WO2020022391A1 - SiCウェハ及びSiCウェハの製造方法 - Google Patents

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Abstract

光学式センサの検知率を向上させることができるSiCウェハ及びSiCウェハの製造方法を提供することを課題とする。 SiCウェハ20の少なくとも裏面22を梨地加工する梨地加工工程S141と、前記梨地加工工程S141の後に、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハ20の少なくとも裏面22をエッチングするエッチング工程S21と、前記エッチング工程S21の後に、前記SiCウェハ20の主面21を鏡面加工する鏡面加工工程S31を、含むことを特徴とした。これにより、鏡面加工された主面21と、梨地加工された裏面22と、を備えるSiCウェハを得ることができる。

Description

SiCウェハ及びSiCウェハの製造方法
 本発明は、SiCウェハ及びSiCウェハの製造方法に関する。
 近年、炭化ケイ素(SiC)半導体デバイスは、シリコン(Si)やガリウムヒ素(GaAs)半導体デバイスに比べて高耐圧及び高効率、そして高温動作が可能であるため、省エネルギーや高性能半導体デバイスとして注目されている。
 従来、市販されている半導体デバイス用のSiCウェハは、主面及び裏面が鏡面に加工されているのが通常である。一方で、Siウェハ等においては、ウェハの裏面を梨地加工することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
 このようにウェハの裏面を梨地面とすることにより、ウェハの主面・裏面の識別が容易となる。さらに、ウェハ裏面の摩擦係数が大きくなり搬送時や装置内での滑りが防止されることや、静電チャック方式の試料台から剥がしやすいこと等の利点がある。
 また、炭化ケイ素(SiC)ウェハは、単結晶SiCのインゴットをスライスすることにより形成される。スライスされたSiCウェハの表面には、スライス時に導入された結晶の歪みや傷等を有する表面層(以下、加工変質層という。)が存在する。デバイス製造工程にて歩留まりを低下させないためには、この加工変質層を除去する必要がある。
 従来、この加工変質層の除去は、ダイヤモンド砥粒を用いた表面加工による除去が主流であった。近年では、ダイヤモンド砥粒を用いない表面加工技術についても種々提案がなされている。
 例えば、非特許文献1には、炭化ホウ素(BC)砥粒を用いた遊離砥粒研磨加工の技術が開示されている。また、特許文献2には、SiCウェハをSi蒸気圧下で加熱することでエッチングを行うエッチング技術(以下、Si蒸気圧エッチングともいう。)が記載されている。
特開2004-200240号公報 特開2011-247807号公報
2014年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集 p.605-606
 ところで、単結晶SiCは、単結晶Siとは異なり、透光性を有しているため可視光を透過する。そのため、光学式センサを用いるデバイス製造工程中においては、ウェハを検知し難いという問題があった。
 本発明の第1の課題は、光学式センサの検知率を向上させることができるSiCウェハ及びその製造方法を提供することにある。
 また、単結晶SiCは、ダイヤモンド等に次ぐ硬度と、(0001)面や(1-100)面で劈開しやすい特徴を有した硬脆材料であり、極めて加工が難しい材料に分類される。半導体材料の加工工程に求められることは、“高品質(高平坦度、ダメージレス)”、“低損失(素材ロス,歩留まり)”、“低コスト(高能率、安価な手段・工程)”、とされるが、高硬脆性を示す程これらはトレードオフの関係となり両立は難しい。
 中でも、SiCウェハを工業的に生産するためには、高品質なSiCウェハを製造する技術が特に求められている。特に、加工変質層を有するSiCウェハは、後のデバイス製造工程における高温アニール時にSORI値が増大する問題や、クラック(傷)や結晶歪みが欠陥として表出する等の問題が生じていた。
 そのため、SiCウェハの全域において加工変質層を除去することが望ましい。しかしながら、SiCウェハの主面及び裏面以外の箇所、例えば、外周部やオリフラ等の切欠き部、刻印部の周辺等の加工変質層を除去する手段がなかった。
 本発明の第2の課題は、傷や格子歪みが除去された高品質なSiCウェハ及びその製造方法を提供することにある。
 また、表面加工における単結晶SiCの除去量(素材ロス)を低減することは、SiCウェハの低コスト化に貢献する。すなわち、表面加工における素材ロスを低減することで、1インゴットからのSiCウェハの取り枚数を増やすことができ、ウェハ一枚当たりの単価が下がる。
 本発明の第3の課題は、素材ロスを低減可能なSiCウェハの製造方法を提供することにある。
 本発明の第4の課題は、素材ロスを低減し、1インゴットからより多くのSiCウェハを製造することを可能にする、SiCウェハの製造方法を提供することにある。
 また、SiCウェハを工業的に生産するためには、高品質のSiCウェハを製造する技術が特に求められる。
 本発明の第5の課題は、高品質なSiCウェハを製造することを可能にする新規のSiCウェハの製造方法を提供することにある。
 上記第1の課題を解決するための、本発明の一態様のSiCウェハは、鏡面加工された主面と、梨地加工された裏面と、を備えることを特徴とする。
 このように、SiCウェハの裏面を梨地面とすることにより、光学式センサの検知率を向上させることができる。
 この態様において、前記裏面は、算術平均偏差Raが50~300nmであることを特徴とする。
 この態様において、前記裏面は、最大高さRzが0.5~5μmであることを特徴とする。
 このような粗さとすることにより、ウェハ滑りを防止しつつ、パーティクル等の付着を抑制することや、試料台へのチャッキング時にウェハの平坦度が悪化することを抑制することができる。
 この態様において、前記裏面は、加工変質層が実質的にないことを特徴とする。
 このように、裏面に加工変質層が実質的に生じていないことにより、デバイス製造工程に好ましい梨地面を形成することができる。
 また、上記第1の課題を解決する本発明の別の一態様のSiCウェハは、SiCウェハの少なくとも裏面に梨地加工を施した後、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハの少なくとも裏面をエッチングして得られることを特徴とする。
 このように、梨地加工後にSi蒸気圧下で加熱することで、デバイス製造工程に好ましい梨地面を形成することができる。
 また、上記第1の課題を解決する本発明の別の一態様のSiCウェハは、SiCウェハの少なくとも裏面に梨地加工を施し、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハの少なくとも裏面をエッチングした後、前記SiCウェハの主面を鏡面加工して得られることを特徴とする。
 これら態様において、前記梨地加工は、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒を用いた遊離砥粒加工であることを特徴とする。
 これら態様において、ウェハ厚みが1mm以下であることを特徴とする。
 また、本発明は、上述したSiCウェハの製造方法にも関する。すなわち、第1の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法は、SiCウェハの少なくとも裏面を梨地加工する梨地加工工程と、前記梨地加工工程の後に、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハの少なくとも裏面をエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
 単結晶SiCは、ダイヤモンド等に次ぐ硬度と、(0001)面や(1-100)面で劈開しやすい特徴を有した硬脆材料であり、極めて加工が難しい材料に分類される。しかし、本発明の製造方法によれば、このような加工が難しいSiCウェハについて、デバイス製造工程に適した梨地面を裏面に形成することができる。
 この態様において、前記エッチング工程の後に、前記SiCウェハの主面を鏡面加工する鏡面加工工程をさらに含むことを特徴とする。
 この態様において、前記梨地加工工程は、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒を用いた遊離砥粒加工であることを特徴とする。
 この態様において、前記エッチング工程は、エッチング量を制御することで前記裏面の粗さを算術平均偏差Raが50~300nmとなるように調整する粗さ調整工程を有していることを特徴とする。
 上記第2の課題を解決するための、本発明の一態様のSiCウェハは、加工変質層が実質的にないことを特徴とする。
 また、上記第2の課題を解決する本発明の別の一態様のSiCウェハは、半導体素子が作られる主面と、前記主面に相対する裏面と、前記主面及び裏面の外縁に接続する外周部と、前記外周部の一部に設けられる切欠き部と、前記主面若しくは前記裏面に設けられる刻印部と、を備え、前記主面、前記裏面、前記外周部、前記切欠き部、及び、前記刻印部は、加工変質層が実質的にないことを特徴とする。
 また、上記第2の課題を解決する本発明の別の一態様のSiCウェハは、表面再構成由来の格子歪み以外の格子歪みが実質的にないことを特徴とする。
 また、上記第2の課題を解決する本発明の別の一態様のSiCウェハは、半導体素子が作られる主面と、前記主面に相対する裏面と、前記主面及び前記裏面と隣接するバルク層と、を備え、前記バルク層は、基準結晶格子に対する格子歪み量が0.01%以下であることを特徴とする。
 このように、表面再構成由来の格子歪み以外の格子歪みが実質的にないことにより、後のデバイス製造工程に好ましい高品質なSiCウェハとすることができる。
 この態様において、前記バルク層は、基準結晶格子に対する格子歪み量が0.01%以下であることを特徴とする。
 この態様において、1500~2000℃の温度範囲で加熱した際にSORI値が変化しないことを特徴とする。
 また、上記第2の課題を解決する本発明の一態様のSiCウェハの製造方法は、SiCウェハを平坦化する平坦化工程と、前記平坦化工程の後に、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハの主面及び裏面をエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
 この態様において、前記エッチング工程の処理温度は、1500℃以上であることを特徴とする。
 この態様において、前記エッチング工程に次いで、前記SiCウェハの主面を鏡面加工する鏡面加工工程を含むことを特徴とする。
 この態様において、前記エッチング工程の前に、結晶成長させた単結晶SiCの塊を円柱状のインゴットに加工するインゴット成形工程と、前記インゴットをスライスして薄円板状のSiCウェハを得るスライス工程と、前記SiCウェハ表面を選択的に除去して刻印部を形成する刻印形成工程と、前記SiCウェハの外周部に対して面取りを行う面取り工程と、をさらに含むことを特徴とする。
 上記第3の課題を解決するための、本発明の一態様のSiCウェハの製造方法は、修正モース硬度15未満の砥粒の存在下でSiCウェハを平坦化する平坦化工程と、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
 このような平坦化工程とエッチング工程とを組み合わせることにより、加工変質層除去工程にて除去される素材ロス量を低減することができる。
 この態様において、前記砥粒は、修正モース硬度13以上の砥粒であることを特徴とする。
 このような硬度の砥粒を用いることで、加工時間を低減することができる。
 この態様において、前記砥粒は、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒であることを特徴とする。
 このような砥粒の材料を用いることで、ダイヤモンド砥粒と比較して、材料コストを低減することができる。
 この態様において、前記平坦化工程は、遊離砥粒方式であることを特徴とする。
 この態様において、前記エッチング工程によって、前記SiCウェハがエッチングされる量が、片面につき10μm以下であることを特徴とする。
 この態様において、前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記エッチング工程前に行われることを特徴とする。
 この態様において、前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記平坦化工程後に行われることを特徴とする。
 上記第3の課題を解決するための、本発明の一態様のSiCウェハの製造方法は、遊離砥粒方式で砥粒を破砕しながらSiCウェハを平坦化する平坦化工程と、
 Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
 このような平坦化工程とエッチング工程とを組み合わせることにより、加工変質層除去工程にて除去される素材ロス量を低減することができる。
 この態様において、前記平坦化工程は、加工開始時の平均砥粒径が20μm以上、加工終了時の平均砥粒径が20μm未満となるように、砥粒を破砕しながらSiCウェハを平坦化することを特徴とする。
 このような条件で砥粒を破砕しながらSiCウェハを平坦化することにより、平坦化工程においてSiCウェハに導入される加工変質層をより薄く均一に形成することができ、これにより更なる素材ロスの低減が可能となる。
 また、上記第3の課題を解決する本発明の別の一態様のSiCウェハの製造方法は、遊離砥粒方式において破砕される脆性を有する砥粒を用いて、遊離砥粒方式でSiCウェハを平坦化する平坦化工程と、
 Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
 このような砥粒を用いた平坦化工程とエッチング工程とを組み合わせることにより、加工変質層除去工程にて除去される素材ロス量を低減することができる。
 この態様において、前記砥粒が以下の脆性条件を充足することを特徴とする。
(脆性条件)加工圧力150g/cmの条件で、平均砥粒径40μmに調整された砥粒を用いて、SiCウェハの表面を遊離砥粒方式で両面同時に平坦化したとき、加工時間20分経過後に平均砥粒径が20μm以下となる。
 これら態様において、前記砥粒は、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒であることを特徴とする。
 このような砥粒の材料を用いることで、ダイヤモンド砥粒と比較して、材料コストを低減することができる。
 これら態様において、前記エッチング工程によって、前記SiCウェハがエッチングされる量が、片面につき10μm以下であることを特徴とする。
 これら態様において、前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記エッチング工程前に行われることを特徴とする。
 これら態様において、前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記平坦化工程後に行われることを特徴とする。
 上記第4の課題を解決するための、本発明の一態様のSiCウェハの製造方法は、インゴットをスライスしてSiCウェハを得るスライス工程と、前記SiCウェハを平坦化する平坦化工程と、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングし、前記平坦化工程において導入された加工変質層を除去するエッチング工程と、を含み、前記スライス工程において、前記平坦化工程及び前記エッチング工程を含む表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに、122μm以下の厚みを加算した厚みを有するSiCウェハを得ることを特徴とする。
 加工変質層除去工程においてエッチング工程を採用することにより、この工程における素材ロスを低減することができる。
 具体的には、122μm以下という従来法に比して極めて少ない素材ロスでSiCウェハを製造することができる。そのため、「表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに、122μm以下の厚みを加算した厚み」のSiCウェハをスライス工程にて切り出せばよい。これにより、1つのインゴットから、従来法に比べてより多くのSiCウェハを製造することができる。
 この態様において、前記スライス工程は、前記平坦化工程及び前記エッチング工程を含む表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに、100μm未満の厚みを加算した厚みのSiCウェハを得ることを特徴とする。
 この態様において、前記スライス工程は、前記平坦化工程及び前記エッチング工程を含む表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに、87μm未満の厚みを加算した厚みのSiCウェハを得ることを特徴とする。
 この態様において、前記スライス工程は、前記平坦化工程及び前記エッチング工程を含む表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに、61μm以上の厚みを加算した厚みのSiCウェハを得ることを特徴とする。
 この態様において、前記表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みが300~400μmであることを特徴とする。
 この態様において、前記スライス工程は、472μm以下の厚みのSiCウェハを得ることを特徴とする。
 この態様において、前記エッチング工程におけるエッチング量が、SiCウェハの片面につき10μm以下であることを特徴とする。
 この態様において、前記平坦化工程は、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒を用いることを特徴とする。
 このような砥粒の材料を用いることで、従来法で汎用されるダイヤモンド砥粒と比較して、材料コストを低減することができる。
 この態様において、前記平坦化加工は、遊離砥粒方式であることを特徴とする。
 この態様において、前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記エッチング工程前に行われることを特徴とする。
 この態様において、前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記平坦化工程後に行われることを特徴とする。
 上記第5の課題を解決するための、本発明の一態様のSiCウェハの製造方法は、SiCウェハを平坦化する平坦化工程と、前記平坦化工程の後に、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程の後に、前記SiCウェハの表面を化学機械研磨加工する化学機械研磨工程を含むことを特徴とする。
 このように、SiCウェハを平坦化する平坦化工程と、ウェハ内に導入された歪み層を除去するエッチング工程と、表面を鏡面化する化学機械研磨工程と、を含むことにより、高品質なSiCウェハを製造することができる。
 この態様において、前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、前記面取り工程と前記刻印形成工程を前記エッチング工程の前に行うことを特徴とする。
 面取り工程や刻印形成工程の後にエッチング工程を行うことにより、面取り工程により形成される外周部、及び刻印形成工程により形成される刻印における加工変質層をも除去することができる。
 この態様において、前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記平坦化工程後に行われることを特徴とする。
 このように平坦化工程を先に実施してSiCウェハのうねりを除去することで、刻印形成工程での刻印形成や、面取り工程での面取り位置の決定を精度良く行うことができ、ウェハの均質性を高めることができる。
 この態様において、前記エッチング工程の後に、SiCウェハに新たに加工変質層が導入される工程を含まないことを特徴とする。
 SiCウェハに加工変質層を導入し得る工程をエッチング工程前に全て実施することで、高品質なSiCウェハを製造することができる。
 この態様において、前記エッチング工程に次いで、前記SiCウェハの表面を化学機械研磨加工する化学機械研磨工程を含むことを特徴とする。
 エッチング工程の後に、他の工程を挟まず、すぐに化学機械研磨工程を行うことで、高品質のSiCウェハを製造することができる。
 この形態において、前記化学機械研磨工程は、SiCウェハの(0001)面側のみを化学機械研磨加工することを特徴とする。
 SiCウェハの(0001)面側のみを化学機械研磨加工することにより、鏡面と梨地面を有する高品質なSiCウェハを製造することができる。
 この態様において、前記平坦化工程は、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒を用いることを特徴とする。
 このような砥粒の材料を用いることで、ダイヤモンド砥粒と比較して、材料コストを低減することができる。
 これら態様において、前記エッチング工程によって、前記SiCウェハがエッチングされる量が、片面につき10μm以下であることを特徴とする。
 開示した技術によれば、光学式センサの検知率を向上させることができるSiCウェハ及びSiCウェハの製造方法を提供することができる。
 また、開示した技術によれば、傷や格子歪みが除去された高品質なSiCウェハ及びその製造方法を提供することができる。
 また、開示した技術によれば、素材ロスを低減可能なSiCウェハの製造方法を提供することができる。
 また、開示した技術によれば、素材ロスを低減可能であり、1つのインゴットからより多くのSiCウェハを製造可能な新規のSiCウェハの製造方法を提供することができる。
 また、開示した技術によれば、高品質のSiCウェハを製造することができる。
 他の課題、特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲とともに取り上げられる際に、以下に記載される発明を実施するための形態を読むことにより明らかになるであろう。
第1の課題を解決するSiCウェハの製造工程を示す概略図である。 第1の課題ないし第5の課題を解決するSiCウェハの製造工程におけるインゴットからウェハまでの工程を示す説明図である。 第1の課題及び第2の課題を解決するSiCウェハの製造工程を示す説明図である。 Si蒸気圧エッチングで用いる高温真空炉を示す概略図である。 第2の課題を解決するSiCウェハの製造工程を示す概略図である。 第3の課題ないし第5の課題を解決するSiCウェハの製造工程を示す概略図である。 第3の課題ないし第5の課題を解決するSiCウェハの製造工程を示す説明図である。 実施例1のSiCウェハの裏面を白色干渉顕微鏡で観察した像である。 実施例2のSiCウェハの裏面を白色干渉顕微鏡で観察した像である。 実施例1のSiCウェハの反射率を示したグラフである。 実施例1のSiCウェハの外部透過率を示したグラフである。 実施例1のSiCウェハの断面をSEM-EBSDで観察したイメージング画像である。 実施例2のSiCウェハの断面をSEM-EBSDで観察したイメージング画像である。 実施例1のSiCウェハの断面を透過型電子顕微鏡で観察した像である。 実施例2のSiCウェハの断面を透過型電子顕微鏡で観察した像である。 実施例3のSiCウェハの断面を透過型電子顕微鏡で観察した像である。 実施例4のSiCウェハの断面を透過型電子顕微鏡で観察した像である。 比較例1のSiCウェハの断面を透過型電子顕微鏡で観察した像である。 比較例2のSiCウェハの断面を透過型電子顕微鏡で観察した像である。 実施例5のSiCウェハの断面をSEM-EBSDで観察したイメージング画像である。 実施例6のSiCウェハの断面をSEM-EBSDで観察したイメージング画像である。 一般的な機械加工処理を施したSiCウェハの表面を断面から観察した場合の概念図である。 単結晶SiCウェハの加工変質層深さと反り(SORI値)の関係を示したグラフである。 従来のSiCウェハの製造工程を示す概略図である。 従来のSiCウェハの製造工程を示す説明図である。 従来のSiCウェハの製造工程を示す概略図である。 従来のSiCウェハの製造工程を示す説明図である。
 以下、本発明のSiCウェハの一実施の形態の詳細な説明の後に、本発明のSiCウェハの製造方法の一実施の形態についての詳細な説明を行う。
 また、図22に機械加工処理を施したウェハの表面を断面から観察した場合の概念図を示す。SiCウェハ20は、単結晶SiCのインゴット10をスライスし平坦化することにより形成される。このときSiCウェハ20の表面には、多数のクラック(傷)を有するクラック層31や結晶格子に歪みが生じた歪み層32を含む加工変質層30が導入されてしまう。また、レーザー加工等によりウェハ表面を選択的に除去して刻印部25を形成する表面加工時においても同様に加工変質層30が導入されてしまう。
 デバイス製造工程にて歩留まりを低下させないためには、この加工変質層30を除去する必要がある。すなわち、表面加工によるクラックや格子歪みが導入されていない加工変質層30下のバルク層33を表出させることが好ましい。
 また、通常加工変質層30を有するSiCウェハ20は、加工変質層30起因の反りを有している。反り形状を評価する指標の1つにSORI値がある。このSORI値は、ウェハの裏面を支持し元の形状を変えないように測定した場合において、ウェハ表面上の全データを用いて最小二乗法により計算される最小二乗平面から、ウェハ表面上の最高点と最低点までの法線距離の合計のことを言う。
 このSORI値は、ウェハの口径が大きくなるほど加工変質層30の影響を受けやすくなることが新たに分かってきた。図23に、単結晶SiCウェハの加工変質層30深さとSORI値の関係を示したグラフを示す。この図23に示すように、加工変質層30深さが深いほど、SORI値の値が大きくなっているのがわかる。また、6インチ単結晶SiCウェハと4インチ単結晶SiCウェハを比較した場合、6インチ単結晶SiCウェハの方が加工変質層30の影響を受けやすく、SORI値が大きくなっているのがわかる。そのため、SiCウェハの反りを低減するためにも加工変質層30の除去が重要である。
 なお、本明細書中の説明においては、SiCウェハ20の半導体素子を作る面(具体的にはエピタキシャル膜を堆積する面)を主面21といい、この主面21に相対する面を裏面22という。また、主面21及び裏面22を合わせて表面という。なお、主面21としては、(0001)面や(000-1)面、これらの面から数度のオフ角を設けた表面等を例示することができる。(なお、本明細書では、ミラー指数の表記において、“-”はその直後の指数につくバーを意味する)。
《SiCウェハ》
〈第1の課題を解決するSiCウェハ〉
 第1の課題を解決する本発明のSiCウェハ20は、鏡面加工された主面21と、梨地加工された裏面22と、を備えることを特徴とする。
 単結晶SiCは、透光性を有し可視光を透過する。そのため、デバイス製造工程中においては、光学式センサを用いてウェハを検知し難いという問題があった。本発明のSiCウェハ20は、裏面22が梨地面であることにより、両面が鏡面である従来のSiCウェハと比較して、光学式センサによる検知率を向上させることができる。
 また、ウェハ裏面の摩擦係数が大きいため、搬送時や装置内で滑りにくく、また、静電チャック方式の試料台から剥がしやすく、デバイス製造工程における利点を有する。
 本明細書中の説明において、梨地面とは、梨の実の表皮のように微細な凹凸が形成された表面のことを表す概念である。この梨地面としては、例えば、不定形で微細な斑点状の凹凸が方向性なく無秩序に組み合わされた表面や、一方向に向かって伸びる筋状の凹凸が配列した表面を例示することができる。
 特に、梨地面の裏面22を有することにより、鏡面の主面21側から入射される可視光の反射率は、波長毎にバラツキが生じない。一方、両面が鏡面である場合には、光の干渉等により特定の波長領域で反射率が大きくなり、波長毎の反射率にバラつきが生じてしまう。
 すなわち、梨地面が入射した光を拡散・散乱させることにより、特定の波長領域で起こる干渉等を抑制することができ、波長毎の反射率の差を小さくすることができる。これにより、用いる波長が異なる様々な光学式センサに対し、検知率を向上させることができる。なお、可視光領域における波長毎の反射率の差は、好ましくは6%以下であり、より好ましくは5%以下であり、さらに好ましくは反射率の差が4%以下である。
 言い換えれば、可視光における鏡面側の反射率は、波長毎にバラツキがないことが望ましく、波長毎の反射率の差が6%以下であり、より好ましくは5%以下であり、さらに好ましくは反射率の差が4%以下である。
 このように、梨地面を備えるSiCウェハ20は、波長毎の反射率の差を小さくすることで、様々な波長の光学式センサに対して、検知率を向上させることができる。すなわち、梨地面は入射した光を拡散・散乱させることにより、特定の波長領域で起こる干渉等を抑制することができ、波長毎の反射率の差を小さくすることができる。
 また、鏡面の主面21に入射される反射率は、可視光の波長領域で好ましくは10%以上であり、より好ましくは15%以上である。一方、梨地面の裏面22に入射される可視光の反射率は、好ましくは5%以下であり、より好ましくは3%以下であり、さらに好ましくは2%以下である。
 このような反射率を有した梨地面を備えるSiCウェハ20は、デバイス製造工程中に用いられる光学式センサの検知率が高い。すなわち、このような梨地面は、反射率が低く視認性が高いため、容易にウェハを検知することができる。また、鏡面(主面21)との識別が容易となるため、ウェハやアセンブルの検査工程などでも、主面21に焦点を合わせようとして誤って裏面22に焦点を合わせてしまうことがなく、適切に検査・診断を行うことができる。
 また、数値では表せないが、梨地面の表面形状としては、径の異なる複数の緩やかな凸状部がうろこ状に配列した構造であることが好ましい。梨地面をこのような形状に構成することによって、デバイス製造工程における有利性をさらに向上させることができる。
 なお、本明細書中の説明において、反射率というときは、波長300~1500nmの電磁波を、SiCウェハの表面に照射した際に、照射した電磁波が表面にて反射する割合のことをいう。また、本明細書中の説明において、可視光というときは、波長360~830nmの電磁波のことをいう。
 SiCウェハ20の界面を含めた可視光の外部透過率は、好ましくは25%以下であることが望ましい。このような外部透過率を有するSiCウェハ20は、光学式センサの検知率が高く、デバイス製造工程における検知エラーを抑制することができる。
 なお、本明細書中の説明において、外部透過率というときは、波長300~1500nmの電磁波をSiCウェハの主面21又は裏面22に照射した際に、SiCウェハ20内を透過する割合のことをいう。
 SiCウェハ20の厚み(ウェハ厚み)は、好ましくは1mm以下であり、より好ましくは500μm以下であり、さらに好ましくは50~350μmである。
 SiCウェハ20をこのような薄い厚みに設定しても、裏面22が梨地加工されていることにより、光学式センサの検知率を向上させることができる。
 梨地面の算術平均粗さRaは、好ましくは50~300nmであり、より好ましくは75~200nmである。
 また、梨地面の最大高さRzは、好ましくは0.5~5μmであり、より好ましくは0.75~2.5μmである。
 このような値で梨地面の粗さを形成することにより、SiCウェハ20の主面・裏面の識別が容易となることや、ウェハ裏面の摩擦係数が大きくなり搬送時や装置内での滑りが防止されること、静電チャック方式の試料台から剥がしやすいこと、等の利点がより強く発揮される。
 さらには、パーティクルが付着しやすくなることや、試料台へのチャッキング時に、ウェハの平坦度を悪化させたりするなどの不具合についても、より強く抑制することができる。
 なお、本明細書中の説明において、算術平均粗さRa及び最大高さRzというときは、日本工業規格(JIS)B0601-2001に準拠する算術平均粗さ及び最大高さのことである。
 また、数値では表せないが、本発明のSiCウェハ20の梨地の表面形状としては、微細なバリが除去され、滑らかなエッジを有した凸状部を有した構造となっていることが好ましい。
 一方、鏡面の算術平均粗さRaは、好ましくは0.05~0.3nmであり、より好ましくは0.05~0.1nmである。
 また、鏡面の最大高さRzは、0.2~1.2μmであり、より好ましくは0.2~0.4μmである。
 鏡面の表面をこのように形成することにより、ウェハの主面・裏面の識別が容易となる。
 SiCウェハ20は、オリフラ24や刻印部25を備えていても良い。また、SiCウェハ20の形状は特に限定されず、典型的には薄円板状である。
〈第2の課題を解決するSiCウェハ〉
 第2の課題を解決する本発明のSiCウェハ20は、加工変質層30が実質的にないことを特徴とする。すなわち、半導体素子が作られる主面21、主面21に相対する裏面22、外周部23、オリフラ24やノッチ等の切欠き部、刻印部25の何れにも、加工変質層30が実質的にないことを特徴とする。換言すれば、表面再構成由来の格子歪み以外の格子歪みが実質的にないことが望ましい。さらに換言すれば、主面21及び裏面22と隣接するバルク層33は、表面再構成由来の格子歪み以外の格子歪みが実質的にないことを特徴とする。
 また、SiCウェハ20の表面(主面21及び裏面22)下の結晶格子には、格子歪みが生じていないことが望ましい。換言すれば、主面21と、前記主面21直下に設けられるバルク層33と、前記バルク層33直下に設けられる裏面22と、を備えていることが望ましい。
 ここで「加工変質層が実質的にない」とは、デバイス製造工程に影響を与える程度の加工変質層が存在しないことをいう。例えば、後述する格子歪み量が0.01%超の加工変質層がないことをいう。
 また、「表面再構成由来の格子歪み以外の格子歪みが実質的にない」とは、デバイス製造工程に影響を与える程度の格子歪みが存在しないことをいう。例えば、SiCウェハ20を構成する単結晶SiCのうち表面以外の格子歪み量が0.01%以下であることをいう。
 このようにSiCウェハ20内全域に格子歪みが生じていないことにより、デバイス製造工程に好ましいSiCウェハ20を提供することができる。
 なお、本明細書中の説明において、格子歪みというときは、表面再構成に由来する格子歪みを除く格子歪みのことをいう。
 なお、本明細書中の説明において、格子歪み量というときは、図22におけるバルク層33の結晶格子と、歪み層の結晶格子を比較した際に生じているズレ量のことをいい、単に比率を表す数値であるため「%」表記とする。
 SiCウェハ20表面下の格子歪みは、基準となる基準結晶格子と比較することにより求めることができる。この格子歪みを測定する手段としては、例えば、SEM-EBSD法を用いることができる。SEM-EBSD法は、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope: SEM)の中で、電子線後方散乱により得られる菊池線回折図形をもとに、微小領域の歪み測定が可能な手法(Electron Back Scattering Diffraction: EBSD)である。この手法では、基準となる基準結晶格子の回折図形と測定した結晶格子の回折図形を比較することで、格子歪み量を求めることができる。
 基準結晶格子としては、例えば、格子歪みが生じていないと考えられる領域に基準点Rを設定する。すなわち、図22におけるバルク層33の領域に基準点Rを配置することが望ましい。通常、加工変質層30の深さは、10μm程度となるのが定説である。そのため、加工変質層30よりも十分に深いと考えられる深さ20~30μm程度の位置に、基準点Rを設定すればよい。
 次に、この基準点Rにおける結晶格子の回折図形と、ナノメートルオーダーのピッチで測定した各測定領域の結晶格子の回折図形とを比較する。これにより、基準点Rに対する各測定領域の格子歪み量を算出することができる。
 また、基準結晶格子として格子歪みが生じていないと考えられる基準点Rを設定する場合を示したが、単結晶SiCの理想的な結晶格子を基準とすることや、測定領域面内の大多数(例えば、過半数以上)を占める結晶格子を基準とすることも当然に可能である。
 また、SiCウェハ20表面下の格子歪み量を求める方法としては、汎用的な応力測定方法を採用することができ、例えば、ラマン分光法、X線回折法、電子線回折法等を例示することができる。
 本発明のSiCウェハ20表面下の結晶格子は、基準結晶格子に対する格子歪み量が、好ましくは0.01%以下であり、より好ましくは0.005%以下であり、さらに好ましくは0.001%以下である。
 このように、格子歪み量が0.01%以下であることにより、後のデバイス製造工程で格子歪みに起因する不具合が生じることを抑制することができ、より高品質なSiCウェハ20を提供することができる。
 また、このように、格子歪み量が0.01%以下であることにより、SiCウェハ20内に応力がほとんど生じておらず、加工変質層の中でも除去が難しい歪み層が除去されていることがわかる。
 SiCウェハ20の厚み(ウェハ厚み)は、好ましくは1mm以下であり、より好ましくは500μm以下であり、さらに好ましくは50~350μmである。
 SiCウェハ20をこのような薄い厚みに設定しても、裏面22が梨地面加工されていることにより、光学式センサの検知率を向上させることができる。
 SiCウェハ20の界面を含めた可視光の外部透過率は、好ましくは25%以下であることが望ましい。このような外部透過率を有するSiCウェハ20は、光学式センサの検知率が高く、デバイス製造工程における検知エラーを抑制することができる。
 なお、本明細書中の説明において、外部透過率というときは、波長300~1500nmの電磁波をSiCウェハの主面21又は裏面22に照射した際に、SiCウェハ20内を透過する割合のことをいう。
 また、本発明に係るSiCウェハは、1500~2000℃の温度範囲で加熱した際にSORI値が変化しない。すなわち、SiCウェハ20の全域において加工変質層30が除去されているので、後のデバイス製造工程時に加工変質層30起因の反りが発生しない。
 なお、本明細書中における「SORI値が変化しない」とは、加工変質層30に起因するSORI値の変化がないことを言う。例えば、エピタキシャル成長工程やイオン注入工程等の後のデバイス製造工程にて導入される格子歪みやダメージ等に起因するSORI値の変化は含まない。
 なお、本発明に係るSiCウェハ20は、主面21及び裏面22のみならず、機械加工が難しい外周部23、オリフラ24やノッチ等の切欠き部、刻印部25においても加工変質層30が除去されている。そのため、後のデバイス製造工程において加工変質層30起因で発生する欠陥等を抑制することができる。
 また、本発明に係るSiCウェハ20は、上述した第1の課題と第2の課題を同時に解決しても良い。
 本発明のSiCウェハ20の製造方法は特に限定されないが、後述する本発明の製造方法により製造することが好ましい。以下、本発明の製造方法について説明する。
《SiCウェハの製造方法》
 以下、図1ないし図7を参照して、本発明のSiCウェハの製造方法についてさらに詳細に説明する。図面には好ましい実施形態が示されている。しかし、多くの異なる形態で実施されることが可能であり、本明細書に記載される実施形態に限定されない。
 なお、本発明の理解においては、従来のSiCウェハの製造工程と比較することが有用であると認められる。そのため、適宜、図24ないし図27を参照し従来のSiCウェハの製造方法の各工程と比較しながら、本発明のSiCウェハの製造方法における各工程について説明する。
 以下、図1ないし図7に示した工程順序に沿って、第1の課題ないし第5の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法について説明を加える。
〈第1の課題を解決するSiCウェハの製造方法〉
 図1ないし図3は、第1の課題を解決するSiCウェハの製造工程である。
 第1の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法は、結晶成長させた単結晶SiCの塊を円柱状のインゴット10に加工するインゴット成形工程(ステップS11)と、インゴット10の結晶方位を示す目印となるよう外周の一部に切欠き部を形成する結晶方位成形工程(ステップS12)と、インゴット10をスライスして薄円板状のSiCウェハ20に加工するスライス工程(ステップS13)と、SiCウェハ20の少なくとも裏面22を梨地面とする梨地加工工程(ステップS141)と、刻印部25を形成する刻印形成工程(ステップS15)と、外周部23を面取りする面取り工程(ステップS16)と、Si蒸気圧下で加熱することでSiCウェハ20の少なくとも裏面22をエッチングするエッチング工程(ステップS21)と、SiCウェハ20の主面21を鏡面とする鏡面加工工程(ステップS31)と、を含む。
 なお、インゴット成形工程S11~面取り工程S16はウェハ形状形成工程S10であり、エッチング工程S21は加工変質層除去工程S20であり、鏡面加工工程S31は鏡面研磨工程S30である。
 以下、各工程について説明を加える。
(1)インゴット成形工程
 インゴット成形工程S11は、結晶成長させた単結晶SiCの塊を円柱状のインゴット10に加工する工程である。このインゴット10は、通常、円柱の長手方向が<0001>方向となるよう加工される。
 本発明のSiCウェハの製造方法においては、後行の工程であるエッチング工程S21との組み合わせにより、このインゴット成形工程S11にて導入された加工変質層30を除去することができる。
(2)結晶方位成形工程
 結晶方位成形工程S12は、インゴット成形工程S11にて形成したインゴット10の結晶方位を示す目印となるよう、インゴット外周の一部に切欠き部を形成する工程である。この切欠き部としては、<11-20>方向と平行な平面(オリエンテーションフラット(オリフラ)24)や、<11-20>方向の両端に設けられる溝(ノッチ)等を例示することができ、単結晶SiCの結晶方位を特定することができるよう形成される。
 本発明のSiCウェハの製造方法においては、後行の工程であるエッチング工程S21との組み合わせにより、この結晶方位成形工程S12にて導入された加工変質層30を除去することができる。
(3)スライス工程
 スライス工程S13は、インゴット10をスライスして薄円板状のSiCウェハ20を得る工程である。
 スライス工程S13のスライス手段としては、複数本のワイヤーを往復運動させることでインゴット10を所定の間隔で切断するマルチワイヤーソー切断や、プラズマ放電を断続的に発生させて切断する放電加工法、インゴット10中にレーザーを照射・集光させて切断の基点となる層を形成するレーザーを用いた切断、等を例示できる。
 本発明のSiCウェハの製造方法においては、後行の工程であるエッチング工程S21との組み合わせにより、このスライス工程S13にて導入された加工変質層30を除去することができる。特に、デバイス作成面である表面に導入される加工変質層30は、デバイス製造工程にて歩留まりを低下させる原因となるため、完全に除去することが望ましい。
(4)梨地加工工程
 梨地加工工程S141は、SiCウェハ20の少なくとも裏面22に梨地面を形成する工程である。この梨地加工工程S141の梨地加工手段としては、梨地面を形成可能な慣用の手段を採用することができ、例えば、コンプレッサで圧縮した空気を用いて微細な粒状の研削材をウェハ表面に吹き付けるサンドブラスト加工や、砥粒をボンド材に埋め込んだ砥石で加工を行う固定砥粒加工(グラインド研削等)、定盤に微細な砥粒をかけ流しながら加工を行う遊離砥粒加工(ラッピング研磨等)を例示できる。より好ましくは、スライス工程S13にてSiCウェハ20に導入される“うねり”を除去する平坦化を同時に行える、固定砥粒加工及び遊離砥粒加工が好適に用いられる。
 以下、本発明のSiCウェハの製造方法の好ましい梨地加工工程S141の加工方法や加工条件、砥粒の性質について説明を加える。
 (4-1)加工方法
 梨地加工工程S141に好ましい加工方式としては、定盤に微細な砥粒をかけ流しながら加工を行う遊離砥粒加工(ラッピング研磨等)が好適に用いられる。なお、砥粒は水や分散剤と混合された混合液(スラリー)として滴下されることが望ましい。本工程において使用される加工装置としては、従来の遊離砥粒加工にて使用される汎用型の加工装置を採用することができる。また、両面同時に加工する方式であっても良いし、片面を加工する方式であってもよい。
 梨地加工工程S141においては、砥粒を破砕しながらSiCウェハ20を加工することが好ましい。すなわち、梨地加工工程S141の加工前の平均砥粒径と加工後の平均砥粒径を比較したとき、加工後は破砕され、砥粒径が細かくなっていることが望ましい。
 ここで、梨地加工工程S141において用いる砥粒の平均砥粒径は加工速度に影響を与える。より具体的には、大きい砥粒を用いる場合には大きな加工速度を実現でき、小さい砥粒を用いた場合には加工速度が小さくなる関係にある。
 そのため、砥粒を破砕しながら梨地加工工程S141を行えば、梨地加工工程S141の開始段階においては大きな加工速度で迅速にSiCウェハ20の表面を加工することができる。一方で、加工が進み砥粒が小さくなるにつれて加工速度が漸次小さくなり、工程の最終段階においてはSiCウェハ20の表面への繊細な加工を実現し、SiCウェハの表面に導入される梨地面の粗さが大きくなりすぎることを抑制することができる。
 このように形成された梨地面に対してエッチング工程S21を実行することにより、デバイス製造工程に適した梨地面を有するSiCウェハ20を製造することができる。
 なお、後述する脆性を有する砥粒を用いることで、砥粒を破砕しながら梨地加工工程S141を行う形態の発明の実施が可能である。
 また、後述する梨地加工工程S141における加工条件にて、砥粒を破砕しながら梨地加工工程S141を行う形態の発明の実施が可能である。
 砥粒を破砕しながら梨地加工工程S141を行う形態にあっては、加工前の砥粒の平均砥粒径は、好ましくは20μm以上であり、より好ましくは40μm以上である。
 加工前の状態で上記範囲の平均砥粒径を有する砥粒を用いることで、梨地加工工程S141の開始段階における迅速な加工が可能となる。
 また、本発明のSiCウェハの製造方法においては、少なくとも梨地加工工程S141の開始段階において、平均砥粒径が、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは60μm以下の砥粒を用いることが好ましい。
 梨地加工工程S141の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の上限を上記範囲に設定することによって、梨地加工工程S141によってSiCウェハ20に導入される加工変質層30の深さを低減することができる。
 一方、加工後の平均砥粒粒子が、好ましくは20μm未満、より好ましくは10μm以下となるように、砥粒を破砕しながら梨地加工工程S141を行うことが好ましい。
 加工後の平均砥粒粒子が上記範囲となるように、砥粒を破砕しながら梨地加工工程S141を実行することで、SiCウェハ20に導入される梨地の粗さを低減することができ、後述するエッチング工程S21に供するに適したSiCウェハ20の表面状態を実現することができる。
 本発明のSiCウェハの製造方法においては、少なくとも梨地加工工程S141の終盤において、平均砥粒径が、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上の砥粒を用いることが好ましい。
 梨地加工工程S141の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の下限を上記範囲に設定することによって、SiCウェハ20の表面を効率的に加工することができる。
 以下に砥粒を破砕しながら梨地加工工程S141を行う場合の具体例を挙げる。
 平均砥粒径40μmのBC砥粒を用いて、加工圧力150g/cm、加工時間20分の条件で梨地加工工程S141を実施し、後述するエッチング工程S21を施したところ、従来のSiウェハと同等の梨地面が形成された。このとき梨地加工工程S141の加工後の平均砥粒径は10μm以下であった。この工程におけるSiCウェハ20の加工深さ20μmを加工時間で除去することで得られた平均加工速度は1μm/分であった。
 (4-2)砥粒の性質
 本発明のSiCウェハの製造方法は、遊離砥粒方式下での梨地加工工程S141において、砥粒を破砕しながら加工を行うことが望ましい。つまり、本発明で用いる砥粒は、遊離砥粒方式で容易に破砕される程度の脆性を有することが好ましい。
 より具体的には、以下の脆性条件を充足する素材で構成された砥粒を用いることが好ましい。
(脆性条件)加工圧力150g/cmの条件で、平均砥粒径40μmに調整された砥粒を用いて、SiCウェハの表面を遊離砥粒方式で両面同時に梨地加工したとき、加工時間20分経過後に平均砥粒径が20μm以下となる。
 梨地加工工程S141においては、好ましくは修正モース硬度15未満の砥粒を用いる。
 本明細書中の説明において、修正モース硬度とは、タルクを1、ダイヤモンドを15としたときの、物質の硬さの尺度を示す値である。すなわち、本工程においては、ダイヤモンドの硬度未満の砥粒が用いられる。具体的な砥粒の材料としては、炭化ホウ素(BC)、炭化ケイ素(SiC)、アルミナ(Al)、等を例示することができる。このほかにも、修正モース硬度15未満の硬度を有する砥粒であれば当然に採用することができる。
 このように、ダイヤモンドの硬度未満の砥粒を用いることで、梨地面の粗さを抑えることができる。すなわち、ダイヤモンド砥粒は加工対象であるSiCウェハ20と比較して極めて高硬度であるため、梨地加工工程S141の過程で小径に破砕され難く、SiCウェハ20表面の深い位置まで傷等を導入してしまい梨地面が粗くなる。
 また、本工程において用いられる砥粒は、修正モース硬度13以上の砥粒であることが望ましい。具体的な砥粒の材料としては、炭化ホウ素(BC)、炭化ケイ素(SiC)を例示することができる。
 このように、修正モース硬度13以上の砥粒を採用することにより、SiCウェハ20を効率的に加工することができる。すなわち、加工対象であるSiCウェハ20と同等若しくはそれ以上の硬度を採用することにより、効率良く加工することができる。
 中でも、砥粒のコストや加工速度を考慮すると、炭化ホウ素(BC)砥粒を採用することが望ましい。すなわち、炭化ホウ素(BC)砥粒は安価で手に入れることができ、炭化ケイ素砥粒と比較して高速で効率よく加工することができる。
 なお、本明細書中の説明において、平均砥粒径というときは、日本工業規格(JIS)R6001-2:2017に準拠する平均粒子径のことである。
 (4-3)加工条件
 梨地加工工程S141における遊離砥粒加工における加工圧力は、100~300g/cmであり、より好ましくは150~200g/cmである。
 また、本加工における定盤の回転数は、5~20rpmであり、より好ましくは10~15rpmである。
 さらに、本加工における加工時間は、5~30分であり、より好ましくは5~15分である。
 また、スライス工程S13にてSiCウェハ20に導入されるうねりは、通常、片面につき30~50μmである。この梨地加工工程S141では、梨地加工に加えてSiCウェハ20の平坦化も同時に行うことができ、うねりを除くため、SiCウェハ20の主面21及び裏面22から30~50μm深さまで加工を行う。
 また、梨地加工工程S141の好ましい形態として、ダイヤモンドの硬度未満の砥粒を用いる場合を示したが、ダイヤモンド砥粒を用いることも可能である。
 また、梨地加工工程S141の好ましい形態として遊離砥粒加工について説明したが、固定砥粒加工を採用することも可能である。加工条件としては、平均砥粒径3~30μmのダイヤモンド砥粒を用いて、砥石回転数1000~1500rpm、切込みピッチ1~3μm、前後送り150~250m/分、左右送り15~25m/分、加工速度50~150μm/時、という条件を例示できる。
 なお、加工装置としては、従来の固定砥粒加工にて使用される汎用型の加工装置を採用することができる。
 また、従来行われていた従来法の平坦化工程S17(図24参照)を梨地加工工程S141として採用することも可能である。
 本発明においては、主面21の表面加工方法については限定されない。
 スライス工程S13を経た後に特に主面21については表面加工を行わなくてもよい。また、スライス工程S13を経た後に特に平坦化はせず、そのまま後行のエッチング工程S21に供してもよい。
 本発明の好ましい実施の形態では、主面21について、スライス工程S13の後に平坦化工程を実施する。平坦化工程における加工方法としては、遊離砥粒方式のほか、固定砥粒方式を採用することができる。平坦化工程における加工方法においては特に遊離砥粒方式を採用することが好ましい。
 主面21を遊離砥粒方式により表面加工する場合の実施の形態については、上述の梨地加工工程S141の好ましい形態として説明した遊離砥粒加工方式についての説明をそのまま適用することができる。
 梨地加工工程S141において裏面22に対して遊離砥粒方式での梨地加工を行う場合には、これと同一の条件で主面21に対して遊離砥粒方式により平坦化加工を行ってもよく、また、裏面22とは別の加工方法により主面21を平坦化してもよい。
 本発明のSiCウェハの製造方法の好ましい一実施の形態では、刻印形成工程S15と面取り工程S16を含む(図1及び図3参照)。
(5)刻印形成工程
 刻印形成工程S15は、SiCウェハ20の裏面22(又は主面21)に対して、レーザーを照射・集光し、SiCウェハ20表面を選択的に除去して刻印部25を形成する工程である。刻印形成工程S15の刻印形成手段としては、レーザー加工等を例示できる。刻印部25は、SiCウェハ20を識別するための情報(具体的には、文字、記号、バーコード等)を含む。
(6)面取り工程
 面取り工程S16は、SiCウェハ20の外周部23に対して、機械加工等により面取りを行う工程である。面取り工程S16の面取り手段としては、研削やテープ研磨等を例示できる。この面取りは、外周部23に所定の円弧を形成する丸み面取りであっても良いし、所定の角度で斜めに切り取る面取りであっても良い。
 梨地加工工程S141、刻印形成工程S15及び面取り工程S16の順序は図1及び図3に示したものに限定されないが、梨地加工工程S141は刻印形成工程S15及び面取り工程S16よりも先んじて行うことが好ましい。
 このように梨地加工工程S141を先に実施することによりウェハのうねりを除去することで、刻印形成工程S15での刻印部25形成や、面取り工程S16での面取り位置の決定を精度良く行うことができ、ウェハの均質性を高めることができる。
 また、刻印形成工程S15と面取り工程S16の順序は特に限定されないが、図1及び図3に示すように刻印形成工程S15の後に面取り工程S16を実施しても良い。このように刻印形成工程S15を面取り工程S16の前に実施することで、主面21及び裏面22の管理を早い段階で行うことができ、製品管理上の問題が生じにくい。
 また、面取り工程S16の後に刻印形成工程S15を実施してもよい。この場合には、ウェハ径のバラツキを抑制することができ、刻印部25の形成位置を精度良く決定することができる。
(7)エッチング工程
 エッチング工程S21は、Si蒸気圧下で加熱することでSiCウェハ20の少なくとも裏面22をエッチングする工程である。より具体的には、先行の工程でSiCウェハ20に導入された梨地面を、Si蒸気圧下で加熱しエッチングすることで、デバイス製造工程に好ましい状態(うねり、凹凸形状、粗さ等を含む)とする工程である。
 本発明のSiCウェハの製造方法は、梨地加工工程S141とエッチング工程S21を組み合わせることにより、難加工材料であるSiCウェハ20の少なくとも裏面22にデバイス製造工程に好ましい梨地面を形成することができる顕著な効果を有する。
 さらに、Si蒸気圧下で加熱しエッチングするエッチング工程S21は、先行の工程でSiCウェハ20に導入された加工変質層30を除去することが可能である。そのため、図1及び図3に示すように、エッチング工程S21は、梨地加工工程S141、刻印形成工程S15及び面取り工程S16を含むウェハ形状形成工程よりも後に行うことが好ましい。これにより、主面21及び裏面22のみならず、外周部23やオリフラ24、刻印部25周辺に導入された加工変質層30をも除去することができ、SiCウェハ20の高品質化に貢献することができる。
 一方、図24及び図25に示すように、従来のSiCウェハの製造方法にて行われていた粗研削工程S22及び仕上げ研削工程S23においては、外周部23やオリフラ24、刻印部25周辺に導入された加工変質層30を除去することができず、SiCウェハ20の品質を低下させる要因となっていた。
 本発明のSiCウェハの製造方法は、インゴット成形工程S11~刻印形成工程S15後にエッチング工程S21を施すことにより、主面21及び裏面22のみならず、今まで加工ができなかった外周部23やオリフラ24、刻印部25周辺に導入された加工変質層30をも除去することができ、SiCウェハ20の高品質化に貢献することができる顕著な効果を有する。
 また、本発明のSiCウェハの製造方法にて採用するエッチング工程S21では、両面同時にエッチングすることが可能であるため、トワイマン効果によるウェハの反りが発生しない。
 エッチング工程S21においてSiCウェハ20の片面につき、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、エッチングすることが望ましい。
 エッチング量を上記範囲内とすることで、梨地加工工程S141にて生じたバリ等が除去されることにより、より好ましい梨地面を形成することができる。
 また、エッチング工程S21においてエッチングを進行させるほど(エッチング量を大きくするほど)、梨地面の算術平均粗さRa及び最大高さRzを低減させることができる。すなわち、このエッチング工程S21は、エッチング量を制御することで前記梨地面の粗さを調整する粗さ調整工程を有している。
 これにより、難加工材料であるSiCウェハ20の少なくとも裏面22に、所望の粗さの梨地面を形成することができるという顕著な効果を有する。
 具体的には、エッチング工程S21においてSiCウェハ20の片面につき、好ましくは3μm以上、より好ましくは6μm以上、さらに好ましくは9μm以上、さらに好ましくは10μm以上、さらに好ましくは12μm以上エッチングしてもよい。
 エッチング量を上記範囲とすることにより、梨地面の算術平均粗さRa及び最大高さRzを好ましい範囲とすることができる。
 エッチング工程S21におけるエッチング量の上限は特に制限されないが、SiCウェハ20の片面につき、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下を目安とすることができる。
 また、エッチング工程S21におけるエッチング量は、素材ロス量の低減の観点から、好ましくは10μm以下、より好ましくは6μm以下、さらに好ましくは3μm以下とすることが望ましい。
 以下、エッチング工程S21についてさらに詳細に説明を加える。
 はじめに、図4を参照して、Si蒸気圧エッチングにて使用される装置構成例について説明する。次いでSi蒸気圧エッチングのエッチング機構とエッチング条件について説明する。
 (7-1)装置構成
 本工程においては、図4に示すように、SiCウェハ20が収容される坩堝40と、この坩堝40を加熱可能な高温真空炉50と、を備える装置を用いることが好ましい。
 坩堝40は、上容器41と、この上容器41に嵌合可能な下容器42と、SiCウェハ20を支持する支持台43と、を備えている。上容器41の壁面(上面,側面)及び下容器42の壁面(側面,底面)は複数の層から構成されており、外部側から内部空間側に向かって順に、タンタル層(Ta)、タンタルカーバイド層(TaC及びTaC)、及びタンタルシリサイド層(TaSi又はTaSi等)を有している。
 このタンタルシリサイド層は、加熱を行うことで、内部空間にSiを供給する。また、坩堝40にはタンタル層及びタンタルカーバイド層が含まれるため、周囲のC蒸気を取り込むことができる。これにより、加熱時に内部空間内を高純度のSi雰囲気とすることができる。なお、タンタルシリサイド層を設けることに代えて、固体のSi等を内部空間に配置しても良い。この場合、加熱時に固体のSiが昇華することで、内部空間内を高純度のSi雰囲気とすることができる。
 支持台43は、SiCウェハ20の主面21及び裏面22の両方を露出させるように支持することが可能である。
 高温真空炉50は、本加熱室51と、予備加熱室52と、坩堝40を予備加熱室52から本加熱室51へ移動可能な移動台53と、を備えている。本加熱室51は、SiCウェハ20を1000℃以上2300℃以下の温度に加熱することができる。予備加熱室52は、SiCウェハ20を本加熱室51で加熱する前に予備加熱を行うための空間である。
 本加熱室51には、真空形成用バルブ54と、不活性ガス注入用バルブ55と、真空計56と、が接続されている。真空形成用バルブ54は、本加熱室51の真空度を調整することができる。不活性ガス注入用バルブ55は、本加熱室51内に不活性ガス(例えばArガス)を導入し、この圧力を調整することができる。真空計56は、本加熱室51内の真空度を測定することができる。
 本加熱室51の内部には、ヒータ57が備えられている。また、本加熱室51の側壁及び天井には熱反射金属板が固定されており(図示せず)、この熱反射金属板は、ヒータ57の熱を本加熱室51の略中央部に向けて反射させるように構成されている。
 これにより、SiCウェハ20を強力かつ均等に加熱し、1000℃以上2300℃以下の温度まで昇温させることができる。なお、ヒータ57としては、例えば、抵抗加熱式のヒータ又は高周波誘導加熱式のヒータを用いることができる。
 (7-2)エッチング機構
 SiCウェハ20を坩堝40内に収容し、高純度のSi蒸気圧下で1500℃以上2200℃以下の温度範囲で高温真空炉50を用いて加熱を行う。この条件でSiCウェハ20が加熱されることで、表面がエッチングされる。このエッチングの概要を以下1)~4)に示す。
 1) SiC(s)→Si(v)I+C(s)
 2) TaxSiy→Si(v)II+Tax’Siy’
 3) 2C(s)+Si(v)I+II→SiC(v)
 4) C(s)+2Si(v)I+II→SiC(v)
 1)の説明:SiCウェハ20(SiC(s))がSi蒸気圧下で加熱されることで、熱分解によってSiCからSi原子(Si(v)I)が脱離する。
 2)の説明:タンタルシリサイド層(TaxSiy)からSi蒸気(Si(v)II)が供給される。
 3)及び4)の説明:熱分解によってSi原子(Si(v)I)が脱離することで残存したC(C(s))は、Si蒸気(Si(v)I及びSi(v)II)と反応することで、SiC又はSiC等となって昇華する。
 上記1)~4)の反応が持続的に行われ、結果としてエッチングが進行する。
 (7-3)エッチング条件
 Si蒸気圧エッチングにおける加熱温度は、1500~2200℃であり、より好ましくは1800~2000℃である。
 本加工における加工速度(エッチング速度)は、0.1~10μm/minである。
 本加工における本加熱室51の真空度は、10-5~10Paであり、より好ましくは10-3~1Paである。
 本加工における不活性ガスはArであり、この不活性ガスを導入することによって真空度を調整する。
 本加工における加工時間は特に制限はなく、所望のエッチング量に合わせた任意の時間を採用することができる。例えば、加工速度が1μm/minの時に、エッチング量を3μmとしたい場合には、加工時間は3分となる。
 なお、このエッチング工程S21の前に仕上げ研削工程S23や仕上げ研磨工程を含んでも良い。このように仕上げ研削工程S23や仕上げ研磨工程をエッチング工程S21前に行うことにより、エッチング後のSiCウェハ20の平坦度を向上させることができる。
(8)鏡面加工工程
 鏡面加工工程S31としては、研磨パッドの機械的な作用とスラリーの化学的な作用を併用して研磨を行う化学機械研磨(CMP)加工を例示することができる。この化学機械研磨加工は、SiCウェハ20の主面21をデバイス製造工程に好ましい表面状態である鏡面に加工する工程である(図3の二点鎖線部分)。
 なお、従来のSiCウェハの製造方法においては、主面21と裏面22に化学機械研磨(CMP)加工を施し、鏡面化することが行われていた(図25の二点鎖線部分)。
 本加工は、従来の化学機械研磨加工にて使用される汎用型の加工装置を採用することができ、加工条件は、当業者が通常行う範囲で設定することができる。
〈第2の課題を解決するSiCウェハの製造方法〉
 以下、第2の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程について、図2、図3、図5を参照して詳細に説明する。なお、この第2の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程において、先の第1の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程と基本的に同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
 第2の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法は、結晶成長させた単結晶SiCの塊を円柱状のインゴット10に加工するインゴット成形工程(ステップS11)と、インゴット10の結晶方位を示す目印となるよう外周の一部に切欠きを形成する結晶方位成形工程(ステップS12)と、インゴット10をスライスして薄円板状のSiCウェハ20に加工するスライス工程(ステップS13)と、SiCウェハ20を平坦化する平坦化工程(ステップS142)と、刻印部25を形成する刻印形成工程(ステップS15)と、外周部23を面取りする面取り工程(ステップS16)と、Si蒸気圧下で加熱することでSiCウェハ20の少なくとも裏面22をエッチングするエッチング工程(ステップS21)と、SiCウェハ20の主面21を鏡面とする鏡面加工工程(ステップS31)と、を含む。
 なお、インゴット成形工程S11ないし面取り工程S16はウェハ形状形成工程S10であり、エッチング工程S21は加工変質層除去工程S20であり、鏡面加工工程S31は鏡面研磨工程S30である。
(9)平坦化工程
 平坦化工程S142は、スライス工程S13にてSiCウェハ20に導入されるうねりを除去する工程である。以下、平坦化工程S142において用いる加工方法及び加工条件、砥粒の性質について説明を加える。
 (9-1)加工方法
 平坦化工程S142に好ましい加工方式としては、砥粒をボンド材に埋め込んだ砥石で加工を行う固定砥粒加工(グラインド研削等)や、定盤に微細な砥粒をかけ流しながら加工を行う遊離砥粒加工(ラッピング研磨等)が好適に用いられる。なお、砥粒は水や分散剤と混合された混合液(スラリー)として滴下されることが望ましい。本工程において使用される加工装置としては、従来の固定砥粒加工及び遊離砥粒加工にて使用される汎用型の加工装置を採用することができる。また、両面同時に加工する方式であっても良いし、片面を加工する方式であってもよい。
 なお、この平坦化工程S142では、SiCウェハ20の少なくとも裏面22に梨地面を形成する梨地面形成を同時に行っても良い。
 平坦化工程S142においては、砥粒を破砕しながらSiCウェハ20を加工することが好ましい。すなわち、平坦化工程S142の加工前の平均砥粒径と加工後の平均砥粒径を比較したとき、加工後は破砕され、砥粒径が細かくなっていることが望ましい。
 ここで、平坦化工程S142において用いる砥粒の平均砥粒径は加工速度に影響を与える。より具体的には、大きい砥粒を用いる場合には大きな加工速度を実現でき、小さい砥粒を用いた場合には加工速度が小さくなる関係にある。
 そのため、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行えば、平坦化工程S142の開始段階においては大きな加工速度で迅速にSiCウェハ20の表面を加工することができる。一方で、加工が進み砥粒が小さくなるにつれて加工速度が漸次小さくなり、工程の最終段階においてはSiCウェハ20の表面への繊細な加工を実現し、SiCウェハの表面に導入される梨地面の粗さが大きくなりすぎることを抑制することができる。
 このように形成された梨地面に対してエッチング工程S21を実行することにより、デバイス製造工程に適した梨地面を有するSiCウェハ20を製造することができる。
 なお、後述する脆性を有する砥粒を用いることで、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う形態の発明の実施が可能である。
 また、後述する平坦化工程S142における加工条件にて、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う形態の発明の実施が可能である。
 砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う形態にあっては、加工前の砥粒の平均砥粒径は、好ましくは20μm以上であり、より好ましくは40μm以上である。
 加工前の状態で上記範囲の平均砥粒径を有する砥粒を用いることで、平坦化工程S142の開始段階における迅速な加工が可能となる。
 また、本発明のSiCウェハの製造方法においては、少なくとも平坦化工程S142の開始段階において、平均砥粒径が、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは60μm以下の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の上限を上記範囲に設定することによって、平坦化工程S142によってSiCウェハ20に導入される加工変質層30の深さを低減することができる。
 一方、加工後の平均砥粒粒子が、好ましくは20μm未満、より好ましくは10μm以下となるように、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行うことが好ましい。
 加工後の平均砥粒粒子が上記範囲となるように、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を実行することで、SiCウェハ20に導入される梨地面の粗さを低減することができ、後述するエッチング工程S21に供するに適したSiCウェハ20の表面状態を実現することができる。
 本発明のSiCウェハの製造方法においては、少なくとも平坦化工程S142の終盤において、平均砥粒径が、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の下限を上記範囲に設定することによって、SiCウェハ20の表面を効率的に加工することができる。
 以下に砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う場合の具体例を挙げる。
 平均砥粒径40μmのBC砥粒を用いて、加工圧力150g/cm、加工時間20分の条件で平坦化工程S142を実施し、後述するエッチング工程S21を施したところ、従来のSiウェハと同等の梨地面が形成された。このとき平坦化工程S142の加工後の平均砥粒径は10μm以下であった。この工程におけるSiCウェハ20の加工深さ20μmを加工時間で除することで得られた平均加工速度は1μm/分であった。
 (9-2)砥粒の性質
 本発明のSiCウェハの製造方法は、遊離砥粒方式下での平坦化工程S142において、砥粒を破砕しながら加工を行うことが望ましい。つまり、本発明で用いる砥粒は、遊離砥粒方式で容易に破砕される程度の脆性を有することが好ましい。
 より具体的には、以下の脆性条件を充足する素材で構成された砥粒を用いることが好ましい。
(脆性条件)加工圧力150g/cmの条件で、平均砥粒径40μmに調整された砥粒を用いて、SiCウェハの表面を遊離砥粒方式で両面同時に平坦化加工したとき、加工時間20分経過後に平均砥粒径が20μm以下となる。
 平坦化工程S142においては、好ましくは修正モース硬度15未満の砥粒を用いる。
 このように、ダイヤモンドの硬度未満の砥粒を用いることで、梨地面の粗さを抑えることができる。すなわち、ダイヤモンド砥粒は加工対象であるSiCウェハ20と比較して極めて高硬度であるため、平坦化工程S142の過程で小径に破砕され難く、SiCウェハ20表面の深い位置まで傷等を導入してしまい梨地面が粗くなる。
 また、本工程において用いられる砥粒は、修正モース硬度13以上の砥粒であることが望ましい。具体的な砥粒の材料としては、炭化ホウ素(BC)、炭化ケイ素(SiC)を例示することができる。
 このように、修正モース硬度13以上の砥粒を採用することにより、SiCウェハ20を効率的に加工することができる。すなわち、加工対象であるSiCウェハ20と同等若しくはそれ以上の硬度を採用することにより、効率良く加工することができる。
 中でも、砥粒のコストや加工速度を考慮すると、炭化ホウ素(BC)砥粒を採用することが望ましい。すなわち、炭化ホウ素(BC)砥粒は安価で手に入れることができ、炭化ケイ素砥粒と比較して高速で効率よく加工することができる。
 (9-3)加工条件
 平坦化工程S142における遊離砥粒加工における加工圧力は、100~300g/cmであり、より好ましくは150~200g/cmである。
 また、本加工における定盤の回転数は、5~20rpmであり、より好ましくは10~15rpmである。
 さらに、本加工における加工時間は、5~30分であり、より好ましくは5~15分である。
 また、スライス工程S13にてSiCウェハ20に導入されるうねりは、通常、片面につき30~50μmである。この平坦化工程S142では、SiCウェハ20の平坦化も同時に行うことができ、うねりを除くため、SiCウェハ20の主面21及び裏面22から30~50μm深さまで加工を行う。
 また、平坦化工程S142の好ましい形態として、ダイヤモンドの硬度未満の砥粒を用いる場合を示したが、ダイヤモンド砥粒を用いることも可能である。
 また、平坦化工程S142の好ましい形態として、遊離砥粒加工について説明したが、固定砥粒加工を採用することも可能である。加工条件としては、平均砥粒径3~30μmのダイヤモンド砥粒を用いて、砥石回転数1000~1500rpm、切込みピッチ1~3μm、前後送り150~250m/分、左右送り15~25m/分、加工速度50~150μm/時、という条件を例示できる。
 なお、加工装置としては、従来の固定砥粒加工にて使用される汎用型の加工装置を採用することができる。
 本発明のSiCウェハの製造方法の好ましい一実施の形態では、刻印形成工程S15と面取り工程S16を含む(図3及び図5)。
(7)エッチング工程
 エッチング工程S21は、先の第1の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程と同様に、Si蒸気圧下で加熱することでSiCウェハ20の表面をエッチングすることにより、先行の工程でSiCウェハ20に導入された加工変質層30を除去する工程である。
 すなわち、エッチング工程S21は、結晶成長させた単結晶SiCの塊を円柱状のインゴット10に加工するインゴット成形工程S11と、インゴット10外周の一部に結晶方位を示す切欠き部を形成する結晶方位成形工程S12と、インゴット10をスライスして薄円板状のSiCウェハ20を得るスライス工程S13と、SiCウェハ20表面を選択的に除去して刻印部25を形成する刻印形成工程S15と、SiCウェハ20の外周部23に対して面取りを行う面取り工程S16よりも、後に行うことが好ましい。これにより、主面21及び裏面22のみならず、外周部23やオリフラ24、刻印部25周辺に導入された加工変質層30をも除去することができ、SiCウェハ20の高品質化に貢献することができる。
 一方、図24及び図25に示すように、従来のSiCウェハの製造方法にて行われていた粗研削工程S22及び仕上げ研削工程S23においては、外周部23やオリフラ24、刻印部25周辺に導入された加工変質層30を除去することができず、SiCウェハ20の品質を低下させる要因となっていた。
 本発明のSiCウェハの製造方法は、インゴット成形工程S11~面取り工程S16後にエッチング工程S21を施すことにより、主面21及び裏面22のみならず、今まで加工ができなかった外周部23やオリフラ24、刻印部25周辺に導入された加工変質層30をも除去することができ、SiCウェハ20の高品質化に貢献することができる顕著な効果を有する。
 また、本発明のSiCウェハの製造方法にて採用するエッチング工程S21では、両面同時にエッチングすることが可能であるため、トワイマン効果によるウェハの反りが発生しない。
 また、このエッチング工程S21は、平坦化工程S142にてSiCウェハ20に導入された梨地面を、Si蒸気圧下で加熱しエッチングすることで、デバイス製造工程に好ましい状態(うねり、凹凸形状、粗さ等を含む)とする工程である。
 本発明のSiCウェハの製造方法は、平坦化工程S142とエッチング工程S21を組み合わせることにより、難加工材料であるSiCウェハ20に加工変質層30を有さないデバイス製造工程に好ましい梨地面を形成することができる顕著な効果を有する。
 エッチング工程S21においてSiCウェハ20の片面につき、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、エッチングすることが望ましい。
 エッチング量を上記範囲内とすることで、平坦化工程S142にて生じたバリ等が除去されることにより、より好ましい梨地面を形成することができる。
 また、エッチング工程S21においてエッチングを進行させるほど(エッチング量を大きくするほど)、梨地面の算術平均粗さRa及び最大高さRzを低減させることができる。すなわち、このエッチング工程S21は、エッチング量を制御することで前記梨地面の粗さを調整する粗さ調整工程を有している。これにより、難加工材料であるSiCウェハ20の少なくとも裏面22に、所望の粗さの梨地面を形成することができるという顕著な効果を有する。
 具体的には、エッチング工程S21においてSiCウェハ20の片面につき、好ましくは3μm以上、より好ましくは6μm以上、さらに好ましくは9μm以上、さらに好ましくは10μm以上、さらに好ましくは12μm以上エッチングしてもよい。
 エッチング量を上記範囲とすることにより、梨地面の算術平均粗さRa及び最大高さRzを好ましい範囲とすることができる。
〈第3の課題ないし第5の課題を解決するSiCウェハの製造方法〉
 以下、第3の課題ないし第5の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程について、図2、図6、図7を参照して詳細に説明する。なお、この第3の課題ないし第5の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程において、先の第1の課題及び第2の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程と基本的に同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
 通常SiCウェハ20は、ウェハの形状を整えるウェハ形状形成工程(ステップS10)と、このウェハ形状形成工程S10にてウェハ表面に導入された加工変質層30を低減する加工変質層除去工程(ステップS20)と、ウェハ表面を鏡面化する鏡面研磨工程(ステップS30)と、を経て厚さDを有するSiCウェハ20が製造される(図26及び図27)。
 本発明のSiCウェハの製造方法においても、図2、図6及び図7に示すように、ウェハ形状形成工程S10、加工変質層除去工程S20及び鏡面研磨工程S30を含む形態とすることが好ましい。
 以下、図2、図6及び図7に示した一実施の形態の工程順序に沿って本発明のSiCウェハの製造方法について説明を加える。
<1>ウェハ形状形成工程
 第3の課題ないし第5の課題を解決する本発明の一実施の形態において、ウェハ形状形成工程S10は、結晶成長させた単結晶SiCの塊を円柱状のインゴット10に加工するインゴット成形工程S11と、インゴット10の結晶方位を示す目印となるよう、外周の一部に切欠きを形成する結晶方位成形工程S12と、単結晶SiCのインゴット10をスライスして薄円板状のSiCウェハ20に加工するスライス工程S13と、修正モース硬度15未満の砥粒を用いてSiCウェハ20を平坦化する平坦化工程S142と、刻印部25を形成する刻印形成工程S15と、外周部23を面取りする面取り工程S16と、を含む。
 以下、各工程について説明を加える。
(1)インゴット成形工程
 インゴット成形工程S11は、先の第1及び第2の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程と同様に、結晶成長させた単結晶SiCの塊を円柱状のインゴット10に加工する工程である。このインゴット10は、通常、円柱の長手方向が<0001>方向となるよう加工される。
 本発明のSiCウェハの製造方法においては、後行の工程である平坦化工程S142とエッチング工程S21との組み合わせにより、このインゴット成形工程S11にて導入されたSiCウェハの歪や傷を除去することができる。
(2)結晶方位成形工程
 結晶方位成形工程S12は、先の第1及び第2の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程と同様に、インゴット成形工程S11にて形成したインゴット10の結晶方位を示す目印となるよう、外周の一部に切欠きを形成する工程である。この切欠きとしては、<11-20>方向と平行な平面(オリエンテーションフラット(オリフラ)24)や、<11-20>方向の両端に設けられる溝(ノッチ)等を例示することができ、SiC単結晶の結晶方位を特定することができるよう形成される。
 本発明のSiCウェハの製造方法においては、後行の工程である平坦化工程S142とエッチング工程S21との組み合わせにより、この結晶方位成形工程S12にて導入されたSiCウェハの歪や傷を除去することができる。
(3)スライス工程
 スライス工程S13のスライス手段としては、先の第1及び第2の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程と同様に、複数本のワイヤーを往復運動させることでインゴット10を所定の間隔で切断するマルチワイヤーソー切断や、プラズマ放電を断続的に発生させて切断する放電加工法、インゴット10中にレーザーを照射・集光させて切断の基点となる層を形成するレーザーを用いた切断、等を例示できる。
 このスライス工程S13にて切断される間隔により、SiCウェハ20の加工前厚さD1が決定される。この加工前厚さD1は、今後の工程で除去される単結晶SiC(素材ロス)を考慮した厚さに設定する。このように、加工前厚さD1は全ての加工工程を経た後の素材ロス量を考慮して設定されるため、その具体的な数値については、全ての加工工程についての説明を行った後に説明する。
(9)平坦化工程
 平坦化工程S142は、先の第2の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造工程と同様に、スライス工程S13にてSiCウェハ20に導入されるうねりを除去し、SiCウェハ20を平坦化する工程である。以下、平坦化工程S142において用いる砥粒の性質、加工方法及び加工条件について説明を加える。
 なお、砥粒の性質については、各課題にそれぞれ対応する砥粒の性質について説明する。
 (9-1-1)砥粒の性質
 図26に示すように、従来法では、従来法の平坦化工程S17において修正モース硬度15のダイヤモンド砥粒を用いる。
 一方、第3の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法は、修正モース硬度15未満の砥粒の存在下でSiCウェハ20を平坦化する平坦化工程S142(以下、ダイヤモンドレス研磨ともいう)を含むことを特徴とする。
 このように、修正モース硬度15未満の硬度を有する砥粒を採用することにより、後述するエッチング工程S21(Si蒸気圧エッチング)にて除去される加工変質層30を薄く形成することができる。すなわち、加工対象であるSiCウェハ20との硬度差を小さくすることにより、SiCウェハ20表面深くに傷が導入されることを抑制し、Si蒸気圧エッチングを施すのに適した表面を形成することができる。
 また、本工程において用いられる砥粒は、修正モース硬度13以上の砥粒であることが望ましい。具体的な砥粒の材料としては、炭化ホウ素(BC)、炭化ケイ素(SiC)を例示することができる。
 このように、修正モース硬度13以上の砥粒を採用することにより、SiCウェハ20を効率的に削ることができる。すなわち、加工対象であるSiCウェハ20と同等若しくはそれ以上の硬度を採用することにより、効率良く加工することができる。
 中でも、砥粒のコストや加工速度を考慮すると、炭化ホウ素(BC)砥粒を採用することが望ましい。すなわち、炭化ホウ素(BC)砥粒は安価で手に入れることができ、炭化ケイ素砥粒と比較して高速で効率よく加工することができる。
 本発明のSiCウェハの製造方法においては、少なくとも平坦化工程S142の開始段階において、平均砥粒径が、好ましくは20μm以上、より好ましくは40μm以上の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の下限を上記範囲に設定することによって、大きな加工速度で迅速にSiCウェハ20の表面を加工することができる。
 また、本発明のSiCウェハの製造方法においては、少なくとも平坦化工程S142の開始段階において、平均砥粒径が、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは60μm以下の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の上限を上記範囲に設定することによって、平坦化工程S142によってSiCウェハ20に導入される加工変質層の深さを低減することができる。
 また、本発明のSiCウェハの製造方法においては、少なくとも平坦化工程S142の終盤、すなわち終了直前から終了時にかけて、平均砥粒径が、好ましくは20μm未満、より好ましくは10μm以下の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の終盤において、用いる砥粒の平均砥粒径の上限を上記範囲に設定することによって、平坦化工程S142によってSiCウェハ20に導入される加工変質層の深さを低減することができる。
 本発明のSiCウェハの製造方法においては、少なくとも平坦化工程S142の終盤において、平均砥粒径が、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の下限を上記範囲に設定することによって、SiCウェハ20の表面を効率的に加工することができる。
 また、本発明においては、平坦化工程S142において破砕される程度の脆性を有する砥粒を用いることが好ましい。より具体的には、以下の脆性条件を充足する素材で構成された砥粒を用いることが好ましい。
(脆性条件)加工圧力150g/cmの条件で、平均砥粒径40μmに調整された砥粒を用いて、SiCウェハの表面を遊離砥粒方式で両面同時に平坦化したとき、加工時間20分経過後に平均砥粒径が20μm以下となる。
 このような脆性条件を充足する砥粒は平坦化工程S142において破砕され、平均砥粒径が小さくなる性質を示す。
 ここで、平坦化工程S142において用いる砥粒の平均砥粒径は加工速度に影響を与える。より具体的には、大きい砥粒を用いる場合には大きな加工速度を実現でき、小さい砥粒を用いた場合には加工速度が小さくなる関係にある。
 そのため、上記脆性条件を充足する砥粒を用いることにより、平坦化工程S142の開始段階においては大きな加工速度で迅速にSiCウェハ20の表面を加工することができる一方、加工が進むと砥粒が破砕され、加工速度が漸次小さくなり、工程の最終段階においてはSiCウェハ20の表面への繊細な加工を実現し、加工変質層30の深さを最低限まで抑えることができる。
 これにより平坦化工程S142の時短化と、後述するエッチング工程S21に供するに適したSiCウェハ20の表面状態を実現することができる。
 このような脆性条件を充足する砥粒としては、上述した修正モース硬度15未満の砥粒を挙げることができる。
 (9-1-2)砥粒の性質
 図26に示すように、従来法では、従来法の平坦化工程S17において修正モース硬度15のダイヤモンド砥粒を用いる。ダイヤモンド砥粒は加工対象であるSiCウェハ20よりも高硬度であるため、従来法の平坦化工程S17の過程で小径に破砕され難く、SiCウェハ20表面に加工変質層30を深い位置まで導入してしまう。
 一方、第3の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法は、遊離砥粒方式下での平坦化工程S142において、砥粒を破砕しながら加工を行う。つまり、本発明で用いる砥粒は、遊離砥粒方式で容易に破砕される程度の脆性を有することが必要である。
 より具体的には、以下の脆性条件を充足する素材で構成された砥粒を用いることが好ましい。
(脆性条件)加工圧力150g/cmの条件で、平均砥粒径40μmに調整された砥粒を用いて、SiCウェハの表面を遊離砥粒方式で両面同時に平坦化したとき、加工時間20分経過後に平均砥粒径が20μm以下となる。
 平坦化工程S142においては、好ましくは修正モース硬度15未満の砥粒を用いる。
 このように、修正モース硬度15未満の硬度を有する砥粒を採用することにより、後述するエッチング工程S21(Si蒸気圧エッチング)にて除去される加工変質層30を薄く形成することができる。すなわち、加工対象であるSiCウェハ20との硬度差を小さくすることにより、SiCウェハ20表面深くに傷(すなわち加工変質層30)が導入されることを抑制し、Si蒸気圧エッチングを施すのに適した表面を形成することができる。
 また、本工程において用いられる砥粒は、修正モース硬度13以上の砥粒であることが望ましい。具体的な砥粒の材料としては、炭化ホウ素(BC)、炭化ケイ素(SiC)を例示することができる。
 このように、修正モース硬度13以上の砥粒を採用することにより、SiCウェハ20を効率的に削ることができる。すなわち、加工対象であるSiCウェハ20と同等若しくはそれ以上の硬度を採用することにより、効率良く加工することができる。
 中でも、砥粒のコストや加工速度を考慮すると、炭化ホウ素(BC)砥粒を採用することが望ましい。すなわち、炭化ホウ素(BC)砥粒は安価で手に入れることができ、炭化ケイ素砥粒と比較して高速で効率よく加工することができる。
 (9-1-3)砥粒の性質
 第4の課題及び第5の課題を解決する本発明の平坦化工程S142において用いる砥粒の種類は限定されない。図6に示す本発明の一実施の形態で用いる修正モース硬度15未満の砥粒、または平坦化工程S142において破砕される程度の脆性を有する砥粒を用いることが好ましいが、図26に示した従来法の平坦化工程S17においても用いられている、ダイヤモンド砥粒のような修正モース硬度15の砥粒を用いても良い。
 本発明の好ましい実施の形態では、図6に示すように、平坦化工程S142においては、好ましくは修正モース硬度15未満の砥粒を用いる。
 このように、修正モース硬度15未満の硬度を有する砥粒を採用することにより、後述するエッチング工程S21(Si蒸気圧エッチング)にて除去される加工変質層30を3μm以下の深さで形成することができる。すなわち、加工対象であるSiCウェハ20との硬度差を小さくすることにより、SiCウェハ20表面深くに傷が導入されることを抑制し、Si蒸気圧エッチングを施すのに適した表面を形成することができる。
 修正モース硬度15未満の硬度を有する砥粒を用いる場合、少なくとも平坦化工程S142の開始段階において、平均砥粒径が、好ましくは20μm以上、より好ましくは40μm以上の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の下限を上記範囲に設定することによって、大きな加工速度で迅速にSiCウェハ20の表面を加工することができる。
 また、修正モース硬度15未満の硬度を有する砥粒を用いる場合、少なくとも平坦化工程S142の開始段階において、平均砥粒径が、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは60μm以下の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の上限を上記範囲に設定することによって、平坦化工程S142によってSiCウェハ20に導入される加工変質層の深さを低減することができる。
 また、修正モース硬度15未満の硬度を有する砥粒を用いる場合、少なくとも平坦化工程S142の終盤、すなわち終了直前から終了時にかけて、平均砥粒径が、好ましくは20μm未満、より好ましくは10μm以下の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の終盤において、用いる砥粒の平均砥粒径の上限を上記範囲に設定することによって、平坦化工程S142によってSiCウェハ20に導入される加工変質層の深さを低減することができる。
 また、修正モース硬度15未満の硬度を有する砥粒を用いる場合、少なくとも平坦化工程S142の終盤において、平均砥粒径が、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上の砥粒を用いることが好ましい。
 平坦化工程S142の開始段階において、用いる砥粒の平均砥粒径の下限を上記範囲に設定することによって、SiCウェハ20の表面を効率的に加工することができる。
 また、本発明で用いる砥粒は、遊離砥粒方式で破砕される程度の脆性を有することが好ましい。
 より具体的には、以下の脆性条件を充足する素材で構成された砥粒を用いることが好ましい。
(脆性条件)加工圧力150g/cmの条件で、平均砥粒径40μmに調整された砥粒を用いて、SiCウェハの表面を遊離砥粒方式で両面同時に平坦化したとき、加工時間20分経過後に平均砥粒径が20μm以下となる。
 このような脆性条件を充足する砥粒を用いて、遊離砥粒方式で平坦化工程S142を実行することで、導入される加工変質層30の深さを3μm以下とすることができる。
 また、平坦化工程S142においてはダイヤモンド砥粒を用いても良い。
 平坦化工程S142においてダイヤモンド砥粒を用いる場合、その砥粒径と同程度の深さの加工変質層30が導入されると考えられている。そのため、後行の加工変質層除去工程S20において除去することを考慮して、平均砥粒径が好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは3μm以下のダイヤモンド砥粒を用いることが好ましい。
 この場合には、平坦化工程S142において、好ましい形態では10μm以下、より好ましい形態では5μm以下、さらに好ましい形態では3μm以下の加工変質層がSiCウェハ20に導入される。
 (9-2)加工方法
 平坦化工程S142に適用可能な方式としては、定盤に微細な砥粒をかけ流しながら加工を行う遊離砥粒方式(ラッピング研磨等)や、砥粒をボンド材に埋め込んだ砥石で加工を行う固定砥粒方式(グラインド研削等)がある。より好ましくは、遊離砥粒方式が好適に用いられる。なお、砥粒は水や分散剤と混合された混合液(スラリー)として滴下されることが望ましい。
 本工程において使用される加工装置としては、従来の固定砥粒方式及び遊離砥粒方式で使用される汎用型の加工装置を採用することができる。また、両面同時に加工する方式であっても良いし、片面を加工する方式であってもよい。
 平坦化工程S142においては、砥粒を破砕しながらSiCウェハ20を加工することが望ましい。すなわち、加工前の平均砥粒径と加工後の平均砥粒径を比較したとき、加工後は破砕され、砥粒径が細かくなっていることが望ましい。
 また、本発明のSiCウェハの製造方法においては、平坦化工程S142にてSiCウェハ20に導入される加工変質層30が、好ましくは10μm以下、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下となるように、SiCウェハ20を平坦化する。
 このような薄い加工変質層30は、後行の工程であるエッチング工程S21によって、余分な素材ロスを生じることなく除去することができる。
 そのため、平坦化工程S142における加工変質層30の深さを上記数値範囲内に抑え、その後エッチング工程S21を実行することで、素材ロスを低減することができ、これにより1つのインゴット10からより多くのSiCウェハ20を製造することができる。
 なお、上述した範囲に加工変質層の深さを調整する具体的手段については、上の「砥粒の性質」で述べた事項を適用できる。
 平坦化工程S142においては、砥粒を破砕しながらSiCウェハ20を加工することが好ましい。すなわち、平坦化工程S142の加工前の平均砥粒径と加工後の平均砥粒径を比較したとき、加工後は破砕され、砥粒径が細かくなっていることが望ましい。
 上述した通り、平坦化工程S142において用いる砥粒の平均砥粒径は加工速度に影響を与える。
 そのため、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う実施の形態とすれば、平坦化工程S142の開始段階においては大きな加工速度で迅速にSiCウェハ20の表面を加工することができる。一方で、加工が進み砥粒が小さくなるにつれて加工速度が漸次小さくなり、工程の最終段階においてはSiCウェハ20の表面への繊細な加工を実現し、加工変質層30の深さを最低限まで抑えることができる。
 これにより平坦化工程S142の時短化と、後述するエッチング工程S21に供するに適したSiCウェハ20の表面の表面状態を実現することができる。
 言い換えれば、平坦化工程S142において用いる砥粒の平均砥粒径は加工速度に影響を与える。より具体的には、大きい砥粒を用いる場合には大きな加工速度を実現でき、小さい砥粒を用いた場合には加工速度が小さくなる関係にある。
 そのため、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行えば、平坦化工程S142の開始段階においては大きな加工速度で迅速にSiCウェハ20の表面を加工することができる。一方で、加工が進み砥粒が小さくなるにつれて加工速度が漸次小さくなり、工程の最終段階においてはSiCウェハ20の表面への繊細な加工を実現し、SiCウェハの表面に導入される加工変質層30を薄く均一に形成することができる。
 このような薄く均一な加工変質層30に対してエッチング工程S21を実行することにより、少ない素材ロスをもって高品質のSiCウェハ20を製造することができる。
 ダイヤモンド砥粒を用いる従来法の平坦化工程S17においては、加工変質層30が、局所的に表面深くまで導入され、均一な深さの加工変質層30とはならない。そのため、後行の加工変質層除去工程S20においてSiCウェハ20の加工変質層30を全て除去するために、加工変質層30が形成されていない部分までも除去する必要があり、素材ロス量が多かった。
 本発明のSiCウェハの製造方法は、従来法に比べて素材ロス量が少なく有利である。
 また、ダイヤモンド砥粒を用いる従来法の平坦化工程S17においては、深いスクラッチがランダムに生じるため、品質管理の面で問題があった。
 一方、本発明における平坦化工程S142では、このようなスクラッチが生じにくく、品質管理の面で非常に有利である。
 また、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行うことで、平坦化工程S142の開始段階における迅速な表面加工と、工程の最終段階における繊細な加工を実現できるため、加工変質層30の深さを最低限まで抑えることができる。
 これにより平坦化工程S142の時短化と、後述するエッチング工程S21に供するに適したSiCウェハ20の表面の表面状態を実現することができる。
 なお、上で説明した修正モース硬度15未満の砥粒を用いることで、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う形態の発明の実施が可能である。
 また、後述する平坦化工程S142における加工条件にて、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う形態の発明の実施が可能である。
 また、前述した脆性を有する砥粒を用いることで、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う形態の発明の実施が可能である。
 すなわち、上述した修正モース硬度15未満の砥粒又は脆性を有する砥粒を用いることで、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う形態の発明の実施が可能である。
 砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う形態にあっては、加工前の砥粒の平均砥粒径は、好ましくは20μm以上であり、より好ましくは40μm以上である。
 加工前の状態で上記範囲の平均砥粒径を有する砥粒を用いることで、平坦化工程S142の開始段階における迅速な加工が可能となる。
 一方、加工後の平均砥粒粒子が、好ましくは20μm未満、より好ましくは10μm以下となるように、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行うことが好ましい。
 加工後の平均砥粒粒子が上記範囲となるように、砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を実行することで、SiCウェハ20に導入される加工変質層30の深さを低減することができる。これにより、後述するエッチング工程S21に供するに適したSiCウェハ20の表面状態を実現することができる。
 以下に砥粒を破砕しながら平坦化工程S142を行う場合の具体例を挙げる。
 平均砥粒径40μmのBC砥粒を用いて、加工圧力150g/cm、加工時間20分の条件で平坦化工程S142を実施したところ、SiCウェハ20の加工変質層30深さは約3μmとなった。このとき加工後の平均砥粒径は10μm以下であった。この工程におけるSiCウェハ20の加工深さ20μmを加工時間で除することで得られた平均加工速度は1μm/分であった。
 (9-3)加工条件
 平坦化工程S142において遊離砥粒方式を採用する場合には、加工圧力は、100~300g/cmであり、より好ましくは150~200g/cmである。
 また、遊離砥粒方式を採用する場合、本加工における定盤の回転数は、5~20rpmであり、より好ましくは10~15rpmである。
 一方、固定砥粒方式を採用する場合には、従来法における粗研削工程S22及び仕上げ研削工程S23と同様の加工条件で、平坦化工程S142を実施することができる。具体的には砥石回転数1000~1500rpm、切込みピッチ1~3μm、前後送り150~250m/分、左右送り15~25m/分、加工速度50~150μm/時、という条件を例示できる。
 通常、スライス工程S13にてSiCウェハ20に導入されるうねりは片面につき30~50μmである。そのため、この平坦化工程S142では、うねりを除くためにSiCウェハ20の主面21及び裏面22から30~50μm深さまで加工を行う。そのため、平坦化工程S142に伴うウェハ一枚当たりの素材ロス量は、両面で60~100μmである。
 なお、平坦化工程S142における素材ロス量を低減させるため、SiCウェハ20に導入されるうねりが30μm以下となるようにスライス工程S13を行うことが好ましい。
 この修正モース硬度15未満の砥粒を用いた平坦化工程S142における加工時間は、遊離砥粒方式にて片面加工を施す場合、好ましくは5~30分であり、より好ましくは5~15分である。また、遊離砥粒方式にて両面加工を施す場合、30~50分であり、より好ましくは15~25分である。
 一方、修正モース硬度15の砥粒を用いた従来法の平坦化工程S17における加工時間は、遊離砥粒方式にて片面加工を施す場合には一般的に30~50分であり、両面加工を施す場合には60~100分である。
 つまり、加工の時短化の観点においても、修正モース硬度15未満の砥粒を用いる平坦化工程S142を採用することが好ましい。または、遊離砥粒方式で砥粒を破砕しながら平坦化を行うことが好ましい。
 平坦化工程S142によって前の工程までの加工変質層は除去される一方、SiCウェハ20の表面には新たに加工変質層30が導入される。平坦化工程S142によって導入される加工変質層30の深さは、従来法の平坦化工程S17によって導入される加工変質層30の深さよりも小さい。以下、具体的に説明する。
 従来法においては、従来法の平坦化工程S17において通常、平均砥粒径が10μmのダイヤモンド砥粒を使用する(図26及び図27)。従来法の平坦化工程S17においては、使用したダイヤモンド砥粒の砥粒径と同程度の深さの加工変質層30が導入されると考えられている。そのため、通常用いられる砥粒径が10μmのダイヤモンド砥粒を使用した場合には、従来法の平坦化工程S17にて導入される加工変質層30の深さは、SiCウェハ20の片面につき10μm程度となるのが定説である。
 一方、本発明における平坦化工程S142によってSiCウェハ20の表面に新たに導入される加工変質層30の深さは、SiCウェハ20の片面につき3μm以下である。
 この通り、本発明の平坦化工程S142において導入される加工変質層30の深さは、従来法の平坦化工程S17において導入される加工変質層30と比較して小さい。
 後行の工程である加工変質層除去工程S20においては、この平坦化工程S142又は従来法の平坦化工程S17にて導入された加工変質層30を全て除去する必要がある。そのため、SiCウェハ20に導入される加工変質層30の深さが小さい、修正モース硬度15未満の砥粒を用いた平坦化工程S142を採用することにより、従来法におけるダイヤモンド砥粒を用いた従来法の平坦化工程S17を採用した場合に比べ、後行の加工変質層除去工程S20における加工量や加工時間を低減させることができる。
 また、ダイヤモンド砥粒を用いる従来法の平坦化工程S17においては、深いスクラッチがランダムに生じるため、品質管理の面で問題があった。
 一方、修正モース硬度15未満の砥粒を用いる本発明における平坦化工程S142では、このようなスクラッチが生じにくく、品質管理の面で非常に有利である。
 さらに、本発明における平坦化工程S142において導入される加工変質層30の深さは、3μm以下と小さく、そして均一である。後行のエッチング工程S21で行われるSi蒸気圧エッチングは、このような小さく均一な加工変質層30を最低限の素材ロス量で除去することに適している。
 つまり、修正モース硬度15未満の砥粒を用いる平坦化工程S142と、エッチング工程S21を組み合わせることにより、素材ロスを顕著に低減できるのである。
<2>加工変質層除去工程(エッチング工程)
 加工変質層除去工程S20は、先行の工程でSiCウェハ20に導入された加工変質層30を除去する工程である。本発明のSiCウェハの製造方法においては、この加工変質層除去工程S20においてSi蒸気圧下で加熱することでSiCウェハ20をエッチングするエッチング工程S21を含む。
 上述の通り、加工変質層除去工程S20は、先行の工程でSiCウェハ20に導入された加工変質層30を除去する工程である。そのため、図6及び図7に示すように、エッチング工程S21を含む加工変質層除去工程S20は、平坦化工程S142、刻印形成工程S15及び面取り工程S16を含むウェハ形状形成工程S10よりも後に行うことが好ましい。
 第3の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法は、加工変質層除去工程S20における素材ロス量の低減という顕著な効果を有する。以下、詳細に説明する。
 従来法における加工変質層除去工程S20は、ダイヤモンド砥粒を用いて粗く研削する粗研削工程(ステップS22)と、粗研削工程S22で用いた砥粒よりも粒径が細かいダイヤモンド砥粒を用いて細かく研削する仕上げ研削工程(ステップS23)と、を含む(図26及び図27)。
 従来法における粗研削工程S22では、SiCウェハ20の主面21及び裏面22から10~15μm深さまで加工を行う。そのため、粗研削工程S22に伴うウェハ一枚当たりの素材ロス量は、両面で20~30μmである
 また、この粗研削工程S22にかかる時間は、通常、両面で10~15分である。
 仕上げ研削工程S23の研削手段としては、粗研削工程S22と同様に、固定砥粒研磨等を例示できる。
 通常、この仕上げ研削工程S23では、SiCウェハ20の主面21及び裏面22から3~10μm深さまで加工を行う。そのため、仕上げ研削工程S23に伴うウェハ一枚当たりの素材ロス量は、両面で6~20μmである。
 また、この仕上げ研削工程S23にかかる時間は、通常、両面で6~20分である。
 この通り、従来法では、粗研削工程S22において20~30μm、仕上げ研削工程S23において6~20μmの素材ロスが生じる。つまり、加工変質層除去工程S20全体において合計30~50μmの素材ロスが生じる。
 一方、本発明のSiCウェハの製造方法においては、先行するウェハ形状形成工程S10における、修正モース硬度15未満の砥粒を用いる平坦化工程S142において導入される加工変質層30は、片面につき3μm以下と小さく、そして均一である。
 ここで、本発明において採用するエッチング工程S21は、薄く均一な加工変質層30を除去するのに適している。具体的には、Si蒸気圧エッチングは、熱分解しやすい不安定サイトから優先的にエッチングし、除去するという特徴がある。そのため、平坦化工程S142にて導入された、上述のごとく薄く均一な加工変質層30に対してSi蒸気圧エッチングを施すことにより、加工変質層30を優先的にエッチングできるため、不必要な素材ロスの発生を抑制することができる。
 つまり、片面につき3μm、両面で6μmという、従来法(合計30~50μmの素材ロス)と比較して極めて小さい素材ロスのみをもって、先行のウェハ形状形成工程S10において導入された加工変質層30を除去できるのである。
 この通り、本発明のSiCウェハの製造方法は、修正モース硬度15未満の砥粒を用いる平坦化工程S142と、エッチング工程S21との組み合わせによって、素材ロス量の顕著な低減を実現するのである。
 必要十分量の加工変質層30を除去するという観点から、具体的には、エッチング工程S21においてSiCウェハ20の片面につき、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは3μm以下、エッチングすることが望ましい。
 また、エッチング工程S21においてSiCウェハ20の片面につき、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、エッチングすることが望ましい。
 また、本発明のSiCウェハの製造方法は、加工変質層除去工程S20にて要する工程の簡易性においても優れている。以下、具体的に説明する。
 従来法における粗研削工程S22では、平均砥粒径3~10μmのダイヤモンド砥粒が採用されている。粗研削工程S22においては、使用するダイヤモンド砥粒の砥粒と同程度の深さの加工変質層30が導入される。そのため、平均砥粒径3~10μmのダイヤモンド砥粒を使用した場合、粗研削工程S22にて導入される加工変質層30深さは、一般的に3~10μm程度になると考えられている。
 また、従来法における仕上げ研削工程S23では、平均砥粒径0.1~3μmのダイヤモンド砥粒が採用されている。粗研削工程S22と同様に、仕上げ研削工程S23においても、使用するダイヤモンド砥粒の砥粒と同程度の深さの加工変質層30が導入される。そのため、平均砥粒径0.1~3μmのダイヤモンド砥粒を使用した場合、この仕上げ研削工程S23にて導入される加工変質層30深さは、一般的に0.1~3μm程度となると考えられている。
 この通り、従来法では、ウェハ形状形成工程S10において導入された加工変質層30を除去するために、まず粗研削工程S22を行うが、この工程においても新たに加工変質層30が導入される。この新たに導入された加工変質層30を除去するために仕上げ研削工程S23を行う。
 つまり、従来法では、SiCウェハ20の加工変質層30を除去するために多段階の工程を要し、工程の簡易性の面で課題があった。
 一方、本発明のSiCウェハの製造方法は、先行するウェハ形状形成工程S10において導入される加工変質層30の除去を、エッチング工程S21の一工程で実現可能としている(図6及び図7)。
 これは、先行するウェハ形状形成工程S10における、修正モース硬度15未満の砥粒を用いる平坦化工程S142において導入される加工変質層30が、片面につき3μm以下という従来法に比べて極めて小さい値であることに起因する。
 つまり、本発明のSiCウェハの製造方法は、修正モース硬度15未満の砥粒を用いる平坦化工程S142と、エッチング工程S21との組み合わせによって、加工変質層除去工程S20の作業効率の大幅な向上を実現するのである。
 さらに、従来法では、粗研削工程S22及び仕上げ研削工程S23において片面ずつ研削加工を行うことが一般的であるが、ウェハの取付け・取り外し作業等の手間が増大することに加え、トワイマン効果によるウェハの反りが発生してしまうという不具合があった。
 一方、本発明のSiCウェハの製造方法にて採用するエッチング工程S21では、両面同時にエッチングすることが可能であるため、トワイマン効果によるウェハの反りが発生しない。
 また、エッチング工程S21では、主面21及び裏面22以外の箇所(外周部23や刻印部25周辺)に導入された加工変質層30をも除去することができ(図7参照)、SiCウェハ20の高品質化に貢献することができる。
 また、第4の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法は、1インゴットからより多くのSiCウェハを製造することを可能にするという顕著な効果を有する。以下、詳細に説明する。
 上述した通り、従来法では、従来法の平坦化工程S17において平均砥粒径10μmのダイヤモンド砥粒を用いるが、この工程でSiCウェハ20には平均砥粒径と同程度、つまり10μmの加工変質層30が導入されるのが定説である。
 従来法においては、この10μmの加工変質層30を除去するために、加工変質層除去工程S20として、ダイヤモンド砥粒を用いて粗く研削する粗研削工程(ステップS22)と、粗研削工程S22で用いた砥粒よりも粒径が細かいダイヤモンド砥粒を用いて細かく研削する仕上げ研削工程(ステップS23)と、を含む(図26及び図27)。
 従来法における粗研削工程S22では、平均砥粒径3~10μmのダイヤモンド砥粒を用いてSiCウェハ20の主面21及び裏面22から10~15μm深さまで加工を行う。そのため、粗研削工程S22に伴うウェハ一枚当たりの素材ロス量は、両面で20~30μmである。そして、この工程で新たにダイヤモンド砥粒の平均砥粒径と同程度の3~10μm程度の加工変質層30が新たに導入される。
 なお、この粗研削工程S22にかかる時間は、通常、両面で10~15分である。
 これに続く仕上げ研削工程S23では、粗研削工程S22と同様に、固定砥粒研磨等を例示できる。
 通常、この仕上げ研削工程S23では、平均砥粒径0.1~3μmのダイヤモンド砥粒を用いてSiCウェハ20の主面21及び裏面22から3~10μm深さまで加工を行う。そのため、仕上げ研削工程S23に伴うウェハ一枚当たりの素材ロス量は、両面で6~20μmである。そして、この過程で新たにダイヤモンド砥粒の平均砥粒径と同程度の0.1~3μm程度の加工変質層30が新たに導入される。
 なお、この仕上げ研削工程S23にかかる時間は、通常、両面で6~20分である。
 この通り、従来法では、従来法の平坦化工程S17において導入された10μm程度の加工変質層30を除去するために、粗研削工程S22において20~30μm、仕上げ研削工程S23において6~20μmの素材ロスが生じる。つまり、加工変質層除去工程S20全体において合計30~50μmの素材ロスが生じる。
 一方、本発明のSiCウェハの製造方法においては、先行する平坦化工程S142において導入される加工変質層30をエッチング工程S21により除く。
 好ましい実施の形態では、平坦化工程S142において導入される加工変質層30の深さと略同一の量、具体的には、加工変質層30の深さに対して誤差±1μmの範囲、より好ましくは誤差±0.5μmの範囲、さらに好ましくは誤差±0.2μmの範囲の量をエッチングして除去する。
 このようにエッチング工程S21において、素材ロス量を抑えてエッチングすることにより、1つのインゴットからより多くのSiCウェハ20を製造することができる。
 Si蒸気圧エッチングは、熱分解しやすい不安定サイトから優先的にエッチングし、除去するという特徴がある。そのため、平坦化工程S142にて導入された加工変質層30に対してSi蒸気圧エッチングを施すことにより、加工変質層30を優先的にエッチングできるため、不必要な素材ロスの発生を抑制することができる。
 つまり、先行のウェハ形状形成工程S10において導入された加工変質層30を、余分な素材ロスを生じることなく優先して除去することができるため、従来法(合計30~50μmの素材ロス)と比較して極めて小さい素材ロスのみをもって、加工変質層30を除去できるのである。
 この通り、本発明のSiCウェハの製造方法は、平坦化工程S142において導入される加工変質層30をエッチング工程S21により除去する構成によって、素材ロス量の顕著な低減を実現するのである。
 必要十分量の加工変質層30を除去するという観点から、具体的には、エッチング工程S21においてSiCウェハ20の片面につき、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは3μm以下、エッチングすることが望ましい。
 また、エッチング工程S21においてSiCウェハ20の片面につき、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、エッチングすることが望ましい。
 また、上述したとおり、従来法の平坦化工程S17において導入された加工変質層30を除去するために多段階の工程を要するが、本発明においては平坦化工程S142において導入された加工変質層30をエッチング工程S21の一工程で除去することができる。
 つまり、本発明によれば、従来法に比べて少ない工程数でSiCウェハ20を製造することができる。
 さらに、従来法では、粗研削工程S22及び仕上げ研削工程S23において片面ずつ研削加工を行うことが一般的であるが、ウェハの取付け・取り外し作業等の手間が増大することに加え、トワイマン効果によるウェハの反りが発生してしまうという不具合があった。
 一方、本発明のSiCウェハの製造方法にて採用するエッチング工程S21では、両面同時にエッチングすることが可能であるため、トワイマン効果によるウェハの反りが発生しない。
 また、エッチング工程S21では、主面21及び裏面22以外の箇所(外周部23や刻印部25周辺)に導入された加工変質層30をも除去することができ(図3参照)、SiCウェハ20の高品質化に貢献することができる。
 すなわち、加工変質層除去工程S20は、先行の工程でSiCウェハ20に導入された加工変質層30を除去する工程である。そのため、図6及び図7に示すように、エッチング工程S21を含む加工変質層除去工程S20は、平坦化工程S142の後に行う。平坦化工程S142の後にエッチング工程S21を行うことで、平坦化工程S142によってSiCウェハに導入された加工変質層30をエッチング工程S21で除去することができる。
 エッチング工程S21を経たSiCウェハは、表面だけでなく内部の格子歪み(図22における歪み層32)も除去されている。このSiCウェハ20に対して後行の化学機械研磨工程S32を行うことで、ウェハ内の格子歪みが除去され、かつ高平坦度を有する高品質なSiCウェハ20を製造することができる。
 また、平坦化工程S142の他、刻印形成工程S15及び面取り工程S16もエッチング工程S21よりも前に行うことが好ましい。これにより。外周部23や刻印部25周辺に導入された加工変質層30と応力を除去することができ(図7参照)、SiCウェハ20の高品質化に貢献することができる。
 また、上述した通り、エッチング工程S21を経たSiCウェハ20の表面(主面21及び裏面22)下の結晶格子には、格子歪みが生じていないことが望ましい。このようにSiCウェハ20内に格子歪みが生じていないことにより、デバイス製造工程に好ましいSiCウェハ20を提供することができる。
<3>鏡面研磨工程
 本発明のSiCウェハの製造方法の一実施の形態は鏡面研磨工程S30を含む。
 鏡面研磨工程S30は、研磨パッドの機械的な作用とスラリーの化学的な作用を併用して研磨を行う化学機械研磨(CMP)工程(ステップS32)を含んでいる。
 第5の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法においては、エッチング工程S21の後、より好ましくはエッチング工程S21の後に他の工程(より具体的には加工変質層30を導入し得る工程)を挟まずに、化学機械研磨工程S32を行う。
 この化学機械研磨工程S32は、後のデバイス製造工程に好ましい表面状態である鏡面に加工する工程である。なお、図7ではSiCウェハ20の主面21を鏡面化する様子を示しているが(二点鎖線部分)、主面21及び裏面22の両面を鏡面化しても良いし、裏面22のみを鏡面化しても良い。
 なお、製品管理上の観点では主面21のみに化学機械研磨工程S32を実施し、鏡面と梨地面を有するSiCウェハ20を製造することが好ましい。化学機械研磨工程S32を施された主面21は、加工変質層30を有さず、かつ、平坦度の高い表面である一方、残る裏面22も加工変質層30を有さない優れた表面を有している。つまり、本発明のSiCウェハの製造方法によれば、鏡面と梨地面を有する高品質なSiCウェハ20を製造することができる。
 通常、化学機械研磨工程S32では、SiCウェハ20の表面から0.5~1.5μm深さまで加工を行う。そのため、化学機械研磨工程S32に伴うウェハ一枚当たりの素材ロス量は、片面加工の場合0.5~1.5μmであり、両面加工の場合1~3μmである。
 また、この化学機械研磨工程S32にかかる時間は、通常、片面の研磨で15~45分、両面の研磨で30~90分である。
 なお、従来法における化学機械研磨工程S32は、加工変質層除去工程S20における仕上げ研削工程S23にて新たに導入された加工変質層30を除去する技術的意義を有する(図26及び図27)。一方、本発明のSiCウェハの製造方法においては、先行のエッチング工程S21において加工変質層30を全て除去することが可能である。そのため、本発明のSiCウェハの製造方法における化学機械研磨工程S32においては、加工変質層30を除去するという技術的な意義は従来法に比べて薄い。
<4>まとめ
 表1に従来法と第3の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法の各工程における素材ロス量、導入される加工変質層30の深さについてまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、従来法においては合計で87~152μmの素材ロスが生じる。特に従来法では加工変質層30を確実に除去するため、SiCウェハ20一枚当たり100μm以上を除去するのが一般的である。
 一方、本発明のSiCウェハの製造方法における素材ロス量は61~108μmである。この通り、本発明によれば、SiCウェハの製造における素材ロス量を大幅に低減することが可能である。
 また、スライス工程S13においてインゴット10から切り出すSiCウェハ20の加工前厚さD1は、この素材ロス量を指標に設定される。つまり最終的に得たいSiCウェハ20の厚さD(表面加工終了時おけるSiCウェハ20の厚さ)に素材ロス量を加算した厚みを加工前厚さD1に設定する。
 この通り、表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに素材ロス量を加算して、加工前厚さD1を決定する。ここでいう「表面加工」とは、平坦化工程S142、エッチング工程S21及び化学機械研磨工程S32のように、SiCウェハ20の厚さを減少させる加工のことをいう。
 つまり、後行の工程により厚さがそれ以上減少しない時点にまで至ったSiCウェハ20の厚さに対して、素材ロス量を加算して、加工前厚さD1を設定する。
 したがって、SiCウェハ20の厚みDに、下限として61μm以上、より好ましくは62μm以上、さらに好ましくは63μm以上の厚みを加算したものを加工前厚さD1に設定することが好ましい。
 また、SiCウェハ20の厚みDに、上限として108μm以下、より好ましくは106μm以下、さらに好ましくは96μm以下の厚みを加算したものを加工前厚さD1に設定することで、一つのインゴット10からより多くのSiCウェハ20を製造することができる。
 また、上述の通り、従来法ではSiCウェハ20一枚当たり100μm以上を除去するのが一般的である。そのため、SiCウェハ20の厚みDに、上限として100μm以下、より好ましくは100μm未満の厚みを加算したものを加工前厚さD1に設定することが好ましい。これにより、一般的に行われる従来法を使用したときに比べて、多くのSiCウェハ20を製造することができる。
 さらに、表1に示すように、従来法では素材ロス量の下限が87μmである。そのため、SiCウェハ20の厚みDに、上限として87μm以下、より好ましくは87μm未満、より好ましくは80μm以下の厚みを加算したものを加工前厚さD1に設定することが好ましい。これにより、従来法では実現困難な高い取り量でSiCウェハ20を製造することができる。
 なお、スライス工程S13から鏡面研磨工程S30までを経たSiCウェハ20の厚みDは、典型的には100~600μm、より典型的には150~550μm、さらに典型的には200~500μm、さらに典型的には250~450μm、さらに典型的には300~400μmを例示することができる。
 つまり、これら典型的なSiCウェハ20の厚みに、本発明のSiCウェハの製造方法による素材ロス量を加算して、加工前厚さD1を設定することが好ましい。
 具体的には、本発明のSiCウェハの製造方法によって厚さDが350μmであるSiCウェハ20を最終生産物として得たい場合には、加工前厚さD1が下限として411μm以上、より好ましくは412μm以上、さらに好ましくは413μm以上であるSiCウェハ20をスライス工程S13において得ることが好ましい。
 また、加工前厚さD1が上限として458μm以下、より好ましくは456μm以下、さらに好ましくは450μm以下、さらに好ましくは450μm未満、さらに好ましくは446μm以下、さらに好ましくは437μm以下、さらに好ましくは437μm未満であるSiCウェハ20をスライス工程S13において得ることが好ましい。
 また、従来法においては、スライス工程S13後~化学機械研磨工程S32後までの総加工時間は、91~180分である。
 一方、本発明においては、スライス工程S13後~化学機械研磨工程S32後までの総加工時間は、23~63分である。
 このように、本発明のSiCウェハの製造方法は、加工時間の短縮の観点からも有効である。
 次に、表2に従来法と第4及び第5の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造方法の各工程における素材ロス量、導入される加工変質層30の深さについてまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示すように、従来法においては合計で87~152μmの素材ロスが生じる。特に従来法では各工程で導入される加工変質層30を確実に除去するため、SiCウェハ20一枚当たり100μm以上を除去するのが一般的である。
 一方、本発明のSiCウェハの製造方法における素材ロス量は、表2に示すように61~122μmである。この通り、本発明によれば、SiCウェハの製造における素材ロス量を大幅に低減することが可能である。
 また、スライス工程S13においてインゴット10から切り出すSiCウェハ20の加工前厚さD1は、この素材ロス量を指標に設定される。つまり、最終的に得たいSiCウェハ20の厚さD(表面加工終了時おけるSiCウェハ20の厚さ)に、素材ロス量を加算した厚みを加工前厚さD1に設定する。
 この通り、表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに素材ロス量を加算して、加工前厚さD1を決定する。ここでいう「表面加工」とは、平坦化工程S142、エッチング工程S21及び化学機械研磨工程S32のように、SiCウェハ20の厚さを減少させる加工のことをいう。
 つまり、後行の工程により厚さがそれ以上減少しない時点にまで至ったSiCウェハ20の厚さに対して、素材ロス量を加算して、加工前厚さD1を設定する。
 したがって、SiCウェハ20の厚みDに、下限として61μm以上、より好ましくは62μm以上、さらに好ましくは63μm以上の厚みを加算したものを加工前厚さD1に設定することが好ましい。
 また、SiCウェハ20の厚みDに、上限として122μm以下、より好ましくは120μm以下、さらに好ましくは110μm以下の厚みを加算したものを加工前厚さD1に設定することが好ましい。これにより、1つのインゴット10からより多くのSiCウェハ20を製造することができる。
 また、上述の通り、従来法ではSiCウェハ20一枚当たり100μm以上を除去するのが一般的である。そのため、SiCウェハ20の厚みDに、上限として100μm以下、より好ましくは100μm未満の厚みを加算したものを加工前厚さD1に設定することが好ましい。これにより、一般的に行われる従来法を使用したときに比べて、多くのSiCウェハ20を製造することができる。
 さらに、表2に示すように、従来法では素材ロス量の下限が87μmである。そのため、SiCウェハ20の厚みDに、上限として87μm以下、より好ましくは87μm未満、より好ましくは80μm以下の厚みを加算したものを加工前厚さD1に設定することで、従来法では実現困難な高い取り量でSiCウェハ20を製造することができる。
 なお、スライス工程S13から鏡面研磨工程S30までを経たSiCウェハ20の厚みDは、典型的には100~600μm、より典型的には150~550μm、さらに典型的には200~500μm、さらに典型的には250~450μm、さらに典型的には300~400μmを例示することができる。
 つまり、これら典型的なSiCウェハ20の厚みに、本発明のSiCウェハの製造方法による素材ロス量を加算して、加工前厚さD1を設定することが好ましい。
 具体的には、本発明のSiCウェハの製造方法によって厚さDが350μmであるSiCウェハ20を最終生産物として得たい場合には、加工前厚さD1が下限として411μm以上、より好ましくは412μm以上、さらに好ましくは413μm以上であるSiCウェハ20をスライス工程S13において得ることが好ましい。
 また、この場合、加工前厚さD1が上限として472μm以下、より好ましくは470μm以下、さらに好ましくは460μm以下、さらに好ましくは450μm以下、さらに好ましくは450μm未満、さらに好ましくは437μm以下、さらに好ましくは437μm未満であるSiCウェハ20をスライス工程S13において得ることが好ましい。
 また、平坦化工程S142において、修正モース硬度15未満の砥粒を用いる場合や、砥粒を破砕しながら平坦化を行う場合には、この工程で導入される加工変質層30の深さを3μm以下に抑えることができる。
 この場合の各工程における素材ロス量、導入される加工変質層30の深さは以下の表3に示す通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示すように、平坦化工程S142において導入される加工変質層30の深さを3μm以下に抑える好ましい形態とした場合、素材ロス量は、61~108μmである。この通り、本発明によれば、SiCウェハの製造における素材ロス量を大幅に低減することが可能である。
 したがって、本発明の好ましい形態では、好ましくは108μm以下、より好ましくは106μm以下、さらに好ましくは96μm以下の厚みを加算したものを加工前厚さD1に設定することで、1つのインゴット10からより多くのSiCウェハ20を製造することができる。
 具体的には、本発明の好ましい形態によって厚さDが350μmであるSiCウェハ20を最終生産物として得たい場合には、加工前厚さD1が上限として458μm以下、より好ましくは456μm以下、さらに好ましくは450μm以下、さらに好ましくは450μm未満、さらに好ましくは446μm以下、さらに好ましくは437μm以下、さらに好ましくは437μm未満であるSiCウェハ20をスライス工程S13において得ることが好ましい。
 なお、エッチング工程S21におけるエッチング量が20μm以下及び6μm以下の場合である場合の数値を表2及び表3にまとめ、この数値に基づき加工前厚さD1についての具体的な数値を記載したが、本発明の実施の形態は当然これに限定されない。
 エッチング工程S21におけるエッチング量が別の数値を取る場合には、その数値に基づき合計素材ロス量を計算し、加工前厚さD1を設定することができる。エッチング量が別の数値を取る場合における加工前厚さD1の具体的な数値は本明細書に記載しないが、簡易な計算により求めることができるため、本明細書に記載されているも同然であるといえる。
 なお、エッチング工程S21の前に平坦化工程S142を行うことによって、平坦化工程S142によって導入される加工変質層30(クラック層及び歪み層)をエッチング工程S21により除去することができる。このエッチング工程S21の後に化学機械研磨工程S32を行うことにより、加工変質層30がなく、高い平坦度を有する高品質なSiCウェハ20を製造することができる。
 以下、実施例を示しながら、本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されないことはいうまでもない。
《第1の課題及び第2の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造とその観察と評価》
 以下の方法で実施例1及び実施例2のSiCウェハを製造した。
〈実施例1〉
(スライス工程)
 平均砥粒径10μmのダイヤモンド砥粒を含むスラリーを用いて、単結晶SiCインゴットをスライスし、6インチ径のSiCウェハを得た。
(梨地加工工程)及び(平坦化工程)
 このSiCウェハについて、平均砥粒径40μmのBC砥粒を含むスラリーを用いた遊離砥粒方式で、加工圧力を150g/cm、定盤回転数は15rpm、ヘッド回転数は5rpm、加工時間は20分、加工速度は約1.0μm/分、の条件で梨地加工を施した。
 このとき、梨地加工工程の終了時におけるBC砥粒の平均砥粒径は10μmであった。
(エッチング工程)
 平坦化工程後のSiCウェハに対し、エッチング量3μm(加工時間約3min、加工速度1μm/min)、エッチング量6μm(加工時間約6min、加工速度1μm/min)、エッチング量9μm(加工時間約9min、加工速度1μm/min)の条件でSi蒸気圧エッチングを施した。エッチング工程後のSiCウェハの厚みは、350μmであった。
〈実施例2〉
(スライス工程)
 実施例1と同じ条件でスライス工程を実施し6インチ径のSiCウェハを得た。
(梨地加工工程)及び(平坦化工程)
 このSiCウェハについて、平均砥粒径30μmのダイヤモンド砥粒を含む砥石(ビトリファイトボンド)を用いた固定砥粒方式で、以下の条件で平坦化を行った。
砥石回転数:1250rpm
切込みピッチ:2μm
前後送り:190m/分
左右送り:21m/分
加工速度:100um/時間
(エッチング工程)
 実施例1と同じ条件でSi蒸気圧エッチングを施した。エッチング工程後のSiCウェハの厚みは、350μmであった。
〈梨地の観察と評価〉
 実施例1及び実施例2のSiCウェハの裏面を、白色干渉顕微鏡を用いて観察した。その結果を図8及び図9に示す。
 図8は実施例1の白色干渉顕微鏡像(95μm×75μm)であり、図8(a)はエッチング工程前を、図8(b)はエッチング工程後(エッチング量3μm)をそれぞれ示している。
 図9は実施例2の白色干渉顕微鏡像(95μm×75μm)であり、図9(a)はエッチング工程前を、図9(b)はエッチング工程後(エッチング量3μm)をそれぞれ示している。
 図8及び図9に示すように、実施例1及び実施例2のSiCウェハの裏面には梨地面が形成されている。具体的には、図8に示すように、実施例1のSiCウェハの裏面には、不定形で微細な斑点状の凹凸が方向性なく無秩序に組み合わせた梨地面が形成されている。また、図9に示すように、実施例2のSiCウェハの裏面には、一方向に向かって伸びる筋状の凹凸が配列した梨地面が形成されている。また、この図8及び図9からわかるように、エッチング後の梨地面は、微細なバリが除去され、滑らかなエッジを有した表面構造となっていることがわかる。
 表4に実施例1及び実施例2の、エッチング量に対する算術平均粗さRa及び最大高さRzについてまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示すように、エッチング量を大きくすることで、算術平均粗さRa及び最大高さRzが低下している傾向を確認することができる。特に実施例1においては、算術平均粗さRa及び最大高さRzが低減する傾向が見て取れる。
 この結果は、エッチング量を調整することにより、難加工材料であるSiCウェハの梨地面粗さを制御できるという顕著な効果を得られることを示している。
 この実施例1及び実施例2のSiCウェハの梨地面は、搬送時や装置内で滑りにくく、静電チャック方式の試料台から剥がしやすい。また、パーティクルの付着は起こりにくく、試料台へのチャッキング時に、ウェハの平坦度を悪化させたりするなどの不具合が生じない梨地面粗さに設定することが可能である。
 なお、SiCウェハの主面を公知の方法により主面21を鏡面とすれば、光学センサによる検知が可能であり、デバイス製造工程において利点のあるSiCウェハを得ることができる。
〈SiCウェハの反射率と透過率〉
 実施例1のSiCウェハの反射率及び外部透過率を、分光光度計(U-4000形分光光度計)を用いて測定した。図10に反射率を測定した結果を、図11に外部透過率を測定した結果をそれぞれ示す。なお、比較例として主面及び裏面が鏡面であるSiCウェハの反射率及び外部透過率を図10及び図11に示している。
 図10(a)は、SiCウェハの主面側から波長300~1500nmの電磁波を入射し、主面側に反射した反射率を測定した結果である。両面が鏡面である比較例の反射率は、可視光領域での波長毎にバラツキがあり、反射率19~27%の間で変位しているのがわかる。一方、裏面が梨地面である実施例1の反射率は、比較例の反射率を全ての波長領域で下回っており、可視光領域での波長毎の差は小さく、反射率19~23%の間で変位しているのがわかる。
 図10(b)は、SiCウェハの裏面側から波長300~1500nmの電磁波を入射し、裏面側に反射した反射率を測定した結果である。図10(a)の実施例1の主面側の結果では、可視光の波長領域で19%以上の反射率が測定されているのに対し、図10(b)の裏面側の結果では、可視光の波長領域で3%以下の反射率が測定されている。
 このように、実施例1は主面と裏面とで大きく反射率が異なるため、主面・裏面の識別が容易となる。
 図11は、SiCウェハの主面側から波長300~1500nmの電磁波を入射し、SiCウェハを透過した透過率を測定した結果である。裏面が梨地面である実施例1の透過率は、両面が鏡面に形成されたSiCウェハの透過率を全ての波長領域で下回っている。
 特に、実施例1の結果では、全ての波長領域で25%以下の透過率が測定されている。そのため、裏面に梨地面が形成された実施例1は、可視光の透過を抑制することができ、光学式センサの検知率を向上させることができる。
〈SEM-EBSDによる加工変質層の測定〉
 エッチング工程の前後の実施例1及び実施例2のSiCウェハに存在する応力をSEM-EBSD法により観察した。その結果を図12及び図13に示す。実施例1及び実施例2のSiCウェハを劈開した断面を、走査型電子顕微鏡を用いて、以下の条件で測定を行った。
SEM装置:Zeiss製Merline
EBSD解析:TSLソリューションズ製OIM結晶方位解析装置
加速電圧:15kV
プローブ電流:15nA
ステップサイズ:200nm
基準点R深さ:20~25μm
 図12は実施例1の断面SEM-EBSDイメージング画像であり、図13は実施例2の断面SEM-EBSDイメージング画像である。
 この図12(a)及び図13(a)に示すように、エッチング工程の前においては、実施例1及び実施例2共にSiCウェハ内に格子歪みが観察された。これは、梨地加工工程等により導入された格子歪みである。なお、いずれも圧縮応力が観測されている。
 一方、図12(b)及び図13(b)に示すように、エッチング工程の後においては、表面下の結晶格子は、基準結晶格子に対する格子歪みが0.001%以下であり、実施例1及び実施例2のSiCウェハ内に格子歪みは観察されなかった。
 この結果により、SiCウェハ20内に応力がほとんど生じておらず、加工変質層30の中でも除去が難しい歪み層を除去されていることがわかる。つまり、平坦化工程等により導入されたSiCウェハ内の応力をエッチング工程により除去できることを示している。
〈TEMによる加工変質層の測定〉
 実施例1及び実施例2のSiCウェハについて、透過型電子顕微鏡(TEM)にて断面を観察した。その結果を図14及び図15に示す。
 図14は実施例1の断面TEM像(50nm×50nm)であり、(a)はエッチング量3μmの(0001)面側を、(b)はエッチング量3μmの(000-1)面側を、(c)はエッチング量6μmの(0001)面側を、(d)はエッチング量6μmの(000-1)面側をそれぞれ示している。
 図15は実施例2の断面TEM像(50nm×50nm)であり、(a)はエッチング量3μmの(0001)面側を、(b)はエッチング量3μmの(000-1)面側を、(c)はエッチング量6μmの(0001)面側を、(d)はエッチング量6μmの(000-1)面側をそれぞれ示している。
 この断面TEM像に基づき、以下の方法により変質層の有無及びその深さを評価した。
[評価方法]断面TEM像を数nmの加工変質層が確認できる倍率まで拡大し、表面側とバルク側のコントラストを比較し、コントラスト差がある場合には「加工変質層がある」と評価し、コントラスト差が無い場合には「加工変質層が無い」と評価する。
 「加工変質層がある」場合には、断面TEM像に基づきその深さを計測した。
 その結果、実施例1のSiCウェハは、エッチング量3μm時もエッチング量6μm時も加工変質層は観察されなかった。
 一方、実施例2のSiCウェハは、エッチング量3μm時に(0001)面側にて10nmの加工変質層が、(000-1)面側にて43nmの加工変質層が観察された。しかしながら、エッチング量6μm時には、加工変質層は観察されなかった。
 以上のSEM-EBSDによる加工変質層の測定及びTEMによる加工変質層の測定により、Si蒸気圧エッチングを施すことで、実施例1及び実施例2には加工変質層が実質的にないことが分かった。
 実施例1及び実施例2のSiCウェハのように加工変質層が除去された状態のSiCウェハに対して化学機械研磨加工を施せば、内部にはクラック(傷)や格子歪みがなく、かつ高度な平坦度を有する高品質なSiCウェハを得ることができる。
《第3の課題及び第4の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造とその観察と評価》
 以下の方法で実施例3、実施例4、比較例1及び比較例2のSiCウェハを製造した。
〈実施例3〉
 (スライス工程)
 平均砥粒径10μmのダイヤモンド砥粒を含むスラリーを用いて、単結晶SiCインゴットをスライスし、6インチ径のSiCウェハを得た。
(平坦化工程)
 このSiCウェハについて、平均砥粒径40μmのBC砥粒を含むスラリーを用いた遊離砥粒方式で、加工圧力を150g/cm、定盤回転数は15rpm、ヘッド回転数は5rpm、加工時間は20分、加工速度は約1.0μm/分、の条件で平坦化した。
 このとき、平坦化工程の終了時におけるBC砥粒の平均砥粒径は10μmであった。
(エッチング工程)
 平坦化工程後のSiCウェハに対し、エッチング量3μm(加工時間約3min、加工速度1μm/min)の条件でSi蒸気圧エッチングを施した。
〈実施例4〉
(スライス工程)
 実施例3と同じ条件でスライス工程を実施し6インチ径のSiCウェハを得た。
(平坦化工程)
 このSiCウェハについて、平均砥粒径30μmのダイヤモンド砥粒を含む砥石(ビトリファイトボンド)を用いた固定砥粒方式で、以下の条件で平坦化を行った。
砥石回転数:1250rpm
切込みピッチ:2μm
前後送り:190m/分
左右送り:21m/分
加工速度:100um/時間
(エッチング工程)
 加工時間を6minとした以外は、実施例3と同じ条件でSi蒸気圧エッチングを施した。エッチング量は6μmであった。
〈比較例1〉
(スライス工程)
 実施例3と同じ条件でスライス工程を実施し6インチ径のSiCウェハを得た。
(エッチング工程)
 得られたSiCウェハについて実施例3と同じ条件でSi蒸気圧エッチングを施した。
〈比較例2〉
(スライス工程)
 実施例3と同じ条件でスライス工程を実施し6インチ径のSiCウェハを得た。
(平坦化工程)
 このSiCウェハについて、平均砥粒径30μmのダイヤモンド砥粒を含む砥石(ビトリファイトボンド)を用いた固定砥粒方式で、以下の条件で平坦化を行った。
砥石回転数:1250rpm
切込みピッチ:2μm
前後送り:190m/分
左右送り:21m/分
加工速度:100um/時間
(エッチング工程)
 実施例3と同じ条件でSi蒸気圧エッチングを施した。
〈加工変質層の観察と評価〉
 実施例3、実施例4、比較例1及び比較例2のSiCウェハについて、透過型電子顕微鏡(TEM)にて断面を観察した。その結果を図16、図17、図18及び図19に示す。なお、各図面における(a)は(0001)面側を50nm角の範囲で拡大した断面TEM像であり、(b)は(000-1)面側を50nm角の範囲で拡大した断面TEM像である。
 この断面TEM像に基づき、以下の方法により変質層の有無及びその深さを評価した。
[評価方法]断面TEM像を数nmの加工変質層が確認できる倍率まで拡大し、表面側とバルク側のコントラストを比較し、コントラスト差がある場合には「加工変質層がある」と評価し、コントラスト差が無い場合には「加工変質層が無い」と評価する。
 「加工変質層がある」場合には、断面TEM像に基づきその深さを計測した。
 その結果、実施例3及び実施例4のSiCウェハには加工変質層は観察されなかった。
 一方、比較例1のSiCウェハには、(0001)面側にて12nmの加工変質層が、(000-1)面側にて28nmの加工変質層が、それぞれ観察された。
 また、比較例2のSiCウェハには、(0001)面側にて10nmの加工変質層が、(000-1)面側にて43nmの加工変質層が、それぞれ観察された。
 これらの結果から、SiCウェハの製造において、修正モース硬度15未満の砥粒を用いてSiCウェハを平坦化する平坦化工程と、Si蒸気圧下で加熱してSiCウェハをエッチングするエッチング工程を組み合わせることで、片面につき3μmという少ない素材ロスで加工変質層が除去されたSiCウェハを製造できることが分かった。
 また、これらの結果から、SiCウェハの製造において、砥粒を破砕しながらSiCウェハを平坦化する平坦化工程と、Si蒸気圧下で加熱してSiCウェハをエッチングするエッチング工程を組み合わせることで、片面につき3μmという少ない素材ロスで加工変質層が除去されたSiCウェハを製造できることが分かった。
 また、実施例3及び実施例4の結果から、エッチング工程によって、平坦化工程にて導入された加工変質層を、10μm以下という従来技術よりも少ない素材ロス量で除去するができることがわかった。
 これらの結果は、平坦化工程にて導入された加工変質層をエッチング工程により除去するという構成にすることによって、素材ロスを低減することができ、これにより1つのインゴットからより多くのSiCウェハを製造することができることを示している。
《第5の課題を解決する本発明のSiCウェハの製造とその観察と評価》
 以下の方法で実施例5及び実施例6のSiCウェハを製造した。
〈実施例5〉
 (スライス工程)
 平均砥粒径10μmのダイヤモンド砥粒を含むスラリーを用いて、単結晶SiCインゴットをスライスし、6インチ径のSiCウェハを得た。
(平坦化工程)
 このSiCウェハについて、平均砥粒径40μmのBC砥粒を含むスラリーを用いた遊離砥粒方式で、加工圧力を150g/cm、定盤回転数は15rpm、ヘッド回転数は5rpm、加工時間は20分、加工速度は約1.0μm/分、の条件で平坦化した。
 このとき、平坦化工程の終了時におけるBC砥粒の平均砥粒径は10μmであった。
(エッチング工程)
 平坦化工程後のSiCウェハに対し、エッチング量3μm(加工時間約3min、加工速度1μm/min)の条件でSi蒸気圧エッチングを施した。
〈実施例6〉
(スライス工程)
 実施例5と同じ条件でスライス工程を実施し6インチ径のSiCウェハを得た。
(エッチング工程)
 得られたSiCウェハについて実施例5と同じ条件でSi蒸気圧エッチングを施した。エッチング量は3.5μmであった。
<SEM-EBSDによる応力測定>
 また、エッチング工程の前後の実施例5及び実施例6のSiCウェハに存在する応力をSEM-EBSD法により観察した。その結果を図20及び図21に示す。実施例1及び実施例2のSiCウェハを劈開した断面を、走査型電子顕微鏡を用いて、以下の条件で測定を行った。
SEM装置:Zeiss製Merline
EBSD解析:TSLソリューションズ製OIM結晶方位解析装置
加速電圧:15kV
プローブ電流:15nA
ステップサイズ:200nm
基準点R深さ:20~25μm
 図20は実施例5の断面SEM-EBSDイメージング画像であり、図21は実施例6の断面SEM-EBSDイメージング画像である。
 図20(a)及び図21(a)に示すように、エッチング工程の前においては、実施例5及び実施例6のSiCウェハ内に格子歪みが観察された。これは、粗面加工工程等により導入された格子歪みである。なお、いずれも圧縮応力が観測されている。
 一方、図20(b)及び図21(b)に示すように、エッチング工程の後においては、表面下の結晶格子は、基準結晶格子に対する格子歪みが0.001%以下であり、実施例5及び実施例6のSiCウェハ内に格子歪みは観察されなかった。
 この結果は、エッチング工程により導入されたSiCウェハ内の応力をエッチング工程により除去できることを示している。
 実施例5及び実施例6のSiCウェハのように応力が除去された状態のSiCウェハに対して化学機械研磨加工を施せば、内部には格子歪みがなく、かつ高度な平坦度を有する高品質なSiCウェハを得ることができる。
10 インゴット
20 SiCウェハ
21 主面
22 裏面
23 外周部
24 オリフラ
25 刻印部
30 加工変質層
31 クラック層
32 歪み層
33 バルク層
40 坩堝
41 上容器
42 下容器
43 支持台
50 高温真空炉
51 本加熱室
52 予備加熱室
53 移動台
54 真空形成用バルブ
55 不活性ガス注入用バルブ
56 真空計
57 ヒータ
S10 ウェハ形状形成工程
S11 インゴット成形工程
S12 結晶方位成形工程
S13 スライス工程
S141 梨地加工工程
S142 平坦化工程
S15 刻印形成工程
S16 面取り工程
S17 従来法の平坦化工程
S20 加工変質層除去工程
S21 エッチング工程
S22 粗研削工程
S23 仕上げ研削工程
S30 鏡面研磨工程
S31 鏡面加工工程
S32 化学機械研磨工程

 

Claims (55)

  1.  鏡面加工された主面と、
     梨地加工された裏面と、を備えることを特徴とする、SiCウェハ。
  2.  前記裏面は、算術平均偏差Raが50~300nmであることを特徴とする、請求項1に記載のSiCウェハ。
  3.  前記裏面は、最大高さRzが0.5~5μmであることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のSiCウェハ。
  4.  前記裏面には、加工変質層が実質的にないことを特徴とする、請求項1~3の何れかに記載のSiCウェハ。
  5.  SiCウェハの少なくとも裏面に梨地加工を施した後、
     Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハの少なくとも裏面をエッチングして得られることを特徴とする、SiCウェハ。
  6.  SiCウェハの少なくとも裏面に梨地加工を施し、
     Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハの少なくとも裏面をエッチングした後、
     前記SiCウェハの主面を鏡面加工して得られることを特徴とする、SiCウェハ。
  7.  前記梨地加工は、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒を用いた遊離砥粒加工であることを特徴とする、請求項5又は請求項6に記載のSiCウェハ。
  8.  ウェハ厚みが1mm以下であることを特徴とする、請求項1~7の何れかに記載のSiCウェハ。
  9.  SiCウェハの少なくとも裏面を梨地加工する梨地加工工程と、
     前記梨地加工工程の後に、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハの少なくとも裏面をエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とする、SiCウェハの製造方法。
  10.  前記エッチング工程の後に、前記SiCウェハの主面を鏡面加工する鏡面加工工程をさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載のSiCウェハの製造方法。
  11.  前記梨地加工工程は、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒を用いた遊離砥粒加工であることを特徴とする、請求項9又は請求項10に記載のSiCウェハの製造方法。
  12.  前記エッチング工程は、エッチング量を制御することで前記裏面の粗さを算術平均偏差Raが50~300nmとなるように調整する粗さ調整工程を有していることを特徴とする、請求項9~11の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  13.  加工変質層が実質的にないことを特徴とする、SiCウェハ。
  14.  半導体素子が作られる主面と、
     前記主面に相対する裏面と、
     前記主面及び裏面の外縁に接続する外周部と、
     前記外周部の一部に設けられる切欠き部と、
     前記主面又は前記裏面に設けられる刻印部と、を備え、
     前記主面、前記裏面、前記外周部、前記切欠き部、及び、前記刻印部は、加工変質層が実質的にないことを特徴とする、SiCウェハ。
  15.  表面再構成由来の格子歪み以外の格子歪みが実質的にないことを特徴とする、SiCウェハ。
  16.  半導体素子が作られる主面と、
     前記主面に相対する裏面と、
     前記主面及び前記裏面と隣接するバルク層と、を備え、
     前記バルク層は、基準結晶格子に対する格子歪み量が0.01%以下であることを特徴とする、SiCウェハ。
  17.  1500~2000℃の温度範囲で加熱した際にSORI値が変化しないことを特徴とする、13~16の何れかに記載のSiCウェハ。
  18.  SiCウェハを平坦化する平坦化工程と、
     前記平坦化工程の後に、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハの主面及び裏面をエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とするSiCウェハの製造方法。
  19.  前記エッチング工程の処理温度は、1500℃以上であることを特徴とする、請求項18に記載のSiCウェハの製造方法。
  20.  前記エッチング工程に次いで、前記SiCウェハの主面を鏡面加工する鏡面加工工程を含むことを特徴とする、請求項18又は請求項19に記載のSiCウェハの製造方法。
  21.  前記エッチング工程の前に、
     結晶成長させた単結晶SiCの塊を円柱状のインゴットに加工するインゴット成形工程と、
     前記インゴット外周の一部に結晶方位を示す切欠き部を形成する結晶方位成形工程と、
     前記インゴットをスライスして薄円板状のSiCウェハを得るスライス工程と、
     前記SiCウェハ表面を選択的に除去して刻印部を形成する刻印形成工程と、
     前記SiCウェハの外周部に対して面取りを行う面取り工程と、をさらに含むことを特徴とする、請求項18~20の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  22.  修正モース硬度15未満の砥粒の存在下でSiCウェハを平坦化する平坦化工程と、
     Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とする、SiCウェハの製造方法。
  23.  前記砥粒は、修正モース硬度13以上の砥粒であることを特徴とする、請求項22に記載のSiCウェハの製造方法。
  24.  前記砥粒は、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒であることを特徴とする、請求項22又は請求項23に記載のSiCウェハの製造方法。
  25.  前記平坦化工程は、遊離砥粒方式であることを特徴とする、請求項22~24の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  26.  前記エッチング工程によって、前記SiCウェハがエッチングされる量が、片面につき10μm以下であることを特徴とする、請求項22~25の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  27.  前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、
     前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、
     前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記エッチング工程前に行われることを特徴とする、請求項22~26の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  28.  前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、
     前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、
     前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記平坦化工程後に行われることを特徴とする、請求項22~26の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  29.  遊離砥粒方式で砥粒を破砕しながらSiCウェハを平坦化する平坦化工程と、
     Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とする、SiCウェハの製造方法。
  30.  前記平坦化工程において、加工開始時の平均砥粒径が20μm以上、加工終了時の平均砥粒径が20μm未満となるように、砥粒を破砕しながらSiCウェハを平坦化することを特徴とする、請求項29に記載のSiCウェハの製造方法。
  31.  遊離砥粒方式において破砕される脆性を有する砥粒を用いて、遊離砥粒方式でSiCウェハを平坦化する平坦化工程と、
     Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングするエッチング工程と、を含むことを特徴とする、SiCウェハの製造方法。
  32.  前記砥粒が以下の脆性条件を充足することを特徴とする、請求項31に記載のSiCウェハの製造方法。
    (脆性条件)加工圧力150g/cmの条件で、平均砥粒径40μmに調整された砥粒を用いて、SiCウェハの表面を遊離砥粒方式で両面同時に平坦化したとき、加工時間20分経過後に平均砥粒径が20μm以下となる。
  33.  前記砥粒が、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒であることを特徴とする、請求項29~32の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  34.  前記エッチング工程によって、前記SiCウェハがエッチングされる量が、片面につき10μm以下であることを特徴とする、請求項29~33の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  35.  前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、
     前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、
     前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記エッチング工程前に行われることを特徴とする、請求項29~34の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  36.  前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、
     前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、
     前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記平坦化工程後に行われることを特徴とする、請求項29~34の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  37.  インゴットをスライスしてSiCウェハを得るスライス工程と、
     前記SiCウェハを平坦化する平坦化工程と、
     Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングし、前記平坦化工程において導入された加工変質層を除去するエッチング工程と、を含み、
     前記スライス工程において、前記平坦化工程及び前記エッチング工程を含む表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに、122μm以下の厚みを加算した厚みを有するSiCウェハを得ることを特徴とする、SiCウェハの製造方法。
  38.  前記スライス工程において、前記平坦化工程及び前記エッチング工程を含む表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに、100μm未満の厚みを加算した厚みのSiCウェハを得ることを特徴とする、請求項37に記載のSiCウェハの製造方法。
  39.  前記スライス工程において、前記平坦化工程及び前記エッチング工程を含む表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに、87μm未満の厚みを加算した厚みのSiCウェハを得ることを特徴とする、請求項37又は請求項38に記載のSiCウェハの製造方法。
  40.  前記スライス工程において、前記平坦化工程及び前記エッチング工程を含む表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みに、61μm以上の厚みを加算した厚みのSiCウェハを得ることを特徴とする、請求項37~39の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  41.  前記表面加工の終了後におけるSiCウェハの厚みが300~400μmであることを特徴とする、請求項37~40の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  42.  前記スライス工程において、472μm以下の厚みのSiCウェハを得ることを特徴とする、請求項37~41の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  43.  前記エッチング工程におけるエッチング量が、SiCウェハの片面につき10μm以下であることを特徴とする、請求項37~42の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  44.  前記平坦化工程において、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒を用いることを特徴とする、請求項37~43の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  45.  前記平坦化工程は、遊離砥粒方式であることを特徴とする、請求項37~44の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  46.  前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、
     前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、
     前記面取りと前記刻印形成工程は、前記エッチング工程前に行われることを特徴とする、請求項37~45の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  47.  前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、
     前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、
     前記面取りと前記刻印形成工程は、前記平坦化工程後に行われることを特徴とする、請求項37~45の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  48.  SiCウェハを平坦化する平坦化工程と、
     前記平坦化工程の後に、Si蒸気圧下で加熱することで前記SiCウェハをエッチングするエッチング工程と、
     前記エッチング工程の後に、前記SiCウェハの表面を化学機械研磨加工する化学機械研磨工程を含むことを特徴とする、SiCウェハの製造方法。
  49.  前記SiCウェハの外周部を面取りする面取り工程と、
     前記SiCウェハの表面に刻印を形成する刻印形成工程と、をさらに含み、
     前記面取り工程と前記刻印形成工程を前記エッチング工程の前に行うことを特徴とする、請求項48に記載のSiCウェハの製造方法。
  50.  前記面取り工程と前記刻印形成工程は、前記平坦化工程後に行われることを特徴とする、請求項49に記載のSiCウェハの製造方法。
  51.  前記エッチング工程の後に、SiCウェハに新たに加工変質層が導入される工程を含まないことを特徴とする、請求項48~50の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  52.  前記エッチング工程に次いで、前記SiCウェハの表面を化学機械研磨加工する化学機械研磨工程を含むことを特徴とする、請求項48~51の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  53.  前記化学機械研磨工程において、SiCウェハの(0001)面側のみを化学機械研磨加工することを特徴とする、請求項48~52の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  54.  前記平坦化工程において、炭化ホウ素砥粒及び/又は炭化ケイ素砥粒を用いることを特徴とする、請求項48~53の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。
  55.  前記エッチング工程によって、前記SiCウェハがエッチングされる量が、片面につき10μm以下であることを特徴とする、請求項48~54の何れかに記載のSiCウェハの製造方法。

     
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