JP2010040696A - エピタキシャル成長用基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】ピンセット等による基板のハンドリング位置を基板周縁部のごく限られた一部分に制限でき、もって基板ハンドリングに伴う汚染等の領域を大幅に抑制可能なエピタキシャル成長用基板を提供する。
【解決手段】エピタキシャル成長用の基板1であって、エピタキシャル成長を行う基板1の表面1aとは反対の裏面1b側に、部分的に面取り部3がある。基板1の直径をx[mm]とするとき、基板1の裏面1b側に施した面取り部3の長さLが2mm以上0.15
x[mm]以下がよい。また、基板1を平坦面P上に表面1aを上にして置いたとき、基板1と平坦面Pとの間にできる隙間の高さh1、奥行きd1が0.2mm以上がよい。
【選択図】図1
【解決手段】エピタキシャル成長用の基板1であって、エピタキシャル成長を行う基板1の表面1aとは反対の裏面1b側に、部分的に面取り部3がある。基板1の直径をx[mm]とするとき、基板1の裏面1b側に施した面取り部3の長さLが2mm以上0.15
x[mm]以下がよい。また、基板1を平坦面P上に表面1aを上にして置いたとき、基板1と平坦面Pとの間にできる隙間の高さh1、奥行きd1が0.2mm以上がよい。
【選択図】図1
Description
本発明は、エレクトロニクスデバイス等を作製するために、エピタキシャル成長の下地基板として用いられるエピタキシャル成長用基板に関し、特に、基板に施される面取り加工を改善したエピタキシャル成長用基板に関する。
エレクトロニクスデバイスの製造工程には、エピタキシャル成長技術がしばしば用いられる。例えば、SiのLSIの作製や、GaAsあるいはGaN系の発光素子の作製などに用いられる。Si基板上にSiを成長させるような、基板とエピタキシャル成長層が同じ材料であるエピタキシャル成長は、ホモエピタキシーと呼ばれる。一方、基板とエピタキシャル成長層とが異なる材料のエピタキシャル成長は、ヘテロエピタキシーと呼ばれる。結晶成長の方法としては、様々な方法が用いられる。代表的な方法としては、CVDやMBE(分子線エピタキシャル成長)、スパッタリングなどの方法が挙げられる。
エピタキシャル成長用の基板(下地基板)の形状は様々だが、円形あるいは角形の平板状が一般的である。単結晶基板の場合、結晶方位や基板の裏表を明確にするために、オリエンテーションフラット(OF)やインデックスフラット(IF)をつけることもある。大型の基板では、OFやIFの代わりにノッチが形成される場合もある。
また、エピタキシャル成長用の基板の表・裏面の周縁部には、全周に亘って面取り加工がなされる場合が多い。基板を面取りする目的には幾つかあるが、ひとつは基板の欠けや割れを防止することである。さらに、基板の表面側を面取りする別の目的は、結晶成長時の外周部の盛り上がり(エッジクラウン)を防止することである。基板の裏面側を面取りする別の目的は、ピンセットで基板を簡単に持ち上げることができ、ハンドリングを容易にすることである。
従来、基板の表裏の識別を容易にするために、面取り形状を表裏で変えたり、傾斜角が表裏で異なるノッチを形成したり、基板の表裏で面取り粗さを変えたり、基板の表裏で面取り粗さの一様性を変えたりするなど、基板の外周部の面取り方法を工夫した提案がある(例えば、特許文献1〜4参照)。
従来、基板の表裏の識別を容易にするために、面取り形状を表裏で変えたり、傾斜角が表裏で異なるノッチを形成したり、基板の表裏で面取り粗さを変えたり、基板の表裏で面取り粗さの一様性を変えたりするなど、基板の外周部の面取り方法を工夫した提案がある(例えば、特許文献1〜4参照)。
ところで、高品質なエピタキシャル層を得ようとするならば、成長前に基板表面を汚すようなことがあってはならない。これを防止するために、作業をクリーンルームで行ったり、作業者はマスクや手袋を装着したりする。しかし、そのような対策を行っても、なお基板表面は汚染される機会がある。それは、ピンセットによるハンドリングである。基板を保存容器から取り出し、結晶成長炉にセットする際には、基板の周縁部をピンセットで掴むことが多い。また、エピタキシャル成長前の各種の検査や、前処理の工程でもそうである。ピンセットで掴まれた部分は、汚染されたり、傷がついたりする。そのような部分には、高品質なエピタキシャル層が成長することは望めない。異常成長してしまうのが殆どである。このように、ピンセットで掴まれた部分にはデバイスを作れないから、歩留まり低下の原因となる。
ピンセットによる基板汚染などを最小限に食い止めるための対策としては、ピンセットで掴む部分を決めてしまうことである。例えば、オリエンテーションフラットの右端を掴むようにルールとして定めることが行われているが、これは確実な方法とはいえない。ピンセットで掴む部分を決めておいても、毎回少しずつ、ずれた位置を掴んでしまい、基板の汚染領域が大きくなったり、うっかりしてルール違反な場所を掴んでしまうような事態が頻繁に生じる。
本発明は、上記課題を解決し、ピンセット等による基板のハンドリング位置を基板周縁部のごく限られた一部分に制限でき、もって基板ハンドリングに伴う汚染等の領域を大幅に抑制可能なエピタキシャル成長用基板を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成されている。
本発明の第1の態様は、エピタキシャル成長用の基板であって、エピタキシャル成長を行う前記基板の表面とは反対の裏面側に、部分的に面取り加工が施してあるエピタキシャル成長用基板である。
第1の態様のエピタキシャル成長用基板において、前記基板の径をx[mm]とするとき、前記基板の裏面側に施した面取り部の長さが2mm以上0.15x[mm]以下であ
ることが好ましい。
また、前記基板を平坦面上に基板表面を上にして置いたとき、前記基板の裏面側の面取り加工によって、前記基板と前記平坦面との間にできる隙間の高さが0.2mm以上であ
ることが好ましい。更に、前記隙間の奥行きが0.2mm以上であることが好ましい。
また、前記裏面側の面取り部の両端に目印が施されていることが好ましい。前記目印は、ノッチまたはレーザーマークであることが好ましい。
第1の態様のエピタキシャル成長用基板において、前記基板の径をx[mm]とするとき、前記基板の裏面側に施した面取り部の長さが2mm以上0.15x[mm]以下であ
ることが好ましい。
また、前記基板を平坦面上に基板表面を上にして置いたとき、前記基板の裏面側の面取り加工によって、前記基板と前記平坦面との間にできる隙間の高さが0.2mm以上であ
ることが好ましい。更に、前記隙間の奥行きが0.2mm以上であることが好ましい。
また、前記裏面側の面取り部の両端に目印が施されていることが好ましい。前記目印は、ノッチまたはレーザーマークであることが好ましい。
本発明の第2の態様は、エピタキシャル成長用の基板であって、エピタキシャル成長を行う前記基板の表面とは反対の裏面側に、2種類以上の異なる形状の面取り加工が施してあるエピタキシャル成長用基板である。
第2の態様のエピタキシャル成長用基板において、前記基板を平坦面上に基板表面を上にして置いたとき、前記基板の裏面側の面取り加工によって、前記基板と前記平坦面との間にできる隙間の高さが0.2mm以上である大面取り部の長さが、前記基板の径をx[
mm]とするとき、2mm以上0.15x[mm]以下であることが好ましい。
また、前記基板を平坦面上に基板表面を上にして置いたとき、前記基板の裏面側の面取り加工によって、前記大面取り部以外の部分では、前記隙間の高さと奥行きがともに0.
1mm未満であることが好ましい。
また、前記大面取り部の両端に目印が施されていることが好ましい。前記目印は、ノッチまたはレーザーマークであることが好ましい。
第2の態様のエピタキシャル成長用基板において、前記基板を平坦面上に基板表面を上にして置いたとき、前記基板の裏面側の面取り加工によって、前記基板と前記平坦面との間にできる隙間の高さが0.2mm以上である大面取り部の長さが、前記基板の径をx[
mm]とするとき、2mm以上0.15x[mm]以下であることが好ましい。
また、前記基板を平坦面上に基板表面を上にして置いたとき、前記基板の裏面側の面取り加工によって、前記大面取り部以外の部分では、前記隙間の高さと奥行きがともに0.
1mm未満であることが好ましい。
また、前記大面取り部の両端に目印が施されていることが好ましい。前記目印は、ノッチまたはレーザーマークであることが好ましい。
本発明の第3の態様は、エピタキシャル成長用の基板であって、エピタキシャル成長を行う前記基板の表面とは反対の裏面側に、前記基板の周方向において、複数の異なる面取り形状を有する領域が形成されているエピタキシャル成長用基板である。
第3の態様のエピタキシャル成長用基板において、前記複数の異なる面取り形状の領域は、平坦面上に前記基板をその表面を上にして置いたとき、前記基板と前記平坦面との間にできる隙間から前記基板を把持するための把持具を挿入することが可能な把持領域と、前記隙間から前記把持具を挿入することが困難な非把持領域とを備えていることが好ましい。
また、前記把持領域の裏面側の面取り形状は、前記隙間の高さが0.2mm以上である
ことが好ましい。更に、前記把持領域の裏面側の面取り形状は、前記隙間の奥行きが0.
2mm以上であることが好ましい。
また、前記非把持領域の裏面側の面取り形状は、前記隙間の高さと奥行きがともに0.
1mm未満であることが好ましい。
また、前記把持領域の前記基板の周方向の長さは、前記基板の径をx[mm]とするとき、2mm以上0.15x[mm]以下であることが好ましい。
また、前記把持領域の両端に、ノッチまたはレーザーマークによる目印が施されていることが好ましい。
第3の態様のエピタキシャル成長用基板において、前記複数の異なる面取り形状の領域は、平坦面上に前記基板をその表面を上にして置いたとき、前記基板と前記平坦面との間にできる隙間から前記基板を把持するための把持具を挿入することが可能な把持領域と、前記隙間から前記把持具を挿入することが困難な非把持領域とを備えていることが好ましい。
また、前記把持領域の裏面側の面取り形状は、前記隙間の高さが0.2mm以上である
ことが好ましい。更に、前記把持領域の裏面側の面取り形状は、前記隙間の奥行きが0.
2mm以上であることが好ましい。
また、前記非把持領域の裏面側の面取り形状は、前記隙間の高さと奥行きがともに0.
1mm未満であることが好ましい。
また、前記把持領域の前記基板の周方向の長さは、前記基板の径をx[mm]とするとき、2mm以上0.15x[mm]以下であることが好ましい。
また、前記把持領域の両端に、ノッチまたはレーザーマークによる目印が施されていることが好ましい。
本発明によれば、基板に対してピンセットなどによってハンドリング可能な裏面側面取り部を基板周縁部のごく限られた一部分に制限することができ、基板のハンドリングに伴う汚染等の領域を大幅に低減することができる。この結果、エピタキシャル成長時の異常成長の領域を減らすことができ、エレクトロニクスデバイス等の歩留まりを向上することができる。
以下に、本発明に係るエピタキシャル成長用基板の実施形態を説明する。
上述した従来技術において、基板がピンセットで掴まれて汚染や傷付きの領域が大きくなってしまうのは、結局は作業者の注意力に委ねられていたからである。例えば、ピンセットで基板を掴む箇所に目印を付けることも考えられるが、これも、作業者の注意力に依存する方法であって十分ではない。
そこで、本発明は、作業者の注意力に依存する問題を回避するために、基板の周縁部の特定箇所に、基板ハンドリング可能な裏面側の面取り部を限定し、特定箇所以外は、基板ハンドリング用のピンセットなどの把持具や挟持具を基板裏面側に差し込めず、基板を掴もうとしても掴めないようにした。
基板をハンドリングできる裏面側の面取り部を限定するとはいっても、面取り部の限定には、いくつかの要素がある。
第1の要素は、基板周縁部に施される裏面側の面取り部の長さが挙げられる。
例えば、図1に示すような円形の基板1では、裏面側の面取り部Aの長さは、円周方向の長さLである。面取り部の長さLが、むやみに長いと、結局は汚染領域が広くなる。逆に、短すぎる場合には、平坦面P上の基板1に対して裏面1b側にピンセットを差し込みにくくなり、ハンドリングのミスを誘発する。
ピンセットの形状やサイズは様々だが、基板(ウェハ)のハンドリングに一般的に用いられるピンセットは、先端が平型のものである。ピンセットの先端幅は様々だが、基板のサイズによって、どれを用いるのが適当かは大体決まっている。ピンセットの先端幅が狭すぎれば基板を持ち上げる際に局部的に力が集中して破損の危険があるし、広すぎれば、把持面積が大きくなりすぎて汚染領域が大きくなってしまう。
円形基板のサイズ(ウェハサイズ)と、よく用いられる適切なピンセットの先端幅の上限値との関係を調べてみると、図8のような直線的な関係があることがわかった。円形基板の径(さしわたし)である直径をx[mm](角形基板の場合の径は、縦ないし横の長さである)とし、ピンセットの先端幅をy[mm]としたとき、およそy=0.13xの
関係があることがわかる。従って、ピンセットの先端幅の上限値は、やや余裕を持たせて、y=0.15xと定めればよい。とはいっても、例えば直径10mmの基板だからとい
って、先端幅1.5mmのピンセットは用いない。一般的に人手でき且つ使用に適したピ
ンセットの下限サイズは2mm程度である。これらのことから、基板の裏面側面取り部(大面取り部、把持領域)Aの長さは、2mm以上0.15x[mm]以下であれば、ピン
セット把持による基板汚染を最小限に抑えることが出来る。
例えば、図1に示すような円形の基板1では、裏面側の面取り部Aの長さは、円周方向の長さLである。面取り部の長さLが、むやみに長いと、結局は汚染領域が広くなる。逆に、短すぎる場合には、平坦面P上の基板1に対して裏面1b側にピンセットを差し込みにくくなり、ハンドリングのミスを誘発する。
ピンセットの形状やサイズは様々だが、基板(ウェハ)のハンドリングに一般的に用いられるピンセットは、先端が平型のものである。ピンセットの先端幅は様々だが、基板のサイズによって、どれを用いるのが適当かは大体決まっている。ピンセットの先端幅が狭すぎれば基板を持ち上げる際に局部的に力が集中して破損の危険があるし、広すぎれば、把持面積が大きくなりすぎて汚染領域が大きくなってしまう。
円形基板のサイズ(ウェハサイズ)と、よく用いられる適切なピンセットの先端幅の上限値との関係を調べてみると、図8のような直線的な関係があることがわかった。円形基板の径(さしわたし)である直径をx[mm](角形基板の場合の径は、縦ないし横の長さである)とし、ピンセットの先端幅をy[mm]としたとき、およそy=0.13xの
関係があることがわかる。従って、ピンセットの先端幅の上限値は、やや余裕を持たせて、y=0.15xと定めればよい。とはいっても、例えば直径10mmの基板だからとい
って、先端幅1.5mmのピンセットは用いない。一般的に人手でき且つ使用に適したピ
ンセットの下限サイズは2mm程度である。これらのことから、基板の裏面側面取り部(大面取り部、把持領域)Aの長さは、2mm以上0.15x[mm]以下であれば、ピン
セット把持による基板汚染を最小限に抑えることが出来る。
第2の要素は、裏面側の面取り部の形状・寸法や角度が挙げられる。
これに関しては、使用するピンセットにもよるのだが、まずは図1(c)に示すように、基板1を平坦面Pに基板表面1aを上にして置いたときに、基板1の裏面1bと平坦面Pとの隙間の高さh1が、ピンセットの先端の高さ(厚さ)よりも大きいことが必要である。普通、平型のピンセット先端の厚さは概ね0.2mm以上なので、前記隙間の高さh
1を0.2mm以上にすると、ピンセットが非常に差し込みやすくなる。しかし、それだ
けではピンセットは上手に滑り込まない。裏面側の面取り部(大面取り部、把持領域)Aが、鉛直面(基板1の端面1c)に対してある程度の角度(傾斜角)をもっていることが大切である。言い換えれば、隙間(面取り部3)の奥行きd1が必要である。奥行きd1を0.2mm以上にすると、ピンセットがスムーズに差し込まれ、基板1を挟んで持ち上
げることができる。
これに関しては、使用するピンセットにもよるのだが、まずは図1(c)に示すように、基板1を平坦面Pに基板表面1aを上にして置いたときに、基板1の裏面1bと平坦面Pとの隙間の高さh1が、ピンセットの先端の高さ(厚さ)よりも大きいことが必要である。普通、平型のピンセット先端の厚さは概ね0.2mm以上なので、前記隙間の高さh
1を0.2mm以上にすると、ピンセットが非常に差し込みやすくなる。しかし、それだ
けではピンセットは上手に滑り込まない。裏面側の面取り部(大面取り部、把持領域)Aが、鉛直面(基板1の端面1c)に対してある程度の角度(傾斜角)をもっていることが大切である。言い換えれば、隙間(面取り部3)の奥行きd1が必要である。奥行きd1を0.2mm以上にすると、ピンセットがスムーズに差し込まれ、基板1を挟んで持ち上
げることができる。
一方、基板裏面側の面取りに関しては、上記裏面側の面取り部A以外の部分には、ピンセット把持による基板汚染領域を制限するために、ピンセットが差し込めないように面取り加工を施さない(図1(b)参照)。或いは、基板の欠けや割れを抑制するために、裏面側の面取り部A以外の部分に面取り加工を行ったとしても、ピンセットが差し込めない程度の面取り部(小面取り部、非把持領域)とする(図3(b)参照)。具体的には、図3(b)に示すように、基板1を平坦面Pに基板表面1aを上にして置いたときに、基板1の裏面1bと平坦面Pとの隙間(開口)の高さh2を0.1mm未満、奥行きd2を0.1mm未満にすることで、普通用いられるピンセットに対して、無意識にピンセットが隙間から滑り込んでしまうような事態を防止する効果が顕著になる。
第3の要素には、裏面側の面取り加工を施す箇所の数が挙げられる。
基板の汚染箇所を最低限にする思想からいえば、1箇所が最も望ましい。ただし、個別のプロセスの事情などに合わせて、複数箇所設置することもありうる(図4参照)。
基板の汚染箇所を最低限にする思想からいえば、1箇所が最も望ましい。ただし、個別のプロセスの事情などに合わせて、複数箇所設置することもありうる(図4参照)。
また、せっかくピンセットによる基板把持位置である裏面側の面取り部(大面取り部、把持領域)Aを基板周縁部のごく一部に限定しても、それがどこなのか、一目で分からなければ使いにくい。一目で分かるように、裏面側の面取り部(大面取り部、把持領域)Aの両端に、識別を容易にするための目印をつけることが望ましい。目印をつける具体的な手段としては、ノッチを刻む方法(図1、図3参照)や、レーザマーキングを行う方法(図2,図4参照)がある。
次に、本発明の実施例を説明する。
[実施例1]
本発明の実施例1を、図1を用いて説明する。
図1(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図1(b)は基板1のA部分(ノッチ4、4間の部分・領域)以外の部分の基板端部の拡大断面図であり、図1(c)は基板1のA部分の基板端部の拡大断面図である。
本発明の実施例1を、図1を用いて説明する。
図1(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図1(b)は基板1のA部分(ノッチ4、4間の部分・領域)以外の部分の基板端部の拡大断面図であり、図1(c)は基板1のA部分の基板端部の拡大断面図である。
まず、融液からの結晶成長によって、直径3.2インチ、長さ250mmのGaAs単
結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(0−1−1)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(0−11)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてインゴットをスライスした後、その両面を研磨して、(100)面を主面とする厚さ650μmのGaAs基板1とした。
続いて、このGaAs基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ(基板1の厚さ方向の長さ)及び奥行き(基板1の径方向の長さ)は0.25mmと
した。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しては、図1(a)において、オリエンテーションフラットOFの中心位置から反時計方向に45度の位置を中心として、裏面側に面取り部3を形成した。面取り部3の円周方向の長さLは4mmとした。また、面取り部3の角度(傾斜角)は裏面1bを基準として45度とし、面取り部3の高さh1及び奥行きd1は0.25mmとした。面取り部3の両端には目印としてノッチ4を形成した。ノッチ4、4
間の面取り部3を形成したA部分以外には、基板裏面側には、面取りを行わなかった。
結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(0−1−1)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(0−11)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてインゴットをスライスした後、その両面を研磨して、(100)面を主面とする厚さ650μmのGaAs基板1とした。
続いて、このGaAs基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ(基板1の厚さ方向の長さ)及び奥行き(基板1の径方向の長さ)は0.25mmと
した。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しては、図1(a)において、オリエンテーションフラットOFの中心位置から反時計方向に45度の位置を中心として、裏面側に面取り部3を形成した。面取り部3の円周方向の長さLは4mmとした。また、面取り部3の角度(傾斜角)は裏面1bを基準として45度とし、面取り部3の高さh1及び奥行きd1は0.25mmとした。面取り部3の両端には目印としてノッチ4を形成した。ノッチ4、4
間の面取り部3を形成したA部分以外には、基板裏面側には、面取りを行わなかった。
作製したGaAs基板1を平坦なガラス板上に置き、先端幅2.5mmの平型ピンセッ
トで基板1を持ち上げることを試みた。その結果、ノッチ4、4間のA部分以外の部分にはピンセットを差し込めず、基板1を持ち上げることはできなかった。一方、面取り部3を有するノッチ4、4間のA部分にピンセットを差し入れたところ、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
トで基板1を持ち上げることを試みた。その結果、ノッチ4、4間のA部分以外の部分にはピンセットを差し込めず、基板1を持ち上げることはできなかった。一方、面取り部3を有するノッチ4、4間のA部分にピンセットを差し入れたところ、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
[実施例2]
本発明の実施例2を、図2を用いて説明する。
図2(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図2(b)は基板1のA部分(レーザマーク5、5間の部分・領域)以外の部分の基板端部の拡大断面図であり、図2(c)は基板1のA部分の基板端部の拡大断面図である。
本発明の実施例2を、図2を用いて説明する。
図2(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図2(b)は基板1のA部分(レーザマーク5、5間の部分・領域)以外の部分の基板端部の拡大断面図であり、図2(c)は基板1のA部分の基板端部の拡大断面図である。
まず、融液からの結晶成長によって、直径3.2インチ、長さ250mmのサファイア
単結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(10−10)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(11−20)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてスライスした後、その両面を研磨して、(0001)面を主面とする厚さ650μmのサファイア基板1とした。
続いて、このサファイア基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ及び奥行きは0.25mmとした。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しては、実施例1と同様に、オリエンテーションフラットOFの中心位置から反時計方向に45度の位置を中心として、裏面側に面取り部3を形成した。面取り部3の円周方向の長さLは4mmとした。また、面取り部3の角度(傾斜角)は裏面1bを基準として45度とし、面取り部3の高さh1及び奥行きd1は0.
25mmとした。面取り部3の両端には目印としてレーザ照射によりレーザマーク5を形成した。レーザマーク5、5間の面取り部3を形成したA部分以外には、基板裏面側には、面取りを行わなかった。
単結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(10−10)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(11−20)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてスライスした後、その両面を研磨して、(0001)面を主面とする厚さ650μmのサファイア基板1とした。
続いて、このサファイア基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ及び奥行きは0.25mmとした。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しては、実施例1と同様に、オリエンテーションフラットOFの中心位置から反時計方向に45度の位置を中心として、裏面側に面取り部3を形成した。面取り部3の円周方向の長さLは4mmとした。また、面取り部3の角度(傾斜角)は裏面1bを基準として45度とし、面取り部3の高さh1及び奥行きd1は0.
25mmとした。面取り部3の両端には目印としてレーザ照射によりレーザマーク5を形成した。レーザマーク5、5間の面取り部3を形成したA部分以外には、基板裏面側には、面取りを行わなかった。
作製したサファイア基板1を平坦なガラス板上に置き、先端幅2.5mmの平型ピンセ
ットで基板1を持ち上げることを試みた。その結果、レーザマーク5、5間のA部分以外の部分にはピンセットを差し込めず、基板1を持ち上げることはできなかった。一方、面取り部3を有するレーザマーク5、5間のA部分にピンセットを差し入れたところ、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
ットで基板1を持ち上げることを試みた。その結果、レーザマーク5、5間のA部分以外の部分にはピンセットを差し込めず、基板1を持ち上げることはできなかった。一方、面取り部3を有するレーザマーク5、5間のA部分にピンセットを差し入れたところ、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
[実施例3]
本発明の実施例3を、図3を用いて説明する。
図3(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図3(b)は基板1のA部分(レーザマーク5、5間の部分・領域)以外の部分の基板端部の拡大断面図であり、図3
(c)は基板1のA部分の基板端部の拡大断面図である。
本発明の実施例3を、図3を用いて説明する。
図3(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図3(b)は基板1のA部分(レーザマーク5、5間の部分・領域)以外の部分の基板端部の拡大断面図であり、図3
(c)は基板1のA部分の基板端部の拡大断面図である。
まず、ハイドライド気相成長法を用いて、直径3.2インチ、長さ15mmのGaN単
結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(10−10)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(11−20)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてスライスした後、その両面を研磨して、(0001)面を主面とする厚さ650μmのGaN基板1とした。
続いて、このGaN基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ及び奥行きは0.25mmとした。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しては、実施例1と同様に、オリエンテーションフラットOFの中心位置から反時計方向に45度の位置を中心として、裏面側に面取り部3を形成した。面取り部3の円周方向の長さLは4mmとした。また、面取り部3の角度は裏面1bを基準として45度とし、面取り部3の高さh1及び奥行きd1は0.25mmと
した。面取り部3の両端には目印としてレーザマーク5を形成した。
また、裏面1bのエッジ部に関しては、レーザマーク5、5間の面取り部3を形成したA部分以外の部分には、ピンセットが差し込めない小さな面取り部6を形成した。面取り部6の角度は裏面1bを基準として45度とし、面取り部6の高さh2及び奥行きd2は、0.05mmとした。
結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(10−10)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(11−20)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてスライスした後、その両面を研磨して、(0001)面を主面とする厚さ650μmのGaN基板1とした。
続いて、このGaN基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ及び奥行きは0.25mmとした。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しては、実施例1と同様に、オリエンテーションフラットOFの中心位置から反時計方向に45度の位置を中心として、裏面側に面取り部3を形成した。面取り部3の円周方向の長さLは4mmとした。また、面取り部3の角度は裏面1bを基準として45度とし、面取り部3の高さh1及び奥行きd1は0.25mmと
した。面取り部3の両端には目印としてレーザマーク5を形成した。
また、裏面1bのエッジ部に関しては、レーザマーク5、5間の面取り部3を形成したA部分以外の部分には、ピンセットが差し込めない小さな面取り部6を形成した。面取り部6の角度は裏面1bを基準として45度とし、面取り部6の高さh2及び奥行きd2は、0.05mmとした。
作製したGaN基板1を平坦なガラス板上に置き、先端幅2.5mmの平型ピンセット
で基板1を持ち上げることを試みた。その結果、レーザマーク5、5間のA部分以外の部分にはピンセットを差し込めず、基板1を持ち上げることはできなかった。一方、面取り部3を有するレーザマーク5、5間のA部分にピンセットを差し入れたところ、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
で基板1を持ち上げることを試みた。その結果、レーザマーク5、5間のA部分以外の部分にはピンセットを差し込めず、基板1を持ち上げることはできなかった。一方、面取り部3を有するレーザマーク5、5間のA部分にピンセットを差し入れたところ、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
[実施例4]
本発明の実施例4を、図4を用いて説明する。
図4(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図4(b)は基板1のA部分(レーザマーク5、5間の部分・領域)以外の部分の基板端部の拡大断面図であり、図4(c)は基板1のA部分の基板端部の拡大断面図である。
本発明の実施例4を、図4を用いて説明する。
図4(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図4(b)は基板1のA部分(レーザマーク5、5間の部分・領域)以外の部分の基板端部の拡大断面図であり、図4(c)は基板1のA部分の基板端部の拡大断面図である。
まず、融液からの結晶成長によって、直径3.2インチ、長さ400mmのサファイア
単結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(10−10)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(11−20)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてスライスした後、その両面を研磨して、(0001)面を主面とする厚さ650μmのサファイア基板1とした。
続いて、このサファイア基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ及び奥行きは0.25mmとした。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しては、図4(a)に示すように、オリエンテーションフラットOFの中心位置から時計方向および反時計方向にそれぞれ45度の位置を中心として、裏面側に2箇所に面取り部3を形成した。面取り部3の円周方向の長さLは4mmとした。また、面取り部3の角度は裏面1bを基準として45度とし、面取り部3の高さh1及び奥行きd1は0.25mmとした。面取り部3の両端には目印としてレーザマ
ーク5を形成した。
また、裏面1bのエッジ部に関しては、レーザマーク5、5間の面取り部3を形成したA部分以外の部分には、ピンセットが差し込めない小さな面取り部6を形成した。面取り
部6の角度は裏面1bを基準として45度とし、面取り部6の高さh2及び奥行きd2は、0.05mmとした。
単結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(10−10)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(11−20)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてスライスした後、その両面を研磨して、(0001)面を主面とする厚さ650μmのサファイア基板1とした。
続いて、このサファイア基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ及び奥行きは0.25mmとした。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しては、図4(a)に示すように、オリエンテーションフラットOFの中心位置から時計方向および反時計方向にそれぞれ45度の位置を中心として、裏面側に2箇所に面取り部3を形成した。面取り部3の円周方向の長さLは4mmとした。また、面取り部3の角度は裏面1bを基準として45度とし、面取り部3の高さh1及び奥行きd1は0.25mmとした。面取り部3の両端には目印としてレーザマ
ーク5を形成した。
また、裏面1bのエッジ部に関しては、レーザマーク5、5間の面取り部3を形成したA部分以外の部分には、ピンセットが差し込めない小さな面取り部6を形成した。面取り
部6の角度は裏面1bを基準として45度とし、面取り部6の高さh2及び奥行きd2は、0.05mmとした。
作製したサファイア基板1を平坦なガラス板上に置き、先端幅2.5mmの平型ピンセ
ットで基板1を持ち上げることを試みた。その結果、レーザマーク5、5間のA部分以外の部分にはピンセットを差し込めず、基板1を持ち上げることはできなかった。一方、面取り部3を有するレーザマーク5、5間のA部分にピンセットを差し入れたところ、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
ットで基板1を持ち上げることを試みた。その結果、レーザマーク5、5間のA部分以外の部分にはピンセットを差し込めず、基板1を持ち上げることはできなかった。一方、面取り部3を有するレーザマーク5、5間のA部分にピンセットを差し入れたところ、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
[比較例]
上記実施例と効果を比較するための比較例を、図5を用いて説明する。
図5(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図4(b)は基板1の端部の拡大断面図である。
上記実施例と効果を比較するための比較例を、図5を用いて説明する。
図5(a)は基板1を表面1a側から見た平面図であり、図4(b)は基板1の端部の拡大断面図である。
まず、融液からの結晶成長によって、直径3.2インチ、長さ250mmのGaAs単
結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(0−1−1)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(0−11)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてインゴットをスライスした後、その両面を研磨して、(100)面を主面とする厚さ650μmのGaAs基板1とした。
続いて、このGaAs基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ及び奥行きは0.25mmとした。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しても、表面1a側と同様に全周に面取り加工をした。裏面1b側の面取り部7の角度は裏面を基準として45度とし、面取り部7の高さh1及び奥行きd1は0.25mmとした。
結晶インゴットを作製した。このインゴットを外周研削して直径を3インチにした後に、(0−1−1)面を平面研削し、幅22mmのオリエンテーションフラットOFを形成した。また、(0−11)面を平面研削し、幅12mmのインデックスフラットIFを形成した。さらに、マルチワイヤソーを用いてインゴットをスライスした後、その両面を研磨して、(100)面を主面とする厚さ650μmのGaAs基板1とした。
続いて、このGaAs基板1の表面1a側のエッジ部に、全周に亘って面取り加工を行って面取り部2を形成した。面取りの角度は主面を基準として45度とし、面取り部2の高さ及び奥行きは0.25mmとした。
基板1の裏面1bのエッジ部に関しても、表面1a側と同様に全周に面取り加工をした。裏面1b側の面取り部7の角度は裏面を基準として45度とし、面取り部7の高さh1及び奥行きd1は0.25mmとした。
作製したGaAs基板1を平坦なガラス板上に置き、先端幅2.5mmの平型ピンセッ
トで基板1を持ち上げることを試みた。その結果、基板1の外周部の任意の位置にピンセットを差し込んで、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
トで基板1を持ち上げることを試みた。その結果、基板1の外周部の任意の位置にピンセットを差し込んで、容易に基板1を掴んで持ち上げることができた。
[実施例1と比較例の効果の比較]
上記実施例1のGaAs基板と、上記比較例のGaAs基板を用いて、効果を比較した。実施例1及び比較例の基板上に発光ダイオード構造(LEDエピタキシャル層)をエピタキシャル成長させて、基板エッジ部から10mm以内の異常成長箇所数を測定した。
上記実施例1のGaAs基板と、上記比較例のGaAs基板を用いて、効果を比較した。実施例1及び比較例の基板上に発光ダイオード構造(LEDエピタキシャル層)をエピタキシャル成長させて、基板エッジ部から10mm以内の異常成長箇所数を測定した。
エピタキシャル成長はMOVPE法(有機金属気相成長法)によって行った。まず、GaAs基板上にMOVPE法で、n型(Seドープ)GaAsバッファ層、n型(Seドープ)(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層、アンドープ(Al0.15
Ga0.85)0.5In0.5P活性層、p型(Znドープ)(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層を成長させ、その上にp型GaPを10μm成長させた。p型
(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層までのMOVPE成長は、成長温度700度、成長圧力50torr、各層の成長速度は0.3〜l.0nm/sec、V/III比は200〜400で行った。GaPは、V/III比50、成長速度1nm/secで成長した。p型クラッド層のZn濃度は5×1017cm−3、GaP層のZn濃度は1×1018cm−3である。
Ga0.85)0.5In0.5P活性層、p型(Znドープ)(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層を成長させ、その上にp型GaPを10μm成長させた。p型
(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層までのMOVPE成長は、成長温度700度、成長圧力50torr、各層の成長速度は0.3〜l.0nm/sec、V/III比は200〜400で行った。GaPは、V/III比50、成長速度1nm/secで成長した。p型クラッド層のZn濃度は5×1017cm−3、GaP層のZn濃度は1×1018cm−3である。
同様の成長プロセスを実施例1と比較例のGaAs基板に対して、それぞれ100枚ずつ行った。なお、ピンセットによる基板のハンドリングは、実施例1の基板ではノッチ4、4間のみ把持することを許す取り決めとし、比較例の基板では、オリエンテーションフ
ラットOFを手前にして基板を水平面に置いたとき、右斜め下45゜の位置のみ把持することを許可する取り決めとした。
ラットOFを手前にして基板を水平面に置いたとき、右斜め下45゜の位置のみ把持することを許可する取り決めとした。
上記ピンセットによるハンドリングによって作製した基板上のエピタキシャル層に対し、基板の最外周部から10mmまでの領域に現れた異常成長の数を比較した。計数は、図6に示すように、基板1のA部分を含む90°の領域(比較例の基板も把持を許可する部分を含む90°の領域)を、5°ずつの扇形の区間に仮想的に分け、それぞれの区間毎に行った。オリエンテーションフラットOFを手前にして基板を水平面に置いたとき、右斜め下45゜の位置を原点(0°)とした。測定結果を図7に示す。
実施例1の基板では原点付近のみで頻度が高くなっているのに対し、比較例の基板では広範囲に広がっていることがわかる。実施例1の基板では、原点付近以外にはピンセットを差し込めないために、異常成長発生領域を非常に狭い部分に限定できたものと考えられる。一方、比較例の基板の場合には、原点付近を把持するようにとの取り決めはしたものの、目見当であることに加え、任意の場所にピンセットを差し込むことが可能であるため、広範囲にわたって異常成長が発生してしまったものと考えられる。
上記実施例では、裏面側の面取り部3、6の断面形状は、直線的であるが、曲線的でも、或いは直線と曲線を組み合わせた断面形状であってもよい。なお、基板の表面側の面取り加工に関しては、特に限定はなく、全く面取りしなくても、或いは外周の一部だけに行うようにしても良い。また、裏面の基板把持部(把持領域)Aの面取りの長さや形状、設置箇所や設置個数などは、プロセスの個別の事情に合わせて適宜変更することができる。また、上記実施例は単結晶基板についてのみ記したが、多結晶やアモルファスの基板に対しても同様に適用することが可能である。その場合、製膜原理はエピタキシャル成長に限らない。
1 基板(GaAs基板、サファイア基板、GaN基板)
2 表面側の面取り部
3 裏面側の面取り部(大面取り部、把持領域)
4 ノッチ
5 レーザマーク
6 裏面側の面取り部(小面取り部、非把持領域)
h1 隙間の高さ
d1 隙間の奥行き
h2 隙間の高さ
d2 隙間の奥行き
OF オリエンテーションフラット
IF インデックスフラット
2 表面側の面取り部
3 裏面側の面取り部(大面取り部、把持領域)
4 ノッチ
5 レーザマーク
6 裏面側の面取り部(小面取り部、非把持領域)
h1 隙間の高さ
d1 隙間の奥行き
h2 隙間の高さ
d2 隙間の奥行き
OF オリエンテーションフラット
IF インデックスフラット
Claims (20)
- エピタキシャル成長用の基板であって、エピタキシャル成長を行う前記基板の表面とは反対の裏面側に、部分的に面取り加工が施してあることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- 請求項1に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記基板の径をx[mm]とするとき、前記基板の裏面側に施した面取り部の長さが2mm以上0.15x[mm]以下
であることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。 - 請求項1または2に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記基板を平坦面上に基板表面を上にして置いたとき、前記基板の裏面側の面取り加工によって、前記基板と前記平坦面との間にできる隙間の高さが0.2mm以上であることを特徴とするエピタキシ
ャル成長用基板。 - 請求項3に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記隙間の奥行きが0.2mm
以上であることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のエピタキシャル成長用基板において、前記裏面側の面取り部の両端に目印が施されていることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- 請求項5に記載のエピタキシャル成長用基板おいて、前記目印はノッチであることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- 請求項5に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記目印はレーザーマークであることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- エピタキシャル成長用の基板であって、エピタキシャル成長を行う前記基板の表面とは反対の裏面側に、2種類以上の異なる形状の面取り加工が施してあることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- 請求項8に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記基板を平坦面上に基板表面を上にして置いたとき、前記基板の裏面側の面取り加工によって、前記基板と前記平坦面との間にできる隙間の高さが0.2mm以上である大面取り部の長さが、前記基板の径を
x[mm]とするとき、2mm以上0.15x[mm]以下であることを特徴とするエピ
タキシャル成長用基板。 - 請求項8または9に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記基板を平坦面上に基板表面を上にして置いたとき、前記基板の裏面側の面取り加工によって、前記大面取り部以外の部分では、前記隙間の高さと奥行きがともに0.1mm未満であることを特徴と
するエピタキシャル成長用基板。 - 請求項8または9に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記大面取り部の両端に目印が施されていることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- 請求項11に記載のエピタキシャル成長用基板おいて、前記目印はノッチであることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- 請求項11に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記目印はレーザーマークであることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- エピタキシャル成長用の基板であって、エピタキシャル成長を行う前記基板の表面とは反対の裏面側に、前記基板の周方向において、複数の異なる面取り形状を有する領域が形成されていることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- 請求項14に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記複数の異なる面取り形状の領域は、平坦面上に前記基板をその表面を上にして置いたとき、前記基板と前記平坦面との間にできる隙間から前記基板を把持するための把持具を挿入することが可能な把持領域と、前記隙間から前記把持具を挿入することが困難な非把持領域とを備えていることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
- 請求項15に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記把持領域の裏面側の面取り形状は、前記隙間の高さが0.2mm以上であることを特徴とするエピタキシャル成長
用基板。 - 請求項15に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記把持領域の裏面側の面取り形状は、前記隙間の奥行きが0.2mm以上であることを特徴とするエピタキシャル成
長用基板。 - 請求項15に記載のエピタキシャル成長用基板において、前記非把持領域の裏面側の面取り形状は、前記隙間の高さと奥行きがともに0.1mm未満であることを特徴とするエ
ピタキシャル成長用基板。 - 請求項15〜17のいずれかに記載のエピタキシャル成長用基板において、前記把持領域の前記基板の周方向の長さは、前記基板の径をx[mm]とするとき、2mm以上0.
15x[mm]以下であることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。 - 請求項15〜18のいずれかに記載のエピタキシャル成長用基板において、前記把持領域の両端に、ノッチまたはレーザーマークによる目印が施されていることを特徴とするエピタキシャル成長用基板。
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