(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板の一方の主面に１０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の厚さのＳｉＣ膜を形成する工程と、
前記ＳｉＣ膜と接触する前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去することにより、前記ＳｉＣ膜を露出する工程と、
前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程の後で、前記ＳｉＣ膜の一方の主面に別のＳｉＣ膜を形成する工程とを備えた、基板の製造方法。
【請求項２】
前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、前記Ｓｉ基板の他方の主面の少なくとも一部をウエットエッチングにより除去し、
前記ウエットエッチングに用いる薬液に対して前記Ｓｉ基板および前記ＳｉＣ膜を相対的に動かす、請求項１に記載の基板の製造方法。
【請求項３】
前記ＳｉＣ膜を形成する工程において、前記Ｓｉ基板の前記一方の主面、側面、および前記Ｓｉ基板の前記他方の主面の外周部に前記ＳｉＣ膜を形成し、
前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、前記Ｓｉ基板の前記他方の主面の前記外周部に形成された前記ＳｉＣ膜をマスクとして、前記Ｓｉ基板の前記他方の主面を除去する、請求項２に記載の基板の製造方法。
【請求項４】
Ｓｉ基板の一方の主面にＳｉＣ膜を形成する工程と、
前記ＳｉＣ膜と接触する前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程と、
前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程の後で、前記ＳｉＣ膜の一方の主面に別のＳｉＣ膜を形成する工程とを備え、
前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、前記Ｓｉ基板の他方の主面の少なくとも一部をウエットエッチングにより除去し、
前記ウエットエッチングに用いる薬液に対して前記Ｓｉ基板および前記ＳｉＣ膜を相対的に動かし、
前記Ｓｉ基板の前記他方の主面の中央部にＳｉを底面とする凹部を形成する工程をさらに備え、
前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、前記凹部の底面に前記ＳｉＣ膜を露出させる、基板の製造方法。
【請求項５】
前記Ｓｉ基板の前記他方の主面の中央部に前記凹部を形成する工程の後で、前記Ｓｉ基板の前記一方の主面に前記ＳｉＣ膜を形成する工程を行う、請求項４に記載の基板の製造方法。
【請求項６】
前記Ｓｉ基板の前記一方の主面に前記ＳｉＣ膜を形成する工程の後で、前記Ｓｉ基板の前記他方の主面の中央部に前記凹部を形成する工程を行う、請求項４に記載の基板の製造方法。
【請求項７】
前記Ｓｉ基板の前記他方の主面の中央部に前記凹部を形成する工程において、前記Ｓｉ基板の前記他方の主面に形成された酸化膜または窒化膜よりなるマスク層をマスクとして、前記Ｓｉ基板の前記他方の主面の中央部をウエットエッチングにより除去する、請求項４〜６のいずれかに記載の基板の製造方法。
【請求項８】
前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、前記Ｓｉ基板および前記ＳｉＣ膜を、前記ＳｉＣ膜の一方の主面に対して平行な平面内の方向に動かす、請求項２〜７のいずれかに記載の基板の製造方法。
【請求項９】
前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、前記Ｓｉ基板および前記ＳｉＣ膜を回転させた状態で、前記ウエットエッチングに用いる薬液を前記Ｓｉ基板の前記他方の主面に注入する、請求項８に記載の基板の製造方法。
【請求項１０】
前記Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、前記ウエットエッチングに用いる薬液としてフッ酸および硝酸を含む混酸を用いる、請求項２〜９のいずれかに記載の基板の製造方法。
【請求項１１】
前記別のＳｉＣ膜を形成する工程の後で、前記Ｓｉ基板を完全に除去する工程をさらに備えた、請求項１〜１０のいずれかに記載の基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の製造方法に関し、より特定的には、反りの少ない基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣは、Ｓｉ（ケイ素）に比べて耐熱性および耐電圧性に優れ、電子デバイスとして使用した場合の電力損失が小さい。このため、ＳｉＣは次世代の半導体材料として、たとえば、高性能・省電力のインバータ機器、家庭電化製品用パワーモジュール、または電気自動車用パワー半導体素子などへの利用が進んでいる。
【０００３】
また、ＳｉＣは、Ｓｉに比べて高いヤング率、高温での高い降伏強度、および高い化学的安定性を有しているので、ＳｉＣをＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）として利用することが検討されている。さらに、ＳｉＣは、高い光透過率を有しているため、これらの性質を利用した他の用途も検討されている。
【０００４】
ＳｉＣ自立基板は、通常、Ｓｉ基板上にＳｉＣ膜を形成した後、Ｓｉ基板の一部または全部をエッチングすることにより形成される。Ｓｉ基板の一部をエッチングした場合には、ＳｉＣ膜の一部がＳｉ基板で支持された部分的な自立基板が得られ、Ｓｉ基板の全部をエッチングした場合には、ＳｉＣ膜の完全な自立基板が得られる。
【０００５】
Ｓｉ基板をエッチングする際には、ＳｉＣ膜を形成したＳｉ基板が薬液中に浸漬される。ＳｉＣ膜を形成する技術は、たとえば下記特許文献１〜３などに開示されている。
【０００６】
下記特許文献１には、Ｓｉ基板の表面上に約１μｍの厚さのＳｉＣ膜を形成し、ＳｉＣ膜のいずれか一方の面を任意の面積で除去することで基板開口部を形成し、ＳｉＣ膜をマスクとして基板開口部を通じてＳｉ基板をエッチングする技術が開示されている。Ｓｉ基板をエッチングする際には、フッ酸と硝酸の混合液が使用されている。
【０００７】
下記特許文献２には、ＳｉＣ膜を含むＸ線マスクを製造する技術が開示されている。この技術では、Ｓｉウエハ上に２μｍの厚さのＳｉＣ膜を形成し、ＳｉＣ膜上に保護膜およびＸ線吸収膜を形成し、Ｓｉウエハの下面に耐エッチング物質をリング状に塗布し、水酸化ナトリウム水溶液を用いてＳｉウエハの中央部を除去する。
【０００８】
下記特許文献３には、補強部を含むＳｉ基板の一方の面に３Ｃ−ＳｉＣ層を形成し、フッ化水素酸や硝酸などを混合したエッチング液でＳｉ基板を溶解する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０９−３１０１７０号公報
【特許文献２】特開平０７−１１８８５４号公報
【特許文献３】特開２０１５−２０２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＳｉＣ自立基板（部分的な自立基板を含む）の機械的強度を確保するために、ＳｉＣ自立基板におけるＳｉＣ膜は、ある程度の厚さ（たとえば２０μｍ以上５００μｍ以下の厚さ）で形成されることが好ましい。しかしながら、ＳｉＣ自立基板の製造時に厚いＳｉＣ膜をＳｉ基板上に形成すると、ＳｉとＳｉＣとの物性（格子定数および熱膨張係数）の差に起因して、ＳｉＣ膜に反りが生じるという問題があった。
【００１１】
この問題に関して、特許文献１〜３の技術のように、ＳｉＣ膜の形成後にＳｉ基板の一部または全部を除去する方法が考えられる。しかし、この方法を用いた場合にも、ＳｉＣ膜が厚いために、Ｓｉ基板を除去した後もＳｉＣ膜の反りは残っていた。この問題は、ＳｉＣ膜が厚くなるほど、また基板サイズが大きくなるほど顕著となり、反りの少ない大面積のＳｉＣ自立基板を得ることの障害となっていた。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、反りの少ない基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一の局面に従う基板の製造方法は、Ｓｉ基板の一方の主面に１０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の厚さのＳｉＣ膜を形成する工程と、ＳｉＣ膜と接触するＳｉ基板の少なくとも一部を除去することにより、ＳｉＣ膜を露出する工程と、Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程の後で、ＳｉＣ膜の一方の主面に別のＳｉＣ膜を形成する工程とを備える。
【００１４】
上記製造方法において好ましくは、Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、Ｓｉ基板の他方の主面の少なくとも一部をウエットエッチングにより除去し、ウエットエッチングに用いる薬液に対してＳｉ基板およびＳｉＣ膜を相対的に動かす。
【００１５】
上記製造方法において好ましくは、ＳｉＣ膜を形成する工程において、Ｓｉ基板の一方の主面、側面、およびＳｉ基板の他方の主面の外周部にＳｉＣ膜を形成し、Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、Ｓｉ基板の他方の主面の外周部に形成されたＳｉＣ膜をマスクとして、Ｓｉ基板の他方の主面を除去する。
【００１７】
本発明の他の局面に従う基板の製造方法は、Ｓｉ基板の一方の主面にＳｉＣ膜を形成する工程と、ＳｉＣ膜と接触するＳｉ基板の少なくとも一部を除去する工程と、Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程の後で、ＳｉＣ膜の一方の主面に別のＳｉＣ膜を形成する工程とを備え、Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、Ｓｉ基板の他方の主面の少なくとも一部をウエットエッチングにより除去し、ウエットエッチングに用いる薬液に対してＳｉ基板およびＳｉＣ膜を相対的に動かし、記Ｓｉ基板の他方の主面の中央部にＳｉを底面とする凹部を形成する工程をさらに備え、Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、凹部の底面にＳｉＣ膜を露出させる。
【００１８】
上記製造方法において好ましくは、Ｓｉ基板の他方の主面の中央部に凹部を形成する工程の後で、Ｓｉ基板の一方の主面にＳｉＣ膜を形成する工程を行う。
【００１９】
上記製造方法において好ましくは、Ｓｉ基板の一方の主面にＳｉＣ膜を形成する工程の後で、Ｓｉ基板の他方の主面の中央部に凹部を形成する工程を行う。
【００２０】
上記製造方法において好ましくは、Ｓｉ基板の他方の主面の中央部に凹部を形成する工程において、Ｓｉ基板の他方の主面に形成された酸化膜または窒化膜よりなるマスク層をマスクとして、Ｓｉ基板の他方の主面の中央部をウエットエッチングにより除去する。
【００２１】
上記製造方法において好ましくは、Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、Ｓｉ基板およびＳｉＣ膜を、ＳｉＣ膜の一方の主面に対して平行な平面内の方向に動かす。
上記製造方法において好ましくは、Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、Ｓｉ基板およびＳｉＣ膜を回転させた状態で、ウエットエッチングに用いる薬液をＳｉ基板の他方の主面に注入する。
【００２２】
上記製造方法において好ましくは、Ｓｉ基板の少なくとも一部を除去する工程において、ウエットエッチングに用いる薬液としてフッ酸および硝酸を含む混酸を用いる。
【００２３】
上記製造方法において好ましくは、別のＳｉＣ膜を形成する工程の後で、Ｓｉ基板を完全に除去する工程をさらに備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、反りの少ない基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における基板１の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態において、ＳｉＣ膜１２の表面１２ａに対して垂直な方向から見た場合の基板１の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における基板１の製造方法の第１の工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における基板１の製造方法の第２の工程を示す断面図である。
【図５】図４に示す工程の変形例の第１の工程を示す断面図である。
【図６】図４に示す工程の変形例の第２の工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における基板１の製造方法の第３の工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における基板１の製造方法の第４の工程を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における基板１の製造方法の第５の工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるＳｉのウエットエッチングの第１の方法を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるＳｉのウエットエッチングの第２の方法を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態におけるＳｉのウエットエッチングの第３の方法を模式的に示す図である。
【図１３】図１に示す基板１におけるＡ部拡大図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態における基板１の製造方法の第６の工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態におけるＳｉＣ膜１２２の成膜条件の一例を説明するグラフである。
【図１６】本発明の第１の実施の形態における基板１の製造方法の変形例の第１の工程を示す断面図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態における基板１の製造方法の変形例の第２の工程を示す断面図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態における効果を説明する断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における基板１ａの構成を示す断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態における基板１ａの製造方法の第１の工程を示す断面図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態における基板１ａの製造方法の第２の工程を示す断面図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態における基板１ａの製造方法の第３の工程を示す断面図である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態における、ＣＶＤ装置内でＳｉ基板１１を保持する方法の一例を示す平面図である。
【図２４】本発明の第３の実施の形態における基板１ｂの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２７】
［第１の実施の形態］
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態における基板１の構成を示す断面図である。なお図１は、ＳｉＣ膜１２の表面１２ａに対して垂直な平面で切った場合の断面図である。
【００２９】
図１を参照して、本実施の形態における基板１は、部分的にＳｉ基板１１に支持されたＳｉＣ自立基板であり、Ｓｉ基板１１と、ＳｉＣ膜１２とを備えている。
【００３０】
Ｓｉ基板１１は、環状の平面形状を有している。Ｓｉ基板１１は表面１１ａと、裏面１１ｂと、側面１１ｃとを含んでいる。Ｓｉ基板１１の表面１１ａには（１１１）面が露出している。Ｓｉ基板１１の表面１１ａには（１００）面や（１１０）面が露出していてもよい。
【００３１】
ＳｉＣ膜１２は、Ｓｉ基板１１の表面１１ａ（Ｓｉ基板の一方の主面の一例）に形成されている。ＳｉＣ膜１２は、表面１２ａと、裏面１２ｂと、側面１２ｃとを含んでいる。ＳｉＣ膜１２の裏面１２ｂは、環状のＳｉ基板１１の内側の凹部１３に露出している。ＳｉＣ膜１２は、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂ（Ｓｉ基板の他方の主面の一例）には形成されておらず、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂは露出している。
【００３２】
ＳｉＣ膜１２は、２０μｍ以上５００μｍ以下の厚さｗを有している。ＳｉＣ膜１２は、単結晶３Ｃ−ＳｉＣ、多結晶３Ｃ−ＳｉＣ、またはアモルファスＳｉＣなどよりなっている。特に、ＳｉＣ膜１２がＳｉ基板１１の表面にエピタキシャル成長されたものである場合、一般的に、ＳｉＣ膜１２は３Ｃ−ＳｉＣよりなっている。
【００３３】
図２は、本発明の第１の実施の形態において、ＳｉＣ膜１２の表面１２ａに対して垂直な方向から見た場合の基板１の構成を示す平面図である。図２では、Ｓｉ基板１１の形状を示す目的で、Ｓｉ基板１１は点線で示されているが、実際にはＳｉ基板１１は直接には見えない。
【００３４】
図２を参照して、Ｓｉ基板１１、ＳｉＣ膜１２、および凹部１３の各々は、任意の平面形状を有している。ＳｉＣ膜１２はその外周端部を環状のＳｉ基板１１によって支持されている。これにより、ＳｉＣ膜１２の機械的強度がＳｉ基板１１によって補強されている。Ｓｉ基板１１、ＳｉＣ膜１２、および凹部１３の各々は、たとえば図２（ａ）に示すように、円の平面形状を有していてもよいし、図２（ｂ）に示すように、矩形の平面形状を有していてもよい。図２（ｂ）では、Ｓｉ基板１１は四角環状の平面形状を有している。さらに図２（ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２の各々は円の平面形状を有しており、凹部１３は矩形の平面形状を有していてもよい。凹部１３の大きさは任意であり、基板１に要求される機械的強度などに応じて決定されてもよい。
【００３５】
次に、本実施の形態における基板１の製造方法について、図３〜図１７を用いて説明する。
【００３６】
図３を参照して、たとえば円板状の（凹部１３が形成されていない）Ｓｉ基板１１を準備する。
【００３７】
図４を参照して、次に、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂの中央部ＲＧ１のＳｉを除去する。中央部ＲＧ１のＳｉの除去は、Ｓｉ基板１１の中央部ＲＧ１のＳｉを機械的に研削することにより行われてもよい。また、中央部ＲＧ１のＳｉの除去は、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂにおける中央部ＲＧ１を除く領域にフォトレジストを形成し、形成したフォトレジストをマスクとして中央部ＲＧ１のＳｉをエッチングすることにより行われてもよい。
【００３８】
また、Ｓｉのウエットエッチングに用いられる薬液に対するマスクの耐性を高める場合には、中央部ＲＧ１のＳｉの除去は次の方法により行われてもよい。
【００３９】
図５を参照して、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂ全面に、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜よりなるマスク層１４を形成する。続いてマスク層１４上に、必要な形状にパターニングしたフォトレジスト１５を形成する。
【００４０】
図６を参照して、次に、フォトレジスト１５をマスクとしてマスク層１４をウエットエッチングによりパターニングする。これにより、マスク層１４の外周部のみが残される。マスク層１４がシリコン酸化膜よりなる場合、マスク層１４のウエットエッチングの薬液としてはフッ酸溶液などが用いられる。マスク層１４がシリコン窒化膜よりなる場合、マスク層１４のウエットエッチングの薬液としてはリン酸溶液などが用いられる。続いて、パターニングされたマスク層１４をマスクとして、混酸などの薬液を用いて中央部ＲＧ１のＳｉをウエットエッチングにより除去する。その後、フォトレジスト１５およびマスク層１４を除去する。なお、フォトレジスト１５は、Ｓｉのウエットエッチングの前に除去されてもよい。
【００４１】
なお、図３に示す工程において、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂにマスク層１４が予め形成された基板を準備することにより、図５に示すマスク層１４を形成する工程が省略されてもよい。また、マスク層１４としては、シリコン酸化膜およびシリコン酸化膜以外の酸化膜または窒化膜が用いられてもよい。
【００４２】
図７を参照して、中央部ＲＧ１のＳｉが除去された結果、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂには凹部１３が形成される。図７において、凹部１３はＳｉ基板１１を貫通しない程度の深さを有しており、凹部１３の底面はＳｉにより構成されている。凹部１３の存在により、Ｓｉ基板１１の中央部の厚さ（図７中縦方向の長さ）は、Ｓｉ基板１１の外周部の厚さよりも薄くなる。Ｓｉ基板１１は、一例として外径が１００ｍｍであり、内径が８０ｍｍであるリング状の形状とされる。
【００４３】
図８を参照して、凹部１３を形成した後で、Ｓｉ基板１１の表面１１ａにＳｉＣ膜１２１を形成する。ＳｉＣ膜１２１は、たとえば１０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の厚さ（一例として１６０ｎｍの厚さ）で形成される。ＳｉＣ膜１２１は、たとえば、Ｓｉ基板１１の表面１１ａを炭化することで得られたＳｉＣよりなる下地層上に、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、またはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いて成膜される。またＳｉＣ膜１２１は、Ｓｉ基板１１の表面１１ａを炭化することのみによって形成されてもよい。さらに、ＳｉＣ膜１２１は、Ｓｉ基板１１の表面１１ａにＭＢＥ法またはＣＶＤ法などを用いて成膜されてもよい。なお、上述のＳｉＣ膜１２１の形成の際には、Ｓｉ基板１１の側面１１ｃにもＳｉＣ膜１２１が形成されてもよい。
【００４４】
図９を参照して、続いて、Ｓｉ基板１１の凹部１３の底面ＲＧ２をウエットエッチングにより除去する。底面ＲＧ２は、ＳｉＣ膜１２１と接触するＳｉ基板１１の少なくとも一部である。底面ＲＧ２のＳｉが除去された結果、凹部１３の底面にはＳｉＣ膜１２１の裏面１２１ｂ（裏面１２１ｂは、ＳｉＣ膜１２の裏面１２ｂに相当する）が露出する。また、このウエットエッチングの際には、底面ＲＧ２のＳｉとともにＳｉ基板１１の裏面１１ｂの外周部ＲＧ３のＳｉも除去される。ウエットエッチングを採用することで、Ｓｉ基板を除去する際にＳｉＣ膜１２１へ与えるダメージを抑止することができる。
【００４５】
底面ＲＧ２のＳｉのウエットエッチングは、ウエットエッチングに用いる薬液に対してＳｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を相対的に動かすことにより行われることが好ましい。Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を動かすことには、Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１の位置を変えずにＳｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を回転させることと、Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１の位置を変える（言い換えれば、Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を移動させる）ことと、Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１の位置を変えながらＳｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を回転させることなどが含まれる。Ｓｉのウエットエッチングに用いる薬液としては、たとえばフッ酸および硝酸を含む混酸や、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液などが用いられる。
【００４６】
Ｓｉのウエットエッチングの薬液として、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ溶液を用いた場合、ＳｉＣ膜１２１中に低密度で存在するピンホールを通じてＳｉＣ膜１２１までもがエッチングされることがある。ＳｉＣ膜１２１がエッチングされることを抑止し、ＳｉＣ膜１２１の品質を良好にするためには、Ｓｉのウエットエッチングの薬液として上述の混酸を用いることが好ましい。
【００４７】
Ｓｉのウエットエッチングの際にＳｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を動かす方向は任意である。しかし、Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を動かしている間に薬液から受ける圧力によりＳｉＣ膜１２１が破損する事態を回避するためには、以下の第１〜第３の方法のように、ＳｉＣ膜１２１の表面１２１ａに対して平行な平面（図１０〜図１２中の平面ＰＬ）内の方向にＳｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を動かすことが好ましい。
【００４８】
図１０〜図１２は、本発明の第１の実施の形態におけるＳｉのウエットエッチングの第１〜第３の方法を模式的に示す図である。なお、図１０〜図１２の説明では、Ｓｉのウエットエッチング直前の構造を中間体２と記している。本実施の形態では、図８の工程を経た直後の構造が中間体２に相当し、後述する第２の実施の形態では、図２０の工程を経た直後の構造が中間体２に相当する。
【００４９】
図１０を参照して、第１の方法は、スピンエッチングによりＳｉを除去する方法である。第１の方法では、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂが上を向くように中間体２を固定台ＨＰに固定する。そして、矢印ＡＲ１で示すように、裏面１１ｂと直交する方向に延在する回転軸を中心として固定台ＨＰを回転させる。このようにして、中間体２の位置を変えずに中間体２を回転させた状態で、ウエットエッチングに用いる薬液ＭＡ（エッチング液）をＳｉ基板１１の裏面１１ｂに注入する。固定台ＨＰの回転数は、たとえば５００〜１５００ｒｐｍ程度に設定される。
【００５０】
図１１を参照して、第２の方法では、複数の中間体２を立てた状態で固定台ＨＰに固定する。そして、反応容器ＣＳの内部に充填された薬液ＭＡに複数の中間体２を浸漬し、ＳｉＣ膜１２１の表面１２１ａに対して平行な平面ＰＬ内で、矢印ＡＲ２で示すように中間体２の位置を変えながら中間体２および固定台ＨＰを回転させる。
【００５１】
図１２を参照して、第３の方法では、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂが上を向くように中間体２を固定台ＨＰに固定する。そして、反応容器ＣＳの内部に充填された薬液ＭＡに中間体２を浸漬し、ＳｉＣ膜１２１の表面１２１ａに対して平行な平面ＰＬ内で、矢印ＡＲ３で示すように中間体２および固定台ＨＰを直線上で往復移動させる。
【００５２】
図１３は、図１に示す基板１におけるＡ部拡大図である。なお、図１３では、Ｓｉ基板１１の幅の変化量を実際のものよりも強調して示している。
【００５３】
図１３を参照して、フッ酸および硝酸を含む混酸は、Ｓｉを等方的にエッチングする作用を有している。このため、フッ酸および硝酸を含む混酸を薬液として用いてＳｉのウエットエッチングした場合には、その痕跡として、Ｓｉ基板１１の幅ｄ（図１３中横方向の長さ）は、ＳｉＣ膜１２から離れるに従って（ＳｉＣ膜１２からＳｉ基板１１の裏面１１ｂに向かって）減少している。
【００５４】
図１４を参照して、底面ＲＧ２のＳｉのウエットエッチング後、ＳｉＣ膜１２１の表面１２１ａにＳｉＣ膜１２２を形成する（ＳｉＣ膜１２２をホモエピタキシャル成長させる）。ＳｉＣ膜１２２は、ＭＢＥ法またはＣＶＤ法などを用いて成膜される。下層のＳｉＣ膜１２１と上層のＳｉＣ膜１２２とによりＳｉＣ膜１２が構成される。以上の工程により、図１に示す基板１が完成する。
【００５５】
ＳｉＣ膜１２２は、以下の成膜条件で形成されることが好ましい。
【００５６】
図１５は、本発明の第１の実施の形態におけるＳｉＣ膜１２２の成膜条件の一例を説明するグラフである。
【００５７】
図１５を参照して、たとえば１０分間で室温から成膜温度までＳｉ基板１１が昇温された後、ＳｉＣ膜１２１は、たとえば１０５０〜１１００℃の温度で、たとえば５〜１２時間で形成される。原料ガスとしては、たとえばモノメチルシランが用いられる。原料ガスの流量は、たとえば２０〜３０ｓｃｃｍとされ、成膜時の圧力はたとえば０．０２〜０．０３Ｐａとされる。
【００５８】
なお、本実施の形態の製造方法の変形例として、図１６に示すように、Ｓｉ基板１１の表面１１ａにＳｉＣ膜１２１を形成した後で、図１７に示すように、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂの中央部ＲＧ１のＳｉを除去して凹部１３を形成し、その後凹部１３の底面ＲＧ２をウエットエッチングにより除去してもよい。
【００５９】
本実施の形態によれば、基板１への反りの発生を抑止することができる。
【００６０】
図１８は、本発明の第１の実施の形態における効果を説明する断面図である。図１８（ａ）は、ＳｉＣ膜１２１を形成した直後（図８に示す工程を終えた直後）のＳｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１の状態を模式的に示す図である。図１８（ｂ）は、底面ＲＧ２のＳｉのウエットエッチング直後（図９に示す工程を終えた直後）のＳｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１の状態を模式的に示す図である。なお図１８（ａ）では、説明の便宜のため、Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１の反りを実際よりも大きく示している。
【００６１】
図１８（ａ）を参照して、ＳｉＣ膜１２１を形成した直後では、ＳｉＣ膜１２１の裏面１２１ｂ全体がＳｉ基板１１と接触している。この状態では、ＳｉとＳｉＣとの物性（格子定数および熱膨張係数）の差に起因して、Ｓｉ基板１１とＳｉＣ膜１２１とは互いに力を及ぼし合う。その結果、Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１には、Ｓｉ基板１１側（図１８（ａ）中下側）に凸となる反りが生じる。
【００６２】
図１８（ｂ）を参照して、Ｓｉ基板１１の一部（底面ＲＧ２のＳｉ）が除去されると、Ｓｉ基板１１が除去された部分と接触していたＳｉＣ膜１２１の部分（図１８（ｂ）中中央部）は、Ｓｉ基板１１から受けていた力から解放される。その結果、Ｓｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１は平坦化され、反りの小さいＳｉＣ自立基板（部分的な自立基板）を得ることができる。
【００６３】
加えて、本実施の形態によれば、Ｓｉ基板１１のウエットエッチングの際に、ウエットエッチングの薬液に対してＳｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を相対的に動かすことにより、Ｓｉ基板１１のウエットエッチング中にＳｉＣ膜１２１にクラックが入ったり、Ｓｉ基板１１からＳｉＣ膜１２１が剥がれたりする事態を抑止することができる。
【００６４】
本願発明者は、従来においてＳｉ基板１１のウエットエッチング中（Ｓｉ基板１１の薬液への浸漬中）にＳｉＣ膜１２１にクラックが入ったり、Ｓｉ基板１１からＳｉＣ膜１２１が剥がれたりする原因は、Ｓｉ基板１１の反応面（Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂにおける薬液と反応する部分の面）に局所的に反応後の薬液が滞留し、それによってＳｉのエッチング速度が不均一になり、Ｓｉ基板１１の反応面に荒れを生じさせるためであることを見出した。また本願発明者は、ウエットエッチングの薬液として混酸を用いた場合には、薬液とＳｉとの反応によって発生する大きな泡がＳｉ基板１１の反応面に局所的に滞留し、この泡がＳｉ基板１１の反応面の薬液との反応を局所的に妨げ、Ｓｉ基板１１の反応面に荒れを生じさせることを見出した。
【００６５】
ＳｉＣ膜１２１が比較的厚い場合（たとえば厚さが１０μｍより大きい場合）には、ＳｉＣ膜１２１自体の機械的強度が高いため、Ｓｉ基板１１の反応面の荒れはＳｉＣ膜１２１に対してそれほど悪影響を及ぼさない。しかし、ＳｉＣ膜１２１が比較的薄い場合（たとえば厚さが１０μｍ以下の場合、具体的には薄膜（厚さが数μｍ程度）である場合や極薄膜（厚さが１００ｎｍオーダー以下）である場合には、Ｓｉ基板１１の反応面の荒れはＳｉＣ膜１２１に対して悪影響を及ぼす。すなわち、Ｓｉ基板１１の反応面の荒れによってＳｉＣ膜１２１に不均一な応力が加わり、Ｓｉエッチング中にＳｉＣ膜１２１にクラックが入ったりＳｉＣ膜１２１がＳｉ基板１１から剥がれたりする事態を招く。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、Ｓｉ基板１１のウエットエッチングの際に、ウエットエッチングの薬液に対してＳｉ基板１１およびＳｉＣ膜１２１を相対的に動かすことにより、Ｓｉ基板１１の反応面に局所的に反応後の薬液や泡が滞留することを抑止し、Ｓｉ基板１１の反応面の荒れを抑止することができる。その結果、ＳｉＣ膜１２１に不均一な応力が加わることを抑止することができ、ＳｉＣ膜１２１の薄膜化を図ることができる。
【００６７】
特に、Ｓｉのウエットエッチングの方法として、スピンエッチングによりＳｉを除去する方法（図１０に示す第１の方法）を採用した場合には、ウエットエッチング中にＳｉＣ膜１２１が薬液に曝されるのは、凹部１３の底部にＳｉＣ膜１２１の裏面１２１ｂが露出している間だけである。また、ウエットエッチング中にＳｉＣ膜１２１の表面１２１ａは薬液に曝されることはない。このため、薬液によるＳｉＣ膜１２１のダメージを最小限に留めることができる。
【００６８】
また、Ｓｉのウエットエッチングの薬液として混酸を用いることにより、薬液によるＳｉＣ膜１２１のダメージを抑止することができる。その結果、ＳｉＣ膜１２１の歩留まりを向上することができ、ＳｉＣ膜を大面積で形成することができる。
【００６９】
［第２の実施の形態］
【００７０】
図１９は、本発明の第２の実施の形態における基板１ａの構成を示す断面図である。なお図１９は、ＳｉＣ膜１２の表面１２ａに対して垂直な平面で切った場合の断面図である。
【００７１】
図１９を参照して、本実施の形態の基板１ａにおいて、ＳｉＣ膜１２は、Ｓｉ基板１１の表面１１ａ、側面１１ｃ、および裏面１１ｂの外周部に形成されている。Ｓｉ基板１１の表面１１ａ、側面１１ｃ、および裏面１１ｂの外周部は連続したＳｉＣ膜１２によって完全に覆われている。凹部１３の底部にはＳｉＣ膜１２の裏面１２ｂが露出している。表面１１ａにおけるＳｉＣ膜１２は、側面１１ｃおよび裏面１１ｂにおけるＳｉＣ膜１２よりも厚い。Ｓｉ基板の表面１１ａに形成されたＳｉＣ膜１２の部分は、２０μｍ以上５００μｍ以下の厚さｗを有している。
【００７２】
次に、本実施の形態における基板１ａの製造方法について、図２０〜図２３を用いて説明する。
【００７３】
図２０を参照して、図３に示すＳｉ基板１１に対して、ＣＶＤ法を用いてＳｉＣ膜１２１を形成する。ＳｉＣ膜１２１を形成する際には、Ｓｉ基板１１の表面１１ａに供給される原料ガスの一部がＳｉ基板１１の側面１１ｃおよび裏面１１ｂにも回り込むように、Ｓｉ基板１１を保持する。これにより、原料ガスの化学反応がＳｉ基板１１の表面１１ａ、側面１１ｃ、および裏面１１ｂの外周部でも起こり、Ｓｉ基板１１の表面１１ａ、側面１１ｃ、および裏面１１ｂの外周部に連続したＳｉＣ膜１２１が形成される。その結果、本実施の形態における中間体２が得られる。
【００７４】
図２１を参照して、続いて、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂの外周部に形成されたＳｉＣ膜１２１をマスクとして、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂの露出した中央部ＲＧ４をウエットエッチングにより除去する。中央部ＲＧ４のＳｉが除去された結果、Ｓｉ基板の裏面１１ｂには凹部１３が形成される。凹部１３の底面にはＳｉＣ膜１２１の裏面１２１ｂが露出する。なお、このウエットエッチングの際には、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂにおけるＳｉＣ膜１２１で覆われた外周部のＳｉは除去されない。
【００７５】
図２２を参照して、中央部ＲＧ４のＳｉのウエットエッチング後、ＳｉＣ膜１２１の表面１２１ａにＳｉＣ膜１２２を形成する（ＳｉＣ膜１２２をホモエピタキシャル成長させる）。ＳｉＣ膜１２２は、ＭＢＥ法またはＣＶＤ法などを用いて成膜される。下層のＳｉＣ膜１２１と上層のＳｉＣ膜１２２とによりＳｉＣ膜１２が構成される。以上の工程により、図１９に示す基板１ａが完成する。
【００７６】
図２０に示す工程（ＣＶＤ法を用いてＳｉＣ膜１２１を形成する工程）において、ＣＶＤ装置内でＳｉ基板１１は次の方法で保持されることが好ましい。
【００７７】
図２３は、本発明の第２の実施の形態における、ＣＶＤ装置内でＳｉ基板１１を保持する方法の一例を示す平面図である。
【００７８】
図２３を参照して、ＣＶＤ装置は、Ｓｉ基板１１を保持するための保持部３１を含んでいる。保持部３１は、環状の外周部３１ａと、外周部３１ａの内周側端部に等間隔で設けられた複数（ここでは３つ）の突出部３１ｂとを含んでいる。複数の突出部３１ｂの各々は直線状であり、外周部３１ａの中心に向かって突出している。Ｓｉ基板１１は、表面１１ａが上を向くように複数の突出部３１ｂの各々の先端上に載置される。反応ガスは、Ｓｉ基板１１の表面１１ａ上において矢印ＡＲ４で示す方向に流される。反応ガスの一部は、外周部３１ａと複数の突出部３１ｂとの間の空間ＳＰを通じてＳｉ基板１１の側面１１ｃおよび裏面１１ｂに回り込む。その結果、Ｓｉ基板１１の表面１１ａ、側面１１ｃ、および裏面１１ｂの外周部に連続したＳｉＣ膜１２１が形成される。
【００７９】
なお、上述以外の基板１ａの構成および製造方法は、第１の実施の形態における基板１の構成および製造方法と同様である。従って、それらの説明は繰り返さない。
【００８０】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。加えて、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂに回り込んで形成されたＳｉＣ膜１２１をマスクとしてＳｉ基板１１をウエットエッチングすることができるので、ＳｉＣ膜１２１を形成する工程と別工程でＳｉ基板１１に凹部を形成したり、リソグラフィーでパターンを形成したりする必要がなくなる。その結果、簡易な方法で基板１ａを製造することができ、短期間および低コストで基板１ａを製造することができる。
【００８１】
［第３の実施の形態］
【００８２】
図２４は、本発明の第３の実施の形態における基板１ｂの構成を示す断面図である。なお図２４は、ＳｉＣ膜１２の表面１２ａに対して垂直な平面で切った場合の断面図である。
【００８３】
図２４を参照して、本実施の形態における基板１ｂは、Ｓｉ基板に支持されていない完全なＳｉＣ自立基板である。基板１は、第１の実施の形態における基板１（図１）が完成した後で、弗硝酸などを用いてＳｉＣ膜１２の裏面１２ｂからＳｉ基板１１を完全に除去したものである。
【００８４】
なお、上述以外の基板１ｂの構成および製造方法は、第１の実施の形態における基板１の構成および製造方法と同様であるため、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００８５】
ＳｉＣ膜１２は、ＳｉＣ膜１２２により厚膜化され、十分な機械的強度を有している。したがって、ＳｉＣ膜１２は、Ｓｉ基板１１が除去されても破損することはない。実際に本願発明者が基板１ｂを製造し、その反りを計測したところ、基板１ｂの反りは３０μｍ以下という非常に低い値に抑えられていた。
【００８６】
［その他］
【００８７】
上述の実施の形態では凹部１３の底面のＳｉがウエットエッチングにより除去される場合について示したが、本発明においてウエットエッチングにより除去される部分は、Ｓｉ基板の他方の主面の少なくとも一部であればよく、除去される部分の位置、大きさ、および形状は任意である。また、凹部１３の底面のＳｉの除去方法は任意であり、ドライエッチングなどであってもよい。
【００８８】
上述の実施の形態は互いに組合わせることが可能である。たとえば、第２の実施の形態と第３の実施の形態とを組合わせることにより、Ｓｉ基板１１と、Ｓｉ基板１１の裏面１１ｂに形成されたＳｉＣ膜１２とを除去したＳｉＣ自立基板が製造されてもよい。
【００８９】
上述の実施の形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明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。
【符号の説明】
【００９０】
１，１ａ，１ｂ  基板
２  中間体
１１  Ｓｉ基板
１１ａ  Ｓｉ基板の表面
１１ｂ  Ｓｉ基板の裏面
１１ｃ  Ｓｉ基板の側面
１２，１２１，１２２  ＳｉＣ膜
１２ａ，１２１ａ  ＳｉＣ膜の表面
１２ｂ，１２１ｂ  ＳｉＣ膜の裏面
１２ｃ  ＳｉＣ膜の側面
１３  凹部
１４  マスク層
１５  フォトレジスト
３１  保持部
３１ａ  保持部の外周部
３１ｂ  保持部の突出部
ＣＳ  反応容器
ＨＰ  固定台
ＭＡ  薬液
ＰＬ  ＳｉＣ膜の表面に対して平行な平面
ＲＧ１  Ｓｉ基板の裏面の中央部
ＲＧ２  Ｓｉ基板の凹部の底面
ＲＧ３  Ｓｉ基板の裏面の外周部
ＲＧ４  Ｓｉ基板の裏面の露出した中央部
ＳＰ  保持部における外周部と複数の突出部との間の空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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