(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物、および、電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を準備する工程と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に光を照射する工程と、
を有し、
前記光を照射する工程では、前記エッチング対象物の上面を前記エッチング液中に沈ませず、前記エッチング対象物の上面上に前記エッチング液を供給しながら前記エッチング対象物を回転させることで、前記エッチング対象物の上面の全面を前記エッチング液に浸漬させる、構造体の製造方法。
【請求項２】
前記光を照射する工程では、前記エッチング対象物の上面に対して、前記光を斜めに照射する、請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記光を照射する工程では、前記構造体の製造方法に用いられる構造体の製造装置を構成する部材の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面に映らないように、前記光を照射する、請求項１または２に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
前記光を照射する工程では、前記構造体の製造方法に用いられる構造体の製造装置を構成する部材の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面において回転の中心には映らず当該中心よりも外周側には映るように、前記光を照射する、請求項１または２に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
前記光を照射する工程では、前記光として、第１の光、および、前記第１の光とは異なる方向から照射される第２の光、を少なくとも含む光を照射する、請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項６】
前記光を照射する工程では、前記第１の光および前記第２の光のいずれか一方のみが照射された場合の、前記エッチング対象物の上面における照射強度の分布と比べて、前記第１の光および前記第２の光の両方が照射された場合の、前記エッチング対象物の上面における照射強度の分布の均一性が向上するように、前記第１の光および前記第２の光を照射する、請求項５に記載の構造体の製造方法。
【請求項７】
前記光を照射する工程では、前記構造体の製造方法に用いられる構造体の製造装置を構成する部材の前記第１の光による影が、前記エッチング対象物の上面に映り、前記第２の光が、前記影の上に照射されるように、前記光を照射する、請求項５または６に記載の構造体の製造方法。
【請求項８】
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物、および、電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を準備する工程と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に光を照射する工程と、
を有し、
前記光を照射する工程では、前記構造体の製造方法に用いられる構造体の製造装置を構成する部材の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面において回転の中心には映らず当該中心よりも外周側には映るように、前記光を照射する、構造体の製造方法。
【請求項９】
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物、および、電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を準備する工程と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に光を照射する工程と、
を有し、
前記光を照射する工程では、前記光として、第１の光、および、前記第１の光とは異なる方向から照射される第２の光、を少なくとも含む光を照射する、構造体の製造方法。
【請求項１０】
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物、および、電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を準備する工程と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に光を照射する工程と、
を有し、
前記光を照射する工程では、前記エッチング対象物の上面が前記エッチング液中に沈むように前記エッチング対象物および前記エッチング液が容器に収容されていることで、前記エッチング対象物の上面の全面を前記エッチング液に浸漬させ、前記容器を回転させることで、前記エッチング対象物とともに前記エッチング液を回転させる、構造体の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物を、回転可能に保持する保持部と、
電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を、前記エッチング対象物の上面上に供給する供給部と、
前記エッチング液を加熱するヒータと、
前記エッチング対象物の上面に光を照射する光照射装置と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に前記光が照射されるように、前記保持部、前記供給部、前記ヒータ、および、前記光照射装置を制御する制御装置と、
を有し、
前記保持部は、前記エッチング対象物の上面が前記エッチング液中に沈まないように、前記エッチング対象物を保持し、
前記制御装置は、前記エッチング対象物の上面上に前記エッチング液を供給しながら、前記エッチング対象物を回転させることで、前記エッチング対象物の上面の全面を前記エッチング液に浸漬させるように、前記保持部、および、前記供給部を制御する、構造体の製造装置。
【請求項１２】
前記光照射装置は、前記エッチング対象物の上面に対して、前記光を斜めに照射する、請求項１１に記載の構造体の製造装置。
【請求項１３】
前記構造体の製造装置を構成する部材の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面に映らないように、前記光照射装置、前記保持部、および、前記部材が配置されている、請求項１１または１２に記載の構造体の製造装置。
【請求項１４】
前記構造体の製造装置を構成する部材の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面において回転の中心には映らず当該中心よりも外周側には映るように、前記光照射装置、前記保持部、および、前記部材が配置されている、請求項１１または１２に記載の構造体の製造装置。
【請求項１５】
前記光照射装置は、前記光として、第１の光、および、前記第１の光とは異なる方向から照射される第２の光、を少なくとも含む光を照射する、請求項１１に記載の構造体の製造装置。
【請求項１６】
前記光照射装置は、前記第１の光および前記第２の光のいずれか一方のみが照射された場合の、前記エッチング対象物の上面における照射強度の分布と比べて、前記第１の光および前記第２の光の両方が照射された場合の、前記エッチング対象物の上面における照射強度の分布の均一性が向上するように、前記第１の光および前記第２の光を照射する、請求項１５に記載の構造体の製造装置。
【請求項１７】
前記光照射装置は、前記構造体の製造装置を構成する部材の前記第１の光による影が、前記エッチング対象物の上面に映り、前記第２の光が、前記影の上に照射されるように、前記光を照射する、請求項１５または１６に記載の構造体の製造装置。
【請求項１８】
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物を、回転可能に保持する保持部と、
電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を、前記エッチング対象物の上面上に供給する供給部と、
前記エッチング液を加熱するヒータと、
前記エッチング対象物の上面に光を照射する光照射装置と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に前記光が照射されるように、前記保持部、前記供給部、前記ヒータ、および、前記光照射装置を制御する制御装置と、
を有し、
前記構造体の製造装置を構成する部材の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面において回転の中心には映らず当該中心よりも外周側には映るように、前記光照射装置、前記保持部、および、前記部材が配置されている、構造体の製造装置。
【請求項１９】
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物を、回転可能に保持する保持部と、
電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を、前記エッチング対象物の上面上に供給する供給部と、
前記エッチング液を加熱するヒータと、
前記エッチング対象物の上面に光を照射する光照射装置と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に前記光が照射されるように、前記保持部、前記供給部、前記ヒータ、および、前記光照射装置を制御する制御装置と、
を有し、
前記光照射装置は、前記光として、第１の光、および、前記第１の光とは異なる方向から照射される第２の光、を少なくとも含む光を照射する、構造体の製造装置。
【請求項２０】
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物を、回転可能に保持する保持部と、
電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を、前記エッチング対象物の上面上に供給する供給部と、
前記エッチング液を加熱するヒータと、
前記エッチング対象物の上面に光を照射する光照射装置と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に前記光が照射されるように、前記保持部、前記供給部、前記ヒータ、および、前記光照射装置を制御する制御装置と、
を有し、
前記保持部は、前記エッチング対象物の上面が前記エッチング液中に沈むように前記エッチング対象物および前記エッチング液を収容することで、前記エッチング対象物の上面の全面を前記エッチング液に浸漬させる容器を有し、前記容器を回転させることで、前記エッチング対象物とともに前記エッチング液を回転させる、構造体の製造装置。
【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、および、構造体の製造装置に関する。
【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いる。また、ＩＩＩ族窒化物は、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族窒化物に各種構造を形成するため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】
本発明の一目的は、ＩＩＩ族窒化物のＰＥＣエッチングに用いることができる新規な技術を提供することである。【０００６】
本発明の他の目的は、ＩＩＩ族窒化物のＰＥＣエッチングにおける、エッチングレート等のエッチング条件の制御性を向上させることができる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、
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物、および、電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を準備する工程と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に光を照射する工程と、
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、
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物を、回転可能に保持する保持部と、
電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を、前記エッチング対象物の上面上に供給する供給部と、
前記エッチング液を加熱するヒータと、
前記エッチング対象物の上面に光を照射する光照射装置と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に前記光が照射されるように、前記保持部、前記供給部、前記ヒータ、および、前記光照射装置を制御する制御装置と、
を有する、構造体の製造装置
が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
ＩＩＩ族窒化物のＰＥＣエッチングに用いることができる新規な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による構造体の製造装置（処理装置）を例示する概略断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１実施形態によるＰＥＣエッチング工程を例示する概略断面図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、第１実施形態による後処理工程を例示する概略断面図である。
【図４】図４（ａ）は、第１例の処理対象物を示す概略断面図であり、図４（ｂ）は、第１例の処理対象物に対してＰＥＣエッチングを施すエッチング工程を示す概略断面図である。
【図５】図５（ａ）は、第２例の処理対象物を示す概略断面図であり、図５（ｂ）は、第２例の処理対象物に対してＰＥＣエッチングを施すエッチング工程を示す概略断面図である。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれ、第１実施形態の第１変形例および第２変形例による撹拌装置を示す概略断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態の変形例による固定装置を示す概略断面図である。
【図８】図８は、ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液の透過率の波長依存性を示すグラフである。
【図９】図９は、水酸化カリウム水溶液とペルオキソ二硫酸カリウム水溶液との混合溶液を、加熱した場合のｐＨ変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、水酸化カリウム水溶液とペルオキソ二硫酸カリウム水溶液との混合溶液を、加熱した場合のｐＨ変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は、図１０に係る実験から得られた結果をまとめた表である。
【図１２】図１２は、第１実施形態の実験例における、エッチング液の温度およびｐＨの時間変化を示すグラフである。
【図１３】図１３は、第１実施形態の実験例における、エッチング温度とエッチングレートとの関係を示すグラフである。
【図１４】図１４（ａ）は、第２実施形態によるＩＩＩ族窒化物半導体装置を例示する概略断面図であり、図１４（ｂ）は、第２実施形態によるＩＩＩ族窒化物半導体装置の材料となる積層基板を例示する概略断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、ウエハの態様として示されたＩＩＩ族窒化物半導体装置を例示する概略平面図であり、図１５（ｂ）は、チップの態様として示されたＩＩＩ族窒化物半導体装置を例示する概略平面図である。
【図１６】図１６は、第２実施形態によるＰＥＣエッチング装置を例示する概略断面図である。
【図１７】図１７（ａ）、図１７（ｂ）および図１７（ｃ）は、それぞれ、第２実施形態によるＰＥＣエッチング装置、第２実施形態の第１変形例によるＰＥＣエッチング装置、および、第２実施形態の第２変形例によるＰＥＣエッチング装置の、エッチング対象物近傍の概略平面図である。
【図１８】図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、第２実施形態によるＰＥＣエッチングの工程の概要を示す、エッチング対象物の部分的な概略断面図である。
【図１９】図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、第２実施形態の実験例によるＰＥＣエッチング後の積層基板を示す光学顕微鏡写真である。
【図２０】図２０（ａ）および図２０（ｂ）は、第２実施形態の実験例による積層基板のＡＦＭ像である。
【図２１】図２１は、光照射装置に他の光源が追加的に設けられた、第２実施形態の他の態様によるエッチング装置の、光源近傍を示す概略図である。
【図２２】図２２は、第３実施形態によるＰＥＣエッチング装置の、エッチング対象物近傍を例示する概略図である。
【図２３】図２３（ａ）は、第３実施形態の変形例によるＰＥＣエッチング装置の、エッチング対象物近傍を例示する概略図であり、図２３（ｂ）〜図２３（ｄ）は、模式的な照射強度分布である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態による、構造体の製造技術について説明する。本実施形態では、ＩＩＩ族窒化物の光電気化学（ＰＥＣ）エッチングにおいて、エッチング液の加熱を用いる技術（加熱ＰＥＣエッチング）を提案する。
【００１２】
まず、本実施形態によるＩＩＩ族窒化物のＰＥＣエッチングの機構について説明する。ここでは、ＰＥＣエッチングされるＩＩＩ族窒化物の例として窒化ガリウム（ＧａＮ）を挙げる。以下、ＩＩＩ族窒化物のＰＥＣエッチングを、単に、エッチングともいう。
【００１３】
ＰＥＣエッチング処理の対象物を、処理対象物と称する。処理対象物は、少なくともエッチング対象物を有し、エッチング対象物は、ＩＩＩ族窒化物で構成された被エッチング領域を有する。処理対象物の詳細については、図４（ａ）〜図５（ｂ）を参照して後述する。
【００１４】
ＰＥＣエッチングは、ウェットエッチングであり、処理対象物がエッチング液に浸漬された状態で行われる。エッチング液としては、被エッチング領域を構成するＩＩＩ族窒化物が含有するＩＩＩ族元素の酸化物を生成するために用いられる酸素を含み、さらに、電子を受け取る酸化剤を含む、アルカリ性または酸性のエッチング液が用いられる。
【００１５】
当該酸化剤として、ペルオキソ二硫酸イオン（Ｓ２Ｏ８２−）が好ましく用いられ、エッチング液としては、（少なくとも）ペルオキソ二硫酸イオン（Ｓ２Ｏ８２−）の塩を所定濃度で水に溶解させた水溶液が用いられる。当該酸化剤は、より具体的には、Ｓ２Ｏ８２−から生成された硫酸イオンラジカル（ＳＯ４−＊）が、電子を受け取って硫酸イオン（ＳＯ４２−）に変化する態様で、機能する。以下、硫酸イオンラジカルを、ＳＯ４−＊ラジカルと称することもある。
【００１６】
本実施形態のＰＥＣエッチングにおける反応は、（化１）のようにまとめることができる。
【化１】
0006942291.tif 000002
【００１７】
（化１）に示されるように、ＩＩＩ族窒化物に、当該ＩＩＩ族窒化物のバンドギャップに対応する波長以下の光（本例ではＧａＮのバンドギャップに対応する３６５ｎｍ以下の光）が照射されることで、ＩＩＩ族窒化物中にホール（ｈ＋）と電子（ｅ−）とが生成される。ホールの生成によりＩＩＩ族窒化物（本例ではＧａＮ）がＩＩＩ族元素の陽イオン（本例ではＧａ３＋）と窒素ガス（Ｎ２ガス）とに分解され、ＩＩＩ族元素の陽イオンが水（Ｈ２Ｏ）に含まれる酸素と結合することでＩＩＩ族元素の酸化物（本例ではＧａ２Ｏ３）が生成される。ＩＩＩ族元素の酸化物が、アルカリ性または酸性のエッチング液に溶解されることで、ＩＩＩ族窒化物がエッチングされる。ＩＩＩ族窒化物中に生成された電子は、ＳＯ４−＊と結合してＳＯ４２−を生成することで、消費される。ＰＥＣエッチングの進行に伴い、水素イオン（Ｈ＋）濃度が増加し、これにより、エッチング液のｐＨは減少する。
【００１８】
エッチング液中に含まれるＳ２Ｏ８２−は、エッチングの進行に伴い消費されるため、エッチング液中のＳ２Ｏ８２−濃度は、時間的に変化する（減少する）。Ｓ２Ｏ８２−濃度の規定を明確化するため、エッチング液が調製される時点のＳ２Ｏ８２−濃度である調製時濃度（つまり、エッチング液を調製するためのレシピにより定まるＳ２Ｏ８２−の仕込み濃度、初期濃度）を、エッチング液の基準的なＳ２Ｏ８２−濃度として規定する。以下、エッチング液（、および、図８〜図１１を参照して説明する実験で用いる水溶液または混合溶液）におけるＳ２Ｏ８２−の調製時濃度を、単に、Ｓ２Ｏ８２−濃度ということがある。
【００１９】
なお、Ｓ２Ｏ８２−は、ＳＯ４−＊を介して最終的にＳＯ４２−に変化するが、Ｓ２Ｏ８２−、ＳＯ４−＊およびＳＯ４２−を合わせた成分を、Ｓ２Ｏ８２−に換算した濃度、あるいは、ＳＯ４２−に換算した濃度は、時間的に一定となる。
【００２０】
エッチング液に含まれるＳ２Ｏ８２−からＳＯ４−＊を生成させる反応は、（化２）で示される。つまり、Ｓ２Ｏ８２−を加熱すること、および、Ｓ２Ｏ８２−に光を照射すること、の少なくとも一方により、ＳＯ４−＊を生成させることができる。以下、加熱によりＳＯ４−＊を生成させることを、熱ラジカル生成ということもあり、光照射によりＳＯ４−＊を生成させることを、光ラジカル生成ということもある。
【化２】
0006942291.tif 000003
【００２１】
ここで「加熱」とは、加熱の対象物の温度を、少なくとも室温（２５±５℃、２０℃以上３０℃以下）よりも高い温度である３０℃超の温度とすることをいい、３０℃以下の当該対象物を３０℃超の温度に上昇させることだけでなく、３０℃超の当該対象物を３０℃超の温度に維持することも含む。
【００２２】
本実施形態によるＰＥＣエッチングでは、エッチング液が酸化剤として含むＳ２Ｏ８２−により（より具体的にはＳ２Ｏ８２−から生成されたＳＯ４−＊により）、ＩＩＩ族窒化物に対する光照射でホールとともに生成された電子を、消費させることで、ＰＥＣエッチングを進行させることができる。つまり、処理対象物からエッチング液中に直接的に（外部の配線を介さずに）電子を放出する態様で、ＰＥＣエッチングを行うことができる。
【００２３】
これに対し、このような酸化剤を用いないＰＥＣエッチングの技術として、ＩＩＩ族窒化物中に生成された電子を、エッチング液の外部に延在する配線を介して、エッチング液に浸漬されたカソード電極からエッチング液中に放出する態様のＰＥＣエッチングがある。このようなカソード電極を用いる有電極ＰＥＣエッチングに対し、本実施形態によるＰＥＣエッチングは、このようなカソード電極を設ける必要のない、無電極（コンタクトレス）ＰＥＣエッチングである。
【００２４】
本実施形態では、さらに、詳しくは後述の実験例で説明するように、ＳＯ４−＊の生成方法として熱ラジカル生成を用いるＰＥＣエッチングを提案する。これにより、光ラジカル生成（のみ）を用いるＰＥＣエッチングではできなかった各種態様のＰＥＣエッチング、例えば、エッチングレートを効率的に向上させること、また例えば、所定の被エッチング領域を選択的にエッチングすること、等を行うことが容易となる。熱ラジカル生成を利用するＰＥＣエッチングを、加熱ＰＥＣエッチングともいう。
【００２５】
なお、ＰＥＣエッチングは、例示したＧａＮ以外のＩＩＩ族窒化物に対しても行うことができる。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つであってよい。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）を参照して説明した考え方と同様である。つまり、ＩＩＩ族窒化物への光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、これらの酸化物をアルカリ性または酸性のエッチング液に溶解させることで、ＰＥＣエッチングを行うことができる。照射する光の波長（例えばピーク波長）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。ＧａＮのＰＥＣエッチングを基準として、Ａｌを含有する場合は、より短波長の光を用いればよく、Ｉｎを含有する場合は、より長波長の光も利用可能となる。つまり、エッチングしたいＩＩＩ族窒化物の組成に応じて、当該ＩＩＩ族窒化物がＰＥＣエッチングされるような波長の光を、適宜選択して用いることができる。なお、ＰＥＣエッチングされる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。
【００２６】
光ラジカル生成について、さらに説明する。図８は、ペルオキソ二硫酸カリウム（Ｋ２Ｓ２Ｏ８）水溶液の透過率の波長依存性を示すグラフである。図８に、Ｓ２Ｏ８２−濃度を０．０１ｍｏｌ／Ｌから０．１７５ｍｏｌ／Ｌまで変化させた場合の透過率を示し、併せて水の透過率を示す。本実験で用いた試料セルの透過長さは１０ｍｍであり、つまり、光を透過させた水溶液の厚さは、１０ｍｍである。
【００２７】
Ｓ２Ｏ８２−濃度によって透過率の波長依存性はある程度変化するが、図８より、概ねの傾向として、Ｓ２Ｏ８２−は、３１０ｎｍ未満の光を大きく吸収することが理解される。光ラジカル生成では、このような光吸収により、Ｓ２Ｏ８２−からＳＯ４−＊が生成される。なお、波長２００ｎｍ未満では、水による光吸収が大きくなる。したがって、光ラジカル生成は、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の光照射によって、効率的に進行する。
【００２８】
熱ラジカル生成について、さらに説明する。図９および図１０は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液とペルオキソ二硫酸カリウム（Ｋ２Ｓ２Ｏ８）水溶液との混合溶液を、加熱した場合のｐＨ変化を示すグラフである。単独のＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液は酸性であるが、Ｋ２Ｓ２Ｏ８水溶液をＫＯＨ水溶液と混合することで、混合溶液のｐＨはアルカリ性とすることができる。
【００２９】
図９に係る実験では、０．０１ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）のＫＯＨ水溶液と０．０５ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）のＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液とを１：１で混合した混合溶液（つまり、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０２５ｍｏｌ／Ｌである混合溶液）を、７０℃に加熱した。図９の内側領域に示すグラフは、混合溶液の温度の時間変化、および、混合溶液のｐＨの時間変化を示すグラフである。図９に示す、白抜きの円で表されたグラフは、図９の内側領域に示すグラフを、混合溶液の温度とｐＨとの関係として１つのグラフにプロットし直したグラフである。図９に示す、破線で表されたグラフは、温度２０℃において混合溶液と等しいｐＨを有する水溶液の、水のイオン積の温度変化のみに起因するｐＨ変化を、参考として示すグラフである。
【００３０】
図９の内側領域のグラフに示されるように、温度がほぼ７０℃に上昇した後の２５分から３０分あたりで、ｐＨが、アルカリ性から酸性へ急激に低下している。このことから、混合溶液を７０℃に加熱することにより、Ｓ２Ｏ８２−からＳＯ４−＊が生成され、さらにＳＯ４−＊からＳＯ４２−が生成されることがわかる。
【００３１】
なお、図９の破線のグラフに示されるように、温度上昇により水のイオン積が変化することに起因してもｐＨは低下する。図９の白抜きの円のグラフに示されるように、混合溶液のｐＨは、破線のグラフから下方に解離しており、この解離は、熱ラジカル生成に起因するｐＨ低下が生じていることを表す。熱ラジカル生成に起因するｐＨ低下は、３５℃あたりから観察され、温度が高くなるほど大きくなる傾向がある。また、７０℃付近において顕著になる事がわかる。
【００３２】
図１０に係る実験では、０．０１ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）のＫＯＨ水溶液と０．０５ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）のＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液とを１：１で混合した混合溶液（つまり、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０２５ｍｏｌ／Ｌである混合溶液）、０．０１ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）のＫＯＨ水溶液と０．１０ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）のＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液とを１：１で混合した混合溶液（つまり、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌである混合溶液）、および、０．０１ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）のＫＯＨ水溶液と０．１５ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）のＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液とを１：１で混合した混合溶液（つまり、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０７５ｍｏｌ／Ｌである混合溶液）、のそれぞれを、７０℃に加熱した。なお、本実験では、７０℃に昇温するまでの誤差を小さくするため、予め７０℃に加熱したＫＯＨ水溶液に、所定量のＫ２Ｓ２Ｏ８粉末を溶解させることで、各混合溶液を調製した。
【００３３】
これらの混合溶液において、Ｓ２Ｏ８２−濃度が高いほど、早い時刻においてｐＨのアルカリ性から酸性への低下が見られる。このことから、Ｓ２Ｏ８２−濃度が高いほど、高い（速い）レートでＳＯ４２−が（つまりＳＯ４−＊が）生成されることがわかる。
【００３４】
ＳＯ４−＊からＳＯ４２−が生成される反応は、より詳細には、アルカリ性水溶液においては（化３）で示すことができ、酸性水溶液においては（化４）で示すことができる。（化３）および（化４）に基づき、アルカリ性領域および酸性領域のそれぞれについて、エッチング液のｐＨの時間変化率（つまり、水素イオンの生成レート）を算出することで、ＳＯ４−＊の生成レートを算出することができる。
【化３】
0006942291.tif 000004
【化４】
0006942291.tif 000005
【００３５】
図１１は、図１０に係る実験から得られた結果をまとめた表である。「ｂｙ ｈｅａｔ ａｔ ７０℃」の欄に、図１０に係る実験から得られた熱ラジカル生成の結果を示す。「ｙ」は、熱ラジカル生成に係る各混合溶液の調製に用いたＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液の濃度を示す。図１１に、併せて、「ｂｙ ＵＶＣ ａｔ ＲＴ」の欄に、光ラジカル生成の結果を示す。
【００３６】
光ラジカル生成の結果は、図１０に係る実験と別の実験から得られた結果であり、室温において、０．０１ＭのＫＯＨ水溶液と０．０５ＭのＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液とを１：１で混合した混合溶液（つまり、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０２５ｍｏｌ／Ｌである混合溶液）に対して測定された結果である。
【００３７】
図１１において、「ｐＨｉｎｉｔｉａｌ」は、初期時刻におけるｐＨである。ここで、初期時刻とは、７０℃のＫＯＨ水溶液にＫ２Ｓ２Ｏ８粉末を溶解させた時刻である。「ｔｎ（ｍｉｎ）」は、初期時刻から中和される時刻までの時間を分単位で示し、「ｘ ｉｎ ｂａｓｅ」および「ｘ ｉｎ ａｃｉｄ」は、それぞれ、アルカリ性領域および酸性領域での水素イオンの生成レート（ｄ［Ｈ＋］／ｄｔ）を、（ｍｏｌ／Ｌ）／分単位で示す。ここで、水素イオンの生成レートは、（化１）から理解されるようにＳＯ４２−の生成レートと等しく、また、ＳＯ４２−の生成レートは、（短寿命である）ＳＯ４−＊の生成レートと等しいと考えられるため、水素イオンの生成レートは、ＳＯ４−＊の生成レートと等しいといえる。ＳＯ４−＊の生成レートを、以下、ラジカル生成レートということもある。
【００３８】
（７０℃、つまり４５℃以上における）熱ラジカル生成の結果において、アルカリ性領域および酸性領域のそれぞれのラジカル生成レートは、Ｓ２Ｏ８２−濃度が高いほど、高くなっている。（室温、つまり４５℃未満における）光ラジカル生成で達成されるラジカル生成レート（アルカリ性領域での光ラジカル生成で達成される、高い方のラジカル生成レート。以下これを、光によるラジカル生成レートともいう。）は、１．５４×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分である。
【００３９】
アルカリ性領域における熱ラジカル生成では、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０２５ｍｏｌ／Ｌ（ｙ＝０．０５Ｍ）のラジカル生成レートである１．９３×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌ（ｙ＝０．１０Ｍ）のラジカル生成レートである３．５３×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分、および、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０７５ｍｏｌ／Ｌ（ｙ＝０．１５Ｍ）のラジカル生成レートである６．２８×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分、のいずれも、光によるラジカル生成レートである１．５４×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分を超える、１．６×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分以上の高いラジカル生成レートとなっている。
【００４０】
また、酸性領域における熱ラジカル生成では、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０７５ｍｏｌ／Ｌ（ｙ＝０．１５Ｍ）のラジカル生成レートである１．７１×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分が、光によるラジカル生成レートである１．５４×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分を超える、１．６×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分以上の高いラジカル生成レートとなっている。
【００４１】
次に、第１実施形態による構造体の製造装置について説明する。図１は、第１実施形態による構造体の製造装置（処理対象物１００の処理装置）２００（以下、処理装置２００ともいう）を例示する概略断面図である。
【００４２】
処理装置２００は、内側容器２１０と、外側容器２１５と、光照射装置２２０と、ヒータ２３０と、供給部２４４（注入装置２４０等）と、温度計２５０と、保持部２６４（撹拌装置２６０、回転装置２６１等）と、固定装置２７０と、制御装置２８０と、を有する。
【００４３】
内側容器２１０は、処理対象物１００、および、エッチング液３１０等の処理液３００、を収容する。内側容器２１０を、以下単に、容器２１０ともいう。外側容器２１５は、容器２１０を収容する。光照射装置２２０は、処理対象物１００に光２２５を照射する。ヒータ２３０は、エッチング液３１０を加熱する。注入装置２４０は、容器２１０に、エッチング液３１０等の処理液３００を注入する。温度計２５０は、エッチング液３１０の温度を測定する。撹拌装置２６０は、容器２１０に収容されたエッチング液３１０を撹拌する。固定装置２７０は、容器２１０に収容された処理対象物１００を、容器２１０に対して固定する。制御装置２８０は、光照射装置２２０、ヒータ２３０、供給部２４４、保持部２６４等を、所定の動作を行うように、制御する。制御装置２８０は、例えば、パーソナルコンピュータを用いて構成される。
【００４４】
処理液３００は、容器２１０に注入され、処理対象物１００に対する各種態様の処理に用いられる処理液である。各種態様の処理に用いられる処理液を、どのような処理に用いられるか特には区別しない場合に、処理液３００と称する。処理液３００は、例えば、後述のエッチング工程で施されるＰＥＣエッチング処理に用いられるエッチング液３１０であり、また例えば、後述の後処理工程で施される後処理に用いられる後処理液３２０である。
【００４５】
容器２１０は、撹拌装置２６０を兼ねるように設けられた回転装置２６１に、回転可能に保持されている。回転装置２６１は、容器２１０を、所定のタイミングにおいて、所定の方向および速さで回転させる。
【００４６】
保持部２６４は、容器２１０と、回転装置２６１と、を有し、処理対象物１００（エッチング対象物１０）、および、処理液３００を、回転可能に保持（収容）する。容器２１０に、処理対象物１００（エッチング対象物１０）、および、処理液３００が収容され、回転装置２６１が容器２１０を回転させることで、処理対象物１００（エッチング対象物１０）とともに、処理液３００を回転させることができる。
【００４７】
光照射装置２２０は、光源２２１を有し、光源２２１は、処理対象物１００の被エッチング領域２０を構成するＩＩＩ族窒化物中にホールを生成する波長成分を少なくとも含む光２２５を出射する。光２２５は、（２００ｎｍ以上）３１０ｎｍ未満の波長成分（つまり、光ラジカル生成を生じさせる波長成分）を、必要に応じ、含んでもよいし、含まなくてもよい。光照射装置２２０は（あるいは光源２２１は）、必要に応じ、所定範囲の波長成分を減衰させる（または透過させる）フィルタ２２２を有してもよい。光照射装置２２０は、処理対象物１００の（エッチング対象物１０の）上面１０１に光２２５を照射する。
【００４８】
ヒータ２３０は、エッチング液３１０を加熱する各種態様のヒータである。各種態様で設けられるヒータを、どのような態様のヒータであるか特には区別しない場合に、ヒータ２３０と称する。ヒータ２３０は、例えば、容器２１０に注入される（収容される）前のエッチング液３１０を加熱する注入前ヒータ２３０Ａであり、また例えば、容器２１０に注入された（収容された）後のエッチング液３１０を加熱する注入後ヒータ２３０Ｂである。
【００４９】
本実施形態で例示する処理装置２００は、注入前ヒータ２３０Ａとして、注入装置ヒータ２３３を有する。注入装置ヒータ２３３は、エッチング液注入装置２４１（図２（ａ）参照）に設けられ、加熱されたエッチング液３１０がエッチング液注入装置２４１から容器２１０に注入されるように、エッチング液３１０を加熱する。
【００５０】
本実施形態で例示する処理装置２００は、注入後ヒータ２３０Ｂとして、容器ヒータ２３１およびランプヒータ２３２を有する。容器ヒータ２３１は、容器２１０に設けられ、容器２１０を加熱することで、容器２１０内のエッチング液３１０を加熱する。ランプヒータ２３２は、例えば外側容器２１５に設けられ、容器２１０内のエッチング液３１０に赤外線２３５を照射することで、エッチング液３１０を加熱する。なお、必要に応じ、容器ヒータ２３１およびランプヒータ２３２のうちの一方が省略されてもよい。
【００５１】
注入装置（吐出装置）２４０は、容器２１０に処理液３００を注入する（吐出する）各種態様の注入装置である。各種態様で設けられる注入装置を、どのような態様の注入装置であるか特には区別しない場合に、注入装置２４０と称する。注入装置２４０は、例えば、処理液３００として容器２１０にエッチング液３１０を注入するエッチング液注入装置２４１（図２（ａ）参照）であり、また例えば、処理液３００として容器２１０に後処理液３２０を注入する後処理液注入装置２４２（図３（ａ）参照）である。
【００５２】
処理装置２００は、必要に応じ、注入装置２４０の、処理液３００の注入を行う吐出部（先端部）２４３を、移動させる移動装置を有してもよい。当該移動装置は、例えば、処理液３００の注入時には、吐出部２４３を容器２１０の内側の上方に移動させ、処理液３００の注入後には、吐出部２４３を容器２１０の外側の上方に（被エッチング領域２０への光照射を阻害しない位置に）移動（退避）させる。
【００５３】
処理装置２００は、注入装置２４０の吐出部２４３に供給される処理液３００を収容するタンク２４５を有してよい。タンク２４５から配管２４６を介して、注入装置２４０の吐出部２４３に処理液３００が供給される。
【００５４】
供給部２４４は、タンク２４５に収容された処理液３００（例えばエッチング液３１０、また例えば後処理液３２０）を、処理対象物１００の（エッチング対象物１０の）上面１０１上に供給する（流入させる）ための種々の部材および機構を有する。本例では、供給部２４４は、配管２４６と、注入装置２４０と、を有する。
【００５５】
なお、本実施形態において、上面１０１上に処理液３００を供給する、とは、平面視において上面１０１に内包される領域上に処理液３００を注入することに限定されず、平面視において上面１０１の外側の領域上に注入された処理液３００が、上面１０１上に流入することも含む。
【００５６】
エッチング液３１０用のタンク２４５等に、注入前ヒータ２３０Ａとして、注入装置予備ヒータ２３４が設けられてもよい。注入装置ヒータ２３３は、注入装置予備ヒータ２３４よりも下流側（吐出部２４３側）に配置され、例えば、注入装置予備ヒータ２３４により加熱されたエッチング液３１０を、さらに高い温度に加熱する。
【００５７】
温度計２５０としては、各種態様の温度計が用いられてよく、例えば熱電対が用いられてよい。温度計２５０は、温度計２５０の光２２５による影が、被エッチング領域２０に映らない位置に（つまり、被エッチング領域２０への光照射を阻害しない位置に）配置されることが好ましい。熱電対を用いた温度計２５０は、具体的には例えば、容器２１０の底部に配置される。温度計２５０は、エッチング液３１０の温度を直接的に測定するものであってもよいし、処理対象物１００、容器２１０等の温度を測定することで、エッチング液３１０の温度を間接的に測定するものであってもよい。
【００５８】
なお、容器２１０の（少なくとも）エッチング液３１０と接触する内面部分、および、処理対象物１００は、容器２１０に収容されたエッチング液３１０の温度の均一性を保つために、エッチング液３１０の加熱に伴い、エッチング液３１０と等しい温度に加熱されることが好ましい。
【００５９】
撹拌装置２６０は、容器２１０に収容されたエッチング液３１０を撹拌する各種態様の撹拌装置である。各種態様で設けられる撹拌装置を、どのような態様の撹拌装置であるか特には区別しない場合に、撹拌装置２６０と称する。撹拌装置２６０は、例えば、容器２１０を動かすことによりエッチング液３１０を撹拌する態様のものであり、また例えば、エッチング液３１０中で撹拌部材を動かすことによりエッチング液３１０を撹拌する態様のものである。
【００６０】
本実施形態で例示する処理装置２００は、容器２１０を動かすことによりエッチング液３１０を撹拌する態様の撹拌装置２６０として、回転装置２６１を有する。具体的には、回転装置２６１を、回転方向が所定期間ごとに反転するように駆動させること、または、一方向への回転を間欠的に繰り返すように駆動させること、により、回転装置２６１が、撹拌装置２６０として用いられる。
【００６１】
固定装置２７０としては、各種態様の固定装置が用いられてよく、例えば、処理対象物１００の外周部に、処理対象物１００の周方向に離散的に、複数の鉤状の固定部材を配置することで、処理対象物１００の径方向および厚さ方向（上方向）への移動を抑制する態様のものが用いられてよい。
【００６２】
次に、第１実施形態による構造体の製造方法について説明し、また、処理装置２００についてさらに説明する。本実施形態による構造体の製造方法は、少なくとも、ＰＥＣエッチングを用いるエッチング工程を有し、好ましくはさらに、当該エッチング工程の後に行われる後処理工程を有する。
【００６３】
まず、エッチング工程について説明する。エッチング工程を行うために、処理対象物１００（エッチング対象物１０）、および、エッチング液３１０を準備する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、本実施形態のエッチング工程を例示する概略断面図である。本実施形態のエッチング工程では、まず、図２（ａ）に示す工程のように、処理対象物１００を、エッチング液３１０中に浸漬された状態で容器２１０に収容する。より具体的には、処理対象物１００が収容された容器２１０に、エッチング液注入装置２４１からエッチング液３１０を注入することで、処理対象物１００をエッチング液３１０中に浸漬させる。
【００６４】
本実施形態では、処理対象物１００（エッチング対象物１０）の上面１０１がエッチング液３１０中に沈むように、処理対象物１００（エッチング対象物１０）およびエッチング液３１０が容器２１０に収容されることで、処理対象物１００（エッチング対象物１０）の上面１０１の全面をエッチング液３１０に浸漬させることができる。エッチング対象物１０の上面１０１がエッチング液３１０中に沈んでいるとき、容器２１０の内側側面に接するエッチング液３１０の液面が、上面１０１よりも高い位置に配置されている。
【００６５】
なお、上面１０１上にマスク５０等が形成されている場合、上面１０１の全面がエッチング液３１０に浸漬しているとは、上面１０１のうちマスク５０等に覆われず露出している領域（被エッチング領域２０）の全域が、エッチング液３１０と接するように浸漬していること、あるいは、上面１０１の各領域が、エッチング液３１０と接するようにまたはマスク５０等を介して、エッチング液３１０に浸漬していること、をいう。
【００６６】
エッチング液３１０の表面から処理対象物１００の上面までの距離Ｌ（図１参照。以下、配置深さＬという。）は、例えば、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすること（例えば１０ｍｍ程度とすること）が好ましい。配置深さＬが過度に小さいと、エッチング液３１０の蒸発、撹拌に伴うエッチング液３１０の動き、等により、処理対象物１００の上面がエッチング液３１０中に浸漬された状態が維持されなくなる懸念がある。このため、配置深さＬは、例えば、１ｍｍ以上とすることが好ましく、５ｍｍ以上とすることがより好ましい。また、配置深さＬが過度に大きいと、容器２１０に収容するエッチング液３１０の量が無駄に多くなるため、エッチング液３１０を効率的に利用できなくなる。このため、配置深さＬは、例えば１００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００６７】
次に、図２（ｂ）に示す工程のように、エッチング液３１０の所定温度への加熱により、エッチング液３１０中にＳＯ４−＊を生成させ、処理対象物１００の被エッチング領域２０への光２２５の照射により、被エッチング領域２０を構成するＩＩＩ族窒化物中にホールを生成させることで、被エッチング領域２０をエッチングする。当該所定温度（エッチングの際のエッチング液３１０の温度、つまりエッチング温度）は、４５℃以上（例えば７０℃）とする。エッチング液３１０の温度を、以下、液温ともいう。加熱ＰＥＣエッチングにおける好ましい条件の詳細は、後述の実験例で説明する。
【００６８】
液温を４５℃以上としつつ、被エッチング領域２０への光照射を行うことで、本実施形態によるＰＥＣエッチングが開始される。エッチング時の液温を４５℃以上とする方法として、例えば、以下の第１例の方法が挙げられる。第１例の方法では、注入装置ヒータ２３３等の注入前ヒータ２３０Ａにより４５℃以上としたエッチング液３１０を、容器２１０に注入する（図２（ａ）参照）。容器２１０への注入後、エッチング時（光照射時）の液温を４５℃以上に維持するために、容器ヒータ２３１等の注入後ヒータ２３０Ｂによる加熱を行ってもよい。なお、エッチング時（光照射時）に、液温が（４５℃以上は維持されつつ）低下してもよい場合は、注入後ヒータ２３０Ｂによる加熱を行わなくともよい。
【００６９】
第１例の方法において、注入装置予備ヒータ２３４により、４５℃未満であってある程度高い温度（例えば３５℃以上、また例えば４０℃以上の温度）まで予備的に加熱されたエッチング液３１０を、注入装置ヒータ２３３により４５℃以上に（エッチング温度に）さらに加熱して、容器２１０に注入するようにしてもよい。注入装置ヒータ２３３で加熱される前のエッチング液３１０を、注入装置予備ヒータ２３４により予備的に加熱しておくことで、注入装置ヒータ２３３により液温を速やかに４５℃以上へ上昇させることができる。
【００７０】
エッチング時の液温を４５℃以上とする方法として、また例えば、以下の第２例の方法が挙げられる。第２例の方法では、まず、注入装置ヒータ２３３等の注入前ヒータ２３０Ａにより４５℃未満であってある程度高い温度（例えば３５℃以上、また例えば４０℃以上の温度）まで予備的に加熱されたエッチング液３１０を、容器２１０に注入する（図２（ａ）参照）。その後、容器ヒータ２３１等の注入後ヒータ２３０Ｂにより、液温を、４５℃以上に（エッチング温度に）上昇させるととともに４５℃以上に維持する。容器２１０への注入時のエッチング液３１０を、予備的に加熱しておくことで、注入後に液温を速やかに４５℃以上へ上昇させることができる。
【００７１】
なお、液温が４５℃以上であっても、光２２５が照射されなければＰＥＣエッチングは進行しないので、ＳＯ４−＊が無駄に消費されることとなる。このため、ＳＯ４−＊を効率的に利用してＰＥＣエッチングを行う観点からは、液温を４５℃以上とした後、光２２５の照射を速やかに開始することが好ましい。
【００７２】
このような観点からは、注入装置ヒータ２３３は、エッチング液注入装置２４１の吐出部２４３の近傍に設けられることが好ましい。これにより、（第１例の方法において、）エッチング液３１０が注入装置ヒータ２３３により加熱されてからエッチングに用いられるまでの時間間隔が、無駄に長くなることを抑制できる。注入装置ヒータ２３３は、例えば、エッチング液注入装置２４１の吐出部２４３が移動装置により移動可能に保持されている態様において、当該移動装置により移動される部材（吐出部２４３近傍の部材）に設けられることが好ましい。注入装置ヒータ２３３は、また例えば、エッチング液３１０用のタンク２４５とエッチング液注入装置２４１の吐出部２４３とを接続する配管２４６に設けられることが好ましい。
【００７３】
なお、本例では、説明をわかりやすくするために、図２（ａ）に示す工程で容器２１０にエッチング液３１０を注入した後に、図２（ｂ）に示す工程で光２２５の照射を開始することにより、エッチングを行う態様を説明したが、必要に応じ、容器２１０にエッチング液３１０を注入しながら、つまり、エッチング対象物１０の上面１０１上に、エッチング液３１０を供給しながら（流入させながら）、光２２５を照射することで、ＰＥＣエッチングを行ってもよい（図１も参照）。この場合、処理装置２００を構成する部材（例えば、供給部２４４においてエッチング液３１０の吐出口を構成する部材）の光２２５による影が、上面１０１に（被エッチング領域２０に）映らない位置に、光照射装置２２０、保持部２６４（容器２１０）、および、当該部材が配置されることが好ましい。例えば、平面視において上面１０１の外側の領域上にエッチング液３１０が注入（吐出）されるようにしてもよい。新しいエッチング液３１０を供給しながらＰＥＣエッチングを行うことで、エッチング液３１０の質を一定に保ってＰＥＣエッチングを行うこと、つまり、エッチング液３１０の劣化を抑制すること、が容易になる。なお、容器２１０からあふれたエッチング液３１０は、外側容器２１５内に排出されてよい。
【００７４】
ヒータ２３０は、温度計２５０により測定された液温に基づいて、制御されることが好ましい。これにより、エッチング時におけるエッチング液３１０の温度を、安定的に制御することができる。
【００７５】
また、エッチング時において、つまり、エッチング液が加熱される際に、容器２１０に収容されたエッチング液３１０は、回転装置２６１により撹拌されることが好ましい。これにより、エッチング時におけるエッチング液３１０の温度の均一性を向上させることができる（位置による温度ムラを抑制できる）。撹拌は、エッチング液３１０の容器２１０への注入時から行ってもよい。新しいエッチング液３１０を供給しない状態で、回転装置２６１を撹拌に用いる場合は、撹拌時に容器２１０からエッチング液３１０があふれない程度の勢いで容器２１０が回転するように、回転装置２６１を駆動させてよい。
【００７６】
本実施形態では、（保持部２６４が）容器２１０を回転させることで、処理対象物１００（エッチング対象物１０）とともにエッチング液３１０を回転させる。これにより、エッチング液３１０がエッチング対象物１０に追従して回転しやすく、上面（被エッチング面）１０１に対する、つまり被エッチング領域２０に対する、エッチング液３１０の相対的な移動を、例えば後述の第２実施形態と比べ抑制して、あるいは、当該移動の方向を第２実施形態と異ならせて、ＰＥＣエッチングを行うことができる。ＩＩＩ族窒化物のＰＥＣエッチングについてはまだ知られていないことが多いため、被エッチング領域２０に対するエッチング液３１０の移動の態様が異なる種々のエッチング手法を適宜選択して利用できることは、技術的な自由度を向上できるため好ましい。
【００７７】
本実施形態によれば、処理対象物１００（エッチング対象物１０）を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱されたエッチング液３１０にエッチング対象物１０の上面１０１が浸漬された状態で、エッチング対象物１０の上面１０１に光２２５を照射する態様で、ＰＥＣエッチングが行われる。エッチング対象物１０を回転させながら上面１０１に光２２５を照射することで、上面１０１における照射強度（パワー密度）分布を、回転の周方向について均一化することができ、ＰＥＣエッチングの条件の面内均一性を向上させることができる。
【００７８】
（化１）等から理解されるように、ＰＥＣエッチングでは、Ｎ２ガス等のガスによる気泡が発生する。本実施形態による加熱ＰＥＣエッチングでは、後述の実験例で説明するように、高いエッチングレートが得られ、これに伴い、気泡の発生が顕著となる。このため、気泡発生に起因する処理対象物１００の移動が生じやすく、このような移動に起因するエッチング条件の時間的変動が問題となりやすい。なお、処理対象物１００のこのような移動に起因するエッチング条件の時間的変動は、光ラジカル生成のみを用いるこれまでのＰＥＣエッチングでは問題とならなかった。
【００７９】
そこで、本実施形態では、固定装置２７０により処理対象物１００を容器２１０に固定した状態で、ＰＥＣエッチングを行うことが好ましい。これにより、上述のような、気泡発生に起因する処理対象物１００の移動を抑制することができるため、安定した条件でＰＥＣエッチングを進行させることができる。
【００８０】
次に、図２（ｃ）に示す工程のように、エッチング液３１０を容器２１０から排出する。本実施形態の処理装置２００では、回転装置２６１により容器２１０を回転させてエッチング液３１０を外周側に飛散させることで、エッチング液３１０を容器２１０から排出する。飛散されたエッチング液３１０は、外側容器２１５内に回収される。以上説明したように、本実施形態によるエッチング工程が行われる。
【００８１】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示す一連の工程は、１回行われてもよいし、必要に応じ複数回繰り返して行われてもよい。例えば、深い凹部を形成するために長時間のエッチングを行う等のために、当該一連の工程を、複数回（つまり、エッチング液３１０を取り換えながら複数回）行ってもよい。
【００８２】
次に、後処理工程について説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、本実施形態の後処理工程を例示する概略断面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれ、第１例および第２例の後処理工程を示す。
【００８３】
後処理工程は、エッチング工程の後に行われる処理工程であって、処理対象物１００が収容された容器２１０に、後処理液３２０を注入することで行われる工程である。後処理工程は、例えば洗浄工程である。洗浄工程では、後処理液（洗浄液）３２０として例えば水を用いて、処理対象物１００を洗浄する。
【００８４】
後処理工程は、また例えば平坦化エッチング工程である。被エッチング領域２０を構成するＩＩＩ族窒化物結晶は転位を含み、転位では、ホールのライフタイムが短いため、ＰＥＣエッチングが生じにくい。このため、転位に対応する位置には、ＰＥＣエッチングの溶け残り部分として、凸部が形成されやすい。平坦化エッチング工程では、当該凸部を除去する（当該凸部を低くする）エッチングを行う。平坦化エッチングを行う際の後処理液（平坦化エッチング液）３２０としては、例えば、塩酸（ＨＣｌ）水溶液、塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）との混合水溶液（塩酸過水）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）との混合水溶液（ピラニア溶液）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液、フッ化水素水溶液（フッ酸）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、等が用いられる。平坦化エッチング工程では、より具体的には、例えば、３０％のＨＣｌと３０％のＨ２Ｏ２とを１：１で混ぜた塩酸過水を用い、１０分間のエッチング処理を行う。なお、平坦化エッチング工程の後に、さらなる後処理工程として、洗浄工程を行ってもよい。なお、平坦化エッチング処理では、光照射装置２２０からの光２２５の照射は不要である。
【００８５】
図３（ａ）に示す第１例の後処理工程では、後処理液注入装置２４２から容器２１０に後処理液３２０を注入するとともに、回転装置２６１により容器２１０を回転させて後処理液３２０を排出する態様で、後処理工程を行う。より具体的には、後処理液３２０を、処理対象物１００の上面上の中央に供給し、遠心力により、処理対象物１００の上面上を外周側に広がるように移動させ、さらに、容器２１０の外周側に排出させる。
【００８６】
図３（ｂ）に示す第２例の後処理工程では、後処理液３２０を、後処理液注入装置２４２から容器２１０に、処理対象物１００の上面より高くまで注入することで、後処理液３２０に処理対象物１００を浸漬させる（沈める）態様で、後処理工程を行う。後処理中、後処理液３２０が容器２１０からすべては排出されない程度に、回転装置２６１を駆動させることで、後処理液３２０の撹拌を行ってもよい。後処理が終了したら、図２（ｃ）を参照して説明したエッチング液３１０の排出と同様にして、後処理液３２０を外周側に飛散させることで容器２１０から排出する。
【００８７】
本実施形態の後処理工程において、加熱されていない（つまり３０℃以下の温度である）後処理液により、処理対象物１００に後処理を施すことが好ましい。これにより、エッチング工程で（例えば７０℃に）加熱された処理対象物１００を、（好ましくは３０℃以下に）速やかに冷却することができ、処理対象物１００の容器２１０からの取り出し作業等を容易にすることができる。つまり、後処理工程は、処理対象物１００を冷却する冷却工程を兼ねることが好ましい。このために、後処理液注入装置２４２は、加熱されていない後処理液３２０を容器２１０に注入することが好ましい。なお、後処理液を、２０℃未満（室温未満）に積極的に冷却して用いてもよい。以上説明したように、本実施形態による後処理工程が行われる。
【００８８】
次に、処理対象物１００について、さらに説明する。処理対象物１００は、少なくともエッチング対象物１０を有する。エッチング対象物１０は、少なくとも上面（被エッチング面）１０１がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されており、上面１０１の少なくとも一部に被エッチング領域２０を有する。
【００８９】
図４（ａ）は、第１例の処理対象物１００を示す概略断面図である。第１例の処理対象物１００は、エッチング対象物（ウエハ）１０と、マスク５０と、を有する。エッチング対象物１０は、エッチング対象物１０の（少なくとも）上面部分に、ＩＩＩ族窒化物で構成された被エッチング領域２０を有する。マスク５０は、エッチング対象物１０の上面に形成され、被エッチング領域２０を画定する開口を有する。マスク５０は、例えば、金属等の導電性材料で形成され、また例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、レジスト、等の非導電性材料で形成される。
【００９０】
エッチング対象物１０は、例えば、全厚さが導電性の部材である。このようなエッチング対象物１０としては、例えば、ＧａＮ基板等のＩＩＩ族窒化物の自立基板が挙げられ、また例えば、このような自立基板上にＧａＮ層等のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させた積層基板が挙げられる。
【００９１】
エッチング対象物１０は、また例えば、エッチング対象物１０の上面側が導電性であり、下面側（裏面側）が半絶縁性である部材（以下、裏面側が非導電性の部材、ともいう）である。このようなエッチング対象物１０としては、例えば、サファイア基板、半絶縁性の炭化シリコン（ＳｉＣ）基板、等の基板上にＧａＮ層等のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させた積層基板が挙げられる。
【００９２】
エッチング対象物１０が、裏面側が非導電性の部材で構成されるとともに、マスク５０が、非導電性材料で形成されている場合、処理対象物１００は、カソードパッド（導電性部材）３０をさらに有していることが好ましい。
【００９３】
カソードパッド３０は、金属等の導電性材料で形成された導電性部材であって、被エッチング領域２０と電気的に接続された、エッチング対象物１０の導電性領域の表面の少なくとも一部と接触するように設けられている。カソードパッド３０は、ＰＥＣエッチング時に、カソードパッド３０の少なくとも一部、例えば上面が、エッチング液３１０と接触するように、設けられている。
【００９４】
ＰＥＣエッチングが生じる被エッチング領域２０は、ホールが消費されるアノード領域として機能すると考えられる。これに対し、被エッチング領域２０と電気的に接続された導電性部材であるカソードパッド３０の、エッチング液３１０と接触する表面は、電子が消費される（放出される）カソード領域として機能すると考えられる。エッチング対象物１０が、裏面側が非導電性の部材で構成されるとともに、マスク５０が、非導電性材料で形成されている場合、カソードパッド３０が形成されていないと、電子が消費されるカソード領域を確保することが困難となる。このような場合であっても、カソードパッド３０を形成することにより、カソード領域を確保することが容易となるため、ＰＥＣエッチングを促進させることができる。
【００９５】
エッチング対象物１０が、全厚さが導電性の部材で構成されている場合は、マスク５０が非導電性材料で形成されている場合であっても、エッチング対象物１０の下面（裏面）または側面を、好ましくは大面積である下面を、カソード領域として利用することができる。このため、カソードパッド３０は省略されてもよい。エッチング対象物１０の下面をカソード領域として利用する場合は、エッチング対象物１０の下面がエッチング液３１０と接触するように、処理対象物１００が配置されることが好ましい。このような態様について、詳細は図７を参照して後述する。
【００９６】
また、エッチング対象物１０が、全厚さが導電性の部材で構成されている場合であっても、裏面側が非導電性の部材で構成されている場合であっても、マスク５０が導電性材料で形成されている場合は、マスク５０の上面をカソード領域として利用することができる。このため、カソードパッド３０は省略されてもよい。
【００９７】
図４（ｂ）は、第１例の処理対象物１００に対してＰＥＣエッチングを施すエッチング工程を示す概略断面図である。エッチング液３１０中で被エッチング領域２０に光２２５を照射することにより、被エッチング領域２０をエッチングする。本例では、実線の太い矢印で示すように、エッチング対象物１０の上面側から下面側に向けて、厚さ方向にエッチングを進行させる。
【００９８】
なお、ＩＩＩ族窒化物の＋ｃ面（例えばＧａＮのＧａ面）をエッチングすることは、難しいことが知られているが、ＰＥＣエッチングは、ＩＩＩ族窒化物を結晶方位によらずエッチングできるため、＋ｃ面であってもエッチングできる。このため、被エッチング領域２０の被エッチング面（上面）が＋ｃ面である場合に、ＰＥＣエッチングを用いたエッチングを行うことは、特に有用である。なお、ＰＥＣエッチングは、ウェットエッチングであるため、エッチングに起因するＩＩＩ族窒化物結晶へのダメージが少ないという利点も有する。
【００９９】
図５（ａ）は、第２例の処理対象物１００を示す概略断面図である。第２例の処理対象物１００は、エッチング対象物（ウエハ）１０のみで構成されており、マスク５０を有しなくてよい。エッチング対象物１０は、下層１１と、下層１１上に配置された中間層１２と、中間層１２上に配置された上層１３と、を有する。
【０１００】
中間層１２は、ＩＩＩ族窒化物で構成され、中間層１２の全体が、被エッチング領域２０を構成する。上層１３は、中間層１２を構成するＩＩＩ族窒化物よりも広いバンドギャップを有することにより光２２５を透過させるＩＩＩ族窒化物で構成されている。より具体的には、例えば、下層１１は、サファイア基板、ＳｉＣ基板等の成長用下地基板であり、中間層１２は、下層１１（成長用下地基板）上に成長された窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）層であり、上層１３は、中間層１２（ＩｎＧａＮ層）上に成長されたＧａＮ層である。以下、このような積層構造を例として説明を進める。なお、本例では、上層１３の上面を、カソード領域として利用できる。なお、必要に応じ、下層１１と中間層１２との間に他の層を介在させてもよく、中間層１２と上層１３との間に（光２２５を透過させる）他の層を介在させてもよい。なお、成長用下地基板は、シリコン（Ｓｉ）基板等の導電性基板であってもよく、このような場合は、下層１１の下面も、カソード領域として利用できる。
【０１０１】
図５（ｂ）は、第２例の処理対象物１００に対してＰＥＣエッチングを施すエッチング工程を示す概略断面図である。光２２５を、上層１３を透過させて、被エッチング領域２０である中間層１２に照射することで、上層１３に対し中間層１２を選択的にエッチングする。本例で、光２２５の波長は、ＧａＮで構成された上層１３は透過させるように３６５ｎｍ超であって、ＩｎＧａＮで構成された中間層１２では吸収されてホールを生成させるような範囲の波長とする。
【０１０２】
本例のＰＥＣエッチングでは、また、中間層１２の端面をエッチング液３１０に接触させた状態で、エッチングを行う。このようにして、実線の太い矢印で示すように、エッチング対象物１０の端面側から内部側に向けて、厚さ方向と直交する方向に（面内方向に）、中間層１２のエッチングを進行させる。中間層１２の全体をエッチングにより除去することで、下層１１と上層１３とを分離させる。このようにして、本例では、ＰＥＣエッチングを用いて、下層１１から上層１３を分離させるリフトオフを行うことができる。
【０１０３】
リフトオフを、つまり、上層１３に対する中間層１２の選択的なエッチングを、ＰＥＣエッチングにより行う場合は、加熱ＰＥＣエッチングを用いることが好ましい。リフトオフのＰＥＣエッチングを、光ラジカル生成を利用するＰＥＣエッチングで行おうとすると、以下のような困難が生じる。光ラジカル生成を行うためには、エッチング液３１０に波長３１０ｎｍ未満の波長の光を照射することとなる。しかし、光２２５に波長３１０ｎｍ以下の成分が含まれると、中間層１２（ＩｎＧａＮ層）においてだけでなく、上層１３（ＧａＮ層）においても光吸収（ホール生成）が生じるため、上層１３もエッチングされてしまう。したがって、光ラジカル生成を用いると、中間層１２の選択的なエッチングを行うことができない。
【０１０４】
このように、ＰＥＣエッチングを例えばリフトオフに応用する際は、被エッチング領域２０を構成する（、バンドギャップに対応する波長が少なくとも３１０ｎｍ以上である、）ＩＩＩ族窒化物におけるホール生成は生じさせるとともに、エッチング液３１０における光ラジカル生成は抑制するような、光２２５を、光照射装置２２０から照射することが好ましい。つまり、光照射装置２２０は、少なくとも、波長３１０ｎｍ未満の短波長成分がカット（減衰）された光２２５を出射するように構成されていることが好ましい。
【０１０５】
このような光照射装置２２０は、以下のように構成されてよい。例えば、光照射装置２２０の光源２２１として、バンドギャップに対応する波長が３１０ｎｍ以上である半導体材料で構成された半導体発光素子を用いる。これにより、波長３１０ｎｍ未満の短波長成分が光源２２１から出射することを抑制できる。
【０１０６】
また例えば、光照射装置２２０に、波長３１０ｎｍ未満の短波長成分を減衰させるフィルタ２２２を設ける。これにより、高圧ハロゲンランプ等のように発光波長が広範囲に及ぶ光源２２１を用いる場合であっても、光照射装置２２０から出射される光２２５に、波長３１０ｎｍ未満の短波長成分が含まれることを抑制できる。
【０１０７】
なお、光２２５においてカット（減衰）される短波長成分は、波長３１０ｎｍ未満の短波長成分に限らず、必要に応じて、所定波長（波長３１０ｎｍ以上の範囲に含まれる所定波長）以下の短波長成分であってよい。例えば、上述のリフトオフの例においては、波長３６５ｎｍ以下の短波長成分がカットされた光２２５が用いられる。つまりここで、光２２５は、少なくとも波長３１０ｎｍ未満の短波長成分がカットされた光ということができる。
【０１０８】
次に、第１実施形態の変形例による処理装置２００について説明する。図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれ、第１変形例および第２変形例の撹拌装置２６０を示す概略断面図である。
【０１０９】
図６（ａ）に示す第１変形例の撹拌装置２６０は、上述のような回転装置２６１を有し、さらに、容器２１０に設けられた凸部（フィン）２６２を有する。凸部２６２は、容器２１０内の側面または底面から容器２１０内に突出する部材である。回転装置２６１の撹拌時の駆動（回転方向の反転、または、一方向への間欠的な回転）において、容器２１０の回転を中断させた際に、エッチング液３１０は、慣性により移動を続けようとする。本変形例の撹拌装置２６０は、慣性により移動を続けようとするエッチング液３１０の流れを、凸部２６２により乱すことで、より効率的にエッチング液３１０を撹拌することができる。第１変形例の撹拌装置２６０は、容器２１０を動かすことによりエッチング液３１０を撹拌する撹拌装置２６０の例である。
【０１１０】
図６（ｂ）に示す第２変形例の撹拌装置２６０は、容器２１０に設けられたスターラ２６３を有し、エッチング液３１０中で撹拌部材を動かすことによりエッチング液３１０を撹拌する撹拌装置２６０の例である。なお、スターラ２６３は、容器２１０からのエッチング液３１０の排出時に、エッチング液３１０とともに排出されないように、容器２１０に取り付けられていることが好ましい。
【０１１１】
図７は、変形例による固定装置２７０を示す概略断面図である。本変形例の固定装置２７０は、容器２１０内の底面から処理対象物１００の下面（の少なくとも一部）を離した状態で、処理対象物１００を固定する態様の固定装置２７０である。本変形例の固定装置２７０は、例えば、処理対象物１００の下面と容器２１０内の底面との間に挟まれる部分を有することで、容器２１０内の底面から処理対象物１００の下面を離す。
【０１１２】
図４（ａ）を参照して説明したように、エッチング対象物１０が、全厚さが導電性の部材で構成されている場合、つまり、処理対象物１００の下面（光２２５が照射される表面と反対側の面）が、被エッチング領域２０と電気的に接続された導電性の面である場合は、本変形例の固定装置２７０が好ましく用いられる。これにより、被エッチング領域２０、および、処理対象物１００の下面が、エッチング液３１０と接触した状態で、ＰＥＣエッチングを行うことができる。つまり、処理対象物１００の下面を、カソード領域として利用することができる。
【０１１３】
＜第１実施形態の実験例＞
次に、加熱ＰＥＣエッチングに係る実験例について説明する。本実験例では、ホットプレート（ヒータ）上に、ビーカを配置し、ビーカ内にエッチング液と処理対象物とを収容し、ホットプレートでエッチング液を加熱しつつ、処理対象物に光を照射することで、ＰＥＣエッチングを行った。
【０１１４】
処理対象物は、図４（ａ）に示した構造と同様な、エッチング対象物（ウエハ）とマスクとを有するものである。ただし、カソードパッドは形成していない。エッチング対象物として、ＧａＮ自立基板上にＧａＮ層をエピタキシャル成長させた積層基板を用いた。マスクは、酸化シリコンで形成した。
【０１１５】
具体的には、以下のようにして処理対象物を準備した。ボイド形成剥離（ＶＡＳ）法で作製された直径２インチのｎ型ＧａＮ自立基板上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）により、厚さ２μｍでｎ＋型層であるＧａＮ層（中間層）を成長させ、ＧａＮ層（中間層）上に、厚さ１３μｍでＳｉ濃度が０．９×１０１６／ｃｍ３のＧａＮ層（ドリフト層）を成長させることで、積層基板を作製した。ＧａＮ層（ドリフト層）上に、厚さ３３０ｎｍの酸化シリコン層を堆積し、酸化シリコン層をパターニングすることで、マスクを形成した。マスクが形成された積層基板を、約６ｍｍ角の小片に切り分け、当該小片を、処理対象物とした。
【０１１６】
エッチング液としては、ペルオキソ二硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８）水溶液を用いた。エッチング液中のＳ２Ｏ８２−濃度（調製時濃度）を、以下単に、濃度ということもある。本実験例では、０．０２５ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）および０．２５ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）の２種類の濃度のエッチング液を用いた。
【０１１７】
エッチング液中における処理対象物の配置深さＬは、１０ｍｍとした。また、処理対象物の下面をエッチング液と接触させてカソード領域として利用するために、処理対象物の下面とビーカ内の底面との間に厚さ０．４ｍｍのサファイア片を挟み、ビーカ内の底面から処理対象物の下面を離した状態で、処理対象物を配置した。
【０１１８】
ホットプレートにより、ビーカ内のエッチング液を加熱した。エッチング液の温度を熱電対で測定し、熱電対の測定結果に基づいて、ホットプレートを制御した。また、エッチング液の温度ムラを抑制するために、ビーカ内に配置したスターラにより、エッチング液を２００ｒｐｍで撹拌した。
【０１１９】
直径４インチ用の手動のマスクアライナ装置（ユニオン光学、ＰＥＭ−８００）を用いて、上方から光照射を行った。光源としては、高圧水銀ランプ（ウシオ電機、ＵＳＨ-３５０Ｄ）を用いた。エッチング液の表面における照射強度（パワー密度）は、波長３６５ｎｍにおいて１５．９ｍＷ／ｃｍ２であり、波長２５４ｎｍにおいて２．１３ｍＷ／ｃｍ２であった。
【０１２０】
エッチング液のｐＨの時間的な変化を、ｐＨメータ（堀場製作所、ＬＡＱＵＡｔｗｉｎ）により測定した。また、エッチング深さを、表面プロファイラ（Ｓｌｏａｎ、Ｄｅｋｔａｋ３ ＳＴ）を用いて測定した。
【０１２１】
図１２は、本実験例における、エッチング液の温度およびｐＨの時間変化を示すグラフである。図１２に示す例では、液温を室温から７０℃に加熱している。なお、７０℃近傍で液温の揺らぎが大きいのは、本実験例で用いたエッチング液の量が少なかったためであると考えられる。
【０１２２】
（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８水溶液は、濃度に依存せず室温で酸性である。濃度が０．０２５Ｍおよび０．２５Ｍの２種類のエッチング液のいずれも、液温が室温から７０℃に上昇するにつれ、また、液温が７０℃でほぼ一定となった後も、ｐＨが低下している（酸性が増している）。液温が７０℃となった後において、ｐＨが低下していることから、７０℃においてＳＯ４−＊が生成されていることがわかる。
【０１２３】
本実験例では、濃度が０．０２５Ｍおよび０．２５Ｍの２種類のエッチング液のそれぞれについて、液温（エッチング温度）を様々に変えて、エッチングレートを測定した。液温が所定温度に達した後、被エッチング領域への光照射が開始された時点（液温が所定温度であること、および、被エッチング領域に光照射されること、の両方が満たされることで、ＰＥＣエッチングが開始された時点）から５分間のＰＥＣエッチングを行い、エッチング深さを測定した。測定されたエッチング深さに基づき、５分間の平均的なエッチングレートを求めた。このように、本明細書では、開始から５分間のＰＥＣエッチングに対して、エッチングレートが規定される。
【０１２４】
図１３は、本実験例における、エッチング液の温度（エッチング温度）とエッチングレートとの関係を示すグラフである。濃度０．０２５Ｍにおけるエッチングレートを、円のプロットで示し、濃度０．２５Ｍにおけるエッチングレートを、四角のプロットで示す。
【０１２５】
なお、本実験例で処理対象物（およびエッチング液）に照射される光には、波長２５４ｎｍの成分が２．１３ｍＷ／ｃｍ２の強度で含まれる。このため、本実験例では、熱ラジカル生成によるＰＥＣエッチングがほとんど生じない低い温度範囲であっても、光ラジカル生成によるＰＥＣエッチングが生じる。光ラジカル生成によるＰＥＣエッチングを、光ラジカルＰＥＣエッチングと称することもある。
【０１２６】
濃度０．２５Ｍでのエッチングレートは、液温が高くなるほど増加する傾向を示す。これに対し、濃度０．０２５Ｍでのエッチングレートは、液温が高くなっても増加しない傾向を示し、３０℃（室温）でのエッチングレートと比べ、４５℃、５３℃および７０℃でのエッチングレートは、むしろ減少している。
【０１２７】
濃度０．２５Ｍにおいて、エッチングレートが増加しだす液温は、４５℃程度である。また、濃度０．０２５Ｍにおいて、４５℃程度以上で、３０℃（室温）のエッチングレートからのエッチングレートの減少が観察される。これらの結果を総合的に勘案すると、液温が４５℃以上の温度範囲において、熱ラジカル生成のエッチングレートへの影響が顕著となり、これに対し、液温が４５℃未満の温度範囲において、エッチングレートは実質的に光ラジカル生成により定まっている、と理解される。つまり、加熱ＰＥＣエッチングに好ましい、液温の温度範囲は、４５℃以上であると理解される。４５℃以上の温度範囲（図１３に「ｂｙ ｈｅａｔ」と示す温度範囲）を、加熱ＰＥＣエッチング領域と称することがあり、４５℃未満の温度範囲（図１３に「ｂｙ ＵＶＣ」と示す温度範囲）を、光ラジカルＰＥＣエッチング領域と称することがある。
【０１２８】
３０℃（室温）における、光ラジカル生成によるエッチングレートを、基準エッチングレートと称する。濃度０．０２５Ｍでの基準エッチングレートは、３ｎｍ／分であり、濃度０．２５Ｍでの基準エッチングレートは、５ｎｍ／分である。
【０１２９】
濃度０．０２５Ｍでは、加熱によって、基準エッチングレートに対するエッチングレートの増加が得られておらず、むしろエッチングレートが減少する傾向が見られる。この理由は明確でないが、このことから、エッチング液の濃度が低すぎることは、加熱によりエッチングレートを高めるという観点からは好ましくないといえる。
【０１３０】
基準エッチングレートに対するエッチングレートの増加が加熱によって得られないことを、（エッチング液の）失活と称する。加熱によりエッチングレートを高める観点からは、エッチング液の濃度は、失活を生じさせない高い濃度（つまり、加熱によりエッチングレートを増加させる濃度）であることが好ましい。
【０１３１】
濃度０．２５Ｍでは、加熱によって、基準エッチングレートに対するエッチングレートの増加が得られている。つまり、濃度０．２５Ｍは、失活を生じさせない高い濃度となっている。濃度０．２５Ｍで得られた温度依存性の傾向より、３０℃における基準エッチングレートが５ｎｍ／分であるのに対し、５０℃で６ｎｍ／分、６０℃で１０ｎｍ／分、７０℃で１５ｎｍ／分、７５℃で２０ｎｍ／分、８０℃で２５ｎｍ／分の高いエッチングレートが得られるといえる。
【０１３２】
上述のように、濃度０．０２５Ｍおよび０．２５Ｍのエッチングレートの温度依存性を総合的に勘案すると、熱ラジカル生成のエッチングレートへの影響が顕著となる境界的な温度は、４５℃と考えられる。加熱ＰＥＣエッチングにおける液温は、４５℃以上とし、（失活しない濃度において）エッチングレートを高める観点からは、５０℃以上とすることが好ましい。また、濃度０．２５Ｍのエッチングレートの温度依存性に着目すると、エッチングレートの増加が顕著となるのは、６０℃以上である。このため、エッチングレートをより高める観点からは、加熱ＰＥＣエッチングにおける液温は、６０℃以上とすることがより好ましく、７０℃以上とすることがさらに好ましい。
【０１３３】
なお、エッチング液の蒸発または沸騰を抑制する観点から、液温は１００℃未満とすることが好ましく、９５℃以下とすることがより好ましい。
【０１３４】
失活を生じさせない高い濃度は、より具体的には以下のように規定される。失活を生じさせない高い濃度は、当該濃度を有し５０℃以上に（または６０以上に、または７０℃以上に）加熱されたエッチング液を用いて行うエッチングにおけるエッチングレートが、当該濃度を有し３０℃（室温）のエッチング液を用いて行うエッチングにおけるエッチングレートよりも、高くなるような（高い）濃度である。
【０１３５】
濃度０．２５Ｍのエッチングでは、３０℃における基準エッチングレートとして５ｎｍ／分が得られており、５０℃以上への加熱により、基準エッチングレートを超える６ｎｍ／分以上（好ましくは１０ｎｍ／分以上、より好ましくは１５ｎｍ／分以上、さらに好ましくは２０ｎｍ／分以上、さらに好ましくは２５ｎｍ／分以上）のエッチングレートが得られている。このことから、エッチングレートを高めるのに好ましい高い濃度は、以下のように規定されてもよい。エッチングレートを高めるのに好ましい高い濃度は、当該濃度を有し５０℃以上に加熱されたエッチング液を用いて行うエッチングにおける、エッチングレートが、６ｎｍ／分以上（好ましくは１０ｎｍ／分以上、より好ましくは１５ｎｍ／分以上、さらに好ましくは２０ｎｍ／分以上、さらに好ましくは２５ｎｍ／分以上）となるような（高い）濃度である。
【０１３６】
なお、加熱ＰＥＣエッチングにより、例えば少なくとも６ｎｍ／分以上（好ましくは１０ｎｍ／分以上、より好ましくは１５ｎｍ／分以上、さらに好ましくは２０ｎｍ／分以上、さらに好ましくは２５ｎｍ／分以上）のエッチングレートを得ることが可能であることは、本願発明者により新たに得られた知見である。また、加熱ＰＥＣエッチングにより、例えば０．０２５Ｍの低い濃度では、６ｎｍ／分以上のエッチングレートを得ることができないことも、本願発明者により新たに得られた知見である。
【０１３７】
濃度０．０２５Ｍは、失活を生じさせる低い濃度であり、失活を抑制するためには、濃度を０．０２５Ｍ超とすることが好ましい。ここで、図１１を参照して説明した実験では、上述のように、酸性領域でのラジカル生成レート（ｘ ｉｎ ａｃｉｄ）について、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０７５ｍｏｌ／Ｌでの７０℃における熱によるラジカル生成レート（１．７１×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分）が、Ｓ２Ｏ８２−濃度が０．０２５ｍｏｌ／Ｌでの室温における光によるラジカル生成レート（１．５４×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分）を超えている。このことも勘案すると、濃度を例えば０．０７５ｍｏｌ／Ｌ以上とすることで、失活を抑制できることが期待される。加熱ＰＥＣエッチングによりエッチングレートを高める観点から、エッチング液の濃度（Ｓ２Ｏ８２−濃度）は、０．０７５ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）以上とすることが好ましく、０．１ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）以上とすることがより好ましく、０．１５ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）以上とすることがさらに好ましく、０．２ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）以上とすることがさらに好ましく、０．２５ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）以上とすることがさらに好ましい。
【０１３８】
本実験例では、処理対象物に照射される光に、波長３１０ｎｍ未満（具体的には波長２５４ｎｍ）の成分も（例えば０．５ｍＷ／ｃｍ２以上の強度で、また例えば１ｍＷ／ｃｍ２以上の強度で）含まれているため、光ラジカルＰＥＣエッチングも生じている。濃度０．２５Ｍのエッチングの基準エッチングレートである５ｎｍ／分は、光ラジカルＰＥＣエッチングによるものといえる。
【０１３９】
光ラジカルＰＥＣエッチングによりエッチングレートを高めることは、以下に説明するように容易ではない。光ラジカルＰＥＣエッチングによるエッチングレートを高めるために、例えば、波長３１０ｎｍ未満の波長成分の照射強度を増加することが考えられる。しかし、当該波長成分の照射強度を増加しても、処理対象物の近傍における光ラジカル生成を増加させることは容易ではない。これは、当該波長成分の光は処理対象物に至るまでに透過するエッチング液で吸収されて減衰するため、処理対象物の近傍における照射強度を高めることが難しいためである。
【０１４０】
光ラジカルＰＥＣエッチングによるエッチングレートを高めるために、また例えば、エッチング液の濃度を高めることが考えられる。しかし、上述のようなエッチング液による光吸収は、エッチング液の濃度を高めるほど大きくなるため、エッチング液の濃度を高めても、処理対象物の近傍における照射強度を高めることは難しい。
【０１４１】
例えば、濃度０．２５Ｍは濃度０．０２５Ｍの１０倍の濃度であるが、光ラジカルＰＥＣエッチングが支配的と考えられる３０℃において、濃度０．２５Ｍのエッチングレートは、濃度０．０２５のエッチングレートの２倍に満たない。
【０１４２】
このように、４５℃未満の光ラジカルＰＥＣエッチング領域では、照射強度を高めること、または、エッチング液の濃度を高くすること、により、エッチングレートを高めるという方法は、効率的でないといえる。つまり、光ラジカルＰＥＣエッチング領域では、高い濃度のエッチング液が潜在的に有するＳＯ４−＊の生成能力を効率的に引き出すことが難しく、これに起因して、エッチングレートを高めることが難しい。
【０１４３】
これに対し、４５℃以上の加熱ＰＥＣエッチング領域では、高い濃度のエッチング液が潜在的に有するＳＯ４−＊の生成能力を効率的に引き出すことができるため、エッチングレートを高めることが容易である。これは、処理対象物の近傍における照射強度を高めることでＳＯ４−＊の生成を増加させることと比べて、処理対象物の近傍における液温を高めることでＳＯ４−＊の生成を増加させることの方が、効率的であるためと考えられる。濃度０．２５Ｍのエッチングでは、例えば、８０℃において基準エッチングレートの５ｎｍ／分の５倍に達する２５ｎｍ／分程度の高いエッチングレートが得られている。
【０１４４】
光ラジカルＰＥＣエッチングと比べて、加熱ＰＥＣエッチングにより効率的に高いエッチングレートが得られていることの目安は、例えば以下のように規定される。光ラジカルＰＥＣエッチングと比べて、加熱ＰＥＣエッチングにより効率的に高いエッチングレートが得られているとは、エッチングレートのうち、波長（２００ｎｍ以上）３１０ｎｍ未満の波長成分の照射によるＳＯ４−＊の生成に起因するエッチングレート（基準エッチングレート）よりも、エッチング液の加熱によるＳＯ４−＊の生成に起因するエッチングレートが大きいことをいう。
【０１４５】
換言すると、加熱ＰＥＣエッチングによって、光ラジカルＰＥＣエッチングの（基準エッチングレートの）２倍超のエッチングレートが得られていることを、光ラジカルＰＥＣエッチングと比べて、加熱ＰＥＣエッチングにより効率的に高いエッチングレートが得られていること、ということもできる。同一濃度のエッチング液を用い、光ラジカルＰＥＣエッチングによって、基準エッチングレートの２倍超のエッチングレートを得ようとするならば、照射強度を高めることとなるが、上述のように照射強度の増加によりエッチングレートを高めることは非効率である。このため、基準エッチングレートの２倍超に達する高いエッチングレートを、加熱ＰＥＣエッチングによって得られている状況は、光ラジカルＰＥＣエッチングと比べて、加熱ＰＥＣエッチングにより効率的に高いエッチングレートが得られていることの一つの目安となる。
【０１４６】
例えば、濃度０．２５Ｍでは、６０℃を超える液温でのエッチングにおいて、１０ｎｍ／分を超えるエッチングレートが得られるといえる。このエッチングレートの、光ラジカルＰＥＣエッチングによる基準エッチングレートである５ｎｍ／分との差分は、「エッチング液の加熱によるＳＯ４−＊の生成に起因するエッチングレート」といえる。当該差分は、５ｎｍ／分超であり、「波長（２００ｎｍ以上）３１０ｎｍ未満の波長成分の照射によるＳＯ４−＊の生成に起因するエッチングレート（基準エッチングレート）」である５ｎｍ／分よりも大きい。このため、濃度０．２５Ｍの６０℃を超える液温での加熱ＰＥＣエッチングにおいて、光ラジカルＰＥＣエッチングと比べて、効率的に高いエッチングレートが得られている、ということができる。
【０１４７】
加熱ＰＥＣエッチングを行う際、処理対象物（およびエッチング液）に照射される光に、波長（２００ｎｍ以上）３１０ｎｍ未満の成分は、含まれてもよいし、含まれなくてもよい。加熱ＰＥＣエッチングによれば、当該成分を含まない光を用いても、ＰＥＣエッチングを行うことが可能となる。加熱ＰＥＣエッチングでは、エッチング液に照射される光の、波長（２００ｎｍ以上）３１０ｎｍ未満の範囲に含まれる所定波長における照射強度が、３ｍＷ／ｃｍ２以下であってよい。本実験例では、エッチング液に照射される光の波長２５４ｎｍにおける照射強度が２．１３ｍＷ／ｃｍ２である。
【０１４８】
加熱ＰＥＣエッチング領域では、上述のように、高い濃度のエッチング液が潜在的に有するＳＯ４−＊の生成能力を効率的に引き出すことができるため、エッチングレートを高めることが容易である。ただし、被エッチング領域に照射される光の強度が一定であれば、ホールの生成レートは一定となる。したがって、ホールがＳＯ４−＊に対して不足するほどに、ＳＯ４−＊の生成レートが高くなった場合、エッチングレートをそれ以上高めることはできないと考えられる。このようなエッチングレートの最大値を、ホール律速エッチングレートと称する。
【０１４９】
加熱ＰＥＣエッチング領域において、エッチングレートがホール律速エッチングレートに達すると、エッチング液の濃度を高くしても、エッチングレートはそれ以上高くならないと考えられる。ホール律速エッチングレートに近い、高いエッチングレートが得られるような高い濃度は、ホールを効率的に利用できる濃度ということができる。
【０１５０】
ただし、加熱ＰＥＣエッチング領域におけるエッチングレートは、低温側では低く高温側で高いため、ホール律速エッチングレートは、ある程度の高温において到達されると考えられる。ここでは、７０℃でほぼホール律速エッチングレートに達するような、高い濃度を、ホールを効率的に利用できる濃度と考える。当該高い濃度のエッチングでは、７０℃以上の温度、例えば８０℃におけるエッチングレートが、７０℃におけるエッチングレートと同程度、例えば１．２倍以下にとどまるといえる。
【０１５１】
このような考察を踏まえ、加熱ＰＥＣエッチングにおいて、ホール律速エッチングレートに近い、高いエッチングレートが得られるような、エッチング液の高い濃度（ホールを効率的に利用できる濃度）は、例えば以下のように規定される。ホールを効率的に利用できる濃度は、当該濃度を有し８０℃に加熱されたエッチング液を用いて行うエッチングにおけるエッチングレートが、当該濃度を有し７０℃のエッチング液を用いて行うエッチングにおけるエッチングレートに対し、１．２倍以下となるような（高い）濃度である。
【０１５２】
なお、濃度０．２５Ｍにおいて、８０℃のエッチングレートである２５ｎｍ／分の、７０℃のエッチングレートである１５ｎｍ／分に対する比は、１．７倍である。したがって、上述のように規定される、ホールを効率的に利用できる濃度は、０．２５Ｍ超の濃度といえる。
【０１５３】
なお、加熱ＰＥＣエッチングにおいて、エッチング液の濃度と温度を一定としつつ、ホール生成のための光照射強度を変えることで、エッチングレートを制御してもよい。ＳＯ４−＊の生成レートを、エッチング液の濃度と温度により精密に制御する観点からは、処理対象物（およびエッチング液）に照射される光に、波長（２００ｎｍ以上）３１０ｎｍ未満の成分は、含まれないことが好ましい。
【０１５４】
本実験例では、エッチング液を調製するためのＳ２Ｏ８２−の塩として、ペルオキソ二硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８）の水溶液を用いた。（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８の室温における水への溶解度は、１．９５ｍｏｌ／Ｌ（８０ｇ／１００ｍＬ、ＭＷ＝２２８．１８ｇ／ｍｏｌ)である。
【０１５５】
加熱ＰＥＣエッチングのエッチング液、つまり、エッチング温度に加熱されたエッチング液において、Ｓ２Ｏ８２−の塩が析出していない（溶け残っていない）ことは、例えば、析出した（溶け残った）当該塩が被エッチング領域に付着することに起因したエッチングの阻害を抑制するために、好ましい。なお、室温（２０℃以上３０℃以下）のエッチング液においても、Ｓ２Ｏ８２−の塩が析出していない（溶け残っていない）ことは、エッチング液の調製を容易にするために、より好ましい。
【０１５６】
なお、必要に応じ、エッチング温度に加熱されたエッチング液において、Ｓ２Ｏ８２−の塩が析出している（溶け残っている）ようにしてもよい。つまり、当該塩の飽和水溶液を、エッチング液として用いてもよい。これにより、エッチング液の濃度を、時間的に一定に飽和濃度に保つことができる。
【０１５７】
エッチング液を調製するためのＳ２Ｏ８２−の塩として、（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８の他の塩、例えば、ペルオキソ二硫酸カリウム（Ｋ２Ｓ２Ｏ８）を用いてもよく、また例えば、ペルオキソ二硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ８）を用いてもよい。Ｋ２Ｓ２Ｏ８の室温における水への溶解度は、０．１８ｍｏｌ／Ｌ（５．２ｇ／１００ｍＬ、ＭＷ＝２７０．３３ｇ／ｍｏｌ）である。Ｎａ２Ｓ２Ｏ８の室温における水への溶解度は、１．５ｍｏｌ／Ｌ（５５．６ｇ／１００ｍＬ、ＭＷ＝２３８．１０ｇ ／ｍｏｌ）である。
【０１５８】
例えば半導体装置を製造するための工程の一部として、加熱ＰＥＣエッチングを用いる際、アルカリ金属元素の残留を避けたい場合がある。このような場合は、Ｋ２Ｓ２Ｏ８またはＮａ２Ｓ２Ｏ８のような、アルカリ金属元素を含む塩をエッチング液に用いるよりも、（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８のような、アルカリ金属を含まない塩をエッチング液に用いることが好ましい。（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８を用いることは、また、例えばＫ２Ｓ２Ｏ８と比べて、水への溶解度が高い点からも好ましい。なお、塩の溶解度が大きいことで、後処理工程（冷却工程）での温度低下時に塩が析出しにくいため、析出した塩が洗浄時の残渣となることを抑制することもできる。
【０１５９】
以上説明したように、ＩＩＩ族窒化物に対するＰＥＣエッチングの（無電極ＰＥＣエッチングの）新たな技術である、加熱ＰＥＣエッチングが提案される。加熱ＰＥＣエッチングを用いることで、例えば、光ラジカルＰＥＣエッチングと比べて、エッチングレートを高めることが容易となる。これにより、ＰＥＣエッチングによる貫通孔形成等の深堀が容易となる。加熱ＰＥＣエッチングを用いることで、また例えば、ＰＥＣエッチングを用いたリフトオフが可能となる。
【０１６０】
加熱ＰＥＣエッチングは、ホールの生成を光照射により行わせ、ＳＯ４−＊の生成を加熱により行わせることができる技術である。これにより、ホールの生成と、ＳＯ４−＊の生成と、の制御の独立性を向上させることができるため、エッチングレート等のエッチング条件の制御性を向上させることができる。
【０１６１】
＜第１実施形態の他の態様＞
以上、第１実施形態およびその変形例を具体的に説明した。しかしながら、本発明はこれら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。
【０１６２】
例えば、上述の実施形態では、図２（ｂ）を参照して説明したＰＥＣエッチング工程での加熱方法（第１例の方法および第２例の方法）において、予備的な加熱温度を４５℃未満とする態様を例示した。しかし、予備的な加熱温度は、４５℃未満であることが必須ではなく、（４５℃以上に設定される）加熱ＰＥＣエッチングにおけるエッチング温度よりも、低い温度に適宜設定されてよい。
【０１６３】
また例えば、上述の実施形態では、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して説明した後処理工程において、加熱されていない（３０℃以下の）後処理液により、冷却工程を兼ねる後処理工程を行う態様を例示した。しかし、冷却工程を兼ねるための後処理液の温度は、３０℃以下であることが必須ではなく、（４５℃以上に設定される）加熱ＰＥＣエッチングにおけるエッチング温度よりも、低い温度に適宜設定されてよい。
【０１６４】
また例えば、上述の実験例では、エッチング液として、調製時から（エッチングの開始時から）酸性である（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８水溶液を用いた。（化１）を参照して説明したように、エッチング液のｐＨは、ＰＥＣエッチングの進行に伴い低下する。したがって、エッチング液がエッチングの開始時から酸性である場合、エッチング液は、エッチングの終了時まで酸性を保つ。つまり、上述の実験例では、ＰＥＣエッチングの期間中にエッチング液が酸性である状態が保たれる態様（これを、酸性領域ＰＥＣエッチングと称する）を例示した。
【０１６５】
ＰＥＣエッチングは、エッチングの期間中にエッチング液がアルカリ性である状態が保たれる態様（これを、アルカリ性領域ＰＥＣエッチングと称する）で行われてもよい。ＰＥＣエッチングは、ＩＩＩ族元素の酸化物が、アルカリ性または酸性のエッチング液に溶解することで進行する。これに起因して、エッチング液が中性となる期間は、ＰＥＣエッチングが中断する。また、エッチング液がアルカリ性から酸性に変化する場合、アルカリ性領域でのエッチング条件と、酸性領域でのエッチング条件とが、相互に異なることに起因して、エッチング条件が時間的に変動してしまうことが懸念される。このような観点から、ＰＥＣエッチングは、上述の実験例のような酸性領域ＰＥＣエッチングとして行われるか、あるいは、アルカリ性領域ＰＥＣエッチングとして行われることが好ましい。
【０１６６】
アルカリ性領域ＰＥＣエッチングは、例えば以下のように行われる。エッチング液は、図９および図１０を参照して説明した実験のように、Ｓ２Ｏ８２−の塩の水溶液を、ＫＯＨ水溶液等のアルカリ性水溶液と混合することで、アルカリ性のエッチング液として調製される。アルカリ性領域ＰＥＣエッチングを、加熱ＰＥＣエッチングとして行う場合、エッチング液の加熱によりＳＯ４−＊を生成させ、被エッチング領域への光照射によりホールを生成させることで、ＰＥＣエッチングを行う。ＰＥＣエッチングの進行に伴い、エッチング液のｐＨが低下するため、エッチング液に（必要に応じ）アルカリ性水溶液を追加することで、エッチング液がアルカリ性である状態を保つように（ｐＨの低下を抑制するように）してもよい。なお、例えば、エッチング液に混合されるアルカリ性水溶液の濃度を高くすることにより、また例えば、（同一エッチング液を用いる１回の）エッチング時間を短時間とすることにより、アルカリ性水溶液を追加せずともエッチング液がアルカリ性である状態が保たれるようにしてもよい。
【０１６７】
熱ラジカル生成において、エッチング液のｐＨは、９未満となると、その後急激に低下して酸性となる（図１０参照）。このため、アルカリ性領域ＰＥＣエッチングにおいて、エッチング期間中のエッチング液のｐＨは、９以上に維持されることが好ましい。エッチング液のｐＨのエッチング開始からの低下幅は（エッチング期間中の最大のｐＨと最小のｐＨとの差は）、ｐＨの最大が１４であることから、５以下とすることが好ましい。さらに、当該低下幅は、エッチング条件の変動を抑制する観点からは、４以下とすることがより好ましく、３以下とすることがさらに好ましい。エッチング液のｐＨを酸性にさせにくくする観点からは、加熱ＰＥＣエッチングを開始する時点におけるｐＨは、高い方がよく、１１以上とすることが好ましく、１２以上とすることがより好ましく、１３以上とすることがさらに好ましい。
【０１６８】
なお、例えば、濃度がｘｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）であるＫＯＨ水溶液を、濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌ（Ｍ）であるＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液と１：１で混合した混合溶液の、室温におけるｐＨは、以下のようなものである。単独のＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液のｐＨは、３．１８である。ｘが０．００１Ｍ、０．０１Ｍ、０．１Ｍ、および、１Ｍの混合溶液のｐＨは、それぞれ、４．４、１１．９、１３．０、および、１３．９である。
【０１６９】
図１１に示すように、７０℃に加熱した混合溶液におけるラジカル生成レートは、アルカリ性領域において、酸性領域よりも高くなっている。この結果から、加熱ＰＥＣエッチングを、アルカリ性領域ＰＥＣエッチングとして行うことで、酸性領域ＰＥＣエッチングとして行う場合よりも、高いエッチングレートが得られることが期待される。
【０１７０】
エッチング条件の時間的変動を抑制する観点からは、エッチング液がエッチングの期間中に、酸性である状態が保たれること、または、アルカリ性である状態が保たれること、が好ましいが、少なくともエッチング開始近傍の期間におけるエッチングレートを向上させるという観点からは、少なくともエッチング開始時におけるエッチング液を、アルカリ性としてもよい。
【０１７１】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、ＰＥＣエッチング処理に用いられる処理装置（エッチング装置）が第１実施形態と異なる態様について例示する。また、第２実施形態では、ＰＥＣエッチングによりＩＩＩ族窒化物半導体装置５００を製造する態様を例示する。以下、詳細を説明する。
【０１７２】
第２実施形態によるＩＩＩ族窒化物半導体装置５００（以下、半導体装置５００ともいう）について説明する。図１４（ａ）は、装置５００の概略断面図であり、図１４（ｂ）は、半導体装置５００の材料となる積層基板４１０の概略断面図である。図１５（ａ）は、ウエハ６００の態様として示された半導体装置５００の概略平面図であり、図１５（ｂ）は、チップ６１０の態様として示された半導体装置５００の概略平面図である。
【０１７３】
積層基板４１０は、基板４２０と、基板４２０の上方に設けられ、ＩＩＩ族窒化物結晶で構成された素子形成層４３０と、を有する（図１４（ｂ）参照）。半導体装置５００は、複数の半導体素子５１０が形成された素子形成層４３０と、素子形成層４３０に設けられ、半導体素子５１０同士の間を分離する素子分離溝５２０と、を有する（図１４（ａ）参照）。素子形成層４３０の上面の法線方向から見た平面視において、各半導体素子５１０を取り囲むように、各半導体素子５１０に対応する素子分離溝５２０が形成されている（図１５（ａ）および図１５（ｂ）参照）。
【０１７４】
本実施形態による素子分離溝５２０は、光電気化学（ＰＥＣ）エッチングにより素子形成層４３０をエッチングすることで形成されている。以下、ＰＥＣエッチングを、単に、エッチングと称することもある。当該ＰＥＣエッチングが施される、半導体装置５００の前駆的な部材を、エッチング対象物４５０（以下、対象物４５０ともいう）と称する。対象物４５０の、ＰＥＣエッチングが施される面である上面４５５は、素子形成層４３０の上面であり、対象物４５０は、少なくとも上面４５５がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されている。
【０１７５】
詳細は後述するように、当該ＰＥＣエッチングを、対象物４５０を回転させつつ、一定温度のエッチング液を流しながら対象物４５０に供給して行うことで、下記のような特徴を有する素子分離溝５２０を形成することができる。
【０１７６】
素子分離溝５２０は、内面の平坦性が高いという特徴を有する。これにより、素子分離溝５２０の内面の平坦性が低い場合と比べて、半導体素子５１０間のリーク電流の抑制が図られる。内面の平坦性の高さは、代表的に底面５２１について、具体的には以下のように評価される。素子分離溝５２０の底面５２１は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察された５μｍ角の領域のうち、素子形成層４３０を構成するＩＩＩ族窒化物結晶の貫通転位の位置を除く領域における二乗平均平方根（ＲＭＳ）表面粗さが、１ｎｍ以下である。なお、上述のように、ＰＥＣエッチングでは貫通転位の部分がエッチングされにくい。このため必要に応じ、ＰＥＣエッチングの後処理として、上述のような平坦化エッチングが好ましく行われてよい。
【０１７７】
さらに、素子分離溝５２０は、内面に、素子分離溝５２０を形成する際のエッチングに起因するＩＩＩ族窒化物結晶へのダメージがほぼ生じていないという特徴を有する。これにより、例えば、半導体素子５１０として高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を動作させる際のアイソレーションリークの抑制が図られる。内面におけるエッチングに起因するダメージの少なさは、代表的に底面５２１について、具体的には以下のように評価される。素子分離溝５２０の底面５２１におけるフォトルミネッセンス（ＰＬ）発光スペクトルのバンド端ピーク強度は、素子形成層４３０の上面（つまり、当該エッチングが施されていない面）におけるＰＬ発光スペクトルのバンド端ピーク強度に対して、９０％以上の強度を有する。
【０１７８】
以下、半導体装置５００の構成例をより具体的に説明する。基板４２０は、素子形成層４３０を構成するＩＩＩ族窒化物結晶を成長させるための下地基板であり、例えば、ＩＩＩ族窒化物と異なる材料で構成された異種基板であってもよいし、また例えば、ＩＩＩ族窒化物で構成された同種基板であってもよい。異種基板としては、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）基板が用いられ、また例えばシリコン（Ｓｉ）基板が用いられる。同種基板としては、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が用いられる。
【０１７９】
素子形成層４３０は、基板４２０を構成する材料、素子形成層４３０に形成される半導体素子５１０の構造、等に応じて、種々の層構成を有してよい。半導体素子５１０としては、必要に応じて、種々の構造のものが形成されてよい。以下、基板４２０がＳｉＣ基板であり、素子形成層４３０に半導体素子５１０としてＨＥＭＴを形成する態様を例示する。本例示において、基板４２０をＳｉＣ基板４２０と称し、半導体素子５１０をＨＥＭＴ５１０と称することもある。
【０１８０】
ＳｉＣ基板４２０の上方にＨＥＭＴ５１０を形成する際の、素子形成層４３０の層構成としては、以下が例示される。ＳｉＣ基板４２０上に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により、核生成層４３１が形成されている。核生成層４３１上に、ＧａＮにより、チャネル層４３２が形成されている。チャネル層４３２の厚さは、例えば１．２μｍである。チャネル層４３２上に、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）により、障壁層４３３が形成されている。障壁層４３３の厚さは、例えば２４ｎｍであり、障壁層４３３のＡｌＧａＮの組成は、例えばＡｌ０．２２Ｇａ０．７８Ｎである。障壁層４３３上に、ＧａＮにより、キャップ層４３４が形成されている。キャップ層４３４の厚さは、例えば５ｎｍである。
【０１８１】
本例の素子形成層４３０は、核生成層４３１、チャネル層４３２、障壁層４３３、および、キャップ層４３４を有する。チャネル層４３２と障壁層４３３との積層部分に、ＨＥＭＴ５１０のチャネルとなる２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が生成されている。例示の素子形成層４３０により得られる特性として、移動度μは、例えば１９４０ｃｍ２／Ｖｓであり、シート抵抗Ｒｓは、例えば４９０Ω／ｓｑ．である。
【０１８２】
素子形成層４３０は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）等の公知の手法で、基板４２０上にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることにより、形成されてよい。本実施形態は、素子形成層４３０を構成するＩＩＩ族窒化物結晶が、ｃ面を成長面として成長することで、素子形成層４３０の最表面（本例ではキャップ層４３４の上面）に対して最も近い低指数の結晶面が、ｃ面である態様を例示する。したがって、素子分離溝５２０を形成するＰＥＣエッチングとして、ＩＩＩ族窒化物結晶のｃ面がエッチングされる態様が例示される。
【０１８３】
各ＨＥＭＴ５１０の、ソース電極５３１、ゲート電極５３２およびドレイン電極５３３が、素子形成層４３０の上面上に形成されている。ソース電極５３１、ゲート電極５３２およびドレイン電極５３３の上面上に開口を有するように、半導体装置５００の上面の全面を覆って、保護膜５４０が形成されている。ソース電極５３１、ゲート電極５３２、ドレイン電極５３３、および、保護膜５４０は、公知の手法で形成されてよい。
【０１８４】
本例の素子分離溝５２０は、底面５２１がチャネル層４３２の上面よりも深い位置に配置されるように、つまり、素子分離溝５２０により２ＤＥＧが分断されるように、設けられている。平面視において、各ＨＥＭＴ５１０を取り囲むように、各ＨＥＭＴ５１０に対応する素子分離溝５２０が形成されていることで、各ＨＥＭＴ５１０のチャネルとして用いられる２ＤＥＧが、隣接するＨＥＭＴ５１０のチャネルとして用いられる２ＤＥＧから分断されている。このようにして、素子分離がされている。
【０１８５】
図１５（ａ）は、ウエハ６００の態様の半導体装置５００を例示し、図１５（ｂ）は、チップ６１０の態様の半導体装置５００を例示する。チップ６１０は、配列された複数の半導体素子５１０を有し、半導体素子５１０同士は、素子分離溝５２０により分離されている。なお、チップ６１０における半導体素子５１０および素子分離溝５２０のレイアウトは、必要に応じて適宜変更されてよい。図１５（ａ）は、チップ６１０同士が分離される前のウエハ６００を示し、ウエハ６００は、配列された複数のチップ６１０を有する。チップ６１０同士の間に、スクライブライン５５０が配置されている。図１５（ｂ）は、ウエハ６００から分離された１枚分のチップ６１０を示す。
【０１８６】
次に、第２実施形態による構造体の製造方法の例として、素子分離溝５２０をＰＥＣエッチングにより形成する方法について説明する。また、第２実施形態による構造体の製造装置の例として、当該方法に用いられるＰＥＣエッチング装置７００（以下、エッチング装置７００ともいう）について説明する。
【０１８７】
第１実施形態では、エッチング対象物１０の上面１０１がエッチング液３１０中に沈むようにエッチング対象物１０およびエッチング液３１０が容器２１０に収容されていることで、エッチング対象物１０の上面１０１の全面をエッチング液３１０に浸漬させ、容器２１０を回転させることで、エッチング対象物１０とともにエッチング液３１０を回転させる、ＰＥＣエッチングの態様を例示した。
【０１８８】
第２実施形態では、以下に説明するように、エッチング対象物４５０の上面４５５をエッチング液８００中に沈ませず、エッチング対象物４５０の上面４５５上にエッチング液８００を供給しながらエッチング対象物４５０を回転させることで、エッチング対象物４５０の上面４５５上において回転の中心側から外周側にエッチング液８００を流すことにより、エッチング対象物４５０の上面４５５の全面をエッチング液８００に浸漬させる、ＰＥＣエッチングの態様を例示する。
【０１８９】
エッチング装置７００によりＰＥＣエッチングが施されるエッチング対象物４５０（対象物４５０）は、ＩＩＩ族窒化物半導体装置５００（半導体装置５００）の前駆的な部材である。対象物４５０は、装置５００をどのような手順で製造したいかに応じて、種々の形態を取り得る。対象物４５０は、例えば、積層基板４１０自体であってもよいし、また例えば、ソース電極５３１、ゲート電極５３２およびドレイン電極５３３が積層基板４１０上に形成された段階の部材であってもよい。
【０１９０】
図１６は、本実施形態によるエッチング装置７００を例示する概略断面図である。エッチング装置７００は、主として、保持部７１０と、タンク７２０と、供給部７３０と、光照射装置７４０と、温度調節部７５０と、制御装置７９０と、を有する。エッチング装置７００が好ましく有するその他の構成部分については、以下随時説明する。制御装置７９０は、保持部７１０、供給部７３０、光照射装置７４０と、温度調節部７５０等を、所定の動作を行うように、制御する。
【０１９１】
保持部７１０は、保持台７１１と、回転装置７１２と、を有し、対象物４５０を回転可能に保持する。内側筐体７７０の上面上に設けられた保持台７１１に、対象物４５０が載置され、回転装置７１２が保持台７１１を回転させることで、対象物４５０を回転させることができる。回転装置７１２の動作は、制御装置７９０により制御される。
【０１９２】
第２実施形態による保持部７１０は、第１実施形態の保持部２６４と異なり、対象物４５０の上面４５５よりも高い位置に液面が配置されるまでエッチング液８００を貯める容器を、つまり、対象物４５０の上面４５５をエッチング液８００中に沈ませるように構成された容器を、有しなくてよい。
【０１９３】
タンク７２０は、内側筐体７７０の内部に（保持台７１１よりも下方に）配置され、対象物４５０に供給されるエッチング液８００を収容する。図１６は、エッチング装置７００が、２つのタンク７２０を備える態様を例示する。これにより、一方のタンク７２０のエッチング液８００が少なくなったら、他方のタンク７２０からエッチング液８００が供給されるように、タンク７２０を切り替えてエッチング液８００を供給することができる。なお、必要に応じ、エッチング装置７００が、１つのタンク７２０を備える態様としてもよいし、３つ以上のタンク７２０を備える態様としてもよい。
【０１９４】
供給部７３０は、タンク７２０に収容されたエッチング液８００を、対象物４５０の上面４５５上に供給する（流入させる）ための種々の部材および機構を有する。本例では、供給部７３０は、接続配管７３１と、ポンプおよび切り替えバルブ７３２と、ホース７３３と、移動機構７３４と、アーム７３５と、を有する。
【０１９５】
接続配管７３１は、２つのタンク７２０のそれぞれを、ポンプおよび切り替えバルブ７３２に接続する。ポンプおよび切り替えバルブ７３２の切り替えバルブにより、どちらのタンク７２０から対象物４５０にエッチング液８００が供給されるかが選択される。ポンプおよび切り替えバルブ７３２のポンプにより、選択されたタンク７２０から、ホース７３３を介して、対象物４５０にエッチング液８００が供給される。ポンプおよび切り替えバルブ７３２の動作は、制御装置７９０により制御される。
【０１９６】
内側筐体７７０の上面で、内側筐体７７０を内側から外側に（下側から上側に）貫通するように、可動のアーム７３５が設けられている。ホース７３３は、アーム７３５に挿通されており、アーム７３５と一体的に移動する。アーム７３５の先端に、ホース７３３の吐出口７３７が配置されている。ＰＥＣエッチングが行われる際、移動機構７３４が、アーム７３５を所定位置に移動させることにより、ホース７３３の吐出口７３７が所定位置（所定の、高さ位置および水平面内位置）に配置された状態で、吐出口７３７から対象物４５０の上面に向けてエッチング液８００が吐出される。移動機構７３４の動作は、制御装置７９０により制御される。
【０１９７】
アーム７３５と、アーム７３５に挿通されたホース７３３と、をまとめて、配管７３６と称する。ＰＥＣエッチングが行われる際の所定位置に配置された配管７３６は、エッチング液８００を、対象物４５０の上方まで、対象物４５０の外側を上行するように輸送する部分７３６ａを有する。また配管７３６は、部分７３６ａを通ったエッチング液８００を、対象物４５０の上方で対象物４５０の外側から内側へ輸送する部分７３６ｂを有する。また配管７３６は、部分７３６ｂを通ったエッチング液８００を、対象物４５０の内側において下行するように輸送し、吐出口７３７から対象物４５０に向けて吐出する部分７３６ｃを有する。つまり、配管７３６の少なくとも一部は、ＰＥＣエッチングが行われる際に、対象物４５０の上面４５５（素子形成層４３０の上面）の法線方向から見た平面視において、対象物４５０と重なる領域を通ってエッチング液８００を輸送するように、対象物４５０の上方に配置される。
【０１９８】
光照射装置（発光部）７４０は、光源７４３を有し、光源７４３は、波長が３６５ｎｍ以下の紫外（ＵＶ）光である光７４２を、対象物４５０の上面４５５上に照射する。ＰＥＣエッチングに関与するＳＯ４−＊ラジカルの生成量を、光７４２により制御する場合は、波長が２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満の成分を含む光７４２を照射することが好ましい。
【０１９９】
光照射装置７４０の光源７４３としては、例えば、プラズマ発光光源、紫外発光ダイオード（ＬＥＤ）、紫外レーザ、紫外ランプ等が好ましく用いられる。ここで、プラズマ発光光源とは、プラズマ発光で発生したＵＶ光を、蛍光体により所定波長のＵＶ光に変換する光源（例えば、キセノンネオン（Ｘｅ-Ｎｅ）からの真空紫外のプラズマ発光を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）蛍光体でＵＶＣに変換する光源等）をいう。本実施形態における光源７４３としては、面光源を好ましく用いてよく、このような面光源は、例えば、紫外ＬＥＤ、プラズマ発光光源等を、面状に敷き詰めることで形成される。光源７４３としては、照射出力が可変なものが好ましく用いられる。また、光源７４３としては、パルス照射が可能であって、デューティ比が可変なものが好ましく用いられる。光源７４３は、不要な波長域をカットするバンドパスフィルタを備えてもよい。光照射装置７４０（光源７４３）の照射出力、デューティ比等は、制御装置７９０により制御される。
【０２００】
本例では、アーム７３５に、取り付け部７４１を介して、光照射装置７４０が取り付けられている。取り付け部７４１は、光照射装置７４０を必要に応じて交換できるように、光照射装置７４０を支持する。取り付け部７４１は、光照射装置７４０の姿勢（角度）および高さの少なくとも一方が可変であるように、光照射装置７４０を支持することが好ましい。光照射装置７４０の姿勢が可変であることで、対象物４５０への光７４２の照射角度を調整することができる。また、光照射装置７４０の高さが可変であることで、対象物４５０への光７４２の照射距離を（照射強度を）調整することができる。光照射装置７４０は、例えば、光源７４３の発光面が対象物４５０の上面と平行となるように、配置される。
【０２０１】
なお、本例において、光照射装置７４０はアーム７３５に取り付けられているため、光照射装置７４０の高さは、移動機構７３４によりアーム７３５の高さを調整することで、調整することもできる。移動機構７３４によるアーム７３５の高さ、つまりホース７３３の吐出口７３７の高さの調整と、取り付け部７４１による光照射装置７４０の高さの調整と、を独立して行えることは、エッチング液８００の吐出条件と、光７４２の照射条件と、を独立して調整できる点で好ましい。
【０２０２】
エッチング装置７００は、対象物４５０に供給されるエッチング液８００を所定の温度に調節する（加熱または冷却する）温度調節部７５０を有する。ＰＥＣエッチングに関与するＳＯ４−＊ラジカルの生成量は、光７４２の照射条件に依存するとともに、エッチング液８００の温度にも依存する。このため、エッチング液８００の温度は適正に管理されることが好ましい。温度調節部７５０は、タンク７２０、配管７３６、保持台７１１等、適宜選択された場所に設けられてよい。
【０２０３】
対象物４５０を回転させた状態で、対象物４５０の上面に、エッチング液８００が供給されるとともに、光７４２が照射されることにより、素子形成層４３０に素子分離溝５２０を形成するＰＥＣエッチングが行われる。
【０２０４】
対象物４５０に向けて供給されたエッチング液８００は、対象物４５０の上面に沿って、回転の中心側から外周側に流れた後、内側筐体７７０の上面上に流れ落ち、回収部７６０を介して、回収タンク７２５に回収される。回収部７６０は、回収ホース７６１と、エッチング液モニタ７６２と、を有する。内側筐体７７０の上面に、エッチング液回収用の穴が設けられ、回収ホース７６１の上端が、当該穴に接続されており、回収ホース７６１の下端が、回収タンク７２５に接続されている。エッチング液モニタ７６２は、回収ホース７６１を流れる、回収されるエッチング液（回収エッチング液）８１０のｐＨを測定することで、回収エッチング液８１０の劣化の度合いを検出する。エッチング液モニタ７６２による検出結果を示すデータは、制御装置７９０に入力される。
【０２０５】
制御装置７９０は、回収タンク７２５に回収された回収エッチング液８１０が所定量まで増えた場合（つまり、現在使用しているタンク７２０に残ったエッチング液８００が所定量まで減った場合）、または、エッチング液モニタ７６２により検出された回収エッチング液８１０の劣化度合いが所定の度合いに達した場合に、エッチング液８００を供給するタンク７２０を切り替える。なお、回収タンク７２５も２つ用意しておき、エッチング液８００を供給するタンク７２０を切り替えるタイミングで、回収タンク７２５も切り替えるようにしてもよい。なお、回収エッチング液８１０の劣化が、エッチングの質に問題ないほど小さい場合、回収エッチング液８１０を、対象物４５０に供給されるエッチング液８００として再利用するような、循環的な供給を行うようにしてもよい。
【０２０６】
エッチング装置７００は、ＰＥＣエッチング時に、光照射装置７４０からＵＶ光である光７４２の照射を伴う。作業者の安全性を高める観点から、エッチング装置７００の外部に光７４２が漏れることを、防止することが望ましい。このため本例では、光照射装置７４０等が収納されるように、内側筐体７７０の外側に、光７４２の透過を防止する素材により、外側筐体７８０が設けられている。
【０２０７】
図１７（ａ）は、図１６に示すエッチング装置７００の、対象物４５０近傍の概略平面図であり、ＰＥＣエッチングが行われる際の、配管７３６と光照射装置７４０との概略的な位置関係を示す。光照射装置７４０を、右上がりのハッチングで示す。
【０２０８】
配管７３６の（ホース７３３の）吐出口７３７は、対象物４５０の中心部（つまり回転の中心部）に配置されて、対象物４５０の回転の中心部に向けてエッチング液８００を吐出する。これにより、回転する対象物４５０の中心部から外周部に向けて、対象物４５０の上面の全面で均等なエッチング液８００の流れを生じさせることができ、ＰＥＣエッチングの面内均一性を高めることができる。
【０２０９】
光照射装置７４０は、吐出口７３７の周囲に、対象物４５０と重なりを持つ位置に配置されている。これにより、光照射装置７４０から対象物４５０の上面に、垂直に近い方向から（小さい入射角で）短い照射距離で光７４２を照射することができる。したがって、光照射装置７４０が対象物４５０と重ならない位置に配置されていて、斜め方向から（大きい入射角で）遠い照射距離で光照射を行う態様と比べ、ＰＥＣエッチングを素子形成層４３０の法線方向にまっすぐ進行させやすいとともに、照射強度の低下が（照射面積が不要に拡がることが）抑制される。
【０２１０】
このように、本実施形態では、吐出口７３７および光照射装置７４０が、平面視で対象物４５０と重なりを持つ位置に配置されている。これにより、吐出口７３７から対象物４５０に向けてのエッチング液８００の供給を良好に行うことができるとともに、光照射装置７４０からの対象物４５０への光照射を良好に行うことができる。
【０２１１】
配管７３６は、エッチング液８００を対象物４５０に上方から供給し、光照射装置７４０は、光７４２を対象物４５０に上方から照射する。また、配管７３６は、上述のように、平面視で対象物４５０と重なる領域を通ってエッチング液８００を輸送する。このため、配管７３６（特に、エッチング液８００を対象物４５０の外側から内側へ輸送する部分７３６ｂ、および、エッチング液８００を対象物４５０の内側において下行するように輸送し吐出口７３７から吐出する部分７３６ｃ）の、光７４２による影が、対象物４５０の上面に映ってしまうことが懸念される。このような影ができると、ＰＥＣエッチングの進行が妨げられたり、光７４２の効率的な照射が妨げられたりする。
【０２１２】
このため、本実施形態では、光照射装置７４０から照射された光７４２による配管７３６の影が、対象物４５０の上面に映らないような位置に、配管７３６が配置されている。例えば、エッチング液８００を対象物４５０の外側から内側へ輸送する部分７３６ｂを、光照射装置７４０（光源７４３）よりも上方に配置している。つまり、配管７３６は、光照射装置７４０よりも上方を通るように配置されている。これにより、配管７３６の部分７３６ｂの影が、対象物４５０の上面に映ることが抑制される。またこれにより、このような影を抑制しつつ、配管７３６の部分７３６ｂと光照射装置７４０とが平面視で重なりを持つように配置することもできるため、配管７３６および光照射装置７４０の配置の自由度が向上する。
【０２１３】
また例えば、エッチング液８００を対象物４５０の内側において下行するように輸送し吐出口７３７から吐出する部分７３６ｃを、特に吐出口７３７を、平面視で光照射装置７４０と重なりを持たない位置に配置している。これにより、吐出口７３７の影が出来ることが抑制される。なお、光照射装置７４０からある程度拡がって光７４２が照射されることで、対象物４５０の上面において、吐出口７３７の直下の領域にも、光照射を行うことは可能である。
【０２１４】
また、吐出口７３７を光照射装置７４０と重なりを持たない位置に配置していることにより、吐出口７３７からのエッチング液８００の吐出動作が、光照射装置７４０に妨げられることが抑制される。つまり、本実施形態では、光照射装置７４０が、吐出口７３７からのエッチング液８００の吐出動作を妨げない位置に配置されている。
【０２１５】
光照射装置７４０は、平面視で対象物４５０の外側に張り出した位置まで配置されていることが好ましい。これにより、対象物４５０の縁部まで適正に光照射を行うことができる。
【０２１６】
光照射装置７４０は、平面視で対象物４５０の周方向の（全部ではなく）一部に配置されていてよい。本実施形態のエッチング装置７００は、対象物４５０を回転させながら光照射を行うため、光照射装置７４０が、対象物４５０の静止時には周方向の一部のみ照射するように配置されていても、対象物４５０の回転時には周方向の全部を照射することができる。なお、対象物４５０に対する積分照射強度が面内で均一になるよう、対象物４５０の一部に光を照射する場合は、光の照射面が対象物４５０の回転中心を要とする扇型になるように、光照射装置７４０（光源７４３）が配されることが望ましい（図１７（ａ）の破線部参照）。
【０２１７】
図１７（ｂ）は、光照射装置７４０の他の配置を示す第１変形例である。図１７（ａ）に示した実施形態の光照射装置７４０は、平面視で吐出口７３７の両側に光照射装置７４０が配置された態様を例示した。第１変形例は、平面視で吐出口７３７の片側に光照射装置７４０が配置された態様を例示する。なお、図１７（ｂ）の態様では、配管７３６が、平面視で光照射装置７４０と重ならない位置に配置されている。このため、配管７３６が光照射装置７４０より上方を通らないようにしつつ、上記のような影が映らないようにすることも可能である。
【０２１８】
図１７（ｃ）は、光照射装置７４０のさらに他の配置を示す第２変形例である。図１７（ａ）に示した実施形態の光照射装置７４０は、平面視で対象物４５０の周方向の一部に光照射装置７４０が配置された態様を例示した。第２変形例は、平面視で対象物４５０の周方向の全部に光照射装置７４０が配置された態様を例示する。
【０２１９】
ＩＩＩ族窒化物のＰＥＣエッチングの機構については、第２実施形態においても、第１実施形態で説明したものと同様である。エッチング液８００としては、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液とペルオキソ二硫酸カリウム（Ｋ２Ｓ２Ｏ８）水溶液とを混合したもの（水酸化物イオン（ＯＨ−）およびペルオキソ二硫酸イオン（Ｓ２Ｏ８２−）を含むもの）が用いられる。このようなエッチング液８００は、例えば、０．０１ＭのＫＯＨ水溶液と、０．０５Ｍの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。
【０２２０】
ＰＥＣエッチングに用いられるアルカリ性溶液として、ＫＯＨ水溶液の他、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液等を用いてもよい。ＰＥＣエッチングに酸性溶液を用いてもよく、酸性溶液としては、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液等を用いてよい。
【０２２１】
（化２）に示したように、Ｓ２Ｏ８２−からＳＯ４−＊ラジカルを生成する手法としては、光７４２の照射、および、加熱の少なくとも一方を用いることができる。光７４２の照射を用いる場合、Ｓ２Ｏ８２−による光吸収を大きくしてＳＯ４−＊ラジカルを効率的に生成させるために、光７４２の波長を、２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満とすることが好ましい。
【０２２２】
温度調節部７５０は、エッチング液８００の温度変動に起因するＳＯ４−＊ラジカルの生成量の変動が抑制されるよう、エッチング液８００の温度を一定に保つように用いられてよい。ＳＯ４−＊ラジカルの生成を光７４２の照射のみで制御したい場合、温度調節部７５０は、温度に起因するＳＯ４−＊ラジカルの生成が実質的に起こらないような温度に、エッチング液８００の温度を保つように用いられてよい。
【０２２３】
ＳＯ４−＊ラジカルの生成に加熱を用いる場合、ＳＯ４−＊ラジカルの生成に適した温度にエッチング液８００を加熱するために、温度調節部７５０が用いられてよい。ＳＯ４−＊ラジカルの生成を加熱のみで制御する場合、光７４２の波長は、（３６５ｎｍ以下であって）３１０ｎｍ以上であってよい。
【０２２４】
対象物４５０の近傍におけるエッチング液８００の温度を制御しやすくするために、保持台７１１に温度調節部７５０（ヒータ等）を設けてもよい。例えば、ＳＯ４−＊ラジカルが生成されるように加熱されて対象物４５０の上面４５５上に供給されるエッチング液８００と同じ温度（エッチング温度）に、保持台７１１に設けられた温度調節部７５０（ヒータ）により対象物４５０を加熱しておくことで、対象物４５０に接触する際のエッチング液８００の温度変化（温度低下）に起因する、ＳＯ４−＊ラジカル量の変動を抑制することができる。
【０２２５】
図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、ＰＥＣエッチングの工程の概要を示す、対象物４５０の部分的な（図１６に示す対象物４５０の中心部から右半分に対応する）概略断面図である。ＰＥＣエッチング工程を行うために、対象物４５０、および、エッチング液８００を準備する。図１８（ａ）は、エッチング装置７００の保持台７１１に載置される対象物４５０を示す。対象物４５０の上面４５５上に、つまり素子形成層４３０の上面４５５上に、素子分離溝５２０が形成されるべき領域（被エッチング領域）４５２に開口を有するマスク４５１が形成されている。マスク４５１は、例えば、金属等（例えばチタン（Ｔｉ）等）の導電性材料で形成され、また例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、レジスト、等の非導電性材料で形成される。
【０２２６】
図１８（ｂ）は、ＰＥＣエッチングが施されている状況の対象物４５０を示す。回転している対象物４５０の上面４５５の中心部に向けて、吐出口７３７から、エッチング液８００が吐出される（図１６も参照）。吐出されたエッチング液８００が、対象物４５０の中心部から外周部に向けて流れることで、対象物４５０の上面４５５の全面にエッチング液８００が均等に供給される。そして、エッチング液８００を供給しながら、対象物４５０の上面に光７４２を照射することで、被エッチング領域４５２のＩＩＩ族窒化物結晶がＰＥＣエッチングされて、素子分離溝５２０が形成される。
【０２２７】
対象物４５０が例えば積層基板４１０自体である場合、素子分離溝５２０の形成後、ソース電極５３１、ゲート電極５３２、ドレイン電極５３３、および、保護膜５４０が形成されることで、ＨＥＭＴ５１０が形成される。このようにして、半導体装置５００が製造される。
【０２２８】
なお、素子分離溝５２０をＰＥＣエッチングで形成する態様について例示したが、素子分離溝５２０は、ＰＥＣエッチングで形成される凹部（ＰＥＣエッチングによる除去で形成される構造）の一例である。ソース電極５３１を配置するためのソースリセス、ゲート電極５３２を配置するためのゲートリセス、ドレイン電極５３３を配置するためのドレインリセス等、半導体装置５００が備える他の凹部を、ＰＥＣエッチングで形成してもよい。ゲートリセス等の凹部についても、ＰＥＣエッチングで形成されることで、エッチングに起因するダメージの少ない凹部を得ることができる。
【０２２９】
なお、第１実施形態の処理装置２００について説明した例と同様に、ＰＥＣエッチング装置（処理装置）７００を用い、ＰＥＣエッチングの後に処理液を後処理液に換えることで、後処理まで行うようにしてもよい。
【０２３０】
以上説明したように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、対象物４５０を回転させながら、エッチング液８００に対象物４５０の上面４５５が浸漬された状態で、対象物４５０の上面４５５に光７４２を照射する態様で、ＰＥＣエッチングが行われる。これにより、第１実施形態と同様に、上面４５５における照射強度（パワー密度）分布を、回転の周方向について均一化することができ、ＰＥＣエッチングの条件の面内均一性を向上させることができる。
【０２３１】
また、本実施形態のエッチング装置７００を用いることにより、対象物４５０を回転させつつ、一定温度のエッチング液８００を流しながら対象物４５０に供給する態様で、ＰＥＣエッチングを行うことができる。つまり、対象物４５０の上面４５５上に、エッチング液８００を供給しながら（流入させながら）、光７４２を照射する態様で、ＰＥＣエッチングを行うことができる。この際、タンク７２０から、新しい（劣化していない新鮮な）エッチング液８００を、対象物４５０に連続的に供給することができる。
【０２３２】
さらに、対象物４５０の上面４５５をエッチング液８００に沈ませずとも、上面４５５にエッチング液８００を供給しながら対象物４５０を回転させることで、対象物４５０の上面４５５の全面をエッチング液８００に浸漬させて、上面４５５の全面上にエッチング液８００を均等に供給することができる。これにより、ＰＥＣエッチングの面内均一性を高めることができる。
【０２３３】
このような態様では、対象物４５０の上面４５５をエッチング液８００に沈ませる態様と比べて、上面４５５上に配置されるエッチング液８００の厚さを薄くしすい。このため、上面４５５上に配置されるエッチング液８００による光７４２の吸収量を減らして、吸収されず対象物４５０に到達した光７４２をホール生成に利用することが容易となる。
【０２３４】
第２実施形態では、対象物４５０に対するエッチング液８００の相対的な移動が第１実施形態と比べ激しいといえ、あるいは、当該移動の方向が第１実施形態と異なっているといえる。第１実施形態でも触れたように、対象物４５０に対するエッチング液８００の相対的な移動の態様が異なる種々のエッチング手法を適宜選択して利用できることは、技術的な自由度を向上できるため好ましい。
【０２３５】
第２実施形態では、エッチング液８００を流しながらＰＥＣエッチングを行うことで、常に新鮮なエッチング液８００を対象物４５０の上面４５５に供給することができるため、エッチング液８００の劣化に起因してエッチングが良好に進行しなくなることが抑制される。つまり、エッチング液８００の質の時間的な均一性を高めることができる。さらに、本実施形態では、エッチング液８００を流しながらＰＥＣエッチングを行うことで、流れのないエッチング液を用いる態様のＰＥＣエッチングにおいて光照射に起因して生じやすい、エッチング液の温度上昇が抑制される。つまり、一定温度でのエッチングを行うことが容易になるため、エッチング温度条件の時間的な均一性を高めることができる。
【０２３６】
このように、本実施形態によれば、面内均一性および時間的な均一性を高めたＰＥＣエッチングを行うことができる。これにより、上述のように、内面の平坦性が高い特徴を有する素子分離溝５２０を形成することができる。また、当該ＰＥＣエッチングは、ウェットエッチングであるため、エッチングに起因するＩＩＩ族窒化物結晶へのダメージがほぼ生じていない特徴を有する素子分離溝５２０を形成することができる。
【０２３７】
ＳＯ４−＊ラジカルの生成を光照射で生じさせる態様では、エッチング液８００の表面近傍で生じたＳＯ４−＊ラジカルが、対象物４５０の表面にまで拡散して到達するための時間がかかる。このため例えば、エッチングレートを向上させにくい。これに対し、あらかじめ加熱してＳＯ４−＊ラジカルを発生させたエッチング液８００を供給することで、大量のＳＯ４−＊ラジカルを効率よく対象物４５０の表面に供給することができる。このため例えば、エッチング速度を大幅に向上させることが可能となる。
【０２３８】
なお、半導体装置５００の生産性を高める観点から、対象物４５０は、例えば直径２インチ以上の大径であることが好ましい。本実施形態によるＰＥＣエッチングは、上述のように均一性の高いエッチングを行うことができるため、このような大径の対象物４５０に対するエッチングの手法として、好ましく用いられる。したがって、保持台７１１は、直径２インチ以上である対象物４５０が保持されるように設けられていることが好ましい。
【０２３９】
なお、本実施形態のエッチング装置７００は、半導体装置５００の素子分離溝５２０を形成する用途に限らず、ＩＩＩ族窒化物で構成された部材に構造を形成するためのＰＥＣエッチングの用途に、広く用いられてよい。
【０２４０】
＜第２実施形態の実験例＞
次に、上述の実施形態の実験例として、積層基板４１０に、素子分離溝５２０に対応する溝（以下、溝５２０ともいう）をＰＥＣエッチングで作製した実験例について説明する。積層基板４１０としては、上記で例示したＨＥＭＴの材料となるもの、つまり、ＳｉＣ基板４２０上に、ＡｌＮによる核生成層４３１、ＧａＮによるチャネル層４３２（厚さ１．２μｍ）、Ａｌ０．２２Ｇａ０．７８Ｎによる障壁層４３３（厚さ２４ｎｍ）、および、ＧａＮによるキャップ層４３４（厚さ５ｎｍ）が積層されたものを用いた。
【０２４１】
積層基板４１０のキャップ層４３４上にマスク４５１を形成し、ピーク波長が２６０ｎｍの光７４２を１２０分間照射することで、溝５２０を形成した。マスク４５１は厚さ２５０ｎｍのＡｌ／Ｔｉにより形成した。エッチング液８００として、０．０１ＭのＫＯＨ水溶液と、０．０５ＭのＫ２Ｓ２Ｏ８水溶液と、を１:１で混合したものを用いた。
【０２４２】
図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、実験例によるＰＥＣエッチング後の積層基板４１０を示す光学顕微鏡写真である。図１９（ａ）は、マスク除去前（Ａｓ ｅｔｃｈｉｎｇ）の写真であり、図１９（ｂ）は、マスク除去後の写真である。図１９（ａ）におけるマスク配置領域（Ａｌ／Ｔｉ ｍａｓｋ）、および、図１９（ｂ）におけるマスクが除去された領域（Ｅｐｉ ｓｕｒｆａｃｅ）は、それらの外側、すなわちＰＥＣエッチングが施された領域（Ｅｔｃｈｅｄ ａｒｅａ）と比べて、明るく映っている。
【０２４３】
図２０（ａ）および図２０（ｂ）は、実験例による積層基板４１０のＡＦＭ像である。図２０（ａ）は、ＰＥＣエッチングが施されない領域（Ａｓ ｇｒｏｗｎ）（以下、非エッチング領域ともいう）の表面のＡＦＭ像である。図２０（ｂ）は、ＰＥＣエッチングが施された領域（Ａｓ ｅｔｃｈｉｎｇ）（以下、エッチング領域ともいう）の表面のＡＦＭ像であり、つまり、溝５２０の底面５２１のＡＦＭ像である。図２０（ｂ）におけるエッチング深さは１０４ｎｍである。
【０２４４】
非エッチング領域の、５μｍ角領域のＡＦＭ測定から得られたＲＭＳ表面粗さは、０．７４ｎｍと１ｎｍ以下である。エッチング領域の当該ＲＭＳ表面粗さは、貫通転位の位置を除く領域（貫通転位の位置に存在する突出部を除く領域）において、０．５３ｎｍと１ｎｍ以下に保たれている。このように、本実施形態によるＰＥＣエッチングは、貫通転位の位置を除く領域において、表面の平坦性を保ちつつエッチングが可能な手法、つまり、貫通転位の位置を除く領域において、底面５２１が、ＲＭＳ表面粗さとして１ｎｍ以下の高い平坦性を有するように、溝５２０を形成可能な手法、であることがわかった。
【０２４５】
貫通転位の部分は、ホールの寿命が短いためＰＥＣエッチングされにくい。このため、エッチング領域において、貫通転位の位置に、突出部が観察される。貫通転位密度は、１×１０８ｃｍ−２程度である。ただし、上述のように、このような突出部は、ＰＥＣエッチング後のＴＭＡＨ処理等により、低くすることが可能である。
【０２４６】
なお、本実験例では、ゲート電極等までは形成しておらず、つまり、ＨＥＭＴの素子構造までは形成していないが、ＨＥＭＴの素子構造を形成する際であっても、本実験例で形成した溝５２０と同様にして素子分離溝５２０を形成できるため、上述のように底面５２１の平坦性が高い素子分離溝５２０を得ることが可能である。
【０２４７】
＜第２実施形態の他の態様＞
以上、第２実施形態およびその変形例を具体的に説明した。しかしながら、本発明はこれら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。
【０２４８】
エッチング装置７００は、図１６等を参照して説明したものに限定されず、例えば以下に示すような種々の変更が可能である。
【０２４９】
エッチング液８００の収容態様としては、アルカリ性溶液または酸性溶液と、酸化剤と、をあらかじめ混合しておき１つのタンク７２０に収容する態様に限らず、アルカリ性溶液または酸性溶液と、酸化剤と、を別々の容器に収容する態様としてもよい。後者の態様では、アルカリ性溶液または酸性溶液と、酸化剤とが、使用時に混合される。
【０２５０】
図２１は、光照射装置７４０に他の光源７４５が追加的に設けられた他の態様によるエッチング装置７００の、光源近傍を示す概略図である。例えば、光照射装置７４０の光源７４３から照射される光７４２の波長を、ホールおよびＳＯ４−＊ラジカルを生成する波長である２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満とし、光照射装置７４０の光源７４５から照射される光７４６の波長を、ホールは生成するがＳＯ４−＊ラジカルはほぼ生成しない波長である３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ以下とするように、光源７４３と光源７４５の照射波長を異ならせてもよい。このような光源構成とすることで、ホールの生成を、ＳＯ４−＊ラジカルの生成とはある程度独立して制御してもよい。なお、上記の、光７４２の波長条件と光７４６の波長条件とを、交換してもよい。
【０２５１】
また例えば、光源７４３から照射される光７４２の波長を、ホールは生成するがＳＯ４−＊ラジカルはほぼ生成しない波長である３１０ｎｍ以上３６５ｎｍ以下とし、光源７４５から照射される光７４６の波長を、赤外域の波長（つまり、光源７４５がエッチング液８００を加熱する温度調節部７５０として機能するような波長）とするように、光源７４３と光源７４５の照射波長を異ならせてもよい。このような光源構成とすることで、ホールの生成を光７４２で制御し、ＳＯ４−＊ラジカルの生成を光７４６による加熱で制御してもよい。
【０２５２】
光照射装置７４０は、アーム７３５に取り付けられることが必須ではなく、その他例えば、外側筐体７８０に（取り付け部７４１を介して）取り付けられてもよい。
【０２５３】
光照射装置７４０を冷却する冷却機構が設けられてもよい。例えば、空冷式の冷却機構が設けられる場合、空気の出入口は、外側筐体７８０の天井部等に設けられてよい。
【０２５４】
光照射装置７４０から出射され、対象物４５０の外側に放出された光７４２を、所定領域に導くような、反射部材または集光部材が設けられてもよい。
【０２５５】
エッチング量（エッチング深さ）を測定するモニタ機構（例えばレーザ測距機構）が設けられてもよい。
【０２５６】
ＰＥＣエッチングが行われた後に対象物４５０を洗浄する洗浄機構が設けられてもよい。対象物４５０を乾燥させる乾燥機構が設けられてもよい。
【０２５７】
エッチング装置７００内を排気する排気機構が設けられてもよい。
【０２５８】
対象物４５０を保持台７１１上に搬送し、対象物４５０を保持台７１１上から搬送する、搬送機構が設けられてもよい。
【０２５９】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。図２２は、第３実施形態によるＰＥＣエッチング装置７０１の、対象物４５０近傍を例示する概略図である。第３実施形態では、第２実施形態のＰＥＣエッチング装置７００における供給部７３０および光照射装置７４０の構成を、供給部９３０および光照射装置９４０の構成に変更した態様のＰＥＣエッチング装置７０１について説明する。それ以外の部分の構成は、第２実施形態と同様であってよい。第２実施形態では、供給部７３０に光照射装置７４０が取り付けられた態様のＰＥＣエッチング装置７００について例示した。第３実施形態では、供給部９３０と光照射装置９４０とが、互いに独立して配置できるように設けられている。
【０２６０】
光照射装置９４０は、光源９４１を有し、光源９４１は、光９４３を照射する。光源９４１は、平行光を出射する光源であることが好ましい。これにより、対象物４５０の上面４５５に入射する光９４３の入射方向を、上面４５５内で揃えることができる。平行光を出射する光源は、例えば、光発生源から平行光が放出される構成のものであってもよいし、また例えば、光発生源から放出された光を、レンズ、ミラー等の光学系により平行光に変換する構成のものであってもよい。
【０２６１】
供給部９３０は、エッチング液８００を吐出する吐出口９３１を有する。吐出口９３１にエッチング液８００を供給する配管７３６から上流側の構成は、第２実施形態の供給部７３０と同様であってよい。吐出口９３１は、光照射装置９４０とは独立した任意の高さに、例えば、エッチング液８００の吐出に好ましいよう上面４５５に近い高さに、配置されてよい。
【０２６２】
第２実施形態では、ＰＥＣエッチング装置７００を構成する部材（例えば、供給部７３０においてエッチング液８００の吐出口７３７を構成する部材、また例えば、供給部７３０の配管７３６）の、光照射装置７４０から出射された光７４２による影が、対象物４５０の上面４５５に映らないような、ＰＥＣエッチング装置７００の構成を例示した（図１６参照）。具体的には例えば、吐出口７３７を光照射装置７４０の高さ以上に配置することで、また例えば、吐出口７３７を平面視で光照射装置７４０と重ならない位置に配置することで、このような影を抑制した。
【０２６３】
第３実施形態では、ＰＥＣエッチング装置７０１を構成する部材（例えば、供給部９３０においてエッチング液８００の吐出口９３１を構成する部材、また例えば、供給部９３０の配管７３６）の、光照射装置９４０から出射された光９４３による影が、対象物４５０の上面４５５に映ってもよい、ＰＥＣエッチング装置７０１の構成を例示する。具体的には例えば、吐出口９３１が光照射装置９４０より低く配置されることで、また例えば、吐出口９３１が平面視で光照射装置９４０と重なる位置に配置されることで、このような影が生じてもよい。
【０２６４】
図２２は、（ＰＥＣエッチング工程において、）光９４３による吐出口９３１の影（吐出口９３１を構成する部材の影）が、対象物４５０の上面４５５に映っている状況を示す。光照射装置９４０（光源９４１）は、上面４５５に対して光９４３を斜めに照射する。「上面４５５に対して光９４３を斜めに照射する」とは、上面４５５の法線方向に対して、光９４３の進行方向がなす角が、０°超９０°未満、例えば５°以上８５°以下であることをいう。例えば、照射断面内における照射強度（パワー密度）を高めるために、当該角を０°に近づけて（つまり垂直照射に近づけて）よい。また例えば、吐出口９３１等の影を上面４５５に落としにくくしたい場合、当該角を９０°に近づけて（つまり水平照射に近づけて）よい。
【０２６５】
図２２に示す例において、吐出口９３１は、対象物４５０の回転の中心上に配置されているが、光９４３が斜めに照射されているため、吐出口９３１の影は、上面４５５において回転の中心には映らず当該中心よりも外周側には映っている。このため、回転の中心上に影が落ち続けることが抑制される。また同時に、上面４５５上において影が出来る領域は、当該外周側に配置されているため回転に伴い周方向に移動するので、上面４５５上における影に起因する照射強度分布の偏りを、周方向について均一化することができる。
【０２６６】
吐出口９３１は、供給部９３０のうち最も上面４５５に近づくので、影を作りやすい部分である。このため、吐出口９３１の影が上面４５５に映ってもよい装置構成は、供給部９３０を構成する部材の配置の自由度（あるいは、光照射装置９４０を構成する部材の配置の自由度）を高めるために好ましい。なお、ＰＥＣエッチング装置７０１を構成する他の部材が上面４５５に影を作る場合であっても、同様な考え方で対処することができる。本実施形態のＰＥＣエッチング装置７０１は、対象物４５０を回転させ、対象物４５０の上面４５５に、光９４３を斜めに照射しながらエッチング液８００を供給することで、例えば供給部９３０が作る影の影響を低減させて、ＰＥＣエッチングを行うことができる。
【０２６７】
斜め照射により、光源９４１から対象物４５０の上面４５５までの距離が、上面４５５内の位置に応じて変わる。これに起因して、上面４５５内で照射強度が一定とならないことがある。例えば、図２３（ｂ）に示すように、光源９４１から近い側で照射強度が高く、光源９４１から遠い側で照射強度が低くなるような、照射強度分布が生じることがある。対象物４５０を回転させながら光９４３を照射することで、このような斜め照射に起因する照射強度分布の偏りも、周方向について均一化することができる。
【０２６８】
なおこのような、斜め照射に起因する照射強度分布の偏りを、回転により周方向について均一化できる効果は、上面４５５における影の有無によらずに得られる。例えば、第２実施形態の他の態様として、図２１を参照して説明した装置構成で、斜め照射を行う光源７４５についても、同様な効果を得ることができる。
【０２６９】
次に、第３実施形態の変形例について説明する。図２３は、本変形例によるＰＥＣエッチング装置７０１の対象物４５０近傍を示す概略図である。本変形例では、光照射装置９４０が複数の光源、例えば、光源９４１および光源９４２の２つの光源、を有する態様を例示する。光照射装置９４０は、必要に応じ３つ以上の光源を備えてもよい。光源９４１が斜め照射を行うように配置されていることで、空間的に、他の光源９４２等を光照射装置９４０に追加することが容易である。複数の光源は、例えば、回転の中心の周りに周方向に並んで配置される。
【０２７０】
光源９４２は、（ＰＥＣエッチング工程において、）光源９４１から出射される光９４３とは異なる方向から、上面４５５に照射される光９４４を出射する。つまり、光照射装置９４０は、光９４３と光９４４とが重畳された（合成された）光を、上面４５５に照射する（光照射装置９４０は、光９４３と光９４４とを少なくとも含む光を上面４５５に照射する）。光９４３と光９４４とを重畳することで、上面４５５上の照射強度を強めたり、照射強度分布を調整したりすることが容易となる。
【０２７１】
光源９４２は、対象物４５０の回転の中心を挟んで、光源９４１と対向側から、上面４５５に光９４４を照射する。上述のように、上面４５５において、光源から近い側で照射強度が高く、光源から遠い側で照射強度が低くなるような、照射強度分布が生じることがある。光源９４１の光９４３、および、光源９４２の光９４４の、模式的な照射強度分布を、それぞれ、図２３（ｂ）および図２３（ｃ）に示す。光源９４１と光源９４２とが対向配置されていることで、上面４５５において光源から近い側と遠い側とが、これらの光源同士で反対となる。このため、図２３（ｄ）に示すように、光９４３と光９４４とを重畳させることで、互いの照射強度の強弱を相殺するように、つまり面内均一性が向上した照射強度分布が得られるように、上面４５５への光照射を行うことができる。
【０２７２】
このように、本変形例による光照射装置９４０によれば、光９４３および光９４４のいずれか一方のみが照射された場合の、上面４５５における照射強度分布と比べて、光９４３および光９４４の両方が照射された場合の、上面４５５における照射強度分布の均一性が向上するように、光９４３および光９４４を照射することができる。
【０２７３】
また、本変形例では、上面４５５において、光源９４１の光９４３による吐出口９３１の影の上に光源９４２の光９４４が照射され、それと同時に、光源９４２の光９４４による吐出口９３１の影の上に光源９４１の光９４３が照射されるように、光照射装置９４０による光照射が行われる。これにより、上面４５５における影に起因する照射強度低下の影響を、抑制することができる。
【０２７４】
なお、必要に応じ、光照射装置９４０が有する複数の光源に、垂直照射を行うものが含まれてもよい。垂直照射を行う光源の光により、回転の中心に吐出口９３１等の影が落ちたとしても、斜め照射を行う他の光源の光を当該影の上に（つまり回転の中心上に）照射することで、回転の中心に光が照射されないこと、を抑制できる。
【０２７５】
＜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。
【０２７６】
例えば、第３実施形態における供給部９３０および光照射装置９４０のような構成を、第１実施形態のＰＥＣエッチング装置に適用してもよい。
【０２７７】
また例えば、第１実施形態のようなＰＥＣエッチング装置において、第２、第３実施形態のように回転によりエッチング液を広げるようなやり方で（図３（ａ）参照）、ＰＥＣエッチングを行ってもよい。
【０２７８】
＜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。
【０２７９】
（付記１）
ＩＩＩ族窒化物で構成された被エッチング領域を有する処理対象物を、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容器に収容する工程と、
前記エッチング液の所定温度への加熱により硫酸イオンラジカルを生成させ、前記被エッチング領域への光照射によりホールを生成させることで、前記被エッチング領域をエッチングする工程と、
を有する、構造体の製造方法。
【０２８０】
（付記２）
前記所定温度を、４５℃以上（好ましくは５０℃以上、より好ましくは６０℃以上、さらに好ましくは７０℃以上）とする、付記１に記載の構造体の製造方法。
【０２８１】
（付記３）
前記エッチング液を、前記所定温度よりも低い温度に加熱した後、前記所定温度に加熱する、付記１または２に記載の構造体の製造方法。
【０２８２】
（付記４）
前記所定温度を、１００℃未満（好ましくは９５℃以下）とする、付記１〜３のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２８３】
（付記５）
前記エッチング液は、（少なくとも）ペルオキソ二硫酸イオンの塩を、前記エッチング液が調製される時点でのペルオキソ二硫酸イオンの濃度である調製時濃度が所定濃度となるように、水に溶解させることで調製されたものである、付記１〜４のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２８４】
（付記６）
前記調製時濃度を、当該調製時濃度を有し５０℃以上に加熱された前記エッチング液を用いて行うエッチングにおける、前記被エッチング領域がエッチングされるエッチングレートが、当該調製時濃度を有し３０℃の前記エッチング液を用いて行うエッチングにおけるエッチングレートよりも、高くなるような（高い）濃度とする、付記５に記載の構造体の製造方法。
【０２８５】
（付記７）
前記調製時濃度を、当該調製時濃度を有し５０℃以上に加熱された前記エッチング液を用いて行うエッチングにおける、前記被エッチング領域がエッチングされるエッチングレートが、６ｎｍ／分以上（好ましくは１０ｎｍ／分以上、より好ましくは１５ｎｍ／分以上、さらに好ましくは２０ｎｍ／分以上）となるような（高い）濃度とする、付記５または６に記載の構造体の製造方法。
【０２８６】
（付記８）
前記調製時濃度を、０．０７５ｍｏｌ／Ｌ以上（好ましくは０．１ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．１５ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．２ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．２５ｍｏｌ／Ｌ以上）とする、付記５〜７のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２８７】
（付記９）
前記調製時濃度を、当該調製時濃度を有し８０℃に加熱された前記エッチング液を用いて行うエッチングにおける、前記被エッチング領域がエッチングされるエッチングレートが、当該調製時濃度を有し７０℃の前記エッチング液を用いて行うエッチングにおけるエッチングレートに対し、１．２倍以下となるような（高い）濃度とする、付記５〜８のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２８８】
（付記１０）
前記所定温度に加熱された前記エッチング液において、前記塩が析出していない（溶け残っていない）、付記５〜９のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２８９】
（付記１１）
前記所定温度に加熱された前記エッチング液において、前記塩が析出している（溶け残っている）、付記５〜９のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２９０】
（付記１２）
前記塩として、アルカリ金属元素を含まない塩が用いられる、付記５〜１１のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２９１】
（付記１３）
前記塩として、ペルオキソ二硫酸アンモニウムが用いられる、付記５〜１２のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２９２】
（付記１４）
前記被エッチング領域がエッチングされるエッチングレートが、６ｎｍ／分以上（好ましくは１０ｎｍ／分以上、より好ましくは１５ｎｍ／分以上、さらに好ましくは２０ｎｍ／分以上、さらに好ましくは２５ｎｍ／分以上）である、付記１〜１３のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２９３】
（付記１５）
前記被エッチング領域がエッチングされるエッチングレートのうち、前記光に含まれる波長（２００ｎｍ以上）３１０ｎｍ未満の波長成分の照射による硫酸イオンラジカルの生成に起因するエッチングレートよりも、前記エッチング液の加熱による硫酸イオンラジカルの生成に起因するエッチングレートが大きくなるように、前記エッチングを行う、付記１〜１４のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２９４】
（付記１６）
前記所定温度を、４５℃以上とし、
硫酸イオンラジカルを、１．６×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）／分以上のレートで生成させる、付記１〜１５のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２９５】
（付記１７）
前記エッチング液に照射される前記光の、波長（２００ｎｍ以上）３１０ｎｍ未満の範囲に含まれる所定波長における照射強度が、３ｍＷ／ｃｍ２以下である、付記１〜１６のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２９６】
（付記１８）
前記被エッチング領域のエッチングを開始する時点において、前記エッチング液を酸性とする、付記１〜１７のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０２９７】
（付記１９）
前記被エッチング領域のエッチングを開始する時点において、前記エッチング液をアルカリ性とする、付記１〜１７のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。好ましくは、前記被エッチング領域をエッチングする期間中、前記エッチング液がアルカリ性である（より好ましくはｐＨが９以上である）状態を保つ。
【０２９８】
（付記２０）
前記エッチング液を、（少なくとも、）ペルオキソ二硫酸イオンの塩の水溶液と、アルカリ性水溶液と、が混合された混合溶液とする、付記１９に記載の構造体の製造方法。
【０２９９】
（付記２１）
前記被エッチング領域をエッチングする期間中における、前記エッチング液のｐＨの低下幅（最大のｐＨと最小のｐＨとの差）は、５以下（好ましくは４以下、より好ましくは３以下）である、付記１９または２０に記載の構造体の製造方法。ｐＨの低下を抑制するために、前記被エッチング領域をエッチングする期間中に、前記エッチング液に、アルカリ性水溶液を追加してもよい。ｐＨを高くするために、前記被エッチング領域のエッチングを開始する時点における、前記エッチング液のｐＨを、好ましくは１１以上（より好ましくは１２以上、さらに好ましくは１３以上）としてもよい。
【０３００】
（付記２２）
前記光による影が前記処理対象物の表面に映らない位置に配置される温度計により、前記エッチング液の温度を測定する、付記１〜２１のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３０１】
（付記２３）
前記エッチング液を撹拌しながら、前記エッチング液を加熱する、付記１〜２２のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３０２】
（付記２４）
前記処理対象物を、前記処理対象物を収容する容器に固定した状態で、前記エッチングを行う、付記１〜２３のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３０３】
（付記２５）
前記被エッチング領域をエッチングする工程の後、
前記所定温度よりも低い温度の後処理液により、前記処理対象物に後処理を施す（とともに前記処理対象物を冷却する）工程、
を有する、付記１〜２４のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３０４】
（付記２６）
前記処理対象物は、
前記被エッチング領域を有するエッチング対象物と、
前記エッチング対象物の、前記被エッチング領域と電気的に接続された導電性領域の表面の少なくとも一部と接触するように設けられた導電性部材と、
を有し、
前記導電性部材が、前記エッチング液と接触した状態で、前記エッチングを行う、付記１〜２５のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３０５】
（付記２７）
前記処理対象物の、前記光が照射される表面と反対側の面が、前記被エッチング領域と電気的に接続された導電性の面であり、
前記被エッチング領域、および、前記反対側の面が、前記エッチング液と接触した状態で、前記エッチングを行う、付記１〜２６のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３０６】
（付記２８）
前記処理対象物は、
第１層と、
前記第１層上に配置され、前記被エッチング領域を構成する第２層と、
前記第２層上に配置された第３層と、
を有し、
前記第２層を前記エッチングにより除去することで、前記第１層と前記第３層とを分離する、付記１〜２７のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３０７】
（付記２９）
前記第３層は、前記第２層を構成する前記ＩＩＩ族窒化物よりも広いバンドギャップを有することにより前記光を透過させるＩＩＩ族窒化物で構成されており、
前記光を、前記第３層を透過させて前記第２層に照射し、
前記第２層の端面が、前記エッチング液と接触した状態で、前記第３層に対して前記第２層を選択的にエッチングする、付記２８に記載の構造体の製造方法。
【０３０８】
（付記３０）
ＩＩＩ族窒化物で構成された被エッチング領域を有する処理対象物を、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容する容器と、
前記エッチング液を加熱する（少なくとも１つの）ヒータと、
前記被エッチング領域に光を照射する光照射装置と、
前記エッチング液の所定温度への加熱により硫酸イオンラジカルを生成させ、前記被エッチング領域への光照射によりホールを生成させることで、前記被エッチング領域がエッチングされるように、前記ヒータおよび前記光照射装置を制御する制御装置と、
を有する、構造体の製造装置。
【０３０９】
（付記３１）
前記ヒータは、前記容器に注入される（収容される）前の前記エッチング液を加熱する第１ヒータを有する、付記３０に記載の構造体の製造装置。
【０３１０】
（付記３２）
前記エッチング液を前記容器に注入するエッチング液注入装置を有し、
前記第１ヒータは、前記エッチング液注入装置に設けられている、付記３１に記載の構造体の製造装置。
【０３１１】
（付記３３）
前記ヒータは、前記容器に注入された（収容された）後の前記エッチング液を加熱する第２ヒータを有する、付記３０〜３２のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３１２】
（付記３４）
前記第２ヒータは、前記容器に設けられている、付記３３に記載の構造体の製造装置。
【０３１３】
（付記３５）
前記第２ヒータは、前記エッチング液に赤外光を照射するランプである、付記３３または３４に記載の構造体の製造装置。
【０３１４】
（付記３６）
前記エッチング液の温度を測定する温度計を有し、
前記温度計は、前記温度計の前記光による影が、被エッチング領域に映らない位置に配置される、付記３０〜３５のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。前記ヒータは、好ましくは、前記温度計により測定された前記エッチング液の温度に基づいて制御される。
【０３１５】
（付記３７）
前記エッチング液を撹拌する撹拌装置を有する、付記３０〜３６のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３１６】
（付記３８）
前記撹拌装置（回転装置）は、前記容器を動かすことにより、前記エッチング液を撹拌する、付記３７に記載の構造体の製造装置。
【０３１７】
（付記３９）
前記容器内の側面または底面に、前記エッチング液を撹拌する凸部（フィン）が設けられている、付記３８に記載の構造体の製造装置。
【０３１８】
（付記４０）
前記撹拌装置（スターラ）は、前記エッチング液中で撹拌部材を動かすことにより、前記エッチング液を撹拌する、付記３７〜３９のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３１９】
（付記４１）
前記処理対象物を前記容器に固定する固定装置を有する、付記３０〜４０のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３２０】
（付記４２）
前記固定装置は、前記処理対象物の、前記光が照射される表面と反対側の面が、前記容器内の底面から離れて配置されるように、前記処理対象物を固定する、付記４１に記載の構造体の製造装置。
【０３２１】
（付記４３）
前記容器は、回転可能に保持され、前記容器を回転させて前記エッチング液を外周側に飛散させることで、前記エッチング液を前記容器から排出可能に構成されている、付記３０〜４２のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３２２】
（付記４４）
前記所定温度よりも低い温度の後処理液を前記容器に注入する後処理液注入装置を有する、付記３０〜４３のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３２３】
（付記４５）
前記光照射装置は、前記光を放出する光源として、バンドギャップに対応する波長が３１０ｎｍ以上である半導体材料で構成された半導体発光素子を有する、付記３０〜４４のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。当該光照射装置は、少なくとも波長３１０ｎｍ未満の短波長成分が減衰された光、を出射するように構成された光照射装置の一例である。
【０３２４】
（付記４６）
前記光照射装置は、波長３１０ｎｍ未満の範囲の波長成分を減衰させるフィルタを備える、付記３０〜４５のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。当該光照射装置は、少なくとも波長３１０ｎｍ未満の短波長成分が減衰された光、を出射するように構成された光照射装置の他の例である。
【０３２５】
（付記４７）
処理対象物およびエッチング液を収容する容器と、
前記エッチング液を加熱するヒータと、
前記処理対象物に光を照射する光照射装置と、
前記光による影が前記処理対象物の表面に映らない位置に配置され、前記エッチング液の温度を測定する温度計と、
前記ヒータおよび前記光照射装置を制御する制御装置と、
を有し、前記処理対象物に光電気化学エッチングを行うよう構成された、構造体の製造装置。
【０３２６】
（付記４８）
処理対象物およびエッチング液を収容する容器と、
前記エッチング液を加熱するヒータと、
前記処理対象物に光を照射する光照射装置と、
前記処理対象物を前記容器に固定する固定装置と、
前記ヒータおよび前記光照射装置を制御する制御装置と、
を有し、前記処理対象物に（エッチング時に気泡の発生を伴う）光電気化学エッチングを行うよう構成された、構造体の製造装置。
【０３２７】
（付記４９）
ＩＩＩ族窒化物結晶で構成され、第１半導体素子および第２半導体素子が形成された素子形成層と、
前記素子形成層に設けられ、前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間を分離する素子分離溝と、
を有し、
前記素子分離溝の底面の、原子間力顕微鏡で観察された５μｍ角の領域のうち、前記ＩＩＩ族窒化物結晶の貫通転位の位置を除く領域における二乗平均平方根表面粗さが、１ｎｍ以下である、ＩＩＩ族窒化物半導体装置。
【０３２８】
（付記５０）
前記観察された５μｍ角の領域の、前記貫通転位の位置に、突出部を有する、付記４９に記載のＩＩＩ族窒化物半導体装置。
【０３２９】
（付記５１）
前記素子分離溝の底面におけるＰＬ発光スペクトルのバンド端ピーク強度は、前記素子形成層の上面におけるＰＬ発光スペクトルのバンド端ピーク強度に対して、９０％以上の強度を有する、付記４９または５０に記載のＩＩＩ族窒化物半導体装置。
【０３３０】
（付記５２）
前記第１半導体素子および前記第２半導体素子は、高電子移動度トランジスタであり、
前記素子形成層は、チャネル層と、前記チャネル層の上方に形成された障壁層と、を有し、
前記素子分離溝の底面は、前記チャネル層の上面よりも深い位置に配置されている、付記４９〜５１のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物半導体装置。
【０３３１】
（付記５３）
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物を保持する保持部と、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶が含有するＩＩＩ族元素の酸化物の生成に用いられる酸素を含み、さらに、電子を受け取る酸化剤を含む、アルカリ性または酸性のエッチング液を収納する容器（タンク）と、
前記エッチング対象物の前記上面上に、前記エッチング液を供給する供給部と、
前記エッチング対象物の前記上面上に、波長が３６５ｎｍ以下の光を照射する発光部（光照射装置）と、
を有し、前記ＩＩＩ族窒化物結晶の光電気化学エッチングを行う、エッチング装置。
【０３３２】
（付記５４）
前記供給部は、前記エッチング対象物の前記上面に向けて前記エッチング液を吐出する吐出口を有し、
前記エッチング対象物が前記保持部に保持されて前記光電気化学エッチングが行われる際の平面視において、
前記吐出口、および、前記発光部は、前記エッチング対象物と重なりを持つ位置に配置されている、付記５３に記載のエッチング装置。
【０３３３】
（付記５５）
前記供給部は、前記平面視で前記エッチング対象物と重なる領域を通って前記エッチング液を輸送する配管を有し、
前記配管は、前記発光部から照射された前記光による前記配管の影が、前記エッチング対象物の前記上面に映らない位置に配置されている、付記５４に記載のエッチング装置。
【０３３４】
（付記５６）
前記配管は、前記発光部よりも上方を通るように配置されている、付記５５に記載のエッチング装置。
【０３３５】
（付記５７）
前記配管は、前記平面視で前記発光部と重ならない位置に配置されている、付記５５または５６に記載のエッチング装置。
【０３３６】
（付記５８）
前記発光部は、前記吐出口からの前記エッチング液の吐出動作を妨げない位置に配置されている、付記５４〜５７のいずれか１つに記載のエッチング装置。
【０３３７】
（付記５９）
前記発光部は、前記平面視で前記エッチング対象物の外側に張り出した位置まで配置されている、付記５４〜５８のいずれか１つに記載のエッチング装置。
【０３３８】
（付記６０）
前記保持部は、前記エッチング対象物を回転可能に保持する、付記５４〜５９のいずれか１つに記載のエッチング装置。
【０３３９】
（付記６１）
前記吐出口は、前記エッチング対象物の回転の中心部に向けて前記エッチング液を吐出する、付記６０に記載のエッチング装置。
【０３４０】
（付記６２）
前記発光部は、前記平面視で前記エッチング対象物の周方向の一部に配置されている、付記６０または６１に記載のエッチング装置。
【０３４１】
（付記６３）
前記エッチング液の温度を調節する温度調節部を有する、付記５３〜６２のいずれか１つに記載のエッチング装置。
【０３４２】
（付記６４）
前記温度調節部は、前記容器に収納された前記エッチング液の温度を調節する、付記６３に記載のエッチング装置。
【０３４３】
（付記６５）
前記温度調節部は、前記保持部に設けられている、付記６３または６４に記載のエッチング装置。
【０３４４】
（付記６６）
前記温度調節部は、赤外域の波長の光を照射する発光部として設けられている、付記６３〜６５のいずれか１つに記載のエッチング装置。
【０３４５】
（付記６７）
前記保持部は、直径２インチ以上である前記エッチング対象物が保持されるように設けられている、付記５３〜６６のいずれか１つに記載のエッチング装置。
【０３４６】
（付記６８）
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物、および、電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を準備する工程と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に光を照射する工程と、
を有する、構造体の製造方法。
【０３４７】
（付記６９）
前記光を照射する工程では、前記エッチング対象物の上面上に前記エッチング液を供給しながら（流入させながら）、前記エッチング対象物の上面に前記光を照射する、付記６８に記載の構造体の製造方法。
【０３４８】
（付記７０）
前記光を照射する工程では、前記エッチング対象物の上面を前記エッチング液中に沈ませず、前記エッチング対象物の上面上に前記エッチング液を供給しながら前記エッチング対象物を回転させることで、（前記エッチング対象物の上面上において回転の中心側から外周側に前記エッチング液を流すことにより、）前記エッチング対象物の上面の全面を前記エッチング液に浸漬させる、付記６８または６９に記載の構造体の製造方法。
【０３４９】
（付記７１）
前記光を照射する工程では、前記エッチング対象物の上面に対して、前記光を斜めに照射する、付記６８〜７０のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３５０】
（付記７２）
前記光を照射する工程では、前記構造体の製造方法に用いられる構造体の製造装置を構成する部材（例えば、前記エッチング液の吐出口を構成する部材）の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面に映らないように、前記光を照射する、付記６８〜７１のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３５１】
（付記７３）
前記光を照射する工程では、前記構造体の製造方法に用いられる構造体の製造装置を構成する部材（例えば、前記エッチング液の吐出口を構成する部材）の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面において回転の中心には映らず当該中心よりも外周側には映るように、前記光を照射する、付記６８〜７１のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３５２】
（付記７４）
前記光を照射する工程では、前記光として、第１の光、および、前記第１の光とは異なる方向から照射される第２の光、を少なくとも含む光を照射する、付記６８〜７０のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。
【０３５３】
（付記７５）
前記光を照射する工程では、前記第１の光および前記第２の光のいずれか一方のみが照射された場合の、前記エッチング対象物の上面における照射強度（パワー密度）の分布と比べて、前記第１の光および前記第２の光の両方が照射された場合の、前記エッチング対象物の上面における照射強度（パワー密度）の分布の均一性が向上するように、前記第１の光および前記第２の光を照射する、付記７４に記載の構造体の製造方法。
【０３５４】
（付記７６）
前記光を照射する工程では、前記構造体の製造方法に用いられる構造体の製造装置を構成する部材（例えば、前記エッチング液の吐出口を構成する部材）の前記第１の光による影が、前記エッチング対象物の上面に映り、前記第２の光が、前記影の上に照射されるように、前記光を照射する、付記７４または７５に記載の構造体の製造方法。前記影は、回転の中心上に映ってもよい。
【０３５５】
（付記７７）
前記光を照射する工程では、前記エッチング対象物の上面が前記エッチング液中に沈むように前記エッチング対象物および前記エッチング液が容器に収容されていることで、前記エッチング対象物の上面の全面を前記エッチング液に浸漬させ、前記容器を回転させることで、前記エッチング対象物とともに前記エッチング液を回転させる、付記６８または６９に記載の構造体の製造方法。
【０３５６】
（付記７８）
少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物を、回転可能に保持する（よう構成された）保持部と、
電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を、前記エッチング対象物の上面上に供給する（よう構成された）供給部と、
前記エッチング液を加熱する（よう構成された）ヒータと、
前記エッチング対象物の上面に光を照射する（よう構成された）光照射装置と、
前記エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱された前記エッチング液に前記エッチング対象物の上面が浸漬された状態で、前記エッチング対象物の上面に前記光が照射されるように、前記保持部、前記供給部、前記ヒータ、および、前記光照射装置を制御する（よう構成された）制御装置と、
を有する、構造体の製造装置。
【０３５７】
（付記７９）
前記制御装置は、前記エッチング対象物の上面上に前記エッチング液を供給しながら、前記エッチング対象物の上面に前記光が照射されるように、前記供給部、および、前記光照射装置を制御する（よう構成されている）、付記７８に記載の構造体の製造装置。
【０３５８】
（付記８０）
前記保持部は、前記エッチング対象物の上面が前記エッチング液中に沈まないように、前記エッチング対象物を保持し（保持するよう構成されており）、
前記制御装置は、前記エッチング対象物の上面上に前記エッチング液を供給しながら、前記エッチング対象物を回転させることで、（前記エッチング対象物の上面上において回転の中心側から外周側に前記エッチング液を流すことにより、）前記エッチング対象物の上面の全面を前記エッチング液に浸漬させるように、前記保持部、および、前記供給部を制御する（よう構成されている）、付記７８または７９に記載の構造体の製造装置。
【０３５９】
（付記８１）
前記光照射装置は、前記エッチング対象物の上面に対して、前記光を斜めに照射する（よう構成されている）、付記７８〜８０のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３６０】
（付記８２）
前記構造体の製造装置を構成する部材（例えば、前記供給部において前記エッチング液の吐出口を構成する部材）の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面に映らないように、前記光照射装置、前記保持部、および、前記部材が配置されている（構成されている）、付記７８〜８１のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３６１】
（付記８３）
前記構造体の製造装置を構成する部材（例えば、前記供給部において前記エッチング液の吐出口を構成する部材）の前記光による影が、前記エッチング対象物の上面において回転の中心には映らず当該中心よりも外周側には映るように、前記光照射装置、前記保持部、および、前記部材が配置されている（構成されている）、付記７８〜８１のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３６２】
（付記８４）
前記光照射装置は、前記光として、第１の光、および、前記第１の光とは異なる方向から照射される第２の光、を少なくとも含む光を照射する（よう構成されている）、付記７８〜８０のいずれか１つに記載の構造体の製造装置。
【０３６３】
（付記８５）
前記光照射装置は、前記第１の光および前記第２の光のいずれか一方のみが照射された場合の、前記エッチング対象物の上面における照射強度（パワー密度）の分布と比べて、前記第１の光および前記第２の光の両方が照射された場合の、前記エッチング対象物の上面における照射強度（パワー密度）の分布の均一性が向上するように、前記第１の光および前記第２の光を照射する（よう構成されている）、付記８４に記載の構造体の製造装置。
【０３６４】
（付記８６）
前記光照射装置は、前記構造体の製造装置を構成する部材（例えば、前記供給部において前記エッチング液の吐出口を構成する部材）の前記第１の光による影が、前記エッチング対象物の上面に映り、前記第２の光が、前記影の上に照射されるように、前記光を照射する（よう構成されている）、付記８４または８５に記載の構造体の製造装置。
【０３６５】
（付記８７）
前記保持部は、前記エッチング対象物の上面が前記エッチング液中に沈むように前記エッチング対象物および前記エッチング液を収容することで、前記エッチング対象物の上面の全面を前記エッチング液に浸漬させる（よう構成された）容器を有し、前記容器を回転させることで、前記エッチング対象物とともに前記エッチング液を回転させる（よう構成されている）、付記７８または７９に記載の構造体の製造装置。
【符号の説明】
【０３６６】
１０…エッチング対象物（ウエハ）、２０…被エッチング領域、３０…カソードパッド、５０…マスク、１００…処理対象物、１０１…上面、２００…構造体の製造装置（処理装置、ＰＥＣエッチング装置）、２１０…容器、２２０…光照射装置、２２１…光源、２２２…フィルタ、２２５…光、２３０…ヒータ、２３０Ａ…注入前ヒータ、２３０Ｂ…注入後ヒータ、２３１…容器ヒータ、２３２…ランプヒータ、２３３…注入装置ヒータ、２３４…注入装置予備ヒータ、２４０…注入装置、２４１…エッチング液注入装置、２４２…後処理液注入装置、２４３…吐出部、２４４…供給部、２４５…タンク、２４６…配管、２５０…温度計、２６０…撹拌装置、２６１…回転装置、２６２…フィン、２６３…スターラ、２６４…保持部、２７０…固定装置、２８０…制御装置、３００…処理液、３１０…エッチング液、３２０…後処理液、４１０…積層基板、４２０…基板、４３０…素子形成層、４３１…核生成層、４３２…チャネル層、４３３…障壁層、４３４…キャップ層、４５０…エッチング対象物、４５１…マスク、４５２…（エッチングされる）領域、４５５…上面、５００…ＩＩＩ族窒化物半導体装置、５１０…半導体素子、５２０…素子分離溝、５２１…（素子分離溝の）底面、５３１…ソース電極、５３２…ゲート電極、５３３…ドレイン電極、５４０…保護膜、５５０…スクライブライン、６００…ウエハ、６１０…チップ、７００…ＰＥＣエッチング装置、７０１…ＰＥＣエッチング装置、７１０…保持部、７１１…保持台、７１２…回転装置、７２０…タンク、７２５…回収タンク、７３０…供給部、７３１…接続配管、７３２…ポンプおよび切り替えバルブ、７３３…ホース、７３４…移動機構、７３５…アーム、７３６…配管、７３６ａ、７３６ｂ、７３６ｃ…（配管の）部分、７３７…吐出口、７４０…光照射装置、７４１…取り付け部、７４２…光、７４３…光源、７４５…光源、７４６…光、７５０…温度調節部、７６０…回収部、７６１…回収ホース、７６２…エッチング液モニタ、７７０…内側筐体、７８０…外側筐体、７９０…制御装置、８００…エッチング液、８１０…回収エッチング液、９３０…供給部、９３１…吐出口、９４０…光照射装置、９４１…光源、９４２…光源、９４３…光、９４４…光
【要約】
構造体の製造方法は、少なくとも上面がＩＩＩ族窒化物結晶で構成されたエッチング対象物、および、電子を受け取る酸化剤としてペルオキソ二硫酸イオンを含むアルカリ性または酸性のエッチング液を準備する工程と、エッチング対象物を回転させながら、硫酸イオンラジカルが生成するように加熱されたエッチング液にエッチング対象物の上面が浸漬された状態で、エッチング対象物の上面に光を照射する工程と、を有する。【図１】
0006942291.tif 000006
【図２】
0006942291.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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