JP2009071183A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大口径化が難しい材料の半導体ウェハを、既存の製造ラインに実際に適用可能な半導体基板に加工する、半導体基板の製造方法を提供する。
【解決手段】ＳｉＣウェハ１２をワックス２０でＳｉウェハ１８に仮留めする。Ｓｉウェハ１８に仮留めされたＳｉＣウェハ１２を、ＳＯＧ膜１６Ｐを介してＳｉウェハ１８と同じ口径のＳｉウェハ１４に重ね合わせる。オリフラ１４Ａとオリフラ１８Ａとを揃えて、Ｓｉウェハ１４とＳｉウェハ１８とが重ね合わされた状態で、加圧下で加熱されてＳＯＧ膜１６Ｐが固化し、ＳＯＧ固化膜１６Ｓが形成される。このＳＯＧ固化膜１６Ｓにより、ＳｉＣウェハ１２がＳｉウェハ１４に接着される。ＳｉＣウェハ１２は、Ｓｉウェハ１８からＳｉウェハ１４に転写されるように、対向するＳｉウェハ１４の所定位置に接着される。不要になったＳｉウェハ１８を取り外し、ワックス２０を除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体基板の製造方法に関し、特に、大口径化が難しい材料の半導体ウェハを、既存の製造ラインで処理できる半導体基板に加工する、半導体基板の製造方法に関する。

炭化ケイ素結晶を用いた半導体デバイス（ＳｉＣデバイス）は、シリコン結晶を用いた従来の半導体デバイス（Ｓｉデバイス）に比べ、高耐圧、高温動作といった特徴がある。ＳｉＣデバイスがこのように優れた性能を示すのは、ＳｉＣ結晶の基本特性に基づくものである。ＳｉＣ結晶では、炭素原子が含まれることで原子間距離が短くなって、より強固な結合となり、半導体のバンドギャップが２倍以上に大きくなる。その結果、２倍以上の電界まで耐圧が高まり、高温まで半導体特性が保たれる。

非常に優れた基本特性を有するＳｉＣ結晶であるが、結晶成長が非常に難しく、結晶欠陥が入りやすい為、基板（ウェハ）の大口径化が難しいという問題がある。現状では、Ｓｉ基板（Ｓｉウェハ）の口径は５〜８インチが主流であるのに対し、４Ｈ−ＳｉＣ基板（ＳｉＣウェハ）では２〜３インチが主流であり、価格も非常に高価である。このため、デバイス開発時は小さなチップに切り出して試作をすることが多く、量産化に向けての基礎データを取得することが非常に難しい。

ＳｉＣデバイスの量産化技術を開発する上で、Ｓｉデバイス製造で使用している装置群を使用することは、非常に有効な手段である。Ｓｉデバイス製造で用いてきた量産化技術のノウハウを有効に活用できる。現在のところ、ＳｉＣデバイスの微細化レベルは、最先端でも０．５μｍ程度であり、既存のＳｉデバイス製造装置を用いて微細加工を施すことができる。

しかしながら、上述した通り、ＳｉＣ結晶では最大でも３インチ程度の口径の基板しか作製することができない。このため、既存のＳｉデバイス製造装置を使用することは難しい。Ｓｉデバイス製造装置を使用するために、小口径のＳｉＣ基板をＳｉ基板に貼り合せた半導体基板を、既存のＳｉデバイスの製造ラインに投入して、大口径のＳｉ基板と同様に処理する半導体装置の製造方法が、提案されている（特許文献１）。
特開平１１−８７２００号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、ＳｉＣ基板とＳｉ基板とがＳＤＢ（シリコン・ダイレクト・ボンディング）法で直接貼り合わされるので、ＳｉＣ基板とＳｉ基板との間での位置合わせ、或いは複数のＳｉＣ基板間での位置合わせが、難しいという問題がある。

ＳｉＣ基板とＳｉ基板の何れにも、面内結晶方位に応じて、オリエンテーションフラット（通称オリフラ）と呼ばれる切り欠けが設けられている。同じサイズの基板同士であれば、オリフラによって位置や結晶方位を揃えて処理することができる。しかしながら、サイズの異なるＳｉＣ基板とＳｉ基板とでは、位置や結晶方位を合わせることが難しい。ＳｉＣ基板の位置や結晶方位が定まらないと、既存のデバイス製造装置で処理することは困難である。

本発明は、上記問題に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、大口径化が難しい材料（特に、炭化ケイ素の単結晶）の半導体ウェハを、既存の製造ラインに実際に適用可能な半導体基板に加工する、半導体基板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の半導体基板の製造方法は、半導体単結晶からなるウェハと前記ウェハより大口径の第１基板とを用意し、前記ウェハの表面と前記第１基板とが対向するように前記ウェハと前記第１基板とを重ね合わせ、前記ウェハのオリエンテーションフラットと前記第１基板に設けられた第１マークとを基準に前記ウェハの位置合わせを行い、前記ウェハを前記第１基板の所定位置に位置調整可能に仮留めする仮留め工程と、前記第１基板に仮留めされた前記ウェハの裏面に接着剤を塗布する塗布工程と、更に前記第１基板と同じ口径及び形状で且つ前記第１基板と同じ位置に第２マークを備えた第２基板を用意し、前記第１マーク及び前記第２マークを基準に前記第１基板と前記第２基板とが重なるように位置合わせを行い、前記ウェハの裏面と前記第２基板とが対向するように前記ウェハと前記第２基板とを重ね合わせて、前記第１基板に仮留めされた前記ウェハを前記接着剤により前記第２基板に接着する接着工程と、前記ウェハを仮留めしている前記第１基板を取り外す除去工程と、を含むことを特徴としている。

本発明の半導体基板の製造方法では、まず、半導体単結晶からなるウェハを、このウェハより大口径の第１基板と重ね合わせ、位置合わせを行って、第１基板の所定位置に仮留めする。ウェハは第１基板に仮留めされているだけであり、移動や取り外しが可能である。ウェハの正確な位置合せが行われるまで、何度でも位置調整を繰り返すことが可能である。

次に、第１基板と第２基板とを重ね合わせて、第１基板に仮留めされたウェハを、接着剤により第２基板に接着する。第２基板は第１基板と同じ口径及び形状を有しており、第１基板と第２基板とが調度重なるように、両者を重ね合わせることが容易である。第１基板の所定位置には、第２基板の所定位置が対向している。第１基板の所定位置に仮留めされたウェハは、第１基板から第２基板に転写されるように、対向する第２基板の所定位置に接着される。第１基板に仮留めする工程で正確に位置合わせしておけば、第２基板の所定位置に正確に転写される。

最後に、ウェハを仮留めしている第１基板を取り外すことで、より口径の大きい第２基板の所定位置に半導体単結晶からなるウェハが接着された、貼り合せ型の半導体基板を得ることができる。炭化ケイ素（ＳｉＣ）単結晶などウェハの大口径化が難しい半導体材料は多数ある。しかしながら、本発明の製造方法によれば、口径の小さい半導体ウェハの「位置」や「結晶方位」を制御しながら、この半導体ウェハを大口径の基板に貼り合せて半導体基板を作製することができるので、大口径化が難しい材料の半導体ウェハから作製された半導体基板を、既存の製造ラインで実際に使用することが可能になる。

上記の製造方法では、前記仮留め工程において、所定融点のワックスを前記第１基板に塗布し、前記第１基板を前記融点以上に加熱して前記ワックスを融解し、前記ウェハの位置合わせ後に前記第１基板を前記融点未満に冷却して、前記ウェハを前記第１基板に仮留めすることができる。ワックスとしては、融点が１００℃以上で且つ耐熱温度が４００℃以上のものを使用することが好ましい。また、前記仮留め工程において、前記ウェハを裏面側から均等に押圧した状態で、前記ウェハを前記第１基板に仮留めすることができる。

また、上記の製造方法では、前記塗布工程において、接着剤としてスピンオングラス（ＳＯＧ）溶液を塗布してＳＯＧ膜を形成すると共に、前記接着工程において、前記ウェハと前記第２基板とを重ね合わせた後に、前記ＳＯＧ膜を加圧下で加熱して前記ＳＯＧ膜を固化させ、前記ウェハを前記第２基板に接着することができる。

また、前記第１基板及び前記第２基板は、口径が５インチ〜８インチであることが好ましい。前記第１基板及び前記第２基板は、シリコン基板、石英基板、及びサファイア基板からなる群から選択されるいずれか１つであることが好ましい。前記前記第１基板及び前記第２基板は、膜厚が３００μｍ〜２ｍｍであることが好ましい。

また、前記第１マーク及び前記第２マークを、オリエンテーションフラットとすることができる。この場合には、前記ウェハのオリエンテーションフラットが、前記第１基板のオリエンテーションフラットに平行になるように、前記ウェハの位置合わせを行うことができる。

例えば、長手方向の一方の側面に前記第１基板のオリエンテーションフラットが突き当てられる長尺状の第１板材、及び前記第１板材と共にＬ字を成すように一端面が前記第１板材の一端側の前記側面に接合され、長手方向の一方の側面に前記第１基板の外縁部が突き当てられる長尺状の第２板材を有するＬ字型のガイド部と、前記ガイド部の前記第１板材と交差するように重ね合わせた状態で接合され、一端面に前記ウェハのオリエンテーションフラットが突き当てられる長尺状の第１アームと、前記ガイド部の前記第２板材と交差するように重ね合わせた状態で接合され、一端面に前記ウェハの円弧状の外縁部が突き当てられる長尺状の第２アームと、を備えた位置合せ治具を用い、前記ウェハの位置合わせを行うことができる。

また、前記ウェハに前記ウェハのオリエンテーションフラットに平行又は垂直な直線を含むパターンを予め形成し、前記仮留め工程において、前記直線と前記第１基板のオリエンテーションフラットとが為す角度を観察して、前記ウェハの位置合わせを行うこともできる。この場合には、前記直線と前記第１基板のオリエンテーションフラットとが為す角度が０．３°以下となるように、前記ウェハの位置合わせを行うことが好ましい。

以上説明したように本発明によれば、炭化ケイ素の単結晶など大口径化が難しい材料の半導体ウェハを、「位置」や「結晶方位」を制御しながら大口径の基板に貼り合せることで、既存の製造ラインに実際に適用可能な半導体基板に加工することができる、という効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

＜貼り合せ型の半導体基板＞
まず、本発明の実施の形態で製造される貼り合せ型の半導体基板（以下、「貼り合せ基板」という。）の構成を説明する。図１（Ａ）は貼り合せ基板を表面側からみたときの平面図であり、図１（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。

図１（Ａ）に示すように、貼り合せ基板１０では、炭化ケイ素の単結晶からなる小口径のウェハ（ＳｉＣウェハ）１２が、大口径のシリコンウェハ（Ｓｉウェハ）１４の略中央部に貼り付けられている。なお、ＳｉＣウェハ１２は、本発明の「半導体単結晶からなるウェハ」に相当し、Ｓｉウェハ１４は、本発明の「第２基板」に相当する。なお、ここでは「第２基板」としてＳｉウェハを用いるが、後述する通り、本発明の大口径の「第２基板」は、半導体基板には限定されない。

ＳｉＣウェハ１２は円盤状であり、その外縁部にはオリフラ１２Ａが設けられている。「オリフラ」はオリエンテーションフラットの略称であり、「結晶方位」を表すために設けられた直線状の切り欠けである。Ｓｉウェハ１４も同様に円盤状であり、その外縁部にはオリフラ１４Ａが設けられている。ＳｉＣウェハ１２は、そのオリフラ１２Ａが、Ｓｉウェハ１４のオリフラ１４Ａと平行になるように位置合せされて、Ｓｉウェハ１４に貼り付けられている。

ＳｉＣウェハ１２は、シリコンと炭素とから昇華法にてＳｉＣ単結晶のインゴットを形成し、このインゴットをスライスして得ることができる。ＳｉＣウェハ１２は、大口径化が難しく、現状では口径が２〜３インチ（直径５０ｍｍ〜７５ｍｍ）のウェハしか得ることができない。ここでは、口径が２インチ（直径５０ｍｍ）で、厚さが３５０μｍのＳｉＣウェハ１２を使用した例について説明する。

Ｓｉウェハ１４は、多結晶シリコンを電気炉で溶融させ、チョクラスキー法などにより溶融液からＳｉ単結晶のインゴットを引き上げ、このインゴットを３００μｍ〜２ｍｍの厚さにスライスして得ることができる。Ｓｉウェハ１４は、現状では口径が５〜８インチ（直径１２５ｍｍ〜２００ｍｍ）のウェハが主流である。ここでは、口径が６インチ（直径１５０ｍｍ）で、厚さが６２５μｍのＳｉウェハ１４を使用した例について説明する。

図１（Ｂ）に示すように、ＳｉＣウェハ１２は、ＳＯＧ固化膜１６Ｓによって、Ｓｉウェハ１４に接着されている。ＳＯＧ固化膜１６Ｓは、スピンオングラス（ＳＯＧ）法により形成された耐熱性のシリカ系被膜である。少なくとも４００℃以上の耐熱性を有している。後述する通り、高温熱処理を施すことで、耐熱性を１０００℃近くまで高めることができる。

ＳＯＧ法は、溶剤中にアルコキシシランを溶解した塗布液を、基材上に塗布した後で加熱処理することによりアルコキシシランの脱水縮合反応で固化させ、シリカ系被膜を形成する方法である。ＳＯＧ塗布液が、本発明の「接着剤」に相当する。ＳＯＧ塗布液は、ケイ素−酸素（Ｓｉ−Ｏ）結合を骨格としてシラノール基（−Ｓｉ−ＯＨ）を含有するアルコキシシランを、３００℃程度で揮発する有機溶媒に溶解した溶液である。ＳＯＧ固化膜１６Ｓの具体的な成膜方法については後述する。

＜半導体基板の製造方法＞
図２（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施の形態に係る製造工程を示す概略図である。図面を参照して製造工程の概略を簡単に説明する。なお、オリフラについては図示されていないが、各ウェハにはオリフラが設けられている。

まず、図２（Ａ）に示す「仮留め工程」で、ＳｉＣウェハ１２が、耐熱性のワックス２０により、Ｓｉウェハ１４とは別のＳｉウェハ１８に仮留めされる。Ｓｉウェハ１８には、Ｓｉウェハ１４と同じ口径のウェハが使用される。Ｓｉウェハ１８にも、Ｓｉウェハ１４と同じ位置に、オリフラ１８Ａが設けられている。ＳｉＣウェハ１２は、オリフラ１２Ａがオリフラ１８Ａと平行になるように、正確に位置合せをして、Ｓｉウェハ１８に仮留めされる。

仮留め工程においては、各種の処理が施されるＳｉＣウェハ１２の表面側が、ワックス２０を介して、Ｓｉウェハ１８に仮留めされる。仮留めに用いるワックス２０は、融点以上に加熱すると融解するので、ＳｉＣウェハ１２の移動や取り外しが可能である。このため、正確な位置合せが行われるまで、Ｓｉウェハ１８上で何度でもＳｉＣウェハ１２の位置調整を繰り返すことができる。また、ワックス２０により、ＳｉＣウェハ１２の表面が、傷、パーティクル（粉塵の付着）、汚染といったダメージから保護される。

次に、図２（Ｂ）に示す「塗布工程」で、Ｓｉウェハ１８に仮留めされたＳｉＣウェハ１２にＳＯＧ塗布液が塗布され、ＳｉＣウェハ１２の裏面側にＳＯＧ膜１６Ｐが形成される。次に、図２（Ｃ）に示す「接着工程」で、Ｓｉウェハ１８に仮留めされたＳｉＣウェハ１２を、ＳＯＧ膜１６Ｐを介してＳｉウェハ１４に重ね合わせる。同じ口径のＳｉウェハ１４とＳｉウェハ１８とは、オリフラ１４Ａとオリフラ１８Ａとを揃えることで、重ね合わせが容易である。

Ｓｉウェハ１４とＳｉウェハ１８とが重ね合わされた状態で、加圧下で加熱されてＳＯＧ膜１６Ｐが固化し、ＳＯＧ固化膜１６Ｓが形成される。このＳＯＧ固化膜１６Ｓにより、ＳｉＣウェハ１２がＳｉウェハ１４に接着される。Ｓｉウェハ１８の所定位置に仮留めされたＳｉＣウェハ１２は、Ｓｉウェハ１８からＳｉウェハ１４に転写されるように、対向するＳｉウェハ１４の所定位置に接着される。Ｓｉウェハ１８に仮留めする工程で、正確にＳｉＣウェハ１２の位置合わせをしておけば、ＳｉＣウェハ１２はＳｉウェハ１４の所定位置に正確に転写される。

次に、図２（Ｄ）に示す「除去工程」で、ＳｉＣウェハ１２を仮留めしているＳｉウェハ１８を取り外す。また、不要になったワックス２０も除去する。こうして、小口径のＳｉＣウェハ１２が大口径のＳｉウェハ１４の略中央部に貼り付けられた貼り合せ基板１０を、容易に得ることができる。ＳｉＣウェハ１２はＳｉウェハ１４の所定位置に正確に転写されるので、ＳｉＣウェハ１２のオリフラ１２Ａは、Ｓｉウェハ１４のオリフラ１４Ａにも平行となる（図１（Ａ）参照）。従って、ＳｉＣウェハ１２の結晶方位は、Ｓｉウェハ１４のオリフラ１４Ａから判断できるようになる。

次に、図３〜図１６を参照して、本発明の実施の形態に係る製造工程を詳細に説明する。図３は貼り合せ作業を行う作業台の構成を示す図である。図３（Ａ）は作業台を上から見たときの平面図であり、図３（Ｂ）は作業台を手前側から見たときの側面図である。

図３（Ａ）に示すように、作業台２２は、平面視が矩形状のプレート２４を備えている。プレート２４の表面には、長尺状の耐熱板材で構成されたガイド２６と、同じく長尺状の耐熱板材で構成されたガイド２８と、が設置されている。ガイド２６は、その長さ方向が、Ｘ方向に延びるプレート２４の一辺に平行になるように配置されている。ガイド２８は、ガイド２６と共にＬ字を成し、その長さ方向が、Ｘ方向と直交するＹ方向に延びるプレート２４の一辺と平行になるように配置されている。

図３（Ｂ）に示すように、プレート２４には、抵抗加熱ヒータ３０が内蔵されている。この抵抗加熱ヒータ３０は、交流電源３２に接続されている。プレート２４は、内蔵された抵抗加熱ヒータ３０により、６００℃程度まで昇温することが可能である。また、抵抗加熱ヒータ３０は、図示されていないスイッチにより、オンオフや温度調節が可能とされている。

例えば、Ｓｉウェハ１８をプレート２４に載置して作業を行う場合には、図３（Ａ）に示すように、Ｓｉウェハ１８のオリフラ１８Ａを、Ｘ方向に延びるガイド２６に突き当てる。同時に、Ｓｉウェハ１８の円弧状の外縁部１８Ｂを、Ｙ方向に延びるガイド２８に突き当てる。これにより、Ｓｉウェハ１８が、プレート２４上の所定位置に位置決めされて、プレート２４上に載置される。

（ウェハの仮留め工程）
図４はワックスが塗布される工程を示す図である。図４（Ａ）は作業台上に載置されたＳｉウェハにワックスが塗布される様子を示す側面図であり、図４（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、Ｓｉウェハ１８を作業台２２のプレート２４に載置する。Ｓｉウェハ１８は、オリフラ１８Ａをガイド２６に突き当て、円弧状の外縁部１８Ｂをガイド２８に突き当てることで、プレート２４上の所定位置に位置決めされて載置される。載置されたＳｉウェハ１８を、抵抗加熱ヒータ３０により加熱する。本実施の形態では、Ｓｉウェハ１８を１８０℃に加熱する。加熱されたＳｉウェハ１８の中心付近に、耐熱性のワックス２０を塗布する。ワックス２０としては、ＳＯＧ塗布液に含まれる有機溶剤の気化温度以上の耐熱温度を有するワックスを使用する。本実施の形態では、融点が１５０℃程度で、３５０℃程度でも変質することが無いワックスを使用している。

図５はＳｉウェハの上に小口径のＳｉＣウェハを載せる工程を示す図である。図５（Ａ）は作業台上に載置されたＳｉウェハにＳｉＣウェハが載せられる様子を示す側面図であり、図５（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＳｉＣウェハ１２は、その表面側を下に向けて、Ｓｉウェハ１８上に塗布されたワックス２０上に載せられる。ＳｉＣウェハ１２は、Ｓｉウェハ１８の略中央に載せられる。Ｓｉウェハ１８は、抵抗加熱ヒータ３０により１８０℃に加熱されたままであり、ワックス２０は融解しているので、ワックス２０上でＳｉＣウェハ１２を動かすことができ、ＳｉＣウェハ１２の位置を調節することができる。ＳｉＣウェハ１２は、そのオリフラ１２Ａが、Ｓｉウェハ１８のオリフラ１８Ａと平行になるように位置合わせされる。なお、ＳｉＣウェハ１２の位置合わせは、一旦、ＳｉＣウェハ１２とＳｉウェハ１８とを作業台２２から降ろして、別の場所で行ってもよい。

ここで、図６〜図８を参照して、ＳｉＣウェハ１２の位置合わせ方法の一例を説明する。この例では、作業台２２とは別の場所で、ＳｉＣウェハ１２の位置合わせを行っている。図６は位置合わせに用いる「合わせ治具」の構成を示す概略図である。図６（Ａ）は合わせ治具を上から見たときの平面図であり、図６（Ｂ）は図面の手前側から見たときの側面図であり、図６（Ｃ）は図面の右側から見たときの側面図である。

図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、この合わせ治具３４には、長尺状の第１板材３６と、この第１板材３６と共にＬ字を成すように一端面が第１板材３６の一端側の側面に接合された長尺状の第２板材３８と、を有するＬ字型のガイド部４２が設けられている。第１板材３６と第２板材３８とは、第１板材３６と第２板材３８との間に梁のように架け渡された補強板４０により、しっかりと固定されている。

合わせ治具３４には、更に、Ｌ字型のガイド部４２の第１板材３６と交差するように重ね合わせた状態で、ガイド部４２のＬ字端の一方に接合された長尺状の第１アーム４４と、ガイド部４２の第２板材３８と交差するように重ね合わせた状態で、ガイド部４２のＬ字端の他方に接合された長尺状の第２アーム４６と、が設けられている。第１アーム４４及び第２アーム４６の各々は、Ｌ字型のガイド部４２の内角側に向けて延びるように配置されている。また、第１アーム４４は、その一端面（短辺側の側面）が、第１板材３６の側面と平行になるように形成されている。

図７は図６の合わせ治具を用いて位置合わせを行う様子を示す平面図である。この例では、平面視が矩形状の載置台４８の上で、合わせ治具３４を用いて、Ｓｉウェハ１８に対してＳｉＣウェハ１２の位置合わせを行う。この載置台４８は、上記の作業台２２と同様に、被載置物をワックス２０の融点以上に加熱できるように構成されている。図７に示すように、位置合わせを行う場合には、ガイド部４２の第１板材３６の長手方向の側面にＳｉウェハ１８のオリフラ１８Ａが突き当てられ、ガイド部４２の第２板材３８の長手方向の側面にＳｉウェハ１８の外縁部１８Ｂが突き当てられる。

Ｌ字型のガイド部４２は、Ｓｉウェハ１８より数μｍだけ厚く形成されており、第１アーム４４及び第２アーム４６は、Ｓｉウェハ１８上に重ねられる。このとき、第１アーム４４の一端面にＳｉＣウェハ１２のオリフラ１２Ａが突き当てられ、第２アーム４６の一端面にＳｉＣウェハ１２の円弧状の外縁部１２Ｂが突き当てられる。これにより、Ｓｉウェハ１８に対してＳｉＣウェハ１２の位置合わせを簡単に行うことができる。

合わせ治具３４を使用したときに、ＳｉＣウェハ１２が所望の位置に配置されるように、合わせ治具３４の第１板材３６、第２板材３８、第１アーム４４、及び第２アーム４６の「長さ」や「取り付け位置」を調整する。この例では、ＳｉＣウェハ１２がＳｉウェハ１８の中央に重ねられると共に、ＳｉＣウェハ１２のオリフラ１２ＡがＳｉウェハ１８のオリフラ１８Ａと平行になるように、合わせ治具３４の各部の長さや位置が調整されている。

ＳｉＣウェハ１２の位置合わせは、高い精度で行われることが好ましい。ウェハに回路を作り込むウェハ処理工程（いわゆる前工程）では、フォトリソグラフィが何度か実施されるので、位置合わせの精度は重要である。特に、ＳｉＣウェハ１２のウェハ処理工程では、不純物導入工程において、１３００℃以上の温度（通常は約１６００℃）でイオン注入活性化熱処理を行う必要があるため、貼り合せ基板１０のまま処理することができない。ＳｉＣウェハ１２をＳｉウェハ１４から一旦剥がして、不純物導入工程の終了後に、ＳｉＣウェハ１２をＳｉウェハ１４に再度貼り付ける。

不純物導入工程は、フォトリソグラフィ工程によりＳｉＣウェハ１２に目合わせパターン等が形成された後に実施される。従って、再貼り付け後も、先に形成されたパターンに合わせをとって、次のパターンを形成する必要があり、ＳｉＣウェハ１２の位置合わせには、常に高い精度が要求される。特に、最初のＳｉウェハ１８に対するＳｉＣウェハ１２の位置合わせは重要である。

具体的には、ＳｉＣウェハ１２のオリフラ１２ＡとＳｉウェハ１８のオリフラ１８Ａとが成す角度（回転方向のズレ）が０．３°以下になるように、ひいてはＳｉＣウェハ１２のオリフラ１２ＡとＳｉウェハ１４のオリフラ１４Ａとが成す角度が０．３°以下になるように、ＳｉＣウェハ１２の位置合わせを行うことが好ましい。

フォトリソグラフィで使用される露光機（ステッパー）では、露光ステージにウェハを搬送する際に、貼り合せ基板１０の大口径のＳｉウェハ１４のオリフラ１４Ａを認識して粗い位置合わせ（オリフラ合わせ）を行う。このオリフラ合わせで、Ｓｉウェハ１４の回転方向のズレ量は±０．３°程度まで追い込まれて、露光ステージに搬送される。露光ステージは、Ｘ方向及びこれと直交するＹ方向には平行移動させることができる。従って、ＳｉＣウェハ１２において１ｍｍ前後のＸ方向及びＹ方向へのズレが発生しても、露光ステージの移動でこれらのズレを解消することができる。一方、露光ステージに搬送された後は、回転方向のズレを修正することはできない。

従って、貼り合せ基板１０の作製時に、回転に対する精度が０．３°以下か否かを検査する検査工程を設けて、ＳｉＣウェハ１２がＳｉウェハ１８の所定位置に仮留めされているか否かを確認しておくことが好ましい。回転精度が基準値に満たない場合には、回転に対する精度が０．３°以下となるまで、ＳｉＣウェハ１２の位置合わせを繰り返す。これにより、高い位置精度で、小口径のＳｉＣウェハ１２を大口径のＳｉウェハ１４に貼り付けることができる。

図８は回転精度を検査する方法を説明するための図である。図８（Ａ）は貼り合せ基板１０が観察台に載せられた様子を示す平面図であり、図８（Ｂ）は回転方向のズレ量を測定する方法を説明する図である。ここで、ＳｉＣウェハ１２の表面には、目合わせのための碁盤目状のパターンが予め形成されている。碁盤目状のパターンは、オリフラ１２Ａに平行に所定間隔で引かれた複数の直線と、オリフラ１２Ａに垂直に所定間隔で引かれた複数の直線と、で構成されている。本実施の形態では、このパターンを用いて、回転方向のズレ量を測定する。

回転精度を検査する検査装置としては、観察台をＸ方向及Ｙ方向に平行移動させる移動機構を備えた一般的な光学顕微鏡を用いることができる。図８（Ａ）に示すように、この検査装置の観察台５２には、更に円盤状のステージ５４が回転可能に取り付けられている。ステージ５４の外縁部には、ステージ５４を回転させるためのつまみ５６が設けられている。このつまみ５６を操作して、ステージ５４を右回り又は左回りに回転させることができる。

回転精度を検査する場合には、図８（Ａ）に示すように、ＳｉＣウェハ１２がワックス２０で仮留めされたＳｉウェハ１８を、観察台５２のステージ５４上に載置する。まず、つまみ５６によりステージ５４を回転させ、Ｓｉウェハ１８のオリフラ１８Ａが観察台５２のＸ方向と平行になるように、目視で粗調整する。更に、観察台５２をＸ方向に移動させながら光学顕微鏡でオリフラ１８Ａを観察し、オリフラ１８Ａが観察台５２のＸ方向と平行になるように、ステージ５４を回転させて微調整を行う。

次に、観察台５２をＹ方向に移動させながら、光学顕微鏡でＳｉＣウェハ１２の表面に形成された碁盤目状のパターンを観察して、ＳｉＣウェハ１２の回転方向のズレ量を計測する。ＳｉＣウェハ１２は透明であり、表面に形成されたパターンを裏面側から観察することができる。

例えば、図８（Ｂ）に示すように、碁盤目状のパターンに含まれ、Ａ点とＢ点の２点を通過する１本の直線に着目する。Ａ点とＢ点とを結ぶ線分の長さが「Ｌ」であり、Ａ点とＢ点とのＸ方向の距離が「Ｄ」であるとすると、ＳｉＣウェハ１２のオリフラ１２ＡとＳｉウェハ１８のオリフラ１８Ａとが成す角度（回転方向のズレ量）θは、θ＝ｓｉｎ^−１（Ｄ／Ｌ）で求められる。パターンの寸法情報から、「Ｌ」及び「Ｄ」の値は簡単に求められる。

回転方向のズレ量を計測した結果、θが０．３°より大きい場合には、ＳｉＣウェハ１２がワックス２０で仮留めされたＳｉウェハ１８を、図５に示す作業台２２に戻し、抵抗加熱ヒータ３０で加熱してワックス２０を融解し、ＳｉＣウェハ１２の位置合わせをやり直す。例えば、ピンセットなどを用いてＳｉＣウェハ１２を僅かに移動させ、仮留め位置の微調整を行う。微調整後に回転方向のズレ量を再び計測し、θが０．３°以下か否かを確認する。このような「確認」と「微調整」とを繰り返すことで、正確な位置合わせを行うことができる。

なお、観察台５２上で、ＳｉＣウェハ１２の仮留め位置の微調整を行うことができるように、ステージ５４に加熱ヒータを内蔵するようにしてもよい。

口径２インチ（直径５０ｍｍ）のＳｉＣウェハ１２で、０．３°以下の回転精度を得るためには、Ｙ方向に移動させながら観察したときに、例えば、Ｙ方向に延びる最も長い直線の両端のＸ方向の距離が２６０μｍ（０．２６ｍｍ）以下になるようにすればよい。θが小さい場合には、Ｄ／Ｌ＝ｓｉｎθ≒θと近似できる。この場合、Ｄ＝θ×Ｌである。従って、５０ｍｍ×３．１４×（０．３／３６０）×２＝０．２６ｍｍとなる。

図９はＳｉＣウェハが加圧される工程を示す図である。図９（Ａ）は作業台上でＳｉＣウェハ上に荷重がかけられる様子を示す側面図であり、図９（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。

図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＳｉＣウェハ１２がワックス２０で仮留めされたＳｉウェハ１８を、再び作業台２２のプレート２４に載置する。Ｓｉウェハ１８は、ガイド２６、ガイド２８で位置決めされて載置される。Ｓｉウェハ１８に仮留めされたＳｉＣウェハ１２上に、Ｓｉウェハ１８と同じ口径のＳｉウェハ５８を載せる。Ｓｉウェハ５８は、ＳｉＣウェハ１２の押え付け用の板材として使用される。Ｓｉウェハ５８は、オリフラ５８Ａをガイド２６に突き当て、円弧状の外縁部５８Ｂをガイド２８に突き当てることで、Ｓｉウェハ１８と同じ位置に位置決めされ、Ｓｉウェハ１８に重ねられる。

更に、Ｓｉウェハ５８の上に、荷重用の錘６０を載せる。錘６０は、Ｓｉウェハ５８の中央に載せられる。錘６０の荷重は、平板状のＳｉウェハ５８を介して、ＳｉＣウェハ１２に均等にかかる。即ち、ＳｉＣウェハ１２は裏面側から均等に加圧される。Ｓｉウェハ５８及び錘６０を載せた状態で、ＳｉＣウェハ１２がワックス２０で仮留めされたＳｉウェハ１８を、抵抗加熱ヒータ３０により１８０℃に加熱する。

図５（Ａ）に示すように、ＳｉＣウェハ１２をワックス２０上に載せた状態では、ワックス２０が十分に広がらず、ＳｉＣウェハ１２の面はＳｉウェハ１８の面に対して傾いている。図９（Ａ）に示すように、ＳｉＣウェハ１２が仮留めされたＳｉウェハ１８を、加熱しながらＳｉＣウェハ１２側から均等に加圧することで、ＳｉＣウェハ１２の面がＳｉウェハ１８の面に平行になる。また、ＳｉＣウェハ１２の反りも解消され、ＳｉＣウェハ１２が平坦化される。

本実施の形態では、口径が２インチ（直径５０ｍｍ）で、厚さが３５０μｍのＳｉＣウェハ１２を使用している。ＳｉＣウェハ１２が十分変形して平坦化されるように、５ｋｇ程度の錘６０を用いた。５ｋｇの錘６０により、ＳｉＣウェハ１２には、２５５ｇ／ｃｍ^２程度の圧力がかかる。

図１０はワックスが固化される工程を示す図である。図１０（Ａ）は作業台上でワックスが固化してＳｉＣウェハが仮留めされる様子を示す側面図であり、図１０（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。

図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、Ｓｉウェハ５８及び錘６０を載せた状態で、抵抗加熱ヒータ３０をオフにしてプレート２４の温度を下げ、ＳｉＣウェハ１２がワックス２０で仮留めされたＳｉウェハ１８を、ワックス２０の融点以下に冷却する。ワックス２０の融点以下に冷却することでワックス２０が固化し、固化したワックス２０によりＳｉＣウェハ１２が平坦に支持される。本実施の形態では、ワックス２０の融点は１５０℃であり、１３０℃程度まで温度が低下した時点で、ワックス２０が固化し、ＳｉＣウェハ１２の平坦性が保たれることを確認している。

図１１は錘等が取り外される工程を示す図である。図１１（Ａ）は作業台上で錘等が取り外される様子を示す側面図であり、図１１（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、冷却によりワックス２０が固化したことを確認した後に、ＳｉＣウェハ１２上から、押え付け用のＳｉウェハ５８と錘６０とが取り外される。プレート２４上には、ＳｉＣウェハ１２がワックス２０で仮留めされたＳｉウェハ１８が残される。ＳｉＣウェハ１２が仮留めされたＳｉウェハ１８を、作業台２２のプレート２４から降ろして、上記の「仮留め工程」が完了する。

（接着剤の塗布工程）
図１２はＳＯＧ塗布液が塗布される工程を示す図である。図１２（Ａ）は仮留めされたＳｉＣウェハにＳＯＧ塗布液が塗布された状態での断面図であり、図１２（Ｂ）は同じ状態を表面側からみたときの平面図である。なお、図１２（Ａ）は図１２（Ｂ）のＢ−Ｂ線による断面図である。

図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＳｉＣウェハ１２がＳｉウェハ１８に仮留めされた状態では、ＳｉＣウェハ１２の裏面側が露出することになる。このＳｉＣウェハ１２の裏面に、スピンコート法によりＳＯＧ塗布液を塗布する。ＳＯＧ塗布液は、ＳｉＣウェハ１２の裏面を覆うように、裏面全体に塗布される。ＳｉＣウェハ１２の裏面側には、ＳＯＧ膜１６Ｐが形成される。これで「塗布工程」が完了する。

上述した通り、ＳＯＧ塗布液は、ケイ素−酸素（Ｓｉ−Ｏ）結合を骨格としてシラノール基（−Ｓｉ−ＯＨ）を含有するアルコキシシランを、３００℃程度で揮発する有機溶媒に溶解した溶液である。本実施の形態では、３ｍｌ（ミリリットル）程度のＳＯＧ塗布液を、口径２インチのＳｉＣウェハ１２の中央部に滴下した後に、ＳｉＣウェハ１２を１５００ｒｐｍで高速回転させて溶媒を飛散させ、スピンコートによりＳＯＧ膜１６Ｐを形成した。

ＳＯＧ膜１６Ｐの塗布膜厚は、ＳｉＣウェハ１２の裏面の表面粗さに応じて決められる。例えば、ＳｉＣウェハ１２の裏面の表面粗さが５００ｎｍ程度の場合には、これと同程度の約５００ｎｍの膜厚のＳＯＧ膜１６Ｐを形成することが望ましい。なお、ここでの表面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定められた算術平均粗さＲａである。

（ウェハの接着工程）
図１３はＳｉＣウェハを貼り付け対象のＳｉウェハに重ねる工程を示す図である。図１３（Ａ）は作業台上でＳｉＣウェハをＳｉウェハに重ねる様子を示す側面図であり、図１３（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。

図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、Ｓｉウェハ１８と同じ口径の別のＳｉウェハ１４を作業台２２のプレート２４に載置する。Ｓｉウェハ１４は、ＳｉＣウェハ１２を貼り付ける基板である。Ｓｉウェハ１４は、オリフラ１４Ａをガイド２６に突き当て、円弧状の外縁部１４Ｂをガイド２８に突き当てることで、プレート２４上の所定位置に位置決めされて載置される。ＳｉＣウェハ１２が仮留めされたＳｉウェハ１８は、ＳＯＧ膜１６Ｐが形成されたＳｉＣウェハ１２側を下に向けて、Ｓｉウェハ１４上に載せられる。Ｓｉウェハ１８は、ガイド２６、ガイド２８により、Ｓｉウェハ１４と同じ位置に位置決めされて、Ｓｉウェハ１４に重ねられる。

更に、Ｓｉウェハ１８の上に、荷重用の錘６２を載せる。錘６２は、Ｓｉウェハ１８の中央に載せられる。本実施の形態では、５ｋｇ程度の錘６２を用いた。錘６２の荷重は、平板状のＳｉウェハ１８を介して、ＳｉＣウェハ１２に均等にかかる。５ｋｇの錘６２により、ＳｉＣウェハ１２には、２５５ｇ／ｃｍ^２程度の圧力がかかる。ＳｉＣウェハ１２は表面側から均等に加圧され、ＳｉＣウェハ１２の裏面に形成されたＳＯＧ膜１６Ｐは、Ｓｉウェハ１４に押し付けられる。

Ｓｉウェハ１８は、同じ口径のＳｉウェハ１４と同じ位置に位置決めされてＳｉウェハ１４に重ねられるので、ＳｉＣウェハ１２のＳｉウェハ１８に対する位置関係も、ＳｉＣウェハ１２のＳｉウェハ１４に対する位置関係と同じになる。即ち、ＳｉＣウェハ１２は、Ｓｉウェハ１８を介して位置合わせされて、Ｓｉウェハ１４に重ねられる。ＳｉＣウェハ１２のオリフラ１２Ａは、Ｓｉウェハ１４のオリフラ１４Ａと平行になる。

図１４はＳＯＧ膜でＳｉＣウェハを接着する工程を示す図である。図１４（Ａ）は作業台上でＳｉＣウェハを接着する様子を示す側面図であり、図１４（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。

図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＳＯＧ膜１６ＰがＳｉウェハ１４に押し付けられた状態で、抵抗加熱ヒータ３０によりプレート２４をワックス２０の耐熱温度付近まで徐々に昇温して、ＳｉＣウェハ１２、Ｓｉウェハ１４、ＳＯＧ膜１６Ｐ、Ｓｉウェハ１８、及びワックス２０の全体を加熱する。本実施の形態では、ワックス２０の耐熱温度である３５０℃までプレート２４を昇温する。

加圧下での熱処理により、ＳＯＧ膜１６Ｐの内部に残存していた有機溶媒が除去され、ＳＯＧ膜１６Ｐが固化してＳＯＧ固化膜１６Ｓとなる。このＳＯＧ固化膜１６Ｓにより、ＳｉＣウェハ１２がＳｉウェハ１４に強固に且つ隙間なく接着される。熱処理の終了後に、抵抗加熱ヒータ３０をオフにしてプレート２４の温度を下げ、ＳｉＣウェハ１２、Ｓｉウェハ１４、ＳＯＧ膜１６Ｐ、Ｓｉウェハ１８、及びワックス２０の全体を冷却する。これで「接着工程」が完了する。

上記の接着工程では、昇温速度や熱処理時間の制御が重要である。昇温速度は、ＳＯＧ膜１６Ｐの塗布面積（ＳｉＣウェハ１２の口径）に応じて決めることができる。本実施の形態では、口径２インチのＳｉＣウェハ１２を用いている。この場合には、６０℃／分以下の速度で３５０℃まで昇温し、３５０℃で５分以上熱処理を行うことが望ましい。このような条件で熱処理を行うことで、口径２インチのＳｉＣウェハ１２の中心付近のＳＯＧ膜１６Ｐからも、十分に有機溶媒が気化し除去される。

また、例えば、口径４インチのＳｉＣウェハ１２を用いた場合には、３０℃／分以下の速度で３５０℃まで昇温し、３５０℃で１０分以上熱処理を行うことが望ましい。有機溶媒が脱離する距離は２倍となるため、昇温速度を半分にし、熱処理の時間を２倍にする。

（不要基板の除去工程）
図１５は不要になったＳｉウェハを除去する工程を示す図である。図１５（Ａ）は作業台上で不要なＳｉウェハが取り外された様子を示す側面図であり、図１５（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。

図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＳｉＣウェハ１２の接着後に、抵抗加熱ヒータ３０によりプレート２４をワックス２０の融点付近まで昇温し、ワックス２０を融解させて、ＳｉＣウェハ１２上からＳｉウェハ１８と錘６２とが取り外される。ワックス２０が融解した状態となるため、ＳｉＣウェハ１２の表面にダメージを与えることなく、Ｓｉウェハ１８を容易に取り外すことができる。

プレート２４上には、ＳＯＧ固化膜１６ＳによりＳｉＣウェハ１２が接着されたＳｉウェハ１４が残される。不要なＳｉウェハ１８が除去されて「除去工程」が完了する。しかしながら、図１５（Ｂ）から分かるように、ＳｉＣウェハ１２にはワックス２０が付着したままである。次に、ＳｉＣウェハ１２からワックス２０を除去する。

図１６はワックスが除去される工程を示す図である。図１６（Ａ）はワックスが除去された状態での貼り合せ基板の断面図であり、図１６（Ｂ）は同じ状態を表面側からみたときの平面図である。なお、図１６（Ａ）は図１６（Ｂ）のＣ−Ｃ線による断面図である。

ＳｉＣウェハ１２が接着されたＳｉウェハ１４を、作業台２２のプレート２４から降ろし、ＳｉＣウェハ１２の表面に付着したワックス２０を除去する。ワックス２０は、アセトン等の有機溶媒による有機洗浄で除去してもよく、硫酸+過酸化水素による無機洗浄で除去してもよい。ＳＯＧ固化膜１６Ｓにより、ＳｉＣウェハ１２がＳｉウェハ１４に隙間なく接着されているので、洗浄によるワックス２０の除去処理が可能になる。

以上説明した通り、本実施の形態では、小口径のＳｉＣウェハ１２は、位置合わせ用の大口径のＳｉウェハ１８上で、オリフラ１２Ａとオリフラ１８Ａとが平行になるように、位置合わせされて仮留めされる。仮留めされたＳｉＣウェハ１２は、Ｓｉウェハ１８と共にＳｉウェハ１４に重ね合わされ、ＳＯＧ固化膜１６ＳによりＳｉウェハ１４に貼り付けられる。同じ口径のＳｉウェハ１４とＳｉウェハ１８とは、オリフラ１４Ａとオリフラ１８Ａとを揃えることで、重ね合わせが容易である。

また、Ｓｉウェハ１８は、同じ口径のＳｉウェハ１４と同じ位置に位置決めされてＳｉウェハ１４に重ねられるので、ＳｉＣウェハ１２のＳｉウェハ１８に対する位置関係も、ＳｉＣウェハ１２のＳｉウェハ１４に対する位置関係と同じになる。即ち、ＳｉＣウェハ１２は、Ｓｉウェハ１４に対し位置合わせをして重ねられ、Ｓｉウェハ１４に貼り付けられる。ＳｉＣウェハ１２のオリフラ１２Ａは、Ｓｉウェハ１４のオリフラ１４Ａと平行になる。

Ｓｉウェハ１８上でＳｉＣウェハ１２の位置合わせを正確に行えば、Ｓｉウェハ１４に対しても正確に位置合わせされたことになる。従って、小口径のＳｉＣウェハ１２の「位置」や「結晶方位」を制御しながら、ＳｉＣウェハ１２を大口径のＳｉウェハ１４に貼り付けて、貼り合せ基板１０を作製することができる。このようにして作製された貼り合せ基板１０は、ＳｉＣウェハ１２の「位置」や「結晶方位」が制御されているので、既存のＳｉデバイスの製造ラインで実際に使用することが可能になる。これにより、Ｓｉデバイス製造で用いてきた量産化技術のノウハウを有効に活用できる。

また、本実施の形態では、ＳｉＣウェハ１２は、Ｓｉウェハ１８にワックス２０によって仮留めされる。ワックス２０は、融点以上に加熱することで融解するので、正確な位置合せが行われるまで、何度でも仮留めされたＳｉＣウェハ１２の位置調整を繰り返すことが可能であり、不要になったＳｉウェハ１８の取り外しも容易である。また、ワックス２０により、ＳｉＣウェハ１２の表面が、傷、パーティクル（粉塵の付着）、汚染といったダメージから保護される。更に、耐熱性のワックス２０を使用しているので、熱処理によりＳＯＧ膜１６Ｐを固化させるときにも、変質してＳｉＣウェハ１２の表面にダメージを与えることがない。

また、本実施の形態では、ＳｉＣウェハ１２は、ＳＯＧ固化膜１６ＳによりＳｉウェハ１４に貼り付けられる。加圧下での熱処理により、ＳＯＧ溶液を塗布して形成されたＳＯＧ膜１６Ｐから残存していた有機溶媒が除去され、ＳＯＧ膜１６Ｐが固化して耐熱性に優れたＳＯＧ固化膜１６Ｓとなる。このＳＯＧ固化膜１６Ｓにより、ＳｉＣウェハ１２がＳｉウェハ１４に強固に且つ隙間なく接着される。即ち、ＳＯＧ固化膜１６Ｓで接着された貼り合せ基板１０は、耐熱性及び密着性に優れている。特に、本実施の形態では、ＳＯＧ膜１６Ｐを徐々に昇温しながら熱処理を行うので、十分に有機溶剤が除去され、耐熱性に優れたＳＯＧ固化膜１６Ｓが形成される。また、ＳＯＧ膜１６Ｐはスピンコート法により容易に成膜することができる。

また、本実施の形態では、ＳｉＣウェハ１２は、Ｓｉウェハ１８に仮留めするときに加圧されて、固化したワックス２０により平坦に支持されることになるので、平坦な状態でＳｉウェハ１４に貼り付けられる。更に、ＳＯＧ膜１６Ｐを固化させてＳｉウェハ１４に貼り付けるときにも、加熱下で加圧され平坦なＳｉウェハ１４に押し付けられるので、ＳｉＣウェハ１２の反りも解消し、ＳｉＣウェハ１２が平坦化される。

また、本実施の形態では、仮留め工程において、ＳｉＣウェハ１２のＳｉウェハ１８に対する位置合わせを、合わせ治具を用いて行うので、位置合わせを非常に簡易に行うことができる。更に、合わせ治具を用いて位置合わせをした後に、回転に対する精度が０．３°以下か否かを検査する検査工程を設けて、回転に対する精度が０．３°以下となるまで位置合わせを繰り返すので、高い位置精度で、小口径のＳｉＣウェハ１２を大口径のＳｉウェハ１４に貼り付けることができる。また、この検査工程においては、ＳｉＣウェハ１２に既に形成された目合わせパターンを顕微鏡で観察し、回転方向のズレ量を測定するという非常に簡便且つ安価な方法で、回転に対する精度が０．３°以下か否かを検査することができる。

＜変形例＞
（後処理工程での高温熱処理）
なお、上記の実施の形態では、３５０℃で熱処理を行ってＳｉＣウェハをＳｉウェハに接着する例につい説明したが、貼り合せ基板について３５０℃以上の半導体プロセスを行う場合には、洗浄によりワックスを除去した後に、後処理として、半導体プロセス温度以上の温度での熱処理を行うことが望ましい。接着剤として用いているＳＯＧ固化膜は、熱処理の温度に応じて塑性変形するためであり、十分に昇温速度を低くして後処理を行うことで、剥がれの発生を抑制し、ＳｉＣウェハ又はＳｉウェハが応力により破損するのを予防することができる。

例えば、口径２インチのＳｉＣウェハでは、後処理工程において、３０℃／分以下の昇温速度で、８５０℃での高温熱処理を行うことが望ましい。徐々に昇温することで、ＳＯＧ固化膜をゆっくりと塑性変形させて、応力の残留を低減する。このような後処理を行わない場合には、３５０℃以上の半導体プロセスを行う場合に不具合が生じるおそれがある。後処理を行っていない貼り合せ基板を４５０℃に加熱されたサセプター（載置台）に載せたところ、ＳｉＣウェハが破損した。一方、後処理を行った貼り合せ基板を４５０℃のサセプターに載せても、破損は発生しなかった。

上記では、後処理工程での高温熱処理を、加重の無い状態で行っているが、加圧下で高温熱処理を行うことで、ＳｉＣウェハとＳｉウェハとの密着力が更に向上する。例えば、１０００℃での高温熱処理を行った貼り合せ基板は、１０００℃での耐熱性を有することになる。図１７は加圧下で高温熱処理を行う場合に使用する押し付け治具の概略図である。図１７に示すように、この押し付け治具７０は、プレート７２と、プレート７２に対向するプレート７４とを備えている。ＳＯＧ固化膜１６ＳによりＳｉＣウェハ１２が接着されたＳｉウェハ１４（貼り合せ基板１０）は、プレート７２とプレート７４との間に挟み込まれる。

プレート７２には、複数（少なくとも３個以上）のボルト７６が設けられている。ボルト７６の各々の一端は、プレート７２の一方の表面に固定されている。一方、プレート７４には、複数のボルト７６の各々を通過させる、複数の貫通孔（図示せず）が設けられている。プレート７４は、複数の貫通孔の各々をボルト７６が通過するように重ね合わされる。また、複数のボルト７６の各々に対応して、複数のナット７８が設けられている。プレート７２とプレート７４とは、ボルト７６とナット７８との組合せにより、貼り合せ基板１０を挟んで締め合わされる。

複数のナット７８の各々に対応して、複数の緩衝ばね８０が設けられている。緩衝ばね８０の各々は、対応するナット７８とプレート７４との間に挟み込まれている。高温下ではボルト７６の熱膨張を考慮する必要があり、緩衝ばね８０を用いて、ボルト７６の熱膨張による影響を緩和している。

加圧下での高温熱処理は、上記の押し付け治具７０を用いて、ネジ締めのトルク管理等の手法を用いて行うことが好ましい。貼り合せ基板１０は、図１７に示す押し付け治具７０と同じ構造の治具を用いて、ＳｉＣウェハ１２に２５５ｇ／ｃｍ^２以上の圧力がかかるように、加圧しながら加熱することが望ましい。また、ＳｉＣウェハ１２の表面にダメージを与えないように、ＳｉＣウェハ１２とプレート７４との間に、耐熱性を有するグラファイトフィルム８２、Ｓｉウェハ８４を、ＳｉＣウェハ１２側からこの順に挟み込むことが望ましい。グラファイトフィルム８２としては、１０００℃以上の耐熱性を有するものが好ましい。

従来、加重をかけながら加熱できる最高温度は、加熱ヒータの性能に依存していた。一般的には、６００℃程度が限界であるとされている。貼り合せ基板１０をそれ以上の温度に加熱するには、炉内での熱処理が必要となる。上記の押し付け治具７０を用いることにより、炉内で加重をかけながら６００℃以上の温度で熱処理を行うことが可能となる。その結果、高温（例えば、１０００℃）での半導体プロセスにおいても、ＳｉＣウェハ１２を取り外さずに、貼り合せ基板１０のままで処理することができるようになる。

また、Ｓｉウェハ１４に貼り付ける前のＳｉＣウェハ１２に大きな反りがある場合には、ファトリソグラフィ工程での焦点深度マージンに低下、エッチング・ＣＶＤ時の均一性劣化等の問題が発生することがある。しかしながら、平坦性に優れたＳｉウェハ１４に貼り付けた状態で、上述した通り、加圧下で高温熱処理を行うことにより、ＳｉＣウェハ１２の反りを低減することが可能となる。

（ＳｉＣウェハの剥離）
なお、ＳＯＧ固化膜によりＳｉウェハに接着されたＳｉＣウェハをＳｉウェハから剥離するには、貼り合せ基板をフッ硝酸溶液に浸漬すればよい。フッ硝酸溶液とは、ＨＦ＋ＨＮＯ_３を少なくとも含み、必要に応じて水、酢酸が加えられた溶液である。Ｓｉウェハはフッ硝酸溶液に容易に溶解し、フッ硝酸溶液に溶けないＳｉＣウェハのみが残存する。但し、素子作製工程中でＳｉＣウェハ上に既に各種の膜が成膜されている場合には、既に成膜された膜がフッ硝酸で腐食されないように、ＳｉＣウェハの表面を保護する必要がある。例えば、仮留めに用いたワックスを、ＳｉＣウェハの表面に塗って、表面を保護すればよい。

（貼り付け対象となる基板）
また、上記の実施の形態では、小口径のＳｉＣウェハを大口径のＳｉウェハ（シリコン基板）に貼り付けて、貼り付け基板を作製する例について説明したが、小口径のＳｉＣウェハを貼り付ける対象は、シリコン基板には限定されない。ＳｉＣウェハを貼り付けた状態で、既存の半導体デバイス製造装置で処理できる基板であればよい。例えば、シリコン基板に代えて、石英（ＳｉＯ_２）基板やサファイア基板を用いることができる。貼り付け対象となる基板は、口径が５インチ〜８インチであることが好ましい。また、膜厚は３００μｍ〜２ｍｍの範囲が好ましい。

石英基板やサファイア基板は透明であるため、これらの基板を用いる場合には、すりガラス仕上げ等を行うことが好ましい。すりガラス仕上げ等を行うことで、半導体装置搬送の際、センサーに反応し易くなる。また、シリコン基板と比べると石英基板は熱伝導が悪いため、成膜時の加熱時間を十分に長くする必要がある。また、石英基板やサファイア基板は絶縁基板であるため、プラズマを用いた処理では、プロセス条件が変化する場合があることに留意すべきである。

また、サファイア基板はフッ硝酸溶液には溶解しないため、ＳｉＣウェハを剥離して再利用することができ、コストの削減に寄与する可能性がある。但し、ＳｉＣウェハを剥がすには、ＳｉＣウェハとサファイア基板との隙間にフッ硝酸溶液を浸透させてＳＯＧ固化膜を溶かす必要があり、シリコン基板や石英基板に比べて剥離に要する時間が長くなる。

（貼り付けウェハ）
また、上記の実施の形態では、小口径のＳｉＣウェハを貼り付けて、貼り付け基板を作製する例について説明したが、貼り付ける半導体ウェハは、炭化ケイ素の単結晶基板には限定されない。結晶成長が非常に難しく、大口径化が難しい他の半導体結晶からなるウェハを貼り付けることもできる。

（Ａ）は貼り合せ基板を表面側からみたときの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施の形態に係る製造工程を示す概略図である。 貼り合せ作業を行う作業台の構成を示す図である。（Ａ）は作業台を上から見たときの平面図であり、（Ｂ）は作業台を手前側から見たときの側面図である。 ワックスが塗布される工程を示す図である。（Ａ）は作業台上に載置されたＳｉウェハにワックスが塗布される様子を示す側面図であり、（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。 Ｓｉウェハに小口径のＳｉＣウェハを載せる工程を示す図である。（Ａ）は作業台上に載置されたＳｉウェハにＳｉＣウェハが載せられる様子を示す側面図であり、（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。 位置合わせに用いる合わせ治具の構成を示す概略図である。（Ａ）は合わせ治具を上から見たときの平面図であり、（Ｂ）は図面の手前側から見たときの側面図であり、（Ｃ）は図面の右側から見たときの側面図である。 図６の合わせ治具を用いて位置合わせを行う様子を示す平面図である。 回転精度を検査する方法を説明するための図である。（Ａ）は貼り合せ基板１０が観察台に載せられた様子を示す平面図であり、（Ｂ）は回転方向のズレ量を測定する方法を説明する図である。 ＳｉＣウェハが加圧される工程を示す図である。（Ａ）は作業台上でＳｉＣウェハ上に荷重がかけられる様子を示す側面図であり、（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。 ワックスが固化される工程を示す図である。（Ａ）は作業台上でワックスが固化してＳｉＣウェハが仮留めされる様子を示す側面図であり、（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。 錘等が取り外される工程を示す図である。（Ａ）は作業台上で錘等が取り外される様子を示す側面図であり、（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。 ＳＯＧ塗布液が塗布される工程を示す図である。（Ａ）は仮留めされたＳｉＣウェハにＳＯＧ塗布液が塗布された状態での断面図であり、（Ｂ）は同じ状態を表面側からみたときの平面図である。 ＳｉＣウェハを貼り付け対象のＳｉウェハに重ねる工程を示す図である。（Ａ）は作業台上でＳｉＣウェハをＳｉウェハに重ねる様子を示す側面図であり、（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。 ＳＯＧ膜でＳｉＣウェハを接着する工程を示す図である。（Ａ）は作業台上でＳｉＣウェハを接着する様子を示す側面図であり、（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。 不要になったＳｉウェハを除去する工程を示す図である。（Ａ）は作業台上で不要なＳｉウェハが取り外された様子を示す側面図であり、（Ｂ）はこれを上から見たときの平面図である。 ワックスが除去される工程を示す図である。（Ａ）はワックスが除去された状態での貼り合せ基板の断面図であり、（Ｂ）は同じ状態を表面側からみたときの平面図である。 加圧下で高温熱処理を行う場合に使用する押し付け治具の概略図である。

符号の説明

１０ 貼り合せ基板
１２ ＳｉＣウェハ
１２Ａ オリフラ
１２Ｂ 外縁部
１４ Ｓｉウェハ
１４Ａ オリフラ
１４Ｂ 外縁部
１６Ｐ ＳＯＧ膜
１６Ｓ ＳＯＧ固化膜
１８ Ｓｉウェハ
１８Ａ オリフラ
１８Ｂ 外縁部
２０ ワックス
２２ 作業台
２４ プレート
２６ ガイド
２８ ガイド
３０ 抵抗加熱ヒータ
３２ 交流電源
３４ 合わせ治具
３６ 第１板材
３８ 第２板材
４０ 補強板
４２ ガイド部
４４ 第１アーム
４６ 第２アーム
４８ 載置台
５２ 観察台
５４ ステージ
５８ Ｓｉウェハ
５８Ａ オリフラ
５８Ｂ 外縁部
６０ 錘
６２ 錘
７０ 押し付け治具
７２ プレート
７４ プレート
７６ ボルト
７８ ナット
８０ 緩衝ばね
８２ グラファイトフィルム
８４ Ｓｉウェハ

Claims (14)

1. 半導体単結晶からなるウェハと前記ウェハより大口径の第１基板とを用意し、前記ウェハの表面と前記第１基板とが対向するように前記ウェハと前記第１基板とを重ね合わせ、前記ウェハのオリエンテーションフラットと前記第１基板に設けられた第１マークとを基準に前記ウェハの位置合わせを行い、前記ウェハを前記第１基板の所定位置に位置調整可能に仮留めする仮留め工程と、
   前記第１基板に仮留めされた前記ウェハの裏面に接着剤を塗布する塗布工程と、
   更に前記第１基板と同じ口径及び形状で且つ前記第１基板と同じ位置に第２マークを備えた第２基板を用意し、前記第１マーク及び前記第２マークを基準に前記第１基板と前記第２基板とが重なるように位置合わせを行い、前記ウェハの裏面と前記第２基板とが対向するように前記ウェハと前記第２基板とを重ね合わせて、前記第１基板に仮留めされた前記ウェハを前記接着剤により前記第２基板に接着する接着工程と、
   前記ウェハを仮留めしている前記第１基板を取り外す除去工程と、
   を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
2. 前記仮留め工程において、所定融点のワックスを前記第１基板に塗布し、前記第１基板を前記融点以上に加熱して前記ワックスを融解し、前記ウェハの位置合わせ後に前記第１基板を前記融点未満に冷却して、前記ウェハを前記第１基板に仮留めすることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
3. 前記ワックスは、融点が１００℃以上で且つ耐熱温度が４００℃以上であることを特徴とする請求項２に記載の半導体基板の製造方法。
4. 前記仮留め工程において、前記ウェハを裏面側から均等に押圧した状態で、前記ウェハを前記第１基板に仮留めすることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
5. 前記塗布工程において、接着剤としてスピンオングラス（ＳＯＧ）溶液を塗布してＳＯＧ膜を形成すると共に、前記接着工程において、前記ウェハと前記第２基板とを重ね合わせた後に、前記ＳＯＧ膜を加圧下で加熱して前記ＳＯＧ膜を固化させ、前記ウェハを前記第２基板に接着することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
6. 前記半導体単結晶が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）単結晶であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
7. 前記前記第１基板及び前記第２基板の口径が、５インチ〜８インチであることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
8. 前記第１基板及び前記第２基板が、シリコン基板、石英基板、及びサファイア基板からなる群から選択されるいずれか１つであることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
9. 前記前記第１基板及び前記第２基板の膜厚が、３００μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
10. 前記第１マーク及び前記第２マークが、オリエンテーションフラットであることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
11. 前記ウェハのオリエンテーションフラットが、前記第１基板のオリエンテーションフラットに平行になるように、前記ウェハの位置合わせを行うことを特徴とする請求項１０に記載の半導体基板の製造方法。
12. 長手方向の一方の側面に前記第１基板のオリエンテーションフラットが突き当てられる長尺状の第１板材、及び前記第１板材と共にＬ字を成すように一端面が前記第１板材の一端側の前記側面に接合され、長手方向の一方の側面に前記第１基板の外縁部が突き当てられる長尺状の第２板材を有するＬ字型のガイド部と、
    前記ガイド部の前記第１板材と交差するように重ね合わせた状態で接合され、一端面に前記ウェハのオリエンテーションフラットが突き当てられる長尺状の第１アームと、
    前記ガイド部の前記第２板材と交差するように重ね合わせた状態で接合され、一端面に前記ウェハの円弧状の外縁部が突き当てられる長尺状の第２アームと、
    を備えた位置合せ治具を用い、
    前記ウェハの位置合わせを行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の半導体基板の製造方法。
13. 前記ウェハに前記ウェハのオリエンテーションフラットに平行又は垂直な直線を含むパターンを予め形成し、前記仮留め工程において、前記直線と前記第１基板のオリエンテーションフラットとが為す角度を観察して、前記ウェハの位置合わせを行うことを特徴とする請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
14. 前記直線と前記第１基板のオリエンテーションフラットとが為す角度が０．３°以下となるように、前記ウェハの位置合わせを行うことを特徴とする請求項１３に記載の半導体基板の製造方法。

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