JP2009295767A - Marking method of nitride semiconductor substrate, and nitride semiconductor substrate - Google Patents
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Abstract
【課題】Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波及び第２高調波を含む所定の波長領域のレーザ光により窒化物半導体基板の表面にマーキングすることを可能とする窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板を提供する。
【解決手段】本発明に係る窒化物半導体基板のマーキング方法は、ミラー面である第１の面と、第１の面に対向する第２の面とを有する窒化物半導体基板を準備する基板準備工程と、波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光を第１の面側から照射して、レーザ光が照射された領域に、第１の面から第２の面に向かって所定の深さを有するマークを形成するマーキング工程とを備える。
【選択図】図１Nitride semiconductor substrate marking method and nitride semiconductor capable of marking on the surface of a nitride semiconductor substrate by laser light in a predetermined wavelength region including a fundamental wave and a second harmonic of an Nd-YAG laser Providing a substrate.
A method for marking a nitride semiconductor substrate according to the present invention provides a substrate preparation for preparing a nitride semiconductor substrate having a first surface that is a mirror surface and a second surface opposite to the first surface. And a mark having a predetermined depth from the first surface to the second surface in the region irradiated with the laser light from the first surface side with the laser light having a wavelength of 450 nm to 1100 nm. And a marking step of forming
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板に関する。特に、本発明は、レーザ照射による窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板に関する。 The present invention relates to a marking method for a nitride semiconductor substrate and a nitride semiconductor substrate. In particular, the present invention relates to a method for marking a nitride semiconductor substrate by laser irradiation and a nitride semiconductor substrate.
従来、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板の表面に文字又は記号等の標識を刻印する方法として、波長が４００ｎｍ以下、又は波長が５０００ｎｍ以上のレーザ光をＧａＮ基板の表面に照射するＧａＮ基板のマーキング方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for imprinting a label such as a character or a symbol on the surface of a gallium nitride (GaN) substrate, there is a GaN substrate marking method in which a laser beam having a wavelength of 400 nm or less or a wavelength of 5000 nm or more is irradiated It is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１に記載のＧａＮ基板のマーキング方法によれば、所定波長のレーザ光をＧａＮ基板の表面に照射することにより、ＧａＮ基板の表面及び裏面に所定の標識を刻印することができるので、ＧａＮ基板の表裏を容易に区別できる。 According to the marking method of a GaN substrate described in Patent Document 1, a predetermined mark can be engraved on the front and back surfaces of the GaN substrate by irradiating the surface of the GaN substrate with laser light having a predetermined wavelength. The front and back of the substrate can be easily distinguished.
しかし、特許文献１に記載のＧａＮ基板のマーキング方法は、シリコン（Ｓｉ）基板、又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板等の表面に所定の標識を刻印するマーキング方法に従来から用いられてきた、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波（波長λ＝１０６０ｎｍ）又は第２高調波（波長λ＝５３２ｎｍ）を用いていない。また、特許文献１に係るマーキング方法においては、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波及び第２高調波に対してＧａＮが透明であるとして、Ｎｄ−ＹＡＧレーザをＧａＮ基板のマーキング方法に用いることができないと認識されている。 However, the marking method of the GaN substrate described in Patent Document 1 is conventionally used as a marking method for marking a predetermined mark on the surface of a silicon (Si) substrate or a gallium arsenide (GaAs) substrate. The fundamental wave (wavelength λ = 1060 nm) or the second harmonic (wavelength λ = 532 nm) of the YAG laser is not used. Further, in the marking method according to Patent Document 1, assuming that GaN is transparent to the fundamental wave and the second harmonic of the Nd-YAG laser, the Nd-YAG laser cannot be used for the marking method of the GaN substrate. Recognized.
したがって、本発明の目的は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波及び第２高調波を含む所定の波長領域のレーザ光により窒化物半導体基板の表面にマーキングすることを可能とする窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to mark a surface of a nitride semiconductor substrate that can be marked on the surface of the nitride semiconductor substrate by laser light in a predetermined wavelength region including the fundamental wave and the second harmonic of the Nd-YAG laser. It is to provide a method and a nitride semiconductor substrate.
本発明は、上記目的を達成するため、ミラー面である第１の面と、第１の面に対向する第２の面とを有する窒化物半導体基板を準備する基板準備工程と、波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光を第１の面側から照射して、レーザ光が照射された領域に、第１の面から第２の面に向かって所定の深さを有するマークを形成するマーキング工程とを備える窒化物半導体基板のマーキング方法が提供される。 In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate preparation step of preparing a nitride semiconductor substrate having a first surface that is a mirror surface and a second surface opposite to the first surface, and a wavelength of 450 nm. A marking step of irradiating a laser beam having a wavelength of 1100 nm from the first surface side to form a mark having a predetermined depth from the first surface toward the second surface in the region irradiated with the laser beam; A method for marking a nitride semiconductor substrate comprising:
また、上記窒化物半導体基板のマーキング方法は、基板準備工程は、窒化ガリウム（ＧａＮ）から形成される窒化物半導体基板を準備し、マーキング工程は、第１の面に照射するレーザ光のレーザ出力、レーザ波長、加工周波数、及び加工速度の条件を設定する条件設定工程を有することもできる。そして、条件設定工程は、マークの所定の深さ及び窒化物半導体基板の厚さに応じて、条件を設定することもできる。 Further, in the marking method of the nitride semiconductor substrate, in the substrate preparation step, a nitride semiconductor substrate formed from gallium nitride (GaN) is prepared, and in the marking step, the laser output of the laser light that irradiates the first surface It is also possible to have a condition setting step for setting conditions for the laser wavelength, the processing frequency, and the processing speed. In the condition setting step, conditions can be set according to the predetermined depth of the mark and the thickness of the nitride semiconductor substrate.
また、上記窒化物半導体基板のマーキング方法は、マーキング工程は、レーザ光として、ＹＡＧ、ＹＶＯ４結晶、又はＹＬＦ結晶を媒体とするレーザ光の基本波、若しくは第２高調波を用いることができる。そして、条件設定工程は、レーザ光としてＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いると共に、条件として、レーザ出力をＰ（Ｗ）、レーザ波長をλ（μｍ）、加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、０．３＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる条件を設定するか、あるいは、条件設定工程は、レーザ光としてＮｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波を用いると共に、条件として、レーザ出力をＰ（Ｗ）、レーザ波長をλ（μｍ）、加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、０．２８＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる条件を設定することができる。 In the marking method of the nitride semiconductor substrate, the marking process can use a fundamental wave or a second harmonic of a laser beam using YAG, YVO4 crystal, or YLF crystal as a medium as the laser beam. In the condition setting step, the fundamental wave of the Nd-YAG laser is used as the laser beam, and as conditions, the laser output is P (W), the laser wavelength is λ (μm), the processing frequency is f (kHz), and the processing speed. Or v (mm / s), a condition is set such that 0.3 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) <4, or In the condition setting step, the second harmonic of the Nd-YAG laser is used as the laser beam, and as conditions, the laser output is P (W), the laser wavelength is λ (μm), the processing frequency is f (kHz), the processing When the speed is v (mm / s), the condition that 0.28 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) <4 may be set. it can.
また、本発明は、上記目的を達成するため、ミラー面を有する面と、波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光が照射されることによりレーザ光が照射された領域に形成され、面から所定の深さを有するマークとを備える窒化物半導体基板が提供される。 Further, in order to achieve the above object, the present invention is formed in a surface having a mirror surface and a region irradiated with laser light having a wavelength of 450 nm to 1100 nm, and having a predetermined depth from the surface. A nitride semiconductor substrate comprising a mark having a thickness is provided.
また、上記窒化物半導体基板は、ミラー面を有する面と、波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光が照射されることによりレーザ光が照射された領域に形成され、面から所定の深さを有するマークとを備えてよく、また、窒化物半導体基板は、窒化ガリウム（ＧａＮ）から形成され、レーザ光は、マークの所定の深さ及び窒化物半導体基板の厚さに応じて設定された条件に合わせて照射されてもよい。 The nitride semiconductor substrate is formed in a surface having a mirror surface and a region irradiated with laser light having a wavelength of 450 nm to 1100 nm and having a predetermined depth from the surface. The nitride semiconductor substrate is made of gallium nitride (GaN), and the laser beam is adjusted to a predetermined condition of the mark and a condition set according to the thickness of the nitride semiconductor substrate. May be irradiated.
また、上記窒化物半導体基板は、条件は、マークの所定の深さ及び窒化物半導体基板の厚さに応じて、レーザ出力、レーザ波長、加工周波数、及び加工速度を調整することにより設定されてもよい。そして、レーザ光は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波又は第２高調波であり、条件は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いた場合であって、レーザ出力をＰ（Ｗ）、レーザ波長をλ（μｍ）、加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、０．３＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる範囲で設定され、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波を用いた場合に、０．２８＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる範囲で設定されてもよい。 In the nitride semiconductor substrate, conditions are set by adjusting a laser output, a laser wavelength, a processing frequency, and a processing speed according to a predetermined depth of the mark and a thickness of the nitride semiconductor substrate. Also good. The laser light is the fundamental wave or the second harmonic of the Nd-YAG laser, and the condition is the case where the fundamental wave of the Nd-YAG laser is used. The laser output is P (W) and the laser wavelength is When λ (μm), the processing frequency is f (kHz), and the processing speed is v (mm / s), 0.3 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / S)) <4, and when the second harmonic of the Nd-YAG laser is used, 0.28 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v ( mm / s)) <4 may be set.
本発明に係る窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板によれば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波及び第２高調波を含む所定の波長領域のレーザ光により窒化物半導体基板の表面にマーキングすることを可能とする窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板を提供することができる。 According to the marking method and nitride semiconductor substrate of a nitride semiconductor substrate according to the present invention, the surface of the nitride semiconductor substrate is marked with laser light in a predetermined wavelength region including the fundamental wave and the second harmonic of the Nd-YAG laser. It is possible to provide a method for marking a nitride semiconductor substrate and a nitride semiconductor substrate that can be performed.
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法の工程の流れの一例を示す。
[Embodiment]
FIG. 1 shows an example of a process flow of a marking method for a nitride semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法は、窒化物半導体基板を準備する基板準備工程と、窒化物半導体基板をレーザマーキング装置のステージに設置する設置工程と、窒化物半導体基板に照射するレーザ光の照射条件及び窒化物半導体基板の加工条件を設定する条件設定工程と、設定した照射条件及び加工条件に従って窒化物半導体基板の表面に所定のマークを形成するマーキング工程と、所定のマークが形成された窒化物半導体基板をステージから取り外す取り外し工程とを備える。 The marking method of the nitride semiconductor substrate according to the present embodiment includes a substrate preparation step of preparing a nitride semiconductor substrate, an installation step of installing the nitride semiconductor substrate on a stage of a laser marking device, and irradiating the nitride semiconductor substrate A laser beam irradiation condition and a nitride semiconductor substrate processing condition setting process, a marking process for forming a predetermined mark on the surface of the nitride semiconductor substrate according to the set irradiation condition and processing condition, and a predetermined mark Removing the nitride semiconductor substrate on which is formed from the stage.
（基板準備工程）
本実施の形態においては、窒化物半導体基板として、可視光に対して所定の透過率を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）基板を準備する。ＧａＮ基板は、例えば、低温バッファ成長法、Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ（ＥＬＯ）法、Ｆａｃｅｔ−Ｉｎｉｔｉａｔｅｄ Ｅｐｉｔａｘａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ（ＦＩＥＲＯ）法、又はＤｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ Ｅｐｉ−ｇｒｏｗｔｈ ｗｉｔｈ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ−Ｐｙｒａｍｉｄａｌ Ｐｉｔｓ（ＤＥＥＰ）法等を用いて成長したＧａＮインゴットから切り出して製造する。
(Board preparation process)
In the present embodiment, a gallium nitride (GaN) substrate having a predetermined transmittance for visible light is prepared as a nitride semiconductor substrate. The GaN substrate may be formed by using, for example, a low temperature buffer growth method, an epitaxial lateral overgrowth (ELO) method, a facet-initiated epitaxy lateral overgrowth (FIERO) method, or a disposition emission by thee-the-epitaxial method. It is cut out from the grown GaN ingot and manufactured.
すなわち、ＧａＮインゴットを製造した後、ダイヤモンドソー等を用いてＧａＮインゴットをスライスしてＧａＮ基板（表面処理前）を製造する。続いて、スライスして得たＧａＮ基板の表面に対して、粗研磨を施した後、所定の平均粒径及び硬度を有する所定の研磨剤による研磨処理及び／又は所定のエッチング処理（ドライエッチング処理及び／又はウェットエッチング処理）による表面処理を施すことにより、本実施の形態に係るミラー面である表面を有するＧａＮ基板を製造することができる。これにより、本実施の形態において用いる第１の面としての表面がミラー面であるＧａＮ基板が準備される（ステップ１００（以下、ステップを「Ｓ」と略す））。本実施の形態においては、第１の面としての表面に対向して、第２の面としての裏面が形成されることになる。なお、本実施の形態の変形例においては、第１の面としての裏面と第２の面としての表面とを有するＧａＮ基板を形成することもできる。 That is, after a GaN ingot is manufactured, a GaN substrate (before surface treatment) is manufactured by slicing the GaN ingot using a diamond saw or the like. Subsequently, after slicing the surface of the GaN substrate obtained by slicing, polishing treatment with a predetermined abrasive having a predetermined average particle diameter and hardness and / or predetermined etching processing (dry etching processing) And / or a wet etching process), a GaN substrate having a surface that is a mirror surface according to the present embodiment can be manufactured. Thereby, a GaN substrate having a mirror surface as a first surface used in the present embodiment is prepared (step 100 (hereinafter, step is abbreviated as “S”)). In the present embodiment, the back surface as the second surface is formed to face the surface as the first surface. In the modification of the present embodiment, a GaN substrate having a back surface as the first surface and a front surface as the second surface can be formed.
また、ＧａＮ基板（表面処理前）の表面だけでなく、第２の面としての裏面に対しても同様の表面処理を施して、ミラー面である裏面を形成することもできる。すなわち、基板準備工程においては、表面及び裏面の双方がミラー面であるＧａＮ基板、又は表面と裏面とのいずれか一方がミラー面であるＧａＮ基板を準備することができる。ここで、本実施の形態においてＧａＮ基板の表面は、例えば、発光素子等の電子デバイスを作製する面であり、ガリウム極性面である。また、本実施の形態においてＧａＮ基板の裏面は、窒素極性面である。 Further, not only the surface of the GaN substrate (before the surface treatment) but also the back surface as the second surface can be subjected to the same surface treatment to form the back surface as a mirror surface. That is, in the substrate preparation step, it is possible to prepare a GaN substrate in which both the front surface and the back surface are mirror surfaces, or a GaN substrate in which either the front surface or the back surface is a mirror surface. Here, in the present embodiment, the surface of the GaN substrate is a surface on which an electronic device such as a light emitting element is manufactured, and is a gallium polar surface. In the present embodiment, the back surface of the GaN substrate is a nitrogen polar surface.
なお、本実施の形態において、ミラー面は、所定の中心線平均粗さ以下の粗さを有する平坦面である。また、本実施の形態に係る窒化物半導体基板は、具体的には、不純物がドーピングされていない窒化ガリウム（ＧａＮ）基板である（但し、不可避的に混入する不純物の存在は排除しない）。また、本実施の他の形態においては、所定量のｎ型ドーパント（例えば、Ｓｉ）又はｐ型ドーパント（例えば、Ｍｇ）がドーピングされたＧａＮ基板、若しくは不純物がドーピングされていない窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板、所定量のｎ型ドーパント又はｐ型ドーパントがドーピングされたＡｌＧａＮ基板等の窒化物半導体基板を用いることもできる。 In the present embodiment, the mirror surface is a flat surface having a roughness equal to or less than a predetermined center line average roughness. Further, the nitride semiconductor substrate according to the present embodiment is specifically a gallium nitride (GaN) substrate that is not doped with impurities (however, the presence of inevitably mixed impurities is not excluded). In another embodiment of the present invention, a GaN substrate doped with a predetermined amount of n-type dopant (eg, Si) or p-type dopant (eg, Mg), or aluminum gallium nitride (AlGaN) that is not doped with impurities. It is also possible to use a nitride semiconductor substrate such as a substrate, an AlGaN substrate doped with a predetermined amount of n-type dopant or p-type dopant.
（設置工程）
次に、準備したＧａＮ基板を、レーザマーキング装置（図示しない）のステージに搭載する（Ｓ１１０）。レーザマーキング装置によってマーキングを施す面を上面にして、ＧａＮ基板をステージ上に搭載する。レーザマーキング装置によってマーキングを施すＧａＮ基板の面（照射面）は、ＧａＮ基板の表面及び／又は裏面である。すなわち、設置工程においては、ＧａＮ基板の表面又は裏面のいずれかを上面にしてステージ上にＧａＮ基板を搭載する。
(Installation process)
Next, the prepared GaN substrate is mounted on a stage of a laser marking device (not shown) (S110). The GaN substrate is mounted on the stage with the surface to be marked by the laser marking device as the upper surface. The surface (irradiation surface) of the GaN substrate on which marking is performed by the laser marking device is the front surface and / or the back surface of the GaN substrate. That is, in the installation process, the GaN substrate is mounted on the stage with either the front surface or the back surface of the GaN substrate as the upper surface.
（条件設定工程）
本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法に用いるレーザマーキング装置は、可視光から近赤外線の範囲の波長である、波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光を照射する。具体的に、レーザマーキング装置は、ＹＡＧ、ＹＶＯ４結晶、又はＹＬＦ結晶をレーザ媒質とするレーザ光の基本波、若しくは第２高調波等のレーザ光を照射する。例えば、レーザマーキング装置は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ及び波長変換結晶を備え、基本波として波長が１０６４ｎｍのレーザ光、又は第２高調波として波長が５３２ｎｍのレーザ光を照射する。
(Condition setting process)
The laser marking device used in the method for marking a nitride semiconductor substrate according to the present embodiment irradiates laser light having a wavelength in the range from visible light to near infrared light having a wavelength of 450 nm to 1100 nm. Specifically, the laser marking apparatus irradiates a laser beam such as a fundamental wave of a laser beam using a YAG, YVO4 crystal, or YLF crystal as a laser medium, or a second harmonic wave. For example, the laser marking apparatus includes an Nd-YAG laser and a wavelength conversion crystal, and irradiates laser light having a wavelength of 1064 nm as a fundamental wave or laser light having a wavelength of 532 nm as a second harmonic.
本実施の形態においては、文字、図形、記号、若しくはこれらの結合としてのマークをＧａＮ基板の照射面に形成することを目的として、形成すべきマークの照射面表面からの所定の深さとＧａＮ基板の厚さとに応じて、レーザマーキング装置が照射するレーザ光のレーザ出力、レーザ波長、及び加工周波数等の照射条件を設定する。更に、加工速度等の加工条件を設定する。例えば、レーザ光が照射されたＧａＮ基板の照射面にクラック等の欠けが生じず、ＧａＮ基板の表面（照射面）から裏面に向かって所定の深さを有するマークを安定的に形成する条件を設定する。例えば、マークの所定の深さとして、ＧａＮ基板の裏面まで到達しない深さ、かつマークの識別に十分な深さであって、マークを起点としてＧａＮ基板に割れ、又はクラックが生じない深さとなる照射条件及び加工条件を設定する。 In this embodiment, for the purpose of forming a mark as a character, figure, symbol, or combination thereof on the irradiation surface of the GaN substrate, a predetermined depth from the irradiation surface surface of the mark to be formed and the GaN substrate The irradiation conditions such as the laser output of the laser beam irradiated by the laser marking device, the laser wavelength, and the processing frequency are set according to the thickness of the laser. Further, processing conditions such as processing speed are set. For example, a condition for stably forming a mark having a predetermined depth from the front surface (irradiation surface) to the back surface of the GaN substrate without causing cracks or the like on the irradiation surface of the GaN substrate irradiated with laser light. Set. For example, the predetermined depth of the mark is a depth that does not reach the back surface of the GaN substrate, and a depth that is sufficient for identifying the mark, and is a depth at which the GaN substrate is not cracked or cracked starting from the mark. Set irradiation conditions and processing conditions.
具体的に、条件としての照射条件及び加工条件は、レーザとしてＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いた場合、レーザマーキング装置が備えるレーザのレーザ出力をＰ（Ｗ）、レーザ波長をλ（μｍ）とすると共に、加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、０．３＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる条件である。また、レーザとしてＮｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波を用いた場合は、０．２８＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる条件である。例えば、レーザの波長に応じて、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の下限を下げる。なお、以下の説明においてＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））を、「設定値」と称する場合がある。 Specifically, the irradiation conditions and the processing conditions are as follows. When a fundamental wave of an Nd-YAG laser is used as the laser, the laser output of the laser included in the laser marking device is P (W), and the laser wavelength is λ (μm). And 0.3 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s) where the processing frequency is f (kHz) and the processing speed is v (mm / s). s)) <4. When the second harmonic of an Nd-YAG laser is used as the laser, 0.28 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) <4. It is a condition. For example, the lower limit of P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) is lowered according to the wavelength of the laser. In the following description, P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) may be referred to as “set value”.
（照射条件及び加工条件について）
この条件は、本発明者が実施した実験によって得られたものである。すなわち、本発明者は、可視光に対して透明であるといわれるＧａＮ基板に対してＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波、又は第２高調波を用いてマーキングを試みた。その結果、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本は、又は第２高調波であっても、ＧａＮ基板のミラー面である表面に所定のマークをマーキングすること自体は可能であるとの知見を得た。
(About irradiation conditions and processing conditions)
This condition is obtained by an experiment conducted by the inventor. That is, the present inventor attempted marking on a GaN substrate, which is said to be transparent to visible light, using a fundamental wave or second harmonic of an Nd-YAG laser. As a result, it has been found that even if the basic of the Nd-YAG laser or the second harmonic is used, it is possible to mark a predetermined mark on the surface which is the mirror surface of the GaN substrate.
しかしながら、単にＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波、又は第２高調波をＧａＮ基板の表面に所定出力で照射しただけでは、レーザ光が照射されてマークが形成されるときに、マークの形成の開始位置にクラックが生じる場合があるとの知見を得た。すなわち、単にＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波、又は第２高調波をＧａＮ基板の表面に所定出力で照射しただけでは、レーザ光が照射された位置以外に欠けが生じる場合があるとの知見を得た。更には、ＧａＮ基板の表面に照射したレーザ光がＧａＮ基板を透過して、ＧａＮ基板の裏面の一部にマーキングが施される場合があるとの知見を得た。 However, simply irradiating the surface of the GaN substrate with a predetermined output with the fundamental wave or second harmonic of the Nd-YAG laser when the mark is formed by irradiation with the laser beam, the mark formation start position It was found that cracks may occur in the case. That is, it has been found that if the fundamental wave or second harmonic of the Nd-YAG laser is simply applied to the surface of the GaN substrate at a predetermined output, a chip may be generated at a position other than the position where the laser light is applied. It was. Furthermore, it has been found that the laser light applied to the surface of the GaN substrate may pass through the GaN substrate, and marking may be applied to a part of the back surface of the GaN substrate.
そこで、本発明者は、レーザ光の照射条件及び加工条件を様々に検討して、可視光の波長領域、及び近赤外線の波長領域の波長を有するレーザ光であっても、レーザ光が照射された領域（すなわち、実質的にレーザ光が照射された領域のみ）に、ＧａＮ基板の表面から裏面に向かって所定の深さを有するマークを形成することのできる上記条件を見出したものである。 Therefore, the present inventor has studied the irradiation conditions and processing conditions of the laser beam in various ways, and even the laser beam having the wavelength in the visible wavelength region and the near infrared wavelength region is irradiated with the laser beam. In other words, the present inventors have found the above-described conditions that can form a mark having a predetermined depth from the front surface to the back surface of the GaN substrate in a region (that is, only a region substantially irradiated with laser light).
具体的な条件は以下のとおりである。まず、レーザ波長は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波の波長１０６４ｎｍ、又は第２高調波の波長５３２ｎｍを用いる。ここで、ＧａＮ基板の表面から所定の深さまで安定的にマークを形成することを目的として、レーザ光は、第２高調波を用いることが好ましい。また、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ以外のレーザであって、波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光を照射するレーザを用いることもできる。この場合、より短波長側のレーザ光を用いると、ＧａＮ基板の表面から所定の深さまで安定的にマークを形成することができる。 Specific conditions are as follows. First, the fundamental wavelength of the Nd-YAG laser is 1064 nm, or the second harmonic wavelength is 532 nm. Here, for the purpose of stably forming a mark from the surface of the GaN substrate to a predetermined depth, it is preferable to use the second harmonic as the laser light. In addition, a laser other than the Nd-YAG laser, which irradiates laser light with a wavelength of 450 nm to 1100 nm, can also be used. In this case, if a laser beam having a shorter wavelength is used, a mark can be stably formed from the surface of the GaN substrate to a predetermined depth.
また、加工周波数の値及び加工速度の値が小さく、レーザ出力の値が大きいほど、ＧａＮ基板の表面に所定深さを有するマークを安定的にマーキングできることを、本発明者は見出した。具体的に、レーザマーキング装置のレーザの寿命を長く保つ点も考慮して、加工周波数は１ｋＨｚから５ｋＨｚ程度、好ましくは１ｋＨｚから３ｋＨｚ程度、加工速度は０．５ｍｍ／ｓから３ｍｍ／ｓ程度、レーザ出力は０．１Ｗから３Ｗ程度、好ましくは０．３Ｗから２．５Ｗ程度の条件を用いる。 Further, the present inventor has found that as the value of the processing frequency and the processing speed are smaller and the value of the laser output is larger, a mark having a predetermined depth can be stably marked on the surface of the GaN substrate. Specifically, considering the point that the laser marking apparatus has a long life, the processing frequency is about 1 kHz to 5 kHz, preferably about 1 kHz to 3 kHz, the processing speed is about 0.5 mm / s to 3 mm / s, and the laser. The output is about 0.1 to 3 W, preferably about 0.3 to 2.5 W.
（マーキング工程及び取り外し工程）
次に、条件設定工程において設定した条件に基づいて、ＧａＮ基板の表面にレーザ光を照射することにより、ＧａＮ基板の表面に所定のマークをマーキングする（Ｓ１３０）。この場合に、例えば、ステージのＸ軸及びＹ軸を駆動させて、ステージをレーザ光に対して移動させることにより、所望のマークをＧａＮ基板の表面にマーキングする。マークは、例えば、文字として英数字等を含み、記号として各種符号、又はバーコード等を含む。そして、マーキング工程終了後に、ステージからＧａＮ基板を取り外す（Ｓ１４０）。これにより、本実施の形態に係る窒化物半導体基板としてのＧａＮ基板が得られる。
(Marking process and removal process)
Next, a predetermined mark is marked on the surface of the GaN substrate by irradiating the surface of the GaN substrate with laser light based on the conditions set in the condition setting step (S130). In this case, for example, a desired mark is marked on the surface of the GaN substrate by driving the X axis and Y axis of the stage and moving the stage relative to the laser beam. The mark includes, for example, alphanumeric characters and the like as characters, and various codes or bar codes as symbols. Then, after the marking process is completed, the GaN substrate is removed from the stage (S140). Thereby, a GaN substrate as the nitride semiconductor substrate according to the present embodiment is obtained.
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法によれば、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の半導体基板のマーキングに用いられているＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波及び第２高調波のレーザ光を用いて、ミラー面に加工されたＧａＮ基板の表面に所望のマーク（文字、記号等）をマーキングできる。これにより、本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法は、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の半導体基板のマーキングに用いられているＮｄ−ＹＡＧレーザをＧａＮ基板の製造管理に転用できる。
(Effect of embodiment)
According to the method for marking a nitride semiconductor substrate according to the embodiment of the present invention, the fundamental wave and the second harmonic laser beam of an Nd-YAG laser used for marking a semiconductor substrate such as Si or GaAs are used. Thus, a desired mark (character, symbol, etc.) can be marked on the surface of the GaN substrate processed into the mirror surface. Thereby, the marking method of the nitride semiconductor substrate according to the present embodiment can divert the Nd-YAG laser used for marking of a semiconductor substrate such as Si or GaAs to the production management of the GaN substrate.
そして、本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法によれば、例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いると、ＧａＮ基板の表面に０．３＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる条件でレーザ光を照射すれば、ミラー面を有するＧａＮ基板の表面にクラック、欠け等を発生させることなく、ミラー面から所定の深さまでの深さを有するマークを安定的に確実に形成できる。 Then, according to the method for marking a nitride semiconductor substrate according to the present embodiment, for example, when a fundamental wave of an Nd-YAG laser is used, 0.3 <P (W) / (λ (μm ) × f (kHz) × v (mm / s)) <4, when the laser beam is irradiated, the surface of the GaN substrate having the mirror surface does not generate cracks, chips, etc. It is possible to stably and reliably form a mark having a depth up to the depth of.
なお、本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法は、所望のマークをＧａＮ基板の表面にマーキングできるので、例えば、ＧａＮ基板の基板番号、ロット番号、製造者、基板の特性、品質、基板の所定位置、及び／又は結晶方位等の情報を容易にＧａＮ基板の表面に形成できる。これにより、ＧａＮ基板の製造管理が容易となり、異品種基板の混入の防止が図れると共に、品質の管理も容易となる。 In addition, since the marking method of the nitride semiconductor substrate according to the present embodiment can mark a desired mark on the surface of the GaN substrate, for example, the substrate number, lot number, manufacturer, characteristics of the substrate, quality, Information such as a predetermined position of the substrate and / or crystal orientation can be easily formed on the surface of the GaN substrate. This facilitates the production management of the GaN substrate, prevents the mixing of different types of substrates, and facilitates the quality management.
本発明の実施例１では、ミラー面としての表面とミラー面としての裏面とを有するＧａＮ基板を用いた。表面の中心線平均粗さ（Ｒａ１）、及び裏面の中心線平均粗さ（Ｒａ２）は、Ｒａ１＝０．３ｎｍ、Ｒａ２＝０．３ｎｍに加工した。このＧａＮ基板の表面に、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波（波長λ＝１０６４ｎｍ）のレーザ光を照射してマーキング工程を実施した。また、本発明の実施例１においては条件（照射条件及び加工条件）を、加工周波数を１ｋＨｚ、加工速度を１ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．４Ｗから１．０Ｗにしてマーキング工程を実施した。この条件下におけるＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値は、０．３８から０．９４の範囲である。 In Example 1 of the present invention, a GaN substrate having a front surface as a mirror surface and a back surface as a mirror surface was used. The center line average roughness (R a1 ) on the front surface and the center line average roughness (R a2 ) on the back surface were processed into R a1 = 0.3 nm and R a2 = 0.3 nm. A marking step was performed by irradiating the surface of the GaN substrate with laser light of a fundamental wave (wavelength λ = 1064 nm) of an Nd-YAG laser. In Example 1 of the present invention, the marking process was performed with the conditions (irradiation conditions and processing conditions) set to a processing frequency of 1 kHz, a processing speed of 1 mm / s, and a laser output of 0.4 W to 1.0 W. The value of P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) under this condition is in the range of 0.38 to 0.94.
更に、実施例１の比較例１として、実施例１とは異なる条件で実施例１と同様のＧａＮ基板に対してマーキング工程を実施した。比較例１における条件を、加工周波数を１ｋＨｚから５ｋＨｚ、加工速度を１ｍｍ／ｓから１０ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．１Ｗから３．４Ｗにしてマーキング工程を実施した。この比較例１に係る条件下におけるＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値は、０．０３から０．２８の範囲で実施例１の場合よりも小さい値とした。 Further, as Comparative Example 1 of Example 1, a marking step was performed on the same GaN substrate as in Example 1 under conditions different from those in Example 1. The marking process was performed under the conditions in Comparative Example 1 with a processing frequency of 1 kHz to 5 kHz, a processing speed of 1 mm / s to 10 mm / s, and a laser output of 0.1 W to 3.4 W. The value of P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) under the conditions according to Comparative Example 1 is in the range of 0.03 to 0.28. The value was smaller than the case.
表１に、実施例１及び比較例１のそれぞれの各条件と、マークの深さ（マーキング深さ）と、設定値（Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値）と、表面の状況と、判定とを示す。 Table 1 shows the respective conditions of Example 1 and Comparative Example 1, the depth of the mark (marking depth), and the set value (P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v ( mm / s)))), surface condition, and determination.
表１の判定の欄で「○」は、安定的に所定深さのマークがマーキングされたことを示し、「×」は、クラックの発生、欠けの発生、及び／又は裏面にもマークが形成される裏面マーキングの発生が観察されたことを示す。 In the judgment column of Table 1, “◯” indicates that a mark having a predetermined depth is stably marked, and “×” indicates that a crack is generated, a chip is generated, and / or a mark is also formed on the back surface. It is shown that the occurrence of the backside marking is observed.
図２は、比較例１に係るＧａＮ基板の表面にクラックが発生した一例を示す。 FIG. 2 shows an example in which a crack is generated on the surface of the GaN substrate according to Comparative Example 1.
なお、図２に示す比較例１のＧａＮ基板上のマークは、レーザ波長を１０６４ｎｍ、加工周波数を１ｋＨｚ、加工速度を１ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．３Ｗに設定して形成した（すなわち、表１の比較例１（ｂ））。また、図２の横の長さＬは、３．２ｍｍであり、マークのサイズは、縦１．４ｍｍ、横０．８ｍｍ、線幅６０μｍ程度である。以下、図３から図４Ａ及びＢにおいても同様である。 The mark on the GaN substrate of Comparative Example 1 shown in FIG. 2 was formed by setting the laser wavelength to 1064 nm, the processing frequency to 1 kHz, the processing speed to 1 mm / s, and the laser output to 0.3 W (ie, the table). 1 comparative example 1 (b)). The horizontal length L in FIG. 2 is 3.2 mm, and the mark size is about 1.4 mm in length, 0.8 mm in width, and about 60 μm in line width. The same applies to FIGS. 3 to 4A and 4B.
表１を参照すると、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値が０．３８から０．９４の範囲である実施例１においては、実施例１に係るいずれの条件においても、ＧａＮ基板の表面に所定のマークを良好に形成することができた（いずれの場合も、マーキング深さが２６μｍ以上であった）。 Referring to Table 1, in Example 1 where the value of P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) is in the range of 0.38 to 0.94, Under any of the conditions according to Example 1, a predetermined mark could be satisfactorily formed on the surface of the GaN substrate (in any case, the marking depth was 26 μm or more).
一方、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値が０．２８以下の比較例１においては、マーキングした文字の一部に微小な欠けが生じているＧａＮ基板、及び裏面マーキングが発生しているＧａＮ基板が観察された。具体的に、図２を参照すると分かるように、基板表面１０にマーク２０をマーキングしたときに、クラック３０が発生したＧａＮ基板が観察された。クラック３０は、レーザ光を基板表面１０への照射を開始した部分に主として発生した。 On the other hand, in Comparative Example 1 where the value of P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) is 0.28 or less, a part of the marked character has a minute chip. The generated GaN substrate and the GaN substrate on which the rear surface marking occurred were observed. Specifically, as can be seen with reference to FIG. 2, when the mark 20 was marked on the substrate surface 10, the GaN substrate in which the crack 30 occurred was observed. The crack 30 was mainly generated in a portion where the irradiation of the laser beam onto the substrate surface 10 was started.
本発明の実施例２では、ミラー面としての表面とミラー面としての裏面とを有するＧａＮ基板を用いた。表面の中心線平均粗さ（Ｒａ１）、及び裏面の中心線平均粗さ（Ｒａ２）は、Ｒａ１＝０．３ｎｍ、Ｒａ２＝０．３ｎｍに加工した。このＧａＮ基板に、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波（波長λ＝５３２ｎｍ）のレーザ光を照射してマーキング工程を実施した。また、本発明の実施例２においては条件（照射条件及び加工条件）を、加工周波数を１ｋＨｚから５ｋＨｚ、加工速度を０．５ｍｍ／ｓから３ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．１Ｗから３Ｗにしてマーキング工程を実施した。この条件下におけるＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値は、０．２８から３．７６の範囲である。 In Example 2 of the present invention, a GaN substrate having a front surface as a mirror surface and a back surface as a mirror surface was used. The center line average roughness (R a1 ) on the front surface and the center line average roughness (R a2 ) on the back surface were processed into R a1 = 0.3 nm and R a2 = 0.3 nm. This GaN substrate was irradiated with a laser beam of the second harmonic (wavelength λ = 532 nm) of the Nd—YAG laser to perform a marking process. In Example 2 of the present invention, the conditions (irradiation conditions and processing conditions) are set such that the processing frequency is 1 kHz to 5 kHz, the processing speed is 0.5 mm / s to 3 mm / s, and the laser output is 0.1 W to 3 W. A marking process was performed. The value of P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) under this condition is in the range of 0.28 to 3.76.
更に、実施例２の比較例２として、実施例２とは異なる条件で実施例２と同様のＧａＮ基板に対してマーキング工程を実施した。比較例２における条件を、加工周波数を１ｋＨｚから５ｋＨｚ、加工速度を０．５ｍｍ／ｓから２ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．１Ｗから０．３Ｗにしてマーキング工程を実施した。この比較例２に係る条件下におけるＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値は、０．０９から０．２５の範囲で実施例２の場合よりも小さい値とした。 Further, as Comparative Example 2 of Example 2, a marking process was performed on the same GaN substrate as that of Example 2 under conditions different from those of Example 2. The marking process was performed under the conditions in Comparative Example 2 with a processing frequency of 1 kHz to 5 kHz, a processing speed of 0.5 mm / s to 2 mm / s, and a laser output of 0.1 W to 0.3 W. The value of P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) under the conditions according to Comparative Example 2 is in the range of 0.09 to 0.25. The value was smaller than the case.
表２に、実施例２及び比較例２のそれぞれの各条件と、マークの深さ（マーキング深さ）と、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値と、表面の状況と、判定とを示す。 Table 2 shows each condition of Example 2 and Comparative Example 2, the depth of the mark (marking depth), and P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s). )) Value, surface condition, and judgment.
表２の判定の欄で「○」は、安定的に所定深さのマークがマーキングされたことを示し、「×」は、一部マーキングがなされない非マーク部分の発生が観察されたことを示す。 In the judgment column of Table 2, “◯” indicates that a mark having a predetermined depth has been stably marked, and “×” indicates that the occurrence of a non-marked portion that is not partly marked is observed. Show.
図３は、本発明の実施例２に係るＧａＮ基板にマーキング工程を施したときの一例を示す。また、また、図４Ａは、比較例２に係るＧａＮ基板の表面にマーキングされない部分が発生した一例を示し、図４Ｂは、比較例２に係るＧａＮ基板の裏面に裏面マーキングが発生した一例を示す。 FIG. 3 shows an example when a marking process is performed on the GaN substrate according to Example 2 of the present invention. 4A shows an example in which an unmarked portion is generated on the surface of the GaN substrate according to Comparative Example 2, and FIG. 4B shows an example in which a back surface marking is generated on the back surface of the GaN substrate according to Comparative Example 2. .
なお、図３に示す実施例２に係るＧａＮ基板上のマークは、レーザ波長を５３２ｎｍ、加工周波数を３ｋＨｚ、加工速度を０．５ｍｍ／ｓ、レーザ出力を１．５Ｗに設定して形成した（すなわち、表２における実施例２の（ｉ））。また、図４Ａ及び図４Ｂに示す比較例２に係るＧａＮ基板上のマークは、レーザ波長を５３２ｎｍ、加工周波数を１ｋＨｚ、加工速度を１ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．１Ｗに設定して形成した（すなわち、表２における比較例２の（ａ））。 The mark on the GaN substrate according to Example 2 shown in FIG. 3 was formed by setting the laser wavelength to 532 nm, the processing frequency to 3 kHz, the processing speed to 0.5 mm / s, and the laser output to 1.5 W ( That is, (i) of Example 2 in Table 2. The marks on the GaN substrate according to Comparative Example 2 shown in FIGS. 4A and 4B were formed by setting the laser wavelength to 532 nm, the processing frequency to 1 kHz, the processing speed to 1 mm / s, and the laser output to 0.1 W. (That is, (a) of Comparative Example 2 in Table 2).
具体的に、図３を参照すると分かるように、ＧａＮ基板の基板表面１０にマーク２０が、クラック及び欠けの発生なしに形成された。なお、レーザ出力が大きくなるにつれて、ＧａＮ基板の表面に所定のマークを安定的に形成できる傾向が観察された。一方、図４Ａを参照すると分かるように、比較例２においては、基板表面１０にレーザ光を照射したにもかかわらず、マークが形成されない非マーク部分２５が発生したＧａＮ基板が観察された。また、図４Ｂを参照すると分かるように、比較例２においては、基板裏面１５に、裏面マーキング２７が発生したＧａＮ基板が観察された。 Specifically, as can be seen with reference to FIG. 3, the mark 20 was formed on the substrate surface 10 of the GaN substrate without generation of cracks and chips. It was observed that a predetermined mark could be stably formed on the surface of the GaN substrate as the laser output increased. On the other hand, as can be seen with reference to FIG. 4A, in Comparative Example 2, a GaN substrate in which a non-marked portion 25 where no mark was formed was observed even though the substrate surface 10 was irradiated with laser light. As can be seen from FIG. 4B, in Comparative Example 2, a GaN substrate on which the back surface marking 27 was generated was observed on the back surface 15 of the substrate.
また、表２を参照すると、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値が０．２８から３．７６の範囲である実施例２においては、実施例２に係るいずれの条件においても、ＧａＮ基板の表面に所定のマークを良好に形成することができた。一方、比較例２においては、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値が０．０９から０．２５の範囲のいずれにおいても、マーキングしたマークの一部に微小なカケ（非マーク部分）の発生が認められた。 Also, referring to Table 2, in Example 2 where the value of P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) is in the range of 0.28 to 3.76. Under any of the conditions according to Example 2, a predetermined mark could be satisfactorily formed on the surface of the GaN substrate. On the other hand, in Comparative Example 2, marking was performed regardless of the value of P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) in the range of 0.09 to 0.25. Occurrence of minute cracks (non-marked part) was observed on a part of the mark.
また、加工速度を０．５ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．２Ｗに設定すると共に、加工周波数を１ｋＨｚでマーキングした場合である実施例２の（ｄ）においては、ＧａＮ基板の表面に良好にマーキングできた。一方、加工速度とレーザ出力とを実施例２の（ｄ）と同様に設定すると共に、加工周波数を３ｋＨｚに設定した比較例２の（ｃ）においては、マークの一部に微小な欠けが発生した。すなわち、比較例２の（ｃ）においてはマークの一部がマーキングされなかった。これにより、ＧａＮ基板の表面に安定的にマークを形成することを目的とする場合、加工周波数は、小さくすることが好ましいことが示された。 In addition, in Example 2 (d) in which the processing speed is set to 0.5 mm / s, the laser output is set to 0.2 W, and the processing frequency is marked at 1 kHz, the surface of the GaN substrate is marked well. did it. On the other hand, in the comparative example 2 (c) in which the processing speed and the laser output are set in the same manner as in the example 2 (d) and the processing frequency is set to 3 kHz, a minute chip occurs in a part of the mark. did. That is, a part of the mark was not marked in (c) of Comparative Example 2. Thus, it was shown that it is preferable to reduce the processing frequency when the purpose is to stably form marks on the surface of the GaN substrate.
また、実施例２に係る窒化物半導体のマーキング方法によれば、例えば、実施例２の（ｄ）、及び（ｅ）等のようにレーザ出力を０．１Ｗから０．２Ｗ程度に小さくできるので、レーザマーキング装置のレーザの寿命を長くすることができ、ランニングコストを低下させることができる。 Further, according to the marking method of the nitride semiconductor according to the second embodiment, the laser output can be reduced from about 0.1 W to about 0.2 W as in (d) and (e) of the second embodiment, for example. The life of the laser of the laser marking device can be extended, and the running cost can be reduced.
なお、加工周波数を５ｋＨｚとした実施例２の（ｌ）から（ｏ）においても、ＧａＮ基板の表面に安定的にマーキングすることができる。ただし、実施例２の（ｌ）から（ｏ）においては、レーザ出力が１Ｗから３Ｗと比較的大きいので、レーザ出力を低下させることを目的とする場合、加工周波数は、１ｋＨｚから３ｋＨｚに設定することが好ましい。 In addition, in (l) to (o) of Example 2 in which the processing frequency is 5 kHz, the surface of the GaN substrate can be stably marked. However, in (l) to (o) of Example 2, the laser output is relatively large from 1 W to 3 W. Therefore, when the purpose is to reduce the laser output, the processing frequency is set from 1 kHz to 3 kHz. It is preferable.
また、加工周波数を１ｋＨｚ、レーザ出力を０．１Ｗに設定すると共に、加工速度を０．５ｍｍ／ｓに設定してマーキングした実施例２の（ｅ）においては、ＧａＮ基板の表面に良好にマーキングできた。一方、加工周波数とレーザ出力とを実施例２の（ｅ）と同様に設定すると共に、加工速度を２ｍｍ／ｓに設定した比較例２の（ａ）及び（ｂ）においては、マークの一部に微小な欠けが発生した。すなわち、比較例２の（ａ）及び（ｂ）においてはマークの一部がマーキングされなかった。これにより、ＧａＮ基板の表面に安定的にマークを形成することを目的とする場合、加工速度は、低速であることが好ましいことが示された。 Further, in Example 2 (e) in which the processing frequency is set to 1 kHz, the laser output is set to 0.1 W, and the processing speed is set to 0.5 mm / s, the surface of the GaN substrate is marked well. did it. On the other hand, the processing frequency and the laser output are set in the same manner as in (e) of the second embodiment, and in (a) and (b) of the second comparative example in which the processing speed is set to 2 mm / s, part of the mark Minor chipping occurred. That is, a part of the mark was not marked in (a) and (b) of Comparative Example 2. Thus, it was shown that the processing speed is preferably low when the purpose is to stably form marks on the surface of the GaN substrate.
また、実施例２の（ｅ）と同一の条件（加工周波数：１ＫＨｚ、加工速度：１ｍｍ／ｓ、レーザ出力：０．１Ｗ）においてＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いた場合と、第２高調波を用いた場合（実施例２の（ｅ））とで、ＧａＮ基板の表面に形成されたマークを比較した。その結果、第２高調波を用いた場合に形成されたマークの方が、基本波を用いて形成されたマークに比べて、良好な結果が得られた。よって、ミラー面を有するＧａＮ基板へレーザ光を照射してマーキングする場合、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波（λ＝１０６４ｎｍ）でも良好なマークを形成することができるが、第２高調波（λ＝５３２ｎｍ）を用いると、基本波よりも良好な結果が得られることが示された。 Further, when the fundamental wave of the Nd-YAG laser is used under the same conditions (processing frequency: 1 KHz, processing speed: 1 mm / s, laser output: 0.1 W) as in Example 2 (e), the second harmonic When the wave was used ((e) of Example 2), the marks formed on the surface of the GaN substrate were compared. As a result, the mark formed when using the second harmonic was better than the mark formed using the fundamental wave. Therefore, when marking a GaN substrate having a mirror surface by irradiating a laser beam, a good mark can be formed even with a fundamental wave (λ = 1064 nm) of an Nd-YAG laser, but the second harmonic (λ = Using 532 nm), it was shown that better results were obtained than the fundamental wave.
以上より、実施例１のようにＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いた場合には、設定値を０．３８以上にするとＧａＮ基板の表面に良好にマークを形成できるが、設定値を０．２８以下にすると、良好なマークは形成されないことが示された。よって、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いる場合、設定値の下限は０．３程度が好ましい。一方、実施例２のようにＮｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波を用いた場合には、設定値を０．２８以上にするとＧａＮ基板の表面に良好にマークを形成できるが、設定値を０．２５以下にすると、良好なマークは形成されないことが示された。また、本実施例においてＧａＮ基板の表面に形成されるマークは、当該マークからクラック等が発生することを抑制できると共に、マークを識別することに十分なマーキング深さを確保することが要求される。例えば、２５０μｍから４５０μｍ厚のＧａＮ基板を用いる場合、マーキング深さは、１５０μｍ程度以下が好ましいので、実施例１及び２において、設定値としては４を上限とすることが好ましい。 As described above, when the fundamental wave of the Nd-YAG laser is used as in the first embodiment, a mark can be formed satisfactorily on the surface of the GaN substrate when the set value is 0.38 or more. When it was 28 or less, it was shown that a good mark was not formed. Therefore, when the fundamental wave of the Nd-YAG laser is used, the lower limit of the set value is preferably about 0.3. On the other hand, when the second harmonic of the Nd-YAG laser is used as in Example 2, a mark can be satisfactorily formed on the surface of the GaN substrate when the set value is 0.28 or more, but the set value is 0. It was shown that a good mark was not formed when .25 or less. Further, the mark formed on the surface of the GaN substrate in the present embodiment is required to suppress the occurrence of cracks and the like from the mark and to ensure a sufficient marking depth for identifying the mark. . For example, when a GaN substrate having a thickness of 250 μm to 450 μm is used, the marking depth is preferably about 150 μm or less. Therefore, in Examples 1 and 2, it is preferable to set 4 as the upper limit.
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 While the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. It should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.
１０ 基板表面
１５ 基板裏面
２０ マーク
２５ 非マーク部分
２７ 裏面マーキング
３０ クラック
10 Substrate surface 15 Substrate back surface 20 Mark 25 Non-marked portion 27 Back surface marking 30 Crack
Claims (10)
波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光を前記第１の面側から照射して、前記レーザ光が照射された領域に、前記第１の面から前記第２の面に向かって所定の深さを有するマークを形成するマーキング工程と
を備える窒化物半導体基板のマーキング方法。 A substrate preparing step of preparing a nitride semiconductor substrate having a first surface that is a mirror surface and a second surface facing the first surface;
A laser beam having a wavelength of 450 nm to 1100 nm is irradiated from the first surface side, and the region irradiated with the laser beam has a predetermined depth from the first surface toward the second surface. A marking method for a nitride semiconductor substrate comprising a marking step for forming a mark.
前記マーキング工程は、前記第１の面に照射する前記レーザ光のレーザ出力、レーザ波長、加工周波数、及び加工速度の条件を設定する条件設定工程を有する
請求項１に記載の窒化物半導体基板のマーキング方法。 The substrate preparation step prepares the nitride semiconductor substrate formed from gallium nitride (GaN),
2. The nitride semiconductor substrate according to claim 1, wherein the marking step includes a condition setting step for setting conditions of a laser output, a laser wavelength, a processing frequency, and a processing speed of the laser light irradiated to the first surface. Marking method.
請求項２に記載の窒化物半導体基板のマーキング方法。 3. The method of marking a nitride semiconductor substrate according to claim 2, wherein the condition setting step sets the condition according to the predetermined depth of the mark and the thickness of the nitride semiconductor substrate.
請求項３に記載の窒化物半導体基板のマーキング方法。 4. The marking method for a nitride semiconductor substrate according to claim 3, wherein the marking step uses a fundamental wave or a second harmonic wave of a laser beam using YAG, YVO4 crystal, or YLF crystal as a medium as the laser beam.
０．３＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４
となる前記条件を設定する
請求項４に記載の窒化物半導体基板のマーキング方法。 In the condition setting step, a fundamental wave of an Nd-YAG laser is used as the laser light. As the conditions, the laser output is P (W), the laser wavelength is λ (μm), and the processing frequency is f (kHz). ), When the processing speed is v (mm / s),
0.3 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) <4
The method for marking a nitride semiconductor substrate according to claim 4, wherein the conditions are set as follows.
０．２８＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４
となる前記条件を設定する
請求項４に記載の窒化物半導体基板のマーキング方法。 The condition setting step uses a second harmonic of an Nd-YAG laser as the laser light, and the conditions include the laser output as P (W), the laser wavelength as λ (μm), and the processing frequency as f. (KHz), when the processing speed is v (mm / s),
0.28 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) <4
The method for marking a nitride semiconductor substrate according to claim 4, wherein the conditions are set as follows.
波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光が照射されることにより前記レーザ光が照射された領域に形成され、前記面から所定の深さを有するマークと
を備える窒化物半導体基板。 A surface having a mirror surface;
A nitride semiconductor substrate comprising: a mark formed at a region irradiated with laser light having a wavelength of 450 nm to 1100 nm and having a predetermined depth from the surface.
前記レーザ光は、前記マークの前記所定の深さ及び前記窒化物半導体基板の厚さに応じて設定された条件に合わせて照射される
請求項７に記載の窒化物半導体基板。 The nitride semiconductor substrate is formed from gallium nitride (GaN),
The nitride semiconductor substrate according to claim 7, wherein the laser light is irradiated in accordance with conditions set in accordance with the predetermined depth of the mark and the thickness of the nitride semiconductor substrate.
請求項８に記載の窒化物半導体基板。 The condition is set by adjusting a laser output, a laser wavelength, a processing frequency, and a processing speed in accordance with the predetermined depth of the mark and the thickness of the nitride semiconductor substrate. Nitride semiconductor substrate.
前記条件は、前記Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いた場合であって、前記レーザ出力をＰ（Ｗ）、前記レーザ波長をλ（μｍ）、前記加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、前記加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、
０．３＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４
となる範囲で設定され、
前記Ｎｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波を用いた場合に、
０．２８＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４
となる範囲で設定される請求項９に記載の窒化物半導体基板。 The laser beam is a fundamental wave or a second harmonic of an Nd-YAG laser,
The conditions are when the fundamental wave of the Nd-YAG laser is used, where the laser output is P (W), the laser wavelength is λ (μm), the processing frequency is f (kHz), and the processing speed Is v (mm / s),
0.3 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) <4
Is set within the range
When using the second harmonic of the Nd-YAG laser,
0.28 <P (W) / (λ (μm) × f (kHz) × v (mm / s)) <4
The nitride semiconductor substrate according to claim 9, which is set within a range.
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