JPH0346314A - 半導体基板の接合時又は研磨時前の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は貼り合わせ法による半導体基板、例えばＳＯＩ
基板等を製作するための側基板接合時又はその接合体を
研磨する時の研磨治具への装着時における基板の処理方
法に関するものである。

（従来の技術〉 貼り合わせ法による半導体基板例えばＳｏｌ構造のデバ
イスは、従来のシリコン・デバイスが抱える問題を解決
する方法であることから現在盛んに研究が行なわれてい
る。具体的にはＳｏｌ構造にすることにより高速化、ラ
ッチアップ・フリー、耐放射線素子、三次元素子、高耐
圧素子等が可能になる。・現在ＳＯＩ構造を得る方法と
しては５Ｏ８（Ｓｉｌ−ｃｏｎ　ｏｎ　５ａｐｐｈｉｒ
ｅ）　、ＤＩ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌ５ｏｌａｔｉ
ｏｎ）、５ＩＨＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｉ
ｍｐｌａｎｔｅｄ　Ｏｘｙｇｅｎ）　、レーザー・ビー
ムによる再結晶法等があげられるが、その中の■つに貼
り合わせ法による方法がある。

この貼り合わせ法によるＳＤＩ基板作製の工程を第１図
に示す。即ち、先ず鏡面研磨基板１（シリコン〉を第１
図（ａ＞に示すように酸化してシリコン酸化膜２を作り
、■、その鏡面同士を第１図（ｂ）に示すように、酸素
雰囲気中１１００°Ｃで接触させ、そのまま１時間程熱
処理し一体化（結合）する。

次に■、一体止した基板をワックスで研磨治具に装着し
て、研磨しＳＯＩ層を１０００オングストローム〜数ミ
クロン程度まで薄膜化して（第１１図（Ｃ）参照）ＳＯ
Ｉ基板が作製される。

（発明が解決しようとする課題〉 上記貼り合わせによるＳＯＩ基板の作製における大きな
問題の１つとして前記■、の基板接合部のバブル（空間
）があげられる。バブルの原因として接合時に基板間へ
の粉塵、異物等の侵入、接合基板の凸凹、反り等があげ
られる。このバブルを調べる方法として超音波探傷映像
装置がある。これは似接着した基板を水中につけている
状態で基板に超音波を入射する。超音波は接着界面にバ
ブルがあると反射波を生じ、その反射波をモニターする
ことによってバブルの存在を検知する方法である。

しかしながら、従来用いていた超音波探傷映像装置にお
いては、基板を水中につけている状態で超音波を入射す
るので、基板を室温で接着させて熱処理前の仮接着状態
の基板を検査すると、接着基板の外周部に接着不良があ
る場合、そこから水が侵入し、基板を汚すので再度接合
に用いるには洗浄工程が必要となる。また超音波プロー
ブを移動させながら基板全面を評価するので測定時間も
大口径になるにつれて長時間必要とする。

次に、前記■の一体化した基板を研磨治具に装着する際
に、第２図に示すように、気泡３や埃４が研磨治具５と
基板Ｐとの間に存在すると、その厚みだけ隆起し、その
まま研磨を行なうと、そこだけ膜（ＳＯＩ層）が薄くな
る（第３図参照）。なお、図中６はワックスを示す。し
かし今までは、研磨治具５と基板Ｐの間に気泡や埃が存
在しているかどうかを調べる適切な方法がなかったため
、間に気泡や埃があっても分からず、そのまま研磨工程
に移り不良品を出すことがあった。

したがって、本発明の目的とするところは、貼り合わせ
法で製作されるＳＯＩ基板が接合不良又は研磨時埃や気
泡が基板と研磨治具間に入ることがないよう前もって基
板を処理し、常に高品位のＳＯＩ基板の作製に寄与する
ことである。

（問題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の処理方法は、貼り
合わせ法で製造される半導体基板において、接合する２
枚の鏡面基板の少なくともｔ枚に両面鏡面研磨された基
板を用いて、両基板の接合時、又は接合された基板を研
磨仕上げするに際して両基板を似接着又は研磨治具に装
着した状態で両面鏡面研磨した基板の接合していない鏡
面に可視の平行光線を照射し、その反射像の明暗のコン
トラストから、その接着状態又は研磨治具への基板の装
着状態を調べ、基板間又は基板と研磨治具の間に埃や気
泡が存在していないことを確認して次の工程に移るよう
にしたものである。

（作　用〉 可視光の平行光線を照射すると、表面状態によって鏡面
からの反射光の方向が一定でなくなる。

例えば表面が凸状態では反射光は散乱してしまう。

また、表面が凹状態では反射光は集束する。したがって
ＳＯＩ基板の接合界面にバブルがあれば、その表面はバ
ブルによって押されて凸状態になり、反射光は散乱し反
射像として暗く映し出される。

そのため、この反射像を解析することにより予め接着状
態又は装着状態が即座に測定できる。

（実施例〉 表面を熱酸化することにより３０００オングストロ一ム
程度の酸化膜を形成した４インチ（厚さ４５０ミクロン
）の両面鏡面研磨シリコンウェハーと片面鏡面研磨シリ
コンウェハーを室温において、個に接着して一体とする
（第１図（ｂ）参照）。

この似接着した基板Ｐを第４図に示すように試料台７に
鏡面が見えるように設置する。そして１００　Ｗの白熱
灯ランプの光源８を試料台７と３メ一トル離して設置し
、可視光の平行光線９を基板Ｐの鏡面全体に７５度の角
度から入射させる。この基板Ｐの鏡面に入射された平行
光線９は試料台７からｌメール離れた場所に設置した白
いスクリーン１０に反射像１１を作り出す。この時、基
板Ｐに接着不良があると反射像に円形の影１２、又は外
周部に接合不良があれば影１３が現われる。

このようにして、反射像１１に接合不良部の影１２、１
３等が現われた場合は、接着した基板Ｐを離して異物を
取除くか、また気泡部は押圧するなどして再度接着し真
空中１１００℃でそのまま１時間熱処理し、結合する。

次に、この結合された基板Ｐを直径６インチの研磨治具
にエレクトロン・ワックスで装着し、前記と同様、平行
光線源から出た光を基板Ｐの全面に照射する。その反射
像に円形の影の有無を確認し、確認されれば研磨治具と
基板Ｐをよく洗浄し、再度基板Ｐを研磨治具に装着後、
先はどの影がなくなってから基板Ｐを研磨し、ＳＯＩ層
が５ミクロン上１ミクロンの範囲のＳＯ■基板とする（
第５図参照〉。なお、この場合、反射像に影のあるまま
研磨すると影に対応する部分ではＳＯＩ層がなくなる不
良品になった。

（発明の効果〉 本発明による処理方法によれば簡単な装置及び方法で基
板を汚すことなく、かつ非破壊で結合前の接着又は研磨
治具への装着不良が即座に評価できるので、結合加工や
研磨加工による不良をなくすことができるので産業界に
寄与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は貼り合わせ法による薄膜ＳＯＩ
基板の製作工程図、第２図は異種物の入った基板の研磨
工程図、第３図は異種物の入った基板の研磨後のＳＯＩ
基板を示す図、第４図は基板接合の評価方法の構成図、
第５図は本発明により研磨したＳｏｌ基板を示す図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、貼り合わせ法で製作される半導体基板において、接
   合する２枚の鏡面基板の少なくとも１枚に両面鏡面研磨
   された基板を用いて両基板の接合時、又は接合された後
   の基板を研磨仕上げするに際し、両基板を接着、又は研
   磨治具に装着した状態で、両面鏡面研磨した基板の接着
   していない鏡面の全面に可視の平行光線を照射し、その
   反射像の明暗のコントラストからその接着状態又は装着
   状態を評価するようにした半導体基板の接合時又は研磨
   時前の処理方法。