(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳＯＩ層が薄くても、安定してＳＯＩ層の欠落の発生を防ぎ、高品質を維持し、またエッチング時間を増加させることがなく生産性も維持する多孔質領域の除去方法を提供する。【解決手段】第１の超音波強度でエッチング液２０３に超音波を誘導しながら該エッチング液２０３を孔内に染み込ませ、エッチングにより多孔質の孔内を拡大する行程と第２の超音波強度でエッチング液２０３に超音波を誘導しながら基体に残存する多孔質領域を崩壊させ除去する行程とを含み、第２の超音波強度を第１の超音波強度よりも弱くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質領域を有する基体から該多孔質領域を除去する多孔質領域の除去方法であって、第１の超音波強度でエッチング液に超音波を誘導しながら該エッチング液を孔内に染み込ませエッチングにより多孔質の孔内を拡大する行程と第２の超音波強度でエッチング液に超音波を誘導しながら基体に残存する多孔質領域を崩壊させ除去する行程とを含み、第２の超音波強度が第１の超音波強度よりも弱いことを特徴とする多孔質領域の除去方法。
【請求項２】
エッチング状況モニタリング手段によりエッチング状況をモニタリングし、多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することによって、第１の超音波強度から第２の超音波強度に変更することを特徴とする請求項１に記載の多孔質領域の除去方法。
【請求項３】
前記エッチング状況のモニタリング方法がそのエッチング液を定期的にサンプリングして、その中に含まれるパーティクル数を測定し、パーティクル数の増加によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することを特徴とする請求項２に記載の多孔質領域の除去方法。
【請求項４】
前記エッチング状況のモニタリング方法がそのエッチング液を定期的にサンプリングして、その中に含まれるシリコン濃度を測定し、シリコン濃度の増加によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することを特徴とする請求項２に記載の多孔質領域の除去方法。
【請求項５】
前記エッチング状況のモニタリング方法が、光をウェーハ表面に当てその反射光をモニタリングすることによって行い、反射率の変化によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することを特徴とする請求項２に記載の多孔質領域の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質領域の除去方法に係り、特に、多孔質領域を有する基体から該多孔質領域を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の基板に多孔質シリコン層及び単結晶シリコン層を順に形成し、この基板を別途用意した第2の基板に貼り合せ、その貼り合せ基板を多孔質シリコン層において2枚に分離して、第１の基板側に形成された単結晶シリコン層を第2の基板側に移すことによりＳＯＩ（Silicon On Insulator 又は、Semiconductor On Insulator）基板を作成する方法がある。多孔質領域の除去の方法として、特許文献１に記載されているように、薬液（エッチング液）中に浸して選択的にエッチングすることが挙げられる。
【０００３】
また、特許文献２には、該第2の基板の表面層である単結晶シリコン層の膜厚の均一性を高め、下地の平坦性を維持することが可能な多孔質領域の除去方法及び該方法を適用した半導体基体の製造方法が記載されている。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の方法において、貼り合せ基板を2枚に分離した後、第2の基板側の表面に残存する多孔質多孔質領域を除去するが、その下地である第２の基板の表面の平坦性、特に、該第2の基板の表面層である単結晶シリコン層の膜厚均一性の向上をしている。しかし、多孔質領域を崩壊させ除去する行程において、除去方法によっては表面シリコン層へのダメージ（微小な孔、欠落等）が発生し、ＳＯＩ層の欠落が発生することが分かった。特に、エッチング液に過大な超音波を印加して多孔質領域を崩壊させ除去するとＳＯＩ層の欠落が増加する傾向が見られ、ＳＯＩ層が１００nm以下と薄くなるにつれ、増加する傾向が見られた。本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、ＳＯＩ層の欠落の発生を低減する多孔質領域の除去方法及び該方法を適用した半導体基体の製造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】
【０００５】
多孔質領域を有する基体から該多孔質領域を除去する多孔質領域の除去方法であって、第１の超音波強度でエッチング液に超音波を誘導しながら該エッチング液を孔内に染み込ませ、エッチングにより多孔質の孔内を拡大する行程と第２の超音波強度でエッチング液に超音波を誘導しながら基体に残存する多孔質領域を崩壊させ除去する行程とを含み、第２の超音波強度が第１の超音波強度よりも弱いことを特徴とする。
【０００６】
エッチング状況モニタリング手段によりエッチング状況をモニタリングし、多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することによって、第１の超音波強度から第２の超音波強度に変更することことが好ましい。
【０００７】
前記エッチング状況のモニタリング方法がそのエッチング液を定期的にサンプリングして、その中に含まれるパーティクル数を測定し、パーティクル数の増加によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することことが好ましい。
前記エッチング状況のモニタリング方法がそのエッチング液を定期的にサンプリングして、その中に含まれるシリコン濃度を測定し、シリコン濃度の増加によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することことが好ましい。
【０００８】
前記エッチング状況のモニタリング方法が、光をウェーハ表面に当てその反射光をモニタリングすることによって行い、反射率の変化によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＳＯＩ層が１００nm以下と薄くても、ＳＯＩ層の欠落の発生を防ぎ、安定して高品質を維持することができる。また、エッチング時間を増加させることがなく生産性も維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
この発明は、例えば、第１の基板に多孔質層及び非多孔質層を順に形成し、この基板を別途用意した第2の基板に貼り合せ、その貼り合せ基板を多孔質層において2枚に分離して、第１の基板側に形成された非多孔質層を第2の基板側に移した後、第2の基板側の表面に残存する多孔質層を除去することにより、ＳＯＩ基板等の基板を作成する方法に好適である。
【００１２】
多孔質シリコン層のエッチングにおいて、エッチング槽内に超音波を供給することにより多孔質シリコン層の崩壊を促進することができる。多孔質層を除去した後の第2の基板における面内のばらつき、更には基板間のばらつきを抑え、単結晶シリコン層の膜厚均一性の高い高品質のＳＯＩ基板を得ることができる。しかし、一方、ＳＯＩ層が１００nm以下と薄くなるにつれ、ＳＯＩ層の欠落の増加が見られるようになった。特に過大な超音波を印加して多孔質領域を崩壊させ除去するとＳＯＩ層の欠落が増加する傾向が見られ、崩壊後の表面への超音波のダメージがＳＯＩ層の欠落につながっていることがわかった。そこで、この実施の形態では、多孔質シリコン層の除去の後における第2の基板の表面層（単結晶シリコン層）のＳＯＩ層の欠落の発生を低減する方法を提供する。
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る多孔質層の除去方法の原理を説明するための図である。
【００１３】
図１（ａ）〜図１（ｃ）において、２０１は下地の基板（第2の基板）、２０２は多孔質層、２０３はエッチング液を示す。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示す工程では、エッチング液２０３を多孔質層２０２の孔の最深部まで染み込ませる。この際、処理の対象物（例えば、貼り合せ基板）に超音波を供給することが好ましい。超音波を供給した場合、孔内で発生する泡を除去し、孔内にエッチング液が染み込む速度が速いからである。
【００１５】
次いで、図１（ｂ）に示す工程では、エッチング作用により孔を拡大させる。孔が拡大することにより隣接する孔の間の孔壁がある程度薄くなったところで、多孔質層の崩壊が開始する。図１（ｃ）に示す工程では、孔壁が薄くなった多孔質層２０２を除去する。この工程では、エッチングにより構造的に脆弱になった多孔質層を除去する。多孔質層の最深部の孔壁が全領域において崩壊し得る程度に薄くなるまで図１（ｂ）に示す工程を実行し、その後、図１（ｃ）の工程を実行する。これにより、多孔質層を除去し、処理の対象物の全域において下地である基板２０１を露出させることができる。図１（ｃ）の工程ではウェーハ自身の面内均一性、多孔質の作製時の面内均一性、エッチングの面内均一性や多孔質自身の揺らぎ等によって孔壁の厚さのばらつきが発生し、多孔質層の崩壊が同時には進まず、崩壊が進んだ領域と崩壊がいまだ進んでいない領域が存在する。このとき、超音波強度が過剰であれば、崩壊が進んだ領域では、超音波によるダメージを受け、局所的に数十〜数百nm程度の過剰にエッチングの進んだ窪みができる。このとき、エッチング液に弱い超音波を誘導しながらエッチングを行うことによって、超音波ダメージによる過剰にエッチングの進んだ窪みを減少させることができる。
【００１６】
このような現象を回避するには、図１の（ａ）の行程から、超音波強度を低く設定しておけば回避可能であるが、弱い超音波を供給した場合、孔内にエッチング液が染み込む速度が遅くなることから、超音波強度を低下させれば、エッチング速度が低下する現象が起こる。また、図１の（ａ）の行程から、弱い超音波で処理すると染み込みの度合いが面内で異なる現象が起きることがあり、エッチングむらが発生することがあった。
【００１７】
従って、エッチング液を孔内に染み込ませ、エッチングにより多孔質の孔内を拡大する行程と基体に残存する多孔質領域を崩壊させ除去する行程の間で、超音波強度を減じる方法により、エッチング速度を維持しながら、ＳＯＩ層の欠落を減少させることができる。超音波強度は装置によって、部材による減衰などによりウェーハ表面へ超音波強度の伝達具合が変わるため一概に設定できないが、基体に残存する多孔質領域を崩壊させ除去する行程の超音波強度は、エッチング液を孔内に染み込ませ、エッチングにより多孔質の孔内を拡大する行程の超音波強度の１／１０〜３／４程度が適当である。エッチング速度の面から見れば、超音波強度を変化させる割合を大きくした方が好ましいが、あまり大きくすると制御が難しくなるからである。
【００１８】
このとき、多孔質領域の崩壊が徐々に進むため、エッチング状況モニタリング手段によりエッチング状況をモニタリングし、多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することによって、第１の超音波強度から第２の超音波強度に変更することことが好ましい。
【００１９】
このように、エッチング状況をモニタリングし、多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することによって多孔質領域を崩壊させ除去する行程に移行すれば、多孔質のばらつきや、エッチング液のばらつき、温度のばらつきなどに起因する多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点の変動に対して速やかにかつ的確に移行でき、ＳＯＩ層の欠陥の発生が抑えられ、ロット間のばらつきが小さくなる。
【００２０】
次にエッチング状況をモニタリングする手段の例として、以下に挙げる方法を用いることができる。
【００２１】
（ａ）エッチング液を定期的にサンプリングして、その中に含まれるパーティクル数を測定し、パーティクル数の増加によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知する。
【００２２】
（ｂ）エッチング液を定期的にサンプリングして、その中に含まれるシリコン濃度を測定し、シリコン濃度の増加によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知する。
【００２３】
（ｃ）光をウェーハ表面に当てその反射光をモニタリングすることによって行い、反射スペクトルの変化や反射率の変化によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知する。
【００２４】
（ｄ）目視にて、パーティクルの発生をモニタリングしておき、パーティクル数の増加によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知する。
【００２５】
（ｅ）光をウェーハ表面に当て目視にて、その反射光を観察することによって反射率の変化によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知する。
【００２６】
（ｆ）事前にエッチング時間を上記に挙げる方法等によって、計測しておき、エッチング経過時間によって、多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知する。
【００２７】
これらの手段を用いれば、エッチング状況を的確にモニタリングでき、多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を検知することによって多孔質領域を崩壊させ除去する行程に移行することができる。
【００２８】
次に以上に挙げたモニタリング手段を説明する。
【００２９】
図２に液中パーティクルのモニタリング手段の示す。
【００３０】
具体的にはエッチング処理が開始すると同時に、サンプリングライン１７を通して、エッチング液７を定期的にサンプリングし、その中に含まれるシリコン屑の数、即ち、パーティクル数を液中パーティクル測定機１２で測定し始める。
【００３１】
測定したパーティクル数のデータは、すぐさま集中制御装置１３に送られ、さらにはタイムチャート表示用モニター１４に横軸エッチング処理時間、縦軸液中パーティクル数というxyグラフの形で表示される仕組みになっている。そのデータをエッチング完了後少し経った時間まで取ったグラフが図３である。
【００３２】
このグラフの横軸や縦軸のスケールは、多孔質シリコンエッチング条件や、例えば陽極化成や酸化など前工程条件が変わる度に変わるが、区間Ａ、Ｂ、Ｃという３つの特徴ある傾き・変化を持つ、このxyグラフのトレンドは一切変わらない。
【００３３】
区間Ａは、エッチング処理時間が経っても、液中のパーティクル数がほとんど増加しない（変化しない）という区間を表している。この時、エッチングは、図１（ａ）のエッチング液の染み込み工程の最中である。
【００３４】
単結晶シリコン基板２０１の表層に作り込んだ多孔質シリコン層２０２の多孔質シリコン層の孔一つ一つに、エッチング液２０３が染み込んでいく段階で、まだエッチング反応に移る前段階である為、結果として、液中のパーティクル数がほとんど増加しない（変化しない）のである。
【００３５】
区間Ｂは、エッチング処理時間の経過に伴い、液中のパーティクル数がある一定の傾きを持って増加するという区間を表している。この時、エッチングは、図１（ｂ）のエッチング液の染み込み工程＋多孔質シリコン層の孔拡大工程の最中である。
【００３６】
上述したエッチング液の染み込み工程が継続しながら、エッチング反応よって多孔質シリコン層の孔壁が、少しずつ横方向に溶解して広がり、その際にほんの少量ではあるがシリコン屑を発生させる為、結果として、液中のパーティクル数がある一定の傾きを持って増加するのである。
【００３７】
区間Ｃは、エッチング処理時間の経過に伴い、先ず液中のパーティクル数が急激に増加し、ある極大点Ｏを境に、今度は液中のパーティクル数が急激に減少し、点Ｐを境に、最後は再び緩やかな傾きを持つ直線になるという区間を表している。この時、エッチングは、図１（ｃ）の多孔質シリコン層の崩壊工程の最中である。
【００３８】
上述したエッチング液の染み込み工程＋多孔質シリコン層の孔拡大工程により、多孔質シリコン層２０２は構造的に十分に脆弱な状態になっており、ついには、エッチング反応よって多孔質シリコン層２０２が一気に崩壊する為、結果として、先ず液中のパーティクル数が急激に増加するのである。
【００３９】
この崩壊が激しく起こっている間はずっと、液中のパーティクル数の急激な増加傾向は続くが、やがてその激しい崩壊が治まり、安定したところで、液中パーティクル数がピーク（極大点Ｏ）に達すると、今度は、その後崩壊工程が終了する迄ずっと、液中のパーティクル数の急激な減少傾向が続く。
【００４０】
そして、多孔質シリコン層の崩壊工程が完全に終了すると、単結晶シリコン基板２０１が表出し、シリコン屑は以後発生しなくなる為、結果として、再び緩やかな傾きを持つ直線になるのである。
【００４１】
従って、エッチング処理の間中ずっと、上述のように液中パーティクル数をモニタリングしていき、区間Ｂと区間Ｃの境目である点Ｒ、即ち、時間Ｅが来たら多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点となるわけである。
【００４２】
即ち、時間Ｅが来たら、多孔質シリコンエッチングモニタリングユニット１１から多孔質シリコンエッチング装置１に電気通信・制御ライン１８を通じて、信号を送り、超音波強度の低下を行う。
【００４３】
また、パーティクル数のモニタリングは目視による液面の監視のよっても可能である。この場合、崩壊が開始すると、液中のパーティクル数の急激な増加傾向起こり、目視にて液面でのパーティクルが確認できる。このとき、手動で信号を送り、超音波強度の低下を行う。
【００４４】
図４にシリコン濃度のモニタリング手段の示す。
【００４５】
具体的にはエッチング処理が開始すると同時に、サンプリングライン１７を通して、エッチング液７を定期的にサンプリングし、その中に含まれるシリコンの濃度をシリコン濃度測定機２２で測定し始める。
【００４６】
測定したシリコン濃度のデータは、すぐさま集中制御装置１３に送られ、さらにはタイムチャート表示用モニター１４に横軸エッチング処理時間、縦軸シリコン濃度というxyグラフの形で表示される仕組みになっている。そのデータをエッチング完了後少し経った時間まで取ったグラフが図５である。
【００４７】
このグラフの横軸や縦軸のスケールは、多孔質シリコンエッチング条件や、例えば陽極化成や酸化など前工程条件が変わる度に変わるが、区間Ａ、Ｂ、Ｃという３つの特徴ある傾き・変化を持つ、このxyグラフのトレンドは一切変わらない。
【００４８】
区間Ａは、エッチング処理時間が経っても、液中のシリコン濃度がほとんど増加しない（変化しない）という区間を表している。この時、エッチングは、図１（ａ）のエッチング液の染み込み工程の最中である。
【００４９】
単結晶シリコン基板２０１の表層に作り込んだ多孔質シリコン層２０２の多孔質シリコン層の孔一つ一つに、エッチング液２０３が染み込んでいく段階で、まだエッチング反応に移る前段階である為、結果として、液中のシリコン濃度がほとんど増加しない（変化しない）のである。
【００５０】
区間Ｂは、エッチング処理時間の経過に伴い、液中のシリコン濃度がある一定の傾きを持って増加するという区間を表している。この時、エッチングは、図１（ｂ）のエッチング液の染み込み工程＋多孔質シリコン層の孔拡大工程の最中である。
【００５１】
上述したエッチング液の染み込み工程が継続しながら、エッチング反応よって多孔質シリコン層の孔壁が、少しずつ横方向に溶解して広がる為、結果として、液中のシリコン濃度がある一定の傾きを持って増加するのである。
【００５２】
区間Ｃは、エッチング処理時間の経過に伴い、液中のシリコン濃度が急激に増加し、変局点Ｑを境に、液中のシリコン濃度の増加傾向が幾分緩和し、点Ｐを境に、最後は再び緩やかな傾きを持つ直線になるという区間を表している。この時、エッチングは、図１（ｃ）の多孔質シリコン層の崩壊工程の最中である。
【００５３】
上述したエッチング液の染み込み工程＋多孔質シリコン層の孔拡大工程により、多孔質シリコン層２０２は構造的に十分に脆弱な状態になっており、ついには、エッチング反応よって多孔質シリコン層２０２が一気に崩壊する為、結果として、先ず液中のシリコン濃度が急激に増加するのである。
【００５４】
この崩壊が激しく起こっている間はずっと、液中のシリコン濃度の急激な増加傾向は続くが、やがてその激しい崩壊が治まり、安定したところで、液中のシリコン濃度が変局点Ｑを迎え、その後崩壊工程が終了する迄は、液中のシリコン濃度のそれまでの急激な増加傾向が幾分緩和したトレンドで推移する。
【００５５】
そして、多孔質シリコン層の崩壊工程が完全に終了すると、単結晶シリコン基板２０１が表出し、シリコン濃度を急激に増加させていたシリコン屑は以後発生しなくなる為、結果として、再び緩やかな傾きを持つ直線になる。
【００５６】
従って、エッチング処理の間中ずっと、上述のように液中のシリコン濃度をモニタリングしていき、区間Ｂと区間Ｃの境目である点Ｒ、時間Ｅが来たら多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点となるわけである。
【００５７】
即ち、時間Ｅが来たら、多孔質シリコンエッチングモニタリングユニット１１から多孔質シリコンエッチング装置１に電気通信・制御ライン１８を通じて、信号を送り、超音波強度の低下を行う。
【００５８】
図６に一例として反射スペクトルのモニタリング手段の示す。
【００５９】
反射スペクトルの変化として、反射率極大点の変化をモニタリングする方法やある波長の反射率をモニタリングする方法等がある。間便にはホトダイオードにて反射光量の変化をモニタリングし、反射率の変化をモニタリングしても良い。崩壊後の膜は薄いので、概してその膜厚により干渉を起こすので、そのモニタリング波長は、反射率の変化が大きい波長を選択することが好ましい。
【００６０】
具体的にはエッチング処理が開始すると同時に、光ファイバー２４を通してスペクトル光度計２５によって反射スペクトルをサンプリングし、ウェーハ表面の反射スペクトルを計測する。このとき、測定点はウェーハ上の任意の位置に設定すればよいが、エッチングが相対的に速く進む点を選択するのが良い。
【００６１】
測定した反射スペクトルのデータは、すぐさま集中制御装置１３に送られ、さらにはタイムチャート表示用モニター１４に横軸エッチング処理時間、縦軸設定した波長の反射率というxyグラフの形で表示される仕組みになっている。そのデータをエッチング完了後少し経った時間まで取ったグラフが図７である。
【００６２】
このグラフの横軸や縦軸のスケールは、多孔質シリコンエッチング条件や、例えば陽極化成や酸化など前工程条件が変わる度に変わるが、区間Ａ、Ｂ、Ｃという３つの特徴ある傾き・変化を持つ、このxyグラフのトレンドは一切変わらない。
【００６３】
区間Ａは、エッチング処理時間が経っても、反射率がほとんど増加しない（変化しない）という区間を表している。この時、エッチングは、図１（ａ）のエッチング液の染み込み工程の最中である。
【００６４】
単結晶シリコン基板２０１の表層に作り込んだ多孔質シリコン層２０２の多孔質シリコン層の孔一つ一つに、エッチング液２０３が染み込んでいく段階で、まだエッチング反応に移る前段階である為、結果として、反射率がほとんど増加しない（変化しない）のである。
【００６５】
区間Ｂは、エッチング処理時間の経過に伴い、反射率がある一定の傾きを持って増加するという区間を表している。この時、エッチングは、図１（ｂ）のエッチング液の染み込み工程＋多孔質シリコン層の孔拡大工程の最中である。
【００６６】
上述したエッチング液の染み込み工程が継続しながら、エッチング反応よって多孔質シリコン層の孔壁が、少しずつ横方向に溶解して広がり、わずかではあるが屈折率の変化を発生させる為、結果として、反射率がある一定の傾きを持って増加するのである。
【００６７】
区間Ｃは、エッチング処理時間の経過に伴い、反射率が急激に増加し、点Ｐを境に、最後は再び緩やかな傾きを持つになるという区間を表している。この時、エッチングは、図１（ｃ）の多孔質シリコン層の崩壊工程の最中である。
【００６８】
従って、エッチング処理の間中ずっと、上述のように液中の反射率をモニタリングしていき、区間Ｂと区間Ｃの境目である点Ｒ、時間Ｅが来たら多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点となるわけである。
【００６９】
即ち、時間Ｅが来たら、多孔質シリコンエッチングモニタリングユニット１１から多孔質シリコンエッチング装置１に電気通信・制御ライン１８を通じて、信号を送り、超音波強度の低下を行う。
【００７０】
また、反射率のモニタリングは目視によるウェーハ表面の監視によっても可能である。この場合、崩壊が開始すると、反射率の急激な増加傾向起こり、目視にて確認できる。このとき、手動で信号を送り、超音波強度の低下を行う。
【００７１】
以下に、多孔質層の除去方法の好適な半導体基板の製造方法を説明する。図8は、半導体基板の製造方法に関する。図８（ａ）に示す工程では、第１のシリコン単結晶基板５０１を用意して、その片面に多孔質シリコン層５０２を形成する。次いで、図８（ｂ）に示す工程では、多孔質シリコン層５０２の表面に少なくとも１層の非多孔質層５０３を形成する。この非多孔質層５０３としては、例えば、単結晶シリコン層、多結晶シリコン層、非晶質シリコン層、金属層、化合物半導体層、超伝導層等が好適である。また、この非多孔質層５０３として、MOSFET等の素子構造を含む層を形成してもよい。更に、最表面層にＳｉＯ2層５０４を形成してこれを第１の基板とすることが好ましい。このＳｉＯ2層５０４は、後続の工程で第１の基板と第２の基板５０５とを貼り合わせた際に、その貼り合わせの界面の界面準位を活性層から離すことができるという意味でも有用である。
【００７２】
次いで、図８（ｄ）に示すように、別途用意した第2の基板５０５と図８（ｃ）に示す第１の基板とを、ＳｉＯ2層５０４を挟むようにして、室温で密着させる。その後、陽極接合処理、加圧処理、あるいは必要に応じて熱処理を施すこと、あるいはこれらの処理を組合わせることにより、貼り合わせを強固なものにしても良い。
【００７３】
なお、非多孔質層５０３として、単結晶シリコン層を形成した場合には、例えば該単結晶シリコン層の表面に熱酸化等の方法によってシリコンＯ2層５０４を形成した後に第２の基板５０５と貼り合わせることが好ましい。
【００７４】
第２の基板５０５としては、シリコン基板、シリコン基板上にＳｉＯ2層を形成した基板、石英等の光透過性の基板、サファイヤ等が好適である。しかし、第２の基板５０５は、貼り合わせに供される面が十分に平坦であれば十分であり、他の種類の基板であっても良い。
【００７５】
なお、図８（ｄ）は、ＳｉＯ2層５０４を介して第１の基板と第２の基板とを貼り合わせた状態を示しているが、このＳｉＯ2層５０４は、非多孔質層５０３または第２の基板がシリコンでない場合には設けなくても良い。
【００７６】
また、貼り合わせの際には、第１の基板と第２の基板との間に絶縁性の薄板を挟んでも良い。
【００７７】
次いで、図８（ｅ）に示す工程では、多孔質シリコン層５０２を境にして、第1のシリコン基板５０１側を第2の基板側から除去する。除去の方法としては、研削、研磨或いはエッチング等により第１の基板側を廃棄する方法と、多孔質シリコン層５０２を境にして第１の基板側と第2の基板側とに分離する方法とがある。
【００７８】
次いで、図８（ｆ）に示す工程では、第2の基板側の表面に残存する多孔質シリコン層５０２を除去する。具体的には、まず、第2の基板側を多孔質シリコンのエッチング液をエッチング槽に満たしたエッチング槽にセットし、超音波を供給しながらエッチングを行う。
【００７９】
この状態で、残留した多孔質シリコン層５０２を除去する。このとき、エッチング液に弱い超音波を誘導しながらエッチングを行うことによって、崩壊後の表面への超音波のダメージを減少させることができる。
【００８０】
図８（ｆ）は、上記の方法で得られる半導体基板（ＳＯＩ基板）を概略的に示す図である。第2の基板５０５上に絶縁層（例えば、ＳｉＯ2層）５０４を介して非多孔質層(例えば、単結晶シリコン層）５０３が平坦かつ均一な膜厚で形成される。この方法によれば、良好な品質を有する大面積の半導体基板を製造することができる。
【００８１】
例えば、第２の基板５０５として絶縁性の基板を採用すると、上記の製造方法によって得られる半導体基板は、絶縁された電子素子の形成に極めて有用である。
【００８２】
ここで、図８（ｄ）に示す貼り合せ基板を多孔質シリコン層５０２で分割した場合には、第1の基板５０１上に残留する多孔質シリコン層５０２を除去して、必要に応じて、その表面を平坦化した後に、再利用することができる。
【００８３】
以下、上記の多孔質層の除去方法を適用した実施例を挙げる。本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００８４】
まず、第1の単結晶シリコン基板を準備し、その表面層をHF溶液中において陽極化成することにより多孔質シリコン層を形成した。その陽極化成条件は以下の通りである。
【００８５】
電流密度        ：7（ｍＡ／ｃｍ2）
陽極化成溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
時間            ：11（ｍｉｎ）
多孔質シリコンの厚み：12（μｍ）
次に、この基板を酸素雰囲気中において400℃で1時間酸化させた。この酸化により多孔質シリコン層の孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。更に、多孔質シリコン層上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法により厚さ75nmの単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させた。その成長条件は以下の通りである。
【００８６】
ソ−スガス：SiＨ2Cl2/H2
ガス流量  ：0.5/180（ｌ/min）
ガス圧力  ：80（Torr）
温度      ：950（℃）
成長速度  ：0.3（μｍ/ｍｉｎ）
次に、このエピタキシャルシリコン層の表面に熱酸化法により厚さ25nmのSiO2層を形成した。
【００８７】
次に、この第１の基板のSiO2層の表面と別途用意したシリコン基板（第2の基板）の表面とを貼り合わせた。
【００８８】
次に、第1の基板側を研削、研磨、エッチング等の方法により除去して、第2の基板上の全域に多孔質シリコン層を表出させた。
【００８９】
次に、この第2の基板を図９に示すウェーハ処理装置１００にセットした。ここで、図９に示すウェーハ処理装置のウェーハ処理槽１１０には、予め弗酸、過酸化水素水及び純水の混合液（エッチング液）を満たしておいた。ＨＦ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ＝０．１％：６．７％：９３.２％とした。この処理装置１００において、約２．０時間、第2の基板を回転させると共に0.25MHz付近の超音波を１８０Ｗ印加し、多孔質シリコン層中にエッチング液を染み込ませ、エッチングし、多孔質シリコン層の孔壁が薄くした。
【００９０】
次に、超音波源１３１の強度を１／３に低下させ、３０分間多孔質シリコン層を除去した。
【００９１】
このとき、事前にエッチング時間を目視によるパーティクル数増加によって計測しておき、エッチング経過時間によって、多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点を設定した。
【００９２】
水素中において1100℃で熱処理を1時間施した。
【００９３】
以上の工程により、シリコン酸化膜上に75nmの厚みを持った単結晶シリコン層を有するＳＯＩ基板を形成することができた。形成された単結晶シリコン層の膜厚を面内の全面にわたって100点について測定したところ、膜厚は75nm±4nmであった。
【００９４】
表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、5μｍ角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmであった。これは通常市販されているシリコンウエーハと同等である。
【００９５】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡として、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）を用いシリコンウエーハの観察検査を行った。レビュー画像からＳＯＩの欠落個数をカウントした。２０ウェーハ観察したところ、ＳＯＩの欠落個数は１ウェーハあたり３.６個であった。標準偏差２.５であった。
【００９６】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、単結晶シリコン層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。
【００９７】
（比較例１−１）
実施例１と同様に、この第2の基板を図９に示すウェーハ処理装置１００にセットした。この処理装置１００において、約２．０時間、第2の基板を回転させると共に0.25MHz付近の超音波を１８０Ｗ印加し、多孔質シリコン層中にエッチング液を染み込ませ，エッチングし、多孔質シリコン層の孔壁が薄くした。
【００９８】
次に、超音波源１３１の強度を低下させず、３０分間多孔質シリコン層を除去した。上記以外は実施例１と同様に作製した。
【００９９】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡として、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）を用いシリコンウエーハの観察検査を行った。レビュー画像からＳＯＩの欠落個数をカウントした。２０ウェーハ観察したところ、ＳＯＩの欠落個数は１ウェーハあたり１１１個であった。
【０１００】
（比較例１−２）
実施例１と同様に、この第2の基板を図９に示すウェーハ処理装置１００にセットした。この処理装置１００において、約２．０時間、第2の基板を回転させると共に0.25MHz付近の超音波を６０Ｗ印加し、多孔質シリコン層中にエッチング液を染み込ませ，エッチングし、多孔質シリコン層の孔壁が薄くした。
【０１０１】
次に、超音波源１３１の強度を低下させず、３０分間多孔質シリコン層を除去したところ、エッチングが終了せずに、多孔質シリコンが残っていた。さらにこのウェーハを１.５時間超音波源１３１の強度を60Wとし、多孔質シリコン層を除去した。上記以外は実施例１と同様に作製した。
【０１０２】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡として、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）を用いシリコンウエーハの観察検査を行った。レビュー画像からＳＯＩの欠落個数をカウントした。２０ウェーハ観察したところ、ＳＯＩの欠落個数は１ウェーハあたり３.５個であった。標準偏差２.４であった。
【実施例２】
【０１０３】
実施例１と同様に、この第2の基板を図９に示すウェーハ処理装置１００にセットした。ここで、図９に示すウェーハ処理装置のウェーハ処理槽１１０には、予め弗酸、過酸化水素水及び純水の混合液（エッチング液）を満たしておいた。ＨＦ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ＝０．１％：６．７％：９３.２％とした。この処理装置１００において、第2の基板を回転させると共に0.25MHz付近の超音波を１８０Ｗ印加し、多孔質シリコン層中にエッチング液を染み込ませ，エッチングし、多孔質シリコン層の孔壁が薄くした。このとき、図２に示す液中パーティクルモニタリング手段によってそのエッチング液を定期的にサンプリングして、その中に含まれるパーティクル数を測定し、パーティクル数の増加によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点とし、超音波源１３１の強度を１／３に低下させ、３０分間多孔質シリコン層を除去した。
【０１０４】
水素中において1100℃で熱処理を1時間施した。
【０１０５】
以上の工程により、シリコン酸化膜上に75nmの厚みを持った単結晶シリコン層を有するＳＯＩ基板を形成することができた。形成された単結晶シリコン層の膜厚を面内の全面にわたって100点について測定したところ、膜厚は75nm±4nmであった。
【０１０６】
表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、5μｍ角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmであった。これは通常市販されているシリコンウエーハと同等である。
【０１０７】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡として、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）を用いシリコンウエーハの観察検査を行った。レビュー画像からＳＯＩの欠落個数をカウントした。２０ウェーハ観察したところ、ＳＯＩの欠落個数は１ウェーハあたり３.３個であった。標準偏差１.９であった。実施例１よりも低減された。
【０１０８】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、単結晶シリコン層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。
【実施例３】
【０１０９】
実施例１と同様に、この第2の基板を図９に示すウェーハ処理装置１００にセットした。ここで、図９に示すウェーハ処理装置のウェーハ処理槽１１０には、予め弗酸、過酸化水素水及び純水の混合液（エッチング液）を満たしておいた。ＨＦ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ＝０．１％：６．７％：９３.２％とした。この処理装置１００において、第2の基板を回転させると共に0.25MHz付近の超音波を１８０Ｗ印加し、多孔質シリコン層中にエッチング液を染み込ませ，エッチングし、多孔質シリコン層の孔壁が薄くした。このとき、図４に示すシリコン濃度モニタリング手段によってそのエッチング液を定期的にサンプリングして、シリコン濃度を測定し、シリコン濃度の増加によって多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点とし、超音波源１３１の強度を１／３に低下させ、３０分間多孔質シリコン層を除去した。
【０１１０】
水素中において1100℃で熱処理を1時間施した。
【０１１１】
以上の工程により、シリコン酸化膜上に75nmの厚みを持った単結晶シリコン層を有するＳＯＩ基板を形成することができた。形成された単結晶シリコン層の膜厚を面内の全面にわたって100点について測定したところ、膜厚は75nm±4nmであった。
【０１１２】
表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、5μｍ角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmであった。これは通常市販されているシリコンウエーハと同等である。
【０１１３】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡として、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）を用いシリコンウエーハの観察検査を行った。レビュー画像からＳＯＩの欠落個数をカウントした。２０ウェーハ観察したところ、ＳＯＩの欠落個数は１ウェーハあたり３.２個であった。標準偏差１.８であった。実施例１よりも低減された。
【０１１４】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、単結晶シリコン層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。
【実施例４】
【０１１５】
実施例１と同様に、この第2の基板を図９に示すウェーハ処理装置１００にセットした。ここで、図９に示すウェーハ処理装置のウェーハ処理槽１１０には、予め弗酸、過酸化水素水及び純水の混合液（エッチング液）を満たしておいた。ＨＦ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ＝０．１％：６．７％：９３.２％とした。この処理装置１００において、第2の基板を回転させると共に0.25MHz付近の超音波を１８０Ｗ印加し、多孔質シリコン層中にエッチング液を染み込ませ，エッチングし、多孔質シリコン層の孔壁が薄くした。このとき、図６に示す反射スペクトルもモニタリング手段で光をウェーハ表面に当てその反射光をモニタリングした。波長６００nmの反射率の変化率の増加を検出し、ここを多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点とし、超音波源１３１の強度を１／３に低下させ、３０分間多孔質シリコン層を除去した。
【０１１６】
水素中において1100℃で熱処理を1時間施した。
【０１１７】
以上の工程により、シリコン酸化膜上に75nmの厚みを持った単結晶シリコン層を有するＳＯＩ基板を形成することができた。形成された単結晶シリコン層の膜厚を面内の全面にわたって100点について測定したところ、膜厚は75nm±4nmであった。
【０１１８】
表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、5μｍ角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmであった。これは通常市販されているシリコンウエーハと同等である。
【０１１９】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡として、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）を用いシリコンウエーハの観察検査を行った。レビュー画像からＳＯＩの欠落個数をカウントした。２０ウェーハ観察したところ、ＳＯＩの欠落個数は１ウェーハあたり３.３個であった。標準偏差２.０.であった。実施例１よりも低減された。
【０１２０】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、単結晶シリコン層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。
【実施例５】
【０１２１】
実施例１と同様に、この第2の基板を図９に示すウェーハ処理装置１００にセットした。ここで、図９に示すウェーハ処理装置のウェーハ処理槽１１０には、予め弗酸、過酸化水素水及び純水の混合液（エッチング液）を満たしておいた。ＨＦ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ＝０．１％：６．７％：９３.２％とした。この処理装置１００において、第2の基板を回転させると共に0.25MHz付近の超音波を１８０Ｗ印加し、多孔質シリコン層中にエッチング液を染み込ませ，エッチングし、多孔質シリコン層の孔壁が薄くした。このとき、目視により液面を観察しており、パーティクルが液面に浮遊するのを確認した。ここを多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点とし、超音波源１３１の強度を１／３に低下させ、３０分間多孔質シリコン層を除去した。
【０１２２】
水素中において1100℃で熱処理を1時間施した。
【０１２３】
以上の工程により、シリコン酸化膜上に75nmの厚みを持った単結晶シリコン層を有するＳＯＩ基板を形成することができた。形成された単結晶シリコン層の膜厚を面内の全面にわたって100点について測定したところ、膜厚は75nm±4nmであった。
【０１２４】
表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、5μｍ角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmであった。これは通常市販されているシリコンウエーハと同等である。
【０１２５】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡として、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）を用いシリコンウエーハの観察検査を行った。レビュー画像からＳＯＩの欠落個数をカウントした。２０ウェーハ観察したところ、ＳＯＩの欠落個数は１ウェーハあたり３.４個であった。標準偏差２.１であった。
【０１２６】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、単結晶シリコン層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。
【実施例６】
【０１２７】
実施例１と同様に、この第2の基板を図９に示すウェーハ処理装置１００にセットした。ここで、図９に示すウェーハ処理装置のウェーハ処理槽１１０には、予め弗酸、過酸化水素水及び純水の混合液（エッチング液）を満たしておいた。ＨＦ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ＝０．１％：６．７％：９３.２％とした。この処理装置１００において、第2の基板を回転させると共に0.25MHz付近の超音波を１８０Ｗ印加し、多孔質シリコン層中にエッチング液を染み込ませ，エッチングし、多孔質シリコン層の孔壁が薄くした。このとき、目視によりウェーハを観察しており、ウェーハ表面の色の変化を確認した。ここを多孔質領域が崩壊し始める崩壊開始点とし、超音波源１３１の強度を１／３に低下させ、３０分間多孔質シリコン層を除去した。
【０１２８】
水素中において1100℃で熱処理を1時間施した。
【０１２９】
以上の工程により、シリコン酸化膜上に75nmの厚みを持った単結晶シリコン層を有するＳＯＩ基板を形成することができた。形成された単結晶シリコン層の膜厚を面内の全面にわたって100点について測定したところ、膜厚は75nm±4nmであった。
【０１３０】
表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、5μｍ角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmであった。これは通常市販されているシリコンウエーハと同等である。
【０１３１】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡として、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）を用いシリコンウエーハの観察検査を行った。レビュー画像からＳＯＩの欠落個数をカウントした。２０ウェーハ観察したところ、ＳＯＩの欠落個数は１ウェーハあたり３.４個であった。標準偏差２.２であった。
【０１３２】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、単結晶シリコン層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の多孔質シリコンエッチングの原理を説明するための模式的な断面図。
【図２】液中パーティクルモニタリング手段の一例を概略的に示す図。
【図３】液中パーティクルモニタリングの特徴を反映したタイムチャート。
【図４】シリコン濃度モニタリング手段の一例を概略的に示す図。
【図５】シリコン濃度モニタリングの特徴を反映したタイムチャート。
【図６】反射スペクトルモニタリング手段の一例を概略的に示す図。
【図７】反射スペクトルモニタリングの特徴を反映したタイムチャート。
【図８】本発明の好適な実施の形態に係る半導体基体の製造方法を示す図。
【図９】ウェーハ処理装置を示す斜視図。
【符号の説明】
【０１３４】
２０１  基板
２０２  多孔質層
２０３  エッチング液
３０１  多孔質シリコンエッチング装置
３０２  エッチング操作・制御電源ボックス
３０３  エッチング操作・制御電源
３０４  表層に多孔質シリコン層を有する単結晶シリコン基板
３０５  ウェーハ保持台
３０６  エッチング処理槽
３０７  エッチング液
３０８  エッチング液循環ライン
３０９  薬液循環ポンプ
３１０  薬液フィルター
３１１，３２１、３２７  多孔質シリコンエッチングモニタリングユニット
３１２  液中パーティクル測定機
３１３  集中制御装置
３１４  タイムチャート表示用モニター
３１５  操作パネル
３１６  継ぎ手
３１７  サンプリングライン
３１８  電気通信・制御ライン
３１９  液中パーティクル測定機−集中制御装置接続ケーブル
３２０  集中制御装置−操作パネル接続ケーブル
３２２  シリコン濃度測定機
３２３  シリコン濃度測定機−集中制御装置接続ケーブル
３２４  光ファイバー
３２５  スペクトル光度計
３２６  スペクトル光度計−集中制御装置接続ケーブル
５０１  単結晶シリコン基板
５０２  多孔質シリコン層
５０３  非多孔質層
５０４  ＳｉＯ2層
５０５  第２の基板
１１０  ウェーハ処理槽
１１１  ウェーハ回転ロッド
１１１ａ  溝
１１２  駆動力伝達ギア
１１４  中間ギア
１１４ａ  駆動力伝達ギア
１１５  クランク
１１６  連結ロッド
１１７  クランク
１１８，１１８’  ロッド支持部材
１１９  モータ
１２０  オーバーフロー槽
１２１  循環器
１２１ａ  排出パイプ
１２１ｂ  供給パイプ
１２１ｃ  供給口
【図１】
2007194344.tif 000003
【図２】
2007194344.tif 000004
【図３】
2007194344.tif 000005
【図４】
2007194344.tif 000006
【図５】
2007194344.tif 000007
【図６】
2007194344.tif 000008
【図７】
2007194344.tif 000009
【図８】
2007194344.tif 000010
【図９】
2007194344.tif 000011