(57)【要約】【課題】外周部に発生するボイドが低減し、大小２枚のウェーハを互いの中心線とオリフラ部またはノッチ部とを合致させて貼り合わせが可能で、外周部のボイドも低減でき、しかもデバイスを形成可能な活性層の有効面積を拡大することができる貼り合わせ基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】小径な支持基板用ウェーハ１１と大径な活性層用ウェーハ１２との位置合わせは、まず押圧板３５をオリフラ部１２ａに押し当て、ウェーハ１２を略水平に移動させる。引き続き、押圧板３５をオリフラ部１１ａにも押し当て、両ウェーハ１１，１２を一体的に移動させる。こうして、各位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂを位置合わせ板３３，３４に押し付ける。その結果、大小のウェーハ１１，１２を、互いの中心線とオリフラ部１１ａ，１２ａとが合致した状態で貼り合わせできる。【選択図】        図１
2005005318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部の一部分にオリエンテーションフラット部またはノッチ部が形成された第１のウェーハと、
該第１のウェーハに貼り合わされ、該第１のウェーハより大径で、外周部にはオリエンテーションフラット部またはノッチ部の他に、前記第１のウェーハとの位置合わせに利用される位置合わせ用切欠部が２つ以上形成された第２のウェーハとを備えた貼り合わせ基板。
【請求項２】
前記第１のウェーハの半径と第２のウェーハとの半径の差は、０．２５〜５．００ｍｍである請求項１に記載の貼り合わせ基板。
【請求項３】
前記第２のウェーハの表面において、
前記位置合わせ用切欠部の最もウェーハ中心側の位置から第２のウェーハの中心位置までの長さが、前記第１のウェーハの半径と略等しい請求項１または請求項２に記載の貼り合わせ基板。
【請求項４】
前記第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部は、その一部分が、両ウェーハの位置合わせ時に、前記第１のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部と合致する形状を有している請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載の貼り合わせ基板。
【請求項５】
第１のウェーハおよび該第１のウェーハに貼り合わされる第２のウェーハのうち、一方のウェーハ上に、他方のウェーハを自然落下させる自然落下工程と、
該自然落下後、両ウェーハの貼り合わせ面間に空気層を介在させ、両ウェーハの中心線同士を合致させるとともに、両ウェーハのオリエンテーションフラット部同士またはノッチ部同士とを合致させる位置合わせ工程と、
該位置合わせ後、両ウェーハの１点をウェーハ厚さ方向から加圧する加圧工程とを備えた貼り合わせ基板の製造方法であって、
前記第１のウェーハには、外周部の一部分にオリエンテーションフラット部またはノッチ部が形成され、
前記第２のウェーハは、前記第１のウェーハより大径で、外周部にはオリエンテーションフラット部またはノッチ部の他に、前記第１のウェーハとの位置合わせに利用される位置合わせ用切欠部が２つ以上形成されたウェーハで、
前記位置合わせ工程では、前記第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部と２つ以上の位置合わせ用切欠部とをガイドにして、少なくとも一方のウェーハを移動させることで、両ウェーハの中心線同士を合致させるとともに、両ウェーハのオリエンテーションフラット部同士またはノッチ部同士をそれぞれ合致させる貼り合わせ基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２のウェーハの表面において、
前記位置合わせ用切欠部の最もウェーハ中心側の位置から第２のウェーハの中心位置までの長さが、前記第１のウェーハの半径と略等しく、
前記位置合わせ工程では、両ウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部を合致させるとともに、各位置合わせ用切欠部の最もウェーハ中心側の位置を、第１のウェーハの外周縁に合致させる請求項５に記載の貼り合わせ基板の製造方法。
【請求項７】
前記第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部は、その一部分が、両ウェーハの位置合わせ時に、前記第１のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部と合致する形状を有している請求項５または請求項６に記載の貼り合わせ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は貼り合わせ基板およびその製造方法、詳しくは大きさが異なる２枚のウェーハを、オリエンテーションフラット部またはノッチ部に位置ずれを発生させずに貼り合わせが可能で、また外周部の貼り合わせ面に発生するボイドの低減が図れ、さらに活性層の有効エリアを拡大することが可能な貼り合わせ技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
大きさが異なる２枚のウェーハを貼り合わせた貼り合わせ基板として、例えば特許文献１に記載されたようなものが知られている。この貼り合わせ基板は、例えば貼り合わせＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を作製する際に利用される。貼り合わせＳＯＩ基板は、表面にデバイスが形成される活性層と、これを裏側から支持する支持基板用ウェーハとの間に埋め込みシリコン酸化膜が埋め込まれた基板である。
【０００３】
貼り合わせＳＯＩ基板の製造は、まず、シリコン酸化膜により覆われた活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとを常温で貼り合わせ、貼り合わせ基板を作製する。両ウェーハは同じ大きさである。両ウェーハの外周部には、オリエンテーションフラット部またはノッチ部がそれぞれ形成されている。その際、両ウェーハの間に埋め込みシリコン酸化膜が現出される。次いで、貼り合わせ基板に所定の貼り合わせ熱処理を施し、その貼り合わせ強度を増強する。その後、活性層用ウェーハの外周部に研削またはエッチングを施し、貼り合わせ基板の外周部に存在する貼り合わせ不良部分を除去する。これは、後工程で貼り合わせ不良部分を原因とするキズ、発塵が発生するのを防ぐためである。こうして、大きさが異なる２枚のウェーハからなる貼り合わせ基板が得られる。次に、活性層用ウェーハに表面研削および表面研磨を施し、厚さ２０μｍ程度の活性層を形成し、貼り合わせＳＯＩ基板を作製する。
【０００４】
ところで、活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハは、いずれも貼り合わせ面がＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理により鏡面仕上げされている。鏡面仕上げを行うことで、両ウェーハの外周部には研磨ダレが生じる。研磨ダレの増大が、上記貼り合わせ不良部分の拡大の原因となっていた。貼り合わせ不良部分は、他の部分（完全貼り合わせ部）に比べて機械的強度が劣る。そのため、この領域が大きくなるほど、以降の例えば洗浄工程、研磨工程などにおいて、チッピング、ウェーハ剥がれなどが生じるおそれが高まる。また、貼り合わせ不良部分のウェーハ半径方向の幅は、できるだけ短い方が、活性層用ウェーハの有効面積（デバイスとして有効に利用できる領域の面積）が大きくなり、有利となる。
【０００５】
そこで、これらの課題を解消する別の従来技術として、例えば特許文献２および特許文献３が知られている。これらは、図２（ａ）に示すように、予め大きさが異なる支持基板用ウェーハ１１と活性層用ウェーハ１２とを準備し、両ウェーハ１１，１２をそれぞれの中心線を合致させて貼り合わせることで、研磨ダレによる貼り合わせ不良部分を小さくするものである。すなわち、予め大きさが異なるウェーハ１１，１２を使用すると、貼り合わせ時、ウェーハ半径方向において両ウェーハ１１，１２の外周ダレの始点間に差が生じる。そのため、同じ大きさの２枚のウェーハを貼り合わせる場合に比べて（図２（ｂ））、幅Ｗだけ貼り合わせ不良部分を短くすることができる（図２（ａ））。これにより、活性層用ウェーハ１２の有効面積を拡大することができる。
【０００６】
【特許文献１】特許第２５３５９５７号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特開平９−２１３５９３号公報（第１頁、図１）
【特許文献３】特開２０００−２２３６８３号公報（第１頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２および特許文献３には、貼り合わせ時、両ウェーハ１１，１２を位置合わせする位置あわせ方法が記載されていなかった。支持基板用ウェーハ１１と活性層用ウェーハ１２とを貼り合わせる場合、どのようにして支持基板用ウェーハ１１の中心線と活性層用ウェーハ１２の中心線とを合致させ、両ウェーハを貼り合わせるのかは不明であった。
すなわち、特許文献１のように同じ直径を有する２枚のウェーハ１１，１２を貼り合わせる場合とは異なり、支持基板用ウェーハ１１と活性層用ウェーハ１２とは互いに外径が異なる。そのため、両ウェーハ１１，１２の外周部に形成されたオリエンテーションフラット部またはノッチ部を利用するだけでは、互いの中心線を合致させた状態で両ウェーハ１１，１２を位置合わせすることは難しかった。例えば、両ウェーハ１１，１２のオリエンテーションフラット部またはノッチ部を単に合致させるだけでは、ほとんどの場合、両ウェーハ１１，１２は互いの中心線が位置ずれした状態（偏心状態）で貼り合わされることになった。
【０００８】
そこで、発明者らは、鋭意研究の結果、大径側のウェーハの外周部に、オリエンテーションフラット部またはノッチ部の他に、小径側のウェーハとの位置合わせに用いられる位置合わせ用切欠部を２つ以上形成すれば、前記課題を解消できることを知見した。すなわち、これらの位置合わせ用切欠部を併用すれば、大きさが異なる２枚のウェーハに対して互いの中心線を合致させ、オリエンテーションフラット部またはノッチ部に位置ずれを発生させずに貼り合わせることが可能になることを見出し、この発明を完成させた。
【０００９】
【発明の目的】
この発明は、外周部の貼り合わせ面に発生するボイドの低減を図ることができ、また、活性層の有効エリアを拡大することができ、しかも大きさが異なる２枚のウェーハを、互いの中心線とオリエンテーションフラット部またはノッチ部とを合致させた位置ずれがない状態で貼り合わせることができる貼り合わせ基板およびその製造方法を提供することを目的としている。
また、この発明は、第１のウェーハと第２のウェーハとの位置合わせ作業を容易化することができ、位置合わせの精度も高まる貼り合わせ基板およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、外周部の一部分にオリエンテーションフラット部またはノッチ部が形成された第１のウェーハと、該第１のウェーハに貼り合わされ、該第１のウェーハより大径で、外周部にはオリエンテーションフラット部またはノッチ部の他に、前記第１のウェーハとの位置合わせに利用される位置合わせ用切欠部が２つ以上形成された第２のウェーハとを備えた貼り合わせ基板である。
【００１１】
第１のウェーハおよび第２のウェーハには、例えば単結晶シリコンウェーハ、多結晶シリコンウェーハ、石英ウェーハ、ＳｉＣウェーハ、ＳｉＧｅウェーハなどを採用することができる。各ウェーハの露出面に対する酸化膜の有無は限定されない。
第１のウェーハの直径と第２のウェーハの直径との差は限定されない。例えば４ｍｍ以内である。また、例えば第１のウェーハを各ウェーハサイズ（６インチ，８インチ，１２インチなど）の標準ウェーハとした場合、第２のウェーハは標準サイズのウェーハより大径となる。
第１のウェーハの外周部および第２のウェーハの外周部に形成されるのは、オリエンテーションフラット部でもよい。または、ノッチ部でもよい。
第１のウェーハと第２のウェーハとの厚さは、同じ厚さでもよい。また、異なる厚さでもよい。
【００１２】
貼り合わせ基板の種類は限定されない。例えば、表面にデバイスが形成される活性層と、これを裏側から支持する支持基板用ウェーハとの間に埋め込みシリコン酸化膜が埋め込まれた貼り合わせＳＯＩ基板用とすることができる。具体的には、活性層の基材となる活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとを貼り合わせた基板でもよい。
【００１３】
位置合わせ用切欠部とは、貼り合わせ時において、例えば活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとの位置合わせを容易にするため、活性層用ウェーハの外周部の一部に形成された位置合わせガイド用の切欠部である。その他、位置合わせ用切欠部は、結晶方位および伝導型の判別などにも使用することができる。
位置合わせ用切欠部の形状は限定されない。例えば、オリエンテーションフラット形状でもよいし、ノッチ形状でもよい。
位置合わせ用切欠部の形成数は、例えば２つまたは３つ以上でもよい。
第１のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部と、第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部との各形状および各大きさは限定されない。例えば同じ大きさ、同じ形状のオリエンテーションフラット部またはノッチ部でもよい。また、異なる大きさ、異なる形状のオリエンテーションフラット部またはノッチ部でもよい。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記第１のウェーハの半径と第２のウェーハとの半径の差は、０．２５〜５．００ｍｍである請求項１に記載の貼り合わせ基板である。
両ウェーハの好ましい半径の差は２．００〜３．００ｍｍである。０．２５ｍｍ未満では切欠部が形成できないという不都合が生じる。また、５．００ｍｍを超えると結晶引上時の直径を大きくしなければならないという不都合が生じる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記第２のウェーハの表面において、前記位置合わせ用切欠部の最もウェーハ中心側の位置から第２のウェーハの中心位置までの長さが、前記第１のウェーハの半径と略等しい請求項１または請求項２に記載の貼り合わせ基板である。
位置合わせ用切欠部がオリエンテーションフラット形状を有する場合において、位置合わせ用切欠部で最もウェーハ中心側の位置は、位置合わせ用切欠部の中間位置となる。また、位置合わせ用切欠部がノッチ形状を有する場合、位置合わせ用切欠部で最もウェーハ中心側の位置は、Ｖ字形状、Ｕ字形状または半円形状を有する切欠部の最も奥側の位置となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部は、その一部分が、両ウェーハの位置合わせ時に、前記第１のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部と合致する形状を有している請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載の貼り合わせ基板である。
貼り合わされる両ウェーハが、オリエンテーションフラット部を有する場合、両ウェーハを位置合わせすると、第１のウェーハのオリエンテーションフラット部の長さ方向の両側方に、第２のウェーハのオリエンテーションフラット部の両端部が、それぞれ均等な長さで、オリエンテーションフラット部の縁の延長線上に露出される。
また、両ウェーハがノッチ部を有する場合、両ウェーハを正確に位置合わせすると、第１のウェーハのノッチ部の開口部分の外方に、第２のウェーハのノッチ部の開口部分が露出される。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、第１のウェーハおよび該第１のウェーハに貼り合わされる第２のウェーハのうち、一方のウェーハ上に、他方のウェーハを自然落下させる自然落下工程と、該自然落下後、両ウェーハの貼り合わせ面間に空気層を介在させ、両ウェーハの中心線同士を合致させるとともに、両ウェーハのオリエンテーションフラット部同士またはノッチ部同士とを合致させる位置合わせ工程と、該位置合わせ後、両ウェーハの１点をウェーハ厚さ方向から加圧する加圧工程とを備えた貼り合わせ基板の製造方法であって、前記第１のウェーハには、外周部の一部分にオリエンテーションフラット部またはノッチ部が形成され、前記第２のウェーハは、前記第１のウェーハより大径で、外周部にはオリエンテーションフラット部またはノッチ部の他に、前記第１のウェーハとの位置合わせに利用される位置合わせ用切欠部が２つ以上形成されたウェーハで、前記位置合わせ工程では、前記第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部と２つ以上の位置合わせ用切欠部とをガイドにして、少なくとも一方のウェーハを移動させることで、両ウェーハの中心線同士を合致させるとともに、両ウェーハのオリエンテーションフラット部同士またはノッチ部同士をそれぞれ合致させる貼り合わせ基板の製造方法である。
【００１８】
自然落下とは、両ウェーハの貼り合わせ面同士を向き合わせ、一方のウェーハ上に、他方のウェーハを外力を作用させずに自重により落下させることをいう。自然落下では、第１のウェーハ上に第２のウェーハを落下させてもよい。または、第２のウェーハ上に第１のウェーハを落下させてもよい。
自然落下時のウェーハの高さは、下方配置されたウェーハに衝突しても両ウェーハが傷ついたり、割れたり、位置ずれしない高さである。
空気層の厚さは両ウェーハの面内で、できるだけ均一にした方が好ましい。
両ウェーハの位置合わせには、位置合わせ部材を利用したメカニカルな位置合わせを採用することができる。その他、カメラを利用し、画像処理により位置合わせしてもよい。前記位置合わせ部材の形状としては、例えばピン形状、板形状などを採用することができる。メカニカルな位置合わせ時には、位置合わせ部材を各位置合わせ用切欠部だけに押し当てて、位置合わせしてもよい。または、位置合わせ用切欠部だけではなく、オリエンテーションフラット部またはノッチ部に押し当てて、位置合わせしてもよい。
両ウェーハの１点を加圧する方法としては、例えばピン形状を有する押圧子を上下移動手段または回転手段により操作し、その押圧子により、両ウェーハを１点加圧してもよい。
【００１９】
両ウェーハの貼り合わせ後、貼り合わせ強度を増強するため、貼り合わせ基板に対して貼り合わせ熱処理を施してもよい。熱処理工程における熱処理温度は８００℃以上、例えば１１００℃である。貼り合わせ熱処理の時間は、例えば２時間程度である。使用する熱酸化炉内の雰囲気ガスには酸素などが用いられる。
貼り合わせ後、一方のウェーハ（例えばデバイス形成側のウェーハ）を減厚処理してもよい。減厚工程の具体的な構成は限定されない。一方のウェーハを薄膜処理できればよい。例えば、エッチングでもよい。また、表面研削と表面研磨とを順次施してウェーハを減厚してもよい。さらには、研磨条件を適宜変更し、表面研磨だけで減厚してもよい。スマートカット法、ＥＬＴＲＡＮ法でもよい。
貼り合わせ後、一方のウェーハに外周除去を施してもよい。外周除去の具体的な構成は限定されない。要は、貼り合わせ基板の外周部に存在する貼り合わせ不良部分を除去できればよい。貼り合わせ不良部分が存在すると、その後の洗浄工程、研磨工程などで不良部分が剥がれて飛散し、それが発塵源となり、デバイス形成面の汚染および損傷などの原因になる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記第２のウェーハの表面において、前記位置合わせ用切欠部の最もウェーハ中心側の位置から第２のウェーハの中心位置までの長さが、前記第１のウェーハの半径と略等しく、前記位置合わせ工程では、両ウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部を合致させるとともに、各位置合わせ用切欠部の最もウェーハ中心側の位置を、第１のウェーハの外周縁に合致させる請求項５に記載の貼り合わせ基板の製造方法である。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部は、その一部分が、両ウェーハの位置合わせ時に、前記第１のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部と合致する形状を有している請求項５または請求項６に記載の貼り合わせ基板の製造方法である。
【００２２】
【作用】
請求項１に記載の貼り合わせ基板および請求項５に記載の貼り合わせ基板の製造方法によれば、大きさが異なる第１のウェーハと第２のウェーハとの位置合わせ時には、少なくとも一方のウェーハを移動させ、両ウェーハの中心線と、両ウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部とを、それぞれ合致させる。その際、第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部と、各位置合わせ用切欠部とを移動時のガイドにする。
その結果、大きさが異なる２枚のウェーハを、互いの中心線とオリエンテーションフラット部またはノッチ部とが合致した位置ずれのない状態で貼り合わせることができる。また、このように予め用意された大きさが異なる２枚のウェーハを貼り合わせるようにしたので、貼り合わせ時、ウェーハ半径方向において両ウェーハの外周ダレの始点間に差が生じる。そのため、同じ大きさの２枚のウェーハを貼り合わせる場合に比べて、貼り合わせ不良部分を短くすることができる。これにより、外周部の貼り合わせ面に発生するボイドの低減を図ることができる。
【００２３】
特に、請求項３に記載の貼り合わせ基板および請求項６に記載の貼り合わせ基板の製造方法よれば、第２のウェーハの表面において、位置合わせ用切欠部の最もウェーハ中心側の位置から第２のウェーハの中心位置までの長さは、第１のウェーハの半径と略等しい。そのため、例えば両ウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部を位置合わせし、その状態のまま、各位置合わせ用切欠部の最もウェーハ中心側の位置を、第１のウェーハの外周縁に合致させれば、簡単に両ウェーハを位置合わせすることができる。
【００２４】
また、請求項４に記載の貼り合わせ基板および請求項７に記載の貼り合わせ基板の製造方法によれば、両ウェーハの位置合わせ時、大きさが異なる２枚のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部を互いに合致させる。このとき、小径な第１のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部は、大径な第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部の一部分と同じ形状を有している。そのため、両ウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部に対して、例えば位置合わせ用の押圧部材が同時に当接されるようにウェーハを移動させれば、両ウェーハの位置合わせが容易になり、位置合わせの精度も高まる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例に係る貼り合わせ基板およびその製造方法を説明する。
図１において、１０はこの発明の第１の実施例に係る貼り合わせ基板で、この貼り合わせ基板１０は、外周部の一部分にオリエンテーションフラット部（以下、オリフラ部）１１ａが形成された支持基板用ウェーハ（第１のウェーハ）１１と、支持基板用ウェーハ１１より大径で、外周部にはオリエンテーションフラット部（以下、オリフラ部）１２ａの他に、支持基板用ウェーハ１１との位置合わせに利用される位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂが２つ形成された活性層用ウェーハ（第２のウェーハ）１２とを、貼り合わせた構成を有している。
【００２６】
まずＣＺ法により単結晶シリコンインゴットを引き上げ、その後、得られた単結晶シリコンインゴットに、ブロック切断、オリエンテーションフラット加工（１箇所）、スライスを施し、さらに得られたウェーハに対して、面取り、鏡面研磨（オリフラ部１１ａを含む）などを施す。これにより、厚さ６２５μｍ、直径１５０ｍｍの鏡面仕上げされたオリフラ付きの支持基板用ウェーハ１１が作製される（図３（ａ））。支持基板用ウェーハ１１は、６インチウェーハの標準寸法である。単結晶シリコンインゴットはＦＺ法により作製してもよい。オリフラ加工は、ブロック切断された短尺なインゴットの外周面の１箇所に、回転中のオリフラ用研削砥石をそれぞれ押し付け、それをインゴットの長さ方向に移動させることで施される。オリフラ部１１ａの長さは４７．５ｍｍである。
【００２７】
一方、支持基板用ウェーハ１１と同じ製法により、厚さ５５０μｍ、直径１５４ｍｍの鏡面仕上げされたオリフラ付きの活性層用ウェーハ１２を用意する（図３（ｂ））。活性層用ウェーハ１２は、６インチウェーハの標準寸法より、直径が４ｍｍだけ大きいウェーハである。ただし、円周が全て４ｍｍ大きくなっている必要はない。０〜４ｍｍの範囲に有ればよい。活性層用ウェーハ１２のオリフラ加工は、その外周面の３箇所（周方向に向かって１２０度毎）に施されている。そのうち、２箇所は位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂ（長さ３４．８ｍｍ）である。残りの１箇所が、支持基板用ウェーハ１１のオリフラ部１１ａに対応するオリフラ部１２ａ（長さ５９．２ｍｍ）である。活性層用ウェーハ１２の表面において、位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂの最もウェーハ中心側の位置、すなわち位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂの長さ方向の中間位置から、活性層用ウェーハ１２の中心位置までの長さが、支持基板用ウェーハ１１の半径と略等しくなっている。得られた活性層用ウェーハ１２には、酸素雰囲気で１１５０℃、１２０分間の酸化熱処理が施されることで、厚さ１μｍのシリコン酸化膜１２ｃが形成されている。
【００２８】
こうして作製された支持基板用ウェーハ１１および活性層用ウェーハ１２は、図４に示すように貼り合わせ装置２０を利用して貼り合わされる。貼り合わせ装置２０は、装置中央部に配置され、ウェーハを搬送する搬送手段２１、装置一側部に配置され、ウェーハを収納する収納手段２２および装置他側部に配置され、２枚のウェーハを貼り合わせる貼り合わせ手段２３から構成されている。
搬送手段２１は、これを駆動する駆動部２４と、駆動部２４上に載置され、駆動部２４の駆動力により回転自在に駆動するロボットアーム２５を備えている。ロボットアーム２５は、その先端部にウェーハを吸着する吸着部２６が設けられ、吸着部２６でウェーハを吸着し、所定位置にウェーハを搬送する。また、ロボットアーム２５は吸着したウエーハを反転できる機能を有する。
【００２９】
収納手段２２は、駆動部２４およびロボットアーム２５を中心として、その同心円周上に複数の収納カセット２７，２８，２９を備えた構成となっている。例えば、収納カセット２７は、貼り合わせ前の支持基板用ウェーハ１１が鏡面を上にして収納されている。収納カセット２８は、活性層用ウェーハ１２が鏡面を上にして収納されている。また、収納カセット２９は、貼り合わせ後の貼り合わせ基板が収納される。
貼り合わせ手段２３は、収納カセット２９に隣接して設けられている。貼り合わせ手段２３は、アライナ（ａｌｉｇｎｅｒ）３０と、錘ステーション３１と、ウェーハを載置する載置テーブル３２と、駆動手段（図示せず）によりそれぞれ移動され、ウェーハの位置決めを行う離間配置された１対の位置合わせ板３３，３４と、押圧板３５を備えている。アライナ３０は、ウェーハの中心および方向性を検知し、貼り合わされる２枚のウェーハ１１，１２のオリフラ部１１ａ，１２ａを正確に検出する機能を有する。錘ステーション３１は、重ね合わされた２枚のウェーハ１１，１２を加圧する錘が設置されている。載置テーブル３２の形状は、凸状球面形状、平面形状の別を問わない。また、載置テーブル３２は、テーブル上の支持基板用ウェーハ１１を真空吸着する機能を有してもよい。位置合わせ板３３，３４と、押圧板３５の材質としては、発塵、汚染のおそれが少ないテフロン（登録商標）などが使用されている。
【００３０】
次に、貼り合わせ装置２０による支持基板用ウェーハ１１と活性層用ウェーハ１２との貼り合わせ処理方法を説明する。
貼り合わされる２枚のウェーハ１１，１２は、貼り合わせの前処理として充分に洗浄し、表面にパーティクルなどが存在しない、良好な状態とする。また、貼り合わせ処理は、ダストのない雰囲気で行う。
まず、ロボットアーム２５が、収納カセット２７に収納されている支持基板用ウェーハ１１を吸着部２６により吸着保持し、貼り合わせ手段２３の載置テーブル３２上に移載する。次に、ロボットアーム２５は、収納カセット２８に収納された活性層用ウェーハ１２を吸着部２６で吸着保持し、搬送途中でロボットアーム２５を反転させ、鏡面を下に向けた状態で載置テーブル３２に載置された支持基板用ウェーハ１１上に搬送する。そして、ロボットアーム２５は、支持基板用ウェーハ１１上で吸着を解除し、活性層用ウェーハ１２を自然落下させる。これにより、両ウェーハ１１，１２が重なり合う。自然落下する高さは、両ウェーハ１１，１２が傷ついたり、割れたり、位置外れしない高さである。また、位置合わせ板３３，３４および押圧板３５は、ウェーハの半径より１〜２ｍｍ広い位置に配置されている。なお、搬送される両ウェーハ１１，１２は、アライナ３０によりウェーハの中心位置および方向性が検出され、載置テーブル３２上の正しい位置に載置される。
【００３１】
次に、載置テーブル３２上に載置された両ウェーハ１１，１２の貼り合わせ面間に均一な空気層Ｙを介在させ、両ウェーハ１１，１２の位置合わせを行い、両ウェーハ１１，１２を保持する工程を説明する。
図５（ａ）に示すように、自然落下された活性層用ウェーハ１２は、両ウェーハ１１，１２を１点で加圧する前に、支持基板用ウェーハ１１と複数の接着点で貼り合わされる場合がある。このような状態で、両ウェーハ１１，１２の貼り合わせを開始すると、両ウェーハ１１，１２は貼り合わせ面で均等に密着せず、最初の接着点との間でボイドＸが発生するおそれがある。そこで、図３（ｃ）に示すように、重ね合わされた活性層用ウェーハ１２の一部分、ここではそのオリフラ部１２ａを押圧板３５で押圧し、両ウェーハ１１，１２の位置合わせを行う。両ウェーハ１１，１２を位置合わせすると、図５（ｂ）に示すように、両ウェーハ１１，１２が略水平に移動し、その際、前記接着点が剥離し、両ウェーハ１１，１２の貼り合わせ面に均一な空気層Ｙが形成される。位置合わせ後、大きさが異なる２枚のウェーハ１１，１２は、互いの中心線とオリフラ部１１ａ，１２ａとがそれぞれ合致する。
【００３２】
また、図３（ｄ）に示すように、両ウェーハ１１，１２は、押圧板３５による位置合わせ後、両ウェーハ１１，１２が位置ずれしないように、この押圧板３５と、駆動手段により外方から両ウェーハ１１，１２に近接してきた位置合わせ板３３，３４とにより安定して保持される。
押圧板３５は、駆動手段（図示せず）により押圧力を変化させ、両ウェーハ１１，１２を保持する押圧力を変化させることができる。例えば、押圧板３５の押圧力が、両ウェーハ１１，１２が接着しようとする力よりも大きければ、位置合わせ板３３，３４および押圧板３５と接触している部分の周辺の貼り合わせが阻害され、ボイドが発生する原因となる。このため、押圧板３５の押圧力を変化させ、両ウェーハ１１，１２が接着しようとする力よりも弱い力で両ウェーハ１１，１２を位置合わせ板３３，３４および押圧板３５で安定に保持し、ボイドの発生を防止する。
押圧板３５は、両ウェーハ１１，１２のオリフラ部１１ａ，１２ａに合致するように両ウェーハ１１，１２を保持する。そのため、両ウェーハ１１，１２のずれを防止し、正確に両ウェーハ１１，１２の位置合わせを行うことができる。
【００３３】
次に、位置合わせ後、両ウェーハ１１，１２の１点をウェーハ厚さ方向から加圧する工程について説明する。
まず、錘ステーション３１には、錘（図示せず）が出し入れ自在に配置されている。そこで、ロボットアーム２５により錘を吸着保持し、載置テーブル３２上に搬送する。そして、その錘を重ね合わせ状態の両ウェーハ１１，１２上に移載する。これにより、両ウェーハ１１，１２は載置テーブル３２上において１点で加圧され、貼り合わせを開始する。また、両ウェーハ１１，１２の１点を加圧する他の方法としては、例えば上下駆動手段または回転駆動手段により駆動される棒体による加圧でもよい。このように、重ね合わされた両ウェーハ１１，１２に対して、一点から加圧を開始すると、複数点において貼り合わせが開始される際のボイドの発生を防ぐことができる。貼り合わせ時、両ウェーハ１１，１２の間に介在されたシリコン酸化膜１２ｃの部分が埋め込みシリコン酸化膜１２ｄとなる（図２（ａ））。その後、得られた貼り合わせ基板１０は、ロボットアーム２５により収納カセット２９まで搬送される。
【００３４】
次に、貼り合わせ基板１０は、貼り合わせ用の熱酸化炉の石英反応管に挿入され、酸素ガス雰囲気で貼り合わせ熱処理される。貼り合わせ温度は１１００℃、熱処理時間は２時間である。これにより、貼り合わせ基板１０の露出面全体がシリコン酸化膜により覆われる。
続いて、貼り合わせ基板１０の外周部の貼り合わせ不良部分を除去するため、活性層用ウェーハ１２の外周部が、そのデバイス形成面側から＃３００〜＃２０００のレジノイド外周研削砥石により外周研削される。外周研削は、貼り合わせ面に達しない深さで止められる。その後、外周研削の削り残し部分が、ＫＯＨなどのアルカリ性エッチング液によりアルカリエッチされる。
【００３５】
次に、活性層用ウェーハ１２を、デバイス形成面側から＃３００〜＃２０００のレジノイド研削砥石により表面研削し、減厚された活性層を形成する。表面研削量は６００〜７００μｍ、活性層の厚さは２０μｍ程度とする。その後、活性層の研削面に表面研磨を施す。具体的には、枚葉式の研磨装置の研磨ヘッドに貼り合わせ基板を貼り付け、所定流量で研磨剤（スラリー）を供給しながら、活性層用ウェーハ１２の研削面を、研磨定盤に貼着された研磨布に押し付けて表面研磨する。研磨量は１０〜２０μｍである。こうして、貼り合わせ基板１０を基にした貼り合わせＳＯＩ基板が作製される。その後、得られた貼り合わせＳＯＩ基板は、洗浄され、ウェーハケースなどに梱包されてから、デバイスメーカに出荷される。
【００３６】
このように、大径な活性層用ウェーハ１２の外周部に、オリフラ部１２ａだけではなく、位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂを２つ形成するようにしたので、大きさが異なる２枚のウェーハ１１，１２を、互いの中心線とオリフラ部１１ａ，１２ａとが合致した位置ずれのない状態で貼り合わせることができる。また、大きさが異なる２枚のウェーハ１１，１２を予め貼り合わせるように構成したので、貼り合わせ時、ウェーハ半径方向において両ウェーハ１１，１２の外周ダレの始点間に差が生じる。そのため、同じ大きさの２枚のウェーハ１１，１２を貼り合わせる場合に比べて（図２（ｂ））、幅Ｗだけ貼り合わせ不良部分を短くすることができる（図２（ａ））。これにより、外周部の貼り合わせ面に発生するボイドの低減を図ることができ、しかもデバイスを形成可能な活性層用ウェーハ１２の有効面積を拡大することができる。
【００３７】
また、第１の実施例では、活性層用ウェーハ１２の表面において、位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂの最もウェーハ中心側の位置から活性層用ウェーハ１１の中心位置までの長さが、支持基板用ウェーハ１１の半径と略等しくしている。そのため、両ウェーハ１１，１２のオリフラ部１１ａ，１２ａを位置合わせし、この状態で両位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂの最もウェーハ中心側の位置を、支持基板用ウェーハ１１の外周縁に合致させれば、簡単に両ウェーハ１１，１２を位置合わせすることができる。
さらにまた、支持基板用ウェーハ１１のオリフラ部１１ａは、活性層用ウェーハ１２のオリフラ部１２ａの一部分と同じ形状を有するように構成されている。そのため、押圧板３５を操作し、押圧板３５を両ウェーハ１１，１２のオリフラ部１１ａ，１２ａに同時に押し当てるだけで、両ウェーハ１１，１２を容易に位置合わせることができる。しかも、位置合わせの精度も高めることができる。両ウェーハ１１，１２の位置合わせ状態では、支持基板用ウェーハ１１のオリフラ部１１ａの長さ方向の両側方に、活性層用ウェーハ１２のオリフラ部１２ａの両端部が、それぞれ均等な長さで、オリフラ部１１ａの縁の延長線上に露出される。
【００３８】
次に、図６を参照して、この発明の第２の実施例に係る貼り合わせ基板およびその製造方法を説明する。
図６に示すように、第２の実施例の貼り合わせ基板１０Ａは、外周部の一部分にオリフラ部１１ａが形成された支持基板用ウェーハ１１と、対応するオリフラ部１２ａの他に、支持基板用ウェーハ１１との位置合わせに利用されるノッチ形状の位置合わせ用切欠部１２ｅ，１２ｅが２つだけ外周部に形成された活性層用ウェーハ１２とを貼り合わせた構成を有している。
両ウェーハ１１，１２の位置合わせ時には、第１の実施例の２つの位置合わせ板３３，３４に代えて、２本の位置合わせピン３３Ａ，３４Ａが使用される。位置合わせ時、押圧板３５により両ウェーハ１１，１２を操作し、各位置合わせ用切欠部１２ｅ，１２ｅに、対応する位置合わせピン３３Ａ，３４Ａを合致させる。
その他の構成、作用および効果は、第１の実施例から推測可能であるため、説明を省略する。
【００３９】
次に、図７を参照して、この発明の第３の実施例に係る貼り合わせ基板およびその製造方法を説明する。
図７に示すように、第３の実施例の貼り合わせ基板１０Ｂは、外周部の一部分にノッチ部ｎ１が形成された支持基板用ウェーハ１１と、対応するノッチ部ｎ２の他に、支持基板用ウェーハ１１との位置合わせに利用されるノッチ形状の位置合わせ用切欠部１２ｅ，１２ｅが２つだけ外周部に形成された活性層用ウェーハ１２とを貼り合わせた構成を有している。
両ウェーハ１１，１２の位置合わせ時には、２本の位置合わせピン３３Ａ，３４Ａが用いられる。また、押圧板３５に代えて、駆動手段（図示せず）により押圧力を変化させ、両ウェーハ１１，１２を保持する押圧力を変化させることができる押圧ピン３５Ａが使用される。押圧ピン３５Ａは、取り付け基台３５ａに衝撃緩和用のコイルばね３５ｂを介して連結されている。
その他の構成、作用および効果は、第１の実施例から推測可能であるため、説明を省略する。
【００４０】
次に、図８を参照して、この発明の第４の実施例に係る貼り合わせ基板およびその製造方法を説明する。
図８に示すように、第４の実施例の貼り合わせ基板１０Ｃは、外周部の一部分にノッチ部ｎ１が形成された支持基板用ウェーハ１１と、対応するノッチ部ｎ２の他に、支持基板用ウェーハ１１との位置合わせに利用されるオリフラ形状の位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂが２つだけ外周部に形成された活性層用ウェーハ１２とを貼り合わせた構成を有している。
両ウェーハ１１，１２の位置合わせ時には、第１の実施例の２つの位置合わせ板３３，３４と、第３の実施例の押圧ピン３５Ａとがそれぞれ使用される。
その他の構成、作用および効果は、第１の実施例から推測可能であるため、説明を省略する。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に記載の貼り合わせ基板および請求項５に記載の貼り合わせ基板の製造方法によれば、大径な第２のウェーハの外周部に、オリエンテーションフラット部またはノッチ部だけではなく、位置合わせ用切欠部を複数形成するように構成した。これにより、大きさが異なる２枚のウェーハを、互いの中心線とオリエンテーションフラット部またはノッチ部とが合致した位置ずれのない状態で貼り合わせることができる。また、このように予め用意された大きさが異なる２枚のウェーハを貼り合わせるようにしたので、外周部の貼り合わせ面に発生するボイドの低減を図ることができ、しかもデバイスを形成可能な活性層の有効面積を拡大することができる。
【００４２】
特に、請求項３に記載の貼り合わせ基板および請求項６に記載の貼り合わせ基板の製造方法によれば、第２のウェーハの表面において、位置合わせ用切欠部の最もウェーハ中心側の位置から第２のウェーハの中心位置までの長さが、第１のウェーハの半径と略等しくしている。そのため、両ウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部を位置合わせし、この状態で各位置合わせ用切欠部１２ｂ，１２ｂの最もウェーハ中心側の位置を、第１のウェーハの外周縁に合致させれば、簡単に両ウェーハを位置合わせすることができる。
【００４３】
また、請求項４に記載の貼り合わせ基板および請求項７に記載の貼り合わせ基板の製造方法によれば、小径な第１のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部が、大径な第２のウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部の一部分と同じ形状を有している。そのため、例えば押圧部材を操作し、押圧部材を両ウェーハのオリエンテーションフラット部またはノッチ部に同時に押し当てるだけで、両ウェーハを容易に位置合わせることができる。しかも、両ウェーハの位置合わせの精度も高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例に係る貼り合わせ基板の平面図である。
【図２】（ａ）この発明の第１の実施例に係る貼り合わせ基板の外周部の要部拡大断面図である。
（ｂ）従来手段に係る貼り合わせ基板の外周部の要部拡大断面図である。
【図３】この発明の第１の実施例に係る貼り合わせ基板の製造方法を示すフローシートである。
【図４】この発明の第１の実施例に係る貼り合わせ基板の製造方法で使用される貼り合わせ処理装置の平面図である。
【図５】（ａ）この発明の第１の実施例における第１のウェーハ上に第２のウェーハが自然落下により載置された状態を示す断面図である。
（ｂ）第１のウェーハと第２のウェーハとの位置合わせ後の状態を示す断面図である。
【図６】この発明の第２の実施例に係る貼り合わせ基板の製造方法を示すフローシートである。
【図７】この発明の第３の実施例に係る貼り合わせ基板の製造方法を示すフローシートである。
【図８】この発明の第４の実施例に係る貼り合わせ基板の製造方法を示すフローシートである。
【符号の説明】
１０，１０Ａ〜１０Ｃ  貼り合わせ基板、
１１  第１のウェーハ、
１１ａ，１２ａ  オリエンテーションフラット部、
１２  第２のウェーハ、
１２ｂ，１２ｅ  位置合わせ用切欠部、
Ｙ  空気層、
ｎ１，ｎ２  ノッチ部。
【図１】
2005005318.tif 000003
【図２】
2005005318.tif 000004
【図３】
2005005318.tif 000005
【図４】
2005005318.tif 000006
【図５】
2005005318.tif 000007
【図６】
2005005318.tif 000008
【図７】
2005005318.tif 000009
【図８】
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