(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素素板の表面を炭化処理して炭化層を形成する炭化層形成工程と、
前記炭化層形成工程で形成された炭化層を除去する炭化層除去工程と、
前記炭化層除去工程後の前記炭化珪素素板の表面を砥粒と酸化剤を含む研磨液で研磨する化学機械研磨工程と、
を備える炭化珪素単結晶基板の製造方法。
【請求項２】
炭化層形成工程は、珪素の気化温度以上に加熱すること
を特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
【請求項３】
炭化層形成工程が、放電加工処理を行う工程であること
を特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
【請求項４】
炭化層形成工程が真空中でアニール処理する工程であること
を特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
【請求項５】
炭化層除去工程が、酸素中でのアニール処理工程であること
を特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
【請求項６】
炭化層除去工程が、水素中でのアニール処理工程であること
を特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
【請求項７】
炭化層除去工程が、酸素プラズマ処理であること
を特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素単結晶基板の製造方法に関するものであり、詳しくは切断面に形成される加工変質層等が除去された良好な原子配列の結晶面を有する炭化珪素単結晶基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素半導体は熱的・化学的に優れた特性を有し、禁制帯幅が珪素（Ｓｉ）半導体に比べ大きく電気的にも優れた特性を有する半導体材料として知られている。特に４Ｈ型の炭化珪素半導体は電子移動度や飽和電子速度が大きいことから、パワーデバイス向け半導体材料として実用化が始まっている。
【０００３】
炭化珪素半導体デバイスを製造する場合、一般に、炭化珪素単結晶基板面に半導体デバイスの活性領域をエピタキシャル成長させて形成する必要があり、炭化珪素単結晶基板面には、高精度の平坦性、平滑性と同時に、良好な原子配列の結晶面が現れていることが必要である。
【０００４】
そこで、炭化珪素単結晶基板の製造工程においては、炭化珪素単結晶インゴットをワイヤーソー等を用いてスライスし、その切断面をダイヤモンド砥粒を含むスラリー等で研磨する。しかし、スライス時に生じた細かい傷を取り切ることができず、また炭化珪素の結晶性の乱れた加工変質層も残り、このような表面欠陥を有する炭化珪素単結晶基板を用いて良好な炭化珪素半導体デバイスを製造することができない。なお、以下において、スライス時の傷、加工変質層が表面に残り、表面欠陥を有する研磨工程等を経ていない、または研磨工程等の完了していない炭化珪素基板を炭化珪素素板と呼び、研磨工程等を経て、表面は高精度の平坦性、平滑性を有し、良好な原子配列の結晶面が表面に現れている状態の基板を炭化珪素単結晶基板と呼ぶ。
【０００５】
この課題に対し、ダイヤモンド砥粒を含むスラリーでの研磨の後に、コロイダルシリカ砥粒と酸化剤、添加材を含む研磨液を用い、機械的研磨と化学的研磨を同時に行う化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）加工が用いられる。ＣＭＰ加工の例としては、コロイダルシリカ砥粒とバナジン酸塩と酸素供与剤である過酸化水素水を混合し、ｐＨ調整剤を添加した研磨用組成物を用いたＣＭＰ加工法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７９６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＣＭＰ加工法を用いた炭化珪素素板の研磨では、その研磨速度は数１０〜数１００ｎｍ／時間と非常に遅く、一枚の炭化珪素素板の研磨を完了するために、１０時間以上の長時間を要するという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、炭化珪素素板の表面の傷や加工変質層を除去し、炭化珪素素板の表面に良好な原子配列の結晶面が現れ、優れた特性の炭化珪素エピタキシャル層を形成することができる炭化珪素単結晶基板を、短時間のＣＭＰ加工により得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の炭化珪素単結晶基板の製造方法は、炭化珪素素板の表面を炭化処理して炭化層を形成する炭化層形成工程と、前記炭化層形成工程で形成された炭化層を除去する炭化層除去工程と、前記炭化層除去工程後の前記炭化珪素素板の表面を砥粒と酸化剤を含む研磨液で研磨する化学機械研磨工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法を用いることにより、炭化珪素素板表面の傷、加工変質層がほぼ完全に取り去られ、良好な炭化珪素エピタキシャル層を形成することができる炭化珪素単結晶基板を、短時間のＣＭＰ加工により得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１で用いた炭化珪素単結晶基板の製造過程を示す工程図である。
【図２】炭化珪素素板の研削面の断面ＴＥＭ像である。
【図３】本発明の実施の形態１の放電加工装置の模式図である。
【図４】放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）を行った炭化珪素素板表面の断面ＳＥＭ像である。
【図５】放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）を行う前後の炭化珪素素板表面の断面模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１のＣＭＰ加工装置の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２のアニール炉の模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３で用いた炭化珪素単結晶基板の製造過程を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態の説明及び各図において、同一の符号を付した部分は、同一又は相当する部分を示すものである。また、本実施の形態において、スライス時の傷、加工変質層が表面に残り、表面欠陥を有する研磨工程等を経ない、または研磨工程等の完了しない炭化珪素基板を炭化珪素素板と呼び、研磨工程等の製造工程を完了した炭化珪素基板を炭化珪素単結晶基板と呼ぶ。
【００１３】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法を示す工程図である。図１の工程図に沿って、本発明の実施の形態１に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法を説明する。
【００１４】
＜スライス工程（Ｐ０１）＞
炭化珪素単結晶インゴットから、ワイヤーソーを用いてウエハ状に炭化珪素素板がスライスされる。炭化珪素単結晶インゴットは結晶構造が４Ｈのものを用い、スライスされた炭化珪素素板の切断面が六方晶の（０００１）面から８°傾いた方向となるようにスライスする場合を例に以下では説明する。なお、基板の厚みは３００μｍとした。
【００１５】
本実施の形態においては、ワイヤーソーを用いたが、特に限定するものでなくホイールダイヤモンドソー、超音波カッタ等を用いることができ、基板の厚みは３００μｍとしたが、特に限定するものではなく、製造する炭化珪素半導体デバイスに適応した厚みに切断することができ、一般的には１００〜５００μｍに切断する。また、六方晶の（０００１）面の角度は以下では８°オフさせた場合を説明するが、目的に応じてオフ角度を設定してスライスすれば良い。一般的には炭化珪素素板面が４°または８°傾いた角度にスライスする。
【００１６】
＜端面加工工程（Ｐ０２）＞
スライスした炭化珪素素板の端面（エッジ）は鋭くとがった状態であると同時に微細なクラックが残存することが多く、続く工程での搬送や位置合わせ等の取扱い時に割れたり欠けたりする場合がある。また、欠けた断片が他の基板表面を傷つけたりすることが考えられる。そのため、研削・研磨工程の前に端面加工工程が必要である。端面加工は、ダイヤモンド砥粒を用いた面取り砥石により行う。
【００１７】
＜研削・研磨工程（Ｐ０３）＞
端面加工を行った炭化珪素素板に対して、両面に機械的な研削・研磨工程により表面を平坦化する。一般的に、表面の凹凸を減らす工程を研削工程、その後に表面の平坦性をさら鏡面にまで高める工程を研磨工程と呼ぶ。本実施の形態においては、研削・研磨工程は２段階に分けて行っており、最初の工程を研削工程、後の工程を研磨工程と呼ぶ。
【００１８】
研削工程では、まず、端面加工を行った炭化珪素素板を真空吸着によりテーブルに固定し、そのテーブルを回転させる。次に、粒径２μｍのダイヤモンド砥粒をビトリファイドで結合した砥石が回転しながらそのテーブルに接近し、炭化珪素素板に押圧される。
【００１９】
この研削工程を行った炭化珪素素板の表面近傍の断面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）観察を行った。図２は炭化珪素素板の研削面の断面ＴＥＭ像である。図２より、表面から数１００ｎｍの深さの結晶性が乱れた加工変質層１が見られ、本実施の形態で作成した炭化珪素素板では、加工変質層１が最も厚く形成された部分で約２５０ｎｍであった。なお、図２において、加工変質層１の上層にある膜はＴＥＭ観察の際に表面を保護する有機保護膜２と、観察用の目印のＡｕ膜３である。
【００２０】
炭化珪素のように脆性の高い高硬度単結晶材料の加工では、一般に金属を加工する場合に比べて塑性変形のみでなく脆性破壊が優先的に発生するため、結晶内部深くまで加工変質層１が形成される。例えば砥粒径が５００ｎｍのダイヤモンド砥粒を用いて研削・研磨を行った場合、砥粒径の半分の２５０ｎｍ程度の加工変質層１が形成される。
【００２１】
研削工程の後に、研磨工程を行った。研磨工程は、金属定盤または不織布パッドを貼り付けた定盤の上にダイヤモンド遊離砥粒を分散させ、炭化珪素素板に荷重を与えて定盤と炭化珪素素板の表面をすり合わせる。この研磨工程によって、炭化珪素素板の表面の平坦性は高くなるが、加工変質層１は存在したままである。
【００２２】
＜炭化層形成工程（Ｐ０４）＞
研削・研磨工程（Ｐ０３）により平坦化された炭化珪素素板の表面に、炭化処理により炭化層を形成する。本実施の形態において炭化層形成工程（Ｐ０４）は放電加工法を用いて行った。この炭化層は、後述するように炭素のみからなるものではなく、炭化珪素の珪素が欠乏し、炭素が過剰となった状態であるが、以下では通常の炭化珪素と区別して炭化層と呼ぶ。
【００２３】
図３を用いて炭化層形成工程を説明する。図３は本発明の実施の形態１の放電加工装置４の模式図である。炭化珪素素板５をステージ６に導電性テープを用いて固定し、ワイヤー電極７を炭化珪素素板５に近接する位置に保持する。ワイヤー電極７をはじめとする放電加工を行う部分は脱イオン水や油のような誘電体液体８中に浸漬されている。ワイヤー電極７は１μｍ厚の黄銅被覆した直径５０μｍのスチール線が用いられる。
【００２４】
ステージ６とワイヤー電極７の間に電源９を用いてパルス幅１μ秒（２５％ｄｕｔｙ）、８０Ｖのパルス電圧を印加し、０．５ｍｍ／分のスピードで、ワイヤー電極７を炭化珪素素板５の表面を移動させながら放電加工を行った。パルス電圧は、ワイヤー電極７を（−）、炭化珪素素板５が（＋）となるように接続して、印加された。
【００２５】
ワイヤー電極７にパルス電圧を印加すると、ワイヤー電極７と炭化珪素素板５の表面との間に微小な放電が起こり、局所的に非常な高温状態となるため、炭化珪素が溶融し、さらには気化が起こる。炭素と珪素の気化温度を比較すると珪素の方が低く、従って放電加工法により珪素がより優先的に気化し、炭化珪素素板５の表面は珪素が欠乏し、炭素が過剰な炭化珪素層が形成される。ここでは前述したように珪素が欠乏し、炭素が過剰な炭化珪素層を炭化層と呼ぶ。以上のメカニズムによって、放電加工された炭化珪素素板５の表面に炭化層が形成されるものと推定している。
【００２６】
ワイヤー電極７にパルス電圧を印加しながら、徐々に移動させ、炭化珪素素板５の全面を放電加工することで、炭化珪素素板５の表面に炭化層を形成することができる。
【００２７】
さらにこの放電加工法による炭化層の形成を詳細に検討すると、炭化珪素素板５の表面の加工変質層１の一部または全部が放電加工法により加熱、溶融され、さらに珪素が優先的に気化することで炭化層に変質する。すなわち、炭化珪素素板５の表面にはスライス工程（Ｐ０１）、研削・研磨工程（Ｐ０３）により生成した結晶性の異なる加工変質層１が形成されており、その全部、または一部が炭化層となる。
【００２８】
この変質して得られた炭化層の膜厚は、ワイヤー電極７と炭化珪素素板５の距離、放電加工条件により変化する。炭化珪素素板５の表面の加工変質層１の厚みは２５０ｎｍ程度あるため、２００ｎｍ〜３００ｎｍの加工変質層１の略全部を放電加工により溶融させ、珪素を優先的に気化させて炭化層に変質させることが好ましく、後述の放電加工条件等を、目的とする厚みの炭化層に変質できるように調整する。
【００２９】
放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）により、スライス工程（Ｐ０１）、研削・研磨工程（Ｐ０３）によって形成した加工変質層１が、炭化珪素素板５の表面から除去され、炭化層形成工程（Ｐ０４）後の炭化珪素素板５の表面は、前述のように、放電加工により炭化珪素が溶融し、珪素がより優先的に気化するため、炭素が過剰となった炭化珪素層である炭化層へ変化している。
【００３０】
この炭化層は、その形成工程においては、スライス工程（Ｐ０１）、研削・研磨工程（Ｐ０３）等の機械加工のように機械的な応力は加わらないので、結晶性の変化は見られず、組成変化のみが生じている。すなわち、加工変質層１の一部または全部を炭化層に変質させれば、炭化層の下の炭化珪素素板５では、加工変質層１の厚さが減少もしくは消失することとなり、炭化層の下の炭化珪素の結晶性は向上する。
【００３１】
本実施の形態においては、放電加工法の条件として、パルス電圧８０Ｖ，パルス幅１μ秒（２５％ｄｕｔｙ）、０．５ｍｍ／分として行ったが特に限定するものではなく、炭化珪素素板５に形成された加工変質層１の深さ、大きさ等に対応して定めることができる。具体的には、パルス電圧５０Ｖ〜３００Ｖ、パルス幅０．１〜１０μ秒、１０〜８０％ｄｕｔｙ、スピード０．１ｍｍ／分〜１０ｍｍ／分の範囲で調整することが好ましい。
【００３２】
またワイヤー電極７の直径は５０μｍとしたが、特に限定するものではなく、ワイヤー電極７の移動速度に合わせて、適当な電流を流し、放電加工が可能となるように、２５μｍ〜５００μｍのワイヤー電極７を用いることができる。
【００３３】
スライス工程（Ｐ０１）、研削・研磨工程（Ｐ０３）で形成された加工変質層１を変質させて形成された炭化層の表面状態は、放電加工時のワイヤー電極７と炭化珪素素板５との間のパルス電圧に依存して変化する。
【００３４】
図４は放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）を行った炭化珪素素板５の表面の断面ＳＥＭ（Secondary Electron Microscope）像であり、印加パルス電圧を１００Ｖ、３００Ｖとした時の炭化珪素素板５の表面状態を示している。また図５は、放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）を行う前後の炭化珪素素板５の表面の断面模式図である。図４に示すように、印加電圧が高い時（図４（ａ））は、放電加工により炭化珪素素板５の表面が溶融し、珪素が優先的に気化した後に再硬化して形成されたと推定される炭化層付近において、炭化層と下地となる炭化珪素素板５との界面荒れがはっきりと見られ、界面の凹凸が大きくなっている。一方、印加電圧が低い時（図４（ｂ））は炭化層と下地となる炭化珪素素板５との界面荒れは少なく界面の凹凸が小さくなっていることがわかる。
【００３５】
図５は、放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）前の炭化珪素素板の断面模式図（図５（ａ））、炭化層形成工程（Ｐ０４）後の炭化珪素素板５の断面模式図(図５（ｂ）)を示している。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、炭化層形成工程（Ｐ０４）前には、表面の凹凸が大きく、かつスライス工程（Ｐ０１）、研削・研磨工程（Ｐ０３）に起因する加工変質層１が表面に厚く形成されている。この厚い加工変質層１を後述するＣＭＰ工程（Ｐ０５）により取り除くことは容易ではない。
【００３７】
一方、図５（ｂ）に示すように、適切な放電加工条件で実施された炭化層形成工程（Ｐ０４）後には、加工変質層１は見られず、表面に薄く炭化層１０が形成されているのみであり、その界面の凹凸である界面荒れ１１も薄くなっている。
【００３８】
放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）後に後述するＣＭＰ工程（Ｐ０５）により炭化珪素素板５の表面の凹凸を取り除くことが必要である。後述するＣＭＰ工程（Ｐ０５）の加工時間等を考慮すると界面荒れ１１は１００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００３９】
界面荒れ１１の厚みは放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）の印加パルス電圧に依存し、印加パルス電圧を下げた場合界面荒れ１１が少なくなり好ましい。一方、放電加工法により、スライス工程（Ｐ０１）、研削・研磨工程（Ｐ０３）で形成した加工変質層１を除去するためには、印加電圧を高くすることが必要である。さらに加工時間等も考慮した上で、界面荒れ１１を薄くし、かつ加工変質層１を確実に除去できる放電加工時の印加パルス電圧をできるだけ低くすることが重要である。
【００４０】
＜ＣＭＰ工程（Ｐ０５）＞
放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）を行った炭化珪素素板５の表面を、砥粒と酸化剤を含む研磨液を用いてＣＭＰ加工を行う。図６は本発明の実施の形態１のＣＭＰ加工装置の模式図である。
【００４１】
ＣＭＰ加工装置は、研磨液１５を滴下したパッド１２を付けた定盤１３とヘッド１４が対向して配置しており、それぞれが独立に回転する構成となっている。ヘッド１４の下面に炭化珪素素板５が表面を下に向けて取り付けられる。次に、定盤１３とヘッド１４を対向させ、荷重をかけながらそれぞれを回転させて炭化珪素素板５の表面のＣＭＰ加工を行う。本実施の形態においては、定盤１３は直径４００ｍｍ、ヘッド１４は３インチの炭化珪素素板５を取り付けることができる大きさのものを用いた。
【００４２】
従来の炭化珪素単結晶基板の製造工程においては、スライス工程（Ｐ０１）、研削・研磨工程（Ｐ０３）等で形成された加工変質層１をＣＭＰ工程で除去し、基板を平坦化していた。炭化珪素素板５は非常に硬いため、炭化珪素よりも硬度の低いコロイダルシリカ砥粒を用いたＣＭＰ加工では、一般的に１０時間以上ＣＭＰ加工を行うことが必要であった。従って、量産に適した短時間のＣＭＰ加工では加工変質層１を取り除くことができず、このようにして得られた炭化珪素単結晶基板上には良好な炭化珪素エピタキシャル層を形成することはできなかった。
【００４３】
本実施の形態において、放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）を行った炭化珪素素板５の表面は、前述のように、放電加工法により加工変質層１は消失し、炭素リッチな炭化層となっており、その硬度は、非常に高硬度の炭化珪素よりも低く、炭素に近い硬度となっている。そのため、炭化層１０は炭化珪素の加工変質層１よりも容易に除去することができる。
【００４４】
本実施の形態においては、砥粒として粒径１００ｎｍのコロイダルシリカを用い、酸化剤として過酸化水素を用いた研磨液１５を用いてＣＭＰ加工を行った。ＣＭＰ加工において、定盤１３及びヘッド１４の回転速度は５０〜１５０ｒｐｍ、荷重は１５０〜５００ｇｆ／ｃｍ２の範囲でＣＭＰ加工の状態を観察し、またパッド１２や研磨液１５の種類に応じて適宜調整して行った。
【００４５】
本実施の形態において、３時間のＣＭＰ工程を経ることで良好な鏡面状態とすることができ、本実施の形態において製造した炭化珪素単結晶基板は、炭化珪素素板５の表面の傷、加工変質層１を短時間でほぼ完全に取り去ることができ、その表面に良好な特性の炭化珪素エピタキシャル層を形成することができた。またＣＭＰ工程時間を大幅に短縮することができたため、他の半導体製造工程と工程時間の不整合がなく、スムーズな半導体製造を確保することができた。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態１においては、炭化層形成工程（Ｐ０４）では、放電加工法により、加工変質層１を消失させ、炭化層１０を形成したが、本実施の形態においては、炭化層形成工程（Ｐ０４）は、炭化珪素素板５を真空中でアニールすることで加工変質層１の全部または一部を炭化層１０に変質させる。その他の工程は、全て実施の形態１と同一の工程を用いた。
【００４７】
なお、炭化層形成工程（Ｐ０４）の具体的な例としては、電気エネルギーを用いた放電加工法、熱エネルギーを用いた真空中でのアニール法を実施の形態１及び２にそれぞれ示したが、これらに限定されるものではなく、高エネルギーを炭化珪素素板５に印加して、その組成を炭素リッチな炭化層１０に変質させることができる方法であれば用いることができるのは言うまでもない。
【００４８】
図７は、本発明の実施の形態２のアニール装置１６の模式図である。図７に示すアニール装置１６を用いて、スライス工程（Ｐ０１）、端面加工工程（Ｐ０２）、研削・研磨工程（Ｐ０３）を行った炭化珪素素板５を真空アニール処理して、ここまでの工程で形成された加工変質層１の全部または一部を炭化層１０に変質させる。
【００４９】
まず、スライス工程（Ｐ０１）、端面加工工程（Ｐ０２）、研削・研磨工程（Ｐ０３）を行った炭化珪素素板５を基板支持具１７に設置し、アニール装置１６のアニール炉１８内に導入する。本実施の形態においては、基板支持具１７に炭化珪素素板５を同時に２５枚設置した。アニール炉１８内の空気を排気管１９から排気して、アニール炉１８内を真空状態とする。アニール炉１８内の真空度は少なくとも１Ｐａ以下、好ましくは１０−４Ｐａ以下とする。
【００５０】
アニール炉１８内は断熱材２０とヒータ２１が基板支持具１７の周辺に設けられており、アニール炉１８の周囲の高周波コイル２２を用いて、ヒータ２１を高周波誘導法により加熱し、炭化珪素素板５のアニール処理を行う。
【００５１】
アニール処理において、炭化珪素素板５の表面温度は少なくとも１５００℃以上、好ましくは１７００℃程度とすることが好ましい。炭化珪素素板５を真空中で気化温度以上に加熱するアニール処理を行うと、炭化珪素素板５の表面にスライス工程（Ｐ０１）、研削・研磨工程（Ｐ０３）によって形成した加工変質層１を含む表面の炭化珪素の少なくとも一部が分解して気化し、珪素がより優先的に気化するため、炭素が過剰となった炭化珪素からなる炭化層１０が形成される。すなわち、加工変質層１の一部または全部が炭化層１０に変質する。
【００５２】
アニール処理終了後、炭化珪素素板５の温度を下げ、ガス導入管２３からアルゴン、窒素等の希ガスを導入して、常圧とした後、炭化層１０を形成した炭化珪素素板５が取りだされる。本実施の形態のアニール処理条件では、表面から３００ｎｍ程度の炭化珪素が炭化層１０を形成した。
【００５３】
本実施の形態のアニール処理を行うことで、炭化珪素素板５の表面だけでなく、裏面等にも炭化層１０が形成される。炭化層１０が不要な部分については、後述（実施の形態３で詳細に述べる）する酸素または水素中でのアニール処理、または酸素プラズマ処理することで炭化層１０を減じることができる。
【００５４】
ここで得た炭化珪素素板５について実施の形態１と同様のＣＭＰ工程（Ｐ０５）を行うことにより、表面の炭化層１０が除去され、４時間のＣＭＰ工程を経ることで良好な鏡面状態とすることができ、本実施の形態において製造した炭化珪素単結晶基板は、炭化珪素素板５の表面の傷、加工変質層１を短時間でほぼ完全に取り去ることができ、その表面に良好な特性の炭化珪素エピタキシャル層を形成することができた。
【００５５】
実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３で用いた炭化珪素単結晶基板の製造過程を示す工程図である。実施の形態１においては、炭化層形成工程（Ｐ０４）により、スライス工程（Ｐ０１）、研削・研磨工程（Ｐ０３）によって形成された加工変質層１の全部または一部を炭化層１０に変質させた後、ＣＭＰ工程（Ｐ０５）を行ったが、本実施の形態では、炭化珪素形成工程（Ｐ０４）とＣＭＰ工程（Ｐ０５）の間に炭化層除去工程を備えている点で異なっている。
【００５６】
実施の形態１と同様の条件で放電加工法を用いて炭化層形成工程（Ｐ０４）を行い、次に図７に示すアニール装置を用いて、炭化層除去工程を行った。
【００５７】
放電加工法による炭化層形成工程（Ｐ０４）を行った炭化珪素素板５を基板支持具１７に設置し、アニール装置１６のアニール炉１８内に導入する。本実施の形態においては、基板支持具１７に炭化珪素素板５を同時に２５枚設置した。アニール炉１８内の空気を排気管１９から排気して、残存ガスを極力少なくするため、まずアニール炉１８内を真空状態とする。次にガス導入管２３から酸素ガスを供給することで、アニール炉１８内を酸素ガスで満たすが、この時、アニール炉１８内の圧力はやや減圧状態とする。
【００５８】
アニール炉１８内は断熱材２０とヒータ２１が基板支持具１７の周辺に設けられており、アニール炉１８の周囲の高周波コイル２２を用いて、ヒータ２１を高周波誘導法により加熱し、炭化珪素素板５を酸素雰囲気下でアニール処理を行う。
【００５９】
酸素ガス下でアニール処理を行うことにより、炭化珪素素板５の表面の炭化層１０の炭素成分は二酸化炭素となり除去される。炭化層１０の珪素成分は二酸化珪素となり炭化珪素素板５の表面に残存することになるが、二酸化珪素は、この後に行うＣＭＰ工程（Ｐ０５）により容易に除去されるため、最終的に炭化珪素素板５の表面の汚染等とはならない。
【００６０】
本実施の形態では、アニール処理を酸素ガス下で行ったが、水素ガス下で行っても、基本的に同様の効果を得ることができる。炭化珪素素板５の表面に形成された炭化層１０は、水素ガス下でアニール処理を行うことで炭化水素となり除去される。
【００６１】
また、本実施の形態では、酸素ガスまたは水素ガス下でのアニール処理を行い炭化層１０を取り除く方法を説明したが、炭化層形成工程（Ｐ０４）とＣＭＰ工程（Ｐ０５）の間に炭化珪素素板５の表面に酸素プラズマ処理を行うことによっても炭化層１０を取り除くことができ、同様の効果を得ることができる。
【００６２】
さらに、本実施の形態においては、放電加工法を用いた炭化層形成工程（Ｐ０４）を経た炭化珪素素板５について炭化層除去工程を実施したが、真空アニールによる炭化層形成工程（Ｐ０４）やその他の高エネルギー印加による炭化層形成工程（Ｐ０4）を経た炭化珪素素板５についても同様の炭化層除去工程を実施することができる。
【００６３】
酸素ガス、または水素ガス下でのアニール処理、または酸素プラズマ処理を行った炭化珪素素板５の表面を、実施の形態１と同様の手法でＣＭＰ工程（Ｐ０５）を行うことにより、２時間のＣＭＰ工程を経ることで良好な鏡面状態とすることができ、本実施の形態において製造した炭化珪素単結晶基板は、炭化珪素素板５の表面の傷、加工変質層１を短時間でほぼ完全に取り去ることができ、その表面に良好な特性の炭化珪素エピタキシャル層を形成することができた。
【符号の説明】
【００６４】
１  加工変質層、２  有機保護膜、３  金（Ａｕ）膜、４  放電加工装置  ５  炭化珪素素板、６  ステージ、７  ワイヤー電極、８  誘電体液体、９  電源、１０  炭化層、１１  界面荒れ、１２  パッド、１３  定盤、１４  ヘッド、１５  研磨液、１６  アニール装置、１７  基板支持具、１８  アニール炉、１９  排気管、２０  断熱材、２１  ヒータ、２２  高周波コイル、２３  ガス導入管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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