半导体发光元件基板的制造方法

专利名称：半导体发光元件基板的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体发光元件基板的制造方法，尤其涉及缩短制造时间、制造高性能的半导体发光元件基板的制造方法。
背景技术：
半导体发光元件(LED)因为功耗低、寿命长且发光效率高，所以作为光源得以实用化。并且在半导体发光元件的领域中，GaN, GaAlN, InGaN等GaN系化合物半导体被广泛应用于可见光发光器件及高温动作电子器件等。在GaN系化合物半导体的制造中，为了在基板表面上生长半导体膜，一般使用蓝宝石基板作为晶体基板。因为蓝宝石基板是绝缘性的，所以不能在蓝宝石基板的相对于设置有由GaN系化合物构成的发光层的基板面为背侧的面上设置电极，而在与发光层相同的面上设置P电极以及η电极。更详细地说，在蓝宝石基板上依次层叠有缓冲层、η型GaN系化合物层、GaN系发光层、ρ型GaN系化合物层，并在之上设置有ρ电极。另外，通常是通过蚀刻使一部分η型GaN 系化合物层露出，并设置η型电极。因此，在蓝宝石基板上依次层叠有η型GaN系化合物层、GaN系发光层、ρ型GaN系化合物层，在与这些层相同的面上设置P电极以及η电极，由此形成半导体发光元件。在将上述结构的半导体发光元件安装到各种器件上时，作为安装方法主要分为面朝上安装、面朝下安装两种。所谓面朝上安装是使形成有电极的面朝上而将基板配置在器件侧的方法，其是从电极侧取出光的结构。另一方面，所谓面朝下安装是使形成有电极的面朝下而将电极设置在器件侧的方法，是从基板侧取出光的结构。在面朝上安装的情况下，在半导体发光元件中，可以通过在蓝宝石基板上与形成有各层以及电极的面相反侧的面上形成反射层，来提高光的取出效率。作为用于反射层的材料，采用蓝色LED的发光波长范围(约450 470nm)内的反射率较高的铝(Al)、银(Ag) 等。此外，已知关于蓝色LED的发光波长范围内的反射效率，Al约为92%，Ag约为95%。并且，在蓝宝石基板与由上述金属构成的反射层之间，还设置有多个作为增反射层的电介质层，从而能够获得更高的反射率。交替地层叠由折射率高的物质构成的电介质层(H)和由折射率低的物质构成的电介质层(L)，使得分别对于波长460nm成为(λ)/4的光学膜厚，来形成该电介质层。如以下的式1或式2，简略地示出具有这种不同折射率的电介质层的半导体发光元件基板的结构。蓝宝石基板/aL (HL)1VAl (或Ag)…(式1)
蓝宝石基板 /cH (LH) dL/Al (或 Ag)…(式 2)这时的a、b、c、d是整数。并且，在由上述式1或式2表示的结构的半导体发光元件基板中，采用Ti02、Ta205、 Nb2O5等作为高折射率电介质层(H)的材料，采用SiO2等作为低折射率电介质层(L)的材料。在采用TiA作为高折射率电介质层(H)的材料、采用SiA作为低折射率电介质层 (L)的材料时，光学特性的计算结果如图7所示。如图7所示，b、d越大，高折射率电介质层(H)和低折射率电介质层(L)越能获得高反射率，从而是优选的。但是，当b、d大时，工艺时间变长，另外针对发光层的发热，热传导变差，因此优选2 < b < 4。在蓝宝石基板上形成上述电介质层时，一般采用真空蒸镀法。并且，在真空蒸镀法中公知有离子辅助蒸镀法、即这样的蒸镀方法当在真空室内向基板表面蒸发电介质材料时，对堆积在基板上的蒸镀层照射离子，由此进行致密化。在该蒸镀法中，利用离子源对基板照射能量比较低的离子束(气体离子)，并且由被称为neutralize!·的中和器对基板照射电子。通过此结构，可以中和由离子束积蓄在基板上的电荷，并且利用离子束的运动能量制作致密的光学薄膜(例如，专利文献1)。另外， 还可以防止所形成的电介质层的结晶化，能够形成光学特性良好、并且抗环境特性良好的薄膜。但是，在专利文献1所述的技术中，当形成电介质层时，蒸发源为约2000°C的高温。此外，在采用用于照射离子束的离子源时，离子源本身成为高温，并且随着离子的照射， 基板被加热。此时的基板温度取决于电介质层的材料、成膜的厚度、层数等，基板温度大约被加热到100°C以上。结果，基板被以蒸发源及离子源为热源的辐射热加热，在电介质层成膜之后，基板温度处于高温状态。但是，当在电介质层上形成由Al或Ag等构成的反射层时，为了获得良好的光学特性，需要将基板温度冷却至50°C以下进行成膜。因此，在半导体发光元件基板的制造中，为了在蓝宝石基板的背面形成多个电介质层以及Al等反射层，需要设置冷却时间来冷却基板，存在在制造中需要较长时间的问题。作为防止这种基板温度上升的技术，在专利文献2中提出了在真空室内设置用于冷却基板的冷却面的技术。根据此技术，利用相对于基板设置在与蒸发源相反侧的冷却面来冷却基板，因此能够防止基板温度的上升。专利文献1 日本特开2007-2488 号公报专利文献2 日本特开2008-184628号公报但是，专利文献2所公开的技术是以利用真空蒸镀法对由塑料等热变形温度低的材料构成的基板进行成膜为目的的技术，对制造半导体光学元件的技术、更详细地说是形成高性能反射层的技术并没有记载。因此，期望采用专利文献2所公开的技术制造反射层的反射率高、性能高的半导体发光元件基板的制造方法。

发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体发光元件基板的制造方法，在该制造方法中， 能缩短制造时间并制造高性能的半导体发光元件基板。另外，本发明的另一目的在于提供一种制造成本低廉的半导体发光元件基板的制造方法，该制造方法能够降低半导体发光元件基板的制造成本。根据本发明的半导体发光元件基板的制造方法，该半导体发光元件基板在一个面上依次具有电介质层和反射层，该电介质层在基板上由至少折射率不同的2层以上的层构成，其中，该半导体发光元件基板的制造方法依次具有以下工序基板保持工序，使上述基板保持在真空室内配置的基板保持单元上；真空排气工序，对上述真空室内进行排气；对上述基板进行加热的基板加热工序，该基板加热工序与上述真空排气工序大致同时进行； 基板清洗工序，对上述基板照射离子来清洗上述基板；电介质层形成工序，在上述基板上蒸镀上述电介质层；基板加热停止工序，停止对上述基板的加热；冷却工序，利用冷却单元吸收来自上述基板以及上述基板保持单元的辐射热，开始对上述基板和上述基板保持单元的冷却，该冷却单元配置在上述基板的附近不与上述基板接触的位置；以及反射层形成工序， 在上述电介质层上蒸镀上述反射层，由此来解决上述课题。在现有的方法中，因为基板被配置在真空中所以真空绝热，结果，基板冷却需要较长时间。此外在电介质层形成工序中，蒸发源以及离子源被加热，基板受到该辐射热，所以冷却效率非常低。针对这样的问题点，根据本发明的半导体发光元件基板的制造方法，可以通过利用冷却单元吸收来自基板的辐射热，来有效地进行冷却。因此，在形成了多个电介质层之后，即使基板温度上升，也可以通过具有在真空室内吸收基板的辐射热的冷却工序，来缩短基板的冷却时间，能缩短制造时间。另外，根据本发明的半导体发光元件基板的制造方法，该半导体发光元件基板在一个面上依次具有电介质层和反射层，该电介质层在基板上由至少折射率不同的2层以上的层构成，其中，该半导体发光元件基板的制造方法依次具有以下工序基板保持工序，使上述基板保持在真空室内配置的基板保持单元上；真空排气工序，对上述真空室内进行排气；对上述基板进行加热的基板加热工序，该基板加热工序与该真空排气工序大致同时进行；冷却工序，利用冷却单元吸收来自上述基板以及上述基板保持单元的辐射热，开始对上述基板和上述基板保持单元的冷却，该冷却单元配置在上述基板的附近不与上述基板接触的位置；基板清洗工序，对上述基板照射离子来清洗上述基板；电介质层形成工序，在上述基板上蒸镀上述电介质层；基板加热停止工序，停止对上述基板的加热；以及反射层形成工序，在上述电介质层上蒸镀上述反射层，由此来解决上述课题。这样在本发明中，在电介质层形成工序、甚至基板清洗工序之前，设置有如下这样的工序利用冷却单元吸收来自基板以及基板保持单元的辐射热，对基板以及基板保持单元进行冷却。因此，在基板清洗中、电介质层形成中基板温度不会过度上升，能够进一步缩短到开始反射层形成工序为止的冷却时间，并能够进一步提高制造效率。另外，在形成多个电介质层的工序中也冷却基板，所以能够形成良好膜质的电介质层。此时优选，在上述基板清洗工序之前还具有判断上述真空室内是否是1 X 10-3Pa 以下的第一判断工序，在上述真空室内是IXlO-3I5a以下的情况下，进行上述基板清洗工序。这样，当构成为在基板清洗工序之前设置第一判断工序，在真空室内是IX 10_3Pa 以下时进行基板清洗工序，并且在基板清洗工序之后开始电介质层的成膜时，可形成良好膜质的电介质层，结果，可通过与反射层组合来获得高反射率。另一方面，在形成电介质层时的真空室内的压力高于IXlO-3Pa的情况下，很难获得良好膜质的电介质层，在与反射层
6组合时，很难获得高反射率。此外优选，在上述反射层形成工序之前还具有第二判断工序，该第二判断工序判断上述基板的温度是否是50°C以下、并且上述真空室内是否是3X 10_4Pa以下，在上述基板的温度是50°C以下、并且上述真空室内是3X10_4Pa以下时，进行上述反射层形成工序。这样，在反射层形成工序之前设置第二判断工序，仅在基板的温度是50°C以下且真空室内是3X10_4Pa以下时进行形成反射层的工序，由此能形成具备高反射率的反射层。另一方面，在基板温度高于50°C的情况下以及形成反射层时的真空室内压力高于 3X10’a的情况下，反射层的反射率变低，很难获得良好的反射层。另外，优选上述反射层通过蒸镀铝来形成。可以通过采用具备高反射率的铝作为反射层的材料，来获得高反射率。另外，可以设为针对各电介质层具有高粘合性的反射层。另外优选，上述电介质层是通过交替地组合折射率高的层和折射率低的层而形成的。采用高折射率电介质和低折射率电介质作为电介质层的材料，交替地对这些材料进行蒸镀，由此在与反射层组合时，能获得更高的反射率。另外优选，利用压力控制单元和温度控制单元进行上述第二判断工序，该压力控制单元与真空泵和真空阀连接，该真空泵经由上述真空阀与上述真空室连接，该温度控制单元与设置在上述基板附近的温度计和上述冷却单元连接，通过与上述压力控制单元和上述温度控制单元连接的挡板控制单元对配置在蒸发源上的挡板进行打开控制，来进行上述反射层形成工序。这样，当构成为利用压力控制单元监视真空室内压力，并且自动地对真空阀进行开闭，控制真空室内压力时，能够使作业性变好，制造效率提高。此外，当构成为利用温度控制单元监视基板温度，并且在冷却单元中控制冷却力的强弱时，能够使作业性变好，制造效率提高。并且，当构成为利用各控制单元监视真空室内的压力和基板温度，在分别处于规定条件以下的情况下，利用与压力以及温度控制单元连接的挡板控制单元打开挡板时，能够使作业效率进一步提高。另外，作业人员不会误认各个条件而形成各个层，能够在均勻的条件下制造半导体发光元件基板。根据权利要求1的半导体发光元件基板的制造方法，缩短了在开始形成反射层之前对基板进行冷却的时间，所以能够提高制造效率。另外，可以通过设置适于形成反射层以及电介质层的压力条件、温度条件，来提供具有高反射率的半导体发光元件基板。根据权利要求2的半导体发光元件基板的制造方法，在基板清洗时及电介质层形成时也进行基板冷却，所以进一步缩短了在开始形成反射层之前对基板进行冷却的时间。 另外，可以通过设置适于形成反射层以及电介质层的压力条件、温度条件，来提供具备高反射率的半导体发光元件基板。根据权利要求3的半导体发光元件基板的制造方法，能够形成良好膜质的电介质层。根据权利要求4的半导体发光元件基板的制造方法，能够形成良好膜质的反射层。
根据权利要求5的半导体发光元件基板的制造方法，将形成反射层的材料设为铝，由此能够形成更高反射率的反射层。根据权利要求6的半导体发光元件基板的制造方法，在电介质层的各个层中，交替组合折射率高的层以及低的层，由此能够进一步提高反射率。根据权利要求7的半导体发光元件基板的制造方法，不需要作业人员进行真空室内压力的监视、控制以及基板温度的监视、控制，因此作业效率提高。另外，作业人员不会误认真空室内的压力以及基板温度而开始形成各层，所以能够制造具有均勻品质的反射层以及电介质层的半导体发光元件基板。


图1是示出本发明一个实施方式的薄膜形成装置的说明图。
图2是示出本发明另一个实施方式的薄膜形成装置的说明图。
图3是本发明一个实施方式的半导体发光元件基板的概略截面图。
图4是本发明一个实施方式的半导体发光元件基板的制造工艺的流程图。
图5是本发明另一个实施方式的半导体发光元件基板的制造工艺的流程图。
图6是示出本发明实施例的半导体发光元件基板的制造时间与基板温度之间的关系的曲线图。
图7是示出层叠有不同折射率的电介质的反射层的波长与反射率之间的关系的曲线图。
标号说明
1离子辅助蒸镀装置(薄膜形成装置)
2真空室
3基板夹具(基板保持单元)
3a贯通孔
3b安装部件
4基板夹具旋转轴
5基板夹具旋转电机
6蒸发源
7离子源
8加热单元
11冷冻机(冷却单元)
12制冷剂管(冷却单元)
13冷却板(冷却单元)
13a临近冷却面
17、18安装夹具
20压缩机
21冷却电磁阀
22水冷冷凝器
23解冻电磁阀
24温度控制单元25温度计26热交换器31真空阀32压力计33真空泵；34压力控制单元43上部冷却板(冷却单元)43a临近冷却面44底部冷却板(冷却单元)44a蒸发源侧冷却面44b开口(蒸发源贯通开口)Mc开口(离子源贯通开口)45侧部冷却板(冷却单元/防附着板)4 侧壁侧冷却面46制冷剂管100缓冲层IlOn 型 GaN 层120发光层130p 型 GaN 层210η 电极230ρ 电极S 基板P蒸镀物质R反射层H高折射率电介质层L低折射率电介质层
具体实施例方式以下，参照附图对本发明一个实施方式进行说明。此外，以下说明的部件、配置等不限定本发明，显然可以根据本发明的主旨进行各种改变。图1是作为一种薄膜形成装置的离子辅助蒸镀装置1的说明图，将装置的一部分作为剖面示出。如该图所示，离子辅助蒸镀装置1作为主要构成要素具备真空室2、基板夹具3、 基板夹具旋转轴4、基板夹具旋转电机5、蒸发源6、离子源7、加热单元8、冷冻机11、制冷剂管12和冷却板13。真空室2是用于在内部进行成膜的容器。本实施方式的真空室2是近似圆筒形状的中空体，其可配置基板S进行薄膜形成。真空泵33连接到真空室2，可以通过该真空泵 33对真空室2的内部进行排气，由此使真空室2的内部处于IX 10_2 IXKT5I^a左右的真空状态。另外，在真空室2中，形成有用于向内部导入气体的气体导入管(未图示)。作为真空室2的材料可举出铝或不锈钢等金属材料等。在本实施方式中，采用作为不锈钢的一种的SUS304。基板夹具3是设置在真空室2的内部、用于保持基板S的部件。本实施方式的基板夹具3由平板状部件构成，但也可以由具有规定曲率的拱状部件构成。此外，基板夹具3 相当于本发明的基板保持单元。在基板夹具3上形成有从一个板面贯通到另一板面的贯通孔3a。利用安装部件 3b，以堵塞该贯通孔3a的方式将基板S安装在基板夹具3上。本实施方式的安装部件北构成直径比基板夹具3的贯通孔3a大的圆盘状，成圆盘面的一部分向下凹陷的形状。在该凹陷的部分形成有开口。关于向基板夹具3安装基板 S，首先在基板夹具3的贯通孔3a中放置安装部件北，接着将基板S以成膜面向下的状态放置在安装部件北的凹部。这样在本实施方式中，在基板夹具3上放置安装部件北和基板 S即可简单地设置基板S。此外，还可以以在基板夹具3旋转时基板S不动的方式，将基板 S固定在安装部件北上。在基板夹具3的中心，在相对于基板夹具3的板面垂直的方向上连接有棒状的基板夹具旋转轴4的一端侧。基板夹具旋转轴4的另一端侧贯通真空室2的壁面向真空室2 的外部延伸，与基板夹具旋转电机5的输出轴连接。基板夹具旋转电机5是用于使基板夹具3旋转的装置。基板夹具旋转电机5设置在真空室2的外部。基板夹具旋转电机5的输出轴与基板夹具旋转轴4的轴心一致，基板夹具旋转电机5的旋转输出经由基板夹具旋转轴4传递到基板夹具3，使基板夹具3旋转。此外，通过未图示的磁流体密封轴承等手段对基板夹具旋转电机5的输出轴进行了真空密封。基板S是要在表面上形成各层的作为基础的部件。在本发明中，优选使用通用性高的蓝宝石基板作为半导体发光元件基板的基板S，另外，还可以采用适于半导体发光元件基板的原料的材料。另外，在本实施方式中采用平板状作为基板S的形状，但不限于此，也可以采用适于形成半导体发光元件基板的基板形状。蒸发源6是配置在真空室2的内部下侧的蒸发单元，其向基板S放出蒸镀物质P， 即高折射率物质、低折射率物质以及金属仏1、々8等)。蒸发源6具备在上部具有用于放置蒸镀物质P的凹处的蒸发皿；和对蒸镀物质P照射电子射线使其蒸发的电子枪。此外，本实施方式还具备未图示的挡板，该挡板旋转自如地设置在阻断从蒸发皿向着基板S的蒸镀物质P的位置上。并且通过未图示的挡板控制单元对该挡板适当地进行开闭控制。在本实施方式中，采用在蒸镀装置内使用的一般装置作为蒸发源6。S卩，设置多个圆筒形的坩埚槽(Hearth Liner)作为蒸发皿，并将这些坩埚槽配置在圆盘状坩埚的同心圆状的凹部。圆盘状坩埚由铜等热传导性高的金属形成，并利用未图示的水冷装置直接或间接地进行冷却。在各坩埚槽中收容蒸镀物质P，当一个坩埚槽的蒸镀物质P用完时，圆盘状坩埚旋转，蒸发下一坩埚槽的蒸镀物质P。圆盘状坩埚自身被水冷，因此很难成为热源，但残留在坩埚槽中的蒸镀物质P通常是氧化物，因此热传导率低很难冷却。由此，坩埚槽上的蒸镀物质P成为通过辐射热对基板S加热的热源。在蒸发皿中放置有作为薄膜原料的蒸镀物质P的状态下，产生1 3kW左右的电子射线，当该电子射线照射到蒸镀物质P上时，蒸镀物质P被加热而蒸发。当在该状态下打开未图示的挡板时，从蒸发皿蒸发的蒸镀物质P向着基板S在真空室2的内部移动，并附着在基板S的表面上。在成膜中，蒸发源6的温度上升到1500 2500°。另外，为了溶化蒸镀物质P，在除了成膜时以外的挡板关闭的状态下，也对蒸发源 6进行预备加热，所以挡板及其周围的温度也上升。此外，作为蒸发源6不限于这样的利用电子枪来蒸发的装置，例如可以是通过电阻加热来使蒸镀物质P蒸发的装置。在本实施方式中形成的半导体光学元件交替地层叠高折射率物质和低折射率物质，还在其上层叠反射层R而进行成膜(参照图幻，可以根据蒸镀物质P的种类及数量，来适当变更蒸发源6的数量及配置。离子源7是用于向基板S照射正离子的装置，从反应气体(例如O2)或稀有气体 (例如Ar)的等离子体中提取带电的离子(02+、Ar+)，利用加速电压加速后射出。作为离子源7，可采用在真空蒸镀装置中普遍采用的公知离子源。由于从离子源7照射的正离子的冲击能量，从蒸发源6向基板S移动的蒸镀物质P 高致密性且牢固地附着在基板S的表面上。此时，基板S由于离子束所包含的正离子而带正电。此外，根据需要可以设置中和器，该中和器对带正电的基板S及基板夹具3照射电子束而进行电荷中和。另外，在本实施方式中，利用从离子源7放出的离子，预先对基板S的表面进行离子清洗，然后形成各个层。在本实施方式中，基板夹具3的下方设置有加热单元8。加热单元8是用于通过辐射热对基板S进行加热的加热源。此外，作为这样的加热单元8采用卤素灯、红外线加热器等公知设备。另外，也可以根据后述的温度计25测定的温度，由温度控制单元M控制加热单元8的发热量。可利用压力计32测量、显示真空室2的内部压力，通过压力控制单元34控制期望的压力。即，利用与压力计32连接的压力控制单元34监视由压力计32测量出的内部压力， 当与规定压力相比成为减压时，关闭与压力控制单元34连接的真空阀31，由此不进行真空泵33的排气。另外，还可以构成为在真空室2侧具备未图示的MV(微型阀)。另一方面，在没有减压到期望压力的状态下，打开与压力控制单元34连接的真空阀31，由真空泵33进行排气。这样，可利用压力控制单元34来监视真空室2的内部压力， 并将真空室2内的压力控制为规定值。此外，在真空室2中，配置压力计32的部分为真空密封的结构。另外，压力计32、 真空阀31、真空泵33可分别采用公知的元件。接着，对本实施方式的冷却单元进行说明。冷却单元是用于对基板S进行冷却，将其温度维持在适当温度的单元。冷却单元的主要构成要素是冷冻机11、制冷剂管12和冷却板13。
1
在真空室2的内部配置有冷却板13。冷却板13为圆盘状，沿着基板夹具3的上表面配置。即，隔着基板夹具3在设置蒸发源6—侧的相反侧配置冷却板13。冷却板13由铜及铝这样的热传导性高的金属材料等形成。此外，考虑到基板夹具3及基板S的温度、冷冻机11的性能等，冷却板13可以不是完全的板状，而是开孔的板状或长条状。冷却板13中的靠真空室2的中心侧(即配置基板S —侧)的面构成本发明的临近冷却面13a。另外，制冷剂管12抵接与临近冷却面13a相反侧的面。因此，由于在制冷剂管12中流动的制冷剂，冷却板13中与制冷剂管12抵接的面被冷却，在与上述面相反侧的面上形成的临近冷却面13a也被冷却。利用安装夹具17将冷却板13固定在真空室2内。在冷却板13与基板夹具旋转轴4之间留有空隙，基板夹具旋转轴4可平稳地进行旋转。此外，为了防止从基板夹具旋转轴4以热传导的方式流入热量，可以在基板夹具旋转轴4的途中夹着热传导率低的物质进行热绝缘，或者配置用于冷却基板夹具旋转轴4的冷却板。另外，也可以在冷却板13的壁面与基板夹具旋转轴4的外周面之间设置轴承等， 使基板夹具旋转轴4平稳地进行旋转，并且使得难易沿着基板夹具旋转轴4产生热的移动。制冷剂管12由内部中空的管状部件构成，发挥对后述冷却板13进行冷却的低温盘管(cryocoil)的作用。制冷剂管12的一端与冷冻机11的排出口连接，另一端与流入口连接，导入真空室2的内部。并且，从冷冻机11排出的制冷剂从一端侧流入另一端侧，由此构成为冷冻机11使制冷剂循环的结构。制冷剂管12以制冷剂流入侧为外侧、送出侧为内侧的方式呈旋涡状盘绕，该制冷剂管12与圆盘状的冷却板13的外侧平面抵接而固定。此外，作为固定制冷剂管12的方式不限于这样的旋涡状，还可以是螺旋状、蛇行状等。冷冻机11是用于对制冷剂进行冷却并且将其提供给制冷剂管12使之循环的装置。本实施方式的冷冻机11采用将制冷剂管12作为低温盘管的公知冷冻装置。具体地进行说明，冷冻机11具备对制冷剂(气体制冷剂)进行压缩的压缩机20 ； 通过与冷却水的热交换对来自压缩机20的制冷剂进行冷却的水冷冷凝器22 ；使压缩水冷后的制冷剂膨胀进行冷却的热交换器26 ；设置在冷冻机11的排出口侧的冷却电磁阀21以及解冻电磁阀23。在热交换器沈的内部设置有未图示的膨胀阀。然后，被冷冻机11冷却的制冷剂流入制冷剂管12，由此作为低温盘管的制冷剂管 12被冷却。制冷剂管12内的制冷剂在真空室2内温度上升而一部分蒸发，作为温度高的气体制冷剂循环流动到冷冻机11。气体制冷剂被压缩机20压缩，再被水冷冷凝器22和热交换器沈冷却，由此成为低温制冷剂，从排出口再次送出到制冷剂管12。在冷冻机11中设置有流入口，该流入口流入在制冷剂管12中循环的气体制冷剂。 从流入口流入的高温气体制冷剂在冷冻机11内被再次冷却。此外，通过关闭冷却电磁阀21、打开解冻电磁阀23，使由压缩机20压缩后温度较高的气体制冷剂(以下，称为“加热气体”。)不通过水冷冷凝器22而直接流入制冷剂管12， 由此可以使低温盘管的温度迅速提高到室温左右。在冷冻机11的排出口侧设置有冷却电磁阀21和解冻电磁阀23。各电磁阀21、23 均是这样的阀具有2个阀，并可以通过电磁控制来切换这2个阀。
冷却电磁阀21设置在从热交换器沈向制冷剂管12提供制冷剂的线路的途中。另外，解冻电磁阀23设置在从上述线路分支出来而与压缩机20的输出侧线路连接的分支线路的途中。冷冻机11可取得3个模式。S卩，电磁阀21、23都关闭，向制冷剂管12即不提供制冷剂也不提供加热气体的“待机模式”；仅打开冷却电磁阀21，向制冷剂管12提供制冷剂的 “冷却模式”；以及仅打开解冻电磁阀23，向制冷剂管12提供加热气体的“解冻模式”。在开始冷却前，冷冻机11的模式为“待机模式”，冷却电磁阀21、解冻电磁阀23都为关闭状态。在利用冷冻机11对冷却板13进行冷却时，冷冻机11的模式设为“冷却模式”，打开冷却电磁阀21并且将解冻电磁阀23保持为关闭的状态。由此，例如冷却到-100°C以下的制冷剂流入制冷剂管12，冷却板13被冷却至-100°C以下。另一方面，在将离子辅助蒸镀装置1向大气开放的情况下，需要使冷却板13的温度成为0°c以上的室温程度，所以将冷冻机11的模式设为“解冻模式”，关闭冷却电磁阀21， 并且打开解冻电磁阀23。由此，向制冷剂管12提供加热气体，冷却板13的温度上升。用于测定基板S的温度的温度计25接近基板S而配置。温度计25可采用热电偶等公知的温度测定单元。并且，温度计25与温度控制单元M连接。温度控制单元M还与电磁阀连接，该电磁阀用于对冷冻机11的冷却电磁阀21及解冻电磁阀23进行开闭控制，通过适当变更各自的开闭状态，来调整冷却板13实现的基板S的冷却温度。通过此结构，在成膜时，可根据成膜条件而改变供给功率，将温度保持恒定。冷冻机11可根据装置的运转状态来实施“待机模式”、“冷却模式”以及“解冻模式”中的任意一个模式。可以利用设置在冷冻机11内的温度计(未图示)检测返回到冷冻机11的制冷剂的温度，由此来测定冷却板13的温度。可根据预先设定的冷却板温度，控制 “冷却模式”下的冷冻机的运转状态，控制冷却板13的温度。临近冷却面13a设置在靠近基板S的位置上，所以吸收来自基板S以及基板夹具 3的辐射热，对其进行冷却。即，从温度高的基板S及基板夹具3辐射出的热量大于从温度低的临近冷却面13a辐射出的热量，所以热量从基板S及基板夹具3向临近冷却面13a移动，由此引起放射冷却，基板S和基板夹具3被冷却。通过具有这样的结构，冷却板13可以从基板夹具3的上侧冷却基板S。因此，可抑制基板S的温度上升，在成膜时保持期望的基板温度。此外，即使在成膜时基板温度上升， 由于基板S被冷却，因此能够有效缩短冷却时间。另外，基板S以放置在安装部件北上的方式安装在基板夹具3上，所以基板S的上下表面露出在外部，成为在基板S的露出面与临近冷却面13a之间没有任何遮蔽物的状态。因此，辐射热从基板S向临近冷却面13a平稳移动，能高效地冷却基板S。此外，为了均勻地冷却基板S，可利用由与基板夹具3大致相同的材料形成的覆盖部件来覆盖基板S的整个表面。此时优选的是，覆盖部件与基板夹具3是大致相同的热辐射率，且基板S与覆盖部件的各自热容量之和的合计热容量与基板夹具3的热容量大致相同。接着，对图1的真空室2内的热移动进行说明。
因为冷却板13与基板夹具3接近设置，所以实质上可认为是平行平板。平行平板的每单位面积的辐射热的热传递由下式3来表示。Q=eso Ts4- ε c σ Tc4...(式 3)这里，Q是热量，ε s是基板S的热辐射率，ε c是冷却板13的热辐射率，σ是斯特藩-玻耳兹曼(Mefan-Boltzmarm)常数，Ts是基板S的绝对温度〔K〕，Te是冷却板13的绝对温度〔K〕。ε S与ε c是相同的数量级，所以如果与Ts相比Tc足够低，则热量从基板S向冷却板13单向流动。例如在Ts为100°C的情况下，其效果是冷却板13每单面Im2的IkW左右的冷却效果，具有冷却板13的情况与没有的情况相比，可使基板S的温度降低30°C以上。 冷却板13因为在上下两面吸收热，所以作为冷却板13的冷却能力只要2kW左右即可。蒸发源6为1 3kW的热源、离子源7为0. 5 1. 5kff的热源，所以在仅利用冷却板13(图2的上部冷却板4 冷却效果不足的情况下，如图2所示的另一个实施方式那样， 可通过设置底部冷却板44及侧部冷却板45，来更高效地降低基板S的温度。接着，参照图2对本发明另一个实施方式的薄膜形成装置进行说明。图2是本发明另一个实施方式的薄膜形成装置1的说明图。本实施方式的薄膜形成装置(离子辅助蒸镀装置)1的特征是，除了设置在基板夹具3的上面侧的冷却板(上部冷却板4 之外还具有底部冷却板44和侧部冷却板45，用冷却板围绕基板夹具3的整个周围。真空室2内部的主要构成要素是，上部冷却板43，其隔着基板夹具3而配置在蒸发源6的相对侧，并靠近基板夹具3而配置；底部冷却板44，其配置在真空室2的底部；以及侧部冷却板45，其沿着真空室2的内侧面配置。其中，上部冷却板43是与第1实施方式的冷却板13同样的结构，所以省略说明。 即，上部冷却板43构成本发明的冷却单元的一部分，基板夹具3侧的面构成临近冷却面 43a。底部冷却板44构成本发明的冷却单元的一部分，基板夹具3侧的面构成蒸发源侧冷却面44a。另外，侧部冷却板45构成本发明的冷却单元的一部分，基板夹具3侧的面构成侧壁侧冷却面45a。此外，冷冻机11、制冷剂管12相当于本发明的冷却单元。在底部冷却板44上形成有用于贯通蒸发源6的开口 44b (蒸发源贯通开口)和用于贯通离子源7的开口 44c (离子源贯通开口 )。蒸发源6通过开口 44b、离子源7通过开口 44c，各自的上部侧位于由冷却板13围起的区域内。这样，底部冷却板44通过具有开口 44b,44c,由此成为不妨碍从蒸发源6或离子源7向基板S提供的蒸镀物质P及离子束的形状。侧部冷却板45可自由拆装地安装在真空室2的侧部内壁面。侧部冷却板45兼有防附着板的功能。即，侧部冷却板45具有作为防止来自蒸发源6的蒸镀物质P附着在真空室2的侧部内壁面的部件的功能。并且，当蒸镀物质P附着在侧部冷却板45上处于真空室2内被污染的状况时，通过从真空室2中卸下侧部冷却板45，通过喷砂等来研磨表面，由此可去除蒸镀物质P。从而， 可以使真空室2内成为清洁状态。此外，底部冷却板44也与侧部冷却板45同样，可自由拆装而兼具有防附着板的功能。制冷剂管46与上部冷却板43、底部冷却板44、侧部冷却板45的真空室2壁面侧抵接。与第1实施方式的制冷剂管12同样，制冷剂管46是可在内部流入制冷剂的管状部件。制冷剂管46在上部冷却板43的上侧平面以旋涡状盘绕，接着在侧部冷却板45的外周面以螺旋状环绕，并在底部冷却板44的下侧平面以旋涡状盘绕。冷冻机11的排出口侧与上部冷却板43的一端连接，流入口侧固定在底部冷却板44的一端上。因此，从冷冻机 11供给的制冷剂以上部冷却板43、侧部冷却板45、底部冷却板44的顺序依次循环，并再次返回到冷冻机11。在本实施方式中，构成为上部冷却板43、底部冷却板44、侧部冷却板45包围基板夹具3的整个周围。即，利用底部冷却板44以及侧部冷却板45来吸收蒸发源6及离子源7 的热量，并且还吸收来自基板夹具3的辐射热，所以与仅在基板S的上方设置冷却板13的上述实施方式相比，能够更可靠地冷却基板S。底部冷却板44和侧部冷却板45都是本发明的任意构成要素。这些底部冷却板 44、侧部冷却板45可以根据基板S的耐热温度及成膜条件(输入到电子枪及离子源7的输入功率条件、成膜时间等)，仅仅使水循环而利用水冷进行冷却，而不采用特别的制冷剂。另外，在仅利用上部冷却板43就能充分冷却基板S的情况下，也可以不进行这些底部冷却板 44、侧部冷却板45的冷却。此外在本实施方式中，对上部冷却板43、底部冷却板44、侧部冷却板45进行冷却的冷冻机11是共用装置，但也可以设置用于冷却各冷却板43 45的单独的冷冻机。接着，利用图3对本发明一个实施方式的半导体发光元件基板的结构进行说明。 图3是本发明一个实施方式的半导体发光元件基板的概略截面图。一般地，半导体发光元件如图3所示，在由蓝宝石等构成的基板S上依次层叠缓冲层100、η型GaN层110、发光层120、ρ型GaN层130。并且，通过蚀刻，阶梯状地去除η型 GaN层110的一部分，在该去除的部分上形成η电极210。另外，ρ电极230形成在ρ型GaN 层130上。另一方面，在基板S中，在与设置有包括发光层120在内的各个层的面相反侧的面上，设置有相当于增反射层的各电介质层H、L以及反射层R。以下，在本发明实施方式的半导体发光元件基板的基板S中，关于反射层R侧进行说明。各电介质层H、L以高折射率电介质层H与低折射率电介质层L交替的方式层叠在基板S上。图3示出了在基板S上从高折射率电介质层H起依次层叠各电介质层H、L共计 4层的结构，各个层可以被设置为任意层，只要是由折射率相对高的物质和折射率相对低的物质构成的膜交替组合的结构既可。作为形成高折射率电介质层H的物质，例如可举出钛氧化物(TiO2，折射率为 2. 52)、锆氧化物( ，折射率为2. 4)、钽氧化物(Ta2O5，折射率为2. 16)、铌氧化物(Nb2O5， 折射率为2. 33)。另外，作为形成低折射率电介质层L的物质，例如可举出铝氧化物(Al2O3， 折射率为1. 76)、硅氧化物(SiO2，折射率为1. 45)、氟化镁(MgF2，折射率为1. 37)。在形成上述结构的各电介质层H、L之后，形成反射层R。反射层R由反射率高的金属形成，例如，采用铝(Al)、银(Ag)等。在采用Al作为该反射层R的材料时，成膜时的基板温度、真空室2内的压力较大程度地影响反射率。并且，这些各电介质层H、L以及反射层R是采用上述薄膜形成装置1蒸镀各种材料而形成的。此外，各个膜厚根据期望的反射率来进行适当设计。另外，在形成各电介质层 H、L时，将真空室2内的压力设为1 X IO-3Pa以下，最好为1 X 10_4 1 X 10_3Pa左右，然后形成各电介质层H、L0在形成各电介质层H、L时，当在高于1 X IO-3Pa的压力下成膜时，很难获得良好膜质的各电介质层H、L。另外此时，当基板S的温度为100 120°C、优选为110°C 左右时，各电介质层H、L的填充密度变高，因此是优选的。当在各电介质层H、L上采用Al来形成反射层R时，在基板温度为50°C以下、且真空室2内的压力为3X KT4Pa以下进行成膜。这样，当采用Al形成反射层R时，如果基板 S的温度从室温(25°C )左右到70°C、优选为25°C 50°C，则可以获得良好反射率的反射层R。另外，在形成反射层R时，如果将配置基板S的真空室2内的压力设为1 X IO-4Pa 3 X IO-4Pa左右，则可以获得良好反射率的反射层R。另一方面，在基板温度高于70°C的情况下、或者内压高于3X10_4Pa的情况下，很难获得良好反射率的反射层R。此外，图3示出了在基板S上依次层叠缓冲层100、η型GaN层110、发光层120、ρ 型GaN层130，并在这些半导体层的相反侧形成反射层R的例子，但半导体层的结构不限于此。显然只要是发挥半导体发光元件的功能的结构，则可以按照与图3不同的结构来设置由其它材料构成的半导体层。接着，采用图4以及图5来说明使用本实施方式的薄膜形成装置1形成上述结构的各电介质层H、L以及反射层R的成膜工艺。此外，在图4以及图5中存在各工序的顺序不同的部分，根据各电介质层H、L的材料、膜厚等进行适当选择。首先，参照图4对本发明一个实施方式的半导体发光元件基板的制造工艺进行说明。图4是本发明一个实施方式的半导体发光元件基板的制造工艺的流程图。在本制造工艺中，首先，将基板S (参照图3)以形成反射层R的面向下的方式设置在基板夹具3上，并关闭真空室2的门(基板保持工序Si)。接着，打开真空阀31，进行真空室2的真空排气(真空排气工序S2)。该操作也可以由压力控制单元34进行。在基板保持工序Sl中，基板S以形成反射层R的面朝向蒸发源6侧的方式设置在基板夹具3上。更详细地说，依次层叠缓冲层100、η型GaN层110、发光层120、ρ型GaN层 130并形成有各电极210、230的基板S(参照图幻以未形成各半导体层的面向下的方式设置在基板夹具3上。此外，关于各半导体层的成膜，可具备在基板保持工序Sl之前在基板S的一个面上形成各半导体层的工序、或者在反射层形成工序Sio之后形成各半导体层的工序。但一般地，因为由GaN系化合物构成的各半导体层的成膜需要严格的条件，所以优选进行这样的工序预先在基板S上形成各半导体层之后，在各半导体层的背面形成各电介质层H、L以及反射层R。在使真空室2内成为减压状态之后，开始加热单元8的加热，使得基板S成为设定温度(在本实施方式中为110°C )，并由温度控制单元M将基板S的温度调整为设定温度 (基板加热工序S3)。此时，优选加热单元8也与温度控制单元M连接。另外，进行控制使得基板S的温度成为设定温度直至电介质层形成工序S7开始既可。这样，在对基板S进行加热而保持为一定温度的状态下进行成膜时，关于形成在基板S上的膜，由于填充密度较高，因此是优选的。然后，利用压力计32测量、显示真空室2内的压力，并在压力控制单元34中判断是否为1 X IO-3Pa以下(第一判断工序S4)。在第一判断工序S4中，当真空室2内的压力未到达lX10_3Pa以下时(第一判断工序S4 否)，真空阀31保持继续打开的状态，由真空泵33继续排气。另一方面，当真空室2内的压力到达IX 10_3Pa以下时(第一判断工序S4 是)， 由压力控制单元34适当开闭真空阀31，控制真空泵33的排气量，将真空室2内维持在 1 X IO-3Pa以下。此外，即使在真空室2内到达规定压力的情况下(第一判断工序S4 是)， 也优选维持真空阀31以及未图示的MV(微型阀)打开的状态，继续真空排气。当真空室2内维持在IX 10_3Pa以下之后，保持基板S的基板夹具(基板保持单元)3旋转(基板保持单元旋转工序SQ，从离子源7对基板S照射离子束。可以通过对基板S照射离子束，来有效地去除附着在基板S表面的污染物质、尤其是碳化氢系的聚合物等 (基板清洗工序S6)。此外，不一定需要按照该顺序来进行基板保持单元旋转工序S5，可适当设置在其它工序的前后。在清洗了基板S的表面之后，通过蒸镀形成上述结构的各电介质层H、L (电介质层形成工序S7)。在电介质层形成工序S7中，对设置在放出高折射率物质(例如，Ta205、TiA 等)及低折射率物质(例如，SiO2等)的蒸发源6附近的挡板(未图示)的开闭进行控制， 由此向基板S交替地放出高折射率物质和低折射率物质。在放出这些蒸镀物质P的期间，使离子(例如，O2+及Ar+)从离子源7向基板S冲击，由此使附着在基板S上的各电介质层H、L的表面平滑化并且致密化。通过反复规定次数该操作来形成多层膜。此时，由于离子束的照射而在基板S上产生电荷的偏移，优选构成为从未图示的中和器向基板S照射电子来中和该电荷的偏移。然后，在结束对基板S加热的同时，将预先在待机模式下运转的冷冻机11设为冷却模式开始运转，开始冷却(冷却工序S9)。在离子清洗(基板清洗工序S6)以及各电介质层H、L的成膜(电介质层形成工序S7)之后，基板S为100°C以上的高温。因此，设置停止对基板S加热的基板加热停止工序S8以及冷却工序S9，通过采用冷却单元11、12、13对基板S进行冷却，由此可以迅速冷却到适于接下来形成反射层R的基板温度。此外在图4中， 可以先进行基板加热停止工序S8也可以先进行冷却工序S9，但为了抑制功耗，优选先进行基板加热停止工序S8。此外，对基板S进行冷却直到反射层形成工序Sll结束为止。这样，在进行冷却的同时形成反射层R的方式可以形成具有更高反射率的反射层R，从而是优选的。然后，由温度计25测量基板S的温度，并由温度控制单元M判断基板温度是否为 50°C以下(第二判断工序S10)。另外，在基板温度为50°C以下的情况下，也由压力控制单元34判断真空室2内的压力是否为3X 10_4Pa以下(第二判断工序S10)，只有在满足基板温度以及内压条件双方的情况下，才进入下一工序(第二判断工序SlO 是)。此时，优选构成为对温度控制单元M预先输入规定温度(在本实施方式中为500C )并判断是否为规定温度以下。另外，最好构成为对压力控制单元34预先输入规定压力(在本实施方式中为ι χ IO-3Pa以及3X I(T4Pa)，并在各判断工序S4、SlO中判断是否为规定压力以下。当基板温度未到达50°C以下时(第二判断工序SlO 否)，在反射层R中很难获得良好的反射率。因此，继续对基板S冷却，反复工序SlO的判断。另外，在真空室2内未到达3X 10-4 以下的情况下(第二判断工序SlO 否)，在反射层R中也很难获得良好的反射率。因此，在反射层形成工序Sll的期间，也在设为真空阀31及未图示的MV打开的状态时继续进行真空排气，把真空室2内的压力维持在3X 10-4 以下，形成良好膜质的反射层R。在第二判断工序SlO中，仅在满足基板温度以及内压条件双方的情况下，才在各电介质层H、L上形成反射层R(反射层形成工序Sll)。此时可以构成为，温度控制单元M 和压力控制单元34分别与挡板控制单元相互连接，该挡板控制单元对设置在蒸发源6上的未图示挡板的开闭状态进行控制，在满足上述两个条件时自动打开挡板，形成反射层R。并且，在反射层R到达规定膜厚之后，关闭未图示的挡板，进而利用冷却机构适当冷却基板S， 完成成膜作业。此外，在由铝等形成的反射层R成膜后，还可以设置形成保护膜的工序。当经过上述工序完成成膜作业时，在解冻模式下运转冷冻机11，使冷却板13的温度上升到室温。然后，打开未图示的泄漏阀导入惰性气体等，将真空室2的内部设为大气压 (泄漏工序Si》。然后，从基板夹具3中取出基板S。此外，在泄漏工序S12中，流过冷却单元11、12、13的气体制冷剂不通过热交换机沈而直接从压缩机20流入冷却板13(各冷却板43 45)，由此可以使冷却板返回室温。利用以上工序，形成本发明的半导体发光元件基板的各电介质层H、L以及反射层 R0此外，在上述工序中省略了以下工序的说明配置蒸镀到基板S上的物质(即各电介质层H、L以及反射层R的材料物质)，不过该工序可以适当地在基板夹具3上放置基板S的前后等进行。另外，优选在进行离子清洗的基板清洗工序S6之前，适当设置蒸发源6以及离子源7的预备加热工序。接着，参照图5对本发明另一个实施方式的半导体发光元件基板的制造工艺进行说明。图5是本发明另一个实施方式的半导体发光元件基板的制造工艺的流程图。图4中的基板保持工序Sl至第一判断工序S4与图5所示的基板保持工序SlOl至基板加热工序 S103是相同的构成，所以省略其说明。关于图5所示的半导体发光元件基板的制造工艺，在开始对基板S加热的基板加热工序S103之后，进行开始对基板S冷却的冷却工序S104。此时的冷冻机11的动作与图 4的冷却工序S9相同。这样，与图4所示的半导体发光元件基板的制造工艺不同，在早期阶段设置冷却工序S104，由此功耗变多，但通过预先使冷却单元11、12、13 (以及43、44)动作，由此能够稳定地进行动作，另外，由于冷却单元11、12、13(以及43、44)工作，所以能够缩短基板S的冷却时间。在冷却工序S104中开始基板S的冷却之后，在第一判断工序S105中，判断真空室 2内是否是lX10’a以下(第一判断工序S105)。在该第一判断工序S105中判断为真空室2内是1X10_3I^以下之后，在本实施方式中形成各电介质层H、L。此外，优选在第一判
18断工序S105中还一并判断基板S的温度是否维持在设定温度(在本实施方式中为110°C左右)，当判断为基板温度维持在规定温度之后，进入下一工序。然后，保持基板S的基板夹具(基板保持单元幻旋转(基板保持单元旋转工序 S106)，从离子源7对基板S照射离子束(基板清洗工序S107)。这样，如果在基板S的离子清洗时也由冷冻机11对基板S进行冷却，则基板S的温度不会过度上升，能够缩短冷却时间，因此是优选的。此外，基板保持单元旋转工序S106不一定需要按照这个顺序进行，可以适当地设置在其它工序的前后。并且，虽然在基板清洗工序S107的期间也冷却基板S，但因为基板S被加热而维持在大致110°C，所以在下一电介质层形成工序S108中，各电介质层H、L可形成良好的膜质层。另外，因为在电介质层形成工序S108的期间也冷却基板S，所以在各电介质层H、L成膜时基板S的温度也不会过度上升，极大地缩短了形成各电介质层H、L期间的冷却时间。另外，如图7所示，对于各电介质层H、L，层数多的一方可以在反射层R中获得高反射率，但当层数多时，基板温度必然容易上升。因此，如图5那样，在形成各电介质层H、L 的电介质层形成工序S108之前，进行开始对基板S冷却的冷却工序S104，由此即使在各电介质层H、L数量比较多的情况下，也能够防止基板温度的上升。此外，关于冷却工序S104，可以对基板S进行冷却直到开始反射层R的成膜为止， 另外也可以进行冷却直到结束反射层R的成膜为止。继续冷却直到结束反射层R的成膜为止，由此能够形成膜质良好的反射层R。因此，利用本发明的半导体发光元件基板的制造方法，即使在通过增加各电介质层H、L的数量来提高反射率的情况下，也能够在短时间内形成各电介质层H、L以及反射层 R0这样，在电介质层形成工序S108中形成了各电介质层H、L之后，进入停止对基板 S加热的基板加热停止工序S109。优选由温度控制单元M进行基板加热停止工序S109。 也可以在停止了基板加热之后，进行基板保持单元旋转工序S5以及基板清洗工序S6。进入第二判断工序S110。因为图5所示的第二判断工序SllO以后的工序与图4中的第二判断工序SlO以后的工序是相同构成，所以省略其说明。接着，参照图6对本发明的实施例进行说明。图6是示出本发明实施例的半导体发光元件基板的制造时间与基板温度之间的关系的曲线图。其中，本实施例的半导体发光元件基板的各电介质层H、L以及反射层R的结构是上述图3所示的结构。另外，本实施例的半导体发光元件基板的各电介质层H、L以及反射层R是采用参照上述图1说明的薄膜形成装置1，经过采用图4说明的制造工艺而成膜的。在本实施例中，按照以下条件来形成各电介质层H、L。基板蓝宝石基板高折射率电介质材料11 (折射率2. 52)低折射率电介质材料(折射率1. 45)TiO2 的成膜速度0. 5nm/secSiO2 的成膜速度1. Onm/secTi02/Si02蒸发时的离子源条件导入气体氧气60sccm
离子加速电压1200V离子电流1200mA离子束能量密度100mW/cm2中和器条件中和器电流:2000mA放电气体氩气IOseem在图6中，横轴是将在基板夹具3上放置基板S( S卩，图4的基板保持工序Si)之后、在图2中由加热单元8开始加热基板S的时间(即，基板加热工序S3)设为0的制造时间。另外，纵轴表示由温度计25测量的基板温度。此外，观测到在制造开始之后温度急剧上升，之后从开始到大约经过18分钟的期间，基板温度固定。这表示，在从制造开始0分起经过18分钟的期间，利用图4的基板加热工序S3对基板S进行了加热。另外，为了提高各电介质层H、L的填充密度，基板加热工序S3所实现的基板S的温度被设为110°C。另外，在开始对基板S的加热之前，进行图4的真空排气工序S2。然后，从开始起经过约18分钟之后(图6的线A)，确认了真空室2内的压力为 1 X IO-3Pa左右，所以在第一判断工序S4中判定为真空室2内的压力是1 X 10_3Pa以下，然后，在进行电介质层形成工序S7之前，进行图4的基板保持单元旋转工序S5以及基板清洗工序S6。在图6中，在大约19分钟时观测到基板温度的上升，这是因为利用离子清洗进行基板清洗工序S6。并且，在离子清洗结束后，观测到基板温度的下降。之后，在到达图6中的线B之前反复基板温度的上升、下降，这表示通过图4的电介质层形成工序S7依次形成各电介质层H、L。此外，图6中20 27分钟的期间表示依次在基板S上分别交替地形成高折射率电介质层H的第一层、第二层以及低折射率电介质层 L的第一层、第二层。在形成了所有的电介质层之后(即，图6中的线B)，利用图4的冷却工序S9开始进行冷却。另外此时，基板加热停止工序S8也几乎同时进行。在图6中从线B到线C期间观测到的基板温度的平稳下降示出了进行冷却的情况。更详细地说，示出从制造开始起27 分钟后进行冷却直至大约57分钟为止(进行了 30分钟，用图6中的箭头所示的时间)。然后，从制造开始起大约45分钟附近(图6中的线C)，观测到基板温度稍微上升， 这是因为利用电子束对用于蒸镀反射层R的Al坩埚预备加热达1分钟。此时，真空室2内的压力是5. OX KT4Pa以下。之后，还对层叠反射层R的膜进行基于离子束的离子清洗达1分钟。此外，离子清洗时的真空室2内的压力是2. 1X10_2!^左右。按照以下的条件进行基于离子束的离子清洗。离子清洗条件导入气体氧气60seem离子加速电压500V离子电流500mA中和器条件
中和器电流1000mA放电气体氩气IOsccm然后(图6中的线D以后)，为了形成反射层R，一边进行基板S的冷却一边对真空室2内进行减压，直到真空室2内成为适当的压力范围为止。并且，在从制造开始经过了 55分钟时(图6中的线E)，在图4的第二判断工序SlO中确认了真空室2内的压力是 3 X KT4Pa以下并且基板温度是50°C以下。另外此时，真空室2内是2.0X10_4Pa，放射温度计示出30°C。从制造开始55分钟 57分钟的期间(图6中线E与线F之间)，真空室2内的压力为2. 0 3. OX 10_4Pa，对基板S蒸镀Al膜，并形成反射层R(反射层形成工序Sll)。另外此时，由于基板S被冷却，所以未观测到大幅度的温度上升，而保持大致恒定。之后，进一步冷却直到基板S的温度成为室温左右，并使真空室2泄漏(泄漏工序 S12)。因此在本实施例中，在形成电介质层之后(图6中的线B)到开始反射层R的成膜为止(图6中的线E)对基板进行冷却的时间是观分钟。在现有的方法中，为了形成反射层R而将基板温度冷却到50°C以下，作为该冷却时间大约需要2 3小时。与此相对，在本实施例中，可将基板温度冷却到更低的室温附近，且该冷却时间能极大地缩短为观分钟。此外，反射层R按照以下条件成膜。反射层材料A1Al 的成膜速度2. 5nm/sec在本实施例中成膜的反射层R在450 470nm(蓝色LED的发光波长范围)内的反射率是98 %。因此根据本发明，半导体发光元件基板的反射层R具备良好的反射率，并且能够有效地缩短其制造时间。
权利要求
1.一种半导体发光元件基板的制造方法，该半导体发光元件基板在一个面上依次具有电介质层和反射层，该电介质层在基板上由至少折射率不同的2层以上的层构成，其特征在于，该半导体发光元件基板的制造方法依次具有以下工序基板保持工序，将上述基板保持在真空室内配置的基板保持单元上； 真空排气工序，对上述真空室内进行排气；对上述基板进行加热的基板加热工序，该基板加热工序与上述真空排气工序大致同时进行；基板清洗工序，对上述基板照射离子来清洗上述基板； 电介质层形成工序，在上述基板上蒸镀上述电介质层； 基板加热停止工序，停止对上述基板的加热；冷却工序，利用冷却单元吸收来自上述基板以及上述基板保持单元的辐射热，开始对上述基板和上述基板保持单元的冷却，该冷却单元配置在上述基板的附近不与上述基板接触的位置；以及反射层形成工序，在上述电介质层上蒸镀上述反射层。
2.一种半导体发光元件基板的制造方法，该半导体发光元件基板在一个面上依次具有电介质层和反射层，该电介质层在基板上由至少折射率不同的2层以上的层构成，其特征在于，该半导体发光元件基板的制造方法依次具有以下工序基板保持工序，将上述基板保持在真空室内配置的基板保持单元上； 真空排气工序，对上述真空室内进行排气；对上述基板进行加热的基板加热工序，该基板加热工序与该真空排气工序大致同时进行；冷却工序，利用冷却单元吸收来自上述基板以及上述基板保持单元的辐射热，开始对上述基板和上述基板保持单元的冷却，该冷却单元配置在上述基板的附近不与上述基板接触的位置；基板清洗工序，对上述基板照射离子来清洗上述基板； 电介质层形成工序，在上述基板上蒸镀上述电介质层； 基板加热停止工序，停止对上述基板的加热；以及反射层形成工序，在上述电介质层上蒸镀上述反射层。
3.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件基板的制造方法，其特征在于，在上述基板清洗工序之前还具有第一判断工序，该第一判断工序判断上述真空室内是否是IXlO-3Pa以下，在上述真空室内是IXlO-3I5a以下的情况下，进行上述基板清洗工序。
4.根据权利要求3所述的半导体发光元件基板的制造方法，其特征在于，在上述反射层形成工序之前还具有第二判断工序，该第二判断工序判断是否上述基板的温度是50°C以下且上述真空室内是3X10_4Pa以下，在上述基板的温度是50°C以下、并且上述真空室内是3X 10_4Pa以下的情况下，进行上述反射层形成工序。
5.根据权利要求4所述的半导体发光元件基板的制造方法，其特征在于， 上述反射层是蒸镀铝而形成的。
6.根据权利要求5所述的半导体发光元件基板的制造方法，其特征在于， 上述电介质层是交替组合折射率高的层和折射率低的层而形成的。
7.根据权利要求4所述的半导体发光元件基板的制造方法，其特征在于，利用压力控制单元和温度控制单元进行上述第二判断工序，该压力控制单元与真空泵和真空阀连接，该真空泵经由上述真空阀与上述真空室连接，该温度控制单元与设置在上述基板附近的温度计和上述冷却单元连接，通过与上述压力控制单元和上述温度控制单元连接的挡板控制单元对配置在蒸发源上的挡板进行打开控制，来进行上述反射层形成工序。
全文摘要
本发明提供一种缩短制造时间并且制造高性能的半导体发光元件基板的制造方法。该半导体发光元件基板的制造方法的特征在于，具有以下工序加热基板的基板加热工序(S3)；清洗基板(S)的基板清洗工序(S6)；在基板(S)上蒸镀电介质层(H、L)的电介质层形成工序(S7)；停止对基板的加热的基板加热停止工序(S8)；利用冷却单元(11、12、13)吸收辐射热来冷却基板(S)以及基板保持单元(3)的冷却工序(S9)；和在电介质层(H、L)上蒸镀反射层(R)的反射层形成工序(S11)。
文档编号C23C14/24GK102439195SQ20108000238
公开日2012年5月2日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者松本繁治, 橘孝彦 申请人:株式会社新柯隆