JP2007194349A - 基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 貼りあわせ基板の周辺部にボイドが発生し、ＳＯＩ基板からのデバイスの取れ数が少ない
【解決手段】 図８において、ＳｉＯ_２表面（８００２）を有する第１のＳｉ基板（８００１）とＳｉ表面を有する第2のＳｉ基板（８００３）とを前記ＳｉＯ_２表面と前記Ｓｉ表面とで貼り合せる事により得られるＳＯＩ基板の作成方法において、前記第1のＳｉ基板（８００１）と前記第２のＳｉ基板（８００２）とを貼り合せる前に少なくとも一方の基板の外周部を加熱（図８−３）し貼り合わせを行なうＳＯＩ基板の作成方法。
【選択図】 図８

Description

本発明は、基板の製造方法に関する。

結合によりＳＯＩ基板を製造する方法がいくつか開示されているが、代表的な方法として次の３つの例が挙げられる。

第１の方法は、酸化膜を介して結合した２枚の基板の片側から研削と研磨を行い、酸化膜の上に所望の厚みで基板を残すものである（非特許文献１を参照）。更に、この技術を基本として、基板部分を制御良く薄層化する技術がいくつか提案されている。

第２の方法は、多孔質シリコンを用いる技術である（特許文献１を参照）。これは多孔質シリコン基板上に成長したエピタキシャルシリコン層を、酸化膜を介してもう一方の支持基板上に結合させ、結合強度を高める熱処理を行った後に、前記多孔質シリコン層内部の応力に沿って外力により劈開分離し、支持基板側に移載された層の表面に残る多孔質シリコン層を選択的にエッチングして、ＳＯＩ基板を得る方法（ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）法）である。また、前記方法において、結合した基板の多孔質形成側の裏面から研削を行い、多孔質シリコン層を露出した後に多孔質層を選択エッチングしても、同様なＳＯＩ基板が得られる。

第３の方法は、水素イオン注入を用いる技術である（特許文献２を参照）。この方法は２枚のシリコン基板のうち、少なくとも一方に酸化膜を形成すると共に、一方のシリコン基板の上面から水素イオン又は希ガスイオンを注入し、該基板内部に微小気泡層（封入層）を形成させた後、イオンを注入した方の面を酸化膜を介して他方のシリコン基板（支持基板）と密着させ、その後の熱処理により微小気泡層を劈開面として一方の基板を薄膜状に剥離し、更なる熱処理（結合熱処理）を加えて結合強度を高め、ＳＯＩ基板とする方法（Smart Cut（登録商標）法）である。

これらの結合ＳＯＩ基板の製造方法において共通の課題は、基板同士の結合面を如何に制御するかと言う点にある。結合面の制御については、結合強度を向上させることが重要である。結合強度を向上させる手法としては、シリコン面と酸化シリコン面の結合においてシリコン面側を親水性処理することが提案されている(非特許文献２を参照)。また、結合面を活性化することにより、更に結合強度を高める手法も提案されている（非特許文献３及び特許文献３を参照）。なお、非特許文献３及び特許文献３に記載の方法においても、表面は親水性となる。

一方で結合面に存在する水分（物理吸着水、化学結合水等）が過剰にあると、結合工程において過剰な水分が基板の外周部分にトラップされ、外周部分に微小なボイド（空隙）を発生させてしまうという問題も指摘されている。それを解決する手段として、シリコン面とシリコン酸化膜面の結合においてシリコン面を疎水性にする方法が提案されている（特許文献４を参照）。
特開平５−２１３３８号公報 特開平５−２１１１２８号公報 特許第３２９４９３４号 特開平９−３３１０４９号公報 M−Shinbo, Ｋ−Furukawa, K.Fukada and K.tanazawa, J.Appl.Phys., vol６０, ｐ２９８７, １９８６ Proc.４th International Symposium on Si on Insulator Technology and Devices, May ６−１１, １９９０, Moutread G.G.Goetz, Electrochemical Society, Bonding Symposium １９９１, Extended Abstract ｐ６５

シリコン面とシリコン酸化膜面の結合においてシリコン面が親水性であると、高い結合強度が得られ、その後の熱処理工程において比較的低い温度の熱処理で十分な結合強度が得られるというメリットが得られる一方、結合面の外周部分に過剰な表面吸着水分に起因するボイドが発生しやすい。

シリコン面を疎水性としたり、親水面のまま十分に加熱するなどして、全表面の水分を削減して結合させた場合、基板の外周部分にボイドが発生しないというメリットがあるものの、高い結合強度が得られない分、この後の熱処理温度を比較的高めに設定する必要が出てくる。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、一部を除いた貼合界面に十分に高い結合強度を保ったまま、ボイドを発生させることなく結合基板を形成する技術を提供することを目的とする。

本発明は、第１の基板の結合面と第２の基板の結合面とを結合して結合基板を製造する基板の製造方法に係り、前記第１の基板の結合面及び前記第２の基板の結合面の少なくとも一方の結合面を部分的に加熱処理して、結合面内に吸着水分量の異なる領域を形成する工程と、前記第１の基板の結合面と前記第２の基板の結合面とを結合させる工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、特に外周部分にボイドを発生させることなく、なおかつ基板どうしの結合強度の高い結合基板を得ることができる。

結合強度を向上させる手法として、シリコン面と酸化シリコン面との貼り合せにおいて、シリコン面側を親水性に処理することが提案されている。親水性に処理された表面（以下「親水面」という。）は、Ｏ又はＯＨ等の親水基で終端される。

親水基で終端された面どうしの結合は、水分による水素結合によって結合するとされている。そのため表面に水分が多いほど結合が強固となるが、親水基で終端された親水面では、そのまま貼り合せると外周部分の結合界面に図１に示すようなボイド（空隙）８０１が多く発生するという問題がある。

親水面では貼合面に過剰に水分があり、強力な水素結合が生じて、結合反応速度（例えば、特開平１０−２５６１０７号公報に開示された装置において、基板同士を重ねて１点を押し、連鎖的に結合させたときの結合速度）が速く、雰囲気または水分が結合終端部で閉じ込められて図１に示すようなボイド（空隙）８０１が発生するものと考えた。

親水面同士結合エネルギー（結合強度）は、結合時の温度に依存性があり、我々の実験によると、２５℃と７５℃では、それぞれ３５０、１８０[erg/cm^２]であり２倍もの差があった。これらの結合エネルギーは、結合反応速度にも関係することがわかっており。実際、２００ｃｍのシリコン基板において、結合所要時間（片端から結合反応を開始し、反対の端が完全に結合するまでの時間）は、それぞれ２５℃結合で８ｓｅｃ、７５℃結合で１２ｓｅｃと大きな差があることが確認された。

我々は、結合時温度を２５℃と７５℃で貼り合せた後にアニール処理を行なった。７５℃で結合させた基板には図１に示すようなボイド（空隙）の発生は無かった。結合強度を測定したところ、それぞれ３５００、２５００[erg/cm^２]となり、貼合時の結合エネルギーは、アニール後の結合強度にも影響することを確認した。７５℃に加熱して貼り合せを行なうことでボイドの発生は抑制することができるが、反面、アニール前後とも結合強度を低下させてしまうことがわかった。

以上の結果を踏まえて、結合前のシリコン基板の外周部分のみを加熱、内面部は室温状態の保持をした状態での結合を試みた。図２（ａ）は、外周部分のみを加熱したシリコン基板の結合反応の途中での反応状況を透過観察した赤外線カメラ写真を示す図である。図２（ａ）では、加圧ピン１００１でシリコン基板１００２上を加圧し、シリコン基板１００２の外周方向に水分１００３が徐々に押し出されて、基板同士の密着部分１００５が拡大する様子が示されている。シリコン基板１００２の外周部分１００４を加熱状態で貼りあわせた場合では、外周部分１００４での結合反応速度が中心部より極端に遅くなっていることが分かる。

これに対し、図２（ｂ）は、全面を親水面としたシリコン基板１１０２の結合反応の途中での反応状況を透過観察した赤外線カメラ写真を示す図である。図２（ｂ）では、加圧ピン１１０１でシリコン基板１１０２上を加圧し、シリコン基板１１０２の外周方向に水分１１０３が徐々に押し出されて、基板同士の密着部分１１０５が拡大する様子が示されている。シリコン基板１１０２の全面を親水性にした場合では、外周部分１００４での結合反応速度が中心部より極端に遅くなることがないことが分かる。

上記方法にて製造した基板のボイドを観察したところ、外周部分のみを加熱としたシリコン基板の場合では、図１に示すような外周ボイド８０１は確認されなかったのに対し、シリコン基板１１０２の全面を親水性にした場合では、図１に示すような外周ボイド８０１が確認された。

これらの実験に基づいて、本願発明の発明者は、親水面同士の結合強度を保持したままで、外周ボイド８０１が発生しない結合構造として、結合時のシリコン基板の外周部分を加熱することが有効であることを見出した。

シリコン基板の外周部分を加熱する方法はいくつか考えられる。図３は、シリコン基板の外周部分を加熱する第１の方法を模式的に示す図である。表面に酸化膜が形成されたシリコン基板３００１又は親水面にする洗浄（以下「親水洗浄」という。）が施されたシリコン基板３００１を外周部に温水、中央部に冷水を循環させたステージに結合面を上にして吸着または静置し、基板の温度が安定するまで保持したのち、結合面を下にしたもう一方の基板３００２を重ねあわせて１点を押して結合させ、残りの部分は結合エネルギーにより連鎖的に結合させる。ステージおよび温度により基板の温度分布を制御することができる。

本方法は、冷温水で温度を制御しているがヒーターやペルチェ素子などを用いて電気的に制御してもよい。

図４は、シリコン基板の外周部分を加熱する第２の方法を模式的に示す図である。表面に酸化膜が形成されたシリコン基板４００１又は親水面にする洗浄（以下「親水洗浄」という。）が施されたシリコン基板４００１結合面を上にして保持し回転させながら、裏面より外周部に温水、面内部に冷水を供給することにより、シリコン基板に任意の温度分布を持たせることができる。基板の温度が安定後に結合面を下にしたもう一方の基板４００２を重ねあわせて、１点をシリコン基板と結合させて、残りの部分は結合エネルギーにより連鎖的に結合させる。

裏面については、結合とは独立した系となるので、冷温水の供給停止のタイミングは最適な条件となるように自由に設定できる。

図５は、シリコン基板の外周部分を加熱する第３の方法を模式的に示す図である。結合面を上にして保持したシリコン基板５００１を回転させながら、裏面または表面より、例えばＩＲランプ５００５などにより基板を加熱する光線５００６を照射する。ただし光線は基板外周部のみにあたるように遮蔽版５００７などによって調整する。基板の温度が安定後に結合面を下にしたもう一方の基板５００２を重ねあわせて、１点をシリコン基板と結合させて、残りの部分は結合エネルギーにより連鎖的に結合させる。

加熱する光線の照射時間、位置により最適な温度分布となるように自由に設定できる。

なお、シリコン基板の外周部分のみを加熱する方法は、上記の方法に限定されない。例えば、上記の方法で周方向の均一性を向上させるために、基板を回転させたり、アニール炉内にて基板中心部のみを冷やすように冷却ガスなどを供給する方法なども考えられる。

上記のような方法を用いて、シリコン基板の外周部分のみを加熱して結合ＳＯＩ基板を製造する代表的な例を、図６を用いて説明する。また、外周部分に加熱などを行なわない親水面同士の結合によって結合ＳＯＩ基板を製造する従来の例を、図７を用いて説明する。

図６は、シリコン基板の外周部分を加熱して結合させＳＯＩ基板を製造する第１の方法を示す図である。図６に示すように、親水洗浄によって表面が親水性となったシリコン基板６００１を準備する。次いで、図３等に示す方法を用いて、シリコン基板６００１の外周から約５ｍｍの領域のみを６５℃程度に加熱し、それ以外の部分を２５℃程度に保持する。シリコン基板６００１の表面に約６５℃に加熱された外周部領域６０１１と２５℃に保持された領域６０１２とを形成する。また、熱酸化によって酸化膜が形成されたシリコン基板６００２を準備する。このシリコン基板６００２は、表面が全面親水領域６０２１となっている。次いで、２枚のシリコン基板６００１及び６００２の鏡面同士を接合し、結合基板６００３を製造する。この結合の結合反応の途中での反応状況を透過観察した赤外線カメラ写真を図２（ａ）に示す。６５℃程度に加熱した基板の外周部分１００４で結合反応速度が低下している様子が確認できる。

図７は、親水面同士の結合によって結合ＳＯＩ基板を製造する従来の例を示す図である。図７に示すように、親水洗浄によって全表面が親水性７０１１となったシリコン基板７００１を準備する。また、熱酸化によって酸化膜が形成されたシリコン基板７００２を準備する。このシリコン基板７００２は、表面が全面親水性領域７０２１となっている。次いで、２枚のシリコン基板７００１及び７００２の鏡面同士を接合して結合基板７００３を製造する。この結合の結合反応の途中での反応状況を透過観察した赤外線カメラ写真を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）では、シリコン基板１１０２の外周部分１１０４でも結合反応速度が極端に遅くなることがないことが確認できる。

このように、図２（ａ）では、外周部分１００４の結合反応速度が中央部１００５の結合反応速度よりも遅いために、水分１００３がシリコン基板の外部に押し出されて、外周部分１００４にボイドが発生しないことが分かる。これに対し、図２（ｂ）では、水分１１０３が十分に押し出されずに、外周部分１１０４に水分がトラップされることが分かる。

次いで、結合基板６００３、７００３の各々に対し、８００〜１０００℃の熱処理を行う。熱処理後に各シリコン基板を赤外線カメラで透過観察すると、外周部分を加熱しないで結合を行ったシリコン基板７００３（図７）だけに、外周から約３〜５ｍｍの位置に数百μm程度のボイド（図１の８０１）が無数に発生した。これに対し、シリコン基板の片面の外周部分を加熱して結合を行ったシリコン基板６００３（図６）では、外周部分にボイドは見られなかった。

このように、基板の外周部分に温度の高い領域を形成して結合を行うことによって、ボイドを発生させることなく、結合強度の高い結合基板を得ることができる。なお、本実施形態では、ボイドの発生が顕著である基板の外周部分に温度の高い領域を形成したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ボイドが発生する領域に応じて、半円だけ加熱して、その部位のみボイドが発生しないようにするなどとしてもよい。

以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。

図１は、本実施例に係るＳＯＩ基板の製造方法の実施例１を示す工程断面図である。

７２５μｍの厚みを持つシリコン基板１０１を準備し、熱酸化を行い、表面に７５ｎｍのＳｉＯ_２層１０２を形成した（図８−１）。

次に、ＳｉＯ_２膜１０２の外周部分のみが加熱されるヒーター８０５１に静置し、外周部のみ６５℃、それ以外の部分はおおよそ２５℃となるようにした。（図８−２）
この処理は、外周部８ｍｍ程度の位置とそれ以外の温度をそれぞれ温度差が４０℃程度あればよく、８０℃と４０℃、５０℃と１０℃などとするほか、外周部とそれ以外の温度を結合開始点の対向側を７０℃、それ以外を２５℃としたりしても同様の効果が得られる。

そして、シリコン基板８００１とシリコン基板８００５とを結合させた。外周部分加熱された状態で結合されたことによって、外周部分にボイドが発生すること無く、結合を行うことができた（図８−３）。

次いで、１０００℃、１３０分の熱処理を行ってシリコン基板８００１とシリコン基板８００５とを完全に接着した（図８−４）。

その後、シリコン基板８００１側から表面グラインダーを用いて７１５μｍ研削した。次いで、コロイダルシリカを砥粒として鏡面研磨を行い、ＳｉＯ_２層８００２の上にシリコン膜８００１が２μｍの厚みで残るようにした。その結果、外周部分にボイドの無いＳＯＩ基板を得ることができた（図８−５）。

図９は、本実施例に係るＳＯＩ基板の製造方法の実施例２を示す工程断面図である。

７２５μｍの厚みを持つシリコン基板９００１を準備し、熱酸化を行い、表面に７５ｎｍのＳｉＯ_２層９００２を形成した（図９−１）。

親水洗浄により全表面が親水性となっている７２５μｍの厚みを持つシリコン基板９００３を準備し、シリコン基板９００３の外周部分のみが加熱されるヒーター９０５１に静置し、外周部のみ６５℃、それ以外の部分はおおよそ２５℃となるようにした。（図９−２）
この処理は、外周部８ｍｍ程度の位置とそれ以外の温度をそれぞれ温度差が４０℃程度あればよく、８０℃と４０℃、５０℃と１０℃などとするほか、外周部とそれ以外の温度を結合開始点の対向側を７０℃、それ以外を２５℃としたりしても同様の効果が得られる。

そして、シリコン酸化膜基板９００１とシリコン基板９００３とを結合させた。シリコン基板９００３の外周部分加熱された状態で結合されたことによって、外周部分にボイドが発生すること無く、結合を行うことができた（図９−３）。

次いで、１０００℃、１３０分の熱処理を行ってシリコン酸化膜基板９００１とシリコン基板９００３とを完全に接着した（図９−４）。

その後、シリコン基板９００１側から表面グラインダーを用いて７１５μｍ研削した。次いで、コロイダルシリカを砥粒として鏡面研磨を行い、ＳｉＯ_２層９００２の上にシリコン膜９００１が２μｍの厚みで残るようにした。その結果、外周部分にボイドの無いＳＯＩ基板を得ることができた（図９−５）。

図１０は、本実施例に係るＳＯＩ基板の製造方法の実施例３を示す工程断面図である。

親水洗浄により全表面が親水性となっているシリコン基板１０００１を準備し、シリコン基板１０００１表面に活性化処理１００６１を行った（図１０−1）。

次に、シリコン基板１０００１の外周部分のみが加熱されるヒーター（１００５１）に静置し、外周部のみ６５℃、それ以外の部分はおおよそ２５℃となるようにした。（図１０−2）
この処理は、外周部８ｍｍ程度の位置とそれ以外の温度をそれぞれ温度差が４０℃程度あればよく、８０℃と４０℃、５０℃と１０℃などとするほか、外周部とそれ以外の温度を結合開始点の対向側を７０℃、それ以外を２５℃としたりしても同様の効果が得られる。

次に、７２５μｍの厚みを持つシリコン基板１０００２を準備し、熱酸化を行い、表面に７５ｎｍのＳｉＯ_２層１０００３を形成した。そして、シリコン基板１０００１とシリコン基板１０００２とを結合させた。外周部分加熱された状態で結合されたことによって、外周部分にボイドが発生することが無く、結合を行うことができた（図１０−３）。

次いで、１０００℃、１３０分の熱処理を行ってシリコン基板３０１とシリコン基板３１１とを完全に接着した（図１０−４）。

その後、シリコン基板１０００２側から表面グラインダーを用いて７１５μｍ研削した。次いで、コロイダルシリカを砥粒として鏡面研磨を行い、ＳｉＯ_２層１０００３の上にシリコン膜１０００２が２μｍの厚みで残るようにした。その結果、外周部分にボイドの無いＳＯＩ基板を得ることができた（図１０−５）。

図１１は、本実施例に係るＳＯＩ基板の製造方法の実施例４を示す工程断面図である。

７２５μｍの厚みを持つシリコン基板１１００１、１１００２を２枚準備し、熱酸化を行い、表面に７５ｎｍのＳｉＯ_２層１１０１１、１１０１２を形成した（図１１−１）。

次に、ＳｉＯ_２膜１１０１２の外周部分面のみが加熱されるヒーター（１１０５１）に静置し、外周部のみ６５℃、それ以外の部分はおおよそ２５℃となるようにした。（図１１−２）
この処理は、外周部８ｍｍ程度の位置とそれ以外の温度をそれぞれ温度差が４０℃程度あればよく、８０℃と４０℃、５０℃と１０℃などとするほか、外周部とそれ以外の温度を結合開始点の対向側を７０℃、それ以外を２５℃としたりしても同様の効果が得られる。

次いで、シリコン基板１１００１、１１００２の酸化膜側どうしの結合を行った。外周部分加熱された状態で結合されたことによって、外周部分にボイドが発生すること無く、結合を行うことができた（図１１−３）。

次いで、１０００℃、１３０分の熱処理を行ってシリコン基板１１００１とシリコン基板１１００２とを完全に接着した（図１１−４）。

その後、シリコン基板１１００２側から表面グラインダーを用いて７１５μｍ研削した。次いで、コロイダルシリカを砥粒として鏡面研磨を行い、ＳｉＯ_２層１１０１１、１１０１２の上にシリコン膜１１００２が２μｍの厚みで残るようにした。その結果、外周部分にボイドの無いＳＯＩ基板を得ることができた（図１１−５）。

図１２は、本実施例に係るＳＯＩ基板の製造方法の実施例６を示す工程断面図である。

シリコン基板１２００１としては、Ｐ型（１００）の比抵抗０．０１Ωｃｍシリコン基板６０１を使用し、シリコン基板１２００１を洗浄した後、陽極化成を行った。陽極化成は４９％フッ化水素酸溶液とアルコール溶液を１：１の割合で混合した。このシリコン基板１２００１を溶液中で１４分間、電流密度１０ｍＡ/ｃｍ^２で陽極化成反応を行った。多孔質化されたシリコン層１２０３１の厚みは１５μｍであった（図１２−１）。

次に、酸素雰囲気で４００℃、６０分間の熱処理を行い多孔質シリコン層１２０３１の表面を安定化させた。その後、多孔質シリコン層１２０３１上にシリコンのエピタキシャル成長を行い、１μｍのエピタキシャルシリコン層１２０４１を形成した。このエピタキシャル層１２０４１の結晶の品質を調べるためにｓｅｃｃｏエッチング等の結晶欠陥の評価を行ったが、欠陥は観察されなかった。（図１２−２）
次に、移設されるエピタキシャルシリコン層１２０４１を熱酸化し、エピタキシャルシリコン層１２０４１上に７５ｎｍのＳｉＯ_２膜６０４を形成した（図１２−３）。

次に、親水洗浄により全表面が親水性となっている７２５μｍの厚みを持つシリコン基板１２００２を準備し、外周部分の裏面のみが加熱されるヒーター（１２０５１）に静置し、外周部のみ６５℃、それ以外の部分はおおよそ２５℃となるようにした（図１２−４）。

この処理は、外周部８ｍｍ程度の位置とそれ以外の温度をそれぞれ温度差が４０℃程度あればよく、８０℃と４０℃、５０℃と１０℃などとするほか、外周部とそれ以外の温度を結合開始点の対向側を７０℃、それ以外を２５℃としたりしても同様の効果が得られる。

この処理は、シリコン基板側に行ったり（実施例２の結合方法）、表面を活性化処理した後におこなったりしても（実施例３の結合方法）同様の効果が得られ、シリコン基板側にＳｉＯ_２層を持つ場合にも適用可能（実施例４の結合方法）である。

そして、シリコン基板１２００２と結合を行った。外周部分加熱された状態で結合されたことによって、外周部分にボイドが発生することが無く、結合を行うことができた（（図１２−５）
次いで、１０００℃、１３０分の熱処理を行って両基板を完全に接着した。その後、ウオータージェットによる流体楔で多孔質シリコン層の部分で２枚のウエハを分離し、多孔質シリコン層−エピタキシャルシリコン層−熱酸化膜層−シリコン基板となる構造をもつ（図１２-６）の基板を得た。

次いで、フッ化水素酸溶液と過酸化水素水溶液の混合液を用い、外部から超音波を与えて、多孔質シリコン層１２０３１をエッチングした。この溶液での多孔質シリコン層１２０３１とエピタキシャルシリコン層１２０４１とのエッチング速度差は約１０万倍程度であり、エピタキシャルシリコン層１２０４１にダメージを与えることなく多孔質シリコン層１２０３１をエッチングできた。その結果、均一なエピタキシャルシリコン層１２０４１を持った、外周部分にボイドの無いＳＯＩ基板を得ることができた（図１２−７）。

図１３は、本実施例に係るＳＯＩ基板の製造方法の実施例６を示す工程断面図である。

７２５μｍの厚みを持つシリコン基板１３００１を準備し、熱酸化を行い、表面に５００ｎｍのＳｉＯ_２層１３００２を形成した（図１３−１）。

この基板の表面から、水素イオン１３０６１を注入した。その際に、イオンの加速エネルギーを適当に制御することにより、シリコン基板１３００１の所定の深さに微小気泡層１３０６２を形成した。このとき、シリコン基板１３００１の表層部分はシリコン層１３００３となる（図１３−２）。

次に、親水洗浄により全表面が親水性となっている７２５μｍの厚みを持つシリコン基板１３００３を準備し、外周部分の裏面のみが加熱されるヒーター（１３０５１）に静置し、外周部のみ６５℃、それ以外の部分はおおよそ２５℃となるようにした（図１３−３）。

この処理は、外周部８ｍｍ程度の位置とそれ以外の温度をそれぞれ温度差が４０℃程度あればよく、８０℃と４０℃、５０℃と１０℃などとするほか、外周部とそれ以外の温度を結合開始点の対向側を７０℃、それ以外を２５℃としたりしても同様の効果が得られる。

この処理は、シリコン基板側に行ったり（実施例２の結合方法）、表面を活性化処理した後におこなったりしても（実施例３の結合方法）同様の効果が得られ、シリコン基板側にＳｉＯ_２層を持つ場合にも適用可能（実施例４の結合方法）である。

そして、シリコン基板１３００３と結合を行った。外周部分加熱された状態で結合されたことによって、外周部分にボイドが発生することが無く、結合を行うことができた（図１３−４）。

次に、結合した基板に４５０〜５５０℃の熱処理を加えることによって、微小気泡層１３０６２から劈開性分離がおこり、支持基板１３００３側は図１３−５のようなＳＯＩ構造となった。このようにして、外周部分にボイドの無いＳＯＩ基板を得ることができた（図１３−５）。

以上のように、本発明によれば、十分な結合強度を持つシリコンの親水性表面を結合する場合に、特に、ウエハの外周部分に発生するボイド（空隙）を抑制し、デバイスの製造可能領域を広げ、デバイスの取り数を向上させることができるようになった。

ウエハ周辺に局在するボイドを模式的に示す図である。 結合反応の途中での反応状況を透過観察した赤外線透過写真を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係るシリコン基板の外周部分を加熱する方法を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係るシリコン基板の外周部分を加熱する他の方法を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係るシリコン基板の外周部分を加熱する他の方法を示す図である。 シリコン基板の外周部分を加熱して結合基板を製造する第１の方法を示す図である。 親水面同士の結合によって結合基板を製造する従来の例を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係る基板の製造方法である。 本発明の好適な実施の形態に係る基板の他の製造方法である。 本発明の好適な実施の形態に係る基板の他の製造方法である。 本発明の好適な実施の形態に係る基板の他の製造方法である。 本発明の好適な実施の形態に係る基板の他の製造方法である。 本発明の好適な実施の形態に係る基板の他の製造方法である。

Claims (13)

1. 第１の基板の結合面と第２の基板の結合面とを結合して結合基板を製造する基板の製造方法であって、前記第１の基板の結合面及び前記第２の基板の結合面の少なくとも一方の基板の結合面の外周部のうち少なくとも一部の温度をそれ以外の領域より高く保った状態で結合させる、かつ、上記外周部の一部は、結合開始点からも最も遠い点を含むことを特徴とする基板の製造方法。
2. 前記結合面を形成する工程では、
   前記第１、第２の基板の少なくとも一方の裏面に温度分布を持たせた固体を貼り付けて基板の温度分布を制御する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
3. 前記結合面を形成する工程では、
   前記第１、第２の基板の少なくとも一方の裏面に温度を制御された気体を吹き付けて基板の温度分布を制御する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
4. 前記結合面を形成する工程では、
   前記第１、第２の基板の少なくとも一方の裏面に温度を制御された液体を供給し基板の温度分布を制御する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
5. 前記結合面を形成する工程では、
   前記第１、第２の基板の少なくとも一方の裏面の一部に加熱光を照射して基板の温度分布を制御する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
6. 前記温度分布は、前記第１の基板の結合面及び前記第２の基板の結合面の少なくとも一方の外周部分の温度を２００℃以下の範囲で、内面部より５℃以上５０℃以下の温度差とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
7. 前記結合させる工程の後に、前記結合された基板の前記第１の基板側の面を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
8. 前記第１の基板は、分離層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
9. 半導体基板の表面を多孔質化して前記分離層を形成する工程と、
   前記分離層の表面に半導体層を形成する工程と、
   前記半導体層の表面に絶縁体層を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項8に記載の基板の製造方法。
10. 前記結合させる工程の後に、前記結合された基板を熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
11. 前記分離層は、前記第１の基板中にイオンを注入して形成されるイオン注入層であることを特徴とする請求項８に記載の基板の製造方法。
12. 前記結合された基板を前記分離層の部分で分離する工程を含むことを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
13. 少なくとも一方の基板の結合面の外周部のうち少なくとも一部の温度をそれ以外の領域より高く保った状態で結合させるという温度調整手段を有する請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板はりあわせ装置。

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