JP4967681B2 - 窒化ガリウム基板のマーキング方法 - Google Patents
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Description
された低転位の自立型窒化ガリウム単結晶基板が製造されている。この自立型窒化ガリウム単結晶基板は、成長直後の状態は通常円形で、厚さ・外径にばらつきがある。
そこで、通常、基板形状を整えるため、NC加工機や倣い式の加工機を用いて外形・OF・IF加工・面取り加工が行われる。また、平坦な面を得るために研削・ラップ・エッチング・研磨加工が行われ、通常、表面・裏面ともにミラー面とされる。
印)している。
表面・裏面ともに歪みのないミラー面状態に加工された窒化ガリウム(GaN)基板は、可視光に対し透明である。しかし、可視光に対し透明な窒化ガリウム基板に対しても、Nd−YAGレーザの基本波や第2高波長のレーザ光を用いてマーキングすることは可能である。
両面ミラー面に加工した窒化ガリウム基板にマーキングした場合に、文字や記号の打ち始めの位置にクラックが生じやすく、また、レーザ光が基板を透過して基板の裏面もマーキングされてしまう。
本発明の第1の態様は、窒化ガリウム基板面の少なくとも一部をラップ面に加工し、前記ラップ面にNd−YAGレーザの基本波又は第2高波長であるレーザ光を照射して文字・記号をマーキングすることを特徴とする窒化ガリウム基板のマーキング方法である。
法、MOC(Metal Organic Chloride)法、MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法などを用いて作製する。
得られた自立型の窒化ガリウム基板に対し、NC加工機や倣い式の加工機などを用いて、必要に応じて外形加工・OF加工・IF加工・面取り加工を行う。その後、平坦な面を得るために、必要に応じて研削加工・ラップ加工・エッチング加工・研磨加工を行う。なお、ラップ・研磨加工等の後に、必要とするOF加工・IF加工・面取り加工等を行うなど、加工の手順は、種々に変更して実施される。
ラップ加工(ラッピング)は、遊離砥粒を分散させた研磨剤を介して窒化ガリウム基板とラップ工具を擦り合わせる研磨(粗面研磨)であり、窒化ガリウム基板面をラップ面に加工する。研磨加工(ポリシング)は、金属よりも軟らかいポリッシャを用い、ラッピングより微細な砥粒を使用した遊離砥粒研磨であり、窒化ガリウム基板面をミラー面に加工する。
窒化ガリウム基板でも、基板の製造管理用の文字や記号を刻印して、基板管理に利用したい場合があり、今後、その要請は高くなる。しかし、Si基板やGaAs基板に採用されているマーキング方法、即ちミラー面に加工された基板面に、Nd−YAGレーザの基本波や第2高波長のビームを基板に照射してマーキングする方法を、可視光に対し透明であって可視光を吸収しにくい窒化ガリウム基板に、従来のようにそのまま適用すると、レーザ光による文字や記号の打ち始めの位置にクラックが生じやすいなどの問題が生じる。
表面平均粗さRaは、中心線平均粗さ、算術平均粗さ(JIS B 0601)とも呼ばれ、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さLだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から粗さ曲線までの偏差の絶対値を積分したもの(面積)を基準長さLで割って平均した値である。
Si基板やGaAs基板のマーキングに多く用いられているNd−YAGレーザの基本波や第2高波長のビームが使えるので、窒化ガリウム基板へのマーキングを簡易に実施でき、極めて実用性が高い。
その結果、表面平均粗さRaが0.2μm、0.1μmのときには、クラックの発生はなかったが、表面平均粗さRaが0.09μm、0.08μm、0.05μmのときには、ク
ラックが発生した。従って、Nd−YAGレーザの第2高波長を基板に照射してマーキングする場合、ラップ面の表面平均粗さRaを0.1μm以上とするのが好ましい。
にNd−YAGレーザの第2高波長を照射した場合に、レーザ照射面の反対側の反対面の表面平均面粗さRaを種々に変えた窒化ガリウム基板を用いて、反対面にもマーキングされるか否かを調べた。
この結果、反対面の表面平均粗さRaが0.2μm、0.1μm、0.09μm、0.08μm、0.05μmのときには、反対面にもマーキングされたが、反対面の表面平均粗さ
Raが0.003μm、0.001μmのときには、反対面にマーキングされる事はなかった。従って、Nd−YAGレーザの第2高波長を基板に照射してマーキングする場合、レ
ーザ照射面の反対側の反対面の表面平均粗さRaを0.003μm以下のミラー面とする
と、反対面にマーキングされる事がなく好ましい。
また、ラッピングするラップ面は、窒化ガリウム基板の表面や裏面の全面でも、或いは表面や裏面の一部でもよい。レーザ照射によるマークは、基板(ウェハ)の周縁部、例えばOF付近などに刻印されるので、刻印部のみに所定の表面粗さのラップ加工をするようにしてもよい。
レーザ照射面及びその反対面ともにラップ面に加工された窒化ガリウム基板に、Nd−YAGレーザの基本波や第2高波長のビームを用いてマーキングした場合、両面ともマーキングされる。この場合、その後、どちらかの面にマーキング深さ分の除去加工を行ってもよい。
(実施例1)
本実施例では、窒化ガリウム基板の照射面をラップ面(Ra=0.8μm)、照射面の
裏側の反対面をミラー面(Ra=0.3nm)に加工し、Nd−YAGレーザの第2高波
長(λ=532nm)のビームを照射面に照射してマーキングを実施した。Nd−YAGレーザの第2高波長のビームは、パワー(出力)3.4W、加工周波数3KHzであり、
加工速度は10mm/sで行った。図1は、本実施例のレーザ照射による窒化ガリウム基板面のマーキング状態を示す写真であり、(a)は照射面、(b)は反対面を示す。図1に示すように、照射面はクラックが生じることなく、きれいに文字(アラビア数字)が形成された。マーキング(刻印)された文字の線幅は約0.2mm、文字の深さは約50μ
mであった。また、反対面はマーキングされなかった。反対面から照射面の文字(裏文字)が透かして見えた。
なお、窒化ガリウム基板面の表面平均粗さRaの測定は、Veeco社製(型式Dektak3ST
)の表面粗さ測定装置を用い、測定距離(上記基準長さLに相当)1mmにて、表面平均
粗さRaを求めた。
また、上記実施例1において、Nd−YAGレーザの第2高波長のビームのパワー(出力)を0.1〜0.5W、加工周波数を3KHz、加工速度を1mm/sに変更し、その他は上記実施例1と同様にしてレーザ照射によるマーキングを実施したところ、クラックは発生せずに、より良好に印字できた。
比較例1では、窒化ガリウム基板の照射面をミラー面(Ra=0.3nm)、反対面も
ミラー面(Ra=0.3nm)に加工し、Nd−YAGレーザの第2高波長のビーム(パ
ワー(出力)3.4W、加工周波数3KHzで、加工速度は10mm/s)を照射面に照
射してマーキングを実施した。図2は、比較例1のレーザ照射による窒化ガリウム基板面のマーキング状態を示す写真であり、(a)は照射面、(b)は反対面を示す。図2に示すように、照射面はマーキングされているが、文字の書き始めの部分などに一部大きなクラックが生じた。また、反対面も一部マーキングされる場合があり、マーキング不良であった。また、ドットタイプの文字の方が、ラインタイプの文字よりもクラックが生じやすかった。
比較例2では、窒化ガリウム基板の照射面をミラー面(Ra=0.3nm)、反対面を
ラップ面(Ra=0.8μm)に加工し、Nd−YAGレーザの第2高波長のビーム(パ
ワー(出力)3.4W、加工周波数3KHzで、加工速度は10mm/s)を照射面に照
射してマーキングを実施した。図3は、比較例2のレーザ照射による窒化ガリウム基板面のマーキング状態を示す写真であり、(a)は照射面、(b)は反対面を示す。図3に示すように、照射面はマーキングされているが、文字の書き始めや折り返しの部分に一部大きなクラックが生じた。また、裏面側もマーキングされ、マーキング不良であった。
Claims (4)
- 窒化ガリウム基板面の少なくとも一部をラップ面に加工し、前記ラップ面にNd−YAGレーザの基本波又は第2高波長であるレーザ光を照射して文字・記号をマーキングすることを特徴とする窒化ガリウム基板のマーキング方法。
- 前記ラップ面が、表面平均粗さRa=0.1μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム基板のマーキング方法。
- 前記レーザ光が照射される前記ラップ面の反対側の面が、表面平均粗さRa=0.003μm以下のミラー面であることを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化ガリウム基板のマーキング方法。
- 前記文字・記号が、ライン状にマーキングされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の窒化ガリウム基板のマーキング方法。
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