特許 7496032 非対称形状を有する単結晶ＳｉＣ基板およびその製造方法

(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】2024-05-28

(45)【発行日】2024-06-05

(54)【発明の名称】非対称形状を有する単結晶ＳｉＣ基板およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/36 20060101AFI20240529BHJP

   C30B 33/00 20060101ALI20240529BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240529BHJP

【ＦＩ】

C30B29/36 A

C30B33/00

H01L21/304 611W

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023513551

(86)(22)【出願日】2022-04-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-26

(86)【国際出願番号】 EP2022060040

(87)【国際公開番号】W WO2022219129

(87)【国際公開日】2022-10-20

【審査請求日】2023-04-20

(31)【優先権主張番号】21168352.9

(32)【優先日】2021-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519167232

【氏名又は名称】サイクリスタル ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 規雄

(74)【代理人】

【識別番号】100136744

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 佳正

(72)【発明者】

【氏名】岡本 國美

(72)【発明者】

【氏名】フォーゲル，マイケル

【審査官】森坂 英昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１６６９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０４２１１５８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１０－０８７４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０６１１０５２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】台湾特許出願公開第２０１８３５３９３（ＴＷ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ３０Ｂ ２９／３６

Ｃ３０Ｂ ３３／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱的に誘導される変形に対して基板の剛性を高めるための非対称形状を有する単結晶ＳｉＣ基板であって、
主領域と、
前記基板の周辺領域において前記主領域に隣り合って配置された非対称領域と、
を備え、
前記非対称領域が、前記基板に非対称形状を与えるため、前記主領域に対して内向きに傾斜した、単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項2】

前記非対称領域が、基板リムと前記主領域との間に範囲が定められ、
前記非対称領域が、前記主領域に連続してつながり、前記非対称領域と前記主領域との間の傾斜が、前記基板の前記非対称形状における肘部または肩部を規定する、請求項１に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項3】

前記非対称領域が、前記非対称領域の範囲を定める基板リムの最大高さが前記主領域の基準平面に対して１５μｍ～６０μｍの範囲、好ましくは２５μｍとなるように寸法設定され、前記主領域に対して内向きに傾斜した、請求項１に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項4】

前記最大高さが、前記主領域の前記基準平面に対して、前記非対称領域の基準平面と前記非対称領域の範囲を定める前記基板リムとの交点における最大高さに対応する、請求項３に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項5】

前記非対称領域が、前記主領域の基準平面に対する前記非対称領域の範囲を定める基板リムの投射と前記主領域との間の最大距離が５ｍｍ～３０ｍｍの範囲、好ましくは１５ｍｍとなるように寸法設定され、前記主領域に対して内向きに傾斜した、請求項１に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項6】

前記主領域の前記基準平面が、前記基板の前記周辺領域を伴わない前記基板の中間面に対応し、および／または
前記非対称領域の前記基準平面が、前記非対称領域の中間面に対応した、請求項３に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項7】

前記非対称領域が、前記基板中の配向平板または切り欠きと反対の基板周辺エリアに配置され、
前記非対称領域の角度変位が、前記配向平板または切り欠きに対して±９０°、好ましくは±６０°である、請求項１に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項8】

前記非対称領域が、前記非対称領域の範囲を定める基板リムの最大高さが前記主領域における前記基板のＳｉ面に対して正の高さとなるように寸法設定され、前記主領域に対して内向きに傾斜した、請求項１に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項9】

前記主領域および前記非対称領域により形成される前記基板が、
－４０μｍ～０μｍの範囲、好ましくは－３５μｍ～０μｍの範囲の反り値、および／または
７０μｍ未満、好ましくは４５μｍの歪み値、
を特徴とする、請求項１に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項10】

前記非対称領域および前記主領域の厚さが、２００μｍ～１０００μｍの範囲、好ましくは２５０μｍ～５００μｍの範囲であり、
前記基板が、前記主領域において、直径ｄが１４９．５ｍｍ超の部分円筒形状を有し、
前記基板が、５μｍ未満の全厚さばらつきを有し、
前記基板の前記非対称領域および前記主領域が、修飾４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣ、および１５Ｒ－ＳｉＣのうちの１つを施した単一のＳｉＣ単結晶により形成され、および／または
ＳｉＣ結晶構造が、前記主領域において、基底面（１０００）のα°軸外配向を有し、０．５°～８°の軸外配向、好ましくは４°の軸外配向である、請求項１に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項11】

前記主領域が、実質的に平坦な表面を有し、
前記非対称領域が、前記隣り合う主領域と基板リムとの間に範囲が定められた円形セグメントの形状を有し、および／または
前記非対称領域が、実質的に平坦な形状または凸曲率もしくは凹曲率の非平坦形状を有する、請求項１に記載の単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項12】

非対称形状を有する１つまたは複数の基板を製造する方法であって、
ステージ上に配置されたインゴットからワイヤソーイングウェブによって１つまたは複数の基板が切断されるマルチワイヤソーイングプロセスを実行することと、
前記ワイヤソーイングウェブと前記ステージとの間の相対移動を制御することによって、前記非対称形状を有する前記１つまたは複数の基板を切断することであって、前記相対移動によって、前記非対称形状を切断するための前記インゴットを横切る非線形ソーイング経路を前記ワイヤソーイングウェブが描く、ことと、
を含む、方法。

【請求項13】

前記ワイヤソーイングウェブと前記ステージとの間の前記相対移動を制御することが、
線形ソーイング方向に沿って前記ステージへと移動するように前記ワイヤソーイングウェブを制御すること、
前記インゴットを横切る前記非線形ソーイング経路を前記ワイヤソーイングウェブが描くように、前記ワイヤソーイングウェブの移動と協調して、前記ソーイング方向に対して直交する方向に移動するように前記ステージを制御すること、または、
前記インゴットを横切る前記非線形ソーイング経路を前記ワイヤソーイングウェブが描くように、前記ソーイング方向の移動と協調して、前記ソーイング方向に対して直交する方向に移動するように前記ワイヤソーイングウェブを制御すること、
を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記ソーイング方向に前記ワイヤ直径の少なくとも半分だけ前記ワイヤソーイングウェブのワイヤが前記インゴットに進入した後に開始となるように、前記ワイヤソーイングウェブと前記ステージとの間の前記ソーイング方向に対して直交する方向の前記相対移動を制御することによって、前記マルチワイヤソーイングプロセス中に前記ワイヤソーイングウェブの前記ワイヤに加わる応力を制御することを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

選択非対称形状が、前記基板の実質的に平坦な主領域に隣り合う前記基板の周辺エリアに非対称領域を含み、
前記選択非対称形状が、前記ワイヤソーイングウェブと前記ステージとの間の前記ソーイング方向に対して直交する方向の前記相対移動の継続時間および変位量を制御することにより切断され、
前記ソーイング方向に対して直交する方向の前記相対移動の前記継続時間が、前記ソーイング方向に沿って、前記非対称領域における基板リムと前記主領域との間の最大距離を決定し、
前記ソーイング方向に対して直交する方向の前記相対移動の前記変位量が、前記主領域に対する前記非対称領域の最大高さを決定する、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱的に誘導される内部応力に対して基板の剛性を高めるための非対称形状を有する単結晶ＳｉＣ基板およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子部品の製造には、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板を一般的に使用する。標準的には、適当な原料を用いることにより、物理的気相成長（ＰＶＴ）プロセスによってＳｉＣ単結晶（ＳｉＣインゴットとも称する）を成長させる。そして、たとえばマルチワイヤソーの利用により、成長させたＳｉＣ単結晶からＳｉＣ基板を構成した後、多段階研磨ステップによってその表面を精緻化する。後続のエピタキシャルプロセスにおいては、最初に、薄い単結晶層（たとえば、ＳｉＣ、ＧａＮ）をＳｉＣ基板上に堆積させる。これらの層および当該層により構成される構成要素の特性は、ＳｉＣ基板の品質に大きく依存する。

【0003】

ＳｉＣ結晶の生成は、米国特許第８，８６５，３２４号明細書等に記載の物理的気相成長（ＰＶＴ）の標準的な方法により実行可能である。その後、たとえばＸ線を用いることにより、このようにして得られたＳｉＣ原料結晶を配向させて、格子面の配向を別途処理に必要な状態とする。

【0004】

その後、さまざまな表面処理ステップ（たとえば、研削）により、単結晶ＳｉＣ半製品に対して後続の基板直径を設定し、１つまたは複数の平板を取り付け、このようにして処理された結晶円筒の端面を分離プロセス（たとえば、マルチワイヤソーイング）に向けて備える。

【0005】

その後、たとえばマルチワイヤソーイングプロセスによって、このように作成されたＳｉＣ半製品を個々の原料基板へと分離する。品質管理の後、単結晶ＳｉＣ原料基板の別の機械的処理を実行する。たとえば、原料基板の縁部を機械的に処理した後、単段階または多段階研削または研磨プロセスによって、分離プロセスにより導入された干渉層を除去するとともに、粗さを徐々に小さくする。その後、片面または両面の化学機械的研磨プロセス（ＣＭＰ）によって、最終表面を設定する。

【0006】

そして、後続のエピタキシャルプロセスにおいては、半導体材料の単結晶層（たとえば、ＳｉＣ、ＧａＮ）をＳｉＣ基板上に堆積させる。これらのエピタキシャル層および当該層により構成される構成要素の特性は、その下側のＳｉＣ基板の品質に大きく依存する。エピタキシャル（ＥＰＩ）層の生成には、特に基板の形状が非常に重要となる。たとえば、ＥＰＩリアクタにおける熱結合（均質で高品質な層の成長に重要）は、大きく曲がっていない面に対してのみ保証される。

【0007】

このため、製造される半導体基板では、基板の平坦度を特徴付ける反り（bow）および歪み（warp）等の特性が大きな関心事である。シリコンウェハにおいて使用される標準的な定義として、反りの測定結果は、ウェハの縁部の周りに規定された３点平面等、円上の等間隔の３つの点により確立された中間面基準平面からの非固定自由ウェハの中間面の中心点の偏差を示す。反りは、中心点が基準平面の下方か上方かに応じて、負または正となり得る。歪みの測定結果は、反りの測定結果のように中心点のみならず、基板の中間面全体を考慮に入れた場合の基準平面からの中間面の最大距離と最小距離との差を示す。製造される半導体基板の別の重要なパラメータは全厚さばらつき（ＴＴＶ）であり、これは、基板の最大厚さと最小厚さとの差である。中間面は、ウェハの表面と裏面との間で等距離にある点の軌跡として規定され得る。半導体エピタキシャルプロセスにおいては、ＳｉＣ基板が一般的に、平坦なプレートまたは支持部上に配置されており、基板の裏面（すなわち、エピタキシャル成長を行おうとする基板の表面と反対の基板面）がプレートに面している。そして、ＳｉＣ基板を伴うプレートをリアクタに入れてエピタキシャルプロセスを実行するが、その際は通常、１５００℃以上の温度に達する。ＳｉＣ基板の表面にＳｉＣ層等の半導体層を堆積させるためのキャリアガスとしては通常、シランならびに水素で希釈されたプロパンもしくはエチレン等の軽質炭化水素が使用される。

【0008】

したがって、ＳｉＣ基板がその全エリアで歪んでいる場合は、プレートと接触するエリアと、ある間隙だけプレートから分離されたエリアと、が基板裏面に存在することになる。また、エピタキシャル成長のためリアクタの内側（半径方向および軸方向の両者）に生じた熱勾配によって、ＳｉＣ基板の温度分布が面内で不均一になり、ＳｉＣ基板全体で熱的に誘導される内部応力によって基板に歪みが生じ、最終的には、基板と基板支持部との間の間隙が増大する可能性がある。その結果、エピタキシャルプロセスにおいて使用されるキャリアガスがこの間隙にも進入可能となり、支持部に密接していない基板裏面のエリア上の半導体材料の不均質な堆積が生じ得る。エピタキシャルプロセスの後は、歪みおよび全厚さばらつき（ＴＴＶ）等、理想的な平坦形状からの基板形状の偏差が裏面成長によって悪化するため、後続のフォトリソグラフィプロセスでデフォーカスが起こるとともに、このようなエピタキシャル基板から製造されるＳｉＣデバイスの歩留まりが低下する。図１は、エピタキシャル層１２０を基板の表面に成長させるエピタキシャルプロセスの後のＳｉＣ基板１００の例示的なケースを概略的に示しており、基板１００の歪みによって、基板１００の裏面１４０に望ましくない材料層１３０が成長している。

【0009】

図２に示す理想的なケースでは、ＳｉＣ基板２００が最初から平坦であり、エピタキシャルプロセス中の加熱によって変形することはない。その結果、エピタキシャルプロセスにおいて、ＳｉＣ基板２００とプレート１１０との間に間隙は存在せず、結果として、ＳｉＣウェハ２００の裏面に材料の堆積／成長は起こらない。ただし、このように加熱プロセスで平坦なＳｉＣ基板２００が平坦性を維持する理想的なケースは、現実的には見られない。実際の条件において、ＳｉＣ基板は、エピタキシャルプロセスに先立つ歪みおよび／またはエピタキシャルプロセス中に加わる熱勾配（軸方向および半径方向）による付加的な歪みを受ける可能性がある。このため、ＳｉＣ裏面成長がよく見られる。

【0010】

図３～図５は、ＳｉＣ基板の表面にエピタキシャル層を成長させるエピタキシャルプロセスにおいて、キャリアガスにより搬送された材料が裏面に堆積される異なるシナリオを示している。

【0011】

図３は、加熱プロセス前には平坦なＳｉＣウェハ３００が加熱プロセスにおいて、エピタキシャル成長条件によって生じる内部応力により凸形状となって（すなわち、ＳｉＣウェハ３００の表面が外方に湾曲して）、ウェハ３００の中央領域とプレート１１０との間に間隙３２０が形成されるケースを示している。その結果、キャリアガスにより運ばれる材料の層３３０の裏面成長がエピタキシャルプロセスにおいて発生する。

【0012】

図４および図５は、ＳｉＣウェハ４００および５００が凹形状ひいては負の反りを有する（すなわち、エピタキシャル成長を行おうとするＳｉＣウェハの表面が内向きに湾曲した）例を示している。図４に示す例において、ＳｉＣウェハ４００が加熱プロセスにおいて変形するのではなく、加熱前に非平坦形状となっている（基板の反りが３０μｍよりも大きい）場合は、エピタキシャルプロセスにおいて、ＳｉＣウェハ４００とプレート１１０との間に間隙４２０が存在する。その結果、キャリアガスによって同様に、ＳｉＣウェハ４００の裏面に材料の堆積４３０が生じる。図５の例を参照して、ＳｉＣウェハ５００が加熱前に平坦ではなく（基板の反りが３０μｍよりも大きく）、同様にエピタキシャル成長条件下で熱的に誘導される変形が生じる（基板の反りが増大する）場合は、ＳｉＣウェハ５００とプレート１１０との間の間隙５２０によって、エピタキシャルプロセス中に裏面成長５３０が発生することになる。特に、加熱条件下でのＳｉＣ基板５００の反りの進展が裏面成長にとっては重大である。室温での反りが３０μｍ未満であっても、加熱によって基板の変形が生じ得る。

【0013】

このため、ＳｉＣウェハの表面が主として凸状（正の反り）であるか凹状（負の反り）であるかに関わらず、エピタキシャル成長プロセスの前に非平坦形状であった場合またはエピタキシャル成長プロセスにおいて非平坦形状となった場合は、裏面成長が生じるものと予想される。前述の通り、裏面成長によって基板の歪みおよびＴＴＶがさらに悪化し、ＳｉＣデバイスを製造する後続のプロセスにおいてフォトリソグラフィパターンのデフォーカスが起こるため、これにより製造されるＳｉＣデバイスの歩留まりが低下する。このようなＳｉＣ裏面成長に伴う不都合は、この問題に対する技術的な解決手段がこれまでに示されていないため、当分野において容認されてきた。

【0014】

したがって、エピタキシャルプロセス中のＳｉＣ基板上の裏面成長に伴う不都合を抑制または少なくとも軽減することによって、これにより構成されるＳｉＣデバイスの歩留まりを向上し得る解決手段が求められている。

【発明の概要】

【0015】

本発明は、従来技術の欠点および不都合に鑑みてなされたものであり、その目的は、関連する従来技術の上記不都合および欠点を回避または少なくとも軽減する非対称形状の単結晶ＳｉＣ基板およびその製造方法を提供することである。

【0016】

この目的は、独立請求項の主題により達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

【0017】

本発明によれば、熱的に誘導される変形に対して基板の剛性を高めるための非対称形状を有する単結晶ＳｉＣ基板であって、主領域と、当該基板の周辺領域において主領域に隣り合って配置された非対称領域と、を備え、非対称領域が、当該基板に非対称形状を与えるため、主領域に対して内向きに傾斜した、単結晶ＳｉＣ基板が提供される。

【0018】

別の展開においては、非対称領域が、基板リムと主領域との間に範囲が定められ、非対称領域が、主領域に連続してつながり、非対称領域と主領域との間の傾斜が、当該基板の非対称形状における肘部または肩部を規定する。

【0019】

別の展開においては、非対称領域が、当該非対称領域の範囲を定める基板リムの最大高さが主領域の基準平面に対して１５μｍ～６０μｍの範囲、好ましくは２５μｍとなるように寸法設定され、主領域に対して内向きに傾斜する。

【0020】

別の展開においては、前記最大高さが、主領域の基準平面に対して、非対称領域の基準平面と非対称領域の範囲を定める基板リムとの交点における最大高さに対応する。

【0021】

別の展開においては、非対称領域が、主領域の基準平面に対する当該非対称領域の範囲を定める基板リムの投射と主領域との間の最大距離が５ｍｍ～３０ｍｍの範囲、好ましくは１５ｍｍとなるように寸法設定され、主領域に対して内向きに傾斜する。

【0022】

別の展開においては、主領域の基準平面が、当該基板の周辺領域を伴わない当該基板の中間面に対応し、および／または、非対称領域の基準平面が、非対称領域の中間面に対応する。

【0023】

別の展開においては、非対称領域が、当該基板中の配向平板または切り欠きと反対の基板周辺エリアに配置され、非対称領域の角度変位が、配向平板または切り欠きに対して±９０°、好ましくは±６０°である。

【0024】

別の展開においては、非対称領域が、当該非対称領域の範囲を定める基板リムの最大高さが主領域における当該基板のＳｉ面に対して正の高さとなるように寸法設定され、主領域に対して内向きに傾斜する。

【0025】

別の展開においては、主領域および非対称領域により形成される当該基板が、－４０μｍ～０μｍの範囲、好ましくは－３５μｍ～０μｍの範囲の反り値、および／または、７０μｍ未満、好ましくは４５μｍの歪み値、を特徴とする。

【0026】

別の展開においては、非対称領域および主領域の厚さが、２００μｍ～１０００μｍの範囲、好ましくは２５０μｍ～５００μｍの範囲であり、当該基板が、主領域において、直径ｄが１４９．５ｍｍ超の部分円筒形状を有し、当該基板が、５μｍ未満の全厚さばらつきを有し、当該基板の非対称領域および主領域が、修飾４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣ、および１５Ｒ－ＳｉＣのうちの１つを施した単一のＳｉＣ単結晶により形成され、および／または、ＳｉＣ結晶構造が、主領域において、基底面（１０００）のα°軸外配向を有し、０．５°～８°の軸外配向、好ましくは４°の軸外配向である。

【0027】

別の展開においては、主領域が、実質的に平坦な表面を有し、非対称領域が、隣り合う主領域と基板リムとの間に範囲が定められた円形セグメントの形状を有し、および／または、前記非対称領域が、実質的に平坦な形状または凸曲率もしくは凹曲率の非平坦形状を有する。

【0028】

また、本発明は、非対称形状を有する１つまたは複数の基板を製造する方法であって、ステージ上に配置されたインゴットからワイヤソーイングウェブによって１つまたは複数の基板が切断されるマルチワイヤソーイングプロセスを実行することと、ワイヤソーイングウェブとステージとの間の相対移動を制御することによって、非対称形状を有する１つまたは複数の基板を切断することであって、相対移動によって、非対称形状を切断するためのインゴットを横切る非線形ソーイング経路をワイヤソーイングウェブが描く、ことと、を含む、方法を提供する。

【0029】

別の展開においては、ワイヤソーイングウェブとステージとの間の相対移動を制御することが、線形ソーイング方向に沿ってステージへと移動するようにワイヤソーイングウェブを制御すること、インゴットを横切る前記非線形ソーイング経路をワイヤソーイングウェブが描くように、ワイヤソーイングウェブの移動と協調して、ソーイング方向に対して直交する方向に移動するようにステージを制御すること、または、インゴットを横切る前記非線形ソーイング経路をワイヤソーイングウェブが描くように、ソーイング方向の移動と協調して、ソーイング方向に対して直交する方向に移動するようにワイヤソーイングウェブを制御すること、を含む。

【0030】

別の展開によれば、この方法は、ソーイング方向にワイヤ直径の少なくとも半分だけワイヤソーイングウェブのワイヤがインゴットに進入した後に開始となるように、ワイヤソーイングウェブとステージとの間のソーイング方向に対して直交する方向の相対移動を制御することによって、マルチワイヤソーイングプロセス中にワイヤソーイングウェブのワイヤに加わる応力を制御することを含む。

【0031】

別の展開においては、選択非対称形状が、基板の実質的に平坦な主領域に隣り合う基板の周辺エリアに非対称領域を含み、選択非対称形状が、ワイヤソーイングウェブとステージとの間のソーイング方向に対して直交する方向の相対移動の継続時間および変位量を制御することにより切断され、ソーイング方向に対して直交する方向の相対移動の継続時間が、ソーイング方向に沿って、非対称部分における基板リムと主領域との間の最大距離を決定し、ソーイング方向に対して直交する方向の相対移動の変位量が、主領域に対する非対称領域の最大高さを決定する。

【0032】

添付の図面は、本発明の原理の説明を目的として本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。これらの図面は、本発明の構成および使用が可能となる方法に関する図示および記載の例だけに本発明を限定するものと解釈されるべきではない。

【0033】

他の特徴および利点については、添付の図面に示すような本発明に関する以下のより詳細な説明から明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】基板の表面にエピタキシャル層を成長させるエピタキシャルプロセスにおいて、基板裏面と支持プレートとの間の間隙により基板の裏面に材料が成長した後の支持プレート上の歪んだ単結晶ＳｉＣ基板を示した断面図である。

【図2】理想的なケースにおけるＳｉＣ基板であり、ａ）当該ＳｉＣ基板が加熱プロセスの前に実質的に平坦な形状を有し、ｂ）基板の裏面との間に歪みによる間隙が現れないように、平坦形状が加熱プロセスにおいて維持された、ＳｉＣ基板を示した断面図である。

【図3】ａ）加熱プロセス前にＳｉＣ基板が支持プレート上で実質的に平坦に存在し、ｂ）加熱プロセス中のＳｉＣ基板の形状の変形によって、基板裏面と支持プレートとの間に間隙が現れ、結果として基板裏面に材料が堆積するシナリオにおける従来のＳｉＣ基板の歪みを示した断面図である。

【図4】ａ）加熱プロセスの前にＳｉＣ基板が歪んで基板裏面と支持プレートとの間に間隙が生じ、ｂ）加熱プロセスにおいてはＳｉＣ基板の形状が変形しないものの、裏面成長が依然として発生するシナリオにおける従来のＳｉＣ基板の歪みを示した断面図である。

【図5】ａ）加熱プロセスの前にＳｉＣ基板が歪んでＳｉＣ基板と支持プレートとの間に間隙が存在し、ｂ）加熱プロセスにおいて最初のＳｉＣ基板の形状が変形して、支持プレートと直接接触しない増大エリアにおいて裏面成長が発生するシナリオにおける従来のＳｉＣ基板の歪みを示した断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る、非対称形状を有するＳｉＣ基板の概略斜視図である。

【図7】図６に示すＳｉＣ基板の断面図であり、鋭い肘部を有するＬ字状の断面を示しており、ａ）非対称形状を有するＳｉＣ基板の加熱プロセス前の断面と、ｂ）加熱プロセスの後、ＳｉＣ基板エリアの非対称領域でのみ裏面成長が発生するＳｉＣ基板の断面と、を示した図である。

【図8】本発明の別の実施形態に係る、非対称形状（肘部が丸みを帯びたＬ字形状）を有するＳｉＣ基板の概略断面図である。

【図9】本発明の別の実施形態に係る、非対称形状（凸状脚部を伴うＬ字形状）を有するＳｉＣ基板の概略断面図である。

【図10】ＳｉＣインゴットからＳｉＣウェハを切断する従来のマルチワイヤソーイング装置のステージ上に配置されたＳｉＣインゴットを概略的に示した（インゴットの表面から見た）図である。

【図11】図１０に示すマルチワイヤソーイング装置のワイヤソーイングウェブの鉛直方向移動により従来の平板形状を有するＳｉＣウェハが切断される様子を概略的に示した（ＳｉＣインゴットの側面から見た）図である。

【図12】一実施形態に係る、ワイヤソーイングウェブおよびインゴットが配置されたステージの運動制御により非対称形状を有するＳｉＣウェハを切断するマルチワイヤソーイング装置を概略的に示した（インゴットの側面から見た）図である。

【図13】別の実施形態に係る、インゴットが配置されたステージに対するワイヤソーイングウェブの２次元の運動制御により非対称形状を有するＳｉＣウェハを切断するマルチワイヤソーイング装置を概略的に示した（インゴットの側面から見た）図である。

【図14】本発明の実施形態に係る、制御運動手順においてステージに向かうワイヤソーイングウェブの線形移動に対して直交する方向のワイヤソーイングウェブとステージとの間の相対移動の時間の関数としての速度を示したグラフである。

【図15】本発明の実施形態に係る、ＭＷＳプロセス中のワイヤソーイングウェブとステージとの間の相対移動の継続時間および変位量を制御することにより設定された図６に示すＳｉＣ基板の非対称形状のパラメータ（非対称領域の最大距離および最大高さ）を概略的に示した図である。

【図16】非対称形状のパラメータ（非対称領域の最大距離および最大高さ）の規定に用いられる厚さが不規則なＳｉＣ基板および基準平面の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

図面に示す寸法および相対角度は、本発明の理解を目的としているに過ぎず、原寸に比例した描写ではない。

【0036】

以下、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。ただし、本発明は、多くの異なる形態で実施可能であり、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、開示が徹底的かつ完全なものとなり、本発明の範囲が当業者に十分伝わるように提供されるものである。全体を通して、同様の番号は同様の要素を表す。

【0037】

本発明の基礎となる原理は、従来のエピタキシャル成長プロセスにおいてＳｉＣ基板（半径方向および軸方向の両者）に加わる変形等、熱勾配により生じる変形に対してＳｉＣ基板の剛性を高めることにより、ＳｉＣデバイスのエピタキシャルプロセスおよび製造の品質にとって重要な反り、歪み、およびＴＴＶ等のＳｉＣウェハのパラメータに対する裏面成長の悪影響を低減することである。剛性の向上は、周辺領域に特定の非対称形状を有するＳｉＣ基板を設計することにより実現され、これによって、ＳｉＣ基板全体で熱的に誘導される内部応力の進展に対抗する一方、最終的な裏面成長を基板の周辺エリアに限定する。

【0038】

より具体的に、基板の剛性は、図６を参照して後述する通り、エピタキシャル成長が行われる基板の表面へと基板の周辺部が上向きに傾斜した非対称形状によって向上可能である。

【0039】

図６は、熱的に誘導される変形に対して剛性を高める非対称形状を有するＳｉＣ基板６００の概略斜視図である。図６に示すように、非対称形状は、ＳｉＣウェハ６００の周辺エリアで基板６００の主領域６２０に隣り合って配置された基板領域６１０により与えられ、内向きすなわちＳｉＣ基板６００の表面６３０側（すなわち、図６に示すＹ方向）に傾斜している。主領域６２０は本質的に、非対称領域６１０を伴わないＳｉＣ基板６００のその他の部分に対応し、平坦であるのが好ましい。非対称領域６１０は、主領域６２０に連続してつながるため、基板リム６５０と主領域６２０との間に範囲が定められ、非対称領域６１０と主領域６２０との間の傾斜が基板６００の非対称形状における肘部または肩部６６０を規定する。（図６のＸ方向と平行な）主領域６２０の基準平面に対する非対称領域６１０の面外配向によって、ＳｉＣウェハ６００の熱的に誘導される変形に対抗する基板断面の非対称性が導入される。その結果、中央の主領域６２０が及ぶ基板６００のより大きな面積が平坦性を維持し、半導体エピタキシャルプロセスで従来使用されているような加熱プロセスにおいて、主領域６２０と支持プレートとの間の間隙の出現が回避される。結果として、ＳｉＣ基板６００の非対称形状による剛性の向上によって、加熱プロセス中の基板の歪みが抑えられ、裏面成長が排除または大幅に抑制され得る。

【0040】

図７は、基板６００がエピタキシャル成長プロセスにおいて加熱される前後の図６に示す非対称ＳｉＣ基板６００の断面を示している（図７においては、簡素化のため、基板６００の表面６３０のエピタキシャル層を省略している）。図７に示すように、非対称領域６１０と基板支持部（図示せず）との間の分離によって、基板リム６５０の近くで裏面成長が生じる可能性がある。ただし、非対称形状によって剛性が向上しているため、エピタキシャル成長プロセスにおいて主領域６２０と基板支持部との間に間隙が生じないことから、基板６００の中央領域における裏面成長が防止される。その結果、裏面成長が基板の反りに及ぼす悪影響が大幅に抑えられる。さらに、基板の非対称形状によって、エピタキシー後の反りに及ぼす悪影響が小さな基板の周辺エリアへと裏面成長がシフトする。基板６００の周辺エリアすなわち非対称領域６１０に裏面成長が限定される別の利点として、この領域は、エピタキシャルプロセス後に容易に廃棄可能である。このため、従来のＳｉＣ基板に見られる歪み、反り、および裏面堆積に伴う望ましくない影響を受けることなく、基板６００の主領域６２０からＳｉＣデバイスを製造可能である。その結果、非対称基板６００の主領域６２０上に堆積／成長させるエピタキシャル材料により構成されるＳｉＣデバイスのより高い歩留まりを実現可能である。

【0041】

非対称領域６１０の傾斜は、主領域６２０の基準平面６９０に対する非対称領域６１０の中間面の傾斜として特性化されることにより、基板の厚さの不規則性を補償していてもよい。基板６００に配向平板または切り欠き６７０が設けられている場合、非対称領域６１０は、配向平板または切り欠き６７０と反対の基板６００の周辺エリアに配置されているのが好ましい。たとえば、非対称領域６１０は、図６に示すように、切り欠き６７０の正反対であってもよいし、配向平板または切り欠き６７０に対して、角度変位が±９０°、好ましくは±６０°であってもよい。後者の場合は、非対称領域６１０の中間点および／または配向平板が角度変位の規定に用いられる。

【0042】

上述の非対称形状による基板剛性の向上の基礎となる原理は、ＳｉＣ基板の広範な直径および厚さ、すなわち、１４９．５ｍｍよりも大きな直径ｄ、２００μｍ～１０００μｍの範囲、好ましくは２５０μｍ～５００μｍの範囲の基板厚さ（非対称領域および主領域）、および５μｍ未満の全厚さばらつき（ＴＴＶ）といったパラメータのうちの１つまたはパラメータの組み合わせを特徴とするＳｉＣ基板にも適用可能である。非対称ＳｉＣ基板６００の直径ｄは、主領域６２０（部分）円筒形状すなわち非対称領域６１０に対応する円形セグメントのない形状の直径ｄとして規定されていてもよい。

【0043】

ＳｉＣ基板６００の有利な構成においては、主領域６２０の表面６３０がＳｉＣ単結晶のＳｉ面である。そして、非対称領域６１０は、非対称領域６１０の範囲を定める基板リム６５０の最大高さが主領域６２０の基準平面６９０に対して正の高さとなるように、表面６３０に対して内向きに傾斜している（たとえば、図１５参照）。

【0044】

基板剛性を高めるための非対称形状の好適なパラメータは、ＳｉＣ基板の所望の寸法およびエピタキシャル成長プロセスにおいて非対称基板が従う温度条件を考慮に入れたシミュレーション解析および／または実験に基づいて選択／決定されるようになっていてもよい。たとえば、直径が１４９．５ｍｍよりも大きなＳｉＣ基板６００の場合は、非対称領域６１０の範囲を定める基板リム６５０の最大高さが主領域６２０の基準平面に対して１５μｍ～６０μｍの範囲、好ましくは２５μｍとなるように非対称領域６１０を寸法設定し、主領域６２０に対して内向きに傾斜させることによって、基板剛性の向上が実現され得る。この場合、最大高さは、主領域６２０の基準平面６９０に対して、非対称領域６１０の基準平面６９５と非対称領域６１０の範囲を定める基板リム６５０の最高点との間の最大高さとして規定されていてもよい。主領域６２０に隣り合う非対称領域６１０の辺６８０と主領域６２０の基準平面６９０に対する非対称領域６１０の範囲を定める基板リム６５０の投射との間の最大距離は、５ｍｍ～３０ｍｍの範囲が好ましく、１５ｍｍであるのが最も好ましい。非対称基板６００の最大距離および最大高さは、図１５に示すように規定されていてもよく、主領域６２０の基準平面は、非対称領域６１０を伴わない基板６００の中間面６９０に対応する。非対称領域６１０の基準平面は、非対称領域６１０の中間面６９５として規定されていてもよい。

【0045】

図６および図７に示す非対称形状において、非対称領域６１０および主領域６２０は、実質的に平坦な表面を有するとともに、鋭い肘部６６０を有するＬ字状断面を構成する。Ｌ字状断面には、剛性の向上によって、エピタキシャルプロセス中に変形しにくいという技術的利点がある。さらに、主領域６２０が実質的に平坦で、ＳｉＣ基板６００の相当な面積に対応するため、裏面６４０の面積の大部分がエピタキシャル成長プロセスにおいて支持部との接触を維持することから、Ｌ字形状によって、ＳｉＣ基板６００の大面積にわたる裏面成長が防止される。結果として、エピタキシャル成長プロセスにおいて裏面成長の影響を受けるＳｉＣ基板６００の全体面積は、相応に最小化される。

【0046】

一方で、他の形状の非対称領域を有する他の非対称形状を採用することも可能である。たとえば、図８および図９は、基板の周辺領域に設けられ、主領域の表面に対して上向きに傾斜する、という共通の原理を共有する非対称領域の考え得る形状を示している。

【0047】

図８は、基板リムの近くで略平坦かつ主領域８２０の近くで漸次湾曲（凹状化）することにより裏面８４０で肘部または肩部８６０が丸みを帯びたＬ字状断面を規定する表面により規定された非対称領域８１０が形成された非対称ＳｉＣ基板８００の断面を示している。この非対称形状による剛性の向上によって、主領域８２０がエピタキシャル成長プロセスにおいてその実質的に平坦な形状を維持するため、裏面成長８４５が非対称領域８１０の裏面８４０にのみ限定される。

【0048】

図９は、基板の剛性を高めるためのＳｉＣ基板９００の非対称形状の別の例を示している。この構成において、非対称形状は、実質的に平坦な主領域９２０と、主領域９２０に対して上向きに傾斜し、わずかな凸曲率にて成形された非対称領域９１０と、で設計されている。主領域９２０の表面が同様に、剛性の向上により加熱プロセスにおいて実質的な平坦性を維持するため、裏面成長９４５が非対称領域９１０の裏面９４０に限定される。

【0049】

非対称領域および主領域の基準平面間の最大高さ、非対称領域のリムからの最大距離等、非対称基板６００を参照して上述した非対称領域のパラメータは、図８および図９に示す非対称形状にも同様に適用可能である。

【0050】

本発明の原理に係る非対称形状を有するＳｉＣウェハは、ワイヤソーイングウェブの移動および／またはインゴットステージの移動を協調制御してＳｉＣウェハを所望の非対称形状で切断する制御運動手順を伴うマルチワイヤソーイング（ＭＷＳ）プロセス等のウェハ分離技術を用いることにより、単結晶ＳｉＣ結晶またはインゴットから製造されるようになっていてもよい。

【0051】

マルチワイヤソーイングは従来、ＳｉＣ結晶またはインゴットからのＳｉＣ基板の製造に用いられている。従来のマルチワイヤソーイング装置１０００の動作原理を図１０および図１１に示す。従来のマルチワイヤソーイング装置１０００においては、単一のソーイングワイヤがワイヤガイドローラ１０１０に巻かれている。各ワイヤガイドローラ１０１０には、一定のピッチで溝が形成されており、離間した溝上のソーイングワイヤは、ワイヤと平行な水平ウェブ１０２０を構成している。マルチソーイングプロセスにおいては、スラリー（冷却液中の砥粒の懸濁液）が移動ワイヤに供給され、移動ワイヤがスラリーを切断ゾーンに運ぶ。ＳｉＣインゴット１０３０等の切断対象材料がステージ１０４０に固定され、ステージ１０４０上に配置された結晶１０３０の頂部からワイヤソーイングウェブ１０２０が降下することによりウェハ１０５０を切断する。ワイヤソーイングウェブ１０２０全体は、一定の速度で垂直方向に移動する。ステージ１０４０に向かうワイヤソーイングウェブ１０２０の運動によって、結晶１０３０がワイヤソーイングウェブ１０２０から押し出され、多数のウェハ１０５０が同時に製造される。ワイヤソーイングウェブ１０２０がステージ表面に対して横断する方向にしか移動し得ないため、ウェハ１０５０は、平坦な表面（すなわち、対称形状を有する断面）を伴って切断される。

【0052】

本発明では、ワイヤソーイングウェブとステージとの間の２次元（ワイヤソーイングウェブの線形ソーイング方向およびソーイング方向に対して直交する方向）の相対移動を制御する制御運動手順を伴う改良ＭＷＳ法を使用する。ワイヤソーイングウェブとステージとの間の相対移動は、インゴット断面を横切る（すなわち、２次元の）非線形ソーイング経路をワイヤソーイングウェブが描くように調整され、その結果、１つまたは複数の基板が所望の非対称形状で直接切断される。このような非線形ソーイング経路は、図１２および図１３を参照して説明する通り、２つの代替的な制御運動手順を用いて実現され得る。

【0053】

図１２は、インゴット１２３０が配置されたステージ１２４０がワイヤソーイングウェブ１２１０に対して移動することにより、ワイヤソーイングウェブ１２１０がインゴット１２３０を横切る非線形非対称ソーイング経路を描いて、図８に示す非対称形状等の所望の非対称形状で基板１２５０を切断するように制御される制御運動手順を実行するＭＷＳ装置１２００を示している。この制御運動手順において、ワイヤソーイングウェブ１２１０は、線形ソーイング方向（図１２の左側の鉛直方向矢印の方向または図１２の右側の差し込み図に示すＸ方向）に沿ってステージ１２４０側へと移動するように制御される。ワイヤソーイングウェブ１２１０は、ＭＷＳプロセスの全体を通して、この同一の線形ソーイング方向で直線的に移動し続ける。インゴット１２３０を横切る非線形非対称ソーイング経路をワイヤソーイングウェブ１２１０に描かせるため、ステージ１２４０は、ワイヤソーイングウェブ１２１０の移動方向に対して直交する方向（図１２の右側の差し込み図に示すＹ方向と平行な図１２の左側の水平方向矢印の方向）に移動するように制御される。基板１２５０の特定の非対称形状は、ワイヤソーイングウェブ１２１０の線形移動に対するステージ１２４０の移動の調整（たとえば、一定であることが好ましいワイヤソーイングウェブ１２１０の速度に対するステージ移動の速度（または、変位量）および継続時間の調整）によって実現される（その逆もまた同様である）。たとえば、図１２の右側に示すＬ字形状の基板１２５０は、ＭＷＳプロセスの全体を通して、線形ソーイング方向（すなわち、図１２の右側に示すＸ方向）に一定の速度で移動するようにワイヤソーイングウェブ１２１０を制御することにより得られる。一方、ステージ１２４０は、基板１２５０のＬ字形状の傾斜脚部をワイヤソーイングウェブ１２１０が切断するのに十分な限られた時間にわたって、ワイヤソーイングウェブ１２１０の移動方向に対して直交する方向に移動するように制御される。その後、ステージ１２４０の移動を停止する一方、ワイヤソーイングウェブ１２１０の線形ソーイング方向の移動は維持することによって、基板１２５０のＬ字形状の直線的な脚部を切断する。

【0054】

この制御運動手順では、ＭＷＳプロセスの最初に、少なくともＤ／２の深さすなわちワイヤ直径Ｄの半分だけワイヤがインゴット１２３０に進入するまで、（鉛直ソーイング方向に沿って）ステージ１２４０側へとワイヤソーイングウェブ１２１０のみを移動させることにより、ワイヤソーイングウェブ１２１０のワイヤに加わる応力を制御するようにしてもよい。この時点の後、ステージ１２４０が鉛直ソーイング方向に対して直交する方向に移動し始めるようになっていてもよい。一方、ワイヤソーイングウェブ１２１０は、好ましくは一定の速度で、ステージ１２４０に向かう鉛直方向運動を継続する。

【0055】

図１４は、丸みを帯びたＬ字状断面の基板１２５０を製造するとともにワイヤ応力の制御を含む制御運動手順における時間の関数としてのステージ１２４０の速度（ワイヤソーイングウェブ１２１０の鉛直方向運動に対して横断する方向）を例示している。図１４において、時点ｔ_０は、ワイヤソーイングウェブ１２１０のワイヤがインゴット１２３０に接触した時間に対応するが、これは、専用センサ等の既知の手段により検出可能である。この時点ｔ_０において、ステージ１２４０は、依然として停止状態であり、ワイヤソーイングウェブ１２１０のワイヤが少なくともＤ／２だけインゴット１２３０に進入する時点ｔ_１までは移動しない。時点ｔ_１において、制御運動手順は、ソーイング方向に対して直交する方向のステージ１２４０の移動を開始し、所望の非対称形状で基板１２５０を切断するように、ワイヤソーイングウェブ１２１０の速度に対してステージ移動を調整する。たとえば、図１４に示すように、ステージ１２４０は最初、高速で移動するようになっていてもよいが、これによって、主領域に対する非対称領域の最初の傾斜が決まることになる。その後、ワイヤソーイングウェブ１２１０の一定速度を維持しつつ、ステージ移動の速度を徐々に遅くすることによって、基板１２５０の湾曲肘部または肩部が得られる。基板１２５０の非対称領域が切断されたら、制御運動手順がステージ１２４０を停止させる。この時点から、制御運動手順は、鉛直ソーイング方向のワイヤソーイングウェブ１２１０の移動のみを維持し、ワイヤソーイングウェブ１２１０がステージ１２４０に達した場合にのみ停止させて、インゴット１２３０を横切る基板１２５０の主領域を完全に切断する。

【0056】

ステージ移動の速度対時間の関数およびワイヤソーイングウェブ１２１０の速度を調整することにより、上述の制御運動手順を伴うＭＷＳ法によって、異なる種類の非対称形状を実現可能である。たとえば、非対称領域６１０および主領域６２０の両者が平坦な表面を有する図６に示すＳｉＣ基板６００の非対称形状は、非対称領域６１０の切断に必要な時間にわたって、ワイヤソーイングウェブ１２１０の移動に対して直交する方向で実質的に一定の速度のステージ相対移動を維持することにより生成され得る。

【0057】

結果としては、ステージ移動の総継続時間および変位の組み合わせを制御するだけで、非対称領域の特定のサイズ、形状、および傾斜を実現可能である。基板６００に関して図１５に示すように、非対称領域６１０の範囲を定める基板リム６５０と非対称領域６１０の端部（非対称領域６１０および主領域６２０が会合する基板６００の領域で肘部６６０が現れる場所に略対応する）との間の最大距離は、主領域６２０の基準平面６９０に沿った測定の場合、ステージ１２４０が移動するように制御される時間区間におけるワイヤソーイング方向のワイヤソーイングウェブ１２１０の総変位によって決まる。したがって、この最大距離は、ワイヤソーイングウェブ１２１０の速度に基づいてステージ移動の継続時間を調整することにより設定可能である。一方、非対称領域６１０における基板リム６５０と基板肘部６６０の領域における基準平面６９０との間の最大高さは、ステージ１２４０の総変位によって決まる。最大距離および最大高さはいずれも、主領域６２０の中間面６９０および非対称領域６１０の中間面６９５に対して規定されるのが好ましい。これにより、異なる基板厚さに対して、制御運動手順の最大距離および高さを均一に設定可能となる。また、図１６に示す非対称形状を有する基板７００の基準平面７９０等、基板厚さの不規則性を考慮に入れた基準平面を規定することも可能になる。

【0058】

非対称形状の断面を有するＳｉＣ基板１３５０を製造するための制御運動手順を伴うＭＷＳ法の別の例を図１３に示す。図１３を参照して、ＭＷＳ装置１３００は、ＭＷＳプロセスにおいてステージ１３４０を移動させず、鉛直方向および横方向のワイヤガイドローラ１３１０の移動を制御することによりＳｉＣインゴット１３３０を横切る非対称ソーイング経路が実現される点において、図１２を参照して上述した手順と異なる制御運動手順を実行する。より具体的には、ソーイングワイヤの応力を低減するため、ワイヤソーイングウェブ１３１０（すなわち、ワイヤガイドローラ）の移動は最初、ソーイングワイヤの太さの少なくとも半分Ｄ／２だけワイヤがインゴット１３３０に進入するまで、線形方向（すなわち、図１３の左側の鉛直方向矢印の方向または図１３の右側の差し込み図に示すＸ方向）にステージ１３４０側へと移動するように制御され、これによってワイヤの応力が制御される。この最初の段階の後、ワイヤソーイングウェブ１３１０の運動は、鉛直方向の移動を維持するとともに、鉛直方向移動に対して直交する第２の方向（すなわち、（図１３の右側の差し込み図に示すＹ方向と平行な）図１３の左側の水平方向矢印の方向）の移動を開始するように制御される。このワイヤソーイングウェブ１３１０の組み合わせ移動は、基板１３５０の非対称形状の肘部が切断されるまで維持される。この時点の後は、ワイヤソーイングウェブ１３１０の水平方向の移動が停止となり、垂直方向の移動のみが進行して、インゴット１３３０の残りの部分についてステージ１３４０に達するまで維持され、これにより基板１３５０の主領域が切断される。選択された時間にわたる選択された水平方向変位の鉛直方向および垂直方向のワイヤソーイングウェブ１３１０の組み合わせ移動によって、図１３の右側に示すように、所望の非対称形状で基板１３５０が切断され得る。

【0059】

したがって、図１２を参照して説明したＭＷＳプロセスと同様に、図１３に示す制御運動手順によれば、鉛直方向および水平方向のワイヤソーイングウェブ１３１０の移動の制御および調整によって、基板１３５０のサイズおよび形状の設定／調整が可能となる。たとえば、図１５に示すように、垂直方向にも移動する時間区間のワイヤソーイングウェブ１３１０の鉛直方向変位によって、非対称領域６１０の範囲を定める基板リム６５０と非対称領域６１０の端部（肘部６６０が現れる場所に略対応する）との間の最大距離が決まる。一方、非対称領域６１０における基板リム６５０と基板肘部６６０の領域における基準平面６９０との間の最大高さは、水平方向のワイヤソーイングウェブ１３１０の総変位によって決まる。結果としては、鉛直方向のローラ移動と協調して横方向のローラ１３１０の移動の継続時間および変位を制御するだけで、非対称領域６１０の特定のサイズ、形状、および傾斜を実現可能である。

【0060】

上記図７～図９に示すＳｉＣ基板の剛性を高めるための非対称形状は、図１２および図１３を参照して説明した制御運動手順のいずれかを用いることにより得られる。一方で、基板の中央エリアに対応する実質的に平坦な主領域と、基板周辺エリアに配置され、基板表面側への内向き傾斜すなわち主領域の平面外への配向を伴う非対称領域と、を有する、という同じ原理に基づく図７～図９以外の非対称形状についても、基板の剛性の向上が考えられる。

【0061】

図１２および図１３に示す２つの代替的な制御運動手順を伴うＭＷＳ法は、所与の非対称形状での基板の切断を可能にする。一方で、ステージおよび／またはワイヤソーイングウェブにより実行される移動の他の改良／組み合わせを伴う制御運動手順であっても、同一または他の非対称形状の切断が考えられる。たとえば、図１２および図１３を参照して説明した制御運動手順は、ＳｉＣ基板の非対称領域が最初に切断されるのではなく、ＭＷＳプロセスの最後に切断されるように改良可能である。また、ステージとワイヤソーイングウェブとの間の相対移動は、ワイヤソーイングウェブの線形移動とステージの回転移動との組み合わせの結果により、湾曲した非対称領域を切断するものであってもよい。これらのケースのいずれかにおいて、制御運動手順を伴うＭＷＳ法は、（たとえば、ワイヤガイドローラ１２１０（または、１３１０）の鉛直方向すなわちステージ１２４０（または、１３４０）の表面に対して直交する方向の移動およびワイヤガイドローラの鉛直方向移動に対して直交する方向のステージ１２４０（または、ワイヤガイドローラ１３１０）の移動を生成するための）ワイヤガイドローラとインゴットステージとの間の所望の相対移動を生成可能な機械的手段の組み合わせと、図１２および図１３に示すような所望の非対称形状でＳｉＣ基板を切断するためのステージおよび／またはワイヤガイドローラの移動の量、継続時間、および方向を規定するソフトウェア／ルーチンに従ってステージおよび／またはワイヤガイドローラを移動させるように上記機械的手段を制御するコントローラと、をＭＷＳ装置に実装することにより実現され得る。

【0062】

本発明の原理は、－４０μｍ～０μｍの範囲、好ましくは－３５μｍ～０μｍの範囲の総反り値、および／または、７０μｍ未満、好ましくは４５μｍの歪み値を特徴とするＳｉＣ基板の剛性の向上に適用可能であるため都合が良い。さらに、本発明に係る非対称形状を有するＳｉＣ基板は、修飾４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣ、および１５Ｒ－ＳｉＣのうちの１つを施したＳｉＣ単結晶、ならびに／または、主領域において、基底面（１０００）の軸外配向を有し、０．５°～８°の軸外配向、好ましくは４°の軸外配向を有するＳｉＣ単結晶により製造されるのが好ましい。

【0063】

結論として、本発明の原理に係る非対称形状を有するＳｉＣ基板およびその製造方法は、歪みおよび／または反り等の熱的に誘導される変形に対する剛性が向上したＳｉＣ基板の提供を可能にする。したがって、非対称形状を有するＳｉＣ基板上の裏面成長が効率的に抑えられ、基板周辺エリアに限定されることにより、対称断面を有する従来の平坦な基板と比較して、基板の反りに対する悪影響が抑えられる。

【0064】

最後に、「上向き（upwards）」、「内向き（inwards）」、「鉛直方向（vertical）」、および「水平方向（horizontal）」等の用語を用いて上記例示的な実施形態の特定の特徴を説明したが、これらの用語は、基板の非対称形状およびＭＷＳプロセスにおけるプレートとワイヤガイドローラとの間の相対運動の説明を容易にする目的で使用したものであるため、特許請求の範囲に係る発明またはその構成要素のいずれかを特定の空間的配向での使用に限定するものと解釈されるべきではない。さらに、単結晶ＳｉＣ基板を参照して本発明を説明してきたが、本発明の原理は、ＡｌＮおよびＧａＮ等の他の半導体単結晶により構成された基板にも同様に適用可能であるため都合が良い。

【符号の説明】

【0065】

６００、７００ 非対称基板
６１０、７１０ 非対称領域
６２０、７２０ 主領域
６３０、７３０ 表面
６４０、７４０ 裏面
６４５ 裏面成長
６５０、７５０ 基板リム
６６０ 基板肘部または肩部
６７０ 配向切り欠き
６８０ 非対称領域の隣接辺
６９０、７９０ 主領域の基準平面
６９５ 非対称領域の基準平面
８００ 非対称基板
８１０ 非対称領域
８２０ 主領域
８４０ 裏面
８４５ 裏面成長
８６０ 基板肩部
９００ 非対称基板
９１０ 非対称領域
９２０ 主領域
９４０ 裏面
９４５ 裏面成長
９６０ 基板肩部
１０００ 従来のマルチワイヤソーイング装置
１０１０ ワイヤガイドローラ
１０２０ ワイヤソーイングウェブ
１０３０ ＳｉＣインゴット
１０４０ ＭＷＳステージ
１０５０ ウェハ
１２００、１３００ マルチワイヤソーイング装置
１２１０、１３１０ ワイヤガイドローラまたはワイヤソーイングウェブ
１２３０、１３３０ ＳｉＣインゴット
１２４０、１３４０ ＭＷＳステージ
１２５０、１３５０ 非対称ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】