JP2009246321A - Ｓｏｉ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制しながら、基板認識装置により認識容易な透明ＳＯＩ基板を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上にシリコン薄膜が形成されており、前記透明絶縁性基板の第一主表面とは反対側の主表面である第二主表面に凹凸を形成されたＳＯＩ基板を製造する方法であって、少なくとも、透明絶縁性基板を準備する工程と、前記透明絶縁性基板の少なくとも前記第一主表面を鏡面加工する工程と、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成する工程とを含むＳＯＩ基板の製造方法において、前記透明絶縁性基板の第二主表面をリソグラフィー法を用いて凹凸パターンを形成する工程とを有するＳＯＩ基板の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＳＯＩ基板の製造方法に関し、特には、透明絶縁性基板の一方の主表面上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板の製造方法に関するものである。

半導体デバイスの更なる高性能化を図るために、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ、絶縁体上のシリコン）基板が近年注目を浴びている。また、ＳＯＩ基板の一種であり、支持基板（ハンドルウエーハ）がシリコンではない、Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｑｕａｒｔｚ（ＳＯＱ）基板や、Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ（ＳＯＧ）基板なども、それぞれＴＦＴ−ＬＣＤや高周波（ＲＦ）デバイス、その他ＭＥＭＳ製品などへの応用が期待されている（特許文献１参照）。

上記ＳＯＱ基板などは、例えば、シリコン基板をドナーウエーハとし、石英基板をハンドルウエーハとして、これらの異種基板を貼り合わせて製造する方法が提案されている。このようにして作製された貼り合わせ基板において、石英基板は透明なため、シリコン基板同士を貼り合わせて製造される、通常のＳＯＩ基板とは異なるプロセス・評価上の問題が生じる場合がある。
このような問題の一つとして、ＳＯＱ基板等の、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板（以下、透明ＳＯＩ基板と略称することがある）を装置上で搬送する際、基板を認識する光センサーに認識されにくいなどの問題が予想される。

特開２００６−３２４５３０

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制しながら、基板認識装置により認識容易な透明ＳＯＩ基板を提供することを目的とする。

本発明は、透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上にシリコン薄膜が形成されており、前記透明絶縁性基板の第一主表面とは反対側の主表面である第二主表面に凹凸を形成されたＳＯＩ基板を製造する方法であって、少なくとも、透明絶縁性基板を準備する工程と、前記透明絶縁性基板の少なくとも前記第一主表面を鏡面加工する工程と、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成する工程とを含むＳＯＩ基板の製造方法において、前記透明絶縁性基板の第二主表面をリソグラフィー法を用いて凹凸パターンを形成する工程とを有するＳＯＩ基板の製造方法を提供する（請求項１）。

このように、ＳＯＩ基板の裏面に基板認識装置にとって認識容易にするための凹凸パターンの形成をリソグラフィー法を用いて行えば、金属不純物やパーティクルの発生を抑制することができる。
さらに、本発明のリソグラフィー法は従来の方法を使用できるため、新たな装置等は不要であるためコストがかからない。
そして、このようにして製造されたＳＯＩ基板であれば、光センサーを用いた認識装置からの信号を透明絶縁性基板の裏面にある凹凸パターンにより回折、散乱させることによって信号の透過率が下がり、認識装置に基板が認識されないとの弊害を防止することができる。また、基板搬送時の滑りなどを防止することもできる。

この場合、前記リソグラフィー工程により前記第二主表面に凹凸パターンを形成することで、前記透明絶縁性基板の主表面に対する垂直方向での２５０〜８００ｎｍの波長域の光の平均透過率が１０％以下となるようにすることができる（請求項２）。
このように、透明絶縁性基板の第二主表面のリソグラフィーによる凹凸パターンの形成を、透明絶縁性基板の主表面に対する垂直方向での２５０〜８００ｎｍの波長域の光の平均透過率が１０％以下となるように行えば、より確実に基板認識装置に認識させることができる。

また、前記リソグラフィー工程を、少なくともレジスト塗布工程と、露光工程と、現像工程と、エッチング工程とにより前記第二主表面に凹凸パターンを形成するものとすることができる（請求項３）。
このように、本発明におけるリソグラフィー工程は、通常のＳＯＩ基板製造において利用されるリソグラフィー法を利用できるため、特別な装置や手順は不要であり、コストがかからず簡便に凹凸パターンを形成できる。

前記第二主表面に形成される凹凸パターンの周期を、０．２〜３μｍとすることが好ましい（請求項４）。
このように、凹凸パターンの周期を０．２〜３μｍとすることで、光の回折や散乱によってより確実に所望の透過率まで下げることができる。

また、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、前記リソグラフィー工程を、少なくとも前記シリコン薄膜形成工程よりも後に行うことができ（請求項５）、あるいは、前記透明絶縁性基板を準備する工程よりも後、前記シリコン薄膜形成工程よりも前に行うことができる（請求項６）。
このように、本発明におけるリソグラフィー工程は、シリコン薄膜の形成後でも形成前でも行うことができ、その他の製造条件等に応じて、適宜変更することができる。

また、本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法では、前記シリコン薄膜の形成を、少なくとも、シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板に、表面から水素イオンまたは希ガスイオンあるいはこれらの両方を注入してイオン注入層を形成し、前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板のイオン注入した面と、前記透明絶縁性基板の第一主表面を密着させて貼り合わせ、前記イオン注入層を境界として、前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板を剥離して薄膜化し、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成して行うことができる（請求項７）。
このように、シリコン薄膜の形成を、イオン注入後にイオン注入層を境界として剥離することにより行えば、薄く結晶性の高いシリコン薄膜を形成することができる。

また、前記透明絶縁性基板を、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかとすることができる（請求項８）。
本発明のＳＯＩ基板の製造方法で使用する透明絶縁性基板は、作製する半導体デバイスの目的に応じて、これらの中から適宜選択することができる。

本発明のＳＯＩ基板の製造方法によれば、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板（透明ＳＯＩ基板）であり、裏面（シリコン薄膜が形成されていない方の主表面）に凹凸パターンを形成したＳＯＩ基板を、金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制して製造することができる。
そして、このようにして製造されたＳＯＩ基板であれば、透明絶縁性基板の裏面の凹凸パターンによって、光センサーを用いた認識装置からの信号を回折、散乱させることによって、認識装置に基板を認識させることができる。また、基板搬送時の滑りなどを防止することもできる。

以下、本発明についてより詳細に説明する。
前述のように、従来、ＳＯＱ基板等の、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜を形成したＳＯＩ基板は、装置上でＳＯＱ基板を搬送する際などにおいて、図４に示す形態で基板を光センサーによって認識するため、透明絶縁性基板は透過率が高く認識されにくいなどの問題があった。

このような問題点に対し、本発明者らは、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜を形成したＳＯＩ基板（透明ＳＯＩ基板）の裏面、すなわち、透明絶縁性基板のシリコン薄膜が形成された主表面とは反対側の主表面を粗らすことにより、光センサーなどを用いた基板認識装置において、認識装置からの信号を散乱させることができ、基板を認識しやすくすることを見出した。
しかし、このような基板の粗れた面を例えばサンドブラスト等で形成すると砥粒などが多く入り込んでおり、金属不純物が発生したり、パーティクルが発生したりする問題があった。
本発明者らは、このような問題点に対し、透明絶縁性基板の裏面にリソグラフィー法を用いて凹凸パターンを形成する方法であれば、簡便な方法により、金属不純物やパーティクルの発生が抑制され、散乱のみならず回折によっても光の透過率を下げることができ、認識装置により認識容易な透明ＳＯＩ基板を製造できることに想到し、本発明を完成させた。

本明細書中では、透明絶縁性基板の主表面のうち、シリコン薄膜を形成する側の主表面を、便宜上、「第一主表面」とし、第一主表面と反対側の主表面を「第二主表面」と呼ぶ。
本発明の全体の流れを説明すると、透明絶縁性基板を準備する工程と、透明絶縁性基板の一方の主表面（第一主表面）を鏡面加工する工程と、該鏡面加工した第一主表面上にシリコン薄膜を形成する工程とにより、透明ＳＯＩ基板を製造する。裏面に凹凸パターンを形成された透明ＳＯＩ基板を製造するには、いずれかの段階で第二主表面をリソグラフィーする必要がある。そして、本発明においては、この第二主表面側のリソグラフィー法による凹凸パターン形成は、シリコン薄膜の形成後でも形成前でも行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明のＳＯＩ基板の製造方法の一例を示すフロー図である。
ここでは、第二主表面側のリソグラフィー法による凹凸パターン形成を、シリコン薄膜の形成後に行う例を説明する。

まず、図１（ａ）に示したように、透明絶縁性基板１０を準備する（工程１−ａ）。例えば、石英インゴットからスライスして切り出された石英基板を用いることができる。
なお、本発明が適用できる透明絶縁性基板の種類は特に限定されるものではないが、例えば、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかとすることができ、ＳＯＩ基板とした後、作製する半導体デバイスの目的等に応じて適宜選択することができる。

次に、図１（ｂ）に示したように、透明絶縁性基板の少なくとも一方の主表面を鏡面加工する（工程１−ｂ）。ここで鏡面加工した主表面が、シリコン薄膜を形成しようとする側の主表面、すなわち、第一主表面１１となる。この鏡面加工の方法は特に限定されず、ラッピング、エッチング、研磨等を適宜組み合わせて加工する。
もう一方の主表面、すなわち、第二主表面１２には、少なくとも発塵を抑制するための処理を施すことが望ましい。具体的には、ラッピング後にエッチングを行うなどして、パーティクル等の発生を抑制することができる。また、第一主表面と同様に鏡面加工を行ってもよい。この場合、第一主表面１１と第二主表面１２とに対し同時に加工を行う両面研磨等の手法を用いてもよい。

なお、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１の鏡面加工は、表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満となるように行うことが望ましい。このような表面粗さとすれば、貼り合わせなどによりシリコン基板をより高い強度で貼り合わせることができ、また、シリコン薄膜を形成した場合に、未結合部であるボイド等の発生によるシリコン薄膜の結晶性の悪化を効果的に防止することができる。一方、第一主表面１１の表面粗さのＲＭＳ値の下限値は特に限定されず、平坦度は高いほどよい。ただし、平坦度を向上させるにはコストの問題もあり、現実的には０．１ｎｍ以上程度となる。

次に、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜を形成する。シリコン薄膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、以下のようにしていわゆるイオン注入剥離法等によって行うことができる。
まず、図１（ｃ）に示したように、シリコン基板２０を準備する（工程１−ｃ）。また、必要に応じて、表面に酸化膜を形成したシリコン基板を用いてもよい。貼り合わせの状態を良くするには、貼り合わせる側の面（貼り合わせ面）が一定以上の平坦度であることが必要であるので、少なくとも貼り合わせる側の面を鏡面研磨等しておく。この平坦度は例えばＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満とすることが望ましい。

次に、図１（ｄ）に示したように、シリコン基板２０に、表面（イオン注入面２２）から水素イオンを注入してイオン注入層２１を形成する（工程１−ｄ）。
このイオン注入層２１の形成には、水素イオンだけではなく、希ガスイオンあるいは水素イオンと希ガスイオンの両方をイオン注入するようにしても良い。注入エネルギー、注入線量、注入温度等その他のイオン注入条件も、所定の厚さの薄膜を得ることができるように適宜選択すれば良い。具体例としては、注入時の基板の温度を２５０〜４００℃とし、イオン注入深さを０．５μｍとし、注入エネルギーを２０〜１００ｋｅＶとし、注入線量を１×１０^１６〜１×１０^１７／ｃｍ^２とすることが挙げられるが、これらに限定されない。
なお、必要に応じて、表面に酸化膜を形成した単結晶シリコン基板を用いることもできる。このような、表面に酸化膜を形成したシリコン基板を用い、酸化膜を通してイオン注入を行えば、注入イオンのチャネリングを抑制する効果が得られ、イオンの注入深さのバラツキをより抑えることができる。これにより、より膜厚均一性の高い薄膜を形成することができる。

次に、図１（ｅ）に示すように、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１と、シリコン基板２０のイオン注入した面２２とを密着させ、貼り合わせる（工程１−ｅ）。
この透明絶縁性基板１０とシリコン基板２０との貼り合わせは、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１とシリコン基板２０のイオン注入面２２が、それぞれ上述したように十分に平坦な面同士であるので、例えば、合成石英基板とシリコン基板であれば、室温で密着させ、圧力をかけるだけで貼り合わせることもできる。
ただし、より強固に貼り合わせるために、以下のようにすることが好ましい。

すなわち、予めシリコン基板２０のイオン注入面２２と、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１に表面活性化処理を施すことが望ましい。シリコン基板２０のイオン注入面２２と透明絶縁性基板１０の第一主表面１１のいずれか一方の面にのみ表面活性化処理を施すようにしても良い。
この時、表面活性化処理を、プラズマ処理とすることができる。このように、表面活性化処理を、プラズマ処理で行えば、基板の表面活性化処理を施した面は、ＯＨ基が増加するなどして活性化する。従って、この状態で、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１と、シリコン基板２０のイオン注入した面２２とを密着させれば、水素結合等により、基板をより強固に貼り合わせることができる。また、表面活性化処理はそのほかにオゾン処理等でも行うことができ、複数種の処理を組み合わせてもよい。

プラズマで処理をする場合は、真空チャンバ中にＲＣＡ洗浄等の洗浄をした基板を載置し、プラズマ用ガスを導入した後、１００Ｗ程度の高周波プラズマに５〜３０秒程度さらし、表面をプラズマ処理する。プラズマ用ガスとしては、例えば、表面に酸化膜を形成した単結晶シリコン基板を処理する場合には、酸素ガスのプラズマ、表面に酸化膜を形成しない単結晶シリコン基板を処理する場合には、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガスあるいは水素ガスとヘリウムガスの混合ガスを用いることができる。その他、窒素ガス等を用いても良い。

オゾンで処理をする場合は、大気を導入したチャンバ中にＲＣＡ洗浄等の洗浄をした基板を載置し、窒素ガス、アルゴンガス等のプラズマ用ガスを導入した後、高周波プラズマを発生させ、大気中の酸素をオゾンに変換することで、表面をオゾン処理する。

このように、表面活性化処理をした表面を貼り合わせ面として、例えば減圧又は常圧下、室温で基板を密着させれば、高温処理を施さなくても強固に貼り合わせることができる。

なお、このシリコン基板と透明絶縁性基板を貼り合わせた後、該貼り合わせた基板を、１００〜３００℃で熱処理する熱処理工程を行うことができる。
このように、シリコン基板と透明絶縁性基板を貼り合わせた後、該貼り合わせた基板を、１００〜３００℃で熱処理することで、シリコン基板と透明絶縁性基板の貼り合わせの強度を高めることができる。また、このような低い温度での熱処理であれば、異種材料であることに起因する熱膨張係数の差異による熱歪、ひび割れ、剥離等が発生する恐れが少ない。貼り合わせ強度を高めれば、剥離工程での不良の発生を減少させることもできる。

次に、シリコン基板２０をイオン注入層２１にて離間させ、シリコン基板２０を薄膜化する剥離工程を行い、図１（ｆ）に示すように、シリコン薄膜３１を形成する（工程１−ｆ）。
このシリコン基板の離間（剥離、薄膜化）は、例えば、機械的な外力を加えることによって行うことができる。

次に、図１（ｇ）に示したように、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２を、リソグラフィー法により凹凸パターンを形成する（工程１−ｇ）。
本発明の凹凸パターン形成には、公知のリソグラフィー法を採用して行うことができる。

例えば、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２上にスピンコーティング等の手法で膜厚が０．１〜２．０μｍとなるようにレジスト材料を塗布し、これをホットプレート上で６０〜１５０℃、１〜１０分間、好ましくは８０〜１４０℃、１〜５分間プリベークしてフォトレジスト膜を形成する。
次に、目的のパターンを形成するためのマスクを上記のフォトレジスト膜上にかざし、遠紫外線、エキシマレーザー、Ｘ線等の高エネルギー線又は電子線を例えば露光量１〜２００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは１０〜１００ｍＪ／ｃｍ²となるように照射する。
次に、ホットプレート上で、６０〜１５０℃、１〜５分間、好ましくは８０〜１４０℃、１〜３分間ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）する。更に、０．１〜５質量％、好ましくは２〜３質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）等のアルカリ水溶液の現像液を用い、０．１〜３分間、好ましくは０．５〜２分間、浸漬（ｄｉｐ）法、パドル（ｐｕｄｄｌｅ）法、スプレー（ｓｐｒａｙ）法等の常法により現像して、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２上に目的のパターンが形成される。
次に、パターンが形成されたレジスト下層膜をマスクとしてＣＦ₄／ＣＨＦ₃系ガス等でエッチングすることで、第二主表面１２に目的の凹凸パターンが形成される。
なお、上記工程１−ｇのフォトリソグラフィーによる凹凸パターンの形成を、工程１−ｅ〜１−ｆの前に行うことも可能である。この場合には、シリコン薄膜形成前であるためリソグラフィー工程によるシリコン薄膜への影響がない。

このように、認識装置により認識容易にする方法として、従来のリソグラフィー法を利用できるため、コストがかからず、新たな手順が不要であり、またパーティクルの発生を抑制できる。
さらに、リソグラフィーにより、規則正しい凹凸パターンを形成できるので、図５に示すような透過光の散乱が起こり、さらに回折もおこり、双方の効果により効率的に透過率を下げることができる。

これらによって、透明絶縁性基板１０の主表面に対する垂直方向（すなわち、基板の厚さ方向）での２５０〜８００ｎｍの波長域の光の平均透過率（以下、垂直平均透過率と呼ぶことがある）が１０％以下になるようにすることが好ましく、５％以下とすることが特に好ましい。このような垂直平均透過率とするためには、予め、どのような凹凸パターンで上記の垂直平均透過率となるかを実験的に求めておくなどして、その条件の凹凸パターンとなるようにリソグラフィー工程を行えばよい。

また、凹凸パターンの周期は０．２〜３μｍとすることができる。この周期は、光センサーによる透過光の周期によって、効果的に透過率を低く抑えることができる凹凸パターンの周期に適宜変更することができる。
なお、第二主表面１２の凹凸パターンの形状については、図３（ａ）のような円状のものや、図３（ｂ）のような線状のものが例示されるが、どちらであっても所望の透過率まで低く抑えることができる。

以上のような工程を経て、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜３１を有するＳＯＩ基板３０を製造することができる。
なお、別個の基板に対する処理である、上記工程１−ａ〜１−ｂと、工程１−ｃ〜１−ｄとは、当然ながら、順番が逆でもよいし、並行して行っても良い。

このように、工程１−ａ〜１−ｇを経ることにより、裏面に凹凸パターンのある、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＩ基板を製造する。そして、本発明では、工程１−ｇの透明絶縁性基板を認識装置により認識容易にする方法として、従来のリソグラフィー法によることが可能であるため新たな装置や手順は不要であり、コストを比較的低くすることができる。また、リソグラフィー法による凹凸パターン形成であるため、金属不純物やパーティクルの発生を抑制することができる。その結果、発塵等が防止され、基板認識装置にとって認識容易な透明ＳＯＩ基板を製造することができる。

以下、本発明の実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
以下のように、図１に示したような、貼り合わせ法によるＳＯＩ基板の製造方法に従って、透明ＳＯＩ基板を３０枚製造した。

まず、合成石英インゴットから切り出したままの直径１５０ｍｍの合成石英基板１０を準備した（工程１−ａ）。
次に、合成石英基板１０の両面を研磨加工した（工程１−ｂ）。両主表面の平坦度はＲＭＳ値で０．６ｎｍとした。

次に、シリコン基板２０として、鏡面研磨された直径１５０ｍｍの単結晶シリコン基板を準備した。そして、シリコン基板には、その表面に熱酸化によりシリコン酸化膜層を１００ｎｍ形成した（工程１−ｃ）。
次に、シリコン基板２０に、形成してあるシリコン酸化膜層を通して水素イオンを注入し、イオンの平均進行深さにおいて表面に平行な微小気泡層（イオン注入層）２１を形成した（工程１−ｄ）。イオン注入条件は、注入エネルギーが３５ｋｅＶ、注入線量が９×１０^１６／ｃｍ^２、注入深さは０．３μｍである。

次に、プラズマ処理装置中にイオン注入したシリコン基板２０を載置し、プラズマ用ガスとして窒素を導入した後、２Ｔｏｒｒ（２７０Ｐａ）の減圧条件下で１３．５６ＭＨｚの高周波を直径３００ｍｍの平行平板電極間に高周波パワー５０Ｗの条件で印加することで、高周波プラズマ処理をイオン注入した面に１０秒行った。このようにして、シリコン基板２０のイオン注入面２２に表面活性化処理を施した。
一方、合成石英基板１０については、プラズマ処理装置中に載置し、狭い電極間にプラズマ用ガスとして窒素ガスを導入した後、電極間に高周波を印加することでプラズマを発生させ、高周波プラズマ処理を１０秒行った。このようにして、合成石英基板１０の第一主表面１１にも表面活性化処理を施した。

以上のようにして表面活性化処理を行ったシリコン基板２０と合成石英基板１０を、表面活性化処理を行った面を貼り合わせ面として室温で密着させた後、両基板の裏面を厚さ方向に強く押圧した（工程１−ｅ）。
次に、貼り合わせ強度を高めるため、シリコン基板２０と合成石英基板１０とを貼り合わせた基板を、３００℃で３０分間熱処理した。

次に、シリコン基板２０のイオン注入層２１に外部衝撃を付与し、イオン注入層２１にて順次離間させ、シリコン薄膜３１を形成した（工程１−ｆ）。

次に、リソグラフィー法を用いて、以下のような条件で合成石英基板１０の第二主表面１２に凹凸パターンを形成した（工程１−ｇ）。
まず、合成石英基板１０の裏面１２にスピンコーティングの手法で膜厚が１．５μｍとなるようにレジスト材料を塗布し、これをホットプレート上で１００℃、５分間プリベークしてフォトレジスト膜を形成した。
次に、目的のパターンを形成するためのマスクを上記のフォトレジスト膜上にかざし、Ｘ線を露光量１００ｍＪ／ｃｍ²となるように照射した。
次に、ホットプレート上で、１００℃、３分間ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）した。更に、３質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）の現像液を用い、２分間スプレー（ｓｐｒａｙ）法により現像して、基板上に目的のパターンが形成された。
次に、パターンが形成されたレジスト膜をマスクとして、ドライエッチング装置を用い、ＣＦ₄／ＣＨＦ₃系ガスでチャンバー圧力基板を４０．０Ｐａ、時間を６０ｓｅｃでエッチングした。
このときの凹凸パターンは、周期０．８μｍの線状パターンであり、この場合波長８５０ｎｍの透過光の直線透過率は５％以下であった。この直線透過率の数字は、予め、シリコン薄膜を形成していない合成石英基板を両面研磨し、上記の凹凸パターンを形成したものを使用して、波長８５０ｎｍの透過光の直線透過率を測定したものである（図２参照）。

このようにして、合成石英基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜３１を有し、第二主表面１２に凹凸パターンが形成された透明ＳＯＩ基板３０を製造した。この透明ＳＯＩ基板３０を、デバイス作製装置に備え付けられた基板認識装置を用いて認識実験を行ったところ、全ての基板が正確に認識された。
また、シリコン薄膜３１の結晶性は十分に良好であった。また、透明ＳＯＩ基板３０全体の発塵は通常のシリコン鏡面ウエーハと同等レベルであった。

（実施例２）
実施例１と同様に、但し、工程１−ｇのリソグラフィー工程において、周期０．８μｍの円状パターンを形成し、透明ＳＯＩ基板を３０枚製造した。
この場合でも、波長８５０ｎｍの透過光の直線透過率は上記と同様の方法で測定すると、５％以下であった（図２参照）。

このようにして、合成石英基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜３１を有し、第二主表面１２に凹凸パターンを形成した透明ＳＯＩ基板３０を製造した。この透明ＳＯＩ基板３０を、デバイス作製装置に備え付けられた基板認識装置を用いて認識実験を行ったところ、全ての基板が正確に認識された。
また、シリコン薄膜３１の結晶性は十分に良好であった。また、透明ＳＯＩ基板３０全体の発塵は通常のシリコン鏡面ウエーハと同等レベルであった。

（比較例）
実施例１および実施例２の透過光の直線透過率の測定と同様に、ただし、凹凸パターンを形成していない合成石英基板を使用して、波長８５０ｎｍの透過光の直線透過率を測定した場合９０％以上であった（図２参照）。従って、このものは、基板認識装置を用いて認識実験を行ったところ、認識できなかった。

以上より、図２に示すように透過光の直線透過率を透明絶縁性基板の裏面にリソグラフィー法により凹凸パターンを形成することで、凹凸パターン形成前（９０％以上）に比べ、形成後は５％以下となった。そのため、基板認識装置により認識容易な透明絶縁性基板を製造できる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法の一例を示すフロー図である。 凹凸パターン形成前の透明絶縁性基板と、円状および線状パターンを形成した後の透明絶縁性基板の直線透過率測定結果である。 本発明の凹凸パターンの形状の例を表す図である。 光センサーを用いた基板認識の概要図である。 凹凸パターンによる光散乱の概要図である。

符号の説明

１０…透明絶縁性基板、
１１…第一主表面、 １２…第二主表面、
２０…シリコン基板、
２１…イオン注入層、 ２２…イオン注入面、
３０…透明ＳＯＩ基板、 ３１…シリコン薄膜。

Claims (8)

1. 透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上にシリコン薄膜が形成されており、前記透明絶縁性基板の第一主表面とは反対側の主表面である第二主表面に凹凸を形成されたＳＯＩ基板を製造する方法であって、少なくとも、
   透明絶縁性基板を準備する工程と、
   前記透明絶縁性基板の少なくとも前記第一主表面を鏡面加工する工程と、
   前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成する工程と
   を含むＳＯＩ基板の製造方法において、
   前記透明絶縁性基板の第二主表面をリソグラフィー法を用いて凹凸パターンを形成する工程とを有することを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
2. 前記リソグラフィー工程により前記第二主表面に凹凸パターンを形成することで、前記透明絶縁性基板の主表面に対する垂直方向での２５０〜８５０ｎｍの波長域の光の平均透過率が１０％以下となるようにすることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
3. 前記リソグラフィー工程を、少なくともレジスト塗布工程と、露光工程と、現像工程と、エッチング工程とにより前記第二主表面に凹凸パターンを形成するものとすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
4. 前記第二主表面に形成される凹凸パターンの周期を、０．２〜３μｍとすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
5. 前記リソグラフィー工程を、少なくとも前記シリコン薄膜形成工程よりも後に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
6. 前記リソグラフィー工程を、前記透明絶縁性基板を準備する工程よりも後、前記シリコン薄膜形成工程よりも前に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
7. 前記シリコン薄膜の形成を、少なくとも、
   シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板に、表面から水素イオンまたは希ガスイオンあるいはこれらの両方を注入してイオン注入層を形成し、
   前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板のイオン注入した面と、前記透明絶縁性基板の第一主表面を密着させて貼り合わせ、
   前記イオン注入層を境界として、前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板を剥離して薄膜化し、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成して行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
8. 前記透明絶縁性基板を、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかとすることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。

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