JP2008280207A - ＳｉＣ単結晶基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精密研磨した直後のＳｉＣ単結晶基板を用いて洗浄し、洗浄後のＳｉＣ単結晶基板表面の重金属の残留を極めて少なく出来るＳｉＣ単結晶基板の洗浄方法を提供する。
【解決手段】研磨剤２、および軟質な研磨パッド３を用いてＳｉＣ単結晶基板１の表面研磨を行う研磨工程（ａ）と、前記ＳｉＣ単結晶基板を複数枚集めて一つのトレイ４にセットし洗浄ロットを用意する洗浄準備工程（ｂ）と、前記洗浄ロットを薬液６へ浸漬させ、超音波洗浄する第一の超音波洗浄工程（ｃ）と、前記洗浄ロッドを酸と酸化剤と水からなる洗浄液８を用いて所定の温度にて洗浄を行う主洗浄工程（ｄ）と、ＳｉＣ単結晶基板１の表面に付着している洗浄液８をリンス液１１に置換するリンス工程（ｅ）と、前記洗浄ロットを超音波洗浄用の薬液１１へ浸漬させ超音波洗浄する第二の超音波洗浄工程（ｆ）と、前記洗浄ロットを乾燥する乾燥工程（ｇ）と、から成るＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＳｉＣ単結晶基板の製造方法に関するものであり、特にＳｉＣ単結晶基板を研磨剤により研磨した際の洗浄方法に関するものである。

低損失で電気エネルギーを扱うパワーデバイスとして、近年、ＳｉＣ（炭化珪素）が注目を集めている。それは、ＳｉＣ単結晶の禁制帯幅がシリコンの３倍なので、より高温下で使用できること、また絶縁破壊電界がシリコンの約１０倍と高いため、より小型化が可能なこと、さらには熱伝導度がシリコンの約３倍と放熱性に優れ、冷却しやすいという優れた特性を有しているからである。

このＳｉＣ単結晶基板を作製するには、従来、次の製造方法が知られている。まずＳｉＣの原料から昇華法などで結晶成長させたＳｉＣインゴットを得る。このＳｉＣインゴットをワイヤーソーや内周刃型切断等によりスライスし、その後、粗研磨、鏡面研磨を行い基板上の凹凸を除去する。一般に粗研磨では、ダイヤモンドからなる研磨砥粒を使用し、精密研磨ではダイヤモンドかコロイダルシリカなどＳｉＣよりも軟質な研磨砥粒を用いて研磨による加工が行われる。コロイダルシリカを用いて精密研磨を行えば、ＳｉＣ単結晶表面に機械的ダメージの存在しない極めて良好な表面を得ることができる（例えば、非特許文献１及び非特許文献２を参照。）。

精密研磨後のＳｉＣ単結晶基板を洗浄した後、ＳｉＣ単結晶基板は完成となる。ＳｉＣ単結晶基板の洗浄において最も重要なことは結晶表面の重金属の除去である。これは、この後に形成するエピタキシャル膜の信頼性に大きく影響し、電界効果トランジスタ等の能動素子をこの基板上に作成するときに大きな障害となる。一般にＳｉＣ単結晶基板の表面上に残留する重金属原子含有量が１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であれば理論値に近い特性が得られるとされており（例えば、特許文献１を参照。）、これを満たすようなＳｉＣ単結晶基板の洗浄を行う必要がある。

従来の洗浄方法は、シリコン基板の洗浄で用いられる方法であるＲＣＡ洗浄を流用したものが主流であった（例えば、非特許文献３を参照。）。別の方法として、高濃度のフッ酸または塩酸あるいは高濃度の硫酸と、過酸化水素水の混合液による洗浄液を用いてのＳｉＣ単結晶基板の洗浄を行う方法も知られている（例えば、特許文献１を参照。）。さらには、デバイスプロセス前処理として表面を酸化させてエッチングする方法（例えば、特許文献２を参照。）、あるいは水素ガスによるドライエッチングの手法なども方法も知られている（例えば、特許文献３を参照）
荒井・吉田貞夫共著「ＳｉＣ素子の基礎と応用」３６−４１頁、オーム社刊 「ＳｉＣ及び関連ワイドギャップ半導体研究会第１５回講演会予稿集」９４−９５頁、応用物理学会刊 「平成１５年度新エネルギー・産業技術総合開発機構委託業務調査 研究報告書ＳｉＣ半導体／デバイス事業化・普及戦略に係わる調査研究」４０頁、財団法人新機能素子研究開発協会 特開２００５−４７７５３号公報 特開平１０−１９９８４８号公報 特開平９−１８３７００号公報

ＳｉＣ単結晶基板を研磨する際に、研磨剤や研磨パッドあるいは研磨装置から生じる重金属（例えば、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛など）が結晶基板に付着し、これを完全に除去しないと、その後のエピタキシャル膜形成工程で信頼性の高いエピタキシャル膜形成を行うことが出来ない。

しかしながら、前記従来の構成では、洗浄条件を決めるための要因の一つである洗浄前のＳｉＣ単結晶の表面状態の言及が無く、また洗浄後に結晶表面に残留する重金属を減少さすための具体的な方法を明確に開示していない。例えば、ＲＣＡ洗浄は化学的にＳｉＣよりも不安定なシリコンの洗浄を目的とした洗浄方法であるので、薬液濃度が低く洗浄には結晶表面のエッチング効果を利用しているため、ＳｉＣの様に結晶表面がほとんど変質しない結晶では洗浄効果が弱く、結晶表面の重金属の除去が十分に出来ない。また、特許文献１については電界効果トランジスタ等のＳｉＣ単結晶基板を用いたデバイスの表面汚染物および汚染物の除去目標値を明確にしているが、酸による薬液洗浄では重金属の除去はできても、ＳｉＣ単結晶基板製造時に付着する研磨剤を除去する効果は期待できない。

また、特許文献２及び特許文献３の方法は、相当程度清浄なＳｉＣ単結晶基板を洗浄対象としているため、精密研磨後のＳｉＣ単結晶基板に用いても、残留している重金属を完全に除くことが出来ない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、精密研磨した直後のＳｉＣ単結晶基板を用いて洗浄し、洗浄後のＳｉＣ単結晶基板表面の重金属の残留を極めて少なく出来るＳｉＣ単結晶基板の洗浄方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のＳｉＣ単結晶基板の製造方法は、ＳｉＣ単結晶基板の表面研磨を行う研磨工程と、前記ＳｉＣ単結晶基板を複数枚集めて一つのトレイにセットし洗浄ロッドを用意する洗浄準備工程と、前記洗浄ロッドを超音波洗浄する第一の超音波洗浄工程と、前記洗浄ロッドを酸と酸化剤と水からなる洗浄液を所定の温度にて洗浄を行う主洗浄工程と、前記洗浄ロッドを超音波洗浄する第二の超音波洗浄工程と、前記洗浄ロッドを乾燥する乾燥工程と、から成ることを特徴としたものである。

本発明のＳｉＣ単結晶基板の洗浄方法によれば、精密研磨した直後のＳｉＣ単結晶基板を用いて研磨剤などの付着物が少なく、且つ洗浄の際にその結晶表面を傷つけることなく、さらには洗浄後のＳｉＣ単結晶基板表面の重金属原子含有量が１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下として、後工程でのエピタキシャル膜形成時の信頼性を高めることができる。

以下に、本発明のＳｉＣ単結晶基板の洗浄方法、及び製造方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施例におけるＳｉＣ単結晶基板の洗浄プロセスを図示したものである。以下、本発明における基本的な洗浄プロセスを説明する。図１はＳｉＣ単結晶基板１を寝かせた状態で洗浄する場合、図２はＳｉＣ単結晶基板を立てた状態で洗浄する場合を図示したものである。図１（ａ）と図２（ａ）は同じ工程であり、以降の番号もそれぞれ対応するものである。また、本発明の洗浄工程は、それぞれ図１（ａ）〜図１（ｇ）または図２（ａ）〜図２（ｇ）の順に行われる。以下、その詳細を説明する。

図１（ａ）および図２（ａ）は本発明におけるＳｉＣ単結晶基板の洗浄プロセスの前工程にあたる最終研磨の工程を図示したものである。ＳｉＣ単結晶基板１を研磨剤２、および軟質な研磨パッド３を用いて研磨加工を行う。この最終研磨によって前記ＳｉＣ単結晶基板１の研磨面の表面粗さＲａを０．５ｎｍ以下としたＳｉＣ単結晶基板１が得られる。本実施の形態では、研磨剤２にＳｉＣよりも軟質であるニ酸化珪素を砥粒成分とするコロイダルシリカを、また軟質な研磨パッド３にポリウレタンパッドを使用した。また、ＳｉＣ単結晶基板１のポリタイプは４Ｈもしくは６Ｈであり、その研磨面は（０００１）面、若しくは（０００−１）面である。この研磨面の傾斜角度は、それぞれ（０００１）面より見て（１１−２０）面に概ね１０°以内に傾斜しているものを使用した。なお、研磨の方法は、研磨剤をコロイダルシリカに代えてダイヤモンド砥粒を用いる方法などでも良い。

ここで、最終研磨後のＳｉＣ単結晶基板１の表面粗さは、研磨剤などの残渣からなるパーティクルの付着率に影響し、平滑な面であるほどパーティクルは付着し難く、また除去も容易である。パーティクルは、研磨剤や研磨パッドあるいは研磨装置から発生した重金属を含有しているので、このパーティクルを除去できれば、パーティクルに含有する重金属が除去できる。最終研磨工程では、研磨の進行に伴い、研磨剤２の濃度を徐々に薄め、後工程である洗浄工程に備える。

図１（ｂ）および図２（ｂ）は図１（ａ）および図２（ａ）で研磨加工を行ったＳｉＣ単結晶基板１を洗浄用のトレイ４に入れて洗浄ロット５をセットする工程である。ここでトレイ４に入れるＳｉＣ単結晶基板１の枚数は特に何枚でもよいが、本実施例では、２５枚単位で処理した。トレイ４には、フッ素樹脂からなる材質のもの、例えばＰＦＡを材質とするような一般的な半導体基板用のものを使用できる。ここでＳｉＣ単結晶基板１は研磨加工後、表面を乾燥させない様にしてトレイ４に入れる。またトレイ４に入れた後はＳｉＣ単結晶基板１が完全に乾燥しないうちに次工程へ進める。特に研磨剤２にコロイダルシリカを用いた場合、コロイダルシリカが乾燥すると付着力が強くなるので、ＳｉＣ表面からコロイダルシリカが容易に除去できなくなる、そのため、ＳｉＣ単結晶基板１に付着したコロイダルシリカ粒子が乾燥する前に次工程へ移すことが肝要である。

図１（ｃ）および図２（ｃ）は、洗浄ロット５を超音波洗浄用の薬液６へ浸漬させ、超音波洗浄装置７より超音波を発生させて超音波洗浄を行う工程である。ここで超音波洗浄用の薬液６は水または有機溶剤である。有機溶剤は例えばアセトンを使用する。有機溶剤を使用することでＳｉＣ単結晶基板１に付着した有機汚染物の除去ができるのでより効果的である。超音波洗浄機７で発生させる超音波の周波数は２０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ程度がよい。前記の周波数ならば研磨剤の粒子径１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の粒子を除去するのに適している。洗浄時間は１０分程度でよく、超音波洗浄用の薬液６を常に供給し、使用済みの超音波洗浄用の薬液６を適時排出することで洗浄効果は上がる。この洗浄工程では主に完全に固化していない研磨剤２の砥粒成分など、主にパーティクル除去を目的とする。またアセトンを超音波洗浄用の薬液６として使用することで有機物除去も行うことができる。またこの工程は複数回超音波洗浄を行ってもよく、その場合には超音波の周波数を徐々に上げていくと好適である。

図１（ｄ）および図２（ｄ）は、酸および酸化剤および水からなる洗浄液８を用いて洗浄を行う工程である。この工程では重金属汚染物の除去が目的である。ここで酸は塩酸、酸化剤は過酸化水素水を用いれば効果的である。重金属の除去はＳｉＣ単結晶基板に付着している重金属原子に対して、酸と酸化剤を用いることで重金属原子を酸化（イオン化）させＳｉＣ単結晶基板表面から洗浄液８中に溶出させることで除去する。ここで酸と酸化剤の役割であるが、次のように予想される。各種重金属はそれぞれの元素毎に酸化還元電位（イオン化傾向）を持っており、酸化しやすい元素と酸化しにくい元素に分類される。酸とは水素イオン活量が大きいものであり、常に水素イオンが液中に高濃度で存在していると考えることができ、水素よりも酸化還元電位の低い重金属（イオン化傾向が高い）を水素の変わりに酸化し重金属イオンとして液中に溶出させることができる。しかしながら酸のみでは銅など水素よりも酸化還元電位の高いもの（イオン化傾向が低い）に対しては効果が弱い。これを補うために酸化剤を用いる。酸化剤は酸化還元電位を高める効果があるので、酸のみではイオン化しにくい酸化還元電位の高い重金属に対しても効果がある。しかしながら酸化剤は劣化しやすいため、酸化剤のみでの洗浄の場合は、一度除去できた重金属汚染物が酸化剤の劣化により、析出してしまい、洗浄対象物に再付着するおそれがある。そのため酸と酸化剤を混ぜ合わせることで両者の弱点を補うことができ、有効な洗浄液８となる。

ここで洗浄液８の各薬液濃度の混合比や使用温度、薬液への浸漬時間について述べる。実際に洗浄を行なう際に重要となるのは洗浄目標値と被洗浄物の初期汚染量である。洗浄目標値は前述の通り一般にＳｉＣ単結晶基板を用いたデバイスにおいて理論値に近い特性が得られる重金属原子含有量が１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である。

図１（ｃ）および図２（ｃ）終了時点でのＳｉＣ単結晶基板１表面の重金属汚染量は表１に示すとおりとなる。

表１は全反射傾向Ｘ線分析（テクノス製ＴＲＥＸ−６３０ＩＩＩにて測定。）により複数枚のＳｉＣ単結晶基板１表面の汚染状態を測定したもので、それぞれの元素の最大検出量を示したものであるが、微量の重金属元素が複数検出されていることがわかる。これらは研磨剤２や研磨パッド３、研磨装置あるいは作業中の人が発生源である。これら重金属元素はＳｉＣ単結晶基板１について一様に存在するのではなく、バラツキを持って存在するため、例えば同一ロットで研磨加工を行っても、均一ではなく、ほとんど重金属元素が検出されないものもあれば大量に検出されるものも存在する。また周辺環境、使用する材料（研磨剤２や研磨パッド３の材質など）による影響も大きい。表１に示す量の重金属元素が付着する複数のＳｉＣ単結晶基板１をＲＣＡ洗浄におけるＨＰＭ工程の薬液と同等の濃度３６％の塩酸約５％、濃度３０％の過酸化水素水約５％、水約９０％からなる洗浄液８を７０℃の液温で使用し、１０分浸漬させた後のＳｉＣ単結晶基板１表面を全反射傾向Ｘ線分析（テクノス製ＴＲＥＸ−６３０ＩＩＩにて測定。）によりの汚染状態を測定し、それぞれの元素の最大検出量を示したものを表２に示す。

表２によれば鉄（Ｆｅ）以外のＳｉＣ単結晶基板１表面の重金属汚染量を１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下にすることが確認できる。鉄も初期付着量が表１にあるように常に２９．２×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²ではなく、もっと少ない場合もあり、その場合は同上の洗浄条件にて十分にＳｉＣ単結晶基板１表面の重金属汚染量を１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下にすることができるが、完全に除去するのは困難である。例えば、初期値が０．６×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²であっても洗浄後も０．１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²で検出される。このように鉄は他の重金属元素と比較してＳｉＣ単結晶基板１の表面への付着量が多く、また除去もしにくいことがわかる。すなわち鉄を十分に除去できれば、他の重金属元素も十分に除去できる。

洗浄液８の成分を濃度３６％の塩酸３７．５％以上、濃度３０％の過酸化水素水を３０％以上、水を３２．５％以下として５分間ＳｉＣ単結晶基板１を浸漬させれば表１にある鉄の付着量であれば全反射傾向Ｘ線分析の測定限界値まで鉄を安定して除去することができる。この際の洗浄液８の液温は安定しないが約７０℃以上１００℃以下であればよい。これらの薬液混合比はシリコン基板などで使われているＲＣＡ洗浄での薬液混合比と比較して極めて高く非洗浄物へのダメージが考えられるが、ＳｉＣ単結晶基板１は化学的に安定であるため洗浄前後での表面状態に変化がない。また洗浄液８中に攪拌子９を入れヒーター兼攪拌装置１０にて攪拌子を回転させ洗浄液８が対流するようにすると洗浄効率がよい。ヒーター兼攪拌装置１０は予め洗浄液８を別のヒーターで温めておけば、ヒーター機能がなくともよい。

図１（ｅ）および図２（ｅ）は洗浄液８を用いてＳｉＣ単結晶基板１を洗浄後にＳｉＣ単結晶基板１の表面に付着している洗浄液８をリンス液１１に置換するリンス工程である。洗浄ロット５をリンス液１１に浸漬させて行う。浸漬時間は１分程度でよく、リンス液１１を常に供給し、使用済みのリンス液１１を適時排出することで洗浄効果は上がる。ここでリンス液１１は水で構成される。またこのリンス工程は次工程である超音波洗浄の工程を行うため省略してもＳｉＣ単結晶基板１の洗浄品質には大きく影響を与えない。しかしながら次工程の超音波洗浄装置への薬液の長期的な影響（酸と酸化剤による腐食）を考慮すれば短時間であって実施するのがよい。

図１（ｆ）および図２（ｆ）は、洗浄ロット５を超音波洗浄用の薬液１１へ浸漬させ、超音波洗浄装置７より超音波を発生させて超音波洗浄を行う工程である。ここで超音波洗浄用の薬液１１は水である。超音波洗浄機７で発生させる超音波の周波数はＭＨｚオーダーの周波数であり、より厳密には０．８ＭＨｚ〜２．０ＭＨｚの周波数がよい。前記周波数であれば極めて微細な付着物を除去するのに好適である。洗浄時間は１０分程度でよく、超音波洗浄用の薬液１１を常に供給し、使用済みの超音波洗浄用の薬液１１を適時排出することで洗浄効果は上がる。

図１（ｇ）および図２（ｇ）は、乾燥工程である。洗浄ロット５を乾燥装置１２にセットし乾燥を行う。乾燥時間は使用する乾燥装置１２の能力、ＳｉＣ単結晶基板１の大きさ等により変化するが、エアブラウン社製スピンドライヤーＳＰＤ１６０ＲＮ等を使用し、３インチサイズのＳｉＣ単結晶基板１を乾燥するのであれば、概ね８分から１０分程度あればよい。エアブラウン社製スピンドライヤーＳＰＤ１６０ＲＮはスピン乾燥方式であるが、この他にもＩＰＡを用いたＩＰＡ蒸気乾燥、ＩＰＡ直接置換乾燥、ＩＰＡ引上げ乾燥マランゴニ乾燥方式等を用いても特に問題ないことが知られている（「スーパー洗浄技術の最新動向」１３９−１４３頁、株式会社東レリサーチセンター。）。以上が本発明における基本的な洗浄プロセスである。

以下に、本発明のＳｉＣ単結晶基板の洗浄方法、及び製造方法の一例についてさらに詳細に説明する。各実施例および比較例での共通点を以下に示す。（以下共通条件と記載）
使用したＳｉＣ単結晶基板１は２インチ４Ｈタイプのもので、ＳｉＣ単結晶基板１の表面粗さは、光干渉式表面粗さ測定器（Ｚｙｇｏ社製、ＮｅｗＶｉｅｗ５０３２）にてＳｉＣ単結晶基板１の中心部分を測定した。測定エリアのサイズは１４０×１１０μｍである。洗浄後のＳｉＣ単結晶基板１表面の重金属原子含有量は、テクノス製ＴＲＥＸ−６３０ＩＩＩにて測定を行った。洗浄後のＳｉＣ単結晶基板１表面の異物付着の有無はＳＥＭにて観察を行った。最終研磨工程で使用した研磨パッド３は、ニッタハース製のＳｕｂａ４００を使用した。トレイ４にはＰＦＡを材質とするものを使用した。

洗浄液８による洗浄前の超音波洗浄工程（図１及び図２（ｃ））での超音波周波数は４０ＫＨｚとし、洗浄時間は１０分とした。超音波洗浄用の薬液６にはアセトンを使用した。

洗浄液８は濃度３６％の塩酸３７．５％、濃度３０％の過酸化水素水を３０％、水を３２．５％で構成されるものを８−Ａとし、濃度３６％の塩酸５％、濃度３０％の過酸化水素水５％、水９０％で構成されるものを８−Ｂとした。８−Ａで洗浄する際のＳｉＣ単結晶基板１の浸漬時間は５分とし、８−Ｂで洗浄する際のＳｉＣ単結晶基板１の浸漬時間は１０分とした。

リンス工程（図１及び図２（ｅ））での洗浄時間は１分とした。リンス液１１には水を使用した。洗浄液８による洗浄後の超音波洗浄工程（図１及び図２（ｆ））での超音波周波数は０．９５ＭＨｚとし、洗浄時間は１０分とした。リンス液１１には水を使用した。

リンス工程（図１及び図２（ｅ））での洗浄時間は１分とした。リンス液１１には水を使用した。乾燥装置１２にはエアブラウン社製スピンドライヤーＳＰＤ１６０ＲＮを使用し、乾燥時間は８分とした。

（実施例１）
フジミインコーポレーテッド製のコロイダルシリカを研磨剤２として使用し、研磨パッド３で最終研磨を行い、Ｒａを０．５ｎｍ以下としたＳｉＣ単結晶基板１の洗浄を行った。洗浄条件は共通条件とし、研磨終了後から洗浄液８による洗浄を行うまでの時間を１時間とした。洗浄液８には８−Ａを使用した。

（実施例２）
日本エンギス製のダイヤモンドスラリー（粒子径１／２０μｍ）を研磨剤２として使用し、研磨パッド３で最終研磨を行い、Ｒａを０．５ｎｍ以下としたＳｉＣ単結晶基板１の洗浄を行った。その他の条件は実施例１と同じとした。

（実施例３）
日本エンギス製のダイヤモンドスラリー（粒子径１／２０μｍ）を研磨剤２として使用し、研磨パッド３の代わりに錫からなる研磨定盤で最終研磨を行い、Ｒａを０．５ｎｍ以下としたＳｉＣ単結晶基板１の洗浄を行った。その他の条件は実施例１と同じとした。

（実施例４）
フジミインコーポレーテッド製のコロイダルシリカを研磨剤２として使用し、研磨パッド３で最終研磨を行い、Ｒａを０．５ｎｍ以下としたＳｉＣ単結晶基板１の洗浄を行った。洗浄条件はリンス工程を除外したこと以外は共通条件とした。また研磨終了後から洗浄液８による洗浄を行うまでの時間を１時間とした。洗浄液８には８−Ａを使用した。

（実施例５）
フジミインコーポレーテッド製のコロイダルシリカを研磨剤２として使用し、研磨パッド３で最終研磨を行い、Ｒａを０．５ｎｍ以下としたＳｉＣ単結晶基板１の洗浄を行った。洗浄条件は共通条件とし、研磨終了後から洗浄液８による洗浄を行うまでの時間を１時間とした。洗浄液８には８−Ｂを使用した。

（比較例６）
フジミインコーポレーテッド製のコロイダルシリカを研磨剤２として使用し、研磨パッド３で最終研磨を行い、Ｒａを０．５ｎｍ以下としたＳｉＣ単結晶基板１の洗浄を行った。
洗浄はＲＣＡ洗浄を行った。

（比較例２）
フジミインコーポレーテッド製のコロイダルシリカを研磨剤２として使用し、研磨パッド３で最終研磨を行い、Ｒａを０．５ｎｍ以下としたＳｉＣ単結晶基板１の洗浄を行った。
研磨終了後から洗浄液８による洗浄を行うまでの時間を１時間とした。洗浄液８には８−Ａを使用し、超音波洗浄は行わなかった。

以上の７つの条件で洗浄したＳｉＣ単結晶基板１の洗浄結果をまとめたものを表３に示す。ＳｉＣ単結晶基板１の洗浄結果の評価は、「表面粗さの変化」、「残留重金属原子」、「付着物有無」について行った。各項目の評価方法並びに評価基準を次に説明する。「表面粗さの変化」は、洗浄前後でＳｉＣ単結晶基板１の表面粗さＲａが０．１ｎｍ以上悪化している場合を×とし、それ以外を○とした。「残留重金属原子」は、洗浄後のＳｉＣ単結晶基板１の表面をテクノス製ＴＲＥＸ−６３０ＩＩＩで表面分析を行い、１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上の重金属原子が検出された場合を×とし、１×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²未満の場合を△とし、１×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²未満の場合を○とした。「付着物有無」は、洗浄後のＳｉＣ単結晶基板１の表面をＳＥＭ観察して付着物が確認された場合を×とし、確認されなかった場合を○とした。

表３の結果から、超音波洗浄を行わないと、ＳｉＣ単結晶基板１の表面に付着物が確認されることがわかる（実施例１〜４、比較例２）。これは、超音波洗浄を行わないと、洗浄液８の濃度を上げてもＳｉＣ単結晶基板１の表面に残留する重金属原子の量は減少しない（比較例２）。従って、主洗浄工程の前後に、超音波洗浄工程を設けることは、ＳｉＣ単結晶基板の洗浄に極めて有利に働く。但し、洗浄液８の濃度が低い場合には、はＳｉＣ単結晶基板１の表面に１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上の重金属原子が検出されたので、適切な洗浄液の濃度調整が必要である（実施例５、比較例１）。また、実施例４の結果により、リンス工程を除去しても洗浄品質には、影響を及ぼさない。

以上の結果より、の洗浄方法として、適切に調合した酸と酸化剤と水からなる混合液にて構成される洗浄液８を用いてＳｉＣ単結晶基板１洗浄を行う工程の前後に、超音波洗浄工程を設けると、非常に良くＳｉＣ単結晶基板の表面を洗浄でき、付着する重金属が無い清浄なＳｉＣ単結晶基板を得ることが出来る。また、本実施例においては、従来必要とされたリンス工程を除去してもＳｉＣ単結晶基板の表面から重金属を除去できることが確認できた。

本発明によれば、研磨工程後のＳｉＣ単結晶基板に対して、酸と酸化剤と水の混合液による主洗浄工程と主洗浄工程の前後に超音波洗浄工程を組み入れて洗浄を行うことで、表面汚染を抑制したＳｉＣ単結晶基板を提供できるので、後工程で行われるエピタキシャル膜形成工程で極めて信頼性の高い製品を作成できる洗浄方法として有用である。

本発明における第一の洗浄プロセスを示す図 本発明における第二の洗浄プロセスを示す図

符号の説明

１ ＳｉＣ単結晶基板
２ 研磨剤
３ 研磨パッド
４ トレイ
５ 洗浄ロット
６ 超音波洗浄用の薬液
７ 超音波洗浄装置
８ 洗浄液
９ 攪拌子
１０ ヒーター兼攪拌装置
１１ リンス液
１２ 乾燥装置

Claims (15)

1. ＳｉＣ単結晶基板の表面研磨を行う研磨工程と、
   前記ＳｉＣ単結晶基板を複数枚集めて一つのトレイにセットし洗浄ロッドを用意する洗浄準備工程と、
   前記洗浄ロッドを超音波洗浄する第一の超音波洗浄工程と、
   前記洗浄ロッドを酸と酸化剤と水からなる洗浄液を所定の温度にて洗浄を行う主洗浄工程と、
   前記洗浄ロッドを超音波洗浄する第二の超音波洗浄工程と、
   前記洗浄ロッドを乾燥する乾燥工程と、
   から成る、
   ＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
2. 前記洗浄準備工程に使用する前記ＳｉＣ単結晶基板の表面粗さＲａは、０．５ｎｍ以下である請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
3. 前記トレイは、フッソ樹脂から成る請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
4. 前記洗浄液は、塩酸と過酸化水素水とイオン交換水からなる請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
5. 前記塩酸は濃度３６％とし、前前記過酸化水素水の濃度は３０％とした請求項５に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
6. 前記塩酸の体積比は前記洗浄液全体の３７．５％とし、前記過酸化水素水の体積比は前記洗浄液全体の３０％とした請求項６に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
7. 前記主洗浄工程での洗浄液の温度は、７０℃以上１００℃以下である請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板製造方法。
8. 前記第一の超音波洗浄工程に用いる超音波の周波数は、２０〜３００ＫＨｚの範囲である請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
9. 前記第一の超音波洗浄工程において、前記洗浄ロッドを水または有機溶剤の少なくとも一つからなる薬液に浸漬した後超音波を照射する請求項８に記載のＳｉＣ単結晶基板洗浄方法。
10. 前記有機溶剤がアセトンであり、且つ前記水がイオン交換水である請求項９に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
11. 前記第二の超音波洗浄工程に用いる超音波の周波数は、０．８〜２．０ＭＨｚの範囲である請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
12. 前記第二の超音波洗浄工程において、前記洗浄ロッドをイオン交換水に浸漬した後超音波を照射する請求項１１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
13. 前記主洗浄工程と前記第二の超音波洗浄工程との間に、前記洗浄ロッドを水に所定時間の間浸漬するリンス工程とを持つ請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
14. 前記リンス工程は、前記ロッドをイオン交換水に浸漬することを特徴とする請求項１３に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
15. 前記研磨工程に使用する前記ＳｉＣ単結晶基板のポリタイプは４Ｈあるいは６Ｈのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。

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