一种Micro LED芯片剥离装置、剥离机及剥离机使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种Micro LED芯片剥离装置，包括：激光器；激光衰减器，激光衰减器设置于激光器出光方向；激光扩束器，激光扩束器设置于激光衰减器出光方向；光束整形装置，光束整形装置设置于激光扩束器出光方向，光束整形装置用于使激光的能量从非均匀分布转化为均匀分布，并通过掩模版得到能量分布均匀的图形化激光光斑；以及投影物镜，投影物镜设置于光束整形装置出光方向，用于将光束整形装置输出的能量分布均匀的图形化激光光斑缩倍投影至待剥离样品上，提高目标点的激光能量密度，并实现图形化批量加工，提高Micro LED剥离的精度和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种MicroLED芯片剥离装置、剥离机及剥离机使用方法
本专利技术属于半导体设备
，具体涉及一种MicroLED芯片剥离装置、剥离机及剥离机使用方法。
技术介绍
MicroLED是一种将LED结构进行微小化、阵列化的新型LED器件，其尺寸是传统LED的百分之一，可以低至微米量级，通常在3-30微米左右，在分辨率、亮度、能耗等方面有着巨大的优势，可以摆脱传统LED对显示尺寸的限制，因此能用于制作更大尺寸显示屏等，也可以用来发展柔性屏和可穿戴设备等，是目前LED的热门领域。制作MicroLED首先是在蓝宝石基底上生长氮化镓等半导体材料，并通过半导体工艺形成独立的发光单元，然后将独立的发光单元，从基底上剥离下来，再转移到合适的基底材料上，通常使用化学剥离、机械剥离、热剥离和激光剥离等方式。相比其他方式，激光剥离技术具有效率高、无污染、器件损伤小、成品率高等特点，能满足现在工业化的要求。激光剥离技术主要是利用蓝宝石基底和氮化镓等材料对紫外光吸收的不同，来实现剥离的目的。蓝宝石基底对紫外光吸收率较低，光束可以直接透过蓝宝石基底被氮化镓材料吸收，与蓝宝石基底接触部分的氮化镓吸收紫外光后会分解为液态的镓和氮气，分解产生的气体将氮化镓层推离玻璃基底，基本无需借助外力实现剥离。紫外激光波长较短，可以实现更高的加工精度，尤其适合于微小尺度的MicroLED的剥离。现有的激光剥离技术由于激光光束能量分布不够均匀，待剥离样品上的激光光斑质量较差，导致剥离效果不够理想，不利于剥离后的MicroLED单元后续使用，浪费资源；并且现有的激光剥离技术面对复杂的加工要求时不够灵活，影响剥离的效果。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种MicroLED芯片剥离装置、剥离机及剥离机使用方法，以解决上述问题。为了实现上述目的，本公开的一实施例中提供如下技术方案：一种MicroLED芯片剥离装置，包括：激光器；激光衰减器，激光衰减器设置于激光器出光方向；激光扩束器，激光扩束器设置于激光衰减器出光方向；光束整形装置，光束整形装置设置于激光扩束器出光方向，光束整形装置用于使激光的能量从非均匀分布转化为均匀分布，并通过掩模版得到能量分布均匀的图形化激光光斑；以及投影物镜，投影物镜设置于光束整形装置出光方向，用于将光束整形装置输出的能量分布均匀的图形化激光光斑缩倍投影至待剥离样品上，提高加工目标点的激光能量密度，并实现图形化批量加工，提高MicroLED剥离的精度和效率。本公开的一实施例中，光束整形装置包括沿激光路径方向依次设置的第一微透镜阵列、第二微透镜阵列、傅立叶镜、场镜和掩模版。本公开的一实施例中，第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间距离为300-500mm。本公开的一实施例中，傅立叶镜和场镜之间距离为1000-1200mm。本公开的一实施例中，还包括视觉系统，视觉系统包括：摄像头，用于获取加工情况；以及显示器，显示器与摄像头电连接。本公开的一实施例中，视觉系统还包括照明灯，用于加工时照明。本公开的一实施例中提供一种MicroLED芯片剥离机，包括：上述任一实施例中MicroLED芯片剥离装置；承载平台，承载平台位于投影物镜的下方；承载平台上设置有真空吸附台，用以固定待剥离样品；Z轴升降平台，投影物镜安装于Z轴升降平台升降端上；以及控制器，与Z轴升降平台和承载平台电连接。本公开的一实施例中，承载平台为三轴位移台，由XY轴位移台和旋转位移台叠加组成，以及控制器，XY轴位移台与控制器电连接，以带动待剥离样品的运动，控制待剥离样品位置；旋转位移台与控制器电连接，以带动待剥离样品转动。上述任一实施例中的一种MicroLED芯片剥离机的使用方法，包括以下步骤：将待剥离样品通过真空吸附台固定在承载平台上，等待加工；启动视觉系统，启动激光器；调整XY轴位移台，并上下调整投影物镜位置，使待剥离样品处于图形化均匀光斑的投影像面位置；控制XY轴位移台及旋转位移台运动，带动待剥离样品运动，实现高精度批量化快速剥离。直至整片晶圆加工完成。由于上述技术特征，本专利技术具有如下优点：全过程为激光加工，污染小，并且激光的光束经过第一微透镜阵列、第二微透镜阵列、傅立叶镜使激光的能量从非均匀分布转化为均匀分布，经过场镜和掩模版后得到能量分布均匀的图形化激光光斑。投影物镜固定在一维Z轴平移台上，实现垂直方向的移动，将光束整形装置输出的能量分布均匀的图形化激光光斑缩倍投影至待剥离样品上，提高加工点的激光能量密度，并实现图形化批量加工，提高MicroLED剥离的精度和效率。真空吸附台固定在三轴位移台上，可以精确控制待剥离样品的加工位置，实现高精度快速加工。同轴视觉系统能实时拍摄样品加工过程并在显示器上显示，便于观察。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。图1是本专利技术具体实施方式提供的一种MicroLED芯片剥离装置的结构示意图；图2是本专利技术具体实施方式提供的一种MicroLED芯片剥离装置的光束整形装置结构示意图；图3是本专利技术具体实施方式提供的一种MicroLED芯片剥离装置的视觉系统结构示意图；图4是本专利技术具体实施方式提供的一种MicroLED芯片剥离装置的Z轴升降平台与投影物镜连接结构示意图；图5是本专利技术具体实施方式提供的一种MicroLED芯片剥离装置的XY轴位移台、旋转位移台和真空吸附台连接结构示意图。图6是本专利技术具体实施方式提供的一种MicroLED芯片剥离装置的匀光原理结构示意图。图7是本专利技术具体实施方式提供的一种MicroLED芯片剥离装置的匀光前后光斑能量分布示意图。图8是本专利技术具体实施方式提供的一种MicroLED芯片剥离装置的多个通孔阵列的掩模版结构示意图。图9是本专利技术具体实施方式提供的使用时点扫描光斑结构示意图。图10是本专利技术具体实施方式提供的使用时线扫描光斑结构示意图。图11是本专利技术具体实施方式提供的使用时大尺寸线扫描光斑结构示意图。图中：控制器1、激光器2、激光衰减器3、激光扩束器4、光束整形装置5、第一微透镜阵列51、第二微透镜阵列52、傅立叶镜53、场镜54、掩模版55、投影物镜6、XY轴位移台7、视觉系统8、摄像头81、显示器82、照明灯83、Z轴升降平台9、真空吸附台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Micro LED芯片剥离装置，其特征在于，包括：/n激光器；/n激光衰减器，所述激光衰减器设置于所述激光器出光方向；/n激光扩束器，所述激光扩束器设置于所述激光衰减器出光方向；/n光束整形装置，所述光束整形装置设置于所述激光扩束器出光方向，所述光束整形装置用于使激光的能量从非均匀分布转化为均匀分布，并通过掩模版得到能量分布均匀的图形化激光光斑；以及/n投影物镜，所述投影物镜设置于所述光束整形装置出光方向，用于将所述光束整形装置输出的能量分布均匀的图形化激光光斑缩倍投影至待剥离样品上，提高目标点的激光能量密度，并实现图形化批量加工，提高Micro LED剥离的精度和效率。/n

【技术特征摘要】
1.一种MicroLED芯片剥离装置，其特征在于，包括：
激光器；
激光衰减器，所述激光衰减器设置于所述激光器出光方向；
激光扩束器，所述激光扩束器设置于所述激光衰减器出光方向；
光束整形装置，所述光束整形装置设置于所述激光扩束器出光方向，所述光束整形装置用于使激光的能量从非均匀分布转化为均匀分布，并通过掩模版得到能量分布均匀的图形化激光光斑；以及
投影物镜，所述投影物镜设置于所述光束整形装置出光方向，用于将所述光束整形装置输出的能量分布均匀的图形化激光光斑缩倍投影至待剥离样品上，提高目标点的激光能量密度，并实现图形化批量加工，提高MicroLED剥离的精度和效率。


2.根据权利要求1所述的一种MicroLED芯片剥离装置，其特征在于，所述光束整形装置包括沿激光路径方向依次设置的第一微透镜阵列、第二微透镜阵列、傅立叶镜、场镜和掩模版。


3.根据权利要求2所述的一种MicroLED芯片剥离装置，其特征在于，所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列之间距离为300-500mm。


4.根据权利要求2所述的一种MicroLED芯片剥离装置，其特征在于，所述傅立叶镜和所述场镜之间距离为1000-1500mm。


5.根据权利要求1所述的一种MicroLED芯片剥离装置，其特征在于，还包括视觉系统，所述视觉系统包括：
摄像头，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾丽琴，管宗礼，文海淑，刘丹阳，赵秀丽，
申请(专利权)人：北京火龙果科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11