(57)【要約】【課題】少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハに対し、無電極ＰＥＣエッチングを好適に行うための技術を提供する。【解決手段】構造体の製造方法は、少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハを、ペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された状態で用意する工程と、エッチング液を介して、ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する工程と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハを、ペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された状態で用意する工程と、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する工程と、
を有する構造体の製造方法。
【請求項２】
前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１の光強度条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１の光強度条件とは独立して制御された第２の光強度条件で照射する、請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第１の光および前記第２の光のうちの少なくとも一方が、チョッピングされた光である、請求項１または２に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
前記第１の光および前記第２の光のうちの両方が、チョッピングされた光である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１のチョッピング条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１のチョッピング条件とは独立して制御された第２のチョッピング条件で照射する、請求項４に記載の構造体の製造方法。
【請求項６】
前記第１の光および前記第２の光のうちの少なくとも一方を、前記ウエハの前記表面に対して垂直に照射する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第１の光を、前記ウエハの前記表面に対して垂直に照射する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項８】
前記第１の光および前記第２の光のうちの両方を、前記ウエハの前記表面に対して垂直に照射する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項９】
前記ウエハの前記表面に、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の第３の光を、前記第１の光および前記第２の光とともに照射する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項１０】
少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハを、ペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された状態で収納する容器と、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する、光照射装置と、
を有する構造体の製造装置。
【請求項１１】
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１の光強度条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１の光強度条件とは独立して制御された第２の光強度条件で照射する、請求項１０に記載の構造体の製造装置。
【請求項１２】
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１のチョッピング条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１のチョッピング条件とは独立して制御された第２のチョッピング条件で照射する、請求項１０または１１に記載の構造体の製造装置。
【請求項１３】
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の第３の光を、前記第１の光および前記第２の光とともに照射する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の構造体の製造装置。
【請求項１４】
ペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された、少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハの、前記表面に、光を照射するために用いられる光照射装置であって、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する、光照射装置。
【請求項１５】
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第１の光源は、プラズマ発光で発生した紫外線を、蛍光体により所定波長の光に変換する光源である、請求項１４に記載の光照射装置。
【請求項１６】
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第２の光源は、半導体発光素子である、請求項１４または１５に記載の光照射装置。
【請求項１７】
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第１の光源と前記第２の光源とは、面内で交互に複数配置されている、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項１８】
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の第３の光を、前記第１の光および前記第２の光とともに照射する、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体の製造方法と製造装置、および光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物は、発光素子、トランジスタ等の半導体装置を製造するための材料として用いられており、また、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の材料としても注目されている。
【０００３】
ＧａＮ等のＩＩＩ族窒化物のエッチング技術として、光電気化学（ＰＥＣ）エッチングが提案されている（例えば非特許文献１参照）。ＰＥＣエッチングは、一般的なドライエッチングと比べてダメージが少ないウェットエッチングであり、また、中性粒子ビームエッチング（例えば非特許文献２参照）、アトミックレイヤーエッチング（例えば非特許文献３参照）等のダメージの少ない特殊なドライエッチングと比べて装置が簡便である点で好ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】J. Murata et al.,“Photo-electrochemical etching of free-standing GaN wafer surfaces grown by hydride vapor phase epitaxy”, Electrochimica Acta 171 (2015) 89-95
【非特許文献２】S. Samukawa, JJAP, 45(2006)2395.
【非特許文献３】T. Faraz, ECS J.Solid Stat. Scie.&Technol., 4, N5023 (2015).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エッチング液にペルオキソ二硫酸イオンを含有させることで、詳細は後述するように、カソード電極、外部回路等を不要とする無電極ＰＥＣエッチングを行うことができる。しかし、無電極ＰＥＣエッチングを好適に行うための技術的な検討は、これまでほとんどなされていない。
【０００６】
本発明の一目的は、少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハに対し、無電極ＰＥＣエッチングを好適に行うための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、
少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハを、水酸化物イオンおよびペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された状態で用意する工程と、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する工程と、
を有する構造体の製造方法
が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、
少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハを、水酸化物イオンおよびペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された状態で収納する容器と、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する、光照射装置と、
を有する構造体の製造装置
が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の態様によれば、
水酸化物イオンおよびペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された、少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハの、前記表面に、光を照射するために用いられる光照射装置であって、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する、光照射装置
が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハに対し、無電極ＰＥＣエッチングを好適に行うための技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明の一実施形態によるＰＥＣエッチング方法を概略的に示す断面図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、一実施形態によるＰＥＣエッチング方法に用いられる光照射装置の構成の、一例を示す概略図、および、他の例を示す概略図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｅ）は、一実施形態によるＰＥＣエッチング方法で照射されるＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂにおけるチョッピング条件を概念的に例示するタイミングチャートである。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、一実施形態の変形例によるＰＥＣエッチング方法に用いられる光照射装置の構成の、一例を示す概略図、および、他の例を示す概略図である。
【図５】図５は、ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液の透過率スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜本発明の一実施形態＞
本発明の一実施形態による光電気化学（ＰＥＣ）エッチング方法について説明する。以下、ＰＥＣエッチングを、単に、エッチングとも称する。図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本実施形態によるエッチング方法を概略的に示す断面図である。
【００１３】
図１（ａ）を参照する。エッチングの対象物であり、エッチングされる面である表面１００ｓを有するウエハ１００を用意する。ウエハ１００は、少なくとも表面（表層）１００ｓが、ＩＩＩ族窒化物結晶で構成されている。表面１００ｓを構成するＩＩＩ族窒化物としては、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）が例示される。ウエハ１００としては、例えば、ＧａＮ基板が例示され、また例えば、下地基板上にＧａＮ層をエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板が例示される。このようなエピタキシャル基板の下地基板としては、例えばＧａＮ基板が例示され、また例えば異種基板として、サファイア基板、炭化シリコン（ＳｉＣ）基板、シリコン（Ｓｉ）基板等が例示される。
【００１４】
ＧａＮ結晶の転位部分はＰＥＣエッチングされにくいため、ＰＥＣエッチングを容易に行う観点からは、表面１００ｓを構成するＧａＮの転位密度は低いほど好ましい。表面１００ｓにおける最大の転位密度は、例えば１×１０７／ｃｍ２未満であることが好ましい。
【００１５】
ウエハ１００の大きさは特に制限されないが、後述のように、本実施形態によるエッチング方法は、ウエハ１００が大径であっても容易に適用することができる。このため、生産性向上の観点から、ウエハ１００の大きさは、例えば直径２インチ（５．０８ｃｍ）以上であることが好ましい。
【００１６】
表面１００ｓに、互いに離隔して配置された複数の、被エッチング領域１１１〜１１３が画定されている。被エッチング領域１１１〜１１３は、後述のように、エッチング液４２０中に浸漬された状態で紫外（ＵＶ）光４３１が照射されることにより、表面１００ｓを構成するＧａＮがエッチングされる領域である。
【００１７】
表面１００ｓ上に、ＵＶ光４３１を遮光する遮光性のマスク４１が形成されている。マスク４１は、被エッチング領域１１１〜１１３を露出させる開口を有する。マスク４１の材料としては、例えば金属材料が好ましく用いられ、より具体的にはチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）等が好ましく用いられる。マスク４１の厚さは、例えば２００ｎｍ以下であってよく、具体的には例えば１００ｎｍ程度である。
【００１８】
なお、ここでは、３つの被エッチング領域１１１〜１１３を例示するが、被エッチング領域の個数は、必要に応じて適宜変更されてよい。また、各被エッチング領域１１１等の形状および大きさ、複数の被エッチング領域１１１等の表面１００ｓ上における配置、等は、必要に応じて適宜変更されてよい。
【００１９】
図１（ｂ）を参照する。容器４１０内に、エッチング液４２０を用意する。エッチング液４２０は、水酸化物イオン（ＯＨ−）およびペルオキソ二硫酸イオン（Ｓ２Ｏ８２−）を含み、例えば、０．０１Ｍの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液と、０．０５Ｍのペルオキソ二硫酸カリウム（Ｋ２Ｓ２Ｏ８）水溶液と、を１：１で混合することで調製される。ＯＨ−の濃度およびＳ２Ｏ８２−の濃度は、それぞれ、必要に応じ適宜変更されてよい。
【００２０】
図１（ｃ）を参照する。マスク４１が形成されたウエハ１００を、表面１００ｓがエッチング液４２０中に浸漬された状態で、容器４１０内に収納する。このようにして、ウエハ１００が、エッチング液４２０中に浸漬された状態で用意される。
【００２１】
図１（ｄ）を参照する。光照射装置４３０から、ＵＶ光４３１を、ウエハ１００の表面１００ｓに照射する。なお、「ＵＶ光４３１をウエハ１００の表面１００ｓに照射する」とは、「ＵＶ光４３１をウエハ１００の表面１００ｓに向けて照射する」という意味であり、同様に、「ＵＶ光４３１をウエハ１００に照射する」とは、「ＵＶ光４３１をウエハ１００に向けて照射する」という意味である。マスク４１上に照射されたＵＶ光４３１であっても、ウエハ１００の表面１００ｓに向けて照射されたＵＶ光４３１、または、ウエハ１００に向けて照射されたＵＶ光４３１である。
【００２２】
本実施形態では、ＵＶ光４３１として、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満のＵＶ光４３１ａと、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満のＵＶ光４３１ｂと、が重畳（合成）されたＵＶ光４３１を、ウエハ１００の表面１００ｓに照射する。以下、ＵＶ光４３１ａとＵＶ光４３１ｂとをまとめて示す場合、あるいは、ＵＶ光４３１ａとＵＶ光４３１ｂとを特に区別せずに示す場合、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂの両方または一方を、ＵＶ光４３１と称する。
【００２３】
「波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満のＵＶ光４３１ａ」とは、ＵＶ光４３１ａにおいて、強度が最大となるピーク波長が、２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の範囲内にあることを意味する。「波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の４３１ｂ」とは、ＵＶ光４３１ｂにおいて、強度が最大となるピーク波長が、３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の範囲内にあることを意味する。
【００２４】
Ｋ２Ｓ２Ｏ８水溶液に含まれるＳ２Ｏ８２−は、波長が３１０ｎｍ未満のＵＶ光を吸収する。このＵＶ光の吸収により、詳細は以下に説明するように、Ｓ２Ｏ８２−からＳＯ４−＊ラジカルが生成され、ＳＯ４−＊ラジカルにより電子が消費される。図５は、Ｋ２Ｓ２Ｏ８水溶液の透過率スペクトルである。Ｋ２Ｓ２Ｏ８水溶液の紫外域の吸収は、Ｋ２Ｓ２Ｏ８濃度によってある程度変化し、Ｋ２Ｓ２Ｏ８濃度が高いほど、長波長側でも大きくなる。波長３１０ｎｍ未満のＵＶ光であれば、実用的な濃度範囲のＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液に、充分に吸収させることができる。波長２１０ｎｍ未満のＵＶ光は、（本測定条件において）ほぼ完全に吸収されている。ただし、波長２００ｎｍ未満では、水によるＵＶ光の吸収が急激に大きくなる。したがって、ＳＯ４−＊ラジカルを効率的に生成させるためには、エッチング液４２０に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満のＵＶ光４３１ａを照射することが好ましい。
【００２５】
ウエハ１００の表面１００ｓを構成するＧａＮは、波長が３６５ｎｍ未満のＵＶ光を吸収する。このＵＶ光の吸収により、詳細は以下に説明するように、ＧａＮ中にホールが生成され、ホールの生成によりＧａＮが分解されてＧａの酸化が進行する。ただし、波長が３１０ｎｍ未満では、Ｓ２Ｏ８２−によるＵＶ光の吸収が大きくなる。したがって、ＳＯ４−＊ラジカルの生成とは独立させたホールの生成を行うためには、ウエハ１００の表面１００ｓに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満のＵＶ光４３１ｂを照射することが好ましい。
【００２６】
ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂは、ウエハ１００の表面１００ｓに、エッチング液４２０を介して照射される。ＵＶ光４３１ａは、表面１００ｓの上方に配置されたエッチング液（ウエハ１００上方のエッチング液）４２１によって、つまり、ＵＶ光４３１ａが表面１００ｓに到達するまでに通過する厚さ分のエッチング液４２１によって、その多くが吸収されることとなる。ただし、ウエハ１００上方のエッチング液４２１で吸収されずに透過したＵＶ光４３１ａは、ウエハ１００の表面１００ｓに到達し、表面１００ｓを構成するＧａＮで吸収される。一方、ＵＶ光４３１ｂは、ウエハ１００上方のエッチング液４２１ではほとんど吸収されずに透過して、ウエハ１００の表面１００ｓに到達し、表面１００ｓを構成するＧａＮで吸収される。
【００２７】
次に、エッチング液４２０中に浸漬されたウエハ１００に対しＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂを照射することで、ＧａＮがエッチングされる機構について説明する。ウエハ１００にＵＶ光４３１ａまたは４３１ｂが照射されることによって、表面１００ｓを構成するＧａＮ中に、ホールと電子とが対で生成される。生成されたホールによりＧａＮがＧａ３＋とＮ２とに分解され（化１）、さらに、Ｇａ３＋がＯＨ−によって酸化されることで酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）が生成する（化２）。そして、生成されたＧａ２Ｏ３が、エッチング液４２０に含まれるＫＯＨ水溶液により溶解される。このようにして、ＧａＮのＰＥＣエッチングが行われる。なお、生成されたホールが水と反応して、水が分解されることで、酸素が発生する（化３）。
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【００２８】
また、Ｋ２Ｓ２Ｏ８が水に溶解することでＳ２Ｏ８２−が生成し（化４）、Ｓ２Ｏ８２−にＵＶ光４３１ａが照射されることでＳＯ４−＊ラジカルが生成する（化５）。ホールと対で生成された電子が、ＳＯ４−＊ラジカルとともに水と反応して、水が分解されることで、水素が発生する（化６）。このように、本実施形態のＰＥＣエッチングでは、ＳＯ４−＊ラジカルを用いることで、ＧａＮ中にホールと対で生成された電子を、消費させることができる。
【化４】
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【化５】
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【化６】
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【００２９】
ＧａＮをＰＥＣエッチングする方法として、ＧａＮをアノード電極として用い、付加的にカソード電極および外部回路を用いる方法も知られている（以下、この方法を有電極ＰＥＣエッチングと称する）。有電極ＰＥＣエッチングでは、ＧａＮ中にホールと対で生成された電子を、外部回路を通じてカソード電極に流すことで、消費させる。有電極ＰＥＣエッチングでは、カソード電極および外部回路を形成する手間がかかるとともに、アノード電極（ＧａＮ）に接続するプローブとエッチング液とが接触（短絡）しないようにシール構造を形成する手間がかかる。
【００３０】
これに対し、本実施形態によるＰＥＣエッチング方法は、ウエハ１００の全体をエッチング液４２０に浸漬する簡便な態様で行うことができ、カソード電極、外部回路、およびシール構造の形成を要しない。したがって、本実施形態によるＰＥＣエッチング方法は、有電極ＰＥＣエッチングと比べて、容易に行うことができる。また、本実施形態によるＰＥＣエッチング方法は、ウエハ１００の全体をエッチング液４２０に浸漬する簡便な態様で行うことができるため、例えば直径２インチ以上の大径のウエハ１００の表面１００ｓを全体的にエッチングするような用途に好ましく用いることができる。本実施形態によるＰＥＣエッチング方法は、有電極ＰＥＣエッチングと対比して、無電極ＰＥＣエッチングと称することができる。
【００３１】
次に、被エッチング領域１１１〜１１３に対するエッチングの均一性を高めるために好ましい態様について説明する。被エッチング領域１１１〜１１３は、ウエハ１００の表面１００ｓ上に分散して配置されている。ウエハ１００が大径となることで、被エッチング領域１１１〜１１３が配置された全体的な範囲は広くなる。被エッチング領域１１１〜１１３が配置された全体的な範囲が広くなることに起因して、被エッチング領域１１１〜１１３を、均一にエッチングすることが難しくなる。
【００３２】
図１（ｃ）または図１（ｄ）に示すように、ウエハ１００は、好ましくは、ウエハ１００の表面１００ｓがエッチング液４２０の表面４２０ｓと平行になるように（水平になるように）、容器４１０内に収納される。ここで、ウエハ１００の表面１００ｓとエッチング液４２０の表面４２０ｓとが「平行」とは、ウエハ１００の表面１００ｓとエッチング液４２０の表面４２０ｓとのなす角が、０°±２°の範囲内にあることをいう。
【００３３】
このようにして、すべての被エッチング領域１１１〜１１３について、エッチング液４２０の表面４２０ｓからの距離（深さ）を、つまり、ウエハ１００上方のエッチング液４２１の厚さを、等しくすることができる。これにより、ウエハ１００上方のエッチング液４２１から拡散により供給される、各被エッチング領域１１１〜１１３へのＯＨ−およびＳ２Ｏ８２−（またはＳＯ４−＊ラジカル）の供給状態のばらつきを抑制できるため、ウエハ１００の表面１００ｓ内でのエッチングの均一性を高めることができる。
【００３４】
さらに、ウエハ１００上方のエッチング液４２１の厚さが等しいことで、すべての被エッチング領域１１１〜１１３において、（化５）で示したＳ２Ｏ８２−によるＵＶ光４３１ａの吸収が均一となり、ＳＯ４−＊ラジカルの生成が均一化される。
【００３５】
ウエハ１００の表面１００ｓからエッチング液４２０の表面４２０ｓまでの距離Ｌは、例えば、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。距離Ｌが過度に短いと、ウエハ１００上方のエッチング液４２１から拡散により供給される、各被エッチング領域１１１〜１１３へのＯＨ−およびＳ２Ｏ８２−（またはＳＯ４−＊ラジカル）の供給状態のばらつきが大きくなりやすい。このため、距離Ｌは、例えば５ｍｍ以上とすることが好ましい。また、距離Ｌが過度に長いと、容器４１０が過度に大きくなり、また、全体的なエッチング液４２０の量も過度に多くなる。このため、距離Ｌは、例えば１００ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、マスク４１の厚さは、例えば２００ｎｍ以下と薄いため、ウエハ１００の表面１００ｓからエッチング液４２０の表面４２０ｓまでの距離Ｌは、マスク４１の表面からエッチング液４２０の表面４２０ｓまでの距離と考えてもよい。
【００３６】
加えて、ＳＯ４−＊ラジカル供給の観点からは、距離Ｌが過度に短いと、ウエハ１００の表面１００ｓでのＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂの吸収が支配的になり、電子が過剰に供給されＳＯ４−＊ラジカルが不足してしまう。一方、距離Ｌが過度に長いと、ウエハ１００上方でＵＶ光４３１ａを吸収して劣化するエッチング液４２１の量が過度に多くなるため、エッチング液４２０の利用効率が悪くなる。このため、距離Ｌは、ホールおよびＳＯ４−＊ラジカルを適度に供給しつつ、エッチング液４２０の利用効率を悪化させないような距離に、調整されることが好ましい。このような観点からも、距離Ｌは、例えば、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
ＵＶ光４３１は、好ましくは、ウエハ１００、および、エッチング液４２０（少なくとも、ウエハ１００上方のエッチング液４２１）が、静止した状態で照射される。これにより、各被エッチング領域１１１〜１１３へのＯＨ−およびＳ２Ｏ８２−（またはＳＯ４−＊ラジカル）の供給状態がエッチング液４２０の動きに起因してばらつくことを抑制できるため、ウエハ１００の表面１００ｓ内でのエッチングの均一性を高めることができる。
【００３８】
ＵＶ光４３１は、好ましくは、被エッチング領域１１１〜１１３の表面のそれぞれに対して、エッチング液４２０の表面４２０ｓ側から、つまり上側から、垂直に照射される。ここで、被エッチング領域１１１〜１１３の表面に対して、つまりウエハ１００の表面１００ｓに対して「垂直」とは、ＵＶ光４３１がウエハ１００の表面１００ｓに対してなす角が、９０°±２°の範囲内にあることをいう。
【００３９】
これにより、被エッチング領域１１１〜１１３のそれぞれに形成される凹部１２１〜１２３の深さ方向を垂直に揃えることができるため、ウエハ１００の表面１００ｓ内でのエッチングの均一性を高めることができる。
【００４０】
被エッチング領域１１１〜１１３のそれぞれに照射されるＵＶ光４３１は、形成される凹部１２１〜１２３のそれぞれの深い位置まで効率的に光照射を行うこと等の観点から、すべての光線の方向が垂直に揃った平行光であることがより好ましいが、平行光でなくとも（収束光または拡散光であっても）許容される。「垂直に照射される」とは、被エッチング領域１１１〜１１３のそれぞれに照射されるＵＶ光４３１において、表面１００ｓに垂直に照射される成分の強度が最も高いことをいう。ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂのうち、好ましくは、少なくとも一方が垂直に照射され、より好ましくは、両方が垂直に照射される。また、上述のように、ＵＶ光４３１ａは、ウエハ１００上方のエッチング液４２１に吸収される。ＳＯ４−＊ラジカルの生成を均一化するため、ＵＶ光４３１ａが各被エッチング領域１１１〜１１３に到達するまでにエッチング液４２１を通過する距離は、等しいことが好ましい。そして、ＵＶ光４３１ａの利用効率を高めるため、ＵＶ光４３１ａが各被エッチング領域１１１〜１１３に到達するまでにエッチング液４２１を通過する距離は、短いことが好ましい。このような観点から、特に、ＵＶ光４３１ａは、垂直に照射されることが好ましい。
【００４１】
次に、被エッチング領域１１１〜１１３に対するエッチングの平坦性を高めるために好ましい態様について説明する。各被エッチング領域１１１〜１１３に対して、ＵＶ光４３１は、間欠的に照射されること、つまり、チョッピングされた光として照射されることが好ましい。これにより、ＵＶ光４３１の照射期間に生成されたＧａ２Ｏ３が、ＵＶ光４３１の非照射期間に溶解されることが、繰り返される。つまり、Ｇａ２Ｏ３をごく薄く形成し、ごく薄く形成されたＧａ２Ｏ３を溶解させる、という工程が、繰り返される。これにより、ＵＶ光４３１を連続的に照射することでＧａ２Ｏ３を厚く形成し、厚く形成されたＧａ２Ｏ３のすべてを一度に溶解させる、という工程を行う場合と比べて、エッチングで形成される表面の平坦性を高めることができる。このような間欠照射は、例えば、チョッパを用いて行ってもよく、また例えば、光源のオンとオフを切り替えることで行ってもよい。なお、間欠照射を行うことで、照射期間中にウエハ１００に蓄積された電子を、非照射期間を利用して非輻射再結合等により消費することもできる。
【００４２】
ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂのうち、好ましくは、少なくとも一方がチョッピングされた光であり、より好ましくは、両方がチョッピングされた光である。ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂのチョッピング条件は、後述のように、互いに独立して制御され、互いに異なっていてもよい。
【００４３】
本実施形態によるエッチング方法は、ＰＥＣエッチングによりウエハ１００に各種構造を形成する、構造体の製造方法として、好ましく利用される。このような構造体の製造方法に用いられる、構造体の製造装置である、ＰＥＣエッチング装置４００は、図１（ｄ）に示すように、容器４１０と、光照射装置４３０と、制御装置４４０と、を有する。制御装置４４０は、ＰＥＣエッチング装置４００が有する光照射装置４３０等の各種装置が所定の動作を行うように当該各種装置を制御するためのプログラムおよびデータ等が格納された記憶装置と、記憶装置からプログラム等を読み出して実行するＣＰＵと、を有し、例えばパーソナルコンピュータで構成される。なお、光照射装置４３０と制御装置４４０とを合わせた装置を、光照射装置と捉えてもよい。
【００４４】
光照射装置４３０は、ＵＶ光４３１を出射する光源と、必要に応じて適宜配置され当該光源から出射されたＵＶ光４３１をウエハ１００に照射されるように導く光学装置と、を有する。図２（ａ）は、光照射装置４３０の構成の一例を示す概略図である。本例の光照射装置４３０は、光源として、ＵＶ光４３１ａを出射する光源４３０ａと、ＵＶ光４３１ｂを出射する光源４３０ｂと、を有する。光源４３０ａとしては、プラズマ発光で発生した紫外線（真空紫外線）を、蛍光体により所定波長のＵＶ光に変換する光源（以下、プラズマ発光光源と称する）を用いることが好ましい。なお、光源４３０ａとして、ＬＥＤ等の半導体発光素子を用いることも可能である。ただし、半導体発光素子は、短波長では光の取出し効率が急激に低下するため、光源４３０ａとしては効率的でない。一方、光源４３０ｂに対応する波長域では、半導体発光素子において、充分な光取出し効率が得られ、また高い光強度を得ることが容易である。このため、光源４３０ｂとしては、半導体発光素子を用いることが好ましい。なお、光源４３０ｂとして、プラズマ発光光源を用いることも可能である。なお、光源４３０ａおよび光源４３０ｂの少なくとも一方として、水銀ランプを用いることも可能であるが、水銀ランプは、熱損失が大きい、環境負荷が高い、等の特徴を有するため、プラズマ発光光源または半導体発光素子を用いることが好ましい。
【００４５】
光源４３０ａから出射されたＵＶ光４３１ａは、ＵＶ光４３１ａの光強度を調整する光強度調整器（例えば減衰フィルタ）４５１ａと、ＵＶ光４３１ａをチョッピングするチョッパ４５２ａと、を透過して、ハーフミラー４５３の一方の面に入射する。光源４３０ｂから出射されたＵＶ光４３１ｂは、ＵＶ光４３１ｂの光強度を調整する光強度調整器（例えば減衰フィルタ）４５１ｂと、ＵＶ光４３１ｂをチョッピングするチョッパ４５２ｂと、を透過して、ハーフミラー４５３の他方の面に入射する。
【００４６】
ハーフミラー４５３を透過したＵＶ光４３１ａと、ハーフミラー４５３で反射されたＵＶ光４３１ｂとが、重畳される。本例では、このようにして、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂを含むＵＶ光４３１を、ウエハ１００の表面１００ｓ上の同一領域に照射することができる。なお、ハーフミラー４５３で反射されたＵＶ光４３１ａと、ハーフミラー４５３を透過したＵＶ光４３１ｂと、を重畳させることで、ＵＶ光４３１を得てもよい。
【００４７】
本例において、光源４３０ａの動作条件、ＵＶ光４３１ａの光強度条件、および、ＵＶ光４３１ａのチョッピング条件と、光源４３０ｂの動作条件、ＵＶ光４３１ｂの光強度条件、および、ＵＶ光４３１ｂのチョッピング条件と、は、互いに独立に制御（設定）することが可能である。光強度条件は、少なくとも、光強度の大きさを含む。チョッピング条件は、チョッピングの周波数、位相、およびデューティ比のうちの少なくともいずれかを含む。
【００４８】
このようにして、ウエハ１００の表面１００ｓに、ＵＶ光４３１ａを、ＵＶ光４３１ａ用の照射条件で照射するとともに、ＵＶ光４３１ｂを、ＵＶ光４３１ａ用の照射条件とは独立して制御されたＵＶ光４３１ｂ用の照射条件で照射することができる。照射条件は、光強度条件およびチョッピング条件の少なくとも一方を含む。ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂのそれぞれの照射条件（光強度の大きさ、チョッピングの周波数、位相、およびデューティ比、等）は、実験により適宜調整することができる。また、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂのそれぞれのピーク波長も、実験により適宜調整されてよい。なお、独立に制御された、ＵＶ光４３１ａ用の照射条件と、ＵＶ光４３１ｂ用の照射条件とが、（これらの条件の少なくとも一部が、）結果的に一致してもよい。なお、照射条件には、必要に応じて、光強度条件およびチョッピング条件の他の条件が含まれてもよい。
【００４９】
ここでは、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂの光強度条件を、光源４３０ａおよび４３０ｂの外部に配置された光強度調整器（例えば減衰フィルタ）４５１ａおよび４５１ｂで調整する態様を例示したが、光強度の調整は、本例の方法に特に限定されない。例えば、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂの光強度条件は、それぞれ、光源４３０ａおよび４３０ｂの出力により調整されてもよい。
【００５０】
ここでは、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂのチョッピング条件を、光源４３０ａおよび４３０ｂの外部に配置されたチョッパ４５２ａおよび４５２ｂで調整する態様を例示したが、チョッピング条件の調整は、本例の方法に特に限定されない。例えば、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂのチョッピング条件は、それぞれ、光源４３０ａおよび４３０ｂのオンオフ動作により調整されてもよい。
【００５１】
なお、ＵＶ光４３１ａと４３１ｂとを重畳させる方法として、ハーフミラーを利用する方法を例示したが、ＵＶ光４３１ａと４３１ｂとの重畳は、本例の方法に特に限定されず、２つの光を重畳させる種々の方法により行われてよい。例えば、偏光特性、波長特性等を利用する方法が用いられてもよい。なお、光源４３０ａから出射されたＵＶ光４３１ａと、光源４３０ｂから出射されたＵＶ光４３１ｂとを、別々の方向からウエハ１００の表面１００ｓに照射して、表面１００ｓ上で重畳させてもよい。
【００５２】
図２（ｂ）は、光照射装置４３０の構成の他の例を示す概略図であり、光照射装置４３０の平面図を示す。本例の光照射装置４３０は、ＵＶ光４３１ａを出射する光源４３０ａと、ＵＶ光４３１ｂを出射する光源４３０ｂとが、面内で交互に複数配置されていることにより、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂの両方を出射する面状の光源を構成している。光源４３０ａから出射されたＵＶ光４３１ａと、光源４３０ｂから出射されたＵＶ光４３１ｂとが、それぞれ、ある程度広がりを持って進行することで、ウエハ１００の表面１００ｓ上で重畳される。本例では、このようにして、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂを含むＵＶ光４３１を、ウエハ１００の表面１００ｓ上の同一領域に照射することができる。ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂの照射条件は、それぞれ、光源４３０ａおよび４３０ｂの動作条件により調整することができる。なお、光源４３０ａと４３０ｂとは、チェッカーボード状に交互に複数配置されていてもよい。
【００５３】
なお、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂの両方の波長域を含んだ光を出射する１つの光源を有し、当該光源から出射された光をＵＶ光４３１ａと４３１ｂとに分離し、分離されたＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂのそれぞれに対して照射条件を調整した後、ＵＶ光４３１ａと４３１ｂとを重畳させたＵＶ光４３１をウエハ１００に照射するような態様の光照射装置４３０を用いることも可能である。
【００５４】
光照射装置４３０は、ＵＶ光４３１が所定の条件でウエハ１００に照射されるように、必要に応じ、各種の光学部材を含んでよい。各種の光学部材としては、上述のものに限らず、例えば、各種レンズ、各種ミラー、ウエハ１００上の照射断面内で所定の照射強度分布を得るための強度分布調整器、所定の照射断面形状を得るための断面整形器、照射断面をウエハ１００上において所定位置に移動させる走査器、平行光を得るための平行化光学系、照射される光の波長を調整するフィルタ等を含んでよい。なお、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いて、ウエハ１００に照射されるＵＶ光４３１の照射断面形状を、所定のパターンに整形してもよい。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態では、エッチング液４２０を介して、ウエハ１００の表面１００ｓに、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満のＵＶ光４３１ａをＵＶ光４３１ａ用の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満のＵＶ光４３１ｂを、ＵＶ光４３１ａ用の照射条件とは独立して制御されたＵＶ光４３１ｂ用の照射条件で照射する。
【００５６】
上述のように、ＵＶ光４３１ａの照射条件は、エッチング液４２０に含まれるＳ２Ｏ８２−からのＳＯ４−＊ラジカルの生成に大きく影響する。一方、ＵＶ光４３１ｂの照射条件は、ウエハ１００の表面１００ｓを構成するＧａＮ中におけるホールの生成に大きく影響する。本実施形態によれば、ＵＶ光４３１ａの照射条件と、ＵＶ光４３１ｂの照射条件と、を独立に制御することで、ＵＶ光４３１ａの照射に起因するＳＯ４−＊ラジカルの生成と、ＵＶ光４３１ｂの照射に起因するホールの生成と、を独立に調整することが可能となる。
【００５７】
エッチング液４２０に含まれるＳ２Ｏ８２−の濃度、ウエハ１００上方のエッチング液４２１の厚さ（距離Ｌ）等に応じて、所定のエッチング条件（例えば、所定の平坦性、所定のエッチング速度、等）でＰＥＣエッチングを行うために適正な、ＵＶ光４３１ａの照射条件と、ＵＶ光４３１ｂの照射条件と、のバランスは変動し得る。本実施形態によれば、ＵＶ光４３１ａの照射条件と、ＵＶ光４３１ｂの照射条件と、を独立に制御することで、ＰＥＣエッチングを適正に行うことが容易になる。
【００５８】
このように、本実施形態によれば、少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハ１００に対し、無電極ＰＥＣエッチングを好適に行うための技術が提供される。
【００５９】
照射条件は、光強度条件およびチョッピング条件の少なくとも一方を含む。ＵＶ光４３１ａの光強度条件と、ＵＶ光４３１ｂの光強度条件と、を互いに独立に制御することで、ＵＶ光４３１ａの照射に起因するＳＯ４−＊ラジカルの生成量と、ＵＶ光４３１ｂの照射に起因するホールの生成量と、のバランスを調整することが容易になる。
【００６０】
上述のように、エッチングの平坦性を高めるために、ＵＶ光４３１をチョッピングされた光とすることが好ましい。しかし、本実施形態に係るＰＥＣエッチング（無電極ＰＥＣエッチング）は、（化１）〜（化６）を参照して説明したように、ＳＯ４−＊ラジカルの生成、ＧａＮ中におけるホールの生成、ＳＯ４−＊ラジカルによる電子の消費、等を伴い、さらに、エッチング液４２０に含まれるＳ２Ｏ８２−の濃度、ウエハ１００上方のエッチング液４２１の厚さ（距離Ｌ）等に応じて挙動が変動し得る、複雑な現象である。したがって、単にＵＶ光４３１の全体に対するチョッピングを行うことでは、つまり、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂに対して常に共通の条件でチョッピングを行うことでは、最適なエッチングを行うことが難しい。なお、チョッピング条件が、エッチングの平坦性以外の特性に影響する可能性もある。
【００６１】
本実施形態では、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂの各々に対し独立して、チョッピングの周波数、位相、デューティ比等のチョッピング条件を制御することができる。このため、エッチング液４２０に含まれるＳ２Ｏ８２−の濃度、ウエハ１００上方のエッチング液４２１の厚さ（距離Ｌ）、等に応じて、チョッピング条件を、きめ細かく設定することができる。例えば、ＵＶ光４３１ａの照射に起因するＳＯ４−＊ラジカルの生成タイミングと、ＵＶ光４３１ｂの照射に起因するホールの生成タイミングと、を所定期間だけずらすような調整が可能となる。
【００６２】
ＵＶ光４３１ａのチョッピング条件とＵＶ光４３１ｂのチョッピング条件との関係としては、状況に応じて、様々な類型が有り得る。図３（ａ）〜図３（ｅ）は、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂにおけるチョッピング条件の関係のいくつかの類型を概念的に例示するタイミングチャートである。
【００６３】
図３（ａ）は、ＵＶ光４３１ａのチョッピング条件と、ＵＶ光４３１ｂのチョッピング条件とで、チョッピングの周波数およびデューティ比が等しく、位相も等しい（同位相である）類型を例示する。図３（ｂ）は、ＵＶ光４３１ａのチョッピング条件と、ＵＶ光４３１ｂのチョッピング条件とで、チョッピングの周波数およびデューティ比が等しく、位相がずれている（非同位相である）類型を例示する。図３（ｃ）は、ＵＶ光４３１ａのチョッピング条件と、ＵＶ光４３１ｂのチョッピング条件とで、チョッピングの周波数が異なり、デューティ比が等しい類型を例示する。図３（ｄ）は、ＵＶ光４３１ａのチョッピング条件と、ＵＶ光４３１ｂのチョッピング条件とで、チョッピングの周波数が等しく、デューティ比が異なる類型を例示する。図３（ｅ）は、ＵＶ光４３１ａのチョッピング条件と、ＵＶ光４３１ｂのチョッピング条件とで、チョッピングの周波数が異なり、デューティ比も異なる類型を例示する。
【００６４】
＜変形例＞
次に、上述した実施形態の変形例について説明する。本変形例では、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂに、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光４３１ｃが重畳された光４３１を、ウエハ１００に照射する点が、上述の実施形態と異なる。なお、本変形例では、可視光領域を含む光４３１ｃが重畳されているため、上述の実施形態での「ＵＶ光４３１」との表現に変えて、「光４３１」と表現している。
【００６５】
「波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光４３１ｃ」とは、光４３１ｃにおいて、強度が最大となるピーク波長が、３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の範囲内にあることを意味する。光４３１ｃに対応する波長域は、ウエハ１００の表面１００ｓを構成するＧａＮ結晶に存在する、発光を示す欠陥を励起することが可能な波長域として選ばれている。このような欠陥としては、例えば、波長６００ｎｍ程度のイエロー発光を示すものが挙げられる。このような欠陥では、ホールが短寿命で消滅するため、ＰＥＣエッチングが進行しにくい。そこで、本変形例では、このような欠陥でのホールの励起が促進されるように、光４３１ｃを追加的に照射する。これにより、このような欠陥に起因してＰＥＣエッチングが進行しにくくなることを抑制する。
【００６６】
図４（ａ）は、本変形例における光照射装置４３０の構成の一例を示す概略図である。光源４３０ａから出射され、光強度条件とチョッピング条件とが調整されたＵＶ光４３１ａと、光源４３０ｂから出射され、光強度条件とチョッピング条件とが調整されたＵＶ光４３１ｂと、をハーフミラー４５３で重畳させる点は、上述の実施形態で図２（ａ）を参照して例示した光照射装置４３０と同様である。
【００６７】
本例の光照射装置４３０では、ハーフミラー４５３で重畳されたＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂが、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂを透過し光４３１ｃを反射する部材４５４の一方の面に入射する。また、光源４３０ｃから出射された光４３１ｃが、部材４５４の他方の面に入射する。光源４３０ｃとしては、例えば半導体発光素子が用いられる。
【００６８】
部材４５４を透過したＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂと、部材４５４で反射されたＵＶ光４３１ｂとが、重畳される。本例では、このようにして、ＵＶ光４３１ａ、ＵＶ光４３１ｂ、および光４３１ｃを含む光４３１を、ウエハ１００の表面１００ｓ上の同一領域に照射することができる。なお、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂを反射し光４３１ｃを透過する部材４５４を用い、部材４５４で反射されたＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂと、部材４５４を透過した光４３１ｃと、を重畳させることで、光４３１を得てもよい。なお、光源４３０ａから出射されたＵＶ光４３１ａと、光源４３０ｂから出射されたＵＶ光４３１ｂと、光源４３０ｃから出射されたＵＶ光４３１ｃとを、別々の方向からウエハ１００の表面１００ｓに照射して、表面１００ｓ上で重畳させてもよい。
【００６９】
光４３１ｃの照射条件は、ＵＶ光４３１ａの照射条件およびＵＶ光４３１ｂの照射条件とは独立して制御（設定）することが可能である。このため、光４３１ｃの照射条件として、上述の欠陥の励起に好ましい条件を設定することができる。光４３１ｃの照射条件（光強度の大きさ等）は、実験により適宜調整することができる。また、光４３１ｃのピーク波長も、実験により適宜調整されてよい。
【００７０】
図４（ｂ）は、本変形例における光照射装置４３０の構成の他の例を示す概略図であり、光照射装置４３０の平面図を示す。本例の光照射装置４３０は、ＵＶ光４３１ａを出射する光源４３０ａと、ＵＶ光４３１ｂを出射する光源４３０ｂと、光４３１ｃを出射する光源４３０ｃとが、面内に繰り返し並んで複数配置されていることにより（光源４３０ａ、４３０ｂおよび４３０ｃを１セットとしたユニットが並んで複数配置されていることにより）、ＵＶ光４３１ａ、ＵＶ光４３１ｂ、および光４３１ｃを出射する面状の光源を構成している。
【００７１】
光源４３０ａから出射されたＵＶ光４３１ａと、光源４３０ｂから出射されたＵＶ光４３１ｂと、光源４３０ｃから出射された光４３１ｃとが、それぞれ、ある程度広がりを持って進行することで、ウエハ１００の表面１００ｓ上で重畳される。本例では、このようにして、ＵＶ光４３１ａ、ＵＶ光４３１ｂ、および光４３１ｃを含む光４３１を、ウエハ１００の表面１００ｓ上の同一領域に照射することができる。ＵＶ光４３１ａ、ＵＶ光４３１ｂ、および光４３１ｃの照射条件は、それぞれ、光源４３０ａ、４３０ｂ、および４３０ｃの動作条件により調整することができる。
【００７２】
以上説明したように、本変形例によれば、ウエハ１００の表面１００ｓに、光４３１ｃを、ＵＶ光４３１ａおよび４３１ｂとともに照射することで、上述のような欠陥に起因してＰＥＣエッチングが進行しにくくなることを、抑制することができる。
【００７３】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態および変形例を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。
【００７４】
上述の説明では、ウエハ１００の表面１００ｓを構成するＩＩＩ族窒化物として、ＧａＮを例示した。ただし、上述の実施形態および変形例で説明したＰＥＣエッチング技術は、ＧａＮのＰＥＣエッチングに限らず、ＧａＮの他のＩＩＩ族窒化物のＰＥＣエッチングに対しても好ましく適用される。なお、ウエハ１００の表面１００ｓを構成するＩＩＩ族窒化物には、必要に応じて、導電型決定不純物等の不純物が添加されていてよい。
【００７５】
ＩＩＩ族窒化物が含有するＩＩＩ族元素は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちの少なくとも１つである。ＩＩＩ族窒化物におけるＡｌ成分またはＩｎ成分に対するＰＥＣエッチングの考え方は、Ｇａ成分について（化１）および（化２）を参照して説明した考え方と同様である。つまり、ＵＶ光４３１ｂ（または４３１ａ）の照射によりホールを生成させることで、Ａｌの酸化物またはＩｎの酸化物を生成させ、これらの酸化物を溶解させることで、ＰＥＣエッチングを行うことができる。なお、ＵＶ光４３１ｂのピーク波長は、エッチングの対象とするＩＩＩ族窒化物の組成に応じて、適宜変更されてよい。
【００７６】
上述の説明では、ウエハ１００上に被エッチング領域１１１等を露出させる開口を有するマスク４１を形成する態様を例示した。ＵＶ光４３１の照射断面を、被エッチング領域１１１等のみを照射する照射断面に整形する（パターニングする）ことで、原理的には、マスクレスでのＰＥＣエッチングを行うことも可能である。照射断面の整形には、例えばＤＭＤを用いることができる。
【００７７】
上述の説明では、０．０１ＭのＫＯＨ水溶液と０．０５ＭのＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液とが１：１で混合されたエッチング液を例示したが、Ｋ２Ｓ２Ｏ８水溶液の透過率からラジカル生成とＧａＮ中のホール生成に使用されるＵＶ光４３１ａの割合を調整できる範囲であれば、任意に液濃度および混合比を設定する事ができる。
【００７８】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【００７９】
（付記１）
少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハを、水酸化物イオンおよびペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された状態で用意する工程と、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する工程と、
を有する構造体の製造方法。
【００８０】
（付記２）
前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１の光強度条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１の光強度条件とは独立して制御された第２の光強度条件で照射する、付記１に記載の構造体の製造方法。
【００８１】
（付記３）
前記第１の光および前記第２の光のうちの少なくとも一方が、チョッピングされた光である、付記１または２に記載の構造体の製造方法。
【００８２】
（付記４）
前記第１の光および前記第２の光のうちの両方が、チョッピングされた光である、付記１〜３のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００８３】
（付記５）
前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１のチョッピング条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１のチョッピング条件とは独立して制御された第２のチョッピング条件で照射する、付記４に記載の構造体の製造方法。
【００８４】
（付記６）
前記第１の光と、前記第２の光とは、チョッピングの周波数が同一である、付記４または５に記載の構造体の製造方法。
【００８５】
（付記７）
前記第１の光と、前記第２の光とは、同位相でチョッピングされている、付記６に記載の構造体の製造方法。
【００８６】
（付記８）
前記第１の光と、前記第２の光とは、非同位相でチョッピングされている、付記６に記載の構造体の製造方法。
【００８７】
（付記９）
前記第１の光と、前記第２の光とは、チョッピングの周波数が互いに異なる、付記４または５に記載の構造体の製造方法。
【００８８】
（付記１０）
前記第１の光と、前記第２の光とは、チョッピングのデューティ比が同一である、付記４〜９のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００８９】
（付記１１）
前記第１の光と、前記第２の光とは、チョッピングのデューティ比が互いに異なる、付記４〜９のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００９０】
（付記１２）
前記ウエハの前記表面が前記エッチング液の表面と平行になるように、前記ウエハが前記エッチング液中に浸漬された状態で、前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を照射するとともに前記第２の光を照射する、付記１〜１１のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００９１】
（付記１３）
前記ウエハの前記表面から前記エッチング液の表面までの距離が、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、付記１〜１２のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００９２】
（付記１４）
前記ウエハおよび前記エッチング液が静止した状態で、前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を照射するとともに前記第２の光を照射する、付記１〜１３のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００９３】
（付記１５）
前記第１の光および前記第２の光のうちの少なくとも一方を、前記ウエハの前記表面に対して垂直に照射する、付記１〜１４のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００９４】
（付記１６）
前記第１の光を、前記ウエハの前記表面に対して垂直に照射する、付記１〜１５のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００９５】
（付記１７）
前記第１の光および前記第２の光のうちの両方を、前記ウエハの前記表面に対して垂直に照射する、付記１〜１６のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００９６】
（付記１８）
前記ウエハの前記表面に、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の第３の光を、前記第１の光および前記第２の光とともに照射する、付記１〜１７のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【００９７】
（付記１９）
少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハを、水酸化物イオンおよびペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された状態で収納する容器と、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する、光照射装置と、
を有する構造体の製造装置。
【００９８】
（付記２０）
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１の光強度条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１の光強度条件とは独立して制御された第２の光強度条件で照射する、付記１９に記載の構造体の製造装置。
【００９９】
（付記２１）
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１のチョッピング条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１のチョッピング条件とは独立して制御された第２のチョッピング条件で照射する、付記１９または２０に記載の構造体の製造装置。
【０１００】
（付記２２）
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第１の光源は、プラズマ発光で発生した紫外線を、蛍光体により所定波長の光に変換する光源である、付記１９〜２１のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０１０１】
（付記２３）
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第２の光源は、半導体発光素子である、付記１９〜２２のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０１０２】
（付記２４）
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第１の光源と前記第２の光源とは、面内で交互に複数配置されている、付記１９〜２３のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０１０３】
（付記２５）
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の第３の光を、前記第１の光および前記第２の光とともに照射する、付記１９〜２４のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０１０４】
（付記２６）
水酸化物イオンおよびペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された、少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハの、前記表面に、光を照射するために用いられる光照射装置であって、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ未満の第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する、光照射装置。
【０１０５】
（付記２７）
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第１の光源は、プラズマ発光で発生した紫外線を、蛍光体により所定波長の光に変換する光源である、付記２６に記載の光照射装置。
【０１０６】
（付記２８）
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第２の光源は、半導体発光素子である、付記２６または２７に記載の光照射装置。
【０１０７】
（付記２９）
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第１の光源と前記第２の光源とは、面内で交互に複数配置されている、付記２６〜２８のいずれか１つに記載の光照射装置。
【０１０８】
（付記３０）
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の第３の光を、前記第１の光および前記第２の光とともに照射する、付記２６〜２９のいずれか１つに記載の光照射装置。
【符号の説明】
【０１０９】
４１…マスク、１００…ウエハ、１００ｓ…ウエハの表面、１１１、１１２、１１３…被エッチング領域、１２１、１２２、１２３…凹部、４００…ＰＥＣエッチング装置（構造体の製造装置）、４１０…容器、４２０…エッチング液、４２０ｓ…エッチング液の表面、４２１…ウエハ上方のエッチング液、４３０…光照射装置、４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ…光源、４３１…ＵＶ光（光）、４３１ａ、４３１ｂ…ＵＶ光、４３１ｃ…光、４４０…制御装置、４５１ａ、４５１ｂ…光強度調整器、４５２ａ、４５２ｂ…チョッパ、４５３…ハーフミラー、４５４…部材
【図１】
2020096164.tif 000009
【図２】
2020096164.tif 000010
【図３】
2020096164.tif 000011
【図４】
2020096164.tif 000012
【図５】
2020096164.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月26日(2019.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハを、ペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された状態で用意する工程と、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、光を照射する工程と、
を有し、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶は、波長が３１０ｎｍ以上である光が照射されることでホールが生成される組成を有し、
前記光を照射する工程では、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上であって、前記ＩＩＩ族窒化物結晶にホールを生成させる波長である、第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する、構造体の製造方法。
【請求項２】
前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１の光強度条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１の光強度条件とは独立して制御された第２の光強度条件で照射する、請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第１の光および前記第２の光のうちの少なくとも一方が、チョッピングされた光である、請求項１または２に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
前記第１の光および前記第２の光のうちの両方が、チョッピングされた光である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１のチョッピング条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１のチョッピング条件とは独立して制御された第２のチョッピング条件で照射する、請求項４に記載の構造体の製造方法。
【請求項６】
前記第１の光および前記第２の光のうちの少なくとも一方を、前記ウエハの前記表面に対して垂直に照射する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第１の光を、前記ウエハの前記表面に対して垂直に照射する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項８】
前記第１の光および前記第２の光のうちの両方を、前記ウエハの前記表面に対して垂直に照射する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項９】
前記ＩＩＩ族窒化物結晶は、窒化ガリウム結晶である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記ウエハの前記表面に、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の第３の光を、前記第１の光および前記第２の光とともに照射する、請求項９に記載の構造体の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハを、ペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された状態で収納する容器と、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、光を照射する光照射装置と、
を有し、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶は、波長が３１０ｎｍ以上である光が照射されることでホールが生成される組成を有し、
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上であって、前記ＩＩＩ族窒化物結晶にホールを生成させる波長である、第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する、構造体の製造装置。
【請求項１２】
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１の光強度条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１の光強度条件とは独立して制御された第２の光強度条件で照射する、請求項１１に記載の構造体の製造装置。
【請求項１３】
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、前記第１の光を、第１のチョッピング条件で照射するとともに、前記第２の光を、前記第１のチョッピング条件とは独立して制御された第２のチョッピング条件で照射する、請求項１１または１２に記載の構造体の製造装置。
【請求項１４】
前記ＩＩＩ族窒化物結晶は、窒化ガリウム結晶である、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の構造体の製造装置。
【請求項１５】
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の第３の光を、前記第１の光および前記第２の光とともに照射する、請求項１４に記載の構造体の製造装置。
【請求項１６】
ペルオキソ二硫酸イオンを含むエッチング液中に浸漬された、少なくとも表面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたウエハの、前記表面に、光を照射するために用いられる光照射装置であって、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶は、波長が３１０ｎｍ以上である光が照射されることでホールが生成される組成を有し、
前記エッチング液を介して、前記ウエハの前記表面に、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の第１の光を、第１の照射条件で照射するとともに、波長が３１０ｎｍ以上であって、前記ＩＩＩ族窒化物結晶にホールを生成させる波長である、第２の光を、前記第１の照射条件とは独立して制御された第２の照射条件で照射する、光照射装置。
【請求項１７】
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第１の光源は、プラズマ発光で発生した紫外線を、蛍光体により所定波長の光に変換する光源である、請求項１６に記載の光照射装置。
【請求項１８】
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第２の光源は、半導体発光素子である、請求項１６または１７に記載の光照射装置。
【請求項１９】
前記光照射装置は、前記第１の光を出射する第１の光源、および、前記第２の光を出射する第２の光源を有し、前記第１の光源と前記第２の光源とは、面内で交互に複数配置されている、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項２０】
前記ＩＩＩ族窒化物結晶は、窒化ガリウム結晶である、請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項２１】
前記光照射装置は、前記ウエハの前記表面に、波長が３６５ｎｍ以上６００ｎｍ未満の第３の光を、前記第１の光および前記第２の光とともに照射する、請求項２０に記載の光照射装置。