WO2013145509A1 - ウエハ処理方法、ウエハ処理装置および半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

ウエハ処理方法、ウエハ処理装置および半導体発光素子の製造方法 Download PDF

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WO2013145509A1
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wafer
mask
shape
processing
processing method
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PCT/JP2013/000185
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貴信 西田
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シャープ株式会社
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    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate

Definitions

  • the present invention relates to a wafer processing method for repeatedly forming convex portions on a surface portion of a sapphire substrate based on a mask pattern formed on a wafer, a wafer processing apparatus used in the wafer processing method, and a nitride-based compound semiconductor using the same.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device such as a light emitting device.
  • nitride-based compound semiconductor light-emitting devices are widely used as light-emitting devices in the green, blue, and ultraviolet regions. Examples include indium / phosphorus semiconductor light emitting devices.
  • FIG. 10 (a) to 10 (e) are main process cross-sectional views for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor light emitting device disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 10 (a) to 10 (e) are main process cross-sectional views for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor light emitting device disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 10 (a) to 10 (e) are main process cross-sectional views for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor light emitting device disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 1 a conventional method for manufacturing a semiconductor light emitting device disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG.
  • FIG. 1 after performing the light emitting part forming step of forming the light emitting part 101 on one surface side of the wafer-like sapphire substrate 100 and performing the electrode forming step of forming each electrode, the other surface side of the sapphire substrate 100 is formed.
  • MOVPE method metal organic chemical vapor deposition
  • a novolak resin for example, AZ resist
  • the novolak resin is spin-coated on the other surface of the sapphire substrate 100 by spin coating.
  • the mold material 103 on which the concavo-convex pattern 103a is designed according to the fine concavo-convex structure as shown in FIG. 10B is formed into the resist layer 102 as shown in FIG. 10C. Then, a transfer process is performed in which the concavo-convex pattern 103a is transferred to the resist layer 102 by being pressed from above.
  • the mold material 103 is positioned so as to face the resist layer 102, and then the mold material 103 is heated and brought into contact with the resist layer 102 to bring the mold material 103 to a predetermined pressure. Pressurize from above.
  • the resist layer 102A is deformed into the concavo-convex pattern 103a
  • the mold material 103 is cooled, and then the mold material 103 is separated from the resist layer 102.
  • the concavo-convex pattern 103a of the mold material 103 as shown in FIG. 10D can be transferred to the resist layer 102 to obtain a resist layer 102A having the concavo-convex pattern 102a.
  • the fine concavo-convex structure 104 is formed on the sapphire substrate 100 by etching the resist layer 102A having the concavo-convex structure and the sapphire substrate 100 from the other surface side. A pattern forming process to be formed on the surface is further performed.
  • FIG. 11 is a partial vertical cross-sectional view of a conventional sapphire substrate obtained by subjecting the surface disclosed in Patent Document 2 to an unevenness forming process.
  • a sapphire substrate was prepared, and this was loaded into an etching chamber of an ICP dry etcher, and its a surface was dry etched. CHF 3 gas was used as an etching gas.
  • the pressure in the chamber was 1.5 to 6.0 Pa. This pressure is 100 to 500% higher than the normal etching conditions for the sapphire substrate (pressure for etching the sapphire substrate substantially flatly).
  • the power of the ICP was 150 to 600 W, and the Bias voltage was 300 to 500 W.
  • the etching time is 15 to 40 minutes. As a result, a concavo-convex pattern 201a was formed on the surface of the sapphire substrate 201 as shown in FIG.
  • the concavo-convex pattern 201a has a cone shape with a height of 0.3 ⁇ m to 0.5 ⁇ m and exists at a density of 1 to 70 / ⁇ m 2 .
  • FIG. 12 shows a perspective view substitute photograph showing the uneven surface of the sapphire substrate 201 of FIG.
  • FIG. 13 shows a plan view substitute photograph showing the uneven surface of the sapphire substrate 201 of FIG.
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view schematically showing a structure of a conventional group III nitride compound semiconductor light emitting device using the sapphire substrate 201 of FIG.
  • a conventional group III nitride compound semiconductor light emitting device 200 includes an n-clad layer 202 made of n-type GaN on a concavo-convex forming surface F of a sapphire substrate 201 shown in FIG. Are formed by MOCVD.
  • An active layer 203 as a light emitting layer having a multiple quantum well structure is formed on the n-clad layer 202.
  • a p-clad layer 204 made of p-type GaN is formed on the active layer 203.
  • the translucent electrode 205 is a thin film containing gold, and the translucent electrode 205 is laminated so as to cover substantially the entire surface of the p-clad layer 204.
  • the p electrode 206 is also made of a material containing gold, and the p electrode 206 is formed on the translucent electrode 205 by vapor deposition.
  • the n-electrode 207 is formed by vapor deposition on a part of the exposed surface of the n-clad layer 202 that is partially exposed by etching.
  • the concavo-convex pattern 103a of the mold material 103 to be transferred is transferred to the resist layer 102, and the sapphire substrate is based on the concavo-convex pattern 102a of the resist layer 102A.
  • the time and effort of the stepper processing is reduced by transferring and etching 100, it is difficult to ensure the instability of the unevenness itself, the instability of the distance between the unevennesses, or the reproducibility of the flat part between the unevennesses.
  • the depression is formed, defects such as voids are generated in the epitaxial layer in the subsequent MOCVD process for growing the epitaxial layer, which makes it difficult to stably form the epitaxial layer. If the formation of this epitaxial layer becomes unstable, a generated light loss occurs in the MQW layer as a light emitting layer to be formed next.
  • the surface of the sapphire substrate 201 is formed without any mask by optimizing the dry etching conditions. Therefore, it is difficult to ensure the instability of the unevenness itself, the instability of the distance between the unevennesses, or the reproducibility of the flat portion between the unevennesses. For example, if a depression is formed in the flat portion, defects such as voids are generated in the epitaxial layer in the subsequent MOCVD process for growing the epitaxial layer, which makes it difficult to stably form the epitaxial layer. . If the formation of this epitaxial layer becomes unstable, a generated light loss occurs in the MQW layer as a light emitting layer to be formed next.
  • the cooling of the wafer is insufficient, and the upper temperature limit of the mask material is exceeded, so that the mask shape itself is prevented from dripping and the desired shape of the mask is obtained.
  • Multiple photolithography steps, UV steps and baking steps are necessary for processing. Without these steps, the mask shape changes to the sapphire substrate as the film to be etched. It is difficult to ensure the instability of the transferred convex part itself, the instability of the distance between the convex parts, or the reproducibility of the flat part between the convex parts. For this reason, the number of processes is increased, and it is difficult to ensure flexibility in response to a change in the uneven shape to be transferred.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and a wafer processing method capable of efficiently forming a good convex shape in order to reduce a generated light loss in a light emitting layer, and to be used for this wafer processing method.
  • An object of the present invention is to provide a wafer processing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor light emitting device such as a nitride compound semiconductor light emitting device using the same.
  • the wafer processing method of the present invention is a wafer processing method for processing a surface portion of a wafer based on a mask pattern formed on the wafer, wherein the mask is formed in a convex shape corresponding to the convex shape to be transferred to the wafer.
  • a mask processing step to be processed and a transfer etching step to transfer the mask shape to the surface portion of the wafer based on the processed mask shape are performed by changing control parameters in one wafer processing apparatus. This achieves the above object.
  • the mask is processed by selecting the control parameter so that the surface portion of the wafer is not processed at all.
  • control parameter in the wafer processing method of the present invention is a type of processing gas used in the wafer processing apparatus.
  • control parameter in the wafer processing method of the present invention is a processing gas pressure used in the wafer processing apparatus.
  • the processing gas pressure in the wafer processing method of the present invention is adjusted by the relationship between the gas flow rate and the gas displacement in the wafer processing apparatus, and the processing gas pressure is within a range of 0.2 Pa to 10 Pa.
  • the gas flow rate at this time is adjusted within the range of 20 cc to 400 cc.
  • the type of processing gas used is a gas other than a halogen-based gas such as Ar or O 2 in the mask processing step, and a halogen-based gas such as BCl 3 in the transfer etching step. Is used.
  • an RF power for controlling ion attraction of the processing gas into the wafer is within a range of 0.28 w / cm 2 to 1.13 w / cm 2.
  • the mask processing step of the wafer processing method of the present invention based on the processed mask shape by adjusting control parameters of the wafer processing apparatus when processing the mask into a predetermined convex shape.
  • the shape and size of the convex shape to be transferred to the wafer can be changed within a certain range.
  • control parameters in the mask processing step in the wafer processing method of the present invention include a processing time of the mask processing step, a processing gas pressure, and an RF power for controlling ion drawing of the processing gas into the wafer. At least one.
  • the mask is processed into a cross-section C shape or a cross-section R shape from which both corners of the outer periphery of the tip end of the mask are removed.
  • a convex shape having a triangular cone shape or a semicircular shape in cross section or a similar convex shape on a flat surface of the wafer thinned by the transfer etching step in the wafer processing method of the present invention is seen in a plan view. It is repeatedly formed in a staggered pattern or a matrix pattern.
  • the convex shape in the wafer processing method of the present invention is one of a circle, an ellipse and a polygon in plan view, and the interval between the convex shapes is uniform and the convex shape itself is uniform. The size is also formed uniformly.
  • the surface temperature of the wafer is higher than the surface temperature of the mask so as to avoid thermal sagging of the mask due to a temperature rise during the mask processing step and the transfer etching step.
  • the back surface cooling gas is configured to come into direct contact with the back surface of the wafer so as not to rise above the heat resistant upper limit temperature of the mask.
  • a mask patterning process for repeatedly patterning the mask film into a predetermined shape by a photolithography technique is provided.
  • the wafer in the wafer processing method of the present invention is formed of a sapphire substrate.
  • the wafer processing apparatus of the present invention is used in the above-described wafer processing method of the present invention, and the surface temperature of the wafer is adjusted so as to avoid thermal sagging of the mask due to a temperature rise during the mask processing step and the transfer etching step.
  • the back surface cooling gas is configured to come into direct contact with the back surface of the wafer so as not to rise above the heat resistant upper limit temperature of the upper mask, thereby achieving the above object.
  • the method for producing a semiconductor light emitting device of the present invention comprises forming a one-conductivity type contact layer on a wafer obtained by the above-described wafer processing method of the present invention and having a predetermined convex shape repeatedly formed on the surface,
  • a semiconductor light emitting device wafer is manufactured by forming a light emitting layer having a multiple quantum well structure on the type contact layer, and forming another conductivity type contact layer on the light emitting layer, and cutting the semiconductor light emitting device wafer into a plurality of chips
  • a plurality of semiconductor light emitting devices are manufactured, and thereby the above-mentioned object is achieved.
  • a wafer processing method for processing a surface portion of a wafer based on a mask pattern formed on the wafer, wherein the mask is processed into a convex shape corresponding to the convex shape to be transferred to the wafer.
  • a processing step and a transfer etching step for transferring the mask shape to the surface portion of the wafer based on the processed mask shape are performed in a single wafer processing apparatus by changing control parameters.
  • the purpose is to improve the mask resistance against the wafer temperature becoming high during the processing of the conventional equipment between the photolithography process and the transfer etching process.
  • Various mask shapes can be obtained by processing the upper part of the mask into a predetermined shape in the same wafer processing apparatus as in the transfer etching step without performing heat treatment or the like. As a result, it is possible to ensure the size of the projections transferred to the wafer of the sapphire substrate as the film to be etched from the mask shape, the stability of the distance between the projections, or the reproducibility of the flat portion between the projections. This makes it possible to efficiently form an optimal convex shape in order to reduce the loss of generated light in the light emitting layer.
  • the mask processing step for processing the mask into a convex shape corresponding to the convex shape to be transferred to the wafer and the transfer for transferring the mask shape to the surface portion of the wafer based on the processed mask shape.
  • (A)-(c) is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows the repetition convex part process process of the to-be-etched film of Embodiment 1 of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the outline
  • FIG. It is a figure which shows the relationship between the process gas flow volume and process gas pressure with respect to a processable area
  • (A) is a longitudinal cross-sectional view schematically showing a state where a wafer is mounted on the lower electrode
  • (b) is a plan view schematically showing a state where the wafer is mounted on the lower electrode.
  • (A) and (b) is a plan view micrograph of the transferred various repeated protrusions on the sapphire substrate (AlO 3).
  • (A) and (b) is a cross section micrograph of the transferred various repeated protrusions on the sapphire substrate (AlO 3).
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view illustrating an exemplary configuration of a main part of a nitride semiconductor light emitting element in Embodiment 1 of the present invention.
  • (A)-(e) is principal process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor light-emitting device currently disclosed by patent document 1.
  • FIG. It is a partial longitudinal cross-sectional view of the conventional sapphire substrate which performed the uneven
  • FIG. It is a figure which shows the perspective view substitute photograph which shows the uneven
  • Embodiment 1 of a wafer processing method of the present invention a wafer processing apparatus used in the wafer processing method, and a method of manufacturing a semiconductor light emitting device such as a nitride compound semiconductor light emitting device using the wafer processing method will be described in detail with reference to the drawings.
  • a semiconductor light emitting device such as a nitride compound semiconductor light emitting device using the wafer processing method
  • each thickness, length, etc. of the structural member in each figure are not limited to the structure to illustrate from a viewpoint on drawing preparation.
  • FIG. 1A to FIG. 1C are longitudinal cross-sectional views of the main part showing the repeated convex portion processing step of the etching target film according to the first embodiment of the present invention.
  • the convex portion processing step of the etching target film according to the first embodiment is performed on the etching target film 1 in order to repeatedly form a convex portion having a predetermined shape on the surface.
  • the mask film is patterned as a mask 2 having a predetermined shape by a photolithographic technique.
  • This repeated patterning shape is any one of a circular shape in plan view, an elliptical shape, and a polygonal shape (for example, a quadrangular shape, etc.), and the patterning is a uniform repeated shape that is formed in a matrix or staggered shape in plan view. Has been.
  • the upper portion of the mask 2 is processed so as to have a predetermined shape to be transferred to the etching target film 1, but above the lower portion 21 of the mask 2.
  • This is processed into a cross-section C-shape 22 from which the cross-section angle portion on the outer periphery of the tip is removed.
  • the mask 2 is processed, the physical properties of the etching target film 1 to be transferred and the mask 2 are taken into consideration, and the mask 2 is processed into a predetermined shape having a cross-sectional C shape 22, but the etching target film 1 is not processed. That is, parameter control is performed so that the film to be etched 1 is not affected.
  • this parameter control it can be controlled by the type of the processing gas and the pressure of the processing gas.
  • a non-halogen gas such as Ar gas or O 2 gas is used during mask processing.
  • the material of the sapphire substrate to be etched 1 is AlO 3
  • the material of the mask 2 is mainly carbon.
  • O 2 gas is flowed, C of carbon can be taken as CO 2 , but O 2 gas is sapphire. There is no reaction and no influence on the material of AlO 3 of the substrate.
  • the RF power for controlling the drawing of process gas ions into the wafer constituted by the film to be etched 1 is set in the range of 0.28 w / cm 2 to 1.13 w / cm 2 .
  • the mask material P.I. By optimizing parameters such as a gas system in consideration of a combination of materials called R / sapphire substrate (AlO 3 ), mask P.P.
  • R processing the sapphire substrate (AlO 3 ) as the film 1 to be etched, which is the final processed film, is formed into a shape that assumes the final desired shape with Ar gas or O 2 gas that is not etched.
  • This P.I. R is a photoresist (Photoresist), which is a material mainly composed of carbon.
  • the mask shape is the tip C shape 22 in which the outer peripheral corners of the upper portion of the longitudinal section are removed in a straight line section, but it is not limited to this, and it depends on the shape transferred to the etching target film 1.
  • the outer peripheral corner portion of the upper portion may be formed in a cross-sectional R shape formed by being recessed or swollen in a cross-sectional curve.
  • the mask 2 is processed into a cross-sectional C shape or a cross-sectional R shape from which both corners of the outer periphery of the tip end are removed.
  • the mask shape is transferred to the etching target film 1 based on the cross-sectional C shape 22 on the upper part of the processed mask shape.
  • a transfer etching process is performed with a halogen-based gas.
  • BCl 3 is used as the halogen-based gas.
  • Mask P By dry etching with process gas (BCl 3 gas), for example in the sapphire substrate to be etched film 1 which is a finishing film (AlO 3)
  • process gas BCl 3 gas
  • AlO 3 a finishing film
  • the convex shape of R is transferred to the sapphire substrate (AlO 3 ) to form a desired repeated surface convex shape (convex shape).
  • the surface convex portion shape of, for example, a sapphire substrate (AlO 3 ) as the film to be etched 1 is, here, on the film to be etched 1 a on a flat surface which is thinned by exposing a predetermined depth of the sapphire substrate (AlO 3 ).
  • cone-shaped convex portions 1b having a triangular cross section (a symmetric equilateral triangle or an isosceles triangle) are repeatedly formed in a staggered pattern in plan view.
  • This repeated staggered surface convex shape is any one of a circular shape in plan view, an elliptical shape, and a polygonal shape (for example, a quadrangular shape, etc.), and the interval between the repeated convex portions 1b is uniform and the size of the convex portion 1b itself. They are also formed uniformly and stably, and these are arranged in a staggered (or matrix) and two-dimensionally.
  • a sapphire substrate (AlO 3 ) as a thin film 1 to be etched has a flat surface of a sapphire substrate (AlO 3 ) having a triangular cone shape (conical shape), a semicircular shape, or a similar shape (
  • Various convex parts such as a cone-shaped or semi-circular shape deformed, for example, a shape in which the cone shape is crushed in the height direction and the slope is rounded and swollen, or a shape with a raised semi-circular shape are repeatedly staggered or matrix-like in plan view Are evenly formed.
  • the repeated convex portions are any of a circular shape, an elliptical shape, and a polygonal shape in plan view, and the distance between the repeated convex portions is uniform and the size of the convex portions themselves is uniform and stable.
  • the wafer processing method of the first embodiment is a wafer processing method for processing a film to be etched based on a mask pattern formed on the wafer, and the mask is formed in a shape corresponding to the shape to be transferred to the film to be etched.
  • a mask processing step for processing the film and a transfer etching step for transferring the mask shape to the film to be etched based on the processed mask shape are performed by changing control parameters in the chamber chamber of one plasma dry etching apparatus.
  • the wafer is, for example, a sapphire substrate as the film 1 to be etched.
  • the mask is processed into a predetermined convex shape, but the control parameter is selected so that the surface portion of the wafer is not processed at all, and the mask is processed.
  • the control parameters at this time are the type of processing gas used in the etching apparatus and the processing gas pressure.
  • a gas other than a halogen-based gas such as Ar or O 2 is used in the mask processing process, and a halogen-based gas such as BCl 3 is used in the transfer etching process.
  • the RF power for controlling the drawing of process gas ions into the wafer is set in the range of 0.28 w / cm 2 to 1.13 w / cm 2 .
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing an outline of an etching processing apparatus used in the process of repeatedly processing a convex portion of a wafer according to the first embodiment.
  • a wafer 11 composed of a sapphire substrate (AlO 3 ) as an etching target film 1 is mounted on a lower electrode 12, and a chamber space 14 is provided between the lower electrode 12 and the upper electrode 13. .
  • the processing gas supply holes 15 (eight locations on the peripheral side wall in this case) in the chamber space 14 are uniformly supplied with a processing gas O 2 gas at the time of mask processing and a processing gas BCl 3 gas at a predetermined gas flow rate at the time of transfer etching processing. Supplied.
  • the wafer surface temperature is P.D.
  • the structure in which the back surface cooling He is in direct contact with the back surface of the wafer and an appropriate gas pressure are set so as not to rise above the R heat-resistant upper limit temperature.
  • a wafer 11 which is a sapphire substrate (AlO 3 ) as the film to be etched 1 is mounted on the lower electrode 12, but a hole is opened on the wafer mounting surface of the lower electrode 12, and the back surface cooling He is generated therefrom.
  • the back surface of the wafer 11 is directly cooled so that a uniform wafer cooling effect is obtained by the supplied He.
  • the wafer 11 is mounted via a tray adsorbed on the lower electrode 12, and the cooling by the cooling He of the wafer 11 is not sufficient for the amount through the tray.
  • the etching processing apparatus as the wafer processing apparatus according to the first embodiment is used in the wafer processing method according to the first embodiment, and avoids thermal sagging of the mask 2 due to a temperature rise during the mask processing process and the transfer etching process. Therefore, the back surface cooling He as the back surface cooling gas is in direct contact with the back surface of the wafer so that the surface temperature of the wafer composed of the etching target film 1 does not rise above the heat resistant upper limit temperature of the mask, thereby efficiently cooling the wafer. It becomes possible to do.
  • the etching processing apparatus as the wafer processing apparatus of the first embodiment can control the temperature of the stage on which the wafer is mounted, the back surface temperature of the wafer, and the uniformity of the gas feed.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the processing gas flow rate and the processing gas pressure with respect to the processable region.
  • the processable (dischargeable) region has a process gas pressure in the range of 0.2 Pa to 10 Pa and a process gas flow rate of 0.93 (cc / min) / L (liter) to 18.6 ( cc / mi n) / L (liter).
  • the mask 2 is processed into a predetermined convex shape, but the control parameter is selected so that the surface portion of the wafer 11 is not processed at all, and the mask 2 is processed.
  • the control parameters are the type of processing gas used in the etching apparatus and the processing gas pressure, and the processing gas pressure is adjusted in the etching apparatus in relation to the gas flow rate and the gas exhaust amount.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a schematic configuration example of a chamber and an exhaust part for explaining gas pressure.
  • a wafer 11 that is a sapphire substrate (AlO 3 ) as the film to be etched 1 is mounted on the lower electrode 12, and a processing gas is supplied into the chamber space 14 so that the wafer 11 is It is processed.
  • An exhaust unit is provided so as to communicate spatially with the chamber chamber in which the chamber space 14 is provided.
  • the exhaust part is composed of a pump 16 and a valve 17.
  • the valve 17 is a throttle valve, and is configured to be slidable horizontally and extendable (may be bellows-shaped) so that the pressure in the chamber space 14 can be adjusted by adjusting the exhaust area.
  • the pressure in the chamber space 14 may be increased by sliding the valve 17 sideways in the closing direction. Moreover, what is necessary is just to slide to the direction which opens the valve
  • the balance between the high pressure side and the low pressure side may be determined in consideration of the gas flow rate. If the gas flow rate is small, the desired pressure in the chamber space 14 cannot be adjusted no matter how the valve 17 is closed. If the gas flow rate is large, the desired pressure in the chamber space 14 can be achieved no matter how much the valve 17 is opened. Cannot adjust.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a modification of the schematic configuration example of the chamber and the exhaust part for explaining the gas pressure.
  • an exhaust part is provided so as to communicate spatially with the chamber chamber in which the chamber space 14 is provided.
  • the exhaust part is composed of a pump 16 and a valve 18, and the valve 18 can adjust the pressure in the chamber space 14 by adjusting the exhaust amount by increasing or decreasing the exhaust area by rotation.
  • the gas may be introduced into the chamber space 14 from at least one of the upper part, the side wall, and the lower part.
  • FIG. 6A is a longitudinal cross-sectional view schematically showing a state where a wafer is mounted on the lower electrode
  • FIG. 6B is a plan view schematically showing a state where the wafer is mounted on the lower electrode.
  • the RF power for controlling the ion attraction of the film to be etched 1 (for example, the sapphire substrate) to the wafer in the mask processing step is 0.28 w / cm 2 to 1.13 w /.
  • the range is set to cm 2 .
  • the RF power in this case is the RF power applied to the lower electrode 12.
  • RF power is applied at two locations of the upper electrode 13 and the lower electrode 12, and each RF power can be controlled independently.
  • the RF power applied to the upper electrode 13 determines the density of the discharge plasma, and the RF power applied to the lower electrode 12 attracts ions in the plasma generated by the upper electrode 13 to the wafer side to physically sputter the wafer surface. It works to determine power.
  • Etching is performed by cutting the bond on the surface of the wafer constituting the film 1 to be etched by physical sputtering force, or by scattering / removing the film by sputtering force to easily remove the radical. Reacts and becomes a highly volatile substance, which is removed from the surface, whereby the etching process proceeds.
  • the lower limit value of the RF power to the lower electrode 12 is determined in a region where a sufficient sputtering force is ensured, and the upper limit value of the RF power is determined according to the specifications of the generator of the RF power or an abnormal shape due to being too high. What happens is determined as a bottleneck. If the lower limit value of the RF power to the lower electrode 12 is too low, the sputtering process is insufficient and the etching process does not proceed, or a very slow and realistic process speed cannot be obtained.
  • the convex shape of the sapphire substrate (AlO 3 ) and the size of the convex itself is necessary to change the convex shape of the sapphire substrate (AlO 3 ) and the size of the convex itself according to the light emitting layer of the light emitting element such as LED.
  • heat treatment such as high-temperature baking is performed between the photolithography process and the transfer etching process.
  • high-temperature baking is performed thereafter.
  • various mask shapes can be formed by processing the upper part of the mask into a predetermined shape in a plasma dry etching processing apparatus as a wafer processing apparatus similar to the transfer etching process.
  • the repeated convex shape of the sapphire substrate (AlO 3 ) and the convex size itself can be changed within a predetermined range in accordance with the light emitting layer of the light emitting element such as an LED.
  • the convex shape to be transferred to the sapphire substrate (AlO 3 ) is adjusted by adjusting at least one of processing time, processing gas pressure and RF power of the mask processing step as a control parameter.
  • Various sizes can be set and changed within a certain range.
  • FIGS. 7A and 7B are micrographs of a plan view of various repetitive convex portions transferred to a sapphire substrate (AlO 3 ).
  • FIGS. 8A and 8B are cross-sectional micrographs of various repetitive convex portions transferred to a sapphire substrate (AlO 3 ).
  • the convex portion 1b1 on the surface of the sapphire substrate (AlO 3 ) has a small diameter in plan view, and the convex portion 1b1 having various shapes such as a triangular cross section is seen in plan view. These are arranged in a staggered manner with circular intervals and repeated shapes having uniform shapes. In this case, the convex portion 1b1 and the convex portion 1b1 are opened through a flat surface, and the convex portion 1b1 itself appears to be small.
  • FIG. 7B another example of the convex portion 1b1 on the surface of the sapphire substrate (AlO 3 ) is a case where the diameter of the circular shape in plan view is large.
  • the convex portions 1b2 of various shapes are formed in a zigzag shape with a circular interval in plan view and a repeated shape with uniform shapes.
  • the convex portion 1b2 and the convex portion 1b2 are clogged with fewer flat surfaces than in the case of FIG. 7A, and the convex portion 1b2 itself looks large.
  • the cone-shaped protrusions 1b having a triangular cross section are repeatedly arranged in a staggered pattern on the sapphire substrate (AlO 3 ) as the film to be etched 1a.
  • AlO 3 sapphire substrate
  • the present invention is not limited to this, and other shapes can be processed.
  • both oblique sides of the convex portion 1b3 having a triangular section are formed to bulge outward. This is formed by being transferred to the sapphire substrate (AlO 3 ) from the R-shaped cross section formed in the mask processing step.
  • FIG.8 (b) it is formed in the cross-section dumpling shape (convex part 1b4) completely different from the shape of the convex part 1b3 of Fig.8 (a). This is formed by transferring from a semicircular cross section formed in the mask processing step to a sapphire substrate (AlO 3 ).
  • the shapes of the convex portions 1b3 and the convex portions 1b4 in FIGS. 8A and 8B are circular in plan view.
  • the wafer processing method for processing the surface portion of the etching target film 1 of the wafer 11 based on the mask 2 patterned on the wafer 11 constituting the etching target film 1.
  • a mask processing step of processing the mask 2 into a convex shape corresponding to the convex shape to be transferred to the film to be etched 1, and transfer etching for transferring the mask shape to the surface portion of the film to be etched 1 based on the processed mask shape The process is performed in one etching apparatus by changing the kind of the processing gas and the pressure of the processing gas.
  • the process can be deleted from the conventional method, and if the mask is patterned into a predetermined shape in the photolithography process, the same wafer as the transfer etching process is performed thereafter.
  • the upper part of the mask can be processed into a predetermined shape in the processing apparatus, and various mask shapes can be stably obtained. Accordingly, it is possible to ensure the size of the protrusions transferred to the wafer 11 of the sapphire substrate as the film to be etched from the mask shape, the stability of the distance between the protrusions, or the reproducibility of the flat portions between the protrusions. . Accordingly, it is possible to efficiently form an optimal convex shape in order to reduce the generated light loss in the light emitting layer.
  • a one-conductivity type contact layer is formed on the concavo-convex sapphire substrate (AlO 3 ) on which the convex portions (convex shape) are repeatedly formed on the surface of the first embodiment.
  • AlO 3 concavo-convex sapphire substrate
  • a method for manufacturing a semiconductor light emitting device will be described in which a light emitting layer having a multiple quantum well structure is formed and another conductive type contact layer is formed on the light emitting layer.
  • FIG. 9 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of a configuration of a main part of the nitride semiconductor light emitting device in Embodiment 1 of the present invention.
  • the nitride semiconductor light emitting device 30 includes a buffer layer 31 made of aluminum nitride (AlN) on, for example, a sapphire substrate 11 ⁇ / b> A as a wafer 11 having a uniform protrusion 11 b formed on the surface.
  • a non-doped GaN layer 32 made of non-doped GaN is formed thereon.
  • an n-type contact layer 33 made of GaN is formed on the single crystalline substrate, and a multilayer 34 is formed on the n-type contact layer 33.
  • a light emitting layer 35 having a multiple quantum well structure is formed on the substrate 34.
  • the well layer of the light emitting layer 35 having a multiple quantum well structure is made of In y Ga1-yN (0 ⁇ y ⁇ 0.3) containing at least In.
  • An electron block layer 36 which is a p-type layer made of p-type Al 0.15 Ga 0.85 N is formed on the light emitting layer 35 having the multiple quantum well structure, and the p-type GaN is formed on the electron block layer 36.
  • a p-type contact layer 37 is formed.
  • a light-transmitting thin film electrode 38 (ITO) is formed by metal vapor deposition, and a p-electrode 39 is formed on a part of the light-transmitting thin film electrode 38, while the n-type contact layer
  • An n-electrode 40 is formed on a part of the end exposed surface 33.
  • a protective film 41 made of a SiO 2 film is formed on the top.
  • the semiconductor light emitting device wafer thus manufactured is cut into a plurality of chips to manufacture each semiconductor light emitting device.
  • the manufacturing method of the semiconductor light emitting device of the first embodiment is obtained on a wafer having a convex surface, which is obtained by repeatedly forming convex portions (convex shapes) on the surface, obtained by the wafer processing method of the first embodiment described above.
  • a semiconductor light emitting device wafer is formed by forming a one conductivity type contact layer, forming a light emitting layer having a multiple quantum well structure on the one conductivity type contact layer, and forming another conductivity type contact layer on the light emitting layer;
  • a semiconductor light emitting device wafer can be cut into a plurality of chips to produce a plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the present invention relates to a wafer processing method for repeatedly forming convex portions on a surface portion of a sapphire substrate based on a mask pattern formed on a wafer, a wafer processing apparatus used in the wafer processing method, and a nitride-based compound semiconductor using the same.
  • a mask processing step of processing a mask into a convex shape corresponding to the convex shape to be transferred to the wafer, and a mask on the surface portion of the wafer based on the processed mask shape By performing the transfer etching process for transferring the shape by changing the control parameters in one wafer processing apparatus, it is possible to efficiently form an optimal uneven shape in order to reduce the loss of generated light in the light emitting layer. .

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Abstract

【課題】発光層での生成光ロスを低減するために最適な凹凸形状を効率的に形成する。 【解決手段】被エッチング膜１を構成するウエハ上にパターンニングされたマスク２に基づいてウエハの被エッチング膜１の表面部を加工するウエハ処理方法であって、被エッチング膜１に転写すべき凸形状に対応した凸形状にマスク２を加工するマスク加工工程と、加工されたマスク形状に基づいて被エッチング膜１の表面部にマスク形状を転写する転写エッチング工程とを一つのエッチング装置内で処理ガスの種類および処理ガスの圧力を変えて行う。

Description

ウエハ処理方法、ウエハ処理装置および半導体発光素子の製造方法
　本発明は、ウエハ上に形成されたマスクパターンに基づいてサファイア基板の表面部に繰り返し凸部を形成するウエハ処理方法、このウエハ処理方法に用いるウエハ処理装置およびこれを用いた窒化物系化合物半導体発光素子などの半導体発光素子の製造方法に関する。
　従来、この種の従来の半導体発光素子において、緑、青および紫外領域の発光素子として、窒化物系化合物半導体発光素子が汎用されているが、この他に、ガリウム・ヒ素系の半導体発光素子やインジウム・リン系の半導体発光素子などがある。
　 図１０（a）～図１０（e）は、特許文献１に開示されている従来の半導体発光素子の
製造方法を説明するための主要工程断面図である。
　特許文献１に開示されている従来の半導体発光素子の製造方法は、まず、図１０（a）
に示すように、ウェハ状のサファイア基板１００の一表面側に発光部１０１を形成する発光部形成工程を行い、各電極を形成する電極形成工程を行ってから、サファイア基板１００の他表面側に有機材料からなる所定厚さ（例えば２μｍ）のレジスト層１０２を形成するレジスト層形成工程を行う。このように、発光部形成工程では、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）などのエピタキシャル成長法によってサファイア基板１００の一表面側に発光部１０１を成膜する。また、レジスト層形成工程では、有機材料としてノボラック系樹脂（例えばＡＺレジスト）を用い、当該ノボラック系樹脂をスピンコート法によりサファイア基板１００の他表面上に回転塗布する。
　次に、レジスト層形成工程後に、図１０（ｂ）に示すように微細凹凸構造に応じてパターン設計された凹凸パターン１０３ａを形成した型材１０３を、図１０（ｃ）に示すようにレジスト層１０２に上から押し付けて凹凸パターン１０３ａをレジスト層１０２に転写する転写工程を行う。
　この転写工程では、図１０（ｂ）に示すように型材１０３をレジスト層１０２に対向させて位置合わせを行ってから、型材１０３を加熱しながらレジスト層１０２に接触させて型材１０３を所定圧力で上から加圧する。これにより、図１０（ｃ）に示すようにレジスト層１０２Ａを凹凸パターン１０３ａに変形させて、型材１０３を冷却してから、型材１０３をレジスト層１０２から離す。これにより、図１０（ｄ）に示すような型材１０３の凹凸パターン１０３ａをレジスト層１０２に転写して凹凸パターン１０２ａを持つレジスト層１０２Ａを得ることができる。
　その後、この転写工程が終了した後に、図１０（ｅ）に示すように、凹凸構造のレジスト層１０２Ａおよびサファイア基板１００を上記他表面側からエッチングすることによって微細凹凸構造１０４をサファイア基板１００の他表面上に形成するパターン形成工程を更に行う。
　図１１は、特許文献２に開示されている表面を凹凸形成処理をした従来のサファイア基板の一部縦断面図である。
　サファイア基板を準備し、これをＩＣＰドライエッチャーのエッチングチャンバーへ装填して、そのａ面をドライエッチングした。エッチングガスにはＣＨＦ３ガスを用いた。チャンバー内の圧力は１．５～６．０Ｐａとした。この圧力は、サファイア基板に対する通常のエッチング条件（サファイア基板を実質的に平坦にエッチングする圧力）よりも１００～５００％高い。また、ＩＣＰの電力は１５０～６００Ｗ、Ｂｉａｓ電圧は３００～５００Ｗとした。エッチング時間は１５～４０分である。その結果、図１１に示すようにサファイア基板２０１の表面に凹凸パターン２０１ａが形成された。この凹凸パターン２０１ａは高さが０．３μｍ～０．５μｍのコーン状であり、１～７０／μｍ２の密度で存在している。図１２に、図１１のサファイア基板２０１の凹凸表面を示す斜視図代用写真を示している。図１３に、図１１のサファイア基板２０１の凹凸表面を示す平面図代用写真を示している。
　このように、ドライエッチングの条件を最適化することにより、何らマスクを用いることなく、サファイア基板２０１の表面へ微小な凹凸パターン２０１ａを形成することができる。これは、分解されたエッチングガスまたは基板材料との反応物が基板表面へデポジットし、その結果、均一なエッチングが阻害されてサファイア基板２０１の表面が凹凸状になるものと考えられる。
　図１４は、図１１のサファイア基板２０１を用いた従来のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子の構造を模式的に示す縦断面図である。
　図１４に示すように、従来のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子２００は、図１１のサファイア基板２０１の凹凸形成面Ｆ上に図示しないバッファ層を介してｎ型ＧａＮからなるｎクラッド層２０２をＭＯＣＶＤ法により形成する。ｎクラッド層２０２上に多重量子井戸構造の発光層としての活性層２０３を形成する。活性層２０３上にはｐ型ＧａＮからなるｐクラッド層２０４を形成する。透光性電極２０５は金を含む薄膜であり、透光性電極２０５はｐクラッド層２０４の実質的な全面を覆って積層される。ｐ電極２０６も金を含む材料で構成されており、蒸着により透光性電極２０５の上にｐ電極２０６が形成される。ｎ電極２０７は、エッチングにより一部分が露出されたｎクラッド層２０２の露出面の一部上に蒸着により形成されている。
特開２００７－１２３４４６号公報 特開２００６－１００５１８号公報
　上記特許文献１に開示されている上記従来の半導体発光素子の製造方法では、転写すべき型材１０３の凹凸パターン１０３ａをレジスト層１０２に転写し、そのレジスト層１０２Ａの凹凸パターン１０２ａを元にサファイア基板１００を転写エッチングすることにより、ステッパ加工の手間を削減しているものの、凹凸自体大きさや凹凸間距離の不安定性または凹凸間の平坦部の再現性の確保が難しいことにより、例えばこの平坦部に窪みができると、その後に続く、エピタキシャル層を成長させるＭＯＣＶＤ工程でエピタキシャル層にボイドのような欠陥が発生してエピタキシャル層の安定形成が困難になるという問題を有していた。このエピタキシャル層の形成が不安定になると、次に形成する発光層としてのＭＱＷ層での生成光ロスが生じてしまう。
　また、上記特許文献２に開示されている上記従来の半導体発光素子の製造方法では、ドライエッチングの条件を最適化することにより何らマスクを用いることなく、サファイア基板２０１の表面へ微小な凹凸を形成することから、凹凸自体大きさや凹凸間距離の不安定性または凹凸間の平坦部の再現性の確保が難しい。例えばこの平坦部に窪みができると、その後に続く、エピタキシャル層を成長させるＭＯＣＶＤ工程でエピタキシャル層にボイドのような欠陥が発生してエピタキシャル層の安定形成が困難になるという問題を有していた。このエピタキシャル層の形成が不安定になると、次に形成する発光層としてのＭＱＷ層での生成光ロスが生じてしまう。
　さらに、従来のエッチング設備では、ウエハの冷却が不十分であるところ、マスク材料の耐熱上限温度を超えてしまうことから、マスク形状自体に熱だれが生じることを回避するためやマスクの所望の形状加工のために複数のフォトリソ工程、ＵＶ工程およびベーク工程（ＵＶ処理、ベークは耐熱性向上のため）が必要であり、それらの工程が無いと、そのマスク形状から被エッチング膜としてのサファイア基板に転写される凸部自体の大きさや凸部間距離の不安定性または凸部間の平坦部の再現性の確保が難しくなっている。そのため工程数の増加を招き、また、転写すべき凹凸形状が変更になった場合への対応の柔軟性の確保も困難であった。
　本発明は、上記従来の問題を解決するもので、発光層での生成光ロスを低減するために良好な凸部形状を効率的に形成することができるウエハ処理方法、このウエハ処理方法に用いるウエハ処理装置およびこれを用いた窒化物系化合物半導体発光素子などの半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明のウエハ処理方法は、ウエハ上に形成されたマスクパターンに基づいて該ウエハの表面部を加工するウエハ処理方法であって、該ウエハに転写すべき凸形状に対応した凸形状にマスクを加工するマスク加工工程と、加工されたマスク形状に基づいて該ウエハの表面部に該マスク形状を転写する転写エッチング工程とを一つのウエハ処理装置内で制御パラメータを変えて行うものであり、そのことにより上記目的が達成される。
　また、好ましくは、本発明のウエハ処理方法におけるマスク加工工程において、前記ウエハの表面部は全く加工されないように前記制御パラメータを選択して該マスクを加工する。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法における制御パラメータは、前記ウエハ処理装置に用いる処理ガスの種類である。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法における制御パラメータは、前記ウエハ処理装置に用いる処理ガス圧力である。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法における処理ガス圧力は、前記ウエハ処理装置においてガス流量とガス排気量との関係で調整されており、該処理ガス圧力は０．２Ｐａ～１０Ｐａの範囲内に調整され、このときの該ガス流量は２０ｃｃ～４００ｃｃの範囲内に調整される。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法における処理ガスの種類は、前記マスク加工工程ではＡｒまたはＯ２などのハロゲン系ガス以外のガスを用い、前記転写エッチング工程ではＢＣｌ３などのハロゲン系ガスを用いる。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法におけるウエハ処理装置において、前記ウエハへの前記処理ガスのイオン引き込みを制御するＲＦパワーを０．２８ｗ／ｃｍ２～１．１３ｗ／ｃｍ２の範囲内に設定する。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法におけるマスク加工工程において、前記マスクを所定の凸形状に加工するときの前記ウエハ処理装置の制御パラメータを調整することにより、加工されたマスク形状に基づいて前記ウエハに転写すべき凸形状の形状および大きさを一定範囲内で変更可能とする。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法におけるマスク加工工程における制御パラメータは、該マスク加工工程の処理時間、処理ガス圧力および、前記ウエハへの処理ガスのイオン引き込みを制御するＲＦパワーのうちの少なくともいずれかである。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法におけるマスク加工工程において、前記マスクの先端外周の断面両角部分が取り除かれた断面Ｃ形状または断面Ｒ形状に加工する。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法における転写エッチング工程により、薄くなったウエハの平坦面上に断面３角形状のコーン状または断面半円形状またはこれらに類似した形状の凸形状が平面視で繰り返し千鳥状またはマトリクス状に形成されている。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法における凸形状は、平面視で円形、楕円形および多角形のうちのいずれかであって、繰り返しの該凸形状の間隔が均等で該凸形状自体の大きさも均等に形成されている。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法におけるウエハ処理装置において、前記マスク加工工程および前記転写エッチング工程時の温度上昇による前記マスクの熱ダレを回避するべく、前記ウエハの表面温度がその上の該マスクの耐熱上限温度以上に上昇しないように裏面冷却ガスがウエハ裏面と直接接触するように構成されている。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法におけるマスク加工工程の前段工程として、前記ウエハ上にマスク膜を成膜後、フォトリソ技術により該マスク膜を繰り返しの所定形状にパターニングするマスクパターニング工程を有する。
　さらに、好ましくは、本発明のウエハ処理方法におけるウエハはサファイア基板で構成されている。
　本発明のウエハ処理装置は、本発明の上記ウエハ処理方法に用いられ、前記マスク加工工程および前記転写エッチング工程時の温度上昇による前記マスクの熱ダレを回避するべく、前記ウエハの表面温度がその上の該マスクの耐熱上限温度以上に上昇しないように裏面冷却ガスがウエハ裏面と直接接触するように構成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
　本発明の半導体発光素子の製造方法は、本発明の上記ウエハ処理方法により得られた、表面に所定の凸形状が繰り返し形成されたウエハ上に、一導電型コンタクト層を形成し、該一導電型コンタクト層上に多重量子井戸構造の発光層を形成し、該発光層上に他導電型コンタクト層を形成することにより半導体発光素子ウエハを製造し、該半導体発光素子ウエハを複数のチップに切断して複数の半導体発光素子を製造するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
　上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
　本発明においては、ウエハ上に形成されたマスクパターンに基づいて該ウエハの表面部を加工するウエハ処理方法であって、該ウエハに転写すべき凸形状に対応した凸形状にマスクを加工するマスク加工工程と、加工されたマスク形状に基づいて該ウエハの表面部に該マスク形状を転写する転写エッチング工程とを一つのウエハ処理装置内で制御パラメータを変えて行う。
　この場合、フォトリソ工程でマスクを所定形状にパターニングすれば、その後は、フォトリソ工程と転写エッチング工程との間に従来設備の処理中にウエハ温度が高温になることに対するマスク耐性の向上を目的とした熱処理などを行なうことなく、転写エッチング工程と同じウエハ処理装置内でマスクの上部を所定形状に加工することにより各種形状のマスク形状を得ることができる。これによって、そのマスク形状から被エッチング膜としてのサファイア基板のウエハに転写される凸部自体の大きさや凸部間距離の安定性または凸部間の平坦部の再現性が確保可能となる。これによって、発光層での生成光ロスを低減するために最適な凸形状を効率的に形成することが可能となる。
　以上により、本発明によれば、ウエハに転写すべき凸形状に対応した凸形状にマスクを加工するマスク加工工程と、加工されたマスク形状に基づいてウエハの表面部にマスク形状を転写する転写エッチング工程とを一つのウエハ処理装置内で制御パラメータを変えて行うことにより、発光層での生成光ロスを低減するために最適な凹凸形状を効率的に形成することができる。
（ａ）～（ｃ）は、本発明の実施形態１の被エッチング膜の繰り返し凸部加工工程を示す要部縦断面図である。 本実施形態１の被エッチング膜の繰り返し凸部加工工程に用いるプラズマドライエッチング処理装置の一例の概要を模式的に示す縦断面図である。 処理可能領域に対する処理ガス流量と処理ガス圧力との関係を示す図である。 ガス圧力を説明するためのチャンバおよびその排気部の概略構成例を模式的に示す縦断面図である。 ガス圧力を説明するためのチャンバおよびその排気部の概略構成例の変形例を模式的に示す縦断面図である。 （ａ）は下部電極上にウエハが搭載された状態を模式的に示す縦断面、（ｂ）は下部電極上にウエハが搭載された状態を模式的に示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、サファイア基板（ＡｌＯ３）に転写した各種繰り返し凸部の平面視顕微鏡写真図である。 （ａ）および（ｂ）は、サファイア基板（ＡｌＯ３）に転写した各種繰り返し凸部の断面視顕微鏡写真図である。 本発明の実施形態１における窒化物半導体発光素子の要部構成例を示す縦断面図である。 （ａ）～（ｅ）は、特許文献１に開示されている従来の半導体発光素子の製造方法を説明するための主要工程断面図である。 特許文献２に開示されている表面を凹凸形成処理をした従来のサファイア基板の一部縦断面図である。 図１１のサファイア基板の凹凸表面を示す斜視図代用写真を示す図である。 図１１のサファイア基板の凹凸表面を示す平面図代用写真を示す図である。 図１１のサファイア基板を用いた従来のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子の構造を模式的に示す縦断面図である。
　１、１ａ　被エッチング膜（サファイア基板）
　１ｂ　断面３角形状の凸部
　１ｂ１～１ｂ４　凸部
　２　マスク
　２１　下側部分
　２２　断面Ｃ形状
　１１　ウエハ
　１２　下部電極
　１３　上部電極
　１４　チャンバ空間
　１５　処理ガス供給孔
　１６　ポンプ
　１７、１８　バルブ
　３０　窒化物半導体発光素子
　１１Ａ　サファイヤ基板
　３１　バッファ層
　３２　ノンドープＧａＮ層
　３３　ｎ型コンタクト層
　３４　多重層
　３５　多重量子井戸構造の発光層
　３６　電子ブロック層
　３７　ｐ型コンタクト層
　３８　透光性薄膜電極
　３９　ｎ電極
　４０　ｐ電極
　４１　保護膜
　以下に、本発明のウエハ処理方法、このウエハ処理方法に用いるウエハ処理装置およびこれを用いた窒化物系化合物半導体発光素子などの半導体発光素子の製造方法の実施形態１について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
　（実施形態１）
　図１（ａ）～図１（ｃ）は、本発明の実施形態１の被エッチング膜の繰り返し凸部加工工程を示す要部縦断面図である。
　本実施形態１の被エッチング膜の凸部加工工程は、まず、図１（ａ）のフォトリソ工程に示すように、所定形状の凸部を表面に繰り返し形成するために、被エッチング膜１上にマスク材料を塗布してマスク膜を成膜後、フォトリソ技術によりこのマスク膜を繰り返しの所定形状のマスク２としてパターニングする。この繰り返しパターニング形状は、平面視円形状、楕円形状および多角形状（例えば４角形など）のうちのいずれかであって、パターニングが均等な繰り返し形状でこれらが平面視でマトリクス状または千鳥状に形成されている。
　次に、図１（ｂ）のマスク加工工程に示すように、被エッチング膜１に転写すべき所定形状になるようにマスク２の上部を加工するが、マスク２の下側部分２１よりも上側部分であって先端外周の断面角部分が取り除かれた断面Ｃ形状２２に加工する。マスク２を加工する際に、転写すべき被エッチング膜１とマスク２との物性を考慮して、マスク２は断面Ｃ形状２２の所定形状に加工するが、被エッチング膜１は加工されないように、即ち、被エッチング膜１に影響を与えないようにパラメータ制御を行う。このパラメータ制御として、処理ガスの種類および処理ガスの圧力により制御することができる。処理ガスとしては、マスク加工時に、ＡｒガスやＯ２ガスなどのハロゲン系以外のガスを用いる。被エッチング膜１として例えばサファイア基板の材質はＡｌＯ３であり、マスク２の材質は主にカーボンであってＯ２ガスを流すとカーボンのＣがＣＯ２となって取れるが、Ｏ２ガスはサファイア基板のＡｌＯ３の材質には無反応で影響しない。
　このときの被エッチング膜１で構成されるウエハへの処理ガスイオンの引き込みを制御するＲＦパワーを、０．２８ｗ／ｃｍ２～１．１３ｗ／ｃｍ２の範囲に設定する。
　このように、マスク形状制御には、マスク材料Ｐ．Ｒ／サファイア基板（ＡｌＯ３）という各材料の組み合わせを考慮したガス系などのパラメータを最適化することにより、マスク形状制御のキーとなるマスクＰ．Ｒ加工時に、最終加工膜である被エッチング膜１としてのサファイア基板（ＡｌＯ３）をエッチングしないＡｒガスやＯ２ガスにより最終的な所望形状を想定した形状にマスク２のＰ．Ｒを加工する。このＰ．Ｒはフォトレジスト（ＰｈｏｔｏＲｅｓｉｓｔ）であり、カーボンを主成分とした材料である。
　このマスク形状としては、ここでは、縦断面の上側部分の外周両角部が断面直線的に取り除かれた先端Ｃ形状２２としたが、これに限らず、被エッチング膜１に転写する形状にもよるが、上側部分の外周角部が断面曲線的に凹んだり膨れたりして形成された断面Ｒ形状に形成されていてもよい。要するに、マスク２の先端外周の断面両角部分が取り除かれた断面Ｃ形状または断面Ｒ形状に加工する。
　次に、図１（ｃ）の転写エッチング工程に示すように、加工されたマスク形状の上部の断面Ｃ形状２２に基づいて被エッチング膜１にそのマスク形状を転写する。被エッチング膜１の加工時はハロゲン系等のガスで転写エッチング処理する。ハロゲン系のガスとしては例えばＢＣｌ３などを用いる。
　最終加工膜である被エッチング膜１としての例えばサファイア基板（ＡｌＯ３）における加工ガス（ＢＣｌ３ガス）によるドライエッチングによりマスクＰ．Ｒの凸形状をサファイア基板（ＡｌＯ３）に転写して所望の繰り返し表面凸部形状（凸形状）を形成する。
　この被エッチング膜１としての例えばサファイア基板（ＡｌＯ３）の表面凸部形状は、ここでは、サファイア基板（ＡｌＯ３）の所定深さ分が露出して薄くなった平坦面の被エッチング膜１ａ上に断面３角形状（左右対称の正三角形または２等辺三角形）のコーン状の凸部１ｂが平面視で繰り返し千鳥状に形成されている。この繰り返し千鳥状の表面凸部形状は、平面視円形、楕円形および多角形（例えば４角形など）のうちのいずれであって、繰り返しの凸部１ｂの間隔が均等で凸部１ｂ自体の大きさも均等で安定して形成されており、これらが千鳥状（またはマトリクス状）で二次元状に均等配置されている。
　即ち、転写エッチング工程において、薄くなった被エッチング膜１としての例えばサファイア基板（ＡｌＯ３）の平坦面上に断面３角形状のコーン状（円錐状）または半円形状またはこれらに類似した形状（コーン状や半円形状が変形した例えばコーン状を高さ方向に潰して斜面が丸く膨れた形状や、半円形状を高くした形状など）の各種凸部が平面視で繰り返し千鳥状またはマトリクス状に均等に形成されている。この繰り返し凸部は、平面視で円形、楕円形および多角形のうちのいずれであって、繰り返しの凸部の間隔が均等で凸部自体の大きさも均等で安定して形成されている。
　したがって、本実施形態１のウエハ処理方法は、ウエハ上に形成されたマスクパターンに基づいて被エッチング膜を加工するウエハ処理方法であって、被エッチング膜に転写すべき形状に対応した形状にマスクを加工するマスク加工工程と、加工されたマスク形状に基づいて被エッチング膜にマスク形状を転写する転写エッチング工程とを一つのプラズマドライエッチング装置のチャンバ室内で制御パラメータを変えて行う。ここで、ウエハは被エッチング膜１としての例えばサファイア基板である。
　マスク加工工程において、マスクを所定の凸形状に加工するが、ウエハの表面部は全く加工されないように制御パラメータを選択して該マスクを加工する。このときの制御パラメータは、エッチング装置に用いる処理ガスの種類および処理ガス圧力である。この処理ガスの種類は、マスク加工工程ではＡｒまたはＯ２などのハロゲン系ガス以外のガスを用い、転写エッチング工程ではＢＣｌ３などのハロゲン系ガスを用いる。また、ウエハへの処理ガスイオンの引き込みを制御するＲＦパワーを、０．２８ｗ／ｃｍ２～１．１３ｗ／ｃｍ２の範囲に設定する。
　図２は、本実施形態１のウエハの繰り返し凸部加工工程に用いるエッチング処理装置の概要を模式的に示す縦断面図である。
　図２において、被エッチング膜１としてのサファイア基板（ＡｌＯ３）で構成されたウエハ１１が下部電極１２に搭載され、この下部電極１２と上部電極１３との間のチャンバ空間１４が設けられている。チャンバ空間１４内に処理ガス供給孔１５（ここでは周囲側壁に８箇所）から均等に、マスク加工時には処理ガスのＯ２ガスが、転写エッチング処理時には処理ガスのＢＣｌ３ガスが所定のガス流量で供給される。
　エッチング処理中の温度上昇によるマスクＰ．Ｒの熱ダレを回避するために、エッチング処理時にウエハ表面温度がＰ．Ｒ耐熱上限温度以上に上昇しないように裏面冷却Ｈｅがウエハ裏面と直接接触する構造と適切なガス圧力に設定する。要するに、下部電極１２上に被エッチング膜１としてのサファイア基板（ＡｌＯ３）であるウエハ１１が搭載されるが、下部電極１２のウエハ搭載面には穴が開口しておりそこから裏面冷却Ｈｅが供給され、そのＨｅにより均一なウエハ冷却効果が得られるようにウエハ１１の裏面を直に冷却するようになっている。これに対して、従来は、下部電極１２上に吸着されたトレーを介してウエハ１１が搭載されており、トレーを介している分だけウエハ１１の冷却Ｈｅによる冷却が十分ではなかった。
　このように、本実施形態１のウエハ処理装置としてのエッチング処理装置は、本実施形態１のウエハ処理方法に用いられ、マスク加工工程および転写エッチング工程時の温度上昇によるマスク２の熱ダレを回避するべく、被エッチング膜１で構成されたウエハの表面温度がマスクの耐熱上限温度以上に上昇しないように裏面冷却ガスとしての裏面冷却Ｈｅがウエハ裏面と直接接触することにより、ウエハを効率よく冷却することが可能となる。
　要するに、本実施形態１のウエハ処理装置としてのエッチング処理装置は、ウエハを搭載するステージ温度およびウエハの裏面温度、ガスフィードの均一性を制御することができる。
　図３は、処理可能領域に対する処理ガス流量と処理ガス圧力との関係を示す図である。
　図３に示すように、処理（放電）可能領域は、処理ガス圧力が０．２Ｐａ～１０Ｐａの範囲で、処理ガス流量が０．９３(ｃｃ/ｍｉｎ)／Ｌ（リットル）～１８．６(ｃｃ/ｍｉ
ｎ)／Ｌ（リットル）の範囲である。
　要するに、マスク加工工程において、マスク２を所定の凸形状に加工するが、ウエハ１１の表面部は全く加工されないように制御パラメータを選択してマスク２を加工する。この制御パラメータは、エッチング装置に用いる処理ガスの種類および処理ガス圧力であり、処理ガス圧力は、エッチング装置においてガス流量とガス排気量との関係で調整されている。処理ガス圧力は０．２Ｐａ～１０Ｐａの範囲内で調整され、このときのガス流量は、ここでは０．９３(ｃｃ/ｍｉｎ)／Ｌ～１８．６(ｃｃ/ｍｉｎ)／Ｌであるが、２０ｃｃ～４００ｃｃの範囲内でもよい。なお、１Ｐａ＝７．５００６３８ｍＴｏｒｒである。
　図４は、ガス圧力を説明するためのチャンバおよびその排気部の概略構成例を模式的に示す縦断面図である。
　図４に示すように、チャンバ内において、下部電極１２上に被エッチング膜１としてのサファイア基板（ＡｌＯ３）であるウエハ１１が搭載され、チャンバ空間１４内に処理ガスが供給されてウエハ１１が処理される。チャンバ空間１４が設けられたチャンバ室に空間的に連通するように排気部が設けられている。排気部は、ポンプ１６とバルブ１７で構成されている。バルブ１７はスロットルバルブであり、横にスライド自在で伸縮自在（蛇腹状のものでもよい）に構成されて排気面積を調整してチャンバ空間１４内の圧力を調整可能としている。
　処理ガスが処理ガス供給孔１５から供給されるガス流量が一定の場合、チャンバ空間１４内の圧力を高くするにはバルブ１７を閉める方向に横にスライドさせればよい。また、チャンバ空間１４内の圧力を低くするにはバルブ１７を開ける方向に横にスライドさせればよい。ガス流量との兼ね合いでも高圧側、低圧側の限界が決まる場合がある。ガス流量が少ないと、どんなにバルブ１７を閉にしてもチャンバ空間１４内の所望の圧力に調整できないし、ガス流量が多いと、どんなにバルブ１７を開にしてもチャンバ空間１４内の所望の圧力に調整できない。
　図５は、ガス圧力を説明するためのチャンバおよびその排気部の概略構成例の変形例を模式的に示す縦断面図である。
　図５において、チャンバ空間１４が設けられたチャンバ室に空間的に連通するように排気部が設けられている。排気部はポンプ１６とバルブ１８で構成され、バルブ１８は回動によって排気面積を増減することにより排気量を調整してチャンバ空間１４内の圧力を調整可能としている。
　なお、図４および図５において、チャンバ空間１４内へのガスの導入は、上部、側壁および下部のうちの少なくともいずれかから行えばよい。
　図６（ａ）は下部電極上にウエハが搭載された状態を模式的に示す縦断面、図６（ｂ）は下部電極上にウエハが搭載された状態を模式的に示す平面図である。
　図６（ａ）および図６（ｂ）において、マスク加工工程で被エッチング膜１（例えばサファイア基板）のウエハへのイオン引き込みを制御するＲＦパワーを、０．２８ｗ／ｃｍ２～１．１３ｗ／ｃｍ２の範囲に設定している。この場合のＲＦパワーは下部電極１２に印加するＲＦパワーである。現状の使用設備では、ＲＦパワーの印加を上部電極１３と下部電極１２の二箇所で実施し、各ＲＦパワーはそれぞれ独立に制御できるようになっている。上部電極１３に印加するＲＦパワーは放電プラズマの密度を決定し、下部電極１２に印加するＲＦパワーは上部電極１３で生成したプラズマ中のイオンをウエハ側に引き寄せて、ウエハ表面への物理的スパッタ力を決定する働きをしている。
　エッチングは物理的スパッタ力で被エッチング膜１を構成するウエハ表面の結合を切断するか、またはスパッタ力で膜を飛散・除去し、除去が容易になった状態のところへ反応性の高いラジカル等が反応し、揮発性の高い物質となって表面から除去され、これによってエッチング処理が進む。このため、下部電極１２へのＲＦパワーの下限値は十分なスパッタ力を確保する領域で決定され、そのＲＦパワーの上限値は、ＲＦパワーのジェネレータの仕様かまたは、高過ぎることによる形状異常が生じることがネックとなって決定される。下部電極１２へのＲＦパワーの下限値が低過ぎると、スパッタ力不十分でエッチング処理が進まないかまたは、非常に遅く現実的な処理速度が得られない。
　ＬＥＤなどの発光素子の発光層に応じてサファイア基板（ＡｌＯ３）の凸部形状および凸部のサイズ自体を変化させる必要がある。フォトリソ工程と転写エッチング工程との間に、従来は高温ベーク処理などの熱処理を行っていたが、本実施形態１では、フォトリソ工程でマスクを所定形状にパターニングすれば、その後は、高温ベーク処理などの熱処理を行わずに、転写エッチング工程と同じウエハ処理装置としてのプラズマドライエッチング処理装置内でマスクの上部を所定形状に加工することにより各種形状のマスク形状を作ることができる。このマスク形状によって、ＬＥＤなどの発光素子の発光層に応じてサファイア基板（ＡｌＯ３）の繰り返し凸部形状および凸部のサイズ自体を所定範囲内で変化させることができる。
　要するに、このマスク加工工程において、マスク加工工程の処理時間、処理ガス圧力およびＲＦパワーのうちの少なくともいずれかを制御パラメータとして調整することにより、サファイア基板（ＡｌＯ３）に転写すべき凸部形状およびその大きさを一定範囲内で各種設定および変更することができる。
　図７（ａ）および図７（ｂ）は、サファイア基板（ＡｌＯ３）に転写した各種繰り返し凸部の平面視顕微鏡写真図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は、サファイア基板（ＡｌＯ３）に転写した各種繰り返し凸部の断面視顕微鏡写真図である。
　図７（ａ）に示すように、サファイア基板（ＡｌＯ３）の表面の凸部１ｂ１として平面視円形の直径が小さい場合であって、例えば断面三角形状などの各種形状の凸部１ｂ１が平面視円形間隔およびその形状が均等な繰り返し形状でこれらが千鳥状に配列されている。この場合の凸部１ｂ１と凸部１ｂ１の間が平坦面を介して開いており、凸部１ｂ１自体が小さく見える。
　これに対して、図７（ｂ）に示すように、サファイア基板（ＡｌＯ３）の表面の凸部１ｂ１の別の事例として平面視円形の直径が大きい場合であって、例えば断面三角形状などの各種形状の凸部１ｂ２が平面視円形間隔およびその形状が均等な繰り返し形状でこれらが千鳥状に形成されている。この場合の凸部１ｂ２と凸部１ｂ２の間が、図７（ａ）の場合に比べて平坦面が少なく詰まっており、凸部１ｂ２自体が大きく見える。
　前述した図１では、被エッチング膜１ａとしてサファイア基板（ＡｌＯ３）の上に断面３角形状（左右対称の正三角形または２等辺三角形）でコーン状の凸部１ｂを繰り返し千鳥状に配列したが、これに限らず、他の形状の加工も可能である。
　図８（ａ）では断面３角形状の凸部１ｂ３の両斜辺が外側に膨らんで形成されている。これはマスク加工工程で形成した断面Ｒ形状からサファイア基板（ＡｌＯ３）に転写されて形成されている。図８（ｂ）では、図８（ａ）の凸部１ｂ３の形状とは全く異なる断面団子形状（凸部１ｂ４）に形成されている。これはマスク加工工程で形成した断面半円形状からサファイア基板（ＡｌＯ３）に転写されて形成されている。これらの場合の図８（ａ）および図８（ｂ）のいずれの凸部１ｂ３および凸部１ｂ４の形状でも平面視円形状である。
　以上により、本実施形態１によれば、被エッチング膜１を構成するウエハ１１上にパターンニングされたマスク２に基づいてウエハ１１の被エッチング膜１の表面部を加工するウエハ処理方法であって、被エッチング膜１に転写すべき凸形状に対応した凸形状にマスク２を加工するマスク加工工程と、加工されたマスク形状に基づいて被エッチング膜１の表面部にマスク形状を転写する転写エッチング工程とを一つのエッチング装置内で処理ガスの種類および処理ガスの圧力を変えて行う。
　この場合、フォトリソ工程と転写エッチング工程との間に熱処理を行わないことから、従来方法から工程削除することができフォトリソ工程でマスクを所定形状にパターニングすれば、その後は、転写エッチング工程と同じウエハ処理装置内でマスクの上部を所定形状に加工することができて、各種形状のマスク形状を安定的に得ることができる。これによって、そのマスク形状から被エッチング膜としてのサファイア基板のウエハ１１に転写される凸部自体の大きさや凸部間距離の安定性または凸部間の平坦部の再現性を確保することができる。これによって、発光層での生成光ロスを低減するために最適な凸部形状を効率的に形成することができる。
　ここで、本実施形態１の表面に凸部（凸形状）が繰り返し形成された表面凹凸形状のサファイア基板（ＡｌＯ３）上に、一導電型コンタクト層を形成し、この一導電型コンタクト層上に多重量子井戸構造の発光層を形成し、この発光層上に他導電型コンタクト層を形成することにより半導体発光素子を製造する半導体発光素子の製造方法について説明する。
　図９は、本発明の実施形態１における窒化物半導体発光素子の要部構成例を示す縦断面図である。
　図９において、本実施形態１の窒化物半導体発光素子３０は、表面に均等な凸部１１ｂが形成されたウエハ１１としての例えばサファイヤ基板１１Ａの上に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成るバッファ層３１が成膜され、その上にノンドープのＧａＮから成るノンドープＧａＮ層３２が成膜されている。これらのサファイヤ基板１１Ａ、バッファ層３１およびノンドープＧａＮ層３２により単結晶性基板が構成されている。
　本実施形態１の窒化物半導体発光素子３０において、この単結晶性基板上にＧａＮからなるｎ型コンタクト層３３が形成され、このｎ型コンタクト層３３上に多重層３４が形成され、この多重層３４上に多重量子井戸構造の発光層３５が形成されている。
　多重量子井戸構造の発光層３５の井戸層は少なくともＩｎを含むＩｎｙＧａ１－ｙＮ（０≦ｙ＜０．３）からなっている。この多重量子井戸構造の発光層３５上に、ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなるｐ型層である電子ブロック層３６が形成され、この電子ブロック層３６上に、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層３７が形成されている。このｐ型コンタクト層３７上には、金属蒸着による透光性薄膜電極３８（ＩＴＯ）が形成され、透光性薄膜電極３８の一部上にｐ電極３９が形成され、一方、ｎ型コンタクト層３３の端部露出面の一部上にはｎ電極４０が形成されている。最上部には、ＳｉＯ２膜よりなる保護膜４１が形成されている。
　このようにして製造された半導体発光素子ウエハを複数のチップに切断して各半導体発光素子をそれぞれ製造する。
　要するに、本実施形態１の半導体発光素子の製造方法は、前述した本実施形態１のウエハ処理方法により得られた、表面に凸部（凸形状）が繰り返し形成された表面凸形状のウエハ上に、一導電型コンタクト層を形成し、一導電型コンタクト層上に多重量子井戸構造の発光層を形成し、発光層上に他導電型コンタクト層を形成することにより半導体発光素子ウエハを製造し、半導体発光素子ウエハを複数のチップに切断して複数の半導体発光素子を製造することができる。
　以上のように、本発明の好ましい実施形態１を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
　本発明は、ウエハ上に形成されたマスクパターンに基づいてサファイア基板の表面部に繰り返し凸部を形成するウエハ処理方法、このウエハ処理方法に用いるウエハ処理装置およびこれを用いた窒化物系化合物半導体発光素子などの半導体発光素子の製造方法の分野において、ウエハに転写すべき凸形状に対応した凸形状にマスクを加工するマスク加工工程と、加工されたマスク形状に基づいてウエハの表面部にマスク形状を転写する転写エッチング工程とを一つのウエハ処理装置内で制御パラメータを変えて行うことにより、発光層での生成光ロスを低減するために最適な凹凸形状を効率的に形成することができる。

Claims (17)

  1. 　ウエハ上に形成されたマスクパターンに基づいて該ウエハの表面部を加工するウエハ処理方法であって、
    　該ウエハに転写すべき凸形状に対応した凸形状にマスクを加工するマスク加工工程と、加工されたマスク形状に基づいて該ウエハの表面部に該マスク形状を転写する転写エッチング工程とを一つのウエハ処理装置内で制御パラメータを変えて行うウエハ処理方法。
  2. 　前記マスク加工工程において、前記ウエハの表面部は全く加工されないように前記制御パラメータを選択して該マスクを加工する請求項１に記載のウエハ処理方法。
  3. 　前記制御パラメータは、前記ウエハ処理装置に用いる処理ガスの種類である請求項２に記載のウエハ処理方法。
  4. 　前記制御パラメータは、前記ウエハ処理装置に用いる処理ガス圧力である請求項２または３に記載のウエハ処理方法。
  5. 　前記処理ガス圧力は、前記ウエハ処理装置においてガス流量とガス排気量との関係で調整されており、該処理ガス圧力は０．２Ｐａ～１０Ｐａの範囲内に調整され、このときの該ガス流量は２０ｃｃ～４００ｃｃの範囲内に調整される請求項４に記載のウエハ処理方法。
  6. 　前記処理ガスの種類は、前記マスク加工工程ではＡｒまたはＯ２などのハロゲン系ガス以外のガスを用い、前記転写エッチング工程ではＢＣｌ３などのハロゲン系ガスを用いる請求項３に記載のウエハ処理方法。
  7. 　前記ウエハ処理装置において、前記ウエハへの前記処理ガスのイオン引き込みを制御するＲＦパワーを０．２８ｗ／ｃｍ２～１．１３ｗ／ｃｍ２の範囲内に設定する請求項３に記載のウエハ処理方法。
  8. 　前記マスク加工工程において、前記マスクを所定の凸形状に加工するときの前記ウエハ処理装置の制御パラメータを調整することにより、加工されたマスク形状に基づいて前記ウエハに転写すべき凸形状の形状および大きさを一定範囲内で変更可能とする請求項１に記載のウエハ処理方法。
  9. 　前記マスク加工工程における制御パラメータは、該マスク加工工程の処理時間、処理ガス圧力および、前記ウエハへの処理ガスのイオン引き込みを制御するＲＦパワーのうちの少なくともいずれかである請求項８に記載のウエハ処理方法。
  10. 　前記マスク加工工程において、前記マスクの先端外周の断面両角部分が取り除かれた断面Ｃ形状または断面Ｒ形状に加工する請求項９に記載のウエハ処理方法。
  11. 　前記転写エッチング工程により、薄くなったウエハの平坦面上に断面３角形状のコーン状または断面半円形状またはこれらに類似した形状の凸形状が平面視で繰り返し千鳥状またはマトリクス状に形成されている請求項１または８に記載のウエハ処理方法。
  12. 　前記凸形状は、平面視で円形、楕円形および多角形のうちのいずれかであって、繰り返しの該凸形状の間隔が均等で該凸形状自体の大きさも均等に形成されている請求項１１に記載のウエハ処理方法。
  13. 　前記ウエハ処理装置において、前記マスク加工工程および前記転写エッチング工程時の温度上昇による前記マスクの熱ダレを回避するべく、前記ウエハの表面温度がその上の該マスクの耐熱上限温度以上に上昇しないように裏面冷却ガスがウエハ裏面と直接接触するように構成されている請求項１に記載のウエハ処理方法。
  14. 　前記マスク加工工程の前段工程として、前記ウエハ上にマスク膜を成膜後、フォトリソ技術により該マスク膜を繰り返しの所定形状にパターニングするマスクパターニング工程を有する請求項１に記載のウエハ処理方法。
  15. 　前記ウエハはサファイア基板で構成されている請求項１～１０、１３および１４のいずれかに記載のウエハ処理方法。
  16. 　請求項１～１０、１３および１４のいずれかに記載のウエハ処理方法に用いられ、前記マスク加工工程および前記転写エッチング工程時の温度上昇による前記マスクの熱ダレを回避するべく、前記ウエハの表面温度がその上の該マスクの耐熱上限温度以上に上昇しないように裏面冷却ガスがウエハ裏面と直接接触するように構成されているウエハ処理装置。
  17. 　請求項１～１０、１３および１４のいずれかに記載のウエハ処理方法により得られた、表面に所定の凸形状が繰り返し形成されたウエハ上に、一導電型コンタクト層を形成し、該一導電型コンタクト層上に多重量子井戸構造の発光層を形成し、該発光層上に他導電型コンタクト層を形成することにより半導体発光素子ウエハを製造し、該半導体発光素子ウエハを複数のチップに切断して複数の半導体発光素子を製造する半導体発光素子の製造方法。
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