JPH0945971A - Method and apparatus of mask alignment for josephson element - Google Patents

Method and apparatus of mask alignment for josephson element

Info

Publication number
JPH0945971A
JPH0945971A JP7216631A JP21663195A JPH0945971A JP H0945971 A JPH0945971 A JP H0945971A JP 7216631 A JP7216631 A JP 7216631A JP 21663195 A JP21663195 A JP 21663195A JP H0945971 A JPH0945971 A JP H0945971A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist layer
sample
substrate
layer
bicrystal substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7216631A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Yamada
朋幸 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP7216631A priority Critical patent/JPH0945971A/en
Publication of JPH0945971A publication Critical patent/JPH0945971A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To locate the grain boundary junction of a superconductor layer formed on a bi-crystal substrate without putting a mark thereon in the alignment of lithography for Josephson element fabrication process. SOLUTION: Under a state where a light insensitive to a resist layer 15 is passed from a bi-crystal substrate 10 side through the bi-crystal substrate 10, a superconductor layer 14 and the resist layer 15, the image of a junction line 12 of bi-crystal substrate 10 is observed from the resist layer 15 side. Consequently, the production accuracy of bi-crystal substrate 10 and the crystallinity of superconductor layer 14 have not significant effect on the observation. Since the junction line 12 of a bi-crystal substrate 10 can be observed relatively clearly, the grain boundary junction formed along the junction line 12 can be located easily thus facilitating the mask alignment.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ジョセフソン素子の製
造に用いられるジョセフソン素子の為のマスクアライメ
ント方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask alignment method and apparatus for a Josephson device used for manufacturing a Josephson device.

【0002】[0002]

【従来の技術】YBaCuO, BiSrCaCuO, TlBaCaCuOのような
酸化物高温超伝導体を応用した電子デバイスにジョセフ
ソン効果を利用したジョセフソン素子があり、このジョ
セフソン素子の形成方法にバイクリスタル接合法があ
る。バイクリスタル接合法では、結晶方位を互いに異に
する二枚の結晶板を張り合わせて形成された双結晶基板
の研磨表面上に高温超伝導体層を成長させることによ
り、双結晶基板の張り合わせ部分である接合線上に高温
超伝導体層の粒界接合を形成することができる。
2. Description of the Related Art There is a Josephson element utilizing the Josephson effect in an electronic device to which a high temperature oxide superconductor such as YBaCuO, BiSrCaCuO, TlBaCaCuO is applied. is there. In the bicrystal bonding method, a high-temperature superconductor layer is grown on the polished surface of a bicrystal substrate formed by laminating two crystal plates having different crystal orientations. The grain boundary junction of the high temperature superconductor layer can be formed on a certain bond line.

【0003】接合線上の粒界接合はジョセフソン効果を
示すが、所望の特性を示すジョセフソン素子として利用
するために、高温超伝導体層の粒界接合を含む部分は、
リソグラフィおよびエッチングにより所望のパターン形
状に加工される。リソグラフィでは、超伝導体層を覆っ
て感光性のレジスト層を形成し、このレジスト層をフォ
トマスクを用いて部分的に露光した後、現像して超伝導
体層上にレジスト層からなる耐エッチング性の所望のレ
ジストパターンを得る。
Although the grain boundary junction on the junction line exhibits the Josephson effect, the portion including the grain boundary junction of the high temperature superconductor layer is used for use as a Josephson device exhibiting desired characteristics.
It is processed into a desired pattern shape by lithography and etching. In lithography, a photosensitive resist layer is formed to cover the superconductor layer, this resist layer is partially exposed using a photomask, and then developed to form an etching resistant resist layer on the superconductor layer. A resist pattern having a desired property is obtained.

【0004】このリソグラフィにより得られたレジスト
パターンを保護膜としてエッチングが施され、その後、
レジストパターンを構成したレジスト層の残存部分を除
去することにより、双結晶基板上に所望の電気特性を有
するジョセフソン素子が形成される。このようなジョセ
フソン素子は、例えば、SQUID(超伝導量子干渉デ
バイス)あるいは超伝導トランジスタ等に種々応用され
ている。
Etching is carried out using the resist pattern obtained by this lithography as a protective film, and thereafter,
By removing the remaining portion of the resist layer forming the resist pattern, a Josephson device having desired electric characteristics is formed on the bicrystal substrate. Such a Josephson element is variously applied to, for example, a SQUID (superconducting quantum interference device) or a superconducting transistor.

【0005】ところで、ジョセフソン効果を示す超伝導
体層の粒界接合部分は数μm程度の極めて狭い幅寸法を
有するに過ぎないことから、レジスト層の露光に先立っ
て行われるフォトマスクを用いたマスクパターンの位置
合わせ作業すなわちマスクアライメントのときに、この
粒界接合部分の位置を確認する作業が極めて重要にな
る。しかしながら、光学顕微鏡等を用いても、超伝導体
層の粒界接合部分を直接的に視認することは難しい。こ
の視認の困難な粒界接合部分は、双結晶基板の接合線に
沿って形成される。そこで、双結晶基板の接合線に予め
マーク付けすなわちマーキングを施し、粒界接合部分の
位置を間接的に示す双結晶基板上のマークを観察し、こ
のマークを基準にして、マスクアライメントが行われて
いた。
By the way, since the grain boundary junction portion of the superconductor layer exhibiting the Josephson effect has an extremely narrow width dimension of about several μm, a photomask used prior to the exposure of the resist layer was used. During the mask pattern alignment work, that is, the mask alignment, the work of confirming the position of the grain boundary junction is extremely important. However, even using an optical microscope or the like, it is difficult to directly visually recognize the grain boundary bonding portion of the superconductor layer. This hard-to-see grain boundary junction portion is formed along the junction line of the bicrystal substrate. Therefore, the joining line of the bicrystal substrate is marked in advance, that is, marking is performed, and the mark on the bicrystal substrate that indirectly indicates the position of the grain boundary joining portion is observed, and mask alignment is performed based on this mark. Was there.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来のマスクアライメント方法では、マーク付けのた
めの格別なマーキング工程が必要となることから、リソ
グラフィの工程の複雑化を招く。そのため、粒界接合部
分の位置を知るためのマーク付けのような格別な工程を
付加することなく、リソグラフィ工程の複雑化を招くこ
とのないマスクアライメント方法及び装置の出現が望ま
れていた。
However, the conventional mask alignment method as described above requires a special marking step for marking, which complicates the lithography step. Therefore, it has been desired to develop a mask alignment method and apparatus that does not complicate the lithography process without adding a special process such as marking for knowing the position of the grain boundary junction.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、ジョセフソン
素子のための超伝導体層、双結晶基板およびレジスト層
が一般的に光の透過を許すに充分な透光性を有すること
に着目し、直接的に視認することができない粒界接合部
分の観察に代えて、この粒界接合部分が沿って形成され
る双結晶基板の接合線にマーキング等を施すことなく、
この接合線を直接的に観察することにより、粒界接合部
分の位置を間接的に知るという基本構想に立脚する。
The present invention focuses on the fact that the superconductor layer, the bicrystal substrate, and the resist layer for the Josephson device generally have sufficient translucency to allow the transmission of light. However, instead of observing the grain boundary joint portion that cannot be directly visually recognized, without marking or the like on the joint line of the bicrystal substrate along which this grain boundary joint portion is formed,
By directly observing this joining line, the basic concept is to indirectly know the position of the grain boundary joining portion.

【0008】本発明に係るマスクアライメント方法は、
前述した課題を解決するために、双結晶基板の接合線が
露出する研磨表面上に形成された超伝導体層上にレジス
ト層からなる耐エッチング性の所望のレジストパターン
を得るリソグラフィにおいて、レジスト層上の所望位置
にマスクパターンを位置合わせするについてレジスト層
が感光しない光を双結晶基板の側からこの双結晶基板、
超伝導体層およびレジスト層を透過させた状態で、レジ
スト層の側から双結晶基板の接合線を観察し、この透過
光下で観察された前記接合線を基準にして、マスクパタ
ーンの位置合わせを行うことを特徴とする。
The mask alignment method according to the present invention is
In order to solve the above-mentioned problems, in a lithography for obtaining a desired resist pattern having etching resistance consisting of a resist layer on a superconductor layer formed on a polishing surface where a bonding line of a bicrystal substrate is exposed, a resist layer About the alignment of the mask pattern to the desired position on the bicrystal substrate from the side of the bicrystal substrate, the light not exposed by the resist layer,
With the superconductor layer and the resist layer transmitted, observe the junction line of the bicrystal substrate from the resist layer side, and align the mask pattern with the junction line observed under this transmitted light as a reference. It is characterized by performing.

【0009】また、本発明に係るマスクアライメント装
置は、結晶方位を互いに異にして接合された二枚の結晶
板からなる双結晶基板の接合線が露出する研磨表面上に
ジョセフソン素子のための超伝導体層および感光性のレ
ジスト層を積層させた試料が双結晶基板を対向させて配
置される試料面を有する透光性の試料台と、この試料台
上の試料を双結晶基板側から照射する、レジスト層を感
光させない光源と、試料台上の試料のレジスト層側から
光源の透過光による接合線の像を観察する光学手段とを
含むことを特徴とする。
Further, the mask alignment apparatus according to the present invention provides a Josephson device for a Josephson device on a polishing surface where a bonding line of a bicrystal substrate composed of two crystal plates bonded with different crystal orientations is exposed. A translucent sample stage having a sample surface on which a sample in which a superconductor layer and a photosensitive resist layer are laminated is arranged with the twin crystal substrate facing each other, and the sample on the sample stage is placed from the twin crystal substrate side. It is characterized by including a light source for irradiating, which does not expose the resist layer to light, and an optical means for observing an image of a joining line by the transmitted light of the light source from the resist layer side of the sample on the sample table.

【0010】[0010]

【作用】本発明に係るマスクアライメント方法では、双
結晶基板の接合線の観察は、双結晶基板の側からこの双
結晶基板、超伝導体層およびレジスト層を透過する透過
光下で行われ、例えば光学顕微鏡のような光学手段を用
いて透過光による接合線の像が観察される。接合線の観
察を透過光下で行うことは、例えば双結晶基板の結晶性
の良否あるいは結晶板の接合精度等を含む双結晶基板の
製作精度あるいは双結晶基板上の超伝導体層の結晶性の
良否の影響を強く受けることはなく、接合線を比較的明
瞭に観察することが可能となる点で、極めて重要であ
る。
In the mask alignment method according to the present invention, the junction line of the bicrystal substrate is observed from the bicrystal substrate side under transmitted light that passes through the bicrystal substrate, the superconductor layer and the resist layer. An image of the joining line by the transmitted light is observed by using an optical means such as an optical microscope. Observing the bonding line under transmitted light means, for example, whether the crystallinity of the bicrystal substrate is good or not, or the manufacturing precision of the bicrystal substrate including the bonding precision of the crystal plates or the crystallinity of the superconductor layer on the bicrystal substrate It is extremely important in that it is possible to observe the joining line relatively clearly without being strongly influenced by the quality.

【0011】前記した透過光による接合線の観察に代え
て、レジスト層の側から光を当て、双結晶基板の表面あ
るいは裏面またはそれらの近傍からの反射光により接合
線の像を観察することができる。しかしながら、この場
合、双結晶基板の製作精度あるいは超伝導体層の結晶性
の良否の影響を強く受け、しばしば接合線の観察が困難
になることがある。
Instead of observing the bonding line by the transmitted light described above, it is possible to illuminate the light from the resist layer side and observe the image of the bonding line by the reflected light from the front surface or the back surface of the twin crystal substrate or in the vicinity thereof. it can. However, in this case, the manufacturing accuracy of the bicrystal substrate or the quality of the crystallinity of the superconductor layer is strongly influenced, and it is often difficult to observe the bonding line.

【0012】これに対し、本願発明の方法では、反射光
により観察することができない接合線をも、透過光での
観察により、視認することが可能となる。この差異の原
因については、以下のように考えることができる。反射
光による観察では、反射面の映像情報を含む反射光は、
それ自体が強度は弱く、しかも超伝導体層およびレジス
ト層を経る間に散乱を受けて、さらに減衰されることか
ら、観察される映像のコントラストは著しく弱められ
る。他方、透過光による観察では、双結晶基板側からこ
れを透過する透過光は、反射光に比較してその強度は極
めて大きく、透過光は双結晶基板、超電導体層およびレ
ジスト層によって散乱を受け、減衰されるが、観察され
る映像のコントラストは、反射光の場合程大きく弱めら
れることはない。
On the other hand, according to the method of the present invention, even a joining line which cannot be observed by reflected light can be visually recognized by observation with transmitted light. The cause of this difference can be considered as follows. In the observation with reflected light, the reflected light including the image information of the reflecting surface is
As a result, the contrast of the observed image is significantly weakened because the intensity of the image itself is weak, and the light is scattered while passing through the superconductor layer and the resist layer and further attenuated. On the other hand, in observation with transmitted light, the intensity of the transmitted light transmitted from the twin crystal substrate side is much higher than that of the reflected light, and the transmitted light is scattered by the twin crystal substrate, the superconductor layer and the resist layer. Although it is attenuated, the contrast of the observed image is not significantly weakened as in the case of reflected light.

【0013】また、本願発明の方法では、より明瞭な接
合線像を得る上で、光学顕微鏡のような光学手段を用い
て透過光による接合線の像を観察するとき、双結晶基板
の裏面に光学手段の焦点を合わせることが望ましい。何
故ならば、双結晶基板の裏面は一般的に研磨されずに粗
面におかれることにより、接合線が研磨表面におけるよ
りも明瞭に示され、また散乱による減衰が少ない状態で
接合線の像を撮らえることができるからと考えられる。
現実に、双結晶基板の研磨表面よりもその裏面に光学手
段の焦点を合わせた方が、明瞭な接合線像を観察するこ
とができた。
According to the method of the present invention, in order to obtain a clearer bond line image, when an image of the bond line by transmitted light is observed by using an optical means such as an optical microscope, the back surface of the bicrystal substrate is covered. It is desirable to focus the optical means. This is because the back surface of the bicrystal substrate is generally unpolished and roughened so that the bond line is more clearly shown than on the polished surface and the bond line image is less attenuated by scattering. It is thought that it can be taken.
In reality, a clear bonding line image could be observed when the optical means was focused on the back surface of the bicrystal substrate rather than the polished surface.

【0014】本発明に係るマスクアライメント装置で
は、双結晶基板の研磨表面上に超伝導体層および感光性
のレジスト層を積層させた試料を受ける試料台は透光性
を有することから、該試料台内に光源を配置し、あるい
は試料台の外部に光源を配置することにより、この試料
台を通して、試料をその裏面である双結晶基板の側から
から照射することができ、これにより、本発明の方法を
容易に実施することが可能となる。
In the mask alignment apparatus according to the present invention, since the sample stage for receiving the sample in which the superconductor layer and the photosensitive resist layer are laminated on the polished surface of the bicrystal substrate is transparent, By arranging the light source inside the table or arranging the light source outside the sample table, it is possible to irradiate the sample through the sample table from the side of the twin crystal substrate, which is the back surface of the sample table. It becomes possible to easily carry out the method.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に沿って詳細に
説明する。図1および図2は、本発明のマスクアライメ
ント方法を実施するマスクアライメント装置をそれぞれ
概略的に示す縦断面図および平面図であるが、このマス
クアライメント方法および装置の説明に先立ち、本願発
明に係るジョセフソン素子の製造について説明する。
The present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments. 1 and 2 are a longitudinal sectional view and a plan view, respectively, schematically showing a mask alignment apparatus for carrying out the mask alignment method of the present invention. Prior to the description of the mask alignment method and the apparatus, the present invention will be described. The manufacture of the Josephson device will be described.

【0016】図3は、本発明に係るジョセフソン素子の
形成に用いられる双結晶基板の一例を示す斜視図であ
る。ジョセフソン効果を示すジョセフソン接合を得る方
法に、バイクリスタル接合法があり、図3に示された双
結晶基板10は、このバイクリスタル接合法に使用され
る。双結晶基板10は、例えば、SrTiO3 、Mg
O、CeO2 、イットリウム安定化ジルコニア(YS
Z)のような透光性を有する結晶板からなり、結晶方位
の異なる同一種類の2枚の矩形の結晶板11aおよび1
1bを接合させた状態で、例えば酸素雰囲気下で加熱し
て一体化することにより得られる。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a bicrystal substrate used for forming the Josephson device according to the present invention. There is a bicrystal bonding method as a method of obtaining a Josephson junction exhibiting the Josephson effect, and the bicrystal substrate 10 shown in FIG. 3 is used for this bicrystal bonding method. The bicrystal substrate 10 is made of, for example, SrTiO 3 , Mg
O, CeO 2 , yttrium-stabilized zirconia (YS
Z), which is a crystal plate having a light-transmitting property, and two rectangular crystal plates 11 a and 1 of the same kind having different crystal orientations.
It can be obtained by, for example, heating in an oxygen atmosphere and integrating them in a state where 1b is bonded.

【0017】図示の例では、結晶板11aおよび11b
は、Z軸である[001]方位を互いに一致させ、この
Z軸の回りに(100)面を角度θで交差させて形成さ
れている。この角度θは、一般的には20度以上に設定
されている。両結晶板11aおよび11bの[001]
方位に角度φのずれを与えることができる。この実施例
ではφ〜0゜である。両結晶板11aおよび11bの接
合線12は、双結晶基板10の両面13aおよび13b
に露出している。その一方の面13aは、次に述べる酸
化物超伝導体層の形成のために、機械的および化学的な
研磨を受けるが、他方の面13bは、格別な加工を施さ
れることはなく、粗面におかれる。
In the illustrated example, crystal plates 11a and 11b.
Are formed by making the [001] orientations of the Z axis coincide with each other and intersecting the (100) plane at an angle θ around the Z axis. This angle θ is generally set to 20 degrees or more. [001] of both crystal plates 11a and 11b
The azimuth can be offset by an angle φ. In this embodiment, φ is 0 °. The joining line 12 of both crystal plates 11a and 11b is formed on both sides 13a and 13b of the bicrystal substrate 10.
Is exposed to. One surface 13a is mechanically and chemically polished for the formation of the oxide superconductor layer described below, while the other surface 13b is not subjected to any special processing. It is placed on a rough surface.

【0018】図4(a)〜(f)は、双結晶基板10を
用いたジョセフソン素子の製造工程を示す説明図であ
る。双結晶基板10の一方の研磨された面すなわち表面
13a上に、例えばYBaCuO、BiSrCaCu
O、TlBaCaCuOのような酸化物高温超伝導体材
料をエピタキシャル成長させることにより、高温超伝導
体層14が、例えば100nmないし400nmの厚さ
に形成される(図4(a)参照)。この高温超伝導体層
14の成長により、双結晶基板10の表面13aの接合
線12に沿って、例えば0.2〜10μm幅の粒界接合
が形成され、この粒界接合によりジョセフソン効果が得
られる。このような高温超伝導体層14は透光性を示
す。
FIGS. 4A to 4F are explanatory views showing the manufacturing process of the Josephson device using the bicrystal substrate 10. On one polished surface, ie, surface 13a, of the bicrystal substrate 10, for example YBaCuO, BiSrCaCu
By epitaxially growing an oxide high temperature superconductor material such as O or TlBaCaCuO, the high temperature superconductor layer 14 is formed to a thickness of, for example, 100 nm to 400 nm (see FIG. 4A). Due to the growth of the high temperature superconductor layer 14, a grain boundary junction having a width of, for example, 0.2 to 10 μm is formed along the joining line 12 on the surface 13a of the bicrystal substrate 10, and the grain boundary junction causes the Josephson effect. can get. Such a high temperature superconductor layer 14 has a light transmitting property.

【0019】この高温超伝導体層14から所望の電気特
性を示すジョセフソン素子を得るために、双結晶基板1
0上の高温超伝導体層14はリソグラフィ工程およびエ
ッチング工程を受ける。リソグラフィ工程では、紫外光
に感光する感光性有機高分子溶液からなるフォトレジス
ト材料がスピンコータ等を用いて高温超伝導体層14上
に均一に塗布される。その後、プリベークと呼ばれる前
焼き処理により、塗布されたフォトレジスト材料から有
機溶剤が蒸発され、これにより例えば数μmの厚さの感
光性のレジスト層15が高温超伝導体層14上に積層状
に形成される(図4(b)参照)。このレジスト層15
は、双結晶基板10および高温超伝導体層14と同様
に、透光性を示す。
In order to obtain a Josephson device exhibiting desired electric characteristics from the high temperature superconductor layer 14, the bicrystal substrate 1
The high temperature superconductor layer 14 on the substrate 0 is subjected to a lithography process and an etching process. In the lithography process, a photoresist material composed of a photosensitive organic polymer solution that is sensitive to ultraviolet light is uniformly applied onto the high temperature superconductor layer 14 using a spin coater or the like. Then, a prebaking process called prebaking evaporates the organic solvent from the applied photoresist material, whereby a photosensitive resist layer 15 having a thickness of, for example, several μm is laminated on the high temperature superconductor layer 14. Formed (see FIG. 4B). This resist layer 15
Shows a translucency like the bicrystal substrate 10 and the high temperature superconductor layer 14.

【0020】レジスト層15上には、例えば反射投影露
光装置により、図示しないフォトマスクを通して所望の
マスクパターン16が焼き付けられる(図4(c)参
照)。マスクパターン16としてSQUIDの回路パタ
ーンの例が示されており、図示の例では、マスクパター
ン16は、数μmの幅寸法および数十μmの長さ寸法を
有しそれぞれが粒界接合部を含むように配置される一対
のブリッジ部16aを備える。露光装置の光源として
は、350〜450nmの波長を有する紫外光あるいは
Deep UV と呼ばれる200〜300nmの波長を有す
る紫外光を発する水銀灯等が用いられる。
A desired mask pattern 16 is printed on the resist layer 15 through a photomask (not shown) by, for example, a reflection projection exposure apparatus (see FIG. 4C). An example of a SQUID circuit pattern is shown as the mask pattern 16. In the illustrated example, the mask pattern 16 has a width dimension of several μm and a length dimension of several tens of μm, and each includes a grain boundary junction. A pair of bridge portions 16a arranged as described above are provided. As the light source of the exposure device, ultraviolet light having a wavelength of 350 to 450 nm or
A mercury lamp or the like called Deep UV that emits ultraviolet light having a wavelength of 200 to 300 nm is used.

【0021】マスクパターン16が焼き付けられたレジ
スト層15は、現像により、このレジスト層がネガ型の
場合、マスクパターン16を除く部分が除去され、この
レジスト層15により、レジストパターン15Aが形成
される(図4(d)参照)。その後、必要に応じて、現
像液あるいはリンス液を除去しまたレジストパターン1
5Aと高温超伝導体層14との密着性を高めるために、
ポストベークと呼ばれる焼きしめが行われる。
When the resist layer 15 having the mask pattern 16 printed thereon is developed, if the resist layer is a negative type, the portion except the mask pattern 16 is removed, and the resist layer 15 forms a resist pattern 15A. (See FIG. 4 (d)). Then, if necessary, the developing solution or the rinsing solution is removed and the resist pattern 1
In order to enhance the adhesion between 5A and the high temperature superconductor layer 14,
A baking process called post bake is performed.

【0022】以上でリソグラフィ工程が終了し、続いて
エッチング工程に移る。このエッチング工程では、レジ
ストパターン15Aをエッチングマスクとして、例えば
ドライエッチングにより、高温超伝導体層14のレジス
トパターン15Aに対応した部分のみを残してその他の
部分が除去される(図4(e)参照)。その後、レジス
トパターン15Aが除去され、これによりレジストパタ
ーン15Aに対応した高温超伝導体層14の残存部分に
より、ジョセフソン素子14Aが得られる(図4(f)
参照)。
The lithography process is completed as described above, and the etching process is subsequently performed. In this etching step, the resist pattern 15A is used as an etching mask, and by dry etching, for example, only the portion corresponding to the resist pattern 15A of the high temperature superconductor layer 14 is left and the other portions are removed (see FIG. 4E). ). After that, the resist pattern 15A is removed, and the Josephson element 14A is obtained by the remaining portion of the high temperature superconductor layer 14 corresponding to the resist pattern 15A (FIG. 4 (f)).
reference).

【0023】このジョセフソン素子14Aの製造工程の
一つであるリソグラフィ工程において、図4(c)に沿
って説明したマスクパターン16の焼き付けのための露
光に先立ち、マスクパターン16を高温超伝導体層14
の所定箇所に位置合わせするために、図1および図2に
示すマスクアライナすなわちマスクアライメント装置2
0が用いられる。マスクアライメント装置20は、図1
に示されているように、高温超伝導体層14およびレジ
スト層15を研磨表面13a上に積層状に形成した双結
晶基板10(図4(b)参照)が試料21として載せら
れる試料台22と、レジスト層15を感光させない例え
ば可視光を発する光源23と、光学顕微鏡のような光学
手段24とを備える。
In the lithography step, which is one of the steps of manufacturing the Josephson element 14A, the mask pattern 16 is formed on the high temperature superconductor prior to the exposure for printing the mask pattern 16 described with reference to FIG. Layer 14
1 for aligning the mask aligner, that is, the mask alignment device 2 shown in FIGS.
0 is used. The mask alignment apparatus 20 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, a sample table 22 on which a bicrystal substrate 10 (see FIG. 4B) in which a high-temperature superconductor layer 14 and a resist layer 15 are formed in a laminated form on a polishing surface 13a is placed as a sample 21 is mounted. And a light source 23 that emits visible light, for example, which does not expose the resist layer 15 to light, and an optical means 24 such as an optical microscope.

【0024】試料台22は、透明あるいは半透明の合成
樹脂材料あるいはガラスのような透光性を有する材料か
らなる。試料台22は、図1および図2に示す例では、
上面に半球状の球面凹所25が形成された固定部26
と、球面凹所25に適合する半球状の下部27が形成さ
れた調整部28とを備える。調整部28はその下部27
で固定部26の球面凹所25に適度な摩擦力で以て滑動
可能に受け入れられている。調整部28の上面には、試
料21を受ける平坦な試料面29が形成されている。試
料21は、双結晶基板10の粗面である他方の面すなわ
ち裏面13bを試料面29に対向させてこの試料面29
上に配置される。調整部28がガラスのような硬質材料
からなる場合、試料21を保護する上で、試料面29を
例えばビニールのような透明な合成樹脂材料で覆うこと
が望ましい。
The sample table 22 is made of a transparent or semi-transparent synthetic resin material or a light-transmitting material such as glass. In the example shown in FIG. 1 and FIG.
Fixed part 26 having a hemispherical spherical recess 25 formed on the upper surface
And an adjusting portion 28 having a hemispherical lower portion 27 that fits in the spherical recess 25. The adjusting portion 28 has a lower portion 27
Is slidably received in the spherical recess 25 of the fixed portion 26 with an appropriate frictional force. A flat sample surface 29 that receives the sample 21 is formed on the upper surface of the adjustment unit 28. In the sample 21, the other surface, that is, the back surface 13b, which is the rough surface of the bicrystal substrate 10, is made to face the sample surface 29, and
Placed on top. When the adjusting portion 28 is made of a hard material such as glass, it is desirable to cover the sample surface 29 with a transparent synthetic resin material such as vinyl in order to protect the sample 21.

【0025】固定部26および調整部28には、相互に
連通する負圧路30および31がそれぞれ形成されてい
る。固定部26の下端に開放する負圧路30は、その開
放端で図示しない負圧源に接続される。また、調整部2
8の下部27に開放する負圧路31は、その開放端に形
成された拡大チャンバ32を経て負圧路30の上端に連
通する。負圧路31の上端は試料面29に開放し、これ
により負圧路30および31に作用する負圧は、試料面
29上の試料21を吸着保持する。また、両負圧路30
および31を接続する拡大チャンバ32は、調整部28
の調整操作によって両負圧路30および31の整合にず
れが生じても、その連通を確保する作用をなす。従っ
て、拡大チャンバ32を形成することにより、調整部2
8の傾動に拘らず試料21を確実に吸着保持することが
できる。
Negative pressure passages 30 and 31 communicating with each other are formed in the fixed portion 26 and the adjusting portion 28, respectively. The negative pressure path 30 that opens to the lower end of the fixed portion 26 is connected to a negative pressure source (not shown) at its open end. Also, the adjusting unit 2
The negative pressure passage 31 which opens to the lower portion 27 of the No. 8 communicates with the upper end of the negative pressure passage 30 via the expansion chamber 32 formed at the open end thereof. The upper end of the negative pressure passage 31 is opened to the sample surface 29, and the negative pressure acting on the negative pressure passages 30 and 31 adsorbs and holds the sample 21 on the sample surface 29. Also, both negative pressure lines 30
And the expansion chamber 32 connecting 31 with
Even if the negative pressure paths 30 and 31 are misaligned due to the adjustment operation, the communication is ensured. Therefore, by forming the expansion chamber 32, the adjustment unit 2
The sample 21 can be reliably sucked and held regardless of the tilting of the sample 8.

【0026】光源23は、試料台22の試料面29上に
配置された試料21をその双結晶基板10の側すなわち
双結晶基板10の裏面13bの側から照射するように、
図1で見て試料台22の下方に配置され、図中上方へ可
視光を照射する。光学手段24は、試料台22を透過
し、さらに試料21を透過する透過光を観察するため
に、試料台22を間に、光源23と反対側で、試料21
を観察するように配置されている。
The light source 23 irradiates the sample 21 placed on the sample surface 29 of the sample table 22 from the bicrystal substrate 10 side, that is, the back surface 13b side of the bicrystal substrate 10.
It is arranged below the sample table 22 as viewed in FIG. 1, and radiates visible light upward in the drawing. The optical unit 24 transmits the sample 21 and further observes the transmitted light passing through the sample 21.
Is arranged to observe.

【0027】光源23としてレジスト層15が感光しな
い光が選択されていることから、光源23からの透過光
によってレジスト層15が感光されることはなく、この
透過光は、双結晶基板10の側から試料21を照射す
る。光源23からの照射光の一部は試料台22および試
料21により吸収あるいは散乱されるがその残部は試料
21を透過する。このことから、光学手段24により、
透過光による双結晶基板10の接合線12を明瞭に視認
することができ、この接合線12の位置を知ることによ
り、接合線12に沿って形成された高温超伝導体層14
の粒界接合部の位置を間接的に知ることができる。これ
により、双結晶基板10の接合線12に従来のようなマ
ーキングを施すことなく、接合線12に対応した粒界接
合部の位置を比較的容易に知ることができる。従って、
マスクパターン16のアライメントに際し、光学手段2
4により観察された接合線12の像を基準にして、図4
(c)に沿って説明したように、マスクパターン16
を、そのブリッジ部16aが正しく粒界接合の位置に合
う所定の位置へ、正確かつ容易に位置合わせすることが
できる。
Since the light which the resist layer 15 does not sensitize is selected as the light source 23, the resist layer 15 is not sensitized by the transmitted light from the light source 23, and the transmitted light is the side of the bicrystal substrate 10. The sample 21 is irradiated with. A part of the irradiation light from the light source 23 is absorbed or scattered by the sample table 22 and the sample 21, but the remaining part is transmitted through the sample 21. From this, by the optical means 24,
The joining line 12 of the bicrystal substrate 10 due to the transmitted light can be clearly seen, and by knowing the position of the joining line 12, the high temperature superconductor layer 14 formed along the joining line 12 can be seen.
The position of the grain boundary junction can be indirectly known. Thereby, the position of the grain boundary junction corresponding to the joining line 12 can be relatively easily known without marking the joining line 12 of the bicrystal substrate 10 as in the conventional case. Therefore,
When aligning the mask pattern 16, the optical means 2 is used.
4 based on the image of the joining line 12 observed by FIG.
As described along with (c), the mask pattern 16
Can be accurately and easily aligned to a predetermined position where the bridge portion 16a correctly matches the position of the grain boundary junction.

【0028】光学手段24による接合線12の観察に際
し、光学手段24の焦点を双結晶基板10の研磨表面1
3aよりもその裏面13bに合わせた方が、明瞭な接合
線像を観察することができた。また、例えば光源23を
光学手段24と同じ側に配置し、その光源により試料2
1を照射し、その反射光で接合線像を観察しようとした
とき、この接合線像を見ることができない試料21につ
いても、本発明の方法によれば、前に述べたように、光
学手段24の焦点を双結晶基板10の裏面13bに合わ
せた透過光下で観察することにより、接合線12の像を
明確に視認することができた。
When observing the bonding line 12 by the optical means 24, the focus of the optical means 24 is focused on the polished surface 1 of the bicrystal substrate 10.
A clear bonding line image could be observed when the back surface 13b was aligned with the surface 3a. Further, for example, the light source 23 is arranged on the same side as the optical means 24, and the sample 2
The sample 21 in which the bonding line image cannot be seen when the irradiation is performed by irradiating 1 and observing the bonding line image with the reflected light is also performed by the optical means according to the method of the present invention, as described above. By observing the focal point of 24 under the transmitted light adjusted to the back surface 13b of the bicrystal substrate 10, the image of the bonding line 12 was clearly visible.

【0029】図5は、本発明の透過光による双結晶基板
10の裏面13bの顕微鏡写真を示す図面であり、図6
は比較例を示す反射光による双結晶基板10の表面13
aと裏面13bの顕微鏡写真を示す図面である。何れも
右半分は、超伝導体層がない部分の図である。双結晶基
板10として、SrTiO3 からなり(100)面の角
度θが24度の双相結晶基板が用いられ、高温超伝導体
層14として、YBaCuOが用いられた。図5に示さ
れた本発明の透過光による顕微鏡写真では、矢印Lで示
される部分を図中左右方向に走る黒線として接合線12
が明瞭に現れている。これに対し、図6(a)に示され
た比較例の顕微鏡写真では、仮想線Lで示す図5の接合
線12と同一部分に伸びている接合線像を全く観察する
ことはできない。図6(a)の顕微鏡写真では、その焦
点が双結晶基板10の表面13aに合わせられている
が、この反射光による観察の場合、裏面13bに焦点を
合わせても反射光自体が極めて弱く、全体的に像を構成
するに充分なコントラストが得られない(図6
(b))。
FIG. 5 is a drawing showing a photomicrograph of the back surface 13b of the bicrystal substrate 10 by the transmitted light of the present invention.
Is a surface 13 of the bicrystal substrate 10 by reflected light showing a comparative example.
It is drawing which shows the microscope picture of a and the back surface 13b. In each case, the right half is a view of a portion without a superconductor layer. A biphase crystal substrate made of SrTiO 3 and having an angle θ of the (100) plane of 24 degrees was used as the bicrystal substrate 10, and YBaCuO was used as the high temperature superconductor layer 14. In the micrograph of the transmitted light of the present invention shown in FIG. 5, the portion indicated by the arrow L is a joining line 12 as a black line running in the left-right direction in the figure.
Is clearly visible. On the other hand, in the micrograph of the comparative example shown in FIG. 6A, it is not possible to observe the bonding line image extending to the same portion as the bonding line 12 of FIG. In the photomicrograph of FIG. 6 (a), the focus is on the front surface 13a of the twin crystal substrate 10, but in the case of observation by this reflected light, the reflected light itself is extremely weak even if the back surface 13b is focused, Sufficient contrast cannot be obtained to form an image as a whole (Fig. 6).
(B)).

【0030】このように、本発明によれば、透過光下の
観察により、接合線12を明瞭に観察できるが、その理
由は、先に記載したとおり、双結晶基板側からこれを透
過する透過光は、反射光に比較してその強度は極めて大
きく、双結晶基板10、超電導体層14およびレジスト
層15によって散乱を受け、減衰されるが、透過光によ
る観察では、観察される映像のコントラストは、反射光
の場合程大きく弱められることはないこと、および研磨
されずに粗面におかれる裏面13bでは、接合線12が
研磨表面13aにおけるよりも明瞭に示され、また散乱
による減衰が少ない状態で接合線12の像を撮らえるこ
とができるからと考えられる。光源23を試料台22内
に配置し、マスクアライメント装置20のコンパクト化
を図ることができるが、光源の放熱性の点から、図示の
とおり光源23を試料台22と別体にすることが望まし
い。
As described above, according to the present invention, the bonding line 12 can be clearly observed by observing it under transmitted light. The reason for this is that, as described above, the transmission through the bicrystal substrate side is transmitted. The intensity of the light is extremely higher than that of the reflected light, and the light is scattered and attenuated by the bicrystal substrate 10, the superconductor layer 14 and the resist layer 15. Is not significantly weakened as in the case of reflected light, and on the back surface 13b, which is left unpolished and roughened, the bond line 12 is more clearly shown than on the polished surface 13a and is less attenuated by scattering. It is considered that the image of the joining line 12 can be taken in the state. Although the light source 23 can be arranged in the sample table 22 to make the mask alignment apparatus 20 compact, it is preferable to separate the light source 23 from the sample table 22 from the viewpoint of heat dissipation of the light source. .

【0031】本発明は以上の実施例に限定されない。フ
ォトマスクをレジスト層に接触させることなくマスクパ
ターンをレジスト層上に転写する反射投影露光法につい
て説明したが、縮小投影露光法あるいはフォトマスクを
双結晶基板上のレジスト層に密着させる密着露光法にも
本願発明を適用することができる。また、SQUIDの
ための回路パターンについて説明したが、本発明は、こ
れに限らず超伝導トランジスタのようなジョセフソン接
合を利用した種々のジョセフソン素子に適用することが
できる。
The present invention is not limited to the above embodiment. We have explained the reflection projection exposure method that transfers the mask pattern onto the resist layer without bringing the photomask into contact with the resist layer.The reduction projection exposure method or the contact exposure method that brings the photomask into close contact with the resist layer on the bicrystal substrate has been described. The invention of the present application can also be applied. Further, although the circuit pattern for the SQUID has been described, the present invention is not limited to this, and can be applied to various Josephson devices using Josephson junctions such as superconducting transistors.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明した本発明の方法によれば、双
結晶基板の側からの透過光による接合線の像を観察する
ことにより、双結晶基板の製作精度あるいは超伝導体層
の結晶性の良否の影響を強く受けることはなく、双結晶
基板の接合線を比較的明瞭に観察することができること
から、双結晶基板に接合線のための従来のようなマーキ
ングを施すことなく、マスクアライメントを比較的容易
に行うことができ、またこのマスクアライメントを含む
リソグラフィの工程の複雑化を招くことなく、ジョセフ
ソン素子の製造を容易に行うことができる。また、本発
明の装置によれば、試料台を通して試料をその裏面であ
る双結晶基板の側から照射することができ、この透過光
による接合線の像を容易に観察することができることか
ら、本発明の方法を容易かつ効率的に実施することがで
きる。
According to the method of the present invention described above, by observing the image of the junction line by the transmitted light from the side of the bicrystal substrate, the manufacturing accuracy of the bicrystal substrate or the crystallinity of the superconductor layer can be improved. Since it is possible to observe the bonding line of the bicrystal substrate relatively clearly without being strongly influenced by the quality of the mask, it is possible to perform mask alignment without making the conventional marking for the bonding line on the bicrystal substrate. Can be performed relatively easily, and the Josephson device can be easily produced without complicating the lithography process including the mask alignment. Further, according to the apparatus of the present invention, the sample can be irradiated from the backside of the bicrystal substrate through the sample stage, and the image of the bonding line due to the transmitted light can be easily observed. The method of the invention can be carried out easily and efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のマスクアライメント方法を実施するマ
スクアライメント装置を概略的に示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing a mask alignment apparatus for carrying out a mask alignment method of the present invention.

【図2】図1に示したマスクアライメント装置の平面図
である。
FIG. 2 is a plan view of the mask alignment apparatus shown in FIG.

【図3】本発明に係るジョセフソン素子のための双結晶
基板の一例を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a bicrystal substrate for a Josephson device according to the present invention.

【図4】ジョセフソン素子の製造工程を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the Josephson device.

【図5】本発明の透過光による双結晶基板の裏面の顕微
鏡写真を示す図面である。
FIG. 5 is a drawing showing a microscope photograph of the back surface of a bicrystal substrate according to transmitted light of the present invention.

【図6】比較例を示す反射光による双結晶基板の表面の
顕微鏡写真を示す図面である。
FIG. 6 is a drawing showing a microscope photograph of the surface of a bicrystal substrate by reflected light showing a comparative example.

【符号の説明】 10 双結晶基板 11a、11b 結晶板 12 接合線 13a 研磨表面 13b 裏面 14 高温超伝導体層 14A ジョセフソン素子 15 レジスト層 15A レジストパターン 16 マスクパターン[Explanation of Codes] 10 Bi-crystal substrate 11a, 11b Crystal plate 12 Bonding line 13a Polished surface 13b Back surface 14 High-temperature superconductor layer 14A Josephson device 15 Resist layer 15A Resist pattern 16 Mask pattern

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 双結晶基板の接合線が露出する研磨表面
上に形成されたジョセフソン素子のための超伝導体層を
覆って感光性のレジスト層を形成し、該レジスト層をマ
スクパターンに沿って部分的に露光した後、現像して前
記超伝導体層上に前記レジスト層からなる耐エッチング
性の所望のレジストパターンを得るリソグラフィにおい
て、前記レジスト層の露光に先立って前記マスクパター
ンを位置合わせするマスクアライメント方法であって、 前記レジスト層が感光しない光を前記双結晶基板の側か
ら該双結晶基板、前記超伝導体層および前記レジスト層
を透過させた状態で、前記レジスト層の側から前記双結
晶基板の前記接合線を観察し、この透過光下で観察され
た前記接合線を基準にして、前記マスクパターンの位置
合わせを行うことを特徴とする、ジョセフソン素子の為
のマスクアライメント方法。
1. A photosensitive resist layer is formed to cover a superconductor layer for a Josephson device formed on a polished surface where a bonding line of a bicrystal substrate is exposed, and the resist layer is used as a mask pattern. In the lithography for obtaining a desired resist pattern having etching resistance composed of the resist layer on the superconductor layer after partial exposure along the line, the mask pattern is positioned prior to the exposure of the resist layer. A mask alignment method for aligning, wherein the resist layer side is a state in which light that the resist layer does not sensitize is transmitted from the twin crystal substrate side to the twin crystal substrate, the superconductor layer and the resist layer. And observing the bonding line of the bicrystal substrate from the above, and aligning the mask pattern with the bonding line observed under the transmitted light as a reference. And wherein, mask alignment method for the Josephson element.
【請求項2】 前記接合線の観察は光学顕微鏡により行
われ、該光学顕微鏡の焦点が前記双結晶基板の粗面であ
る裏面に合わされていることを特徴とする請求項1記載
の、ジョセフソン素子の為のマスクアライメント方法。
2. The Josephson according to claim 1, wherein the observation of the bonding line is performed by an optical microscope, and the focus of the optical microscope is set on the back surface which is the rough surface of the bicrystal substrate. Mask alignment method for device.
【請求項3】 結晶方位を互いに異にして接合された二
枚の結晶板からなる双結晶基板の接合線が露出する研磨
表面上にジョセフソン素子のための超伝導体層および感
光性のレジスト層を積層させた試料が前記双結晶基板を
対向させて配置される試料面を有する透光性の試料台
と、該試料台上の前記試料を前記双結晶基板の側から照
射する前記レジスト層を感光させない光源と、前記試料
台上の前記試料の前記レジスト層の側から、前記光源か
らの透過光による前記接合線の像を観察する光学手段と
を含む、ジョセフソン素子の為のマスクアライメント装
置。
3. A superconducting layer for a Josephson device and a photosensitive resist on a polishing surface where a joining line of a bicrystal substrate composed of two crystal plates joined with different crystal orientations is exposed. A translucent sample stage having a sample surface in which a sample in which layers are laminated is arranged with the bicrystal substrate facing each other, and the resist layer for irradiating the sample on the sample stage from the side of the bicrystal substrate. A mask alignment for the Josephson device, including a light source that does not expose the light source and an optical unit that observes an image of the bonding line due to the transmitted light from the light source from the resist layer side of the sample on the sample table. apparatus.
JP7216631A 1995-08-02 1995-08-02 Method and apparatus of mask alignment for josephson element Pending JPH0945971A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7216631A JPH0945971A (en) 1995-08-02 1995-08-02 Method and apparatus of mask alignment for josephson element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7216631A JPH0945971A (en) 1995-08-02 1995-08-02 Method and apparatus of mask alignment for josephson element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0945971A true JPH0945971A (en) 1997-02-14

Family

ID=16691466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7216631A Pending JPH0945971A (en) 1995-08-02 1995-08-02 Method and apparatus of mask alignment for josephson element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0945971A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6566146B1 (en) * 1998-07-22 2003-05-20 Philip Shek Wah Pang Method for double-sided patterning of high temperature superconducting circuits

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6566146B1 (en) * 1998-07-22 2003-05-20 Philip Shek Wah Pang Method for double-sided patterning of high temperature superconducting circuits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5521033A (en) Process for manufacturing semiconductor integrated circuit device, exposure method and mask for the process
US6673692B2 (en) Method and apparatus for marking microelectronic dies and microelectronic devices
JP3617547B2 (en) Method and processing apparatus for observing wiring pattern
TW200305924A (en) Manufacturing method of mask and manufacturing method of semiconductor integrated circuit device
US6313542B1 (en) Method and apparatus for detecting edges under an opaque layer
KR100574074B1 (en) Method and device of exposure
KR100766095B1 (en) Substrate for device manufacturing, process for manufacturing the substrate, and method of exposure using the substrate
JPH0996712A (en) Production of color filter
JPH0945971A (en) Method and apparatus of mask alignment for josephson element
JPH0837137A (en) Method for managing semiconductor substrate of soi structure, identification mark printer, and identification mark reader
JP3328975B2 (en) Semiconductor wafer
JP2998673B2 (en) Wafer, method and apparatus for aligning the wafer
US4977048A (en) Actinic alignment to CEM coated resist films
KR20000056246A (en) Method for illuminating using align and exposure apparatuses of different species
US6235435B1 (en) Dichroic photo mask and methods for making and inspecting same
JPH07142309A (en) Method for exposing wafer
JP2748029B2 (en) How to create alignment marks
JPH03177013A (en) Manufacture of semiconductor device
US20020102812A1 (en) Method for improving alignment precision in forming color filter array
JPH11251232A (en) Substrate, aligner, and manufacture of device
JPH0226368B2 (en)
US6485894B1 (en) Method to self-align a lithographic pattern to a workpiece
JPH06244073A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS6188525A (en) Manufacture of integrated circuit
KR0135064B1 (en) Polarization mask and exposure method of semiconductor wafer using it