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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023176672
(43)【公開日】2023-12-13
(54)【発明の名称】ＳｉＣ基板及びＳｉＣエピタキシャルウェハ
(51)【国際特許分類】
C30B 29/36 20060101AFI20231206BHJP
C30B 25/20 20060101ALI20231206BHJP
【ＦＩ】
C30B29/36 A
C30B25/20
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022089091
(22)【出願日】2022-05-31
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-04-17
(71)【出願人】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】株式会社レゾナック
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100163496
【弁理士】
【氏名又は名称】荒 則彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100137017
【弁理士】
【氏名又は名称】眞島 竜一郎
(72)【発明者】
【氏名】西原 禎孝
(72)【発明者】
【氏名】周防 裕政
【テーマコード（参考）】
4G077
【Ｆターム（参考）】
4G077AA02
4G077AA03
4G077AB09
4G077AB10
4G077BE08
4G077ED06
4G077GA10
4G077HA12
4G077TA04
4G077TK01
(57)【要約】
【課題】不良が生じにくいＳｉＣ基板及びＳｉＣエピタキシャルウェハを提供することを目的とする。
【解決手段】本実施形態にかかるＳｉＣ基板は、中心から半径１７．５ｍｍの円周と重なる位置にある内周支持面で内周支持した際に、上面のうち厚み方向から見て前記内周支持面と重なる第１点を繋ぐ面を第１基準面とし、前記第１基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが４０μｍ未満である。
【選択図】図２
【解決手段】本実施形態にかかるＳｉＣ基板は、中心から半径１７．５ｍｍの円周と重なる位置にある内周支持面で内周支持した際に、上面のうち厚み方向から見て前記内周支持面と重なる第１点を繋ぐ面を第１基準面とし、前記第１基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが４０μｍ未満である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心から半径１７．５ｍｍの円周と重なる位置にある内周支持面で内周支持した際に、
上面のうち厚み方向から見て前記内周支持面と重なる第１点を繋ぐ面を第１基準面とし、前記第１基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが４０μｍ未満である、ＳｉＣ基板。
上面のうち厚み方向から見て前記内周支持面と重なる第１点を繋ぐ面を第１基準面とし、前記第１基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが４０μｍ未満である、ＳｉＣ基板。
【請求項2】
前記内周支持面で支持した際のＷＡＲＰが６０μｍ未満である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項3】
最外周から７．５ｍｍ内側の円周と重なる位置にある外周支持面で外周支持した際に、
上面のうち厚み方向から見て前記外周支持面と重なる第２点を繋ぐ面を第２基準面とし、前記第２基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが－４０μｍより大きい、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
上面のうち厚み方向から見て前記外周支持面と重なる第２点を繋ぐ面を第２基準面とし、前記第２基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが－４０μｍより大きい、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項4】
前記外周支持面で外周支持した際に、前記第２基準面に対するＢＯＷが０μｍ以下である、請求項３に記載のＳｉＣ基板。
【請求項5】
前記外周支持面で支持した際のＷＡＲＰが６０μｍ未満である、請求項３に記載のＳｉＣ基板。
【請求項6】
直径が１４５ｍｍ以上である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項7】
直径が１９５ｍｍ以上である、請求項６に記載のＳｉＣ基板。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載のＳｉＣ基板と、前記ＳｉＣ基板の一面に積層されたＳｉＣエピタキシャル層とを有する、ＳｉＣエピタキシャルウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＳｉＣ基板及びＳｉＣエピタキシャルウェハに関する。
【背景技術】
【0002】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きい。また、炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。そのため炭化珪素（ＳｉＣ）は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。このため、近年、上記のような半導体デバイスにＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられるようになっている。
【0003】
ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣインゴットから切り出されたＳｉＣ基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層することで得られる。以下、ＳｉＣエピタキシャル層を積層前の基板をＳｉＣ基板と称し、ＳｉＣエピタキシャル層を積層後の基板をＳｉＣエピタキシャルウェハと称する。
【0004】
ＳｉＣ基板やＳｉＣエピタキシャルウェハは、搬送等のプロセスにおいてたわむ場合がある。たわみは、センサーの検出不良や吸着不良等の不良の原因となる場合がある。例えば、特許文献１には、中心が外側より上方となるように反ったＳｉＣ基板を外周支持することで、搬送時のたわみを抑制することが記載されている。また特許文献２には、熱処理時のムラを抑制するために、ウェハを支持体で平面支持し、たわみを発生させないようにすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０２１／０１９８８０４号
【特許文献2】特開２０１２－１８２２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ウェハの支持方法は様々あり、他の構成との関係で制約がある場合もある。特許文献１及び２に記載の方法は、特定のウェハの支持方法の場合に不良の発生を抑制できるが、例えば内周支持でウェハを支持する場合に、十分不良を低減することができなかった。
【0007】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、不良が生じにくいＳｉＣ基板及びＳｉＣエピタキシャルウェハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、ウェハの形状やたわみを規定するＢＯＷやＷＡＲＰが所定の範囲内となるＳｉＣ基板を作製し、そのＳｉＣ基板を用いることで、搬送時の不良を低減できることを見出した。すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【0009】
（１）第１の態様にかかるＳｉＣ基板は、中心から半径１７．５ｍｍの円周と重なる位置にある内周支持面で内周支持した際に、上面のうち厚み方向から見て前記内周支持面と重なる第１点を繋ぐ面を第１基準面とし、前記第１基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが４０μｍ未満である。
【0010】
（２）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記内周支持面で支持した際のＷＡＲＰが６０μｍ未満でもよい。
【0011】
（３）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、最外周から７．５ｍｍ内側の円周と重なる位置にある外周支持面で外周支持した際に、上面のうち厚み方向から見て前記外周支持面と重なる第２点を繋ぐ面を第２基準面とし、前記第２基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが－４０μｍより大きくてもよい。
【0012】
（４）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記外周支持面で外周支持した際に、前記第２基準面に対するＢＯＷが０μｍ以下でもよい。
【0013】
（５）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記外周支持面で支持した際のＷＡＲＰが６０μｍ未満でもよい。
【0014】
（６）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、直径が１４５ｍｍ以上でもよい。
【0015】
（７）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、直径が１９５ｍｍ以上でもよい。
【0016】
（８）第２の態様にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハは、上記態様にかかるＳｉＣ基板と、前記ＳｉＣ基板の一面に積層されたＳｉＣエピタキシャル層とを有する。
【発明の効果】
【0017】
上記態様にかかるＳｉＣ基板及びＳｉＣエピタキシャルウェハは、不良が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本実施形態にかかるＳｉＣ基板の平面図である。
【図2】本実施形態にかかるＳｉＣ基板を内周支持した場合のＢＯＷの評価方法を説明するための断面図である。
【図3】本実施形態にかかるＳｉＣ基板を内周支持した場合のＷＡＲＰの評価方法を説明するための断面図である。
【図4】本実施形態にかかるＳｉＣ基板を外周支持した場合のＢＯＷの評価方法を説明するための断面図である。
【図5】本実施形態にかかるＳｉＣ基板を外周支持した場合のＷＡＲＰの評価方法を説明するための断面図である。
【図6】ＳｉＣインゴットの製造装置の一例である昇華法を説明するための模式図である。
【図7】本実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本実施形態にかかるＳｉＣ基板等について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本実施形態の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【0020】
「第１実施形態」
図１は、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０をＳｉＣ基板１０の厚み方向から平面視した平面図である。ＳｉＣ基板１０は、ＳｉＣからなる。ＳｉＣ基板１０のポリタイプは、特に問わず、２Ｈ、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈのいずれでもよい。ＳｉＣ基板１０は、例えば、４Ｈ－ＳｉＣである。
図１は、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０をＳｉＣ基板１０の厚み方向から平面視した平面図である。ＳｉＣ基板１０は、ＳｉＣからなる。ＳｉＣ基板１０のポリタイプは、特に問わず、２Ｈ、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈのいずれでもよい。ＳｉＣ基板１０は、例えば、４Ｈ－ＳｉＣである。
【0021】
ＳｉＣ基板１０の平面視形状は略円形である。ＳｉＣ基板１０は、結晶軸の方向を把握するためのオリエンテーションフラットＯＦもしくはノッチを有してもよい。ＳｉＣ基板１０の直径は、例えば、１４５ｍｍ以上であり、好ましくは１９５ｍｍ以上である。ＳｉＣ基板１０の直径が大きいほど、同じ曲率でもたわみの絶対量が大きくなる。たわみの大きなＳｉＣエピタキシャルウェハは、後工程のプロセスに与える影響が大きく、たわみの抑制が求められる。換言すると、本発明の構成を満たすＳｉＣ基板１０は、直径が大きいほど有用性が高い。
【0022】
ＳｉＣ基板１０は、例えば搬送等のプロセスにおいて、内周支持される場合や外周支持される場合がある。内周支持は、ＳｉＣ基板１０をＳｉＣ基板１０の中心Ｃ近傍の内周支持面１で支持する方法であり、外周支持は、ＳｉＣ基板１０をＳｉＣ基板１０の最外周Ｅ近傍の外周支持面２で支持する方法である。
【0023】
内周支持面１の位置は、一つに規定されるものではないが、例えば、中心Ｃから半径１７．５ｍｍの円周と重なる位置にある。内周支持面１は、中心Ｃから半径１７．５ｍｍの円周と重なる位置にある円環状の支持面でもよいし、当該円に沿って点在する複数の支持面でもよい。内周支持面１は、支持体の上面である。
【0024】
外周支持面２の位置は、一つに規定されるものではないが、例えば、最外周Ｅから７．５ｍｍ内側の円周と重なる位置にある。外周支持面２は、最外周Ｅから７．５ｍｍ内側の円周と重なる位置にある円環状の支持面でもよいし、当該円に沿って点在する複数の支持面でもよい。外周支持面２は、支持体の上面である。例えば、ＳｉＣ基板１０の直径が１５０ｍｍの場合は、外周支持面２は、中心Ｃから半径６７．５ｍｍの円周と重なる位置にある。例えば、ＳｉＣ基板１０の直径が２００ｍｍの場合は、外周支持面２は、中心Ｃから半径９２．５ｍｍの円周と重なる位置にある。例えば、ＳｉＣ基板１０の直径が３００ｍｍの場合は、外周支持面２は、中心Ｃから半径１４２．５ｍｍの円周と重なる位置にある。例えば、ＳｉＣ基板１０の直径が４５０ｍｍの場合は、外周支持面２は、中心Ｃから半径２１７．５ｍｍの円周と重なる位置にある。
【0025】
本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、中心Ｃから半径１７．５ｍｍの円周と重なる位置にある内周支持面１で内周支持した際に、ＢＯＷが４０μｍ未満であり、好ましくは２０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下である。内周支持のＢＯＷが上記範囲を満たすと、搬送エラーを低減できる。搬送エラーは、例えば、センサーの検出不良、吸着不良、他部材との接触等である。
【0026】
図２は、本実施形態にかかるＳｉＣ基板１０を内周支持した場合のＢＯＷの評価方法を説明するための断面図である。図２に示すように、ＳｉＣ基板１０を内周支持面１で内周支持すると、ＳｉＣ基板１０の中心Ｃは最外周より平坦面Ｆから離れた位置にある。すなわち、ＳｉＣ基板１０は、内周支持時に上に凸にたわむ。
【0027】
ＢＯＷは、ウェハの中心Ｃの高さを測定しており、この高さは３点基準平面に対する符号付き距離で規定される。３点基準平面より上の場合はプラス、下の場合はマイナスとなる。内周支持の際の基準面を第１基準面Ｓｒ１と称する。第１基準面Ｓｒ１は、上面１０ａのうち厚み方向から見て内周支持面１と重なる第１点ｐ１を繋ぐ面である。第１点ｐ１は、例えば、厚み方向から見て、内周支持面１と重なる部分である。第１点ｐ１は、内周支持面１が複数の場合は複数ある。例えば、第１基準面Ｓｒ１は、複数の第１点ｐ１を繋ぐ面である。内周支持の場合のＢＯＷは、上面１０ａの中心Ｃの第１基準面Ｓｒ１に対する高さ方向の位置として求められる。内周支持の場合のＢＯＷの絶対値は、中心Ｃを通り第１基準面Ｓｒ１（平坦面Ｆ）と平行な第１面Ｓ１と３点基準平面（第１基準面Ｓｒ１）との距離として求められる。
【0028】
本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、内周支持の場合のＷＡＲＰが６０μｍ以下であることが好ましく、ＷＡＲＰが３０μｍ以下であることがより好ましく、ＷＡＲＰが２０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【0029】
図３は、本実施形態にかかるＳｉＣ基板１０を内周支持した場合のＷＡＲＰの評価方法を説明するための断面図である。
【0030】
ＷＡＲＰは、３点基準平面から上面１０ａの最高点ｈｐと最低点ｌｐまでの距離の合計であり、常に正の値となる。ＷＡＲＰは、例えば、最高点ｈｐを通り３点基準平面（第１基準面Ｓｒ１）（平坦面Ｆ）と平行な第２面Ｓ２と、最低点ｌｐを通り３点基準平面（第１基準面Ｓｒ１）（平坦面Ｆ）と平行な第３面Ｓ３と、の距離として求められる。内周支持の場合、最高点ｈｐは中心Ｃと一致する場合があり、この場合、第１面Ｓ１と第２面Ｓ２とは一致する。ＷＡＲＰが大きいほど、ＳｉＣ基板１０は変形していると判断される。
【0031】
また本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、外周支持の場合のＢＯＷが－４０μｍより大きいことが好ましく、０μｍ以下であることがより好ましく、－２０μｍ以上－５μｍ以下であることがさらに好ましい。ＢＯＷが－４０μｍより大きいとは、絶対値が４０μｍより小さいことを意味する。
【0032】
外周支持の場合のＢＯＷが上記範囲であれば、ＳｉＣ基板１０を内周支持した場合及び外周支持した場合のいずれにおいても、搬送エラーを抑えることができる。すなわち、内周支持の場合及び外周支持の場合のいずれにおいてもＢＯＷが所定の範囲内にあるＳｉＣ基板は、例えば、搬送途中に支持方法を変えざるを得ないような搬送プロセスを通過する場合でも搬送エラーを生じにくく、汎用性が高い。また、自動搬送付き装置では、ステージ上のウェハを搬送する際に突き上げピンなどでウェハを浮かせ、ロボットハンドがその隙間に入って持ち上げることで搬送している。ＢＯＷが所定の範囲内に無い場合、ロボットハンドとウェハが衝突することや、ロボットハンドのストローク範囲内にウェハ無く、搬送不良を引き起こすことがある。
【0033】
図４は、本実施形態にかかるＳｉＣ基板１０を外周支持した場合のＢＯＷの評価方法を説明するための断面図である。図４に示すように、ＳｉＣ基板１０を外周支持面２で外周支持すると、ＳｉＣ基板１０の中心Ｃは、例えば、最外周より平坦面Ｆの近くに位置する。すなわち、ＳｉＣ基板１０は、例えば、外周支持時に下に凸にたわむ。
【0034】
外周支持の際の基準面を第２基準面Ｓｒ２と称する。第２基準面Ｓｒ２は、上面１０ａのうち厚み方向から見て外周支持面２と重なる第２点ｐ２を繋ぐ面である。第２点ｐ２は、例えば、外周支持面２の径方向の中心と厚み方向から見て重なる部分である。第２点ｐ２は、外周支持面２が複数の場合は複数ある。第２基準面Ｓｒ２は、例えば、複数の第２点ｐ２を繋ぐ面である。外周支持の場合のＢＯＷは、上面１０ａの中心Ｃの３点基準平面（第２基準面Ｓｒ２）に対する高さ方向の位置として求められる。外周支持の場合のＢＯＷの絶対値は、中心Ｃを通り第２基準面Ｓｒ２（平坦面Ｆ）と平行な第１面Ｓ１と３点基準平面（第２基準面Ｓｒ２）との距離として求められる。
【0035】
図５は、本実施形態にかかるＳｉＣ基板１０を外周支持した場合のＷＡＲＰの評価方法を説明するための断面図である。
【0036】
ＷＡＲＰは、上述のように、３点基準平面から上面１０ａの最高点ｈｐと最低点ｌｐまでの距離の合計である。ＷＡＲＰは、例えば、最高点ｈｐを通り３点基準平面（第２基準面Ｓｒ２）（平坦面Ｆ）と平行な第２面Ｓ２と、最低点ｌｐを通り３点基準平面（第２基準面Ｓｒ２）（平坦面Ｆ）と平行な第３面Ｓ３と、の距離として求められる。外周支持の場合、最低点ｌｐは中心Ｃと一致する場合があり、この場合、第１面Ｓ１と第３面Ｓ３とは一致する。
【0037】
内周支持の場合及び外周支持の場合のＳｉＣ基板１０のＢＯＷ及びＷＡＲＰは、ＳｉＣ基板１０自体に生じる歪と、重力によりＳｉＣ基板１０に生じるたわみと、の影響を受ける。ＳｉＣ基板１０自体に生じる歪は、例えば、内部応力によって生じる。ＳｉＣ基板１０自体に生じる歪は、製造過程で制御できる。
【0038】
次いで、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０の製造方法の一例について説明する。ＳｉＣ基板１０は、ＳｉＣインゴットをスライスして得られる。ＳｉＣインゴットは、例えば、昇華法によって得られる。
【0039】
図６は、ＳｉＣインゴットの製造装置３０の一例である昇華法を説明するための模式図である。図６において台座３２の表面と直交する方向をｚ方向、ｚ方向と直交する一方向をｘ方向、ｚ方向及びｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。
【0040】
昇華法は、黒鉛製の坩堝３１内に配置した台座３２にＳｉＣ単結晶からなる種結晶３３を配置し、坩堝３１を加熱することで坩堝３１内の原料粉末３４から昇華した昇華ガスを種結晶３３に供給し、種結晶３３をより大きなＳｉＣインゴット３５へ成長させる方法である。坩堝３１の加熱は、例えば、コイル３６で行う。
【0041】
昇華法での結晶成長条件を制御することで、ＳｉＣインゴット３５から得られるＳｉＣ基板１０のＢＯＷ及びＷＡＲＰを制御できる。
【0042】
例えば、ＳｉＣインゴット３５をｃ面成長させる際に、結晶成長面の中心部の温度と、外周部の温度と、を制御する。結晶成長面は、結晶の成長過程における表面である。例えば、ＳｉＣインゴット３５をｃ面成長させる際に、結晶成長面の中心部の温度より外周部の温度を低くする。またｘｙ面内の中央と外周の成長速度差が０．００１ｍｍ／ｈ以上、０．０５ｍｍ／ｈ以下となるように、結晶成長を行う。ここで、ｘｙ面内の中央の成長速度は、外周の成長速度より遅くする。成長速度は、結晶成長面の温度を変えることで変化する。
【0043】
結晶成長面の温度は、コイル３６による坩堝３１の加熱中心のｚ方向の位置を制御することで調整できる。坩堝３１の加熱中心のｚ方向の位置は、コイル３６のｚ方向の位置を変えることで変更できる。坩堝３１の加熱中心のｚ方向の位置と結晶成長面のｚ方向の位置とが、０．５ｍｍ／ｈで離れるように制御する。ここで、坩堝３１の加熱中心のｚ方向の位置が、結晶成長面のｚ方向の位置に対し、下側（原料粉末３４側）にくるように制御する。
【0044】
次いで、このような条件で作製したＳｉＣインゴット３５をＳｉＣ基板１０へ加工する。一般的な加工方法では、ＳｉＣインゴット３５の状態とＳｉＣ基板１０の状態とで、単結晶にかかる応力が変わってしまう。例えば、成型工程では、直径１８０ｍｍのＳｉＣインゴット３５から、直径１５０ｍｍのＳｉＣ基板１０に加工する際には直径を小さくする必要がある。また、例えば、マルチワイヤー切断工程では表面のうねりが発生し、うねりを除去する必要がある。このような工程を経ることで、例えば、ＳｉＣインゴット３５の応力が大きい部分が除去されることや結晶格子面の形状が変わることがあり、ＳｉＣインゴット３５の状態の応力が、ＳｉＣ基板１０の状態では開放される場合がある。ＳｉＣインゴット３５の状態の単結晶にかかる応力を、ＳｉＣ基板１０が引き継ぐように加工する。ＳｉＣ基板１０に係る応力は、ＳｉＣ基板１０のたわみの要因の一つであり、応力を調整することでＳｉＣ基板のたわみを調整できる。その結果、ＳｉＣ基板１０に引き継がれた応力を利用してＳｉＣ基板１０のたわみを抑制することが可能となる。
【0045】
例えば、ＳｉＣインゴット３５の片面へダメージフリー加工を施したのち、シングルワイヤーソーで切断し、ダメージフリー加工を施した面を吸着して切断面に対してさらにダメージフリー加工を行う。ＳｉＣ基板１０の両面に対してダメージフリー加工を行うことで、ＳｉＣインゴットの状態で生じた応力の一部が、ＳｉＣ基板１０にも引き継がれる。ダメージフリー加工は、例えばＣＭＰ加工である。このようにＳｉＣインゴット３５の状態の格子面形状を残すように基板加工を行うことで、ＳｉＣインゴット３５の持つ応力がＳｉＣ基板１０に引き継がれる。その後、直径を調整する成型工程を行うことで、ＳｉＣ基板１０のたわみを調整できる。
【0046】
このように、上記製造方法を用いてＳｉＣ基板１０を作製することで、内周支持の場合のＢＯＷ及びＷＡＲＰを小さくできる。また上記製造方法を用いてＳｉＣ基板１０を作製することで、外周支持の場合のＢＯＷおよびＷＡＲＰも小さくすることが可能となる。
【0047】
本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、所定の条件を満たすように製造されているため、内周支持の場合のＢＯＷ及びＷＡＲＰが小さい。そのため、内部支持の場合でも、搬送エラーが生じにくい。また外周支持の場合におけるＢＯＷ及びＷＡＲＰも小さいＳｉＣ基板１０は、内周支持と外周支持のいずれの場合でも搬送エラーが生じにくく、プロセスに対する汎用性が高い。
【0048】
「第２実施形態」
図７は、第２実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハ２０の断面図である。ＳｉＣエピタキシャルウェハ２０は、ＳｉＣ基板１０とＳｉＣエピタキシャル層１１とを備える。ＳｉＣエピタキシャル層１１は、ＳｉＣ基板１０の一面に積層される。ＳｉＣエピタキシャル層１１は、例えば、ＳｉＣ基板１０の上面１０ａに積層される。
図７は、第２実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハ２０の断面図である。ＳｉＣエピタキシャルウェハ２０は、ＳｉＣ基板１０とＳｉＣエピタキシャル層１１とを備える。ＳｉＣエピタキシャル層１１は、ＳｉＣ基板１０の一面に積層される。ＳｉＣエピタキシャル層１１は、例えば、ＳｉＣ基板１０の上面１０ａに積層される。
【0049】
デバイスが動作できる高品質のＳｉＣを得るために、ＳｉＣ基板１０にはＳｉＣエピタキシャル層１１が積層される。またＳｉＣエピタキシャル層１１を積層する前には、研磨等の機械的な加工が施される場合が多い。この場合、ＳｉＣ基板１０の上面１０ａに加工変質層が形成される。ＳｉＣ基板１０の一面に、ＳｉＣエピタキシャル層１１が積層されたり、加工変質層が形成されるとＳｉＣエピタキシャルウェハ２０が反る場合がある。
【0050】
ＳｉＣ基板１０の表面は研削されることが多い。ＳｉＣ基板１０の上面１０ａの表面粗さ（Ｒａ）は、例えば、１ｎｍ以下であることが好ましい。上面１０ａは、例えば、ＳｉＣエピタキシャル層１１が積層される側の面である。
【0051】
ＳｉＣ基板１０の上面１０ａ及び下面１０ｂは、いずれも研削されていてもよい。上面１０ａは例えばＳｉ面で、下面１０ｂは例えばＣ面である。上面１０ａと下面１０ｂの関係はこの逆でもよい。上面１０ａと下面１０ｂは、いずれもスクラッチ等の残留した鏡面加工された鏡面でも、いずれもＣＭＰ（Chemical mechanical polish）されたＣＭＰ処理面でもよく、研磨の程度が上面１０ａと下面１０ｂとで異なってもよい。スクラッチ等の残留した鏡面には加工変質層が形成され、ＣＭＰ処理面にはほとんど加工変質層が形成されない。加工変質層は、加工によりダメージを受けた部分であり、結晶構造が崩れている部分である。
【0052】
例えば、上面１０ａが鏡面研削面で下面１０ｂがＣＭＰ処理面の場合は、両面の表面状態の違いにより、ＳｉＣ基板１０にトワイマン効果が生じる。トワイマン効果は、基板の両面にある残留応力に差が生じた場合に、両面の応力の差を補おうとする力が働く現象である。トワイマン効果は、ＳｉＣエピタキシャルウェハ２０の反りの原因となりうる。
【0053】
またＳｉＣエピタキシャル層１１を積層後のＳｉＣエピタキシャルウェハ２０は、ＷＡＲＰが５０μｍ以下であることが好ましく、ＷＡＲＰが３０μｍ以下であることがより好ましい。またＳｉＣエピタキシャル層１１を積層後のＳｉＣエピタキシャルウェハ２０は、内周支持の場合のＢＯＷが３０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。また、外周支持の場合のＢＯＷは－３０μｍ以上であることが好ましい。
【0054】
第２実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハ２０は、ＳｉＣ基板１０のＷＡＲＰ及びＢＯＷが所定の範囲内であるため、ＳｉＣエピタキシャル層１１が積層された後でもたわみにくい。したがって、ＳｉＣエピタキシャルウェハ２０も搬送エラーが生じにくい。
【0055】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【実施例0056】
（実施例１）
ＳｉＣインゴット３５を昇華法で作製した。ＳｉＣインゴット３５を作製の際に、坩堝３１の加熱中心のｚ方向の位置と結晶成長面のｚ方向の位置とが、０．５ｍｍ／ｈで離れるように制御した。結晶成長面の中心部の温度より外周部の温度を低くし、ｘｙ面内の中央と外周の成長速度差が０．００１ｍｍ／ｈ以上０．０５ｍｍ／ｈ以下となるように、結晶成長を行った。
ＳｉＣインゴット３５を昇華法で作製した。ＳｉＣインゴット３５を作製の際に、坩堝３１の加熱中心のｚ方向の位置と結晶成長面のｚ方向の位置とが、０．５ｍｍ／ｈで離れるように制御した。結晶成長面の中心部の温度より外周部の温度を低くし、ｘｙ面内の中央と外周の成長速度差が０．００１ｍｍ／ｈ以上０．０５ｍｍ／ｈ以下となるように、結晶成長を行った。
【0057】
そして作製したＳｉＣインゴット３５をマルチワイヤーソーで切断し、両面をＣＭＰ研磨した。上記工程を経て、板厚が３４８．１５μｍで直径が１５０ｍｍのＳｉＣ基板１０を準備した。
【0058】
作製したＳｉＣ基板１０を中心Ｃから半径１７．５ｍｍの円周上に配置された複数の内周支持面１で支持し、ＢＯＷとＷＡＲＰを測定した。ＢＯＷは、９．４６８μｍであった。ＷＡＲＰは、１８．４１６μｍであった。
【0059】
そして、このＳｉＣ基板１０を所定の搬送経路を搬送した。搬送経路の高さは、２ｍｍとした。また搬送経路のロボットハンドの厚みは１．５ｍｍ、ストローク幅は５０μｍ、搬送されるウェハの厚みの上限は３７５μｍ、とした。この条件で、実施例１のＳｉＣ基板１０を複数搬送した際に、実施例１のＳｉＣ基板１０の搬送エラー率は、０％であった。
【0060】
（実施例２）
実施例２は、ＳｉＣインゴット３５を作製の成長条件は同条件であるが、切り出したＳｉＣ基板１０の厚みが実施例１と異なる。実施例２におけるＳｉＣ基板１０を作製時にも、結晶成長面の中心部の温度より外周部の温度を低くし、ｘｙ面内の中央と外周の成長速度差が０．００１ｍｍ／ｈ以上、０．０５ｍｍ／ｈ以下となるようにし、坩堝３１の加熱中心のｚ方向の位置と結晶成長面のｚ方向の位置とが、０．５ｍｍ／ｈで離れるように制御した。
実施例２は、ＳｉＣインゴット３５を作製の成長条件は同条件であるが、切り出したＳｉＣ基板１０の厚みが実施例１と異なる。実施例２におけるＳｉＣ基板１０を作製時にも、結晶成長面の中心部の温度より外周部の温度を低くし、ｘｙ面内の中央と外周の成長速度差が０．００１ｍｍ／ｈ以上、０．０５ｍｍ／ｈ以下となるようにし、坩堝３１の加熱中心のｚ方向の位置と結晶成長面のｚ方向の位置とが、０．５ｍｍ／ｈで離れるように制御した。
【0061】
また実施例１と同様に、実施例２のＳｉＣ基板１０を内周支持面１で支持し、ＢＯＷとＷＡＲＰを測定した。内周支持面１で支持した場合のＢＯＷは、３５．７４４μｍで、ＷＡＲＰは、５１．１７４μｍであった。そして、実施例１と同様の条件で、実施例２のＳｉＣ基板１０を搬送した際の搬送エラー率は、２０％であった。
【0062】
（比較例１、比較例２）
比較例１及び比較例２は、ＳｉＣインゴット３５を作製の成長条件を変更した点が実施例１と異なる。比較例１及び比較例２では、結晶成長時の温度条件を特に制御しなかった。
比較例１及び比較例２は、ＳｉＣインゴット３５を作製の成長条件を変更した点が実施例１と異なる。比較例１及び比較例２では、結晶成長時の温度条件を特に制御しなかった。
【0063】
また実施例１と同様に、比較例１及び比較例２のＳｉＣ基板１０を内周支持面１で支持した場合のＢＯＷとＷＡＲＰを測定した。
【0064】
比較例１のＳｉＣ基板１０を内周支持面１で支持した場合のＢＯＷは、７４．０２７μｍで、ＷＡＲＰは、１０３．７０５μｍであった。そして、実施例１と同様の条件で、比較例１のＳｉＣ基板１０を搬送した際の搬送エラー率は、１００％であった。
【0065】
比較例２のＳｉＣ基板１０を内周支持面１で支持した場合のＢＯＷは、－３０．１６４μｍで、ＷＡＲＰは、２８２．６０８μｍであった。そして、実施例１と同様の条件で、比較例２のＳｉＣ基板１０を搬送した際の搬送エラー率は、１００％であった。
【0066】
実施例１，２及び比較例１，２の結果を以下の表１にまとめた。
【0067】
【表1】
【0068】
製造時の温度を精密に制御した実施例１及び２は、内周支持の場合でもＢＯＷ及びＷＡＲＰが小さかった。またＢＯＷ及びＷＡＲＰが小さい実施例１及び２のＳｉＣ基板は、比較例１及び２のＳｉＣ基板と比較して搬送エラー率が低かった。また実施例１のＢＯＷとＷＡＲＰのそれぞれは、実施例２のＢＯＷとＷＡＲＰのそれぞれより小さかった。実施例１は、実施例２よりＳｉＣ基板１０の板厚が厚い。板厚を厚くすることで、ＢＯＷ及びＷＡＲＰを小さくすることができる。
【符号の説明】
【0069】
１…内周支持面、２…外周支持面、１０…ＳｉＣ基板、１０ａ…上面、１０ｂ…下面、１１…ＳｉＣエピタキシャル層、２０…ＳｉＣエピタキシャルウェハ、３０…製造装置、３１…坩堝、３２…台座、３３…種結晶、３４…原料粉末、３５…ＳｉＣインゴット、３６…コイル、Ｃ…中心、Ｆ…平坦面、ｈｐ…最高点、ｌｐ…最低点、ｐ１…第１点、ｐ２…第２点、Ｓ１…第１面、Ｓ２…第２面、Ｓ３…第３面、Ｓｒ１…第１基準面、Ｓｒ２…第２基準面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-06
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心から半径１７．５ｍｍの円周と重なる位置にある内周支持面で内周支持した際に、
上面のうち厚み方向から見て前記内周支持面と重なる第１点を繋ぐ面を第１基準面とし、前記第１基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが４０μｍ未満であり、
直径が１４５ｍｍ以上である、ＳｉＣ基板。
上面のうち厚み方向から見て前記内周支持面と重なる第１点を繋ぐ面を第１基準面とし、前記第１基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが４０μｍ未満であり、
直径が１４５ｍｍ以上である、ＳｉＣ基板。
【請求項2】
前記内周支持面で支持した際のＷＡＲＰが６０μｍ未満である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項3】
最外周から７．５ｍｍ内側の円周と重なる位置にある外周支持面で外周支持した際に、
上面のうち厚み方向から見て前記外周支持面と重なる第２点を繋ぐ面を第２基準面とし、前記第２基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが－４０μｍより大きい、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
上面のうち厚み方向から見て前記外周支持面と重なる第２点を繋ぐ面を第２基準面とし、前記第２基準面より上方を正とした際に、ＢＯＷが－４０μｍより大きい、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項4】
前記外周支持面で外周支持した際に、前記第２基準面に対するＢＯＷが０μｍ以下である、請求項３に記載のＳｉＣ基板。
【請求項5】
前記外周支持面で支持した際のＷＡＲＰが６０μｍ未満である、請求項３に記載のＳｉＣ基板。
【請求項6】
直径が１９５ｍｍ以上である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項7】
前記内周支持面で支持した際のＢＯＷが１０μｍ未満である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項8】
前記内周支持面で支持した際のＷＡＲＰが２０μｍ未満である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか一項に記載のＳｉＣ基板と、前記ＳｉＣ基板の一面に積層されたＳｉＣエピタキシャル層とを有する、ＳｉＣエピタキシャルウェハ。