(57)【要約】【課題】  スピンコートを用いて薄膜を形成するときに、その薄膜の厚さの均一度を向上させることができる半導体素子の製造方法、半導体素子の製造装置および半導体素子を提供する。【解決手段】  基板にスピンコート材料を載せ、その基板を回転させることにより、基板上に薄膜を形成するスピンコート工程を有する半導体素子の製造方法であって、前記スピンコート工程は、基板の回転の開始からスピンコート工程の終了までの間に、基板について、前後の回転数よりも少なくとも低速回転の状態とする低速期間を有することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にスピンコート材料を載せ、該基板を回転させることにより、該基板上に薄膜を形成するスピンコート工程を有する半導体素子の製造方法であって、
前記スピンコート工程は、前記基板の回転の開始から該スピンコート工程の終了までの間に、該基板について、前後の回転数よりも低速回転の状態とする低速期間を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記低速期間は、前記基板の回転を停止している静止期間であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記半導体素子は、半導体レーザであり、
前記スピンコート材料は、ポリイミドワニスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記スピンコート工程は、前記基板を第１回転数で回転させる初期期間と、
前記初期期間の後に、前記基板を第１回転数よりも速い第２回転数で回転させるメイン期間と、
前記メイン期間の後におこなわれる前記低速期間と、
前記静止期間の後に、前記基板を前記第２回転数よりも速い第３回転数で回転させる振り切り期間とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記低速期間と振り切り期間とは、交互に繰り返し行われることを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
複数回の前記振り切り期間の相互において、後の振り切り期間の前記基板の回転数が前の振り切り期間の回転数よりも速いことを特徴とする請求項５に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記初期期間は、１秒から１０秒の範囲で行われ、
前記メイン期間は、前記初期期間よりも長い時間行われ、
前記振り切り期間は、前記初期期間よりも短い時間行われることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記低速期間は、１秒から２０秒の範囲で行われることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記低速期間は、１０秒間行われることを特徴とする請求項８に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記スピンコート材料の粘度に基づいて、前記低速期間の時間を調整することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記スピンコート材料の揮発性の強さに基づいて、前記低速期間の時間を調整することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記基板上に形成しようとする薄膜の厚さに基づいて、前記低速期間の時間を調整することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
基板を保持する台と、
前記台を回転させる駆動機構と、
前記駆動機構の動作を制御する制御部とを有してなり、
前記基板にスピンコート処理をするために用いられる半導体素子の製造装置であって、
前記制御部は、前記スピンコート処理の途中で、前記台の回転を所定時間だけ停止させる静止期間が生じるように、前記駆動機構を制御するものであることを特徴とする半導体素子の製造装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記台を所定速度で回転させる回転期間と、前記静止期間とが交互に繰り返されるように、前記駆動機構を制御するものであることを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の製造装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の半導体素子の製造装置を用いて製造されたことを特徴とする半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法、半導体素子の製造装置および半導体素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信及び光記録などの分野において、光半導体素子の需要が増大している。また、光半導体素子の一つである面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、高速動作及びアレイ化が可能であり、且つ低消費電力であるとう特徴を有し、光通信用の光源として注目されている。ところで、面発光レーザの製造工程においては、配線の短絡を防ぐなどのために、半導体基板に絶縁層を形成する工程が必要となる。この絶縁層の形成には、スピンコートを用いることができる。スピンコートは、回転可能な円盤上に設置した基板に原料溶液（スピンコート材料）をのせ、円盤を回転させることにより、均一な薄膜（液膜）を基板上に形成し、これを焼成し薄膜を作成する技術である。スピンコートによれば、半導体ウエハなどの基板の平面全体に均一な薄膜を形成することができる。このようなスピンコートを用いて半導体レーザを製造する技術としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
【特許文献１】特開平６−１５２０６２号公報（段落［００２９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、面発光レーザ及び端面発光レーザの絶縁層の形成に用いられるポリイミドワニスは、不揮発分（ポリアミック酸と溶媒であるＮメチル２ピロリドン）で構成されている。このポリイミドワニスをスピンコートにより半導体ウエハに塗布することで、絶縁層を形成することができる。
【０００４】
しかしながら、面発光レーザ及び端面発光レーザを高速駆動可能な構造にするには、その寄生容量を低減しなければならず、前記絶縁層の厚にをできるだけ大きくすることが望まれる。ここで、不揮発分のポリイミドワニスをスピンコートによりウエハ上に塗布しようとすると、揮発性の高いレジストを塗布するようには、平面全体に均一に塗布することが困難であり、膜厚が不均一になってしまうという問題がある。この膜厚の不均一は、１枚のウエハで多数個製造される面発光レーザ及び端面発光レーザの性能の不均一を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、スピンコートを用いて薄膜を形成するときに、その薄膜の厚さの均一度を向上させることができる半導体素子の製造方法、半導体素子の製造装置および半導体素子の提供を目的とする。
また、本発明は、スピンコート材料の属性の影響を低減しながら、均一な厚さの薄膜を形成することができる半導体素子の製造方法、半導体素子の製造装置および半導体素子の提供を目的とする。
また、本発明は、スピンコートを用いて高性能な半導体素子を低コストで製造することができる半導体素子の製造方法、半導体素子の製造装置および半導体素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の半導体素子の製造方法は、基板にスピンコート材料を載せ、該基板を回転させることにより、該基板上に薄膜を形成するスピンコート工程を有する半導体素子の製造方法であって、前記スピンコート工程は、前記基板の回転の開始から該スピンコート工程の終了までの間に、該基板について、前後の回転数よりも低速回転の状態とする低速期間を有することを特徴とする。
本発明によれば、スピンコート材料を載せた基板を回転させて、その材料を遠心力で基板上の平面で引き伸ばしている途中で、その回転を低速回転にする。そして、この低速回転を充分に低速にすると、遠心力で基板の外縁近傍にスピンコート材料を移動させる力よりも、そのスピンコート材料が基板の中心に戻させる力の方を大きくさせることができる。これにより、基板の外縁近傍においてスピンコート材料からなる薄膜の厚さが他の部分よりも厚くなることを低減することができる。そこで、本発明は、スピンコートにより形成される薄膜の厚さの均一度及び平坦度を向上させることができる。
【０００７】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、前記低速期間が前記基板の回転を停止している静止期間であることが好ましい。
本発明によれば、静止期間において基板の回転を完全に停止させるので、この期間、基板上のスピンコート材料に作用する遠心力をゼロにすることができる。ここで、静止期間となる前の基板が回転されている期間は、スピンコート材料が基板の外縁近傍に集まり、基板の中心近傍よりも外縁近傍の方がスピンコート材料が厚くなる場合がある。そこで、静止期間において、基板の外縁近傍に溜まったスピンコート材料の一部を基板の中心近傍に良好に移動させることができる。したがって、本発明は、スピンコートにより形成される薄膜について、厚みを維持しながら、その厚さの均一度及び平坦度を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、前記半導体素子が半導体レーザであり、前記スピンコート材料はポリイミドワニスであることが好ましい。
本発明によれば、ポリイミドワニスからなる薄膜の絶縁層であって、半導体レーザの絶縁層となるものを、充分な厚さで、且つ均一に形成することができる。そこで、本発明によれば、半導体レーザの寄生容量などを充分に低減でき、高速駆動が可能な半導体レーザを低コストで製造することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、前記スピンコート工程が、前記基板を第１回転数で回転させる初期期間と、前記初期期間の後に前記基板を第１回転数よりも速い第２回転数で回転させるメイン期間と、前記メイン期間の後におこなわれる前記低速期間と、前記静止期間の後に前記基板を前記第２回転数よりも速い第３回転数で回転させる振り切り期間とを有することが好ましい。
本発明によれば、基板の中心に滴下されたスピンコート材料を、初期期間において基板上に塗り伸ばすことができる。また、メイン期間の第２回転数により基板の上面全体について、ほぼ所望の膜厚にすることができる。さらに、低速期間と振り切り期間とにより、「カンナを掛ける」ように、膜厚の均一度及び平坦度を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、前記低速期間と振り切り期間とが交互に繰り返し行われることが好ましい。
本発明によれば、低速期間と振り切り期間とを交互に繰り返し行うことにより、スピンコートによる薄膜の厚さの均一度及び平坦度をさらに向上させることができる。例えばスピンコート材料の材質などが異なる状態となった場合でも、所望の厚さの薄膜であって、均一度及び平坦度の高い薄膜を形成することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、複数回の前記振り切り期間の相互において、後の振り切り期間の前記基板の回転数が前の振り切り期間の回転数よりも速いことが好ましい。
本発明によれば、スピンコートによる薄膜の厚さの均一度及び平坦度をさらに向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、前記初期期間が１秒から１０秒の範囲で行われ、前記メイン期間が前記初期期間よりも長い時間行われ、前記振り切り期間が前記初期期間よりも短い時間行われることが好ましい。
本発明によれば、例えば、半導体レーザの絶縁層をなす薄膜を、半導体ウエハ等に全体的に、高精度に形成することができる。
【００１３】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、前記低速期間が１秒から２０秒の範囲で行われることが好ましい。また、前記低速期間は、例えば、１０秒間行われることとしてもよい。
本発明によれば、基板に外縁近傍に溜まったスピンコート材料の一部を、低速期間において、基板中心方向に効果的に移動させることができ、薄膜の均一化及び平坦化のための作用・効果を発揮させることができる。
【００１４】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、前記スピンコート材料の粘度に基づいて、前記低速期間の時間を調整することが好ましい。
本発明によれば、スピンコート材料の粘度に応じた時間だけ低速期間を実行することができる。そこで、スピンコート材料が低粘度であっても高粘度であっても、そのスピンコート材料からなる薄膜を、所望の厚さに、均一に、且つ平坦に形成することができる。例えば、粘度が高いスピンコート材料ほど、低速期間を長くすることとしてもよい。
【００１５】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、前記スピンコート材料の揮発性の強さに基づいて、前記低速期間の時間を調整することが好ましい。
本発明によれば、スピンコート材料の揮発性に応じた時間だけ低速期間を実行することができる。そこで、スピンコート材料が揮発性の強いものであっても弱いものであっても、そのスピンコート材料からなる薄膜を、所望の厚さに、均一に、且つ平坦に形成することができる。例えば、揮発性の弱いスピンコート材料ほど、低速期間を長くすることとしてもよい。
【００１６】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、前記基板上に形成しようとする薄膜の厚さに基づいて、前記低速期間の時間を調整することが好ましい。
本発明によれば、形成しようとする薄膜の厚さに応じた時間だけ低速期間を実行することができる。そこで、形成しようとする薄膜が厚いものであっても薄いものであっても、その所望の厚さに、均一に、且つ平坦に形成することができる。例えば、厚い薄膜を形成するときほど、低速期間を長くすることとしてもよい。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の半導体素子の製造装置は、基板を保持する台と、前記台を回転させる駆動機構と、前記駆動機構の動作を制御する制御部とを有してなり、前記基板にスピンコート処理をするために用いられる半導体素子の製造装置であって、前記制御部は、前記スピンコート処理の途中で、前記台の回転を所定時間だけ停止させる静止期間が生じるように、前記駆動機構を制御するものであることを特徴とする。
本発明によれば、台を回転させてその台に載せられた基板を回転させることができ、その基板にスピンコート材料を塗布しておくことにより、スピンコート処理をすることができる。さらに、制御部がスピンコート処理の途中で台の回転を所定時間だけ停止させるので、基板の外縁近傍に溜まったスピンコート材料の一部を基板の中心方向に移動させることができる。そこで、本発明の製造装置は、スピンコートにより形成される薄膜の厚さの均一度及び平坦度を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の半導体素子の製造装置は、前記制御部が、前記台を所定速度で回転させる回転期間と、前記静止期間とが交互に繰り返されるように、前記駆動機構を制御するものであることが好ましい。
本発明によれば、スピンコートによる薄膜の厚さの均一度及び平坦度をさらに向上させることができる。例えばスピンコート材料の材質などが異なる状態となった場合でも、所望の厚さの薄膜であって、均一度及び平坦度の高い薄膜を形成することができる。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の半導体素子は、前記半導体素子の製造装置を用いて製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、所望の厚さの薄膜を有してなる高性能な半導体素子を、低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係る半導体素子の製造方法、半導体素子の製造装置および半導体素子について、図面を参照して説明する。本実施形態では、半導体素子の一例として面発光レーザを挙げて説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体素子の製造方法を示す図である。すなわち、図１では、本実施形態に係る半導体素子の製造方法におけるスピンコート工程の処理手順について示している。
【００２２】
図２は、図１に示すスピンコート工程における基板などの回転時の状態を示す模式側面図である。図３は、図１に示すスピンコート工程における上記回転時の後の静止時を示す模式側面図である。本スピンコート工程で用いられるスピンコート製膜装置（半導体素子の製造装置）は、基板１を保持する円柱形の台１０と、台１０を回転させる駆動機構（図示せず）と、駆動機構の動作を制御する制御部（図示せず）とを有して構成されている。この制御部が図１に示すように、駆動機構の動作を制御する。
【００２３】
基板１は、例えばＧａＡｓ又はＩｎＰからなる半導体ウエハである。基板１は、台１０の上面に固定されている。ここで、基板１は、台１０の上面の中心と基板１０の平面の中心とが重なるように配置されている。スピンコート材料２は、例えば面発光レーザの絶縁層となるポリイミドワニスとする。ポリイミドワニスは不揮発分（ポリアミック酸と溶媒であるＮメチル２ピロリドン）で構成されている。
【００２４】
上記のように基板１を台１０に設置して、その基板１の中心近傍にスピンコート材料２を所定量だけ滴下した後、図１に示すように、台１０を回転させる。なお、台１０の回転に伴って基板１も回転する。
【００２５】
先ず、「初期期間」として、５秒間、回転数３００［ｒｐｍ］で台１０を回転させる。この初期期間により、基板１の上面にスピンコート材料２を塗り伸ばすことができる。
次いで、「メイン期間」として、２０秒間、回転数５００［ｒｐｍ］で台１０を回転させる。このメイン期間により、スピンコート材料２が基板１の上面全体に所望の厚さに近い厚さで形成される。ここで、台１０の回転時、すなわち基板１の回転時は、図２に示すように、遠心力により、基板１の中心近傍のスピンコート材料２の一部が基板１の外周方向（細い矢印の方向）に移動する。これにより、基板１の外周近傍にスピンコート材料２が溜まり、基板１における外周近傍のスピンコート材料２ａの厚さが中心近傍の厚さよりも大きくなる現象が生じる。なお、メイン期間では、スピンコート材料２の一部２ｂが遠心力によって基板１上から外に振り出される。
【００２６】
そこで、「メイン期間」の後に「静止期間」を設ける。「静止期間」は、１０秒間、台１０を回転数０［ｒｐｍ］すなわち静止させる。この静止期間では、図３に示すように、基板１の外周近傍に溜まったスピンコート材料２の一部がその基板１の中心方向（細い矢印の方向）に移動する。これにより、基板１上におけるスピンコート材料２の膜厚の均一度が向上する。なお、静止期間は、完全に静止する代わりに、例えば１［ｒｐｍ］程度の極低速度で回転させる「低速期間」としてもよい。
【００２７】
次いで、「振り切り期間」として、１秒間、回転数１０００［ｒｐｍ］で台１０を回転させる。この振り切り期間では、スピンコート材料２の一部が遠心力によって基板１上から外に振り出される。これにより、例えば基板１の外周から内側約２〜３ｍｍの範囲についての平坦度を向上させることができる。ここで、振り切り期間が１秒と比較的短いのは、振り切り期間が長いと膜厚の低下するので、所望の膜厚を確保しながら、その膜厚の均一性を向上させるためである。
【００２８】
次いで、「静止期間」として、１０秒間、台１０を静止させる。次いで、「振り切り期間」として、１秒間、回転数３０００［ｒｐｍ］で台１０を回転させる。次いで、「静止期間」として、１０秒間、台１０を静止させる。次いで、「振り切り期間」として、１秒間、回転数７０００［ｒｐｍ］で台１０を回転させる。これにより、スピンコート製膜装置を用いた本実施形態のスピンコート工程は完了する。上記工程では、「静止期間」と「振り切り期間」とを交互に３回繰り返している。また、複数回の振り切り期間それぞれの回転数は、後の振り切り期間になるほど高くなっている。上記スピンコート工程の後、基板１を台１０から取り外して、その基板１を焼成することにより、基板１上に所定の膜厚の絶縁層が形成される。
【００２９】
これらにより、本実施形態によれば、スピンコート工程の途中で「静止期間」を設けているので、基板１の外縁近傍においてスピンコート材料２からなる薄膜の厚さが他の部分よりも厚くなることを低減することができる。そこで、本実施形態は、スピンコートにより形成される薄膜の厚さの均一度及び平坦度を向上させることができる。また、本実施形態によれば、「静止期間」と「振り切り期間」とを交互に繰り返し実行しているので、「カンナを掛ける」ように、膜厚の均一度及び平坦度を向上させることができる。これらにより、本実施形態は、スピンコート材料２からなる面発光レーザなどの絶縁層を、充分な厚さを確保しながら、均一に形成することができる。そこで、本発明によれば、寄生容量などを充分に低減でき、高速駆動が可能な面発光レーザを低コストで製造することができる。
【００３０】
また、上記実施形態において「静止期間」とする「時間」は、１０秒で一定としているが、その「静止期間」の「時間」は、スピンコート材料２の粘度に基づいて、設定・調整してもよい。例えば、粘度が高いスピンコート材料２ほど、「静止期間」を長くすることとしてもよい。
【００３１】
また、「静止期間」の「時間」は、スピンコート材料２の揮発性の強さに基づいて、設定・調整してもよい。例えば、揮発性の弱いスピンコート材料２ほど、「静止期間」を長くすることとしてもよい。
【００３２】
また、「静止期間」の「時間」は、基板１上に形成しようとする薄膜の厚さに基づいて設定・調整してもよい。例えば、厚い薄膜を形成するときほど、「静止期間」を長くすることとしてもよい。
【００３３】
次に、図４から図１８を参照して、本実施形態の半導体素子の製造方法の効果について具体的に示す。図４は、「静止期間」を設けていないスピンコート工程の一例を示す図であり、均一化が本実施形態に比べて不充分な方法の一例（参考例）である。図５から図１８は、図１に示す本実施形態のスピンコート工程、又は図４に示す参考例のスピンコート工程によって形成された薄膜の各部の厚さを測定した結果を示すものである。ここで、本実施形態のスピンコート工程及び参考例のスピンコート工程は、ともに１．０［ｃｃ］のポリイミドワニスをスピンコート材料としている。
【００３４】
図５は、図１に示す本実施形態のスピンコート工程を用いて形成された薄膜の厚さの均一状態についての測定結果を示す図である。この測定に用いられた薄膜は、容器の開封直後のポリイミドワニスを用いて形成されたものである。基板１の上面を碁盤の目のように区切り、各部の膜厚（平均値）をハッチングの種類で示している。図６は、図５の測定結果である各部の膜厚をヒストグラムで示したものである。すなわち、同じ膜厚の部位が多いほど、ヒストグラムのピークが高くなり、均一度が高いといえる。
【００３５】
図９は、図１に示す本実施形態のスピンコート工程を用いて形成された薄膜の厚さの均一状態についての測定結果を示す図である。ただし、図９に示す測定結果は、図５に示すスピンコート工程を行った日から１５日後に、図５の工程で実施したスピンコート材料、すなわち容器を開封してから１５日後のポリイミドワニスを用いてスピンコートしたものについて測定したものである。図１０は、図９の測定結果である各部の膜厚をヒストグラムで示したものである。
【００３６】
図１３は、図１に示す本実施形態のスピンコート工程を用いて形成された薄膜の厚さの均一状態についての測定結果を示す図である。ただし、図１３に示す測定結果は、図５に示すスピンコート工程を行った日から３０日後に、図５の工程で実施したスピンコート材料、すなわち容器を開封してから３０日後のポリイミドワニスを用いてスピンコートしたものについて測定したものである。図１４は、図１３の測定結果である各部の膜厚をヒストグラムで示したものである。
【００３７】
図６、図１０及び図１４の各ヒストグラムを比較すると、その形状はほぼ一致しており、ピーク値の膜厚も一致している。これにより、スピンコート材料２の材質が経時劣化などした場合でも、図１に示す本実施形態のスピンコート工程を用いることにより、所望の膜厚且つ所望の均一度の薄膜を形成できることがわかる。
【００３８】
図７は、図４に示すスピンコート工程（参考例）を用いて形成された薄膜の厚さの均一状態についての測定結果を示す図である。この測定に用いられた薄膜は、容器の開封直後のポリイミドワニスを用いて形成されたものである。図８は、図７の測定結果である各部の膜厚をヒストグラムで示したものである。
【００３９】
図１１は、図４に示すスピンコート工程（参考例）を用いて形成された薄膜の厚さの均一状態についての測定結果を示す図である。ただし、図１１に示す測定結果は、図７に示すスピンコート工程を行った日から１５日後に、図７の工程で実施したスピンコート材料、すなわち容器を開封してから１５日後のポリイミドワニスを用いてスピンコートしたものについて測定したものである。図１２は、図１１の測定結果である各部の膜厚をヒストグラムで示したものである。
【００４０】
図１５は、図４に示すスピンコート工程（参考例）を用いて形成された薄膜の厚さの均一状態についての測定結果を示す図である。ただし、図１５に示す測定結果は、図７に示すスピンコート工程を行った日から３０日後に、図７の工程で実施したスピンコート材料、すなわち容器を開封してから３０日後のポリイミドワニスを用いてスピンコートしたものについて測定したものである。図１６は、図１５の測定結果である各部の膜厚をヒストグラムで示したものである。
【００４１】
図８、図１２、図１６のヒストグラムと、図６、図１０、図１４の本実施形態のヒストグラムとを比較すると、本実施形態の方がピークが高い。これにより、本実施形態のスピンコート工程の方が図４に示す参考例の工程よりも、薄膜の均一度が高いことがわかる。
【００４２】
また、図８、図１２、図１６の参考例のヒストグラムについて相互に比較すると、ピークの膜厚が日数の経過につれて下がっていることがわかる。これにより、参考例のスピンコート工程では、スピンコート材料２の材質が経時劣化などしたことにより、（本実施形態のスピンコート工程に比べて、）薄膜の厚さに影響を与えてしまうことがわかる。
【００４３】
図１７は、図５から図１６に示す測定結果について、日数経過による膜厚の変化割合をグラフ表示したものである。図１７において、四角形の点は、図１に示す本実施形態のスピンコート工程を用いて形成した薄膜の測定値（均一塗りの平均値）を示している。また、菱形の点は、図４に示すスピンコート工程（参考例）を用いて形成した薄膜の測定値（通常塗りの平均値）を示している。各点の値は、経過日数ゼロ（すなわち、図５又は図７の基板）の測定値（平均値）を基準（１００パーセント）としたときの割合である。
【００４４】
図１７に示されているように、参考例の通常塗りでは日数の経過により膜厚が徐々に薄くなってしまうが、本実施形態の均一塗りによれば日数が経過しても殆ど膜厚が変化しない。ここで、ポリイミドワニスは、新品のものが封切られて時間が経つと粘度が低くなると考えられる。しかし、本実施形態の均一塗りによれば、粘度が異なるスピンコート材料を用いても、所望膜厚の薄膜を均一に形成することができる。
【００４５】
図１８は、図５から図１６に示す測定結果について、日数経過による膜厚のバラツキＲの変化状態と、日数経過による膜厚の標準偏差Ｓの変化状態とをグラフ表示したものである。図１８において、四角形の点は、図１に示す本実施形態のスピンコート工程を用いて形成した薄膜（均一塗り）の厚さのバラツキＲを示している。また、菱形の点は、図４に示すスピンコート工程（通常塗り）を用いて形成した薄膜の厚さのバラツキＲを示している。また、三角形の点は、均一塗りの膜厚の標準偏差Ｓを示している。また、バツの点は、参考例の膜厚の標準偏差Ｓを示している。
【００４６】
標準偏差Ｓは、均一塗りと通常塗りとでほぼ同一である。しかし、バラツキＲは、日数経過の有無にかかわらず、本実施形態の均一塗りの方が参考例の通常塗りよりも小さい。そこで、本実施形態のスピンコート工程によれば、参考例のスピンコート工程よりも、均一度の高い薄膜を形成できることがわかる。これらにより、本実施形態のスピンコート工程を用いて面発光レーザの絶縁層などを形成することにより、寄生容量のバラツキを低減でき、高周波特性などのバラツキが少ない面発光レーザを製造することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る半導体素子の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法においても、上記第１実施形態で示した台１０などからなるスピンコート製膜装置を用いて、基板１上にスピンコート材料２を製膜することができる。
【００４８】
本実施形態のスピンコート工程では、先ず、３秒間、回転数３００［ｒｐｍ］で台１０を回転させる。次いで、１秒間、２４００［ｒｐｍ］で台１０を回転させる。次いで、１０秒間「静止期間」を設ける。次いで、１秒間、２４００［ｒｐｍ］で台１０を回転させる。次いで、１０秒間「静止期間」を設ける。次いで、１秒間、７０００［ｒｐｍ］で台１０を回転させる。これで、スピンコート工程を終了する。その後、基板１を焼成することにより、基板１上に所定の膜厚の絶縁層が形成される。
【００４９】
図１９は、本実施形態に係る半導体素子の製造方法により薄膜が形成された基板の裏面を示す図である。図１９（ａ）は、図１に示すスピンコート工程が施された基板の裏面を示している。図１９（ｂ）は、本実施形態に係る半導体素子の製造方法が施された基板の裏面を示している。図１９（ａ）の基板の裏面における外周近傍にはポリイミドワニスが回り込んでいる。この回り込んだポリイミドワニスは、後工程に悪影響を及ぼしてしまう。一方、図１９（ｂ）の基板の裏面における外周近傍にはポリイミドワニスが殆ど回り込んでいない。そこで、本実施形態によれば、スピンコート工程において、基板裏面へのスピンコート材料の回り込みを回避でき、高性能な半導体素子を低コストで製造することができる。
【００５０】
上記効果が生じる理由について、次に説明する。まず、第１実施形態では初期期間が５ｓｅｃと長いのに対して、本実施形態では３ｓｅｃと短くなっている。次に、第１実施形態の場合は初期期間後に５００ｒｐｍの低速回転が挿入されているのに対して、本実施形態の場合は初期期間後すぐに２４００ｒｐｍの高速回転をしている。つまり、第１実施形態では、基板の中心に滴下したポリイミドワニスを基板の全体に行き渡らせ、さらに１０００ｒｐｍ未満の回転を行い、その後１０００ｒｐｍの高速回転を行っている。それに対して、本実施形態では１０００ｒｐｍ未満の低速回転で長時間回転させないことで、基板の中心に滴下したポリイミドワニスが基板の外周に到達する前に高速回転に移行させることができるため、ポリイミドワニスの基板の裏面への回り込みを回避することができる。
【００５１】
（半導体素子）
図２０は、本発明の実施形態に係る半導体素子の一例を示す模式断面図である。図２０では、上記実施形態の製造方法又は製造装置を用いて製造された半導体素子である面発光レーザ１００を示している。面発光レーザ１００は、半導体基板１１と、下部ＤＢＲ１２と、活性層１３と、酸化狭窄層（電流狭窄層）１４と、上部ＤＢＲ１５と、絶縁層１６と、第１電極１７と、第２電極１８とを有して構成されている。ここで、絶縁層１６が上記実施形態の半導体素子の製造方法に係るスピンコート工程を用いて形成されたものである。
【００５２】
半導体基板１１は、化合物半導体からなり、例えばｎ型ＧａＡｓ基板で構成される。下部ＤＢＲ１２は、半導体基板１１の上層に形成されている。下部ＤＢＲは、屈折率の異なる層を交互に積層した反射層で構成されている。例えば下部ＤＢＲ１２は、「ＧａＡｓ」と「Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ」とを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラー（ＤＢＲミラー）を構成している。活性層１３は、下部ＤＢＲ１２の上層に形成されている。そして、活性層１３は、例えば厚さ３ｎｍのＩｎＧａＡｓのウエル層と厚さ３ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓのバリア層からなり、そのウエル層が３層で構成されている量子井戸活性層を構成している。
【００５３】
上部ＤＢＲ１５は、活性層１３の上に設けられている。そして、上部ＤＢＲ１５は、屈折率の異なる層を交互に積層した反射層で構成されている。例えば上部ＤＢＲ１５は、「ＧａＡｓ」と「Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ」とを交互に積層した３０ペアの分布反射型多層膜ミラー（ＤＢＲミラー）を構成している。
【００５４】
下部ＤＢＲ１２は、Ｓｉがドーピングされることによりｎ型半導体にされている。上部ＤＢＲ１５は、Ｃがドーピングされることによりｐ型半導体にされている。活性層１４には、不純物がドーピングされていない。これらにより、下部ＤＢＲ１２、活性層１３及び上部ＤＢＲ１５は、ｐｉｎダイオードを構成しており、面発光レーザ１００の共振器を構成している。この共振器における活性層１３及び上部ＤＢＲ１５は、半導体基板１１及び下部ＤＢＲ１２の上面に凸形状に形成された円柱形状の柱状部を構成している。なお、下部ＤＢＲ１２も凸形状として、その下部ＤＢＲ１２における上側の一部を柱状部の一部としてもよい。この柱状部の上面及び下面が面発光レーザ１００のレーザ光出射面となる。
【００５５】
酸化狭窄膜１４は、上部ＤＢＲ１５内における下面近傍に配置されている。酸化狭窄膜１４の平面形状はドーナツ形状となっている。このドーナツ形状の内周の半径が酸化狭窄半径（酸化狭窄径）である。
【００５６】
酸化狭窄膜１４は、例えばＡｌ酸化物を主体とする絶縁層で構成する。そして、酸化狭窄膜１４は、面発光レーザ１００の共振器内で流れる電流の流域を狭くして電流密度を向上させるものである。電流密度を高くすることで、低電流でレーザ発振することができる高性能な面発光レーザ１００を構成できる。
【００５７】
酸化狭窄層１４は、例えば活性層１３の近傍に酸化されやすい層（主にＡｌを多く含む層）を設け、４００℃程度の高温の水蒸気（酸化ガス）を用いた酸化反応で形成できる。これにより、円柱形状の柱状部における酸化されやすい層がその柱状部の側面から酸化されて行き、その酸化された部分がドーナツ形状の絶縁体となり、酸化狭窄層１４となる。
【００５８】
絶縁層１６は、本発明に係る半導体素子の製造方法を用いて、下部ＤＢＲ１２の上層に形成されたものである。この絶縁層１６の厚さが大きいほど寄生容量が低下し、面発光レーザ１００が高速動作可能となる。そして、絶縁層１６は、下部ＤＢＲ１２及び活性層１３などから第２電極１８を絶縁するための層である。第１電極１７は、面発光レーザ１００のカソード電極をなすものである。第２電極１８は、面発光レーザ１００のアノード電極をなすものである。
【００５９】
本実施形態の面発光レーザ１００は、絶縁層１６の膜厚などが所望の設計値に正確に形成されているので、所望の高速動作が可能な面発光レーザとなることができる。
【００６０】
（光伝達装置）
図２１は、本発明の実施形態に係る半導体素子（面発光レーザ１００）を有してなる光伝達装置を示す図である。光伝達装置２００は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器２０２を相互に接続するものである。電子機器２０２は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置２００は、ケーブル２０４の両端にプラグ２０６が設けられたものであってもよい。ケーブル２０４は、光ファイバを含む。プラグ２０６は、光半導体素子２２０を内蔵する。プラグ２０６は、半導体チップをさらに内蔵してもよい。
【００６１】
光ファイバの一方の端部に接続される光半導体素子２２０は、上述の実施形態に係る面発光レーザ１００に当たるものであり、光ファイバの他方の端部に接続される光半導体素子は、受光素子である。一方の電子機器２０２から出力された電気信号は、光半導体素子２２０によって光信号に変換される。光信号は光ファイバを伝わり、受光素子に入力される。受光素子は、入力された光信号を電気信号に変換する。そして、電気信号は、他方の電子機器２０２に入力される。こうして、本実施形態に係る光伝達装置２００によれば、光信号によって、電子機器２０２の情報伝達を行うことができる。
【００６２】
（光伝達装置の使用形態）
図２２は、図２１に示す光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置２１２は、図２１の光伝達装置２００に相当するものである。光伝達装置２１２は、電子機器２１０間を接続する。電子機器２１０として、液晶表示モニタ又はディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Point of Sale Scanning）用）、ビデオ、チューナ、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
【００６３】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、半導体素子として面発光レーザを挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体デバイス全般について本発明の製造方法を用いて製造することができる。半導体デバイス全般とには、例えば、表面受光タイプのＬＥＤ、ＰＤ（フォトダイオード）、ＭＰＤ（モニタ・フォトダイオード）、ＣＰＵ、メモリ素子、撮像素子などが含まれる。
【００６５】
また、上記実施形態のスピンコート製膜装置は、台１０の回転数の切替を高速に実行できるものであることが好ましい。すなわち、台１０の回転速度をなるべく高い加速度で変化させることができるものであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体素子の製造方法を示す図である。
【図２】同上の製造方法における回転時の状態を示す模式側面図である。
【図３】同上の製造方法における静止時の状態を示す模式側面図である。
【図４】スピンコート工程の参考例を示す図である。
【図５】本実施形態の製造方法で形成された薄膜の厚さの均一状態を示す図である。
【図６】同上の均一状態を示すヒストグラムである。
【図７】参考例の製造方法で形成された薄膜の厚さの均一状態を示す図である。
【図８】同上の均一状態を示すヒストグラムである。
【図９】本実施形態の製造方法で形成された薄膜の厚さの均一状態を示す図である。
【図１０】同上の均一状態を示すヒストグラムである。
【図１１】参考例の製造方法で形成された薄膜の厚さの均一状態を示す図である。
【図１２】同上の均一状態を示すヒストグラムである。
【図１３】本実施形態の製造方法で形成された薄膜の厚さの均一状態を示す図である。
【図１４】同上の均一状態を示すヒストグラムである。
【図１５】参考例の製造方法で形成された薄膜の厚さの均一状態を示す図である。
【図１６】同上の均一状態を示すヒストグラムである。
【図１７】本実施形態の製法における日数経過による膜厚の変化割合を示す図である。
【図１８】本実施形態の製法による膜厚の標準偏差とバラツキを示す図である。
【図１９】本発明の第２実施形態に係る製法で形成された基板の裏面を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態に係る半導体素子の一例を示す模式断面図である。
【図２１】本発明の実施形態に係る光伝達装置を示す図である。
【図２２】同上の光伝達装置の使用形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…基板、２…スピンコート材料、１０…台
【図１】
2006287155.tif 000003
【図２】
2006287155.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006287155.tif 000006
【図５】
2006287155.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006287155.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006287155.tif 000012
【図１１】
2006287155.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2006287155.tif 000018
【図１７】
2006287155.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2006287155.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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