(57)【要約】【課題】金属不純物各元素の含有量を大幅に低減し、好ましくはクボミが見出されない極めて高い平坦度を実現したＳＯＩウエーハを提供する。【解決手段】活性層の研削加工と研磨加工の間の第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行い、好ましくは前記活性層研削加工後の支持ウエーハの外面に、相当径が活性層の厚さより大きいパーテイクル、より好ましくは２μｍ以上のパーテイクルが検出されない状態にして活性層の研磨加工を行うことによって、活性層中の銅の含有量を５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とし、好ましくは活性層の表面にクボミが見出されないＳＯＩウエーハを製造する。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ウエーハと回路が形成される活性層が存在するＳＯＩウエーハにおいて、活性層中の銅の含有量が５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とするＳＯＩウエーハ。
【請求項２】
支持ウエーハと回路が形成される活性層との間に酸化物層が存在するＳＯＩウエーハにおいて、活性層中と支持ウエーハ中の銅の含有量が５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、酸化物層中の銅の含有量が１０×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とするＳＯＩウエーハ。
【請求項３】
前記支持ウエーハ中の銅の含有量が４×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項２に記載するＳＯＩウエーハ。
【請求項４】
支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程で研削ＳＯＩウエーハ外面における銅の量を５×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項５】
支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行うことを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項６】
支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行い、前記酸洗浄液としてフッ酸の濃度が４％から８％、硝酸の濃度が２０％から３５％の混酸を使用し、摂氏１５度から３０度の温度で洗浄することを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項７】
支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行い、アルカリ洗浄液としてアンモニアと過酸化水素を含む水溶液を使用し、摂氏５０度から８０度の温度で洗浄することを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項８】
支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行い、該オゾン水中のオゾン濃度が０．５ｐｐｍ以上飽和濃度以下であることを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項９】
支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程の後に、相当径が前記研削加工された活性層の厚さより大きいパーテイクルが支持ウエーハ外面に検出されない状態にした後、活性層の研磨加工を行うことを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載するＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１０】
支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程の後に、相当径が２μｍより大きいパーテイクルが支持ウエーハ外面に検出されない状態にした後、活性層の研磨加工を行うことを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載するＳＯＩウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明はシリコンウエーハを支持ウエーハとして用いたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハ、あるいはサファイアや石英等を支持ウエーハとするＳＯＩウエーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＯＩウエーハは半導体デバイスの回路の微細化、動作の高速化、信頼性の向上等、高機能のデバイスの実現を可能にする有力な素材として実用化が急速に進展しつつある。
【０００３】
現在最も実用化が進んでいるシリコンウエーハを支持ウエーハとするＳＯＩウエーハ（以後、単にシリコンＳＯＩウエーハという）についてその構造の断面を図１に模式的に示した。シリコンの支持ウエーハ３と回路が形成されるシリコン活性層（以下、単に活性層という）１の間にシリコンの酸化物層（以下、単に酸化物層という）２が存在する。貼り合わせシリコンＳＯＩウエーハでは活性層の厚さが１μｍから１００μｍ、酸化物層の厚さは０．１μｍから４μｍである。ＳＯＩウエーハには、この他に、サファイアや石英等を支持ウエーハに使用した製品が提案されている。これらは支持ウエーハの材料が絶縁物（Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）であるので、活性層は直接支持ウエーハに貼り合わせて構成される。以下、シリコンＳＯＩウエーハについて、本発明の説明を行うが、本発明はシリコンＳＯＩウエーハ以外の他のＳＯＩウエーハにも適用することができる。
【０００４】
シリコンＳＯＩウエーハの製造方法として、現在主流をなすものに、酸素イオンをシリコンウエーハに注入して酸化物層を形成するＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ　Ｏｘｙｇｅｎ）法と酸化物層を介して二枚のウエーハを結合する貼り合わせ法がある。前者の方法に比較して後者の方法は、活性層の品質の点で優れるが、他方ＳＯＩウエーハの製造工程が複雑で、その分製品が不純物によって汚染される機会が多くなることが欠点といわれる。
【０００５】
貼り合わせ法によるシリコンＳＯＩウエーハ（以下、貼り合わせ法によるシリコンＳＯＩウエーハを単に貼り合わせＳＯＩウエーハという）の製造工程の概要を、ウエーハ断面模式図を用いて図２に、また製造工程の流れ図を図３に示した。鏡面研磨された支持ウエーハ２３（ｂ）と、同じく鏡面研磨された活性層ウエーハ２１（ａ）の外面に酸化物層２２を形成した酸化膜付ウエーハ（ｃ）とを、酸化物層２２を介して室温で貼り合わせて密着ウエーハ（ｄ）とする。
次いで、この密着ウエーハ（ｄ）を酸化性あるいは非酸化性のいずれかの雰囲気中で加熱処理して支持ウエーハ２３と酸化膜付ウエーハ（ｃ）を強固に結合させ、結合ウエーハ（ｅ）とする。
酸化性雰囲気中で加熱処理を行う時には、支持ウエーハ２３の結合部以外の外面に酸化物層２４が新たに形成され、また活性層ウエーハの結合個所以外における酸化物層２２’の厚さが増す。結合ウエーハ（ｅ）の周縁部分に結合が不十分か、または未結合の部分が存在する場合には、この部分をエッチングあるいは研削加工によって取り除く（ｆ）。その後、活性層ウエーハ２１を研削加工によって薄くして研削ＳＯＩウエーハ（ｇ）とした後、ＳＣ−１洗浄液と呼称されるアルカリ性水溶液による洗浄を行ってから、活性層が所定の厚さになるまで、さらに研磨加工を行い研磨ＳＯＩウエーハ（ｈ）とする。最後に洗浄を行って目的とする貼り合わせＳＯＩウエーハを完成させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたように、ＳＯＩウエーハは、従来より一段と高い機能を有するデバイスを実現することを可能にする材料であるので、ＳＯＩウエーハ中の不純物を極めて低いレベルに厳しく制限する事が必要である。なかでもデバイスの動作領域が形成される活性層の品質はデバイスの機能に対し決定的な影響を及ぼすので、この活性層中の金属不純物の含有量を低減することはＳＯＩウエーハを製造する上において、最も重要な技術課題である。これに対して例えば上述のようなこれまでの方法で製造した貼り合わせＳＯＩウエーハ中の金属、特に活性層中の銅の含有量は、通常のシリコンウエーハ中の値と比べても多く、高機能デバイスの実現の障害となって来ていることがＳＯＩウエーハ製造における大きな課題であった。
【０００７】
すなわち、従来の方法で製造された貼り合わせＳＯＩウエーハ中の銅の含有量を調査した結果では、活性層中におよそ６×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の銅が含有されており、このようなＳＯＩウエーハは活性層中の酸化膜耐圧特性においてＢモード不良を多発するという問題が生じていた。そこで、本発明者らは、図３に示した従来の貼り合わせＳＯＩウエーハの製造各工程後において、各段階のウエーハの外面および内部の各層（支持ウエーハ、活性層、および酸化物層）中に含まれる銅や鉄、ニッケル、その他の金属不純物元素を分析、測定し、これらの不純物によるウエーハの汚染の状況を精査した。その結果、活性層研削工程において活性層の表面に食い込んだ状態で付着した銅、あるいは鉄、ニッケル等の金属は次のアルカリ洗浄工程におけるアンモニア水と過酸化水素水の混合液を用いた洗浄のみでは十分には除去されず、その後の活性層研磨工程において活性層内部に拡散すること、あるいは研磨によってウエーハから脱離したこれらの各種金属不純物が研磨装置や材料等を介して二次的に研磨ＳＯＩウエーハに再度付着することが、汚染の主たる原因であることを見出した。
【０００８】
以上述べた金属不純物による汚染の他に、従来の方法で製造された貼り合わせＳＯＩウエーハの表面に、クボミと言われる局所的な平坦度の乱れが発生することがあって、これがために製品としては不合格となるものがかなりの頻度で生じる問題がある。このクボミは研削ＳＯＩウエーハの裏面に付着したパーテイクルがアルカリ洗浄では完全に除去されずに残留し、その後の活性層研磨工程の際に研削ＳＯＩウエーハとウエーハを保持する平板との間に介在してウエーハの平坦度を局所的に悪化させるために生じることが知られている。
【０００９】
これらの金属不純物による汚染やクボミの問題は、研削工程と研磨工程を経て製造される他のＳＯＩウエーハやシリコンウエーハ等においても発生する。
【００１０】
本発明はかかる従来の方法における、貼り合わせＳＯＩウエーハ、あるいは他のＳＯＩウエーハ（以下、総称して製品ウエーハという）の金属不純物、特に銅による汚染を十分抑制できないこと、あるいは活性層表面におけるクボミによって製品としては不合格となる率が高くなるという課題に鑑みてなされたものであって、製品ウエーハ中の金属不純物、なかでも特に活性層中の銅の含有量を低い水準に制御した製品ウエーハとその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、クボミによる不合格率を大幅に低減することのできるＳＯＩウエーハの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者らは研削ＳＯＩウエーハの洗浄方法について鋭意検討、試行した結果、本発明をなすに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は支持ウエーハと回路が形成される活性層が存在するＳＯＩウエーハにおいて、活性層中の銅の含有量が５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は支持ウエーハと回路が形成される活性層との間に酸化物層が存在するＳＯＩウエーハにおいて、活性層中の銅の含有量が５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、酸化物層中の銅の含有量が１０×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であって、支持ウエーハ中の銅の含有量が５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは４×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明のＳＯＩウエーハの製造方法は、支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、前記第一の洗浄工程で研削ＳＯＩウエーハ外面における銅の量を５×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする。
【００１５】
本発明のＳＯＩウエーハの具体的な製造方法は、支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明の方法によって、研削ＳＯＩウエーハ外面の銅、あるいはその他いずれの金属元素の量を５×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることができ、金属不純物の含有量を大幅に低減したＳＯＩウエーハを実現することが可能となった。
【００１７】
好ましくは本発明のＳＯＩウエーハの製造方法は、前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行い、前記酸洗浄液としてフッ酸の濃度が４％から８％、硝酸の濃度が２０％から３５％の混酸を使用し、摂氏１５度から３０度の温度で洗浄することを特徴とする。
【００１８】
本発明の洗浄方法で、酸洗浄はウエーハの金属不純物による汚染を防止し、あるいは研削ＳＯＩウエーハの裏面に付着したパーテイクルも有効に除去できるので、活性層表面におけるクボミの発生を防止するのに極めて効果が高いが、洗浄液の温度が摂氏１５度以下で、フッ酸の濃度が４％未満、あるいは、硝酸の濃度が３５％を超えるとこれらの効果を達成するためには長い時間を必要とするので、実用的ではない。一方、上記の混酸によってシリコンはわずかながらエッチングされるので、逆に洗浄液の温度が摂氏３０度以上で、フッ酸の濃度が８％を超えるか、あるいは硝酸の濃度が２０％未満であるとこのエッチング作用が過大となるので好ましくない。酸洗浄における適正なエッチング代はおよそ１０ｎｍから１００ｎｍである。エッチング代をこの範囲に制御して酸洗浄することにより、活性層研削加工の際に活性層の表面に直接、あるいは食い込んで付着した銅、あるいは鉄、ニッケル、その他の金属不純物を有効に除去することができる。
また表面から内部に拡散した金属、なかでも拡散しやすい銅を有効に除去することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行う場合に、好ましくはアルカリ洗浄液としてアンモニアと過酸化水素を含む水溶液を使用し、摂氏５０度から８０度の温度で洗浄することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、酸洗浄後にアンモニアと過酸化水素を含む水溶液によるアルカリ洗浄を行うと、酸洗浄の効果にアルカリ洗浄の効果が重畳される。すなわち、洗浄液中の過酸化水素の酸化力とアンモニアの錯体形成能力によってウエーハ外面への不純物の付着を防止することが出来る。このアルカリ洗浄液としては一般に用いられている通称ＳＣ−１洗浄液｛アンモニアと過酸化水素水の混合水溶液：２８％ＮＨ３：３０％Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：１：５（容量比）｝が有効であり、液の温度は高いほど効果があるが、摂氏５０度から８０度の範囲が実用的である。
【００２１】
さらに本発明は、前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行う場合に、好ましくは該オゾン水中のオゾン濃度が０．５ｐｐｍ以上飽和濃度以下であることを特徴とする。
【００２２】
オゾン水洗浄を酸洗浄の後に付加すると、オゾンの強い酸化力によって金属不純物の除去がさらに促進されるとともに、金属不純物のウエーハ外面への再付着が防止される。すなわち、オゾン水は過酸化水素より高い酸化還元電位を示すので、より酸化力が強く、不純物、特に金属元素を強くイオン化して、基板表面への付着を防止すると考えられる。この際のオゾン濃度が０．５ｐｐｍ未満であると十分な効果が得られないので、濃度としては０．５ｐｐｍ以上飽和濃度までの範囲とするのが好ましい。
【００２３】
活性層研削工程では金属不純物は研削ＳＯＩウエーハ外面に単に付着するだけでなく、さらに研削ＳＯＩウエーハ外面から中に食い込んだ形でも付着する。特に食い込んだ形で付着した金属不純物はＳＣ−１洗浄液による処理のみでは除去できない。中でも銅はシリコン中における拡散係数が大きいので内部に拡散し易く、活性層研磨工程での研磨代よりも深く拡散したものは除去されずに活性層中に残留してデバイス特性に悪影響を及ぼすことが想定される。図４に示した本発明による製造工程では、活性層研削工程の後の第一の洗浄工程において酸洗浄を行うので、酸洗浄液のエッチング作用によって活性層内部に拡散した銅をも有効に除去することができる。
その結果、活性層研磨工程とそれに続く第二の洗浄工程を経て完成されるＳＯＩウエーハの活性層中に含まれる銅の含有量を５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることができる。この第一の洗浄工程の前に研削ＳＯＩウエーハ外面に鉄、ニッケル、あるいはその他の金属不純物が付着していたとしても、これらも同時に除去される。また、酸洗浄後にアルカリ洗浄あるいはオゾン水洗浄を実施するので、それぞれの洗浄の効果が重畳されて、研削ＳＯＩウエーハ外面の銅、あるいは鉄、ニッケル等の金属元素のいずれかをもその量を５×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることができる。さらに有機物やパーテイクル等の不純物をも有効に除去することができるので、高い清浄度を有する状態でウエーハを次の研磨工程に送ることができる。
【００２４】
本発明の別の実施様態は、支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするＳＯＩウエーハを製造する方法において、前記第一の洗浄工程の後に、相当径が前記研削加工された活性層の厚さより大きいパーテイクル、より具体的には相当径が少なくとも２μｍ以上のパーテイクルが支持ウエーハ外面に検出されない状態にした後、活性層の研磨加工を行うことを特徴とする。
【００２５】
すなわち、相当径が前記研削加工された活性層の厚さより大きいパーテイクル、より具体的には相当径が少なくとも２μｍ以上のパーテイクルが支持ウエーハ外面に検出されない状態にすれば、その後の活性層研磨の際にウエーハを平板に保持して研削ＳＯＩウエーハを研磨しても、研磨加工後の活性層表面にクボミが生じることを効果的に抑制することが出来る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例と比較例によって本発明の内容とその効果をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想によってその効果が認められる範囲において広く適用されるものである。すなわち、本技術思想はシリコンウエーハを支持ウエーハとして用いた貼り合わせＳＯＩウエーハに限らず、サファイアや石英等を支持ウエーハとして用いたＳＯＩウエーハなどにも適用できる。また、洗浄液としても同様の効果が得られる種々のものを、種々の条件で使用することが可能である。さらに、ＳＯＩウエーハの仕様如何によっては、本明細書に述べるＳＯＩウエーハの製造工程の中のいずれかの工程を省略しうる場合や、別の工程が附加される場合にも、適用されるものである。
【００２７】
（金属不純物の低減）
［実施例１］
直径が６インチ、単結晶棒の軸方向の結晶方位が＜１００＞、抵抗率が５ｏｈｍ−ｃｍのＰ型ＣＺシリコン単結晶から切り出したウエーハを加工して、厚さがおよそ４００μｍと６２５μｍの２種類の鏡面ウエーハを作成した。厚さおよそ４００μｍの鏡面ウエーハは活性層ウエーハに、厚さおよそ６２５μｍの鏡面ウエーハは支持ウエーハとして用いた。縦型炉を用いて、活性層ウエーハを酸素−水素の混合気体雰囲気中に、温度１１００℃で８時間保持して、その外面に厚さおよそ２μｍの酸化物層を形成した酸化膜付ウエーハとした。この酸化膜付ウエーハと支持ウエーハとを、室温において酸化物層を介してそれぞれの主面で貼り合わせて密着ウエーハとした。次いで、縦型炉を用いて、密着ウエーハを酸素−水素の混合気体雰囲気中に、温度１１００℃で２時間保持して両者を強固に結合させて結合ウエーハとした。
この過程で支持ウエーハの結合個所以外の外面には厚さおよそ０．９μｍの酸化物層が新たに形成され、また活性層ウエーハの結合個所以外における酸化物層の厚さはおよそ２．３μｍとなった。エッジ加工工程に続く活性層研削工程では、先ず粗研削加工で活性層ウエーハの表面からおよそ３６５μｍを、次いで仕上げ研削によってさらにおよそ２５μｍを除去して研削ＳＯＩウエーハを作製した。仕上げ研削にはウエーハにとって有害な金属の含有量が少ない研削砥石を使用した。研削後の活性層の厚さを精度１μｍ以内に制御した。また、研削ＳＯＩウエーハ表層の加工によるダメージ層の深さが１μｍ以内に抑制されるように加工条件を選択した。次いで研削ＳＯＩウエーハを、濃度６％のフッ酸と濃度２８％の硝酸を含む温度摂氏２３度の混酸を用いて３分間洗浄した。この時活性層の表面からおよそ５０ｎｍのシリコンがエッチングされた。酸洗浄に引き続いてアルカリ洗浄を行った。アルカリ洗浄液としては公知のＳＣ−１洗浄液を用い、７０℃で３分間処理した。
【００２８】
洗浄液の組成と品質、および洗浄方法の詳細は以下の通りであった。
▲１▼酸洗浄液
５０％ＨＦ（エレクトロニックグレード）と６０％ＨＮＯ３（エレクトロニックグレード）をフッ素樹脂製の槽中で容量比で１対４の割合で混合した原液を所定の濃度（容量割合）に純水（電気伝導度：０．１マイクロモー以下、パーテイクル：０．２μｍ以上１０ヶ／ｍｌ以内）で希釈した。
▲２▼アルカリ洗浄液（ＳＣ−１洗浄液）
２８％ＮＨ３（エレクトロニックグレード）、３０％Ｈ２Ｏ２（エレクトロニックグレード）とＨ２Ｏ（純水：電気伝導度：０．１マイクロモー以下、パーテイクル：０．２μｍ以上１０ヶ／ｍｌ以内）を石英製の槽中で、容量比で１対１対５の割合で混合した。
▲３▼洗浄方法
各試料をパスケット内に主外面をほぼ垂直の状態にして収納し、各洗浄槽（容量２０Ｌ）中で所定の温度に保たれたおよそ１８Ｌの洗浄液に浸漬して所定時間周期的に液中で揺動させた。洗浄を終了した後、直ちに２槽のリンス槽（石英製、容量３０Ｌ）内のおよそ２５Ｌの純水（電気伝導度：０．１マイクロモー以下、パーテイクル：０．２μｍ以上１０ヶ／ｍｌ以内）に順次所定時間（６０秒）浸漬して洗浄液を洗いおとし、最後に乾燥させた。
【００２９】
洗浄を施した研削ＳＯＩウエーハの被研削面、すなわち活性層表面の銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、および亜鉛の各金属量を測定した後、活性層研磨工程に送って活性層の厚さがおよそ２μｍになるように研磨した。ついで第二の洗浄工程を行った後、乾燥させて貼り合わせＳＯＩウエーハを完成させた。
完成した貼り合わせＳＯＩウエーハの活性層、酸化物層、および支持ウエーハのそれぞれに含まれる銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、および亜鉛の量を個々に測定した。
【００３０】
［実施例２］
アルカリ洗浄に代えてオゾン水洗浄を行った以外は全く実施例１と同様にして貼り合わせＳＯＩウエーハを完成させ、完成した貼り合わせＳＯＩウエーハの活性層、酸化物層、および支持ウエーハのそれぞれに含まれる銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、および亜鉛の量を個々に測定した。オゾン水洗浄はオゾン濃度１ｐｐｍのオゾン水｛純水（電気伝導度：０．１マイクロモー以下、パーテイクル：０．２μｍ以上１０ヶ／ｍｌ以内）中で放電させておよそ１ｐｐｍのオゾンを含有させた｝を用い、２３℃で３分間、上記と同様の方法で実施した。
【００３１】
［比較例１］
活性層研削工程の後従来の方法に従って酸洗浄を行わずにアルカリ洗浄のみを実施した以外は全く実施例１と同様にして貼り合わせＳＯＩウエーハを完成させ、完成した貼り合わせＳＯＩウエーハの活性層、酸化物層、および支持ウエーハのそれぞれに含まれる銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、および亜鉛の量を個々に測定した。アルカリ洗浄液として実施例１と同じく公知のＳＣ−１洗浄液を用い、７０℃で３分間処理した。
【００３２】
（不純物の分析）
ウエーハ外面をフッ酸蒸気に曝し、回収した液の一部を試料とした。試料中の銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、亜鉛等の金属量をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマによる質量分析）法によって計量した。また、貼り合わせＳＯＩウエーハ内部の銅、鉄、ニッケル等の含有量の測定は、活性層、酸化物層、支持ウエーハの各部分毎に順次フッ酸と硝酸の混合液でそれぞれ厚さおよそ２μｍを溶解し、これらより試料を採取してＩＣＰ−ＭＳ法で行った。
【００３３】
実施例、および比較例における研削ＳＯＩウエーハについて、それぞれの洗浄後における活性層表面の各金属不純物（金属元素）の量の測定結果をまとめて表１に示した。
【００３４】
【表１】
2004031430.tif 000003
表１は実施例と比較例における研削ＳＯＩウエーハ外面の金属不純物（金属元素）の量を示したものである。
【００３５】
表１より明らかなように、本発明の洗浄方法を実施することによって、従来の方法に対し活性層表面の銅、鉄、ニッケルの各金属の量を２桁以下に低減することができる。その他のアルミニウム、クロム、亜鉛の量は本発明のいずれの洗浄によっても５．０×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下となった。これらの結果から本発明の洗浄法を用いることによって、研削ＳＯＩウエーハ表面に付着したいずれかの金属の量を５．０×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下にすることができる。
【００３６】
実施例、および比較例における完成貼り合わせＳＯＩウエーハの活性層、酸化物層、および支持ウエーハの各部分別に測定した銅の値を表２に示した。
【００３７】
【表２】
2004031430.tif 000004
表２は実施例と比較例における完成貼り合わせＳＯＩウエーハ中の銅の含有量を示したものである。
【００３８】
本発明の洗浄方法を実施した場合には活性層中、酸化物層中、支持ウエーハ中のいずれにおいても銅の含有量は従来のアルカリ洗浄液のみを行った場合の値に比べて、それぞれ数分の一に減少し、活性層中で１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から２×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、酸化物層中で５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から１０×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、支持ウエーハ中では３×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となっている。
【００３９】
実施例と比較例のいずれにおいても完成貼り合わせＳＯＩウエーハの活性層中、酸化物層中、支持ウエーハ中に見出される鉄の量はそれぞれ１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から３×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、２×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から４×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から３×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、ニッケルの量は４×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から７×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、６×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から９×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、３×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から６×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、実施例と比較例との間で有意差は見られなかった。
【００４０】
（クボミの発生）
［実施例３］
支持ウエーハとして両面を鏡面にした６インチウエーハを用いて実施例１と同様に研削ＳＯＩウエーハ７５枚を作製した。この内の２５枚を実施例１と同じ洗浄を行った後に乾燥させて支持ウエーハ外面に付着した相当径が２μｍ以上の大きさのパーテイクルを集光灯による照明下で目視によって計数した。その後、活性層研磨工程と第二の洗浄工程を経て完成貼り合わせＳＯＩウエーハを作製した。別の研削ＳＯＩウエーハ２５枚を実施例２と同じ洗浄を行った後、同様にパーテイクル数の測定、活性層研磨および最終洗浄を行った。
これらの本発明の方法で洗浄した研削ＳＯＩウエーハ各２５枚の支持ウエーハ外面には相当径が２μｍ以上の大きさのパーテイクルは全く検出されなかったが、相当径が１〜２μｍのパーテイクルは僅かに検出された。
しかしながら、相当径が１〜２μｍのパーテイクルは活性層研磨において活性層表面の平坦度には障害とならず、完成貼り合わせＳＯＩウエーハ各２５枚の活性層表面にはクボミは見出されなかった。
【００４１】
［比較例２］
実施例３の残り２５枚の研削ＳＯＩウエーハを従来の方法によるアルカリ洗浄のみを行った後、実施例３と同様にパーテイクル数の測定、研磨および最終洗浄を行った。
これらの研削ＳＯＩウエーハ２５枚中の３枚のいずれにも、裏面に相当径が２μｍ以上のパーテイクルが１個ないし３個見出され（相当径が１〜２μｍのパーテイクルは計数せず）、これらの相当径が２μｍ以上のパーテイクルの位置に対応して完成貼り合わせＳＯＩウエーハの活性層表面にクボミの発生が認められた。
【００４２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明により、従来の製造方法による場合に比べて金属不純物各元素の含有量を大幅に低減し、好ましくはクボミが見出されない極めて高い平坦度を実現した製品ウエーハの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳＯＩウエーハの構造を示す断面図である。
【図２】ウエーハの断面図を用いて示した本発明が適用される貼り合わせＳＯＩウエーハの製造工程の流れ図である。
【図３】貼り合わせＳＯＩウエーハの従来技術に係る製造工程の流れ図である。
【図４】貼り合わせＳＯＩウエーハの本発明の実施例に係る製造工程の流れ図である。
【符号の説明】
１　　シリコン活性層、または単に活性層
２、２２、２２’、２４　　シリコンの酸化物層、または単に酸化物層
３、２３、（ｂ）　　支持ウエーハ
２１、（ａ）　活性層ウエーハ
（ｃ）酸化膜付ウエーハ
（ｄ）密着ウエーハ
（ｅ）結合ウエーハ
（ｇ）研削ＳＯＩウエーハ
（ｈ）研磨ＳＯＩウエーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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