(57)【要約】【課題】多孔質体の除去処理を安定化させるとともに効率化する。【解決手段】非多孔質体上に多孔質体を有する部材４から多孔質体を除去する除去装置１００は、部材４をエッチング液７中に浸漬するための処理槽６と、多孔質体から分離されてエッチング液７中に混入した物質の量をモニタリングするモニタリングユニット１１と、モニタリングユニット１１によってモニタリングされた物質の量の時間変化に基づいて多孔質体の除去処理を制御する制御部１３とを備える。【選択図】図１Ｂ
2006148022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非多孔質体上に多孔質体を有する部材から前記多孔質体を除去する除去装置であって、
前記部材をエッチング液中に浸漬するための処理槽と、
前記多孔質体から分離されて前記エッチング液中に混入した物質の量を測定する測定器と、
前記測定器によって測定された物質の量の時間変化に基づいて前記多孔質体の除去処理を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする除去装置。
【請求項２】
前記測定器は、前記エッチング液中に混入している、前記多孔質体の構成材料からなるパーティクルの個数を測定することを特徴とする請求項１に記載の除去装置。
【請求項３】
前記処理槽は、注入口及び排出口を有し、
前記除去装置は、前記排出口を通して前記処理槽から排出された前記エッチング液を前記注入口に戻す循環ラインと、前記循環ラインに設けられたフィルタとを更に備え、
前記測定器は、前記循環ラインにおける前記フィルタと前記排出口との間の部分から前記エッチング液をサンプリングする、
ことを特徴とする請求項２に記載の除去装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記除去処理の終点を検知して前記除去処理を終了させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の除去装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化が極大値に達した時刻に基づいて前記除去処理の終点を検知することを特徴とする請求項４に記載の除去装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化が極大値に達した後に所定時間が経過した時刻を前記除去処理の終点として判断することを特徴とする請求項４に記載の除去装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化が極大値に達した後、該時間変化の傾きが略一定になった時刻を前記除去処理の終点として判断することを特徴とする請求項４に記載の除去装置。
【請求項８】
前記測定器は、前記エッチング液中に混入している、前記多孔質体の構成材料の濃度を測定することを特徴とする請求項１に記載の除去装置。
【請求項９】
前記処理槽は、注入口及び排出口を有し、
前記除去装置は、前記排出口を通して前記処理槽から排出された前記エッチング液を前記注入口に戻す循環ラインと、前記循環ラインに設けられたフィルタとを更に備え、
前記前記測定器は、前記循環ラインにおける前記フィルタと前記注入口との間の部分から前記エッチング液をサンプリングする、
ことを特徴とする請求項８に記載の除去装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記除去処理の終点を検知して前記除去処理を終了させることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の除去装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化が第１区間、それに続く第２区間、それに続く第３区間のうち前記第２区間を終了した時刻を前記除去処理の終点として判断し、
前記第１区間は、前記時間変化が略一定の第１の傾き有し、前記第２区間は、前記時間変化が前記第１の傾きよりも大きい第２の傾き及び変局点を有し、前記第３区間は、前記第２の傾きよりも小さい略一定の第３の傾きを有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の除去装置。
【請求項１２】
前記測定器によって測定された物質の量の時間変化を表示する表示用モニタを更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の除去装置。
【請求項１３】
エッチング液を用いて非多孔質体上に多孔質体を有する部材から前記多孔質体を除去する除去方法であって、
前記多孔質体から分離されて前記エッチング液中に混入した物質の量を測定する測定工程と、
測定された前記物質の量の時間変化に基づいて前記多孔質体の除去処理を制御する制御工程と、
を含むことを特徴とする除去方法。
【請求項１４】
ＳＯＩ基板の製造方法であって、
第１基板と第２基板とを結合させて形成され、多孔質層と絶縁体との間に半導体層が配置された結合基板を前記多孔質層を利用して分割する工程と、
分割後に、前記第１基板、及び／又は、前記第２基板を含む構造体の表面に残留する多孔質体を請求項１３に記載の除去方法によって除去する工程と、
を含むことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体の除去装置及び除去方法並びにＳＯＩ基板の製造方法に係り、特に、非多孔質体上に多孔質体を有する部材から前記多孔質体を除去する除去装置及び除去方法並びに該方法を利用したＳＯＩ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩ基板の製造方法の一つとして、シード基板上に多孔質Ｓｉ層、エピタキシャル単結晶Ｓｉ層、絶縁膜層（ＳｉＯ２層）を順に有する第１基板と、単結晶Ｓｉ基板等の第２基板（ハンドル基板）とを結合させて結合基板を作成し、その後、多孔質Ｓｉ層の部分で結合基板を分割することにより、エピタキシャル単結晶Ｓｉ層及び絶縁膜層（ＳｉＯ２層）を第１基板から第２基板に移設する方法がある。
【０００３】
エピタキシャル単結晶Ｓｉ層及び絶縁膜層（ＳｉＯ２層）を第１基板から第２基板に移設した後に第２基板の表面（エピタキシャル単結晶Ｓｉ層の上）に残留する多孔質Ｓｉ層は、例えば特許文献１に記載されているように、薬液（エッチング液）中に第２基板を浸漬することにより選択的にエッチングされる。
【特許文献１】特開平６−３４２７８４号公報
【特許文献２】特開平１１−２０４４９４号公報
【特許文献３】特開平１１−２０４４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、多孔質Ｓｉエッチングの進行の状況や終了の判断は、目視観察によって行われてきており、その結果に基づいてエッチング時間が決定される。しかしながら、目視観察には、次のような欠点がある。
（１）観察者によってエッチングの進行の状況や完了の判断結果に違いが生じる可能性があり、これが品質の不安定化要因になり得る。これを回避する為には、観察者間の個体差を無くす必要があり、これには相当な経験及び習熟が不可欠である。
【０００５】
（２）多孔質Ｓｉのエッチング中に観察者がエッチング装置から離れることができないため、非効率的である。
【０００６】
（３）多孔質Ｓｉのエッチング条件や、エッチング工程の前工程（例えば、多孔質Ｓｉを形成するための陽極化成や、それに続く酸化）の条件が変わる度に、それに適合したエッチング時間を決定するための目視観察が必要となる。
【０００７】
本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、例えば、多孔質体の除去処理を安定化させるとともに効率化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面は、非多孔質体上に多孔質体を有する部材から前記多孔質体を除去する除去装置に係り、前記除去装置が、前記部材をエッチング液中に浸漬するための処理槽と、前記多孔質体から分離されて前記エッチング液中に混入した物質の量を測定する測定器と、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化に基づいて前記多孔質体の除去処理を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の好適な実施形態によれば、前記測定器は、前記エッチング液中に混入している、前記多孔質体の構成材料からなるパーティクルの個数を測定するように構成されうる。この場合において、前記処理槽は、注入口及び排出口を有し、前記除去装置は、前記排出口を通して前記処理槽から排出された前記エッチング液を前記注入口に戻す循環ラインと、前記循環ラインに設けられたフィルタとを更に備え、前記測定器は、前記循環ラインにおける前記フィルタと前記排出口との間の部分から前記エッチング液をサンプリングするように構成されることが好ましい。前記制御装置は、例えば、前記除去処理の終点を検知して前記除去処理を終了させる。前記制御装置は、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化が極大値に達した時刻に基づいて前記除去処理の終点を検知することができる。或いは、前記制御装置は、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化が極大値に達した後に所定時間が経過した時刻を前記除去処理の終点として判断することができる。或いは、前記制御装置は、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化が極大値に達した後、該時間変化の傾きが略一定になった時刻を前記除去処理の終点として判断することができる。
本発明の他の好適な実施形態によれば、前記測定器は、前記エッチング液中に混入している、前記多孔質体の構成材料の濃度を測定することができる。この場合において、前記処理槽は、注入口及び排出口を有し、前記除去装置は、前記排出口を通して前記処理槽から排出された前記エッチング液を前記注入口に戻す循環ラインと、前記循環ラインに設けられたフィルタとを更に備え、前記測定器は、前記循環ラインにおける前記フィルタと前記注入口との間の部分から前記エッチング液をサンプリングすることが好ましい。前記制御装置は、例えば、前記除去処理の終点を検知して前記除去処理を終了させる。前記制御装置は、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化が第１区間、それに続く第２区間、それに続く第３区間のうち前記第２区間を終了した時刻を前記除去処理の終点として判断することができ、ここで、前記第１区間は、前記時間変化が略一定の第１の傾き有し、前記第２区間は、前記時間変化が前記第１の傾きよりも大きい第２の傾き及び変局点を有し、前記第３区間は、前記第２の傾きよりも小さい略一定の第３の傾きを有しうる。
【００１０】
本発明の好適な実施形態によれば、前記除去装置は、前記測定器によって測定された物質の量の時間変化を表示する表示用モニタを更に備えることができる。
【００１１】
本発明の第２の側面は、エッチング液を用いて非多孔質体上に多孔質体を有する部材から前記多孔質体を除去する除去方法に係り、前記除去方法は、前記多孔質体から分離されて前記エッチング液中に混入した物質の量を測定する測定工程工程と、測定された前記物質の量の時間変化に基づいて前記多孔質体の除去処理を制御する制御工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によれば、前記測定工程では、前記エッチング液中に混入している、前記多孔質体の構成材料からなるパーティクルの個数を測定することができる。この場合において、前記多孔質層の除去を注入口及び排出口を有する処理槽内で実施し、前記測定工程では、前記排出口を通して前記処理槽から排出された前記エッチング液をフィルタを通して前記注入口に戻す循環ラインにおける前記フィルタと前記排出口との間の部分から前記エッチング液をサンプリングすることが好ましい。前記制御工程では、例えば、前記除去処理の終点を検知して前記除去処理を終了させる。前記制御工程では、前記測定工程で測定された物質の量の時間変化が極大値に達した時刻に基づいて前記除去処理の終点を検知することができる。或いは、前記制御工程では、前記測定工程で測定された物質の量の時間変化が極大値に達した後に所定時間が経過した時刻を前記除去処理の終点として判断することができる。或いは、前記制御工程では、前記測定工程で測定された物質の量の時間変化が極大値に達した後、該時間変化の傾きが略一定になった時刻を前記除去処理の終点として判断することができる。
【００１３】
本発明の他の好適な実施形態によれば、前記測定工程では、前記エッチング液中に混入している、前記多孔質体の構成材料の濃度を測定することができる。この場合において、前記多孔質層の除去を注入口及び排出口を有する処理槽内で実施し、前記測定工程では、前記排出口を通して前記処理槽から排出された前記エッチング液をフィルタを通して前記注入口に戻す循環ラインにおける前記フィルタと前記注入口との間の部分から前記エッチング液をサンプリングすることが好ましい。前記制御工程では、例えば、前記除去処理の終点を検知して前記除去処理を終了させる。前記制御工程では、前記測定工程で測定された物質の量の時間変化が第１区間、それに続く第２区間、それに続く第３区間のうち前記第２区間を終了した時刻を前記除去処理の終点として判断することができ、ここで、前記第１区間は、前記時間変化が略一定の第１の傾き有し、前記第２区間は、前記時間変化が前記第１の傾きよりも大きい第２の傾き及び変局点を有し、前記第３区間は、前記第２の傾きよりも小さい略一定の第３の傾きを有しうる。
【００１４】
本発明の好適な実施形態によれば、前記除去方法は、前記測定工程で測定された物質の量の時間変化を表示用モニタに表示する表示工程を更に含むことができる。
【００１５】
本発明の第３の側面は、ＳＯＩ基板の製造方法に係り、第１基板と第２基板とを結合させて形成され、多孔質層と絶縁体との間に半導体層が配置された結合基板を前記多孔質層を利用して分割する工程と、その分割後に、前記第１基板、及び／又は、前記第２基板を含む構造体の表面に残留する多孔質体を上記の除去方法によって除去する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば、多孔質体の除去処理を安定化させるとともに効率化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照ながら本発明の好適な実施形態を例示的に説明する。
【００１８】
（多孔質体の除去原理）
図３を参照しながら多孔質Ｓｉ層等の多孔質体の除去原理を説明する。
図３（ａ）は、非多孔質体（例えば、非多孔質Ｓｉ）２４の上に多孔質体（例えば、多孔質Ｓｉ）２５を有する構造体２０が模式的に示されている。多孔質体の除去工程では、エッチングにより構造体２０から多孔質体２４を除去する。多孔質体２４は、多数の孔２７を有し、孔２７と孔２７との間に孔壁２８を有する。多孔質体の除去工程は、第１工程、第２工程及び第３工程を含む。第１工程、第２工程及び第３工程は、順に図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されている。
【００１９】
図３（ａ）に示す第１工程は、多孔質層２４の孔２７内にエッチング液２６を染み込ませる工程である。図３（ｂ）に示す第２工程は、多孔質層２４の孔２７内にエッチング液２６を染み込ませるとともに、このエッチング液２６によって孔壁２８をエッチングさせて孔２７を拡大する工程である。第１工程と第２工程とは、例えば、孔壁２８の実質的なエッチングが起こるか否かで区別されうる。図３（ｃ）に示す第３工程は、第２工程によって薄くなり脆弱化した壁２８が、更に自立することができないほどに脆弱になって一気に崩壊する工程である。
【００２０】
第１工程、第２工程及び第３工程は、多孔質体２５の除去工程の進行に応じて変化するエッチング液中の除去物質の量（多孔質体から分離されてエッチング液中に混入している物質の量）の変化に基づいて判別することができる。エッチング液中の除去物質の量は、例えば、多孔質体から分離された物質からなるパーティクルの個数、又は、エッチング液中における多孔質体から分離された物質の濃度として評価することができる。
【００２１】
以下の第１実施形態では、エッチング液中の除去物質の量を多孔質体から分離された物質からなるパーティクルの個数として評価することにより除去工程の進行及び／又は終了を判断する方法を説明し、第２実施形態では、エッチング液中の除去物質の量をエッチング液中における多孔質体から分離された物質の濃度として評価することにより除去工程の進行及び／又は終了を判断する方法を説明する。
【００２２】
なお、以下では、より具体的な例を提供するために非多孔質体の上に多孔質Ｓｉを有する構造体から該多孔質Ｓｉを除去する方法を説明するが、本発明は、多孔質Ｓｉの除去に限定されるものではない。また、多孔質体とその下の非多孔質体の構成材料は同一でもよいし、異なっていてもよい。また、除去すべき多孔質Ｓｉは、典型的には、層を構成するものであるが、例えば、島状であってもよいし、起伏を有してもよい。
【００２３】
（第１実施形態）
図１Ａは、非多孔質体２４の上に多孔質Ｓｉ（多孔質体）２５を有する構造体２０からエッチング液を用いて多孔質Ｓｉ２５を除去する工程における、エッチング液中のＳｉ（除去物質）パーティクルの個数の時間変化を例示的に示す図である。図１Ｂは、本発明の第１実施形態に係る多孔質体除去工程の実施に好適な除去装置の概略構成を示す図である。
【００２４】
多孔質体除去装置１００は、エッチング装置１とモニタリングユニット１１とを接続して構成されうる。
【００２５】
図１Ｂに示す構成例では、モニタリングユニット１１のサンプリングライン１７は、エッチング装置１のエッチング液循環ライン８に継ぎ手１６を介して接続される。ここで、循環ライン８は、ポンプ９を有し、エッチング処理槽６に設けられたオーバーフロー槽６ａの排出口を通してエッチング液７を回収し、このエッチング液７をフィルタ１０によってフィルタリングしてエッチング処理槽６に設けられた注入口を通してエッチング処理槽６に戻す。
【００２６】
サンプリングライン１７は、循環ライン８におけるフィルタ１０の上流側、すなわち、フィルタ１０とエッチング処理槽６の排出口側（オーバーフロー槽６ａ）との間に接続される。これは、この実施形態では、エッチング液中のＳｉパーティクルの個数によって多孔質Ｓｉ２５のエッチングの進行を判断するからである。つまり、サンプリングライン１７を循環ライン８のフィルタ１０の下流側に接続すると、モニタリングユニット１１には、フィルタ１０によってＳｉパーティクルの大部分が捕集された後のエッチング液が供給されることなり、エッチング液中のＳｉパーティクルの個数を正確に測定することが困難だからである。
モニタリングユニット１１の電気通信・制御ライン１８は、エッチング装置１の操作・制御電源ボックス２内にある操作・制御電源３に接続される。
【００２７】
以下、除去装置１００による多孔質Ｓｉの除去処理、及び、この除去処理に利用されているモニタリング方法及び終点検知方法を説明する。
【００２８】
モニタリングユニット１１は、制御装置１３を備え、多孔質Ｓｉ２５の除去は、制御装置１３によって制御されうる。モニタリングユニット１１は、更に操作部１５を備えることができる。操作部１５は、伝送ライン２０を通して制御装置１３に接続されている。オペレータは、操作部１５を操作することにより各種の指示を制御装置１３に与えることができる。
非多孔質体（典型的には、非多孔質Ｓｉ）２４の上に多孔質Ｓｉ２５を有する１又は複数の構造体４（図３（ａ）の構造体２０に相当する）が保持具５にセットされ、エッチング処理槽６内にエッチング液７が供給される。或いは、エッチング液７がエッチング処理槽６内に準備された後に、エッチング液７中に構造体２０が浸漬されてもよい。多孔質Ｓｉ２５の除去は、多孔質Ｓｉ２５にエッチング液７が接触した時点で開始され、制御装置１３は、多孔質Ｓｉ２５の除去の開始時刻をエッチング液の供給開始時刻又はエッチング液への構造体２０の浸漬時刻として認識することができる。
制御装置１３による制御の下で循環ポンプ９が起動されることにより、エッチング処理槽６（及びオーバーフロー槽６ａ）及び循環ライン８を通してエッチング液が循環し始める。
【００２９】
多孔質Ｓｉの除去処理の開始後、モニタリングユニット１１に組み込まれたパーティクル測定器１２は、サンプリングライン１７を通して循環ライン８を通るエッチング液を定期的にサンプリングし、そのエッチング液中のＳｉパーティクルの数を測定し、測定結果を伝送ライン１９を通して制御装置１３に提供する。制御装置１３は、パーティクル測定器１２から提供される測定結果（パーティクル数）をモニタリングし、除去処理の終点を判定して除去処理を終了させる。除去処理の終了は、制御装置１３による制御の下で、構造体４からエッチング液を引き離すこと、例えば、構造体４をエッチング処理槽６から引き上げること、又は、エッチング処理槽６からエッチング液７を排出することによりなされうる。
【００３０】
制御装置１３は、パーティクル測定器１２から提供される測定結果に基づいてＳｉパーティクル数の時間変化を示すタイムチャートを生成するタイムチャート生成部１３ａを有する。タイムチャート生成部１３ａは、典型的には、横軸を処理時間、縦軸をエッチング液中のＳｉパーティクル数とするタイムチャートを生成する。タイムチャート生成部１３ａによって生成されたタイムチャートは、表示モニタ１４に提供されて、表示モニタ１４によって表示されてもよい。
【００３１】
図１Ａは、タイムチャート生成部１３ａによって生成されるタイムチャートを視覚化して示したものであり、表示モニタ１４には、図１Ａに示すようなタイムチャートが表示されうる。
【００３２】
図１Ａに例示的に示すタイムチャートは、多孔質Ｓｉのエッチング条件や、前工程条件（例えば、多孔質Ｓｉを形成するための陽極化成や、それに続く酸化等の条件）に応じて変化しうるが、タイムチャートが区間Ａ、Ｂ、Ｃといった互いに区別可能な区間を有する点は変化しない。区間Ａ、Ｂ、Ｃは、傾きの変化及び曲線の特徴によって区別されうる。
【００３３】
区間Ａは、処理時間に対してエッチング液中のＳｉパーティクル数が殆ど依存しない（変化しない）区間である。区間Ａは、図３（ａ）に示す第１工程に対応する。前述のように、図３（ａ）に示す第１工程は、多孔質層２４の孔２７内にエッチング液２６が染み込む工程である。この第１工程では、もちろん僅かなエッチングが起こるが、エッチング液７と孔壁２８との接触時間が短いために、エッチング効果は殆ど現れない。したがって、第１工程に対応する区間Ａでは、エッチング液中のパーティクル数が殆ど増加しない（変化しない）。
【００３４】
区間Ｂは、処理時間の経過に伴ってエッチング液中のパーティクル数がほぼ一定の傾きを持って増加する区間である。区間Ｂは、図３（ｂ）に示す第２工程に対応する。前述のように、図３（ｂ）に示す第２工程は、多孔質層２４の孔２７内にエッチング液２６が染み込むとともに、このエッチング液２６によって孔壁２８がエッチングされて孔２７を拡大する工程である。このような孔２７の拡大によって、少量ではあるがＳｉの塊が孔壁２８から脱離してＳｉパーティクルとなる。その結果、エッチング液中のパーティクル数がほぼ一定の傾きを持って増加する。
【００３５】
区間Ｃは、処理時間の経過に伴って、まず、エッチング液中のパーティクル数が急激に増加した後、ある極大点Ｏを境にしてエッチング液中のパーティクル数が急激に減少し、更に点Ｐを境にして再び緩やかな傾きを持つ直線になるという区間である。区間Ｃは、図３（ｃ）に示す第３工程に対応する。前述のように、図３（ｃ）に示す第３工程は、第２工程によって薄くなり脆弱化した壁２８が、更に自立することができないほどに脆弱になって一気に崩壊する工程である。このような孔壁の崩壊によって、まず、エッチング液中のパーティクル数が急激に増加する。
【００３６】
この崩壊が激しく起こっている間はエッチング液中のパーティクル数の急激な増加傾向は持続するが、やがてその激しい崩壊が収まると、エッチング液中のパーティクル数がピーク（極大点Ｏ）に達し、その後は、崩壊工程が終了するまでパーティクル数の急激な減少傾向が続く。
【００３７】
そして、多孔質Ｓｉ層の崩壊工程が完全に終了すると、非多孔質体（例えば、非多孔質Ｓｉ）２４が表出し、以後は、Ｓｉパーティクルが発生しなくなる為、結果として、再び緩やかな傾きを持つ直線になる。
【００３８】
したがって、除去処理におけるエッチング液中のパーティクル数をモニタリングし、区間Ｃ内の極大点Ｏを過ぎ、更にパーティクル数の急激な減少傾向が終了した点Ｐの時間、即ち、時刻Ｄの到来により多孔質Ｓｉの除去が完了したと判断することができる。
【００３９】
制御装置１３は、時間Ｄの到来にしたがってエッチング装置１に電気通信・制御ライン１８を通じて除去処理の完了を知らせる信号を送り、除去処理を終了させる。
【００４０】
点Ｐ（時刻Ｄ）を実際に認識してそれを除去処理の完了とみなす代わりに、例えば、極大点Ｏに達してから所定の時間の経過後に除去処理が完了したとみなすこともできる。或いは、例えば、極大点Ｏに達した後にパーティクル数が所定値以下になったことをもって除去処理の完了とみなすこともできる。つまり、図１Ａに示すタイムチャートにおいて特徴的な極大点Ｏを検知し、その検知に基づいて除去処理の完了時刻を推定することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
図２Ａは、非多孔質体２４の上に多孔質Ｓｉ（多孔質体）２５を有する構造体２０からエッチング液を用いて多孔質Ｓｉ２５を除去する工程における、エッチング液中のＳｉ（除去物質）濃度の時間変化を例示的に示す図である。図２Ｂは、本発明の第２実施形態に係る多孔質体除去工程の実施に好適な除去装置の概略構成を示す図である。
【００４２】
多孔質体除去装置２００は、エッチング装置１とモニタリングユニット２１とを接続して構成されうる。
【００４３】
図２Ｂに示す構成例では、モニタリングユニット２１のサンプリングライン１７は、エッチング装置１のエッチング液循環ライン８に継ぎ手１６を介して接続される。ここで、循環ライン８は、ポンプ９を有し、エッチング処理槽６に設けられたオーバーフロー槽６ａの排出口を通してエッチング液７を回収し、このエッチング液７をフィルタ１０によってフィルタリングしてエッチング処理槽６に設けられた注入口を通してエッチング処理槽６に戻す。サンプリングライン１７は、循環ライン８におけるフィルタ１０の下流側、すなわち、フィルタ１０とエッチング処理槽６の注入口側との間に接続される。これは、この実施形態では、モニタリングユニット２１に組み込まれた濃度測定器２２がエッチング液中のＳｉ濃度をモニタリングするためである。つまり、サンプリングライン１７を循環ライン８のフィルタ１０の上流側に接続すると、多数のＳｉパーティクルが混入したエッチング液が濃度測定器２２に送り込まれ、これが濃度測定に悪影響を及ぼすからである。
【００４４】
モニタリングユニット２１の電気通信・制御ライン１８は、エッチング装置１の操作・制御電源ボックス２内にある操作・制御電源３に接続される。
【００４５】
以下、除去装置２００による多孔質Ｓｉの除去処理、及び、この除去処理に利用されているモニタリング方法及び終点検知方法を説明する。
【００４６】
モニタリングユニット２１は、制御装置１３を備え、多孔質Ｓｉ２５の除去は、制御装置１３によって制御されうる。モニタリングユニット２１は、更に操作部１５を備えることができる。操作部１５は、伝送ライン２０を通して制御装置１３に接続されている。オペレータは、操作部１５を操作することにより各種の指示を制御装置１３に与えることができる。
【００４７】
非多孔質体（典型的には、非多孔質Ｓｉ）２４の上に多孔質Ｓｉ２５を有する１又は複数の構造体４（図３（ａ）の構造体２０に相当する）が保持具５にセットされ、エッチング処理槽６内にエッチング液７が供給される。或いは、エッチング液７がエッチング処理槽６内に準備された後に、エッチング液７中に構造体２０が浸漬されてもよい。多孔質Ｓｉ２５の除去は、多孔質Ｓｉ２５にエッチング液７が接触した時点で開始され、制御装置１３は、多孔質Ｓｉ２５の除去の開始時刻をエッチング液の供給開始時刻又はエッチング液への構造体２０の浸漬時刻として認識することができる。
【００４８】
制御装置１３による制御の下で循環ポンプ９が起動されることにより、エッチング処理槽６（及びオーバーフロー槽６ａ）及び循環ライン８を通してエッチング液が循環し始める。
【００４９】
多孔質Ｓｉの除去処理の開始後、モニタリングユニット２１に組み込まれた濃度測定器２２は、サンプリングライン１７を通して循環ライン８を通るエッチング液を定期的にサンプリングし、そのエッチング液中のＳｉ濃度を測定し、測定結果を伝送ライン１９を通して制御装置１３に提供する。制御装置１３は、濃度測定器２２から提供される測定結果（濃度）をモニタリングし、除去処理の終点を判定して除去処理を終了させる。除去処理の終了は、制御装置１３による制御の下で、構造体４からエッチング液を引き離すこと、例えば、構造体４をエッチング処理槽６から引き上げること、又は、エッチング処理槽６からエッチング液７を排出することによりなされうる。
【００５０】
制御装置１３は、濃度測定器２２から提供される測定結果に基づいてＳｉ濃度の時間変化を示すタイムチャートを生成するタイムチャート生成部１３ａを有する。タイムチャート生成部１３ａは、典型的には、横軸を処理時間、縦軸をエッチング液中のＳｉ濃度とするタイムチャートを生成する。タイムチャート生成部１３ａによって生成されたタイムチャートは、表示モニタ１４に提供されて、表示モニタ１４によって表示されてもよい。
【００５１】
図２Ａは、タイムチャート生成部１３ａによって生成されるタイムチャートを視覚化して示したものであり、表示モニタ１４には、図２Ａに示すようなタイムチャートが表示されうる。
【００５２】
図２Ａに例示的に示すタイムチャートは、多孔質Ｓｉのエッチング条件や、前工程条件（例えば、多孔質Ｓｉを形成するための陽極化成や、それに続く酸化等の条件）に応じて変化しうるが、タイムチャートが区間Ａ、Ｂ、Ｃといった互いに区別可能な区間を有する点は変化しない。区間Ａ、Ｂ、Ｃは、傾きの変化及び曲線の特徴によって区別されうる。
【００５３】
区間Ａは、処理時間に対してエッチング液中のＳｉパーティクル数が殆ど依存しない（変化しない）区間である。区間Ａは、図３（ａ）に示す第１工程に対応する。前述のように、図３（ａ）に示す第１工程は、多孔質層２４の孔２７内にエッチング液２６が染み込む工程である。この第１工程では、もちろん僅かなエッチングが起こるが、エッチング液７と孔壁２８との接触時間が短いために、エッチング効果は殆ど現れない。したがって、第１工程に対応する区間Ａでは、エッチング液中のＳｉ濃度が殆ど増加しない（変化しない）。
【００５４】
区間Ｂは、処理時間の経過に伴ってエッチング液中のパーティクル数がほぼ一定の傾きを持って増加する区間である。区間Ｂは、図３（ｂ）に示す第２工程に対応する。前述のように、図３（ｂ）に示す第２工程は、多孔質層２４の孔２７内にエッチング液２６が染み込むとともに、このエッチング液２６によって孔壁２８がエッチングされて孔２７を拡大する工程である。このような孔壁２８のエッチングによってエッチング液中にＳｉが溶け出し、これにより図３エッチング液中のＳｉ濃度がほぼ一定の傾きを持って増加する。
【００５５】
区間Ｃは、処理時間の経過に伴って、液中のＳｉ濃度が急激に増加した後、変局点Ｑを境にしてエッチング液中のＳｉ濃度の増加傾向が幾分緩和され、更に点Ｐを境にして再び緩やかな傾きを持つ直線になるという区間である。区間Ｃは、図３（ｃ）に示す第３工程に対応する。前述のように、図３（ｃ）に示す第３工程は、第２工程によって薄くなり脆弱化した壁２８が、更に自立することができないほどに脆弱になって一気に崩壊する工程である。このような孔壁の崩壊によって、まず、エッチング液中のＳｉ濃度が急激に増加する。
【００５６】
この崩壊が激しく起こっている間はエッチング液中のＳｉ濃度の急激な増加傾向は持続するが、やがてその激しい崩壊が収まれるとエッチング液中のＳｉ濃度が変局点Ｑを迎え、その後、崩壊工程が終了するまでＳｉ濃度のそれまでの急激な増加傾向が幾分緩和された状態で続く。
【００５７】
そして、多孔質Ｓｉ層の崩壊工程が完全に終了すると、非多孔質体（例えば、非多孔質Ｓｉ）２４が表出し、以後は、Ｓｉ濃度を急激に増加させていたＳｉパーティクルが発生しなくなる為、結果として、再び緩やかな略一定の傾きを持つ直線になる。
【００５８】
したがって、除去処理におけるエッチング液中のＳｉ濃度をモニタリングし、区間Ｃ内の変局点Ｑを過ぎ、更にＳｉ濃度の急激な増加傾向が終了した点Ｐの時間、即ち、時間Ｄの到来により多孔質Ｓｉの除去が完了したと判断することができる。
制御装置１３は、時間Ｄの到来にしたがってエッチング装置１に電気通信・制御ライン１８を通じて除去処理の完了を知らせる信号を送り、除去処理を終了させる。
【００５９】
（第３実施形態）
以下、図４を参照しながら上記の第１及び第２実施形態に係る多孔質体の除去方法をＳＯＩ（SemiconductorOn Insulator）基板の製造に適用した実施形態を説明する。
【００６０】
図４（ａ）に示す工程では、シード基板（例えば、単結晶Ｓｉ基板）３０を準備し、その１つの面に多孔質層（例えば、多孔質単結晶Ｓｉ層）２９を形成する。多孔質層２９は、例えば、シード基板３０を陽極化成することにより形成されうる。
【００６１】
図４（ｂ）に示す工程では、多孔質層２９上に半導体層（例えば、単結晶Ｓｉ層）３１を形成し、更に、必要に応じて半導体層３１の上に絶縁層（埋め込み絶縁体とすべき層；例えば、ＳｉＯ２層）３２を形成し、これにより多孔質層２９の上に少なくとも半導体層３１を有する第１基板４０を形成する。ここで、図４（ａ）及び（ｂ）に示す工程に代えて、シード基板３０の所定深さの領域に水素イオン等のイオンを打ち込んでイオン注入層を形成してもよい。イオン注入層は、熱処理により多孔質層に変質しうる。
【００６２】
図４（ｃ）に示す工程では、第１基板４０の半導体層３１側にハンドル基板としての第２基板３３を結合させて結合基板５０を形成する。なお、半導体層３１の上に絶縁層３２を形成しない場合には、第２基板３３として、少なくともその表面（結合面）に絶縁層を有する基板を採用すればよい。
図４（ｄ）に示す工程では、多孔質層２９を利用して結合基板５０を２枚の基板に分割する。多孔質層２９は、脆弱な構造を有するため外力又は内部応力等によって容易に崩壊し、これにより結合基板５０が多孔質層２９を境にして分割される。
【００６３】
図４（ｅ）に示す工程では、分割後の第２基板３３を含む構造体の表面に残留する多孔質層２９ｂを除去し、埋め込み絶縁体３２上に半導体層３１を有するＳＯＩ基板６０を得る。また、分割後のシード基板３０の表面に残留する多孔質層２９ａも必要に応じて除去され再利用されうる。
【００６４】
残留多孔質層２９ａ及び／又は２９ｂは、分割後の第２基板３３を含む構造体及び／又はシード基板３０をエッチング処理槽６内の保持具５にセットし、第１又は第２実施形態として説明した除去方法に従って除去されうる。
【００６５】
（実施例）
この実施例は、第３実施形態の具体例を提供する。
【００６６】
まず、単結晶Ｓｉ基板３０を準備し、２段階の陽極化成により、表層に２層構造の多孔質Ｓｉ層２９を形成した（図４（ａ））。その条件を以下に示す。なお、単結晶Ｓｉ基板３０として、８インチのウェーハを使用した。
【００６７】
＜第１段階の陽極化成＞
電流密度：    ７（ｍＡ・ｃｍ−２）
陽極化成溶液：    ＨＦ：Ｈ２Ｏ：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１：１（体積比）
時間：    ５（分）
多孔質Ｓｉ層の厚さ：    ５．５（μｍ）
【００６８】
＜第２段階の陽極化成＞
電流密度：    ２１（ｍＡ・ｃｍ−２）
陽極化成溶液：    ＨＦ：Ｈ２Ｏ：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１：１（体積比）
時間：    ２０（秒）
多孔質Ｓｉ層の厚さ：    ０．５（μｍ）
【００６９】
次いで、この基板を酸素雰囲気中において４００℃、１時間で酸化させた。この酸化により、多孔質Ｓｉ層２９の孔の内壁が熱酸化膜で覆われた。
【００７０】
更に、多孔質Ｓｉ層２９上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により単結晶Ｓｉ層３１を１５０ｎｍエピタキシャル成長させた。その条件を以下に示す。
【００７１】
ソースガス：    ＳｉＨ２Ｃｌ２／Ｈ２
ガス流量：    ０．５／１８０（リットル／分）
ガス圧力：    ８０（Ｔｏｒｒ）
温度：    ９５０（℃）
成長速度：    ０．３（μｍ／分）
【００７２】
次いで、このエピタキシャル単結晶Ｓｉ層の表面に熱酸化法により厚さ１００ｎｍの絶縁層（ＳｉＯ２層）３２を形成し、第１基板４０を得た（図４（ｂ））。
【００７３】
次いで、第１基板４０の絶縁層（ＳｉＯ２層）３２の表面を別途用意した第２基板（単結晶Ｓｉ基板）３３の表面に結合させて結合基板５０を形成した（図４（ｃ））。
【００７４】
次いで、結合基板５０の側面にウォータージェットを吹き付けて、結合基板５０を２層構造の多孔質Ｓｉ層２９の界面を境としえｔ分割した。これにより、第２基板３３を含む構造体に第１段階の陽極化成で形成した多孔質Ｓｉ層２９ｂが表出した（図４（ｄ））。
【００７５】
次いで、第２基板３３を含む構造体の表面に残留する多孔質Ｓｉ層２９ｂを第１又は第２実施形態に係る除去装置を使って除去した（図４（ｅ））。
【００７６】
その結果、絶縁層３２上に１００ｎｍ厚の単結晶Ｓｉ層３１を有するＳＯＩ基板６０が得られた。単結晶Ｓｉ層３１の膜厚を面内全面にわたって１００点について測定したところ、膜厚の均一性は１０１±３ｎｍであった。
【００７７】
更に、ＳＯＩ基板６０に対して、水素雰囲気中において１１００℃、１時間の熱処理（水素アニール）を施した。その後、ＳＯＩ基板６０の表面粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、５μｍ角の領域で平均２乗粗さはおよそ０．２ｎｍであり、通常に市販されているＳｉウェーハと同等であった。
【００７８】
第１基板３０の表面に残留する多孔質Ｓｉ層２９ａについても、第１又は第２実施形態に係る除去装置を使って除去し、更に水素アニールや鏡面研磨等の表面処理を施して、再びシード基板又は第２基板として再利用することができた（図４（ｅ））。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ】非多孔質体の上に多孔質Ｓｉ（多孔質体）を有する構造体からエッチング液を用いて多孔質Ｓｉを除去する工程における、エッチング液中のＳｉ（除去物質）パーティクルの個数の時間変化を例示的に示す図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態に係る多孔質体除去工程の実施に好適な除去装置の概略構成を示す図である。
【図２Ａ】非多孔質体の上に多孔質Ｓｉ（多孔質体）を有する構造体からエッチング液を用いて多孔質Ｓｉを除去する工程における、エッチング液中のＳｉ（除去物質）濃度の時間変化を例示的に示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施形態に係る多孔質体除去工程の実施に好適な除去装置の概略構成を示す図である。
【図３】多孔質体の除去原理を説明する図である。
【図４】ＳＯＩ基板の製造方法を説明する図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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