(57)【要約】【課題】  ウェハレベルで実施でき、歩留まりよく且つ大口径で実施することが容易な、デバイス層を透明基板上に転写する方法を提供する。【解決手段】  シリコン層１１と絶縁体層１２とデバイス層１３とを含むＳＯＩウェハ１４の前記デバイス層側を、仮接合用接着剤１６を用いて支持基板１５に仮接合する工程と、前記ＳＯＩウェハ１４の前記シリコン層１１を前記絶縁体層１２が露出するまで除去して薄化デバイスウェハを得る工程と、前記薄化デバイスウェハの前記露出した絶縁体層１２または透明基板１７の少なくとも一方に転写用接着剤１８を塗布する工程と、前記転写用接着剤１８を介して、前記薄化デバイスウェハの前記露出した絶縁体層１２と前記透明基板１７とを接合する工程と、前記薄化デバイスウェハと前記透明基板１７と接合体に反りがある場合には反りを矯正した状態で前記支持基板１５を除去する工程とを含む、デバイス層転写基板の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層と絶縁体層とデバイス層とを含むＳＯＩウェハの前記デバイス層側を、仮接合用接着剤を用いて支持基板に仮接合する工程と、
前記ＳＯＩウェハの前記シリコン層を前記絶縁体層が露出するまで除去して薄化デバイスウェハを得る工程と、
前記薄化デバイスウェハの前記露出した絶縁体層または透明基板の少なくとも一方に転写用接着剤を塗布する工程と、
前記転写用接着剤を介して、前記薄化デバイスウェハの前記露出した絶縁体層と前記透明基板とを接合する工程と、
前記薄化デバイスウェハと前記透明基板と接合体に反りがある場合には反りを矯正した状態で前記支持基板を除去する工程と
を含む、デバイス層転写基板の製造方法。
【請求項２】
前記支持基板を除去する工程が、前記透明基板を固定する工程と、前記支持基板を機械的に剥離する工程とを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デバイス層が、マイクロディスプレイ用の画素電極およびその配線層を備えるデバイス層である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記薄化デバイスウェハを得る工程が、
前記シリコン層を研削薄化する工程と、
前記研薄化したシリコン層、絶縁体層、デバイス層、及び前記仮接合用接着剤をエッジトリミングする工程と、
前記研削薄化する工程後に残存するシリコン層を酸によるエッチングで除去する工程と
を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記仮接合用接着剤が、強酸耐性シリコーンを主成分とした変性シリコーン接着剤である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記エッジトリミングする工程がテープ研磨にてなされる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記露出した絶縁体層と前記透明基板とを接合する工程が、荷重下の熱硬化によってなされる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記転写用接着剤が低応力接着剤であり、前記転写用接着剤を塗布する工程において、塗布厚さが０．１μｍ以上であって５μｍ以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記転写用接着剤が、熱硬化性エポキシ変性シリコーン接着剤である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記透明基板が、石英ガラス、光学ガラス、無アルカリガラス、サファイアから選択される基板である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＳＯＩウェハに含まれる前記絶縁体層が、埋め込み酸化膜である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
透明基板上に、低応力接着剤を介して、ＳＯＩウェハ由来の絶縁体層と、デバイス層とがこの順に積層された基板であって、前記絶縁体層の厚さが５０〜５００ｎｍであり、前記接着剤層の厚さが０．１〜５μｍである、デバイス層転写基板。
【請求項１３】
前記低応力接着剤が、熱硬化性エポキシ変性シリコーン接着剤である、請求項１２に記載の基板。
【請求項１４】
前記透明基板が、石英ガラス、光学ガラス、無アルカリガラス、サファイアから選択される基板である、請求項１２または１３に記載の基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置として、液晶層を挟持する２枚の基板の一方に、単結晶シリコンの回路を透明基板上に形成したＬＣＯＳの基板の製造方法ならびにその基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置として液晶層を挟持する２枚の基板の一方に単結晶シリコン基板を用いたもの（ＬＣＯＳ；ＬＣＤ Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）が提案されている。すなわち、トランジスタを形成した単結晶シリコン基板（素子基板）と、ガラス基板（対向基板）との間に液晶層が封入された液晶装置である。ＬＣＯＳとして、不透明なＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を利用した反射型、透明なＳＯＩ基板を利用した透過型の液晶装置が提案されている。反射型液晶装置の構成例は特許文献１、透過型の液晶装置の構成例は特許文献２に示されている。反射型の構成では、液晶層を挟持したパネルの外側に反射ミラーや偏光ビームスプリッタなどの光学部品を設ける必要があり、液晶装置の小型化や軽量化を図る上では透過型の液晶装置が有利である。
【０００３】
透過型ＬＣＯＳは、光が液晶パネルを透過する構成であるため、上記素子基板には光の透過性が求められる。そのため、特許文献２に例示されるように、素子基板として基材が可視光に対し透明なＳＯＩ基板、例えばＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板、ＳＯＱ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｑｕａｒｔｚ）基板、ＳＯＧ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）基板などが用いられる。特にシリコンが単結晶である基板では、素子の移動度が高いため、液晶装置の応答性が早くでき好ましい。シリコン層に画素電極を含むトランジスタを形成した後、対向基板との間に液晶層を挟持させて、透過型ＬＣＯＳのパネルが製造される。
【０００４】
しかしながら、上記ＳＯＩ基板にトランジスタを形成する場合、基板が透明且つ絶縁体であるが故に、特に石英基板はシリコンデバイス製造装置の在荷センサーや静電チャックに対応しない問題があり、基板にはそれらに対応する特別な加工が必要となる。また、石英以外のガラス基板はガラス転移温度が低いために、トランジスタの製造が困難である。さらに、ＳＯＳを例にとれば、その基板サイズは１５０ｍｍであるため、コストが高いという問題点がある。コストを下げるためにはサファイア基板のサイズを例えば２００ｍｍや３００ｍｍに大きくすることが挙げられるが、これらのサイズのサファイア基板は一般的に流通していないため、コストは大きく下がらない問題点がある。
【０００５】
透過型ＬＣＯＳを製造する手法として、例えばシリコンを基板とするＳＯＩ基板に素子層を形成し、その素子層を透明基板に転写する方法が知られている（特許文献３）。すなわちＳＯＩ基板上に素子を形成、別基板に接着剤を用いて仮接合、ＳＯＩの裏面を除去しチップ化、得られたチップを最終的に搭載する透明基板にアライメントを行い接合、仮接合に用いた基板および接着剤を除去することが述べられている。仮接合に用いる基板としてはガラスが用いられておりその除去にはＨＦによるエッチング、接着剤の除去には薬液によるエッチングやプラズマエッチングにより実施することが述べられている。特許文献３の方法では仮接合後の基板をダイシングによりチップ化しているため、切断部でチップが接着剤から剥がれが生じやすく、歩留まりが悪くなる問題点があった。さらに上記ＨＦによりガラス基板を除去しているため、最終的に転写する透明基板がガラスである場合、その基板もエッチングする問題があった。さらに接着剤の除去をプラズマエッチング等で実施するため、素子部分をＳｉＮ膜等で保護する必要があり、工程数が増えるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２５０５９号公報
【特許文献２】特開２０１０−３２９９７号公報
【特許文献３】ＵＳ６４８６９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、デバイス層、特にマイクロディスプレイ用の画素電極ならびに配線層を含むデバイス層を透明基板上に転写し、デバイス層転写基板を製造する方法に関するものであり、チップ化せずウェハレベルで実施でき、歩留まりよく且つ大口径で実施することが容易な転写方法ならびに基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一実施形態によれば、デバイス層転写基板の製造方法であって、
シリコン層と絶縁体層とデバイス層とを含むＳＯＩウェハの前記デバイス層側を、仮接合用接着剤を用いて支持基板に仮接合する工程と、
前記ＳＯＩウェハの前記シリコン層を前記絶縁体層が露出するまで除去して薄化デバイスウェハを得る工程と、
前記薄化デバイスウェハの前記露出した絶縁体層または透明基板の少なくとも一方に転写用接着剤を塗布する工程と、
前記転写用接着剤を介して、前記薄化デバイスウェハの前記露出した絶縁体層と前記透明基板とを接合する工程と、
前記薄化デバイスウェハと前記透明基板と接合体に反りがある場合には反りを矯正した状態で前記支持基板を除去する工程と
を含む。
【０００９】
本発明は、別の実施形態によれば、デバイス層転写基板であって、透明基板上に、低応力接着剤を介して、ＳＯＩウェハ由来の絶縁体層と、デバイス層とがこの順に積層された基板であって、前記絶縁体層の厚さが５０〜５００ｎｍであり、前記接着剤層の厚さが０．１〜５μｍである、デバイス層転写基板である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る製造方法によれば、ＳＯＩウェハに形成したデバイス層を、チップ化することなくウェハレベルで透明基板に転写することができる。かかる方法は、デバイス層を反転せず転写することが可能である。反転して転写すると、液晶を制御するＩＴＯなど透明伝導体を制御する配線をとるため、転写後にビア加工し導電材料で埋め込む加工が必要となる。これに対し、本発明では最上層に透明伝導体と接続するパッドを形成しておけば上述した配線加工が不要となりプロセスを簡素にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明に係るデバイス層転写基板の製造方法を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。
【００１３】
本発明者らは、鋭意検討の結果、ＳＯＩウェハを薄化して薄化デバイスウェハを得るために、極薄チップを形成し三次元積層する際に用いられるウェハ仮接合技術を利用することに想到した。本発明においては、透過型ＬＣＯＳへの適用を目的としており、可視光での透光性を得るため、絶縁体層である埋め込み酸化膜より下方のＳｉ層を加工痕を残存させない適切な方法で完全に除去し、薄化したデバイスに外周部分から皺が入り、剥離するなどの問題が生じない加工を可能とする、適切な転写方法を明らかにするものである。
【００１４】
［第１実施形態：デバイス層転写基板の製造方法］
本発明は第１実施形態によれば、デバイス層転写基板の製造方法に関する。当該製造方法は、以下の工程（ｉ）〜（ｖ）を含む。
（ｉ）  シリコン層と絶縁体層とデバイス層とを含むＳＯＩウェハの前記デバイス層側を、仮接合用接着剤を用いて支持基板に仮接合する工程と、
（ｉｉ）  前記ＳＯＩウェハの前記シリコン層を前記絶縁体層が露出するまで除去して薄化デバイスウェハを得る工程と、
（ｉｉｉ）  前記薄化デバイスウェハの前記露出した絶縁体層または透明基板の少なくとも一方に転写用接着剤を塗布する工程と、
（ｉｖ）  前記転写用接着剤を介して、前記薄化デバイスウェハの前記露出した絶縁体層と前記透明基板とを接合する工程と、
（ｖ）  前記薄化デバイスウェハと前記透明基板と接合体に反りがある場合には反りを矯正した状態で前記支持基板を除去する工程。
【００１５】
ここで、デバイス層転写基板とは、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハとして製造された絶縁体層及びデバイス層が、透明基板に接合された基板であって、絶縁体層と透明基板との間に接着剤層を介して接合された基板をいうものとする。したがって、デバイス層転写基板は、透明基板、接着剤層、絶縁体層及びデバイス層がこの順に積層されてなる基板である。以下、本発明による製造方法を、図１を参照して説明する。図１は、本発明による製造方法を模試的に示す図である。
【００１６】
（ｉ）仮接合工程
仮接合工程では、ＳＯＩウェハを支持基板に仮接合する。図１（ａ）を参照すると、ＳＯＩウェハ１４は、シリコン層１１と絶縁体層１２とデバイス層１３とがこの順に積層された基板である。シリコン層１１はシリコン（Ｓｉ）の層であり、その厚さは、通常２００〜１０００μｍ程度であってよく、例えば３００ｍｍφのウエハでは、７５０〜８００μｍ程度、２００ｍｍφのウエハでは、７００〜７５０μｍ程度であってもよいが、これらには限定されない。絶縁体層１２は、埋め込み酸化膜（ＳｉＯ２）の層であり、その厚さは、通常５０〜５００ｎｍ程度であってよい。デバイス層１３は、単結晶シリコン（Ｓｉ）活性層にマイクロディスプレイ用の画素電極および配線層が形成された層である。デバイス層１３の厚さは、配線数にもよるが通常２μｍ〜１０μｍ、好ましくは４μｍ〜６μｍ程度であってよい。デバイス層１３の表面には、任意選択的に液晶を制御する電極パッドが形成されていてもよい。このような、ＳＯＩウェハ１４は、任意の方法で製造されたものであってよい。
【００１７】
仮接合工程で用いる支持基板１５は、使用する仮接合用接着剤１６の硬化方法にもよるが、Ｓｉと同程度の線膨張係数をもつ基板であることが好ましい。支持基板１５としては、例えば、Ｓｉウェハ、テンパックス（登録商標）などの耐熱性ホウケイ酸ガラス、ＥＡＧＬＥ−ＸＧ（登録商標）などの耐熱性無アルカリガラスを用いることができるが、これらには限定されない。
【００１８】
仮接合用接着剤１６としては、ＵＶ硬化アクリル系接着剤や熱硬化性変性シリコーンを主成分とする接着剤を用いることができる。前者としては例えば、ＷＳＳ（３Ｍ製）などを用いることができる。後者としては例えば、信越化学工業株式会社製のＴＡ１０７０Ｔ、ＴＡ２５７０Ｖ３、ＴＡ４０７０をこの順に積層して用いることができる。この場合、ＴＡ４０７０Ｔが支持基板１５と接触し、ＴＡ１０７０がデバイス層１３と接触するように積層する。以下、本明細書において、この仮接合用接着剤１６の積層構成を、ＴＡ１０７０Ｔ／ＴＡ２５７０Ｖ３／ＴＡ４０７０と記載する場合がある。特には、強酸耐性の熱硬化性変性シリコーンを主成分とする接着剤を仮接合用接着剤として用いることが好ましい。熱硬化性変性シリコーンを主成分とする接着剤は、本工程に続く薄化デバイスウェハを得る工程における、裏面（シリコン層１１）エッチング時の酸耐性、ならびにアルカリ耐性に優れるためである。なお、本明細書において、裏面とは、デバイス層をおもて面としたときの裏側の面をいうものとする。
【００１９】
本工程においては、ＳＯＩウェハ１４のデバイス層１３が形成された面、及び／または支持基板１５の一方の主面に仮接合用接着剤１６をスピンコート法により５〜１００μｍ程度に塗布し、使用する仮接合用接着剤１６の使用条件により、例えばＵＶ照射あるいは加熱することにより仮接着を行う。仮接合用接着剤１６の厚さは、硬化後の厚さをいうものとする。場合により、仮接合用接着剤１６は、デバイス層１３保護用の接着剤、剥離面となる層を形成する接着剤、支持基板１５との接着層を形成する接着剤をそれぞれ別個に選択し、積層して用いることができる。本工程において得られたＳＯＩウェハ１４と支持基板１５とを仮接合用接着剤１６で接着して得られた積層体を、本明細書中において、仮接合体とも指称する。
【００２０】
（ｉｉ）薄化デバイスウェハを得る工程
続いて、薄化デバイスウェハを得る工程を実施する。本工程は、仮接合体の前記シリコン層１１を研削薄化する工程と、前記研薄化したシリコン層１１、絶縁体層１２、デバイス層１３、及び前記仮接合用接着剤１６をエッジトリミングする工程と、前記研削薄化する工程後に残存するシリコン層１１を酸によるエッチングで除去する工程とを含む。
【００２１】
仮接合工程に次いで、支持基板１５に仮接合されたＳＯＩウェハ１４の裏面のシリコン層１１を薄くする。図１（ｂ）は、シリコン層１１が薄く加工された後の支持基板１５とＳＯＩウェハ１４との仮接合体を概念的に示す図である。シリコン層１１を薄くする方法としては、スループットの観点から研削によることが好ましい。例えば、＃６００〜＃２０００の砥石を組み合わせて加工することによりシリコン層１１を薄化することができる。研削後に、例えばＣＭＰやドライポリッシュなどを行い、研削面を平滑化してもよい。薄化による加工歪みをデバイス層１３まで及ぼさないように、本工程では、シリコン層１１を１０〜１００μｍ程度、好ましくは２０〜５０μｍ程度残すことが好ましい。残存するシリコン層１１が１０μｍより薄いと、加工歪みがデバイス層１３に及ぶおそれがあり、１００μｍより厚いと、後続の工程で残りのシリコン層１１を除去する時間、特にはエッチング時間が長くなるので、上記範囲が好適である。
【００２２】
シリコン層１１を前述の程度にまで十分に薄化した後、エッジトリミングを行う。図１（ｃ）は、エッジトリミングを行った後の仮接合体を概念的に示す図である。この工程では、ＳＯＩウェハ１４の外周部を除去することにより、仮接合用接着剤１６の厚さが均一な部分を残す。ＳＯＩウェハ１４の外周部は面内中央部に比べ仮接合用接着剤１６が厚くなる傾向があるためである。トリミング量は、仮接合用接着剤１６の残渣を十分に除去でき、且つ、デバイス部分の面積を減らさないように決定することができる。具体的には、ＳＯＩウェハ１４の縁（エッジ）から、約２〜５ｍｍの部分までを、仮接合用接着剤１６とともに除去する。なお、支持基板１５には仮接合用接着剤１６が塗布されていないため、エッジトリミングを行わなくてよい。エッジトリミングの方法としては、グラインダーによる研削、研磨フイルムを用いたテープ研磨等が挙げられる。仮接合用接着剤１６に変性シリコーンを用いる場合、テープ研磨にてエッジトリミングを実施することが特に好ましい。グラインダーによる研削を行うと、変性シリコーンを主成分とする仮接合用接着剤１６は樹脂が柔らかいため、砥石が目詰まりを起こし、焼きつきや基板の剥がれが発生する場合があるためである。
【００２３】
エッジトリミングに続いて、残存する裏面のシリコン層１１を除去するためのエッチングを行う。図１（ｄ）は、シリコン層１１が完全に除去された接合体を概念的に示す図である。エッチングは酸またはアルカリによって実施することが可能である。エッチング速度の観点からは、酸によるエッチングがより好ましく、ＨＦ、ＨＮＯ３、ＣＨ３ＣＯＯＨ，Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４を含む強酸からなる群より選択される１以上の酸、特にはこれらから成る群より任意に選択、混合された混酸によるエッチングが最も好ましい。ＫＯＨやＮＨ４ＯＨのアルカリによるエッチングでは２０μｍのＳｉをエッチングするのに７０℃で１時間以上かかるのに対し、上記好ましい酸によるエッチングでは室温において数分でエッチングすることが可能である。エッチングは、エッジトリミングを行った後の仮接合体を浸漬することによって、あるいは片面のスピンエッチングによって実施することが可能である。支持基板１５のエッチングを抑制する観点で、片面のスピンエッチングが好ましい。ＳＯＩウェハ４の端部ではエッジトリミングを行ったことにより仮接合用接着剤１６の層が露出されている。酸に対する耐性がある変性シリコーン系の接着剤を仮接合用接着剤１６として用いた場合には、エッチング液により、ＳＯＩウェハ１４の端部から仮接合用接着剤１６が侵食されることが無いため、剥がれが生じることなく、絶縁体層１２が露出するまでエッチングすることが可能であり、特に有利である。この工程で得られるシリコン層１１が完全に除去され、絶縁体層１２が露出したウェハを、薄化デバイスウェハという。
【００２４】
（ｉｉｉ）転写用接着剤を塗布する工程
続いて、薄化デバイスウェハの露出した絶縁体層１２または透明基板１７の少なくとも一方に転写用接着剤１８を塗布する工程を実施する。より好ましくは、透明基板１７側に転写用接着剤１８を塗布する．図１（ｅ）は、転写用接着剤１８が塗布された透明基板１７と、これに接合される薄化デバイスウェハを概念的に示す図である。前工程でシリコン層１１が除去された薄化デバイスウェハの表面には、絶縁体層１２が露出している。絶縁体層１２は、通常、５０〜５００ｎｍであるが、シリコン層１１が完全に除去されると、デバイス層１３のパターン配線による局所的な応力により上記厚さの絶縁体層１２が変形し、配線パターンに対応して高さ１〜１０ｎｍの段差が発生する場合がある。絶縁体層１２にこうした段差があると、直接接合やプラズマ接合では、絶縁体層１２と透明基板１７とを接合することができない。そこで、段差のある面を透明基板１７に接合するために、転写用接着剤１８を介した接合を行う。通常、転写用接着剤１８を塗布すると、溶媒除去のため１００〜２００℃でベーキングをする必要がある。シリコン層１１が除去された薄化デバイスウェハを上記温度範囲で加温すると仮接合用接着剤基板１６の成分が変形しラメラ状の凹凸が発生し易い。これらのことから、転写用接着剤１８は、透明基板１７側に塗布することが好ましい。
【００２５】
透明基板１７としては、可視光に対し透明である基板、すなわち、約３６０〜約８４０ｎｍの波長に対して、少なくとも８０％、好ましくは８５％以上の透過率を有する基板を用いることができる。中でも、２００〜３００ｍｍφのウェハサイズが得られる基板が好ましく、石英ガラス、光学ガラス、無アルカリガラスなどのガラス材料やサファイアを用いることがより好ましい。
【００２６】
転写用接着剤１８としては、デバイス層１３形成後の最高プロセス温度２００〜３００℃の温度に耐性があり、可視光に対し透明な接着剤を用いることができる。可視光に対し透明とは、上述の透明基板１８における透明の定義と同様である。
【００２７】
転写用接着剤１８は、デバイス層１３との接合時に、デバイス層１３への応力が極力小さくなるものが好ましく、シリコーン樹脂、エポキシ変性ゴム、エポキシ変性シリコーンなどを主成分とする接着剤を用いることができる。特には、エポキシ変性シリコーンを主成分とする接着剤を用いることが最も好ましい。転写用接着剤１８の接着層を薄く形成することができ、低応力で且つ接着力を保持する点からである。
【００２８】
転写用接着剤１８の層は、なるべく薄く且つ均一に形成することが好ましい。接着剤自体の熱伝導率は約１Ｗ／ｍ・Ｋ程度と小さいので、透過型ＬＣＯＳ使用時の発熱による劣化を小さくするためである。具体的には、転写用接着剤１８の層の厚さは約０．１〜５μｍとすることができる。転写用接着剤１８の層の厚さが５μｍを超えると、放熱性が悪く除熱しにくくなる場合があるためである。また転写用接着剤１８の層の厚さが０．１μｍ以下では面内均一に塗布し接合することが難しく接合強度が弱くなる場合があるためである。転写用接着剤１８の層の厚さは、好ましくは約０．１〜２μｍ、より好ましくは約０．１〜１μｍとすることができる。なお、これらの層の厚さは、硬化後の厚さをいうものとする。転写用接着剤１８を塗布する方法としては、ダイコート、スリットコート、デイップコート、スピンコート等の方法を用いることができるが、接合面側にのみ均一に塗布できる点でスピンコートが最も好ましい。
【００２９】
（ｉｖ）絶縁体層と透明基板とを接合する工程
続いて、薄化デバイスウェハにおけるデバイス層１３と転写用接着剤１８を塗布した透明基板１７とを接合する。図１（ｆ）は、転写用接着剤１８により接合された薄化デバイスウェハと透明基板１７との接合体を概念的に示す図である。接合前に、好ましくは透明基板１７に塗布した転写用接着剤１８を加温し、溶媒除去およびハーフキュアしておくことが好ましい。接合時の加温による脱ガスを防ぐためである。接合前に加温する際の温度範囲は、例えば、約１００〜２００℃、好ましくは約１２０〜１８０℃とすることができる。接合前の加温に続いて、薄化デバイスウェハと転写用接着剤１８を塗布した透明基板１７とを接合面を対向させ荷重をかけ十分に接触させる。次いで、接触時の荷重を保持しつつ加温し、転写用接着剤１８をフルキュアすることによって、薄化デバイスウェハと透明基板１７とを完全に接合させることができる。印加する荷重の上限は、デバイス層１３の変形が生じない荷重であればよく、例えば約２０ｋｇｆ／ｃｍ２未満、好ましくは約１０ｋｇｆ／ｃｍ２以下、より好ましくは約５ｋｇｆ／ｃｍ２以下である。薄化デバイスウェハ及び透明基板１７のそれぞれが有しうる約５〜５０μｍの反りを矯正しつつ、透明基板１７と薄化デバイスウェハとを重ね合わせられるよう、約１ｋｇｆ／ｃｍ２以上の荷重をかけることが好ましい。基板の反りは、薄化デバイスウェハ及び透明基板１７の双方が有しうるが、接合時に荷重を印加することでこの反りを矯正することができる。
【００３０】
接合時に加温する温度は、転写用接着剤１８の硬化条件により適宜決定することができるが、好ましくはエポキシ基が硬化する温度であり、例えば約１６０〜３００℃、好ましくは約１９０〜２４０℃の温度範囲に昇温することができる。この温度範囲を保持する時間は、短い方がスループットの面で好ましい。例えば約１〜６０分、好ましくは約２〜３０分、より好ましくは約５〜１０分とすることができる。薄化デバイスウェハと透明基板１７の接合は大気または真空いずれの雰囲気においても実施可能であるが、例えば約１Ｅ−１〜１Ｅ−５Ｔｏｒｒ、好ましくは約１Ｅ−２〜１Ｅ−４Ｔｏｒｒの真空下で接合を行うことが好ましい。接合界面の気泡を残存させないためである。
【００３１】
（ｖ）支持基板を除去する工程
接合に続いて、仮接合していた支持基板１５を除去する工程を実施する。これにより、デバイス層１３を透明な透明基板１７に転写する（図１（ｇ））。支持基板１５の除去方法は、先の工程で用いた仮接合用接着剤１６の種類により、適宜実施することができる。先に例示した、信越化学工業株式会社製ＴＡ１０７０Ｔ／ＴＡ２５７０Ｖ３／ＴＡ４０７０の仮接合用接着剤１６を用いた場合、機械的な力を接合面に加えることで剥離が容易に行える層が設けられている。このため、接合面の一端に楔を挿入することで支持基板１５を除去することができる。透明基板１７としてＹｏｕｎｇ率が約１０〜８０ＧＰａと小さいガラス材料からなる基板を用いる場合には、透明基板１７を真空チャックや静電チャック等で固定した状態で支持基板１５を外す操作を行うことが望ましい。Ｙｏｕｎｇ率が小さい透明基板１７は、支持基板１５を外す際の変形により破損しやすいためである。
【００３２】
剥離前の薄化デバイスウェハと透明基板１７との接合体に反りがある場合には、反りを矯正した状態で支持基板１５を除去する工程を実施する。反りがある場合とは、目視にて、０．２〜３ｍｍ程度の反りが確認され、そのままでは真空チャックや静電チャック等で固定することが難しい場合をいう。剥離前の基板の反りが大きい場合、例えば、１ｍｍ程度以上の場合には、接合体に温度をかけた状態で反りを解消し真空チャックなどで固定することも可能である。その場合の温度は使用する接着剤の硬化温度に依存するが、硬化時の温度に対し−５０〜＋５０℃の温度とすることができる。これによって、透明基板１７が３００ｍｍのガラスウェハである場合にも、透明基板１７が割れることなくデバイス層を転写することが可能である。なお、接合体に反りがない場合もあり、その場合には反りを矯正する操作は必要が無い。反りが存在せず、反りを矯正する工程を含まない製造方法も、本発明の範囲に入るものとする。
【００３３】
続いて、デバイス層１３の表面に残った仮接合用接着剤１６の残渣を洗浄する。図１（ｈ）は支持基板１５が除去され、仮接合用接着剤１６の残渣洗浄後に得られた、デバイス層転写基板を概念的に示す図である。残渣の洗浄・除去は、デバイス層１３を転写した透明基板１７を、仮接合用接着剤１６を膨潤させる有機溶媒に浸漬させることにより実施することができる。有機溶媒は、仮接合用接着剤１６の硬化の態様にもよるが、例えば、ｐ−メンタンなど炭化水素系溶媒や、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒を用いることが好ましい。しかしながら、有機溶媒は、これらには限定されず、当業者が適宜選択することができる。浸漬する時間は１〜１０分、好ましくは３〜５分浸漬するとよい。この方法であればデバイス層１３にダメージを与えることが無く、特にデバイス層１３表面に保護層を設けることなく、残渣の除去を実施することが出来るため好ましい。
【００３４】
以上の工程により、デバイス層１３／絶縁体層１２／転写用接着剤１８／透明基板１７の積層構造を持つデバイス層転写基板を得ることができる。
【００３５】
［第２実施形態：デバイス層転写基板］
本発明は、別の実施形態によれば、デバイス層転写基板に関する。特には、第１実施形態において説明した製造方法により製造されたデバイス層転写基板であって、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハ上に形成したデバイス層と絶縁体層を低応力の接着剤を介して透明基板に接合した基板である。
【００３６】
図１（ｈ）は、本実施形態に係るデバイス層転写基板を模式的に示す図である。デバイス層転写基板は、デバイス層１３、絶縁体層１２、転写用接着剤１８、透明基板１７がこの順で積層されている。
【００３７】
デバイス層１３及び絶縁体層１２は、ＳＯＩウェハとして製造されたデバイス層１３及び絶縁体層１２に由来する層であり、第１実施形態において説明した方法により、ＳＯＩウェハから裏面シリコン層が除去され、好ましくはデバイス層１３と絶縁体層１２との二層構造からなる積層体である。したがって、これらのデバイス層１３と絶縁体層１２を、ＳＯＩウェハ由来の 絶縁体層とデバイス層と指称することができ、あるいはＳＯＩウェハから形成された絶縁体層とデバイス層と指称することもできる。絶縁体層１２は、好ましくは埋め込み酸化膜（ＳｉＯ２）である。絶縁体層１２厚は、デバイスを形成したＳＯＩウェハの絶縁体層厚によって規定され、その厚さは、通常、約５０〜５００ｎｍである。デバイス層１３は、単結晶シリコン（Ｓｉ）活性層にマイクロディスプレイ用の画素電極および配線層が形成された層であって、その厚さは、通常、約４μｍ〜６μｍ程度である。転写用接着剤１８は、シリコーン樹脂、エポキシ変性ゴム、エポキシ変性シリコーンから選択される物質を主成分とする低応力接着剤が硬化した層であって、その厚さは約０．１〜５μｍ、好ましくは約０．１〜２μｍ、より好ましくは約０．１〜１μｍである。透明基板１７は、第１実施形態において定義した、可視光に対し透明な基板であって、石英ガラス、光学ガラス、無アルカリガラス、サファイアから選択することが好ましい。この構造を有するデバイス層転写基板は、第１実施形態において図１（ａ）〜（ｈ）を参照しつつ上記で説明した製造方法のプロセスによってのみ得られるものである。
【００３８】
図１（ｈ）に示すデバイス層転写基板には、ＩＴＯなどの透明電極をデバイス層１３上に形成後、液晶が搭載され、対向ガラスとの間で封止することにより、透過型ＬＣＯＳパネルを製造することができ、対向ガラス／液晶／ＩＴＯ／デバイス層１３／絶縁体層１２／転写用接着剤１８／透明基板１７の層構成を持つ透過型ＬＣＯＳパネルが得られる。本発明によればパネル工程まですべてウェハ状態を保つことが可能であり、３００ｍｍの大口径ウェハを用いることで、歩留まり良く且つ低コストで液晶パネルを形成することが出来る。
【実施例】
【００３９】
［実施例１］
デバイス層を形成したデバイスウェハ（ＳＯＩウェハ１４）として、外形３００ｍｍφ、デバイス層１３の厚さ４μｍ、絶縁体層１２である埋め込み酸化膜（ＳｉＯ２）の厚さ２５０ｎｍ、シリコン層１１の厚さ７７５μｍのウェハを用いた。デバイス層１３は画素電極およびトランジスタが形成され、配線パターンが積層された構成とした。
【００４０】
このＳＯＩウェハ１４のデバイス層１３が設けられた面に仮接合用接着剤１６として信越化学工業株式会社製の接着剤であるＴＡ１０７０Ｔ／ＴＡ２５７０Ｖ３／ＴＡ４０７０をスピンコートにより積層塗布した。まずデバイス保護層としてＴＡ１０７０Ｔをデバイス層１３に接触して１０μｍ、加工後に支持基板１５の剥離面となる層としてＴＡ２５７０Ｖ３を７μｍ、支持基板１５との接着層としてＴＡ４０７０を９０μｍ積層した。支持基板１５としては、外径３００ｍｍφ、厚さ７７５μｍのＳｉウェハを用い、仮接合用接着剤１６を塗布したＳＯＩウェハ１４と支持基板１５とを、ＥＶ  Ｇｒｏｕｐ製の半自動ウェハボンダＥＶＧ５４０を用い、１０−４Ｔｏｒｒの真空下、１ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重をかけ、１４０℃で１０分間保持し接合した。その後、ＳＯＩウェハ１４と支持基板１５との接合体を常圧下、１９０℃で２時間オーブンで処理し、仮接合用接着剤１６を硬化させた。
【００４１】
次に、東京精密製のポリッシュ・グラインダＰＧ３００を用い、＃２０００の砥石で、ＳＯＩウェハ１４の裏面のシリコン層１１を、厚さが３０μｍとなるまで研削し、薄化した。研削後の表面にはソーマークは観察されたものの、ウェハの剥がれや割れ、エッジチップは見られなかった。
【００４２】
続いて、ＭＩＰＯＸ製ウェハエッジ研磨装置ＮＭＥ−１２３Ｎを用い、テープ研磨にて、薄化したＳＯＩウェハ１４と仮接合用接着剤１６とのエッジトリミングを実施した。トリミング幅はウェハ最外周から２ｍｍ内側までとし、割れや剥がれを生じずトリミングすることができた。
【００４３】
続いて、三益半導体製スピンエッチャーＭＳＥ２０００を用い、酸によるスピンエッチングによって、ＳＯＩウェハ１４の裏面側に残存する３０μｍ厚のシリコン層１１を除去した。使用した酸はＨＦ／ＨＮＯ３／Ｈ３ＰＯ４／Ｈ２ＳＯ４の混酸であり、２分のエッチング時間でシリコン層１１を完全に除去して薄化デバイスウェハを得た。
【００４４】
透明基板１７としては、外径３００ｍｍφ、厚さ７７５μｍの合成石英ウェハを用いた。転写用接着剤１８として、エポキシ変性シリコーン接着剤であるＴＡ４０７０（信越化学工業株式会社製）をシクロペンタノンで希釈し、接着剤濃度が０．５ｗｔ％の塗布液を調製した。これを透明基板１７として準備した石英ウェハにスピンコートすることで厚さ１μｍの転写用接着剤１８の層を面内ばらつき±５％で形成した。転写用接着剤１８を塗布した透明基板１７を、１５０℃で５分ベークし、溶媒除去とハーフキュアを行った。
【００４５】
続いて、東京エレクトロン製ウェハボンダーＳｙｎａｐｓｅ  Ｓｉを用いて薄化デバイスウェハの絶縁体層１２側と透明基板１７とを接合した。転写用接着剤１８を塗布した透明基板１７と薄化デバイスウェハをチャック後１９０℃まで昇温し、３ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重をかけ、１Ｅ−４Ｔｏｒｒの真空下１３０℃で１０分保持することにより接合した。その後、６０℃以下の温度で荷重を外し、透明基板１７と薄化デバイスウェハとが接合された接合体を取り出した。
【００４６】
得られた透明基板１７と薄化デバイスウェハとの接合体には約２ｍｍの反りがあったため、そのままでは真空チャックによる固定ができなかった。そのため透明基板１７と薄化デバイスウェハとの接合体温度を２００℃に保つことで反りが解消され、透明基板１７を真空チャック固定することができた。透明基板１７側を固定し、支持基板１５とデバイス層１３との仮接合界面に楔を入れて支持基板１５であるＳｉウェハを機械的に剥がすことにより、割れを生じることなく、透明基板１７である外径３００ｍｍφの合成石英ウェハにデバイス層を転写することができた。外観上、転写後のデバイス層１３の剥がれは無かった。また、光学顕微鏡で面内のデバイスパターンを観察したところ、パターンの割れや剥がれは認められなかった。
【００４７】
デバイス層１３の表面に残存した仮接合用接着剤１６を、デバイス層１３を転写した透明基板１７をｐ−メンタンに５分間浸漬することにより除去した。転写したデバイス層１３と透明基板１７との界面に剥がれは見られず、転写用接着剤１８がｐ−メンタンにより溶出することは無かった。洗浄後のデバイス層１３表面を光学顕微鏡にて観察したところ、パターンの割れや変形は認められなかった。このように、元のデバイスパターン形状を保った状態でデバイス層１３を外径３００ｍｍφの合成石英ウェハに転写することができ、デバイス層転写基板を製造することができた。
【００４８】
［実施例２］
実施例１に記載のデバイス層１３を形成したデバイスウェハ（ＳＯＩウェハ１４）を準備し、実施例１と同じ仮接合用接着剤１６を用い、実施例１と同様の手順で支持基板１５との仮接合を行った。次いで、ＳＯＩウェハ１４裏面のシリコン層１１を完全に除去し、薄化デバイスウェハを作製した。透明基板１７には、外径３００ｍｍφ、厚さ７７５μｍの無アルカリガラスである旭硝子製ＳＷＡＮ３１０を用い、実施例１と同じ転写用接着剤１８を用い、実施例１と同様の手順で、接着層を塗布し接合を実施した。
【００４９】
その結果、透明基板１７と薄化デバイスウェハは接合されていた。接合後の顕著な反りは認められず、室温で真空チャックで保持ができた。実施例１と同様の手順で支持基板１５を剥離したところ、割れを生じることなく、３００ｍｍの無アルカリガラス基板にデバイス層１３を転写することができた。洗浄後のデバイス層１３を光学顕微鏡で観察したが、パターンの割れや剥がれは見られず、デバイス層転写基板を製造することができた。
【００５０】
［実施例３］
実施例１に記載のデバイス層１３を形成したデバイスウェハ（ＳＯＩウェハ１４）を準備し、実施例１と同じ仮接合用接着剤１６を用い、実施例１と同様の手順で支持基板１５との仮接合を行った。実施例１と同様の手順で、ＳＯＩウェハ１４裏面のシリコン層１１を完全に除去した薄化デバイスウェハを作製した。透明基板１７には、外径３００ｍｍφ、厚さ７７５μｍの無アルカリガラスであるＣｏｒｎｉｎｇ製ＥＡＧＬＥ  ＸＧ用い、実施例１と同じ転写用接着剤１８を用い、実施例１と同様の手順で転写用接着剤１８を塗布し接合を実施した。
【００５１】
その結果、薄化デバイスウェハと透明基板１７とは接合されていた。接合後の顕著な反りは認められず、室温で真空チャックで保持ができた。実施例１と同様の手順で支持基板１５を剥離したところ、割れを生じることなく、３００ｍｍの無アルカリガラス基板にデバイス層１３を転写することができた。洗浄後のデバイス層１３を光学顕微鏡で観察したが、パターンの割れや剥がれは見られず、デバイス層転写基板を製造することができた。
【００５２】
［実施例４］
実施例１に記載のデバイス層１３を形成したデバイスウェハ（ＳＯＩウェハ１４）を準備し、実施例１と同じ仮接合用接着剤１６を用い、実施例１と同様の手順で支持基板１５との仮接合を行った。実施例１と同様の手順で、ＳＯＩウェハ１４裏面のシリコン層１１を完全に除去した薄化デバイスウェハを作製した。透明基板１７は、実施例１と同じ石英ウェハを用いた。実施例１と同じ転写用接着剤１８を用い、実施例１と同様の手順で、透明基板１７側でなく、薄化デバイスウェハ側の絶縁体層１２に転写用接着剤１８を塗布した。転写用接着剤１８をスピンコートし１５０℃でベークしたところ、薄化デバイスウェハに皺が入り、支持基板１５から剥がれている部分が存在した。透明基板１７が接合されておらずデバイスウェハの厚さが薄い状態では、仮接合用接着剤１６の熱による変形を抑制することができず皺が入ったものと思われる。従って、転写用接着剤１８は薄化デバイスウェハ側に塗布するよりも、透明基板１７側に設けることがより好ましいことがわかった。
【００５３】
［実施例５］
実施例１に記載のデバイス層１３を形成したデバイスウェハ（ＳＯＩウェハ１４）を準備し、仮接合用接着剤１６として３Ｍ製ＷＳＳを用い、支持基板１５との仮接合を行った。ＷＳＳはアクリル系のＵＶ硬化接着剤であり、ＹＡＧレーザーを照射し剥離する層を設けた構成である。そのため支持基板１５はＵＶ〜近赤外で透明である必要があり、ここではテンパックス基板を支持基板１５として用いた。
【００５４】
実施例１と同様の手順で、仮接合体の裏面のシリコン層１１を研削し、エッジトリミングを行い、酸によるエッチングを行った。その結果、トリミング後のデバイスウェハ外周部分が剥がれ、基板の中心に向かって皺が発生した部分が存在した。これはＷＳＳに用いられる紫外線吸収層が酸により浸食され、支持基板１５から剥がれたためであると考えられる。酸による浸食が確認されたため、アルカリである５０％ＫＯＨを用い、７０℃でスピンエッチングを試みたが、エッチング途中でデバイスウェハの外周部に剥がれが生じた。デバイスウェハと支持基板１５との接合を保持した状態でＳＯＩウェハ１４裏面のシリコン層１１を完全に除去するためには、実施例１で用いたシリコーン系の仮接合用接着剤１６がことがより好ましいことがわかった。
【００５５】
［実施例６］
実施例１に記載のデバイス層１３を形成したデバイスウェハ（ＳＯＩウェハ１４）を準備し、実施例１と同じ仮接合用接着剤１６を用い、実施例１と同様の手順で支持基板１５との仮接合を行った。実施例１と同様の手順でＳＯＩウェハ１４裏面の研削まで実施し、グラインダーによるエッジトリミングを試みた。しかしながらエッジトリミングの途中から研削が進まなくなり、デバイスウェハの外周端が焼きつき、支持基板１５からの剥がれが発生した。使用した仮接合用接着剤１６は酸やアルカリに対する耐性は良好だが、研削の砥石に目詰まりを起こし、加工が進まなくなる場合があることがわかった。したがって、本仮接合用接着剤１６を用いてエッジトリミングを行うには、テープ研磨にて実施することがより適していることがわかった。
【００５６】
［実施例７］
実施例１に記載のデバイス層１３を形成したデバイスウェハ（ＳＯＩウェハ１４）を準備し、実施例１と同じ仮接合用接着剤１６を用い、実施例１と同様の手順で支持基板１５との仮接合を行った。実施例１と同様の手順で、ＳＯＩウェハ１４裏面のシリコン層１１を完全に除去した薄化デバイスウェハを作製した。透明基板１７は、実施例１と同じ石英ウェハを用いた。透明基板１７への転写用接着剤１８の塗布も実施例１と同様の手順にて実施し、接合の雰囲気を真空ではなく大気下にて実施した。
【００５７】
得られた薄化デバイスウェハと透明基板１７は接合されていたが、支持基板１５を剥離したところ、デバイス層１３の一部が透明基板１７である石英ウェハから浮いている様子が観察された。最表面を洗浄したところ、最表面の仮接合用接着剤１６の残澄が無くなったため、デバイス層１３の浮いた領域が剥がれた。大気下の接合では、接合界面に気泡が残る場合があり、その部分が接合されない、または接合力が不十分であると考えられる。したがって、面内に均一に転写するには、真空雰囲気にて接合することがより好ましいことがわかった。
【００５８】
［比較例１］
実施例１に記載のデバイス層１３を形成したデバイスウェハ（ＳＯＩウェハ１４）を準備し、実施例１と同じ仮接合用接着剤１６を用い、実施例１と同様の手順で支持基板１５との仮接合を行った。実施例１と同様の手順で、ＳＯＩウェハ１４裏面のシリコン層１１を完全に除去した薄化デバイスウェハを作製した。透明基板１７は、実施例１と同じ石英ウェハを用いた。実施例１と同じ転写用接着剤１８を用い、実施例１と同様の手順で転写用接着剤１８を透明基板１７である石英ウェハに塗布し、接合を行った。
【００５９】
接合済のウェハには約２ｍｍの反りが発生していたが、反りを解消することなくその状態のまま楔を入れ、支持基板１５の剥離を試みた。その結果、剥離途中で透明基板１７側が割れてしまい、ウェハの形状を保ったままデバイス層１３を透明基板１７に転写することができなかった。透明基板１７側を固定し、剥離中にガラス側に歪がかからないようにする必要があることがわかった。
【００６０】
以上、実施例および比較例の結果を、以下の表１に示す。
【表１】
2020009859.tif 000003
【００６１】
上記比較例１により、透明なガラス基板に割れることなくデバイス層を転写するには、剥離時にガラス基板に歪みが生じないような操作をすることが必要であることがわかった。一方、仮接合用接着剤として耐酸性のものを使用することで、ウェハ裏面のシリコン層１１の除去において、より有利となることがわかった。さらに、テープ研磨によりエッジトリミングを実施すること、及び透明基板１７側に転写用接着剤１８を塗布することが、加工時および接合時にデバイスウェハの支持基板１５からの剥がれを防ぐには、より好ましいことがわかった。さらに接合をする雰囲気についても検討することがウェハ全面に転写するには好ましいことがわかった。
【００６２】
得られたデバイス層転写基板の構成は、デバイス層／絶縁体層／転写用接着剤／透明基板であり、可視光に対し透光性があり、３００ｍｍウェハ全面にデバイス層を転写した基板であった。この基板を用いることにより、その上に液晶の配向を制御するＩＴＯなど透明伝導膜、液晶層、対向ガラス基板を配置することにより、ウェハレベルで透過型ＬＣＯＳのパネルを製造することが可能である。
【００６３】
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【符号の説明】
【００６４】
１１    シリコン層
１２    絶縁体層
１３    デバイス層
１４    ＳＯＩウェハ
１５    支持基板
１６    仮接合用接着剤
１７    透明基板
１８    転写用接着剤
【図１】
2020009859.tif 000004