JP3450596B2

JP3450596B2 - 表面平坦化基板の作製方法

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Publication number: JP3450596B2
Application number: JP15008796A
Authority: JP
Inventors: 英明三ツ井; 弘幸長澤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 2003-09-29
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JPH09312275A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種加工素材とし
て用いられる基体のなかでも、特に半導体関連分野や光
学関連分野あるいは微細加工分野などにおいて高精度な
表面平坦度を要求される素材あるいは加工製品としての
表面平坦化基板の作製方法およびこれにより作製される
表面平坦化基板に関し、特に、研磨工程による表面ダメ
ージがなく、さらに表面の形状や面積による平坦化処理
の制限を軽減し、かつ高い表面加工精度と量産性を提供
することが可能な表面平坦化基板の作製方法およびこれ
により作製される表面平坦化基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の基体について表面の平坦性あるい
は平滑性が特に要求される場合、これを実現する方法と
して、従来より表面研磨が一般的に用いられている。た
だし、表面研磨と一口に言っても、実際は加工するべき
対象の硬さや、要求される面精度、加工形状などの条件
によって多岐にわたる技術から適宜最適なものが選択さ
れる。通常、表面研磨には研摩剤が使用される。研磨剤
には砥粒が一般的に用いられ、研磨が進むにつれて粒子
の荒い研磨砥粒から徐々に細かい砥粒へと変更していく
ことで、より平滑、平坦な表面状態が得られるようにす
る。これまで研摩砥粒といえばダイヤモンド砥粒に代表
されるように、被研磨体よりも硬い物質が用いられてき
たが、硬い研磨砥粒による研磨傷などの表面ダメージが
常に問題となっていた。

【０００３】研磨によるダメージを嫌うものとして、エ
レクトロニクスやオプトエレクトロニクスの分野で使用
する半導体や各種センサー、光学部品などに用いる素材
自体あるいは素材加工品が挙げられる。これらの分野に
おいては、最近の技術の進展とともに平坦性、平滑性と
いった加工精度に対する要求が特に厳しくなりつつあ
る。最近では、このような分野における高精度研磨の要
求を満たす方法として、被研磨体と研磨剤の化学反応を
利用して、与える研磨ダメージがより小さくしかもより
早く表面を研磨することができるメカノケミカル研磨が
開発、実用化されるに至っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな特長を有するメカノケミカル研磨にも幾つか問題点
がある。その一つが研磨後における研磨剤（研磨砥粒）
の除去の問題である。メカノケミカル研磨では研磨界面
における化学反応を促進するために、研磨剤のｐＨ制御
を積極的に用いて表面との化学的反応性を高めている。
さらに研磨粒子径も非常に小さい。このため研磨後にお
いて被研磨体表面に研磨剤が残留しやすい。残留研磨剤
は被研磨体の品質を劣化させるだけでなく、その後の工
程において不純物やダストの原因となりやすい。したが
って研磨剤を除去する洗浄工程に対して負担が大きくな
る。また通常の研磨ほど重大ではないが、メカノケミカ
ル研磨においても研磨傷などのダメージが常に問題とな
る。さらに研磨法を用いる限り研磨体の形状が機械的に
研磨できる形状に制限されるといった難点を持つ。

【０００５】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、半導体関連分野や光学関連分野あるいは微細加工分
野などにおいて素材あるいは加工製品として使用される
基板であって、研磨工程による表面ダメージが少なく、
表面の形状や面積による制限が少ない高精度な表面平坦
度と高い表面加工精度を有し、かつ産業的な量産性を有
する表面平坦化基板の作製方法とその作製方法により作
製される表面平坦化基板を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の様な問題や課題を
解決するために、本発明にかかる表面平坦化基板の作製
方法は、金属からなる第１の物質と珪素を含んでなる第
２の物質のいずれか一方により基体を形成し、他方を基
体の表層部に選択的に加えることにより基体表層部に第
１物質と第２物質を含む混合層を形成し、その後混合層
を除去することにより、基体の表面を選択的に平坦化す
ることを特徴とする。さらに、混合層に含まれる金属と
珪素がシリサイドを形成していることがより好ましい。
また、第１物質に含まれる金属は、アルミニウム、チタ
ン、バナジウム、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、ジ
ルコニウム、ニオブ、モリブデン、パラジウム、ハフニ
ウム、タンタル、タングステン、イリジウム、金、白金
のうち少なくとも一種であることが好ましい。

【０００７】なお、混合層は、基体の表面に上記他方の
物質からなる薄膜を選択的に堆積することにより第１物
質と第２物質を接触させて、基体の表層部に他方の物質
を拡散させることにより形成することができる。また、
混合層の形成は、他方の物質からなる表面を有する媒体
のその表面を基体の表面に選択的に接触させて、基体の
表層部に他方の物質を拡散させることにより行わせるこ
ともできる。さらに、混合層の形成が、基体の表層部に
他方の物質を選択的にイオン注入することにより行われ
てもよい。なお、混合層形成工程において熱処理を行う
ことがより好ましい。

【０００８】また、形成された混合層は、フッ酸、硝
酸、塩酸、硫酸、リン酸から選ばれる少なくともいずれ
か一種を含む溶液を用いて化学的にエッチングすること
により除去することができる。なお、平坦化しようとす
る基体は、少なくとも表面が炭化珪素からなることが好
ましい。さらに上記の様々な問題や課題を解決するため
に、本発明にかかる表面平坦化基板は、上記の作製方法
により作製された表面平坦化基板であることを特徴とす
る。

【０００９】本発明にかかる表面平坦化基板の作製方法
によれば、珪素と金属を含む混合層を基体表層部に形成
しこの混合層のみを選択的に除去するため、基板表面が
混合層と基体物質との界面により形成される。このよう
な界面は混合層形成前の基体表面より数段平らである。
このように、本発明の作製方法によれば、表面平坦性の
高い基板を取得することが出来る。金属物質と珪素を含
む物質は、混合層を形成する作用から見ると互いに相補
的であって、いずれを基板としても、他方を基板と反応
する物質に選べば基板を表面平坦化するという目的を達
成することは言うまでもない。

【００１０】なお、混合層に含まれる金属と珪素がシリ
サイドを形成する場合は、より容易により平坦な表面を
有する基板を得ることができる。シリサイドは珪素とあ
る種の金属の間の金属間化合物であり、シリサイドの形
成（シリサイド化）は珪素原子と金属原子との間の固相
反応により進行する。すなわち珪素と金属が接触する界
面において、珪素側に金属が、金属側に珪素が相互拡散
を起こし、化学的な反応を起こすことでシリサイド層が
形成される。シリサイドの形成機構は、組成に応じて構
成原子の拡散律速型と反応律速型に大別される。拡散律
速型は、界面部分における珪素あるいは金属原子の拡散
がシリサイドの成長の律速となるもので、形成されるシ
リサイド層の厚みは熱処理時間の平方根に比例する。反
応律速型は反応速度が成長を律速するもので、シリサイ
ド層の厚みは熱処理の時間に比例する。したがっていず
れの場合においても、シリサイド層の厚みは界面を構成
する材料の組み合わせに応じた熱処理時間に基づいて十
分厳密に制御できる。

【００１１】上述の構成によれば、適宜選んだ材質を表
面の材質とする材料を基体として用い、基体表面材質に
対してシリサイドを形成しうる反応物質を適宜選択する
ことにより、制御性良く任意の厚みを有するシリサイド
層を表面に形成することが可能となる。シリサイドの形
成反応は前述の如く珪素と金属の相互拡散により進行す
るが、拡散自体は等方的な固相反応である。シリサイド
化反応により、珪素を含む固体中にシリサイド層の界面
が等方的拡散の包絡面として形成される。したがってシ
リサイド化する前の基体表面の粗さとシリサイド層界面
の粗さとを比較すれば、等方的な拡散により形成された
シリサイド層界面の方がより滑らかで粗さが小さく平坦
になる。そこで、このシリサイド層を除去することによ
りシリサイド層界面が残り、初期の基体表面の粗さに比
べ、より滑らかで粗さが小さい平坦面を得ることができ
る。また、研磨とは異なり機械的な力を外部から印加し
ないので、平坦面を得る工程における機械的なダメージ
の発生が抑えられることとなる。

【００１２】なお、シリサイドを形成する物質を接触さ
せる前に基体表面にあらかじめ適当なマスクを設けてお
けばその部分でのシリサイドの形成は起こらないから、
表面の一部を選択的にシリサイド化することは容易であ
る。。選択的にマスクを設ける方法としては、簡便な遮
蔽物を基体上に付与したり、酸化膜をマスクとして用い
たり、あるいは一般的なリソグラフィー法を用いて、マ
スクを任意の形状で基体上に配置することが可能であ
る。従って、本発明によれば、任意の形状を有する基体
について任意の形状の表面を有するように平坦化加工す
ることが可能となる。例えば、基体表面が同一平面上に
なく立体的な構造を有するような場合、あるいは基体表
面の平坦化したい部分の高さが異なる場合や連続してい
ないような場合にも、本発明が有効である。このように
本発明によれば、通常の研磨では対処出来ないような任
意の形状を有する基体表面についてもシリサイド層が形
成できる表面であれば実質的に平坦化が可能である。

【００１３】また、第１物質に含まれる金属として、ア
ルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、コバルト、
ニッケル、鉄、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、パ
ラジウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、イリ
ジウム、金、白金のうち少なくとも一種を選んだ場合
は、これら金属が珪素と反応してシリサイドからなる金
属間化合物あるいはそれと同等の性質を有する物質から
なる相互拡散層を形成し、その相互拡散層を除去する
と、その除去面に滑らかな表面が現れる。上述の金属類
と珪素とにより相互拡散層を形成するようにすると相互
の浸透が適度に行われるため、元の基板面がかなり粗く
ても反応物質が基板表面から拡散浸入して形成される金
属間化合物と基板物質との界面は数等平坦化し平滑化す
る。従って金属間化合物等からなる相互拡散層を除去す
れば表面平坦性の良い平滑な基板を得ることができる。
これらいずれの材料も一般的な工業材料として流通して
おり調達が容易であり、しかも半導体産業の発達に伴い
高純度の材料が比較的容易に入手できる。また、これら
材質は加工性が高く容易に任意の形状にすることができ
るので、金属間化合物層を形成させる接触部分の形状を
所望の通りにすることができる。

【００１４】なお、基体と反応してシリサイド等の金属
間化合物を形成する材料からなる薄膜を基体上に堆積し
た後、熱処理を施すことにより基体表面と薄膜との相互
拡散反応を促進せしめるようにした場合は、基体上に堆
積する薄膜の厚さを容易に制御することができるので、
形成されるシリサイド等の層厚を制御することも可能で
ある。すなわち所望するシリサイド等金属間化合物の層
厚に対応する量の反応物質を基体上に堆積することで、
後に除去する相互拡散層の厚みを事前に見積もることが
できる。したがって、作製される表面平坦化基板の厚さ
を制御することができるばかりでなく、平坦化のために
失う基体表面層の厚みを必要最小にとどめるように工程
条件を設計することが可能となる。

【００１５】基体上に上述の反応物質からなる薄膜を堆
積する具体的方法には、蒸着法、スパッタ法、気相化学
堆積（ＣＶＤ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、
あるいは反応物質を含む液体への浸潰法など各種の方法
が知られており、適当な方法を選択することができる。
なお、シリサイド等金属間化合物の層を形成するための
熱処理の条件は処理する対象や材料の組み合わせにより
異なるが、温度は室温（２５℃）から１０００℃の範囲
にあることが好ましい。シリサイド化の促進を重視しな
がらできるだけ低温で処理しようとするときは２００℃
から８００℃程度とすることがより好ましい。

【００１６】基体と反応物質とを接触させる方法とし
て、上述の反応物質からなる表面を有する媒体と基体と
を重ね合わせる方法を採用するときは、重ね合わせを実
施すると、基体表面における凸部が優先的に反応物質と
接触するため、相互拡散層を除去することにより元の基
体表面に存在した凸部が優先的に除去されて基体表面の
平坦化がより容易に実現する。この際、反応物質媒体側
の接触表面を重ね合わせる基体の表面よりも平滑にして
おけば、基体表面の凸部がより優先的に反応物質と接触
するようになるので、重ね合わせた状態で反応を促進し
て媒体と接触している凸部を選択的にシリサイド化させ
このシリサイド層を除去することにより、基体表面の平
坦化をより容易に実現することができる。反応物質表面
を有する媒体は、任意の基板（媒体）上に反応物質から
なる薄膜を形成することにより作製できる。薄膜の形成
方法は、既に述べた各種の方法を適宜選択すればよい。
また反応物質を板状、あるいは箔状に成形して用いても
目的は同様に達成できる。

【００１７】また、上述の反応物質を基体中にイオン注
入することにより両者を接触させる方法による場合は、
イオン注入でマスクを用いることにより任意の部分にシ
リサイドを形成することが可能であり、形成したシリサ
イド層を除去することにより、基体表面の任意の位置に
任意の形状を有する部分を平坦化することができる。イ
オン注入法あるいは注入条件は、対象とする注入物質、
被注入体、注入深さ、あるいは注入密度などに基づいて
適宜選択すればよい。また、注入後の熱処理についても
所望するシリサイド層の形成状況に応じて設定すること
が可能である。

【００１８】形成したシリサイド層は、湿式による化学
エッチングにより容易に除去することが可能である。湿
式エッチングでは、形成されるシリサイドの種類により
エッチング溶液を適宜選択する。例えばチタンシリサイ
ド、ニッケルシリサイド、タンタルシリサイドなどの場
合にはフッ酸溶液がエッチング液として使用できる。塩
酸、硝酸、硫酸あるいはリン酸をフッ酸に混合した溶
液、塩酸、硝酸、硫酸あるいはリン酸などの混合溶液も
エッチング液として用いることができる。湿式エッチン
グの速度はエッチング液の濃度、温度などの条件を設定
することで適宜制御できる。フッ素、水素、塩素などを
含むガスを用いたドライエッチングによってもシリサイ
ド部のエッチングは容易に達成できる。しかしこの場
合、プラズマやイオンによるエッチングの効果がシリサ
イド部と非シリサイド部とのエッチング選択性を低下さ
せることがあるので注意しなければならない。湿式エッ
チングを用いることはシリサイドの部分の選択的エッチ
ング性を高めるため、より好ましい。

【００１９】本発明の表面平坦化基板の作製方法では、
基体本体あるいは基体表面を炭化珪素とすることができ
る。炭化珪素はダイヤモンドに次ぐ硬度を有する点で特
殊な材料であるが、このため通常の方法による研磨では
研磨ダメージが発生したり研磨形状の制御が難しいとい
う難点がある。しかし、基体を炭化珪素とした本発明に
よれば炭化珪素基板の平坦化が容易に達成できる。炭化
珪素は化学的に安定な材料であるから、珪素を含みシリ
サイド化が可能な材料の中でも特に耐酸性が強く、エッ
チングに使用する上述のような酸によって炭化珪素それ
自体がエッチングされることはない。一方、シリサイド
化された部分は上述の酸により容易にエッチングされる
から、炭化珪素表面の形成されたシリサイド部分を選択
的に完全に除去することができる。炭化珪素は結晶状態
により異なる物性を有するが、特に単結晶の炭化珪素は
広禁制帯を有する半導体であり、デバイス、センサー材
料あるいは成長用基板材料としてよく用いられる。した
がって本発明を適用することにより、上記のような優れ
た特性を有する平坦化基板を提供することが容易にな
り、特に半導体材料分野において有効である。

【００２０】また、上記の作製方法により作製された表
面平坦化基板は、基板材料の特性を損ねることなく、研
磨ダメージを持たず、極めて平坦で平滑な任意の形状の
表面を任意の位置に有するから、各種加工素材として用
いることができる。特に、半導体関連分野や光学関連分
野あるいは微細加工分野などにおいて高精度な表面平坦
度を要求される素材あるいは加工製品として、高い表面
加工精度と量産性をもって生産することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明に係る
表面平坦化基板の作製方法を詳細に説明する。

【００２２】

【実施例１】実施例１では、平坦化する基体として珪素
基板を、珪素基板と反応してシリサイドを形成する材料
としてタングステンを用いた。珪素基板は表面がＳｉ
（００１）のものであるが、本発明の効果をより顕著に
確認するために、予め粒径１μｍのアルミナ砥粒により
粗面化してから使用した。なお、粗面化による表面粗さ
の程度を走査型トンネル顕微鏡法ＳＴＭ（Scanning Tun
neIing Microscope）により測定したところ中心線平均
粗さ（Ｒａ）の値で８０ｎｍＲａから１２０ｎｍＲａで
あった。

【００２３】図１は、本発明の実施例１における平坦化
工程に従って変化する基板材料の断面を示す図面であ
る。図１（ａ）に示すように粗面化した珪素基板１１を
用意し、図１（ｂ）に示すように珪素基板表面にタング
ステン層１２を付与する。珪素基板１１表面へのタング
ステン１２の付与は抵抗加熱蒸着法を用いておこなっ
た。蒸着により形成されたタングステン膜１２の膜厚は
約７００Åであった。なお、タングステン薄膜１２の付
与には電子線加熱蒸着法やスパッタ法、あるいはその他
の膜形成法を用いることもできる。

【００２４】タングステン薄膜１２を形成した後、タン
グステンと珪素基板界面におけるシリサイド形成を促進
させるため、赤外線加熱炉において窒素雰囲気中７５０
℃で６０分間の熱処理をおこない、図１（ｃ）に示すよ
うなタングステンシリサイド層１３を形成した。なお、
形成されたシリサイド層１３はＥＳＣＡ（Electron Spe
ctroscopy for ChemicaI Analysis）分析により評価
し、主としてＷＳｉ₂で表されるダイシリサイド組成か
らなるタングステンシリサイド層であることを確認し
た。一般的に、形成されるシリサイドにおける金属と珪
素の原子数比は、選択した金属の種類と熱処理温度によ
り変化する。低い処理温度を選ぶ場合には形成されるシ
リサイド層が薄くなる傾向があるため、処理時間を長く
設定する必要がある。本実施例では、最初に付与したタ
ングステン薄膜１２がすべてシリサイド化に寄与するよ
うに熱処理条件を設定した。このように、実際の熱処理
条件は、平坦化の対象となる基体表面の粗さとこれを改
善するに必要なシリサイド層の厚さ、およびシリサイド
形成のために基体に付与する反応物質の量を考慮して、
適切な条件を設定すればよい。

【００２５】本実施例にて作製したシリサイド層１３の
実質的な厚みは約１７００Åであった。この後、フッ酸
と硝酸の混合溶液（９９．５ｍＩ：０．５ｍｌ）を用
い、溶液温度５０℃、除去時間１５分の条件で処理し、
シリサイド層１３を完全に除去して、図１（ｄ）に示す
ように珪素基板１０とした。この様にしてシリサイド層
１３を除去した後に得られた珪素基板１０の表面におけ
る中心線平均粗さは２０ｎｍＲａ以下まで低減されてお
り、これにより表面平坦化の効果が確認できた。

【００２６】

【実施例２】実施例２では、基体として珪素基板上に炭
化珪素薄膜を形成した薄膜堆積基板を、また、珪素と反
応してシリサイドを形成する材料としてモリブデンを用
いた。図２は、実施例２における平坦化工程に従って変
化する基板材料の断面を示す図面である。図２（ａ）は
本実施例に用いた基体を示す図である。基体は基板２１
の上に炭化珪素薄膜２２を堆積したものである。

【００２７】炭化珪素薄膜２２の作製条件を以下に示
す。基板２１は珪素基板であり、直径が約７６ｍｍ（３
インチ）、面方位Ｓｉ（００１）のものを用いた。基板
２１の上に炭化珪素薄膜２２を堆積して基体とした。炭
化珪素薄膜２２は、ホットウォール型の減圧気相成長法
（以下ＬＰＣＶＤと記す）を用い、成長温度が１０２０
℃、アセチレンガス流量が１０ＳＣＣＭ、ジクロルシラ
ンガス流量が１０ＳＣＣＭ、水素ガス流量が１００ＳＣ
ＣＭ、成長炉内圧力が１から１００ｍＴｏｒｒの条件で
堆積させた。得られた炭化珪素薄膜２２の厚さは約５０
００Åであった。作製した炭化珪素薄膜堆積基板表面の
粗さを実施例１と同様にＳＴＭを用いて測定したとこ
ろ、約２０〜３０ｎｍＲａであった。

【００２８】次に、基体にモリブデン層を付与する。図
２（ｂ）は基体の炭化珪素薄膜２２表面にモリブデン層
２３を付与した状態を示す。炭化珪素薄膜表面へのモリ
ブデンの付与は、モリブデンの焼結ターゲットを用いた
Ａｒガスによる直流スパッタ法によりおこなった。スパ
ッタにより形成されたモリブデン膜２３の膜厚は約２０
０Åであった。この後モリブデンと炭化珪素薄膜２２表
面におけるシリサイド形成を促進させるため、抵抗加熱
式管状炉においてアルゴン雰囲気中４５０℃で４０分間
の熱処理をおこない、図２（ｃ）に示すようにモリブデ
ンシリサイド層２４を形成した。形成したシリサイド層
２４をＥＳＣＡにより分析したところ、主としてＭｏ₂
ＳｉまたはＭｏＳｉで表される組成からなるモリブデン
シリサイド層が約５００Åの厚みで形成されていること
が確認できた。得られたシリサイド層２４の除去はフッ
酸と硝酸のｌ０：３混合溶液を用い、溶液温度３０℃、
除去時間３０分の条件にて実施し、シリサイド層を完全
に除去して、図２（ｄ）に示すような炭化珪素薄膜堆積
基板２０とした。この様にしてシリサイド層２４を除去
した後に得られた炭化珪素薄膜２０の表面の中心線平均
粗さは１０ｎｍＲａまで低減されており、これにより表
面平坦化の効果が確認できた。

【００２９】

【実施例３】実施例３では、実施例２と同様に基体とし
て珪素基板上に炭化珪素薄膜を形成した薄膜堆積基板
を、また炭化珪素薄膜中の珪素と反応してシリサイドを
形成する材料としてチタンを用いた。なお、本実施例に
おいても発明の効果を容易に確認できるように、比較的
粗い表面を有する薄膜堆積基板を使用した。炭化珪素薄
膜堆積基板の表面粗さは１００〜１５０ｎｍＲａであっ
た。

【００３０】図３は、実施例３における平坦化工程に従
って変化する基板材料の断面を示す図面である。図３
（ａ）は本実施例に用いた基体を示す図である。基体は
実施例２と同様に珪素基板３１の上に炭化珪素薄膜３２
を堆積したものである。図３（ｂ）は基体の炭化珪素薄
膜３２と接触するチタン薄膜３４を石英基板３３の表面
に堆積させた媒体を表す断面図である。チタン薄膜３４
は電子線加熱蒸着法を用い表面粗さが５ｎｍＲａ以下で
ある石英基板３３上に約１０００Åの厚さに形成した。

【００３１】この後、図３（ｃ）に示すように、チタン
薄膜面３４と炭化珪素薄膜面３２を密着させることで、
炭化珪素薄膜表面の特に凸部とチタン薄膜との優先的な
接触３５が達成できる。チタンと炭化珪素接触部におけ
るシリサイド形成を促進させるための熱処理は、抵抗加
熱式管状炉を用い、約５Ｔｏｒｒの減圧下において５０
０℃で３０分間おこない、その後石英基板３３にチタン
薄膜３４を堆積した媒体を炭化珪素薄膜堆積基板から機
械的に分離すると、図３（ｄ）に示すように炭化珪素薄
膜表面の凸部がシリサイド化してシリサイド層３６を形
成していた。

【００３２】なお本実施例において、熱処理の際に減圧
下を採用した目的はチタン薄膜３４と炭化珪素薄膜３２
の密着性を良化させるためであるが、密着性の制御に関
しては、例えば重ね合わせた後に印加する圧力を変化さ
せる方法なども適宜選択できる。得られたシリサイド層
３６を、フッ酸溶液を用い溶液温度３０℃除去時間２０
分の条件で除去することによって、図３（ｄ）に示すよ
うに炭化珪素薄膜上の凸部３７が優先的に除去された平
坦な炭化珪素薄膜基板３０を得ることができた。

【００３３】

【実施例４】図４は、実施例４における平坦化工程に従
って変化する基板材料の断面を示す図面である。図４
（ａ）は本実施例に用いた基体を示す図である。基体は
実施例２と同様に珪素基板上に炭化珪素薄膜を堆積した
基板である。薄膜堆積基板の炭化珪素薄膜中の珪素と反
応してシリサイドを形成する材料としてニッケルを選択
し、イオン注入法にて炭化珪素薄膜表面近傍にニッケル
注入層を形成した。

【００３４】なお、用いた炭化珪素薄膜の膜厚は約５０
００Åであり、表面粗さは２０〜３０ｎｍＲａであっ
た。またイオン注入は、加速電圧１２０ＫｅＶ、注入量
５×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で行い、注入時に意図的な基板
加熱は行わなかった。イオン注入後、シリサイドの形成
を促進するための熱処理を、抵抗加熱式管状炉によりア
ルゴン雰囲気中５５０℃で３０分間行い、図４（ｂ）に
示したようなシリサイド層４１を形成した。得られたシ
リサイド層４１をフッ酸溶液を用い４０℃で６０分間処
理して除去したところ、表面粗さが１０ｎｍＲａ以下の
平滑な炭化珪素薄膜表面が得られた。

【００３５】

【実施例５】実施例５では、フォトリソグラフィー法を
用いて、基板上に任意のパターンで平坦化を行った。用
いた基板は実施例２と同様の炭化珪素薄膜堆積基板であ
り、珪素と反応してシリサイドを形成する物質としては
モリブデンを用いた。平坦化前の炭化珪素薄膜の表面粗
さは２０〜３０ｎｍＲａであった。以下、実施例５にお
ける工程を図５に示す。図５（ａ）に示したように薄膜
堆積基板上にポジ型フォトレジスト５１をスピンコート
し、所定のレシピによりべ一キングした後、フオトマス
ク５２を用いてパターン露光する。この後湿式現像によ
り、図５（ｂ）に示すように薄膜上にレジストパターン
５３が形成される。

【００３６】次に、図５（ｃ）に示すように、このパタ
ーン上にモリブデン層５４を形成する。このためのモリ
ブデンは実施例２と同様にスパッタ法により付与した。
付与したモリブデン層５４の膜厚は約２００Åであっ
た。この後、所定のレジスト剥離液を用いて残ったレジ
スト部分５１をモリブデン層５４ごとリフトオフするこ
とにより、図５（ｄ）に示したようなモリブデンによる
パターン５５を炭化珪素薄膜上に形成した。実施例２と
同様、モリブデンパターン部５５をアルゴン雰囲気中４
５０℃で４０分間処理してシリサイド化し、次いでフッ
酸と硝酸の１０：３混合溶液で処理してシリサイド層を
除去した。この結果、図５（ｅ）に示すような断面形状
で、シリサイド層除去部５６の表面粗さが１０ｎｍＲａ
以下であるようなパターン平滑化が達成された。

【００３７】なお、上記のようなリソグラフィー工程を
用いることにより、図６（ａ）に示したような平面上に
凹凸のある構造を有する場合においても、図６（ｂ）の
如く任意の部分に金属層６１を付与しシリサイド化せし
めることが可能となり、任意の形状での平滑化が容易に
達成できるようになった。このような手法は、マイクロ
レンズアレー、偏光素子、液晶、半導体素子と組み合わ
せた光学素子など複雑な形状を有する素子の作製に利用
することができる。以上示した実施例は、いずれも工程
化することが容易であり、十分に高い量産性を有する。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、基板の表面平滑化
処理においてシリサイドが形成可能な被平滑化基体表面
上に、適当なシリサイドを形成せしめ、その後このシリ
サイド層を除去する方法を用いることにより、研磨によ
る表面ダメージがなく、さらに被平坦化基体の表面形状
や面積による平坦化処理の制限を極力低減し、かつ高い
表面精度と量産性を有する基板を提供することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面平坦化基板の作製方法の実施例１
における平坦化工程に従って変化する基板材料の断面を
示す図面である。

【図２】本発明の実施例２における平坦化工程に従って
変化する基板材料の断面を示す図面である。

【図３】本発明の実施例３における平坦化工程に従って
変化する基板材料の断面を示す図面である。

【図４】本発明の実施例４における平坦化工程に従って
変化する基板材料の断面を示す図面である。

【図５】本発明の実施例５における平坦化工程に従って
変化する基板材料の断面を示す図面である。

【図６】本発明の実施例５における別の態様における平
坦化工程に従って変化する基板材料の断面を示す図面で
ある。

【符号の説明】

１０珪素基板１１珪素基板１２タングステン層１３タングステンシリサイド層２０炭化珪素薄膜堆積基板２１基板２２炭化珪素薄膜２３モリブデン層２４モリブデンシリサイド層３０炭化珪素薄膜基板３１珪素基板３２炭化珪素薄膜３３石英基板３４チタン薄膜３５接触３６シリサイド層３７炭化珪素薄膜上の凸部４１シリサイド層５１フォトレジスト５２フオトマスク５３レジストパターン５４モリブデン層５５モリブデンパターン部５６シリサイド層除去部６１金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 621 C04B 41/88 C04B 41/91 C23F 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属からなる第１の物質と珪素を含んで
なる第２の物質のいずれか一方により基体を形成し、他
方を該基体の表層部に選択的に加えることにより該表層
部に第１物質と第２物質を含む混合層を形成し、その後
該混合層を除去することにより、前記基体の表面を選択
的に平坦化することを特徴とする表面平坦化基板の作製
方法。
【請求項２】前記混合層に含まれる金属と珪素がシリ
サイドを形成していることを特徴とする請求項１記載の
表面平坦化基板の作製方法。
【請求項３】前記第１物質が、アルミニウム、チタ
ン、バナジウム、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、ジ
ルコニウム、ニオブ、モリブデン、パラジウム、ハフニ
ウム、タンタル、タングステン、イリジウム、金、白金
のうち少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１
記載の表面平坦化基板の作製方法。
【請求項４】前記混合層の形成が、前記基体の表面に
前記他方の物質からなる薄膜を選択的に堆積することに
より前記第１物質と第２物質を接触させて、前記基体の
表層部に前記他方の物質を拡散させることにより行われ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の表面平坦化基板の作製方法。
【請求項５】前記混合層の形成が、前記他方の物質か
らなる表面を有する媒体の該表面を前記基体の表面に選
択的に接触させて、前記基体の表層部に前記他方の物質
を拡散させることにより行われることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれかに記載の表面平坦化基板の作製
方法。
【請求項６】前記混合層の形成が、前記基体の表層部
に前記他方の物質を選択的にイオン注入することにより
行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の表面平坦化基板の作製方法。
【請求項７】前記混合層の形成において熱処理を行う
ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の
表面平坦化基板の作製方法。
【請求項８】前記混合層の除去が、フッ酸、硝酸、塩
酸、硫酸、リン酸から選ばれる少なくともいずれか一種
を含む溶液を用いて化学的にエッチングすることにより
行われることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
に記載の表面平坦化基板の作製方法。
【請求項９】平坦化する基体の少なくとも表面が炭化
珪素からなることを特徴とする請求項１ないし８のいず
れかに記載の表面平坦化基板の作製方法。