JP5728902B2

JP5728902B2 - SOI wafer manufacturing method and wafer bonding system

Info

Publication number: JP5728902B2
Application number: JP2010262647A
Authority: JP
Inventors: 森本　信之; 信之森本; 雅章藤本; 大輔菊池
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2030-11-25
Also published as: JP2012114282A

Description

本発明は、ＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）ウェーハの製造方法に関し、特に、貼り合わせ界面にゲッタリング効果が付与された貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法に関するものである。また、本発明は、そのようなＳＯＩウェーハの製造に用いられるウェーハ貼り合わせシステムに関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an SOI (Silicon-On-Insulator) wafer, and more particularly to a method for manufacturing a bonded SOI wafer in which a gettering effect is imparted to a bonded interface. The present invention also relates to a wafer bonding system used for manufacturing such an SOI wafer.

半導体デバイス用シリコンウェーハの一つとして貼り合わせＳＯＩウェーハが知られている。ＳＯＩウェーハは、２枚のポリッシュド・ウェーハの間に酸化膜を介在させて貼り合わせたものであり、電気絶縁性の高い酸化膜の層をウェーハ内部に形成することにより、デバイスの高集積化、低消費電力化、高速化、高信頼性を実現できるものである。 A bonded SOI wafer is known as one of silicon wafers for semiconductor devices. An SOI wafer is a bonded wafer with an oxide film interposed between two polished wafers. By forming an oxide film layer with high electrical insulation inside the wafer, high integration of devices is achieved. It can realize low power consumption, high speed and high reliability.

貼り合わせＳＯＩウェーハを用いた半導体素子の製造において、ＳＯＩ基板中に微量な重金属の不純物が存在すると、これらの不純物は製造プロセスの熱処理中に素子活性領域内に拡散し、素子の電気特性を劣化させたり、製造歩留まりを低下させたりする原因となり、その信頼性が低下するので、貼り合わせＳＯＩウェーハにはゲッタリングサイトが必要とされている。 In manufacturing semiconductor devices using bonded SOI wafers, if trace amounts of heavy metal impurities are present in the SOI substrate, these impurities diffuse into the device active region during the heat treatment of the manufacturing process, degrading the electrical characteristics of the device. In other words, the bonded SOI wafer needs to have a gettering site.

貼り合わせＳＯＩウェーハにゲッタリングサイトを付与する従来の方法としては、例えば、有機物が存在する環境下で貼り合わせを行い、貼り合わせ界面に有機物を閉じ込めた状態で接合強化熱処理を行うことにより、貼り合わせ界面に炭素に起因する微小な結晶欠陥を形成させ、この結晶欠陥にゲッタリングさせる方法が知られている（特許文献１参照）。具体的には、有機物を含む雰囲気中でウェーハを洗浄する方法、有機物を含む雰囲気中でウェーハを乾燥させる方法、有機物を含む洗浄液を用いてウェーハ表面を処理する方法、及び有機物を含む処理液をウェーハ表面に塗布又は滴下する方法が挙げられる。 As a conventional method of providing a gettering site to a bonded SOI wafer, for example, bonding is performed in an environment where organic substances exist, and bonding strengthening heat treatment is performed in a state where organic substances are confined at the bonding interface. There is known a method in which minute crystal defects caused by carbon are formed on the mating interface and gettering is performed on the crystal defects (see Patent Document 1). Specifically, a method for cleaning a wafer in an atmosphere containing organic matter, a method for drying a wafer in an atmosphere containing organic matter, a method for treating a wafer surface using a cleaning solution containing organic matter, and a treatment solution containing organic matter The method of apply | coating or dripping on the wafer surface is mentioned.

またゲッタリングサイトを付与する従来の他の方法として、貼り合わせ前のウェーハの表面に不純物イオンを注入することで歪み層を形成し、この歪み層をゲッタリングサイトとして用いる方法も知られている（特許文献２参照）。不純物イオンとしては、Ｃ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｎが用いられ、歪み層の範囲は０．１〜１．０μｍとされている。 As another conventional method for providing a gettering site, a method is also known in which a strained layer is formed by implanting impurity ions into the surface of a wafer before bonding, and this strained layer is used as a gettering site. (See Patent Document 2). As impurity ions, C, Ge, Si, O, He, Ar, Xe, and N are used, and the strained layer has a range of 0.1 to 1.0 μm.

特開２００８−０２８２４４号公報JP 2008-028244 A 特開平８−０７８６４４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-078644

しかしながら、上記特許文献１に記載された方法は、以下に示すように、シリコンウェーハの面内に均一且つ安定的に有機物を吸着させることができないという問題がある。例えば、有機物を含む雰囲気中でウェーハを洗浄する方法では、雰囲気中の有機物の濃度管理が非常に難しい。また、有機物を含む雰囲気中でウェーハを乾燥させる方法も同様であり、環境の僅かな変化によって有機物の吸着量が変化してしまい、非常に不安定である。特にスピンドライヤーを用いた乾燥では、スピンドライヤーの吸気・排気能力や設置環境（例えば、風速、風向、温度、湿度等）の変化により、ウェーハ表面の有機物の濃度の面内分布が不均一になるという問題がある。 However, the method described in Patent Document 1 has a problem that organic substances cannot be adsorbed uniformly and stably within the surface of the silicon wafer, as described below. For example, in a method of cleaning a wafer in an atmosphere containing organic matter, it is very difficult to control the concentration of the organic matter in the atmosphere. The method of drying a wafer in an atmosphere containing organic matter is also the same, and the amount of organic matter adsorbed changes due to slight changes in the environment, which is very unstable. In particular, in drying using a spin dryer, the in-plane distribution of the organic substance concentration on the wafer surface becomes non-uniform due to changes in the intake / exhaust capacity of the spin dryer and the installation environment (for example, wind speed, wind direction, temperature, humidity, etc.). There is a problem.

また、有機物を含む洗浄液を用いてウェーハ表面を処理する方法や有機物を含む処理液をウェーハ表面に塗布又は滴下する方法では、洗浄液や処理液に含まれるパーティクルや微量な金属がそのまま表面に付着し、それらが除去されずに貼り合わせ界面に残存する場合がある。その結果、貼り合わせ不良が発生し、最終的にはデバイス特性を低下させる原因となる。 In addition, in the method of treating the wafer surface using a cleaning solution containing organic matter or the method of applying or dripping the treatment solution containing organic matter on the wafer surface, particles or trace amounts of metal contained in the cleaning solution or treatment solution adhere to the surface as they are. , They may remain at the bonding interface without being removed. As a result, a bonding failure occurs, which ultimately causes a decrease in device characteristics.

一方、上記特許文献２に記載された方法では、貼り合わせ前にイオン注入や析出物を形成するための熱処理など施す必要があるため、工程数増加や生産性低下による製造コストの上昇を招く問題がある。 On the other hand, in the method described in Patent Document 2, since it is necessary to perform ion implantation or heat treatment for forming precipitates before bonding, there is a problem in that the manufacturing cost increases due to an increase in the number of processes and a decrease in productivity. There is.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、貼り合わせＳＯＩウェーハの貼り合わせ界面にゲッタリングサイト源となる有機物を面内均一且つ安定的に吸着させることが可能なＳＯＩウェーハの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to uniformly and stably adsorb an organic substance serving as a gettering site source on a bonding interface of a bonded SOI wafer. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an SOI wafer that is possible.

また、本発明の他の目的は、貼り合わせ界面にゲッタリングサイトを有する高品質な貼り合わせＳＯＩウェーハを製造することが可能なウェーハ貼り合わせシステムを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a wafer bonding system capable of manufacturing a high-quality bonded SOI wafer having a gettering site at the bonding interface.

上記課題を解決するため、本発明によるＳＯＩウェーハの製造方法は、２枚のシリコンウェーハのうち少なくとも一方のウェーハの表面に、当該ウェーハを回転させながら有機物含有ガスを直接吹き付けて所定量の有機物を吸着させた後、前記２枚のウェーハの貼り合わせを行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing an SOI wafer according to the present invention directly sprays an organic substance-containing gas onto a surface of at least one of two silicon wafers while rotating the wafer. After adsorbing, the two wafers are bonded together.

本発明によるＳＯＩウェーハの製造方法、ガス供給ノズルを前記ウェーハの半径方向に所定の周期で複数回スイングさせながら前記有機物含有ガスを吹き付けることが好ましい。この方法によれば、ウェーハの表面に有機物を均一且つ安定的に吸着させることができる。したがって、ゲッタリングサイトが均一に形成された高品質な貼り合わせＳＯＩウェーハを製造することができる。 Preferably, the organic substance-containing gas is sprayed while the gas supply nozzle is swung a plurality of times in a predetermined cycle in the radial direction of the wafer. According to this method, organic substances can be adsorbed uniformly and stably on the surface of the wafer. Therefore, a high-quality bonded SOI wafer in which gettering sites are uniformly formed can be manufactured.

また、本発明によるＳＯＩウェーハの製造方法は、前記ウェーハの中心にガスを吹き付けることが好ましい。この方法によれば、ウェーハの表面への有機物の均一且つ安定的な吹き付けを簡単な構成により実現することができ、特に、有機物の吸着量が少ない場合には効果的である。 In the method for manufacturing an SOI wafer according to the present invention, it is preferable that gas is blown to the center of the wafer. According to this method, uniform and stable spraying of the organic matter onto the surface of the wafer can be realized with a simple configuration, and it is effective particularly when the amount of adsorption of the organic matter is small.

本発明においては、前記有機物含有ガスに希釈ガスを加えることにより、前記有機物含有ガスに含まれる有機物の濃度を調整することが好ましい。この方法によれば、液体の有機物を揮発させて生成される有機物含有ガスの濃度が高い場合であっても、ウェーハ表面に吹き付ける最終的な有機物含有ガスの濃度は低くなるので、有機物の吸着量を制御しやすい。したがって、有機物をより均一且つ安定的に吸着させることができる。 In this invention, it is preferable to adjust the density | concentration of the organic substance contained in the said organic substance containing gas by adding dilution gas to the said organic substance containing gas. According to this method, even if the concentration of the organic substance-containing gas generated by volatilizing the liquid organic substance is high, the final concentration of the organic substance-containing gas sprayed on the wafer surface is low. Easy to control. Therefore, organic substances can be adsorbed more uniformly and stably.

本発明においては、前記有機物含有ガスは、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを含有する不活性ガス、あるいは芳香族炭化水素類、塩化炭化水素類、アルコール類、又はグリコール化合物類の有機物を含む不活性ガスであることが好ましい。これらの有機物のうち、Ｎ−メチル−２−ピロリドンは入手し易く、ウェーハ表面へ吸着しやすい性質を有している。 In the present invention, the organic substance-containing gas is an inert gas containing N-methyl-2-pyrrolidone, or an inert gas containing an organic substance such as aromatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, alcohols, or glycol compounds. A gas is preferred. Among these organic substances, N-methyl-2-pyrrolidone is easily available and has a property of being easily adsorbed on the wafer surface.

また、上記課題を解決するため、本発明によるウェーハ貼り合わせシステムは、回転するシリコンウェーハの表面に有機物含有ガスを直接吹き付けて所定量の有機物を吸着させるガス吹き付け機構と、２枚のシリコンウェーハを貼り合わせるウェーハ貼り合わせ機構を含み、前記有機物含有ガスの吹き付け工程から前記シリコンウェーハの貼り合わせ工程までを連続的に行うことを特徴とする。この場合において、前記ガス吹き付け機構は、ガス供給ノズルと、前記ガス供給ノズルを前記ウェーハの半径方向にスイングさせるアームとを備え、前記ガス供給ノズルは、前記ウェーハの中心から外周まで半径方向に所定の周期で複数回スイングしながら、前記ウェーハの表面に前記有機物含有ガスを吹き付けることが好ましい。この構成によれば、ウェーハの表面に有機物を均一且つ安定的に吸着させることができる。したがって、ゲッタリングサイトが均一に形成された高品質な貼り合わせＳＯＩウェーハを製造することができる。 In order to solve the above problems, a wafer bonding system according to the present invention includes a gas spray mechanism that directly sprays an organic substance-containing gas onto the surface of a rotating silicon wafer to adsorb a predetermined amount of organic substances, and two silicon wafers. A wafer bonding mechanism for bonding is included, and the process from the step of spraying the organic substance-containing gas to the step of bonding the silicon wafer is performed continuously. In this case, the gas blowing mechanism includes a gas supply nozzle and an arm that swings the gas supply nozzle in the radial direction of the wafer, and the gas supply nozzle is predetermined in the radial direction from the center to the outer periphery of the wafer. It is preferable to spray the organic substance-containing gas on the surface of the wafer while swinging a plurality of times with a period of According to this configuration, the organic substance can be uniformly and stably adsorbed on the surface of the wafer. Therefore, a high-quality bonded SOI wafer in which gettering sites are uniformly formed can be manufactured.

本発明によれば、貼り合わせＳＯＩウェーハの貼り合わせ界面にゲッタリングサイト源となる有機物を面内均一且つ安定的に吸着させることが可能なＳＯＩウェーハの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the SOI wafer which can adsorb | suck the organic substance used as a gettering site source uniformly and stably in the bonding interface of a bonding SOI wafer can be provided.

また、本発明によれば、貼り合わせ界面にゲッタリングサイトを有する高品質な貼り合わせＳＯＩウェーハを製造することが可能なウェーハ貼り合わせシステムを提供することができる。 Further, according to the present invention, it is possible to provide a wafer bonding system capable of manufacturing a high-quality bonded SOI wafer having a gettering site at the bonding interface.

図１は、貼り合わせＳＯＩウェーハの製造工程を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a bonded SOI wafer. 図２は、本発明の好ましい実施の形態によるウェーハ貼り合わせシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a wafer bonding system according to a preferred embodiment of the present invention. 図３は、ガス吹き付け機構１０の構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the gas blowing mechanism 10. 図４は、ガス吹き付け機構１０の構成の変形例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a modification of the configuration of the gas blowing mechanism 10. 図５は、ガス混合装置２０の配管系統の一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a piping system of the gas mixing device 20. 図６は、有機物含有ガスの生成方法を説明するための模式図であり、（ａ）はバブリング方式、（ｂ）は揮発方式をそれぞれ示している。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method for generating an organic substance-containing gas, where (a) shows a bubbling method and (b) shows a volatilization method. 図７は、実施例１における有機物の吸着量を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the amount of organic matter adsorbed in Example 1. 図８は、実施例１におけるウェーハのライフタイムマップである。FIG. 8 is a wafer lifetime map in the first embodiment. 図９は、実施例４における有機物の吸着量を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the amount of organic matter adsorbed in Example 4. 図１０は、実施例５における有機物の吸着量を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the amount of organic matter adsorbed in Example 5. 図１１は、実施例６における有機物の吸着量を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the amount of organic matter adsorbed in Example 6. 図１２は、実施例６におけるウェーハのライフタイムマップである。FIG. 12 is a wafer lifetime map in the sixth embodiment. 図１３は、比較例１における有機物の吸着量を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the amount of organic matter adsorbed in Comparative Example 1. 図１４は、比較例１におけるウェーハのライフタイムマップの代表例である。FIG. 14 is a representative example of a wafer lifetime map in the first comparative example. 図１５は、比較例２における有機物の吸着方法を説明するための模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram for explaining an organic substance adsorption method in Comparative Example 2. FIG. 図１６は、比較例２における有機物の吸着量を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the amount of organic matter adsorbed in Comparative Example 2. 図１７は、比較例２におけるウェーハのライフタイムマップであり、（ａ）はスロット１のウェーハ、（ｂ）はスロット１３のウェーハ、（ｃ）はスロット２５のウェーハをそれぞれ示している。FIG. 17 is a lifetime map of a wafer in Comparative Example 2, where (a) shows the wafer in slot 1, (b) shows the wafer in slot 13, and (c) shows the wafer in slot 25, respectively.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、貼り合わせＳＯＩウェーハの製造工程を説明するための模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a bonded SOI wafer.

図１に示すように、貼り合わせＳＯＩウェーハの製造では、まず材料基板として２枚のシリコンウェーハを用意する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。２枚のウェーハのうち一方のウェーハ（第１のウェーハ）は貼り合わせ後に活性層となる活性側ウェーハ２Ａであり、他方のウェーハ（第２のウェーハ）は貼り合わせ後に支持基板となる支持側ウェーハ２Ｂである。なおこれらのウェーハはその表面に自然酸化膜を有している。 As shown in FIG. 1, in manufacturing a bonded SOI wafer, first, two silicon wafers are prepared as material substrates (steps S101 and S102). Of the two wafers, one wafer (first wafer) is an active wafer 2A that becomes an active layer after bonding, and the other wafer (second wafer) is a support wafer that becomes a support substrate after bonding. 2B. These wafers have a natural oxide film on the surface.

次に、支持側ウェーハ２Ｂの表面に所定の厚さの酸化膜（ボックス酸化膜）３を形成する（ステップＳ１０３）。酸化膜の厚さは０．５〜５μｍ程度であることが好ましく、例えば酸化熱処理によって形成することができる。酸化熱処理としては、ドライ酸化処理、ウェット酸化処理、パイロジェニック酸化処理、塩酸酸化処理などを採用することができる。なお、洗浄後の支持用ウェーハ２Ｂの表面には自然酸化膜が存在しているため、要求されるボックス酸化膜３の厚みが薄い場合には、熱酸化による熱酸化膜の形成を省略してもよい。 Next, an oxide film (box oxide film) 3 having a predetermined thickness is formed on the surface of the support side wafer 2B (step S103). The thickness of the oxide film is preferably about 0.5 to 5 μm, and can be formed by, for example, an oxidation heat treatment. As the oxidation heat treatment, dry oxidation treatment, wet oxidation treatment, pyrogenic oxidation treatment, hydrochloric acid oxidation treatment, or the like can be employed. Since the natural oxide film exists on the surface of the supporting wafer 2B after the cleaning, when the required thickness of the box oxide film 3 is thin, the formation of the thermal oxide film by thermal oxidation is omitted. Also good.

次に、活性側ウェーハ２Ａ及び支持側ウェーハ２Ｂの両方に対して、アルカリ洗浄（ＳＣ１洗浄）及び酸洗浄（ＳＣ２洗浄）を行い、さらに純水リンスした後、スピンドライヤーで乾燥させる（ステップＳ１０４）。この洗浄・乾燥処理により、両ウェーハの表面からはパーティクルや有機物が除去され、さらにウェーハの表面は乾燥した状態となる。 Next, alkali cleaning (SC1 cleaning) and acid cleaning (SC2 cleaning) are performed on both the active wafer 2A and the support wafer 2B, and further rinsed with pure water, and then dried with a spin dryer (step S104). . By this cleaning / drying process, particles and organic substances are removed from the surfaces of both wafers, and the surfaces of the wafers are dried.

次に、活性側ウェーハ２Ａ及び支持側ウェーハ２Ｂの表面に有機物含有ガスを直接吹き付けて、当該ウェーハの表面に有機物４を吸着させる（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。この有機物４はゲッタリングサイトの形成に寄与する。なお、有機物４を吸着させる対象は活性側ウェーハ２Ａと支持側ウェーハ２Ｂの両方である必要はなく、活性側ウェーハ２Ａにのみ吸着させてもよく、支持側ウェーハ２Ｂにのみ吸着させてもよい。 Next, the organic substance-containing gas is directly sprayed on the surfaces of the active side wafer 2A and the support side wafer 2B, and the organic substance 4 is adsorbed on the surfaces of the wafers (steps S105 and S106). This organic substance 4 contributes to the formation of a gettering site. The target for adsorbing the organic matter 4 need not be both the active wafer 2A and the support wafer 2B, and may be adsorbed only on the active wafer 2A or may be adsorbed only on the support wafer 2B.

次に、活性側ウェーハ２Ａと支持側ウェーハ２Ｂとを貼り合わせた後（ステップＳ１０７）、貼り合わせ界面の接合強度を高めるため１０００〜１２００℃の温度で熱処理を行う（ステップＳ１０８）。一般的に、この熱処理ではバッチ式の縦型又は横型の熱処理装置が用いられ、一度に複数枚ウェーハが熱処理される。この熱処理により、貼り合わせ界面に閉じ込めた有機物に起因して結晶欠陥が形成され、この結晶欠陥がゲッタリングサイトとなる。さらに、ウェーハの周辺の剥離を防止するため貼り合わせウェーハの外周（テラス）を１ｍｍ程度研削した後、貼り合わせウェーハの活性側の表面を研磨して薄化する（ステップＳ１０９）。以上により、埋め込み酸化膜が形成されたＳＯＩウェーハ２Ｃが完成する。 Next, after bonding the active side wafer 2A and the support side wafer 2B (step S107), heat treatment is performed at a temperature of 1000 to 1200 ° C. in order to increase the bonding strength at the bonding interface (step S108). Generally, in this heat treatment, a batch type vertical or horizontal heat treatment apparatus is used, and a plurality of wafers are heat treated at a time. By this heat treatment, crystal defects are formed due to organic substances confined at the bonding interface, and these crystal defects become gettering sites. Further, after the outer periphery (terrace) of the bonded wafer is ground by about 1 mm in order to prevent peeling of the periphery of the wafer, the active side surface of the bonded wafer is polished and thinned (step S109). Thus, the SOI wafer 2C on which the buried oxide film is formed is completed.

次に、上記製造方法を実現するためのウェーハ貼り合わせシステムについて説明する。 Next, a wafer bonding system for realizing the above manufacturing method will be described.

図２は、本発明の好ましい実施の形態によるウェーハ貼り合わせシステムの構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a wafer bonding system according to a preferred embodiment of the present invention.

図２に示すように、本実施形態によるウェーハ貼り合わせシステム１は、シリコンウェーハ２の表面に有機物含有ガスを吹き付けるためのガス吹き付け機構１０と、有機物含有ガスを生成するガス混合装置２０と、表面に有機物を吸着させた２枚のウェーハの貼り合わせを行う自動貼り合わせ機構３０と、シリコンウェーハ２に吹き付けられた有機物含有ガスを回収するガス回収機構４０と、ウェーハを自動で搬送する搬送ロボット５０とを備えている。 As shown in FIG. 2, the wafer bonding system 1 according to the present embodiment includes a gas spray mechanism 10 for spraying an organic substance-containing gas onto the surface of a silicon wafer 2, a gas mixing device 20 that generates an organic substance-containing gas, An automatic laminating mechanism 30 for laminating two wafers on which organic substances are adsorbed on, a gas recovery mechanism 40 for recovering the organic substance-containing gas blown onto the silicon wafer 2, and a transport robot 50 for automatically transporting the wafers And.

また、ウェーハ貼り合わせシステム１は、洗浄・乾燥済みの活性側ウェーハ２Ａを格納する活性側カセット６１と、洗浄・乾燥済みの支持側ウェーハ２Ｂを格納する支持側カセット６２と、貼り合わせＳＯＩウェーハ２Ｃを格納するＳＯＩウェーハカセット６３を備えており、貼り合わせ前の２枚のウェーハは活性側カセット６１及び支持側カセット６２からそれぞれ取り出され、貼り合わせ後のＳＯＩウェーハ２ＣはＳＯＩウェーハカセット６３に収容される。これらの取り出し及び収容動作は搬送ロボット５０の動作によって行われる。 Further, the wafer bonding system 1 includes an active side cassette 61 for storing the cleaned and dried active side wafer 2A, a support side cassette 62 for storing the cleaned and dried support side wafer 2B, and a bonded SOI wafer 2C. SOI wafer cassette 63 is stored, and two wafers before bonding are taken out from active side cassette 61 and support side cassette 62, respectively, and SOI wafer 2C after bonding is accommodated in SOI wafer cassette 63. The These take-out and storage operations are performed by the operation of the transfer robot 50.

ウェーハ貼り合わせ工程では、活性側カセット６１から活性側ウェーハ２Ａが取り出され、アライナ７０を経由してガス吹き付け機構１０に移載される。アライナ７０はウェーハを各装置に受け渡す前にその位置決めを高速に実現するための装置である。その後、ガス吹き付け機構１０で所定の吸着処理が施された後、自動貼り合わせ機構３０に移載される。 In the wafer bonding step, the active wafer 2 </ b> A is taken out from the active cassette 61 and transferred to the gas blowing mechanism 10 via the aligner 70. The aligner 70 is a device for realizing the positioning at a high speed before the wafer is transferred to each device. Then, after a predetermined adsorption process is performed by the gas blowing mechanism 10, the gas is transferred to the automatic bonding mechanism 30.

さらに、支持側カセット６２から支持側ウェーハ２Ｂが取り出され、活性側ウェーハ２Ａと同様の吸着処理が施され、自動貼り合わせ機構３０に移載される。活性側ウェーハ２Ａおよび支持側ウェーハ２Ｂが共に自動貼り合わせ機構３０に移載されると、両者の貼り合わせが開始される。貼り合わせが完了した後、貼り合わせＳＯＩウェーハ２ＣはＳＯＩウェーハカセット６３に収納され、一連の処理が完了する。その後は一連のウェーハ貼り合わせ工程が繰り返される。 Further, the support-side wafer 2B is taken out from the support-side cassette 62, subjected to the same adsorption treatment as that of the active-side wafer 2A, and transferred to the automatic bonding mechanism 30. When the active wafer 2A and the support wafer 2B are both transferred to the automatic bonding mechanism 30, the bonding of both is started. After the bonding is completed, the bonded SOI wafer 2C is stored in the SOI wafer cassette 63, and a series of processes is completed. Thereafter, a series of wafer bonding steps are repeated.

図３は、ガス吹き付け機構１０の構成を示す模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the gas blowing mechanism 10.

図３に示すように、ガス吹き付け機構１０は、ウェーハ２が搭載される回転ステージ１１と、回転ステージ１１の中心から半径方向にスイング可能なアーム１２と、アーム１２の先端に取り付けられたノズル１３を備えている。 As shown in FIG. 3, the gas blowing mechanism 10 includes a rotary stage 11 on which the wafer 2 is mounted, an arm 12 that can swing in the radial direction from the center of the rotary stage 11, and a nozzle 13 attached to the tip of the arm 12. It has.

ウェーハ２は真空吸着によって回転ステージ上に固定されている。ウェーハ２をその中心を中心軸として所定の回転数で回転させながら、アーム１２の先端に取り付けられたノズル１３から有機物含有ガスを放出することにより、ウェーハ２の表面に有機物を吸着させる。このとき、ガスを吹き出すノズル１３は、ウェーハ２の半径方向の範囲を一定の速度で複数回スイングさせることが好ましいが、ウェーハ２の中心から外周までの半径方向のスイングが必要である。半径以内のスイングでは吸着が不均一となるからである。 The wafer 2 is fixed on the rotary stage by vacuum suction. The organic substance is adsorbed on the surface of the wafer 2 by discharging the organic substance-containing gas from the nozzle 13 attached to the tip of the arm 12 while rotating the wafer 2 at a predetermined rotational speed with the center as the center axis. At this time, the nozzle 13 that blows out the gas preferably swings the range in the radial direction of the wafer 2 a plurality of times at a constant speed, but requires a radial swing from the center of the wafer 2 to the outer periphery. This is because the adsorption becomes non-uniform in the swing within the radius.

ウェーハ２の回転数、ノズル１３のスイング回数、ガスの吹き付け時間等の条件は目標とする有機物の吸着量によって変えればよく、特に限定されない。ただし、ウェーハ２の回転数とガスの吹き付け時間に関しては、ウェーハ全面にガスが均一に供給されるようにする必要がある。例えば、ノズル１３をスイングさせる場合においてウェーハ２の回転数を１ｒｐｍに設定した場合、ガスの吹き付け時間を６０秒以上とする必要がある。ガスの吹き付け時間を例えば３０秒とした場合には、ウェーハ２の半分の領域にしかガスを吹き付けることができないからである。 Conditions such as the number of rotations of the wafer 2, the number of swings of the nozzle 13, and the gas blowing time may be changed according to the target organic substance adsorption amount, and are not particularly limited. However, regarding the rotation speed of the wafer 2 and the gas spraying time, it is necessary to supply the gas uniformly over the entire surface of the wafer. For example, when the rotation speed of the wafer 2 is set to 1 rpm when the nozzle 13 is swung, the gas blowing time needs to be 60 seconds or more. This is because if the gas blowing time is set to 30 seconds, for example, the gas can be blown only to a half region of the wafer 2.

ウェーハ２の表面に有機物を均一且つ安定的に吸着させるためには、ウェーハ２の回転数は３０ｒｐｍ以上とすることが好ましい。また、ノズル１３はウェーハ２上を複数回往復したほうがよく、ノズル１３のスイング回数は２〜４回程度が好ましい。ノズル１３の一往復のスイング時間はウェーハサイズによって異なるが、１０秒以内であることが好ましい。 In order to adsorb organic substances uniformly and stably on the surface of the wafer 2, the rotational speed of the wafer 2 is preferably 30 rpm or more. The nozzle 13 should reciprocate on the wafer 2 a plurality of times, and the number of swings of the nozzle 13 is preferably about 2 to 4 times. The one-way swing time of the nozzle 13 varies depending on the wafer size, but is preferably within 10 seconds.

ノズル１３の先端はウェーハ２の中心に固定的に配置してもよい。ただし、ノズル１３がウェーハ２の中心以外の位置で固定され、ガスが吹き出されると、有機物が不均一に吸着されるため好ましくない。また、ノズル１３をウェーハの中心に固定する場合には、ウェーハの回転数が低すぎるとガスが周辺に流れず、有機物を均一に吸着させることができないので、例えば、３０ｒｐｍ以上とすることが好ましい。 The tip of the nozzle 13 may be fixedly arranged at the center of the wafer 2. However, if the nozzle 13 is fixed at a position other than the center of the wafer 2 and the gas is blown out, organic substances are adsorbed unevenly, which is not preferable. Further, when the nozzle 13 is fixed at the center of the wafer, if the rotation speed of the wafer is too low, the gas does not flow to the periphery and the organic matter cannot be adsorbed uniformly. .

ノズル１３からのガスの吹き出し流量は、目標とする有機物の吸着量に応じて調整すればよく、特に限定するものではない。コスト面を考慮してガスの使用量１０Ｌ／分以下に抑えてもよいが、有機物をウェーハの全面に短時間で吸着させるためには、１０Ｌ／分以上の吹き出し流量とすることが好ましい。 What is necessary is just to adjust the blow-off flow rate of the gas from the nozzle 13 according to the adsorption amount of the target organic substance, and it does not specifically limit it. In consideration of cost, the amount of gas used may be suppressed to 10 L / min or less. However, in order to adsorb organic matter on the entire surface of the wafer in a short time, it is preferable to set the flow rate to 10 L / min or more.

ガスの吹き付け時間も目標とする有機物の吸着量に応じて調整すればよく、所定の吸着量に達するまでガスを吹き付ければよい。例えば、ウェーハ２の回転数を６０ｒｐｍ、ノズル１３の一往復のスイング時間を１０秒、ガスの吹き出し流量を２０Ｌ／分とする場合において、有機物の吸着量を０．０５ｎｇ／ｃｍ^２とする場合、吹き付け時間を１０秒とすればよく、吸着量を０．１ｎｇ／ｃｍ^２とする場合、吹き付け時間を２０秒とすればよい。さらに、吸着量を１ｎｇ／ｃｍ^２する場合、吹き付け時間を２００秒とすればよく、吸着量を５ｎｇ／ｃｍ^２とする場合、吹き付け時間を１０００秒とすればよい。 The gas spraying time may be adjusted according to the target organic substance adsorption amount, and the gas may be sprayed until a predetermined adsorption amount is reached. For example, when the rotational speed of the wafer 2 is 60 rpm, the reciprocating swing time of the nozzle 13 is 10 seconds, and the gas blow-off flow rate is 20 L / min, when the organic substance adsorption amount is 0.05 ng / cm ² , The spraying time may be 10 seconds, and when the adsorption amount is 0.1 ng / cm ² , the spraying time may be 20 seconds. Furthermore, when the adsorption amount is 1 ng / cm ² , the spraying time may be 200 seconds, and when the adsorption amount is 5 ng / cm ² , the spraying time may be 1000 seconds.

また詳細は後述するが、吸着量を調整する方法として有機物含有ガスとは別系統から不活性ガスを供給し、有機物含有ガスを所定の配合比で希釈した後、シリコンウェーハに吹き付ける方法も有効である。 Although details will be described later, it is also effective to supply an inert gas from a system different from the organic substance-containing gas and dilute the organic substance-containing gas at a predetermined mixing ratio and then spray it onto the silicon wafer as a method for adjusting the adsorption amount. is there.

有機物としては、芳香族炭化水素類、塩化炭化水素類、アルコール類、グリコール化合物類等、極性を有し、室温でシリコンに吸着されるものであれば特に限定されないが、中でも著しい効果があるものとして、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が有効である。Ｎ−メチル−２−ピロリドンは入手し易く、ウェーハ表面へ吸着しやすい性質を有しているからである。一方、有機物のキャリアガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。 The organic substance is not particularly limited as long as it is polar and can be adsorbed to silicon at room temperature, such as aromatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, alcohols, glycol compounds, etc. N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is effective. This is because N-methyl-2-pyrrolidone is easily available and has a property of being easily adsorbed on the wafer surface. On the other hand, as the organic carrier gas, an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, or argon gas can be used.

有機物の吸着量は、ガス流量やスイング回数から決めることができるが、有機物含有ガス自体の有機物濃度を監視することで有機物をより安定的に供給することが可能である。例えば、有機物含有ガスの供給ラインにサンプリング用の配管を取り付け、流量制御が可能なフローメータを介してモニタリング装置に接続する。これにより、有機物含有ガスの有機物濃度を計測し、監視することが可能となる。 The amount of organic matter adsorbed can be determined from the gas flow rate and the number of swings, but the organic matter can be supplied more stably by monitoring the organic matter concentration of the organic matter-containing gas itself. For example, a pipe for sampling is attached to the supply line of the organic substance-containing gas, and connected to the monitoring device via a flow meter capable of controlling the flow rate. Thereby, the organic substance concentration of the organic substance-containing gas can be measured and monitored.

図４（ａ）及び（ｂ）は、ガス吹き付け機構１０の変形例を示す模式図である。 FIGS. 4A and 4B are schematic views showing a modification of the gas blowing mechanism 10.

図４（ａ）に示すガス吹き付け機構１０は、複数の穴を有するノズル１３を用いるものである。ノズル１３に設けられた複数の穴は、所定の間隔で一方向に配置されている。複数の穴は、ウェーハの径方向と直交する方向に一次元配列されており、一度のスイングで広範囲の吹き付けを可能としている。また、図４（ｂ）に示すガス吹き付け機構１０は、二次元配列された複数の穴を有するノズルを用いるものである。複数の穴は円盤状のノズル本体の底面に設けられており、有機物含有ガスは複数の穴からシャワーのように吹き出してウェーハの表面の広範囲に供給される。 The gas spraying mechanism 10 shown in FIG. 4A uses a nozzle 13 having a plurality of holes. The plurality of holes provided in the nozzle 13 are arranged in one direction at a predetermined interval. The plurality of holes are one-dimensionally arranged in a direction orthogonal to the radial direction of the wafer, and a wide range of spraying is possible with a single swing. 4B uses a nozzle having a plurality of holes arranged two-dimensionally. The plurality of holes are provided on the bottom surface of the disk-like nozzle body, and the organic substance-containing gas is blown out like a shower from the plurality of holes and supplied to a wide range of the wafer surface.

このように、ガス吹き付け機構１０は、図３に示した単管あるいは単一の穴からガスを吹き出す構成に限定されず、複数の穴からガスを吹き出す構成であってもよく、ノズルの形状や穴の配置も特に限定されない。ただし、前記のように、ノズル１３のスイング回数、ガスの吹き付け時間等の条件は目標とする有機物の吸着量によって変える必要がある。これらの変形例によれば、複数の穴から有機物含有ガスを供給するので、ウェーハ上の広い範囲にガスを吹き付けることができ、ウェーハ表面への有機物の吸着を効率良く行うことができる。 As described above, the gas blowing mechanism 10 is not limited to the configuration in which gas is blown out from the single tube or the single hole shown in FIG. 3, and may be configured to blow out gas from a plurality of holes. The arrangement of the holes is not particularly limited. However, as described above, conditions such as the number of swings of the nozzle 13 and the gas blowing time need to be changed according to the target organic substance adsorption amount. According to these modified examples, since the organic substance-containing gas is supplied from the plurality of holes, the gas can be sprayed over a wide range on the wafer, and the organic substance can be efficiently adsorbed on the wafer surface.

図５は、ガス混合装置２０の配管系統の一例を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a piping system of the gas mixing device 20.

図５に示すように、ガス吹き付け機構１０のノズル１３にはガス混合装置２０から有機物含有ガスが供給される。また、有機物含有ガスはガス回収機構４０によって回収されるので、図示のようにガス吹き付け機構１０がオープンな空間であったとしても周囲への有機物の拡散が防止される。有機物含有ガスを供給するための配管ライン上にはパーティクルフィルタ２１、電磁弁２２ａ〜２２ｄ、流量計２３ａ〜２３ｃが設けられている。これらは一般的なガスラインに使用されているものであり、発塵や汚染の可能性はない。 As shown in FIG. 5, the organic substance-containing gas is supplied from the gas mixing device 20 to the nozzle 13 of the gas blowing mechanism 10. Further, since the organic substance-containing gas is recovered by the gas recovery mechanism 40, even if the gas spraying mechanism 10 is an open space as shown in the drawing, the diffusion of organic substances to the surroundings is prevented. A particle filter 21, electromagnetic valves 22a to 22d, and flow meters 23a to 23c are provided on a piping line for supplying the organic substance-containing gas. These are used in general gas lines, and there is no possibility of dust generation or contamination.

不活性ガス５Ａは電磁弁２２ａ及び流量計２３ａが設けられた第１の配管ライン２４ａを経由してポット２５内に供給され、ポット２５内の有機物２６と混合される。詳細は後述するが、有機物をガスに含有させる方法としては、バブリング方法および揮発方法のどちらを採用しても良い。ポット２５内で生成された有機物含有ガスは、電磁弁２２ｂ、流量計２３ｂ及びパーティクルフィルタ２１が設けられた第２の配管ライン２４ｂを通ってノズル１３に供給される。第２の配管ライン２４ｂの途中には電磁弁２２ｃ及び流量計２３ｃが設けられた第３の配管ライン２４ｃが連結されており、第３の配管ライン２４ｃには希釈用の不活性ガス５Ｃが供給され、有機物含有ガス５Ｂの濃度がさらに調整される。 The inert gas 5A is supplied into the pot 25 via the first piping line 24a provided with the electromagnetic valve 22a and the flow meter 23a, and is mixed with the organic matter 26 in the pot 25. Although details will be described later, either a bubbling method or a volatilization method may be employed as a method of incorporating an organic substance into a gas. The organic substance-containing gas generated in the pot 25 is supplied to the nozzle 13 through the second piping line 24b provided with the electromagnetic valve 22b, the flow meter 23b, and the particle filter 21. A third piping line 24c provided with an electromagnetic valve 22c and a flow meter 23c is connected in the middle of the second piping line 24b, and an inert gas 5C for dilution is supplied to the third piping line 24c. Then, the concentration of the organic substance-containing gas 5B is further adjusted.

図６は、有機物含有ガスの生成方法を説明するための模式図であり、（ａ）はバブリング方式、（ｂ）は揮発方式をそれぞれ示している。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method for generating an organic substance-containing gas, where (a) shows a bubbling method and (b) shows a volatilization method.

図６（ａ）に示すように、バブリング方式は、ポット２５内に用意された液体の有機物４Ａの液体内に窒素ガス等の不活性キャリアガスを直接吹き込み、そのバブリング効果によって有機物の揮発性を高める方式であり、比較的高濃度な有機物のガスを発生させることができる。また、図６（ｂ）に示すように、揮発方式は、ポット２５内に用意された液体の有機物４Ａの液体の表面にキャリアガスを吹き付け、有機物の気化を促進させる方式であり、バブリング方法ほどではないが比較的高濃度な有機物のガスを発生させることができる。このように、有機物をガスに含有させるための装置では、バブリング方式および揮発方式のどちらを採用してもよい。さらに、図示しないが、常温または加熱条件下で自然に揮発させてもよい。有機物によっては加熱されることで揮発しやすくなることから、加熱用ヒーターを用いて有機物の液体を加熱してもよい。加熱ヒーターの種類は特に限定されず、ホットプレート、テープヒーター、ランプ加熱等を用いることができる。 As shown in FIG. 6A, in the bubbling method, an inert carrier gas such as nitrogen gas is directly blown into the liquid organic material 4A prepared in the pot 25, and the volatility of the organic material is reduced by the bubbling effect. This is a method of increasing the organic gas in a relatively high concentration. Further, as shown in FIG. 6B, the volatilization method is a method in which the carrier gas is sprayed on the surface of the liquid organic material 4A prepared in the pot 25 to promote the vaporization of the organic material. However, a relatively high concentration of organic gas can be generated. Thus, in the apparatus for incorporating an organic substance into a gas, either a bubbling method or a volatilization method may be adopted. Further, although not shown, it may be volatilized naturally at room temperature or under heating conditions. Depending on the organic matter, it is likely to volatilize when heated, so the organic liquid may be heated using a heater. The type of the heater is not particularly limited, and a hot plate, a tape heater, lamp heating, or the like can be used.

有機物の分析に関しては、一般的な有機物の吸着量を分析することができるガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）を用いることで、ウェーハ表面の有機物の吸着量を容易に確認することがでる。また、貼り合わせ界面の有機物の吸着量の分析を行う場合、貼り合わせていない状態でアルミケースに保管し、分析装置まで運搬してもよいが、一端貼り合わせを行い、分析直前に活性側ウェーハを支持側ウェーハから剥がして貼り合わせ界面を分析することも可能である。その場合、アルミケースは不要であり、通常のウェーハケースでの運搬が可能である。 Regarding the analysis of organic matter, the amount of adsorption of organic matter on the wafer surface can be easily confirmed by using a gas chromatograph mass spectrometer (GC-MS) that can analyze the amount of adsorption of general organic matter. In addition, when analyzing the amount of organic matter adsorbed at the bonding interface, it may be stored in an aluminum case in an unbonded state and transported to the analyzer. Can be peeled off from the support side wafer to analyze the bonded interface. In that case, an aluminum case is unnecessary, and it can be carried in a normal wafer case.

貼り合わせ界面に存在する有機物の量は、活性側ウェーハまたは支持側ウェーハのどちらか一方の分析を行うことで把握することができる。すなわち、片方のウェーハの有機物の量を２倍にすることで貼り合わせ界面のトータルの有機物の量を求めることができる。 The amount of organic substances present at the bonding interface can be grasped by analyzing either the active wafer or the support wafer. That is, the total amount of organic matter at the bonded interface can be obtained by doubling the amount of organic matter on one wafer.

ウェーハ表面の有機物の面内分布の確認方法としては、例えば、貼り合わせＳＯＩウェーハとして最終的な加工を完了させた後、ＳＯＩ層のライフタイムを測定することで、面内分布を推測することができる。例えば、有機物が多く吸着している領域は、少ししか吸着していない領域に比べ、ＳＯＩ層のライフタイムが短い傾向がある。これは、貼り合わせ界面に存在する有機物がキャリアの再結合を間接的に行うためである。このように、ウェーハ全面のライフタイムを測定することで、ＳＯＩウェーハの貼り合わせ界面に存在する有機物の面内分布を容易にかつ短時間で確認することができる。 As a method for confirming the in-plane distribution of organic substances on the wafer surface, for example, after completing the final processing as a bonded SOI wafer, the in-plane distribution can be estimated by measuring the lifetime of the SOI layer. it can. For example, a region where a large amount of organic matter is adsorbed tends to have a shorter lifetime of the SOI layer than a region where a small amount of organic matter is adsorbed. This is because organic substances present at the bonding interface indirectly recombine carriers. In this way, by measuring the lifetime of the entire wafer surface, the in-plane distribution of the organic matter present at the bonding interface of the SOI wafer can be confirmed easily and in a short time.

以上説明したように、本実施形態による貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法は、回転するウェーハの表面に有機物含有ガスを直接吹き付けるので、ウェーハの表面に所定量の有機物を均一且つ安定的に吸着させることができる。したがって、ゲッタリングサイトが均一に形成された高品質な貼り合わせＳＯＩウェーハを製造することができる。 As described above, the bonded SOI wafer manufacturing method according to the present embodiment sprays organic substance-containing gas directly on the surface of the rotating wafer, so that a predetermined amount of organic substance is uniformly and stably adsorbed on the wafer surface. Can do. Therefore, a high-quality bonded SOI wafer in which gettering sites are uniformly formed can be manufactured.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

（実施例１）
活性側ウェーハおよび絶縁膜が形成された支持側ウェーハとなる２００ｍｍのシリコンウェーハを用意し、図１のウェーハ貼り合わせシステムを用いてウェーハ表面に有機物を吸着させた。有機物含有ガスの吹き付け条件は以下の通りである。まず、ガス流量に関しては、有機物含有ガスの流量を１Ｌ／分とし、濃度制御用の窒素ガスの流量を２９Ｌ／分とし、ノズル１３から供給する合計のガス流量は３０Ｌ／分とした。有機物にはＮＭＰを用い、キャリアガスには窒素ガスを用い、有機物含有ガスの生成方法には窒素ガスによる揮発方式（図６（ｂ）参照）を採用した。 Example 1
A 200 mm silicon wafer serving as a support side wafer on which an active side wafer and an insulating film were formed was prepared, and organic substances were adsorbed on the wafer surface using the wafer bonding system of FIG. The conditions for spraying the organic substance-containing gas are as follows. First, regarding the gas flow rate, the flow rate of the organic substance-containing gas was 1 L / min, the flow rate of nitrogen gas for concentration control was 29 L / min, and the total gas flow rate supplied from the nozzle 13 was 30 L / min. NMP was used for the organic substance, nitrogen gas was used for the carrier gas, and a method for generating the organic substance-containing gas was a volatilization method using nitrogen gas (see FIG. 6B).

また、ウェーハ２の回転数を６０ｒｐｍとし、ノズル１３の一往復のスイング時間は１０秒とし、ノズル１３のスイング回数を、２回、３回、４回、６回、１２回とした。この場合、各スイング回数に対応するガスの吹き付け時間はそれぞれ２０秒、３０秒、４０秒、６０秒、１２０秒となる。このようにノズル１３のスイング回数が異なる条件下で処理した活性側ウェーハ及び支持側ウェーハをそれぞれ１０枚ずつ用意した。 The rotation speed of the wafer 2 was 60 rpm, the reciprocation swing time of the nozzle 13 was 10 seconds, and the number of swings of the nozzle 13 was 2, 3, 4, 6, 12 times. In this case, the gas blowing time corresponding to each swing number is 20 seconds, 30 seconds, 40 seconds, 60 seconds, and 120 seconds, respectively. Thus, 10 active side wafers and 10 support side wafers were prepared, each processed under conditions where the number of swings of the nozzle 13 was different.

次に、スイング回数が同一である１０枚の活性側ウェーハのうち、５枚のウェーハを用いて有機物の吸着量の分析を行った。有機物の吸着量の分析では、活性側ウェーハの有機物の吸着量のみをＧＣ−ＭＳで測定し、その濃度の２倍の値を求め、これを貼り合わせ界面の有機物の吸着量とした。測定結果を図７のグラフに示す。また、残りの５枚のウェーハについては最終的なＳＯＩ加工を行った後、有機物の吸着量の面内分布を評価するためライフタイムマップを作成した。その結果を図８に示す。 Next, among the 10 active wafers having the same number of swings, 5 wafers were used to analyze the amount of organic matter adsorbed. In the analysis of the amount of organic matter adsorbed, only the amount of organic matter adsorbed on the active wafer was measured by GC-MS to obtain a value twice that concentration, and this was taken as the amount of organic matter adsorbed at the bonded interface. The measurement results are shown in the graph of FIG. The remaining five wafers were subjected to final SOI processing, and then a lifetime map was created in order to evaluate the in-plane distribution of the amount of organic matter adsorbed. The result is shown in FIG.

図７に示すように、ＳＯＩウェーハの貼り合わせ界面の有機物の吸着量はノズル１３のスイング回数の増加に合わせて増加し、ガスの吹き付け時間に応じた所定量の有機物を吸着させることができ、連続処理によるバラツキもないことが確認された。また図８に示すように、貼り合わせＳＯＩウェーハの面内分布も均一であった。また、ライフタイムマップの標準偏差を確認したところ、すべて１未満（＜１）であり、後述する比較例よりも改善されていることが確認された。 As shown in FIG. 7, the amount of organic matter adsorbed on the bonded interface of the SOI wafer increases as the number of swings of the nozzle 13 increases, and a predetermined amount of organic matter can be adsorbed according to the gas blowing time. It was confirmed that there was no variation due to continuous treatment. Further, as shown in FIG. 8, the in-plane distribution of the bonded SOI wafer was uniform. Moreover, when the standard deviation of the lifetime map was confirmed, all were less than 1 (<1), and it was confirmed that it improved from the comparative example mentioned later.

（実施例２）
ノズル１３の一往復のスイング時間を１０秒から４秒に変えた点以外は実施例１と同様の条件下で有機物含有ガスの吹き付けを行い、その後、実施例１と同様の評価を行った。なお、一往復のスイング時間を４秒としたことに伴い、ノズル１３のスイング回数を５回、１０回、３０回とした。この場合、各スイング回数に対応するガスの吹き付け時間はそれぞれ２０秒、４０秒、１２０秒となる。その結果、吹き付け時間が実施例１と同じであれば一往復のスイング時間を変えても吸着量の変化はなく、面内分布も良好であることが確認された。 (Example 2)
The organic substance-containing gas was sprayed under the same conditions as in Example 1 except that the one-way swing time of the nozzle 13 was changed from 10 seconds to 4 seconds, and then the same evaluation as in Example 1 was performed. The number of swings of the nozzle 13 was set to 5 times, 10 times, and 30 times as the swing time for one reciprocation was set to 4 seconds. In this case, the gas blowing time corresponding to each swing is 20 seconds, 40 seconds, and 120 seconds, respectively. As a result, if the spraying time was the same as in Example 1, it was confirmed that even if the swing time for one reciprocal swing was changed, the amount of adsorption was not changed and the in-plane distribution was good.

（実施例３）
ウェーハの回転数をパラメータとした点以外は実施例１と同様の条件下で有機物含有ガスの吹き付けを行い、その後、実施例１と同様の評価を行った。またこれに伴い、ノズル１３のスイング回数を４回に設定した。なお、スイング回数に対応するガスの吹き付け時間は４０秒となる。ウェーハの回転数は、３０、６０、１５０、３００、４５０、６００ｒｐｍとした。その結果、有機物の吸着量はすべての回転数において３ｎｇ／ｃｍ^２程度であり、ウェーハの回転数が３０〜６００ｒｐｍの範囲内であれば吸着量に変化がないことが確認された。また、ライフタイムマップの標準偏差も１未満（＜１）であり、面内分布も良好であることが確認された。 (Example 3)
The organic substance-containing gas was sprayed under the same conditions as in Example 1 except that the number of rotations of the wafer was used as a parameter, and then the same evaluation as in Example 1 was performed. Accordingly, the number of swings of the nozzle 13 is set to 4 times. The gas blowing time corresponding to the number of swings is 40 seconds. The number of rotations of the wafer was 30, 60, 150, 300, 450, 600 rpm. As a result, it was confirmed that the adsorbed amount of the organic substance was about 3 ng / cm ² at all the rotational speeds, and the adsorbed amount was not changed if the rotational speed of the wafer was within the range of 30 to 600 rpm. The standard deviation of the lifetime map is also less than 1 (<1), and it was confirmed that the in-plane distribution is also good.

（実施例４）
有機物含有ガスの流量を０．５Ｌ／分とし、濃度制御用の窒素ガスの流量を２９．５Ｌ／分とした点以外は実施例１と同様の条件下で有機物含有ガスの吹き付けを行い、その後、実施例１と同様の評価を行った。その結果、図９に示すように、実施例１に比べて有機物の吸着量は少ないものの、有機物の吸着量は安定しており、ライフタイムマップの標準偏差もすべて１未満（＜１）であった。 Example 4
The organic substance-containing gas was sprayed under the same conditions as in Example 1 except that the flow rate of the organic substance-containing gas was 0.5 L / min and the flow rate of the nitrogen gas for concentration control was 29.5 L / min. The same evaluation as in Example 1 was performed. As a result, as shown in FIG. 9, although the amount of organic matter adsorbed was smaller than that of Example 1, the amount of organic matter adsorbed was stable, and the standard deviation of the lifetime map was all less than 1 (<1). It was.

以上の結果より、有機物含有ガスの流量、および、吹き付け時間を調整することで有機物の吸着量を制御することが可能であることが確認された。 From the above results, it was confirmed that the adsorption amount of the organic substance can be controlled by adjusting the flow rate of the organic substance-containing gas and the spraying time.

（実施例５）
有機物としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いた点以外は実施例１と同様の条件下で有機物含有ガスの吹き付けを行い、その後、実施例１と同様の評価を行った。なお、ガス流量に関しては、ＮＭＰよりもウェーハ表面に吸着しにくいことを考慮し、有機物含有ガスの流量を１Ｌ／分とし、濃度制御用の窒素ガスは使用しなかった。 (Example 5)
Except that IPA (isopropyl alcohol) was used as the organic substance, an organic substance-containing gas was sprayed under the same conditions as in Example 1, and then the same evaluation as in Example 1 was performed. Regarding the gas flow rate, considering that it is less likely to be adsorbed on the wafer surface than NMP, the flow rate of the organic substance-containing gas was set to 1 L / min, and nitrogen gas for concentration control was not used.

その結果、図１０に示すように、実施例１と同様、有機物の吸着量は安定しており、面内分布もすべて＜１であった。また、ＩＰＡはＮＭＰと同様の効果はあるが、同じ吸着量を付けようとするとＮＭＰよりも長い時間吹き付ける必要があるため、生産能力を考慮するとＮＭＰのほうがより好ましいことが確認された。 As a result, as shown in FIG. 10, as in Example 1, the amount of adsorbed organic matter was stable and the in-plane distribution was all <1. Although IPA has the same effect as NMP, it is necessary to spray the same amount of adsorption for a longer time than NMP. Therefore, it was confirmed that NMP is more preferable in consideration of production capacity.

（実施例６）
ノズル１３のスイングを行わずウェーハ２の中心に固定した点以外は実施例１と同様の条件下で有機物含有ガスの吹き付けを行い、その後、実施例１と同様の評価を行った。その結果、図１１及び図１２に示すように、安定性は良く、吹き付け時間に応じて吸着量を制御することも可能であるが、吸着量が５ｎｇ／ｃｍ^２の条件では面内分布を持つことが確認された。 (Example 6)
The organic substance-containing gas was sprayed under the same conditions as in Example 1 except that the nozzle 13 was not swung and fixed at the center of the wafer 2, and then the same evaluation as in Example 1 was performed. As a result, as shown in FIG. 11 and FIG. 12, the stability is good and the adsorption amount can be controlled according to the spraying time. However, the distribution is in-plane when the adsorption amount is 5 ng / cm ^2. It was confirmed.

また図１２に示すように、吹き付け時間が６０秒までの場合では、ライフタイムマップの標準偏差は１未満（＜１）であったが、吹き付け時間が１２０秒の場合では、ライフタイムマップの標準偏差は３程度まで悪化した。したがって、有機物の吸着量を多くする場合はノズル１３をスイングさせたほうがよいことが確認された。 As shown in FIG. 12, when the spraying time is up to 60 seconds, the standard deviation of the lifetime map is less than 1 (<1). However, when the spraying time is 120 seconds, the standard of the lifetime map is shown. The deviation worsened to about 3. Therefore, it was confirmed that the nozzle 13 should be swung in order to increase the amount of organic matter adsorbed.

（比較例１）
活性側ウェーハ及び絶縁膜が形成された支持側ウェーハをそれぞれ２５枚ずつ用意し、これらを有機物（ＮＭＰ）の存在する環境下でＢｔタイプの洗浄機を用いて洗浄し、さらに同じ環境下でスピンドライヤーを用いて乾燥した。その後、活性側ウェーハ２５枚から任意に選択した５枚のウェーハを有機物の吸着量の分析に用い、別の５枚については最終的なＳＯＩ加工を行い、実施例１と同様の評価を行った。その結果を図１３及び図１４に示す。 (Comparative Example 1)
Prepare 25 active wafers and 25 support wafers with an insulating film, wash them using a Bt-type cleaner in the presence of organic matter (NMP), and spin them in the same environment. It dried using the dryer. Thereafter, five wafers arbitrarily selected from 25 active-side wafers were used for the analysis of the amount of organic matter adsorbed, and the final SOI processing was performed on the other five wafers, and the same evaluation as in Example 1 was performed. . The results are shown in FIGS.

図１３のグラフに示すように、５枚のウェーハの有機物の吸着量はいずれも１ｎｇ／ｃｍ２程度であり、有機物の吸着量は安定していることが確認された。ただし、ライフタイムマップの標準偏差はいずれも３未満（＞３）となり、有機物の吸着量の面内分布が不均一であることが確認された。測定したライフタイムマップの代表例を図１４に示す。 As shown in the graph of FIG. 13, the adsorption amount of the organic matter on the five wafers is about 1 ng / cm 2, and it was confirmed that the adsorption amount of the organic matter was stable. However, the standard deviations of the lifetime map were all less than 3 (> 3), and it was confirmed that the in-plane distribution of the adsorption amount of the organic matter was uneven. A representative example of the measured lifetime map is shown in FIG.

また、別の日に同じ設備を用いて同様の評価を行ったところ、有機物の吸着量は２ｎｇ／ｃｍ^２程度となり、前回の結果の約２倍の有機物の吸着量となった。これは、有機物の存在している環境に変化が生じたものと考えられる。さらに、有機物の面内分布も不均一であることが再確認された。したがって、従来の方法では、ウェーハ表面に有機物を吸着させることはできても、所定の濃度に制御することは困難であり、面内分布も不均一であることが確認された。 Moreover, when the same evaluation was performed using the same equipment on another day, the amount of organic matter adsorbed was about ² ng / cm ^2, and the amount of organic matter adsorbed was about twice that of the previous result. This is considered to be caused by a change in the environment where the organic matter exists. Furthermore, it was reconfirmed that the in-plane distribution of the organic matter was non-uniform. Therefore, in the conventional method, it was confirmed that even if organic substances can be adsorbed on the wafer surface, it is difficult to control the concentration to a predetermined concentration and the in-plane distribution is not uniform.

（比較例２）
活性側ウェーハ２５枚と絶縁膜が形成された支持側ウェーハ２５枚とを有機物（ＮＭＰ）の存在しない環境下で洗浄した後、図１５の模式図に示すように、有機物（ＮＭＰ）の溶液８１が入った密閉容器８２の中に所定の時間放置した。各ウェーハはカセット８３内の順に並んだスロット１〜２５にそれぞれ収容し、縦置きの状態で密閉容器８２内に放置した。密閉容器８２内でのウェーハの放置時間は、１分、５分、１０分の３通りとした。その後、活性側ウェーハ２５枚のうちの５枚を有機物の吸着量の分析に用い、別の５枚に対して最終的なＳＯＩ加工を行い、実施例１と同様の評価を行った。有機物の吸着量の分析に用いた５枚のウェーハは、カセット８３のスロット１、７、１３、１９及び２５に収容されていたものを用い、できるだけ分散して選択した。その結果を図１６及び図１７に示す。 (Comparative Example 2)
After cleaning 25 active-side wafers and 25 supporting-side wafers on which an insulating film is formed in an environment free of organic matter (NMP), as shown in the schematic diagram of FIG. 15, a solution 81 of organic matter (NMP) is obtained. The container was left in the sealed container 82 containing for a predetermined time. Each wafer was accommodated in slots 1 to 25 arranged in the order in the cassette 83 and left in the sealed container 82 in a vertically placed state. The time for leaving the wafer in the sealed container 82 was set to 1 minute, 5 minutes, and 10 minutes. Thereafter, five of the 25 active wafers were used for analysis of the amount of organic matter adsorbed, and final SOI processing was performed on another 5 wafers, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The five wafers used for the analysis of the amount of adsorbed organic matter were selected as dispersed as possible using the wafers accommodated in slots 1, 7, 13, 19 and 25 of the cassette 83. The results are shown in FIGS.

図１６のグラフに示すように、ウェーハの放置時間が長くすれば有機物の吸着量も多くなり、有機物の吸着量を調整可能であることが分かった。ただし、カセット内のスロット間でウェーハ表面の有機物の吸着量にばらつきが発生しており、複数枚のウェーハの同時処理は困難であることが分かった。また、図１７のライフタイムマップから明らかなように、有機物の面内分布も不均一であり、スロット間でも面内分布のばらつきが発生していることが確認された。 As shown in the graph of FIG. 16, it has been found that if the wafer is left for a long time, the amount of organic matter adsorbed increases and the amount of organic matter adsorbed can be adjusted. However, the amount of organic matter adsorbed on the wafer surface varies between slots in the cassette, and it was found that simultaneous processing of a plurality of wafers is difficult. Further, as is clear from the lifetime map of FIG. 17, it was confirmed that the in-plane distribution of the organic matter was non-uniform, and variation in the in-plane distribution occurred between the slots.

１ウェーハ貼り合わせシステム
２シリコンウェーハ
２Ａ活性側ウェーハ
２Ｂ支持側ウェーハ
２Ｃ貼り合わせＳＯＩウェーハ
４，４Ａ有機物
５Ａ不活性ガス
５，５Ｂ有機物含有ガス
５Ｃ希釈用不活性ガス
１０ガス吹き付け機構
１１回転ステージ
１２アーム
１３ノズル
２０ガス混合装置
２１パーティクルフィルタ
２２ａ〜２２ｄ電磁弁
２３ａ〜２３ｃ流量計
２４ａ〜２４ｃ配管ライン
２５ポット
３０自動貼り合わせ機構
４０ガス回収機構
５０搬送ロボット
６１活性側カセット
６２支持側カセット
６３ウェーハカセット
７０アライナ
８１有機物（ＮＭＰ）の溶液
８２密閉容器
８３カセット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer bonding system 2 Silicon wafer 2A Active side wafer 2B Support side wafer 2C Bonding SOI wafer 4, 4A Organic substance 5A Inert gas 5, 5B Organic substance containing gas 5C Dilution inert gas 10 Gas spray mechanism 11 Rotating stage 12 Arm 13 Nozzle 20 Gas Mixing Device 21 Particle Filters 22a-22d Electromagnetic Valves 23a-23c Flow Meters 24a-24c Piping Line 25 Pot 30 Automatic Bonding Mechanism 40 Gas Recovery Mechanism 50 Transfer Robot 61 Active Side Cassette 62 Support Side Cassette 63 Wafer Cassette 70 Aligner 81 Organic matter (NMP) solution 82 Airtight container 83 Cassette

Claims

A method of manufacturing an SOI wafer by bonding two silicon wafers, wherein an organic substance-containing gas is directly sprayed on a surface of at least one of the two silicon wafers while rotating the wafer. A method for manufacturing an SOI wafer comprising adhering the two wafers after adsorbing the organic matter.

2. The method for manufacturing an SOI wafer according to claim 1, wherein the organic substance-containing gas is sprayed while the gas supply nozzle is swung a plurality of times in a radial direction of the wafer at a predetermined cycle.

The method for manufacturing an SOI wafer according to claim 1, wherein a gas is blown to the center of the wafer.

The method for producing an SOI wafer according to claim 1 , wherein the organic substance-containing gas is generated by adding a dilution gas to a vaporized liquid organic substance .

The organic substance-containing gas is an inert gas containing N-methyl-2-pyrrolidone or an inert gas containing an organic substance such as aromatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, alcohols, or glycol compounds. The method for manufacturing an SOI wafer according to any one of claims 1 to 4, wherein

Including a gas spraying mechanism for directly spraying an organic substance-containing gas onto the surface of a rotating silicon wafer to adsorb a predetermined amount of organic substances, and a wafer bonding mechanism for bonding two silicon wafers, and from the step of spraying the organic substance-containing gas A wafer bonding system characterized by continuously performing a silicon wafer bonding process.

The gas spray mechanism includes a gas supply nozzle and an arm that swings the gas supply nozzle in the radial direction of the wafer, and the gas supply nozzle includes a plurality of gas supply nozzles in a radial direction from the center to the outer periphery of the wafer. The SOI wafer bonding system according to claim 6, wherein the organic substance-containing gas is sprayed on the surface of the wafer while swinging.