(57)【要約】【課題】  本発明は剥離熱処理を行い一旦剥離したウェーハを一部未剥離のまま専用の治具により強制的に接着部を剥離する際に、剥離による傷や、専用治具に移載した時点での傷が問題となり、枚葉処理により生産性が悪く、コストも高くなるという問題の解決を図る。【解決手段】  活性層ウェーハの面取り部を無くすことによりイオン注入がウェーハ端面においても表面から均一に注入でき、剥離時に活性層ウェーハの端面を外周部に段差を残すことなく、剥離することができる。そのため、再生工程において外周段差を削除する工程が不要となり、コスト削減が可能である。剥離されたウェーハを容易に回収することができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素イオン注入剥離法を用いた貼り合わせウェーハの分離方法において、活性層となるウェーハの少なくとも貼り合わせ面側の面取り部をなくし、かつ活性層となるウェーハの外径寸法を支持基板となるウェーハの外径寸法よりも小さくすることを特徴とする貼り合わせウェーハの分離方法。
【請求項２】
水素イオン注入剥離法を用いて貼り合わせウェーハを剥離熱処理する縦型ボートにおいて、積層ウェーハを支持する支持部が活性層側ウェーハの外径より大きくかつ支持基板ウェーハの外径よりも小さく、支持基板ウェーハの外周部を支持する大径ウェーハ支持部と、剥離したウェーハの外周部を支持するボート内周方向に長く延びた小径ウェーハ支持部を縦型ボートの上下方向に交互に有することを特徴とする貼り合わせウェーハの分離用ボート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入したウェーハとイオン注入されていないウェーハを貼り合わせた後に剥離してＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハを製造する、いわゆる水素イオン注入剥離法（スマートカット法とも呼ばれている）における貼り合わせウェーハの分離方法及びその分離用ボートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板中に水素イオン注入を行った後に、この半導体基板をイオン注入面を重ね合せ面として支持基板に貼り合わせ、この貼り合わせた両基板を熱処理により、上記半導体基板を水素イオン注入部分で支持基板から分離し、支持基板の表面に薄膜を有する半導体材料を製造する方法、いわゆるスマートカット法が提案されている（例えば特許文献１）。この方法では、二枚の半導体基板のうち、少なくとも一方に酸化膜を形成すると共に、一方の半導体基板の上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、該半導体基板内部に微小気泡層（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半導体基板と密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層を劈開面として一方の半導体基板を薄膜状に剥離し、さらに熱処理を加えて強固に結合してＳＯＩ基板とする技術である。この方法では、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基板が比較的容易に得られている。
【０００３】
一方、剥離方法に関しては、剥離前の１組の貼り合わせウェーハを専用の治具に乗せ、強制的に上面のウェーハだけをスライドさせ分離する方法が提案されている（例えば特許文献２）。具体的には、ＳＯＩウェーハと残存ウェーハとの積層体を個別のウェーハに分離させるウェーハ分離治具は、積層体を厚さ方向に支持する支持面と、積層体における下側ウェーハの滑り移動を阻止するとともに、上側ウェーハの下側ウェーハに対する滑り移動を許容するように高さ調整された支持面上の段差部を備える。支持面に積層体を載せて傾け、上側ウェーハを自重により下側ウェーハに対して面内方向に相対的に滑り移動させて、両者を互いに分離させる方法である。この方法によると、ウェーハ同士の擦れ合いを抑制でき、ウェーハ表面にキズも生じないとされている。
【０００４】
剥離後の再生工程に関しては、例えば特許文献３に示されているように、剥離されたウェーハは外周部に段差を残しており、まずは外周段差を削除する工程が必要であった。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１１１２８号公報
【特許文献２】特開２００３−４６０７０号公報
【特許文献３】特開平１１−２９７５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなイオン注入剥離法でＳＯＩウェーハ等の結合ウェーハを作製すると、１枚のシリコンの剥離ウェーハが副生されることになるので、この副生した剥離ウェーハを再利用することによって、１枚のシリコンウェーハから１枚のＳＯＩウェーハを得ることができ、コストを大幅に下げることができる。
【０００７】
ところが、ウェーハの外周部は通常、加工時の割れ、欠け等を防止するため、面取りと呼ばれる加工により面取り部が表裏両面に形成されている。面取り部があると面取り部でのイオン注入が均一とならず、剥離熱処理時に面取り部を残して亀裂が発生し、外周部に段差を残して剥離されることとなる。このような外周部に段差のある剥離ウェーハは、そのままでは活性層用ウェーハとして再使用できるようなものではなく、ウェーハ外周部の段差を除去し再使用する必要がある。
【０００８】
図２により簡単に説明すると、ウェーハ１、２の２枚を用意し（ａ）し、その内の１枚を活性層ウェーハ１とするために、酸素雰囲気で熱処理し表面に酸化膜６を形成する（ｂ）。次に、酸化膜６が形成された活性層ウェーハ１に水素イオンＨ+を打ち込み（ｃ）、もう１枚の支持基板用ウェーハ２とを水素イオンを打ち込んだ面を重ねて貼り合わせ積層体３とする（ｄ）。次に、積層体３の剥離熱処理を行い、水素イオン打ち込み部７で剥離し（ｅ）、貼り合わせウェーハ４とする。一方剥離したウェーハ５は外周部段差８の除去（ｆ）（ｇ）を行い、再度活性層用ウェーハ１として再使用することとなる。
【０００９】
特許文献２の剥離方法では、剥離による傷や、専用治具に移載した時点での傷が問題となる。また、剥離熱処理の後に再度機械的に剥離処理しなければならず枚葉処理により生産性が悪く、コストも高くなるという問題がある。また、剥離熱処理を行い一旦剥離したウェーハは機械的に剥離する前に再度接着する問題がある。再度接着したウェーハは剥離時に表面に傷が付く問題がある。剥離した活性層側の基板は再利用されるので表面に傷がないことが望まれる。
【００１０】
本発明者らは、活性層ウェーハの少なくとも貼り合わせ面（イオン注入する面）の面取り部を無くすことによりイオン注入がウェーハ端面においても表面から均一に注入でき、剥離時に活性層ウェーハの端面を残すことなく均一に支持基板ウェーハから剥離することができることを知見し、これにより次工程の再生処理工程において剥離ウェーハの端面の外周段差を取り除く工程が不要となることを見いだした。
【００１１】
本発明は、このような上記問題点に鑑みてなされたものであって、活性層となるウェーハ基板の外径寸法を支持基板となるウェーハの外径寸法よりも１％以上小さくし、かつ貼り合わせ面となる面の面取り幅を無くすことで、イオン注入時にウェーハ外周まで均一に注入できる。そのため、外周部に段差を残すことなく剥離することができ、再生工程において外周段差を削除する工程が不要となり、コスト削減が可能である。
【００１２】
また、上記に示した貼り合わせウェーハの構造とすることにより、バッチ型熱処理炉内のみで完全に剥離させることが可能となる。即ち、下側に向けられた活性層側のウェーハが剥離熱処理により剥離され、下方へ降下することを妨げることなく、支持基板の外周部のみ支持するように構成された大径ウェーハ支持部と、降下した活性側の剥離ウェーハを保持するために前記記載の支持部よりボート内周方向に長く延びた小径ウェーハ支持部とが、ボートの上下方向に交互に配置されたウェーハ支持ボートを用いることにより、完全に剥離されたウェーハを容易に回収することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、水素イオン注入剥離法を用いた貼り合わせウェーハの分離方法において、活性層となるウェーハの少なくとも貼り合わせ面側の面取り部をなくし、かつ活性層となるウェーハの外径寸法を支持基板となるウェーハの外径寸法よりも小さくすることを特徴とする貼り合わせウェーハの分離方法である。
【００１４】
請求項１の発明によれば、活性層ウェーハの少なくとも貼り合わせ面側（イオン注入する面）の面取り部を無くすことによりイオン注入がウェーハ端面においても表面から均一に注入でき、剥離時に活性層ウェーハの端面を残すことなく均一に支持基板ウェーハから剥離することができる。これにより次工程の再生処理工程において剥離ウェーハの端面の外周段差を取り除く工程が不要となる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、水素イオン注入剥離法を用いて貼り合わせウェーハを剥離熱処理する縦型ボートにおいて、積層ウェーハを支持する支持部が活性層側ウェーハの外径より大きくかつ支持基板ウェーハの外径よりも小さく、支持基板ウェーハの外周部を支持する大径ウェーハ支持部と、剥離したウェーハの外周部を支持するボート内周方向に長く延びた小径ウェーハ支持部を縦型ボートの上下方向に交互に有することを特徴とする貼り合わせウェーハの分離用ボートである。
【００１６】
請求項２の発明によれば、バッチ型熱処理炉内のみで完全に剥離させることが可能となる。即ち、下側に向けられた活性層側のウェーハが剥離熱処理により剥離され、下方へ降下することを妨げることなく、支持基板の外周部のみ支持するように構成された大径ウェーハ支持部と、降下した活性側の剥離ウェーハを保持するために前記記載の支持部よりボート内周方向に長く延びた小径ウェーハ支持部とが、ボートの上下方向に交互に配置されたウェーハ分離用ボートを用いることにより、完全に剥離されたウェーハを容易に回収することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は活性層ウェーハの面取り部を無くすことによりイオン注入がウェーハ端面においても表面から均一に注入でき、剥離時に活性層ウェーハの端面を剥離後の活性層ウェーハの再生工程において、外周部に段差のない剥離ウェーハを提供することで、再生加工工程初期での外周段差の影響をなくすことができる。また、活性層側ウェーハの外径寸法小径化により、剥離熱処理後に強制的に剥離することなく、剥離熱処理炉の炉内で剥離と同時に貼り合わせウェーハと剥離したウェーハの個別の回収が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る貼り合わせウェーハの剥離方法の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００１９】
本発明に係る貼り合わせウェーハの剥離方法においては、図１に示すように、面取り部のない活性層用ウェーハ１１を用意し（ａ）、酸素雰囲気で熱処理し表面に酸化膜１６を形成する（ｂ）。次に、酸化膜１６が形成された活性層ウェーハ１１に水素イオンＨ+を注入してウェーハ１１内部に酸化膜（絶縁層）１３に平行なイオン注入領域１７を形成する（ｃ）。活性層ウェーハ１１のイオン注入を行った面を支持基板ウェーハ１２に重ね合せて積層体１３を形成する（ｄ）。必要により重ね合わせ面の結合を強化する熱処理を施す。次に積層体１３のイオン注入領域１７で分離するための剥離熱処理を施すことにより活性層ウェーハ１１をイオン注入領域１７で分離し貼り合わせウェーハ１４が得られる（ｅ）とともに、活性層用ウェーハ１１として再利用可能な剥離ウェーハ１５が得られる（ｆ）。
【００２０】
図３および図４により剥離熱処理における貼り合わせウェーハの分離方法について説明する。まず、イオン注入された活性層ウェーハ１１と支持ウェーハ１２とが重ね合わされた積層体１３をボート１０に搭載する。積載方法は、活性層ウェーハ１１を下面として支持ウェーハ１２の外周縁部を大径ウェーハ支持部２１に必要枚数搭載する。次に積層体１３が搭載されたボート１０を熱処理炉に挿入し剥離温度で熱処理する。積層体１３は熱処理されることにより活性層ウェーハ１１のイオン注入部１７の水素が気泡状態となり、剥離ウェーハ１５として分離する。大径ウェーハ支持部２１で支持されていた剥離ウェーハ１５は分離すると、大径ウェーハ支持部２１の下にある小径ウェーハ支持部２０の上に降下する。小径ウェーハ支持部２０は剥離してきたウェーハ１５の径よりも中心側に伸びた支持溝であるため剥離ウェーハ１５を下方に降下させることなく受け止めることができる。これにより剥離熱処理工程のみで大径ウェーハ支持部２１には貼り合わせウェーハ１４、小径ウェーハ支持部２０には活性層ウェーハ１１から分離した剥離ウェーハ１５を同時に得ることができる。
【００２１】
イオンを注入するウェーハの端面は面取りされていない端面が必要である。面取り幅を無くすことで、イオン注入時にウェーハ外周まで均一に注入でき、外周部に段差を残すことなく、剥離することができる。
また、剥離熱処理において支持基板ウェーハから活性層ウェーハを容易に剥離するためには活性層となるウェーハの外径寸法を支持基板となるウェーハの外径寸法よりも１％以上小さくする必要がある。あまり小さくすると生産効率が悪くなるため、好ましくは１％以上３％以下である。
【００２２】
次に、本発明に係わる方法を用いて、実際に場合の具体例を示す。
【実施例１】
【００２３】
用いた活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハはボロンをドープした、ｐ型、比抵抗：１０Ωｃｍ、酸素濃度：１２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3［ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１  １９７９］２００ｍｍと１９８ｍｍのシリコンウェーハ２枚を用意した。その一方の面取り幅を無くした１９８ｍｍの基板に活性層用ウェーハとするために酸化性雰囲気で、１５０ｎｍのＢＯＸ酸化膜を形成した後、水素イオンを５０ｋｅＶの注入エネルギーで、ドーズ量は、５×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 、イオン注入深さは約０．４μｍ注入したもので、もう一方の支持基板用２００ｍｍシリコンウェーハと貼り合わせをおこなった。
【００２４】
その後、活性層側ウェーハ１１を下面にし、支持ウェーハ１２の外周部を横向きに支持する本発明にて提案している縦型タイプのボート１０に搭載した。まず、貼り合わせて積層体１３としたウェーハを大径ウェーハ支持部２１に載置し、剥離熱処理を行う熱処理炉（図示せず）に挿入した。ボート１０を挿入後、５００℃、１０分の剥離熱処理を行ったところ、活性側のウェーハ１１はイオン注入部１７で分離し剥離ウェーハ１５として直下に配置された小径ウェーハ支持部２０に保持されていた。
【００２５】
回収した剥離ウェーハ１５の剥離面を外観検査を行ったところ、剥離面の外周部に段差は確認できなかった。
【実施例２】
【００２６】
実施例１と同様に貼り合わせて積層体１３となったウェーハ１枚を大径ウェーハ支持部２１、小径ウェーハ支持部２０の１組をもつボートの大径ウェーハ支持部２１に載置し、ＲＴＰ炉に挿入して剥離熱処理を行った。熱処理後、貼り合わせウェーハ１４は大径ウェーハ支持部２１に、剥離されたウェーハ１５は小径ウェーハ支持部２０に保持されていた。回収した剥離ウェーハ１５の剥離面を外観検査を行ったところ、実施例１と同様剥離面の外周部に段差は確認できなかった。。
【実施例３】
【００２７】
比較例として、面取り部が形成された、Ｂをドープされた２００ｍｍの２枚のシリコンウェーハの内、一方にＢＯＸ酸化膜を形成した後、水素イオン注入を行い、もう一方のシリコンウェーハと貼り合わせを行った。その後、通常の縦型ボートに移載し、５００℃、１０分の剥離熱処理を行った。更に、接着したままの１組のウェーハを回収し、強制的に剥離を行った結果、再生ウェーハの剥離面の外周部に段差があることが確認された。図２
【産業上の利用可能性】
【００２８】
スマートカット法における活性層側ウェーハの面取り部を無くすことで、剥離ウェーハのウェーハ外周部に存在していた段差を無くすことができ、再生工程におけるウェーハ外周部の段差を削除する工程を無くすことができるので、剥離したウェーハを研磨することなく再利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による貼り合わせ構成を示す図である。
【図２】従来の貼り合わせ構成を示す図である。
【図３】本発明による縦型熱処理ボートのイメージを示す図である。
【図４】本発明による剥離前後のイメージを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１１  活性層用ウェーハ、
２，１２  支持基板用ウェーハ、
３，１３  積層体、
４，１４  貼り合わせウェーハ、
５，１５  剥離ウェーハ、
６，１６  酸化膜、
７，１７  水素イオン注入部（イオン注入部）、
８  外周部段差部（段差部）、
９，１９  面取り部、
２０  大径ウェーハ支持部、
２１  小径ウェーハ支持部。
【図１】
2005079389.tif 000003
【図２】
2005079389.tif 000004
【図３】
2005079389.tif 000005
【図４】
2005079389.tif 000006