JP5320954B2 - Ｓｏｉウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハの製造方法に関し、より詳しくは、ＳＯＩ層の厚さを調整するＳＯＩウェーハの製造方法に関する。
従来、ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層を薄膜化する方法の１つとして、ＳＯＩウェーハを熱処理し、ＳＯＩ層の表面部のシリコンを酸化により酸化膜に変質させた後に、この表面酸化膜を除去する方法（犠牲酸化）が知られている。
この方法によりＳＯＩ層の厚さ（単にＳＯＩ膜厚とも言う）を精度良く目的の値に薄膜化するには、酸化膜の厚さ（単に酸化膜厚とも言う）が狙い値になるよう正確に制御することが必要となる。しかし、実際に熱処理により成長する酸化膜の厚さにおいては、酸化時間中の大気圧の変動により酸化レートが変化し、表面酸化膜の厚さを正確に制御することは非常に困難であった。
そこで、犠牲酸化によるＳＯＩ層の厚さの調整に代わる技術として、主に半導体ウェーハの洗浄液として使用されているＳＣ−１洗浄液（ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２の混合水溶液）のエッチング作用に着目し、これをＳＯＩ層の厚さの調整に利用する方法が用いられることもある（特許文献１及び特許文献２参照）。さらに、特許文献３の［００１８］段落の（ｅ）に記載されているように、犠牲酸化を行った後にＳＣ−１洗浄によるエッチングを行う２段階の薄膜化の方法が用いられることもある。
このような犠牲酸化＋ＳＣ−１洗浄による２段階のＳＯＩ層の厚さ調整は、例えば特許文献４の［００２８］段落に記載されているように、ＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいてＳＯＩ層の表面に必然的に酸化膜が形成される場合に好適に用いることができる。この場合、犠牲酸化後のＳＯＩ層の厚さ（ＳＣ−１洗浄を行う直前のＳＯＩ層の厚さ）が目的の値よりも若干厚くなるように犠牲酸化による薄膜化を行い、その後、別途、ＳＣ−１洗浄液のエッチング作用による薄膜化によって目的の値になるようにエッチング時間を制御する方法がとられる。この際、特許文献４の［００２８］段落に示されているように、ＳＯＩ層の表面に形成された酸化膜を除去した後にＳＯＩ層の厚さを測定し、その値を元に次段のエッチング工程の取り代を設定する方法がとられている。
従来のＳＯＩ層の厚さを減少させる方法を図２を用いて説明する。
まず、図２（ａ）に示したように、支持層２１１の上に絶縁層２１２を挟んでＳＯＩ層２１３が形成されたＳＯＩウェーハ２１０を準備する。
次に、図２（ｂ）に示したように、ＳＯＩ層２１３の表面に熱酸化膜２２１を形成する。この熱酸化膜２２１は、上記のようにＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいてＳＯＩ層の表面に必然的に酸化膜が形成されるものであってもよい。
まず、図２（ａ）に示したように、支持層２１１の上に絶縁層２１２を挟んでＳＯＩ層２１３が形成されたＳＯＩウェーハ２１０を準備する。
次に、図２（ｂ）に示したように、ＳＯＩ層２１３の表面に熱酸化膜２２１を形成する。この熱酸化膜２２１は、上記のようにＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいてＳＯＩ層の表面に必然的に酸化膜が形成されるものであってもよい。
次に、図２（ｃ）に示したように、熱酸化膜２２１をＨＦ水溶液により除去する。これにより、減厚されたＳＯＩ層２１３が露出される。そして、次のＳＯＩ膜厚の測定のためにＩＰＡ乾燥や吸引乾燥、スピン乾燥などの乾燥工程を行い乾燥させる。
次に、図２（ｄ）に示したように、ＳＯＩ層２１３の厚さを測定する。これにより、次の工程におけるＳＯＩ層２１３のエッチング量を決定する。
次に、図２（ｄ）に示したように、ＳＯＩ層２１３の厚さを測定する。これにより、次の工程におけるＳＯＩ層２１３のエッチング量を決定する。
次に、図２（ｅ）に示したように、ＳＯＩ層２１３に対してエッチング性を有する洗浄液にＳＯＩ層を浸漬することによりＳＯＩ層２１３をエッチングして所定の厚さまで減少させる。その後、純水洗浄等を行ってＳＯＩ層２１３の厚さが所定の厚さまで減少したＳＯＩウェーハ２３０を得る。
本発明は、ＳＯＩ層の厚さの精度を低下させることなく低コストでＳＯＩ層の薄膜化を行うことができるＳＯＩウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的達成のため、本発明は、ＳＯＩウェーハの製造方法であって、少なくとも、絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハを準備する工程と、前記ＳＯＩ層の表面に熱酸化膜を形成する工程と、前記熱酸化膜が形成された状態で前記ＳＯＩ層の厚さを測定する工程と、前記熱酸化膜をＨＦ含有水溶液で除去した後、前記ＳＯＩ層の表面を乾燥させることなく、前記ＳＯＩ層に対してエッチング性を有する洗浄液に前記ＳＯＩ層を浸漬することにより前記ＳＯＩ層をエッチングして所定の厚さまで減少させる工程とを順次行うことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法を提供する。
このように、熱酸化膜が形成された状態でＳＯＩ層の厚さを測定し、熱酸化膜をＨＦ含有水溶液で除去した後、ＳＯＩ層の表面を乾燥させることなく、連続してＳＯＩ層をエッチングして所定の厚さまで減少させるＳＯＩウェーハの製造方法であれば、ＳＯＩ層の薄膜化のプロセスを短縮しても精度良くＳＯＩ層の厚さの制御を行うことができるので、ＳＯＩ層の厚さの精度を低下させることなくＳＯＩ層の薄膜化プロセス全体のコストを低減することができる。また、ＳＯＩ層の表面が露出した状態で乾燥させることがないため、ＳＯＩ層表面にキズや不純物汚染等が発生する機会が減り、最終的なＳＯＩウェーハの品質と製造歩留りを向上させることができる。
この場合、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法では、前記準備するＳＯＩウェーハを、少なくとも、イオンの注入により形成された微小気泡層を有するボンドウェーハと支持基板となるベースウェーハとを接合する工程と、前記微小気泡層を境界としてボンドウェーハを剥離してベースウェーハ上に薄膜を形成する工程とを有するイオン注入剥離法によって作製されたＳＯＩウェーハとすることができる。また前記準備するＳＯＩウェーハをＳＩＭＯＸウェーハとすることができる。
このように、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、薄膜化を行うＳＯＩウェーハをイオン注入剥離法によって作製されたＳＯＩウェーハやＳＩＭＯＸウェーハ（ＳＩＭＯＸ法によって作製されたＳＯＩウェーハ）とした場合に好適に用いることができる。
このように、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、薄膜化を行うＳＯＩウェーハをイオン注入剥離法によって作製されたＳＯＩウェーハやＳＩＭＯＸウェーハ（ＳＩＭＯＸ法によって作製されたＳＯＩウェーハ）とした場合に好適に用いることができる。
また前記ＳＯＩ層に対してエッチング性を有する洗浄液を、アンモニアと過酸化水素の混合水溶液とすることが好ましい。
このように、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法に用いる洗浄液をアンモニアと過酸化水素の混合水溶液とすれば、より精度良くＳＯＩ層の厚さの制御を行うことができる。
このように、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法に用いる洗浄液をアンモニアと過酸化水素の混合水溶液とすれば、より精度良くＳＯＩ層の厚さの制御を行うことができる。
以上のように、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法に従えば、ＳＯＩ層の薄膜化のプロセスを短縮しても精度良くＳＯＩ層の厚さの制御を行うことができるので、ＳＯＩ層の厚さの精度を低下させることなくＳＯＩ層の薄膜化プロセス全体のコストを低減することができる。また、ＳＯＩ層の表面が露出した状態で乾燥させることがないため、ＳＯＩ層表面にキズや不純物汚染等が発生する機会が減り、最終的なＳＯＩウェーハの品質と製造歩留りを向上させることができる。
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
前記のように、従来の２段階の薄膜化によるＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の薄膜化の方法では、ＳＯＩ層の薄膜化のためには、薄膜化を行うＳＯＩウェーハを準備した後、（１）表面酸化工程、（２）酸化膜除去工程、（３）ウェーハ乾燥工程、（４）ＳＯＩ膜厚測定工程、（５）ＳＯＩ層エッチング＋洗浄工程という、少なくとも５つの工程がこの順序で必要であり、全工程が長く、プロセスコストが増大していた。
前記のように、従来の２段階の薄膜化によるＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の薄膜化の方法では、ＳＯＩ層の薄膜化のためには、薄膜化を行うＳＯＩウェーハを準備した後、（１）表面酸化工程、（２）酸化膜除去工程、（３）ウェーハ乾燥工程、（４）ＳＯＩ膜厚測定工程、（５）ＳＯＩ層エッチング＋洗浄工程という、少なくとも５つの工程がこの順序で必要であり、全工程が長く、プロセスコストが増大していた。
また、従来法は、ＳＯＩ層の厚さを精度よく測定する目的で、酸化膜除去後にＳＯＩ層の表面が露出した状態、あるいは、薄い自然酸化膜が形成された程度の状態で乾燥させた後にＳＯＩ膜厚測定が行われており、このため、ＳＯＩ層表面にキズや不純物汚染等が発生しやすく、最終的なＳＯＩウェーハの品質や製造歩留りを低下させる要因となっていた。
本発明は、犠牲酸化＋エッチング性洗浄（以下、このエッチング性洗浄を、ＳＯＩ膜厚調整洗浄と呼ぶことがある。）による２段の薄膜化プロセスにおいて、上記薄膜化プロセスを短縮する方法として、ＳＯＩウェーハの酸化後に、ＳＯＩ層の表面に熱酸化膜が付いたままＳＯＩ層の層厚を測定し、測定したＳＯＩ層の厚さの値を元にＳＯＩ層のエッチング量を設定し、ＳＯＩ酸化膜除去とエッチング性洗浄工程を同一工程で行う方法である。
これにより薄膜化のプロセス全体が短縮され、プロセスコストを削減することができる。さらに、ＳＯＩ層の厚さの測定は熱酸化膜が形成された状態で行うため、ＳＯＩ層表面が保護され、キズや不純物汚染等の危険性が低下し、最終的なＳＯＩウェーハの品質と製造歩留りを向上させることができる。
以下、本発明について図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法の一例を示すフローチャート図である。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法の一例を示すフローチャート図である。
まず、図１（ａ）に示したように、絶縁層１１２上にＳＯＩ層１１３が形成されたＳＯＩウェーハ１１０を準備する（工程ａ）。
なお、ここで準備するＳＯＩウェーハ１１０は、少なくとも絶縁層１１２上にＳＯＩ層１１３が形成されたＳＯＩ構造を有するウェーハであればよい。例えば、図１（ａ）に示したように、単結晶シリコン等の支持層１１１上に絶縁層１１２が形成され（埋め込み絶縁層）、この埋め込み絶縁層１１２上にＳＯＩ層１１３が形成された構造を有するウェーハ等が挙げられる。
なおまた、本明細書中のＳＯＩ層とは、「絶縁層上のシリコン層（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）」を意味する。
なお、ここで準備するＳＯＩウェーハ１１０は、少なくとも絶縁層１１２上にＳＯＩ層１１３が形成されたＳＯＩ構造を有するウェーハであればよい。例えば、図１（ａ）に示したように、単結晶シリコン等の支持層１１１上に絶縁層１１２が形成され（埋め込み絶縁層）、この埋め込み絶縁層１１２上にＳＯＩ層１１３が形成された構造を有するウェーハ等が挙げられる。
なおまた、本明細書中のＳＯＩ層とは、「絶縁層上のシリコン層（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）」を意味する。
また、工程ａで準備するＳＯＩウェーハ１１０はその作製方法等は特に限定されないが、準備するＳＯＩウェーハ１１０を、例えばイオン注入剥離法によって作製されたＳＯＩウェーハやＳＩＭＯＸウェーハ等を好適に採用することができる。なお、イオン注入剥離法とは、イオンの注入により形成された微小気泡層を有するボンドウェーハと支持基板となるベースウェーハとを接合する工程と、前記微小気泡層を境界としてボンドウェーハを剥離してベースウェーハ上に薄膜を形成する工程とによって作製されたＳＯＩウェーハであり、その剥離工程においては、熱処理を加えて剥離する方法や、プラズマ処理した表面を接合して接合強度を高めることにより熱処理を加えずに機械的に剥離する方法のいずれも適用することができる。また、ＳＩＭＯＸウェーハとは、単一のシリコンウェーハ表層から酸素イオンを注入し、その後の熱処理にて二層のシリコン単結晶層間にシリコン酸化膜を形成する、ＳＩＭＯＸ法によって作製されたＳＯＩウェーハである。
次に、図１（ｂ）に示したように、ＳＯＩ層１１３の表面に熱酸化膜１２１を形成する（工程ｂ）。
この熱酸化膜１２１は、ＳＯＩ層１１３のうち、表面に近い部分のシリコンが酸化により酸化膜に変質されるものである。
この熱酸化膜１２１の形成は、ＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいてＳＯＩ層の表面に必然的に酸化膜が形成される場合に特に好適に用いることができる。ただし、これに限定されず、別工程を設けてもよい。
ＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいてＳＯＩ層の表面に必然的に酸化膜が形成される場合とは、例えば、イオン注入剥離法等の二枚のウェーハを用いた貼り合わせによるＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいては、結合力を増すための結合熱処理の際に熱酸化膜１２１が形成される場合等である。ＳＩＭＯＸウェーハを用いる場合においては、シリコンウェーハに酸素イオンを注入した後の熱処理などの際に熱酸化膜１２１が形成される場合もある。
この熱酸化膜１２１は、ＳＯＩ層１１３のうち、表面に近い部分のシリコンが酸化により酸化膜に変質されるものである。
この熱酸化膜１２１の形成は、ＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいてＳＯＩ層の表面に必然的に酸化膜が形成される場合に特に好適に用いることができる。ただし、これに限定されず、別工程を設けてもよい。
ＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいてＳＯＩ層の表面に必然的に酸化膜が形成される場合とは、例えば、イオン注入剥離法等の二枚のウェーハを用いた貼り合わせによるＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいては、結合力を増すための結合熱処理の際に熱酸化膜１２１が形成される場合等である。ＳＩＭＯＸウェーハを用いる場合においては、シリコンウェーハに酸素イオンを注入した後の熱処理などの際に熱酸化膜１２１が形成される場合もある。
次に、図１（ｃ）に示したように、熱酸化膜１２１が形成された状態でＳＯＩ層１１３の厚さを測定する（工程ｃ）。
この段階ではＳＯＩ層１１３は熱酸化膜１２１に覆われているが、ＳＯＩ層１１３の厚さは適切な測定方法によって測定することができる。なお、このＳＯＩ層の厚さの測定方法は特に限定されないが、エリプソメーターを用いた測定方法であれば、精度良くＳＯＩ層１１３の厚さを測定することができるので好ましい。なお、このとき測定されるＳＯＩ層１１３の厚さは、表面の熱酸化膜１２１の厚さは含まないものである。
このＳＯＩ層１１３の厚さの測定は熱酸化膜１２１が形成された状態で行うため、ＳＯＩ層１１３の表面が保護され、キズや不純物汚染等の危険性が低下する。
そして、この工程で測定したＳＯＩ層１１３の厚さの値を元に、次の工程で行うＳＯＩ層１１３のエッチング量を設定する。
この段階ではＳＯＩ層１１３は熱酸化膜１２１に覆われているが、ＳＯＩ層１１３の厚さは適切な測定方法によって測定することができる。なお、このＳＯＩ層の厚さの測定方法は特に限定されないが、エリプソメーターを用いた測定方法であれば、精度良くＳＯＩ層１１３の厚さを測定することができるので好ましい。なお、このとき測定されるＳＯＩ層１１３の厚さは、表面の熱酸化膜１２１の厚さは含まないものである。
このＳＯＩ層１１３の厚さの測定は熱酸化膜１２１が形成された状態で行うため、ＳＯＩ層１１３の表面が保護され、キズや不純物汚染等の危険性が低下する。
そして、この工程で測定したＳＯＩ層１１３の厚さの値を元に、次の工程で行うＳＯＩ層１１３のエッチング量を設定する。
次に、熱酸化膜１２１をＨＦ含有水溶液で除去する。これによりＳＯＩ層１１３を露出させるが、このとき、ＩＰＡ乾燥や吸引乾燥、スピン乾燥などの乾燥工程を通してＳＯＩ層１１３の表面を乾燥させることなく、ＳＯＩ層１１３に対してエッチング性を有する洗浄液（エッチング性洗浄液）にＳＯＩ層１１３を浸漬することによりＳＯＩ層をエッチングして所定の厚さまで減少させる（工程ｄ）。その後、適宜純水リンスやＳＣ−２（ＨＣｌとＨ２Ｏ２の混合水溶液）による洗浄などを行い、最終的なＳＯＩウェーハ１３０を得る。
すなわち、熱酸化膜１２１の除去とＳＯＩ層１１３のエッチング性洗浄を連続したプロセスで行う。尚、これらの工程は枚葉処理又はバッチ処理（複数枚同一処理）のいずれでもよい。
すなわち、熱酸化膜１２１の除去とＳＯＩ層１１３のエッチング性洗浄を連続したプロセスで行う。尚、これらの工程は枚葉処理又はバッチ処理（複数枚同一処理）のいずれでもよい。
この工程で行うＳＯＩ層１１３のエッチング量は、上記のように工程ｃで測定したＳＯＩ層１１３の厚さの値によって決定する。また、このＳＯＩ層１１３のエッチング量は、エッチング性を有する洗浄液の組成やエッチング温度、エッチング時間等を適切に設定することにより制御することができる。
なお、このエッチング性洗浄では、少なくともＳＯＩ層１１３のみエッチング性洗浄液に浸漬すれば十分であるが、ＳＯＩウェーハ全体を浸漬してもよい。
なお、このエッチング性洗浄では、少なくともＳＯＩ層１１３のみエッチング性洗浄液に浸漬すれば十分であるが、ＳＯＩウェーハ全体を浸漬してもよい。
なお、ＳＯＩ層１１３に対してエッチング性を有する洗浄液としては、例えば、アンモニアと過酸化水素の混合水溶液（いわゆるＳＣ−１洗浄液）を用いることができ、このようなＳＣ−１洗浄液であれば、より精度良くＳＯＩ層の厚さの制御を行うことができるので好ましい。
以上のような工程を経るＳＯＩウェーハの製造方法であれば、熱酸化膜１２１の除去とＳＯＩ層１１３のエッチング性洗浄工程を連続して行うことができ、特に同一バッチ内で行うこともできるので、これによりＳＯＩ層の薄膜化プロセス全体が短縮され、プロセスコストを削減することができる。さらに、ＳＯＩ層１１３の測定は熱酸化膜が形成された状態で行うため、ＳＯＩ層１１３の表面が保護され、キズや不純物汚染等の危険性が低下し、最終的なＳＯＩウェーハの品質と製造歩留りを向上させることができる。
以下、本発明の実施例および比較例を挙げ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）
図１に示した本発明のＳＯＩウェーハの製造方法に従ってＳＯＩウェーハを製造した。なお、目標膜厚として、ＳＯＩ層１１３の厚さを７０ｎｍ、埋め込み絶縁層１１２の厚さを１５０ｎｍと設定した。
図１に示した本発明のＳＯＩウェーハの製造方法に従ってＳＯＩウェーハを製造した。なお、目標膜厚として、ＳＯＩ層１１３の厚さを７０ｎｍ、埋め込み絶縁層１１２の厚さを１５０ｎｍと設定した。
まず、以下のような手順に従って、イオン注入剥離法によってＳＯＩウェーハ１１０を準備した（工程ａ）。
まず、ＳＯＩウェーハを作製するためのボンドウェーハ及びベースウェーハとしてシリコン単結晶ウェーハ（鏡面研磨、直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞）を準備した。
次に、ボンドウェーハのみの表面に酸化膜を１５０ｎｍの厚さで形成した。
次に、ボンドウェーハのみに水素イオンのイオン注入を、ドーズ量５×１０１６／ｃｍ２として行った。
次に、貼り合わせ前洗浄を行った後、室温にてボンドウェーハとベースウェーハとを上記のイオン注入した表面を貼り合わせ面として貼り合わせた。
次に、ボンドウェーハの剥離を行う剥離熱処理を、熱処理温度５００℃、熱処理時間３０分、窒素雰囲気下の条件で行った。
このようにして、支持層１１１上に埋め込み絶縁層１１２が形成され、さらにその上にＳＯＩ層１１３が形成されたＳＯＩウェーハ１１０（剥離直後の剥離面が露出した状態、ＳＯＩ層１１３の厚さ１５０ｎｍ、埋め込み絶縁層（埋め込み酸化膜）１１２の厚さ１５０ｎｍ）を作製した。
このようなＳＯＩウェーハ１１０を２５枚準備した。
まず、ＳＯＩウェーハを作製するためのボンドウェーハ及びベースウェーハとしてシリコン単結晶ウェーハ（鏡面研磨、直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞）を準備した。
次に、ボンドウェーハのみの表面に酸化膜を１５０ｎｍの厚さで形成した。
次に、ボンドウェーハのみに水素イオンのイオン注入を、ドーズ量５×１０１６／ｃｍ２として行った。
次に、貼り合わせ前洗浄を行った後、室温にてボンドウェーハとベースウェーハとを上記のイオン注入した表面を貼り合わせ面として貼り合わせた。
次に、ボンドウェーハの剥離を行う剥離熱処理を、熱処理温度５００℃、熱処理時間３０分、窒素雰囲気下の条件で行った。
このようにして、支持層１１１上に埋め込み絶縁層１１２が形成され、さらにその上にＳＯＩ層１１３が形成されたＳＯＩウェーハ１１０（剥離直後の剥離面が露出した状態、ＳＯＩ層１１３の厚さ１５０ｎｍ、埋め込み絶縁層（埋め込み酸化膜）１１２の厚さ１５０ｎｍ）を作製した。
このようなＳＯＩウェーハ１１０を２５枚準備した。
次に、ＳＯＩウェーハ１１０の結合熱処理を９５０℃、１時間、パイロジェニック酸化雰囲気下の条件で行った。
これにより、必然的にＳＯＩ層１１３の表面部が熱酸化膜１２１に変質し、ＳＯＩ層１１３表面に熱酸化膜１２１が形成された（工程ｂ）。
これにより、必然的にＳＯＩ層１１３の表面部が熱酸化膜１２１に変質し、ＳＯＩ層１１３表面に熱酸化膜１２１が形成された（工程ｂ）。
次に、エリプソメーターを使用し、ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層１１３の厚さを測定した（工程ｃ）。２５枚のＳＯＩウェーハのＳＯＩ層１１３の厚さの測定値の平均は７５．３ｎｍであった。ここで測定したＳＯＩ層１１３の厚さの値を基に、後述のＳＯＩ膜厚調整洗浄（ＳＣ−１洗浄）の条件を決定した。
なお、同時に表面の熱酸化膜１２１の厚さを測定し、その厚さの平均は１６０ｎｍであった。
なお、同時に表面の熱酸化膜１２１の厚さを測定し、その厚さの平均は１６０ｎｍであった。
次に、熱酸化膜１２１を形成したＳＯＩウェーハに対して１５％ＨＦ水溶液に１００秒間浸漬し、熱酸化膜１２１を除去した。
続いて、ＳＯＩ層１１３の表面を乾燥させることなく、上記で測定したＳＯＩ層１１３の厚さの値を基に決定したＳＯＩ層が５ｎｍエッチングされる条件で、ＳＯＩ膜厚調整洗浄としてＳＣ−１洗浄を行った。具体的には、ＳＣ−１洗浄液（アンモニアと過酸化水素の混合水溶液、ＮＨ４ＯＨ水溶液（２９％）：Ｈ２Ｏ２水溶液（３０％）：水＝１：１：５）を用いて、ＳＣ−１洗浄を７６℃で５６０秒間行った（工程ｄ）。
続いて、ＳＯＩ層１１３の表面を乾燥させることなく、上記で測定したＳＯＩ層１１３の厚さの値を基に決定したＳＯＩ層が５ｎｍエッチングされる条件で、ＳＯＩ膜厚調整洗浄としてＳＣ−１洗浄を行った。具体的には、ＳＣ−１洗浄液（アンモニアと過酸化水素の混合水溶液、ＮＨ４ＯＨ水溶液（２９％）：Ｈ２Ｏ２水溶液（３０％）：水＝１：１：５）を用いて、ＳＣ−１洗浄を７６℃で５６０秒間行った（工程ｄ）。
このような一連のプロセスを行った２５枚のＳＯＩウェーハ１３０のＳＯＩ層１１３の厚さをエリプソメーターを使用して測定した。
その結果、測定値の平均は７０．４ｎｍであった。
その結果、測定値の平均は７０．４ｎｍであった。
（比較例）
図２に示した従来のＳＯＩウェーハの製造方法に従ってＳＯＩウェーハを製造した。なお、目標膜厚としては実施例と同様にＳＯＩ層２１３の厚さを７０ｎｍ、埋め込み絶縁層２１２の厚さを１５０ｎｍと設定した。
図２に示した従来のＳＯＩウェーハの製造方法に従ってＳＯＩウェーハを製造した。なお、目標膜厚としては実施例と同様にＳＯＩ層２１３の厚さを７０ｎｍ、埋め込み絶縁層２１２の厚さを１５０ｎｍと設定した。
まず、実施例と同様にして、支持層２１１上に絶縁層２１２が形成され、さらにその上にＳＯＩ層２１３が形成されたＳＯＩウェーハ２１０（剥離直後の剥離面が露出した状態、ＳＯＩ層２１３の厚さ１５０ｎｍ、絶縁層（埋め込み酸化膜）２１２の厚さ１５０ｎｍ）を作製した。
このようなＳＯＩウェーハ２１０を２５枚準備した。
このようなＳＯＩウェーハ２１０を２５枚準備した。
次に、ＳＯＩウェーハ２１０の結合熱処理を実施例と同様に、９５０℃、１時間、パイロジェニック酸化雰囲気下の条件で行った。
これにより、必然的にＳＯＩ層２１３表面に熱酸化膜２２１が形成された。
これにより、必然的にＳＯＩ層２１３表面に熱酸化膜２２１が形成された。
次に、エリプソメーターを使用し、熱酸化膜厚測定用のモニターウェーハ（シリコン単結晶ウェーハ）の熱酸化膜の厚さを測定した。モニターウェーハの熱酸化膜の厚さは１６０ｎｍであった。
次に、熱酸化膜２２１を形成したＳＯＩウェーハに対して１５％ＨＦ水溶液に１００秒間浸漬し、熱酸化膜２２１を除去した。
次いで、露出したＳＯＩ層２１３の膜厚測定のため、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いてＳＯＩ層２１３の表面を乾燥させた。
次いで、露出したＳＯＩ層２１３の膜厚測定のため、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いてＳＯＩ層２１３の表面を乾燥させた。
次に、エリプソメーターを使用し、２５枚のＳＯＩウェーハのＳＯＩ層２１３の厚さを測定した。ＳＯＩ層２１３の厚さの平均は７４．４ｎｍであった。ここで測定したＳＯＩ層２１３の厚さの値を基に、次のＳＯＩ膜厚調整洗浄（ＳＣ−１洗浄）の条件を決定した。
次に、前段階で測定したＳＯＩ層２１３の厚さの値を基に決定したＳＯＩ層が５ｎｍエッチングされる条件で、ＳＯＩ膜厚調整洗浄としてＳＣ−１洗浄を行った。具体的には、ＳＣ−１洗浄液（アンモニアと過酸化水素の混合水溶液、ＮＨ４ＯＨ水溶液（２９％）：Ｈ２Ｏ２水溶液（３０％）：水＝１：１：５）を用いて、ＳＯＩウェーハに対してＳＣ−１洗浄を７６℃で５６０秒間行った。
このような一連のプロセスを行ったＳＯＩウェーハ２３０のＳＯＩ層２１３の厚さをエリプソメーターを使用して測定した。
その結果、測定値の平均は７０．１ｎｍであった。
その結果、測定値の平均は７０．１ｎｍであった。
実施例、比較例のそれぞれの結合熱処理以降の各工程の条件と測定結果を相違点に着目して時系列順にまとめると以下の表１のようになる。
実施例、比較例ともに、事前に設定した目標膜厚のＳＯＩ層の厚さ７０ｎｍに近いＳＯＩウェーハが得られた。全体の工程時間は実施例の方が比較例よりも約２５％短かった。
また、最終的に製造された実施例、比較例の各２５枚のＳＯＩウェーハの表面を光学式表面検査装置を用いて検査した結果、比較例の２５枚中の１枚に、熱酸化膜除去からＳＯＩ膜厚測定の間の工程に起因すると見られる欠陥（ＬＰＤ）が発見された。一方、実施例の２５枚にはそのような欠陥は観察されなかった。
実施例のようにＳＯＩウェーハの製造におけるＳＯＩ層の薄膜化のプロセスを短縮しても精度良く膜厚の制御が行えることから、ＳＯＩ膜厚の精度を低下させることなくプロセスのコストを低減することができることが明らかとなった。それに加えて実施例では、ＳＯＩ層表面が露出した状態で乾燥させる工程が削減されるため、ＳＯＩ層表面にキズや不純物汚染等が発生する機会が減るので、最終的なＳＯＩウェーハの品質と製造歩留りを向上させる効果が得られる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。
１１０…準備するＳＯＩウェーハ、 １１１…支持層、
１１２…（埋め込み）絶縁層、 １１３…ＳＯＩ層、 １２１…熱酸化膜、
１３０…本発明により製造したＳＯＩウェーハ。
１１２…（埋め込み）絶縁層、 １１３…ＳＯＩ層、 １２１…熱酸化膜、
１３０…本発明により製造したＳＯＩウェーハ。
Claims (4)
- ＳＯＩウェーハの製造方法であって、少なくとも、
絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハであって、該ＳＯＩウェーハの製造プロセスにおいて前記ＳＯＩ層の表面に必然的に熱酸化膜が形成されたものを準備する工程と、
前記熱酸化膜が形成された状態で前記ＳＯＩ層の厚さを測定する工程と、
前記熱酸化膜をＨＦ含有水溶液で除去した後、前記ＳＯＩ層の表面を乾燥させることなく、前記ＳＯＩ層に対してエッチング性を有する洗浄液に前記ＳＯＩ層を浸漬することにより前記ＳＯＩ層をエッチングして所定の厚さまで減少させる工程と
を順次行うことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。 - 前記準備するＳＯＩウェーハを、少なくとも、イオンの注入により形成された微小気泡層を有するボンドウェーハと支持基板となるベースウェーハとを接合する工程と、前記微小気泡層を境界としてボンドウェーハを剥離してベースウェーハ上に薄膜を形成する工程とを有するイオン注入剥離法によって作製されたＳＯＩウェーハとすることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
- 前記準備するＳＯＩウェーハをＳＩＭＯＸウェーハとすることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
- 前記ＳＯＩ層に対してエッチング性を有する洗浄液を、アンモニアと過酸化水素の混合水溶液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ウェーハの製造方法。
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