JP3166466B2 - 張り合わせ半導体基板の製造方法および半導体基板の張り合わせ欠陥検査装置 - Google Patents

張り合わせ半導体基板の製造方法および半導体基板の張り合わせ欠陥検査装置

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JP3166466B2 JP34133193A JP34133193A JP3166466B2 JP 3166466 B2 JP3166466 B2 JP 3166466B2 JP 34133193 A JP34133193 A JP 34133193A JP 34133193 A JP34133193 A JP 34133193A JP 3166466 B2 JP3166466 B2 JP 3166466B2
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infrared
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峯生 渡辺
均 原田
誠 菅原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば2枚のシリコンウ
ェーハを直接張り合わせて一体化する半導体基板の張り
合わせ方法、および、半導体基板の張り合わせ欠陥の検
査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、シリコンウェーハ同士を直接
張り合わせて接合する技術は、例えば特開昭61−14
5839号公報、特開昭62−71215号公報等に列
挙されている。
【0003】このウェーハの張り合わせ接合技術は、基
本的には以下の工程により構成されている。室温で2
枚のウェーハを張り合わせる。800℃以上の温度領
域でこれをアニールし、これを接合させる。、の各
工程では張り合わせ界面は一様に接合され、ボイド等の
非接合部分がないこと、デバイス工程または使用中に剥
離しないこと、また、電気的障害が生じないことが要求
される。
【0004】そして、張り合わせ技術としては、上述の
ように従来より例えば特開平2−46722号公報、特
開平2−248032号公報、特開平3−196610
号公報、特開平4−4740号公報等に示す装置および
方法が提案されているが、いずれの技術についても未だ
実用上の難点が存在している。この結果、いずれの張り
合わせ方法を採用したとしても、接合後において、張り
合わせ不良のウェーハがかなりの率で発生することとな
る。例えば張り合わせ時に圧力を印加して行う方法で
も、未接合のボイドが多く発生する。
【0005】この接合界面の評価は、ボイド検査によっ
てなされる。例えば、張り合わせ終了後、熱処理がなさ
れるが、その後、ボイド検査を行うものである。このよ
うなボイド検査に使用される欠陥検査装置としては、従
来、例えば特開昭63−139237号公報に開示され
たものが知られている。この装置は、被検査ウェーハに
赤外線を照射し、これを透過し、または反射した赤外線
を赤外テレビカメラで検出する。この赤外テレビカメラ
による画像から欠陥を抽出、判定するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の張り合わせ半導体基板の製造方法にあって
は、熱処理後において初めて界面のボイドを検出するた
め、以下の不具合が生じていた。すなわち、張り合わせ
る半導体基板の表面状態等に不具合があると(張り合わ
せ時の異常点発生)、張り合わせ後の熱処理により不良
品となる。このような張り合わせ時の異常を検出するこ
とができず、よってこの張り合わせ不良となったウェー
ハを再生して再使用することができないという不具合が
あった。また、張り合わせ条件等は設定通り正常に行わ
れても、接合、熱処理前から生じているボイド(パーテ
ィクルが介在したり、表面の平坦度等が不十分であるこ
と)等に起因して熱処理により不良品となるウェーハを
検出することができなかった。
【0007】そこで、本発明は、張り合わせ作業をその
場で(in−situ)観察することにより、張り合わ
せ途中での不良、張り合わせ後の不良(張り合わせ条件
の設定不良、ウェーハ自体の表面状態等の不良)を検出
することができる張り合わせ半導体基板の製造方法、お
よび、その張り合わせ欠陥を検出する装置を提供するこ
とを、その目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、2枚の半導体基板の平坦化面同士を重ね合わせて1
枚の半導体基板を製造する張り合わせ半導体基板の製造
方法において、上記重ね合わせ時、半導体基板に赤外線
を照射し、この半導体基板を透過し、または反射した赤
外線に基づいて半導体基板の重ね合わせ過程およびその
重ね合わせ面の状態を観察する張り合わせ半導体基板の
製造方法である。上記平坦化面には研磨面及び研磨後酸
化、イオン打ち込み、拡散等処理された面を含む。さら
に、研磨面としては、シリコンの研磨面、SiO2の研
磨面、ポリシリコンの研磨面等を含むものとする。
【0009】請求項2に記載の発明は、鏡面研磨された
2枚の半導体基板の研磨面同士を重ね合わせて1枚の半
導体基板を得る張り合わせ半導体基板の製造方法におい
て、上記重ね合わせ時、半導体基板に赤外線を照射し、
この半導体基板を透過し、または反射した赤外線に基づ
いて半導体基板の重ね合わせ過程およびその重ね合わせ
面の状態を観察する張り合わせ半導体基板の製造方法で
ある。
【0010】請求項3に記載の発明は、2枚の半導体基
板を張り合わせる接着治具と、この接着治具において張
り合わされる半導体基板に対して赤外線を照射する赤外
線照射手段と、この半導体基板を透過し、または反射し
た赤外線に基づいて半導体基板の重ね合わせ面の画像を
生成する画像生成手段とを備えた半導体基板の張り合わ
せ欠陥検査装置である。
【0011】請求項4に記載の発明は、上記画像生成手
段が、半導体基板を透過し、または反射した赤外線を撮
像する赤外線カメラと、赤外線カメラが撮像した画像を
画面に表示するモニタとを有する請求項3に記載の半導
体基板の張り合わせ欠陥検査装置である。
【0012】
【作用】本発明方法によれば、半導体基板の張り合わせ
工程をその場で観察することができ、張り合わせ作業で
の表面状態、パーティクルの介在、作業条件による空隙
(異常点)等の発生を確実に検出することができる。よ
って、次の熱処理工程の前に、熱処理工程で不良となる
ものを判定することができ、これを洗浄し、または研
磨、洗浄して再使用に供することができる。またこの
時、張り合わせ後熱処理までの間に不良となる半導体基
板を検出することができる。また、正常な張り合わせの
ための最適条件を得ることができる。この場合、張り合
わせられる半導体基板としては、鏡面研磨したもの同士
であってもよく、または、一方の重ね合わせ面に酸化
膜、CVD膜、エピタキシャル膜を被着したものであっ
てもよい。
【0013】本発明に係る装置は、張り合わせ作業のそ
の場で張り合わせ欠陥を検出することができる。このた
め、張り合わせから検査までの作業を効率良く行うこと
ができる。張り合わせ欠陥の検出を熱処理前に確実に行
うこともできる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は一実施例に係る半導体基板の張り合わせ欠
陥検査装置を示すブロック図である。図2は張り合わせ
半導体基板の製造方法を説明するための工程図である。
【0015】まず、図1において示すように、この装置
では、接着治具11の直上に所定間隔だけ離れてIRカ
メラ12がセットしてある。また、接着治具11に対し
て斜め上方から所定角度をなして赤外線IRを照射可能
に赤外光源(半導体レーザ等)13が配設されている。
照射された赤外線IRは、接着治具11で反射し、IR
カメラ12に入射する構成である。IRカメラ12の出
力信号は画像処理装置14に送られ、さらに、モニタ1
5に表示される。すなわち、接着治具11での2枚のウ
ェーハA,Bの張り合わせ時の重ね合わせ面の状態は、
光源13から照射した赤外線IRがこのウェーハA,B
を透過し、または反射した赤外線IRをIRカメラ12
で撮影することにより記録される。この重ね合わせ面の
状態は、所定の信号処理(光電変換、フィルタリング
等)により画像としてモニタ15に表示される。したが
って、作業者はモニタ15を目視してボイド等を容易に
発見、認識することができる。
【0016】図2(B)は本実施例における張り合わせ
ウェーハCの製造工程を示している。まず、鏡面研磨し
た基盤ウェーハBおよび同じく鏡面研磨したこれに張り
合わせられる活性層ウェーハAを準備する。そして洗浄
後、これらのウェーハA,Bを上記接着治具11を使用
して一定の条件の下に張り合わせる。このとき、赤外線
を照射し重ね合わせ面の状態を撮影している。
【0017】そして、張り合わせ不良が生じた場合は、
モニタ15で確認した後、再生用のウェーハとして処理
する。張り合わせが正常である場合は、張り合わせ後の
ウェーハCには例えば1100℃,2時間,酸素雰囲気
での熱処理(アニール)が施され、さらに、赤外線法お
よび超音波探傷法によるボイド等の欠陥検査を行う。良
品は次工程で研磨等が施され、デバイス工程に供され
る。
【0018】図2の(A)は従来の張り合わせ作業を示
している。すなわち、張り合わせ接着後、熱処理され
る。そして、IR検査がなされる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、張り合わせ条件の設定
不良、さらには半導体基板自体の表面状態等の不良を検
出することができる。したがって、張り合わせでの良品
率を高めるための最適な張り合わせ条件を設定すること
もできる。また、張り合わせ作業の不良による半導体基
板を再使用に供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体基板の張り合わ
せ欠陥検査装置を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例に係る張り合わせ半導体基板
の製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
11 接着治具 12 IRカメラ 13 赤外光源 15 モニタ
フロントページの続き (72)発明者 菅原 誠 東京都千代田区岩本町3丁目8番16号 三菱マテリアルシリコン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/02 H01L 21/66 H01L 27/12 G01N 21/84

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚の半導体基板の平坦化面同士を重ね
    合わせて1枚の半導体基板を製造する張り合わせ半導体
    基板の製造方法において、 上記重ね合わせ時、半導体基板に赤外線を照射し、この
    半導体基板を透過し、または反射した赤外線に基づいて
    半導体基板の重ね合わせ過程およびその重ね合わせ面の
    状態を観察することを特徴とする張り合わせ半導体基板
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 鏡面研磨された2枚の半導体基板の研磨
    面同士を重ね合わせて1枚の半導体基板を得る張り合わ
    せ半導体基板の製造方法において、 上記重ね合わせ時、半導体基板に赤外線を照射し、この
    半導体基板を透過し、または反射した赤外線に基づいて
    半導体基板の重ね合わせ過程およびその重ね合わせ面の
    状態を観察することを特徴とする張り合わせ半導体基板
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 2枚の半導体基板を張り合わせる接着治
    具と、 この接着治具において張り合わされる半導体基板に対し
    て赤外線を照射する赤外線照射手段と、 この半導体基板を透過し、または反射した赤外線に基づ
    いて半導体基板の重ね合わせ面の画像を生成する画像生
    成手段とを備えたことを特徴とする半導体基板の張り合
    わせ欠陥検査装置。
  4. 【請求項4】 上記画像生成手段は、半導体基板を透過
    し、または反射した赤外線を撮像する赤外線カメラと、 赤外線カメラが撮像した画像を画面に表示するモニタと
    を有する請求項3に記載の半導体基板の張り合わせ欠陥
    検査装置。
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