JP5924462B1 - 炭化珪素基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

炭化珪素基板の製造方法は、主面を有する炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ１０）と、炭化珪素基板の主面を、金属触媒を含む研磨剤を用いて研磨する工程（Ｓ２０）と、研磨する工程後に、炭化珪素基板を洗浄する工程（Ｓ３０）とを備える。洗浄する工程は、炭化珪素基板を王水で洗浄する工程（Ｓ３３）を含む。

Description

本開示は、炭化珪素基板およびその製造方法に関する。
近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素（ＳｉＣ）の採用が進められている。
炭化珪素基板の製造工程においては、炭化珪素インゴットからスライスされた炭化珪素基板を研磨することで表面を平滑化した後、炭化珪素基板を洗浄する。たとえば、特許文献１（特開２０１０−４０７３号公報）には、硫酸と過酸化水素水とを含む水溶液を用いて炭化珪素基板を洗浄する技術が開示されている。
特開２０１０−４０７３号公報
本開示に係る炭化珪素基板は、主面を有する炭化珪素基板であって、表面粗さ（Ｒａ）が０．１ｎｍ以下であり、かつ、上記主面において、バナジウム、タングステン、モリブデン、白金、ニッケル、チタン、ジルコニウムおよびクロムのそれぞれの濃度は、いずれも１．０×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下である。
本開示に係る炭化珪素基板の製造方法は、主面を有する炭化珪素基板を準備する工程と、炭化珪素基板の主面を、金属触媒を含む研磨剤を用いて研磨する工程と、研磨する工程後に、炭化珪素基板を洗浄する工程とを備える。洗浄する工程は、炭化珪素基板を王水で洗浄する工程を含む。
実施の形態１に係る炭化珪素基板の構成を示す部分断面図である。 実施の形態１に係る炭化珪素基板の製造方法を概略的に説明するためのフロー図である。 実施の形態１に係る炭化珪素基板の製造方法における一工程を説明するための概略図である。 研磨工程に用いられる研磨装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る炭化珪素基板の製造方法における一工程を説明するための概略図である。 洗浄工程に用いられる洗浄装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る炭化珪素基板の製造方法における洗浄方法を概略的に説明するためのフロー図である。 変形例１に係る洗浄方法を概略的に説明するためのフロー図である。 変形例２に係る洗浄方法における洗浄方法を概略的に説明するためのフロー図である。
[実施形態の説明]
炭化珪素基板の研磨には、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法と呼ばれる化学機械的研磨法が採用される。ＣＭＰ法においては、高い研磨速度で良好な表面粗度を実現するために、例えば、酸化剤の酸化力を高めるよう、表面を触媒作用により改質させる金属触媒を含んだ研磨剤が使用される。金属触媒によって、炭化珪素基板の表面には、炭化珪素よりも硬度が低い酸化層が形成される。酸化層を機械的な力で除去することによって研磨が促進されるため、高い研磨速度と良好な表面の面粗さとを得ることができる。
しかしながら、金属触媒を含む研磨剤を用いて研磨した後、炭化珪素基板上に炭化珪素エピタキシャル層（以下、エピ層とも称する）を成長させると、炭化珪素エピ層が局所的に異常成長し、エピ層の表面の面粗さが大きくなってしまうことがある。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示に係る炭化珪素基板は、主面を有する炭化珪素基板であって、表面粗さ（Ｒａ）が０．１ｎｍ以下であり、かつ、主面において、バナジウム、タングステン、モリブデン、白金、ニッケル、チタン、ジルコニウムおよびクロムのそれぞれの濃度はいずれも、１．０×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下である。ここで主面とは、トランジスタ、ダイオードなどのデバイスが形成される面を意味する。
ＣＭＰ法において、金属触媒を含んだ研磨剤を用いることにより、炭化珪素基板の主面の表面粗さ（Ｒａ）を０．１ｎｍ以下にすることが容易になる。
上記金属触媒は、例えば、バナジウム、タングステン、モリブデン、白金、ニッケル、チタン、ジルコニウムおよびクロムからなる群より選ばれた少なくとも１種の金属元素を含んでいる。これらの金属元素は炭化珪素の表面の原子配列の結合の手を切断し、表面を酸化させやすくする触媒作用を持つ。よって、炭化珪素基板の主面に炭化珪素よりも硬度が低い酸化層を好適に形成できる。そのため、炭化珪素基板の研磨を促進できる。
しかしながら、上記金属触媒を含む研磨剤を用いて炭化珪素基板を研磨した後に、炭化珪素基板を洗浄しても、炭化珪素基板の主面に付着した金属触媒に由来する金属が主面に残存する場合がある。主面に金属が残存した炭化珪素基板上にエピ層を成長させると、エピタキシャル成長の初期段階において、金属が残存している部分にエピ層の材料分子が選択的に付着する場合がある。その結果、エピ層が異常成長する。エピ層が部分的に異常成長すると、エピ層の表面の面粗さが大きくなる。したがって、エピ層の表面の面粗さを小さくするためには、炭化珪素基板の主面に残存する金属を低減することが求められる。
上記炭化珪素基板においては、炭化珪素基板の主面に成長するエピ層表面の面粗さを低減できる。
（２）上記炭化珪素基板において好ましくは、炭化珪素基板の主面において、バナジウム、タングステン、モリブデン、白金、ニッケル、チタン、ジルコニウムおよびクロムのそれぞれの濃度はいずれも、２．０×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下である。
（３）上記（１）または（２）に記載の炭化珪素基板において好ましくは、炭化珪素基板の主面における、カリウム、ナトリウム、カルシウム、鉄、銅、アルミニウムおよび錫のそれぞれの濃度はいずれも、１．０×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下である。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の炭化珪素基板において好ましくは、炭化珪素基板の直径は１００ｍｍ以上である。
（５）本開示に係る炭化珪素基板の製造方法は、主面を有する炭化珪素基板を準備する工程と、炭化珪素基板の主面を、金属触媒を含む研磨剤を用いて研磨する工程と、研磨する工程後に、炭化珪素基板を洗浄する工程とを備える。洗浄する工程は、炭化珪素基板を王水で洗浄する工程を含む。炭化珪素基板を研磨した後に王水で洗浄することにより、炭化珪素基板の被研磨面である主面に残存している金属触媒を除去することができる。したがって、主面上に形成されるエピ層の表面の面粗さを低減できる。
（６）上記炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、研磨する工程において、研磨剤は、金属触媒として、バナジウム、タングステン、モリブデン、白金、ニッケル、チタン、ジルコニウムおよびクロムからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属元素を含む。
（７）上記（５）または（６）に記載の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、洗浄する工程は、炭化珪素基板を硫酸過水で洗浄する工程と、硫酸過水で洗浄する工程後に、炭化珪素基板をアンモニア過水で洗浄する工程とをさらに含む。アンモニア過水で洗浄する工程後に、王水で洗浄する工程を実施する。洗浄する工程はさらに、王水で洗浄する工程後に、炭化珪素基板を塩酸過水で洗浄する工程と、塩酸過水で洗浄する工程後に、炭化珪素基板をフッ酸で洗浄する工程とをさらに含む。これにより、炭化珪素基板の主面に残存している金属触媒および、金属触媒以外の金属を低減できる。この「金属触媒以外の金属」は、たとえばカリウム、ナトリウム、カルシウム、鉄、銅、アルミニウムおよび錫からなる群から選ばれた少なくとも一種の金属を含む。
（８）上記（７）に記載の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、硫酸過水で洗浄する工程、アンモニア過水で洗浄する工程、王水で洗浄する工程、塩酸過水で洗浄する工程およびフッ酸で洗浄する工程の各々において、処理時間を１５分以上とする。
（９）上記（５）または（６）に記載の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、洗浄する工程は、炭化珪素基板をアンモニア過水で洗浄する工程をさらに含む。アンモニア過水で洗浄する工程後に、炭化珪素基板を王水で洗浄する工程を実施する。これによれば、炭化珪素基板の主面に付着している有機物を低減できるとともに、炭化珪素基板の主面に残存している金属触媒および、金属触媒以外の金属を低減できる。
（１０）上記（９）に記載の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、アンモニア過水で洗浄する工程および王水で洗浄する工程の各々において、処理時間を１５分以上とする。
（１１）上記（５）または（６）に記載の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、洗浄する工程は、炭化珪素基板を硫酸過水で洗浄する工程をさらに含む。硫酸過水で洗浄する工程後に、王水で洗浄する工程を実施する。洗浄する工程はさらに、王水で洗浄する工程後に、炭化珪素基板をフッ酸で洗浄する工程を含む。
（１２）上記（１１）に記載の炭化珪素基板の製造方法では、硫酸過水で洗浄する工程、王水で洗浄する工程およびフッ酸で洗浄する工程の各々において、処理時間を１５分以上とする。
（１３）上記（５）〜（１２）のいずれかに記載の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、王水で洗浄する工程において、王水と超純水とが混合された混合液における王水の体積濃度は５０％以上１００％以下である。
（１４）上記（７）、（８）、（１１）および（１２）のいずれかに記載の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、硫酸過水で洗浄する工程において、硫酸過水が含む硫酸の体積は硫酸過水が含む超純水の体積の１倍以上５倍以下であり、硫酸過水が含む過酸化水素水の体積は硫酸過水が含む超純水の体積の１倍以上３倍以下である。
（１５）上記（７）〜（１０）のいずれかに記載の炭化珪素基板の製造工程において好ましくは、アンモニア過水で洗浄する工程において、アンモニア過水が含むアンモニア水溶液の体積はアンモニア過水が含む超純水の体積の１／１０倍以上１倍以下であり、アンモニア過水が含む過酸化水素水の体積はアンモニア過水が含む超純水の体積の１／１０倍以上１倍以下である。
（１６）上記（５）〜（１５）のいずれかに記載の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、洗浄する工程では、炭化珪素基板の温度を４０℃以下とする。
[実施形態の詳細]
以下、本開示の実施形態の具体例を図面を参照しつつ説明する。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、その説明は繰り返さない。また、本明細書中においては、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示す。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
（実施の形態１）
＜炭化珪素基板の構成＞
まず、実施の形態１に係る炭化珪素基板の構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る炭化珪素基板１０の構成を示す部分断面図である。
図１に示されるように、炭化珪素基板１０は、主面１０Ａを有している。炭化珪素基板１０は、たとえばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素単結晶からなる。炭化珪素基板１０はたとえば窒素などのｎ型不純物を含む。炭化珪素基板１０における不純物濃度はたとえば５．０×１０１８ｃｍ−３以上２．０×１０１９ｃｍ−３以下である。炭化珪素基板１０の直径は、たとえば１００ｍｍ以上（４インチ以上）であり、１５０ｍｍ以上（６インチ）であってもよい。
主面１０Ａにおける表面粗さ（Ｒａ）は０．１ｎｍ以下である。「表面粗さ（Ｒａ）」とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して測定される値である。表面粗さ（Ｒａ）は、たとえば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を用いて測定することができる。
ＡＦＭとしては、たとえばＶｅｅｃｏ社製の「Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ３００」を用いることができる。また、上記ＡＦＭのカンチレバー（探針）としては、たとえば、Ｂｒｕｋｅｒ社製の型式「ＮＣＨＶ−１０Ｖ」を用いることができる。ＡＦＭの測定条件としては、一例として、測定モードをタッピングモードとし、かつ、タッピングモードでの測定領域を１０μｍ四方、ピッチを４０ｎｍおよび測定深さを１．０μｍとする。そして、タッピングモードでのサンプリングは、上記測定領域内での走査速度を１周期当たり５秒とし、１走査ラインあたりのデータ数を５１２ポイントとし、かつ、走査ライン数を５１２とする。また、カンチレバーの変位制御を１５．５０ｎｍに設定する。
主面１０Ａは、たとえば｛０００１｝面であってもよいし、｛０００１｝面に対して所定のオフ角（たとえば１０°以下のオフ角）を有する面であってもよい。
主面１０Ａにおけるバナジウム、タングステン、モリブデン、白金、ニッケル、チタン、ジルコニウムおよびクロムのそれぞれの濃度は、いずれも１．０×１０６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上であり、かつ、１．０×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下である。より好ましくは、主面１０Ａにおけるカリウム、ナトリウム、カルシウム、鉄、銅、アルミニウムおよび錫のそれぞれの濃度は、いずれも１．０×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下である。主面１０Ａにおける金属不純物の濃度は、ＩＣＰ−ＭＳ（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）により測定することができる。具体的には、たとえばＡｇｉｌｌｅｎｔ社製のＩＣＰ−ＭＳ７５００を用いることができる。
＜炭化珪素基板の製造方法＞
実施の形態１に係る炭化珪素基板１０の製造方法について説明する。図２に示されるように、本実施の形態に係る炭化珪素基板１０の製造方法は、準備工程（Ｓ１０）、研磨工程（Ｓ２０）および洗浄工程（Ｓ３０）を含む。
準備工程（Ｓ１０）では、単結晶炭化珪素インゴットから切り出された炭化珪素基板１０が準備される。図３に示されるように、本実施の形態に係る炭化珪素基板１０は、たとえばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素単結晶からなり、主面１１Ａを有している。
研削工程（Ｓ２０）では、たとえば図４に示される研磨装置１００が用いられる。研磨装置１００には、たとえばＣＭＰ装置が用いられる。研磨工程（Ｓ２０）では、図５に示されるように、主面１１Ａが研磨されることにより、新たな主面１０Ａが形成される。図４に示されるように、実施の形態１で用いられる研磨装置１００は、基板保持部１０１と、回転定盤部１０４と、研磨布１０２と、研磨剤供給部１０８とを備えている。基板保持部１０１は、図示しないシャフトによって回転軸Ｃ２を中心に回転する加圧ヘッドを含む。回転定盤部１０４は、シャフト１０６によって回転軸Ｃ１を中心に回転する円板状部を含む。研磨布１０２は、回転定盤部１０４の上面に固着されている。回転定盤部１０４の上方には、研磨剤１１０を供給するための研磨剤供給部１０８が設けられている。
研磨工程（Ｓ２０）を実施する際には、基板保持部１０１の加圧ヘッドの下面に炭化珪素基板１０を貼り付けて、主面１１Ａが研磨布１０２と対向するように配置する。そして、この加圧ヘッドを下降させて炭化珪素基板１０に所定の圧力を加える。次に、研磨剤供給部１０８から研磨剤１１０を研磨布１０２に供給しながら、基板保持部１０１と回転定盤部１０４とを同一方向（図４における矢印の方向）に回転させる。なお、基板保持部１０１と回転定盤部１０４とは逆方向に回転させてもよいし、一方を固定して他方を回転させてもよい。
研磨工程（Ｓ２０）に用いられる研磨剤１１０は、砥粒と、酸化剤と、金属触媒とを含んでいる。砥粒は、表面粗さや加工変質層を低減させるために、炭化珪素よりも柔らかい材料である。砥粒として、たとえばコロイダルシリカ、ヒュームシリカ、アルミナ、ダイヤモンド等が用いられる。酸化剤は、主面１１Ａに酸化膜を形成させる。酸化剤として、たとえば過酸化水素水、次亜塩素酸ナトリウム、過炭素酸バリウム等が用いられる。
金属触媒は、バナジウム、タングステン、モリブデン、白金、ニッケル、チタン、ジルコニウムおよびクロムからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属元素を含んでいる。金属触媒として、たとえばタングステン酸ナトリウム、バナジン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム等が用いられる。
研磨剤１１０は、ケミカル作用を増加させるためにｐＨ６以下またはｐＨ９．５以上であること好ましく、ｐＨ４以下、ｐＨ１０．５以上であることがより好ましい。研磨剤１１０のｐＨの制御は、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などの無機酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸などの有機酸、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＯＨなどの無機アルカリ、コリン、アミン、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などの有機アルカリ、およびそれらの塩を添加することで制御できる。
研磨工程（Ｓ２０）後の主面１０Ａの表面粗さ（Ｒａ）は、０．１ｎｍ以下である。主面１０Ａには、塵埃等の異物や、研磨工程（Ｓ２０）で用いられた研磨剤などが付着している場合がある。具体的には、主面１０Ａには、砥粒、有機物および、金属などが付着している場合がある。主面１０Ａに付着している金属は、たとえば、研磨剤に含まれる金属触媒や周辺環境に由来する。
次に、洗浄工程（Ｓ３０：図２）が実施される。図６に示されるように、実施の形態１で用いられる洗浄装置１２０は、洗浄処理層１２２と、ポンプ１２４と、フィルタ１２６と、ヒーター１２８とを備える。洗浄処理は、洗浄液１３０に満たされた洗浄処理層１２２に炭化珪素基板１０を一定時間浸漬することにより行なわれる。浸漬された主面１０Ａに付着している塵埃等の異物、有機物および金属の少なくとも一部は洗浄液１３０に溶解し、除去される。洗浄液１３０は、ポンプ１２４により常時循環し、フィルタ１２６により濾過される。また、洗浄液１３０は、ヒーター１２８を用いた温度制御が行なわれることによって所望の温度に保たれている。
図７に示されるように、洗浄工程（Ｓ３０）は、たとえば硫酸過水洗浄（Ｓ３１）、アンモニア過水洗浄（Ｓ３２）、王水洗浄（Ｓ３３）、塩酸過水洗浄（Ｓ３４）、フッ酸洗浄（Ｓ３５）の順に実施される複数の工程を含む。それぞれの洗浄工程の終了後には、超純水洗浄工程が実施されてもよい。主面１０Ａに残存している洗浄液等を洗い流すためである。超純水としては、たとえば、電気抵抗率が１５ＭΩ・ｃｍ以上であり、有機物量（ＴＯＣ：Total Organ Carbon）が１００ｐｐｂ未満であり、かつ残存シリカが１０ｐｐｂ未満である水を使用することができる。以降の工程で用いられる超純水についても同様である。
なお、硫酸過水洗浄工程の前に、アルカリ洗浄工程を実施してもよい。アルカリ洗浄工程では、たとえばＴＭＡＨおよび界面活性剤によって、研磨工程（Ｓ２０）において主面１０Ａに付着したコロイダルシリカなどの砥粒が除去される。
硫酸過水洗浄工程（Ｓ３１）では、硫酸過水によって主面１０Ａに付着した有機物などが除去される。硫酸過水は、硫酸と、過酸化水素水と、超純水とが混合された溶液である。硫酸としては、たとえば質量百分率濃度が９８％の濃硫酸を使用することができる。過酸化水素水としては、たとえば質量百分率濃度が３０％の過酸化水素水を用いることができる。以降の工程で用いられる過酸化水素水についても同様である。
硫酸過水が含む、硫酸と、過酸化水素水と、超純水との体積比率は、たとえば１（硫酸）：１（過酸化水素水）：１（超純水）である。好ましくは、硫酸と、過酸化水素水と、超純水との体積比率は、１（硫酸）：１（過酸化水素水）：１（超純水）から５（硫酸）：３（過酸化水素水）：１（超純水）である。言い換えれば、硫酸の体積は超純水の体積の１倍以上５倍以下である。また、過酸化水素水の体積は超純水の体積の１倍以上３倍以下である。
次に、アンモニア過水洗浄工程（Ｓ３２）では、アンモニア過水によって、主面１０Ａに付着した有機物が除去される。アンモニア過水は、アンモニア水溶液と、過酸化水素水と、超純水とが混合された溶液である。アンモニア水溶液としては、たとえば質量百分率濃度が２８％のアンモニア水溶液を使用することができる。
アンモニア過水が含む、アンモニア水溶液と、過酸化水素水と、超純水との体積比率は、たとえば１（アンモニア水溶液）：１（過酸化水素水）：１０（超純水）：である。好ましくは、アンモニア水溶液と、過酸化水素水と、超純水との体積比率は、１（アンモニア水溶液）：１（過酸化水素水）：１０（超純水）から１（アンモニア水溶液）：１（過酸化水素水）：１（超純水）である。言い換えれば、アンモニア水溶液の体積は超純水の体積の１／１０倍以上１倍以下である。また、過酸化水素水の体積は超純水の体積の１／１０倍以上１倍以下である。
次に、王水洗浄工程（Ｓ３３）では、王水によって主面１０Ａに残存している金属触媒に由来する金属の少なくとも一部が除去される。つまり、主面１０Ａに残存している金属が低減される。王水は、塩酸と硝酸とが混合された溶液である。本明細書では、塩酸と硝酸とが混合された溶液だけでなく、当該溶液と超純水との混合液も「王水」と呼ぶ。本実施の形態１では、王水または、王水が含む、塩酸と、硝酸と、超純水との体積比率は、たとえば３（塩酸）：１（硝酸）：０（超純水）である。好ましくは、塩酸と、硝酸と、超純水との体積比率は、３（塩酸）：１（硝酸）：０（超純水）から３（塩酸）：１（硝酸）：２（超純水）である。好ましくは、王水（塩酸と硝酸との混合溶液）と超純水とが混合された混合液における当該王水の体積濃度は５０％以上１００％以下である。
次に、塩酸過水洗浄工程（Ｓ３４）では、塩酸過水によって主面１０Ａの残存している金属触媒由来以外の金属の少なくとも一部が除去される、塩酸過水は、塩酸と、過酸化水素水と、超純水とが混合された溶液である。塩酸としては、たとえば質量百分率濃度が９８％の濃塩酸を使用することができる。
塩酸過水が含む、塩酸と、過酸化水素水と、超純水との体積比率は、たとえば１（塩酸）：１（過酸化水素水）：１０（超純水）である。好ましくは、塩酸と、過酸化水素水と、超純水との体積比率は、１（塩酸）：１（過酸化水素水）：１０（超純水）から１（塩酸）：１（過酸化水素水）：５（超純水）である。言い換えれば、塩酸の体積は超純水の体積の１／１０倍以上１／５倍以下である。また、過酸化水素水の体積は超純水の体積の１／１０倍以上１／５倍以下である。
次に、フッ酸洗浄工程（Ｓ３５）では、フッ酸によりシリコン酸化膜が除去される。フッ酸と超純水とが混合された混合液におけるフッ酸の濃度は、たとえば３０％である。好ましくは、混合液におけるフッ酸の濃度は２０％以上５０％以下である。
以上の工程（Ｓ３１）〜工程（Ｓ３５）の各々の処理時間はいずれも、たとえば３０分である。当該処理時間は、好ましくは１５分以上であり、より好ましくは３０分以上である。
以上の工程（Ｓ３１）〜工程（Ｓ３５）の各々において、炭化珪素基板１０の温度はたとえば室温である。各工程において炭化珪素基板１０の温度は４０℃以下とすることが好ましい。
以上のように、洗浄工程（Ｓ３０）によって金属濃度が低減された主面１０Ａを有する炭化珪素基板１０（図１）が得られる。
本実施の形態に係る炭化珪素基板１０の製造方法における洗浄工程（Ｓ３０）は上記に限られない。以下に、洗浄工程（Ｓ３０）の変形例が示される。
（変形例１）
図８に示されるように、洗浄工程は、たとえばアンモニア過水洗浄（Ｓ３２）。王水洗浄（Ｓ３３）の順に実施される複数の工程を含む。それぞれの洗浄工程終了後には、超純水洗浄工程が実施されてもよい。なお、硫酸過水洗浄工程の前に、アルカリ洗浄工程が実施されてもよい。
（変形例２）
図９に示されるように、洗浄工程は、たとえば硫酸過水洗浄（Ｓ３１）、アンモニア過水洗浄（Ｓ３２）、王水洗浄（Ｓ３３）およびフッ酸洗浄（Ｓ３５）の順に実施される複数の工程を含む、それぞれの洗浄工程終了後には、超純水洗浄工程が実施されてもよい。なお、硫酸過水洗浄工程の前に、アルカリ洗浄工程が実施されてもよい。
主面１０Ａに存在する金属濃度と、炭化珪素基板１０の洗浄方法との関係が、表１に示される。
Figure 0005924462
サンプル１〜３の各々に係る炭化珪素基板１０は、実施の形態１に係る製造方法によって製造された。
サンプル１〜３の各々に係る洗浄工程（Ｓ３０）の詳細が以下に述べられる。最初に硫酸過水洗浄工程（Ｓ３１）が実施された。硫酸過水が含む、硫酸と、過酸化水素水と、超純水との体積比率は、１（硫酸）：１（過酸化水素水）：１（超純水）である。硫酸過水洗浄工程（Ｓ３１）における処理時間は３０分であり、硫酸過水の液温は室温であった。
次にアンモニア過水洗浄工程（Ｓ３２）が実施された。アンモニア過水が含む、アンモニア水溶液と、過酸化水素水と、超純水との体積比率は、１（アンモニア水溶液）：１（過酸化水素水）：１０（超純水）：である。アンモニア過水洗浄工程（Ｓ３２）における処理時間は３０分であり、アンモニア過水の液温は室温であった。
次に王水洗浄工程（Ｓ３３）が実施された。王水が含む、塩酸と、硝酸と、超純水との体積比率は、３（塩酸）：１（硝酸）：０（超純水）である。王水洗浄工程（Ｓ３３）における処理時間は３０分であり、王水の液温は室温であった。
次に塩酸過水洗浄工程（Ｓ３４）が実施された。塩酸過水が含む、塩酸と、過酸化水素水と、超純水との体積比率は、１（塩酸）：１（過酸化水素水）：１０（超純水）である。塩酸過水洗浄工程（Ｓ３４）における処理時間は３０分であり、王水の液温は室温であった。
次にフッ酸洗浄工程（Ｓ３５）が実施された。フッ酸と超純水とが混合された混合液におけるフッ酸の濃度は、３０％である。フッ酸洗浄工程（Ｓ３５）における処理時間は３０分であり、フッ酸の液温は室温であった。つまり、サンプル１〜３の各々に係る洗浄工程（Ｓ３０）において、洗浄中の炭化珪素基板１０の温度は４０℃以下であった。本洗浄工程は全て室温で実施される。その理由は以下の通りである。炭化珪素は化学的に不活性であるため、表面を酸化、リフトオフするために長い時間を要する。従来のいわゆるＲＣＡ洗浄のような洗浄では、高温の硫酸過水や塩酸過水が用いられる。しかしながら、炭化珪素の洗浄において高温の硫酸過水や塩酸過水が用いられると、洗浄処理の途中で硫酸過水や塩酸過水が抜けてしまい洗浄効果が低減する。そのため、炭化珪素は室温で洗浄されることが好ましい。
（測定方法）
サンプル１〜３の各々について、主面１０Ａに存在する金属濃度が測定された。サンプル１については、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）および錫（Ｓｎ）の濃度が測定された。サンプル２およびサンプル３については、バナジウム（Ｖ）および亜鉛（Ｚｎ）の濃度が測定された。金属濃度の測定は、ＩＣＰ−ＭＳにより行なわれた。サンプル１に係る主面１０Ａの金属濃度の測定結果を表２および表３に示す。表２は、主面１０Ａに存在する金属触媒の濃度の測定結果である。
Figure 0005924462
表２に示されるように、サンプル１に係る主面１０Ａにおいて、金属濃度は、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）およびクロム（Ｃｒ）のいずれにおいても、１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下の値を示している。サンプル２の主面１０Ａおよびサンプル３の主面１０Ａに存在するバナジウム（Ｖ）の濃度は、それぞれ７２×１０9ａｔｏｍｓ／ｃｍ２および１６×１０9ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であった。
表３は、主面１０Ａに存在する金属触媒以外の金属濃度の測定結果である。なお、表３において、「ＮＤ」とは検出下限値（１×１０７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）よりも低いため、検出されなかったことを示す。
Figure 0005924462
表３に示されるように、サンプル１に係る主面１０Ａにおいて、金属触媒以外の金属として、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）および錫（Ｓｎ）が確認された。しかしながら、サンプル１に係る主面１０Ａにおけるこれらの金属の濃度はいずれも、１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を下回っていることが確認された。サンプル２の主面１０Ａおよびサンプル３の主面１０Ａに存在する亜鉛（Ｚｎ）の濃度は、それぞれ１６×１０9ａｔｏｍｓ／ｃｍ２および２１×１０9ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であった。
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請求の範囲によって示され、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。
１０ 炭化珪素基板、１０Ａ 主表面、１１Ａ 主面、２０ エピタキシャル層、３０ 金属不純物、１００ 研磨装置、１０１ 基板保持部、１０２ 研磨布、１０４ 回転定盤部、１０６ シャフト、１０８ 研磨剤供給部、１１０ 研磨剤、１２０ 洗浄装置、１２２ 洗浄処理層、１２４ ポンプ、１２６ フィルタ、１２８ ヒーター。

Claims (11)

  1. 主面を有する炭化珪素基板を準備する工程と、
    前記炭化珪素基板の前記主面を、金属触媒を含む研磨剤を用いて研磨する工程と、
    前記研磨する工程後に、前記炭化珪素基板を洗浄する工程とを備え、
    前記洗浄する工程は、前記炭化珪素基板を王水で洗浄する工程を含み、
    前記洗浄する工程では、前記炭化珪素基板の温度を４０℃以下とする、炭化珪素基板の製造方法。
  2. 前記研磨する工程において、前記研磨剤は、前記金属触媒として、バナジウム、タングステン、モリブデン、白金、ニッケル、チタン、ジルコニウムおよびクロムからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属元素を含む、請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  3. 前記洗浄する工程は、
    前記炭化珪素基板を硫酸過水で洗浄する工程と、
    前記硫酸過水で洗浄する工程後に、前記炭化珪素基板をアンモニア過水で洗浄する工程とをさらに含み、
    前記アンモニア過水で洗浄する工程後に、前記王水で洗浄する工程を実施し、
    前記洗浄する工程はさらに、
    前記王水で洗浄する工程後に、前記炭化珪素基板を塩酸過水で洗浄する工程と、
    前記塩酸過水で洗浄する工程後に、前記炭化珪素基板をフッ酸で洗浄する工程とを含む、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  4. 前記硫酸過水で洗浄する工程、前記アンモニア過水で洗浄する工程、前記王水で洗浄する工程、前記塩酸過水で洗浄する工程、および前記フッ酸で洗浄する工程の各々において、処理時間を１５分以上とする、請求項３に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  5. 前記洗浄する工程は、前記炭化珪素基板をアンモニア過水で洗浄する工程をさらに含み、
    前記アンモニア過水で洗浄する工程後に、前記王水で洗浄する工程を実施する、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  6. 前記アンモニア過水で洗浄する工程および前記王水で洗浄する工程の各々において、処理時間を１５分以上とする、請求項５に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  7. 前記洗浄する工程は、
    前記炭化珪素基板を硫酸過水で洗浄する工程をさらに含み、
    前記硫酸過水で洗浄する工程後に、前記王水で洗浄する工程を実施し、
    前記洗浄する工程は、前記王水で洗浄する工程後に、前記炭化珪素基板をフッ酸で洗浄する工程をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  8. 前記硫酸過水で洗浄する工程、前記王水で洗浄する工程および前記フッ酸で洗浄する工程の各々において、処理時間を１５分以上とする、請求項７に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  9. 前記王水で洗浄する工程において、王水と超純水とが混合された混合液における王水の体積濃度は５０％以上１００％以下である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  10. 前記硫酸過水で洗浄する工程において、硫酸過水が含む硫酸の体積は硫酸過水が含む超純水の体積の１倍以上５倍以下であり、硫酸過水が含む過酸化水素水の体積は硫酸過水が含む超純水の体積の１倍以上３倍以下である、請求項３、請求項４、請求項７および請求項８のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  11. 前記アンモニア過水で洗浄する工程において、アンモニア過水が含むアンモニア水溶液の体積はアンモニア過水が含む超純水の体積の１／１０倍以上１倍以下であり、アンモニア過水が含む過酸化水素水の体積はアンモニア過水が含む超純水の体積の１／１０倍以上１倍以下である、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
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