(57)【要約】【課題】絶縁膜が形成された一方の半導体基板に貼り合わせた他方の半導体基板の外周部を除去し該絶縁膜を露出させ、所望のＳＯＩ基板を形成する。【解決手段】本発明にかかるウエーハの製造方法は、第２の半導体基板３の外周部４を上面側から砥石１６２で研削し砥石１６２が絶縁膜３に達する直前に研削を終了させる外周部研削工程と、第２の半導体基板３の外周部４をエッチングにより除去し第１の半導体基板１の上面１ａに形成される絶縁膜２を露出させて露出部７を形成するエッチング工程とからなり、絶縁膜２をキズつけることなく第２の半導体基板３の外周部４のみを完全に除去することができる。したがって、高品質のＳＯＩ基板を製造することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に絶縁膜が形成された第１の半導体基板の上面側に該絶縁膜を介して第２の半導体基板を貼り合わせてなるウエーハの該第２の半導体基板の外周部を除去して該第１の半導体基板の上面の絶縁膜を露出させるウエーハの製造方法であって、
該第２の半導体基板の外周部を上面側から砥石で研削し、該砥石が該絶縁膜に達する直前に研削を終了させる外周部研削工程と、
該外周部研削工程における研削後に残存する該第２の半導体基板の該外周部をエッチングにより除去し該第１の半導体基板の上面を露出させて露出部を形成するエッチング工程と、
からなるウエーハの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のウエーハの製造方法の実施に用いられるウエーハ製造装置であって、
ウエーハを保持する保持テーブルと、
前記第２の半導体基板の外周部を砥石で研削する研削手段と、
該第２の半導体基板の該外周部にエッチング液を供給することにより該外周部を除去し前記第１の半導体基板の上面を露出させて前記露出部を形成するエッチング手段と、
を備えるウエーハの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハの製造方法及びその製造方法の実施に用いられるウエーハ製造装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体チップの信号処理速度の向上等を図るために、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造を有する半導体基板（以下では、「ＳＯＩ基板」とする。）が実用化されている。ＳＯＩ基板を製造する方法としては、例えば下記の特許文献１に示すように、２枚の半導体基板を貼り合わせる方法が提案されている。この方法では、外周部を所定の深さだけ研削することにより中央部に凸部が形成され凸部の周囲に凹部が形成された第１の半導体基板と、熱処理によって表面全面に熱酸化膜（絶縁膜）が形成された第２の半導体基板とを用意する。次いで、第２の半導体基板の絶縁膜上に第１の半導体基板の凸部及び凹部を対向させて貼り合わせる。その後、第１の半導体基板の露出面側を研削することにより凸部のみを第２の半導体基板の絶縁膜上に残し、凸部を活性層（ＳＯＩ層）としてＳＯＩ基板を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−０８５８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記したＳＯＩ基板の製造方法では、研削後の活性層の外縁部が、第２の半導体基板の表面に対して垂直に形成されたりナイフエッジ状に形成されたりするため、活性層の外縁部が割れてチッピングが発生し易くなり、これによって生じた屑が活性層に付着して、活性層にデバイス形成を行ったときに異物として残存することが問題となっている。そこで、第１の半導体基板を第２の半導体基板に貼り合わせた後に第１の半導体基板の外周部に対してエッジトリミングを行うことが考えられるが、第２の半導体基板に形成された絶縁膜にキズをつけずに外周部を完全に除去することが困難であるため、絶縁膜上に第１の半導体基板が薄く残存してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、絶縁膜が形成された半導体基板に他の半導体基板を貼り合わせてなるＳＯＩ基板の製造にあたり、他の半導体基板の外周部を除去して絶縁膜を露出させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、表面に絶縁膜が形成された第１の半導体基板の上面側に該絶縁膜を介して第２の半導体基板を貼り合わせてなるウエーハの該第２の半導体基板の外周部を除去して該第１の半導体基板の上面の絶縁膜を露出させるウエーハの製造方法であって、該第２の半導体基板の外周部を上面側から砥石で研削し、該砥石が該絶縁膜に達する直前に研削を終了させる外周部研削工程と、該外周部研削工程における研削後に残存する該第２の半導体基板の該外周部をエッチングにより除去し該第１の半導体基板の上面を露出させて露出部を形成するエッチング工程と、からなる。
【０００７】
本発明は、上記ウエーハの製造方法の実施に用いられるウエーハ製造装置であって、ウエーハを保持する保持テーブルと、上記第２の半導体基板の外周部を砥石で研削する研削手段と、該第２の半導体基板の該外周部にエッチング液を供給することにより該外周部を除去し上記第１の半導体基板の上面を露出させて前記露出部を形成するエッチング手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るウエーハの製造方法は、第２の半導体基板の外周部を上面側から砥石で研削し砥石が絶縁膜に達する直前に研削を終了させる外周部研削工程と、第２の半導体基板の外周部をエッチングにより除去し第１の半導体基板の上面側を露出させて露出部を形成するエッチング工程とからなるため、絶縁膜を傷つけることなく第２の半導体基板の外周部のみを除去することができ、第１の半導体基板の外周部の絶縁膜を露出させることができる。よって、例えば高品質のＳＯＩ基板を製造することができる。
【０００９】
また、上記ウエーハの製造方法が用いられるウエーハ製造装置は、上記第２の半導体基板の外周部を砥石で研削する研削手段と、第２の半導体基板の外周部にエッチングを行うエッチング手段とを備えるため、第２の半導体基板の外周部を砥石で研削後、エッチング手段から外周部にエッチング液を供給して外周部のみを除去して第１の半導体基板１の絶縁膜を露出させることができ、１つの装置において所望のＳＯＩ基板を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ウエーハ製造装置の構成を示す斜視図である。
【図２】エッチング手段の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は第１の半導体基板の構成を示す断面図である。（ｂ）は絶縁膜形成工程を示す断面図である。（ｃ）は貼り合わせ工程を示す断面図である。
【図４】外周部研削工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）はエッチング工程を示す断面図である。（ｂ）は第２の半導体基板の外周部が除去されて第１の半導体基板の絶縁膜が露出した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すウエーハ製造装置１００は、装置ベース１０を有し、その上面１０ａには、カセットステージ１１が形成されている。カセットステージ１１には、ウエーハ５などの被加工物を複数収容できるカセット１２を載置することが可能となっている。カセットステージ１１は、昇降可能な構成となっている。
【００１２】
ウエーハ製造装置１００は、被加工物を保持してＸ軸方向に移動可能でかつ回転可能な保持テーブル１３を備えている。また、保持テーブル１３の移動経路を跨ぐようにして門型のコラム１５が立設されている。保持テーブル１３は、その周縁においてウエーハ５の外周部を吸引保持するリング状の保持面１３ａを有している。保持面１３ａには、不図示の吸引源が接続されている。
【００１３】
ウエーハ製造装置１００は、保持テーブル１３に保持されるウエーハ５の外周部を研削する第１の研削手段１６ａと、第１の研削手段１６ａと対面して配置され保持テーブル１３に保持されるウエーハ５の外周部を研削する第２の研削手段１６ｂとが配設されている。第１の研削手段１６ａ及び第２の研削手段１６ｂは、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドル１６０と、スピンドル１６０を回転可能に囲繞するスピンドルハウジング１６１と、ウエーハ５の外周部を除去する砥石１６２とをそれぞれ備えている。なお、ウエーハ５を研削するときに２つの研削手段を同時に稼働させなくてもよいが、同時に稼働させる構成にしてもよい。
【００１４】
コラム１５のＸ軸方向前方側には、第１の研削手段１６ａをＺ軸方向に研削送りする第１の研削送り手段１７ａと、第１の研削手段１６ａをＹ軸方向に割り出し送りする第１の割り出し送り手段１８ａと、第２の研削手段１６ｂをＺ軸方向に研削送りする第２の研削送り手段１７ｂと、第２の研削手段１６ｂをＹ軸方向に割り出し送りする第２の割り出し送り手段１８ｂとが配設されている。第１の研削送り手段１７ａ及び第２の研削送り手段１７ｂは、Ｚ軸方向に延在するボールネジ１７０と、ボールネジ１７０の一端に接続されたモータ１７１と、ボールネジ１７０と平行に延在する一対のガイドレール１７２と、第１の研削手段１６ａと第２の研削手段１６ｂとに連結された昇降部１７３とをそれぞれ備えている。昇降部１７３の一方の面には一対のガイドレール１７２が摺接し、昇降部１７３の中央部に形成された図示しないナットにボールネジ１７０が螺合している。各モータ１７１が各ボールネジ１７０を回動させることにより、第１の研削手段１６ａと第２の研削手段１６ｂとを各昇降部１７３とともにＺ軸方向に昇降させることができる。
【００１５】
第１の割り出し送り手段１８ａ及び第２の割り出し送り手段１８ｂは、Ｙ軸方向に延在するボールネジ１８０と、ボールネジ１８０の一端に接続されたモータ１８１と、ボールネジ１８０と平行に延在するガイドレール１８２と、一方の面に昇降部１７３が連結されるとともに第１の研削手段１６ａと第２の研削手段１６ｂとをＹ軸方向に往復移動させる移動部１８３とをそれぞれ備えている。各移動部１８３の他方の面にはガイドレール１８２が摺接しており、移動部１８３の中央部に形成されたナットにボールネジ１８０が螺合している。各モータ１８１によって駆動されて各ボールネジ１８０が回動すると、各移動部１８３とともに第１の研削手段１６ａと第１の研削手段１６ｂとをＹ軸方向にそれぞれ割り出し送りすることが可能となっている。
【００１６】
ウエーハ製造装置１００は、研削後のウエーハ５の外周部をエッチングするエッチング手段２０と、研削後のウエーハ５を保持テーブル１３からエッチング手段２０へ搬送する搬送手段１９とを備えている。搬送手段１９は、円盤状のプレート１９０と、プレート１９０の下部に取り付けられた支持部１９１とを少なくとも備えている。搬送手段１９を構成する各支持部１９１は、ウエーハ５の径方向に移動可能となっており、ウエーハ５の外周側を内周側に向けて押圧してウエーハ５をエッジクランプすることができ、この状態でウエーハ５を所望の搬送先に搬送することができる。
【００１７】
エッチング手段２０は、図２に示すように、ウエーハ５を保持する保持面２１ａを有し昇降可能なスピンナーテーブル２１と、エッチング液をスピンナーテーブル２１に保持されるウエーハ５の外周部に供給するエッチング液供給ノズル２２とを備えている。スピンナーテーブル２１の下端には、回転軸２１０が接続されており、回転軸２１０にはモータからなる回転手段２１１が接続されている。回転手段２１１が駆動されて回転軸２１０が回転することにより、スピンナーテーブル２１を所定の回転速度で回転させることができる。なお、図１に示したスピンナーテーブル２１の位置は、スピンナーテーブル２１に対するウエーハ５の搬入及び搬出を行う待機位置であり、図２に示したスピンナーテーブル２１の位置は、待機位置よりも下降した位置であってエッチング液供給ノズル２２からウエーハ５にエッチング液を供給してエッチングを行う供給位置である。
【００１８】
エッチング液供給ノズル２２は、アーム部２２０の一端に取り付けられており、アーム部２２０の他端は、鉛直方向の軸心を中心として回転可能な回転軸２２１に接続されている。エッチング液供給ノズル２２には、不図示のエッチング液供給源が接続されている。そして、回転軸２２１の回転によりアーム部２２０が旋回すると、エッチング液供給ノズル２２をスピンナーテーブル２１に保持されるウエーハ５の中心とウエーハ５の外周部との間で移動させることが可能となっている。
【００１９】
次に、ウエーハ製造装置１００を使用したウエーハの製造方法について説明する。ウエーハ５は、ＳＯＩ基板の一例であり、シリコン基板からなる２枚の半導体基板を貼り合わせて形成したものである。ウエーハ５を形成するために、まず、図３（ａ）に示すように、外周部が面取りされた第１の半導体基板１を用意してその表面全面に絶縁膜を形成する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、第１の半導体基板１の上面１ａ，下面１ｂ及び面取りされた側面に、例えばシリコン熱酸化膜（SiO2）からなる絶縁膜２を熱処理によって形成する（絶縁膜形成工程）。
【００２０】
その後、図３（ｃ）に示すように、第１の半導体基板１と同径の第２の半導体基板３を用意し、その上面３ａを上向きにして第１の半導体基板１の上面１ａと第２の半導体基板３の下面３ｂとを対向させて貼り合わせる（貼り合わせ工程）。このようにして第１の半導体基板１と第２の半導体基板３とが一体となったウエーハ５を形成する。第２の半導体基板３の外周部４は露出しており、この外周部４に対して研削及びエッチングを施す。
【００２１】
（１）外周部研削工程
加工前のウエーハ５を、図１に示すカセット１２に収容し、カセット１２をカセットステージ１１に載置する。そして、カセット１２からウエーハ５を取り出して保持テーブル１３に搬送する。保持テーブル１３の保持面１３ａでウエーハ５を吸引保持後、保持テーブル１３を第１の研削手段１６ａ及び第２の研削手段１６ｂの下方に移動させる。本実施形態では、第１の研削手段１６ａのみで研削する場合について説明する。
【００２２】
次に、図４に示すように、第１の研削手段１６ａの下方側に移動してきた保持テーブル１３を例えば矢印Ａ方向に回転させる。また、第１の研削手段１６ａにおいては、図１に示したスピンドル１６０を回転させて砥石１６２を例えば矢印Ｂ方向に回転させる。そして、第１の研削送り手段１７ａが第１の研削手段１６ａを下降させ、第２の半導体基板３の外周部４の上面側に、回転する砥石１６２を切り込ませて研削し、外周部４の一部を除去して厚みの薄い外周残存部６を形成する。
【００２３】
砥石１６２によって除去する径方向の幅は、外周部４の面取り部分を除去できる程度の幅であればよく、図１に示した第１の割り出し送り手段１８ａによって第１の研削手段１６ａをＹ軸方向に割り出し送りして砥石１６２の位置を適宜調整する。このようにして第１の研削手段１６ａにより第２の半導体基板３の外周部４をリング状に研削し、砥石１６２が絶縁膜２に達する直前に研削を終了する。その結果、第２の半導体基板３の外周残存部６が絶縁膜２の上に残存した状態となる。砥石１６２が絶縁膜２に達する直前とは、例えば、第２の半導体基板３が数μｍ程度残存している時を意味する。
また、残存量が５μｍより大きい場合は、ウエットエッチングで残存部分を除去すると、同時に研削されたウエーハの側面がウエットエッチングされ、研削したときの面粗さより粗くなるため、残存量は１μｍから５μｍ以下が好ましい。
【００２４】
（２）エッチング工程
外周部研削工程を実施した後、第２の半導体基板３の外周残存部６に対してエッチングを施す。まず、図１に示した搬送手段１９の支持部１９１が、保持テーブル１３に保持されたウエーハ５の外周部をエッジクランプして持ち上げ、待機位置で待機するスピンナーテーブル２１にウエーハ５を搬入する。そして、図示しない吸引源の吸引力を保持面２１ａに作用させてウエーハ５を吸引保持したら、スピンナーテーブル２１がＺ軸方向に下降し、図２に示した供給位置に移動する。
【００２５】
次いで、回転手段２１１が回転軸２１０を回転させることにより、図５（ａ）に示すように、スピンナーテーブル２１を例えば矢印Ａ方向に回転させる。続いて図２に示した回転軸２２１が回転することにより、エッチング液供給ノズル２２を外周残存部６の上方に移動させ、エッチング液供給源２３から送られるエッチング液２４を外周残存部６に供給する。そうすると、エッチング液２４の化学作用によって絶縁膜２上の外周残存部６が除去され、図５（ｂ）に示すように、第１の半導体基板１の上面１ａにおける絶縁膜２を露出させて露出部７が形成される。
【００２６】
エッチング工程で用いるエッチング液２４としては、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）を用いることができる。このエッチング液２４は、シリコンのみを溶解させるため、エッチング液２４が絶縁膜２に付着しても絶縁膜２が溶解することはない。
【００２７】
エッチング工程の終了後は、例えば図１に示した搬送手段１９が、外周残存部６が除去されたウエーハＷの外周をエッジクランプしてスピンナーテーブル２１から搬出し、例えばカセット１２に収容する。エッチング後のウエーハ５は、第２の半導体基板３の外周部４が完全に除去された状態となるため、搬送手段１９によって外周部４が除去されたウエーハ５を搬送するときに、第２の半導体基板３の外周部に支持部１９１が接触することがない。
【００２８】
このように、本発明のウエーハの製造方法では、外周部研削工程を実施して第２の半導体基板３の外周部４を上面側から砥石１６２で研削し絶縁膜２が露出する直前に研削を終了させて第１の半導体基板１の上面１ａ側に第２の半導体基板３の外周残存部６を形成した後、エッチング工程を実施して外周残存部６をエッチングによって除去し第１の半導体基板１の上面側を露出させて露出部７を形成するため、絶縁膜２を傷つけることなく第２の半導体基板３の外周部４のみを完全に除去することができる。そのため、高品質のＳＯＩ基板を製造することが可能となる。
【００２９】
また、ウエーハ製造装置１００は、ウエーハ５を保持する保持テーブル１３と、ウエーハ５の外周部を砥石１６２で研削する第１の研削手段１６ａ及び第２の研削手段１６ｂと、研削後のウエーハ５の外周部をエッチングするエッチング手段２０と、保持テーブル１３からエッチング手段２０へ研削後のウエーハ５を搬送する搬送手段１９とを備えるため、外周部４の研削から、外周部４が研削されたウエーハ５のエッチング手段２０への搬送、外周残存部６のエッチングまでを、１つの装置内において自動的に行うことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１：第１の半導体基板  １ａ：上面  １ｂ：下面  ２：絶縁膜
３：第２の半導体基板  ３ａ：上面  ３ｂ：下面  ４：外周部
５：ウエーハ  ６：外周残存部  ７：露出部
１００：ウエーハ製造装置
１０：装置ベース  １０ａ：上面  １１：カセットステージ  １２：カセット
１３：保持テーブル  １３ａ：保持面  １５：コラム
１６ａ：第１の研削手段  １６ｂ：第２の研削手段
１６０：スピンドル  １６１：スピンドルハウジング  １６２：砥石
１７ａ：第１の研削送り手段  １７ｂ：第２の研削送り手段
１７０：ボールネジ  １７１：モータ  １７２：ガイドレール  １７３：昇降部
１８ａ：第１の割り出し送り手段  １８ｂ：第２の割り出し送り手段
１８０：ボールネジ  １８１：モータ  １８２：ガイドレール  １８３：移動部
１９：搬送手段  １９０：プレート  １９１：支持部
２０：エッチング手段
２１：スピンナーテーブル  ２１ａ：保持面  ２１０：回転軸
２１１：回転手段
２２：エッチング液供給ノズル  ２２０：アーム部  ２２１：回転軸
２３：エッチング液供給源  ２４：エッチング液
【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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