基板及びその製造方法
【課題】自重による基板素材の撓みを低減することができる基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】周縁部１ｂが支持された場合、自重による撓みを生じる基板素材の一面１ａには、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜が形成されている。
【解決手段】周縁部１ｂが支持された場合、自重による撓みを生じる基板素材の一面１ａには、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に使用される基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
素子の製造コスト削減、高集積化に伴い、基板の大口径化及び薄膜化が要求されている。基板の大口径化及び薄膜化は、基板や素子の製造工程において単結晶インゴット、基板等に様々な影響を及ぼす（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５４９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、基板の大口径化及び薄膜化に伴い、自重による基板の撓みの問題がある。基板や素子の製造工程において、基板を水平に支持、搬送等をする必要があるが、基板の汚染を抑制するために、基板をその周縁部で支持する保持具や搬送具が使用されている。かかる保持具等により基板を支持する場合、基板は自重により中央部ほど撓むことになる。自重により撓んだ基板はその保持具等からはずれ易く、場合によってはその保持具等から落下するおそれがある。
【０００５】
一方、自重による基板の撓みが発生しないように、基板の厚さを厚くした場合、単結晶インゴットから得られる基板の枚数は減少し、製造コスト、環境の面から好ましくない。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自重による基板素材の撓みを低減することができる基板及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る基板は、周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に膜が形成されている基板において、前記膜は、自重による前記基板素材の撓みを低減し、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る基板は、周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に膜が形成されている基板において、前記膜は、自重による前記基板素材の撓みを低減し、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る基板は、一面を上側にした水平状態で周縁部を支持した場合の自重による最大撓み量と、他面を上側にした水平状態で前記周縁部と同位置を支持した場合の自重による最大撓み量とが相違することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る基板は、常温下の無重力状態にある場合、側断面形状が弧状をなすことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る基板は、前記膜は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、タングステン、ポリイミド及び酸化チタンから選ばれた少なくとも一又は複数の材料から構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る基板の製造方法は、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材に成膜を施す基板の製造方法において、前記基板素材の一面に、自重による該基板素材の撓みを低減し、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る基板の製造方法は、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材に成膜を施す基板の製造方法において、前記基板素材の一面に、自重による該基板素材の撓みを低減し、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る基板の製造方法は、前記基板素材を平らにした状態で、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る基板の製造方法は、前記基板素材を自重により撓ませた状態で、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る基板の製造方法は、前記基板素材の両面に、所定値より大きい平坦度になるまで粗研磨を施し、前記基板素材の一面に、前記膜を形成し、前記基板素材の他面に、前記所定値より小さい平坦度になるまで密研磨を施すことを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜が形成されている。膜は熱収縮により基板素材の一面を収縮する。
【００１８】
本発明にあっては、周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜が形成されている。膜は弾性力により基板素材の一面において基板素材の自重による伸張を抑制する。
【００１９】
本発明にあっては、一の最大撓み量は、基板の一面を上側にした水平状態で周縁部を支持した場合の自重による撓み量の最大値である。他の最大撓み量は、基板の他面を上側にした水平状態で同じ周縁部を支持した場合の自重による撓み量の最大値である。一の最大撓み量と他の最大撓み量とは、相違する。
【００２０】
本発明にあっては、常温下の無重力状態にある場合、基板の側断面形状は弧状である。
【００２１】
本発明にあっては、周縁部が支持された場合、自重による基板素材の撓みを低減する膜は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、タングステン、ポリイミド及び酸化チタンから選ばれた少なくとも一又は複数の材料から構成されている。
【００２２】
本発明にあっては、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成する。
【００２３】
本発明にあっては、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成する。
【００２４】
本発明にあっては、基板素材を平らな状態にする。そして、基板の一面に基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成する。
【００２５】
本発明にあっては、基板素材を自重により撓ませた状態にする。そして、基板の一面に基板の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成する。
【００２６】
本発明にあっては、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材の両面に、所定値より大きい平坦度になるまで粗研磨を施す。基板素材の一面に膜を形成し、基板の他面に、前記所定値より小さい平坦度になるまで密研磨を施す。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にあっては、自重による基板素材の撓みを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態１に係る成膜を施したウエハの製造工程を示す工程図である。
【図２】実施の形態１に係る成膜を施したウエハの説明図である。
【図３】実施の形態２に係る成膜を施したウエハの説明図である。
【図４】実施の形態３に係る成膜を施したウエハの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明をその実施の形態に係る図面に基づいて説明する。
実施の形態１
実施の形態１は、ウエハ（基板素材）の線膨張係数（熱膨張係数）よりも大きな線膨張係数を有する膜を、ウエハの上面に形成する形態に関する。ウエハはシリコンウエハを例に説明する。
【００３０】
図１は、実施の形態１に係る成膜を施したウエハの製造工程を示す工程図である。
先ず、引き上げ法により単結晶インゴットを生成する（ステップＳ１）。生成した単結晶インゴットは、円柱形に加工する外径研削を経て、ワイヤーソーにより所定の厚みのウエハに切断される（ステップＳ２）。次に切断したウエハの側面の角を落とすために面取りが行われる（ステップＳ３）。その後、ウエハの平坦度及び平行度を高めるために、ウエハの両面を機械研磨（ラッピング）により粗研磨する（ステップＳ４）。ステップＳ４の工程により、ウエハは所望される概ねの形状及び大きさに整えられる。ステップＳ４の工程では、所定値より大きい平坦度になるまでウエハを研磨する。
【００３１】
ステップＳ４までの工程でウエハに付いた汚染物をエッチング液により洗浄する（ステップＳ５）。この洗浄の後に、ウエハの一面に後述する成膜を施す（ステップＳ６）。その後、成膜した面とは反対側の他面を機械的、化学的に密研磨する（ステップＳ７）。ステップＳ７の工程では、所定値より小さい平坦度になるまでウエハを研磨する。
【００３２】
ウエハの一面に成膜を施すステップＳ６について説明する。
表１は、実施の形態１に係る膜の材料の一例を示す表である。比較のため、表１にシリコン（Ｓｉ）の線膨張係数も示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
実施の形態１に係る膜の線膨張係数はシリコンの線膨張係数よりも大きい。以下、膜の材料として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を例に説明するが、これに限るものではなく、膜の材料はシリコンの線膨張係数よりも大きい材料であればよい。例えば、膜の材料は表１に示す酸化チタン（ＴｉＯ 2）、ポリイミド、タングステン（Ｗ）、窒化ケイ素（Ｓｉ 3Ｎ 4）でもよい。
【００３５】
非酸化物セラミックスである炭化ケイ素の昇華温度は２０００℃以上であり、炭化ケイ素は熱的にきわめて安定である。また、炭化ケイ素は化学的にも安定であり、酸やアルカリにほとんど侵されない。炭化ケイ素はシリコンよりも線膨張係数が格段に大きく、熱収縮により炭化ケイ素と接するウエハの表面に圧縮力を及ぼす好適な膜物質である。例えば、口径３００ｍｍウエハに炭化ケイ素膜を１１００℃で形成した場合、ウエハと炭化ケイ素膜との熱膨張差は常温下１．２６ｍｍになる。
【００３６】
膜の形成方法は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）又はスパッタリング等であり、ここではプラズマＣＶＤを例に説明する。プラズマＣＶＤはガスを原料として成膜を行うため、大面積でも均一な膜を形成することができる。
【００３７】
実施の形態１では、ウエハを略水平なサセプタの平面台の上に載置した状態で、ウエハの上面に炭化ケイ素膜を形成する。プラズマＣＶＤ装置は、例えば枚葉式、平行平板型であり、ウエハはサセプタにより加熱される。
成膜用ガス導入系によって、例えばメチルシランの原料ガスを所定の流量でプラズマＣＶＤ装置の真空容器内に導入する。その後、高周波電源を動作させて高周波電界を設定する。この高周波電界によって原料ガスに気体放電が生じ、原料ガスはプラズマ化される。このプラズマによって生ずる所定の反応を利用してウエハの表面にＳｉＣの核生成、成長を起こさせる。
【００３８】
成膜条件は例えば次の通りである。周波数は１３．５６ＭＨｚ、出力は３００〜５００Ｗ、放電時の真空度は１〜５Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ〜６６５Ｐａ）、ウエハの加熱温度は４００〜６００℃である。
【００３９】
図２は、実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１の説明図である。図２Ａは成膜前のウエハ１、図２Ｂは無重力状態における成膜後のウエハ１、図２Ｃは重力下における成膜後のウエハ１を示している。
【００４０】
成膜前のウエハ１は、略水平なサセプタＳの平面台に載置され、略水平な状態にある（図２Ａ）。成膜後、高温から常温へ温度が低下するにつれて、ウエハ１及びウエハ１の一面１ａ（上面）に形成された炭化ケイ素膜２は熱収縮する。炭化ケイ素膜２の線膨張係数はウエハ１の線膨張係数より大きいため、炭化ケイ素膜２が形成されたウエハ１の表面は当該表面の面方向と平行な方向に圧縮される。そのため、常温下のウエハ１は炭化ケイ素膜２が形成された上面が凹になるように変形している。成膜後のウエハ１は、常温下の無重力状態にあっても、炭化ケイ素膜２が形成された面が凹になるように変形している。この変形量はウエハ１の面の中心部ほど大きく、成膜後のウエハ１の側断面形状は弧状である（図２Ｂ）。
【００４１】
一方、重力下にあるウエハ１は、周縁部１ｂで略水平に支持された場合、重力方向側の面が凸になるように撓む。そこで、成膜後のウエハ１を略水平かつ炭化ケイ素膜２が形成された面を下向きにして周縁部１ｂで支持する場合、熱収縮による変形と自重による撓みとが相殺し合って、成膜後のウエハ１は平らになる（図２Ｃ）。図２Ｃは、ウエハ１の周縁部１ｂを支持するウエハ搬送具Ｆを用いて、成膜を施したウエハ１を支持している状態を示している。
【００４２】
なお、成膜後のウエハ１を略水平な平面に載置した場合であっても、熱収縮による変形と自重による撓みとが相殺し合っていることに変わりはない。そのため、成膜後のウエハ１は、炭化ケイ素膜２が形成された面を下向きにして略水平な平面に載置された場合も、平らである。
【００４３】
ウエハ１が炭化ケイ素膜２によりどの程度圧縮されるかということは、ウエハ１の厚さに対する炭化ケイ素膜２の膜厚及び成膜温度に依存する。そこで、成膜後のウエハ１の平らな度合いを高めるためには、ウエハ１の厚さに対する炭化ケイ素膜２の膜厚及び成膜温度を最適化する。
【００４４】
従来のウエハには、自重による撓みを低減する膜が形成されていない。そのため、ウエハの一面を上側にした状態で周縁部を支持した場合の自重による最大撓み量と、ウエハの他面を上側にした状態で同じ周縁部を支持した場合の自重による最大撓み量とは同じである。
実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１の炭化ケイ素膜２が形成された面には、炭化ケイ素膜２の熱収縮による圧縮力が作用している。そのため、炭化ケイ素膜２が形成された面を下側にして成膜を施したウエハ１を周縁部１ｂで支持した場合、熱収縮による変形と自重による撓みとが相殺し合って成膜を施したウエハ１は平らになる。一方、炭化ケイ素膜２が形成された面を上側にして成膜を施したウエハ１を上記と同じ周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は熱収縮による変形と自重による撓みとが重なり合い、上面が凹の状態になる。従って、ウエハ１の一面１ａに成膜を施した場合、ウエハ１の一面１ａを上側にした状態で周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量と、ウエハ１の他面１ｃを上側にした状態で同じ周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量とは相違する。
【００４５】
実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１によれば、ウエハ１の線膨張係数よりも大きな線膨張係数を有する膜をウエハ１の上面に形成することにより、自重によるウエハ１の撓みを低減することができる。
【００４６】
ウエハを汚染から防止するために、ウエハを支持する保持具や搬送具がウエハに接触する面積はなるべく小さいことが必要である。また同様の目的から、ウエハを支持する際、極力ウエハの表面及び裏面に接触しない構成が採られる。そのため、ウエハを支持又は搬送する場合、その周縁部のみを支持する保持具や搬送具が一般的である。かかる保持具や搬送具はウエハの大きさが一定であることを前提に設計されている。ウエハを周縁部で支持する場合、ウエハの口径が大きくなるほど、ウエハの厚さが薄くなるほど、自重によるウエハの撓みは増大し、肉厚方向から見たウエハの大きさは小さくなる。そのため、自重により撓んだウエハは保持具や搬送具からはずれ易く、場合によってはその保持具や搬送具から落下するおそれがある。
しかし、実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１によれば、保持具や搬送具により周縁部１ｂが支持された場合であっても、成膜を施したウエハ１は撓み量が低減されているため、保持具や搬送具からずれたり、落下するおそれはない。
【００４７】
素子を製造するために、ウエハに対して成膜、レジスト塗布、エッチング、洗浄等、多くの処理が各処理装置を用いて行われる。ウエハを収容するこれらの処理装置の搬入出口がウエハの大きさに近い場合、自重により撓んだウエハは当該搬入出口で引っかかるおそれがある。
しかし、実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１によれば、搬送具にその周縁部１ｂが支持された場合であっても、成膜を施したウエハ１は平らな状態を維持するため、処理装置の搬入出口で引っかかるおそれはない。
【００４８】
処理装置へのウエハの載置はｍｍオーダーで制御されている。ウエハの載置が決められた載置位置から１ｍｍでもずれた場合、載置後のウエハの処理に不都合が生じ得る。搬送具に支持されたウエハは、自重による撓みを有している場合、搬送具からずれ、設定通りの載置位置に搬送されないおそれがある。
しかし、実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１によれば、自重によるウエハ１の撓みが低減されているため、搬送具からずれることはなく、上記の不都合は生じない。
【００４９】
実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１の製造方法によれば、単結晶インゴットから切断されたウエハ１は、その両面が粗研磨された後、その一面１ａに膜が形成される。その後、ウエハ１の他面１ｃに密研磨が施される。密研磨の後に成膜を施す場合、せっかく密研磨したウエハ１の表面が汚染されてしまう。密研磨の直前に成膜の工程を組み入れることにより、素子として使用されるウエハ１の表面を汚染から防ぐことができる。
【００５０】
実施の形態１の成膜を施したウエハ１の製造方法では、サセプタＳの略水平な上面にウエハ１を載置し、ウエハ１の上面に成膜を施した。しかし、載置面を下方へ向けたサセプタＳにウエハ１をクーロン力等により接着し、ウエハ１の下面に成膜を施す形態であってもよい。これにより、成膜時に重力落下するパーティクルがウエハ１表面を汚染する可能性を回避することができる。
また、水平状態のウエハ１に成膜を施す形態に限らず、立位状態のウエハ１に成膜を施す形態であってもよい。
【００５１】
実施の形態２
実施の形態２は、ウエハ１を自重により撓ませた状態で、ウエハ１のヤング率（弾性係数）よりも大きなヤング率を有する膜をウエハ１の上面に形成する形態に関する。
【００５２】
表２は、実施の形態２に係る膜の材料の一例を示す表である。比較のため、表２にシリコンのヤング率も示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
実施の形態２に係る膜のヤング率はウエハ１のヤング率よりも大きい。以下、膜の材料としてＳｉＣを例に説明するが、これに限るものではなく、膜の材料はウエハ１のヤング率よりも大きいヤング率を有する材料であればよい。例えば、膜の材料は表２に示す酸化チタン、ポリイミド、タングステン、窒化ケイ素でもよい。
【００５５】
実施の形態２では、略水平なウエハ１をその周縁部１ｂで支持する熱処理用治具により支持した状態で、プラズマＣＶＤによりウエハ１の上面に炭化ケイ素膜２を形成する。従って、ウエハ１が自重により撓んだ状態で、ウエハ１の上面に成膜が施される。プラズマＣＶＤ装置は、例えば枚葉式、平行平板型であり、ウエハ１は離れた位置に設置された赤外線ランプにより加熱される。原料ガス等の成膜条件は、実施の形態１と同じである。
【００５６】
図３は、実施の形態２に係る成膜を施したウエハ１の説明図である。図３は、ウエハ１の周縁部１ｂを支持する熱処理用治具Ｊにより、ウエハ１が支持されている状態を示している。図３Ａは成膜前のウエハ１、図３Ｂは成膜後のウエハ１、図３Ｃは上下をひっくり返した成膜後のウエハ１を示している。
【００５７】
成膜前、支持台Ｈ上の熱処理用治具Ｊに支持されたウエハ１は自重により下面側が凸の状態で撓んでいる（図３Ａ）。常温下の成膜後も、ウエハ１は自重により下面側が凸の状態で撓んでいる（図３Ｂ）。炭化ケイ素膜２は撓んだウエハ１の上面に形成されており、炭化ケイ素膜２自体は変形していない。成膜後のウエハ１をひっくり返した場合、ウエハ１はそれまで凸の状態であった面が凹の状態になるように撓もうとする。そのため、ウエハ１の下面には、当該下面の面方向と平行な方向に伸張力が生じる。図３Ｂの段階で変形していない炭化ケイ素膜２は、成膜後のウエハ１がひっくり返された場合、ウエハ１の下面から上記の伸張力を受け、歪みが蓄積される。炭化ケイ素膜２のヤング率はウエハ１のヤング率よりも大きい。そこで、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２が平らな状態で炭化ケイ素膜２の弾性力とウエハ１の伸張力とがつり合うように調整することができる（図３Ｃ）。
【００５８】
なお、成膜後のウエハ１を略水平な平面に載置した場合であっても、炭化ケイ素膜２の弾性力とウエハ１の伸張力とが平らな状態でつり合うことに変わりはない。そのため、成膜後のウエハ１は、炭化ケイ素膜２が形成された面を下向きにして略水平な平面に載置された場合も平らである。
【００５９】
無重力状態では、ウエハ１は自重を失い、図３Ｂの状態から平らな状態に戻ろうとする。それでも、炭化ケイ素膜２の弾性力はウエハ１の戻りを妨げる方向に作用するため、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２は平らにならない。常温下の無重力状態では、成膜後のウエハ１の側断面形状は弧状である。
【００６０】
炭化ケイ素膜２はウエハ１よりも線膨張係数が大きいため、成膜後の温度低下に伴いウエハ１表面に対して圧縮力を及ぼす。この圧縮力はウエハ１の厚さに対する炭化ケイ素膜２の膜厚及び成膜温度に依存する。そこで、成膜後のウエハ１の平らな度合いを高めるためには、線膨張係数及びヤング率を考慮して、ウエハ１の厚さに対する炭化ケイ素膜２の膜厚及び成膜温度を最適化する。
【００６１】
炭化ケイ素膜２が形成された面を下側にして成膜を施したウエハ１を周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は平らになる。一方、炭化ケイ素膜２が形成された面を上側にして成膜を施したウエハ１を上記と同じ周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は上面が凹の状態になる。従って、ウエハ１の一面１ａに成膜を施した場合、ウエハ１の一面１ａを上側にした状態で周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量と、ウエハ１の他面１ｃを上側にした状態で同じ周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量とは相違する。
【００６２】
実施の形態２に係る成膜を施したウエハ１の製造方法によれば、ウエハ１を自重により撓ませた状態で、ウエハ１のヤング率よりも大きなヤング率を有する炭化ケイ素膜２をウエハ１の上面に形成する。そのため、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２をひっくり返した場合、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２が平らな状態になったときに、炭化ケイ素膜２の弾性力はウエハ１の自重による伸張力を支えている。その結果、炭化ケイ素膜２は自重によるウエハ１の撓みを低減することができる。
【００６３】
実施の形態２に係る成膜を施したウエハ１の製造方法では、ウエハ１の上面に成膜を施した。しかし、ウエハ１の下面に成膜を施す形態であってもよい。
【００６４】
実施の形態２は以上の如き構成にしてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６５】
実施の形態３
実施の形態３は、ウエハ１を自重により撓ませた状態で、ウエハ１の線膨張係数（熱膨張係数）よりも大きな線膨張係数を有する膜をウエハ１の下面に形成する形態に関する。
【００６６】
実施の形態３では、略水平なウエハ１をその周縁部１ｂで支持する熱処理用治具Ｊにより支持した状態で、プラズマＣＶＤによりウエハ１の下面に炭化ケイ素膜２を形成する。プラズマＣＶＤ装置は、例えば枚葉式、平行平板型であり、ウエハ１は離れた位置に設置された赤外線ランプにより加熱される。原料ガス等の成膜条件は実施の形態１と同じであるが、原料ガスの流れはウエハ１下面全体に均一に及ぶように構成されている。
【００６７】
図４は、実施の形態３に係る成膜を施したウエハ１の説明図である。図４は、ウエハ１の周縁部１ｂを支持する熱処理用治具Ｊにより、ウエハ１が支持された状態を示している。図４Ａは成膜前のウエハ１、図４Ｂは成膜温度での成膜後のウエハ１、図４Ｃは常温下の成膜後のウエハ１を示している。
【００６８】
成膜前、支持台Ｈ上の熱処理用治具Ｊに支持されたウエハ１は自重により下面側が凸の状態で撓んでいる（図４Ａ）。成膜温度の高温状態にある成膜後も、ウエハ１は自重により下面側が凸の状態で撓んでいる（図４Ｂ）。炭化ケイ素膜２の線膨張係数はウエハ１の線膨張係数よりも大きいので、成膜後の温度低下に伴い、炭化ケイ素膜２が形成されたウエハ１の下面は当該下面と平行な面方向に圧縮される。常温下、この圧縮力はウエハ１の上面側を凸に変形させようとする。この上面側に凸の変形と自重による下面側に凸の撓みとが相殺し合って、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２は平らになる（図４Ｃ）。
【００６９】
常温下の無重力状態では、成膜後のウエハ１は炭化ケイ素膜２から受ける圧縮力は残るものの、自重がなくなる。成膜後のウエハ１は平らな状態に戻ろうとするが、炭化ケイ素膜２の圧縮力により平らにはならない。常温下の無重力状態では、成膜後のウエハ１の側断面形状は弧状である。
【００７０】
炭化ケイ素膜２が形成された面を下側にして成膜を施したウエハ１を周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は平らになる。一方、炭化ケイ素膜２が形成された面を上側にして成膜を施したウエハ１を上記と同じ周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は自重による撓みと炭化ケイ素膜２からの圧縮力とにより上面が凹の状態になる。従って、ウエハ１の一面１ａに成膜を施した場合、ウエハ１の一面１ａを上側にした状態で周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量と、ウエハ１の他面１ｃを上側にした状態で同じ周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量とは相違する。
【００７１】
実施の形態３は以上の如き構成にしてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７２】
実施の形態１乃至３は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１ ウエハ
１ａ 一面
１ｂ 周縁部
１ｃ 他面
２ 炭化ケイ素膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に使用される基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
素子の製造コスト削減、高集積化に伴い、基板の大口径化及び薄膜化が要求されている。基板の大口径化及び薄膜化は、基板や素子の製造工程において単結晶インゴット、基板等に様々な影響を及ぼす（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５４９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、基板の大口径化及び薄膜化に伴い、自重による基板の撓みの問題がある。基板や素子の製造工程において、基板を水平に支持、搬送等をする必要があるが、基板の汚染を抑制するために、基板をその周縁部で支持する保持具や搬送具が使用されている。かかる保持具等により基板を支持する場合、基板は自重により中央部ほど撓むことになる。自重により撓んだ基板はその保持具等からはずれ易く、場合によってはその保持具等から落下するおそれがある。
【０００５】
一方、自重による基板の撓みが発生しないように、基板の厚さを厚くした場合、単結晶インゴットから得られる基板の枚数は減少し、製造コスト、環境の面から好ましくない。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自重による基板素材の撓みを低減することができる基板及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る基板は、周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に膜が形成されている基板において、前記膜は、自重による前記基板素材の撓みを低減し、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る基板は、周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に膜が形成されている基板において、前記膜は、自重による前記基板素材の撓みを低減し、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る基板は、一面を上側にした水平状態で周縁部を支持した場合の自重による最大撓み量と、他面を上側にした水平状態で前記周縁部と同位置を支持した場合の自重による最大撓み量とが相違することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る基板は、常温下の無重力状態にある場合、側断面形状が弧状をなすことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る基板は、前記膜は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、タングステン、ポリイミド及び酸化チタンから選ばれた少なくとも一又は複数の材料から構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る基板の製造方法は、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材に成膜を施す基板の製造方法において、前記基板素材の一面に、自重による該基板素材の撓みを低減し、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る基板の製造方法は、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材に成膜を施す基板の製造方法において、前記基板素材の一面に、自重による該基板素材の撓みを低減し、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る基板の製造方法は、前記基板素材を平らにした状態で、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る基板の製造方法は、前記基板素材を自重により撓ませた状態で、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る基板の製造方法は、前記基板素材の両面に、所定値より大きい平坦度になるまで粗研磨を施し、前記基板素材の一面に、前記膜を形成し、前記基板素材の他面に、前記所定値より小さい平坦度になるまで密研磨を施すことを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜が形成されている。膜は熱収縮により基板素材の一面を収縮する。
【００１８】
本発明にあっては、周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜が形成されている。膜は弾性力により基板素材の一面において基板素材の自重による伸張を抑制する。
【００１９】
本発明にあっては、一の最大撓み量は、基板の一面を上側にした水平状態で周縁部を支持した場合の自重による撓み量の最大値である。他の最大撓み量は、基板の他面を上側にした水平状態で同じ周縁部を支持した場合の自重による撓み量の最大値である。一の最大撓み量と他の最大撓み量とは、相違する。
【００２０】
本発明にあっては、常温下の無重力状態にある場合、基板の側断面形状は弧状である。
【００２１】
本発明にあっては、周縁部が支持された場合、自重による基板素材の撓みを低減する膜は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、タングステン、ポリイミド及び酸化チタンから選ばれた少なくとも一又は複数の材料から構成されている。
【００２２】
本発明にあっては、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成する。
【００２３】
本発明にあっては、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に、自重による基板素材の撓みを低減し、基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成する。
【００２４】
本発明にあっては、基板素材を平らな状態にする。そして、基板の一面に基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成する。
【００２５】
本発明にあっては、基板素材を自重により撓ませた状態にする。そして、基板の一面に基板の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成する。
【００２６】
本発明にあっては、周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材の両面に、所定値より大きい平坦度になるまで粗研磨を施す。基板素材の一面に膜を形成し、基板の他面に、前記所定値より小さい平坦度になるまで密研磨を施す。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にあっては、自重による基板素材の撓みを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態１に係る成膜を施したウエハの製造工程を示す工程図である。
【図２】実施の形態１に係る成膜を施したウエハの説明図である。
【図３】実施の形態２に係る成膜を施したウエハの説明図である。
【図４】実施の形態３に係る成膜を施したウエハの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明をその実施の形態に係る図面に基づいて説明する。
実施の形態１
実施の形態１は、ウエハ（基板素材）の線膨張係数（熱膨張係数）よりも大きな線膨張係数を有する膜を、ウエハの上面に形成する形態に関する。ウエハはシリコンウエハを例に説明する。
【００３０】
図１は、実施の形態１に係る成膜を施したウエハの製造工程を示す工程図である。
先ず、引き上げ法により単結晶インゴットを生成する（ステップＳ１）。生成した単結晶インゴットは、円柱形に加工する外径研削を経て、ワイヤーソーにより所定の厚みのウエハに切断される（ステップＳ２）。次に切断したウエハの側面の角を落とすために面取りが行われる（ステップＳ３）。その後、ウエハの平坦度及び平行度を高めるために、ウエハの両面を機械研磨（ラッピング）により粗研磨する（ステップＳ４）。ステップＳ４の工程により、ウエハは所望される概ねの形状及び大きさに整えられる。ステップＳ４の工程では、所定値より大きい平坦度になるまでウエハを研磨する。
【００３１】
ステップＳ４までの工程でウエハに付いた汚染物をエッチング液により洗浄する（ステップＳ５）。この洗浄の後に、ウエハの一面に後述する成膜を施す（ステップＳ６）。その後、成膜した面とは反対側の他面を機械的、化学的に密研磨する（ステップＳ７）。ステップＳ７の工程では、所定値より小さい平坦度になるまでウエハを研磨する。
【００３２】
ウエハの一面に成膜を施すステップＳ６について説明する。
表１は、実施の形態１に係る膜の材料の一例を示す表である。比較のため、表１にシリコン（Ｓｉ）の線膨張係数も示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
実施の形態１に係る膜の線膨張係数はシリコンの線膨張係数よりも大きい。以下、膜の材料として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を例に説明するが、これに限るものではなく、膜の材料はシリコンの線膨張係数よりも大きい材料であればよい。例えば、膜の材料は表１に示す酸化チタン（ＴｉＯ 2）、ポリイミド、タングステン（Ｗ）、窒化ケイ素（Ｓｉ 3Ｎ 4）でもよい。
【００３５】
非酸化物セラミックスである炭化ケイ素の昇華温度は２０００℃以上であり、炭化ケイ素は熱的にきわめて安定である。また、炭化ケイ素は化学的にも安定であり、酸やアルカリにほとんど侵されない。炭化ケイ素はシリコンよりも線膨張係数が格段に大きく、熱収縮により炭化ケイ素と接するウエハの表面に圧縮力を及ぼす好適な膜物質である。例えば、口径３００ｍｍウエハに炭化ケイ素膜を１１００℃で形成した場合、ウエハと炭化ケイ素膜との熱膨張差は常温下１．２６ｍｍになる。
【００３６】
膜の形成方法は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）又はスパッタリング等であり、ここではプラズマＣＶＤを例に説明する。プラズマＣＶＤはガスを原料として成膜を行うため、大面積でも均一な膜を形成することができる。
【００３７】
実施の形態１では、ウエハを略水平なサセプタの平面台の上に載置した状態で、ウエハの上面に炭化ケイ素膜を形成する。プラズマＣＶＤ装置は、例えば枚葉式、平行平板型であり、ウエハはサセプタにより加熱される。
成膜用ガス導入系によって、例えばメチルシランの原料ガスを所定の流量でプラズマＣＶＤ装置の真空容器内に導入する。その後、高周波電源を動作させて高周波電界を設定する。この高周波電界によって原料ガスに気体放電が生じ、原料ガスはプラズマ化される。このプラズマによって生ずる所定の反応を利用してウエハの表面にＳｉＣの核生成、成長を起こさせる。
【００３８】
成膜条件は例えば次の通りである。周波数は１３．５６ＭＨｚ、出力は３００〜５００Ｗ、放電時の真空度は１〜５Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ〜６６５Ｐａ）、ウエハの加熱温度は４００〜６００℃である。
【００３９】
図２は、実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１の説明図である。図２Ａは成膜前のウエハ１、図２Ｂは無重力状態における成膜後のウエハ１、図２Ｃは重力下における成膜後のウエハ１を示している。
【００４０】
成膜前のウエハ１は、略水平なサセプタＳの平面台に載置され、略水平な状態にある（図２Ａ）。成膜後、高温から常温へ温度が低下するにつれて、ウエハ１及びウエハ１の一面１ａ（上面）に形成された炭化ケイ素膜２は熱収縮する。炭化ケイ素膜２の線膨張係数はウエハ１の線膨張係数より大きいため、炭化ケイ素膜２が形成されたウエハ１の表面は当該表面の面方向と平行な方向に圧縮される。そのため、常温下のウエハ１は炭化ケイ素膜２が形成された上面が凹になるように変形している。成膜後のウエハ１は、常温下の無重力状態にあっても、炭化ケイ素膜２が形成された面が凹になるように変形している。この変形量はウエハ１の面の中心部ほど大きく、成膜後のウエハ１の側断面形状は弧状である（図２Ｂ）。
【００４１】
一方、重力下にあるウエハ１は、周縁部１ｂで略水平に支持された場合、重力方向側の面が凸になるように撓む。そこで、成膜後のウエハ１を略水平かつ炭化ケイ素膜２が形成された面を下向きにして周縁部１ｂで支持する場合、熱収縮による変形と自重による撓みとが相殺し合って、成膜後のウエハ１は平らになる（図２Ｃ）。図２Ｃは、ウエハ１の周縁部１ｂを支持するウエハ搬送具Ｆを用いて、成膜を施したウエハ１を支持している状態を示している。
【００４２】
なお、成膜後のウエハ１を略水平な平面に載置した場合であっても、熱収縮による変形と自重による撓みとが相殺し合っていることに変わりはない。そのため、成膜後のウエハ１は、炭化ケイ素膜２が形成された面を下向きにして略水平な平面に載置された場合も、平らである。
【００４３】
ウエハ１が炭化ケイ素膜２によりどの程度圧縮されるかということは、ウエハ１の厚さに対する炭化ケイ素膜２の膜厚及び成膜温度に依存する。そこで、成膜後のウエハ１の平らな度合いを高めるためには、ウエハ１の厚さに対する炭化ケイ素膜２の膜厚及び成膜温度を最適化する。
【００４４】
従来のウエハには、自重による撓みを低減する膜が形成されていない。そのため、ウエハの一面を上側にした状態で周縁部を支持した場合の自重による最大撓み量と、ウエハの他面を上側にした状態で同じ周縁部を支持した場合の自重による最大撓み量とは同じである。
実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１の炭化ケイ素膜２が形成された面には、炭化ケイ素膜２の熱収縮による圧縮力が作用している。そのため、炭化ケイ素膜２が形成された面を下側にして成膜を施したウエハ１を周縁部１ｂで支持した場合、熱収縮による変形と自重による撓みとが相殺し合って成膜を施したウエハ１は平らになる。一方、炭化ケイ素膜２が形成された面を上側にして成膜を施したウエハ１を上記と同じ周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は熱収縮による変形と自重による撓みとが重なり合い、上面が凹の状態になる。従って、ウエハ１の一面１ａに成膜を施した場合、ウエハ１の一面１ａを上側にした状態で周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量と、ウエハ１の他面１ｃを上側にした状態で同じ周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量とは相違する。
【００４５】
実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１によれば、ウエハ１の線膨張係数よりも大きな線膨張係数を有する膜をウエハ１の上面に形成することにより、自重によるウエハ１の撓みを低減することができる。
【００４６】
ウエハを汚染から防止するために、ウエハを支持する保持具や搬送具がウエハに接触する面積はなるべく小さいことが必要である。また同様の目的から、ウエハを支持する際、極力ウエハの表面及び裏面に接触しない構成が採られる。そのため、ウエハを支持又は搬送する場合、その周縁部のみを支持する保持具や搬送具が一般的である。かかる保持具や搬送具はウエハの大きさが一定であることを前提に設計されている。ウエハを周縁部で支持する場合、ウエハの口径が大きくなるほど、ウエハの厚さが薄くなるほど、自重によるウエハの撓みは増大し、肉厚方向から見たウエハの大きさは小さくなる。そのため、自重により撓んだウエハは保持具や搬送具からはずれ易く、場合によってはその保持具や搬送具から落下するおそれがある。
しかし、実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１によれば、保持具や搬送具により周縁部１ｂが支持された場合であっても、成膜を施したウエハ１は撓み量が低減されているため、保持具や搬送具からずれたり、落下するおそれはない。
【００４７】
素子を製造するために、ウエハに対して成膜、レジスト塗布、エッチング、洗浄等、多くの処理が各処理装置を用いて行われる。ウエハを収容するこれらの処理装置の搬入出口がウエハの大きさに近い場合、自重により撓んだウエハは当該搬入出口で引っかかるおそれがある。
しかし、実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１によれば、搬送具にその周縁部１ｂが支持された場合であっても、成膜を施したウエハ１は平らな状態を維持するため、処理装置の搬入出口で引っかかるおそれはない。
【００４８】
処理装置へのウエハの載置はｍｍオーダーで制御されている。ウエハの載置が決められた載置位置から１ｍｍでもずれた場合、載置後のウエハの処理に不都合が生じ得る。搬送具に支持されたウエハは、自重による撓みを有している場合、搬送具からずれ、設定通りの載置位置に搬送されないおそれがある。
しかし、実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１によれば、自重によるウエハ１の撓みが低減されているため、搬送具からずれることはなく、上記の不都合は生じない。
【００４９】
実施の形態１に係る成膜を施したウエハ１の製造方法によれば、単結晶インゴットから切断されたウエハ１は、その両面が粗研磨された後、その一面１ａに膜が形成される。その後、ウエハ１の他面１ｃに密研磨が施される。密研磨の後に成膜を施す場合、せっかく密研磨したウエハ１の表面が汚染されてしまう。密研磨の直前に成膜の工程を組み入れることにより、素子として使用されるウエハ１の表面を汚染から防ぐことができる。
【００５０】
実施の形態１の成膜を施したウエハ１の製造方法では、サセプタＳの略水平な上面にウエハ１を載置し、ウエハ１の上面に成膜を施した。しかし、載置面を下方へ向けたサセプタＳにウエハ１をクーロン力等により接着し、ウエハ１の下面に成膜を施す形態であってもよい。これにより、成膜時に重力落下するパーティクルがウエハ１表面を汚染する可能性を回避することができる。
また、水平状態のウエハ１に成膜を施す形態に限らず、立位状態のウエハ１に成膜を施す形態であってもよい。
【００５１】
実施の形態２
実施の形態２は、ウエハ１を自重により撓ませた状態で、ウエハ１のヤング率（弾性係数）よりも大きなヤング率を有する膜をウエハ１の上面に形成する形態に関する。
【００５２】
表２は、実施の形態２に係る膜の材料の一例を示す表である。比較のため、表２にシリコンのヤング率も示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
実施の形態２に係る膜のヤング率はウエハ１のヤング率よりも大きい。以下、膜の材料としてＳｉＣを例に説明するが、これに限るものではなく、膜の材料はウエハ１のヤング率よりも大きいヤング率を有する材料であればよい。例えば、膜の材料は表２に示す酸化チタン、ポリイミド、タングステン、窒化ケイ素でもよい。
【００５５】
実施の形態２では、略水平なウエハ１をその周縁部１ｂで支持する熱処理用治具により支持した状態で、プラズマＣＶＤによりウエハ１の上面に炭化ケイ素膜２を形成する。従って、ウエハ１が自重により撓んだ状態で、ウエハ１の上面に成膜が施される。プラズマＣＶＤ装置は、例えば枚葉式、平行平板型であり、ウエハ１は離れた位置に設置された赤外線ランプにより加熱される。原料ガス等の成膜条件は、実施の形態１と同じである。
【００５６】
図３は、実施の形態２に係る成膜を施したウエハ１の説明図である。図３は、ウエハ１の周縁部１ｂを支持する熱処理用治具Ｊにより、ウエハ１が支持されている状態を示している。図３Ａは成膜前のウエハ１、図３Ｂは成膜後のウエハ１、図３Ｃは上下をひっくり返した成膜後のウエハ１を示している。
【００５７】
成膜前、支持台Ｈ上の熱処理用治具Ｊに支持されたウエハ１は自重により下面側が凸の状態で撓んでいる（図３Ａ）。常温下の成膜後も、ウエハ１は自重により下面側が凸の状態で撓んでいる（図３Ｂ）。炭化ケイ素膜２は撓んだウエハ１の上面に形成されており、炭化ケイ素膜２自体は変形していない。成膜後のウエハ１をひっくり返した場合、ウエハ１はそれまで凸の状態であった面が凹の状態になるように撓もうとする。そのため、ウエハ１の下面には、当該下面の面方向と平行な方向に伸張力が生じる。図３Ｂの段階で変形していない炭化ケイ素膜２は、成膜後のウエハ１がひっくり返された場合、ウエハ１の下面から上記の伸張力を受け、歪みが蓄積される。炭化ケイ素膜２のヤング率はウエハ１のヤング率よりも大きい。そこで、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２が平らな状態で炭化ケイ素膜２の弾性力とウエハ１の伸張力とがつり合うように調整することができる（図３Ｃ）。
【００５８】
なお、成膜後のウエハ１を略水平な平面に載置した場合であっても、炭化ケイ素膜２の弾性力とウエハ１の伸張力とが平らな状態でつり合うことに変わりはない。そのため、成膜後のウエハ１は、炭化ケイ素膜２が形成された面を下向きにして略水平な平面に載置された場合も平らである。
【００５９】
無重力状態では、ウエハ１は自重を失い、図３Ｂの状態から平らな状態に戻ろうとする。それでも、炭化ケイ素膜２の弾性力はウエハ１の戻りを妨げる方向に作用するため、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２は平らにならない。常温下の無重力状態では、成膜後のウエハ１の側断面形状は弧状である。
【００６０】
炭化ケイ素膜２はウエハ１よりも線膨張係数が大きいため、成膜後の温度低下に伴いウエハ１表面に対して圧縮力を及ぼす。この圧縮力はウエハ１の厚さに対する炭化ケイ素膜２の膜厚及び成膜温度に依存する。そこで、成膜後のウエハ１の平らな度合いを高めるためには、線膨張係数及びヤング率を考慮して、ウエハ１の厚さに対する炭化ケイ素膜２の膜厚及び成膜温度を最適化する。
【００６１】
炭化ケイ素膜２が形成された面を下側にして成膜を施したウエハ１を周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は平らになる。一方、炭化ケイ素膜２が形成された面を上側にして成膜を施したウエハ１を上記と同じ周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は上面が凹の状態になる。従って、ウエハ１の一面１ａに成膜を施した場合、ウエハ１の一面１ａを上側にした状態で周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量と、ウエハ１の他面１ｃを上側にした状態で同じ周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量とは相違する。
【００６２】
実施の形態２に係る成膜を施したウエハ１の製造方法によれば、ウエハ１を自重により撓ませた状態で、ウエハ１のヤング率よりも大きなヤング率を有する炭化ケイ素膜２をウエハ１の上面に形成する。そのため、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２をひっくり返した場合、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２が平らな状態になったときに、炭化ケイ素膜２の弾性力はウエハ１の自重による伸張力を支えている。その結果、炭化ケイ素膜２は自重によるウエハ１の撓みを低減することができる。
【００６３】
実施の形態２に係る成膜を施したウエハ１の製造方法では、ウエハ１の上面に成膜を施した。しかし、ウエハ１の下面に成膜を施す形態であってもよい。
【００６４】
実施の形態２は以上の如き構成にしてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６５】
実施の形態３
実施の形態３は、ウエハ１を自重により撓ませた状態で、ウエハ１の線膨張係数（熱膨張係数）よりも大きな線膨張係数を有する膜をウエハ１の下面に形成する形態に関する。
【００６６】
実施の形態３では、略水平なウエハ１をその周縁部１ｂで支持する熱処理用治具Ｊにより支持した状態で、プラズマＣＶＤによりウエハ１の下面に炭化ケイ素膜２を形成する。プラズマＣＶＤ装置は、例えば枚葉式、平行平板型であり、ウエハ１は離れた位置に設置された赤外線ランプにより加熱される。原料ガス等の成膜条件は実施の形態１と同じであるが、原料ガスの流れはウエハ１下面全体に均一に及ぶように構成されている。
【００６７】
図４は、実施の形態３に係る成膜を施したウエハ１の説明図である。図４は、ウエハ１の周縁部１ｂを支持する熱処理用治具Ｊにより、ウエハ１が支持された状態を示している。図４Ａは成膜前のウエハ１、図４Ｂは成膜温度での成膜後のウエハ１、図４Ｃは常温下の成膜後のウエハ１を示している。
【００６８】
成膜前、支持台Ｈ上の熱処理用治具Ｊに支持されたウエハ１は自重により下面側が凸の状態で撓んでいる（図４Ａ）。成膜温度の高温状態にある成膜後も、ウエハ１は自重により下面側が凸の状態で撓んでいる（図４Ｂ）。炭化ケイ素膜２の線膨張係数はウエハ１の線膨張係数よりも大きいので、成膜後の温度低下に伴い、炭化ケイ素膜２が形成されたウエハ１の下面は当該下面と平行な面方向に圧縮される。常温下、この圧縮力はウエハ１の上面側を凸に変形させようとする。この上面側に凸の変形と自重による下面側に凸の撓みとが相殺し合って、ウエハ１及び炭化ケイ素膜２は平らになる（図４Ｃ）。
【００６９】
常温下の無重力状態では、成膜後のウエハ１は炭化ケイ素膜２から受ける圧縮力は残るものの、自重がなくなる。成膜後のウエハ１は平らな状態に戻ろうとするが、炭化ケイ素膜２の圧縮力により平らにはならない。常温下の無重力状態では、成膜後のウエハ１の側断面形状は弧状である。
【００７０】
炭化ケイ素膜２が形成された面を下側にして成膜を施したウエハ１を周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は平らになる。一方、炭化ケイ素膜２が形成された面を上側にして成膜を施したウエハ１を上記と同じ周縁部１ｂで支持した場合、成膜を施したウエハ１は自重による撓みと炭化ケイ素膜２からの圧縮力とにより上面が凹の状態になる。従って、ウエハ１の一面１ａに成膜を施した場合、ウエハ１の一面１ａを上側にした状態で周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量と、ウエハ１の他面１ｃを上側にした状態で同じ周縁部１ｂを支持した場合の自重による最大撓み量とは相違する。
【００７１】
実施の形態３は以上の如き構成にしてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７２】
実施の形態１乃至３は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１ ウエハ
１ａ 一面
１ｂ 周縁部
１ｃ 他面
２ 炭化ケイ素膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に膜が形成されている基板において、
前記膜は、
自重による前記基板素材の撓みを低減し、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する
ことを特徴とする基板。
【請求項２】
周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に膜が形成されている基板において、
前記膜は、
自重による前記基板素材の撓みを低減し、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する
ことを特徴とする基板。
【請求項３】
一面を上側にした水平状態で周縁部を支持した場合の自重による最大撓み量と、他面を上側にした水平状態で前記周縁部と同位置を支持した場合の自重による最大撓み量とが相違する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板。
【請求項４】
常温下の無重力状態にある場合、側断面形状が弧状をなす
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の基板。
【請求項５】
前記膜は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、タングステン、ポリイミド及び酸化チタンから選ばれた少なくとも一又は複数の材料から構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の基板。
【請求項６】
周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材に成膜を施す基板の製造方法において、
前記基板素材の一面に、自重による該基板素材の撓みを低減し、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成する
ことを特徴とする基板の製造方法。
【請求項７】
周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材に成膜を施す基板の製造方法において、
前記基板素材の一面に、自重による該基板素材の撓みを低減し、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成する
ことを特徴とする基板の製造方法。
【請求項８】
前記基板素材を平らにした状態で、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成する
ことを特徴とする請求項６に記載の基板の製造方法。
【請求項９】
前記基板素材を自重により撓ませた状態で、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成する
ことを特徴とする請求項７に記載の基板の製造方法。
【請求項１０】
前記基板素材の両面に、所定値より大きい平坦度になるまで粗研磨を施し、
前記基板素材の一面に、前記膜を形成し、
前記基板素材の他面に、前記所定値より小さい平坦度になるまで密研磨を施す
ことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか一項に記載の基板の製造方法。
【請求項１】
周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に膜が形成されている基板において、
前記膜は、
自重による前記基板素材の撓みを低減し、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する
ことを特徴とする基板。
【請求項２】
周縁部が支持された場合、自重による撓みが生じる基板素材の一面に膜が形成されている基板において、
前記膜は、
自重による前記基板素材の撓みを低減し、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する
ことを特徴とする基板。
【請求項３】
一面を上側にした水平状態で周縁部を支持した場合の自重による最大撓み量と、他面を上側にした水平状態で前記周縁部と同位置を支持した場合の自重による最大撓み量とが相違する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板。
【請求項４】
常温下の無重力状態にある場合、側断面形状が弧状をなす
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の基板。
【請求項５】
前記膜は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、タングステン、ポリイミド及び酸化チタンから選ばれた少なくとも一又は複数の材料から構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の基板。
【請求項６】
周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材に成膜を施す基板の製造方法において、
前記基板素材の一面に、自重による該基板素材の撓みを低減し、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成する
ことを特徴とする基板の製造方法。
【請求項７】
周縁部を支持した場合、自重による撓みが生じる基板素材に成膜を施す基板の製造方法において、
前記基板素材の一面に、自重による該基板素材の撓みを低減し、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成する
ことを特徴とする基板の製造方法。
【請求項８】
前記基板素材を平らにした状態で、該基板素材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する膜を形成する
ことを特徴とする請求項６に記載の基板の製造方法。
【請求項９】
前記基板素材を自重により撓ませた状態で、該基板素材の弾性係数より大きい弾性係数を有する膜を形成する
ことを特徴とする請求項７に記載の基板の製造方法。
【請求項１０】
前記基板素材の両面に、所定値より大きい平坦度になるまで粗研磨を施し、
前記基板素材の一面に、前記膜を形成し、
前記基板素材の他面に、前記所定値より小さい平坦度になるまで密研磨を施す
ことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか一項に記載の基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２７１７４（Ｐ２０１１−１２７１７４Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８６５３１（Ｐ２００９−２８６５３１）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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