(57)【要約】【課題】好適な半導体部材の取得を可能にする。【解決手段】レーザ加工方法は、ＧａＮインゴット２０の表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部にレーザ光Ｌを入射させることにより、ＧａＮインゴット２０の内部において、複数の改質スポット１３ａと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と窒素ガスＧとを含む改質領域１２を、仮想面１５に沿って形成する工程を備える。改質領域１２を形成する工程では、改質スポット１３ａが形成されていない領域であって当該改質領域１２からＧａＮインゴット２０の外面への亀裂１４ａの進展を阻む周縁領域１６を、当該改質領域１２を囲うようにＧａＮインゴット２０に設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体対象物の表面から前記半導体対象物の内部にレーザ光を入射させることにより、前記半導体対象物の内部において、複数の改質スポットと前記複数の改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂とガスとを含む改質領域を、前記表面に対向する仮想面に沿って形成する第１工程を備え、
前記第１工程では、前記改質スポットが形成されていない領域であって当該改質領域から前記半導体対象物の外面への前記亀裂の進展を阻む周縁領域を、当該改質領域を囲うように前記半導体対象物に設ける、レーザ加工方法。
【請求項２】
前記周縁領域は、前記表面に対向する方向から見て、前記改質領域を囲う枠状を呈する、請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記半導体対象物の材料は、窒化物を含む、請求項１又は２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記ガスを外部へ逃がす孔を前記周縁領域に形成する工程を備える、請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工方法を含む製造方法であって、
前記仮想面に渡る前記亀裂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２工程を備える、半導体部材製造方法。
【請求項６】
前記仮想面は、前記表面に対向する方向に並ぶように複数設定され、
前記改質領域及び前記周縁領域は、前記複数の仮想面のそれぞれに対応して複数設けられ、
前記周縁領域は、囲う前記改質領域から当該改質領域に隣接する他の改質領域への前記亀裂の進展を阻む、請求項５に記載の半導体部材製造方法。
【請求項７】
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。
【請求項８】
前記仮想面は、前記表面が延在する方向に並ぶように複数設定され、
前記改質領域及び前記周縁領域は、複数の前記仮想面のそれぞれに対応して複数設けられ、
前記周縁領域は、囲う前記改質領域から当該改質領域に隣接する他の改質領域への前記亀裂の進展を阻む、請求項５に記載の半導体部材製造方法。
【請求項９】
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、半導体デバイスである、請求項８に記載の半導体部材製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程の後、前記半導体対象物を加熱することにより、前記ガスを膨張させて、前記亀裂を前記仮想面に沿って進展させる工程を備える、請求項５〜９の何れか一項に記載の半導体部材製造方法。
【請求項１１】
前記第２工程では、前記改質領域に外部から刺激を付与することで、前記半導体対象物の一部を前記仮想面に沿って剥離する、請求項５〜１０の何れか一項に記載の半導体部材製造方法。
【請求項１２】
前記第２工程では、前記半導体対象物から前記周縁領域を除去することで、前記半導体対象物の一部を前記仮想面に沿って剥離する、請求項５〜１０の何れか一項に記載の半導体部材製造方法。
【請求項１３】
表面を有する半導体対象物であって、
前記半導体対象物の内部において、前記表面に対向する仮想面に沿って形成された改質領域と、
前記改質領域を囲うように設けられた周縁領域と、を備え、
前記改質領域は、複数の改質スポットと前記複数の改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂とガスとを含み、
前記周縁領域は、前記改質スポットが形成されていない領域であって、囲う前記改質領域から前記半導体対象物の外面への前記亀裂の進展を阻む、半導体対象物。
【請求項１４】
半導体インゴットであって、
前記改質領域は、前記表面に対向する方向に並ぶように複数設けられ、
前記周縁領域は、前記複数の改質領域のそれぞれに対応して複数設けられ、
前記周縁領域は、囲う前記改質領域から当該改質領域に隣接する他の改質領域への前記亀裂の進展を阻む、請求項１３に記載の半導体対象物。
【請求項１５】
半導体ウェハであって、
前記改質領域は、前記表面が延在する方向に並ぶように複数設けられ、
前記周縁領域は、前記複数の仮想面のそれぞれに対応して複数設けられ、
前記周縁領域は、囲う前記改質領域から当該改質領域に隣接する他の改質領域への前記亀裂の進展を阻む、請求項１３に記載の半導体対象物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工方法、半導体部材製造方法、及び半導体対象物に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、改質領域に沿って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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８３６００号公報
【特許文献２】特開２０１７−０５７１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような加工方法では、改質領域の形成の仕方が、得られる半導体部材の状態に大きく影響する。
【０００５】
本発明は、好適な半導体部材の取得を可能にするレーザ加工方法、半導体部材製造方法及び半導体対象物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレーザ加工方法は、半導体対象物の表面から半導体対象物の内部にレーザ光を入射させることにより、半導体対象物の内部において、複数の改質スポットと複数の改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂とガスとを含む改質領域を、表面に対向する仮想面に沿って形成する第１工程を備え、第１工程では、改質スポットが形成されていない領域であって当該改質領域から半導体対象物の外面への亀裂の進展を阻む周縁領域を、当該改質領域を囲うように半導体対象物に設ける。
【０００７】
このレーザ加工方法では、第１工程において、改質領域から半導体対象物の外面へ亀裂が進展することを周縁領域によって阻むことができ、改質領域に含まれるガスが亀裂を介して外部へ逃げてしまうことを抑制することができる。よって、ガスの圧力（内圧）を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。その結果、当該内圧を利用し、仮想面に渡る亀裂を容易に形成することが可能となる。仮想面に渡る亀裂を境界として半導体対象物から半導体部材を取得することにより、好適な半導体部材の取得が可能となる。
【０００８】
本発明に係るレーザ加工方法では、周縁領域は、表面に対向する方向から見て、改質領域を囲う枠状を呈していてもよい。このような周縁領域を形成することによって、半導体対象物の外面への亀裂の進展を効果的に阻むことができる。
【０００９】
本発明に係るレーザ加工方法では、半導体対象物の材料は、窒化物を含んでいてもよい。この場合、第１工程において、半導体対象物の内部にレーザ光を入射させることにより、半導体対象物を分解して窒素ガスを発生させることができる。
【００１０】
本発明に係るレーザ加工方法は、ガスを外部へ逃がす孔を周縁領域に形成する工程を備えていてもよい。これによれば、ガスの圧力の上昇で歪が半導体対象物に加わる場合に、ガスを外部へ逃がして当該歪を抑制することが可能となる。
【００１１】
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を含む製造方法であって、仮想面に渡る亀裂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２工程を備える。
【００１２】
この半導体部材製造方法においても、上記レーザ加工方法を含むことから、改質領域に含まれるガスが亀裂を介して外部へ逃げてしまうことを抑制することができ、ガスの圧力（内圧）を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。当該内圧を利用し、仮想面に渡る亀裂を容易に形成することが可能となる。仮想面に渡る亀裂を境界として半導体対象物から半導体部材を取得することにより、好適な半導体部材の取得が可能となる。
【００１３】
本発明に係る半導体部材製造方法では、仮想面は、表面に対向する方向に並ぶように複数設定され、改質領域及び周縁領域は、複数の仮想面のそれぞれに対応して複数設けられ、周縁領域は、囲う改質領域から当該改質領域に隣接する他の改質領域への亀裂の進展を阻んでいてもよい。これによれば、１つの半導体対象物から複数の半導体部材の取得が可能となる。また、周縁領域によって改質領域から他の改質領域への亀裂の進展が阻まれていることから、改質領域から他の改質領域へガスが逃げてしまうことを抑制することができ、ガスの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。
【００１４】
本発明に係る半導体部材製造方法では、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。これによれば、１つの半導体インゴットから複数の半導体ウェハを取得することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る半導体部材製造方法では、仮想面は、表面が延在する方向に並ぶように複数設定され、改質領域及び周縁領域は、複数の仮想面のそれぞれに対応して複数設けられ、周縁領域は、囲う改質領域から当該改質領域に隣接する他の改質領域への亀裂の進展を阻んでいてもよい。これによれば、１つの半導体対象物から複数の半導体部材の取得が可能となる。また、周縁領域によって改質領域から他の改質領域への亀裂の進展が阻まれていることから、改質領域から他の改質領域へガスが逃げてしまうことを抑制することができ、ガスの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。
【００１６】
本発明に係る半導体部材製造方法では、半導体対象物は、半導体ウェハであり、半導体部材は、半導体デバイスであってもよい。これによれば、１つの半導体ウェハか複数の半導体デバイスを取得することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る半導体部材製造方法では、第１工程の後、半導体対象物を加熱することにより、ガスを膨張させて、亀裂を仮想面に沿って進展させる工程を備えていてもよい。この場合、仮想面に渡る亀裂を確実に形成することができる。
【００１８】
本発明に係る半導体部材製造方法において、第２工程では、改質領域に外部から刺激を付与することで、半導体対象物の一部を仮想面に沿って剥離してもよい。これによれば、改質領域のガスの圧力を解放しつつ、この解放される力も利用して半導体対象物の一部を剥離することができる。
【００１９】
本発明に係る半導体部材製造方法において、第２工程では、半導体対象物から周縁領域を除去することで、半導体対象物の一部を仮想面に沿って剥離してもよい。これによれば、改質領域のガスの圧力を解放しつつ、この解放される力も利用して半導体対象物の一部を剥離することができる。
【００２０】
本発明に係る半導体対象物は、表面を有する半導体対象物であって、半導体対象物の内部において、表面に対向する仮想面に沿って形成された改質領域と、改質領域を囲うように設けられた周縁領域と、を備え、改質領域は、複数の改質スポットと複数の改質スポットからそれぞれ延びる複数の亀裂とガスとを含み、周縁領域は、改質スポットが形成されていない領域であって、囲う改質領域から半導体対象物の外面への亀裂の進展を阻む。
【００２１】
本発明に係る半導体対象物では、改質領域から半導体対象物の外面へ亀裂が進展することが周縁領域によって阻まれており、改質領域に含まれるガスが亀裂を介して外部へ逃げてしまうことが抑制されている。よって、ガスの圧力（内圧）を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。当該内圧を利用し、仮想面に沿って亀裂を精度よく進展させることが可能となる。したがって、仮想面に渡る亀裂を境界として半導体対象物から半導体部材を取得することにより、好適な半導体部材の取得が可能となる。
【００２２】
本発明に係る半導体対象物は、半導体インゴットであって、改質領域は、表面に対向する方向に並ぶように複数設けられ、周縁領域は、複数の改質領域のそれぞれに対応して複数設けられ、周縁領域は、囲う改質領域から当該改質領域に隣接する他の改質領域への亀裂の進展を阻んでもよい。これによれば、１つの半導体インゴットから複数の半導体ウェハを取得することが可能となる。周縁領域によって改質領域から他の改質領域への亀裂の進展が阻まれていることから、改質領域から他の改質領域へガスが逃げてしまうことを抑制することができ、ガスの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。
【００２３】
本発明に係る半導体対象物は、半導体ウェハであって、改質領域は、表面が延在する方向に並ぶように複数設けられ、周縁領域は、複数の仮想面のそれぞれに対応して複数設けられ、周縁領域は、囲う改質領域から当該改質領域に隣接する他の改質領域への亀裂の進展を阻んでもよい。これによれば、１つの半導体ウェハから複数の半導体デバイスを取得することが可能となる。周縁領域によって改質領域から他の改質領域への亀裂の進展が阻まれていることから、改質領域から他の改質領域へガスが逃げてしまうことを抑制することができ、ガスの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、好適な半導体部材の取得を可能にするレーザ加工方法、半導体部材製造方法及び半導体対象物を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態のレーザ加工装置の構成図である。
【図２】第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の対象物であるＧａＮインゴットの側面図である。
【図３】図２に示されるＧａＮインゴットの平面図である。
【図４】第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程におけるＧａＮインゴットの横断面図である。
【図５】第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程におけるＧａＮインゴットの横断面図である。
【図６】第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程におけるＧａＮインゴットの横断面図である。
【図７】第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程におけるＧａＮインゴットの横断面図である。
【図８】第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程後におけるＧａＮインゴットの側面図である。
【図９】（ａ）は、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程におけるＧａＮインゴットの第１例を示す写真図である。（ｂ）は、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程におけるＧａＮインゴットの第２例を示す写真図である。（ｃ）は、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程におけるＧａＮインゴットの第３例を示す写真図である。（ｄ）は、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程におけるＧａＮインゴットの第４例を示す写真図である。
【図１０】第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の周縁領域除去工程におけるＧａＮインゴットの側面図である。
【図１１】第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の刺激付与工程におけるＧａＮインゴットの側面図である。
【図１２】（ａ）は、第１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ける刺激付与工程後のＧａＮインゴットの側面図である。（ｂ）は、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法で得られたＧａＮウェハの側面図である。
【図１３】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の加熱工程におけるＧａＮインゴットの横断面図である。
【図１４】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の周縁領域除去工程におけるＧａＮインゴットの側面図である。
【図１５】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮインゴットの一部分の縦断面図である。
【図１６】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮインゴットの一部分の横断面図である。
【図１７】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮインゴットの一部分の縦断面図である。
【図１８】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮインゴットの一部分の横断面図である。
【図１９】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮインゴットの一部分の縦断面図である。
【図２０】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮインゴットの一部分の横断面図である。
【図２１】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮインゴットの一部分の縦断面図である。
【図２２】変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮインゴットの一部分の横断面図である。
【図２３】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。
【図２４】図２３に示される剥離面の高さプロファイルである。
【図２５】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。
【図２６】図２５に示される剥離面の高さプロファイルである。
【図２７】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。
【図２８】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。
【図２９】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。
【図３０】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。
【図３１】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。
【図３２】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。
【図３３】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。
【図３４】第２実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の対象物であるＧａＮウェハの平面図である。
【図３５】第２実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮウェハの一部分の側面図である。
【図３６】第２実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程におけるＧａＮウェハの一部分の側面図である。
【図３７】第２実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法の一工程における半導体デバイスの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［レーザ加工装置の構成］
【００２７】
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方向といい、第１水平方向に垂直な第２水平方向をＹ方向という。また、鉛直方向をＺ方向という。
【００２８】
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方向及びＹ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方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。
【００２９】
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方向に沿って移動可能である。
【００３０】
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。
【００３１】
一例として、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、対象物１１に対して集光点ＣをＸ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。
【００３２】
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。
［第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法］
【００３３】
第１実施形態の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インゴット（半導体インゴット、半導体対象物）２０である。一例として、ＧａＮインゴット２０の幅は、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍであり、ＧａＮインゴット２０の厚さは２ｍｍである。第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法は、ＧａＮインゴット２０から複数のＧａＮウェハ（半導体ウェハ、半導体部材）３０を切り出すために実施される。一例として、ＧａＮウェハ３０の幅は、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍであり、ＧａＮウェハ３０の厚さは１００μｍである。ＧａＮインゴット２０及びＧａＮウェハ３０の形状は特に限定されず、例えば円形板状であってもよい。
【００３４】
まず、上述したレーザ加工装置１を用いたレーザ加工工程（第１工程）を実施する。レーザ加工工程では、上述したレーザ加工装置１が、複数の仮想面１５のそれぞれに沿って改質領域１２を形成する。複数の仮想面１５のそれぞれは、ＧａＮインゴット２０の内部においてＧａＮインゴット２０の表面２０ａに対向する面であり、表面２０ａに対向する方向に並ぶように設定されている。本実施形態では、複数の仮想面１５のそれぞれは、表面２０ａに平行な面であり、例えば矩形状を呈している。複数の仮想面１５のそれぞれは、表面２０ａ側から見た場合に互いに重なるように設定されている。ＧａＮインゴット２０には、複数の仮想面１５のそれぞれを囲むように複数の周縁領域１６が設定されている。つまり、複数の仮想面１５のそれぞれは、ＧａＮインゴット２０の側面２０ｂに至っていない。一例として、隣り合う仮想面１５間の距離は１００μｍであり、周縁領域１６の幅（本実施形態では、仮想面１５の外縁と側面２０ｂとの距離）は３０μｍ以上である。ＧａＮインゴット２０において周縁領域１６で囲まれた領域は、改質領域１２を形成する対象となる加工対象領域Ｒである。加工対象領域Ｒは、仮想面１５を含む。周縁領域１６の詳細については、後述する。
【００３５】
改質領域１２の形成は、例えば５３２ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌの照射によって、表面２０ａとは反対側から１つの仮想面１５ごとに順次に実施される。改質領域１２は、複数の仮想面１５のそれぞれに対応して複数設けられている。改質領域１２の形成は、複数の仮想面１５のそれぞれにおいて同様であるため、以下、表面２０ａに最も近い仮想面１５に沿った改質領域１２の形成について、詳細に説明する。以下においては、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。
【００３６】
図４に示されるように、レーザ加工装置１が、表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部にレーザ光Ｌを入射させながら、当該レーザ光Ｌの集光点Ｃを仮想面１５に沿ってＸ方向及びＹ方向に移動させる。これにより、ＧａＮインゴット２０における周縁領域１６に囲まれた加工対象領域Ｒに、仮想面１５に沿って改質領域１２を形成する。
【００３７】
改質領域１２は、Ｘ方向及びＹ方向に並ぶ複数の改質スポット１３ａと、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と、レーザ光Ｌの照射でＧａＮインゴット２０が分解（化学変化）されて生じた窒素ガス（ガス）Ｇと、レーザ光Ｌの照射でＧａＮインゴット２０が分解されて析出したガリウム（析出物）と、を含む。複数の改質スポット１３ａは、仮想面１５においてマトリックス状に設けられている。複数の亀裂１４ｂは、マイクロクラックを含む。複数の亀裂１４ｂは、互いに繋がっていてもよいし、互いに繋がっていなくてもよい。窒素ガスＧは、複数の亀裂１４内に生じている。窒素ガスＧは、改質領域１２（加工対象領域Ｒ）の一又は複数箇所に、点在するように生じている。なお、図中では、改質スポット１３ａが黒四角で示されており、亀裂１４ａが延びる範囲が破線で示されている（図５及び図６でも同様）。
【００３８】
本実施形態において、改質領域１２の形成では、改質スポット１３ａが形成されていない領域であって当該改質領域１２からＧａＮインゴット２０の外面（表面２０ａ、表面２０ａとは反対側の他の表面２０ｃ、及び側面２０ｂ）への亀裂１４ｂの進展を阻む周縁領域１６を、当該改質領域１２を囲うようにＧａＮインゴット２０に設けている。周縁領域１６は、Ｚ方向（表面２０ａに対向する方向）から見て、改質領域１２を囲う枠状を呈する。周縁領域１６は、複数の仮想面１５のそれぞれに対応して複数設けられている。周縁領域１６は、囲う改質領域１２から当該改質領域１２に隣接する他の改質領域１２への亀裂１４ｂの進展を更に阻む。亀裂１４ｂの進展を阻むとは、亀裂１４ｂの進展を完全に阻止することに限定されず、ＧａＮインゴット２０の外面に亀裂１４ｂが極力達しないようにすること、亀裂１４ｂが進展しないようにすること、及び、亀裂１４ｂの進展を妨げることの少なくとも何れかであってもよい。
【００３９】
改質領域１２の形成では、加工対象領域Ｒと周縁領域１６とに対するレーザ光Ｌの照射のオンとオフとを切り替えるオンオフ照射（高精度レーザON/OFF制御）を実施することで、周縁領域１６を設けてもよい。すなわち、周縁領域１６に集光点Ｃが位置するときにはレーザ光Ｌをオフとし、周縁領域１６よりも内側（加工対象領域Ｒ）に集光点Ｃが位置するときにはレーザ光Ｌの照射をオンとしてもよい。
【００４０】
これに代えて又は加えて、改質領域１２の形成では、レーザ光Ｌの加工条件を、当該改質領域１２からＧａＮインゴット２０の外面及び／又は他の改質領域１２へ亀裂１４ｂが進展しない条件とすることで、周縁領域１６を設けてもよい。周縁領域１６を設けるための加工条件は、公知技術に基づき設定することができる。周縁領域１６を設けるための加工条件は、レーザ光Ｌのエネルギ及びパルスピッチの設定条件を含む。例えば、周縁領域１６を設けるための加工条件では、レーザ光Ｌのエネルギが所定エネルギよりも小さく、且つ、パルスピッチが所定長よりも長く設定されている。或いは、改質領域１２の形成では、ＧａＮインゴット２０の加工対象領域Ｒ以外を、レーザ入射を阻害させるようなマスクで覆うことで、周縁領域１６を設けてもよい。
【００４１】
これらの少なくとも何れかに代えて又は加えて、改質領域１２の形成では、ＧａＮインゴット２０の表面２０ａの外縁に存在するベベル部（傾斜部又はテーパ部とも称する）を利用してレーザ光Ｌの集光を抑えることで、周縁領域１６を設けてもよい。
【００４２】
続いて、ヒータ等を備える加熱装置を用いて、ＧａＮインゴット２０を加熱する加熱工程を実施する。加熱装置は、加熱プレート、追加のレーザ加工を行う装置、ヒータ、加熱炉、ＬＤ（Laser Diode）ヒータ、レーザ装置等の光源による加熱を行う装置、超音波による加熱を行う装置、衝撃波による加熱を行う装置、及び、電磁波による加熱を行う装置等の少なくとも何れかを含んでいてもよい。
【００４３】
ここで、ＧａＮインゴット２０では、改質領域１２に窒素ガスＧが含まれている。そのため、加熱工程では、ＧａＮインゴット２０を加熱することで、図５〜図７に示されるように、窒素ガスＧを膨張させ、窒素ガスＧの圧力（内圧）の上昇を誘因させる。これにより、窒素ガスＧを１つに繋げると共に仮想面１５（加工対象領域Ｒ）の全域に拡げる。窒素ガスＧの圧力を利用して、仮想面１５において、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を互いに繋げる。仮想面１５に沿って複数の亀裂１４を進展させ、仮想面１５に渡る大きな亀裂１７（以下、単に「亀裂１７」という）を形成する。
【００４４】
図８に示されるように、仮想面１５は複数設定されていることから、加熱工程では、複数の仮想面１５のそれぞれにおいて亀裂１７を形成する。図８では、複数の改質スポット１３及び複数の亀裂１４、並びに、亀裂１７が形成される範囲が破線で示されている。亀裂１７には、溶融した析出物が入り込んでいる場合がある。亀裂１４及び亀裂１７は、以下では空隙とも称される。
【００４５】
加熱工程では、周縁領域１６によって複数の亀裂１４（亀裂１７）の進展が阻まれるため、生じた窒素ガスＧが仮想面１５の外部に逃げるのを抑制することができる。このような周縁領域１６は、その幅を３０μｍ以上とすることが好ましい。なお、加熱以外の方法でＧａＮインゴット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。
【００４６】
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、改質領域１２を形成したＧａＮインゴット２０を加熱した際における加工対象領域Ｒを示す写真図である。図９（ａ）の例では、加熱温度が４０℃であり、図９（ｂ）の例では、加熱温度が８５℃であり、図９（ｃ）の例では、加熱温度が１６５℃であり、図９（ｂ）の例では、加熱温度が３５０℃である。図９（ａ）〜図９（ｃ）に示されるように、ＧａＮインゴット２０の温度上昇に伴い、仮想面１５に沿って窒素ガスＧが膨張し、亀裂１４が成長する。そして、図９（ｄ）に示されるように、周縁領域１６で窒素ガスＧの膨張が抑えられて封じられ、仮想面１５のほぼ全域に渡って拡大した亀裂１７が形成されることが確認できる。
【００４７】
以上の結果、半導体インゴット（半導体対象物）として、次のＧａＮインゴット２０が得られる。図８に示されるように、ＧａＮインゴット２０は、内部において、表面２０ａに対向する仮想面１５に沿って形成された改質領域１２と、改質領域１２を囲うように設けられた周縁領域１６と、を備える。改質領域１２は、複数の改質スポット１３と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と窒素ガスＧとを含む。改質領域１２は、Ｚ方向に並ぶように複数設けられている。周縁領域１６は、改質スポット１３が形成されていない領域であって、囲う改質領域１２からＧａＮインゴット２０の外面への亀裂１４の進展を阻む。周縁領域１６は、複数の改質領域１２のそれぞれに対応して複数設けられている。周縁領域１６は、囲う改質領域１２から当該改質領域１２に隣接する他の改質領域１２への亀裂１４の進展を阻む。
【００４８】
続いて、ＧａＮインゴット２０のうち複数の周縁領域１６を除去する周縁領域除去工程を実施する。周縁領域除去工程では、図１０に示されるように、レーザ加工装置１が、周縁領域１６と仮想面１５（加工対象領域Ｒ）との境界に設定された切断予定面Ｍに沿って、レーザ光Ｌ２をＧａＮインゴット２０の内部に集光させる。これにより、切断予定面Ｍに沿って、ＧａＮインゴット２０の内部に改質領域及び亀裂を形成する。このような改質領域及び亀裂の形成は、一般的な切断用のレーザ加工により実現できる。形成した改質領域及び亀裂に沿ってＧａＮインゴット２０を切断し、ＧａＮインゴット２０から複数の周縁領域１６を切り落とす。改質領域１２（析出したガリウムの析出面）を露出させる。
【００４９】
周縁領域除去工程では、周縁領域１６に対応する部分を、刃物（結晶カッター）等を用いて機械的に除去してもよい。周縁領域除去工程では、周縁領域１６に対応する部分を、ブレードダイシングにより除去してもよい。周縁領域除去工程では、周縁領域１６に対応する部分を、ダイヤモンドワイヤ等のワイヤーソーを用いて除去してもよい。周縁領域除去工程では、周縁領域１６に対応する部分を、砥石等の研磨材で研削（研磨）してもよい。
【００５０】
続いて、ＧａＮインゴット２０に形成された複数の改質領域１２に対して外部から刺激を付与する刺激付与工程を実施する。刺激付与工程では、図１１に示されるように、レーザ加工装置１がレーザ光Ｌ３を改質領域１２の内部に集光させ、改質領域１２に刺激を付与する。これにより、改質領域１２に含まれる窒素ガスＧの内圧解放効果も利用し、図１２（ａ）に示されるように、ＧａＮインゴット２０の一部を仮想面１５に沿って剥離する。ここでは、複数の改質領域１２の内部にレーザ光Ｌ３を同時に又は順次に集光させ、ＧａＮインゴット２０の各一部を仮想面１５に沿って同時に又は順次に剥離する。
【００５１】
刺激付与工程では、刃物等を用いて、改質領域１２に機械的に刺激を付与してもよい。刺激付与工程では、ブレードダイシングにより改質領域１２に刺激を付与してもよい。刺激付与工程では、ダイヤモンドワイヤ等のワイヤーソーを用いて、改質領域１２に刺激を付与してもよい。刺激付与工程では、ＧａＮインゴット２０における１つの外面（一方向）から刺激を付与してもよいし、複数の外面（多方向）から刺激を付与してもよい。刺激付与工程では、超音波振動等により非接触で改質領域１２に刺激を付与してもよい。刺激付与工程では、改質領域１２における少なくとも析出物及び亀裂１７に刺激を付与すればよい。
【００５２】
続いて、図１２（ｂ）に示されるように、剥離したＧａＮインゴット２０の各一部に対して、改質領域１２を除去してウェハ化するウェハ化工程を実施する。ウェハ化工程では、エッチング又は研磨により、剥離したＧａＮインゴット２０の各一部に残存する改質領域１２を除去する。ウェハ化工程では、その他の機械加工又はレーザ加工等によって、改質領域１２を除去してもよい。以上により、複数の改質領域１２を起点にＧａＮインゴット２０がスライスされる。すなわち、亀裂１７を利用して、ＧａＮインゴット２０が切断される。その結果、複数の亀裂１７のそれぞれを境界として、ＧａＮインゴット２０から複数のＧａＮウェハ３０が取得されることとなる。
【００５３】
以上の工程のうち、レーザ加工工程までが第１実施形態のレーザ加工方法である。以上の工程のうち、複数のＧａＮウェハ３０を取得する工程までが、第１実施形態の半導体部材製造方法である。周縁領域除去工程と刺激付与工程とウェハ化工程とが、第２工程を構成する。
【００５４】
以上説明したように、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、改質領域１２からＧａＮインゴット２０の外面へ亀裂１４が進展することを周縁領域１６によって阻むことができる。改質領域１２に含まれる窒素ガスＧが亀裂１４を介して外部へ逃げてしまうことを抑制することができる。よって、窒素ガスＧの圧力（内圧）を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。その結果、当該内圧を利用し、仮想面１５に渡る亀裂１７を容易に形成することが可能となる。仮想面１５に渡る亀裂１７を境界としてＧａＮインゴット２０からＧａＮウェハ３０を取得することにより、好適なＧａＮウェハ３０の取得が可能となる。
【００５５】
また、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、仮想面１５に沿った亀裂１４の進展量が大きく、仮想面１５の大面積化が可能である。仮想面１５に沿った良好な切断（スライシング）を実現することが可能となる。凹凸の小さな剥離面（切断面）を得ることができる。例えば一般的なスライシングによる剥離面の凹凸は２５μｍ程度であるのに対して、第１実施形態による剥離面の凹凸は５μｍと極めて小さいものとなる。さらに、スライシングで敬遠されるＺ方向に延びる亀裂を抑制することが可能となる。
【００５６】
第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、周縁領域１６は、Ｚ方向から見て改質領域１２を囲う枠状を呈している。このような周縁領域１６を形成することにより、ＧａＮインゴット２０の外面への亀裂１４の進展を効果的に阻むことができる。
【００５７】
第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、半導体対象物としてＧａＮインゴット２０を用いている。窒化物を含むＧａＮインゴット２０を用いることで、ＧａＮインゴット２０の内部にレーザ光Ｌを入射させることにより、ＧａＮインゴット２０を分解し、窒素ガスＧを発生させることができる。なお、窒化ガリウムは光学デバイス又はパワーデバイスへの応用が進んでおり、この点においても、半導体対象物としてＧａＮインゴット２０を用いることは有効である。
【００５８】
第１実施形態の半導体部材製造方法では、仮想面１５は、Ｚ方向に並ぶように複数設定されている。改質領域１２及び周縁領域１６は、複数の仮想面１５のそれぞれに対応して複数設けられている。周縁領域１６は、囲う改質領域１２から当該改質領域１２に隣接する他の改質領域１２への亀裂１４の進展を阻む。これによれば、１つのＧａＮインゴット２０から複数のＧａＮウェハ３０の取得が可能となる。また、周縁領域１６によって改質領域１２から他の改質領域１２への亀裂１４の進展が阻まれていることから、改質領域１２から他の改質領域１２へ窒素ガスＧが逃げてしまうことを抑制することができ、窒素ガスＧの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。
【００５９】
第１実施形態の半導体部材製造方法では、レーザ加工工程の後、ＧａＮインゴット２０を加熱し、窒素ガスＧを膨張させて、亀裂１４を仮想面１５に沿って進展させる。これにより、仮想面１５に渡る亀裂１４を確実に形成することができる。
【００６０】
第１実施形態の半導体部材製造方法では、レーザ加工工程の後、改質領域１２に外部から刺激を付与することで、ＧａＮインゴット２０の一部を仮想面１５に沿って剥離する。これによれば、改質領域１２の窒素ガスＧの圧力を解放しつつ、この解放される力も利用してＧａＮインゴット２０の一部を剥離することができる。
【００６１】
第１実施形態のＧａＮインゴット２０では、改質領域１２からＧａＮインゴット２０の外面へ亀裂１４が進展することが周縁領域１６によって阻まれており、改質領域１２に含まれる窒素ガスＧが亀裂１４を介して外部へ逃げてしまうことが抑制されている。よって、窒素ガスＧの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。当該内圧を利用し、仮想面１５に沿って亀裂１４を精度よく進展させることが可能となる。仮想面１５に渡る亀裂１７を境界としてＧａＮインゴット２０からＧａＮウェハ３０を取得することにより、好適なＧａＮウェハ３０の取得が可能となる。
【００６２】
第１実施形態のＧａＮインゴット２０では、改質領域１２は、Ｚ方向に並ぶように複数設けられている。周縁領域１６は、複数の改質領域１２のそれぞれに対応して複数設けられ、囲う改質領域１２から当該改質領域１２に隣接する他の改質領域１２への亀裂１４の進展を阻む。これによれば、１つのＧａＮインゴット２０から、複数のＧａＮウェハ３０を取得することが可能となる。改質領域１２から他の改質領域１２へ窒素ガスＧが逃げてしまうことを抑制することができ、窒素ガスＧの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。
【００６３】
なお、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、周縁領域１６は、窒化物の分解で析出し且つ溶融した析出物の外部への流出をも阻む。これにより、析出物を加工対象領域Ｒに留め、後段の加熱工程で加熱する際の起点として当該析出物を利用することができる。
【００６４】
図１３に示されるように、上述したレーザ加工方法及び半導体部材製造方法は、窒素ガスＧを外部へ逃がす孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を周縁領域１６に形成する孔形成工程をさらに備えていてもよい。孔形成工程は、加熱工程の前に実施される。孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、改質領域１２に含まれるガスのガス抜き用の孔である。孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、周縁領域１６の内外を連通させる。孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、窒素ガスＧの圧力を一定以下までは低下させないように構成されている。
【００６５】
孔Ｈ１は、改質領域１２（加工対象領域Ｒ）から側面２０ｂに達する第１の孔である。孔Ｈ２は、改質領域１２から側面２０ｂに達し、且つ孔Ｈ１よりも大径の第２の孔である。孔Ｈ３は、改質領域１２からＧａＮインゴット２０の角部に達する第３の孔である。孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、上述したレーザ加工装置１により改質領域１２を形成する際に当該改質領域１２から延びる亀裂を利用して形成してもよい。この場合でも、周縁領域１６の上記機能は確保できる。孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の形成する手法は特に限定されず、公知の種々の手法を利用することができる。
【００６６】
このような孔形成工程及びそれによる孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３では、窒素ガスＧの圧力の上昇（膨張）で歪又は反りがＧａＮインゴット２０に加わる場合に、窒素ガスＧを外部へ逃がして当該歪又は反りを抑制することが可能となる。当該歪又は反りに起因したクラック及び転移の発生を抑制することができる。ＧａＮインゴット２０の一部が自然に剥離してしまうことを抑えることができる。例えばワックス等を貼り付けて剥離する際、その密着性を高めることができる。エッチングする場合、エッチャントが進入しやすくなり、エッチングレートを高めることができる。なお、孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のうち少なくとも何れかを形成してもよい。孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の数及び大きさは特に限定されず、ガリウムの析出量及び窒素ガスＧの内圧に応じて設定することができる。
【００６７】
上述した周縁領域除去工程では、複数の周縁領域１６を除去する加工を施す方向は限定されず、表面２０ａ側から加工してもよいし、側面２０ｂ側から加工してもよいし、表面２０ｃ側から加工してもよい。例えば図１４に示されるように、周縁領域除去工程では、周縁領域１６に対応する部分を、砥石等の研磨材ＰＬを側面２０ｂ側から改質領域１２の延びる方向に沿って接近させて研磨してもよい。
【００６８】
仮想面１５に沿った改質領域１２（複数の改質スポット１３）の形成については、特に限定されず、以下のように形成してもよい。
【００６９】
まず、レーザ加工装置１が、図１５及び図１６に示されるように、表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部にレーザ光Ｌ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１改質スポット）１３ａ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、パルス発振されたレーザ光Ｌの集光点Ｃ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を形成する。なお、図１５及び図１６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（図１７〜図２２でも同様）。
【００７０】
変形例では、パルス発振されたレーザ光Ｌが、Ｙ方向に並ぶ複数（例えば６つ）の集光点Ｃ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Ｃが、Ｘ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離は８μｍであり、レーザ光Ｌのパルスピッチ（すなわち、複数の集光点Ｃの相対的な移動速度を、レーザ光Ｌ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Ｃ当たりのレーザ光Ｌのパルスエネルギー（以下、単に「レーザ光Ｌのパルスエネルギー」という）は、０．３３μＪである。この場合、Ｙ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。
【００７１】
続いて、レーザ加工装置１が、図１７及び図１８に示されるように、表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部にレーザ光Ｌ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２改質スポット）１３ｂ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、パルス発振されたレーザ光Ｌの集光点Ｃ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１７及び図１８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（図１９〜図２２でも同様）。
【００７２】
変形例では、パルス発振されたレーザ光Ｌが、Ｙ方向に並ぶ複数（例えば６つ）の集光点Ｃ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Ｃが、複数列の改質スポット１３ａの列間の中心において、Ｘ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離は８μｍであり、レーザ光Ｌのパルスピッチは１０μｍである。また、レーザ光Ｌのパルスエネルギーは、０．３３μＪである。この場合、Ｙ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。
【００７３】
続いて、レーザ加工装置１が、図１９及び図２０に示されるように、表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部にレーザ光Ｌ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２１及び図２２に示されるように、表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部にレーザ光Ｌ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。また、レーザ加工装置１は、パルス発振されたレーザ光Ｌの集光点Ｃ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１９及び図２０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（図２１及び図２２でも同様）。また、図２１及び図２２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。
【００７４】
変形例では、パルス発振されたレーザ光Ｌが、Ｙ方向に並ぶ複数（例えば６つ）の集光点Ｃ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Ｃが、複数列の改質スポット１３ａ，１３ｂの列間の中心において、Ｘ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離は８μｍであり、レーザ光Ｌのパルスピッチは５μｍである。また、レーザ光Ｌのパルスエネルギーは、０．３３μＪである。この場合、Ｙ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。
【００７５】
ここで、変形例に係る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３０では、ＧａＮウェハ３０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。
【００７６】
図２３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２４の（ａ）及び（ｂ）は、図２３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の波長を有するレーザ光ＬをＧａＮインゴット２０の表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部に入射させ、１つの集光点Ｃを、Ｘ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を１０μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１μｍ、レーザ光Ｌのパルスエネルギーを１μＪとした。この場合、図２４の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ＧａＮウェハ３０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。
【００７７】
図２５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２６の（ａ）及び（ｂ）は、図２５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の波長を有するレーザ光ＬをＧａＮインゴット２０の表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部に入射させ、変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法と同様に、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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を６μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１０μｍ、レーザ光Ｌ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を６μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１０μｍ、レーザ光Ｌ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を６μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを５μｍ、レーザ光Ｌ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を６μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを５μｍ、レーザ光Ｌのパルスエネルギーを０．３３μＪとした。この場合、図２６の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ＧａＮウェハ３０の剥離面に５μｍ程度の凹凸が現れた。
【００７８】
以上の実験結果から、変形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ウェハでは、ＧａＮウェハ３０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３０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３０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。
【００７９】
次に、ＧａＮウェハ３０の剥離面に凹凸が現れる原理について説明する。
【００８０】
例えば、図２７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レーザ光Ｌが吸収され易い状態にあるため、集光点Ｃが仮想面１５上に位置していても、改質スポット１３ａに対してレーザ光Ｌの入射側に改質スポット１３ｂが形成され易くなる。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レーザ光Ｌが吸収され易い状態にあるため、集光点Ｃが仮想面１５上に位置していても、改質スポット１３ｂに対してレーザ光Ｌ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に対してレーザ光Ｌ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に対してレーザ光Ｌの入射側に形成され易くなる。
【００８１】
それに対し、例えば、図２８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レーザ光Ｌ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。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レーザ光Ｌが吸収され易い状態にあるため、集光点Ｃが仮想面１５上に位置していても、改質スポット１３ａ，１３ｂに対してレーザ光Ｌ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に対してレーザ光Ｌの入射側に形成され易くなるだけである。
【００８２】
以上の原理から、変形例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３０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。
【００８３】
次に、変形例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。
【００８４】
図２９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２９の（ｂ）は、図２９の（ａ）における矩形枠内の拡大画像である。この例では、５３２ｎｍの波長を有するレーザ光ＬをＧａＮインゴット２０の表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部に入射させ、Ｙ方向に並ぶ６つの集光点Ｃを、Ｘ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を６μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１μｍ、レーザ光Ｌ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２９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。
【００８５】
図３０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３０の（ｂ）は、図３０の（ａ）における矩形枠内の拡大画像である。この例では、５３２ｎｍの波長を有するレーザ光ＬをＧａＮインゴット２０の表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部に入射させ、Ｙ方向に並ぶ６つの集光点Ｃを、Ｘ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を６μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１０μｍ、レーザ光Ｌのパルスエネルギーを０．３３μＪとして、加工領域１及び加工領域２に複数列の改質スポット１３を形成した。続いて、Ｙ方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を６μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１０μｍ、レーザ光Ｌのパルスエネルギーを０．３３μＪとして、加工領域１及び加工領域２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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を６μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを５μｍ、レーザ光Ｌのパルスエネルギーを０．３３μＪとして、加工領域１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３０の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、加工領域１から加工領域２に進展した亀裂が、加工領域２において仮想面１５から大きく外れなかった。
【００８６】
以上の実験結果から、変形例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、加工領域２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。
【００８７】
次に、変形例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からレーザ光Ｌ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。
【００８８】
図３１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の波長を有するレーザ光ＬをＧａＮインゴット２０の表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部に入射させ、１つの集光点Ｃを、Ｘ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を２μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを５μｍ、レーザ光Ｌ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２２に示されるように、改質スポット１３からレーザ光Ｌ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。
【００８９】
図３２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３２の（ａ）は平面視での画像、図３２の（ｂ）は側面視での画像である。この第１実施例では、５３２ｎｍの波長を有するレーザ光ＬをＧａＮインゴット２０の表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部に入射させ、Ｙ方向に並ぶ６つの集光点Ｃを、Ｘ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を８μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１０μｍ、レーザ光Ｌ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。続いて、Ｙ方向に並ぶ６つの集光点Ｃを先の状態からＹ方向に＋４μｍずらした状態で、Ｙ方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を８μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１０μｍ、レーザ光Ｌ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方向に並ぶ６つの集光点Ｃを先の状態からＹ方向に−４μｍずらした状態で、Ｙ方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を８μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを５μｍ、レーザ光Ｌ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。続いて、Ｙ方向に並ぶ６つの集光点Ｃを先の状態からＹ方向に＋４μｍずらした状態で、Ｙ方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を８μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを５μｍ、レーザ光Ｌ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とが互いに重なっていると想定される。この場合、図３２の（ｂ）に示されるように、改質スポット１３からレーザ光Ｌ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。
【００９０】
図３３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３３の（ａ）は平面視での画像、図３３の（ｂ）は側面視での画像である。この第２実施例では、５３２ｎｍの波長を有するレーザ光ＬをＧａＮインゴット２０の表面２０ａからＧａＮインゴット２０の内部に入射させ、変形例のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法と同様に、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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を８μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１０μｍ、レーザ光Ｌのパルスエネルギーを０．３μＪとした。複数の改質スポット１３ｂを形成する際には、Ｙ方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を８μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを１０μｍ、レーザ光Ｌのパルスエネルギーを１．８μＪとした。複数の改質スポット１３ｃを形成する際には、Ｙ方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を８μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを５μｍ、レーザ光Ｌ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方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を８μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを５μｍ、レーザ光Ｌのパルスエネルギーを０．３μＪとした。この場合、図３３の（ｂ）に示されるように、改質スポット１３からレーザ光Ｌ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。
【００９１】
図３３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３３の（ｃ）は平面視での画像、図３３の（ｄ）は側面視での画像である。この第３実施例では、図３３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。具体的には、まず、Ｙ方向において隣り合う集光点Ｃ間の距離を８μｍ、レーザ光Ｌのパルスピッチを５μｍ、レーザ光Ｌ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３３の（ｄ）に示されるように、改質スポット１３からレーザ光Ｌ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。
【００９２】
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からレーザ光Ｌ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。
［第２実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法］
【００９３】
次に、第２実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法を説明する。以下の説明では、上記第１実施形態と重複する説明は省略し、異なる点を説明する。
【００９４】
第２実施形態の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３４に示されるように、ＧａＮによって例えば円板状に形成されたＧａＮウェハ（半導体ウェハ、半導体対象物）３０である。一例として、ＧａＮウェハ３０の直径は２ｉｎであり、ＧａＮウェハ３０の厚さは１００μｍである。第２実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法は、ＧａＮウェハ３０から複数の半導体デバイス（半導体部材）４０を切り出すために実施される。一例として、半導体デバイス４０のＧａＮ基板部分の外形は１ｍｍ×１ｍｍであり、半導体デバイス４０のＧａＮ基板部分の厚さは数十μｍである。
【００９５】
まず、上述したレーザ加工装置１が、複数の仮想面１５のそれぞれに沿って改質領域１２を形成するレーザ加工工程を実施する。複数の仮想面１５のそれぞれは、ＧａＮウェハ３０の内部においてＧａＮウェハ３０の表面３０ａに対向する面であり、表面３０ａが延在する方向に並ぶように設定されている。本実施形態では、複数の仮想面１５のそれぞれは、表面３０ａに平行な面であり、例えば矩形状を呈している。複数の仮想面１５のそれぞれは、ＧａＮウェハ３０のオリエンテーションフラット３１に平行な方向及び垂直な方向に２次元状に並ぶように設定されている。
【００９６】
ＧａＮウェハ３０には、複数の仮想面１５のそれぞれを囲むように複数の周縁領域１６が設定されている。つまり、複数の仮想面１５のそれぞれは、ＧａＮウェハ３０の側面３０ｂに至っていない。周縁領域１６は、複数の仮想面１５のそれぞれに対応して複数設けられている。一例として、複数の仮想面１５のそれぞれに対応する周縁領域１６の幅（本実施形態では、隣り合う仮想面１５間の距離の半分）は３０μｍ以上である。ＧａＮウェハ３０において周縁領域１６で囲まれた領域は、改質領域１２を形成する対象となる加工対象領域Ｒである。加工対象領域Ｒは、仮想面１５を含む。
【００９７】
複数の仮想面１５のそれぞれに沿った改質領域１２の形成は、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法と同様に実施される。これにより、ＧａＮウェハ３０においては、図３５に示されるように、複数の仮想面１５のそれぞれに沿って、複数の改質スポット１３と複数の亀裂１４と窒素ガスＧとガリウムとを含む改質領域１２が形成される。図３５では、複数の改質スポット１３及び複数の亀裂１４が形成される範囲が破線で示されている。
【００９８】
続いて、半導体製造装置が、図３６に示されるように、ＧａＮウェハ３０の表面３０ａに複数の機能素子３２を形成する。複数の機能素子３２のそれぞれは、ＧａＮウェハ３０の厚さ方向から見た場合に１つの機能素子３２が１つの仮想面１５に含まれるように、形成される。機能素子３２は、例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。
【００９９】
本実施形態では、表面３０ａに複数の機能素子３２を形成する際に、半導体製造装置が加熱装置として機能する。つまり、表面３０ａに複数の機能素子３２を形成する際に、半導体製造装置が、ＧａＮウェハ３０を加熱し、複数の仮想面１５のそれぞれにおいて、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を互いに繋げることにより、複数の仮想面１５のそれぞれにおいて、亀裂１７（すなわち、仮想面１５に渡る亀裂１７）を形成する。図３６では、複数の改質スポット１３及び複数の亀裂１４、並びに、亀裂１７が形成される範囲が破線で示されている。なお、半導体製造装置とは別の加熱装置が用いられてもよい。また、加熱以外の方法でＧａＮウェハ３０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。
【０１００】
ここで、ＧａＮウェハ３０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インゴット３０を加熱して窒素ガスを膨張させることにより、窒素ガスＧの圧力を利用して亀裂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が囲む改質領域１２からＧａＮインゴット３０の外面（表面３０ａ及び側面３０ｂ）への亀裂１４の進展、及び、当該改質領域１２に隣接する他の改質領域１２への亀裂１４の進展が阻まれる。そのため、窒素ガスＧが外部及び隣接する他の改質領域１２へ逃げるのを抑制することができる。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。
【０１０１】
以上の結果、半導体ウェハ（半導体対象物）として、次のＧａＮウェハ３０が得られる。図３６に示されるように、ＧａＮウェハ３０は、内部において、表面３０ａに対向する仮想面１５に沿って形成された改質領域１２と、改質領域１２を囲うように設けられた周縁領域１６と、を備える。改質領域１２は、複数の改質スポット１３と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と窒素ガスＧとを含む。改質領域１２は、表面３０ａが延在する方向に並ぶように複数設けられている。周縁領域１６は、改質スポット１３が形成されていない領域であって、囲う改質領域１２からＧａＮウェハ３０の外面への亀裂１４の進展を阻む。周縁領域１６は、複数の改質領域１２のそれぞれに対応して複数設けられている。周縁領域１６は、囲う改質領域１２から当該改質領域１２に隣接する他の改質領域１２への亀裂１４の進展を阻む。
【０１０２】
続いて、レーザ加工装置１がＧａＮウェハ３０を機能素子３２ごとに切断する。周縁領域１６を除去する周縁領域除去工程を実施する。これにより、改質領域１２に刺激を付与し、改質領域１２に含まれる窒素ガスＧの内圧解放効果も利用して、ＧａＮウェハ３０の一部を仮想面１５に沿って剥離する。剥離したＧａＮウェハ３０の一部に対して、改質領域１２を除去してウェハ化するウェハ化工程を実施する。以上の結果、図３７に示されるように、複数の亀裂１７のそれぞれを境界としてＧａＮウェハ３０から複数の半導体デバイス４０を取得する。このように、ＧａＮウェハ３０は、複数の仮想面１５のそれぞれに沿って切断される。なお、レーザ加工以外の機械加工（例えばブレードダイシング）等によって、ＧａＮウェハ３０を機能素子３２ごとに切断してもよい。
【０１０３】
以上の工程のうち、レーザ加工工程までが、第２実施形態のレーザ加工方法である。また、以上の工程のうち、複数の亀裂１７のそれぞれを境界としてＧａＮウェハ３０から複数の半導体デバイス４０を取得する工程までが、第２実施形態の半導体部材製造方法である。
【０１０４】
以上、第２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も、第１実施形態と同様な効果を奏する。
【０１０５】
また、第２実施形態の半導体部材製造方法では、仮想面１５は、表面３０ａが延在する方向に並ぶように複数設定されている。改質領域１２及び周縁領域１６は、複数の仮想面１５のそれぞれに対応して複数設けられている。周縁領域１６は、囲う改質領域１２から当該改質領域１２に隣接する他の改質領域１２への亀裂１４の進展を阻む。これによれば、１つのＧａＮウェハ３０から複数の半導体デバイス４０の取得が可能となる。また、周縁領域１６によって改質領域１２から他の改質領域１２への亀裂１４の進展が阻まれていることから、改質領域１２から他の改質領域１２へ窒素ガスＧが逃げてしまうことを抑制することができ、窒素ガスＧの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。
【０１０６】
また、第２実施形態の半導体部材製造方法では、レーザ加工工程の後、ＧａＮウェハ３０から周縁領域１６を除去することで、改質領域１２に刺激を付与し、改質領域１２の窒素ガスＧの圧力を解放しつつ、この解放される力も利用してＧａＮインゴット２０の一部を仮想面１５に沿って剥離することができる。
【０１０７】
また、第２実施形態のＧａＮウェハ３０では、改質領域１２からＧａＮウェハ３０の外面へ亀裂１４が進展することが周縁領域１６によって阻まれており、改質領域１２に含まれる窒素ガスＧが亀裂１４を介して外部へ逃げてしまうことが抑制されている。よって、窒素ガスＧの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。当該内圧を利用し、仮想面１５に沿って亀裂１４を精度よく進展させることが可能となる。仮想面１５に渡る亀裂１７を境界としてＧａＮインゴット２０からＧａＮウェハ３０を取得することにより、好適なＧａＮウェハ３０の取得が可能となる。
【０１０８】
また、第２実施形態のＧａＮウェハ３０では、改質領域１２は、Ｚ方向に並ぶように複数設けられている。周縁領域１６は、複数の改質領域１２のそれぞれに対応して複数設けられ、囲う改質領域１２から当該改質領域１２に隣接する他の改質領域１２への亀裂１４の進展を阻む。これによれば、１つのＧａＮウェハ３０から、複数の半導体デバイス４０を取得することが可能となる。改質領域１２から他の改質領域１２へ窒素ガスＧが逃げてしまうことを抑制することができ、窒素ガスＧの圧力を効果的に上昇ないし維持させることが可能となる。
【０１０９】
なお、第２実施形態に係る半導体対象物は、機能素子３２ごとに切断された後で且つ周縁領域１６が除去される前の状態のＧａＮウェハ３０であってもよい。この場合、所望のタイミングで周縁領域１６を除去することで、所望のタイミングで半導体デバイス４０を得ることができる。半導体デバイス４０が剥離される前の状態でハンドリングが可能であるため、半導体デバイス４０の破損を抑制することができる。
【０１１０】
本発明は、上述した実施形態に限定されない。
【０１１１】
例えば、レーザ光Ｌに関する各種数値は、上述したものに限定されない。ただし、亀裂１４が改質スポット１３からレーザ光Ｌの入射側及びその反対側に延びるのを抑制するためには、レーザ光Ｌのパルスエネルギーが０．１μＪ〜１μＪであり且つレーザ光Ｌのパルス幅が２００ｆｓ〜１ｎｓであることが好ましい。
【０１１２】
また、本発明のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法によって加工される半導体対象物は、第１実施形態のＧａＮインゴット２０及び第２実施形態のＧａＮウェハ３０に限定されない。本発明の半導体部材製造方法によって製造される半導体部材は、第１実施形態のＧａＮウェハ３０及び第２実施形態の半導体デバイス４０に限定されない。１つの半導体対象物に１つの仮想面が設定されてもよい。半導体対象物の材料は、窒化物を含んでいればよい。半導体対象物の材料は、レーザ光Ｌによってガスを発生させる材料であればよい。
【０１１３】
また、上述した実施形態及び変形例において、複数の改質スポット１３の形成は、表面２０ａとは反対側から複数の仮想面１５ごとに順次に実施されてもよい。また、上述した実施形態及び変形例では、複数の改質スポット１３の形成は、表面２０ａとは反対側から複数の仮想面１５ごとに順次に実施されてもよい。また、上述した実施形態及び変形例では、レーザ光Ｌを空間光変調器４で分岐させ、複数の仮想面１５それぞれに１又は複数の改質スポット１３を同時形成してもよい。
【０１１４】
また、第１実施形態のレーザ加工方法及び半導体部材製造方法では、複数の改質スポット１３の形成が表面２０ａ側の１つ又は複数の仮想面１５に沿って実施され、１つ又は複数のＧａＮウェハ３０が切り出された後に、ＧａＮインゴット２０の表面２０ａが研削され、再び、複数の改質スポット１３の形成が表面２０ａ側の１つ又は複数の仮想面１５に沿って実施されてもよい。
【０１１５】
また、上述した実施形態及び変形例では、例えば周縁領域１６の範囲が一定範囲よりも狭い場合には、周縁領域除去工程を省略してもよい。上述した実施形態及び変形例では、例えば生じた窒素ガスＧの圧力が十分に高い場合には、加熱工程を省略してもよい。
【０１１６】
また、レーザ加工装置１は、上述した構成を有するものに限定されない。例えば、レーザ加工装置１は、空間光変調器４を備えていなくてもよい。
【０１１７】
また、上述した実施形態及び変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１２…改質領域（他の改質領域）、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…改質スポット、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…亀裂、１５…仮想面、１６…周縁領域、１７…仮想面に渡る亀裂、２０…ＧａＮインゴット（半導体インゴット、半導体対象物）、２０ａ…表面、３０…ＧａＮウェハ（半導体ウェハ、半導体部材、半導体対象物）、３０ａ…表面、４０…半導体デバイス（半導体部材）、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３…孔、Ｇ…窒素ガス（ガス）、Ｌ…レーザ光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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