(57)【要約】  本発明は、製品ウェハ（４）との一時的な接合のために、融着接合又は陽極接合によって仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を支持ウェハ（１）に被着する方法に関する。この方法は以下の複数のステップ特に以下のフローを含む。即ち、融着接合又は陽極接合に適した仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を支持ウェハ（１）に被着するステップと、被着中及び／又は被着後、仮貼り合わせ層（２，２′，２″）の一時的な接合を解除できるように、仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を変形させるステップとを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
融着接合又は陽極接合による製品ウェハ（４）との一時的な接合のために、仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を支持ウェハ（１）に被着する方法において、
以下のステップ特に以下のフローを含み、即ち
融着接合又は陽極接合に適した仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を支持ウェハ（１）に被着する被着ステップと、
前記被着ステップ中及び／又は前記被着ステップ後、前記仮貼り合わせ層（２，２′，２″）の一時的な接合を解除できるように、該仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を変形させる変形ステップと
を含むことを特徴とする、
仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を支持ウェハ（１）に被着する方法。
【請求項２】
前記変形ステップを、前記仮貼り合わせ層（２，２′，２″）の表面処理により行い、特に前記仮貼り合わせ層（２，２′，２″）の構造形成及び／又は微小構造の変形により行う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記被着ステップを、ＣＶＤプロセス及び／又はＰＶＤプロセス又は電気化学堆積法により行う、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記仮貼り合わせ層（２，２′，２″）はＳｉＯ2から成る、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記変形ステップは、前記支持ウェハ（１）に対し平行に前記仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を貫通するダクト（３）を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を変形させるステップにおいて、該仮貼り合わせ層（２，２′，２″）をＣＶＤプロセスにより被着するときに、該仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を多孔性にし、ＣＶＤプロセス中に気体を加えることにより、前記仮貼り合わせ層（２，２′，２″）の孔に気体を封入する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記被着ステップ及び前記変形ステップの後、前記支持ウェハ（１）と前記製品ウェハ（４）との一時的な接合を、融着接合により接合力Ｆbで行う、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記一時的な接合の後、前記製品ウェハ（４）を処理し、該処理中及び／又は該処理後、前記ウェハ（４）を剥離するために前記仮貼り合わせ層（２，２′，２″）を弱める、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１記載の、融着接合又は陽極接合による製品ウェハとの一時的な接合のために、仮貼り合わせ層を支持ウェハに被着する方法に関する。
【０００２】
半導体産業においては、製品ウェハの固定、搬送及び処理を行えるようにする目的で、支持体技術の開発が必要とされる。今日に至るまで解決されていない課題として挙げられるのは、高温を使用する用途のためにウェハを支持ウェハに一時的に固定することである。公知の仮貼り合わせ技術では、所定の温度を超えるとその粘着力が少なくとも大幅に失われてしまうような材料が用いられる。
【０００３】
したがって本発明の課題は、製品ウェハとの一時的な接合のために仮貼り合わせ層を支持ウェハに被着する方法において、従来知られているものよりも高い温度であっても使用できるようにすることである。
【０００４】
この課題は、請求項１記載の特徴により解決される。従属請求項には、本発明の有利な実施形態が示されている。本発明の範囲には、明細書、特許請求の範囲及び／又は図面に記載された特徴のうち、少なくとも２つの特徴から成るどのような組み合わせであっても含まれる。また、記載された数値範囲において、そこに挙げた限界範囲内にある値も限界値として開示されたものとみなすべきであって、それらの値を任意の組み合わせで請求できるものである。
【０００５】
本発明の基礎を成す着想の１つは、融着接合又は陽極接合に適した材料（又は材料の組み合わせ）を、仮貼り合わせ層の被着に用い、以下のようにして仮貼り合わせ層としての特性を保証することである。即ち、融着接合又は陽極接合により形成された製品ウェハとの接合を、それ相応の特にラジカルな剥離剤によって再び解除できるように、仮貼り合わせ層の変形を被着中又は被着後に行うのである。上述の措置によって、これまでよりも著しく高い温度で支持体を利用できるようになり、それによって製品ウェハの処理も従来技術より著しく高い温度で行うことができるようになる。接合及び剥離の技術のために支持体技術によって利用可能な温度範囲が、このようにして格段に拡げられる。したがって本発明によれば、これまでパーマネントボンディングによって接合された基板の場合にしか実施できなかった処理ステップを、仮貼り合わせ層の被着と剥離との間に実施できるようになる。
【０００６】
換言すれば本発明が基礎としているのは、仮貼り合わせ層を、例えばＳｉＯ2から成る層有利にはもっぱらＳｉＯ2から成る層を、支持ウェハ特にＳｉウェハの上に、堆積させることである。本発明によれば堆積法として、例えばＰＶＤプロセス及び／又はＣＶＤプロセス及び／又はゾルゲルプロセス及び／又は電気化学堆積法及び／又は湿式化学堆積法が、考慮の対象となる。この場合、仮貼り合わせ層に構造を付与することによって、或いは仮貼り合わせ層の微小構造を変更することによって、仮貼り合わせ層が変形され、この変形によって、仮貼り合わせ層を製品基板からあとで剥離できるようになり、もしくは製品基板を支持基板からあとで剥離できるようになる。
【０００７】
本発明の有利な実施形態によれば、上記の変形が仮貼り合わせ層の表面処理により行われ、特に仮貼り合わせ層に構造を形成することにより、及び／又は仮貼り合わせ層の微小構造を変形することにより行われる。
【０００８】
有利にはこのような表面処理は、支持ウェハに対し平行に仮貼り合わせ層を貫通するダクトを形成することにより行われる。このようにすれば、例えば化学的に、有利には選択的に、仮貼り合わせ層に溶解作用を及ぼす溶剤を剥離剤として用いて、仮貼り合わせ層を溶解させることができる。
【０００９】
本発明のさらに別の有利な実施形態によれば、仮貼り合わせ層の変形にあたり、仮貼り合わせ層をＣＶＤプロセスにより被着する際、仮貼り合わせ層が多孔性にされ、ＣＶＤプロセス中に気体を加えることにより、仮貼り合わせ層の孔に気体が封入される。このようにすれば、封入された気体の特性を、接合の解除に利用することができる。このような多孔性をここで開示したダクトと関連させれば、開放型の多孔性の場合であれば特に、剥離剤の進入を容易に行わせることができ、それを支援することができる。したがって、多孔性の材料とダクトとの組み合わせも考えられる。
【００１０】
本発明による気体として、本発明によればあらゆる種類の１つの原子から成る気体又は２つの原子から成る気体或いはそれよりも多くの原子から成る気体を使用することができるが、有利であるのはヘリウム、アルゴン、ネオン、水素、酸素、窒素、二酸化炭素、一酸化酸素、水蒸気、ＨＣＬ、硫酸、フッ酸、硝酸、燐酸、すべての有機酸である。
【００１１】
さらに別の実施形態によれば、ガラスから成る支持ウェハとケイ素から成る仮貼り合わせ層が用いられ、或いはケイ素から成る支持ウェハとガラスから成る貼り合わせ層が用いられる。この場合、陽極接合は、好ましくは０℃〜８００℃の温度範囲において行われ、有利には１００℃〜７００℃、いっそう有利には２００℃〜６００℃、最も有利には３００℃〜５００℃の温度範囲において行われる。陽極接合プロセスにおいて陽極と陰極との間の電圧の絶対値は、例えば０Ｖ〜１０００Ｖの範囲にあり、有利には１００Ｖ〜９００Ｖ、いっそう有利には２００Ｖ〜８００Ｖ、著しく有利には３００Ｖ〜７００Ｖ、最も有利には４００Ｖ〜６００Ｖの範囲にある。
【００１２】
本発明によるさらに別のプロセスステップとして、例えば以下のステップを挙げておく：
・被着ステップと変形ステップの後、接合力Ｆbで製品基板と一時的に貼り合わせるステップ、及び／又は、
・一時的な貼り合わせ後、製品基板を処理するステップ、及びこの処理中及び／又は処理後、仮貼り合わせ層と製品基板との間もしくはガラス基板と製品基板との間の界面を、製品基板剥離のために弱めるステップ。
【００１３】
接合力は０ Ｎ〜１０００００ Ｎの間にあり、有利には０ Ｎ〜１００００ Ｎの間、いっそう有利には０ Ｎ〜１０００ Ｎの間、最も有利には０ Ｎ〜１００ Ｎの間にある。
【００１４】
しかも、仮貼り合わせ層がＳｉＯ2から成り、支持ウェハがケイ素から成る最も有利な実施形態によれば、力の作用を伴わず室温で接合が行われる。接合前にそれ相応の表面処理を行うことによって、支持ウェハのＳｉ表面と仮貼り合わせ層のＳｉＯ2表面との間に生じる共有結合を向上させることができる。表面改良処理のために考えられるのは、プラズマ処理、ＤＩ水（ＤＩ＝deionized脱イオン）による湿潤処理、或いは化学洗浄である。
【００１５】
以下の有利な実施例の説明ならびに図面には、本発明のさらに別の利点、特徴並びに詳細な点が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】本発明による方法の第１実施形態を６つのステップで示す図
【図１ｂ】本発明による方法の第１実施形態を６つのステップで示す図
【図１ｃ】本発明による方法の第１実施形態を６つのステップで示す図
【図１ｄ】本発明による方法の第１実施形態を６つのステップで示す図
【図１ｅ】本発明による方法の第１実施形態を６つのステップで示す図
【図１ｆ】本発明による方法の第１実施形態を６つのステップで示す図
【図２ａ】本発明による方法の第２実施形態を６つのステップで示す図
【図２ｂ】本発明による方法の第２実施形態を６つのステップで示す図
【図２ｃ】本発明による方法の第２実施形態を６つのステップで示す図
【図２ｄ】本発明による方法の第２実施形態を６つのステップで示す図
【図２ｅ】本発明による方法の第２実施形態を６つのステップで示す図
【図２ｆ】本発明による方法の第２実施形態を６つのステップで示す図
【図３】本発明による方法の第３実施形態を示す図
【００１７】
これらの図面には、本発明の利点及び特徴が、本発明の各実施形態に従いそれらをそれぞれ識別する参照符号によって表されており、その際、同じ機能及び／又は同じように動作する機能を備えた部品もしくは特徴には、同じ参照符号が付されている場合もある。
【００１８】
本発明の第１実施形態の場合、支持ウェハ１が最初に仮貼り合わせ層２によって被覆される。仮貼り合わせ層２は、有利にはＳｉＯ2である。この被覆は、どのような公知の被覆方法によって行ってもよいが、有利であるのはＰＶＤ，ＣＶＤ或いは電気化学堆積法である。仮貼り合わせ層２の厚さは様々なパラメータに依存するが、１ｎｍ〜１ｍｍの間にある。仮貼り合わせ層２の厚さは１ｎｍ〜１ｍｍであり、有利には１０ｎｍ〜１００μｍ、いっそう有利には１００ｎｍ〜１０μｍ、最も有利には１μｍ〜５μｍである。仮貼り合わせ層２には、この分野の当業者に知られた方法によって構造が形成される。
【００１９】
一例として図１ｃには、構造が形成された仮貼り合わせ層２がダクト３とともに描かれている。これらのダクト３は例えば公知のマスク技術即ちリソグラフィ及びマスキングを行い、その後、酸及び／又はアルカリによって、及び／又は相応に適切な化学物質によってエッチングすることにより、製造することができる。
【００２０】
本発明によれば、構造が形成された仮貼り合わせ層２を、シャドウマスクを用いることで堆積プロセス中にただちに製造することも考えられる。この場合、シャドウマスクによって、堆積プロセス中に材料を付着させるべきではない領域がマスキングされる。シャドウマスクを使用することにより、その後、仮貼り合わせ層２を面全体にわたりマスキングしてエッチングする必要がなくなる。
【００２１】
エッチングは特に、液体状態及び／又は蒸気状態のフッ化水素酸（フッ化水素、ＨＦ）によって行われる。特に蒸気相であると、ダクト３及び／又は設けられた孔を介して、フッ化水素酸が著しく速く進入するようになる。
【００２２】
本発明によって適用可能な酸をさらに挙げるとすれば、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、すべての有機酸である。
【００２３】
別の選択肢として、複数の化学物質から成る公知の混合物も考えられ、例えば王水、ピラニア溶液（Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2）、フッ化水素酸と硝酸の混合物も考えられる。
【００２４】
エッチング媒体として、例えばＫＯＨ、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）及び／又はＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）といった塩基性物質も用いられる。
【００２５】
約８５℃のとき、４４％のＫＯＨ溶液によってＳｉＯ2に作用させたときのエッチングレートは、毎分約１４オングストロームである。
【００２６】
約８０℃のとき、２５％のＴＭＡＨ溶液によってＳｉＯ2に作用させたときのエッチングレートは、毎分約２オングストロームである。
【００２７】
約１１５℃のとき、ＥＤＰ溶液によってＳｉＯ2に作用させたときのエッチングレートは、毎分約２オングストロームである。
【００２８】
このようにエッチングレートが低いことから、本発明によればいっそう高い濃度及び／又はいっそう高い動作温度が要求される。ここで使用される溶液の濃度は２０％よりも高く、有利には４０％よりも高く、いっそう有利には６０％よりも高く、著しく有利には８０％よりも高く、最も有利には９９％よりも高い。
【００２９】
また、本発明によって適用されるエッチング温度は２５℃よりも高く、有利には５０℃よりも高く、いっそう有利には１００℃よりも高く、著しく有利には２００℃よりも高く、最も有利には４００℃よりも高い。
【００３０】
ついで製品ウェハ４の表面４ｏを、仮貼り合わせ層２の表面２ｏと接合することができる。一般的にはポリマーが使われる接着剤による接合とは異なり、ここでの接合は、有利にはＳｉＯ2である高温用に設計された仮貼り合わせ層２と、製品ウェハ４の表面４ｏとの間で行われる。融着接合技術及び陽極接合技術は当業者に知られている。融着接合或いは陽極接合は極めて強いので、背面４ｕを処理することができる。一例として、製品ウェハ４の背面薄化を挙げておく。融着接合は理想的には、力の作用を伴うことなく室温で実施され、つまり特にもっぱら仮貼り合わせ層２の表面と支持ウェハ１の表面との単純な接触によって実施される。陽極接合は大抵の場合、力を加えながらいっそう高い温度で実施される。
【００３１】
製品ウェハ４の処理後、製品ウェハ４を以下のようにして再び仮貼り合わせ層２から剥がすことができる。即ちこの場合、ダクト３を通して化学物質６を浸入させて、仮貼り合わせ層２を溶解させるか、或いは少なくとも、製品ウェハ４の表面４ｏと仮貼り合わせ層２の表面２ｏとの界面を弱めるようにする（図１ｄ〜１ｆ）。この場合、ダクト３の役割は主として、化学物質が仮貼り合わせ層２へいっそう入りやすくすることである。化学物質によって仮貼り合わせ層２が溶解され、それによって製品ウェハ４を支持ウェハ１から分離できるようになる。この支持ウェハ１は再利用可能である。仮貼り合わせ層２の残留物が支持ウェハ１に存在している場合、本発明によれば支持ウェハ１を洗浄することができる。
【００３２】
別の実施形態（図２ａ〜ｃ）によれば、被覆プロセス有利にはＣＶＤ被覆プロセスによって、仮貼り合わせ層２′が支持ウェハ１に被着される。ＣＶＤ被覆プロセスが適用されるならば、堆積した層はすでにそれ相応に高い多孔性を有している。他の被覆プロセスを適用した場合、本発明によれば周知のプロセスによってそれ相応の多孔性を生じさせる必要がある。これら多数の孔に、種々の気体を取り込むことができ、或いはすでに被覆プロセス中に封入することができる。融着プロセスによって、製品ウェハ４が仮貼り合わせ層２′と溶接される。したがって、製品ウェハ４の裏面を処理することができる。クリティカルな温度Ｔｋを超えて加熱することにより、仮貼り合わせ層２′中の気体が伸長する。このようにして体積が伸長することによって、仮貼り合わせ層２′の少なくとも大部分が割れることになり、及び／又は仮貼り合わせ層２′の表面２ｏ′と製品ウェハ４の表面４ｏとの界面が弱くなり、製品ウェハ４を支持ウェハ１から、いっそう正確には仮貼り合わせ層２′から、分離できるようになる。発生したガスによって、必ずしも界面全体の剥離が引き起こされるようにしなくてもよい。本発明によれば、ガス発生プロセスによって界面（仮貼り合わせ層２′）が弱まり、その後で例えば機械的な分離プロセスを行うことによって、両方のウェハ１，４が互いに分離されれば、十分である（図２ｄ〜図２ｆ参照）。したがってクリティカルな温度Ｔｋを、おおよそ製品ウェハ４が処理される温度範囲にすることもでき、そのようにした場合、例えば製品ウェハ４の処理中にガスが発生するようになる。
【００３３】
さらに別の実施形態によれば（図３）、仮貼り合わせ層２″有利にはＳｉＯ2層の面全体にわたりそれぞれ異なる領域Ｒx（ここでxは１，２，３）の表面Ｒｏx（ここでxは１，２，３）を設け、それらの表面Ｒｏxに、それぞれ異なる物理的及び／又は化学的な処理を施すことで、それに続く接合プロセスにより、個々の領域Ｒxにそれぞれ異なる強さの接合力を生じさせる。ここでは一例として、ただし他を排除するものではないが、以下の表面処理を挙げておく：プラズマプロセス、コーティングプロセス、表面粗面度を変化させるプロセス。
【００３４】
さらに別の実施形態によれば、製品基板４と支持基板１との接合が陽極接合法によって行われる。これによれば、陽イオンと陰イオンの移動によってシロキサン結合Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの形成が引き起こされ、これによって仮貼り合わせ層２を介して、製品基板４が支持基板１と溶接される。第１の実施形態によれば、支持基板１はガラス基板１であり、仮貼り合わせ層２，２′，２″は少なくとも大部分が、有利には全体が、ケイ素から成る。第２の実施形態によれば、支持基板１はケイ素基板１であり、仮貼り合わせ層２，２′，２″は少なくとも大部分が、有利には全体が、ガラスから成る。仮貼り合わせ層２，２′，２″を、本発明による他の実施形態によるＳｉＯ2層と同様に事前に処理することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  支持ウェハ
２，２′，２″  仮貼り合わせ層
２ｏ，２ｏ′，２ｏ″  表面
３  ダクト
４  製品ウェハ
４ｏ  表面
４ｕ  裏面
６  溶剤
Ｒx  領域
Ｒｏx  表面
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
2016503961.tif 000005
【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
2016503961.tif 000008
【図２ａ】
2016503961.tif 000009
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
2016503961.tif 000011
【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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【図２ｆ】
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【図３】
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【国際調査報告】
2016503961.tif 000016
2016503961.tif 000017
2016503961.tif 000018
2016503961.tif 000019
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