JPWO2009123261A1 - Ｓｏｉ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、一方の主表面上にシリコン薄膜が形成された透明絶縁性基板であり、該シリコン薄膜が形成された側とは反対側の主表面が荒れたＳＯＩ基板を簡便に製造する方法を提供する。透明絶縁性基板と、前記透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上に形成されたシリコン薄膜とを少なくとも含んでおり、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が荒らされているＳＯＩ基板を製造する方法であって、少なくとも、前記透明絶縁性基板として、前記第一主表面の表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満であり、前記第二主表面の表面粗さがＲＭＳ値で前記第一主表面の表面粗さよりも大きいものを準備する工程と、該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ことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法を提供する。

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（例えば特開２００６−３２４５３０号公報参照）。

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あった。

一方、ガラス、石英等のＳｉＯ₂ベースの基板、部品等の曇り処理（フロスト処理）をする際に、サンドブラスト法が用いられることがある。この方法は、アルミナやシリカの微粉を処理を行う面に吹き付けて荒らす方法であり、様々な用途に広く用いられている。

しかし、電子材料やデバイス分野においては、このような方法で作製した曇り面にはいくつかの問題点がある。一つは、パーティクル（異物）の問題であり、これはサンドブラスト粉が処理された面に残留してしまうことや、荒らした処理面の鋭角部分やクラック、ダメージ部分からの発塵等もある。これらの問題は、通常の洗浄で対応できない場合が多い。また、この異物起因の金属汚染等も電子材料分野では深刻である。

特に、この曇り処理を施したものが半導体分野で用いられる場合は、パーティクル問題は致命的ともいえる。例えば、拡散炉等で用いられるウェーハの石英ボートなどには、ウェーハを保持する溝にウェーハの密着を防止するために曇り処理が施される場合があるが、高温プロセスを経るためにパーティクルと同時に金属汚染にも対処する必要がある。また、ＳＯＱ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｑｕａｒｔｚ）やＳＯＧ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）といった透明基板を各種装置の基板認識センサーが基板を認識できるように、基板裏面に曇り処理を施す際にパーティクルが大幅に増加するという問題もある。

このようなサンドブラスト処理後のパーティクルを除去するために、サンドブラスト処理後に洗浄工程が行われる。この洗浄工程では、例えばＨＦ洗浄が用いられてきたが、ＨＦ洗浄ではガラス等の表面が活性化され、また洗浄の際に遊離した細かいガラス等の破片が表面に再付着することでかえってパーティクルレベルが悪化することが問題であった（例えばシリコンの科学 第４章第４節 リアライズ社参照）。また、パーティクルを除去するために高濃度ＨＦで長時間洗浄を行うと曇り処理を施した面を極度になだらかにして、荒らした効果が減少してしまうという問題もある。
特開２００６−３２４５３０号公報 シリコンの科学 第４章第４節 リアライズ社

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、一方の主表面上にシリコン薄膜が形成された透明絶縁性基板であり、該シリコン薄膜が形成された側とは反対側の主表面が荒れたＳＯＩ基板を簡便に製造する方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、透明絶縁性基板と、前記透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上に形成されたシリコン薄膜とを少なくとも含んでおり、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が荒らされているＳＯＩ基板を製造する方法であって、少なくとも、前記透明絶縁性基板として、前記第一主表面の表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満であり、前記第二主表面の表面粗さがＲＭＳ値で前記第一主表面の表面粗さよりも大きいものを準備する工程と、該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ことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法を提供する。

このように、透明絶縁性基板として、第一主表面の表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満であり、第二主表面の表面粗さがＲＭＳ値で第一主表面の表面粗さよりも大きいものを準備する工程と、該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基板の製造方法であれば、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）が荒れたＳＯＩ基板を簡便に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表面粗さが大きいため、光センサーを用いた認識装置からの信号を散乱させることによって、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。

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）が荒れたＳＯＩ基板を簡便に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表面粗さが大きいため、光センサーを用いた認識装置からの信号を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。

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。 本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法の具体的な態様の一例を示すフロー図である。 サンドブラスト処理を施したガラス基板の処理面の洗浄工程の一例を示すフロー図である。 ウェーハに付着している異物の数を評価するための洗浄を行う際の、ウェーハを洗浄カセットに配置した状態の概略図である。 パーティクル数の測定結果である。 パーティクル数の測定結果である。

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、基板を認識する光センサーに認識されにくい等の問題があった。また、ガラスにサンドブラスト処理を行った際に、パーティクルが大幅に増加し、その後に洗浄を行ってもパーティクルが逆に増加する等の問題があった。
本発明者らは、このような問題点に対し、予め表面粗さの異なる主表面を有する透明絶縁性基板を準備し、この透明絶縁性基板に対し、表面が平滑な側の主表面にシリコン薄膜を形成すれば、複雑な工程を経ることなく、簡便に、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜を形成したＳＯＩ基板であって、裏面（シリコン薄膜が形成されている側とは反対側の主表面）が粗いものを製造でき、このようなＳＯＩ基板であれば、認識装置が基板を認識できない事態を防止できることを見出し、また、サンドブラスト処理を施したガラス基板の処理面を、まずＨＦ洗浄することによってパーティクル源をエッチング除去し、この過程で遊離しガラス基板に付着した異物をアルカリ洗浄することによって、異物の除去および異物の再付着の防止ができるため、効果的な洗浄が行えることを見出し、本発明を完成させた。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明するが、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。
全体の流れを説明すると、透明絶縁性基板として、片方の主表面の表面粗さがもう一方の主表面より粗いものを準備し（工程ａ）、該透明絶縁性基板の平滑な方の主表面上にシリコン薄膜を形成し（工程ｂ）、裏面の荒れた、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。

具体的には、工程ａでは、図１（ａ）に示したように、透明絶縁性基板１０を準備する。なお、透明絶縁性基板１０の主表面のうち、工程ｂでシリコン薄膜を形成する側の主表面を、本明細書中では、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。透明絶縁性基板１０としては、第一主表面１１の表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満であり、第二主表面１２の表面粗さがＲＭＳ値で第一主表面の表面粗さよりも大きいものを準備する。両主表面について、このような表面粗さとする理由は後述する。ＲＭＳは、平均線から測定曲線までの偏差の二乗を平均した値の平方根である。
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。

この場合、透明絶縁性基板を準備する工程が、少なくとも、第一主表面と第二主表面とに対して両面ラップ加工とエッチング処理を施し、その後、第一主表面のみに対して片面ポリッシュ加工を施すことを含むことが好ましい。
このように、透明絶縁性基板の準備を、少なくとも、第一主表面と第二主表面とに対して両面ラップ加工とエッチング処理を施し、その後、第一主表面のみに対して片面ポリッシュ加工を施すことにより行えば、ラッピング加工後のダメージ層除去を行うことができ、粗面化された裏面からのパーティクルの発生を効果的に抑制することができる上に、片面のみポリッシュ加工すればよいので、両面ポリッシュ後、片面を粗面化する場合より、低コストである。

この場合、透明絶縁性基板の第一主表面と第二主表面とに施す両面ラップ加工とエッチング処理よりも後で、第一主表面のみに対する片面ポリッシュ加工を行う前に透明絶縁性基板にアニール処理を施すことを含むことが好ましい。
このように、両面ラップ加工とエッチング処理の後にアニール処理を行えば、その後の片面ポリッシュ加工におけるウエーハ形状の変化を効果的に防止することができる。

次に、工程ｂでは、図１（ｂ）に示したように、透明絶縁性基板１０の第一主表面１１上にシリコン薄膜３１を形成し、ＳＯＩ基板３０とする。

本発明のＳＯＩ基板の製造方法では、シリコン薄膜を形成する工程が、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、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、透明絶縁性基板の第一主表面を密着して貼り合わせ、イオン注入層を境界として、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、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ことを含むことができる。
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、透明絶縁性基板が、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかであることが好ましい。
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。

工程ａの、第一主表面１１の表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満であり、第二主表面１２の表面粗さがＲＭＳ値で第一主表面１１の表面粗さよりも大きい透明絶縁性基板１０を準備する工程では、そのような透明絶縁性基板１０の具体的な作製方法などは特に限定されない。また、工程ｂの、第一主表面１１上へのシリコン薄膜３１の形成方法も特に限定されない。ただし、これらは、例えば、以下のようにすることができる。

図２には、本発明に係る透明絶縁性基板の製造方法のより具体的な態様の一例を示した。なお、図２（ａ−１）〜（ａ−３）が上記の工程ａに対応し、図２（ｂ−１）〜（ｂ−４）が上記の工程ｂに対応する。

まず、図２（ａ−１）に模式的に示したように、両主表面が粗面の状態となっている透明絶縁性基板１０’を準備する（サブステップａ−１）。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。この状態では、透明絶縁性基板１０’の主表面は両方とも比較的制御されていない粗面となっている。

次に、図２（ａ−２）に模式的に示したように、透明絶縁性基板１０’の両主表面をラッピングする両面ラップ加工を行う（サブステップａ−２）。なお、この場合、ラップ加工後のダメージ層除去のため、フッ酸等によるエッチング処理を行うことが好ましい。
なお、上記両面ラップ加工は同時に行う態様とすることが簡便で好ましいが、片面ずつ行うようにしてもよい。
このようにして両面ラップ加工及びエッチング処理された透明絶縁性基板１０’’の両主表面は、比較的表面粗さについて制御された粗面となる。

次に、図２（ａ−３）に模式的に示したように、両面ラップ加工及びエッチング処理が施された透明絶縁性基板１０’’に対し、片面のみにポリッシュ加工を施す（サブステップａ−３）。ポリッシュ加工を行った側の主表面が第一主表面（すなわち、後にシリコン薄膜を形成する側）１１となり、行わなかった側が第二主表面１２となる。

このようにして、サブステップａ−１〜ａ−３を経ることにより、第一主表面１１の表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満であり、第二主表面１２の表面粗さがＲＭＳ値で第一主表面の表面粗さよりも大きい透明絶縁性基板１０を作製することができる。

なお、両面ラップ加工及びエッチング処理（サブステップａ−２）の後に、透明絶縁性基板１０にアニール処理を施してもよい。このように、両面ラップ加工とエッチング処理の後にアニール処理を行えば、次の片面ポリッシュ加工（サブステップａ−３）におけるウエーハ形状の変化を効果的に防止することができるので好ましい。

また、ここでは、サブステップａ−１で主表面が両方とも粗面の状態の透明絶縁性基板を準備する例を示したが、工程ａでは、最終的に第一主表面の表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満であり、第二主表面の表面粗さがＲＭＳ値で第一主表面の表面粗さよりも大きい透明絶縁性基板を作製、準備できればよく、サブステップａ−１で準備する透明絶縁性基板は必ずしも両面が粗面でなくてもよい。例えば、両主表面が鏡面研磨された透明絶縁性基板を準備し、これに両面ラップ加工とエッチング（サブステップａ−２）、アニール処理、片面ポリッシュ加工（サブステップａ−３）を行えば、上記の表面粗さを満たす透明絶縁性基板１０を作製することができる。

次に、工程ｂの、シリコン薄膜の形成については、具体的には、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、図２（ｂ−１）に示したように、シリコン基板２０を準備する（サブステップｂ−１）。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２（ｂ−２）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（サブステップｂ−２）。
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１×１０¹⁶〜１×１０¹⁷／ｃｍ²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２（ｂ−３）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（サブステップｂ−３）。
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、上述の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、好ましくは、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。また、不活性ガスの窒素ガスを用いても良い。

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、好ましくは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、好ましくは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２（ｂ−４）に示すように、シリコン薄膜３１を形成する（工程ｂ−４）。
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。機械的な外力としては、特に限定されないが、例えば、ガスや液体をイオン注入層の側面からの吹き付けや、物理的な衝撃が挙げられる。

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、上記サブステップａ−１〜３と、サブステップｂ−１〜ｂ−２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。

なお、本発明において、工程ａでは、透明絶縁性基板１０を、第一主表面１１の表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満としたのは、これよりも表面粗さが粗い（平坦度が低い）と、貼り合わせなどによりシリコン薄膜を貼り合わせることが難しく、また、仮にシリコン薄膜を形成しても、未結合部であるボイド等の発生により、シリコン薄膜の結晶性を良好に保つことが難しいためである。
なお、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。

一方、透明絶縁性基板１０の第二主表面１２の表面粗さについては、上記のように、ＲＭＳ値で第一主表面の表面粗さよりも大きくすれば、認識装置に認識されやすくなる。認識装置の性能等、その他の諸条件にもよるが、例えばＲＭＳ値が０．７ｎｍ以上であれば、より認識されやすくなるので好ましい。
なお、第二主表面１２の表面粗さのＲＭＳ値の上限は特に限定されず、認識装置に認識されやすくなるという観点では、できるだけ大きい方が良いが、パーティクルの発生の防止などを勘案し、必要以上の表面粗さとはしないことが好ましい。例えば、ＲＭＳ値で５０ｎｍ程度を上限としてもよい。

また、透明絶縁性基板がガラス基板であって、透明絶縁性基板を準備する工程が、ガラス基板の第一主表面と第二主表面とに対してサンドブラスト処理を施し、ガラス基板の処理面を洗浄することを少なくとも含み、少なくとも、処理面をＨＦ洗浄した後に、アルカリ洗浄することを含むことができる。
このように、サンドブラスト処理後のガラス基板の処理面をまずＨＦ洗浄することで、ＨＦ溶液のガラス基板へのエッチング作用により、ガラス処理面の鋭角部分、クラック、ダメージ部分等のサンドブラスト処理特有のパーティクル源となる部分をエッチング除去することができる。その後に、このＨＦ洗浄の際に遊離して再付着した異物をアルカリ洗浄によって取り除くことができるため、サンドブラスト処理が施されていても、パーティクルが極めて少ないガラス基板にすることができる。また、この異物除去にアルカリ溶液を用いたアルカリ洗浄を行うため、アルカリ溶液中では一度除去された異物がほとんど再付着せず、効果的な洗浄を行うことができる。

このとき、ガラス基板が、石英ガラス基板であってもよい。
このように、特に異物が付着しやすい絶縁物であっても、サンドブラスト処理後のＨＦ洗浄時に遊離した異物の除去及びその再付着の防止ができ、効率的な洗浄を行うことができる。

また、ガラス基板が、ウェーハ状のものであってもよい。
特にパーティクルが問題となるガラス製のウェーハについて、この洗浄方法によれば、パーティクルのないウェーハとすることができる。

このとき、ウェーハが、単結晶シリコン層を積層しているものとすることができる。
このように、この洗浄方法によれば、ガラスウェーハ上に単結晶シリコン層が積層されているウェーハであっても、ＨＦ洗浄の際にサンドブラスト処理を施した処理面から遊離した異物が単結晶シリコン層に付着したとしても、その後のアルカリ洗浄により除去されるため単結晶シリコン層のパーティクルの発生を防止することができる。

このとき、ＨＦ洗浄を、ウェーハ上の単結晶シリコン層が保護テープ又は有機保護膜により保護された状態で行うことができる。
このように、ＨＦ洗浄中は単結晶シリコン層が保護されているようにすることで、単結晶シリコン層へのＨＦ溶液によるエッチングを少なくでき、また、ＨＦ洗浄中にサンドブラスト処理面から遊離した異物が単結晶シリコン層に付着することも防止できるため、パーティクルがより少ない単結晶シリコン層を有するウェーハとすることができる。

また、アルカリ洗浄で用いられるアルカリ溶液が、ＮＨ₄ＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＣｓＯＨのいずれか、又はこれらのいずれかにＨ₂Ｏ₂を添加したものであってもよい。
アルカリ洗浄で使用されるアルカリ溶液は、これらの中から適宜選択することができ、さらにＨ₂Ｏ₂を添加することで酸化力も加わり、異物の除去をより効果的に行うことができる。

また、アルカリ洗浄で用いられるアルカリ溶液が、体積組成比でＨ₂Ｏを１０としたときに、０．５〜２のＮＨ₄ＯＨ（２９質量％水溶液換算）と、０．０１〜０．５のＨ₂Ｏ₂（３０質量％水溶液換算）とを少なくとも含むＳＣ１溶液とすることが好ましい。
このような濃度組成のＳＣ１溶液をアルカリ洗浄に用いることで、ガラス基板に付着した異物をより効率的に除去でき且つ異物の再付着も防止することができる。また、Ｈ₂Ｏ₂の濃度比率をこのように通常のＳＣ１溶液より低くすることで、アルカリによるエッチング効果を適切なものに保つことができる。

また、アルカリ洗浄で用いられるアルカリ溶液が、アルカリ系の有機溶剤であってもよい。
アルカリ洗浄では、このようなアルカリ系の有機溶剤も用いることができる。

また、ＨＦ洗浄する工程が、サンドブラスト処理を施したガラス基板の処理面を２０ｎｍ以上エッチングすることを含むことが好ましい。
このように、ガラス基板の処理面を２０ｎｍ以上エッチングすれば、処理面のパーティクル発生源となる鋭角部分、クラック、ダメージ部分等を、後の工程で発塵が生じない程度にエッチングすることができる。

図３は、ガラス基板のサンドブラスト処理から洗浄までの実施態様の一例を示すフロー図である。

図３に示すように、まずガラス基板にサンドブラスト処理を施す。
このサンドブラスト処理の方法としては特に限定されず、例えば従来と同様の装置を用い、アルミナや石英等の粒子を処理面にあてることによって荒らすことができる。

この洗浄方法を適用できるガラス基板としては、ＳｉＯ₂ベースのもの等に適用することができるが、例えば石英ガラス基板に適用することができる。このように、帯電しやすい絶縁物であっても、この洗浄方法を用いれば、サンドブラスト処理後の洗浄時にパーティクルの再付着を防止することができ、良好な洗浄を行うことができる。
また、このガラス基板としては、ウェーハ状のものであってもよいし、また、例えば半導体ウェーハの熱処理時に用いられる石英ボートであってもよい。

また、単結晶シリコン層が積層されているウェーハであっても適用することができる。このような単結晶シリコン層が積層されている場合でも、この洗浄方法によれば、ＨＦ洗浄の際に処理面から遊離し単結晶シリコン層に付着した異物もアルカリ洗浄によって除去、および再付着の防止ができるためパーティクルの低減を効果的に行うことができる。また、アルカリ洗浄をＨＦ洗浄の後に行うため、ＨＦ洗浄を長時間行わなくてもパーティクルの除去が達成でき、ＨＦ洗浄時の単結晶シリコン層への異物の付着を少なくすることができる。例えば、ＳＯＱ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｑｕａｒｔｚ）やＳＯＧ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等のようなパーティクルが特に問題となるようなものについても、この洗浄方法を用いることで、パーティクルのほとんどないウェーハとすることができる。

次に、図３に示すように、サンドブラスト処理を施されたガラス基板の処理面をＨＦ洗浄する。このとき用いられるフッ酸としては、フッ酸を含むものであればよく、例えばフッ酸溶液、緩衝フッ酸水溶液等を用いることができる。また、洗浄方法としても特に限定されず、サンドブラスト処理されたガラス基板を例えば浸漬させることによって行うことができるし、サンドブラスト処理された処理面をスピン洗浄するようにしてもよい。
このように、サンドブラスト処理を施されたガラス基板の処理面をまずＨＦ洗浄することによって、サンドブラスト処理によって形成された、パーティクル源となるクラック等の凹凸部分をエッチング除去することができる。この際、ＨＦ洗浄によってガラス基板の処理面を２０ｎｍ以上エッチングすることが好ましく、これにより後の工程で発塵しない程度にパーティクル源の除去を行うことができる。

また、この洗浄方法により洗浄されるガラス基板が、単結晶シリコンが積層されたウェーハである場合には、このＨＦ洗浄を単結晶シリコン層が保護テープ又は有機保護膜により保護された状態で行うことが好ましい。この保護は、ＨＦ洗浄の前に形成してもよいし、更に前のサンドブラスト処理の前に形成してもよい。サンドブラスト処理の前であれば、単結晶シリコン層のパーティクルの発生をより効率的に防止することができる。
この有機保護膜としては、例えばフォトレジスト膜のような有機膜を形成することができ、また、有機膜の上に保護テープを貼ることもできるし、単結晶シリコン層に直接保護テープを貼ることもできる。
このように形成した保護膜は、異物の付着が少ないアルカリ洗浄の前に除去することで、アルカリ洗浄によって単結晶シリコン層のパーティクルを除去することができるし、また、アルカリ洗浄の後に保護膜を除去することもできる。

次に、図３に示すように、アルカリ洗浄を行う。
このように、ＨＦ洗浄の後にアルカリ洗浄を行うことで、ＨＦ洗浄の際にエッチングされ遊離し、再付着した異物がアルカリ洗浄時に除去され、また、アルカリ溶液中では、異物のさらなる再付着が防止されるため、パーティクルを効率的に除去することができる。

このとき用いられるアルカリ溶液としては、ＮＨ₄ＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＣｓＯＨのいずれか、又はこれらのいずれかにＨ₂Ｏ₂を添加したものや、ＥＤＰ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ−ｐｙｒｏｃａｔｅｃｈｏｌ−ｗａｔｅｒ）、ＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、ヒドラジン（ｈｙｄｒａｚｉｎｅ）などのアルカリ系の有機溶剤を用いることができる。
また、アルカリ溶液として、体積組成比でＨ₂Ｏを１０としたときに、ＮＨ₄ＯＨ（２９質量％水溶液換算）を０．５〜２、Ｈ₂Ｏ₂（３０質量％水溶液換算）を０．０１〜０．５であるＳＣ１溶液を用いることが好ましい。このような濃度組成比のＳＣ１溶液であれば、Ｈ₂Ｏ₂の酸化力による洗浄効果を上げつつ、通常のＳＣ１溶液よりもＨ₂Ｏ₂の濃度比率が低く適切なアルカリ性も有するため、エッチング効果を維持でき、さらに洗浄時の異物の再付着の防止もできる。

このように、ＨＦ洗浄によってサンドブラスト処理を施したガラス基板の処理面特有のダメージ部分等のパーティクル源をまず除去することができ、その後にアルカリ洗浄を行うことで、ＨＦ洗浄時に遊離し再付着した異物を、さらなる再付着を防止しつつ除去できるため、効果的な洗浄を行うことができる。ガラス基板のようなあえてサンドブラスト処理によって曇り処理を施す必要があるものについて、この洗浄方法により洗浄することで、曇り処理の効果も残しつつパーティクルの少ないガラス製品を製造することができる。

以下、本発明の実施例、比較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２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（サブステップａ−１）。
次に、この合成石英基板１０’の両面を両面ラッピング装置で両面ラップ加工し、フッ酸を用いてエッチングを行った（サブステップａ−２）。その後、該合成石英基板に対し、非酸化性雰囲気下、１１００℃で３０分間のアニール処理を行った。
ここまで処理を行った合成石英基板１０’’に対し、片面研磨装置を用いて、片面のみにポリッシュ加工を行い、一方の主表面（第一主表面）１１の表面粗さをＲＭＳ値で０．２ｎｍとした（サブステップａ−３）。もう一方の主表面（第二主表面）１２の表面粗さはＲＭＳ値で１．０ｎｍとなった。

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（サブステップｂ−１）。
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（サブステップｂ−２）。イオン注入条件は、注入エネルギーが３５ｋｅＶ、注入線量が９×１０¹⁶／ｃｍ²、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ｂ−３）。
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（サブステップｂ−４）。

このようにして、合成石英基板１０上にシリコン薄膜３１を有する透明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。

（実施例２、比較例１−３）
まず、石英ウェーハ８枚にサンドブラスト処理を施した。
次に、以下の各条件で２枚ずつ処理を行った。
実施例２：２質量％のＨＦ溶液に３０分浸漬させ、その後にアルカリ溶液（ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：０．２：１０ 質量比）に１０分浸漬させた。
比較例１：洗浄を行わなかった。
比較例２：２質量％のＨＦ溶液に３０分浸漬させた。
比較例３：アルカリ溶液（ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：０．２：１０ 質量比）に１０分浸漬させた。

次に、図４に示すように、上記のような条件で処理された石英ウェーハ４０の同条件の処理を行ったもの２枚と、サンドブラスト処理を行っていない２枚の評価用シリコンウェーハ４２を、サンドブラスト処理面４１とシリコンウェーハ４２のパーティクル評価面４４を対向させて計４枚のウェーハを洗浄カセット４３に配置した。このとき、石英ウェーハ４０とシリコンウェーハ４２の間隔は５ｍｍとした。この状態で通常のＲＣＡ洗浄を行った後にシリコンウェーハ４２の評価面４４のパーティクル（０．２μｍ以上）の数をパーティクルカウンターで測定した。この測定したパーティクル数により、石英ウェーハ４０に付着していた異物の数の評価を行った。測定結果を図５に示す。

図５に示すように、実施例２のＨＦ洗浄後にアルカリ洗浄を行ったウェーハが、比較例１−３に比べて極めて少ないパーティクル数が測定された。また、比較例２のＨＦ洗浄のみを行った場合には、洗浄を行っていない比較例１のウェーハよりもパーティクル数が多く測定された。比較例３のアルカリ洗浄のみを行った場合には、比較例１、２に比べてパーティクル数は比較的少なかったが、パーティクル源の除去はできなかった。

（実施例３−７）
まず、石英ウェーハ６枚にサンドブラスト処理を施した。
次に、以下の各条件で２枚ずつ処理を行った。
実施例３：２質量％のＨＦ溶液に３０分浸漬させ、その後にＮＨ₄ＯＨ溶液（３ｖｏｌ％）に１０分浸漬させた。
実施例４：２質量％のＨＦ溶液に３０分浸漬させ、その後にアルカリ溶液（ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：１：１０ 質量比）に１０分浸漬させた。
実施例５：２質量％のＨＦ溶液に３０分浸漬させ、その後にアルカリ溶液（ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：０．２：１０ 質量比）に１０分浸漬させた。
実施例６：２質量％のＨＦ溶液に３０分浸漬させ、その後にアルカリ系の有機溶剤（ＴＭＡＨ８％溶液）に１０分浸漬させた。
実施例７：２質量％のＨＦ溶液に３０分浸漬させ、その後にアルカリ溶液（ＫＯＨ１０ｗｔ％溶液）に１０分浸漬させた。

次に、図４に示すように、上記のような条件で処理された石英ウェーハ４０の同条件の処理を行ったもの２枚と、サンドブラスト処理を行っていない２枚の評価用シリコンウェーハ４２を、サンドブラスト処理面４１とパーティクル評価面４４を対向させて計４枚のウェーハを洗浄カセット４３に配置した。このとき、石英ウェーハ４０とシリコンウェーハ４２の間隔は５ｍｍとした。この状態で通常のＲＣＡ洗浄を行った後にシリコンウェーハ４２の評価面４４のパーティクル（０．２μｍ以上）の数をパーティクルカウンターで測定した。この測定したパーティクル数により、石英ウェーハ４０に付着していた異物の数の評価を行った。同条件でＨＦ洗浄のみを行った比較例２の測定結果とともに、実施例３−７の測定結果を図６に示す。

図６に示すように、同条件のＨＦ洗浄のみを行った比較例２の測定数に比べ、その後にアルカリ洗浄を行った実施例３−７のパーティクル測定数が著しく少なく、このアルカリ洗浄によってパーティクル数が格段に低減できることが分かる。また、実施例５のアルカリ洗浄が最もパーティクル数が少なかった。これは、実施例５のアルカリ溶液中のＨ₂Ｏ₂の酸化力とＮＨ₄ＯＨの相乗効果によるものであり、実施例４のアルカリ溶液と比べＨ₂Ｏ₂の濃度を低くしているため、アルカリによるエッチング効果が薄まらず、より効率的にパーティクル除去が行われていることが分かる。

以上のように、ＨＦ洗浄を行った後にアルカリ洗浄を行う洗浄方法であれば、ＨＦ洗浄によってサンドブラスト処理を施したガラスの処理面特有のパーティクル源となる凹凸をエッチング除去し、その際に遊離し付着した異物をアルカリ洗浄で再付着を防止しながら除去できるため、パーティクルの低減を効率的に行うことができる。

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、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。

Claims (11)

1. 透明絶縁性基板と、前記透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上に形成されたシリコン薄膜とを少なくとも含んでおり、
   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が荒らされているＳＯＩ基板を製造する方法であって、少なくとも、
   前記透明絶縁性基板として、前記第一主表面の表面粗さがＲＭＳ値で０．７ｎｍ未満であり、前記第二主表面の表面粗さがＲＭＳ値で前記第一主表面の表面粗さよりも大きいものを準備する工程と、
   該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
   を含むことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
2. 前記透明絶縁性基板を準備する工程が、少なくとも、前記第一主表面と前記第二主表面とに対して両面ラップ加工とエッチング処理を施し、その後、前記第一主表面のみに対して片面ポリッシュ加工を施すことを含む請求項１に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
3. 前記透明絶縁性基板の第一主表面と第二主表面とに施す両面ラップ加工とエッチング処理よりも後で、前記第一主表面のみに対する片面ポリッシュ加工を行う前に該透明絶縁性基板にアニール処理を施すことを含む請求項２に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
4. 前記シリコン薄膜を形成する工程が、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して貼り合わせ、
   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することを含む請求項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. 前記透明絶縁性基板が、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかである請求項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. 前記透明絶縁性基板がガラス基板であって、
   前記透明絶縁性基板を準備する工程が、該ガラス基板の第一主表面と第二主表面とに対してサンドブラスト処理を施し、該ガラス基板の処理面を洗浄することを少なくとも含み、
   少なくとも、該処理面をＨＦ洗浄した後に、アルカリ洗浄することを含む請求項１に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
7. 前記ガラス基板が、石英ガラス基板である請求項６に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
8. 前記アルカリ洗浄で用いられるアルカリ溶液が、ＮＨ₄ＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＣｓＯＨのいずれか、又はこれらのいずれかにＨ₂Ｏ₂を添加したものである請求項６又は７のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
9. 前記アルカリ洗浄で用いられるアルカリ溶液が、体積組成比でＨ₂Ｏを１０としたときに、０．５〜２のＮＨ₄ＯＨ（２９質量％水溶液換算）と、０．０１〜０．５のＨ₂Ｏ₂（３０質量％水溶液換算）とを少なくとも含むＳＣ１溶液とすることを特徴とする請求項６又は７のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
10. 前記アルカリ洗浄で用いられるアルカリ溶液が、アルカリ系の有機溶剤である請求項６又は７のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
11. 前記ＨＦ洗浄する工程が、前記サンドブラスト処理を施したガラス基板の処理面を２０ｎｍ以上エッチングすることを含む請求項６ないし請求項１０のいずれか一項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。

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