(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上にシリコン薄膜が形成されており、前記透明絶縁性基板の第一主表面とは反対側の主表面である第二主表面が粗面化されているＳＯＩ基板を製造する方法であって、少なくとも、
透明絶縁性基板を準備する工程と、
前記透明絶縁性基板の少なくとも前記第一主表面を鏡面加工する工程と、
前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成する工程と
を含むＳＯＩ基板の製造方法において、
前記シリコン薄膜の形成を、少なくとも、
シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板に、表面から水素イオンまたは希ガスイオンあるいはこれらの両方を注入してイオン注入層を形成し、
前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板のイオン注入した面と、前記透明絶縁性基板の第一主表面を密着させて貼り合わせ、
前記イオン注入層を境界として、前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板を剥離して薄膜化し、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成して行い、
前記透明絶縁性基板の第二主表面を、表面粗さがＲａ値で０．１μｍ以上となるように、第一の砥粒を吹き付けることにより粗面化処理する第一の粗面化工程と、
第二の砥粒として、前記第一の粗面化工程と同条件で粗面化処理をした場合に、前記透明絶縁性基板の第二主表面の表面粗さがＲａ値で比較した際に前記第一の粗面化工程の場合よりも小さくなるような砥粒を用い、前記第一の粗面化を行った透明絶縁性基板の第二主表面に、前記第二の砥粒を吹き付けることにより粗面化処理する第二の粗面化工程と
を有し、
前記第一の粗面化工程及び前記第二の粗面化工程を、少なくとも前記シリコン薄膜形成工程よりも後に行うことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項２】
前記第二の粗面化工程において、前記透明絶縁性基板の第二主表面の表面粗さがＲａ値で０．０８μｍ未満となるように粗面化処理することを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項３】
前記第二の砥粒の硬度を、前記第一の砥粒の硬度よりも低くすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項４】
前記第一及び第二の粗面化工程における砥粒の吹き付けを、空気圧または水圧によって加工エネルギーを与えて行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項５】
前記第一の砥粒及び前記第二の砥粒の主成分を、アルミナ、炭化珪素、ジルコニアの少なくとも１種とすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項６】
少なくとも前記第二の砥粒の主成分を、合成樹脂または植物性軟質粒とすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項７】
前記透明絶縁性基板の第一主表面の鏡面加工を、表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満となるように行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項８】
前記第一及び第二の粗面化工程における前記透明絶縁性基板の第二主表面の粗面化処理を、最終的に前記透明絶縁性基板の主表面に対する垂直方向での２５０〜８００ｎｍの波長域の光の平均透過率が１０％以下となるように行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項９】
前記透明絶縁性基板を、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかとすることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の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、ＳＯＩ基板の製造方法に関し、特には、透明絶縁性基板の一方の主表面上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの更なる高性能化を図るために、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ、絶縁体上のシリコン）基板が近年注目を浴びている。また、ＳＯＩ基板の一種であり、支持基板（ハンドルウエーハ）がシリコンではない、Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｑｕａｒｔｚ（ＳＯＱ）基板や、Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｇｌａｓｓ（ＳＯＧ）基板なども、それぞれＴＦＴ−ＬＣＤや高周波（ＲＦ）デバイス、その他ＭＥＭＳ製品などへの応用が期待されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記ＳＯＱ基板などは、例えば、シリコン基板をドナーウエーハとし、石英基板をハンドルウエーハとして、これらの異種基板を貼り合わせて製造する方法が提案されている。このようにして作製された貼り合わせ基板において、石英基板は透明なため、シリコン基板同士を貼り合わせて製造される、通常のＳＯＩ基板とは異なるプロセス・評価上の問題が生じる場合がある。
このような問題の一つとして、ＳＯＱ基板等の、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板（以下、透明ＳＯＩ基板と略称することがある）を装置上で搬送する際、基板を認識する光センサーに認識されにくいなどの問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２４５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、一方の主表面上にシリコン薄膜が形成された透明絶縁性基板であり、該シリコン薄膜が形成された側とは反対側の主表面が粗らされたＳＯＩ基板を、金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制して製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上にシリコン薄膜が形成されており、前記透明絶縁性基板の第一主表面とは反対側の主表面である第二主表面が粗面化されているＳＯＩ基板を製造する方法であって、少なくとも、透明絶縁性基板を準備する工程と、前記透明絶縁性基板の少なくとも前記第一主表面を鏡面加工する工程と、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成する工程とを含むＳＯＩ基板の製造方法において、前記透明絶縁性基板の第二主表面を、表面粗さがＲａ値で０．１μｍ以上となるように、第一の砥粒を吹き付けることにより粗面化処理する第一の粗面化工程と、第二の砥粒として、前記第一の粗面化工程と同条件で粗面化処理をした場合に、前記透明絶縁性基板の第二主表面の表面粗さがＲａ値で比較した際に前記第一の粗面化工程の場合よりも小さくなるような砥粒を用い、前記第一の粗面化を行った透明絶縁性基板の第二主表面に、前記第二の砥粒を吹き付けることにより粗面化処理する第二の粗面化工程とを有することを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法を提供する。
【０００７】
このような二段階の砥粒の吹き付けにより粗面化を行う方法であれば、簡便な方法により、金属不純物やパーティクルの発生を抑制して粗面化を行うことができる。その結果、上記のＳＯＩ基板の製造方法によれば、一方の主表面上にシリコン薄膜が形成された透明絶縁性基板であり、該シリコン薄膜が形成された側とは反対側の主表面が粗らされたＳＯＩ基板を、金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制して製造することができる。
そして、このようにして製造されたＳＯＩ基板であれば、透明絶縁性基板の裏面が粗れているので、光センサーを用いた認識装置からの信号を散乱させることによって、認識装置に基板が認識されないとの弊害を防止することができる。また、基板搬送時の滑りなどを防止することもできる。
【０００８】
この場合、前記第二の粗面化工程において、前記透明絶縁性基板の第二主表面の表面粗さがＲａ値で０．０８μｍ未満となるように粗面化処理することが好ましい。
このように、第二の粗面化工程において、透明絶縁性基板の第二主表面の表面粗さがＲａ値で０．０８μｍ未満となるように粗面化処理すれば、より効果的に金属不純物やパーティクルの発生を抑制して透明絶縁性基板の第二主表面の粗面化を行うことができる。
【０００９】
また、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、前記第二の砥粒の硬度を、前記第一の砥粒の硬度よりも低くすることが好ましい。
このように、第二の砥粒の硬度を、前記第一の砥粒の硬度よりも低くすれば、より効果的に金属不純物やパーティクルの発生を抑制して透明絶縁性基板の第二主表面の粗面化を行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、前記第一及び第二の粗面化工程における砥粒の吹き付けを、空気圧または水圧によって加工エネルギーを与えて行うことができる。
このように、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、第一及び第二の粗面化工程における砥粒の吹き付けのための加工エネルギーの付与は、空気圧、水圧のいずれでも行うことができ、その他の製造条件等に応じて、適宜選択することができる。
【００１１】
また、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、前記第一の砥粒及び前記第二の砥粒の主成分を、アルミナ、炭化珪素、ジルコニアの少なくとも１種とすることができる。また、少なくとも前記第二の砥粒の主成分を、合成樹脂または植物性軟質粒とすることができる。
本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、上記の成分の砥粒を適宜選択して用いることができる。
【００１２】
また、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、前記第一の粗面化工程及び前記第二の粗面化工程を、少なくとも前記シリコン薄膜形成工程よりも後に行うことができる。また、少なくとも、前記透明絶縁性基板を準備する工程と、前記第一の粗面化工程と、前記シリコン薄膜形成工程と、前記第二の粗面化工程とを、この順序で行うこともできる。また、前記第一の粗面化工程及び前記第二の粗面化工程を、前記透明絶縁性基板を準備する工程よりも後、前記シリコン薄膜形成工程よりも前に行うこともできる。
このように、本発明における第一の粗面化工程及び第二の粗面化工程は、シリコン薄膜の形成後でも形成前でも行うことができ、その他の製造条件等に応じて、適宜設定することができる。また、第一の粗面化工程と第二の粗面化工程をシリコン薄膜形成の前後にわけて行うこともできる。
【００１３】
また、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、前記透明絶縁性基板の第一主表面の鏡面加工を、表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満となるように行うことが好ましい。
このように、透明絶縁性基板の第一主表面の鏡面加工を、表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満となるように行えば、第一主表面は十分に平坦となるのでその上にシリコン薄膜を形成しやすくすることができる。
【００１４】
また、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、前記第一及び第二の粗面化工程における前記透明絶縁性基板の第二主表面の粗面化処理を、最終的に前記透明絶縁性基板の主表面に対する垂直方向での２５０〜８００ｎｍの波長域の光の平均透過率が１０％以下となるように行うことが好ましい。
このように、第一及び第二の粗面化工程における透明絶縁性基板の第二主表面の粗面化処理を、最終的に透明絶縁性基板の主表面に対する垂直方向での２５０〜８００ｎｍの波長域の光の平均透過率が１０％以下となるように行うえば、より確実に基板認識装置に認識させることができる。
【００１５】
また、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、前記シリコン薄膜の形成を、少なくとも、シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板に、表面から水素イオンまたは希ガスイオンあるいはこれらの両方を注入してイオン注入層を形成し、前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板のイオン注入した面と、前記透明絶縁性基板の第一主表面を密着させて貼り合わせ、前記イオン注入層を境界として、前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板を剥離して薄膜化し、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成して行うことができる。
このように、シリコン薄膜の形成を、イオン注入後にイオン注入層を境界として剥離することにより行えば、薄く結晶性の高いシリコン薄膜を形成することができる。
【００１６】
また、前記透明絶縁性基板を、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかとすることができる。
本発明のＳＯＩ基板の製造方法で使用する透明絶縁性基板は、作製する半導体デバイスの目的に応じて、これらの中から適宜選択することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＳＯＩ基板の製造方法によれば、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板（透明ＳＯＩ基板）であり、裏面（シリコン薄膜が形成されていない方の主表面）が粗らされたＳＯＩ基板を、金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制して製造することができる。
そして、このようにして製造されたＳＯＩ基板であれば、透明絶縁性基板の裏面の表面粗さが大きいため、光センサーを用いた認識装置からの信号を散乱させることによって、認識装置に基板を認識させることができる。また、基板搬送時の滑りなどを防止することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明についてより詳細に説明する。
前述のように、従来、ＳＯＱ基板等の、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜を形成したＳＯＩ基板は、装置上でＳＯＱ基板を搬送する際などにおいて、基板を認識する光センサーに認識されにくいなどの問題があった。
【００１９】
このような問題点に対し、本発明者らは、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜を形成したＳＯＩ基板（透明ＳＯＩ基板）の裏面、すなわち、透明絶縁性基板のシリコン薄膜が形成された主表面とは反対側の主表面を粗らすことにより、光センサーなどを用いた基板認識装置において、認識装置からの信号を散乱させることができ、基板を認識しやすくすることを見出した。
しかし、このような基板の粗れた面には砥粒などが多く入り込んでおり、金属不純物が発生したり、パーティクルが発生したりする問題があった。そこで、基板をエッチングすることが考えられるが、基板全体をエッチングすると、粗らされた面とは反対側の側もエッチングされて、平坦度が悪化したり、シリコン薄膜形成後の基板であれば、シリコン薄膜が剥離する等の問題が生じた。
【００２０】
本発明者らは、このような問題点に対し、鋭意検討を行い、シリコン薄膜を形成する面とは反対側の面において、同一の条件下での砥粒の吹き付け（以下、ブラスト加工と呼ぶことがある）による粗面化の度合いが異なる二種類の砥粒を用いて、二段階の砥粒の吹き付け（まず、粗面化の度合いが大きい方の砥粒の吹き付けを行い、それよりも後に、粗面化の度合いが小さい方の砥粒の吹き付けを行う）を行うＳＯＩ基板の製造方法を見出した。
このような二段階のブラスト加工を行うことにより、一段目のブラスト加工により大きな凹凸が作成され、その凹部分にパーティクル（ブラスト加工に用いる砥粒、ブラスト加工処理時の残渣等）が堆積されるが、これを二段目の細かい砥粒を用いたブラスト加工によって除去することができる。また、この二段目のブラスト加工では大きな凹凸は修正されない。
また、上記のように細かな砥粒で大きな凹部分のパーティクルを除去する効果が得られるため、二段ブラスト加工を行うことにより、発塵を防止できることがわかった。
そして、上記のような二段階のブラスト加工を行うＳＯＩ基板の製造方法であれば、シリコン薄膜を形成する面に影響を及ぼさず、簡便な方法により、金属不純物やパーティクルの発生が抑制されてシリコン薄膜を形成する面とは反対側の面が粗面化された透明ＳＯＩ基板を製造できることに想到し、本発明を完成させた。
【００２１】
本明細書中では、透明絶縁性基板の主表面のうち、シリコン薄膜を形成する側の主表面を、便宜上、「第一主表面」とし、第一主表面と反対側の主表面を「第二主表面」と呼ぶ。
本発明の全体の流れを説明すると、透明絶縁性基板を準備する工程と、透明絶縁性基板の一方の主表面（第一主表面）を鏡面加工する工程と、該鏡面加工した第一主表面上にシリコン薄膜を形成する工程とにより、透明ＳＯＩ基板を製造する。裏面が粗面化された透明ＳＯＩ基板を製造するには、いずれかの段階で第二主表面を粗面化する必要があるわけであるが、本発明では、この第二主表面の粗面化を、まず、粗面化の度合いが大きい方の砥粒の吹き付けを行い、それよりも後に、粗面化の度合いが小さい方の砥粒の吹き付けを行うことにより行うこととする。そして、本発明においては、この二段ブラスト加工による粗面化は、シリコン薄膜の形成後でも形成前でも行うことができる。また、二段のブラスト加工による、それぞれの粗面化工程は、シリコン薄膜の形成前後に分けて行うこともできる。
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（第一の態様）
図１は、本発明のＳＯＩ基板の製造方法の一例（第一の態様）を示すフロー図である。
ここでは、第一の粗面化工程及び前記第二の粗面化工程を、シリコン薄膜の形成後に行う例を説明する。
【００２３】
まず、図１（ａ）に示したように、透明絶縁性基板１０を準備する（工程１−ａ）。この透明絶縁性基板１０としては、例えば、石英インゴットからスライスして切り出された石英基板を用いることができる。
なお、本発明が適用できる透明絶縁性基板の種類は特に限定されるものではないが、例えば、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかとすることができ、ＳＯＩ基板とした後に作製する半導体デバイスの目的等に応じて適宜選択することができる。
【００２４】
次に、図１（ｂ）に示したように、透明絶縁性基板の少なくとも一方の主表面を鏡面加工する（工程１−ｂ）。ここで鏡面加工した主表面が、シリコン薄膜を形成しようとする側の主表面、すなわち、第一主表面１１となる。この鏡面加工の方法は特に限定されず、ラッピング、エッチング、研磨等を適宜組み合わせて加工する。
もう一方の主表面、すなわち、第二主表面１２には、少なくとも発塵を抑制するための処理を施すことが望ましい。具体的には、ラッピング後にエッチングを行うなどして、パーティクル等の発生を抑制することができる。また、第一主表面と同様に鏡面加工を行ってもよい。この場合、第一主表面１１と第二主表面１２とに対し同時に加工を行う両面研磨等の手法を用いてもよい。
【００２５】
なお、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１の鏡面加工は、表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満となるように行うことが望ましい。このような表面粗さとすれば、貼り合わせなどによりシリコン基板をより高い強度で貼り合わせることができ、また、シリコン薄膜を形成した場合に、未結合部であるボイド等の発生によるシリコン薄膜の結晶性の悪化を効果的に防止することができる。一方、第一主表面１１の表面粗さのＲＭＳ値の下限値は特に限定されず、平坦度は高いほどよい。ただし、平坦度を向上させるにはコストの問題もあり、現実的には０．１ｎｍ以上程度となる。なお、第二主表面１２の表面粗さはこの時点では特に限定されない。
【００２６】
次に、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜を形成する。シリコン薄膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、以下のようにしていわゆるイオン注入剥離法等によって行うことができる。
まず、図１（ｃ）に示したように、シリコン基板２０を準備する（工程１−ｃ）。また、必要に応じて、表面に酸化膜を形成したシリコン基板を用いてもよい。貼り合わせの状態を良くするには、貼り合わせる側の面（貼り合わせ面）が一定以上の平坦度であることが必要であるので、少なくとも貼り合わせる側の面を鏡面研磨等しておく。この平坦度は例えばＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満とすることが望ましい。
【００２７】
次に、図１（ｄ）に示したように、シリコン基板２０に、表面（イオン注入面２２）から水素イオンを注入してイオン注入層２１を形成する（工程１−ｄ）。
このイオン注入層２１の形成には、水素イオンだけではなく、希ガスイオンあるいは水素イオンと希ガスイオンの両方をイオン注入するようにしても良い。注入エネルギー、注入線量、注入温度等その他のイオン注入条件も、所定の厚さの薄膜を得ることができるように適宜選択すれば良い。具体例としては、注入時の基板の温度を２５０〜４００℃とし、イオン注入深さを０．５μｍとし、注入エネルギーを２０〜１００ｋｅＶとし、注入線量を１×１０１６〜１×１０１７／ｃｍ２とすることが挙げられるが、これらに限定されない。
なお、必要に応じて、表面に酸化膜を形成した単結晶シリコン基板を用いることもできる。このような、表面に酸化膜を形成したシリコン基板を用い、酸化膜を通してイオン注入を行えば、注入イオンのチャネリングを抑制する効果が得られ、イオンの注入深さのバラツキをより抑えることができる。これにより、より膜厚均一性の高い薄膜を形成することができる。
【００２８】
次に、図１（ｅ）に示すように、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１と、シリコン基板２０のイオン注入した面２２とを密着させ、貼り合わせる（工程１−ｅ）。
この透明絶縁性基板１０とシリコン基板２０との貼り合わせは、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１とシリコン基板２０のイオン注入面２２が、それぞれ上述したように十分に平坦な面同士であるので、例えば、合成石英基板とシリコン基板であれば、室温で密着させ、圧力をかけるだけで貼り合わせることもできる。
ただし、より強固に貼り合わせるために、以下のようにすることが好ましい。
【００２９】
すなわち、予めシリコン基板２０のイオン注入面２２と、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１に表面活性化処理を施すことが望ましい。シリコン基板２０のイオン注入面２２と透明絶縁性基板１０の第一主表面１１のいずれか一方の面にのみ表面活性化処理を施すようにしても良い。
この時、表面活性化処理を、プラズマ処理とすることができる。このように、表面活性化処理を、プラズマ処理で行えば、基板の表面活性化処理を施した面は、ＯＨ基が増加するなどして活性化する。従って、この状態で、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１と、シリコン基板２０のイオン注入した面２２とを密着させれば、水素結合等により、基板をより強固に貼り合わせることができる。また、表面活性化処理はそのほかにオゾン処理等でも行うことができ、複数種の処理を組み合わせてもよい。
【００３０】
プラズマで処理をする場合は、真空チャンバ中にＲＣＡ洗浄等の洗浄をした基板を載置し、プラズマ用ガスを導入した後、１００Ｗ程度の高周波プラズマに５〜３０秒程度さらし、表面をプラズマ処理する。プラズマ用ガスとしては、例えば、表面に酸化膜を形成した単結晶シリコン基板を処理する場合には、酸素ガスのプラズマ、表面に酸化膜を形成しない単結晶シリコン基板を処理する場合には、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガスあるいは水素ガスとヘリウムガスの混合ガスを用いることができる。その他、窒素ガス等を用いても良い。
【００３１】
オゾンで処理をする場合は、大気を導入したチャンバ中にＲＣＡ洗浄等の洗浄をした基板を載置し、窒素ガス、アルゴンガス等のプラズマ用ガスを導入した後、高周波プラズマを発生させ、大気中の酸素をオゾンに変換することで、表面をオゾン処理する。
【００３２】
このように、表面活性化処理をした表面を貼り合わせ面として、例えば減圧又は常圧下、室温で基板を密着させれば、高温処理を施さなくても強固に貼り合わせることができる。
【００３３】
なお、このシリコン基板と透明絶縁性基板を貼り合わせた後、該貼り合わせた基板を、１００〜３００℃で熱処理する熱処理工程を行うことができる。
このように、シリコン基板と透明絶縁性基板を貼り合わせた後、該貼り合わせた基板を、１００〜３００℃で熱処理することで、シリコン基板と透明絶縁性基板の貼り合わせの強度を高めることができる。また、このような低い温度での熱処理であれば、異種材料であることに起因する熱膨張係数の差異による熱歪、ひび割れ、剥離等が発生する恐れが少ない。貼り合わせ強度を高めれば、剥離工程での不良の発生を減少させることもできる。
【００３４】
次に、シリコン基板２０をイオン注入層２１にて離間させ、シリコン基板２０を薄膜化する剥離工程を行い、図１（ｆ）に示すように、シリコン薄膜３１を形成する（工程１−ｆ）。
このシリコン基板の離間（剥離、薄膜化）は、例えば、機械的な外力を加えることによって行うことができる。
【００３５】
次に、図１（ｇ）に示したように、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２を第一の砥粒を吹き付けること（ブラスト加工）により粗面化処理する第一の粗面化工程を行う（工程１−ｇ）。
この第一の粗面化工程における砥粒の吹き付けは、例えば空気や水などの流体を用い、空気圧または水圧によって加工エネルギーを与えて行うことができる。
空気圧によって砥粒に加工エネルギーを付与する方式はエアブラスト加工などと呼ばれ（サンドブラスト加工などとも呼ぶ）、水圧によって砥粒に加工エネルギーを付与する方式はウェットブラスト加工などと呼ばれる。
どのようなブラスト加工とするかは、後述の第二の砥粒の吹き付けの際の加工条件や、その他の製造条件等に応じて、適宜選択することができる。
【００３６】
また、この第一の砥粒の吹き付けは、第二主表面１２の表面粗さがＲａ値で０．１μｍ以上となるようにして行う。このような表面粗さとなるように砥粒の吹き付けを行うには、例えば、予め実験等で吹き付け条件等を決定しておき、その条件で実際の砥粒の吹き付けを行えばよい。
この第一の砥粒としては、例えば、主成分が、アルミナ、炭化珪素、ジルコニアの少なくとも１種を用いることができる。これらを主成分とした砥粒は硬度が高いので、ブラスト加工の効率が良好であるので好ましい。
【００３７】
次に、図１（ｈ）に示したように、上記のように第一の粗面化を行った透明絶縁性基板１０の第二主表面１２に、第二の砥粒を吹き付けることにより粗面化処理する第二の粗面化工程を行う（工程１−ｈ）。
この第二の砥粒の吹き付けは、第二の砥粒として、上記した第一の粗面化工程と同条件で粗面化処理をした場合に、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２の表面粗さがＲａ値で比較した際に第一の粗面化工程の場合よりも小さくなるような砥粒を用いる。このような条件を満たす砥粒であれば種々のものを用いることができる。
【００３８】
このとき、第二の砥粒の硬度を、第一の砥粒の硬度よりも低くすることが好ましい。このようにすれば、より効果的に金属不純物やパーティクルの発生を抑制して透明絶縁性基板の粗面化を行うことができる。
第二の砥粒としては、具体的には、第一の砥粒と同様に、主成分を、アルミナ、炭化珪素、ジルコニアの少なくとも１種とすることができる。
また、第二の砥粒の主成分を、上記セラミックスよりも硬度の低い、合成樹脂または植物性軟質粒とすることもできる。合成樹脂としては例えばナイロン（登録商標）等のポリアミド系合成樹脂やポリカーボネート等、植物性軟質粒としては、胡桃の殻や桃の種を加工したもの等を用いることができる。
なお、第二の砥粒が第一の砥粒と同一成分である場合でも、砥粒の平均粒径等を調節することによって上記のような条件を満たすようにすることができる。
【００３９】
また、この第二の粗面化工程においては、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２の表面粗さがＲａ値で０．０８μｍ未満となるように粗面化処理することが好ましい。このためには、例えば、予め実験等で第二の砥粒の吹き付け条件等を決定しておき、その条件で実際の砥粒の吹き付けを行えばよい。
【００４０】
そして、第一及び第二の粗面化工程における前記透明絶縁性基板の第二主表面の粗面化処理を、透明絶縁性基板１０の主表面に対する垂直方向（すなわち、基板の厚さ方向）での２５０〜８００ｎｍの波長域の光の平均透過率（以下、垂直平均透過率と呼ぶことがある）が１０％以下になるようにすることが好ましく、５％以下とすることが特に好ましい。このような垂直平均透過率であれば、光センサーによる認識装置に、より確実に認識させることができる。このような垂直平均透過率とするためには、予め、第一の粗面化工程、第二の粗面化工程での加工条件をどのようにすれば上記の垂直平均透過率となるかを実験的に求めておくなどして、その条件で粗面化処理を行えばよい。
【００４１】
なお、透明絶縁性基板１０の垂直平均透過率と、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２の表面粗さとは、ある程度の相関関係がある。透明絶縁性基板１０の垂直平均透過率の上限は上記のようにすることが好ましいが、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２の表面粗さの下限については、直接的には特に限定されない。透明絶縁性基板の種類や認識装置の性能等、その他の諸条件にもよるが、例えばＲａ値で０．０１μｍ以上とすることができる。
【００４２】
以上のような工程を経て、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜３１を有するＳＯＩ基板３０を製造することができる。
なお、別個の基板に対する処理である、上記工程１−ａ〜１−ｂと、工程１−ｃ〜１−ｄとは、当然ながら、順番が逆でもよいし、並行して行っても良い。
【００４３】
このように、工程１−ａ〜１−ｈを経ることにより、裏面の荒れた、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板を製造する。そして、本発明では、工程１−ｇ、１−ｈにおいて、粗面化する能力の異なる砥粒の吹き付けを二段階にわけて第二主表面１２を粗面化する。そのため、簡便な方法により、金属不純物やパーティクルの発生を抑制して粗面化を行うことができる。その結果、上記のＳＯＩ基板の製造方法によれば、一方の主表面上にシリコン薄膜が形成された透明絶縁性基板であり、該シリコン薄膜が形成された側とは反対側の主表面が粗らされたＳＯＩ基板を、金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制して製造することができる。
【００４４】
（第二の態様）
次に、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法の別の一例を具体的に説明する。
図２は、本発明のＳＯＩ基板の製造方法の別の一例（第二の態様）を示すフロー図である。
ここでは、第一の粗面化工程を、シリコン薄膜の形成前に行う例を説明する。
【００４５】
まず、図２（ａ）〜（ｂ）に示したように、前述した第一の態様の場合と同様に、透明絶縁性基板１０を準備し（工程２−ａ）、透明絶縁性基板１０の少なくとも一方の主表面（第一主表面１１）を鏡面加工する（工程２−ｂ）。第二主表面１２についても前述の第一の態様の同様である。
【００４６】
次に、図２（ｃ）に示したように、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２を、第一の砥粒を吹き付けることにより粗面化処理する（第一の粗面化工程、工程２−ｃ）。
この第一の粗面化工程における具体的な方法は、シリコン薄膜が第一主表面１１側に形成されていないことを除けば、第一の態様の工程１−ｇと同様である。
【００４７】
次に、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１上に、シリコン薄膜を形成する。このシリコン薄膜形成の形成方法は、第一の態様の場合と同じく、例えば、イオン注入剥離法などを採用することができる。
【００４８】
以下、図２（ｄ）〜（ｇ）で示した、工程２−ｄ〜２−ｇ、すなわち、シリコン薄膜の形成のための一連の工程は、第一の態様における工程１−ｃ〜１−ｆの場合とほぼ同様に行うことができる。ただし、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２が第一の粗面化工程を経て一回の粗面化処理を施されている違いがある。
【００４９】
まず、図２（ｄ）に示したように、シリコン基板２０を準備する（工程２−ｄ）。この場合も、必要に応じて、表面に酸化膜を形成したシリコン基板を用いてもよい。また、少なくとも貼り合わせる側の面を鏡面研磨等しておく。
次に、図２（ｅ）に示したように、シリコン基板２０に、表面（イオン注入面２２）から水素イオンを注入してイオン注入層２１を形成する（工程２−ｅ）。イオン注入の条件等は第一の態様の工程１−ｄと同様である。
【００５０】
次に、図２（ｆ）に示したように、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１と、シリコン基板２０のイオン注入した面２２とを密着させ、貼り合わせる（工程２−ｆ）。具体的な貼り合わせ方法等は第一の態様の場合（工程１−ｅ）と同様である。
【００５１】
次に、シリコン基板２０をイオン注入層２１にて離間させ、シリコン基板２０を薄膜化する剥離工程を行い、図２（ｇ）に示すように、シリコン薄膜３１を形成する（工程２−ｇ）。具体的な離間方法等は第一の態様の場合（工程１−ｆ）と同様に行うことができる。
【００５２】
次に、図２（ｈ）に示したように、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２を、第二の砥粒を吹き付けることにより二回目の粗面化処理する（第二の粗面化工程、工程２−ｈ）。
この第二の粗面化工程における具体的な方法は、第一の態様の工程１−ｈと同様である。
【００５３】
以上のような工程を経て、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜３１を有するＳＯＩ基板３０を製造することができる。
なお、別個の基板に対する処理である、上記工程２−ａ〜２−ｃと、工程２−ｄ〜２−ｅとは、順番が逆でもよいし、並行して行っても良い。
【００５４】
このように、工程２−ａ〜２−ｈを経ることにより、裏面の荒れた、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板を製造することができる。
【００５５】
（第三の態様）
次に、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法のさらに別の一例を具体的に説明する。
図３は、本発明のＳＯＩ基板の製造方法の別の一例（第三の態様）を示すフロー図である。
ここでは、第一の粗面化工程を、シリコン薄膜の形成前に行う例を説明する。
【００５６】
まず、図３（ａ）〜（ｂ）に示したように、第一の態様及び第二の態様の場合と同様に、透明絶縁性基板１０を準備し（工程３−ａ）、透明絶縁性基板１０の少なくとも一方の主表面（第一主表面１１）を鏡面加工する（工程３−ｂ）。第二主表面１２についても第一の態様及び第二の態様と同様である。
【００５７】
次に、図３（ｃ）に示したように、第二の態様と同様に、第一の粗面化工程を行う。透明絶縁性基板１０の第二主表面１２を、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２を第一の砥粒を吹き付けることにより粗面化処理する（第一の粗面化工程、工程３−ｃ）。
この第一の粗面化工程における具体的な方法は、シリコン薄膜が第一主表面１１側に形成されていないことを除けば、第一の態様の工程１−ｇと同様である。
【００５８】
次に、図３（ｄ）に示したように、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２を、第二の砥粒を吹き付けることにより二回目の粗面化処理する（第二の粗面化工程、工程２−ｈ）。
この第二の粗面化工程における具体的な方法は、第一の態様の工程１−ｈと同様である。
【００５９】
次に、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１上に、シリコン薄膜を形成する。このシリコン薄膜形成の形成方法は、第一の態様の場合と同じく、例えば、イオン注入剥離法などを採用することができる。
【００６０】
以下、図３（ｅ）〜（ｈ）で示した、工程３−ｅ〜３−ｈ、すなわちシリコン薄膜の形成のための一連の工程は、第一の態様における工程１−ｃ〜１−ｆの場合及び第二の態様における工程２−ｄ〜２−ｇの場合とほぼ同様に行うことができる。ただし、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２が第一の粗面化工程及び第二の粗面化工程を経て二回の粗面化処理を施されている違いがある。
【００６１】
まず、図３（ｅ）に示したように、シリコン基板２０を準備する（工程３−ｅ）。この場合も、必要に応じて、表面に酸化膜を形成したシリコン基板を用いてもよい。また、少なくとも貼り合わせる側の面を鏡面研磨等しておく。
次に、図３（ｆ）に示したように、シリコン基板２０に、表面（イオン注入面２２）から水素イオンを注入してイオン注入層２１を形成する（工程３−ｆ）。イオン注入の条件等は第一の態様の工程１−ｄと同様である。
【００６２】
次に、図３（ｇ）に示したように、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１と、シリコン基板２０のイオン注入した面２２とを密着させ、貼り合わせる（工程３−ｇ）。具体的な貼り合わせ方法等は第一の態様の場合（工程１−ｅ）と同様である。
【００６３】
次に、シリコン基板２０をイオン注入層２１にて離間させ、シリコン基板２０を薄膜化する剥離工程を行い、図３（ｈ）に示すように、シリコン薄膜３１を形成する（工程３−ｈ）。具体的な離間方法等は第一の態様の場合（工程１−ｆ）と同様に行うことができる。
【００６４】
以上のような工程を経て、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜３１を有するＳＯＩ基板３０を製造することができる。
なお、別個の基板に対する処理である、上記工程３−ａ〜３−ｄと、工程３−ｅ〜３−ｆとは、順番が逆でもよいし、並行して行っても良い。
【００６５】
このように、工程３−ａ〜３−ｈを経ることにより、裏面の荒れた、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板を製造することができる。
【００６６】
以上のように、本発明における第一の粗面化工程及び第二の粗面化工程は、シリコン薄膜の形成後（第一の態様）でも、形成前（第三の態様）でも行うことができ、また、第一の粗面化工程と第二の粗面化工程をシリコン薄膜形成の前後にわけて行うこともできる（第二の態様）。
この際、それぞれの利点に相違がある。例えば、砥粒の吹き付けによる粗面化処理をシリコン薄膜形成前に行えば、シリコン薄膜が形成されていないために、シリコン薄膜の結晶性への影響を防止できる。一方、砥粒の吹き付けによる粗面化工程がシリコン薄膜形成後であれば、シリコン薄膜形成前の第一主表面の平坦性への影響を防止することができる。
これら工程の順番は、その他の製造条件等に応じて、適宜設定することができる。
【００６７】
なお、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２への砥粒の吹き付けは三段階以上に分けて行うことも可能だが、コストと得られる効果の兼ね合いから、二段階とすることが望ましい。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明の実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６９】
（実施例１）
以下のように、図１に示したような、本発明に係る貼り合わせ法によるＳＯＩ基板の製造方法（第一の態様）に従って、透明ＳＯＩ基板を３０枚製造した。
【００７０】
まず、合成石英インゴットから切り出したままの直径１５０ｍｍの合成石英基板１０を準備した（工程１−ａ）。
次に、合成石英基板１０の両面を研磨加工した（工程１−ｂ）。両主表面の平坦度はＲＭＳ値で２ｎｍとした。
【００７１】
次に、シリコン基板２０として、鏡面研磨された直径１５０ｍｍの単結晶シリコン基板を準備した。そして、シリコン基板には、その表面に熱酸化によりシリコン酸化膜層を１００ｎｍ形成した（工程１−ｃ）。
次に、シリコン基板２０に、形成してあるシリコン酸化膜層を通して水素イオンを注入し、イオンの平均進行深さにおいて表面に平行な微小気泡層（イオン注入層）２１を形成した（工程１−ｄ）。イオン注入条件は、注入エネルギーが３５ｋｅＶ、注入線量が９×１０１６／ｃｍ２、注入深さは０．３μｍである。
【００７２】
次に、プラズマ処理装置中にイオン注入したシリコン基板２０を載置し、プラズマ用ガスとして窒素を導入した後、２Ｔｏｒｒ（２７０Ｐａ）の減圧条件下で１３．５６ＭＨｚの高周波を直径３００ｍｍの平行平板電極間に高周波パワー５０Ｗの条件で印加することで、高周波プラズマ処理をイオン注入した面に１０秒行った。このようにして、シリコン基板２０のイオン注入面２２に表面活性化処理を施した。
一方、合成石英基板１０については、プラズマ処理装置中に載置し、狭い電極間にプラズマ用ガスとして窒素ガスを導入した後、電極間に高周波を印加することでプラズマを発生させ、高周波プラズマ処理を１０秒行った。このようにして、合成石英基板１０の第一主表面１１にも表面活性化処理を施した。
【００７３】
以上のようにして表面活性化処理を行ったシリコン基板２０と合成石英基板１０を、表面活性化処理を行った面を貼り合わせ面として室温で密着させた後、両基板の裏面を厚さ方向に強く押圧した（工程１−ｅ）。
次に、貼り合わせ強度を高めるため、シリコン基板２０と合成石英基板１０とを貼り合わせた基板を、３００℃で３０分間熱処理した。
【００７４】
次に、シリコン基板２０のイオン注入層２１に外部衝撃を付与し、イオン注入層２１にて順次離間させ、シリコン薄膜３１を形成した（工程１−ｆ）。
【００７５】
次に、粒度＃３２０（平均粒子径約５０μｍ）のアルミナ粒子を、空気圧により合成石英基板１０の第二主表面１２に吹き付けることにより粗面化処理を行った（第一の粗面化工程、工程１−ｇ）。
【００７６】
次に、砥粒を粒度＃２０００（平均粒子径約８μｍ）のアルミナ粒子とする以外は、上記第一の粗面化工程と同一の条件で、空気圧により合成石英基板１０の第二主表面１２に吹き付けることにより粗面化処理を行った（第二の粗面化工程、工程１−ｈ）。
【００７７】
このようにして、合成石英基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜３１を有し、第二主表面１２を粗らした透明ＳＯＩ基板３０を製造した。この透明ＳＯＩ基板３０を、デバイス作製装置に備え付けられた通常の基板認識装置を用いて認識実験を行ったところ、全ての基板が正確に認識された。
また、シリコン薄膜３１の結晶性は十分に良好であった。
【００７８】
（比較例１）
砥粒の吹き付けによる粗面化工程を一回で行うこと以外は実施例１と同様に、透明ＳＯＩ基板３０枚の製造を行った。なお、砥粒の吹き付けは、粒度＃３２０（平均粒子径約５０μｍ）のアルミナ粒子を、空気圧により合成石英基板１０の第二主表面１２に吹き付けることにより粗面化処理を行った。
【００７９】
実施例１と同様に透明ＳＯＩ基板の認識実験を行い、全ての基板が正確に認識された。
しかし、シリコン薄膜の結晶性、透明ＳＯＩ基板全体の発塵はともに実施例１の場合よりも悪化した。
【００８０】
（比較例２）
砥粒の吹き付けを、粒度＃２０００（平均粒子径約８μｍ）のアルミナ粒子を用いること以外は比較例１と同様に、透明ＳＯＩ基板３０枚の製造を行った。
【００８１】
実施例１と同様に透明ＳＯＩ基板の認識実験を行ったが、２０枚が認識に失敗した。
シリコン薄膜の結晶性、透明ＳＯＩ基板全体の発塵は実施例１と同等程度であった。
【００８２】
（実施例２）
図２に示したような、本発明に係る貼り合わせ法によるＳＯＩ基板の製造方法（第二の態様）に従って、透明ＳＯＩ基板３０を３０枚製造した。
なお、実施例１とは第一の粗面化工程（工程２−ｃ）をシリコン薄膜の形成（工程２−ｄ〜２−ｇ）よりも前に行うことのみが異なる。
【００８３】
（実施例３）
図３に示したような、本発明に係る貼り合わせ法によるＳＯＩ基板の製造方法（第三の態様）に従って、透明ＳＯＩ基板３０を３０枚製造した。
なお、実施例１とは第一の粗面化工程（工程３−ｃ）及び第二の粗面化工程（工程３−ｄ）をシリコン薄膜の形成（工程３−ｅ〜３−ｈ）よりも前に行うことのみが異なる。
【００８４】
実施例２、３ともに、実施例１と同様に透明ＳＯＩ基板３０の認識実験を行い、全ての基板が正確に認識された。
また、実施例２、３ともに、シリコン薄膜３１の結晶性は十分に良好であった。また、透明ＳＯＩ基板３０全体の発塵は実施例１と同等レベルであった。
【００８５】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法の一例（第一の態様）を示すフロー図である。
【図２】本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法の別の一例（第二の態様）を示すフロー図である。
【図３】本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法のさらに別の一例（第三の態様）を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…透明絶縁性基板、  １１…第一主表面、  １２…第二主表面、
２０…シリコン基板、  ２１…イオン注入層、  ２２…イオン注入面、
３０…透明ＳＯＩ基板、  ３１…シリコン薄膜。
【図１】
0005368002.tif 000002
【図２】
0005368002.tif 000003
【図３】
0005368002.tif 000004