特許 7491307 炭化珪素基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-20

(45)【発行日】2024-05-28

(54)【発明の名称】炭化珪素基板

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/36 20060101AFI20240521BHJP

   C30B 33/00 20060101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

C30B29/36 A

C30B33/00

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021520077

(86)(22)【出願日】2020-03-19

(86)【国際出願番号】 JP2020012435

(87)【国際公開番号】W WO2020235205

(87)【国際公開日】2020-11-26

【審査請求日】2022-11-25

(31)【優先権主張番号】P 2019093883

(32)【優先日】2019-05-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】本家 翼

(72)【発明者】

【氏名】沖田 恭子

【審査官】有田 恭子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５２３９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０６３６３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０４７７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２１９２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１９２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２８０２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０１７３１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２３１４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８６１２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ３０Ｂ １／００－３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面と、
前記第１主面と反対側の第２主面と、
前記第１主面および前記第２主面の各々に連なる面取り部とを備え、
最大径が１５０ｍｍ以上であり、
前記面取り部における表面マンガン濃度は、１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であり、
前記第１主面におけるマンガンの濃度は、前記面取り部における表面マンガン濃度よりも低く、
前記第１主面におけるマンガンの濃度は、１×１０ ⁹ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ² 以下である、炭化珪素基板。

【請求項2】

前記面取り部における算術平均粗さは、前記第１主面および前記第２主面の各々における算術平均粗さよりも大きい、請求項１に記載の炭化珪素基板。

【請求項3】

前記面取り部における表面ナトリウム濃度は、１×１０⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素基板。

【請求項4】

前記面取り部における表面ナトリウム濃度は、３×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。

【請求項5】

前記面取り部における表面カリウム濃度は、１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。

【請求項6】

前記面取り部における表面鉄濃度は、１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、炭化珪素基板に関する。本出願は、２０１９年５月１７日に出願した日本特許出願である特願２０１９－０９３８８３号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

【背景技術】

【0002】

国際公開第２０１６／０６３６３２号（特許文献１）には、炭化珪素基板を洗浄する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／０６３６３２号

【発明の概要】

【0004】

本開示に係る炭化珪素基板は、第１主面と、第２主面と、面取り部とを備えている。第２主面は、第１主面と反対側にある。面取り部は、第１主面および第２主面の各々に連なっている。最大径が１５０ｍｍ以上である。面取り部における表面マンガン濃度は、１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、本実施形態に係る炭化珪素基板の構成を示す平面模式図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。

【図3】図３は、図２の領域ＩＩＩの拡大模式図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法を概略的に示すフローチャートである。

【図5】図５は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第３工程を示す断面模式図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第４工程を示す断面模式図である。

【図9】図９は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第５工程を示す断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

[本開示が解決しようとする課題]
本開示の目的は、清浄度の高い炭化珪素基板を提供することである。
[本開示の効果]
本開示によれば、清浄度の高い炭化珪素基板を提供することができる。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列挙して説明する。

【0007】

（１）本開示に係る炭化珪素基板１００は、第１主面１と、第２主面２と、面取り部６とを備えている。第２主面２は、第１主面１と反対側にある。面取り部６は、第１主面１および第２主面２の各々に連なっている。最大径は１５０ｍｍ以上である。面取り部６における表面マンガン濃度は、１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である。

【0008】

（２）上記（１）に係る炭化珪素基板１００において、面取り部６における算術平均粗さは、第１主面１および第２主面２の各々における算術平均粗さよりも大きくてもよい。

【0009】

（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素基板１００において、面取り部６における表面ナトリウム濃度は、１×１０⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上であってもよい。

【0010】

（４）上記（１）から（３）のいずれかに係る炭化珪素基板１００において、面取り部６における表面ナトリウム濃度は、３×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。

【0011】

（５）上記（１）から（４）のいずれかに係る炭化珪素基板１００において、面取り部６における表面カリウム濃度は、１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。

【0012】

（６）上記（１）から（５）のいずれかに係る炭化珪素基板１００において、面取り部６における表面鉄濃度は、１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。
［本開示の実施形態の詳細］
以下、図面に基づいて本開示の実施形態を説明する。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、その説明は繰返さない。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。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。

【0013】

＜炭化珪素基板の構成＞
まず、本実施形態に係る炭化珪素基板１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る炭化珪素基板１００の構成を示す平面模式図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。

【0014】

図１および図２に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素基板１００は、第１主面１と、第２主面２と、面取り部６とを主に有している。第２主面２は、第１主面１と反対側にある。面取り部６は、第１主面１および第２主面２の各々に連なっている。第１主面１および第２主面２の各々は、平坦面である。第１主面１は、エピタキシャル層（図示せず）が形成される面である。炭化珪素基板１００は、たとえばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素単結晶から構成されている。炭化珪素基板１００はたとえば窒素などのｎ型不純物を含む。

【0015】

第１主面１は、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して８°以下オフした面である。具体的には、第１主面１は、たとえば（０００１）面または（０００１）面に対して８°以下オフした面である。第１主面１は、たとえば（０００－１）面または（０００－１）面に対して８°以下オフした面であってもよい。第１主面１が（０００１）面の場合、第２主面２は（０００－１）面である。

【0016】

図２に示されるように、面取り部６は、第１湾曲領域３と、外周端部５と、第２湾曲領域４とを有する。第１湾曲領域３は、第１主面１に連なっている。第１湾曲領域３は、第１主面１よりも外側に位置している。第２湾曲領域４は、第２主面２に連なっている。第２湾曲領域４は、第２主面２よりも外側に位置している。図２に示されるように、第１主面１に対して垂直な断面において、第１湾曲領域３および第２湾曲領域４の各々は、円弧状である。第１湾曲領域３および第２湾曲領域４の各々は、外側に向かって突出するように湾曲している。

【0017】

外周端部５は、第１主面１に平行な径方向において最も外側に位置している部分である。外周端部５は、第１湾曲領域３および第２湾曲領域４の各々に連なっている。径方向において、第１湾曲領域３は、第１主面１と外周端部５との間に位置している。同様に、径方向において、第２湾曲領域４は、第２主面２と外周端部５との間に位置している。

【0018】

図１に示されるように、外周端部５は、オリエンテーションフラット部７と、円弧状部８とを有している。円弧状部８は、オリエンテーションフラット部７に連なっている。オリエンテーションフラット部７は、第１方向１０１に沿って延在している。第１方向１０１および第２方向１０２の各々は、第１主面１に平行である。第２方向１０２は、第１方向１０１に対して垂直な方向である。第１方向１０１は、たとえば＜１１－２０＞方向である。第２方向１０２は、たとえば＜１－１００＞方向である。

【0019】

第１主面１が｛０００１｝面に対して傾斜している場合、第１方向１０１は、たとえば＜１１－２０＞方向を第１主面１に射影した方向であってもよい。第１主面１が｛０００１｝面に対して傾斜している場合、第２方向１０２は、たとえば＜１－１００＞方向を第１主面１に射影した方向であってもよい。

【0020】

図１に示されるように、炭化珪素基板１００の最大径（第１幅Ｗ１）は、１５０ｍｍ以上である。第１主面１に対して垂直な方向に見て、炭化珪素基板１００の最大径は、円弧状部８を含む円の直径として算出されてもよい。第１幅Ｗ１は、２００ｍｍ以上であってもよいし、２５０ｍｍ以上であってもよい。第１幅Ｗ１の上限は、特に限定されないが、たとえば３００ｍｍ以下であってもよい。

【0021】

図１に示されるように、第１主面１に対して垂直な方向に見て、面取り部６の幅（第２幅Ｗ２）は、たとえば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。別の観点から言えば、第１主面１に対して垂直な方向に見て、第１主面１と面取り部６の境界から外周端部５までの距離は、たとえば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。

【0022】

図３は、図２の領域ＩＩＩの拡大模式図である。図３に示されるように、面取り部６には、複数の段差（研削痕９）が形成されている。研削痕９は、たとえば周方向に沿って形成されている。

【0023】

面取り部６には、研削痕９が形成されている。そのため、面取り部６における算術平均粗さ（Ｒａ）は、第１主面１および第２主面２の各々における算術平均粗さよりも大きくなる。第１主面１および第２主面２の各々における算術平均粗さは、たとえば０．０５６ｎｍである。第１主面１および第２主面２の各々における算術平均粗さは、たとえば０．０３ｎｍ以上０．２ｎｍ以下であってもよい。面取り部６における算術平均粗さ（Ｒａ）は、たとえば０．１μｍである。面取り部６における算術平均粗さ（Ｒａ）は、たとえば０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であってもよい。

【0024】

次に、算術平均粗さ（Ｒａ）の測定方法について説明する。
算術表面粗さ（Ｒａ）は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）または触針式表面粗さ測定器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。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。触針式表面粗さ測定器としては、たとえば東京精密社製の「サーフコム１８００Ｇ」を用いることができる。

【0025】

ＡＦＭの測定範囲は、第１主面１と面取り部６の境界１０から外周端部５までの領域とする。第１主面１と面取り部６の境界１０と外周端部５とを繋ぐ直線Ａが基準高さとされる。ＡＦＭの測定条件としては、たとえば測定モードをタッピングモードとし、ピッチを４０ｎｍおよび測定深さを１．０μｍとする。タッピングモードでのサンプリングは、たとえば走査速度を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は、たとえば１５．５０ｎｍに設定する。

【0026】

次に、面取り部６における金属不純物の濃度について説明する。
研削痕９にはマンガンを含むスラッジが付着しやすい。本実施形態に係る炭化珪素基板１００においては、面取り部６におけるマンガン（Ｍｎ）を含むスラッジが低減されている。具体的には、面取り部６におけるマンガンの濃度は、１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である。面取り部６におけるマンガンの濃度は、好ましくは１×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であり、さらに好ましくは１×１０⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である。面取り部６におけるマンガンの濃度の下限は、特に限定されないが、たとえば１×１０⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上である。

【0027】

本実施形態に係る炭化珪素基板１００においては、面取り部６におけるナトリウム（Ｎａ）の濃度は、たとえば１×１０⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上である。面取り部６におけるナトリウムの濃度は、たとえば１×１０⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上であってもよいし、１×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上であってもよい。面取り部６におけるナトリウムの濃度の上限は、特に限定されないが、たとえば３×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。

【0028】

本実施形態に係る炭化珪素基板１００においては、面取り部６におけるカリウム（Ｋ）の濃度は、たとえば１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である。面取り部６におけるカリウムの濃度は、たとえば８×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよいし、たとえば６×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。面取り部６におけるカリウムの濃度の下限は、特に限定されないが、たとえば１×１０⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上である。

【0029】

本実施形態に係る炭化珪素基板１００においては、面取り部６における鉄（Ｆｅ）の濃度は、たとえば１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下である。面取り部６における鉄の濃度は、たとえば８×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。面取り部６における鉄の濃度の下限は、特に限定されないが、たとえば１×１０⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上である。

【0030】

次に、面取り部６における金属不純物の濃度の測定方法について説明する。
まず、水平型基板検査装置を用いて、炭化珪素基板１００の面取り部６の全周（オリエンテーションフラット部７を除く）に酸を滴下することにより、面取り部６上の金属不純物が酸に取り込まれる。次に、面取り部６の全周から金属不純物を含む酸が全量回収される。なお試料調製は、クラス１００のクリーンルーム内に設置したクラス１０のクリーンドラフト内で実施される。

【0031】

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。測定装置として、たとえばＡｇｉｌｌｅｎｔ社製のＩＣＰ－ＭＳ８８００を用いることができる。測定で得られた金属不純物元素の質量(ng)を各元素の原子量で除してモル数に換算後、アボガドロ数を乗じて原子数に変換する。次に、当該原子数を面取り部６の面積で除することにより、単位面積当たりの原子数が換算される。金属不純物の濃度は、単位面積当たりの原子数のことである。なお、炭化珪素基板１００の最大径が１５０ｍｍの場合、面取り部６の面積は、約３．７８ｃｍ^２となる。面取り部６の面積は、第１主面１に対して垂直な方向に見た炭化珪素基板１００の外周端部５の長さを長辺とし、かつ面取り部６の幅（第２幅Ｗ２）を短辺とする長方形の面積として算出される（図１参照）。

【0032】

次に、第１主面１における金属不純物の濃度について説明する。
第１主面１には、マンガンが存在していてもよい。第１主面１において、マンガンの濃度は、１×１０⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。第１主面１におけるマンガンの濃度は、面取り部６におけるマンガンの濃度よりも低い。

【0033】

第１主面１には、ナトリウムが存在していてもよい。第１主面１において、ナトリウムの濃度は、５×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。第１主面１におけるナトリウムの濃度は、面取り部６におけるナトリウムの濃度よりも低い。

【0034】

第１主面１には、カリウムが存在していてもよい。第１主面１において、カリウムの濃度は、２×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。第１主面１におけるカリウムの濃度は、面取り部６におけるカリウムの濃度よりも低い。

【0035】

第１主面１には、鉄が存在していてもよい。第１主面１において、鉄の濃度は、５×１０⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であってもよい。第１主面１における鉄の濃度は、面取り部６における鉄の濃度よりも低い。

【0036】

第１主面１には、硫黄（Ｓ）が存在していてもよい。第１主面１において、硫黄の濃度は、５×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上であってもよい。第１主面１において、硫黄の濃度は、１×１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上であってもよい。

【0037】

第１主面１には塩素（Ｃｌ）が存在していてもよい。第１主面１において、塩素の濃度は、５×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上であってもよい。第１主面１において、塩素の濃度は、１×１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上であってもよい。

【0038】

次に、第１主面１における金属不純物の濃度の測定方法について説明する。
金属不純物の濃度は、全反射蛍光Ｘ線分析装置により測定することができる。分析装置として、たとえば株式会社リガク製のＴＸＲＦ－３７６０を用いることができる。当該分析装置は、複数の励起Ｘ線源を有しており、測定元素に最適な励起Ｘ線を用いて軽元素のＮａから重元素のＵまでを測定することができる。具体的には、Ｎａに対しては、Ｗ－Ｍａ（１．７８ｋｅＶ）の励起Ｘ線が用いられる。Ｋ、Ｓ、Ｆｅ、ＣｌおよびＭｎに対しては、Ｗ－Ｌｂ（９．６７ｋｅＶ）の励起Ｘ線が用いられる。

【0039】

Ｘ線パワーは、たとえば３５ｋＶ－２５５ｍＡである。入射方位は、３９°である。Ｗ－Ｍａの入射角度は、０．５００°である。Ｗ－Ｍａの測定時間は、１０秒／ポイントである。Ｗ－Ｌｂの入射角度は、０．１００°である。Ｗ－Ｌｂの測定時間は、１０秒／ポイントである。また当該分析装置は、ＸＹ駆動ステージを有しており、測定元素の面内分布を測定することができる。たとえば第１主面１を１０１箇所の領域に等面積で分割し、当該１０１箇所において測定元素の濃度を測定することができる。第１主面における金属不純物の濃度は、当該１０１箇所の濃度の平均値とする。金属不純物の濃度は、単位面積当たりの原子数のことである。

【0040】

＜炭化珪素基板の製造方法＞
次に、本実施形態に係る炭化珪素基板１００の製造方法について説明する。図４に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素基板１００の製造方法は、結晶準備工程（Ｓ１０）と、スライス工程（Ｓ２０）と、面取り工程（Ｓ２５）と、両面機械研磨工程（Ｓ３０）と、化学機械研磨工程（Ｓ４０）と、硫酸過水洗浄工程（Ｓ５０）と、アンモニア過水洗浄工程（Ｓ６０）と、塩酸過水洗浄工程（Ｓ７０）と、フッ酸洗浄工程（Ｓ８０）と、乾燥工程（Ｓ９０）とを含む。

【0041】

まず、結晶準備工程（Ｓ１０）が実施される。結晶準備工程（Ｓ１０）においては、たとえば昇華法により、炭化珪素インゴットが形成される。次に、スライス工程（Ｓ２０）が実施される。スライス工程（Ｓ２０）においては、炭化珪素インゴットがソーワイヤーによって複数の炭化珪素基板１００に切り出される。炭化珪素基板１００は、たとえばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素単結晶から構成されている。図５に示されるように、炭化珪素基板１００は、第１主面１と、第２主面２と、外周端部５とを有している。この時点においては、面取り部６は形成されていない。

【0042】

次に、面取り工程（Ｓ２５）が実施される。面取り工程（Ｓ２５）においては、研削装置２５が用いられる。面取り工程においては、たとえばダイヤモンド砥粒が用いられる。図６に示されるように、回転している研削装置２５に、炭化珪素基板１００の第１主面１と外周端部５との境界付近が押し当てられる。同様に、図７に示されるように、回転している研削装置２５に、炭化珪素基板１００の第１主面１と外周端部５との境界付近が押し当てられる。以上により、炭化珪素基板１００に面取り部６が形成される（図２参照）。面取り工程（Ｓ２５）において、面取り部６に研削痕が形成され得る。

【0043】

次に、両面機械研磨工程（Ｓ３０）が実施される。具体的には、第１主面１が第１定盤（図示せず）に対向し、かつ第２主面２が第２定盤（図示せず）に対応するように炭化珪素基板１００が第１定盤と第２定盤との間に配置される。次に、第１主面１と第１定盤の間および第２主面２と第２定盤との間にスラリーが導入される。スラリーは、たとえばダイヤモンド砥粒と水とを含む。ダイヤモンド砥粒の径は、たとえば０．５μｍ以上３μｍ以下である。第１定盤によって第１主面１に荷重が加えられ、かつ第２定盤によって第２主面２に荷重が加えられることにより、炭化珪素基板１００の両面に対して機械研磨が行われる。

【0044】

次に、化学機械研磨工程（Ｓ４０）が実施される。具体的には、まず炭化珪素基板１００の第１主面１においてＣＭＰ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が行われる。砥粒として、たとえばコロイダルシリカが用いられる。過マンガン酸塩を含む研磨液が使用される。定盤に研磨布が取り付けられる。研磨布は、たとえば不織布である。加工圧は、たとえば３００ｇ／ｃｍ^２である。研磨液の流量は、たとえば５０ｃｃ／分である。定盤の回転数は、たとえば４０ｒｐｍである。加工時間は、たとえば２時間である。

【0045】

次に、硫酸過水洗浄工程（Ｓ５０）が実施される。硫酸過水洗浄工程（Ｓ５０）においては、超音波洗浄装置が用いられる。図８に示されるように、超音波洗浄装置２０は、超音波発生源１９と、第１洗浄槽１２と、第２洗浄槽１３とを主に有している。第２洗浄槽１３は、第１洗浄槽１２上に配置されている。第２洗浄槽１３は、第１洗浄槽１２の開口部に掛けられている。第１洗浄槽１２には、第１洗浄液１４（具体的には水）が入れられている。第２洗浄槽１３には、第２洗浄液１５（具体的には硫酸過水）が入れられている。炭化珪素基板１００は、硫酸過水に浸漬されている。超音波発生源１９は、第２洗浄槽１３の底に配置されている。第２洗浄槽１３は、超音波発生源１９上に配置されている。

【0046】

硫酸過水洗浄工程（Ｓ５０）においては、金属不純物の除去効果を高めるために、硫酸過水に超音波が照射された状態で炭化珪素基板１００が洗浄される。超音波の周波数は、たとえば４５０ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下である。超音波によって化学的反応が促進される。これにより、金属不純物の硫酸過水に対する反応性が高められる。また超音波照射によるキャビテーション効果により、面取り部６の研削痕に入り込んだマンガンを含むスラッジを効果的に除去することができる。

【0047】

硫酸過水洗浄工程（Ｓ５０）においては、主に有機物および金属不純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９６％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。

【0048】

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１０（硫酸）：１（過酸化水素水）：１（超純水）から１０（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１０倍である。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。炭化珪素基板１００の浸漬時間は、たとえば５分以上である。硫酸過水の温度は、たとえば室温である。

【0049】

次に、アンモニア過水洗浄工程（Ｓ６０）が実施される。アンモニア過水洗浄工程（Ｓ６０）においては、主に研磨剤および埃が除去される。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。アンモニア過水洗浄工程（Ｓ６０）においては、アンモニア過水に超音波が照射された状態で炭化珪素基板１００が洗浄されてもよい。

【0050】

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）：５（超純水）から１（アンモニア水溶液）：１（過酸化水素水）：１０（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１／５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。炭化珪素基板１００の浸漬時間は、たとえば５分以上である。アンモニア過水の温度は、たとえば室温である。

【0051】

次に、塩酸過水洗浄工程（Ｓ７０）が実施される。塩酸過水洗浄工程（Ｓ７０）においては、主に重金属が除去される、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。塩酸過水洗浄工程（Ｓ７０）においては、塩酸過水に超音波が照射された状態で炭化珪素基板１００が洗浄されてもよい。

【0052】

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）：５（超純水）から１（塩酸）：１（過酸化水素水）：１０（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。炭化珪素基板１００の浸漬時間は、たとえば５分以上である。塩酸過水の温度は、たとえば室温である。

【0053】

次に、フッ酸洗浄工程（Ｓ８０）が実施される。フッ酸洗浄工程（Ｓ８０）においては、フッ酸によりシリコン酸化膜が除去され、表面がフッ素で終端される。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１０％以上４０％以下である。炭化珪素基板１００の浸漬時間は、たとえば５分以上である。フッ酸の温度は、たとえば室温である。フッ酸洗浄工程（Ｓ８０）においては、フッ酸に超音波が照射された状態で炭化珪素基板１００が洗浄されてもよい。

【0054】

次に、乾燥工程（Ｓ９０）が実施される。乾燥工程（Ｓ９０）においては、たとえばスピン乾燥機３０を用いて、炭化珪素基板１００が乾燥させられる。図９に示されるように、スピン乾燥機３０は、本体部３１と、蓋３２と、開口部３４と、排気口３３とを備えている。スピン乾燥機３０は、クラス１００相当のクリーンルームに配置されている。スピン乾燥機３０へ炭化珪素基板１００を投入する前に、スピン乾燥機３０の蓋３２を開いた状態で、スピン乾燥機３０の開口部３４から排気口３３に向かってエアーを通過させる。本体部の容積は、たとえば１２７０００ｃｍ^３である。開口部３４の面積は、たとえば２７００ｃｍ^２である。エアーの通過量は、たとえば６０ｍ^３である。

【0055】

次に、炭化珪素基板１００がスピン乾燥機３０の本体部３１に配置され、蓋３２が閉められる。炭化珪素基板１００は、排気口３３を通して減圧した状態で、第１主面１に対してほぼ垂直な回転軸の周りを回転する。炭化珪素基板１００の回転数は、たとえば８００ｒｐｍである。回転時間は、たとえば３００秒である。これにより、炭化珪素基板１００に付着していた洗浄液が遠心力によって除去される。

【0056】

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
近年、研磨効果を高めるため、炭化珪素基板１００の研磨工程において、過マンガン酸塩を含む研磨液が利用されている。過マンガン酸塩を含む研磨液は、炭化珪素基板１００に対する研磨効率が高い一方で、不純物として炭化珪素基板１００に残りやすい性質を有する。たとえば過マンガン酸カリウムは着色料の原料として用いられていることからも分かるように、過マンガン酸カリウム塩は泥状のスラッジとなって、炭化珪素基板１００に付着しやすい。

【0057】

特に、炭化珪素基板１００の面取り部６には、面取り工程（Ｓ２５）の研削加工によって研削痕９が形成されている。過マンガン酸塩を含むスラッジは、砥粒などと共に研削痕９に入り込みやすい。一旦研削痕９にスラッジが入り込むと、一般的な洗浄方法で取り除くことは困難である。

【0058】

本実施形態に係る炭化珪素基板１００の硫酸過水洗浄工程（Ｓ５０）においては、硫酸過水に超音波が照射された状態で炭化珪素基板１００が洗浄される。超音波によって化学的反応が促進される。これにより、マンガンなどの金属不純物の硫酸過水に対する反応性が高められる。また超音波照射によるキャビテーション効果により、面取り部６の研削痕９に入り込んだマンガンを含むスラッジを効果的に除去することができる。そのため、面取り部６におけるマンガンの濃度を低減することができる。具体的には、面取り部６におけるマンガンの濃度を１×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下とすることができる。これにより、清浄度の高い炭化珪素基板１００が得られる。結果として、炭化珪素基板１００を使用して炭化珪素半導体装置を作製した際、マンガンなどの金属不純物によって炭化珪素半導体装置の電気特性が劣化することを抑制することができる。

【実施例】

【0059】

（サンプル準備）
まず、サンプル１に係る炭化珪素基板１００と、サンプル２に係る炭化珪素基板１００とが準備された。サンプル１に係る炭化珪素基板１００は、実施例である。サンプル２に係る炭化珪素基板１００は、比較例である。炭化珪素基板１００の最大径（直径）は、１５０ｍｍとした。

【0060】

サンプル１に係る炭化珪素基板１００は、本実施形態に係る製造方法によって製造された。具体的には、硫酸過水洗浄工程（Ｓ５０）においては、硫酸過水に超音波が照射された。超音波の周波数は、９５０ｋＨｚとした。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、１０（硫酸）：１（過酸化水素水）：１（超純水）とした。炭化珪素基板１００の浸漬時間は、３０分とした。硫酸過水の温度は、室温とした。一方、サンプル２に係る炭化珪素基板１００の製造方法によれば、硫酸過水洗浄工程（Ｓ５０）においては、硫酸過水に超音波が照射されなかった。他の製造条件は、サンプル１に係る炭化珪素基板１００の製造方法と同様である。

【0061】

（測定方法）
次に、水平型基板検査装置を用いて、炭化珪素基板１００の面取り部６の全周（オリエンテーションフラット部７を除く）に酸を滴下し、面取り部６の全周から金属不純物を含む酸を回収した。金属不純物の濃度は、ＩＣＰ－ＭＳにより測定した。測定装置として、たとえばＡｇｉｌｌｅｎｔ社製のＩＣＰ－ＭＳ８８００を使用した。測定で得られた金属不純物元素の質量を各元素の原子量で除してモル数に換算後、アボガドロ数を乗じて原子数に変換した。次に、当該原子数を面取り部６の面積で除することにより、単位面積当たりの原子数を換算した。なお、炭化珪素基板１００の面取り部６の面積は、３．７８ｃｍ^２であった。また触針式表面粗さ測定器を用いて、面取り部における算術平均粗さ（Ｒａ）を測定した。測定装置として、東京精密社製のサーフコム１８００Ｇを使用した。

【0062】

（測定結果）

【0063】

【表1】

【0064】

表１は、面取り部６における金属不純物の濃度を示している。表１に示されるように、サンプル１に係る炭化珪素基板１００の面取り部６において、ナトリウム（Ｎａ）の濃度は、１１．０×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²であった。カリウム（Ｋ）の濃度は、４．７×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²であった。マンガン（Ｍｎ）は、検出されなかった。鉄（Ｆｅ）の濃度は、７．２×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²であった。

【0065】

表１に示されるように、サンプル２に係る炭化珪素基板１００の面取り部６において、ナトリウム（Ｎａ）の濃度は、４６．０×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²であった。カリウム（Ｋ）の濃度は、４．１×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²であった。マンガン（Ｍｎ）は、１２．０×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²であった。鉄（Ｆｅ）の濃度は、２１．０×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²であった。

【0066】

【表2】

【0067】

表２は、面取り部６における算術平均粗さ（Ｒａ）を示している。表２に示されるように、サンプル１に係る炭化珪素基板１００の面取り部６における算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．１μｍであった。一方、サンプル２に係る炭化珪素基板１００の面取り部６における算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．１μｍであった。

【0068】

以上のように、硫酸過水に超音波が照射された状態で炭化珪素基板１００を洗浄することにより、面取り部６に付着したマンガン（Ｍｎ）を含むスラッジを除去し、面取り部６におけるマンガンの濃度が低い炭化珪素基板１００を製造可能であることが確認された。

【0069】

今回開示された実施の形態および実施例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説明ではなくて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。

【符号の説明】

【0070】

１ 第１主面、２ 第２主面、３ 第１湾曲領域、４ 第２湾曲領域、５ 外周端部、６ 面取り部、７ オリエンテーションフラット部、８ 円弧状部、９ 研削痕、１０ 境界、１２ 第１洗浄槽、１３ 第２洗浄槽、１４ 第１洗浄液、１５ 第２洗浄液、１９ 超音波発生源、２０ 超音波洗浄装置、２５ 研削装置、３０ スピン乾燥機、３１ 本体部、３２ 蓋、３３ 排気口、３４ 開口部、１００ 炭化珪素基板、１０１ 第１方向、１０２ 第２方向、Ａ 直線、Ｗ１ 第１幅、Ｗ２ 第２幅。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】