JP5629594B2 - Silicon thin film transfer wafer manufacturing method and polishing apparatus - Google Patents

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本発明は、SOI(Silicon on insulator)ウェーハの製造方法および製造装置に関する。より詳しくは、ウェーハ表面の研磨方法に特徴のあるSOIウェーハの製造方法および製造装置に関するものである。   The present invention relates to an SOI (Silicon on Insulator) wafer manufacturing method and manufacturing apparatus. More specifically, the present invention relates to an SOI wafer manufacturing method and a manufacturing apparatus that are characteristic of a wafer surface polishing method.

寄生容量を低減し、デバイスの高速化・省電力化を測るために、SOI(Silicon on insulator)ウェーハが広く用いられるようになってきている。近年は、完全空乏層型のSOIデバイスを作り込むためにSOI層(シリコン層)が100nm以下の薄膜SOIの需要が高まっている。これはSOI層を薄膜化することで、デバイスの高速化が期待できるためである。またSOIに加えて、ハンドル基板(支持基板)が石英で構成されるSOQ(Silicon on Quartz)やサファイアで構成されるSOS(Silicon on Sapphire)も近年注目を浴びつつある。   SOI (Silicon on Insulator) wafers have been widely used in order to reduce parasitic capacitance and measure device speedup and power saving. In recent years, in order to build a fully depleted layer type SOI device, there is an increasing demand for a thin film SOI having an SOI layer (silicon layer) of 100 nm or less. This is because the device can be expected to increase in speed by reducing the thickness of the SOI layer. In addition to SOI, SOQ (Silicon on Quartz) in which the handle substrate (supporting substrate) is made of quartz and SOS (Silicon on Sapphire) made of sapphire have been attracting attention in recent years.

SOI層の薄膜化に伴い、要求される面内膜厚均一性も厳しいものになりつつある。一般に薄膜SOIウェーハは、ドナーウェーハに予め水素イオンを注入し、然る後にハンドルウェーハと貼り合せを行い、水素イオン注入界面に沿って薄膜をドナー側からハンドル側へ転写するSOITEC法(例えば、特許文献1、非特許文献1)やSiGen法(例えば、特許文献2〜4)が挙げられるが、この時、転写された単結晶シリコン薄膜には約0.1μm程度のイオン注入欠陥層が残存し、表面粗さは5〜10nm程度である。この表面を化学的機械研磨(CMP)で研磨して鏡面(RMS<0.3nm程度)とする必要があるが、この時、ウェーハ面内を均一に研磨しないと残存するシリコン膜に大きな面内膜厚バラツキが導入されることになる。   As the SOI layer becomes thinner, the required in-plane film thickness uniformity is becoming stricter. In general, a thin-film SOI wafer is pre-implanted with hydrogen ions into a donor wafer and then bonded to a handle wafer, and the thin film is transferred from the donor side to the handle side along the hydrogen ion implantation interface (for example, a patent) Reference 1 and Non-Patent Document 1) and SiGen methods (for example, Patent Documents 2 to 4) can be cited. At this time, an ion implantation defect layer of about 0.1 μm remains in the transferred single crystal silicon thin film. The surface roughness is about 5 to 10 nm. This surface needs to be polished by chemical mechanical polishing (CMP) to have a mirror surface (RMS <0.3 nm). At this time, if the wafer surface is not uniformly polished, the remaining silicon film has a large surface. Variations in film thickness will be introduced.

通常研磨には二つの考え方がある(図5参照)。一つは裏面基準研磨であり、これはウェーハ101を硬く平坦な研磨ヘッド102に固定し、研磨するという方法である(図5(a))。この場合、表面は裏面の形状、即ち研磨ヘッドの形状に応じて研磨される。一方、もう一つは表面基準研磨であり、これはウェーハ101の裏面を硬く平坦な研磨ヘッドに固定するのではなく、柔らかいものとすることで表面形状に倣って研磨を行うものである(図5(b))。   There are two ways of polishing (see FIG. 5). One is back surface reference polishing, which is a method in which the wafer 101 is fixed to a hard and flat polishing head 102 and polished (FIG. 5A). In this case, the front surface is polished according to the shape of the back surface, that is, the shape of the polishing head. On the other hand, the other is surface reference polishing, which does not fix the back surface of the wafer 101 to a hard and flat polishing head, but polishes it according to the surface shape by making it soft (see FIG. 5 (b)).

特許第3048201号公報Japanese Patent No. 3048201 米国特許第6263941号明細書US Pat. No. 6,263,941 米国特許第6513564号明細書US Pat. No. 6,513,564 米国特許第6582999号明細書US Pat. No. 6,582,999

Bruel et al. Jpn.J.Appl.Phys.36(1997)p.1636Bruel et al. Jpn. J. et al. Appl. Phys. 36 (1997) p. 1636 「最新 CMP技術と周辺部材」、技術情報協会、2008年、第6章、第1節、p.255-258“Latest CMP Technology and Peripheral Components”, Technical Information Association, 2008, Chapter 6, Section 1, pages 255-258

ただし、どの方法も一長一短がある。裏面基準研磨の場合は、裏面を研磨ヘッドに固定して研磨を行うため、研磨ヘッドの凹凸や、ウェーハ厚さむら、研磨ヘッドとウェーハの間に挟まれた異物などに研磨量が大きく左右される。そのため、均一な研磨が難しい場合がある。
また、表面基準研磨の場合、研磨ヘッドの機構が複雑になる(非特許文献2)。この場合、ウェーハの裏面を柔らかい保護フィルムで支え、その裏面から圧力をかけるという機構を取っているために、保護フィルムの経時変化(劣化)等のため均一な圧力分布の達成が難しく、条件出しが困難である。
本発明は、このような単結晶シリコン薄膜の研磨処理に伴い生じる問題点を解決しようとするものであり、研磨処理を安定化することで、単結晶シリコン薄膜の面内膜厚バラツキを抑え、デバイスの特性を一定化させることを目的とする。
However, each method has advantages and disadvantages. In the case of backside reference polishing, polishing is performed with the backside fixed to the polishing head, so the polishing amount greatly depends on the unevenness of the polishing head, uneven wafer thickness, foreign matter sandwiched between the polishing head and the wafer, etc. The Therefore, uniform polishing may be difficult.
Further, in the case of surface reference polishing, the mechanism of the polishing head becomes complicated (Non-Patent Document 2). In this case, since the back side of the wafer is supported by a soft protective film and pressure is applied from the back side, it is difficult to achieve a uniform pressure distribution due to changes in the protective film over time (deterioration). Is difficult.
The present invention is intended to solve the problems caused by the polishing treatment of such a single crystal silicon thin film, and by stabilizing the polishing treatment, in-plane film thickness variation of the single crystal silicon thin film is suppressed, The purpose is to make device characteristics constant.

上記の問題を解決するために、本発明者は、裏面基準研磨及び表面基準研磨の各研磨方法について見直しを行った。
そうしたところ、シリコン薄膜転写ウェーハを研磨する際の、当該ウェーハの裏面からの加圧に不具合があると、単結晶シリコン薄膜の面内膜厚にバラツキが生じてしまい、結果としてデバイス特性の不安定化につながることがわかった。
この知見に基づき、本発明者は、当該ウェーハの裏面からの加圧状態に着目し、これを制御する方法について、鋭意検討を行った。その結果、シリコン薄膜転写ウェーハの裏面に当接するバッキングパッドの材質や形態が、加圧状態に大きく影響することがわかった。そこで、かかるバッキングパッドの材質や形態について種々の検討を行ったところ、バッキングパッドとして、所定の曲げ剛性を有する材料を用いれば、加圧による圧力がウェーハ面内で適度に平均化され、表面基準研磨で問題となる圧力分布の偏りが解消され均一化することがわかった。そして、このような材料を加圧に応じてμmオーダーの変位が発生し得る薄膜材料の形態とすれば、極微量の材料の変位が緩衝用のクッションとなるため、裏面基準研磨で問題となる研磨ヘッドの形状依存性や、シリコン薄膜転写ウェーハと研磨ヘッドの間に挟まれた異物等による膜厚変動といった問題を回避可能となることがわかった。結果として、このようなバッキングパッドを用いて研磨すれば、単結晶シリコン薄膜の面内膜厚バラツキが制御可能であり、デバイス特性の安定化につながることとなった。本発明者は、上記種々の着想や結果を得て、本発明を想到するに至った。
In order to solve the above problem, the present inventor has reviewed each polishing method of back surface reference polishing and surface reference polishing.
As a result, when polishing a silicon thin film transfer wafer, if there is a defect in the pressure applied from the back side of the wafer, the in-plane film thickness of the single crystal silicon thin film will vary, resulting in unstable device characteristics. It was found that this led to
Based on this knowledge, the inventor paid attention to the pressurized state from the back surface of the wafer and intensively studied a method for controlling it. As a result, it was found that the material and form of the backing pad that abuts the back surface of the silicon thin film transfer wafer greatly affects the pressed state. Therefore, when various studies were made on the material and form of the backing pad, when a material having a predetermined bending rigidity was used as the backing pad, the pressure applied by the pressurization was appropriately averaged within the wafer surface, and the surface reference It was found that the uneven pressure distribution, which is a problem in polishing, is eliminated and uniformed. If such a material is in the form of a thin film material that can generate a displacement on the order of μm in response to pressure, a very small amount of material displacement becomes a cushion for cushioning, which causes a problem in backside reference polishing. It has been found that problems such as the dependency of the shape of the polishing head and fluctuations in film thickness due to foreign matter sandwiched between the silicon thin film transfer wafer and the polishing head can be avoided. As a result, if polishing is performed using such a backing pad, the in-plane film thickness variation of the single crystal silicon thin film can be controlled, leading to stabilization of device characteristics. The present inventor has come up with the present invention by obtaining the above various ideas and results.

すなわち、本発明は、単結晶シリコンウェーハの表面から水素イオンを注入して当該単結晶シリコンウェーハ中に水素イオン注入層を設ける水素イオン注入工程と、前記単結晶シリコンウェーハの前記表面と、ハンドルウェーハの表面とを接合して接合ウェーハを得る接合工程と、前記接合ウェーハから前記水素イオン注入層を剥離して、単結晶シリコン薄膜を転写されたウェーハを得る剥離工程と、剥離により露出された単結晶シリコン薄膜の表面を研磨する研磨工程と、を少なくとも含むシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法であって、前記研磨工程が、前記シリコン薄膜転写ウェーハの表面である前記単結晶シリコン薄膜を研磨布または研磨パッドに当接させ、前記シリコン薄膜転写ウェーハの裏面を、曲げ剛性がヤング率で150GPa以上の薄膜材料からなるバッキングパッドに当接させ、前記バッキングパッドを介して前記シリコン薄膜転写ウェーハを前記裏面から加圧して、前記研磨布または前記研磨パッドで前記単結晶シリコン薄膜の表面を研磨するシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法である。
また、本発明は、シリコン薄膜転写ウェーハの表面にある単結晶シリコン薄膜を研磨するための研磨布または研磨パッドが表面に貼られた定盤と、前記シリコン薄膜転写ウェーハの裏面に当接できるバッキングパッドと、前記バッキングパッドを介して前記シリコン薄膜転写ウェーハを保持して前記シリコン薄膜転写ウェーハを前記研磨布に当接させる研磨ヘッドと、前記バッキングパッドと前記研磨ヘッドを介して前記シリコン薄膜転写ウェーハを前記裏面から加圧して前記定盤へ押圧する押圧手段と、当該定盤を回転駆動および/または当該研磨ヘッドを駆動して前記研磨布で前記シリコン薄膜転写ウェーハを研磨する駆動機構と、を少なくとも有するシリコン薄膜転写ウェーハの研磨装置であって、前記バッキングパッドが、曲げ剛性がヤング率で150GPa以上の薄膜材料からなることを特徴とするシリコン薄膜転写ウェーハの研磨装置である。
That is, the present invention includes a hydrogen ion implantation step in which hydrogen ions are implanted from the surface of a single crystal silicon wafer and a hydrogen ion implantation layer is provided in the single crystal silicon wafer, the surface of the single crystal silicon wafer, and a handle wafer. A bonding step of bonding a surface of the bonding wafer to obtain a bonded wafer, a peeling step of peeling off the hydrogen ion implanted layer from the bonded wafer to obtain a wafer having a single crystal silicon thin film transferred thereto, and a single step exposed by peeling. And a polishing step for polishing the surface of the crystalline silicon thin film, wherein the polishing step comprises polishing cloth or polishing the single crystal silicon thin film on the surface of the silicon thin film transfer wafer. The back surface of the silicon thin film transfer wafer is brought into contact with a pad, and the bending rigidity is 150 G in Young's modulus. a is brought into contact with a backing pad made of a thin film material of a or more, the silicon thin film transfer wafer is pressed from the back surface through the backing pad, and the surface of the single crystal silicon thin film is polished by the polishing cloth or the polishing pad. This is a method for manufacturing a silicon thin film transfer wafer.
The present invention also provides a surface plate having a polishing cloth or polishing pad for polishing a single crystal silicon thin film on the surface of a silicon thin film transfer wafer, and a backing capable of contacting the back surface of the silicon thin film transfer wafer. A pad, a polishing head for holding the silicon thin film transfer wafer via the backing pad and bringing the silicon thin film transfer wafer into contact with the polishing cloth, and the silicon thin film transfer wafer via the backing pad and the polishing head Pressing means for pressing from the back surface and pressing the surface plate, and a driving mechanism for rotating the surface plate and / or driving the polishing head to polish the silicon thin film transfer wafer with the polishing cloth. A polishing apparatus for a silicon thin film transfer wafer having at least a bending rigidity of the backing pad A polishing apparatus of a silicon thin film transfer wafers characterized by comprising in Young's modulus from the above thin film material 150 GPa.

本発明のシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法および研磨装置によれば、単結晶シリコン薄膜の面内膜厚バラツキを抑えることができるため、結果としてデバイスの特性を一定化させることが可能となる。   According to the silicon thin film transfer wafer manufacturing method and polishing apparatus of the present invention, the in-plane film thickness variation of the single crystal silicon thin film can be suppressed, and as a result, the device characteristics can be made constant.

本発明にかかる研磨方法の概略図Schematic of polishing method according to the present invention 各種バッキングパッド材料を用いた際の面内膜厚バラツキの比較Comparison of in-plane film thickness variation when using various backing pad materials ステンレス製バッキングパッドの厚みによる面内膜厚バラツキの比較Comparison of in-plane film thickness variation due to thickness of stainless steel backing pad SOI基板の製造方法の概略図Schematic diagram of SOI substrate manufacturing method 裏面基準研磨と表面基準研磨の概略図Schematic diagram of backside reference polishing and frontside reference polishing

以下、本発明にかかるシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法について説明する。
本発明において、SOI基板は、シリコン薄膜を提供するドナー基板である単結晶シリコン基板と、ハンドル基板である絶縁性基板とを接合させて製造できる。
ハンドルウェーハは、特に限定されないが、シリコンウェーハ、サファイアウェーハ、石英ウェーハ、炭化珪素ウェーハ、およびガラスウェーハ(例えば、ホウケイ酸ガラスウェーハ、結晶化ガスウェーハ等)からなる群から選択できる。これらハンドルウェーハは汎用的に用いられるものであり、本発明は、これらウェーハの種類を問わず、シリコン薄膜転写ウェーハを製造可能な方法だからである。
Hereinafter, the manufacturing method of the silicon thin film transfer wafer concerning this invention is demonstrated.
In the present invention, the SOI substrate can be manufactured by bonding a single crystal silicon substrate which is a donor substrate providing a silicon thin film and an insulating substrate which is a handle substrate.
The handle wafer is not particularly limited, but can be selected from the group consisting of a silicon wafer, a sapphire wafer, a quartz wafer, a silicon carbide wafer, and a glass wafer (for example, a borosilicate glass wafer, a crystallization gas wafer, etc.). This is because these handle wafers are used for general purposes, and the present invention is a method capable of producing a silicon thin film transfer wafer regardless of the type of these wafers.

本発明にかかるシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法は、SOITEC法やSiGen法(これらの改良方法を含む)を用いて、好ましくは、単結晶シリコンウェーハの表面に水素イオンを注入して当該単結晶シリコンウェーハ中に水素イオン注入層を設ける水素イオン注入工程と、前記単結晶シリコンウェーハの前記表面と、ハンドルウェーハの表面とを接合して接合ウェーハを得る接合工程と、前記接合ウェーハから前記水素イオン注入層を剥離して、単結晶シリコン薄膜を転写されたウェーハを得る剥離工程と、剥離により露出された単結晶シリコン薄膜の表面を鏡面化する鏡面化工程と、を少なくとも含む。これらの各工程を経て、当該シリコン薄膜表面が鏡面化したシリコン薄膜転写ウェーハを得ることができる。   The method for producing a silicon thin film transfer wafer according to the present invention preferably uses a SOITEC method or a SiGen method (including these improved methods), and preferably implants hydrogen ions into the surface of the single crystal silicon wafer to produce the single crystal silicon. A hydrogen ion implantation step of providing a hydrogen ion implantation layer in the wafer; a bonding step of bonding the surface of the single crystal silicon wafer and a surface of the handle wafer to obtain a bonded wafer; and the hydrogen ion implantation from the bonded wafer It includes at least a peeling step for peeling the layers to obtain a wafer to which the single crystal silicon thin film has been transferred, and a mirroring step for mirroring the surface of the single crystal silicon thin film exposed by peeling. Through these steps, a silicon thin film transfer wafer in which the silicon thin film surface is mirror-finished can be obtained.

ウェーハの好ましい厚さは、特に限定されないが、SEMI等で規定されているシリコンウェーハの厚さに近いものが望ましい。これは、半導体装置はこの厚さのウェーハを扱うように設定されていることが多いためである。この観点から好ましくは300〜900μmである。   The preferred thickness of the wafer is not particularly limited, but is preferably close to the thickness of the silicon wafer defined by SEMI or the like. This is because semiconductor devices are often set to handle wafers of this thickness. From this viewpoint, the thickness is preferably 300 to 900 μm.

単結晶シリコン基板としては、特に限定されないが、例えばチョクラルスキー法により育成された単結晶をスライスして得られたもので、例えば直径が100〜300mm、導電型がP型またはN型、抵抗率が10Ω・cm程度のものが挙げられる。
単結晶シリコン基板の表面は、あらかじめ薄い絶縁膜を形成しておくことが好ましい。絶縁膜を通して水素イオン注入を行えば、注入イオンのチャネリングを抑制する効果が得られるからである。絶縁膜としては、好ましくは50〜500nmの厚さを有するシリコン酸化膜が好ましい。これはあまり薄いと、酸化膜厚の制御が難しく、またあまり厚いと時間が掛かりすぎるためである。シリコン酸化膜は、一般的な熱酸化法により形成することができる。
Although it does not specifically limit as a single crystal silicon substrate, For example, it obtained by slicing the single crystal grown by the Czochralski method, for example, a diameter is 100-300 mm, a conductivity type is P type or N type, resistance A thing with a rate of about 10 ohm * cm is mentioned.
A thin insulating film is preferably formed in advance on the surface of the single crystal silicon substrate. This is because hydrogen ion implantation through the insulating film has an effect of suppressing channeling of implanted ions. As the insulating film, a silicon oxide film having a thickness of preferably 50 to 500 nm is preferable. This is because it is difficult to control the oxide film thickness if it is too thin, and it takes too much time if it is too thick. The silicon oxide film can be formed by a general thermal oxidation method.

以下、SOI基板の製造方法を図4に示す例に基づき説明する。
単結晶シリコン基板12は、表面12sから水素イオンを注入し、シリコン基板中にイオン注入層13を形成しておく。この際、例えば、単結晶シリコン基板の温度を250〜450℃とし、その表面から所望の深さにイオン注入層を形成できるような注入エネルギーで、所定の線量の水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一方を注入する。このときの条件として、例えば注入エネルギーは50〜100keV、注入線量は2×1016〜1×1017/cmとできる。
注入される水素イオンとしては、2×1016〜1×1017(atoms/cm)のドーズ量の水素イオン(H)、又は1×1016〜5×1016(atoms/cm)のドーズ量の水素分子イオン(H )が好ましい。
単結晶シリコン基板のイオン注入面12sからイオン注入層13までの深さは、絶縁性基板11上に設けるシリコン薄膜の所望の厚さに依存するが、好ましくは200〜400nm、更に好ましくは300nm程度である。また、イオン注入層13の厚さは、機械衝撃によって容易に剥離できる厚さが良く、好ましくは200〜400nm、更に好ましくは300nm程度である。単結晶シリコン基板の厚さは、このようなイオン注入層を含有できるものであれば特に限定されないが、あまり厚くなると不経済となるため、通常500〜800μmである。
Hereinafter, a method for manufacturing an SOI substrate will be described based on an example shown in FIG.
In the single crystal silicon substrate 12, hydrogen ions are implanted from the surface 12s, and an ion implantation layer 13 is formed in the silicon substrate. At this time, for example, the temperature of the single crystal silicon substrate is set to 250 to 450 ° C., and at a predetermined dose of hydrogen ions or rare gas ions at an implantation energy that can form an ion implantation layer from the surface to a desired depth. Inject one. As conditions at this time, for example, the implantation energy can be 50 to 100 keV, and the implantation dose can be 2 × 10 16 to 1 × 10 17 / cm 2 .
As hydrogen ions to be implanted, hydrogen ions (H + ) having a dose of 2 × 10 16 to 1 × 10 17 (atoms / cm 2 ), or 1 × 10 16 to 5 × 10 16 (atoms / cm 2 ). A hydrogen molecular ion (H 2 + ) with a dose amount of is preferable.
The depth from the ion implantation surface 12s of the single crystal silicon substrate to the ion implantation layer 13 depends on the desired thickness of the silicon thin film provided on the insulating substrate 11, but is preferably about 200 to 400 nm, more preferably about 300 nm. It is. The thickness of the ion implantation layer 13 is such that it can be easily peeled off by mechanical impact, and is preferably about 200 to 400 nm, more preferably about 300 nm. The thickness of the single crystal silicon substrate is not particularly limited as long as it can contain such an ion-implanted layer. However, since it becomes uneconomical when it is too thick, it is usually 500 to 800 μm.

予め水素イオンを注入して水素イオン注入層13を設けた単結晶シリコン基板の水素イオン注入面12sと、絶縁性基板11の表面11sとの双方もしくは片方に表面活性化処理を施してもよい。表面活性化処理は、表面のOH基を増加させて活性化させる処理であり、例えばプラズマ処理、オゾン処理、又はこれらの組合せが挙げられる。   Surface activation treatment may be performed on both or one of the hydrogen ion implantation surface 12 s of the single crystal silicon substrate on which the hydrogen ion implantation layer 13 has been previously implanted and the hydrogen ion implantation layer 13 and the surface 11 s of the insulating substrate 11. The surface activation treatment is a treatment for increasing the surface OH groups for activation, and examples thereof include plasma treatment, ozone treatment, or a combination thereof.

次に、水素イオン注入面12sと絶縁性基板の表面11sとを接合して接合基板14を得る。例えば、貼り合わせることにより、この時点である程度の結合強度を確保できる。単結晶シリコン基板12のイオン注入面12s又は絶縁性基板11の表面11sの少なくとも一方が活性化処理されている場合、これらを、例えば、減圧または常圧下、好ましくは冷却や加熱をすることなく一般的な室温(約20℃)程度の温度下で密着させるだけで後工程での機械的剥離に耐え得る強度で強く接合できる。加熱して、接合強度を高めてもよい。   Next, the hydrogen ion implantation surface 12s and the surface 11s of the insulating substrate are bonded to obtain the bonded substrate 14. For example, by bonding, a certain degree of bond strength can be secured at this point. In the case where at least one of the ion implantation surface 12s of the single crystal silicon substrate 12 and the surface 11s of the insulating substrate 11 is activated, these are generally used, for example, under reduced pressure or normal pressure, preferably without cooling or heating. It is possible to bond strongly at a strength that can withstand mechanical peeling in the subsequent process by simply adhering at a temperature of about room temperature (about 20 ° C.). The bonding strength may be increased by heating.

接合基板14の水素イオン注入層13に、例えば機械的衝撃を加えてシリコン薄膜12Bを剥離させ、絶縁性基板11上にシリコン薄膜を転写されたシリコン薄膜転写ウェーハ15を得る。イオン注入層に衝撃を与えるためには、例えば、ガスや液体等の流体のジェットを接合したウェーハの側面から連続的または断続的に吹き付ければよい。   For example, a mechanical impact is applied to the hydrogen ion implantation layer 13 of the bonding substrate 14 to peel off the silicon thin film 12B, and a silicon thin film transfer wafer 15 having the silicon thin film transferred onto the insulating substrate 11 is obtained. In order to give an impact to the ion-implanted layer, for example, it may be sprayed continuously or intermittently from the side surface of the wafer bonded with a jet of fluid such as gas or liquid.

そして、本発明は、上記製造方法により製造したシリコン薄膜転写ウェーハについて、剥離により露出された単結晶シリコン薄膜の表面を研磨する研磨工程に特徴のあるものである。具体的には、シリコン薄膜転写ウェーハの表面である単結晶シリコン薄膜を研磨布または研磨パッドに当接させ、シリコン薄膜転写絶縁ウェーハの裏面を、曲げ剛性がヤング率で150GPa以上の薄膜材料からなるバッキングパッドに当接させ、このバッキングパッドを介してシリコン薄膜転写ウェーハを裏面から加圧して、研磨布または研磨パッドで単結晶シリコン薄膜の表面を研磨する方法である。   And this invention is characterized by the grinding | polishing process of grind | polishing the surface of the single crystal silicon thin film exposed by peeling about the silicon thin film transfer wafer manufactured by the said manufacturing method. Specifically, a single crystal silicon thin film, which is the surface of a silicon thin film transfer wafer, is brought into contact with a polishing cloth or a polishing pad, and the back surface of the silicon thin film transfer insulating wafer is made of a thin film material having a bending rigidity of 150 GPa or more in Young's modulus. In this method, the surface of the single crystal silicon thin film is polished with a polishing cloth or a polishing pad by pressing the silicon thin film transfer wafer from the back surface through contact with the backing pad.

ここで、本発明にかかる製造方法の特徴について、図1に示す例に基づき説明する。図1において、シリコン薄膜転写ウェーハWは、その被研磨面となる単結晶シリコン薄膜W1を研磨布1(研磨パッドでもよい)に当接させると共に、シリコン薄膜転写絶縁ウェーハの裏面W2をバッキングパッド2に当接させた状態になっている。この状態において、図1の矢印で示すようにバッキングパッド2を介してシリコン薄膜転写ウェーハをその裏面W2から加圧し、研磨布1で単結晶シリコン薄膜W1の表面を研磨する。
バッキングパッド2は、研磨ヘッド3を構成する一部分であってもよく、研磨ヘッド3と一体となっていてもよい。
研磨布1は、ウェーハの研磨に通常用いられているものを用いることが可能であり、定盤4の表面に貼られていることが一般的である。
単結晶シリコン薄膜W1の表面の研磨は、研磨ヘッド3を固定したまま研磨布1が貼られた定盤4が回転駆動することにより実施可能である。また、定盤4を固定したまま研磨ヘッド3を駆動することにより実施することも可能であり、更には、定盤4が回転駆動しつつ、研磨ヘッド3を駆動することによっても実施可能である。
尚、研磨の際には、ウェーハWのズレを防止して研磨を安全に行うべく、シリコン薄膜転写ウェーハWの外周を保持するガイドリング5を用いてもよい。また、研磨工程において、適宜研磨剤スラリーを用いて研磨してもよい。
Here, the characteristics of the manufacturing method according to the present invention will be described based on the example shown in FIG. In FIG. 1, a silicon thin film transfer wafer W has a single crystal silicon thin film W1 that is a surface to be polished brought into contact with a polishing cloth 1 (or a polishing pad), and a back surface W2 of the silicon thin film transfer insulating wafer is a backing pad 2. It is in a state of being in contact with. In this state, the silicon thin film transfer wafer is pressurized from the back surface W2 through the backing pad 2 as shown by the arrow in FIG. 1, and the surface of the single crystal silicon thin film W1 is polished with the polishing cloth 1.
The backing pad 2 may be a part of the polishing head 3 or may be integrated with the polishing head 3.
As the polishing cloth 1, it is possible to use what is usually used for polishing a wafer, and it is generally attached to the surface of the surface plate 4.
The surface of the single crystal silicon thin film W1 can be polished by rotating and driving the surface plate 4 on which the polishing pad 1 is stuck while the polishing head 3 is fixed. It is also possible to carry out by driving the polishing head 3 with the surface plate 4 fixed, and furthermore, it can also be carried out by driving the polishing head 3 while the surface plate 4 rotates. .
In the polishing, a guide ring 5 that holds the outer periphery of the silicon thin film transfer wafer W may be used in order to prevent the wafer W from shifting and to perform the polishing safely. Moreover, you may grind | polish using an abrasive | polishing agent slurry suitably in a grinding | polishing process.

本発明において、バッキングパッドを曲げ剛性がヤング率で150GPa以上としたのは、バッキングパットがこの程度の剛性を示すものであれば、加圧による圧力がウェーハ面内で適度に平均化され、圧力分布の偏りが解消され均一化するからである。また、薄膜材料としたのは、加圧に応じてバッキングパッドにμmオーダーの変位が発生し、この極微量の材料の変位が緩衝用のクッションとなるため、研磨ヘッドの形状依存性や、シリコン薄膜転写ウェーハと研磨ヘッドの間に挟まれた異物等による膜厚変動といった問題を回避可能となるからである。ここで、薄膜は、薄くすることによって大きな塊とは異なる性質を示すようになった膜のことであり、曲げ剛性がヤング率で150GPa以上と非常に硬い材料であっても、形態を薄膜とすることで、極微量の材料の変位が生じ得る。
曲げ剛性は、ヤング率で150GPa〜500GPaであることが好ましく、圧力分布の均一化や緩衝用のクッションとしての効果を考慮すると、この範囲が好適となる。ヤング率が500GPaを超えると、バッキングパッドとして加工することが困難となる上に、薄膜材料としても、材料の変位が生じ難くなる。
In the present invention, the bending rigidity of the backing pad is set to 150 GPa or more in terms of Young's modulus. If the backing pad exhibits this degree of rigidity, the pressure applied by pressurization is appropriately averaged within the wafer surface, This is because the uneven distribution is eliminated and uniformized. In addition, the thin film material has a displacement on the order of μm in the backing pad in response to the pressurization, and the displacement of this extremely small amount of material becomes a cushion for cushioning. This is because it is possible to avoid problems such as film thickness fluctuations due to foreign matters sandwiched between the thin film transfer wafer and the polishing head. Here, a thin film is a film that exhibits different properties from a large lump by thinning, and even if it is a very hard material with a Young's modulus of 150 GPa or higher in bending rigidity, the form is a thin film. By doing so, a very small amount of material displacement may occur.
The flexural rigidity is preferably 150 GPa to 500 GPa in terms of Young's modulus, and this range is suitable in view of the uniform pressure distribution and the effect as a cushion for cushioning. If the Young's modulus exceeds 500 GPa, it will be difficult to process as a backing pad, and even a thin film material will not easily be displaced.

上記ヤング率を満たす材料として、バッキングパッドは、具体的には、ステンレス(SUS)、サファイア、炭化ケイ素よりなる群のいずれかより選択される材料からなることが好ましい。圧力分布の均一化や緩衝用のクッションとしての効果を発揮し得る材料であるからである。   Specifically, the backing pad is preferably made of a material selected from the group consisting of stainless steel (SUS), sapphire, and silicon carbide as a material that satisfies the Young's modulus. This is because it is a material that can exhibit an effect as a cushion for cushioning and uniforming the pressure distribution.

本発明にかかる製造方法においては、バッキングパッドの厚さが0.5mm以上であることが好ましい。0.5mm以上であれば、加圧による圧力分布の偏りに問題が生じることなく、極微量の変位が可能となるため、研磨ヘッドの形状依存性や、シリコン薄膜転写ウェーハと研磨ヘッドの間に挟まれた異物等による膜厚変動といった問題も回避可能となるからである。バッキングパッドの厚さが0.5mm〜2.0mmの範囲であることが、加圧による圧力分布や変位の観点から、より好ましい。   In the manufacturing method concerning this invention, it is preferable that the thickness of a backing pad is 0.5 mm or more. If it is 0.5 mm or more, there is no problem in the bias of the pressure distribution due to pressurization, and a very small amount of displacement is possible. This is because it is possible to avoid problems such as film thickness fluctuations due to foreign matter sandwiched between them. The thickness of the backing pad is more preferably in the range of 0.5 mm to 2.0 mm from the viewpoint of pressure distribution and displacement due to pressurization.

また、バッキングパッドを介してシリコン薄膜転写ウェーハの裏面に対して行う加圧は、空気圧による加圧、または機械的な圧力による加圧であることが好ましい。空気圧による加圧であれば、バッキングパッドを介して当該ウェーハの裏面へ均一に圧力がかかるため、圧力分布の偏りに問題が生じないからである。また、機械的な圧力においても、バッキングパッドを介して当該ウェーハの裏面へ均一に圧力がかかるものであれば、圧力分布の偏りに問題が生じないからである。
空気圧による加圧としては、例えば、バッキングパッド背面から空気を流すエアフローという加圧方法が挙げられ、また、機械的な圧力による加圧としては、例えば、ウェーハ背面を加圧する等の方法が挙げられる。
The pressurization performed on the back surface of the silicon thin film transfer wafer via the backing pad is preferably pressurization by air pressure or pressurization by mechanical pressure. This is because if pressure is applied by air pressure, the pressure is uniformly applied to the back surface of the wafer through the backing pad, so that there is no problem in uneven pressure distribution. In addition, even in the case of mechanical pressure, if pressure is uniformly applied to the back surface of the wafer through the backing pad, there is no problem in uneven pressure distribution.
The pressurization by air pressure includes, for example, a pressurization method called airflow that allows air to flow from the back of the backing pad. The pressurization by mechanical pressure includes, for example, a method of pressurizing the back of the wafer. .

次に、本発明にかかるシリコン薄膜転写ウェーハの研磨装置について、図1に示す例に基づき説明する。
本発明は、シリコン薄膜転写ウェーハWの表面にある単結晶シリコン薄膜W1を研磨するための研磨布1が表面に貼られた定盤4と、シリコン薄膜転写ウェーハWの裏面W2に当接できるバッキングパッド2と、このバッキングパッド2を介してシリコン薄膜転写ウェーハWを保持してシリコン薄膜転写ウェーハWを研磨布1に当接させる研磨ヘッド3と、図1の矢印で示すように、バッキングパッド2と研磨ヘッド3を介してシリコン薄膜転写ウェーハWをその裏面W2から加圧して、定盤4へ押圧する押圧手段(図示せず)と、定盤4を回転駆動および/または研磨ヘッド3を駆動して研磨布1でシリコン薄膜転写ウェーハWを研磨する駆動機構(図示せず)と、を少なくとも有するシリコン薄膜転写ウェーハの研磨装置である。
Next, a silicon thin film transfer wafer polishing apparatus according to the present invention will be described based on the example shown in FIG.
The present invention includes a surface plate 4 having a polishing cloth 1 for polishing a single crystal silicon thin film W1 on the surface of a silicon thin film transfer wafer W, and a backing that can come into contact with the back surface W2 of the silicon thin film transfer wafer W. A pad 2, a polishing head 3 that holds the silicon thin film transfer wafer W through the backing pad 2 and abuts the silicon thin film transfer wafer W on the polishing pad 1, and, as indicated by an arrow in FIG. And a pressing means (not shown) that presses the silicon thin film transfer wafer W from the back surface W2 through the polishing head 3 and presses it against the surface plate 4, and rotationally drives the surface plate 4 and / or drives the polishing head 3. The silicon thin film transfer wafer polishing apparatus has at least a drive mechanism (not shown) for polishing the silicon thin film transfer wafer W with the polishing cloth 1.

そして、本発明ではバッキングパッドが、曲げ剛性がヤング率で150GPa以上の薄膜材料からなることを特徴とする。このように、バッキングパッドを曲げ剛性がヤング率で150GPa以上としたのは、バッキングパットがこの程度の剛性を示すものであれば、加圧による圧力がウェーハ面内で適度に平均化され、圧力分布の偏りが解消され均一化するからである。また、薄膜材料としたのは、加圧に応じてバッキングパッドにμmオーダーの変位が発生し、この極微量の材料の変位が緩衝用のクッションとなるため、研磨ヘッドの形状依存性や、シリコン薄膜転写ウェーハと研磨ヘッドの間に挟まれた異物等による膜厚変動といった問題を回避可能となるからである。ここで、薄膜は、薄くすることによって大きな塊とは異なる性質を示すようになった膜のことであり、曲げ剛性がヤング率で150GPa以上と非常に硬い材料であっても、形態を薄膜とすることで、極微量の材料の変位が生じ得る。
曲げ剛性は、ヤング率で150GPa〜500GPaであることが好ましく、圧力分布の均一化や緩衝用のクッションとしての効果を考慮すると、この範囲が好適となる。ヤング率が500GPaを超えると、バッキングパッドとして加工することが困難となる上に、薄膜材料としても、材料の変位が生じ難くなる。
In the present invention, the backing pad is made of a thin film material having a bending rigidity of Young's modulus of 150 GPa or more. As described above, the bending rigidity of the backing pad is set to 150 GPa or more in terms of Young's modulus. If the backing pad exhibits such a rigidity, the pressure applied by the pressurization is appropriately averaged within the wafer surface, This is because the uneven distribution is eliminated and uniformized. In addition, the thin film material has a displacement on the order of μm in the backing pad in response to the pressurization, and the displacement of this extremely small amount of material becomes a cushion for cushioning. This is because it is possible to avoid problems such as film thickness fluctuations due to foreign matters sandwiched between the thin film transfer wafer and the polishing head. Here, a thin film is a film that exhibits different properties from a large lump by thinning, and even if it is a very hard material with a Young's modulus of 150 GPa or higher in bending rigidity, the form is a thin film. By doing so, a very small amount of material displacement may occur.
The flexural rigidity is preferably 150 GPa to 500 GPa in terms of Young's modulus, and this range is suitable in view of the uniform pressure distribution and the effect as a cushion for cushioning. If the Young's modulus exceeds 500 GPa, it will be difficult to process as a backing pad, and even a thin film material will not easily be displaced.

上記ヤング率を満たす材料として、バッキングパッドは、具体的には、ステンレス(SUS)、サファイア、炭化ケイ素よりなる群のいずれかより選択される材料からなることが好ましい。圧力分布の均一化や緩衝用のクッションとしての効果を発揮し得る材料であるからである。   Specifically, the backing pad is preferably made of a material selected from the group consisting of stainless steel (SUS), sapphire, and silicon carbide as a material that satisfies the Young's modulus. This is because it is a material that can exhibit an effect as a cushion for cushioning and uniforming the pressure distribution.

本発明にかかる研磨装置においては、バッキングパッドの厚さが0.5mm以上であることが好ましい。0.5mm以上であれば、加圧による圧力分布の偏りに問題が生じることなく、極微量の変位が可能となるため、研磨ヘッドの形状依存性や、シリコン薄膜転写ウェーハと研磨ヘッドの間に挟まれた異物等による膜厚変動といった問題も回避可能となるからである。バッキングパッドの厚さが0.5mm〜20mmの範囲であることが、加圧による圧力分布や変位の観点から、より好ましい。   In the polishing apparatus according to the present invention, the thickness of the backing pad is preferably 0.5 mm or more. If it is 0.5 mm or more, there is no problem in the bias of the pressure distribution due to pressurization, and a very small amount of displacement is possible. This is because it is possible to avoid problems such as film thickness fluctuations due to foreign matter sandwiched between them. The thickness of the backing pad is more preferably in the range of 0.5 mm to 20 mm from the viewpoint of pressure distribution and displacement due to pressurization.

また、バッキングパッドを介してシリコン薄膜転写ウェーハの裏面に対して行う加圧は、空気圧による加圧、または機械的な圧力による加圧であることが好ましい。空気圧による加圧であれば、バッキングパッドを介して当該ウェーハの裏面へ均一に圧力がかかるため、圧力分布の偏りに問題が生じないからである。また、機械的な圧力においても、バッキングパッドを介して当該ウェーハの裏面へ均一に圧力がかかるものであれば、圧力分布の偏りに問題が生じないからである。   The pressurization performed on the back surface of the silicon thin film transfer wafer via the backing pad is preferably pressurization by air pressure or pressurization by mechanical pressure. This is because if pressure is applied by air pressure, the pressure is uniformly applied to the back surface of the wafer through the backing pad, so that there is no problem in uneven pressure distribution. In addition, even in the case of mechanical pressure, if pressure is uniformly applied to the back surface of the wafer through the backing pad, there is no problem in uneven pressure distribution.

以下、本発明を実施例及び比較例に基づき説明するが、本発明は実施例及び比較例に限定されるものではない。
〈単結晶シリコン薄膜転写ウェーハの製造〉
酸化膜付き単結晶シリコンウェーハの表面から水素イオンを注入して、水素イオン注入層を設けた後、プラズマ活性化処理を施した。そして、このシリコンウェーハの前記表面と、SOQウェーハからなるハンドルウェーハの表面とを接合して接合ウェーハを得た。続いて、250℃で熱処理を24時間施した後にイオン注入界面で機械剥離を行い、水素イオン注入層を剥離することにより、単結晶シリコン薄膜を転写されたウェーハを作製した。このようにして得た単結晶シリコン薄膜転写ウェーハ(直径150mm、シリコン薄膜の厚さ280nm、石英基板の厚さ625μm、初期の面内膜厚バラツキ50nm)を使用し、下記の通り、研磨処理を行った。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to an Example and a comparative example.
<Manufacture of single crystal silicon thin film transfer wafer>
Hydrogen ions were implanted from the surface of the single crystal silicon wafer with an oxide film to provide a hydrogen ion implanted layer, and then a plasma activation process was performed. Then, the surface of the silicon wafer and the surface of the handle wafer made of the SOQ wafer were bonded to obtain a bonded wafer. Subsequently, after performing heat treatment at 250 ° C. for 24 hours, mechanical peeling was performed at the ion implantation interface, and the hydrogen ion implantation layer was peeled off, thereby manufacturing a wafer to which the single crystal silicon thin film was transferred. Using the thus obtained single crystal silicon thin film transfer wafer (diameter 150 mm, silicon thin film thickness 280 nm, quartz substrate thickness 625 μm, initial in-plane film thickness variation 50 nm), polishing treatment was performed as follows. went.

〈単結晶シリコン薄膜転写ウェーハの研磨〉
シリコン薄膜転写ウェーハの被研磨面となる単結晶シリコン薄膜を研磨布に当接させると共に、シリコン薄膜転写ウェーハの裏面を表1に示す材料からなる厚さ0.75mmのバッキングパッドに当接させた状態とした。この状態において、バッキングパッドを介してシリコン薄膜転写ウェーハをその裏面から1.5psiの研磨圧力により加圧し、研磨布で単結晶シリコン薄膜の表面を100nm研磨した。
研磨布は、シリコン薄膜転写ウェーハの研磨に通常用いられているものを使用し、定盤の表面に貼りつけて研磨した。また、単結晶シリコン薄膜の表面の研磨は、研磨ヘッドを固定したまま研磨布が貼られた定盤を回転駆動させて実施可能した。
尚、シリコン薄膜転写ウェーハのズレを防止するために、シリコン薄膜転写ウェーハの外周を保持するガイドリングを用いた。研磨剤スラリーとして、コロイダルシリカを分散させたアルカリ溶液を使用した。
<Polishing single crystal silicon thin film transfer wafer>
The single crystal silicon thin film to be polished of the silicon thin film transfer wafer was brought into contact with the polishing cloth, and the back surface of the silicon thin film transfer wafer was brought into contact with a backing pad made of the material shown in Table 1 and having a thickness of 0.75 mm. It was in a state. In this state, the silicon thin film transfer wafer was pressurized from the back surface thereof with a polishing pressure of 1.5 psi through a backing pad, and the surface of the single crystal silicon thin film was polished 100 nm with a polishing cloth.
As the polishing cloth, a cloth usually used for polishing a silicon thin film transfer wafer was used, which was attached to the surface of a surface plate and polished. The surface of the single crystal silicon thin film could be polished by rotating and driving a surface plate on which a polishing cloth was stuck with the polishing head fixed.
In order to prevent displacement of the silicon thin film transfer wafer, a guide ring that holds the outer periphery of the silicon thin film transfer wafer was used. An alkaline solution in which colloidal silica was dispersed was used as the abrasive slurry.

Figure 0005629594
Figure 0005629594

上記方法により研磨後、シリコン薄膜転写ウェーハの面内49点を光学干渉計を用いて測定し、面内膜厚バラツキを膜圧の最大値と最小値との差として定義して算出した。面内膜厚バラツキは、10nm以下であることが性能判断基準の一つとなっており、10nm以下であることにより、デバイス特定が安定化することが経験的に知られているものである。結果を図2に示す。
結果として、ヤング率が150以上の材料であるステンレス、サファイア、炭化ケイ素において、面内膜厚バラツキが10nm以下となり、良好な結果を示した(図2 実施例1〜3)。この結果から、曲げ剛性がヤング率で150GPa以上の1mm厚の薄膜材料をバッキングパットとして用いれば、加圧による圧力がウェーハ面内で適度に平均化されると共に、シリコン薄膜転写ウェーハと研磨ヘッドの間に挟まれた異物等による膜厚変動の影響を受けないことで、面内膜厚バラツキを制御可能であることがわかった。
一方、曲げ剛性がヤング率で150GPaに満たない材料をバッキングパッドとした場合、加圧による圧力の偏りやシリコン薄膜転写ウェーハと研磨ヘッドの間に挟まれた異物等による膜厚変動の影響を受けてしまったことにより、面内膜厚バラツキが10nmを越えて大きくなってしまう結果となった(図2 比較例1〜3)。
After polishing by the above method, 49 points in the surface of the silicon thin film transfer wafer were measured using an optical interferometer, and the in-plane film thickness variation was defined as the difference between the maximum value and the minimum value of the film pressure. An in-plane film thickness variation of 10 nm or less is one of the performance criteria, and it is empirically known that device identification is stabilized by being 10 nm or less. The results are shown in FIG.
As a result, in stainless steel, sapphire, and silicon carbide, which are materials having a Young's modulus of 150 or more, the in-plane film thickness variation was 10 nm or less, and good results were shown (FIG. 2, Examples 1 to 3). From this result, if a 1 mm thick thin film material with a bending rigidity of Young's modulus of 150 GPa or more is used as a backing pad, the pressure due to pressurization is appropriately averaged within the wafer surface, and the silicon thin film transfer wafer and the polishing head It was found that the in-plane film thickness variation can be controlled by not being affected by the film thickness fluctuation due to foreign matter sandwiched between them.
On the other hand, when a material whose bending stiffness is less than Young's modulus of 150 GPa is used as a backing pad, it is affected by pressure deviation due to pressurization and film thickness fluctuation due to foreign matter sandwiched between the silicon thin film transfer wafer and the polishing head. As a result, the in-plane film thickness variation was larger than 10 nm (FIG. 2, Comparative Examples 1 to 3).

上記結果により、ヤング率が150以上の材料がバッキングパッドとして好適であることを踏まえたうえで、次に、ステンレス材料を基本として、バッキングパッドの厚みが与える面内膜厚バラツキへの影響について検討した。   Based on the above results, considering that a material with a Young's modulus of 150 or more is suitable as a backing pad, we next examined the influence of the thickness of the backing pad on the in-plane film thickness variation based on stainless steel materials. did.

ステンレスを材料としたバッキングバッドを使用して、上記と同様の条件により、単結晶シリコン薄膜転写ウェーハの研磨を行った。ここで、バッキングパッドの厚みは、0.2mm〜3mmとした。結果を図3に示す。   A single crystal silicon thin film transfer wafer was polished under the same conditions as described above using a backing pad made of stainless steel. Here, the thickness of the backing pad was 0.2 mm to 3 mm. The results are shown in FIG.

結果より、バッキングパットの厚みが0.3mm以上2.5mm以下であれば、面内膜厚バラツキが約10nm以下となり、更に0.5mm以上2mm以下であれば、面内膜厚バラツキが8nm付近で安定することがわかった(図3)。また、バッキングパッドの厚みが0.2mmの場合であると、面内膜厚バラツキが10nmを越えて大きくなってしまうこととなった。これは、バッキングパッドが過度に変形してしまい、圧力が面内で一定にならず、膜厚変動の影響を受けてしまい、面内膜厚バラツキが大きくなったものと考えられる。また、バッキングパッドの厚みが2mmを超えると膜厚バラツキが大きくなる傾向となったのは、ウェーハと研磨ヘッドの間に挟まれた異物等によって膜厚変動の影響を受けたためと考えられる。結果を総合すると、バッキングパッドの厚みは0.5mm以上2.0mm以下であることが好ましいことがわかった。
尚、一般的に物体の曲げ剛性はヤング率×(物体の厚さ)に比例することが知られている。上記の結果から、SUSのヤング率×(物体の厚さ)は、ヤング率190GPa〜210GPa、および物体の厚さ0.5mm〜2mmであることから、23.5〜1680の間にあることが好ましいと推定される。
From the results, if the backing pad thickness is 0.3 mm or more and 2.5 mm or less, the in-plane film thickness variation is about 10 nm or less, and if 0.5 mm or more and 2 mm or less, the in-plane film thickness variation is about 8 nm. (Fig. 3). Further, when the thickness of the backing pad is 0.2 mm, the in-plane film thickness variation exceeds 10 nm. This is presumably because the backing pad was excessively deformed, the pressure was not constant in the surface, and was affected by the film thickness variation, and the in-plane film thickness variation increased. The reason why the variation in film thickness tends to increase when the thickness of the backing pad exceeds 2 mm is considered to be due to the influence of film thickness variation due to foreign matter sandwiched between the wafer and the polishing head. From the overall results, it was found that the thickness of the backing pad is preferably 0.5 mm or more and 2.0 mm or less.
In general, it is known that the bending rigidity of an object is proportional to Young's modulus × (object thickness) 3 . From the above results, the Young's modulus of SUS × (the thickness of the object) 3 is between 23.5 and 1680 because the Young's modulus is 190 GPa to 210 GPa and the thickness of the object is 0.5 mm to 2 mm. Is presumed to be preferable.

本発明によれば、面内膜厚バラツキが安定するため、デバイス性能を安定化させ得るシリコン薄膜転写ウェーハを容易に製造できる。   According to the present invention, since in-plane film thickness variation is stable, a silicon thin film transfer wafer capable of stabilizing device performance can be easily manufactured.

W シリコン薄膜転写ウェーハ
W1 単結晶シリコン薄膜
W2 シリコン薄膜転写ウェーハ裏面
1 研磨布
2 バッキングパッド
3 研磨ヘッド
4 定盤
5 ガイドリング
11 絶縁性基板
11S 絶縁性基板の表面
12 単結晶シリコン基板
12B シリコン薄膜
12S 単結晶シリコンのイオン注入面
13 水素注入層
14 接合基板
15 シリコン薄膜転写ウェーハ
101 研磨ヘッド
102 ウェーハ
D 研磨により除かれたウェーハ
W silicon thin film transfer wafer W1 single crystal silicon thin film W2 silicon thin film transfer wafer back surface 1 polishing cloth 2 backing pad 3 polishing head 4 surface plate 5 guide ring 11 insulating substrate 11S surface of insulating substrate 12 single crystal silicon substrate 12B silicon thin film 12S Single crystal silicon ion implantation surface 13 Hydrogen implantation layer 14 Bonding substrate 15 Silicon thin film transfer wafer 101 Polishing head 102 Wafer D Wafer removed by polishing

Claims (9)

単結晶シリコンウェーハの表面から水素イオンを注入して当該単結晶シリコンウェーハ中に水素イオン注入層を設ける水素イオン注入工程と、
前記単結晶シリコンウェーハの前記表面と、ハンドルウェーハの表面とを接合して接合ウェーハを得る接合工程と、
前記接合ウェーハから前記水素イオン注入層を剥離して、単結晶シリコン薄膜を転写されたウェーハを得る剥離工程と、
剥離により露出された単結晶シリコン薄膜の表面を研磨する研磨工程と、
を少なくとも含むシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法であって、
前記研磨工程が、
前記シリコン薄膜転写ウェーハの表面である前記単結晶シリコン薄膜を研磨布または研磨パッドに当接させ、
前記シリコン薄膜転写ウェーハの裏面を、厚さが0.5mm〜2.0mmであって、曲げ剛性がヤング率で150GPa以上の薄膜材料からなるバッキングパッドに当接させ、
前記バッキングパッドを介して前記シリコン薄膜転写ウェーハを前記裏面から加圧して、
前記研磨布または前記研磨パッドで前記単結晶シリコン薄膜の表面を研磨するシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法。
A hydrogen ion implantation step of implanting hydrogen ions from the surface of the single crystal silicon wafer and providing a hydrogen ion implantation layer in the single crystal silicon wafer;
A bonding step of bonding the surface of the single crystal silicon wafer and the surface of the handle wafer to obtain a bonded wafer;
A peeling step of peeling off the hydrogen ion implanted layer from the bonded wafer to obtain a wafer to which a single crystal silicon thin film is transferred,
A polishing step of polishing the surface of the single crystal silicon thin film exposed by peeling;
A method for producing a silicon thin film transfer wafer containing at least
The polishing step is
Contacting the single crystal silicon thin film, which is the surface of the silicon thin film transfer wafer, with a polishing cloth or a polishing pad;
The back surface of the silicon thin film transfer wafer is brought into contact with a backing pad made of a thin film material having a thickness of 0.5 mm to 2.0 mm and a bending rigidity of 150 GPa or more in Young's modulus,
Pressurizing the silicon thin film transfer wafer from the back surface through the backing pad,
A method for producing a silicon thin film transfer wafer, wherein the surface of the single crystal silicon thin film is polished with the polishing cloth or the polishing pad.
前記バッキングパッドが、ステンレス、サファイア、炭化ケイ素よりなる群のいずれかより選択される材料からなる請求項1記載のシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法。   The method for producing a silicon thin film transfer wafer according to claim 1, wherein the backing pad is made of a material selected from the group consisting of stainless steel, sapphire, and silicon carbide. 前記加圧が、空気圧による加圧である請求項1または請求項に記載のシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法。 The pressure method of producing a silicon thin film transfer wafer according to claim 1 or claim 2, which is pressurized by air pressure. 前記加圧が、機械的な圧力による加圧である請求項1または請求項に記載のシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法。 The pressure method of producing a silicon thin film transfer wafer according to claim 1 or claim 2, which is pressurized by mechanical pressure. 前記ハンドルウェーハが、シリコンウェーハ、サファイアウェーハ、石英ウェーハ、炭化珪素ウェーハ、およびガラスウェーハからなる群から選択される請求項1〜請求項のいずれかに記載のシリコン薄膜転写ウェーハの製造方法。 The method for producing a silicon thin film transfer wafer according to any one of claims 1 to 4 , wherein the handle wafer is selected from the group consisting of a silicon wafer, a sapphire wafer, a quartz wafer, a silicon carbide wafer, and a glass wafer. シリコン薄膜転写ウェーハの表面にある単結晶シリコン薄膜を研磨するための研磨布または研磨パッドが表面に貼られた定盤と、
前記シリコン薄膜転写ウェーハの裏面に当接できるバッキングパッドと、
前記バッキングパッドを介して前記シリコン薄膜転写ウェーハを保持して前記シリコン薄膜転写ウェーハを前記研磨布に当接させる研磨ヘッドと、
前記バッキングパッドと前記研磨ヘッドを介して前記シリコン薄膜転写ウェーハを前記裏面から加圧して前記定盤へ押圧する押圧手段と、
当該定盤を回転駆動および/または当該研磨ヘッドを駆動して前記研磨布で前記シリコン薄膜転写ウェーハを研磨する駆動機構と、
を少なくとも有するシリコン薄膜転写ウェーハの研磨装置であって、
前記バッキングパッドが、厚さが0.5mm〜2.0mmであって、曲げ剛性がヤング率で150GPa以上の薄膜材料からなることを特徴とするシリコン薄膜転写ウェーハの研磨装置。
A surface plate with a polishing cloth or polishing pad for polishing a single crystal silicon thin film on the surface of a silicon thin film transfer wafer,
A backing pad that can contact the back surface of the silicon thin film transfer wafer;
A polishing head for holding the silicon thin film transfer wafer via the backing pad and bringing the silicon thin film transfer wafer into contact with the polishing cloth;
A pressing means for pressing the silicon thin film transfer wafer from the back surface through the backing pad and the polishing head and pressing the wafer against the surface plate;
A driving mechanism for rotating the surface plate and / or driving the polishing head to polish the silicon thin film transfer wafer with the polishing cloth;
A silicon thin film transfer wafer polishing apparatus having at least
A polishing apparatus for a silicon thin film transfer wafer, wherein the backing pad is made of a thin film material having a thickness of 0.5 mm to 2.0 mm and a bending rigidity of 150 GPa or more in Young's modulus.
前記バッキングパッドが、ステンレス、サファイア、炭化ケイ素よりなる群のいずれかより選択される材料からなる請求項記載のシリコン薄膜転写ウェーハの研磨装置The polishing apparatus for a silicon thin film transfer wafer according to claim 6 , wherein the backing pad is made of a material selected from the group consisting of stainless steel, sapphire, and silicon carbide. 前記押圧手段が、空気圧により押圧する手段である請求項6または請求項に記載のシリコン薄膜転写ウェーハの研磨装置。 The polishing apparatus for a silicon thin film transfer wafer according to claim 6 or 7 , wherein the pressing means is means for pressing by air pressure. 前記押圧手段が、機械的な圧力により押圧する手段である請求項6または請求項に記載のシリコン薄膜転写ウェーハの研磨装置。 The polishing apparatus for a silicon thin film transfer wafer according to claim 6 or 7 , wherein the pressing means is means for pressing by mechanical pressure.
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