(57)【要約】【課題】コストを低減するとともに、基板の不良領域の分布に関わらず、基板の不良領域上に容易にフォトレジストパターンを形成することのできるフォトレジストパターン形成方法を提供する。【解決手段】フォトレジストパターン形成方法は、まず、基板１０を準備する。そして、基板１０の表面１０ａ上にマスク層２０を形成する。そして、マスク層２０上にフォトレジスト３０を形成する。そして、フォトレジスト３０に感光しない波長を有する第１の光源と、フォトレジスト３０に感光する波長を有する第２の光源とを有する光学顕微鏡を準備する。そして、第１の光源を用いて、フォトレジスト３０を介して基板１０の不良領域１１を検出する。そして、検出する工程で不良領域１１が検出されると、第２の光源に切り替えて不良領域１１上のフォトレジスト３０を感光させる。そして、感光させる工程で感光されていない領域のフォトレジスト３０を除去して、フォトレジストパターン３１を形成する。【選択図】図２
2008135450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備する工程と、
前記基板の表面上にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層上にフォトレジストを形成する工程と、
前記フォトレジストに感光しない波長を有する第１の光源と、前記フォトレジストに感光する波長を有する第２の光源とを有する光学顕微鏡を準備する工程と、
前記第１の光源を用いて、前記フォトレジストを介して前記基板の不良領域を検出する工程と、
前記検出する工程において前記不良領域が検出されると、前記第２の光源に切り替えて前記不良領域上の前記フォトレジストを感光させる工程と、
前記感光させる工程で感光されていない領域の前記フォトレジストを除去して、フォトレジストパターンを形成する工程とを備えた、フォトレジストパターン形成方法。
【請求項２】
前記フォトレジストは、少なくともｉ線に感光するレジストで、前記第２の光源が水銀ランプである、請求項１に記載のフォトレジストパターン形成方法。
【請求項３】
前記基板が窒化ガリウム基板である、請求項１または２に記載のフォトレジストパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のフォトレジストパターン形成方法によりフォトレジストパターンを形成する工程と、
前記フォトレジストパターンをマスクとして前記マスク層をパターニングすることにより、前記不良領域上にマスクパターンを形成する工程とを備えた、マスクパターン形成方法。
【請求項５】
前記マスク層が酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくともいずれか一方である、請求項４に記載のマスクパターン形成方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載のマスクパターン形成方法により、前記基板の前記不良領域上に前記マスクパターンを形成する工程と、
前記基板上に半導体結晶を成長させて、前記基板と前記マスクパターンとを覆うように前記半導体結晶を形成する工程とを備えた、半導体結晶の成長方法。
【請求項７】
前記半導体結晶が窒化ガリウム結晶である、請求項６に記載の半導体結晶の成長方法。
【請求項８】
前記半導体結晶を形成する工程では、ハイドライド気相成長法により前記半導体結晶を成長させる、請求項６または７に記載の半導体結晶の成長方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の半導体結晶の成長方法により、基板と、前記不良領域上に形成されたマスクパターンと、前記半導体結晶とを備える被成長基板を形成する工程と、
前記被成長基板から、少なくとも前記基板および前記マスクパターンを除去する工程とを備えた、半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体基板の製造方法により製造された半導体基板であって、
前記不良領域が転位集中領域であり、
前記半導体基板の転位密度が１×１０6ｃｍ-2以下である、半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジストパターン形成方法、マスクパターン形成方法、半導体結晶の成長方法、半導体基板の製造方法、および半導体基板に関し、基板の不良領域上にフォトレジストを形成するフォトレジストパターン形成方法、マスクパターン形成方法、半導体結晶の成長方法、半導体基板の製造方法、および半導体基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体などからなる基板を種基板として半導体結晶を成長させる時に、転位集中領域、反転相領域、多結晶化領域、異物混入領域、および不純物の析出領域などの不良領域が存在する種基板を用いる場合、高品質な半導体結晶を得るためには、これらの領域を引き継がないように結晶成長をさせる必要がある。そのため、不良領域上にマスクを形成して、基板上に結晶を成長させる方法がある。
【０００３】
このような方法として、たとえば、特開２００４−２２１４８０号公報に開示の結晶学的に２つの極性Ａ、Ｂを持つ基板上に、極性Ｂの領域にマスクを形成し、極性Ａの領域のみを引き継がせて成長させる方法が挙げられる。
【０００４】
上記特許文献１のマスク形成方法は、フォトリソグラフィ法を利用しており、フォトリソグラフィ法の一般的な方法として、フォトマスクを使用した露光によりレジストパターンを形成する方法がある。しかし、不良領域が基板面内で周期的に分布していない（ランダムな）基板上や、基板毎に不良領域の分布が異なる基板を用いる場合、フォトマスクの作製が困難である。また、仮にフォトマスクを作製したとしても、基板毎にフォトマスクを作製する必要となる。そのため、フォトマスクを使用した方法は、現実的でなく、工業性には不向きである。
【０００５】
さらに、不良領域が周期的、かつ基板毎に同じになるように基板を意図的に作製し、その領域に対応したフォトマスクを作製して、フォトマスクを用いた露光によるレジストパターンを形成する方法もある。しかし、基板の作製工程において、意図しない不良領域が形成されてしまうことがあり、その意図しない不良領域には、レジストパターンを形成がされないことが起こってしまう。
【０００６】
また、フォトマスクを用いない露光方法として、電子ビームによる直接描画によるレジストパターン形成法もある。しかし、電子ビーム直接描画は、電子銃や電子を走査する装置、また、真空の環境が必要なことなどから、設備が非常に高価で、メンテナンスもコストがかかるという問題点がある。
【特許文献１】特開２００４−２２１４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、コストを低減しつつ、基板の不良領域の分布に関わらず、基板の不良領域上に容易にフォトレジストパターンを形成することのできるフォトレジストパターン形成方法、マスクパターン形成方法、半導体結晶の成長方法、半導体基板の製造方法、および半導体基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のフォトレジストパターン形成方法は、以下の工程を実施する。まず、基板を準備する工程を実施する。そして、基板の表面上にマスク層を形成する工程を実施する。そして、マスク層上にフォトレジストを形成する工程を実施する。そして、フォトレジストに感光しない波長を有する第１の光源と、フォトレジストに感光する波長を有する第２の光源とを有する光学顕微鏡を準備する工程を実施する。そして、第１の光源を用いて、フォトレジストを介して基板の不良領域を検出する工程を実施する。そして、検出する工程において不良領域が検出されると、第２の光源に切り替えて不良領域上のフォトレジストを感光させる工程を実施する。そして、感光された不良領域以外の領域のフォトレジストを除去して、フォトレジストパターンを形成する工程とを実施する。
【０００９】
本発明のフォトレジストパターン形成方法によれば、第１および第２の光源を有する光学顕微鏡を用いているので、第１の光源で不良領域を検出でき、第２の光源でフォトレジストを感光させることができる。そのため、フォトマスクを使用した露光を用いずに不良領域上にフォトレジストパターンを形成可能であり、不良領域の分布に関わらず、容易に不良領域上にフォトレジストパターンを形成できる。また、光学顕微鏡という安価な設備にてフォトレジストに感光ができるので、コストを低減できる。
【００１０】
なお、上記「不良領域」とは、転位集中領域、反転相領域、多結晶化領域、異物混入領域、不純物の析出領域などの領域であって、基板上に結晶を成長させる際に、良好に結晶が成長しない領域を意味する。「転位集中領域」とは、その他の領域と比べて、転位密度が２桁程度以上高い領域のことを意味する。基板作製時、意図的に転位集中領域を形成して、その他の領域を低転位密度にする場合もあれば、意図せずに何らかの理由で転位集中領域が形成されてしまうこともある。「反転相領域」とは、基板表裏面にその反転対称性がなく、極性をもつ結晶からなる基板において、その他の領域と逆の極性の結晶面が出ている領域のことを意味する。反転相領域においても、その他の領域の品質を確保するために意図的に形成する場合もあれば、意図せず何らかの理由で形成されてしまうこともある。また、「多結晶化領域」とは、その他の領域にて、ある一つの結晶面が表面に出ている基板において、微小な結晶が集合して複数の種々の結晶面が基板表面に出ている領域を意味する。「異物混入領域」とは、基板を構成している結晶とは関係のない物質、いわゆる異物が混入している領域を意味する。「不純物の析出領域」とは、不純物が基板表面に析出している領域を意味する。
【００１１】
上記フォトレジストパターン形成方法において好ましくは、フォトレジストは、少なくともｉ線に感光するレジストで、第２の光源が水銀ランプである。
【００１２】
少なくともｉ線に感光するレジストを用いることによって、光学顕微鏡の蛍光像観察に汎用される水銀ランプを第２の光源として用いることができる。そのため、特殊な光源の準備は不要となる。
【００１３】
なお、「ｉ線」とは、３６５ｎｍの波長を有する光を意味する。
上記フォトレジストパターン形成方法において好ましくは、基板が窒化ガリウム基板である。
【００１４】
これにより、窒化ガリウム基板が不良領域として反転相領域を有する場合に、エッチングなどを実施すると、当該不良領域の検出が特に容易である。
【００１５】
本発明のマスクパターン形成方法は、上記フォトレジストパターン形成方法によりフォトレジストパターンを形成する工程と、フォトレジストパターンをマスクとしてマスク層をパターニングすることにより、不良領域上にマスクパターンを形成する工程とを備えている。
【００１６】
本発明のマスクパターン形成方法によれば、フォトレジストパターンをマスクとしてマスク層をパターニングすることによって、不良領域上にマスクパターンを形成する際に、フォトレジストパターンの形成にフォトマスクを用いる必要がない。そのため、不良領域の分布に関わらず、容易に不良領域上にフォトレジストパターンが形成可能である。これにより、容易にマスクパターンも形成できる。また、光学顕微鏡という安価な設備にてフォトレジストに感光してレジストパターンを形成して、マスクパターンを形成するので、コストを低減できる。
【００１７】
上記マスクパターン形成方法において好ましくは、マスク層が酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくともいずれか一方である。
【００１８】
酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくともいずれか一方からなるマスク層は、エッチングなどによりマスクパターン形成を容易に行なうことができる。
【００１９】
本発明の半導体結晶の成長方法は、上記マスクパターン形成方法により、基板の不良領域上にマスクパターンを形成する工程と、基板上に半導体結晶を成長させて、基板とマスクパターンとを覆うように半導体結晶を形成する工程とを備えている。
【００２０】
本発明の半導体結晶の成長方法によれば、基板の不良領域の分布に関わらず、不良領域上にマスクの形成が容易にできるので、不良領域がランダムに存在する基板上でも不良領域を引き継がない高品質な半導体結晶を成長させることができる。また、光学顕微鏡という安価な設備にて、不良領域を引き継がないように基板にマスクを形成して半導体結晶を成長させることができるため、コストを低減して半導体結晶を成長させることができる。
【００２１】
上記半導体結晶の成長方法において好ましくは、半導体結晶が窒化ガリウム結晶である。窒化ガリウム結晶は、マスクパターンを埋め込んで成長しやすい。
【００２２】
特に、基板を窒化ガリウム基板とし、半導体結晶を窒化ガリウム結晶とすることによって、基板と成長させる半導体結晶とが同種であることから、品質の良好な窒化ガリウム結晶を成長できる。
【００２３】
上記半導体結晶の成長方法において好ましくは、半導体結晶を形成する工程では、ハイドライド気相成長（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ＨＶＰＥ）法により半導体結晶を成長させる。
【００２４】
ハイドライド気相成長法を用いることによって、マスクパターンを埋め込んで半導体結晶を成長させやすい。
【００２５】
本発明の半導体基板の製造方法は、上記半導体結晶の成長方法により、基板と、不良領域上に形成されたマスクパターンと、半導体結晶とを備える被成長基板を形成する工程と、被成長基板から、少なくとも基板およびマスクパターンを除去する工程とを備えている。
【００２６】
本発明の半導体基板の製造方法によれば、被成長基板を形成する時に、基板の不良領域の分布に関わらず、不良領域上にマスクの形成が容易にできる。そのため、不良領域がランダムに存在する基板上でも不良領域を引き継がない高品質な半導体結晶を成長させることが可能となり、この結晶より高品質な半導体基板を得られる。また、光学顕微鏡という安価な設備にて、不良領域を引き継がないように基板にマスクを形成して被成長基板を形成できるため、コストを低減して半導体基板を製造することができる。
【００２７】
本発明の半導体基板は、半導体基板の製造方法により製造された半導体基板であって、不良領域が転位集中領域であり、半導体基板の転位密度が１×１０6ｃｍ-2以下である。
【００２８】
本発明の半導体基板によれば、基板の転位集中領域の転位を引き継いでいないので、転位密度が低い半導体基板を得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のフォトレジストパターンによれば、コストを低減するとともに、基板の不良領域の分布に関わらず、基板の不良領域上に容易にフォトレジストパターンを形成することができる。また、本発明のマスクパターン形成方法によれば、コストを低減するとともに、基板の不良領域の分布に関わらず、基板の不良領域上に容易にマスクパターンを形成することができる。また、本発明の半導体結晶の成長方法によれば、基板の不良領域の分布に関わらず、不良領域がランダムに存在する基板上でも、不良領域を引き継がない高品質の半導体結晶を容易に成長できるとともに、コストの低減が図れる。また、半導体基板の製造方法によれば、基板の不良領域の分布に関わらず、不良領域がランダムに存在する基板上でも、基板の不良領域を引き継がない高品質の半導体基板を容易に製造できるとともに、コストの低減が図れる。本発明の半導体基板によれば、基板の不良領域が転位集中領域の場合、転位密度の低い半導体基板となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法を示すフローチャートである。図２は、本発明の実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法を説明するための図であり、（Ａ）は基板を準備する工程の概略断面図であり、（Ｂ）はエッチングを行なった基板の概略断面図であり、（Ｃ）はマスク層を形成する工程の概略断面図であり、（Ｄ）はフォトレジストを形成する工程の概略断面図であり、（Ｅ）はフォトレジストを感光させる工程の概略断面図であり、（Ｆ）はフォトレジストパターンが形成された状態を示す概略断面図である。図３は、本発明の実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法に用いられる光学顕微鏡を示す概略図である。図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法について説明する。
【００３２】
図１および図２（Ａ）を参照して、まず、基板１０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。基板１０は、基板１０の表面１０ａ上に結晶を成長させる際に、転位集中領域や反転相領域などの良好に結晶が成長しない不良領域１１を有している。工程（Ｓ１０）で準備される基板１０は、不良領域１１が一定の周期を有するように形成されていても、ランダムに形成されていても良い。
【００３３】
準備する工程（Ｓ１０）では、準備される基板１０は特に限定されないが、基板１０上に結晶成長させる観点から、成長させる結晶の高品質化を図れる基板でることが好ましく、成長させる結晶と同種の材料からなる基板であることが、より高品質化が図れるため、より好ましい。また、基板１０は、半導体基板であってもよい。
【００３４】
次に、図１および図２（Ｂ）に示すように、基板１０の不良領域１１上に凹部１１ａを形成する工程（Ｓ２０）を実施する。
【００３５】
具体的には、凹部１１ａの形成の方法は特に限定されないが、たとえば、基板が窒化ガリウム基板で、不良領域が反転相領域である場合、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）などによる選択的エッチングにより行なうことができる。
【００３６】
工程（Ｓ２０）を実施することにより、後述する不良領域１１を検出する工程（Ｓ６０）で不良領域を検出しやすくなる。なお、この工程（Ｓ２０）は省略されてもよい。
【００３７】
次に、図１および図２（Ｃ）に示すように、基板１０の表面１０ａ上にマスク層２０を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。
【００３８】
具体的には、マスク層２０は、特に限定されないが、基板１０上に結晶成長させる際にマスク層２０上に結晶が成長しない材料であることが好ましい。マスク層２０は、たとえばＳＩ3Ｎ4（窒化珪素）やＳｉＯ2（酸化シリコン）などを用いることができる。また、マスク層２０の形成方法は、特に限定されず、ＣＶＤ法（Chemical  Vapor  Deposition：化学気相成長法）などの一般公知の方法を採用することができる。
【００３９】
次に、図１および図２（Ｄ）に示すように、マスク層２０上にフォトレジスト３０を形成する工程（Ｓ４０）を実施する。
【００４０】
具体的には、フォトレジスト３０は、ネガ型レジストとし、少なくとも３６５ｎｍの波長の光（ｉ線）に感光されるレジストであることが好ましい。すなわち、ｉ線に感光されるレジストは、３６５ｎｍの波長の光のみに感光するフォトレジストであってもよいし、３６５ｎｍの波長の光に少しでも感光すれば、他の波長の光にも感光するフォトレジストであってもよい。
【００４１】
また、フォトレジスト３０を形成する方法は、特に限定されず、コーターやスプレー方式などによりフォトレジストを塗布する方法などの一般公知の方法を採用することができる。
【００４２】
次に、図１および図３に示すように、フォトレジスト３０に感光しない波長を有する第１の光源５１と、フォトレジストに感光する波長を有する第２の光源５２とを有する光学顕微鏡５０を準備する工程（Ｓ５０）を実施する。なお、この工程（Ｓ５０）は、工程（Ｓ１０〜Ｓ４０）の前に実施してもよい。
【００４３】
たとえば、光学顕微鏡５０は、第１の光源５１と、第２の光源５２と、ＸＹステージ５３と、対物レンズ５４と、第１のシャッター５５と、第２のシャッター５６と、第１のハーフミラー５７と、第２のハーフミラー５８と、カメラ６０と、モニタ６１とを備えている。
【００４４】
第１の光源５１は、フォトレジスト３０に感光しない波長を有していれば特に限定されないが、たとえば波長が５００ｎｍ以下をカットした黄色光を用いることができる。
【００４５】
第２の光源５２は、フォトレジスト３０に感光する波長を有していれば特に限定されない。フォトレジスト３０を形成する工程（Ｓ４０）で形成したフォトレジスト３０が少なくともｉ線に感光するレジストである場合には、第２の光源５２は水銀ランプであることが好ましい。
【００４６】
また、第１および第２のシャッター５５，５６は、第１および第２の光源５１，５２の照射を制御するための開閉可能な部材である。観察像は、カメラ６０によりモニタ６１に映し出される。
【００４７】
次に、図１、図２（Ｅ）、および図３を参照して、第１の光源５１を用いて、フォトレジスト３０を介して基板１０の不良領域１１を検出する工程（Ｓ６０）を実施する。実施の形態１では、工程（Ｓ６０）は、工程（Ｓ５０）で準備された光学顕微鏡５０を用いて行なう。また、工程（Ｓ２０）を実施する場合には、凹部１１ａによりフォトレジスト３０の表面が特異な状態となっている部分を不良領域１１として検出する。
【００４８】
具体的には、まず、光学顕微鏡５０のＸＹステージ５３に、マスク層２０およびフォトレジスト３０が形成された基板１０を載置する。そして、第１のシャッター５５を開けるとともに、第２のシャッター５６を閉じる。そして、スキャンしながら、第１の光源５１を照射して、基板１０の表面をモニタ６１に映し出される観察像を観察して、不良領域１１を探す。
【００４９】
そして、検出する工程（Ｓ６０）で不良領域１１が検出されると、第２の光源５２に切り替えて不良領域１１上のフォトレジスト３０を感光させる工程（Ｓ７０）を実施する。
【００５０】
具体的には、検出する工程（Ｓ６０）で不良領域１１を確認すると、第１のシャッター５５を閉じて第２のシャッター５６を開ける。これにより、第２の光源５２により不良領域１１上のフォトレジスト３０を感光させることができる。
【００５１】
そして、感光させる工程（Ｓ７０）を実施した後に、第２のシャッター５６を閉じて第１のシャッター５５を開ける。これにより、再び検出する工程（Ｓ６０）を実施する。そして、検出する工程（Ｓ６０）で不良領域１１が検出されると、第１の光源５１から第２の光源５２に切り替えて、感光させる工程（Ｓ７０）を実施する。この工程（Ｓ６０，Ｓ７０）を繰り返すことによって、基板１０のすべての不良領域１１上のフォトレジスト３０を感光させることができる。
【００５２】
なお、検出する工程（Ｓ６０）では、対物レンズ５４の倍率は、不良領域１１の大きさなどにより、観察しやすい倍率に任意に変化させることができる。
【００５３】
次に、図１および図２（Ｆ）を参照して、感光させる工程（Ｓ７０）で感光されていない領域のフォトレジスト３０を除去して、フォトレジストパターン３１を形成する工程（Ｓ８０）を実施する。この工程（Ｓ８０）では、感光された不良領域１１上以外の領域のフォトレジスト３０を除去して、フォトレジストパターン３１を形成する。
【００５４】
具体的には、たとえば現像により、感光されていない領域のフォトレジスト３０を除去する。現像する方法は特に限定されず、ディベロッパーを用いる方法などの一般公知の方法を採用することができる。
【００５５】
また、現像する前に、ＰＥＢ（Post Exposure Bake：露光後焼き締め）などの熱処理を行なってもよい。
【００５６】
上記工程（Ｓ１０〜Ｓ８０）を実施することにより、図２（Ｆ）に示すような不良領域１１上にフォトレジスト３０が形成されたフォトレジストパターン３１を形成できる。なお、フォトレジストパターン３１は、不良領域１１の上に形成されていれば、基板１０における不良領域１１の近傍の上にさらに形成されていても良い。
【００５７】
以上説明したように、本発明の実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法によれば、基板１０を準備する工程（Ｓ１０）と、基板１０の表面１０ａ上にマスク層２０を形成する工程（Ｓ３０）と、マスク層２０上にフォトレジスト３０を形成する工程（Ｓ４０）と、フォトレジスト３０に感光しない波長を有する第１の光源５１と、フォトレジスト３０に感光する波長を有する第２の光源５２とを有する光学顕微鏡５０を準備する工程（Ｓ５０）と、第１の光源５１を用いて、フォトレジスト３０を介して基板１０の不良領域１１を検出する工程（Ｓ６０）と、検出する工程（Ｓ６０）で不良領域１１が検出されると、第２の光源５２に切り替えて不良領域１１上のフォトレジスト３０を感光させる工程（Ｓ７０）と、感光させる工程（Ｓ７０）で感光されていない領域のフォトレジスト３０を除去して、フォトレジストパターン３１を形成する（Ｓ８０）とを備えている。工程（Ｓ５０）により準備される光学顕微鏡５０は、第１および第２の光源５１，５２を有しているので、第１の光源５１で不良領域１１を検出でき、第２の光源５２でフォトレジスト３０を感光させることができる。そのため、不良領域１１の分布に関わらず、容易にフォトレジストパターン３１を形成できる。
【００５８】
また、安価な光学顕微鏡５０で、不良領域を検出する工程（Ｓ６０）および感光させる工程（Ｓ７０）とを実施できる。そのため、コストを低減して、フォトレジストパターン３１を形成できる。さらに、全体として設備を縮小することができる。特に、電子銃や電子を走査する装置や真空の環境が必要な電子ビームによる直接描画によるフォトレジストパターン形成方法と比較して、実施の形態１における光学顕微鏡５０は設備が安価であり、メンテナンスに要するコストを低減できるという点で有利である。
【００５９】
上記フォトレジストパターン形成方法において好ましくは、フォトレジスト３０は、少なくともｉ線に感光するレジストで、第２の光源５２が水銀ランプである。フォトレジスト３０として少なくともｉ線に感光するレジストを用いることによって、光学顕微鏡５０の蛍光像観察に汎用される水銀ランプを第２の光源５２として用いることができる。
【００６０】
上記フォトレジストパターン形成方法において好ましくは、基板１０が窒化ガリウム基板である。これにより、窒化ガリウム基板が不良領域として反転相領域を有する場合に、凹部１１ａを形成する工程（Ｓ２０）でエッチングなどを実施すると、当該不良領域の検出が特に容易になる。
【００６１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるマスクパターン形成方法を示すフローチャートである。図５は、本発明の実施の形態２におけるマスクパターン形成方法を説明するための図であり、（Ａ）はマスク層をエッチングする工程の概略断面図であり、（Ｂ）はフォトレジストパターンを除去する工程の概略断面図である。図２、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態２におけるマスクパターン形成方法について説明する。
【００６２】
まず、図２（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法によりフォトレジストパターン３１を形成する工程（Ｓ１０〜Ｓ８０）を実施する。これらの工程（Ｓ１０〜Ｓ８０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６３】
次に、フォトレジストパターン３１をマスクとしてマスク層２０をパターニングすることにより、不良領域１１上にマスクパターン２１を形成する工程を実施する。
【００６４】
具体的には、図４および図５（Ａ）に示すように、まず、フォトレジストパターン３１をマスクとしてマスク層２０をパターニングする工程（Ｓ１１０）を実施する。この工程（Ｓ１１０）では、たとえばフォトレジストパターン３１下のマスク層２０以外のマスク層２０をエッチングなどにより除去する。エッチングは、たとえばフォトレジスト３０と反応せずに、マスク層２０のみ除去できる条件で行なう。
【００６５】
次に、図４および図５（Ｂ）に示すように、フォトレジストパターン３１を除去する工程（Ｓ１２０）を実施する。この工程（Ｓ１２０）では、パターニングされたマスク層２０上のフォトレジストパターン３１をエッチングなどにより除去する。エッチングは、たとえばマスク層２０と反応せずに、フォトレジスト３０のみ除去できる条件で行なう。
【００６６】
以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ８０，Ｓ１１０，Ｓ１２０）を実施することにより、図５（Ｂ）に示す不良領域１１上にマスク層２０が形成されたマスクパターン２１を形成することができる。なお、マスクパターン２１を構成するマスク層２０は、不良領域１１の上に形成されていれば、基板１０における不良領域１１の近傍の上にさらに形成されていても良い。
【００６７】
以上説明したように、実施の形態２におけるマスクパターン形成方法によれば、実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法によりフォトレジストパターン３１を形成する工程（Ｓ１０〜Ｓ８０）と、フォトレジストパターン３１をマスクとしてマスク層２０をパターニングすることにより、不良領域１１上にマスクパターン２１を形成する工程（Ｓ１１０，Ｓ１２０）とを備えている。不良領域１１上に形成されたフォトレジストパターン３１をマスクとしてマスク層２０をパターニングすることにより、不良領域１１の分布に関わらず、基板１０の不良領域１１上にマスク層２０が形成されたマスクパターン２１を容易に形成できる。また、安価な設備である光学顕微鏡５０で形成される不良領域１１上のフォトレジストパターン３１を利用して、マスクパターン２１を形成できる。そのため、コストを低減してマスクパターン２１を形成できる。
【００６８】
上記マスクパターン形成方法において好ましくは、マスク層２０が酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくともいずれか一方である。マスク層２０が酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくともいずれか一方からなる場合には、パターニングする工程（Ｓ１１０）を容易に実施することができる。
【００６９】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における半導体結晶の成長方法に用いるＨＶＰＥ装置を示す概略図である。図６を参照して、本発明の実施の形態３における半導体結晶の成長方法について説明する。
【００７０】
まず、実施の形態２におけるマスクパターン形成方法により、基板１０の不良領域１１上にマスクパターン２１を形成する工程を実施する。この工程は、実施の形態２と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００７１】
次に、基板１０上に半導体結晶を成長させて、基板１０とマスクパターン２１とを覆うように半導体結晶を形成する工程を実施する。この工程では、基板１０を種基板として、基板１０上に半導体結晶を成長させる。
【００７２】
実施の形態３では、たとえば図６に示すＨＶＰＥ装置１００を用いて、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法により半導体結晶を成長させる。
【００７３】
具体的には、図６に示すように、ＨＶＰＥ装置１００は、第１ガスボンベ１０１と、第２ガスボンベ１０２と、第１ガス入口１０３と、第２ガス入口１０４と、ソースボート１０５と、ヒータ１０６と、排気口１０７と、基板ホルダー１０８と、石英反応管１１０とを備えている。
【００７４】
ＨＶＰＥ装置１００は、たとえば横型反応炉としている。第１ガスは、たとえばＮＨ3（アンモニア）ガスとし、第１ガスボンベ１０１にはＮＨ3ガスが充填されている。第２ガスは、たとえばＨＣｌ（塩化水素）ガスとし、第２ガスボンベ１０２には、たとえばＨＣｌガスが充填されている。ソースボート１０５は、たとえばＧａ（ガリウム）が充填されている。ヒータ１０６は、ＨＶＰＥ装置１００の内部をたとえば上限１１００℃まで加熱する能力を有している。排気口１０７は、反応後のガスを外部に排出するための部材である。
【００７５】
なお、ＨＶＰＥ装置１００は、第１ガスおよび第２ガスのキャリアガスとしてＨ2（水素）ガス、窒素ガス、アルゴンガスなどのキャリアガスが充填されているキャリアガスボンベ（図示せず）を備えていてもよい。
【００７６】
また、ＨＶＰＥ装置１００は、種基板加熱用の局所加熱機構（基板ヒータ）を備えていることが好ましい。局所加熱機構は、たとえば基板ホルダー１０８に埋め込んだ抵抗加熱ヒータを用いることができる。
【００７７】
ＨＶＰＥ法により結晶成長させる方法は、まず、ソースボート１０５に原料を供給する。そして、ソースボート１０５を加熱する。そして、第２ガス入口１０４を開ける。そして、第２ガス入口１０４から供給される第２ガスボンベ１０２に貯蔵されている第２ガスとソースボート１０５の原料とを反応させて反応ガスを生成する。そして、第１ガス入口１０３を開ける。そして、反応ガスと第１ガス入口１０３から供給される第１ガスボンベ１０１に貯蔵されている第１ガスとを基板１０の表面１０ａに当たるように流して（供給して）反応させる。なお、基板１０に供給されるガスの流れは、常に一定となるようにすることが好ましい。また、ヒータ１０６により、ＨＶＰＥ装置１００の内部をたとえば９００℃以上１４００℃以下の適切な成長速度でマスク層２０を覆うように成長するような温度で加熱する。また、排気口１０７で、反応後のガスを外部に排出する。
【００７８】
以上の工程を実施することにより、基板１０上に半導体結晶を成長させることができる。この際、半導体結晶は、マスクパターン２１上には成長しない。かつ、半導体結晶は、基板１０の表面１０ａと略垂直な方向および表面１０ａと略平行な方向に成長する。その結果、基板１０およびマスク層２０を覆うように半導体結晶が成長する。
【００７９】
なお、実施の形態３における半導体結晶の成長方法ではＨＶＰＥ法により半導体結晶を成長させたが特にこれに限定されない。たとえば、ＨＶＰＥ法、ＣＶＤ法、昇華法などの気相成長法に好適であり、ＨＶＰＥ法に特に好適に用いられる。
【００８０】
以上説明したように、実施の形態３における半導体結晶の成長方法によれば、実施の形態２におけるマスクパターン形成方法により、基板１０の不良領域１１上にマスクパターン２１を形成する工程と、基板１０上に半導体結晶を成長させて、基板１０とマスクパターン２１とを覆うように半導体結晶を形成する工程とを備えている。これにより、基板１０における転位集中領域や反転相領域などの不良領域１１の分布に関わらず、不良領域１１を引き継がないで、半導体結晶を成長させることができる。そのため、高品質な半導体結晶を成長させることができる。また、安価な設備である光学顕微鏡５０を用いて形成されたレジストパターン３１を利用して、半導体結晶を成長させることができる。そのため、コストを低減して半導体結晶を成長させることができる。
【００８１】
上記半導体結晶の成長方法において好ましくは、半導体結晶が窒化ガリウム結晶である。窒化ガリウム結晶は、マスクパターン２１を埋め込んで成長しやすい。特に、基板１０を窒化ガリウム基板とし、半導体結晶を窒化ガリウム結晶とすることによって、基板１０と成長させる半導体結晶とが同種であることから、品質の良好な窒化ガリウム結晶を成長できる。
【００８２】
上記半導体結晶の成長方法において好ましくは、半導体結晶を形成する工程では、ＨＶＰＥ法により半導体結晶を成長させる。ＨＶＰＥ法を用いることによって、マスクパターン２１を埋め込んで半導体結晶を成長させやすい。
【００８３】
（実施の形態４）
図７は、実施の形態４における半導体基板を示す概略断面図である。図７を参照して、本発明の実施の形態４における半導体基板の製造方法を説明する。
【００８４】
図７に示すように、実施の形態３における半導体結晶の成長方法により、基板１０と、不良領域１１上に形成されたマスクパターンと、半導体結晶とを備える被成長基板を形成する工程を実施する。
【００８５】
次に、被成長基板から、少なくとも基板１０およびマスクパターン２１を除去する工程を実施する。これにより、半導体基板７０が得られる。
【００８６】
除去する方法としては、たとえば切断、または研削などの方法を用いることができる。なお、切断とは、電着ダイヤモンドホイールの外周刃を持つスライサーなどで機械的に被成長基板から半導体基板７０を分割（スライス）することをいう。研削とは、ダイヤモンド砥石を持つ研削設備などで、被成長基板から基板１０およびマスクパターン２１を機械的に削り取ることをいう。
【００８７】
また、被成長基板における除去する部分は、上述した部分に特に限定されず、たとえば半導体基板７０の表面に平行な面や表面に対して任意の傾きを有する面をスライスすることもできる。
【００８８】
また、半導体基板７０の表面について、研磨などをさらに実施してもよい。研磨する方法については特に限定されず、任意の方法を採用できる。
【００８９】
このようにして製造された半導体基板７０は、不良領域１１が転位集中領域の場合、基板１０の不良領域１１の転位を引き継がないで結晶成長した半導体結晶からなる。そのため、転位密度が１×１０6ｃｍ-2以下の低い転位密度の半導体基板７０となる。
【００９０】
以上説明したように、本発明の実施の形態４における半導体基板７０の製造方法によれば、基板１０の不良領域１１の分布に関わらず、不良領域１１を引き継がないで成長されてなる半導体結晶からなる半導体基板７０を容易に製造できる。そのため、高品質な半導体基板７０を得ることができる。たとえば、不良領域１１が転位集中領域の場合、転位密度の低い半導体基板７０を得ることができる。また、安価な設備である光学顕微鏡５０を用いて形成されたマスクパターン２１を利用して、半導体基板７０を製造している。そのため、コストを低減して半導体基板７０を製造することができる。
【００９１】
本発明の実施の形態４における半導体基板７０は、上記半導体基板７０の製造方法により製造された半導体基板であって、不良領域１１が転位集中領域であり、半導体基板７０の転位密度が１×１０6ｃｍ-2以下である。半導体基板７０は、基板１０の不良領域１１を引き継がないで成長されてなるので、１×１０6ｃｍ-2以下と転位密度を低く、かつコストを低減したものとなる。このような低い転位密度の半導体基板７０は、たとえば発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴなどの電子素子、温度センサ、圧力センサ、放射線センサ、可視−紫外光検出器などの半導体センサ、ＳＡＷデバイスなどに好適に用いることができる。
【００９２】
［実施例］
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９３】
（実施例１）
実施例１では、実施の形態１のフォトレジストパターン形成方法に従ってフォトレジストパターンを形成し、実施の形態２のマスクパターン形成方法に従ってマスクパターンを形成し、実施の形態３の半導体結晶の成長方法に従って、半導体結晶を成長させ、実施の形態４の半導体基板の製造方法に従って、半導体基板を製造した。
【００９４】
具体的には、まず、基板を準備する工程（Ｓ１０）を実施した。具体的には、半導体結晶の成長時において、成長する表面が平面状態でなく、三次元的なファセット面からなるピットおよびその複合体を持つようにし、成長ピットおよびその複合体を埋め込まないでファセット成長させた。その結果、成長ピットおよびその複合体に転位を集中させることにより作製された窒化ガリウム基板を準備した。窒化ガリウム基板は、大きさを２インチとし、表面を（００１）面とした。窒化ガリウム基板は不良領域である転位集中領域がランダムに存在して、反転相領域となっていた。
【００９５】
次に、窒化ガリウム基板の不良領域上にエッチングを行なって凹部を形成する工程（Ｓ２０）を実施した。具体的には、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いてＢＣＩ3ガス（三塩化ホウ素）のプラズマにより反転相領域である転位集中領域を選択的エッチングして凹部を形成した。
【００９６】
次に、窒化ガリウム基板の表面上にマスク層を形成する工程（Ｓ３０）を実施した。具体的には、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を形成した。
【００９７】
次に、マスク層上にフォトレジストを形成する工程（Ｓ４０）を実施した。具体的には、ｉ線に感光するネガ型レジストを塗布した。
【００９８】
次に、フォトレジストに感光しない波長を有する第１の光源と、フォトレジストに感光する波長を有する第２の光源とを有する光学顕微鏡を準備する工程（Ｓ５０）を実施した。具体的には、図３に示す光学顕微鏡を用い、第１の光源として５００ｎｍ以下の波長をカットした黄色光を用い、第２の光源として水銀ランプを用いた。
【００９９】
次に、第１の光源を用いて、フォトレジストを介して窒化ガリウム基板の不良領域を検出する工程（Ｓ６０）と、検出する工程で不良領域が検出されると、第２の光源に切り替えて不良領域上のフォトレジストを感光させる工程（Ｓ７０）とを実施した。
【０１００】
次に、感光させる工程で感光されていない領域のフォトレジストを除去して、フォトレジストパターンを形成する工程（Ｓ８０）を実施した。具体的には、薬液として専用の現像液を用いて現像を行なった。これにより、フォトレジストパターンを形成した。
【０１０１】
次に、フォトレジストパターンをマスクとしてマスク層をパターニングすることにより、不良領域上にマスクパターンを形成する工程を実施した。具体的には、マスク層をエッチングした（Ｓ１１０）。そして、フォトレジストパターンを専用のレジストリムーバおよび酸素プラズマにより除去した（Ｓ１２０）。これにより、窒化ガリウム基板のランダムに存在する転位集中領域上にマスク層のあるマスクパターンを形成できた。
【０１０２】
次に、窒化ガリウム基板上に半導体結晶を成長させて、窒化ガリウム基板とマスクパターンとを覆うように半導体結晶を形成する工程を実施した。具体的には、窒化ガリウム基板を種基板として、図６に示すＨＶＰＥ装置を用いて、ＨＶＰＥ法により窒化ガリウム結晶を成長させた。
【０１０３】
詳細には、図６に示すように、ＮＨ3ガスを内部に充填した第１ガスボンベ１０１と、ＨＣｌを内部に充填した第２ガスボンベ１０２とを準備した。そして、ソースボート１０５にＧａ（ガリウム）を充填した。そして、第１または第２ガス入口１０３，１０４を介してキャリアガスとして高純度の水素ガスを導入しながらヒータ１０６の加熱温度を９００℃に上昇させた。また、窒化ガリウム基板の温度が１２００℃となるように窒化ガリウム基板の裏面側に設置された基板ヒータにより窒化ガリウム基板を加熱した。
【０１０４】
そして、ヒータ１０６の加熱温度を９００℃に維持するとともに、窒化ガリウム基板の温度を１２００℃に維持した状態で、第２ガス入口１０４を開けて、第２ガス入口１０４から供給されるＨＣｌガスとソースボート１０５のＧａとを反応させて、ＧａＣｌ（塩化ガリウム）ガスを生成した。
【０１０５】
そして、第１ガス入口１０３を開けて、成長工程（Ｓ２０）で窒化ガリウム基板に生成したＧａＣｌガスと第１ガス入口１０３から供給されるＮＨ3ガスとを窒化ガリウム基板の表面に当たるように流して、反応させて、種基板の表面上にＧａＮ結晶を成長させた。
【０１０６】
なお、ＨＣｌガスおよびＮＨ3ガスの分圧をそれぞれ調整して、多結晶が発生せず、かつ結晶の成長速度が３０μｍ／ｈ以上となるようにした。
【０１０７】
そして、厚みが４００ｍｍの窒化ガリウム結晶を窒化ガリウム基板の表面上に成長させた後、窒化ガリウム結晶の温度を室温まで降下させた。これにより、窒化ガリウム基板と、不良領域上に形成されたマスクパターンと、窒化ガリウム基板の表面上に成長された窒化ガリウム結晶とを備える被成長基板を得た。
【０１０８】
次に、被成長基板から、少なくとも窒化ガリウム基板およびマスクパターンを除去する工程を実施した。具体的には、被成長基板をＨＶＰＥ装置１００から取り出した。そして、被成長基板から窒化ガリウム基板およびマスクパターンを研削により除去して得られた窒化ガリウム結晶を鏡面研磨した後、研磨によるダメージ層を除去して、窒化ガリウム結晶からなる半導体基板を得た。
【０１０９】
（評価方法）
実施例１の半導体基板について、ＸＲＤ（X-ray diffraction：Ｘ線回折法）による結晶分析をそれぞれ行なった。
【０１１０】
また、実施例１の半導体基板について、表面を摂氏３５０度のＫＯＨ−ＮａＯＨ（水酸化カリウム−水酸化ナトリウム）混合融液でエッチングを行なった。エッチングを行なった表面には転位に対応する位置にエッチピットが現れたので、当該エッチピットの数をカウントして、転位密度を評価した。
【０１１１】
（評価結果）
ＸＲＤによる結晶分析の結果、実施例１の半導体基板については、（００４）面のロッキングカーブの半値幅（ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum）がすべて４０秒以下と良好であった。
【０１１２】
また、転位密度の測定の結果、実施例１の半導体基板については、転位密度の値が５×１０5ｃｍ-2であり、転位集中領域の転位を引き継がずに、低転位密度の窒化ガリウム結晶からなる半導体基板が得られたことが確認できた。
【０１１３】
以上説明したように、本発明の実施例によれば、従来の方法ではレジストパターンの形成が困難であった不良領域がランダムに分布する基板などを用いていても、２つの光源を有する光学顕微鏡でレジストパターンを形成する本発明のフォトレジストパターン形成方法を実施することによって、不良領域上のフォトレジストパターンの形成が可能となり、基板の不良領域の分布に関わらず、基板の不良領域を引き継がない半導体基板を容易に、かつコストを低減して製造できることが確認できた。
【０１１４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明のフォトレジストパターン形成方法およびマスクパターン形成方法により、不良領域の分布に関わらず基板の不良領域上にレジストパターンおよびマスクパターンを形成できるので、基板上に半導体結晶を成長させて得られる半導体基板は、高品質なものが得られる。特に、不良領域が転位集中領域の場合、得られる半導体基板は、低転位密度となる。また、ランダムな不良領域を有する基板上に、フォトレジストパターンおよびマスクパターンを形成することが好適にできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法を説明するための図であり、（Ａ）は基板を準備する工程の概略断面図であり、（Ｂ）はエッチングを行なった基板の概略断面図であり、（Ｃ）はマスク層を形成する工程の概略断面図であり、（Ｄ）はフォトレジストを形成する工程の概略断面図であり、（Ｅ）はフォトレジストを感光させる工程の概略断面図であり、（Ｆ）はフォトレジストパターンが形成された状態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるフォトレジストパターン形成方法に用いられる光学顕微鏡を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるマスクパターン形成方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２におけるマスクパターン形成方法を説明するための図であり、（Ａ）はマスク層をエッチングする工程の概略断面図であり、（Ｂ）はフォトレジストパターンを除去する工程の概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３における半導体結晶の成長方法に用いるＨＶＰＥ装置を示す概略図である。
【図７】実施の形態４における半導体基板を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  基板、１０ａ  表面、１１  不良領域、１１ａ  凹部、２０  マスク層、２１  マスクパターン、３０  フォトレジスト、３１  フォトレジストパターン、５０  光学顕微鏡、５１  第１の光源、５２  第２の光源、５３  ＸＹステージ、５４  対物レンズ、５５  第１のシャッター、５６  第２のシャッター、５７  第１のハーフミラー、５８  第２のハーフミラー、６０  カメラ、６１  モニタ、７０  半導体基板、１００  ＨＶＰＥ装置、１０１  第１ガスボンベ、１０２  第２ガスボンベ、１０３  第１ガス入口、１０４  第２ガス入口、１０５  ソースボート、１０６  ヒータ、１０７  排気口、１０８  基板ホルダー、１１０  石英反応管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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