JP6232881B2

JP6232881B2 - Ｓｏｉウェーハの製造方法

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Inventors: 秀光岡部
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Description

本発明は、ＳＯＩ(Silicon on Insulator)ウェーハの製造方法に関し、特に、ＳＯＩ層が面内で均一な厚さを有していることを要求されるＳＯＩウェーハの製造方法に関する。

ＳＯＩウェーハは、支持ウェーハの上に絶縁層を介してＳＯＩ層（活性層）が設けられたものであり、デバイスの高集積化、低消費電力化、高速化、高信頼性等が要求される半導体装置を製造するために、広く用いられている。

図１は、ＳＯＩウェーハ（貼り合わせＳＯＩウェーハ）の従来の製造方法を示すフローチャートである。
この方法では、まず、支持ウェーハの上に、活性層用ウェーハを貼り合わせる（ステップＴ１）。そして、この貼り合わされた支持ウェーハおよび活性層用ウェーハ（以下、「貼り合わせウェーハ」という。）を、接合強化のために、熱処理する（ステップＴ２）。その後、貼り合わせウェーハの端縁部を、面取り加工する（ステップＴ３）。

次に、貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハを平面研削して、活性層用ウェーハを薄型化する（ステップＴ４）。続いて、活性層用ウェーハの研削面を研磨（一次研磨）して、活性層用ウェーハの厚さを、仕上げ厚さよりわずかに厚くなるように調整する（ステップＴ５）。そして、活性層用ウェーハの表面が仕上げ粗度を有するとともに、活性層用ウェーハの厚さが仕上げ厚さになるように、活性層用ウェーハの表面を、さらに研磨（二次研磨）する（ステップＴ６）。このように、研削および研磨により、活性層用ウェーハが薄膜化され（この研磨後の活性層用ウェーハを、以下、「ＳＯＩ層」という。）て、ＳＯＩウェーハが得られる。その後、ＳＯＩウェーハの表面が洗浄される（ステップＴ７）。

図２は、ウェーハの研磨に用いる研磨装置の構成例を示す斜視図であり、図３は、図２の研磨装置でウェーハを研磨するときのウェーハ近傍を示す側面図である。
この研磨装置１は、支持台２と、支持台２の上に設けられた複数（図２の例では、４つ）の吸着盤３と、これらの吸着盤３の上方に配置された定盤４とを備えている。

複数の吸着盤３は、共通の中心軸の周りに、等角度間隔（図２の例では、９０°間隔）に配置されている。各吸着盤３は、円筒形状を有しており、上端に、ウェーハ（たとえば、貼り合わせウェーハ）Ｗを、真空吸着により吸着保持する円形の吸着面３ａ（図３参照）を有している。各吸着盤３は、その中心軸まわりに回転（自転）するようになっている。複数の吸着盤３は、これらの吸着面３ａが、ほぼ同一平面上にのるように配置されている。

定盤４は、円板形状を有して、水平に配置されており、その中心軸の周りに回転するようになっている。平面視において、複数の吸着盤３の全体が、定盤４の領域内に含まれる。定盤４の下面には、研磨パッド（ポリッシングパッド）５が設けられており、研磨パッド５により、吸着盤３の吸着面３ａに保持されたウェーハＷを研磨することができる（図３参照）。研磨の際、吸着盤３、および定盤４は、それぞれの中心軸の周りに回転する。

このような製造方法では、貼り合わせウェーハの面内方向に関して、支持ウェーハの厚さが不均一である場合は、貼り合わせウェーハ全体として均一な厚さを有するように活性層用ウェーハを研磨しても、ＳＯＩ層の厚さは不均一になる。近年、ＳＯＩ層の厚さの面内均一性に対する要求は厳しくなってきている。

通常、支持ウェーハにおいて、活性層用ウェーハを貼り合わせるべき面のみが、貼り合わせ前に研磨（片面研磨）され、貼り合わせ面とは反対側の面は研磨されない。支持ウェーハを両面研磨することにより、支持ウェーハの厚さを、ある程度均一にすることは可能である。このような支持ウェーハを用いると、ＳＯＩ層の厚さが面内で均一になるように活性層用ウェーハを研磨することが容易になる。この場合、得られるＳＯＩウェーハの裏面（ＳＯＩ層とは反対側の面）は、鏡面となる。

しかし、このようなＳＯＩウェーハは、デバイスプロセスで、取り扱いが困難になる場合がある。このため、支持ウェーハは片面研磨するものとし、ＳＯＩウェーハの裏面となる面は、研磨をしていないエッチング面とする必要がある。したがって、ウェーハの面内方向に関して、支持ウェーハの厚さが不均一であることを前提として、支持ウェーハの厚さの分布を把握した上で、ＳＯＩ層の厚さの均一性が得られるように活性層用ウェーハを適切に研磨することが必要になる。

支持ウェーハの面内厚さ分布は、支持ウェーハと活性層用ウェーハとを貼り合わせる工程（ステップＴ１）を実施する前に測定することが考えられる。しかし、その場合、それ以降、少なくとも一次研磨の工程まで（ステップＴ１〜Ｔ５）、その面内厚さ分布の情報を枚葉管理しなければならないので、時間および手間がかかる。

特許文献１には、ＳＯＩ基板を、活性層側から研磨してこの活性層を減厚するＳＯＩ基板の研磨方法が開示されている。この方法では、研磨前の活性層の中心部と外周部との厚さの差、および、研磨前の活性層の全体の厚さの平均値に応じて、研磨圧力、研磨時間が制御される。この制御は、予め実験により取得された研磨制御用のデータに基づいて行われる。これにより、ＳＯＩ層の層厚の面内均一性が向上したＳＯＩ基板が得られるとされている。

特開２００４−２２８３９号公報

しかし、特許文献１の方法では、研磨圧力、および研磨時間を調整することで調整可能なＳＯＩ層の厚さ制御幅は狭く、研磨前の活性層の中心部と外周部との厚さの差が大きい場合には、層厚の面内均一性が向上したＳＯＩ層を得ることは困難であり、過度に研磨圧力を高めたり、研磨時間を長くした場合には、活性層の最外周部で外周ダレ（roll-off）やウェーハ割れを生じるおそれもある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＳＯＩ層の厚さの面内均一性を向上させることができるＳＯＩウェーハの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、下記（１）のＳＯＩウェーハの製造方法を要旨とする。
（１）活性層用ウェーハと支持ウェーハとを酸化膜を介して貼り合せて貼り合わせウェーハを得た後、前記活性層用ウェーハの表面を研磨処理して薄膜化する貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法において、
前記貼り合わせの後の前記支持ウェーハの表面を、保持盤の保持面に吸着保持して、前記活性層用ウェーハの表面である被研磨面を研磨する第１研磨処理工程と、
前記第１研磨処理工程後の前記支持ウェーハの表面を、保持盤の保持面に吸着保持して、前記活性層用ウェーハの前記被研磨面を研磨する第２研磨処理工程と、
前記第１研磨処理工程後で前記第２研磨処理工程前の前記活性層用ウェーハの厚さ分布を測定する活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程と、
前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、前記第２研磨処理工程で使用する前記保持盤の前記保持面の形状を調整する保持面形状調整工程と、
を含み、
前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程が、前記活性層用ウェーハについて、中心部の厚さと周縁部の厚さとを測定する工程を含み、
前記保持面形状調整工程が、前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、前記活性層用ウェーハの中心部の厚さから前記活性層用ウェーハの周縁部の厚さを差し引いた値が正の数である場合には、前記保持面が周縁部に比して中心部で突出した凸面になるように前記保持面を研磨することを含み、前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、前記活性層用ウェーハの中心部の厚さから前記活性層用ウェーハの周縁部の厚さを差し引いた値が負の数である場合には、前記保持面が周縁部に比して中心部で凹んだ凹面になるように前記保持面を研磨することを含むことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。

貼り合わせウェーハにおいて、活性層用ウェーハの表面を研磨すると、その研磨面は、通常、平坦になる。したがって、本発明において、十分な平坦性が確保された保持面に貼り合わせウェーハを保持して、第１研磨処理工程を実施すると、活性層用ウェーハの形状は、支持ウェーハの形状を反映したもの、たとえば、支持ウェーハの形状に対して相補的な形状となる。具体的には、たとえば、支持ウェーハが周縁部に比して中心部で厚さが厚いもの（以下、「凸形状」という。）であれば、活性層用ウェーハは、周縁部に比して中心部で厚さが薄いもの（以下、「凹形状」という。）となり、支持ウェーハが凹形状であれば、活性層用ウェーハは、凸形状となる。

本発明において、第１研磨処理工程後で第２研磨処理工程前の活性層用ウェーハの厚さ分布は、支持ウェーハの厚さ分布を反映したものとなる。このため、活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程を実施することにより、支持ウェーハの形状が活性層用ウェーハの形状に与える影響を軽減、または打ち消すような保持面の形状がわかる。したがって、活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、保持面形状調整工程で、保持面を、このような形状に調整することができる。これにより、第２研磨処理工程実施後の活性層用ウェーハの厚さの面内均一性を向上させることができる。

保持盤の保持面は、たとえば、支持ウェーハが凸形状であれば、周縁部に比して中心部で最も凹んだ凹面にし、また、支持ウェーハが凹形状であれば、周縁部に比して中心部で最も突出した凸面にする。これらの場合、第２研磨処理工程で、貼り合わせウェーハにおいて支持ウェーハの表面が保持盤の保持面に密接されると、支持ウェーハが凸形状（保持面が凹面）の場合は、活性層用ウェーハは、中心部に比して周縁部が突出し、支持ウェーハが凹形状（保持面が凸面）の場合は、活性層用ウェーハは、周縁部に比して中心部が突出する。いずれの場合も、活性層用ウェーハにおいて、突出量が大きい部分ほど、厚さが厚い。

この状態で、活性層用ウェーハの研磨面をさらに研磨（第２研磨処理工程を実施）すると、活性層用ウェーハにおいて突出した部分、すなわち、厚い部分ほど研磨量が大きくなる。したがって、これにより、ＳＯＩ層の厚さの面内均一性が高くなる。

ＳＯＩウェーハの従来の製造方法を示すフローチャートである。研磨装置の構成例を示す斜視図である。図２の研磨装置でウェーハを研磨するときのウェーハ近傍を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る、ＳＯＩウェーハの製造方法を示すフローチャートである。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凸形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第１の一次研磨工程を実施する際に吸着盤に吸着保持された貼り合わせウェーハを示す。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凸形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第１の一次研磨工程を実施した後の貼り合わせウェーハを示す。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凸形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第１の保持面形状調整工程を実施した後の吸着盤を示す。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凸形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第２の一次研磨工程を実施する際に吸着盤に吸着保持された貼り合わせウェーハを示す。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凸形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第２の一次研磨工程を実施した後の貼り合わせウェーハを示す。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凹形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第１の一次研磨工程を実施する際に吸着盤に吸着保持された貼り合わせウェーハを示す。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凹形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第１の一次研磨工程を実施した後の貼り合わせウェーハを示す。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凹形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第１の保持面形状調整工程を実施した後の吸着盤を示す。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凹形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第２の一次研磨工程を実施する際に吸着盤に吸着保持された貼り合わせウェーハを示す。本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凹形状である場合の製造方法を説明するための断面図であり、第２の一次研磨工程を実施した後の貼り合わせウェーハを示す。ＳＯＩウェーハにおいて、活性層の厚さの測定点を示す平面図である。従来の製造方法により６インチのＳＯＩウェーハを製造したときの活性層の厚さの偏差分布を示す図である。本発明の製造方法により６インチのＳＯＩウェーハを製造したときの活性層の厚さの偏差分布を示す図である。従来の製造方法により８インチのＳＯＩウェーハを製造したときの活性層の厚さの偏差分布を示す図である。本発明の製造方法により８インチのＳＯＩウェーハを製造したときの活性層の厚さの偏差分布を示す図である。

本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、前記の通り、「活性層用ウェーハと支持ウェーハとを酸化膜を介して貼り合せて貼り合わせウェーハを得た後、前記活性層用ウェーハの表面を研磨処理して薄膜化する貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法において、前記貼り合わせの後の前記支持ウェーハの表面を、保持盤の保持面に吸着保持して、前記活性層用ウェーハの表面である被研磨面を研磨する第１研磨処理工程と、前記第１研磨処理工程後の前記支持ウェーハの表面を、保持盤の保持面に吸着保持して、前記活性層用ウェーハの前記被研磨面を研磨する第２研磨処理工程と、前記第１研磨処理工程後で前記第２研磨処理工程前の前記活性層用ウェーハの厚さ分布を測定する活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程と、前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、前記第２研磨処理工程で使用する前記保持盤の前記保持面の形状を調整する保持面形状調整工程とを含み、前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程が、前記活性層用ウェーハについて、中心部の厚さと周縁部の厚さとを測定する工程を含み、前記保持面形状調整工程が、前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、前記活性層用ウェーハの中心部の厚さから前記活性層用ウェーハの周縁部の厚さを差し引いた値が正の数である場合には、前記保持面が周縁部に比して中心部で突出した凸面になるように前記保持面を研磨することを含み、前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、前記活性層用ウェーハの中心部の厚さから前記活性層用ウェーハの周縁部の厚さを差し引いた値が負の数である場合には、前記保持面が周縁部に比して中心部で凹んだ凹面になるように前記保持面を研磨することを含むことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法」である。

図４は、本発明の一実施形態に係る、ＳＯＩウェーハの製造方法を示すフローチャートである。図５Ａ〜図５Ｅは、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凸形状である場合の製造方法を説明するための断面図である。図６Ａ〜図６Ｅは、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であって、支持ウェーハが凹形状である場合の製造方法を説明するための断面図である。

この方法では、まず、支持ウェーハ１１の一方表面（貼り合わせ面１１ａ）に、活性層用ウェーハ１２の一方表面（貼り合わせ面１２ａ）を対向させて、支持ウェーハ１１と活性層用ウェーハ１２とを貼り合わせる（ステップＳ１）。支持ウェーハ１１は、予め表面を酸化させて、酸化膜で覆われた状態にしたものを用いる。したがって、支持ウェーハ１１と、活性層用ウェーハ１２とは、酸化膜（絶縁膜）を介して貼り合わされたものとなる。そして、この貼り合わされた支持ウェーハ１１および活性層用ウェーハ１２（以下、「貼り合わせウェーハＷ」という。）を、接合強化のために、熱処理する（ステップＳ２）。その後、貼り合わせウェーハＷの端縁部を、面取り加工する（ステップＳ３）。

次に、貼り合わせウェーハＷの活性層用ウェーハ１２を、平面研削して、活性層用ウェーハ１２を薄型化し（ステップＳ４）、さらに研磨する。以下、貼り合わせウェーハＷの研磨を、図２および図３に示した研磨装置１を用いて行う場合を例として説明する。

研磨装置１に備えられた吸着盤３の吸着面３ａは、支持ウェーハ１１の厚さの面内ばらつきに比して、十分に平坦であるものとする。図５Ａ、図５Ｃ、図５Ｄ、図６Ａ、図６Ｃ、および図６Ｄに示すように、この実施形態では、吸着盤３の吸着面３ａには、溝７が形成されていて、溝７を介した吸引により、吸着面３ａにウェーハを吸着（真空吸着）させることができる。溝７は、たとえば、平面視において、渦巻き状に形成された１本の溝であってもよい。

まず、支持ウェーハ１１において、貼り合わせ面１１ａとは反対側の面である被保持面１１ｂを、真空吸着により、吸着盤３の吸着面３ａに吸着して、貼り合わせウェーハＷを保持する（図５Ａ、および図６Ａ参照）。この際、吸着面３ａと被保持面１１ｂとが密接するようにする。そして、この状態で、活性層用ウェーハ１２において貼り合わせ面１２ａの反対側の面である被研磨面１２ｂを研磨する（ステップＳ５；第１の一次研磨工程）。研削（ステップＳ４）が施された被研磨面１２ｂは表面粗度が大きい。第１の一次研磨工程により、被研磨面１２ｂの表面粗度は低減される。

研磨後の活性層用ウェーハ１２の厚さは、最終的な活性層用ウェーハ１２（ＳＯＩ層）の厚さ（仕上げ厚さ）に比して、たとえば、５μｍ程度厚くなるようにする。図５Ａ、および図６Ａにおいて、研磨後の表面（新たな被研磨面１２ｂ）を、破線で示す。一次研磨を施された被研磨面１２ｂの表面粗度は、最終的なＳＯＩウェーハにおける被研磨面１２の表面粗度（仕上げ粗度）より大きい。ここで、「一次研磨」には、第１の一次研磨工程における研磨のみならず、後述の第２および第３の一次研磨等における研磨が含まれる。

次に、吸着盤３の吸着を解除して、貼り合わせウェーハＷを吸着盤３から外し、貼り合わせウェーハＷにおいて、中心部と周縁部とで、活性層用ウェーハ１２の厚さを測定する（ステップＳ６；活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程）。測定方法としては、たとえば、フーリエ変換赤外分光法、光干渉法、エリプソメトリ法などを採用することができる。図５Ｂ、および図６Ｂに、活性層用ウェーハ１２における厚さ測定位置を、矢印で示す。

第１の一次研磨工程により、研磨後の活性層用ウェーハ１２の断面形状は、支持ウェーハ１１の断面形状を反映したものとなる。すなわち、支持ウェーハ１１が凸形状であれば、研磨後の活性層用ウェーハ１２は、凹形状となり（図５Ｂ参照）、支持ウェーハ１１が凹形状であれば、研磨後の活性層用ウェーハ１２は、凸形状となる（図６Ｂ参照）。

このため、活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程を実施することにより、支持ウェーハ１１の面内厚さ分布を推定することができる。たとえば、上記厚さ測定の結果に基づき、貼り合わせウェーハＷの周縁部における活性層用ウェーハ１２の厚さ（以下、「活性層用ウェーハ周縁部厚さ」という。）から、貼り合わせウェーハＷの中心部における活性層用ウェーハ１２の厚さ（以下、「活性層用ウェーハ中心部厚さ」という。）を差し引いた値が、支持ウェーハ１１の中心部の厚さ（以下、「支持ウェーハ中心部厚さ」という。）から、支持ウェーハ１１の周縁部の厚さ（以下、「支持ウェーハ周縁部厚さ」という。）を差し引いた値に等しいと推定することができる。

この場合、活性層用ウェーハ周縁部厚さから活性層用ウェーハ中心部厚さを差し引いた値が、正の数であれば、支持ウェーハ中心部厚さから支持ウェーハ周縁部厚さを差し引いた値は、正の数となる。また、活性層用ウェーハ周縁部厚さから活性層用ウェーハ中心部厚さを差し引いた値が、負の数であれば、支持ウェーハ中心部厚さから支持ウェーハ周縁部厚さを差し引いた値は、負の数となる。このように、活性層用ウェーハ周縁部厚さから活性層用ウェーハ中心部厚さを差し引いた値が、正の数か、負の数かにより、支持ウェーハ中心部厚さから支持ウェーハ周縁部厚さを差し引いた値が、正の数か、負の数かを判断することができるので、これにより、支持ウェーハ１１が、凸形状であるか、凹形状であるかを判定（凹凸判定）できる。

このため、この凹凸判定の結果に基づき、支持ウェーハ１１の形状が活性層用ウェーハ１２の形状に与える影響を打ち消す（軽減する）ような吸着面３ａの形状がわかる。結局、活性層用ウェーハ１２の厚さ分布がわかれば、それに基づき、吸着面３ａを、支持ウェーハ１１の形状が活性層用ウェーハ１２の形状に与える影響を打ち消す（軽減する）ような形状に調整することができる。吸着盤３の吸着面３ａをこのような形状にするべく、活性層用ウェーハ周縁部厚さと、活性層用ウェーハ中心部厚さとに基づき、吸着面３ａを研磨する（ステップＳ７；第１の保持面形状調整工程）。

具体的には、活性層用ウェーハ中心部厚さから活性層用ウェーハ周縁部厚さを差し引いた値が、負の数である場合には、吸着面３ａが、周縁部に比して中心部で最も凹んだ凹面になるように、吸着面３ａを研磨し（図５Ｃ参照）、活性層用ウェーハ中心部厚さから活性層用ウェーハ周縁部厚さを差し引いた値が、正の数である場合には、吸着面３ａが、周縁部に比して中心部で最も突出した凸面になるように、吸着面３ａを研磨する（図６Ｃ参照）。この際、支持ウェーハ中心部厚さと、支持ウェーハ周縁部厚さとの差が、吸着面３ａにおいて周縁部に対する中心部の突出量または凹み量に等しくなるようにすることが望ましい。

吸着盤３は、少なくとも、吸着面３ａ近傍の部分が樹脂（たとえば、アクリル）からなることが望ましい。この場合、吸着面３ａを、研磨により、容易に、所望の凸形状、または凹形状に成形することができる。このように成形するための方法としては、ウェーハの表面を、所望の凸形状、または凹形状に成形するための方法、たとえば、研磨パッド５（図３参照）を貼り合わせウェーハＷに押しつける圧力、および研磨時間を制御する公知の方法（特許文献１参照）を適応することができる。この場合、研磨装置１自体で、吸着面３ａを成形することができ、別の器具を用意する必要はない。

次に、このように成形された吸着面３ａに、上記第１の一次研磨工程で研磨された貼り合わせウェーハＷを保持する。この際、吸着面３ａと被保持面１１ｂとが密接するようにする。これにより、支持ウェーハ１１が凸形状（吸着面３ａが凹面）の場合は、活性層用ウェーハ１２は、中心部に対して周縁部が突出し（図５Ｄ参照）、支持ウェーハ１１が凹形状（吸着面３ａが凸面）の場合は、活性層用ウェーハ１２は、周縁部に対して中央部が突出する（図６Ｄ参照）。すなわち、支持ウェーハ１１の形状によらず、活性層用ウェーハ１２は、被研磨面１２ｂ側で、活性層用ウェーハ１２の厚い部分ほど突出する。

この状態で、活性層用ウェーハ１２の被研磨面１２ｂを研磨し、被研磨面１２ｂを平坦にする（ステップＳ８；第２の一次研磨工程）。この際、活性層用ウェーハ１２において、突出量が大きい部分、すなわち、厚い部分ほど、研磨量が大きくなる。したがって、この研磨により、活性層用ウェーハ１２（得られるＳＯＩウェーハにおけるＳＯＩ層）の厚さの面内均一性が高くなる。図５Ｄ、および図６Ｄに、研磨後の表面（新たな被研磨面１２ｂ）を破線で示す。

その後、活性層用ウェーハ１２（ＳＯＩ層）の厚さ（厚さ分布）をさらに調整する場合（ステップＳ９のＹＥＳ）は、再度、ステップＳ６〜ステップＳ８（第２の活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程、第２の保持面形状調整工程、第３の一次研磨工程）を実施する。第２の保持面形状調整工程を実施する際に、定盤４により吸着盤３に与える圧力は、必要により、第１の保持面形状調整工程での圧力に対して微調整する。これにより、活性層用ウェーハ１２の厚さの面内均一性を、さらに高くすることができる。必要により、ステップＳ６〜ステップＳ８をさらに繰り返す。

活性層用ウェーハ１２の厚さをさらに調整しない場合（ステップＳ９のＮＯ）は、最後に一次研磨（ステップＳ８）を行ったときの貼り合わせウェーハＷの保持盤３による保持を維持したまま、活性層用ウェーハ１２の表面を研磨する（ステップＳ１０；二次研磨工程）。この研磨により、活性層用ウェーハ１２の表面粗度を仕上げ粗度まで低減するとともに、活性層用ウェーハ１２の厚さが仕上げ厚さになるように調整する。これにより、活性層用ウェーハ１２は、ＳＯＩ層１３となり、支持ウェーハ１１の上にＳＯＩ層１３が設けられたＳＯＩウェーハＷｓが得られる（図５Ｅ、および図６Ｅ参照）。
その後、このＳＯＩウェーハＷｓを洗浄する（ステップＳ１１）。

以上の方法によれば、活性層用ウェーハ１２の形状に対する支持ウェーハ１１の形状の影響を、低減、または打ち消すように、吸着盤３の吸着面３ａの形状が調整される。したがって、この方法により、ＳＯＩ層１３の厚さの面内均一性を向上させることができる。また、以上の方法によれば、活性層用ウェーハ１２の厚さ分布は、第１の一次研磨工程の後に測定される。このため、支持ウェーハ１１と活性層用ウェーハ１２との貼り合わせ前に支持ウェーハ１１の厚さ分布を測定して、その情報を、第１の一次研磨工程を実施するまで枚葉管理する必要はない。これにより、管理に要する時間および手間を削減することができる。

直径が約６インチ（約１５０ｍｍ）のＳＯＩウェーハ、および直径が約８インチ（約２００ｍｍ）のＳＯＩウェーハのそれぞれを、従来の製造方法（図１参照）、および本発明の製造方法（図４参照）により製造し、ＳＯＩ層の厚さ（膜厚）を測定した。

一次研磨は、図２に示す研磨装置１（４ヘッド構造のバッチ式片面研磨装置）を使用して行った。保持盤４は、アクリル板であり、研磨パッド５は、ポリウレタン性のものであった。研磨液として、砥粒（コロイダルシリカ）を含むアルカリを主剤とする水溶液スラリーを用いた。
活性層用ウェーハの厚さは、ＦＴＩＲ法により測定した。

二次研磨は、図示しない枚葉式の片面研磨装置であって、不織布からなる研磨布を備えたものを使用して行った。研磨液として、砥粒（一次研磨で用いた研磨液のコロイダルシリカよりサイズの小さいコロイダルシリカ）を含むアルカリを主剤とする水溶液スラリーを用いた。
従来の製造方法として、所定の狙い値のＳＯＩ層厚さになるように活性層用ウェーハに対して一次研磨（厚さ制御）処理を行った後、枚葉式の片面研磨装置を用いて二次研磨（表面仕上げ）処理を行った。

本発明の製造方法として、第１の一次研磨（厚さ制御）処理後の活性層用ウェーハの厚さ測定において、中心部厚さの値から周縁部厚さの値を差し引いた値の絶対値が０．０５μｍ以上の差があった場合に、保持盤に対して研磨処理を施して形状調整した。その後、所定の狙い値のＳＯＩ層厚さになるように活性層に対して第２の一次研磨（厚さ制御）処理を行った。一方、当該絶対値が０．０５μｍ未満の場合は、保持盤の形状調整は行わずに、第２の一次研磨（厚さ制御）処理を行った。その後、枚葉式の片面研磨装置にて二次研磨（表面仕上げ）処理を行った。

図７に、ＳＯＩウェーハＷｓにおける膜厚測定位置を黒丸で示す。膜厚測定位置は、ＳＯＩウェーハＷｓにおいて、
(i) 中心、
(ii) 周縁部で中心周りに９０°ずつ離間した４点、および
(iii) 上記(i)の点と上記(ii)の各点との中点
とした。すなわち、１枚のＳＯＩウェーハＷｓにつき、９点で、ＳＯＩ層の厚さを測定した。

結果を、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、および図９Ｂに示す。これらの図は、目標の膜厚（膜厚狙い値；図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、および図９Ｂに破線で示す。）に対する測定された膜厚の偏差の度数分布（以下、「膜厚偏差分布」という。）を示している。これらの図で、「膜厚狙い値」を、偏差がゼロとしている。測定したＳＯＩウェーハには、支持ウェーハが、凸形状のものと凹形状のものとの双方が含まれていた。

図８Ａに、従来の製造方法で製造したＳＯＩウェーハであって、直径が約６インチのものの膜厚偏差分布を示す。膜厚の測定数は、約３０００であった。図８Ｂに、本発明の製造方法で製造したＳＯＩウェーハであって、直径が約６インチのものの膜厚偏差分布を示す。膜厚の測定数は、約２０００であった。図９Ａに、従来の製造方法で製造したＳＯＩウェーハであって、直径が約８インチのものの膜厚偏差分布を示す。膜厚の測定数は、約５０００であった。図９Ｂに、本発明の製造方法で製造したＳＯＩウェーハであって、直径が約８インチのものの膜厚偏差分布を示す。膜厚の測定数は、約６００であった。

図８Ａと図８Ｂとを対比すると明らかなように、直径が６インチのＳＯＩウェーハでは、従来の製造方法により製造した場合に比して、本発明の方法により製造した場合は、膜厚の偏差を大幅に低減できる。同様に、図９Ａと図９Ｂとを対比すると明らかなように、直径が８インチのＳＯＩウェーハでは、従来の製造方法により製造した場合に比して、本発明の方法により製造した場合は、膜厚の偏差を大幅に低減できる。この結果より、ＳＯＩウェーハの直径によらず、本発明の製造方法により、従来の製造方法に比して、ＳＯＩ層の厚さの面内均一性を向上できることがわかる。

３：吸着盤、３ａ：吸着面、１１：支持ウェーハ、
１１ａ：支持ウェーハの貼り合わせ面、１１ｂ：支持ウェーハの被保持面、
１２：活性層用ウェーハ、１２ａ：活性層用ウェーハの貼り合わせ面、
１２ｂ：活性層用ウェーハの被研磨面、Ｗ：貼り合わせウェーハ、
Ｗｓ：ＳＯＩウェーハ

Claims

活性層用ウェーハと支持ウェーハとを酸化膜を介して貼り合せて貼り合わせウェーハを得た後、前記活性層用ウェーハの表面を研磨処理して薄膜化する貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法において、
前記貼り合わせの後の前記支持ウェーハの表面を、保持盤の保持面に吸着保持して、前記活性層用ウェーハの表面である被研磨面を研磨する第１研磨処理工程と、
前記第１研磨処理工程後の前記支持ウェーハの表面を、保持盤の保持面に吸着保持して、前記活性層用ウェーハの前記被研磨面を研磨する第２研磨処理工程と、
前記第１研磨処理工程後で前記第２研磨処理工程前の前記活性層用ウェーハの厚さ分布を測定する活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程と、
前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、前記第２研磨処理工程で使用する前記保持盤の前記保持面の形状を調整する保持面形状調整工程と、
を含み、
前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程が、前記活性層用ウェーハについて、中心部の厚さと周縁部の厚さとを測定する工程を含み、
前記保持面形状調整工程が、前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、前記活性層用ウェーハの中心部の厚さから前記活性層用ウェーハの周縁部の厚さを差し引いた値が正の数である場合には、前記保持面が周縁部に比して中心部で突出した凸面になるように前記保持面を研磨することを含み、前記活性層用ウェーハ厚さ分布測定工程の測定結果に基づき、前記活性層用ウェーハの中心部の厚さから前記活性層用ウェーハの周縁部の厚さを差し引いた値が負の数である場合には、前記保持面が周縁部に比して中心部で凹んだ凹面になるように前記保持面を研磨することを含むことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。