(57)【要約】【課題】エッチング加工におけるエッチング量及び個々のパタンの形成度合を明確に検査可能であり、厚みや反りを管理でき、且つ、半導体層等を積層した後であっても基板の反り量を測定可能な結晶成長基板等を提供すること。【解決手段】結晶成長基板（１）は、第１面（１０ａ）と第１面とは反対に位置する第２面（１０ｂ）と、を有する基板本体（１０）と、基板本体の少なくとも第１面に、複数の凸部（１１ａ）及び凹部（１１ｂ）を有するパタン領域（１１）と、凸部及び凹部を有さない、少なくとも一つの平坦領域（１２）と、を備える。平坦領域の上面を含む仮想表面（Ｐ１）から、パタン領域の複数の凸部の頂部を含み、仮想表面（Ｐ１）と平行な仮想表面（Ｐ２）までの距離（Ａ）は、０ｎｍ以上１０μｍ以下であり、平坦領域の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が２．０ｎｍ以下であり、パタン領域の表面粗さが５．０ｎｍ以上である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と前記第１面とは反対に位置する第２面と、を有する基板本体と、
前記基板本体の少なくとも前記第１面に、複数の凸部及び凹部を有するパタン領域と、前記凸部及び凹部を有しない、少なくとも一つの平坦領域と、を備え、
前記平坦領域の上面を複数点測定し平均化した仮想表面Ｐ１から、前記パタン領域の前記複数の凸部の頂部を複数点測定し平均化した前記仮想表面Ｐ１と平行な仮想表面Ｐ２までの距離（Ａ）は、０ｎｍ以上１０μｍ以下であり、
前記平坦領域の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が２．０ｎｍ以下であり、前記パタン領域の算術平均表面粗さが５．０ｎｍ以上であることを特徴とする結晶成長基板。
【請求項２】
前記平坦領域の前記第１面に対する面積割合は、５％以下になることを特徴とする請求項１記載の結晶成長基板。
【請求項３】
前記平坦領域は、前記第１面に対して少なくとも二箇所配置することを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の結晶成長基板。
【請求項４】
前記少なくとも二箇所に配置された平坦領域は、前記基板本体のフィジカルエッジから５ｍｍ以内に配置されていることを特徴とする請求項３記載の結晶成長基板。
【請求項５】
前記平坦領域は、前記基板本体の中心に対して点対称で、又は、前記中心を通る直線に対して線対称で、配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の結晶成長基板。
【請求項６】
前記平坦領域が三箇所以上配置され、前記平坦領域が等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の結晶成長基板。
【請求項７】
一つの前記平坦領域の面積は、１００ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の結晶成長基板。
【請求項８】
前記平坦領域は、前記第１面に対して少なくとも三箇所以上に等間隔で配置され、
前記少なくとも三箇所以上に等間隔で配置された平坦領域は、前記基板本体のフィジカルエッジから５ｍｍ以内に配置され、
前記平坦領域の前記第１面に対する面積割合は、５％以下になり、
前記少なくとも三箇所以上に等間隔で配置された平坦領域は前記基板本体の中心に対して点対称で、又は、前記基板本体の中心を通る直線に対して線対称で、配置され、且つ、一つの前記平坦領域の面積は、１００ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１記載の結晶成長基板。
【請求項９】
前記平坦領域は、前記パタン領域に一部が重なっていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の結晶成長基板。
【請求項１０】
前記パタン領域の前記平坦領域の近傍部分は、テーパがかかっていることを特徴とする請求項９記載の結晶成長基板。
【請求項１１】
前記基板本体の厚みは、９００μｍよりも厚いことを特徴とする請求項１から請求項１０記載のいずれかに記載の結晶成長基板。
【請求項１２】
前記基板本体の厚みは、１４００μｍよりも厚いことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の結晶成長基板。
【請求項１３】
前記基板本体の熱伝導率は、２０℃において０．９〜３００Ｗ／ｍ２・Ｋであることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の結晶成長基板。
【請求項１４】
前記複数の凸部及び凹部は、前記基板本体を直接加工して形成されることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載の結晶成長基板。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の結晶成長基板の製造方法であって、
前記基板本体の少なくとも前記第１面にレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をパターニングする工程と、
パターニングされた前記レジスト層の上側に前記第１面の一部を覆うマスクを配置し、前記マスクを介してエッチングを施して、前記第１面に前記パタン領域及び前記平坦領域を形成する工程と、
を具備することを特徴とする結晶成長基板の製造方法。
【請求項１６】
第１面と前記第１面とは反対に位置する第２面と、を有する基板本体と、前記基板本体の少なくとも前記第１面に、複数の凸部及び凹部を有するパタン領域と、前記凸部及び前記凹部を有しない、少なくとも２つの平坦領域と、を備えた結晶成長基板を用意する工程と、
前記結晶成長基板の前記第１面に検査針を押し当てた後に前記検査針の変位を検知する工程と、
前記検査針の変位に基づいて、前記平坦領域の上面を含む仮想表面Ｐ１から、前記パタン領域の前記複数の凸部の頂部を含み、前記仮想表面Ｐ１と平行な仮想表面Ｐ２までの距離（Ａ）を得る工程と、
を具備することを特徴とする結晶成長基板の検査方法。
【請求項１７】
第１面と前記第１面とは反対に位置する第２面と、を有する基板本体と、前記基板本体の少なくとも前記第１面に、複数の凸部及び凹部を有するパタン領域と、前記凸部及び前記凹部を有しない、少なくとも２つの平坦領域と、を備えた結晶成長基板を用意する工程と、
前記結晶成長基板の前記第１面に検査光を照射する工程と、
前記平坦領域における反射光を検出して前記平坦領域の高さを測定する工程と、
前記平坦領域の高さに基づいて、前記結晶成長基板の反り量を求める工程と、
を具備することを特徴とする結晶成長基板の検査方法。
【請求項１８】
前記結晶成長基板の前記第１面に検査針を押し当てた後に前記検査針の変位を検知する工程と、
前記検査針の変位に基づいて、前記平坦領域の上面を含む仮想表面Ｐ１から、前記パタン領域の前記複数の凸部の頂部を含み、前記仮想表面Ｐ１と平行な仮想表面Ｐ２までの距離（Ａ）を得る工程と、
前記距離を前記反り量に基づいて補正する工程と、
を更に具備することを特徴とする請求項１７記載の結晶成長基板の検査方法。
【請求項１９】
用意した前記結晶成長基板の前記第１面上に、前記検査光を透過可能な材料からなる層が積層されていることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の結晶成長基板の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶成長基板及びその製造方法並びに検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色高輝度発光ダイオードが開発されて以来、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと表記する）はその明るさと長寿命といった特徴を生かして掲示用ライト、ディスプレイ、照明へと用途を広げている。これら可視光を発光するＬＥＤの多くは、窒化ガリウム（以下、ＧａＮと表記する）に代表されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を結晶成長基板上に単結晶エピタキシャル成長させたものである。本来、高品位の化合物半導体結晶を得るためには、成長させるＧａＮと同じ格子定数をもつ材料を基板に使用することが望ましいが、ＧａＮ自身が昇華性である上、融点が非常に高く、しかも窒素分圧が非常に高いために十分なＧａＮ結晶成長基板を得ることが難しい。
【０００３】
そこで現在のところ、結晶の対称性がＧａＮと比較的近いことや物理的性質、化合物半導体結晶成長条件への耐性から一般的にサファイア基板が用いられている。中でも、表面にパタンを付与したサファイア（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓａｐｐｈｉｒｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，ＰＳＳ）基板を用いることが主流となっている。これは、まずＰＳＳ表面の光散乱効果により光取り出し効率を向上させる狙いがある。次に、ＧａＮの成長時に発生する転移欠陥がＰＳＳの凸の部分に衝突し、欠陥を減少させる効果も有している。この結果、光取り出し効率の向上と内部量子収率の向上により、高い発光効率を達成している。
【０００４】
光取り出し効率の向上及び転移欠陥を低減させるためには凸部又は凹部の形状・高さ・幅等パタンの形状を左右するパラメータについていずれも精度よく設計し、その設計通りに加工を施すことが可能であることは重要である。
【０００５】
現代では、コンピュータ・シミュレーション等を用いて、又は、多数の高精度・微量・局所の分析装置を用いて、原因を詳細に解析し、光取り出し効率や転移低減の設計について精緻に精度よく計算し、ＰＳＳ形状を決定できるようになっている。しかしながら、実際は基板面内で計算した通りの形状を高い均一性を持って製造するためには課題は多い。
【０００６】
一般に結晶成長基板は基板一枚一枚それぞれ異なる反りを有する。その反りは加工対象面側に凸であることもあるし、凹であることもあるし、また、ねじれを有している場合もある。また、研磨の精度もこの表面の平坦性に影響が及ぶ。更にその反り量は温度によっても変化する。
【０００７】
これら反り量及びその変化は、エッチング中のバイアスのかかり方に変化をもたらし、加工ムラが生じやすくなる。一般に用いられるＰＳＳは、３μｍピッチという微細パタンであることから基板面内でパタンの形状や高さが異なるということが往々にしてある。
【０００８】
従来技術では、エッチングプロセス中に基板の平坦性に変化がないように、爪や静電チャックを用いて基板を固定する対策がなされてきた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−１３１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、爪や静電チャックを用いて基板を固定することは、これらの手法は受動的な対策であり、面内ばらつきを縮小可能であるが、根本的に減らすことはできていない。
【００１１】
一方で、シリコンがコストの面から大口径化されてきたように、サファイアなどのシリコン以外の結晶成長基板も大口径のものを用いて製造されるようになる。すると今まで以上に基板が大きくなり、熱変形量は大きくなり、基板の反り量は大きくなり、基板ホルダからの浮き等が生じ、加工精度は低下し、従来技術では対応が困難になる。また、サファイア基板はシリコンほど熱伝導率が良くないため、プロセス中の熱蓄積の影響は無視できない。
【００１２】
これら加工精度が低下してしまう状況でも、その反り量を解析し、予め反り量を加味した基板を用意できれば、最終的な製品としては問題ない。しかしながら、エッチング前後における反り量の変化を明確に確認することは今まで困難であり、またできていなかった。
【００１３】
また、従来のＰＳＳ基板ではパタンの大きさ及び形状の均一性については、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等により確認している。この作業はあくまでもＰＳＳ基板上に存在している一つ又は近接数個のパタンを計測し、比べているに過ぎない。即ち、ＰＳＳの中央部、上端部、下端部、左端部及び右端部におけるＰＳＳのパタンの凸部がどれほど揃っているのか、又はずれているのか、即ち、同じ速度でエッチングされているのかを確認しているわけではない。これら情報を裏面からその凹凸構造の絶対的高さを求めようとしても、裏面はコストの面から鏡面研磨はほとんどされておらず、その測定は困難である。また、基板サイズが大きくなると基板の割れを防ぐために厚くなる傾向にあり、微細パタンの高さは、基板の厚みにとってはますます誤差の範囲の小ささになってしまう。よって従来の方法では面内における均一性を測定できていなかった。一方で各々のパタンの絶対的な高さ情報を開示することはＰＳＳ基板の真の面内均一性の情報を提供することを意味し、ＰＳＳを購入する顧客にとってそのＰＳＳ基板の出来を最も精査できる基準となるため重要である。
【００１４】
また、基板の反り等はエピタキシャル成長時も重要になる。エピタキシャル成長は数百℃から数千℃の雰囲気で行われるため、ドライエッチング処理時よりもはるかに熱膨張する。具体的には、作製したＰＳＳ基板は、１０００℃を超える高温状態のチャンバー中で、ＧａＮを堆積させる。これを常温に戻すとその温度差は３桁以上に達し、その温度差と成長させたＧａＮとサファイア基板との熱膨張係数の差に応じて圧縮もしくは拡張の残留応力が発生する。この残留応力は発光特性を大きく左右することはよく知られている。ＰＳＳへと加工し、更にＧａＮを堆積する一連のプロセスによる熱履歴をモニタし、サファイアの変形量を精査することは発光特性を高める上で非常に重要である。またその情報を元のサファイア基板に対してフィードバックし、予め計算して反り量を決定できることは好ましい。しかしながら、ＰＳＳのように凹凸構造が存在する基板ではレーザー等が散乱されてしまい、高精度にその変形量を測定することは困難であった。
【００１５】
本発明はかかる点を鑑みてなされたものであり、パタン領域内の凸部及び凹部に関し、エッチング加工におけるエッチング量及び個々のパタンの形成度合を明確に検査可能であり、厚みや反りを管理でき、且つ、半導体層等を積層した後であっても基板の反り量を測定可能な結晶成長基板及びその製造方法並びに検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の結晶成長基板は、第１面と前記第１面とは反対に位置する第２面と、を有する基板本体と、前記基板本体の少なくとも前記第１面に、複数の凸部及び凹部を有するパタン領域と、前記凸部及び凹部を有しない、少なくとも一つの平坦領域と、を備え、前記平坦領域の上面を複数点測定し平均化した仮想表面Ｐ１から、前記パタン領域の前記複数の凸部の頂部を複数点測定し平均化した前記仮想表面Ｐ１と平行な仮想表面Ｐ２までの距離（Ａ）は、０ｎｍ以上１０μｍ以下であり、前記平坦領域の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が２．０ｎｍ以下であり、前記パタン領域の算術平均表面粗さが５．０ｎｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
この構成より、パタン領域とは別に平坦領域を有していることにより、その平坦領域を基準として、パタン領域内の凸部及び凹部に関し、エッチング加工におけるエッチング量及び個々のパタンの形成度合を明確に検査可能であり、反りを管理でき、且つ、半導体層等を積層した後であっても基板の反り量を測定可能である。
【００１８】
本発明の結晶成長基板において、前記平坦領域の前記第１面に対する面積割合は、５％以下になることが好ましい。
【００１９】
本発明の結晶成長基板において、前記平坦領域は、前記第１面に対して少なくとも二箇所配置することが好ましい。
【００２０】
本発明の結晶成長基板において、前記少なくとも二箇所に配置された平坦領域は、前記基板本体のフィジカルエッジから５ｍｍ以内に配置されていることが好ましい。
【００２１】
本発明の結晶成長基板において、前記平坦領域は、前記基板本体の中心に対して点対称で、又は、前記中心を通る直線に対して線対称で、配置されることが好ましい。
【００２２】
本発明の結晶成長基板において、前記平坦領域が三箇所以上配置され、前記平坦領域が等間隔で配置されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の結晶成長基板において、一つの前記平坦領域の面積は、１００ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００２４】
本発明の結晶成長基板において、前記平坦領域は、前記第１面に対して少なくとも三箇所以上に等間隔で配置され、前記少なくとも三箇所以上に等間隔で配置された平坦領域は、前記基板本体のフィジカルエッジから５ｍｍ以内に配置され、前記平坦領域の前記第１面に対する面積割合は、５％以下になり、前記少なくとも三箇所以上に等間隔で配置された平坦領域は前記基板本体の中心に対して点対称で、又は、前記基板本体の中心を通る直線に対して線対称で、配置され、且つ、一つの前記平坦領域の面積は、１００ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００２５】
本発明の結晶成長基板において、前記平坦領域は、前記パタン領域に一部が重なっていることが好ましい。
【００２６】
本発明の結晶成長基板において、前記パタン領域の前記平坦領域の近傍部分は、テーパがかかっていることが好ましい。
【００２７】
本発明の結晶成長基板において、前記基板本体の厚みは、９００μｍよりも厚いことが好ましい。
【００２８】
本発明の結晶成長基板において、前記基板本体の厚みは、１４００μｍよりも厚いことが好ましい。
【００２９】
本発明の結晶成長基板において、前記基板本体の熱伝導率は、２０℃において０．９〜３００Ｗ／ｍ２・Ｋであることが好ましい。
【００３０】
本発明の結晶成長基板において、前記複数の凸部及び凹部は、前記基板本体を直接加工して形成されることが好ましい。
【００３１】
本発明の結晶成長基板の製造方法は、上記に記載の結晶成長基板の製造方法であって、前記基板本体の少なくとも前記第１面にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層をパターニングする工程と、パターニングされた前記レジスト層の上側に前記第１面の一部を覆うマスクを配置し、前記マスクを介してエッチングを施して、前記第１面に前記パタン領域及び前記平坦領域を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００３２】
本発明の結晶成長基板の検査方法は、第１面と前記第１面とは反対に位置する第２面と、を有する基板本体と、前記基板本体の少なくとも前記第１面に、複数の凸部及び凹部を有するパタン領域と、前記凸部及び前記凹部を有しない、少なくとも２つの平坦領域と、を備えた結晶成長基板を用意する工程と、前記結晶成長基板の前記第１面に検査針を押し当てた後に前記検査針の変位を検知する工程と、前記検査針の変位に基づいて、前記平坦領域の上面を含む仮想表面Ｐ１から、前記パタン領域の前記複数の凸部の頂部を含み、前記仮想表面Ｐ１と平行な仮想表面Ｐ２までの距離（Ａ）を得る工程と、を具備することを特徴とする。
【００３３】
この構成より、パタン領域とは別に平坦領域を有していることにより、その平坦領域を基準として、パタン領域内の凸部及び凹部に関し、エッチング加工におけるエッチング量及び個々のパタンの形成度合を明確に検査可能である。
【００３４】
本発明の結晶成長基板の検査方法は、第１面と前記第１面とは反対に位置する第２面と、を有する基板本体と、前記基板本体の少なくとも前記第１面に、複数の凸部及び凹部を有するパタン領域と、前記凸部及び前記凹部を有しない、少なくとも２つの平坦領域と、を備えた結晶成長基板を用意する工程と、前記結晶成長基板の前記第１面に検査光を照射する工程と、前記平坦領域における反射光を検出して前記平坦領域の高さを測定する工程と、前記平坦領域の高さに基づいて、前記結晶成長基板の反り量を求める工程と、を具備することを特徴とする。
【００３５】
この構成より、パタン領域とは別に平坦領域を有していることにより、その平坦領域を基準として反りを管理できる。
【００３６】
本発明の結晶成長基板の検査方法において、前記結晶成長基板の前記第１面に検査針を押し当てた後に前記検査針の変位を検知する工程と、前記検査針の変位に基づいて、前記平坦領域の上面を含む仮想表面Ｐ１から、前記パタン領域の前記複数の凸部の頂部を含み、前記仮想表面Ｐ１と平行な仮想表面Ｐ２までの距離（Ａ）を得る工程と、前記距離を前記反り量に基づいて補正する工程と、を更に具備することが好ましい。
【００３７】
本発明の結晶成長基板の検査方法において、用意した前記結晶成長基板の前記第１面上に、前記検査光を透過可能な材料からなる層が積層されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、パタン領域内の凸部及び凹部に関し、エッチング加工におけるエッチング量及び個々のパタンの形成度合を明確に検査可能であり、厚みや反りを管理でき、且つ、半導体層等を積層した後であっても基板の反り量を測定可能な結晶成長基板及びその製造方法並びに検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施の形態に係る結晶成長基板を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に係る結晶成長基板を示す模式図である。
【図３】本実施の形態に係る結晶成長基板を示す模式図である。
【図４】本実施の形態に係る結晶成長基板における平坦領域の配置例を示す模式図である。
【図５】本実施の形態に係る結晶成長基板におけるパタン領域と平坦領域との境界を示す模式図である。
【図６】本実施の形態に係る結晶成長基板におけるパタン領域と平坦領域との境界を示す模式図である。
【図７】本実施の形態に係る結晶成長基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例における結晶成長基板のパタン領域及び平坦領域との境界付近を示す原子間力顕微鏡写真である。
【図９】図８中のラインプロファイルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００４１】
＜結晶成長基板＞
本実施の形態に係る結晶成長基板は、第１面と前記第１面とは反対に位置する第２面と、を有し、少なくとも前記第１面に、複数の凸部及び凹部を有するパタン領域と、凸部及び凹部を有しない、少なくとも一つの平坦領域と、を有することを特徴とする。
【００４２】
本実施の形態に係る結晶成長基板は、以下の３つの効果を奏する。
（１）パタン領域内の凸部及び凹部に関し、エッチング加工におけるエッチング量及び個々のパタンの形成度合を明確に検査可能であること。
（２）結晶成長基板の反りを管理できること。
（３）結晶成長基板の上部に半導体層等を積層した後であっても基板の反り量等を測定可能であること。
【００４３】
結晶成長基板において第１面がパタン領域のみで構成されていた場合、エッチング前の基板表面はエッチング後には存在しない。よって、パタン領域内の凹凸についてドライエッチング量を明確に測定することができないため、検査もできない。そのため、良好な均一性を持った結晶成長基板を作製するための情報を得ることもできない。また、その反り量及びエッチング量を定量化できず、当該基板を顧客に対して提供する際に、検査情報として基板を保証できない。更には、エピタキシャル成長後も基板の反り及び傾きを測定不可能である。
【００４４】
本実施の形態に係る結晶成長基板は、パタン領域とは別に平坦領域を有していることにより、その平坦領域を基準として個々のパタンについてエッチング量及び個々のパタンの形成度合を明確に検査できる。
【００４５】
図１は、本実施の形態に係る結晶成長基板を示す模式図である。図１に示すように、結晶成長基板１は、第１面１０ａと第１面１０ａとは反対に位置する第２面１０ｂと、を有する基板本体１０と、第１面１０ａに、複数の凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有するパタン領域１１と、凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有しない、少なくとも一つの平坦領域１２と、を備えている。
【００４６】
結晶成長基板１において、平坦領域１２の、凸部１１ａ及び凹部１１ｂを含まない上面で構成される疑似的な表面を無限に拡張した面を、基準面１３として扱う。なお、基準面１３とは、元の基板の表面であると最もよい。各々のパタンの凸部１１ａの頂点又は凹部１１ｂの底部の上の一点と、当該一点を通る垂線と基準面１３との交点とを結ぶ距離（ｄ）を測定することによって、エッチングプロセス中におけるエッチングの絶対量を測定可能になる。これによってエッチングの面内のムラを絶対深さとして測定及び比較可能である。
【００４７】
また、パタン領域１１とは別に平坦領域１２を有していることにより、平坦領域１２を基準として結晶成長基板の反りも管理できる。
【００４８】
図２は、本実施の形態に係る結晶成長基板を示す模式図である。図２に示すように、平坦領域１２の上面で構成される疑似的な表面を無限に拡張した面を、元の基板の表面、基準面１３として扱う。例えば、結晶成長基板１を、エッチングプロセスを経た後、結晶成長基板１を取り出して各平坦領域１２の高さを測定したとき、ある点が相対的に高かったとする。しかしながら、平坦領域１２は、エッチングのプロセスを経ていないために、高さが変わるということは考えにくい。即ち、結晶成長基板１が、図２Ａに示すように、第１面１０ａ側に凸状に反っていると考えることが自然であり、その反り量を測定できたと言える。更にこの反り量を計算し、一定の曲率を持って反りが発生したと仮定して補正すれば、前述のパタン高さの算出についてより正確な値を得ることが可能になる。
【００４９】
また、パタン領域１１とは別に平坦領域１２を有していることにより、基板の反り等を測定可能であり、結晶成長基板１の第１面１０ａの上側に半導体層を積層した後であっても、基板の反り等を測定可能である。
【００５０】
図３は、本実施の形態に係る結晶成長基板を示す模式図である。ＰＳＳのような凹凸構造が存在する基板では、レーザー等が散乱されてしまい、高精度にその変形量を測定することは困難である。図３Ａに示すように、本実施の形態に係る結晶成長基板１においても、パタン領域１１では、レーザー等の検査光２１が散乱するが、平坦領域１２を具備していることによって、その平坦面においては検査光２１の強い正反射を得ることができる。複数の平坦領域１２を設け、検査光２１を用いて、その相対的高さを測定する。するとプロセスの前後で比較することで基板全体において、凸の反りか、凹の反りか、またその複合が、ねじれなど反りについて変化について判別することができる。
【００５１】
また、図３Ｂに示すように、結晶成長基板１の第１面１０ａの上側に、検査光を透過材料からなる層、例えば、半導体層２２を積層した後であっても、基板の反り等を測定可能である。
【００５２】
＜基板本体＞
以下、本実施の形態に係る結晶成長基板１について更に詳細に説明する。結晶成長基板１の基板本体１０は、品質要求に応じて選定や欠陥検査、極性、方位を測定した単結晶の塊から結晶方位や厚みを条件に合わせて切り出されたものであることが好ましい。
【００５３】
結晶成長基板１の基板本体１０の材質は、発光素子、センサ等の電子デバイスの作製に一般的に用いられるものでよい。例えば、サファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ等が挙げられ、また、これらの積層基板でもよい。特に限定されないが、コストや入手性の点から、サファイアが好ましい。基板本体１０は、その表面にエピタキシャル成長する結晶層と同じ又はそれに近い結晶構造、及び、結晶方位面であることが好ましい。例えば、ＧａＮをサファイア基板にエピタキシャル成長させる場合は、結晶Ｃ面が適すると言われている。
【００５４】
基板本体１０の熱伝導率は、２０℃において９〜３００Ｗ／ｍ２・Ｋの範囲にあることが好ましい。この範囲内にあることで、エッチング中の裏面（第２面１０ｂ）からの冷却等による熱分布が面内で発生しにくく、一方で基板ホルダに熱を拡散することも可能になる。このため、エッチングの初期から後期にかけて均一な温度管理が可能である。これにより一様なエッチングの進行が可能になるため、たとえ基準面１３を構成するための平坦領域１２が狭くても、その凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有しない上面を含む仮想表面Ｐ１を基準面１３として結晶成長基板１の反りの管理が可能になるため好ましい。
【００５５】
基板本体１０の熱膨張係数は、１×１０−６／℃〜５×１０−５／℃の範囲にあることが好ましい。上層に用いられる半導体材料と近い熱膨張係数を用いることが好ましいとされ、この範囲にあることにより、上層に用いる半導体材料の選択肢が広がるため好ましい。またこの範囲内にあることにより、熱膨張は比較的小さく抑えることができ、結晶成長基板１の厚み及び反りの管理がしやすくなるため好ましい。
【００５６】
基板本体１０のヤング率は０．１〜７００ＧＰａの範囲にあることが好ましい。その下限値以下ではエッチングプロセス中の熱によって、又は外力によって容易に変形してしまう。このため、部分的な平坦領域１２の上面を含む仮想表面Ｐ１で擬似的に表現される基準面１３をパタン領域１１の上方に延長して表現したものと、実際の基板表面との不一致が起こり、エッチング深さを算出することが困難になる。また、その上限値以上ではメカニカルチャックや吸引チャック、テープ等で基板を固定した場合、変形による平坦化が出来ず、結晶成長基板１の管理幅を超え、エッチングのムラが発生しやすい。つまり上記の範囲にあることによりパタン領域１１のエッチング量を計算すること、結晶成長基板１の反りの管理することが好適に実施できる。
【００５７】
基板本体１０の面内厚みばらつき（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｖａｒｉａｒｉｏｎ）は１０μｍ以下、基板の反り（Ｂｏｗ）は１０μｍ以下であることが好ましい。ＴＴＶが１０μｍよりも大きい場合、部分的な平坦領域１２の上面を含む仮想面でパタン領域１１の上方に擬似的に表面を表現し、基準面１３として反り量を担保することが困難になる。Ｂｏｗが１０μｍを超える場合においても、部分的な平坦領域１２でパタン領域１１の上方の擬似的平面を表現し、基準面１３として反り量を担保することが困難になる。
【００５８】
基板本体１０の物理的な表面状態は、可能な限り小さい平坦領域１２でパタン領域１１上の擬似的な表面を表現し、反り量を担保できるようにするため、表面は平坦であることが好ましい。またレーザー光の強い正反射を得るためにも平坦であることが好ましい。具体的には、平坦領域１２での算術平均表面粗さ（Ｒａ）は２．０ｎｍ以下が好ましく、１．０ｎｍ以下がより好ましい。Ｒａが２．０ｎｍより大きい場合は、平均平面の位置を特定するために広い面積を平均化する必要が出てくるため、製品化率が低下してしまうため好ましくない。またレーザー光の強い正反射も得にくくなる。
【００５９】
基板本体１０の厚みは、５０〜５０００μｍが好ましい。厚みが５０μｍより薄い場合は、ハンドリングで割れたり、反ったりする場合がある。このため、結晶成長基板１の反りを管理できる幅から大いに外れてしまうため好ましくない。また厚みが５０００μｍを超える場合においては剛性が高まってしまうために変形可能な領域にならず、これもまた好ましくない。上記の範囲を満たすことにより、結晶成長基板１の反りを好適に管理可能である。
【００６０】
上記効果（１）〜（３）のいずれにおいても、平坦領域１２の平面精度が重要となる。しかしながら、ウェハは、切断、荒研磨及び研磨の工程を経て作られるが、これらの工程に基づく厚み、研磨精度が小さくなる方が好ましく、また元々の反りが小さいほうが好ましい。コストの低減や熱伝導度の観点から近年ウェハの厚みを薄くする傾向にあるが、それでは面精度が出なくなるため好ましくない。そのため、本実施の形態では、基板本体１０の厚みが９００μｍ以上であることが好ましい。この範囲を満たすことによって、本発明の効果が十分に発揮される。同様の観点から、基板本体１０の厚みが１４００μｍ以上であることが特に好ましい。
【００６１】
平坦領域１２とパタン領域１１とでは表面に凸部１１ａ及び凹部１１ｂ、即ち凹凸構造が存在するかしないかの違いが存在する。この違いは、結晶成長基板１にかかる応力に変化を生じさせる。即ち、パタン領域１１の反り量を正確に測定するためには、平坦領域１２は小さいほうが好ましい。よって基板本体１０の大きさは１００００ｍｍ２以上であることが好ましく、１５０００ｍｍ２以上であることがより好ましく、２００００ｍｍ２以上であることが更に好ましい。
【００６２】
＜パタン領域＞
本実施の形態において、基板本体１０の少なくとも第１面には、図１に示すように、複数の凸部１１ａ及び凹部１１ｂ、すなわちパタン（凹凸構造）を有するパタン領域１１が形成されている。
【００６３】
パタン領域１１のパタンは、基板本体１０を直接加工して形成されても、基板本体１０に付加し形成されてもよい。特に、例えばドライエッチング加工により、基板本体１０に直接加工を施してパタンを形成することが、基準面１３として機能する平坦領域１２の精度が向上するため、好ましい。換言すれば、結晶成長基板１は単一の材料により構成されるとよい。
【００６４】
パタン領域１１におけるパタンの大きさ及び幅については特に限定されない。ここで、パタンの高さとは、パタンに含まれる複数の凸部１１ａ及び凹部１１ｂの最大高低差（Ｈ）である。また、パタンの幅とは、平面視において、凸部１１ａの側壁と凹部１１ｂの底面とが互いに接する境界線をパタンの輪郭とし、輪郭が、円であればその直径を、正方形であればその一辺の長さを、長方形であればその短軸を、言う。
【００６５】
しかしながら、パタンのエッチングを確認する目的から鑑みるに、平坦領域１２の面積よりもパタンのサイズが小さいことで、上記の効果（１）〜（３）がより発揮される。即ち、パタンの高さは、１０ｎｍ〜１００μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜２０μｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１０μｍであることが更に好ましい。パタンの幅も、同様の観点から、１０ｎｍ〜１００μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜２０μｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１０μｍであることが更に好ましい。またパタン領域１１の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が５．０ｎｍ以上の条件において、平坦領域１２をパタン領域１１と同じ面（第１面）に備えていることで本発明の効果が発揮される。パタン領域１１の算術平均表面粗さ（Ｒａ）を５．０ｎｍ以上とすることで、平坦領域と比べてパタン領域では回折又は散乱光に違いが現れるため、平坦領域の同定が容易になり好ましい。またパタン領域１１の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が１０．０ｎｍ以上であれば、より好ましい。
【００６６】
平坦領域１２の上面を複数点測定し平均化した仮想表面Ｐ１から、パタン領域１１の複数の凸部１１ａの頂部を複数点測定し平均化した仮想表面Ｐ１と平行な仮想表面Ｐ２までの距離（Ａ）（図２Ｂ参照）は、０ｎｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。この範囲にあることによって、分析装置、特に後述の触針式の段差測定装置によって好適にその平坦領域１２とパタン領域１１との距離を測定可能である。またこの範囲にあることで、パタン領域１１と平坦領域１２の連続性が良くなるため、パタン領域１１のかかる応力と平坦領域１２にかかる応力とを限りなく近づけることができる。これにより、ドライエッチング後やエピタキシャル成長後の結晶成長基板１の反りの測定精度を向上させることが出来る。同様の観点から、当該距離（Ａ）は、より好ましくは０ｎｍ以上７μｍ以下である。ここで「複数点」とは、例えば、２点以上１０点以内である。後述の実験では３点とした。
【００６７】
なお、距離（Ａ）は、基板本体１０の厚み方向に沿って、第１面１０ａから第２面１０ｂに向かう方向を正とする。
【００６８】
また、パタンが周期配列を持っている場合においてもそのピッチについては限定されないが、本発明の効果を十分に発揮するためには、その周期ピッチサイズが１０ｎｍ〜５００μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜１００μｍピッチであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１０μｍピッチであることが更に好ましい。
【００６９】
更に、パタン領域１１及び平坦領域１２の視認性の観点から、凸部１１ａ又は凹部１１ｂの断面形状のアスペクト比が０．０１〜１０であることが好ましく、アスペクト比が０．１〜５であることがより好ましい。ここでのアスペクト比とは、凸部１１ａ又は凹部１１ｂの断面形状の高さ（ａ）をｂ／２の高さ位置での半値幅（ｂ）で割った値（ａ／ｂ）と規定する。この範囲を満たすことで平坦領域１２を基準とする必要性がでてくるため、好ましい。
【００７０】
パタン領域１１の表面は、光学部材やバイオ部材、マイクロ・ナノ流路部材、熱部材等に適した構造が好ましく、格子状、ピラーやホール構造、ライン・アンド・スペース構造等がより好ましく、これらの構造が複数含まれていてもよい。また、これらの断面凹凸形状が、長方形、正方形、台形、菱形、六角形、三角形、円形、曲率を有する形状等であってもよい。
【００７１】
＜平坦領域＞
本実施の形態に係る結晶成長基板１は、平坦領域１２を備えている。
【００７２】
平坦領域１２の上面の表面性状は、部分的な平坦領域１２でパタン領域１１の上方に基準面１３を疑似的に表現し、反り量を担保する観点から、基板本体１０と同等であることが好ましい。即ち、平坦領域１２の上面の面内厚みばらつきは、１０μｍ以下、基板本体１０の反りは１０μｍ以下であることが好ましい。また、算術平均表面粗さ（Ｒａ）は前述の基板本体と同様、可能な限り小さい平坦領域１２で、パタン領域１１上の擬似的な表面を表現し、反り量を担保できるようにする。またレーザー光の強い正反射を得る観点から、算術平均表面粗さ（Ｒａ）は、２．０ｎｍ以下が好ましく、１．０ｎｍ以下がより好ましい。
【００７３】
平坦領域１２の平面視形状は、例えば、長方形、正方形、台形、菱形、六角形、三角形、円形、曲率を有する形状（ドーナッツ形状等）等、又はこれらの一部、或いは、これらを組み合わせた形状であってもよい。
【００７４】
平坦領域１２の第１面１０ａ内での位置は、特に限定されない。しかしながら、（１）製品率の観点から、平坦領域１２は、基板本体１０の端部に位置することが好ましい。また、（２）基板本体１０の端部に平坦領域１２を配置することにより、パタン領域１１内のパタンに関し、エッチング加工におけるエッチング量及び個々のパタンの形成度合を測定する精度が向上する。なぜなら、平坦領域１２がパタン領域１１の外側にあることにより、パタン領域１１は、二点の平坦領域１２の内分点からのエッチング量を測定可能になる。一方で、パタン領域１１が平坦領域１２の外側にあった場合には、その領域のパタンは外分点からの測定となる。外分点よりも内分点からの測定の精度は高まるため、平坦領域１２は基板本体１０の端部に配置することが好ましい。また、（３）平坦領域１２は、基板本体１０の中心寄りにあるよりも基板本体１０の端部にあると、基板本体１０の反り量を大きく検知可能である。即ち、これら製品率及び測定精度の２つを合わせた３つの観点（上記（１）〜（３））から、平坦領域１２は、基板本体１０のフィジカルエッジ（ウェハ端部）１ａから５ｍｍ以内にあることが好ましく、４ｍｍ以内にあることがより好ましく、３ｍｍ以内にあることが更に好ましい。ここで、基板本体１０のフィジカルエッジ（ウェハ端部）１ａから５ｍｍ以内にある平坦領域１２は、少なくとも両側の二カ所に配置されていればよい。すなわち、全ての平坦領域１２が、基板本体１０のフィジカルエッジ（ウェハ端部）１ａから５ｍｍ以内になくてもよい。
【００７５】
平坦領域１２とパタン領域１１とでは表面に凸部１１ａ及び凹部１１ｂ、即ち凹凸構造が存在するかしないかの違いが存在する。この違いは、結晶成長基板１にかかる応力に変化を生じさせる。即ち、パタン領域１１の反り量を正確に測定するためには、平坦領域１２は小さいほうが好ましい。よって、一つの平坦領域１２の面積は、１００ｍｍ２以下であることが好ましく、５０ｍｍ２以下であることが好ましく、３０ｍｍ２以下であることがより好ましい。
【００７６】
また、パタン領域１１の反り量を正確に測定するためには、平坦領域１２は小さいほうが好ましいので、平坦領域１２の上面のすべて合わせた第１面１０ａに対する面積割合は、５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましく、１％以下であることが更に好ましい。
【００７７】
平坦領域１２は、基板本体１０の第１面１０ａに少なくとも二箇所配置することが好ましい。二箇所あれば、平坦領域１２を元に反りの一次補正が可能になる。同様の観点から、平坦領域１２は３箇所以上であることがより好ましい。
【００７８】
また、複数の平坦領域１２は、基板本体の中心に対して点対称、又は、中心を通る直線に対して線対称で配置されることが、反り量の管理精度向上の観点からより好ましい。
【００７９】
また、平坦領域１２が三箇所以上配置される場合、等間隔で配置されていることが更に好ましい。
【００８０】
また、４箇所以上に配置された平坦領域１２が、点対称及び線対称であれば、第１面１０ａ内において面傾きや反り量の管理精度が格段に向上するため好ましい。
【００８１】
特に平坦領域１２は、以下の３点を同時に満たすことで反り量の測定を格段に精度よく行うことが可能になる。（１）基板本体１０のフィジカルエッジから５ｍｍ以内に配置されること。（２）平坦領域１２の上面のすべて合わせた第１面１０ａに対する面積割合は５％以下であること。（３）一つの平坦領域１２の面積は、１００ｍｍ２以下であること。これにより、第１面１０ａにおいてパタン領域１１と平坦領域１２が混在するが、たとえパタン領域１１と平坦領域１２の反り量に違いがあっても、平坦領域１２の反り量の影響を小さくすることが可能になる。結果、上述の通り、パタン領域１１の反り量の測定を格段に精度よく行うことが可能になる。
【００８２】
平坦領域１２は、上記３点に加えて、以下の２点を同時に満たすことで反り量の測定を更に精度よく行うことが可能になる。（１）複数の平坦領域１２は、基板本体の中心に対して点対称、又は、中心を通る直線に対して線対称で配置されること。（２）平坦領域１２が三箇所以上配置される場合、等間隔で配置されていること。上記の配置の通りに平坦領域１２が存在すると、平坦領域を結ぶ直線を描くことができる。その直線における反り量を両端の平坦領域から見積もることができる。特に対称性を持って配置していることによって、各線分によって測定された基板面内の反り量の比較を格段にしやすくなる。
【００８３】
図４は、本実施の形態に係る結晶成長基板における平坦領域の配置例を示す模式図である。図４Ａでは、２つの平坦領域１２が第１面１０ａ内に点対称及び線対称で配置されている。図４Ｂでは、３つの平坦領域１２が第１面１０ａ内に点対称で、且つ、等間隔で配置されている。図４Ｃでは、４つの平坦領域１２が第１面１０ａ内に点対称及び線対称で、且つ、等間隔で配置されている。図４Ｄでは、一つの環状の平坦領域１２が第１面１０ａ内に配置されている。図４Ｅでは、２つの平坦領域１２が第１面１０ａ内に点対称及び線対称で配置されて、更に、一つの平坦領域１２が中心部に配置されている。
【００８４】
＜パタン領域と平坦領域との境界＞
パタン領域１１と平坦領域１２の境界の関係性については、いずれの平坦領域１２もパタン領域１１に一部が重なっているほうが好ましい。図５は、本実施の形態に係る結晶成長基板におけるパタン領域と平坦領域との境界を示す模式図である。図５に示すように、パタン領域１１と平坦領域１２との境界には、パタンのない空白領域が存在せず、パタン領域１１の一部に平坦領域１２が重なった状態になっている。すなわち図５に示す平坦領域１２側の凸部１１ａの一部が、境界にかかって、完全な凸形状を構成していない。
【００８５】
更に、パタン領域１１の平坦領域１２の近傍部分は、テーパがかかっていることが好ましい。図６は、本実施の形態に係る結晶成長基板におけるパタン領域と平坦領域との境界を示す模式図である。図６に示すように、パタン領域１１の平坦領域１２の近傍部分には、結晶成長基板１の中心側から外周側に向かってテーパ領域３１が設けられている。
【００８６】
上述のように、パタン領域１１と平坦領域１２との距離（Ａ）を、０ｎｍ以上１０μｍ以下とすることで、パタン領域１１の上側に積層される半導体層の部分と、平坦領域１２の上側に積層される半導体層の部分との結晶の性質は近くなる。即ち、パタン領域１１と平坦領域１２との距離（Ａ）を、０ｎｍ以上１０μｍ以下とすることで、貫通転位密度が近い値になる。このように、パタン領域１１上の半導体層の部分と、平坦領域１２上の半導体層の部分との結晶の性質が近いことによって、屈折率、残留応力等は近い値となる。本実施の形態では、結晶成長基板１の上側に半導体層を積層した後であっても、基板の反り等を測定可能であることを目的としているので、パタン領域１１と平坦領域１２に似た構造を持たせることは、パタン領域１１にかかる応力を限りなく近づけるために重要である。このため、上記構造を有していることが、上記の目的の測定精度が大いに高まるため好ましい。
【００８７】
＜結晶成長基板の製造方法＞
本実施の形態に係る結晶成長基板１は、基板本体１０の少なくとも第１面１０ａにレジスト層を形成する工程と、レジスト層をパターニングする工程と、パターニングされたレジスト層の上側に第１面１０ａの一部を覆うマスクを配置し、マスクを介してエッチングを施して、第１面１０ａにパタン領域１１及び平坦領域１２を形成する工程と、を有して形成される。
【００８８】
図７は、本実施の形態に係る結晶成長基板の製造方法の各工程を示す断面図である。図７Ａに示すように、基板本体１０を用意する。次に、図７Ｂに示すように、基板本体１０の第１面１０ａに、例えばフォトレジスト材料を塗工、乾燥し、レジスト層４１を形成する。
【００８９】
次に、図７Ｃに示すように、レジスト層４１を、例えば、フォトリソグラフィによってパターニングし、レジストパタン４２を形成する。
【００９０】
次に、図７Ｄに示すように、基板本体１０を、第１面１０ａの一部が覆われるようなパターニングマスク４３と共に、基板ホルダ（図示せず）へ固定する。
【００９１】
次に、図７Ｅに示すように、基板ホルダごと、パターニングマスク４３を介してドライエッチングを施す。
【００９２】
その後、レジストパタン４２をリフトオフすることにより、図７Ｆに示すように、パタン領域１１及び平坦領域１２が形成される。つまり、パターニングマスク４３によって、エッチングされない領域を確保しておくことによって、平坦領域１２を形成することができる。この結果、本実施の形態の結晶成長基板１が得られる。
【００９３】
ここでは、手段の一例として、平坦領域１２をパターニングマスク４３で隠された部分に作製する方法を示したが、平坦領域１２が形成されれば、特にその手段については限定されない。
【００９４】
もちろん、基板ホルダ自体がマスク機能を具備していてもよい。また、エッチングの方法については、ウエットエッチングかドライエッチングかについては限定されないが、ドライエッチングは異方性が高いため、マスクを設置しやすいことから好ましい。
【００９５】
＜結晶成長基板の検査方法＞
本実施の形態に係る結晶成長基板１の検査では、結晶成長基板１の平坦領域１２の平面とパタン領域１１の凸部頂部との距離、即ち段差を測るタイプ（以下、段差測定装置という）と、平坦領域１２に対して検査光を照射して基板の反り量を測定するタイプ（以下、反り量測定装置という）と、の２種類の検査装置を用いる。
【００９６】
第１に、本実施の形態に係る結晶成長基板１の検査方法は、第１面１０ａと第１面１０ａとは反対に位置する第２面１０ｂと、を有する基板本体１０と、基板本体１０の少なくとも第１面１０ａに、複数の凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有するパタン領域１１と、凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有しない、少なくとも一つの平坦領域１２と、を備えた結晶成長基板１を用意する工程と、結晶成長基板１の第１面１０ａに検査針を押し当てた後に検査針の変位を検知する工程と、検査針の変位に基づいて、平坦領域１２の上面を含む仮想表面Ｐ１から、パタン領域１１の複数の凸部１１ａの頂部を含み、仮想表面Ｐ１と平行な仮想表面Ｐ２までの距離（Ａ）を得る工程と、を具備する。
【００９７】
段差測定装置は、表面の段差を測定可能な触針を備えており、針の変位量を測定可能な機構を有する。段差測定装置としては、具体的には、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製Ａｌｐｈａ−ｓｔｅｐ  ＩＱを用いることができるが、特に限定されない。
【００９８】
上述の結晶成長基板１の製造方法では、平坦領域１２をパターニングマスク４３で隠された部分に作製しているので、平坦領域１２の上面は、エッチング前の基板本体１０の表面である。よって、平坦領域１２を含むようにパタン領域１１の段差を測定することによって、エッチングプロセス中におけるエッチングの絶対量が測定できる。
【００９９】
とりわけ、結晶成長基板１が二箇所以上の平坦領域１２を含む場合、二箇所以上含むように段差を測定することによって、その測定精度をより高めることができる。
【０１００】
第２に、本実施の形態に係る結晶成長基板１の検査方法は、第１面１０ａと第１面１０ａとは反対に位置する第２面１０ｂと、を有する基板本体１０と、基板本体１０の少なくとも第１面１０ａに、複数の凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有するパタン領域１１と、凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有しない、少なくとも一つの平坦領域１２と、を備えた結晶成長基板１を用意する工程と、結晶成長基板１の第１面１０ａに検査光を照射する工程と、平坦領域１２における反射光を検出して平坦領域１２の高さを測定する工程と、平坦領域１２の高さに基づいて、結晶成長基板１の反り量を求める工程と、を具備する。
【０１０１】
上述の結晶成長基板１の検査方法では、第１面１０ａに複数の平坦領域１２を設け、検査光２１（図３参照）を用いて、その相対的高さを測定し、プロセスの前後で比較することで基板全体において、凸の反りか、凹の反りか、またそれらの複合による反りか、或いはねじれなどの反りか等について、及び、反りの変化について判別することができる。
【０１０２】
反り量測定装置は、光源を備えており、平坦領域１２に対して光源の発光部から検査光を照射し、また、平坦領域１２で反射した検査光を受光部において検知する。
【０１０３】
とりわけ、結晶成長基板１が二箇所以上の平坦領域１２を含む場合、二箇所以上含むように段差を測定することによって、その測定精度をより高めることができる。
【０１０４】
特に、段差測定装置と反り量測定装置とを組み合わせることによって、その測定精度をより高めることができる。
【０１０５】
即ち、本実施の形態に係る結晶成長基板１の検査方法は、結晶成長基板１の第１面１０ａに検査光を照射する工程と、平坦領域１２における反射光を検出して平坦領域１２の高さを測定する工程と、平坦領域１２の高さに基づいて、結晶成長基板１の反り量を求める工程と、結晶成長基板１の第１面１０ａに検査針を押し当てた後に検査針の変位を検知する工程と、検査針の変位に基づいて、平坦領域１２の上面を含む仮想表面Ｐ１から、パタン領域１１の複数の凸部１１ａの頂部を含み、仮想表面Ｐ１と平行な仮想表面Ｐ２までの距離（Ａ）を得る工程と、距離を反り量に基づいて補正する工程と、を具備する。
【０１０６】
即ち、エッチング前後における結晶成長基板１の反り量の変化を測定し、その反り量の変化を一定曲率で変化が起きたと仮定し、その変化量を、平坦領域１２の平面を基準として求めた距離（Ａ）から差し引きすることによって、よりパタン形成の度合を精緻に測定可能になる。
【０１０７】
以上説明したように、本実施の形態に係る結晶成長基板１の検査方法によれば、パタン領域１１内のパタンに関し、エッチング加工におけるエッチング量及び個々のパタンの形成度合を明確に検査可能であると共に、エッチングの偏りを精査することが可能になり、結晶成長基板１上のパタン形成の精度を高めることが可能になる。
【０１０８】
＜積層材料＞
本実施の形態によれば、結晶成長基板１のパタン領域１１を有する第１面１０ａの上側に、結晶成長基板１とは異なる材料を積層した後でも検査が可能である。積層材料は、特には限定されないが、結晶成長基板１の反り量を、積層材料の成膜後も測定可能にする観点から、検査に用いられる検査光が透過可能である、例えば、ある波長において透過率が５％以上であることが好ましい。より好ましくは、そのある波長（低吸収波長）が３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内である。
【実施例】
【０１０９】
以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１１０】
（実施例１）
実施例１では、まず用いるサファイア基板（ウェハ）の物性、反り、傾きなどの表面の状態について調べた。
【０１１１】
基板は６インチサファイアウェハ（直径１５０．０ｍｍ、厚み１３００μｍ、面方位Ｃ面）及び８インチサファイアウェハ（直径２００．０ｍｍ、厚み２０００μｍ、面方位Ｃ面）を用いた。
【０１１２】
本実施例における各材料の熱伝導率λの測定は、比熱×熱拡散率×密度より算出した。比熱、熱拡散率の測定はレーザーフラッシュ法を用い、密度は重量・寸法計測法により測定した。測定時の試料形状は約φ１０×ｔ２（ｍｍ）であり、測定温度は２３℃、測定雰囲気は大気中であり、測定装置はアルバック理工製ＴＣ−７０００を用いた。基板の熱伝導率はいずれも４０Ｗ／ｍ・Ｋと算出された。
【０１１３】
Ｆｌａｔｍａｓｔｅｒ−ＭＳＰ（ＣＯＲＮＩＮＧ社製）を用いて、ウェハ面内の反り及び傾きを含むウェハ面内の高低差を確認した。ウェハの中心を原点（Ｏ点）とし、オリフラを手前としてＸＹ平面を取ったとき、即ちオリフラに垂直な方向をＹ軸としてオリフラ方向をマイナス、オリフラと平行な方向をＸ軸として右側を正としたとき、座標Ａ（０，−７３）、Ｂ（０，７３）、Ｃ（７３，０）、Ｄ（−７３，０）、Ｅ（０，０）、Ｆ（０，−３０）、Ｇ（０，３０）、Ｈ（３０，０）、Ｉ（−３０，０）の各点について高さを測定した。括弧内部の数字の単位はミリメートルである。
【０１１４】
基板を１０枚測定し、６インチウェハ及び８インチウェハの測定値の標準偏差はそれぞれ１１３ｎｍと５５ｎｍであった。また８インチについてはＪ（０，−９８）Ｋ（０，９８）Ｌ（９８，０）Ｍ（−９８，０）の点の測定結果を含めた場合、その標準偏差は６５ｎｍとなった。
【０１１５】
座標Ａ〜Ｉの標準偏差から８インチウェハの方が測定のばらつきが少なく、基板の平面精度がよいことがわかる。８インチ基板は６インチ基板よりも基板が厚く、ウェハの製造精度が高かったためであると言える。更に８インチのＪ〜Ｍの測定結果を含めた値を比較しても６インチを上回る結果となった。これは上述の通り、基板の厚みが増し、ウェハの製造精度が高まったためであると言え、８インチ基板の方が平坦領域の精度が高くなることを意味する。このため、後のプロセスによる反り量変化やエッチング深さの測定が精度よく実施可能である。
【０１１６】
（実施例２）
実施例２では、実際のプロセスとそれに伴う測定を行った。まず用いる基板（ウェハ）の反り、傾きなどの表面の状態について調べた。
【０１１７】
基板は６インチサファイアウェハ（直径１５０．０ｍｍ、厚み１３００μｍ、面方位Ｃ面）及び８インチサファイアウェハ（直径２００．０ｍｍ、厚み２０００μｍ、面方位Ｃ面）を用いた。
【０１１８】
Ｆｌａｔｍａｓｔｅｒ−ＭＳＰ（ＣＯＲＮＩＮＧ社製）を用いて、ウェハ面内の凹凸を確認した。
【０１１９】
ウェハの中心を原点（Ｏ点）とし、オリフラを手前としてＸＹ平面を取ったとき、即ちオリフラに垂直な方向をＹ軸としてオリフラ方向をマイナス、オリフラと平行な方向をＸ軸として右側を正としたとき、座標Ａ（０，−７３）、Ｂ（０，７３）、Ｃ（７３，０）、Ｄ（−７３，０）、Ｅ（０，０）、Ｆ（０，−３０）、Ｇ（０，３０）、Ｈ（３０，０）、Ｉ（−３０，０）の各点についてドライエッチング（ＤＥ）前の高さを測定した。位置を示す括弧内部の数字の単位はミリメートルである。８インチでは更にＪ（０，−９８）、Ｋ（０，９８）Ｌ（９８，０）、Ｍ（−９８，０）についても測定し、６インチの値は表１に、８インチの値は表２に示す通りであった。高さはＡ点を基準として表示している。
【０１２０】
次に表面粗さについて、ＢＵＲＫＥＲ社製原子間力顕微鏡（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  ｅｄｇｅ）を用いて、測定・傾き補正後、算術平均表面粗さを測定した。１０μｍ四方の算術平均表面粗さは０．６ｎｍであった。
【０１２１】
【表１】
2017077978.tif 000003
【０１２２】
【表２】
2017077978.tif 000004
【０１２３】
次にウェハに対してレジストパタンを形成し、エッチング後のパタンの形成度合及びウェハの反りについて調べた。表面形状を測定したウェハをゴミなどが残らないよう十分に洗浄及び乾燥させた。フォトレジストをメンブレンフィルタでろ過し、先ほどの６インチ及び８インチのサファイア基板上にスピナーで塗布し、１２０℃に調整したホットプレート上に載置してプリベークを行った。次に、フォトリソグラフィによりサファイア基板上に多数の円錐台状のフォトレジストパターンを形成した。このとき、フォトレジストの形状が円錐台状となるように露光条件を調整した。
【０１２４】
エッチング用ウェハホルダに、マスク、レジストパタンのついた基板の順にセットする。このマスクはオリフラ側とその対面にウェハ中心方向に向かって飛び出た長さ１．５ｍｍ、幅３ｍｍの三角状の突起ウェハ端部に出るように具備する。そしてこの上から、支持ホルダをセットした。エッチングはマスク側から行う。即ち、このマスク越しにドライエッチングが進行する。このセットされた基板をプラズマエッチング装置へとセットした。
【０１２５】
続いて、プラズマエッチング装置の反応室の下部電極の上にサファイア基板を載置したまま、反応室内の空気を排出して、反応室内の圧力を２×１０−３Ｐａとした。その後、反応室にＣｌ２ガス、ＢＣｌ３ガス及びＡｒガスをそれぞれ２０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍ及び４０ｓｃｃｍの流量で供給し、反応室内のガス圧力を０．７Ｐａとした。そして、励起コイル及び下部電極に２００Ｗ及び２００Ｗ（ＩＣＰ／Ｂｉａｓ＝２００／２００Ｗ）の高周波電力を１０分間供給することにより、反応ガスのプラズマを生成させた。このプラズマによりエッチングを行った。
【０１２６】
排気後、基板を取り出し、硫酸加水で余分なレジストを除去した後に目視にて観察すると、マスクがあったところはエッチングが進行しておらず、寸法から計算されるマスクのあったであろう位置から約０．１ｍｍから１ｍｍのズレの範囲内のずれを持ってエッチングが進行していない領域が残った。このようにして平坦領域を作製され、ウェハのフィジカルエッジから基板中心方向に１．５ｍｍ、幅３ｍｍで面積２．２５ｍｍ２の三角状の平坦領域が二箇所、オリフラ側とその対面に形成された。即ち平坦領域の面積は基板面に対して０．１０％で、基板の中心を点対称として平坦領域が計算された。６インチウェハ上の平坦領域の算術平均表面粗さ（Ｒａ）は０．６２ｎｍと計算され、パタン領域の算術平均表面粗さ（Ｒａ）は３２０ｎｍと計算された。
【０１２７】
６インチウェハ及び８インチウェハに形成したパタンをＳＥＭにて確認したところ、いずれの基板でもパタンにばらつきがあるが、おおむね幅約２．５μｍ、高さ約１．５μｍのコーン形状にサファイア基板がエッチングされていた。平坦領域とパタン領域の境界部分をＡＦＭで測定したところ、図８に示すように平坦領域とパタン領域が形成されていることが確認できた。図９に、図８中の丸から伸びる白線に沿って高低差を表したラインプロファイルを示す。パタンのない領域からパタンの領域に向かってパタン間が下がっていっていることがわかる。パタン領域の端部ではテーパがかかっていることが確認された。また、パタン領域と平坦領域がくっきり分かれているのではなく、平坦領域とパタンが重なっている領域が観察された。
【０１２８】
続いて、表面の反り、傾きなどを測定するため、再度、Ｆｌａｔｍａｓｔｅｒ−ＭＳＰ（ＣＯＲＮＩＮＧ社製）を用いてウェハ面内のＤＥ後の高さを確認した。Ｂ点では−１６０ｎｍであることがわかり、ドライエッチング後にはエッチングされた面を上にした場合、やや凸型に反っていることがわかった。表面をＡＢ方向に反り補正を行った。即ち、曲率一定でＡＢ間で６１ｎｍの高低差が出るような曲線を計算し、元データから差し引いた。これによってできたデータはＡＢ方向に一次補正されたデータとなる。一方でＡ点、Ｂ点以外は光散乱により測定が困難であった。そのため絶対高さ、即ちエッチング深さを算出することはできなかった。続いてＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製Ａｌｐｈａ−ｓｔｅｐ  ＩＱを用いて表面のエッチング量、即ち基準面からの深さを評価した。平坦領域からパタン領域を経て、対面の平坦領域まで段差を測定したところ、Ｅ点では７１０ｎｍ、Ｆ点では６９０、Ｇ点では７４０ｎｍエッチングされていることがわかった。ＡＢ間で反りを補正すると、Ｅ点では７１０ｎｍ、Ｆ点では６９５ｎｍ、Ｇ点では７４０ｎｍエッチングされていることがわかった。これは即ち、平坦面ＡＢ面で擬似的に表現されるウェハがあったとされる基準面からパタン頂部まで、Ｅ点では７１０ｎｍ、Ｆ点では６７５ｎｍ、Ｇ点では７２５ｎｍエッチングされていることを意味する。即ちそれぞれの点でドライエッチングは７１０ｎｍ、６７５ｎｍ、７２５ｎｍ進行したことがわかる。また、これら３点の平均値は７０３ｎｍであることから距離（Ａ）は７０３ｎｍと見積もられた。よってＧ点側であるオリフラと反対方向でエッチングが進行しやすいというエッチング偏りがあることがわかった。
【０１２９】
８インチウェハではマスクの箇所をオリフラ側とその対面、及び各々９０°回転させた位置の計４箇所に増やし、その他の操作については同様とし、エッチングし、その後測定した。マスクがあったところはエッチングが進行しておらず、寸法から計算されるマスクのあったであろう位置から約０．１ｍｍから１ｍｍのズレの範囲内のずれを持ってエッチングが進行していない領域が残った。このようにして平坦領域を作製され、ウェハのフィジカルエッジから基板中心方向に１．５ｍｍ、幅３ｍｍの面積２．２５ｍｍ２の三角状の平坦領域が四箇所、オリフラ側とその対面及びそれぞれ９０°回転されて形成された。即ち平坦領域の面積は基板面に対して０．１１％で、基板の中心を点対称として平坦領域が計算された平坦領域の算術平均表面粗さ（Ｒａ）は０．５６ｎｍと計算され、パタン領域の算術平均表面粗さは（Ｒａ）は３１５ｎｍと計算された。表面の反り、傾きなどを測定するため、Ｆｌａｔｍａｓｔｅｒ−ＭＳＰ（ＣＯＲＮＩＮＧ社製）を用いてＤＥ後の高さを確認した。Ａ点を基準とし、Ｂ点からＭ点を測定し、その値を表２に示す。ＪＫＬＭのいずれの点も値が減少していることから、ドライエッチング後には凸型に反っていることがわかった。続いてＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製Ａｌｐｈａ−ｓｔｅｐ  ＩＱを用いて基準面からの深さを評価した。平坦領域からパタン領域を経て、対面の平坦領域まで段差を測定したところ、表２の通りになった。また表面をＪＫ方向及びＬＭ方向、即ちＸ方向及びＹ方向にそれぞれ反り一次補正を行った値も示している。それぞれの点においてエッチングの絶対量はＡ点で７８６ｎｍ、Ｂ点で７７０ｎｍ、Ｃ点で８３９ｎｍ、Ｄ点で８５６ｎｍ、Ｅ点で８２０ｎｍ、Ｆ点で７５３ｎｍ、Ｇ点で８００ｎｍ、Ｈ点で８８７ｎｍ、Ｉ点で８１８ｎｍと見積もられた。これらの点を平均化すると距離（Ａ）に相当し、その値は８１４ｎｍと計算された。Ｄ点、即ちオリフラを手前にした時、向かって左方向がエッチングされやすいことがわかった。マスクを計４箇所設置したことにより面内において一次傾き補正が二次元に可能になる。６インチウェハで行った実施例よりも測定点が増やすことができ、測定の精度が高まった。また二次元に傾き補正することによりデータの信頼性が高まった。
【０１３０】
（実施例３）
実施例３ではパターニングされたウェハに対してＧａＮを積層し、ウェハの反りについて調べた。
【０１３１】
パターニングした６インチウェハ及び８インチウェハに対してＧａＮ堆積後、非接触厚み測定器（ポケットデザイン社製）を用いてサファイア表面に焦点を合わせて測定し、その反りの変化を確認した。点Ａのある面を基準にＢ点を測定したところ、６インチウェハについては高低差が１６０ｎｍあったものが１０ｎｍに縮小していることがわかり、ＧａＮ堆積後の平坦性は良好であることがわかった。一方、８インチウェハについては反り量の変化がほとんどなかった。このように基板ごとのＧａＮ堆積後の反り量を測定することができた。
【０１３２】
（比較例１）
比較例１ではマスクを用いず、そのまま基板ホルダに固定し、ドライエッチングを施した。ドライエッチング後にウェハの表面の反り量を測定しようとしたが、全ての面がエッチングされているために測定ができなかった。またＧａＮ堆積後、ＧａＮ表面は光学的に平らなので反りを測定可能だが、最初のサファイアウェハからどれほど反っているかについては知ることができなかった。
【０１３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、図面に図示されている大きさや形状等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子に用いられる結晶成長基板に好適に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  結晶成長基板
１０  基板本体
１０ａ  第１面
１０ｂ  第２面
１１  パタン領域
１１ａ  凸部
１１ｂ  凹部
１２  平坦領域
１３  基準面
【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９】
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【図８】
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