(57)【要約】【課題】  ＳＯＩウェーハの研磨工程において、その製造コストを低減し生産性を向上させる。【解決手段】  ステップＳ１における複数のＳＯＩウェーハを１つの貼付けプレートに貼付ける工程と、ステップＳ２における全ＳＯＩウェーハを研磨する工程と、ステップＳ３における貼付けプレートに貼付けた状態でのＳＯＩ層の厚さ測定の工程と、ステップＳ４におけるＳＯＩ層の厚さの許容範囲かどうかの判定の工程、を繰り返してＳＯＩ層の厚さを調整研磨し制御する。ここで、許容範囲内になったＳＯＩウェーハのみが貼付けプレートから剥離されて研磨工程の次工程に送られる。【選択図】  図１
2009130077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体用ウェーハと活性層用ウェーハとを絶縁膜を介して貼合わせ接着させ、前記活性層用ウェーハを所定の厚さのＳＯＩ層にするＳＯＩウェーハの製造方法において、
複数のＳＯＩウェーハを前記支持体用ウェーハの裏面から１つの貼付けプレート表面に接着剤で貼付ける工程と、
前記複数のＳＯＩウェーハの前記活性層用ウェーハ表面を研磨布の貼付けられた研磨定盤面に摺接させ、研磨剤の作用により、前記複数のＳＯＩウェーハの活性層用ウェーハ表面を研磨する工程と、
前記貼付けプレートを保持する研磨装置から前記貼付けプレートを脱着させ、前記ＳＯＩウェーハを前記貼付けプレートに貼付けた状態で前記ＳＯＩ層の厚さを光学的に計測する工程と、を有し、
前記活性層用ウェーハ表面の研磨と前記ＳＯＩ層の厚さの光学的な計測により前記ＳＯＩ層の厚さを調整し制御することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記貼付けプレートはアルミナプレートであることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記ＳＯＩ層の光学的な厚さの計測では、測定光源から前記ＳＯＩ層に対して照射する測定光の反射光もしくは透過光の強度を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貼合わせ構造のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハの製造方法に関し、特に低コストで生産性に優れたＳＯＩウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶シリコンからなる支持体用ウェーハに例えばシリコン酸化膜のような絶縁膜を介して活性層用ウェーハを貼合わせ接着し製造される貼合わせ構造のＳＯＩウェーハは、高性能化した半導体デバイスの製造に好適な半導体基板として注目され一部で使用されるようになってきている。そして、例えばＳＲＡＭを含む高速動作のロジック回路が搭載される高速デバイス、あるいはパワートランジスタを含む高耐圧デバイスの基板材料としてその製造方法が種々に検討されている。
【０００３】
上記ＳＯＩウェーハの製造工程において、研削加工、研磨加工からなる高精度の加工方法により活性層用ウェーハを上記半導体デバイスに合った適宜な厚さの活性層（以下、ＳＯＩ層ともいう）にされる。ここで、研削加工は、一般的に使用されている方法であって、例えばダイヤモンド砥石を用いた粗研削と精密研削により、活性層用ウェーハを研削して所定の研磨代を残した厚さに仕上げる。
【０００４】
そして、研磨加工では、例えば図４に示すような工程の流れ図に従ってＳＯＩ層の高精度の厚さ制御を行う。図４は例えば研削加工を前工程とするバッチ処理の研磨工程を示す工程の流れ図である。初めに図４のステップＳ１０の工程において、上記研削等が施された複数枚のＳＯＩウェーハを研磨装置の１つの貼付けプレートに接着ワックス等の接着剤によりに貼付ける。ここでは、支持体用ウェーハの裏面にスピンコートした接着ワックスを介しその裏面が貼付けプレートに固着される。
【０００５】
次に、ステップＳ１１の工程において、１つの貼付けプレートに貼付けした全ＳＯＩウェーハの研磨加工を行う。ここで、研磨布が貼付けられた研磨定盤を上記全ＳＯＩウェーハの活性層用ウェーハ表面に接触させ、更に研磨定盤に加圧および回転を与え、研磨剤（スラリー）作用により、上述した研磨代のある活性層用ウェーハ表面を研磨加工する。この場合、ウェーハ表面の研磨量は研磨時間により制御される。この研磨時間による制御方法は、先ず研磨速度を予め計測し、その研磨速度に基づいて研磨時間を見積もり全てのＳＯＩウェーハの研磨を行う。なお、研磨時間の見積もりにおいて、研磨布およびスラリーの経時変化による研磨速度の時間的な変化は考慮される。
【０００６】
次に、ＳＯＩ層が所要の厚さになる研磨時間で研磨定盤の回転を停止させる。そして、ステップＳ１２の工程において、全てのＳＯＩウェーハを貼付けプレートから剥離し、続くステップＳ１３の工程において、剥離した全てのＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の厚さ測定を行う。そして、ステップＳ１４の判別の工程において、ＳＯＩ層の厚さが許容範囲になりＹＥＳとなるＳＯＩウェーハは例えばベベル加工等の次工程に送られる。
【０００７】
一方、ＳＯＩ層の厚さが許容範囲からはずれ（通常、許容範囲より厚い）ＮＯとなるＳＯＩウェーハは、ステップＳ１５の工程において、再び貼付けプレートに接着ワックスにより貼付け、続くステップＳ１６の工程において、それ等のＳＯＩ層に対して追加の研磨加工を施す。ここで、複数の貼付けプレートで研磨処理したＳＯＩウェーハのうちＳＯＩ層の厚さが近いウェーハを新たに１つの貼付けプレートに貼付けして、追加研磨を行うようにする。
【０００８】
そして、所定時間の追加研磨の後でのステップＳ１７の工程における全ＳＯＩウェーハの貼付けプレートからの剥離、ステップＳ１８の工程における全てのＳＯＩ層の厚さ測定を行い、ステップＳ１９の工程におけるＳＯＩ層の厚さが許容範囲になっているかどうかの判定を行う。ここで判定がＹＥＳとなるＳＯＩウェーハは次工程に送られ、判定がＮＯとなるＳＯＩウェーハはステップＳ１５に戻され、ＳＯＩ層の厚さが許容範囲になるまで上述した工程が繰り返される。
【０００９】
このように、バッチ処理の研磨工程では、過度の研磨加工を行うとそのＳＯＩウェーハが使用不能になることから、活性層が所要の厚さになるまで上記調整研磨および膜厚測定を繰り返して行うことが必要となる。
【００１０】
しかし、従来のＳＯＩウェーハの研磨工程にあっては、そのバッチ処理による製造コスト低減が可能であるが、上記調整研磨および膜厚測定において、貼付けプレートに対しＳＯＩウェーハの剥離と貼付を繰り返さなければならない。このため、研磨工程の作業性および生産性の向上に限界が生じていた。また、ＳＯＩウェーハの剥離と貼付の繰り返しは、ＳＯＩ層のキズ、スクラッチ等の機械的損傷、あるいは厚さ測定におけるＳＯＩウェーハ裏面の吸着跡のような痕跡損傷を引き起こし易く、ＳＯＩウェーハ製品の歩留まりを低減させる要因になっていた。
【００１１】
これに対して、ＳＯＩウェーハの研磨中に膜厚測定を行う、いわゆるインラインでＳＯＩ層の厚さをモニタリングする研磨方法および研磨装置が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。しかし、これ等の研磨方法は、いずれも枚葉処理の方法となり、ＳＯＩ層の厚さ制御が高精度になるものの上記バッチ処理の場合に比べて製造コスト低減が難しくなる。
【特許文献１】特開平８−２１６０１６号公報
【特許文献２】特開２００５−１９９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、貼合わせ構造のＳＯＩウェーハ製造の研磨工程において、ＳＯＩウェーハのバッチ処理が可能であり、貼付けプレートに対しＳＯＩウェーハの剥離と貼付を繰り返すことなく、低コストで生産性に優れたＳＯＩウェーハの製造方法を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明にかかるＳＯＩウェーハの製造方法は、支持体用ウェーハと活性層用ウェーハとを絶縁膜を介して貼合わせ接着させ、前記活性層用ウェーハを所定の厚さのＳＯＩ層にするＳＯＩウェーハの製造方法において、複数のＳＯＩウェーハを前記支持体用ウェーハの裏面から１つの貼付けプレート表面に接着剤で貼付ける工程と、前記複数のＳＯＩウェーハの前記活性層用ウェーハ表面を研磨布の貼付けられた研磨定盤面に摺接させ、研磨剤の作用により、前記複数のＳＯＩウェーハの活性層用ウェーハ表面を研磨する工程と、前記貼付けプレートを保持する研磨装置から前記貼付けプレートを脱着させ、前記ＳＯＩウェーハを前記貼付けプレートに貼付けた状態で前記ＳＯＩ層の厚さを光学的に計測する工程と、を有し、前記活性層用ウェーハ表面の研磨と前記ＳＯＩ層の厚さの光学的な計測により前記ＳＯＩ層の厚さを調整し制御する、構成になっている。
【００１４】
上記発明の好適な態様では前記貼付けプレートはアルミナプレートである。そして、前記ＳＯＩ層の光学的な厚さの計測では、測定光源から前記ＳＯＩ層に対して照射する測定光の反射光もしくは透過光の強度を測定する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の構成により、貼合わせ構造のＳＯＩウェーハ製造の研磨工程において、ＳＯＩウェーハのバッチ処理が可能であり、貼付けプレートに対しＳＯＩウェーハの剥離と貼付を繰り返すことなく、低コストで生産性に優れたＳＯＩウェーハ製造が容易になる。また、研磨工程でのＳＯＩ層のキズ、スクラッチ等の損傷が低減することから、ＳＯＩウェーハ製品の歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかるＳＯＩウェーハの製造方法を示す研磨工程の流れ図である。そして、図２は本実施形態における研磨工程の説明に供するためにＳＯＩウェーハの研磨加工を示す側面図であり、図３は本実施形態におけるＳＯＩ層厚さの光学的な計測の説明に供するために膜厚測定系を示す概略構成図である。
【００１７】
例えば、５インチφ口径で６００〜８００μｍ厚のシリコンウェーハから成る支持体用ウェーハおよび同様なシリコンウェーハから成る活性層用ウェーハが約１μｍ厚のシリコン酸化膜を介して貼合わせ接着されているＳＯＩウェーハを多数枚用意する。そして、前工程において、これ等のＳＯＩウェーハの外周研削を行い、上記活性層用ウェーハを平面研削して上述したように所定の研磨代を残し例えば１５〜２０μｍ厚に薄膜化する。
【００１８】
そして、図１に示すように、続く研磨工程のステップＳ１の工程において、上記研磨代のある複数枚のＳＯＩウェーハを研磨装置の１つの貼付けプレートに接着ワックス等の接着剤によりに貼付ける。ここで、従来の技術で説明したのと同様に、支持体用ウェーハの裏面にスピンコートした接着ワックスを介しその裏面が貼付けプレートに固着される。
【００１９】
次に、ステップＳ２の工程において、１つの貼付けプレートに貼付けした全ＳＯＩウェーハの研磨加工を行う。
【００２０】
この研磨加工について図２を参照して説明する。図２に示すように、例えば３００ｍｍφ径のアルミナプレートから成る貼付けプレート１１は、上面に複数枚のＳＯＩウェーハ１２が接着ワックス等の接着剤で貼付けられ、研磨装置の支持ヘッド１３上に例えばボルト等により着脱自在に取り付けられるようになっている。そして、研磨装置の研磨定盤１４は、その下面に研磨布１５が貼付けられ、貼付けプレート１１上に対向配置され、研磨定盤駆動部１６による上下移動１７と回転１８ができるようになっている。なお、ＳＯＩウェーハ１２は、上記平面研削した活性層用ウェーハ１２ａ、絶縁膜１２ｂおよび支持体用ウェーハ１２ｃの貼合わせ構造になっている。ここで、回転１８の方向は順逆どちらであっても構わない。
【００２１】
ＳＯＩウェーハ１２の研磨加工では、研磨定盤駆動部１６により研磨定盤１４を所定位置まで降下させ、研磨布１５が全てのＳＯＩウェーハ１２の活性層用ウェーハ１２ａ表面を摺接するようにし、更に研磨定盤に加圧および回転を与える。そして、研磨布１５に含浸するスラリー作用により、上述した研磨代のある活性層用ウェーハ１２ａ表面を研磨加工し所要の厚さ例えば１０μｍ程度の厚さのＳＯＩ層にする。
【００２２】
この研磨加工では、従来の技術で説明したのと同様に、活性層用ウェーハ１２ａ表面の研磨量は所定の研磨時間により制御される。ここで、研磨時間は予め計測した研磨速度に基づいて見積もられており、全てのＳＯＩウェーハ１２の研磨を行う。この研磨時間の見積もりにおいては、研磨布１５およびスラリーの経時変化による研磨速度の時間的な変化を考慮する。そして、活性層用ウェーハ１２ａが所要の厚さのＳＯＩ層になる研磨時間で研磨定盤の回転を止め、研磨加工を停止させる。
【００２３】
次に、貼付けプレート１１を支持ヘッド１３から脱着させ、ステップＳ３の工程において、貼付けプレート１１上面に貼付けられている全てのＳＯＩウェーハ１２のＳＯＩ層の厚さ測定を貼付状態のままで行う。この貼付状態でのＳＯＩ層厚さ測定について図３を参照して説明する。
【００２４】
ステップＳ３の貼付状態のＳＯＩ層厚さ測定の工程では、ＳＯＩ層の厚さ測定装置の例えばステンレス製のＸ−Ｙステージ１９上に上記脱着した貼付けプレート１１をほぼ水平に載置する。そして、測定装置の測定光源２０からハーフミラー２１および光ファイバー２２を介して例えば赤外白色光の測定光を伝送させ、測定装置に固定した計測ヘッド２３からＳＯＩウェーハ１２に照射する。このＳＯＩウェーハ１２に入射した測定光のＳＯＩ表面、絶縁膜１２ｂあるいは貼付けプレート１１の反射光もしくは透過光を上記光ファイバー２２およびハーフミラー２１を介して分光器２４を通して光強度解析する。ここで、分光器２４は波長分光する回折格子と受光センサーである例えばＣＣＤアレイを含んで構成される。なお、上記赤外白色光は、シリコンから成るＳＯＩウェーハ１２の光吸収係数が小さくなり充分に透過する測定光として好適である。
【００２５】
ここで、所要のＳＯＩ層の厚さが例えば５μｍ以下と薄くなる場合には、測定光は可視光であっても少なくとも薄いＳＯＩ層および絶縁膜１２ｂを透過することから使用できるようになる。そして、上記光強度解析において例えば周知の光干渉方式によりＳＯＩ層の厚さを算出する。
【００２６】
上記ＳＯＩ層の厚さ測定では、Ｘ−Ｙステージ１９が水平に広範囲に移動できることから、貼付けプレート１１上の全てのＳＯＩウェーハ１２のＳＯＩ層の厚さは迅速に計測される。
【００２７】
上述したように、研磨装置に対して着脱自在に取り付けられる貼付けプレート１１は、ＳＯＩウェーハの研磨加工の研磨用ヘッドおよびＳＯＩ層の厚さ測定の計測用ステージに兼用できるようになっている。このような貼付けプレートに使用できる材料としては、その他に窒化アルミニウム、イットリウム、ジルコニア、イットリウムアルミニウムガーネット等のセラミックスが挙げられる。
【００２８】
そして、ステップＳ４の判別の工程において、ＳＯＩ層の厚さが許容範囲になりＹＥＳとなったＳＯＩウェーハは、ステップＳ５の工程において、貼付けプレート１１からＳＯＩウェーハの剥離が行われ、例えばベベル加工等の次工程に送られる。この場合に、ＳＯＩウェーハ１２が剥離された貼付けプレート１１のところに新たな研削済みのＳＯＩウェーハを貼付けるようにしてもよい。
【００２９】
一方、ＳＯＩ層の厚さが許容範囲からはずれてＮＯとなったＳＯＩウェーハは、貼付けプレート１１に貼付けられたままにされ、ステップＳ６の工程において、それ等のＳＯＩ層に対する追加の研磨加工を施す。次に、ステップＳ７の工程において、ステップＳ３で説明したのと全く同様にして、貼付状態のＳＯＩ層厚さ測定を行う。そして、ステップＳ８の工程において、ＳＯＩ層の厚さが許容範囲になっているかどうかの判定を行い、その判定がＹＥＳとなるＳＯＩウェーハは、ステップＳ９の工程において、貼付けプレート１１からＳＯＩウェーハの剥離を行い、次工程に送る。ここで、判定がＮＯとなるＳＯＩウェーハはステップＳ６に戻され、ＳＯＩ層の厚さが上記許容範囲になるまで上述した工程が繰り返される。
【００３０】
上記実施形態では、ＳＯＩウェーハのバッチ処理による活性層用ウェーハの研磨工程において、貼付けプレートは、ＳＯＩウェーハの研磨加工の研磨用ヘッドとなり、またＳＯＩ層の厚さ測定の計測用ステージとなる。そして、研磨加工の後では着脱自在の貼付けプレートにＳＯＩウェーハを貼付けた状態のままでＳＯＩ層の厚さを測定する。このために、従来の技術のように貼付けプレートに対しＳＯＩウェーハの剥離と貼付を繰り返すことがなくなり、ＳＯＩウェーハの加工工程における作業性および生産性が大きく向上するようになる。その上バッチ処理であることから製造コストの低減が容易である。また、従来の技術で生じていたＳＯＩ層のキズ、スクラッチ等の機械的損傷、あるいは厚さ測定におけるＳＯＩウェーハ裏面の吸着跡のような痕跡損傷がなくなり、ＳＯＩウェーハ製品の歩留まりが向上する。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００３２】
上記実施形態の研磨工程では、図２に示したように貼付けプレート１１を下側にし、研磨定盤１４を上側に対向配置した研磨装置を用いた研磨加工の場合について説明しているが、この研磨加工は、研磨定盤１４を下側にし、貼付けプレート１１を上側に対向配置した研磨装置を用いたものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態にかかるＳＯＩウェーハの製造方法を示す研磨工程の流れ図である。
【図２】本発明の実施形態における研磨工程の説明に供するためにＳＯＩウェーハの研磨加工を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるＳＯＩ層厚さの光学的な計測の説明に供するために膜厚測定系を示す概略構成図である。
【図４】従来の技術におけるＳＯＩウェーハの製造方法を示す研磨工程の流れ図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１  貼付けプレート
１２  ＳＯＩウェーハ
１２ａ  活性層用ウェーハ
１２ｂ  絶縁膜
１２ｃ  支持体用ウェーハ
１３  支持ヘッド
１４  研磨定盤
１５  研磨布
１６  研磨定盤駆動部
１７  上下移動
１８  回転
１９  Ｘ−Ｙステージ
２０  測定光源
２１  ハーフミラー
２２  光ファイバー
２３  計測ヘッド
２４  分光器
【図１】
2009130077.tif 000003
【図２】
2009130077.tif 000004
【図３】
2009130077.tif 000005
【図４】
2009130077.tif 000006