(57)【要約】【課題】シリコンウェーハの貼り合わせによるボイドの発生を低減すること。【解決手段】活性側ウェーハと支持側ウェーハを、それぞれ片方の面全体を平坦な保持面４に吸着させてその反対側の面を表面研磨し、少なくとも一方のウェーハの表面研磨された面に酸化膜を形成し、酸化膜を介して両ウェーハを貼り合わせて接着させ、活性化ウェーハを表面研削して減厚することによりＳＯＩウェーハを形成する。ここで、表面研磨は、活性側ウェーハと支持側ウェーハのいずれか一方のウェーハを片面のみ表面研磨し、他方のウェーハは片面を表面研磨した後にその反対側の面を表面研磨し、一方のウェーハの表面研磨した面と他方のウェーハの後で研磨した方の面とを貼り合わせること。【選択図】    図３
2011009582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性側ウェーハと支持側ウェーハを、それぞれ片方の面全体を平坦な保持面に吸着させてその反対側の面を表面研磨し、少なくとも一方の前記ウェーハの表面研磨された面に酸化膜を形成し、この酸化膜を介して両ウェーハを貼り合わせて接着させ、前記活性化ウェーハを表面研削して減厚することによりＳＯＩウェーハを形成するＳＯＩウェーハの製造方法において、
前記表面研磨は、前記活性側ウェーハと前記支持側ウェーハのいずれか一方のウェーハを片面のみ表面研磨し、他方のウェーハは片面を表面研磨した後にその反対側の面を表面研磨し、
前記一方のウェーハの表面研磨した面と前記他方のウェーハの後で研磨した方の面とを貼り合わせることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚のシリコンウェーハを貼り合わせて形成されるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハの製造方法に係り、特に貼り合わせ前のシリコンウェーハを研磨する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能デバイス用のＳＯＩウェーハとして、２枚のシリコンウェーハを貼り合わせた後、素子を作製する方の活性側ウェーハを薄膜化したＳＯＩウェーハが知られている。このＳＯＩウェーハは、例えば、鏡面研磨された２枚の円板状のシリコンウェーハを用意し、少なくとも一方のシリコンウェーハに酸化膜を形成させる。そして、これらのシリコンウェーハを、接着剤を用いずに密着させた状態で、所定の温度（例えば、２００℃〜１２００℃）で熱処理することにより、結合強度を高める。その後、活性側ウェーハの素子作製側の面を研削及び研磨して所望の厚さまで薄膜化することにより、ＳＯＩ層が形成された貼り合わせのＳＯＩウェーハを製造することができる。
【０００３】
このようなＳＯＩウェーハの製造方法において、２枚のシリコンウェーハは、貼り合わせの前に所定の酸エッチング液によりエッチング処理が施された後、貼り合わせ面が鏡面研磨される。ここで、貼り合わせ前にシリコンウェーハをエッチング処理する理由は、ウェーハの製造工程における面取り及びラッピングで発生した加工歪み及び金属汚染を除去するためである。つまり、単結晶のシリコンインゴットをウェーハ状にスライスした後、まず、チップやワレ防止のために外周部を面取り加工し、スライス時の加工歪みや厚さ揃えをするために両面ラッピングを行うが、そのまま、次工程に物流すると次工程でのワレや汚染が問題となるからである。また、シリコンウェーハを鏡面研磨する方法としては、シリコンウェーハの片方の面（以下、背面という。）を吸引し、この背面全体を平坦な保持テーブルに密着させて保持するとともに、この保持テーブルを回転させながら反対側に露出する面を研磨する方法が通常行われている。
【０００４】
ところで、シリコンウェーハは鏡面研磨加工前にエッチング処理を行うが、このプロセスにおいて処理したシリコンウェーハは特に外周縁領域においてラッピング時の加工歪みやバッチ式エッチング方式の特性により、急激な厚み差（外周ダレ）が生じやすい。このような周縁部にダレが生じた２枚のシリコンウェーハを貼り合わせると、その貼り合わせ界面に隙間が生じ、これがボイドとなってＳＯＩウェーハに残存するおそれがある。このボイドはデバイス品質を低下させる要因となり易く、ＳＯＩウェーハの生産効率の低下を招くおそれがある。
【０００５】
そこで、従来、２枚のウェーハの貼り合わせ面を研削又は研磨により外周ダレを低減することが提案されている（特許文献１）。つまり、特許文献１には、研磨ヘッドのヘッド面に不織布からなるバックパッドを貼り付けてバックパッドに純水を供給するとともに、ウェーハの外周の位置決めをするテンプレートを設け、研磨ヘッドに対向させて配置された研磨布によりウェーハ面を研磨する研磨装置が記載されている。特に、水の表面張力によりバックパッド面にウェーハを吸着保持する際に、ウェーハの周縁部のダレに対応した形状の例えば環状のスペーサをバックパッド面に対向するウェーハ面に貼着させることにより、ダレに対応した部分の研磨量を大きくして、ウェーハの外周立ちの発生を抑制することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７４０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ウェーハを多孔性の保持面に吸引して保持する場合には、特許文献１のようなスペーサを介在させると、吸引力が低下することから採用できない。したがって、周縁部にダレを生じたシリコンウェーハを多孔性の保持面に吸引して保持すると、例えばシリコンウェーハの背面全体が保持面に吸引保持されるため、周縁部のダレ面が保持面と接するように弾性変形し、この変形した状態で反対側の面が研磨されることになる。
【０００８】
このようにして研磨されたシリコンウェーハは、保持面による吸引状態が解除されると、弾性変形の復元力により背面側の外周縁部が再び元のダレた状態に戻り、それに伴い、反対側の研磨面の外周縁部が凸状に反り上がった状態となる。このため、研磨面の外周縁部が反り上がった２枚のシリコンウェーハを互いに向き合わせて貼り合わせると、その貼り合わせ部分に隙間が生じ、これがボイドとなってＳＯＩウェーハに残存するおそれがある。このボイドはデバイス品質を低下させる要因となり易く、ＳＯＩウェーハの生産効率の低下を招くおそれがある。
【０００９】
本発明は、保持面に吸引保持して研磨又は研削の加工を行ったシリコンウェーハの貼り合わせによるボイドの発生を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、活性側ウェーハと支持側ウェーハを、それぞれ片方の面全体を平坦な保持面に吸着させてその反対側の面を表面研磨し、少なくとも一方のウェーハの表面研磨された面に酸化膜を形成し、この酸化膜を介して両ウェーハを貼り合わせて接着させ、活性化ウェーハを表面研削して減厚することによりＳＯＩウェーハを形成するＳＯＩウェーハの製造方法において、表面研磨は、活性側ウェーハと支持側ウェーハのいずれか一方のウェーハを片面のみ表面研磨し、他方のウェーハは片面を表面研磨した後にその反対側の面を表面研磨し、一方のウェーハの表面研磨した面と他方のウェーハの後で研磨した方の面とを貼り合わせることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、エッチング処理が施されたウェーハに対し、最初にウェーハの片面を研磨すると、その研磨面の外周縁部が凸状に反り上がったウェーハが得られる。次に、このウェーハの裏表を反転させて研磨した面を吸引し、弾性変形させた状態で保持面に吸引保持して反対側の面を表面研磨する。これにより、ウェーハの吸着状態を解除すると、弾性変形の復元力により最初に研磨された面の外周縁部には凸状の反り上がりが発生し、それに伴い、後で研磨した方の研磨面の外周縁部は反対側に引っ張られて沈み形状が形成される。したがって、片面研磨したウェーハの研磨面の外周縁部は凸になるが、両面研磨したウェーハの後で研磨した方の研磨面の外周縁部は沈み形状となるため、これらのウェーハを貼り合わせたときの密着性が向上する。これにより、ウェーハ同士の隙間の空気が外に追い出されるため、ボイドの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、保持面に吸引保持して研磨又は研削の加工を行ったシリコンウェーハの貼り合わせによるボイドの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用してなるＳＯＩウェーハの製造方法を説明する図である。
【図２】本発明を適用してなるＳＯＩウェーハの製造方法を説明する図である。
【図３】本発明を適用してなるＳＯＩウェーハの製造方法において、２枚のウェーハを貼り合わせる際の作用を説明する図である。
【図４】従来のＳＯＩウェーハの製造方法において、２枚のウェーハを貼り合わせる際の作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１、２は、本発明を適用してなるＳＯＩウェーハの製造方法を説明する図である。図３は、本発明を適用してなるＳＯＩウェーハの製造方法において、２枚のウェーハを貼り合わせる際の作用を説明する図である。図４は、従来のＳＯＩウェーハの製造方法において、２枚のウェーハを貼り合わせる際の作用を説明する図である。
【００１５】
まず、本発明を適用した貼り合わせによるＳＯＩウェーハの製造方法の概要を説明する。
【００１６】
はじめに、ＣＺ法で引き上げられたシリコン単結晶インゴットをスライスし、面取り加工にて所定の直径を有する薄円板状のシリコンウェーハを得る。続いて、このシリコンウェーハに両面ラッピングを施した後、酸エッチング液に浸漬させてエッチング処理を施した後、鏡面研磨が施される。このようにして片面または両面が鏡面研磨された２枚のシリコンウェーハを得る。ここで、２枚のシリコンウェーハのうち、一方は活性側ウェーハ、他方は支持側ウェーハとなる。
【００１７】
活性側ウェーハには、熱酸化炉を用いた熱酸化処理により、その露出面全体に絶縁性のシリコン酸化膜が形成される。尚、シリコン酸化膜の形成は、活性側ウェーハに限定されるものではなく、支持側ウェーハに形成してもよいし、活性側ウェーハと支持側ウェーハの両方に形成してもよい。
【００１８】
次に、活性側ウェーハと支持側ウェーハとを清浄な雰囲気下で密着させる。これに酸化性雰囲気下で熱処理を施し、活性側ウェーハと支持側ウェーハを強固に接着させ、貼り合わせＳＯＩウェーハ（以下、ＳＯＩウェーハと略す。）を得る。活性側ウェーハと支持側ウェーハを接着させる熱処理条件としては、例えば、酸素又は水蒸気を含む雰囲気下、８００℃以上の温度で行うものとする。これにより、活性側ウェーハと支持側ウェーハは強固に接着される。
【００１９】
次に、このＳＯＩウェーハのうち、活性側ウェーハを所望の厚さまで研削して薄膜化し、鏡面研磨が施される。
【００２０】
以上のようにして、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法により、ＳＯＩウェーハを製造することができる。
【００２１】
次に、貼り合わせ前において、活性側ウェーハと支持側ウェーハを表面研磨する方法について詳しく説明する。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、活性側ウェーハと支持側ウェーハ（以下、ウェーハ１と略す。）をエッチング処理すると、各ウェーハ１の両面の外周縁部には面取り状のダレ２が発生するおそれがある。本実施形態では、各ウェーハ１の外周縁部に意図しないダレが生じた場合を前提として説明するが、ウェーハにダレが生じていない場合についても、本実施形態の製造方法を適用することができる。また、ウェーハの外周縁部のダレは、エッチングにより生じたものに限らず、例えば、機械加工により意図的に形成された場合についても、適用することができる。
【００２３】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、エッチング処理が施されたウェーハ１は、研磨装置により鏡面研磨（湿式研磨）が施される。この研磨装置は、例えば、ウェーハ１を背面３側から吸引して保持する平板状の保持面４と、この保持面４を固定して支持する上定盤５と、ウェーハ１の研磨面６と当接して研磨する研磨パッド７と、研磨パッド７を貼り付けて支持する下定盤８と、下定盤８を回転させる図示しない回転手段とを備えている。
【００２４】
尚、ウェーハ１の研磨面６とは、研磨装置にウェーハ１がセットされた状態で研磨が施される方の面であり、背面３とは、研磨面６と反対側の吸着支持される方の面である。したがって、ウェーハの片面を研磨してから表裏反転させてもう一方の面を研磨する場合は、最初の研磨時の背面が後の研磨時には研磨面となる。尚、研磨中は、ウェーハ１の研磨面６が研磨パッド７に所定の圧力で押し付けられるようになっている。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように、ウェーハ１は、研磨装置により背面３が吸引されることにより、背面３の全体が保持面４に吸着される。このとき、ウェーハ１には、当初、外周縁部にダレ２（点線）が生じているが、背面３が吸引されることにより、外周縁部が弾性変形により持ち上がり、ダレ２の斜面部分が保持面４と接した状態となる。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、吸着保持されたウェーハ１の研磨面６を下定盤８の上の研磨パッド７に当接させ、所定の圧力をかけた状態で回転手段により下定盤８および研磨パッド７を回転させて研磨を行う。この研磨により、ウェーハ１の研磨面６は鏡面に仕上げられ、その外周縁部のダレ２は消失する。
【００２７】
続いて、図１（ｄ）に示すように、ウェーハ１が背面３の吸着状態を解除されると、弾性変形の復元力により背面３の外周縁部は元のダレた状態に戻り、それに伴い、研磨面６の外周縁部は押し上げられて凸状に反り上がった状態となる。
【００２８】
図４では、このようにして得られた２枚のウェーハ１について、研磨面６が向かい合うように、一方のウェーハの上に他方のウェーハを載置し、その載置したウェーハの背面３の中央付近を所定の器具で押し付けたときにウェーハ同士が密着していく方向を矢印で示している。これによれば、外周縁部の反り上がった部分が互いに当接するため、外周付近にウェーハ同士が密着しにくい領域が生じ、この領域に空気が残存することによりボイド９が生じるおそれがある。このようにウェーハ同士を貼り合わせた部分にボイドが生じると、デバイスの品質を低下させるため、ＳＯＩウェーハの生産効率の低下を招くおそれがある。
【００２９】
これに対し、本実施形態では、２枚のウェーハ１のうち、一方のウェーハは、図１で示す方法により片面研磨を施し、他方のウェーハは、片面研磨の後に反対側の面を研磨して両面研磨とする。そして、一方のウェーハの研磨面と他方のウェーハの後で研磨した方の研磨面とを向かい合わせて貼り合わせることを特徴としている。
【００３０】
ここで、ウェーハを両面研磨する方法について説明する。図２（ａ）に示すように、ウェーハ１の片面の研磨が完了し、吸着状態が解除されると、図２（ｂ）に示すように、ウェーハ１を反転させて反対側の面を研磨する。ここで、既に研磨されているウェーハ１の研磨面６は、吸着されない状態で外周縁部が凸状に反り上がっているため（点線）、この研磨面６が背面１１として吸着保持されると、凸状の部分が保持面４に押し付けられ、弾性変形した状態で保持面４に吸着保持される。
【００３１】
続いて、吸着保持されたウェーハ１の新たな研磨面１２を下定盤８の上の研磨パッド７に当接させ、所定の圧力をかけた状態で回転手段により下定盤８および研磨パッド７を回転させて研磨を行う。この研磨により、ウェーハ１の研磨面１２の外周縁部のダレ２はなくなり、鏡面に仕上げられる。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示すように、ウェーハ１の背面１１の吸着状態が解除されると、ウェーハ１は、弾性変形の復元力により背面１１の外周縁部が元の凸状に反り上がった形状となり、それに伴い、研磨面１２の外周縁部は背面１１側に引っ張られて持ち上げられた状態、つまり研磨面１２よりも沈んだ形状となる。
【００３３】
次に、このようにして得られた両面研磨後のウェーハと、片面研磨されたウェーハの２枚を用意し、両面研磨されたウェーハの後で研磨された方の研磨面１２を、片面研磨されたウェーハの研磨面６と向かい合わせて張り合わせる（図３）。
【００３４】
図３では、両面研磨されたウェーハ２１の上に片面研磨されたウェーハ２２を載置し、その載置したウェーハ２２の中央付近を所定の器具で押し付けたときにウェーハ２１とウェーハ２２が密着していく方向を矢印で示している。これによれば、ウェーハ２１の外周縁部の凸状に反り上がった部分が、ウェーハ２２の外周縁部の沈んだ部分の隙間に収まるため、ウェーハ同士の密着性が高くなる。これにより、ウェーハ同士の隙間の空気が外に逃げ、ＳＯＩウェーハのボイド発生を抑制することができる。
【００３５】
以上述べたように、本実施形態によれば、ウェーハにエッチング処理等を施して外周縁部にダレを生じさせたとしても、その後の研磨工程において、所定の手順で片面と両面をそれぞれ研磨した２枚のウェーハを貼り合わせることにより、貼り合わせＳＯＩウェーハのボイドの発生を抑制することができる。その結果、デバイスの品質を向上させることができ、ＳＯＩウェーハの生産効率を高めることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、片面のみ研磨するウェーハと両面研磨するウェーハを貼り合わせているが、具体的には、活性側ウェーハを片面研磨したときは、支持側ウェーハが両面研磨となり、活性側ウェーハを両面研磨したときは、支持側ウェーハを片面研磨となる。
【００３７】
また、本実施形態では、両面研磨のウェーハについて、各面の研磨量について特に言及していないが、例えば、最初に研磨する方の面の研磨量は、後で研磨する方の面（貼り合わせ面）の研磨量よりも少なくなるように、研磨量を異ならせてもよい。例えば、後で研磨する方の面の研磨量を１０μｍとした場合、最初の研磨する方の面の研磨量を２〜３μｍとしてもよい。このように研磨工程においては、少なくとも、ウェーハの外周縁部のダレが消失する程度まで研磨すればよく、貼り合わせ面にならない面の研磨量をできるだけ少なくすることで、生産効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１，２１，２２  ウェーハ
２  ダレ
３  背面
４  保持面
６  研磨面
７  研磨パッド
９  ボイド
１１  背面
１２  研磨面
【図１】
2011009582.tif 000003
【図２】
2011009582.tif 000004
【図３】
2011009582.tif 000005
【図４】
2011009582.tif 000006