(57)【要約】【課題】単結晶ＡｌＮ基板を表面にダメージを与えることなく高速かつ均一に加工可能なプラズマ加工方法を提供する。【解決手段】このプラズマ加工方法では、ガス導入ライン８から反応容器１の中にヘリウム、塩素、窒素、アルゴンを含む塩素含有ガスが導入され反応容器１の内部の圧力は大気圧または大気圧近傍の圧力とされる。また、高周波電源７からの高周波電力により回転電極２と基板ステージ４との間に電場を形成して回転電極２と単結晶ＡｌＮ基板６の表面との間に供給された塩素含有ガスを分解,励起しプラズマ１０を形成する。大気圧プラズマ中には多数の原子や分子などが存在することから、大気圧プラズマ中のイオンは単結晶ＡｌＮ基板６の表面６Ａに衝突する前に何らかの原子や分子と衝突し、直接単結晶ＡｌＮ基板６の表面６Ａに衝突しないので、表面６Ａにダメージを与えない。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧または大気圧近傍の圧力下で、電極が発生する電場によって、上記電極と単結晶ＡｌＮ基板の表面との間に塩素とヘリウムと窒素とアルゴンとを含む塩素含有ガスのプラズマを形成し、
上記プラズマによって上記単結晶ＡｌＮ基板を加工することを特徴とするプラズマ加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ加工方法において、
上記単結晶ＡｌＮ基板を上記プラズマで加工したときに発生するIII族塩化物の沸点以上に上記単結晶ＡｌＮ基板を加熱することを特徴とするプラズマ加工方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプラズマ加工方法において、
上記電極を、上記電極に対向する上記単結晶ＡｌＮ基板の表面に対して平行な方向に相対的に移動させながら、上記プラズマによって上記単結晶ＡｌＮ基板を加工することを特徴とするプラズマ加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ加工方法において、
上記電極と上記単結晶ＡｌＮ基板の表面との間の距離を一定に保つことを特徴とするプラズマ加工方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプラズマ加工方法において、
上記電極を、上記電極に対向する上記単結晶ＡｌＮ基板の表面と交差する回転中心軸回りに回転運動させることを特徴とするプラズマ加工方法。
【請求項６】
反応容器と、
上記反応容器に塩素とヘリウムと窒素とアルゴンとを含む塩素含有ガスを導入するガス導入部と、
電場を発生して上記反応容器内に載置された単結晶ＡｌＮ基板との間に大気圧または大気圧近傍の圧力下で上記塩素含有ガスのプラズマを形成する電極とを備え、
上記プラズマによって上記単結晶ＡｌＮ基板を加工することを特徴とするプラズマ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマで単結晶ＡｌＮ基板を加工するプラズマ加工方法およびプラズマ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＮは、６.２ｅＶという広いバンドギャップを有する直接遷移型半導体材料であり、レーザダイオードや発光ダイオード等の紫外光発光素子用の基板材料として期待されている。また、ＡｌＮは、化学的・熱的安定性も高く絶縁破壊電界も大きいため、高耐圧、高周波、高温動作のパワーデバイス材料としても期待されている。
【０００３】
単結晶ＡｌＮを材料とするデバイス作製のためには、所望の組成のＡｌＮ系薄膜を、単結晶ＡｌＮバルクウェハーの表面にホモエピタキシャル成長させて作製する場合と、サファイアウェハー等の上にヘテロエピタキシャル成長させて作製する場合があり、デバイス性能の観点からは、単結晶ＡｌＮバルクウェハー上へのホモエピタキシャル成長であることが好ましい。
【０００４】
このホモエピタキシャル成長の際に、単結晶ＡｌＮバルクウェハー表面の結晶状態がエピタキシャル成長層およびデバイス性能に大きな影響を及ぼす。したがって、単結晶ＡｌＮバルクウェハーを、高速かつ表面へダメージを与えることなく加工する技術の開発が必要不可欠である。すなわち、いかに結晶学的に乱れのない表面を実現するかということに集約される。
【０００５】
単結晶ＡｌＮ基板の加工方法としては、水酸化カリウム等のアルカリ性溶液、もしくはリン酸や硫酸等の酸性溶液中で高温に加熱するという方法、いわゆるウェットエッチング法がある。
【０００６】
この方法は、化学的作用を用いた加工法であるので、表面へのダメージは小さいが、単結晶ＡｌＮは化学的に極めて安定であるため、エッチングレートが小さく実際のプロセスへの適用は困難である。
【０００７】
また、高速加工が可能な方法として、ＣＭＰ(Ｃhemical Ｍechanical Ｐolishing)がある。ＣＭＰは、ウェハー表面に研磨液を流しながら研磨パッドを接触させ表面を加工する技術であり、表面の高速平坦化加工が可能であるのだが、化学的作用と物理的作用を組み合わせた方法であるので、純粋に物理的な作用による加工よりはダメージは小さいが、加工後のウェハー表面には、結晶学的にはわずかなダメージ層が残る。
【０００８】
また、ドライエッチング法としては、ＲＩＥ(Ｒeactive Ｉon Ｅtching)が一般的である。ＲＩＥは、低圧下で塩素(Ｃｌ２)等によるプラズマを発生させ、ウェハー表面側に負のバイアスを印加することによりプラズマ中のイオンを加速し、ウェハーに作用させる加工法である。この方法では、高速加工および平坦化が可能であるが、イオンの衝突という物理的作用を利用しているため、ＣＭＰ同様、加工後の単結晶ＡｌＮ表面にはダメージ層が形成されてしまい、原理的にダメージ層の形成を避けることはできない。
【０００９】
一方、これらの上記の加工方法とは異なるプラズマＣＶＭ(Chemical Vaporization Machining)という加工法方がある。プラズマＣＶＭは、大気圧または大気圧近傍の圧力下のプラズマによって高密度に生成された中性ラジカルを被処理材表面に作用させ、被処理材の構成原子,分子と中性ラジカルとの化学的な反応により化合物を生成し、それを気化させて被処理材を加工する無歪加工方法である。エッチングに寄与する活性種の絶対数が多くなるので、加工速度を向上させることができる。また、大気圧プラズマ中には多数の原子や分子などが存在することから、大気圧プラズマ中のイオンが直接表面に到達することがないので、表面へイオンダメージを与えない加工が可能である。
【００１０】
特許文献１(特開２００７−０７３９４０号公報)には、その装置構成、窒化物半導体のダメージ層除去効果等について開示されており、大気圧近傍の塩素ガスと希ガスとの混合ガスによりプラズマを生成し、窒化物半導体を高速に加工する方法等が記載されている。
【００１１】
ところで、特許文献１に記載されるプラズマＣＶＭにより、単結晶ＡｌＮ基板の加工実験を行ったところ、以下のような問題が顕在化した。
【００１２】
III族窒化物半導体は化学的に安定であり、加工が困難な材料であるが、その中でも単結晶ＡｌＮは、特に化学的安定性が高く、加工が非常に困難な材料である。大電力条件など、限られた加工条件範囲では高速加工が可能であるが、電極および被加工物へのダメージ等を考慮すると好ましくない。
【００１３】
また、単結晶ＡｌＮ基板の結晶性のムラや、投入電力、基板温度、ガス流れ等の加工条件のわずかな差に影響を受け易く、これまでの検討において、加工の際の再現性が必ずしも良くないという結果が得られている。
【００１４】
また、特許文献１に記載されるように、このプロセスではライン状もしくは点状のプラズマを生成し、被加工物と相対的に移動させることにより基板全面の加工を行うが、このような状態では、走査開始から走査終了までの間に加工速度が変動するため、全面を均一に加工することができないという問題がある。
【特許文献１】特開２００７−０７３９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、この発明の課題は、単結晶ＡｌＮ基板をより高速に、かつ再現性良く均一に加工可能なプラズマ加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、この発明のプラズマ加工方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で、電極が発生する電場によって、上記電極と単結晶ＡｌＮ基板の表面との間に塩素とヘリウムと窒素とアルゴンとを含む塩素含有ガスのプラズマを形成し、
上記プラズマによって上記単結晶ＡｌＮ基板を加工することを特徴としている。
【００１７】
この発明のプラズマ加工方法によれば、大気圧または大気圧近傍の圧力下で生成する大気圧プラズマを利用するので、単結晶ＡｌＮ基板の加工に寄与する中性ラジカルの絶対数が多く、中性ラジカルとＡｌＮとの化学反応を増加させることができる。すなわち、単結晶ＡｌＮ基板の加工速度を向上させることができる。
【００１８】
また、大気圧プラズマ中には多数の原子や分子などが存在することから、大気圧プラズマ中のイオンは単結晶ＡｌＮ基板の表面に衝突する前に何らかの原子や分子と衝突し、大気圧プラズマ中のイオンが直接単結晶ＡｌＮ基板の表面に衝突することがない。このため、加工の際に表面にダメージを与えることがない。すなわち、結晶学的に乱れのない表面を実現できる。
【００１９】
さらに、この発明によれば、低圧雰囲気を形成するために必要とされるような強度を有する反応容器や強力な排気システムなどが必要でなくなり、装置コストを低下させることができるので、最終製品のコストダウンを図ることもできる。さらに、この発明によれば、上記の効果を有しながら、単結晶ＡｌＮ基板を高速かつ再現性良く均一に加工することが可能となる。
【００２０】
また、一実施形態のプラズマ加工方法では、上記単結晶ＡｌＮ基板を上記プラズマで加工したときに発生するIII族塩化物の沸点以上に上記単結晶ＡｌＮ基板を加熱する。
【００２１】
この実施形態によれば、上記単結晶ＡｌＮ基板に付着した上記III族塩化物を蒸発させることができる。
【００２２】
また、一実施形態のプラズマ加工方法では、上記電極を、上記電極に対向する上記単結晶ＡｌＮ基板の表面に対して平行な方向に相対的に移動させながら、上記プラズマによって上記単結晶ＡｌＮ基板を加工する。
【００２３】
この実施形態によれば、上記単結晶ＡｌＮ基板の表面の面積が大きな場合でも基板表面全体を加工可能となる。
【００２４】
また、一実施形態のプラズマ加工方法では、上記電極と上記単結晶ＡｌＮ基板の表面との間の距離を一定に保つ。
【００２５】
この実施形態によれば、単結晶ＡｌＮ基板の表面の加工ばらつきを低減できる。
【００２６】
また、一実施形態のプラズマ加工方法では、上記電極を、上記電極に対向する上記単結晶ＡｌＮ基板の表面と交差する回転中心軸回りに回転運動させる。
【００２７】
この実施形態によれば、回転する電極の表面と塩素含有ガスとの間の粘性によって、塩素含有ガスが回転する電極の表面とともに移動して、プラズマに均一に供給される。その結果、大気圧下でプラズマによる加工処理を行う場合であっても、単結晶ＡｌＮ基板の加工処理を高速化でき、かつ、加工形状をより高精度な軸対称形状にすることができる。
【００２８】
また、一実施形態のプラズマ加工装置では、反応容器と、上記反応容器に塩素とヘリウムと窒素とアルゴンとを含む塩素含有ガスを導入するガス導入部と、
電場を発生して上記反応容器内に載置された単結晶ＡｌＮ基板との間に大気圧または大気圧近傍の圧力下で上記塩素含有ガスのプラズマを形成する電極とを備え、上記プラズマによって上記単結晶ＡｌＮ基板を加工する。
【００２９】
この実施形態のプラズマ加工装置によれば、ガス導入部から反応容器内に塩素とヘリウムと窒素とアルゴンとを含む塩素含有ガスを導入し、電極から発生させる電場で大気圧または大気圧近傍の圧力下で上記塩素含有ガスのプラズマを発生され、このプラズマによって上記単結晶ＡｌＮ基板を加工する。この実施形態では、大気圧プラズマを利用するので、単結晶ＡｌＮ基板の加工に寄与する中性ラジカルの絶対数が多く、単結晶ＡｌＮ基板の加工速度を向上させることができる。また、大気圧プラズマ中のイオンは単結晶ＡｌＮ基板の表面に衝突する前に何らかの原子や分子と衝突し、大気圧プラズマ中のイオンが直接単結晶ＡｌＮ基板の表面に衝突することがないので、加工の際に表面にダメージを与えることがない。また、低圧雰囲気を形成するために必要とされるような強度を有する反応容器や強力な排気システムなどが必要でなくなり、装置コストを低下させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
この発明のプラズマ加工方法によれば、大気圧または大気圧近傍の圧力下で生成する大気圧プラズマを利用するので、単結晶ＡｌＮ基板の加工に寄与する中性ラジカルの絶対数が多く、中性ラジカルとＡｌＮとの化学反応を増加させることができ、単結晶ＡｌＮ基板の加工速度を向上させることができる。
【００３１】
また、大気圧プラズマ中には多数の原子や分子などが存在することから、大気圧プラズマ中のイオンは単結晶ＡｌＮ基板の表面に衝突する前に何らかの原子や分子と衝突し、大気圧プラズマ中のイオンが直接単結晶ＡｌＮ基板の表面に衝突することがない。このため、加工の際に表面にダメージを与えることがない。よって、結晶学的に乱れのない表面を実現できる。さらに、この発明によれば、低圧雰囲気を形成するために必要とされるような強度を有する反応容器や強力な排気システムなどが必要でなくなり、装置コストを低下させることができる。よって、最終製品のコストダウンを図ることもできる。さらに、この発明によれば、上記の効果を有しながら、単結晶ＡｌＮ基板を高速かつ再現性良く均一に加工することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明の実施の形態について説明する。なお、本願の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００３３】
図１Ａは、この発明のプラズマ加工方法の実施形態で使用されるプラズマ加工装置の好ましい一例の模式的な側面透視図である。また、図１Ｂは、図１Ａに示すプラズマ加工装置の一部を示す模式的な斜視図である。
【００３４】
図１Ａに示すように、このプラズマ加工装置は、単結晶ＡｌＮ基板６をプラズマ加工処理する反応場となる内部空間が設けられた反応容器１を有している。この反応容器１は、その内部空間に反応容器１の底面に対して平行に設けられた基板ステージ４と、この基板ステージ４の上方に回転軸３が基板ステージ４の表面４Ａに対して垂直になるように設けられた回転電極２とを有している。回転電極２は回転中心軸Ｊ回りに回転可能になっている。
【００３５】
回転電極２の回転軸３には、反応容器１の外部に設けられた高周波電源７が、回転軸３の回転を阻害することなく接続されている。基板ステージ４は反応容器１の外部において接地されており、基板ステージ４は基板ステージ４上に載置される単結晶ＡｌＮ基板６を加熱するためのヒータ５を内蔵している。
【００３６】
回転電極２は、上下方向に移動可能に構成されている。そして、回転電極２が上下方向に移動することにより、下方の基板ステージ４と回転電極２との間の距離を適宜変更できる。また、基板ステージ４は、図１Ａの矢印Ａで示される水平方向、および矢印Ｂで示される紙面に対して垂直な方向(回転軸３に対し垂直方向)に走査可能に構成されている。また、基板ステージ４には、基板ステージ４上に載置される単結晶ＡｌＮ基板６を吸着固定するための真空チャック(図示せず)が設けられている。この真空チャックにより基板ステージ４に単結晶ＡｌＮ基板６を吸着固定することで、基板ステージ４の移動によってプラズマ加工処理中の単結晶ＡｌＮ基板６が載置位置からずれないようにしている。
【００３７】
また、反応容器１の一方の側部には、ヘリウム、塩素、窒素、アルゴンを含む塩素含有ガスを導入するためのガス導入ライン８が設けられており、このガス導入ライン８はガスを供給するガスボンベ等(図示せず)に接続されている。また、反応容器１の他方の側部には、反応容器１内のガスを排出するためのガス排気ライン９が設けられている。ガス排気ライン９は、反応器１の外部にガスを吸引するためのポンプ(図示せず)に接続されている。
【００３８】
このような構成のプラズマ加工装置を用いて、単結晶ＡｌＮ基板６の表面をプラズマ加工処理する方法の一例について以下に説明する。まず、反応容器１の内部のガスをガス排気ライン９によって十分に排気した後、ガス導入ライン８からヘリウム、塩素、窒素、アルゴンを含む塩素含有ガスを反応容器１の内部に導入する。
【００３９】
ここで、反応容器１の内部の圧力は大気圧または大気圧近傍の圧力とされる。そして、塩素含有ガスを反応容器１の内部に導入した後には、所定の条件が設定される。この所定の条件とは、例えば、回転電極２の回転周速度、回転電極２と基板ステージ４上に載置された単結晶ＡｌＮ基板６との間の距離、基板ステージ４の走査方向および走査速度、単結晶ＡｌＮ基板６を加熱するヒータ５の温度などの条件である。
【００４０】
そして、反応容器１の外部に設けられた高周波電源７から高周波電力を回転軸３を介して回転電極２に印加する。この高周波電力が回転電極２に印加されると、回転電極２と基板ステージ４との間に電場が生じる。
【００４１】
回転電極２と基板ステージ４との間に形成された電場は、回転電極２と単結晶ＡｌＮ基板６の表面との間に供給された塩素含有ガスを分解および励起して、回転電極２と単結晶ＡｌＮ基板６の表面との間にプラズマ１０を形成する。このプラズマ１０が単結晶ＡｌＮ基板６の表面に接触し、プラズマ１０によって生成した塩素活性種が単結晶ＡｌＮ基板６の表面に作用し、III族塩化物を生成して気相中に気化,拡散することによって、単結晶ＡｌＮ基板６の加工が進展する。
【００４２】
この実施形態のプラズマ加工方法によれば、ガス導入ライン８から反応容器１の中にヘリウム、塩素、窒素、アルゴンを含む塩素含有ガスが導入されると共に、反応容器１の内部の圧力は大気圧または大気圧近傍の圧力とされる。すなわち、この実施形態では、大気圧または大気圧近傍の圧力下で生成する大気圧プラズマを利用するので、単結晶ＡｌＮ基板の加工に寄与する中性ラジカルの絶対数が多く、中性ラジカルとＡｌＮとの化学反応を増加させることができる。すなわち、単結晶ＡｌＮ基板の加工速度を向上させることができる。また、大気圧プラズマ中には多数の原子や分子などが存在することから、大気圧プラズマ中のイオンは単結晶ＡｌＮ基板６の表面６Ａに衝突する前に何らかの原子や分子と衝突し、大気圧プラズマ中のイオンが直接単結晶ＡｌＮ基板６の表面６Ａに衝突することがない。このため、加工の際に表面６Ａにダメージを与えることがない。すなわち、結晶学的に乱れのない表面６Ａを実現できる。さらに、この実施形態によれば、低圧雰囲気を形成するために必要とされるような強度を有する反応容器や強力な排気システムなどが必要でなくなり、装置コストを低下させることができるので、最終製品のコストダウンを図ることもできる。さらに、この実施形態によれば、上記の効果を有しながら、単結晶ＡｌＮ基板６を高速かつ再現性良く均一に加工することが可能となる。
【００４３】
また、この実施形態では、図１Ｂに示すように、回転電極２は、回転中心軸Ｊ回りに高速回転していることから、回転電極２の表面と塩素含有ガスとの間の粘性によって、塩素含有ガスが回転する回転電極２の表面とともに移動して、プラズマ１０に均一に供給される。その結果、大気圧下でプラズマ１０による加工処理を行う場合であっても、単結晶ＡｌＮ基板６の加工処理を高速化でき、また、加工形状をより高精度な軸対称形状とすることができる。
【００４４】
さらに、単結晶ＡｌＮ基板６が載置された基板ステージ４を所定の走査方向に所定の速度で走査させることによって、回転電極２を単結晶ＡｌＮ基板６の表面に対して平行方向に相対的に移動させながら、プラズマ１０を単結晶ＡｌＮ基板６と接触させることもできる。回転電極２を単結晶ＡｌＮ基板６の表面に対して平行方向に相対的に移動させることによって、単結晶ＡｌＮ基板６の表面が大きい場合でも単結晶ＡｌＮ基板６の表面全体を加工することができる。なお、回転電極２を単結晶ＡｌＮ基板６の表面に対して相対的に移動させる方法としては、上記のように単結晶ＡｌＮ基板６のみを移動させてもよく、単結晶ＡｌＮ基板６を固定した状態で回転電極２のみを移動させてもよい。また、単結晶ＡｌＮ基板６と回転電極２の双方を移動させて、回転電極２を単結晶ＡｌＮ基板６の表面に対して相対的に移動させてもよい。
【００４５】
また、回転電極２と単結晶ＡｌＮ基板６の表面６Ａとの間の距離を一定とした状態で、回転電極２を単結晶ＡｌＮ基板６の表面６Ａに対して平行方向に相対的に移動させることが好ましい。この場合には、単結晶ＡｌＮ基板６の表面６Ａの加工ばらつきを低減することができる。
【００４６】
次に、図１に示されたプラズマＣＶＭ(Chemical Vaporization Machining)装置により単結晶ＡｌＮ基板６を加工する場合に、高速かつ再現性の良い加工を行うための最適なガス条件を設定するための実験を行ったので、その結果について説明する。
【００４７】
(実験例１)
この実験例１では、塩素含有ガスへのアルゴン添加による単結晶ＡｌＮ基板の加工特性を検討した。この実験例１は、本発明の比較例に相当する。
【００４８】
図１Ａに示す装置の反応容器１の内部に塩素、ヘリウム、アルゴンからなる混合ガスを導入し、反応容器１の内部の圧力を１気圧とした。アルゴン濃度と加工特性との相関について検討するため、図４の表１に示す５種類のガス条件にて加工実験を行った。表１に示すように、この５種類のガス条件では、窒素を含有していなく、比較例のガス条件である。なお、表１において、塩素(％)、ヘリウム(％)、アルゴン(％)の各百分率は体積％である。
【００４９】
反応容器１へのガス導入後、回転電極２と単結晶ＡｌＮ基板６との間の距離を８００μｍに設定し、回転電極２の回転数を６０００ｒｐｍに設定した。そして、ヒータ５により単結晶ＡｌＮ基板６を３００℃に加熱した。
【００５０】
そして、反応容器１の外部に設けられた高周波電源７から高周波電力を電力密度４０００Ｗ/ｃｍ３で回転軸３を介して回転電極２に印加することによって、回転電極２と単結晶ＡｌＮ基板６との間にプラズマ１０を生成した。プラズマ生成後、基板ステージ４を、走査速度１００ｍｍ/分にて５往復走査することによりライン状の加工痕を形成した。そして、各実験条件における加工深さおよび、加工痕の幅や加工深さの均一性を評価した。
【００５１】
図２のグラフに、この実験例１における加工深さのアルゴン濃度依存性を示す。アルゴン濃度０％から１５％の範囲では、プラズマ１０と単結晶ＡｌＮ基板６との反応は起きず、加工痕は形成されなかった。アルゴン濃度２０％では反応が生じ加工痕は形成されたが、ライン幅、加工痕深さ等にムラが確認された。単結晶ＡｌＮ基板６の面内における結晶性や表面状態のムラ、また、投入電力、ガス流れ等の加工条件のわずかな差に影響を受けたものと考えられる。高濃度(２０％以上)のアルゴンを添加することにより、反応を促進する効果はあるようだが、安定した均一な加工特性を得ることは困難である。
【００５２】
(実験例２)
次に、実験例２では、塩素含有ガスへのアルゴン,窒素添加による単結晶ＡｌＮ基板の加工特性を検討した。この実験例２は、本発明の実施例に相当する。
【００５３】
図１Ａに示す装置の反応容器１の内部に塩素、ヘリウム、窒素、アルゴンからなる混合ガスを導入し、反応容器１の内部の圧力を１気圧とした。窒素濃度およびアルゴン濃度と加工特性との相関について検討するため、図５の表２に示す５種類のガス条件にて加工実験を行った。なお、表２において、塩素(％)、ヘリウム(％)、窒素(％)、アルゴン(％)の各百分率は体積％である。
【００５４】
すなわち、反応容器１へのガス導入後、回転電極２と単結晶ＡｌＮ基板６との間の距離を８００μｍに設定し、回転電極２の回転数を６０００ｒｐｍに設定した。そして、ヒータ５により単結晶ＡｌＮ基板６を３００℃に加熱した。
【００５５】
そして、反応容器１の外部に設けられた高周波電源７から高周波電力を電力密度４０００Ｗ/ｃｍ３で回転軸３を介して回転電極２に印加することによって、回転電極２と単結晶ＡｌＮ基板６との間にプラズマ１０を生成した。プラズマ生成後、基板ステージ４を、走査速度１００ｍｍ/分にて、５往復走査することにより、ライン状の加工痕を形成した。そして、各実験条件における加工深さおよび、加工痕の幅や加工深さの均一性を評価した。
【００５６】
図３のグラフに、この実験例２における加工深さのアルゴン濃度依存性を示す。前述の実施例１(窒素濃度０％)では、アルゴン濃度の低い条件(０％〜１５％)において加工痕は形成されなかった。これに対して、この実験例２では、塩素含有ガスに窒素を１０％添加した。これにより、アルゴン濃度の低い条件においても反応が起き、加工痕が形成された。図３のグラフから分かるように、アルゴン濃度０％から５％を境に加工速度が急激に上昇しており、アルゴン濃度５％以上において加工速度の高速化の効果が期待できる。ただし、アルゴン濃度０％および５％では、加工痕のライン幅や加工深さにムラが確認されたため、高速かつ均一な加工を行うためには、アルゴンを１０％程度以上添加することが好ましいと考えられる。
【００５７】
尚、上述した実施形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
この発明は、高耐圧,高周波,高温動作のパワーデバイス材料としての単結晶ＡｌＮ基板を加工する用途に適しており、一例として、この発明により加工された単結晶ＡｌＮ基板は、発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子やパワーデバイス等に好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】この発明のプラズマ加工方法の実施形態で使用される窒化物半導体のプラズマ加工装置の好ましい一例の模式的な側面透視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すプラズマ加工装置の一部を示す模式的な斜視図である。
【図２】この発明の比較例としての実験例１において加工された単結晶ＡｌＮ基板の加工深さとアルゴン濃度との関係を示したグラフである。
【図３】この発明の実施例としての実験例２において加工された単結晶ＡｌＮ基板の加工深さとアルゴン濃度との関係を示したグラフである。
【図４】上記実験例１における５種類のガス条件を示す表１を示す図である。
【図５】上記実験例２における５種類のガス条件を示す表２を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  反応容器
２  回転電極
３  回転軸
４  基板ステージ
５  ヒータ
６  単結晶ＡｌＮ基板
７  高周波電源
８  ガス導入ライン
９  ガス排気ライン
１０  プラズマ
【図１Ａ】
2008306044.tif 000003
【図１Ｂ】
2008306044.tif 000004
【図２】
2008306044.tif 000005
【図３】
2008306044.tif 000006
【図４】
2008306044.tif 000007
【図５】
2008306044.tif 000008