(57)【要約】【課題】  窒化ガリウム基板等の無機窒化物部材に、視認性の高いマークを作製できるマーキング方法を提供する。【解決手段】  無機窒化物部材のマーキング方法は、窒素以外の第１の元素と窒素との無機化合物からなる部材の表面上に、該第１の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率が、相対的に高い領域と低い領域とを形成することにより、該部材の表面上に、反射率が相対的に高い領域と低い領域とを配置する工程を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素以外の第１の元素と窒素との無機化合物からなる部材の表面上に、該第１の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率が、相対的に高い領域と低い領域とを形成することにより、該部材の表面上に、反射率が相対的に高い領域と低い領域とを配置する工程を含む無機窒化物部材のマーキング方法。
【請求項２】
（ａ）レーザ光源からレーザビームを出射させる工程と、
（ｂ）前記レーザ光源から出射したレーザビームを、窒素以外の第１の元素と窒素との無機化合物からなる部材の表面に画定された第１の領域に照射して、窒素原子を該部材の外へ放出させ、該第１の領域における該第１の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率を、該部材の表面のレーザビームが照射されなかった領域における該第１の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率より小さくする工程と
を含む無機窒化物部材のマーキング方法。
【請求項３】
前記レーザ光源は、パルス幅１ｎｓ〜１００ｎｓのパルスレーザビームを出射する請求項２に記載の無機窒化物部材のマーキング方法。
【請求項４】
前記レーザ光源はパルスレーザビームを出射し、前記部材の表面におけるパルスレーザビームのピーク強度が１×１０６Ｗ〜１×１０８Ｗである請求項２または３に記載の無機窒化物部材のマーキング方法。
【請求項５】
前記レーザ光源はパルスレーザビームを出射し、
前記工程（ｂ）において、前記部材の表面の前記第１の領域に、パルスレーザビームの１パルスのみを照射する請求項２〜４のいずれかに記載の無機窒化物部材のマーキング方法。
【請求項６】
さらに、前記工程（ｂ）の後、
前記部材にレーザビームが入射する位置を移動させ、前記レーザ光源から出射したレーザビームを、前記部材の表面に照射して、窒素原子を前記部材の外へ放出させ、レーザビームの照射された領域における前記第１の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率を、該部材の表面のレーザビームが照射されなかった領域における前記第１の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率より小さくする処理を、複数回実行する工程を含む請求項２〜５のいずれかに記載の無機窒化物部材のマーキング方法。
【請求項７】
前記第１の元素が、ガリウムまたはアルミニウムである請求項２〜６のいずれかに記載の無機窒化物部材のマーキング方法。
【請求項８】
窒素以外の第１の元素と窒素との無機化合物からなる部材であって、窒素原子密度が相互に異なる少なくとも２つの区域を隣接させることによってマークが形成されている無機窒化物部材。
【請求項９】
窒素原子密度が相互に異なり、相互に隣接する区域が、同一平面上に形成されている請求項８に記載の無機窒化物部材。
【請求項１０】
前記第１の元素が、ガリウムまたはアルミニウムである請求項８または９に記載の無機窒化物部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機窒化物部材のマーキング方法および無機窒化物部材に関し、特に、部材の表面にマークを作製する無機窒化物部材のマーキング方法および表面にマークが形成された無機窒化物部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生産工程を管理するためや生産性の向上を図るために、シリコン基板等の各種基板に対して、マーキングが行われている。特に現在では、枚葉管理を行う観点から、全ての基板に対して簡便にマーキングを行うことが望まれている。
【０００３】
基板表面を削り、複数の穴状のドットを形成したり、溝を形成したりすることにより、基板に記号等を書き込むマーキング方法がある。基板表面にドットや溝を形成するために、古くはドリルなどで基板表面を機械的に削る方法が用いられていた。近年では、より微細な穴や溝が形成できる方法として、機械的方法に代わり、ＣＯ２レーザや高調波ＹＡＧレーザ等のレーザビームを照射する方法が用いられている。
【０００４】
上記のようなマーキング方法は、基板を削る方法であるため、加工時に出る削りくず等が後工程のラインを汚染する。また、基板に傷をつける方法であるため、加工後の基板の機械的強度が落ちる。例えば、マーキングの溝を起点としてクラックが発生しやすくなる。
【０００５】
以下に説明するように、シリコン基板に対して、基板に穴や溝を形成しないマーキング方法が、特許文献１に開示されている。シリコン基板の表面にレーザを照射して、シリコンを溶融させる。溶融した領域が凝固すると、基板表面上の微小な突起となる。穴や溝の代わりに、このような突起を用いて、マークを作製することができる。
【０００６】
ところで、近年市販が開始され注目を集めている基板として、窒化ガリウム基板がある。新規な基板であるので、窒化ガリウム基板に対する一般的なマーキング方法は、まだ確立していない。
【０００７】
特許文献２には、窒化ガリウム基板にＣＯ２レーザ（波長１０．６μｍ）を照射して、基板表面に深さ数μｍ程度のドットを複数形成するマーキング方法が提案されている。ＣＯ２レーザは、ピーク強度１７０Ｗ、パルス幅１００μｓで照射されている。
【０００８】
特許文献２には、また、窒化ガリウム基板にＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を照射して、基板の内部７０μｍの深さにドットを形成するマーキング方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−４０４０号公報
【特許文献２】特開２００３−２０９０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
窒化ガリウム基板にマーキングを行うことを考える。特許文献２に開示された方法のうち、ＣＯ２レーザを用いる方法においては、基板表面に穴が形成される。上記で説明したように、基板表面に穴等の凹部を形成するマーキング方法には、加工時に出る削りくずが後工程を汚染する問題や、凹部の形成により基板の機械的強度が低減する問題等が伴う。また、窒化ガリウム基板にＣＯ２レーザを照射した場合、基板に熱応力によるクラックが生じることも懸念される。この方法で形成されたマークは、基板表面に存在する段差により認識するので、優れた視認性を有しているとはいえない。
【００１１】
特許文献２に開示された方法のうち、ＹＡＧレーザを用いる方法では、基板内部にマークが形成される。窒化ガリウム基板は、茶褐色を帯びた半透明であるため、基板内部に形成されたマークの視認性は、優れているとはいえない。
【００１２】
窒化ガリウム基板へのマーキングにおいても、基板表面に凹部を形成しない方法が望ましい。また、視認性に優れたマークを形成できることが望ましい。
【００１３】
特許文献１に開示されたマーキング方法では、基板表面に凹部が形成されない。しかし、これはシリコン基板に対して有効なマーキング方法であり、同様の方法で、窒化ガリウム基板表面に突起を形成することはできない。
【００１４】
本発明の一目的は、窒化ガリウム基板等の無機窒化物部材に対する新規なマーキング方法を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、窒化ガリウム基板等の無機窒化物部材に、視認性の高いマークを作製できるマーキング方法を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、窒化ガリウム基板等の無機窒化物部材に、部材が損傷されることを抑制して、マークを作製できるマーキング方法を提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、表面に視認性の高いマークが形成された窒化ガリウム基板等の無機窒化物部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一観点によれば、窒素以外の第１の元素と窒素との無機化合物からなる部材の表面上に、該第１の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率が、相対的に高い領域と低い領域とを形成することにより、該部材の表面上に、反射率が相対的に高い領域と低い領域とを配置する工程を含む無機窒化物部材のマーキング方法が提供される。
【００１９】
本発明の他の観点によれば、（ａ）レーザ光源からレーザビームを出射させる工程と、（ｂ）前記レーザ光源から出射したレーザビームを、窒素以外の第１の元素と窒素との無機化合物からなる部材の表面に画定された第１の領域に照射して、窒素原子を該部材の外へ放出させ、該第１の領域における該第１の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率を、該部材の表面のレーザビームが照射されなかった領域における該第１の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率より小さくする工程とを含む無機窒化物部材のマーキング方法が提供される。
【００２０】
本発明の他の観点によれば、窒素以外の第１の元素と窒素との無機化合物からなる部材であって、窒素原子密度が相互に異なる少なくとも２つの区域を隣接させることによってマークが形成されている無機窒化物部材が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
無機窒化物部材の表面に、例えば文字の形に反射率の高い領域を形成することにより、視認性の優れたマークを作製することができる。このようなマークが形成された複数の無機窒化物部材に対しては、ある部材と他の部材とを識別することが容易である。
【００２２】
無機窒化物部材にレーザを照射して、窒素を放出させるとき、部材に深い凹部が形成されないようにできる。部材の機械的強度が損なわれることを防止して、部材にマーキングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
まず、本発明者らが見出した、窒化ガリウム基板にマーキングを行うための新規な考え方について説明する。
【００２４】
窒化ガリウム基板は、茶褐色を帯びた半透明である。窒化ガリウム基板が含有するガリウムは金属元素であるから、基板表面において、窒素を優先的に基板外へ放出させてガリウムリッチな領域（元の基板におけるガリウム原子数に対する窒素原子数の比率に比べて、ガリウム原子数に対する窒素原子数の比率が小さい領域）を形成すれば、その領域は、元の基板表面に比べて高い反射率を持つことになる。ガリウムリッチな領域を所望の形状にすることにより、基板表面に視認性の高いマークを作製できる。
【００２５】
本発明者らは、このようなマークを作製するために、レーザを用いることを検討した。窒化ガリウム基板にレーザビームを照射することにより、基板表面を加熱して窒化ガリウムを熱分解させ、窒素を優先的に気体として基板外へ放出させて、ガリウムリッチな領域を形成できるであろう。
【００２６】
パルスレーザビームを用いる場合、以下のような考察により、加工に好適なパルス幅およびピーク強度の見当を付けることができる。
【００２７】
窒化ガリウム基板にＣＯ２レーザのパルスを照射すると、基板にはクラック（ひび割れ）が多数発生した。これは、以下に説明するように、ＣＯ２レーザのパルス幅がマイクロ秒オーダと長いことに起因すると推測される。
【００２８】
加工対象物をレーザで加工するためには、ある閾値以上のピーク強度で、レーザ照射を行う必要がある。例えば、その閾値直上付近のピーク強度のパルスレーザを考えたとき、パルス幅が長いほど、パルスエネルギは大きくなる。ＣＯ２レーザは、パルス幅がマイクロ秒オーダと長いため、強度が適当なパルスであっても、パルスエネルギは過大となりやすくなると考えられる。
【００２９】
基板に照射された光のエネルギは、熱に変換されて、基板内で拡散する。基板内には、ビーム照射領域から非照射領域にかけて温度勾配ができ、熱応力が発生する。窒化ガリウム基板にＣＯ２レーザを照射したとき、基板に過大なエネルギが照射されたため、ビーム照射領域近傍に高い熱応力が発生し、クラックが発生したと考えられる。上記のようなマークを作製する際、このようなクラックの発生を防止したい。
【００３０】
ところで、サファイア上に積層した窒化ガリウムに、フェムト秒オーダのパルス幅を有するパルスを照射して、窒化ガリウムを裁断する加工ができることが知られている。窒化ガリウムが裁断されるということは、このような短いパルス幅のパルスで、窒化ガリウム基板が削られる（または、窒化ガリウム基板に穴が掘られる）ということを示す。つまり、このようなパルスの照射により、窒化ガリウム基板を構成するガリウムと窒素とがほぼ等しく基板外へ除去されるということを示す。これは、このような短パルスのピーク強度が、一般に比較的高いことに起因すると推測される。
【００３１】
上記のようなマークを作製するためには、基板表面の窒化ガリウムを熱分解させ、窒素を優先的に基板外へ放出させたい。したがって、ガリウムと窒素とがほぼ等しく基板外へ除去される（窒化ガリウム基板に穴が掘られる）ことは好ましくない。なお、このように短いパルス幅であって、上記で説明したような窒化ガリウムの裁断が起こらない程度のピーク強度であるパルスを考えてみる。このようなパルスはパルスエネルギが小さくなり過ぎ、窒化ガリウムを充分には熱分解させられないであろう。
【００３２】
以上の考察をまとめる。上記のようなマークを作製するために、パルス幅は、クラックを誘起するほどの蓄熱が生じない程度に短くする必要がある。一方、短すぎても好ましくない。パルス幅は、マイクロ秒とフェムト秒の間の長さとすることがよいであろう。ピーク強度は、窒化ガリウム基板に穴が形成されない程度までの大きさとすることがよいであろう。
【００３３】
さらに、照射する波長の条件については以下のように考えられる。窒化ガリウムの発光波長は４００ｎｍであり、この波長の光を照射しても、基板への吸収は小さい。窒化ガリウムの光吸収はこの波長よりも短い波長域に存在するので、加工には４００ｎｍ以下の波長を用いることが好ましいであろう。
【００３４】
本発明者らは、このような考察を踏まえ、上記のようなマークを作製するためのより詳細な知見を得るべく、窒化ガリウム基板へのレーザ照射実験を行った。この実験において、窒化ガリウム基板に、ＹＬＦレーザの第５高調波（波長２０９ｎｍ）、第４高調波（波長２６２ｎｍ）、第３高調波（波長３４９ｎｍ）、第２高調波（波長５２３ｎｍ）の照射を行った。各波長のパルスを１ショット照射したときの、基板表面でのパルスエネルギ密度（および照射強度）と加工の良否との関係を調べた。レーザビームの断面はピンホールで円形に整形し、ピンホールを基板表面に結像させた。基板表面でのビーム断面の直径は７０〜８０μｍとした。
【００３５】
第５高調波（波長２０９ｎｍ）を、基板表面のパルスエネルギ密度が１．１Ｊ／ｃｍ２となる条件で照射した場合は、基板表面が掘られ、凹部が形成されていた。反射率の高い領域は、明瞭には形成されなかった。窒素の優先的な放出は起こらず、ガリウムと窒素とが共に基板外へ除去されたと考えられる。これは、この波長に対する窒化ガリウムの吸収が大きいためであると推測される。
【００３６】
次に、図１〜４を参照して、第４〜第２高調波を照射した結果について説明する。図１〜４の各図は、レーザが照射された窒化ガリウム基板を反射型光学顕微鏡で観察した様子を示す。
【００３７】
図１に、第４高調波（波長２６２ｎｍ）を照射した場合の結果を示す。図１（Ａ）は、基板表面のパルスエネルギ密度が０．２４Ｊ／ｃｍ２となる条件で照射した場合を示す。基板１０の表面上に、反射型光学顕微鏡により明るく（図においては白く）見えるビーム照射跡１１ａが形成されている。
【００３８】
ビーム照射跡１１ａが明るく見えることは、レーザビームが照射された領域内で、窒素の放出が起こり、ガリウムリッチな領域が形成されたことを示すと考えられる。ガリウムリッチとなった領域は反射率が高くなるので、反射型光学顕微鏡で明るく見える。
【００３９】
図１（Ｂ）は、基板表面のパルスエネルギ密度１１．７Ｊ／ｃｍ２で照射した場合を示す。図１（Ａ）と同様に、基板１０の表面上に、明るく見えるビーム照射跡１１ｂが形成されている。
【００４０】
図１（Ａ）および（Ｂ）に示すビーム照射跡１１ａおよび１１ｂとも、ビームスポット（基板表面に結像したピンホール）に対応した円形の形状を有する。ビームスポットの形状通りに反射率の高い領域が形成されている。
【００４１】
図２および３に、第３高調波（波長３４９ｎｍ）を照射した場合の結果を示す。図２（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、基板表面のパルスエネルギ密度が２．０Ｊ／ｃｍ２、および１１．７Ｊ／ｃｍ２となる条件で照射した場合を示す。図１と同様に、基板１０の表面上に、明るく見えるビーム照射跡１２ａおよび１２ｂが形成されている。ビーム照射跡１２ａおよび１２ｂは、ビームスポットに対応した円形の形状を有する。ビームスポットの形状通りに反射率の高い領域が形成されている。
【００４２】
図３（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、基板表面のパルスエネルギ密度が０．２５Ｊ／ｃｍ２、および０．５６Ｊ／ｃｍ２となる条件で照射した場合を示す。図３（Ａ）および（Ｂ）においては、基板１０の表面上に形成されたビーム照射跡１３ａおよび１３ｂが、ビームスポットに対応した円形の形状になっていない。
【００４３】
ビーム照射跡１３ａおよび１３ｂは、ビームスポットの円形を概ね反映した外形を有するが、反射率の高い複数の領域（図において白く見える領域）が離散的に分布している。これは、照射したパルスのエネルギ密度が低いため、ビーム断面の光強度の高い部分のみで、窒素の放出が起こったためではないかと推測される。
【００４４】
図４に、第２高調波（波長５２３ｎｍ）を、基板表面のパルスエネルギ密度が３．４Ｊ／ｃｍ２となる条件で照射した場合の結果を示す。基板１０の表面上のビーム照射跡１４は、ビーム照射領域のごく一部のみに形成されており、その外周は不規則な凹凸を有する。４００ｎｍより長いこの波長に対しては、窒化ガリウムの吸収が小さく、窒化ガリウムの熱分解があまり起こらなかったと推測される。なお、図４の縮尺は図１〜３と異なっており、ビーム照射跡１４は図１〜３に示したビーム照射跡１１ａ等に比べて拡大されている。
【００４５】
以上、図１〜図４を参照して説明した実験で形成されたビーム照射跡のうち、第４高調波をそれぞれ０．２４Ｊ／ｃｍ２および１１．７Ｊ／ｃｍ２で照射して形成されたビーム照射跡１１ａおよび１１ｂと、第３高調波をそれぞれ２．０Ｊ／ｃｍ２および１１．７Ｊ／ｃｍ２で照射して形成されたビーム照射跡１２ａおよび１２ｂとが、元の基板表面に対するコントラストが高く、視認性に優れているので、マークとして用いるのに好適である。また、これらのビーム照射跡は、形状も良好に制御されている。
【００４６】
一方、第３高調波をそれぞれ０．２５Ｊ／ｃｍ２および０．５６Ｊ／ｃｍ２で照射して形成されたビーム照射跡１３ａおよび１３ｂは、ビーム照射跡１１ａ、１１ｂ、１２ａおよび１２ｂと比べると、均一性が低く、元の基板表面に対するコントラストが低い。また、第２高調波を３．４Ｊ／ｃｍ２で照射して形成されたビーム照射跡１４は、反射率の高い領域が狭いので、良好な視認性を有しない。
【００４７】
以上の実験より、第４高調波（波長２６２ｎｍ）は、パルスエネルギ密度０．２Ｊ／ｃｍ２程度以上で照射すれば、良好な加工を行えると考えられる。良好な加工ができるパルスエネルギ密度の上限は、１２Ｊ／ｃｍ２程度以上であると考えられる。なお、パルスエネルギ密度が高過ぎると、基板表面にクラックが発生したり、反射率の高い領域は生じずに穴が形成されたりする。このため、パルスエネルギ密度は、クラックが発生したり、穴が形成されたりしない程度に抑える必要がある。
【００４８】
第３高調波（波長３４９ｎｍ）は、パルスエネルギ密度１Ｊ／ｃｍ２程度以上で照射すれば、良好な加工を行えると考えられる。良好な加工ができるパルスエネルギ密度の上限は、１２Ｊ／ｃｍ２程度以上であると考えられる。なお、パルスエネルギ密度が高過ぎると、基板表面にクラックが発生したり、反射率の高い領域は生じずに穴が形成されたりする。このため、パルスエネルギ密度は、クラックが発生したり、穴が形成されたりしない程度に抑える必要がある。
【００４９】
なお、第３高調波を用いた場合は、第４高調波を用いた場合に比べて、良好な加工が行えるパルスエネルギ密度の下限値が高くなっている。これは、第３高調波に対する窒化ガリウムの光吸収係数が、第４高調波に対する窒化ガリウムの光吸収係数より小さいためではないかと推測される。
【００５０】
以上説明した実験で形成されたビーム照射跡（反射率が高くなった領域）は、反射型光学顕微鏡による観察によれば、基板表面のレーザを照射しなかった領域とほぼ同一平面上に存在していた。したがって、図１〜４を参照して説明した実験の条件でレーザを照射した場合、基板に深い穴が掘られる加工はされないといえる。なお、ビーム照射により、基板から窒素が放出されたと考えられるので、ビーム照射跡が極微小な深さの凹部になっている可能性がないわけではない。
【００５１】
本発明者らは、以上説明した考察および実験に基づき、マーキングに好適なレーザ照射条件について以下のような結論を得た。パルス幅は１ｎｓ〜１００ｎｓとすることが好ましく、被加工面でのピーク強度は１×１０６Ｗ〜１×１０８Ｗとすることが好ましい。また、波長は２４５ｎｍ〜３９０ｎｍとすることが好ましい。
【００５２】
ここで、波長の下限２４５ｎｍは、ＹＬＦレーザの第５高調波（波長２０９ｎｍ）と第４高調波（波長２６２ｎｍ）との間に存在する値である。波長の上限３９０ｎｍは、第３高調波（波長３４９ｎｍ）と窒化ガリウムの発光波長である４００ｎｍとの間に存在する値である。
【００５３】
次に図５（Ａ）を参照して、窒化ガリウム基板にマーキングを行うためのレーザ加工装置の一例を説明する。
【００５４】
レーザ光源１がパルスレーザビームを出射する。レーザ光源１として、例えば、第３高調波や第４高調波の発生ユニットを含む、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ等を用いることができる。パルス幅は、例えば２０ｎｓである。
【００５５】
レーザ光源１を出射したレーザビームは、例えば円形や矩形の貫通孔を有するマスク２へ入射し、断面が整形される。マスク２を出射したレーザビームは、折り返しミラー３で反射され、レンズ４で収束されて、基板５の表面に照射される。基板５は、窒化ガリウム基板である。基板５にレーザビームを照射してマークを作製する。マーキングの方法は、後に図６を参照して説明する。
【００５６】
マスク２からレンズ４までの光路長と、レンズ４から基板５の表面までの光路長とは、マスク２の貫通孔が基板５の表面に適当な縮小倍率で結像するように調節されている（マスクイメージング法）。縮小倍率は、例えば十数倍程度である。マスク２の貫通孔の形状が直径１ｍｍの円形であるとき、基板５の表面上の貫通孔の像の形状は、例えば直径７０μｍの円形になる。
【００５７】
マスクイメージング法により、マスク２の貫通孔と相似の形状を有する基板表面上の領域に、レーザビームが照射される。ビーム照射領域では窒素の放出が起こり、反射率が高くなる。マスクイメージング法を用いることで、基板表面に、マスク２の貫通孔と相似の形状の反射率が高い領域を形成することができる。
【００５８】
ところで、レーザ光源１から出射したレーザビームの断面内における光強度は、通常、均一ではなく、例えばビームの中心で高く、周辺で低い等の分布を持つ。光強度が不均一であると、基板表面のビームスポット内に、光強度が窒素の放出反応の閾値を超える領域と超えない領域とが生じ得る。そのため、ビームスポット内で均一には反射率の高い領域が形成されない不具合を生じ得る。
【００５９】
マスク２により、ビーム断面の光強度がほぼ均一な領域（例えば、ビーム断面内の光強度分布がガウス分布であるガウスビームの中心領域）のみを選択して基板５に照射できる。これにより、ビームスポット内で均一に、反射率の高い領域を形成することができる。
【００６０】
基板５は、ＸＹステージ６に保持されている。ＸＹステージ６が、基板５を、基板５の表面に平行な平面内で移動させることにより、基板５へのレーザビームの入射位置を移動させることができる。制御装置７が、所望のタイミングで所望の位置に基板５が位置するように、ＸＹステージ６を制御する。
【００６１】
なお、マスク２の貫通孔を基板表面に結像させなくとも、ある程度良好なマーキングを行うことができる。この場合、基板表面のビームスポットの形状は、貫通孔の形状を正確には反映しない。しかし、マスク２により、ビーム断面の光強度がほぼ均一な領域のみを選択して基板５に照射することができる。
【００６２】
また、図５（Ａ）のレーザ加工装置からマスク２を省略しても、ある程度良好なマーキングを行うことができる。ただし、この場合、ビームスポットの形状は、レーザ光源１から出射するレーザビームの断面に対応する形状以外には変えられない。ビーム断面の光強度がほぼ均一な領域を選択して照射することができないので、基板上のビームスポット内の光強度の不均一性を小さくできない。しかし、ビーム断面の光強度分布が均一でない場合でも、レーザの出力を高めれば、ビーム断面内の光強度が相対的に弱い領域においても、窒素放出反応の閾値を超えるようにできる。
【００６３】
図５（Ｂ）は、窒化ガリウム基板にマーキングを行うためのレーザ加工装置の他の例を示す概略図である。以下、図５（Ａ）のレーザ加工装置と異なる点について説明する。
【００６４】
レーザ光源１を出射し、マスク２を通過したレーザビームは、ガルバノスキャナ８に入射して進行方向を２次元方向に振られる。ガルバノスキャナ８を出射したレーザビームは、ｆθレンズ４ａで収束されて、ＸＹステージ６に保持された基板５の表面に照射される。
【００６５】
ガルバノスキャナ８がレーザビームの進行方向を振ることにより、基板５へのレーザビームの入射位置を移動させることができる。制御装置７ａが、所望のタイミングで所望の進行方向にレーザビームを振るように、ガルバノスキャナ８を制御する。制御装置７ａはまた、所望のタイミングで所望の位置に基板５が位置するように、ＸＹステージ６を制御する。基板５へのレーザビームの入射位置は、ガルバノスキャナ８とＸＹステージ６とを同時に動作させながら移動させてもよい。
【００６６】
次に、図６を参照して、本発明の実施例によるマーキング方法について説明する。図６は、図５（Ａ）に示すＸＹステージ６に保持された基板５の平面図である。
【００６７】
基板５の表面に、複数のドット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ等から構成されるマーク２０が形成されている。各ドットは、反射率の高い区域である。マーク２０は、アラビア数字２文字と英文字１文字からなる「１２Ａ」という文字を表現している。
【００６８】
マーク２０は、以下に説明するような方法で作製される。まず、ドット２０ａの位置にレーザビームが照射されるように、ＸＹステージを移動させて基板５を位置合わせする。基板５が位置合わせされたらパルスレーザビームを１ショット照射する。
【００６９】
ビーム照射領域内において、窒化ガリウムの熱分解反応が誘起され、基板外へ窒素が放出される。このようにして、ビーム照射位置に、ガリウムリッチで反射率が高い区域であるドット２０ａが形成される。
【００７０】
次に、ドット２０ｂの位置にレーザビームが照射されるように、ＸＹステージを移動させて基板５を位置合わせする。基板５が位置合わせされたらパルスレーザビームを１ショット照射する。ドット２０ａと同様にして、反射率が高い区域であるドット２０ｂが形成される。
【００７１】
引き続き、ドット２０ｃの位置にレーザビームが照射されるように、ＸＹステージを移動させて基板５を位置合わせする。基板５が位置合わせされたらパルスレーザビームを１ショット照射する。ドット２０ａと同様にして、反射率が高い区域であるドット２０ｃが形成される。以後、他の各ドットも同様の手順で形成することにより、マーク２０が形成される。
【００７２】
以上説明したマーキング方法を用いれば、窒化ガリウム基板表面の所望の領域の反射率を高めることにより、基板表面に穴や溝を掘って形成されたマークや基板内部に形成されたマークに比べて、視認性に優れたマークを作製することができる。
【００７３】
基板に穴や溝が形成されないので、基板に穴や溝を掘るマーキング方法とは異なり、基板の機械的強度を損ねない。また、パルス幅等を適当に設定してレーザ照射を行うことにより、クラックの発生を抑制できる。このように、基板の損傷を抑制できるので、加工の歩留まり向上が図れる。基板に穴や溝が形成されないので、飛散物により基板が汚染されることも防止できる。
【００７４】
パルスレーザビームの１ショットの照射で、基板表面の反射率を高くすることができるので、加工速度を速くでき、生産性を高められる。
【００７５】
マーク２０は、反射率が高い区域（ドット２０ａ〜２０ｃ等）から構成されている。基板表面のマーク２０の外部の区域は、反射率が低い。このように、基板表面に反射率が相互に異なる区域が隣接していることによって、マーク２０をマークとして認識できる。基板上に視認性の高いマークを形成することで、ある基板と他の基板とを識別することが容易になる。なお、基板表面の２つの区域で反射率が相互に異なっていることは、２つの区域で、ガリウム原子数に対する窒素原子数の比率（あるいは、窒素原子密度）が相互に異なっていることに対応する。
【００７６】
マークを構成するドットの数や、大きさ、配置形状は、作製するマークに応じて適宜選択することができる。ドット１つでマークを構成しても構わない。
【００７７】
ドットは円形に限らない。矩形等任意の形状でよい。ドットの形状は、例えば、マスクの貫通孔の形状を変えることで変更できる。反射率を高くする領域は、点状であるドットに限らず、線状、面状等、任意の形状でかまわない。例えば、複数のドットを、所望の線状領域に沿って、隣り合うドット同士が接する（もしくは部分的に重なる）ように形成することで、反射率の高い線状の領域を形成することができる。
【００７８】
反射率の高い（レーザを照射した）区域の内部に、反射率の低い（レーザを照射しない）区域が、１個あるいは複数個離散的に存在するようなパタンを形成してもよい。例えば、反射率の低い複数個の区域を、文字状に配置することにより、反射率の低い区域から構成されるマークを形成することもできる。
【００７９】
ガリウムリッチな領域が、基板の表側の表面に形成されている場合を考える。以上の説明では、基板の表側から入射した光に対し、ガリウムリッチな領域の反射率が高いことを利用して、マークを作製することについて述べた。一方、基板の裏面から入射した光に対し、ガリウムリッチな領域は、元の基板と比べて低い透過率を有する。したがって、以上説明した方法で作製されたマークは、基板の裏面から入射した透過光で見ても、マークとして機能するであろう。
【００８０】
以上、窒化ガリウム基板へのマーキングについて説明したが、窒化アルミニウム等他の無機窒化物（特に金属元素と窒素からなる金属窒化物）の基板に対しても、基板表面から窒素を放出させる反応を利用したマーキングは有効であろう。つまり、窒素以外の元素と窒素との無機化合物からなる無機窒化物基板の表面において、窒素以外の元素の原子数に対する窒素の原子数の比率が相対的に高い領域と低い領域とを形成することで、反射率が相対的に高い領域と低い領域とを形成することにより、視認性に優れたマークを作製できるであろう。
【００８１】
なお、マークが形成される対象は、基板に限らず、無機窒化物からなる種々の部材であってよい。
【００８２】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１（Ａ）】ＹＬＦレーザの第４高調波をパルスエネルギ密度０．２４Ｊ／ｃｍ２で照射した結果を示す顕微鏡写真である。
【図１（Ｂ）】ＹＬＦレーザの第４高調波をパルスエネルギ密度１１．７Ｊ／ｃｍ２で照射した結果を示す顕微鏡写真である。
【図２（Ａ）】ＹＬＦレーザの第３高調波をパルスエネルギ密度２．０Ｊ／ｃｍ２で照射した結果を示す顕微鏡写真である。
【図２（Ｂ）】ＹＬＦレーザの第３高調波をパルスエネルギ密度１１．７Ｊ／ｃｍ２で照射した結果を示す顕微鏡写真である。
【図３（Ａ）】ＹＬＦレーザの第３高調波をパルスエネルギ密度０．２５Ｊ／ｃｍ２で照射した結果を示す顕微鏡写真である。
【図３（Ｂ）】ＹＬＦレーザの第３高調波をパルスエネルギ密度０．５６Ｊ／ｃｍ２で照射した結果を示す顕微鏡写真である。
【図４】ＹＬＦレーザの第２高調波をパルスエネルギ密度３．４Ｊ／ｃｍ２で照射した結果を示す顕微鏡写真である。
【図５（Ａ）】マーキング方法に用いるレーザ加工装置の一例を示す概略図である。
【図５（Ｂ）】マーキング方法に用いるレーザ加工装置の他の例を示す概略図である。
【図６】本発明の実施例によるマーキング方法で作製されたマークの一例である。
【符号の説明】
【００８４】
１  レーザ光源
２  マスク
３  折り返しミラー
４  レンズ
５  基板
６  ＸＹステージ
７、７ａ  制御装置
８  ガルバノスキャナ
４ａ  ｆθレンズ
１０  基板
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４  ビーム照射跡
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  ドット
２０  マーク
【図１】
2005101305.tif 000003
【図２】
2005101305.tif 000004
【図３】
2005101305.tif 000005
【図４】
2005101305.tif 000006
【図５】
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【図６】
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