JP4153810B2

JP4153810B2 - Ｓｏｉウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP4153810B2
Application number: JP2003074174A
Authority: JP
Inventors: 真人藤田
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP2004281917A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、デバイスを形成する素子ウェーハとその基板となる基体ウェーハとを酸化膜を介して接着したＳＯＩウェーハの製造方法に関し、特に、ＳＯＩウェーハのベベル面のテーパー部に素子ウェーハとその基板となる基体ウェーハとの接着界面が形成されたＳＯＩウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＯＩウェーハ(Silicon On Insulator Wafer）は、デバイス作成領域となる素子の直下に酸化膜などの絶縁膜を有した構造をもつウェーハで、主に、省電力・高速デバイスの材料として注目されているものである。
【０００３】
その製造方法は、図３に示すように、まず、片面が研磨されたデバイス形成側となる素子ウェーハ１００とその基板となる基体ウェーハ１０１のどちらか一方に酸化膜を形成し、これらを研磨面でそれぞれ貼り合せて接着し、次に、１０００℃以上の高温で熱処理を行って接着面を強固なものとする（図３−ａ）。その後、外周部１０３の未接着部を外周研削により除去する（図３−ｂ）。次いで、素子ウェーハ側１００、すなわち、デバイス形成側を所定の厚さになるまで表面を研削し（図３−ｃ）、さらに、チップ、カケ防止のために、外周部の面取り（ベベル加工）を行いテーパー部１０５と端部１０６を形成する（図３−ｄ）。これによって、素子ウェーハ１００とその基板となる基体ウェーハ１０１の接着界面がベベル部のテーパー部１０５に形成される構成となる。最後に上記、研削面を鏡面研磨してＳＯＩウェーハが完成する。なお、上記、ＳＯＩウェーハの製造工程のうち鏡面研磨においては、従来公知な方法により行う。
【０００４】
即ち、裏面側を図示しない保持手段を用いて回転可能なヘッドに保持し、回転可能な定盤に貼設された研磨布１０７に押圧しながらヘッドと定盤を回転させ研磨剤１１０を供給することで表面の研磨を行っている。なお、ここで用いられる研磨布は、主に平坦度修正を目的とした研磨段階では不織布又はウレタン系の硬質な研磨布を、表面粗さ及びヘイズ修正を目的とした研磨段階ではスエード系の軟質な研磨布をそれぞれ用いている。なお、鏡面研磨における加工においては、研磨段階によってそれぞれ異なるが、およそウェーハの面圧にして２００〜３００ｇ／ｃｍ^２程度の荷重が研磨布にかけられることになる。そのため、ＳＯＩウェーハは接着界面が存在するテーパー部１０５も含めた状態で研磨布に押圧されることになる（図３−ｅ）。
【０００５】
しかしながら、このような状態で鏡面研磨を行っていくと、研磨布１０７に押圧された外周部（接着界面から素子側の外周部）が欠落（Ａ）してしまう問題が生じていた（図３−Ｆ）。そこで、上述した問題点を克服するため、この発明では鏡面研磨前に研磨面を除いた少なくともテーパー部に酸化膜を形成することで、テーパー部からの剥離を防ぐことを目的とする。なお、本発明に類似する先行技術文献としては、次のようなものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２００１−３１３３８０号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１においては、張り合わせＳＯＩ基板の活性層用ウェーハの外周面をシリコン酸化膜によって覆うことにより、例えばバッチ式の両面研磨装置を用いた活性層用ウェーハの表面を鏡面研磨する際に、研磨布のリバウンドが発生しても、活性層用ウェーハの外周面を被膜した硬いシリコン酸化膜の存在によって研磨ダレが抑制されるというものである。なお、ここでいうリバウドとは、キャリアプレートを装着した研磨ヘッドからの研磨圧によって、研磨定盤上に展張された研磨布の一部分が盛りあがり、それがウェーハ挿入孔と活性層用ウェーハとの隙間にもぐり込む現象のことを表しており、その鏡面研磨されるウェーハ表面とその段差（テラス）となる外周縁が存在している場合に起きる現象であると解され、本発明と論ずる問題点が異なるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ベベル面のテーパー部に接着界面を有するＳＯＩウェーハの表面を研磨する際に、研磨面を除いた少なくともテーパー部に酸化膜を形成した後に、ＳＯＩウェーハの表面を研磨することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法（請求項１）及び少なくとも一方の面が鏡面研磨された素子ウェーハと基体ウェーハの研磨面を酸化膜を介在させて貼り合せる工程と、貼り合せたウェーハを熱処理する工程と、熱処理されたウェーハの外周部を研削する工程と、外周部を研削されたウェーハの素子ウェーハ側を所定の厚さまで平面研削する工程と、平面研削されたウェーハにテーパー部を有するベベル部を形成する工程と、ウェーハの全面に酸化膜を形成する工程と、少なくともテーパー部を除いた素子ウェーハの酸化膜を除去する工程と、前記酸化膜を除去した面を研磨する工程とからなるＳＯＩウェーハの製造方法（請求項２）である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ）ないし（ｃ）は、本発明におけるＳＯＩウェーハの製造方法の形態を示した工程フローである。即ち、この工程の（ａ）ないし（ｃ）は、従来のＳＯＩウェーハの製造工程を示した図３の（ａ）ないし（ｄ）の工程に相当し、ここに示した図１（ａ）は、図３（ｄ）と同じ工程である。図１において、３００は素子ウェーハ、３０１は基体ウェーハである。酸化膜を介して貼り合わせた素子ウェーハ３００と基体ウェーハ３０１のウェーハに対して、全面に酸化膜３０５を形成する。酸化膜形成は、一般的に公知な方法（例えば、ドライ酸化又はウエット酸化）を用いればよい。なお、酸化膜形成膜厚は、０．２μｍから１．０μｍが望ましい。０．２μｍ未満の場合は、例えテーパー部に酸化膜を形成したとしても望むべき接着界面の硬度を保つことが難しく、１．０μｍを超える場合は酸化膜形成において長時間熱処理を必要とし、また、テーパー部に残存する厚い酸化膜が、鏡面研磨中に研磨布を逆に削る現象が発生し、研磨面にキズ、マイクロスクラッチが発生してしまう。
【００１０】
続いて、図２に示すような装置により裏面（基体ウェーハ側）を保持し、上方にあるノズルからＨＦ薬液３１０を供給し、ウェーハを高速で回転させながらウェーハ研磨面の酸化膜３０５を除去する。なお、この場合の回転数としては３０００r.p.m.未満が望ましい。３０００r.p.m.を超える場合は、遠心力により薬液がミスト状になり、作業者、製造装置にも悪影響を及ぼすので好ましくない。このような工程を経てテーパー部に酸化膜を残存させた状態で表面を鏡面研磨する。これによって、鏡面研磨時に発生する接着界面に対する負荷応力を低減でき、テーパー部からの剥離を防いて歩留を向上させることができる。
【００１１】
【実施例】
直径１２５mm、厚さ５２５μｍで片面が鏡面で、他方の面がエッチング処理面のシリコンウェーハを１００枚用意し、そのうち対となる５０枚のウェーハ全面に酸化膜を形成した。これらのウェーハにＲＣＡ洗浄（ＮＨ_４ＯＨ，Ｈ_２Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ混合溶液）を十分に行い、常温・常圧下で、一方は酸化膜が形成されたウェーハと、もう一方は酸化膜を形成していないウェーハのそれぞれの鏡面同士を貼り合わせた。貼り合わせ後に、１１００℃、２時間で熱処理を施し接着強度を十分に高めた。次いで、この熱処理で形成された酸化膜をＨＦで除去して、外周研削によりウェーハの直径を１００mmまで小径化した。その後、一方の酸化膜を形成したウェーハ側をダイヤモンドが電着された砥石により厚さ５８０μｍまで研削し、その後外周部の面取り加工を行った。こうして得られた接合ウェーハに対して、１１００℃、２時間で熱処理を施し、ウェーハ全面に０．８mmの酸化膜を形成した。
【００１２】
その後、スピン洗浄装置を用いて、回転可能なステージにウェーハの裏面を保持して、接合基板を800r.p.m.で回転させ、上方に位置しているノズルより濃度１０％のＨＦ溶液を付与し、研削面表面のみの酸化膜を除去した。その後、純水によるスピン洗浄を施し、上記酸化膜除去面の研磨加工を行った。研磨加工条件は次の通りとした。
【００１３】
荷重：300g/cm²
定盤，ヘッド回転数：30r.p.m.
スラリー流量：0.5/min
定盤加工温度：38℃
研磨布：スエード系軟質研磨布
研磨剤：コロイダルシリカ系鏡面研磨用研磨剤
この結果、得られたＳＯＩウェーハ５０枚のうち外周部のはがれ不良はまったく無く、歩留は１００％であった。
【００１４】
（比較例）
直径１２５mm、厚さ５２５μｍの片面が鏡面で、一方の面がエッチング面であるシリコンウェーハ１００枚を用意し、図１に示す実施例と同様にしてＳＯＩウェーハを作成した。但し、このウェーハに酸化膜の形成及びスピン洗浄は行わなかった。その結果、得られたＳＯＩウェーハ５０枚のうち外周部のはがれ不良は１０枚で、歩留まり率８０％であった。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によると、ベベル面のテーパー部に接着界面を有するＳＯＩウェーハの製造時において、テーパー部のはがれを無くすことが可能となり、歩留まりを大きくあげることができる。しかも、この発明のウェーハは接着界面の外周の段差（テラス）のないＳＯＩウェーハであるから、デバイス形成領域の面積も広く、さらにデバイス形成時にテラス部に発塵などの問題が生じる恐れがないものが得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のＳＯＩウェーハの製造工程を示す説明図。
【図２】この発明のＳＯＩウェーハの製造工程で、回転しているウェーハにＨＦ溶液を供給して酸化膜を除去している状態を示す説明図。
【図３】従来のＳＯＩウェーハの製造工程を示す説明図。
【符号の説明】
３００…素子ウェーハ、３０１…基体ウェーハ、３０５…酸化膜、３１０…ＨＦ薬液。

Claims

ベベル面のテーパー部に接着界面を有するＳＯＩウェーハの表面を研磨する際に、研磨面を除いた少なくともテーパー部に酸化膜を形成した後に、ＳＯＩウェーハの表面を研磨することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
少なくとも一方の面が鏡面研磨された素子ウェーハと基体ウェーハの研磨面を酸化膜を介在させて貼り合せる工程と、貼り合せたウェーハを熱処理する工程と、熱処理されたウェーハの外周部を研削する工程と、外周部を研削されたウェーハの素子ウェーハ側を所定の厚さまで平面研削する工程と、平面研削されたウェーハにテーパー部を有するベベル部を形成する工程と、ウェーハの全面に酸化膜を形成する工程と、少なくともテーパー部を除いた素子ウェーハの酸化膜を除去する工程と、前記酸化膜を除去した面を研磨する工程とからなるＳＯＩウェーハの製造方法。