(57)【要約】【課題】半導体対象物の良好な切断を実現できる半導体対象物加熱装置を提供する。【解決手段】半導体対象物加熱装置１００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が内部に形成されたＧａＮインゴット２０を加熱する加熱プレート１０１と、加熱プレート１０１で加熱されているＧａＮインゴット２０の亀裂１４を監視するカメラ１０２と、カメラ１０２の監視結果に基づいて、加熱プレート１０１を制御する制御部１０５と、を備える。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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が内部に形成された半導体対象物を加熱する加熱部と、
前記加熱部で加熱されている前記半導体対象物の前記亀裂を監視する監視部と、
前記監視部の監視結果に基づいて、前記加熱部を制御する制御部と、を備える、半導体対象物加熱装置。
【請求項２】
前記監視部は、前記半導体対象物を照らす光源を有する、請求項１に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項３】
前記改質領域は、前記半導体対象物の内部において、前記半導体対象物の表面に対向する仮想面に沿って形成されている、請求項１又は２に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項４】
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形成されている、請求項３に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項５】
前記監視部は、前記半導体対象物の前記仮想面に対応する深さ位置において、加工対象領域内の干渉縞を観察する第１観察部を有する、請求項３又は４に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１観察部で観察している前記干渉縞が当該加工対象領域において１つに繋がった場合に、前記加熱部による加熱を終了させる、請求項５に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１観察部で観察している前記干渉縞が当該加工対象領域において１つに繋がっていない場合に、前記加熱部による加熱温度を上昇させる、請求項５又は６に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１観察部で観察している前記干渉縞に基づいて前記表面に対向する方向における前記亀裂の幅を算出し、前記亀裂の幅が一定幅を超えた場合に、前記加熱部による加熱を終了させる、請求項５に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項９】
前記監視部は、前記半導体対象物の前記仮想面に対応する深さ位置において、加工対象領域のホログラムを観察する第２観察部を有する、請求項３〜８の何れか一項に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第２観察部で観察している前記ホログラムに基づき当該加工対象領域の振幅分布を算出し、前記振幅分布が当該加工対象領域の全域で得られる場合に、前記加熱部による加熱を終了させる、請求項９に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第２観察部で観察している前記ホログラムに基づき当該加工対象領域の振幅分布を算出し、前記振幅分布が当該加工対象領域の全域で得られない場合に、前記加熱部による加熱温度を上昇させる、請求項９又は１０に記載の半導体対象物加熱装置。
【請求項１２】
前記加熱部で加熱されている前記半導体対象物の表面の凹凸を測定する凹凸測定部を備え、
前記制御部は、前記凹凸測定部の測定結果に基づき前記半導体対象物の歪み量に関する値を算出し、前記歪み量に関する値が一定値を超えた場合に、前記加熱部による加熱を終了させる、請求項１〜１１の何れか一項に記載の半導体対象物加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体対象物加熱装置に関する。
【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、複数の改質スポットと複数の亀裂とガスとを含む改質領域を半導体対象物の内部に形成する加工方法が知られている。この種の技術として、例えば特許文献１には、レーザ光を被加工材の内部に集光させ、被加工材の内部における集光点近傍に改質層を形成する技術が記載されている。特許文献１に記載された技術では、改質層が形成された被加工材を熱源によって加熱し、溶融した改質層物質を外部に排出する。これにより、改質層の形成時に発生したガスによる内圧上昇で被加工材にクラックが生じてしまうことが抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８３６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような技術では、半導体対象物において亀裂を精度よく進展させ、当該亀裂を利用して半導体対象物の良好な切断を実現することが求められている。
【０００５】
本発明は、半導体対象物の良好な切断を実現できる半導体対象物加熱装置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】
本発明に係る半導体対象物加熱装置は、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む改質領域が内部に形成された半導体対象物を加熱する加熱部と、加熱部で加熱されている半導体対象物の亀裂を監視する監視部と、監視部の監視結果に基づいて、加熱部を制御する制御部と、を備える。
【０００７】
この半導体対象物加熱装置では、加熱部で半導体対象物を加熱することで、半導体対象物に含まれるガスを膨張させて亀裂を進展させることができる。このとき、監視部により当該亀裂を監視し、その監視結果に基づき加熱部を制御することで、亀裂が意図しない方向へ進展したり、亀裂の進展がばらついたりすることを抑え、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、当該亀裂を利用することで、半導体対象物の良好な切断を実現することが可能となる。
【０００８】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、監視部は、半導体対象物を照らす光源を有していてもよい。この場合、監視部により亀裂の良好な監視が可能となる。
【０００９】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、改質領域は、半導体対象物の内部において、半導体対象物の表面に対向する仮想面に沿って形成されていてもよい。この場合、加熱部で半導体対象物を加熱することで、仮想面に沿って当該亀裂を精度よく進展させ、仮想面に沿って半導体対象物を切断することが可能となる。
【００１０】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、改質領域は、表面に対向する方向に並ぶように複数形成されていてもよい。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。
【００１１】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、監視部は、半導体対象物の仮想面に対応する深さ位置において、加工対象領域内の干渉縞を観察する第１観察部を有していてもよい。これによれば、観察された干渉縞を利用して、亀裂の拡がりを監視することが可能となる。
【００１２】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、制御部は、第１観察部で観察している干渉縞が当該加工対象領域において１つに繋がった場合に、加熱部による加熱を終了させてもよい。この場合、加熱部による半導体対象物の過度の加熱、ひいては、それに起因して生じる不良を抑制することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、制御部は、第１観察部で観察している干渉縞が当該加工対象領域において１つに繋がっていない場合に、加熱部による加熱温度を上昇させてもよい。干渉縞が加工対象領域で１つに繋がっていない場合、加熱部による半導体対象物の加熱が不十分として加熱温度を上昇させ、亀裂の仮想面に沿っての進展を促すことが可能となる。
【００１４】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、制御部は、第１観察部で観察している干渉縞に基づいて表面に対向する方向における亀裂の幅を算出し、亀裂の幅が一定幅を超えた場合に、加熱部による加熱を終了させてもよい。この場合、ガスの膨張で半導体対象物の歪みが過度に大きくなること、ひいては、それに起因して生じる不良を抑制することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、監視部は、半導体対象物の仮想面に対応する深さ位置において、加工対象領域のホログラムを観察する第２観察部を有していてもよい。これによれば、観察されたホログラムを利用して、亀裂の拡がりを監視することが可能となる。
【００１６】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、制御部は、第２観察部で観察しているホログラムに基づき当該加工対象領域の振幅分布を算出し、振幅分布が当該加工対象領域の全域で得られている場合に、加熱部による加熱を終了させてもよい。この場合、加熱部による半導体対象物の過度の加熱、ひいては、それに起因して生じる不良を抑制することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る半導体対象物加熱装置では、制御部は、第２観察部で観察しているホログラムに基づき当該加工対象領域の振幅分布を算出し、振幅分布が当該加工対象領域の全域で得られない場合に、加熱部による加熱温度を上昇させてもよい。振幅分布が加工対象領域の全域で得られない場合、加熱部による半導体対象物の加熱が不十分として加熱温度を上昇させ、亀裂の仮想面に沿っての進展を促すことが可能となる。
【００１８】
本発明に係る半導体対象物加熱装置は、加熱部で加熱されている半導体対象物の表面の凹凸を測定する凹凸測定部を備え、制御部は、凹凸測定部の測定結果に基づき半導体対象物の歪み量に関する値を算出し、歪み量に関する値が一定値を超えた場合に、加熱部による加熱を終了させてもよい。この場合、ガスの膨張で半導体対象物の歪みが過度に大きくなること、ひいては、それに起因して生じる不良を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、半導体対象物の良好な切断を実現できる半導体対象物加熱装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態のレーザ加工装置の構成図である。
【図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】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】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】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】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】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】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】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、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、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】第１実施形態の半導体対象物加熱装置の概略構成図である。
【図１４】空隙幅の算出を説明するための図である。
【図１５】図１３の半導体対象物加熱装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１６】（ａ）は、亀裂が加工対象領域の全域に拡がった場合におけるカメラによる観察結果を示す図である。（ｂ）は、亀裂が加工対象領域の全域に拡がっていない場合におけるカメラによる観察結果を示す図である。
【図１７】干渉縞の観察結果の一例を示す写真図である。
【図１８】（ａ）は、干渉縞の観察結果の一例を示す写真図である。（ｂ）は、図１８（ａ）の枠内を拡大して示す写真図である。（ｃ）は、ＧａＮインゴットの表面における凹凸の高さの分布を示すグラフである。
【図１９】第２実施形態の半導体対象物加熱装置の概略構成図である。
【図２０】ＧａＮインゴットにおける亀裂の深さ位置を特定する例を説明するためのグラフである。
【図２１】（ａ）は、加工対象領域において亀裂が存在しない場合の振幅分布を示す図である。（ｂ）は、加工対象領域において亀裂が部分的に存在する場合の振幅分布を示す図である。（ｃ）は、加工対象領域において亀裂が全域に拡がっている場合の振幅分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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］
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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］
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
［第１実施形態］
次に、第１実施形態に係る半導体対象物加熱装置を説明する。図１３に示されるように、第１実施形態に係る半導体対象物加熱装置１００は、上述した半導体部材製造方法の加熱工程でＧａＮインゴット２０の加熱に用いられる装置である。半導体対象物加熱装置１００は、加熱プレート１０１、カメラ１０２、光源１０３、接触式凹凸測定機１０４、及び、制御部１０５を備える。
【００４９】
ＧａＮインゴット２０は、加熱の対象となるターゲットである。ＧａＮインゴット２０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（図８参照）が内部に形成されている。改質領域１２は、ＧａＮインゴット２０の内部において、仮想面１５に沿って形成されている。改質領域１２は、Ｚ方向に並ぶように複数形成されている。
【００５０】
加熱プレート１０１は、ＧａＮインゴット２０を加熱する加熱部である。加熱プレート１０１は、制御部１０５により設定された加熱条件でＧａＮインゴット２０を加熱する。加熱プレート１０１は、ＧａＮインゴット２０と接触して加熱するプレート状の接触式熱源である。加熱プレート１０１には、ＧａＮインゴット２０が載置される。加熱プレート１０１は、ＧａＮインゴット２０を加熱することにより、ＧａＮインゴット２０で発生している窒素ガスＧを膨張させて、窒素ガスＧによる内圧上昇を誘因させる。誘因された当該内圧上昇により、仮想面１５に沿って亀裂１４を進展させ、仮想面１５に沿って大きな亀裂１７を発生させる。
【００５１】
カメラ１０２は、加熱プレート１０１で加熱されているＧａＮインゴット２０の亀裂１４を監視する。カメラ１０２は、加熱プレート１０１で加熱中のＧａＮインゴット２０の亀裂１４を逐次センシングないしモニタリングする測定系を構成する。カメラ１０２は、撮像素子を含む。カメラ１０２は、ＧａＮインゴット２０の仮想面１５に対応する深さ位置において、加工対象領域Ｒ内の干渉縞を亀裂１４の拡がりとして観察する第１観察部である。干渉縞は、孤立するアイランド形状を有する（図１６の干渉縞Ｋ参照）。干渉縞は、閉じた等高線の形状を有する。干渉縞は、ニュートンリングに対応する縞を有する。加工対象領域Ｒは、改質領域１２が形成される領域である。加工対象領域Ｒは、製造する半導体部材に対応する領域である。半導体部材としては、ＧａＮウェハ３０が挙げられる。ここでの加工対象領域Ｒは、ＧａＮインゴット２０において周縁領域１６に囲まれた領域である。カメラ１０２は、監視結果を制御部１０５へ送信する。カメラ１０２の手前側（ＧａＮインゴット２０側、光路における上流側）には、カメラ１０２の撮像素子にＧａＮインゴット２０の観察面を結像させる（ピントを合わせる）ための結像レンズ（不図示）が設けられている。
【００５２】
光源１０３は、加熱プレート１０１に載置されているＧａＮインゴット２０を照らす。カメラ１０２及び光源１０３は、光源１０３から照射されてＧａＮインゴット２０で反射した光Ｌ０がカメラ１０２に入射するように配置されている。カメラ１０２及び光源１０３は、監視部を構成する。
【００５３】
接触式凹凸測定機１０４は、加熱プレート１０１で加熱されているＧａＮインゴット２０の表面２０ａにおける凹凸の高さの分布（凹凸分布）を測定する凹凸測定部である。接触式凹凸測定機１０４は、ＧａＮインゴット２０と接触して凹凸分布を測定する接触式の測定機である。
【００５４】
制御部１０５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１０５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１０５は、各種機能を実現する。
【００５５】
制御部１０５は、カメラ１０２の監視結果に基づいて、加熱プレート１０１を制御する。具体的には、制御部１０５は、カメラ１０２の監視結果に応じて加熱プレート１０１の加熱条件を変更し、ＧａＮインゴット２０の加熱の時空間的な制御を行う。これにより、加工対象領域Ｒの全面にて仮想面１５に沿って亀裂１４を進展（空隙を形成）させつつ、当該亀裂１４をＧａＮインゴット２０の外面へ到達させない。
【００５６】
制御部１０５は、カメラ１０２で観察している干渉縞が加工対象領域Ｒにおいて１つに繋がった場合に、亀裂１４が加工対象領域Ｒの全域に拡がったとして、加熱プレート１０１による加熱を終了させる。干渉縞が１つに繋がるとは、複数の干渉縞が合わさって、加工対象領域Ｒには、実質的に１つの干渉縞が存在する場合である。加熱の終了は、加熱プレート１０１への電力供給を停止することで実現してもよい。ここでの加工対象領域Ｒの全域とは、加工対象領域Ｒの９０％以上であってもよい（以下、同じ）。制御部１０５による干渉縞の判定は、公知の種々の画像処理ないし演算処理を利用して実現することができる。
【００５７】
制御部１０５は、カメラ１０２で観察している干渉縞が当該加工対象領域Ｒにおいて１つに繋がっていない場合に、亀裂１４が加工対象領域Ｒの全域に拡がっていないとして、加熱プレート１０１による加熱温度を上昇させる。干渉縞が１つに繋がっていないとは、加工対象領域Ｒにおいて複数の孤立した干渉縞が存在する場合である。加熱温度の上昇は、加熱プレート１０１の加熱条件における加熱温度を所定温度まで高まるように制御することで実現してもよい。
【００５８】
制御部１０５は、カメラ１０２で観察している干渉縞に基づいて、Ｚ方向（表面２０ａに対向する方向）における亀裂１４の幅（以下、「空隙幅」という）を算出する。制御部１０５は、干渉縞の縞数（ニュートンリングの数）ｍと、縞の色と、その色の光の波長λと、を用いた下式（１）により、図１４に示される空隙幅Ｄを算出する。制御部１０５は、空隙幅Ｄが一定幅を超えた場合に、加熱プレート１０１による加熱を終了させる。一定幅は、予め設定された規定値である。
空隙幅Ｄ＝（ｍ＋１／２）×λ×１／２  …（１）
【００５９】
制御部１０５は、接触式凹凸測定機１０４の測定結果に基づきＧａＮインゴット２０の歪み量に関する値を算出し、歪み量に関する値が一定値を超えた場合に、加熱プレート１０１による加熱を終了させる。具体的には、制御部１０５は、接触式凹凸測定機１０４で測定された凹凸分布から、表面２０ａの凹凸を表す近似曲線ｆを算出する。近似曲線ｆの算出は、公知の手法を利用することができる。制御部１０５は、近似曲線ｆと表面２０ａの位置ａとを用いた下式（２）により、歪み量に関する値として、表面２０ａの曲率Ｋｒを算出する。曲率Ｋｒは大きいほど、表面２０ａの曲がりの程度及び歪みが大きい。制御部１０５は、曲率Ｋｒが一定値を超えた場合、加熱プレート１０１による加熱を終了させる。なお、歪み量に関する値として、近似曲線ｆを用いた曲率Ｋｒを採用したが、表面２０ａの凹凸を表す近似曲面を用いた値を採用してもよい。
曲率Ｋｒ＝１／曲率半径Ｒｒ
曲率半径Ｒｒ＝（１＋ｆ’（ａ）２）２／３／｜ｆ’’（ａ）｜  …（２）
【００６０】
次に、半導体対象物加熱装置１００の動作の一例を、図１５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００６１】
まず、加熱プレート１０１により、設定された加熱条件でＧａＮインゴット２０を加熱する（ステップＳ１）。加熱中のＧａＮインゴット２０に対して光源１０３から光を照らしつつ、当該ＧａＮインゴット２０をカメラ１０２で監視する（ステップＳ２）。制御部１０５により、カメラ１０２の監視結果に基づいて、空隙幅Ｄが一定幅を超えたか否かを判定する（ステップＳ３）。上記ステップＳ３でＮＯの場合、制御部１０５により、接触式凹凸測定機１０４の測定結果に基づいて、ＧａＮインゴット２０の歪み量に関する値が一定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００６２】
上記ステップＳ４でＮＯの場合、制御部１０５により、カメラ１０２で観察している干渉縞に基づいて、亀裂１４が加工対象領域Ｒの全域に拡がったか否かを判定する（ステップＳ５）。上記ステップＳ５では、カメラ１０２で観察している干渉縞が加工対象領域Ｒにて１つに繋がった場合に、亀裂１４が加工対象領域Ｒの全域に拡がったと判定する。上記ステップＳ５でＮＯの場合、制御部１０５により、加熱プレート１０１による加熱温度が上昇するように加工条件を変更する（ステップＳ６）。上記ステップＳ６の後、上記ステップＳ１の処理に戻る。上記ステップＳ３でＹＥＳ、上記ステップＳ４でＹＥＳ、又は上記ステップＳ５でＹＥＳの場合、加熱プレート１０１による加熱を終了させる（ステップＳ７）。
【００６３】
以上、半導体対象物加熱装置１００では、加熱プレート１０１でＧａＮインゴット２０を加熱することで、ＧａＮインゴット２０に含まれる窒素ガスＧを膨張させて亀裂１４を進展させることができる。このとき、カメラ１０２により亀裂１４を監視し、その監視結果に基づき加熱プレート１０１を制御することで、亀裂１４が意図しない方向へ進展したり、亀裂１４の進展がばらついたり、亀裂１４の部分的な欠けが生じたりすることを抑えることができる。当該亀裂１４を精度よく進展させることが可能となる。したがって、ＧａＮインゴット２０の良好な切断を実現することが可能となる。外部に達する亀裂１４による不良を無くし、高い再現性と効率的な加熱処理とを実現することが可能となる。
【００６４】
半導体対象物加熱装置１００は、ＧａＮインゴット２０を照らす光源１０３を更に備えている。この場合、カメラ１０２により亀裂１４，１７の良好な監視が可能となる。
【００６５】
半導体対象物加熱装置１００では、改質領域１２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に対向する仮想面１５に沿って形成されている。この場合、加熱プレート１０１でＧａＮインゴット２０を加熱することで、仮想面１５に渡る亀裂１７を容易に形成し、仮想面１５に沿ってＧａＮインゴット２０を切断することが可能となる。
【００６６】
半導体対象物加熱装置１００では、改質領域１２は、表面２０ａに対向する方向に並ぶように複数形成されている。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。
【００６７】
半導体対象物加熱装置１００では、カメラ１０２は、ＧａＮインゴット２０の仮想面１５に対応する深さ位置において、加工対象領域Ｒ内の干渉縞を観察する。これによれば、観察された干渉縞を利用して、亀裂１４の拡がりを監視することができる。干渉縞を観察することによって、加熱時の現象の進捗を確認することができる。
【００６８】
図１６（ａ）は、亀裂１４が加工対象領域Ｒの全域に拡がった場合におけるカメラ１０２による観察結果を示す図である。亀裂１４が加工対象領域Ｒの全域に拡がった場合、図１６（ａ）に示されるように、加工対象領域Ｒには１つに繋がった干渉縞Ｋが存在することが見出される。
【００６９】
そこで、半導体対象物加熱装置１００では、制御部１０５は、カメラ１０２で観察している干渉縞Ｋが当該加工対象領域Ｒにおいて１つに繋がった場合に、加熱プレート１０１による加熱を終了させる。加熱を終了させることで、亀裂１４の拡がりを停止できる。加熱プレート１０１によるＧａＮインゴット２０の過度の加熱、ひいては、それに起因して生じる不良を抑制することが可能となる。
【００７０】
図１６（ｂ）は、亀裂１４が加工対象領域Ｒの全域に拡がっていない場合におけるカメラ１０２による観察結果を示す図である。亀裂１４が加工対象領域Ｒの全域に拡がっていない場合、図１６（ｂ）に示されるように、加工対象領域Ｒにおいて複数の干渉縞Ｋに分かれており、１つに繋がっていないことが見出される。
【００７１】
そこで、半導体対象物加熱装置１００では、制御部１０５は、カメラ１０２で観察している干渉縞Ｋが加工対象領域Ｒにおいて１つに繋がっていない場合に、加熱プレート１０１による加熱温度を上昇させる。加熱温度を上昇させることで、亀裂１４の拡がりを促し、加工対象領域Ｒの全域に亀裂１４を拡げることができる。加熱が不十分となることを抑制することが可能となる。
【００７２】
半導体対象物加熱装置１００では、制御部１０５は、カメラ１０２で観察している干渉縞Ｋに基づいて空隙幅Ｄを算出し、空隙幅Ｄが一定幅を超えた場合に、加熱プレート１０１による加熱を終了させる。この場合、窒素ガスＧの膨張でＧａＮインゴット２０の歪み又は反りが過度に大きくなること、ひいては、それに起因して生じる不良を抑制することが可能となる。
【００７３】
図１７は、白色光の照明を光源１０３に用いた場合の干渉縞Ｋの観察結果の一例を示す写真図である。例えば図１７の丸内の干渉縞Ｋについては、縞の色が紫であり、波長λが３８０〜４５０ｎｍであり、干渉縞Ｋの縞数ｍが２である。この場合、上式（１）により、空隙幅Ｄ（最大）は、１０３８ｎｍであることが算出できる。表面２０ａの凹凸の大きさについては、空隙幅Ｄの１／２であることから、５１９ｎｍであると算出することができる。一方、接触式凹凸測定機１０４で接触測定した場合の表面２０ａの凹凸の大きさ（最大）は、４８５ｎｍであった。これにより、７％程度の誤差で精度よく空隙幅Ｄを算出可能であることが確認できる。加熱中の簡易的なモニタリングとして半導体対象物加熱装置１００は有用であることが確認できる。
【００７４】
半導体対象物加熱装置１００は、加熱プレート１０１で加熱されているＧａＮインゴット２０の表面２０ａの凹凸を測定する接触式凹凸測定機１０４を備える。制御部１０５は、接触式凹凸測定機１０４の測定結果に基づき、ＧａＮインゴット２０の歪み量に関する値を算出する。制御部１０５は、歪み量に関する値が一定値を超えた場合に、加熱プレート１０１による加熱を終了させる。これにより、窒素ガスの膨張でＧａＮインゴット２０の歪み又は反りが過度に大きくなること、ひいては、それに起因して生じる不良を抑制することが可能となる。
【００７５】
図１８（ａ）は、干渉縞Ｋの観察結果の一例を示す写真図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の枠内を拡大して示す写真図である。図１８（ｃ）は、ＧａＮインゴット２０の表面２０ａにおける凹凸の高さの分布を示すグラフである、図１８（ｃ）に示されるグラフの値は、接触式凹凸測定機１０４の測定結果（ノイズ除去処理あり）である。図１８（ｃ）に示されるグラフの値は、矢印直線Ａ１（図１８（ａ）参照）に沿った各位置における近似曲線ｆに対応する。
【００７６】
図１８（ｃ）に示されるグラフでは、Ｙ方向の位置が１ｍｍのとき、表面２０ａの凹凸の変動が顕著であり、上式（２）で求められた曲率Ｋｒが一定値を超えている。この場合、図１８（ｂ）の拡大図で示されるように、Ｚ方向に延びて表面２０ａに達する亀裂ＣＬが発生していることが確認できる。他方、Ｙ方向の位置が５．２ｍｍのとき、上式（２）で求められた曲率Ｋｒが一定値未満となってきる。この場合には、表面２０ａに亀裂ＣＬは発生せず、ＧａＮインゴット２０の割れ及び欠けは発生しないことが確認できる。
【００７７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る半導体対象物加熱装置を説明する。本実施形態の説明では、上記第１実施形態と同様な説明は省略する。
【００７８】
図１９に示されるように、第２実施形態に係る半導体対象物加熱装置２００は、加熱中のＧａＮインゴット２０をディジタルホログラフィ技術を用いて監視する。半導体対象物加熱装置２００は、加熱中のＧａＮインゴット２０におけるＺ方向に複数層の亀裂１４を、同時に監視できる。半導体対象物加熱装置２００は、加熱プレート２０１、光源２０２、カメラ２０３、接触式凹凸測定機２０４、及び、制御部２０５を備える。
【００７９】
加熱プレート２０１は、加熱プレート１０１（図１参照）と同様に構成されている。
光源２０２は、単一又は白色の光Ｌ１を出射する。光源２０２は、低コヒーレンス光源である。光源２０２から出射された光Ｌ１の一部は、ハーフミラーＨＭで反射され、ＧａＮインゴット２０に入射する。光源２０２から出射された光Ｌ１の他部は、ハーフミラーＨＭを透過し、減光フィルタ２０６を介して参照ミラー２０７に入射する。減光フィルタ２０６は、遮光板を含んでいてもよい。
【００８０】
カメラ２０３は、ＧａＮインゴット２０の仮想面１５に対応する深さ位置において、加工対象領域Ｒのホログラムを観察する第２観察部である。カメラ２０３には、ＧａＮインゴット２０で反射された反射光である物体光が、ハーフミラーＨＭを介して入射する。また、カメラ２０３には、参照ミラー２０７で反射された反射光である参照光が、ハーフミラーＨＭを介して入射する。カメラ２０３の手前側（ＧａＮインゴット２０側、光路における上流側）には、カメラ２０３の撮像素子にＧａＮインゴット２０の観察面を結像させるための結像レンズ（不図示）が設けられている。なお、本実施形態では、当該結像レンズは、無くてもよい。
【００８１】
ハーフミラーＨＭとＧａＮインゴット２０との間には、ホットミラー２０８が配置されている。接触式凹凸測定機２０４は、接触式凹凸測定機１０４（図１参照）と同様に構成されている。光源２０２、カメラ２０３、ハーフミラーＨＭ及び参照ミラー２０７は、監視部を構成する。
【００８２】
このような半導体対象物加熱装置２００では、例えば、参照ミラー２０７を光軸方向に走査していくと、参照光と光路長が同じになるＧａＮインゴット２０の深さ位置（Ｚ方向位置）に亀裂１４（反射面）がある場合には、参照光と物体光とが干渉し、最大のコントラストのホログラムをカメラ２０３で観察できる。例えば、任意の深さ位置に亀裂１４が存在すると、亀裂１４の深さ位置のホログラムをカメラ２０３で観察できる。当該ホログラムから数値計算を行うことにより、その位相分布（歪分布）と振幅分布（反射率分布）とを算出できる。参照ミラー２０７の走査は、光の可干渉距離分行われ、これがＺ方向の分解能に対応する。例えば参照ミラー２０７の走査は、参照ミラー２０７を駆動する駆動部（不図示）を制御部２０５で制御することにより実現される。
【００８３】
ホログラムの振幅分布によって、仮想面１５に沿う亀裂１４の拡がりの領域を把握できる。ホログラムの位相分布によって、空隙幅Ｄを把握できる。複数層の亀裂１４が存在する場合、亀裂１４の深さ位置ごとに参照光強度を減光フィルタ２０６によって調整してもよい。図２０に示されるように、表面２０ａのホログラムの位置から、次に最大のホログラムのコントラストが得られるまでの参照ミラー２０７の走査距離により、表面２０ａから亀裂１４の深さ位置を特定できる。
【００８４】
制御部２０５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２０５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２０５は、各種機能を実現する。
【００８５】
制御部２０５は、カメラ２０３で観察しているホログラムに基づいて、加工対象領域Ｒの振幅分布を亀裂１４の拡がりとして算出する。制御部２０５は、振幅分布が加工対象領域Ｒの全域で得られている場合に、加熱プレート２０１による加熱を終了させる。制御部２０５は、振幅分布が加工対象領域Ｒの全域で得られない場合に、加熱プレート２０１による加熱温度を上昇させる。制御部２０５による振幅分布の判定は、例えば公知の種々の画像処理ないし演算処理を利用して実現することができる。演算処理としては、例えば角スペクトル法等の光の伝搬計算が挙げられる。
【００８６】
制御部２０５は、カメラ２０３で観察しているホログラムに基づき算出された位相分布を用いて、ＧａＮインゴット２０の表面２０ａの凹凸分布を算出する。具体的には、まず基準値として、加熱前のＧａＮインゴット２０の表面２０ａのホログラムから、位相分布φoを算出する。その後、加熱時の時間ごとに、ＧａＮインゴット２０の表面２０ａのホログラムから位相分布φtを算出する。これらの差である位相差分布（φt−φo）を算出する。そして、位相差分布（φt−φo）／２πと、光源２０２からの光の波長と、の積によって、凹凸分布を算出する。制御部２０５による位相分布の判定は、公知の種々の画像処理ないし演算処理を利用して実現することができる。演算処理としては、例えば角スペクトル法等の光の伝搬計算が挙げられる。
【００８７】
以上、半導体対象物加熱装置２００においても、半導体対象物加熱装置２００と同様な効果を奏する。また、半導体対象物加熱装置２００では、カメラ２０３は、ＧａＮインゴット２０の仮想面１５に対応する深さ位置において、加工対象領域Ｒのホログラムを観察する。これによれば、観察されたホログラムを利用して、亀裂１４の拡がりを監視することが可能となる。
【００８８】
図２１（ａ）は、加工対象領域Ｒにおいて亀裂１４が存在しない場合の振幅分布を示す図である。図２１（ｂ）は、加工対象領域Ｒにおいて亀裂１４が部分的に存在する場合の振幅分布を示す図である。図２１（ｃ）は、加工対象領域Ｒにおいて亀裂１４が全域に拡がっている場合の振幅分布を示す図である。
【００８９】
亀裂１４が拡がった部分のみ反射光が得られることから、亀裂１４が拡がった部分のみに、輝度（明るさ）が高い領域としての振幅分布を得ることができる。すなわち、亀裂１４が存在しない場合、図２１（ａ）に示されるように、振幅分布が確認できず、加工対象領域Ｒの全域に黒色（低輝度領域）が拡がっている。亀裂１４が部分的に存在する場合、図２１（ｂ）に示されるように、加工対象領域Ｒの一部分に白色（高輝度領域）が拡がり、その他の部分に黒色が拡がっている。加工対象領域Ｒにおいて亀裂１４が全域に拡がっている場合、図２１（ｃ）に示されるように、振幅分布が全域に確認でき、加工対象領域Ｒの全域に白色が拡がっている。
【００９０】
そこで、半導体対象物加熱装置２００では、制御部２０５は、カメラ２０３で観察しているホログラムに基づき加工対象領域Ｒの振幅分布を算出する。制御部２０５は、算出した振幅分布が加工対象領域Ｒの全域で得られている場合に、加熱プレート２０１による加熱を終了させる。これにより、加熱プレート２０１によるＧａＮインゴット２０の過度の加熱、ひいては、それに起因して生じる不良を抑制することが可能となる。制御部２０５は、算出した振幅分布が加工対象領域Ｒの全域で得られない場合に、加熱プレート２０１による加熱温度を上昇させる。この場合、加熱プレート２０１によるＧａＮインゴット２０の加熱が不十分として加熱温度を上昇させ、亀裂１４の仮想面１５に沿っての進展を促すことが可能となる。
【００９１】
なお、加熱部として加熱プレート２０１を用いていることから、加熱による空気の歪みによってディジタルホログラフィ技術による測定の精度が低下する可能性も考えられる。この場合には、当該空気の歪みを逐次モニタリングする検出機構と、検出機構の検出結果に基づいて当該空気の歪みを補正する空間光変調素子等の補正機構と、を備えることで、測定の精度の低下を防ぐことができる。なお、当該空気の歪みの補正は、補正機構によって補正することに限定されない。例えば、モニタリングの結果（当該空気の歪み）に基づいて、監視部で得られたデータをデータ上で補正してもよい。その場合、当該補正機構は不要となる。
【００９２】
本発明は、上述した実施形態に限定されない。
【００９３】
上述した実施形態では、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。
【００９４】
上述した実施形態では、半導体対象物は、ＧａＮインゴット２０に限定されず、例えばＧａＮウェハであってもよい。半導体部材は、ＧａＮウェハに限定されず、半導体デバイスであってもよい。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、特に限定されず、例えばＳｉＣ（シリコンカーバイド）であってもよい。
【００９５】
上述した実施形態では、周縁領域１６は形成されなくてもよい。例えば周縁領域１６を形成しない場合には、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を形成した後に、ＧａＮインゴット２０に対してエッチングを施すことにより、複数のＧａＮウェハ３０を取得することも可能である。
【００９６】
上述した実施形態は、加熱部として加熱プレート１０１，２０１を備えているが、加熱部は特に限定されない。加熱部は、半導体対象物を加熱できればよく、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であってもよい。ＧａＮウェハ３０に対して複数の機能素子３２を半導体製造装置により形成する場合には、この半導体製造装置を加熱部として機能させてもよい。
【００９７】
亀裂を監視する監視部としては、上述した実施形態の構成に限定されず、公知の干渉計測の測定装置を用いてもよい。ＧａＮインゴット２０の表面２０ａの凹凸を測定する凹凸測定部としては、上述した実施形態の接触式凹凸測定機１０４，２０４に限定されず、レーザ変位計測機等を用いてもよい。表面２０ａの凹凸については、上述したように、上式（１）を用いて算出した空隙幅Ｄ（最大）から見積もることも可能であり、また、カメラ２０３で観察しているホログラムに基づき算出された位相分布から見積もることも可能である。この場合、接触式凹凸測定機１０４，２０４は不要となる。
【００９８】
本発明の一態様は、レーザ加工装置、レーザ加工方法、半導体部材製造装置、又は半導体部材製造方法として捉えることもできる。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。
【００９９】
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】
【０１００】
１２…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、２０…ＧａＮインゴット（半導体対象物）、２０ａ…表面、１００，２００…半導体対象物加熱装置、１０１，２０１…加熱プレート（加熱部）、１０２…カメラ（監視部，第１観察部）、１０３…光源（監視部，第１観察部）、１０４，２０４…接触式凹凸測定機（凹凸測定部）、１０５，２０５…制御部、２０２…光源（監視部，第２観察部）、２０３…カメラ（監視部，第２観察部）、２０７…参照ミラー（監視部，第２観察部）、Ｇ…窒素ガス（ガス）、ＨＭ…ハーフミラー（監視部，第２観察部）、Ｋ…干渉縞、Ｒ…加工対象領域。
【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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