(57)【要約】【課題】  精密に調整された膜厚のシリコン層を絶縁層上に有する基板の製造に好適な基板製造方法を提供する。【解決手段】  ＳＯＩ基板を準備し、ＳＯＩ層の所望領域を選択的に薄化する。この薄化は、ＳＯＩ層の厚さを測定する測定工程と、測定工程における測定結果に基づいて、ＳＯＩ層の表面を選択的に酸化する酸化工程と、酸化工程により形成された酸化シリコンを選択的に除去する除去工程とにより行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板製造方法であって、
絶縁層上にシリコン層を有する基板を準備する準備工程と、
前記絶縁層上の前記シリコン層の所望領域を選択的に薄化する薄化工程とを含み、
前記薄化工程では、
前記シリコン層の厚さを測定する測定工程と、
前記測定工程における測定結果に基づいて、前記シリコン層の表面を選択的に酸化する酸化工程と、
前記酸化工程により形成された酸化シリコンを選択的に除去する除去工程と、
を含むことを特徴とする基板製造方法。
【請求項２】
前記酸化工程では、酸素又はオゾンを含む雰囲気中に前記シリコン層の表面を晒し、かつ、前記シリコン層の表面に紫外線を選択的に照射することを特徴とする請求項１に記載の基板製造方法。
【請求項３】
前記除去工程では、前記酸化工程により形成された酸化シリコンをフッ化水素含有溶液に晒して除去することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板製造方法。
【請求項４】
前記薄化工程では、
前記シリコン層が所望の厚さになるまで前記測定工程と、前記酸化工程と、前記除去工程とを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板製造方法に係り、特に、精密に調整された膜厚のシリコン層を絶縁層上に有する基板の製造に好適な基板製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁層上にシリコン層を有する基板は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板として知られている。ＳＯＩ基板の製造方法としては、ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  ＩＭｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＯＸｙｇｅｎ）法やはり合わせ法（結合法）などが知られている。
【０００３】
ＳＩＭＯＸ法は、シリコン基板中の所定深さに酸素イオンを打ち込み、その後に高温アニールを実施することにより埋め込み酸化シリコン層を形成する技術である。
【０００４】
はり合わせ法は、分離層上に単結晶シリコン層を有し、その上に絶縁層を有する第１基板を第２基板にはり合わせてはり合わせ基板（結合基板）を作製し、その後、はり合わせ基板を分離層の部分で分割する方法である。ここで、分離層として多孔質シリコン層を形成し、その上に単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させる方法は、ＥＬＴＲＡＮ法（ＥＬＴＲＡＮは登録商標）として知られている。一方、分離層としてイオン注入層を使用し、はり合わせ基板を熱処理により分割する方法は、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ法（Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔは登録商標）として知られている。
【０００５】
ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法では、典型的には、はり合わせ基板（結合基板）の分割後にＳＯＩ層の表面に残存する多孔質シリコンを選択エッチングする。この選択エッチングの後において、ＳＯＩ層の表面が荒れていることがある。特許文献１には、ＳＯＩ基板を水素アニールすることにより、ＳＯＩ層の表面を極めて平滑にする技術が開示されている。
【０００６】
最近になってＳＯＩ層の薄膜化が急速に進んでいる。ＳＯＩ層の薄膜化に関連する技術が特許文献２に開示されている。特許文献２には、シリコン薄膜の製造において、絶縁性表面上に設けられたシリコン薄膜をウェット洗浄することにより、１００ｎｍ以下の膜厚になるまで該シリコン薄膜の膜厚を減少させることが開示されている。また、特許文献２には、洗浄液としては、ＳＣ−１洗浄液（ＮＨ４ＯＨ、Ｈ２Ｏ２、Ｈ２０の混合液）が好適であり、また、有機アルカリ系溶液や、フッ化水素酸及び硝酸の混合液の使用が可能であることが開示されている。
【特許文献１】特開平５−２１８０５３号公報
【特許文献２】特開２００１−１６８３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在のところ、ＳＯＩ基板におけるＳＯＩ層の膜厚均一性は十分に許容レベルにあると考えられる。しかしながら、今後は、基板間における膜厚均一性の許容レベルが±１ｎｍ程度になるものと考えられる。イオン注入を用いる方法では、イオン注入深さのばらつきにより基板間におけるＳＯＩ層の膜厚にばらつきが生じうる。エピタキシャル成長を用いる方法では、エピタキシャル成長によって形成される単結晶シリコン層の膜厚ばらつきがＳＯＩ層の膜厚ばらつきとなって現れうる。
【０００８】
基板間におけるＳＯＩ層の膜厚ばらつきを低減するために、研磨工程又はエッチング工程を採用することができる。しかしながら、研磨は機械加工であるため、例えば、目標膜厚に対して±１ｎｍ以内の高い精度で研磨を停止することは、現在のところ困難であると考えられる。また、ＳＣ−１洗浄液、有機アルカリ系溶液、又は、フッ化水素酸及び硝酸の混合液によるシリコンエッチング速度は、薬液温度や濃度に敏感であるため、シリコン薄膜の厚さを高い精度（例えば、±１ｎｍ）で制御するためには、それらの条件を極めて高い精度で制御する必要がある。
【０００９】
更に、多品種への対応を考慮する必要がある。ＳＯＩ層の膜厚仕様値は、多くの場合、ユーザーであるデバイスメーカーによる用途別の要求に応じて決定される。そのため、多数の要求に対応するためには、要求膜厚に対して柔軟性が高いＳＯＩ製造プロセスを確立する必要がある。例えば、イオン注入を用いたＳＩＭＯＸプロセスによってＳＯＩ層膜厚が１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００ｎｍの１０品種を製造するためには、それぞれに対応した１０種類のイオン注入条件を含めたプロセス条件を確立し、これを管理する必要がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、例えば、ＳＯＩ層の厚さ制御を容易化すること、及び／又は、表面平坦性を向上させること、及び／又は、要求されるＳＯＩ層の仕様に対する柔軟性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の基板製造方法は、絶縁層上にシリコン層を有する基板を準備する準備工程と、前記絶縁層上の前記シリコン層の所望領域を選択的に薄化する薄化工程とを含む。前記薄化工程では、前記シリコン層の厚さを測定する測定工程と、前記測定工程における測定結果に基づいて、前記シリコン層の表面を選択的に酸化する酸化工程と、前記酸化工程により形成された酸化シリコンを選択的に除去する除去工程とを含む。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によれば、前記酸化工程では、酸素又はオゾンを含む雰囲気中に前記シリコン層の表面を晒し、かつ、前記シリコン層の表面に紫外線を選択的に照射することを含み得る。
【００１３】
本発明の好適な実施形態によれば、前記除去工程では、前記酸化工程により形成された酸化シリコンをフッ化水素含有溶液に晒して除去することを含み得る。
【００１４】
本発明の好適な実施形態によれば、前記薄化工程では、前記シリコン層が所望の厚さになるまで前記測定工程と、前記酸化工程と、前記除去工程とを繰り返すことを含み得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、例えば、ＳＯＩ層の厚さ制御を容易化すること、及び／又は、表面平坦性を向上させること、及び／又は、要求されるＳＯＩ層の仕様に対する柔軟性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の好適な実施の形態としてのＳＯＩ基板の製造方法を概略的に示す図である。この製造方法では、まず、準備工程Ｓ１０において、原始ＳＯＩ基板を準備する。ここで、原始ＳＯＩ基板とは、薄化工程Ｓ２０の実施によってＳＯＩ層（シリコン層）の膜厚が調整される前のＳＯＩ基板として定義される。原始ＳＯＩ基板は、種々の方法、例えば、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法、ＳＩＭＯＸ法等によって製造することができる。なお、ＳＯＩ基板において埋め込み絶縁層を支持する支持体は、あらゆる形態を採りうる。支持体は、典型的には、シリコン基板等の基板であるが、例えば、プラスチックやガラス等の部材であってもよい。
【００１８】
次いで、薄化工程Ｓ２０において、原始ＳＯＩ基板のシリコン層の所望の領域を選択的に薄化する。ここで、薄化工程は、ＳＯＩ基板のシリコン層の厚さを測定する測定工程Ｓ２２と、該測定工程Ｓ２２における測定結果に基づいて、シリコン層の表面を選択的に酸化する酸化工程Ｓ２４と、該酸化工程Ｓ２４により形成された酸化シリコンを選択的に除去する除去工程Ｓ２６とを含む。
【００１９】
酸化工程Ｓ２４では、酸素又はオゾンを含む雰囲気中にシリコン層の表面を晒し、かつ、シリコン層の表面に紫外線を選択的に照射する方法が好適である。
【００２０】
図２および図３は、酸化工程Ｓ２４の実施に好適な枚葉式処理装置を概略的に示す図である。処理装置１００は、ＳＯＩ基板Ｗを保持するホルダー（ウエハチェック）１０２と、ホルダー１０２を回転及び／又はＸ方向、Ｙ方向に移動させる回転移動機構１０４と、紫外線ＵＶをＳＯＩ基板Ｗに向けて照射する紫外線照射ユニット１１０とを備えている。ここで、ＳＯＩ基板Ｗは、支持基板１０上に埋め込み絶縁層１２を介してシリコン層１４を有している。紫外線照射ユニット１１０は、紫外線源１１２から出射する紫外線ＵＶをＳＯＩ基板Ｗの被処理領域１６を選択的に照射する為に開口を有する絞り１１４を備えている。酸化工程Ｓ２４では、処理装置１００内の酸素又はオゾンを含む雰囲気中にシリコン層１４の表面を晒し、かつ、シリコン層１４の表面の被処理領域１６に紫外線ＵＶを選択的に照射することにより行なう。
【００２１】
除去工程Ｓ２６では、酸化工程Ｓ２４により形成された酸化シリコンをフッ化水素（ＨＦ）含有溶液に晒してエッチング除去する方法が好適である。
【００２２】
さらに、薄化工程Ｓ２０では、シリコン層が所望の厚さになるまで測定工程Ｓ２２と、酸化工程Ｓ２４と、除去工程Ｓ２６とを繰り返す方法が好適である。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
ＳＯＩ基板を準備し、シリコン層１４の厚さをエリプソメータにより測定したところ、図４（ａ）のように、座標（Ｘ１、Ｙ１）の位置に凸状領域１６を検出した。ここで、図４（ｂ）は、図４（ａ）の凸状領域１６のＡ−Ａ’断面を示す。
【００２４】
次いで、ＳＯＩ基板Ｗを保持するホルダー１０２を紫外線照射ユニット１１０と対向する位置まで移動し、シリコン層１４の表面を酸素又はオゾンを含む雰囲気に晒した状態で、凸状領域１６に紫外線ＵＶを選択的に照射し、凸状領域１６を選択的に酸化処理した。
【００２５】
次いで、酸化処理により選択的に形成された酸化シリコンをフッ化水素（ＨＦ）含有溶液に晒してエッチング除去した。
【００２６】
（実施例２）
ＳＯＩ基板を準備し、シリコン層１４の厚さをエリプソメータにより測定したところ、図５（ａ）のように、半径Ｒの同心円状の凸状領域１６を検出した。ここで、図５（ｂ）は、図５（ａ）の凸状領域１６のＢ−Ｂ’断面を示す。
【００２７】
次いで、ＳＯＩ基板Ｗを保持するホルダー１０２を紫外線照射ユニット１１０と対向する位置まで移動し、シリコン層１４の表面を酸素又はオゾンを含む雰囲気に晒した状態で、ホルダー１０２を回転させながら、凸状領域１６に紫外線ＵＶを選択的に照射し、凸状領域１６を選択的に酸化処理した。
【００２８】
次いで、酸化処理により選択的に形成された酸化シリコンをフッ化水素（ＨＦ）含有溶液に晒してエッチング除去した。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好適な実施の形態としてのＳＯＩ基板の製造方法を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施に好適な枚葉式処理装置を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施に好適な枚葉式処理装置を概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施例を概略的に示す図である。
【図５】本発明の実施例を概略的に示すずである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  支持基板
１２  埋め込み絶縁層
１４  シリコン層
１６  凸状領域
１００  処理装置
１１０  紫外線照射ユニット
１１２  紫外線源
１１４  絞り
【図１】
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【図２】
2006165253.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006165253.tif 000006
【図５】
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