JP2000243688A - フォトリソグラフィ方法及びフォトリソグラフィを行うための装置構成 - Google Patents
フォトリソグラフィ方法及びフォトリソグラフィを行うための装置構成Info
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- G03F7/2008—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the reflectors, diffusers, light or heat filtering means or anti-reflective means used
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Abstract
(57)【要約】
【課題】フォトリソグラフィにおけるマスクあわせが容
易な高精度、低価格装置構成を提供する。 【解決手段】露光光を発生する光源（１５）と、前記露
光光を受光する第一の表面と、第二の表面とを備え、該
露光光に対する透明度の高い第一の層構造（２〜５）
と、第一の層構造の第二の表面上部に形成され、前記露
光光に対する透明度が低い所定のパターン（７，９）を
有する第二の層構造と、第二の層構造の第一の層構造と
は反対側に形成されたフォトレジスト層（１０）とを備
える。光源（１５）をフォトマスクを介してフォトレジ
スト層側に置いて、第一の表面を反射面としてもよい。
易な高精度、低価格装置構成を提供する。 【解決手段】露光光を発生する光源（１５）と、前記露
光光を受光する第一の表面と、第二の表面とを備え、該
露光光に対する透明度の高い第一の層構造（２〜５）
と、第一の層構造の第二の表面上部に形成され、前記露
光光に対する透明度が低い所定のパターン（７，９）を
有する第二の層構造と、第二の層構造の第一の層構造と
は反対側に形成されたフォトレジスト層（１０）とを備
える。光源（１５）をフォトマスクを介してフォトレジ
スト層側に置いて、第一の表面を反射面としてもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の形成に関
し、特に形成された素子部分の一部をマスクとして他の
部分を透る光によりフォトレジストを露光することによ
り高精度の素子を製造するためのフォトリソグラフィ方
法と装置とに関する。
し、特に形成された素子部分の一部をマスクとして他の
部分を透る光によりフォトレジストを露光することによ
り高精度の素子を製造するためのフォトリソグラフィ方
法と装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】ミクロンオーダの微細な構造を有する半
導体素子表面と整列する層構造の形成が必要とされてい
る。たとえば、Yoshinori Kiｍura他はJpn. J. Appl. P
hys. Vol.37(1998) pp.L1231-L1233においてGaN系材料
を用いた半導体レーザー素子の形成方法を開示してい
る。幅5ミクロンまたはそれ以下の細い光導波路を形成
するため、幅5ミクロン程度にパターニングされたフォ
トレジスト、またはそのフォトレジストを用いてパター
ニングされたエッチングマスク材料をエッチングマスク
として、その下の下地パターンを有するＧａＮ系材料が
エッチングされ凹凸構造が形成される。このようなデバ
イスでは光導波路の周囲を絶縁材料で覆い、この絶縁材
料の上部に設けられる電極パッドと光導波路の周囲の部
分とが電気的に接続されないようにする必要がある。
導体素子表面と整列する層構造の形成が必要とされてい
る。たとえば、Yoshinori Kiｍura他はJpn. J. Appl. P
hys. Vol.37(1998) pp.L1231-L1233においてGaN系材料
を用いた半導体レーザー素子の形成方法を開示してい
る。幅5ミクロンまたはそれ以下の細い光導波路を形成
するため、幅5ミクロン程度にパターニングされたフォ
トレジスト、またはそのフォトレジストを用いてパター
ニングされたエッチングマスク材料をエッチングマスク
として、その下の下地パターンを有するＧａＮ系材料が
エッチングされ凹凸構造が形成される。このようなデバ
イスでは光導波路の周囲を絶縁材料で覆い、この絶縁材
料の上部に設けられる電極パッドと光導波路の周囲の部
分とが電気的に接続されないようにする必要がある。
【０００３】従来このような構造を形成するにはつぎの
ような方法が用いられている。 （１）光学露光装置を用いて、光導波路の上に、この光
導波路より一回り小さなフォトレジストのパターン形成
後、全面にSiO2等の絶縁膜を蒸着し、その後有機溶剤や
フォトレジスト剥離剤等を用いて、フォトレジスト上の
SiO2をフォトレジストといっしょに除去する。 （２）下地パターン形成時に、下地パターンの上に積層
形成された他の材料からなる第二の層もいっしょにパタ
ーニングした後、これらをエッチングマスク材としてそ
の下のGaN系材料をエッチングする。その後SiO2等の絶
縁膜を蒸着し、第二の層とその上のSiO2等の絶縁膜をい
っしょに除去することによって、SiO2等の絶縁膜のパタ
ーンを形成する。具体的には下地パターン形成時に使用
したフォトレジストを残したままＧａＮ系材料をリアク
テリブイオンエッチング法等によってエッチングした
後、このフォトレジストをリフトオフ材としてSiO2等の
絶縁膜のリフトオフパターニングを行う。 （３） 試料上部全面にSiO2等の絶縁膜を蒸着し、フォ
トリソグラフィー法とエッチング技術を用いて、所望の
領域の絶縁膜のみを除去する。
ような方法が用いられている。 （１）光学露光装置を用いて、光導波路の上に、この光
導波路より一回り小さなフォトレジストのパターン形成
後、全面にSiO2等の絶縁膜を蒸着し、その後有機溶剤や
フォトレジスト剥離剤等を用いて、フォトレジスト上の
SiO2をフォトレジストといっしょに除去する。 （２）下地パターン形成時に、下地パターンの上に積層
形成された他の材料からなる第二の層もいっしょにパタ
ーニングした後、これらをエッチングマスク材としてそ
の下のGaN系材料をエッチングする。その後SiO2等の絶
縁膜を蒸着し、第二の層とその上のSiO2等の絶縁膜をい
っしょに除去することによって、SiO2等の絶縁膜のパタ
ーンを形成する。具体的には下地パターン形成時に使用
したフォトレジストを残したままＧａＮ系材料をリアク
テリブイオンエッチング法等によってエッチングした
後、このフォトレジストをリフトオフ材としてSiO2等の
絶縁膜のリフトオフパターニングを行う。 （３） 試料上部全面にSiO2等の絶縁膜を蒸着し、フォ
トリソグラフィー法とエッチング技術を用いて、所望の
領域の絶縁膜のみを除去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の（１）、（２）
においては、 試料上にあらかじめ形成されたパターン
とフォトマスクとの正確な位置合わせを行う必要があ
る。たとえば、作業者が手動により試料上の合わせマー
クと、フォトマスク上の合わせマークとの位置のずれを
確認し、そのずれが許容値以下になるまでＸＹ及び回転
ステージを用いて試料とフォトマスクの相対位置を合わ
せる方法がある。しかし、1ミクロン程度の合わせマー
ジンを必要とするため、下地パターンより１乃至２ミク
ロン程度小さなフォトマスクにしか応用できない。別の
方法（ロ）では高精度な自動位置合わせシステムを有す
る縮小投影露光装置（スッテパー）や電子ビーム描画装
置等を用いる。しかし、装置が極めて高価であり、製造
コストが増大するといった問題点があった。
においては、 試料上にあらかじめ形成されたパターン
とフォトマスクとの正確な位置合わせを行う必要があ
る。たとえば、作業者が手動により試料上の合わせマー
クと、フォトマスク上の合わせマークとの位置のずれを
確認し、そのずれが許容値以下になるまでＸＹ及び回転
ステージを用いて試料とフォトマスクの相対位置を合わ
せる方法がある。しかし、1ミクロン程度の合わせマー
ジンを必要とするため、下地パターンより１乃至２ミク
ロン程度小さなフォトマスクにしか応用できない。別の
方法（ロ）では高精度な自動位置合わせシステムを有す
る縮小投影露光装置（スッテパー）や電子ビーム描画装
置等を用いる。しかし、装置が極めて高価であり、製造
コストが増大するといった問題点があった。
【０００５】また（３）では、ＧａＮ系材料のエッチン
グ工程において、その上のマスク材料であるフォトレジ
ストもエッチングされ、特にパターンの端部分が丸みを
帯びたり、またエッチング中に生成される反応生成物な
どによってフォトレジストが剥離されにくくなったりす
る。これらのフォトレジストの形状の変化や反応生成物
の形成はリフトオフ法による加工の歩留まりの低下を招
く等の問題があった。また（３）では正確なマスク合わ
せの工程は必要ないが、ＧａＮ系材料のエッチング後
に、試料表面に形成されたSiO2等の絶縁膜のうちフォト
レジスト上の部分のみをフォトレジストとともに選択的
に除去することが必要である。
グ工程において、その上のマスク材料であるフォトレジ
ストもエッチングされ、特にパターンの端部分が丸みを
帯びたり、またエッチング中に生成される反応生成物な
どによってフォトレジストが剥離されにくくなったりす
る。これらのフォトレジストの形状の変化や反応生成物
の形成はリフトオフ法による加工の歩留まりの低下を招
く等の問題があった。また（３）では正確なマスク合わ
せの工程は必要ないが、ＧａＮ系材料のエッチング後
に、試料表面に形成されたSiO2等の絶縁膜のうちフォト
レジスト上の部分のみをフォトレジストとともに選択的
に除去することが必要である。
【０００６】したがって、本発明の目的はマスクあわせ
が不要か、きわめて容易で、かつ低コストであるが精度
が高いフォトリソグラフィ方法を提供することにより従
来技術の欠点を解消することにある。
が不要か、きわめて容易で、かつ低コストであるが精度
が高いフォトリソグラフィ方法を提供することにより従
来技術の欠点を解消することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、フォトリソグ
ラフィー技術を用いた透明材料のデバイス加工工程にお
いて、すでに形成されている不透明材料の下地パターン
をフォトマスクとして作用させることに基づいている。
本発明では、まず、第一、第二の表面を備え、露光光に
対する透明度の高い第一の層構造を用意する。次に、露
光光に対する透明度が低い所定のパターンを有する第二
の層構造を第一の層構造の第二の表面上に形成する。さ
らにフォトレジスト層を設けて、該フォトレジスト層と
第一の層構造とにより第二の層を構造を挟持するように
する。そして、露光光を前記第一の層構造から前記第二
の層構造をマスクとしてフォトレジスト層に導入し該フ
ォトレジスト層を露光する。
ラフィー技術を用いた透明材料のデバイス加工工程にお
いて、すでに形成されている不透明材料の下地パターン
をフォトマスクとして作用させることに基づいている。
本発明では、まず、第一、第二の表面を備え、露光光に
対する透明度の高い第一の層構造を用意する。次に、露
光光に対する透明度が低い所定のパターンを有する第二
の層構造を第一の層構造の第二の表面上に形成する。さ
らにフォトレジスト層を設けて、該フォトレジスト層と
第一の層構造とにより第二の層を構造を挟持するように
する。そして、露光光を前記第一の層構造から前記第二
の層構造をマスクとしてフォトレジスト層に導入し該フ
ォトレジスト層を露光する。
【０００８】露光光が前記第一の表面を透過して前記第
一の層構造に入射するようにしてもよい。また露光光は
前記第一の層構造に導入された後前記第一の表面で反射
されてから前記フォトレジスト層に導入されるようにし
てもよい。さらに、露光光はフォトレジスト層側から第
一の層構造に導入され、ついで前記第一の表面近傍で反
射されてから前記フォトレジスト層に導入されて該フォ
トレジスト層を露光するようにしてもよい。
一の層構造に入射するようにしてもよい。また露光光は
前記第一の層構造に導入された後前記第一の表面で反射
されてから前記フォトレジスト層に導入されるようにし
てもよい。さらに、露光光はフォトレジスト層側から第
一の層構造に導入され、ついで前記第一の表面近傍で反
射されてから前記フォトレジスト層に導入されて該フォ
トレジスト層を露光するようにしてもよい。
【０００９】露光光の反射は、第一の表面から所定の距
離だけ離れた位置に設けた反射手段によっておこなうよ
うにしてもよい。そして、第一の表面と反射手段との距
離を調節して反射された露光光に対するフォトレジスト
層の露光範囲を制御するようにしてもよい。また、光源
からの光をフォトマスクパターンによりスクリーニング
して露光光とし、まずフォトレジスト層に入射させるよ
うにしてもよい。
離だけ離れた位置に設けた反射手段によっておこなうよ
うにしてもよい。そして、第一の表面と反射手段との距
離を調節して反射された露光光に対するフォトレジスト
層の露光範囲を制御するようにしてもよい。また、光源
からの光をフォトマスクパターンによりスクリーニング
して露光光とし、まずフォトレジスト層に入射させるよ
うにしてもよい。
【００１０】フォトマスクパターンにスクリーニングさ
れた露光光を第二の層構造の透明度の低い所定のパター
ンには入射しないようにしてもよい。そしてフォトマス
クパターンにスクリーニングされた露光光は第二の層構
造の透明度の低い所定のパターンの外側近傍にも入射し
ないようにしてもよい。さらに前記反射手段は第一の表
面を被覆する露光光遮蔽材としてもよいし、第一の表面
が接触するウェーハステージとしてもよい。フォトマス
クパターンと第一、第二の層構造のいずれかとの距離を
露光光に対するフォトレジスト層の露光範囲を制御する
ようにしてもよい。
れた露光光を第二の層構造の透明度の低い所定のパター
ンには入射しないようにしてもよい。そしてフォトマス
クパターンにスクリーニングされた露光光は第二の層構
造の透明度の低い所定のパターンの外側近傍にも入射し
ないようにしてもよい。さらに前記反射手段は第一の表
面を被覆する露光光遮蔽材としてもよいし、第一の表面
が接触するウェーハステージとしてもよい。フォトマス
クパターンと第一、第二の層構造のいずれかとの距離を
露光光に対するフォトレジスト層の露光範囲を制御する
ようにしてもよい。
【００１１】上記本発明の方法を実施するための装置構
成の一つは、露光光を発生する光源と、前記露光光を受
光する第一の表面と、第二の表面とを備え、該露光光に
対する透明度の高い第一の層構造と、第一の層構造の第
二の表面上部に形成され、前記露光光に対する透明度が
低い所定のパターンを有する第二の層構造と、第二の層
構造の第一の層構造とは反対側に形成されたフォトレジ
スト層とを設けてなる。
成の一つは、露光光を発生する光源と、前記露光光を受
光する第一の表面と、第二の表面とを備え、該露光光に
対する透明度の高い第一の層構造と、第一の層構造の第
二の表面上部に形成され、前記露光光に対する透明度が
低い所定のパターンを有する第二の層構造と、第二の層
構造の第一の層構造とは反対側に形成されたフォトレジ
スト層とを設けてなる。
【００１２】別の装置構成は、露光光を発生する光源
と、前記露光光を反射する反射手段と、前記反射された
露光光を受光する第一の表面と、第二の表面とを備え、
該露光光に対する透明度の高い第一の層構造と、第一の
層構造の第二の表面上部に形成され、前記露光光に対す
る透明度が低い所定のパターンを有する第二の層構造
と、第二の層構造の第一の層構造とは反対側に形成され
たフォトレジスト層と、を設けてなる。
と、前記露光光を反射する反射手段と、前記反射された
露光光を受光する第一の表面と、第二の表面とを備え、
該露光光に対する透明度の高い第一の層構造と、第一の
層構造の第二の表面上部に形成され、前記露光光に対す
る透明度が低い所定のパターンを有する第二の層構造
と、第二の層構造の第一の層構造とは反対側に形成され
たフォトレジスト層と、を設けてなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施例をいくつかを例示する。図１〜図４は実際の寸法で
描かれておらず、本発明の理解に必要な程度に誇張や省
略がおこなわれている。また、図１〜図４を通して実質
的に同等の対象には同じ参照符号が付してある。
施例をいくつかを例示する。図１〜図４は実際の寸法で
描かれておらず、本発明の理解に必要な程度に誇張や省
略がおこなわれている。また、図１〜図４を通して実質
的に同等の対象には同じ参照符号が付してある。
【００１４】図１は本願発明を実施できるＧａＮデバイ
スを構成する各層を従来技術でもよい積層技術により形
成した中途の一構造１を例示するものである。なお、本
願発明がＧａＮデバイスに限らず実施できることは、以
下の説明から容易に理解できると考えられるので付記す
る。図１において、ＧａＮデバイスは端面発光型のレー
ザや面発光型のレーザや発光ダイオードであってもよ
い。本発明では本質的でないデバイス構造１の形成過程
を必要な範囲で略述する。
スを構成する各層を従来技術でもよい積層技術により形
成した中途の一構造１を例示するものである。なお、本
願発明がＧａＮデバイスに限らず実施できることは、以
下の説明から容易に理解できると考えられるので付記す
る。図１において、ＧａＮデバイスは端面発光型のレー
ザや面発光型のレーザや発光ダイオードであってもよ
い。本発明では本質的でないデバイス構造１の形成過程
を必要な範囲で略述する。
【００１５】サファイア基板２にＭＯＣＶＤ法により順
次ｎ−ＧａＮ層３、多重井戸（ＭＱＷ）層４及びｐ−Ｇ
ａＮ層５を成長させる。次にフォトリソグラフィ法とリ
アクティブ・イオン・エッティング法により順次ｐ−Ｇ
ａＮ層５、多重井戸（ＭＱＷ）層４及びｎ−ＧａＮ層３
それぞれの一部面積をｎ−ＧａＮ層３の中途の深さまで
除去し、メサ構造６を形成した。
次ｎ−ＧａＮ層３、多重井戸（ＭＱＷ）層４及びｐ−Ｇ
ａＮ層５を成長させる。次にフォトリソグラフィ法とリ
アクティブ・イオン・エッティング法により順次ｐ−Ｇ
ａＮ層５、多重井戸（ＭＱＷ）層４及びｎ−ＧａＮ層３
それぞれの一部面積をｎ−ＧａＮ層３の中途の深さまで
除去し、メサ構造６を形成した。
【００１６】メサ構造６は幅１００μｍ、段差すなわち
高さ約１．４μｍである。次に真空蒸着法によりｐ−Ｇ
ａＮ層に厚さ５０ｎｍのニッケル（Ｎｉ）薄膜７を成長
させた。さらに、フォトリソグラフィ法とエッチング技
術によりＮｉ薄膜７をパターン化し幅１〜１００μｍの
パターンを形成した。このパターン化したＮｉ薄膜７を
エッチング・マスクとしてｐ−ＧａＮをリアクティブ・
イオン・エッティング法によりエッチングし高さ４００
ｎｍの凸部８をメサ構造６の頂上に設けた。
高さ約１．４μｍである。次に真空蒸着法によりｐ−Ｇ
ａＮ層に厚さ５０ｎｍのニッケル（Ｎｉ）薄膜７を成長
させた。さらに、フォトリソグラフィ法とエッチング技
術によりＮｉ薄膜７をパターン化し幅１〜１００μｍの
パターンを形成した。このパターン化したＮｉ薄膜７を
エッチング・マスクとしてｐ−ＧａＮをリアクティブ・
イオン・エッティング法によりエッチングし高さ４００
ｎｍの凸部８をメサ構造６の頂上に設けた。
【００１７】更に、メサ構造６の基底部に続くｎ−Ｇａ
Ｎの露出部にリフトオフ法により厚さ２００ｎｍのアル
ミニウム（Ａｌ）の薄膜９を形成した。薄膜７や薄膜９
が本発明における下地パターンを形成している。さら
に、スピン・コート法により上記構造の上部全面にフォ
トレジスト（例えばHochst社製ＡＺ６１２４）を塗布
し、厚さ２．５μｍのフォトレジスト層１０を形成しデ
バイス構造１が完成された。このデバイス構造１の外部
にフォトレジスト層１０の露光に用いる露光光の光源
（１５）を配置すれば本発明の一実施例である装置構成
がえられる。
Ｎの露出部にリフトオフ法により厚さ２００ｎｍのアル
ミニウム（Ａｌ）の薄膜９を形成した。薄膜７や薄膜９
が本発明における下地パターンを形成している。さら
に、スピン・コート法により上記構造の上部全面にフォ
トレジスト（例えばHochst社製ＡＺ６１２４）を塗布
し、厚さ２．５μｍのフォトレジスト層１０を形成しデ
バイス構造１が完成された。このデバイス構造１の外部
にフォトレジスト層１０の露光に用いる露光光の光源
（１５）を配置すれば本発明の一実施例である装置構成
がえられる。
【００１８】次に、サファイア基板２側から基板２の裏
面１１に垂直に光源（１５）から紫外光（ｈ線）を毎平
方ｃｍ当たり１．５ｍＷのエネルギー密度で２０秒間照
射した。紫外光の裏面１１に対する照射方向を変えた
り、レンズで収束させたり、拡散させたりして後述のフ
ォトレジスト・パターンの端の形状を微調整することも
できる。
面１１に垂直に光源（１５）から紫外光（ｈ線）を毎平
方ｃｍ当たり１．５ｍＷのエネルギー密度で２０秒間照
射した。紫外光の裏面１１に対する照射方向を変えた
り、レンズで収束させたり、拡散させたりして後述のフ
ォトレジスト・パターンの端の形状を微調整することも
できる。
【００１９】照射後デバイス構造１を現像液（例えば前
記Hochst社製ＡＺ developer をイオン水で１：１希釈
したもの）に４０秒間浸漬してレジストの紫外光照射を
受けた部分を除去し図２のようなフォトレジスト・パタ
ーン１０−１、１０−２を有する構造２０を得た。図２
の構造２０の上部にＳｉＯ2膜１２を蒸着して、リフト
オフ法によりにＳｉＯ2を除去して薄膜７，９以外のデ
バイス上部にＳｉＯ2の被膜１２−１、１２−２、１２
−３が形成されるようにして図３のデバイス構造３０が
得られた。
記Hochst社製ＡＺ developer をイオン水で１：１希釈
したもの）に４０秒間浸漬してレジストの紫外光照射を
受けた部分を除去し図２のようなフォトレジスト・パタ
ーン１０−１、１０−２を有する構造２０を得た。図２
の構造２０の上部にＳｉＯ2膜１２を蒸着して、リフト
オフ法によりにＳｉＯ2を除去して薄膜７，９以外のデ
バイス上部にＳｉＯ2の被膜１２−１、１２−２、１２
−３が形成されるようにして図３のデバイス構造３０が
得られた。
【００２０】フォトレジストの形状を走査型電子顕微鏡
で観察したところ、下地となったNi薄膜７とほぼ同形状
のフォトレジストのパターンが形成されているのがわか
った。形成されたフォトレジストと下地のNi薄膜の寸法
の差は、約０．２〜０．３μｍであった。Ａｌ薄膜につ
いても同様である。したがって、幅０．５〜１μｍの下
地パターン上にもフォトレジスト・パターンが形成でき
る。
で観察したところ、下地となったNi薄膜７とほぼ同形状
のフォトレジストのパターンが形成されているのがわか
った。形成されたフォトレジストと下地のNi薄膜の寸法
の差は、約０．２〜０．３μｍであった。Ａｌ薄膜につ
いても同様である。したがって、幅０．５〜１μｍの下
地パターン上にもフォトレジスト・パターンが形成でき
る。
【００２１】本実施例では、下地パターン材料としてNi
を用いたが、本発明の実施には下地パターンは遮光性を
有する部分があればよく、Niの代わりに、W, Ti、Pt, P
d,Ta,Cr, Ag, Au, Al, などの光遮蔽性の材料を用いて
も同様の効果を有することは言うまでもない。
を用いたが、本発明の実施には下地パターンは遮光性を
有する部分があればよく、Niの代わりに、W, Ti、Pt, P
d,Ta,Cr, Ag, Au, Al, などの光遮蔽性の材料を用いて
も同様の効果を有することは言うまでもない。
【００２２】紫外光の照射を基板２とは反対側のフォト
レジスト層１０側からおこなって露光するようにするこ
ともできる。まず、図４に示すように、図１に示すデバ
イス構造１を露光光を反射する表面４１を備えたテーブ
ル４０上に表面１１が相対するように置く。この実施例
ではテーブル４０は紫外線露光装置のステンレス製サン
プル・テーブルである。つぎに、テーブル４０を操作し
てマスク・パターン４４（４４−１，４４−２等）を備
えるフォトマスク４２を位置決めしてフォトレジスト１
０上に重ねる。露光光源（１５）をフォトマスク４２の
上方に設置すると本発明の別実施例の装置構成が得られ
る。
レジスト層１０側からおこなって露光するようにするこ
ともできる。まず、図４に示すように、図１に示すデバ
イス構造１を露光光を反射する表面４１を備えたテーブ
ル４０上に表面１１が相対するように置く。この実施例
ではテーブル４０は紫外線露光装置のステンレス製サン
プル・テーブルである。つぎに、テーブル４０を操作し
てマスク・パターン４４（４４−１，４４−２等）を備
えるフォトマスク４２を位置決めしてフォトレジスト１
０上に重ねる。露光光源（１５）をフォトマスク４２の
上方に設置すると本発明の別実施例の装置構成が得られ
る。
【００２３】重ねられた状態で、露光光の照射方向での
マスク・パターン４４−１、４４−２の射影が光遮蔽材
の薄膜７，９をそれぞれ覆える大きさに調整されている
のがよい。所望の光遮蔽材の薄膜の周囲において対応す
る射影の周囲は約１０μｍ程離れているのがよい。図４
にこの様子を点線で模式的に示した。下地パターンであ
る薄膜７，９より、各辺が１０μｍ程度外側まで広がっ
ているマスク・パターン４４−１、４４−２を用い、精
度５μｍ程度の位置合わせで、露光しても、反射された
露光光が回り込んでくることにより、ほぼ下地パターン
形状にフォトレジスト１０をパターニングできる。つま
り、精度５μｍ程度の合わせで、従来技術の１μｍ程度
の合わせを行った場合に相当するか高精度が選られる。
マスク・パターン４４−１、４４−２があまり大きい
と、下地パターンの外側のフォトレジストの一部が露光
されずに残ってしまう。また、反射手段の反射面と第一
の層構造との距離を適当に調節することにより、２０〜
３０μｍ程度まで調節が可能である。
マスク・パターン４４−１、４４−２の射影が光遮蔽材
の薄膜７，９をそれぞれ覆える大きさに調整されている
のがよい。所望の光遮蔽材の薄膜の周囲において対応す
る射影の周囲は約１０μｍ程離れているのがよい。図４
にこの様子を点線で模式的に示した。下地パターンであ
る薄膜７，９より、各辺が１０μｍ程度外側まで広がっ
ているマスク・パターン４４−１、４４−２を用い、精
度５μｍ程度の位置合わせで、露光しても、反射された
露光光が回り込んでくることにより、ほぼ下地パターン
形状にフォトレジスト１０をパターニングできる。つま
り、精度５μｍ程度の合わせで、従来技術の１μｍ程度
の合わせを行った場合に相当するか高精度が選られる。
マスク・パターン４４−１、４４−２があまり大きい
と、下地パターンの外側のフォトレジストの一部が露光
されずに残ってしまう。また、反射手段の反射面と第一
の層構造との距離を適当に調節することにより、２０〜
３０μｍ程度まで調節が可能である。
【００２４】露光光である紫外光は上方より下方にフォ
トマスク４２を介して構造１に導入され、テーブル４０
の表面４１で上方に反射される。反射された露光光はフ
ォトレジスト１０の薄膜７、９の上方を除く部分に導入
されフォトレジスト１０の露光がおこなわれる。
トマスク４２を介して構造１に導入され、テーブル４０
の表面４１で上方に反射される。反射された露光光はフ
ォトレジスト１０の薄膜７、９の上方を除く部分に導入
されフォトレジスト１０の露光がおこなわれる。
【００２５】この露光方法においては、フォトマスク４
０のマスク・パターン４４で遮蔽されている部分のフォ
トレジスト１０も、反射された露光光によって少なくと
もマスク・パターン４４の端から１０ミクロン程度内側
のフォトレジスト１０も露光される。このため、薄膜
７、９等を含む下地パターンより１０ミクロン程度周囲
が大きなフォトマスク・パターン４４を合わせ精度５μ
ｍ程度であわせるだけで、下地パターン上のフォトレジ
ストのみを露光しないようにすることが可能となる。合
わせ精度５ミクロンは簡単なXY及び回転ステージと顕微
鏡のみで簡単に実現できる合わせ精度である。
０のマスク・パターン４４で遮蔽されている部分のフォ
トレジスト１０も、反射された露光光によって少なくと
もマスク・パターン４４の端から１０ミクロン程度内側
のフォトレジスト１０も露光される。このため、薄膜
７、９等を含む下地パターンより１０ミクロン程度周囲
が大きなフォトマスク・パターン４４を合わせ精度５μ
ｍ程度であわせるだけで、下地パターン上のフォトレジ
ストのみを露光しないようにすることが可能となる。合
わせ精度５ミクロンは簡単なXY及び回転ステージと顕微
鏡のみで簡単に実現できる合わせ精度である。
【００２６】この方法では、適当なフォトマスク・パタ
ーン４４を用い、下地パターン上のフォトレジスト１０
のうち任意の部分を覆うことができる。したがって、フ
ォトレジストの所望の部分が薄膜７，９の上部であって
も露光することが可能であり、デバイス設計での自由度
が増す。
ーン４４を用い、下地パターン上のフォトレジスト１０
のうち任意の部分を覆うことができる。したがって、フ
ォトレジストの所望の部分が薄膜７，９の上部であって
も露光することが可能であり、デバイス設計での自由度
が増す。
【００２７】また、テーブル４０が反射表面を有しない
場合でも、試料裏面をNi、W, Ti、Pt, Pd, Ta, Cr, Ag,
Au, Al, などの光遮蔽性の材料でコーティングすれば
容易にこの方法を実施できよう。さらに、反射表面４１
と構造１との距離を調節すれば、反射光の下地パターン
における回り込み量が調整される。同様に、フォトマス
ク４０と構造１との距離を調節すれば、反射光の下地パ
ターンにおける回り込み量が調整される。光源とデバイ
ス構造の距離や方向、偏光、収束の変化により露光範囲
の微調整ができる。なお、わずかではあるが、第１図に
示すように光源（１５）を基板２側に置くほうが、フォ
トレジスト１０側に置く図４に示す方法よりよい精度が
得られる。いずれにしても、いずれの方法でも、幅０．
５〜１μｍの下地パターン上にもフォトレジスト・パタ
ーンが形成できる。
場合でも、試料裏面をNi、W, Ti、Pt, Pd, Ta, Cr, Ag,
Au, Al, などの光遮蔽性の材料でコーティングすれば
容易にこの方法を実施できよう。さらに、反射表面４１
と構造１との距離を調節すれば、反射光の下地パターン
における回り込み量が調整される。同様に、フォトマス
ク４０と構造１との距離を調節すれば、反射光の下地パ
ターンにおける回り込み量が調整される。光源とデバイ
ス構造の距離や方向、偏光、収束の変化により露光範囲
の微調整ができる。なお、わずかではあるが、第１図に
示すように光源（１５）を基板２側に置くほうが、フォ
トレジスト１０側に置く図４に示す方法よりよい精度が
得られる。いずれにしても、いずれの方法でも、幅０．
５〜１μｍの下地パターン上にもフォトレジスト・パタ
ーンが形成できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の実施例につき開示したが、本発
明によれば １） フォトマスクの位置あわせが不要かあるいは簡
易な設備で低コストかつ容易に行えばよい。したがっ
て、高精度のデバイスを低価格で提供できる。特にＧａ
Ｎ系半導体デバイスの製造工程ではデバイスが露光光
（紫外光）に対して透明なので実施が容易で、工程の簡
素化により製造コストが大幅に低減される。そして、こ
のようなＧａＮ発光デバイスでは光導波路の周囲を絶縁
材料で覆い、この絶縁材料の上部に設けられる電極パッ
ドと光導波路の周囲の部分とが電気的に接続されないよ
うにすることを容易に実現できるようにする。 ２） 現像後に形成される、レジストパターンは上部
が平坦で、側面が切り立っているので、リフトオフ工程
が後続する場合はその工程歩留まりが向上する。 ３） 上記の実施例では、デバイスが露光光に対して
透明であるとしたが、不透明な基板に形成された透明な
デバイスでは、該基板を除去するか、研磨して透明化し
て、本発明を実施できるのは明らかである。
明によれば １） フォトマスクの位置あわせが不要かあるいは簡
易な設備で低コストかつ容易に行えばよい。したがっ
て、高精度のデバイスを低価格で提供できる。特にＧａ
Ｎ系半導体デバイスの製造工程ではデバイスが露光光
（紫外光）に対して透明なので実施が容易で、工程の簡
素化により製造コストが大幅に低減される。そして、こ
のようなＧａＮ発光デバイスでは光導波路の周囲を絶縁
材料で覆い、この絶縁材料の上部に設けられる電極パッ
ドと光導波路の周囲の部分とが電気的に接続されないよ
うにすることを容易に実現できるようにする。 ２） 現像後に形成される、レジストパターンは上部
が平坦で、側面が切り立っているので、リフトオフ工程
が後続する場合はその工程歩留まりが向上する。 ３） 上記の実施例では、デバイスが露光光に対して
透明であるとしたが、不透明な基板に形成された透明な
デバイスでは、該基板を除去するか、研磨して透明化し
て、本発明を実施できるのは明らかである。
【図１】本発明が実施されるデバイス構造の断面を露光
光とともに示す装置構成の概略図である。
光とともに示す装置構成の概略図である。
【図２】図１のデバイス構造においてフォトレジストが
露光され、現像されてパターン化された状態を示す断面
図である。
露光され、現像されてパターン化された状態を示す断面
図である。
【図３】図２のデバイス構造にリフトオフ方によりＳｉ
Ｏ2パターンを堆積した状態をしめす断面図である。
Ｏ2パターンを堆積した状態をしめす断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態を説明するための装置構
成の断面図である。
成の断面図である。
２：透明基板 ３−５：ＧａＮ層 ７，９：光遮蔽材料からなる薄膜 １０、１０−１、１０−２：フォトレジスト １２（１２−１，１２−２，１２−３）：ＳｉＯ2パタ
ーン ４０：（反射）テーブル ４１：反射表面 ４２：フォトマスク ４４（４４−１，４４−２）：フォトマスク・パターン
ーン ４０：（反射）テーブル ４１：反射表面 ４２：フォトマスク ４４（４４−１，４４−２）：フォトマスク・パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 金子 和 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番２号 ヒューレット・パッカードラボラトリー ズジャパンインク内 Ｆターム(参考） 2H096 AA25 BA09 CA12 EA03 EA16 GA08 5F046 AA06 AA07 CA04 EB02 FA17 JA04 LA12
Claims (18)
- 【請求項１】半導体素子を形成するためのフォトリソグ
ラフィ方法であって、 第一、第二の表面を備え、露光光に対する透明度の高い
第一の層構造を用意する工程と、 前記露光光に対する透明度が低い所定のパターンを有す
る第二の層構造を第一の層構造の第二の表面上に形成す
る工程と、 フォトレジスト層を設けて、該フォトレジスト層と第一
の層構造とにより第二の層を構造を挟持する工程と、 前記露光光を前記第一の層構造から前記第二の層構造を
マスクとしてフォトレジスト層に導入し該フォトレジス
ト層を露光する工程と、 を備えた方法。 - 【請求項２】前記露光光が前記第一の表面を透過して前
記第一の層構造に入射するようにしたことを特徴とする
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記露光光は前記第一の層構造に導入され
た後前記第一の表面で反射されてから前記フォトレジス
ト層に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項４】前記露光光は前記フォトレジスト層に存在
したのち前記第一の層構造に導入され、ついで前記第一
の表面近傍で反射されてから前記フォトレジスト層に導
入されて該フォトレジスト層を露光することを特徴とす
る請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】前記反射は、該第一の表面のの表面から所
定の距離だけ離れた位置に設けた該光の反射手段によっ
ておこなうことを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】前記所定の距離を調節して前記反射された
露光光に対する前記フォトレジスト層の露光範囲を制御
することを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】光源からの光をフォトマスクパターンによ
りスクリーニングして前記露光光とし、前記フォトレジ
スト層に最初に存在させるようにしたことを特徴とする
請求項４〜請求項６のいずれかに記載の方法。 - 【請求項８】前記フォトマスクパターンにスクリーニン
グされた露光光は前記第二の層構造の透明度の低い所定
のパターンに入射しない特徴を有する請求項７に記載の
方法。 - 【請求項９】前記フォトマスクパターンにスクリーニン
グされた露光光は前記第二の層構造の透明度の低い所定
のパターンの外側近傍に入射しない特徴を有する請求項
８に記載の方法。 - 【請求項１０】前記反射手段は前記第一の表面を被覆す
る露光光遮蔽材であることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】前記反射手段は前記第一の表面が接触す
るウェーハステージであることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】前記半導体素子がＧａＮ系半導体素子
で、前記露光光が紫外光である請求項１〜請求項１１の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項１３】半導体素子を形成するためにフォトリソ
グラフィを行うための装置構成であって、 露光光を発生する光源と、 前記露光光を受光する第一の表面と、第二の表面とを備
え、該露光光に対する透明度の高い第一の層構造と、 第一の層構造の第二の表面上部に形成され、前記露光光
に対する透明度が低い所定のパターンを有する第二の層
構造と、 第二の層構造の第一の層構造とは反対側に形成されたフ
ォトレジスト層と、を設けてなる装置構成。 - 【請求項１４】半導体素子を形成するためにフォトリソ
グラフィを行うための装置構成であって、 露光光を発生する光源と、 前記露光光を反射する反射手段と、 前記反射された露光光を受光する第一の表面と、第二の
表面とを備え、該露光光に対する透明度の高い第一の層
構造と、 第一の層構造の第二の表面上部に形成され、前記露光光
に対する透明度が低い所定のパターンを有する第二の層
構造と、 第二の層構造の第一の層構造とは反対側に形成されたフ
ォトレジスト層と、を設けてなるフォトリソグラフィを
行うための装置構成。 - 【請求項１５】前記露光光は最初にフォトレジスト層に
入射し前記第二の層構造、第一の層構造を順次通過して
前記反射手段に入射するようにした請求項１４に記載の
装置構成。 - 【請求項１６】前記フォトレジスト層と前記光源との間
にフォトマスク・パターンを備えたフォトマスクを設け
てなる請求項１５に記載の装置構成。 - 【請求項１７】前記フォトマスク・パターンが前記露光
光を遮蔽して前記フォトレジストの露光が前記所定のパ
ターンのみにより行なわれるようにしたことを特徴とす
る請求項１６に記載の装置構成。 - 【請求項１８】前記半導体素子がＧａＮ系半導体素子
で、前記露光光が紫外光である請求項１３〜請求項１７
のいずれかに記載の装置構成。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04159599A JP4267122B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | フォトリソグラフィ方法及びフォトリソグラフィを行うための装置構成 |
| PCT/US2000/003265 WO2000049464A2 (en) | 1999-02-19 | 2000-02-08 | Photolithography method and apparatus configuration for performing photolithography |
| DE60027883T DE60027883T2 (de) | 1999-02-19 | 2000-02-08 | Photlithographieverfahren |
| EP00908547A EP1169670B1 (en) | 1999-02-19 | 2000-02-08 | Photolithography method |
| TW89102835A TW460905B (en) | 1999-02-19 | 2000-04-29 | Photolithography method and apparatus for performing photolithography |
| US09/933,479 US6696223B2 (en) | 1999-02-19 | 2001-08-16 | Method for performing photolithography |
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|---|---|---|---|
| JP04159599A JP4267122B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | フォトリソグラフィ方法及びフォトリソグラフィを行うための装置構成 |
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|---|---|
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|---|---|
| EP (1) | EP1169670B1 (ja) |
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