KR20210104767A - 레이저 가공 방법, 반도체 부재 제조 방법 및 레이저 가공 장치 - Google Patents

레이저 가공 방법, 반도체 부재 제조 방법 및 레이저 가공 장치 Download PDF

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KR20210104767A
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아츠시 다나카
치아키 사사오카
히로시 아마노
다이스케 가와구치
요타로 와니
야스노리 이가사키
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고쿠리츠 다이가쿠 호우징 도우카이 고쿠리츠 다이가쿠 기코우
하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 가공 방법은 반도체 대상물의 내부에 있어서 반도체 대상물의 표면에 대향하는 가상면을 따라서, 반도체 대상물을 절단하기 위한 레이저 가공 방법으로서, 표면으로부터 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 가상면을 따라서 복수의 제1 개질 스팟을 형성하는 제1 공정과, 표면으로부터 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 복수의 제1 개질 스팟에 겹치지 않도록, 가상면을 따라서 복수의 제2 개질 스팟을 형성하는 제2 공정을 구비한다.

Description

레이저 가공 방법, 반도체 부재 제조 방법 및 레이저 가공 장치
본 개시는 레이저 가공 방법, 반도체 부재 제조 방법 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 잉곳(ingot) 등의 반도체 대상물에 레이저광을 조사함으로써, 반도체 대상물의 내부에 개질 영역을 형성하고, 개질 영역으로부터 연장되는 균열을 진전시킴으로써, 반도체 대상물로부터 반도체 웨이퍼 등의 반도체 부재를 잘라내는 가공 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조).
특허 문헌 1 : 일본특허공개공보 2017－183600호 특허 문헌 2 : 일본특허공개공보 2017－057103호
상술한 것 같은 가공 방법에서는, 개질 영역의 형성의 방법이, 얻어지는 반도체 부재의 상태에 크게 영향을 준다.
본 개시는 바람직한 반도체 부재의 취득을 가능하게 하는 레이저 가공 방법, 반도체 부재 제조 방법 및 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법은, 반도체 대상물의 내부에 있어서 반도체 대상물의 표면에 대향하는 가상면을 따라서, 반도체 대상물을 절단하기 위한 레이저 가공 방법으로서, 표면으로부터 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 가상면을 따라서 복수의 제1 개질 스팟을 형성하는 제1 공정과, 표면으로부터 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 복수의 제1 개질 스팟에 겹치지 않도록, 가상면을 따라서 복수의 제2 개질 스팟을 형성하는 제2 공정을 구비한다.
이 레이저 가공 방법에서는, 가상면을 따라서 복수의 제1 개질 스팟을 형성하고, 복수의 제1 개질 스팟에 겹치지 않도록, 가상면을 따라서 복수의 제2 개질 스팟을 형성한다. 이것에 의해, 복수의 제1 개질 스팟 및 복수의 제2 개질 스팟을 가상면을 따라서 정밀도 좋게 형성할 수 있고, 그 결과, 가상면을 지나가는 균열을 가상면을 따라서 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 이 레이저 가공 방법에 의하면, 가상면을 지나가는 균열을 경계로 하여 반도체 대상물로부터 반도체 부재를 취득함으로써, 바람직한 반도체 부재의 취득이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법에서는, 제2 공정에 있어서는, 복수의 제1 개질 스팟으로부터 각각 연장되는 복수의 균열에 겹치지 않도록, 가상면을 따라서 복수의 제2 개질 스팟을 형성해도 된다. 이것에 의하면, 복수의 제1 개질 스팟 및 복수의 제2 개질 스팟을 가상면을 따라서 보다 정밀도 좋게 형성할 수 있고, 그 결과, 가상면을 지나가는 균열을 가상면을 따라서 보다 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법에서는, 제2 공정에 있어서는, 복수의 제2 개질 스팟을 형성한 후에, 표면으로부터 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 복수의 제1 개질 스팟 및 복수의 제2 개질 스팟에 겹치지 않도록, 가상면을 따라서 복수의 제3 개질 스팟을 형성해도 된다. 이것에 의하면, 가상면을 지나가는 균열을 가상면을 따라서 보다 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법에서는, 제1 공정에 있어서는, 복수의 제1 개질 스팟으로부터 각각 연장되는 복수의 균열이 서로 연결되지 않도록, 복수의 제1 개질 스팟을 형성해도 된다. 이것에 의하면, 복수의 제2 개질 스팟을 가상면을 따라서 보다 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법에서는, 제1 공정에 있어서는, 펄스 발진된 레이저광의 집광점을 가상면을 따라서 이동시킴으로써, 복수의 제1 개질 스팟으로서 복수 열의 제1 개질 스팟을 형성하고, 제2 공정에 있어서는, 펄스 발진된 레이저광의 집광점을 복수 열의 제1 개질 스팟의 열 사이에서 가상면을 따라서 이동시킴으로써, 복수의 제2 개질 스팟으로서 복수 열의 제2 개질 스팟을 형성해도 된다. 이것에 의하면, 복수의 제1 개질 스팟 및 복수의 제1 개질 스팟으로부터 각각 연장되는 복수의 균열에 복수의 제2 개질 스팟이 겹치는 것을 확실히 방지하여, 복수의 제2 개질 스팟을 가상면을 따라서 보다 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법에서는, 반도체 대상물의 재료는 갈륨을 포함해도 된다. 이 경우, 레이저광의 조사에 의해서, 복수의 제1 개질 스팟으로부터 각각 연장되는 복수의 균열에 갈륨이 석출(析出)되면, 해당 갈륨에 의해서 레이저광이 흡수되기 쉬운 상태가 된다. 그 때문에, 해당 균열에 겹치지 않도록 복수의 제2 개질 스팟을 형성하는 것은, 복수의 제2 개질 스팟을 가상면을 따라서 정밀도 좋게 형성하는데 있어서 유효하다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법에서는, 반도체 대상물의 재료는 질화 갈륨을 포함해도 된다. 이 경우, 레이저광의 조사에 의해서 질화 갈륨이 분해되면, 복수의 제1 개질 스팟으로부터 각각 연장되는 복수의 균열에 갈륨이 석출되어, 해당 갈륨에 의해서 레이저광이 흡수되기 쉬운 상태가 된다. 그 때문에, 해당 균열에 겹치지 않도록 복수의 제2 개질 스팟을 형성하는 것은, 복수의 제2 개질 스팟을 가상면을 따라서 정밀도 좋게 형성하는데 있어서 유효하다. 또한, 레이저광의 조사에 의해서 질화 갈륨이 분해되면, 복수의 균열 내에 질소 가스가 생긴다. 그 때문에, 해당 질소 가스의 압력(내압)을 이용하여, 가상면을 지나가는 균열을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 반도체 부재 제조 방법은, 상술한 레이저 가공 방법이 구비하는 제1 공정 및 제2 공정과, 가상면을 지나가는 균열을 경계로 하여 반도체 대상물로부터 반도체 부재를 취득하는 제3 공정을 구비한다.
이 반도체 부재 제조 방법에 의하면, 제1 공정 및 제2 공정에 의해서, 가상면을 지나가는 균열을 가상면을 따라서 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 바람직한 반도체 부재의 취득이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 반도체 부재 제조 방법에서는, 가상면은 표면에 대향하는 방향으로 늘어서도록 복수 설정되어 있어도 된다. 이것에 의하면, 1개의 반도체 대상물로부터 복수의 반도체 부재의 취득이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 반도체 부재 제조 방법에서는, 반도체 대상물은 반도체 잉곳이며, 반도체 부재는 반도체 웨이퍼여도 된다. 이것에 의하면, 복수의 바람직한 반도체 웨이퍼의 취득이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 반도체 부재 제조 방법에서는, 가상면은 표면이 연장되는 방향으로 늘어서도록 복수 설정되어 있어도 된다. 이것에 의하면, 1개의 반도체 대상물로부터 복수의 반도체 부재의 취득이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 반도체 부재 제조 방법에서는, 반도체 대상물은 반도체 웨이퍼이고, 반도체 부재는 반도체 디바이스여도 된다. 이것에 의하면, 복수의 바람직한 반도체 디바이스의 취득이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치는, 반도체 대상물의 내부에 있어서 반도체 대상물의 표면에 대향하는 가상면을 따라서, 반도체 대상물을 절단하기 위한 레이저 가공 장치로서, 반도체 대상물을 지지하는 스테이지와, 표면으로부터 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 가상면을 따라서 복수의 제1 개질 스팟 및 복수의 제2 개질 스팟을 형성하는 레이저 조사 유닛을 구비하고, 레이저 조사 유닛은, 가상면을 따라서 복수의 제1 개질 스팟을 형성하고, 복수의 제1 개질 스팟을 형성한 후에, 복수의 제1 개질 스팟에 겹치지 않도록, 가상면을 따라서 복수의 제2 개질 스팟을 형성한다.
이 레이저 가공 장치에 의하면, 가상면을 지나가는 균열을 가상면을 따라서 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 바람직한 반도체 부재의 취득이 가능해진다.
본 개시에 의하면, 바람직한 반도체 부재의 취득을 가능하게 하는 레이저 가공 방법, 반도체 부재 제조 방법 및 레이저 가공 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태의 레이저 가공 장치의 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 대상물인 GaN 잉곳의 측면도이다.
도 3은 도 2에 나타나는 GaN 잉곳의 평면도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 일부분의 종단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 일부분의 횡단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 일부분의 종단면도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 일부분의 횡단면도이다.
도 8은 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 일부분의 종단면도이다.
도 9는 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 일부분의 횡단면도이다.
도 10은 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 일부분의 종단면도이다.
도 11은 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 일부분의 횡단면도이다.
도 12는 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 측면도이다.
도 13은 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 웨이퍼의 측면도이다.
도 14는 일례의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 GaN 웨이퍼의 박리면의 화상이다.
도 15는 도 14에 도시되는 박리면의 높이 프로파일이다.
도 16은 다른 예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 GaN 웨이퍼의 박리면의 화상이다.
도 17은 도 16에 도시되는 박리면의 높이 프로파일이다.
도 18은 일례의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의한 박리면의 형성 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 19는 다른 예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의한 박리면의 형성 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 20은 일례의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 도중에서 형성된 균열의 화상이다.
도 21은 다른 예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 도중에서 형성된 균열의 화상이다.
도 22는 비교예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 개질 스팟 및 균열의 화상이다.
도 23은 제1 실시예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 개질 스팟 및 균열의 화상이다.
도 24는 제2 실시예 및 제3 실시예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 개질 스팟 및 균열의 화상이다.
도 25는 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 대상물인 GaN 웨이퍼의 평면도이다.
도 26은 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 웨이퍼의 일부분의 측면도이다.
도 27은 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 웨이퍼의 일부분의 측면도이다.
도 28은 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 반도체 디바이스의 측면도이다.
도 29는 비교예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 SiC 웨이퍼의 균열의 화상이다.
도 30은 실시예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 SiC 웨이퍼의 균열의 화상이다.
도 31은 실시예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 SiC 웨이퍼의 박리면의 화상이다.
도 32는 도 31에 도시되는 박리면의 높이 프로파일이다.
도 33은 변형예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 평면도이다.
도 34는 변형예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 일 공정에 있어서의 GaN 잉곳의 평면도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 덧붙여, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
［레이저 가공 장치의 구성］
도 1에 도시되는 것처럼, 레이저 가공 장치(1)는 스테이지(2)와, 광원(3)과, 공간 광 변조기(4)와, 집광 렌즈(5)와, 제어부(6)를 구비하고 있다. 레이저 가공 장치(1)는 대상물(11)에 레이저광(L)을 조사함으로써, 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 장치이다. 이하, 제1 수평 방향을 X방향이라고 하고, 제1 수평 방향과 수직인 제2 수평 방향을 Y방향이라고 한다. 또, 연직 방향을 Z방향이라고 한다.
스테이지(2)는, 예를 들면 대상물(11)에 접착된 필름을 흡착함으로써, 대상물(11)을 지지한다. 본 실시 형태에서는, 스테이지(2)는 X방향 및 Y방향의 각각을 따라 이동 가능하다. 또, 스테이지(2)는 Z방향으로 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전 가능하다.
광원(3)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 대상물(11)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L)을 출력한다. 공간 광 변조기(4)는 광원(3)으로부터 출력된 레이저광(L)을 변조한다. 공간 광 변조기(4)는, 예를 들면 반사형 액정(LCOS：Liquid Crystal on Silicon)의 공간 광 변조기(SLM：Spatial Light Modulator)이다. 집광 렌즈(5)는 공간 광 변조기(4)에 의해서 변조된 레이저광(L)을 집광한다. 본 실시 형태에서는, 공간 광 변조기(4) 및 집광 렌즈(5)는, 레이저 조사 유닛으로서, Z방향을 따라서 이동 가능하다.
스테이지(2)에 지지된 대상물(11)의 내부에 레이저광(L)이 집광되면, 레이저광(L)의 집광점(C)에 대응하는 부분에 있어서 레이저광(L)이 특별히 흡수되어, 대상물(11)의 내부에 개질 영역(12)이 형성된다. 개질 영역(12)은 밀도, 굴절률, 기계적 강도, 그 외의 물리적 특성이 주위의 비개질 영역과는 상이한 영역이다. 개질 영역(12)으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있다.
일례로서, 스테이지(2)를 X방향을 따라서 이동시켜, 대상물(11)에 대해서 집광점(C)을 X방향을 따라서 상대적으로 이동시키면, 복수의 개질 스팟(13)이 X방향을 따라서 1열로 늘어서도록 형성된다. 1개의 개질 스팟(13)은 1펄스의 레이저광(L)의 조사에 의해서 형성된다. 1열의 개질 영역(12)은, 1열로 늘어선 복수의 개질 스팟(13)의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스팟(13)은 대상물(11)에 대한 집광점(C)의 상대적인 이동 속도 및 레이저광(L)의 반복 주파수에 의해서, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다.
제어부(6)는 스테이지(2), 광원(3), 공간 광 변조기(4) 및 집광 렌즈(5)를 제어한다. 제어부(6)는 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 제어부(6)에서는 메모리 등에서 판독된 소프트웨어(프로그램)가, 프로세서에 의해서 실행되어, 메모리 및 스토리지에 있어서의 데이터의 판독 및 기입, 그리고 통신 디바이스에 의한 통신이, 프로세서에 의해서 제어된다. 이것에 의해, 제어부(6)는 각종 기능을 실현한다.
［제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법］
제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 대상물(11)은, 도 2 및 도 3에 도시되는 것처럼, 질화 갈륨(GaN)에 의해서 예를 들면 원판 모양으로 형성된 GaN 잉곳(반도체 잉곳, 반도체 대상물)(20)이다. 일례로서, GaN 잉곳(20)의 직경은 2in이며, GaN 잉곳(20)의 두께는 2mm이다. 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법은, GaN 잉곳(20)으로부터 복수의 GaN 웨이퍼(반도체 웨이퍼, 반도체 부재)(30)를 잘라 내기 위해서 실시된다. 일례로서, GaN 웨이퍼(30)의 직경은 2in이며, GaN 웨이퍼(30)의 두께는 100μm이다.
우선, 상술한 레이저 가공 장치(1)가 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13)을 형성한다. 복수의 가상면(15) 각각은, GaN 잉곳(20)의 내부에 있어서 GaN 잉곳(20)의 표면(20a)에 대향하는 면이며, 표면(20a)에 대향하는 방향으로 늘어서도록 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 복수의 가상면(15) 각각은 표면(20a)에 평행한 면이며, 예를 들면 원형 모양을 나타내고 있다. 복수의 가상면(15) 각각은, 표면(20a) 측에서 보았을 경우에 서로 겹치도록 설정되어 있다. GaN 잉곳(20)에는 복수의 가상면(15) 각각을 둘러싸도록 복수의 주연(周緣, 둘레 가장자리) 영역(16)이 설정되어 있다. 즉, 복수의 가상면(15) 각각은, GaN 잉곳(20)의 측면(20b)에 도달해 있지 않다. 일례로서, 서로 이웃하는 가상면(15) 간의 거리는 100μm이며, 주연 영역(16)의 폭(본 실시 형태에서는, 가상면(15)의 외연과 측면(20b)과의 거리)은 30μm 이상이다.
복수의 개질 스팟(13)의 형성은, 예를 들면 532nm의 파장을 가지는 레이저광(L)의 조사에 의해서, 표면(20a)과는 반대측으로부터 1개의 가상면(15)마다 차례로 실시된다. 복수의 개질 스팟(13)의 형성은, 복수의 가상면(15) 각각에 있어서 같기 때문에, 이하, 표면(20a)에 가장 가까운 가상면(15)에 따른 복수의 개질 스팟(13)의 형성에 대해서, 도 4~도 11을 참조하여 상세하게 설명한다. 덧붙여, 도 5, 도 7, 도 9 및 도 11에 있어서, 화살표는 레이저광(L)의 집광점(C)의 궤적을 나타내고 있다. 또, 후술하는 개질 스팟(13a, 13b, 13c, 13d)을 포괄하여 개질 스팟(13)이라고 하고, 후술하는 균열(14a, 14b, 14c, 14d)을 포괄하여 균열(14)이라고 하는 경우가 있다.
우선, 레이저 가공 장치(1)가, 도 4 및 도 5에 도시되는 것처럼, 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부에 레이저광(L)을 입사시킴으로써, 가상면(15)을 따라서(예를 들면, 가상면(15)의 전체를 따라서 2차원으로 늘어서도록) 복수의 개질 스팟(제1 개질 스팟)(13a)을 형성한다(제1 공정). 이 때, 레이저 가공 장치(1)는 복수의 개질 스팟(13a)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14a)이 서로 연결되지 않도록, 복수의 개질 스팟(13a)을 형성한다. 또, 레이저 가공 장치(1)는 펄스 발진된 레이저광(L)의 집광점(C)을 가상면(15)을 따라서 이동시킴으로써, 복수 열의 개질 스팟(13a)을 형성한다. 덧붙여, 도 4 및 도 5에서는, 개질 스팟(13a)이 색 없음(해칭 없음)으로 도시되어 있고, 균열(14a)이 연장되는 범위가 파선으로 도시되어 있다(도 6~도 11에서도 마찬가지임).
본 실시 형태에서는, 펄스 발진된 레이저광(L)이, Y방향으로 늘어서는 복수(예를 들면 6개)의 집광점(C)에 집광되도록, 공간 광 변조기(4)에 의해서 변조된다. 그리고, 복수의 집광점(C)이, X방향을 따라서 가상면(15) 상을 상대적으로 이동된다. 일례로서, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리는 8μm이고, 레이저광(L)의 펄스 피치(즉, 복수의 집광점(C)의 상대적인 이동 속도를, 레이저광(L)의 반복 주파수로 나눈 값)는 10μm이다. 또, 1개의 집광점(C)당 레이저광(L)의 펄스 에너지(이하, 간단하게 「레이저광(L)의 펄스 에너지」라고 함)는, 0.33μJ이다. 이 경우, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 개질 스팟(13a)의 중심간 거리는 8μm가 되고, X방향에 있어서 서로 이웃하는 개질 스팟(13a)의 중심간 거리는 10μm가 된다. 또, 복수의 개질 스팟(13a)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14a)은 서로 연결되지 않는다.
이어서, 레이저 가공 장치(1)가 도 6 및 도 7에 도시되는 것처럼, 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부에 레이저광(L)을 입사시킴으로써, 가상면(15)을 따라서(예를 들면, 가상면(15)의 전체를 따라서 2차원으로 늘어서도록) 복수의 개질 스팟(제2 개질 스팟)(13b)을 형성한다(제2 공정). 이 때, 레이저 가공 장치(1)는 복수의 개질 스팟(13a) 및 복수의 균열(14a)에 겹치지 않도록, 복수의 개질 스팟(13b)을 형성한다. 또, 레이저 가공 장치(1)는 펄스 발진된 레이저광(L)의 집광점(C)을 복수 열의 개질 스팟(13a)의 열 사이에서 가상면(15)을 따라서 이동시킴으로써, 복수 열의 개질 스팟(13b)을 형성한다. 이 공정에서는, 복수의 개질 스팟(13b)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14b)이, 복수의 균열(14a)에 연결되어도 된다. 덧붙여, 도 6 및 도 7에서는, 개질 스팟(13b)이 도트 해칭으로 도시되어 있고, 균열(14b)이 연장되는 범위가 파선으로 도시되어 있다(도 8~도 11에서도 마찬가지임).
본 실시 형태에서는, 펄스 발진된 레이저광(L)이, Y방향으로 늘어서는 복수(예를 들면 6개)의 집광점(C)에 집광되도록, 공간 광 변조기(4)에 의해서 변조된다. 그리고, 복수의 집광점(C)이 복수 열의 개질 스팟(13a)의 열 사이의 중심에 있어서, X방향을 따라서 가상면(15) 상을 상대적으로 이동시켜진다. 일례로서, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리는 8μm이고, 레이저광(L)의 펄스 피치는 10μm이다. 또, 레이저광(L)의 펄스 에너지는 0.33μJ이다. 이 경우, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 개질 스팟(13b)의 중심간 거리는 8μm가 되고, X방향에 있어서 서로 이웃하는 개질 스팟(13b)의 중심간 거리는 10μm가 된다.
이어서, 레이저 가공 장치(1)가, 도 8 및 도 9에 도시되는 것처럼, 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부에 레이저광(L)을 입사시킴으로써, 가상면(15)을 따라서(예를 들면, 가상면(15)의 전체를 따라서 2차원으로 늘어서도록) 복수의 개질 스팟(제3 개질 스팟)(13c)을 형성한다(제2 공정). 또한, 레이저 가공 장치(1)가, 도 10 및 도 11에 도시되는 것처럼, 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부에 레이저광(L)을 입사시킴으로써, 가상면(15)을 따라서(예를 들면, 가상면(15)의 전체를 따라서 2차원으로 늘어서도록) 복수의 개질 스팟(제3 개질 스팟)(13d)을 형성한다(제2 공정). 이 때, 레이저 가공 장치(1)는 복수의 개질 스팟(13a, 13b)에 겹치지 않도록, 복수의 개질 스팟(13c, 13d)을 형성한다. 또, 레이저 가공 장치(1)는 펄스 발진된 레이저광(L)의 집광점(C)을 복수 열의 개질 스팟(13a, 13b)의 열 사이에서 가상면(15)을 따라서 이동시킴으로써, 복수 열의 개질 스팟(13c, 13d)을 형성한다. 이 공정에서는, 복수의 개질 스팟(13c, 13d)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14c, 14d)이 복수의 균열(14a, 14b)에 연결되어도 된다. 덧붙여, 도 8 및 도 9에서는, 개질 스팟(13c)이 실선 해칭으로 도시되어 있고, 균열(14c)이 연장되는 범위가 파선으로 도시되어 있다(도 10 및 도 11에서도 마찬가지임). 또, 도 10 및 도 11에서는, 개질 스팟(13d)이 실선 해칭(개질 스팟(13c)의 실선 해칭과는 반대로 경사지는 실선 해칭)으로 도시되어 있고, 균열(14d)가 연장되는 범위가 파선으로 도시되어 있다.
본 실시 형태에서는, 펄스 발진된 레이저광(L)이, Y방향으로 늘어서는 복수(예를 들면 6개)의 집광점(C)에 집광되도록, 공간 광 변조기(4)에 의해서 변조된다. 그리고, 복수의 집광점(C)이, 복수 열의 개질 스팟(13a, 13b)의 열 사이의 중심에 있어서, X방향을 따라서 가상면(15) 상을 상대적으로 이동시켜진다. 일례로서, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리는 8μm이고, 레이저광(L)의 펄스 피치는 5μm이다. 또, 레이저광(L)의 펄스 에너지는, 0.33μJ이다. 이 경우, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 개질 스팟(13c)의 중심간 거리는 8μm가 되고, X방향에 있어서 서로 이웃하는 개질 스팟(13c)의 중심간 거리는 5μm가 된다. 또, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 개질 스팟(13d)의 중심간 거리는 8μm가 되고, X방향에 있어서 서로 이웃하는 개질 스팟(13d)의 중심간 거리는 5μm가 된다.
이어서, 히터 등을 구비하는 가열 장치가, GaN 잉곳(20)을 가열하여, 복수의 가상면(15) 각각에 있어서, 복수의 개질 스팟(13)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14)을 서로 연결함으로써, 도 12에 도시되는 것처럼, 복수의 가상면(15) 각각에 있어서, 가상면(15)을 지나가는 균열(17)(이하, 간단하게 「균열(17)」이라고 함)을 형성한다. 도 12에서는, 복수의 개질 스팟(13) 및 복수의 균열(14), 그리고 균열(17)이 형성되는 범위가 파선으로 도시되어 있다. 덧붙여, 가열 이외 방법으로 GaN 잉곳(20)에 어떠한 힘을 작용시킴으로써, 복수의 균열(14)을 서로 연결하여 균열(17)을 형성해도 된다. 또, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성함으로써, 복수의 균열(14)을 서로 연결하여 균열(17)을 형성해도 된다.
여기서, GaN 잉곳(20)에 있어서는, 복수의 개질 스팟(13)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14) 내에 질소 가스가 생겨 있다. 그 때문에, GaN 잉곳(20)을 가열하여 질소 가스를 팽창시킴으로써, 질소 가스의 압력(내압)을 이용하여 균열(17)을 형성할 수 있다. 게다가, 주연 영역(16)에 의해서, 해당 주연 영역(16)이 둘러싸는 가상면(15)의 외부(예를 들면, GaN 잉곳(20)의 측면(20b))으로의 복수의 균열(14)의 진전이 방해되기 때문에, 복수의 균열(14) 내에 생긴 질소 가스가 가상면(15)의 외부로 빠지는 것을 억제할 수 있다. 즉, 주연 영역(16)은, 개질 스팟(13)을 포함하지 않는 비개질 영역으로서, 해당 주연 영역(16)이 둘러싸는 가상면(15)에 균열(17)이 형성될 때, 해당 주연 영역(16)이 둘러싸는 가상면(15)의 외부로의 복수의 균열(14)의 진전을 막는 영역이다. 이를 위해서, 주연 영역(16)의 폭을 30μm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 연삭 장치가 GaN 잉곳(20) 중 복수의 주연 영역(16) 및 복수의 가상면(15) 각각에 대응하는 부분을 연삭(연마)함으로써, 도 13에 도시되는 것처럼, 복수의 균열(17) 각각을 경계로 하여 GaN 잉곳(20)으로부터 복수의 GaN 웨이퍼(30)를 취득한다(제3 공정). 이와 같이, GaN 잉곳(20)은, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 절단된다. 덧붙여, 이 공정에서는, 연삭 이외의 기계 가공, 레이저 가공 등에 의해서, GaN 잉곳(20) 중 복수의 주연 영역(16)에 대응하는 부분을 제거해도 된다.
이상의 공정 중, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13)을 형성하는 공정까지가, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법이다. 또, 이상의 공정 중, 복수의 균열(17) 각각을 경계로 하여 GaN 잉곳(20)으로부터 복수의 GaN 웨이퍼(30)를 취득하는 공정까지가, 제1 실시 형태의 반도체 부재 제조 방법이다.
이상 설명한 것처럼, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13a)을 형성하고, 복수의 개질 스팟(13a) 및 복수의 균열(14a)에 겹치지 않도록, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13b)을 형성한다. 또한, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, 복수의 개질 스팟(13a, 13b)에 겹치지 않도록, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13c, 13d)을 형성한다. 이것에 의해, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13)을 정밀도 좋게 형성할 수 있고, 그 결과, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 균열(17)을 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법에 의하면, 복수의 균열(17) 각각을 경계로 하여 GaN 잉곳(20)으로부터 복수의 GaN 웨이퍼(30)를 취득함으로써, 복수의 바람직한 GaN 웨이퍼(30)의 취득이 가능해진다.
마찬가지로, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법을 실시하는 레이저 가공 장치(1)에 의하면, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 균열(17)을 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 복수의 바람직한 GaN 웨이퍼(30)의 취득이 가능해진다.
또, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, 복수의 개질 스팟(13a)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14a)이 서로 연결되지 않도록, 복수의 개질 스팟(13a)을 형성한다. 이것에 의해, 복수의 개질 스팟(13b)을 가상면(15)을 따라서 보다 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
또, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, 펄스 발진된 레이저광(L)의 집광점(C)을 가상면(15)을 따라서 이동시킴으로써, 복수 열의 개질 스팟(13a)을 형성하고, 펄스 발진된 레이저광(L)의 집광점(C)을 복수 열의 개질 스팟(13a)의 열 사이에서 가상면(15)을 따라서 이동시킴으로써, 복수 열의 개질 스팟(13b)을 형성한다. 이것에 의해, 복수의 개질 스팟(13a) 및 복수의 균열(14a)에 복수의 개질 스팟(13b)이 겹치는 것을 확실히 방지하여, 복수의 개질 스팟(13b)을 가상면(15)을 따라서 보다 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
특히, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, GaN 잉곳(20)의 재료에 포함되는 질화 갈륨이 레이저광(L)의 조사에 의해서 분해되면, 복수의 개질 스팟(13a)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14a)에 갈륨이 석출되어, 해당 갈륨에 의해서 레이저광(L)이 흡수되기 쉬운 상태가 된다. 그 때문에, 해당 균열(14a)에 겹치지 않도록 복수의 개질 스팟(13b)을 형성하는 것은, 복수의 개질 스팟(13b)을 가상면(15)을 따라서 정밀도 좋게 형성하는데 있어서 유효하다.
또, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, GaN 잉곳(20)의 재료에 포함되는 질화 갈륨이 레이저광(L)의 조사에 의해서 분해되면, 복수의 균열(14) 내에 질소 가스가 생긴다. 그 때문에, 해당 질소 가스의 압력을 이용하여, 균열(17)을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.
또, 제1 실시 형태의 반도체 부재 제조 방법에 의하면, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법에 포함되는 공정에 의해서, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 균열(17)을 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 복수의 바람직한 GaN 웨이퍼(30)의 취득이 가능해진다.
또, 제1 실시 형태의 반도체 부재 제조 방법에서는, 복수의 가상면(15)이 GaN 잉곳(20)의 표면(20a)에 대향하는 방향으로 늘어서도록 설정되어 있다. 이것에 의해, 1개의 GaN 잉곳(20)으로부터 복수의 GaN 웨이퍼(30)의 취득이 가능해진다.
여기서, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 GaN 웨이퍼(30)에서는, GaN 웨이퍼(30)의 박리면에 나타나는 요철이 작아지는 것을 나타내는 실험 결과에 대해 설명한다.
도 14는 일례의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 GaN 웨이퍼의 박리면의 화상이고, 도 15의 (a) 및 (b)는, 도 14에 도시되는 박리면의 높이 프로파일이다. 이 예에서는, 532nm의 파장을 가지는 레이저광(L)을 GaN 잉곳(20)의 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부로 입사시키고, 1개의 집광점(C)을, X방향을 따라서 가상면(15) 상을 상대적으로 이동시킴으로써, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 이 때, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 10μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 1μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 1μJ로 했다. 이 경우, 도 15의 (a) 및 (b)에 도시되는 것처럼, GaN 웨이퍼(30)의 박리면(균열(17)에 의해서 형성된 면)에 25μm 정도의 요철이 나타났다.
도 16은 다른 예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 GaN 웨이퍼의 박리면의 화상이고, 도 17의 (a) 및 (b)는, 도 16에 도시되는 박리면의 높이 프로파일이다. 이 예에서는, 532nm의 파장을 가지는 레이저광(L)을 GaN 잉곳(20)의 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부로 입사시키고, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 제1 공정 및 제2 공정과 마찬가지로, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 복수의 개질 스팟(13a)을 형성할 때에는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 6μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 10μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.33μJ로 했다. 복수의 개질 스팟(13b)을 형성할 때에는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 6μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 10μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.33μJ로 했다. 복수의 개질 스팟(13c)을 형성할 때에는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 6μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 5μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.33μJ로 했다. 복수의 개질 스팟(13d)을 형성할 때에는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 6μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 5μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.33μJ로 했다. 이 경우, 도 17의 (a) 및 (b)에 도시되는 것처럼, GaN 웨이퍼(30)의 박리면에 5μm 정도의 요철이 나타났다.
이상의 실험 결과로부터, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 GaN 웨이퍼에서는, GaN 웨이퍼(30)의 박리면에 나타나는 요철이 작아지는 것, 즉, 가상면(15)을 따라서 균열(17)이 정밀도 좋게 형성된다는 것을 알았다. 덧붙여, GaN 웨이퍼(30)의 박리면에 나타나는 요철이 작아지면, 해당 박리면을 평탄화하기 위한 연삭량이 적어도 된다. 따라서, GaN 웨이퍼(30)의 박리면에 나타나는 요철이 작아지는 것은, 재료의 이용 효율적으로도 생산 효율적으로도 유리하다.
다음에, GaN 웨이퍼(30)의 박리면에 요철이 나타나는 원리에 대해 설명한다.
예를 들면, 도 18에 도시되는 것처럼, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13a)을 형성하고, 개질 스팟(13b)이 일방 측의 개질 스팟(13a)으로부터 연장되는 균열(14a)에 겹치도록, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13b)을 형성한다. 이 경우에는, 복수의 균열(14a)에 석출된 갈륨에 의해서 레이저광(L)이 흡수되기 쉬운 상태에 있기 때문에, 집광점(C)이 가상면(15) 상에 위치하고 있어도, 개질 스팟(13a)에 대해서 레이저광(L)의 입사 측에 개질 스팟(13b)이 형성되기 쉬워진다. 이어서, 개질 스팟(13c)이 일방 측의 개질 스팟(13b)으로부터 연장되는 균열(14b)에 겹치지도록, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13c)을 형성한다. 이 경우에도, 복수의 균열(14b)에 석출된 갈륨에 의해서 레이저광(L)이 흡수되기 쉬운 상태에 있기 때문에, 집광점(C)이 가상면(15) 상에 위치하고 있어도, 개질 스팟(13b)에 대해서 레이저광(L)의 입사 측에 개질 스팟(13c)이 형성되기 쉬워진다. 이와 같이, 이 예에서는, 복수의 개질 스팟(13b)이 복수의 개질 스팟(13a)에 대해서 레이저광(L)의 입사 측에 형성되어, 복수의 개질 스팟(13c)이 복수의 개질 스팟(13b)에 대해서 레이저광(L)의 입사 측에 형성되기 더 쉬워진다.
그에 반해, 예를 들면, 도 19에 도시되는 것처럼, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13a)을 형성하고, 개질 스팟(13b)이 그 양측의 개질 스팟(13a)으로부터 연장되는 균열(14a)에 겹치지 않도록, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13b)을 형성한다. 이 경우에는, 복수의 균열(14a)에 석출된 갈륨에 의해서 레이저광(L)이 흡수되기 쉬운 상태에 있지만, 개질 스팟(13b)이 균열(14a)에 겹치지 않기 때문에, 개질 스팟(13b)도, 개질 스팟(13a)과 마찬가지로 가상면(15) 상에 형성된다. 이어서, 개질 스팟(13c)이 그 양측의 개질 스팟(13a, 13b) 각각으로부터 연장되는 균열(14a, 14b)에 겹치지도록, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13c)을 형성한다. 또한, 개질 스팟(13d)이 그 양측의 개질 스팟(13a, 13b) 각각으로부터 연장되는 균열(14a, 14b)에 겹치지도록, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13d)을 형성한다. 이들 경우에는, 복수의 균열(14a, 14b)에 석출된 갈륨에 의해서 레이저광(L)이 흡수되기 쉬운 상태에 있기 때문에, 집광점(C)이 가상면(15) 상에 위치하고 있어도, 개질 스팟(13a, 13b)에 대해서 레이저광(L)의 입사 측에 개질 스팟(13c, 13d)이 형성되기 쉬워진다. 이와 같이, 이 예에서는, 복수의 개질 스팟(13c, 13d)이 복수의 개질 스팟(13a, 13b)에 대해서 레이저광(L)의 입사 측에 형성되기 쉬워질 뿐이다.
이상의 원리로부터, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 있어서는, 복수의 개질 스팟(13a) 및 복수의 개질 스팟(13a)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14a)에 겹치지 않도록, 복수의 개질 스팟(13b)을 형성하는 것이, GaN 웨이퍼(30)의 박리면에 나타나는 요철을 작게 하는데 있어서 매우 중요하다는 것을 알 수 있다.
다음에, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 있어서는, 가상면(15)을 따라서 균열(17)이 정밀도 좋게 진전하는 것을 나타내는 실험 결과에 대해 설명한다.
도 20의 (a) 및 (b)는, 일례의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 도중에서 형성된 균열의 화상이며, 도 20의 (b)는 도 20의 (a)에 있어서의 직사각형 테두리 내의 확대 화상이다. 이 예에서는, 532nm의 파장을 가지는 레이저광(L)을 GaN 잉곳(20)의 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부로 입사시키고, Y방향으로 늘어서는 6개의 집광점(C)을, X방향을 따라서 가상면(15) 상을 상대적으로 이동시킴으로써, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 이 때, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 6μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 1μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 1.33μJ로 했다. 그리고, 레이저 가공을 가상면(15)의 도중에서 정지시켰다. 이 경우, 도 20의 (a) 및 (b)에 도시되는 것처럼, 가공 영역으로부터 미가공 영역으로 진전한 균열이, 미가공 영역에 있어서 가상면(15)으로부터 크게 벗어났다.
도 21의 (a) 및 (b)는, 다른 예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 도중에서 형성된 균열의 화상이며, 도 21의 (b)는 도 21의 (a)에 있어서의 직사각형 테두리 내의 확대 화상이다. 이 예에서는, 532nm의 파장을 가지는 레이저광(L)을 GaN 잉곳(20)의 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부로 입사시키고, Y방향으로 늘어서는 6개의 집광점(C)을, X방향을 따라서 가상면(15) 상을 상대적으로 이동시킴으로써, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 구체적으로는, 우선, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 6μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 10μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.33μJ로 하여, 가공 영역 1 및 가공 영역 2에 복수 열의 개질 스팟(13)을 형성했다. 이어서, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 6μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 10μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.33μJ로 하여, 가공 영역 1 및 가공 영역 2에, 이미 형성된 복수 열의 개질 스팟(13)의 열 간의 중심에 각각의 열이 위치하도록 복수 열의 개질 스팟(13)을 형성했다. 이어서, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 6μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 5μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.33μJ로 하여, 가공 영역 1에만, 이미 형성된 복수 열의 개질 스팟(13)의 열 간의 중심에 각각의 열이 위치하도록 복수 열의 개질 스팟(13)을 형성했다. 이 경우, 도 21의 (a) 및 (b)에 도시되는 것처럼, 가공 영역 1로부터 가공 영역 2로 진전한 균열이, 가공 영역 2에 있어서 가상면(15)으로부터 크게 벗어나지 않았다.
이상의 실험 결과로부터, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 있어서는, 가상면(15)을 따라서 균열(17)이 정밀도 좋게 진전하는 것을 알았다. 이것은 가공 영역 2에 먼저 형성된 복수의 개질 스팟(13)이, 균열이 진전할 때 가이드가 되었기 때문이라고 상정된다.
다음에, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 있어서는, 개질 스팟(13)으로부터 레이저광(L)의 입사 측 및 그 반대 측으로 연장되는 균열(14)의 연장량이 억제되는 것을 나타내는 실험 결과에 대해 설명한다.
도 22는 비교예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 개질 스팟 및 균열의 화상(측면시에서의 화상)이다. 이 비교예에서는, 532nm의 파장을 가지는 레이저광(L)을 GaN 잉곳(20)의 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부로 입사시키고, 1개의 집광점(C)을, X방향을 따라서 가상면(15) 상을 상대적으로 이동시킴으로써, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 구체적으로는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 2μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 5μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.3μJ로 하여, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 이 경우, 도 22에 도시되는 것처럼, 개질 스팟(13)으로부터 레이저광(L)의 입사 측 및 그 반대 측으로 연장되는 균열(14)의 연장량이 100μm 정도가 되었다.
도 23은 제1 실시예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 개질 스팟 및 균열의 화상이고, 도 23의 (a)는 평면시에서의 화상, 도 23의 (b)는 측면시에서의 화상이다. 이 제1 실시예에서는, 532nm의 파장을 가지는 레이저광(L)을 GaN 잉곳(20)의 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부로 입사시키고, Y방향으로 늘어서는 6개의 집광점(C)을, X방향을 따라서 가상면(15) 상을 상대적으로 이동시킴으로써, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 구체적으로는, 우선, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 10μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.3μJ로 하여, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13a)을 형성했다. 이어서, Y방향으로 늘어서는 6개의 집광점(C)을 앞의 상태로부터 Y방향으로 ＋4μm 비켜놓은 상태에서, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 10μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.3μJ로 하여, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13b)을 형성했다. 이어서, Y방향으로 늘어서는 6개의 집광점(C)을 앞의 상태로부터 Y방향으로 -4μm 비켜놓은 상태에서, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 5μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.3μJ로 하여, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 이어서, Y방향으로 늘어서는 6개의 집광점(C)을 앞의 상태로부터 Y방향으로 ＋4μm 비켜놓은 상태에서, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 5μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.3μJ로 하여, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 이것에 의해, 1회째에 형성한 개질 스팟(13a)과 3회째에 형성한 개질 스팟(13)이 서로 겹치고, 2회째에 형성한 개질 스팟(13b)과 4회째에 형성한 개질 스팟(13)이 서로 겹쳐 있다고 상정된다. 이 경우, 도 23의 (b)에 도시되는 것처럼, 개질 스팟(13)으로부터 레이저광(L)의 입사 측 및 그 반대 측으로 연장되는 균열(14)의 연장량이 70μm 정도가 되었다.
도 24의 (a) 및 (b)는, 제2 실시예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 개질 스팟 및 균열의 화상이고, 도 24의 (a)는 평면시에서의 화상, 도 24의 (b)는 측면시에서의 화상이다. 이 제2 실시예에서는, 532nm의 파장을 가지는 레이저광(L)을 GaN 잉곳(20)의 표면(20a)으로부터 GaN 잉곳(20)의 내부로 입사시키고, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 제1 공정 및 제2 공정과 마찬가지로, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성했다. 복수의 개질 스팟(13a)을 형성할 때에는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 10μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.3μJ로 했다. 복수의 개질 스팟(13b)을 형성할 때에는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 10μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.3μJ로 했다. 복수의 개질 스팟(13c)을 형성할 때에는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 5μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.3μJ로 했다. 복수의 개질 스팟(13d)을 형성할 때에는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 5μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.3μJ로 했다. 이 경우, 도 24의 (b)에 도시되는 것처럼, 개질 스팟(13)으로부터 레이저광(L)의 입사 측 및 그 반대 측으로 연장되는 균열(14)의 연장량이 50μm 정도가 되었다.
도 24의 (c) 및 (d)는, 제3 실시예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 개질 스팟 및 균열의 화상이고, 도 24의 (c)는 평면시에서의 화상, 도 24의 (d)는 측면시에서의 화상이다. 이 제3 실시예에서는, 도 24의 (a) 및 (b)에 나타나는 상태에 있는 가상면(15)(즉, 복수 열의 개질 스팟(13)이 이미 형성된 가상면(15))을 따라서, 복수의 개질 스팟(13)을 더 형성했다. 구체적으로는, 우선, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 5μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 0.1μJ로 하여, 이미 형성된 복수 열의 개질 스팟(13)의 열 간의 중심에 각각의 열이 위치하도록 복수 열의 개질 스팟(13)을 형성했다. 이 경우, 도 24의 (d)에 도시되는 것처럼, 개질 스팟(13)으로부터 레이저광(L)의 입사 측 및 그 반대 측으로 연장되는 균열(14)의 연장량이 60μm 정도가 되었다.
이상의 실험 결과로부터, 가상면(15)을 따라서 이미 형성된 복수의 개질 스팟(13a) 및 복수의 균열(14a)에 겹치지 않도록, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13b)을 형성하면(제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예), 개질 스팟(13)으로부터 레이저광(L)의 입사 측 및 그 반대 측으로 연장되는 균열(14)의 연장량이 억제되는 것을 알았다. 덧붙여, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 더 형성하는 경우에는, 가상면(15)을 따라서 이미 형성된 복수의 개질 스팟(13a, 13b)에 겹치지 않도록, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성하면(제2 실시예 및 제3 실시예), 가상면(15)을 지나가는 균열을 형성하기 쉬워진다.
［제2 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법］
제2 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 대상물(11)은, 도 25에 도시되는 것처럼, GaN에 의해서 예를 들면 원판 모양으로 형성된 GaN 웨이퍼(반도체 웨이퍼, 반도체 대상물)(30)이다. 일례로서, GaN 웨이퍼(30)의 직경은 2in이며, GaN 웨이퍼(30)의 두께는 100μm이다. 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법은, GaN 웨이퍼(30)로부터 복수의 반도체 디바이스(반도체 부재)(40)를 잘라 내기 위해서 실시된다. 일례로서, 반도체 디바이스(40)의 GaN 기판 부분의 외형은 1mm×1mm이며, 반도체 디바이스(40)의 GaN 기판 부분의 두께는 수십μm이다.
우선, 상술한 레이저 가공 장치(1)가, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13)을 형성한다. 복수의 가상면(15) 각각은, GaN 웨이퍼(30)의 내부에 있어서 GaN 웨이퍼(30)의 표면(30a)에 대향하는 면이고, 표면(30a)이 연장되는 방향으로 늘어서도록 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 복수의 가상면(15) 각각은, 표면(30a)에 평행한 면이며, 예를 들면 직사각 형상을 나타내고 있다. 복수의 가상면(15) 각각은, GaN 웨이퍼(30)의 오리엔테이션 플랫(31)에 평행한 방향 및 수직인 방향으로 2차원 모양으로 늘어서도록 설정되어 있다. GaN 웨이퍼(30)에는, 복수의 가상면(15) 각각을 둘러싸도록 복수의 주연 영역(16)이 설정되어 있다. 즉, 복수의 가상면(15) 각각은, GaN 웨이퍼(30)의 측면(30b)에 도달해 있지 않다. 일례로서, 복수의 가상면(15) 각각에 대응하는 주연 영역(16)의 폭(본 실시 형태에서는, 서로 이웃하는 가상면(15) 간의 거리의 절반)은 30μm 이상이다.
복수의 가상면(15) 각각에 따른 복수의 개질 스팟(13)의 형성은, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 제1 공정 및 제2 공정과 마찬가지로, 실시된다. 이것에 의해, GaN 웨이퍼(30)에 있어서는, 도 26에 도시되는 것처럼, 복수의 가상면(15) 각각을 따라서, 복수의 개질 스팟(13)(즉, 개질 스팟(13a, 13b, 13c, 13d)) 및 복수의 균열(14)(즉, 균열(14a, 14b, 14c, 14d))이 형성된다. 도 26에서는, 복수의 개질 스팟(13) 및 복수의 균열(14)이 형성되는 범위가 파선으로 도시되어 있다.
이어서, 반도체 제조 장치가, 도 27에 도시되는 것처럼, GaN 웨이퍼(30)의 표면(30a)에 복수의 기능 소자(32)를 형성한다. 복수의 기능 소자(32) 각각은, GaN 웨이퍼(30)의 두께 방향에서 보았을 경우에 1개의 기능 소자(32)가 1개의 가상면(15)에 포함되도록, 형성된다. 기능 소자(32)는, 예를 들면, 포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광소자, 메모리 등의 회로 소자 등이다.
본 실시 형태에서는, 표면(30a)에 복수의 기능 소자(32)를 형성할 때, 반도체 제조 장치가 가열 장치로서 기능한다. 즉, 표면(30a)에 복수의 기능 소자(32)를 형성할 때, 반도체 제조 장치가, GaN 웨이퍼(30)를 가열하여, 복수의 가상면(15) 각각에 있어서, 복수의 개질 스팟(13)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14)을 서로 연결함으로써, 복수의 가상면(15) 각각에 있어서, 균열(17)(즉, 가상면(15)을 지나가는 균열(17))을 형성한다. 도 27에서는, 복수의 개질 스팟(13) 및 복수의 균열(14), 그리고 균열(17)이 형성되는 범위가 파선으로 도시되어 있다. 덧붙여, 반도체 제조 장치와는 다른 가열 장치가 이용되어도 된다. 또, 가열 이외 방법으로 GaN 웨이퍼(30)에 어떠한 힘을 작용시킴으로써, 복수의 균열(14)을 서로 연결하여 균열(17)을 형성해도 된다. 또, 가상면(15)을 따라서 복수의 개질 스팟(13)을 형성함으로써, 복수의 균열(14)을 서로 연결하여 균열(17)을 형성해도 된다.
여기서, GaN 웨이퍼(30)에 있어서는, 복수의 개질 스팟(13)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14) 내에 질소 가스가 생겨 있다. 그 때문에, GaN 잉곳(20)을 가열하여 질소 가스를 팽창시킴으로써, 질소 가스의 압력을 이용하여 균열(17)을 형성할 수 있다. 게다가, 주연 영역(16)에 의해서, 해당 주연 영역(16)이 둘러싸는 가상면(15)의 외부(예를 들면, 서로 이웃하는 가상면(15), GaN 웨이퍼(30)의 측면(30b))로의 복수의 균열(14)의 진전이 방해되기 때문에, 복수의 균열(14) 내에 생긴 질소 가스가 가상면(15)의 외부로 빠지는 것을 억제할 수 있다. 즉, 주연 영역(16)은, 개질 스팟(13)을 포함하지 않는 비개질 영역으로서, 해당 주연 영역(16)이 둘러싸는 가상면(15)에 균열(17)이 형성될 때, 해당 주연 영역(16)이 둘러싸는 가상면(15)의 외부로의 복수의 균열(14)의 진전을 막는 영역이다. 이를 위해서, 주연 영역(16)의 폭을 30μm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 레이저 가공 장치가, GaN 웨이퍼(30)를 기능 소자(32)마다 절단함과 아울러, 연삭 장치가 복수의 가상면(15) 각각에 대응하는 부분을 연삭함으로써, 도 28에 도시되는 것처럼, 복수의 균열(17) 각각을 경계로 하여 GaN 웨이퍼(30)로부터 복수의 반도체 디바이스(40)를 취득한다(제3 공정). 이와 같이, GaN 웨이퍼(30)는, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 절단된다. 덧붙여, 이 공정에서는, 레이저 가공 이외의 기계 가공(예를 들면 블레이드 다이싱) 등에 의해서, GaN 웨이퍼(30)를 기능 소자(32)마다 절단해도 된다.
이상의 공정 중, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13)을 형성하는 공정까지가, 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법이다. 또, 이상의 공정 중, 복수의 균열(17) 각각을 경계로 하여 GaN 웨이퍼(30)로부터 복수의 반도체 디바이스(40)를 취득하는 공정까지가, 제2 실시 형태의 반도체 부재 제조 방법이다.
이상 설명한 것처럼, 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법 따르면, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법과 마찬가지로, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13)을 정밀도 좋게 형성할 수 있고, 그 결과, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 균열(17)을 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법에 의하면, 복수의 균열(17) 각각을 경계로 하여 GaN 웨이퍼(30)로부터 복수의 반도체 디바이스(40)를 취득함으로써, 복수의 바람직한 반도체 디바이스(40)의 취득이 가능해진다. 또, 복수의 반도체 디바이스(40)를 잘라낸 후의 GaN 웨이퍼(30)를 재이용하는 것도 가능해진다.
마찬가지로, 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법을 실시하는 레이저 가공 장치(1)에 의하면, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 균열(17)을 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 복수의 바람직한 반도체 디바이스(40)의 취득이 가능해진다.
또, 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, 복수의 개질 스팟(13a)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14a)이 서로 연결되지 않도록, 복수의 개질 스팟(13a)을 형성한다. 이것에 의해, 복수의 개질 스팟(13b)을 가상면(15)을 따라서 보다 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
또, 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, 펄스 발진된 레이저광(L)의 집광점(C)을 가상면(15)을 따라서 이동시킴으로써, 복수 열의 개질 스팟(13a)을 형성하고, 펄스 발진된 레이저광(L)의 집광점(C)을 복수 열의 개질 스팟(13a)의 열 사이에서 가상면(15)을 따라서 이동시킴으로써, 복수 열의 개질 스팟(13b)을 형성한다. 이것에 의해, 복수의 개질 스팟(13a) 및 복수의 균열(14a)에 복수의 개질 스팟(13b)이 겹치는 것을 확실히 방지하여, 복수의 개질 스팟(13b)을 가상면(15)을 따라서 보다 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
특히, 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, GaN 웨이퍼(30)의 재료에 포함되는 질화 갈륨이 레이저광(L)의 조사에 의해서 분해되면, 복수의 개질 스팟(13a)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14a)에 갈륨이 석출되어, 해당 갈륨에 의해서 레이저광(L)이 흡수되기 쉬운 상태가 된다. 그 때문에, 해당 균열(14a)에 겹치지 않도록 복수의 개질 스팟(13b)을 형성하는 것은, 복수의 개질 스팟(13b)을 가상면(15)을 따라서 정밀도 좋게 형성하는데 있어서 유효하다.
또, 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, GaN 웨이퍼(30)의 재료에 포함되는 질화 갈륨이 레이저광(L)의 조사에 의해서 분해되면, 복수의 균열(14) 내에 질소 가스가 생긴다. 그 때문에, 해당 질소 가스의 압력을 이용하여, 균열(17)을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.
또, 제2 실시 형태의 반도체 부재 제조 방법에 의하면, 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법에 포함되는 공정에 의해서, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 균열(17)을 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 복수의 바람직한 반도체 디바이스(40)의 취득이 가능해진다.
또, 제2 실시 형태의 반도체 부재 제조 방법에서는, 복수의 가상면(15)이, GaN 웨이퍼(30)의 표면(30a)이 연장되는 방향으로 늘어서도록 설정되어 있다. 이것에 의해, 1개의 GaN 웨이퍼(30)로부터 복수의 반도체 디바이스(40)의 취득이 가능해진다.
［변형예］
본 개시는 상술한 실시 형태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 레이저광(L)에 관한 각종 수치는, 상술한 것으로 한정되지 않는다. 다만, 균열(14)이 개질 스팟(13)으로부터 레이저광(L)의 입사 측 및 그 반대 측으로 연장되는 것을 억제하기 위해서는, 레이저광(L)의 펄스 에너지가 0.1μJ~1μJ이고 또한 레이저광(L)의 펄스 폭이 200fs~1ns인 것이 바람직하다.
또, 본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 가공되는 반도체 대상물은, 제1 실시 형태의 GaN 잉곳(20) 및 제2 실시 형태의 GaN 웨이퍼(30)로 한정되지 않는다. 본 개시의 일 측면의 반도체 부재 제조 방법에 의해서 제조되는 반도체 부재는, 제1 실시 형태의 GaN 웨이퍼(30) 및 제2 실시 형태의 반도체 디바이스(40)로 한정되지 않는다. 1개의 반도체 대상물에 1개의 가상면이 설정되어도 된다.
일례로서, 반도체 대상물의 재료는 SiC여도 된다. 그 경우에도, 본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의하면, 다음에 기술하는 것처럼, 가상면을 지나가는 균열을 가상면을 따라서 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해진다.
도 29의 (a) 및 (b)는, 비교예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 SiC 웨이퍼의 균열의 화상(측면시에서의 화상)이고, 도 29의 (b)는, 도 29의 (a)에 있어서의 직사각형 테두리 내의 확대 화상이다. 이 비교예에서는, 532nm의 파장을 가지는 레이저광을 SiC 웨이퍼의 표면으로부터 SiC 웨이퍼의 내부로 입사시키고, Y방향으로 늘어서는 6개의 집광점을, X방향을 따라서 가상면 상을 상대적으로 이동시킴으로써, 가상면을 따라서 복수의 개질 스팟을 형성했다. 이 때, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 2μm, 레이저광의 펄스 피치를 15μm, 레이저광의 펄스 에너지를 4μJ로 했다. 이 경우, 도 29의 (a) 및 (b)에 도시되는 것처럼, 가상면에 대해서 4°~5°경사진 방향으로 연장되는 균열이 발생했다.
도 30의 (a) 및 (b)는, 실시예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 SiC 웨이퍼의 균열의 화상(측면시에서의 화상)이고, 도 30의 (b)는, 도 30의 (a)에 있어서의 직사각형 테두리 내의 확대 화상이다. 이 실시예에서는, 532nm의 파장을 가지는 레이저광을 SiC 웨이퍼의 표면으로부터 SiC 웨이퍼의 내부로 입사시키고, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법의 제1 공정 및 제2 공정과 마찬가지로, 가상면을 따라서 복수의 개질 스팟을 형성했다. 복수의 개질 스팟(13a, 13b, 13c, 13d) 각각에 상당하는 복수의 개질 스팟을 형성할 때에는, Y방향에 있어서 서로 이웃하는 집광점(C) 간의 거리를 8μm, 레이저광(L)의 펄스 피치를 15μm, 레이저광(L)의 펄스 에너지를 4μJ로 했다. 이 경우, 도 30의 (a) 및 (b)에 도시되는 것처럼, 가상면에 대해서 4°~5°경사진 방향으로 연장되는 균열의 발생이 억제되었다. 도 31은 실시예의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의해서 형성된 SiC 웨이퍼의 박리면의 화상이고, 도 32의 (a) 및 (b)는, 도 31에 도시되는 박리면의 높이 프로파일이다. 이 경우, SiC 웨이퍼의 박리면에 나타나는 요철은 2μm 정도로 억제되었다.
이상의 실험 결과로부터, 반도체 대상물의 재료가 SiC인 경우에도, 본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 의하면, 가상면을 지나가는 균열이 가상면을 따라서 정밀도 좋게 형성된다는 것을 알았다. 덧붙여, 상술한 비교예 및 실시예에서 이용한 SiC 웨이퍼는, 4±0.5°의 오프각을 가지는 4H－SiC 웨이퍼이며, 레이저광의 집광점을 이동시킨 방향은, m축 방향이다.
또, 복수의 개질 스팟(13a, 13b, 13c, 13d)의 형성 방법은, 상술한 것으로 한정되지 않는다. 복수의 개질 스팟(13a)은, 복수의 개질 스팟(13a)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14a)이 서로 연결되도록 형성되어도 된다. 또, 복수의 개질 스팟(13b)은, 복수의 개질 스팟(13a)에 겹치지 않도록 형성되면 된다. 복수의 개질 스팟(13a)으로부터 각각 연장되는 복수의 균열(14a)에 복수의 개질 스팟(13b)이 겹쳤다고 해도, 복수의 개질 스팟(13b)이 복수의 개질 스팟(13a)에 겹치지 않으면, 복수의 개질 스팟(13a, 13b)이 가상면(15)을 따라서 정밀도 좋게 형성된다. 또, 복수의 개질 스팟(13c, 13d)의 형성 방법은 임의이며, 복수의 개질 스팟(13c, 13d)은 형성되지 않아도 된다. 또, 도 33에 도시되는 것처럼, 예를 들면 GaN 잉곳(20)을 회전시킴으로써, 지름 방향으로 늘어선 복수의 집광점을 상대적으로 회전시켜(일점 쇄선의 화살표), 복수 열의 개질 스팟(13)을 형성하고, 또한, 도 34에 도시되는 것처럼, 복수 열의 개질 스팟(13)의 열 간에 복수의 집광점 각각을 위치시킨 상태에서, 지름 방향으로 늘어선 복수의 집광점을 상대적으로 회전시켜(일점 쇄선의 화살표), 복수 열의 개질 스팟(13)을 형성해도 된다.
또, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 있어서, 복수의 개질 스팟(13)의 형성은, 표면(20a)과는 반대측으로부터 복수의 가상면(15)마다 차례로 실시되어도 된다. 또, 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에서는, 복수의 개질 스팟(13)의 형성이 표면(20a) 측의 하나 또는 복수의 가상면(15)을 따라서 실시되고, 1개 또는 복수의 GaN 웨이퍼(30)가 잘라내진 후에, GaN 잉곳(20)의 표면(20a)가 연삭되고, 다시 복수의 개질 스팟(13)의 형성이 표면(20a) 측의 하나 또는 복수의 가상면(15)을 따라서 실시되어도 된다.
또, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에서는, 주연 영역(16)이 형성되지 않아도 된다. 제1 실시 형태의 레이저 가공 방법 및 반도체 부재 제조 방법에 있어서 주연 영역(16)을 형성하지 않는 경우에는, 복수의 가상면(15) 각각을 따라 복수의 개질 스팟(13)을 형성한 후에, 예를 들면, GaN 잉곳(20)에 대해서 에칭을 실시함으로써, 복수의 GaN 웨이퍼(30)를 취득하는 것도 가능하다.
또, 레이저 가공 장치(1)는 상술한 구성을 가지는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 레이저 가공 장치(1)는 공간 광 변조기(4)를 구비하고 있지 않아도 된다.
또, 상술한 실시 형태에 있어서의 각 구성에는, 상술한 재료 및 형상으로 한정되지 않고, 다양한 재료 및 형상을 적용할 수 있다. 또, 상술한 일 실시 형태 또는 변형예에 있어서의 각 구성은, 다른 실시 형태 또는 변형예에 있어서의 각 구성에 임의로 적용할 수 있다.
1 … 레이저 가공 장치 2 … 스테이지
4 … 공간 광 변조기(레이저 조사 유닛)
5 … 집광 렌즈(레이저 조사 유닛) 13 … 개질 스팟
13a … 개질 스팟(제1 개질 스팟)
13b … 개질 스팟(제2 개질 스팟)
13c, 13d … 개질 스팟(제3 개질 스팟)
14, 14a, 14b, 14c, 14d … 균열 15 … 가상면
17 … 가상면을 지나가는 균열
20 … GaN 잉곳(반도체 잉곳, 반도체 대상물)
20a … 표면
30 … GaN 웨이퍼(반도체 웨이퍼, 반도체 부재, 반도체 대상물)
30a … 표면 40 … 반도체 디바이스(반도체 부재)
L … 레이저광

Claims (13)

  1. 반도체 대상물의 내부에 있어서 상기 반도체 대상물의 표면에 대향하는 가상면을 따라서, 상기 반도체 대상물을 절단하기 위한 레이저 가공 방법으로서,
    상기 표면으로부터 상기 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 상기 가상면을 따라서 복수의 제1 개질 스팟을 형성하는 제1 공정과,
    상기 표면으로부터 상기 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 상기 복수의 제1 개질 스팟에 겹치지 않도록, 상기 가상면을 따라서 복수의 제2 개질 스팟을 형성하는 제2 공정을 구비하는, 레이저 가공 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 공정에 있어서는, 상기 복수의 제1 개질 스팟으로부터 각각 연장되는 복수의 균열에 겹치지 않도록, 상기 가상면을 따라서 상기 복수의 제2 개질 스팟을 형성하는, 레이저 가공 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 공정에 있어서는, 상기 복수의 제2 개질 스팟을 형성한 후에, 상기 표면으로부터 상기 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 상기 복수의 제1 개질 스팟 및 상기 복수의 제2 개질 스팟에 겹치지 않도록, 상기 가상면을 따라서 복수의 제3 개질 스팟을 형성하는, 레이저 가공 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 공정에 있어서는, 상기 복수의 제1 개질 스팟으로부터 각각 연장되는 복수의 균열이 서로 연결되지 않도록, 상기 복수의 제1 개질 스팟을 형성하는, 레이저 가공 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 공정에 있어서는, 펄스 발진된 상기 레이저광의 집광점을 상기 가상면을 따라서 이동시킴으로써, 상기 복수의 제1 개질 스팟으로서 복수 열의 제1 개질 스팟을 형성하고,
    상기 제2 공정에 있어서는, 펄스 발진된 상기 레이저광의 집광점을 상기 복수 열의 제1 개질 스팟의 열 사이에서 상기 가상면을 따라서 이동시킴으로써, 상기 복수의 제2 개질 스팟으로서 복수 열의 제2 개질 스팟을 형성하는, 레이저 가공 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 대상물의 재료는, 갈륨을 포함하는, 레이저 가공 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 반도체 대상물의 재료는, 질화 갈륨을 포함하는, 레이저 가공 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 방법이 구비하는 상기 제1 공정 및 상기 제2 공정과,
    상기 가상면을 지나가는 균열을 경계로 하여 상기 반도체 대상물로부터 반도체 부재를 취득하는 제3 공정을 구비하는, 반도체 부재 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 가상면은 상기 표면에 대향하는 방향으로 늘어서도록 복수 설정되어 있는, 반도체 부재 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 반도체 대상물은, 반도체 잉곳이며,
    상기 반도체 부재는, 반도체 웨이퍼인, 반도체 부재 제조 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 가상면은, 상기 표면이 연장되는 방향으로 늘어서도록 복수 설정되어 있는, 반도체 부재 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 반도체 대상물은, 반도체 웨이퍼이며,
    상기 반도체 부재는, 반도체 디바이스인, 반도체 부재 제조 방법.
  13. 반도체 대상물의 내부에 있어서 상기 반도체 대상물의 표면에 대향하는 가상면을 따라서, 상기 반도체 대상물을 절단하기 위한 레이저 가공 장치로서,
    상기 반도체 대상물을 지지하는 스테이지와,
    상기 표면으로부터 상기 반도체 대상물의 내부에 레이저광을 입사시킴으로써, 상기 가상면을 따라서 복수의 제1 개질 스팟 및 복수의 제2 개질 스팟을 형성하는 레이저 조사 유닛을 구비하고,
    상기 레이저 조사 유닛은, 상기 가상면을 따라서 상기 복수의 제1 개질 스팟을 형성하고, 상기 복수의 제1 개질 스팟을 형성한 후에, 상기 복수의 제1 개질 스팟에 겹치지 않도록, 상기 가상면을 따라서 상기 복수의 제2 개질 스팟을 형성하는, 레이저 가공 장치.
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