JP2021122040A - Laser processing method, semiconductor member manufacturing method, and laser processing apparatus - Google Patents

Laser processing method, semiconductor member manufacturing method, and laser processing apparatus Download PDF

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Abstract

To provide a laser processing method, a semiconductor member manufacturing method, and a laser processing apparatus that can obtain, from a semiconductor target object, a semiconductor member having a shape different from that of the semiconductor object.SOLUTION: The laser processing method includes a first step of causing first laser light L1 to be incident to a GaN wafer 20 from a first surface 20a, and moving a focusing point C1 of the first laser light L1 into a virtual surface 15 to form a plurality of modified spots 13 arranged in the form of a plane in the virtual surface 15, and a second step of irradiating the GaN wafer 20 with second laser light L2 along lines A1 and A2 to form modified regions M1 and M2 extending linearly along the lines A1 and A2 when viewed in a Z-axis direction.SELECTED DRAWING: Figure 13

Description

本発明は、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。 The present invention relates to a laser processing method, a semiconductor member manufacturing method, and a laser processing apparatus.

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)。 By irradiating a semiconductor object such as a semiconductor ingot with laser light, a modified region is formed inside the semiconductor object, and cracks extending from the modified region are developed to develop a semiconductor such as a semiconductor wafer from the semiconductor object. A processing method for cutting out a member is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2017−183600号公報JP-A-2017-183600 特開2017−057103号公報JP-A-2017-057103

上述した加工方法では、半導体対象物のレーザ光入射面に交差する方向からみて、半導体対象物と同形状の半導体部材を切り出している。これに対して、今後、例えば半導体ウェハから半導体チップを切り出す場合のように、元の半導体対象物よりも小さな単位(すなわち、半導体対象物と異なる形状)で半導体部材を切り出すことが要求され得る。 In the processing method described above, a semiconductor member having the same shape as the semiconductor object is cut out when viewed from the direction intersecting the laser beam incident surface of the semiconductor object. On the other hand, in the future, as in the case of cutting out a semiconductor chip from a semiconductor wafer, it may be required to cut out a semiconductor member in a unit smaller than the original semiconductor object (that is, a shape different from the semiconductor object).

本発明は、半導体対象物と異なる形状の半導体部材を半導体対象物から取得可能なレーザ加工方法、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。 An object of the present invention is to provide a laser processing method, a semiconductor member manufacturing method, and a laser processing apparatus capable of obtaining a semiconductor member having a shape different from that of the semiconductor object from the semiconductor object.

本発明に係るレーザ加工方法は、半導体対象物の内部において半導体対象物の第1表面に対向する仮想面と、第1表面に沿って延びるラインと、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、第1表面から半導体対象物に第1レーザ光を入射させると共に、第1レーザ光の集光点を想面内に移動させることによって、仮想面内に面状に並ぶ複数の改質スポットを形成する第1工程と、第1工程の後に、ラインに沿って半導体対象物に第2レーザ光を照射することにより、第1表面に交差する第1方向からみてラインに沿って線状に延びる改質領域を形成する第2工程と、を備え、第2工程においては、第1表面に沿った第2方向からみて、第1表面から仮想面に渡って改質領域を形成する。 The laser processing method according to the present invention is for cutting a semiconductor object along a virtual surface facing the first surface of the semiconductor object and a line extending along the first surface inside the semiconductor object. It is a laser processing method, in which the first laser beam is incident on a semiconductor object from the first surface and the condensing point of the first laser beam is moved into an imaginary plane so that the first laser beam is arranged in a plane in a virtual plane. By irradiating the semiconductor object with the second laser beam along the line after the first step of forming a plurality of modified spots and the first step, the line is formed when viewed from the first direction intersecting the first surface. A second step of forming a modified region extending linearly along the surface is provided, and in the second step, the modified region extends from the first surface to the virtual surface when viewed from the second direction along the first surface. To form.

この方法では、第1工程において、第1レーザ光を半導体対象物の第1表面から半導体対象物に入射させ、第1レーザ光の集光点を、半導体対象物の第1表面に対向する仮想面内に移動させ、当該仮想面内に面状に並ぶ複数の改質スポットを形成する。したがって、この改質スポットから延びて仮想面に渡る亀裂を境界として、半導体対象物の切断が可能である。特に、この方法では、第1工程の後に、第2工程において、半導体対象物の第1表面に沿ったラインに沿って第2レーザ光を照射することにより、当該ラインに沿って線状に改質領域を形成する。この改質領域は、半導体対象物の表面から仮想面に渡って形成される。したがって、第2工程の後には、仮想面に渡る亀裂を境界とした切断に加えて、改質領域を境界とした切断が可能となる。よって、この方法によれば、元の半導体対象物と異なる形状(より小さな単位)での半導体部材を取得可能である。 In this method, in the first step, the first laser beam is incident on the semiconductor object from the first surface of the semiconductor object, and the focusing point of the first laser beam is set to face the first surface of the semiconductor object. It is moved in the plane to form a plurality of modified spots arranged in a plane in the virtual plane. Therefore, it is possible to cut the semiconductor object with the crack extending from the modified spot and extending over the virtual surface as a boundary. In particular, in this method, after the first step, in the second step, by irradiating the second laser beam along the line along the first surface of the semiconductor object, the semiconductor object is linearly modified along the line. Form a quality area. This modified region is formed from the surface of the semiconductor object to the virtual surface. Therefore, after the second step, in addition to the cutting with the crack over the virtual surface as the boundary, the cutting with the modified region as the boundary becomes possible. Therefore, according to this method, it is possible to obtain a semiconductor member having a shape (smaller unit) different from that of the original semiconductor object.

本発明に係るレーザ加工方法においては、第1工程において、第1方向からみて半導体対象物の周縁を含み、改質スポットが形成されていない周縁領域を形成してもよい。この場合、周縁領域によって、改質スポットから延びる亀裂が半導体対象物の外縁に達することを抑制できる。 In the laser processing method according to the present invention, in the first step, a peripheral region including the peripheral edge of the semiconductor object when viewed from the first direction and in which a modified spot is not formed may be formed. In this case, the peripheral region can prevent cracks extending from the modified spot from reaching the outer edge of the semiconductor object.

本発明に係るレーザ加工方法においては、第1工程において、第1レーザ光の集光点を、第1方向からみて半導体対象物の外部から周縁を通って半導体対象物の内部に至るように移動させることにより、周縁領域を形成してもよい。このように、第1レーザ光の集光点を、半導体対象物の外部から周縁を通って内部に移動させることにより、周縁での集光状態の悪化を利用して、改質スポットが形成されていない周縁領域を容易に形成できる。 In the laser processing method according to the present invention, in the first step, the focusing point of the first laser beam is moved from the outside of the semiconductor object to the inside of the semiconductor object when viewed from the first direction. Peripheral regions may be formed by allowing them to form a peripheral region. In this way, by moving the condensing point of the first laser beam from the outside to the inside of the semiconductor object through the peripheral edge, a modified spot is formed by utilizing the deterioration of the condensing state at the peripheral edge. The peripheral region that is not formed can be easily formed.

本発明に係るレーザ加工方法においては、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、より小さな出力により仮想面に渡る亀裂を形成することが可能となる。 In the laser processing method according to the present invention, the material of the semiconductor object may contain gallium. In this case, when gallium is deposited in a plurality of cracks extending from the plurality of modified spots by irradiation with the laser beam, the gallium is in a state where the laser beam is easily absorbed. Therefore, it is possible to form a crack over the virtual surface with a smaller output.

本発明に係るレーザ加工方法においては、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、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可能となる。 In the laser processing method according to the present invention, the material of the semiconductor object may include gallium nitride. In this case, when gallium nitride is decomposed by irradiation with laser light, nitrogen gas is generated in the cracks. Therefore, it is possible to easily form a crack over the virtual surface by utilizing the pressure (internal pressure) of the nitrogen gas.

本発明に係る半導体部材製造方法は、上記のレーザ加工方法が備える第1工程及び第2工程と、第2工程の後に、改質スポットから延びて仮想面に渡る亀裂と、改質領域と、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。この製造方法は、上述したレーザ加工方法の第1工程及び第2工程を実施する。したがって、同様の理由から、元の半導体対象物と異なる形状(より小さな単位)での半導体部材を取得可能である。 The semiconductor member manufacturing method according to the present invention includes the first step and the second step provided in the above laser processing method, and after the second step, a crack extending from the modification spot and extending over the virtual surface, a modification region, and the like. A third step of acquiring a semiconductor member from a semiconductor object with the above as a boundary is provided. In this manufacturing method, the first step and the second step of the above-mentioned laser processing method are carried out. Therefore, for the same reason, it is possible to obtain a semiconductor member having a shape (smaller unit) different from that of the original semiconductor object.

本発明に係る半導体部材製造方法においては、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。この場合、半導体インゴットと異なる形状の半導体ウェハを取得可能である。 In the method for manufacturing a semiconductor member according to the present invention, the semiconductor object may be a semiconductor ingot, and the semiconductor member may be a semiconductor wafer. In this case, it is possible to obtain a semiconductor wafer having a shape different from that of the semiconductor ingot.

本発明に係る半導体製造方法においては、半導体対象物は、半導体ウェハであり、半導体部材は、半導体チップであってもよい。この場合、半導体ウェハと異なる形状の半導体チップを取得可能である。 In the semiconductor manufacturing method according to the present invention, the semiconductor object may be a semiconductor wafer, and the semiconductor member may be a semiconductor chip. In this case, it is possible to obtain a semiconductor chip having a shape different from that of the semiconductor wafer.

本発明に係るレーザ加工装置は、半導体対象物の内部において半導体対象物の第1表面に対向する仮想面と、第1表面に沿って延びるラインと、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、ステージに支持された半導体対象物にレーザ光を照射するためのレーザ照射ユニットと、ステージ及びレーザ照射ユニットの制御を行う制御部と、を備え、制御部は、第1表面から半導体対象物に第1レーザ光を入射させると共に、第1レーザ光の集光点を仮想面内に移動させることによって、仮想面内に面状に並ぶ複数の改質スポットを形成する第1処理と、第1処理の後に、ラインに沿って半導体対象物に第2レーザ光を照射することにより、第1表面に交差する第1方向からみてラインに沿って線状に延びる改質領域を形成する第2処理と、を実行し、第2処理においては、第1表面に沿った第2方向からみて、第1表面から仮想面に渡って改質領域を形成する。 The laser processing apparatus according to the present invention is for cutting a semiconductor object along a virtual surface facing the first surface of the semiconductor object and a line extending along the first surface inside the semiconductor object. A laser processing device that includes a stage that supports a semiconductor object, a laser irradiation unit that irradiates a semiconductor object supported by the stage with laser light, and a control unit that controls the stage and the laser irradiation unit. The control unit is arranged in a plane in the virtual plane by injecting the first laser beam from the first surface onto the semiconductor object and moving the focusing point of the first laser beam into the virtual plane. By irradiating the semiconductor object with the second laser beam along the line after the first treatment for forming a plurality of modified spots and the first treatment, the line is formed when viewed from the first direction intersecting the first surface. The second treatment of forming a modified region extending linearly along the surface is executed, and in the second treatment, the modification is performed from the first surface to the virtual surface when viewed from the second direction along the first surface. Form a region.

この装置では、第1処理において、第1レーザ光を半導体対象物の第1表面から半導体対象物に入射させ、第1レーザ光の集光点を、半導体対象物の第1表面に対向する仮想面内に移動させ、当該仮想面内に面状に並ぶ複数の改質スポットを形成する。したがって、この改質スポットから延びて仮想面に渡る亀裂を境界として、半導体対象物の切断が可能である。特に、この装置では、第1処理の後に、第2処理において、半導体対象物の第1表面に沿ったラインに沿って第2レーザ光を照射することにより、当該ラインに沿って線状に改質領域を形成する。この改質領域は、半導体対象物の第1表面から仮想面に渡って形成される。したがって、第2処理の後には、仮想面に渡る亀裂を境界とした切断に加えて改質領域を境界とした切断が可能となる。よって、この装置によれば、元の半導体対象物と異なる形状(より小さな単位)での半導体部材の取得が可能である。 In this apparatus, in the first process, the first laser beam is incident on the semiconductor object from the first surface of the semiconductor object, and the focusing point of the first laser beam is set to face the first surface of the semiconductor object. It is moved in the plane to form a plurality of modified spots arranged in a plane in the virtual plane. Therefore, it is possible to cut the semiconductor object with the crack extending from the modified spot and extending over the virtual surface as a boundary. In particular, in this apparatus, after the first treatment, in the second treatment, by irradiating the second laser beam along the line along the first surface of the semiconductor object, the semiconductor object is linearly modified along the line. Form a quality area. This modified region is formed from the first surface of the semiconductor object to the virtual surface. Therefore, after the second treatment, in addition to the cutting with the crack over the virtual surface as the boundary, the cutting with the modified region as the boundary becomes possible. Therefore, according to this apparatus, it is possible to obtain a semiconductor member having a shape (smaller unit) different from that of the original semiconductor object.

本発明によれば、半導体対象物と異なる形状の半導体部材を半導体対象物から取得可能なレーザ加工方法、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。 According to the present invention, it is possible to provide a laser processing method, a semiconductor member manufacturing method, and a laser processing apparatus capable of obtaining a semiconductor member having a shape different from that of the semiconductor object from the semiconductor object.

一実施形態に係るレーザ加工装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the laser processing apparatus which concerns on one Embodiment. 図1に示された対象物としてのGaNウェハを示す平面図である。It is a top view which shows the GaN wafer as the object shown in FIG. 図2に示されたGaNウェハの断面図である。It is sectional drawing of the GaN wafer shown in FIG. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. 仮想面に渡る亀裂が形成された状態を示すGaNウェハの平面図(写真)である。It is a top view (photograph) of a GaN wafer showing a state in which cracks are formed over a virtual surface. レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の主要な工程を示す図である。It is a figure which shows the main process of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. 一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GaNウェハの剥離面の画像である。It is an image of the peeling surface of the GaN wafer formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of one example. 図17に示される剥離面の高さプロファイルである。It is a height profile of the peeling surface shown in FIG. 他の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GaNウェハの剥離面の画像である。It is an image of the peeling surface of the GaN wafer formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of another example. 図19に示される剥離面の高さプロファイルである。It is a height profile of the peeling surface shown in FIG. 一例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法による剥離面の形成原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the formation principle of the peeling surface by an example laser processing method and the semiconductor member manufacturing method. 他の例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法による剥離面の形成原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the formation principle of the peeling surface by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of another example. 一例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の途中で形成された亀裂の画像である。It is an image of a crack formed in the middle of an example of a laser processing method and a semiconductor member manufacturing method. 他の例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の途中で形成された亀裂の画像である。It is an image of a crack formed in the middle of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of another example. 比較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。It is an image of the modified spot and the crack formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the comparative example. 第1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。It is an image of a modified spot and a crack formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the first embodiment. 第2実施例及び第3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。It is an image of a modified spot and a crack formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the second embodiment and the third embodiment.

以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、X軸、Y軸、及び、Z軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。
[レーザ加工装置の構成]
Hereinafter, one embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the description of each figure, the same or corresponding elements may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted. In addition, each figure may show a Cartesian coordinate system defined by the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis.
[Construction of laser processing equipment]

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軸方向といい、第1水平方向に垂直な第2水平方向をY軸方向という。また、鉛直方向をZ軸方向という。 As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 includes a stage 2, a light source 3, a spatial light modulator 4, a condenser lens 5, and a control unit 6. The laser processing device 1 is a device that forms a modified region 12 on the object 11 by irradiating the object 11 with the laser beam L. Hereinafter, the first horizontal direction is referred to as an X-axis direction, and the second horizontal direction perpendicular to the first horizontal direction is referred to as a Y-axis direction. Further, the vertical direction is referred to as a Z-axis direction.

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軸方向及びY軸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軸方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。 The stage 2 supports the object 11 by, for example, adsorbing a film attached to the object 11. In this embodiment, the stage 2 can move along the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. Further, the stage 2 can rotate about an axis parallel to the Z-axis direction as a center line.

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軸方向に沿って移動可能である。 The light source 3 outputs a laser beam L having transparency to the object 11 by, for example, a pulse oscillation method. The spatial light modulator 4 modulates the laser beam L output from the light source 3. The spatial light modulator 4 is, for example, a spatial light modulator (SLM) of a reflective liquid crystal display (LCOS: Liquid Crystal on Silicon). The condenser lens 5 collects the laser light L modulated by the spatial light modulator 4. In the present embodiment, the spatial light modulator 4 and the condenser lens 5 can move along the Z-axis direction as a laser irradiation unit.

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。 When the laser beam L is focused inside the object 11 supported by the stage 2, the laser beam L is particularly absorbed at the portion of the laser beam L corresponding to the focusing point C, and is modified inside the object 11. The quality region 12 is formed. The modified region 12 is a region whose density, refractive index, mechanical strength, and other physical properties are different from those of the surrounding non-modified region. The modified region 12 includes, for example, a melting treatment region, a crack region, a dielectric breakdown region, a refractive index change region, and the like.

一例として、ステージ2をX軸方向に沿って移動させ、対象物11に対して集光点CをX軸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軸方向に沿って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。 As an example, when the stage 2 is moved along the X-axis direction and the focusing point C is moved relative to the object 11 along the X-axis direction, a plurality of reforming spots 13 are moved in the X-axis direction. It is formed so as to line up in a row along the line. One modification spot 13 is formed by irradiation with one pulse of laser light L. The modified region 12 in one row is a set of a plurality of modified spots 13 arranged in one row. Adjacent modified spots 13 may be connected to each other or separated from each other depending on the relative moving speed of the focusing point C with respect to the object 11 and the repetition frequency of the laser beam L.

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(すなわちレーザ照射ユニット)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。
[レーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一実施形態]
The control unit 6 controls the stage 2, the light source 3, the spatial light modulator 4, and the condenser lens 5 (that is, the laser irradiation unit). The control unit 6 is configured as a computer device including a processor, a memory, a storage, a communication device, and the like. In the control unit 6, software (program) read into the memory or the like is executed by the processor, and reading and writing of data in the memory and storage, and communication by the communication device are controlled by the processor. As a result, the control unit 6 realizes various functions.
[One Embodiment of Laser Machining Method and Semiconductor Member Manufacturing Method]

本実施形態に係る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に示されるように、窒化ガリウム(GaN)によって例えば矩形板状に形成されたGaNウェハ(半導体ウェハ、半導体対象物)20である。GaNウェハ20のサイズは、例えば50mm×50mm程度である(一例として、GaNウェハ20が円板状である場合には、φ2inch程度)。 As shown in FIGS. 2 and 3, the object 11 of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method according to the present embodiment is a GaN wafer (semiconductor wafer, for example, formed in the shape of a rectangular plate by gallium nitride (GaN). Semiconductor object) 20. The size of the GaN wafer 20 is, for example, about 50 mm × 50 mm (for example, when the GaN wafer 20 has a disk shape, it is about φ2 inch).

GaNウェハ20は、第1表面20aと、第1表面20aの反対側の第2表面20bと、を有している。ここでは、第1表面20aと第2表面20bとは、互に平行である。また、GaNウェハ20には、仮想面15及びラインA1,A2が設定される。仮想面15は、GaNウェハ20の内部においてGaNウェハ20の第1表面20a及び第2表面20bに対向する面である。ここでは、仮想面15は、第1表面20aに平行な面であり、例えば矩形状を呈している。ラインA1は、第1表面20aに沿った仮想的な線である。ラインA2は、第1表面20aに沿うと共にラインA1に交差(直交)する線である。 The GaN wafer 20 has a first surface 20a and a second surface 20b opposite to the first surface 20a. Here, the first surface 20a and the second surface 20b are parallel to each other. Further, a virtual surface 15 and lines A1 and A2 are set on the GaN wafer 20. The virtual surface 15 is a surface inside the GaN wafer 20 that faces the first surface 20a and the second surface 20b of the GaN wafer 20. Here, the virtual surface 15 is a surface parallel to the first surface 20a, and has a rectangular shape, for example. The line A1 is a virtual line along the first surface 20a. The line A2 is a line along the first surface 20a and intersecting (orthogonal) with the line A1.

また、GaNウェハ20には、第1表面20aに交差(直交)する第1方向(ここではZ軸方向)からみて仮想面15を囲うように、後述する周縁領域16に対応する部分が設定されている。つまり、仮想面15は、Z軸方向からみてGaNウェハ20の外縁に至っていない。周縁領域16は、Z軸方向からみて例えば矩形環状である。周縁領域16の幅(ここでは、Z軸方向からみたときの仮想面15の外縁とGaNウェハ20の外縁との距離)は、例えば30μm以上である。 Further, in the GaN wafer 20, a portion corresponding to a peripheral edge region 16 described later is set so as to surround the virtual surface 15 when viewed from the first direction (here, the Z-axis direction) intersecting (orthogonal) with the first surface 20a. ing. That is, the virtual surface 15 does not reach the outer edge of the GaN wafer 20 when viewed from the Z-axis direction. The peripheral region 16 is, for example, a rectangular ring when viewed from the Z-axis direction. The width of the peripheral edge region 16 (here, the distance between the outer edge of the virtual surface 15 and the outer edge of the GaN wafer 20 when viewed from the Z-axis direction) is, for example, 30 μm or more.

本実施形態に係るレーザ加工方法、及び、半導体部材製造方法は、GaNウェハ20を、仮想面15及びラインA1,A2に沿って切断することにより、GaNウェハ20から複数のチップ(半導体チップ、半導体部材)30A及びチップ30Bを切り出すために実施される。チップ30Aに対応する部分は、GaNウェハ20のうちの、第1表面20aに沿った第2方向(ここではX軸方向又はY軸方向)からみて仮想面15を境界とし、Z軸方向からみてラインA1,A2を境界とする部分である。 In the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method according to the present embodiment, a plurality of chips (semiconductor chips, semiconductors) are formed from the GaN wafer 20 by cutting the GaN wafer 20 along the virtual surface 15 and the lines A1 and A2. It is carried out to cut out the member) 30A and the chip 30B. The portion of the GaN wafer 20 corresponding to the chip 30A is bounded by the virtual surface 15 when viewed from the second direction (here, the X-axis direction or the Y-axis direction) along the first surface 20a, and is viewed from the Z-axis direction. It is a part whose boundary is lines A1 and A2.

チップ30Bに対応する部分は、GaNウェハ20のうちの、X軸方向又はY軸方向からみて仮想面15を境界とし、Z軸方向からみてラインA1,A2を越えて延在する部分であり、複数(ここでは4つ)のチップ30Aに対応する部分を含む。ここでは、1つのGaNウェハ20に対して4つのチップ30Aとなる部分、及び、1つのチップ30Bとなる部分が設定される。チップ30Aのサイズは、例えば25mm×25mm程度である。 The portion corresponding to the chip 30B is a portion of the GaN wafer 20 having the virtual surface 15 as a boundary when viewed from the X-axis direction or the Y-axis direction and extending beyond the lines A1 and A2 when viewed from the Z-axis direction. A portion corresponding to a plurality of (here, four) chips 30A is included. Here, a portion to be four chips 30A and a portion to be one chip 30B are set for one GaN wafer 20. The size of the chip 30A is, for example, about 25 mm × 25 mm.

このレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、まず、図4〜図11に示されるように、仮想面15に沿って、例えば532nmの波長を有する第1レーザ光L1をGaNウェハ20に照射し、複数の改質スポットを形成する(第1工程)。 In this laser processing method and the semiconductor member manufacturing method, first, as shown in FIGS. 4 to 11, the GaN wafer 20 is irradiated with the first laser beam L1 having a wavelength of, for example, 532 nm along the virtual surface 15. A plurality of modified spots are formed (first step).

この第1工程について詳細に説明する。なお、以下では、矢印は、第1レーザ光L1の集光点C1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。 This first step will be described in detail. In the following, the arrows indicate the loci of the focusing point C1 of the first laser beam L1. Further, the modified spots 13a, 13b, 13c, 13d described later may be collectively referred to as a modified spot 13, and the cracks 14a, 14b, 14c, 14d described later may be collectively referred to as a crack 14.

この第1工程では、まず、対象物11としてのGaNウェハ20を、ステージ2に配置する。このとき、一例として第1表面20aがレーザ照射ユニット(集光レンズ5)側に向くようにする。続いて、レーザ加工装置1が、図4及び図5に示されるように、第1表面20aからGaNウェハ20の内部に第1レーザ光L1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13aを形成する。 In this first step, first, the GaN wafer 20 as the object 11 is arranged on the stage 2. At this time, as an example, the first surface 20a is directed toward the laser irradiation unit (condensing lens 5). Subsequently, as shown in FIGS. 4 and 5, the laser processing apparatus 1 causes the first laser beam L1 to be incident on the inside of the GaN wafer 20 from the first surface 20a along the virtual surface 15 (for example,). A plurality of modified spots 13a are formed (so as to be arranged in two dimensions along the entire virtual surface 15).

このとき、レーザ加工装置1は、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、レーザ加工装置1は、パルス発振された第1レーザ光L1の集光点C1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(第1改質スポット)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(他の図でも同様)。 At this time, the laser machining apparatus 1 forms a plurality of reforming spots 13a so that the plurality of cracks 14a extending from the plurality of reforming spots 13a are not connected to each other. Further, the laser processing apparatus 1 forms a plurality of rows of reforming spots 13a (first reforming spots) by moving the focusing point C1 of the pulse-oscillated first laser beam L1 along the virtual surface 15. do. In addition, in FIGS. 4 and 5, the modified spot 13a is shown in white (without hatching), and the range in which the crack 14a extends is shown by a broken line (the same applies to other figures).

本実施形態では、パルス発振された第1レーザ光L1が、Y軸方向に並ぶ複数(例えば6つ)の集光点C1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C1が、X軸方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させられる。一例として、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離は8μmであり、第1レーザ光L1のパルスピッチ(すなわち、複数の集光点C1の相対的な移動速度を、第1レーザ光L1の繰り返し周波数で除した値)は10μmである。また、1つの集光点C1当たりの第1レーザ光L1のパルスエネルギー(以下、単に「第1レーザ光L1のパルスエネルギー」という)は、0.33μJである。この場合、Y軸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軸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。また、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は互いに繋がらない。 In the present embodiment, the pulse-oscillated first laser beam L1 is modulated by the spatial light modulator 4 so as to be focused on a plurality of (for example, six) focusing points C1 arranged in the Y-axis direction. Then, the plurality of focusing points C1 are relatively moved on the virtual surface 15 along the X-axis direction. As an example, the distance between adjacent focusing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, and the pulse pitch of the first laser beam L1 (that is, the relative moving speed of the plurality of focusing points C1 is determined by the first laser beam. The value divided by the repetition frequency of L1) is 10 μm. The pulse energy of the first laser beam L1 per one focusing point C1 (hereinafter, simply referred to as “pulse energy of the first laser beam L1”) is 0.33 μJ. In this case, the distance between the centers of the adjacent reforming spots 13a in the Y-axis direction is 8 μm, and the distance between the centers of the adjacent reforming spots 13a in the X-axis direction is 10 μm. Further, the plurality of cracks 14a extending from the plurality of modified spots 13a are not connected to each other.

続いて、レーザ加工装置1が、図6及び図7に示されるように、第1表面20aからGaNウェハ20の内部に第1レーザ光L1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13b(第2改質スポット)を形成する。このとき、レーザ加工装置1は、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、複数の改質スポット13bを形成する。また、レーザ加工装置1は、パルス発振された第1レーザ光L1の集光点C1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。この工程では、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、複数の亀裂14aに繋がってもよい。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(他の図でも同様)。 Subsequently, as shown in FIGS. 6 and 7, the laser processing apparatus 1 causes the first laser beam L1 to be incident on the inside of the GaN wafer 20 from the first surface 20a along the virtual surface 15 (for example,). , A plurality of modified spots 13b (second modified spots) are formed so as to be arranged in two dimensions along the entire virtual surface 15. At this time, the laser machining apparatus 1 forms a plurality of modified spots 13b so as not to overlap the plurality of modified spots 13a and the plurality of cracks 14a. Further, the laser processing apparatus 1 modifies the plurality of rows of the first laser beam L1 by moving the focused point C1 of the pulse-oscillated first laser beam L1 between the rows of the plurality of rows of the reforming spots 13a along the virtual surface 15. The spot 13b is formed. In this step, a plurality of cracks 14b extending from the plurality of modified spots 13b may be connected to the plurality of cracks 14a. In FIGS. 6 and 7, the modified spot 13b is indicated by dot hatching, and the range in which the crack 14b extends is indicated by a broken line (the same applies to other figures).

本実施形態では、パルス発振された第1レーザ光L1が、Y軸方向に並ぶ複数(例えば6つ)の集光点C1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C1が、複数列の改質スポット13aの列間の中心において、X軸方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させられる。一例として、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離は8μmであり、第1レーザ光L1のパルスピッチは10μmである。また、第1レーザ光L1のパルスエネルギーは、0.33μJである。この場合、Y軸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軸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。 In the present embodiment, the pulse-oscillated first laser beam L1 is modulated by the spatial light modulator 4 so as to be focused on a plurality of (for example, six) focusing points C1 arranged in the Y-axis direction. Then, the plurality of focusing points C1 are relatively moved on the virtual surface 15 along the X-axis direction at the center between the rows of the plurality of rows of the modified spots 13a. As an example, the distance between adjacent focusing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, and the pulse pitch of the first laser beam L1 is 10 μm. The pulse energy of the first laser beam L1 is 0.33 μJ. In this case, the distance between the centers of the modified spots 13b adjacent to each other in the Y-axis direction is 8 μm, and the distance between the centers of the modified spots 13b adjacent to each other in the X-axis direction is 10 μm.

続いて、レーザ加工装置1が、図8及び図9に示されるように、第1表面20aからGaNウェハ20の内部に第1レーザ光L1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3改質スポット)13cを形成する。更に、レーザ加工装置1が、図10及び図11に示されるように、第1表面20aからGaNウェハ20の内部に第1レーザ光L1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3改質スポット)13dを形成する。このとき、レーザ加工装置1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。 Subsequently, as shown in FIGS. 8 and 9, the laser processing apparatus 1 causes the first laser beam L1 to be incident on the inside of the GaN wafer 20 from the first surface 20a along the virtual surface 15 (for example,). , A plurality of modified spots (third modified spots) 13c are formed so as to be arranged in two dimensions along the entire virtual surface 15. Further, as shown in FIGS. 10 and 11, the laser processing apparatus 1 causes the first laser beam L1 to be incident on the inside of the GaN wafer 20 from the first surface 20a along the virtual surface 15 (for example, for example. A plurality of modified spots (third modified spots) 13d are formed so as to be arranged two-dimensionally along the entire virtual surface 15. At this time, the laser machining apparatus 1 forms a plurality of modified spots 13c and 13d so as not to overlap the plurality of modified spots 13a and 13b.

また、レーザ加工装置1は、パルス発振された第1レーザ光L1の集光点C1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。この工程では、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(他の図でも同様)。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。 Further, the laser processing apparatus 1 moves the focused point C1 of the pulse-oscillated first laser beam L1 between the rows of the modified spots 13a and 13b in the plurality of rows along the virtual surface 15 to form a plurality of rows. The modified spots 13c and 13d are formed. In this step, the plurality of cracks 14c and 14d extending from the plurality of modified spots 13c and 13d, respectively, may be connected to the plurality of cracks 14a and 14b. In FIGS. 8 and 9, the modified spot 13c is indicated by solid line hatching, and the range in which the crack 14c extends is indicated by a broken line (the same applies to other figures). Further, in FIGS. 10 and 11, the modified spot 13d is indicated by solid line hatching (solid line hatching that is inclined in the opposite direction to the solid line hatching of the modified spot 13c), and the range in which the crack 14d extends is indicated by a broken line. There is.

本実施形態では、パルス発振された第1レーザ光L1が、Y軸方向に並ぶ複数(例えば6つ)の集光点C1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C1が、複数列の改質スポット13a,13bの列間の中心において、X軸方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させられる。一例として、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離は8μmであり、第1レーザ光L1のパルスピッチは5μmである。また、第1レーザ光L1のパルスエネルギーは、0.33μJである。この場合、Y軸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軸方向において隣り合う改質スポット13cの中心間距離は5μmとなる。また、Y軸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軸方向において隣り合う改質スポット13dの中心間距離は5μmとなる。 In the present embodiment, the pulse-oscillated first laser beam L1 is modulated by the spatial light modulator 4 so as to be focused on a plurality of (for example, six) focusing points C1 arranged in the Y-axis direction. Then, the plurality of condensing points C1 are relatively moved on the virtual surface 15 along the X-axis direction at the center between the rows of the reformed spots 13a and 13b in the plurality of rows. As an example, the distance between adjacent focusing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, and the pulse pitch of the first laser beam L1 is 5 μm. The pulse energy of the first laser beam L1 is 0.33 μJ. In this case, the distance between the centers of the adjacent reforming spots 13c in the Y-axis direction is 8 μm, and the distance between the centers of the adjacent reforming spots 13c in the X-axis direction is 5 μm. Further, the distance between the centers of the modified spots 13d adjacent to each other in the Y-axis direction is 8 μm, and the distance between the centers of the modified spots 13d adjacent to each other in the X-axis direction is 5 μm.

この第1工程では、以上のように、第1表面20aからGaNウェハ20に第1レーザ光L1を入射させると共に、第1レーザ光L1の集光点C1を、仮想面15内に移動させることによって、仮想面15内に面状に並ぶ複数の改質スポット13を形成する。 In this first step, as described above, the first laser beam L1 is incident on the GaN wafer 20 from the first surface 20a, and the condensing point C1 of the first laser beam L1 is moved into the virtual surface 15. A plurality of modified spots 13 arranged in a plane shape are formed in the virtual surface 15.

以上の第1工程は、レーザ加工装置1の制御部6の制御のもとで行われる。すなわち、ここでは、制御部6は、第1表面20aからGaNウェハ20に第1レーザ光L1を入射させると共に、第1レーザ光L1の集光点C1を仮想面15内に移動させることによって、仮想面15内に面状に並ぶ複数の改質スポット13を形成する第1処理を実行する。 The above first step is performed under the control of the control unit 6 of the laser processing apparatus 1. That is, here, the control unit 6 causes the first laser beam L1 to enter the GaN wafer 20 from the first surface 20a and moves the condensing point C1 of the first laser beam L1 into the virtual surface 15. The first process of forming a plurality of modified spots 13 arranged in a plane on the virtual surface 15 is executed.

また、この第1工程では、改質スポット13が形成されていない(改質スポットから延びる亀裂は形成される場合がある)周縁領域16を形成する。そのために、本実施形態では、第1レーザ光L1をオンとしたまま、集光点C1をGaNウェハ20の外部からGaNウェハ20周縁(エッジ)を通ってGaNウェハ20の内部に至るように移動させることにより、GaNウェハ20の周縁(エッジ)において第1レーザ光L1の集光状態が変化する(集光が阻害される)ことを利用して、改質スポット13が形成されていない周縁領域16を形成する。ただし、GaNウェハ20の周縁を覆うようなマスクを用いる方法や、集光点C1がGaNウェハ20の周縁を通る際に第1レーザ光L1をオフとする方法により、改質スポット13が形成されていない周縁領域16を形成してもよい。 Further, in this first step, a peripheral region 16 in which the modified spot 13 is not formed (cracks extending from the modified spot may be formed) is formed. Therefore, in the present embodiment, the focusing point C1 is moved from the outside of the GaN wafer 20 to the inside of the GaN wafer 20 through the periphery (edge) of the GaN wafer 20 while the first laser beam L1 is turned on. By doing so, the condensing state of the first laser beam L1 changes (condensing is hindered) at the peripheral edge (edge) of the GaN wafer 20, and the peripheral region where the modified spot 13 is not formed is utilized. 16 is formed. However, the modification spot 13 is formed by a method using a mask that covers the peripheral edge of the GaN wafer 20 or a method of turning off the first laser beam L1 when the condensing point C1 passes through the peripheral edge of the GaN wafer 20. Peripheral regions 16 that are not formed may be formed.

本実施形態に係るレーザ加工方法、及び半導体部材製造方法では、引き続いて、図12及び図13に示されるように、上述したレーザ加工装置1が、ラインA1,A2に沿ってGaNウェハ20に第2レーザ光L2(例えば532nmの波長を有する)を照射することにより、Z軸方向からみてラインA1,A2に沿って線状に延びる改質領域M1,M2(加工痕)を形成する(第2工程)。第2工程について、より具体的に説明する。 In the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method according to the present embodiment, subsequently, as shown in FIGS. 12 and 13, the above-mentioned laser processing apparatus 1 is attached to the GaN wafer 20 along the lines A1 and A2. 2 By irradiating the laser beam L2 (for example, having a wavelength of 532 nm), modified regions M1 and M2 (machining marks) extending linearly along the lines A1 and A2 when viewed from the Z-axis direction are formed (second). Process). The second step will be described more specifically.

第2工程では、まず、レーザ加工装置1が、第2レーザ光L2の集光点C2が、GaNウェハ20の内部に位置するようにステージ2等を制御する。そして、レーザ加工装置1が、Z軸方向からみて第2レーザ光L2の集光点C2がラインA1に沿って(ラインA1上を)相対移動するように、ステージ2及びレーザ照射ユニットを制御する。ここでは、一例として、ラインA1がX軸方向に沿うようにされており、レーザ照射ユニットが第2レーザ光L2をGaNウェハ20に照射している状態で、ステージ2がX軸方向に沿って移動させられることにより、集光点C2がラインA1に沿って移動させられる。 In the second step, first, the laser processing apparatus 1 controls the stage 2 and the like so that the condensing point C2 of the second laser beam L2 is located inside the GaN wafer 20. Then, the laser processing apparatus 1 controls the stage 2 and the laser irradiation unit so that the condensing point C2 of the second laser beam L2 moves relative to the line A1 (on the line A1) when viewed from the Z-axis direction. .. Here, as an example, the line A1 is set along the X-axis direction, and the stage 2 is along the X-axis direction while the laser irradiation unit is irradiating the GaN wafer 20 with the second laser beam L2. By being moved, the focusing point C2 is moved along the line A1.

この第2レーザ光L2のラインA2に沿った照射を、Z軸方向について第1表面20aからより離れた位置(すなわち、GaNウェハ20のより深い加工位置)から、Z軸方向について第1表面20aにより近い位置(すなわち、GaNウェハ20のより浅い加工位置)に至るまで繰り返し実施する。このとき、集光点C2が、Z軸方向について第1表面20a及び第2表面20bに位置する場合があってもよい。 Irradiation along the line A2 of the second laser beam L2 is performed from a position farther from the first surface 20a in the Z-axis direction (that is, a deeper processing position of the GaN wafer 20) to the first surface 20a in the Z-axis direction. The process is repeated until a closer position (that is, a shallower processing position of the GaN wafer 20) is reached. At this time, the focusing point C2 may be located on the first surface 20a and the second surface 20b in the Z-axis direction.

ただし、集光点C2が、仮想面15よりも、第2レーザ光L2の入射面である第1表面20aと反対側(すなわち第2表面20b側)に位置しているときには、仮想面15に沿って既に形成されている改質スポット13及び亀裂14によって第2レーザ光L2の集光が妨げられる。このため、仮想面15よりも第2表面20b側には、改質領域M1が形成されない。すなわち、ここでは、X軸方向又はY軸方向からみて、第1表面20aから仮想面15に渡って改質領域M1が形成される。 However, when the focusing point C2 is located on the side opposite to the first surface 20a, which is the incident surface of the second laser beam L2 (that is, on the second surface 20b side), the virtual surface 15 Condensing of the second laser beam L2 is hindered by the modified spots 13 and cracks 14 already formed along the line. Therefore, the modified region M1 is not formed on the second surface 20b side of the virtual surface 15. That is, here, the modified region M1 is formed from the first surface 20a to the virtual surface 15 when viewed from the X-axis direction or the Y-axis direction.

続いて、第2工程では、第2レーザ光L2の集光点C2がGaNウェハ20の内部に位置させられた状態において、レーザ加工装置1が、Z軸方向からみて集光点C2がラインA2に沿って(ラインA2上を)相対移動するように、ステージ2及びレーザ照射ユニットを制御する。ここでは、一例として、ステージ2の回転によって、ラインA2がX軸方向に沿うようにGaNウェハ20の配置が変更されており、その状態において、レーザ照射ユニットが第2レーザ光L2をGaNウェハ20に照射しつつ、ステージ2がX軸方向に沿って移動させられることにより、集光点C2がラインA2に沿って移動させられる。 Subsequently, in the second step, in a state where the condensing point C2 of the second laser beam L2 is positioned inside the GaN wafer 20, the laser processing apparatus 1 has the condensing point C2 as the line A2 when viewed from the Z-axis direction. The stage 2 and the laser irradiation unit are controlled so as to move relative to each other (on the line A2). Here, as an example, the arrangement of the GaN wafer 20 is changed so that the line A2 is along the X-axis direction due to the rotation of the stage 2, and in that state, the laser irradiation unit transfers the second laser beam L2 to the GaN wafer 20. The light collection point C2 is moved along the line A2 by moving the stage 2 along the X-axis direction while irradiating the light.

この第2レーザ光L2のラインA2に沿った照射を、Z軸方向について第1表面20aからより離れた位置(すなわち、GaNウェハ20のより深い加工位置)から、Z軸方向について第1表面20aにより近い位置(すなわち、GaNウェハ20のより浅い加工位置)に至るまで繰り返し実施する。このとき、集光点C2が、Z軸方向について第1表面20a及び第2表面20bに位置する場合があってもよい。 Irradiation along the line A2 of the second laser beam L2 is performed from a position farther from the first surface 20a in the Z-axis direction (that is, a deeper processing position of the GaN wafer 20) to the first surface 20a in the Z-axis direction. The process is repeated until a closer position (that is, a shallower processing position of the GaN wafer 20) is reached. At this time, the focusing point C2 may be located on the first surface 20a and the second surface 20b in the Z-axis direction.

ただし、集光点C2が、仮想面15よりも、第2レーザ光L2の入射面である第1表面20aと反対側(すなわち第2表面20b側)に位置しているときには、仮想面15に沿って既に形成されている改質スポット13及び亀裂14によって第2レーザ光L2の集光が妨げられる。このため、仮想面15よりも第2表面20b側には、改質領域M2が形成されない。すなわち、ここでは、X軸方向又はY軸方向からみて、第1表面20aから仮想面15に渡って改質領域M2が形成される。 However, when the focusing point C2 is located on the side opposite to the first surface 20a, which is the incident surface of the second laser beam L2 (that is, on the second surface 20b side), the virtual surface 15 Condensing of the second laser beam L2 is hindered by the modified spots 13 and cracks 14 already formed along the line. Therefore, the modified region M2 is not formed on the second surface 20b side of the virtual surface 15. That is, here, the modified region M2 is formed from the first surface 20a to the virtual surface 15 when viewed from the X-axis direction or the Y-axis direction.

以上の第2工程は、レーザ加工装置1の制御部6の制御のもとで行われる。すなわち、制御部6は、第1処理の後に、ラインA1,A2に沿ってGaNウェハ20に第2レーザ光L2を照射することにより、第1表面20aにZ軸方向からみてラインA1,A2に沿って線状に延びる改質領域M1,M2を形成する第2処理を実行する。特に、第2処理においては、第1表面20aに沿ったX軸方向又はY軸方向からみて、第1表面20aから仮想面15に渡って改質領域M1,M2を形成する。 The above second step is performed under the control of the control unit 6 of the laser processing apparatus 1. That is, after the first processing, the control unit 6 irradiates the GaN wafer 20 with the second laser beam L2 along the lines A1 and A2 so that the first surface 20a is aligned with the lines A1 and A2 when viewed from the Z-axis direction. The second process of forming the modified regions M1 and M2 extending linearly along the line is executed. In particular, in the second treatment, the modified regions M1 and M2 are formed from the first surface 20a to the virtual surface 15 when viewed from the X-axis direction or the Y-axis direction along the first surface 20a.

なお、ここでの改質領域M1,M2は、複数の改質スポットに加えて、改質スポットから延びる亀裂を含む。したがって、改質領域M1,M2が、ある第1位置から別の第2位置に渡って形成されるといった場合には、第1位置と第2位置との間に改質スポットが連続的に形成される場合もあるし、第1位置と第2位置との間に亀裂と改質スポットとが交互に形成される場合もある。さらには、1つの改質スポットから延びる亀裂と、当該一の改質スポットの隣の別の改質スポットから延びる亀裂とが、互いに繋がっていない場合もあり得る。したがって、第1位置又は第2位置に存在するのは、改質スポットの場合もあるし、亀裂の場合もあるし、亀裂間の部分である場合もある。 The modified regions M1 and M2 here include cracks extending from the modified spots in addition to the plurality of modified spots. Therefore, when the modified regions M1 and M2 are formed from one first position to another second position, the modified spots are continuously formed between the first position and the second position. In some cases, cracks and modified spots are alternately formed between the first position and the second position. Furthermore, cracks extending from one modified spot and cracks extending from another modified spot next to the one modified spot may not be connected to each other. Therefore, what is present at the first position or the second position may be a modified spot, a crack, or a portion between cracks.

なお、周縁領域16には、改質領域M1,M2(少なくとも改質スポット)を形成しない(改質スポットから延びる亀裂は形成される場合がある)。すなわち、第2工程では、Z軸方向からみて仮想面15とラインA1,A2とが重なる部分でのみ改質領域M1,M2の形成を行う。そのための方法としては、GaNウェハ20の周縁(エッジ)を覆うようなマスクを用いる方法や、集光点C2がGaNウェハ20の周縁を通る際に第2レーザ光L2をオフとする方法を用いてもよい。或いは、第2レーザ光L2をオンとしたまま、集光点C2をGaNウェハ20の外部から周縁を通ってGaNウェハ20の内部に至るように移動させることにより、GaNウェハ20の周縁において第2レーザ光L2の集光状態が変化する(集光が阻害される)ことを利用して、改質領域M1,M2が形成されない周縁領域16を形成してもよい。 The peripheral regions 16 do not form modified regions M1 and M2 (at least modified spots) (cracks extending from the modified spots may be formed). That is, in the second step, the modified regions M1 and M2 are formed only at the portion where the virtual surface 15 and the lines A1 and A2 overlap when viewed from the Z-axis direction. As a method for that purpose, a method using a mask that covers the peripheral edge (edge) of the GaN wafer 20 or a method of turning off the second laser beam L2 when the condensing point C2 passes through the peripheral edge of the GaN wafer 20 is used. You may. Alternatively, by moving the focusing point C2 from the outside of the GaN wafer 20 through the periphery to the inside of the GaN wafer 20 while the second laser beam L2 is on, the second laser beam C2 is moved at the periphery of the GaN wafer 20. The peripheral region 16 in which the modified regions M1 and M2 are not formed may be formed by utilizing the fact that the condensing state of the laser beam L2 changes (condensing is hindered).

ここで、第1工程における第1レーザ光L1の照射と、第2工程における第2レーザ光L2の照射とでは、要求される改質領域及び亀裂の態様が異なることから、照射条件も異なる場合がある。すなわち、第1工程では、GaNウェハ20を横に(第1表面20aに平行な面(仮想面15)で)切断するために、改質領域及び亀裂を横方向(第1表面20aに平行な方向(X軸方向及びY軸方向))に延ばす必要がある。このため、第1工程では、点状の改質領域(溶融・高内圧領域)及び亀裂を形成すると共に、横方向に改質領域及び亀裂を整列させるように、第1レーザ光L1を照射する。 Here, since the required modification region and the mode of cracking are different between the irradiation of the first laser beam L1 in the first step and the irradiation of the second laser beam L2 in the second step, the irradiation conditions are also different. There is. That is, in the first step, in order to cut the GaN wafer 20 laterally (on a plane parallel to the first surface 20a (virtual plane 15)), the modified region and cracks are cut laterally (parallel to the first surface 20a). It is necessary to extend in the direction (X-axis direction and Y-axis direction). Therefore, in the first step, the first laser beam L1 is irradiated so as to form point-shaped modified regions (melted / high internal pressure regions) and cracks and align the modified regions and cracks in the lateral direction. ..

そして、内圧の高まりによる応力分布によって、改質領域のそれぞれから延びる亀裂を横方向に伸展・連結させ、横亀裂を形成する。これにより、GaNウェハ20を横に切断可能とする。このとき、第1レーザ光L1のパルス幅は、第2レーザ光L2のパルス幅と比較して相対的に短くされ、第1レーザ光L1のパルスエネルギー及びパルスピッチは、第2レーザ光L2のパルスエネルギー及びパルスピッチと比較して相対的に小さくされ得る。一例として、第1レーザ光L1の出力は、1.5μJ〜2μJ、パルスピッチは1μmであり、相対的に低出力で密の加工とする。 Then, due to the stress distribution due to the increase in internal pressure, the cracks extending from each of the modified regions are laterally extended and connected to form lateral cracks. This makes it possible to cut the GaN wafer 20 laterally. At this time, the pulse width of the first laser beam L1 is relatively shorter than the pulse width of the second laser beam L2, and the pulse energy and pulse pitch of the first laser beam L1 are the pulse widths of the second laser beam L2. It can be relatively small compared to the pulse energy and pulse pitch. As an example, the output of the first laser beam L1 is 1.5 μJ to 2 μJ, the pulse pitch is 1 μm, and the processing is relatively low and dense.

一方、第2工程では、GaNウェハ20を縦に(第1表面20aに直交する面で)切断するために、改質領域及び亀裂(改質層)を縦方向(第1表面20aに直交する方向(Z軸方向))に延ばす必要がある。このため、第2工程では、縦長の改質領域(溶融・高内圧領域)及び亀裂を形成すると共に、当該縦長の改質領域及び亀裂を縦方向に整列させるように、第2レーザ光L2を照射する。 On the other hand, in the second step, in order to cut the GaN wafer 20 vertically (at a plane orthogonal to the first surface 20a), the modified region and the crack (modified layer) are orthogonal to the vertical direction (orthogonal to the first surface 20a). It is necessary to extend in the direction (Z-axis direction). Therefore, in the second step, the second laser beam L2 is applied so as to form a vertically long modified region (melting / high internal pressure region) and a crack, and to align the vertically elongated modified region and the crack in the vertical direction. Irradiate.

そして、内圧の高まりによる応力分布によって隣接する亀裂を引張させて縦方向に伸展させる。これにより、GaNウェハ20を縦に切断可能とする。このとき、第2レーザ光L2のパルス幅は、第1レーザ光L1のパルス幅と比較して相対的に長くされ、第2レーザ光L2のパルスエネルギー及びパルスピッチは、第1レーザ光L1のパルスエネルギー及びパルスピッチと比較して相対的に大きくされ得る。一例として、第2レーザ光L2の出力は10μJ〜20μJ、パルスピッチは10μmであり、相対的に高出力で疎の加工とする。この例では、第1レーザ光L1の出力及びパルスピッチが、第2レーザ光L2の出力及びパルスピッチの1/10程度とされる。 Then, the adjacent cracks are pulled and extended in the vertical direction by the stress distribution due to the increase in the internal pressure. This makes it possible to cut the GaN wafer 20 vertically. At this time, the pulse width of the second laser beam L2 is relatively longer than the pulse width of the first laser beam L1, and the pulse energy and pulse pitch of the second laser beam L2 are the pulse widths of the first laser beam L1. It can be relatively large compared to the pulse energy and pulse pitch. As an example, the output of the second laser beam L2 is 10 μJ to 20 μJ, the pulse pitch is 10 μm, and the processing is relatively high output and sparse. In this example, the output and pulse pitch of the first laser beam L1 are set to about 1/10 of the output and pulse pitch of the second laser beam L2.

本実施形態に係るレーザ加工方法、及び半導体部材製造方法では、引き続いて、ヒータ等を備える加熱装置が、GaNウェハ20を加熱し、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14に示されるように、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。なお、加熱以外の方法でGaNウェハ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。 In the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method according to the present embodiment, a heating device provided with a heater or the like subsequently heats the GaN wafer 20 and connects a plurality of cracks 14 extending from the plurality of modification spots 13 to each other. As a result, as shown in FIG. 14, a crack 17 (hereinafter, simply referred to as “crack 17”) extending over the virtual surface 15 is formed. A plurality of cracks 14 may be connected to each other to form a crack 17 by applying some force to the GaN wafer 20 by a method other than heating. Further, by forming a plurality of modified spots 13 along the virtual surface 15, a plurality of cracks 14 may be connected to each other to form a crack 17.

ここで、GaNウェハ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ウェハ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ウェハ20の外縁(側面))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。 Here, in the GaN wafer 20, nitrogen gas is generated in the plurality of cracks 14 extending from the plurality of reforming spots 13. Therefore, by heating the GaN wafer 20 to expand the nitrogen gas, the crack 17 can be formed by utilizing the pressure (internal pressure) of the nitrogen gas. Moreover, since the peripheral edge region 16 prevents the growth of the plurality of cracks 14 to the outside of the virtual surface 15 surrounded by the peripheral edge region 16 (for example, the outer edge (side surface) of the GaN wafer 20), it occurs in the plurality of cracks 14. It is possible to prevent the nitrogen gas from escaping to the outside of the virtual surface 15. That is, the peripheral region 16 is a non-modified region that does not include the modified spot 13, and when a crack 17 is formed in the virtual surface 15 surrounded by the peripheral region 16, the virtual surface 15 surrounded by the peripheral region 16 is formed. It is a region that hinders the growth of a plurality of cracks 14 to the outside. Therefore, the width of the peripheral region 16 is preferably 30 μm or more.

図15は、仮想面に渡る亀裂が形成された状態を示すGaNウェハの平面図(写真)である。仮想面15に渡る亀裂17には、第2レーザ光L2の照射でガリウム(析出物)が析出されている。これにより、図15に示されるように、亀裂17が他の部分よりも暗い(観察光の透過率が減少した)部分として観察される。ここでは、GaNウェハ20におけるチップ30Aのそれぞれに対応する部分に渡って、仮想面15に渡る亀裂17が形成されていることが理解される。 FIG. 15 is a plan view (photograph) of a GaN wafer showing a state in which cracks are formed over a virtual surface. Gallium (precipitate) is deposited in the crack 17 extending over the virtual surface 15 by irradiation with the second laser beam L2. As a result, as shown in FIG. 15, the crack 17 is observed as a portion darker (the transmittance of the observation light is reduced) than the other portions. Here, it is understood that cracks 17 extending over the virtual surface 15 are formed over the portions corresponding to the respective chips 30A in the GaN wafer 20.

なお、周縁領域16を形成する際に、GaNウェハ20の周縁での集光状態の変化を利用すれば、周縁領域16に対して、改質スポット13から延びる亀裂がわずかに含まれ得る。これにより、周縁領域16に対して、チップ30Aの外縁(GaNウェハ20の外縁)に亀裂17が至る部分16aが形成される。当該部分16aは、亀裂17内に生じた窒素ガスのガス抜きの機能を有する。これにより、GaNウェハ20において内圧の過剰な上昇が抑制され得る。 If the change in the condensing state at the peripheral edge of the GaN wafer 20 is used when forming the peripheral edge region 16, cracks extending from the modification spot 13 may be slightly included in the peripheral edge region 16. As a result, a portion 16a in which the crack 17 reaches the outer edge of the chip 30A (the outer edge of the GaN wafer 20) is formed with respect to the peripheral edge region 16. The portion 16a has a function of venting nitrogen gas generated in the crack 17. As a result, an excessive increase in internal pressure can be suppressed in the GaN wafer 20.

本実施形態に係るレーザ加工方法、及び半導体部材製造方法では、引き続いて、図13に示されるように、研削装置が、GaNウェハ20の周縁領域16に対応する部分を研削(研磨)することにより、図16に示されるように、亀裂17及び改質領域M1,M2のそれぞれを境界としてGaNウェハ20から複数のチップ30A,30Bを取得する(第3工程)。このように、GaNウェハ20は、仮想面15及びラインA1,A2に沿って切断される。なお、この工程では、研削以外の機械加工、レーザ加工等によって、GaNウェハ20の周縁領域16に対応する部分を除去してもよい。 In the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method according to the present embodiment, subsequently, as shown in FIG. 13, the grinding apparatus grinds (polishs) the portion corresponding to the peripheral region 16 of the GaN wafer 20. , As shown in FIG. 16, a plurality of chips 30A and 30B are obtained from the GaN wafer 20 with the crack 17 and the modified regions M1 and M2 as boundaries (third step). In this way, the GaN wafer 20 is cut along the virtual surface 15 and the lines A1 and A2. In this step, the portion corresponding to the peripheral region 16 of the GaN wafer 20 may be removed by machining other than grinding, laser machining, or the like.

以上の工程のうち、ラインA1,A2に沿って改質領域M1,M2を形成する工程までが本実施形態に係るレーザ加工方法である。また、以上の工程のうち、亀裂17及び改質領域M1,M2を境界としてGaNウェハ20から複数のチップ30A,30Bを取得する工程までが、本実施形態の半導体部材製造方法である。 Of the above steps, up to the step of forming the modified regions M1 and M2 along the lines A1 and A2 is the laser processing method according to the present embodiment. Further, among the above steps, the step of acquiring a plurality of chips 30A and 30B from the GaN wafer 20 with the crack 17 and the modified regions M1 and M2 as boundaries is the semiconductor member manufacturing method of the present embodiment.

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第1工程において、第1レーザ光L1をGaNウェハ20の第1表面20aからGaNウェハ20に入射させ、第1レーザ光L1の集光点C1を、GaNウェハ20の第1表面20aに対向する仮想面15内に移動させ、当該仮想面15内に面状に並ぶ複数の改質スポット13を形成する。したがって、この改質スポット13から延びて仮想面15に渡る亀裂17を境界として、GaNウェハ20の切断が可能である。特に、この方法では、第1工程の後に、第2工程において、GaNウェハ20の第1表面20aに沿ったラインA1,A2に沿って第2レーザ光L2を照射することにより、当該ラインA1,A2に沿って線状に改質領域M1,M2を形成する。この改質領域M1,M2は、GaNウェハ20の第1表面20aから仮想面15に渡って形成される。したがって、第2工程の後には、仮想面15に渡る亀裂17を境界とした切断に加えて、改質領域M1,M2を境界とした切断が可能となる。よって、この方法によれば、元のGaNウェハ20と異なる形状(より小さな単位)でのチップ30Aを取得可能である。 As described above, in the laser processing method according to the present embodiment, in the first step, the first laser beam L1 is incident on the GaN wafer 20 from the first surface 20a of the GaN wafer 20, and the first laser beam L1 is collected. The light spot C1 is moved into the virtual surface 15 facing the first surface 20a of the GaN wafer 20, and a plurality of modified spots 13 arranged in a plane shape are formed in the virtual surface 15. Therefore, the GaN wafer 20 can be cut with the crack 17 extending from the reforming spot 13 and extending to the virtual surface 15 as a boundary. In particular, in this method, after the first step, in the second step, the second laser beam L2 is irradiated along the lines A1 and A2 along the first surface 20a of the GaN wafer 20, so that the lines A1 and A1 The modified regions M1 and M2 are linearly formed along A2. The modified regions M1 and M2 are formed from the first surface 20a of the GaN wafer 20 to the virtual surface 15. Therefore, after the second step, in addition to cutting with the crack 17 extending over the virtual surface 15 as the boundary, cutting with the modified regions M1 and M2 as the boundary is possible. Therefore, according to this method, it is possible to obtain the chip 30A having a shape (smaller unit) different from that of the original GaN wafer 20.

また、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、第1工程において、Z軸方向からみてGaNウェハ20の周縁を含み、改質スポット13が形成されていない周縁領域16を形成する。このため、周縁領域16によって、改質スポット13から延びる亀裂14がGaNウェハ20の外縁に達することを抑制できる。 Further, in the laser processing method according to the present embodiment, in the first step, a peripheral region 16 including the peripheral edge of the GaN wafer 20 when viewed from the Z-axis direction and in which the modification spot 13 is not formed is formed. Therefore, the peripheral region 16 can prevent the crack 14 extending from the modification spot 13 from reaching the outer edge of the GaN wafer 20.

また、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、第1工程において、第1レーザ光L1の集光点C1を、Z方向からみてGaNウェハ20の外部から周縁を通ってGaNウェハ20の内部に至るように移動させることにより、周縁領域16を形成する。このように、第1レーザ光L1の集光点C1を、GaNウェハ20の外部から周縁を通って内部に移動させることにより、周縁での集光状態の変化(集光の阻害)を利用して、改質スポット13が形成されていない周縁領域16を容易に形成できる。 Further, in the laser processing method according to the present embodiment, in the first step, the condensing point C1 of the first laser beam L1 is set from the outside of the GaN wafer 20 to the inside of the GaN wafer 20 when viewed from the Z direction. By moving it all the way, the peripheral region 16 is formed. In this way, by moving the condensing point C1 of the first laser beam L1 from the outside of the GaN wafer 20 through the periphery to the inside, the change in the condensing state at the periphery (inhibition of condensing) is utilized. Therefore, the peripheral region 16 in which the modified spot 13 is not formed can be easily formed.

また、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、対象物11の材料は、ガリウムを含んでいる。このため、第1レーザ光L1の照射によって、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にガリウムが析出すると、当該ガリウムによって第1レーザ光L1が吸収され易い状態となる。そのため、より小さな出力により仮想面15に渡る亀裂17を形成することが可能となる。 Further, in the laser processing method according to the present embodiment, the material of the object 11 contains gallium. Therefore, when gallium is deposited in the plurality of cracks 14 extending from the plurality of modified spots 13 by the irradiation of the first laser beam L1, the gallium is in a state where the first laser beam L1 is easily absorbed. Therefore, it is possible to form a crack 17 over the virtual surface 15 with a smaller output.

また、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、対象物11の材料は、窒化ガリウムを含んでいる。このため、第1レーザ光L1の照射によって窒化ガリウムが分解されると、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、仮想面15に渡る亀裂17を容易に形成可能となる。 Further, in the laser processing method according to the present embodiment, the material of the object 11 contains gallium nitride. Therefore, when gallium nitride is decomposed by irradiation with the first laser beam L1, nitrogen gas is generated in the crack 14. Therefore, the crack 17 extending over the virtual surface 15 can be easily formed by utilizing the pressure (internal pressure) of the nitrogen gas.

なお、本実施形態に係る半導体部材製造方法は、上記のレーザ加工方法が備える第1工程及び第2工程と、第2工程の後に、改質スポット13から延びて仮想面15に渡る亀裂17と、改質領域M1,M2と、を境界としてGaNウェハ20からチップ30A,30Bを取得する第3工程と、を備える。したがって、同様の理由から、元のGaNウェハ20と異なる形状(より小さな単位)でのチップ30Aの取得が可能である。 In the semiconductor member manufacturing method according to the present embodiment, the first step and the second step provided in the above laser processing method, and after the second step, the crack 17 extending from the modification spot 13 and extending to the virtual surface 15 A third step of acquiring chips 30A and 30B from the GaN wafer 20 with the modification regions M1 and M2 as boundaries is provided. Therefore, for the same reason, it is possible to obtain the chip 30A having a shape (smaller unit) different from that of the original GaN wafer 20.

さらに、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第1処理において、第1レーザ光L1をGaNウェハ20の第1表面20aからGaNウェハ20に入射させ、第1レーザ光L1の集光点C1を、GaNウェハ20の第1表面20aに対向する仮想面15内に移動させ、当該仮想面15内に面状に並ぶ複数の改質スポット13を形成する。したがって、この改質スポット13から延びて仮想面15に渡る亀裂17を境界として、GaNウェハ20の切断が可能である。特に、レーザ加工装置1では、第1処理の後に、第2処理において、GaNウェハ20の第1表面20aに沿ったラインA1,A2に沿って第2レーザ光L2を照射することにより、当該ラインA1,A2に沿って線状に改質領域M1,M2を形成する。この改質領域M1,M2は、GaNウェハ20の第1表面20aから仮想面15に渡って形成される。したがって、第2処理の後には、仮想面15に渡る亀裂17を境界とした切断に加えて改質領域M1,M2を境界とした切断が可能となる。よって、この装置によれば、元のGaNウェハ20と異なる形状(より小さな単位)でのGaNウェハ20の取得が可能である。 Further, in the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, in the first processing, the first laser beam L1 is incident on the GaN wafer 20 from the first surface 20a of the GaN wafer 20, and the condensing point C1 of the first laser beam L1. Is moved into the virtual surface 15 facing the first surface 20a of the GaN wafer 20, and a plurality of modified spots 13 arranged in a plane shape are formed in the virtual surface 15. Therefore, the GaN wafer 20 can be cut with the crack 17 extending from the reforming spot 13 and extending to the virtual surface 15 as a boundary. In particular, in the laser processing apparatus 1, after the first processing, in the second processing, the second laser beam L2 is irradiated along the lines A1 and A2 along the first surface 20a of the GaN wafer 20 to obtain the line. The modified regions M1 and M2 are linearly formed along A1 and A2. The modified regions M1 and M2 are formed from the first surface 20a of the GaN wafer 20 to the virtual surface 15. Therefore, after the second treatment, in addition to cutting with the crack 17 extending over the virtual surface 15 as the boundary, cutting with the modified regions M1 and M2 as the boundary is possible. Therefore, according to this apparatus, it is possible to obtain the GaN wafer 20 in a shape (smaller unit) different from that of the original GaN wafer 20.

ここで、本実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法によってGaNウェハを形成した場合に、GaNウェハの剥離面に現れる凹凸が小さくなることを示す実験結果について説明する。なお、以下の説明では、対象物11としてGaNインゴットを用い、GaNインゴットの仮想面に沿った剥離によってGaNウェハを形成した場合について説明するが、GaNウェハ20の仮想面15に沿った剥離によってチップ30A,30Bを形成する場合も同様である。 Here, an experimental result showing that the unevenness appearing on the peeled surface of the GaN wafer becomes smaller when the GaN wafer is formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the present embodiment will be described. In the following description, a case where a GaN ingot is used as the object 11 and a GaN wafer is formed by peeling along the virtual surface of the GaN ingot will be described. However, the chip is formed by peeling along the virtual surface 15 of the GaN wafer 20. The same applies to the case of forming 30A and 30B.

図17は、一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GaNウェハの剥離面の画像であり、図18の(a)及び(b)は、図17に示される剥離面の高さプロファイルである。この例では、532nmの波長を有する第1レーザ光L1をGaNインゴットの第1表面20aからGaNインゴットの内部に入射させ、1つの集光点C1を、X軸方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させることにより、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。このとき、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を10μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを1μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを1μJとした。この場合、図18の(a)及び(b)に示されるように、GaNウェハの剥離面(亀裂17によって形成された面)に25μm程度の凹凸が現れた。 FIG. 17 is an image of a peeling surface of a GaN wafer formed by an example laser processing method and a semiconductor member manufacturing method, and FIGS. 18A and 18B are heights of the peeling surface shown in FIG. It is a profile. In this example, the first laser beam L1 having a wavelength of 532 nm is incident on the inside of the GaN ingot from the first surface 20a of the GaN ingot, and one focusing point C1 is placed on the virtual surface 15 along the X-axis direction. By moving them relative to each other, a plurality of modified spots 13 were formed along the virtual surface 15. At this time, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction was 10 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 was 1 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 was 1 μJ. In this case, as shown in FIGS. 18A and 18B, irregularities of about 25 μm appeared on the peeled surface (surface formed by the crack 17) of the GaN wafer.

図19は、他の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GaNウェハの剥離面の画像であり、図20の(a)及び(b)は、図19に示される剥離面の高さプロファイルである。この例では、532nmの波長を有する第1レーザ光L1をGaNインゴットの第1表面20aからGaNインゴットの内部に入射させ、本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、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。 FIG. 19 is an image of a peeling surface of a GaN wafer formed by another example of a laser processing method and a semiconductor member manufacturing method, and FIGS. 20A and 20B are images of the peeling surface shown in FIG. Height profile. In this example, the first laser beam L1 having a wavelength of 532 nm is incident on the inside of the GaN ingot from the first surface 20a of the GaN ingot, and the first step and the second step of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the present embodiment are performed. Similar to the step, a plurality of modified spots 13 were formed along the virtual surface 15.

複数の改質スポット13aを形成する際には、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を6μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを10μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.33μJとした。複数の改質スポット13bを形成する際には、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を6μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを10μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.33μJとした。複数の改質スポット13cを形成する際には、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を6μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを5μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.33μJとした。複数の改質スポット13dを形成する際には、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を6μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを5μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.33μJとした。この場合、図20の(a)及び(b)に示されるように、GaNウェハの剥離面に5μm程度の凹凸が現れた。 When forming a plurality of modified spots 13a, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 6 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 10 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0. It was set to .33 μJ. When forming a plurality of modified spots 13b, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 6 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 10 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0. It was set to .33 μJ. When forming a plurality of modified spots 13c, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 6 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 5 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0. It was set to .33 μJ. When forming a plurality of modified spots 13d, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 6 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 5 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0. It was set to .33 μJ. In this case, as shown in FIGS. 20A and 20B, irregularities of about 5 μm appeared on the peeled surface of the GaN wafer.

以上の実験結果から、本実施形態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GaNウェハでは、GaNウェハの剥離面に現れる凹凸が小さくなること、すなわち、仮想面15に沿って亀裂17が精度良く形成されることが分かった。なお、GaNウェハの剥離面に現れる凹凸が小さくなると、当該剥離面を平坦化するための研削量が少なくて済む。したがって、GaNウェハの剥離面に現れる凹凸が小さくなることは、材料の利用効率的にも生産効率的にも有利である。 From the above experimental results, in the GaN wafer formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the present embodiment, the unevenness appearing on the peeled surface of the GaN wafer is reduced, that is, the crack 17 is formed along the virtual surface 15. It was found that it was formed with high accuracy. When the unevenness appearing on the peeled surface of the GaN wafer becomes small, the amount of grinding for flattening the peeled surface can be reduced. Therefore, reducing the unevenness that appears on the peeled surface of the GaN wafer is advantageous in terms of material utilization efficiency and production efficiency.

次に、GaNウェハの剥離面に凹凸が現れる原理について説明する。 Next, the principle that unevenness appears on the peeled surface of the GaN wafer will be described.

例えば、図21に示されるように、仮想面15に沿って複数の改質スポット13aを形成し、改質スポット13bがその一方の側の改質スポット13aから延びる亀裂14aに重なるように、仮想面15に沿って複数の改質スポット13bを形成する。この場合には、複数の亀裂14aに析出したガリウムによって第1レーザ光L1が吸収され易い状態にあるため、集光点C1が仮想面15上に位置していても、改質スポット13aに対して第1レーザ光L1の入射側に改質スポット13bが形成され易くなる。 For example, as shown in FIG. 21, a plurality of modified spots 13a are formed along the virtual surface 15, and the modified spots 13b are virtual so as to overlap the cracks 14a extending from the modified spots 13a on one side thereof. A plurality of modified spots 13b are formed along the surface 15. In this case, since the first laser beam L1 is easily absorbed by the gallium deposited in the plurality of cracks 14a, even if the condensing point C1 is located on the virtual surface 15, the modified spot 13a is Therefore, the modified spot 13b is likely to be formed on the incident side of the first laser beam L1.

続いて、改質スポット13cがその一方の側の改質スポット13bから延びる亀裂14bに重なるように、仮想面15に沿って複数の改質スポット13cを形成する。この場合にも、複数の亀裂14bに析出したガリウムによって第1レーザ光L1が吸収され易い状態にあるため、集光点C1が仮想面15上に位置していても、改質スポット13bに対して第1レーザ光L1の入射側に改質スポット13cが形成され易くなる。このように、この例では、複数の改質スポット13bが複数の改質スポット13aに対して第1レーザ光L1の入射側に形成され、更に、複数の改質スポット13cが複数の改質スポット13bに対して第1レーザ光L1の入射側に形成され易くなる。 Subsequently, a plurality of modified spots 13c are formed along the virtual surface 15 so that the modified spots 13c overlap the cracks 14b extending from the modified spots 13b on one side thereof. Also in this case, since the first laser beam L1 is easily absorbed by the gallium deposited in the plurality of cracks 14b, even if the condensing point C1 is located on the virtual surface 15, the modified spot 13b can be seen. Therefore, the modified spot 13c is likely to be formed on the incident side of the first laser beam L1. As described above, in this example, a plurality of reforming spots 13b are formed on the incident side of the first laser beam L1 with respect to the plurality of reforming spots 13a, and further, the plurality of reforming spots 13c are a plurality of reforming spots. It is more likely to be formed on the incident side of the first laser beam L1 with respect to 13b.

それに対し、例えば、図22に示されるように、仮想面15に沿って複数の改質スポット13aを形成し、改質スポット13bがその両側の改質スポット13aから延びる亀裂14aに重ならないように、仮想面15に沿って複数の改質スポット13bを形成する。この場合には、複数の亀裂14aに析出したガリウムによって第1レーザ光L1が吸収され易い状態にあるものの、改質スポット13bが亀裂14aに重ならないため、改質スポット13bも、改質スポット13aと同様に仮想面15上に形成される。 On the other hand, for example, as shown in FIG. 22, a plurality of modified spots 13a are formed along the virtual surface 15 so that the modified spots 13b do not overlap the cracks 14a extending from the modified spots 13a on both sides thereof. , A plurality of modified spots 13b are formed along the virtual surface 15. In this case, although the first laser beam L1 is easily absorbed by the gallium deposited in the plurality of cracks 14a, the modified spots 13b do not overlap the cracks 14a, so that the modified spots 13b are also modified spots 13a. It is formed on the virtual surface 15 in the same manner as above.

続いて、改質スポット13cがその両側の改質スポット13a,13bのそれぞれから延びる亀裂14a,14bに重なるように、仮想面15に沿って複数の改質スポット13cを形成する。更に、改質スポット13dがその両側の改質スポット13a,13bのそれぞれから延びる亀裂14a,14bに重なるように、仮想面15に沿って複数の改質スポット13dを形成する。これらの場合には、複数の亀裂14a,14bに析出したガリウムによって第1レーザ光L1が吸収され易い状態にあるため、集光点C1が仮想面15上に位置していても、改質スポット13a,13bに対して第1レーザ光L1の入射側に改質スポット13c,13dが形成され易くなる。このように、この例では、複数の改質スポット13c,13dが複数の改質スポット13a,13bに対して第2レーザ光L2の入射側に形成され易くなるだけである。 Subsequently, a plurality of modified spots 13c are formed along the virtual surface 15 so that the modified spots 13c overlap the cracks 14a and 14b extending from the modified spots 13a and 13b on both sides thereof. Further, a plurality of modified spots 13d are formed along the virtual surface 15 so that the modified spots 13d overlap the cracks 14a and 14b extending from the modified spots 13a and 13b on both sides thereof. In these cases, since the first laser beam L1 is easily absorbed by the gallium deposited in the plurality of cracks 14a and 14b, even if the condensing point C1 is located on the virtual surface 15, the modified spot Modified spots 13c and 13d are likely to be formed on the incident side of the first laser beam L1 with respect to 13a and 13b. As described above, in this example, the plurality of modified spots 13c and 13d are only likely to be formed on the incident side of the second laser beam L2 with respect to the plurality of modified spots 13a and 13b.

以上の原理から、本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は、複数の改質スポット13a及び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に重ならないように、複数の改質スポット13bを形成することが、GaNウェハの剥離面に現れる凹凸を小さくする上で極めて重要であることが分かる。 Based on the above principle, in the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the present embodiment, a plurality of modifications are made so as not to overlap the plurality of modification spots 13a and the plurality of cracks 14a extending from the plurality of modification spots 13a. It can be seen that forming the spot 13b is extremely important for reducing the unevenness appearing on the peeled surface of the GaN wafer.

次に、本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は、仮想面15に沿って亀裂17が精度良く進展することを示す実験結果について説明する。 Next, in the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the present embodiment, experimental results showing that the crack 17 grows accurately along the virtual surface 15 will be described.

図23の(a)及び(b)は、一例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の途中で形成された亀裂の画像であり、図23の(b)は、図23の(a)における矩形枠内の拡大画像である。この例では、532nmの波長を有する第1レーザ光L1をGaNインゴットの第1表面20aからGaNインゴットの内部に入射させ、Y軸方向に並ぶ6つの集光点C1を、X軸方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させることにより、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。このとき、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を6μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを1μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを1.33μJとした。そして、レーザ加工を仮想面15の途中で停止させた。この場合、図23の(a)及び(b)に示されるように、加工領域から未加工領域に進展した亀裂が、未加工領域において仮想面15から大きく外れた。 23 (a) and 23 (b) are images of cracks formed during the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of an example, and FIG. 23 (b) is a rectangle in FIG. 23 (a). It is an enlarged image in the frame. In this example, a first laser beam L1 having a wavelength of 532 nm is incident on the inside of the GaN ingot from the first surface 20a of the GaN ingot, and six focusing points C1 arranged in the Y-axis direction are formed along the X-axis direction. By relatively moving on the virtual surface 15, a plurality of modified spots 13 were formed along the virtual surface 15. At this time, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction was 6 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 was 1 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 was 1.33 μJ. Then, the laser machining was stopped in the middle of the virtual surface 15. In this case, as shown in FIGS. 23 (a) and 23, the cracks extending from the processed region to the unprocessed region largely deviated from the virtual surface 15 in the unprocessed region.

図24の(a)及び(b)は、他の例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の途中で形成された亀裂の画像であり、図24の(b)は、図24の(a)における矩形枠内の拡大画像である。この例では、532nmの波長を有する第1レーザ光L1をGaNインゴットの第1表面20aからGaNインゴットの内部に入射させ、Y軸方向に並ぶ6つの集光点C1を、X軸方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させることにより、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。具体的には、まず、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を6μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを10μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.33μJとして、第1加工領域及び第2加工領域に複数列の改質スポット13を形成した。 (A) and (b) of FIG. 24 are images of cracks formed in the middle of the laser processing method and the method of manufacturing a semiconductor member of another example, and FIG. 24 (b) is an image of (a) of FIG. 24. It is an enlarged image in the rectangular frame in. In this example, a first laser beam L1 having a wavelength of 532 nm is incident on the inside of the GaN ingot from the first surface 20a of the GaN ingot, and six focusing points C1 arranged in the Y-axis direction are formed along the X-axis direction. By relatively moving on the virtual surface 15, a plurality of modified spots 13 were formed along the virtual surface 15. Specifically, first, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 6 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 10 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0.33 μJ. A plurality of rows of modified spots 13 were formed in the processed region and the second processed region.

続いて、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を6μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを10μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.33μJとして、第1加工領域及び第2加工領域に、既に形成された複数列の改質スポット13の列間の中心にそれぞれの列が位置するように複数列の改質スポット13を形成した。続いて、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を6μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを5μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.33μJとして、第1加工領域のみに、既に形成された複数列の改質スポット13の列間の中心にそれぞれの列が位置するように複数列の改質スポット13を形成した。この場合、図24の(a)及び(b)に示されるように、第1加工領域から第2加工領域に進展した亀裂が、第2加工領域において仮想面15から大きく外れなかった。 Subsequently, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 6 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 10 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0.33 μJ. A plurality of rows of modified spots 13 were formed in the two processing regions so that each row was located at the center between the rows of the already formed plurality of rows of modified spots 13. Subsequently, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 6 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 5 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0.33 μJ. The plurality of rows of modified spots 13 were formed so that each row was located at the center between the rows of the plurality of rows of modified spots 13 that had already been formed. In this case, as shown in FIGS. 24 (a) and 24 (b), the cracks extending from the first processed region to the second processed region did not deviate significantly from the virtual surface 15 in the second processed region.

以上の実験結果から、本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は、仮想面15に沿って亀裂17が精度良く進展することが分かった。これは、第2加工領域に先に形成された複数の改質スポット13が、亀裂が進展する際にガイドになったためと想定される。 From the above experimental results, it was found that in the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the present embodiment, the crack 17 grows accurately along the virtual surface 15. It is presumed that this is because the plurality of modified spots 13 previously formed in the second processed region served as guides when the cracks grew.

次に、本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は、改質スポット13から第1レーザ光L1の入射側及びその反対側に延びる亀裂14の延び量が抑制されることを示す実験結果について説明する。 Next, in the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the present embodiment, an experiment showing that the amount of elongation of the crack 14 extending from the modified spot 13 to the incident side and the opposite side of the first laser beam L1 is suppressed. The result will be described.

図25は、比較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(側面視での画像)である。この比較例では、532nmの波長を有する第1レーザ光L1をGaNインゴットの第1表面20aからGaNインゴットの内部に入射させ、1つの集光点C1を、X軸方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させることにより、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。具体的には、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を2μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを5μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.3μJとして、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。この場合、図25に示されるように、改質スポット13から第1レーザ光L1の入射側及びその反対側に延びる亀裂14の延び量が100μm程度となった。 FIG. 25 is an image (image in side view) of modified spots and cracks formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the comparative example. In this comparative example, the first laser beam L1 having a wavelength of 532 nm is incident on the inside of the GaN ingot from the first surface 20a of the GaN ingot, and one focusing point C1 is placed on the virtual surface 15 along the X-axis direction. A plurality of modified spots 13 were formed along the virtual surface 15 by moving the light relative to each other. Specifically, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 2 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 5 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0.3 μJ, and the virtual surface 15 is formed. A plurality of modified spots 13 were formed along the line. In this case, as shown in FIG. 25, the amount of extension of the crack 14 extending from the modified spot 13 to the incident side of the first laser beam L1 and the opposite side thereof is about 100 μm.

図26は、第1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り、図26の(a)は平面視での画像、図26の(b)は側面視での画像である。この第1実施例では、532nmの波長を有する第1レーザ光L1をGaNインゴットの第1表面20aからGaNインゴットの内部に入射させ、Y軸方向に並ぶ6つの集光点C1を、X軸方向に沿って仮想面15上を相対的に移動させることにより、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。具体的には、まず、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を8μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを10μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.3μJとして、仮想面15に沿って複数の改質スポット13aを形成した。 FIG. 26 is an image of modified spots and cracks formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the first embodiment, FIG. 26 (a) is an image in a plan view, and FIG. 26 (b) is. Is a side view image. In this first embodiment, the first laser beam L1 having a wavelength of 532 nm is incident on the inside of the GaN ingot from the first surface 20a of the GaN ingot, and the six focusing points C1 arranged in the Y-axis direction are aligned in the X-axis direction. By relatively moving on the virtual surface 15 along the virtual surface 15, a plurality of modified spots 13 were formed along the virtual surface 15. Specifically, first, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 10 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0.3 μJ. A plurality of modified spots 13a were formed along the line 15.

続いて、Y軸方向に並ぶ6つの集光点C1を先の状態からY軸方向に+4μmずらした状態で、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を8μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを10μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.3μJとして、仮想面15に沿って複数の改質スポット13bを形成した。続いて、Y軸方向に並ぶ6つの集光点C1を先の状態からY軸方向に−4μmずらした状態で、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を8μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを5μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.3μJとして、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。 Subsequently, with the six focusing points C1 arranged in the Y-axis direction shifted by +4 μm in the Y-axis direction from the previous state, the distance between adjacent focusing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, and the first laser beam L1 A plurality of modified spots 13b were formed along the virtual surface 15 with a pulse pitch of 10 μm and a pulse energy of the first laser beam L1 of 0.3 μJ. Subsequently, with the six focusing points C1 arranged in the Y-axis direction shifted by -4 μm in the Y-axis direction from the previous state, the distance between adjacent focusing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, and the first laser beam is emitted. A plurality of modified spots 13 were formed along the virtual surface 15 with the pulse pitch of L1 being 5 μm and the pulse energy of the first laser beam L1 being 0.3 μJ.

続いて、Y軸方向に並ぶ6つの集光点C1を先の状態からY軸方向に+4μmずらした状態で、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を8μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを5μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.3μJとして、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。これにより、1回目に形成した改質スポット13aと3回目に形成した改質スポット13とが互いに重なり、2回目に形成した改質スポット13bと4回目に形成した改質スポット13とが互いに重なっていると想定される。この場合、図26の(b)に示されるように、改質スポット13から第1レーザ光L1の入射側及びその反対側に延びる亀裂14の延び量が70μm程度となった。 Subsequently, with the six focusing points C1 arranged in the Y-axis direction shifted by +4 μm in the Y-axis direction from the previous state, the distance between adjacent focusing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, and the first laser beam L1 The pulse pitch of the first laser beam L1 was set to 5 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 was set to 0.3 μJ, and a plurality of modified spots 13 were formed along the virtual surface 15. As a result, the modified spot 13a formed the first time and the modified spot 13 formed the third time overlap each other, and the modified spot 13b formed the second time and the modified spot 13 formed the fourth time overlap each other. It is assumed that it is. In this case, as shown in FIG. 26 (b), the amount of extension of the crack 14 extending from the modified spot 13 to the incident side and the opposite side of the first laser beam L1 was about 70 μm.

図27の(a)及び(b)は、第2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り、図27の(a)は平面視での画像、図27の(b)は側面視での画像である。この第2実施例では、532nmの波長を有する第1レーザ光L1をGaNインゴットの第1表面20aからGaNインゴットの内部に入射させ、本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、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成した。複数の改質スポット13aを形成する際には、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を8μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを10μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.3μJとした。 27 (a) and 27 (b) are images of modified spots and cracks formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the second embodiment, and FIG. 27 (a) is a plan view. The image, FIG. 27 (b) is a side view image. In this second embodiment, the first laser beam L1 having a wavelength of 532 nm is incident on the inside of the GaN ingot from the first surface 20a of the GaN ingot, and the first step of the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the present embodiment. And, similarly to the second step, a plurality of modified spots 13 were formed along the virtual surface 15. When forming a plurality of modified spots 13a, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 10 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0. It was set to 0.3 μJ.

複数の改質スポット13bを形成する際には、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を8μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを10μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.3μJとした。複数の改質スポット13cを形成する際には、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を8μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを5μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.3μJとした。複数の改質スポット13dを形成する際には、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を8μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを5μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.3μJとした。この場合、図27の(b)に示されるように、改質スポット13から第1レーザ光L1の入射側及びその反対側に延びる亀裂14の延び量が50μm程度となった。 When forming a plurality of modified spots 13b, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 10 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0. It was set to 0.3 μJ. When forming a plurality of modified spots 13c, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 5 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0. It was set to 0.3 μJ. When forming a plurality of modified spots 13d, the distance between adjacent focusing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 5 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0. It was set to 0.3 μJ. In this case, as shown in FIG. 27 (b), the amount of extension of the crack 14 extending from the modified spot 13 to the incident side and the opposite side of the first laser beam L1 was about 50 μm.

図27の(c)及び(d)は、第3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り、図27の(c)は平面視での画像、図27の(d)は側面視での画像である。この第3実施例では、図27の(a)及び(b)に示される状態にある仮想面15(すなわち、複数列の改質スポット13が既に形成された仮想面15)に沿って、更に、複数の改質スポット13を形成した。 27 (c) and 27 (d) are images of modified spots and cracks formed by the laser processing method and the semiconductor member manufacturing method of the third embodiment, and FIG. 27 (c) is a plan view. The image, (d) of FIG. 27 is a side view image. In this third embodiment, further along the virtual surface 15 in the state shown in FIGS. 27 (a) and 27 (that is, the virtual surface 15 in which a plurality of rows of modified spots 13 have already been formed). , A plurality of modified spots 13 were formed.

具体的には、まず、Y軸方向において隣り合う集光点C1間の距離を8μm、第1レーザ光L1のパルスピッチを5μm、第1レーザ光L1のパルスエネルギーを0.1μJとして、既に形成された複数列の改質スポット13の列間の中心にそれぞれの列が位置するように複数列の改質スポット13を形成した。この場合、図27の(d)に示されるように、改質スポット13から第1レーザ光L1の入射側及びその反対側に延びる亀裂14の延び量が60μm程度となった。 Specifically, first, the distance between adjacent condensing points C1 in the Y-axis direction is 8 μm, the pulse pitch of the first laser beam L1 is 5 μm, and the pulse energy of the first laser beam L1 is 0.1 μJ. A plurality of rows of modified spots 13 were formed so that each row was located at the center between the rows of the plurality of rows of modified spots 13. In this case, as shown in FIG. 27 (d), the amount of extension of the crack 14 extending from the modified spot 13 to the incident side and the opposite side of the first laser beam L1 was about 60 μm.

以上の実験結果から、仮想面15に沿って既に形成された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、仮想面15に沿って複数の改質スポット13bを形成すれば(第1実施例、第2実施例及び第3実施例)、改質スポット13から第1レーザ光L1の入射側及びその反対側に延びる亀裂14の延び量が抑制されることが分かった。なお、仮想面15に沿って更に複数の改質スポット13を形成する場合には、仮想面15に沿って既に形成された複数の改質スポット13a,13bに重ならないように、仮想面15に沿って複数の改質スポット13を形成すれば(第2実施例及び第3実施例)、仮想面15に渡る亀裂を形成し易くなる。 From the above experimental results, if a plurality of modified spots 13b are formed along the virtual surface 15 so as not to overlap the plurality of modified spots 13a and the plurality of cracks 14a already formed along the virtual surface 15 ( It was found that the amount of extension of the crack 14 extending from the modified spot 13 to the incident side and the opposite side of the first laser beam L1 from the first example, the second example and the third example) was suppressed. When a plurality of modified spots 13 are formed along the virtual surface 15, the virtual surface 15 is formed so as not to overlap the plurality of modified spots 13a and 13b already formed along the virtual surface 15. If a plurality of modified spots 13 are formed along the same (second embodiment and third embodiment), cracks extending over the virtual surface 15 are likely to be formed.

以上の実施形態は、本開示の一側面に係るレーザ加工方法、半導体部材製造方法、及び、レーザ加工装置の一形態を説明したものである。したがって、上述したレーザ加工方法、半導体部材製造方法、及び、レーザ加工装置は、任意に変形され得る。以下、変形例について説明する。 The above-described embodiment describes a laser processing method, a semiconductor member manufacturing method, and a form of a laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure. Therefore, the above-mentioned laser processing method, semiconductor member manufacturing method, and laser processing apparatus can be arbitrarily modified. Hereinafter, a modified example will be described.

上記実施形態においては、対象物11として、GaNウェハ20を例示した。しかしながら、対象物11は、例えばGaNインゴット(半導体インゴット)やその他の任意の半導体対象物とされ得る。対象物11がGaNインゴットである場合には、例えば、半導体部材としてGaNウェハを取得できる。この場合、GaNインゴットと異なる形状のGaNウェハを取得できる。 In the above embodiment, the GaN wafer 20 is exemplified as the object 11. However, the object 11 can be, for example, a GaN ingot (semiconductor ingot) or any other semiconductor object. When the object 11 is a GaN ingot, for example, a GaN wafer can be obtained as a semiconductor member. In this case, a GaN wafer having a shape different from that of the GaN ingot can be obtained.

また、上記実施形態においては、改質領域M1,M2を形成する基準(切断の基準)として、ラインA1と、当該ラインA1に交差するラインA2とを設定するようにした。しかしながら、要求される半導体部材(チップ30A,30B)の形状や取得数に応じて、ラインA1,A2を任意の形状や相対関係で設定し得るし、一対のラインA1,A2に限らず、単一のラインや3つ以上のラインを設定してもよい。 Further, in the above embodiment, the line A1 and the line A2 intersecting the line A1 are set as the criteria (criteria for cutting) for forming the modified regions M1 and M2. However, the lines A1 and A2 can be set in any shape and relative relationship according to the required shape of the semiconductor members (chips 30A and 30B) and the number of acquisitions, and the lines A1 and A2 are not limited to the pair of lines A1 and A2. One line or three or more lines may be set.

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)、6…制御部、11…対象物(半導体対象物)、13…改質スポット、15…仮想面、16…周縁領域、17…亀裂、20…GaNウェハ(半導体ウェハ、半導体対象物)、20a…第1表面、20b…第2表面、30A,30B…チップ(半導体チップ、半導体部材)、A1,A2…ライン、C,C1,C2…集光点、L…レーザ光、L1…第1レーザ光、L2…第2レーザ光、M1,M2…改質領域。 1 ... Laser processing device, 2 ... Stage, 4 ... Spatial light modulator (laser irradiation unit), 5 ... Condensing lens (laser irradiation unit), 6 ... Control unit, 11 ... Object (semiconductor object), 13 ... Modification spot, 15 ... virtual surface, 16 ... peripheral region, 17 ... crack, 20 ... GaN wafer (semiconductor wafer, semiconductor object), 20a ... first surface, 20b ... second surface, 30A, 30B ... chip (semiconductor) Chip, semiconductor member), A1, A2 ... line, C, C1, C2 ... condensing point, L ... laser light, L1 ... first laser light, L2 ... second laser light, M1, M2 ... modified region.

Claims (9)

半導体対象物の内部において前記半導体対象物の第1表面に対向する仮想面と、前記第1表面に沿って延びるラインと、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、
前記第1表面から前記半導体対象物に第1レーザ光を入射させると共に、前記第1レーザ光の集光点を前記仮想面内に移動させることによって、前記仮想面内に面状に並ぶ複数の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、前記ラインに沿って前記半導体対象物に第2レーザ光を照射することにより、前記第1表面に交差する第1方向からみて前記ラインに沿って線状に延びる改質領域を形成する第2工程と、
を備え、
前記第2工程においては、前記第1表面に沿った第2方向からみて、前記第1表面から前記仮想面に渡って前記改質領域を形成する、
レーザ加工方法。
A laser machining method for cutting a semiconductor object along a virtual surface facing the first surface of the semiconductor object and a line extending along the first surface inside the semiconductor object. ,
By making the first laser beam incident on the semiconductor object from the first surface and moving the focusing point of the first laser beam into the virtual plane, a plurality of surfaces arranged in a plane in the virtual plane. The first step of forming the reforming spot and
After the first step, by irradiating the semiconductor object with a second laser beam along the line, a modification extending linearly along the line when viewed from the first direction intersecting the first surface. The second step of forming the region and
With
In the second step, the modified region is formed from the first surface to the virtual surface when viewed from the second direction along the first surface.
Laser processing method.
前記第1工程においては、前記第1方向からみて前記半導体対象物の周縁を含み、前記改質スポットが形成されていない周縁領域を形成する、
請求項1に記載のレーザ加工方法。
In the first step, a peripheral region including the peripheral edge of the semiconductor object when viewed from the first direction and in which the modified spot is not formed is formed.
The laser processing method according to claim 1.
前記第1工程においては、前記第1レーザ光の集光点を、前記第1方向からみて前記半導体対象物の外部から前記周縁を通って前記半導体対象物の内部に至るように移動させることにより、前記周縁領域を形成する、
請求項2に記載のレーザ加工方法。
In the first step, the focusing point of the first laser beam is moved from the outside of the semiconductor object to the inside of the semiconductor object through the peripheral edge when viewed from the first direction. , Forming the peripheral region,
The laser processing method according to claim 2.
前記半導体対象物の材料は、ガリウムを含む、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
The material of the semiconductor object contains gallium.
The laser processing method according to any one of claims 1 to 3.
前記半導体対象物の材料は、窒化ガリウムを含む、
請求項4に記載のレーザ加工方法。
The material of the semiconductor object includes gallium nitride.
The laser processing method according to claim 4.
請求項1〜5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、
前記第2工程の後に、前記改質スポットから延びて前記仮想面に渡る亀裂と、前記改質領域と、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。
The first step and the second step included in the laser processing method according to any one of claims 1 to 5.
After the second step, a third step of acquiring a semiconductor member from the semiconductor object with a crack extending from the reforming spot and extending over the virtual surface and the reforming region as a boundary.
A method for manufacturing a semiconductor member.
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6に記載の半導体部材製造方法。
The semiconductor object is a semiconductor ingot.
The semiconductor member is a semiconductor wafer.
The semiconductor member manufacturing method according to claim 6.
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、半導体チップである、
請求項6に記載の半導体部材製造方法。
The semiconductor object is a semiconductor wafer.
The semiconductor member is a semiconductor chip.
The semiconductor member manufacturing method according to claim 6.
半導体対象物の内部において前記半導体対象物の第1表面に対向する仮想面と、前記第1表面に沿って延びるラインと、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、
前記ステージに支持された前記半導体対象物にレーザ光を照射するためのレーザ照射ユニットと、
前記ステージ及び前記レーザ照射ユニットの制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1表面から前記半導体対象物に第1レーザ光を入射させると共に、前記第1レーザ光の集光点を前記仮想面内に移動させることによって、前記仮想面内に面状に並ぶ複数の改質スポットを形成する第1処理と、
前記第1処理の後に、前記ラインに沿って前記半導体対象物に第2レーザ光を照射することにより、前記第1表面に交差する第1方向からみて前記ラインに沿って線状に延びる改質領域を形成する第2処理と、
を実行し、
前記第2処理においては、前記第1表面に沿った第2方向からみて、前記第1表面から前記仮想面に渡って前記改質領域を形成する、
レーザ加工装置。
A laser processing device for cutting a semiconductor object along a virtual surface facing the first surface of the semiconductor object and a line extending along the first surface inside the semiconductor object. ,
A stage that supports the semiconductor object and
A laser irradiation unit for irradiating the semiconductor object supported by the stage with a laser beam,
A control unit that controls the stage and the laser irradiation unit,
With
The control unit incidents the first laser beam on the semiconductor object from the first surface and moves the condensing point of the first laser beam into the virtual plane so that the surface is inside the virtual plane. The first treatment to form a plurality of modified spots arranged in a shape, and
After the first treatment, by irradiating the semiconductor object with a second laser beam along the line, a modification extending linearly along the line when viewed from the first direction intersecting the first surface. The second process of forming the region and
And
In the second treatment, the modified region is formed from the first surface to the virtual surface when viewed from the second direction along the first surface.
Laser processing equipment.
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