WO2010067814A1

WO2010067814A1 - 基板および基板の製造方法

Info

Publication number: WO2010067814A1
Application number: PCT/JP2009/070587
Authority: WO
Inventors: 健良増田
Original assignee: 住友電気工業株式会社
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2010-06-17
Also published as: US20110241022A1; CN102246265A; CA2746568A1; TW201029061A; EP2378542A1; JP2010141124A; KR20110102334A

Abstract

　透明であっても従来のＳｉ基板と同様の手法により存在を検出することが可能な基板、および当該基板の製造方法が得られる。透明な基板（１）の端部に入射する光線（１０）は、基板（１）の中央部分に入射する光線（１０）のように基板（１）を透過せず、基板（１）の端部の少なくとも一部に存在する検出領域の全反射面（２）によって全反射される。基板（１）の端部において光線（１０）の透過する割合が小さくなったことを光電センサ（３０）が認識することにより、基板（１）の存在を検出することができる。

Description

基板および基板の製造方法

　本発明は、基板および基板の製造方法に関するものであり、より特定的には、透明であってもセンサによりその存在を認識することが可能な基板、および当該基板の製造方法に関するものである。

　半導体基板の主表面上にたとえばＭＯＳＦＥＴ（Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor）などの半導体素子を形成する場合、通常は主表面上において、半導体基板の外周から一定の距離（通常は５ｍｍ程度）以上離れた、中心部の領域に半導体素子を形成する。なお、ここで主表面とは、表面のうち最も面積の大きい面をいうこととする。したがって、半導体基板の外周から一定の距離以内の領域には半導体素子を形成しない。このような主表面の外周に近い、すなわち端部の領域に形成した半導体素子は、その電気的特性等の信頼性が低下することがあるためである。

　半導体素子を形成しない、上述した半導体基板の主表面の外周近傍の領域、すなわち端部には、たとえばＩＤマークを形成することが多い。当該ＩＤマークは、半導体基板の主表面上に半導体素子が多数形成された半導体装置を製造ための工程を行なう際に、一貫した生産管理を行なうために用いる。すなわち、半導体基板の主表面の端部に、各半導体基板を識別するための数字や文字、バーコードなどをＩＤマークとして配置する場合がある。

　ＩＤマークとしては従来より、たとえば半導体基板の主表面の端部にドット（凹部）を多数形成したものを用いてきた。これは、たとえばレーザビームを半導体基板の主表面上に照射させて半導体基板を構成する材質を部分的に除去させることにより、当該半導体基板の主表面の端部の領域に、当該半導体基板を識別するためのドットの集合体を配置したものである。たとえば特開２００４－２００６３５号公報（以下、「特許文献１」という）には、形成した当該ドットが、後工程である化学的機械的研磨工程（ＣＭＰ工程）により研磨されて平坦化され、当該ドットの存在をセンサで認識することが困難になることを抑制するため、ＣＭＰ工程を行なう研磨布が接触しない窪みを形成し、当該窪みの底面上にドットを形成した半導体ウェハが開示されている。

特開２００４－２００６３５号公報

　たとえば特許文献１に開示されているように、これまで基板の主表面の端部の形状としては、チッピングを抑制するために主表面に対して一定の傾き角度を有する端面となるよう加工されたベベルカットが主に用いられてきた。これは具体的には、基板の一方の主表面と、当該一方の主表面に対向する基板の他方の主表面とのそれぞれに交差するように、両主表面と所定角度をなす面を、基板の端部に形成して当該基板の端面としたものである。このベベルカットの他にも、たとえば応力が加わることにより、半導体基板やガラス基板などの端部から、結晶格子に沿った方向へのへき開（割れ）やチッピングが発生することを抑制するために、基板の主表面の端部に対して、たとえば平面状や球面状の端面を形成する加工を行なうこともある。たとえば図１５は、基板の端部にラウンドを施した状態を示す概略図である。図１５に示す基板２０は、主表面の端部にラウンドと呼ばれる曲面状の特殊端部加工が施されている。すなわち基板２０の一方の主表面（図１５における上側の面）および一方の主表面の反対側に位置する他方の主表面（図１５における下側の面）とを結ぶ曲面（図１５における左側の半円部分である端部）を設け、当該曲面を基板の端面としたものである。

　ところで、半導体装置を生産する際には、当該生産に用いる製造装置において半導体基板のハンドリングや搬送を行なう過程で、半導体基板の存在をセンサにより認識し、同時にその半導体基板のＩＤマークを認識し、それらを照合することにより当該半導体基板の管理や自動シーケンスの実行を行なう方法が一般的に行なわれている。ここで、半導体基板の存在を認識する工程では、一般的に赤色または赤外ＬＥＤ（発光ダイオード）あるいはＬＤ（レーザダイオード）が光源として用いられる。これは、従来半導体基板として主に用いられていたシリコン（Ｓｉ）は赤色光または赤外光を吸収するため、これらの光を用いてシリコンからなる半導体基板を容易に検出することができるためである。

　たとえば図１５に示すように、基板２０（たとえばＳｉなどの半導体基板）の一方の主表面に対向する領域から、当該一方の主表面（図１５における上側の面）に対して赤色光または赤外光を照射する。ここで基板２０の一方の主表面と反対側の主表面（図１５における下側の面）に対向する領域に、入射される赤色光などの光線１０を認識するための光電センサ３０を設置しておく。すると基板２０が存在しない場合は、図１５に示すように基板２０の一方の主表面の上方から照射される光線１０は、光電センサ３０に入射する。このとき、光電センサ３０が光線１０を検出することによって基板２０が存在しないと認識できる。しかしここにたとえばＳｉなど、赤色光または赤外光を吸収する材料からなる基板２０が存在すると、図１５の上方から照射される光線１０は基板２０の主表面上にてその多くが吸収・反射される。このため図１５の下方に存在する光電センサ３０に到達する光線１０の光量が、基板２０が存在しない場合に比べて少なくなる。つまり、図１５において基板２０の下方に存在する光電センサ３０が受光する光線１０の強度が、基板２０が存在しない場合に比べて弱くなれば、光電センサ３０により、基板２０の存在を検出できる。

　近年、Ｓｉに代わって、炭化珪素（ＳｉＣ）などの化合物半導体を用いた半導体素子（半導体装置）が、高周波パワーデバイスや、耐熱・耐放射線デバイスを実現するための材料として注目されている。これは、ＳｉＣやＧａＮなどの化合物半導体はＳｉと比べて、バンドギャップ（禁止帯幅）が広く、絶縁破壊電界強度が大きいため、当該化合物半導体を用いた半導体装置は、たとえばＳｉを用いた半導体装置に比べてスイッチング特性に優れ、耐電圧が大きくなることなどによる。しかし、このような化合物半導体からなる基板のうち、ＳｉＣやＧａＮなどからなる基板は透明であるため、当該基板に照射した光は、基板により反射されることが少なく、その多くは基板を透過する。このため、仮に図１５における基板２０が上述のような透明な基板であるとすれば、図１５に示すように赤色光または赤外光などの光線１０を基板２０に照射しても、たとえばＳｉからなる基板に光線１０を照射した場合に比べて、光線１０は基板２０にて反射される割合が少なくなる（つまり基板２０を透過する光線１０の割合が大きくなる）。このため光電センサ３０は、光線１０の強度変化により基板２０の存在を認識することが困難となる。

　ここで、上述した化合物半導体などからなる透明基板を用いた半導体装置の製造工程では、従来のＳｉ基板を用いた半導体装置の製造工程と類似する工程もあるため、従来のＳｉ基板を用いた半導体装置の製造に用いていた製造装置を流用することが考えられる。しかし、上述のようにＳｉ基板の存在を検出する従来の方法では、透明基板の存在を正確に検出することが難しい。このため、従来のＳｉ基板を用いた半導体装置の生産に用いていた製造装置を、上述した透明基板を用いた半導体装置の製造にそのまま流用することは困難であった。また、透明基板の存在を検出するために従来と異なる検出方法を採用しようとすると、製造装置の大幅な改造が必要となるため、結果的に製造装置のコストの増大などの問題を招くことになる。

　本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、その目的は、透明であっても従来のＳｉ基板と同様の手法により存在を検出することが可能な基板、および当該基板の製造方法を提供することである。

　本発明に係る基板は、透明な基板であり、基板の端部の少なくとも一部に形成され、基板の中央部における光の透過率よりも小さい光の透過率を有する検出領域を備える基板である。

　ここで透明な基板とは、所定の波長の光（たとえば可視光（赤色光）や赤外光など）の当該基板における吸収率が低い（透過率が高い）基板を言い、たとえば所定の波長の光の吸収率が０％を超え９０％以下である基板を言う。また、異なる観点から言えば、たとえば可視光について透明な基板とは、基板の一方の主表面に対向する領域から、基板の一方の主表面の反対側に位置する他方の主表面に対向する領域を、当該基板を介して目視することが可能な基板を意味する。基板の主表面のうち一部の領域（ここでは端部）を検出領域とし、検出領域において、基板の一方の主表面に対向する領域から、当該主表面の反対側に位置する他方の主表面に対向する領域へ光が透過する割合（透過率）を、基板の主表面のうち検出領域以外の領域（ここでは中央部）における同様の透過率よりも小さくする。このようにすれば、光の透過を感知するセンサ（たとえば光電センサ）は、検出領域において、当該基板の主表面に入射された光が検出領域以外の領域と比べてより遮断される（透過しなくなる）ことを認識することができる。この結果、センサは当該透明な基板の存在を認識（検出）することができる。このため、従来のＳｉ基板の検出装置を上記基板の検出に流用することができる。したがって、従来のＳｉ基板を用いた半導体装置の製造工程において用いていた製造装置を、上述した透明基板を用いた半導体装置の製造工程に流用することができる。なお、上述のように基板の端部には通常半導体素子などは形成されないため、基板の端部に上記のような検出領域を形成しても、基板から得られる素子の数が減る（素子の製造効率が低下する）可能性は少ない。

　本発明に係る基板において、上述した検出領域は、検出領域に入射する光を全反射する全反射面を含むことが好ましい。検出領域に入射する光を全反射させれば、検出領域に入射する光はほぼすべて、光が入射した検出領域の表面上にて反射される。このため検出領域に入射する光は、検出領域から基板の内部に侵入し、基板の裏面（光が入射した側と反対側の主表面）から基板の外部に透過することはほとんどない。以上のように、基板において、基板の主表面に交差する方向に進行する光が遮断されるため、光の透過を感知するセンサは、基板の存在を認識（検出）することができる。

　なお、本発明に係る基板において、上述した検出領域は、検出領域に入射する光を乱反射する乱反射面を含んでいてもよい。検出領域に入射する光を乱反射させれば、検出領域に入射する光の大部分は、光が入射した検出領域の表面上にて反射される。このため上述した全反射面を含んでいる場合と同様に、検出領域に入射する光は、その多くが基板の存在により反射されるため、光電センサは、基板の存在を認識（検出）することができる。

　本発明に係る基板は、ＳｉＣ、ＧａＮ（窒化ガリウム）、サファイア、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ダイアモンドからなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。これらはいずれも透明な基板であるため、これらの基板を用いて半導体装置を形成する際に、上述したように光の透過率を小さくした検出領域を備えることにより、センサによって当該基板の存在を容易に検出することができるようになる。

　次に、本発明に係る基板の製造方法は、透明な基板を準備する工程と、基板の端部の少なくとも一部における光の透過率を、基板の中央部における光の透過率よりも小さくする加工を行なう工程とを備える。上述のように、透明な基板においては通常、その一方の主表面に入射した、可視光（たとえば赤色光）や赤外光などの光は、その多くが当該基板の内部を通過して、一方の主表面と反対側の主表面（裏面）から出射する。このため透明な基板は、光電センサなどのセンサを用いてその存在を検出することが困難である。これを回避するため、透明な基板を形成する工程の中で、上述したように基板の一部に、入射された光の透過率を小さくした領域（検出領域）を形成する工程を備えるようにする。なお、ここで基板の一部に入射された光の透過率を小さくするとは、具体的には、基板のうち当該領域における光の透過率が、基板のうち当該領域以外の（すなわち透過率を小さくする加工を施していない領域の）光の透過率の１０％以下となるように加工を行なうこととする。

　このようにすれば、形成される基板は、たとえ透明であっても、一部の領域（検出領域）において入射した光の透過率が相対的に小さくなる。このため、検出領域を介して、当該基板の内部を通過して基板の外部に透過する光が少なくなったことをセンサが認識できる。そのため、当該センサは透明な基板の存在を検出することができる。

　上記本発明に係る基板の製造方法において、上述した加工を行なう工程には、端部の少なくとも一部に入射する光を全反射する全反射面を形成する工程を含むことが好ましい。このように全反射面を形成することで、上述した検出領域において入射光を全反射させれば、検出領域に入射した光は基板を透過しなくなる。このため、センサは検出領域における光の透過率の変化から、基板の存在を検出することができる。上述したように全反射面を形成する工程を含む基板の製造方法を用いれば、センサにより（光の透過率の変化を検出することで）基板の存在を容易に検出できる透明な基板を形成することができる。

　なお、上述した全反射面を形成する工程には、端部の少なくとも一部を機械加工する工程を含むことが好ましい。または、上述した全反射面を形成する工程には、端部の少なくとも一部をレーザ加工する工程を含んでもよい。これらの加工法を用いれば、基板の表面上の任意の領域を、（上記全反射面となるように）任意の形状へと容易に加工することができる。したがって、これらの加工法を用いることにより、容易に全反射面を形成することができるため、基板の一方の主表面から入射した光が基板の外部へ透過する割合（透過率）を小さくする検出領域を容易に形成することができる。

　なお、本発明に係る基板の製造方法において、上述した加工を行なう工程には、端部の少なくとも一部に入射する光を乱反射する乱反射面を形成する工程を含んでいてもよい。乱反射面についても全反射面と同様に、基板の端部の一部（検出領域）に入射した光を基板の当該乱反射面にて反射するので、当該光が基板の内部を通過して裏面側へ透過することを抑制する。このため、乱反射面を形成した場合についても、全反射面を形成した場合と同様に、センサによって基板の存在を容易に検出することができる。

　上述した乱反射面を形成する工程についても、上述した全反射面を形成する工程と同様に、端部の少なくとも一部を機械加工する工程を含むことが好ましい。または、上述した乱反射面を形成する工程には、端部の少なくとも一部をレーザ加工する工程を含んでもよい。これらの加工法を用いれば、基板の表面上の任意の領域を、乱反射面となるような任意の形状へと容易に加工することができる。したがって、これらの加工法を用いることにより、容易に乱反射面を形成することができる。このため、基板の主表面から入射した光の透過率を小さくする検出領域を容易に形成することができる。

　また、本発明に係る基板の製造方法において、乱反射面を形成する工程には、端部の少なくとも一部に不純物の導入を行なう工程と、不純物を導入した領域の表面の面粗度を上げる工程とを含んでいてもよい。たとえば、表面の面粗度を上げる工程は、不純物の導入を行なった領域の表面層をエッチングする工程、または不純物の導入を行なった領域の表面層を熱処理する工程を含んでいてもよい。エッチングや熱処理を行なうことにより、不純物の導入を行なった領域の表面に凹凸部を形成し、面粗度を上げることができる。したがって、当該領域の面粗度が上がることにより、当該領域を乱反射面とすることができる。このため、上述した加工方法を用いることにより、容易に検出領域となるべき乱反射面を形成することができる。この結果、基板の主表面から入射した光の透過率を小さくする検出領域を容易に形成することができる。

　さらに、本発明に係る基板の製造方法において、乱反射面を形成する工程には、端部の少なくとも一部に薄膜を成膜する工程を含むことが好ましい。つまり、上述したように基板の主表面の所定領域の面粗度を上げることにより、当該領域を乱反射面とする代わりに、乱反射面として用いることのできる薄膜を基板の主表面上に形成してもよい。このように形成した薄膜からなる乱反射面についても、面粗度を上げることにより形成した乱反射面と同様の効果を奏することができる。また、上記本発明に係る基板の製造方法において、全反射面を形成する工程が、端部の少なくとも一部に薄膜を成膜する工程を含んでいてもよい。薄膜としては、表面が全反射面となるような任意の薄膜を用いることができる。この場合も、機械加工などにより全反射面を形成する場合と同様の効果を得ることができる。

　本発明によれば、透明であってもセンサによりその存在を認識することが可能な基板、および当該基板の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る基板の態様を示す概略断面図である。本発明の実施の形態１に係る基板の全反射面の態様を示す概略断面図である。本発明の実施の形態１に係る基板の製造方法を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る、検出領域における基板の態様の変形例を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る、検出領域における基板の態様の別の変形例を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る基板の態様を示す概略断面図である。本発明の実施の形態２に係る基板の乱反射面の態様を示す概略断面図である。本発明の実施の形態２に係る、検出領域における基板の態様の変形例を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る、検出領域における基板の態様の別の変形例を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る乱反射面を形成する別の方法を示すフローチャートである。図１０のフローチャートの不純物を導入する工程（Ｓ２１）の態様を示す概略断面図である。図１０のフローチャートのエッチングする工程（Ｓ２２）の態様を示す概略断面図である。熱拡散法を用いて本発明の実施の形態２における乱反射面を形成する方法を示すフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る基板の態様を示す概略断面図である。基板の端部にラウンドを施した状態を示す概略図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態が説明される。なお、各実施の形態において、同一の機能を果たす部位には同一の参照符号が付されており、その説明は、特に必要がなければ、繰り返さない。

　（実施の形態１）
　図１を参照して、本発明の実施の形態１に係る基板１は所定厚み（図１の上下方向）を有する、たとえば高周波パワーデバイスや、耐熱・耐放射線デバイスなどの半導体装置に用いる透明の基板である。また図１においては説明の便宜上、基板１は台形状に描写しているが、実際は厚み（図１の上下方向）がたとえば１ｍｍ前後、径（図１の左右方向）がたとえば２インチ前後の平板状をなしている。このため図１においては二重波線を用いて、左右方向の幅を省略していることを表わしている。

　図１における基板１は、上述したように透明な基板であるが、具体的にはたとえばＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ＡｌＮ、ダイアモンドからなる群から選択された少なくとも１種を含む材質で構成されることが好ましい。これらの材質にて構成された基板１は、化合物半導体を用いたパワーデバイスなどの半導体素子（半導体装置）の基板として利用され得る。

　図１の基板１は透明なため、基板１の上方の主表面側から下方の主表面（裏面）側へ、当該主表面に交差する（ほぼ垂直な）方向に透過する光線１０（光）は、図１の中央部分（図１の左右方向の中央部分）においては高い割合で基板１の内部を通過し、下方の主表面から基板１の外部に出射する。ここで光線１０は、たとえば赤色光などの可視光でもよいし、赤外光などの非可視光でもよい。ただし特に、上述した各種の材質からなる基板１を用いた場合は、当該基板１は２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長の光に対して透明であることが好ましい。なお、当該基板１は３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光に対して透明であることが特に好ましい。光線１０として上述した波長の光を用いれば、精度
の高いセンサとして作動させることができる。

　これに対し、基板１の端部（図１における基板１の左右側）に入射する光線１０は、たとえ基板１の中央部分に入射する光線１０と同一波長、同一強度であったとしても、基板１の中央部分に入射する光線１０のように基板１を透過せず、図１に示すように基板１の端部の少なくとも一部に存在する検出領域の全反射面２によって全反射される。ここで、検出領域は、基板１の中央部における光線１０の透過率よりも小さい光線１０の透過率を有する領域のことである。図１の基板１においては、全反射面２が形成されている、図１における左右方向（基板２の外周端部）の全領域を検出領域ということにする。具体的には、全反射面２のみならず、たとえば図１において光電センサ３０が対向する基板１の裏面側の外周端部も検出領域に含めることとする。

　図１の基板１において検出領域は、基板１の主表面に対して所定角度を有する全反射面２を備えることにより形成されている。すなわち、当該全反射面２は、検出領域における光線１０を全反射することにより、検出領域に照射された光線１０が基板１を透過する割合（透過率）を、検出領域以外の領域における光線１０が基板１を透過する割合よりも小さくするという機能を発揮する。したがって、たとえば図１に示すように基板１の主表面に対して交差する（垂直な）方向から基板１に対して光線１０を入射する場合に、全反射面２に入射した光線１０が全反射面２にて全反射を起こすことができる角度となるように、全反射面２は基板１の主表面（図１の左右方向）に対して所定の角度αを有する傾斜面となっている。また、全反射面２の表面は、当該全反射面２に入射した光線１０が乱反射を起こすことなく全反射することが可能な程度に面粗度を小さくすることが好ましい。このようにすれば、全反射面２に入射した光線１０は、図１に示すように全反射される。

　全反射面２に入射する光線１０は全反射面２にて反射されるため、図１に示すように、検出領域の全反射面２と平面的に重なる位置（すなわち全反射面２の真下）に配置された、入射される光線１０を認識（検出）する光電センサ３０には光線１０がほとんど到達しない。このことから、光電センサ３０は、光電センサ３０の上部に配置される基板１の存在により光線１０が遮断されたと認識することができる。この結果、光電センサ３０の検出する光量の変化により、基板１の存在を検出することができる。このように全反射面２を備えることにより、光線１０が透過する材質で基板１が構成される場合であっても、光電センサ３０は基板１の存在を認識（検出）することができる。

　図２は、図１の基板１における左側の全反射面２を拡大した断面図である。したがって図１の基板１における右側の領域については、図２において省略しているため、そのことを表わすために図２の右側に波線を施している。

　図２に示す基板１の全反射面２は、図１に示すように基板１の主表面（図１の左右方向に延在する面）と角度αをなしている。この角度αは、上述したようにたとえば基板１の主表面に垂直な方向から基板１に入射する光線１０を全反射面２にて全反射させることができる角度である。

　なお、全反射面２が配置されている検出領域は、図２に示すように基板１の外周端（図２における左端）からの主表面方向の距離（図２における左端から右側への距離）が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域に形成されることが好ましい。すなわち、図２におけるＡ点からＢ点までを全反射面２とすれば、基板１の外周端からＡ点までの、主表面方向の距離Ｌ１は０．１ｍｍ以上、また基板１の外周端からＢ点までの、主表面方向の距離Ｌ２は５ｍｍ以下であることが好ましい。基板１の端面から０．１ｍｍ未満の領域を含め、図２における下側の主表面に交差するように全反射面２を配置すると、全反射面２と、図２における下側の主表面とのなす角度が小さくなる（鋭角となる）場合がある。この場合、当該外周端（鋭利な角度をなす基板１の端部）を起点として基板１がチッピングやへき開を起こす可能性がある。これを抑制するため、図２に示すように、外周端からの主表面方向の距離Ｌ１が０．１ｍｍ未満の領域についてはたとえば全反射面２よりも主表面に対する角度が大きな角度となるように端面を設けることが好ましい。また、外周端からＡ点までの端面の形状としては、図２に示すような平面であってもよいが当該端面の表面形状を曲面状としてもよい。なお、角度αの値によっては、上述した図２に示した外周端からＡ点までの端面を設けない構成（Ｂ点より外周側がすべて全反射面２となっている構成）としてもよい。

　また、基板１の外周端から５ｍｍ以上の領域は基板１の主表面の中心部分に相当し、半導体素子などを形成する領域である。したがって、基板１の端面から５ｍｍ以上の領域に全反射面２を設けると、基板１の主表面上において半導体素子などを形成する領域が小さくなるため、半導体素子の生産性が低下することになる。このため、距離Ｌ２を５ｍｍ以下となるよう設定することが好ましい。

　ここで、全反射面２は、基板１の主表面の端部の少なくとも一部に形成されていればよい。すなわち、基板１の主表面の端面からの距離がたとえば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域の全体に、基板１の主表面の外周部を１周するように全反射面２を形成してもよいし、当該外周部の周方向における一部のみに全反射面２を形成してもよい。

　続いて、本発明の実施の形態１に係る基板の製造方法について説明する。図３に示すように、本発明の実施の形態１に係る上述した基板１を形成する際には、まず基板を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。これは具体的には、半導体装置の製造装置（たとえば成膜装置やエッチング装置など）といった装置において基板の検出のために照射される光線１０（図１参照）を用いて、当該装置において存在を認識することができる透明な基板１（図１参照）を形成する元となる透明基板を準備する工程である。

　ここで準備する基板は、当該基板の一方の主表面上に半導体素子などを形成してパワーデバイスなどの半導体装置を形成するための半導体基板であり、たとえば可視光（赤色光）や赤外光などの光線１０を１０％以上透過する透明な半導体基板が好ましい。具体的には、たとえばＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ＡｌＮ、ダイアモンドからなる群から選択された少なくとも１種を含む材質からなる基板である。

　なお、この基板を準備する工程（Ｓ１０）では、所定厚み、所定の主表面の大きさを有する上述した基板を外部から購入するなどして準備してもよいが、たとえばチョクラルスキー法やボート法、溶液成長法などを用いて当該半導体基板を構成する結晶からなるインゴットを形成し、当該インゴットをたとえばワイヤソーを用いて所定の厚み、所定の主表面の大きさを有する基板としての形状に切断することにより、基板を準備してもよい。

　上述したように半導体装置の基板として用いる透明な基板が準備できたところで、加工工程（Ｓ２０）を行なう。これは具体的には、基板を準備する工程（Ｓ１０）にて準備した基板の端部の少なくとも一部の領域における光の透過率を検出領域として機能させるために、基板の主表面の中央部における光の透過率よりも当該領域の透過率を小さくするための加工を行なう工程である。ここで光の透過率を小さくするとは具体的に、上述したように基板のうち当該領域における光の透過率が、基板のうち当該領域以外の（すなわち透過率を小さくする加工を施していない領域の）光の透過率より小さくなるように加工を行なうことを意味する。また、好ましくは、当該領域における光の透過率が、当該領域以外の光の透過率の１０％以下となるように加工を行なうことを意味する。このようにすれば、製造装置にて当該基板を処理する際に、基板が透明であっても、光の透過が遮断されたことをたとえば光電センサ３０（図１参照）にて認識することが可能となる。したがって、基板の存在を検出することが可能となる。

　この加工工程（Ｓ２０）では、基板の主表面の端部の少なくとも一部の領域における光の透過率を、基板の主表面の中央部における光の透過率よりも小さくするために、基板の端部の少なくとも一部に入射する光を全反射する全反射面を形成する工程を行なう。この結果、図１に示す、基板１の主表面（図１の左右方向）に交差する方向、たとえば垂直な方向に進む光線１０を照射した場合に全反射を起こすことができる条件を満たす所定の角度αを有する全反射面２が形成される。図１に示すように、基板１の表面のうち全反射面２以外の領域に照射された光線１０は、基板１が透明なためほとんどが基板１を透過するが、検出領域の全反射面２に照射した光線１０は全反射するため、図１に示すように基板１に関して全反射面２と平面的に重なる位置（すなわち全反射面２の真下）に配置された光電センサ３０にはほとんど光線１０が到達しない。このため、光電センサ３０は基板１の存在により光線１０が遮断されたと認識することができるので、基板１の存在を検出することができる。

　図４および図５を参照して、本発明の基板の形態の変形例を説明する。
　全反射面２は、図１に示すように、基板１の外周部の端面のほぼ全体が全反射面２となるように形成されていてもよいが、たとえば図４に示す基板３のように、検出領域に全反射面２と、従来から用いられる通常のベベルカット面４とが共存した構造となっていてもよい。すなわち光線１０が入射する側（図４における上側）に全反射面２を、基板３の主表面（図４における左右方向）とのなす角度が光線１０を全反射する条件を満たす角度となるように形成し、光線１０が入射する側と反対側（図４における下側）には通常の、たとえば基板３のチッピングやへき開を抑制するためのベベルカット面４を形成した構造であってもよい。なお、ベベルカット面４は、図４に示すように全反射面４との接続部の角部の角度が鋭角となるように、基板３の全反射面２が形成された側の主表面と反対側の主表面（裏面）に向かうにつれて基板３の幅が小さくなるように、全反射面２とは逆方向に傾斜するよう形成されている。

　またはたとえば図５に示す基板５のように、全反射面２を、上述した基板５の全反射面２と同様の条件を満足する角度となるように形成し、光線１０が入射する側と反対側（図５における下側）には基板５の主表面（図５における左右方向）とほぼ垂直をなす端面６および通常のベベルカット面７を形成した構造であってもよい。つまり、ことなる観点から言えば、基板５の外周端は、全反射面２とベベルカット面７とが、主表面に対してほぼ垂直な端面６をはさんで配置された構成となっていてもよい。

　その他、図示しないが、図４および図５における各基板の検出領域において、全反射面２の下側（光線１０が入射される側の反対側）には、ベベルカット面４、７や端面６の代わりに、たとえば全反射面２に連なるように、図１５の基板の端部（図１５における左側）に形成されたラウンド（表面が曲面状の部分）を形成してもよい。このように各基板の全反射面２の下側には、たとえば応力による基板のへき開やチッピングなどを抑制するための任意の形状を設けることができる。

　以上に述べた、本発明の実施の形態１に係る各基板の全反射面２を形成する工程には、たとえば端部の少なくとも一部を機械加工する工程を含んでいてもよいし、端部の少なくとも一部をレーザ加工する工程を含んでいてもよい。たとえば研削用の砥石を用いて、基板１の主表面の端部の所定の領域を、主表面にほぼ垂直な方向から照射される光線１０を全反射する条件を満たす角度となるように除去加工することにより全反射面２を形成することができる。またはレーザを用いて、同様に基板１の端部を除去加工することにより全反射面２を形成してもよい。

　ここで、照射される光線１０を全反射することができる程度に、形成する全反射面２の面粗度が小さくなるよう加工することが好ましい。具体的には当該面粗度はＲａで０．５ｎｍ以下となるように加工することが好ましく、そのなかでもＲａで０．１ｎｍ以下であることがさらに好ましい。上述した面粗度とすることにより、照射される光線１０を容易に全反射することができる。そのように加工するためには、たとえば機械加工により全反射面２を形成する場合、仕上げ加工において用いる砥石の粒度が１００ｎｍ以下であることが好ましい。また、レーザを用いて全反射面２を形成する場合においては、波長２６６ｎｍのＵＶレーザを照射することが好ましい。

　（実施の形態２）
　図６に示す本発明の実施の形態２に係る基板８は、図１に示す本発明の実施の形態１に係る基板１と基本的に同様の態様を備えている。しかし、図６に示す基板８は、図１などに示す全反射面２に代えて、検出領域において入射する光線１０を乱反射させる乱反射面９を備えている。この点において、基板８と基板１とは相違している。

　基板８の一方の主表面に対向する領域（図６における上側）から照射される光線１０が基板８の一方の主表面と反対側に位置する他方の主表面（図６における下側）へ透過することを抑制できれば、基板８の下側に位置する光電センサ３０は光線１０が基板８により遮断されたことを認識することができるので、基板８の存在を検出することができる。したがって基板８における光線１０の透過を抑制するためには、図１に示す基板１のように入射した光線１０を全反射させてもよいが、図６に示す基板８のように乱反射面９により光線１０を乱反射させることによっても、全反射させる場合と同様の効果を奏することができる。

　図７は、図６の基板８における左側の乱反射面９を拡大した断面図である。したがって図６の基板８における右側の領域について、図７においては記載していない。そのため、図７の右側に波線を記載し、基板８が右側へと延在していることを示唆している。

　図７に示す乱反射面９は、図２に示す全反射面２に対して面粗度を上げる加工を施した構成となっている。すなわち図２と同様に、図７に示すように基板８の乱反射面９は、基板８の主表面（図７の左右方向に延在する面）と角度αをなしている。なお、ここで面粗度を上げるとは、当該面に入射する光線１０を乱反射させることができる面粗度となるように表面を荒らすように（凹凸形状を形成するように）加工することをいうが、より具体的には当該面の面粗度がＲａで０．１μｍ以上となるように加工することをいう。

　乱反射面９としての機能を発揮するために表面の面粗度を上げる加工が施されている領域である検出領域は、図７に示すように基板８の外周端（図７における左端）からの主表面方向の（図７における左端から右側への）距離が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域に形成されることが好ましい。すなわち、図７におけるＣ点からＤ点までを乱反射面９とすれば、基板８の外周端からＣ点までの、主表面方向の距離Ｌ３は０．１ｍｍ以上、基板８の外周端からＤ点までの、主表面方向の距離Ｌ４は５ｍｍ以下であることが好ましい。

　乱反射面９についても、基板８の主表面の端部の少なくとも一部に形成されていればよい。すなわち、基板８の主表面の端面からの距離がたとえば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域の全体に、基板８の主表面の外周部を１周するように乱反射面９を形成してもよいし、当該外周部における周方向の一部のみに乱反射面９を形成してもよい。

　なお、図７に示すような、全反射面２の面粗度を上げることにより乱反射面９を形成する例は一例である。他にはたとえば図示しないが、全反射面を一旦形成することなく（つまり基板８の端部については傾斜部など形成せず）、基板８の主表面の端部に面粗度の大きい乱反射面９を形成した構造としてもよい。また、乱反射面９を形成するために基板８の一方の主表面（図６、７の上側の主表面）および他方の主表面（図６、７の下側の主表面）と交差する面を形成する場合においても、当該交差する面と基板８の主表面とのなす角が、たとえば図７に示す角度αのように、光線１０が全反射を起こす条件を満たす角度である必要はない。

　本発明の実施の形態２に係る基板においても、たとえば上述した図４に示す基板３と同様に、図８に示す基板１１のように、乱反射面９と、従来から用いられる通常のベベルカット面４とが共存した構造となっていてもよい。またはたとえば図９に示す基板１２のように、上述した図５における基板５と同様に、乱反射面９と、端面６およびベベルカット面７とが共存した構造であってもよい。その他、各基板の乱反射面９の下側には、たとえば応力による基板のへき開やチッピングなどを抑制するための任意の形状を設けることができる。

　続いて、本発明の実施の形態２に係る基板の製造方法について説明する。本発明の実施の形態２に係る基板８の製造方法についても、上述した図３に示すように、まず基板を準備する工程（Ｓ１０）において、半導体装置の基板として用いる透明な基板を準備する。次に加工工程（Ｓ２０）において、基板の端部の少なくとも一部の領域における光の透過率を、基板の主表面の中央部における光の透過率よりも小さくするための加工を行なう。ここで本発明の実施の形態２においては、たとえば図６に示す基板８のように、加工工程（Ｓ２０）には、基板８の主表面の端部の少なくとも一部に入射する光を乱反射する乱反射面９を形成する工程を含む。

　図６に示すように、基板８の乱反射面９以外の領域に照射された光線１０は、基板８が透明なためほとんどが基板８を透過する。しかし、検出領域に配置された乱反射面９に照射した光線１０は当該乱反射面９において乱反射するため、図６における基板８の下側に配置された光電センサ３０にはほとんど光線１０が到達しない。このため、光電センサ３０は基板８の存在により光線１０が遮断されたと認識することができるので、基板８の存在を検出することができる。

　このとき、たとえば図７に示す基板８のように、まず乱反射面９を形成するために基板８の一方の主表面（図７の上側の主表面）および他方の主表面（図７の下側の主表面）と交差する面を形成し、形成した面の面粗度を上げる加工を施してもよい。ここで、当該交差する面が基板８の主表面となす角度はたとえば主表面に垂直な方向から入射する光線１０が全反射する条件を満たす角度α（図１参照）であってもよいが、それ以外の任意の角度とすることができる。また、上述した交差する面を形成することなく、基板８の主表面の端部に面粗度の大きい乱反射面９を形成してもよい。いずれの場合においても、乱反射面９としての機能を発揮するための面粗度の大きい領域は、基板８の主表面の端面から０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域に形成することが好ましい。

　以上に述べた、本発明の実施の形態２に係る基板の乱反射面９を形成する工程には、本発明の実施の形態１に係る基板の全反射面２を形成する工程と同様に、たとえば端部の少なくとも一部を機械加工する工程を含んでいてもよいし、端部の少なくとも一部をレーザ加工する工程を含んでいてもよい。たとえば上述した機械加工する工程を用いる場合は、砥石を用いて、基板８に示すような乱反射面９を形成するための形状（基板８の主表面に対して傾斜した端面形状）を加工し、かつ面粗度を大きくする加工を施すという方法を用いる。また、端面の少なくとも一部をレーザ加工する工程を用いる場合には、所定の領域にレーザを照射することにより面粗度を大きくする加工を行なう。具体的には、波長２６６ｎｍのＵＶレーザを照射することが好ましい。

　その他、乱反射面９を形成する方法としては、たとえば以下に述べる方法を用いることもできる。図１０に示すように、当該方法においてはまず不純物を導入する工程（Ｓ２１）として、基板のうち乱反射面を形成する領域、すなわち基板の端部の少なくとも一部の領域に対して不純物の導入を行なう工程を実施する。

　図１１に示すように、基板８のうち乱反射面を形成したい領域、すなわち基板８の主表面の端部（たとえば図１１の基板８における左端）から０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域に対し、主表面から基板８の内部にイオン注入を行なうことにより、基板８を構成する結晶の欠陥１３を形成する。ここでイオン注入する物質としては、たとえばＢ（ボロン）、Ｎ（窒素）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｐ（リン）などを用いることが好ましい。ここで、イオン注入を行なう場合に、導入される不純物の密度（濃度）は、１．０Ｅ１７ｃｍ^－３以上１．０Ｅ２１ｃｍ^－３以下であることが好ましく、そのなかでも１．０Ｅ１９ｃｍ^－３以上１．０Ｅ２０ｃｍ^－３以下であることがより好ましい。上記範囲の密度（濃度）とすれば、当該領域に入射する光線１０を乱反射する作用を大きくすることができる。

　続いて図１０に示すようにエッチングする工程（Ｓ２２）を行なう。具体的には、上述した不純物を導入する工程（Ｓ２１）にてイオン注入を行なった基板の表面層にウェットエッチング処理を行なう工程である。

　図１２に示すように、たとえばイオン注入により欠陥１３を形成した基板８を、ＫＯＨ溶液１４中に浸漬する。ここでＫＯＨとは水酸化カリウムで、強アルカリ性であり強いエッチング性を有する物質である。すると基板８のうち欠陥１３が形成された領域においては、欠陥１３が存在することにより基板８の主表面のエッチング速度が局所的に変わる（均一ではない）ため、エッチングされた面に凹凸が形成される。その結果、当該欠陥が形成された領域における表面の面粗度が増加する。また、基板８のうち欠陥１３が存在しない領域においては上記のような欠陥の影響が無いため、均一なエッチングが行なわれる。そのため、主表面がエッチングされる量は当該領域内においてほぼ同一であり、主表面の面粗度は大きく変化しない。

　以上の手順により、基板８の主表面のうち、イオン注入を行なって結晶の欠陥１３が発生した領域のみ面粗度を大きくすることができる。このため、イオン注入を行なった領域の主表面を乱反射面として利用することができる。

　また、不純物を導入する方法として、上述したイオン注入法の代わりに、たとえば熱拡散法を用いてもよい。図１３に示すように、この場合においても図１０に示したイオン注入法を用いる場合と同様に、まず不純物を導入する工程（Ｓ２１）を実施する。この後、図１３に示すように、図１０に示すイオン注入法におけるエッチングする工程（Ｓ２２）の代わりに、熱処理する工程（Ｓ２３）を行なう。この結果、導入された不純物の存在に起因して、不純物を導入した領域に欠陥が形成され、結果的に不純物を導入した領域の表面に凹凸が形成される。

　なお、上述した不純物を導入する工程では、図１０に示したイオン注入法を用いてもよいが、他の方法を用いてもよい。具体的には、たとえば不純物を含む物体を、基板の不純物を導入したい領域に接触した状態で、基板および当該物体を過熱する。その結果、当該物体から固体拡散により不純物が基板の内部へと拡散する。

　あるいは、基板において不純物を導入したい領域のみが露出するようにマスク層を形成し、当該マスク層が形成された基板を熱処理炉において加熱する。この加熱時に、熱処理炉の雰囲気ガスとして、導入したい不純物を含有するガスを用いる。このようにすれば、熱処理により基板の所定の領域（マスク層が形成されていない領域）に不純物を導入することができる。

　以上の方法（熱拡散法）を用いて不純物を導入した後、上記熱処理する工程（Ｓ２３）を行なえば、基板の主表面のうち不純物を導入した領域の凹凸を増加させることができるため、イオン注入法を用いた場合と同様に乱反射面を形成することができる。

　本発明の実施の形態２は、以上に述べた各点についてのみ、本発明の実施の形態１と異なる。すなわち、本発明の実施の形態２について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態１に順ずる。

　（実施の形態３）
　図１４に示す基板１５は、検出領域として用いる、たとえば基板１５の一方の主表面（図１４における上側の主表面）のうち端面から０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域に薄膜１６を備えている。この薄膜１６は、基板１５の上側から基板１５の主表面に対して基板１５の主表面にほぼ垂直な方向に入射する光線１０を乱反射させるものである。ここで薄膜１６の材質としては、たとえばＣｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）など、可視光（赤色光）や赤外光などを高い割合で反射することができる金属薄膜を用いることが好ましい。

　したがって、本発明の実施の形態３に係る基板１５においても、たとえば上述した本発明の実施の形態２に係る基板８と同様に、検出領域に入射する光を薄膜１６により乱反射することができる。このため基板１５の下側（図１４参照）に配置される光電センサ３０に入射する光線１０が減少する。このとき光電センサ３０は光線１０の遮断を認識することにより、基板１５の存在を検出することができる。

　本発明の実施の形態３に係る基板の製造方法は、上述した図３に示す本発明の実施の形態１に係る基板の製造方法の手順に順ずる。ただし、図３の加工工程（Ｓ２０）において、基板の端部の少なくとも一部の領域における光の透過率を、基板の主表面の中央部における光の透過率よりも小さくする加工として、図１４に示すように基板１５の一方の主表面上に薄膜１６を成膜する。この薄膜１６は、乱反射面として使用するものであるため、たとえば上述した図６に示す基板８と同様に、基板１５の主表面の端面からの主表面方向の距離が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域に対して成膜を行なうことが好ましい。上述したように、薄膜１６の材質としてはたとえばＣｒ、Ｗ、Ａｌなど、可視光（赤色光）や赤外光などを高い割合で反射することができる金属薄膜を用いることが好ましい。また、薄膜１６の膜厚は０．０５μｍ以上１．０μｍ以下とすることが好ましく、その中でも特に０．１μｍ以上０．５μｍ以下とすることがより好ましい。そして、このような薄膜１６を成膜する方法としては、たとえば真空蒸着法やＣＶＤ法、スパッタリング法などを用いることが好ましい。

　なお、本発明の実施の形態３においても、図示しないがたとえば図８に示す基板１１のように、乱反射面として用いる薄膜１６と、従来から用いられる通常のベベルカット面４とが共存した構造となっていてもよい。またはたとえば図９に示す基板１２と同様に、乱反射面として用いる薄膜１６と、端面６およびベベルカット面７とが共存した構造であってもよい。その他、各基板の乱反射面として用いる薄膜１６の下側には、たとえば応力による基板のへき開やチッピングなどを抑制するための任意の形状を設けることができる。

　また、上述した薄膜１６は乱反射面として形成されているが、薄膜１６の表面状態などを制御して全反射面となるように薄膜１６を形成してもよい。

　本発明の実施の形態３は、以上に述べた各点についてのみ、本発明の実施の形態２と異なる。すなわち、本発明の実施の形態３について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態２に順ずる。

　今回開示された各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。本発明の範囲は上述した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

　本発明は、透明な基板を用いて半導体装置の製造などのプロセスを行なう場合に、当該透明な基板の存在をセンサに認識させることを可能とする技術として、特に優れている。

　１，３，５，８，１１，１２，１５，２０　基板、２　全反射面、４，７　ベベルカット面、６　端面、９　乱反射面、１０　光線、１３　欠陥、１４　ＫＯＨ溶液、１６　薄膜、３０　光電センサ。

Claims

　透明な基板（１、３、５、８、１１、１２、１５、２０）であり、
　前記基板（１、３、５、８、１１、１２、１５、２０）の端部の少なくとも一部に形成され、前記基板（１、３、５、８、１１、１２、１５、２０）の中央部における光の透過率よりも小さい前記光の透過率を有する検出領域（２、９、１３）を備える基板。
　前記検出領域（２、９、１３）は、前記検出領域（２、９、１３）に入射する前記光を全反射する全反射面（２）を含む、請求の範囲第１項に記載の基板。
　前記検出領域（２、９、１３）は、前記検出領域（２、９、１３）に入射する前記光を乱反射する乱反射面（９）を含む、請求の範囲第１項に記載の基板。
　前記基板（１、３、５、８、１１、１２、１５、２０）はＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ＡｌＮ、ダイアモンドからなる群から選択された少なくとも１種を含む、請求の範囲第１項に記載された基板。
　透明な基板（１、３、５、８、１１、１２、１５、２０）を準備する工程（Ｓ１０）と、
　前記基板（１、３、５、８、１１、１２、１５、２０）の端部の少なくとも一部における光の透過率を、前記基板の中央部における前記光の透過率よりも小さくする加工を行なう工程（Ｓ２０）とを備える、基板の製造方法。
　前記加工を行なう工程（Ｓ２０）には、前記端部の少なくとも一部に入射する前記光を全反射する全反射面（２）を形成する工程を含む、請求の範囲第５項に記載の基板の製造方法。
　前記全反射面（２）を形成する工程には、前記端部の少なくとも一部を機械加工する工程を含む、請求の範囲第６項に記載の基板の製造方法。
　前記全反射面（２）を形成する工程には、前記端部の少なくとも一部をレーザ加工する工程を含む、請求の範囲第６項に記載の基板の製造方法。
　前記加工を行なう工程（Ｓ２０）には、前記端部の少なくとも一部に入射する光を乱反射する乱反射面（９）を形成する工程を含む、請求の範囲第５項に記載の基板の製造方法。
　前記乱反射面（９）を形成する工程には、前記端部の少なくとも一部を機械加工する工程を含む、請求の範囲第９項に記載の基板の製造方法。
　前記乱反射面（９）を形成する工程には、前記端部の少なくとも一部をレーザ加工する工程を含む、請求の範囲第９項に記載の基板の製造方法。
　前記乱反射面（９）を形成する工程には、前記端部の少なくとも一部に不純物の導入を行なう工程（Ｓ２１）と、前記不純物を導入した領域の表面の面粗度を上げる工程（Ｓ２２、Ｓ２３）とを含む、請求の範囲第９項に記載の基板の製造方法。
　前記面粗度を上げる工程（Ｓ２２、Ｓ２３）には、前記領域の表面層をエッチングする工程（Ｓ２２）または前記領域の表面層を熱処理する工程（Ｓ２３）を含む、請求の範囲第１２項に記載の基板の製造方法。
　前記乱反射面（９）を形成する工程には、前記端部の少なくとも一部に薄膜（１６）を成膜する工程を含む、請求の範囲第９項に記載の基板の製造方法。