(57)【要約】【課題】薄いＳＯＩ層を有するＳＯＩ基板の製造方法を適用する。【解決手段】まず、厚いＳＯＩ層を有するＳＯＩ基板を準備する。その後、ＳＯＩ層を１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位として目標膜厚になるまで薄化する。このような薄化は、ＳＯＩ層の表面を１格子分又はそれ未満の所定厚さだけ酸化させる酸化工程Ｓ３１と、酸化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Ｓ３２とを含む単位薄化工程を繰り返すことにより行なう。【選択図】図６
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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を所望厚さまで薄化する薄化工程とを含み、
前記薄化工程では、
前記シリコン層の表面を所定厚さだけ酸化させる酸化工程と、
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、
を含む単位薄化工程を２回以上実施することを特徴とする基板製造方法。
【請求項２】
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を所望厚さまで薄化する薄化工程とを含み、
前記薄化工程では、
前記シリコン層の表面を実質的に１格子分又はそれ未満の所定厚さだけ酸化させる酸化工程と、
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、
を含む単位薄化工程を少なくとも１回実施することを特徴とする基板製造方法。
【請求項３】
前記酸化工程では、前記シリコン層の表面にオゾン含有ガス、オゾン含有水、過酸化水素水、硝酸のいずれかを提供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】
前記酸化工程では、前記シリコン層の表面が１格子分又はそれ未満の所定厚さだけ酸化されるように酸素量が調整された雰囲気中において前記シリコン層を酸化させ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５】
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をさらし、かつ、前記シリコン層の表面に紫外線を照射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６】
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を使って除去することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項７】
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完全に除去することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項８】
前記除去工程の実施に先立って、前記酸化工程で使用された酸化剤を前記酸化シリコン上から完全に除去することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項９】
前記シリコン層を所望の厚さまで薄化するための必要な前記単位薄化工程の繰り返し回数を決定する決定工程を更に含み、前記決定工程で決定された繰り返し回数に従って前記単位薄化工程を繰り返すことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項１０】
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、前記シリコン層を所望の厚さまで薄化するために必要な前記単位薄化工程の繰り返し回数を決定する決定工程と、
を更に含み、
前記決定工程で決定された繰り返し回数に従って前記単位薄化工程を繰り返すことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項１１】
前記測定工程を前記単位薄化工程の１回目の実施に先立って実施することを特徴とする請求項１０に記載の基板製造方法。
【請求項１２】
前記シリコン層の厚さを測定する測定工程と、
前記測定工程による測定結果に基づいて、前記シリコン層が所望の厚さであるか否かを判定する判定工程と、
を更に含み、前記判定工程で前記シリコン層が所望の厚さであると判定されるまで、前記単位薄化工程を繰り返して実施することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項１３】
前記単位薄化工程が所定回数だけ繰り返して実施された後に実施される工程として、
前記シリコン層の厚さを測定する測定工程と、
前記測定工程による測定結果に基づいて、前記シリコン層が所望の厚さであるか否かを判定する判定工程と、
を更に含み、前記判定工程で前記シリコン層が所望の厚さであると判定されるまで、前記単位薄化工程を繰り返して実施することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項１４】
前記薄化工程の実施に先立って、前記シリコン層を還元性雰囲気中で熱処理する熱処理工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項１５】
前記還元性雰囲気は、水素を含むことを特徴とする請求項１４に記載の基板製造方法。
【請求項１６】
前記還元性雰囲気は、水素及び希ガスを含むことを特徴とする請求項１４に記載の基板製造方法。
【請求項１７】
前記準備工程は、
多孔質シリコンを含む第１部材の上に形成されたシリコン層を絶縁層を介して第２部材に結合させて結合体を作製する工程と、
前記結合体から前記第１部材を除去することにより絶縁層上にシリコン層を有する基板を作製する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項１８】
前記準備工程は、
絶縁層が形成されたシリコン部材にイオンを注入しその内部にイオン注入層を形成する工程と、
前記シリコン部材を他の部材に結合させて結合体を作製する工程と、
前記結合体を前記イオン注入層を境界として分割することにより絶縁層上にシリコン層を有する基板を作製する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の基板製造方法。
【請求項１９】
絶縁層上にシリコン層を有する基板を処理するために好適な基板処理装置であって、
前記基板に酸化剤を供給して前記シリコン層の表面を酸化させる酸化剤供給機構と、
酸化シリコンを選択的にエッチングするためのエッチング剤を前記基板に供給して、前記酸化剤の供給により前記シリコン層の表面に形成された酸化シリコンを選択的に除去するエッチング剤供給機構と、
前記シリコン層の表面を酸化させて酸化シリコンを形成しその酸化シリコンを選択的に除去することにより前記シリコン層を薄化する単位薄化工程が繰り返して実施されるように、前記酸化剤供給機構及び前記エッチング剤供給機構を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２０】
前記制御部は、前記シリコン層が所望の厚さまで薄化されるように前記単位薄化工程の繰り返しを制御するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
【請求項２１】
前記シリコン層の厚さを測定する測定器を更に備え、
前記制御部は、前記測定器による測定結果に基づいて、前記シリコン層が所望の厚さまで薄化された時点で前記薄化工程の繰り返しを停止するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
【請求項２２】
前記シリコン層の厚さを測定する測定器を更に備え、
前記制御部は、前記測定器による測定結果に基づいて、前記シリコン層を所望の厚さまで薄化するために必要な前記薄化工程の繰り返し回数を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板製造方法及び基板処理装置に係り、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及び基板処理装置に関する。
【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】
また、ＳＯＩ層の薄膜化の側面においては、ＳＯＩ層の膜厚が薄くなるほど貫通孔（ピンホール）等の欠陥が増大する可能性を考慮する必要がある。具体的には、ＳＯＩ基板の製造工程では、例えば、ＳＯＩ層となるべき層に機械的な応力が加わりうる分割工程及び／又は研磨工程などが採用されうる。これらの工程で生じうる応力は、ＳＯＩ層となるべき層が薄くなるほど、欠陥を発生させ易くなる。
【００１０】
そこで、ＳＯＩ層の薄膜化の要求に応えるために、欠陥が生じ得ない程度に十分に厚いＳＯＩ層を形成した後に、最終工程においてそのＳＯＩ層を所望の膜厚まで薄膜化する方法が有効であると考えられる。薄膜化の方法としては、研磨、犠牲酸化（熱酸化及び熱酸化膜のエッチング）、ＳＣ−１洗浄液によるエッチング等が考えられる。しかし、研磨においては、機械的ダメージによって欠陥が生じうる。犠牲酸化においては、例えば、熱酸化速度がシリコン層中にドーピングされている不純物の種類やドーピング量に依存するので酸化量（酸化される厚さ）にばらつきが生じ易いという問題や、ドーピング量が熱拡散によって変化するという問題がある。また、犠牲酸化及びＳＣ−１洗浄液によるエッチングのいずれにおいても、ＳＯＩ層の表面ラフネスが劣化しうる。
【００１１】
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、これを管理しなければならない。
【００１２】
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、ＳＯＩ層の欠陥要因を削減すること、及び／又は、高い表面平坦性を保証すること、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】
【００１３】
本発明の第１の側面に係る基板製造方法は、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を所望厚さまで薄化する薄化工程とを含む。前記薄化工程では、前記シリコン層の表面を所定厚さだけ酸化させる酸化工程と、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単位薄化工程を２回以上実施する。
【００１４】
本発明の第２の側面に係る基板製造方法は、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を所望厚さまで薄化する薄化工程とを含む。前記薄化工程では、前記シリコン層の表面を実質的に１格子分又はそれ未満の所定厚さだけ酸化させ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単位薄化工程を、少なくとも１回実施する。
【００１５】
ここで、前記酸化工程では、前記シリコン層の表面に対して、例えば、オゾン含有ガス、オゾン含有水、過酸化水素水、硝酸のいずれかを提供することが好ましい。或いは、前記酸化工程では、前記シリコン層の表面が１格子分又はそれ未満の所定厚さだけ酸化されるように酸素量が調整された雰囲気中において前記シリコン層を酸化させてもよい。或いは、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をさらし、かつ、前記シリコン層の表面に紫外線を照射してもよい。
【００１６】
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（ＨＦ）含有溶液を使って除去することが好ましい。
また、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完全に除去することが望ましい。
【００１７】
更に、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ンを剥離する前に、前述の酸化工程で用いた薬液、ならびに気体を被処理基板上から完全に除去することが望ましい。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、本発明の基板製造方法の１つの実施形式は、前記シリコン層を所望の厚さまで薄化するための必要な前記単位薄化工程の繰り返し回数を決定する決定工程を更に含みうる。この場合において、前記決定工程で決定された繰り返し回数に従って前記単位薄化工程が繰り返されうる。
【００１９】
或いは、本発明の基板製造方法の他の実施形式は、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、前記シリコン層を所望の厚さまで薄化するために必要な前記単位薄化工程の繰り返し回数を決定する決定工程とを更に含みうる。この場合において、前記決定工程で決定された繰り返し回数に従って前記単位薄化工程が繰り返されうる。ここで、前記測定工程は、例えば、前記単位薄化工程の１回目の実施に先立って実施されうる。
【００２０】
或いは、本発明の基板製造方法の他の実施形式は、前記シリコン層の厚さを測定する測定工程と、前記測定工程による測定結果に基づいて、前記シリコン層が所望の厚さであるか否かを判定する判定工程とを更に含みうる。この場合において、前記判定工程で前記シリコン層が所望の厚さであると判定されるまで、前記単位薄化工程が繰り返して実施されうる。
【００２１】
或いは、本発明の基板製造方法の他の実施形式は、前記単位薄化工程が所定回数だけ繰り返して実施された後に実施される工程として、前記シリコン層の厚さを測定する測定工程と、前記測定工程による測定結果に基づいて、前記シリコン層が所望の厚さであるか否かを判定する判定工程とを更に含みうる。この場合において、前記判定工程で前記シリコン層が所望の厚さであると判定されるまで、前記単位薄化工程が繰り返して実施されうる。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態によれば、本発明の基板製造方法は、前記薄化工程の実施に先立って、前記シリコン層を還元性雰囲気中で熱処理する熱処理工程を更に含むことが好ましい。ここで、前記還元性雰囲気は、例えば、水素、又は、水素及び希ガスを含みうる。
【００２３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記準備工程は、多孔質シリコンを含む第１部材の上に形成されたシリコン層を絶縁層を介して第２部材に結合させて結合体を作製する工程と、前記結合体から前記第１部材を除去することにより絶縁層上にシリコン層を有する基板を作製する工程とを含みうる。或いは、前記前記準備工程は、絶縁層が形成されたシリコン部材にイオンを注入しその内部にイオン注入層を形成する工程と、前記シリコン部材を他の部材に結合させて結合体を作製する工程と、前記結合体を前記イオン注入層を境界として分割することにより絶縁層上にシリコン層を有する基板を作製する工程とを含みうる。或いは、前記準備工程では、絶縁層上にシリコン層を有する基板を、例えば市場から入手してもよい。
【００２４】
本発明の第３の側面に係る基板処理装置は、絶縁層上にシリコン層を有する基板を処理するために好適な基板処理装置に係り、該基板処理装置は、前記基板に酸化剤を供給して前記シリコン層の表面を酸化させる酸化剤供給機構と、酸化シリコンを選択的にエッチングするためのエッチング剤を前記基板に供給して、前記酸化剤の供給により前記シリコン層の表面に形成された酸化シリコンを選択的に除去するエッチング剤供給機構と、前記シリコン層の表面を酸化させて酸化シリコンを形成しその酸化シリコンを選択的に除去することにより前記シリコン層を薄化する単位薄化工程が繰り返して実施されるように、前記酸化剤供給機構及び前記エッチング剤供給機構を制御する制御部とを備える。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記制御部は、前記シリコン層が所望の厚さまで薄化されるように前記単位薄化工程の繰り返しを制御するように構成されうる。
【００２６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板処理装置は、前記シリコン層の厚さを測定する測定器を更に備えることが好ましい。前記制御部は、前記測定器による測定結果に基づいて、前記シリコン層が所望の厚さまで薄化された時点で前記薄化工程の繰り返しを停止するように構成されうる。或いは、前記制御部は、前記測定器による測定結果に基づいて、前記シリコン層を所望の厚さまで薄化するために必要な前記薄化工程の繰り返し回数を決定するように構成されてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
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、ＳＯＩ層の欠陥要因を削減すること、及び／又は、高い表面平坦性を保証すること、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】
【００２８】
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。
【００２９】
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Ｓ３０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。すなわち、ＳＯＩ基板は、絶縁層上にシリコン層を有し、面方向に広がりを有する構造体として考えることができる。
【００３０】
次いで、熱処理工程Ｓ２０において、原始ＳＯＩ基板を水素、又は、水素及び希ガスの混合ガス、等の還元性雰囲気中で熱処理することによりＳＯＩ層の表面を平坦化する。
【００３１】
次いで、薄化工程Ｓ３０において、原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を所望膜厚（目標膜厚）まで実質的に１格子分又はそれ未満の所定厚さ（１〜数原子層分の厚さ）を単位とする単位薄化工程を少なくとも１回実施して薄化する。ここで、単位薄化工程は、ＳＯＩ基板のＳＯＩ層の表面の１格子分又はそれ未満の所定厚さを酸化させる酸化工程と、該酸化工程で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。なお、薄化工程において、典型的にはＳＯＩ層が所望膜厚に調整されるまで単位薄化工程が複数回にわたって繰り返されるが、１回のみの単位薄化工程によってＳＯＩ層が所望膜厚に調整される場合には単位薄化工程は１回のみ実施される。また、１回の単位薄化工程における薄化量は、実質的にシリコンの１格子分の厚さであることが好ましいが、１格子分の厚さ未満の厚さに調整してもよい。
【００３２】
以下、原始ＳＯＩ基板の準備工程（Ｓ１０）、熱処理工程（Ｓ２０）、薄化工程（Ｓ３０）について順番に説明する。
【００３３】
まず、原始ＳＯＩ基板の準備工程（Ｓ１０）について説明する。原始ＳＯＩ基板の準備、作製或いは製造の方法としては、前述のように、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法、ＳＩＭＯＸ法等を採用することができる。ここでは、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法及びＳｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法を適用した例について説明する。
【００３４】
まず、図２を参照しながらＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法による原始ＳＯＩ基板の作製方法を例示的に説明する。
【００３５】
まず、図２（ａ）に示す工程では、Ｐ＋単結晶シリコン基板（例えば、0.01〜0.02Ωｃｍ）201を用意する。この基板201は、シード基板又はシードウエハと呼ばれることがある。この基板201に陽極化成により、その表面側に単層構造又は複数構造の多孔質シリコン層202(202a,202b)を形成する。陽極化成とは、基板をフッ化水素酸（ＨＦ）溶液中の一対の電極間に浸漬し、該基板に直流電流を流した際にマイナス電極側に面したシリコン表面で起こるシリコンのエッチング反応である。このエッチングは「蟻の巣」状の構造が形成されるように起こり、結果として多孔質構造が形成される。この陽極化成工程の際に、印加電流を変化させることにより多孔質構造を変化させることが可能である。例えば、化成反応の途中で電流を変化させることにより、構造（例えば、多孔度）が異なる多孔質シリコン層202aと202bを形成することができる。次に、多孔質シリコン202a表面にエピタキシャルシリコン層203を成長させ、次いでエピタキシャル層203の表層を酸化させてシリコン酸化層204を形成する。このようにして、多孔質シリコン層202の上に単結晶シリコン層203及び絶縁層204が形成された第１基板210が得られる。ここで、単結晶シリコン層203は、後にＳＯＩ層となる層である。
【００３６】
次に、第１基板210と第２基板205とを、それぞれ洗浄した後に、互いの表面同士を密着させて、結合基板（はり合わせ基板）を作製する。ここで、第２基板205は、ハンドル基板又はハンドルウエハと呼ばれことがあり、例えばシリコン基板が用いられる。結合基板の作製において、典型的には、第１基板210及び第２基板205を密着させた後に、結合面における結合強度を高めるために、９００〜１１００℃の温度で熱処理が施される。
【００３７】
次いで、図２（ｂ）に示す工程では、結合基板からシード基板201を除去する。以上の工程により、シード基板201上に形成された単結晶シリコン層203及び絶縁層204がハンドル基板205上に移設される。ここで、結合基板からシード基板201を除去する方法としては、多孔質シリコン層202において結合基板を分割する方法が好適である。このような分割は、例えば、多孔質シリコン層202又はその付近に楔を挿入する方法や、多孔質シリコン層202又はその付近に流体を打ち込む方法などによって実現されうる。このような外力を多孔質シリコン層又はその付近に作用させることにより、図２（ｂ）に模式的に示すように、第１多孔質シリコン層202aと第２多孔質シリコン層202bとの界面付近で劈開性分離が起こる。
【００３８】
分離或いは分割された第２基板205の表面には、典型的には多孔質シリコン層202a又はその一部が残っているので、これを選択的に除去する必要がある。残留多孔質シリコン層２０２ａは、例えば、フッ化水素酸及び過酸化水素水を含む溶液などを用いてエッチングすることによって除去されうる。
【００３９】
以上の工程により、図２（ｃ）に模式的に示すような原始ＳＯＩ基板が得られる。原始ＳＯＩ基板は、埋め込み絶縁層としての絶縁層２０４の上にＳＯＩ層としての単結晶シリコン層２０３を有する。なお、この状態では、ＳＯＩ層の表面にラフネスがある。
【００４０】
次に、図３を参照しながらＳｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法による原始ＳＯＩ基板の作製方法を例示的に説明する。
【００４１】
まず、図３（ａ）に示す工程において、表面に酸化膜304を有する単結晶シリコン基板301を用意し、基板301の表面を通して基板301中に水素イオン306を注入する。この際、イオンの加速エネルギーを適切に制御することにより、シリコン基板301の目標深さに微小気泡層（イオン注入層）302が形成される。このような工程において、元のシリコン基板301の表層部分は、単結晶シリコン層303となる。このようにして、微小気泡層302の上に単結晶シリコン層303及び絶縁層304を有する第１基板310が得られる。この方法では、単結晶シリコン層303が後にＳＯＩ層となる層である。
【００４２】
次に、図３（ｂ）に示す工程において、第１基板310と第２基板305とを、それぞれ洗浄した後に、互いの表面同士を密着させて、結合基板（はり合わせ基板）を作製する。第２基板305は、ハンドル基板又はハンドルウエハと呼ばれることがあり、例えばシリコン基板が用いられる。
【００４３】
次いで、結合基板を４５０〜５５０℃の範囲の温度で熱処理することにより、微小気泡層302で劈開性分離を起こさせる。これにより、第２基板305側は、図３（ｃ）に模式的に示すようなＳＯＩ構造となる。ただし、この状態では、表面に微小気泡層302の痕跡がラフネスとして残存している。
【００４４】
以上のように例示的に説明した製造方法によって得られる原始ＳＯＩ基板は、その表面に比較的大きなラフネスを有する。このラフネスが存在すると、例えば数１０ｎｍ程度の薄いＳＯＩ層を、多孔質シリコン層上への単結晶シリコン層の形成段階又は微小気泡層（イオン注入層）の形成段階で決定する場合に、次のような問題を生じさせうる。
【００４５】
この問題を図４及び図５を参照しながら説明する。ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法においてもＳｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法においても、数１０ｎｍ又はそれ未満の膜厚のＳＯＩ層がＳＯＩ層の表面ラフネスの大きさ（深さ）と同程度になってくると、ラフネス自体が孔等の膜欠陥を引き起こしうる。図４は、絶縁層４０２上のＳＯＩ層４０３の厚さが十分に厚い場合（例えば、１００ｎｍ以上）において、ＳＯＩ基板を還元性雰囲気中で熱処理することによってＳＯＩ層４０３を欠陥なく平坦化することができることを模式的に示している。
【００４６】
図５は、絶縁層４１２上のＳＯＩ層４１３のラフネスが図４に示す例と同程度であるがＳＯＩ層４１３の膜厚が非常に薄い場合（例えば、数１０ｎｍ）において、ＳＯＩ基板を還元性雰囲気中で熱処理することによって孔（ピット）が発生しうることを模式的に示している。なお、図５では、孔が発生する領域が矢印で示されている。矢印で示す領域は、ＳＯＩ層が厚い場合（例えば、１００ｎｍ以上）には欠陥が生じないが、ＳＯＩ層が薄い場合（例えば、数１０ｎｍ）には欠陥が生じうる領域である。還元性雰囲気下で熱処理を実施すると、ＳＯＩ層４１３が局所的に薄い領域（矢印を付した領域）において、シリコン（４１３）とシリコン酸化膜（４１２）とが、
Ｓｉ＋ＳｉＯ2→２ＳｉＯ↑
の反応で消失し、孔（ピット）が発生しうる。
【００４７】
そこで、本発明者等は、ＳＯＩ層の薄膜化の１つの解決策として、目標膜厚よりも厚いＳＯＩ層を有する原始ＳＯＩ基板を作製し（Ｓ１０）、該原始ＳＯＩ基板を還元性雰囲気中で熱処理し（Ｓ２０）、その後、該原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を目標膜厚になるまで薄化すること（Ｓ３０）、を見出した。ここで、ＳＯＩ層の薄化に先立って原始ＳＯＩ基板を還元性雰囲気中で熱処理することは、必ずしも必須の工程とは言えないものの、このような熱処理を通してＳＯＩ層の表面を平坦化することにより、高い平坦性を有するＳＯＩ層を有する最終ＳＯＩ基板を得ることができる。これは、後述の薄化工程Ｓ３０によれば、薄化前におけるＳＯＩ層の表面平坦性がほぼ完全に維持された状態でＳＯＩ層が薄化されるからである。
【００４８】
ここで、原始ＳＯＩ基板の作製工程（Ｓ１０）で形成するＳＯＩ層の厚さは、熱処理工程（Ｓ２０）及び薄化工程（Ｓ３０）において前述のような孔等の欠陥が生じないように十分に厚い厚さとして、例えば、原始ＳＯＩ基板における表面ラフネスの振幅（ピーク／バレー）よりも十分に厚い厚さとして決定されうる。なお、原始ＳＯＩ基板の準備工程（Ｓ１０）で形成するＳＯＩ層の厚さを厚くすることは、薄化工程（Ｓ３０）において薄化すべき量を増大させるので、該準備工程（Ｓ１０）で形成するＳＯＩ層の厚さは、孔等の欠陥が生じない範囲において薄くすべきである。
【００４９】
還元性雰囲気中における原始ＳＯＩ基板の熱処理（Ｓ２０）は、続く１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする薄化工程（Ｓ３０）との組み合わせにおいて優れた効果を提供する。１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする薄化工程は、原始ＳＯＩ基板の表面の平坦性が忠実に維持されながら進行する。原始ＳＯＩ基板の表面の平坦性が悪い場合には、薄化工程（Ｓ３０）においてその悪い平坦性がそのまま維持され、ある程度薄化が進んだ段階でＳＯＩ層に孔等の欠陥が生じうる。一方、熱処理により表面平坦性が高められた原始ＳＯＩ基板を薄化する場合には、その高い表面平坦性がそのまま維持されながらＳＯＩ層の薄化が進行し、薄化工程における欠陥の誘発が最小化されうる。
【００５０】
熱処理（Ｓ２０）における還元性雰囲気としては、例えば、ａ）水素１００％、ｂ）水素と希ガスの混合ガス、などが好適である。熱処理（Ｓ２０）の温度は、約９００℃以上であることが好ましく、この範囲においてＳＯＩ層の平坦化が起こる。還元性雰囲気下で平坦化されたシリコン表面は、原子層レベルでの平滑性が得られる。
【００５１】
最終ＳＯＩ層の目標膜厚を２０ｎｍとする場合、熱処理工程（Ｓ２０）を施すべき原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を２０ｎｍ以上の厚さにすることが好ましく、３０ｎｍ以上の厚さにすることが更に好ましい。
【００５２】
図６は、還元性雰囲気中での熱処理工程（Ｓ２０）の実施前における原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層（シリコン層）の膜厚に対して、熱処理工程（Ｓ２０）の実施後の膜欠陥（孔）密度を表わしたグラフである。このグラフによると、熱処理工程（Ｓ２０）の実施前のＳＯＩ層の膜厚が３０ｎｍを下回ると、急激に熱処理工程後の欠陥が増加し、更に膜厚が２０ｎｍを下回ると許容値を越える。したがって、原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層の膜厚を３０ｎｍ以上とすることに高い優位性を見出すことができる。ただし、熱処理後におけるＳＯＩ層中の孔密度は、熱処理前の原始ＳＯＩ基板の表面ラフネスに対する高い依存性を示すので、プロセス安定性を考慮すると、原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を４０ｎｍ厚以上とすることを考慮すべきであるかもしれない。しかしながら、原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層が５０ｎｍ厚以上になると、極薄（例えば、２０ｎｍ又はそれ以下）の最終ＳＯＩ層を得るための薄化工程（Ｓ３０）における負担が大きくなるので、量産性の観点においては好ましくない。
【００５３】
次に、薄化工程（Ｓ３０）について説明する。この薄化工程では、熱処理が実施されて表面が平坦化された原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を所定厚さ（例えば、１〜数原子層分の厚さ）を単位として薄化する。所定厚さを単位とする薄化は、ＳＯＩ層を１格子分又はそれ未満の所定厚さだけ薄化する単位薄化工程を、ＳＯＩ層が所望膜厚になるまで繰り返して実施することにより達成されうる。
【００５４】
図７は、薄化工程（Ｓ３０）の詳細を示す図である。薄化工程（Ｓ３０）では、ＳＯＩ層の表面の１格子分又はそれ未満の所定厚さ分のシリコンを酸化させる酸化工程（Ｓ３１）と、該酸化工程によって形成された酸化シリコンを選択的に除去（エッチング）する除去工程（Ｓ３２）とを含む単位薄化工程を、ＳＯＩ層が所望膜厚になるまで（Ｓ３３でＹｅｓ）、繰り返して実施する。
【００５５】
ここで、目標膜厚のＳＯＩ層を得ることを保証する方法としては、薄化工程の開始前において、又は、薄化工程の実施中において、ＳＯＩ層の膜厚を測定し、その測定値と目標膜厚との差分及び１回の単位薄化工程の実施による膜厚減少分に基づいて単位薄化工程の繰り返し（例えば、必要な全繰返し数、残りの繰返し数、又は、繰り返しの終了）を制御する方法が好適である。
【００５６】
ここで、１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする薄化工程の比較例として、犠牲酸化（熱酸化及びそれに続く熱酸化シリコンのエッチング）、又は、フッ硝酸若しくはアルカリによって熱処理後のＳＯＩ基板のＳＯＩ層を１回で薄化する例を考える。このような方法では、還元性雰囲気中での熱処理（Ｓ２０）により一旦平坦化されたＳＯＩ基板の表面のラフネスが再び増大しうる。
【００５７】
一例を挙げると、還元性雰囲気中で熱処理を実施した後のＳＯＩ層の表面ラフネスを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定すると、１μｍ×１μｍの測定領域におけるｒｍｓ値は０．０９ｎｍ程度である。これを８０℃のアンモニア／過酸化水素水／水の混合液（いわゆるＳＣ−１液）で洗浄すると、約０．４ｎｍ／分のレートでシリコン膜がエッチングされる（ただし、アンモニア濃度に依存する）。１０分間の洗浄により約４ｎｍエッチングされたＳＯＩ層の表面ラフネスを測定すると、１μｍ×１μｍ領域におけるｒｍｓ値が０．１５ｎｍ程度にまで劣化する。この値は、研磨して得られる表面性と殆ど同なじであり、現在のところ問題になるレベルではないものの、還元性雰囲気下での熱処理によって得られる平坦性に比べて相当に悪いと言える。
【００５８】
一方、図７に示すような１格子分又はそれ未満の所定厚さ分のシリコンの酸化とそれによって形成される酸化シリコンの除去を１つのサイクル（１つの単位薄化工程）として該サイクルを繰り返す方法によれば、薄化開始前のＳＯＩ層の表面平坦性がほぼ完全に維持される。すなわち、前述の比較例と比較して説明すると、１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする薄化工程によれば、薄化開始前のｒｍｓ値が０．０９ｎｍである場合において、薄化後のｒｍｓ値は０．０９〜０．１０ｎｍであり、殆ど平坦性の劣化が認められない。
【００５９】
１〜数原子層の範囲内の所定厚さの酸化（Ｓ３１）を実現する方法としては、例えば、ＳＯＩ基板（又はその表面）を酸化性の液体（液体酸化剤）に浸漬する方法、ＳＯＩ基板（又はその表面）を酸化性の液体の蒸気（気体酸化剤）に曝す方法が好適である。ＳＯＩ基板を液体に浸漬する方法は、室温で実施されることが好ましい。加温された酸化性液体を用いると、ＳＯＩ層が酸化される厚さが不特定になってしまう可能性があるので好ましくない。酸素を含む雰囲気中における熱酸化では、１格子分又はそれ未満の所定厚さの酸化を制御するのは到底不可能であり、単位薄化工程には適用できない。酸化性の液体（液体酸化剤）としては、オゾン水のような中性の液体、過酸化水素水のような弱酸性液体、硝酸、塩酸、硫酸などの強酸性液体などが好適である。また、強酸性の液体に関しては、室温におけるその蒸気でも１格子分又はそれ未満の所定厚さの酸化が可能である。また、１格子分又はそれ未満の所定厚さの酸化は、ＳＯＩ層の表面の１格子分又はそれ未満の所定厚さだけが酸化されるように供給酸素量が調整された雰囲気中において該ＳＯＩ層を酸化させることによっても実現されうる。また、１格子分又はそれ未満の所定厚さの酸化は、酸素又はオゾン（気体酸化剤）を含む雰囲気中にＳＯＩ層をさらし、かつ、ＳＯＩ層の表面に紫外線を照射することによっても実現されうる。
【００６０】
酸化膜の選択除去（Ｓ３２）の方法としては、フッ化水素酸（ＨＦ）溶液を使ったエッチングが好適であるが、その他、プラズマエッチングやリアクティブイオンエッチングを適用することもできる。
【００６１】
酸化工程Ｓ３１でＳＯＩ層の表面に形成された酸化膜をＨＦ溶液でエッチングする際は、酸化膜を完全に除去することが好ましい。これは、酸化膜の一部がエッチングされずに残っていると、ＳＯＩ層の表面粗さが増加してしまうためである。とりわけ、単位薄化工程を繰り返す方法では、単位薄化工程の繰り返しに伴ってＳＯＩ層の表面粗さが増加してしまう。
【００６２】
更に、酸化工程Ｓ３１でＳＯＩ層の表面に形成された酸化膜をＨＦ溶液でエッチングする際、酸化工程Ｓ３１で使用された酸化剤（例えば、液体酸化剤、気体酸化剤）を被処理ＳＯＩ基板上から完全に除去することが好ましい。これは、被処理ＳＯＩ基板上に、酸化工程Ｓ３１で用いた酸化剤とＨＦ溶液とが共存すること、また、それらの混合比が被処理ＳＯＩ基板表面において不均一になることにより、被処理ＳＯＩ基板の面内均一性が劣化してしまうためである。単位薄化工程を繰り返す方法では、単位薄化工程の繰り返しに伴ってＳＯＩ層の表面粗さが増加してしまう。
【００６３】
とりわけ、被処理ＳＯＩ基板のサイズが３００ミリ以上の大きさとなると、酸化膜の残りや酸化剤の残りによる面内均一性の劣化が顕著になるので、各サイクルにおいて、酸化膜のエッチングに先立って酸化剤を完全に除去するとともに、その後のエッチングによって酸化膜を完全に除去すべきである。
【００６４】
単結晶シリコンの（１００）面の格子間隔は０．５４３ｎｍであり、原子層間の距離は0.543/4=約0.135nmである。実際に、１格子分の厚さを単位とするように調整された薄化工程（Ｓ３０）を実施しながらＳＯＩ層の厚さをエリプソメーターで測定したところ、１回の単位薄化工程で膜厚が０．６０ｎｍだけ減少することが確認された。この例では、実質的に4原子層すなわち１格子分の厚さを単位とする酸化及びエッチングの制御が極めて正確かつ再現性よく起こっていることが分かる。つまり、実質的に１格子分の厚さを単位とする薄化によれば、薄化量は、温度、薬液濃度などのパラメータに依存しない。
【００６５】
以上のような実質的に１格子分を単位とするＳＯＩ層の薄化は、目標膜厚のＳＯＩ層を得るために極めて有用である。上記の例によれば、ＳＯＩ層の膜厚を０．６０ｎｍ単位で極めて高精度に調整することができる。また、１格子分未満の厚さを単位とする薄化によれば、薄化の単位が更に小さいので更に高い精度でＳＯＩ層厚を制御することができる。
【００６６】
次に、上記の極薄膜ＳＯＩ基板の製造方法の例及びその製造方法に好適な装置について説明する。
【００６７】
図８は、本発明の第１の実施形態としての極薄膜ＳＯＩ基板の製造方法を示す図である。ここでは、55±1nm厚のＳＯＩ層を有するＳＯＩ基板を製造する例を説明する。
【００６８】
まず、準備工程Ｓ７１では、原始ＳＯＩ基板を準備する。原始ＳＯＩ基板は、図１のＳ１０として説明した工程で形成された原始ＳＯＩ基板（還元性雰囲気中での熱処理が施されていないもの）であってもよいが、図１のＳ１０及びＳ２０として説明した工程で形成された原始ＳＯＩ基板（還元性雰囲気中での熱処理が施されたもの）であることが好ましい。
【００６９】
ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法、ＳＩＭＯＸ法等に従って製造される原始ＳＯＩ基板は、エピタキシャル成長工程又はイオン注入工程におけるプロセスばらつきにより、基板間で±５ｎｍ程度のＳＯＩ層の膜厚ばらつきを有しうる。
【００７０】
ここで説明する例では、最終的（すなわち、薄化後）に５５ｎｍ（±１ｎｍ）厚のＳＯＩ層を得ることを目的とするので、原始ＳＯＩ基板の準備工程（Ｓ７１）では、ＳＯＩ層厚がプロセスばらつきによってばらついた場合においても５４ｎｍ未満とならないように、ＳＯＩ層厚の目標値を決定すべきである。例えば、プロセスばらつきが±５ｎｍであると仮定すると、準備すべき原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層の目標膜厚を５９ｎｍ以上にすべきである。この場合、製造される原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層の厚さは、最も薄い場合で５４ｎｍになる。
【００７１】
なお、この例は、本発明のより深い理解を提供するための１つの適用例に過ぎない。本発明において、原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層厚及び薄化工程後のＳＯＩ層厚は、任意に決定することができる。例えば、１００ｎｍ厚程度のＳＯＩ層を有する原始ＳＯＩ基板を準備し、そのＳＯＩ層を５５ｎｍ厚まで薄化してもよいし、５５ｎｍ厚程度のＳＯＩ層を有する原始ＳＯＩ基板を準備し、そのＳＯＩ層を２０ｎｍ厚まで薄化してもよい。
【００７２】
次いで、膜厚測定工程Ｓ７２では、ＳＯＩ層の厚さを測定する。この測定は、例えば、光学干渉式の膜厚計を用いて非破壊・非接触で実施することができる。
【００７３】
次いで、判定工程Ｓ７３では、膜厚測定工程Ｓ７２で得られた測定値と判定基準値（この例では、55+1=56nm）とを比較する。比較の結果、測定値が判定基準値以上である場合は、単位薄化工程Ｓ７４を少なくとも１回実施する必要があることを意味するので、処理を単位薄化工程Ｓ７４に進める。一方、測定値が基準値未満である場合は、既にＳＯＩ層が最終目標膜厚の許容範囲（ここでは、５５±１ｎｍ）に入っていることを示しているので、この段階で処理を終了する。
【００７４】
なお、判定工程Ｓ７３は、人間によって実施されてもよいし、予め基準値が設定された判定装置によって自動で実施されてもよい。
【００７５】
単位薄化工程Ｓ７４は、ＳＯＩ層を１格子分又はそれ未満の所定厚さだけ薄化する工程であって、図７を参照して説明した１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする酸化工程Ｓ３１及び酸化シリコンの除去工程Ｓ３２を含む。図９は、単位薄化工程Ｓ７４の実施に好適な枚葉式処理装置（枚葉式膜厚調整装置）の構成を概略的に示す図である。個々の原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を個別に調整するためには、枚葉式の処理装置が好適である。なお、バッチ式の処理装置を使用することも可能であるが、この場合は、例えば、複数枚の原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層厚を測定し、これらの原始ＳＯＩ基板を測定結果に基づいてグループ分けし、グループごとに処理する必要がある。
【００７６】
以下、図９に示す枚葉式処理装置８００の構成及びそれを使用した単位薄化工程について説明する。処理装置８００は、ＳＯＩ基板Ｗを保持するホルダー（ウエハチャック）８５０とそれを回転させる回転機構８４０を備えており、ＳＯＩ基板Ｗを回転させることができる。更に、処理装置８００は、ホルダー８５０上に保持されたＳＯＩ基板Ｗに対してオゾン水、フッ化水素酸溶液、純水をそれぞれ提供する第１、第２、第３ノズル８１１、８２１、８３１を備えている。第１ノズル８１１にはオゾン水供給装置８１０が接続され、第２ノズル８２１にはフッ化水素酸供給装置８２０が接続され、第３ノズル８３０には純水供給装置８３０が接続されている。回転機構８４０及び供給装置８１０、８２０、８３０は、制御装置８６０によって制御される。制御装置８６０は、予め設定されたプログラム（処理レシピ）に従って回転機構８４０及び供給装置８１０、８２０、８３０を動作させることにより単位薄化工程Ｓ７４の実行を制御する。
【００７７】
ホルダー８５０上には、例えば不図示の搬送機構によってＳＯＩ基板Ｗが置かれる。ホルダー８５０上にＳＯＩ基板Ｗが置かれると、回転機構８４０は、制御装置８６０からの指令に従ってＳＯＩ基板Ｗを矢印Ａで示す方向に回転させる。回転速度は、典型的には、800-1000rpm程度である。
【００７８】
まず、ＳＯＩ層の表面の単位層を酸化させる工程（単位層酸化工程Ｓ３１）を実施するために、制御装置８６０による制御の下、オゾン水供給装置８１０から第１ノズル８１１を通してＳＯＩ基板Ｗの表面にオゾン水を供給する。オゾン水のオゾン濃度は、例えば10ppmであることが好ましく、オゾン水の供給時間は、例えば20秒程度であることが好ましい。この処理によりＳＯＩ基板Ｗの表面の１格子分又はそれ未満の所定厚さ分のシリコンが酸化されて酸化シリコン層となる。設定された供給時間が経過した後、制御装置８６０による制御の下、オゾン水供給装置８１０はオゾン水の供給を停止する。
【００７９】
次いで、オゾン水によって形成された酸化シリコン層を除去（エッチング）する工程（酸化シリコン層除去工程Ｓ３２）を実施するために、制御装置８６０による制御の下、フッ化水素酸供給装置８２０は、第２ノズル８２１を通してＳＯＩ基板Ｗの表面にフッ化水素酸溶液を供給する。フッ化水素の濃度は、例えば1.5%であることが好ましく、フッ化水素酸溶液の供給時間は、例えば15秒程度であることが好ましい。この処理により、ＳＯＩ基板Ｗの表面の酸化シリコン層がエッチングされる。つまり、１格子分又はそれ未満の所定厚さ分のシリコンの酸化及びそれによって形成された酸化シリコンのエッチングを通して、ＳＯＩ層が１格子分又はそれ未満の所定厚さだけ薄化される。設定された供給時間が経過した後、制御装置８６０による制御の下、フッ化水素酸供給装置８２０はフッ化水素酸溶液の供給を停止する。
【００８０】
次いで、ＳＯＩ基板Ｗ上の薬液を除去するために、制御装置８６０による制御の下、純水供給装置８３０は、第３ノズル８３１を通してＳＯＩ基板Ｗに純水を供給する。その後、制御装置８６０による制御の下、純水供給装置８３０は純水の供給を停止し、回転機構８４０はＳＯＩ基板Ｗの回転速度を1200rpm程度に上昇させてＳＯＩ基板をスピン乾燥させる。
【００８１】
上記の手順では、フッ化水素酸でＳＯＩ基板を処理した後に、これを水洗し乾燥させるが、異物付着防止等の目的で親水性の表面を得るために、ＳＯＩ器基板を再度オゾン水で処理した後にこれを水洗し乾燥させてもよい。
【００８２】
また、上記の判定工程Ｓ７３で用いられる判定基準値を適宜変更することにより、上記以外の種々の膜厚を有するＳＯＩ層を得ることができる。例えば、判定工程Ｓ７３における判定基準値を51nmとすれば50±1nm厚のＳＯＩ層を得ることができるし、該判定基準値を6nmとすれば5±1nm厚のＳＯＩ層を得ることができる。
【００８３】
図１０は、本発明の第２の実施形態としての極薄膜ＳＯＩ基板の製造方法を示す図である。ここでも、55±1nm厚のＳＯＩ層を有するＳＯＩ基板を製造する例を説明する。
【００８４】
まず、準備工程Ｓ９１では、第１の実施の形態における準備工程Ｓ７１と同様に、５４ｎｍ上のＳＯＩ層を有する原子ＳＯＩ基板を準備する。
【００８５】
次いで、膜厚測定工程Ｓ９２では、ＳＯＩ層の厚さｔを測定する。この測定は、例えば、光学干渉式の膜厚計を用いて非破壊・非接触で実施することができる。
【００８６】
次いで、繰り返し数の計算工程Ｓ９３では、測定工程Ｓ７２で得られた測定値と予め設定されたＳＯＩ層の最終目標膜厚（薄化工程の後に得るべきＳＯＩ層の目標膜厚であり、この例では５５ｎｍ）とに基づいて、単位薄化工程の繰り返し回数（実施回数）Ｎを算出する。ここでは、１回の単位薄化工程の実施によりＳＯＩ層の厚さが０．６０ｎｍ（１格子分の厚さ）だけ減少するように単位薄化工程が調整されている。したがって、繰り返し回数Ｎは、（１）式によって計算することができる。
【００８７】
Ｎ＝（ｔ−５５）／０．６  ・・・（１）
なお、（１）式において”５５”（ｎｍ）は、最終目標膜厚である。最終目標膜厚を任意に設定する場合は、最終目標膜厚ｔfinalとすると、繰り返し回数Ｎは、（２）によって計算することができる。
【００８８】
Ｎ＝（ｔ−ｔfinal）／０．６  ・・・（２）
次いで、薄化工程Ｓ９４において、単位薄化工程をＮ回にわたって繰り返して実施することにより、ＳＯＩ層を最終目標膜厚（この例では５５±１ｎｍ）まで薄化することができる。
【００８９】
この実施の形態においても、単位薄化工程の繰り返しにおいて、図９に示されるような処理装置８００を使用することができる。この場合において、オゾン水による１格子分の厚さの酸化及びフッ化水素酸溶液による酸化シリコンのエッチングからなる処理を１サイクル（単位薄化工程）として、このサイクルをＮ回繰り返して実施した後に、最後に、水洗及び乾燥工程を実施することが効率的である。
【００９０】
単位薄化工程の繰り返す回数Ｎの算定は、必ずしも（１）式又は（２）式で厳密に規定されるものではなく、外乱要因を考慮した補正項を（１）式又は（２）式に付加することができる。また、数式によることなく、予め実験的に求められたテーブル（単位薄化工程の繰り返す回数Ｎと薄化量との関係を記述したテーブル）に従っても良い。
【００９１】
更には、上記第１と第２の実施形態における方法を組み合わせることも有効である。例えば、第２の実施形態において、t=61nmのＳＯＩ層を最終目標膜厚まで薄化するための単位薄化工程の繰り返し回数Ｎは、（１）式に従えば１０回である。しかし、繰り返し回数Ｎが大きくなると、最終的に得られるＳＯＩ層の膜厚が最終目標膜厚からずれる可能性がある。この原因は、１回当たりの単位薄化工程による薄化量を一定値（例えば0.6nm）として見積もっていることによる誤差の累積による可能性がある。そこで、単位薄化工程をＭ（Ｍ＜Ｎ）回繰り返した後に、第１の実施形態の手順を実施することで、より精度の高い膜厚調整が実現される。この場合、当初から実施形態１の手順によって膜厚調整を実施する場合と比べて、膜厚測定工程の回数を減少することができるという利点を有する。
【００９２】
次に、図１１を参照しながら本発明の実施に好適なもう１つの枚葉式処理装置（枚葉式膜厚調整装置）について説明する。なお、図９及び図１１において、共通する構成要素には共通の符号が付されている。ここでは、図９における構成要素と共通する構成要素については、説明を省略し又は簡略化する。
【００９３】
この処理装置１０００は、ＳＯＩ層の膜厚を測定する測定装置が組み込まれている。測定装置は、待避可能な膜厚センサヘッド８７１及び膜厚センサ本体８７０を有し、ヘッド８７１は光ファイバ８７２を介して本体８７０に接続されている。ヘッド８７１は、不図示の駆動機構によって回転駆動される回転軸８７４に対して支持アーム８７４を介して連結されている。
【００９４】
膜厚センサ本体８７０は、光源を内蔵しており、該光源から出た光が光ファイバ８７２を通してセンサヘッド８７１に導光されＳＯＩ基板Ｗに照射される。ＳＯＩ基板Ｗからの反射光は、再びセンサヘッド８７１及び光ファイバ８７２を通して膜厚センサ本体８７０に戻る。ＳＯＩ基板Ｗから戻ってくる光には、シリコン薄膜（ＳＯＩ層）による干渉信号が含まれており、膜厚センサ本体８７０は、この干渉信号をＳＯＩ層の膜厚に換算する。
【００９５】
センサヘッド８７１は、膜厚測定時には、図１１に模式的に示すように、ＳＯＩ基板Ｗの表面近傍に配置される。また、センサヘッド８７１は、ＳＯＩ基板Ｗの搬送時や薄化工程の実施時（酸化、エッチング、水洗、乾燥時）は、待避位置に待避させられる。センサヘッド８７１の移動は、この実施の形態では、不図示の駆動機構により回転軸８７４を回転させることによりなされる。しかしながら、センサヘッド８７１は、例えば、上下方向又は水平方向に直線駆動されてもよい。
【００９６】
ＳＯＩ基板Ｗの搬送時や薄化工程の実施時（酸化、エッチング、水洗、乾燥時）にセンサヘッド８７１を待避させることにより、ＳＯＩ基板Ｗの搬送時におけるＳＯＩ基板Ｗとセンサヘッド８７１との接触や、酸化やエッチングの際に薬液がセンサヘッド９７１に付着することを防止することができる。
【００９７】
膜厚測定装置（膜厚センサ本体８７０）で得られた膜厚測定値は、制御装置８６０に送られる。制御装置８６０には、例えば、図８のＳ７２〜Ｓ７４、又は、図１０のＳ９２〜Ｓ９４に示す処理を自動で実行するための制御シーケンス（典型的には、制御プログラム）が組み込まれている。すなわち、制御装置８６０は、ＳＯＩ層の厚さ測定結果に基づいて薄化工程を制御する装置、或いは、ＳＯＩ層の厚さ測定結果に基づいて単位薄化工程の繰り返しを制御する装置として構成されている。また、制御装置８６０は、ＳＯＩ層の最終目標膜厚などの情報を取り込むユニット（例えば、外部装置から通信線を介して情報を受信するユニット、操作パネル等）を備えている。
【００９８】
制御装置８６０は、典型的には、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ハードディスク装置等）、入出力装置（キーボード、マウス、ディスプレイ、ネットワークインターフェース等）等を備えるコンピュータに図８のＳ７２〜Ｓ７４、又は、図１０のＳ９２〜Ｓ９４に示す処理を制御するための制御プログラムを組み込むことにより構成されうる。
【００９９】
制御装置８６０及び膜厚センサ本体８７０は、回転機構８４０、供給装置８１０、８２０、８３０等を収容する筐体９００に組み込まれてもよいし、筐体９００から離れた位置に配置され通信ケーブルで筐体９００内の各機構に接続されてもよい。
【実施例】
【０１００】
［実施例１］
この実施例は、本発明に係る１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする薄化工程と他の方法とを比較した結果を提供する。図１２は、本発明に従って薄化工程を実施した場合（図中において”本発明”）、熱酸化後に酸化膜エッチングを実施した場合（図中において”熱酸化／酸化膜エッチング後”）、ＳＣ−１によるエッチングを実施した場合（図中において”ＳＣ−１エッチング後”）について、薄化後に得られるＳＯＩ基板の表面のｒｍｓ値（１μｍ□、２μｍ□、５μｍ□、１０μｍ□、２０μｍ□）を比較した図である。
【０１０１】
本発明に従った１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする薄化工程によれば、薄膜によるマイクロラフネスの劣化が極めて小さいことが分かる。
【０１０２】
［実施例２］
この実施例は、本発明に従った１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする薄化工程の実施前及び後におけるＳＯＩ層の膜厚分布を提供する。
【０１０３】
図１３は、本発明に従ってＳＯＩ層を１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位として40nm薄化する前及び後におけるＳＯＩ層の膜厚分布をＳＯＩ基板の面内１７点（Position=1〜17）について測定した結果を示している。本発明に従った薄化工程によれば、薄化後においてもＳＯＩ基板の面内における膜厚ばらつきが極めて小さく維持されていることが分かる。
【０１０４】
［実施例３］
この実施例は、本発明をＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に適用した例を提供する。
【０１０５】
まず、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に従って図２（ｃ）に模式的に示すような原始ＳＯＩ基板を作製した（Ｓ１０）。この原始ＳＯＩ基板は、ＳＯＩ層２０３を４５ｎｍ厚、埋め込み酸化膜２０４を５０ｎｍ厚とすることを目標として作製した。この原始ＳＯＩ基板の表面ラフネスは、ＡＦＭによる１μｍ×１μｍ領域測定の結果、ｒｍｓ値で１０．５ｎｍであった。
【０１０６】
次いで、この原始ＳＯＩ基板に対して１００％水素雰囲気中で１０５０℃、１時間の熱処理（すなわち、平坦化）を実施した（Ｓ２０）。平坦化後のＳＯＩ層の表面ラフネスは、ＡＦＭによる１μｍ×１μｍ領域測定の結果、０．０９ｎｍにまで改善していることが確認された。また、平坦化後のＳＯＩ層の膜厚は、エリプソメーターによる測定で４４ｎｍであった。
【０１０７】
次いで、平坦化後の原始ＳＯＩ基板を図９に示す枚葉式処理装置８００にセットし、５００ｒｐｍで回転させながら１０ｐｐｍのオゾン水を１０秒間提供（１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする酸化工程）し、続いて、１．０％のフッ化水素酸溶液を１０秒間提供（酸化シリコン層の除去工程）するサイクル（単位薄化工程）を４０サイクルにわたって連続して行なった（Ｓ３０）。その結果、ＳＯＩ層の膜厚は２０ｎｍになり、ｒｍｓ値は、ＡＦＭによる１μｍ×１μｍ領域測定の結果、０．０９ｎｍのままであった。また、ＳＯＩ基板全体の膜厚分布のレンジ（最大値−最小値）の変化はなかった。
【０１０８】
次いで、薄化後のＳＯＩ基板を濃フッ化水素酸溶液に１５分間浸し、欠陥を拡大させた上で顕微鏡観察する方法で欠陥密度を測定したところ、ＳＯＩ層に形成された穴として確認される欠陥の密度は０．０５個／ｃｍ2であり、極めて低欠陥密度で、且つ表面平坦性の良いＳＯＩ基板であることが確認された。
【０１０９】
［実施例４］
この実施例は、本発明をＳｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法に適用した例を提供する。
【０１１０】
まず、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法に従って図３（ｃ）に模式的に示すような原始ＳＯＩ基板を作製した（Ｓ１０）。この原始ＳＯＩ基板は、ＳＯＩ層３０３を１４５ｎｍ厚、埋め込み酸化膜３０４を２００ｎｍ厚とすることを目標として作製した。この原始ＳＯＩ基板の表面ラフネスは、ＡＦＭによる１μｍ×１μｍ領域測定の結果、ｒｍｓ値で１５．０ｎｍであった。
【０１１１】
次いで、この原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を２０ｎｍ厚にするために、第１段階の処理として、熱酸化及びそれによって生じる熱酸化シリコン膜のエッチング（いわゆる犠牲酸化法）を行ない、ＳＯＩ層を５０ｎｍにした。この犠牲酸化法によるエッチング後の表面ラフネスは１３．５ｎｍであった。この原始ＳＯＩ基板に対して８０％アルゴン＋２０％水素の混合ガス中で１０００℃、３時間の熱処理（すなわち、平坦化）を行なった（Ｓ２０）。その結果、平坦性は、ｒｍｓ値で０．１０ｎｍまで改善した。また、平坦化後のＳＯＩ層の膜厚は５０ｎｍであり、変化が認められなかった。
【０１１２】
次いで、平坦化後の原始ＳＯＩ基板を図９に示す枚葉式処理装置８００にセットし、５００ｒｐｍで回転させながら５％の硝酸溶液を７秒間提供（１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする酸化工程）、続いて、純水を７秒間提供し、続いて、１．０％のフッ化水素酸溶液を１０秒間提供（酸化シリコン層の除去工程）するサイクル（単位薄化工程）を５０サイクルにわたって連続して行なった（Ｓ３０）。その結果、ＳＯＩ層の膜厚は２０ｎｍになり、ｒｍｓ値は０．１１ｎｍと良好なものであった。
【０１１３】
次いで、薄化後のＳＯＩ基板を濃フッ化水素酸溶液に１５分間浸し、欠陥を拡大させた上で顕微鏡観察する方法で欠陥密度を測定したところ、ＳＯＩ層に形成された孔として確認される欠陥の密度は０．０７個／ｃｍ2であり、極めて低欠陥密度で、且つ表面平坦性の良いＳＯＩ基板であることが確認された。
【０１１４】
[実施例５]
この実施例は、本発明をＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に適用した例を提供する。
【０１１５】
まず、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に従って図２（ｃ）に模式的に示すような３００ミリ径の原始ＳＯＩ基板を１枚準備した（Ｓ１０）。次いで、この原子ＳＯＩ基板に対して、実施例３と同様の条件で、水素雰囲気で熱処理を実施した（Ｓ２０）。
【０１１６】
熱処理後のＳＯＩ基板について、ＳＯＩ層の膜厚を市販の光学干渉式膜厚計を使って測定した。ＳＯＩ基板の中心を原点として、Ｘ軸上３０点測定を実施したところ、平均膜厚は６７.２ｎｍであった。
【０１１７】
次いで、図９に示す枚葉式処理装置８００として市販の枚葉式ウェット洗浄装置を使ってＳＯＩ基板のＳＯＩ層を薄化した（Ｓ３０）。
【０１１８】
薄化工程では、図９に示す枚葉式処理装置８００を５００ｒｐｍで回転させながら１０ｐｐｍのオゾン水を４０秒間提供（１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする酸化工程）し、続いて、０.７％のフッ化水素酸溶液を１５秒間提供（酸化シリコン層の除去工程）するサイクル（単位薄化工程）を９６サイクルにわたって連続して行なった（Ｓ３０）。その結果、ＳＯＩ層の膜厚は２１.７ｎｍとなった。また、ＳＯＩ基板全体の膜厚分布のレンジ（最大値−最小値）は、薄化工程前と比べ１.２ｎｍ増加した。
【０１１９】
[実施例６]
この実施例は、本発明をＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に適用した例を提供する。
【０１２０】
まず、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に従って図２（ｃ）に模式的に示すような３００ミリ径の原始ＳＯＩ基板を1枚準備した（Ｓ１０）。次いで、この原子ＳＯＩ基板に対して、実施例３と同様の条件で、水素雰囲気で熱処理を実施した（Ｓ２０）。
【０１２１】
熱処理後のＳＯＩ基板について、ＳＯＩ層の膜厚を市販の光学干渉式膜厚計を使って測定した。ＳＯＩ基板の中心を原点として、Ｘ軸上３０点測定を実施したところ、平均膜厚は６０.５ｎｍであった。
【０１２２】
次いで、図９に示す枚葉式処理装置８００として市販の枚葉式ウェット洗浄装置を使ってＳＯＩ基板のＳＯＩ層を薄化した（Ｓ３０）。
【０１２３】
薄化工程における単位薄化工程では、図９に示す枚葉式処理装置８００を２５０ｒｐｍで回転させながら１２ｐｐｍのオゾン水を６０秒間提供（１格子分又はそれ未満の所定厚さを単位とする酸化工程）し、続いて、純水を４０秒間供給して被処理ＳＯＩ基板上のオゾン水を完全に除去する。そして、０.７％のフッ化水素酸溶液を５０秒間提供（酸化シリコン層の除去工程）し、オゾン水処理によって形成された被処理ＳＯＩ基板表面のシリコン酸化膜を完全に除去する。そして、純水を４０秒供給して被処理ＳＯＩ基板上のフッ化水素酸溶液を完全に除去する。
【０１２４】
このようなサイクル（単位薄化工程）を６４サイクルにわたって連続して行なった（Ｓ３０）。その結果、ＳＯＩ層の膜厚は３２.７ｎｍとなった。また、ＳＯＩ基板全体の膜厚分布のレンジ（最大値−最小値）は、薄化工程前と比べ３ｎｍ減少し、実施例５においてみられたＳＯＩ層薄化工程によるレンジ増加すなわち被処理ＳＯＩ基板のＳＯＩ層面内膜厚均一性の劣化はみられなかった。
【０１２５】
［実施例７］
この実施例は、本発明をＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に適用した例を提供する。
【０１２６】
まず、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に従って図２（ｃ）に模式的に示すような原始ＳＯＩ基板を２２５枚準備した（Ｓ１０）。
【０１２７】
次いで、図９に示す枚葉式処理装置８００として市販の枚葉式ウェット洗浄装置を使って図８に示す手順に従って２２５枚の原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を薄化した（Ｓ３０）。ここで、ＳＯＩ層の膜厚測定には、市販の光学干渉式膜厚計を使用した。
【０１２８】
薄化工程における処理条件は、図９に示す枚葉式処理装置８００の説明において述べた例を採用した。薄化工程において使用する薬液は、前記枚葉式ウェット洗浄装置に付属の機構を使って通常の手順で調合した。薬液の温度制御はしなかったが、概ね室温（23℃）程度に維持されていた。
【０１２９】
図１４は、上記の薄化の前後におけるＳＯＩ層の膜厚の測定結果を示す図である。この実施例において、ＳＯＩ層のウエハ間膜厚ばらつきは、11.5nmから1.8nmに減少し、55±1nmの高い膜厚均一性を有する２２５枚のＳＯＩ基板が得られた。ここで、各ＳＯＩ基板の面内に厚均一性の劣化量（原始ＳＯＩ基板に対する劣化量）は、平均で0.1nm未満であり、面内均一性の劣化は極めて少なかった。
【０１３０】
以上述べたように、市販の枚葉式ウェット洗浄装置を用いて、特段の濃度・温度制御を実施することなく、高い膜厚均一性を有するＳＯＩ層が得られることが確認された。
【０１３１】
［実施例８］
この実施例は、本発明をＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に適用した例を提供する。この実施例では、図１５に示す手順に従ってＳＯＩ基板を製造した。
【０１３２】
まず、工程Ｓ１３０１（Ｓ１０に相当）において、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法に従って図２（ｃ）に模式的に示すような原始ＳＯＩ基板を準備した。ここで、原始ＳＯＩ基板のサイズを８インチ、ＳＯＩ層の膜厚を約６０ｎｍとした。
【０１３３】
次いで、工程Ｓ１３０２において、図９に示す枚葉式処理装置８００として市販の枚葉式ウェットエッチング装置を使って原始ＳＯＩ基板に対して単位薄化工程を９１回繰り返して実施した。ここで、枚葉式処理装置１０００に複数枚の原始ＳＯＩ基板を収容したカセットをセットし、予め設定したプログラムに従って自動運転で複数の原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を連続的に薄化した。なお、この連続的な処理では、カセットからの原始ＳＯＩ基板の取り出し・搬送、薄化、カセットへの薄化後のＳＯＩ基板の格納を複数枚のＳＯＩ基板について繰り返した。ＳＯＩ基板の移動には、自動搬送機構が使用された。
【０１３４】
オゾン水のオゾン濃度は10ppm、１回当たりのオゾン水の提供時間は10秒とした。フッ化水素酸溶液としては、濃度0.7%の希フッ化水素酸を使用し、１回当たりのフッ化水素酸容器の提供時間は8秒とした。単位薄化工程中のＳＯＩ基板の回転速度は500rpmとした。ＳＯＩ基板の温度、薬液の温度については、特段の温度制御は行なわず、室温に維持した。９１回の単位薄化工程の実施後に、ＳＯＩ基板を純水でリンスし、次いで該ＳＯＩ基板を高速回転（1500rpm）させて乾燥させた。
【０１３５】
このようにして、カセットに収納された全ての原始ＳＯＩ基板に対して９１回の単位薄化工程を実施した。
【０１３６】
次いで、工程Ｓ１３０３において、カセットを膜厚測定装置に移動させて、各ＳＯＩ基板のＳＯＩ層厚を測定した。この膜厚測定では、ウエハ搬送機構を備えた自動式のエリプソメーターを用いた。エリプソメーターに複数のカセットをセットし、予め設定したプログラムにより、自動運転で搬送機構によりカセットからＳＯＩ基板を1枚ずつ取り出して測定した。測定は、各ＳＯＩ基板の面内の１７点で実施した。測定が終了したＳＯＩ基板をカセットに戻した後に次のＳＯＩ基板をカセットから取り出して測定を行なった。
【０１３７】
カセットに収納された全てのＳＯＩ基板の膜厚測定が終了した後、工程Ｓ１３０４において、測定結果をコンピュータで処理し、各ＳＯＩ基板の（（最大値＋最小値）／２）を算出し、これを判定対象膜厚とした。また、判定基準値を21nmとした。この実施例では、判定対象膜厚が判定基準値以上のものをNG、判定基準値未満のものをOKと判定した。
【０１３８】
なお、各ＳＯＩ基板の面内における測定点数、判定対象膜厚の決定方法、判定基準値等については、製造するＳＯＩ基板の仕様に応じて適宜変更されうる。
例えば、判定対象膜厚は、面内の複数点で測定された膜厚の平均値としてもよい。
【０１３９】
この実施例では、工程Ｓ１３０４において、カセットに収容された全てのＳＯＩ基板について個別に膜厚判定を実施した後、該カセットを枚葉式自動移載装置に移動させ、OKと判定されたＳＯＩ基板（以下、OKウエハ）を１枚ずつ自動移載機構によりカセットから取り出し、別のカセット（以下、OKカセットに収納した。
【０１４０】
全てのOKウエハを「OKカセット」に移載した後、NGと判定されたＳＯＩ基板のみが残った元のカセットを枚葉式ウェットエッチング装置に移動させ、最終調整用の単位薄化工程Ｓ１３０５を実施した。最終調整用の単位薄化工程Ｓ１３０５では、単位薄化工程を１回のみ実施して膜厚測定工程Ｓ１３０３に移動される点で、９１回繰り返して単位薄化工程を実施する連続的な単位薄化工程Ｓ１３０２と異なる。その他の処理条件や処理手順については、最終調整用の単位薄化工程Ｓ１３０５は、連続的な単位薄化工程Ｓ１３０２と同様に実施される。
【０１４１】
以後、各ＳＯＩ基板は、判定工程Ｓ１３０４でOKウエハと判定されるまで、すなわち、ＳＯＩ層厚が２１ｎｍ未満になるまで、単位薄化工程が繰り返される。
【０１４２】
このようにして、全てのＳＯＩ基板が「OKカセット」に収納されると、複数枚の原始ＳＯＩ基板に対する薄化工程が完了する。
【０１４３】
上記の手順で薄化を実施した38枚のSOI基板の面内各49点の膜厚を測定した。総測定点数1862点について、平均膜厚20.1nm、最大値21.0nm、最小値19.1nm、標準偏差0.3nmを得た。
【０１４４】
また、上記の手順を実施したSOI層の表面ラフネスを原子間力顕微鏡で測定したところ、平均二乗ラフネス（Rms）は、0.11nm（1μm□）、0.11nm（2μm□）、0.14nm（10μm□）であった（かっこ内は原子間力顕微鏡のスキャンエリア）。
【０１４５】
また、上記の手順を実施した3枚のSOI基板のSOI層全面の欠陥密度をHF欠陥評価法で評価したところ、HF欠陥密度は0.23〜0.30/cm2であった。
【０１４６】
このように、本発明の実施により、膜厚均一性、表面ラフネス、欠陥密度の優れた極薄膜SOI基板を作製することができた。
【０１４７】
また、この実施例の製造工程は、55nm以下の膜厚範囲であれば、軽微な変更で任意の膜厚仕様値に対して±1nm範囲の精度を有するSOI層を製造することが可能な工程である。すなわち、連続的な単位薄化工程Ｓ１３０２における繰り返し回数と膜厚判定工程Ｓ１３０３における判定基準値の設定値を変更するのみで、原始ＳＯＩ基板の製造工程における工程条件を何ら変更することなく、55nm以下の任意の膜厚のSOI層を有するSOI基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【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】ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法による原始ＳＯＩ基板の作製方法を示す図である。
【図３】Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法による原始ＳＯＩ基板の作製方法を示す図である。
【図４】絶縁層上のＳＯＩ層の厚さが十分に厚い場合における熱処理の前後の状態を模式的に示す図である。
【図５】絶縁層上のＳＯＩ層の厚さが薄い場合における熱処理の前後の状態を模式的に示す図である。
【図６】還元性雰囲気中での熱処理工程の実施前における原始ＳＯＩ基板のＳＯＩ層（シリコン層）の膜厚に対して、熱処理工程の実施後の膜欠陥（孔）密度を表わしたグラフである。
【図７】薄化工程の詳細を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態としての極薄膜ＳＯＩ基板の製造方法を示す図である。
【図９】単位薄化工程の実施に好適な枚葉式処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態としての極薄膜ＳＯＩ基板の製造方法を示す図である。
【図１１】単位薄化工程の実施に好適な枚葉式処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図１２】本発明に従って原子層単位の薄化工程を実施した場合、熱酸化後に酸化膜エッチングを実施した場合、ＳＣ−１によるエッチングを実施した場合について、薄化後に得られるＳＯＩ基板の表面のｒｍｓ値を比較した図である。
【図１３】本発明に従ってＳＯＩ層を原子層単位で40nm薄化する前及び後におけるＳＯＩ層の膜厚分布をＳＯＩ基板の面内１７点について測定した結果を示している。
【図１４】薄化の前後におけるＳＯＩ層の膜厚の測定結果を示す図である。
【図１５】極薄膜ＳＯＩ基板の製造方法を示す図である。
【図１】
2005005674.tif 000003
【図２】
2005005674.tif 000004
【図３】
2005005674.tif 000005
【図４】
2005005674.tif 000006
【図５】
2005005674.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005005674.tif 000009
【図８】
2005005674.tif 000010
【図９】
2005005674.tif 000011
【図１０】
2005005674.tif 000012
【図１１】
2005005674.tif 000013
【図１２】
2005005674.tif 000014
【図１３】
2005005674.tif 000015
【図１４】
2005005674.tif 000016
【図１５】
2005005674.tif 000017