半導体素子の製造方法およびフォトマスク
【課題】ネガ型フォトレジストとフォトマスクとの密着強度が高くても、フォトマスクと半導体ウェーハとを容易に分離可能な半導体素子の製造方法およびフォトマスクを提供する。
【解決手段】ウェーハの表面に、ネガ型フォトレジストを塗布する工程と、マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記ネガ型フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記ネガ型フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、前記ネガ型フォトレジストを現像し、開口部を有する前記ネガ型フォトレジストのパターンを形成する現像工程と、前記開口部に露出した前記ウェーハの前記表面に、リフトオフ法を用いて電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】ウェーハの表面に、ネガ型フォトレジストを塗布する工程と、マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記ネガ型フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記ネガ型フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、前記ネガ型フォトレジストを現像し、開口部を有する前記ネガ型フォトレジストのパターンを形成する現像工程と、前記開口部に露出した前記ウェーハの前記表面に、リフトオフ法を用いて電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体素子の製造方法およびフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの表面に塗布したフォトレジストと、フォトマスクと、を密着露光すると解像度が高まるが、フォトマスクとフォトレジストとが過度に密着することがある。
【０００３】
例えば、研磨したミラー面に環化ゴム系のネガ型フォトレジストを塗布すると、半導体ウェーハとフォトマスクとを分離することが困難となることがある。特に、大口径、かつ薄いウェーハでは、分離工程で割れや欠けを生じ生産性を低下させる。
【０００４】
フォトマスクの表面において、マスクパターン層が形成されない領域に溝部を設け溝部に空気を導入すると、フォトマスクと半導体ウェーハとを分離することが容易となる。しかしながら、フォトマスクに溝部を設けることによる発生するチッピングや、溝部における光の散乱などによる露光不足を生じる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−５２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ネガ型フォトレジストとフォトマスクとの密着強度が高くても、フォトマスクと半導体ウェーハとを容易に分離可能な半導体素子の製造方法およびフォトマスクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ウェーハの表面に、ネガ型フォトレジストを塗布する工程と、マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記ネガ型フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記ネガ型フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、前記ネガ型フォトレジストを現像し、開口部を有する前記ネガ型フォトレジストのパターンを形成する現像工程と、前記開口部に露出した前記ウェーハの前記表面に、リフトオフ法を用いて電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法に用いるフォトマスクの模式平面図、図１（ｂ）〜図１（ｄ）はフォトマスクと半導体ウェーハとを分離するプロセスを説明する模式図、である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、半導体ウェーハの一方の面に電極を形成するまでの工程断面図である。
【図３】第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、電極を形成するまでのフローチャートである。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、フォトレジストに開口部を設けるまでの工程断面図である。
【図５】第２の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、電極を形成するまでのフローチャートである。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、比較例にかかる発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図７】図７（ａ）は第２の実施形態にかかる発光素子の製造方法の変形例に用いる第１のフォトマスクの模式平面図、図７（ｂ）は第２のフォトマスクの模式平面図、である。
【図８】本実施形態の製造方法により製造された発光素子の模式斜視図である。
【図９】実施形態にかかるフォトマスクの製造方法の工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法に用いるフォトマスクの模式平面図、図１（ｂ）〜図１（ｄ）はフォトマスクと半導体ウェーハとを分離するプロセスを説明する模式図、である。
【００１０】
（第１の）フォトマスク３０は、石英やガラスなどからなるマスク基材と、その表面３０ａに設けられクロム膜などからなるマスクパターン領域３１と、表面３０ａのうち、マスクパターン領域３１が設けられていない領域に設けられた溝部３２と、を有する。マスク基材の厚さは、例えば５ｍｍなどとする。
【００１１】
図１（ａ）は、マスクパターン領域３１および溝部３２が設けられた表面３０ａを表す。
溝部３２の数は、Ｘ軸に平行な２条およびＹ軸に平行な２条が、それぞれ設けられている。しかし、溝部３２の数および配置は、これに限定されない。例えば溝部３２の数は、１〜１００条などとしてもよい。また、溝部３２の配置は、非対称でもよく、不規則であってもよい。例えば、溝部３２の数を２〜１０条などのようにそれほど多くない数にすると、溝部３２の形成は容易であり、且つ、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との分離も容易となる。
【００１２】
密着露光工程を用いると、レジストパターンの解像度を高めることが容易となる。図１（ｂ）において、半導体ウェーハ４４の表面にはネガ型フォトレジスト（図示せず）がスピンコート法などにより塗布され、熱処理などにより硬化される（レジストベーク）。ネガ型フォトレジストを上側として半導体ウェーハ４４をステージ５０に載置し、真空吸引などにより半導体ウェーハ４４をステージ５０に固定する。この状態で、ネガ型フォトレジストとマスクパターン領域３１とを密着しつつ、光源からの光Ｇにより露光する。
なお、半導体ウェーハ４４は、半導体を含むものであればよく、必ずしもその全体が半導体からなる必要はない。例えば、半導体以外の材料からなる基板や層などと、半導体層と、を積層させたものも、「半導体ウェーハ４４」に包含されるものとする。
【００１３】
続いて、図１（ｃ）のように、ステージ５０とフォトマスク３０とを相対的に分離させる。このとき、半導体ウェーハ４４はステージ５０に真空吸着された状態を維持することが望ましい。すると、溝部３２に空気などの気体３６が導入される。この場合、溝部３６の端部は、気体３６の吸気口として機能する。溝部３２に導入された気体３６が、ネガ型フォトレジストとフォトマスク３０との間に広がり、図１（ｄ）のように、半導体ウェーハ４４とフォトマスク３０とが分離される。溝部３２から、半導体ウェーハ４４上に広がるように気体３６が導入されるので、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との分離を促進できる。
【００１４】
フォトマスク３０に溝部３２を設けない場合、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４とが張り付いてしまい、ステージ５０にウェーハ４４を真空吸着した状態でステージ５０とフォトマスク３０とを相対的に分離させても、ウェーハ４４をフォトマスク３０から分離できない場合がある。つまり、ステージ５０への真空吸着の力よりも、フォトマスク３０との張り付きの力のほうが大きく、ウェーハ４４の一部がフォトマスク３０に張り付いたままで、ステージ５０から分離する場合もある。この場合、ウェーハ４４にクラックがはいったり、割れたりする。また、ウェーハ４４の全体がフォトマスク３０に張り付いたときは、剥離が困難になることもある。
【００１５】
これに対して、本実施形態によれば、フォトマスク３０に溝部３２を設けることにより、半導体ウェーハ４４とフォトマスク３０との固着を防止することができる。その結果として、フォトマスク３０に固着した半導体ウェーハ４４を剥がす際に生ずる半導体ウェーハ４４の割れや欠けを防ぐことができる。
【００１６】
図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、半導体ウェーハの一方の面に電極を形成するまでの工程断面図である。
また、図３は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、電極を形成するまでのフローチャートである。
【００１７】
半導体ウェーハ４４は、例えば、透光性を有するＧａＰ基板４０と、ＧａＰ基板４０の上に設けられ発光層を含み、Ｉｎｘ（ＡｌｙＧａ１−ｙ）１−ｘＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）などからなるエピタキシャル層４２と、を含むものとすることができる。但し、半導体ウェーハ４４は、他の化合物半導体やＳｉなどの材料でもよい。また、半導体素子は、発光素子に限定されるものではない。ＧａＰ基板４０は所定の厚さまで、例えば研磨したあとの表面をミラー面とし、その上に電極などを形成する。
【００１８】
図２（ａ）に表したように、表面が平坦なＧａＰ基板４０の表面をミラーポリッシュを行ったミラー面４０ａに、環化ゴム系などのネガ型のフォトレジスト３０を塗布する（図３のＳ１００）。フォトマスク３０のマスクパターン領域３１の側と、フォトレジスト２０の表面２０ａと、を密着させ、第１露光工程を行う（図３のＳ１０２）。
【００１９】
フォトマスク３０は、ガラスや石英などの透光性の基板の表面に遮光体からなるマスクパターン層３１ａが形成された構造を有する。なお、マスクパターン領域３１には、能動素子を形成するための種々のマスクパターンを形成することができる。図２（ａ）では、電極をミラー面４０ａに形成するためのマスクパターン層３１ａを表す。図２（ａ）に表した具体例においては、マスクパターン層３１ａは、電極をリフトオフ法で形成するための遮光領域（例えば黒色）として作用する。また、その平面形状は、例えば幅が２〜１０μｍの円環状などとすることができる。
【００２０】
溝部３２は、能動素子用のマスクパターン層を設けないダイシングロード領域のうちのいずれかに設けられる。ここで、ダイシングロード領域とは、ウェーハ上に複数形成される半導体素子どうしの間に設けられる領域であり、これら半導体素子をダイシングやスクライブ、へき開などの方法により分離するための領域である。一般に、ダイシングロード領域は、ネガ型のフォトマスク３０の透光領域とされる。このため、図２（ａ）に表した具体例において、溝部３２と対向する領域のネガ型のフォトレジスト２０は、本来は露光されるはずである。
【００２１】
第１露光工程の終了後、半導体ウェーハ４４からフォトマスク３０を分離する。この際に、溝部３２を介して空気などの気体が導入され、フォトレジスト２０が塗布された半導体ウェーハ４４と、フォトマスク３０と、の分離が促進される（図１（ｃ））。このため、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４とを容易に分離することができる（図３のＳ１０４）。
【００２２】
続いて、フォトレジスト２０を現像する（図３のＳ１０６）と、図２（ｂ）に表したように、所望の開口部２１が形成される。続いて、リフトオフ法を用いて、ＧａＰ基板４０の面４０ａに、金属膜６０からなる電極６１を形成する（図３のＳ１０８）。すなわち、開口部２１とその周囲のフォトレジスト２０の上に、図２（ｃ）に表したように、蒸着法やスパッタリング法を用いて金属膜６０を形成する。さらに、フォトレジスト２０を剥離すると、図２（ｄ）のように、フォトレジスト２０上の金属膜６０が除去され、開口部２１に電極６１を残すことができる。
【００２３】
この場合、図２（ｂ）に表したように、ネガ型のフォトレジスト２０の開口部２１の側の端部を逆テーパー形にすると、パターニングされたフォトレジスト２０のパターンから金属膜６０を良好に分離することができる。つまり、金属膜６０に、いわゆる段切れを生じさせることができる。この場合、アルカリ可溶性樹脂をネガ型感光性組成物として含むネガ型フォトレジストなどを用いると、逆テーパ形を容易に形成できる。
【００２４】
以上、図２に関して前述したように、本実施形態によれば、フォトマスク３０に溝部３２を設けることにより、半導体ウェーハ４４の分離を促進できる。
ただし、溝部３２を設けることにより、その部分の光の透過率が低下する場合がある。ネガレジストを露光する場合、溝部３２の直下におけるネガレジストの露光量が低下すると、現像後に本来残るはずのネガレジストが消失することがある。これは、パターン不良の原因となることがある。
【００２５】
これに対して、本発明の第２の実施形態においては、溝部３２の直下の部分における露光量の不足を解消することが可能となる。
図４（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、フォトレジストに開口部を設けるまでの工程断面図である。
また、図５は、第２の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、電極をパターニングするまでのフローチャートである。
【００２６】
まず、図４（ａ）に表したように、表面が平坦なＧａＰ基板４０のミラー面４０ａに、環化ゴム系などのネガ型のフォトレジスト３０を塗布する（図５のＳ２００）。フォトマスク３０のマスクパターン領域３１の側と、フォトレジスト２０の表面２０ａと、を密着させ、第１露光工程を行う（図５のＳ２０２）。この場合、溝部３２と対向する領域のネガ型のフォトレジスト２０は本来露光されるはずである。ところが溝部３２のダイシング工程において、溝部３２の底面に、凹み（あるいは凹凸）３２ａなどを生じることがある。凹み（あるいは凹凸）３２ａがあると露光用光源からの光が散乱され、露光不足領域２０ｂを生じる。または、溝部３２のダイシング工程において生じたチッピングが溝部３２近傍に残っても、露光不足領域２０ｂを生じる。
【００２７】
露光不足領域２０ｂを現像すると、フォトレジスト２０を残すべき領域においてフォトレジスト２０が消失し、不要な開口部を生じる。第２の実施形態では、このような不要な開口部の発生を抑制するために、溝部３２を介して気体を導入してフォトマスク３０と半導体ウェーハ４４とを分離（Ｓ２０４）したのち、第２露光工程を行う（Ｓ２０６）。
【００２８】
例えば、図４（ｂ）に表したように、同一のフォトマスク３０を半導体ウェーハ４４に対して所定の距離だけずらして露光することができる。すなわち、第１露光工程において溝部３２が当接した箇所とは異なる箇所において、溝部３２を半導体ウェーハ４４と当接させる。このような第２露光工程は、シフト露光と呼ぶことができる（Ｓ２０６）。続いて、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４とを分離する（Ｓ２０８）。
【００２９】
第１露光工程で生じた露光不足領域２０ｂに対しては、溝部３２が設けられていないフォトマスク３０の領域で第２露光工程が行われる。このため、露光量が十分となり、図４（ｃ）のように、現像工程において不要な開口部の発生を抑制できる（Ｓ２１０）。このように、電極リフトオフ工程において、不要な金属膜を残さずに、電極形成が可能となる（Ｓ２１２）。
【００３０】
図６（ａ）〜（ｄ）は、比較例にかかる発光素子の製造方法の工程断面図である。
【００３１】
もし、第２露光工程を行わないと、図６（ｂ）のように、露光不足領域１２０ｂは現像工程により、不要開口部１２２を生じる。このため、図６（ｃ）のように、半導体ウェーハ１４４の表面に不要金属膜１６２も被着する。このため、図６（ｄ）のように、電極１６１のリフトオフ工程において、溝部１３２の下方の露光不足領域１２０ｂにも不要金属膜１６２が形成されることがある。ダイシングロードに不要金属膜１６２が多いと、チップの表面に不要金属膜１６２などを含むチッピングを発生するので好ましくなく、また外観不良ともなる。
【００３２】
なお、本実施形態では、溝部３２は、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との分離を容易とするために、例えば幅が２０〜３０μｍ、深さが２０μｍなどとすることができる。この場合、溝部３２は、例えば、ダイヤモンドブレードを用いたダイシング法により形成できる。しかしながら、ダイヤモンドブレードを回転することにより形成した溝部３２の底面および内側壁は、細かな凹凸が生じる。このため、溝部３２を透過し散乱した光により、露光不十分となる領域を生じることがある。これに対して、第２の実施形態では、シフト露光を行うことにより、電極のリフトオフが容易となる。
【００３３】
図７（ａ）は第２の実施形態にかかる発光素子の製造方法の変形例に用いる第１のフォトマスクの模式平面図、図７（ｂ）は第２のフォトマスクの模式平面図、である。
【００３４】
すなわち、本変形例では、露光不足領域２０ｂに対して第２露光工程を行う場合、第１のフォトマスク３０とは異なる第２のフォトマスク３８を用いる。第１のフォトマスク３０は、例えば、マスク基材の中間部に、Ｘ軸およびＹ軸に平行な２条の溝部３２が設けられているものとする。
【００３５】
第２のフォトマスク３８は、第１露光工程において、溝部３２の直下のフォトレジストの領域に対して露光可能な透光領域３９を有する。すなわち、Ｘ軸およびＹ軸に平行な２条の平坦な透光領域３９を設ける。透光領域３９の幅は、第１のフォトマスク３０の溝部３２の幅よりもやや広く、かつマスクパターン領域３１と重ならないようにするとよい。
【００３６】
また、第１露光工程における電極のマスクパターン層３１ａの下方の非露光領域は、第２露光工程においても露光しないのでマスクパターン層３１ａよりも大きな面積の遮光領域を設ける。この場合、例えば、透光領域３９以外の広い面積を遮光領域（例えば黒色）としてもよい。また、第２のフォトマスク３８と半導体ウェーハ４４とを容易に分離するために、透光領域３９以外に溝部３２を設けるとよい。
【００３７】
このようにして、第１露光工程において溝部３２近傍に露光不足領域を生じたとしても、第２露光工程において露光を追加し、所望のフォトレジストパターンを形成することができる。
【００３８】
第１および第２の実施形態、並びにその変形例によれば、化学的に安定であり機械的強度が高いネガ型フォトレジストを用いつつ、かつフォトマスクと半導体ウェーハとを容易に分離することが容易となる。このため、ポジ型フォトレジストを用いる製造方法と比較して、量産性に富む半導体素子の製造方法が可能になる。
【００３９】
図８は、本実施形態にかかる発光素子の模式斜視図である。
エピタキシャル層４２の表面に、エピタキシャル層側電極７０が設けられている。他方、透光性を有し、単結晶からなるＧａＰ基板４０のミラー面４０ａに、図２（ｄ）のような電極６１が設けられており、実装部材側と接着することができる。発光層４２ａからの放出光は、発光素子の、上方、側方、下方、に放出される。
【００４０】
本発明者の実験によれば、このような発光素子の基板のミラー面４０ａは、ネガ型フォトレジストとの密着強度が強く、フォトマスクと半導体ウェーハとを分離する工程で割れや欠けを生じやすいことが判明した。例えば、ウェーハ口径を３インチ以上、かつウェーハ厚さを２００μｍ以下、とすると密着強度が一層高くなり、分離が困難であった。このため、フォトマスクとネガ型フォトレジストが塗布された半導体基板とを分離することが容易ではなく、結果としてリフトオフ法を用いて電極を形成することが困難であった。
【００４１】
またさらに、ＧａＰ基板４０とＩｎＡｌＧａＰ系のエピタキシャル層４２との積層体は、図８において向かって下側に凸となる形状に湾曲する傾向がある。したがって、例えば、図２（ａ）に表した工程において、フォトマスク３０を密着させた半導体ウェーハ４４には、図２（ａ）において向かって下側に凸となる方向に湾曲しようとする応力が作用する。この応力は、フォトマスク３０に接触している半導体ウェーハ４４を、いわゆる吸盤のように変形させようとする。その結果として、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との固着が促進され、分離が困難となる場合が多い。この傾向は、特に半導体ウェーハ４４が大口径化し、またその厚みを薄くするほど、顕著となる。
【００４２】
実際に、本発明者の実験によれば、半導体ウェーハ４４がフォトマスク３０に対して凸状となるように湾曲する場合には、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との固着は生じにくいことが判明した。これは、半導体ウェーハ４４がフォトマスク３０に対して凸状に湾曲するような応力が作用する場合には、半導体ウェーハ４４の周縁部から分離が進行し空気が順次導入されやすいからであると考えられる。
【００４３】
一方、半導体ウェーハ４４がフォトマスク３０に対して凹状すなわち吸盤状に湾曲する場合には、半導体ウェーハ４４の周縁部からの分離や空気の導入が困難となり、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との固着が生じやすい。
【００４４】
これに対して、本実施形態によれば、フォトマスク３０に溝部３２を設けることにより、フォトマスク３０に対して吸盤状に変形する応力が作用している半導体ウェーハ４４を、フォトマスク３０から確実且つ容易に分離させることが可能となる。その結果として、ＧａＰ基板とＩｎＡｌＧａＰ系のエピタキシャル層との積層体を含む半導体ウェーハにおいて、ＧａＰ基板側にパターニングを施すような場合にも、フォトマスク３０との固着を防止して、安定的なプロセスが可能となる。
【００４５】
またさらに、ネガ型フォトレジストは、環化ゴム系の材料からなる場合が多い。環化ゴム系の材料は、粘着性が高く、フォトマスク３０に対して固着が生じやすいことも判明した。
これに対して、第１および第２の実施形態およびこれらに付随した変形例にかかる半導体素子の製造方法を用いると、フォトマスク３０とネガ型フォトレジスト２０が塗布された半導体ウェーハ４４とを容易にかつ確実に分離することができる。また、ネガ型フォトレジスト３０を用いることにより、量産性に富む発光素子の製造方法が可能となる。
【００４６】
図９は、実施形態にかかるフォトマスクの製造方法の工程断面図である。
【００４７】
図９（ａ）のように、石英などからなるマスク基材８０の第１の面に溝部形成用フォトレジスト８１を塗布する。図９（ｂ）〜（ｄ）のように、フォトレジスト８１の上方から、ダイシングブレード８４を回転し溝部８３を形成する。ダイシングによる削りカスは、図９（ｄ）のように、フォトレジスト８１の上にチッピング８５などとして積もるが、マスク基材８０の表面への付着が抑制できる。
【００４８】
続いて、図９（ｅ）のように、溝部形成用フォトレジスト８１を剥離し、マスク基材８０を洗浄する。このとき、フォトレジスト８１と共にチッピング８５が除去され、マスク基材８０の表面が清浄にできる。さらに、図９（ｆ）のように、ダイシングにより生じた溝部８３の底面や内側壁の凹凸を、透光性を有するＳｉＯ２などのコーティング材８６で覆い、光の散乱を低減する。コーティング材８６の厚さは、溝部８３の深さよりも小さくするので、気体を導入することができる。
【００４９】
コーティング材８６の屈折率とマスク基材８０の屈折率との差は、マスク基材８０の屈折率と空気の屈折率との差よりも小さくする。また、コーティング材８６の光透過率とマスク基材８０の光透過率との差は、マスク基材８０の光透過率と空気の光透過率との差よりも小さくする。このようにすると、溝部８３により光が散乱されることにより生じるフォトレジストの露光不足領域が抑制され、所望のフォトレジストパターンを容易に形成できる。また、コーティング材８６は、マスクパターン領域まで延在するように設けられてもよい。
【００５０】
このあと、マスク基材８０の一方の面に、例えばクロム膜を塗布する。さらに、クロム膜の上に、描画用フォトレジストを塗布する。溝部８３が形成されていないマスクパターン領域の上に、所望のマスクパターンを描画加工する。続いて、描画用フォトレジストを剥離し、マスク基材８０を洗浄すると、フォトマスクが完成する。すなわち、図１（ａ）に表される平面形状を有し、溝部３２が図９（ｆ）に表される断面形状を有する実施形態にかかるフォトマスクが完成する。
【００５１】
本実施形態のフォトマスクを用いると、半導体素子の製造工程において、溝部の下方に露光不足領域が発生することが抑制される。このため、歩留まりが改善され、かつ量産性に富む製造方法が提供される。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
２０ フォトレジスト、２１ 開口部、３０ （第１の）フォトマスク、３１ マスクパターン領域、３２ 溝部、３６ 気体、３８ 第２のフォトマスク、３９ 透光領域、４２ エピタキシャル層、４２ａ 発光層、４４ 半導体ウェーハ、６１ 電極、８０ マスク基材、８３ 溝部、８６ コーティング材
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体素子の製造方法およびフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの表面に塗布したフォトレジストと、フォトマスクと、を密着露光すると解像度が高まるが、フォトマスクとフォトレジストとが過度に密着することがある。
【０００３】
例えば、研磨したミラー面に環化ゴム系のネガ型フォトレジストを塗布すると、半導体ウェーハとフォトマスクとを分離することが困難となることがある。特に、大口径、かつ薄いウェーハでは、分離工程で割れや欠けを生じ生産性を低下させる。
【０００４】
フォトマスクの表面において、マスクパターン層が形成されない領域に溝部を設け溝部に空気を導入すると、フォトマスクと半導体ウェーハとを分離することが容易となる。しかしながら、フォトマスクに溝部を設けることによる発生するチッピングや、溝部における光の散乱などによる露光不足を生じる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−５２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ネガ型フォトレジストとフォトマスクとの密着強度が高くても、フォトマスクと半導体ウェーハとを容易に分離可能な半導体素子の製造方法およびフォトマスクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ウェーハの表面に、ネガ型フォトレジストを塗布する工程と、マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記ネガ型フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記ネガ型フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、前記ネガ型フォトレジストを現像し、開口部を有する前記ネガ型フォトレジストのパターンを形成する現像工程と、前記開口部に露出した前記ウェーハの前記表面に、リフトオフ法を用いて電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法に用いるフォトマスクの模式平面図、図１（ｂ）〜図１（ｄ）はフォトマスクと半導体ウェーハとを分離するプロセスを説明する模式図、である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、半導体ウェーハの一方の面に電極を形成するまでの工程断面図である。
【図３】第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、電極を形成するまでのフローチャートである。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、フォトレジストに開口部を設けるまでの工程断面図である。
【図５】第２の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、電極を形成するまでのフローチャートである。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、比較例にかかる発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図７】図７（ａ）は第２の実施形態にかかる発光素子の製造方法の変形例に用いる第１のフォトマスクの模式平面図、図７（ｂ）は第２のフォトマスクの模式平面図、である。
【図８】本実施形態の製造方法により製造された発光素子の模式斜視図である。
【図９】実施形態にかかるフォトマスクの製造方法の工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法に用いるフォトマスクの模式平面図、図１（ｂ）〜図１（ｄ）はフォトマスクと半導体ウェーハとを分離するプロセスを説明する模式図、である。
【００１０】
（第１の）フォトマスク３０は、石英やガラスなどからなるマスク基材と、その表面３０ａに設けられクロム膜などからなるマスクパターン領域３１と、表面３０ａのうち、マスクパターン領域３１が設けられていない領域に設けられた溝部３２と、を有する。マスク基材の厚さは、例えば５ｍｍなどとする。
【００１１】
図１（ａ）は、マスクパターン領域３１および溝部３２が設けられた表面３０ａを表す。
溝部３２の数は、Ｘ軸に平行な２条およびＹ軸に平行な２条が、それぞれ設けられている。しかし、溝部３２の数および配置は、これに限定されない。例えば溝部３２の数は、１〜１００条などとしてもよい。また、溝部３２の配置は、非対称でもよく、不規則であってもよい。例えば、溝部３２の数を２〜１０条などのようにそれほど多くない数にすると、溝部３２の形成は容易であり、且つ、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との分離も容易となる。
【００１２】
密着露光工程を用いると、レジストパターンの解像度を高めることが容易となる。図１（ｂ）において、半導体ウェーハ４４の表面にはネガ型フォトレジスト（図示せず）がスピンコート法などにより塗布され、熱処理などにより硬化される（レジストベーク）。ネガ型フォトレジストを上側として半導体ウェーハ４４をステージ５０に載置し、真空吸引などにより半導体ウェーハ４４をステージ５０に固定する。この状態で、ネガ型フォトレジストとマスクパターン領域３１とを密着しつつ、光源からの光Ｇにより露光する。
なお、半導体ウェーハ４４は、半導体を含むものであればよく、必ずしもその全体が半導体からなる必要はない。例えば、半導体以外の材料からなる基板や層などと、半導体層と、を積層させたものも、「半導体ウェーハ４４」に包含されるものとする。
【００１３】
続いて、図１（ｃ）のように、ステージ５０とフォトマスク３０とを相対的に分離させる。このとき、半導体ウェーハ４４はステージ５０に真空吸着された状態を維持することが望ましい。すると、溝部３２に空気などの気体３６が導入される。この場合、溝部３６の端部は、気体３６の吸気口として機能する。溝部３２に導入された気体３６が、ネガ型フォトレジストとフォトマスク３０との間に広がり、図１（ｄ）のように、半導体ウェーハ４４とフォトマスク３０とが分離される。溝部３２から、半導体ウェーハ４４上に広がるように気体３６が導入されるので、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との分離を促進できる。
【００１４】
フォトマスク３０に溝部３２を設けない場合、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４とが張り付いてしまい、ステージ５０にウェーハ４４を真空吸着した状態でステージ５０とフォトマスク３０とを相対的に分離させても、ウェーハ４４をフォトマスク３０から分離できない場合がある。つまり、ステージ５０への真空吸着の力よりも、フォトマスク３０との張り付きの力のほうが大きく、ウェーハ４４の一部がフォトマスク３０に張り付いたままで、ステージ５０から分離する場合もある。この場合、ウェーハ４４にクラックがはいったり、割れたりする。また、ウェーハ４４の全体がフォトマスク３０に張り付いたときは、剥離が困難になることもある。
【００１５】
これに対して、本実施形態によれば、フォトマスク３０に溝部３２を設けることにより、半導体ウェーハ４４とフォトマスク３０との固着を防止することができる。その結果として、フォトマスク３０に固着した半導体ウェーハ４４を剥がす際に生ずる半導体ウェーハ４４の割れや欠けを防ぐことができる。
【００１６】
図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、半導体ウェーハの一方の面に電極を形成するまでの工程断面図である。
また、図３は、第１の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、電極を形成するまでのフローチャートである。
【００１７】
半導体ウェーハ４４は、例えば、透光性を有するＧａＰ基板４０と、ＧａＰ基板４０の上に設けられ発光層を含み、Ｉｎｘ（ＡｌｙＧａ１−ｙ）１−ｘＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）などからなるエピタキシャル層４２と、を含むものとすることができる。但し、半導体ウェーハ４４は、他の化合物半導体やＳｉなどの材料でもよい。また、半導体素子は、発光素子に限定されるものではない。ＧａＰ基板４０は所定の厚さまで、例えば研磨したあとの表面をミラー面とし、その上に電極などを形成する。
【００１８】
図２（ａ）に表したように、表面が平坦なＧａＰ基板４０の表面をミラーポリッシュを行ったミラー面４０ａに、環化ゴム系などのネガ型のフォトレジスト３０を塗布する（図３のＳ１００）。フォトマスク３０のマスクパターン領域３１の側と、フォトレジスト２０の表面２０ａと、を密着させ、第１露光工程を行う（図３のＳ１０２）。
【００１９】
フォトマスク３０は、ガラスや石英などの透光性の基板の表面に遮光体からなるマスクパターン層３１ａが形成された構造を有する。なお、マスクパターン領域３１には、能動素子を形成するための種々のマスクパターンを形成することができる。図２（ａ）では、電極をミラー面４０ａに形成するためのマスクパターン層３１ａを表す。図２（ａ）に表した具体例においては、マスクパターン層３１ａは、電極をリフトオフ法で形成するための遮光領域（例えば黒色）として作用する。また、その平面形状は、例えば幅が２〜１０μｍの円環状などとすることができる。
【００２０】
溝部３２は、能動素子用のマスクパターン層を設けないダイシングロード領域のうちのいずれかに設けられる。ここで、ダイシングロード領域とは、ウェーハ上に複数形成される半導体素子どうしの間に設けられる領域であり、これら半導体素子をダイシングやスクライブ、へき開などの方法により分離するための領域である。一般に、ダイシングロード領域は、ネガ型のフォトマスク３０の透光領域とされる。このため、図２（ａ）に表した具体例において、溝部３２と対向する領域のネガ型のフォトレジスト２０は、本来は露光されるはずである。
【００２１】
第１露光工程の終了後、半導体ウェーハ４４からフォトマスク３０を分離する。この際に、溝部３２を介して空気などの気体が導入され、フォトレジスト２０が塗布された半導体ウェーハ４４と、フォトマスク３０と、の分離が促進される（図１（ｃ））。このため、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４とを容易に分離することができる（図３のＳ１０４）。
【００２２】
続いて、フォトレジスト２０を現像する（図３のＳ１０６）と、図２（ｂ）に表したように、所望の開口部２１が形成される。続いて、リフトオフ法を用いて、ＧａＰ基板４０の面４０ａに、金属膜６０からなる電極６１を形成する（図３のＳ１０８）。すなわち、開口部２１とその周囲のフォトレジスト２０の上に、図２（ｃ）に表したように、蒸着法やスパッタリング法を用いて金属膜６０を形成する。さらに、フォトレジスト２０を剥離すると、図２（ｄ）のように、フォトレジスト２０上の金属膜６０が除去され、開口部２１に電極６１を残すことができる。
【００２３】
この場合、図２（ｂ）に表したように、ネガ型のフォトレジスト２０の開口部２１の側の端部を逆テーパー形にすると、パターニングされたフォトレジスト２０のパターンから金属膜６０を良好に分離することができる。つまり、金属膜６０に、いわゆる段切れを生じさせることができる。この場合、アルカリ可溶性樹脂をネガ型感光性組成物として含むネガ型フォトレジストなどを用いると、逆テーパ形を容易に形成できる。
【００２４】
以上、図２に関して前述したように、本実施形態によれば、フォトマスク３０に溝部３２を設けることにより、半導体ウェーハ４４の分離を促進できる。
ただし、溝部３２を設けることにより、その部分の光の透過率が低下する場合がある。ネガレジストを露光する場合、溝部３２の直下におけるネガレジストの露光量が低下すると、現像後に本来残るはずのネガレジストが消失することがある。これは、パターン不良の原因となることがある。
【００２５】
これに対して、本発明の第２の実施形態においては、溝部３２の直下の部分における露光量の不足を解消することが可能となる。
図４（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、フォトレジストに開口部を設けるまでの工程断面図である。
また、図５は、第２の実施形態にかかる半導体素子の製造方法において、電極をパターニングするまでのフローチャートである。
【００２６】
まず、図４（ａ）に表したように、表面が平坦なＧａＰ基板４０のミラー面４０ａに、環化ゴム系などのネガ型のフォトレジスト３０を塗布する（図５のＳ２００）。フォトマスク３０のマスクパターン領域３１の側と、フォトレジスト２０の表面２０ａと、を密着させ、第１露光工程を行う（図５のＳ２０２）。この場合、溝部３２と対向する領域のネガ型のフォトレジスト２０は本来露光されるはずである。ところが溝部３２のダイシング工程において、溝部３２の底面に、凹み（あるいは凹凸）３２ａなどを生じることがある。凹み（あるいは凹凸）３２ａがあると露光用光源からの光が散乱され、露光不足領域２０ｂを生じる。または、溝部３２のダイシング工程において生じたチッピングが溝部３２近傍に残っても、露光不足領域２０ｂを生じる。
【００２７】
露光不足領域２０ｂを現像すると、フォトレジスト２０を残すべき領域においてフォトレジスト２０が消失し、不要な開口部を生じる。第２の実施形態では、このような不要な開口部の発生を抑制するために、溝部３２を介して気体を導入してフォトマスク３０と半導体ウェーハ４４とを分離（Ｓ２０４）したのち、第２露光工程を行う（Ｓ２０６）。
【００２８】
例えば、図４（ｂ）に表したように、同一のフォトマスク３０を半導体ウェーハ４４に対して所定の距離だけずらして露光することができる。すなわち、第１露光工程において溝部３２が当接した箇所とは異なる箇所において、溝部３２を半導体ウェーハ４４と当接させる。このような第２露光工程は、シフト露光と呼ぶことができる（Ｓ２０６）。続いて、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４とを分離する（Ｓ２０８）。
【００２９】
第１露光工程で生じた露光不足領域２０ｂに対しては、溝部３２が設けられていないフォトマスク３０の領域で第２露光工程が行われる。このため、露光量が十分となり、図４（ｃ）のように、現像工程において不要な開口部の発生を抑制できる（Ｓ２１０）。このように、電極リフトオフ工程において、不要な金属膜を残さずに、電極形成が可能となる（Ｓ２１２）。
【００３０】
図６（ａ）〜（ｄ）は、比較例にかかる発光素子の製造方法の工程断面図である。
【００３１】
もし、第２露光工程を行わないと、図６（ｂ）のように、露光不足領域１２０ｂは現像工程により、不要開口部１２２を生じる。このため、図６（ｃ）のように、半導体ウェーハ１４４の表面に不要金属膜１６２も被着する。このため、図６（ｄ）のように、電極１６１のリフトオフ工程において、溝部１３２の下方の露光不足領域１２０ｂにも不要金属膜１６２が形成されることがある。ダイシングロードに不要金属膜１６２が多いと、チップの表面に不要金属膜１６２などを含むチッピングを発生するので好ましくなく、また外観不良ともなる。
【００３２】
なお、本実施形態では、溝部３２は、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との分離を容易とするために、例えば幅が２０〜３０μｍ、深さが２０μｍなどとすることができる。この場合、溝部３２は、例えば、ダイヤモンドブレードを用いたダイシング法により形成できる。しかしながら、ダイヤモンドブレードを回転することにより形成した溝部３２の底面および内側壁は、細かな凹凸が生じる。このため、溝部３２を透過し散乱した光により、露光不十分となる領域を生じることがある。これに対して、第２の実施形態では、シフト露光を行うことにより、電極のリフトオフが容易となる。
【００３３】
図７（ａ）は第２の実施形態にかかる発光素子の製造方法の変形例に用いる第１のフォトマスクの模式平面図、図７（ｂ）は第２のフォトマスクの模式平面図、である。
【００３４】
すなわち、本変形例では、露光不足領域２０ｂに対して第２露光工程を行う場合、第１のフォトマスク３０とは異なる第２のフォトマスク３８を用いる。第１のフォトマスク３０は、例えば、マスク基材の中間部に、Ｘ軸およびＹ軸に平行な２条の溝部３２が設けられているものとする。
【００３５】
第２のフォトマスク３８は、第１露光工程において、溝部３２の直下のフォトレジストの領域に対して露光可能な透光領域３９を有する。すなわち、Ｘ軸およびＹ軸に平行な２条の平坦な透光領域３９を設ける。透光領域３９の幅は、第１のフォトマスク３０の溝部３２の幅よりもやや広く、かつマスクパターン領域３１と重ならないようにするとよい。
【００３６】
また、第１露光工程における電極のマスクパターン層３１ａの下方の非露光領域は、第２露光工程においても露光しないのでマスクパターン層３１ａよりも大きな面積の遮光領域を設ける。この場合、例えば、透光領域３９以外の広い面積を遮光領域（例えば黒色）としてもよい。また、第２のフォトマスク３８と半導体ウェーハ４４とを容易に分離するために、透光領域３９以外に溝部３２を設けるとよい。
【００３７】
このようにして、第１露光工程において溝部３２近傍に露光不足領域を生じたとしても、第２露光工程において露光を追加し、所望のフォトレジストパターンを形成することができる。
【００３８】
第１および第２の実施形態、並びにその変形例によれば、化学的に安定であり機械的強度が高いネガ型フォトレジストを用いつつ、かつフォトマスクと半導体ウェーハとを容易に分離することが容易となる。このため、ポジ型フォトレジストを用いる製造方法と比較して、量産性に富む半導体素子の製造方法が可能になる。
【００３９】
図８は、本実施形態にかかる発光素子の模式斜視図である。
エピタキシャル層４２の表面に、エピタキシャル層側電極７０が設けられている。他方、透光性を有し、単結晶からなるＧａＰ基板４０のミラー面４０ａに、図２（ｄ）のような電極６１が設けられており、実装部材側と接着することができる。発光層４２ａからの放出光は、発光素子の、上方、側方、下方、に放出される。
【００４０】
本発明者の実験によれば、このような発光素子の基板のミラー面４０ａは、ネガ型フォトレジストとの密着強度が強く、フォトマスクと半導体ウェーハとを分離する工程で割れや欠けを生じやすいことが判明した。例えば、ウェーハ口径を３インチ以上、かつウェーハ厚さを２００μｍ以下、とすると密着強度が一層高くなり、分離が困難であった。このため、フォトマスクとネガ型フォトレジストが塗布された半導体基板とを分離することが容易ではなく、結果としてリフトオフ法を用いて電極を形成することが困難であった。
【００４１】
またさらに、ＧａＰ基板４０とＩｎＡｌＧａＰ系のエピタキシャル層４２との積層体は、図８において向かって下側に凸となる形状に湾曲する傾向がある。したがって、例えば、図２（ａ）に表した工程において、フォトマスク３０を密着させた半導体ウェーハ４４には、図２（ａ）において向かって下側に凸となる方向に湾曲しようとする応力が作用する。この応力は、フォトマスク３０に接触している半導体ウェーハ４４を、いわゆる吸盤のように変形させようとする。その結果として、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との固着が促進され、分離が困難となる場合が多い。この傾向は、特に半導体ウェーハ４４が大口径化し、またその厚みを薄くするほど、顕著となる。
【００４２】
実際に、本発明者の実験によれば、半導体ウェーハ４４がフォトマスク３０に対して凸状となるように湾曲する場合には、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との固着は生じにくいことが判明した。これは、半導体ウェーハ４４がフォトマスク３０に対して凸状に湾曲するような応力が作用する場合には、半導体ウェーハ４４の周縁部から分離が進行し空気が順次導入されやすいからであると考えられる。
【００４３】
一方、半導体ウェーハ４４がフォトマスク３０に対して凹状すなわち吸盤状に湾曲する場合には、半導体ウェーハ４４の周縁部からの分離や空気の導入が困難となり、フォトマスク３０と半導体ウェーハ４４との固着が生じやすい。
【００４４】
これに対して、本実施形態によれば、フォトマスク３０に溝部３２を設けることにより、フォトマスク３０に対して吸盤状に変形する応力が作用している半導体ウェーハ４４を、フォトマスク３０から確実且つ容易に分離させることが可能となる。その結果として、ＧａＰ基板とＩｎＡｌＧａＰ系のエピタキシャル層との積層体を含む半導体ウェーハにおいて、ＧａＰ基板側にパターニングを施すような場合にも、フォトマスク３０との固着を防止して、安定的なプロセスが可能となる。
【００４５】
またさらに、ネガ型フォトレジストは、環化ゴム系の材料からなる場合が多い。環化ゴム系の材料は、粘着性が高く、フォトマスク３０に対して固着が生じやすいことも判明した。
これに対して、第１および第２の実施形態およびこれらに付随した変形例にかかる半導体素子の製造方法を用いると、フォトマスク３０とネガ型フォトレジスト２０が塗布された半導体ウェーハ４４とを容易にかつ確実に分離することができる。また、ネガ型フォトレジスト３０を用いることにより、量産性に富む発光素子の製造方法が可能となる。
【００４６】
図９は、実施形態にかかるフォトマスクの製造方法の工程断面図である。
【００４７】
図９（ａ）のように、石英などからなるマスク基材８０の第１の面に溝部形成用フォトレジスト８１を塗布する。図９（ｂ）〜（ｄ）のように、フォトレジスト８１の上方から、ダイシングブレード８４を回転し溝部８３を形成する。ダイシングによる削りカスは、図９（ｄ）のように、フォトレジスト８１の上にチッピング８５などとして積もるが、マスク基材８０の表面への付着が抑制できる。
【００４８】
続いて、図９（ｅ）のように、溝部形成用フォトレジスト８１を剥離し、マスク基材８０を洗浄する。このとき、フォトレジスト８１と共にチッピング８５が除去され、マスク基材８０の表面が清浄にできる。さらに、図９（ｆ）のように、ダイシングにより生じた溝部８３の底面や内側壁の凹凸を、透光性を有するＳｉＯ２などのコーティング材８６で覆い、光の散乱を低減する。コーティング材８６の厚さは、溝部８３の深さよりも小さくするので、気体を導入することができる。
【００４９】
コーティング材８６の屈折率とマスク基材８０の屈折率との差は、マスク基材８０の屈折率と空気の屈折率との差よりも小さくする。また、コーティング材８６の光透過率とマスク基材８０の光透過率との差は、マスク基材８０の光透過率と空気の光透過率との差よりも小さくする。このようにすると、溝部８３により光が散乱されることにより生じるフォトレジストの露光不足領域が抑制され、所望のフォトレジストパターンを容易に形成できる。また、コーティング材８６は、マスクパターン領域まで延在するように設けられてもよい。
【００５０】
このあと、マスク基材８０の一方の面に、例えばクロム膜を塗布する。さらに、クロム膜の上に、描画用フォトレジストを塗布する。溝部８３が形成されていないマスクパターン領域の上に、所望のマスクパターンを描画加工する。続いて、描画用フォトレジストを剥離し、マスク基材８０を洗浄すると、フォトマスクが完成する。すなわち、図１（ａ）に表される平面形状を有し、溝部３２が図９（ｆ）に表される断面形状を有する実施形態にかかるフォトマスクが完成する。
【００５１】
本実施形態のフォトマスクを用いると、半導体素子の製造工程において、溝部の下方に露光不足領域が発生することが抑制される。このため、歩留まりが改善され、かつ量産性に富む製造方法が提供される。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
２０ フォトレジスト、２１ 開口部、３０ （第１の）フォトマスク、３１ マスクパターン領域、３２ 溝部、３６ 気体、３８ 第２のフォトマスク、３９ 透光領域、４２ エピタキシャル層、４２ａ 発光層、４４ 半導体ウェーハ、６１ 電極、８０ マスク基材、８３ 溝部、８６ コーティング材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの表面に、ネガ型フォトレジストを塗布する工程と、
マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記ネガ型フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、
前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記ネガ型フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、
前記ネガ型フォトレジストを現像し、開口部を有する前記ネガ型フォトレジストのパターンを形成する現像工程と、
前記開口部に露出した前記ウェーハの前記表面に、リフトオフ法を用いて電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記ウェーハは、透光性を有する単結晶基板と、前記単結晶基板の上に設けられ発光層を含むエピタキシャル層と、を有することを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記ネガ型フォトレジストの前記開口部の側の端部は、逆テーパ形断面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
ウェーハの表面にフォトレジストを塗布する工程と、
マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、
前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、
前記第１露光工程において前記溝部の下方に位置した前記ウェーハの領域とは異なる領域に前記溝部が位置するように、前記第１のフォトマスクをずらして密着させ露光する第２露光工程と、
前記第２露光工程のあと、前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記フォトレジストが塗布された前記半導体ウェーハとを分離する第２分離工程と、
を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項５】
ウェーハの表面にフォトレジストを塗布する工程と、
マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、
前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、
前記第１露光工程において前記マスクパターンにより遮光された領域を遮光するマスクパターンと、溝部と、有する第２フォトマスクを用い、前記第１のフォトマスクの前記溝部の下方に位置した前記半導体ウェーハの領域を前記第２のフォトマスクの前記溝部を介さずに露光する第２露光工程と、
前記第２露光工程のあと、前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記フォトレジストが塗布された前記半導体ウェーハとを分離する第２分離工程と、
を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記ウェーハは、前記第１のフォトマスクに対して凹状に湾曲する応力を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
第１の面の側から溝部が設けられたマスク基材と、
前記第１の面のうち、前記溝部が設けられていない領域に設けられたマスクパターンと、
前記溝部の少なくとも底面を覆い、前記溝部の深さよりも小さい厚さを有するコーティング材と、
を備え、
前記コーティング材の屈折率と前記マスク基材の屈折率との差は、前記マスク基材の屈折率と空気の屈折率との差よりも小さく、
前記コーティング材の光透過率と前記マスク基材の光透過率との差は、前記マスク基材の光透過率と空気の光透過率との差よりも小さいことを特徴とするフォトマスク。
【請求項１】
ウェーハの表面に、ネガ型フォトレジストを塗布する工程と、
マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記ネガ型フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、
前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記ネガ型フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、
前記ネガ型フォトレジストを現像し、開口部を有する前記ネガ型フォトレジストのパターンを形成する現像工程と、
前記開口部に露出した前記ウェーハの前記表面に、リフトオフ法を用いて電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記ウェーハは、透光性を有する単結晶基板と、前記単結晶基板の上に設けられ発光層を含むエピタキシャル層と、を有することを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記ネガ型フォトレジストの前記開口部の側の端部は、逆テーパ形断面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
ウェーハの表面にフォトレジストを塗布する工程と、
マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、
前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、
前記第１露光工程において前記溝部の下方に位置した前記ウェーハの領域とは異なる領域に前記溝部が位置するように、前記第１のフォトマスクをずらして密着させ露光する第２露光工程と、
前記第２露光工程のあと、前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記フォトレジストが塗布された前記半導体ウェーハとを分離する第２分離工程と、
を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項５】
ウェーハの表面にフォトレジストを塗布する工程と、
マスクパターンが設けられた面のうち、前記マスクパターンが設けられていない領域に設けられた溝部を有する第１のフォトマスクの前記面と、前記フォトレジストと、を密着して露光する第１露光工程と、
前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記フォトレジストが塗布された前記ウェーハとを分離する第１分離工程と、
前記第１露光工程において前記マスクパターンにより遮光された領域を遮光するマスクパターンと、溝部と、有する第２フォトマスクを用い、前記第１のフォトマスクの前記溝部の下方に位置した前記半導体ウェーハの領域を前記第２のフォトマスクの前記溝部を介さずに露光する第２露光工程と、
前記第２露光工程のあと、前記溝部を介して気体を導入させ、前記第１のフォトマスクと前記フォトレジストが塗布された前記半導体ウェーハとを分離する第２分離工程と、
を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記ウェーハは、前記第１のフォトマスクに対して凹状に湾曲する応力を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
第１の面の側から溝部が設けられたマスク基材と、
前記第１の面のうち、前記溝部が設けられていない領域に設けられたマスクパターンと、
前記溝部の少なくとも底面を覆い、前記溝部の深さよりも小さい厚さを有するコーティング材と、
を備え、
前記コーティング材の屈折率と前記マスク基材の屈折率との差は、前記マスク基材の屈折率と空気の屈折率との差よりも小さく、
前記コーティング材の光透過率と前記マスク基材の光透過率との差は、前記マスク基材の光透過率と空気の光透過率との差よりも小さいことを特徴とするフォトマスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９９４３７（Ｐ２０１２−１９９４３７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３３１６（Ｐ２０１１−６３３１６）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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