(57)【要約】【課題】半導体インゴットとする材料の硬度に拘わらず、高品質の半導体基板を安定して製造することのできる半導体基板の製造方法、及び同製造方法に使用される製造装置を提供する。【解決手段】台座１０に半導体の種結晶１２を固定し、該固定した種結晶１２から結晶を成長させて半導体インゴット１３を生成する。そして、台座１０に前記種結晶１２および半導体インゴット１３が固定された状態で、この台座を基準としたワイヤ放電加工により半導体インゴット１３を任意の形状および寸法に切り出す。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座に半導体の種結晶を固定する工程と、
該固定した種結晶から結晶を成長させて半導体インゴットを生成する工程と、
前記台座に前記種結晶および前記生成された半導体インゴットを固定した状態で、前記台座を基準とした非接触加工により前記半導体インゴットを任意の形状および寸法に切り出す工程と、
を備える半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記種結晶は、前記台座の所定の面を基準として同台座に固定される
請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記台座は、前記種結晶の固定に際して基準となる第１の基準面と、非接触加工時の同台座の固定に際して基準となる第２の基準面とを有して形成される
請求項１または２に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記台座の前記第２の基準面は、少なくとも１組の互いに直交する面として形成される
請求項３に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記台座の前記第２の基準面は更に、前記台座の前記種結晶が固定される面に直交する面として形成される
請求項４に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記種結晶は、その結晶方位が既知のものが用いられ、該既知である結晶方位と前記非接触加工による前記半導体インゴットの切り出しの基準となる前記台座の基準面とが関連付けされた状態で同台座に固定される
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記半導体インゴットは、結晶成長後にその結晶方位が測定されるものであり、該結晶方位の測定は、前記非接触加工による前記半導体インゴットの切り出しの基準となる前記台座の基準面を基準として行われる
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記半導体インゴットは、前記結晶方位に対応する前記台座の基準面を基準として、同台座と共々、略円柱形状に切り出される
請求項６または７に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項９】
前記半導体インゴットは、前記結晶方位に対応する前記台座の基準面を基準として、同台座と共々、当該インゴットをウェハ状にスライスするときの固定基準を含む略円柱形状に切り出される
請求項６または７に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体インゴットは、前記結晶方位に対応する前記台座の基準面を基準として、同台座と共々、最終ウェハとしてのオリエンテーションフラット形状もしくはノッチ形状に相似する切り欠き面を含む略円柱形状に切り出される
請求項６または７に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれかに記載の半導体基板の製造方法において、
前記略円柱形状に切り出された半導体インゴットをウェハ状にスライスする工程を更に備える
ことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体インゴットは、前記結晶方位に対応する前記台座の基準面を基準としてウェハ状にスライスされる
請求項６または７に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１３】
前記切り出される半導体インゴットが、シリコン、もしくは炭化珪素からなる
請求項１〜１２のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１４】
前記非接触加工が、ワイヤと前記半導体インゴットとの間に放電を生じせしめて同半導体インゴットを任意の形状および寸法に切り出すワイヤ放電加工である
請求項１〜１３のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１５】
半導体インゴットの種結晶が固定される台座と、
前記種結晶から結晶成長された半導体インゴットが固定されている台座を固定するテーブルと、
前記テーブルとの相対移動に基づき、前記台座を基準とした非接触加工にて、前記半導体インゴットを任意の形状および寸法に切り出す非接触加工装置と、
を備える半導体基板の製造装置。
【請求項１６】
前記テーブルに固定される台座には、前記半導体インゴットを切り出すための加工基準が設けられてなる
請求項１５に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項１７】
前記テーブルに固定される台座には、前記種結晶の固定に際して基準となる第１の基準面と、同台座の前記テーブルへの固定に際して基準となる第２の基準面とが形成されてなる
請求項１５または１６に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項１８】
前記台座の前記第２の基準面は、少なくとも１組の互いに直交する面として形成されてなる
請求項１７に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項１９】
前記台座の前記第２の基準面は更に、前記台座の前記種結晶が固定される面に直交する面として形成されてなる
請求項１８に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれかに記載の半導体基板の製造装置において、
前記種結晶は、その結晶方位が既知のものが用いられ、該既知である結晶方位と前記非接触加工装置による前記半導体インゴットの切り出しの基準となる前記台座の基準面とが関連付けされた状態で同台座に固定される
ことを特徴とする半導体基板の製造装置。
【請求項２１】
請求項１５〜１９のいずれかに記載の半導体基板の製造装置において、
前記半導体インゴットの結晶方位を測定する結晶方位測定装置を更に備え、
前記結晶方位測定装置は、前記非接触加工装置による前記半導体インゴットの切り出しの基準となる前記台座の基準面を基準として同半導体インゴットの結晶方位を測定するものである
ことを特徴とする半導体基板の製造装置。
【請求項２２】
前記非接触加工装置は、前記結晶方位に対応する前記台座の基準面を基準として、同台座と共々、前記半導体インゴットを略円柱形状に切り出すものである
請求項２０または２１に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項２３】
前記非接触加工装置は、前記結晶方位に対応する前記台座の基準面を基準として、同台座と共々、前記半導体インゴットをウェハ状にスライスするときの固定基準を含む略円柱形状に切り出すものである
請求項２０または２１に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項２４】
前記非接触加工装置は、前記結晶方位に対応する前記台座の基準面を基準として、同台座と共々、前記半導体インゴットを最終ウェハとしてのオリエンテーションフラット形状もしくはノッチ形状に相似する切り欠き面を含む略円柱形状に切り出すものである
請求項２０または２１に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項２５】
請求項２２〜２４のいずれかに記載の半導体基板の製造装置において、
前記非接触加工装置は、前記略円柱形状に切り出した半導体インゴットを更にウェハ状にスライスするものである
ことを特徴とする半導体基板の製造装置。
【請求項２６】
前記非接触加工装置は、前記結晶方位に対応する前記台座の基準面を基準として前記半導体インゴットをウェハ状にスライスするものである
請求項２０または２１に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項２７】
前記非接触加工装置が切り出す半導体インゴットが、シリコン、もしくは炭化珪素からなる
請求項１５〜２６のいずれかに記載の半導体基板の製造装置。
【請求項２８】
前記非接触加工装置が、ワイヤと前記半導体インゴットとの間に放電を生じせしめて同半導体インゴットを任意の形状および寸法に切り出すワイヤ放電加工装置である
請求項１５〜２７のいずれかに記載の半導体基板の製造装置。
【請求項２９】
前記ワイヤ放電加工装置は、前記ワイヤと前記テーブルとの相対角度および相対移動量に応じて前記半導体インゴットの切り出し形状および寸法を決定するものである
請求項２８に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項３０】
前記ワイヤと前記テーブルとの相対角度が前記半導体インゴットの結晶方位に応じて設定される
請求項２９に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項３１】
前記テーブルは、前記ワイヤによる前記半導体インゴットの略円柱形状の切り出しに際して該切り出された半導体インゴットが落下することのないようこれを支持するインゴット支持手段を備えてなる
請求項２８〜３０のいずれかに記載の半導体基板の製造装置。
【請求項３２】
前記ワイヤ放電加工装置は、前記半導体インゴットの切り出しに際して同時給電される複数本のワイヤを備えてなる
請求項２８〜３１のいずれかに記載の半導体基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インゴットから半導体素子や集積回路の基板となる半導体基板を加工する半導体基板の製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、シリコンウェハの半導体基板を製造するにあっては、ＣＺ法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法、引き上げ法）、ＭＣＺ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ａｐｐｌｉｅｄ  ＣＺ法）、又はＦＺ法（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｚｏｎｅ法、浮遊帯域精製法）といった方法で先ずインゴットが生成される。そしてこのインゴットは、結晶評価された後、研削が行われる。こうした研削に際しては、例えばインゴットの外周を所定の直径（ウエハ口径）とする円柱形状への研削が行われた後に、インゴットの外周にオリエンテーションフラットやノッチと呼ばれる結晶方位を示す基準マーク（切り欠き面）の形成が行われる。こうした基準マークの形成は通常、上記円柱形状に研削されたインゴットの周面の一部を平面研削することによって行われる。ここで、図１０及び図１１に、こうした研削方法及びそれに用いる装置の一例を示す。
【０００３】
上記円柱形状への研削では通常、図１０に示されるように、インゴット１００が台座１０１を介して回転保持具１０２に装着されて回転運動が加えられる。そしてこのインゴット１００は、その回転方向と逆方向に回転しつつ図中左右方向に移動する砥石１０３によって、その外周が図１０に二点鎖線で示す所定の直径となるように研削される。ちなみに、図１０では、インゴット１００の長手方向に対して所定角度の傾きをつけて研削を行う場合の研削態様について例示している。
【０００４】
そして、インゴット１００の円柱形状への研削が終了すると、該インゴット１００を装着した回転保持具１０２の作動（回転）が停止される。その後、図１１に示すように、静止状態にあるインゴット１００の周面の一部分に、上記基準マーク、ここではオリエンテーションフラット１０４（以下オリフラと略称する）を形成すべく、砥石１０３をその回転が維持された状態で図中左右方向に移動させる。
【０００５】
こうしてオリフラ１０４が平面研削されたインゴットは、その後、該オリフラ１０４を基準として適宜の支持台に接着固定され、外周刃又は内周刃等のブレード、又はワイヤソーなどの装置によってスライスされることにより、薄い円盤状（ウエハ状）の半導体基板として取り出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年は、上記半導体基板の材料として、高耐熱、高耐圧、大電力特性の点から炭化珪素が注目されている。ところが、この炭化珪素は周知の通り、非常に硬質な材料であるため、上述したような半導体基板の製造にあたっては、多大な加工時間を要することとなる。このとき、炭化珪素からなるインゴットが大口径であったり、長尺であったりすれば、その加工時間は更に延長されることとなる。
【０００７】
一方、炭化珪素からなるインゴットに、上記のような機械的な研削及びスライス加工を行うと、その材質が硬質であるがゆえに、表面に欠けや割れ、クラック等が発生しやすくなる。さらに、こうしたクラックがインゴット内部にまで進行してしまうと、インゴット自体に深刻な損傷を招くこととなる。
【０００８】
例えば、先の図１０に例示したように、所定角度の傾きをつけて円柱形状への研削を行う場合には、インゴット１００の長手方向に対して切り出す面が垂直ではなく、インゴット１００或いは砥石１０３を上記所定角度だけ傾けて加工することとなる。このとき、インゴット１００の表面には、上記所定の直径となるまで断続的に負荷がかかるようになり、上記クラック等の発生も自ずと起こりやすくなる。
【０００９】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導体インゴットとする材料の硬度に拘わらず、高品質の半導体基板を安定して製造することのできる半導体基板の製造方法、及び同製造方法に使用される製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の半導体基板の製造方法または請求項１５に記載の半導体基板の製造装置では、半導体インゴットの結晶成長に用いられた台座と該半導体インゴットとの所定の関係が保たれた状態で、台座を基準とした非接触加工により半導体インゴットの切り出しを行うこととした。
【００１１】
このため、台座と加工装置との位置的な関係、ひいては半導体インゴットと同加工装置との位置関係が常に適切に維持されることとなり、その加工精度も自ずと高く維持されるようになる。また、半導体インゴットの切り出しを非接触加工により行うこととしたことで、該インゴットに前述した深刻な損傷を与えるようなこともなくなる。すなわち、半導体インゴットとしての硬度に拘わらず、適切且つ安定した切り出しが行われるようになる。
【００１２】
また、請求項２に記載の半導体基板の製造方法では、半導体インゴットの種結晶が台座の所定の面を基準として同台座に固定されることとしたことで、半導体インゴット自体が、台座の上記所定の面を基準に結晶成長されることとなる。しかも、台座のこの基準となる面が、請求項１６に記載の半導体基板の製造装置でいうところの上記半導体インゴットを切り出すための加工基準ともなる。そして、このような加工基準が台座として半導体インゴットと一体に設けられることで、上記台座を基準とした半導体インゴットの切り出し精度もより高く維持されるようになる。
【００１３】
また、これらの製造方法および製造装置において、請求項３に記載の製造方法あるいは請求項１７に記載の製造装置のように、上記台座に、種結晶の固定に際して基準となる第１の基準面および非接触加工時の同台座の固定（テーブルへの固定）に際して基準となる第２の基準面をそれぞれ設けることで、台座に対する種結晶の固定およびテーブル等に対する台座の固定が共に容易となる。しかも、種結晶の固定用と台座の固定用とで各別に基準面を設定することが可能となり、台座設計に際しての自由度が高められることともなる。
【００１４】
なおこの台座にあって、上記種結晶が実際に固定される面と上記第１の基準面とは必ずしも平行である必要はなく、互いの関係が寸法あるいは角度として明確になってさえいればよい。また、それらの面と上記第２の基準面との関係も同様に、互いの関係が例えば角度として明確になってさえいればよい。
【００１５】
またちなみに、上記第１の基準面としては、平坦度が高く、広い面積を有していることが望ましい。これにより、非接触加工用のテーブル等に対し、上記台座を安定して固定することができ、ひいてはその加工精度を高めることができるようになる。もっとも、同台座の上記非接触加工に際して基準となる面は必ずしも平面である必要はなく、種結晶が固定される面との位置関係さえ明確になっていれば、基本的にどのような形状であってもよい。
【００１６】
また、台座に上記第２の基準面が形成される場合、該第２の基準面は、請求項４あるいは請求項１８に記載の製造方法あるいは製造装置のように、少なくとも１組の互いに直交する面として形成されることが望ましい。これにより、台座と種結晶のＸ（横）、Ｙ（縦）方向についての位置関係を容易に規定することができるようになる。なお、第２の基準面としてのこれら直交する面は、２組以上設けてもよい。あるいは、その少なくとも一方の面に平行な面を追加形成することとしてもよい。特に、それら直交する面の一方に平行な面を追加形成する場合には、台座に対する上記第１の基準面の形成を割愛することもできる。
【００１７】
また、同じく台座の上記第２の基準面に関しては更に、請求項５あるいは請求項１９に記載の製造方法あるいは製造装置のように、同台座の上記種結晶が固定される面に直交する面として形成されることが望ましい。これにより、上記台座と種結晶のＸ（横）、Ｙ（縦）方向についての位置関係に併せて、同台座の上記種結晶が固定される面との位置関係も容易に規定されることとなり、上述した非接触加工に際しての加工基準の設定がより容易となる。
【００１８】
一方、上記種結晶として、その結晶方位が既知のものが用いられる場合には、請求項６あるいは請求項２０に記載の製造方法あるいは製造装置のように、この既知である結晶方位と上記非接触加工による半導体インゴットの切り出しの基準となる台座の基準面とを関連付けした状態で、同種結晶を台座に固定することが望ましい。すなわち、種結晶から結晶成長した半導体インゴットも、その結晶方位は種結晶と同一方位となるため、種結晶の台座への固定に際して、こうした関連付けを行うこととすれば、あらためて半導体インゴットの結晶方位測定等を行わずとも、上記既知である結晶方位に応じた所望とする結晶方位での半導体インゴットの切り出しを行うことができるようになる。なお、上記請求項５あるいは請求項１９に記載の製造方法あるいは製造装置のように、台座の上記第２の基準面が種結晶の固定される面に直交する面として形成される場合には、上記非接触加工による半導体インゴットの切り出しに際しての加工基準の設定も特に容易となる。
【００１９】
また一方、上記種結晶として、結晶方位が明らかになっていない種結晶が台座に固定される場合であれ、請求項７あるいは請求項２１に記載の製造方法あるいは製造装置のように、半導体インゴットの結晶成長後に、上記非接触加工による半導体インゴットの切り出しの基準となる台座の基準面を基準として、その結晶方位を測定することにより、上述と同様、該測定した結晶方位に応じた、所望とする結晶方位での半導体インゴットの切り出しを行うことができるようになる。そしてこの場合も、上記請求項５あるいは請求項１９に記載の製造方法あるいは製造装置のように、台座の上記第２の基準面を種結晶の固定される面に直交する面として形成することで、上記非接触加工による半導体インゴットの切り出しに際しての加工基準の設定が特に容易となる。
【００２０】
また、こうして結晶方位が明らかとなる場合、非接触加工によって半導体インゴットを切り出すこの発明の製造方法および製造装置では、例えば請求項８あるいは請求項２２に記載の製造方法あるいは製造装置のように、
（イ）その結晶方位に対応する台座の基準面を基準として、同台座と共々、半導体インゴットを略円柱形状に切り出す。
もしくは請求項９あるいは請求項２３に記載の製造方法あるいは製造装置のように、
（ロ）その結晶方位に対応する台座の基準面を基準として、同台座と共々、半導体インゴットをウェハ状にスライスするときの固定基準を含む略円柱形状に切り出す。
もしくは請求項１０あるいは請求項２４に記載の製造方法あるいは製造装置のように、
（ハ）その結晶方位に対応する台座の基準面を基準として、同台座と共々、半導体インゴットを最終ウェハとしてのオリエンテーションフラット形状もしくはノッチ形状に相似する切り欠き面を含む略円柱形状に切り出す。
等々、の態様での切り出しが、上記所望とする結晶方位での半導体インゴットの切り出しを行う上で有効である。なお、これらいずれの場合であれ、台座の基準と結晶方位の基準との間にずれが生じている場合、あるいは台座の基準に対して所定角度だけ傾けたい場合、さらには結晶方位軸から所定角度だけ傾けたい場合などには、上記半導体インゴットも、それらずれ量や傾けたい角度に応じた所定の角度だけ傾いた形状をもって、上記略円柱形状での切り出しが行われることとなる。
【００２１】
そして、こうして切り出された半導体インゴットを更に、請求項１１あるいは請求項２５に記載の製造方法あるいは製造装置のようにウェハ状にスライスすることで、所望とする半導体基板が得られるようになる。なお、ここでのスライス加工には、従来周知の内周刃切断装置やブレードソー、あるいはワイヤソーなどを使用することもできるが、このスライス加工に際しても上記非接触加工を採用することで、欠けや割れ、クラック等のない、品質の高い半導体基板を得ることができるようになる。
【００２２】
他方、上述のように半導体インゴットの結晶方位と台座の加工基準との関係が明らかである場合には、半導体インゴットの上記略円柱形状への切り出しを省略して、請求項１２あるいは請求項２６に記載の製造方法あるいは製造装置のように、上記結晶方位に対応する台座の基準面（加工基準）を基準として、同半導体インゴットを直接ウェハ状にスライスすることも可能である。ちなみにこの場合も、台座の基準と結晶方位の基準との間にずれが生じている場合や、台座の基準に対して所定角度だけ傾けたい場合、さらには結晶方位軸から所定角度だけ傾けたい場合などには、上記半導体インゴットも、それらずれ量や傾けたい角度に応じた所定の角度だけ傾いた形状をもって、上記ウェハ状へのスライスが行われることとなる。
【００２３】
そして、こうした半導体基板の製造方法および製造装置によれば、請求項１３あるいは請求項２７に記載の製造方法あるいは製造装置のように、上記切り出される半導体インゴットが、シリコン、もしくは極めて硬度の高い炭化珪素であっても、上述した欠けや割れ、クラック等の深刻な損傷を与えることなく、所望とする半導体基板を得ることができるようになる。
【００２４】
また、上記非接触加工もしくは非接触加工装置としては、請求項１４あるいは請求項２８に記載の製造方法あるいは製造装置のように、ワイヤと半導体インゴットとの間に放電を生じせしめて同半導体インゴットを任意の形状および寸法に切り出すワイヤ放電加工もしくはワイヤ放電加工装置が有効である。なお、このワイヤ放電加工に際しては、水中で半導体インゴットの切り出しを行うなど、加工液の供給を十分に行うことが望ましい。これにより、ワイヤ切断や、インゴット加工面に放電痕が残る等の不都合を抑制することが可能となる。また、該ワイヤ放電加工を通じて半導体インゴットを台座共々上記略円柱形状に切り出す場合には、台座との間でも上記放電を生じせしめる都合上、台座はもとより、この台座に上記種結晶を固定するための接着剤としても導電性材料を用いることが望ましい。
【００２５】
また、半導体基板の製造装置として上記ワイヤ放電加工装置が用いられる場合には、請求項２９に記載の製造装置のように、例えば数値制御を通じて設定されるワイヤとテーブルとの相対角度および相対移動量に応じて半導体インゴットの切り出し形状および寸法が決定される。このような構成により、上記加工にかかる精度も自ずと高められるようになる。
【００２６】
そしてこの場合、請求項３０に記載の製造装置のように、ワイヤとテーブルとの上記相対角度を半導体インゴットの結晶方位に応じて設定することとすれば、上述した台座の基準と結晶方位の基準との間にずれが生じている場合等々の角度補正も適正に行われるようになる。
【００２７】
また、半導体基板の製造装置として上記ワイヤ放電加工装置が用いられる場合、請求項３１に記載の製造装置のように、ワイヤによる半導体インゴットの略円柱形状の切り出しに際して、該切り出された半導体インゴットが落下することのないようこれを支持するインゴット支持手段を上記テーブルに設けることで、上記切り出された半導体インゴットの落下が防止され、上記半導体基板となるべきインゴットの好適な保全が図られるようになる。
【００２８】
また、同じく半導体基板の製造装置として上記ワイヤ放電加工装置が用いられる場合、請求項３２に記載の製造装置のように、半導体インゴットの切り出し、特にそのスライス加工に際して、同時給電される複数本のワイヤを該ワイヤ放電加工装置に備えることとすれば、半導体基板の製造にかかる生産効率を大幅に高めることができるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる半導体基板の製造方法および製造装置の一実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００３０】
この実施の形態にかかる半導体基板の製造方法および製造装置は、半導体インゴットが固定された台座を基準として、該半導体インゴットから半導体基板を任意の形状および寸法に切り出すものである。また、本実施の形態では、半導体インゴットの材料として炭化珪素を使用するとともに、その切り出しに際しては、非接触加工装置、具体的にはワイヤ放電加工装置を使用している。
【００３１】
はじめに、図１および図２を参照して、この実施の形態にて用いられる台座の構造とともに、該台座をもとに結晶成長される半導体インゴットの形状、並びにその切り出し態様の概要について説明する。
【００３２】
図１に示されるように、台座１０は、略円板状に形成されており、その表面の平坦度が高められている。この略円板状をなす台座１０は、少なくとも種結晶よりも大きい径を有し、且つ半導体インゴットを支持するに十分な厚さを備えている。本実施の形態では、こうした台座１０の材質として、カーボン等の導電性材料を採用している。ちなみに、この台座１０としては、上記半導体インゴットと同質の材料（炭化珪素）を用いるようにしてもよい。
【００３３】
ここで、台座１０には、半導体インゴットを切り出すための加工基準となる第１の基準面１０ａと、ワイヤ放電加工時に台座１０を固定する基準となる第２の基準面１０ｃとが設けられている。
【００３４】
第１の基準面１０ａは、台座１０の一方の面（図１では下面）に設けられ、その表面は平坦度が高めてある。また、台座１０のもう一方の面（図１では上面）は、種結晶固定面１０ｂとなっており、本実施の形態では、第１の基準面１０ａに対して平行に設けられる。この種結晶固定面１０ｂには、同図１に一点鎖線で示す位置に種結晶が接着固定される。なお、本実施の形態では、この接着固定に用いられる後述する接着剤としても導電性の接着剤が用いられている。
【００３５】
また、第２の基準面１０ｃは、台座１０の外周側面の一部を直線状に切り欠いて設けられるＸ軸基準面１０ｄと、このＸ軸基準面に直交して同じく台座１０の外周側面の一部を直線状に切り欠いて設けられるＹ軸基準面１０ｅとを備えて構成される。これらＸ軸基準面１０ｄおよびＹ軸基準面１０ｅはそれぞれ上記種結晶固定面１０ｂに直交して形成されており、台座１０と種結晶とのＸ（横）、Ｙ（縦）方向についての位置関係を示す。
【００３６】
図２は、こうして構成された台座１０と、この台座１０に接着固定された種結晶１２から結晶成長された半導体インゴット１３との関係を示したものである。
同図２に示されるように、台座１０には、その種結晶固定面１０ｂ上に塗布された接着剤１１を介して炭化珪素の種結晶１２が接着固定されている。この種結晶１２は、種結晶固定面１０ｂとはもとより、第１の基準面１０ａとも平行に接着固定されている。そして、この種結晶１２から、種結晶固定面１０ｂと離間する方向に、同じく炭化珪素からなる半導体インゴット１３が結晶成長されている。
【００３７】
ここで、本実施の形態においては、こうして半導体インゴット１３が結晶成長された後、結晶方位測定装置（図示略）を用いて、その結晶方位を測定する。具体的には、台座１０に設けられた第１の基準面１０ａおよび第２の基準面１０ｃを基準として、こうした台座１０に固定された半導体インゴット１３のスライス面とする方位（軸方位）やオリフラ面とする方位、傾きなどの結晶方位を測定する。
【００３８】
ちなみに、図２の二点鎖線は、上記測定結果に基づき決定された半導体インゴット１３の切り出し形状を示している。本実施の形態では、同図２に示すように、台座１０上に結晶成長された半導体インゴット１３が、台座１０の第１の基準面１０ａおよび第２の基準面１０ｃを基準として、台座１０と共々、オリフラ１４の形成された略円柱形状の半導体インゴット１３ａとして切り出される。また、この図２の例では、こうして半導体インゴット１３ａが切り出される際、同図２に一点鎖線で示すように、上記結晶方位の測定に基づき、その結晶方位軸が半導体インゴット１３の中心線に対して所定角度θだけ傾いた形状に切り出される場合について示している。
【００３９】
次に、上記台座１０に固定された半導体インゴット１３を任意の形状および寸法に切り出すワイヤ放電加工装置について、図３および図４を併せ参照して説明する。
【００４０】
これら図３および図４に示されるように、この加工装置は大きくは、上記台座１０を固定するテーブル２０と、同台座１０に上述の態様で固定された半導体インゴット１３を切り出すワイヤ３０と、台座１０共々半導体インゴット１３を支持する支え用プレート（インゴット支持手段）４０とを備えて構成される。
【００４１】
ここで、上記半導体インゴット１３が固定された（結晶成長された）台座１０は、その上記第１の基準面１０ａの外周端部がテーブル２０に形成されている貫通孔２０ａを架して該テーブル２０に当接固定されるように装着される。このとき、この台座１０は、該台座１０に設けられている上記第２の基準面１０ｃ（Ｘ軸基準面１０ｄ、Ｙ軸基準面１０ｅ）が、この第２の基準面１０ｃに対応するかたちでテーブル２０に設けられているＸ（横）、Ｙ（縦）方向の基準面に係合されることによって、テーブル２０との位置関係が規定される。そして、こうしてテーブル２０と台座１０との位置関係が規定された状態で、テーブル２０上に設けられた押さえ部材２１および該押さえ部材２１をテーブル２０に締結するボルト２２により、台座１０の外周端部がテーブル２０に固定される。
【００４２】
また、テーブル２０には、該テーブル２０を回転も含めて水平方向に自在に移動させることのできるモータ等のアクチュエーター（図示略）が設けられている。そして、このアクチュエータの駆動を数値制御することによって、テーブル２０上に上記台座１０と共々固定されている半導体インゴット１３とワイヤ３０との相対移動量が調整される。
【００４３】
一方、このワイヤ３０は、これも同図３に示されるように、上記テーブル２０と相対移動に伴って半導体インゴット１３を略円柱形状に切り出すべく、同テーブル２０に形成された貫通孔２０ａと差交するように配設されている。ちなみにこのワイヤ３０は、２本のリール３１ａおよび３１ｂの間をワイヤガイド３２ａおよび３２ｂによって張力をかけられた状態で張架されており、後述するワイヤ放電加工時には、リール３１ａから送り出されつつリール３１ｂに巻き取られるようになっている。またここでも、先の図２に対応して、半導体インゴット１３の中心線に対応し、所定角度θだけ傾いた状態で同半導体インゴット１３を切り出す場合について、テーブル２０とワイヤ３０との関係を示している。そして本実施の形態にあっては、この角度θを、上記ワイヤガイド３２ａおよび３２ｂの配設角度を通じて設定、確保するようにしている。
【００４４】
また一方、このワイヤ３０には、パルス電源３３の一方の電極が接続されており、同パルス電源３３の他方の電極は、半導体インゴット１３に接続されている。これにより、パルス電源３３からパルス状の電圧が印可される都度、ワイヤ３０と半導体インゴット１３との間で放電が起き、ワイヤ３０に近接する部分の半導体インゴット１３が局部的に加熱、融解されるようになる。さらに、こうしてワイヤ３０を基点として、台座１０が固定されたテーブル２０との相対移動量が上述した数値制御を通じて調整されることによって、台座１０と共々、半導体インゴット１３からオリフラ１４を含む略円柱形状の半導体インゴット１３ａが切り出されることとなる。ちなみに、便宜上、図示は割愛したが、こうしたワイヤ放電加工装置では、加工液中で上記放電による切り出しを行うことで、ワイヤ３０の断線や、切り出された半導体インゴット１３ａの表面（切り出し面）に放電痕が残ることを抑制している。
【００４５】
また、上記支え用プレート４０（インゴット支持手段）は、上記ワイヤ放電加工によって切り出される略円柱形状の半導体インゴット１３ａが上記貫通孔２０ａから落下しないように、該貫通孔２０ａの下側から台座１０（正確にはその第１の基準面１０ａ）共々、半導体インゴット１３ａを支持するものである。そして、この支え用プレート４０は、台座１０の上記第１の基準面１０ａが固定されるテーブル２０と同じ高さとなるように、テーブル２０の裏面にボルト４１を用いて固定される。なお、この支え用プレート４０は、上記放電加工の初期には、上記ワイヤ３０が半導体インゴット１３に挿入される方向に対してワイヤ３０の進行を妨げない位置に取り付けられ（図３）、同放電加工の進行に合わせて、ワイヤ３０の進行が終了した部位に変更される（図４）。これにより、半導体インゴット１３ａの落下を抑制しながら、安定した切断が行われる。
【００４６】
図５〜図９は、このような製造装置を用いて製造される半導体基板の製造方法について、その製造手順の一例を示したものであり、以下、図５〜図９を併せ参照して、同実施の形態にかかる製造方法を詳細に説明する。
【００４７】
半導体基板の製造にあたっては、先ず、図５に示すように、上記台座１０に設けられている第１の基準面１０ａと平行に設けられた種結晶固定面１０ｂに、接着剤１１を塗布して種結晶１２を貼り付ける。そして、この種結晶１２が固定された台座１０上に半導体インゴットを結晶成長させる。
【００４８】
図６は、こうして台座１０上に生成（結晶成長）された半導体インゴット１３の状態を示している。こうして半導体インゴット１３が生成された後は、図示しない結晶方位測定装置を用いて、台座１０と半導体インゴット１３との位置関係を測定する。具体的には、台座１０に設けられた第１の基準面１０ａと第２の基準面１０ｃとを基準として、スライス面とする方位（軸方位）やオリフラ面とする方位などの結晶方位を測定する。
【００４９】
その後、第２の基準面１０ｃ（Ｘ軸基準面１０ｄ、Ｙ軸基準面１０ｅ）のＸＹ方向と図３および図４に示したテーブル２０のＸＹ方向を合わせて、第１の基準面１０ａを該テーブル２０に固定する。そして、第１の基準面１０ａおよび第２の基準面１０ｃと、前記測定した結晶方位とを比較して、例えばオフ角として軸方位を前記角度θだけ傾ける必要がある場合には、図２に示したような所望の形状となるように、ワイヤ３０の傾きが決定される。
【００５０】
そして、図７に示すように、
（イ）先ず、ワイヤ３０が、台座１０のＸ軸基準面１０ｄを始点として、例えばオリフラ１４を形成すべき位置に対応する半導体インゴット１３の中央部分に向かうようにテーブル２０との相対移動態様が制御される。
（ロ）その後、半導体インゴット１３がその周方向に沿って切り出されるように、ワイヤ３０とテーブル２０との相対移動態様が制御される。
（ハ）そして最後に、ワイヤ３０が上記オリフラ１４とする方位に合わせて直線状に移動されて始点に到達するように、ワイヤ３０とテーブル２０との相対移動態様が制御される。
といった態様で、台座１０と共々、半導体インゴット１３の切り出しが行われる。
【００５１】
なお、こうしたワイヤ３０による切断（放電加工）において、始点と終点の部分が同じ場合は、先の図２にＢ部分として示すような微小な突起が発生する場合がある。この突起は、後の工程で割れや欠けが発生する要因となりうるため、本実施の形態では更に、ワイヤ３０が終点に到達した後に、こうした突起を除去する仕上げ加工を行う。またちなみに、先の図３は、同図７において矢印Ｃ１にて示す位置にワイヤ３０とテーブル２０とが相対移動されたときの断面図に相当し、さらに図４は、同図７において矢印Ｃ２にて示す位置にワイヤ３０とテーブル２０とが相対移動されたときの断面図に相当している。
【００５２】
こうして上記仕上げ加工が行われると、半導体インゴット１３の外周の不要な部分が除去され、図８に示す態様で、オリフラ１４の形成された略円柱形状の半導体インゴット１３ａが取り出される。そしてその後は、図９に示すように、ワイヤ３０の位置をスライス面方位に合わせて再度設定し、半導体インゴット１３ａを所定の厚さにスライスして半導体基板１５を切り出す。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に列記するような効果を得ることができる。
（１）この実施の形態では、半導体インゴット１３の結晶成長に第１の基準面１０ａおよび第２の基準面１０ｃが設けられた台座１０を用いるとともに、これらの基準面を基準として、ワイヤ放電加工による半導体インゴット１３の切り出し加工を行うこととした。これにより、台座１０とワイヤ３０に対して相対移動されるテーブル２０との位置関係、ひいては半導体インゴット１３と同テーブル２０との位置関係が常に維持されることとなり、加工精度を高く維持することができるようになる。また、ワイヤ３０と半導体インゴット１３との間に放電を起こすことで半導体インゴット１３ａ並びに半導体基板１５を切り出すようにしたことで、半導体インゴット１３ａや半導体基板１５に加えられるダメージを抑制することができ、高品質の半導体基板を安定して製造することができるようになる。
【００５４】
（２）この実施の形態では、半導体インゴット１３の種結晶１２を台座１０に設けた第１の基準面１０ａを基準として同台座１０に固定されることとしたため、半導体インゴット１３自体が台座の第１の基準面１０ａを基準に結晶成長されることとなる。また、この第１の基準面１０ａを加工基準として半導体インゴット１３を切り出すようにしたことで、その切り出し精度も高く維持されるようになる。
【００５５】
（３）また、この実施の形態では、第１の基準面１０ａの平坦度を高めるとともに、種結晶１２や半導体インゴット１３よりも広い面積としたため、台座１０をテーブル２０に安定して固定することができ、ひいてはその加工精度を高めることができる。また、こうした第１の基準面１０ａに平行な面を種結晶１２が接着される種結晶固定面１０ｂとしたことにより、第１の基準面１０ａと種結晶１２との位置関係を一義的に定めることができる。
【００５６】
（４）さらに、この実施の形態では、第２の基準面１０ｃとして、台座１０の外周側部を切り欠いて種結晶１２のＸ（横）、Ｙ（縦）方向をそれぞれ規定するＸ軸基準面１０ｄおよびＹ軸基準面１０ｅを設けるとともに、これらを種結晶固定面１０ｂに直交するように形成した。そのため、台座１０のテーブル２０への固定が更に容易となる。
【００５７】
（５）この実施の形態では、台座１０上に半導体インゴット１３が結晶成長された後に、該台座１０を基準としてその結晶方位を測定している。そのため、結晶方位が明らかになっていない種結晶が台座に固定される場合であれ、半導体インゴットの所望する結晶方位での切り出しが可能となる。
【００５８】
（６）この実施の形態では、上記（５）の測定値に基づいてテーブル２０とワイヤ３０との相対角度を定めるとともに、それらテーブル２０とワイヤ３０との相対移動量を数値制御によってコントロールすることとした。このため、半導体インゴット１３からオリフラ１４の形成された略円柱形状の半導体インゴット１３ａを切り出す場合でも、高い自由度をもって、しかも正確に切り出すことができる。
【００５９】
（７）さらに、この実施の形態では、上記切り出した半導体インゴット１３ａが極めて硬度の高い炭化珪素であっても、欠けや割れ、クラック等の深刻な損傷を与えることなく、所望する半導体基板を得ることができる。
【００６０】
（８）この実施の形態では、半導体インゴット１３から略円柱形状に半導体インゴット１３ａを切り出した後、これをスライスして半導体基板１５を取り出すこととしているため、半導体基板としての外径やウエハ平面の寸法精度を高く維持することができる。また、これらの切り出しは、ワイヤ３０の設定位置を変更するだけで行うことができるため、加工効率を高めることもできる。
【００６１】
なお、この発明にかかる半導体基板の製造方法および製造装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【００６２】
・上記実施の形態では、半導体インゴット１３の結晶成長後に結晶方位を測定したが、結晶方位が既知の種結晶を上記切り出しの基準となる台座１０の基準面と関連付けた状態で台座１０に接着した場合には、あらためて半導体インゴットの結晶方位測定を行わなくともよい。すなわち、種結晶から結晶成長した半導体インゴットの結晶方位は種結晶と同一方位となるため、結晶方位測定を行わずとも、上記関連付けされた台座１０の基準面を基準として、所望とする結晶方位での半導体インゴットの切り出しを行うことは可能である。これらいずれの場合であれ、
ａ．台座の基準と結晶方位の基準との間にずれが生じている場合。あるいは
ｂ．台座の基準に対して所定角度だけ傾けたい場合。さらには
ｃ．結晶方位軸から所定角度だけ傾けたい場合。
などには、上記半導体インゴットも、それらずれ量や傾けたい角度に応じた所定の角度だけ傾いた形状をもって、上記略円柱形状での切り出しが行うことはできる。
【００６３】
・上記実施の形態では、半導体インゴット１３から略円柱形状の半導体インゴット１３ａを切り出す際に、同時にその結晶方位を示すオリフラ１４を形成したが、こうした切り出し形状は適宜変更してもよい。すなわち、半導体インゴットをウエハ状にスライスするときの固定基準の形状は任意であり、上記オリフラ１４に代えて、ノッチやその他の形状にて該固定基準を形成してもよい。
【００６４】
・また、半導体インゴットの結晶方位と台座の加工基準との関係が明らかである場合には、半導体インゴットの上記略円柱形状への切り出しを省略して、上記結晶方位に対応する台座の基準面（加工基準）を基準として、同半導体インゴットを直接ウェハ状にスライスすることも可能である。ちなみにこの場合も、上記ａ〜ｃの場合などには、上記半導体インゴットも、それらずれ量や傾けたい角度に応じた所定の角度だけ傾いた形状をもって、上記ウェハ状へのスライスが行われることとなる。
【００６５】
・上記実施の形態では、種結晶固定面１０ｂを第１の基準面１０ａに平行な面としたが、これら両面の関係が寸法あるいは角度として明確になっていさえすれば、必ずしも平行である必要はない。
【００６６】
・また第１の基準面１０ａは、必ずしも平坦である必要はなく、種結晶固定面１０ｂとの位置関係さえ明確になっていれば、基本的にどのような形でもよい。
・また、上記実施の形態では、第２の基準面１０ｃとして、Ｘ軸基準面１０ｄとＹ軸基準面１０ｅとを直交して設けたが、これら第２の基準面は２組以上設けてもよい。
【００６７】
・あるいは、その少なくとも一方の面に平行な面を追加形成することとしてもよい。特に、上記Ｘ軸基準面１０ｄ、Ｙ軸基準面１０ｅの一方に平行な面を追加形成する場合には、台座１０に対する第１の基準面１０ａの形成を割愛することもできる。
【００６８】
・上記実施の形態では、台座１０の第１の基準面１０ａをテーブル２０に当接させて、該台座１０の上部を押さえ部材２１によって押さえるとともにボルト２２によって固定したが、こうした台座１０とテーブル２０との固定態様は適宜変更してもよい。例えば、台座の裏面に円筒状の凹部を形成し、その凹部に対応する凸部をテーブル２０に設けてこれらを嵌合させるようにしてもよい。
【００６９】
・上記実施の形態では、支え用プレート４０によって略円柱形状の半導体インゴット１３ａの保持を行ったが、こうした支え用プレート４０に代えて、例えば、切り出し加工の進行に合わせて形成される溝に、導電性の樹脂などを流し込んで半導体インゴット１３ａの保持を行うようにしてもよい。
【００７０】
・上記実施の形態では、説明の便宜上、ワイヤ３０が１本の場合を示したが、特に図９に例示したスライス加工においてこうしたワイヤを複数本設けるようにすれば、半導体基板の製造にかかる生産効率を大幅に高めることができるようにもなる。
【００７１】
・上記実施の形態では、スライス加工に際してもワイヤ放電加工を用いたが、該スライス加工には、従来周知の内周刃切断装置やブレードソー、あるいはワイヤソーなどを使用してもよい。
【００７２】
・また、上記実施の形態では、ワイヤ３０と半導体インゴット１３との間に放電を生じせしめるワイヤ放電加工（装置）にて、同半導体インゴット１３を任意の形状および寸法に切り出す場合について説明した。しかし、この発明にかかる半導体基板の製造方法および製造装置は、こうしたワイヤ放電加工装置に限らず、例えば、レーザー加工や電子ビーム加工といった他の非接触加工によっても実現することができる。ちなみに、非接触加工としてこれらの加工方法を採用する場合には、前記台座１０や接着剤１１として、必ずしも前述した導電性の材料を用いる必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる半導体基板の製造方法および製造装置の一実施の形態に用いる台座の形状を示す平面図および側面図。
【図２】台座上に半導体インゴットが結晶成長された状態を示す平面図および側面図。
【図３】上記台座および半導体インゴットが装着されるワイヤ放電加工装置の構造を示す概略断面図。
【図４】上記台座および半導体インゴットが装着されるワイヤ放電加工装置の構造を示す概略断面図。
【図５】台座に種結晶が接着される態様を示す斜視図。
【図６】台座上に半導体インゴットが結晶成長された状態を示す斜視図。
【図７】ワイヤ放電加工による半導体インゴットの切り出し態様を示す斜視図。
【図８】半導体インゴットの外周の不要部分が取り除かれた状態を示す斜視図。
【図９】半導体インゴットのスライス加工態様を示す斜視図。
【図１０】従来の半導体インゴットの外周加工態様を示す概略図。
【図１１】従来の半導体インゴットのオリフラ形成態様を示す概略図。
【符号の説明】
１０…台座、１０ａ…第１の基準面、１０ｂ…種結晶固定面、１０ｃ…第２の基準面、１０ｄ…Ｘ軸基準面、１０ｅ…Ｙ軸基準面、１１…接着剤、１２…種結晶、１３…半導体インゴット、１３ａ…半導体インゴット、１４…オリフラ、１５…半導体基板、２０…テーブル、２０ａ…貫通孔、２１…押さえ部材、２２…ボルト、３０…ワイヤ、３１ａ、３１ｂ…リール、３２ａ、３２ｂ…ワイヤガイド、３３…パルス電源、４０…支え用プレート（インゴット支持手段）、４１…ボルト。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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