JP4598413B2 - 貼り合わせウエーハの製造方法及び貼り合わせウエーハの酸化膜除去用治具 - Google Patents

Description

本発明は、貼り合わせウエーハの製造方法及び貼り合わせウエーハの酸化膜除去用治具に関し、特に貼り合わせウエーハの表面に形成された酸化膜の一部を効率的に除去する技術に関する。

高性能デバイス用のウエーハとして、半導体ウエーハを他のウエーハ等と接合させた後、素子を作製する側のウエーハを薄膜化した貼り合わせウエーハが使用されている。
具体的には、例えば、鏡面研磨された２枚のシリコンウエーハを用意し、少なくとも一方のウエーハに酸化膜を形成させる。そして、これらのウエーハを接合させた後、２００〜１２００℃の温度で熱処理して結合強度を高める。その後、素子作製側ウエーハ（ボンドウエーハ）を研削及び研磨して所望の厚さまで薄膜化することにより、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層が形成された貼り合わせＳＯＩウエーハを製造することができる。

尚、貼り合わせウエーハを製造する場合、酸化膜を介さずに直接シリコンウエーハ同士を接合することもできるし、ベースウエーハとして、石英、炭化珪素、アルミナ等の絶縁性ウエーハが用いられる場合もある。

上記のように貼り合わせウエーハを製造する場合、貼り合わせられる２枚の鏡面ウエーハの周辺部には厚さが僅かに薄くなった研磨ダレと呼ばれる部分が存在し、その部分は結合されないか、結合力が弱い未結合部分として残ってしまう。このような未結合部分が存在したまま研削等により薄膜化を行うと、その薄膜化工程中に未結合部分の一部が剥がれることになる。従って、薄膜化されたボンドウエーハは、基台となるウエーハ（ベースウエーハ）よりも小径となり、また、周辺部には微小な凹凸が連続的に形成されることになる。
このような貼り合わせウエーハをデバイス工程に投入すると、残留する未結合部分がデバイス工程で剥離し、パーティクルを発生させ、デバイス歩留りを低下させてしまう。
そのため、薄膜化後のボンドウエーハの上面に周辺部が露出するようにマスキングテープを貼り付けてエッチングを行うことにより、残留する未結合部分を予め除去する方法が提案されている（特許文献１参照。）。

一方、近年の半導体デバイスの高集積化、高速度化に伴い、ＳＯＩ層の厚さは更なる薄膜化と膜厚均一性の向上が要求されており、新たな薄膜化技術として、イオン注入剥離法と呼ばれる方法が開発されている（特許文献２参照。）。
イオン注入剥離法では、例えば２枚のシリコンウエーハのうち少なくとも一方に酸化膜を形成するとともに、薄膜化する側のウエーハ（ボンドウエーハ）の上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、ウエーハ内部に微小気泡層（封入層）を形成させる。次いで、イオン注入面を、酸化膜を介して基台となる他方のウエーハ（ベースウエーハ）と接合させる。その後、熱処理（剥離熱処理）を加えて微小気泡層を劈開面（剥離面）としてボンドウエーハを剥離する。このとき、ボンドウエーハの未結合部分は剥離された側のウエーハ（剥離ウエーハ）に残り、ベースウエーハ上には小径の薄膜化されたボンドウエーハ、すなわち薄膜状のシリコン層（ＳＯＩ層）が形成される。さらに熱処理（結合熱処理）を加えて強固に結合させることでＳＯＩウエーハを得ることができる。

このようなイオン注入剥離法によれば、剥離面は良好な鏡面であり、ＳＯＩ層は薄い上に均一性が極めて高い貼り合わせＳＯＩウエーハとなる。また、剥離後のボンドウエーハ（剥離ウエーハ）を再利用できるので、材料を有効に使用できるという利点も有する。
さらに、イオン注入剥離法では、剥離後、ボンドウエーハの周辺部分を除去する工程が不要であるとされていた。

ところが、イオン注入剥離法により製造したＳＯＩウエーハを用いて種々の熱処理工程、洗浄工程、デバイス工程等を行っていると、パーティクルが発生したり、ＳＯＩ層にクラックが入るといった問題が発生することがわかってきた。すなわち、イオン注入剥離法によりＳＯＩウエーハを製造した場合でも周辺部の結合強度は必ずしも十分ではなく、デバイス作製工程等において、ＳＯＩ層の周辺部からパーティクルが発生したり、ＳＯＩ層にクラックが入ると考えられる。

そこで、イオン注入剥離法により貼り合わせウエーハを製造した場合でも、パーティクルの発生原因となる周辺部を予め除去するため、例えば、ＳＯＩ層の上面をマスキングテープ、フォトレジスト等によりマスクした状態でエッチングを行う方法が提案されている（特許文献３参照）。
このような方法によれば、マスキングテープ等により保護された部分以外の表面がエッチングされることになる。従って、エッチング液を適宜選択し、マスクされた部分以外の露出しているＳＯＩ層等の周辺部を除去する。さらにマスキングテープ等を除去した後、残留した酸化膜をマスクとしてエッチングを行うことも提案されている。

しかし、いずれの方法にせよ、貼り合わせウエーハを製造する場合、前記したようなマスキングテープやフォトレジストを用いてエッチングを行う方法では、マスキングテープの貼着や剥離、あるいはフォトレジストの露光や除去に時間がかかり、また複雑であるため、作業効率が悪いという問題がある。また、多量のエッチング液を使用するため、コストが高いという問題もある。

また、ベースウエーハ上に酸化膜を介してＳＯＩ層を形成したＳＯＩウエーハの場合、ベースウエーハの片面に埋め込み酸化膜が形成されており、他方の面には酸化膜が無いことから反りが発生することがある。そこで、ＳＯＩウエーハの裏面側にも酸化膜を形成して反りの発生を抑制することがあるが、この場合、表面側の酸化膜を除去し、裏面側は残す必要があり、フォトレジスト等を用いた方法で行うと、作業効率やコストの面で上記と同様の問題がある。

特開平３−２５０６１６号公報 特開平５−２１１１２８号公報 ＷＯ０１／０２７９９９号国際公開公報

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、高品質の貼り合わせウエーハを、容易に且つ低コストで製造することができる方法を提供することを主な目的とする。

本発明によれば、少なくとも、ベースウエーハとボンドウエーハを直接又は絶縁膜を介して接合させる工程と、前記ボンドウエーハ側を薄膜化する工程と、該薄膜化工程後、酸化性雰囲気中で熱処理する工程を有し、前記ベースウエーハ上に該ベースウエーハよりも小径の薄膜化されたボンドウエーハが形成された貼り合わせウエーハを製造する方法であって、前記熱処理工程後、前記薄膜化されたボンドウエーハ側の保護すべき酸化膜が形成されている部分を真空チャックにより吸着保持し、該貼り合わせウエーハのベースウエーハ側をエッチング液の蒸気にさらすことにより、ベースウエーハ側から、薄膜化されたボンドウエーハ側の周辺部分に前記エッチング液の蒸気を回り込ませ、前記真空チャックにより保護された部分以外の表面に形成されている酸化膜を除去することを特徴とする貼り合わせウエーハの製造方法が提供される。

このように薄膜化されたボンドウエーハ側を真空チャックした上、ベースウエーハ側から、薄膜化されたボンドウエーハ側の周辺部分にエッチング液の蒸気を回り込ませてエッチングを行うことにより、真空チャックにより保護される部分以外の表面の酸化膜、すなわち露出している酸化膜を確実に除去するができる。
そして、フォトレジスト等によりマスクする場合に比べ設備も少なく、真空チャックにより容易にかつ短時間で着脱することができるため作業が簡素化され、また、使用するエッチング液も少なくて済む。

また、本発明では、少なくとも、ベースウエーハとボンドウエーハを直接又は絶縁膜を介して接合させる工程と、前記ボンドウエーハ側を薄膜化する工程と、該薄膜化工程後、酸化性雰囲気中で熱処理する工程を有し、前記ベースウエーハ上に該ベースウエーハよりも小径の薄膜化されたボンドウエーハが形成された貼り合わせウエーハを製造する方法であって、前記熱処理工程後、前記ベースウエーハ側の保護すべき酸化膜が形成されている部分を真空チャックにより吸着保持し、該貼り合わせウエーハの薄膜化されたボンドウエーハ側をエッチング液の蒸気にさらすことにより、薄膜化されたボンドウエーハ側から、ベースウエーハ側の周辺部分に前記エッチング液の蒸気を回り込ませ、前記真空チャックにより保護された部分以外の表面に形成されている酸化膜を除去することを特徴とする貼り合わせウエーハの製造方法が提供される。

このようにベースウエーハ側を吸着保持し、露出している酸化膜をエッチング液の蒸気により除去すれば、貼り合わせウエーハの裏面側には酸化膜が残留し、反りの発生が抑制された高品質の貼り合わせウエーハを容易にかつ低コストで製造することができる。

前記ベースウエーハとボンドウエーハのうち、少なくともボンドウエーハとしてシリコンウエーハを用いることが好ましい。
ボンドウエーハとしてシリコンウエーハを用いたＳＯＩウエーハが汎用されており、本発明を適用すれば、高生産性、低コスト化を達成することができ、特に有効となる。

前記エッチング液として、ＨＦ水溶液を用いることが好ましい。
ＨＦ水溶液は酸化膜に対するエッチング効果が高く、その蒸気により露出した酸化膜を確実に除去することができる。

この場合、前記ボンドウエーハ側の薄膜化を、イオン注入剥離法により行うことが好ましい。
イオン注入剥離法によれば、ベースウエーハ上に極めて薄い膜を形成した貼り合わせウエーハとするができる。従って、極めて高品質の貼り合わせウエーハを、より高い生産性で製造することができる。

また、前記薄膜化されたボンドウエーハ側の保護すべき酸化膜が形成されている部分を真空チャックにより吸着保持する場合であって、前記真空チャックにより保護された部分以外の表面に形成されている酸化膜を除去した後、該貼り合わせウエーハを水で洗浄し、該貼り合わせウエーハから真空チャックを外し、該貼り合わせウエーハにアルカリエッチングを施すことにより、前記真空チャックにより保護されて残留した酸化膜をマスクとして、前記薄膜化されたボンドウエーハの周辺部を除去することが好ましい。
このように、薄膜化されたボンドウエーハ上に残留した酸化膜をマスクとしてアルカリエッチングを行えば、薄膜化されたボンドウエーハのうち結合力の小さい周辺部を確実に除去することができる。

さらに、薄膜化されたボンドウエーハの周辺部を除去した後、前記薄膜化されたボンドウエーハ上に残留する酸化膜を、ＨＦ水溶液により除去すれば、全面から酸化膜が除去され、その後のデバイス工程においてパーティクルが発生しない貼り合わせウエーハを製造することができる。

また、本発明によれば、ベースウエーハ上に直接又は絶縁膜を介して、薄膜化されたボンドウエーハが形成されている貼り合わせウエーハの表面に形成されている酸化膜の一部を除去するための酸化膜除去用治具であって、
前記貼り合わせウエーハを吸着保持する真空チャックと、前記酸化膜を除去するためのエッチング液を収容する容器とを具備し、
前記真空チャックは、真空ポンプと通じるチャック本体と、該チャック本体と一体化され、前記薄膜化されたボンドウエーハ側又はベースウエーハ側の保護すべき酸化膜が形成されている部分を吸着保持する保持部を有するものであり、
前記容器は、前記エッチング液を収容する容器本体と、該容器本体の側壁から内側に突出する支持部を有するものであり、
前記真空チャックにより、前記薄膜化されたボンドウエーハ側又はベースウエーハ側の保護すべき酸化膜が形成されている部分を吸着保持し、該吸着保持された側と反対側を前記容器の支持部で支持し、該反対側を前記容器内に収容されているエッチング液の蒸気にさらすことにより、該反対側から、前記吸着保持された側の周辺部分に前記エッチング液の蒸気を回り込ませ、前記真空チャックにより保護された部分以外の表面に形成されている酸化膜を除去するものであることを特徴とする貼り合わせウエーハの酸化膜除去用治具が提供される。

このような真空チャックと容器を備えた治具とすれば、全表面に酸化膜が形成された貼り合わせウエーハに対し、エッチング液の蒸気により、真空チャックによって保護された部分以外の酸化膜を効率的に除去することができるものとなる。

この場合、前記支持部が、前記容器本体の４ヶ所に等間隔で設けられているものであることが好ましい。
このように支持部が４ヶ所に等間隔で設けられていれば、貼り合わせウエーハを安定して支持する一方、容器本体からのエッチング液の蒸気の回り込みを妨げることなく、露出した酸化膜を確実に除去することができる。

本発明によれば、貼り合わせウエーハにおいて、例えば、薄膜化されたボンドウエーハの保護すべき酸化膜を真空チャックにより容易にマスクすることができ、また、ベースウエーハ側から、薄膜化されたボンドウエーハ側の周辺部分にエッチング液の蒸気を回り込ませてエッチングを行うことができる。これにより、露出している酸化膜を容易に、かつ、確実に除去するができる。
従って、フォトレジスト等によりマスクする場合に比べ、必要となる設備も少なく、作業が簡素化されるので、高品質の貼り合わせウエーハを容易に、且つ低コストで製造することができる。

以下、添付の図面を参照しながら本発明の好適な態様について具体的に説明する。
図１は、イオン注入剥離法によりＳＯＩウエーハを製造する工程の一例を示すフロー図である。
まず、基台となるベースウエーハ１とＳＯＩ層となるボンドウエーハ２として、２枚のシリコン鏡面ウエーハを準備する（図１（ａ））。
そして、少なくとも一方のウエーハ、ここではボンドウエーハ２を熱酸化し、表面に例えば０．１μｍ〜２．０μｍ厚の酸化膜３を形成する（図１（ｂ））。
表面に絶縁膜（酸化膜）３を形成したボンドウエーハ２の片面に対して水素イオンを注入し、イオンの平均進入深さにおいて表面に平行な微小気泡層（封入層）４を形成させる（図１（ｃ））。このときの注入温度は例えば２５〜４５０℃とすることができる。なお、水素イオンのほかに希ガスイオンあるいは、これらの両方を注入しても良い。

水素イオン注入したボンドウエーハ２の水素イオン注入面に、ベースウエーハ１を酸化膜３を介して重ね合せて接合させる（図１（ｄ））。常温の清浄な雰囲気下で２枚のウエーハ１，２の表面同士を接触させることにより、接着剤等を用いることなくウエーハ同士が接合する。

次に、封入層４を境界として剥離することによって、ボンドウエーハ２を薄膜化する（図１（ｅ））。
例えば不活性ガス雰囲気下約５００℃以上の温度で熱処理を加えれば、結晶の再配列と気泡の凝集とによって剥離ウエーハ５とＳＯＩウエーハ６（ＳＯＩ層７＋埋め込み酸化膜３＋ベースウエーハ１）に分離される。このとき、図１（ｅ）に示されているように、酸化膜３とＳＯＩ層７の未結合部分８（例えば、ベースウエーハ１の外周端から約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の幅の領域）は剥離ウエーハ５に残り、ベースウエーハ１と結合している部分だけが薄膜９（ＳＯＩ層７＋酸化膜３）としてベースウエーハ１上に形成される。これにより、ベースウエーハ１上には、ベースウエーハ１よりも小径の薄膜化されたボンドウエーハ（ＳＯＩ層）７が形成されることになる。

上記のように剥離した後のウエーハ同士の結合力は、そのままデバイス作製工程で使用するには弱いので、結合熱処理としてＳＯＩウエーハ６に例えば酸化性雰囲気下で高温の熱処理を施して結合強度を十分なものとする（図１（ｆ））。

以上のような工程を経て貼り合わせＳＯＩウエーハ６が得られるが、薄膜化されたボンドウエーハ７の周囲には微小な凹凸が形成されていたり、周辺部の結合力が小さいために、そのままデバイス工程に投入すると、ＳＯＩ層７等の周辺部分が剥離してパーティクルが発生するおそれがある。
そこで、ＳＯＩ層７の剥離し易い周辺部分を除去する必要があり（図１（ｇ））、本発明では以下のようにして周辺部分を除去する。

図２は、結合熱処理後、ＳＯＩ層の周辺部を除去するまでのフローを示し、図３は、各段階での貼り合わせウエーハの断面形状変化の概略を示している。
まず、前記の結合熱処理として、酸化性ガス雰囲気下、例えば１０５０℃〜１２００℃で３０分から２時間の熱処理を行う。このような熱処理により、結合力を高めることができるとともに、図３（Ａ）に示されるようにＳＯＩウエーハ６の全面に酸化膜１０が形成される。

そして、結合熱処理工程後、図２（Ａ）に示されるような治具２０を用い、薄膜化されたボンドウエーハ（ＳＯＩ層）７側の保護すべき酸化膜（エッチング後に残留させる酸化膜）が形成されている部分を真空チャック２１により吸着保持し、このＳＯＩウエーハ６のベースウエーハ側を容器３１内に収容したエッチング液の蒸気にさらす。

ここで、使用する治具について詳しく説明する。
図４は、真空チャック２１の構成の一例を示している。この真空チャック２１は、図４（Ｃ）、（Ｄ）に示されるように、吸引口２４を介して真空ポンプ（不図示）と通じるチャック本体２２と、チャック本体２２と一体化された保持部２３を有している。この保持部２３により、薄膜化されたボンドウエーハ側の保護すべき酸化膜が形成されている部分を吸着保持することができる。なお、ベースウエーハ側の酸化膜を残留させる場合には、保持部２３によりベースウエーハ側の保護すべき酸化膜が形成されている部分を吸着保持することもできる。
真空チャック２１は、例えばゴム、特にバイトン製ゴムで一体成形したものとすれば耐食性と柔軟性に優れるため、ＳＯＩウエーハ６を確実に吸着保持することができる。

ただし、繰り返し使用により反りが発生してしまうとウエーハを吸着し難くなるので、チャック本体２２の背面に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すような当て板２６を、両面テープ等を介して設けることが好ましい。このような当て板２６は、変形し難く、耐食性が高いもの（例えばポリエーテルエーテルケトン製）とし、また、取っ手２７を設け、その内部が吸引口２５と通じるようにしておけば、取り扱い易く便利である。

図５はエッチング液を収容する容器の一例を示している。この容器３１は、エッチング液を収容する容器本体３２を有し、容器本体３２の側壁から内側に突出する支持部３３が４ヶ所に等間隔で設けられている。各支持部３３は容器本体３２と一体成形されており、それぞれ容器３１の中心に向けて下方に傾斜している。従って、ＳＯＩウエーハ６は、真空チャック２１により吸着保持された側と反対側、例えばベースウエーハ側の面取り部の一部のみが容器３１の各支持部３３と接して支持されることになるが、大部分は支持部３３とは接しないため、容器本体３３との間には広く隙間があくことになる。
容器３１の材質としては、耐薬性が高いものとし、収容するエッチング液にもよるが、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のものとすることが好ましい。

このような真空チャック２１と容器３１からなる治具２０を用いて酸化膜１０の除去を行うには、まず、真空チャック２１により、薄膜化されたボンドウエーハ７側の保護すべき酸化膜１０が形成されている部分を吸着保持する（図２（Ａ）、図３（Ａ））。
保護すべき酸化膜（エッチング後に残留させる酸化膜）は目的により異なるが、例えばＳＯＩ層７の結合力が小さい部分や、周囲の微小な凹凸部分を除去する場合には、これらの部分よりも内側に形成されている酸化膜に相当する。なお、結合力が十分でない周辺部は、通常、ベースウエーハ１の外周端から０．５〜５ｍｍまでの領域に存在しているため、この範囲の領域よりも内側の部分の酸化膜を保護すれば良い。

このような真空チャック２１による吸着保持は、従来のようなマスキングテープの貼り付けやフォトレジストの形成に比べて極めて容易に行うことができる。
また、真空チャック２１の保持部２３は、保護すべき酸化膜１０ａの外周部分にのみ接触してＳＯＩウエーハ６を吸着保持することができるため、ＳＯＩ層７等の汚染やキズの発生を防止することができる点でも有利である。

一方、容器本体３２の中に酸化膜１０を除去するためのエッチング液として、ＨＦ水溶液４０を収容し、ＳＯＩウエーハ６のチャック２１で吸着保持された側と反対側、すなわちベースウエーハ側を容器の支持部３３で支持する。
これにより、ＳＯＩウエーハ６のベースウエーハ側が容器内に収容されているＨＦ水溶液４０からの蒸気（ＨＦ−Ｖｐ）にさらされ、さらにその蒸気は、ＳＯＩウエーハ６と容器本体３２と間の隙間を通じてベースウエーハ側から、薄膜化されたボンドウエーハ（ＳＯＩ層）７側の周辺部分に回り込むことになる（図２（Ｂ）、図３（Ｂ））。

このようにＳＯＩウエーハ６の背面（裏面）側からＨＦ蒸気によってエッチングを行えば、ＨＦ水溶液中に浸してエッチングを行う場合に比べてエッチング液の使用量を大幅に少なくすることができ、特に、高濃度のＨＦ水溶液（例えば、４８〜５０重量％）を用いれば熱を加えずに蒸気となるので少量で良い。

このように本発明に係る治具２０を用いることにより、ベースウエーハ側の酸化膜１０のみならず、ボンドウエーハ側の周辺部分までの酸化膜１０がＨＦ蒸気によりエッチングされ、真空チャック２１により保護される部分以外の表面に形成されている酸化膜１０を容易に除去することができる。

上記のように真空チャック２１により保護されている部分以外の表面に形成されている酸化膜１０を除去した後、ＳＯＩウエーハ６を水で洗浄する（図２（Ｃ）、図３（Ｃ））。
例えば、容器内に純水４１を満たすことにより表面に付着しているＨＦを除去することができる。

洗浄により表面のＨＦを除去した後、ＳＯＩウエーハ６から真空チャック２１を外す（図２（Ｄ）、図３（Ｄ））。このとき真空を解除してチャックを上方に引上げれば、真空チャックが、酸化膜１０ａ、ＳＯＩ層７の面内に触れてキズが付くことを防ぐことができる。

真空チャック２１を外すと、真空チャック２１により保護された部分にのみ酸化膜１０ａが残留することになる。そして、この残留した酸化膜１０ａをマスクとして、アルカリエッチングを施すことにより、ＳＯＩ層７の露出している周辺部を除去することができる（図２（Ｅ）、図３（Ｅ））。
例えば、ＳＯＩウエーハ６を、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等の強アルカリエッチング液中に所定時間だけ浸漬する。なお、このようなアルカリエッチングを施すと、ＳＯＩ層７の露出している周辺部のみならず、ベースウエーハ１のＳＯＩ層７が形成されていない外側の部分（テラス部）や背面側もエッチングされるが、微量であるため特に問題とならない。

ＳＯＩ層７の周辺部を除去した後、ＳＯＩ層上に残留する酸化膜１０ａを、希フッ酸溶液により除去する（図２（Ｆ）、図３（Ｆ））。このとき、ＳＯＩ層７の周辺部をアルカリエッチングにより除去したことにより露出した埋め込み酸化膜３の周辺部も同時に除去されることになる。

以上のような工程により、ＳＯＩ層７の周辺部を容易にかつ確実に除去することができる。このように製造されたＳＯＩウエーハ６ａは、ＳＯＩ層７の周辺部の凹凸や結合力の弱い部分が除去されているため、デバイス工程でもパーティクルの発生が極めて抑制され、デバイス歩留り向上に大きく寄与するすることができる（図１（ｈ））。

一方、本発明では、貼り合わせＳＯＩウエーハの反りの発生を抑制するため、ベースウエーハ側を吸着保持してエッチングを行い、ベースウエーハ側にのみ酸化膜を残留させることもできる。
図６（Ａ）（Ｂ）は、熱処理後、ベースウエーハ側の酸化膜１０ｂを残留させた貼り合わせＳＯＩウエーハを製造する場合の形状変化を概略的に示している。なお、図６に示されたＳＯＩウエーハ６は、ボンドウエーハとベースウエーハ１の両方に予め酸化膜３を形成して接合させたものである。

ここでは、酸化性雰囲気中での熱処理工程後、前記と同様の治具２０を用い、ベースウエーハ１側の保護すべき酸化膜１０ｂが形成されている部分を真空チャック２１により吸着保持する（図６（Ａ））。
そして、ベースウエーハ１側を吸着保持されたＳＯＩウエーハ６の薄膜化されたボンドウエーハ７（ＳＯＩ層）側をエッチング液の蒸気にさらす。これにより、薄膜化されたボンドウエーハ側から、ベースウエーハ側の周辺部分にエッチング液（フッ酸溶液）の蒸気を回り込ませ、真空チャック２１により保護された部分以外の表面に形成されている酸化膜１０を除去することができる（図６（Ｂ））。

次いで、純水リンスによりフッ酸を除去し、真空チャック２１を外す。その後、風乾することにより、ベースウエーハ側のみ酸化膜１０ｂを残留させた貼り合わせＳＯＩウエーハ６ｂを得ることができる。
このような方法により製造されたＳＯＩウエーハ６ｂは、ベースウエーハ１の両面にほぼ同様の酸化膜３，１０ｂが形成されたものとなる。従って、反りの発生を効果的に防止することができる高品質のＳＯＩウエーハを容易に製造することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

実施形態では、２枚のシリコンウエーハを用いてイオン注入剥離法によりＳＯＩウエーハを製造する場合について説明したが、本発明は貼り合わせウエーハに広く適用することができる。例えば、ベースウエーハとして、石英、炭化珪素、アルミナ等の絶縁性ウエーハを用いたものでも良いし、接合後、研削及び研磨により薄膜化した貼り合わせウエーハにも適用することができる。
また、酸化膜除去用治具に関しても、図示したものに限定されず、例えば容器の支持部の数、位置は、エッチング液が貼り合わせウエーハの背面側から薄膜側周辺部分に回り込むように適宜設定すれば良い。

さらに、実施形態では、保護すべき酸化膜を形成した後、この酸化膜をマスクとして、ＳＯＩ層の周辺部を除去する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＳＯＩ層上にエピタキシャル層を成長させる場合に、テラス部の酸化膜を除去する場合等にも本発明を適用することができる。

イオン注入剥離法によりＳＯＩウエーハを製造する工程の一例を示すフロー図である。 本発明により、結合熱処理後、ＳＯＩ層の周辺部を除去するまでの一例を示すフロー図である。 貼り合わせウエーハの断面形状変化を示す概略図である。 真空チャックの一例を示す概略構成図である。（Ａ）当て板（平面図）、 （Ｂ）当て板（側面図）、（Ｃ）チャック本体（平面図）、（Ｄ）チャック本体（側面図） 容器の一例を示す概略図である。（Ａ）平面図、（Ｂ）Ａ−Ａ′断面図、（Ｃ）Ｂ−Ｂ′断面図 裏面側に酸化膜を残留させた貼り合わせウエーハの形状変化を示す概略図である。

符号の説明

１…ベースウエーハ、 ２…ボンドウエーハ、 ３…絶縁膜（埋め込み酸化膜）、
４…微小気泡層（封入層）、 ５…剥離ウエーハ、 ６，６ａ，６ｂ…ＳＯＩウエーハ、 ７…薄膜化されたボンドウエーハ（ＳＯＩ層）、 ８…未結合部分、 １０，１０ａ，１０ｂ…酸化膜、 ２０…酸化膜除去用治具、 ２１…真空チャック、 ２２…チャック本体、 ２３…保持部、 ２４，２５…吸引口、 ２６…当て板、 ２７…取っ手、 ３１…容器、 ３２…容器本体、 ３３…支持部。

Claims (9)

1. 少なくとも、ベースウエーハとボンドウエーハを直接又は絶縁膜を介して接合させる工程と、前記ボンドウエーハ側を薄膜化する工程と、該薄膜化工程後、酸化性雰囲気中で熱処理する工程を有し、前記ベースウエーハ上に該ベースウエーハよりも小径の薄膜化されたボンドウエーハが形成された貼り合わせウエーハを製造する方法であって、前記熱処理工程後、前記薄膜化されたボンドウエーハ側の保護すべき酸化膜（残留させる酸化膜）が形成されている部分を真空チャックにより吸着保持し、該貼り合わせウエーハのベースウエーハ側をエッチング液の蒸気にさらすことにより、ベースウエーハ側から、薄膜化されたボンドウエーハ側の周辺部分に前記エッチング液の蒸気を回り込ませ、前記ベースウェーハ側の酸化膜及び前記ボンドウェーハ側の周辺部分までの酸化膜を前記エッチング液の蒸気によりエッチングし、前記真空チャックにより保護された部分以外の表面に形成されている酸化膜を除去することを特徴とする貼り合わせウエーハの製造方法。
2. 少なくとも、ベースウエーハとボンドウエーハを絶縁膜を介して接合させる工程と、前記ボンドウエーハ側を薄膜化する工程と、該薄膜化工程後、酸化性雰囲気中で熱処理する工程を有し、前記ベースウエーハ上に該ベースウエーハよりも小径の薄膜化されたボンドウエーハが形成された貼り合わせウエーハを製造する方法であって、前記熱処理工程後、前記ベースウエーハ側の保護すべき酸化膜（残留させる酸化膜）が形成されている部分を真空チャックにより吸着保持し、該貼り合わせウエーハの薄膜化されたボンドウエーハ側をエッチング液の蒸気にさらすことにより、薄膜化されたボンドウエーハ側から、ベースウエーハ側の周辺部分に前記エッチング液の蒸気を回り込ませ、前記真空チャックにより保護された部分以外の表面に形成されている酸化膜を除去することを特徴とする貼り合わせウエーハの製造方法。
3. 前記ベースウエーハとボンドウエーハのうち、少なくともボンドウエーハとしてシリコンウエーハを用い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エーハの製造方法。
4. 前記エッチング液として、ＨＦ水溶液を用いることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
5. 前記ボンドウエーハ側の薄膜化を、イオン注入剥離法により行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
6. 前記薄膜化されたボンドウエーハ側の保護すべき酸化膜が形成されている部分を真空チャックにより吸着保持する場合であって、前記真空チャックにより保護された部分以外の表面に形成されている酸化膜を除去した後、該貼り合わせウエーハを水で洗浄し、該貼り合わせウエーハから真空チャックを外し、該貼り合わせウエーハにアルカリエッチングを施すことにより、前記真空チャックにより保護されて残留した酸化膜をマスクとして、前記薄膜化されたボンドウエーハの周辺部を除去することを特徴とする請求項１、請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
7. 前記薄膜化されたボンドウエーハの周辺部を除去した後、前記薄膜化されたボンドウエーハ上に残留する酸化膜を、ＨＦ水溶液により除去することを特徴とする請求項６に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
8. ベースウエーハ上に直接又は絶縁膜を介して、薄膜化されたボンドウエーハが形成されている貼り合わせウエーハの表面に形成されている酸化膜の一部を除去するための酸化膜除去用治具であって、
   前記貼り合わせウエーハを吸着保持する真空チャックと、前記酸化膜を除去するためのエッチング液を収容する容器とを具備し、
   前記真空チャックは、真空ポンプと通じるチャック本体と、該チャック本体と一体化され、前記薄膜化されたボンドウエーハ側又はベースウエーハ側の保護すべき酸化膜（残留させる酸化膜）が形成されている部分を吸着保持する保持部を有するものであり、
   前記容器は、前記エッチング液を収容する容器本体と、該容器本体の側壁から内側に突出する支持部を有するものであり、
   前記真空チャックにより、前記薄膜化されたボンドウエーハ側又はベースウエーハ側の保護すべき酸化膜が形成されている部分を吸着保持し、該吸着保持された側と反対側を前記容器の支持部で支持し、該反対側を前記容器内に収容されているエッチング液の蒸気にさらすことにより、該反対側から、前記吸着保持された側の周辺部分に前記エッチング液の蒸気を回り込ませ、前記真空チャックにより保護された部分以外の表面に形成されている酸化膜を除去するものであることを特徴とする貼り合わせウエーハの酸化膜除去用治具。
9. 前記支持部が、前記容器本体の４ヶ所に等間隔で設けられているものであることを特徴とする請求項８に記載の貼り合わせウエーハの酸化膜除去用治具。

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