JP2015103661A - 貼り合わせウェーハの製造方法 - Google Patents
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【解決手段】ボンドウェーハの表面に、水素イオン及び希ガスイオンから選ばれる一種類以上のガスイオンをイオン注入してウェーハ内部にイオン注入層を形成し、ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを直接又は絶縁膜を介して貼り合わせた後、イオン注入層を剥離面としてボンドウェーハを剥離することにより、ベースウェーハ上に薄膜を有する貼り合わせウェーハを作製した後、薄膜の減厚加工を行う貼り合わせウェーハの製造方法において、
減厚加工は、温度調節されたエッチング液を満たした薬液槽に浸漬して薄膜をエッチングすることによって薄膜の膜厚調整を行うエッチング工程を含み、
エッチング工程では、薬液槽の周囲を断熱材によって被覆した状態でエッチングを行う貼り合わせウェーハの製造方法を提供する。
【選択図】図1
Description
ボンドウェーハの表面に、水素イオン及び希ガスイオンから選ばれる一種類以上のガスイオンをイオン注入して前記ボンドウェーハ内部にイオン注入層を形成し、前記ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを直接又は絶縁膜を介して貼り合わせた後、前記イオン注入層を剥離面としてボンドウェーハを剥離することにより、前記ベースウェーハ上に薄膜を有する貼り合わせウェーハを作製した後、前記薄膜の減厚加工を行う貼り合わせウェーハの製造方法において、
前記減厚加工は、温度調節されたエッチング液を満たした薬液槽に浸漬して前記薄膜をエッチングすることによって前記薄膜の膜厚調整を行うエッチング工程を含み、
前記エッチング工程では、前記薬液槽の周囲を断熱材によって被覆した状態でエッチングを行う貼り合わせウェーハの製造方法を提供する。
前記減厚加工は、温度調節されたエッチング液を満たした薬液槽に浸漬して前記薄膜をエッチングすることによって前記薄膜の膜厚調整を行うエッチング工程を含み、
前記エッチング工程では、前記薬液槽の周囲を断熱材によって被覆した状態でエッチングを行う貼り合わせウェーハの製造方法である。
なお、本明細書では貼り合わせウェーハとして、シリコンウェーハを用いて作製するSOIウェーハを例に挙げて説明するが、本発明の「貼り合わせウェーハ」はSOIウェーハにも、シリコンウェーハにも限定されない。
例えば、SiGeウェーハや化合物半導体、その他のウェーハを、シリコン、石英、Al2O3等と貼り合わせる場合が挙げられる。この場合、貼り合わせるボンドウェーハには絶縁膜はあってもなくてもよい。また、エッチング液は、形成された薄膜をエッチングできるものであればよく、用いるボンドウェーハに合せて適宜選択すればよい。
ボンドウェーハの表面に、水素イオン及び希ガスイオンから選ばれる一種類以上のガスイオンをイオン注入してボンドウェーハ内部にイオン注入層を形成し、ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを直接又は絶縁膜を介して貼り合わせた後、イオン注入層を剥離面としてボンドウェーハを剥離することにより、ベースウェーハ上に薄膜を有する貼り合わせウェーハを作製する。
減厚加工は、温度調節されたエッチング液を満たした薬液槽に剥離後の貼り合わせウェーハを浸漬して薄膜をエッチングすることによって行うが、本発明ではこのとき薬液槽の周囲を断熱材によって被覆した状態でエッチングを行う。
エッチング工程では、薬液槽1の周囲に断熱材2を被覆したものを使用する。薬液槽1内には剥離後の貼り合わせウェーハ3が配置されており、SC1等のエッチング液は図1右側の駆動エリアのポンプ8の作用により図1中の実線矢印aのように循環され、エッチングが行われる。
SC1はパーティクルや有機物汚染を除去するため、イオン注入剥離法を用いたSOIウェーハの製造工程において頻繁に用いられるため効果が高い。
エッチング液が50℃以上であれば、エッチング速度が適度であり、膜厚調整に時間がかかりすぎない。また、エッチング液が80℃以下であれば、エッチング速度が大きすぎないため、膜厚調整を行うのに適している。
気泡緩衝材としてはプチプチ、エアーキャップ(いずれも登録商標)等が挙げられる。
また断熱材の厚さ(被覆厚)としては、十分な断熱効果を得るためにはできるだけ厚くすることが好ましいが、例えば50mm程度もあれば十分な断熱効果が得られる。
図2中のAはロードエリア、Bは第一洗浄エリア(アルカリ)、Cは第二洗浄エリア(酸)、Dは乾燥エリア、Eはアンロードエリアである。Bの第一洗浄エリア(アルカリ)では、上述の図1の薬液槽1にSC1等のアルカリ性のエッチング液を用いてエッチング後、リンス槽11、リンス槽12でリンスする。Cの第二洗浄エリア(酸)では、エッチング液をSC2(塩酸と過酸化水素水の混合水溶液でシリコンのエッチング作用なし)等の酸性のエッチング液として第一洗浄エリアと同様にエッチング及びリンスを行う。
なお、上述の図1は、図2中の矢印方向から見た薬液槽1の概略断面図である。
上述のように、図1中のクリーンエアーと薬液槽1や図2中のリンス槽11などの間で熱交換が行われるため、薬液槽の周囲や薬液中に微量の温度分布が生じ、ウェーハ面内やウェーハ間の取り代に微小な差異が生ずるものと推定される。
洗浄(エッチング)中の薬液中の微小な温度差(ウェーハ間、ウェーハ面内)の測定は困難であるため、図2のBで示される第一洗浄エリアにおいて、1バッチ(25枚)のSOIウェーハ(シリコン単結晶ウェーハからなるベースウェーハ上にSiO2からなる埋め込み酸化膜層とシリコン単結晶層からなるSOI層が順次積層された構造)の繰り返し洗浄を行って、ウェーハ間やウェーハ面内の取り代を調査する実験を行った。
図3のグラフから、ウェーハキャリア内において、駆動エリア側(メイン排気側)に配置されたウェーハの取り代が少ないことがわかった。すなわち、薬液槽の駆動エリア側(メイン排気側)の液温が相対的に低いことが推定される。
図4のグラフから、ロードエリア側の半面に比べ、リンス槽側の半面の平均取り代が少ないことがわかった。すなわち、リンス槽側の液温が相対的に低いことが推定される。
図2の洗浄ラインの第一洗浄エリアを用い、薬液槽(石英槽)の周囲に断熱材を被覆した場合(実施例)と被覆しない場合(比較例)で1バッチ(25枚)のSOIウェーハを繰り返し洗浄(エッチング)し、取り代を比較した。
(洗浄フロー)
SC1(76±1℃)→リンス(25℃)→リンス(25℃)を6回繰り返した。
(断熱材)
気泡緩衝材、被覆厚:50mm
被覆位置:側壁面4方向(オーバーフロー部分も含む)
イオン注入剥離法(ボンドウェーハ及びベースウェーハとしてシリコン単結晶ウェーハを使用)により作製され、剥離後に犠牲酸化処理及び平坦化熱処理を行い、SOI層の平均膜厚が90nm、膜厚レンジ(ウェーハ面内)が1.0nm(±0.5nm)に調整されたSOIウェーハ25枚(直径300mm、結晶方位<100>)を使用した。なお、この25枚のSOIウェーハは、バッチ内のウェーハ間の膜厚レンジ(最大−最小)も1.0nmに調整されている。
ADE社製Acumapにより周辺3mmを除外した全面(4237点)を測定した。
4…フィルター、 5…オーバーフロー部、 6…温度計、 7…ヒーター、
8…ポンプ、 9…エアフィルター、 10…排気ダクト、 11、12…リンス槽、
a…エッチング液の流れ、 b…エアーの流れ、
A…ロードエリア、 B…第一洗浄エリア(アルカリ)、
C…第二洗浄エリア(酸)、 D…乾燥エリア、 E…アンロードエリア。
Claims (4)
- ボンドウェーハの表面に、水素イオン及び希ガスイオンから選ばれる一種類以上のガスイオンをイオン注入して前記ボンドウェーハ内部にイオン注入層を形成し、前記ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを直接又は絶縁膜を介して貼り合わせた後、前記イオン注入層を剥離面としてボンドウェーハを剥離することにより、前記ベースウェーハ上に薄膜を有する貼り合わせウェーハを作製した後、前記薄膜の減厚加工を行う貼り合わせウェーハの製造方法において、
前記減厚加工は、温度調節されたエッチング液を満たした薬液槽に浸漬して前記薄膜をエッチングすることによって前記薄膜の膜厚調整を行うエッチング工程を含み、
前記エッチング工程では、前記薬液槽の周囲を断熱材によって被覆した状態でエッチングを行うことを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。 - 前記ボンドウェーハとしてシリコンウェーハを用い、前記エッチング液としてアンモニア水と過酸化水素水の混合水溶液を用いることを特徴とする請求項1に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
- 前記温度調節は、50℃〜80℃の範囲内の所定の温度に調節することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
- 前記断熱材として、気泡緩衝材を用いることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
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