[发明专利]激光剥离LED衬底的系统及方法

权利要求书

1.一种激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，包括：

飞秒脉冲种子激光源；

倍频晶体，对所述飞秒脉冲种子激光源发出的飞秒脉冲激光进行多倍频，倍频系数大于等于2；

激光扩束聚焦装置，对所述倍频晶体出射的飞秒脉冲激光进行扩束和线聚焦，输出线状光斑，所述线状光斑的长度大于等于LED衬底的直径；

承载部件，用于承载所述LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层，所述线状光斑聚焦在所述外延层和衬底的交界面处。

2.根据权利要求1所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，所述激光扩束聚焦装置包括：

扩束透镜组合装置，对所述飞秒激光脉冲进行扩束，使其尺寸覆盖所述LED衬底；

柱透镜，对来自所述扩束透镜组合装置的激光束进行线聚焦，输出所述线状光斑。

3.根据权利要求2所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，所述激光扩束聚焦装置还包括：

滤光片，对所述飞秒脉冲激光进行滤波后传输至所述扩束透镜组合装置，所述滤光片输出的飞秒脉冲激光的光子能量小于所述LED衬底中衬底材料的禁带宽度，大于所述LED衬底中外延层材料的禁带宽度。

4.根据权利要求3所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，所述LED衬底中衬底的材料为蓝宝石，外延层的材料为氮化镓，所述飞秒脉冲激光器发出的飞秒脉冲激光的波长为780nm，所述倍频晶体为三倍频晶体，所述滤光片仅让波长为260nm的飞秒脉冲激光输出。

5.根据权利要求4所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，所述三倍频晶体包括BBO晶体、LBO晶体、KTP晶体或KDP晶体。

6.根据权利要求3所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，所述激光扩束聚焦装置还包括：

光闸，所述滤光片出射的飞秒脉冲激光经过所述光闸后传输至所述扩束透镜组合装置。

7.根据权利要求6所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，还包括：

步进电机，驱动所述承载部件带动所述LED衬底沿垂直于所述线状光斑的方向移动，所述LED衬底在垂直于所述线状光斑的方向上划分为多步，所述步进电机带动所述LED衬底逐步移动以使所述线状光斑逐步扫描所述LED衬底。

8.根据权利要求7所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，还包括：

同步控制器，对所述步进电机和光闸进行同步控制，使所述步进电机每移动一步后照射至所述LED衬底上的激光脉冲数目相同。

9.根据权利要求2所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，所述扩束透镜组合装置包括第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜，所述飞秒脉冲激光依次透过所述第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜后出射，其中第一圆形凸透镜的焦距小于第二圆形凸透镜的焦距，且所述第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜之间的距离等于二者的焦距之和。

10.根据权利要求9所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，还包括：

第一调节机构，用于驱动所述柱透镜以及扩束透镜组合装置中的各凸透镜平移，平移的方向沿所述飞秒脉冲激光的传播方向。

11.根据权利要求1所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，所述飞秒脉冲种子激光源的脉冲时间介于10^-14s~10^-16s，脉冲重复频率介于1kHz~50MHz。

12.根据权利要求1所述的激光剥离LED衬底的系统，其特征在于，还包括：对所述倍频晶体的晶体轴向进行旋转的第二调节机构。

13.一种应用权利要求1至12中任一项所述的激光剥离LED衬底的系统的LED衬底剥离方法，其特征在于，包括：

提供LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层；

将所述外延层贴合至转移衬底；

将所述LED衬底放置在所述系统的承载部件上，所述转移衬底朝向所述承载部件；

将所述系统的激光扩束聚焦装置输出的线状光斑聚焦在所述衬底和外延层的交界面处；

驱动所述承载部件沿垂直于所述线状光斑的方向逐步扫描，以将所述衬底剥离。

14.根据权利要求13所述的LED衬底加工方法，其特征在于，所述外延层通过金属层连接或键合至所述转移衬底。