JP6421505B2 - サファイア基板の製造方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明によるサファイア基板およびその製造方法の第1の実施形態を詳細に説明する。
まず、機械研磨が施された単結晶サファイアからなる板状部材を用意する。例えば、ステップS11に示すように、単結晶サファイアのインゴットから、主面が所望の面方位となるように板状部材を切り出す。板状部材の大きさや形状に制限はなく、円形の部材であってもよいし、矩形の部材であってもよい。また、円形の部材である場合、例えば、直径は2〜8インチであってもよい。
次にステップS12に示すように、インゴットの切断によって得られた板状部材の主面の両面または片面に機械研磨を施す。この工程は、シリカを含む砥粒を用いた研磨に比べて早い加工方法で、板状部材の形状を整えるために行なわれる。この工程によって、本発明のサファイア基板に求められる、半導体プロセスに適した面粗さや、平行な2つの面などを有する板状部材を効率よく準備できる。
次に、図1のステップS13に示すように、板状部材21の第1の主面21aをシリカを含む砥粒を用いて研磨する。ここでシリカを含む砥粒を用いた研磨とは、コロイダルシリカやヒュームドシリカなどのシリカ(SiO2)を含む砥粒を用いて行う研磨全般を示す。シリカは非晶質であってもよいし、結晶質であってもよい。砥粒を分散させる液は、用いる砥粒の分散性に応じて、純水や、酸溶液や、アルカリ溶液など、様々な液を用いることができる。シリカを含む砥粒を用いた研磨によって第1の主面21aの表面をより平滑に仕上げ、かつ、パーティクル23および金属24を除去する。
図1のステップS14に示すように、研磨基板21’を、フッ化水素酸を含む溶液に浸漬する。これにより、残留する複合酸化物層25をフッ化水素酸を含む溶液で除去。複合酸化物層25はシリコンを含んでいるため、サファイア単体とは異なり、フッ化水素酸の水溶液に溶解し得る。複合酸化物層25を溶解し得る限り、溶液中のフッ化水素酸の濃度に特に制限はない。例えば、1〜2質量%のフッ化水素酸の水溶液を用いることができる。これにより、図2(c)に示すように、複合酸化物層25が除去された複合酸化物層除去基板21’’が得られる。ただし、パーティクル23および金属24の一部はまだ第1の主面21aに残留している。
次に、図1のステップS14’に示すように、複合酸化物層除去基板21’’を、例えば塩酸などを含む酸性の液体に浸漬してもよい。この工程は、残留する金属24の量が多い場合に、酸で溶解することによって除去できるため好ましい。
最後に図1のステップS15に示すように、複合酸化物層除去基板21’’をアルカリ水溶液によって洗浄する。この工程は第1の主面21a上のパーティクルを除去する。
面粗さを小さく、表面のパーティクルを少なくした後であれば、不純物となる金属の除去は、フッ素を含むガスを用いてドライエッチングによって行ってもよい。図3を参照しながら、本実施形態のサファイア基板の製造方法を説明する。
(実施例)
以下の手順に従い、実施例のサファイア基板を作製した。
(S11) CZ法で育成した単結晶サファイアインゴットから、直径6インチ、厚さ1mmの板状部材を切断した。
(S12) 銅製の定盤およびダイヤモンドの砥粒を用いて、得られた板状部材の機械研磨を行った。
(S12’) 板状部材を塩酸で酸洗浄した。
(S13) ポリッシングパッドおよびコロイダルシリカを用い、機械研磨を施した板状部材にシリカを含む砥粒を用いた研磨を施した。
(S14) 半導体用フッ化水素酸を純水で希釈し、2%のフッ化水素酸水溶液を調製した。シリカを含む砥粒を用いた研磨を施した研磨基板を、乾燥させることなく、フッ化水素酸水溶液に浸漬し、5分間揺動させた。その後純水で洗浄した。
(S14’) フッ化水素酸で洗浄した複合酸化物除去基板を、乾燥させることなく、塩酸に浸漬し、その後純水で洗浄した。
(S15) 半導体用アンモニア水を純水で希釈し、pH12のアルカリ水溶液を調製した。複合酸化物層除去基板をアルカリ水溶液を浸漬し、スクラブ洗浄によって1分間洗浄し、サファイア基板を作製した。
実施例1と同様、(S11)(S12)の工程を用いて板状部材を作製した。次に(S13)の工程を用いて、面粗さを整え、研磨基板を作製した。試薬特級グレードのリン酸および硫酸を4:1の重量比で混合し、混合液を240℃に加熱し、板状部材を5分間浸漬した。その後、板状部材を純水で洗浄し、実施例と同様に(S15)の工程を用いてスクラブ洗浄を行い、サファイア基板を作製した。
工程(S15)の代わりに純水で洗浄したことを除き、実施例と同様にしてサファイア基板を作製した。
サファイア基板の主面に存在する各種の元素の存在量および外接円の直径が0.3μm以上のパーティクル量を求めた。
測定結果を表1に示す。
21’ 研磨基板
21’’ 複合酸化物層除去基板
21’’’ サファイア基板
21a 第1の主面
21b 第2の主面
23 パーティクル
24 金属
25 複合酸化物層
Claims (7)
- 第1および第2の主面を有し、単結晶サファイアからなる板状部材の少なくとも一方の主面に、シリカを含む砥粒を用いた研磨を施し、研磨基板を得る工程(A)と、
前記研磨基板の前記少なくとも一方の主面にフッ化水素酸を含む溶液を接触させ、前記少なくとも一方の主面に存在するSi、OおよびAlを含む複合酸化物層を除去することにより、複合酸化物層除去基板を得る工程(B)と、
前記複合酸化物層除去基板の前記少なくとも一方の主面に、金属イオンを実質的に含まないアルカリ水溶液を接触させ、前記少なくとも一方の主面に存在するパーティクルを除去する(C)工程と
を包含し、
前記工程(A)の後、前記少なくとも一方の主面を乾燥させないで、前記工程(B)および前記工程(C)を行う、サファイア基板の製造方法。 - 前記工程(A)の後であって、前記工程(C)の前に、前記研磨基板、または前記複合酸化物除去基板の少なくとも一つ以上の基板の前記少なくとも一方の主面にリン酸を含む水溶液を接触させない、請求項1に記載のサファイア基板の製造方法。
- 前記アルカリ水溶液は、8以上のpHを有する請求項1または2に記載のサファイア基板の製造方法。
- 前記アルカリ水溶液は、pH8以上のアンモニア水である請求項3に記載のサファイア基板の製造方法。
- 前記工程(C)は、スクラブ洗浄または超音波洗浄である請求項1から4のいずれかに記載のサファイア基板の製造方法。
- 前記アルカリ水溶液は、過酸化水素を含まない請求項1から5のいずれかに記載のサファイア基板の製造方法。
- 前記工程(A)の前、及び/又は前記工程(C)の前に、前記研磨基板及び/又は複合酸化物層除去基板の前記少なくとも一方の主面に酸を接触させ、前記少なくとも一方の主面に存在する金属を除去する工程をさらに包含する請求項1から6のいずれかに記載のサファイア基板の製造方法。
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