DE102023210412A1

DE102023210412A1 - Herstellungsverfahren für ein galliumnitridsubstrat

Info

Publication number: DE102023210412A1
Application number: DE102023210412.1A
Authority: DE
Inventors: Asahi Nomoto
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2022-11-01
Filing date: 2023-10-23
Publication date: 2024-05-02
Also published as: US20240149379A1; JP2024066235A

Abstract

Ein Herstellungsverfahren für ein Galliumnitridsubstrat (GaN) beinhaltet einen Abziehschicht-Ausbildungsschritt zum Ausbilden einer Abziehschicht in einer Tiefe, die einer Dicke des herzustellenden Galliumnitridsubstrats entspricht, durch relatives Bewegen eines GaN-Ingots und eines Brennpunkts eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge, die durch GaN übertragbar ist, entlang einer Richtung einer Kristallorientierung des GaN-Ingots, die durch die unten beschriebene Formel (1) wiedergegeben wird, wobei der Brennpunkt im Inneren des GaN-Ingots positioniert ist, und einen Abziehschritt zum Abziehen des GaN-Substrats von dem GaN-Ingot unter Verwendung der Abziehschicht als Ausgangspunkt. Der Abziehschicht-Ausbildungsschritt ist so eingestellt, dass der Laserstrahl geteilt wird, um mehrere Brennpunkte auszubilden, und gerade Linien, die die einzelnen geteilten Brennpunkte verbinden, sich jeweils entlang einer Richtung parallel zu der Richtung der Kristallorientierung erstrecken, die durch die unten beschriebene Formel (1) wiedergegeben wird.〈112¯0〉

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Galliumnitridsubstrat.
BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
Die Verwendung von Galliumnitrid (GaN) für Bauelemente, wie zum Beispiel für Leistungsbauelemente und Leuchtdioden (LEDs), wird wegen seiner dreimal größeren Bandlücke als die von Silizium (Si) untersucht. Es ist bekannt, dass ein Galliumnitridsubstrat (GaN-Substrat) aus einem Galliumnitridingot (GaN-Ingot) unter Verwendung einer Innendurchmesserklinge, die dünner ausgebildet werden kann als eine Außendurchmesserklinge, geschnitten werden kann (siehe zum Beispiel JP 2011 - 084 469 A ) .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Selbst wenn ein GaN-Ingot unter Verwendung einer Innendurchmesserklinge in Scheiben geschnitten wird, besteht jedoch das unwirtschaftliche Problem, dass der GaN-Ingot beim Schneiden abgeschnitten und zu 60 % bis 70 % verworfen wird, da die Innendurchmesserklinge eine Dicke von zum Beispiel ca. 0,3 mm aufweist.
Die vorliegende Erfindung hat daher als Aufgabe, ein Herstellungsverfahren für ein Galliumnitridsubstrat bereitzustellen, welches das Galliumnitridsubstrat auf effiziente Weise von einem Galliumnitridingot abschneiden und herstellen kann.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für ein Galliumnitridsubstrat aus einem Galliumnitridingot mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite bereitgestellt, wobei das Verfahren einen Halteschritt zum Halten des Galliumnitridingots, einen Abziehschicht-Ausbildungsschritt zum Ausbilden einer Abziehschicht in einer Tiefe, die einer Dicke des herzustellenden Galliumnitridsubstrats entspricht, durch relatives Bewegen des Galliumnitrid-Ingots und eines Brennpunkts eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge, die durch Galliumnitrid übertragbar ist, entlang einer Richtung einer Kristallorientierung des Galliumnitrid-Ingots, wie durch die unten beschriebene Formel (1) wiedergegeben, wobei der Brennpunkt von der ersten Fläche aus im Inneren des Galliumnitrid-Ingots positioniert wird, und einen Abziehschritt zum Abziehen des Galliumnitrid-Substrats von dem Galliumnitrid-Ingot unter Verwendung der Abziehschicht als Ausgangspunkt umfasst. Der Abziehschicht-Ausbildungsschritt ist so eingestellt, dass der Laserstrahl geteilt wird, um mehrere Brennpunkte auszubilden, und dass gerade Linien, die die einzelnen geteilten Brennpunkte verbinden, sich jeweils entlang einer Richtung erstrecken, die parallel zu der Richtung der Kristallorientierung verläuft, die durch die unten beschriebene Formel (1) wiedergegeben wird. $〈 \begin{matrix} 1 & 1 & \bar{2} & 0 \end{matrix} 〉$
Vorzugsweise kann in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt mindestens eine der Geraden, die die einzelnen geteilten Brennpunkte verbindet, so eingestellt werden, dass sie eine Richtung kreuzt, entlang der sich der Galliumnitrid-Ingot und die Brennpunkte relativ zueinander bewegen, und sich entlang der Richtung erstreckt, die parallel zu der Richtung der durch die Formel (1) wiedergegebenen Kristallorientierung ist.
Vorzugsweise kann in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt eine Relativbewegungsgeschwindigkeit zwischen dem Galliumnitrid-Ingot und den Brennpunkten so eingestellt werden, dass gerade Linien, die nebeneinander liegende Bearbeitungsmarkierungen ausbilden, indem sich der Galliumnitrid-Ingot und die Brennpunkte relativ zueinander bewegen, jeweils entlang der Richtung der Kristallorientierung, die durch die Formel (1) wiedergegeben wird, ausgebildet werden.
Der Abziehschicht-Ausbildungsschritt ist so eingerichtet, dass der Laserstrahl geteilt wird, um die Brennpunkte auszubilden, und die geraden Linien, die die einzelnen geteilten Brennpunkte verbinden, erstrecken sich jeweils entlang der Richtung, die parallel zu der Richtung einer spezifischen Kristallorientierung verläuft, die in dem Satz von Kristallorientierungen enthalten ist, der durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegeben wird. Die vorliegende Erfindung kann daher die Möglichkeit des Auftretens von Rissen unterdrücken, die zu einer Zunahme der Unregelmäßigkeiten von Trennflächen führen, wodurch ein effizientes Schneiden und Herstellen des Galliumnitridsubstrats aus dem Galliumnitridingot ermöglicht wird.
Der obige und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie die Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche, unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen oder veranschaulichen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Galliumnitridingots zur Verwendung in einem Herstellungsverfahren für ein Galliumnitridsubstrat in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist eine Draufsicht, die die Kristallorientierungen des Galliumnitridingots der 1 veranschaulicht;
3 ist ein Flussdiagramm, das die Bearbeitungsvorgänge des Herstellungsverfahrens für das Galliumnitridsubstrat in Übereinstimmung mit der Ausführungsform veranschaulicht;
4 ist eine Schnittansicht, die einen Halteschritt und einen Abziehschicht-Ausbildungsschritt in 3 veranschaulicht;
5 ist eine Draufsicht, die den Abziehschicht-Ausbildungsschritt in 3 veranschaulicht;
Die 6A bis 6D sind Draufsichten, die die Aufspaltung eines Laserstrahls in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt in 3 veranschaulichen;
7 ist eine Draufsicht, die Bearbeitungsmarkierungen veranschaulicht, die durch Teilstrahlen in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt in 3 ausgebildet werden;
8 ist eine Schnittansicht, die einen Abziehschritt in 3 veranschaulicht; und
9 ist eine weitere Schnittansicht, die den Abziehschritt in 3 veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht durch Details eingeschränkt werden, die bei der nachfolgenden Ausführungsform beschrieben werden. Die Elemente der Ausführungen, die im Folgenden beschrieben werden, beinhalten diejenigen, die für die Fachperson leicht vorstellbar sind und im Wesentlichen die gleichen sind. Außerdem können die Ausführungen, die hiernach beschrieben werden, auf geeignete Weise kombiniert werden. Darüber hinaus können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen oder Abwandlungen von Ausführungen vorgenommen werden, ohne den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Galliumnitridsubstrats in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Galliumnitridingot 100 als Beispiel für einen Galliumnitridingot zur Verwendung in dem Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist eine Draufsicht, die die Kristallorientierungen des GaN-Ingots 100 aus 1 veranschaulicht. Das Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der Ausführungsform ist ein Verfahren, das ein Galliumnitridsubstrats (GaN-Substrat, GaN-Wafer) 130 (siehe 9) aus dem Galliumnitridingot (GaN-Ingot) 100 herstellt. Der GaN-Ingot 100 ist ein Einkristall aus Galliumnitrid (GaN), der eine hexagonale Kristallstruktur aufweist. Die Art der Leitfähigkeit des GaN-Ingots 100 ist jedoch nicht besonders eingeschränkt. Der GaN-Ingot 100 kann vom p-Typ sein, der ein p-Typ-Dotiermittel, wie zum Beispiel Magnesium (Mg) oder Beryllium (Be), enthält, oder kann vom n-Typ sein, der ein n-Typ-Dotiermittel, wie zum Beispiel Silizium (Si) oder Germanium (Ge), enthält.
Wie in 1 veranschaulicht, ist der GaN-Ingot 100 bei dieser Ausführungsform als Ganzes zylindrisch ausgebildet und weist eine erste Fläche 101, die nach oben exponiert und eben und kreisförmig ist, eine zweite Fläche 102, die auf einer der ersten Fläche 101 gegenüberliegenden Seite nach unten exponiert ist, und eine Umfangsfläche 103 auf, die sich zwischen der ersten Fläche 101 und der zweiten Fläche 102 befindet. Es ist anzumerken, dass der GaN-Ingot 100 einen Durchmesser von 4 Inch (etwa 100 mm) und eine Dicke von 500 um aufweist, obwohl sein Durchmesser und seine Dicke nicht auf diese Werte beschränkt sind.
An der Umfangsfläche 103 des GaN-Ingots 100 sind, wie in 1 veranschaulicht, planare rechteckige Ausrichtungsebenen 104 und 105 ausgebildet. Ohne bei der vorliegenden Erfindung darauf beschränkt zu sein, kann der GaN-Ingot 100 anstelle der Ausrichtungsebenen 104 und 105 Kerben aufweisen, die an ähnlichen Positionen ausgebildet sind und sich in der Richtung einer Achse erstrecken, die senkrecht zu der ersten Fläche 101 und der zweiten Fläche 102 ist.
In der Spezifikation werden Kristallorientierungen und Kristallebenen des Einkristalls aus GaN durch Miller-Indizes angegeben. In der Spezifikation werden spezifische Kristallorientierungen durch [ ] wiedergegeben, und ein Satz von Kristallorientierungen, die aufgrund der Symmetrie der Kristallstruktur äquivalent zueinander sind, wird durch < > wiedergegeben. Andererseits werden spezifische Kristallebenen durch ( ) wiedergegeben und ein Satz von Kristallebenen, die aufgrund der Symmetrie der Kristallstruktur äquivalent zueinander sind, wird durch { } wiedergegeben.
Wie in 1 veranschaulicht, entsprechen die erste Fläche 101 und die zweite Fläche 102 der unten beschriebenen Kristallebene (1-1) und sind senkrecht zu der unten beschriebenen Kristallorientierung (2-1). Die Ausrichtungsebene 104 ist planar, entspricht der unten beschriebenen Kristallebene (1-2) und ist senkrecht zu der unten beschriebenen Kristallorientierung (2-2). Die Ausrichtungsebene 105 ist planar, entspricht der unten beschriebenen Kristallebene (1-3) und ist senkrecht zu der unten beschriebenen Kristallorientierung (2-3). Mit anderen Worten wird der GaN-Ingot 100 so hergestellt, dass die unten beschriebene Kristallebene (1-1) sowohl an der ersten Fläche 101 als auch an der zweiten Fläche 102 exponiert ist, die unten beschriebene Kristallebene (1-2) an der Ausrichtungsebene 104 exponiert ist, und die unten beschriebene Kristallebene (1-3) an der Ausrichtungsebene 105 exponiert ist. Die Kristallorientierungen (2-1), Kristallorientierung (2-2) und Kristallorientierung (2-3) sind senkrecht zueinander. Daher ist die Ausrichtungsebene 104 parallel zu der Kristallorientierung (2-3) ausgebildet, und die Ausrichtungsebene 105 ist parallel zu der Kristallorientierung (2-2) ausgebildet. $\begin{array}{l} (\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}) & \dots Kristallebene (1 - 1) \\ (\begin{matrix} \bar{1} & 1 & 0 & 0 \end{matrix}) & \dots Kristallebene (1 - 2) \\ (\begin{matrix} 1 & 1 & \bar{2} & 0 \end{matrix}) & \dots Kristallebene (1 - 3) \\ [\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}] & \dots Kristallorientierung (2 - 1) \\ [\begin{matrix} \bar{1} & 1 & 0 & 0 \end{matrix}] & \dots Kristallorientierung (2 - 2) \\ [\begin{matrix} 1 & 1 & \bar{2} & 0 \end{matrix}] & \dots Kristallorientierung (2 - 3) \end{array}$
Drei Kristallorientierungen (2-3), (2-4) und (2-5), die in 2 veranschaulicht sind und in Bezug aufeinander einen Winkel von 120° ausbilden, gehören alle zu einem Satz von Kristallorientierungen, die aufgrund der Symmetrie der hexagonalen Kristallstruktur des GaN-Ingots 100 äquivalent zueinander sind, wobei der Satz durch die unten beschriebene Formel (1) wiedergegeben wird.
Der GaN-Ingot 100 hat die Eigenschaft, dass es schwieriger ist, eine Spaltungsebene in dem unten beschriebenen Satz von Kristallebenen (3-3), der die Kristallebene (1-3) beinhaltet, auszubilden als in dem unten beschriebenen Satz von Kristallebenen (3-1), der die Kristallebene (1-1) beinhaltet, und dem unten beschriebenen Satz von Kristallebenen (3-2), der die Kristallebene (1-2) beinhaltet. Mit anderen Worten weist der GaN-Ingot 100 die Eigenschaft auf, dass er entlang der Kristallebenen (3-3) schwerer zu spalten ist als entlang des Satzes an Kristallebenen (3-1) und des Satzes an Kristallebenen (3-2) . $\begin{array}{l} {\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}} & \dots Kristallebene (3 - 1) \\ {\begin{matrix} \bar{1} & 1 & 0 & 0 \end{matrix}} & \dots Kristallebene (3 - 2) \\ {\begin{matrix} 1 & 1 & \bar{2} & 0 \end{matrix}} & \dots Kristallebene (3 - 3) \end{array}$
Die Spezifikation beschreibt als Nächstes das Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der Ausführungsform auf der Grundlage der Zeichnungen. 3 ist ein Flussdiagramm, das die Bearbeitungsvorgänge des Herstellungsverfahrens in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform veranschaulicht. Das Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist ein Verfahren, das das GaN-Substrat 130 aus dem GaN-Ingot 100 herstellt und einen Halteschritt 1001, einen Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 und einen Abziehschritt 1003 beinhaltet. Das Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist ein Verfahren, das das GaN-Substrat 130 durch Ausbilden einer Abziehschicht 110 in dem GaN-Ingot 100, Brechen des GaN-Ingots 100 an der Abziehschicht 110 entlang des Satzes an Kristallebenen (3-1) und Abziehen des GaN-Substrats 130 von dem GaN-Ingot 100 herstellt, und ist ein Verfahren, das die Spaltung entlang des Satzes an Kristallebenen (3-2) gegenüber zuvor durch Anordnen mehrerer Brennpunkte 19 (siehe 4) aufgebrachter Teilstrahlen 18 (siehe 4) entlang der Kristallorientierung senkrecht zu dem Satz an Kristallebenen (3-3), die relativ schwieriger zu spalten sind, und durch die Formel (1) wiedergegeben, reduzieren kann, sodass mehrere durch die Bestrahlung mit den Teilstrahlen 18 ausgebildete Bearbeitungsmarkierungen 25 (modifizierte Schichten) angeordnet werden.
4 ist eine Schnittansicht, die den Halteschritt 1001 und den Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 in 3 veranschaulicht. 5 ist eine Draufsicht, die den Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 in 3 veranschaulicht. Die 6A bis 6D sind Draufsichten, die die Aufspaltung eines Laserstrahls 18 in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 in 3 veranschaulichen. 7 ist eine Draufsicht, welche die durch die Teilstrahlen 18 in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 in 3 ausgebildeten Bearbeitungsmarkierungen 25 veranschaulicht. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs VII in 5.
Der Halteschritt 1001 und der Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 werden durch eine Laserbearbeitungsmaschine 10 ausgeführt, die in 4 veranschaulicht ist. Wie in 4 veranschaulicht, beinhaltet die Laserbearbeitungsmaschine 10 einen Haltetisch 11, der den GaN-Ingot 100 an einer Haltefläche 12 hält, einen Laseroszillator 13, eine Leistungseinstelleinheit 14, eine Teilereinheit 15, einen Spiegel 16, einen Kondensor 17, eine nicht veranschaulichte Bewegungseinheit, und eine nicht veranschaulichte Steuerung.
Der Haltetisch 11 ist beispielsweise ein Spanntisch, der den GaN-Ingot 100 unter Saugwirkung von einer Seite der zweiten Fläche 102 aus an der Haltefläche 12 hält, wobei eine Seite der ersten Fläche 101 exponiert bleibt. Der Haltetisch 11 ist durch eine nicht veranschaulichte Rotationsantriebsquelle drehbar um eine Rotationsachse angeordnet, die parallel zu einer Z-Achsenrichtung verläuft, welche eine vertikale Richtung ist und senkrecht zu der Haltefläche 12 steht.
Der Laseroszillator 13 emittiert den Laserstrahl 18 mit einer Wellenlänge, die Transmissionsfähigkeit für GaN (den GaN-Ingot 100) aufweist. Der Laseroszillator 13 weist beispielsweise Nd:YAG, Nd:YVO4 oder Ähnliches als Lasermedium auf und emittiert einen gepulsten (zum Beispiel mehrere zehn MHz) Laserstrahl 18 mit einer Wellenlänge (zum Beispiel 1.064 nm), die Transmissionsfähigkeit für GaN (den GaN-Ingot 100) aufweist.
Die Leistungseinstelleinheit 14 stellt die Leistung des Laserstrahls 18 ein, der durch den Laseroszillator 13 emittiert wird. Die Leistungseinstelleinheit 14 ist zum Beispiel ein akustooptischer Modulator (AOM) und wird in Übereinstimmung mit elektrischen Eingangssignalen betätigt, wodurch der Laserstrahl 18 in Übereinstimmung mit den Signalen wiederholt für eine vorgegebene Zeit abgelenkt wird und durch wiederholtes Ausdünnen für die vorgegebene Zeit in einen Burst-Modus umgewandelt wird. Bei dieser Ausführungsform weist der über die Leistungseinstelleinheit 14 eingestellte Laserstrahl 18 eine Impuls-Wiederholfrequenz von etwa mehreren kHz bis zu mehreren zehn kHz (zum Beispiel 50 kHz) auf, und die Anzahl der Bursts reicht von etwa mehreren Bursts bis zu einem Dutzend Bursts (zum Beispiel zehn Bursts).
Die Teilereinheit 15 teilt den Laserstrahl 18, dessen Leistung von der Leistungseinstelleinheit 14 eingestellt wurde, in mehrere Teilstrahlen ( in etwa mehrere Teilstrahlen bis zu einem Dutzend Teilstrahlen, 5 Teilstrahlen in dem in 4 veranschaulichten Beispiel) in vorgegebenen Abständen in einer vorgegebenen Richtung in einer X-Y-Ebene. Obwohl die Teilereinheit 15 zum Beispiel einen Flüssigkristall auf Silizium-Raumlichtmodulator (LCOS-SLM - Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator) aufweist, kann anstelle des LCOS-SLM auch ein Beugungsgitter verwendet werden.
Der Spiegel 16 reflektiert die durch die Teilereinheit 15 geteilten Teilstrahlen 18 und ändert die Richtung ihrer optischen Pfade. Der Kondensor 17 bündelt die durch den Spiegel 16 reflektierten Teilstrahlen 18, bildet die Brennpunkte 19 aus und bringt die Teilstrahlen 18 auf den GaN-Ingot 100 auf. Es ist anzumerken, dass in dieser Ausführungsform der Punktdurchmesser jedes Brennpunkts 19 auf in etwa mehrere um (zum Beispiel etwa 5 um) eingestellt ist.
Die Bewegungseinheit bewegt den GaN-Ingot 100, der auf dem Haltetisch 11 gehalten wird, und die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18, die durch den Kondensor 17 ausgebildet wurden, relativ zueinander entlang einer Bearbeitungsvorschubrichtung und einer Anstellrichtung, indem der Haltetisch 11 und der Kondensor 17 entlang der Bearbeitungsvorschubrichtung und der Anstellrichtung relativ zueinander bewegt werden. In dieser Ausführungsform liegt die Bearbeitungsvorschubrichtung in einer X-Achsenrichtung der Laserbearbeitungsmaschine 10, und die Anstellrichtung liegt in einer Y-Achsenrichtung der Laserbearbeitungsmaschine 10.
Die Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 steuert Operationen einzelner Elemente der Laserbearbeitungsmaschine 10, um die Laserbearbeitungsmaschine 10 dazu zu bringen, den Halteschritt 1001 und den Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 auszuführen. In dieser Ausführungsform beinhaltet die Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 ein Computersystem. Das Computersystem, das die Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 beinhaltet, weist einen Prozessor mit einem Mikroprozessor zum Beispiel eine Central Processing Unit (CPU), einen Read Only Memory (ROM) oder einen Random Access Memory (RAM) und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelleneinrichtung auf. Der Prozessor der Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 führt eine Verarbeitung in Übereinstimmung mit einem Computerprogramm aus, das in der Speichereinrichtung der Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 gespeichert ist, und gibt über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelleneinrichtung der Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 Steuersignale an die einzelnen Elemente der Laserbearbeitungsmaschine 10 aus, um die Laserbearbeitungsmaschine 10 zu steuern.
Der Halteschritt 1001 hält den GaN-Ingot 100, wie in 4 veranschaulicht, an dem Haltetisch 11 der Laserbearbeitungsmaschine 10. Insbesondere wird der GaN-Ingot 100 in dem Halteschritt 1001 durch eine nicht veranschaulichte Überführungseinheit oder Ähnliches auf den Haltetisch 11 überführt, und der GaN-Ingot 100 wird mit der Seite der ersten Fläche 101 nach oben gerichtet auf der Haltefläche 12 platziert. Nachdem der GaN-Ingot 100 unter Saugwirkung auf der Seite der zweiten Fläche 102 an der Haltefläche 12 des Haltetischs 11 gehalten wurde, wird der Haltetisch 11 durch die nicht veranschaulichte Rotationsantriebsquelle um eine Z-Achse gedreht, um eine Ausrichtung durchzuführen, sodass sich die Ausrichtungsebene 104, die parallel zu der Kristallorientierung (2-3) des GaN-Ingots 100 ausgebildet ist, entlang der Bearbeitungsvorschubrichtung (der X-Achsenrichtung der Laserbearbeitungsmaschine 10) erstreckt. In dem Halteschritt 1001 wird die Einstellung daher so ausgeführt, dass sich die Kristallorientierung (2-3) des auf dem Haltetisch 11 gehaltenen GaN-Ingots 100 entlang der X-Achsenrichtung der Laserbearbeitungsmaschine 10 erstreckt und sich die Kristallorientierung (2-2) des an dem Haltetisch 11 gehaltenen GaN-Ingots 100 entlang der Y-Achsenrichtung der Laserbearbeitungsmaschine 10 erstreckt.
Es ist anzumerken, dass der Halteschritt 1001 bei der vorliegenden Erfindung nicht auf das Vorstehende beschränkt ist und es ausreicht, wenn sich eine spezifische der durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Kristallorientierungen des an dem Haltetisch 11 gehaltenen GaN-Ingots 100 entlang der X-Achsenrichtung der Laserbearbeitungsmaschine 10 erstreckt. Dabei bedeutet die spezifische des Satzes von durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Kristallorientierungen bei dieser Ausführungsform die Kristallorientierung (2-3), Kristallorientierung (2-4) oder Kristallorientierung (2-5). Ferner bedeutet der Ausdruck „eine Ausrichtung ausführen (Einstellung wird ausgeführt), um sich entlang der vorgegebenen Orientierung oder Richtung zu erstrecken“, dass der Winkel, der zwischen der spezifischen einen Kristallorientierung und der vorgegebenen Orientierung oder Richtung ausgebildet werden soll, auf 5° oder weniger eingestellt (festgelegt) wird.
Wie in den 4 und 5 veranschaulicht, bildet der Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 die Abziehschicht 110 in einer Tiefe aus, die einer Dicke 120 (siehe 8) des herzustellenden GaN-Substrats 130 entspricht, indem sich der GaN-Ingot 100 und die Brennpunkte 19 relativ zueinander entlang der Richtung der Kristallorientierung des GaN-Ingots 100 bewegen, wie durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegeben, wobei die Fokuspunkte 19 der Teilstrahlen 18, die durch GaN (den GaN-Ingot 100) übertragen werden, von der ersten Fläche 101 aus im Inneren des GaN-Ingots 100 positioniert werden.
Bei dieser Ausführungsform beinhaltet der Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 einen Laserstrahl-Bestrahlungsschritt und einen Anstellschritt. Der Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 bildet die Abziehschichten 110, von denen jede mehrere modifizierte Schichten und sich von den modifizierten Schichten ausbreitende Risse einschließt, im Inneren des GaN-Ingots 100 entlang einer Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 aus, indem nach der Ausführung des Halteschritts 1001 abwechselnd der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt und der Anstellschritt durchgeführt werden.
Der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt bildet die modifizierten Schichten und Risse, die sich von den modifizierten Schichten ausbreiten, im Inneren des GaN-Ingots 100 entlang der Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 aus, indem die Teilstrahlen 18 aus dem Kondensor 17 aufgebracht werden, während die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 und der GaN-Ingot 100 durch die Bewegungseinheit entlang der Bearbeitungsvorschubrichtung relativ zueinander bewegt werden (Zuführung zur Bearbeitung), das heißt der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung (in dieser Ausführungsform die Kristallorientierung (2-3)), die parallel zu der ersten Fläche 101 des GaN-Ingots 100 verläuft und in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. Wenn die Teilstrahlen 18 in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt auf den GaN-Ingot 100 aufgebracht werden, werden die modifizierten Schichten entlang einer Linie, wobei die Linie mit den Teilstrahlen 18 bestrahlt wurde und parallel zu der Bearbeitungsvorschubrichtung ist, um die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 herum und entlang der Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 ausgebildet, und die Risse werden sich von beiden Seiten der modifizierten Schichten und entlang der Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 ausbreitend ausgebildet. Es ist anzumerken, dass die modifizierten Schichten Bereiche sind, in denen sich beispielsweise eine oder mehrere der Eigenschaften Dichte, Brechungsindex, mechanische Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften auf ein Niveau oder Niveaus geändert haben, das sich von dem oder den entsprechenden der umgebenden Bereiche unterscheidet.
Ferner ist in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 in dieser Ausführungsform die Teilereinheit 15 der Laserbearbeitungsmaschine 10 so eingestellt, dass der Laserstrahl 18 geteilt wird, um die Brennpunkte 19 auszubilden, und die geraden Linien 21, die die einzelnen geteilten Brennpunkte 19 miteinander verbinden, erstrecken sich jeweils entlang der Richtung parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. Detaillierter beschrieben ist der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 so eingestellt, dass in Bezug auf die Brennpunkte 19, die durch Aufspaltung des Laserstrahls 18 durch die Teilereinheit 15 ausgebildet werden, sich die geraden Linien 21, die die nebeneinanderliegenden Brennpunkte 19 miteinander verbinden, jeweils entlang der Richtung parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung erstrecken, die in dem Satz der durch die Formel (1) wiedergegebenen Kristallorientierungen enthalten ist.
Es ist anzumerken, dass in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 der Einstellwert der Abstände der zueinander benachbarten Brennpunkte 19, die durch die Aufteilung des Laserstrahls 18 durch die Teilereinheit 15 ausgebildet werden, in dieser Ausführungsform 5 um oder größer und 20 um oder kleiner (zum Beispiel 14,4 um) ist. Der Ausdruck „die zueinander benachbarten Brennpunkte 19“ bezeichnet paarweise Brennpunkte 19, bei denen der Abstand zwischen den jeweiligen Brennpunkten 19 in einen Bereich fällt, der seinem Einstellwert plus einem vorher festgelegten Fehler entspricht. In dieser Ausführungsform ist der vorgegebene Fehler ±10% oder weniger, wobei ±5% oder weniger bevorzugt werden.
In dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 können die Brennpunkte 19, die durch Aufteilung des Laserstrahls 18 durch die Teilereinheit 15 ausgebildet werden, aufgrund der oben beschriebenen Einstellung so angeordnet werden, dass, wie in den 6A bis 6D veranschaulicht ist, sämtliche Brennpunkte zu Kreuzungspunkten eines Gitters kommen, das durch die drei Arten spezifischer Kristallorientierungen ausgebildet wird, die in dem Satz von Kristallorientierungen enthalten sind, der durch die Formel (1) wiedergegeben wird, und das als die Länge einer Seite jedes Dreiecks des Gitters den Einstellwert der Abstände der zueinander benachbarten Brennpunkte 19 aufweist.
Insbesondere erstrecken sich in einem Aufteilungsmuster der Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18, wie in 6A veranschaulicht, vier gerade Linien 21, die die zueinander benachbarten Brennpunkte 19 miteinander verbinden, alle nacheinander von einer unteren Seite zu einer oberen Seite des Papierblatts der 6A bis 6D entlang einer Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-4) . In einem Aufteilungsmuster der Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 erstrecken sich die geraden Linien 21, die die zueinander benachbarten Brennpunkte 19 miteinander verbinden, wie in 6B veranschaulicht, nacheinander von einer unteren Seite zu einer oberen Seite des Papierblatts der 6A bis 6D entlang einer Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-5), entlang einer Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-4), entlang der Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-5) bzw. entlang der Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-4). In einem Aufteilungsmuster der Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 erstrecken sich gerade Linien 21, die die zueinander benachbarten Brennpunkte 19 miteinander verbinden, wie in 6C veranschaulicht, nacheinander von einer unteren Seite zu einer oberen Seite des Papierblatts der 6A bis 6D entlang einer Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-4), entlang der Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-4), entlang einer Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-5) bzw. entlang der Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-5) . In einem Aufteilungsmuster der Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 erstrecken sich gerade Linien 21, die die zueinander benachbarten Brennpunkte 19 miteinander verbinden, wie in 6D veranschaulicht, nacheinander von einer unteren Seite zu einer oberen Seite des Papierblatts der 6A bis 6D entlang einer Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-3), entlang einer Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-4), entlang einer Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-5) bzw. entlang der Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-3).
Ferner ist der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 vorzugsweise so eingestellt, dass mindestens eine der geraden Linien 21, die die einzelnen geteilten Brennpunkte 19 miteinander verbinden, die Bearbeitungsvorschubrichtung schneidet, entlang der sich der GaN-Ingot 100 und die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 relativ zueinander bewegt werden, und sich entlang der Richtung parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung erstreckt, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. Mit anderen Worten wird in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 die Teilereinheit 15 vorzugsweise so eingestellt, dass zumindest einige der Brennpunkte 19 in der Richtung geteilt werden, die die Bearbeitungsvorschubrichtung schneidet und sich parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung erstreckt, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. In sämtlichen in den 6A, 6B, 6C und 6D veranschaulichten Aufteilungsmustern kreuzt beispielsweise mindestens eine gerade Linie 21 die Kristallorientierung (2-3) als Bearbeitungsvorschubrichtung und erstreckt sich entlang der Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-4) oder Kristallorientierung (2-5) als die spezifische eine Kristallorientierung, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. Die in den 6A, 6B, 6C und 6D veranschaulichten Aufteilungsmuster sind daher bevorzugte Muster. In solchen Fällen kann der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 die Bearbeitungsmarkierungen 25 über einen großen Bereich anordnen, indem der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt einmal ausgeführt wird, mit anderen Worten, indem die Teilstrahlen 18 durch einen einzigen Bearbeitungsvorschub aufgebracht werden.
Der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 kann auch so eingestellt werden, dass sämtliche geraden Linien 21, die die einzelnen geteilten Brennpunkte 19 miteinander verbinden, die Bearbeitungsvorschubrichtung schneiden, entlang der sich der GaN-Ingot 100 und die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 relativ zueinander bewegen, und sich entlang der Richtung erstrecken, die parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung verläuft, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. Mit anderen Worten kann in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 die Teilereinheit 15 auch so eingestellt werden, dass sämtliche Brennpunkte 19 in der Richtung geteilt werden, die die Bearbeitungsvorschubrichtung schneidet und sich parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung erstreckt, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz der Kristallorientierungen enthalten ist. In sämtlichen in den 6A, 6B und 6C veranschaulichten Aufteilungsmustern kreuzen beispielsweise sämtliche geraden Linien 21 die Kristallorientierung (2-3) als Bearbeitungsvorschubrichtung und erstrecken sich entlang der Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-4) oder Kristallorientierung (2-5) als der spezifischen einen Kristallorientierung, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. In solchen Fällen kann der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 die Bearbeitungsmarkierungen 25 über einen größeren Bereich anordnen, indem der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt einmal ausgeführt wird, mit anderen Worten, indem die Teilstrahlen 18 durch einen einzigen Bearbeitungsvorschub aufgebracht werden.
Der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 kann auch so eingestellt werden, dass einige der geraden Linien 21, die die einzelnen aufgespaltenen Brennpunkte 19 miteinander verbinden, sich entlang der Richtung parallel zu der Bearbeitungsvorschubrichtung erstrecken, entlang der sich der GaN-Ingot 100 und die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 relativ zueinander bewegen, und auch die Richtung parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung einschließen, die in dem Satz von Kristallorientierungen enthalten ist, wie durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegeben. Mit anderen Worten kann in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 die Teilereinheit 15 so eingestellt werden, dass einige der Brennpunkte 19 in der Richtung parallel zu der Bearbeitungsvorschubrichtung und auch in der Richtung parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist, geteilt werden. In dem in 6D veranschaulichten Aufteilungsmuster erstrecken sich beispielsweise einige der geraden Linien 21 entlang der Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-3) als Bearbeitungsvorschubrichtung und auch der Richtung parallel zu der Kristallorientierung (2-3) als die spezifische eine Kristallorientierung, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. In so einem Fall kann der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 den Laserstrahl-Bestrahlungsschritt einmal früher ausführen, mit anderen Worten, die Bestrahlung der Teilstrahlen 18 durch einen einzigen Bearbeitungsvorschub, da die Relativbewegungsgeschwindigkeit (Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit) zwischen dem GaN-Ingot 100 und den Brennpunkten 19, wie nachfolgend erwähnt wird, schneller eingestellt werden kann.
In dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 dieser Ausführungsform kann die Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 auch die Relativbewegungsgeschwindigkeit (Bearbeitungsvorschubrate) durch die Bewegungseinheit zwischen dem GaN-Ingot 100 und den Brennpunkten 19 einstellen, die durch Aufspaltung des Laserstrahls 18 ausgebildet wurden, sodass, wie in 7 veranschaulicht, gerade Linien 27, die die nebeneinanderliegenden Bearbeitungsmarkierungen 25 verbinden, jeweils entlang der Richtung einer spezifischen Kristallorientierung ausgebildet werden, die in dem durch die Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist, indem sich der GaN-Ingot 100 und die Brennpunkte 19 relativ zueinander bewegen (Bearbeitungsvorschub).
In dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 werden die Bearbeitungsmarkierungen 25 in einer Gruppe (eine Bearbeitungsmarkierungsgruppe 26), wobei die Gruppe in derselben Anordnung wie die in 6A veranschaulichte Gruppe von Brennpunkten 19 ist, wie in 7 veranschaulicht ausgebildet, wenn die Teilstrahlen 18 auf den GaN-Ingot 100 aufgebracht werden, um die Gruppe von Brennpunkten 19 auszubilden. In dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 stellt die Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 auch die Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit auf Grundlage des zeitlichen Abstands der Bestrahlung der Teilstrahlen 18 so ein, dass das Produkt aus dem zeitlichen Abstand der Bestrahlung der Teilstrahlen 19 und der Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands zwischen den zueinander benachbarten Brennpunkten (der Länge der geraden Linien 21) wird. Dabei ist dieses ganzzahlige Vielfache vorzugsweise ein so minimaler Wert, dass sich die Brennpunkte 19 der als Nächstes aufzubringenden Teilstrahlen 18 nicht mit den Positionen überschneiden, auf die die Teilstrahlen 18 unmittelbar zuvor aufgebracht wurden. Wenn die Teilstrahlen 18 beispielsweise in dem in den 6A, 6B oder 6C veranschaulichten Muster aufgebracht werden, ist es vorteilhaft, die Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit mit diesem ganzzahligen Vielfachen auf ein Mal einzustellen (um gleich zu sein). Wenn die Teilstrahlen 18 in dem in 6D veranschaulichten Muster aufgebracht werden, ist es andererseits vorzuziehen, die Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit mit diesem ganzzahligen Vielfachen auf das Zweifache einzustellen. In dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt der Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 wird die Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit in dieser Ausführungsform auf in etwa mehrere hundert mm/s (zum Beispiel 875 mm/s) eingestellt.
In dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 werden die geraden Linien 27, die die nebeneinanderliegenden Bearbeitungsmarkierungen 25 zwischen den ausgebildeten nebeneinanderliegenden Bearbeitungsmarkierungsgruppen 26 miteinander verbinden, wie in 7 veranschaulicht, jeweils entlang der Richtung einer spezifischen Kristallorientierung ausgebildet, die in dem durch die Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist, indem die Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit wie oben beschrieben eingestellt wird. Wie ebenfalls in 7 veranschaulicht, können die einzelnen Bearbeitungsmarkierungen 25 in den Bearbeitungsmarkierungsgruppen 26, die durch mehrmaliges Aufbringen der Teilstrahlen 18 ausgebildet wurden, so angeordnet werden, dass sie zu Kreuzungspunkten eines Gitters kommen, das durch die drei Arten spezifischer Kristallorientierungen ausgebildet wird, die in dem durch die Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten sind, und das als Länge einer Seite jeden Dreiecks des Gitters den Einstellwert der Abstände der zueinander benachbarten Brennpunkte 19 aufweist.
In dem Anstellschritt führt die Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 den GaN-Ingot 100 und die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 zum Anstellen entlang der Anstellrichtung durch die Bewegungseinheit relativ zueinander zu, insbesondere entlang einer Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 des GaN-Ingots 100 und senkrecht zu der Bearbeitungsvorschubrichtung, entlang der der GaN-Ingot 100 und die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 relativ zueinander bewegt werden, wenn modifizierte Schichten in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt ausgebildet werden. In dem Anstellschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 wird in dieser Ausführungsform eine Länge, über die das Anstellen ausgeführt wird (ein Anstellbetrag), auf etwa 100 um (zum Beispiel 106 um) eingestellt. Es ist anzumerken, dass der Anstellbetrag auch so eingestellt werden kann, dass die in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt unmittelbar vor jedem Anstellen ausgebildeten Bearbeitungsmarkierungsgruppen 26 die in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt unmittelbar nach dem Anstellen auszubildenden Bearbeitungsmarkierungsgruppen 26 überlappen.
Durch abwechselndes Ausführen des Laserstrahl-Bestrahlungsschritts und des Anstellschritts an dem GaN-Ingot 100 werden modifizierte Schichten entlang mehrerer Linien parallel zu der Bearbeitungsvorschubrichtung, um die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 und entlang der Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 ausgebildet, und Risse, die sich von den modifizierten Schichten, die entlang der nebeneinanderliegenden Linien ausgebildet wurden, ausbreiten, werden miteinander verbunden. Durch Ausüben einer vorgegebenen äußeren Kraft auf den GaN-Ingot 100 kann das GaN-Substrat 130, das die erste Fläche 101 einschließt und eine Dicke 120 aufweist, die der Tiefe der Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 von der ersten Fläche 101 aus entspricht, wenn die Brennpunkte 19 im Inneren des GaN-Ingots 100 positioniert sind, unter Verwendung der Abziehschicht 110, die diese modifizierten Schichten und Risse einschließt, als Ausgangspunkt durchtrennt werden.
Die 8 und 9 sind Schnittansichten, die beide den Abziehschritt 1003 in 3 veranschaulichen. Wie in den 8 und 9 veranschaulicht, trennt der Abziehschritt 1003 das GaN-Substrat 130 von dem GaN-Ingot 100 unter Verwendung der Abziehschicht 110 als Ausgangspunkt. Der Abziehschritt 1003 wird von einer in den 8 und 9 veranschaulichten Abziehmaschine 30 ausgeführt. Wie in den 8 und 9 veranschaulicht, beinhaltet die Abziehmaschine 30 einen Haltetisch 31, der den GaN-Ingot 100 an einer Haltefläche 32 hält, eine Abzieheinheit 33 und eine nicht veranschaulichte Steuerung.
Der Haltetisch 31 ist dem Haltetisch 11 der oben beschriebenen Laserbearbeitungsmaschine 10 ähnlich. Die Abzieheinheit 33 schließt einen Saughalteabschnitt 34 und eine Bewegungseinheit 35 ein. Der Saughalteabschnitt 34 ist in Form einer Scheibe ausgebildet und hält auf einer unteren Fläche die erste Fläche 101 des GaN-Ingots 100. Die Bewegungseinheit 35 bewegt den Haltetisch 31 und den Saughalteabschnitt 34, zum Beispiel entlang einer Z-Achsenrichtung, relativ zueinander. Die Bewegungseinheit 35 kann eine Kraft auf den Saughalteabschnitt 34 aufbringen, an dem die erste Fläche 101 des auf dem Haltetisch 31 gehaltenen GaN-Ingots 100 unter Saugwirkung gehalten wird, um den GaN-Ingot 100 entlang der Z-Achsenrichtung zu ziehen, indem sie eine Kraft in einer Richtung aufbringt, um in Bezug auf den Haltetisch 31 entlang der Z-Achsenrichtung relativ voneinander zu trennen. Die Steuerung der Abziehmaschine 30 schließt ein ähnliches Computersystem ein wie die Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10.
In dem Abziehschritt 1003 wird das GaN-Substrat 130 von dem GaN-Ingot 100, wie in den 8 und 9 veranschaulicht, zwischen Trennflächen 140 unter Verwendung der Abziehschicht 110 als Ausgangspunkt abgezogen, indem der GaN-Ingot 100 von der Seite der zweiten Fläche 102 an der Haltefläche 32 des Haltetischs 31 unter Saugwirkung gehalten wird, wobei die Seite der ersten Fläche 101 exponiert bleibt, und indem nach dem Saughalten der ersten Fläche 101 des GaN-Ingots 100 durch den Saug-Halteabschnitt 34 der Abzieheinheit 33 mit der Bewegungseinheit 35 der Abzieheinheit 33 eine Kraft aufgebracht wird, um den GaN-Ingot 100, der auf dem Haltetisch 31 gehalten wird, entlang der Z-Achsenrichtung zu ziehen.
In dem Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform kann ein Aufbringschritt für eine äußere Kraft, wie zum Beispiel das Einführen eines Keils oder die Anwendung von Ultraschall, auch nach der Ausführung des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 und vor der Ausführung des Abziehschritts 1003 oder gleichzeitig mit der Ausführung des Abziehschritts 1003 durchgeführt werden.
In dem Aufbringschritt einer äußeren Kraft wird es den Rissen in der Abziehschicht 110 ermöglicht, sich zum Beispiel durch Eintreiben des Keils in die Umfangsfläche 103 des GaN-Ingots 100 auf der Höhenposition der Abziehschicht 110 weiter entlang der Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 auszubreiten. Es ist anzumerken, dass der Keil an einer einzigen Stelle eingetrieben werden kann, aber auch mehrere Keile an einer gleichen Anzahl von Stellen entlang einer Umfangsrichtung des GaN-Ingots 100 eingetrieben werden können.
In dem Aufbringschritt einer äußeren Kraft können sich die Risse in der Abziehschicht 110 auch in der Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 weiter ausbreiten, indem Ultraschall (elastische Schwingungen eines Frequenzbandes von mehr als 20 kHz) auf den GaN-Ingot 100 aufgebracht wird, anstatt den Keil anzutreiben. Wenn dies der Fall ist, wird in dem Aufbringschritt einer äußeren Kraft Ultraschall über eine Flüssigkeit wie zum Beispiel reines Wasser auf die Seite der ersten Fläche 101 aufgebracht, bevor die erste Fläche 101 des GaN-Ingots 100 an der unteren Fläche des Saughalteabschnitts 34 angesaugt wird. Insbesondere kann in dem Aufbringschritt einer äußeren Kraft eine Flüssigkeit mit darauf aufgebrachtem Ultraschall in Richtung der ersten Fläche 101 des GaN-Ingots 100 ausgestoßen werden, oder es kann Ultraschall von einem Ultraschallhorn über eine Flüssigkeit auf die Seite der ersten Fläche 101 des GaN-Ingots 100 aufgebracht werden. Ferner wird den Rissen in der Abziehschicht 110 vorzugsweise ermöglicht, sich noch weiter entlang der Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 auszubreiten, indem als Erstes Ultraschall auf einen begrenzten Bereich von etwa 5 bis 50 mm Durchmesser auf die Seite der ersten Fläche 101 des GaN-Ingots 100 aufgebracht wird und dann der Bereich, auf den der Ultraschall aufgebracht werden soll, allmählich ausgeweitet wird.
Durch das Ausführen des Aufbringschritts einer äußeren Kraft werden die Risse zwischen den nebeneinanderliegenden modifizierten Schichten miteinander verbunden, sodass die mechanische Festigkeit der Abziehschicht 110 im Vergleich zu anderen Bereichen als die Abziehschicht 110 in dem GaN-Ingot 100 weiter verringert wird. Das GaN-Substrat 130 kann daher verglichen mit dem Fall, in dem der Aufbringschritt einer äußeren Kraft nicht ausgeführt wird, mit einer geringen Kraft von dem GaN-Ingot 100 getrennt werden.
In dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt 1002 des Galliumnitridsubstrat-Herstellungsverfahrens in Übereinstimmung mit der Ausführungsform, die solche wie oben beschriebene Ausführungen aufweist, wird die Teilereinheit 15 der Laserbearbeitungsmaschine 10 so eingestellt, dass der Laserstrahl 18 geteilt wird, um die Brennpunkte 19 auszubilden, und die geraden Linien 21, die die einzelnen geteilten Brennpunkte 19 miteinander verbinden, erstrecken sich jeweils entlang der Richtung, die parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung ist, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. Das Herstellungsverfahren für Galliumnitridsubstrat in Übereinstimmung mit der Ausführungsform kann daher die Gruppe von Bearbeitungsmarkierungen 25 (modifizierte Schichten), die durch die Bestrahlung der Teilstrahlen 18 ausgebildet wurden, so anordnen, dass ähnlich wie die Brennpunkte 19, die geraden Linien 21, die die zueinander benachbarten Bearbeitungsmarkierungen 25 (modifizierte Schichten) miteinander verbinden, sich jeweils entlang der Richtung erstrecken, die parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung verläuft, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist, und daher die Möglichkeit des Auftretens von Rissen (Spaltung), die eine Zunahme von Unregelmäßigkeiten der Trennflächen 140 verursachen, entlang des Satzes von Kristallebenen (3-2) verringern können. Das Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform kann die Unregelmäßigkeiten der Trennflächen 140 reduzieren, indem es den Rissen in der Abziehschicht 110 erlaubt, sich vorzugsweise entlang der Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 auszubreiten, wodurch ein vorteilhafter Effekt dahingehend erzielt wird, dass das GaN-Substrat 130 effizient in Scheiben geschnitten und aus dem GaN-Ingot 100 hergestellt werden kann.
Ferner wird der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt des Abziehschicht-Ausbildungsschritts 1002 in dem Verfahren zur Herstellung von Galliumnitridsubstrat in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform so eingestellt, dass mindestens eine der geraden Linien 21, die die einzelnen geteilten Brennpunkte 19 miteinander verbinden, die Bearbeitungsvorschubrichtung schneidet, entlang der der GaN-Ingot 100 und die Brennpunkte 19 der Teilstrahlen 18 relativ zueinander bewegt werden, und sich entlang der Richtung erstreckt, die parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung ist, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist. Das Galliumnitridsubstrat-Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der Ausführungsform kann daher die Bearbeitungsmarkierungen 25 über einen weiten Bereich anordnen, indem der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt einmal durchgeführt wird, mit anderen Worten, indem die Teilstrahlen 18 durch einen einzigen Bearbeitungsvorschub aufgebracht werden, wodurch ein vorteilhafter Effekt dahingehend erzielt wird, dass das GaN-Substrat 130 effizienter geschnitten und aus dem GaN-Ingot 100 hergestellt werden kann.
In dem Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform kann die Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 10 auch die Relativbewegungsgeschwindigkeit (Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit) durch die Bewegungseinheit zwischen dem GaN-Ingot 100 und den Brennpunkten 19, die durch Aufspaltung des Laserstrahls 18 ausgebildet wurden, einstellen, sodass die geraden Linien 27, die die nebeneinanderliegenden Bearbeitungsmarkierungen 25 verbinden, wie in 7 dargestellt, jeweils entlang der Richtung einer spezifischen Kristallorientierung ausgebildet werden, die in dem durch die Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist, indem sich der GaN-Ingot 100 und die Brennpunkte 19 relativ zueinander bewegen (Bearbeitungsvorschub). Das Herstellungsverfahren für Galliumnitridsubstrat in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform kann daher die einzelnen Bearbeitungsmarkierungen 25 der Bearbeitungsmarkierungsgruppen 26, die durch mehrmaliges Aufbringen der Teilstrahlen 18 ausgebildet wurden, so anordnen, dass, ähnlich wie bei den Brennpunkten 19, die geraden Linien 21, die die nebeneinanderliegenden Bearbeitungsmarkierungen 25 (modifizierte Schichten) zwischen den zueinander benachbarten Bearbeitungsmarkierungsgruppen 26 verbinden, sich jeweils entlang der Richtung erstrecken, die parallel zu der Richtung der spezifischen einen Kristallorientierung ist, die in dem durch die oben beschriebene Formel (1) wiedergegebenen Satz von Kristallorientierungen enthalten ist, und kann daher die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Rissen (Spaltung), die eine Zunahme von Unregelmäßigkeiten der Trennflächen 140 verursachen, entlang des Satzes von Kristallebenen (3-2) weiter verringern. Das Galliumnitridsubstrat-Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform kann daher die Unregelmäßigkeiten der Trennflächen 140 weiter verringern, indem es den Rissen in der Abziehschicht 110 ermöglicht, sich vorzugsweise entlang der Richtung parallel zu der ersten Fläche 101 auszubreiten, wodurch ein vorteilhafter Effekt dahingehend erzielt wird, dass das GaN-Substrat 130 effizienter in Scheiben geschnitten und aus dem GaN-Ingot 100 hergestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert, und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011084469 A [0002]

Claims

Herstellungsverfahren für ein Galliumnitridsubstrat aus einem Galliumnitridingot mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite, wobei das Verfahren umfasst: einen Halteschritt zum Halten des Galliumnitrid-Ingots einen Abziehschicht-Ausbildungsschritt zum Ausbilden einer Abziehschicht in einer Tiefe, die einer Dicke des herzustellenden Galliumnitridsubstrats entspricht, durch relatives Bewegen des Galliumnitridingots und eines Brennpunkts eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge, die durch das Galliumnitrid übertragbar ist, entlang einer Richtung einer Kristallorientierung des Galliumnitridingots, die durch eine unten beschriebene Formel (1) wiedergegeben wird, wobei der Brennpunkt von der ersten Fläche aus im Inneren des Galliumnitridingots positioniert wird; und einen Abziehschritt zum Abziehen des Galliumnitridsubstrats von dem Galliumnitridingot unter Verwendung der Abziehschicht als Ausgangspunkt, wobei der Abziehschicht-Ausbildungsschritt so eingestellt wird, dass der Laserstrahl geteilt wird, um mehrere Brennpunkte auszubilden, und gerade Linien, die die einzelnen geteilten Brennpunkte verbinden, sich jeweils entlang einer Richtung parallel zu der Richtung der Kristallorientierung erstrecken, die durch die unten beschriebene Formel (1) wiedergegeben wird. $〈 \begin{matrix} 1 & 1 & \bar{2} & 0 \end{matrix} 〉$
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt mindestens eine der geraden Linien, die die einzelnen geteilten Brennpunkte verbinden, so eingestellt wird, dass sie eine Richtung kreuzt, entlang der sich der Galliumnitridingot und die Brennpunkte relativ zueinander bewegen, und sich entlang der Richtung parallel zu der Richtung der Kristallorientierung erstreckt, die durch die Formel (1) wiedergegeben wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt eine Relativbewegungsgeschwindigkeit zwischen dem Galliumnitrid-Ingot und den Brennpunkten so eingestellt wird, dass gerade Linien, die nebeneinanderliegende, durch relatives zueinander Bewegen des Galliumnitrid-Ingots und der Brennpunkte ausgebildete Bearbeitungsmarkierungen verbinden, jeweils entlang der Richtung der durch die Formel (1) wiedergegebenen Kristallorientierung ausgebildet werden.