JP5535610B2

JP5535610B2 - SOI semiconductor substrate manufacturing method

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Publication number: JP5535610B2
Application number: JP2009290681A
Authority: JP
Inventors: 崇之後藤; 武志津野; 雅人木ノ内; 圭一郎堤; 毅典鈴木; 健介井手
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: JP2011134772A

Description

本発明は、ＳＯＩ半導体基板製造方法およびＳＯＩ半導体基板製造装置に関し、特に、半導体から形成された半導体層が絶縁体から形成された絶縁体層の上に形成されているＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）半導体基板を作製するＳＯＩ半導体基板製造方法およびＳＯＩ半導体基板製造装置に関する。 The present invention relates to an SOI semiconductor substrate manufacturing method and an SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus, and more particularly, an SOI (Silicon On Insulator) semiconductor in which a semiconductor layer formed from a semiconductor is formed on an insulator layer formed from an insulator. The present invention relates to an SOI semiconductor substrate manufacturing method and an SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus for manufacturing a substrate.

ＳＯＩ基板が知られている。そのＳＯＩ基板は、半導体層と支持基板層と絶縁体層とが積層されて形成されている。その半導体層は、ケイ素Ｓｉ、炭化ケイ素ＳｉＣ、ガリウムヒ素ＧａＡｓに例示される半導体から形成されている。その支持基板層は、ケイ素Ｓｉに例示される半導体から形成されている。その絶縁体層は、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２に例示される絶縁体から形成されている。その絶縁体層は、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２に例示される絶縁体から形成されている。その半導体層と支持基板層とを電気的に絶縁している。このようなＳＯＩ基板は、その半導体層がその支持基板層から電気的に絶縁されているために、高耐圧半導体デバイスに使用される。このようなＳＯＩ基板は、さらに、その半導体層を非常に薄くすることにより、高速・高集積回路用基板としても使用される。このようなＳＯＩ基板は、さらに、ＭＥＭＳデバイスを作製する素材に使用され、エッチングにより構造体を作製する場合に、その半導体層と絶縁体層とのエッチング特性の違いを利用してその構造体が形成される。 SOI substrates are known. The SOI substrate is formed by stacking a semiconductor layer, a support substrate layer, and an insulator layer. The semiconductor layer is formed of a semiconductor exemplified by silicon Si, silicon carbide SiC, and gallium arsenide GaAs. The support substrate layer is formed of a semiconductor exemplified by silicon Si. The insulator layer is formed from an insulator exemplified by silicon dioxide SiO ₂ . The insulator layer is formed from an insulator exemplified by silicon dioxide SiO ₂ . The semiconductor layer and the support substrate layer are electrically insulated. Such an SOI substrate is used for a high voltage semiconductor device because its semiconductor layer is electrically insulated from its supporting substrate layer. Such an SOI substrate is further used as a substrate for a high-speed and highly integrated circuit by making its semiconductor layer very thin. Such an SOI substrate is further used as a material for manufacturing a MEMS device. When a structure is manufactured by etching, the structure is formed by utilizing a difference in etching characteristics between the semiconductor layer and the insulator layer. It is formed.

図１は、公知のＳＯＩ基板製造方法を示している。そのＳＯＩ基板製造方法では、まず、活性層基板１０１と支持基板１０６とが作製される。活性層基板１０１は、半導体から形成される半導体層１０２と絶縁体から形成される絶縁体層１０３とから形成されている。すなわち、活性層基板１０１は、半導体から形成される半導体基板の一方の面を熱酸化することにより形成され、ないしは、その半導体基板の一方の面にＳｉＯ_２膜を成膜することによりに形成される。支持基板１０６は、半導体から形成される半導体基板そのものである（ステップＳ１０１）。活性層基板１０１は、絶縁体層１０３が露出している面が洗浄され（ステップＳ１０２）、親水化処理される（ステップＳ１０３）。その親水化処理としては、フッ酸処理後に過酸化水素水に浸す方法、酸素プラズマを表面に照射する方法が例示される。活性層基板１０１は、次いで、その洗浄・親水化処理された面が支持基板１０６の洗浄・親水化処理された面に貼り合せられ、１０００℃で１０時間程度熱処理され、支持基板１０６に接合される（ステップＳ１０４）。その接合により作製された接合基板１０７は、半導体層１０２が露出している面が研削加工により薄く削られ、さらにその面が研磨されることにより、ＳＯＩ基板製品１１０に作製される（ステップＳ１０５）。 FIG. 1 shows a known SOI substrate manufacturing method. In the SOI substrate manufacturing method, first, the active layer substrate 101 and the support substrate 106 are manufactured. The active layer substrate 101 is formed of a semiconductor layer 102 formed of a semiconductor and an insulator layer 103 formed of an insulator. That is, the active layer substrate 101 is formed by thermally oxidizing one surface of a semiconductor substrate formed from a semiconductor, or formed by forming a SiO ₂ film on one surface of the semiconductor substrate. The The support substrate 106 is a semiconductor substrate itself formed from a semiconductor (step S101). The surface of the active layer substrate 101 where the insulator layer 103 is exposed is cleaned (step S102) and subjected to a hydrophilic treatment (step S103). Examples of the hydrophilization treatment include a method of immersing in hydrogen peroxide solution after hydrofluoric acid treatment and a method of irradiating the surface with oxygen plasma. Next, the surface of the active layer substrate 101 that has been cleaned and hydrophilized is bonded to the surface of the support substrate 106 that has been cleaned and hydrophilized, and is heat-treated at 1000 ° C. for about 10 hours to be bonded to the support substrate 106. (Step S104). The bonded substrate 107 manufactured by the bonding is manufactured to the SOI substrate product 110 by thinly grinding the surface where the semiconductor layer 102 is exposed by grinding and further polishing the surface (step S105). .

図２は、公知の他のＳＯＩ基板製造方法を示している。そのＳＯＩ基板製造方法では、まず、活性層基板１１１と支持基板１１６とが作製される。活性層基板１１１は、半導体から形成される半導体層１１２と絶縁体から形成される絶縁体層１１３とから形成されている。すなわち、活性層基板１１１は、半導体から形成される半導体基板の一方の面を熱酸化することにより形成され、ないしは、その半導体基板の一方の面にＳｉＯ_２膜を成膜することによりに形成される（ステップＳ１１１）。支持基板１１６は、半導体から形成される半導体基板そのものである。活性層基板１１１は、水素イオン１１４が注入される。活性層基板１１１は、水素イオン１１４が注入されることにより、半導体層１１２の内部の所定深さの面に水素が偏在し、半導体層１１２の内部に脆化層１１５が形成される（ステップＳ１１２）。活性層基板１１１は、絶縁体層１１３が露出している面が洗浄され（ステップＳ１１３）、親水化処理される（ステップＳ１１４）。その親水化処理としては、フッ酸処理後に過酸化水素水に浸す方法、酸素プラズマを表面に照射する方法が例示される。活性層基板１１１は、次いで、その洗浄・親水化処理された面が支持基板１１６の洗浄・親水化処理された面に貼り合せられ、４００〜６００℃に加熱される（ステップＳ１１５）。その貼り合わせられた接合基板１１７は、このような加熱により、ないしは、脆化層１１５に剃刀が挿入されることにより、脆化層１１５からＳｉ層１１９が剥離される（ステップＳ１１６）。Ｓｉ層１１９が剥離された基板１１８は、１０００℃で１０時間程度熱処理され（ステップＳ１１７）、残された半導体層１１２が露出している面が研磨されることにより、ＳＯＩ基板製品１２０に作製される（ステップＳ１１８）。 FIG. 2 shows another known SOI substrate manufacturing method. In the SOI substrate manufacturing method, first, an active layer substrate 111 and a support substrate 116 are manufactured. The active layer substrate 111 is formed of a semiconductor layer 112 formed of a semiconductor and an insulator layer 113 formed of an insulator. That is, the active layer substrate 111 is formed by thermally oxidizing one surface of a semiconductor substrate formed from a semiconductor, or formed by forming a SiO ₂ film on one surface of the semiconductor substrate. (Step S111). The support substrate 116 is a semiconductor substrate itself formed from a semiconductor. The active layer substrate 111 is implanted with hydrogen ions 114. In the active layer substrate 111, hydrogen ions 114 are implanted, whereby hydrogen is unevenly distributed on a surface having a predetermined depth inside the semiconductor layer 112, and an embrittlement layer 115 is formed inside the semiconductor layer 112 (step S112). ). The surface of the active layer substrate 111 where the insulator layer 113 is exposed is washed (step S113) and subjected to a hydrophilic treatment (step S114). Examples of the hydrophilization treatment include a method of immersing in hydrogen peroxide solution after hydrofluoric acid treatment and a method of irradiating the surface with oxygen plasma. Next, the cleaned and hydrophilized surface of the active layer substrate 111 is bonded to the cleaned and hydrophilized surface of the support substrate 116 and heated to 400 to 600 ° C. (step S115). In the bonded bonding substrate 117, the Si layer 119 is peeled from the embrittled layer 115 by such heating or by inserting a razor into the embrittled layer 115 (step S116). The substrate 118 from which the Si layer 119 has been peeled is heat-treated at 1000 ° C. for about 10 hours (step S117), and the surface on which the remaining semiconductor layer 112 is exposed is polished to produce the SOI substrate product 120. (Step S118).

ＳＯＩ基板製品を作製する生産コストを低減することが望まれている。 It is desired to reduce the production cost for producing SOI substrate products.

再表ＷＯ０１／０２７９９９号公報には、水素イオン剥離法により貼り合わせウェハを製造するに際し、該ウェハの周辺部からパーティクルが発生したり、ＳＯＩ層等にクラックが入ったりといった問題が生じない貼り合わせウェハを製造する貼り合わせウェハの製造方法が開示されている。その貼り合わせウェハの製造方法は、少なくとも、ベースウェハとガスイオンの注入により形成された微小気泡層を有するボンドウェハとを接合する工程と、前記微小気泡層を境界として剥離する工程とを含む水素イオン剥離法により貼り合わせウェハを製造する方法において、剥離工程後、ベースウェハ上に形成された薄膜の周辺部を除去することを特徴としている。 In the reprinted WO 01/027999, when a bonded wafer is manufactured by the hydrogen ion delamination method, the bonding does not cause problems such as generation of particles from the peripheral portion of the wafer and cracks in the SOI layer. A method for manufacturing a bonded wafer for manufacturing a wafer is disclosed. The method for manufacturing the bonded wafer includes at least a step of bonding a base wafer and a bond wafer having a microbubble layer formed by gas ion implantation, and a step of peeling with the microbubble layer as a boundary. In a method for manufacturing a bonded wafer by a peeling method, a peripheral portion of a thin film formed on a base wafer is removed after the peeling step.

特開２００２−３１３６８９号公報には、接合基板の接合界面の接合強度を向上させ、結合熱処理後の貼り合わせ基板の結合界面にボイド不良やブリスター不良のない貼り合わせ基板を高い生産性と歩留りで製造することができる貼り合わせ基板の製造方法が開示されている。その貼り合わせ基板の製造方法は、少なくとも二枚の基板を接合する工程と、該接合した基板に熱処理を加えて強固に結合する工程を有する貼り合わせ基板の製造方法において、少なくとも前記基板を接合する前に該基板表面の汚染物質を除去する洗浄工程を行い、次に洗浄された基板表面を乾燥させる工程を行い、当該乾燥工程では水置換法を用いないこととして、接合前の基板上に水分を残すことによって、基板を接合した後の接合強度を高めることを特徴としている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-313689 improves the bonding strength of the bonding interface of the bonded substrate, and provides a bonded substrate having no void defect or blister defect at the bonded interface of the bonded substrate after bonding heat treatment with high productivity and yield. A method of manufacturing a bonded substrate that can be manufactured is disclosed. The method for manufacturing a bonded substrate is a method for manufacturing a bonded substrate having a step of bonding at least two substrates and a step of applying heat treatment to the bonded substrates and firmly bonding them, and bonding at least the substrates. A cleaning process is performed to remove contaminants on the substrate surface before, and then the cleaned substrate surface is dried. In the drying process, the water replacement method is not used. It is characterized in that the bonding strength after bonding the substrates is increased by leaving

再表ＷＯ０１／０２７９９９号公報No. WO01 / 027999 特開２００２−３１３６８９号公報JP 2002-313689 A

本発明の課題は、ＳＯＩ半導体基板をより容易に作製するＳＯＩ半導体基板製造方法およびＳＯＩ半導体基板製造装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、ＳＯＩ半導体基板をより高速に作製するＳＯＩ半導体基板製造方法およびＳＯＩ半導体基板製造装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、残留応力・歪みがより低減されるＳＯＩ半導体基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an SOI semiconductor substrate manufacturing method and an SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus for more easily manufacturing an SOI semiconductor substrate.
Another object of the present invention is to provide an SOI semiconductor substrate manufacturing method and an SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus for manufacturing an SOI semiconductor substrate at a higher speed.
Still another object of the present invention is to provide an SOI semiconductor substrate in which residual stress / strain is further reduced.

以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 In the following, means for solving the problems will be described using the reference numerals used in the modes and examples for carrying out the invention in parentheses. This symbol is added to clarify the correspondence between the description of the claims and the description of the modes and embodiments for carrying out the invention. Do not use to interpret the technical scope.

本発明によるＳＯＩ半導体基板製造方法は、半導体から形成される厚半導体層（７５）と絶縁体から形成される絶縁体層（７６）とが積層された絶縁体層形成基板層（７３）の絶縁体層（７６）に研削用サポート基板を接着することにより、研削前基板を作製するステップ（Ｓ３２）と、厚半導体層を研削により所定厚さの半導体層に形成した後に、半導体層に接合用サポート基板を接着することにより、剥離前基板を作製するステップ（Ｓ３４）と、絶縁体層から研削用サポート基板を剥離することにより活性層基板を作製するステップ（Ｓ３５）と、活性層基板のうちの絶縁体層が露出している絶縁体層表面と支持基板のうちの支持基板表面とに粒子を照射することにより、支持基板表面と絶縁体層表面とを活性化するステップ（Ｓ３７）と、支持基板表面と絶縁体層表面とを接触させることにより、支持基板と活性層基板とを接合するステップ（Ｓ３８）と、支持基板と活性層基板とが接合された後に、接合用サポート基板を剥離するステップ（Ｓ３９）とを備えている。
このようなＳＯＩ半導体基板製造方法は、その支持基板と活性層基板（９１）とを加熱することなく、その支持基板と活性層基板（９１）とを接合することができ、その結果、半導体層（８２）と支持基板との間に絶縁体層（７６）が形成されているＳＯＩ半導体基板（２１）をより容易に、かつ、より高速に作製することができる。その支持基板と活性層基板（９１）とが加熱されることなく作製されたＳＯＩ半導体基板（２１）は、活性層基板と支持基板とが加熱されることにより作製された他のＳＯＩ半導体基板に比較して、残留応力・歪みがより低減される。
また、本発明のＳＯＩ半導体基板製造方法によれば、その支持基板と活性層基板（９１）とを接合する前に半導体層（８２）を所定の厚さに形成することができ、かつ、半導体層（８２）を所定の厚さに形成する前に絶縁層を形成することができる。 The method for manufacturing an SOI semiconductor substrate according to the present invention provides insulation of an insulating layer forming substrate layer (73) in which a thick semiconductor layer (75) formed of a semiconductor and an insulating layer (76) formed of an insulator are laminated. A step of producing a pre-grinding substrate by adhering a support substrate for grinding to the body layer (76) (S32), and forming a thick semiconductor layer into a semiconductor layer having a predetermined thickness by grinding, and then bonding to the semiconductor layer A step of producing a pre-peeling substrate by bonding the support substrate (S34), a step of producing an active layer substrate by peeling the support substrate for grinding from the insulator layer (S35), and among the active layer substrates Irradiating particles to the surface of the insulating layer from which the insulating layer is exposed and the supporting substrate surface of the supporting substrate, thereby activating the supporting substrate surface and the insulating layer surface (S37). A step of bonding the support substrate and the active layer substrate by bringing the support substrate surface and the insulator layer surface into contact with each other (S38), and after the support substrate and the active layer substrate are bonded, the bonding support substrate and a step (S39) of peeling off the.
Such SOI semiconductor substrate manufacturing method, the support substrate and the active layer board (91) and without heating, and can be joined to its support substrate and the active layer board (91), as a result, The SOI semiconductor substrate (21) in which the insulator layer ( 76) is formed between the semiconductor layer ( 82) and the supporting substrate can be manufactured more easily and at higher speed. The support substrate and the active layer board (91) and is fabricated SOI semiconductor substrate without being heated (21), another SOI semiconductor substrate manufactured by the active layer substrate and the supporting substrate is heated Compared to the above, the residual stress / strain is further reduced.
Further, according to the SOI semiconductor substrate manufacturing method of the present invention, the semiconductor layer (82) can be formed to a predetermined thickness before the supporting substrate and the active layer substrate (91) are joined, and the semiconductor An insulating layer can be formed before the layer (82) is formed to a predetermined thickness.

本発明によるＳＯＩ半導体基板製造方法は、その支持基板と活性層基板（９１）とが接合される前に、絶縁体層表面に構造体を形成するステップをさらに備えている。このようなＳＯＩ半導体基板製造方法により作製されるＳＯＩ半導体基板（２１）は、絶縁体層（７６）に加工する必要があるＭＥＭＳを作製する材料に好適である。 SOI semiconductor substrate manufacturing process according to the invention, before its supporting substrate and the active layer board (91) are joined, further comprising a step of forming a structure on the insulator layer surface. The SOI semiconductor substrate (21) manufactured by such an SOI semiconductor substrate manufacturing method is suitable as a material for manufacturing a MEMS that needs to be processed into the insulator layer ( 76).

本発明によるＳＯＩ半導体基板製造方法は、その支持基板と活性層基板（９１）とが接合される前に、その支持基板表面に構造体を形成するステップをさらに備えている。このようなＳＯＩ半導体基板製造方法により作製されるＳＯＩ半導体基板（２１）は、支持基板に加工する必要があるＭＥＭＳを作製する材料に好適である。 SOI semiconductor substrate manufacturing method according to the invention, before its supporting substrate and the active layer board (91) are joined, further comprising a step of forming a structure on the support substrate surface. The SOI semiconductor substrate (21) manufactured by such an SOI semiconductor substrate manufacturing method is suitable as a material for manufacturing a MEMS that needs to be processed into a support substrate.

本発明によるＳＯＩ半導体基板製造方法およびＳＯＩ半導体基板製造装置は、その支持基板とその活性層基板とを加熱することなく、その支持基板とその活性層基板とを接合することができ、その結果、半導体層と支持基板層との間に絶縁体層が形成されているＳＯＩ半導体基板をより容易に、かつ、より高速に作製することができる。
本発明によるＳＯＩ半導体基板は、加熱されることなくその絶縁体層とその支持基板層とを接合されることができ、加熱されることなくその絶縁体層とその支持基板層とが接合されたときに、より高速に作製されることができる。 The SOI semiconductor substrate manufacturing method and the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present invention can bond the supporting substrate and the active layer substrate without heating the supporting substrate and the active layer substrate, and as a result, An SOI semiconductor substrate in which an insulator layer is formed between the semiconductor layer and the supporting substrate layer can be manufactured more easily and at higher speed.
In the SOI semiconductor substrate according to the present invention, the insulator layer and the support substrate layer can be bonded without being heated, and the insulator layer and the support substrate layer are bonded without being heated. Sometimes it can be made faster.

図１は、公知のＳＯＩ半導体基板製造方法を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a known SOI semiconductor substrate manufacturing method. 図２は、公知の他のＳＯＩ半導体基板製造方法を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing another known SOI semiconductor substrate manufacturing method. 図３は、本発明によるＳＯＩ半導体基板を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an SOI semiconductor substrate according to the present invention. 図４は、本発明によるＳＯＩ半導体基板製造装置を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing an SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present invention. 図５は、本発明の参考例によるＳＯＩ半導体基板製造方法の実施の形態を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an embodiment of an SOI semiconductor substrate manufacturing method according to a reference example of the present invention. 図６は、は、活性層基板を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the active layer substrate. 図７は、常温接合された接合基板を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a bonded substrate bonded at room temperature. 図８は、本発明の参考例によるＳＯＩ半導体基板製造方法の実施の他の形態を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing another embodiment of the SOI semiconductor substrate manufacturing method according to the reference example of the present invention. 図９は、脆化層を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an embrittlement layer. 図１０は、常温接合された接合基板を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a bonded substrate bonded at room temperature. 図１１は、半導体層が剥離された基板を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the substrate from which the semiconductor layer has been peeled off. 図１２は、本発明の参考例によるＳＯＩ半導体基板製造方法の実施のさらに他の形態を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing still another embodiment of the SOI semiconductor substrate manufacturing method according to the reference example of the present invention. 図１３は、接合用サポート基板が接着された基板を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a substrate to which a bonding support substrate is bonded. 図１４は、半導体層が研削・研磨された後の基板を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the substrate after the semiconductor layer has been ground and polished. 図１５は、絶縁体層が形成された後の基板を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the substrate after the insulator layer is formed. 図１６は、常温接合された接合基板を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a bonded substrate bonded at room temperature. 図１７は、本発明によるＳＯＩ半導体基板製造方法の実施のさらに他の形態を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing still another embodiment of the SOI semiconductor substrate manufacturing method according to the present invention. 図１８は、研削用サポート基板が接着された基板を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a substrate to which a grinding support substrate is bonded. 図１９は、半導体層が研削・研磨された後の基板を示す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the substrate after the semiconductor layer has been ground and polished. 図２０は、接合用サポート基板が接着された基板を示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a substrate to which a bonding support substrate is bonded. 図２１は、研削用サポート基板が剥離された基板を示す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing the substrate from which the grinding support substrate has been peeled off. 図２２は、常温接合された接合基板を示す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a bonded substrate bonded at room temperature.

図面を参照して、本発明によるＳＯＩ半導体基板の実施の形態を記載する。そのＳＯＩ半導体基板２１は、図３に示されているように、支持基板層２２と半導体層２３と絶縁体層２４とを備えている。支持基板層２２は、半導体から形成されている。その半導体としては、ケイ素Ｓｉが例示される。半導体層２３は、半導体から形成されている。その半導体としては、ケイ素Ｓｉ、炭化ケイ素ＳｉＣ、ガリウムヒ素ＧａＡｓが例示される。絶縁体層２４は、絶縁体から形成されている。その絶縁体としては、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２が例示される。 Embodiments of an SOI semiconductor substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings. The SOI semiconductor substrate 21 includes a support substrate layer 22, a semiconductor layer 23, and an insulator layer 24, as shown in FIG. The support substrate layer 22 is formed from a semiconductor. As the semiconductor, silicon Si is exemplified. The semiconductor layer 23 is made of a semiconductor. Examples of the semiconductor include silicon Si, silicon carbide SiC, and gallium arsenide GaAs. The insulator layer 24 is formed from an insulator. As the insulator, silicon dioxide SiO ₂ is exemplified.

このようなＳＯＩ半導体基板２１は、半導体層２３が支持基板層２２に電気的に絶縁されており、高耐圧半導体デバイスに好適である。このようなＳＯＩ半導体基板２１は、さらに、半導体層２３と絶縁体層２４とのエッチング特性の違いを利用して、エッチングにより半導体層２３と絶縁体層２４とに構造体をより容易に形成することができ、ＭＥＭＳデバイス製造の素材として好適である。 Such an SOI semiconductor substrate 21 is suitable for a high voltage semiconductor device because the semiconductor layer 23 is electrically insulated from the support substrate layer 22. Such an SOI semiconductor substrate 21 further easily forms a structure in the semiconductor layer 23 and the insulator layer 24 by etching using the difference in etching characteristics between the semiconductor layer 23 and the insulator layer 24. It is suitable as a material for manufacturing MEMS devices.

なお、絶縁体層２４は、内部に構造体が加工されている他の絶縁体層に置換されることもできる。その構造体としては、キャビティが例示される。なお、支持基板層２２は、内部に構造体が加工されている他の支持基板層に置換されることもできる。その構造体としては、キャビティが例示される。このようなＳＯＩ半導体基板は、絶縁体層または支持基板層に構造体が必要であるＭＥＭＳに形成されるときに、その構造体をＳＯＩ半導体基板が完成した後に形成すること不要であり、すなわち、ＭＥＭＳを製作する素材に好適である。 The insulator layer 24 can be replaced with another insulator layer in which a structure is processed. An example of the structure is a cavity. The support substrate layer 22 may be replaced with another support substrate layer in which a structure is processed. An example of the structure is a cavity. Such an SOI semiconductor substrate does not need to be formed after the SOI semiconductor substrate is completed when it is formed in a MEMS that requires a structure in the insulator layer or support substrate layer, i.e. It is suitable as a material for manufacturing MEMS.

図４は、本発明によるＳＯＩ半導体基板製造装置を示している。そのＳＯＩ半導体基板製造装置１は、接合システムに適用されている。すなわち、その接合システムは、接合装置制御装置１０とＳＯＩ半導体基板製造装置１とを備えている。ＳＯＩ半導体基板製造装置１は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とを備えている。接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とは、内部を環境から密閉する容器である。ＳＯＩ半導体基板製造装置１は、さらに、ゲートバルブ５を備えている。ゲートバルブ５は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３との間に介設され、接合チャンバー２の内部とロードロックチャンバー３の内部とを接続するゲートを形成している。ゲートバルブ５は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、そのゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。ロードロックチャンバー３は、図示されていない蓋を備えている。その蓋は、ロードロックチャンバー３の外部と内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。 FIG. 4 shows an SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present invention. The SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 is applied to a bonding system. That is, the bonding system includes a bonding apparatus control apparatus 10 and an SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1. The SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 includes a bonding chamber 2 and a load lock chamber 3. The joining chamber 2 and the load lock chamber 3 are containers that seal the inside from the environment. The SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 further includes a gate valve 5. The gate valve 5 is interposed between the bonding chamber 2 and the load lock chamber 3, and forms a gate that connects the inside of the bonding chamber 2 and the inside of the load lock chamber 3. The gate valve 5 is controlled by the bonding apparatus control device 10 to close the gate or open the gate. The load lock chamber 3 includes a lid (not shown). The lid closes the gate connecting the outside and the inside of the load lock chamber 3 or opens the gate.

ロードロックチャンバー３は、真空ポンプ４を備えている。真空ポンプ４は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ロードロックチャンバー３の内部から気体を排気する。真空ポンプ４としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。ロードロックチャンバー３は、さらに、搬送機構６を内部に備えている。搬送機構６は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ゲートバルブ５を介してロードロックチャンバー３の内部に配置されたウェハを接合チャンバー２に搬送し、または、ゲートバルブ５を介して接合チャンバー２に配置されたウェハをロードロックチャンバー３の内部に搬送する。 The load lock chamber 3 includes a vacuum pump 4. The vacuum pump 4 exhausts gas from the inside of the load lock chamber 3 by being controlled by the bonding device control device 10. Examples of the vacuum pump 4 include a turbo molecular pump, a cryopump, and an oil diffusion pump. The load lock chamber 3 further includes a transport mechanism 6 therein. The transfer mechanism 6 is controlled by the bonding apparatus control device 10 to transfer the wafer disposed inside the load lock chamber 3 to the bonding chamber 2 via the gate valve 5 or via the gate valve 5. The wafer placed in the bonding chamber 2 is transferred into the load lock chamber 3.

接合チャンバー２は、真空ポンプ９を備えている。真空ポンプ９は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２の内部から気体を排気する。真空ポンプ９としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。 The bonding chamber 2 includes a vacuum pump 9. The vacuum pump 9 exhausts gas from the inside of the bonding chamber 2 by being controlled by the bonding apparatus control device 10. Examples of the vacuum pump 9 include a turbo molecular pump, a cryopump, and an oil diffusion pump.

接合チャンバー２は、さらに、ステージキャリッジ１６と位置合わせ機構１２とを備えている。ステージキャリッジ１６は、接合チャンバー２の内部に配置され、水平方向に平行移動可能に、かつ、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動可能に支持されている。位置合わせ機構１２は、さらに、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ステージキャリッジ１６が水平方向に平行移動するように、または、ステージキャリッジ１６が鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動するように、ステージキャリッジ１６を駆動する。位置合わせ機構１２は、図示されていない複数のアライメント機構をさらに備えている。その複数のアライメント機構は、それぞれ、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ステージキャリッジ１６に保持されるウェハの画像を撮影し、静電チャック１８に吸着されるウェハの画像を撮影する。 The bonding chamber 2 further includes a stage carriage 16 and an alignment mechanism 12. The stage carriage 16 is disposed inside the bonding chamber 2 and is supported so as to be able to move in parallel in the horizontal direction and to be rotatable around a rotation axis that is parallel to the vertical direction. The alignment mechanism 12 is further controlled by the bonding apparatus control device 10 so that the stage carriage 16 translates in the horizontal direction or around the rotation axis where the stage carriage 16 is parallel to the vertical direction. The stage carriage 16 is driven so as to rotate. The alignment mechanism 12 further includes a plurality of alignment mechanisms not shown. Each of the plurality of alignment mechanisms is controlled by the bonding apparatus controller 10 to capture an image of the wafer held on the stage carriage 16 and to capture an image of the wafer attracted by the electrostatic chuck 18.

接合チャンバー２は、さらに、圧接機構１１と圧接軸１３と静電チャック１８と荷重計１９とを備えている。圧接軸１３は、接合チャンバー２に対して鉛直方向に平行移動可能に支持されている。静電チャック１８は、圧接軸１３の下端に配置されている。静電チャック１８は、誘電層の内部に内部電極が配置されている。その誘電層は、セラミックから形成され、平坦な面が形成されている。静電チャック１８は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、その内部電極に所定の印加電圧が印加される。静電チャック１８は、その内部電極に所定の印加電圧が印加されることにより、その誘電層の平坦な面の近傍に配置されるウェハを静電力によって吸着する。圧接機構１１は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２に対して鉛直方向に圧接軸１３を平行移動させる。圧接機構１１は、さらに、静電チャック１８が配置される位置を測定し、その位置を接合装置制御装置１０に出力する。荷重計１９は、圧接軸１３に印加される荷重を測定することにより、静電チャック１８により保持されたウェハに印加される荷重を測定し、その荷重を接合装置制御装置１０に出力する。 The bonding chamber 2 further includes a pressure contact mechanism 11, a pressure contact shaft 13, an electrostatic chuck 18, and a load meter 19. The press contact shaft 13 is supported so as to be movable in the vertical direction with respect to the bonding chamber 2. The electrostatic chuck 18 is disposed at the lower end of the press contact shaft 13. The electrostatic chuck 18 has an internal electrode disposed inside the dielectric layer. The dielectric layer is made of ceramic and has a flat surface. The electrostatic chuck 18 is controlled by the bonding apparatus controller 10 so that a predetermined applied voltage is applied to its internal electrode. The electrostatic chuck 18 attracts a wafer disposed near the flat surface of the dielectric layer by electrostatic force when a predetermined applied voltage is applied to the internal electrode. The pressure welding mechanism 11 is controlled by the bonding device control device 10 to translate the pressure welding shaft 13 in the vertical direction with respect to the bonding chamber 2. The pressure contact mechanism 11 further measures the position where the electrostatic chuck 18 is disposed, and outputs the position to the bonding apparatus control device 10. The load meter 19 measures the load applied to the pressure contact shaft 13, thereby measuring the load applied to the wafer held by the electrostatic chuck 18, and outputs the load to the bonding apparatus control device 10.

接合チャンバー２は、さらに、イオンガン１４と電子源１５とを備えている。イオンガン１４は、静電チャック１８が上方に配置されているときに、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間に向くように配置されている。イオンガン１４は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する照射軸に沿って、アルゴンイオンを加速して放出する。電子源１５は、イオンガン１４と同様にして、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間に向くように配置されている。電子源１５は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する他の照射軸に沿って、電子を加速して放出する。なお、イオンガン１４は、アルゴンイオンと異なる他の粒子を放出する他の加速器に置換されることができる。その粒子としては、中性のアルゴン原子が例示される。 The bonding chamber 2 further includes an ion gun 14 and an electron source 15. The ion gun 14 is disposed so as to face the space between the alignment mechanism 12 and the electrostatic chuck 18 when the electrostatic chuck 18 is disposed above. The ion gun 14 is controlled by the bonding apparatus control device 10, thereby passing argon ions along the irradiation axis passing through the space between the alignment mechanism 12 and the electrostatic chuck 18 and intersecting the inner surface of the bonding chamber 2. Is accelerated and released. Similar to the ion gun 14, the electron source 15 is disposed so as to face the space between the alignment mechanism 12 and the electrostatic chuck 18. The electron source 15 is controlled by the bonding apparatus control device 10, thereby passing through the space between the alignment mechanism 12 and the electrostatic chuck 18 and along another irradiation axis that intersects the inner surface of the bonding chamber 2. , Accelerating and releasing electrons. It should be noted that the ion gun 14 can be replaced with another accelerator that emits other particles different from the argon ions. Examples of the particles include neutral argon atoms.

イオンガン１４は、さらに、図示されていない金属ターゲットを備えていてもよい。その金属ターゲットは、複数の金属元素から形成され、そのアルゴンイオンが照射される位置に配置されている。その金属ターゲットは、そのアルゴンイオンが照射されたときに、その複数の金属の粒子を接合チャンバー２の内部の雰囲気に放出する。その金属ターゲットは、金属グリッドに置換されることもできる。その金属グリッドは、開口を有する金属部材であり、イオンガン１４の出射端に配置されている。その金属グリッドは、その金属ターゲットと同様にして、そのアルゴンイオンに照射されることにより、接合チャンバー２の内部の雰囲気にその複数の金属の粒子を放出する。なお、その金属ターゲットは、ウェハの接合面に金属を付着させることが不要であるときには、省略する。 The ion gun 14 may further include a metal target (not shown). The metal target is formed from a plurality of metal elements and is arranged at a position where the argon ions are irradiated. The metal target releases the plurality of metal particles to the atmosphere inside the bonding chamber 2 when the argon ions are irradiated. The metal target can also be replaced with a metal grid. The metal grid is a metal member having an opening, and is disposed at the exit end of the ion gun 14. In the same manner as the metal target, the metal grid emits the plurality of metal particles to the atmosphere inside the bonding chamber 2 by being irradiated with the argon ions. The metal target is omitted when it is not necessary to attach metal to the bonding surface of the wafer.

接合装置制御装置１０は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とリムーバルメモリドライブと入力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、接合装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。そのリムーバルメモリドライブは、記録媒体が挿入されたときに、その記録媒体に記録されているデータを読み出すことに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、特に、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムを接合装置制御装置１０にインストールするときに利用される。その入力装置は、ユーザに操作されることにより情報を生成し、その情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボードが例示される。そのインターフェースは、接合装置制御装置１０に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、真空ポンプ４と搬送機構６と真空ポンプ９と圧接機構１１と位置合わせ機構１２とイオンガン１４と電子源１５と静電チャック１８と荷重計１９とを含んでいる。 The joining device control device 10 is a computer, and includes a CPU, a storage device, a removable memory drive, an input device, and an interface (not shown). The CPU executes a computer program installed in the bonding apparatus control device 10 to control the storage device, the input device, and the interface. The storage device records the computer program and temporarily records information generated by the CPU. The removable memory drive is used to read data recorded on the recording medium when the recording medium is inserted. The removable memory drive is used particularly when the computer program is installed in the bonding apparatus control device 10 when a recording medium in which the computer program is recorded is inserted. The input device generates information when operated by the user, and outputs the information to the CPU. The input device is exemplified by a keyboard. The interface outputs information generated by an external device connected to the bonding apparatus control apparatus 10 to the CPU, and outputs information generated by the CPU to the external device. The external devices include a vacuum pump 4, a transport mechanism 6, a vacuum pump 9, a pressure contact mechanism 11, an alignment mechanism 12, an ion gun 14, an electron source 15, an electrostatic chuck 18, and a load meter 19.

接合装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムは、接合装置制御装置１０に複数の機能を実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、入力装置を介して入力される情報に基づいて、真空ポンプ４と搬送機構６と真空ポンプ９と圧接機構１１と位置合わせ機構１２とイオンガン１４と電子源１５と静電チャック１８と荷重計１９とを制御する。 The computer program installed in the joining apparatus control apparatus 10 is formed from a plurality of computer programs for causing the joining apparatus control apparatus 10 to realize a plurality of functions. The plurality of functions are based on information input via an input device, and include a vacuum pump 4, a transport mechanism 6, a vacuum pump 9, a pressure contact mechanism 11, an alignment mechanism 12, an ion gun 14, an electron source 15, and an electrostatic chuck. 18 and load meter 19 are controlled.

図５は、本発明の参考例によるＳＯＩ半導体基板製造方法の実施の形態を示している。作業者は、単結晶ケイ素Ｓｉから形成される半導体基板を熱酸化処理することにより、活性層基板を作製する（ステップＳ１）。その活性層基板２６は、図６に示されるように、半導体層２７と絶縁体層２８とが積層されている。半導体層２７は、単結晶ケイ素Ｓｉから形成されている。絶縁体層２８は、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２から形成されている。絶縁体層２８は、さらに、構造体が加工される。その加工物としては、キャビティが例示される。その加工方法としては、エッチングが例示される。なお、その加工は、その構造体が必要でないときに、省略される。なお、絶縁体層２８は、熱酸化処理と異なる他の処理により形成されることもできる。その処理としては、絶縁体から形成される薄膜を成膜する処理が例示される。なお、そのケイ素Ｓｉは、他の半導体から形成されることもできる。その半導体としては、炭化ケイ素ＳｉＣ、ガリウムヒ素ＧａＡｓに例示される。 FIG. 5 shows an embodiment of an SOI semiconductor substrate manufacturing method according to a reference example of the present invention. An operator produces an active layer substrate by thermally oxidizing a semiconductor substrate formed of single crystal silicon Si (step S1). As shown in FIG. 6, the active layer substrate 26 has a semiconductor layer 27 and an insulator layer 28 stacked thereon. The semiconductor layer 27 is made of single crystal silicon Si. Insulator layer 28 is formed of silicon dioxide SiO _2. The insulator layer 28 is further processed into a structure. The workpiece is exemplified by a cavity. An example of the processing method is etching. The processing is omitted when the structure is not necessary. The insulator layer 28 can also be formed by another process different from the thermal oxidation process. As the process, a process of forming a thin film formed of an insulator is exemplified. The silicon Si can also be formed from other semiconductors. Examples of the semiconductor include silicon carbide SiC and gallium arsenide GaAs.

作業者は、さらに、単結晶ケイ素Ｓｉから形成される支持基板を作製する。その支持基板は、さらに、表側の面に構造体が加工される。その加工物としては、キャビティが例示される。その加工方法としては、エッチングが例示される。なお、その加工は、その構造体が必要でないときに、省略される。 The operator further creates a support substrate formed of single crystal silicon Si. The support substrate is further processed with a structure on the front surface. The workpiece is exemplified by a cavity. An example of the processing method is etching. The processing is omitted when the structure is not necessary.

作業者は、活性層基板２６のうちの絶縁体層２８が露出している絶縁体層表面２９を洗浄する。作業者は、その支持基板の表側の面を洗浄する（ステップＳ２）。 The operator cleans the insulator layer surface 29 of the active layer substrate 26 where the insulator layer 28 is exposed. The operator cleans the front side surface of the support substrate (step S2).

作業者は、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を用いて、活性層基板２６とその支持基板とを常温接合する（ステップＳ３、Ｓ４）。すなわち、作業者は、まず、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とを接続するゲートが閉鎖されるようにゲートバルブ５を制御し、接合チャンバー２の内部に真空雰囲気が生成されるように、真空ポンプ９を制御し、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成されるように、真空ポンプ４を制御する。作業者は、カートリッジ１７に活性層基板２６を載せ、別のカートリッジ１７に支持基板を載せる。作業者は、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成された後に、ロードロックチャンバー３の蓋を開けて、ロードロックチャンバー３の内部に、カートリッジ１７とともに活性層基板２６を搬入し、カートリッジ１７とともにその支持基板を搬入する。作業者は、次いで、ロードロックチャンバー３の蓋を閉めて、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気を生成する。 The operator uses the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 to bond the active layer substrate 26 and its supporting substrate at room temperature (steps S3 and S4). That is, the operator first controls the gate valve 5 so that the gate connecting the bonding chamber 2 and the load lock chamber 3 is closed, so that a vacuum atmosphere is generated in the bonding chamber 2. The pump 9 is controlled, and the vacuum pump 4 is controlled so that an atmospheric pressure atmosphere is generated inside the load lock chamber 3. The operator places the active layer substrate 26 on the cartridge 17 and places the support substrate on another cartridge 17. After an atmospheric pressure atmosphere is generated inside the load lock chamber 3, the operator opens the lid of the load lock chamber 3 and carries the active layer substrate 26 together with the cartridge 17 into the load lock chamber 3. 17 and the supporting substrate are carried in. Next, the operator closes the lid of the load lock chamber 3 to generate a vacuum atmosphere inside the load lock chamber 3.

接合装置制御装置１０は、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成された後に、ゲートバルブ５を開放する。接合装置制御装置１０は、まず、活性層基板２６が載せられたカートリッジ１７がステージキャリッジ１６に保持されるように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、搬送機構６がロードロックチャンバー３の内部に退避するように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、活性層基板２６に形成されたアライメントマークの画像が撮影されるように、位置合わせ機構１２のアライメント機構を制御する。接合装置制御装置１０は、活性層基板２６の水平方向の位置が所定の位置に配置されるように、その画像に基づいて位置合わせ機構１２を制御する。接合装置制御装置１０は、静電チャック１８の誘電層が活性層基板２６に接触するように、圧接機構１１を制御し、静電チャック１８が活性層基板２６を吸着するように、静電チャック１８を制御する。接合装置制御装置１０は、活性層基板２６がカートリッジ１７から離れるように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、活性層基板２６がカートリッジ１７から離れた後で、活性層基板２６が載せられていないカートリッジ１７がステージキャリッジ１６からロードロックチャンバー３の内部に搬送されるように、搬送機構６を制御する。 The bonding apparatus control apparatus 10 opens the gate valve 5 after a vacuum atmosphere is generated inside the load lock chamber 3. First, the bonding apparatus control apparatus 10 controls the transport mechanism 6 so that the cartridge 17 on which the active layer substrate 26 is placed is held by the stage carriage 16. The bonding apparatus control device 10 controls the transport mechanism 6 so that the transport mechanism 6 is retracted into the load lock chamber 3. Next, the bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism of the alignment mechanism 12 so that an image of the alignment mark formed on the active layer substrate 26 is taken. The bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism 12 based on the image so that the horizontal position of the active layer substrate 26 is arranged at a predetermined position. The bonding apparatus controller 10 controls the pressure contact mechanism 11 so that the dielectric layer of the electrostatic chuck 18 contacts the active layer substrate 26, and the electrostatic chuck 18 attracts the active layer substrate 26. 18 is controlled. The bonding apparatus control device 10 controls the pressure contact mechanism 11 so that the active layer substrate 26 is separated from the cartridge 17. The bonding apparatus control device 10 transfers the cartridge 17 on which the active layer substrate 26 is not placed from the stage carriage 16 into the load lock chamber 3 after the active layer substrate 26 is separated from the cartridge 17. The mechanism 6 is controlled.

接合装置制御装置１０は、活性層基板２６が静電チャック１８に保持された後に、その支持基板が載せられたカートリッジ１７がステージキャリッジ１６に保持されるように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、その支持基板に形成されたアライメントマークの画像が撮影されるように、位置合わせ機構１２のアライメント機構を制御する。接合装置制御装置１０は、支持基板の水平方向の位置が所定の位置に配置されるように、その画像に基づいて位置合わせ機構１２を制御する。 The bonding apparatus control apparatus 10 controls the transport mechanism 6 so that the cartridge 17 on which the support substrate is placed is held by the stage carriage 16 after the active layer substrate 26 is held by the electrostatic chuck 18. Next, the bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism of the alignment mechanism 12 so that an image of the alignment mark formed on the support substrate is taken. The bonding apparatus control device 10 controls the alignment mechanism 12 based on the image so that the horizontal position of the support substrate is arranged at a predetermined position.

接合装置制御装置１０は、次いで、ゲートバルブ５を閉鎖し、接合チャンバー２の内部に所定の真空度の接合雰囲気が生成されるように、真空ポンプ９を制御する。接合装置制御装置１０は、接合チャンバー２の内部にその接合雰囲気が生成されているときに、静電チャック１８に保持された活性層基板２６とステージキャリッジ１６に保持された支持基板とが離れた状態で、活性層基板２６と支持基板との間に向けて粒子が放出されるように、イオンガン１４を制御する。その粒子は、活性層基板２６の絶縁体層表面２９とその支持基板の表側の面とに照射され、その表面に形成される酸化膜や炭素Ｃ等の付着物を除去して活性化する。（ステップＳ３）。 Next, the bonding apparatus control device 10 closes the gate valve 5 and controls the vacuum pump 9 so that a bonding atmosphere having a predetermined degree of vacuum is generated inside the bonding chamber 2. When the bonding atmosphere is generated inside the bonding chamber 2, the bonding apparatus control apparatus 10 separates the active layer substrate 26 held by the electrostatic chuck 18 from the support substrate held by the stage carriage 16. In this state, the ion gun 14 is controlled so that the particles are emitted between the active layer substrate 26 and the support substrate. The particles are irradiated on the insulator layer surface 29 of the active layer substrate 26 and the surface on the front side of the support substrate, and activated by removing deposits such as an oxide film and carbon C formed on the surface. (Step S3).

接合装置制御装置１０は、活性層基板２６とその支持基板とが所定の距離だけ離れるように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、活性層基板２６に形成されたアライメントマークと支持基板に形成されたアライメントマークとが映し出される画像が撮影されるように、位置合わせ機構１２のアライメント機構を制御する。接合装置制御装置１０は、活性層基板２６と支持基板とが設計通りに接合されるように、その撮影された画像に基づいて位置合わせ機構１２を制御する。なお、このような高度な位置合わせは、必要でないときに、省略されることもできる。その位置合わせが必要でない場合としては、活性層基板２６またはその支持基板に構造体が形成されていない場合が例示される。 The bonding apparatus control apparatus 10 controls the pressure contact mechanism 11 so that the active layer substrate 26 and the supporting substrate are separated from each other by a predetermined distance. Next, the bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism of the alignment mechanism 12 so that an image in which the alignment mark formed on the active layer substrate 26 and the alignment mark formed on the support substrate are projected is captured. . The bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism 12 based on the photographed image so that the active layer substrate 26 and the support substrate are bonded as designed. Note that such advanced alignment can be omitted when not necessary. Examples of the case where the alignment is not necessary include a case where a structure is not formed on the active layer substrate 26 or the support substrate.

接合装置制御装置１０は、活性層基板２６の絶縁体層表面２９がその支持基板の表側の面に接触するように、圧接機構１１を制御する。活性層基板２６とその支持基板とは、その接触により接合され、１枚の接合基板に形成される。その接合基板３１は、図７に示されているように、支持基板層３２と半導体層２７と絶縁体層２８とが積層されている。支持基板層３２は、例えばその支持基板から形成され、単結晶ケイ素Ｓｉから形成されている。 The bonding apparatus control apparatus 10 controls the pressure contact mechanism 11 so that the insulator layer surface 29 of the active layer substrate 26 is in contact with the surface on the front side of the support substrate. The active layer substrate 26 and the support substrate are bonded by the contact and formed on one bonded substrate. As shown in FIG. 7, the bonding substrate 31 is formed by laminating a support substrate layer 32, a semiconductor layer 27, and an insulator layer 28. The support substrate layer 32 is formed from, for example, the support substrate, and is formed from single crystal silicon Si.

接合装置制御装置１０は、静電チャック１８が接合基板３１をデチャックするように、静電チャック１８を制御し、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、ゲートバルブ５を開放し、接合基板３１が載せられているカートリッジ１７をステージキャリッジ１６からロードロックチャンバー３に搬送されるように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、ゲートバルブ５を閉鎖して、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成されるように、真空ポンプ４を制御する。作業者は、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成された後に、ロードロックチャンバー３の蓋を開けて、接合基板３１を取り出す。 The bonding apparatus control apparatus 10 controls the electrostatic chuck 18 so that the electrostatic chuck 18 dechucks the bonded substrate 31 and controls the pressure contact mechanism 11 so that the electrostatic chuck 18 moves upward in the vertical direction. Next, the bonding apparatus control apparatus 10 opens the gate valve 5 and controls the transfer mechanism 6 so that the cartridge 17 on which the bonded substrate 31 is placed is transferred from the stage carriage 16 to the load lock chamber 3. The bonding apparatus controller 10 controls the vacuum pump 4 so that the atmospheric pressure atmosphere is generated inside the load lock chamber 3 by closing the gate valve 5. After an atmospheric pressure atmosphere is generated inside the load lock chamber 3, the operator opens the load lock chamber 3 and takes out the bonded substrate 31.

作業者は、接合基板３１の半導体層２７が所定の厚さに形成されるように、接合基板３１の半導体層２７が露出している表面３４を研削する。作業者は、接合基板３１の研削された表面をさらに研磨することにより、ＳＯＩ半導体基板の製品を作製する（ステップＳ５）。 An operator grinds the surface 34 where the semiconductor layer 27 of the bonding substrate 31 is exposed so that the semiconductor layer 27 of the bonding substrate 31 is formed to a predetermined thickness. The operator further polishes the ground surface of the bonding substrate 31 to produce an SOI semiconductor substrate product (step S5).

このようなＳＯＩ半導体基板製造方法は、活性層基板２６とその支持基板とを加熱することなく、活性層基板２６とその支持基板とを接合することができ、活性層基板２６とその支持基板とを加熱しないときに、洗浄後に活性層基板２６とその支持基板とを１０〜２０分程度で接合することができる。活性層基板２６とその支持基板とを加熱することにより接合する公知の方法は、洗浄後に洗浄と接合との２工程を備えており、接合に約１０時間を必要としている。すなわち、このようなＳＯＩ半導体基板製造方法は、活性層基板２６とその支持基板とを加熱することにより接合する他の方法に比較して、活性層基板２６とその支持基板とをより容易に、より高速に接合することができ、ＳＯＩ半導体基板の生産コストを低減することができる。 Such an SOI semiconductor substrate manufacturing method can join the active layer substrate 26 and its support substrate without heating the active layer substrate 26 and its support substrate. When the substrate is not heated, the active layer substrate 26 and its supporting substrate can be bonded to each other in about 10 to 20 minutes after cleaning. A known method of bonding the active layer substrate 26 and its supporting substrate by heating includes two steps of cleaning and bonding after cleaning, and requires about 10 hours for bonding. That is, such an SOI semiconductor substrate manufacturing method makes it easier to connect the active layer substrate 26 and its support substrate to each other than other methods of joining the active layer substrate 26 and its support substrate by heating. Bonding can be performed at higher speed, and the production cost of the SOI semiconductor substrate can be reduced.

活性層基板２６とその支持基板とが加熱されることなく作製されたＳＯＩ半導体基板２１は、活性層基板２６とその支持基板とが加熱されることにより作製された他のＳＯＩ半導体基板に比較して、残留応力・歪みがより低減される。さらに、活性層基板２６またはその支持基板に構造体が形成されている場合で、活性層基板２６とその支持基板とを加熱されることにより接合したときに、その構造定がその加熱により歪むことがある。このようなＳＯＩ半導体基板製造方法によれば、活性層基板２６またはその支持基板に形成されている構造体は、活性層基板２６とその支持基板とが加熱されることなくＳＯＩ半導体基板２１が作製されたときに、活性層基板２６とその支持基板とが加熱されることにより作製された他のＳＯＩ半導体基板に比較して、残留応力・歪みがより低減される。 The SOI semiconductor substrate 21 manufactured without heating the active layer substrate 26 and its supporting substrate is compared with other SOI semiconductor substrates manufactured by heating the active layer substrate 26 and its supporting substrate. Thus, the residual stress / strain is further reduced. Further, in the case where a structure is formed on the active layer substrate 26 or its supporting substrate, when the active layer substrate 26 and the supporting substrate are joined by heating, the structural definition is distorted by the heating. There is. According to such an SOI semiconductor substrate manufacturing method, the active layer substrate 26 or the structure formed on the support substrate thereof is produced by the SOI semiconductor substrate 21 without heating the active layer substrate 26 and the support substrate thereof. When this is done, the residual stress / strain is further reduced as compared with other SOI semiconductor substrates manufactured by heating the active layer substrate 26 and its supporting substrate.

図８は、本発明の参考例によるＳＯＩ半導体基板製造方法の実施の他の形態を示している。作業者は、単結晶ケイ素Ｓｉから形成される半導体基板を熱酸化処理することにより、活性層基板を作製する（ステップＳ１１）。その活性層基板３５は、図９に示されているように、半導体層３６と絶縁体層３７とが積層されている。半導体層３６は、単結晶ケイ素Ｓｉから形成されている。絶縁体層３７は、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２から形成されている。作業者は、さらに、単結晶ケイ素Ｓｉから形成される支持基板を作製する。 FIG. 8 shows another embodiment of the SOI semiconductor substrate manufacturing method according to the reference example of the present invention. An operator produces an active layer substrate by thermally oxidizing a semiconductor substrate formed of single crystal silicon Si (step S11). As shown in FIG. 9, the active layer substrate 35 has a semiconductor layer 36 and an insulator layer 37 stacked thereon. The semiconductor layer 36 is made of single crystal silicon Si. Insulator layer 37 is formed of silicon dioxide SiO _2. The operator further creates a support substrate formed of single crystal silicon Si.

作業者は、活性層基板３５のうちの絶縁体層３７が露出している絶縁体層表面４０に水素イオン３８を注入する（ステップＳ１２）。このような水素イオンの注入によれば、活性層基板３５は、半導体層３６の所定の深さに脆化層３９が形成される。脆化層３９は、その水素イオンを由来とする水素が偏在する領域に形成されている。 The operator implants hydrogen ions 38 into the insulator layer surface 40 of the active layer substrate 35 where the insulator layer 37 is exposed (step S12). According to such implantation of hydrogen ions, the embrittlement layer 39 is formed in the active layer substrate 35 at a predetermined depth of the semiconductor layer 36. The embrittlement layer 39 is formed in a region where hydrogen derived from the hydrogen ions is unevenly distributed.

作業者は、活性層基板３５のうちの絶縁体層３７が露出している絶縁体層表面４０を洗浄する。作業者は、その支持基板の表側の面を洗浄する（ステップＳ１３）。 The operator cleans the insulator layer surface 40 of the active layer substrate 35 where the insulator layer 37 is exposed. The operator cleans the front surface of the support substrate (step S13).

作業者は、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を用いて、既述の実施の形態におけるステップＳ３、Ｓ４と同様にして、活性層基板３５とその支持基板とを常温接合する。すなわち、接合装置制御装置１０は、活性層基板３５の絶縁体層表面４０とその支持基板の表側の面とに形成される酸化物等の不純物が除去され、活性層基板３５の絶縁体層表面４０とその支持基板の表側の面と金属の粒子が堆積するように、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を制御する（ステップＳ１４）。接合装置制御装置１０は、さらに、活性層基板３５の絶縁体層表面４０がその支持基板の表側の面に接触するように、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を制御する（ステップＳ１５）。 An operator uses the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 to perform normal temperature bonding of the active layer substrate 35 and its supporting substrate in the same manner as steps S3 and S4 in the above-described embodiment. That is, the bonding apparatus control apparatus 10 removes impurities such as oxides formed on the insulator layer surface 40 of the active layer substrate 35 and the surface on the front side of the support substrate, so that the insulator layer surface of the active layer substrate 35 is removed. The SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 is controlled so that 40 and the front surface of the supporting substrate and metal particles are deposited (step S14). The bonding apparatus control apparatus 10 further controls the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 so that the insulator layer surface 40 of the active layer substrate 35 is in contact with the front surface of the support substrate (step S15).

活性層基板３５とその支持基板とは、その接触により接合され、１枚の接合基板に形成される。その接合基板４１は、図１０に示されているように、支持基板層４２と半導体層３６と絶縁体層３７とが積層されている。支持基板層４２は、その支持基板から形成され、単結晶ケイ素Ｓｉから形成されている。 The active layer substrate 35 and the supporting substrate are bonded by the contact and formed on one bonded substrate. As shown in FIG. 10, the bonding substrate 41 is formed by laminating a support substrate layer 42, a semiconductor layer 36, and an insulator layer 37. The support substrate layer 42 is formed from the support substrate, and is formed from single crystal silicon Si.

作業者は、接合基板４１を４００〜６００℃に加熱する。接合基板４１は、このような加熱により、脆化層３９が破壊し、図１１に示されているように、基板部分４５と剥離部分４６とに剥離される（ステップＳ１６）。なお、その剥離は、加熱と異なる処理に基づいて実行されることもできる。その処理としては、脆化層３９に剃刀が挿入することが例示される。基板部分４５は、支持基板層４２と絶縁体層３７と半導体層４７とが積層されている。半導体層４７は、半導体層３６から形成され、半導体層３６の厚さより薄い所定の厚さに形成されている。剥離部分４６は、半導体層３６から形成され、半導体層３６の厚さよりその所定の厚さだけ薄い。基板部分４５は、半導体層４７が露出している表面４８が研磨されることにより、ＳＯＩ半導体基板製品に作製される（ステップＳ１７）。 The operator heats the bonding substrate 41 to 400 to 600 ° C. As a result of such heating, the brittle layer 39 is broken in the bonding substrate 41, and the bonding substrate 41 is peeled into the substrate portion 45 and the peeling portion 46 as shown in FIG. 11 (step S16). In addition, the peeling can also be performed based on a process different from heating. As the treatment, a razor is inserted into the embrittlement layer 39. The substrate portion 45 is formed by laminating a support substrate layer 42, an insulator layer 37, and a semiconductor layer 47. The semiconductor layer 47 is formed from the semiconductor layer 36 and has a predetermined thickness that is smaller than the thickness of the semiconductor layer 36. The peeling portion 46 is formed from the semiconductor layer 36 and is thinner than the thickness of the semiconductor layer 36 by a predetermined thickness. The substrate portion 45 is fabricated into an SOI semiconductor substrate product by polishing the surface 48 where the semiconductor layer 47 is exposed (step S17).

このようなＳＯＩ半導体基板製造方法は、既述の実施の形態におけるＳＯＩ半導体基板製造方法と同様にして、活性層基板３５とその支持基板とをより容易に、より高速に接合することができ、ＳＯＩ半導体基板の生産コストを低減することができる。このようなＳＯＩ半導体基板製造方法により作製されたＳＯＩ半導体基板は、既述の実施の形態におけるＳＯＩ半導体基板製造方法により作製されたＳＯＩ半導体基板と同様にして、残留応力・歪みがより低減される。このようなＳＯＩ半導体基板製造方法は、既述の実施の形態におけるＳＯＩ半導体基板製造方法に比較して、活性層基板３５とその支持基板とを接合後に半導体層３６をより容易に薄く形成することができる。 Such an SOI semiconductor substrate manufacturing method can join the active layer substrate 35 and its supporting substrate more easily and at a higher speed in the same manner as the SOI semiconductor substrate manufacturing method in the embodiment described above. The production cost of the SOI semiconductor substrate can be reduced. In the SOI semiconductor substrate manufactured by such an SOI semiconductor substrate manufacturing method, the residual stress / strain is further reduced in the same manner as the SOI semiconductor substrate manufactured by the SOI semiconductor substrate manufacturing method in the above-described embodiment. . In such an SOI semiconductor substrate manufacturing method, compared to the SOI semiconductor substrate manufacturing method in the above-described embodiment, the semiconductor layer 36 can be formed more easily and thinly after the active layer substrate 35 and its supporting substrate are bonded. Can do.

図１２は、本発明の参考例によるＳＯＩ半導体基板製造方法の実施のさらに他の形態を示している。作業者は、単結晶ケイ素Ｓｉから形成される半導体基板に接合用サポート基板を接着することにより、研削前基板を作製する（ステップＳ２１）。その研削前基板５１は、図１３に示されているように、接合用サポート基板層５２と半導体層５３と接着剤層５４とが積層されている。接合用サポート基板層５２は、その接合用サポート基板から形成されている。その接合用サポート基板は、ガラス板、石英板などの透明体、あるいは、単結晶Ｓｉ基板などから形成されている。半導体層５３は、その半導体基板から形成されている。接着剤層５４は、接着剤から形成され、接合用サポート基板層５２と半導体層５３とを接着している。その接着剤は、所定の温度に加熱されることにより、接着能力を失う。その接着剤は、加熱と異なる他の処理により接着能力を失う他の接着剤に置換されることができる。その処理としては、所定のレーザを照射することが例示される。 FIG. 12 shows still another embodiment of the SOI semiconductor substrate manufacturing method according to the reference example of the present invention. The operator creates a pre-grinding substrate by adhering a bonding support substrate to a semiconductor substrate formed of single crystal silicon Si (step S21). As shown in FIG. 13, the pre-grinding substrate 51 includes a bonding support substrate layer 52, a semiconductor layer 53, and an adhesive layer 54. The bonding support substrate layer 52 is formed from the bonding support substrate. The bonding support substrate is formed of a transparent body such as a glass plate or a quartz plate, or a single crystal Si substrate. The semiconductor layer 53 is formed from the semiconductor substrate. The adhesive layer 54 is formed of an adhesive and adheres the bonding support substrate layer 52 and the semiconductor layer 53. The adhesive loses its adhesive ability when heated to a predetermined temperature. The adhesive can be replaced with other adhesives that lose their adhesive ability due to other processes different from heating. As the processing, irradiation with a predetermined laser is exemplified.

作業者は、研削前基板５１の半導体層５３が所定の厚さに形成されるように、研削前基板５１の半導体層５３が露出している表面５５を研削する。作業者は、研削前基板５１の研削された表面をさらに研磨することにより、研削後基板を作製する（ステップＳ２２）。その研削後基板５６は、図１４に示されているように、接合用サポート基板層５２と半導体層５７と接着剤層５４とが積層されている。半導体層５７は、半導体層５３から形成され、半導体層５３の厚さより薄い所定の厚さに形成されている。 An operator grinds the surface 55 where the semiconductor layer 53 of the substrate 51 before grinding is exposed so that the semiconductor layer 53 of the substrate 51 before grinding is formed to a predetermined thickness. The operator further polishes the ground surface of the unground substrate 51 to produce a ground substrate (step S22). As shown in FIG. 14, the ground substrate 56 includes a bonding support substrate layer 52, a semiconductor layer 57, and an adhesive layer 54. The semiconductor layer 57 is formed from the semiconductor layer 53 and has a predetermined thickness that is smaller than the thickness of the semiconductor layer 53.

作業者は、研削後基板５６の半導体層５７が露出している表面５８を熱酸化処理することにより、活性層基板を作製する（ステップＳ２３）。その活性層基板６１は、図１５に示されているように、接合用サポート基板層５２と接着剤層５４と絶縁体層６２と半導体層６３とが積層されている。絶縁体層６２は、半導体層５３の一部が酸化することによりから形成され、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２から形成されている。半導体層６３は、半導体層５３の一部から形成され、単結晶ケイ素Ｓｉから形成されている。 An operator produces an active layer substrate by thermally oxidizing the surface 58 where the semiconductor layer 57 of the substrate 56 is exposed after grinding (step S23). As shown in FIG. 15, the active layer substrate 61 is formed by laminating a bonding support substrate layer 52, an adhesive layer 54, an insulator layer 62 and a semiconductor layer 63. Insulator layer 62 is formed color by a portion of the semiconductor layer 53 is oxidized, and is formed of silicon dioxide SiO _2. The semiconductor layer 63 is formed from a part of the semiconductor layer 53 and is formed from single crystal silicon Si.

作業者は、活性層基板６１のうちの絶縁体層６２が露出している絶縁体層表面６４を洗浄する。作業者は、支持基板の表側の面を洗浄する（ステップＳ２４）。 The operator cleans the insulator layer surface 64 of the active layer substrate 61 where the insulator layer 62 is exposed. The operator cleans the front surface of the support substrate (step S24).

作業者は、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を用いて、既述の実施の形態におけるステップＳ３、Ｓ４と同様にして、活性層基板６１とその支持基板とを常温接合する。すなわち、接合装置制御装置１０は、活性層基板６１の絶縁体層表面６４とその支持基板の表側の面とに形成される酸化物等の不純物が除去されるように、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を制御する（ステップＳ２５）。接合装置制御装置１０は、さらに、活性層基板６１の絶縁体層表面６４がその支持基板の表側の面に接触するように、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を制御する（ステップＳ２６）。 The operator uses the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 to bond the active layer substrate 61 and its supporting substrate at room temperature in the same manner as in steps S3 and S4 in the above-described embodiment. In other words, the bonding apparatus control apparatus 10 includes the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 so that impurities such as oxides formed on the insulator layer surface 64 of the active layer substrate 61 and the front surface of the support substrate are removed. Is controlled (step S25). The bonding apparatus control apparatus 10 further controls the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 so that the insulator layer surface 64 of the active layer substrate 61 is in contact with the surface on the front side of the support substrate (step S26).

活性層基板６１とその支持基板とは、その接触により接合され、１枚の接合基板に形成される。その接合基板６５は、図１６に示されているように、接合用サポート基板層５２と接着剤層５４と絶縁体層６２と半導体層６３と支持基板層６６とが積層されている。 The active layer substrate 61 and the support substrate are bonded by the contact and formed on one bonded substrate. As shown in FIG. 16, the bonding substrate 65 includes a bonding support substrate layer 52, an adhesive layer 54, an insulator layer 62, a semiconductor layer 63, and a support substrate layer 66.

作業者は、接合基板６５をその所定の温度に加熱する。接合基板６５は、このような加熱により、接合用サポート基板層５２が剥離され、ＳＯＩ半導体基板製品に作製される（ステップＳ２７）。 The operator heats the bonding substrate 65 to the predetermined temperature. The bonding support substrate layer 52 is peeled off by such heating, and the bonding substrate 65 is manufactured as an SOI semiconductor substrate product (step S27).

このようなＳＯＩ半導体基板製造方法は、活性層基板６１とその支持基板とを接合する前に、半導体層６３を所定の厚さに形成することができる。このようなＳＯＩ半導体基板製造方法は、既述の実施の形態におけるＳＯＩ半導体基板製造方法と同様にして、活性層基板６１とその支持基板とをより容易に、より高速に接合することができ、ＳＯＩ半導体基板の生産コストを低減することができる。このようなＳＯＩ半導体基板製造方法により作製されたＳＯＩ半導体基板は、既述の実施の形態におけるＳＯＩ半導体基板製造方法により作製されたＳＯＩ半導体基板と同様にして、残留応力・歪みがより低減される。 In such an SOI semiconductor substrate manufacturing method, the semiconductor layer 63 can be formed to a predetermined thickness before the active layer substrate 61 and its supporting substrate are bonded. Such an SOI semiconductor substrate manufacturing method can join the active layer substrate 61 and its supporting substrate more easily and at a higher speed in the same manner as the SOI semiconductor substrate manufacturing method in the embodiment described above. The production cost of the SOI semiconductor substrate can be reduced. In the SOI semiconductor substrate manufactured by such an SOI semiconductor substrate manufacturing method, the residual stress / strain is further reduced in the same manner as the SOI semiconductor substrate manufactured by the SOI semiconductor substrate manufacturing method in the above-described embodiment. .

図１７は、本発明によるＳＯＩ半導体基板製造方法の実施のさらに他の形態を示している。作業者は、単結晶ケイ素Ｓｉから形成される半導体基板を熱酸化処理することにより、絶縁体層形成基板を作製する（ステップＳ３１）。 FIG. 17 shows still another embodiment of the SOI semiconductor substrate manufacturing method according to the present invention. An operator produces an insulator layer forming substrate by thermally oxidizing a semiconductor substrate formed of single crystal silicon Si (step S31).

作業者は、その絶縁体層形成基板に研削用サポート基板を接着することにより、研削前基板を作製する（ステップＳ３２）。その研削用サポート基板は、ガラス板、石英板などの透明体、あるいは、単結晶Ｓｉ基板などから形成されている。その研削前基板７１は、図１８に示されているように、その研削前基板７１は、研削用サポート基板層７２と絶縁体層形成基板層７３とが接着剤層７４を介して接着されている。絶縁体層形成基板層７３は、半導体層７５と絶縁体層７６とが積層されている。研削用サポート基板層７２は、その研削用サポート基板から形成されている。半導体層７５は、単結晶ケイ素Ｓｉから形成されている。絶縁体層７６は、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２から形成されている。接着剤層７４は、接着剤から形成され、研削用サポート基板層７２と絶縁体層７６とを接着している。その接着剤は、所定の第１温度に加熱されることにより、接着能力を失う。その接着剤は、加熱と異なる他の処理により接着能力を失う他の接着剤に置換されることができる。その処理としては、所定のレーザを照射することが例示される。 The operator creates a pre-grinding substrate by bonding the grinding support substrate to the insulator layer forming substrate (step S32). The grinding support substrate is formed of a transparent body such as a glass plate or a quartz plate, or a single crystal Si substrate. As shown in FIG. 18, the pre-grinding substrate 71 has a pre-grinding substrate 71 in which a grinding support substrate layer 72 and an insulator layer forming substrate layer 73 are bonded via an adhesive layer 74. Yes. The insulator layer forming substrate layer 73 is formed by stacking a semiconductor layer 75 and an insulator layer 76. The grinding support substrate layer 72 is formed from the grinding support substrate. The semiconductor layer 75 is made of single crystal silicon Si. Insulator layer 76 is formed of silicon dioxide SiO _2. The adhesive layer 74 is formed of an adhesive and adheres the grinding support substrate layer 72 and the insulator layer 76. The adhesive loses its adhesive ability when heated to a predetermined first temperature. The adhesive can be replaced with other adhesives that lose their adhesive ability due to other processes different from heating. As the processing, irradiation with a predetermined laser is exemplified.

作業者は、その半導体層が所定の厚さに形成されるように、研削前基板７１の半導体層７５が露出している表面７７を研削する。作業者は、研削前基板７１の研削された表面をさらに研磨することにより、研削後基板を作製する（ステップＳ３３）。その研削後基板８１は、図１９に示されているように、研削用サポート基板層７２と接着剤層７４と絶縁体層７６と半導体層８２とが積層されている。半導体層８２は、半導体層７５から形成され、半導体層７５の厚さより薄い所定の厚さに形成されている。 An operator grinds the surface 77 where the semiconductor layer 75 of the substrate 71 before grinding is exposed so that the semiconductor layer is formed to a predetermined thickness. The operator further polishes the ground surface of the pre-grind substrate 71 to produce a post-grind substrate (step S33). As shown in FIG. 19, the ground substrate 81 is formed by laminating a grinding support substrate layer 72, an adhesive layer 74, an insulator layer 76, and a semiconductor layer 82. The semiconductor layer 82 is formed from the semiconductor layer 75 and has a predetermined thickness that is smaller than the thickness of the semiconductor layer 75.

作業者は、研削後基板８１の半導体層８２が露出している表面８３に接合用サポート基板を接着することにより、剥離前基板を作製する（ステップＳ３４）。その接合用サポート基板は、ガラス板、石英板などの透明体、あるいは、単結晶Ｓｉ基板などから形成されている。その剥離前基板８５は、図２０に示されているように、接合用サポート基板層８６と接着剤層８７と半導体層８２と絶縁体層７６と接着剤層５４と研削用サポート基板層７２とが積層されている。接合用サポート基板層８６は、その接合用サポート基板から形成されている。接着剤層８７は、接着剤から形成され、接合用サポート基板層８６と半導体層８２とを接着している。その接着剤は、その第１温度より高い所定の第２温度に加熱されることにより、接着能力を失う。その接着剤は、加熱と異なる他の処理により接着能力を失う他の接着剤に置換されることができる。その処理としては、所定のレーザを照射することが例示される。 The operator creates a pre-peeling substrate by bonding the bonding support substrate to the surface 83 of the substrate 81 where the semiconductor layer 82 is exposed after grinding (step S34). The bonding support substrate is formed of a transparent body such as a glass plate or a quartz plate, or a single crystal Si substrate. As shown in FIG. 20, the substrate 85 before peeling includes a bonding support substrate layer 86, an adhesive layer 87, a semiconductor layer 82, an insulator layer 76, an adhesive layer 54, and a grinding support substrate layer 72. Are stacked. The bonding support substrate layer 86 is formed from the bonding support substrate. The adhesive layer 87 is formed of an adhesive and adheres the bonding support substrate layer 86 and the semiconductor layer 82. The adhesive loses its bonding ability by being heated to a predetermined second temperature higher than the first temperature. The adhesive can be replaced with other adhesives that lose their adhesive ability due to other processes different from heating. As the processing, irradiation with a predetermined laser is exemplified.

作業者は、剥離前基板８５をその所定の第１温度に加熱する。剥離前基板８５は、このような加熱により、研削用サポート基板層７２が剥離され、活性層基板に形成される（ステップＳ３５）。その活性層基板９１は、図２１に示されているように、接合用サポート基板層８６と接着剤層８７と半導体層８２と絶縁体層７６とが積層されている。作業者は、活性層基板９１のうちの絶縁体層７６が露出している絶縁体層表面９２を洗浄する。作業者は、さらに、支持基板の表側の面を洗浄する（ステップＳ３６）。 The operator heats the pre-peeling substrate 85 to the predetermined first temperature. The support substrate layer 72 for grinding is peeled off from the pre-peeling substrate 85 by such heating, and is formed on the active layer substrate (step S35). As shown in FIG. 21, the active layer substrate 91 is formed by laminating a bonding support substrate layer 86, an adhesive layer 87, a semiconductor layer 82, and an insulator layer 76. The operator cleans the insulator layer surface 92 of the active layer substrate 91 where the insulator layer 76 is exposed. The operator further cleans the surface on the front side of the support substrate (step S36).

作業者は、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を用いて、既述の実施の形態におけるステップＳ３、Ｓ４と同様にして、活性層基板９１とその支持基板とを常温接合する。すなわち、接合装置制御装置１０は、活性層基板９１の絶縁体層表面９２とその支持基板の表側の面とに形成される酸化物等の不純物が除去されるように、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を制御する（ステップＳ３７）。接合装置制御装置１０は、さらに、活性層基板９１の絶縁体層表面９２がその支持基板の表側の面に接触するように、ＳＯＩ半導体基板製造装置１を制御する（ステップＳ３８）。 The operator uses the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 to bond the active layer substrate 91 and its supporting substrate at room temperature in the same manner as in steps S3 and S4 in the above-described embodiment. In other words, the bonding apparatus control apparatus 10 includes the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 so that impurities such as oxides formed on the insulator layer surface 92 of the active layer substrate 91 and the front surface of the support substrate are removed. Is controlled (step S37). The bonding apparatus control apparatus 10 further controls the SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 so that the insulator layer surface 92 of the active layer substrate 91 is in contact with the surface on the front side of the support substrate (step S38).

活性層基板９１とその支持基板とは、その接触により接合され、１枚の接合基板に形成される。その接合基板９５は、図２２に示されているように、接合用サポート基板層８６と接着剤層８７と半導体層８２と絶縁体層７６と支持基板層９６とが積層されている。 The active layer substrate 91 and the support substrate are bonded by the contact to form a single bonded substrate. As shown in FIG. 22, the bonding substrate 95 includes a bonding support substrate layer 86, an adhesive layer 87, a semiconductor layer 82, an insulator layer 76, and a support substrate layer 96.

作業者は、接合基板９５をその所定の第２温度に加熱する。接合基板９５は、このような加熱により、接合用サポート基板層８６が剥離され、ＳＯＩ半導体基板製品に作製される（ステップＳ３９）。 The operator heats the bonding substrate 95 to the predetermined second temperature. The bonding support substrate layer 86 is peeled off from the bonding substrate 95 by such heating, and the bonding substrate 95 is manufactured as an SOI semiconductor substrate product (step S39).

このようなＳＯＩ半導体基板製造方法は、絶縁体層７６が形成された後に半導体層８２を所定の厚さに形成することができ、活性層基板９１とその支持基板とを接合する前に半導体層８２を所定の厚さに形成することができる。このようなＳＯＩ半導体基板製造方法は、既述の実施の形態におけるＳＯＩ半導体基板製造方法と同様にして、活性層基板９１とその支持基板とをより容易に、より高速に接合することができ、ＳＯＩ半導体基板の生産コストを低減することができる。このようなＳＯＩ半導体基板製造方法により作製されたＳＯＩ半導体基板は、既述の実施の形態におけるＳＯＩ半導体基板製造方法により作製されたＳＯＩ半導体基板と同様にして、残留応力・歪みがより低減される。 In such an SOI semiconductor substrate manufacturing method, the semiconductor layer 82 can be formed to a predetermined thickness after the insulator layer 76 is formed, and the semiconductor layer 82 is bonded to the active layer substrate 91 and its supporting substrate before bonding. 82 can be formed to a predetermined thickness. Such an SOI semiconductor substrate manufacturing method can join the active layer substrate 91 and its supporting substrate more easily and at a higher speed in the same manner as the SOI semiconductor substrate manufacturing method in the embodiment described above. The production cost of the SOI semiconductor substrate can be reduced. In the SOI semiconductor substrate manufactured by such an SOI semiconductor substrate manufacturing method, the residual stress / strain is further reduced in the same manner as the SOI semiconductor substrate manufactured by the SOI semiconductor substrate manufacturing method in the above-described embodiment. .

１：ＳＯＩ半導体基板製造装置
２：接合チャンバー
３：ロードロックチャンバー
４：真空ポンプ
５：ゲートバルブ
６：搬送機構
９：真空ポンプ
１０：接合装置制御装置
１１：圧接機構
１２：位置合わせ機構
１３：圧接軸
１４：イオンガン
１５：電子源
１６：ステージキャリッジ
１７：カートリッジ
１８：静電チャック
１９：荷重計
２１：ＳＯＩ半導体基板
２２：支持基板層
２３：半導体層
２４：絶縁体層
２５：アモルファス層
２６：活性層基板
２７：半導体層
２８：絶縁体層
２９：絶縁体層表面
３１：接合基板
３２：支持基板層
３３：アモルファス層
３４：表面
３５：活性層基板
３６：半導体層
３７：絶縁体層
３８：水素イオン
３９：脆化層
４０：絶縁体層表面
４１：接合基板
４２：支持基板層
４３：アモルファス層
４５：基板部分
４６：剥離部分
４７：半導体層
４８：表面
５１：研削前基板
５２：接合用サポート基板層
５３：半導体層
５４：接着剤層
５５：表面
５６：研削後基板
５７：半導体層
５８：表面
６１：活性層基板
６２：絶縁体層
６３：半導体層
６４：絶縁体層表面
６５：接合基板
６６：支持基板層
６７：アモルファス層
７１：研削前基板
７２：研削用サポート基板層
７３：絶縁体層形成基板層
７４：接着剤層
７５：半導体層
７６：絶縁体層
７７：表面
８１：研削後基板
８２：半導体層
８３：表面
８５：剥離前基板
８６：接合用サポート基板層
８７：接着剤層
９１：活性層基板
９２：絶縁体層表面
９５：接合基板
９６：支持基板層
９７：アモルファス層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: SOI semiconductor substrate manufacturing apparatus 2: Bonding chamber 3: Load lock chamber 4: Vacuum pump 5: Gate valve 6: Transfer mechanism 9: Vacuum pump 10: Bonding device control device 11: Pressure contact mechanism 12: Positioning mechanism 13: Pressure contact Axis 14: Ion gun 15: Electron source 16: Stage carriage 17: Cartridge 18: Electrostatic chuck 19: Load cell 21: SOI semiconductor substrate 22: Support substrate layer 23: Semiconductor layer 24: Insulator layer 25: Amorphous layer 26: Active Layer substrate 27: Semiconductor layer 28: Insulator layer 29: Insulator layer surface 31: Bonding substrate 32: Support substrate layer 33: Amorphous layer 34: Surface 35: Active layer substrate 36: Semiconductor layer 37: Insulator layer 38: Hydrogen Ion 39: Embrittlement layer 40: Insulator layer surface 41: Bonding substrate 42: Support substrate layer 43: Amor Gas layer 45: Substrate portion 46: Peeling portion 47: Semiconductor layer 48: Surface 51: Substrate before grinding 52: Support substrate layer for bonding 53: Semiconductor layer 54: Adhesive layer 55: Surface 56: Substrate after grinding 57: Semiconductor Layer 58: Surface 61: Active layer substrate 62: Insulator layer 63: Semiconductor layer 64: Insulator layer surface 65: Bonded substrate 66: Support substrate layer 67: Amorphous layer 71: Pre-grinding substrate 72: Support substrate layer for grinding 73 : Insulator layer forming substrate layer 74: Adhesive layer 75: Semiconductor layer 76: Insulator layer 77: Surface 81: Substrate after grinding 82: Semiconductor layer 83: Surface 85: Substrate before peeling 86: Support substrate layer for bonding 87: Adhesive layer 91: Active layer substrate 92: Insulator layer surface 95: Bonded substrate 96: Support substrate layer 97: Amorphous layer

Claims

A pre-grinding substrate is prepared by adhering a support substrate for grinding to the insulator layer of the insulator layer forming substrate layer in which a thick semiconductor layer formed of a semiconductor and an insulator layer formed of an insulator are laminated. And steps to
After forming the thick semiconductor layer into a semiconductor layer having a predetermined thickness by grinding, bonding a support substrate for bonding to the semiconductor layer, thereby producing a pre-peeling substrate;
Producing an active layer substrate by peeling the support substrate for grinding from the insulator layer;
By irradiating particles on the surface of the insulator layer where the insulator layer of the active layer substrate is exposed and the surface of the support substrate of the support substrate, the surface of the support substrate and the surface of the insulator layer are An activating step ;
Bonding the support substrate and the active layer substrate by contacting the support substrate surface and the insulator layer surface;
Peeling the support substrate for bonding after the support substrate and the active layer substrate are bonded;
An SOI semiconductor substrate manufacturing method comprising:

Oite to claim 1,
An SOI semiconductor substrate manufacturing method further comprising a step of forming a structure on a surface of the insulator layer before the support substrate and the active layer substrate are bonded.

Oite to claim 1 or claim 2,
An SOI semiconductor substrate manufacturing method further comprising a step of forming a structure on a surface of the support substrate before the support substrate and the active layer substrate are bonded to each other.