JP2003234259A - 球状基板、半導体装置および球状基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶方位を精度よく識別することが可能な球
状基板およびその製造方法、さらにこの球状基板を用い
た半導体装置を提供する。 【解決手段】 球状基板１は識別マーク２を備える。識
別マーク２は、球状基板１の表面が平面化された平面領
域を含んでいてもよい。このようにすれば、球状基板１
が識別マーク２を有するので、球状基板１を利用した半
導体装置の製造工程において、球状基板１の位置合せを
精度良く行うことができる。また、球状基板１の表面に
おける平面領域は比較的容易に検出することができるの
で、識別マーク２の検出を容易かつ確実に行うことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、球状基板、半導
体装置および球状基板の製造方法に関し、より特定的に
は、識別マークを有する球状基板、半導体装置および球
状基板の製造方法に関する。なお、この明細書において
「球状基板」とは、例えば半導体装置を作成するために
用いる半導体基板の形状が球状となっているものをい
う。そのため、「球状基板」の基板表面は特に加工を施
す前においてはほぼ球面状である。また、球状基板の材
質としては半導体に限らずあらゆる材質を適用できる。

【０００２】

【従来の技術】近年、全く新しいシリコン半導体装置と
して、従来のシリコンウェハを用いず、球状のシリコン
単結晶体の表面上に集積回路を形成した球状半導体（ボ
ールセミコンダクター）が提案されている。

【０００３】このような球状半導体は、従来のシリコン
ウェハを用いた半導体装置に比べて以下のような利点を
有している。まず、球状のシリコン球を直径約２ｍｍの
チューブ内に流しながら、成膜やエッチングなど全ての
製造工程を行うので、従来のようにその製造工程におい
て高価なクリーンルームを必要としない。したがって、
従来の半導体装置と比べると、製造設備のコストを１桁
以上削減できると考えられている。また、１つの工場の
内部において、シリコンの単結晶粒の成長から露光、エ
ッチングなどの処理工程を連続的に行うので、従来のよ
うなバッチ式の生産方式に比べて、半導体装置の製造工
期を大幅に短縮することができる。さらに、球状基板の
表面に半導体素子を形成するので、半導体チップを搭載
する基板の表面上における占有面積当りの素子の集積度
を向上させることができる。たとえば縦横の長さがそれ
ぞれ１ｍｍである（１ｍｍ平方である）従来の半導体チ
ップに対して、直径が１ｍｍの球状半導体では、素子の
数を約３倍にすることができる（素子の集積度を約３倍
に向上させることができる）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の球状半導体においては、以下のような問題があった。
すなわち、従来の球状半導体では、半導体素子を形成す
る基板が球状であり、特に識別マークなどが存在しな
い。そのため、球状基板の表面に形成される半導体素子
などは球状基板の結晶方位とは無関係に配置されてい
た。つまり、図８４に示すように、半導体素子の一例と
しての電界効果トランジスタのチャネルの方向（矢印１
０２で示した方向）は、球状基板１０１の結晶方位（た
とえば＜１００＞方向）と無関係に決定されることにな
る。

【０００５】このため、球状半導体の製造条件によって
は、図８５に示すように、電界効果トランジスタのチャ
ネル方向（矢印１０２で示す方向）が球状基板の＜１０
０＞方向とほぼ平行になった場合と、図８４に示したよ
うに＜１００＞方向からずれている場合が発生し得る。
図８４および図８５は、従来の球状半導体の問題点を説
明するための模式図である。ここで、チャネル方向が＜
１００＞方向とほぼ平行な場合（図８５に示したような
場合）、電界効果トランジスタのチャネル領域における
電子の移動度が大きくなるので、図８４に示した場合よ
り電界効果トランジスタの性能が向上することになる。
したがって、球状基板１０１の表面に形成された素子に
ついて、球状基板１０１の結晶方位との位置関係により
その特性にばらつきが発生するという問題があった。ま
た、球状基板１０１の表面に素子を形成する成膜工程あ
るいはエッチング工程などにおいて、その処理速度など
に結晶方位依存性があるような場合、球状基板１０１の
結晶方位と素子との位置関係によっては形成される膜厚
やエッチング量などにばらつきが発生する恐れもあっ
た。この結果、やはり形成された素子に特性ばらつきが
発生する。このため、球状半導体の歩留りが低下するこ
とになっていた。

【０００６】この発明は、上記のような課題を解決する
ために成されたものであり、この発明の目的は、結晶方
位を精度よく識別することが可能な球状基板およびその
製造方法、さらにこの球状基板を用いた半導体装置を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の１の局面に従
った球状基板は識別マークを備える。

【０００８】このようにすれば、球状基板が識別マーク
を有するので、球状基板を利用した半導体装置の製造工
程において、球状基板の位置合せを精度良く行うことが
できる。

【０００９】上記１の局面に従った球状基板において、
識別マークは球状基板の複数個所に設けられていること
が好ましい。

【００１０】また、上記１の局面に従った球状基板にお
いて、識別マークは、球状基板の２箇所以上８箇所以下
の領域にそれぞれ形成されていてもよい。

【００１１】この場合、複数の識別マークを用いて球状
基板の位置合せを行うことができるので、球状基板の位
置合せの精度を向上させることができる。

【００１２】上記１の局面に従った球状基板では、球状
基板の表面において、識別マークとなる領域の曲率半径
が識別マークとなる領域以外の領域の曲率半径と異なっ
ていてもよい。

【００１３】この場合、球状基板の表面における曲率の
違いを検出することにより、識別マークを容易かつ確実
に認識できる。

【００１４】上記１の局面に従った球状基板において、
識別マークは球状基板の表面に形成された凸部および凹
部の少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。

【００１５】この場合、球状基板の表面における凸部ま
たは凹部を検出することにより、識別マークを容易かつ
確実に認識できる。

【００１６】上記１の局面に従った球状基板において、
識別マークは、球状基板の表面層を改質処理することに
より形成された領域、球状基板の表面層に不純物を導入
することにより形成された領域、球状基板の表面上に識
別層が塗布された領域からなる群から選択される少なく
とも一つを含んでいてもよい。

【００１７】この場合、球状基板自体の表面形状を変更
することなく、識別マークを配置することができる。し
たがって、本発明による識別マークを備える球状基板に
対して従来の球状基板用の製造装置をそのまま適用する
ことができる。したがって、本発明による球状基板を用
いた半導体装置の製造工程において、新たな装置を準備
する必要が無いので、半導体装置の製造コストの増大を
抑制できる。

【００１８】また、球状基板の表面には識別マークとし
て凸部や凹部が設けられておらず、比較的滑らかであ
る。一方、凸部や凹部が設けられた球状基板の機械的強
度は、凸部などの影響により凸部などが形成されない場
合より低下する。つまり、上記のように比較的滑らかな
表面を有する球状基板は、その機械的強度を高く保つこ
とができる。

【００１９】また、球状基板の表面に凸部などが存在す
ると、球状基板を用いた半導体装置の製造工程において
球状基板をハンドリングする際、上記凸部などが製造装
置を構成する部材と接触したり、引っ掛かったりする恐
れがある。そして、このような接触や引っ掛かりが発生
すると、球状基板に損傷が発生する場合があった。一
方、本発明による球状基板は、すでに述べたように滑ら
かな表面を有するので、このような接触や引っ掛かりの
可能性を低減できる。したがって、球状基板において損
傷が発生する確率を低減できる。

【００２０】上記１の局面に従った球状基板において、
識別マークは球状基板の表面層に不純物を導入すること
により形成された領域を含んでいてもよく、不純物が導
入された領域は、球状基板の表面上に形成される半導体
素子の動作に必要な不純物領域より、球状基板の表面か
ら見て深い位置に形成されていてもよい。

【００２１】この場合、球状基板において識別マークが
形成された領域上に半導体素子を形成できる。つまり、
識別マークを形成することに起因して、球状基板の表面
における素子形成が可能な領域の面積（有効面積）が小
さくなることを防止できる。

【００２２】上記１の局面に従った球状基板において、
識別マークは磁性体を有する領域を含んでいてもよい。

【００２３】この場合、球状基板の識別マークを、磁気
検知装置を用いて非接触状態で認識することができる。
また、球状基板の保持装置に磁場発生部材を組み込み、
この磁場発生部材により発生させた磁力を球状基板の磁
性体を有する識別マークに作用させることにより、球状
基板の識別マークが特定の方向に向くように、球状基板
の位置を決定することができる。つまり、自己整合的に
球状基板の位置合せを行うことができる。

【００２４】上記１の局面に従った球状基板において、
識別マークは、球状基板の表面が平面化された平面領域
を含んでいてもよい。

【００２５】この場合、球状基板の表面における平面領
域は比較的容易に検出することができるので、識別マー
クの検出を容易かつ確実に行うことができる。

【００２６】この発明の他の局面に従った球状基板は、
表面の一部が平面化された平面領域を備える。

【００２７】このようにすれば、平面領域を球状基板の
識別マークとして利用できる。このような平面領域は比
較的容易に検出できるので、球状基板の位置合せを容易
かつ確実に行うことができる。

【００２８】上記１の局面または他の局面に従った球状
基板において、球状基板がほぼ球形状であると考えた場
合の中心点から平面領域までの最短距離をｄとし、球状
基板がほぼ球形状であると考えた場合の球状基板の平均
半径をＬとした場合、ｄ≧Ｌ／２という関係を満足する
ように平面領域が形成されていることが好ましい。

【００２９】この場合、平面領域の面積が大きくなるこ
とを抑制できる。ここで、この平面領域が形成された場
合の球状基板の表面積は、平面領域を形成しない場合の
球状基板の表面積より小さくなる。そして、平面領域の
面積が大きくなるほど、球状基板の表面積の減少の度合
いは大きくなる。したがって、平面領域の面積を小さく
抑えることにより、球状基板の表面積の減少の度合いを
小さくすることができる。このため、球状基板において
素子を形成することができる有効面積（表面積）の減少
を抑制できる。

【００３０】この発明の別の局面に従った半導体装置で
は、上記１の局面または他の局面に従った球状基板にお
いて、平面領域上に半導体素子が形成されている。

【００３１】この場合、識別マークとして利用される平
面領域も、半導体素子を形成する領域として利用するの
で、識別マークとしての平面領域を形成したことによる
有効面積（球状基板の表面において素子を形成すること
が可能な領域の面積）の減少の程度を小さくできる。

【００３２】上記１の局面に従った球状基板において、
識別マークは、球状基板の中央部から見て所定の結晶方
位に対応する部分に形成されていてもよい。

【００３３】この場合、識別マークによって球状基板の
結晶方位を検出することができる。したがって、球状基
板の表面に電界効果トランジスタなどの素子を形成する
場合、球状基板の結晶方位を考慮して当該素子の配置
（球状基板の結晶方位に対する当該素子の方向）を決定
できる（たとえば、特定の結晶方位に電界効果トランジ
スタのチャネルの方向を合せるといったことが可能にな
る）。このため、結晶方位に対する素子の配置がばらつ
くことを抑制できるので、このような素子の配置のばら
つきに起因する素子の特性のばらつきを低減できる。こ
の結果、球状基板を用いた半導体装置の歩留りが素子の
特性ばらつきにより低下することを抑制できる。

【００３４】上記１の局面に従った球状基板において、
結晶方位はミラー指数で表すと<１１１>方向であっても
よい。

【００３５】この場合、球状基板の表面のうち、法線ベ
クトルの方向が＜１００＞方向である表面（＜１００＞
方向に垂直な表面）には識別マークが存在しないことに
なる。つまり＜１００＞方向に垂直な表面に素子などを
形成することができる。このため、電子の移動度の高い
結晶方位にトランジスタなどの素子を形成することがで
きる。したがって、球状基板を用いた半導体装置の特性
を向上させることができる。

【００３６】上記１の局面に従った球状基板において、
識別マークは、球状基板の表面において所定の結晶方位
に対応する部分のうちの１つまたは２つのみに形成され
ていてもよい。

【００３７】この場合、識別マークが１つだけ形成され
る構成では、球状基板の表面における識別マークによる
有効面積の減少の程度を最も小さくできる。したがっ
て、球状基板表面に多くの素子を形成する場合有利であ
る。

【００３８】また、識別マークを２つ形成した構成で
は、複数の識別マークを用いることで球状基板の位置合
せ精度を向上させることができる。また、識別マークは
２つだけ形成されるので、有効面積の減少の程度を比較
的小さくすることもできる。

【００３９】この発明のさらに他の局面に従った半導体
装置は、上記１の局面または他の局面に従った球状基板
を用いている。

【００４０】このようにすれば、識別マークを利用して
球状基板の位置決めを正確に行なった状態で、半導体装
置を構成する素子を球状基板の表面に形成できる。した
がって、素子やこれらの素子を用いて構成される集積回
路の位置合せを精密に行なうことができる。

【００４１】また、球状基板の特定の結晶方位に対応す
る位置に識別マークを形成しておけば、球状基板の結晶
方位を容易に識別できるので、球状基板の結晶方位を考
慮して素子の配置を決定できる。したがって、結晶方位
に対する素子あるいは集積回路の配置のばらつきを低減
できるので、高性能であってかつ性能ばらつきの小さい
素子（機能素子）や集積回路を備える半導体装置を得る
ことができる。

【００４２】この発明のさらに別の局面に従ったシステ
ムは、上記さらに他の局面に従った半導体装置を備え
る。

【００４３】このようにすれば、高性能かつ特性ばらつ
きの小さな半導体装置を利用して、高性能なシステムを
実現できる。また、球状基板を用いた半導体装置を用い
ているので、通常のチップ状の半導体装置を用いた場合
より、外部からの機械的な衝撃などにより半導体装置が
破損するといった危険性が少ない。したがって、耐衝撃
性に優れたシステムを得ることができる。

【００４４】上記さらに別の局面に従ったシステムは、
上記さらに他の局面に従った半導体装置を複数集積した
集合体を用いてもよい。

【００４５】この場合、球状基板を用いた半導体装置を
複数個集積することにより、多数の素子を集積した大規
模集積回路を構成することができる。また、球状基板を
用いた半導体装置は、垂直方向に積み上げるように集積
することができるので、積み上げる階層数を増やせる限
り、実効的な素子の集積度（球状基板が配置される回路
基板の単位面積あたりの素子数）を大きくすることがで
きる。

【００４６】また、本発明による半導体装置を構成する
球状基板には識別マークが形成されているので、半導体
装置の位置合せを容易に行なうことができる。したがっ
て、システムを構成する半導体装置を所定の位置に設置
するといった作業の生産性を大幅に向上させることがで
きる。このため、システムの製造コストを低減できる。

【００４７】この発明のもう一つの局面に従った識別装
置は、球状基板の識別マークを認識する識別装置であっ
て、球状基板の表面における光の光学的反射率の変化を
検出する手段を備える。

【００４８】このようにすれば、識別マークとして球状
基板の表面に凸部あるいは凹部などの形状変化部、また
は光の反射率が変化するような改質部が球状基板に形成
されている場合、これらの識別マークを光の光学的反射
率の変化により容易に認識できる。また、識別マークの
検出に用いる光は指向性が良いため、識別マークを精度
良く識別することができる。

【００４９】この発明のまた別の局面に従った識別装置
は、球状基板の識別マークを認識する識別装置であっ
て、球状基板の表面における磁場の強さの変化を検出す
る手段を備える。

【００５０】このようにすれば、球状基板に光を照射す
ることなく、磁場の強さを検出することで識別マークを
認識できる。そのため、球状基板の処理工程によっては
球状基板に直接光を照射したくないような場合や、識別
マーク上に別の膜が形成されているような場合であって
も、識別マークを検出することができる。

【００５１】この発明のその他の局面に従った製造装置
は、球状半導体装置の製造装置であって、球状基板を磁
力により保持するための磁場発生装置を備える。

【００５２】このようにすれば、球状基板に形成された
識別マークが磁性を有する場合、磁場発生装置により発
生させた磁力により当該識別マークの位置を制御するこ
とができる。つまり、球状基板の位置合せを自己整合的
に精度良く行うことができる。

【００５３】この発明のまたもう一つの局面に従った球
状半導体装置は、球状基板と、球状基板の表面に形成さ
れたソース領域とこのソース領域とチャネル領域を介し
て対向する位置に形成されたドレイン領域とを含む電界
効果トランジスタとを備える球状半導体装置であって、
チャネル領域を流れる電流の向きは球状基板の<１００>
方向とほぼ平行である。

【００５４】このようにすれば、電子の移動度が大きく
なる方向である＜１００＞方向に平行な方向においてチ
ャネル領域の電流を流すことができるので、電界効果ト
ランジスタの特性を向上させることができる。したがっ
て、高性能の球状半導体装置を実現できる。

【００５５】この発明のまたその他の局面に従った球状
基板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して単結晶粒
を形成する工程と、単結晶粒の表面を研磨して平坦化す
る工程と、表面が平坦化された単結晶粒を保持パッドに
保持する工程と、保持パッドに保持された単結晶粒の表
面の一部を除去することにより、単結晶粒の表面に平面
領域を形成する平面領域形成工程とを備える。また、上
記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリコンであ
ってもよい。

【００５６】このようにすれば、球状基板の識別マーク
となる平面領域を、研磨法（たとえば、化学機械研磨法
（ＣＭＰ法：Chemical Mechanical Polishing）を用い
て容易に形成できる。また、このような研磨工程は、多
数の球状基板に対して同時に実施することが可能である
ので、識別マークを有する球状基板を安価かつ大量に製
造することができる。

【００５７】この発明のさらに別の局面に従った球状基
板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して単結晶粒を
形成する工程と、単結晶粒の所定の結晶方位が保持パッ
ドの表面に対してほぼ垂直になるように、単結晶粒を保
持パッドに保持する工程と、保持パッドに保持された単
結晶粒の表面のうち、保持パッドにより保持された領域
とは反対側に位置する領域を除去することにより平面領
域を形成する平面領域形成工程とを含む。上記単結晶粒
を形成する工程では、半導体はシリコンであってもよ
い。

【００５８】このようにすれば、球状基板の識別マーク
となる平面領域を、ＣＭＰ法などの研磨法を用いて容易
に形成できる。また、このようにして形成された平面領
域は、球状基板の特定の結晶方位を示すことになるの
で、この平面領域からなる識別マークを用いて球状基板
の結晶方位を容易に認識できる。また、このような研磨
工程は、多数の球状基板に対して同時に実施することが
可能であるので、識別マークを有する球状基板を安価か
つ大量に製造することができる。

【００５９】上記またその他の局面またはさらに別の局
面に従った球状基板の製造方法において、平面領域形成
工程は、化学機械研磨法を用いて単結晶粒の表面の一部
を削り取る工程を含んでいてもよい。

【００６０】この場合、化学機械研磨法（ＣＭＰ法）を
用いることにより、平坦性のすぐれた平面領域を容易に
得ることができる。

【００６１】この発明の１の局面に従った研磨装置は、
球状基板の表面を研磨するための研磨装置であって、球
状基板を保持するための窪みが表面に形成された保持部
材を備える。

【００６２】このようにすれば、保持部材の窪みに球状
基板を保持することにより、研磨工程における球状基板
の位置決めを容易に行うことができる。このため、球状
基板の一部を確実に研磨により除去することができる。

【００６３】この発明の他の局面に従った研磨装置は、
球状基板を保持するための保持部材を備える研磨装置で
あって、保持部材は、球状基板を構成する材料との摩擦
係数の高い材料により形成された保持部、球状基板の外
形に沿って変形することが可能な保持部、および球状基
板を構成する材料との摩擦係数の高い材料により形成さ
れるとともに球状基板の外形に沿って変形することが可
能な保持部からなる群から選択される少なくとも一つを
含む。

【００６４】このようにすれば、保持部材の任意の位置
で球状基板を保持することができる。したがって、保持
部材の表面上に多数の球状基板を配置して、それぞれの
球状基板の位置で当該球状基板を保持することができる
ので、球状基板を大量に一括して研磨することができ
る。このため、研磨工程の生産性を向上させることがで
きる。

【００６５】上記１の局面または他の局面に従った研磨
装置は、球状基板の研磨量を検出する研磨量検出手段
と、研磨量検出手段により検出された研磨量のデータに
基づいて、球状基板の研磨を終了する制御手段とを備え
ていてもよい。

【００６６】この場合、球状基板の表面に形成される被
研磨領域である平面領域の面積を任意に変更することが
できる。

【００６７】上記１の局面または他の局面に従った研磨
装置において、制御手段は、球状基板の研磨前の平均半
径をＬとし、球状基板の研磨前の中心点から研磨された
平面までの最短距離をｄとした場合、研磨量検出手段に
より検出された研磨量に基づいて上記最短距離を導出す
るとともに、ｄ≧Ｌ／２という関係を満足するように、
球状基板の研磨を終了することが好ましい。

【００６８】この場合、被研磨領域である平面領域の面
積が大きくなることを抑制できる。そのため、平面領域
の面積を小さく抑えることにより、球状基板の表面積の
減少の度合いを小さくすることができる。この結果、球
状基板において素子を形成することができる有効面積
（表面積）の減少を抑制できる。

【００６９】この発明の１の局面に従った球状基板の製
造方法は、溶融した半導体を冷却して単結晶粒を形成す
る工程と、単結晶粒の表面を研磨して平坦化する工程
と、平坦化された単結晶粒の表面上に保護膜を形成する
工程と、保護膜と単結晶粒の表面層との一部を、異方性
エッチングを用いて除去するエッチング工程とを備え
る。上記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリコ
ンであってもよい。

【００７０】このようにすれば、保護膜の膜質や厚みを
変更することにより球状基板となる単結晶粒の表面のう
ち、エッチングされた部分の曲率を任意に変更できる。
これは、エッチングされた部分の曲率が、保護膜の研磨
前の表面における曲率や保護膜の材料と単結晶粒の材料
とのエッチングレートの差によって変化するためであ
る。したがって、任意の曲率を有する識別マークを備え
た球状基板を得ることができる。

【００７１】上記１の局面に従った球状基板の製造方法
において、保護膜は、レジスト膜、化学気相成長法によ
り形成された膜、およびスパッタリング法により形成さ
れた膜からなる群から選択される少なくとも１つを含ん
でいてもよい。

【００７２】上記１の局面に従った球状基板の製造方法
では、保護膜の厚さをＷ、保護膜が形成された単結晶粒
の平均直径をＤ、エッチング工程により除去された部分
の単結晶粒の表面部分における曲率をＣとして表した
際、保護膜と単結晶粒を構成する材料とのエッチング工
程におけるエッチングレートがほぼ等しい場合Ｗ＝１／
Ｃ−Ｄ／２という関係を満足し、前記保護膜の材料のエ
ッチングレートが単結晶粒を構成する材料のエッチング
レートより大きい場合Ｗ≧１／Ｃ−Ｄ／２という関係を
満足し、保護膜の材料のエッチングレートが単結晶粒を
構成する材料のエッチングレートより小さい場合Ｗ≦１
／Ｃ−Ｄ／２という関係を満足することが好ましい。

【００７３】この場合、保護膜の厚さＷを保護膜の材料
と単結晶粒の材料とに適合するように決定すれば、保護
膜として様々な材料を用いることが可能になる。したが
って、保護膜の材料の選択の自由度が大きくなるので、
保護膜として従来用いられていた絶縁膜などを流用でき
る。したがって、球状基板の製造コストを低減できる。

【００７４】上記１の局面に従った球状基板の製造方法
において、エッチング工程における保護膜を構成する材
料のエッチングレートは、単結晶粒を構成する材料のエ
ッチングレートより大きくてもよい。

【００７５】ここで、保護膜の厚さの均一性が悪い場
合、保護膜が相対的に薄く形成された部分では先に単結
晶粒の表面が露出する。そして、単結晶粒の露出した表
面はエッチングにより除去される。このとき、保護膜を
構成する材料のエッチングレートが単結晶粒を構成する
材料のエッチングレートより小さい場合、保護膜の残存
する部分をエッチングしている時に、単結晶粒において
上記先に露出した部分のエッチングが進んでしまう。つ
まり、保護膜の厚さの不均一性が単結晶粒の表面におけ
るエッチングされた部分に増幅して反映されることにな
る。したがって、上述のように保護膜を構成する材料の
エッチングレートを、単結晶粒を構成する材料のエッチ
ングレートより大きくしておけば、保護膜の厚さが不均
一であっても、その不均一性が単結晶粒の表面に反映さ
れる程度を小さくできる。また、単結晶粒のエッチング
により除去される除去厚さを相対的に小さくできる。こ
のため、球状基板の表面の形状が不均一になること（製
造ばらつきの発生）を抑制できる。

【００７６】上記１の局面に従った球状基板の製造方法
において、エッチング工程における保護膜を構成する材
料のエッチングレートは、単結晶粒を構成する材料のエ
ッチングレートより小さくてもよい。

【００７７】この場合、単結晶粒から構成される球状基
板の表面に、極めて曲率が小さく平面に近いような曲
面、平面、あるいは凹形状部を形成することができる。
また、保護膜のエッチングレートが相対的に小さいの
で、単結晶粒の表面のうち露出した部分がエッチングを
受けている時に、このエッチングにより保護膜が除去さ
れる度合いを小さくできる。そのため、単結晶粒の表面
において保護膜が無くなった部分（露出した部分）の面
積が拡大する程度を小さくできる。したがって、球状基
板の表面において曲率が異なる部分（エッチングされた
部分）の面積を小さくすることができる。このため、球
状基板における有効面積の減少を抑制することができ
る。

【００７８】また、保護膜のエッチングレートが相対的
に小さいため、保護膜の厚さを薄くしても単結晶粒の表
面の一部のみを充分エッチングすることができる。その
ため、保護膜の材料コストを低減できる。また、保護膜
を形成するための成膜工程の時間も短縮することができ
るので、球状基板の製造に要する工期を短縮できる。

【００７９】上記１の局面に従った球状基板の製造方法
は、エッチング工程においてエッチングされた単結晶粒
の部分の表面層をさらに除去する工程を備えていてもよ
い。

【００８０】この場合、単結晶粒においてエッチングを
受けた表面層に、エッチング工程に起因するダメージな
どが発生していても、上記表面層をさらに除去すること
でダメージの発生した領域を除去することができる。し
たがって、エッチングを受けた領域（識別マークとなる
べき領域）上に素子を形成した際、エッチング工程に起
因するダメージにより素子の特性が劣化することを防止
できる。つまり、識別マークとなるべき領域上に特性の
優れた素子を形成することが可能になる。この結果、球
状基板における実効的な有効面積（素子などを形成する
ことが可能な面積）の減少を有効に抑制できる。

【００８１】上記１の局面に従った球状基板の製造方法
において、表面層をさらに除去する工程は、エッチング
された単結晶粒の部分の表面層を再研磨することにより
除去する工程およびエッチングされた単結晶粒の部分の
表面層に対して犠牲酸化を加える工程からなる群から選
択される少なくとも１つを含んでいてもよい。

【００８２】この場合、エッチングされた単結晶粒の部
分の表面層を容易に除去することができる。

【００８３】この発明の他の局面に従った球状基板の製
造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突起部を
有する単結晶粒を形成する工程と、突起部の少なくとも
一部を残存させるように、単結晶粒の表面を研磨して平
坦化する工程とを備える。上記単結晶粒を形成する工程
では、半導体はシリコンであってもよい。

【００８４】このようにすれば、球状基板となる単結晶
粒の表面を、素子形成に適した程度に平坦化できると同
時に、工程数を増やすことなく、突起部からなる識別マ
ークを形成できる。

【００８５】この発明の別の局面に従った球状基板の製
造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突起部を
有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表面上
に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程と、
保護膜をエッチングにより部分的に除去することによ
り、突起部を露出させる工程と、露出した突起部を除去
するとともに、単結晶粒の表面において突起部が形成さ
れていた領域に凹部を形成する工程とを備える。上記単
結晶粒を形成する工程では、半導体はシリコンであって
もよい。

【００８６】このようにすれば、識別マークとしての凹
部を容易に形成できる。また、識別マークとして凸部を
形成する場合、球状基板を用いた半導体装置の製造工程
においてこの凸部が半導体製造装置の構成部材と接触す
ることにより破損する恐れがある。しかし、上記のよう
に識別マークとして凹部を形成すると、このような破損
の可能性を低減できる。

【００８７】上記別の局面に従った球状基板の製造方法
において、凹部を形成する工程では水酸化カリウムを含
む溶液を用いてもよい。

【００８８】この場合、一般的な水酸化カリウムを含む
溶液を用いて、単結晶粒の表面の一部を除去することに
より容易に識別マークとしての凹部を形成することがで
きる。このため、識別マークを形成するために特別な装
置を準備したりする必要がない。

【００８９】上記別の局面に従った球状基板の製造方法
において、凹部を形成する工程では異方性エッチングを
用いてもよい。

【００９０】この場合、単結晶粒に形成される凹部の占
有面積は、保護膜において突起部が露出している面積
（保護膜が除去されて下地である単結晶粒の表面が露出
している領域の面積）により決定される。つまり、識別
マークとしての凹部の面積を精度良く規定することがで
きる。したがって、単結晶粒の表面における凹部以外の
領域の面積である有効面積のばらつきを低減できる。ま
た、保護膜において突起部が露出した部分の面積を極力
小さくしておけば、識別マークとしての凹部の占有面積
を小さくできるので、結果的に単結晶粒からなる球状基
板の有効面積の減少を抑制することができる。

【００９１】この発明のもう一つの局面に従った球状基
板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突
起部を有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表
面上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程
と、保護膜をエッチングにより部分的に除去することに
より、突起部を露出させる工程と、突起部が露出した状
態で残存する保護膜をマスクとして、突起部および突起
部下に位置する単結晶粒の表面層を酸化する酸化工程
と、酸化工程の後、保護膜を除去する工程と、保護膜を
除去した後、単結晶粒の表面から酸化された突起部を除
去するとともに、単結晶粒の表面を平坦化する平坦化工
程と、エッチングにより単結晶粒の表面層の酸化された
部分を除去することによって凹部を形成する工程とを備
える。上記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリ
コンであってもよい。

【００９２】このようにすれば、凹部の広さや深さは酸
化工程における酸化された領域の広さや深さにより決定
される。したがって、酸化工程において酸化される領域
のサイズを調整することにより、凹部の広さや深さを精
度良く決定することができる。

【００９３】この発明のまた別の局面に従った球状基板
の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突起
部を有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表面
上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程
と、保護膜をエッチングにより部分的に除去することに
より、突起部を露出させる工程と、突起部が露出した状
態で残存する保護膜をマスクとして、突起部および突起
部下に位置する単結晶粒の表面層を酸化する酸化工程
と、酸化工程の後、保護膜および酸化された突起部を研
磨により除去することにより、単結晶粒の表面を平坦化
する平坦化工程と、単結晶粒の表面層の酸化された部分
をエッチングにより除去することによって凹部を形成す
る工程とを備える。上記単結晶粒を形成する工程では、
半導体はシリコンであってもよい。

【００９４】このようにすれば、凹部の広さや深さは酸
化工程における酸化された領域の広さや深さにより決定
される。したがって、酸化工程において酸化される領域
のサイズを調整することにより、凹部の広さや深さを精
度良く決定することができる。

【００９５】また、保護膜と酸化された突起部とを同時
に研磨することにより単結晶粒の表面を平坦化している
ので、保護膜と突起部とを別々に除去する場合より工程
数を削減できる。

【００９６】上記もう一つの局面またはまた別の局面に
従った球状基板の製造方法において、凹部を形成する工
程では単結晶粒を構成する材料より酸化膜についてより
エッチングレートの大きい（単結晶粒を構成する材料と
酸化膜とで選択比のある）エッチング工程を利用しても
良い。また、凹部を形成する工程ではフッ化水素を含む
溶液を用いてもよい。

【００９７】この場合、一般的なフッ化水素を含む溶液
を用いて、単結晶粒の表面の酸化された部分を除去する
ことにより容易に識別マークとしての凹部を形成するこ
とができる。このため、識別マークを形成するために特
別な装置を準備したりする必要がない。

【００９８】この発明のその他の局面に従った球状基板
の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突起
部を有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表面
上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程
と、保護膜をエッチングにより部分的に除去することに
より、突起部を露出させる工程と、突起部が露出した状
態で残存する保護膜をマスクとして、突起部下に位置す
る単結晶粒の表面層に不純物を導入する工程と、不純物
を導入する工程の後、保護膜を除去する工程と、保護膜
を除去した後、単結晶粒の表面から突起部を除去すると
ともに、単結晶粒の表面を平坦化する平坦化工程とを備
える。上記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリ
コンであってもよい。

【００９９】このようにすれば、識別マークとしての不
純物を導入した領域（不純物拡散領域）を容易に形成で
きる。また、単結晶粒からなる球状基板の識別マークが
形成された部分は、球状基板の他の領域と同様に曲面を
構成している。したがって、識別マークとして凸部また
は凹部を形成した場合のように、この凸部または凹部が
他の部材と接触して球状基板に損傷が発生する、あるい
は識別マークが認識できなくなる、といった危険性を低
減できる。

【０１００】この発明のまたもう一つの局面に従った球
状基板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面
に突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒
の表面上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する
工程と、保護膜をエッチングにより部分的に除去するこ
とにより、突起部を露出させる工程と、突起部が露出し
た状態で残存する保護膜をマスクとして、突起部下に位
置する単結晶粒の表面層に不純物を導入する工程と、不
純物を導入する工程の後、保護膜および突起部を研磨に
より除去することにより、単結晶粒の表面を平坦化する
平坦化工程とを備える。上記単結晶粒を形成する工程で
は、半導体はシリコンであってもよい。

【０１０１】このようにすれば、識別マークとしての不
純物を導入した領域（不純物拡散領域）を容易に形成で
きる。また、単結晶粒からなる球状基板の識別マークが
形成された部分は、球状基板の他の領域と同様に曲面を
構成している。したがって、識別マークとして凸部また
は凹部を形成した場合のように、この凸部または凹部が
他の部材と接触して球状基板に損傷が発生する、あるい
は識別マークが認識できなくなる、といった危険性を低
減できる。

【０１０２】また、保護膜と突起部とを同時に研磨によ
り除去するので、保護膜と突起部とを別々の工程により
除去する場合より球状基板の製造工程を簡略化できる。

【０１０３】上記その他の局面またはまたもう一つの局
面に従った球状基板の製造方法において、不純物を導入
する工程は、突起部が露出した状態で、露出した突起部
上に不純物を含む膜を形成する工程と、不純物を含む膜
から突起部下に位置する単結晶粒の表面層に不純物を拡
散により導入する工程とを含んでいてもよい。

【０１０４】この場合、特別な注入装置などを準備する
ことなく、不純物拡散領域からなる識別マークを有する
球状基板を得ることができる。

【０１０５】上記その他の局面またはまたもう一つの局
面に従った球状基板の製造方法において、不純物を導入
する工程では不純物注入装置を用いてもよい。

【０１０６】この場合、不純物注入装置における不純物
の注入エネルギーを変更することにより、球状基板とな
る単結晶粒における不純物の注入深さを任意に変更でき
る。したがって、たとえば球状基板の表面に形成される
素子の動作に必要な不純物拡散領域より深い位置に識別
マークとしての不純物拡散領域を形成することができ
る。このようにすれば、識別マーク上に素子を配置する
ことができるので、識別マークを形成することにより有
効面積の減少を抑制できる。

【０１０７】この発明の１の局面に従った不純物注入装
置は、球状の処理対象物を保持する手段と、処理対象物
を回転させながら、処理対象物に不純物を注入する手段
とを備える。上記球状の処理対象物は、本発明に従った
球状基板であってもよい。

【０１０８】このようにすれば、球状の処理対象物の表
面全体に、ほぼ均一に不純物を注入することができる。

【０１０９】この発明のさらに別の局面に従った球状基
板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突
起部を有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表
面上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程
と、保護膜をエッチングにより部分的に除去することに
より、突起部を露出させる工程と、突起部が露出した状
態で残存する保護膜をマスクとして、突起部下に位置す
る単結晶粒の表面層に改質領域を形成する工程と、改質
領域を形成する工程の後、保護膜を除去する工程と、保
護膜を除去した後、単結晶粒の表面から突起部を除去す
るとともに、単結晶粒の表面を平坦化する平坦化工程と
を備える。上記単結晶粒を形成する工程では、半導体は
シリコンであってもよい。

【０１１０】このようにすれば、改質された領域からな
る識別マークを備える球状基板を容易に得ることができ
る。また、単結晶粒からなる球状基板の識別マークが形
成された部分は、球状基板の他の領域と同様に曲面を構
成している。したがって、識別マークとして凸部などを
形成した場合のように、この凸部などが他の部材と接触
して球状基板に損傷が発生する、あるいは凸部が破損す
ることで識別マークが認識できなくなる、といった危険
性を低減できる。

【０１１１】この発明のさらに他の局面に従った球状基
板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突
起部を有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表
面上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程
と、保護膜をエッチングにより部分的に除去することに
より、突起部を露出させる工程と、突起部が露出した状
態で残存する保護膜をマスクとして、突起部下に位置す
る単結晶粒の表面層に改質領域を形成する工程と、改質
領域を形成する工程の後、保護膜および突起部を研磨に
より除去することにより、単結晶粒の表面を平坦化する
平坦化工程とを備える。上記単結晶粒を形成する工程で
は、半導体はシリコンであってもよい。

【０１１２】このようにすれば、改質された領域からな
る識別マークを備える球状基板を容易に得ることができ
る。また、識別マークとして凸部などを形成した場合と
は異なり、この凸部などが他の部材と接触して球状基板
に損傷が発生する、あるいは凸部が破損することで識別
マークが認識できなくなる、といった危険性を低減でき
る。

【０１１３】また、保護膜および突起部を同時に除去す
るので、球状基板の製造工程を簡略化できる。

【０１１４】上記さらに別の局面またはさらに他の局面
に従った球状基板の製造方法において、改質領域は酸化
領域および窒化領域の少なくともいずれか一方を含んで
いてもよい。

【０１１５】この場合、識別マークを形成するための一
般的な酸化工程あるいは窒化工程を利用するので、特別
な装置を準備する必要が無い。

【０１１６】

【発明の実施の形態】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番号を付しその説明は
繰返さない。

【０１１７】（実施の形態１）図１は、本発明による球
状基板の実施の形態１を説明するための断面模式図であ
る。図２は、図１に示した球状基板の底面図である。図
３は、図１に示した球状基板を斜め下側から見た場合の
形状を示す模式図である。図４は、図３の矢印９３に示
した方向から見た球状基板の側面図である。図１〜４を
参照して、本発明による球状基板の実施の形態１を説明
する。

【０１１８】図１〜４に示すように、球状基板１は球状
の半導体基板であって、その表面の一部が平坦化された
識別マークとしての平面部２を備える。なお、球状基板
１の材料としては、シリコンを用いている。球状基板１
の直径は２Ｌ（半径はＬ）であり、球状基板１がほぼ球
形状である場合の中心から平面部２までの距離はｄとし
ている。ここで、球状基板１としては、シリコン・オン
・インシュレータ基板（ＳＯＩ基板）を用いてもよく、
その他の材料からなる基板、たとえばガリウム砒素、ゲ
ルマニウム、シリコンゲルマニウムなどからなる基板を
用いてもよい。

【０１１９】このようにすれば、球状基板１を利用した
半導体装置の製造工程において、球状基板１の位置合せ
を精度良く行うことができる。

【０１２０】また、球状基板１の表面における平面領域
としての平面部２は比較的容易に検出することができる
ので、球状基板１における識別マークの検出を容易かつ
確実に行うことができる。

【０１２１】また、図１〜図４に示した球状基板１で
は、球状基板１がほぼ球形状であると考えた場合の中心
点から平面部２までの最短距離をｄ（図１参照）とし、
球状基板１がほぼ球形状であると考えた場合の球状基板
１の平均半径をＬ（図１参照）とした場合、ｄ≧Ｌ／２
という関係を満足するように平面部２が形成されている
ことが好ましい。

【０１２２】この場合、平面部２の面積が必要以上に大
きくなることを抑制できる。ここで、この平面部２が形
成された場合の球状基板１の表面積は、平面部２を形成
しない場合の球状基板１の表面積より小さくなる。そし
て、平面部２の面積が大きくなるほど、球状基板１の表
面積の減少の度合いは大きくなる。したがって、平面部
２の面積をできるだけ小さくすることにより、球状基板
１の表面積の減少の度合いを小さくすることができる。
このため、球状基板１において素子を形成することがで
きる有効面積（表面積）の減少を抑制できる。

【０１２３】図１〜４に示した球状基板の製造方法を、
図５〜９を参照して説明する。図５〜９は、図１〜４に
示した球状基板の製造方法を説明するための模式図であ
る。

【０１２４】まず、多結晶シリコン粒を溶融した後、こ
の溶融した半導体としての多結晶シリコンを冷却して凝
固させることにより、図５に示したような単結晶粒３を
作製する。このとき、単結晶粒３は完全な球状というわ
けではなく、ミラー指数で＜１１１＞方向に突起４が形
成されている。なお、図５は＜１１０＞方向に対して垂
直な平面における単結晶粒３の断面を示している。

【０１２５】また、単結晶粒３において、＜１００＞方
向に対してほぼ垂直な平面における断面について見る
と、図６に示すように、単結晶粒３の外形はほぼ円形状
となっている。図６は、図５に示した単結晶粒３におい
て、＜１００＞方向に対してほぼ垂直な平面における断
面を示す断面模式図である。

【０１２６】次に、単結晶粒３の表面を研磨することに
より突起４（図５参照）を除去する（単結晶粒３の表面
を平坦化する工程を実施する）。この結果、外形がほぼ
球形状の球状基板１（図７参照）を得ることができる。
このとき、球状基板１の表面の粗度は従来のシリコンウ
ェハの表面粗度と同程度になるように研磨を行なう。

【０１２７】次に、図１〜４に示した識別マークとして
の平面部２を形成するため、化学機械研磨法（ＣＭＰ
法）を用いて球状基板の一部を除去する。具体的には、
まず、図７に示すように、球状基板１を挿入固定するた
めの凹部６が複数個形成された保持部材としての保持パ
ッド５を備えるＣＭＰ装置を準備する。球状基板１を保
持するための窪みとしての凹部６に、それぞれ球状に研
磨された球状基板１を配置する。

【０１２８】次に、図８に示すように、保持パッド５に
おいて球状基板１が保持された面上に研磨パッド７を配
置する。この研磨パッド７と保持パッド５とを相対的に
矢印９４に示す方向に移動させることにより、研磨パッ
ド７によって球状基板１の上部を研磨する。なお、この
とき研磨パッド７と保持パッド５との間には研磨剤など
を含むスラリー（研磨液）が供給されている。

【０１２９】このような平面領域形成工程としての研磨
工程の結果、図９に示すように、球状基板１の上部が研
磨されることにより、識別マークとなる平面部２が形成
される。

【０１３０】このようにすれば、球状基板１においてＣ
ＭＰ法を用いて容易に識別マークとしての平面部２を形
成できる。また、保持パッド５には複数の凹部６が形成
され、それぞれの凹部６に球状基板１を配置するので、
複数の球状基板１について同時に平面部２を形成でき
る。この結果、識別マークとしての平面部２を有する球
状基板１を安価かつ大量に製造することができる。

【０１３１】また、ＣＭＰ法を用いて平面部２を形成す
るので、平坦性に優れた平面部２を得ることができる。

【０１３２】なお、この識別マークとしての平面部２を
形成するための球状基板１の研磨量は、識別マークとし
ての平面部２を認識可能な状態にできる範囲内でできる
だけ少ないことが好ましい。ただし、平面部２上に集積
回路やその他の回路素子などの半導体装置を形成する場
合、この平面部２上に形成される半導体装置などのサイ
ズを考慮して球状基板１の研磨量を決定することが好ま
しい。

【０１３３】また、球状基板１において、識別マークと
しての平面部２を形成するための研磨工程前の平均半径
Ｌ（図１参照）と、球状基板１の中心から平面部２まで
との距離ｄ（図１参照）とが、ｄ≧Ｌ／２という関係を
満たすように、図７〜９に示した工程における研磨量を
決定することが好ましい。

【０１３４】このようにして、図１〜４に示した球状基
板を得ることができる。なお、識別マークとしての平面
部２は図１〜４に示したように１ヵ所に限らず、球状基
板１の表面の数ヵ所を研磨することにより、複数個の平
面部（識別マーク）を形成することも可能である。たと
えば、球状基板１の表面の２ヵ所を削って、識別マーク
としての平面部２を２ヵ所に形成してもよい。ここで、
球状基板１は球体であるため、１つの識別マークとして
の平面部２によってその位置を固定した場合、平面部２
の中央部と球状基板１の中心とを通る中心軸回りに回転
する自由度を有することになる。このため、１つの識別
マークとしての平面部２によっては球状基板１の配置を
確実に決定することは難しい場合もある。したがって、
識別マークとしての平面部２を２ヵ所以上形成すれば、
球状基板１の位置決めを確実かつ容易に行なうことがで
きる。

【０１３５】図１０は、図５〜９に示した球状基板の製
造方法において用いるＣＭＰ装置の構成を説明するため
の模式図である。図１０を参照して、ＣＭＰ装置は制御
手段としての制御部８と、研磨パッド７を保持パッド５
に対して相対的に移動させるための駆動部９と、研磨パ
ッド７および保持パッド５の位置などを測定するための
研磨量検出手段としての検出部１０とを備える。制御部
８は検出部１０からの研磨量ｎデータに基づいて駆動部
９を制御する。

【０１３６】図１０に示したＣＭＰ装置では、検出部１
０によって保持パッド５と研磨パッド７との間の距離を
測定することにより、球状基板１の研磨量を検出するこ
とができる。したがって、所定の研磨量だけ球状基板１
が研磨されたかどうかを、検出部１０からの情報（デー
タ）に基づいて検出することができる。制御部８は、球
状基板１の研磨量が所定の値となったところで駆動部９
を制御し、研磨パッド７の運動を停止させる。この結
果、球状基板１における研磨量を任意に制御することが
できる。このため、識別マークとなる平面部２の大きさ
を任意に変更できる。

【０１３７】また、制御手段としての制御部８は、球状
基板１の研磨前の平均半径をＬ（図１参照）とし、球状
基板１の研磨前の中心点から研磨された平面までの最短
距離をｄ（図１参照）とした場合、検出部１０により検
出された研磨量のデータに基づいて上記最短距離ｄを導
出するとともに、ｄ≧Ｌ／２という関係を満足するよう
に、球状基板１の研磨を終了することが好ましい。

【０１３８】この場合、被研磨領域である平面部２の面
積が必要以上に大きくなることを抑制できる。そのた
め、球状基板１において素子を形成することができる有
効面積（表面積）の減少を抑制できる。

【０１３９】（実施の形態２）図１１〜図１４は、本発
明による球状基板の製造方法の実施の形態２を説明する
ための断面模式図である。図１１〜図１４を参照して、
本発明による球状基板の製造方法の実施の形態２を説明
する。

【０１４０】まず、本発明による球状基板の製造方法の
実施の形態１と同様の工程を用いて、突起部の除去され
たほぼ球形状の球状基板１（図１１参照）を準備する。
そして、図１１に示すように、研磨装置としてのＣＭＰ
装置を構成する保持パッド１１上に複数の球状基板１を
配置する。このとき、保持部材としての保持パッド１１
は球状基板１を構成する材料であるシリコンに対して摩
擦係数の高い材料で形成されている。また、保持パッド
１１はある程度の弾力性を有する。

【０１４１】次に、図１２に示すように、保持パッド１
１において球状基板１が配置された表面側から研磨パッ
ド７を球状基板１に対して押圧する。このとき、保持パ
ッド１１はある程度の弾力性を有していることから、研
磨パッド７によって球状基板１が押圧されることによ
り、保持パッド１１の上部表面に凹部１２が形成されて
いる。凹部１２の形状は、球状基板１の外形に沿った形
状となっている。そして、球状基板１はこの凹部１２に
嵌ったような状態で固定される。この場合、保持パッド
１１の任意の位置で球状基板１を保持できる。したがっ
て、多数の球状基板１を一括して研磨することができ
る。

【０１４２】次に、図１３に示すように、研磨パッド７
を保持パッド１１に対して相対的に水平方向に移動させ
ることにより、図８に示した工程と同様に球状基板１の
上部表面を研磨する。この結果、球状基板１の上部表面
側には平坦化された領域である識別マークとしての平面
部２が形成される。

【０１４３】そして、所定量の研磨が終了した後、研磨
を終了する。その後、研磨パッド７を取外すと、図１４
に示すように、球状基板１の上部表面側に識別マークと
しての平面部２が形成されている。また、研磨パッド７
により球状基板１が押圧されない状態になるので、保持
パッド１１の上部表面は図１１に示した場合と同様にほ
ぼ平坦な状態に戻っている。このようにして、本発明に
よる球状基板の実施の形態１と同様の球状基板１を得る
ことができる。

【０１４４】このように、保持パッド１１がある程度の
弾力性を有しているため、研磨パッド７を球状基板１に
押圧した際に保持パッド１１の上部表面が球状基板１の
形状に沿って窪み、凹部１２（図１２参照）が形成され
る。球状基板１はこの凹部１２の内部に嵌め込まれた状
態となることにより保持されている。このようにすれ
ば、保持パッド１１において予め球状基板１の外形に沿
ったような凹部を形成するといった加工を行なう必要が
ない。このため、ＣＭＰ装置の製造コストを低減するこ
とができる。

【０１４５】また、保持パッド１１において予め凹部を
形成しないので、保持パッド１１の表面上に球状基板１
を集積して搭載することができる。したがって、保持部
材としての保持パッド１１での単位面積当りに配置され
る球状基板１の数を増大させることができる。すなわ
ち、識別マークとなる平面部２を一度に形成する球状基
板１の数を増やすことができるので、球状基板１の生産
性を向上させることができる。

【０１４６】なお、上述した製造方法においては、保持
パッド１１として球状基板１を構成する材料との摩擦係
数が高い材料でありかつ弾力性を有するものを用いた
が、保持パッド１１として単に球状基板１を構成する材
料との摩擦係数の高い材料であって剛性の高い材料を用
いてもよい。この場合、球状基板１を保持パッド１１の
上部表面に摩擦力により保持することができる。

【０１４７】また、保持パッド１１の材料として、球状
基板１の材料との摩擦係数はそう大きくはないが、弾力
性を有するような材料を用いてもよい。この場合、図１
２に示したように球状基板１が研磨パッド７により押圧
される際に、球状基板１が保持パッド１１にめり込んだ
状態で固定されることになる。この結果、図１１〜１４
に示した工程と同様に球状基板１の上部表面に識別マー
クとしての平面部２を形成することができる。この結
果、本発明による球状基板の実施の形態１と同様の球状
基板を得ることができる。

【０１４８】（実施の形態３）図１５〜図１８は、本発
明による球状基板の製造方法の実施の形態３を説明する
ための断面模式図である。図１５〜図１８を参照して、
本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３を説明
する。

【０１４９】まず、本発明による球状基板の製造方法の
実施の形態１と同様に、多結晶シリコン粒を溶融した
後、その溶融した多結晶シリコンを冷却して単結晶粒３
（図１５参照）を作製する。このとき、既に述べたよう
に単結晶粒３は完全な球状ではなく、＜１１１＞方向に
突起４（図１５参照）が形成されている。

【０１５０】次に、単結晶粒３の表面の一部をＣＭＰ法
を用いて研磨することにより平面化する。具体的には、
まず図１５に示すように、その表面に凹部１４が形成さ
れた保持パッド１３を備えるＣＭＰ装置を準備する。保
持パッド１３の表面に形成された凹部１４は、上述の単
結晶粒３の表面に形成された突起４が挿入されるような
大きさに形成されている。また、この凹部１４は、保持
パッド１３の上部表面に対してほぼ垂直な方向に延在す
るように形成されている。

【０１５１】この保持パッド１３の上部表面上に突起４
が表面に形成された複数の単結晶粒３を供給する。そし
て、保持パッド１３の上部表面上において複数の単結晶
粒３を転がるように移動させることにより、図１５に示
すように保持パッド１３の凹部１４に単結晶粒３の突起
４の１つが嵌った状態となる。この結果、単結晶粒３の
＜１１１＞方向に延びる突起４の１つがＣＭＰ装置の保
持パッド１３の上部表面に対してほぼ垂直になった状態
で単結晶粒３が保持パッド１３に保持される。つまり、
単結晶粒３の所定の結晶方位としての＜１１１＞方向が
保持パッド１３の表面に対してほぼ垂直になるように、
単結晶粒３が保持パッド１３に保持されている。

【０１５２】次に、図１６に示すように、保持パッド１
３の単結晶粒３が保持された面上に研磨パッド７を配置
する。そして、図８に示した工程と同様に、研磨パッド
７と保持パッド１３とを相対的に水平方向に移動させる
ことにより、単結晶粒３の上部表面側（保持パッド１３
により保持された領域とは反対側に位置する領域）を研
磨することにより除去する平面領域形成工程を実施す
る。この結果、図１７に示すように、単結晶粒３には識
別マークとして作用する平面部２が形成される。なお、
この平面部２を形成するための研磨量としては、図１７
に示した段階で残存している突起４を除去するための研
磨工程を考慮して、やや多めに設定しておく。このよう
にすれば、図１７に示した工程の段階で残存している突
起４を除去するための研磨を行なった後においても、識
別マークとしての平面部２を識別することができる。も
ちろん、識別マークとしての平面部２上に集積回路やそ
の他の半導体素子などからなる半導体装置を形成しても
よい。この場合、これらの半導体装置に必要な領域の面
積に応じて研磨量（すなわち、平面部２の面積）を決定
することが好ましい。

【０１５３】この後、残存する突起４を除去するための
研磨工程を実施することにより、図１８に示すように、
識別マークとしての平面部２が形成された球状基板１を
得ることができる。このとき、球状基板１の表面の粗度
は、従来のシリコンウェハの表面における粗度と同程度
になるように研磨工程を実施する。

【０１５４】上述のような工程によって、識別マークと
しての平面部２を有する球状基板１を一括して大量に、
かつ容易に得ることができる。また、図１５〜図１８に
示した製造方法によって得られる球状基板１において
は、識別マークとしての平面部２は＜１１１＞方向に対
してほぼ垂直な方向に延在する平面部となっている。こ
のため、この識別マークとしての平面部２により球状基
板１の結晶方位を識別することができる。

【０１５５】なお、図１６からもわかるように、保持パ
ッド１３はある程度の柔軟性を有しており、研磨パッド
７を単結晶粒３へと押圧した際に単結晶粒３は保持パッ
ド１３へとめり込んだ状態となる。そして、このとき、
保持パッド１３の表面には単結晶粒３の外形に沿った凹
部１５が形成され、この凹部１５に単結晶粒３が嵌り込
んで固定された状態となっている。この結果、保持パッ
ド１３において単結晶粒３を確実に固定することができ
る。

【０１５６】また、識別マークとしての平面部２が位置
する部分の結晶方位は、この平面部２を形成するための
研磨を行なう際に、単結晶粒３の保持の方法を変更する
ことによりさまざまに変更することが可能である。たと
えば、図１９〜図２１に示した工程を実施すれば、識別
マークとなる平面部２が＜１００＞方向にほぼ垂直な方
向に延在する平面部であるような球状基板を得ることが
できる。ここで、図１９〜図２１は、図１５〜図１８に
示した本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３
の変形例を説明するための断面模式図である。図１９〜
図２１を参照して、本発明による球状基板の製造方法の
実施の形態３の変形例を説明する。

【０１５７】まず、表面において＜１１１＞方向に延在
する突起４（図１９参照）を有する単結晶粒３（図１９
参照）を準備する。単結晶粒３においては、その表面に
形成された複数の突起４の長さはほぼ等しくなっている
ことが好ましい。そして、このような単結晶粒３を図１
９に示すように保持パッド１６の上部表面上に配置す
る。保持パッド１６の上部表面には、特に凹部などは形
成されていない。重力以外に特別な力が働かない限り、
保持パッド１６の上部表面上において単結晶粒３は、単
結晶粒３のそれぞれの表面に８個ずつ形成され＜１１１
＞方向に延びる突起４のうちの４つの突起４によって支
持されることになる。

【０１５８】次に、図２０に示すように、図１６に示し
た工程と同様に研磨パッド７を単結晶粒３の上から押圧
する。そして、研磨パッド７を保持パッド１６に対して
相対的に水平方向に移動させることにより、単結晶粒３
の上部表面を研磨する。この結果、単結晶粒３の上部表
面が部分的に除去される。また、このとき保持パッド１
６としてある程度の弾力性を有する材料を用いておけ
ば、研磨パッド７によって単結晶粒３が保持パッド１６
側へと押圧されたとき、図２０に示すように単結晶粒３
が部分的に保持パッド１６の上部表面に埋込まれたよう
な状態となる。この結果、保持パッド１６の上部表面に
は凹部１７が形成され、単結晶粒３はこの凹部１７の内
部に部分的に埋込まれた状態となる。この結果、単結晶
粒３を保持パッド１６の上部表面において確実に保持す
ることができる。そして、このように研磨パッド７によ
って単結晶粒３の研磨を行なうことにより、図２１に示
すように単結晶粒３の上部表面が部分的に平坦化され識
別マークとしての平面部２が形成される。

【０１５９】その後、図１８に示した工程と同様に、単
結晶粒３の表面に残存した他の突起４を除去するための
研磨工程を実施することにより、図１８に示したような
識別マークとしての平面部２を有する球状基板１を得る
ことができる。このとき、識別マークとしての平面部２
は、上述のように＜１００＞方向に対してほぼ垂直な方
向に延在する平面となっている。

【０１６０】なお、ここでは保持パッド１６（図２０参
照）としてある程度の弾力性を有する材料を用いたが、
球状基板１（図１８参照）を構成する材料（すなわち単
結晶粒３を構成する材料）に対して摩擦係数の高い材料
をこの保持パッド１６の材料として用いれば、ある程度
剛性の高い材料を保持パッド１６の材料として用いても
よい。この場合、保持パッド１６の上部表面は図２０に
示した工程においても凹部１７を形成するといったこと
はない。しかしが、この単結晶粒３と保持パッド１６と
の接触部の摩擦によって単結晶粒３を保持することがで
きる。

【０１６１】（実施の形態４）図２２は、本発明による
球状基板の実施の形態４を示す断面模式図である。図２
２を参照して、本発明による球状基板の実施の形態４を
説明する。

【０１６２】図２２に示すように、球状基板１はその外
形が球形状であって、一部に曲率の異なる部位である識
別マークとしての曲面状部１８を備える。球状基板１の
表面の曲率の違いを検出することにより、識別マークと
しての曲面状部１８を容易に検出できる。したがって、
このような識別マークとしての曲面状部１８によって
も、本発明の実施の形態１における識別マークとしての
平面部２（図１参照）と同様の効果を得ることができ
る。

【０１６３】図２３〜図２５は、図２２に示した球状基
板の製造方法を説明するための断面模式図である。図２
３〜図２５を参照して、図２２に示した球状基板の製造
方法を説明する。

【０１６４】まず、本発明の実施の形態１における球状
基板の製造方法と同様に、多結晶シリコン粒を溶融した
後、この溶融したシリコンを冷却して単結晶粒（図示せ
ず）を作製する。この単結晶粒の表面においては、既に
述べたように＜１１１＞方向に延在する突起が形成され
ている。そして、この突起を除去するため、単結晶粒の
表面を研磨して平坦化する工程を実施する。この結果、
突起が除去されると共に表面の粗度が従来のシリコンウ
ェハの表面と同程度になった球状基板１（図２３参照）
を得ることができる。なお、球状基板１としては、ＳＯ
Ｉ基板を用いてもよく、その他の材料からなる基板、た
とえばガリウム砒素、ゲルマニウム、シリコンゲルマニ
ウムなどからなる基板を用いてもよい。ここで、球状基
板１の直径をＤとする。

【０１６５】次に、この球状基板１の表面に保護膜１９
（図２３参照）を形成する。保護膜１９の厚さＷは、識
別マークとなる曲面状部１８（図２２参照）の曲率に合
わせて適宜選択することが好ましい。たとえば、曲面状
部１８の曲率を小さくしたい場合（曲面状部１８の曲率
半径を大きくしたい場合）には、この保護膜１９の厚さ
Ｗを相対的に厚くする。つまり、保護膜１９の厚さＷを
変更することにより、曲面状部１８の曲率を変更するこ
とができる。この結果、任意の曲率を有する識別マーク
としての曲面状部１８を得ることができる。

【０１６６】保護膜１９の材料としては、たとえばレジ
ストを用いることができる。球状基板１の表面へレジス
トを塗布する方法としては、霧状のレジストを球状基板
１の表面に吹きつけるといった方法を用いることができ
る。もちろん、他の方法によって球状基板１の表面にレ
ジストを塗布してもよい。また、保護膜１９の材料とし
ては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜やスパ
ッタリング法を用いて形成された膜などを用いてもよ
い。

【０１６７】次に、表面に保護膜１９が形成された球状
基板１について、異方性エッチングを行なうことにより
その一部を除去する。具体的には、図２３に示すよう
に、保護膜１９が形成された球状基板１を保持パッド２
０上に配置する。そして、図２３中の矢印に示した方向
からエッチング種を供給することにより、エッチング工
程を実施する。

【０１６８】この結果、図２４に示すように、球状基板
１の上部表面側（エッチング種が供給される側）からま
ず保護膜１９がエッチングされることにより除去され
る。このとき、保護膜１９においてエッチングされた領
域の表面の曲率は、図２３に示した（エッチング前の）
保護膜１９の外周面の曲率とほぼ等しくなっている。

【０１６９】そして、エッチングが進むにつれ、保護膜
１９のみではなく球状基板１の上部表面もエッチングに
より除去される。この結果、図２５に示すように、球状
基板１の上部表面側が部分的に除去された状態となる。
このとき、球状基板１の上部表面側のエッチングにより
除去された部分（曲面状部１８）の表面の曲率は、図２
３において示した保護膜１９の外周面の曲率を反映した
曲率となっている。このため、曲面状部１８の表面の曲
率は、球状基板１のエッチングされていない領域におけ
る表面の曲率とは異なったものになる。この結果、曲面
状部１８を他の領域とは区別できるので、曲面状部１８
を識別マークとして利用することが可能になる。この
後、球状基板１の表面から保護膜１９を除去することに
より、図２２に示したような球状基板１を得ることがで
きる。

【０１７０】なお、図２３および図２４に示したエッチ
ング工程におけるエッチング量は、識別マークとしての
曲面状部１８が後の工程において識別できることを前提
として、できる限り少なくすることが好ましい。ただ
し、識別マークを構成する曲面状部１８上に集積回路や
半導体素子などの半導体装置を形成する場合、これらの
半導体装置が占有する面積を考慮してエッチング条件を
決定することが好ましい。

【０１７１】また、図２３に示した保護膜１９の厚さ
Ｗ、エッチング前の球状基板１の直径Ｄ、および球状基
板１のエッチング後の識別マークを構成する曲面状部１
８（図２２参照）の曲率Ｃについては、以下のような関
係を満たすことが好ましい。すなわち、保護膜１９を構
成する材料と球状基板１を構成する材料であるシリコン
とについて、図２３および図２４に示したエッチング工
程でのエッチングレートがほぼ等しい場合、Ｗ＝１／Ｃ
−Ｄ／２という関係を満たすことが好ましい。また、保
護膜１９のエッチングレートがシリコンのエッチングレ
ートよりも大きい場合、Ｗ≧１／Ｃ−Ｄ／２、逆に保護
膜１９のエッチングレートがシリコンのエッチングレー
トよりも小さい場合には、Ｗ≦１／Ｃ−Ｄ／２という関
係を満足することが好ましい。上記のような関係を満足
すれば、保護膜１９として様々な材料を用いることが可
能である。

【０１７２】また、図２３および図２４に示したエッチ
ング工程において、保護膜１９のエッチングレートは球
状基板１を構成する材料であるシリコンのエッチングレ
ートよりも大きくなるように、保護膜１９の材料を選択
してもよい。この場合、図２３および図２４に示した工
程における球状基板１のエッチング速度を相対的に低く
抑えることができる。したがって、保護膜１９の厚さＷ
の不均一性などが球状基板１の表面における曲面状部１
８に増幅して反映されることを抑制できるので、識別マ
ークとしての曲面状部１８の曲率や大きさなどについて
製造ばらつきを抑えることが可能になる。

【０１７３】また、識別マークとしての曲面状部１８と
して、極めて曲率の小さい曲面（平面に近いような曲
面）、あるいは識別マークとしての曲面状部１８をほぼ
平坦な面とするような場合、あるいは識別マークとして
の曲面状部１８として、凹形状となるような表面領域を
形成する場合には、保護膜１９の材料として、球状基板
１を構成するシリコンよりもそのエッチングレートが小
さくなるような材料を用いることが好ましい。また、保
護膜１９のエッチングレートが相対的に小さいので、球
状基板１の表面のうち露出した部分がエッチングを受け
ている時に、このエッチングにより保護膜１９が除去さ
れる度合いを小さくできる。そのため、球状基板１の表
面において保護膜１９が無くなった部分の面積が拡大す
る程度を小さくできる。したがって、曲面状部１８の面
積を小さくすることができる。このため、球状基板１に
おける有効面積の減少を抑制することができる。

【０１７４】また、保護膜１９のエッチングレートが相
対的に小さいため、保護膜１９の厚さを薄くしても球状
基板１の表面の一部のみを充分エッチングすることがで
きる。そのため、保護膜１９の材料コストを低減でき
る。また、保護膜１９を形成するための成膜工程の時間
も短縮することができるので、球状基板１の製造に要す
る工期を短縮できる。

【０１７５】また、図２３〜図２５に示した工程の後、
さらに識別マークを構成する曲面状部１８の表面層を再
研磨により部分的に除去することにより平坦化してもよ
い。また、この識別マークを構成する曲面状部１８につ
いて、犠牲酸化処理を行なってもよい。このようにすれ
ば、識別マークを構成する曲面状部１８の表面に存在す
るエッチングダメージ部分を除去することができる。こ
の結果、識別マークとしての曲面状部１８において図２
３および図２４に示したエッチング工程に起因するエッ
チングダメージ部分が残存することを防止することがで
きる。したがって、曲面状部１８上に素子を形成した場
合に、その素子が上記エッチングダメージにより動作不
良や特性劣化を起こすことを防止できるので、球状基板
１を用いた半導体装置の歩留りを向上させることが可能
になる。

【０１７６】（実施の形態５）図２６は、本発明による
球状基板の実施の形態５を示す断面模式図である。図２
６を参照して、本発明による球状基板の実施の形態５に
ついて説明する。

【０１７７】図２６に示すように、球状基板２１は、ほ
ぼ球形状を有しているが、その表面に識別マークとして
の複数の（８つの）凸部２２が形成されている。凸部２
２は、＜１１１＞方向にそれぞれ突出するように配置さ
れている。また、凸部２２が形成された領域以外の球状
基板２１の表面は、基本的には従来のシリコンウェハの
表面と同程度の表面粗度を有している。なお、凸部２２
は２個所以上８個所以下の領域に形成されることが好ま
しい。

【０１７８】このようにすれば、凸部２２が形成された
領域以外の領域においては一定の平坦性を維持する一
方、複数の凸部２２を検出することにより球状基板２１
の結晶方位を容易に識別することができる。

【０１７９】また、凸部２２は＜１１１＞方向に突出す
るように配置されているので、球状基板２１において容
易に＜１００＞方向を特定することができる。また、球
状基板２１において＜１００＞方向に面した表面には、
識別マークとしての凸部２２は形成されていない。この
ため、後述するように球状基板２１の表面に電界効果ト
ランジスタなどを形成する場合、＜１００＞方向にチャ
ネル電流の向きを合わせるように電界効果トランジスタ
を配置することができる。この結果、電界効果トランジ
スタにおける移動度の値を大きくすることができる。

【０１８０】図２７は、図２６に示した球状基板の製造
方法を説明するための断面模式図である。図２７を参照
して、図２６に示した球状基板の製造方法を説明する。

【０１８１】まず、本発明による球状基板の製造方法の
実施の形態１〜５と同様に、多結晶シリコン粒を溶融し
た後、溶融した半導体としてのシリコンを冷却して単結
晶粒３（図２７参照）を作製する。単結晶粒３の表面に
は、＜１１１＞方向に延びる突起部としの突起４が複数
個形成されている。

【０１８２】そして、図２７に示すように、単結晶粒３
の表面を研磨することにより、突起４を小さくする。こ
のとき、突起４が形成されていない領域では、研磨によ
って単結晶粒３の表面の粗度は小さくなる（平坦化され
る）。この結果、突起４はその先端部が除去されて、凸
部２２として球状基板２１の表面に残存する。一方、凸
部２２が配置された領域以外の領域においては、その表
面の粗度は従来のシリコンウェハの表面粗度とほぼ同等
な値となっている。このようにして、図２６に示した球
状基板を得ることができる。

【０１８３】このようにすれば、球状基板２１となる単
結晶粒３の表面を、素子形成に適した程度に平坦化でき
ると同時に、工程数を増やすことなく突起２２からなる
識別マークを形成できる。

【０１８４】図２６に示した球状基板２１では、＜１１
１＞方向に突出するように凸部２２が配置されているの
で、既に述べたように球状基板２１の結晶方位を考慮し
てチャネル電流の向きが決められたような電界効果トラ
ンジスタを球状基板２１の表面に形成できる。つまり、
球状基板２１を用いて、特性の優れた電界効果トランジ
スタを含む半導体装置を得ることができる。

【０１８５】図２８は、図２６に示した球状基板を用い
た半導体装置の模式図である。図２９は、図２８の線分
ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸにおける断面模式図である。図３０
は、図２９における領域ＸＸＸの部分拡大断面模式図で
ある。図２８〜図３０を参照して、本発明による球状基
板を用いた半導体装置を説明する。

【０１８６】図２８〜図３０に示すように、半導体装置
は球状基板２１（図２６参照）を利用したものであり、
球状基板２１の表面には＜１１１＞方向に突出した識別
マークとしての凸部２２が配置されている。また、図３
０に示した矢印２７の方向は［１００］方向を示す。そ
して、図３０に示すように、球状基板２１の表面にはソ
ース領域２３およびこのソース領域２３とチャネル領域
を介して対向するように配置されたドレイン領域２４が
形成されている。このソース領域２３およびドレイン領
域２４の間のチャネル領域上には、ゲート絶縁膜２５が
形成されている。ゲート絶縁膜２５上にはゲート電極２
６が形成されている。このソース領域２３、ドレイン領
域２４、ゲート絶縁膜２５およびゲート電極２６から半
導体素子としての電界効果トランジスタが構成される。

【０１８７】この電界効果トランジスタは、[１００]方
向とチャネル電流の向きがほぼ平行になるように配置さ
れている。このような電界効果トランジスタは、移動度
の点で特に有利になる。この結果、電界効果トランジス
タの電気的特性を改善することができる。なお、電界効
果トランジスタのチャネル電流の向きは、[１００]方向
と等価な方向（＜１００＞方向）であれば、他の方向と
平行になるように設定されていてもよい。

【０１８８】このようにすれば、識別マークとしての凸
部２２を利用して球状基板２１の位置決めを正確に行な
った状態で、半導体装置を構成する素子としての電界効
果トランジスタを球状基板２１の表面に形成できる。

【０１８９】また、球状基板２１の特定の結晶方位に対
応する位置に識別マークとしての凸部２２を形成してい
るので、球状基板２１の結晶方位を容易に識別できる。
したがって、球状基板２１の結晶方位を考慮して素子と
しての電界効果トランジスタの配置を決定できる。この
ため、結晶方位に対する電界効果トランジスタなどの素
子あるいは集積回路の配置のばらつきを低減できるの
で、高性能であってかつ性能ばらつきの小さい機能素子
や集積回路を備える半導体装置を得ることができる。

【０１９０】（実施の形態６）図３１は、本発明による
球状基板の実施の形態６を示す断面模式図である。図３
１を参照して、本発明による球状基板の実施の形態６を
説明する。

【０１９１】図３１に示すように、球状基板２８はその
外形がほぼ球形状であり、シリコンからなる球状半導体
基板である。球状基板２８においては、その表面に＜１
１１＞方向に向かって開口した識別マークとしての凹部
２９が形成されている。

【０１９２】この結果、図３１に示した球状基板２８に
おいては、識別マークとしての凹部２９を用いて容易に
＜１００＞方向を特定できる。また、球状基板２８の中
心から見た場合の＜１００＞方向においては、球状基板
２８の表面には突起や凹部などの構造はなく滑らかな表
面となっている。このため、図２８〜図３０に示した半
導体装置と同様に、球状基板２８の表面においてチャネ
ル電流の向きを[１００]方向に合わせたような電界効果
トランジスタを有する半導体装置を容易に製造すること
ができる。このような半導体装置における電界効果トラ
ンジスタでは、チャネル領域における移動度が改善され
るため、電界効果トランジスタの電気的特性を向上させ
ることができる。

【０１９３】また、識別マークは凹部２９であるため、
本発明の実施の形態５のような凸部２２（図２６参照）
を識別マークとして用いる場合とは異なり、この識別マ
ークとしての凹部２９が他の部材に引っかかるあるいは
破損するといった問題の発生を抑制できる。

【０１９４】なお、識別マークとしての凹部２９を識別
する方法としては、従来のフォトリソグラフィ工程にお
けるアライメントマークの検出方法と同様の方法を用い
ることができる。

【０１９５】図３２〜図３４は、図３１に示した球状基
板の製造方法を説明するための断面模式図である。図３
２〜図３４を参照して、図３１に示した球状基板の製造
方法を説明する。

【０１９６】まず、本発明の実施の形態１における球状
基板の製造方法と同様に、多結晶シリコン粒を溶融した
後、溶融した半導体としてのシリコンを冷却して単結晶
粒３（図３２参照）を作製する。このとき、図３２に示
すように、単結晶粒３の表面には突起４が形成されてい
る。突起４は、＜１１１＞方向に延びるように形成され
ている。

【０１９７】次に、球状基板を形成するためには、上述
の突起４を除去するような研磨工程を実施する必要があ
る。そこで、まず単結晶粒３の表面に突起４が残存した
状態で、単結晶粒３の表面上に保護膜３０（図３３参
照）を形成する。この結果、図３３に示すような構造を
得る。なお、保護膜３０を形成する場合、突起４を除去
するための研磨工程を行なう前に保護膜３０を形成して
もよいが、突起４を除去するための研磨工程をある程度
実施して、突起４を一部除去した後に（突起４が残存し
た状態で）保護膜３０を形成してもよい。保護膜３０の
厚さとしては、図３３に示すように、突起４が保護膜３
０に埋設される程度の厚さであればよい。

【０１９８】なお、保護膜３０の外周表面は、できるだ
け下地の突起４の影響を受けない程度に平坦化されてい
ることが好ましい。保護膜３０としてはたとえばレジス
ト膜を用いることができる。単結晶粒３の表面にレジス
トを塗布する方法としては、霧状のレジストを単結晶粒
３へと吹きつけるといった方法を用いることができる。
ただし、他の方法により単結晶粒３の表面上にレジスト
を塗布してもよい。なお、この場合も保護膜３０として
のレジスト膜の厚さは突起４が完全に埋没する程度の厚
さであればよい。また、レジスト膜の外周表面はできる
だけ下地の構造である突起４の形状の影響が現われない
程度に平坦化されていることが好ましい。あるいは、レ
ジスト膜に対するベーク処理などの後に最終的にレジス
ト膜の外周表面が平坦化されていればよい。

【０１９９】なお、保護膜３０の材料としては、他の材
料を用いてもよい。たとえば、ＣＶＤ膜やスパッタリン
グによって形成された膜などを保護膜３０として用いて
もよい。この場合も、膜を形成した後に後処理、たとえ
ばアニール処理などを行なうことによって、最終的に保
護膜３０の外周表面が平坦化されていればよい。

【０２００】次に、保護膜３０が形成された保護膜付単
結晶粒３６（図３３参照）に対してエッチング処理を行
なう。エッチング条件としては、保護膜３０を構成する
材料と単結晶粒３を構成するシリコンとのそれぞれに対
してエッチングレートの異なるようなエッチング処理を
行なう。このとき、保護膜３０に対するエッチングレー
トより単結晶粒３を構成するシリコンに対するエッチン
グレートが大きくなっていることが好ましい。ここで
は、エッチング処理方法としてウェットエッチングを用
い、エッチング用の処理液として一般的な水酸化カリウ
ム水溶液を用いた。この結果、保護膜３０の表面層がエ
ッチングにより部分的除去されることにより、突起４が
露出する。さらに、続けてエッチングを行うことで、突
起４および突起４下に位置する単結晶粒３の一部分が除
去される。

【０２０１】この結果、図３４に示すように、保護膜３
０が部分的に除去されるとともに、突起４が形成されて
いた領域においては、保護膜３０に開口部３１が形成さ
れた状態になる。そして、この開口部３１では、単結晶
粒３を構成するシリコンがエッチングにより除去され、
表面に凹部が形成される。そして、エッチング処理を続
行することにより、開口部３１では、保護膜３０下に接
する単結晶粒３の外周表面よりも凹んだ状態となる凹部
２９（図３１参照）が形成される。この凹部２９が識別
マークとなる。

【０２０２】この後、保護膜３０を除去することによ
り、図３１に示したような球状基板２８を容易に得るこ
とができる。

【０２０３】なお、上述のように保護膜３０を除去した
後、さらに球状基板１の外周面を再研磨する工程を行な
ってもよい。また、識別マークとしての凹部２９は、最
終的に図３１のように保護膜３０（図３４参照）を除去
した後においても識別できるような深さおよび占有面積
を有するように設定される。

【０２０４】（実施の形態７）図３５は、本発明による
球状基板の製造方法の実施の形態７を説明するための模
式図である。図３５を参照して、本発明による球状基板
の製造方法の実施の形態７を説明する。

【０２０５】本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態７は、基本的には図３２〜図３４に示した球状基板
の製造方法と同様である。ただし、図３４において示し
たエッチング工程において、ウェットエッチングではな
く異方性エッチングであるドライエッチングを用いる点
が異なる。以下、具体的に説明する。

【０２０６】まず、図３２および図３３に示した工程と
同様の工程を実施する。ただし、単結晶粒３（図３３参
照）の表面上に形成される保護膜３０（図３３参照）を
構成する材料としては、ドライエッチングのエッチング
種に対してエッチング阻止能力の高い材料を用いること
が好ましい。たとえば、保護膜３０の材料としてシリコ
ン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはこれらの材料もし
くは他の材料のＣＶＤ膜やスパッタリングにより形成さ
れた膜などを用いることができる。なお、ここでは保護
膜３０としてレジスト膜を用いる。

【０２０７】次に、保護膜３０が形成された単結晶粒
を、エッチング方向に対して満遍なく回転させながらド
ライエッチングを行なう工程を実施する。なお、以下説
明するドライエッチングの条件としては、レジスト膜か
らなる保護膜３０（図３３参照）に対するエッチングレ
ートよりも、単結晶粒３（図３３参照）を構成するシリ
コンに対するエッチングレートの方が大きな条件を選択
する。このエッチング工程としては、具体的には図３５
に示すような工程を実施する。

【０２０８】図３５に示すように、保護膜３０（図３３
参照）が形成された保護膜付単結晶粒３６を、エッチン
グ装置の処理室内部に配置された保持台３３上に複数個
配置する。そして、この保持台３３を矢印３４、３５に
示すように揺動させる。この結果、保持台３３上におい
て保護膜付単結晶粒３６が転がることになる。この状態
で、矢印３２に示す方向からエッチング種を処理室内部
に導入する。この結果、保護膜付単結晶粒３６が転がっ
ているので、矢印３２で示したエッチング方向に対して
満遍なく回転させながらエッチングを行なうことができ
る。

【０２０９】なお、この時保持台３３自体が揺動するよ
うにエッチング装置が構成されていてもよいが、保持台
３３をエッチング装置に固定する一方で、エッチング装
置自体を揺動させてもよい。

【０２１０】ここで、保護膜付単結晶粒３６の表面から
見た場合のエッチング種の入射速度は、図３５の矢印３
２で示したようなエッチング種の入射速度（絶対入射速
度）と保護膜付単結晶粒３６の回転速度とを合成した速
度になる。そして、保護膜付単結晶粒３６の回転速度が
大きくなった場合には、この保護膜付単結晶粒３６の表
面から見た場合のエッチング種の速度（相対速度）と、
上述のエッチング種の絶対入射速度（図３５の矢印３２
で示されたエッチング種の入射速度）とのずれ量が大き
くなる。この場合、保護膜付単結晶粒３６の表面に対し
て、エッチング種が斜めに入射する割合が大きくなる。
このため、保護膜付単結晶粒３６の表面に対してできる
だけ垂直方向にエッチング種を入射させたい場合（エッ
チングを保護膜付単結晶粒３６の表面から保護膜付単結
晶粒３６の中心に向かってできるだけ垂直方向に行ない
たい場合）は、保護膜付単結晶粒３６の表面全体がほぼ
均一にエッチングされる許容範囲内で、できるだけ保護
膜付単結晶粒３６の回転速度を小さくすることが好まし
い。

【０２１１】そして、このようなドライエッチングを行
なうことにより、図３３に示すように単結晶粒３の突起
４が形成されていた領域に凹部２９（図３１参照）から
なる識別マークを形成する。以下、図３４に示した工程
と同様の工程を実施することにより、図３１に示した球
状基板と同様の構造を有する球状基板２８を得ることが
できる。

【０２１２】この場合、球状基板２８（図３１参照）に
形成される凹部２９の占有面積は、保護膜３０（図３４
参照）において突起部４（図３３参照）が露出していた
面積（保護膜３０が除去されて下地である単結晶粒３
（図３４参照）の表面が露出している領域の面積）によ
り決定される。つまり、識別マークとしての凹部２９
（図３１参照）の面積を精度良く規定することができ
る。したがって、球状基板２８（図３１参照）の表面に
おける凹部２９以外の領域の面積である有効面積のばら
つきを低減できる。また、保護膜３０（図３４参照）に
おいて開口部３１（図３４参照）の面積を極力小さくし
ておけば、識別マークとしての凹部４（図３１参照）の
占有面積を小さくできるので、結果的に球状基板２８
（図３１参照）の有効面積の減少を抑制することができ
る。

【０２１３】なお、上述のようなドライエッチングを行
なう際に、保護膜付単結晶粒３６を回転させないように
すれば、単結晶粒３（図３３参照）の表面に形成された
８つの＜１１１＞方向に延在する突起４（図３３参照）
のうちいずれか１つのみをエッチングにより除去するこ
とも可能である。この場合、球状基板２８（図３１参
照）において、識別マークとして作用する凹部を１つだ
け形成することも可能となる。また、ドライエッチング
の方向を調整して、複数の突起４（図３３参照）のうち
いずれか２つ、または３つのみといったように、複数の
突起４のうちの一部のみをエッチングにより除去するこ
ともできる。この場合、球状基板２８において識別マー
クとして作用する凹部２９（図３１参照）を２つあるい
は３つと特定の数だけ形成することもできる。

【０２１４】この場合、複数の識別マークとしての凹部
２９（図３１参照）を用いて球状基板２８（図３１参
照）の位置合せを行うことができると同時に、球状基板
２８における有効面積の減少の程度を小さくすることが
できる。

【０２１５】図３６は、図３５に示したエッチング工程
の第１の変形例を説明するための模式図である。図３６
に示すように、保護膜付単結晶粒３６を回転させながら
エッチングを行なう工程において、保護膜付単結晶粒３
６をホルダ３７によって保持し、このホルダ３７を矢印
３４、３５に示すように揺動、あるいは回転することに
より、図３５に示した場合と同様に保護膜付単結晶粒３
６を回転させながらドライエッチングを行なうことがで
きる。この結果、保護膜付単結晶粒３６の表面のほぼ全
体についてエッチングを行なうことができる。

【０２１６】なお、ホルダ３７においては、保護膜付単
結晶粒３６を保持する手段として真空吸着、あるいは静
電吸着などの手段を用いることができる。たとえば、図
３６に示したホルダ３７では、その中央部に真空吸着用
の吸引用開口部が形成され、この吸引用開口部は吸引用
排気ポンプ（図示せず）に接続されている。

【０２１７】図３７は、図３５に示したエッチング工程
の第２の変形例を説明するための模式図である。図３７
を参照して、図３５に示したドライエッチング工程の第
２の変形例を説明する。

【０２１８】図３７に示すように、保護膜付単結晶粒３
６を回転させながらドライエッチングする方法として、
チャンバ３８の上部から下部へと保護膜付単結晶粒３６
を回転させながら落下させる。そして、同時に保護膜付
単結晶粒３６に対して矢印３２に示すように異なる方向
からエッチング種を吹きつけてもよい。

【０２１９】具体的には、チャンバ３８には、チャンバ
３８の内部に異なる方向からエッチング種を導入するこ
とが可能なエッチング種導入部９５が設置されている。
このエッチング種導入部９５から矢印３２に示すように
チャンバ３８の内部にエッチング種が導入される。そし
て、チャンバ３８の上部から下部へと保護膜付単結晶粒
３６を回転させる際、このエッチング種導入部９５から
矢印３２に示すように保護膜付単結晶粒３６へと異なる
方向からエッチング種を入射させる。この結果、矢印３
９に示すようにチャンバ３８内部を落下する保護膜付単
結晶粒３６は、実質的にその表面が満遍なくエッチング
されることになる。したがって、図３５に示したエッチ
ング装置を用いた場合と同様の効果を得ることができ
る。

【０２２０】なお、ここでは保護膜付単結晶粒３６を回
転させながら矢印３９に示すように落下させているが、
チャンバ３８を含むエッチング装置自体を回転させても
よい。この場合、保護膜付単結晶粒３６の表面における
エッチングの均一性をより向上させることができる。

【０２２１】（実施の形態８）図３８〜図４０は、本発
明による球状基板の製造方法の実施の形態８を説明する
ための断面模式図である。図３８〜図４０を参照して、
本発明による球状基板の製造方法の実施の形態８を説明
する。

【０２２２】本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態８は、図３１に示した球状基板２８を形成するため
の球状基板の製造方法であって、まず図３２および図３
３に示した工程と同様の工程を実施することにより、突
起４（図３３参照）が形成された状態の単結晶粒３（図
３３参照）の表面に保護膜３０（図３３参照）を形成す
る。保護膜３０の厚さは、単結晶粒３の表面に形成され
た突起４が完全に埋設された状態になる程度の厚さとす
ることが好ましい。また、保護膜３０の表面は下地の構
造物である突起４の影響をほとんど受けない程度に平坦
化されていることが好ましい。保護膜３０の材料として
は、レジスト、あるいはシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、もしくはその他の材料などのＣＶＤ膜やスパッタリ
ングによって形成された膜を用いることができる。ここ
では、保護膜３０としてレジスト膜を用いる。

【０２２３】レジストを単結晶粒３の表面へ塗布する方
法は、図３３において説明した場合と同様に霧状のレジ
ストを単結晶粒３の表面に吹きつけるといった方法を用
いることができる。なお、他の方法を用いてもよい。保
護膜３０としてのレジスト膜の表面については、上述の
ように下地の突起４の影響を受けない程度に平坦化する
ことが好ましい。また、保護膜３０としてのレジスト膜
に対してベーク処理などを行なった後、最終的に平坦化
されていればよい。また、ＣＶＤ膜などにより保護膜３
０を形成した場合であっても、保護膜３０の成膜処理の
後にアニール処理などの後処理を行なうことによって、
最終的に保護膜３０の表面を平坦化していればよい。

【０２２４】その後、図３３に示したように保護膜が形
成された保護膜付単結晶粒３６について、エッチングを
行なうことにより単結晶粒３の表面に形成された突起４
を部分的に露出させる。この結果、図３８に示すような
構造となる。ここで、エッチングとしては等方性エッチ
ング、たとえばウェットエッチングなどを用いてもよい
し、単結晶粒３の表面に形成された保護膜３０の表面を
満遍なくエッチングできればドライエッチングなどの異
方性エッチングを用いてもよい。また、ＣＭＰ法などの
研磨法を用いてもよい。なお、このような研磨を行なう
場合には、保護膜３０の材料として、ある程度の硬さを
有する材料を選択することが好ましい。たとえば、単結
晶粒３（図３２参照）を構成する材料であるシリコンと
同程度の硬さを有する材料を保護膜３０（図３３参照）
の材料として選択することが好ましい。この場合、研磨
工程において保護膜３０の表面の平坦化をより容易に行
なうことができる。

【０２２５】次に、保護膜３０（図３８参照）をマスク
として、保護膜３０の開口部３１（図３８参照）におい
て露出している単結晶粒３の突起部の表面を酸化する酸
化工程を実施する。この結果、図３９に示すように、保
護膜３０において開口部３１が形成されていた領域で
は、単結晶粒３を構成するシリコンが酸化された改質領
域としての酸化領域４０が形成される。この酸化領域４
０は、突起４が位置していた領域に形成されているの
で、単結晶粒３において＜１１１＞方向に配置された状
態となっている。

【０２２６】酸化領域４０を形成する方法としては、通
常の拡散炉を用いて加熱処理する方法を用いることがで
きる。また、酸化領域４０を形成する方法としては他の
方法を用いてもよい。たとえば、開口部３１において露
出した単結晶粒３の表面に酸素もしくはその化合物を注
入してもよい。また、開口部３１において露出した単結
晶粒３の表面に窒素もしくはその化合物を注入あるいは
導入することにより、酸化領域４０が形成された領域に
窒化領域を形成してもよい。

【０２２７】なお、酸化領域４０の大きさ（たとえば単
結晶粒３の中心部に向けた浸入深さ）は、最終的に単結
晶粒３の表面を研磨して球状基板を形成した場合にも、
酸化領域４０が形成されていた領域を識別できる程度の
深さであればよい。この酸化領域４０の大きさを変更す
ることにより、最終的に形成される凹部２９（図３１参
照）のサイズを任意に変更できる。

【０２２８】次に、単結晶粒３の表面から保護膜３０を
エッチングによって除去する。そして、単結晶粒３の表
面を研磨する。なお、図３９に示したように保護膜３０
が形成された状態の単結晶粒３に対して直接、平坦化工
程である研磨工程を実施してもよい（つまり、保護膜３
０ごと単結晶粒３を研磨してもよい）。この場合、保護
膜３０を除去すると同時に、単結晶粒３の表面を平坦化
することができるので、製造工程数を削減できる。

【０２２９】この結果、図４０に示すように、シリコン
からなる基部４２の表面に、突起４（図３２参照）が形
成されていた方向に酸化膜４１が残存した球状基板２８
を得ることができる。酸化膜４１は、識別マークとなる
凹部２９に埋め込まれた状態となっている。なお、基部
４２および酸化膜４１の表面はともに上述の研磨工程に
よって平坦化されている。

【０２３０】次に、フッ化水素を含む溶液などを用いた
エッチングにより基部４２の表面から酸化膜４１を除去
する。なお、このエッチング工程においては、基部４２
を構成するシリコンとシリコン酸化膜からなる酸化膜４
１とについて選択比のあるエッチングであれば、他のエ
ッチング方法を用いてもよい。この結果、図３１に示し
た球状基板２８と同様の構造を有する球状基板を得るこ
とができる。

【０２３１】なお、上述の製造方法においては、まず保
護膜３０を除去した後で、識別マークを構成する凹部２
９の内部から酸化膜４１を除去しているが、保護膜３０
（図３９参照）を除去する前に、酸化領域４０（図３９
参照）を構成する酸化膜をウェットエッチングなどによ
って除去し、その後保護膜３０を除去するといった方法
を用いてもよい。

【０２３２】また、酸化領域４０が形成された部分で
は、シリコンを窒化、あるいは炭化した化合物などのよ
うに、シリコン酸化膜とは異なる他のシリコン化合物を
形成してもよい。

【０２３３】（実施の形態９）図４１は、本発明による
球状基板の実施の形態９を示す断面模式図である。図４
１を参照して、本発明による球状基板の実施の形態９を
説明する。

【０２３４】図４１に示すように、球状基板４４はほぼ
球形状の外形を有しており、結晶方位の＜１１１＞方向
において磁性を帯びた領域である磁性体領域４３が形成
されている。この磁性体を有する領域である磁性体領域
４３は識別マークとして機能する。磁性体領域４３は後
述するように磁性を有する不純物を球状基板４４の表面
に導入することにより形成された領域である。

【０２３５】このように磁性体領域４３として十分な強
さの磁界を発生させることが可能な領域を形成しておけ
ば、この磁性体領域４３によって形成される磁界を用い
て自己整合的に球状基板４４の位置合せを行なうことが
できる。

【０２３６】たとえば、球状基板４４を利用して球状の
半導体装置を製造する場合を考える。半導体装置の製造
工程において用いる処理装置（製造装置）、たとえばス
テッパ、エッチャ、注入装置、あるいは研磨装置など、
には一般的に基板を保持するための基板保持機構が設置
されている。この基板保持機構に磁場発生装置を組込ん
でおく。そして、球状基板４４を基板保持機構で保持す
る際に、磁場発生装置により磁場を発生させれば、その
磁場によって球状基板４４の識別マークとしての磁性体
領域４３を基板保持機構の磁場発生装置に吸着すること
ができる。この結果、球状基板４４の位置決めを容易に
行なうことができる。

【０２３７】また、図４１に示すように、球状基板４４
において＜１１１＞方向に識別マークとしての磁性体領
域４３を配置しておけば、基板保持機構の磁場発生装置
に球状基板４４の磁性体領域４３を吸着させることによ
り、球状基板４４の結晶方位を容易に特定できる。たと
えば、磁場発生装置に対向する球状基板４４の表面領域
およびその表面領域とは反対側に位置する球状基板４４
の表面領域の結晶方位は、それぞれ自動的に＜１１１＞
方向となる。また、磁気検知装置を用いれば球状基板４
４の磁性体領域４３を非接触状態で容易に検出できる。

【０２３８】また、球状基板４４の表面形状をほぼ球形
状としたままで識別マークとしての磁性体領域４３を形
成するので、球状基板４４に対して従来の球状基板用の
製造装置をそのまま適用することができる。したがっ
て、本発明による球状基板４４を用いた半導体装置の製
造工程において、新たな装置を準備する必要が無いの
で、半導体装置の製造コストの増大を抑制できる。

【０２３９】また、球状基板４４の表面には識別マーク
としての凸部や凹部が設けられておらず、比較的滑らか
であるので、その機械的強度を高く保つことができる。

【０２４０】なお、磁性体領域４３に変えて、球状基板
４４の表面層を改質処理することにより得られる領域、
あるいは球状基板４４の表面上に識別層を塗布した領域
を形成しても、同様の効果を得ることができる。

【０２４１】図４２〜４４は、図４１に示した球状基板
の製造方法を説明するための断面模式図である。図４２
〜４４を参照して、図４１に示した球状基板の製造方法
を説明する。

【０２４２】まず、図３２、図３３および図３８に示し
た工程と同様の工程を実施することにより、その表面に
保護膜３０（図３８参照）が形成された単結晶粒３（図
３８参照）を作製する。保護膜３０としてはレジスト膜
を用いる。なお、保護膜３０の材料として他の材料、た
とえばＢＰＳＧ（Boro Phospho Silicate Glass）膜や
他のＣＶＤ法によって形成される膜（ＣＶＤ膜）、ある
いはスパッタリング法によって形成される膜を用いても
よい。また、保護膜３０を部分的に除去するエッチング
としてはドライエッチングあるいはウェットエッチング
のいずれの方法を用いてもよい。また、保護膜３０を部
分的に除去する方法として、ＣＭＰ法などの研磨方法を
用いてもよい。

【０２４３】そして、図４２に示すように、保護膜３０
が表面に配置された単結晶粒３の表面上に不純物を含む
膜４５を堆積する。膜４５に含まれる不純物としてはた
とえば磁性を有する不純物（磁性体不純物）を用いるこ
とができる。

【０２４４】次に、不純物を含む膜４５から、保護膜３
０の開口部３１において露出した単結晶粒３の部分に不
純物を拡散することにより導入する。この結果、特別な
注入装置などを用いることなく、図４３に示すように磁
性体導入部４６が形成される。この不純物導入部として
の磁性体導入部４６の深さ（単結晶粒３の中心方向に向
けた深さ）が最終的に球状基板４４（図４１参照）とな
った際に残存する程度の深さとなるように、磁性体導入
部４６を形成する。なお、磁性体導入部４６は最終的に
磁性体領域４３（図４１参照）となる。

【０２４５】次に、不純物を含む膜４５（図４３参照）
を除去する。その結果、図４４に示すような構造を得
る。そして、保護膜３０をエッチングなどを用いて除去
する。その後、露出した単結晶粒３の表面を研磨して平
坦化することにより、図４１に示すような球状基板４４
を得ることができる。なお、このとき保護膜３０ごと研
磨を行なって保護膜３０を除去しつつ単結晶粒３の表面
を平坦化してもよい。

【０２４６】この結果、突起４（図３２参照）が存在し
ていた＜１１１＞方向において、図４１に示すように球
状基板４４の表面は平坦化されているが磁性体不純物
（磁性を有する不純物）が存在する領域である磁性体領
域４３が形成される。この識別マークとしての磁性体領
域４３によって、球状基板４４の＜１１１＞方向を識別
することができる。この識別マークとしての磁性体領域
４３を検知する方法としては、磁性体領域４３により形
成される磁界を検知するといった方法を用いることがで
きる。

【０２４７】なお、識別マークを形成するために単結晶
粒３（図４３参照）に導入される不純物としては、磁性
体不純物以外の不純物であって、球状基板４４（図４１
参照）の基部４２（図４１参照）を構成するシリコンと
物理的特性あるいは化学的特性が異なり、外部から識別
することが可能な不純物であれば他の不純物を用いても
よい。

【０２４８】（実施の形態１０）図４５は、本発明によ
る球状基板を用いた半導体装置（球状半導体装置）の製
造工程において用いる製造装置を示す模式図である。図
４５を参照して、本発明による球状基板を用いた半導体
装置の製造装置を説明する。

【０２４９】図４５に示すように、製造装置は露光装置
であって、球状基板４４の表面に転写するためのパター
ンを形成する露光光を準備するイメージングシステム４
７と、球状基板４４の表面へとイメージングシステム４
７から放出された露光光を投影するためのレンズシステ
ム４８と、球状基板４４を保持するためのホルダ４９と
を備える。球状基板４４は、図４１に示した球状基板と
同様の構造を備えている。球状基板４４の表面の＜１１
１＞方向には識別マークとしての磁性体領域４３が形成
されている。

【０２５０】ホルダ４９は、磁場発生装置５０と、この
磁場発生装置５０に接続され、球状基板４４を保持する
部位（ホルダ４９の上部表面）にまで磁場を伝達するた
めの磁場伝達部材５１とを備える。基板保持機構である
ホルダ４９の上部表面には、磁場伝達部材５１の一方端
部が露出した状態になっている。そして、磁場発生装置
５０において磁場を発生させることにより、磁場伝達部
材５１の一方端部（ホルダ４９の上部表面に露出した側
の端部）に球状基板４４の磁性体領域４３を吸着するこ
とができる。この結果、ホルダ４９において球状基板４
４の位置合せを自己整合的に行うことができるととも
に、球状基板４４を保持、固定することができる。この
状態で、イメージングシステム４７およびレンズシステ
ム４８を用いて球状基板４４の表面に所定のパターンを
転写することができる。なおこのとき球状基板４４の表
面にはレジスト膜などが形成されている。

【０２５１】図４６は、図４５に示した露光装置のホル
ダの第１の変形例を説明するための部分断面模式図であ
る。図４６を参照して、露光装置のホルダの第１の変形
例を説明する。

【０２５２】図４６に示すように、第１の変形例として
のホルダ４９は、基本的には図４５に示した露光装置の
ホルダ４９と同様の構造を備えるが、球状基板４４を吸
着する吸着部に磁場発生装置５２が直接露出した状態と
なっている。磁場発生装置５２としては、コイルや電磁
石を用いることができる。

【０２５３】この結果、図４５に示した露光装置におけ
るホルダ４９と同様に、磁場発生装置５２において磁場
を発生させることにより、球状基板４４の磁性体領域４
３をホルダ４９の上部表面に吸着することができる。こ
の結果、磁場を用いて球状基板４４の方向（ホルダ４９
に対する球状基板４４の結晶方位）を決定することがで
きる。

【０２５４】図４７は、図４５に示した露光装置のホル
ダの第２の変形例を説明するための部分断面模式図であ
る。図４７を参照して、ホルダ４９の第２の変形例を説
明する。

【０２５５】図４７に示すように、ホルダ４９は基本的
には図４６に示したホルダと同様の構造を備えるが、磁
場発生装置５２はホルダ４９に形成された開口部５３の
内部に配置されている。開口部５３は、図示していない
が真空ポンプなどと接続されている。このため、ホルダ
４９の上部表面において、開口部５３からホルダ４９の
雰囲気ガスを吸引するように真空ポンプを動作させるこ
とにより、球状基板４４を吸引してホルダ４９の上部表
面に固定することができる。また、このとき磁場発生装
置５２において磁場を発生させることにより、識別マー
クとしての磁性体領域４３が磁場発生装置５２側に向く
ように、球状基板４４の方向を決定することができる。
なお、磁場発生装置５２において発生させる磁場の強度
を十分大きくすることにより、球状基板４４をホルダ４
９へと吸着するための吸着部材としても磁場発生装置５
２を利用できる。

【０２５６】このようにしても、図４５に示した露光装
置におけるホルダ４９と同様の効果を得ることができ
る。

【０２５７】図４８は、図４５に示した露光装置のホル
ダの第３の変形例を説明するための部分断面模式図であ
る。図４８を参照して、ホルダ４９の第３の変形例を説
明する。

【０２５８】図４８に示すように、ホルダ４９は基本的
には図４７に示したホルダ４９と同様の構造を備える
が、電磁石などのような開口部５３（図４７参照）内部
に配置された磁場発生装置５２（図４７参照）に代え
て、開口部５３を囲むように配置されたコイル５４を備
える。このコイル５４に電流を供給することにより、図
４７に示した磁場発生装置５２と同様にホルダ４９にお
いて磁場を発生させることができる。この結果、図４７
に示したホルダと同様の効果を得ることができる。

【０２５９】図４９および図５０は、図４５に示した露
光装置におけるホルダの第４の変形例を説明するための
部分断面模式図である。図４９および図５０を参照し
て、ホルダ４９の第４の変形例を説明する。

【０２６０】図４９および図５０に示すように、ホルダ
４９においては磁場発生装置５２が上下方向に移動可能
になっている。そして、磁場発生装置５２により磁場を
発生させることにより、磁場発生装置５２の上部表面上
に球状基板４４の磁性体領域４３を吸着させる場合に
は、磁場発生装置５２の上端部がホルダ４９の上部表面
から突出した状態となるように磁場発生装置５２を配置
する。そして、磁場発生装置５２により磁場を発生させ
る。この結果、磁場発生装置５２の上端に球状基板４４
の磁性体領域４３を吸着させることができる。したがっ
て、図４５に示した露光装置のホルダと同様の効果を得
ることができる。

【０２６１】また、ホルダ４９から球状基板４４を取外
す場合には、磁場発生装置５２における磁場の発生を中
止するとともに、磁場発生装置５２を図５０に示すよう
に下側に移動させる。図５０からもわかるように、この
時、磁場発生装置５２はホルダ４９に形成された開口部
５５の内部に引っ込んだ状態となる。磁場発生装置５２
は開口部５５の延在する方向に摺動可能になっている。
この結果、ホルダ４９から球状基板４４を確実に取外す
ことができる。

【０２６２】図５１は、図４５に示した露光装置におけ
るホルダの第５の変形例を説明するための分断面模式図
である。図５１を参照して、ホルダ４９の第５の変形例
を説明する。

【０２６３】図５１に示すように、ホルダ４９は基本的
には図４６に示したホルダ４９と同様の構造を備える
が、磁場発生装置としてコイル５４と、このコイル５４
の中心軸に沿うように配置された磁性体芯５６とを備え
る。コイル５４に電流を供給することにより、磁場を発
生させることができる。そして、このとき磁性体芯５６
の上部表面に、図４６に示したホルダ４９と同様に球状
基板４４の磁性体領域４３（図４６参照）を吸着するこ
とができる。この結果、図４６に示したホルダと同様の
効果を得ることができる。

【０２６４】図５２は、図４５に示した露光装置におけ
るホルダの第６の変形例を説明するための部分断面模式
図である。図５２を参照して、ホルダ４９の第６の変形
例を説明する。

【０２６５】図５２に示すように、ホルダ４９は、基本
的には図５１に示したホルダと同様の構造を備えるが、
コイル５４の内周側に開口部５３が形成されている。開
口部５３は図示していない真空ポンプと接続されてい
る。そして、磁性体芯５６はこの開口部５３の内部に配
置されている。

【０２６６】この結果、コイル５４に電流を供給するこ
とにより磁場を発生させ、この磁場によって球状基板４
４をホルダ４９の上部表面に吸着することができる。さ
らに、真空ポンプを動作させることにより開口部５３の
上部において球状基板４４を真空吸着することが可能と
なる。この結果、図４７に示したホルダ４９と同様の効
果を得ることができる。

【０２６７】なお、球状基板４４を保持する方法とし
て、磁場を用いる方法や真空吸着する方法、あるいはこ
れらを併用する方法などを示したが、球状基板４４を物
理的に把持部材などで挟み込んで保持するといった方法
などを用いてもよい。なお、上述のように磁場を発生さ
せる装置（磁場発生装置５０、５２およびコイル５４な
ど）は、球状基板４４を吸着する機能を有するととも
に、球状基板４４における識別マークとしての磁性体領
域４３の方向を決定する機能も有する。

【０２６８】また、磁場の発生方法としては、コイル５
４を用いる方法、あるいは磁性体（すなわち磁石）を用
いる方法、あるいはこれらを併用する方法などを用いて
もよい。また、たとえば図４６に示すように磁力で球状
基板４４を保持する場合、ホルダ４９から球状基板４４
を取外す時（リリースする時）には、発生させる磁場を
弱めるような操作を行なえばよい。たとえば、図４８に
示すようなコイル５４を用いる場合には、コイル５４に
供給する電流を減少させる、あるいは反転させるといっ
た操作を行なえばよい。

【０２６９】また、磁場発生装置５２として磁石を用い
るような場合、図４９および図５０に示したようにこの
磁場発生装置５２を移動可能に構成しておけば、図５０
に示すように磁場発生装置５２をホルダ４９の内部へと
引込めるというような操作を行うことにより、容易に球
状基板４４をホルダ４９から取外すことができる。ま
た、もし磁石とコイルとを併用しているような場合に
は、球状基板４４がホルダ４９に吸着される場合とは逆
方向の電流をコイルに印加することにより、十分な強度
を有する反対方向の磁場を発生させればよい。このよう
にして、球状基板４４をホルダ４９から容易に取外すこ
とができる。

【０２７０】（実施の形態１１）図５３〜図５５は、本
発明による球状基板の製造方法の実施の形態１１を説明
するための断面模式図である。図５３〜図５５に示した
球状基板の製造方法は、図４１に示した球状基板の製造
方法であって、識別マークとしての磁性体領域４３（図
４１参照）を形成するために単結晶粒３（図５３参照）
へと不純物を導入する導入方法が異なる。すなわち、以
下に説明する製造方法においては、識別マークとしての
磁性体領域４３（図４１参照）を形成するために、単結
晶粒３の表面に不純物を注入する工程を行なっている。
以下具体的に説明する。

【０２７１】まず、本発明の球状基板の製造方法の実施
の形態１と同様に、単結晶粒を溶融した後、その溶融し
たシリコンを冷却して図３２に示すような単結晶粒３を
得る。次に、この単結晶粒３の表面上に２層からなる保
護膜を形成する。具体的には、図５３に示すように、単
結晶粒３の表面上にシリコン酸化膜からなる１層目保護
膜５７を形成する。さらに、１層目保護膜５７上に金属
膜からなる２層目保護膜５８を形成する。この１層目保
護膜５７および２層目保護膜５８の材料としては、識別
マークとしての磁性体領域４３を形成するために注入さ
れる不純物（注入種）の注入工程において、この不純物
の透過を防止する阻止能力の高い材料を用いることが好
ましい。

【０２７２】次に、２層目保護膜５８の一部をエッチン
グにより除去する。この結果、図５４に示すような構造
を得る。このエッチングの条件としては、単結晶粒３を
構成するシリコンについても除去できるようなエッチン
グ条件を採用する。この結果、図５４に示すようにエッ
チング後の２層目保護膜５８の表面と、２層目保護膜５
８および１層目保護膜５７に形成された開口部５９にお
いて露出する単結晶粒３の部分の上部表面とがほぼ１つ
の曲面を形成する。

【０２７３】この後、図５４に示した単結晶粒３を回転
させながら不純物（ここでは磁性を有する不純物）を注
入する。注入方法としては、具体的には図３５〜３７に
示した装置と同様の構成を備える不純物注入装置を用い
ることができる。すなわち、図３５〜図３７は、保護膜
付単結晶粒３６(図３５参照）を回転させながらドライ
エッチングを行なう装置を示していたが、矢印３２（図
３５参照）に示した方向から導入されるエッチング種に
代えて、注入されるべき不純物を矢印３２（図５参照）
に示した方向から照射する。そして、保護膜付単結晶粒
３６（図３５参照）に代えて保持台３３上に図５４に示
した単結晶粒３を配置する。このようにすれば、図５４
に示した１層目保護膜５７および２層目保護膜５８が表
面に形成された単結晶粒３の表面全体に満遍なく不純物
を照射することができる。

【０２７４】この結果、開口部５９（図５４参照）にお
いて露出した単結晶粒３（図５４参照）の部分には磁性
を有する不純物が注入され、図５５に示すように注入部
６０が形成される。このとき、注入部６０は、１層目保
護膜５７および２層目保護膜５８を除去した後において
も残存可能なように十分な深さにまで到達するように形
成される。ここで、注入部６０は最終的に識別マークと
しての磁性体領域４３（図４１参照）となる。

【０２７５】なお、この注入工程において、１層目保護
膜５７および２層目保護膜５８が表面に形成された単結
晶粒３の回転速度が速過ぎる場合には、注入される不純
物が単結晶粒３の表面に対して斜めに入射することにな
る。したがって、単結晶粒３の表面に対してほぼ垂直な
方向（単結晶粒３の中心部に向かう方向）から極力不純
物を注入したい場合、許容できる範囲内でできるだけ単
結晶粒３の回転速度を小さくすることが好ましい。

【０２７６】この後、図４４に示した工程と同様に、２
層目保護膜５８、１層目保護膜５７をそれぞれエッチン
グなどにより除去した後、露出した基部４２（図５５参
照）の表面を研磨などによって平坦化する。この結果、
図４１に示したような球状基板４４を得ることができ
る。

【０２７７】なお、注入部６０（図５５参照）を形成す
るための注入工程において、注入エネルギーを適宜選択
することにより注入部６０の深さ方向の位置や広がりを
任意に変更できる。たとえば、注入部６０を基部４２
（図５５参照）の表面から十分深い領域（球状基板４４
（図４１参照）の表面上に形成される半導体素子の動作
に必要な不純物領域の位置より深い部分に位置する領
域）に形成することもできる。そして、この注入部６０
を、球状基板４４（図４１参照）の表面における素子な
どの形成のための不純物領域が形成される領域の深さよ
りも十分深い領域に形成すれば、この注入部６０が形成
された領域上にも電界効果トランジスタなどの半導体素
子やその他の素子を形成することが可能になる。この結
果、球状基板４４の表面において素子などを形成するこ
とが可能な有効面積を大きくすることができる。

【０２７８】また、図５４および５５において説明した
注入工程において、１層目保護膜５７および２層目保護
膜５８が形成された単結晶粒３（図５４参照）を回転さ
せることなく１方向から不純物を注入すれば、球状基板
４４（図４１参照）において＜１１１＞方向である８つ
の方向のうちいずれか１つの方向に位置する領域にのみ
不純物を注入することができる。すなわち、球状基板４
４において、識別マークとしての磁性体領域４３（図４
１参照）を１つだけ形成することも可能である。

【０２７９】（実施の形態１２）図５６は、本発明によ
る球状基板の実施の形態１２を示す断面模式図である。
図５６を参照して、本発明による球状基板の実施の形態
１２を説明する。

【０２８０】図５６に示すように、球状基板６２はほぼ
球形状の外形を有しており、＜１１１＞方向において凹
部の中に埋込まれた識別マークとしての酸化膜６１を有
する。すなわち、球状基板６２は、シリコンからなるほ
ぼ球形状の基部４２と、この基部４２の表面に形成され
た凹部の内部に充填された状態となっている識別マーク
としての酸化膜６１とを備える。

【０２８１】図５６に示した球状基板６２においては、
識別マークとして作用する改質領域である酸化膜６１の
存在により、球状基板６２における＜１１１＞方向を検
出することができる。たとえば、図５７に示すように、
球状基板６２の表面における光の屈折率の変化を測定す
ることによって、識別マークを構成する酸化膜６１の位
置を検出することができる。

【０２８２】図５７は、図５６に示した球状基板につい
て、識別マークを検出するとともに球状基板の位置決め
を行なう装置（識別装置）の構成を説明するための模式
図である。図５７に示すように、装置は制御部６３と測
定部６５と位置決め部６４とを備える。制御部６３は測
定部６５および位置決め部６４を制御する。測定部６５
は、球状基板６２の表面に光を照射し、その反射光を検
出することによって球状基板６２の表面に形成された識
別マークとしての酸化膜６１の位置を検出する。なお、
測定部６５では、照射した光の屈折率の変化を測定する
ことによって、球状基板６２の表面における酸化膜厚の
変化を識別する。そして、識別マークとしての酸化膜６
１は、他の領域よりもその酸化膜の厚みが厚くなってい
るので、容易に酸化膜６１を検出することができる。酸
化膜６１の位置データは測定部６５から制御部６３へと
伝送される。制御部６３は、その伝送された位置データ
に基づいて、位置決め部６４に制御信号を伝送する。位
置決め部６４は、制御部６３からの制御信号に基づいて
球状基板６２の位置を制御する。

【０２８３】既に述べたように、識別マークとしての酸
化膜６１は、球状基板６２の＜１１１＞方向に形成され
ている。したがって、図５７に示した装置を用いて、球
状基板６２において結晶方位を正確に把握し、その結晶
方位に合せて球状基板６２を配置することができる。

【０２８４】なお、球状基板６２に代えて、図４１に示
すように識別マークとして磁性体領域４３を有する球状
基板４４を識別する場合には、測定部６５（図５７参
照）に磁場の強さの変化を検出する手段としての磁気検
出装置を配置することが好ましい。このようにすれば、
磁性体領域４３（図４１参照）を有する球状基板４４
（図４１参照）について、識別マークとしての磁性体領
域４３を容易に検出することができる。

【０２８５】図５６に示した球状基板６２の製造方法
は、基本的には図３８〜図４０に示した球状基板の製造
方法と同様である。すなわち、図３８〜図４０に示した
球状基板の製造方法では、図４０に示した工程において
球状基板２８（図４０参照）の表面から酸化膜４１（図
４０参照）を除去していたが、この酸化膜４１（図４０
参照）を除去することなく残存させれば図５６に示した
球状基板６２を得ることができる。

【０２８６】なお、識別マークとして作用する領域は、
図５６に示したように酸化膜６１に限られず、窒化膜、
あるいは他のシリコン化合物膜であってもよい。

【０２８７】（実施の形態１３）図５８は、本発明によ
る球状基板の実施の形態１３を説明するための断面模式
図である。図５８を参照して、本発明による球状基板の
実施の形態１３を説明する。

【０２８８】図５８に示すように、球状基板６２は、基
本的に図５６に示した球状基板と同様の構造を備える
が、識別マークを構成する領域の材質が異なる。すなわ
ち、図５８に示した球状基板６２においては、ＳＯＧ
（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜６６からなる識別マ
ークが形成されている。識別層としてのＳＯＧ膜６６
は、球状基板６２の＜１１１＞方向に位置する領域に形
成されている。このような球状基板６２によっても、本
発明による球状基板の実施の形態１２と同様の効果を得
ることができる。

【０２８９】図５９および図６０は、図５８に示した球
状基板の製造方法を説明するための断面模式図である。
図５９および図６０を参照して、図５８に示した球状基
板の製造方法を説明する。

【０２９０】まず、図３２〜図３４に示した工程と同様
の工程を実施することにより、図５９に示したような球
状基板を準備する。図５９に示した球状基板において
は、シリコンからなる基部４２の表面に凹部２９が形成
されている。この凹部２９は＜１１１＞方向に位置する
領域に形成されている。

【０２９１】次に、図５９に示した球状基板の表面全体
にＳＯＧ膜６７（図６０参照）を形成する。この結果、
図６０に示したような構造を得る。

【０２９２】この後、等方性エッチングを行なうことに
より、基部４２の表面に形成されたＳＯＧ膜６７の部分
を除去するとともに、凹部２９の内部にのみＳＯＧ膜６
６（図５８参照）を残存させる。その結果、図５８に示
したような球状基板６２を得ることができる。

【０２９３】（実施の形態１４）図６１は、本発明によ
る球状基板の実施の形態１４を説明するための断面模式
図である。図６１を参照して本発明による球状基板の実
施の形態１４を説明する。

【０２９４】図６１に示すように、球状基板１はほぼ球
形状の外形を有し、その＜１１１＞方向における表面に
はレジスト膜６９からなる識別マークが形成されてい
る。また、レジスト膜６９が配置された領域以外の表面
領域には、球状基板１の表面層が改質された表面改質部
６８が形成されている。この表面改質部６８としては、
たとえば親水性の酸化膜を形成してもよい。また、この
場合、レジスト膜６９を構成する材料としては、疎水性
のレジスト膜を用いることが好ましい。

【０２９５】このように、図６１に示した球状基板１に
おいても、＜１１１＞方向に識別マークとして作用する
レジスト膜６９が配置されているので、図５８に示した
球状基板と同様の効果を得ることができる。

【０２９６】図６２および図６３は、図６１に示した球
状基板の製造方法を説明するための断面模式図である。
図６２および図６３を参照して、図６１に示した球状基
板１の製造方法を説明する。

【０２９７】まず、本発明の実施例６における製造方法
と同様に、図３２に示したような単結晶粒３を準備す
る。そして、この表面に突起４（図６２参照）が形成さ
れた単結晶粒３（図６２参照）について、その表面を改
質する工程を実施する。その結果、図６２に示すよう
に、単結晶粒３の表面に表面改質部６８が形成される。
表面改質部６８は、レジスト膜６９（図６１参照）を構
成する材料との親和性が悪くなるような処理を施された
領域である。たとえば、表面改質部６８として親水性の
酸化膜が形成される。

【０２９８】その後、突起４（図６２参照）を研磨する
ことにより除去する。その結果、図６３に示すような構
造を得る。このとき、突起４が形成されていた領域にお
いては、疎水性のシリコン表面が露出した露出部７０が
形成されている。そして、この状態で疎水性のレジスト
を単結晶粒３の表面上に塗布する。

【０２９９】この結果、表面改質部６８には親水性の酸
化膜が形成されているため、表面改質部６８上からは疎
水性のレジストがはじかれてしまう。一方、露出部７０
では疎水性のシリコン表面が露出しているため、この露
出部７０上に疎水性のレジスト膜が塗布された状態とな
る。その後、ベーク処理など所定の処理を行なうことに
より、図６１に示したような球状基板１を得ることがで
きる。

【０３００】なお、疎水性のレジスト膜を用いる代わり
に、疎水性の材料であれば識別マークとして露出部７０
上に配置することが可能である。

【０３０１】（実施の形態１５）図６４は、本発明によ
る球状基板を利用した測定装置としての加速度センサを
示す断面模式図である。図６５および図６６は、図６４
に示した加速度センサの動作を説明するための断面模式
図である。図６４〜図６６を参照して、本発明による球
状基板を利用した加速度センサを説明する。

【０３０２】図６４に示すように、加速度センサ７５
は、中空であって球形状のケース７１と、このケース７
１の内壁面上に配置された電極７２ａ〜７２ｄと、この
ケース７１の内部に保持され、その表面の全部または一
部にメタル層７３が形成された球状基板１とを備える。
球状基板１は、その一部が平坦化された識別マークとし
ての平面部２を有する。なお、球状基板１として、図６
４に示すように識別マークとしての平面部２を有するも
のではなく、たとえば図２２に示したような球状基板を
用いてもよい。球状基板１は、その表面に形成されたメ
タル層７３と電極７２ａ〜７２ｄとの間に働く静電力に
よって空隙７４を形成した状態でケース７１内に保持さ
れている。

【０３０３】加速度センサ７５においては、この加速度
センサ７５が静止した状態、あるいは等速度運動状態の
場合、図６４に示すように球状基板１が識別マークとし
ての平面部２を鉛直上向きに配置した状態で静止してい
る。

【０３０４】次に、図６５に示すように、加速度センサ
７５を図６５の矢印の方向（右方向）に加速している状
態では、加速度が加えられることによって球状基板１が
傾いた状態となる。この結果、球状基板１のメタル層７
３と電極７２ａ〜７２ｄのそれぞれとの間の位置関係が
変化する。そのため、このメタル層７３と電極７２ａ〜
７２ｄとの間の静電容量が変化することになる。そし
て、この静電容量の変化によって加速度センサ７５に加
えられた加速度の大きさを検出することができる。

【０３０５】また、図６６は、加速度センサ７５に対し
て図６６の矢印方向（左方向）に加速度が加えられた状
態を示している。この場合も、加速度が加えられること
によって球状基板１が傾いている。そのため、図６５に
示した場合と同様に静電容量の変化から加速度の大きさ
を検出することができる。

【０３０６】図６４〜図６６に示した加速度センサ７５
は、球状基板１の配置を決定する際に重力を積極的に利
用している。また、構造が簡単であり、かつ静電容量の
変化を検出するという比較的簡単な制御を行なうことに
より加速度の大きさを検出することができる。また、ケ
ース７１は球形状であるため、ケース７１と球状基板１
との位置合わせを容易に行なうことができる。さらに、
図６４に示したように、重力によって自己整合的に識別
マークとして作用する平面部２が鉛直上方向に位置する
ことになる。そのため、非常に単純な構成で精度の高い
加速度センサを実現することができる。

【０３０７】図６７は、図６４〜６６に示した加速度セ
ンサの変形例を示す断面模式図である。図６７を参照し
て、図６４〜図６６に示した加速度センサ７５の変形を
説明する。

【０３０８】図６７に示すように、加速度センサ７５は
基本的には図６４〜図６６に示した加速度センサ７５と
同様の構造を備えるが、球状基板１にいて、平面部２の
外縁部が曲面状に加工された肩部７６が形成されてい
る。また、メタル層７３においても、肩部７６上に位置
する領域において表面が曲面状に成形された肩部７７が
形成されている。このようにすれば、ケース７１の内部
において電極７２ａ〜７２ｄのいずれかに球状基板１の
平面部２の外周部が引っかかるといった不良の発生を抑
制できる。また、このように表面を曲面状に形成した肩
部７６、７７を形成しておけば、この肩部７７がケース
７１や電極７２ａ〜７２ｄと衝突したような場合、ケー
ス７１や電極７２ａ〜７２ｄにおいて損傷が発生する危
険性を低減することができる。

【０３０９】（実施の形態１６）図６８は、本発明によ
る球状基板を利用した加速度センサを説明するための断
面模式図である。図６９および図７０は、図６８に示し
た加速度センサの動作を説明するための断面模式図であ
る。図６８〜図７０を参照して、本発明による球状基板
を用いた加速度センサを説明する。

【０３１０】図６８に示すように、加速度センサ７５
は、球形状であって中空のケース７１と、このケース７
１の内壁面上に配置された磁気センサ７８ａ〜７８ｄ
と、このケース７１の内部に保持された球状基板４４と
を備える。球状基板４４は、図４１に示した球状基板４
４と同様の構成を備え、シリコンからなる基部４２と、
この基部４２の表面の所定領域に形成された識別マーク
としての磁性体領域４３とを含む。球状基板４４は、ケ
ース７１の内壁と磁性体領域４３との間に働く磁力によ
って、空隙７４を介してケース７１中で浮いたような状
態で保持されている。

【０３１１】図６８は、加速度センサ７５が静止した状
態、あるいは等速度運動中のように加速度が加えられて
いない状態を示している。そして、図６９に示すよう
に、矢印方向（左方向）に加速度が加えられた場合に
は、図６９に示したようにケース７１の内部において球
状基板４４が相対的に右側に寄った状態となる。また、
たとえば図７０に示すように、加速度センサに矢印方向
（下方向）の加速度が加えられた場合には、ケース７１
の内部において球状基板４４は相対的に上方向にずれた
領域に位置する。この結果、球状基板４４の位置がずれ
ることにより、磁気センサ７８ａ〜７８ｄによって検出
される磁界の大きさが変化する。したがって、加速度の
大きさをこの磁界の変化により検出することができる。

【０３１２】なお、磁気センサ７８ａ〜７８ｄに代え
て、磁気センサ７８ａ〜７８ｄと同じ位置に磁場発生装
置を設置しておいてもよい。そして、たとえば図６９ま
たは図７０のように球状基板４４が所定の位置からずれ
た場合に、球状基板４４の位置ずれを修正するために、
磁場発生装置により発生させる磁場の大きさにより加速
度を検出してもよい。この場合、図６９のように球状基
板４４が所定の位置からずれた場合に、図６８に示した
ようにケース７１内部においてほぼ中央部に位置するよ
うに球状基板４４の位置を修正するため、磁気センサ７
８ｂの位置に形成された磁場発生装置により大きな磁場
を発生させる必要がある。したがって、この磁場発生装
置にはより大きな電流が流れることになる。この電流値
の変化によって球状基板４４の変位を検出することがで
きるので、結果的に加速度を検出することができる。

【０３１３】なお、このような磁場発生装置をケース７
１の内部に配置した磁場発生方式の方が、加速度センサ
７５に大きな加速度が加えられるような場合、磁場発生
装置において発生させる磁場の強度をその加速度の大き
さに合わせて大きくするので、球状基板４４とケース７
１の内壁や磁場発生装置とが接触するといった現象の発
生を抑制することができる。この結果、加速度センサの
故障の発生を抑制することができるのでより好ましい。

【０３１４】（実施の形態１７）図７１は、本発明によ
る球状基板を利用した集積回路を適用したシステムとし
てのＩＣカードを示す模式図である。また、図７２は、
図７１の線分ＬＸＸＩＩ−ＬＸＸＩＩにおける断面模式
図である。図７１および７２を参照して本発明による球
状基板を利用した集積回路を適用したＩＣカードを説明
する。

【０３１５】図７１に示すように、本発明による球状基
板を利用した集積回路を適用したＩＣカード７９は、樹
脂シート８０と、この樹脂シート上に形成された配線８
１と、樹脂シート８０に形成されたマウント８５（図７
２参照）に収容された、球状基板を利用した集積回路
（球状集積回路８２（図７２参照））とを備える。

【０３１６】図７２に示すように、球状集積回路８２
は、その一部が削り取られることにより形成された識別
マークとしての平面部２を有する球状基板１の表面上に
複数の半導体素子（図しせず）が形成されることにより
構成されている。球状基板１の表面において、平面部２
の中央部には一方の球状基板側端子８４ａが形成されて
いる。また、球状基板１において、球状基板側端子８４
ａと反対側に位置する領域における表面上に他の球状基
板側端子８４ｂが形成されている。

【０３１７】マウント８５は、球状基板１の形状に沿う
ように、平面部２に対向する領域は平面状の壁面を有す
るように形成されている。そして、マウント８５におい
て、上述の球状基板側端子８４ａ、８４ｂと対向する位
置にはＩＣカード側の端子８３ａ、８３ｂがそれぞれ球
状基板側端子８４ａ、８４ｂと接触するように配置され
ている。端子８３ａ、８３ｂはそれぞれ配線８１と接続
されている。球状集積回路８２は、球状基板側端子８４
ａ、８４ｂ、端子８３ａ、８３ｂを介して外部の配線８
１と電気的に接続されている。

【０３１８】このように、本発明による球状基板を利用
した球状集積回路８２をＩＣカード７９（図７１参照）
に適用しているので、従来のように平板状の半導体装置
（集積回路チップ）をＩＣカード７９に適用した場合の
ように、ＩＣカード７９が曲げられた場合に集積回路チ
ップが割れるなどの損傷が発生することを防止できる。
すなわち、図７１に示したＩＣカード７９では、ＩＣカ
ード７９を曲げたりしたような場合であっても、球状集
積回路８２が従来の集積回路チップより高い剛性を示す
ので、この球状集積回路８２が割れるといったおそれが
ほとんどない。

【０３１９】また、図７２に示すように、球状集積回路
８２が形成された球状基板１には、識別マークとして作
用する平面部２が形成されているので、マウント８５へ
と球状集積回路８２を搭載する際位置合わせなどを容易
に行なうことができる。

【０３２０】図７３は、図７１および７２に示したＩＣ
カードの変形例を説明するための断面模式図である。図
７３は図７２に対応する。図７３を参照して、図７１お
よび７２に示したＩＣカードの変形例を説明する。

【０３２１】図７３に示したＩＣカードの変形例におい
て、球状集積回路８２は識別マークとしての磁性体領域
４３がその表面に形成された球状基板４４を用いてい
る。そして、マウント８５は、球状基板４４の外形に適
合するようにほぼ球形状に形成されており、マウント８
５の側壁面においては、球状基板４４の識別マークとし
ての磁性体領域４３が配置されるべき領域に磁場発生装
置８６が配置されている。なお、磁場発生装置８６が配
置された領域には、磁場発生装置に代えて単純な磁性体
を配置しておいてもよい。このようにすれば、マウント
８５の内部に球状集積回路８２を搭載した場合、磁力に
よって磁性体領域４３が自己整合的に磁場発生装置８６
と対向する領域へと移動する。この結果、球状集積回路
８２の位置合わせを容易に行なうことができる。

【０３２２】なお、球状集積回路８２の表面において
は、図７２に示した球状集積回路８２と同様に球状基板
側端子８４ａ、８４ｂが形成されている。磁性体領域４
３と磁場発生装置８６とが対向するように球状集積回路
８２が位置合わせされた際、球状基板側端子８４ａ、８
４ｂと対向する領域に位置するように端子８３ａ、８３
ｂが形成されている。球状基板側端子８４ａ、８４ｂは
端子８３ａ、８３ｂとそれぞれ電気的に接続された状態
となる。端子８３ａ、８３ｂは配線８１と電気的に接続
されている。この結果、球状集積回路８２は球状基板側
端子８４ａ、８４ｂ、端子８３ａ、８３ｂを介して配線
８１と電気的に接続される。このように、球状集積回路
８２を用いることにより、マウント作業や位置合わせを
容易に行なうことができ、かつ破損しにくいＩＣカード
を実現できる。

【０３２３】なお、図７３に示したように磁力を用いて
球状集積回路８２を位置合わせしてもよいが、静電力を
用いて球状集積回路８２を位置合わせすることも考えら
れる。この場合、識別マークとしては磁性体領域４３に
代えて金属膜などを磁性体領域４３が形成された領域に
形成することが好ましい。

【０３２４】（実施の形態１８）図７４は、本発明によ
る球状基板を利用した集積回路または機能素子を複数個
用いて形成された大規模集積回路の構造を示す断面模式
図である。図７４を参照して、本発明による球状基板を
利用したシステムとしての大規模集積回路を説明する。

【０３２５】図７４に示すように、基板８７の表面上に
球状基板１ａ〜１ｃが搭載されている。球状基板１ａ〜
１ｃは識別マークとしての平面部２を有する。このと
き、平面部２に接続用の電極を設けておけば、特にバン
プなどを用いることなく基板８７に球状基板１ａ〜１ｃ
を接続することができる。なお、球状基板１ａ〜１ｃの
表面には半導体素子やその他の機能素子が形成されてい
る。そして、このような半導体素子などを形成する領域
として球状基板１ａ〜１ｃの表面が利用されているた
め、基板８７上における同一の占有面積において、従来
よりもより多くの半導体素子を配置することができる。
すなわち、実効的な集積度を向上させることができる。

【０３２６】図７５は、図７４に示した大規模集積回路
の第１の変形例を示す断面模式図である。図７５を参照
して、大規模集積回路の第１の変形例を説明する。

【０３２７】図７５に示すように、基板８７上に配置さ
れた球状基板１ｄ〜１ｆにおいては、平面部２に加えて
平面部８８が形成されている。このように、球状基板１
ｄ〜１ｆの中心に対して点対称になるような位置に複数
の平面部８８を形成することにより、図７５に示すよう
に球状基板１ｄ〜１ｆを横方向に連結した集合体を形成
することができる。そして、この平面部８８において接
続用の電極などを形成しておけば、バンプなどを用いる
ことなく球状基板１ｄ〜１ｆを横方向に連結することが
できる。また、このような平面部２、８８を形成してお
けば、球状基板１ｄ〜１ｆの位置合わせを容易に行なう
ことができる。この結果、図７４に示した大規模集積回
路による効果が得られるとともに、球状基板１ｄ〜１ｆ
の占有面積をより小さくすることができるので、実効的
な集積度をより高めることができる。

【０３２８】図７６は、図７４に示した大規模集積回路
の第２の変形例を示す断面模式図である。図７６を参照
して、図７４に示した大規模集積回路の第２の変形例を
説明する。

【０３２９】図７６に示すように、基板８７上に球状基
板１ｇ〜１ｉを垂直方向に積層した集合体を形成しても
よい。このとき、球状基板１ｇ〜１ｉには、上部と下部
の２ヵ所に（その中心点から見てほぼ点対称となる位置
に）平面部８９が形成されている。この平面部８９に接
続用電極などを設けておけば、特にバンプなどを用いる
ことなく球状基板１ｇ〜１ｉを積層して連結することが
できる。このようにすれば、基板８７における球状基板
１ｇ〜１ｉの占有面積をより小さくすることができるの
で、実効的な集積度をさらに向上させることができる。

【０３３０】図７７は、図７４に示した大規模集積回路
の第３の変形例を示す断面模式図である。図７７を参照
して、図７４に示した大規模集積回路の第３の変形例を
説明する。

【０３３１】図７７に示すように、球状基板１ｊ、１
ｋ、１ｍ〜１ｑのそれぞれにおいて、球状基板の中心部
から点対称になるような４ヵ所に平面部８８、８９をそ
れぞれ形成する。その結果、図７７に示すように、横方
向および垂直方向のそれぞれに球状基板１ｊ、１ｋ、１
ｍ〜１ｑを連結、積層した集合体を形成することができ
る。このようにすれば、球状基板１ｊ、１ｋ、１ｍ〜１
ｑを安定して連結できるので、立体構造の大規模集積回
路を容易に構成することができる。また、このように平
面部８８、８９を形成することにより、球状基板１ｊ、
１ｋ、１ｍ〜１ｑをより密に積層配置することができる
ので、実効的な集積度を向上させることができる。

【０３３２】上述した大規模集積回路においては、球状
基板１ａ〜１ｋ、１ｍ〜１ｑに形成された平面部２、８
８、８９にも半導体素子などを形成する（平面部２、８
８、８９の面積も半導体素子を形成することが可能な有
効面積に加えられる）と考えれば、従来のように基板８
７上に単純に半導体素子などを配置する場合よりも半導
体素子の集積度は約３倍程度向上する。

【０３３３】また、球状基板において、その中心部から
見て点対称となる６ヵ所に平面部を形成しておけば、図
７７に示したように基板８７の表面に平行な方向および
基板８７に垂直な方向に加えて、図７７における紙面に
垂直な方向（奥行方向）にも球状基板を積層配置するこ
とができる。このようにすれば、さらに大規模な大規模
集積回路を容易に構成することができる。

【０３３４】このように、本発明による球状基板を用い
て、この球状基板の表面に集積回路や機能素子などを形
成している場合、この球状基板を横方向に連結するある
いは積上げるといったことができるので、基板に対して
垂直方向の積上げ階層や横方向の連結数を増やせる限り
において実質的に複雑な大規模集積回路を構成すること
が可能となる。また、基板に対して垂直方向に球状基板
を積上げていけば、基板８７の表面における占有面積を
一定にした状態で大規模集積回路を構成する素子数を増
大することができる。すなわち、実効的な集積度を高め
ることができる。

【０３３５】また、本発明による球状基板１ａ〜１ｋ、
１ｍ〜１ｑにおいては、平面部２、８８、８９などから
なる識別マークが形成されているので、球状基板の位置
合わせが極めて容易である。そのため、図７４〜７７に
示したような大規模集積回路を形成する工程の生産性を
向上させることができる。

【０３３６】（実施の形態１９）図７８は、本発明によ
る球状基板を利用した集積回路を備えるシステムとして
の半導体装置の模式図である。図７９は、図７８に示し
た半導体装置の部分拡大模式図である。図８０は、図７
８に示した半導体装置を構成する球状基板の側面模式図
である。図８１は、図８０に示した球状基板の底面模式
図である。図８２は図８０に示した球状基板を斜め下か
ら見た模式図である。図８３は図８２の矢印９３側から
見た球状基板の側面模式図である。図７８〜８３を参照
して、本発明による集積回路の実施の形態１９を説明す
る。

【０３３７】図７８に示すように、半導体装置は平板状
の基板８７と、平板状の基板８７上に配置された複数の
球状基板９０とからなる。そして、基板８７の表面上に
は集積回路を構成する素子９１（図７９参照）が形成さ
れている。また、球状基板９０の表面には、その球面状
の表面上に集積回路を構成する素子（図示せず）が形成
され、また、識別マークとしての平面部２（図７９参
照）の表面上にも集積回路を構成する素子９２（図７９
参照）および電極（図示せず）が形成されている。球状
基板９０の表面に形成された素子を含む回路は、平面部
２に形成された接続用の電極（図示せず）において平板
状の基板８７上に形成された素子９１などを含む回路と
電気的に接続されている。

【０３３８】このように、球状基板９０において、曲面
部上のみではなく平面領域としての平面部２上にも半導
体素子からなる集積回路を形成することにより、平面部
２を形成することに伴う球状基板９０における素子の形
成領域の面積（有効面積）の減少を最小限にとどめるこ
とができる。

【０３３９】また、平面部２に素子９２を形成すること
は、その平面部２の表面が平坦化されているため、形成
される素子９２としてのトランジスタなどの面方位を一
定方向に揃えたい場合（たとえば、チャネル領域を流れ
る電流の向きを特定の結晶方位に合せたい場合）などに
特に有用である。また、既に述べたように、このような
平面部２を形成しておけば、球状基板９０を平板状の基
板８７上に搭載する場合に位置合わせを容易に行なうこ
とができる。また、球状基板９０においては、実施の形
態１８で示したように複数箇所に平面部を設けておけ
ば、球状基板９０の上に他の球状基板を積層して配置す
る、あるいは横方向に連結して球状基板を配置するとい
ったことを容易に行なうことができる。この結果、集積
回路を構成する素子の集積度を向上させることができ
る。

【０３４０】なお、上述した実施の形態１〜１９におい
ては、球状基板を構成する材料としてシリコンを用いて
説明したが、その他の半導体材料を球状基板の材料とし
て用いてもよい。また、さらにその他のあらゆる材料か
らなる球状基板に対しても、本発明は適用可能である。

【０３４１】また、球状基板においては、識別マークを
２ヵ所適切な位置に配置すれば、球状基板の位置決めを
確実に行なうことができる。たとえば、２つの識別マー
クを、球状基板の中心を通る回転対称軸上に位置しない
ように配置しておけば、球状基板の位置決めを確実に行
なうことができる。

【０３４２】なお、球状基板の位置決めの精度をさらに
高める場合には、位置決めの確認を行なうため第３の識
別マークを球状基板に形成することが好ましい。この結
果、３ヵ所で球状基板の位置決めを行なうことができる
とともに球状基板を固定することができる。また、球状
基板を立体的に積層固定するためには、球状基板におい
て４ヵ所、あるいは５ヵ所もしくは６ヵ所に識別マーク
を配置することが好ましい。本発明に示したように、＜
１１１＞方向の突起を利用して識別マークを形成してお
けば、極めて簡単に識別マークを８ヵ所において形成す
ることができる。なお、このように８ヵ所よりも多数の
箇所に識別マークを設けた場合には、位置決め精度の向
上に対してほとんど寄与することがなく、反対に半導体
素子などを形成することが可能な有効面積の減少や球状
基板の製造工程数の増加を招くといったデメリットが大
きくなる。したがって、識別マークは、１つの球状基板
に対して２ヵ所〜８ヵ所程度設けることが好ましい。

【０３４３】また、本発明による球状基板では、識別マ
ークを＜１１１＞方向に配置することができるので、球
状基板における結晶方位を確定することができる。この
結果、従来のようにやみくもに球状基板の表面にトラン
ジスタを形成する場合よりも、球状基板の表面において
特定の結晶方位にチャネル方向を合わせたようにトラン
ジスタを形成することができる。たとえば、移動度の点
で有利な［１００］方向にチャネル方向を揃えたトラン
ジスタを最大限設置することができる。

【０３４４】また、場合によっては、球状基板に論理回
路とその他の素子とを混載する場合などが考えられる。
この場合には、結晶方位に対する依存性の強いトランジ
スタ部、すなわち論理回路を選択的に［１００］方向に
対してほぼ垂直な方向となる面付近に設けることが好ま
しい。そして、トランジスタ部を形成した場合には移動
度の点で不利となるその他の領域においては、結晶方位
に対する依存性の弱いキャパシタや外部接続端子などを
設けるといったことが可能になる。すなわち、結晶方位
を考慮して論理回路やその他の素子の配置を決定するこ
とにより、球状基板を用いた半導体装置の性能の最適化
を図ることができる。

【０３４５】今回開示された実施の形態はすべての点で
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。

【０３４６】

【発明の効果】このように、本発明によれば、球状基板
に識別マークを設けることにより、球状基板における結
晶方位を精度良く識別することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による球状基板の実施の形態１を説明
するための断面模式図である。

【図２】 図１に示した球状基板の底面図である。

【図３】 図１に示した球状基板を斜め下側から見た場
合の形状を示す模式図である。

【図４】 図３の矢印９３に示した方向から見た球状基
板の側面図である。

【図５】 図１〜４に示した球状基板の製造方法の第１
工程を説明するための模式図である。

【図６】 図１〜４に示した球状基板の製造方法の第２
工程を説明するための模式図である。

【図７】 図１〜４に示した球状基板の製造方法の第３
工程を説明するための模式図である。

【図８】 図１〜４に示した球状基板の製造方法の第４
工程を説明するための模式図である。

【図９】 図１〜４に示した球状基板の製造方法の第５
工程を説明するための模式図である。

【図１０】 図５〜９に示した球状基板の製造方法にお
いて用いるＣＭＰ装置の構成を説明するための模式図で
ある。

【図１１】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態２の第１工程を説明するための断面模式図である。

【図１２】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態２の第２工程を説明するための断面模式図である。

【図１３】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態２の第３工程を説明するための断面模式図である。

【図１４】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態２の第４工程を説明するための断面模式図である。

【図１５】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態３の第１工程を説明するための断面模式図である。

【図１６】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態３の第２工程を説明するための断面模式図である。

【図１７】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態３の第３工程を説明するための断面模式図である。

【図１８】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態３の第４工程を説明するための断面模式図である。

【図１９】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態３の変形例の第１工程を説明するための断面模式図
である。

【図２０】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態３の変形例の第２工程を説明するための断面模式図
である。

【図２１】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態３の変形例の第３工程を説明するための断面模式図
である。

【図２２】 本発明による球状基板の実施の形態４を示
す断面模式図である。

【図２３】 図２２に示した球状基板の製造方法の第１
工程を説明するための断面模式図である。

【図２４】 図２２に示した球状基板の製造方法の第２
工程を説明するための断面模式図である。

【図２５】 図２２に示した球状基板の製造方法の第３
工程を説明するための断面模式図である。

【図２６】 本発明による球状基板の実施の形態５を示
す断面模式図である。

【図２７】 図２６に示した球状基板の製造方法を説明
するための断面模式図である。

【図２８】 図２６に示した球状基板を用いた半導体装
置の模式図である。

【図２９】 図２８の線分ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸにおける
断面模式図である。

【図３０】 図２９における領域ＸＸＸの部分拡大断面
模式図である。

【図３１】 本発明による球状基板の実施の形態６を示
す断面模式図である。

【図３２】 図３１に示した球状基板の製造方法の第１
工程を説明するための断面模式図である。

【図３３】 図３１に示した球状基板の製造方法の第２
工程を説明するための断面模式図である。

【図３４】 図３１に示した球状基板の製造方法の第３
工程を説明するための断面模式図である。

【図３５】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態７を説明するための模式図である。

【図３６】 図３５に示したエッチング工程の第１の変
形例を説明するための模式図である。

【図３７】 図３５に示したエッチング工程の第２の変
形例を説明するための模式図である。

【図３８】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態８の第１工程を説明するための断面模式図である。

【図３９】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態８の第２工程を説明するための断面模式図である。

【図４０】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態８の第３工程を説明するための断面模式図である。

【図４１】 本発明による球状基板の実施の形態９を示
す断面模式図である。

【図４２】 図４１に示した球状基板の製造方法の第１
工程を説明するための断面模式図である。

【図４３】 図４１に示した球状基板の製造方法の第２
工程を説明するための断面模式図である。

【図４４】 図４１に示した球状基板の製造方法の第３
工程を説明するための断面模式図である。

【図４５】 本発明による球状基板を用いた半導体装置
の製造工程において用いる製造装置を示す模式図であ
る。

【図４６】 図４５に示した露光装置のホルダの第１の
変形例を説明するための部分断面模式図である。

【図４７】 図４５に示した露光装置のホルダの第２の
変形例を説明するための部分断面模式図である。

【図４８】 図４５に示した露光装置のホルダの第３の
変形例を説明するための部分断面模式図である。

【図４９】 図４５に示した露光装置におけるホルダの
第４の変形例を説明するための部分断面模式図である。

【図５０】 図４５に示した露光装置におけるホルダの
第４の変形例を説明するための部分断面模式図である。

【図５１】 図４５に示した露光装置におけるホルダの
第５の変形例を説明するための分断面模式図である。

【図５２】 図４５に示した露光装置におけるホルダの
第６の変形例を説明するための部分断面模式図である。

【図５３】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態１１の第１工程を説明するための断面模式図であ
る。

【図５４】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態１１の第２工程を説明するための断面模式図であ
る。

【図５５】 本発明による球状基板の製造方法の実施の
形態１１の第３工程を説明するための断面模式図であ
る。

【図５６】 本発明による球状基板の実施の形態１２を
示す断面模式図である。

【図５７】 図５６に示した球状基板について、識別マ
ークを検出するとともに球状基板の位置決めを行なう装
置の構成を説明するための模式図である。

【図５８】 本発明による球状基板の実施の形態１３を
説明するための断面模式図である。

【図５９】 図５８に示した球状基板の製造方法の第１
工程を説明するための断面模式図である。

【図６０】 図５８に示した球状基板の製造方法の第２
工程を説明するための断面模式図である。

【図６１】 本発明による球状基板の実施の形態１４を
説明するための断面模式図である。

【図６２】 図６１に示した球状基板の製造方法の第１
工程を説明するための断面模式図である。

【図６３】 図６１に示した球状基板の製造方法の第２
工程を説明するための断面模式図である。

【図６４】 本発明による球状基板を利用した加速度セ
ンサを示す断面模式図である。

【図６５】 図６４に示した加速度センサの動作を説明
するための断面模式図である。

【図６６】 図６４に示した加速度センサの動作を説明
するための断面模式図である。

【図６７】 図６４〜６６に示した加速度センサの変形
例を示す断面模式図である。

【図６８】 本発明による球状基板を利用した加速度セ
ンサを説明するための断面模式図である。

【図６９】 図６８に示した加速度センサの動作を説明
するための断面模式図である。

【図７０】 図６８に示した加速度センサの動作を説明
するための断面模式図である。

【図７１】 本発明による球状基板を利用した集積回路
を適用したＩＣカードを示す模式図である。

【図７２】 図７１の線分ＬＸＸＩＩ−ＬＸＸＩＩにお
ける断面模式図である。

【図７３】 図７１および７２に示したＩＣカードの変
形例を説明するための断面模式図である。

【図７４】 本発明による球状基板を利用した集積回路
または機能素子を複数個用いて形成された大規模集積回
路の構造を示す断面模式図である。

【図７５】 図７４に示した大規模集積回路の第１の変
形例を示す断面模式図である。

【図７６】 図７４に示した大規模集積回路の第２の変
形例を示す断面模式図である。

【図７７】 図７４に示した大規模集積回路の第３の変
形例を示す断面模式図である。

【図７８】 本発明による球状基板を利用した集積回路
を備える半導体装置の模式図である。

【図７９】 図７８に示した半導体装置の部分拡大模式
図である。

【図８０】 図７８に示した半導体装置を構成する球状
基板の側面模式図である。

【図８１】 図８０に示した球状基板の底面模式図であ
る。

【図８２】 図８０に示した球状基板を斜め下から見た
模式図である。

【図８３】 図８２の矢印９３側から見た球状基板の側
面模式図である。

【図８４】 従来の球状半導体の問題点を説明するため
の模式図である。

【図８５】 従来の球状半導体の問題点を説明するため
の模式図である。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｋ，１ｍ〜１ｑ，２１，２８，４４，６
２，９０ 球状基板、２，８８，８９ 平面部、３ 単
結晶粒、４ 突起、５ 保持パッド、６，１２、１４，
１５，１７，２９ 凹部、７ 研磨パッド、８，６３
制御部、９ 駆動部、１０ 検出部、１１，１３，１
６，２０ 保持パッド、１８ 曲面状部、１９ 保護
膜、２２ 凸部、２３ ソース領域、２４ ドレイン領
域、２５ ゲート絶縁膜、２６ ゲート電極、２７ 矢
印、３０ 保護膜、３１，５３，５５，５９ 開口部、
３２，３４，３５，３９，９３，９４ 矢印、３３ 保
持台、３６ 保護膜付単結晶粒、３７，４９ ホルダ、
３８ チャンバ、４０ 酸化領域、４１，６１ 酸化
膜、４２ 基部、４３ 磁性体領域、４５ 不純物を含
む膜、４６ 磁性体導入部、４７ イメージングシステ
ム、４８ レンズシステム、５０，５２，８６ 磁場発
生装置、５１ 磁場伝達部材、５４ コイル、５６磁性
体芯、５７ １層目保護膜、５８ ２層目保護膜、６０
注入部、６４ 位置決め部、６５ 測定部、６６，６
７ ＳＯＧ膜、６８ 表面改質部、６９ レジスト膜、
７０ 露出部、７１ ケース、７２ａ〜７２ｄ 電極、
７３ メタル層、７４ 空隙、７５ 加速度センサ、７
６，７７ 肩部、７８ａ〜７８ｄ 磁気センサ、７９
ＩＣカード、８０ 樹脂シート、８１ 配線、８２ 球
状集積回路、８３ａ，８３ｂ 端子、８４ａ，８４ｂ
球状基板側端子、８５ マウント、８７ 基板、９１，
９２ 素子、９５ エッチング種導入部。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 識別マークを備える球状基板。
2. 【請求項２】 前記球状基板の表面において、前記識別
   マークとなる領域の曲率半径は、前記識別マークとなる
   前記領域以外の領域の曲率半径と異なる、請求項１に記
   載の球状基板。
3. 【請求項３】 前記識別マークは前記球状基板の表面に
   形成された凸部および凹部の少なくともいずれか一方を
   含む、請求項１に記載の球状基板。
4. 【請求項４】 前記識別マークは、前記球状基板の表面
   層を改質処理することにより形成された領域、前記球状
   基板の表面層に不純物を導入することにより形成された
   領域、前記球状基板の表面上に識別層が塗布された領域
   からなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求
   項１に記載の球状基板。
5. 【請求項５】 前記識別マークは、前記球状基板の表面
   が平面化された平面領域を含む、請求項１に記載の球状
   基板。
6. 【請求項６】 表面の一部が平面化された平面領域を備
   える球状基板。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の球状基板にお
   いて、前記平面領域上に半導体素子が形成されている、
   半導体装置。
8. 【請求項８】 前記識別マークは、前記球状基板の中央
   部から見て所定の結晶方位に対応する部分に形成されて
   いる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の球状基板。
9. 【請求項９】 請求項１〜６および８のいずれか１項に
   記載の球状基板を用いた半導体装置。
10. 【請求項１０】 溶融したシリコンを冷却して単結晶粒
    を形成する工程と、前記単結晶粒の表面を研磨して平坦
    化する工程と、 表面が平坦化された前記単結晶粒を保持パッドに保持す
    る工程と、 前記保持パッドに保持された前記単結晶粒の表面の一部
    を除去することにより、前記単結晶粒の表面に平面領域
    を形成する平面領域形成工程とを備える、球状基板の製
    造方法。
11. 【請求項１１】 球状基板を保持するための保持部材を
    備える研磨装置であって、 前記保持部材は、前記球状基板を構成する材料との摩擦
    係数の高い材料により形成された保持部、前記球状基板
    の外形に沿って変形することが可能な保持部、および前
    記球状基板を構成する材料との摩擦係数の高い材料によ
    り形成されるとともに前記球状基板の外形に沿って変形
    することが可能な保持部からなる群から選択される少な
    くとも一つを含む、研磨装置。
12. 【請求項１２】 溶融したシリコンを冷却して単結晶粒
    を形成する工程と、 前記単結晶粒の表面を研磨して平坦化する工程と、 前記平坦化された単結晶粒の表面上に保護膜を形成する
    工程と、 前記保護膜と前記単結晶粒の表面層との一部を、異方性
    エッチングを用いて除去するエッチング工程とを備え
    る、球状基板の製造方法。
13. 【請求項１３】 溶融したシリコンを冷却して、表面に
    突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、 前記単結晶粒の表面上に、前記突起部を埋設するように
    保護膜を形成する工程と、 前記保護膜をエッチングにより部分的に除去することに
    より、前記突起部を露出させる工程と、 露出した前記突起部を除去するとともに、前記単結晶粒
    の表面において前記突起部が形成されていた領域に凹部
    を形成する工程とを備える、球状基板の製造方法。