JP2003046070A - Ｓｏｉウェーハの製造方法およびウェーハ分離治具 - Google Patents
Ｓｏｉウェーハの製造方法およびウェーハ分離治具Info
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- Y10S414/135—Associated with semiconductor wafer handling
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェーハ表面にキズを発生させることなくＳ
ＯＩウェーハを製造する方法およびそれに使用できるウ
ェーハ分離治具を提供する。 【解決手段】 本発明のウェーハ分離治具１を用い、ス
マートカット法によるＳＯＩウェーハの製造過程におい
て、ＳＯＩウェーハ３９と残存ウェーハ３８との積層体
３４を個別のウェーハに分離させる。ウェーハ分離治具
１は、積層体３４を厚さ方向に支持する支持面１ｐと、
積層体３４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１ｐ上の段差
部２を備える。支持面１ｐに積層体３４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。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。
ＯＩウェーハを製造する方法およびそれに使用できるウ
ェーハ分離治具を提供する。 【解決手段】 本発明のウェーハ分離治具１を用い、ス
マートカット法によるＳＯＩウェーハの製造過程におい
て、ＳＯＩウェーハ３９と残存ウェーハ３８との積層体
３４を個別のウェーハに分離させる。ウェーハ分離治具
１は、積層体３４を厚さ方向に支持する支持面１ｐと、
積層体３４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１ｐ上の段差
部２を備える。支持面１ｐに積層体３４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。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。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＯＩウェーハの
製造方法およびそれに使用できるウェーハ分離治具に関
するものである。
製造方法およびそれに使用できるウェーハ分離治具に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン酸化膜などの絶縁体層上にシリ
コン単結晶層をＳＯＩ（Silicon on Insulator）層とし
て積層形成したＳＯＩウェーハの代表的な製造方法とし
て、貼り合わせ法がよく知られている。中でも、シリコ
ン単結晶にイオンを注入して熱処理することにより、注
入されたイオンの存在する層において、シリコンの結晶
格子が部分的に切断される現象を利用してＳＯＩ層を形
成するイオン注入剥離法、いわゆるスマートカット法
（登録商標）が注目を浴びている。
コン単結晶層をＳＯＩ（Silicon on Insulator）層とし
て積層形成したＳＯＩウェーハの代表的な製造方法とし
て、貼り合わせ法がよく知られている。中でも、シリコ
ン単結晶にイオンを注入して熱処理することにより、注
入されたイオンの存在する層において、シリコンの結晶
格子が部分的に切断される現象を利用してＳＯＩ層を形
成するイオン注入剥離法、いわゆるスマートカット法
（登録商標）が注目を浴びている。
【０００３】スマートカット法においては、図１に示す
ように、内部にイオン注入層４１が形成されたボンドウ
ェーハ３１と、ＳＯＩ層４０が形成される予定のベース
ウェーハ３２とを、少なくともいずれか一方のウェーハ
の貼り合わせ側主表面表層部をなす酸化膜等の絶縁体層
３３を介して密着させた状態で熱処理を行う。該熱処理
により、イオン注入層４１にてボンドウェーハ３１の貼
り合わせ側主表面表層部をＳＯＩ層４０として剥離する
とともに、ベースウェーハ３２に接合することによりＳ
ＯＩウェーハ３９が得られる。
ように、内部にイオン注入層４１が形成されたボンドウ
ェーハ３１と、ＳＯＩ層４０が形成される予定のベース
ウェーハ３２とを、少なくともいずれか一方のウェーハ
の貼り合わせ側主表面表層部をなす酸化膜等の絶縁体層
３３を介して密着させた状態で熱処理を行う。該熱処理
により、イオン注入層４１にてボンドウェーハ３１の貼
り合わせ側主表面表層部をＳＯＩ層４０として剥離する
とともに、ベースウェーハ３２に接合することによりＳ
ＯＩウェーハ３９が得られる。
【０００４】上記製造過程において、ボンドウェーハ３
１の残部である残存ウェーハ３８とＳＯＩウェーハ３９
との分離を、従来は以下のようにして行っていた。図７
に示すように、熱処理終了後、炉から取り出されたボー
ト３０の保持溝３０ａには、残存ウェーハ３８とＳＯＩ
ウェーハ３９とが重ね合わせ状態で保持されている。真
空チャック３６を用い、残存ウェーハ３８またはＳＯＩ
ウェーハ３９の裏面側からチャックして、これを回収す
る。
１の残部である残存ウェーハ３８とＳＯＩウェーハ３９
との分離を、従来は以下のようにして行っていた。図７
に示すように、熱処理終了後、炉から取り出されたボー
ト３０の保持溝３０ａには、残存ウェーハ３８とＳＯＩ
ウェーハ３９とが重ね合わせ状態で保持されている。真
空チャック３６を用い、残存ウェーハ３８またはＳＯＩ
ウェーハ３９の裏面側からチャックして、これを回収す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図７に示す
ように真空チャックを用いると、ウェーハ同士の平行な
位置関係を保ちつつ接触しないように分離させることが
難しい。分離すべきウェーハ同士が擦れあうと、表面に
キズが生じてしまう。特に、ＳＯＩウェーハの側にキズ
が生じると歩留まりの低下を招くので好ましくない。
ように真空チャックを用いると、ウェーハ同士の平行な
位置関係を保ちつつ接触しないように分離させることが
難しい。分離すべきウェーハ同士が擦れあうと、表面に
キズが生じてしまう。特に、ＳＯＩウェーハの側にキズ
が生じると歩留まりの低下を招くので好ましくない。
【０００６】そこで本発明は、ウェーハ表面にキズを発
生させることなくＳＯＩウェーハを製造する方法および
それに使用できるウェーハ分離治具を提供することを課
題とする。
生させることなくＳＯＩウェーハを製造する方法および
それに使用できるウェーハ分離治具を提供することを課
題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法
は、内部にイオン注入層が形成されたボンドウェーハ
と、ＳＯＩ層が形成される予定のベースウェーハとを、
少なくともいずれか一方のウェーハの貼り合わせ側主表
面表層部をなす絶縁体層を介して密着させた状態で熱処
理を行うことにより、ボンドウェーハにおける貼り合わ
せ側主表面表層部をＳＯＩ層としてイオン注入層にて剥
離するとともに、ベースウェーハに接合することにより
ＳＯＩウェーハを得るＳＯＩウェーハ形成工程と、ＳＯ
Ｉウェーハ形成工程にて得られるＳＯＩウェーハと、剥
離を生じた後のボンドウェーハの残部である残存ウェー
ハとの積層体を一方が上、他方が下となるように保持
し、その下側ウェーハに対し上側ウェーハを面内方向に
相対的に滑らせることにより両者を互いに分離させるウ
ェーハ分離工程と、を含むことを特徴とする。
を解決するために、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法
は、内部にイオン注入層が形成されたボンドウェーハ
と、ＳＯＩ層が形成される予定のベースウェーハとを、
少なくともいずれか一方のウェーハの貼り合わせ側主表
面表層部をなす絶縁体層を介して密着させた状態で熱処
理を行うことにより、ボンドウェーハにおける貼り合わ
せ側主表面表層部をＳＯＩ層としてイオン注入層にて剥
離するとともに、ベースウェーハに接合することにより
ＳＯＩウェーハを得るＳＯＩウェーハ形成工程と、ＳＯ
Ｉウェーハ形成工程にて得られるＳＯＩウェーハと、剥
離を生じた後のボンドウェーハの残部である残存ウェー
ハとの積層体を一方が上、他方が下となるように保持
し、その下側ウェーハに対し上側ウェーハを面内方向に
相対的に滑らせることにより両者を互いに分離させるウ
ェーハ分離工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】上記本発明は、前述したようにイオン注入
を行ってＳＯＩ層を形成するスマートカット法に基づく
貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法であり、熱処理後
に行うＳＯＩウェーハと残存ウェーハとの分離を、一方
を他方に対して面内方向に滑らせる形で行なうようにし
たものである。このようにすると、ウェーハ同士の接触
によるキズの発生を抑制することができる。ＳＯＩウェ
ーハと残存ウェーハとの分離を、キズを生じさせること
なく確実に行えるので、製造歩留まりを向上させること
が可能となる。
を行ってＳＯＩ層を形成するスマートカット法に基づく
貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法であり、熱処理後
に行うＳＯＩウェーハと残存ウェーハとの分離を、一方
を他方に対して面内方向に滑らせる形で行なうようにし
たものである。このようにすると、ウェーハ同士の接触
によるキズの発生を抑制することができる。ＳＯＩウェ
ーハと残存ウェーハとの分離を、キズを生じさせること
なく確実に行えるので、製造歩留まりを向上させること
が可能となる。
【０００９】なぜ、ウェーハ同士が擦れ合わないのか
は、次のように説明できる。スマートカット法において
ウェーハ剥離のための熱処理を行うと、イオン注入層に
存在するイオンがガス化し、シリコンの結合が切断され
て割れ（剥離）が生じる。その結果、ＳＯＩウェーハと
残存ウェーハとの間には微小な隙間が形成される。この
隙間があるために、ウェーハ同士をほとんど擦れ合わせ
ることなく、一方のウェーハを他方に対して滑り移動さ
せることができるのである。
は、次のように説明できる。スマートカット法において
ウェーハ剥離のための熱処理を行うと、イオン注入層に
存在するイオンがガス化し、シリコンの結合が切断され
て割れ（剥離）が生じる。その結果、ＳＯＩウェーハと
残存ウェーハとの間には微小な隙間が形成される。この
隙間があるために、ウェーハ同士をほとんど擦れ合わせ
ることなく、一方のウェーハを他方に対して滑り移動さ
せることができるのである。
【００１０】滑り移動を実現する具体的な方法として
は、下側ウェーハのみ固定保持した状態で積層体を傾斜
させることにより、上側ウェーハを自重により滑り移動
させるという方法が採用できる。イオン注入層において
は、熱処理後、ほとんど全面において剥離が生じ微小な
隙間が形成されるが、研磨ダレが存在するウェーハ外周
部のごく僅かな部分では剥離が発生せず、ウェーハ同士
の接合に寄与するテラス状接合部として残る。この接合
力はごく弱いので、下側ウェーハを固定した状態で傾斜
させるのみで、上側ウェーハは自重により滑り移動して
いき、互いのウェーハは分離するに至る。このように、
傾けて滑らせるだけなので、真空チャックのような高価
な道具も全く必要ないし、行うべき操作も非常に簡単で
ある。
は、下側ウェーハのみ固定保持した状態で積層体を傾斜
させることにより、上側ウェーハを自重により滑り移動
させるという方法が採用できる。イオン注入層において
は、熱処理後、ほとんど全面において剥離が生じ微小な
隙間が形成されるが、研磨ダレが存在するウェーハ外周
部のごく僅かな部分では剥離が発生せず、ウェーハ同士
の接合に寄与するテラス状接合部として残る。この接合
力はごく弱いので、下側ウェーハを固定した状態で傾斜
させるのみで、上側ウェーハは自重により滑り移動して
いき、互いのウェーハは分離するに至る。このように、
傾けて滑らせるだけなので、真空チャックのような高価
な道具も全く必要ないし、行うべき操作も非常に簡単で
ある。
【００１１】ところで、上記本発明のＳＯＩウェーハの
製造方法における支持体として、以下のような治具を使
用することができる。すなわち、本発明のウェーハ分離
治具は、１対のウェーハが重なり合った状態の積層体
を、個別のウェーハに分離させるための治具であって、
積層体を厚さ方向に支持する支持面と、積層体における
下側ウェーハの当該治具に対する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第一ストッ
パとを備え、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ように構成
されたことを特徴とする。
製造方法における支持体として、以下のような治具を使
用することができる。すなわち、本発明のウェーハ分離
治具は、１対のウェーハが重なり合った状態の積層体
を、個別のウェーハに分離させるための治具であって、
積層体を厚さ方向に支持する支持面と、積層体における
下側ウェーハの当該治具に対する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第一ストッ
パとを備え、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ように構成
されたことを特徴とする。
【００１２】上記本発明のウェーハ分離治具を用いれ
ば、例えば前述したＳＯＩウェーハと残存ウェーハとの
積層体をウェーハの主表面にキズを生じさせること無
く、しかも容易に個別のウェーハに分離させることがで
きる。これにより、真空チャックを用いる場合よりも製
造歩留まりを向上させることが可能となる。
ば、例えば前述したＳＯＩウェーハと残存ウェーハとの
積層体をウェーハの主表面にキズを生じさせること無
く、しかも容易に個別のウェーハに分離させることがで
きる。これにより、真空チャックを用いる場合よりも製
造歩留まりを向上させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
一実施形態について説明する。本発明のＳＯＩウェーハ
の製造方法は、前述したようにスマートカット法に基い
た製造方法である。スマートカット法については、図１
に例示した通りである。
一実施形態について説明する。本発明のＳＯＩウェーハ
の製造方法は、前述したようにスマートカット法に基い
た製造方法である。スマートカット法については、図１
に例示した通りである。
【００１４】まず、２枚のシリコン単結晶ウェーハ３
１，３２を用意して、以下の処理を施す。少なくともい
ずれか一方のウェーハの主表面に熱酸化法、ＣＶＤ法等
の公知のシリコン酸化膜形成方法により予め酸化膜３３
を形成しておく。この酸化膜３３は、シリコン窒化膜で
も代用できるが、シリコン酸化膜は絶縁性、製造容易性
の点において優れるので最適である。水素、希ガスおよ
びハロゲン等の軽元素の中から選ばれる少なくとも１種
類の元素をイオン化し、上記シリコン単結晶ウェーハ３
１（ボンドウェーハ）の主表面よりイオン注入するとと
もに、内部にイオン注入層４１を形成する。他方は、Ｓ
ＯＩ層４０が形成される予定のベースウェーハ３２とす
る。
１，３２を用意して、以下の処理を施す。少なくともい
ずれか一方のウェーハの主表面に熱酸化法、ＣＶＤ法等
の公知のシリコン酸化膜形成方法により予め酸化膜３３
を形成しておく。この酸化膜３３は、シリコン窒化膜で
も代用できるが、シリコン酸化膜は絶縁性、製造容易性
の点において優れるので最適である。水素、希ガスおよ
びハロゲン等の軽元素の中から選ばれる少なくとも１種
類の元素をイオン化し、上記シリコン単結晶ウェーハ３
１（ボンドウェーハ）の主表面よりイオン注入するとと
もに、内部にイオン注入層４１を形成する。他方は、Ｓ
ＯＩ層４０が形成される予定のベースウェーハ３２とす
る。
【００１５】次に、貼り合わせ側の主表面部に形成され
た酸化膜３３を介して上記ベースウェーハ３２とボンド
ウェーハ３１とを密着させたのち、約４００〜６００℃
の温度で熱処理を行う。この熱処理により、前述したイ
オン注入層４１にて剥離層４１’を形成するとともに、
ベースウェーハ３２に接合された形のＳＯＩ層４０を形
成する。以上がＳＯＩウェーハ形成工程である。
た酸化膜３３を介して上記ベースウェーハ３２とボンド
ウェーハ３１とを密着させたのち、約４００〜６００℃
の温度で熱処理を行う。この熱処理により、前述したイ
オン注入層４１にて剥離層４１’を形成するとともに、
ベースウェーハ３２に接合された形のＳＯＩ層４０を形
成する。以上がＳＯＩウェーハ形成工程である。
【００１６】剥離層４１’は、イオン注入層４１に存在
していた軽元素が熱処理によりガス化して、シリコンの
結合が切断されて生じたものである。熱処理を行ってい
る最中は、ベースウェーハ３２へのＳＯＩ層４０の接合
過程と、ボンドウェーハ３１からのＳＯＩ層４０の剥離
過程とが同時に進行している。熱処理終了後、残存ウェ
ーハ３８とＳＯＩウェーハ３９とは、剥離せずにわずか
にテラス状に残存した部分のごく弱い結合力により重な
り合っている。なお、ベースウェーハ３２とＳＯＩ層４
０との強固な接合を実現するために、ＳＯＩウェーハ３
９を回収したのちスマートカット法での熱処理よりも高
い温度、たとえば１１００〜１２００℃程度の温度で再
度熱処理を行うことが望ましい。
していた軽元素が熱処理によりガス化して、シリコンの
結合が切断されて生じたものである。熱処理を行ってい
る最中は、ベースウェーハ３２へのＳＯＩ層４０の接合
過程と、ボンドウェーハ３１からのＳＯＩ層４０の剥離
過程とが同時に進行している。熱処理終了後、残存ウェ
ーハ３８とＳＯＩウェーハ３９とは、剥離せずにわずか
にテラス状に残存した部分のごく弱い結合力により重な
り合っている。なお、ベースウェーハ３２とＳＯＩ層４
０との強固な接合を実現するために、ＳＯＩウェーハ３
９を回収したのちスマートカット法での熱処理よりも高
い温度、たとえば１１００〜１２００℃程度の温度で再
度熱処理を行うことが望ましい。
【００１７】図２は、ウェーハを保持させて熱処理炉内
に導入し、熱処理を行うための石英製ボート１０の断面
模式図である。図２（ａ）はウェーハと平行な方向での
断面図、図２（ｂ）はウェーハの並び方向と平行な方向
での断面図をそれぞれ示している。ボンドウェーハ３１
およびベースウェーハ３２は、３箇所の支持部１１，１
１，１２でウェーハを支持するボート１０によって密着
状態が維持されつつ、熱処理炉内に導入される。図２に
示す形態のボート１０は、相当枚数のウェーハをバッチ
処理できるため生産性に非常に優れる。その一方で、Ｓ
ＯＩウェーハ形成工程の後に行わなければならないウェ
ーハ同士の分離工程においては、１枚ずつチャックして
回収しようとするとウェーハ同士の接触を免れず、ウェ
ーハの表面にキズが生じやすい。
に導入し、熱処理を行うための石英製ボート１０の断面
模式図である。図２（ａ）はウェーハと平行な方向での
断面図、図２（ｂ）はウェーハの並び方向と平行な方向
での断面図をそれぞれ示している。ボンドウェーハ３１
およびベースウェーハ３２は、３箇所の支持部１１，１
１，１２でウェーハを支持するボート１０によって密着
状態が維持されつつ、熱処理炉内に導入される。図２に
示す形態のボート１０は、相当枚数のウェーハをバッチ
処理できるため生産性に非常に優れる。その一方で、Ｓ
ＯＩウェーハ形成工程の後に行わなければならないウェ
ーハ同士の分離工程においては、１枚ずつチャックして
回収しようとするとウェーハ同士の接触を免れず、ウェ
ーハの表面にキズが生じやすい。
【００１８】本発明においては、チャックを用いずウェ
ーハ同士の分離を次のようにして行う。すなわち、ＳＯ
Ｉウェーハ形成工程にて得られる、ＳＯＩウェーハ３９
と剥離を生じた後のボンドウェーハ３１の残部である残
存ウェーハ３８との積層体３４を一方が上、他方が下と
なるように保持し、その下側ウェーハに対し上側ウェー
ハを面内方向に相対的に滑らせる。従って、ボート１０
に保持されている状態から、一旦２枚まとめて回収し、
それから分離させることになる。このようにすれば、ウ
ェーハの分離時にウェーハ同士が擦れ合うことに基づく
キズの発生を抑制できる。
ーハ同士の分離を次のようにして行う。すなわち、ＳＯ
Ｉウェーハ形成工程にて得られる、ＳＯＩウェーハ３９
と剥離を生じた後のボンドウェーハ３１の残部である残
存ウェーハ３８との積層体３４を一方が上、他方が下と
なるように保持し、その下側ウェーハに対し上側ウェー
ハを面内方向に相対的に滑らせる。従って、ボート１０
に保持されている状態から、一旦２枚まとめて回収し、
それから分離させることになる。このようにすれば、ウ
ェーハの分離時にウェーハ同士が擦れ合うことに基づく
キズの発生を抑制できる。
【００１９】上記のウェーハ分離工程においては、ＳＯ
Ｉウェーハ３９を固定側として支持し、残存ウェーハ３
８を上側ウェーハとして滑り移動させるとよい。そうす
れば、両者が分離した後も、ＳＯＩウェーハ３９のＳＯ
Ｉ層４０の形成されている主表面が他のものに接触する
ことも全くないので好ましい。
Ｉウェーハ３９を固定側として支持し、残存ウェーハ３
８を上側ウェーハとして滑り移動させるとよい。そうす
れば、両者が分離した後も、ＳＯＩウェーハ３９のＳＯ
Ｉ層４０の形成されている主表面が他のものに接触する
ことも全くないので好ましい。
【００２０】ウェーハを滑り移動させるための具体的な
手段としては、たとえば下側ウェーハのみ固定保持した
状態で積層体３４を傾けることにより、上側ウェーハを
自重により滑り移動させるという方法を好適に採用でき
る。積層体３４を傾斜させるのみでよいので、この工程
に必要な設備や道具を極めて簡便なものにできる。
手段としては、たとえば下側ウェーハのみ固定保持した
状態で積層体３４を傾けることにより、上側ウェーハを
自重により滑り移動させるという方法を好適に採用でき
る。積層体３４を傾斜させるのみでよいので、この工程
に必要な設備や道具を極めて簡便なものにできる。
【００２１】また、図６（ａ）に示すように、下側ウェ
ーハのみ固定できるように、下側ウェーハよりも浅く形
成された凹部にはめ込む形で積層体３４を載置して、こ
れを略水平に保持した状態で、ウェーハの面内方向から
ガスＧを噴射して上側ウェーハを滑り移動させるという
方法も適用できる。さらに図６（ｂ）に示すように、
（ａ）と同じ状態にて、位置の微調整が可能なアーム１
３により、上側ウェーハのみを周縁部からウェーハの中
心方向に押圧することによって、滑り移動させるという
方法でもよい。
ーハのみ固定できるように、下側ウェーハよりも浅く形
成された凹部にはめ込む形で積層体３４を載置して、こ
れを略水平に保持した状態で、ウェーハの面内方向から
ガスＧを噴射して上側ウェーハを滑り移動させるという
方法も適用できる。さらに図６（ｂ）に示すように、
（ａ）と同じ状態にて、位置の微調整が可能なアーム１
３により、上側ウェーハのみを周縁部からウェーハの中
心方向に押圧することによって、滑り移動させるという
方法でもよい。
【００２２】上記したように、積層体３４を傾斜させて
ＳＯＩウェーハ３９と残存ウェーハ３８とを分離する工
程に、図３に示すウェーハ分離治具１を好適に使用でき
る。ウェーハ分離治具１は全体として板状の形態を有
し、積層体３４を厚さ方向に支持する支持面１ｐと、積
層体３４における下側ウェーハの当該治具１に対する滑
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１ｐ上の第一ストッパとを備える。上記支持面１ｐ
に積層体３４を載せてウェーハ分離治具１を傾ければ、
上側ウェーハは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して、互いに分離するに至る。
ＳＯＩウェーハ３９と残存ウェーハ３８とを分離する工
程に、図３に示すウェーハ分離治具１を好適に使用でき
る。ウェーハ分離治具１は全体として板状の形態を有
し、積層体３４を厚さ方向に支持する支持面１ｐと、積
層体３４における下側ウェーハの当該治具１に対する滑
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１ｐ上の第一ストッパとを備える。上記支持面１ｐ
に積層体３４を載せてウェーハ分離治具１を傾ければ、
上側ウェーハは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して、互いに分離するに至る。
【００２３】図３に示すように、第一ストッパは、たと
えば下側ウェーハの厚さよりも小さい段差が形成された
段差部２として構成できる。このようにすれば、積層体
３４を傾斜させたとき、下側ウェーハは該段差部２に引
っ掛かる形にて滑り移動が阻止され、上側ウェーハだけ
が傾斜方向に滑り移動する。段差部２は、下側ウェーハ
の周縁に当接するのみであるから、ウェーハの表面にキ
ズがつく恐れもない。
えば下側ウェーハの厚さよりも小さい段差が形成された
段差部２として構成できる。このようにすれば、積層体
３４を傾斜させたとき、下側ウェーハは該段差部２に引
っ掛かる形にて滑り移動が阻止され、上側ウェーハだけ
が傾斜方向に滑り移動する。段差部２は、下側ウェーハ
の周縁に当接するのみであるから、ウェーハの表面にキ
ズがつく恐れもない。
【００２４】さらに、下側ウェーハを保持する領域を挟
んで第一ストッパ（段差部２）と反対側には、ウェーハ
の分離時と逆方向に傾斜させたときの積層体３４の滑り
落ちを阻止する第二ストッパを備える。この第二ストッ
パは、積層体３４が自身の内側に保持されるように調整
・配置された鉤状部３として構成できる。この鉤状部３
に、積層体３４の周縁部が適度なクリアランスを有する
形にてはまり込み、前述したボート１０より該積層体３
４を直接回収することが可能となる。
んで第一ストッパ（段差部２）と反対側には、ウェーハ
の分離時と逆方向に傾斜させたときの積層体３４の滑り
落ちを阻止する第二ストッパを備える。この第二ストッ
パは、積層体３４が自身の内側に保持されるように調整
・配置された鉤状部３として構成できる。この鉤状部３
に、積層体３４の周縁部が適度なクリアランスを有する
形にてはまり込み、前述したボート１０より該積層体３
４を直接回収することが可能となる。
【００２５】また、ウェーハ分離治具１には、ウェーハ
分離のための傾斜方向における、段差部２よりも下方
に、分離後の上側ウェーハを回収・保持するための回収
部４が、下側ウェーハを保持する領域から延びる形態で
設けられている。分離後には、この回収部４に上側ウェ
ーハ、段差部２を挟んで反対側（積層体３４の支持位
置）に下側ウェーハがそれぞれ残留し、簡単に各ウェー
ハごとに回収できる。また、ウェーハ分離治具１の両サ
イドにはガイド５が設けられており、所定の傾斜方向以
外に多少傾けてもウェーハが治具から脱落する恐れはな
い。
分離のための傾斜方向における、段差部２よりも下方
に、分離後の上側ウェーハを回収・保持するための回収
部４が、下側ウェーハを保持する領域から延びる形態で
設けられている。分離後には、この回収部４に上側ウェ
ーハ、段差部２を挟んで反対側（積層体３４の支持位
置）に下側ウェーハがそれぞれ残留し、簡単に各ウェー
ハごとに回収できる。また、ウェーハ分離治具１の両サ
イドにはガイド５が設けられており、所定の傾斜方向以
外に多少傾けてもウェーハが治具から脱落する恐れはな
い。
【００２６】また、ウェーハ分離治具１’の別形態を図
９（ａ）に示す。ウェーハ分離治具１’は、支持面１ｐ
に円弧状に形成された下側ウェーハの厚さよりも小さい
段差２’が第一ストッパとして機能する。断面図（図９
（ｂ））にも示す通り、その段差２’を境界にして、高
所側は上側ウェーハを回収すべきウェーハ回収部４とな
り、低所側に第二ストッパとして機能する鉤状部３を備
える。なお、ウェーハ分離治具１の形状、すなわち鉤状
部３側の形状は、ボートやサセプタから積層体３４を回
収しやすいように調整される。
９（ａ）に示す。ウェーハ分離治具１’は、支持面１ｐ
に円弧状に形成された下側ウェーハの厚さよりも小さい
段差２’が第一ストッパとして機能する。断面図（図９
（ｂ））にも示す通り、その段差２’を境界にして、高
所側は上側ウェーハを回収すべきウェーハ回収部４とな
り、低所側に第二ストッパとして機能する鉤状部３を備
える。なお、ウェーハ分離治具１の形状、すなわち鉤状
部３側の形状は、ボートやサセプタから積層体３４を回
収しやすいように調整される。
【００２７】前述した本発明の方法に基づき、図３に示
したウェーハ分離治具１を用いてボート１０から積層体
３４を回収するときの様子を図４に示す。まず、板状の
ウェーハ分離治具１を、ボート１０に保持されたウェー
ハ（積層体３４）と概ね平行に保ちつつ、ＳＯＩウェー
ハ３９側から接近させる。ウェーハ分離治具１は、鉤状
部３側において二股に分かれており、ボート１０の中央
の支持部１２と両サイドの支持部１１との間に鉤状部３
を進入させることができる。そこで、鉤状部３が積層体
３４の下端よりも若干下に位置するようにウェーハ分離
治具１を下降させる。そして、鉤状部３に積層体３４の
下端周縁部を引っ掛ける形にてはめ込み、その状態を保
持しつつ上昇させる。続いて、図５に示すように回収部
４が下側となるように、水平線ＨＬに対して徐々に傾斜
させる。この操作に伴い、上側ウェーハである残存ウェ
ーハ３８が滑り移動して、段差部２を経て回収部４に到
達する。
したウェーハ分離治具１を用いてボート１０から積層体
３４を回収するときの様子を図４に示す。まず、板状の
ウェーハ分離治具１を、ボート１０に保持されたウェー
ハ（積層体３４）と概ね平行に保ちつつ、ＳＯＩウェー
ハ３９側から接近させる。ウェーハ分離治具１は、鉤状
部３側において二股に分かれており、ボート１０の中央
の支持部１２と両サイドの支持部１１との間に鉤状部３
を進入させることができる。そこで、鉤状部３が積層体
３４の下端よりも若干下に位置するようにウェーハ分離
治具１を下降させる。そして、鉤状部３に積層体３４の
下端周縁部を引っ掛ける形にてはめ込み、その状態を保
持しつつ上昇させる。続いて、図５に示すように回収部
４が下側となるように、水平線ＨＬに対して徐々に傾斜
させる。この操作に伴い、上側ウェーハである残存ウェ
ーハ３８が滑り移動して、段差部２を経て回収部４に到
達する。
【００２８】一方、図８に示すように、オーブン型熱処
理炉２０で熱処理を行う場合、積層体３４はサセプタ２
１によって略水平に保持されているので、この状態のま
まで回収することが好ましい。たとえば、ウェーハを保
持するためのザグリ２３と、ウェーハ分離治具１を積層
体３４の下方に挿入するための開放部２２とをサセプタ
２１に形成しておくと、熱処理後の積層体３４を下方か
らすくい上げる形にてウェーハ分離治具１へ移動させ
て、ウェーハ分離工程にスムーズに移行できるので好適
である。
理炉２０で熱処理を行う場合、積層体３４はサセプタ２
１によって略水平に保持されているので、この状態のま
まで回収することが好ましい。たとえば、ウェーハを保
持するためのザグリ２３と、ウェーハ分離治具１を積層
体３４の下方に挿入するための開放部２２とをサセプタ
２１に形成しておくと、熱処理後の積層体３４を下方か
らすくい上げる形にてウェーハ分離治具１へ移動させ
て、ウェーハ分離工程にスムーズに移行できるので好適
である。
【００２９】また、本実施形態ではウェーハ分離治具１
は、安価で加工が容易であるという理由からアクリル板
にて構成してあるが、フッ素樹脂など他の樹脂材料はも
ちろん、ウェーハの汚染を防止するために、石英やＳｉ
Ｃなどの材料を使用して構成することもできる。また、
積層体３４を傾斜させ、上側ウェーハが滑り移動を開始
しても、下側ウェーハは支持面１ｐとの摩擦抵抗により
位置決め保持されるようにする下側ウェーハの固定形態
も、段差部２を設ける形態の代替として例示できる。具
体的には、摩擦抵抗の大きいシート状の材料を支持面１
ｐに貼り付ける、支持面１ｐに摩擦抵抗を向上させるた
めの粗面加工を施すなどの方法が例示できる。このよう
にすれば、段差部２を省略できるという利点もある。
は、安価で加工が容易であるという理由からアクリル板
にて構成してあるが、フッ素樹脂など他の樹脂材料はも
ちろん、ウェーハの汚染を防止するために、石英やＳｉ
Ｃなどの材料を使用して構成することもできる。また、
積層体３４を傾斜させ、上側ウェーハが滑り移動を開始
しても、下側ウェーハは支持面１ｐとの摩擦抵抗により
位置決め保持されるようにする下側ウェーハの固定形態
も、段差部２を設ける形態の代替として例示できる。具
体的には、摩擦抵抗の大きいシート状の材料を支持面１
ｐに貼り付ける、支持面１ｐに摩擦抵抗を向上させるた
めの粗面加工を施すなどの方法が例示できる。このよう
にすれば、段差部２を省略できるという利点もある。
【００３０】
【実施例】本発明の効果を確かめるために以下の実験を
行った。まず、主表面の面方位が（１００）、抵抗率１
０Ω・ｃｍ、直径２００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハ
を用意し、図１に示す方法に従ってＳＯＩウェーハ３９
を複数作製した。ボンドウェーハ３１における酸化膜３
３の厚さは１４５ｎｍとし、加速電圧５６ｋｅＶ、ドー
ズ量５．５×１０１６ｃｍ−２の条件でＨ＋イオン注入
を行った。該条件によると約３４０ｎｍの厚さのＳＯＩ
層４０が形成される。熱処理は、図２に示した形態のボ
ート１０を用い、ＡｒとＮ２の混合ガスによる不活性雰
囲気中、５００℃の温度で３０分間行った。熱処理炉か
らボート１０を取り出して、図７に示すように真空チャ
ック３６を用いる方法により、ＳＯＩウェーハ３９と残
存ウェーハ３８とを分離して、それぞれ回収した。回収
後のＳＯＩウェーハ３９について、さらに１１００℃の
温度で２時間熱処理を行ったのち、表面のポリッシュ
（取り代１００ｎｍ）を行った。このようにして得られ
たＳＯＩウェーハ３９の表面を光学的表面検査装置（Ｋ
ＬＡテンコール社製ＳＰ−１）で検査し、キズの発生箇
所を調べた。複数のＳＯＩウェーハ３９について調べた
結果、その全てに図１０（ａ）に示すように縞状のキズ
痕が検出された。
行った。まず、主表面の面方位が（１００）、抵抗率１
０Ω・ｃｍ、直径２００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハ
を用意し、図１に示す方法に従ってＳＯＩウェーハ３９
を複数作製した。ボンドウェーハ３１における酸化膜３
３の厚さは１４５ｎｍとし、加速電圧５６ｋｅＶ、ドー
ズ量５．５×１０１６ｃｍ−２の条件でＨ＋イオン注入
を行った。該条件によると約３４０ｎｍの厚さのＳＯＩ
層４０が形成される。熱処理は、図２に示した形態のボ
ート１０を用い、ＡｒとＮ２の混合ガスによる不活性雰
囲気中、５００℃の温度で３０分間行った。熱処理炉か
らボート１０を取り出して、図７に示すように真空チャ
ック３６を用いる方法により、ＳＯＩウェーハ３９と残
存ウェーハ３８とを分離して、それぞれ回収した。回収
後のＳＯＩウェーハ３９について、さらに１１００℃の
温度で２時間熱処理を行ったのち、表面のポリッシュ
（取り代１００ｎｍ）を行った。このようにして得られ
たＳＯＩウェーハ３９の表面を光学的表面検査装置（Ｋ
ＬＡテンコール社製ＳＰ−１）で検査し、キズの発生箇
所を調べた。複数のＳＯＩウェーハ３９について調べた
結果、その全てに図１０（ａ）に示すように縞状のキズ
痕が検出された。
【００３１】次に、図３に示した本発明のウェーハ分離
治具１を用い、前述した本発明の方法に従って、ＳＯＩ
ウェーハ３９と残存ウェーハ３８との分離を行った実験
結果について説明する。他の条件は全く同じである。キ
ズの発生箇所を調べた結果を図１０（ｂ）に示す。本発
明の方法により作製されたＳＯＩウェーハ３９には、い
ずれのウェーハに関しても図１０（ａ）に見られたよう
なキズは検出されなかった。この結果からも明らかなよ
うに、本発明の方法を適用することにより、ウェーハに
ほとんどキズを生じさせることなくＳＯＩウェーハ３９
を製造できる。
治具１を用い、前述した本発明の方法に従って、ＳＯＩ
ウェーハ３９と残存ウェーハ３８との分離を行った実験
結果について説明する。他の条件は全く同じである。キ
ズの発生箇所を調べた結果を図１０（ｂ）に示す。本発
明の方法により作製されたＳＯＩウェーハ３９には、い
ずれのウェーハに関しても図１０（ａ）に見られたよう
なキズは検出されなかった。この結果からも明らかなよ
うに、本発明の方法を適用することにより、ウェーハに
ほとんどキズを生じさせることなくＳＯＩウェーハ３９
を製造できる。
【００３２】以上、本発明は実施の形態に限定されるも
のではなく、要旨を逸脱しない範囲にて種々の態様で実
施できることはいうまでもない。また、図面は理解のた
めの模式的なものであることを断っておく。
のではなく、要旨を逸脱しない範囲にて種々の態様で実
施できることはいうまでもない。また、図面は理解のた
めの模式的なものであることを断っておく。
【図１】スマートカット法によるＳＯＩウェーハの製造
工程説明図。
工程説明図。
【図２】熱処理に用いられるボートの断面図。
【図３】本発明のウェーハ分離治具の全体図。
【図４】熱処理後、残存ウェーハとＳＯＩウェーハとの
積層体を本発明のウェーハ分離治具を用いてボートから
回収する態様を示す模式図。
積層体を本発明のウェーハ分離治具を用いてボートから
回収する態様を示す模式図。
【図５】本発明のウェーハ分離治具を用い、熱処理後の
ウェーハ同士を分離させる態様を示す模式図。
ウェーハ同士を分離させる態様を示す模式図。
【図６】積層体を略水平に保持した状態で上側ウェーハ
を滑り移動させる方法の別態様を説明する図。
を滑り移動させる方法の別態様を説明する図。
【図７】従来のＳＯＩウェーハの回収方法を説明する
図。
図。
【図８】オーブン型熱処理炉で熱処理を行う場合の積層
体の回収方法を説明する図。
体の回収方法を説明する図。
【図９】ウェーハ分離治具の別形態を示す図。
【図１０】ＳＯＩウェーハの表面検査の結果を示す図。
１，１’ ウェーハ分離治具（支持体）
２ 段差部（第一ストッパ）
２’ 段差（第一ストッパ）
３ 鉤状部（第二ストッパ）
４ 回収部
３１ ボンドウェーハ
３２ ベースウェーハ
３３ 酸化膜（絶縁体層）
３４ 積層体
３８ 残存ウェーハ
３９ ＳＯＩウェーハ
４０ ＳＯＩ層
４１ イオン注入層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高橋 博幸
長野県更埴市大字屋代1393番地 長野電子
工業株式会社内
(72)発明者 三谷 清
群馬県安中市磯部二丁目13番１号 信越半
導体株式会社半導体磯部研究所内
Ｆターム(参考） 5F031 CA02 FA01 FA07 FA12 FA18
FA21 FA30 GA18 GA32 GA35
GA46 GA49 HA61 HA65
Claims (9)
- 【請求項１】 内部にイオン注入層が形成されたボンド
ウェーハと、ＳＯＩ層が形成される予定のベースウェー
ハとを、少なくともいずれか一方のウェーハの貼り合わ
せ側主表面表層部をなす絶縁体層を介して密着させた状
態で熱処理を行うことにより、前記ボンドウェーハにお
ける貼り合わせ側主表面表層部を前記ＳＯＩ層として前
記イオン注入層にて剥離するとともに、前記ベースウェ
ーハに接合することによりＳＯＩウェーハを得るＳＯＩ
ウェーハ形成工程と、 前記ＳＯＩウェーハ形成工程にて得られる前記ＳＯＩウ
ェーハと、剥離を生じた後の前記ボンドウェーハの残部
である残存ウェーハとの積層体を一方が上、他方が下と
なるように保持し、その下側ウェーハに対し上側ウェー
ハを面内方向に相対的に滑らせることにより両者を互い
に分離させるウェーハ分離工程と、 を含むことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。 - 【請求項２】 前記ウェーハ分離工程において、前記Ｓ
ＯＩウェーハを固定側として支持し、前記残存ウェーハ
を滑り移動させることを特徴とする請求項１記載のＳＯ
Ｉウェーハの製造方法。 - 【請求項３】 前記ウェーハ分離工程において、前記下
側ウェーハのみ固定保持した状態で前記積層体を傾斜さ
せることにより、前記上側ウェーハを自重により滑り移
動させることを特徴とする請求項１または２記載のＳＯ
Ｉウェーハの製造方法。 - 【請求項４】 前記下側ウェーハの滑り移動を阻止する
とともに、前記上側ウェーハの前記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第一ストッ
パを、前記下側ウェーハを支持する支持面上に備えた支
持体を用い、前記支持面に前記積層体を載せ、前記積層
体を前記分離のために傾斜させることを特徴とする請求
項３記載のＳＯＩウェーハの製造方法。 - 【請求項５】 前記支持面に、前記下側ウェーハを挟ん
で第一ストッパと反対側に、ウェーハの分離時と逆方向
に傾斜させたときの前記積層体の滑り落ちを阻止する第
二ストッパを備えた前記支持体を用いることを特徴とす
る請求項４記載のＳＯＩウェーハの製造方法。 - 【請求項６】 前記分離のための傾斜方向における、前
記第一ストッパよりも下方に、前記上側ウェーハの回収
部を備えた前記支持体を用い、その回収部に分離後の上
側ウェーハを回収・保持することを特徴とする請求項４
または５記載のＳＯＩウェーハの製造方法。 - 【請求項７】 １対のウェーハが重なり合った状態の積
層体を、個別のウェーハに分離させるための治具であっ
て、 前記積層体を厚さ方向に支持する支持面と、前記積層体
における下側ウェーハの当該治具に対する滑り移動を阻
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前記支持面上
の第一ストッパとを備え、 前記支持面に前記積層体を載せて傾斜させ、前記上側ウ
ェーハを自重により前記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よ
うに構成されたことを特徴とするウェーハ分離治具。 - 【請求項８】 前記支持面に、前記下側ウェーハを挟ん
で第一ストッパと反対側に、ウェーハの分離時と逆方向
に傾斜させたときの前記積層体の滑り落ちを阻止する第
二ストッパを備えたことを特徴とする請求項７記載のウ
ェーハ分離治具。 - 【請求項９】 前記分離のための傾斜方向における、前
記第一ストッパよりも下方に、分離後の上側ウェーハを
回収・保持するための回収部を備えたことを特徴とする
請求項７または８記載のウェーハ分離治具。
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| US10/483,613 US6998329B2 (en) | 2001-07-31 | 2002-07-24 | SOI wafer producing method, and wafer separating jig |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001231043A Expired - Lifetime JP4102040B2 (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Ｓｏｉウェーハの製造方法およびウェーハ分離治具 |
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| US8758552B2 (en) | 2010-06-07 | 2014-06-24 | Skyworks Solutions, Inc. | Debonders and related devices and methods for semiconductor fabrication |
| US20120080832A1 (en) | 2010-10-05 | 2012-04-05 | Skyworks Solutions, Inc. | Devices for methodologies related to wafer carriers |
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| FR2748851B1 (fr) * | 1996-05-15 | 1998-08-07 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation d'une couche mince de materiau semiconducteur |
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| JP2001094081A (ja) | 1999-09-27 | 2001-04-06 | Canon Inc | 試料の分離装置及び分離方法並びに基板の製造方法 |
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2001
- 2001-07-31 JP JP2001231043A patent/JP4102040B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-07-24 US US10/483,613 patent/US6998329B2/en not_active Expired - Fee Related
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- 2002-07-24 WO PCT/JP2002/007472 patent/WO2003012873A1/ja not_active Application Discontinuation
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