(57)【要約】【課題】平坦度の高いシリコンウェーハを得る。【解決手段】シリコンウェーハ６２は、薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたものである。エピタキシャルシリコンウェーハは、このように中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたエピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成することにより得る。ＳＯＩウェーハは、薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハを支持基板とし、シリコンウェーハの凹部面側を貼り合わせ面の主面とすることにより得る。【選択図】  図１
2009302163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたことを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項２】
薄円板状のシリコンウェーハの一方の主面を吸着保持して他方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を減少させた凸状のウェーハを作製した後、前記他方の主面を吸着保持して前記一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を減少させることにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
薄円板状のシリコンウェーハの一方の主面を吸着保持して他方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を増加させた凹状のウェーハを作製した後、前記他方の主面を吸着保持して前記一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を増加させることにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項４】
薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層が形成されたことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハ。
【請求項５】
薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
【請求項６】
エピタキシャル層を形成する以前のシリコンウェーハの表面を鏡面研磨することを特徴とする請求項５記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
【請求項７】
薄円板状のシリコンウェーハの一方の主面を吸着保持して他方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を減少させた凸状のウェーハを作製した後、前記他方の主面を吸着保持して前記一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を減少させることにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたウェーハを得た後、このシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
【請求項８】
薄円板状のシリコンウェーハの一方の主面を吸着保持して他方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を増加させた凹状のウェーハを作製した後、前記他方の主面を吸着保持して前記一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を増加させることにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたウェーハを得た後、このシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
【請求項９】
少なくとも、活性層、絶縁層、支持基板で形成された貼り合わせＳＯＩウェーハであって、前記支持基板は薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハからなり、前記支持基板の凹部面側を貼り合わせ面の主面としたことを特徴とする貼り合わせＳＯＩウェーハ。
【請求項１０】
薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハを支持基板とし、酸化膜を介して前記支持基板用ウェーハの凹状の反り表面と活性層基板用シリコンウェーハ表面とを重ね合わせて接合した後、前記活性層基板用シリコンウェーハ表面を薄膜化して活性層を形成することを特徴とする貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１１】
薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハを支持基板とし、少なくとも酸化膜を介して貼り合わされる支持基板用ウェーハの凹状の反り表面と活性層基板用シリコンウェーハ表面がそれぞれ鏡面研磨されていることを特徴とする請求項１０記載の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦度の高いエピタキシャルシリコンウェーハ及び貼り合わすことにより平坦度の高いＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）ウェーハをそれぞれ得ることのできるシリコンウェーハ及びそのようなシリコンウェーハを用いたエピタキシャルシリコンウェーハ及びＳＯＩウェーハ並びにそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスであるパワーＭＯＳＦＥＴ(metal oxide semiconductor field effect transister)、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transister)等の高耐圧素子を製造するには、シリコン単結晶からなるシリコンウェーハの表面に比較的厚いエピタキシャル層を形成した、いわゆるエピタキシャルシリコンウェーハが用いられている。このようなエピタキシャル成長処理用のシリコンウェーハは、内周刃スライサー装置やワイヤーソー装置等を用いて、ＣＺ法又はＦＺ法で引上げられたシリコン単結晶からなるインゴットを薄円板状に切断することにより得ている。
【０００３】
一方、シリコン単結晶からなるエピタキシャル成長用シリコンウェーハ上にエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルシリコンウェーハでは、エピタキシャル成長用シリコンウェーハにおける抵抗値とエピタキシャル層における抵抗値とが異なると、反りが発生することが知られている。これは、エピタキシャル層と基板であるエピタキシャル成長用シリコンウェーハとの格子定数のミスフィット(misfit)による弾性変形が生じるためである。そして、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の半導体デバイスは、エピタキシャルシリコンウェーハを使用して製造されるけれども、近年これらデバイスに対する高耐圧化、量産化のニーズは大きく、これに対応するためエピタキシャル層をより厚く、エピタキシャルシリコンウェーハの口径を大きくする傾向にある。これにともないエピタキシャルシリコンウェーハの反りは増大する傾向にあり、通常この反りが大きくなると、デバイス製造工程におけるマスク合わせや、真空チャックによる保持等が困難となる不具合がある。
【０００４】
この点を解消するために、エピタキシャル成長用シリコンウェーハの反り形状の凹凸を識別し、その表面にエピタキシャル層を形成することにより生じる反りを予測して、表面が凹んだエピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この製造方法では、エピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面の反りを予め識別して、その反りの方向をエピタキシャル成長で生じる反り変化の方向と逆向きの方向に揃え、これにより、エピタキシャル成長での反りの変化を打ち消し、エピタキシャルシリコンウェーハの反りの絶対値を低減することができる。
【０００５】
そして、互いに所定間隔をおいて配置された複数本のメインローラ間にワイヤーを巻回させたワイヤーソー装置を用い、所望の反りを有するエピタキシャル成長用シリコンウェーハを得るインゴットの切断方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。ワイヤーソー装置を用いたインゴットの切断方法は、メインローラを回転させることによりワイヤーをその走行方向と直交する方向に移動させてインゴットに押し付けてそのインゴットを切断する方法である。そして、この切断方法では、インゴットを切断している間にそれぞれのメインローラを軸方向に変位させている。すると、インゴットを切断しているワイヤーはメインローラとともにインゴットの軸方向に移動することにより切断後に得られたエピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面はそのワイヤーの移動量に応じた所望の反りが形成される。
【０００６】
一方、近年では、シリコン単結晶からなるインゴットを薄円板状に切断することにより得られたシリコンウェーハの上に絶縁層を形成し、この絶縁層の上にデバイス作製領域として使用される単結晶シリコン層を更に形成したＳＯＩウェーハが製作されるようになった。そして、このＳＯＩウェーハを用いて、高集積ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＩＣ、高耐圧素子などが製作されるようになってきている。このように絶縁層の上にデバイス作製領域として使用される単結晶シリコン層を形成したＳＯＩウェーハは、高集積ＣＭＯＳの場合にはラッチアップ（寄生回路による異常発振現象）の防止に、また高耐圧素子の場合にはベース基板との絶縁分離にそれぞれ有効である。このＳＯＩウェーハの製造方法には、シリコンウェーハ同士を二酸化シリコン層、即ち絶縁層を介して貼り合わせる方法が知られており、この貼り合わせ法により作製されたＳＯＩウェーハは、活性層の結晶性が極めて良好であることから、有望視されて来ている。
【０００７】
このシリコンウェーハの貼り合わせ法は、具体的には直径２００ｍｍで厚みがそれぞれ約７２０μｍの２枚のシリコンウェーハをシリコン酸化層からなる絶縁層を介して接合し、非酸素雰囲気中、１１００℃で２時間貼り合わせ熱処理した後、２枚のシリコンウェーハの一方のシリコンウェーハの表面を砥石で研削し、更に研磨布で研磨してこのシリコンウェーハの厚さを約１〜２０μｍの範囲にし、この研磨した側の厚さ約１〜２０μｍのシリコン層をデバイス形成用の活性層としている。
しかし、シリコン酸化層からなる絶縁層は単結晶シリコンよりも熱膨張係数が小さいため、支持基板の裏面に酸化膜が形成されていない場合には、活性層側で凸状に反りを生じ、デバイス工程での吸着ミスを起こすなどの不具合があった。
【０００８】
この点を解消するために、両ウェーハを所定温度に加熱して両者を接着した後、これらウェーハを熱酸化処理してその全表面に酸化膜を形成し、一方のウェーハ、好ましくは、接合前に酸化膜を形成したウェーハの表面を研磨してこれを薄膜化することによって接合ウェーハを得るようにしたＳＯＩウェーハの製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
このような製造方法では、上層のウェーハを研磨してこれを薄膜化した時点で他方の支持基板用シリコンウェーハの上下面は酸化膜によって被われるため、その支持基板用シリコンウェーハの上下面における熱収縮量は略同一となって、即ち残留応力分布が上下面において略等しくなって、支持基板用シリコンウェーハの撓み変形を防止でき、この結果、反りの無い平坦度の高いＳＯＩウェーハが得られるものとしている。
【特許文献１】特開平６−１１２１２０号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平８−３２３７４１号公報（特許請求の範囲、段落番号［００２７］）
【特許文献３】特開平３−２５０６１５号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、内周刃スライサー装置やワイヤーソー装置等を用いて、シリコン単結晶からなるインゴットを薄円板状に切断することにより得られたエピタキシャル成長用シリコンウェーハは、内周刃の回転方向やワイヤーの走行方向における反りの量が比較的小さいのにも拘わらず、インゴットを切断するための内周刃の移動方向やワイヤーの走行方向に直交する移動方向における反りの量が比較的大きくなる不具合があった。そして、この反りの量の不均一な程度は、インゴットを切断している間にメインローラを軸方向に変位させて、インゴットを切断しているワイヤーをインゴットの軸方向に移動させるような制御を行うと、更に拡大して、凹状の反りを有するエピタキシャル成長用のシリコンウェーハを得ることは更に困難になる問題点があった。そしてこのような不均一の反りを有するエピタキシャル成長用のシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成しても、平坦なエピタキシャルシリコンウェーハを得ることは困難になるという未だ解決すべき課題が残存していた。
【００１０】
また、両ウェーハを接着した後その全表面に酸化膜を形成する上述した製造方法により得られたＳＯＩウェーハは、その支持基板用シリコンウェーハの上下面に酸化膜を存在させることによりその反りを防止するものである。このため、必ずＳＯＩウェーハの下面に酸化膜が存在することが反りを防止するための前提条件となるけれども、そのＳＯＩウェーハの下面に存在する酸化膜はその後のデバイス工程で剥離することがある。そして、デバイス工程で下面の酸化膜が剥離した場合には、そのＳＯＩウェーハはその支持基板用シリコンウェーハの上下面における熱収縮量の不均一が生じ、そのデバイス工程でそのＳＯＩウェーハに新たに反りが生じるという未だ解決すべき課題が残存していた。
【００１１】
本発明の目的は、平坦度の高いエピタキシャルシリコンウェーハ及びその製造方法、並びにそのようなウェーハを得ることのできるエピタキシャル成長用のシリコンウェーハを提供することにある。
本発明の別の目的は、裏面に酸化膜を存在させることなく平坦度の高いＳＯＩウェーハを得ることができるシリコンウェーハ及びその製造方法並びに貼り合わせＳＯＩウェーハ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたことを特徴とするシリコンウェーハである。すなわち、図１に示すように、薄円板状のウェーハの厚さ方向の中央面における中心点がウェーハ全周の厚さ方向の中心点よりも低い位置となるように形成されたシリコンウェーハである。
図２に示すように、この請求項１に記載されたシリコンウェーハ６２を用いてエピタキシャルシリコンウェーハ７１を得ると、このエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２に与えられた枚葉式エッチングによる強制的な反りにより、エピタキシャルシリコンウェーハ７１が得られた段階でそのウェーハ７１に新たに生じる反りが打ち消され、平坦なエピタキシャルシリコンウェーハ７１を確実に得ることができる。
【００１３】
また、図５に示すように、この請求項１に記載されたシリコンウェーハ１１２を用いて貼り合わせ法によりＳＯＩウェーハ１２１を得ると、この支持基板用シリコンウェーハ１１２に与えられた枚葉式エッチングによる強制的な反りにより、ＳＯＩウェーハ１２１が得られた段階でそのＳＯＩウェーハ１２１に新たに生じる反りが確実に打ち消され、平坦なＳＯＩウェーハ１２１を得ることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、図３に示すように、薄円板状のシリコンウェーハの一方の主面を吸着保持して他方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を減少させた凸状のウェーハを作製した後、他方の主面を吸着保持して一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を減少させることにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法である。
また、請求項３に係る発明は、図示はしていないが、薄円板状のシリコンウェーハの一方の主面を吸着保持して他方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を増加させた凹状のウェーハを作製した後、他方の主面を吸着保持して一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を増加させることにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法である。
この請求項２及び３に記載されたシリコンウェーハの製造方法では、エピタキシャルシリコンウェーハの製造時又はＳＯＩウェーハ製造時に発生するウェーハの反りを相殺するのに必要な所望とする凹状の反りが付与されたシリコンウェーハを高精度に製造することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、図２に示すように、薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層が形成されたことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハである。
この請求項４に記載されたエピタキシャルシリコンウェーハ７１は、エピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２に与えられた枚葉式エッチングによる強制的な反りによりその後新たに生じる反りが打ち消され、平坦なものとなる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法である。
この請求項５に記載されたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法では、所望とする任意の凹状のシリコンウェーハを高精度に製造することができ、平坦なエピタキシャルシリコンウェーハ７１を得ることができる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、エピタキシャル層を形成する以前のシリコンウェーハの表面を鏡面研磨することを特徴とする。
この請求項６に記載されたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法では、ウェーハ表面がより平坦化されることにより、エピタキシャル成長処理時に研削加工起因の欠陥発生を抑制することができ、高品位なエピタキシャルシリコンウェーハ７１を得ることができる。
【００１８】
請求項７に係る発明は、薄円板状のシリコンウェーハの一方の主面を吸着保持して他方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を減少させた凸状のウェーハを作製した後、他方の主面を吸着保持して一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を減少させることにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたウェーハを得た後、このシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法である。
この請求項７に記載されたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法によれば、エピタキシャル成長処理時に発生するウェーハの反りを相殺するのに必要な所望とする凹状の反りが付与されたシリコンウェーハを高精度に製造することができ、平坦なエピタキシャルシリコンウェーハ７１を確実に得ることができる。
【００１９】
請求項８に係る発明は、薄円板状のシリコンウェーハの一方の主面を吸着保持して他方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を増加させた凹状のウェーハを作製した後、他方の主面を吸着保持して一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を増加させることにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたウェーハを得た後、このシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法である。
この請求項８に記載されたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法によれば、エピタキシャル成長処理時に発生する反りを相殺するのに必要な所望とする凹状の反りが付与されたシリコンウェーハを高精度に製造することができ、平坦なエピタキシャルシリコンウェーハ７１を確実に得ることができる。
【００２０】
請求項９に係る発明は、図５に示すように、少なくとも、活性層、絶縁層、支持基板で形成された貼り合わせＳＯＩウェーハの改良である。
その特徴ある点は、支持基板は薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハからなり、その支持基板の凹部面側を貼り合わせ面の主面としたことを特徴とする。
この請求項９に記載された貼り合わせＳＯＩウェーハでは、支持基板を構成するシリコンウェーハに与えられた反りにより、ＳＯＩウェーハ１２１が得られた段階でそのＳＯＩウェーハ１２１に新たに生じる反りが打ち消され、平坦なＳＯＩウェーハ１２１を得ることができる。
【００２１】
請求項１０に係る発明は、図５に示すように、薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハを支持基板とし、酸化膜を介して支持基板用ウェーハの凹状の反り表面と活性層基板用シリコンウェーハ表面とを重ね合わせて接合した後、活性層基板用シリコンウェーハ表面を薄膜化して活性層を形成することを特徴とする貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法である。
請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る発明であって、薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハを支持基板とし、少なくとも酸化膜を介して貼り合わされる支持基板用ウェーハの凹状の反り表面と活性層基板用シリコンウェーハ表面がそれぞれ鏡面研磨されていることを特徴とする貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法である。
この請求項１０及び１１に記載されたＳＯＩウェーハの製造方法では、裏面に酸化膜を存在させていないにもかかわらず、平坦度の高いＳＯＩウェーハを得ることができる。このため、デバイス工程で酸化膜が剥離するようなことはなく、ましてやそのデバイス工程で新たに反りが生じるようなことのないＳＯＩウェーハを得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のシリコンウェーハは、薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されている。このため、このエピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成してエピタキシャルシリコンウェーハを得ることにより、エピタキシャル成長用シリコンウェーハに与えられた反りにより、エピタキシャル層を形成することに起因して生じる反りが打ち消され、平坦なエピタキシャルシリコンウェーハを製造することができる。
また、このように中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハを支持基板として貼り合わせ法によりＳＯＩウェーハを得ると、このシリコンウェーハに与えられた反りにより、ＳＯＩウェーハが得られた段階でそのＳＯＩウェーハに新たに生じる反りが打ち消され、平坦なＳＯＩウェーハを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明のシリコンウェーハ６２は、薄円板状のウェーハの厚さ方向の中央面における中心点がウェーハ全周の厚さ方向の中心点よりも低い位置となるように枚葉式エッチングにより強制的に中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたものである。この実施の形態におけるシリコンウェーハ６２はエピタキシャルシリコンウェーハ７１（図２）を得るために用いられるものであり、このエピタキシャル成長用のシリコンウェーハ６２は、比抵抗が０．１Ωｃｍ〜０．００１ΩｃｍとなるようにボロンをドープしてＣＺ法又はＦＺ法で引上げたシリコン単結晶インゴットを、内周刃スライサー装置やワイヤーソー装置等を用いて、切断することにより得られる薄円板状のシリコンウェーハ１１（図３）を枚葉式エッチングを行うことにより作製される。このエピタキシャル成長用のシリコンウェーハ６２の反りの量は、いわゆるバウ（Ｂｏｗ）値であれば−５μｍ以上−６０μｍ以下であることが好ましい。即ち、凹形状の面を表面側（上側）として、吸着固定しないシリコンウェーハ６２の裏面における３点基準面又はベストフィット基準面から、ウェーハ６２の中心部分における厚さ方向の中心点までの変位量（距離Ａ）が−５μｍ以上−６０μｍ以下になるような凹状の反りが形成される。
【００２４】
図２に示すように、このエピタキシャル成長用のシリコンウェーハ６２に凹状の反りを形成するのは、このシリコンウェーハ６２の表面にエピタキシャル層６１を形成してエピタキシャルシリコンウェーハ７１を得た場合に、エピタキシャル層６１を形成することに起因してそのエピタキシャルシリコンウェーハ７１に生じる反りを打ち消すように予め強制的に反りを与えておくものである。そして、このように薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハ６２の表面にエピタキシャル層６１を形成することにより本発明のエピタキシャルシリコンウェーハ７１を得ることができる。
【００２５】
一方、平坦度の高いエピタキシャルシリコンウェーハ７１を得るためには、このエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の厚さの均一性も重要になる。このため、本発明のエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２は、その厚さが均一であることが要求され、具体的な厚さのばらつきは最も厚い部分と最も薄い部分の差が最も厚い部分の１．０％の範囲内に入ることが好ましく、更に好ましくは０．５％の範囲内に入ることが好ましい。最も厚い部分と最も薄い部分の差が最も厚い部分の１．０％を越えるようなものであると、そのエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の反りは面内の一部が不均一であったり、幾何学的な円推状の反りを生じさせるものではなく、得られたエピタキシャルシリコンウェーハ７１における平坦度を十分に上昇させることができないからである。
【００２６】
図３に示すように、上述した中央部が凹んだお椀状の反りを有するエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２を得るには、薄円板状のシリコンウェーハ１１を枚葉式エッチング装置１０（図４）により枚葉式エッチングを行うことにより行われる。図４に、この中央部が凹んだお椀状の反りを有するシリコンウェーハ６２を得るために用いられる枚葉式エッチング装置１０を例示する。
【００２７】
図４に示すように、シリコンウェーハの枚葉式エッチング装置１０は、チャンバに収容され単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１を載せて水平に保持するウェーハチャック１２と、ウェーハ１１をその鉛直中心線を中心に水平面内で回転させる回転手段１３と、チャック１２に載せられたウェーハ１１のエッジ部１１ａを伝わって流下するエッチング液１４をガスの噴射によりウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばすガス噴射機構１７とを備える。ウェーハ１１はシリコン単結晶インゴットをスライスして得られ、このウェーハ１１の外周縁、即ちエッジ部１１ａは所定の曲率半径を有する凸状の面取り加工が施される。
【００２８】
ウェーハチャック１２は、直径がウェーハ１１の直径より大きく形成された円板状のベース部材１９と、このベース部材１９の中央に鉛直方向に延びて形成された通孔１９ａに軸部２１ａが挿通された保持軸２１とを有する。保持軸２１は、上記軸部２１ａと、軸部２１ａの上面にこの軸部２１ａと一体的に形成された大径のウェーハ受け部２１ｂと、保持軸２１の中心にこの保持軸２１の下面から上部まで鉛直方向に延びて形成された透穴２１ｃと、一端が透穴２１ｃの上端に連通接続され透穴２１ｃを中心としてウェーハ受け部２１ｂの半径方向外側に放射状に延び他端が閉止された複数の連通穴２１ｄと、ウェーハ受け部２１ｂの上面に同心状に形成された複数のリング溝２１ｅと、連通穴２１ｄとリング溝２１ｅとを連通接続する複数の小孔２１ｆとからなる。上記透穴２１ｃの下端は真空ポンプ（図示せず）に連通接続される。ウェーハ受け部２１ｂの外径は軸部２１ａの外径より大きくウェーハ１１の外径より小さく形成され、ウェーハ受け部２１ｂの上面にはこのウェーハ受け部２１ｂと同心状にウェーハ１１が載るように構成される。図示しない真空ポンプが駆動されて透穴２１ｃ内が負圧になると、連通穴２１ｄ、小孔２１ｆ及びリング溝２１ｅ内が負圧になり、ウェーハ１１下面が保持軸２１のウェーハ受け部２１ｂに吸着されて、ウェーハ１１が水平に保持されるようになっている。また回転手段１３は、上記保持軸２１と、この保持軸２１を回転させる駆動モータ（図示せず）とを有する。駆動モータにより保持軸２１を回転させることにより、保持軸２１にて保持されたウェーハ１１が保持軸２１とともに回転するように構成される。
【００２９】
一方、ガス噴射機構１７は、チャック１２の上面にこのチャック１２の円周方向に沿って設けられたリング状の噴射口１７ａと、チャック１２に設けられ上端が噴射口１７ａに連通するリング状の噴射溝１７ｂと、噴射溝１７ｂに連通するガス供給手段（図示せず）とを有する。上記噴射口１７ａはウェーハ１１のエッジ部１１ａ近傍の下面を臨むように形成される。上記噴射溝１７ｂは、ベース部材１９の上面にベース部材１９と同心状にウェーハ受け部２１ｂとテーパ部材２２とを取付けることにより設けられる。この噴射溝１７ｂは下方に向うに従って直径が小さくなるように形成されるとともに、上方に向かうに従って次第に狭くなるように形成され、噴射口１７ａが最も狭くなるように形成される。噴射溝１７ｂの下部はウェーハ受け部２１ｂから軸部２１ａにわたって形成された４つのガス供給孔１７ｃの一端に連通され、これらのガス供給孔１７ｃの他端はガス供給手段に接続される。ガス供給手段は、窒素ガス又は空気等のガスを圧縮するコンプレッサ等により構成され、このガス供給手段により圧縮されたガスはガス供給孔１７ｃ及び噴射溝１７ｂを通って噴射口１７ａに供給される。
【００３０】
また、この枚葉式エッチング装置１０には、吐出口２６ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４を噴射可能な供給ノズル２６を備える。この供給ノズル２６は、ノズル移動手段２８により移動可能に構成される。この実施の形態におけるノズル移動手段２８は供給ノズル２６の基端に設けられ、その供給ノズル２６を基端を中心として先端を揺動させるステッピングモータである。そして、その揺動する供給ノズル２６の先端に吐出口２６ａが形成される。
【００３１】
供給ノズル２６には、それにエッチング液１４を供給して供給ノズル２６の吐出口２６ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４を噴射させるエッチング液供給手段３０が接続される。このエッチング液供給手段３０は液体供給本管３１を備え、供給ノズル２６には液体供給管３１ａの一端が接続される。液体供給管３１ａの他端が前述した液体供給本管３１の一端に接続され、液体供給本管３１の他端はエッチング液１４が貯留された液体タンク３３に接続される。そして、液体供給本管３１には液体タンク３３内のエッチング液１４を供給ノズル２６に供給可能なポンプ３６が設けられる。
【００３２】
液体供給管３１ａには供給ノズル２６へのエッチング液１４の供給量を調整する液体調整弁３４が設けられる。液体調整弁３４は第１〜第３ポート３４ａ〜３４ｃを有する三方弁であり、第１ポート３４ａはポンプ３６の吐出口に接続され、第２ポート３４ｂは供給ノズル２６に接続され、更に第３ポート３４ｃは戻り管３７を介して液体タンク３３に接続される。そして、液体調整弁３４がオンすると第１及び第２ポート３４ａ，３４ｂが連通し、オフすると第１及び第３ポート３４ａ，３４ｃが連通するように構成される。そして、この枚葉式エッチング装置１０にはマイクロコンピュータからなるコントローラ４４が設けられ、このコントローラ４４の制御出力が液体調整弁３４、ポンプ３６、及びノズル移動手段を構成するモータ２８にそれぞれ接続される。
【００３３】
コントローラ４４はメモリ４７を備える。メモリ４７には、シリコンウェーハ１１のエッチング取り代に応じた液体調整弁３４のオン時間及びその間隔や、モータ２８の回転速度やその方向、ポンプ３６の作動の有無が予め記憶される。そして、供給ノズル２６からのエッチング液１４の供給量をそのウェーハ１１の部位におけるエッチング取り代に応じて調整するように構成される。具体的に、コントローラ４４は、シリコンウェーハ１１のエッチング取り代を増加させる場合には、供給ノズル２６の移動速度を低下させるか或いはその供給ノズル２６から噴射されるエッチング液１４の量を増加させるように制御し、シリコンウェーハ１１のエッチング取り代を減少させる場合には供給ノズル２６の移動速度を増加させるか或いはその供給ノズル２６から噴射されるエッチング液１４の量を低下させるように制御する。
【００３４】
このように構成された枚葉式エッチング装置１０を用いて、薄円板状のシリコンウェーハ１１をエッチングして、中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたエピタキシャル成長用のシリコンウェーハ６２を製造する方法を図３に示す。図３では、薄円板状のシリコンウェーハ１１の一方の主面である表面を吸着保持して他方の主面である裏面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を減少させた凸状のウェーハを作製した後、凸状に形成した他方の主面を吸着保持し、この一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を減少させる。これにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたウェーハを得る方法である。それらを以下に具体的に説明する。
【００３５】
＜裏面エッチング工程＞
先ず薄円板状のシリコンウェーハ１１を準備する。このシリコンウェーハ１１は、比抵抗が０．１Ωｃｍ〜０．００１ΩｃｍとなるようにボロンをドープしてＣＺ法又はＦＺ法で引上げたシリコン単結晶棒インゴットを、内周刃スライサー装置やワイヤーソー装置等を用いて切断することにより作製することができる。図３（ａ）の破線で示すように、その薄円板状のシリコンウェーハ１１の表面を保持軸のウェーハ受け部２１ｂ上に載せてそこに吸着させる。即ち、図４に示す保持軸２１の透穴２１ａの下端に連通接続された真空ポンプを作動させて透穴２１ｃを負圧にし、この負圧によりウェーハ１１をウェーハ受け部２１ｂ上に吸着して保持する。この状態で回転手段１３の駆動モータを作動させて、保持軸２１とともにウェーハ１１を水平面内で回転させる。次いでガス噴射機構１７のガス供給手段を作動させて窒素ガス又は空気からなる圧縮ガスをガス供給孔１７ｃ及び噴射溝１７ｂを通って噴射口１７ａから噴射させることにより、テーパ部材２２上面とウェーハ１１下面との間の隙間に、ウェーハ１１の半径方向外側に向って流れるガス流を作る。
【００３６】
次に、コントローラ４４は、ノズル移動手段を構成するステッピングモータ２８を駆動させるとともに供給ノズル２６を揺動させる。これとともにコントローラ４４はポンプ３６を駆動するとともに液体調整弁３４をオンにして供給ノズル２６の吐出口２６ａからエッチング液１４をウェーハ１１の裏面に供給する。ウェーハ１１の上面に供給されたエッチング液１４は、ウェーハ１１の水平面内での回転に伴って生じた遠心力により、エッチング液１４の供給した箇所（例えばウェーハ１１上面中心近傍）からウェーハ１１のエッジ部１１ａに向ってウェーハ１１裏面の加工変質層をエッチングしながら徐々に移動する。そしてウェーハ１１上のエッチング液１４は上記ウェーハ１１の回転に伴う遠心力により液滴となってウェーハ１１外方へ飛散し、エッジ部１１ａから下方に回り込んだエッチング液であっても、噴射口１７ａから噴射するガス流によりウェーハ１１外方へ飛散して排出される。
【００３７】
コントローラ４４は、ウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代が減少するように供給ノズル２６の移動速度やエッチング液１４の供給量を調整する。例えば、供給ノズル２６の先端における吐出口２６ａをウェーハ１１の中央部から周囲のエッジ部１１ａに向かって移動させる場合には、吐出口２６ａの移動速度を徐々に低下させるか或いはその供給ノズル２６から噴射されるエッチング液１４の量を徐々に増加させるように制御する。逆に、供給ノズル２６の先端における吐出口２６ａをウェーハ１１の周囲から中央部に向かって移動させる場合には、吐出口２６ａの移動速度を徐々に増加させるか或いはその供給ノズル２６から噴射されるエッチング液１４の量を徐々に減少させるように制御する。そして、シリコンウェーハ１１の裏面をそのエッチングにより、図３（ａ）の実線で示すように山形にする。即ち、シリコンウェーハ１１の中央が厚肉になるように裏面の中央を突出させ、そのように中央が突出した中間ウェーハ６４を得る。
【００３８】
なお、中央部の先端が尖ったような円錐形状の凸面が形成された中間ウェーハ６４では、エピタキシャル成長後の表面平坦度評価においてウェーハ中央部においてナノトポグラフィーが悪化する傾向があるため、凸面全体が緩やかな曲面をもつような凸形状となるようにエッチングすることが望ましい。
【００３９】
＜表面エッチング工程＞
次に表面側からそのシリコンウェーハ１１をエッチングする。そのため先ず裏面の中央が突出するようにエッチングされた中間ウェーハ６４をウェーハ受け部２１ｂから離す。これには、図４における保持軸２１の透穴２１ａの下端に連通接続された真空ポンプの作動を停止させて、中間ウェーハ６４をウェーハ受け部２１ｂから離す。そして、図３（ｂ）の実線で示すように中央が突出した裏面をウェーハ受け部２１ｂに載せ、透穴２１ａの下端に連通接続された真空ポンプを再び作動させて破線矢印で示すようにその裏面を吸着保持させる。すると図３（ｂ）の破線で示すように、ウェーハ受け部２１ｂの上面は平坦であるので中間ウェーハ６４の裏面は保持テーブルに吸着された状態で弾性変形して平坦となり、逆に中間ウェーハ６４の表面の中央は上方に突出することになる。
【００４０】
この状態で、シリコンウェーハ１１の裏面をエッチングした場合と同様の手順でその中間ウェーハ６４を表面側からエッチングする。即ち、図４に示すコントローラ４４は、ノズル移動手段を構成するステッピングモータ２８を駆動させるとともに供給ノズル２６を揺動させる。これとともにコントローラ４４はポンプ３６を駆動するとともに液体調整弁３４をオンにして供給ノズル２６の吐出口２６ａからエッチング液１４をウェーハ６４の表面に供給し、ウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を減少させるようにそのウェーハ６４の表面をエッチングする。例えば、供給ノズル２６の先端における吐出口２６ａをウェーハ１１の中央部から周囲のエッジ部１１ａに向かって移動させる場合には、吐出口２６ａの移動速度を徐々に増加させるか或いはその供給ノズル２６から噴射されるエッチング液１４の量を徐々に低下させるように制御する。逆に、供給ノズル２６の先端における吐出口２６ａをウェーハ１１の周囲から中央部に向かって移動させる場合には、吐出口２６ａの移動速度を徐々に減少させるか或いはその供給ノズル２６から噴射されるエッチング液１４の量を徐々に増加させるように制御する。
【００４１】
すると、図３（ｃ）に示すように、中間ウェーハ６４の表面がウェーハ受け部２１ｂと平行になるようにその表面はエッチングされ、これにより中間ウェーハ６４は破線で示すように均一な厚さになる。このように均一な厚さにされた中間ウェーハ６４をウェーハ受け部２１ｂから離すと図３（ｄ）に示すように、そのウェーハ６４は弾性により矢印で示すように復元し、表面の中央が凹むお椀状であってかつ均一厚さを有するエピタキシャル成長用のシリコンウェーハ６２が得られる。ここで、表面の中央部が凹んだお椀状のシリコンウェーハ６２とは、凹面全体が緩やかな曲面をもつような凹形状となるようにエッチングされたものや、周方向において若干波打ったような凹形状を含むものである。
このようなシリコンウェーハ製造方法では、中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたエピタキシャル成長用のシリコンウェーハ６２を得ることができる。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態として、表面エッチング工程及び裏面エッチング工程において、枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を減少させた凸状のウェーハを作製する場合の表面エッチング工程、及び他方の主面を吸着保持して一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を減少させる裏面エッチング工程についてその手順を説明したが、初めに枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を増加させた凹状のウェーハを作製した後、他方の主面を吸着保持して一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を増加させた場合であっても、このウェーハを反転させれば同様の凹状のエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２として使用できるものである。また、これとは反対に、凹状のウェーハを作製してこれを反転させれば凸状のウェーハとしても使用することができる。要するに、エピタキシャル成長処理によってエピタキシャルウェーハが反る方向とは逆の方向に反りを付与したウェーハを表面側となるように使用すればよい。
【００４３】
次に、上述したエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２を用いたエピタキシャルシリコンウェーハ７１の製造方法を図２を用いて詳しく説明する。
図２（ａ）に示すように、先ず薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたエピタキシャル成長用のシリコンウェーハ６２を準備する。エピタキシャル成長用のシリコンウェーハ６２は上述した製造手順により得ることができる。なお図２では理解を容易にするために、エピタキシャル成長用のシリコンウェーハ６２は実際の反りより大きく反らせて描いてある。
【００４４】
次いで図２（ｂ）に示すように、その凹状のエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の表面（図２（ｂ）では上面）にエピタキシャル層６１を形成してエピタキシャルシリコンウェーハ７１を得る。エピタキシャル層６１の形成は、エピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の表面に原料ガスをキャリアガスとともに供給しながら、気相成長法により４００〜１２００℃の温度範囲でエピタキシャル層６１を成長させることにより行うことができる。そして、エピタキシャル層６１を形成する以前のエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の表面を鏡面研磨することが好ましい。ここで、原料ガスとしてはＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＨ4又はＳｉＣｌ4等が挙げられ、キャリアガスとしてはＨ2を主に用いることができる。
【００４５】
エピタキシャル層６１の成膜のために供給する原料ガスとして、半導体ソースガスとハロゲン化物ガスとの混合ガスを用いることもできる。ここで、半導体ソースガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、ジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3）、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ4）等が挙げられる。特に、半導体ソースガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3）、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ4）のいずれかを用いることが好ましい。ハロゲン化物ガスとしては塩化水素（ＨＣｌ）、塩素（Ｃｌ2）、フッ素（Ｆ2）、三フッ化塩素（ＣｌＦ3）、フッ化水素（ＨＦ）、臭化水素（ＨＢｒ）のいずれかを用いることが好ましく、特に塩化水素（ＨＣｌ）を用いることが好ましい。
【００４６】
このように、薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の表面にエピタキシャル層６１を形成することによりエピタキシャルシリコンウェーハ７１が得られる。
このようにして得られたエピタキシャルシリコンウェーハ７１は、エピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２に与えられた反りにより、エピタキシャル層６１を形成することに起因して生じる反りが打ち消され、平坦なエピタキシャルシリコンウェーハ７１を得ることができる。このためこのエピタキシャルシリコンウェーハ７１では、デバイス製造工程におけるマスク合わせや、真空チャックによる保持等が困難となるようなことを回避することができる。
【００４７】
次に、本発明の別の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図５に示すように、この実施の形態では、枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハ１１２を支持基板とする場合を説明する。即ち、この実施の形態におけるシリコンウェーハ１１２は、貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１とともに、ＳＯＩウェーハ１２１を形成する支持基板として用いられるシリコンウェーハ１１２に関するものである。この支持基板用シリコンウェーハ１１２と貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１はいずれもＣＺ法又はＦＺ法で引上げたシリコン単結晶インゴットにより作製されたシリコンウェーハである。
【００４８】
図１に詳しく示すように、シリコンウェーハ１１２は、ウェーハ中心部における厚みの中心点がウェーハ外周部における厚みの中心点よりも低い位置となるように枚葉式エッチングにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与される。そして、その反りの量は、いわゆるバウ（Ｂｏｗ）値であれば０μｍ未満（マイナス値）である。即ち、凹形状の面を表面側（上側）として、吸着固定しない支持基板用シリコンウェーハ１１２の裏面における３点基準面又はベストフィット基準面から、ウェーハ１１２の中心部分における厚さ方向の中心点までの変位量（距離Ａ）が０μｍ未満（マイナス値）になるような凹状の反りが形成される。
【００４９】
中央部が凹んだお椀状の反りを形成するのは、このシリコンウェーハ１１２を用いて貼り合わせ法によりＳＯＩウェーハ１２１を得ると、その貼り合わせ時における熱処理した後に冷却して一方の貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１の表面を研削あるいは研磨した際、あるいはＳＯＩウェーハ裏面の酸化膜を除去した際にＳＯＩウェーハ１２１に生じる反りを打ち消すように、予め支持基板用シリコンウェーハ１１２に反りを与えておくものである。そして、支持基板用シリコンウェーハ１１２に設ける反りの量としては、例えば直径１５０ｍｍのウェーハにおいて活性層厚さが２μｍであって、埋め込み酸化膜層であるＢｏｘ層の厚さが１．０μｍであり、かつ支持基板用シリコンウェーハ１１２の厚さが６７５μｍの場合の一般的なＳＯＩウェーハ１２１の場合、ワープ（Ｗａｒｐ）値で約６０μｍ程度の反りが発生することが経験則から明らかにされている。このため、支持基板用シリコンウェーハ１１２には予めＢｏｗ値で約マイナス３０μｍの反りを与えておく必要がある。この反りの量は、得ようとするＳＯＩウェーハ１２１の活性層とＢｏｘ層と支持基板用シリコンウェーハ１１２と裏面酸化膜のそれぞれの厚さにより変動する。
尚、ワープ（Ｗａｒｐ）とは、吸着固定しないウェーハの裏面における３点基準面またはベストフィット基準面からウェーハ厚さ方向の中央面までの最大変位と最小変位との差で表される値である。
【００５０】
一方、平坦度の高いＳＯＩウェーハ１２１を得るためには、この支持基板用シリコンウェーハ１１２の厚さの均一性も重要になる。このため、本発明の支持基板用シリコンウェーハ１１２は、その厚さが均一であることが要求され、具体的な厚さのばらつきはＧＢＩＲ評価で１μｍ以下の範囲内に入ることが好ましい。ＧＢＩＲが１μｍを越えるようなものであると、得られたＳＯＩウェーハ１２１における平坦度を十分に上昇させることができないからである。
【００５１】
上述した中央部が凹んだお椀状の反りを有するシリコンウェーハ１１２を得るには、円板状のシリコンウェーハ１３を枚葉式エッチング装置１０によりエッチングすることにより行われ、この装置及びその装置を用いたエッチングの手順は前述の実施の形態と同一であるので、繰り返しての説明を省略する。
【００５２】
ここで、中央部が凹んだお椀状の支持基板用シリコンウェーハ１１２とは、凹面全体が緩やかな曲面をもつような凹形状となるように研削されたもの、周方向において若干波打ったような凹形状のもの、略円錐形状のものなどを含むものである。
次に、上述した中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハ１１２を支持基板とするＳＯＩウェーハ１２１の製造方法を図５を用いて詳しく説明する。
図５（ａ）に示すように、先ず薄円板状のウェーハを枚葉式エッチングして、中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハ１１２を支持基板として準備する。それとは別に貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１を準備する。貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１はＣＺ法又はＦＺ法で引上げたシリコン単結晶インゴットをスライス加工することにより作製される。なお図５では理解を容易にするために、支持基板用シリコンウェーハ１１２は実際の反りより大きく反らせて描いてある。
【００５３】
次いで図５（ｂ）に示すように、貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１の全面に絶縁層１１１ａを形成する。この絶縁層１１１ａの厚さは作製するＳＯＩの用途にもよるが、約０．５〜約２．０μｍの範囲、好ましくは約０．５〜約１．０μｍの範囲にある。また絶縁層１１１ａはシリコン酸化層（ＳｉＯ2層）であって、シリコンウェーハ１１１を熱酸化することにより、或いはＣＶＤ法により形成される。なお、この実施の形態では、熱酸化による場合を記述したため、貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１の全面に絶縁層１１１ａが形成されているが、ＣＶＤ法によれば、貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１の側面を除く両表面、或いは片方の表面にのみ絶縁層１１１ａを形成しても良い。
【００５４】
次に図５（ｃ）に示すように、この貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１に直接形成された絶縁層１１１ａを接合面として、この貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１が支持基板用シリコンウェーハ１１２の中央が凹む表面と貼り合わせられる。ここで、支持基板用シリコンウェーハ１１２の中央が凹む表面は、その表面を活性化するために、ＮＨ4ＯＨとＨ2Ｏ2・Ｈ2Ｏの混合溶液であるＳＣ１（Standard Cleaning １）洗浄液で洗浄しておくことが好ましい。そして、図５（ｄ）に示すように接合した後の支持基板用シリコンウェーハ１１２と貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１を乾燥酸素（ｄｒｙＯ2）雰囲気又は窒素（Ｎ2）雰囲気中で１１００℃以上の温度下で、１〜３時間、好ましくは２時間程度の熱処理を行う。
【００５５】
更に図５（ｅ）に示すように、一体化した２枚のシリコンウェーハ１１１，１１２が放冷され室温になった後に、活性層となる貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１を砥石で研削し、その後研磨剤を流しながら研磨布で研磨して、約１〜２０μｍの厚さの薄膜に加工する。これにより厚さ約１〜２０μｍのデバイス形成用の活性層１１１ｂが絶縁層１１１ａ上に形成されたＳＯＩウェーハ１２１が得られる。
【００５６】
このようにして得られたＳＯＩウェーハ１２１は、裏面に酸化膜が存在しないもの、あるいはＢｏｘ層厚に対して裏面酸化膜厚が薄いものになる。そして、支持基板用シリコンウェーハ１１２に与えられた反りにより、活性層となる貼り合わせ用シリコンウェーハ１１１を砥石で研削した段階で生じる反りが打ち消され、平坦なＳＯＩウェーハ１２１を得ることができる。このためこのＳＯＩウェーハ１２１では、デバイス工程で酸化膜が剥離するようなことはなく、デバイス工程で新たに反りが生じるようなことを有効に防止することができる。
なお、中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハを支持基板とする場合、少なくとも酸化膜を介して貼り合わされる支持基板用ウェーハの凹状の反り表面と活性層基板用シリコンウェーハ表面を、それぞれ鏡面研磨することが好ましい。
【実施例】
【００５７】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスして得られたウェーハを、面取り、機械研磨（ラッピング）し、表裏面が平坦化処理された直径が３００ｍｍφのシリコンウェーハ１１を用意した。また、フッ酸、硝酸、リン酸及び水の混合割合が重量％で、フッ酸：硝酸：リン酸：水＝７％：３０％：３５％：２８％からなるエッチング液１４を用意した。次いで、図４に示す枚葉式エッチング装置１０のチャック１２に表面が上面となるようにそのウェーハ１１を載置した。次に、そのウェーハ１１を水平回転させ、ウェーハ上方に設けられた供給ノズル２６からエッチング液１４をウェーハ１１の上面に供給して水平回転により生じた遠心力により、エッチング液１４をウェーハ表面からウェーハ表面側端部にまで行き渡らせることで平坦化処理により生じた加工変質層をエッチングした。
【００５８】
ここで、エッチング液１４の供給は、供給ノズル２６から４リットル／分の流量を供給するようにし、その供給ノズル２６の先端における吐出口２６ａはウェーハ１１の中央部から周囲のエッジ部１１ａに向かって移動するようにした。コントローラ４４のメモリ４７には、ウェーハ１１の中央部から周囲に至るまで均一なエッチング取り代となる条件が記憶され、コントローラ４４はその条件に従って供給ノズル２６の移動速度を制御させた。このようにして、シリコンウェーハ１１の表面をエッチングした。
このようにして得られたシリコンウェーハ１１の厚さを図７に実線で示すとともに、ウェーハ１１の中心からのそれぞれの距離の違いによるノズル２６の先端の吐出口２６ａの移動速度の変化を図６に示す（ｆｌａｔ）。
【００５９】
＜実施例２＞
実施例１と同一の手順により実施例１と同一の表裏面が平坦化処理された直径が３００ｍｍφのシリコンウェーハ１１とエッチング液１４をぞれぞれ用意した。次いで、図４に示す枚葉式エッチング装置１０のチャック１２に表面が上面となるようにそのウェーハ１１を載置した。次に、そのウェーハ１１を水平回転させ、ウェーハ上方に設けられた供給ノズル２６からエッチング液１４をウェーハ１１の上面に供給してその表面をエッチングした。
【００６０】
ここで、エッチング液１４の供給は、実施例１と同様に供給ノズル２６から４リットル／分の流量を供給するようにし、その供給ノズル２６の先端における吐出口２６ａはウェーハ１１の中央部から周囲のエッジ部１１ａに向かって移動するようにした。コントローラ４４のメモリ４７には、ウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を減少させて中央部が凹んだお椀状の反りとなるようなエッチング取り代となる条件が記憶され、コントローラ４４はその条件に従って供給ノズル２６の移動速度を制御させた。このようにして、シリコンウェーハ１１の表面をエッチングした。
このようにして得られたシリコンウェーハ１１の厚さを図８に実線で示すとともに、ウェーハ１１の中心からのそれぞれの距離の違いによるノズル２６の先端の吐出口２６ａの移動速度の変化を図６に示す（ｒｏｌｌ  ｄｏｗｎ）。
【００６１】
＜実施例３＞
実施例１と同一の手順により実施例１と同一の表裏面が平坦化処理された直径が３００ｍｍφのシリコンウェーハ１１とエッチング液１４をぞれぞれ用意した。次いで、図４に示す枚葉式エッチング装置１０のチャック１２に表面が上面となるようにそのウェーハ１１を載置した。次に、そのウェーハ１１を水平回転させ、ウェーハ上方に設けられた供給ノズル２６からエッチング液１４をウェーハ１１の上面に供給してその表面をエッチングした。
【００６２】
ここで、エッチング液１４の供給は、実施例１と同様に供給ノズル２６から４リットル／分の流量を供給するようにし、その供給ノズル２６の先端における吐出口２６ａはウェーハ１１の中央部から周囲のエッジ部１１ａに向かって移動するようにした。コントローラ４４のメモリ４７には、ウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を増加させて外周から中心に向けて厚みを増加させた凸状の反りとなるようなエッチング取り代となる条件が記憶され、コントローラ４４はその条件に従って供給ノズル２６の移動速度を制御させた。このようにして、シリコンウェーハ１１の表面をエッチングした。
このようにして得られたシリコンウェーハ１１の厚さを図９に実線で示すとともに、ウェーハ１１の中心からのそれぞれの距離の違いによるノズル２６の先端の吐出口２６ａの移動速度の変化を図６に示す（ｒｏｌｌ  ｕｐ）。
【００６３】
＜評価１＞
図７〜図９から、エッチング後のウェーハ１１の表面は、平坦なもの、中央が凹んだもの、中央が突出したものであることがわかる。そして、図６から明らかなように、ウェーハ１１の表面が平坦なウェーハが得られた実施例１を基準とした場合、中央が凹んだウェーハが得られた実施例２では、ウェーハ１１の中央部から周囲のエッジ部１１ａに向かって移動する供給ノズル２６の吐出口２６ａの移動速度が早められ、中央が突出したウェーハが得られた実施例３では、その吐出口２６ａの移動速度は周囲に向かって遅められたことがわかる。よって、枚葉式エッチングの吐出口２６ａの移動速度やエッチング液１４の吐出量を変化させることにより、本発明における中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたシリコンウェーハを得ることが可能であることが判る。
【００６４】
＜実施例４＞
先ず、ＣＺ法により、ボロンをドープしたシリコン単結晶インゴットを引上げた。次いでこのインゴットを図示しないワイヤーソー装置を用いて切断して、直径が３００ｍｍである薄円板状のシリコンウェーハ１１を５０枚得た。これらの全てを図３に示す手順により円錐状の反りを有するエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２とした。即ち、薄円板状のシリコンウェーハ１１の一方の主面を吸着保持して他方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ外周からウェーハ中心に向けてエッチング取り代を減少させた凸状のウェーハ６４を作製した後、他方の主面を吸着保持して一方の主面を枚葉式エッチングによりウェーハ中心からウェーハ外周に向けてエッチング取り代を減少させることにより中央部が凹んだお椀状の反りが付与されかつ均一厚さを有するエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２を５０枚得た。
【００６５】
この５０枚におけるエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の比抵抗を４探針抵抗測定器により測定したところ、０．００６〜０．００９Ωｃｍであり、この値は０．００５〜０．０１Ωｃｍの範囲内に入るものであった。また、この５０枚におけるエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の反りをＡＤＥ社製の平坦度測定器によりそれぞれ測定した。その結果を図１０に示す。そして、それらの反りの平均値はバウ（Ｂｏｗ）値において約−５μｍであった。このバウ（Ｂｏｗ）値は、凹形状の面を表面側（上側）として、吸着固定しないエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の裏面における３点基準面又はベストフィット基準面から、ウェーハ６２の中心部分における厚さ方向の中心点までの変位量として表される値である。このバウ（Ｂｏｗ）値が、約−５μｍであるのは、中間ウェーハ１４において裏面の中央を約１０μｍ程度突出させたことによるものと考えられる。
【００６６】
更に、この５０枚のうちから任意の１枚における表面をＡＤＥ社製の平坦度測定器によりその反りの状況を観察した。この反りの状況を図１４に示す。図１４からも明らかなように、この実施例におけるエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の表面形状は中央部が凹んだきれいなお椀状の表面をしており、これはその表面を機械的に研削及び研磨したことによるものと考えられる。
【００６７】
次に、厚さが７７５μｍとなるように、これらのエピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面を鏡面研磨した。この鏡面研磨は少なくとも、エピタキシャル層が形成される表面側を鏡面研磨することが望ましく、ウェーハの表裏面を同時に鏡面研磨できる両面研磨装置を用いてウェーハの表裏面を鏡面研磨しても良い。
【００６８】
次に、このように、中央部が凹んだお椀状の反りが付与されたエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の凹状面側の表面にエピタキシャル層１１を形成してエピタキシャルシリコンウェーハ７１を得た。エピタキシャル層１１の形成は、図示しない反応容器を用いて行われ、反応容器の内部にエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２を支持させ、これを加熱しながら、反応容器のガス導入管及びガス供給口を通してその反応容器内に原料ガスとしてＳｉＨＣｌ3をキャリアガスであるＨ2とともに導入してエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の表面に比抵抗が約１Ωｃｍのエピタキシャル層１１を３μｍの厚さで形成した。このようにして、凹状のエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の表面にエピタキシャル層１１が形成されたこれらのエピタキシャルシリコンウェーハ７１を実施例４とした。
【００６９】
＜比較例１＞
実施例４と同様に、ＣＺ法によりボロンをドープしたシリコン単結晶インゴットを引上げた。次いでこのインゴットを図示しないワイヤーソー装置を用いて切断して薄円板状のシリコンウェーハを５０枚準備した。この薄円板状のシリコンウェーハの表面を鏡面研磨し、直径が３００ｍｍであって、その厚さが約７７５μｍであるエピタキシャル成長用シリコンウェーハを得た。即ち、この比較例においては、ワイヤーソー装置を用いてインゴットを切断した後に強制的に反りを生じさせていない。
【００７０】
この５０枚におけるエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２の比抵抗を４探針抵抗測定器により測定したところ、それらの比抵抗は実施例と同様に０．００６〜０．００９Ωｃｍであり、この値は０．００５〜０．０１Ωｃｍの範囲内に入るものであった。また、この５０枚における薄円板状のエピタキシャル成長用シリコンウェーハの反りをＡＤＥ社製の平坦度測定器によりそれぞれ測定した。その結果を図１２に示す。そして、それらの反りの平均値はバウ（Ｂｏｗ）値において約−１μｍであった。このバウ（Ｂｏｗ）値において約−１μｍの反りを有するのは、ワイヤーソー装置を用いて切断する際に生じる一般的な反りの値と思われる。
【００７１】
更に、この５０枚のうちから任意の１枚における表面をＡＤＥ社製の平坦度測定器によりその反りの状況を観察した。この反りの状況を図１５に示す。図１５からも明らかなように、この比較例におけるエピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面形状は、その直径方向の反りの大きさが、それぞれの方向において異なり、円周方向にきれいな曲面をもつ中央部が凹んだお椀状の表面をしていないことが判る。これは、インゴットを切断するために用いたワイヤーソー装置におけるワイヤーの走行方向における反りの量が比較的小さいのにも拘わらず、インゴットを切断するためのワイヤーの走行方向に直交する移動方向における反りの量が比較的大きくなってしまったことに起因するものと考えられる。
【００７２】
その後、実施例４と同一の条件及び手順により、そのエピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面に比抵抗が約１Ωｃｍの厚さが３μｍのエピタキシャル層を形成して、エピタキシャルシリコンウェーハを得た。この５０枚のエピタキシャルシリコンウェーハを比較例１とした。
【００７３】
＜比較試験及び評価２＞
実施例４における５０枚のエピタキシャルシリコンウェーハ７１及び比較例１における５０枚のエピタキシャルシリコンウェーハの反りをＡＤＥ社製の平坦度測定器によりそれぞれ測定し、その分布を図１１及び図１３に示す。この図１１及び図１３における反り分布はいわゆるワープ値における反りの分布を示すものであって、このワープ値は、吸着固定しないウェーハの裏面における３点基準面またはベストフィット基準面からウェーハ厚さ方向の中央面までの最大変位と最小変位との差で表される値である。
ここで、図１０及び図１２における反り分布は、凹凸の高さレベルがわかるようにバウ（Ｂｏｗ）値で表し、図１１及び図１３における反り分布をワープ（Ｗａｒｐ）値で表したのは、一般的にウェーハ全体の反り分布を反映したワープ値がウェーハ反りのスペックとして使用されるからである。
【００７４】
図１１及び図１３の結果から明らかなように、実施例４におけるエピタキシャルシリコンウェーハ７１のいわゆるワープ値における反りは１３μｍのところに集中し、その平均値は１３．０μｍであるのに対して、比較例１におけるエピタキシャルシリコンウェーハのいわゆるワープ値における反りは実施例４より大きい値である２３μｍのところに集中し、その平均値は２３．０μｍである。即ち、実施例４におけるエピタキシャルシリコンウェーハ７１は、比較例１におけるエピタキシャルシリコンウェーハに比較して１０μｍの反りが低減されていることが判る。これは実施例４がエピタキシャル成長用シリコンウェーハ６２に形成した中央部が凹んだお椀状の反りがエピタキシャルシリコンウェーハ７１が得られた時点で生じる反りを打ち消したことに起因するものと考えられ、本発明の効果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明実施形態のシリコンウェーハの反りを示す図である。
【図２】そのシリコンウェーハを用いたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を示す部分断面図である。
【図３】そのシリコンウェーハの製造方法を示す部分断面図である。
【図４】そのシリコンウェーハを製造するために用いる枚葉式エッチング装置の構成図である。
【図５】そのシリコンウェーハを用いたＳＯＩウェーハの製造方法を示す部分断面図である。
【図６】本発明実施例におけるノズルの移動速度を示す図である。
【図７】そのエッチング装置によりウェーハの表面を平坦にエッチングした場合のメモリの記憶とセンサの検出出力を示す図である。
【図８】そのエッチング装置によりウェーハの表面を中央が凹むようにエッチングした場合のメモリの記憶とセンサの検出出力を示す図７に対応する図である。
【図９】そのエッチング装置によりウェーハの表面を中央が突出するようにエッチングした場合のメモリの記憶とセンサの検出出力を示す図７に対応する図である。
【図１０】実施例４のエピタキシャル成長用シリコンウェーハのいわゆるバウ値で表された反りの分布状態を示す図である。
【図１１】実施例４のエピタキシャル成長用シリコンウェーハを用いて得られたエピタキシャルシリコンウェーハのいわゆるワープ値で表された反りの分布状態を示す図である。
【図１２】比較例１の平板状のエピタキシャル成長用シリコンウェーハのいわゆるバウ値で表された反りの分布状態を示す図である。
【図１３】比較例１のシリコンウェーハを用いて得られたエピタキシャルシリコンウェーハのいわゆるワープ値で表された反りの分布状態を示す図である。
【図１４】実施例４のエピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面の状態を示す写真図である。
【図１５】比較例１のエピタキシャル成長用シリコンウェーハの表面の状態を示す写真図である。
【符号の説明】
【００７６】
６２，１１２  シリコンウェーハ
７１  エピタキシャルシリコンウェーハ
１２１  ＳＯＩウェーハ
【図１】
2009302163.tif 000003
【図２】
2009302163.tif 000004
【図３】
2009302163.tif 000005
【図４】
2009302163.tif 000006
【図５】
2009302163.tif 000007
【図６】
2009302163.tif 000008
【図７】
2009302163.tif 000009
【図８】
2009302163.tif 000010
【図９】
2009302163.tif 000011
【図１０】
2009302163.tif 000012
【図１１】
2009302163.tif 000013
【図１２】
2009302163.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2009302163.tif 000016
【図１５】
2009302163.tif 000017