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特許7560056レーザ加工方法、半導体部材製造方法及びレーザ加工装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-24
(45)【発行日】2024-10-02
(54)【発明の名称】レーザ加工方法、半導体部材製造方法及びレーザ加工装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/304 20060101AFI20240925BHJP
   H01L 21/301 20060101ALI20240925BHJP
【FI】
H01L21/304 601H
H01L21/78 B
H01L21/78 Q
【請求項の数】 14
(21)【出願番号】P 2020561496
(86)(22)【出願日】2019-12-18
(86)【国際出願番号】 JP2019049701
(87)【国際公開番号】W WO2020130055
(87)【国際公開日】2020-06-25
【審査請求日】2022-12-16
(31)【優先権主張番号】P 2018239883
(32)【優先日】2018-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】504139662
【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構
(73)【特許権者】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(72)【発明者】
【氏名】田中 敦之
(72)【発明者】
【氏名】笹岡 千秋
(72)【発明者】
【氏名】天野 浩
(72)【発明者】
【氏名】河口 大祐
(72)【発明者】
【氏名】和仁 陽太郎
(72)【発明者】
【氏名】伊ケ崎 泰則
(72)【発明者】
【氏名】油井 俊樹
【審査官】内田 正和
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-188586(JP,A)
【文献】特開2017-069510(JP,A)
【文献】特開2004-259846(JP,A)
【文献】特開2015-123466(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/304
H01L 21/301
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体対象物の内部において前記半導体対象物の表面に対向する仮想面に沿って、前記半導体対象物を切断するためのレーザ加工方法であって、
前記表面から前記半導体対象物の内部にレーザ光を入射させることにより、前記仮想面に沿って、第1形成密度となるように複数の第1改質スポットを形成し、複数列の第1改質スポットを形成する第1工程と、
前記第1工程の後に、前記表面から前記半導体対象物の内部にレーザ光を入射させることにより、前記仮想面に沿って、前記第1形成密度よりも高い第2形成密度となるように複数の第2改質スポットを形成し、前記複数列の第1改質スポットの列間にそれぞれが位置する複数列の第2改質スポットを形成する第2工程と、を備え
前記第2工程においては、前記複数の第2改質スポットが互いに繋がらないように、前記複数の第2改質スポットを形成する、レーザ加工方法。
【請求項2】
前記第1工程においては、前記複数の第1改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂が互いに繋がらないように、前記複数の第1改質スポットを形成する、請求項1に記載のレーザ加工方法。
【請求項3】
前記第2工程においては、前記複数の第2改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂が互いに繋がるように、前記複数の第2改質スポットを形成する、請求項1又は2に記載のレーザ加工方法。
【請求項4】
前記第1工程においては、パルス発振された前記レーザ光の集光点を、第1パルスピッチで前記仮想面に沿って移動させることにより、前記複数の第1改質スポットを形成し、
前記第2工程においては、パルス発振された前記レーザ光の集光点を、前記第1パルスピッチよりも小さい第2パルスピッチで前記仮想面に沿って移動させることにより、前記複数の第2改質スポットを形成する、請求項1~のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項5】
前記半導体対象物の材料は、ガリウムを含む、請求項1~のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項6】
前記半導体対象物の材料は、窒化ガリウムを含む、請求項に記載のレーザ加工方法。
【請求項7】
前記第1工程においては、複数の第1集光点に前記レーザ光を集光し、前記複数の第1集光点が並ぶ方向と交差する方向に沿って前記複数の第1集光点を相対的に移動させ、
前記第2工程においては、前記複数列の第1改質スポットの列間にそれぞれが位置する複数の第2集光点に前記レーザ光を集光し、前記複数の第2集光点が並ぶ方向と交差する方向に沿って前記複数の第2集光点を相対的に移動させる、請求項1~6のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項8】
請求項1~7のいずれか一項に記載のレーザ加工方法が備える前記第1工程及び前記第2工程と、
前記仮想面に渡る亀裂を境界として前記半導体対象物から半導体部材を取得する第3工程と、を備える、半導体部材製造方法。
【請求項9】
前記仮想面は、前記表面に対向する方向に並ぶように複数設定されている、請求項8に記載の半導体部材製造方法。
【請求項10】
前記半導体対象物は、半導体インゴットであり、
前記半導体部材は、半導体ウェハである、請求項9に記載の半導体部材製造方法。
【請求項11】
前記仮想面は、前記表面が延在する方向に並ぶように複数設定されている、請求項8に記載の半導体部材製造方法。
【請求項12】
前記半導体対象物は、半導体ウェハであり、
前記半導体部材は、半導体デバイスである、請求項11に記載の半導体部材製造方法。
【請求項13】
半導体対象物の内部において前記半導体対象物の表面に対向する仮想面に沿って、前記半導体対象物を切断するためのレーザ加工装置であって、
前記半導体対象物を支持するステージと、
前記表面から前記半導体対象物の内部にレーザ光を入射させることにより、前記仮想面に沿って複数の第1改質スポット及び複数の第2改質スポットを形成するレーザ照射ユニットと、を備え、
前記レーザ照射ユニットは、
前記仮想面に沿って、第1形成密度となるように前記複数の第1改質スポットを形成し、複数列の第1改質スポットを形成し、前記複数の第1改質スポットを形成した後に、前記仮想面に沿って、前記第1形成密度よりも高い第2形成密度となるように前記複数の第2改質スポットを形成し、前記複数列の第1改質スポットの列間にそれぞれが位置する複数列の第2改質スポットを形成し、
前記複数の第2改質スポットを形成する際には、前記複数の第2改質スポットが互いに繋がらないように、前記複数の第2改質スポットを形成する、レーザ加工装置。
【請求項14】
前記レーザ照射ユニットは、
前記複数の第1改質スポットを形成する際には、複数の第1集光点に前記レーザ光を集光し、前記複数の第1集光点が並ぶ方向と交差する方向に沿って前記複数の第1集光点を相対的に移動させ、
前記複数の第2改質スポットを形成する際には、前記複数列の第1改質スポットの列間にそれぞれが位置する複数の第2集光点に前記レーザ光を集光し、前記複数の第2集光点が並ぶ方向と交差する方向に沿って前記複数の第2集光点を相対的に移動させる、請求項13に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、レーザ加工方法、半導体部材製造方法及びレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体インゴット等の半導体対象物にレーザ光を照射することにより、半導体対象物の内部に改質領域を形成し、改質領域から延びる亀裂を進展させることにより、半導体対象物から半導体ウェハ等の半導体部材を切り出す加工方法が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2017-183600号公報
【文献】特開2017-057103号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したような加工方法では、改質領域の形成の仕方が、得られる半導体部材の状態に大きく影響する。
【0005】
本開示は、好適な半導体部材の取得を可能にするレーザ加工方法、半導体部材製造方法及びレーザ加工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】
【0006】
本開示の一側面のレーザ加工方法は、半導体対象物の内部において半導体対象物の表面に対向する仮想面に沿って、半導体対象物を切断するためのレーザ加工方法であって、表面から半導体対象物の内部にレーザ光を入射させることにより、仮想面に沿って、第1形成密度となるように複数の第1改質スポットを形成する第1工程と、第1工程の後に、表面から半導体対象物の内部にレーザ光を入射させることにより、仮想面に沿って、第1形成密度よりも高い第2形成密度となるように複数の第2改質スポットを形成する第2工程と、を備える。
【0007】
このレーザ加工方法では、第1形成密度となるように複数の第1改質スポットを仮想面に沿って形成し、その後に、第1形成密度よりも高い第2形成密度となるように複数の第2改質スポットを仮想面に沿って形成する。これにより、複数の第2改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂について、仮想面に垂直な方向における延び幅を抑制することができ、その結果、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿って精度良く形成することが可能となる。よって、このレーザ加工方法によれば、仮想面に渡る亀裂を境界として半導体対象物から半導体部材を取得することにより、好適な半導体部材の取得が可能となる。
【0008】
本開示の一側面のレーザ加工方法では、第1工程においては、複数の第1改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂が互いに繋がらないように、複数の第1改質スポットを形成してもよい。これによれば、複数の第1改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂について、仮想面に垂直な方向における延び幅を抑制することができ、その結果、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0009】
本開示の一側面のレーザ加工方法では、第2工程においては、複数の第2改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂が互いに繋がるように、複数の第2改質スポットを形成してもよい。これによれば、複数の第2改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂について、仮想面に垂直な方向における延び幅を確実に抑制することができ、その結果、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0010】
本開示の一側面のレーザ加工方法では、第2工程においては、複数の第2改質スポットが互いに繋がるように、複数の第2改質スポットを形成してもよい。これによれば、複数の第2改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂について、仮想面に垂直な方向における延び幅を確実に抑制することができ、その結果、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0011】
本開示の一側面のレーザ加工方法では、第1工程においては、パルス発振されたレーザ光の集光点を、第1パルスピッチで仮想面に沿って移動させることにより、複数の第1改質スポットを形成し、第2工程においては、パルス発振されたレーザ光の集光点を、第1パルスピッチよりも小さい第2パルスピッチで仮想面に沿って移動させることにより、複数の第2改質スポットを形成してもよい。これによれば、複数の第2改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂について、仮想面に垂直な方向における延び幅を確実に抑制することができ、その結果、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0012】
本開示の一側面のレーザ加工方法では、半導体対象物の材料は、ガリウムを含んでもよい。この場合、レーザ光の照射によって、複数の第1改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂にガリウムが析出すると、当該ガリウムによってレーザ光が吸収され易い状態となる。そのため、複数の第1改質スポットの形成及び複数の第2改質スポットの形成を調整することは、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿って精度良く形成する上で有効である。
【0013】
本開示の一側面のレーザ加工方法では、半導体対象物の材料は、窒化ガリウムを含んでもよい。この場合、レーザ光の照射によって窒化ガリウムが分解されると、複数の第1改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂にガリウムが析出し、当該ガリウムによってレーザ光が吸収され易い状態となる。そのため、複数の第1改質スポットの形成及び複数の第2改質スポットの形成を調整することは、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿って精度良く形成する上で有効である。更に、レーザ光の照射によって窒化ガリウムが分解されると、複数の亀裂内に窒素ガスが生じる。そのため、当該窒素ガスの圧力(内圧)を利用して、仮想面に渡る亀裂を容易に形成することが可能となる。
【0014】
本開示の一側面の半導体部材製造方法は、上述したレーザ加工方法が備える第1工程及び第2工程と、仮想面に渡る亀裂を境界として半導体対象物から半導体部材を取得する第3工程と、を備える。
【0015】
この半導体部材製造方法によれば、第1工程及び第2工程によって、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿って精度良く形成することが可能となるため、好適な半導体部材の取得が可能となる。
【0016】
本開示の一側面の半導体部材製造方法では、仮想面は、表面に対向する方向に並ぶように複数設定されていてもよい。これによれば、1つの半導体対象物から複数の半導体部材の取得が可能となる。
【0017】
本開示の一側面の半導体部材製造方法では、半導体対象物は、半導体インゴットであり、半導体部材は、半導体ウェハであってもよい。これによれば、複数の好適な半導体ウェハの取得が可能となる。
【0018】
本開示の一側面の半導体部材製造方法では、仮想面は、表面が延在する方向に並ぶように複数設定されていてもよい。これによれば、1つの半導体対象物から複数の半導体部材の取得が可能となる。
【0019】
本開示の一側面の半導体部材製造方法では、半導体対象物は、半導体ウェハであり、半導体部材は、半導体デバイスであってもよい。これによれば、複数の好適な半導体デバイスの取得が可能となる。
【0020】
本開示の一側面のレーザ加工装置は、半導体対象物の内部において半導体対象物の表面に対向する仮想面に沿って、半導体対象物を切断するためのレーザ加工装置であって、半導体対象物を支持するステージと、表面から半導体対象物の内部にレーザ光を入射させることにより、仮想面に沿って複数の第1改質スポット及び複数の第2改質スポットを形成するレーザ照射ユニットと、を備え、仮想面に沿って、第1形成密度となるように複数の第1改質スポットを形成し、複数の第1改質スポットを形成した後に、仮想面に沿って、第1形成密度よりも高い第2形成密度となるように複数の第2改質スポットを形成する。
【0021】
このレーザ加工装置によれば、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿って精度良く形成することが可能となるため、好適な半導体部材の取得が可能となる。
【発明の効果】
【0022】
本開示によれば、好適な半導体部材の取得を可能にするレーザ加工方法、半導体部材製造方法及びレーザ加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
図1図1は、一実施形態のレーザ加工装置の構成図である。
図2図2は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の対象物であるGaNインゴットの側面図である。
図3図3は、図2に示されるGaNインゴットの平面図である。
図4図4は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの一部分の縦断面図である。
図5図5は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの一部分の横断面図である。
図6図6は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの一部分の縦断面図である。
図7図7は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの一部分の横断面図である。
図8図8は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの一部分の縦断面図である。
図9図9は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの一部分の横断面図である。
図10図10は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの一部分の縦断面図である。
図11図11は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの一部分の横断面図である。
図12図12は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの側面図である。
図13図13は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNウェハの側面図である。
図14図14は、実施例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法によって形成された改質スポット及び亀裂の画像である。
図15図15は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の第2工程において形成される改質スポット及び亀裂の模式図である。
図16図16は、第2実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の対象物であるGaNウェハの平面図である。
図17図17は、第2実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNウェハの一部分の側面図である。
図18図18は、第2実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNウェハの一部分の側面図である。
図19図19は、第2実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程における半導体デバイスの側面図である。
図20図20は、変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの平面図である。
図21図21は、変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるGaNインゴットの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[レーザ加工装置の構成]
【0025】
図1に示されるように、レーザ加工装置1は、ステージ2と、光源3と、空間光変調器4と、集光レンズ5と、制御部6と、を備えている。レーザ加工装置1は、対象物11にレーザ光Lを照射することにより、対象物11に改質領域12を形成する装置である。以下、第1水平方向をX方向といい、第1水平方向に垂直な第2水平方向をY方向という。また、鉛直方向をZ方向という。
【0026】
ステージ2は、例えば対象物11に貼り付けられたフィルムを吸着することにより、対象物11を支持する。本実施形態では、ステージ2は、X方向及びY方向のそれぞれに沿って移動可能である。また、ステージ2は、Z方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。
【0027】
光源3は、例えばパルス発振方式によって、対象物11に対して透過性を有するレーザ光Lを出力する。空間光変調器4は、光源3から出力されたレーザ光Lを変調する。空間光変調器4は、例えば反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)である。集光レンズ5は、空間光変調器4によって変調されたレーザ光Lを集光する。本実施形態では、空間光変調器4及び集光レンズ5は、レーザ照射ユニットとして、Z方向に沿って移動可能である。
【0028】
ステージ2に支持された対象物11の内部にレーザ光Lが集光されると、レーザ光Lの集光点Cに対応する部分においてレーザ光Lが特に吸収され、対象物11の内部に改質領域12が形成される。改質領域12は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域12としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。
【0029】
一例として、ステージ2をX方向に沿って移動させ、対象物11に対して集光点CをX方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット13がX方向に沿って1列に並ぶように形成される。1つの改質スポット13は、1パルスのレーザ光Lの照射によって形成される。1列の改質領域12は、1列に並んだ複数の改質スポット13の集合である。隣り合う改質スポット13は、対象物11に対する集光点Cの相対的な移動速度及びレーザ光Lの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。
【0030】
制御部6は、ステージ2、光源3、空間光変調器4及び集光レンズ5を制御する。制御部6は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部6では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア(プログラム)が、プロセッサによって実行され、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信が、プロセッサによって制御される。これにより、制御部6は、各種機能を実現する。
[第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法]
【0031】
第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の対象物11は、図2及び図3に示されるGaNインゴット(半導体インゴット、半導体対象物)20である。GaNインゴット20は、窒化ガリウム(GaN)からなり、例えば円板状を呈している。一例として、GaNインゴット20の直径は2inであり、GaNインゴット20の厚さは2mmである。GaNインゴット20には、複数の仮想面15が設定されている。複数の仮想面15のそれぞれは、GaNインゴット20の内部においてGaNインゴット20の表面20aに対向する面であり、表面20aに対向する方向に並ぶように設定されている。一例として、複数の仮想面15のそれぞれは、表面20aに平行な面であり、円形状を呈している。GaNインゴット20には、複数の仮想面15のそれぞれを囲むように複数の周縁領域16が設定されている。つまり、複数の仮想面15のそれぞれは、GaNインゴット20の側面20bに至っていない。一例として、隣り合う仮想面15間の距離は100μmであり、周縁領域16の幅(第1実施形態では、仮想面15の外縁と側面20bとの距離)は30μm以上である。
【0032】
第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、上述したレーザ加工装置1を用いることにより、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13を形成する。具体的には、ステージ2がGaNインゴット20を支持し、空間光変調器4及び集光レンズ5によって構成されたレーザ照射ユニットが、表面20aからGaNインゴット20の内部にレーザ光Lを入射させることにより、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13を形成する。そして、第1実施形態の半導体部材製造方法では、複数の仮想面15のそれぞれに沿ってGaNインゴット20を切断することにより、GaNインゴット20から複数のGaNウェハ(半導体部材)30を取得する。GaNウェハ30は、GaNからなり、例えば円板状を呈している。一例として、GaNウェハ30の直径は2inであり、GaNウェハ30の厚さは100μmである。
【0033】
以下、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法について、詳細に説明する。第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法において、複数の改質スポット13の形成は、例えば532nmの波長を有するレーザ光Lの照射によって、表面20aとは反対側から1つの仮想面15ごとに順次に実施される。複数の改質スポット13の形成は、複数の仮想面15のそれぞれにおいて同様であるため、以下では、表面20aに最も近い仮想面15に沿った複数の改質スポット13の形成について、図4図11を参照して詳細に説明する。なお、図5図7図9及び図11において、矢印は、レーザ光Lの集光点Cの軌跡を示している。また、後述する改質スポット13a,13b,13c,13dを包括して改質スポット13といい、後述する亀裂14a,14b,14c,14dを包括して亀裂14という場合がある。
【0034】
まず、図4及び図5に示されるように、表面20aからGaNインゴット20の内部にレーザ光Lを入射させることにより、仮想面15に沿って(例えば、仮想面15の全体に沿って2次元に並ぶように)複数の改質スポット(第1改質スポット)13aを形成する(第1工程)。このとき、複数の改質スポット13aからそれぞれ延びる複数の亀裂14aが互いに繋がらないように、複数の改質スポット13aを形成する。また、パルス発振されたレーザ光Lの集光点Cを仮想面15に沿って移動させることにより、複数列の改質スポット13aを形成する。なお、図4及び図5では、改質スポット13aが白抜き(ハッチングなし)で示されており、亀裂14aが延びる範囲が破線で示されている(図6図11でも同様)。
【0035】
第1実施形態では、複数の改質スポット13aを形成するために、パルス発振されたレーザ光Lが、Y方向に並ぶ複数(例えば6つ)の集光点Cに集光されるように、空間光変調器4によって変調される。そして、複数の集光点Cが、X方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させられる。複数の改質スポット13aを形成する場合の一例として、Y方向において隣り合う集光点C間の距離は8μmであり、レーザ光Lのパルスピッチ(すなわち、複数の集光点Cの相対的な移動速度を、レーザ光Lの繰り返し周波数で除した値)は10μmであり、1つの集光点C当たりのレーザ光Lのパルスエネルギー(以下、単に「レーザ光Lのパルスエネルギー」という)は0.33μJである。この場合、Y方向において隣り合う改質スポット13aの中心間距離は8μmとなり、X方向において隣り合う改質スポット13aの中心間距離は10μmとなる。
【0036】
続いて、図6及び図7に示されるように、表面20aからGaNインゴット20の内部にレーザ光Lを入射させることにより、仮想面15に沿って(例えば、仮想面15の全体に沿って2次元に並ぶように)複数の改質スポット(第1改質スポット)13bを形成する(第1工程)。このとき、複数の改質スポット13a及び複数の亀裂14aに重ならないように、且つ複数の改質スポット13bからそれぞれ延びる複数の亀裂14bが互いに繋がらないように、複数の改質スポット13bを形成する。また、パルス発振されたレーザ光Lの集光点Cを複数列の改質スポット13aの列間において仮想面15に沿って移動させることにより、複数列の改質スポット13bを形成する。なお、図6及び図7では、改質スポット13bがドットハッチングで示されており、亀裂14bが延びる範囲が破線で示されている(図8図11でも同様)。
【0037】
第1実施形態では、複数の改質スポット13bを形成するために、パルス発振されたレーザ光Lが、Y方向に並ぶ複数(例えば6つ)の集光点Cに集光されるように、空間光変調器4によって変調される。そして、複数の集光点Cが、複数列の改質スポット13aの列間の中心において、X方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させられる。複数の改質スポット13bを形成する場合の一例として、Y方向において隣り合う集光点C間の距離は8μmであり、レーザ光Lのパルスピッチは10μmであり、レーザ光Lのパルスエネルギーは0.33μJである。この場合、Y方向において隣り合う改質スポット13bの中心間距離は8μmとなり、X方向において隣り合う改質スポット13bの中心間距離は10μmとなる。
【0038】
続いて、図8及び図9に示されるように、表面20aからGaNインゴット20の内部にレーザ光Lを入射させることにより、仮想面15に沿って(例えば、仮想面15の全体に沿って2次元に並ぶように)複数の改質スポット(第2改質スポット)13cを形成する(第2工程)。このとき、複数の改質スポット13cが互いに繋がるように、複数の改質スポット13cを形成する。更に、図10及び図11に示されるように、表面20aからGaNインゴット20の内部にレーザ光Lを入射させることにより、仮想面15に沿って(例えば、仮想面15の全体に沿って2次元に並ぶように)複数の改質スポット(第2改質スポット)13dを形成する(第2工程)。このとき、複数の改質スポット13dが互いに繋がるように、複数の改質スポット13dを形成する。複数の改質スポット13c,13dを形成する際には、複数の改質スポット13a,13bに重ならないように、複数の改質スポット13c,13dを形成する。また、パルス発振されたレーザ光Lの集光点Cを複数列の改質スポット13a,13bの列間において仮想面15に沿って移動させることにより、複数列の改質スポット13c,13dを形成する。このとき、複数の改質スポット13c,13dからそれぞれ延びる複数の亀裂14c,14dが、複数の亀裂14a,14bに繋がってもよい。なお、図8及び図9では、改質スポット13cが実線ハッチングで示されており、亀裂14cが延びる範囲が破線で示されている(図10及び図11でも同様)。また、図10及び図11では、改質スポット13dが実線ハッチング(改質スポット13cの実線ハッチングとは逆に傾斜する実線ハッチング)で示されており、亀裂14dが延びる範囲が破線で示されている。
【0039】
第1実施形態では、パルス発振されたレーザ光Lが、Y方向に並ぶ複数(例えば6つ)の集光点Cに集光されるように、空間光変調器4によって変調される。そして、複数の集光点Cが、複数列の改質スポット13a,13bの列間の中心において、X方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させられる。複数の改質スポット13c,13dを形成する場合の一例として、Y方向において隣り合う集光点C間の距離は8μmであり、レーザ光Lのパルスピッチは1μmであり、レーザ光Lのパルスエネルギーは0.33μJである。この場合、Y方向において隣り合う改質スポット13cの中心間距離は8μmとなり、X方向において隣り合う改質スポット13cの中心間距離は1μmとなる。また、Y方向において隣り合う改質スポット13dの中心間距離は8μmとなり、X方向において隣り合う改質スポット13dの中心間距離は1μmとなる。
【0040】
以上のように、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13a,13bを形成する第1工程においては、複数の仮想面15のそれぞれに沿って、第1形成密度となるように複数の改質スポット13a,13bdを形成する。第1形成密度とは、1つの仮想面15に着目した場合の「単位面積当たりの改質スポット13a,13bの数」に相当する。そして、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13c,13dを形成する第2工程においては、複数の仮想面15のそれぞれに沿って、第1形成密度よりも高い第2形成密度となるように複数の改質スポット13c,13dを形成する。第2形成密度とは、1つの仮想面15に着目した場合の「単位面積当たりの改質スポット13c,13dの数」に相当する。第1実施形態では、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13a,13bを形成する第1工程においては、パルス発振されたレーザ光Lの集光点Cを、第1パルスピッチ(例えば10μm)で複数の仮想面15のそれぞれに沿って移動させる。そして、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13c,13dを形成する第2工程においては、パルス発振されたレーザ光Lの集光点Cを、第1パルスピッチよりも小さい第2パルスピッチ(例えば1μm)で複数の仮想面15のそれぞれに沿って移動させる。
【0041】
続いて、ヒータ等を備える加熱装置を用いて、GaNインゴット20を加熱し、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13からそれぞれ延びる複数の亀裂14を互いに繋げることにより、図12に示されるように、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、仮想面15に渡る亀裂17(以下、単に「亀裂17」という)を形成する。図12では、複数の改質スポット13及び複数の亀裂14、並びに、亀裂17が形成される範囲が破線で示されている。なお、加熱以外の方法でGaNインゴット20に何らかの力を作用させることにより、複数の亀裂14を互いに繋げて亀裂17を形成してもよい。また、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成することにより、複数の亀裂14を互いに繋げて亀裂17を形成してもよい。
【0042】
ここで、GaNインゴット20においては、複数の改質スポット13からそれぞれ延びる複数の亀裂14内に窒素ガスが生じている。そのため、GaNインゴット20を加熱して窒素ガスを膨張させることにより、窒素ガスの圧力(内圧)を利用して亀裂17を形成することができる。しかも、周縁領域16によって、当該周縁領域16が囲む仮想面15の外部(例えば、GaNインゴット20の側面20b)への複数の亀裂14の進展が阻まれるため、複数の亀裂14内に生じた窒素ガスが仮想面15の外部に逃げるのを抑制することができる。つまり、周縁領域16は、改質スポット13を含まない非改質領域であって、当該周縁領域16が囲む仮想面15に亀裂17が形成される際に、当該周縁領域16が囲む仮想面15の外部への複数の亀裂14の進展を阻む領域である。そのために、周縁領域16の幅を30μm以上とすることが好ましい。
【0043】
続いて、研削装置を用いて、GaNインゴット20のうち複数の周縁領域16及び複数の仮想面15のそれぞれに対応する部分を研削(研磨)することにより、図13に示されるように、複数の亀裂17のそれぞれを境界としてGaNインゴット20から複数のGaNウェハ30を取得する(第3工程)。このように、GaNインゴット20は、複数の仮想面15のそれぞれに沿って切断される。なお、研削以外の機械加工、レーザ加工等によって、GaNインゴット20のうち複数の周縁領域16に対応する部分を除去してもよい。
【0044】
以上の工程のうち、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13を形成する工程までが、第1実施形態のレーザ加工方法である。また、以上の工程のうち、複数の亀裂17のそれぞれを境界としてGaNインゴット20から複数のGaNウェハ30を取得する工程までが、第1実施形態の半導体部材製造方法である。
【0045】
以上説明したように、第1実施形態のレーザ加工方法では、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、第1形成密度となるように複数の改質スポット13a,13bを仮想面15に沿って形成し、その後に、第1形成密度よりも高い第2形成密度となるように複数の改質スポット13c,13dを仮想面15に沿って形成する。これにより、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13c,13dからそれぞれ延びる複数の亀裂14c,14dについて、仮想面15に垂直な方向における延び幅(以下、単に「延び幅」という)を抑制することができ、その結果、亀裂17を仮想面15に沿って精度良く形成することが可能となる。複数の亀裂14c,14dの延び幅が抑制されるのは、形成済みの複数の亀裂14a,14bがガイドとして機能するためと推測される。よって、第1実施形態のレーザ加工方法によれば、複数の亀裂17のそれぞれを境界としてGaNインゴット20から複数のGaNウェハ30を取得することにより、複数の好適なGaNウェハ30の取得が可能となる。
【0046】
同様に、第1実施形態のレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置1によれば、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、亀裂17を仮想面15に沿って精度良く形成することが可能となるため、複数の好適なGaNウェハ30の取得が可能となる。
【0047】
また、第1実施形態のレーザ加工方法では、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13a,13bからそれぞれ延びる複数の亀裂14a,14bが互いに繋がらないように複数の改質スポット13a,13bを形成する。これにより、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13a,13bからそれぞれ延びる複数の亀裂14a,14bの延び幅を抑制することができ、その結果、亀裂17を仮想面15に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0048】
また、第1実施形態のレーザ加工方法では、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13c,13dが互いに繋がるように複数の改質スポット13c,13dを形成する。これにより、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13c,13dからそれぞれ延びる複数の亀裂14c,14dの延び幅を確実に抑制することができ、その結果、亀裂17を仮想面15に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0049】
また、第1実施形態のレーザ加工方法では、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、パルス発振されたレーザ光Lの集光点Cを、第1パルスピッチで仮想面15に沿って移動させることにより、複数の改質スポット13a,13bを形成し、その後に、パルス発振されたレーザ光Lの集光点Cを、第1パルスピッチよりも小さい第2パルスピッチで仮想面15に沿って移動させることにより、複数の改質スポット13c,13dを形成する。これにより、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13c,13dからそれぞれ延びる複数の亀裂14c,14dの延び幅を確実に抑制することができ、その結果、亀裂17を仮想面15に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0050】
また、第1実施形態のレーザ加工方法では、GaNインゴット20の材料に含まれる窒化ガリウムがレーザ光Lの照射によって分解されると、複数の改質スポット13からそれぞれ延びる複数の亀裂14にガリウムが析出し、当該ガリウムによってレーザ光Lが吸収され易い状態となる。そのため、複数の改質スポット13a,13bの形成及び複数の改質スポット13c,13dの形成を調整することは、亀裂17を仮想面15に沿って精度良く形成する上で有効である。更に、GaNインゴット20の材料に含まれる窒化ガリウムがレーザ光Lの照射によって分解されると、複数の亀裂14内に窒素ガスが生じる。そのため、当該窒素ガスの圧力(内圧)を利用して、亀裂17を容易に形成することが可能となる。
【0051】
また、第1実施形態の半導体部材製造方法によれば、第1実施形態のレーザ加工方法に含まれる工程によって、複数の仮想面15のそれぞれに沿って亀裂17を精度良く形成することが可能となるため、複数の好適なGaNウェハ30の取得が可能となる。
【0052】
また、第1実施形態の半導体部材製造方法では、複数の仮想面15が、GaNインゴット20の表面20aに対向する方向に並ぶように設定されている。これにより、1つのGaNインゴット20から複数のGaNウェハ30の取得が可能となる。
【0053】
図14は、実施例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法によって形成された改質スポット及び亀裂の画像である。図14に示される実施例1では、仮想面15に沿って複数の改質スポット13c,13dを形成する際にレーザ光Lのパルスピッチを5μmとした点を除き、上述した第1実施形態のレーザ加工方法と同じ条件で、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。実施例1では、複数の改質スポット13からそれぞれ延びる複数の亀裂14について、仮想面15に垂直な方向における延び幅は、100μm程度となった。
【0054】
図14に示される実施例2では、仮想面15に沿って複数の改質スポット13c,13dを形成する際にレーザ光Lのパルスピッチを2.5μmとした点を除き、上述した第1実施形態のレーザ加工方法と同じ条件で、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。実施例2は、複数の改質スポット13c,13dが互いに繋がらないように、且つ複数の改質スポット13c,13dからそれぞれ延びる複数の亀裂14c,14dが互いに繋がるように、複数の改質スポット13c,13dを形成した場合に相当する。実施例2では、複数の改質スポット13からそれぞれ延びる複数の亀裂14について、仮想面15に垂直な方向における延び幅は、100μm程度となった。
【0055】
図14に示される実施例3では、仮想面15に沿って複数の改質スポット13c,13dを形成する際にレーザ光Lのパルスピッチを1μmとした点を含め、上述した第1実施形態のレーザ加工方法と同じ条件で、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。実施例3は、複数の改質スポット13c,13dが互いに繋がるように、複数の改質スポット13c,13dを形成した場合に相当する。実施例3では、複数の改質スポット13からそれぞれ延びる複数の亀裂14について、仮想面15に垂直な方向における延び幅は、25μm程度となった。
【0056】
以上の結果から、複数の改質スポット13a,13bの形成密度(第1形成密度)よりも高い密度(第2形成密度)となるように複数の改質スポット13c,13dを仮想面15に沿って形成することに加え、複数の亀裂14c,14dが互いに繋がるように、又は複数の改質スポット13c,13dが互いに繋がるように、複数の改質スポット13c,13dを形成することが、より好ましいことが分かった。なお、複数の改質スポット13c,13dを仮想面15に沿って形成する際には、図15に示される複数の応力変化領域18が互いに繋がるように、又は図15に示される複数の集光領域Crが互いに繋がるように、複数の改質スポット13c,13dを形成してもよい(図15には、改質スポット13c,13dのうち改質スポット13cが例示されている)。応力変化領域18は、各改質スポット13の周囲の領域であって、各改質スポット13の形成によって対象物11に内部応力が生じる領域である。集光領域Crは、レーザ光Lの集光点Cを含む領域であって、各改質スポット13の形成のためにレーザ光Lが集光される領域である。
[第2実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法]
【0057】
第2実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の対象物11は、図16に示されるGaNウェハ(半導体ウェハ、半導体対象物)30である。GaNウェハ30は、GaNからなり、例えば円板状を呈している。一例として、GaNウェハ30の直径は2inであり、GaNウェハ30の厚さは100μmである。GaNウェハ30には、複数の仮想面15が設定されている。複数の仮想面15のそれぞれは、GaNウェハ30の内部においてGaNウェハ30の表面30aに対向する面であり、表面30aが延在する方向に並ぶように設定されている。一例として、複数の仮想面15のそれぞれは、表面30aに平行な面であり、例えば矩形状を呈している。一例として、複数の仮想面15のそれぞれは、GaNウェハ30のオリエンテーションフラット31に平行な方向及び垂直な方向に2次元状に並ぶように設定されている。GaNウェハ30には、複数の仮想面15のそれぞれを囲むように複数の周縁領域16が設定されている。つまり、複数の仮想面15のそれぞれは、GaNウェハ30の側面30bに至っていない。一例として、複数の仮想面15のそれぞれに対応する周縁領域16の幅(第2実施形態では、隣り合う仮想面15間の距離の半分)は30μm以上である。
【0058】
第2実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の対象物11では、上述したレーザ加工装置1を用いることにより、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13を形成する。具体的には、ステージ2がGaNウェハ30を支持し、空間光変調器4及び集光レンズ5によって構成されたレーザ照射ユニットが、表面30aからGaNウェハ30の内部にレーザ光Lを入射させることにより、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13を形成する。そして、第2実施形態の半導体部材製造方法では、複数の仮想面15のそれぞれに沿ってGaNウェハ30を切断することにより、GaNウェハ30から複数の半導体デバイス(半導体部材)40を取得する。半導体デバイス40の基板部分は、GaNからなり、例えば矩形状を呈している。一例として、半導体デバイス40の基板部分の外形は1mm×1mmであり、半導体デバイス40の基板部分の厚さは数十μmである。
【0059】
以下、第2実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法について、詳細に説明する。まず、上述したレーザ加工装置1を用いて、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13を形成する。複数の仮想面15のそれぞれに沿った複数の改質スポット13の形成は、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の第1工程及び第2工程と同様に、実施される。これにより、GaNウェハ30においては、図17に示されるように、複数の仮想面15のそれぞれに沿って、複数の改質スポット13(すなわち、改質スポット13a,13b,13c,13d)及び複数の亀裂14(すなわち、亀裂14a,14b,14c,14d)が形成される。図17では、複数の改質スポット13及び複数の亀裂14が形成される範囲が破線で示されている。
【0060】
続いて、半導体製造装置を用いて、図18に示されるように、GaNウェハ30の表面30aに複数の機能素子32を形成する。複数の機能素子32のそれぞれは、GaNウェハ30の厚さ方向から見た場合に1つの機能素子32が1つの仮想面15に含まれるように、形成される。機能素子32は、例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。
【0061】
第2実施形態では、GaNウェハ30の表面30aに複数の機能素子32を形成する際に、半導体製造装置が加熱装置として機能する。つまり、半導体製造装置を用いて、GaNウェハ30の表面30aに複数の機能素子32を形成する際にGaNウェハ30を加熱し、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13からそれぞれ延びる複数の亀裂14を互いに繋げることにより、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、亀裂17(すなわち、仮想面15に渡る亀裂17)を形成する。図18では、複数の改質スポット13及び複数の亀裂14、並びに、亀裂17が形成される範囲が破線で示されている。なお、半導体製造装置とは別の加熱装置を用いてもよい。また、加熱以外の方法でGaNウェハ30に何らかの力を作用させることにより、複数の亀裂14を互いに繋げて亀裂17を形成してもよい。また、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成することにより、複数の亀裂14を互いに繋げて亀裂17を形成してもよい。
【0062】
ここで、GaNウェハ30においては、複数の改質スポット13からそれぞれ延びる複数の亀裂14内に窒素ガスが生じている。そのため、GaNインゴット20を加熱して窒素ガスを膨張させることにより、窒素ガスの圧力を利用して亀裂17を形成することができる。しかも、周縁領域16によって、当該周縁領域16が囲む仮想面15の外部(例えば、隣り合う仮想面15、GaNウェハ30の側面30b)への複数の亀裂14の進展が阻まれるため、複数の亀裂14内に生じた窒素ガスが仮想面15の外部に逃げるのを抑制することができる。つまり、周縁領域16は、改質スポット13を含まない非改質領域であって、当該周縁領域16が囲む仮想面15に亀裂17が形成される際に、当該周縁領域16が囲む仮想面15の外部への複数の亀裂14の進展を阻む領域である。そのために、周縁領域16の幅を30μm以上とすることが好ましい。
【0063】
続いて、レーザ加工装置を用いて、GaNウェハ30を機能素子32ごとに切断すると共に、研削装置を用いて、複数の仮想面15のそれぞれに対応する部分を研削することにより、図19に示されるように、複数の亀裂17のそれぞれを境界としてGaNウェハ30から複数の半導体デバイス40を取得する(第3工程)。このように、GaNウェハ30は、複数の仮想面15のそれぞれに沿って切断される。なお、レーザ加工以外の機械加工(例えばブレードダイシング)等によって、GaNウェハ30を機能素子32ごとに切断してもよい。
【0064】
以上の工程のうち、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13を形成する工程までが、第2実施形態のレーザ加工方法である。また、以上の工程のうち、複数の亀裂17のそれぞれを境界としてGaNウェハ30から複数の半導体デバイス40を取得する工程までが、第2実施形態の半導体部材製造方法である。
【0065】
以上説明したように、第2実施形態のレーザ加工方法によれば、第1実施形態のレーザ加工方法と同様に、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13c,13dからそれぞれ延びる複数の亀裂14c,14dの延び幅を抑制することができ、その結果、亀裂17を仮想面15に沿って精度良く形成することが可能となる。よって、第2実施形態のレーザ加工方法によれば、複数の亀裂17のそれぞれを境界としてGaNウェハ30から複数の半導体デバイス40を取得することにより、複数の好適な半導体デバイス40の取得が可能となる。
【0066】
同様に、第2実施形態のレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置1によれば、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、亀裂17を仮想面15に沿って精度良く形成することが可能となるため、複数の好適な半導体デバイス40の取得が可能となる。
【0067】
また、第2実施形態のレーザ加工方法では、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13a,13bからそれぞれ延びる複数の亀裂14a,14bが互いに繋がらないように複数の改質スポット13a,13bを形成する。これにより、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13a,13bからそれぞれ延びる複数の亀裂14a,14bの延び幅を抑制することができ、その結果、亀裂17を仮想面15に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0068】
また、第2実施形態のレーザ加工方法では、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13c,13dが互いに繋がるように複数の改質スポット13c,13dを形成する。これにより、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13c,13dからそれぞれ延びる複数の亀裂14c,14dの延び幅を確実に抑制することができ、その結果、亀裂17を仮想面15に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0069】
また、第2実施形態のレーザ加工方法では、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、パルス発振されたレーザ光Lの集光点Cを、第1パルスピッチで仮想面15に沿って移動させることにより、複数の改質スポット13a,13bを形成し、その後に、パルス発振されたレーザ光Lの集光点Cを、第1パルスピッチよりも小さい第2パルスピッチで仮想面15に沿って移動させることにより、複数の改質スポット13c,13dを形成する。これにより、複数の仮想面15のそれぞれにおいて、複数の改質スポット13c,13dからそれぞれ延びる複数の亀裂14c,14dの延び幅を確実に抑制することができ、その結果、亀裂17を仮想面15に沿ってより精度良く形成することが可能となる。
【0070】
また、第2実施形態のレーザ加工方法では、GaNウェハ30の材料に含まれる窒化ガリウムがレーザ光Lの照射によって分解されると、複数の改質スポット13からそれぞれ延びる複数の亀裂14にガリウムが析出し、当該ガリウムによってレーザ光Lが吸収され易い状態となる。そのため、複数の改質スポット13a,13bの形成及び複数の改質スポット13c,13dの形成を調整することは、亀裂17を仮想面15に沿って精度良く形成する上で有効である。更に、GaNウェハ30の材料に含まれる窒化ガリウムがレーザ光Lの照射によって分解されると、複数の亀裂14内に窒素ガスが生じる。そのため、当該窒素ガスの圧力を利用して、亀裂17を容易に形成することが可能となる。
【0071】
また、第2実施形態の半導体部材製造方法によれば、第2実施形態のレーザ加工方法に含まれる工程によって、複数の仮想面15のそれぞれに沿って亀裂17を精度良く形成することが可能となるため、複数の好適な半導体デバイス40の取得が可能となる。
【0072】
また、第2実施形態の半導体部材製造方法では、複数の仮想面15が、GaNウェハ30の表面30aが延在する方向に並ぶように設定されている。これにより、1つのGaNウェハ30から複数の半導体デバイス40の取得が可能となる。
[変形例]
【0073】
本開示は、上述した実施形態に限定されない。例えば、レーザ光Lに関する各種数値は、上述したものに限定されない。ただし、亀裂14が改質スポット13からレーザ光Lの入射側及びその反対側に延びるのを抑制するためには、レーザ光Lのパルスエネルギーが0.1μJ~1μJであり且つレーザ光Lのパルス幅が200fs~1nsであることが好ましい。
【0074】
また、本開示の一側面のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法によって加工される半導体対象物は、第1実施形態のGaNインゴット20及び第2実施形態のGaNウェハ30に限定されない。また、本開示の一側面の半導体部材製造方法によって製造される半導体部材は、第1実施形態のGaNウェハ30及び第2実施形態の半導体デバイス40に限定されない。一例として、半導体対象物の材料は、SiCであってもよい。その場合にも、本開示の一側面のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法によれば、仮想面に渡る亀裂を仮想面に沿って精度良く形成することが可能となる。また、1つの半導体対象物に1つの仮想面が設定されてもよい。
【0075】
また、複数の改質スポット13a,13b,13c,13dの形成の仕方は、上述したものに限定されず、仮想面15に沿って、第1形成密度となるように複数の改質スポット13a,13bを形成し、その後に、仮想面15に沿って、第1形成密度よりも高い第2形成密度となるように複数の改質スポット13c,13dを形成するものであればよい。例えば、複数の改質スポット13a,13bからそれぞれ延びる複数の亀裂14a,14bが互いに繋がるように、複数の改質スポット13a,13bを形成してもよい。また、図20に示されるように、例えばGaNインゴット20を回転させることにより、径方向に並んだ複数の集光点を相対的に回転させて(一点鎖線の矢印)、複数列の改質スポット13を形成し、更に、図21に示されるように、複数列の改質スポット13の列間に複数の集光点のそれぞれを位置させた状態で、径方向に並んだ複数の集光点を相対的に回転させて(一点鎖線の矢印)、複数列の改質スポット13を形成してもよい。
【0076】
また、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法において、複数の改質スポット13の形成は、表面20aとは反対側から複数の仮想面15ごとに順次に実施されてもよい。また、第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、複数の改質スポット13の形成が表面20a側の1つ又は複数の仮想面15に沿って実施され、1つ又は複数のGaNウェハ30が切り出された後に、GaNインゴット20の表面20aが研削され、再び、複数の改質スポット13の形成が表面20a側の1つ又は複数の仮想面15に沿って実施されてもよい。
【0077】
また、第1実施形態及び第2実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、周縁領域16が形成されなくてもよい。第1実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法において周縁領域16を形成しない場合には、複数の仮想面15のそれぞれに沿って複数の改質スポット13を形成した後に、例えば、GaNインゴット20に対してエッチングを施すことにより、複数のGaNウェハ30を取得することも可能である。
【0078】
また、レーザ加工装置1は、上述した構成を有するものに限定されない。例えば、レーザ加工装置1は、空間光変調器4を備えていなくてもよい。
【0079】
また、上述した実施形態における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した一の実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。
【符号の説明】
【0080】
1…レーザ加工装置、2…ステージ、4…空間光変調器(レーザ照射ユニット)、5…集光レンズ(レーザ照射ユニット)、13…改質スポット、13a,13b…改質スポット(第1改質スポット)、13c,13d…改質スポット(第2改質スポット)、14,14a,14b,14c,14d…亀裂、15…仮想面、17…仮想面に渡る亀裂、20…GaNインゴット(半導体インゴット、半導体対象物)、20a…表面、30…GaNウェハ(半導体ウェハ、半導体部材、半導体対象物)、30a…表面、40…半導体デバイス(半導体部材)、C…集光点、L…レーザ光。
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