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JP2005101305A - Inorganic nitride component and marking method therefor - Google Patents

Inorganic nitride component and marking method therefor Download PDF

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JP2005101305A
JP2005101305A JP2003333493A JP2003333493A JP2005101305A JP 2005101305 A JP2005101305 A JP 2005101305A JP 2003333493 A JP2003333493 A JP 2003333493A JP 2003333493 A JP2003333493 A JP 2003333493A JP 2005101305 A JP2005101305 A JP 2005101305A
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laser
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Naoki Wakabayashi
直木 若林
Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a marking method for putting a high-visibility mark on an inorganic nitride component such as a gallium nitride substrate etc. <P>SOLUTION: The marking method for the inorganic nitride component comprises a step of disposing a region having relatively higher reflectance and a region having relatively lower reflectance on the surface of the component consisting of a compound of a first element other than nitrogen and nitrogen, by forming a region having a relatively higher ratio of the number of nitrogen atoms to the number of the atoms of the first element, and a region having a relatively lower ratio on above-mentioned surface. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。   The present invention relates to an inorganic nitride member marking method and an inorganic nitride member, and more particularly to an inorganic nitride member marking method for producing a mark on the surface of the member and an inorganic nitride member having a mark formed on the surface.

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。   Conventionally, marking is performed on various substrates such as a silicon substrate in order to manage a production process and improve productivity. In particular, from the viewpoint of performing single wafer management, it is desired to perform simple marking on all substrates.

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、CO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。 There is a marking method in which a symbol or the like is written on a substrate by cutting the substrate surface to form a plurality of hole-like dots or grooves. In order to form dots and grooves on the substrate surface, a method of mechanically shaving the substrate surface with a drill or the like has been used in the past. In recent years, as a method for forming finer holes and grooves, a method of irradiating a laser beam such as a CO 2 laser or a harmonic YAG laser is used instead of a mechanical method.

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。   Since the marking method as described above is a method of cutting a substrate, shavings or the like generated during processing contaminates a line in a subsequent process. In addition, since this is a method of scratching the substrate, the mechanical strength of the substrate after processing decreases. For example, cracks tend to occur starting from the marking groove.

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。   As described below, Patent Document 1 discloses a marking method in which holes and grooves are not formed in a silicon substrate. The surface of the silicon substrate is irradiated with a laser to melt the silicon. When the melted region solidifies, it becomes minute protrusions on the substrate surface. Such a protrusion can be used instead of a hole or a groove to make a mark.

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。   By the way, a gallium nitride substrate is a substrate that has recently been put on the market and has attracted attention. Since it is a new substrate, a general marking method for a gallium nitride substrate has not yet been established.

特許文献2には、窒化ガリウム基板にCO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。COレーザは、ピーク強度170W、パルス幅100μsで照射されている。 Patent Document 2 proposes a marking method in which a gallium nitride substrate is irradiated with a CO 2 laser (wavelength 10.6 μm) to form a plurality of dots having a depth of about several μm on the substrate surface. The CO 2 laser is irradiated with a peak intensity of 170 W and a pulse width of 100 μs.

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。   Patent Document 2 proposes a marking method in which a gallium nitride substrate is irradiated with the third harmonic (wavelength 355 nm) of a YAG laser to form dots at a depth of 70 μm inside the substrate.

特開平10−4040号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-4040 特開2003−209032号公報JP 2003-209032 A

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、CO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CO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。 Consider marking on a gallium nitride substrate. Among the methods disclosed in Patent Document 2, in the method using a CO 2 laser, a hole is formed on the substrate surface. As described above, the marking method for forming a recess such as a hole on the substrate surface has a problem that chips generated during processing contaminate a subsequent process, a problem that the mechanical strength of the substrate is reduced by the formation of the recess, etc. Is accompanied. Further, when the gallium nitride substrate is irradiated with a CO 2 laser, there is a concern that cracks due to thermal stress occur in the substrate. A mark formed by this method is recognized by a step existing on the substrate surface, and thus cannot be said to have excellent visibility.

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。   Among the methods disclosed in Patent Document 2, in the method using a YAG laser, a mark is formed inside the substrate. Since the gallium nitride substrate is translucent with brownish brown, the visibility of the mark formed inside the substrate cannot be said to be excellent.

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。   Even in the marking on the gallium nitride substrate, a method in which a recess is not formed on the substrate surface is desirable. In addition, it is desirable that a mark with excellent visibility can be formed.

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。   In the marking method disclosed in Patent Document 1, no recess is formed on the surface of the substrate. However, this is an effective marking method for the silicon substrate, and projections cannot be formed on the surface of the gallium nitride substrate by the same method.

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。   An object of the present invention is to provide a novel marking method for an inorganic nitride member such as a gallium nitride substrate.

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。   Another object of the present invention is to provide a marking method capable of producing a highly visible mark on an inorganic nitride member such as a gallium nitride substrate.

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。   Another object of the present invention is to provide a marking method capable of producing a mark while suppressing damage to the inorganic nitride member such as a gallium nitride substrate.

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。   Another object of the present invention is to provide an inorganic nitride member such as a gallium nitride substrate on which a highly visible mark is formed on the surface.

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。   According to one aspect of the present invention, the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of atoms of the first element on the surface of the member made of an inorganic compound of the first element other than nitrogen and nitrogen is relatively By forming the high region and the low region, there is provided a marking method for an inorganic nitride member including a step of disposing a relatively high region and a low region on the surface of the member.

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。   According to another aspect of the present invention, (a) a step of emitting a laser beam from a laser light source, and (b) an inorganic compound of nitrogen with a first element other than nitrogen and the laser beam emitted from the laser light source. And irradiating a first region defined on the surface of the member comprising: releasing nitrogen atoms out of the member; and the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of atoms of the first element in the first region A method of marking an inorganic nitride member including a step of making the ratio smaller than the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of atoms of the first element in a region where the laser beam on the surface of the member is not irradiated.

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。   According to another aspect of the present invention, a mark is formed by adjoining at least two sections having a nitrogen atom density different from each other, which are members made of an inorganic compound of a first element other than nitrogen and nitrogen. An inorganic nitride member is provided.

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。   By forming a region having a high reflectance in the shape of, for example, a letter on the surface of the inorganic nitride member, a mark with excellent visibility can be produced. For a plurality of inorganic nitride members formed with such marks, it is easy to distinguish one member from another member.

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。   When the inorganic nitride member is irradiated with a laser to release nitrogen, a deep recess can be prevented from being formed in the member. The member can be marked while preventing the mechanical strength of the member from being impaired.

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。   First, a novel concept for marking on a gallium nitride substrate discovered by the present inventors will be described.

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。   The gallium nitride substrate is translucent with a brownish brown color. Gallium nitride contained in the gallium nitride substrate is a metal element, so that nitrogen is preferentially released to the outside of the substrate surface, making it a gallium rich region (compared to the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of gallium atoms in the original substrate). If a region where the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of gallium atoms is small) is formed, the region has a higher reflectance than the original substrate surface. By making the gallium-rich region into a desired shape, a highly visible mark can be produced on the substrate surface.

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。   The present inventors examined using a laser to produce such a mark. By irradiating a gallium nitride substrate with a laser beam, the gallium-rich region could be formed by heating the substrate surface to thermally decompose gallium nitride and releasing nitrogen preferentially as a gas to the outside of the substrate.

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。   When a pulse laser beam is used, the pulse width and peak intensity suitable for processing can be determined by the following consideration.

窒化ガリウム基板にCO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、CO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。 When the gallium nitride substrate was irradiated with a CO 2 laser pulse, many cracks (cracks) were generated in the substrate. This is presumed to be caused by the long pulse width of the CO 2 laser, on the order of microseconds, as will be described below.

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。CO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。 In order to process an object to be processed with a laser, it is necessary to perform laser irradiation with a peak intensity equal to or higher than a certain threshold. For example, when considering a pulse laser with a peak intensity near the threshold, the pulse energy increases as the pulse width increases. Since the CO 2 laser has a long pulse width on the order of microseconds, it is considered that the pulse energy tends to be excessive even if the intensity of the pulse is appropriate.

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CO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。 The energy of light applied to the substrate is converted into heat and diffused in the substrate. A temperature gradient is generated in the substrate from the beam irradiation region to the non-irradiation region, and thermal stress is generated. When a gallium nitride substrate was irradiated with a CO 2 laser, excessive energy was irradiated to the substrate, so that high thermal stress was generated in the vicinity of the beam irradiation region, and cracks were considered to have occurred. When producing such a mark, it is desirable to prevent the occurrence of such cracks.

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。   By the way, it is known that gallium nitride laminated on sapphire can be irradiated with a pulse having a pulse width on the order of femtoseconds to cut the gallium nitride. The fact that the gallium nitride is cut indicates that the gallium nitride substrate is scraped (or a hole is dug in the gallium nitride substrate) with such a short pulse width pulse. That is, it is shown that gallium and nitrogen constituting the gallium nitride substrate are almost equally removed from the substrate by such pulse irradiation. This is presumed to be due to the fact that the peak intensity of such short pulses is generally relatively high.

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。   In order to produce such a mark, it is desired to thermally decompose gallium nitride on the surface of the substrate and release nitrogen preferentially outside the substrate. Therefore, it is not preferable that gallium and nitrogen are almost equally removed from the substrate (a hole is dug in the gallium nitride substrate). Consider a pulse having such a short pulse width and a peak intensity that does not cause cutting of gallium nitride as described above. Such a pulse would have too little pulse energy and would not fully decompose gallium nitride.

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。   The above considerations are summarized. In order to produce the mark as described above, the pulse width needs to be shortened to such an extent that no heat storage is generated to induce cracks. On the other hand, it is not preferable to be too short. The pulse width may be between microseconds and femtoseconds. The peak intensity may be set to such a magnitude that no hole is formed in the gallium nitride substrate.

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。   Furthermore, the conditions of the wavelength to be irradiated are considered as follows. The emission wavelength of gallium nitride is 400 nm, and even when light of this wavelength is irradiated, the absorption to the substrate is small. Since light absorption of gallium nitride exists in a wavelength region shorter than this wavelength, it is preferable to use a wavelength of 400 nm or less for processing.

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。   Based on such considerations, the present inventors conducted a laser irradiation experiment on a gallium nitride substrate in order to obtain more detailed knowledge for producing the mark as described above. In this experiment, the gallium nitride substrate was irradiated with the fifth harmonic (wavelength 209 nm), fourth harmonic (wavelength 262 nm), third harmonic (wavelength 349 nm), and second harmonic (wavelength 523 nm) of the YLF laser. went. The relationship between the pulse energy density (and irradiation intensity) on the substrate surface and the quality of processing when one shot of each wavelength pulse was irradiated was examined. The cross section of the laser beam was shaped into a circle with a pinhole, and the pinhole was imaged on the substrate surface. The diameter of the beam cross section on the substrate surface was 70 to 80 μm.

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/cm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。 When the fifth harmonic (wavelength 209 nm) was irradiated under the condition that the pulse energy density on the substrate surface was 1.1 J / cm 2 , the substrate surface was dug and a recess was formed. A region having a high reflectance was not clearly formed. It is considered that no preferential release of nitrogen occurred, and both gallium and nitrogen were removed from the substrate. This is presumed to be due to the large absorption of gallium nitride for this wavelength.

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。   Next, with reference to FIGS. 1-4, the result of irradiating the fourth to second harmonics will be described. Each of FIGS. 1 to 4 shows a state in which a gallium nitride substrate irradiated with a laser is observed with a reflection optical microscope.

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/cm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。 In FIG. 1, the result at the time of irradiating the 4th harmonic (wavelength 262nm) is shown. FIG. 1A shows the case where irradiation is performed under the condition that the pulse energy density on the substrate surface is 0.24 J / cm 2 . On the surface of the substrate 10, a beam irradiation trace 11 a that appears bright (white in the drawing) by a reflective optical microscope is formed.

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。   The fact that the beam irradiation trace 11a looks bright is considered to indicate that the release of nitrogen occurred in the region irradiated with the laser beam and that a gallium rich region was formed. The gallium-rich region has a high reflectivity, so it looks bright with a reflective optical microscope.

図1(B)は、基板表面のパルスエネルギ密度11.7J/cm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。 FIG. 1B shows a case where irradiation is performed with a pulse energy density of 11.7 J / cm 2 on the substrate surface. Similar to FIG. 1A, a beam irradiation trace 11 b that appears bright is formed on the surface of the substrate 10.

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。   The beam irradiation traces 11a and 11b shown in FIGS. 1A and 1B also have a circular shape corresponding to the beam spot (pinhole imaged on the substrate surface). A region with high reflectivity is formed according to the shape of the beam spot.

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/cm、および11.7J/cm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。 2 and 3 show the results when the third harmonic (wavelength 349 nm) is irradiated. FIGS. 2A and 2B show the cases where irradiation is performed under conditions where the pulse energy density on the substrate surface is 2.0 J / cm 2 and 11.7 J / cm 2 , respectively. Similar to FIG. 1, beam irradiation traces 12 a and 12 b that appear bright are formed on the surface of the substrate 10. The beam irradiation traces 12a and 12b have a circular shape corresponding to the beam spot. A region with high reflectivity is formed according to the shape of the beam spot.

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/cm、および0.56J/cm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。 3A and 3B show the cases where irradiation is performed under conditions where the pulse energy density on the substrate surface is 0.25 J / cm 2 and 0.56 J / cm 2 , respectively. 3A and 3B, the beam irradiation traces 13a and 13b formed on the surface of the substrate 10 do not have a circular shape corresponding to the beam spot.

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。   The beam irradiation traces 13a and 13b have an outer shape that generally reflects the circular shape of the beam spot, but a plurality of regions with high reflectivity (regions that appear white in the figure) are distributed discretely. This is presumed to be due to the fact that nitrogen was released only at the high light intensity portion of the beam cross section because the energy density of the irradiated pulse was low.

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/cm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。 FIG. 4 shows the results when the second harmonic (wavelength: 523 nm) is irradiated under the condition that the pulse energy density on the substrate surface is 3.4 J / cm 2 . The beam irradiation trace 14 on the surface of the substrate 10 is formed on only a part of the beam irradiation region, and the outer periphery thereof has irregular irregularities. For this wavelength longer than 400 nm, the absorption of gallium nitride is small, and it is assumed that thermal decomposition of gallium nitride did not occur much. The scale of FIG. 4 is different from that of FIGS. 1 to 3, and the beam irradiation trace 14 is enlarged as compared with the beam irradiation trace 11 a and the like shown in FIGS.

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/cmおよび11.7J/cm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/cmおよび11.7J/cm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。 Above, of the beam irradiation track formed in the experiment described with reference to FIGS. 1 to 4, which is formed by the fourth harmonic is irradiated with each 0.24J / cm 2 and 11.7J / cm 2 a beam irradiation track 11a and 11b, a third harmonic, respectively 2.0 J / cm 2 and 11.7J / cm irradiated beam formed by irradiation with 2 traces 12a and 12b, the contrast to the original substrate surface Since it is high and has excellent visibility, it is suitable for use as a mark. In addition, these beam irradiation traces are also well controlled in shape.

一方、第3高調波をそれぞれ0.25J/cmおよび0.56J/cm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/cm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。 On the other hand, the third harmonic respectively 0.25 J / cm 2 and 0.56J / cm 2 irradiation by a beam irradiation track 13a and 13b formed by the beam irradiation track 11a, 11b, as compared to 12a and 12b, The uniformity is low and the contrast to the original substrate surface is low. Further, the beam irradiation trace 14 formed by irradiating the second harmonic at 3.4 J / cm 2 does not have good visibility because the region with high reflectivity is narrow.

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/cm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/cm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。 From the above experiments, it is considered that the fourth harmonic (wavelength 262 nm) can be satisfactorily processed if irradiated with a pulse energy density of about 0.2 J / cm 2 or more. The upper limit of the pulse energy density that can be satisfactorily processed is considered to be about 12 J / cm 2 or more. If the pulse energy density is too high, cracks are generated on the substrate surface, or a hole is formed without generating a region having a high reflectance. For this reason, it is necessary to suppress the pulse energy density to such an extent that cracks are not generated or holes are not formed.

第3高調波(波長349nm)は、パルスエネルギ密度1J/cm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/cm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。 If the third harmonic (wavelength 349 nm) is irradiated at a pulse energy density of about 1 J / cm 2 or more, it is considered that satisfactory processing can be performed. The upper limit of the pulse energy density that can be satisfactorily processed is considered to be about 12 J / cm 2 or more. If the pulse energy density is too high, cracks are generated on the substrate surface, or a hole is formed without generating a region having a high reflectance. For this reason, it is necessary to suppress the pulse energy density to such an extent that cracks are not generated or holes are not formed.

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。   In addition, when the 3rd harmonic is used, the lower limit of the pulse energy density which can perform favorable process is high compared with the case where the 4th harmonic is used. This is presumably because the light absorption coefficient of gallium nitride for the third harmonic is smaller than the light absorption coefficient of gallium nitride for the fourth harmonic.

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。   The beam irradiation trace formed in the experiment described above (the region where the reflectivity is high) exists on the same plane as the region that was not irradiated with the laser on the substrate surface, as observed by a reflection optical microscope. It was. Therefore, it can be said that when a laser is irradiated under the experimental conditions described with reference to FIGS. In addition, since it is considered that nitrogen was released from the substrate by the beam irradiation, there is no possibility that the beam irradiation trace is a concave portion having an extremely small depth.

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1×10W〜1×10W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。 Based on the considerations and experiments described above, the present inventors have obtained the following conclusions regarding laser irradiation conditions suitable for marking. The pulse width is preferably 1 ns to 100 ns, and the peak intensity at the work surface is preferably 1 × 10 6 W to 1 × 10 8 W. The wavelength is preferably 245 nm to 390 nm.

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。   Here, the lower limit 245 nm of the wavelength is a value existing between the fifth harmonic (wavelength 209 nm) and the fourth harmonic (wavelength 262 nm) of the YLF laser. The upper limit of wavelength 390 nm is a value existing between the third harmonic (wavelength 349 nm) and 400 nm which is the emission wavelength of gallium nitride.

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。   Next, an example of a laser processing apparatus for marking a gallium nitride substrate will be described with reference to FIG.

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:YVO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。 The laser light source 1 emits a pulse laser beam. As the laser light source 1, for example, an Nd: YLF laser, an Nd: YAG laser, an Nd: YVO 4 laser, or the like including a third harmonic generation unit or a fourth harmonic generation unit can be used. The pulse width is 20 ns, for example.

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。   The laser beam emitted from the laser light source 1 enters a mask 2 having a circular or rectangular through hole, for example, and the cross section is shaped. The laser beam emitted from the mask 2 is reflected by the folding mirror 3, converged by the lens 4, and irradiated on the surface of the substrate 5. The substrate 5 is a gallium nitride substrate. A mark is produced by irradiating the substrate 5 with a laser beam. The marking method will be described later with reference to FIG.

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。   The optical path length from the mask 2 to the lens 4 and the optical path length from the lens 4 to the surface of the substrate 5 are adjusted so that the through hole of the mask 2 forms an image on the surface of the substrate 5 at an appropriate reduction magnification. (Mask imaging method). The reduction magnification is, for example, about ten times. When the shape of the through hole of the mask 2 is a circle having a diameter of 1 mm, the shape of the image of the through hole on the surface of the substrate 5 is, for example, a circle having a diameter of 70 μm.

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。   By the mask imaging method, a laser beam is irradiated onto a region on the substrate surface having a shape similar to the through hole of the mask 2. Nitrogen emission occurs in the beam irradiation region, and the reflectance increases. By using the mask imaging method, a region having a high reflectance having a shape similar to the through hole of the mask 2 can be formed on the substrate surface.

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。   Incidentally, the light intensity in the cross section of the laser beam emitted from the laser light source 1 is usually not uniform, and has a distribution such as high at the center of the beam and low at the periphery. If the light intensity is non-uniform, there may be regions in the beam spot on the substrate surface where the light intensity exceeds and does not exceed the nitrogen release reaction threshold. Therefore, there may be a problem that a region having a high reflectance is not uniformly formed in the beam spot.

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。   With the mask 2, only the region where the light intensity in the beam cross section is substantially uniform (for example, the central region of the Gaussian beam whose light intensity distribution in the beam cross section is Gaussian distribution) can be selected and irradiated onto the substrate 5. Thereby, a region having a high reflectance can be formed uniformly in the beam spot.

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。   The substrate 5 is held on the XY stage 6. The XY stage 6 can move the incident position of the laser beam on the substrate 5 by moving the substrate 5 in a plane parallel to the surface of the substrate 5. The control device 7 controls the XY stage 6 so that the substrate 5 is positioned at a desired position at a desired timing.

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。   It should be noted that good marking can be performed to some extent without imaging the through hole of the mask 2 on the substrate surface. In this case, the shape of the beam spot on the substrate surface does not accurately reflect the shape of the through hole. However, the mask 2 can select and irradiate the substrate 5 only with a region where the light intensity of the beam cross section is substantially uniform.

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。   Further, even if the mask 2 is omitted from the laser processing apparatus of FIG. However, in this case, the shape of the beam spot can be changed only to the shape corresponding to the cross section of the laser beam emitted from the laser light source 1. Since it is impossible to select and irradiate a region where the light intensity of the beam cross section is substantially uniform, it is not possible to reduce the non-uniformity of the light intensity in the beam spot on the substrate. However, even if the light intensity distribution in the beam cross section is not uniform, if the laser output is increased, the threshold value for the nitrogen release reaction can be exceeded even in a region where the light intensity in the beam cross section is relatively weak.

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。   FIG. 5B is a schematic view showing another example of a laser processing apparatus for marking a gallium nitride substrate. Hereinafter, differences from the laser processing apparatus in FIG. 5A will be described.

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。   The laser beam emitted from the laser light source 1 and passed through the mask 2 is incident on the galvano scanner 8 and is swung in a two-dimensional direction. The laser beam emitted from the galvano scanner 8 is converged by the fθ lens 4 a and irradiated onto the surface of the substrate 5 held on the XY stage 6.

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。   When the galvano scanner 8 changes the traveling direction of the laser beam, the incident position of the laser beam on the substrate 5 can be moved. The control device 7a controls the galvano scanner 8 so as to oscillate the laser beam in a desired traveling direction at a desired timing. The control device 7a also controls the XY stage 6 so that the substrate 5 is positioned at a desired position at a desired timing. The incident position of the laser beam on the substrate 5 may be moved while simultaneously operating the galvano scanner 8 and the XY stage 6.

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。   Next, a marking method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a plan view of the substrate 5 held on the XY stage 6 shown in FIG.

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。   A mark 20 composed of a plurality of dots 20a, 20b, 20c and the like is formed on the surface of the substrate 5. Each dot is a highly reflective area. The mark 20 represents a character “12A” composed of two Arabic numerals and one English character.

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。   The mark 20 is produced by the method described below. First, the substrate 5 is aligned by moving the XY stage so that the position of the dot 20a is irradiated with the laser beam. When the substrate 5 is aligned, one shot of pulse laser beam is irradiated.

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。   In the beam irradiation region, a thermal decomposition reaction of gallium nitride is induced, and nitrogen is released out of the substrate. In this way, a dot 20a, which is a gallium-rich and highly reflective area, is formed at the beam irradiation position.

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。   Next, the substrate 5 is aligned by moving the XY stage so that the position of the dot 20b is irradiated with the laser beam. When the substrate 5 is aligned, one shot of pulse laser beam is irradiated. In the same manner as the dot 20a, the dot 20b, which is an area having a high reflectance, is formed.

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。   Subsequently, the substrate 5 is aligned by moving the XY stage so that the position of the dot 20c is irradiated with the laser beam. When the substrate 5 is aligned, one shot of pulse laser beam is irradiated. In the same manner as the dot 20a, a dot 20c that is an area having a high reflectance is formed. Thereafter, the marks 20 are formed by forming the other dots in the same procedure.

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。   By using the marking method described above, by increasing the reflectance of a desired region on the surface of the gallium nitride substrate, compared to a mark formed by digging a hole or groove in the substrate surface or a mark formed inside the substrate, A mark having excellent visibility can be manufactured.

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。   Since holes and grooves are not formed in the substrate, the mechanical strength of the substrate is not impaired unlike a marking method in which holes or grooves are formed in the substrate. In addition, the occurrence of cracks can be suppressed by performing laser irradiation with an appropriate pulse width and the like. Thus, since the damage of the substrate can be suppressed, the processing yield can be improved. Since no holes or grooves are formed in the substrate, it is possible to prevent the substrate from being contaminated by scattered objects.

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。   Since the reflectance of the substrate surface can be increased by irradiation with one shot of the pulse laser beam, the processing speed can be increased and the productivity can be increased.

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。   The mark 20 is composed of areas with high reflectivity (dots 20a to 20c, etc.). The area outside the mark 20 on the substrate surface has a low reflectivity. As described above, since the areas having different reflectances are adjacent to each other on the substrate surface, the mark 20 can be recognized as a mark. By forming a highly visible mark on the substrate, it becomes easy to distinguish one substrate from another. Note that the two areas of the substrate surface having different reflectances correspond to the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of gallium atoms (or the density of nitrogen atoms) differing from each other in the two areas. To do.

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。   The number, size, and arrangement shape of dots constituting the mark can be appropriately selected according to the mark to be produced. You may comprise a mark with one dot.

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。   The dots are not limited to a circle. Any shape such as a rectangle may be used. The shape of the dot can be changed, for example, by changing the shape of the through hole of the mask. The region where the reflectance is increased is not limited to a dot-like dot, but may be an arbitrary shape such as a linear shape or a planar shape. For example, by forming a plurality of dots so that adjacent dots are in contact with each other (or partially overlap) along a desired linear region, a linear region with high reflectivity can be formed. .

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。   A pattern may be formed such that one or a plurality of discrete areas with low reflectivity (not irradiated with laser) are present inside an area with high reflectivity (irradiated with laser). For example, it is possible to form a mark composed of areas having low reflectivity by arranging a plurality of areas having low reflectivity in a letter shape.

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。   Consider a case where a gallium rich region is formed on the front surface of the substrate. In the above description, it has been described that the mark is manufactured by utilizing the high reflectance of the gallium-rich region with respect to the light incident from the front side of the substrate. On the other hand, the gallium-rich region has a lower transmittance than the original substrate with respect to light incident from the back surface of the substrate. Therefore, the mark produced by the method described above will function as a mark even when viewed with transmitted light incident from the back surface of the substrate.

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。   As described above, the marking on the gallium nitride substrate has been described. However, the reaction of releasing nitrogen from the substrate surface is also used for substrates of other inorganic nitrides such as aluminum nitride (particularly metal nitrides composed of metal elements and nitrogen). The markings made will be effective. That is, on the surface of the inorganic nitride substrate made of an inorganic compound of an element other than nitrogen and nitrogen, a region where the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of atoms of the elements other than nitrogen is relatively high and low is formed. Thus, by forming a region having a relatively high reflectance and a region having a relatively low reflectance, a mark having excellent visibility can be produced.

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。   The target on which the mark is formed is not limited to the substrate, and may be various members made of inorganic nitride.

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。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

YLFレーザの第4高調波をパルスエネルギ密度0.24J/cmで照射した結果を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the result of having irradiated the 4th harmonic of YLF laser by pulse energy density 0.24J / cm < 2 >. YLFレーザの第4高調波をパルスエネルギ密度11.7J/cmで照射した結果を示す顕微鏡写真である。A fourth harmonic of a YLF laser is a photomicrograph showing the result of irradiation with pulse energy density 11.7J / cm 2. YLFレーザの第3高調波をパルスエネルギ密度2.0J/cmで照射した結果を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the result of having irradiated the 3rd harmonic of YLF laser by pulse energy density 2.0J / cm < 2 >. YLFレーザの第3高調波をパルスエネルギ密度11.7J/cmで照射した結果を示す顕微鏡写真である。The third harmonic of a YLF laser is a photomicrograph showing the result of irradiation with pulse energy density 11.7J / cm 2. YLFレーザの第3高調波をパルスエネルギ密度0.25J/cmで照射した結果を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the result of having irradiated the 3rd harmonic of YLF laser by pulse energy density 0.25J / cm < 2 >. YLFレーザの第3高調波をパルスエネルギ密度0.56J/cmで照射した結果を示す顕微鏡写真である。The third harmonic of a YLF laser is a photomicrograph showing the result of irradiation with pulse energy density 0.56J / cm 2. YLFレーザの第2高調波をパルスエネルギ密度3.4J/cmで照射した結果を示す顕微鏡写真である。The second harmonic of a YLF laser is a photomicrograph showing the result of irradiation with pulse energy density 3.4 J / cm 2. 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。It is the schematic which shows an example of the laser processing apparatus used for the marking method. 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。It is the schematic which shows the other example of the laser processing apparatus used for the marking method. 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。It is an example of the mark produced with the marking method by the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Mask 3 Folding mirror 4 Lens 5 Board | substrate 6 XY stage 7, 7a Control apparatus 8 Galvano scanner 4a f (theta) lens 10 Board | substrate 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14 Beam irradiation trace 20a, 20b, 20c dot 20 mark

Claims (10)

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。 A region where the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of atoms of the first element is relatively high and low is formed on the surface of the member made of an inorganic compound of the first element other than nitrogen and nitrogen. Thereby, the marking method of the inorganic nitride member including the process of arrange | positioning the area | region with a relatively high reflectance and a low area | region on the surface of this member. (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。
(A) emitting a laser beam from a laser light source;
(B) A laser beam emitted from the laser light source is irradiated to a first region defined on a surface of a member made of an inorganic compound of a first element other than nitrogen and nitrogen, and nitrogen atoms are emitted from the member. The ratio of the number of nitrogen atoms to the number of atoms of the first element in the first region is calculated as the number of atoms of the first element in the region not irradiated with the laser beam on the surface of the member. And a method of marking an inorganic nitride member including a step of making the ratio smaller than the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of atoms.
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。 The marking method for an inorganic nitride member according to claim 2, wherein the laser light source emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 ns to 100 ns. 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1×10W〜1×10W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。 4. The marking of an inorganic nitride member according to claim 2, wherein the laser light source emits a pulse laser beam, and a peak intensity of the pulse laser beam on the surface of the member is 1 × 10 6 W to 1 × 10 8 W. 5. Method. 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。
The laser light source emits a pulsed laser beam;
The marking method of the inorganic nitride member according to any one of claims 2 to 4, wherein, in the step (b), only one pulse of a pulsed laser beam is applied to the first region of the surface of the member.
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。
Furthermore, after the step (b),
The position where the laser beam is incident on the member is moved, the surface of the member is irradiated with the laser beam emitted from the laser light source, and nitrogen atoms are emitted to the outside of the member. The ratio of the number of nitrogen atoms to the number of atoms of the first element in is smaller than the ratio of the number of nitrogen atoms to the number of atoms of the first element in the region not irradiated with the laser beam on the surface of the member. The marking method of the inorganic nitride member in any one of Claims 2-5 including the process of performing a process in multiple times.
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。 The marking method for an inorganic nitride member according to any one of claims 2 to 6, wherein the first element is gallium or aluminum. 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。 A member made of an inorganic compound of a first element other than nitrogen and nitrogen, wherein the mark is formed by adjoining at least two areas having different nitrogen atom densities. 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。 The inorganic nitride member according to claim 8, wherein nitrogen atom densities are different from each other and areas adjacent to each other are formed on the same plane. 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。 The inorganic nitride member according to claim 8 or 9, wherein the first element is gallium or aluminum.
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