(57)【要約】【課題】貼り合わせＳＯＩウエーハを製造する際にボイドの発生を抑え、生産性の高い貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法を提供する。【解決手段】２枚のウエーハを貼り合わせることによってＳＯＩウエーハを製造する方法において、微小気泡層を形成した一方のウエーハの前面及び裏面に付着した付着物を機械的に除去した後、化学洗浄を行い、かつ該化学洗浄に用いる薬液中に導入される該除去された遊離付着物が該一方のウエーハの少なくとも前面に再付着しないように該薬液中の該遊離付着物の濃度を所定の値以下に管理するようにした。【選択図】　図１
2004128389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハに絶縁層を形成すると共に、該一方のウエーハの前面から水素イオン又は希ガスイオンを注入して該一方のウエーハ内部に微小気泡層を形成し、次いで該一方のウエーハを化学洗浄し、該一方のウエーハの前面を該絶縁層を介して他方のウエーハと密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層を劈開面として該一方のウエーハの一部分を剥離することによって該一方のウエーハを薄膜化し、さらに熱処理を加えて該薄膜化した一方のウエーハと該他方のウエーハとを該絶縁層を介して強固に結合することによって貼り合わせＳＯＩウエーハを製造する方法において、前記微小気泡層を形成した一方のウエーハの前面及び裏面に付着した付着物を機械的に除去した後、前記化学洗浄を行い、かつ該化学洗浄に用いる薬液中に導入される該除去された遊離付着物が該一方のウエーハの少なくとも前面に再付着しないように該薬液中の該遊離付着物の濃度を所定の値以下に管理することを特徴とする貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項２】
前記一方のウエーハの前面及び裏面に付着した付着物をスクラブ洗浄によって機械的に除去することを特徴とする請求項１記載の貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項３】
該一方のウエーハの前面及び裏面に付着した付着物を研磨によって機械的に除去することを特徴とする請求項１記載の貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＯＩ層、絶縁層、支持基板で形成されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハに関し、特にイオン注入を行う貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
近年、集積回路はその集積度を著しく増し、それに伴い鏡面研磨された半導体単結晶ウエーハ表面の平坦度や平滑度のような加工精度もより厳しい条件が課されるようになった。しかも、性能・信頼性・歩留まりの高い集積回路を得る為には、機械的な精度だけではなく、電気的な特性についても高いことが要請されるようになった。中でもＳＯＩウエーハについて言えば、理想的な誘電体分離基板なので、主に移動通信機器や医療機器関係で高周波、高速系デバイスとして利用され、今後の大幅な需要拡大が予想されている。
【０００３】
図５はＳＯＩウエーハの構造を示す説明図で、（ａ）は平面的説明図、（ｂ）は断面的説明図である。ＳＯＩウエーハ５０は、図５に示すように単結晶シリコン層のような素子を形成するためのＳＯＩ層５２（半導体層や活性層ともいう）が、シリコン酸化膜のような絶縁層５４（ＢＯＸ酸化膜層や単に酸化膜層ともいう）の上に形成された構造をもつ。また酸化膜層５４は支持基板５６（基板層ともいう）上に形成され、ＳＯＩ層５２、絶縁層５４及び支持基板５６が順次形成された構造となっている。
【０００４】
従来、ＳＯＩ層５２及び支持基板５６が例えばシリコン、及び絶縁層５４が例えばシリコン酸化膜からなる上記ＳＯＩ構造を持つＳＯＩウエーハ５０の製造方法としては、酸素イオンをシリコン単結晶に高濃度で打ち込んだ後に、高温で熱処理を行い、酸化膜を形成するＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｉｍｐｌａｎｔｅｄ　ｏｘｙｇｅｎ）法によるものと、２枚の鏡面研磨したウエーハを、接着剤を用いることなく結合し、片方のウエーハを薄膜化する結合法（貼り合わせ法）がある。
【０００５】
ＳＩＭＯＸ法は、デバイス活性領域となる活性層部（ＳＯＩ層）の膜厚を、酸素イオン打ち込み時の加速電圧で決定、制御できるために、薄層でかつ膜厚均一性の高い活性層５２を容易に得る事ができる利点があるが、埋め込み酸化膜（絶縁層）５４の信頼性や、活性層５２の結晶性等問題が多い。
【０００６】
一方、ウエーハ結合法は、単結晶のシリコン鏡面ウエーハ２枚のうち少なくとも一方に酸化膜（絶縁層）５４を形成し、接着剤を用いずに貼り合わせ、次いで熱処理（通常は１１００℃〜１２００℃）を加えることで結合を強化し、その後片方のウエーハを研削や湿式エッチングにより薄膜化した後、薄膜の表面を鏡面研磨してＳＯＩ層５２を形成するものであるので、埋め込み酸化膜（絶縁層）５４の信頼性が高くＳＯＩ層５２の結晶性も良好であるという利点がある。しかし、このようにして貼り合わされたＳＯＩウエーハ５０は研削や研磨により機械的な加工を行い薄膜化しているため、得られるＳＯＩ層５２の膜厚およびその均一性に限界がある。
【０００７】
また最近ＳＯＩウエーハの製造方法として、イオン注入したウエーハを結合及び分離してＳＯＩウエーハを作製する方法が新たに注目され始めている。この方法はイオン注入剥離法などとも言われ、２枚のシリコンウエーハのうち、少なくとも一方のシリコンウエーハ（ボンドウエーハ）に酸化膜（絶縁層）を形成すると共に、該ボンドウエーハの上面から水素イオン又は希ガスイオンを注入し、該ボンドウエーハ内部に微小気泡層（封入層）を形成させた後、該イオンを注入した方の面を、酸化膜を介して他方のシリコンウエーハ（ベースウエーハ）と密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層を劈開面として該ボンドウエーハの一部分を剥離することによって該ボンドウエーハを薄膜化し、さらに熱処理を加えて、該薄膜化したボンドウエーハとベースウエーハとを該絶縁膜を介して強固に結合してＳＯＩウエーハとする技術（特許文献１）である。この方法によれば、上記劈開面は良好な鏡面であり、ＳＯＩ層の膜厚の均一性も高いＳＯＩウエーハが比較的容易に得られている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−２１１１２８号公報
【０００９】
このイオン注入剥離法について、図６にその主な工程の１例を示してさらに詳細に説明する。図６は従来のＳＯＩウエーハの製造方法の工程順の一例を模式図とともに示すフローチャートである。まず、２枚の原料ウエーハとして支持基板５６となるベースウエーハ５６ａとＳＯＩ層５２となるボンドウエーハ５２ａを準備する（図６（ａ）、ステップ１００）。これらのウエーハとしては、例えば鏡面研磨されたシリコン単結晶ウエーハが用いられる。これらのウエーハに対して必要に応じて洗浄処理を施す（ステップ１０１）。
【００１０】
このボンドウエーハ５２ａの表面には後に埋め込み（ＢＯＸ）酸化膜（絶縁層）となる酸化膜５４ａを形成する〔図６（ｂ）、ステップ１０２〕。これは例えばシリコン単結晶ウエーハであるボンドウエーハ５２ａに対して熱酸化を施すことによりボンドウエーハ５２ａの表面にシリコン酸化膜を形成すればよい。なお、酸化膜の形成はボンドウエーハ５２ａの表面ではなく、ベースウエーハ５６ａの表面に行っても良い。図示例ではボンドウエーハ５２ａ側に酸化膜５４ａを形成した例で説明する。
【００１１】
次に該酸化膜５４ａの上からボンドウエーハ５２ａに水素イオンを注入し、微小気泡層（封入層）５８を形成する〔図６（ｃ）、ステップ１０４〕。
【００１２】
その後、種々の洗浄液による化学洗浄を実施しても良い〔図６（ｙ）、ステップ１０５〕。
【００１３】
次に、微小気泡層（封入層）５８を形成したボンドウエーハ５２ａのイオン注入をした方の面の酸化膜を介して、ベースウエーハ５６ａと室温で密着させる〔図６（ｄ）、ステップ１０６〕。
【００１４】
次に５００℃以上の熱処理（剥離熱処理）を加えることによりボンドウエーハ５２ａの一部分を封入層５８より剥離することによってボンドウエーハ５２ａを薄膜化し〔図６（ｅ）、ステップ１０８〕、次いで結合熱処理〔図６（ｆ）、ステップ１１０〕を施して該薄膜化したボンドウエーハ５２ａとベースウエーハ５６ａとを該酸化膜５４ａを介して強固に結合することによってＳＯＩ構造を持つウエーハ５０が作製される。
【００１５】
上記したようなイオン注入剥離法で作製したＳＯＩウエーハ５０を用いデバイスを製造するにあたり、デバイスの歩留まりが低下するという問題があった。この原因のひとつにイオン注入剥離法のイオン注入工程中にボンドウエーハ５２ａに付着したパーティクルや有機物６０ａ，６０ｂが貼り合わせ界面で悪影響を及ぼし、ＳＯＩ層５２及び酸化膜層５４にボイド６２〔図６（ｅ）（ｆ）〕と呼ばれる欠陥が発生し、歩留まりの低下につながると考えられる。
【００１６】
イオン注入剥離法でイオン注入されたウエーハは、図６に示したように、一般的にＲＣＡ洗浄や有機物除去洗浄等の化学洗浄（図６（ｙ）、ステップ１０５）を通過した後に他のウエーハと結合される。ＲＣＡ洗浄は、ＳＣ−１（ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ混合液）及びＳＣ−２（ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ混合液）の２種類の洗浄液をベースとした、半導体プロセスにおける代表的な洗浄方法であり、主にパーティクル、有機物、金属汚染等の不純物を除去することができる。また、上記洗浄以外に有機物を主に除去する場合、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆｕｒｉｃ　ａｃｉｄ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎ　Ｐｅｒｏｘｉｄｅ　Ｍｉｘｔｕｒｅ）洗浄と呼ばれる有機物除去洗浄が行われることもある。ＳＰＭ洗浄とは、硫酸と過酸化水素水をベースとした洗浄液（Ｈ２ＳＯ４／Ｈ２Ｏ２）を用いた洗浄である。
【００１７】
しかしながら、イオン注入後に上記のような従来の化学洗浄を行っただけでは必ずしも安定してボイドの発生を抑えることができなかった。
【００１８】
この問題を解決する為、例えば特許文献２に記載されているように、イオン注入工程で付着したパーティクルや有機物等を、物理的な除去方法、例えばＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用い、イオン注入した前面に存在する化学的洗浄で除去できないパーティクルや有機物等の不純物を物理的に削り取ると共に、イオン注入工程で発生した面アレを改善することのできる技術が開示されている。
【００１９】
【特許文献２】
国際公開第０１／４８８２５号パンフレット
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
このような特許文献２に記載されている工程をイオン注入工程後に行うことで、著しくボイド６２の発生は抑制できた。しかしウエーハを同じ工程で多く処理した場合や、特定のイオン注入装置などでは、ボイド６２の発生を完全には無くす事ができなかった。
【００２１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、貼り合わせＳＯＩウエーハを製造する際にボイドの発生を抑え、生産性の高い貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法を提供することを主たる目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記問題について鋭意調査したところ、ボンドウエーハ５２ａの前面５２ａ１のパーティクルや有機物に限らず、ボンドウエーハ５２ａの裏面５２ａ２に付着している付着物の影響が新たに観察された。なお、ここで、ボンドウエーハ５２ａとはイオン注入を行った側のウエーハを意味し、ボンドウエーハ裏面５２ａ２はボンドウエーハ５２ａのイオン注入を行っていない面のことをいう。ボンドウエーハ５２ａのイオン注入を行った面、すなわち他方のウエーハ（ベースウエーハ）との貼付け面をボンドウエーハ前面５２ａ１と表現する。
【００２３】
従来は、貼り合わせ界面の影響を考慮し、特に貼り合わせ界面（ボンドウエーハの前面５２ａ１）のパーティクルや有機物等の付着物６０ａを除去していたが、実際にはボンドウエーハ裏面５２ａ２のパーティクルや有機物等の付着物６０ｂも影響することが明らかとなった。
【００２４】
イオン注入工程で用いるイオン注入装置は、特に限定するものではないが、例えば、図７に示すような装置が用いられる。図７はイオン注入装置の１例を示す概略説明図である。図７において、３０はイオン注入装置で、ウエーハＷの裏面を吸着固定するチャック３２を有するイオン注入室３４と、イオン源３６、加速電極３８及び電磁石４０が配設されているイオン発生室４２、イオン注入室３４とイオン発生室４２との間の開閉するゲートバルブ４４などから構成されている。イオン注入はイオン注入室３４中のチャック３２にウエーハＷを固定し、イオン注入室３４及びイオン発生室４２はそれぞれ真空ポンプ４６，４７で排気し高真空に保ち、イオン源３６で発生し加速電極３８で高エネルギーに加速され電磁石４０で所望のイオン種を選択したイオンビーム４９を、ゲートバルブ４４を通過してウエーハＷの前面に注入する。この時ウエーハＷの裏面吸着用チャック３２にシリコーンゴム等が使用されており、ウエーハＷの裏面の保持部を汚染してしまう可能性が大きい。
【００２５】
イオン注入工程の次工程でボンドウエーハ５２ａを化学的洗浄やＣＭＰ等で研磨することで、ボンドウエーハの前面５２ａ１及び裏面５２ａ２の付着物６０ａ，６０ｂも一旦除去されるものの、このような付着物のうち、特にボンドウエーハ裏面５２ａ２に付着していた付着物６０ｂは再付着、特に前面側に回り込んで再付着することが観察され［図６（ｙ）］、これが原因でボイドの発生に繋がることが明らかになった。
【００２６】
そこで、本発明の貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法は、２枚のウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハ（ボンドウエーハ）に絶縁層を形成すると共に、該ボンドウエーハの前面から水素イオン又は希ガスイオンを注入して該ボンドウエーハ内部に微小気泡層を形成し、次いで該ボンドウエーハを化学洗浄し、該ボンドウエーハの前面を該絶縁層を介して他方のウエーハ（ベースウエーハ）と密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層を劈開面として該ボンドウエーハの一部分を剥離することによって該ボンドウエーハを薄膜化し、さらに熱処理を加えて、該薄膜化したボンドウエーハと該ベースウエーハとを該絶縁層を介して強固に結合することによって貼り合わせＳＯＩウエーハを製造する方法において、前記微小気泡層を形成したボンドウエーハの前面及び裏面に付着した付着物を機械的に除去した後、前記化学洗浄を行い、かつ該化学洗浄に用いる薬液中に導入される該除去された遊離付着物が該ボンドウエーハの少なくとも前面に再付着しないように該薬液中の該遊離付着物を所定の値以下に管理することを特徴とする。
【００２７】
このように本発明では、従来のＳＯＩウエーハの製造方法において、イオン注入工程後にボンドウエーハの前面及び裏面に付着した付着物（パーティクル及び／又は有機物）を除去した後、除去された遊離の付着物（パーティクル及び／又は有機物）、特にボンドウエーハの裏面に付着していた遊離付着物が再付着しないように管理された薬液によって化学洗浄を行い、その後貼り合わせを行うことによってボイドの発生を著しく防止することができるようにしたものである。
【００２８】
また、上記化学洗浄に用いる薬液中の遊離の付着物（パーティクル及び／又は有機物）の濃度を管理する態様としては、例えば、化学洗浄に用いる容器等にパーティクルや有機物を除去するフィルターを配置したり、薬液の使用回数を管理するなどして、少なくともウエーハ前面への再付着が防止される程度の値で管理する。実際の管理濃度は使用する薬液や容器の大きさ等で適宜設定する。例えば、０．２μｍ以上のパーティクルや有機物の付着物が薬液中に１０個／ｍｌ以下になるように管理すれば、ほぼウエーハ前面への再付着が防止でき好ましい。
【００２９】
前記ボンドウエーハに付着した付着物を機械的に除去する方法としては、スクラブ洗浄が好ましい。イオン注入工程によりボンドウエーハに付着した不純物（有機物と思われる）は再付着しやすい。そこで化学洗浄工程で処理する前、つまりイオン注入工程後に上記ボンドウエーハの付着物をスクラブ洗浄等により機械的に除去することが好ましい。
【００３０】
また、前記ボンドウエーハに付着した付着物の別な除去方法として、該ボンドウエーハに付着した付着物及び酸化膜の一部を研磨によって除去しても良い。
【００３１】
ボンドウエーハの前面のみならず、またスクラブ洗浄等でも除去しにくい場合など、必要によりイオン注入工程後にボンドウエーハの裏面の酸化膜等を研磨するなどし、イオン注入工程により付着した付着物を完全に除去すると良い。
【００３２】
このようにして、ボンドウエーハ前面はもとよりボンドウエーハ裏面に付着するイオン注入工程後の付着物を除去した後、ベースウエーハと貼り合わせる。
【００３３】
付着物（特に有機物）の付着は少なければ少ないほど好ましいが特に付着物のサイズが例えば５μｍ以上のものが存在するとそこが完全にボイドとなりやすいため、大きな付着物は完全に除去するようにする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明方法の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００３５】
図１は本発明の貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法の工程順の一例を模式図とともに示すフローチャートである。図１において図６と同一又は類似部材は同一符号で示される。
【００３６】
図１に示した本発明の貼り合わせＳＯＩウエーハの製造フローは図６に示した従来の貼り合わせＳＯＩウエーハの製造フローと基本的な工程順は同じであるので、同一工程についての再度の詳細な説明は省略し、相違点のみについて以下に説明する。
【００３７】
本発明方法は、原料ウエーハとなる２枚のウエーハ、即ちボンドウエーハ５２ａとベースウエーハ５６ａのうち、少なくとも一方のウエーハ（ボンドウエーハ）５２ａに絶縁層５４ａを形成する〔図１（ｂ）、ステップ１０２〕と共に、該ボンドウエーハ５２ａの前面から水素イオン又は希ガスイオンを注入して、該ボンドウエーハ５２ａの内部に微小気泡層５８を形成し〔図１（ｃ）、ステップ１０４〕、該ボンドウエーハ５２ａの前面及び裏面に付着した付着物を機械的に除去し〔図１（ｘ）、ステップ１０５ａ〕、次いで該ボンドウエーハ５２ａを化学洗浄し〔図１（ｙ）、ステップ１０５）、該ボンドウエーハ５２ａの前面を、該絶縁層５４ａを介して他方のウエーハ（ベースウエーハ）５６ａと密着させ〔図１（ｄ）、ステップ１０６〕、その後熱処理を加えて微小気泡層５８を劈開面として該ボンドウエーハ５２ａの一部分を剥離することによって該ボンドウエーハ５２ａを薄膜化し〔図１（ｅ）、ステップ１０８〕、さらに熱処理を加えて、該薄膜化したボンドウエーハ５２ａと該ベースウエーハ５６ａとを該絶縁層５４ａを介して強固に結合する〔図１（ｆ）、ステップ１１０〕ことによって貼り合わせＳＯＩウエーハ５０を製造する方法であって、前記化学洗浄に用いる薬液中に導入される前記除去された遊離付着物がボンドウエーハ５２ａの少なくとも前面に再付着しないように該遊離付着物の濃度を所定の値以下に管理するものである。
【００３８】
本発明方法における眼目は、微小気泡層を形成したボンドウエーハの前面及び裏面に付着した付着物を機械的に除去した後、該ボンドウエーハを化学洗浄し、該化学洗浄に用いる薬液中に導入される該除去された遊離付着物を所定濃度以下に管理することによって、機械的除去によってボンドウエーハ５２ａから一旦除去された付着物（パーティクルや有機物）がウエーハ５２ａに再付着しないようにした点にある。ここで、この再付着し易いパーティクル及び／又は有機物は、ボンドウエーハ５２ａの裏面５２ａ２に付着していた付着物が一旦離れた後、化学洗浄の際に再付着することが多い。
【００３９】
本発明者による調査の結果、上記したイオン注入〔図１（ｃ）、ステップ１０４〕において、有機物と思われる不純物が酸化膜５４ａ又は支持基板５６上に付着することがボイド６２の発生要因のひとつであることが明らかになった。特にボンドウエーハ５２ａのイオン注入面（前面）５２ａ１の酸化膜５４ａ上に付着した付着物６０ａは強固に結合し、イオン注入後の通常の洗浄では除去することができなかった。また反対側の面（裏面）に付着した付着物６０ｂは除去が比較的容易ではあるが、洗浄上がりで再度酸化膜５４ａ上に再付着するなどの現象も観察された。
【００４０】
そこで、本発明では、イオン注入工程〔図１（ｃ）、ステップ１０４〕後に、酸化膜５４ａ上の付着物６０ａ，６０ｂを機械的に除去する工程〔図１（ｘ）、ステップ１０５ａ〕を付加し、特にボンドウエーハ５２ａの裏面５２ａ２側の付着物６０ｂも効果的に除去し、除去された付着物６０ｂが化学洗浄において再付着しないように化学洗浄に用いる薬液中に導入される前記除去された遊離付着物の濃度を所定の値以下に管理するものである。この管理値は、使用する容器の形態や薬液等によりウエーハ前面への再付着状況を確認し、ボイドの発生に影響が無い濃度に適宜設定すればよいが、例えば、０．２μｍ以上のパーティクルや有機物の付着物が薬液中に１０個／ｍｌ以下になるように管理すれば、ほぼウエーハ前面への再付着が防止できる。
【００４１】
例えば、機械的除去の一実施形態として、図２に示すようにイオン注入工程後に、ボンドウエーハ５２ａの裏面５２ａ２のスクラブ洗浄〔図２（ｘ）、ステップ１０５ａ１〕を付加する。スクラブ洗浄は、純水又はアルカリ水溶液を流しながらボンドウエーハ５２ａの裏面５２ａ２をブラシＢ（材質は例えばポリビニルアルコールなど）で擦り洗いするブラシ洗浄である。この時ボンドウエーハ５２ａの前面５２ａ１，及び裏面５２ａ２を同時にスクラブ洗浄する形態の装置が好ましい。
【００４２】
このようなスクラブ洗浄による機械的除去を行った後、遊離付着物の濃度を所定値以下に管理した薬液を用いて化学洗浄（ステップ１０５）を行うと、化学洗浄の薬液中に導入される除去された遊離付着物６０ａ，６０ｂがボンドウエーハ５２ａの前面へ再付着（特に、裏面の付着物６０ｂの回り込み）することがなく安定した貼付けを行うことができる。
【００４３】
別の実施形態としては、図３に示すようにイオン注入工程（ステップ１０４）後に、酸化膜表面（ウエーハ前面及び裏面）を研磨する研磨工程〔図３（ｘ）、１０５ａ２〕を付加する。研磨は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨を用いることができる。その他に両面（同時）研磨を行っても良い。図３（ｘ）にはボンドウエーハ５２ａの前面５２ａ１及び裏面５２ａ２をそれぞれ取り代αだけ研磨する例が示されている。
【００４４】
このような付着物除去工程（ステップ１０５ａ）、特にボンドウエーハ５２ａ裏面５２ａ２の付着物６０ｂの除去は、ボンドウエーハ５２ａ及びベースウエーハ５６ａを貼り合わせる前であればいつでも良いが、初めに、ボンドウエーハ５２ａの裏面５２ａ２の付着物６０ｂをスクラブ洗浄や研磨により除去すれば、その後のボンドウエーハ５２ａの前面５２ａ１への回りこみ（再付着）は著しく防止できる。従ってこの後にＲＣＡ洗浄や有機物除去のためのＳＰＭ洗浄を行っても洗浄液の汚染等も防止でき好ましい。またボンドウエーハ５２ａの前面及び裏面の両面を研磨などで物理的に除去すればＲＣＡ洗浄等の従来行っていた洗浄を省略することも可能である。
【００４５】
このような処理によりイオン注入工程（ステップ１０４）で生じた付着物を除去した（ステップ１０５ａ）後、化学洗浄（ステップ１０５）、貼り合わせ（ステップ１０６）、剥離（ステップ１０８）及び結合熱処理（ステップ１１０）の各工程を行うことによってボイドのない貼り合わせＳＯＩウエーハ５０を得ることができる。
【００４６】
上記した貼り合わせ法を用いて製造されたＳＯＩウエーハ５０は、この段階では支持基板５６の一主表面に絶縁膜（層）５４とＳＯＩ層５２がそれぞれ分離して順次積層された構造の断面形状を有する。また、貼り合わせられる２枚の鏡面研磨ウエーハ表面の外周部には研磨ダレと呼ばれる領域が存在し、その部分は結合が不十分となるため除去されるため、絶縁層５４とＳＯＩ層５２は、支持基板５６に対して数ｍｍ程度径小となるのが一般的である。
【００４７】
また、更に上記ＳＯＩ構造を有するウエーハのＳＯＩ層５２の表面を改質及びＳＯＩ層の厚さを制御することがある。例えば、得られたＳＯＩ構造を持つウエーハのＳＯＩ層表面（剥離面）には水素イオン注入によるダメージが残留しているので、通常はタッチポリッシュと呼ばれる研磨代の少ない研磨を行ってダメージ層を除去する。また、タッチポリッシュの代替として、アルゴンガス雰囲気下での熱処理を行ったり、ＳＯＩ層５２の膜厚を薄くするため熱酸化と酸化膜除去をおこなう犠牲酸化処理を行ったり、あるいはこれらを適宜組み合わせることによって、表面にダメージのない薄膜のＳＯＩ層５２を有するＳＯＩウエーハ５０を作製する場合もある。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を挙げて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。
【００４９】
（実験例１）
図６に示す方法でＳＯＩウエーハを製造した。まず、ＣＺ法で作製された直径２００ｍｍ、ｐ型、方位〈１００〉、抵抗率１０Ω・ｃｍの鏡面研磨されたシリコンウエーハをベースウエーハ及びボンドウエーハとして用意した。
【００５０】
ボンドウエーハの表面に熱酸化により膜厚１５０ｎｍの酸化膜を形成した。更に水素イオンを注入し封入層を形成した。次に有機物除去のためにＳＰＭ洗浄、及びＲＣＡ洗浄を行った。
【００５１】
この、イオン注入工程後、ＳＰＭ洗浄をしたボンドウエーハの表面を、コンフォーカル方式のレーザー顕微鏡で観察した結果、第１観察点には図４（ａ）に示すような付着物６０ｘが観察されたが第２観察点には付着物は観察されなかった。なお、このような付着物６０ｘはイオン注入工程前にはまったく観察されなかった不純物である。イオン注入工程装置の清浄度等の問題により発生した不純物と考えられる。
【００５２】
また、ＲＣＡ洗浄後に再度ボンドウエーハの表面を観察すると、新たに図４（ｂ）に示すような形状の付着物が多く観察された。図４（ｂ）には第１及び第２観察点における付着物６０ｙ，６０ｚをそれぞれ示した。この付着物をオージェで分析した結果、有機物であることが観察された。これは洗浄により再付着した物質、特にボンドウエーハ裏面に付着していた物質と考えられる。
【００５３】
確認の為、ＳＰＭ洗浄液及びＲＣＡ洗浄液中のパーティクルや有機物等の不純物を確認したところ、多くの不純物が観察され、また処理を繰り返すと不純物が増加していることがわかった。これに伴いボイドの発生も多くなっていた。
【００５４】
次にボンドウエーハのイオン注入をした面とベースウエーハとを室温で密着させた。更に窒素雰囲気下で５００℃、３０分間の剥離熱処理を加えて、ボンドウエーハを剥離・薄膜化し、厚さ約２５０ｎｍのＳＯＩ層を得た。
【００５５】
その後、窒素雰囲気下で１１００℃、２時間の結合熱処理を加えてＳＯＩ層を強固に結合し、ＳＯＩ構造を有するウエーハを作製した。
【００５６】
次に、ＳＯＩ層の面粗さや歪みを除去するため、アルゴンガス雰囲気による熱処理を行った。これは縦型のヒーター加熱式熱処理装置（バッチ炉）を用いアルゴンガス雰囲気下で１２００℃、１時間の熱処理を行っている。これによりイオン注入で生じたダメージやＳＯＩ層表面の粗さがある程度改善される。次に更にＳＯＩ層の表面の品質を改善するため、ＣＭＰ研磨装置によりＳＯＩ層を研磨した。更にＳＯＩ層を犠牲酸化し、ＳＯＩ層中のシリコンを酸化し、それをフッ酸により処理することで、最終的にＳＯＩ層が約１５０ｎｍ程度の薄膜ＳＯＩウエーハを製造した。
【００５７】
このようにＳＯＩウエーハを製造した後、図４（ｂ）に示したように、付着物６０ｘ，６０ｙの発生が見られた第１及び第２観察点における位置の同点観察を行った結果、初めからウエーハ前面に付着していた付着物の部分及び洗浄等によりボンドウエーハ裏面から回り込んだと思われる付着物が存在した部分に図４（ｃ）に示すようなボイドが観察された。同じような処理を複数枚実施し、ボイド６２，６２の発生状況を確認したが、本例で用いた工程ではほぼ８０％の確率で微小なボイドが観察された。
【００５８】
なお、ボイドの観察は、コンフォーカル方式のレーザー顕微鏡で行った。以下全て同じ条件でボイドを観察した。
【００５９】
（実験例２）
上記実験例１と同じ工程で水素イオンを注入し封入層を形成した後、ボンドウエーハ前面をＣＭＰにより研磨し、次に有機物除去のためにＳＰＭ洗浄、及びＲＣＡ洗浄を行った後、貼付けを行いＳＯＩウエーハを製造した。その他の条件はすべて実験例１と同じに行った。複数枚のＳＯＩウエーハを製造しボイドの発生状況を確認した。本実験例で用いた工程ではほぼ１５％の確率で微小なボイドが観察された。ボンドウエーハの前面を処理するだけで著しく改善されるが、更にボイドの発生を防止する必要があることがわかった。
【００６０】
（実施例１）
実験例１と同様に図１に示す方法でＳＯＩウエーハを製造した。まず、ＣＺ法で作製された直径２００ｍｍ、ｐ型、方位〈１００〉、抵抗率１０Ω・ｃｍの鏡面研磨されたシリコンウエーハをベースウエーハ及びボンドウエーハとして用意した。
【００６１】
ボンドウエーハの表面に熱酸化により膜厚１５０ｎｍの酸化膜を形成し、更に水素イオンを注入し封入層を形成した後、スクラブ洗浄、ＳＰＭ洗浄及びＲＣＡ洗浄を行った。
【００６２】
つまり本実施例は、付着物除去工程としてスクラブ洗浄を行った例である。スクラブ洗浄ではウエーハの前面及び裏面の両面を同時にブラシ洗浄する形式の装置を用いてボンドウエーハ前面のみならず、ボンドウエーハ裏面も同時に処理した。
【００６３】
その他のＳＰＭ洗浄、ＲＣＡ洗浄は実験例１と同様である。但し、使用後のＳＰＭ洗浄液、ＲＣＡ洗浄液とも著しい不純物の増加は観察されなかった。液中パーティクルカウンターで０．２μｍ以上のものを観察した結果、１０個以下であった。
【００６４】
次にボンドウエーハのイオン注入をした面とベースウエーハとを室温で密着させた。更に、窒素雰囲気下で５００℃、３０分間の剥離熱処理を加えて、ボンドウエーハを剥離・薄膜化し、厚さ約２５０ｎｍのＳＯＩ層を得た。その後、窒素雰囲気下で１１００℃、２時間の結合熱処理を加えてＳＯＩ層を強固に結合し、ＳＯＩ構造を有するウエーハを作製した。
【００６５】
次に、ＳＯＩ層の面粗さや歪みを除去するため、アルゴンガス雰囲気による熱処理を行った。これは縦型のヒーター加熱式熱処理装置（バッチ炉）を用いアルゴンガス雰囲気下で１２００℃、１時間の熱処理を行っている。これによりイオン注入で生じたダメージやＳＯＩ層表面の粗さがある程度改善される。次に更にＳＯＩ層の表面の品質を改善するため、ＣＭＰ研磨装置によりＳＯＩ層を研磨した。更にＳＯＩ層を犠牲酸化し、ＳＯＩ層中のシリコンを酸化し、それをフッ酸により処理することで、最終的にＳＯＩ層が約１５０ｎｍ程度の薄膜ＳＯＩウエーハを製造した。
【００６６】
得られたＳＯＩウエーハのボイドを観察した。その結果、ボイドは観察されなかった。同じような処理によって複数枚のＳＯＩウエーハを製造し、ボイドの発生状況を確認したが、本実施例で用いた工程では２％程度のボイドの発生率で、ボンドウエーハ裏面の付着物除去の効果が現れている。このようなボンドフリーのＳＯＩウエーハを用いデバイスの製造をすれば歩留まりが向上する。
【００６７】
（実施例２）
付着物除去工程として研磨を行った以外は実施例１と同様に処理した。研磨では両面研磨装置によりボンドウエーハの前面及び裏面の両面を研磨した。
【００６８】
実施例２でも複数枚のＳＯＩウエーハを製造し、ボイドの発生状況を確認したが、本実施例で用いた工程では５％程度のボイドの発生率であった。
【００６９】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。上記実施例は、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。
【００７０】
例えば、上記実施例で示した製造工程は例示列挙したにとどまり、イオン注入工程工程及び貼り合わせ工程を有するＳＯＩの製造方法であり、イオン注入工程後、貼り合わせ前に本発明の付着物除去工程を有していれば、この他に洗浄、熱処理等種々の工程が付加したものでもよく、また、ＳＯＩ層の厚さを調整する為の工程については、その工程順の一部変更、更にはＣＭＰ研磨などの工程の一部を省略した工程など目的に応じ適宜工程は変更使用することができる。つまりＳＯＩ層の厚さを制御する工程などは特に限定されない。
【００７１】
また付着物除去工程で、両面同時に処理する形式のスクラブ洗浄装置や両面研磨装置を用いているが、これは前面、裏面を別々に片面ずつ処理しても良い。
【００７２】
特にウエーハ前面側は強固に固着している付着物が多いので研磨による除去が好ましく。ウエーハ裏面は比較的付着力の弱い状態で不純物が付着しているのでスクラブ洗浄で行うのが好ましい。
【００７３】
また、再付着の原因としては、イオン注入装置の影響と思われるボンドウエーハ裏面の汚染が、洗浄されることで洗浄液に蓄積され、それが前面に再付着しやすくなるためと考えられる。従って、洗浄液中の不純物の数を管理し、常に不純物の少ない状態で洗浄できるようにすることが必要である。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、イオン注入後に、ボンドウエーハの前面及び裏面から有機物と考えられる付着物を強制的に除去した後、特にボンドウエーハ前面だけに限らず、ボンドウエーハ裏面の付着物も強制的に除去しかつその後に行われる化学洗浄に用いられる薬液中の遊離付着物の濃度を所定の値以下に管理することによりボイドの発生が著しく少なくなり歩留まりの良いＳＯＩウエーハを高い生産性で生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法の工程順の一例を模式図とともに示すフローチャートである。
【図２】図１における付着物除去工程の１つの例を示す工程順を模式図とともに示すフローチャートである。
【図３】図１における付着物除去工程の他の例を示す工程順を模式図とともに示すフローチャートである。
【図４】実験例１におけるボンドウエーハの表面の観察結果を示す写真で、（ａ）イオン注入及びＳＰＭ洗浄後、（ｂ）ＲＣＡ洗浄後、及び（ｃ）貼り合わせ後をそれぞれ示す。
【図５】貼り合わせＳＯＩウエーハの構造を示す説明図で、（ａ）は平面的説明図、（ｂ）は断面的説明図である。
【図６】従来の貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法の工程順の一例を模式図とともに示すフローチャートである。
【図７】イオン注入装置の一例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
３０：イオン注入装置、３２：チャック、３４：イオン注入室、３６：イオン源、３８：加速電極、４０：電磁石、４２：イオン発生室、４４：ゲートバルブ、４６，４７：真空ポンプ、４９：イオンビーム、５０：ＳＯＩウエーハ、５２ａ：ボンドウエーハ、５２ａ１：ボンドウエーハ前面、５２ａ２：ボンドウエーハ裏面、５４：絶縁層、５４ａ：酸化膜、５６：支持基板、５６ａ：ベースウエーハ、５８：微小気泡層（封入層）、６０ａ，６０ｂ，６０ｘ，６０ｙ，６０ｚ：付着物、６２：ボイド、Ｗ：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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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