(57)【要約】【課題】シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層（例えばＳＯＩ層）の膜厚分布を均一化する。【解決手段】ＳＯＩ層の表面に自然酸化膜を形成する酸化工程と、ＳＯＩ層の局所的な厚膜部に形成された自然酸化膜を厚みの一部（例えば、１〜２Å）を残してエッチング液により除去するエッチング工程とを有する。ＳＯＩ層の主表面を自然酸化膜に転換しているから、フッ酸で自然酸化膜を容易にエッチングすることができ、また、局所的にエッチング処理ができることから、ＳＯＩ層の厚膜部をエッチング処理することにより、ＳＯＩ層の膜厚分布を精度よく均一化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法であって、前記所定の膜厚を有する層の表面に自然酸化膜を形成する酸化工程と、前記所定の膜厚を有する層の局所的な厚膜部に形成された前記自然酸化膜を厚みの一部を残してエッチング液により除去するエッチング工程とを有するシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記所定の膜厚を有する層が、埋め込み酸化層が形成されてなるＳＯＩウェーハの主表面のＳＯＩ層、ＤＳＢで形成された表面シリコン層、エピタキシャル層、及びポリシリコン層のいずれかであるシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記エッチング工程は、１回のエッチングにより除去する前記自然酸化膜の厚みの上限が設定されてなり、
前記酸化工程と前記エッチング工程は、前記所定の膜厚を有する層の厚膜部の厚みに応じて繰返し行うことを特徴とするシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法。
【請求項４】
シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を計測する計測工程と、該計測工程により計測された前記所定の膜厚を有する層の膜厚分布に基づいてエッチングすべき厚膜部を設定する膜厚調整部位設定工程と、設定された前記膜厚調整部位の目標エッチング量を設定する目標エッチング量設定工程と、前記所定の膜厚を有する層の表面に自然酸化膜を形成する酸化工程と、前記エッチングすべき厚膜部に形成された前記自然酸化膜を厚みの一部を残してエッチング液により除去するエッチング工程を有してなるシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記所定の膜厚を有する層が、埋め込み酸化層が形成されてなるＳＯＩウェーハの主表面のＳＯＩ層、ＤＳＢで形成された表面シリコン層、エピタキシャル層、及びポリシリコン層のいずれかであるシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法。
【請求項６】
請求項４において、
前記エッチング工程は、１回のエッチングにより除去する前記自然酸化膜の厚みの上限が設定されてなり、
前記酸化工程と前記エッチング工程は、前記所定の膜厚を有する層の厚膜部の厚みに応じて繰返し行うことを特徴とするシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法。
【請求項７】
請求項４において、
前記酸化工程は、前記所定の膜厚を有する層の表面にオゾン水を塗布して自然酸化膜を形成する工程と、該工程の後に前記所定の膜厚を有する層の表面の残存オゾン成分を純水により洗浄する工程とからなり、
前記エッチング工程は、エッチング液として、フッ酸、バッファードフッ酸又はフッ化アンモニウムの溶液のいずれか１つを流出させるエッチング液ノズルと、該エッチング液ノズルを包囲して配置され純水を流出させる複数の純水ノズルとからなるエッチングノズルを用い、前記エッチング液ノズルから前記膜厚調整部位のエッチング量に応じたエッチング液を流出させ、前記複数の純水ノズルから連続して純水を流出させて行なうことを特徴とするシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記自然酸化膜を形成する工程及び残存オゾン成分を純水により洗浄する工程は、前記シリコンウェーハを回転させながら行い、
前記エッチング工程は、前記シリコンウェーハを固定した状態で、前記エッチングノズルを前記膜厚調整部位の中心点に移動及び位置決めして行うことを特徴とするシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法。
【請求項９】
シリコンウェーハの厚み分布を均一化する処理方法であって、前記シリコンウェーハの主表面に自然酸化膜を形成する酸化工程と、前記シリコンウェーハの局所的に厚みが厚い部分に形成された前記自然酸化膜を厚みの一部を残してエッチング液により除去するエッチング工程とを有するシリコンウェーハの厚み分布を均一化する処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層（例えばＳＯＩウエーハのＳＯＩ層）の膜厚分布を均一化する処理方法、及びシリコンウェーハの厚み分布を均一化する処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハの表面には、用途に応じて、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層、ＤＳＢ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ
Ｂｏｎｄｉｎｇ）で形成された表面シリコン層、エピタキシャル層、及びポリシリコン層などの所定の膜厚を有する層が形成される。
【０００３】
ＳＯＩ層は、例えばＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ＩＭｐｌａｎｔｅｄ ＯＸｙｇｅｎ）法により、シリコンウェーハの内部に埋め込み酸化層(ＢＯＸ: Ｂｕｒｉｅｄ ＯＸｉｄｅ)を形成したＳＩＭＯＸウェーハの主表面に形成される。
【０００４】
一方、デバイスの微細化や低消費電力化にともなって、２枚のシリコンウェーハを、ＢＯＸ層を介さずに直接貼り合わせるＤＳＢウェーハの開発も行われている。ＤＳＢウェーハは、異なる結晶方位を有する活性層用シリコンウェーハと支持用シリコンウェーハをＳＣ１洗浄した後、直接貼り合わせて形成される。そして、活性層用シリコンウェーハの表面から研削等を行なって表面シリコン層が形成される。
【０００５】
ところで、ＳＩＭＯＸウェーハのＳＯＩ層の厚みは、半導体デバイス等の製造プロセス及び半導体デバイスの特性に影響を及ぼす。そこで、例えば特許文献１に記載されているように、ＳＯＩ層の表面の酸化膜を除去した後、ＳＯＩ層の層厚を測定し、所定の層厚を超えている場合には、エッチングにより除去して層厚を調整することが行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６６０５９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、特許文献１等に記載された従来技術では、ＳＯＩ層をほぼ均一に、又は一定の分布を持ってエッチングすることにとどまり、ＳＯＩ層の膜厚を均一化することについては考慮されていない。
【０００８】
すなわち、ＳＩＭＯＸウェーハにおいては、熱処理時などにおける処理ガス流量や温度分布のばらつき等によって、ＳＯＩ層の膜厚が厚い厚膜部分と、膜厚が薄い薄膜部分が生ずる場合がある。このような膜厚の厚膜部と薄膜部の不均一分布は僅か（例えば、数Å〜数十Å）であるが、ＳＯＩ層の膜厚が不均一なＳＩＭＯＸウェーハを用いて半導体デバイスを形成すると、半導体デバイスの特性に悪影響を与え、また、歩留まりが低下するおそれがある。そこで、ＳＯＩ層の膜厚分布を均一化することが望まれている。
【０００９】
また、ＳＯＩ層と同様に、ＤＳＢで形成された表面シリコン層、エピタキシャル層、及びポリシリコン層などのシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化することが望まれている。さらに、シリコンウェーハ自体の厚み分布を均一化することも望まれている。
【００１０】
本発明が解決しようとする第１の課題は、シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化することにある。また、本発明が解決しようとする第２の課題は、シリコンウェーハの厚み分布を均一化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の第１の課題を解決するため、本発明の第１の態様は、シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法であって、所定の膜厚を有する層の表面に自然酸化膜を形成する酸化工程と、所定の膜厚を有する層の局所的な厚膜部に形成された自然酸化膜を厚みの一部を残してエッチング液により除去するエッチング工程とを有してなることを特徴とする。
【００１２】
ここで、シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層とは、埋め込み酸化層が形成されてなるＳＯＩウェーハの主表面のＳＯＩ層、ＤＳＢで形成された表面シリコン層、エピタキシャル層、及びポリシリコン層のいずれかである。
【００１３】
ＳＯＩウェーハの主表面のＳＯＩ層を例に挙げると、一般にＳＯＩ層の主表面は自然酸化膜で覆われているため、その自然酸化膜とＳＯＩ層を連続工程でエッチングできるエッチング液（例えば、フッ酸（ＨＦ）とオゾン水の混合液）を用い、ＳＯＩ層の厚膜部を局所的にエッチングして膜厚分布を均一化することが考えられる。
【００１４】
しかし、自然酸化膜を除去するとＳＯＩ面が露出し、露出したＳＯＩ面は撥水性を有するためにパーティクルなどの異物を吸着しやすくなる。吸着したパーティクルを、その後の洗浄工程で除去しきれないと、半導体デバイスの特性に影響を及ぼすことになる。
【００１５】
そこで、本発明は、ＳＯＩ層の表面に形成される自然酸化膜の厚みは、ＳＯＩ層に拡散する酸素の拡散特性に依存し、ＳＯＩ層の膜厚分布にかかわらず一定の厚みになることに鑑みてなされたものである。すなわち、ＳＯＩ層の厚膜部に形成されたＳＯＩ層の自然酸化膜のみを、局所的にエッチング液により除去することにより、厚膜部の厚みを低減して、ＳＯＩ層の膜厚を均一化することができる。この場合、ＳＯＩ層の主表面に形成された自然酸化膜の厚みの一部（例えば、１〜２Å）を残してエッチング液により除去することが肝要である。これにより、ＳＯＩ面が露出しないので、異物のパーティクルがＳＯＩ面に付着するのを防止できる。
【００１６】
この場合において、１回のエッチングにより除去する自然酸化膜の厚みに上限を設定して、ＳＯＩ面が露出しないようにすることが好ましい。この場合、ＳＯＩ層の厚膜部の厚みに応じて、酸化工程とエッチング工程を繰返し行うことが望ましい。
【００１７】
また、自然酸化膜は、ＳＯＩ層の主表面にオゾン水を塗布して形成することができる。この場合、自然酸化膜を形成した後に、主表面の残存オゾン成分を純水により洗浄することが好ましい。さらに、エッチング液として、フッ酸を用いることが望ましい。つまり、ＳＯＩ層はフッ酸でエッチングできないから、厚膜部のＳＯＩ層の主表面に一旦自然酸化膜を形成して、厚膜部の自然酸化膜の部分のみをエッチングしてＳＯＩ層の膜厚を均一化する。
【００１８】
さらに、本発明のシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法の第２の態様は、シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を計測する計測工程と、該計測工程により計測された所定の膜厚を有する層の膜厚分布に基づいてエッチングすべき厚膜部を設定する膜厚調整部位設定工程と、設定された膜厚調整部位の目標エッチング量を設定する目標エッチング量設定工程と、所定の膜厚を有する層の表面に自然酸化膜を形成する酸化工程と、エッチングすべき厚膜部に形成された自然酸化膜を厚みの一部を残してエッチング液により除去するエッチング工程を有してなることを特徴とする。
【００１９】
この場合も、シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層とは、埋め込み酸化層が形成されてなるＳＯＩウェーハの主表面のＳＯＩ層、ＤＳＢで形成された表面シリコン層、エピタキシャル層、及びポリシリコン層のいずれかである。
【００２０】
ＳＯＩウェーハの主表面のＳＯＩ層を例に挙げると、ＳＯＩウェーハの主表面のＳＯＩ層の膜厚分布を計測し、計測されたＳＯＩ層の膜厚分布に基づいてエッチングにより除去すべき厚膜部の膜厚調整部位を設定する。この膜厚調整部位は、膜厚分布に応じて複数個所に設定することができる。また、膜厚調整部位の中心点は、ＳＯＩ層の主表面のエッチング液の広がりを考慮して設定することが好ましい。そして、設定された膜厚調整部位の目標エッチング量を設定する。この目標エッチング量は、膜厚分布の計測値に基づき、最も薄い薄膜部を基準に各膜厚調整部位の厚膜部の厚みに応じて目標エッチング量を設定する。そして、ウェーハ全体の主表面に自然酸化膜を形成した後、各膜厚調整部位の厚膜部に形成された自然酸化膜を厚みの一部を残してエッチング液により除去する。
【００２１】
この場合において、各膜厚調整部位の中心点について１回のエッチングにより除去する自然酸化膜の厚みに上限を設定して、ＳＯＩ面が露出しないようにすることが好ましい。また、各膜厚調整部位におけるＳＯＩ層の厚膜部の厚みに応じて、複数回に分けて酸化工程とエッチング工程を繰返し行うことが望ましい。
【００２２】
また、本発明の第１及び第２の態様において、酸化工程は、主表面にオゾン水を塗布して自然酸化膜を形成する工程と、この工程の後に主表面の残存オゾン成分を純水により洗浄する工程とにより構成することができる。エッチング工程は、エッチング液として、フッ酸、バッファードフッ酸又はフッ化アンモニウムの溶液のいずれか１つを流出させるエッチング液ノズルと、このエッチング液ノズルを包囲して配置され純水を流出させる複数の純水ノズルとからなるエッチングノズルを用いることができる。この場合、エッチング液ノズルから各膜厚調整部位のエッチング量に応じたエッチング液を流出させ、複数の純水ノズルから連続して純水を流出させてエッチング工程を行なうことができる。
【００２３】
この場合において、自然酸化膜を形成する工程と、残存オゾン成分を純水により洗浄（リンス）する工程は、ＳＯＩウェーハを回転させながら行うことが好ましい。なお、エッチング工程は、ＳＯＩウェーハを固定した状態で、エッチングノズルを各膜厚調整部位の中心点に移動及び位置決めして行う。
【００２４】
また、本発明のエッチングノズルによれば、エッチング液ノズルを包囲して複数本の純水ノズルを円形に配置しているから、純水によりエッチング液の広がりを抑制して、エッチング領域を限定することができる。なお、エッチング量はエッチング液ノズルの中心から一定の広がりを有し、かつ、その中心から離れるにつれてエッチング量が低下する分布が生ずる。したがって、エッチング量の分布を考慮して各膜厚調整部位の中心点を設定することが好ましい。
【００２５】
上記の第２の課題を解決するため、本発明のシリコンウェーハの厚み分布を均一化する処理方法は、シリコンウェーハの主表面に自然酸化膜を形成する酸化工程と、シリコンウェーハの局所的に厚みが厚い部分に形成された自然酸化膜を厚みの一部を残してエッチング液により除去するエッチング工程とを有してなることを特徴としている。これによれば、シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化するのと同じ原理により、シリコンウェーハの厚み分布を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＳＯＩウェーハの主表面であるＳＯＩ層の膜厚の均一化処理の一実施形態の手順を示す図である。
【図２】ＳＯＩウェーハの主表面であるＳＯＩ層の膜厚の均一化処理の一実施形態の設定手順を示す図である。
【図３】一実施形態の動作を説明するための均一化処理装置の模式図を示す図である。
【図４】エッチングノズルの一実施形態の模式図を示す図である。
【図５】フッ酸の濃度と自然酸化膜のエッチングレートの関係のグラフを示す図である。
【図６】フッ酸濃度とエッチングレートと処理時間の関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明のシリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化する処理方法を実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の一例として、ＳＯＩウェーハ主表面のＳＯＩ層を挙げて説明する。
【００２８】
図１にＳＯＩウェーハ主表面であるＳＯＩ層の膜厚分布を均一化する処理方法の一実施形態の手順を示し、図２にＳＯＩ層の膜厚分布の均一化処理の一実施形態の設定手順を示す。また、図３に一実施形態の動作を説明するための均一化処理装置の模式図を示し、図４に一実施形態のエッチングノズルの模式図を示し、図５にフッ酸の濃度と酸化膜のエッチングレートの関係のグラフを示す。
【００２９】
まず、図２を参照して、ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の膜厚分布の均一化処理の設定手順を説明する。
（ステップＳ２１）
ＳＯＩ層の主表面の膜厚分布を計測する。この計測は、円形のＳＯＩウェーハの主表面に、例えば極座標系(ｒ、θ)により複数の計測点Ｐ(ｒｉ，θｊ）を設定する。ここで、ｒｉは半径位置である。θｊはＳＯＩウェーハの基準位置(例えば、ノッチ)からの回転角度（０〜２π）である。ｉ，ｊは自然数である。各計測点Ｐ(ｒｉ，θｊ）の膜厚は、例えば、光の反射の干渉を分析して膜厚を計測する光学的な計測器を用いて計測することができるが、これに限られるものではない。
【００３０】
(ステップＳ２２)
ステップＳ２１で求めたＳＯＩ層の膜厚分布に基づいて、エッチングで除去すべき厚膜部に膜厚調整部位の中心点Ｑ(ｒｍ，θｎ）を設定する。この膜厚調整部位の中心点Ｑは、膜厚分布に応じて複数設定することができる。また、膜厚調整部位の中心点Ｑは、後述するように、ＳＯＩ層の主表面に流出するエッチング液の広がりを考慮して設定する。
【００３１】
(ステップＳ２３)
ステップＳ２２で設定された各膜厚調整部位の中心点Ｑについて、目標エッチング量ＥＱ(ｒｍ,θｎ）を設定する。この目標エッチング量ＥＱは、膜厚分布の計測値に基づき、最も薄い薄膜部を基準に各膜厚調整部位の厚膜部の厚みに応じて設定する。
【００３２】
(ステップＳ２４)
ステップＳ２３で設定された各膜厚調整部位の中心点Ｑの目標エッチング量ＥＱを達成するエッチング処理回数Ｎ（自然数）を設定する。つまり、オゾン水を流出してＳＯＩ層の主表面に形成される自然酸化膜の厚みは、ＳＯＩ層への酸素の拡散特性に依存するとともに、オゾン水による処理時間に依存する。一方、ＳＯＩ層を露出させないように管理して、不純物の粒子が付着するのを防止するため、自然酸化膜の厚みの一部（例えば、１〜２Å）を残してエッチングする必要がある。
【００３３】
そこで、１回のエッチングにより除去する自然酸化膜の厚みに上限値(例えば、６Å)を設定すると、その上限値を越える厚さの厚膜部の場合は、１回のエッチングでは目標エッチング量ＥＱを達成できない。そこで、目標エッチング量ＥＱを達成するために必要なエッチング処理回数Ｎを設定する。
【００３４】
このようにステップＳ２１〜Ｓ２４において、１枚のＳＯＩウェーハ毎にＳＯＩ層主表面の膜厚分布を計測して、厚み調整が必要な厚膜部に基づいて設定した膜厚調整部位の中心点Ｑの目標エッチング量ＥＱと、目標エッチング量ＥＱを達成するのに必要なエッチング処理回数Ｎ（自然数）を設定する。
【００３５】
次に、図２のステップＳ２１〜Ｓ２４で１枚のＳＯＩウェーハ毎に設定された各膜厚調整部位の中心点Ｑと、各膜厚調整部位の中心点の目標エッチング量ＥＱと、膜厚調整部位ごとに設定されたエッチング処理回数ＮＱとに基づいて、図１の手順に従ってＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の膜厚を均一化処理する。
【００３６】
ＳＯＩウェーハ主表面のＳＯＩ層膜厚の均一化処理は、例えば図３に模式図で示す均一化処理装置を用いて実行できる。すなわち、図示のように、処理対象のＳＯＩウェーハ１毎に、図示していない回転盤の上面に複数(図示例では、4個)のクランプ2により固定する。回転盤は、耐食性の高いスピンチャックにより回転角度を制御可能に保持する。ＳＯＩウェーハ１は、基準位置を示すノッチ３を予め定めた回転盤の位置に合わせて固定する。
【００３７】
ＳＯＩウェーハ１の主表面の上方に、オゾン水ノズル４と純水ノズル５を配置する。また、ＳＯＩウェーハ１の主表面の上方に、エッチングノズル６を配置し、ＳＯＩウェーハ１の主表面の半径方向に移動可能に保持する。エッチングノズル６は、例えば、図４に示すように、フッ酸を流出させる１本のフッ酸ノズル７と、フッ酸ノズル７を中心とする円形に沿って複数本(図示例では、６本)の純水ノズル８を配置して構成する。純水ノズル８を配置する円９の径Ｄは、２５〜５０ｍｍ程度にすることができる。
【００３８】
なお、エッチングノズル６の径Ｄは、膜厚均一化の目標精度及び処理時間を考慮して適宜設定することができる。つまり、径Ｄの大きさはフッ酸でエッチングする領域の大きさに対応するから、平坦化の目標精度を高くする場合は、径Ｄの大きさを小さく設定することが望ましい。しかし、膜厚調整部位の中心点の数が増えるので処理時間がかかることになる。
【００３９】
次に、図３に模式図で示した平坦化処理装置を用いて、ＳＯＩウェーハ主表面のＳＯＩ層の膜厚均一化処理を実行する一実施形態の手順を、図１を用いて説明する。
(ステップＳ１１)
まず、ＳＯＩウェーハ１のノッチ３の位置(回転角度位置)を基準位置に合わせて回転盤に装着する。
【００４０】
(ステップＳ１２)
回転盤を回転させてＳＯＩウェーハ１を回転しながら、オゾン水ノズル４からオゾン水をＳＯＩ層の主表面に流出させる。これにより、ＳＯＩ層の主表面にオゾン水が塗布され、オゾン水中の酸素イオンがＳＯＩ層の内部に拡散し、主表面の全体に均一な厚みの自然酸化膜を形成する。自然酸化膜の厚みは、オゾン水の例えば塗布時間で管理することができる。
【００４１】
(ステップＳ１３)
ステップＳ１２において所定の厚み(例えば、６Å)の自然酸化膜を形成した後、ＳＯＩウェーハ１を回転しながらＳＯＩ層主表面のオゾン成分を純水で洗浄(リンス)して、酸化を停止させる。
【００４２】
(ステップＳ１４)
次いで、ＳＯＩウェーハ１の回転を止めて、ＳＯＩウェーハ１の回転角度位置を調整した後、エッチングノズル６を膜厚調整部位の中心点Ｑ(ｒｍ，θｎ)に位置合わせする。このとき、例えば、エッチングノズル６の位置をＳＯＩウェーハ１の周縁部に移動する。そして、エッチングノズル６の移動方向の角度位置に膜厚調整部位の中心点Ｑ(ｒｍ，θｎ)が来るようにＳＯＩウェーハ１の角度位置を設定する。次いで、エッチングノズル６をＳＯＩウェーハ１の中心部に向けて径方向に移動して、所定の膜厚調整部位の中心点Ｑ(ｒｍ，θｎ)で停止する。
【００４３】
(ステップＳ１５)
ステップＳ１４で制御された膜厚調整部位の中心点Ｑ(ｒｍ，θｎ)に対し、フッ酸ノズル７から第１回目の自然酸化膜の取り代である目標エッチング量ΔＥＱ（N=1）に応じた量のフッ酸を流出してエッチング処理を実行する。エッチング処理を実行する間は、純水ノズル８から純水を連続して流出することができるが、少なくともフッ酸ノズル７からフッ酸を流出させる前から純水を流出し、フッ酸の流出を終了してから純水を止めることが望ましい。このとき、純水ノズル８からは、純水を連続流出してフッ酸が設定された膜厚調整部位の中心点Ｑ(ｒｍ，θｎ)から広がらないようにする。つまり、フッ酸ノズル７の中心から流出されるフッ酸は、一定の範囲に広がるから、膜厚調整部位の中心点以外の領域にエッチングが広がらないようにする。また、エッチング量はフッ酸ノズル７の中心から離れるにつれて低下する分布が生ずるから、図２のステップＳ２２においては、エッチング量の分布を考慮して膜厚調整部位の中心点を設定する。
【００４４】
(ステップＳ１６)
ここで、今回（例えば、Ｎ＝１、２、・・・）予定の全ての膜厚調整部位についてエッチング処理終了したか否かを判定する。未だ終了していない膜厚調整部位があれば、ステップＳ１４に戻って繰り返す。このとき、ＳＯＩウェーハ１を回転しながら純水によりＳＯＩウェーハ１表面のフッ酸成分を全て除去して、ステップＳ１４に戻る。
【００４５】
(ステップＳ１７)
次いで、各膜厚調整部位の中心点Ｑごとに設定されたＮＱ回のエッチング処理が終了したか否かを判定する。未だエッチング処理がＮＱ回に達していない膜厚調整部位があれば、ステップＳ１２に戻って繰り返す。全ての膜厚調整部位について設定されたエッチング処理がＮＱ回終了していたら、ステップＳ１８に移行する。
【００４６】
(ステップＳ１８)
ＳＯＩウェーハ１を回転しながらオゾン水ノズル４からオゾン水をＳＯＩウェーハ１のＳＯＩ層主表面に流出する。これにより、ＳＯＩウェーハ１の主表面の全面に、均一な厚みの自然酸化膜を形成させる。
【００４７】
(ステップＳ１９)
さらに、ＳＯＩウェーハ１を回転しながら純水ノズル５から純水をＳＯＩウェーハ１のＳＯＩ層主表面に流出し、主表面のオゾン成分を洗浄(リンス)する。
【００４８】
（ステップＳ２０）
次いで、ＳＯＩウェーハ１を回転させるスピン乾燥により、水分を除去して一枚のＳＯＩウェーハ１の主表面のＳＯＩ層の膜厚均一化処理を終了する。
【実施例】
【００４９】
ここで、ＳＯＩウェーハ主表面の平坦化処理における具体的な実施例の条件について説明する。まず、自然酸化膜の生成に用いたオゾン水のオゾン濃度は２００ｐｐｍとすることができるが、５〜１００ｐｐｍの範囲で選択する。フッ酸の濃度は１％とすることができるが、０．２５〜５％の範囲で選択する。また、主表面の凹凸分布の計測点数は、例えば３００ｍｍ径のＳＯＩウェーハで、５７点とすることができるが、平坦化の目標精度との関係で計測点数を設定すればよい。
【００５０】
また、ＳＯＩウェーハ主表面の初期の凹凸分布に基づいて、例えば３Å単位で凹凸パターンを形成し、例えばエッチング処理回数Ｎを「３」として、平坦化処理の手順を組み立てることができる。特に、フッ酸（ＨＦ）による自然酸化膜のエッチング量は、図５に示すように、フッ酸の濃度（％）及び温度に依存するエッチングレート（Å／秒）に関係する。したがって、１回あたりの目標エッチング量に応じて、フッ酸ノズル７から流出させるフッ酸の濃度（％）及び量(流出時間)を制御する。なお、図５において、フッ酸の温度は２０〜３０℃である。
【００５１】
図６に、フッ酸の濃度と自然酸化膜のエッチングレートの関係のグラフを示す。図６において、第１欄はフッ酸の濃度（％）、第２欄は酸化膜のエッチングレート（Å／ｓ）、第３欄は酸化膜を５Åエッチングする場合の処理時間を表している。これらのフッ酸濃度（％）とエッチング処理時間に基づいて、エッチング量を時間により管理することができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＳＯＩ層の主表面にオゾン水を塗布して自然酸化膜に転換しているから、フッ酸で自然酸化膜を容易にエッチングすることができ、また、局所的にエッチング処理をできることから、これらを繰り返すことでＳＯＩ層の厚膜部をエッチング処理することにより、ＳＯＩ層の膜厚分布を精度よく均一化することができる。
【００５３】
また、ＳＯＩ層の自然酸化膜の厚みの一部（例えば、１〜２Å）を残して、つまり１回のエッチングにより除去する自然酸化膜の厚みに上限を設定して、ＳＯＩ面が露出しないようにフッ酸によりエッチングするようにしているから、異物のパーティクルがＳＯＩ面に付着するのを防止でき、半導体デバイスの歩留まり等を向上できる。
【００５４】
また、純水ノズル８から純水を連続流出することにより、フッ酸ノズル７から流出されるフッ酸が膜厚調整部位から広がらないようにしているから、膜厚調整のためにエッチングする領域を精度よく制御できるので、膜厚の均一度を精度よく調整できる。
【００５５】
本実施形態では、自然酸化膜をエッチングする溶液としてフッ酸を用いる例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、自然酸化膜をエッチングする溶液として、バッファードフッ酸やフッ化アンモニウムの溶液を用いることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、ＳＯＩウェーハ主表面のＳＯＩ層の膜厚分布の均一化を一例に挙げて説明したが、これに限らずＤＳＢで形成された表面シリコン層、エピタキシャル層、及びポリシリコン層のいずれかの膜厚分布を均一化することもできる。つまり、シリコンウェーハの表面には、用途に応じて、ＳＯＩ層、ＤＳＢで形成された表面シリコン層、エピタキシャル層、及びポリシリコン層などの所定の膜厚を有する層が形成される。これらの所定の膜厚を有する層は、いずれも上記のＳＯＩ層の膜厚分布を均一化したのと同じ原理で、膜厚分布を均一化することができる。
【００５７】
また、本発明は、シリコンウェーハの表面に形成された所定の膜厚を有する層の膜厚分布を均一化するだけではなく、シリコンウェーハ自体の厚み分布を均一化する場合にも適用できる。つまり、ＳＯＩ層の表面に形成される自然酸化膜の厚みと同様に、シリコンウェーハの表面に形成される自然酸化膜の厚みは、シリコンウェーハに拡散する酸素の拡散特性に依存し、シリコンウェーハの厚み分布にかかわらず一定の厚みになる。したがって、上記のＳＯＩ層の膜厚分布を均一化するのと同じ原理により、シリコンウェーハの厚み分布を均一化することができる。
【００５８】
より具体的には、シリコンウェーハの厚み分布を均一化する処理方法は、シリコンウェーハの主表面に自然酸化膜を形成する酸化工程と、シリコンウェーハの局所的に厚みが厚い部分に形成された自然酸化膜を厚みの一部を残してエッチング液により除去するエッチング工程とを有して構成される。そして、酸化工程とエッチング工程は、シリコンウェーハの局所的に厚みが厚い部分の厚みに応じて繰返し行う。
【符号の説明】
【００５９】
１  ＳＯＩウェーハ
４  オゾン水ノズル
５  純水ノズル
６  エッチングノズル
７  フッ酸ノズル
８  純水ノズル
【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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