一载台、载有若干待转移的发光二极管的衬底、第二载台和激光器，载有若干待转移的发光二极管的衬底设置于第一载台的承载面上；第二载台位于第一载台的上侧；激光器设置于第二载台上，激光器用于朝向衬底照射激光；其中，第一载台和第二载台的其中之一按照设定转速旋转，并且第一载台和第二载台的其中之另一在参照平面内移动，以使激光器照射在衬底上的激光光斑覆盖若干发光二极管。

本发明提供的激光剥离装置，控制其中一个载台旋转替代现有的激光剥离装置中的多轴联动平台，在选择性剥离衬底上的发光二极管时，由于无需使得多轴联动平台多次加速移动到特定位置，可以节约剥离时间，提高剥离效率。

如图1至图2所示，本发明一实施例中提供一种激光剥离装置100，其包括第一载台10、载有若干待转移的发光二极管21的衬底20、第二载台30和激光器40，载有若干待转移的发光二极管21的衬底20设置于第一载台10的承载面11上；第二载台30位于第一载台10的上侧；激光器40设置于第二载台30上，激光器40用于朝向衬底20照射激光；其中，第一载台10按照设定转速旋转，并且第二载台30在参照平面内移动，以使激光器40照射在衬底20上的激光光斑41覆盖若干发光二极管21。

本实施例中，参照平面例如是XY平面，较佳的，第二载台30沿着设计路线在XY平面内移动。其中，XY平面(或者参照平面)在Z方向上的投影完全覆盖衬底20以及若干发光二极管21。当第二载台30沿着设计路线在XY平面内移动时，激光器40照射在衬底20上的激光光斑41能够完全覆盖衬底20上若干发光二极管。

在一较佳的实施方式中，第一载台10的设定转速例如是300-1000r/min，优选为，600r/min。

如图2所示，衬底20上设有至少一个第一标记22；第二载台30的一侧还设有摄像装置50；摄像装置50用于扫描载有若干待转移的发光二极管21的衬底20并识别第一标记22。

具体来讲，摄像装置50拍摄载有若干待转移的发光二极管21的衬底20获得初始图像，并识别初始图像中是否存在目标图像，目标图像对应为第一标记22的图像，当识别到目标图像时，反馈至激光扫描装置100的控制单元60，控制单元60依据第一标记22的位置，判断激光器40照射在衬底20上的激光光斑41的初始位置。此初始位置对应为激光器40剥离发光二极管21的扫描起点。

在一较佳的实施方式中，摄像装置50反馈第一标记22至控制单元60，控制单元60将识别到的第一标记22与基准图像(未图示)中的预设标记(未图示)比较。其中，基准图像预先储存在控制单元60内的储存模块中，基准图像还包括若干发光二极管的坐标信息。

若第一标记22和预设标记的坐标信息相互适配，则将基准图像中的若干发光二极管的坐标信息分配到衬底20上的若干发光二极管21上，并作为衬底20上的若干发光二极管21的坐标信息。

如图2所示，第一标记22的数量例如为两个，当识别到两个第一标记22时，可选择两个第一标记22的连线的中心作为扫描起点。

如图1至图3所示，采用激光剥离装置100对衬底20上待转移的若干发光二极管21中的目标二极管211进行选择性剥离的过程大致包括：

识别衬底20上的第一标记22；判断激光器40照射到衬底20上的激光光斑41的初始位置(或者，判断激光器40的扫描起点)；第二载台30在XY平面内沿着设计线路移动，带动激光器40移动到与初始位置对齐；第一载台10按照设定转速均匀旋转，激光器40照射激光至衬底20上，以使激光光斑41自初始位置开始照射衬底20，并在衬底20的不同区域形成环形斑块；其中，随着第一载台10的匀速旋转，激光器40照射在衬底20上的激光光斑41能够覆盖待转移的目标发光二极管211，并使得目标发光二极管211从衬底20上剥离。

上述依据第一标记22，判断激光器40的扫描起点，激光器40在扫描起点处照射激光至衬底20上；同时，第一载台10按照设定转速旋转，以使激光器40照射在衬底20上的激光光斑41覆盖多干发光二极管21中的目标发光二极管211，实现目标发光二极管211和衬底20的剥离，即，实现了选择性剥离发光二极管和衬底。

上述选择性剥离过程中，旋转的第一载台10只需要按照设定转速匀速旋转，即可实现激光光斑41和衬底20上的特定位置的目标发光二极管211相互对准，进行激光剥离，相较于现有的激光剥离装置，无需多次加速移动多轴联动平台，因此，节省了平台加速移动的时间，提升了选择性剥离的效率。

本实施例中，剥离目标发光二极管211之后，衬底20上余下的发光二极管21之间的间距变大。而，将剥离的目标发光二极管211转移到辅助衬底上，目标发光二极管之间的间距也得以扩大，即，实现扩距转移。

换言之，上述激光剥离装置100特别适用于对衬底20上的发光二极管21进行选择性地巨量转移，且转移之后的发光二极管之间的间距得以变大。

本实施例中，激光器40例如是点状光源激光器。其中，点状光源激光器照射在衬底20上的激光光斑41的形成图案可以是如图4和图5中所示的环形斑块。

由于第一载台10带动衬底20按照设定转速旋转，因此，点状光源激光器多次输出的点状激光光斑41可以是自内向外的环形斑块；也可以是形成自外向内的环形斑块。

优选的，点状光源激光器照射在衬底20上的点状激光光斑41的面积例如是小于发光二极管21在衬底20上的投影的面积。通过多次照射目标发光二极管211所在的位置，实现激光光斑41对目标发光二极管211剥离。

本实施例中，通过第一载台10的旋转，改变激光器40照射在衬底20上的激光光斑41的位置，使得激光光斑41覆盖目标发光二极管211，因此，无需在激光器40的光源系统中设置反射镜等振镜结构调节激光光斑41的位置，简化装置，提升剥离的准确度。

在本发明其他实施方式中，激光器40也可以是线光源激光器。

举例说明：

激光器40开始扫描打点，以4寸晶圆片为例，发光二极管的尺寸例如为50mm，激光器40照射在衬底20上的激光光斑41大小为28μm，频率为30kHz；第一载台10的转速是600r/min(rpm)时，则，将4寸晶圆片上所有发光二极管剥离所需时间为50mm/28μm/(600/60s)＝178s。

在一较佳的实施方式中，采用激光剥离装置100对衬底20上待转移的若干发光二极管21进行整面剥离的过程大致包括：

控制单元60判断为剥离衬底20上的所有发光二极管2；驱动第二载台30在XY平面内沿着设计线路移动并带动激光器40移动到默认扫描位置，此默认扫描位置通常是衬底20的中心，其中，若衬底20为圆形，中心位置则为圆心。其中，默认扫描位置可视作预设储存在控制单元60的另一初始位置。

第一载台10按照设定转速均匀旋转，激光器40照射激光至衬底20上，以使激光光斑41自初始位置开始照射衬底20，并在衬底20的不同区域形成环形斑块；其中，随着第一载台10的匀速旋转，激光器40照射在衬底20上的激光光斑41能够覆盖待转移的所有发光二极管21，并使得所有发光二极管21从衬底20上剥离。

如图6所示，本发明另一实施例中还提供一种激光剥离装置1000，其包括第一载台10’、载有若干待转移的发光二极管21的衬底20、第二载台30’和激光器40’，载有若干待转移的发光二极管21的衬底20设置于第一载台10’的承载面11’上；第二载台30’位于第一载台10’的上侧；激光器40’设置于第二载台30’上，激光器40’用于朝向衬底20’照射激光；其中，第一载台10’在参照平面内移动，并且第二载台30’按照设定转速旋转，以使激光器40’照射在衬底20上的激光光斑41覆盖若干发光二极管21。

本实施例中，激光剥离装置1000中，控制第二载台30’均匀旋转带动激光器40’转动，且使得第一载台10在XY平面内按照设定路线移动，同样可以实现激光其40’照射在衬底20’上激光光斑41覆盖若干发光二极管21，或者覆盖若干发光二极管21中的目标发光二极管211。

激光剥离装置1000还包括摄像装置50’和控制单元60’，摄像装置50’用于扫描载有若干待转移的发光二极管21的衬底20，识别衬底20上的第一标记22(未图示)；控制单元60’电性连接摄像装置50’、第一载台10’、第二载台30’以及激光器40’，以控制各单元实现各自的功能。

其中，激光剥离装置1000剥离衬底20上的发光二极管21的过程和上述激光剥离装置100剥离衬底20上的发光二极管21的过程相似，不另赘述。

如图7所示，本发明还提供一种激光剥离方法200，其包括：

提供如上所述的激光剥离装置100、1000；

装载载有若干待转移的发光二极管21的衬底20至第一载台10的承载面11上；

控制第一载台10和第二载台30其中之一在参照平面内移动，以使激光器40和衬底20上的初始位置(未图示)对齐；

控制第一载台10和第二载台30的其中之一按照设定转速匀速旋转；

控制激光器40朝向衬底20照射激光；

控制第一载台10和第二载台30其中之另一在参照平面内移动，以使激光器40照射在衬底20上的激光光斑41覆盖若干发光二极管21；以及

自衬底20上剥离若干发光二极管21。

在一较佳的实施方式中，控制第一载台10和第二载台30其中之一在参照平面内移动，以使激光器40和衬底20上的初始位置对齐的步骤还包括：

识别衬底20上的第一标记22；

依据第一标记22，判断激光器40照射在衬底20上的激光光斑41的初始位置；以及

控制激光器40和初始位置对齐。

在一较佳的实施方式中，控制激光器40和初始位置对齐的步骤包括：控制第二载台30在参照平面内沿着设计路线移动，并带动激光器40移动至和初始位置对齐；或者，控制第一载台10在参照平面内沿着设计路线移动，并带动衬底20上的初始位置移动至和激光器40对齐。

在一较佳的实施方式中，识别衬底20上的第一标记22的步骤包括：

拍摄载有若干待转移的发光二极管21的衬底20获得初始图像；以及识别初始图像中和第一标记22对应的目标图像，进而识别所述第一标记22。

综上，本发明提供一种激光剥离装置和激光剥离方法，采用转动的载台替代现有激光剥离装置中多轴连通平台，在进行选择性剥离的过程中，仅需要控制载台匀速旋转，即可实现激光光斑照射在特定位置，避免了现有激光剥离装置中，因需多次加速多轴连通平台移动到特定位置，造成的剥离效率低的问题，提升了选择性剥离的效率。

另外，转动的平台使得激光光斑的位置可调，避免激光器的光源系统中采用振镜单元调节光斑位置，因此，简化装置，提升剥离的准确度。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。必需指出的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。