(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
識別マークを備える球状基板であって、
前記識別マークは前記球状基板の表面に形成された凸部および凹部の少なくともいずれか一方を含み、
前記識別マークは、前記球状基板の中央部から見て所定の結晶方位に対応する部分に形成されている、球状基板。
【請求項２】
識別マークを備える球状基板であって、
前記球状基板の表面において、前記識別マークとなる領域の曲率半径は、前記識別マークとなる前記領域以外の領域の曲率半径と異なり、
前記識別マークは、前記球状基板の中央部から見て所定の結晶方位に対応する部分に形成されている、球状基板。
【請求項３】
識別マークを備える球状基板であって、
前記識別マークは前記球状基板の表面に形成された磁性体領域を含み、
前記識別マークは、前記球状基板の中央部から見て所定の結晶方位に対応する部分に形成されている、球状基板。
【請求項４】
前記凸部および前記凹部の少なくともいずれか一方は、前記球状基板における他の領域とは光学的反射率の異なる領域である、請求項１に記載の球状基板。
【請求項５】
球状基板であって、
表面の一部が平面化された平面領域を複数個所備え、
前記平面領域上に半導体素子が形成され、
前記平面領域は、前記球状基板の中央部から見て点対称となる６箇所に形成されている、球状基板。
【請求項６】
前記識別マークは複数個形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の球状基板。
【請求項７】
前記球状基板はシリコンからなり、
前記結晶方位は＜１１１＞方向である、請求項６に記載の球状基板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の球状基板を用いた半導体装置。
【請求項９】
溶融したシリコンを冷却して単結晶粒を形成する工程と、
前記単結晶粒の表面を研磨して平坦化する工程と、
表面が平坦化された前記単結晶粒を、無負荷状態で平坦な表面を有すると共に前記単結晶粒の外形に沿って変形可能な弾力性を有する材料からなる保持パッドに保持する工程と、
前記保持パッドにおいて前記単結晶粒が保持された表面側から研磨パッドを前記単結晶粒に押圧する工程と、
前記研磨パッドを前記保持パッドに対して相対的に移動させて、前記保持パッドに保持された前記単結晶粒の表面の一部を除去することにより、前記単結晶粒の表面に平面領域を形成する平面領域形成工程とを備える、球状基板の製造方法。
【請求項１０】
球状基板を保持するための保持部材を備える研磨装置であって、
前記保持部材は、無負荷状態で平坦な表面を有すると共に前記球状基板の外形に沿って変形することが可能な弾力性を有する材料からなる保持部を含む、研磨装置。
【請求項１１】
溶融したシリコンを冷却して単結晶粒を形成する工程と、
前記単結晶粒の表面を研磨して平坦化する工程と、
前記平坦化された単結晶粒の表面上に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜と前記単結晶粒の表面層との一部を、異方性エッチングを用いて除去するエッチング工程とを備え、
前記エッチング工程では、前記異方性エッチングにより除去された前記単結晶粒の表面層の前記一部の表面の曲率が、前記保護膜の表面の曲率を反映することにより、前記異方性エッチングにより除去されなかった前記単結晶粒の表面層の他の部分の表面の曲率と異なるようにエッチングが行なわれる、球状基板の製造方法。
【請求項１２】
溶融したシリコンを冷却して、表面に突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、
前記単結晶粒の表面上に、前記突起部を埋設するように保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチングにより部分的に除去することにより、前記突起部を露出させる工程と、
露出した前記突起部を除去するとともに、前記単結晶粒の表面において前記突起部が形成されていた領域に凹部を形成する工程とを備える、球状基板の製造方法。
【請求項１３】
前記識別マークは前記球状基板の２箇所以上８箇所以下の領域にそれぞれ形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の球状基板。
【請求項１４】
表面の一部が平面化された平面領域を複数個所備える球状基板であって、
前記平面領域を形成する前の前記球状基板の平均半径をＬ、前記球状基板の中心点から前記平面領域までの最短距離をｄとしたとき、ｄ≧Ｌ／２という関係を満足するように前記平面領域が形成され、
前記平面領域は＜１１１＞方向に対して垂直な方向に延在する、球状基板。
【請求項１５】
表面の一部が平面化された平面領域を複数個所備える球状基板であって、
前記平面領域を形成する前の前記球状基板の平均半径をＬ、前記球状基板の中心点から前記平面領域までの最短距離をｄとしたとき、ｄ≧Ｌ／２という関係を満足するように前記平面領域が形成され、
前記平面領域は＜１００＞方向に対して垂直な方向に延在する、球状基板。
【請求項１６】
請求項４に記載の球状基板の識別装置であって、
前記球状基板の表面における光の光学的反射率の変化を検出する測定部を備える、識別装置。
【請求項１７】
球状半導体装置の製造装置であって、
球状基板を磁力により保持するための磁場発生装置を備え、
前記磁場発生装置は、前記球状基板を吸着する吸着部に直接露出しており、
前記磁場発生装置において磁場を発生させることにより、前記吸着部に前記球状基板を吸着する、球状半導体装置の製造装置。
【請求項１８】
溶融したシリコンを冷却して、表面に突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、
前記突起部の少なくとも一部を残存させるように、前記単結晶粒の表面を研磨して平坦化する工程とを備える、球状基板の製造方法。
【請求項１９】
溶融したシリコンを冷却して、表面に突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、
前記単結晶粒の表面上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチングにより部分的に除去することにより、前記突起部を露出させる工程と、
前記突起部が露出した状態で残存する前記保護膜をマスクとして、前記突起部下に位置する単結晶粒の表面層に改質領域を形成する工程と、
前記改質領域を形成する工程の後、前記保護膜を除去する工程と、
前記保護膜を除去した後、前記単結晶粒の表面から突起部を除去するとともに、前記単結晶粒の表面を平坦化する平坦化工程とを備える、球状基板の製造方法。
【請求項２０】
溶融したシリコンを冷却して、表面に突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、
前記単結晶粒の表面上に、前記突起部を埋設するように保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチングにより部分的に除去することにより、前記突起部を露出させる工程と、
前記突起部が露出した状態で残存する前記保護膜をマスクとして、前記突起部下に位置する単結晶粒の表面層に不純物を導入する工程と、
前記不純物を導入する工程の後、前記保護膜および前記突起部を研磨により除去することにより、前記単結晶粒の表面を平坦化する平坦化工程とを備える、球状基板の製造方法。
【請求項２１】
球状半導体装置の製造装置であって、
球状基板を保持するホルダを備え、
前記ホルダには、前記球状基板の直径より小さな幅の開口部が形成され、
前記開口部の内部には磁場発生装置が配置されている、球状半導体装置の製造装置。
【請求項２２】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の球状基板を用いた加速度センサであって、
中空であって球形状のケースと、
前記ケースの内壁面上に配置された電極と、
前記ケースの内部に保持され、表面の全部または一部にメタル層が形成された前記球状基板とを備える、加速度センサ。
【請求項２３】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の球状基板を用いたＩＣカードであって、
前記球状基板を保持するマウントと、
前記マウントの内部に保持される前記球状基板とを備え、
前記マウントは前記球状基板の形状に沿った形状を有している、ＩＣカード。
【請求項２４】
平板状の基板と、
前記基板上に複数個配置された、表面の一部が平面化された平面領域を複数個所有する球状基板とを備え、
前記球状基板では前記平面領域が前記球状基板の中心に対して点対称な位置に形成され、
前記平面領域には電極が形成され、
前記複数の球状基板は前記平板状の基板の表面に沿った方向において前記平面領域を互いに接触させるように連結している、集積回路。
【請求項２５】
表面に回路が形成された平板状の基板と、
前記基板の表面上に配置された、表面の一部が平面化された平面領域を含む複数の球状基板とを備え、
前記球状基板において、表面には集積回路が形成されるとともに、前記平面領域には素子と電極とが形成され、
前記球状基板の前記集積回路と前記基板の前記回路とは前記電極を介して電気的に接続されている、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、球状基板、半導体装置、球状半導体装置の製造装置、識別装置、および球状基板の製造方法に関し、より特定的には、識別マークを有する球状基板、半導体装置、球状半導体装置の製造装置、識別装置、および球状基板の製造方法に関する。なお、この明細書において「球状基板」とは、例えば半導体装置を作成するために用いる半導体基板の形状が球状となっているものをいう。そのため、「球状基板」の基板表面は特に加工を施す前においてはほぼ球面状である。また、球状基板の材質としては半導体に限らずあらゆる材質を適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、全く新しいシリコン半導体装置として、従来のシリコンウェハを用いず、球状のシリコン単結晶体の表面上に集積回路を形成した球状半導体（ボールセミコンダクター）が提案されている。
【０００３】
このような球状半導体は、従来のシリコンウェハを用いた半導体装置に比べて以下のような利点を有している。まず、球状のシリコン球を直径約２ｍｍのチューブ内に流しながら、成膜やエッチングなど全ての製造工程を行うので、従来のようにその製造工程において高価なクリーンルームを必要としない。したがって、従来の半導体装置と比べると、製造設備のコストを１桁以上削減できると考えられている。また、１つの工場の内部において、シリコンの単結晶粒の成長から露光、エッチングなどの処理工程を連続的に行うので、従来のようなバッチ式の生産方式に比べて、半導体装置の製造工期を大幅に短縮することができる。さらに、球状基板の表面に半導体素子を形成するので、半導体チップを搭載する基板の表面上における占有面積当りの素子の集積度を向上させることができる。たとえば縦横の長さがそれぞれ１ｍｍである（１ｍｍ平方である）従来の半導体チップに対して、直径が１ｍｍの球状半導体では、素子の数を約３倍にすることができる（素子の集積度を約３倍に向上させることができる）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の球状半導体においては、以下のような問題があった。すなわち、従来の球状半導体では、半導体素子を形成する基板が球状であり、特に識別マークなどが存在しない。そのため、球状基板の表面に形成される半導体素子などは球状基板の結晶方位とは無関係に配置されていた。つまり、図８４に示すように、半導体素子の一例としての電界効果トランジスタのチャネルの方向（矢印１０２で示した方向）は、球状基板１０１の結晶方位（たとえば＜１００＞方向）と無関係に決定されることになる。
【０００５】
このため、球状半導体の製造条件によっては、図８５に示すように、電界効果トランジスタのチャネル方向（矢印１０２で示す方向）が球状基板の＜１００＞方向とほぼ平行になった場合と、図８４に示したように＜１００＞方向からずれている場合が発生し得る。図８４および図８５は、従来の球状半導体の問題点を説明するための模式図である。ここで、チャネル方向が＜１００＞方向とほぼ平行な場合（図８５に示したような場合）、電界効果トランジスタのチャネル領域における電子の移動度が大きくなるので、図８４に示した場合より電界効果トランジスタの性能が向上することになる。したがって、球状基板１０１の表面に形成された素子について、球状基板１０１の結晶方位との位置関係によりその特性にばらつきが発生するという問題があった。また、球状基板１０１の表面に素子を形成する成膜工程あるいはエッチング工程などにおいて、その処理速度などに結晶方位依存性があるような場合、球状基板１０１の結晶方位と素子との位置関係によっては形成される膜厚やエッチング量などにばらつきが発生する恐れもあった。この結果、やはり形成された素子に特性ばらつきが発生する。このため、球状半導体の歩留りが低下することになっていた。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、結晶方位を精度よく識別することが可能な球状基板およびその製造方法、さらにこの球状基板を用いた半導体装置、球状半導体装置の製造装置、識別装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の１の局面に従った球状基板は識別マークを備え、識別マークは前記球状基板の表面に形成された凸部および凹部の少なくともいずれか一方を含む。識別マークは、球状基板の中央部から見て所定の結晶方位に対応する部分に形成されている。
【０００８】
このようにすれば、球状基板が識別マークを有するので、球状基板を利用した半導体装置の製造工程において、球状基板の位置合せを精度良く行うことができる。また、球状基板の表面における凸部または凹部を検出することにより、識別マークを容易かつ確実に認識できる。また、識別マークによって球状基板の結晶方位を検出することができる。したがって、球状基板の表面に電界効果トランジスタなどの素子を形成する場合、球状基板の結晶方位を考慮して当該素子の配置（球状基板の結晶方位に対する当該素子の方向）を決定できる（たとえば、特定の結晶方位に電界効果トランジスタのチャネルの方向を合せるといったことが可能になる）。このため、結晶方位に対する素子の配置がばらつくことを抑制できるので、このような素子の配置のばらつきに起因する素子の特性のばらつきを低減できる。この結果、球状基板を用いた半導体装置の歩留りが素子の特性ばらつきにより低下することを抑制できる。
【０００９】
上記１の局面に従った球状基板において、識別マークは球状基板の複数個所に設けられていることが好ましい。
【００１０】
また、上記１の局面に従った球状基板において、識別マークは、球状基板の２箇所以上８箇所以下の領域にそれぞれ形成されていてもよい。
【００１１】
この場合、複数の識別マークを用いて球状基板の位置合せを行うことができるので、球状基板の位置合せの精度を向上させることができる。
【００１２】
この発明に従った球状基板は、識別マークを備える球状基板であって、球状基板の表面において、識別マークとなる領域の曲率半径が識別マークとなる領域以外の領域の曲率半径と異なる。識別マークは、球状基板の中央部から見て所定の結晶方位に対応する部分に形成されている。
【００１３】
この場合、球状基板の表面における曲率の違いを検出することにより、識別マークを容易かつ確実に認識できる。
【００１４】
この発明に従った球状基板は、識別マークを備える球状基板であって、識別マークは球状基板の表面に形成された磁性体領域を含む。識別マークは、球状基板の中央部から見て所定の結晶方位に対応する部分に形成されている。
【００１６】
上記球状基板において、凸部および凹部の少なくともいずれか一方は、球状基板における他の領域とは光学的反射率の異なる領域であってもよい。
【００２６】
この発明に従った球状基板は、表面の一部が平面化された平面領域を複数個所備え、平面領域上に半導体素子が形成されている。平面領域は、球状基板の中央部から見て点対称となる６箇所に形成されている。
【００２７】
このようにすれば、平面領域を球状基板の識別マークとして利用できる。このような平面領域は比較的容易に検出できるので、球状基板の位置合せを容易かつ確実に行うことができる。
【００３４】
上記球状基板において、球状基板はシリコンからなり、結晶方位は＜１１１＞方向であってもよい。
【００３５】
この場合、球状基板の表面のうち、法線ベクトルの方向が＜１００＞方向である表面（＜１００＞方向に垂直な表面）には識別マークが存在しないことになる。つまり＜１００＞方向に垂直な表面に素子などを形成することができる。このため、電子の移動度の高い結晶方位にトランジスタなどの素子を形成することができる。したがって、球状基板を用いた半導体装置の特性を向上させることができる。
【００３９】
この発明に従った半導体装置は、上記球状基板を用いている。
【００４０】
このようにすれば、識別マークを利用して球状基板の位置決めを正確に行なった状態で、半導体装置を構成する素子を球状基板の表面に形成できる。したがって、素子やこれらの素子を用いて構成される集積回路の位置合せを精密に行なうことができる。
【００４１】
また、球状基板の特定の結晶方位に対応する位置に識別マークを形成しておけば、球状基板の結晶方位を容易に識別できるので、球状基板の結晶方位を考慮して素子の配置を決定できる。したがって、結晶方位に対する素子あるいは集積回路の配置のばらつきを低減できるので、高性能であってかつ性能ばらつきの小さい素子（機能素子）や集積回路を備える半導体装置を得ることができる。
【００４７】
この発明に従った識別装置は、球状基板の識別マークを認識する識別装置であって、球状基板の表面における光の光学的反射率の変化を検出する測定部を備える。
【００５１】
この発明に従った製造装置は、球状半導体装置の製造装置であって、球状基板を磁力により保持するための磁場発生装置を備える。磁場発生装置は、球状基板を吸着する吸着部に直接露出している。磁場発生装置において磁場を発生させることにより、吸着部に球状基板を吸着する。
【００５５】
この発明のまたその他の局面に従った球状基板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表面を研磨して平坦化する工程と、表面が平坦化された単結晶粒を、無負荷状態で平坦な表面を有すると共に単結晶粒の外形に沿って変形可能な弾力性を有する材料からなる保持パッドに保持する工程と、保持パッドにおいて単結晶粒が保持された表面側から研磨パッドを単結晶粒に押圧する工程と、研磨パッドを保持パッドに対して相対的に移動させて保持パッドに保持された単結晶粒の表面の一部を除去することにより、単結晶粒の表面に平面領域を形成する平面領域形成工程とを備える。また、上記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリコンであってもよい。
【００５６】
このようにすれば、球状基板の識別マークとなる平面領域を、研磨法（たとえば、化学機械研磨法（ＣＭＰ法：Chemical Mechanical Polishing）を用いて容易に形成できる。また、このような研磨工程は、多数の球状基板に対して同時に実施することが可能であるので、識別マークを有する球状基板を安価かつ大量に製造することができる。
【００６３】
この発明の他の局面に従った研磨装置は、球状基板を保持するための保持部材を備える研磨装置であって、保持部材は、無負荷状態で平坦な表面を有すると共に球状基板の外形に沿って変形することが可能な弾力性を有する材料からなる保持部を含む。
【００６４】
このようにすれば、保持部材の任意の位置で球状基板を保持することができる。したがって、保持部材の表面上に多数の球状基板を配置して、それぞれの球状基板の位置で当該球状基板を保持することができるので、球状基板を大量に一括して研磨することができる。このため、研磨工程の生産性を向上させることができる。
【００６９】
この発明に従った球状基板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表面を研磨して平坦化する工程と、平坦化された単結晶粒の表面上に保護膜を形成する工程と、保護膜と単結晶粒の表面層との一部を、異方性エッチングを用いて除去するエッチング工程とを備える。エッチング工程では、異方性エッチングにより除去された単結晶粒の表面層の一部の表面の曲率が、保護膜の表面の曲率を反映することにより、異方性エッチングにより除去されなかった単結晶粒の表面層の他の部分の表面の曲率と異なるようにエッチングが行なわれる。上記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリコンであってもよい。
【００７０】
このようにすれば、保護膜の膜質や厚みを変更することにより球状基板となる単結晶粒の表面のうち、エッチングされた部分の曲率を任意に変更できる。これは、エッチングされた部分の曲率が、保護膜の研磨前の表面における曲率や保護膜の材料と単結晶粒の材料とのエッチングレートの差によって変化するためである。したがって、任意の曲率を有する識別マークを備えた球状基板を得ることができる。
【００７１】
上記１の局面に従った球状基板の製造方法において、保護膜は、レジスト膜、化学気相成長法により形成された膜、およびスパッタリング法により形成された膜からなる群から選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。
【００７２】
上記１の局面に従った球状基板の製造方法では、保護膜の厚さをＷ、保護膜が形成された単結晶粒の平均直径をＤ、エッチング工程により除去された部分の単結晶粒の表面部分における曲率をＣとして表した際、保護膜と単結晶粒を構成する材料とのエッチング工程におけるエッチングレートがほぼ等しい場合Ｗ＝１／Ｃ−Ｄ／２という関係を満足し、前記保護膜の材料のエッチングレートが単結晶粒を構成する材料のエッチングレートより大きい場合Ｗ≧１／Ｃ−Ｄ／２という関係を満足し、保護膜の材料のエッチングレートが単結晶粒を構成する材料のエッチングレートより小さい場合Ｗ≦１／Ｃ−Ｄ／２という関係を満足することが好ましい。
【００７３】
この場合、保護膜の厚さＷを保護膜の材料と単結晶粒の材料とに適合するように決定すれば、保護膜として様々な材料を用いることが可能になる。したがって、保護膜の材料の選択の自由度が大きくなるので、保護膜として従来用いられていた絶縁膜などを流用できる。したがって、球状基板の製造コストを低減できる。
【００７４】
上記１の局面に従った球状基板の製造方法において、エッチング工程における保護膜を構成する材料のエッチングレートは、単結晶粒を構成する材料のエッチングレートより大きくてもよい。
【００７５】
ここで、保護膜の厚さの均一性が悪い場合、保護膜が相対的に薄く形成された部分では先に単結晶粒の表面が露出する。そして、単結晶粒の露出した表面はエッチングにより除去される。このとき、保護膜を構成する材料のエッチングレートが単結晶粒を構成する材料のエッチングレートより小さい場合、保護膜の残存する部分をエッチングしている時に、単結晶粒において上記先に露出した部分のエッチングが進んでしまう。つまり、保護膜の厚さの不均一性が単結晶粒の表面におけるエッチングされた部分に増幅して反映されることになる。したがって、上述のように保護膜を構成する材料のエッチングレートを、単結晶粒を構成する材料のエッチングレートより大きくしておけば、保護膜の厚さが不均一であっても、その不均一性が単結晶粒の表面に反映される程度を小さくできる。また、単結晶粒のエッチングにより除去される除去厚さを相対的に小さくできる。このため、球状基板の表面の形状が不均一になること（製造ばらつきの発生）を抑制できる。
【００７６】
上記１の局面に従った球状基板の製造方法において、エッチング工程における保護膜を構成する材料のエッチングレートは、単結晶粒を構成する材料のエッチングレートより小さくてもよい。
【００７７】
この場合、単結晶粒から構成される球状基板の表面に、極めて曲率が小さく平面に近いような曲面、平面、あるいは凹形状部を形成することができる。また、保護膜のエッチングレートが相対的に小さいので、単結晶粒の表面のうち露出した部分がエッチングを受けている時に、このエッチングにより保護膜が除去される度合いを小さくできる。そのため、単結晶粒の表面において保護膜が無くなった部分（露出した部分）の面積が拡大する程度を小さくできる。したがって、球状基板の表面において曲率が異なる部分（エッチングされた部分）の面積を小さくすることができる。このため、球状基板における有効面積の減少を抑制することができる。
【００７８】
また、保護膜のエッチングレートが相対的に小さいため、保護膜の厚さを薄くしても単結晶粒の表面の一部のみを充分エッチングすることができる。そのため、保護膜の材料コストを低減できる。また、保護膜を形成するための成膜工程の時間も短縮することができるので、球状基板の製造に要する工期を短縮できる。
【００７９】
上記１の局面に従った球状基板の製造方法は、エッチング工程においてエッチングされた単結晶粒の部分の表面層をさらに除去する工程を備えていてもよい。
【００８０】
この場合、単結晶粒においてエッチングを受けた表面層に、エッチング工程に起因するダメージなどが発生していても、上記表面層をさらに除去することでダメージの発生した領域を除去することができる。したがって、エッチングを受けた領域（識別マークとなるべき領域）上に素子を形成した際、エッチング工程に起因するダメージにより素子の特性が劣化することを防止できる。つまり、識別マークとなるべき領域上に特性の優れた素子を形成することが可能になる。この結果、球状基板における実効的な有効面積（素子などを形成することが可能な面積）の減少を有効に抑制できる。
【００８１】
上記１の局面に従った球状基板の製造方法において、表面層をさらに除去する工程は、エッチングされた単結晶粒の部分の表面層を再研磨することにより除去する工程およびエッチングされた単結晶粒の部分の表面層に対して犠牲酸化を加える工程からなる群から選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。
【００８２】
この場合、エッチングされた単結晶粒の部分の表面層を容易に除去することができる。
【００８３】
この発明に従った球状基板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、突起部の少なくとも一部を残存させるように、単結晶粒の表面を研磨して平坦化する工程とを備える。上記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリコンであってもよい。
【００８４】
このようにすれば、球状基板となる単結晶粒の表面を、素子形成に適した程度に平坦化できると同時に、工程数を増やすことなく、突起部からなる識別マークを形成できる。
【００８５】
この発明の別の局面に従った球状基板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表面上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程と、保護膜をエッチングにより部分的に除去することにより、突起部を露出させる工程と、露出した突起部を除去するとともに、単結晶粒の表面において突起部が形成されていた領域に凹部を形成する工程とを備える。上記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリコンであってもよい。
【００８６】
このようにすれば、識別マークとしての凹部を容易に形成できる。また、識別マークとして凸部を形成する場合、球状基板を用いた半導体装置の製造工程においてこの凸部が半導体製造装置の構成部材と接触することにより破損する恐れがある。しかし、上記のように識別マークとして凹部を形成すると、このような破損の可能性を低減できる。
【００８７】
上記別の局面に従った球状基板の製造方法において、凹部を形成する工程では水酸化カリウムを含む溶液を用いてもよい。
【００８８】
この場合、一般的な水酸化カリウムを含む溶液を用いて、単結晶粒の表面の一部を除去することにより容易に識別マークとしての凹部を形成することができる。このため、識別マークを形成するために特別な装置を準備したりする必要がない。
【００８９】
上記別の局面に従った球状基板の製造方法において、凹部を形成する工程では異方性エッチングを用いてもよい。
【００９０】
この場合、単結晶粒に形成される凹部の占有面積は、保護膜において突起部が露出している面積（保護膜が除去されて下地である単結晶粒の表面が露出している領域の面積）により決定される。つまり、識別マークとしての凹部の面積を精度良く規定することができる。したがって、単結晶粒の表面における凹部以外の領域の面積である有効面積のばらつきを低減できる。また、保護膜において突起部が露出した部分の面積を極力小さくしておけば、識別マークとしての凹部の占有面積を小さくできるので、結果的に単結晶粒からなる球状基板の有効面積の減少を抑制することができる。
【００９１】
上記球状基板では、識別マークは球状基板の２箇所以上８箇所以下の領域にそれぞれ形成されていてもよい。
この発明に従った球状基板は、表面の一部が平面化された平面領域を複数個所備える球状基板であって、平面領域を形成する前の球状基板の平均半径をＬ、球状基板の中心点から平面領域までの最短距離をｄとしたとき、ｄ≧Ｌ／２という関係を満足するように平面領域が形成され、平面領域は＜１１１＞方向に対して垂直な方向に延在する。
この発明に従った球状基板は、表面の一部が平面化された平面領域を複数個所備える球状基板であって、平面領域を形成する前の球状基板の平均半径をＬ、球状基板の中心点から平面領域までの最短距離をｄとしたとき、ｄ≧Ｌ／２という関係を満足するように平面領域が形成され、平面領域は＜１００＞方向に対して垂直な方向に延在する。
【０１００】
この発明に従った球状基板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表面上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程と、保護膜をエッチングにより部分的に除去することにより、突起部を露出させる工程と、突起部が露出した状態で残存する保護膜をマスクとして、突起部下に位置する単結晶粒の表面層に不純物を導入する工程と、不純物を導入する工程の後、保護膜および突起部を研磨により除去することにより、単結晶粒の表面を平坦化する平坦化工程とを備える。上記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリコンであってもよい。
【０１０１】
このようにすれば、識別マークとしての不純物を導入した領域（不純物拡散領域）を容易に形成できる。また、単結晶粒からなる球状基板の識別マークが形成された部分は、球状基板の他の領域と同様に曲面を構成している。したがって、識別マークとして凸部または凹部を形成した場合のように、この凸部または凹部が他の部材と接触して球状基板に損傷が発生する、あるいは識別マークが認識できなくなる、といった危険性を低減できる。
【０１０２】
また、保護膜と突起部とを同時に研磨により除去するので、保護膜と突起部とを別々の工程により除去する場合より球状基板の製造工程を簡略化できる。
【０１０９】
この発明に従った球状基板の製造方法は、溶融した半導体を冷却して、表面に突起部を有する単結晶粒を形成する工程と、単結晶粒の表面上に、突起部を埋設するように保護膜を形成する工程と、保護膜をエッチングにより部分的に除去することにより、突起部を露出させる工程と、突起部が露出した状態で残存する保護膜をマスクとして、突起部下に位置する単結晶粒の表面層に改質領域を形成する工程と、改質領域を形成する工程の後、保護膜を除去する工程と、保護膜を除去した後、単結晶粒の表面から突起部を除去するとともに、単結晶粒の表面を平坦化する平坦化工程とを備える。上記単結晶粒を形成する工程では、半導体はシリコンであってもよい。
【０１１０】
このようにすれば、改質された領域からなる識別マークを備える球状基板を容易に得ることができる。また、単結晶粒からなる球状基板の識別マークが形成された部分は、球状基板の他の領域と同様に曲面を構成している。したがって、識別マークとして凸部などを形成した場合のように、この凸部などが他の部材と接触して球状基板に損傷が発生する、あるいは凸部が破損することで識別マークが認識できなくなる、といった危険性を低減できる。
【０１１５】
この発明に従った球状半導体装置の製造装置は、球状基板を保持するホルダを備え、ホルダには球状基板の直径より小さな幅の開口部が形成され、開口部の内部には磁場発生装置が配置されている。
上記球状基板を用いた加速度センサは、中空であって球形状のケースと、ケースの内壁面上に配置された電極と、ケースの内部に保持され、表面の全部または一部にメタル層が形成された球状基板とを備える。
上記球状基板を用いたＩＣカードは、球状基板を保持するマウントと、マウントの内部に保持される球状基板とを備え、マウントは球状基板の形状に沿った形状を有している。
この発明に従った集積回路は、平板状の基板と、基板上に複数個配置された、表面の一部が平面化された平面領域を複数個所有する球状基板とを備える。球状基板では平面領域が球状基板の中心に対して点対称な位置に形成される。平面領域には電極が形成される。複数の球状基板は平板状の基板の表面に沿った方向において平面領域を互いに接触させるように連結している。
この発明に従った半導体装置は、表面に回路が形成された平板状の基板と、基板の表面上に配置された、表面の一部が平面化された平面領域を含む複数の球状基板とを備える。球状基板において、表面には集積回路が形成されるとともに、平面領域には素子と電極とが形成される。球状基板の集積回路と基板の回路とは電極を介して電気的に接続されている。
【０１１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【０１１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明による球状基板の実施の形態１を説明するための断面模式図である。図２は、図１に示した球状基板の底面図である。図３は、図１に示した球状基板を斜め下側から見た場合の形状を示す模式図である。図４は、図３の矢印９３に示した方向から見た球状基板の側面図である。図１〜４を参照して、本発明による球状基板の実施の形態１を説明する。
【０１１８】
図１〜４に示すように、球状基板１は球状の半導体基板であって、その表面の一部が平坦化された識別マークとしての平面部２を備える。なお、球状基板１の材料としては、シリコンを用いている。球状基板１の直径は２Ｌ（半径はＬ）であり、球状基板１がほぼ球形状である場合の中心から平面部２までの距離はｄとしている。ここで、球状基板１としては、シリコン・オン・インシュレータ基板（ＳＯＩ基板）を用いてもよく、その他の材料からなる基板、たとえばガリウム砒素、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウムなどからなる基板を用いてもよい。
【０１１９】
このようにすれば、球状基板１を利用した半導体装置の製造工程において、球状基板１の位置合せを精度良く行うことができる。
【０１２０】
また、球状基板１の表面における平面領域としての平面部２は比較的容易に検出することができるので、球状基板１における識別マークの検出を容易かつ確実に行うことができる。
【０１２１】
また、図１〜図４に示した球状基板１では、球状基板１がほぼ球形状であると考えた場合の中心点から平面部２までの最短距離をｄ（図１参照）とし、球状基板１がほぼ球形状であると考えた場合の球状基板１の平均半径をＬ（図１参照）とした場合、ｄ≧Ｌ／２という関係を満足するように平面部２が形成されていることが好ましい。
【０１２２】
この場合、平面部２の面積が必要以上に大きくなることを抑制できる。ここで、この平面部２が形成された場合の球状基板１の表面積は、平面部２を形成しない場合の球状基板１の表面積より小さくなる。そして、平面部２の面積が大きくなるほど、球状基板１の表面積の減少の度合いは大きくなる。したがって、平面部２の面積をできるだけ小さくすることにより、球状基板１の表面積の減少の度合いを小さくすることができる。このため、球状基板１において素子を形成することができる有効面積（表面積）の減少を抑制できる。
【０１２３】
図１〜４に示した球状基板の製造方法を、図５〜９を参照して説明する。図５〜９は、図１〜４に示した球状基板の製造方法を説明するための模式図である。
【０１２４】
まず、多結晶シリコン粒を溶融した後、この溶融した半導体としての多結晶シリコンを冷却して凝固させることにより、図５に示したような単結晶粒３を作製する。このとき、単結晶粒３は完全な球状というわけではなく、ミラー指数で＜１１１＞方向に突起４が形成されている。なお、図５は＜１１０＞方向に対して垂直な平面における単結晶粒３の断面を示している。
【０１２５】
また、単結晶粒３において、＜１００＞方向に対してほぼ垂直な平面における断面について見ると、図６に示すように、単結晶粒３の外形はほぼ円形状となっている。図６は、図５に示した単結晶粒３において、＜１００＞方向に対してほぼ垂直な平面における断面を示す断面模式図である。
【０１２６】
次に、単結晶粒３の表面を研磨することにより突起４（図５参照）を除去する（単結晶粒３の表面を平坦化する工程を実施する）。この結果、外形がほぼ球形状の球状基板１（図７参照）を得ることができる。このとき、球状基板１の表面の粗度は従来のシリコンウェハの表面粗度と同程度になるように研磨を行なう。
【０１２７】
次に、図１〜４に示した識別マークとしての平面部２を形成するため、化学機械研磨法（ＣＭＰ法）を用いて球状基板の一部を除去する。具体的には、まず、図７に示すように、球状基板１を挿入固定するための凹部６が複数個形成された保持部材としての保持パッド５を備えるＣＭＰ装置を準備する。球状基板１を保持するための窪みとしての凹部６に、それぞれ球状に研磨された球状基板１を配置する。
【０１２８】
次に、図８に示すように、保持パッド５において球状基板１が保持された面上に研磨パッド７を配置する。この研磨パッド７と保持パッド５とを相対的に矢印９４に示す方向に移動させることにより、研磨パッド７によって球状基板１の上部を研磨する。なお、このとき研磨パッド７と保持パッド５との間には研磨剤などを含むスラリー（研磨液）が供給されている。
【０１２９】
このような平面領域形成工程としての研磨工程の結果、図９に示すように、球状基板１の上部が研磨されることにより、識別マークとなる平面部２が形成される。
【０１３０】
このようにすれば、球状基板１においてＣＭＰ法を用いて容易に識別マークとしての平面部２を形成できる。また、保持パッド５には複数の凹部６が形成され、それぞれの凹部６に球状基板１を配置するので、複数の球状基板１について同時に平面部２を形成できる。この結果、識別マークとしての平面部２を有する球状基板１を安価かつ大量に製造することができる。
【０１３１】
また、ＣＭＰ法を用いて平面部２を形成するので、平坦性に優れた平面部２を得ることができる。
【０１３２】
なお、この識別マークとしての平面部２を形成するための球状基板１の研磨量は、識別マークとしての平面部２を認識可能な状態にできる範囲内でできるだけ少ないことが好ましい。ただし、平面部２上に集積回路やその他の回路素子などの半導体装置を形成する場合、この平面部２上に形成される半導体装置などのサイズを考慮して球状基板１の研磨量を決定することが好ましい。
【０１３３】
また、球状基板１において、識別マークとしての平面部２を形成するための研磨工程前の平均半径Ｌ（図１参照）と、球状基板１の中心から平面部２までとの距離ｄ（図１参照）とが、ｄ≧Ｌ／２という関係を満たすように、図７〜９に示した工程における研磨量を決定することが好ましい。
【０１３４】
このようにして、図１〜４に示した球状基板を得ることができる。なお、識別マークとしての平面部２は図１〜４に示したように１ヵ所に限らず、球状基板１の表面の数ヵ所を研磨することにより、複数個の平面部（識別マーク）を形成することも可能である。たとえば、球状基板１の表面の２ヵ所を削って、識別マークとしての平面部２を２ヵ所に形成してもよい。ここで、球状基板１は球体であるため、１つの識別マークとしての平面部２によってその位置を固定した場合、平面部２の中央部と球状基板１の中心とを通る中心軸回りに回転する自由度を有することになる。このため、１つの識別マークとしての平面部２によっては球状基板１の配置を確実に決定することは難しい場合もある。したがって、識別マークとしての平面部２を２ヵ所以上形成すれば、球状基板１の位置決めを確実かつ容易に行なうことができる。
【０１３５】
図１０は、図５〜９に示した球状基板の製造方法において用いるＣＭＰ装置の構成を説明するための模式図である。図１０を参照して、ＣＭＰ装置は制御手段としての制御部８と、研磨パッド７を保持パッド５に対して相対的に移動させるための駆動部９と、研磨パッド７および保持パッド５の位置などを測定するための研磨量検出手段としての検出部１０とを備える。制御部８は検出部１０からの研磨量ｎデータに基づいて駆動部９を制御する。
【０１３６】
図１０に示したＣＭＰ装置では、検出部１０によって保持パッド５と研磨パッド７との間の距離を測定することにより、球状基板１の研磨量を検出することができる。したがって、所定の研磨量だけ球状基板１が研磨されたかどうかを、検出部１０からの情報（データ）に基づいて検出することができる。制御部８は、球状基板１の研磨量が所定の値となったところで駆動部９を制御し、研磨パッド７の運動を停止させる。この結果、球状基板１における研磨量を任意に制御することができる。このため、識別マークとなる平面部２の大きさを任意に変更できる。
【０１３７】
また、制御手段としての制御部８は、球状基板１の研磨前の平均半径をＬ（図１参照）とし、球状基板１の研磨前の中心点から研磨された平面までの最短距離をｄ（図１参照）とした場合、検出部１０により検出された研磨量のデータに基づいて上記最短距離ｄを導出するとともに、ｄ≧Ｌ／２という関係を満足するように、球状基板１の研磨を終了することが好ましい。
【０１３８】
この場合、被研磨領域である平面部２の面積が必要以上に大きくなることを抑制できる。そのため、球状基板１において素子を形成することができる有効面積（表面積）の減少を抑制できる。
【０１３９】
（実施の形態２）
図１１〜図１４は、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態２を説明するための断面模式図である。図１１〜図１４を参照して、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態２を説明する。
【０１４０】
まず、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態１と同様の工程を用いて、突起部の除去されたほぼ球形状の球状基板１（図１１参照）を準備する。そして、図１１に示すように、研磨装置としてのＣＭＰ装置を構成する保持パッド１１上に複数の球状基板１を配置する。このとき、保持部材としての保持パッド１１は球状基板１を構成する材料であるシリコンに対して摩擦係数の高い材料で形成されている。また、保持パッド１１はある程度の弾力性を有する。
【０１４１】
次に、図１２に示すように、保持パッド１１において球状基板１が配置された表面側から研磨パッド７を球状基板１に対して押圧する。このとき、保持パッド１１はある程度の弾力性を有していることから、研磨パッド７によって球状基板１が押圧されることにより、保持パッド１１の上部表面に凹部１２が形成されている。凹部１２の形状は、球状基板１の外形に沿った形状となっている。そして、球状基板１はこの凹部１２に嵌ったような状態で固定される。この場合、保持パッド１１の任意の位置で球状基板１を保持できる。したがって、多数の球状基板１を一括して研磨することができる。
【０１４２】
次に、図１３に示すように、研磨パッド７を保持パッド１１に対して相対的に水平方向に移動させることにより、図８に示した工程と同様に球状基板１の上部表面を研磨する。この結果、球状基板１の上部表面側には平坦化された領域である識別マークとしての平面部２が形成される。
【０１４３】
そして、所定量の研磨が終了した後、研磨を終了する。その後、研磨パッド７を取外すと、図１４に示すように、球状基板１の上部表面側に識別マークとしての平面部２が形成されている。また、研磨パッド７により球状基板１が押圧されない状態になるので、保持パッド１１の上部表面は図１１に示した場合と同様にほぼ平坦な状態に戻っている。このようにして、本発明による球状基板の実施の形態１と同様の球状基板１を得ることができる。
【０１４４】
このように、保持パッド１１がある程度の弾力性を有しているため、研磨パッド７を球状基板１に押圧した際に保持パッド１１の上部表面が球状基板１の形状に沿って窪み、凹部１２（図１２参照）が形成される。球状基板１はこの凹部１２の内部に嵌め込まれた状態となることにより保持されている。このようにすれば、保持パッド１１において予め球状基板１の外形に沿ったような凹部を形成するといった加工を行なう必要がない。このため、ＣＭＰ装置の製造コストを低減することができる。
【０１４５】
また、保持パッド１１において予め凹部を形成しないので、保持パッド１１の表面上に球状基板１を集積して搭載することができる。したがって、保持部材としての保持パッド１１での単位面積当りに配置される球状基板１の数を増大させることができる。すなわち、識別マークとなる平面部２を一度に形成する球状基板１の数を増やすことができるので、球状基板１の生産性を向上させることができる。
【０１４６】
なお、上述した製造方法においては、保持パッド１１として球状基板１を構成する材料との摩擦係数が高い材料でありかつ弾力性を有するものを用いたが、保持パッド１１として単に球状基板１を構成する材料との摩擦係数の高い材料であって剛性の高い材料を用いてもよい。この場合、球状基板１を保持パッド１１の上部表面に摩擦力により保持することができる。
【０１４７】
また、保持パッド１１の材料として、球状基板１の材料との摩擦係数はそう大きくはないが、弾力性を有するような材料を用いてもよい。この場合、図１２に示したように球状基板１が研磨パッド７により押圧される際に、球状基板１が保持パッド１１にめり込んだ状態で固定されることになる。この結果、図１１〜１４に示した工程と同様に球状基板１の上部表面に識別マークとしての平面部２を形成することができる。この結果、本発明による球状基板の実施の形態１と同様の球状基板を得ることができる。
【０１４８】
（実施の形態３）
図１５〜図１８は、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３を説明するための断面模式図である。図１５〜図１８を参照して、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３を説明する。
【０１４９】
まず、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態１と同様に、多結晶シリコン粒を溶融した後、その溶融した多結晶シリコンを冷却して単結晶粒３（図１５参照）を作製する。このとき、既に述べたように単結晶粒３は完全な球状ではなく、＜１１１＞方向に突起４（図１５参照）が形成されている。
【０１５０】
次に、単結晶粒３の表面の一部をＣＭＰ法を用いて研磨することにより平面化する。具体的には、まず図１５に示すように、その表面に凹部１４が形成された保持パッド１３を備えるＣＭＰ装置を準備する。保持パッド１３の表面に形成された凹部１４は、上述の単結晶粒３の表面に形成された突起４が挿入されるような大きさに形成されている。また、この凹部１４は、保持パッド１３の上部表面に対してほぼ垂直な方向に延在するように形成されている。
【０１５１】
この保持パッド１３の上部表面上に突起４が表面に形成された複数の単結晶粒３を供給する。そして、保持パッド１３の上部表面上において複数の単結晶粒３を転がるように移動させることにより、図１５に示すように保持パッド１３の凹部１４に単結晶粒３の突起４の１つが嵌った状態となる。この結果、単結晶粒３の＜１１１＞方向に延びる突起４の１つがＣＭＰ装置の保持パッド１３の上部表面に対してほぼ垂直になった状態で単結晶粒３が保持パッド１３に保持される。つまり、単結晶粒３の所定の結晶方位としての＜１１１＞方向が保持パッド１３の表面に対してほぼ垂直になるように、単結晶粒３が保持パッド１３に保持されている。
【０１５２】
次に、図１６に示すように、保持パッド１３の単結晶粒３が保持された面上に研磨パッド７を配置する。そして、図８に示した工程と同様に、研磨パッド７と保持パッド１３とを相対的に水平方向に移動させることにより、単結晶粒３の上部表面側（保持パッド１３により保持された領域とは反対側に位置する領域）を研磨することにより除去する平面領域形成工程を実施する。この結果、図１７に示すように、単結晶粒３には識別マークとして作用する平面部２が形成される。なお、この平面部２を形成するための研磨量としては、図１７に示した段階で残存している突起４を除去するための研磨工程を考慮して、やや多めに設定しておく。このようにすれば、図１７に示した工程の段階で残存している突起４を除去するための研磨を行なった後においても、識別マークとしての平面部２を識別することができる。もちろん、識別マークとしての平面部２上に集積回路やその他の半導体素子などからなる半導体装置を形成してもよい。この場合、これらの半導体装置に必要な領域の面積に応じて研磨量（すなわち、平面部２の面積）を決定することが好ましい。
【０１５３】
この後、残存する突起４を除去するための研磨工程を実施することにより、図１８に示すように、識別マークとしての平面部２が形成された球状基板１を得ることができる。このとき、球状基板１の表面の粗度は、従来のシリコンウェハの表面における粗度と同程度になるように研磨工程を実施する。
【０１５４】
上述のような工程によって、識別マークとしての平面部２を有する球状基板１を一括して大量に、かつ容易に得ることができる。また、図１５〜図１８に示した製造方法によって得られる球状基板１においては、識別マークとしての平面部２は＜１１１＞方向に対してほぼ垂直な方向に延在する平面部となっている。このため、この識別マークとしての平面部２により球状基板１の結晶方位を識別することができる。
【０１５５】
なお、図１６からもわかるように、保持パッド１３はある程度の柔軟性を有しており、研磨パッド７を単結晶粒３へと押圧した際に単結晶粒３は保持パッド１３へとめり込んだ状態となる。そして、このとき、保持パッド１３の表面には単結晶粒３の外形に沿った凹部１５が形成され、この凹部１５に単結晶粒３が嵌り込んで固定された状態となっている。この結果、保持パッド１３において単結晶粒３を確実に固定することができる。
【０１５６】
また、識別マークとしての平面部２が位置する部分の結晶方位は、この平面部２を形成するための研磨を行なう際に、単結晶粒３の保持の方法を変更することによりさまざまに変更することが可能である。たとえば、図１９〜図２１に示した工程を実施すれば、識別マークとなる平面部２が＜１００＞方向にほぼ垂直な方向に延在する平面部であるような球状基板を得ることができる。ここで、図１９〜図２１は、図１５〜図１８に示した本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３の変形例を説明するための断面模式図である。図１９〜図２１を参照して、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３の変形例を説明する。
【０１５７】
まず、表面において＜１１１＞方向に延在する突起４（図１９参照）を有する単結晶粒３（図１９参照）を準備する。単結晶粒３においては、その表面に形成された複数の突起４の長さはほぼ等しくなっていることが好ましい。そして、このような単結晶粒３を図１９に示すように保持パッド１６の上部表面上に配置する。保持パッド１６の上部表面には、特に凹部などは形成されていない。重力以外に特別な力が働かない限り、保持パッド１６の上部表面上において単結晶粒３は、単結晶粒３のそれぞれの表面に８個ずつ形成され＜１１１＞方向に延びる突起４のうちの４つの突起４によって支持されることになる。
【０１５８】
次に、図２０に示すように、図１６に示した工程と同様に研磨パッド７を単結晶粒３の上から押圧する。そして、研磨パッド７を保持パッド１６に対して相対的に水平方向に移動させることにより、単結晶粒３の上部表面を研磨する。この結果、単結晶粒３の上部表面が部分的に除去される。また、このとき保持パッド１６としてある程度の弾力性を有する材料を用いておけば、研磨パッド７によって単結晶粒３が保持パッド１６側へと押圧されたとき、図２０に示すように単結晶粒３が部分的に保持パッド１６の上部表面に埋込まれたような状態となる。この結果、保持パッド１６の上部表面には凹部１７が形成され、単結晶粒３はこの凹部１７の内部に部分的に埋込まれた状態となる。この結果、単結晶粒３を保持パッド１６の上部表面において確実に保持することができる。そして、このように研磨パッド７によって単結晶粒３の研磨を行なうことにより、図２１に示すように単結晶粒３の上部表面が部分的に平坦化され識別マークとしての平面部２が形成される。
【０１５９】
その後、図１８に示した工程と同様に、単結晶粒３の表面に残存した他の突起４を除去するための研磨工程を実施することにより、図１８に示したような識別マークとしての平面部２を有する球状基板１を得ることができる。このとき、識別マークとしての平面部２は、上述のように＜１００＞方向に対してほぼ垂直な方向に延在する平面となっている。
【０１６０】
なお、ここでは保持パッド１６（図２０参照）としてある程度の弾力性を有する材料を用いたが、球状基板１（図１８参照）を構成する材料（すなわち単結晶粒３を構成する材料）に対して摩擦係数の高い材料をこの保持パッド１６の材料として用いれば、ある程度剛性の高い材料を保持パッド１６の材料として用いてもよい。この場合、保持パッド１６の上部表面は図２０に示した工程においても凹部１７を形成するといったことはない。しかしが、この単結晶粒３と保持パッド１６との接触部の摩擦によって単結晶粒３を保持することができる。
【０１６１】
（実施の形態４）
図２２は、本発明による球状基板の実施の形態４を示す断面模式図である。図２２を参照して、本発明による球状基板の実施の形態４を説明する。
【０１６２】
図２２に示すように、球状基板１はその外形が球形状であって、一部に曲率の異なる部位である識別マークとしての曲面状部１８を備える。球状基板１の表面の曲率の違いを検出することにより、識別マークとしての曲面状部１８を容易に検出できる。したがって、このような識別マークとしての曲面状部１８によっても、本発明の実施の形態１における識別マークとしての平面部２（図１参照）と同様の効果を得ることができる。
【０１６３】
図２３〜図２５は、図２２に示した球状基板の製造方法を説明するための断面模式図である。図２３〜図２５を参照して、図２２に示した球状基板の製造方法を説明する。
【０１６４】
まず、本発明の実施の形態１における球状基板の製造方法と同様に、多結晶シリコン粒を溶融した後、この溶融したシリコンを冷却して単結晶粒（図示せず）を作製する。この単結晶粒の表面においては、既に述べたように＜１１１＞方向に延在する突起が形成されている。そして、この突起を除去するため、単結晶粒の表面を研磨して平坦化する工程を実施する。この結果、突起が除去されると共に表面の粗度が従来のシリコンウェハの表面と同程度になった球状基板１（図２３参照）を得ることができる。なお、球状基板１としては、ＳＯＩ基板を用いてもよく、その他の材料からなる基板、たとえばガリウム砒素、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウムなどからなる基板を用いてもよい。ここで、球状基板１の直径をＤとする。
【０１６５】
次に、この球状基板１の表面に保護膜１９（図２３参照）を形成する。保護膜１９の厚さＷは、識別マークとなる曲面状部１８（図２２参照）の曲率に合わせて適宜選択することが好ましい。たとえば、曲面状部１８の曲率を小さくしたい場合（曲面状部１８の曲率半径を大きくしたい場合）には、この保護膜１９の厚さＷを相対的に厚くする。つまり、保護膜１９の厚さＷを変更することにより、曲面状部１８の曲率を変更することができる。この結果、任意の曲率を有する識別マークとしての曲面状部１８を得ることができる。
【０１６６】
保護膜１９の材料としては、たとえばレジストを用いることができる。球状基板１の表面へレジストを塗布する方法としては、霧状のレジストを球状基板１の表面に吹きつけるといった方法を用いることができる。もちろん、他の方法によって球状基板１の表面にレジストを塗布してもよい。また、保護膜１９の材料としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜やスパッタリング法を用いて形成された膜などを用いてもよい。
【０１６７】
次に、表面に保護膜１９が形成された球状基板１について、異方性エッチングを行なうことによりその一部を除去する。具体的には、図２３に示すように、保護膜１９が形成された球状基板１を保持パッド２０上に配置する。そして、図２３中の矢印に示した方向からエッチング種を供給することにより、エッチング工程を実施する。
【０１６８】
この結果、図２４に示すように、球状基板１の上部表面側（エッチング種が供給される側）からまず保護膜１９がエッチングされることにより除去される。このとき、保護膜１９においてエッチングされた領域の表面の曲率は、図２３に示した（エッチング前の）保護膜１９の外周面の曲率とほぼ等しくなっている。
【０１６９】
そして、エッチングが進むにつれ、保護膜１９のみではなく球状基板１の上部表面もエッチングにより除去される。この結果、図２５に示すように、球状基板１の上部表面側が部分的に除去された状態となる。このとき、球状基板１の上部表面側のエッチングにより除去された部分（曲面状部１８）の表面の曲率は、図２３において示した保護膜１９の外周面の曲率を反映した曲率となっている。このため、曲面状部１８の表面の曲率は、球状基板１のエッチングされていない領域における表面の曲率とは異なったものになる。この結果、曲面状部１８を他の領域とは区別できるので、曲面状部１８を識別マークとして利用することが可能になる。この後、球状基板１の表面から保護膜１９を除去することにより、図２２に示したような球状基板１を得ることができる。
【０１７０】
なお、図２３および図２４に示したエッチング工程におけるエッチング量は、識別マークとしての曲面状部１８が後の工程において識別できることを前提として、できる限り少なくすることが好ましい。ただし、識別マークを構成する曲面状部１８上に集積回路や半導体素子などの半導体装置を形成する場合、これらの半導体装置が占有する面積を考慮してエッチング条件を決定することが好ましい。
【０１７１】
また、図２３に示した保護膜１９の厚さＷ、エッチング前の球状基板１の直径Ｄ、および球状基板１のエッチング後の識別マークを構成する曲面状部１８（図２２参照）の曲率Ｃについては、以下のような関係を満たすことが好ましい。すなわち、保護膜１９を構成する材料と球状基板１を構成する材料であるシリコンとについて、図２３および図２４に示したエッチング工程でのエッチングレートがほぼ等しい場合、Ｗ＝１／Ｃ−Ｄ／２という関係を満たすことが好ましい。また、保護膜１９のエッチングレートがシリコンのエッチングレートよりも大きい場合、Ｗ≧１／Ｃ−Ｄ／２、逆に保護膜１９のエッチングレートがシリコンのエッチングレートよりも小さい場合には、Ｗ≦１／Ｃ−Ｄ／２という関係を満足することが好ましい。上記のような関係を満足すれば、保護膜１９として様々な材料を用いることが可能である。
【０１７２】
また、図２３および図２４に示したエッチング工程において、保護膜１９のエッチングレートは球状基板１を構成する材料であるシリコンのエッチングレートよりも大きくなるように、保護膜１９の材料を選択してもよい。この場合、図２３および図２４に示した工程における球状基板１のエッチング速度を相対的に低く抑えることができる。したがって、保護膜１９の厚さＷの不均一性などが球状基板１の表面における曲面状部１８に増幅して反映されることを抑制できるので、識別マークとしての曲面状部１８の曲率や大きさなどについて製造ばらつきを抑えることが可能になる。
【０１７３】
また、識別マークとしての曲面状部１８として、極めて曲率の小さい曲面（平面に近いような曲面）、あるいは識別マークとしての曲面状部１８をほぼ平坦な面とするような場合、あるいは識別マークとしての曲面状部１８として、凹形状となるような表面領域を形成する場合には、保護膜１９の材料として、球状基板１を構成するシリコンよりもそのエッチングレートが小さくなるような材料を用いることが好ましい。また、保護膜１９のエッチングレートが相対的に小さいので、球状基板１の表面のうち露出した部分がエッチングを受けている時に、このエッチングにより保護膜１９が除去される度合いを小さくできる。そのため、球状基板１の表面において保護膜１９が無くなった部分の面積が拡大する程度を小さくできる。したがって、曲面状部１８の面積を小さくすることができる。このため、球状基板１における有効面積の減少を抑制することができる。
【０１７４】
また、保護膜１９のエッチングレートが相対的に小さいため、保護膜１９の厚さを薄くしても球状基板１の表面の一部のみを充分エッチングすることができる。そのため、保護膜１９の材料コストを低減できる。また、保護膜１９を形成するための成膜工程の時間も短縮することができるので、球状基板１の製造に要する工期を短縮できる。
【０１７５】
また、図２３〜図２５に示した工程の後、さらに識別マークを構成する曲面状部１８の表面層を再研磨により部分的に除去することにより平坦化してもよい。また、この識別マークを構成する曲面状部１８について、犠牲酸化処理を行なってもよい。このようにすれば、識別マークを構成する曲面状部１８の表面に存在するエッチングダメージ部分を除去することができる。この結果、識別マークとしての曲面状部１８において図２３および図２４に示したエッチング工程に起因するエッチングダメージ部分が残存することを防止することができる。したがって、曲面状部１８上に素子を形成した場合に、その素子が上記エッチングダメージにより動作不良や特性劣化を起こすことを防止できるので、球状基板１を用いた半導体装置の歩留りを向上させることが可能になる。
【０１７６】
（実施の形態５）
図２６は、本発明による球状基板の実施の形態５を示す断面模式図である。図２６を参照して、本発明による球状基板の実施の形態５について説明する。
【０１７７】
図２６に示すように、球状基板２１は、ほぼ球形状を有しているが、その表面に識別マークとしての複数の（８つの）凸部２２が形成されている。凸部２２は、＜１１１＞方向にそれぞれ突出するように配置されている。また、凸部２２が形成された領域以外の球状基板２１の表面は、基本的には従来のシリコンウェハの表面と同程度の表面粗度を有している。なお、凸部２２は２個所以上８個所以下の領域に形成されることが好ましい。
【０１７８】
このようにすれば、凸部２２が形成された領域以外の領域においては一定の平坦性を維持する一方、複数の凸部２２を検出することにより球状基板２１の結晶方位を容易に識別することができる。
【０１７９】
また、凸部２２は＜１１１＞方向に突出するように配置されているので、球状基板２１において容易に＜１００＞方向を特定することができる。また、球状基板２１において＜１００＞方向に面した表面には、識別マークとしての凸部２２は形成されていない。このため、後述するように球状基板２１の表面に電界効果トランジスタなどを形成する場合、＜１００＞方向にチャネル電流の向きを合わせるように電界効果トランジスタを配置することができる。この結果、電界効果トランジスタにおける移動度の値を大きくすることができる。
【０１８０】
図２７は、図２６に示した球状基板の製造方法を説明するための断面模式図である。図２７を参照して、図２６に示した球状基板の製造方法を説明する。
【０１８１】
まず、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態１〜５と同様に、多結晶シリコン粒を溶融した後、溶融した半導体としてのシリコンを冷却して単結晶粒３（図２７参照）を作製する。単結晶粒３の表面には、＜１１１＞方向に延びる突起部としの突起４が複数個形成されている。
【０１８２】
そして、図２７に示すように、単結晶粒３の表面を研磨することにより、突起４を小さくする。このとき、突起４が形成されていない領域では、研磨によって単結晶粒３の表面の粗度は小さくなる（平坦化される）。この結果、突起４はその先端部が除去されて、凸部２２として球状基板２１の表面に残存する。一方、凸部２２が配置された領域以外の領域においては、その表面の粗度は従来のシリコンウェハの表面粗度とほぼ同等な値となっている。このようにして、図２６に示した球状基板を得ることができる。
【０１８３】
このようにすれば、球状基板２１となる単結晶粒３の表面を、素子形成に適した程度に平坦化できると同時に、工程数を増やすことなく突起２２からなる識別マークを形成できる。
【０１８４】
図２６に示した球状基板２１では、＜１１１＞方向に突出するように凸部２２が配置されているので、既に述べたように球状基板２１の結晶方位を考慮してチャネル電流の向きが決められたような電界効果トランジスタを球状基板２１の表面に形成できる。つまり、球状基板２１を用いて、特性の優れた電界効果トランジスタを含む半導体装置を得ることができる。
【０１８５】
図２８は、図２６に示した球状基板を用いた半導体装置の模式図である。図２９は、図２８の線分ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸにおける断面模式図である。図３０は、図２９における領域ＸＸＸの部分拡大断面模式図である。図２８〜図３０を参照して、本発明による球状基板を用いた半導体装置を説明する。
【０１８６】
図２８〜図３０に示すように、半導体装置は球状基板２１（図２６参照）を利用したものであり、球状基板２１の表面には＜１１１＞方向に突出した識別マークとしての凸部２２が配置されている。また、図３０に示した矢印２７の方向は［１００］方向を示す。そして、図３０に示すように、球状基板２１の表面にはソース領域２３およびこのソース領域２３とチャネル領域を介して対向するように配置されたドレイン領域２４が形成されている。このソース領域２３およびドレイン領域２４の間のチャネル領域上には、ゲート絶縁膜２５が形成されている。ゲート絶縁膜２５上にはゲート電極２６が形成されている。このソース領域２３、ドレイン領域２４、ゲート絶縁膜２５およびゲート電極２６から半導体素子としての電界効果トランジスタが構成される。
【０１８７】
この電界効果トランジスタは、[１００]方向とチャネル電流の向きがほぼ平行になるように配置されている。このような電界効果トランジスタは、移動度の点で特に有利になる。この結果、電界効果トランジスタの電気的特性を改善することができる。なお、電界効果トランジスタのチャネル電流の向きは、[１００]方向と等価な方向（＜１００＞方向）であれば、他の方向と平行になるように設定されていてもよい。
【０１８８】
このようにすれば、識別マークとしての凸部２２を利用して球状基板２１の位置決めを正確に行なった状態で、半導体装置を構成する素子としての電界効果トランジスタを球状基板２１の表面に形成できる。
【０１８９】
また、球状基板２１の特定の結晶方位に対応する位置に識別マークとしての凸部２２を形成しているので、球状基板２１の結晶方位を容易に識別できる。したがって、球状基板２１の結晶方位を考慮して素子としての電界効果トランジスタの配置を決定できる。このため、結晶方位に対する電界効果トランジスタなどの素子あるいは集積回路の配置のばらつきを低減できるので、高性能であってかつ性能ばらつきの小さい機能素子や集積回路を備える半導体装置を得ることができる。
【０１９０】
（実施の形態６）
図３１は、本発明による球状基板の実施の形態６を示す断面模式図である。図３１を参照して、本発明による球状基板の実施の形態６を説明する。
【０１９１】
図３１に示すように、球状基板２８はその外形がほぼ球形状であり、シリコンからなる球状半導体基板である。球状基板２８においては、その表面に＜１１１＞方向に向かって開口した識別マークとしての凹部２９が形成されている。
【０１９２】
この結果、図３１に示した球状基板２８においては、識別マークとしての凹部２９を用いて容易に＜１００＞方向を特定できる。また、球状基板２８の中心から見た場合の＜１００＞方向においては、球状基板２８の表面には突起や凹部などの構造はなく滑らかな表面となっている。このため、図２８〜図３０に示した半導体装置と同様に、球状基板２８の表面においてチャネル電流の向きを[１００]方向に合わせたような電界効果トランジスタを有する半導体装置を容易に製造することができる。このような半導体装置における電界効果トランジスタでは、チャネル領域における移動度が改善されるため、電界効果トランジスタの電気的特性を向上させることができる。
【０１９３】
また、識別マークは凹部２９であるため、本発明の実施の形態５のような凸部２２（図２６参照）を識別マークとして用いる場合とは異なり、この識別マークとしての凹部２９が他の部材に引っかかるあるいは破損するといった問題の発生を抑制できる。
【０１９４】
なお、識別マークとしての凹部２９を識別する方法としては、従来のフォトリソグラフィ工程におけるアライメントマークの検出方法と同様の方法を用いることができる。
【０１９５】
図３２〜図３４は、図３１に示した球状基板の製造方法を説明するための断面模式図である。図３２〜図３４を参照して、図３１に示した球状基板の製造方法を説明する。
【０１９６】
まず、本発明の実施の形態１における球状基板の製造方法と同様に、多結晶シリコン粒を溶融した後、溶融した半導体としてのシリコンを冷却して単結晶粒３（図３２参照）を作製する。このとき、図３２に示すように、単結晶粒３の表面には突起４が形成されている。突起４は、＜１１１＞方向に延びるように形成されている。
【０１９７】
次に、球状基板を形成するためには、上述の突起４を除去するような研磨工程を実施する必要がある。そこで、まず単結晶粒３の表面に突起４が残存した状態で、単結晶粒３の表面上に保護膜３０（図３３参照）を形成する。この結果、図３３に示すような構造を得る。なお、保護膜３０を形成する場合、突起４を除去するための研磨工程を行なう前に保護膜３０を形成してもよいが、突起４を除去するための研磨工程をある程度実施して、突起４を一部除去した後に（突起４が残存した状態で）保護膜３０を形成してもよい。保護膜３０の厚さとしては、図３３に示すように、突起４が保護膜３０に埋設される程度の厚さであればよい。
【０１９８】
なお、保護膜３０の外周表面は、できるだけ下地の突起４の影響を受けない程度に平坦化されていることが好ましい。保護膜３０としてはたとえばレジスト膜を用いることができる。単結晶粒３の表面にレジストを塗布する方法としては、霧状のレジストを単結晶粒３へと吹きつけるといった方法を用いることができる。ただし、他の方法により単結晶粒３の表面上にレジストを塗布してもよい。なお、この場合も保護膜３０としてのレジスト膜の厚さは突起４が完全に埋没する程度の厚さであればよい。また、レジスト膜の外周表面はできるだけ下地の構造である突起４の形状の影響が現われない程度に平坦化されていることが好ましい。あるいは、レジスト膜に対するベーク処理などの後に最終的にレジスト膜の外周表面が平坦化されていればよい。
【０１９９】
なお、保護膜３０の材料としては、他の材料を用いてもよい。たとえば、ＣＶＤ膜やスパッタリングによって形成された膜などを保護膜３０として用いてもよい。この場合も、膜を形成した後に後処理、たとえばアニール処理などを行なうことによって、最終的に保護膜３０の外周表面が平坦化されていればよい。
【０２００】
次に、保護膜３０が形成された保護膜付単結晶粒３６（図３３参照）に対してエッチング処理を行なう。エッチング条件としては、保護膜３０を構成する材料と単結晶粒３を構成するシリコンとのそれぞれに対してエッチングレートの異なるようなエッチング処理を行なう。このとき、保護膜３０に対するエッチングレートより単結晶粒３を構成するシリコンに対するエッチングレートが大きくなっていることが好ましい。ここでは、エッチング処理方法としてウェットエッチングを用い、エッチング用の処理液として一般的な水酸化カリウム水溶液を用いた。この結果、保護膜３０の表面層がエッチングにより部分的除去されることにより、突起４が露出する。さらに、続けてエッチングを行うことで、突起４および突起４下に位置する単結晶粒３の一部分が除去される。
【０２０１】
この結果、図３４に示すように、保護膜３０が部分的に除去されるとともに、突起４が形成されていた領域においては、保護膜３０に開口部３１が形成された状態になる。そして、この開口部３１では、単結晶粒３を構成するシリコンがエッチングにより除去され、表面に凹部が形成される。そして、エッチング処理を続行することにより、開口部３１では、保護膜３０下に接する単結晶粒３の外周表面よりも凹んだ状態となる凹部２９（図３１参照）が形成される。この凹部２９が識別マークとなる。
【０２０２】
この後、保護膜３０を除去することにより、図３１に示したような球状基板２８を容易に得ることができる。
【０２０３】
なお、上述のように保護膜３０を除去した後、さらに球状基板１の外周面を再研磨する工程を行なってもよい。また、識別マークとしての凹部２９は、最終的に図３１のように保護膜３０（図３４参照）を除去した後においても識別できるような深さおよび占有面積を有するように設定される。
【０２０４】
（実施の形態７）
図３５は、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態７を説明するための模式図である。図３５を参照して、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態７を説明する。
【０２０５】
本発明による球状基板の製造方法の実施の形態７は、基本的には図３２〜図３４に示した球状基板の製造方法と同様である。ただし、図３４において示したエッチング工程において、ウェットエッチングではなく異方性エッチングであるドライエッチングを用いる点が異なる。以下、具体的に説明する。
【０２０６】
まず、図３２および図３３に示した工程と同様の工程を実施する。ただし、単結晶粒３（図３３参照）の表面上に形成される保護膜３０（図３３参照）を構成する材料としては、ドライエッチングのエッチング種に対してエッチング阻止能力の高い材料を用いることが好ましい。たとえば、保護膜３０の材料としてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはこれらの材料もしくは他の材料のＣＶＤ膜やスパッタリングにより形成された膜などを用いることができる。なお、ここでは保護膜３０としてレジスト膜を用いる。
【０２０７】
次に、保護膜３０が形成された単結晶粒を、エッチング方向に対して満遍なく回転させながらドライエッチングを行なう工程を実施する。なお、以下説明するドライエッチングの条件としては、レジスト膜からなる保護膜３０（図３３参照）に対するエッチングレートよりも、単結晶粒３（図３３参照）を構成するシリコンに対するエッチングレートの方が大きな条件を選択する。このエッチング工程としては、具体的には図３５に示すような工程を実施する。
【０２０８】
図３５に示すように、保護膜３０（図３３参照）が形成された保護膜付単結晶粒３６を、エッチング装置の処理室内部に配置された保持台３３上に複数個配置する。そして、この保持台３３を矢印３４、３５に示すように揺動させる。この結果、保持台３３上において保護膜付単結晶粒３６が転がることになる。この状態で、矢印３２に示す方向からエッチング種を処理室内部に導入する。この結果、保護膜付単結晶粒３６が転がっているので、矢印３２で示したエッチング方向に対して満遍なく回転させながらエッチングを行なうことができる。
【０２０９】
なお、この時保持台３３自体が揺動するようにエッチング装置が構成されていてもよいが、保持台３３をエッチング装置に固定する一方で、エッチング装置自体を揺動させてもよい。
【０２１０】
ここで、保護膜付単結晶粒３６の表面から見た場合のエッチング種の入射速度は、図３５の矢印３２で示したようなエッチング種の入射速度（絶対入射速度）と保護膜付単結晶粒３６の回転速度とを合成した速度になる。そして、保護膜付単結晶粒３６の回転速度が大きくなった場合には、この保護膜付単結晶粒３６の表面から見た場合のエッチング種の速度（相対速度）と、上述のエッチング種の絶対入射速度（図３５の矢印３２で示されたエッチング種の入射速度）とのずれ量が大きくなる。この場合、保護膜付単結晶粒３６の表面に対して、エッチング種が斜めに入射する割合が大きくなる。このため、保護膜付単結晶粒３６の表面に対してできるだけ垂直方向にエッチング種を入射させたい場合（エッチングを保護膜付単結晶粒３６の表面から保護膜付単結晶粒３６の中心に向かってできるだけ垂直方向に行ないたい場合）は、保護膜付単結晶粒３６の表面全体がほぼ均一にエッチングされる許容範囲内で、できるだけ保護膜付単結晶粒３６の回転速度を小さくすることが好ましい。
【０２１１】
そして、このようなドライエッチングを行なうことにより、図３３に示すように単結晶粒３の突起４が形成されていた領域に凹部２９（図３１参照）からなる識別マークを形成する。以下、図３４に示した工程と同様の工程を実施することにより、図３１に示した球状基板と同様の構造を有する球状基板２８を得ることができる。
【０２１２】
この場合、球状基板２８（図３１参照）に形成される凹部２９の占有面積は、保護膜３０（図３４参照）において突起部４（図３３参照）が露出していた面積（保護膜３０が除去されて下地である単結晶粒３（図３４参照）の表面が露出している領域の面積）により決定される。つまり、識別マークとしての凹部２９（図３１参照）の面積を精度良く規定することができる。したがって、球状基板２８（図３１参照）の表面における凹部２９以外の領域の面積である有効面積のばらつきを低減できる。また、保護膜３０（図３４参照）において開口部３１（図３４参照）の面積を極力小さくしておけば、識別マークとしての凹部４（図３１参照）の占有面積を小さくできるので、結果的に球状基板２８（図３１参照）の有効面積の減少を抑制することができる。
【０２１３】
なお、上述のようなドライエッチングを行なう際に、保護膜付単結晶粒３６を回転させないようにすれば、単結晶粒３（図３３参照）の表面に形成された８つの＜１１１＞方向に延在する突起４（図３３参照）のうちいずれか１つのみをエッチングにより除去することも可能である。この場合、球状基板２８（図３１参照）において、識別マークとして作用する凹部を１つだけ形成することも可能となる。また、ドライエッチングの方向を調整して、複数の突起４（図３３参照）のうちいずれか２つ、または３つのみといったように、複数の突起４のうちの一部のみをエッチングにより除去することもできる。この場合、球状基板２８において識別マークとして作用する凹部２９（図３１参照）を２つあるいは３つと特定の数だけ形成することもできる。
【０２１４】
この場合、複数の識別マークとしての凹部２９（図３１参照）を用いて球状基板２８（図３１参照）の位置合せを行うことができると同時に、球状基板２８における有効面積の減少の程度を小さくすることができる。
【０２１５】
図３６は、図３５に示したエッチング工程の第１の変形例を説明するための模式図である。図３６に示すように、保護膜付単結晶粒３６を回転させながらエッチングを行なう工程において、保護膜付単結晶粒３６をホルダ３７によって保持し、このホルダ３７を矢印３４、３５に示すように揺動、あるいは回転することにより、図３５に示した場合と同様に保護膜付単結晶粒３６を回転させながらドライエッチングを行なうことができる。この結果、保護膜付単結晶粒３６の表面のほぼ全体についてエッチングを行なうことができる。
【０２１６】
なお、ホルダ３７においては、保護膜付単結晶粒３６を保持する手段として真空吸着、あるいは静電吸着などの手段を用いることができる。たとえば、図３６に示したホルダ３７では、その中央部に真空吸着用の吸引用開口部が形成され、この吸引用開口部は吸引用排気ポンプ（図示せず）に接続されている。
【０２１７】
図３７は、図３５に示したエッチング工程の第２の変形例を説明するための模式図である。図３７を参照して、図３５に示したドライエッチング工程の第２の変形例を説明する。
【０２１８】
図３７に示すように、保護膜付単結晶粒３６を回転させながらドライエッチングする方法として、チャンバ３８の上部から下部へと保護膜付単結晶粒３６を回転させながら落下させる。そして、同時に保護膜付単結晶粒３６に対して矢印３２に示すように異なる方向からエッチング種を吹きつけてもよい。
【０２１９】
具体的には、チャンバ３８には、チャンバ３８の内部に異なる方向からエッチング種を導入することが可能なエッチング種導入部９５が設置されている。このエッチング種導入部９５から矢印３２に示すようにチャンバ３８の内部にエッチング種が導入される。そして、チャンバ３８の上部から下部へと保護膜付単結晶粒３６を回転させる際、このエッチング種導入部９５から矢印３２に示すように保護膜付単結晶粒３６へと異なる方向からエッチング種を入射させる。この結果、矢印３９に示すようにチャンバ３８内部を落下する保護膜付単結晶粒３６は、実質的にその表面が満遍なくエッチングされることになる。したがって、図３５に示したエッチング装置を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【０２２０】
なお、ここでは保護膜付単結晶粒３６を回転させながら矢印３９に示すように落下させているが、チャンバ３８を含むエッチング装置自体を回転させてもよい。この場合、保護膜付単結晶粒３６の表面におけるエッチングの均一性をより向上させることができる。
【０２２１】
（実施の形態８）
図３８〜図４０は、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態８を説明するための断面模式図である。図３８〜図４０を参照して、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態８を説明する。
【０２２２】
本発明による球状基板の製造方法の実施の形態８は、図３１に示した球状基板２８を形成するための球状基板の製造方法であって、まず図３２および図３３に示した工程と同様の工程を実施することにより、突起４（図３３参照）が形成された状態の単結晶粒３（図３３参照）の表面に保護膜３０（図３３参照）を形成する。保護膜３０の厚さは、単結晶粒３の表面に形成された突起４が完全に埋設された状態になる程度の厚さとすることが好ましい。また、保護膜３０の表面は下地の構造物である突起４の影響をほとんど受けない程度に平坦化されていることが好ましい。保護膜３０の材料としては、レジスト、あるいはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはその他の材料などのＣＶＤ膜やスパッタリングによって形成された膜を用いることができる。ここでは、保護膜３０としてレジスト膜を用いる。
【０２２３】
レジストを単結晶粒３の表面へ塗布する方法は、図３３において説明した場合と同様に霧状のレジストを単結晶粒３の表面に吹きつけるといった方法を用いることができる。なお、他の方法を用いてもよい。保護膜３０としてのレジスト膜の表面については、上述のように下地の突起４の影響を受けない程度に平坦化することが好ましい。また、保護膜３０としてのレジスト膜に対してベーク処理などを行なった後、最終的に平坦化されていればよい。また、ＣＶＤ膜などにより保護膜３０を形成した場合であっても、保護膜３０の成膜処理の後にアニール処理などの後処理を行なうことによって、最終的に保護膜３０の表面を平坦化していればよい。
【０２２４】
その後、図３３に示したように保護膜が形成された保護膜付単結晶粒３６について、エッチングを行なうことにより単結晶粒３の表面に形成された突起４を部分的に露出させる。この結果、図３８に示すような構造となる。ここで、エッチングとしては等方性エッチング、たとえばウェットエッチングなどを用いてもよいし、単結晶粒３の表面に形成された保護膜３０の表面を満遍なくエッチングできればドライエッチングなどの異方性エッチングを用いてもよい。また、ＣＭＰ法などの研磨法を用いてもよい。なお、このような研磨を行なう場合には、保護膜３０の材料として、ある程度の硬さを有する材料を選択することが好ましい。たとえば、単結晶粒３（図３２参照）を構成する材料であるシリコンと同程度の硬さを有する材料を保護膜３０（図３３参照）の材料として選択することが好ましい。この場合、研磨工程において保護膜３０の表面の平坦化をより容易に行なうことができる。
【０２２５】
次に、保護膜３０（図３８参照）をマスクとして、保護膜３０の開口部３１（図３８参照）において露出している単結晶粒３の突起部の表面を酸化する酸化工程を実施する。この結果、図３９に示すように、保護膜３０において開口部３１が形成されていた領域では、単結晶粒３を構成するシリコンが酸化された改質領域としての酸化領域４０が形成される。この酸化領域４０は、突起４が位置していた領域に形成されているので、単結晶粒３において＜１１１＞方向に配置された状態となっている。
【０２２６】
酸化領域４０を形成する方法としては、通常の拡散炉を用いて加熱処理する方法を用いることができる。また、酸化領域４０を形成する方法としては他の方法を用いてもよい。たとえば、開口部３１において露出した単結晶粒３の表面に酸素もしくはその化合物を注入してもよい。また、開口部３１において露出した単結晶粒３の表面に窒素もしくはその化合物を注入あるいは導入することにより、酸化領域４０が形成された領域に窒化領域を形成してもよい。
【０２２７】
なお、酸化領域４０の大きさ（たとえば単結晶粒３の中心部に向けた浸入深さ）は、最終的に単結晶粒３の表面を研磨して球状基板を形成した場合にも、酸化領域４０が形成されていた領域を識別できる程度の深さであればよい。この酸化領域４０の大きさを変更することにより、最終的に形成される凹部２９（図３１参照）のサイズを任意に変更できる。
【０２２８】
次に、単結晶粒３の表面から保護膜３０をエッチングによって除去する。そして、単結晶粒３の表面を研磨する。なお、図３９に示したように保護膜３０が形成された状態の単結晶粒３に対して直接、平坦化工程である研磨工程を実施してもよい（つまり、保護膜３０ごと単結晶粒３を研磨してもよい）。この場合、保護膜３０を除去すると同時に、単結晶粒３の表面を平坦化することができるので、製造工程数を削減できる。
【０２２９】
この結果、図４０に示すように、シリコンからなる基部４２の表面に、突起４（図３２参照）が形成されていた方向に酸化膜４１が残存した球状基板２８を得ることができる。酸化膜４１は、識別マークとなる凹部２９に埋め込まれた状態となっている。なお、基部４２および酸化膜４１の表面はともに上述の研磨工程によって平坦化されている。
【０２３０】
次に、フッ化水素を含む溶液などを用いたエッチングにより基部４２の表面から酸化膜４１を除去する。なお、このエッチング工程においては、基部４２を構成するシリコンとシリコン酸化膜からなる酸化膜４１とについて選択比のあるエッチングであれば、他のエッチング方法を用いてもよい。この結果、図３１に示した球状基板２８と同様の構造を有する球状基板を得ることができる。
【０２３１】
なお、上述の製造方法においては、まず保護膜３０を除去した後で、識別マークを構成する凹部２９の内部から酸化膜４１を除去しているが、保護膜３０（図３９参照）を除去する前に、酸化領域４０（図３９参照）を構成する酸化膜をウェットエッチングなどによって除去し、その後保護膜３０を除去するといった方法を用いてもよい。
【０２３２】
また、酸化領域４０が形成された部分では、シリコンを窒化、あるいは炭化した化合物などのように、シリコン酸化膜とは異なる他のシリコン化合物を形成してもよい。
【０２３３】
（実施の形態９）
図４１は、本発明による球状基板の実施の形態９を示す断面模式図である。図４１を参照して、本発明による球状基板の実施の形態９を説明する。
【０２３４】
図４１に示すように、球状基板４４はほぼ球形状の外形を有しており、結晶方位の＜１１１＞方向において磁性を帯びた領域である磁性体領域４３が形成されている。この磁性体を有する領域である磁性体領域４３は識別マークとして機能する。磁性体領域４３は後述するように磁性を有する不純物を球状基板４４の表面に導入することにより形成された領域である。
【０２３５】
このように磁性体領域４３として十分な強さの磁界を発生させることが可能な領域を形成しておけば、この磁性体領域４３によって形成される磁界を用いて自己整合的に球状基板４４の位置合せを行なうことができる。
【０２３６】
たとえば、球状基板４４を利用して球状の半導体装置を製造する場合を考える。半導体装置の製造工程において用いる処理装置（製造装置）、たとえばステッパ、エッチャ、注入装置、あるいは研磨装置など、には一般的に基板を保持するための基板保持機構が設置されている。この基板保持機構に磁場発生装置を組込んでおく。そして、球状基板４４を基板保持機構で保持する際に、磁場発生装置により磁場を発生させれば、その磁場によって球状基板４４の識別マークとしての磁性体領域４３を基板保持機構の磁場発生装置に吸着することができる。この結果、球状基板４４の位置決めを容易に行なうことができる。
【０２３７】
また、図４１に示すように、球状基板４４において＜１１１＞方向に識別マークとしての磁性体領域４３を配置しておけば、基板保持機構の磁場発生装置に球状基板４４の磁性体領域４３を吸着させることにより、球状基板４４の結晶方位を容易に特定できる。たとえば、磁場発生装置に対向する球状基板４４の表面領域およびその表面領域とは反対側に位置する球状基板４４の表面領域の結晶方位は、それぞれ自動的に＜１１１＞方向となる。また、磁気検知装置を用いれば球状基板４４の磁性体領域４３を非接触状態で容易に検出できる。
【０２３８】
また、球状基板４４の表面形状をほぼ球形状としたままで識別マークとしての磁性体領域４３を形成するので、球状基板４４に対して従来の球状基板用の製造装置をそのまま適用することができる。したがって、本発明による球状基板４４を用いた半導体装置の製造工程において、新たな装置を準備する必要が無いので、半導体装置の製造コストの増大を抑制できる。
【０２３９】
また、球状基板４４の表面には識別マークとしての凸部や凹部が設けられておらず、比較的滑らかであるので、その機械的強度を高く保つことができる。
【０２４０】
なお、磁性体領域４３に変えて、球状基板４４の表面層を改質処理することにより得られる領域、あるいは球状基板４４の表面上に識別層を塗布した領域を形成しても、同様の効果を得ることができる。
【０２４１】
図４２〜４４は、図４１に示した球状基板の製造方法を説明するための断面模式図である。図４２〜４４を参照して、図４１に示した球状基板の製造方法を説明する。
【０２４２】
まず、図３２、図３３および図３８に示した工程と同様の工程を実施することにより、その表面に保護膜３０（図３８参照）が形成された単結晶粒３（図３８参照）を作製する。保護膜３０としてはレジスト膜を用いる。なお、保護膜３０の材料として他の材料、たとえばＢＰＳＧ（Boro Phospho Silicate Glass）膜や他のＣＶＤ法によって形成される膜（ＣＶＤ膜）、あるいはスパッタリング法によって形成される膜を用いてもよい。また、保護膜３０を部分的に除去するエッチングとしてはドライエッチングあるいはウェットエッチングのいずれの方法を用いてもよい。また、保護膜３０を部分的に除去する方法として、ＣＭＰ法などの研磨方法を用いてもよい。
【０２４３】
そして、図４２に示すように、保護膜３０が表面に配置された単結晶粒３の表面上に不純物を含む膜４５を堆積する。膜４５に含まれる不純物としてはたとえば磁性を有する不純物（磁性体不純物）を用いることができる。
【０２４４】
次に、不純物を含む膜４５から、保護膜３０の開口部３１において露出した単結晶粒３の部分に不純物を拡散することにより導入する。この結果、特別な注入装置などを用いることなく、図４３に示すように磁性体導入部４６が形成される。この不純物導入部としての磁性体導入部４６の深さ（単結晶粒３の中心方向に向けた深さ）が最終的に球状基板４４（図４１参照）となった際に残存する程度の深さとなるように、磁性体導入部４６を形成する。なお、磁性体導入部４６は最終的に磁性体領域４３（図４１参照）となる。
【０２４５】
次に、不純物を含む膜４５（図４３参照）を除去する。その結果、図４４に示すような構造を得る。そして、保護膜３０をエッチングなどを用いて除去する。その後、露出した単結晶粒３の表面を研磨して平坦化することにより、図４１に示すような球状基板４４を得ることができる。なお、このとき保護膜３０ごと研磨を行なって保護膜３０を除去しつつ単結晶粒３の表面を平坦化してもよい。
【０２４６】
この結果、突起４（図３２参照）が存在していた＜１１１＞方向において、図４１に示すように球状基板４４の表面は平坦化されているが磁性体不純物（磁性を有する不純物）が存在する領域である磁性体領域４３が形成される。この識別マークとしての磁性体領域４３によって、球状基板４４の＜１１１＞方向を識別することができる。この識別マークとしての磁性体領域４３を検知する方法としては、磁性体領域４３により形成される磁界を検知するといった方法を用いることができる。
【０２４７】
なお、識別マークを形成するために単結晶粒３（図４３参照）に導入される不純物としては、磁性体不純物以外の不純物であって、球状基板４４（図４１参照）の基部４２（図４１参照）を構成するシリコンと物理的特性あるいは化学的特性が異なり、外部から識別することが可能な不純物であれば他の不純物を用いてもよい。
【０２４８】
（実施の形態１０）
図４５は、本発明による球状基板を用いた半導体装置（球状半導体装置）の製造工程において用いる製造装置を示す模式図である。図４５を参照して、本発明による球状基板を用いた半導体装置の製造装置を説明する。
【０２４９】
図４５に示すように、製造装置は露光装置であって、球状基板４４の表面に転写するためのパターンを形成する露光光を準備するイメージングシステム４７と、球状基板４４の表面へとイメージングシステム４７から放出された露光光を投影するためのレンズシステム４８と、球状基板４４を保持するためのホルダ４９とを備える。球状基板４４は、図４１に示した球状基板と同様の構造を備えている。球状基板４４の表面の＜１１１＞方向には識別マークとしての磁性体領域４３が形成されている。
【０２５０】
ホルダ４９は、磁場発生装置５０と、この磁場発生装置５０に接続され、球状基板４４を保持する部位（ホルダ４９の上部表面）にまで磁場を伝達するための磁場伝達部材５１とを備える。基板保持機構であるホルダ４９の上部表面には、磁場伝達部材５１の一方端部が露出した状態になっている。そして、磁場発生装置５０において磁場を発生させることにより、磁場伝達部材５１の一方端部（ホルダ４９の上部表面に露出した側の端部）に球状基板４４の磁性体領域４３を吸着することができる。この結果、ホルダ４９において球状基板４４の位置合せを自己整合的に行うことができるとともに、球状基板４４を保持、固定することができる。この状態で、イメージングシステム４７およびレンズシステム４８を用いて球状基板４４の表面に所定のパターンを転写することができる。なおこのとき球状基板４４の表面にはレジスト膜などが形成されている。
【０２５１】
図４６は、図４５に示した露光装置のホルダの第１の変形例を説明するための部分断面模式図である。図４６を参照して、露光装置のホルダの第１の変形例を説明する。
【０２５２】
図４６に示すように、第１の変形例としてのホルダ４９は、基本的には図４５に示した露光装置のホルダ４９と同様の構造を備えるが、球状基板４４を吸着する吸着部に磁場発生装置５２が直接露出した状態となっている。磁場発生装置５２としては、コイルや電磁石を用いることができる。
【０２５３】
この結果、図４５に示した露光装置におけるホルダ４９と同様に、磁場発生装置５２において磁場を発生させることにより、球状基板４４の磁性体領域４３をホルダ４９の上部表面に吸着することができる。この結果、磁場を用いて球状基板４４の方向（ホルダ４９に対する球状基板４４の結晶方位）を決定することができる。
【０２５４】
図４７は、図４５に示した露光装置のホルダの第２の変形例を説明するための部分断面模式図である。図４７を参照して、ホルダ４９の第２の変形例を説明する。
【０２５５】
図４７に示すように、ホルダ４９は基本的には図４６に示したホルダと同様の構造を備えるが、磁場発生装置５２はホルダ４９に形成された開口部５３の内部に配置されている。開口部５３は、図示していないが真空ポンプなどと接続されている。このため、ホルダ４９の上部表面において、開口部５３からホルダ４９の雰囲気ガスを吸引するように真空ポンプを動作させることにより、球状基板４４を吸引してホルダ４９の上部表面に固定することができる。また、このとき磁場発生装置５２において磁場を発生させることにより、識別マークとしての磁性体領域４３が磁場発生装置５２側に向くように、球状基板４４の方向を決定することができる。なお、磁場発生装置５２において発生させる磁場の強度を十分大きくすることにより、球状基板４４をホルダ４９へと吸着するための吸着部材としても磁場発生装置５２を利用できる。
【０２５６】
このようにしても、図４５に示した露光装置におけるホルダ４９と同様の効果を得ることができる。
【０２５７】
図４８は、図４５に示した露光装置のホルダの第３の変形例を説明するための部分断面模式図である。図４８を参照して、ホルダ４９の第３の変形例を説明する。
【０２５８】
図４８に示すように、ホルダ４９は基本的には図４７に示したホルダ４９と同様の構造を備えるが、電磁石などのような開口部５３（図４７参照）内部に配置された磁場発生装置５２（図４７参照）に代えて、開口部５３を囲むように配置されたコイル５４を備える。このコイル５４に電流を供給することにより、図４７に示した磁場発生装置５２と同様にホルダ４９において磁場を発生させることができる。この結果、図４７に示したホルダと同様の効果を得ることができる。
【０２５９】
図４９および図５０は、図４５に示した露光装置におけるホルダの第４の変形例を説明するための部分断面模式図である。図４９および図５０を参照して、ホルダ４９の第４の変形例を説明する。
【０２６０】
図４９および図５０に示すように、ホルダ４９においては磁場発生装置５２が上下方向に移動可能になっている。そして、磁場発生装置５２により磁場を発生させることにより、磁場発生装置５２の上部表面上に球状基板４４の磁性体領域４３を吸着させる場合には、磁場発生装置５２の上端部がホルダ４９の上部表面から突出した状態となるように磁場発生装置５２を配置する。そして、磁場発生装置５２により磁場を発生させる。この結果、磁場発生装置５２の上端に球状基板４４の磁性体領域４３を吸着させることができる。したがって、図４５に示した露光装置のホルダと同様の効果を得ることができる。
【０２６１】
また、ホルダ４９から球状基板４４を取外す場合には、磁場発生装置５２における磁場の発生を中止するとともに、磁場発生装置５２を図５０に示すように下側に移動させる。図５０からもわかるように、この時、磁場発生装置５２はホルダ４９に形成された開口部５５の内部に引っ込んだ状態となる。磁場発生装置５２は開口部５５の延在する方向に摺動可能になっている。この結果、ホルダ４９から球状基板４４を確実に取外すことができる。
【０２６２】
図５１は、図４５に示した露光装置におけるホルダの第５の変形例を説明するための分断面模式図である。図５１を参照して、ホルダ４９の第５の変形例を説明する。
【０２６３】
図５１に示すように、ホルダ４９は基本的には図４６に示したホルダ４９と同様の構造を備えるが、磁場発生装置としてコイル５４と、このコイル５４の中心軸に沿うように配置された磁性体芯５６とを備える。コイル５４に電流を供給することにより、磁場を発生させることができる。そして、このとき磁性体芯５６の上部表面に、図４６に示したホルダ４９と同様に球状基板４４の磁性体領域４３（図４６参照）を吸着することができる。この結果、図４６に示したホルダと同様の効果を得ることができる。
【０２６４】
図５２は、図４５に示した露光装置におけるホルダの第６の変形例を説明するための部分断面模式図である。図５２を参照して、ホルダ４９の第６の変形例を説明する。
【０２６５】
図５２に示すように、ホルダ４９は、基本的には図５１に示したホルダと同様の構造を備えるが、コイル５４の内周側に開口部５３が形成されている。開口部５３は図示していない真空ポンプと接続されている。そして、磁性体芯５６はこの開口部５３の内部に配置されている。
【０２６６】
この結果、コイル５４に電流を供給することにより磁場を発生させ、この磁場によって球状基板４４をホルダ４９の上部表面に吸着することができる。さらに、真空ポンプを動作させることにより開口部５３の上部において球状基板４４を真空吸着することが可能となる。この結果、図４７に示したホルダ４９と同様の効果を得ることができる。
【０２６７】
なお、球状基板４４を保持する方法として、磁場を用いる方法や真空吸着する方法、あるいはこれらを併用する方法などを示したが、球状基板４４を物理的に把持部材などで挟み込んで保持するといった方法などを用いてもよい。なお、上述のように磁場を発生させる装置（磁場発生装置５０、５２およびコイル５４など）は、球状基板４４を吸着する機能を有するとともに、球状基板４４における識別マークとしての磁性体領域４３の方向を決定する機能も有する。
【０２６８】
また、磁場の発生方法としては、コイル５４を用いる方法、あるいは磁性体（すなわち磁石）を用いる方法、あるいはこれらを併用する方法などを用いてもよい。また、たとえば図４６に示すように磁力で球状基板４４を保持する場合、ホルダ４９から球状基板４４を取外す時（リリースする時）には、発生させる磁場を弱めるような操作を行なえばよい。たとえば、図４８に示すようなコイル５４を用いる場合には、コイル５４に供給する電流を減少させる、あるいは反転させるといった操作を行なえばよい。
【０２６９】
また、磁場発生装置５２として磁石を用いるような場合、図４９および図５０に示したようにこの磁場発生装置５２を移動可能に構成しておけば、図５０に示すように磁場発生装置５２をホルダ４９の内部へと引込めるというような操作を行うことにより、容易に球状基板４４をホルダ４９から取外すことができる。また、もし磁石とコイルとを併用しているような場合には、球状基板４４がホルダ４９に吸着される場合とは逆方向の電流をコイルに印加することにより、十分な強度を有する反対方向の磁場を発生させればよい。このようにして、球状基板４４をホルダ４９から容易に取外すことができる。
【０２７０】
（実施の形態１１）
図５３〜図５５は、本発明による球状基板の製造方法の実施の形態１１を説明するための断面模式図である。図５３〜図５５に示した球状基板の製造方法は、図４１に示した球状基板の製造方法であって、識別マークとしての磁性体領域４３（図４１参照）を形成するために単結晶粒３（図５３参照）へと不純物を導入する導入方法が異なる。すなわち、以下に説明する製造方法においては、識別マークとしての磁性体領域４３（図４１参照）を形成するために、単結晶粒３の表面に不純物を注入する工程を行なっている。以下具体的に説明する。
【０２７１】
まず、本発明の球状基板の製造方法の実施の形態１と同様に、単結晶粒を溶融した後、その溶融したシリコンを冷却して図３２に示すような単結晶粒３を得る。次に、この単結晶粒３の表面上に２層からなる保護膜を形成する。具体的には、図５３に示すように、単結晶粒３の表面上にシリコン酸化膜からなる１層目保護膜５７を形成する。さらに、１層目保護膜５７上に金属膜からなる２層目保護膜５８を形成する。この１層目保護膜５７および２層目保護膜５８の材料としては、識別マークとしての磁性体領域４３を形成するために注入される不純物（注入種）の注入工程において、この不純物の透過を防止する阻止能力の高い材料を用いることが好ましい。
【０２７２】
次に、２層目保護膜５８の一部をエッチングにより除去する。この結果、図５４に示すような構造を得る。このエッチングの条件としては、単結晶粒３を構成するシリコンについても除去できるようなエッチング条件を採用する。この結果、図５４に示すようにエッチング後の２層目保護膜５８の表面と、２層目保護膜５８および１層目保護膜５７に形成された開口部５９において露出する単結晶粒３の部分の上部表面とがほぼ１つの曲面を形成する。
【０２７３】
この後、図５４に示した単結晶粒３を回転させながら不純物（ここでは磁性を有する不純物）を注入する。注入方法としては、具体的には図３５〜３７に示した装置と同様の構成を備える不純物注入装置を用いることができる。すなわち、図３５〜図３７は、保護膜付単結晶粒３６(図３５参照）を回転させながらドライエッチングを行なう装置を示していたが、矢印３２（図３５参照）に示した方向から導入されるエッチング種に代えて、注入されるべき不純物を矢印３２（図５参照）に示した方向から照射する。そして、保護膜付単結晶粒３６（図３５参照）に代えて保持台３３上に図５４に示した単結晶粒３を配置する。このようにすれば、図５４に示した１層目保護膜５７および２層目保護膜５８が表面に形成された単結晶粒３の表面全体に満遍なく不純物を照射することができる。
【０２７４】
この結果、開口部５９（図５４参照）において露出した単結晶粒３（図５４参照）の部分には磁性を有する不純物が注入され、図５５に示すように注入部６０が形成される。このとき、注入部６０は、１層目保護膜５７および２層目保護膜５８を除去した後においても残存可能なように十分な深さにまで到達するように形成される。ここで、注入部６０は最終的に識別マークとしての磁性体領域４３（図４１参照）となる。
【０２７５】
なお、この注入工程において、１層目保護膜５７および２層目保護膜５８が表面に形成された単結晶粒３の回転速度が速過ぎる場合には、注入される不純物が単結晶粒３の表面に対して斜めに入射することになる。したがって、単結晶粒３の表面に対してほぼ垂直な方向（単結晶粒３の中心部に向かう方向）から極力不純物を注入したい場合、許容できる範囲内でできるだけ単結晶粒３の回転速度を小さくすることが好ましい。
【０２７６】
この後、図４４に示した工程と同様に、２層目保護膜５８、１層目保護膜５７をそれぞれエッチングなどにより除去した後、露出した基部４２（図５５参照）の表面を研磨などによって平坦化する。この結果、図４１に示したような球状基板４４を得ることができる。
【０２７７】
なお、注入部６０（図５５参照）を形成するための注入工程において、注入エネルギーを適宜選択することにより注入部６０の深さ方向の位置や広がりを任意に変更できる。たとえば、注入部６０を基部４２（図５５参照）の表面から十分深い領域（球状基板４４（図４１参照）の表面上に形成される半導体素子の動作に必要な不純物領域の位置より深い部分に位置する領域）に形成することもできる。そして、この注入部６０を、球状基板４４（図４１参照）の表面における素子などの形成のための不純物領域が形成される領域の深さよりも十分深い領域に形成すれば、この注入部６０が形成された領域上にも電界効果トランジスタなどの半導体素子やその他の素子を形成することが可能になる。この結果、球状基板４４の表面において素子などを形成することが可能な有効面積を大きくすることができる。
【０２７８】
また、図５４および５５において説明した注入工程において、１層目保護膜５７および２層目保護膜５８が形成された単結晶粒３（図５４参照）を回転させることなく１方向から不純物を注入すれば、球状基板４４（図４１参照）において＜１１１＞方向である８つの方向のうちいずれか１つの方向に位置する領域にのみ不純物を注入することができる。すなわち、球状基板４４において、識別マークとしての磁性体領域４３（図４１参照）を１つだけ形成することも可能である。
【０２７９】
（実施の形態１２）
図５６は、本発明による球状基板の実施の形態１２を示す断面模式図である。図５６を参照して、本発明による球状基板の実施の形態１２を説明する。
【０２８０】
図５６に示すように、球状基板６２はほぼ球形状の外形を有しており、＜１１１＞方向において凹部の中に埋込まれた識別マークとしての酸化膜６１を有する。すなわち、球状基板６２は、シリコンからなるほぼ球形状の基部４２と、この基部４２の表面に形成された凹部の内部に充填された状態となっている識別マークとしての酸化膜６１とを備える。
【０２８１】
図５６に示した球状基板６２においては、識別マークとして作用する改質領域である酸化膜６１の存在により、球状基板６２における＜１１１＞方向を検出することができる。たとえば、図５７に示すように、球状基板６２の表面における光の屈折率の変化を測定することによって、識別マークを構成する酸化膜６１の位置を検出することができる。
【０２８２】
図５７は、図５６に示した球状基板について、識別マークを検出するとともに球状基板の位置決めを行なう装置（識別装置）の構成を説明するための模式図である。図５７に示すように、装置は制御部６３と測定部６５と位置決め部６４とを備える。制御部６３は測定部６５および位置決め部６４を制御する。測定部６５は、球状基板６２の表面に光を照射し、その反射光を検出することによって球状基板６２の表面に形成された識別マークとしての酸化膜６１の位置を検出する。なお、測定部６５では、照射した光の屈折率の変化を測定することによって、球状基板６２の表面における酸化膜厚の変化を識別する。そして、識別マークとしての酸化膜６１は、他の領域よりもその酸化膜の厚みが厚くなっているので、容易に酸化膜６１を検出することができる。酸化膜６１の位置データは測定部６５から制御部６３へと伝送される。制御部６３は、その伝送された位置データに基づいて、位置決め部６４に制御信号を伝送する。位置決め部６４は、制御部６３からの制御信号に基づいて球状基板６２の位置を制御する。
【０２８３】
既に述べたように、識別マークとしての酸化膜６１は、球状基板６２の＜１１１＞方向に形成されている。したがって、図５７に示した装置を用いて、球状基板６２において結晶方位を正確に把握し、その結晶方位に合せて球状基板６２を配置することができる。
【０２８４】
なお、球状基板６２に代えて、図４１に示すように識別マークとして磁性体領域４３を有する球状基板４４を識別する場合には、測定部６５（図５７参照）に磁場の強さの変化を検出する手段としての磁気検出装置を配置することが好ましい。このようにすれば、磁性体領域４３（図４１参照）を有する球状基板４４（図４１参照）について、識別マークとしての磁性体領域４３を容易に検出することができる。
【０２８５】
図５６に示した球状基板６２の製造方法は、基本的には図３８〜図４０に示した球状基板の製造方法と同様である。すなわち、図３８〜図４０に示した球状基板の製造方法では、図４０に示した工程において球状基板２８（図４０参照）の表面から酸化膜４１（図４０参照）を除去していたが、この酸化膜４１（図４０参照）を除去することなく残存させれば図５６に示した球状基板６２を得ることができる。
【０２８６】
なお、識別マークとして作用する領域は、図５６に示したように酸化膜６１に限られず、窒化膜、あるいは他のシリコン化合物膜であってもよい。
【０２８７】
（実施の形態１３）
図５８は、本発明による球状基板の実施の形態１３を説明するための断面模式図である。図５８を参照して、本発明による球状基板の実施の形態１３を説明する。
【０２８８】
図５８に示すように、球状基板６２は、基本的に図５６に示した球状基板と同様の構造を備えるが、識別マークを構成する領域の材質が異なる。すなわち、図５８に示した球状基板６２においては、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜６６からなる識別マークが形成されている。識別層としてのＳＯＧ膜６６は、球状基板６２の＜１１１＞方向に位置する領域に形成されている。このような球状基板６２によっても、本発明による球状基板の実施の形態１２と同様の効果を得ることができる。
【０２８９】
図５９および図６０は、図５８に示した球状基板の製造方法を説明するための断面模式図である。図５９および図６０を参照して、図５８に示した球状基板の製造方法を説明する。
【０２９０】
まず、図３２〜図３４に示した工程と同様の工程を実施することにより、図５９に示したような球状基板を準備する。図５９に示した球状基板においては、シリコンからなる基部４２の表面に凹部２９が形成されている。この凹部２９は＜１１１＞方向に位置する領域に形成されている。
【０２９１】
次に、図５９に示した球状基板の表面全体にＳＯＧ膜６７（図６０参照）を形成する。この結果、図６０に示したような構造を得る。
【０２９２】
この後、等方性エッチングを行なうことにより、基部４２の表面に形成されたＳＯＧ膜６７の部分を除去するとともに、凹部２９の内部にのみＳＯＧ膜６６（図５８参照）を残存させる。その結果、図５８に示したような球状基板６２を得ることができる。
【０２９３】
（実施の形態１４）
図６１は、本発明による球状基板の実施の形態１４を説明するための断面模式図である。図６１を参照して本発明による球状基板の実施の形態１４を説明する。
【０２９４】
図６１に示すように、球状基板１はほぼ球形状の外形を有し、その＜１１１＞方向における表面にはレジスト膜６９からなる識別マークが形成されている。また、レジスト膜６９が配置された領域以外の表面領域には、球状基板１の表面層が改質された表面改質部６８が形成されている。この表面改質部６８としては、たとえば親水性の酸化膜を形成してもよい。また、この場合、レジスト膜６９を構成する材料としては、疎水性のレジスト膜を用いることが好ましい。
【０２９５】
このように、図６１に示した球状基板１においても、＜１１１＞方向に識別マークとして作用するレジスト膜６９が配置されているので、図５８に示した球状基板と同様の効果を得ることができる。
【０２９６】
図６２および図６３は、図６１に示した球状基板の製造方法を説明するための断面模式図である。図６２および図６３を参照して、図６１に示した球状基板１の製造方法を説明する。
【０２９７】
まず、本発明の実施例６における製造方法と同様に、図３２に示したような単結晶粒３を準備する。そして、この表面に突起４（図６２参照）が形成された単結晶粒３（図６２参照）について、その表面を改質する工程を実施する。その結果、図６２に示すように、単結晶粒３の表面に表面改質部６８が形成される。表面改質部６８は、レジスト膜６９（図６１参照）を構成する材料との親和性が悪くなるような処理を施された領域である。たとえば、表面改質部６８として親水性の酸化膜が形成される。
【０２９８】
その後、突起４（図６２参照）を研磨することにより除去する。その結果、図６３に示すような構造を得る。このとき、突起４が形成されていた領域においては、疎水性のシリコン表面が露出した露出部７０が形成されている。そして、この状態で疎水性のレジストを単結晶粒３の表面上に塗布する。
【０２９９】
この結果、表面改質部６８には親水性の酸化膜が形成されているため、表面改質部６８上からは疎水性のレジストがはじかれてしまう。一方、露出部７０では疎水性のシリコン表面が露出しているため、この露出部７０上に疎水性のレジスト膜が塗布された状態となる。その後、ベーク処理など所定の処理を行なうことにより、図６１に示したような球状基板１を得ることができる。
【０３００】
なお、疎水性のレジスト膜を用いる代わりに、疎水性の材料であれば識別マークとして露出部７０上に配置することが可能である。
【０３０１】
（実施の形態１５）
図６４は、本発明による球状基板を利用した測定装置としての加速度センサを示す断面模式図である。図６５および図６６は、図６４に示した加速度センサの動作を説明するための断面模式図である。図６４〜図６６を参照して、本発明による球状基板を利用した加速度センサを説明する。
【０３０２】
図６４に示すように、加速度センサ７５は、中空であって球形状のケース７１と、このケース７１の内壁面上に配置された電極７２ａ〜７２ｄと、このケース７１の内部に保持され、その表面の全部または一部にメタル層７３が形成された球状基板１とを備える。球状基板１は、その一部が平坦化された識別マークとしての平面部２を有する。なお、球状基板１として、図６４に示すように識別マークとしての平面部２を有するものではなく、たとえば図２２に示したような球状基板を用いてもよい。球状基板１は、その表面に形成されたメタル層７３と電極７２ａ〜７２ｄとの間に働く静電力によって空隙７４を形成した状態でケース７１内に保持されている。
【０３０３】
加速度センサ７５においては、この加速度センサ７５が静止した状態、あるいは等速度運動状態の場合、図６４に示すように球状基板１が識別マークとしての平面部２を鉛直上向きに配置した状態で静止している。
【０３０４】
次に、図６５に示すように、加速度センサ７５を図６５の矢印の方向（右方向）に加速している状態では、加速度が加えられることによって球状基板１が傾いた状態となる。この結果、球状基板１のメタル層７３と電極７２ａ〜７２ｄのそれぞれとの間の位置関係が変化する。そのため、このメタル層７３と電極７２ａ〜７２ｄとの間の静電容量が変化することになる。そして、この静電容量の変化によって加速度センサ７５に加えられた加速度の大きさを検出することができる。
【０３０５】
また、図６６は、加速度センサ７５に対して図６６の矢印方向（左方向）に加速度が加えられた状態を示している。この場合も、加速度が加えられることによって球状基板１が傾いている。そのため、図６５に示した場合と同様に静電容量の変化から加速度の大きさを検出することができる。
【０３０６】
図６４〜図６６に示した加速度センサ７５は、球状基板１の配置を決定する際に重力を積極的に利用している。また、構造が簡単であり、かつ静電容量の変化を検出するという比較的簡単な制御を行なうことにより加速度の大きさを検出することができる。また、ケース７１は球形状であるため、ケース７１と球状基板１との位置合わせを容易に行なうことができる。さらに、図６４に示したように、重力によって自己整合的に識別マークとして作用する平面部２が鉛直上方向に位置することになる。そのため、非常に単純な構成で精度の高い加速度センサを実現することができる。
【０３０７】
図６７は、図６４〜６６に示した加速度センサの変形例を示す断面模式図である。図６７を参照して、図６４〜図６６に示した加速度センサ７５の変形を説明する。
【０３０８】
図６７に示すように、加速度センサ７５は基本的には図６４〜図６６に示した加速度センサ７５と同様の構造を備えるが、球状基板１にいて、平面部２の外縁部が曲面状に加工された肩部７６が形成されている。また、メタル層７３においても、肩部７６上に位置する領域において表面が曲面状に成形された肩部７７が形成されている。このようにすれば、ケース７１の内部において電極７２ａ〜７２ｄのいずれかに球状基板１の平面部２の外周部が引っかかるといった不良の発生を抑制できる。また、このように表面を曲面状に形成した肩部７６、７７を形成しておけば、この肩部７７がケース７１や電極７２ａ〜７２ｄと衝突したような場合、ケース７１や電極７２ａ〜７２ｄにおいて損傷が発生する危険性を低減することができる。
【０３０９】
（実施の形態１６）
図６８は、本発明による球状基板を利用した加速度センサを説明するための断面模式図である。図６９および図７０は、図６８に示した加速度センサの動作を説明するための断面模式図である。図６８〜図７０を参照して、本発明による球状基板を用いた加速度センサを説明する。
【０３１０】
図６８に示すように、加速度センサ７５は、球形状であって中空のケース７１と、このケース７１の内壁面上に配置された磁気センサ７８ａ〜７８ｄと、このケース７１の内部に保持された球状基板４４とを備える。球状基板４４は、図４１に示した球状基板４４と同様の構成を備え、シリコンからなる基部４２と、この基部４２の表面の所定領域に形成された識別マークとしての磁性体領域４３とを含む。球状基板４４は、ケース７１の内壁と磁性体領域４３との間に働く磁力によって、空隙７４を介してケース７１中で浮いたような状態で保持されている。
【０３１１】
図６８は、加速度センサ７５が静止した状態、あるいは等速度運動中のように加速度が加えられていない状態を示している。そして、図６９に示すように、矢印方向（左方向）に加速度が加えられた場合には、図６９に示したようにケース７１の内部において球状基板４４が相対的に右側に寄った状態となる。また、たとえば図７０に示すように、加速度センサに矢印方向（下方向）の加速度が加えられた場合には、ケース７１の内部において球状基板４４は相対的に上方向にずれた領域に位置する。この結果、球状基板４４の位置がずれることにより、磁気センサ７８ａ〜７８ｄによって検出される磁界の大きさが変化する。したがって、加速度の大きさをこの磁界の変化により検出することができる。
【０３１２】
なお、磁気センサ７８ａ〜７８ｄに代えて、磁気センサ７８ａ〜７８ｄと同じ位置に磁場発生装置を設置しておいてもよい。そして、たとえば図６９または図７０のように球状基板４４が所定の位置からずれた場合に、球状基板４４の位置ずれを修正するために、磁場発生装置により発生させる磁場の大きさにより加速度を検出してもよい。この場合、図６９のように球状基板４４が所定の位置からずれた場合に、図６８に示したようにケース７１内部においてほぼ中央部に位置するように球状基板４４の位置を修正するため、磁気センサ７８ｂの位置に形成された磁場発生装置により大きな磁場を発生させる必要がある。したがって、この磁場発生装置にはより大きな電流が流れることになる。この電流値の変化によって球状基板４４の変位を検出することができるので、結果的に加速度を検出することができる。
【０３１３】
なお、このような磁場発生装置をケース７１の内部に配置した磁場発生方式の方が、加速度センサ７５に大きな加速度が加えられるような場合、磁場発生装置において発生させる磁場の強度をその加速度の大きさに合わせて大きくするので、球状基板４４とケース７１の内壁や磁場発生装置とが接触するといった現象の発生を抑制することができる。この結果、加速度センサの故障の発生を抑制することができるのでより好ましい。
【０３１４】
（実施の形態１７）
図７１は、本発明による球状基板を利用した集積回路を適用したシステムとしてのＩＣカードを示す模式図である。また、図７２は、図７１の線分ＬＸＸＩＩ−ＬＸＸＩＩにおける断面模式図である。図７１および７２を参照して本発明による球状基板を利用した集積回路を適用したＩＣカードを説明する。
【０３１５】
図７１に示すように、本発明による球状基板を利用した集積回路を適用したＩＣカード７９は、樹脂シート８０と、この樹脂シート上に形成された配線８１と、樹脂シート８０に形成されたマウント８５（図７２参照）に収容された、球状基板を利用した集積回路（球状集積回路８２（図７２参照））とを備える。
【０３１６】
図７２に示すように、球状集積回路８２は、その一部が削り取られることにより形成された識別マークとしての平面部２を有する球状基板１の表面上に複数の半導体素子（図しせず）が形成されることにより構成されている。球状基板１の表面において、平面部２の中央部には一方の球状基板側端子８４ａが形成されている。また、球状基板１において、球状基板側端子８４ａと反対側に位置する領域における表面上に他の球状基板側端子８４ｂが形成されている。
【０３１７】
マウント８５は、球状基板１の形状に沿うように、平面部２に対向する領域は平面状の壁面を有するように形成されている。そして、マウント８５において、上述の球状基板側端子８４ａ、８４ｂと対向する位置にはＩＣカード側の端子８３ａ、８３ｂがそれぞれ球状基板側端子８４ａ、８４ｂと接触するように配置されている。端子８３ａ、８３ｂはそれぞれ配線８１と接続されている。球状集積回路８２は、球状基板側端子８４ａ、８４ｂ、端子８３ａ、８３ｂを介して外部の配線８１と電気的に接続されている。
【０３１８】
このように、本発明による球状基板を利用した球状集積回路８２をＩＣカード７９（図７１参照）に適用しているので、従来のように平板状の半導体装置（集積回路チップ）をＩＣカード７９に適用した場合のように、ＩＣカード７９が曲げられた場合に集積回路チップが割れるなどの損傷が発生することを防止できる。すなわち、図７１に示したＩＣカード７９では、ＩＣカード７９を曲げたりしたような場合であっても、球状集積回路８２が従来の集積回路チップより高い剛性を示すので、この球状集積回路８２が割れるといったおそれがほとんどない。
【０３１９】
また、図７２に示すように、球状集積回路８２が形成された球状基板１には、識別マークとして作用する平面部２が形成されているので、マウント８５へと球状集積回路８２を搭載する際位置合わせなどを容易に行なうことができる。
【０３２０】
図７３は、図７１および７２に示したＩＣカードの変形例を説明するための断面模式図である。図７３は図７２に対応する。図７３を参照して、図７１および７２に示したＩＣカードの変形例を説明する。
【０３２１】
図７３に示したＩＣカードの変形例において、球状集積回路８２は識別マークとしての磁性体領域４３がその表面に形成された球状基板４４を用いている。そして、マウント８５は、球状基板４４の外形に適合するようにほぼ球形状に形成されており、マウント８５の側壁面においては、球状基板４４の識別マークとしての磁性体領域４３が配置されるべき領域に磁場発生装置８６が配置されている。なお、磁場発生装置８６が配置された領域には、磁場発生装置に代えて単純な磁性体を配置しておいてもよい。このようにすれば、マウント８５の内部に球状集積回路８２を搭載した場合、磁力によって磁性体領域４３が自己整合的に磁場発生装置８６と対向する領域へと移動する。この結果、球状集積回路８２の位置合わせを容易に行なうことができる。
【０３２２】
なお、球状集積回路８２の表面においては、図７２に示した球状集積回路８２と同様に球状基板側端子８４ａ、８４ｂが形成されている。磁性体領域４３と磁場発生装置８６とが対向するように球状集積回路８２が位置合わせされた際、球状基板側端子８４ａ、８４ｂと対向する領域に位置するように端子８３ａ、８３ｂが形成されている。球状基板側端子８４ａ、８４ｂは端子８３ａ、８３ｂとそれぞれ電気的に接続された状態となる。端子８３ａ、８３ｂは配線８１と電気的に接続されている。この結果、球状集積回路８２は球状基板側端子８４ａ、８４ｂ、端子８３ａ、８３ｂを介して配線８１と電気的に接続される。このように、球状集積回路８２を用いることにより、マウント作業や位置合わせを容易に行なうことができ、かつ破損しにくいＩＣカードを実現できる。
【０３２３】
なお、図７３に示したように磁力を用いて球状集積回路８２を位置合わせしてもよいが、静電力を用いて球状集積回路８２を位置合わせすることも考えられる。この場合、識別マークとしては磁性体領域４３に代えて金属膜などを磁性体領域４３が形成された領域に形成することが好ましい。
【０３２４】
（実施の形態１８）
図７４は、本発明による球状基板を利用した集積回路または機能素子を複数個用いて形成された大規模集積回路の構造を示す断面模式図である。図７４を参照して、本発明による球状基板を利用したシステムとしての大規模集積回路を説明する。
【０３２５】
図７４に示すように、基板８７の表面上に球状基板１ａ〜１ｃが搭載されている。球状基板１ａ〜１ｃは識別マークとしての平面部２を有する。このとき、平面部２に接続用の電極を設けておけば、特にバンプなどを用いることなく基板８７に球状基板１ａ〜１ｃを接続することができる。なお、球状基板１ａ〜１ｃの表面には半導体素子やその他の機能素子が形成されている。そして、このような半導体素子などを形成する領域として球状基板１ａ〜１ｃの表面が利用されているため、基板８７上における同一の占有面積において、従来よりもより多くの半導体素子を配置することができる。すなわち、実効的な集積度を向上させることができる。
【０３２６】
図７５は、図７４に示した大規模集積回路の第１の変形例を示す断面模式図である。図７５を参照して、大規模集積回路の第１の変形例を説明する。
【０３２７】
図７５に示すように、基板８７上に配置された球状基板１ｄ〜１ｆにおいては、平面部２に加えて平面部８８が形成されている。このように、球状基板１ｄ〜１ｆの中心に対して点対称になるような位置に複数の平面部８８を形成することにより、図７５に示すように球状基板１ｄ〜１ｆを横方向に連結した集合体を形成することができる。そして、この平面部８８において接続用の電極などを形成しておけば、バンプなどを用いることなく球状基板１ｄ〜１ｆを横方向に連結することができる。また、このような平面部２、８８を形成しておけば、球状基板１ｄ〜１ｆの位置合わせを容易に行なうことができる。この結果、図７４に示した大規模集積回路による効果が得られるとともに、球状基板１ｄ〜１ｆの占有面積をより小さくすることができるので、実効的な集積度をより高めることができる。
【０３２８】
図７６は、図７４に示した大規模集積回路の第２の変形例を示す断面模式図である。図７６を参照して、図７４に示した大規模集積回路の第２の変形例を説明する。
【０３２９】
図７６に示すように、基板８７上に球状基板１ｇ〜１ｉを垂直方向に積層した集合体を形成してもよい。このとき、球状基板１ｇ〜１ｉには、上部と下部の２ヵ所に（その中心点から見てほぼ点対称となる位置に）平面部８９が形成されている。この平面部８９に接続用電極などを設けておけば、特にバンプなどを用いることなく球状基板１ｇ〜１ｉを積層して連結することができる。このようにすれば、基板８７における球状基板１ｇ〜１ｉの占有面積をより小さくすることができるので、実効的な集積度をさらに向上させることができる。
【０３３０】
図７７は、図７４に示した大規模集積回路の第３の変形例を示す断面模式図である。図７７を参照して、図７４に示した大規模集積回路の第３の変形例を説明する。
【０３３１】
図７７に示すように、球状基板１ｊ、１ｋ、１ｍ〜１ｑのそれぞれにおいて、球状基板の中心部から点対称になるような４ヵ所に平面部８８、８９をそれぞれ形成する。その結果、図７７に示すように、横方向および垂直方向のそれぞれに球状基板１ｊ、１ｋ、１ｍ〜１ｑを連結、積層した集合体を形成することができる。このようにすれば、球状基板１ｊ、１ｋ、１ｍ〜１ｑを安定して連結できるので、立体構造の大規模集積回路を容易に構成することができる。また、このように平面部８８、８９を形成することにより、球状基板１ｊ、１ｋ、１ｍ〜１ｑをより密に積層配置することができるので、実効的な集積度を向上させることができる。
【０３３２】
上述した大規模集積回路においては、球状基板１ａ〜１ｋ、１ｍ〜１ｑに形成された平面部２、８８、８９にも半導体素子などを形成する（平面部２、８８、８９の面積も半導体素子を形成することが可能な有効面積に加えられる）と考えれば、従来のように基板８７上に単純に半導体素子などを配置する場合よりも半導体素子の集積度は約３倍程度向上する。
【０３３３】
また、球状基板において、その中心部から見て点対称となる６ヵ所に平面部を形成しておけば、図７７に示したように基板８７の表面に平行な方向および基板８７に垂直な方向に加えて、図７７における紙面に垂直な方向（奥行方向）にも球状基板を積層配置することができる。このようにすれば、さらに大規模な大規模集積回路を容易に構成することができる。
【０３３４】
このように、本発明による球状基板を用いて、この球状基板の表面に集積回路や機能素子などを形成している場合、この球状基板を横方向に連結するあるいは積上げるといったことができるので、基板に対して垂直方向の積上げ階層や横方向の連結数を増やせる限りにおいて実質的に複雑な大規模集積回路を構成することが可能となる。また、基板に対して垂直方向に球状基板を積上げていけば、基板８７の表面における占有面積を一定にした状態で大規模集積回路を構成する素子数を増大することができる。すなわち、実効的な集積度を高めることができる。
【０３３５】
また、本発明による球状基板１ａ〜１ｋ、１ｍ〜１ｑにおいては、平面部２、８８、８９などからなる識別マークが形成されているので、球状基板の位置合わせが極めて容易である。そのため、図７４〜７７に示したような大規模集積回路を形成する工程の生産性を向上させることができる。
【０３３６】
（実施の形態１９）
図７８は、本発明による球状基板を利用した集積回路を備えるシステムとしての半導体装置の模式図である。図７９は、図７８に示した半導体装置の部分拡大模式図である。図８０は、図７８に示した半導体装置を構成する球状基板の側面模式図である。図８１は、図８０に示した球状基板の底面模式図である。図８２は図８０に示した球状基板を斜め下から見た模式図である。図８３は図８２の矢印９３側から見た球状基板の側面模式図である。図７８〜８３を参照して、本発明による集積回路の実施の形態１９を説明する。
【０３３７】
図７８に示すように、半導体装置は平板状の基板８７と、平板状の基板８７上に配置された複数の球状基板９０とからなる。そして、基板８７の表面上には集積回路を構成する素子９１（図７９参照）が形成されている。また、球状基板９０の表面には、その球面状の表面上に集積回路を構成する素子（図示せず）が形成され、また、識別マークとしての平面部２（図７９参照）の表面上にも集積回路を構成する素子９２（図７９参照）および電極（図示せず）が形成されている。球状基板９０の表面に形成された素子を含む回路は、平面部２に形成された接続用の電極（図示せず）において平板状の基板８７上に形成された素子９１などを含む回路と電気的に接続されている。
【０３３８】
このように、球状基板９０において、曲面部上のみではなく平面領域としての平面部２上にも半導体素子からなる集積回路を形成することにより、平面部２を形成することに伴う球状基板９０における素子の形成領域の面積（有効面積）の減少を最小限にとどめることができる。
【０３３９】
また、平面部２に素子９２を形成することは、その平面部２の表面が平坦化されているため、形成される素子９２としてのトランジスタなどの面方位を一定方向に揃えたい場合（たとえば、チャネル領域を流れる電流の向きを特定の結晶方位に合せたい場合）などに特に有用である。また、既に述べたように、このような平面部２を形成しておけば、球状基板９０を平板状の基板８７上に搭載する場合に位置合わせを容易に行なうことができる。また、球状基板９０においては、実施の形態１８で示したように複数箇所に平面部を設けておけば、球状基板９０の上に他の球状基板を積層して配置する、あるいは横方向に連結して球状基板を配置するといったことを容易に行なうことができる。この結果、集積回路を構成する素子の集積度を向上させることができる。
【０３４０】
なお、上述した実施の形態１〜１９においては、球状基板を構成する材料としてシリコンを用いて説明したが、その他の半導体材料を球状基板の材料として用いてもよい。また、さらにその他のあらゆる材料からなる球状基板に対しても、本発明は適用可能である。
【０３４１】
また、球状基板においては、識別マークを２ヵ所適切な位置に配置すれば、球状基板の位置決めを確実に行なうことができる。たとえば、２つの識別マークを、球状基板の中心を通る回転対称軸上に位置しないように配置しておけば、球状基板の位置決めを確実に行なうことができる。
【０３４２】
なお、球状基板の位置決めの精度をさらに高める場合には、位置決めの確認を行なうため第３の識別マークを球状基板に形成することが好ましい。この結果、３ヵ所で球状基板の位置決めを行なうことができるとともに球状基板を固定することができる。また、球状基板を立体的に積層固定するためには、球状基板において４ヵ所、あるいは５ヵ所もしくは６ヵ所に識別マークを配置することが好ましい。本発明に示したように、＜１１１＞方向の突起を利用して識別マークを形成しておけば、極めて簡単に識別マークを８ヵ所において形成することができる。なお、このように８ヵ所よりも多数の箇所に識別マークを設けた場合には、位置決め精度の向上に対してほとんど寄与することがなく、反対に半導体素子などを形成することが可能な有効面積の減少や球状基板の製造工程数の増加を招くといったデメリットが大きくなる。したがって、識別マークは、１つの球状基板に対して２ヵ所〜８ヵ所程度設けることが好ましい。
【０３４３】
また、本発明による球状基板では、識別マークを＜１１１＞方向に配置することができるので、球状基板における結晶方位を確定することができる。この結果、従来のようにやみくもに球状基板の表面にトランジスタを形成する場合よりも、球状基板の表面において特定の結晶方位にチャネル方向を合わせたようにトランジスタを形成することができる。たとえば、移動度の点で有利な［１００］方向にチャネル方向を揃えたトランジスタを最大限設置することができる。
【０３４４】
また、場合によっては、球状基板に論理回路とその他の素子とを混載する場合などが考えられる。この場合には、結晶方位に対する依存性の強いトランジスタ部、すなわち論理回路を選択的に［１００］方向に対してほぼ垂直な方向となる面付近に設けることが好ましい。そして、トランジスタ部を形成した場合には移動度の点で不利となるその他の領域においては、結晶方位に対する依存性の弱いキャパシタや外部接続端子などを設けるといったことが可能になる。すなわち、結晶方位を考慮して論理回路やその他の素子の配置を決定することにより、球状基板を用いた半導体装置の性能の最適化を図ることができる。
【０３４５】
今回開示された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。本発明の範囲は上記した実施の形態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。
【０３４６】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、球状基板に識別マークを設けることにより、球状基板における結晶方位を精度良く識別することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による球状基板の実施の形態１を説明するための断面模式図である。
【図２】  図１に示した球状基板の底面図である。
【図３】  図１に示した球状基板を斜め下側から見た場合の形状を示す模式図である。
【図４】  図３の矢印９３に示した方向から見た球状基板の側面図である。
【図５】  図１〜４に示した球状基板の製造方法の第１工程を説明するための模式図である。
【図６】  図１〜４に示した球状基板の製造方法の第２工程を説明するための模式図である。
【図７】  図１〜４に示した球状基板の製造方法の第３工程を説明するための模式図である。
【図８】  図１〜４に示した球状基板の製造方法の第４工程を説明するための模式図である。
【図９】  図１〜４に示した球状基板の製造方法の第５工程を説明するための模式図である。
【図１０】  図５〜９に示した球状基板の製造方法において用いるＣＭＰ装置の構成を説明するための模式図である。
【図１１】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態２の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図１２】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態２の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図１３】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態２の第３工程を説明するための断面模式図である。
【図１４】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態２の第４工程を説明するための断面模式図である。
【図１５】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図１６】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図１７】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３の第３工程を説明するための断面模式図である。
【図１８】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３の第４工程を説明するための断面模式図である。
【図１９】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３の変形例の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図２０】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３の変形例の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図２１】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態３の変形例の第３工程を説明するための断面模式図である。
【図２２】  本発明による球状基板の実施の形態４を示す断面模式図である。
【図２３】  図２２に示した球状基板の製造方法の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図２４】  図２２に示した球状基板の製造方法の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図２５】  図２２に示した球状基板の製造方法の第３工程を説明するための断面模式図である。
【図２６】  本発明による球状基板の実施の形態５を示す断面模式図である。
【図２７】  図２６に示した球状基板の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図２８】  図２６に示した球状基板を用いた半導体装置の模式図である。
【図２９】  図２８の線分ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸにおける断面模式図である。
【図３０】  図２９における領域ＸＸＸの部分拡大断面模式図である。
【図３１】  本発明による球状基板の実施の形態６を示す断面模式図である。
【図３２】  図３１に示した球状基板の製造方法の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図３３】  図３１に示した球状基板の製造方法の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図３４】  図３１に示した球状基板の製造方法の第３工程を説明するための断面模式図である。
【図３５】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態７を説明するための模式図である。
【図３６】  図３５に示したエッチング工程の第１の変形例を説明するための模式図である。
【図３７】  図３５に示したエッチング工程の第２の変形例を説明するための模式図である。
【図３８】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態８の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図３９】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態８の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図４０】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態８の第３工程を説明するための断面模式図である。
【図４１】  本発明による球状基板の実施の形態９を示す断面模式図である。
【図４２】  図４１に示した球状基板の製造方法の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図４３】  図４１に示した球状基板の製造方法の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図４４】  図４１に示した球状基板の製造方法の第３工程を説明するための断面模式図である。
【図４５】  本発明による球状基板を用いた半導体装置の製造工程において用いる製造装置を示す模式図である。
【図４６】  図４５に示した露光装置のホルダの第１の変形例を説明するための部分断面模式図である。
【図４７】  図４５に示した露光装置のホルダの第２の変形例を説明するための部分断面模式図である。
【図４８】  図４５に示した露光装置のホルダの第３の変形例を説明するための部分断面模式図である。
【図４９】  図４５に示した露光装置におけるホルダの第４の変形例を説明するための部分断面模式図である。
【図５０】  図４５に示した露光装置におけるホルダの第４の変形例を説明するための部分断面模式図である。
【図５１】  図４５に示した露光装置におけるホルダの第５の変形例を説明するための分断面模式図である。
【図５２】  図４５に示した露光装置におけるホルダの第６の変形例を説明するための部分断面模式図である。
【図５３】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態１１の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図５４】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態１１の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図５５】  本発明による球状基板の製造方法の実施の形態１１の第３工程を説明するための断面模式図である。
【図５６】  本発明による球状基板の実施の形態１２を示す断面模式図である。
【図５７】  図５６に示した球状基板について、識別マークを検出するとともに球状基板の位置決めを行なう装置の構成を説明するための模式図である。
【図５８】  本発明による球状基板の実施の形態１３を説明するための断面模式図である。
【図５９】  図５８に示した球状基板の製造方法の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図６０】  図５８に示した球状基板の製造方法の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図６１】  本発明による球状基板の実施の形態１４を説明するための断面模式図である。
【図６２】  図６１に示した球状基板の製造方法の第１工程を説明するための断面模式図である。
【図６３】  図６１に示した球状基板の製造方法の第２工程を説明するための断面模式図である。
【図６４】  本発明による球状基板を利用した加速度センサを示す断面模式図である。
【図６５】  図６４に示した加速度センサの動作を説明するための断面模式図である。
【図６６】  図６４に示した加速度センサの動作を説明するための断面模式図である。
【図６７】  図６４〜６６に示した加速度センサの変形例を示す断面模式図である。
【図６８】  本発明による球状基板を利用した加速度センサを説明するための断面模式図である。
【図６９】  図６８に示した加速度センサの動作を説明するための断面模式図である。
【図７０】  図６８に示した加速度センサの動作を説明するための断面模式図である。
【図７１】  本発明による球状基板を利用した集積回路を適用したＩＣカードを示す模式図である。
【図７２】  図７１の線分ＬＸＸＩＩ−ＬＸＸＩＩにおける断面模式図である。
【図７３】  図７１および７２に示したＩＣカードの変形例を説明するための断面模式図である。
【図７４】  本発明による球状基板を利用した集積回路または機能素子を複数個用いて形成された大規模集積回路の構造を示す断面模式図である。
【図７５】  図７４に示した大規模集積回路の第１の変形例を示す断面模式図である。
【図７６】  図７４に示した大規模集積回路の第２の変形例を示す断面模式図である。
【図７７】  図７４に示した大規模集積回路の第３の変形例を示す断面模式図である。
【図７８】  本発明による球状基板を利用した集積回路を備える半導体装置の模式図である。
【図７９】  図７８に示した半導体装置の部分拡大模式図である。
【図８０】  図７８に示した半導体装置を構成する球状基板の側面模式図である。
【図８１】  図８０に示した球状基板の底面模式図である。
【図８２】  図８０に示した球状基板を斜め下から見た模式図である。
【図８３】  図８２の矢印９３側から見た球状基板の側面模式図である。
【図８４】  従来の球状半導体の問題点を説明するための模式図である。
【図８５】  従来の球状半導体の問題点を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１，１ａ〜１ｋ，１ｍ〜１ｑ，２１，２８，４４，６２，９０  球状基板、２，８８，８９  平面部、３  単結晶粒、４  突起、５  保持パッド、６，１２、１４，１５，１７，２９  凹部、７  研磨パッド、８，６３  制御部、９  駆動部、１０  検出部、１１，１３，１６，２０  保持パッド、１８  曲面状部、１９  保護膜、２２  凸部、２３  ソース領域、２４  ドレイン領域、２５  ゲート絶縁膜、２６  ゲート電極、２７  矢印、３０  保護膜、３１，５３，５５，５９  開口部、３２，３４，３５，３９，９３，９４  矢印、３３  保持台、３６  保護膜付単結晶粒、３７，４９  ホルダ、３８  チャンバ、４０  酸化領域、４１，６１  酸化膜、４２  基部、４３  磁性体領域、４５  不純物を含む膜、４６  磁性体導入部、４７  イメージングシステム、４８  レンズシステム、５０，５２，８６  磁場発生装置、５１  磁場伝達部材、５４  コイル、５６  磁性体芯、５７  １層目保護膜、５８  ２層目保護膜、６０  注入部、６４  位置決め部、６５  測定部、６６，６７  ＳＯＧ膜、６８  表面改質部、６９  レジスト膜、７０  露出部、７１  ケース、７２ａ〜７２ｄ  電極、７３  メタル層、７４  空隙、７５  加速度センサ、７６，７７  肩部、７８ａ〜７８ｄ  磁気センサ、７９  ＩＣカード、８０  樹脂シート、８１  配線、８２  球状集積回路、８３ａ，８３ｂ  端子、８４ａ，８４ｂ  球状基板側端子、８５  マウント、８７  基板、９１，９２  素子、９５  エッチング種導入部。
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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