(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰電極と陽電極との間に前記陽電極と電気的に接続された導電性隔壁が配置された陽極化成装置を利用し、前記陰電極と前記導電性隔壁との間に処理対象の基板を配置して、陽極化成反応によって前記基板に多孔質層を形成するための処理方法であって、
前記陰電極と前記基板とを第１の電解質溶液を介して電気的に接触させると共に前記導電性隔壁と該基板とを第２の電解質溶液を介して電気的に接触させる準備工程と、
前記陰電極と前記陽電極との間に電流を流すことにより前記基板の前記陰電極側の面に多孔質層を形成する陽極化成工程とを含み、
前記第１の電解質溶液として、前記基板を多孔質化する能力を有する電解質溶液を使用し、前記第２の電解質溶液として、実質的に前記導電性隔壁を多孔質化する能力を有しない電解質溶液を使用し、前記第１の電解質溶液及び前記第２の電解質溶液は共に弗化水素を含有する溶液であり、前記第１の電解質溶液は前記第２の電解質溶液よりも弗化水素の濃度が高く、
前記導電性隔壁は、前記基板と同質の材料で構成されている、
ことを特徴とする処理方法。
【請求項２】
前記導電性隔壁は、Ｓｉ材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記陽極化成工程では、前記基板に、互いに多孔度が異なる２以上の層からなる多層構造の多孔質層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁層上に単結晶Ｓｉ層を有する基板として、ＳＯＩ（silicon on insulator)構造を有する基板（ＳＯＩ基板）が知られている。このＳＯＩ基板を採用したデバイスは、通常のＳｉ基板では到達し得ない数々の優位点を有する。この優位点としては、例えば、以下のものが挙げられる。
（１）誘電体分離が容易で高集積化に適している。
（２）放射線耐性に優れている。
（３）浮遊容量が小さく、素子の動作速度の高速化が可能である。
（４）ウェル工程が不要である。
（５）ラッチアップを防止できる。
（６）薄膜化による完全な空乏型電界効果トランジスタの形成が可能である。
【０００３】
ＳＯＩ構造は、上記のような様々な優位点を有するため、ここ数十年、その形成方法に関する研究が進められている。
【０００４】
ＳＯＩ技術としては、古くは、単結晶サファイア基板上にＳｉをＣＶＤ（化学気相成長）法でヘテロエピタキシ成長させて形成するＳＯＳ（silicon on sapphire）技術が知られている。このＳＯＳ技術は、最も成熟したＳＯＩ技術として一応の評価を得たものの、Ｓｉ層と下地のサファイア基板との界面における格子不整合による大量の結晶欠陥の発生、サファイア基板を構成するアルミニュームのＳｉ層への混入、基板の価格、大面積化への遅れ等により実用化が進んでいない。
【０００５】
比較的近年には、サファイア基板を使用せずにＳＯＩ構造を実現しようという試みがなされている。この試みは、次の２つに方法に大別される。
【０００６】
第１の方法は、Ｓｉ単結晶基板の表面を酸化した後に、その酸化膜（ＳｉＯ２層）に窓を形成することによりＳｉ基板を部分的に表出させ、その部分をシードとして横方向へ単結晶Ｓｉをエピタキシャル成長させて、これによりＳｉＯ２上にＳｉ単結晶層を形成する方法である（この方法では、ＳｉＯ２層上にＳｉ層を堆積させる）。
【０００７】
第２の方法は、Ｓｉ単結晶基板そのものを活性層として使用し、その下部にＳｉＯ２層を形成する方法である（この方法では、Ｓｉ層を堆積させない）。
【０００８】
上記の第１の方法を実現する手段として、ＣＶＤ法により直接的に単結晶Ｓｉ層から横方向に単結晶Ｓｉをエピタキシャル成長させる方法（ＣＶＤ法）、非晶質Ｓｉを堆積して熱処理により固相横方向エピタキシャル成長させる方法（固相成長法）、非晶質或いは多結晶Ｓｉ層に電子線やレーザー光等のエネルギービームを収束させて照射して溶融再結晶によりＳｉＯ２層上に単結晶Ｓｉ層を成長させる方法（ビームアニ−ル法）、棒状ヒータにより帯状に溶融領域を走査する方法（Zone Melting Recrystallization法）が知られている。
【０００９】
これらの方法にはそれぞれ一長一短があるが、その制御性、生産性、均一性、品質に多大の問題を残しており、未だに、工業的に実用化されたものはない。例えば、ＣＶＤ法では、平坦化・薄膜化するために犠牲酸化が必要となり、固相成長法では結晶性が悪い。また、ビームアニール法では、収束ビームを走査するのに要する処理時間、ビームの重なり具合や焦点調整などの制御性に問題がある。このうち、Zone Melting Recrystallization法が最も成熟しており、比較的大規模な集積回路が試作されてはいるが、亜粒界等の結晶欠陥が多数残留するという問題があり、少数キャリヤデバイスを作成するまでに至っていない。
【００１０】
上記の第２の方法、すなわち、Ｓｉ基板をエピタキシャル成長のシードとして用いない方法としては、次の４つの方法が挙げられる。
【００１１】
第１に、異方性エッチングによりＶ型の溝が表面に形成された単結晶Ｓｉ基板に酸化膜を形成し、該酸化膜上に単結晶Ｓｉ基板の厚さと同程度の厚さの多結晶Ｓｉ層を堆積させた後に、単結晶Ｓｉ基板の裏面から単結晶Ｓｉを研磨することによって、厚い多結晶Ｓｉ層上にＶ溝に囲まれて誘電分離されたＳｉ単結晶領域を有する基板を形成する方法がある。この方法では、結晶性が良好な基板を形成することができるが、多結晶Ｓｉを数百ミクロンも厚く堆積する工程や、単結晶Ｓｉ基板を裏面から研磨して分離されたＳｉ活性層を残す工程に関して、制御性や生産性の問題がある。
【００１２】
第２に、ＳＩＭＯＸ（Separation by Ion Implanted Oxygen）法がある。この方法は、単結晶Ｓｉ基板中に酸素イオンを注入することによりＳｉＯ２層を形成する方法である。この方法では、 基板の内部にＳｉＯ２層を形成するために、１０１８（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）以上の酸素イオンを注入する必要があり、その注入時間が長大であるため生産性が低い。また、製造コストが高い。更に、多数の結晶欠陥が生じるため、少数キャリヤデバイスを作製するための充分な品質に至っていない。
【００１３】
第3に、多孔質Ｓｉの酸化による誘電体分離によりＳＯＩ構造を形成する方法がある。この方法は、プロトンイオン注入（イマイ他，Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ，ｖｏｌ  ６３，５４７（１９８３））により、若しくは、エピタキシャル成長工程及びパターニング工程により、Ｐ型単結晶Ｓｉ基板の表面にＮ型Ｓｉ層を島状に形成し、この基板をＨＦ溶液中で陽極化成することにより、このＮ型Ｓｉ島を囲むようにＰ型Ｓｉ基板のみを多孔質化した後に、増速酸化によりＮ型Ｓｉ島を誘電体分離する方法である。この方法では、分離すべきＳｉ領域をデバイス工程の前に決定する必要があるため、デバイス設計の自由度を制限する点において問題がある。
【００１４】
第４に、単結晶Ｓｉ基板を、熱酸化した別の単結晶Ｓｉ基板に、熱処理又は接着剤により貼り合わせて、ＳＯＩ構造を形成する方法がある。この方法では、デバイスを形成するための活性層を均一に薄膜化する必要がある。すなわち、数百ミクロンもの厚さを有する単結晶Ｓｉ基板をミクロンオーダー或いはそれ以下に薄膜化する必要がある。
【００１５】
薄膜化の方法としては、研磨による方法と、選択エッチングによる方法とがある。
【００１６】
研磨による方法では、単結晶Ｓｉを均一に薄膜化することが困難である。特にサブミクロンオーダーへの薄膜化では、ばらつきが数十％になる。ウェハの大口径化が進めば、その困難性は増す一方である。
【００１７】
選択エッチングによる方法は、均一な薄膜化という点では有効であるが、選択比が１０２程度しか得られない点、エッチング後の表面性が悪い点、ＳＯＩ層の結晶性が悪い点で問題がある。
【００１８】
ところで、ガラスに代表される光透過性基板は、受光素子であるコンタクトセンサや投影型液晶表示装置を構成する上で重要である。そして、センサや表示装置の画素（絵素）をより一層、高密度化、高解像度化、高精細化するには、高性能の駆動素子が必要となる。そこで、光透過性基板上に優れた結晶性を有する単結晶Ｓｉ層を形成する技術が求められている。
【００１９】
しかしながら、ガラスに代表される光透過性基板上にＳｉ層を堆積した場合、そのＳｉ層は、非晶質若しくは多結晶にしかならない。これは、光透過性基板の結晶構造が非晶質であり、その上に形成されるＳｉ層が、光透過性基板の結晶構造の無秩序性を反映するためである。
【００２０】
本出願人は、特開平５−２１３３８号において、新たなＳＯＩ技術を開示した。この技術は、単結晶Ｓｉ基板に多孔質層を形成し、その上に非多孔質層単結晶層を形成した第１の基板を、絶縁層を介して第２の基板に貼り合わせ、その後、貼り合わせ基板を多孔質層で２枚に分離することにより、第２の基板に非多孔質単結晶層を移し取るものである。この技術は、ＳＯＩ層の膜厚均一性が優れていること、ＳＯＩ層の結晶欠陥密度を低減し得ること、ＳＯＩ層の表面平坦性が良好であること、高価な特殊仕様の製造装置が不要であること、数１００Å〜１０μｍ程度の範囲のＳＯＩ膜を有するＳＯＩ基板を同一の製造装置で製造可能なこと等の点で優れている。
【００２１】
更に、本出願人は、特開平７−３０２８８９号において、第１の基板と第２の基板とを貼り合わせた後に、第１の基板を破壊することなく第２の基板から分離し、その後、分離した第１の基板の表面を平滑化して再度多孔質層を形成し、これを再利用する技術を開示した。この技術は、第１の基板を無駄なく使用できるため、製造コストを大幅に低減することができ、製造工程も単純であるという優れた利点を有する。
【００２２】
貼り合わせた基板を第１及び第２の基板の双方を破壊することなく２枚に分離する方法としては、例えば、貼り合わせ面に対して垂直な方向に力が加わるようにして両基板を互いに反対方向に引っ張る方法、貼り合わせ面に対して平行に剪断応力を加える方法（例えば、貼り合わせ面に平行な面内で両基板を互いに反対方向に移動させる方法や、円周方向に力が加わるようにして両基板を反対方向に回転させる方法など）、貼り合わせ面に対して垂直な方向に加圧する方法、分離領域に超音波などの波動エネルギーを印加する方法、分離領域に対して貼り合わせ基板の側面側から貼り合わせ面に平行に剥離用部材（例えばナイフのような鋭利なブレード）を挿入する方法、分離領域として機能する多孔質層に染み込ませた物質の膨張エネルギーを利用する方法、分離領域として機能する多孔質層を貼り合わせ基板の側面から熱酸化させることにより、該多孔質層を体積膨張させて分離する方法、分離領域として機能する多孔質層を貼り合わせ基板の側面から選択的にエッチングして分離する方法などがある。
【００２３】
多孔質Siは、Uhlir等によって1956年に半導体の電解研磨の研究過程において発見された（A.Uhlir, Bell Syst.Tech.J., vol.35, 333(1956)）。多孔質Siは、Si基板をHF溶液中で陽極化成（Anodization）することにより形成することができる。
【００２４】
ウナガミ等は、陽極化成におけるSiの溶解反応を研究し、HF溶液中のSiの陽極反応には正孔が必要であり、その反応は、次の通りであると報告している（T.ウナガミ、J.Electrochem.Soc., vol.127, 476(1980)）。 Si+2HF+(2-n)e+ → SiF2+2H++ne-
SiF2+2HF → SiF4+H2
SiF4+2HF → H2SiF6
または、
Si+4HF+(4-λ)e+ → SiF4+4H++λe-
SiF4+2HF → H2SiF6
ここで、e+およびe-は、それぞれ正孔と電子を表している。また、nおよびλは、それぞれSiの1原子が溶解するために必要な正孔の数であり、n＞2又はλ＞4なる条件が満たされた場合に多孔質Siが形成されるとしている。
【００２５】
以上のことから、正孔の存在するP型Siは多孔質化されるが、N型Siは多孔質化されないと考えることができる。この多孔質化における選択性は長野等及び今井によって報告されている(長野、中島、安野、大中、梶原、電子通信学会技術研究報告、vol.79, SSD79-9549(1979))、(K. Imai, Solid-State Electronics, vol.24,159(1981))。
【００２６】
しかしながら、高濃度のN型Ｓｉであれば多孔質化されるとの報告もある（R. P. Holmstrom and J. Y. Chi, Appl. Phys. Lett., vol. 42, 386(1983)）。したがって、P型、N型の別にこだわらず、多孔質化が可能な基板を選択することが重要である。
【００２７】
Ｓｉ基板に多孔質層を形成するには、ＨＦ溶液を満たした処理槽内に一対の電極を支持すると共に該電極間にＳｉ基板を保持して、該電極間に電流を流せばよい。この場合、問題になるのは、陽電極を構成する金属元素がＨＦ溶液中に溶け出すことによりＳｉ基板が汚染されることである。
【００２８】
本出願人は、特開平６−２７５５９８号において、この問題を解決するための陽極化成装置を開示している。特開平６−２７５５９８号に開示された陽極化成装置では、Ｓｉ基板と陽電極との間にＳｉ材料からなる導電性隔壁を配置し、陽電極を構成する金属元素によるＳｉ基板の汚染を該導電性電極により遮断する。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−２７５５９８号に係る陽極化成装置のように、処理対象のＳｉ基板と陽電極との間にＳｉ材料からなる導電性隔壁を配置して該Ｓｉ基板に陽極化成処理を施すと、陽極化成の条件によっては、処理対象のＳｉ基板の表面のみならず、導電性隔壁の表面も多孔質化されることがある。
【００３０】
製造を効率的に行うためには、導電性隔壁は、多数回の陽極化成処理に耐えられることが好ましい。しかしながら、導電性隔壁が多孔質化される条件の下で、導電性隔壁を多数回の陽極化成処理において使用すると、導電性隔壁の表面の多孔質化が進み、最終的には、導電性隔壁の表面付近が崩壊し、Ｓｉのパーティクルが導電性隔壁から脱落する。このパーティクルにより、処理対象のＳｉ基板や陽極化成槽が汚染される。
【００３１】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、導電性隔壁からのパーティクルの発生を防止することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの側面に係る基板の処理方法は、陰電極と陽電極との間に前記陽電極と電気的に接続された導電性隔壁が配置された陽極化成装置を利用し、前記陰電極と前記導電性隔壁との間に処理対象の基板を配置して、陽極化成反応によって前記基板に多孔質層を形成するための処理方法であって、前記陰電極と前記基板とを第１の電解質溶液を介して電気的に接触させると共に前記導電性隔壁と該基板とを第２の電解質溶液を介して電気的に接触させる準備工程と、前記陰電極と前記陽電極との間に電流を流すことにより前記基板の前記陰電極側の面に多孔質層を形成する陽極化成工程とを含み、前記第１の電解質溶液として、前記基板を多孔質化する能力を有する電解質溶液を使用し、前記第２の電解質溶液として、実質的に前記導電性隔壁を多孔質化する能力を有しない電解質溶液を使用し、前記第１の電解質溶液及び前記第２の電解質溶液は共に弗化水素を含有する溶液であり、前記第１の電解質溶液は前記第２の電解質溶液よりも弗化水素の濃度が高く、前記導電性隔壁が前記基板と同質の材料で構成されていることを特徴とする。
【００３３】
前記処理方法において、例えば、前記第２の電解質溶液として、前記導電性隔壁を電解エッチングする能力を有する電解質溶液を使用することが好ましい。
【００３５】
前記処理方法において、例えば、前記導電性隔壁は、Ｓｉ材料で構成されていることが好ましい。
【００３９】
前記処理方法において、例えば、前記第１の電解質溶液は、弗化水素の濃度が１０〜５０％であることが好ましい。
【００４０】
前記処理方法において、例えば、前記第２の電解質溶液は、弗化水素の濃度が１０％以下であることが好ましい。
【００４１】
前記処理方法において、例えば、前記第２の電解質溶液は、弗化水素の濃度が２％以下であることが好ましい。
【００４２】
前記処理方法において、例えば、前記陽電極から前記基板に供給される電流は、全て前記導電性隔壁を介して供給されることが好ましい。
【００４３】
前記処理方法において、例えば、前記陽極化成工程では、前記基板に、互いに多孔度が異なる２以上の層からなる多層構造の多孔質層を形成することが好ましい。
【００４４】
前記処理方法において、例えば、前記陽極化成工程では、前記陰電極と前記陽電極との間に流す電流の大きさを変更することにより多層構造の多孔質層を形成することが好ましい。
【００４５】
前記処理方法において、例えば、前記陽極化成工程は、前記第１の電解質溶液を他の電解質溶液に交換することにより多層構造の多孔質層を形成することが好ましい。
【００４６】
前記処理方法において、例えば、前記準備工程は、前記陰電極と前記陽電極との間に処理対象の基板を基板ホルダによって保持する工程と、前記陰電極と前記基板との間に前記第１の電解質溶液を満たすと共に前記導電性隔壁と前記基板との間に前記第２の電解質溶液を満たす工程とを含むことが好ましい。
【００４７】
前記処理方法において、例えば、処理対象の基板に多孔質層が形成された後に、前記第１及び第２の電解質溶液を排出する工程と、前記基板を前記基板ホルダから取り外す工程とを更に含むことが好ましい。
【００４８】
前記処理方法において、例えば、前記陽極化成工程では、基板の表面から数えて２番目以降の層の全部又は一部の層の多孔度が基板の表面から数えて１番目の層の多孔度よりも高くなるように多層構造の多孔質層を形成することが好ましい。
【００４９】
前記処理方法において、例えば、前記陽極化成工程では、前記１番目の層の多孔度を３０％以下とし、前記２番目以降の層の全部又は一部の層の多孔度を３０％以上とすることが好ましい。
【００５０】
前記処理方法において、例えば、前記陽極化成工程では、前記２番目の層の厚さを５μｍ以下とすることが好ましい。
【００５１】
前記処理方法において、例えば、処理対象の基板に多孔質層が形成された後に、該基板を洗浄する洗浄工程を更に含むことが好ましい。
【００５２】
前記処理方法において、例えば、前記洗浄工程において洗浄された基板を乾燥させる乾燥工程を更に含むことが好ましい。
【００５３】
その他、明細書に記載された発明の第２の側面に係る基板の処理方法は、陰電極と陽電極とを有し、処理対象の基板によって前記陰電極側と前記陽電極側とに分離される陽極化成槽の前記陰電極と前記陽電極との間に基板を配置し、陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための処理方法であって、前記陽極化成槽の前記陰電極側に第１の電解質溶液を満たすと共に前記陽電極側に第２の電解質溶液を満たす工程と、前記陰電極と前記陽電極との間に電流を流すことにより前記基板の前記陰電極側の面に多孔質層を形成する陽極化成工程とを含み、前記第１の電解質溶液と前記第２の電解質溶液とは、陽極化成反応の観点において、異なる性質を有する電解質溶液であることを特徴とする。
【００５４】
前記第２の側面に係る基板の処理方法において、例えば、前記陽極化成槽は、前記陽電極と処理対象の基板とを隔離するための導電性隔壁を有することが好ましい。
【００５５】
その他、明細書に記載された発明の第３の側面に係る陽極化成装置は、陽極化成反応により基板に多孔質層を形成するための陽極化成装置であって、陰電極と、陽電極と、前記陰電極と前記陽電極との間で処理対象の基板を保持する基板ホルダと、前記陽電極と前記基板とを隔離すると共に前記陽電極と電気的に接続される導電性隔壁と、前記陰電極と前記基板との間に第１の電解質溶液を供給する第１の供給手段と、前記導電性隔壁と前記基板との間に第２の電解質溶液を供給する第２の供給手段と、前記陰電極と前記基板との間の前記第１の電解質溶液を排出する第１の排出手段と、前記導電性隔壁と前記基板との間の前記第２の電解質溶液を排出する第２の排出手段と、前記第１の電解質溶液と前記第２の電解質溶液とが混合しないような手順に従って前記第１及び第２の供給手段並びに前記第１及び第２の排出手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００５６】
その他、明細書に記載された発明の第４の側面に係る基板の製造方法は、上記のいずれかの基板の処理方法に従って基板の表面に多孔質層を形成する第１の形成工程と、前記多孔質層上に非多孔質層を形成する第２の形成工程と、前記第２の形成工程によって得られる基板を第１の基板として、該第１の基板と別途用意した第２の基板とを前記非多孔質層を挟むようにして貼り合わせて貼り合わせ基板を作成する貼り合わせ工程と、前記貼り合わせ基板より、前記第１の基板の裏面から前記多孔質層までの部分を除去する除去工程とを含むことを特徴とする。
【００５７】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法は、上記のいずれかの基板の処理方法に従って基板の表面に多孔質層を形成する第１の形成工程と、前記多孔質層上に非多孔質層を形成する第２の形成工程と、前記第２の形成工程によって得られる基板を第１の基板として、該第１の基板と別途用意した第２の基板とを前記非多孔質層を挟むようにして貼り合わせて貼り合わせ基板を作成する貼り合わせ工程と、前記貼り合わせ基板を前記多孔質層の部分で分離する分離工程と、分離後の第２の基板上に残留する多孔質層を除去する除去工程とを含むことを特徴とする。
【００５８】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記分離工程では、前記多孔質層に向けて流体を打ち込むことにより前記貼り合わせ基板を２枚の基板に分離することが好ましい。
【００５９】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記分離工程では、前記貼り合わせ基板に対して、該貼り合わせ基板の面に実質的に垂直な方向に、力を印加することにより、該貼り合わせ基板を２枚の基板に分離することが好ましい。
【００６０】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記分離工程では、前記貼り合わせ基板に対して、面方向にせん断応力を印加することにより、該貼り合わせ基板を２枚の基板に分離することが好ましい。
【００６１】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記分離工程では、前記貼り合わせ基板の前記多孔質層の周辺部分を酸化させて体積膨張させることにより、該貼り合わせ基板を２枚の基板に分離することが好ましい。
【００６２】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記流体として液体を利用することが好ましい。
【００６３】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記流体として気体を利用することが好ましい。
【００６４】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、分離後の第１の基板の表面に残留する多孔質層を除去して該基板を再利用可能にする工程を更に含むことが好ましい。
【００６５】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記第１の形成工程では、互いに多孔度が異なる多層構造の多孔質層を形成することが好ましい。
【００６６】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記分離工程では、前記多層構造の多孔質層のうち内側の層を分離用の層として利用することが好ましい。
【００６７】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記第１の形成工程では、Ｓｉ基板の表面に多孔質層を形成することが好ましい。
【００６８】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記非多孔質層は、半導体層を含むことが好ましい。
【００６９】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記非多孔質層は、単結晶Ｓｉ層を含むことが好ましい。
【００７０】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記非多孔質層は、内側から順に、単結晶Ｓｉ層及び絶縁層を含むことが好ましい。
【００７１】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記絶縁層は、ＳｉＯ２層であることが好ましい。
【００７２】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、記非多孔質層は、化合物半導体層を含むことが好ましい。
【００７３】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記第２の基板は、Ｓｉ基板であることが好ましい。
【００７４】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記第２の基板は、表面に酸化膜を有するＳｉ基板であることが好ましい。
【００７５】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記第２の基板は、光透過性の基板であることが好ましい。
【００７６】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記第２の基板は、絶縁性の基板であることが好ましい。
【００７７】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記第２の基板は、石英基板であることが好ましい。
【００７８】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記除去工程に次いで、分離後の第２の基板を平坦化する平坦化工程を更に含むことが好ましい。
【００７９】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記平坦化工程は、水素を含む雰囲気中での熱処理を含むことが好ましい。
【００８０】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記除去工程では、ａ）弗酸、ｂ）弗酸にアルコール及び過酸化水素水の少なくとも一方を添加した混合液、ｃ）バッファード弗酸、ｄ）バッファード弗酸に弗酸にアルコール及び過酸化水素水の少なくとも一方を添加した混合液、のいずれかをエッチング液として多孔質層を選択的にエッチングすることが好ましい。
【００８１】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記除去工程では、化合物半導体をエッチングする速度よりも多孔質層をエッチングする速度が速いエッチング液により多孔質層を選択的にエッチングすることが好ましい。
【００８２】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記除去工程では、前記非多孔質層をストッパとして多孔質層を選択的に研磨することが好ましい。
【００８３】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記貼り合わせ工程は、前記非多孔質層が形成された第１の基板を前記第２の基板に密着させる工程であることが好ましい。
【００８４】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面に係る基板の製造方法において、例えば、前記貼り合わせ工程は、前記非多孔質層が形成された第１の基板を前記第２の基板に密着させた後に、陽極接合、加圧若しくは熱処理又はこれらの組み合わせの中から選ばれる処理を施す工程であることが好ましい。
【００８５】
その他、明細書に記載された発明の第６の側面に係る半導体薄膜の製造方法は、上記のいずれかの基板の処理方法に従って基板の表面に多孔質層を形成する第１の形成工程と、前記多孔質層上に半導体薄膜を形成する第２の形成工程と、前記第２の形成工程によって得られる基板を前記多孔質層の部分で分離する分離工程とを含むことを特徴とする。
【００８６】
その他、明細書に記載された発明の第６の側面に係る半導体薄膜の製造方法において、例えば、前記分離工程では、前記第２の形成工程によって得られる基板の前記半導体薄膜にフィルムを貼り付けて該フィルムを引き剥がすことにより、該基板を前記多孔質層の部分で分離することが好ましい。
【００８７】
【発明の実施の形態】
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。
【００８８】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る半導体基板の製造工程を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体基板の製造工程を示す図である。
【００８９】
まず、図１（ａ）に示す工程では、単結晶Ｓｉ基板１１を用意して、その表面側に１層の多孔質層１２を形成する。
【００９０】
次いで、図１（ｂ）に示す工程では、多孔質層１２上に少なくとも１層の非多孔質層を形成し、これを第１の基板１０とする。図示の例では、２層の非多孔質層１３，１４を形成したものである。下側の非多孔質層１３としては、例えば単結晶Ｓｉ層が好適である。この単結晶Ｓｉ層は、例えばＳＯＩ基板における活性層として使用され得る。また、表面側の非多孔質層１４としては、例えばＳｉＯ２（絶縁層）層が好適である。このＳｉＯ２層は、活性層を貼り合わせ界面から離すために好適である。
【００９１】
なお、非多孔質層としては、上記の他、多結晶Ｓｉ層、非晶質Ｓｉ層、金属層、化合物半導体層、超伝導層等も好適である。また、非多孔質層に、この時点でMOSFET等の素子を形成してもよい。
【００９２】
図１（ｃ）に示す工程では、第１の基板１０と別途用意した第２の基板２０とを非多孔質層１３，１４を挟むようにして室温で密着させる。その後、陽極接合、加圧若しくは熱処理又はこれらを組み合わせた処理により第１の基板１０と第２の基板２０とを貼り合せて貼り合わせ基板３０を作成する。
【００９３】
ここで、非多孔質層１３として単結晶Ｓｉ層を形成した場合には、該単結晶Ｓｉ層の表面に、前述のように、熱酸化等の方法でＳｉＯ２層を形成した後に、第１の基板１０と第２の基板２０とを貼り合せることが好ましい。
【００９４】
また、第２の基板２０としては、Ｓｉ基板の他、例えば、Ｓｉ基板上にＳｉＯ２層を形成した基板、石英等の光透過性基板や絶縁性基板、サファイア基板等が好適である。ただし、第２の基板の材料は、これらに限定されず、貼り合わせ面が十分に平坦な基板である限り、他の種類の基板を採用することもできる。更に、第２の基板２０の代わりに、例えばフレキシブルなフィルム等を採用することもできる。
【００９５】
なお、非多孔質層１３をＳｉで構成しない場合、或いは、第２の基板２０としてＳｉ基板を採用しない場合には、絶縁層としての非多孔質層１４を形成する必要はない。
【００９６】
また、貼り合わせに際して、第１の基板１０と第２の基板２０との間に別途絶縁性の薄板を挟んで３枚重ねにすることも可能である。
【００９７】
図１（ｄ）に示す工程では、貼り合わせ基板３０を多孔質層１２の部分で２枚に分離する。分離の方法としては、例えば、流体を多孔質層１２に打ち込む方法、貼り合わせ基板３０に対して、その面に垂直な方向に力（例えば、押圧力、引張り力）を印加する方法、貼り合わせ基板３０に対して面方向にせん断力等の外圧を印加する方法、多孔質Ｓｉ層１２を周辺部から酸化させて膨張させ、多孔質Ｓｉ層１２内に内圧を発生させる方法、貼り合わせ基板３０にパルス状に変化する熱を印加して多孔質層１２に熱応力を加える方法、多孔質層１２を軟化させる方法、或いは、貼り合わせ基板３０を構成する２枚の基板間に楔を挿入する方法等があるが、他の方法を採用することもできる。ここで、多孔質層１２に流体を打ち込む方法において、流体としては、例えば純水等の液体、窒素ガス、空気ガス、酸素ガス、水素ガス、炭酸ガス、不活性ガス等の気体等が好適である。
【００９８】
なお、貼り合わせ基板３０を２枚の基板に分離する代わりに、貼り合わせ基板３０における第１の基板１０の裏面から多孔質層１２までを研削、研磨等により除去してもよい。
【００９９】
この分離工程により、貼り合わせ基板３０は、単結晶Ｓｉ基板１１上に多孔質層１２’を有する基板１０’と、第２の基板２０上に非多孔質層（例えば、絶縁層）１４、非多孔質層（例えば、単結晶Ｓｉ層）１３、多孔質層１２”を順に有する基板（２０＋１０”）とに分離される。
【０１００】
図１（ｅ）に示す工程では、第２の基板２０上の多孔質層１２”を除去する。非多孔質層１３が単結晶Ｓｉ層である場合には、例えば、Ｓｉをエッチングするための通常のエッチング液、或いは、多孔質Ｓｉを選択的にエッチングするためのエッチング液である弗酸若しくは弗酸にアルコール及び過酸化水素水の少なくとも一方を添加した混合液、或いは、バッファード弗酸若しくはバッファード弗酸にアルコール及び過酸化水素水の少なくとも一方を添加した混合液の中から選択される少なくとも１種類のエッチング液を使用して多孔質Ｓｉ層１２”のみを無電解湿式化学エッチングすることにより、第２の基板２０上に非多孔質層１４，１３を残すことができる。多孔質Ｓｉは膨大な表面積を有するため、上記のように、通常のＳｉのエッチング液を用いても選択的に多孔質Ｓｉのみをエッチングすることが可能である。
【０１０１】
非多孔質層１３を研磨ストッパーとして、多孔質Ｓｉ層１２”を研磨により選択的に除去する方法もある。
【０１０２】
非多孔質層１３として化合物半導体層を形成した場合は、例えば、化合物半導体をエッチングする速度よりもＳｉをエッチングする速度が速いエッチング液を用いることにより、多孔質Ｓｉ層１２”のみを選択的に化学エッチングして第２の基板２０上に薄膜化した単結晶化合物半導体層（非多孔質層１３）を残すことができる。また、単結晶化合物半導体層（非多孔質層１３）を研磨ストッパーとして多孔質Ｓｉ層１２”を研磨により選択的に除去する方法もある。
【０１０３】
図１（ｅ）は、上記の工程で製造される半導体基板を示している。上記の工程によれば、第２の基板２０上の全域に、平坦かつ均一な膜厚を有する非多孔質薄膜（例えば、単結晶Ｓｉ薄膜）を形成することができる。
【０１０４】
例えば、表面側の非多孔質層１３として単結晶Ｓｉ層、内部の非多孔質層１４としてＳｉＯ２層を形成した半導体基板は、ＳＯＩ基板として使用され得る。また、第２の基板２０として絶縁性基板を採用すると、絶縁分離された電子素子を作製する上で好適な半導体基板を作成することができる。
【０１０５】
図１（ｆ）に示す工程では、単結晶Ｓｉ基板１１上に残った多孔質層１２’を除去する。そして、表面平坦性が許容できないほど荒れている場合には単結晶Ｓｉ基板１１の表面を平坦化することにより、この基板を第１の基板１０の形成するための単結晶Ｓｉ基板１１、或いは、第２の基体２０として利用することができる。
【０１０６】
次いで、本発明の第２の実施の形態に係る半導体基板の製造工程を説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体基板の製造工程を示す図である。
【０１０７】
まず、図２（ａ）に示す工程では、単結晶Ｓｉ基板１１を用意して、その表面側に、多孔度の異なる２層の多孔質層１２ａ，１２ｂを形成する。なお、３層以上の多孔質層を形成してもよい。
【０１０８】
最表面層の多孔質層１２ａは、その上に高品質のエピタキシャル層を形成するために、例えば３０％以下の多孔度にすることが好ましい。一方、２層目の多孔質層１２ｂは、分離を容易にするために、例えば３０％以上の多孔度にすることが好ましい。
【０１０９】
図２（ｂ）に示す工程では、最表面層の多孔質層１２ａ上に少なくとも１層の非多孔質層を形成し、これを第１の基板１０とする。図示の例では、２層の非多孔質層１３，１４を形成したものである。下側の非多孔質層１３としては、例えば単結晶Ｓｉ層が好適である。この単結晶Ｓｉ層は、例えばＳＯＩ基板における活性層として使用され得る。また、表面側の非多孔質層１４としては、例えばＳｉＯ２（絶縁層）層が好適である。このＳｉＯ２層は、活性層を貼り合わせ界面から離すために好適である。
【０１１０】
なお、非多孔質層としては、上記の他、多結晶Ｓｉ層、非晶質Ｓｉ層、金属層、化合物半導体層、超伝導層等も好適である。また、非多孔質層に、この時点でMOSFET等の素子を形成してもよい。
【０１１１】
図２（ｃ）に示す工程では、第１の基板１０と別途用意した第２の基板２０と非多孔質層を挟むようにしてを室温で密着させる。その後、陽極接合、加圧若しくは熱処理又はこれらを組み合わせた処理により第１の基板１０を第２の基板２０とを貼り合せて貼り合わせ基板３０を作成する。
【０１１２】
ここで、非多孔質層１３として単結晶Ｓｉ層を形成した場合には、該単結晶Ｓｉの表面に、前述のように、熱酸化等の方法でＳｉＯ２層を形成した後に、第１の基板１０と第２の基板２０とを貼り合せることが好ましい。
【０１１３】
また、第２の基板２０としては、Ｓｉ基板の他、例えば、Ｓｉ基板上にＳｉＯ２層を形成した基板、石英等の光透過性基板や絶縁性基板、サファイア基板等が好適である。ただし、第２の基板の材料は、これらに限定されず、貼り合わせ面が十分に平坦な基板である限り、他の種類の基板を採用することもできる。更に、第２の基板２０の代わりに、例えばフレキシブルなフィルム等を採用することもできる。
【０１１４】
なお、非多孔質層１３をＳｉで構成しない場合、或いは、第２の基板２０としてＳｉ基板を採用しない場合には、絶縁層としての非多孔質層１４を形成する必要はない。
【０１１５】
また、貼り合わせに際して、第１の基板１０と第２の基板２０との間に別途絶縁性の薄板を挟んで３枚重ねにすることも可能である。
【０１１６】
図２（ｄ）に示す工程では、貼り合わせ基板３０を多孔質層１２ａ及び１２ｂの部分、特に下層の多孔質層１２ｂの部分で２枚に分離する。分離の方法としては、例えば、流体を多孔質層１２ａ及び１２ｂに打ち込む方法、貼り合わせ基板３０に対して、その面に垂直な方向に力（例えば、押圧力、引張り力）を印加する方法、貼り合わせ基板３０に対して面方向にせん断力等の外圧を印加する方法、多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂを周辺部から酸化させて膨張させ、多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂ内に内圧を発生させる方法、貼り合わせ基板３０にパルス状に変化する熱を印加して多孔質層１２ａ及び１２ｂに熱応力を加える方法、多孔質層１２ａ及び１２ｂを軟化させる方法、或いは、貼り合わせ基板３０を構成する２枚の基板間に楔を挿入する方法等があるが、他の方法を採用することもできる。ここで、多孔質層１２ａ及び１２ｂに流体を打ち込む方法において、流体としては、例えば純水等の液体、窒素ガス、空気ガス、酸素ガス、水素ガス、炭酸ガス、不活性ガス等の気体等が好適である。
【０１１７】
なお、貼り合わせ基板３０を２枚の基板に分離する代わりに、貼り合わせ基板３０における第１の基板１０の裏面から多孔質層１２ａ及び１２ｂまでを研削、研磨等により除去してもよい。
【０１１８】
この分離工程により、貼り合わせ基板３０は、単結晶Ｓｉ基板１１上に多孔質層１２ｂ’を有する基板１０’と、第２の基板２０上に非多孔質層（例えば、絶縁層）１４、非多孔質層（例えば、単結晶Ｓｉ層）１３、多孔質層１２ａ、多孔質層１２ｂ”を順に有する基板（２０＋１０”）とに分離される。
【０１１９】
図２（ｅ）に示す工程では、第２の基板２０上の多孔質層１２ａ及び１２ｂ”を除去する。非多孔質層１３が単結晶Ｓｉ層である場合には、例えば、Ｓｉをエッチングするための通常のエッチング液、或いは、多孔質Ｓｉを選択的にエッチングするためのエッチング液である弗酸若しくは弗酸にアルコール及び過酸化水素水の少なくとも一方を添加した混合液、或いは、バッファード弗酸若しくはバッファード弗酸にアルコール及び過酸化水素水の少なくとも一方を添加した混合液の中から選択される少なくとも１種類のエッチング液を使用して多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂ”のみを無電解湿式化学エッチングすることにより、第２の基板２０上に非多孔質層１４，１３を残すことができる。多孔質Ｓｉは膨大な表面積を有するため、上記のように、通常のＳｉのエッチング液を用いても選択的に多孔質Ｓｉのみをエッチングすることが可能である。
【０１２０】
非多孔質層１３を研磨ストッパーとして、多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂ”を研磨により選択的に除去する方法もある。
【０１２１】
非多孔質層１３として化合物半導体層を形成した場合は、例えば、化合物半導体をエッチングする速度よりもＳｉをエッチングする速度が速いエッチング液を用いることにより、多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂ”のみを選択的に化学エッチングして第２の基板２０上に薄膜化した単結晶化合物半導体層（非多孔質層１３）を残すことができる。また、単結晶化合物半導体層（非多孔質層１３）を研磨ストッパーとして多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂ”を研磨により選択的に除去する方法もある。
【０１２２】
図２（ｅ）は、上記の工程で製造される半導体基板を示している。上記の工程によれば、第２の基板２０上の全域に、平坦かつ均一な膜厚を有する非多孔質薄膜（例えば、単結晶Ｓｉ薄膜）を形成することができる。
【０１２３】
例えば、表面側の非多孔質層１３として単結晶Ｓｉ層、内部の非多孔質層１４としてＳｉＯ２層を形成した半導体基板は、ＳＯＩ基板として使用され得る。また、第２の基板２０として絶縁性基板を採用すると、絶縁分離された電子素子を作製する上で好適な半導体基板を作成することができる。
【０１２４】
図２（ｆ）に示す工程では、単結晶Ｓｉ基板１１上に残った多孔質層１２ｂ’を除去する。そして、表面平坦性が許容できないほど荒れている場合には単結晶Ｓｉ基板１１の表面を平坦化することにより、この基板を第１の基板１０の形成するための単結晶Ｓｉ基板１１、或いは、第２の基体２０として利用することができる。
【０１２５】
以下、図１（ａ）又は図２（ａ）に示す工程、即ち、単結晶Ｓｉ基板の表面に多孔質Ｓｉ層を形成するための本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置について説明する。。
【０１２６】
図３は、本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置の概略構成を示す図である。
【０１２７】
この陽極化成装置１００は、陰電極１０４と陽電極１０６との間に、該陽電極１０６による処理対象のＳｉ基板１０１や電解質溶液の汚染を防止するための導電性隔壁１０８を有する。この導電性隔壁１０８は、例えばＳｉ基板、特に、処理対象のＳｉ基板１０１と同程度の比抵抗を有するＳｉ基板で構成することが好ましい。このように、導電性隔壁１０８を処理対象のＳｉ基板１０１と同質の材料で構成することにより、処理対象のＳｉ基板１０１が汚染されることを防止することができる。
【０１２８】
この導電性隔壁１０８は、着脱可能であることが好ましい。図３に示す例では、例えば、導電性隔壁１０８を着脱するための機構として、陽電極１０６の表面或いは陽電極ホルダ１０７に真空吸着機構を設けることが好ましい。なお、導電性隔壁１０８と陽電極１０６とは、電気的に接続する必要がある。したがって、導電性隔壁１０８と陽電極１０６との間に隙間がある場合には、その隙間に導電性の溶液や導電性の材料等を満たすことが必要である。
【０１２９】
陰電極１０４は、陰電極ホルダ１０５によって保持されている。
【０１３０】
この陽極化成装置１００では、陽極化成槽１０２は、処理対象のＳｉ基板１０１によって、陰電極１０４側の槽と導電性隔壁１０８（陽電極１０６）側の槽との２槽に分離される。従って、処理対象のＳｉ基板１０１の表面側に供給する第１の電解質溶液１３１と、該Ｓｉ基板１０１の裏面側に供給する第２の電解質溶液１４１とを互いに異なる性質を有する電解質溶液とすることができる。
【０１３１】
ここで、互いに異なる性質を有する電解質溶液とは、例えば、含有するイオンの種類が互いに異なる電解質溶液や、含有するイオンの濃度が互いに異なる電解質溶液等をいう。
【０１３２】
この陽極化成装置１００では、陽極化成槽１０２の陰電極１０４側、即ち、陰電極１０４と処理対象のＳｉ基板１０１の表面側（多孔質Ｓｉ層を形成すべき面）との間には、第１の電解質溶液１３１として、該Ｓｉ基板１０１を多孔質化する能力を有する電解質溶液を満たす。
【０１３３】
一方、陽極化成槽１０２の陽電極１０６側、即ち、導電性隔壁１０８と処理対象のＳｉ基板１０１の裏面側（多孔質Ｓｉ層を形成しない面）との間には、第２の電解質溶液１４１として、例えば、実質的に導電性隔壁１０８を多孔質化する能力を有しない電解質溶液を満たすことが好ましい。ここで、実質的に導電性隔壁１０８と多孔質化する能力を有しない電解質溶液には、導電性隔壁１０８を多孔質化する能力が低く、実用上、導電性隔壁１０８を多孔質化する能力がないと看做すことができる電解質溶液も含まれる。
【０１３４】
このような第２の電解質溶液１４１の一例として、例えば、導電性隔壁１０８を電解エッチング（或いは電解研磨）し得る電解質溶液が挙げられる。導電性隔壁１０８を電解エッチングし得る電解質溶液を用いた場合、導電性隔壁１０８は、その表面が多孔質化されることなく、その表面が全体的にエッチングされる。また、このような第２の電解質溶液１４１の他の例として、例えば、導電性隔壁１０８の構成材料と反応しないイオンのみを含む電解質溶液が挙げられる。
【０１３５】
具体的には、第１の電解質溶液１３１としては、例えば、濃度が１０〜５０％のＨＦ溶液が好適である。また、第２の電解質溶液１４１としては、例えば、濃度が１０％以下のＨＦ溶液が好適であり、濃度が２％以下のＨＦ溶液が更に好適である。
【０１３６】
以上のように、導電性隔壁１０８とＳｉ基板１０１との間には、第２の電解質溶液１４１として、実質的に導電性隔壁１０８を多孔質化する能力を有しない電解質溶液を満たすことにより、Ｓｉ基板１０１の多孔質化（陽極化成）の際に導電性隔壁１０８が多孔質化されることを防止し、更に導電性隔壁１０８からパーティクルが発生する可能性を低減することができる。
【０１３７】
これに対して、従来のように、Ｓｉ材料からなる導電性隔壁（１０８）と処理対象のＳｉ基板（１０１）との間に、陰電極（１０４）とＳｉ基板（１０１）との間に満たす電解質溶液と同一の電解質溶液、或いは、導電性隔壁（１０８）が処理対象のＳｉ基板（１０１）と同様に多孔質化され得る電解質溶液を満たす場合は、当然に、導電性隔壁（１０８）がその表面から多孔質化される。従って、１つの導電性隔壁（１０８）を陽極化成槽（１０２）に取り付けて、多数枚のＳｉ基板（１０１）について陽極化成処理を実施すると、その処理枚数に応じて分厚い多孔質層が導電性隔壁に形成される。
【０１３８】
分厚い多孔質層が形成された導電性隔壁を使用し続けると、最終的には、多孔質層が物理的に崩壊し、導電性隔壁の構成材料又はその反応物からなるパーティクルが発生する。このパーティクルは、処理対象のＳｉ基板や陽極化成槽を汚染すると共に電解質溶液を汚染する。
【０１３９】
導電性隔壁（１０８）が多孔質化される条件の下では、特に、処理対象のＳｉ基板（１０１）に多孔度の異なる多層構造の多孔質層を形成する場合において、導電性隔壁の崩壊（パーティクルの発生）が顕著に起こる。この原因は、次の２点にあると考えられる。
【０１４０】
１）導電性隔壁に多孔度が異なる多孔質層が層状に形成されるために、孔壁が応力に耐えられなくなる。
【０１４１】
２）多孔度が低い多孔質層の下に多孔度が高い多孔質層が形成される際に、該多孔度の高い多孔質層の多孔度は、導電性隔壁の表面から当該層までの深さ（多孔質層の全体の厚さ）の深さが深いほど高くなる。したがって、Ｓｉ基板の処理枚数が多くなると、導電性隔壁の最深部に形成される多孔質層の多孔度が限界値まで達して、孔壁の崩壊が起こる。
【０１４２】
以下、本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置１００を使用してＳｉ基板に多孔質Ｓｉ層を形成する場合の好適な処理手順を説明する。
【０１４３】
まず、陽極化成槽１０２内の電解質溶液が空の状態で、搬送ロボット等により、処理対象のＳｉ基板１０１を基板ホルダ１０３の吸着部（例えば、吸着パッド）に当接させ、基板ホルダ１０３に吸着させる。この基板ホルダ１０３は、Ｓｉ基板１０１を保持するための吸着部として、真空吸着機構を有する。
【０１４４】
次いで、ポンプ１１２により第１のタンク１１４から第１の電解質溶液１３１を汲み上げ、フィルタ１１１を通して陽極化成槽１０２の陰電極１０４とＳｉ基板１０１との間に供給する。また、これと並行して、ポンプ１２２により第２のタンク１２４から第２の電解質溶液１４１を汲み上げ、フィルタ１２１を通して陽極化成槽１０２の導電性隔壁１０８とＳｉ基板１０１との間に供給する。
【０１４５】
なお、前述のように、第１の電解質溶液１３１は、処理対象のＳｉ基板１０１の表面を多孔質化する能力を有する電解質溶液であり、第２の電解質溶液１４１は、実質的に導電性隔壁１０８を多孔質化する能力を有しない電解質溶液である。
【０１４６】
第１の電解質溶液１３１、第２の電解質溶液１４１が夫々陽極化成槽１０２の陰電極１０４側、陽電極１０６側に満たされたら、陰電極１０４と陽電極１０６との間に所定の大きさの電流を流して、処理対象のＳｉ基板１０１の表面に所定の多孔度を有する多孔質層を形成する。この時、導電性隔壁１０８は、その表面が多孔質化されることなく、その表面が全体的に電解エッチングされる。
【０１４７】
次いで、ポンプ１１３により、陽極化成槽１０２の陰電極１０４側の下部から第１の電解質溶液１３１を引き抜いて第１のタンク１１４に排出する。また、これと並行してポンプ１２３により、陽極化成槽１０１の陽電極１０６側の下部から第２の電解質溶液１４１を引き抜いて第２のタンク１２４に排出する。
【０１４８】
次いで、搬送ロボット等により処理済みのＳｉ基板１０１を基板ホルダ１０３から取り外し所定の位置（例えば、キャリア）に搬送する。
【０１４９】
以上の処理は、図１に示すように、Ｓｉ基板１１（１０１）の表面に１層の多孔質層１２を形成する処理である。
【０１５０】
次いで、図２に示すように、Ｓｉ基板１１（１０１）に２層の多孔質層１２ａ及び１２ｂを形成するための方法、或いは、３層以上の多孔質層を形成するための方法として、好適な２つの方法を挙げる。
【０１５１】
第１の方法は、陰電極１０５と陽電極１０６との間に第１の電流値の電流を流して第１層（上層）の多孔質層１２ａを形成した後に、陰電極１０５と陽電極１０６との間に第２の電流値の電流を流して第２層（下層）の多孔質層１２ｂを形成する方法である。３層以上の多孔質層を形成する場合には、陰電極１０５と陽電極１０６との間に流す電流の大きさを更に変更して処理を繰り返せばよい。
【０１５２】
第２の方法は、Ｓｉ基板１０１に第１層（上層）の多孔質層１２ａを形成した後に、陰電極１０４側の第１の電解質溶液１３１を第３の電解質溶液に交換し、該第３の電解質溶液によってＳｉ基板１０１に第２層（下層）の多孔質層１２ｂを形成する方法である。３層以上の多孔質層を形成する場合には、該第３の電解質溶液を更に他の電解質溶液に変更して処理を繰り返せばよい。
【０１５３】
図４は、図３に示す陽極化成装置１００の変形例に係る陽極化成装置の概略構成を示す図である。なお、図３に示す陽極化成装置１００と実質的に同一の構成要素には同一の符号を付している。
【０１５４】
この陽極化成装置２００の陽極化成槽２０１には、導電性隔壁１０８を固定するための専用のホルダである導電性隔壁ホルダ１０３ａが設けられている。この陽極化成槽２０１は、導電性隔壁１０８と陽電極１０６との間に導電性溶液１５１を満たした状態で使用される。なお、この導電性溶液１５１は、単に導電性隔壁１０８と陽電極１０６とを電気的に接続するために使用される。
【０１５５】
この陽極化成装置２００によるＳｉ基板１０１の処理は、図３に示す陽極化成装置１００による処理と同様である。
【０１５６】
図５は、図４に示す陽極化成装置１００の変形例に係る陽極化成装置の概略構成を示す図である。この陽極化成装置３００は、多数枚のＳｉ基板を一括して処理する能力を有する。具体的には、この陽極化成装置３００では、陽極化成槽３０１に、多数の基板ホルダ１０３が取り付けられている。
【０１５７】
この陽極化成装置３００によるＳｉ基板１０１の処理は、図４に示す陽極化成装置１００による処理と同様である。
【０１５８】
更に、図３に示す陽極化成装置を、多数の基板ホルダ１０３を備えることにより多数枚の基板を一括して処理し得るように変更した変形例も好適である。
【０１５９】
図６は、図３に示す陽極化成装置１００を組み込んだ自動処理ラインの概略構成を示す図である。なお、図６では、陽極化成層１０２の外部の構成要素である第１タンク１３１や第２のタンク１４１等は省略されている。
【０１６０】
図３に示す陽極化成装置１００に代えて、図４に示す陽極化成装置２００又は図５に示す陽極化成装置３００を採用してもよい。
【０１６１】
以下、この自動製造ライン７００における処理手順を説明する。この自動製造ライン７００は、操作パネル等の入力部をを有するコンピュータ７５０によって制御される。
【０１６２】
この自動製造ライン７００では、処理対象のＳｉ基板１０１を収容したウェハキャリア７０２がローダ７０１上に載置され、コンピュータ７５０の操作パネルを介してオペレ−タから処理の開始が指示されることにより、以下の一連の処理を開始する。なお、処理の開始前の状態においては、陽極化成槽１０２内には、電解質溶液が満たされてない。
【０１６３】
まず、第１搬送ロボット７２１が、コンピュータ７５０の制御の下、その吸着部によりウェハキャリア７０２内のＳｉ基板１０１の裏面を吸着して取り出して、陽極化成槽１０２内の陰電極１０４側に移動させる。そして、コンピュータ７５０の制御の下、第２搬送ロボット７２２が、基板ホルダ１０３の開口部を通して吸着部をＳｉ基板１０１の裏面に当接させ、該吸着部によりＳｉ基板１０１を吸着して第１搬送ロボット７２１から受け取り、Ｓｉ基板１０１を基板ホルダ１０３の吸着部に接触する位置まで移動させる。この状態で、コンピュータ７５０の制御の下、基板ホルダ１０３の真空吸着機構により、その吸着部にＳｉ基板１０２が吸着される。
【０１６４】
次いで、コンピュータ７５０の制御の下、陽極化成槽１０２の陰電極１０４とＳｉ基板１０１との間に第１の電解質溶液１３１が満たされる共に導電性隔壁１０８とＳｉ基板１０１との間に第２の電解質溶液１４１が満たされる。
【０１６５】
次いで、コンピュータ７５０の制御の下、陽極化成装置１００の陰電極１０４と陽電極１０６との間に所定の大きさの電流が流され、Ｓｉ基板１０１の表面に多孔質層が形成される。ここで、前述のように、Ｓｉ基板１０１の表面に多層構造の多孔質層を形成してもよい。
【０１６６】
次いで、コンピュータ７５０の制御の下、陰電極１０４とＳｉ基板１０１との間の第１の電解質溶液１３１が排出されると共に導電性隔壁１０８とＳｉ基板１０１との間の第２の電解質溶液１４１が排出される。
【０１６７】
次いで、コンピュータ７５０の制御の下、第２搬送ロボット７２２が陽極化成槽１０２内のＳｉ基板１０１の裏面を吸着し、基板ホルダ１０３による真空吸着が解除された後に、第２搬送ロボット７２２が基板ホルダ１０３からＳｉ基板１０１を引き離す。そして、コンピュータ７５０の制御の下、第２搬送ロボット７２２が第１搬送ロボット７２１にＳｉ基板１０１を引き渡す。
【０１６８】
次いで、コンピュータ７５０の制御の下、第１搬送ロボット７２１が、Ｓｉ基板１０１を水洗槽７０３内に予め浸漬されたウェハキャリア７０２に収容する。
【０１６９】
以上の処理を繰り返して、ローダー７０１上のウェハキャリア７０２内の全てのＳｉ基板１０１が処理され、水洗槽７０３内のウェハキャリア７０２内に収容されると、コンピュータ７５０の制御の下、Ｓｉ基板１０１が洗浄される。
【０１７０】
次いで、コンピュータ７５０の制御の下、第３搬送ロボット７３１が、水洗槽７０３内のＳｉ基板１０１をウェハキャリア７０２に収容したまま取り出して、スピンドライヤ７０４に搬送する。そして、コンピュータ７５０の制御の下、スピンドライヤ７０４によりＳｉ基板１０１を乾燥させる。
【０１７１】
次いで。コンピュータ７５０の制御の下、Ｓｉ基板をウェハキャリア７０２に収容したまま、第３搬送ロボット７３１が、アンローダ７０５上に搬送する。
【０１７２】
次に、上記の陽極化成装置による陽極化成処理の実施例を挙げる。
【０１７３】
［実施例１］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板をセットし、１層の多孔質Ｓｉ層を形成した。この時の陽極化成条件等は、次の通りである。なお、電流密度は、陰電極１０４と陽電極１０６との間に流す電流の電流密度、第１の電解質溶液は、陰電極１０４と処理対象の単結晶Ｓｉ基板との間に満たす電解質溶液１３１、第２の電解質溶液は、導電性隔壁１０８と処理対象の単結晶Ｓｉ基板との間に満たす電解質溶液１４１を意味する（他の実施例において同じ）。
【０１７４】
電流密度            ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間            ：11（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）：12（μm）
導電性隔壁の材料    ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、厚さが１４５μｍ程度減少した。
【０１７５】
［実施例２］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板をセットし、電流密度を変更することにより３層構造の多孔質層を形成した。第１〜３層の各多孔質層を形成する際の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０１７６】
＜第１層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：11（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：12（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第２層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：20（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：3（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：3（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第３層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：1（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：1.1μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、厚さが２７１μｍ程度減少した。
【０１７７】
なお、以上の結果は、各Ｓｉ基板に第１層〜第３層の多孔質層を連続的に形成しながら１００枚のＳｉ基板に多孔質層を形成した場合においても、１００枚のＳｉ基板に第１層の多孔質層を形成し、次いで、その１００枚のＳｉ基板に第２層の多孔質層を形成し、次いで、そのＳｉ基板に第３層の多孔質層を形成した場合においても同様であった。
【０１７８】
［実施例３］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板をセットし、電流密度を変更することにより２層構造の多孔質層を形成した。第１層及び第２層の多孔質層を形成する際の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０１７９】
＜第１層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：5（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：6（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第２層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：30（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：110（sec）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：3（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、厚さが１６９μｍ程度減少した。
【０１８０】
なお、以上の結果は、各Ｓｉ基板に第１層、第２層の多孔質層を連続的に形成しながら１００枚のＳｉ基板に多孔質層を形成した場合においても、１００枚のＳｉ基板に第１層の多孔質層を形成し、次いで、その１００枚のＳｉ基板に第２層の多孔質層を形成た場合においても同様であった。
【０１８１】
［実施例４］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板をセットし、電流密度を変更することにより２層構造の多孔質層１２ａ及び１２ｂを形成した（図２（ａ））。第１層及び第２層の多孔質層を形成する際の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０１８２】
＜第１層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：11（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：12（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第２層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：20（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：3（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：3（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパーティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、厚さが１４５μｍ程度減少した。
【０１８３】
なお、以上の結果は、各Ｓｉ基板に第１層、第２層の多孔質層を連続的に形成しながら１００枚のＳｉ基板に多孔質層を形成した場合においても、１００枚のＳｉ基板に第１層の多孔質層を形成し、次いで、その１００枚のＳｉ基板に第２層の多孔質層を形成た場合においても同様であった。
【０１８４】
次いで、このようにして多孔質化された基板を酸素雰囲気中において400℃で1時間酸化した。この酸化により多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂの孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。
【０１８５】
次いで、多孔質Ｓｉ層上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法により0.3μm厚の単結晶Si層１３をエピタキシャル成長させた（図２（ｂ））。この成長条件は以下の通りである。なお、エピタキシャル成長の前段では、H2中に多孔質Si層の表面が晒されるため、表面の孔が埋まり、表面が平坦になる。
【０１８６】
＜エピタキシャル成長条件＞
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）
次いで、エピタキシャル成長させた単結晶Si層１３の表面に熱酸化により200nm厚のSiO2層１４を形成した（図２（ｂ））。
【０１８７】
次いで、このSiO2層の表面と別に用意したSi基板（第２の基板）２０の表面とを密着させた後に、1000℃で1時間の熱処理を行って貼り合わせて、貼り合わせ基板３０を作成した（図２（ｃ））。この熱処理は、N2或いは不活性ガス中で行ってもよいし、酸化雰囲気中で行ってもよいし、或いは、それらを組み合わせて行ってもよい。
【０１８８】
次いで、貼り合わせ基板３０を第１の基板１０の裏面側から多孔質Ｓｉ層１２ｂが表出するまで、研削、研磨又はエッチングによって除去した（図２（ｄ））。
【０１８９】
次いで、貼り合わせ基板３０に残った多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂ”を49%弗酸と30%過酸化水素水と水との混合液でエッチングした（図２（ｅ））。この際、単結晶Si層１３はエッチストップとして機能し、多孔質Si層が選択的にエッチングされる。
【０１９０】
該エッチング液による非多孔質の単結晶Siのエッチング速度は極めて低いため、多孔質の単結晶Siと非多孔質の単結晶Siとのエッチングの選択比は１０５以上にも達し、非多孔質層におけるエッチング量（数十オングストローム程度）は、実用上無視することができる。
【０１９１】
以上の工程により、Si酸化膜１４上に0.2μmの厚みを持った単結晶Si層１３を有するSOI基板（図２（ｅ））が得られる。このSOI基板の単結晶Si層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201nm±4nmであった。
【０１９２】
さらに水素中で1100℃で熱処理を1時間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm角の領域での平均2乗粗さは、およそ0.2nmであり、通常市販されているSiウエハと同等であった。
【０１９３】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Si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。
【０１９４】
なお、エピタキシャル成長させた単結晶Si層の表面に酸化膜を形成しない場合においても同様の結果が得られた。
【０１９５】
［実施例５］
この実施例は、上記の実施例４の変形例である。具体的には、実施例４における製造条件を以下のように変更した。
１）エピタキシャルSi層の厚さ：２μm
２）エピタキシャルSi層の表面の熱酸化膜の厚さ：0.1μm
３）第2の基板：1.9μmのSiO2層を形成したSi基板
４）貼り合わせ工程：第１及び第２の基板の表面を窒素プラズマに曝した後に両基板を密着させ、400℃で10時間アニールする。
【０１９６】
［実施例６］
この実施例は、上記の実施例４の変形例である。具体的には、実施例４における製造条件を以下のように変更した。
１）第２の基板：石英基板
２）貼り合わせ工程：第１及び第２の基板の表面を窒素プラズマに曝した後に両基板を密着させ、200℃で24時間アニールする。
３）水素中の熱処理：さらに水素中で970℃で熱処理を2時間施す（表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmであり、通常市販されているSiウエハと同等であった）。
【０１９７】
［実施例６］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板１１をセットし、１層の多孔質層１２を形成した（図１（ａ））。この時の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０１９８】
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：5（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：6（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパーティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、６６μｍ程度減少した。
【０１９９】
次いで、このようにして多孔質化された基板を酸素雰囲気中において400℃で1時間酸化した。この酸化により多孔質Si層１２の孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。
【０２００】
次いで、多孔質Si層１２上にMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により1μm厚の単結晶GaAs層１３をエピタキシャル成長させた（図１（ｂ））。この成長条件は以下の通りである。
【０２０１】
＜エピタキシャル成長条件＞
ソ−スガス：TMG/AsH3/H2
ガス圧力  ：80（Torr）
温度      ：700（℃）
次いで、GaAs層１３の表面と別に用意したSi基板（第２の基板）２０の表面とを密着させて、貼り合わせ基板３０を作成した（図１（ｃ））。
【０２０２】
次いで、貼り合わせ基板３０を第１の基板１０の裏面側から多孔質Ｓｉ層１２が表出するまで、研削、研磨又はエッチングによって除去した（図１（ｄ））。
【０２０３】
次いで、貼り合わせ基板３０に残った多孔質Si層１２”を、エチレンジアミン／ピロカテコール／水(17ml:3g:8mlの比率)の混合液（エッチング液）により110℃でエッチングした。単結晶GaAs層１３はエッチ・ストップとして機能し、多孔質Siが選択的にエッチングされた。
【０２０４】
該エッチング液によるGaAs単結晶のエッチング速度は、極めて低く、 GaAs単結晶におけるエッチング量（数十オングストローム程度）は、実用上無視することができる。
【０２０５】
以上の工程により、単結晶Si基板２０上に1μmの厚みを持った単結晶GaAs層１３を有する基板が得られる。この基板の単結晶GaAs層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1μm±29.8nmであった。
【０２０６】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、GaAs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。
【０２０７】
支持基板として酸化膜付きのSi基板を用いることにより、絶縁膜上にGaAs層を有する基板を形成することもできた。
【０２０８】
［実施例８］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板をセットし、１層の多孔質層１２を形成した（図１（ａ））。この時の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０２０９】
電流密度            ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間            ：11（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）：12（μm）
導電性隔壁の材料    ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、１４５μｍ程度減少した。
【０２１０】
次いで、このようにして多孔質化された基板を酸素雰囲気中において400℃で1時間酸化した。この酸化により多孔質Si層１２の孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。
【０２１１】
次いで、多孔質Si層１２上にMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により1μm厚の単結晶InP層１３をエピタキシャル成長させた（図１（ｂ））。
【０２１２】
次いで、このInP層１３の表面と別に用意した石英基板（第２の基板）２０の表面とを夫々窒素プラズマに曝した後に密着させ、200℃で10時間アニールすることにより貼り合わせ基板３０を作成した（図１（ｃ））。
【０２１３】
次いで、貼り合わせ基板３０のベベリングの隙間に向けて0.2mm径のウォータージェットを噴射して、これにより貼り合わせ基板３０を多孔質Si層１２の部分で２枚に分離した（図１（ｄ））。
【０２１４】
次いで、第２の基板側に残った多孔質Si層１２”を49%弗酸と30%過酸化水素水と水とのの混合液で撹拌しながら選択的にエッチングした（図１（ｅ））。この際、単結晶InP層１３はエッチ・ストップとして機能し、多孔質Si層１２”が選択エッチングされる。
【０２１５】
該エッチング液によるInP単結晶のエッチング速度は、極めて低く、 単結晶InP層１３におけるエッチング量（数十オングストローム程度）は、実用上無視することができる。
【０２１６】
以上の工程により、石英基板２０上に1μmの厚みを持った単結晶InP層１３を有する基板（図１（ｅ）））が得られる。この基板の単結晶InP層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1μm±29.0nmであった。
【０２１７】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、InP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。
【０２１８】
［実施例９］
この実施例は、実施例４乃至実施例８において、第１の基板を構成する単結晶Ｓｉ基板の両面に対して、夫々の実施例に記載した処理を施す。
【０２１９】
［実施例１０］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板１１をセットし、電流密度を変更することにより２層構造の多孔質層１２ａ及び１２ｂを形成した（図２（ａ））。第１層及び第２層の各多孔質層を形成する際の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０２２０】
＜第１層の多孔質層を形成するための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：11（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：12（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第２層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：20（mA・cm-2）
第１の陽極化成溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：3（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：3（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、厚さが２５８μｍ程度減少した。
【０２２１】
なお、以上の結果は、各Ｓｉ基板に第１層、第２層の多孔質層を連続的に形成しながら１００枚のＳｉ基板に多孔質層を形成した場合においても、１００枚のＳｉ基板に第１層の多孔質層を形成し、次いで、その１００枚のＳｉ基板に第２層の多孔質層を形成た場合においても同様であった。
【０２２２】
次いで、このようにして多孔質化された基板を酸素雰囲気中において400℃で1時間酸化した。この酸化により多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂの孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。
【０２２３】
次いで、多孔質Ｓｉ層１２ａ上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法により0.3μm厚の単結晶Si層１３をエピタキシャル成長させた（図２（ｂ））。この成長条件は以下の通りである。なお、エピタキシャル成長の前段では、H2中に多孔質Si層の表面が晒されるため、表面の孔が埋まり、表面が平坦になる。
【０２２４】
＜エピタキシャル成長条件＞
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）
次いで、エピタキシャル成長させた単結晶Si層１３の表面に熱酸化により200nm厚のSiO2層１4を形成した（図２（ｂ））。
【０２２５】
次いで、このSiO2層１４の表面と別に用意したSi基板（第２の基板）２０の表面とを密着させた後に、1000℃で1時間の熱処理を行って貼り合わせて、貼り合わせ基板３０を作成した（図２（ｃ））。
【０２２６】
次いで、貼り合わせ基板３０のベベリングの隙間に向けて0.2mm径のウォータージェットを噴射して、これにより貼り合わせ基板３０を第２層のの多孔質Ｓｉ層１２ｂの部分で２枚の基板に分離した（図２（ｄ））。
【０２２７】
次いで、第２の基板側に残った多孔質Si層１２ａ及び１２ｂ”を49%弗酸と30%過酸化水素水と水との混合液でエッチングした（図２（ｅ））。この際、単結晶Si層１３はエッチストップとして機能し、多孔質Si層１２ａ及び１２ｂ”が選択的にエッチングされる。
【０２２８】
該エッチング液による非多孔質の単結晶Siのエッチング速度は極めて低いため、多孔質の単結晶Siと非多孔質の単結晶Siとのエッチングの選択比は１０５以上にも達し、非多孔質層におけるエッチング量（数十オングストローム程度）は、実用上無視することができる。
【０２２９】
以上の工程により、Si酸化膜１４上に0.2μmの厚みを持った単結晶Si層１３を有するSOI基板（図２（ｅ））が得られる。このSOI基板の単結晶Si層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201nm±4nmであった。
【０２３０】
さらに水素中で1100℃で熱処理を1時間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm角の領域での平均2乗粗さは、およそ0.2nmであり、通常市販されているSiウエハと同等であった。
【０２３１】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Si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。
【０２３２】
なお、エピタキシャル成長させた単結晶Si層の表面に酸化膜を形成しない場合においても同様の結果が得られた。
【０２３３】
更に、第1の基板側に残った多孔質Siに関しても、49%弗酸と30%過酸化水素水と水との混合液で選択的にエッチングした。この際、単結晶Siはエッチ・ストップとして機能し、多孔質Siが選択的にエッチングされる。この基板は、再び第１の基板を形成するための基板として陽極化成工程に投入、或いは第２の基板として貼り合わせ工程に投入することができる。
【０２３４】
第1の基板の形成用として上記基板を再利用する前に、水素中において1100℃で熱処理を1時間施して微小孔に起因する表面荒れ（マイクロラフネス）を回復してもよい。ただし、第1の基板の形成用として上記の基板を再利用する場合には、エピタキシャル成長工程の前段における水素中でのプリベーク中に多孔質Si層の表面の孔のシールと同時に表面平坦化が行われるため、マイクロラフネスの平坦化は必ずしも必要ではない。
【０２３５】
ここで、水素中での熱処理の代わりに、表面タッチポリシュで微小孔に起因するマイクロラフネスを平坦化してもよい。
【０２３６】
［実施例１１］
この実施例は、上記の実施例１０の変形例である。具体的には、第１層及び第２層の各多孔質層を形成する際の陽極化成条件等を次のように変更した。
【０２３７】
＜第１層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：11（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：12（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第２層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：30（mA・cm-2）
第１の陽極化成溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：3（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：3（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、厚さが１６９μｍ程度減少した。
【０２３８】
［実施例１２］
この実施例は、上記の実施例１０の変形例である。具体的には、実施例４における製造条件を以下のように変更した。
１）エピタキシャルSi層の厚さ：２μm
２）エピタキシャルSi層の表面の熱酸化膜の厚さ：0.1μm
３）第2の基板：1.9μmのSiO2層を形成したSi基板
４）貼り合わせ工程：第１及び第２の基板の表面を窒素プラズマに曝した後に両基板を密着させ、400℃で10時間アニールする。
【０２３９】
［実施例１３］
この実施例は、上記の実施例１０の変形例である。具体的には、実施例４における製造条件を以下のように変更した。
１）第２の基板：石英基板
２）貼り合わせ工程：第１及び第２の基板の表面を窒素プラズマに曝した後に両基板を密着させ、200℃で24時間アニールする。
３）水素中の熱処理：さらに水素中で970℃で熱処理を2時間施す（表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmであり、通常市販されているSiウエハと同等であった）。
４）再利用：分離した後の第1基板側を、第1の基板の形成用として陽極化成工程に投入する。
【０２４０】
［実施例１４］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板１１をセットし、電流密度を変更することにより２層構造の多孔質層１２ａ及び１２ｂを形成した。第１層及び第２層の各多孔質層を形成する際の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０２４１】
＜第１層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：5（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：6（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第２層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：30（mA・cm-2）
第１の陽極化成溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：110（sec）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：3（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、厚さが１６９μｍ程度減少した。
【０２４２】
次いで、このようにして多孔質化された基板を酸素雰囲気中において400℃で1時間酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。
【０２４３】
次いで、多孔質Si層１２ａ上にMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により1μm厚の単結晶GaAs層１３をエピタキシャル成長させた（図２（ｂ））。この成長条件は以下の通りである。
【０２４４】
＜エピタキシャル成長条件＞
ソ−スガス：TMG/AsH3/H2
ガス圧力  ：80（Torr）
温度      ：700（℃）
次いで、GaAs層１３の表面と別に用意したSi基板（第２の基板）２０の表面とを密着させて貼り合わせ基板３０を作成した（図２（ｃ））。
【０２４５】
次いで、貼り合わせ基板３０のベベリングの隙間に向けて0.2mm径のウォータージェットを噴射して、これにより貼り合わせ基板２０を第２層の多孔質層１２ｂの部分で２枚に分離した（図２（ｄ））。
【０２４６】
次いで、第２の基板側に残った多孔質Si層１２ｂ”を、エチレンジアミン／ピロカテコール／水(17ml:3g:8mlの比率)の混合液（エッチング液）により110℃でエッチングした。単結晶GaAs層１３はエッチ・ストップとして機能し、多孔質Si層１２ａ及び１２ｂ”が選択的にエッチングされた。
【０２４７】
該エッチング液によるGaAs単結晶のエッチング速度は、極めて低く、 GaAs単結晶１３におけるエッチング量（数十オングストローム程度）は、実用上無視することができる。
【０２４８】
以上の工程により、単結晶Si基板２０上に1μmの厚みを持った単結晶GaAs層１３を有する基板が得られる。この基板の単結晶GaAs層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1μm±29.8nmであった。
【０２４９】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、GaAs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。
【０２５０】
支持基板２０として酸化膜付きのSi基板を用いることにより、絶縁膜上にGaAs層を有する基板を形成することもできた。
【０２５１】
更に、第1の基板側に残った多孔質Siに関しても、49%弗酸と30%過酸化水素水と水との混合液で撹拌しながら選択的にエッチングした。この際、単結晶Siはエッチ・ストップとして機能し、多孔質Siが選択的にエッチングされる。この基板は、再び第１の基板を形成するための基板として陽極化成工程に投入、或いは第２の基板として貼り合わせ工程に投入することができる。
【０２５２】
第１の基板の形成用として上記基板を再利用する前に、水素中において1100℃で熱処理を1時間施して微小孔に起因する表面荒れ（マイクロラフネス）を回復してもよい。ただし、第1の基板の形成用として上記の基板を再利用する場合には、エピタキシャル成長工程の前段における水素中でのプリベーク中に多孔質Si層の表面の孔のシールと同時に表面平坦化が行われるため、マイクロラフネスの平坦化は必ずしも必要ではない。
【０２５３】
ここで、水素中での熱処理の代わりに、表面タッチポリシュで微小孔に起因するマイクロラフネスを平坦化してもよい。
【０２５４】
［実施例１５］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板１１をセットし、電流密度を変更することにより２層構造の多孔質層１２ａ及び１２ｂを形成した（図２（ａ））。第１層及び第２層の各多孔質層を形成する際の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０２５５】
＜第１層の多孔質層を形成するための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：11（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：12（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第２層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：20（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：3（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：3（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、厚さが２５８μｍ程度減少した。
【０２５６】
なお、以上の結果は、各Ｓｉ基板に第１層、第２層の多孔質層を連続的に形成しながら１００枚のＳｉ基板に多孔質層を形成した場合においても、１００枚のＳｉ基板に第１層の多孔質層を形成し、次いで、その１００枚のＳｉ基板に第２層の多孔質層を形成た場合においても同様であった。
【０２５７】
次いで、このようにして多孔質化された基板を酸素雰囲気中において400℃で1時間酸化した。この酸化により多孔質Si層の孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。
【０２５８】
次いで、多孔質Si層上にMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により1μm厚の単結晶InP層１３をエピタキシャル成長させた（図２（ｂ））。
【０２５９】
次いで、このInP層１３の表面と別に用意した石英基板（第２の基板）２０の表面とを夫々窒素プラズマに曝した後に密着させ、200℃で10時間アニールすることにより貼り合わせ基板３０を作成した（図２（ｃ））。
【０２６０】
次いで、貼り合わせ基板３０のベベリングの隙間に向けて0.2mm径のウォータージェットを噴射して、これにより貼り合わせ基板２０を第２層の多孔質層１２ｂの部分で２枚に分離した（図２（ｄ））。
【０２６１】
次いで、第２の基板側に残った多孔質Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水と水との混合液で撹拌しながら選択的にエッチングした（図２（ｅ））。この際、単結晶InP層１３はエッチ・ストップとして機能し、多孔質Si層１２ａ及び１２ｂ”が選択エッチングされる。
【０２６２】
該エッチング液による単結晶InPのエッチング速度は、極めて低く、 単結晶InP層１３におけるエッチング量（数十オングストローム程度）は、実用上無視することができる。
【０２６３】
以上の工程により、石英基板２０上に1μmの厚みを持った単結晶InP層１３を有する基板が得られる。この基板の単結晶InP層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1μm±29.0nmであった。
【０２６４】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、InP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。
【０２６５】
更に、第1の基板側に残った多孔質Siに関しても、49%弗酸と30%過酸化水素水と水との混合液で撹拌しながら選択的にエッチングした。この際、単結晶Siはエッチ・ストップとして機能し、多孔質Siは選択的にエッチングされる。この基板は、再び第１の基板を形成するための基板として陽極化成工程に投入することができる。
【０２６６】
第1基板の形成用として上記基板を再利用する前に、水素中において1100℃で熱処理を1時間施して微小孔に起因する表面荒れ（マイクロラフネス）を回復してもよい。ただし、第1の基板の形成用として上記の基板を再利用する場合には、エピタキシャル成長工程の前段における水素中でのプリベーク中に多孔質Si層の表面の孔のシールと同時に表面平坦化が行われるため、マイクロラフネスの平坦化は必ずしも必要ではない。
【０２６７】
ここで、水素中での熱処理の代わりに、表面タッチポリシュで微小孔に起因するマイクロラフネスを平坦化してもよい。
【０２６８】
［実施例１６］
この実施例では、実施例１０乃至実施例１５における貼り合わせ基板の分離方法を変更するものである。具体的には、ウォータジェット法を用いる代わりに、この実施例では、貼り合わせ基板のベベリングの隙間へ樹脂性の薄い楔を挿入することにより、貼り合わせ基板３０を第２層（下層）の多孔質Ｓｉ層１２ｂで２枚に分離する。
【０２６９】
［実施例１７］
この実施例は、実施例１０乃至実施例１５において、第１の基板を構成する単結晶Ｓｉ基板の両面に対して、夫々の実施例に記載した処理を施す。
【０２７０】
［実施例１８］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板をセットし、第１の電解質溶液及び電流密度を変更することにより４層構造の多孔質層を形成した。第１層〜第４層の各多孔質層を形成する際の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０２７１】
＜第１層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：5（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：6（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第２層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：10（mA・cm-2）
第１の陽極化成溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=1:2:2
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：3（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：3（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第３層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：5（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：6（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第４層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：20（mA・cm-2）
第１の陽極化成溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=1:2:2
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：80（sec）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：1（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
この陽極化成条件の下で、導電性隔壁１０８を交換することなく、１００枚のＳｉ基板を処理した。導電性隔壁１０８には、多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）された。従って、導電性隔壁からのパティクルの発生はなかった。１００枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、２０８μｍ程度減少した。
【０２７２】
なお、以上の結果は、各Ｓｉ基板に第１層〜第４層の多孔質層を連続的に形成しながら１００枚のＳｉ基板に多孔質層を形成した場合においても、１００枚のＳｉ基板に第１層の多孔質層を形成し、次いで、その１００枚のＳｉ基板に第２層の多孔質層を形成し、次いで、そのＳｉ基板に第３層の多孔質層を形成し、次いで、そのＳｉ基板に第４層の多孔質層を形成した場合においても同様であった。
【０２７３】
第１の電解質溶液１３１を変更しながら単結晶Ｓｉ基板に対する多層構造の多孔質層の形成する方法としては、例えば、１つの陽極化成装置を使用し、陰電極１０４と処理対象の単結晶Ｓｉとの間に満たす第１の電解質溶液１３１を必要に応じて交換する方法や、複数の陽極化成装置を使用し、処理対象のＳｉ基板を該当する陽極化成槽に移す方法等がある。
【０２７４】
［実施例１９］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板をセットし、電流密度を変更しながら３段階の陽極化成処理を実施することにより４層構造の多孔質層を形成した。第１段階〜第３段階の各多孔質層を形成する際の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０２７５】
＜第１段階の陽極化成条件等＞
電流密度              ：1（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:2
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：8（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：10（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第２段階の陽極化成条件等＞
電流密度              ：7（mA・cm-2）
第１の陽極化成溶液    ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:2
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：8（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：10（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si
＜第３段階の陽極化成条件等＞
電流密度              ：100（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=1:1:2
第２の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=0.5:67:33
処理時間              ：4（sec）
導電性隔壁の材料      ：Si
以上の処理によれば、第１及び第２段階の陽極化成処理によって共に約１０μｍ厚の第１層（上層）及び第２層（下層）からなる２層構造の多孔質層が形成され、第３段階の陽極化成処理により第２層中に１μｍ以下の厚さの新たな層が形成され、全体で４層構造の多孔質層が単結晶Ｓｉ基板に形成される。
［実施例２０］
上記のいずれかの陽極化成装置に単結晶Ｓｉ基板をセットし、電流密度を変更することにより２層構造の多孔質層１２ａ及び１２ｂを形成した（図２Ａ）。第１層及び第２層の多孔質層を形成する際の陽極化成条件等は、次の通りである。
【０２７６】
＜第１層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：8.15（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=17:21:13
(HF=35.6wt％,C2H5OH=18.6wt％)
第２の電解質溶液      ：HF(1wt％、1.5wt％又は2.0wt％)
処理時間              ：5（min）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：6（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si(比抵抗＝0.01Ω〜0.02Ω）
＜第２層の多孔質層の形成のための陽極化成条件等＞
電流密度              ：30.6（mA・cm-2）
第１の電解質溶液      ：HF:H2O:C2H5OH=17:21:13
(HF=35.6wt％,C2H5OH=18.6wt％)
第２の電解質溶液      ：HF(1wt％、1.5wt％又は2.0wt％)
処理時間              ：80（sec）
多孔質Ｓｉ厚（目標）  ：3（μm）
導電性隔壁の材料      ：Si(比抵抗＝0.01Ω〜0.02Ω）
この３つの陽極化成条件(HF=1wt％、1.5wt％又は2.0wt％)の下で、導電性隔壁１０８を交換することなくＳｉ基板を処理した。
【０２７７】
第２の電解質溶液のHF濃度を1wt％及び1.5wt％とした場合には、導電性隔壁１０８には多孔質層は形成されず、その表面が電解エッチング（電解研磨）されていることが電子顕微鏡を用いて観察することによって確認された。従って、導電性隔壁からのパーティクルの発生はなかった。５枚のＳｉ基板を処理することにより、導電性隔壁１０８は、電解エッチングによって、厚さが１μｍ程度減少した。これらの陽極化成条件を採用することにより、導電性隔壁１０８の崩壊を防止しつつ、処理時間を短縮することによりスループットを向上させることができる。
【０２７８】
一方、第２の電解質溶液のHF濃度を2wt％とした場合には、Ｓｉ基板に第１層の多孔質層を形成する際に導電性隔壁１０８に多孔質層が形成され、Ｓｉ基板に第２層の多孔質層を形成する際に導電性隔壁１０８が崩壊する現象が観察された。
【０２７９】
なお、以上の結果は、各Ｓｉ基板に第１層、第２層の多孔質層を連続的に形成しながら５枚のＳｉ基板に多孔質層を形成した場合においても、５枚のＳｉ基板に第１層の多孔質層を形成し、次いで、その５枚のＳｉ基板に第２層の多孔質層を形成た場合においても同様であった。
【０２８０】
次いで、このようにして多孔質化された基板を酸素雰囲気中において400℃で1時間酸化した。この酸化により多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂの孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。
【０２８１】
次いで、多孔質Ｓｉ層上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法により0.3μm厚の単結晶Si層１３をエピタキシャル成長させた（図２Ｂ）。この成長条件は以下の通りである。なお、エピタキシャル成長の前段では、H2中に多孔質Si層の表面が晒されるため、表面の孔が埋まり、表面が平坦になる。
【０２８２】
＜エピタキシャル成長条件＞
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）
次いで、エピタキシャル成長させた単結晶Si層１３の表面に熱酸化により200nm厚のSiO2層１４を形成した（図２Ｂ）。
【０２８３】
次いで、このSiO2層の表面と別に用意したSi基板（第２の基板）２０の表面とを密着させた後に、1100℃で1時間の熱処理を行って貼り合わせて、貼り合わせ基板３０を作成した（図２Ｃ）。この熱処理は、N2或いは不活性ガス中で行ってもよいし、酸化雰囲気中で行ってもよいし、或いは、それらを組み合わせて行ってもよい。
【０２８４】
次いで、貼り合わせ基板３０を第１の基板１０の裏面側から多孔質Ｓｉ層１２ｂが表出するまで、研削、研磨又はエッチングによって除去した（図２Ｄ）。
【０２８５】
次いで、貼り合わせ基板３０に残った多孔質Ｓｉ層１２ａ及び１２ｂ”を49%弗化水素酸と30%過酸化水素水と水との混合液でエッチングした（図２Ｅ）。この際、単結晶Si層１３はエッチストップとして機能し、多孔質Si層が選択的にエッチングされる。
【０２８６】
該エッチング液による非多孔質の単結晶Siのエッチング速度は極めて低いため、多孔質の単結晶Siと非多孔質の単結晶Siとのエッチングの選択比は１０５以上にも達し、非多孔質層におけるエッチング量（数十オングストローム程度）は、実用上無視することができる。
【０２８７】
以上の工程により、Si酸化膜１４上に0.2μmの厚みを持った単結晶Si層１３を有するSOI基板（図２Ｅ）が得られる。このSOI基板の単結晶Si層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201nm±4nmであった。
【０２８８】
さらに水素中で1100℃で熱処理を1時間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm角の領域での平均2乗粗さは、およそ0.2nmであり、通常市販されているSiウエハと同等であった。
【０２８９】
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Si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。
【０２９０】
なお、エピタキシャル成長させた単結晶Si層の表面に酸化膜を形成しない場合においても同様の結果が得られた。
【０２９１】
［その他］
上記の実施例において、多孔質Si層上に単結晶Ｓｉ層等の非多孔質層をエピタキシャル成長させる工程では、CVD法の他、例えば、MBE法、スパッタ法、液相成長法等を採用することもできる。
【０２９２】
また、多孔質Si層を選択的にエッチングするためのエッチング液は、49%弗酸と30%過酸化水素水と水との混合液に限らず、例えば、
１）弗酸と水との混合液、
２）弗酸と水との混合液に、アルコール若しくは過酸化水素水の少なくとも一方を添加した混合液、
３）バッファード弗酸、
４）バッファード弗酸にアルコール若しくは過酸化水素水の少なくとも一方を添加した混合液、
５）弗酸、硝酸及び酢酸の混合液、
等を採用することができる。多孔質Siは、膨大な表面積を有するため、上記のように、種々のエッチング液により選択的にエッチングすることができる。
【０２９３】
また、貼り合わせ基板の分離工程には、ウォータージェット法を適用した流体による分離方法の他、種々の方法を採用することができる。例えば、貼り合わせ基板の面に垂直な方向に該貼り合わせ基板に対して力（例えば、押圧力、引張り力）を印加する方法、貼り合わせ基板に対して面方向にせん断力等の外圧を印加する方法、多孔質Ｓｉ層を周辺部から酸化させて膨張させ、多孔質Ｓｉ層内に内圧を発生させる方法、貼り合わせ基板にパルス状に変化する熱を印加して多孔質層に熱応力を加える方法、多孔質層を軟化させる方法、或いは、貼り合わせ基板を構成する２枚の基板間に楔を挿入する方法等があるが、他の方法を採用することもできる。
【０２９４】
また、陰電極１０４と処理対象の基板との間に満たす第１の電解質溶液としては、上記の各実施例に限定されず、含有するイオンやその濃度が異なる他の電解質溶液を採用することもできる。また、導電性隔壁１０８と処理対象の基板との間に満たす第２の電解質溶液１４１として、上記の各実施例では、ＨＦ、Ｈ２Ｏ、Ｃ２Ｈ５ＯＨを０．５：６７：３３の比率で混合した電解質溶液を利用しているが、この比率は、例えば、１：６７：３３、０．３：６７：３３、１：１００：０、０．５：５０：５０等に変更することもできる。また、第２の電解質溶液１４１としては、例えば、ＫＯＨ溶液も好適である。
【０２９５】
他の工程に関しても、上記の実施例に限定されず、種々の方法を採用することができる。
【０２９６】
上記のような思想、即ち、第１の電解質溶液と第２の電解質溶液として、陽極化成反応の観点において、互いに性質の異なる電解質溶液を使用するという思想は、導電性隔壁を備えない陽極化成装置を利用する場合にも適用され得る。例えば、第１の溶液として、処理対象の基板の表面を多孔質化し得る電解質溶液を使用し、第２の電解質溶液として、陽電極から汚染物質を溶出させない電解質溶液或いは陽電極からパーティクルを発生させない電解質溶液等を使用することができる。
【０２９７】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、導電性隔壁からのパーティクルの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体基板の製造工程を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体基板の製造工程を示す図である。
【図３】本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置の概略構成を示す図である。
【図４】図３に示す陽極化成装置の変形例に係る陽極化成装置の概略構成を示す図である。
【図５】図３に示す陽極化成装置の他の変形例に係る陽極化成装置の概略構成を示す図である。
【図６】図３に示す陽極化成装置１００を組み込んだ自動処理ラインの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  第１の基板
１１  単結晶Ｓｉ基板
１２，１２ａ，１２ｂ  多孔質層
１４，１５  非多孔質層
２０  第２の基板
３０  貼り合わせ基板
１００，２００，３００  陽極化成装置
１０１  Ｓｉ基板
１０２  陽極化成槽
１０３  基板ホルダ
１０３ａ  導電性隔壁ホルダ
１０４  陰電極
１０５  陰電極ホルダ
１０６  陽電極
１０７  陽電極ホルダ
１０８  導電性隔壁
１１１，１２１  フィルタ
１１２，１２２  ポンプ
１１３，１２３  ポンプ
１１４  第１のタンク
１２４  第２のタンク
１３１  第１の電解質溶液
１４１  第２の電解質溶液
２０１，３０１  陽極化成槽
７０１  ローダー
７０２  ウェハキャリア
７０３  水洗槽
７０４  スピンドライヤ
７０５  アンローダー
７１０  駆動軸
７２１  第１搬送ロボット
７２２  第２搬送ロボット
７３１  第3搬送ロボット
【図１】
0004272796.tif 000002
【図２】
0004272796.tif 000003
【図３】
0004272796.tif 000004
【図４】
0004272796.tif 000005
【図５】
0004272796.tif 000006
【図６】
0004272796.tif 000007