JPH03501191A - 処理されたシリコンウエハ上の光学的平坦面 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 処理されたシリコンウェハ上の光学的平坦面［発明の背景］ １、発明の技術分野 この発明は、半導体ウェハに関し、特に光学的に平坦なシリコンウェハの生成お よび結合方法に関する。

２、関連技術の説明 シリコンのような半導体材料は幾つかの形式の光学装置中で使用されている。ウ ェハまたはチップ形態のいずれにせよシリコンはその電気的性質のために最も頻 繁に使用されている。しかしながら成る装置においてはシリコン材料の電気的お よび光学的性質の両者が重要である。そのような装置の一例は米国特許３，８２ ４．００２号明細書（発明者Ｔｅｒｒｙ　Ｄ、Ｂｅａｒｄ　）に記載されている ようなシリコン液晶光バルブである。そのような装置は厚さが約５ミルで直径が 約２インチの非常に薄いシリコンウェハを利用している。液晶光バルブ中のシリ コンウェハは１７４波長より良好な光学的平坦性を有することが重要である。ウ ェハは非常に薄く可撓性を有しており、研磨技術に限界があるためにウェハの得 られる平坦性は理想にほど遠いものであることが認められる。特にピーク部と谷 部との偏差は一般的にそれぞれの側面で５ミクロン程度である。

一方の側面の平坦性の偏差は他方の側面の平坦性の偏差とは無関係であるから、 厚さの偏差は１０ミクロンに達する。液晶光バルブではウェハの表面は１ミクロ ン以内の平坦性を存することが好ましい。

光学的平坦性を有するシリコンウェハを製造する改良された方法の一つは、米国 特許４，４７０，８５８号明細書に記載されている。この米国特許４，４７０， ８５６号明細書に記載された方法は平坦な基盤上に光学的平坦性を有するシリコ ンウェハをプレスすることにより流体静力学的にシリコンウェハを平坦にし、基 盤にシリコンウェハを固定するために液体接着剤を使用している。この方法は許 容できるような光学的平坦性を有する結合されたウェハを生成するが欠点も有し ている。すなわち液晶光バルブ中で使用されるとき、シリコンウェハはその上面 に付着された誘電体ミラーを有することがある。もしもミラーが流体静力学的な 平坦化動作の前にウェハに付着されるならば、ミラーと光学的平坦面との接触は ミラー中に欠陥を生成する可能性がある。もしもミラーが流体静力学的な平坦化 動作の後で付着されるならば、液体接着剤は一般的にその後のミラーの接着のた めに必要な高い温度に耐えることができない。また接着剤の層はその厚さが完全 に均一でなければ液晶光バルブ中に生成される画像を歪ませることになる。

さらに基盤に接合する前にゲート酸化のような他の方法でウェハが処理されるな らば、そのような処理によって生じたウェハの平坦でない表面は、光学的平坦面 によってプレスされたときウェハを変形させる。その結果非均−な圧力の印加を 含む処理されたウェハを基盤に取り付ける任意の手段がウェハに許容できない変 形または欠陥を生じさせる。したがって接着剤を使用することなく、または非均 −な圧力の印加またはウェハ上面との接触なしに光学的に平坦なシリコンウェハ を生成し、ウェハを接合する方法を提供することが望まれている。

本発明者は静電結合として知られている技術が光学的に平坦なシリコンウェハの 生成に使用されるときを効であることを発見した。この静電結合技術は例えば米 国特許４．６８０，２４３号明細書（１９８７年７月１４日、発明者Ｓｈｉｍｋ ｕｎａｓ外）および文献（Ｐ、Ｒ，Ｙｏｕｎｇｅｒ、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎ ｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　５ｏｌｉｄｓ、３ｇおよび３９．ノースホーラ ンド社、１９８０年、９０４〜９１４頁）に記載されている。この文献に記載さ れているように、静電結合はガラス内にイオン伝導を生じるような高い温度およ び結合形成を行うことができるようにイオン移動を行こなわせる高い電圧を必要 とするフィールド補助シール技術である。得られる結合の正確なメカニズムはよ く知られていないが、イオン交換が結合プロセス中に生じるものと信じられてい る。従来の静電結合の利用は得られる表面の光学的平坦性以外の問題の解決のた めに行われている。例えば米国特許４，２９４．８０２号明細書を参照すると、 紫外線光による損傷から太陽電池を保護するためにシリコンに硼珪酸ガラスを静 電結合することが記載されている。またその他にも参考文献がある（Ｓｐｉｔｚ ｅｒ他ＳＩ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　Ｊ　ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕａ＋Ｅｌｅｃ ｔｒｏｎｉｃｓ　、Ｑ　ＥｌＢ、Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ、１９８２年、１５８４〜１５ ８８頁、Ｇ、Ｗａｌ　Ｉ　ｉｓ他、Ｊ　ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　 Ｐｈ５ｉｃｓ、　１０．１９８９年。

３９４８〜３９４９頁、Ｒ，Ｃ，Ｆｒｙｅ他、Ｊ、ＥＩｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓ ｏｃ、　：　５ｏｌｉｄ−８ｔａｔｅ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏ ｌｏｇｙ、　１３３　、１９８６年、　１６７３〜１６７７頁）。

上記の例に加えて、光学的平坦性は製作された装置がウェハの電気的性質のみを 利用し最終的な光学的特性は臨界的ではない場合でさえも薄い半導体ウェハでは 問題になる。例えば多くの半導体装置の製造においては正確なフォトリソグラフ 技術が必要とされる。現在ではそのような技術ではフォトリソグラフ処理中ウェ ハを保持するために真空チャックを使用する。しかしながら真空チャックは真空 が吸引力を作用させる区域ではウェハの表面を変形させることが知られている。

結果として３ミクロン以下の幾何学的精度が達成できるような精密なフォトリソ グラフ処理中に、真空チャックにより生じた平坦性の変形は製造した装置に欠陥 を与える。これは例えば低い深さのフィールドを使用する製造システムを使用し たときフォトマスクはウェハの全表面にわたって良好な接触をすることができな いためである。したがって多数の個々の回路を含む４インチのウェハではウェハ の凹部にある区域中に形成された回路は同様に欠陥を有する。その結果フォトリ ソグラフ処理中薄い半導体ウェハを取付ける通常の方法は、生成されることので きる個々の欠陥のない寸法が制限される。

この制限はまた薄いウェハ上に大規模集積回路を形成するための障害となる。

したがって精密なフォトリソグラフ処理中に光学的平坦性を維持するように薄い 可撓性の半導体ウェハを一時的に固定する方法を有することは好ましい。このよ うな方法はまた光学的平坦性を有する半導体ウェハを必要とする任意の処理にも 有用であり、またウェハに損傷を与えることなくウェハを除去することが必要な 任意の処理に有用である。

［発明の概要コ この発明においては、薄い可撓性の半導体ウェハが圧力を供給する必要なく光学 的平坦性を維持するように基盤に取付けられる。ウェハの底面および基盤の上面 がまず粒子が存在しないように清浄にされる。ウェハの底面は圧力を与えること なく基盤の上面と直接緊密な接触をするようにされる。またウニへの上面に触れ ることはない。それから最後にウェハの上面はウェハを変形したり損傷を与えた りしないように所望の方法で研磨または処理される。

この発明の１実施態様においては、半導体ウェハは静電結合技術を使用してガラ ス基体に結合される。この技術は半導体ウェハとガラス基体に熱および電圧を印 加することを含んでいる。ガラス基体の熱膨張係数はウェハ処理中に遭遇する最 高温度を含めてその最高温度までの温度範囲にわたってよく整合しなければなら ない。使用した半導体ウェハは比較的厚く、約１０乃至１５ミルである。増加し た厚さは処理中のウェハの破損の機会を減少させる。また底部側の処理は全て結 合処理に先立って完了される。静電結合処理が完了すると、ウェハの上面は所望 の厚さに研磨される。得られる厚さは機械的処理の制限よりはむしろ特性基準に よって決定されることができる。最後にウェハはミラー付着またはゲート酸化の ような窩部技術を使用して前側において処理される。静電結合技術は接着剤を含 む結合技術よりも高い温度処理を可能にする。それは接着剤は高温度では軟化す るからである。さらに接着剤の使用を含む結合技術では接着剤の層が液晶光バル ブのような装置中に生じる画像を歪ませる。またこの技術は圧力を加えたり上面 に直接接触する必要がないから、そのような機械的処理や非均−で欠陥を生じ易 い圧力の使用に基づくウェハの損傷の可能性も減少する。

この発明の第２の実施態様においては、接触結合と呼ばれる技術が使用され、光 学的な平坦面に処理された半導体ウェハが生成される。静電結合と同様に接触結 合は圧力または接着剤を使用しない。接触結合の別の利点は接触結合により結合 される２つの表面が分離されることができることである。

これは光学的に平坦なシリコンウェハの製造の中間段階中に接触結合を使用する ことを可能にする。

この発明の第２の実施態様によれば、処理されない状態における薄い半導体ウェ ハはオレンジピール等のないスムースな表面を与えられる。同様にスムースな表 面仕上げの光学的に平坦な支持表面が与えられる。支持基体の上面および半導体 ウェハの底面はそれから清浄にされ、表面には粒子が存在しないようにされる。

これら２つの表面は自然発生的な接触結合が生じるまで非常に軽い圧力で互いに 接触される。実際に２つの表面は表面の分子力によって互いに結合される。その 結果２つの表面間に空隙のない比較的強い結合が生じる。

ウェハが基体に接触結合されると、それは所望の厚さおよび平坦性に研磨される 。

次にウェハは基体から単に剥がすだけで取外すことができる。剥がされたウェハ はそれからミラー付着、硼素拡散、駆動温度サイクル等のような高温処理を含む 各種の技術を使用して処理される。それからウェハは最終の基体に接触結合され る。可撓性半導体ウェハは基体に付着しその基体に順応し、第１の基体に結合さ れながら研磨されたとき得られた上面を維持する。したがってもしもウェハが第 １の基体に結合されているとき１７４波長に研磨されているならば、最終基体に 結合されたとき１／４波長仕上げを有する。上記の処理の任意の段階で、ウェハ を平坦な基体に接触結合した後にウェハは臨界的なフォトリソグラフ処理を行わ れる。

その結果光学的に平坦な、薄い半導体ウェハが得られ、それは接着剤や非常に高 い温度或いは圧力を使用せずに基体へ結合される。接触結合は液晶光バルブのよ うな最終の光学装置中で永久的結合として使用されるのに充分な強度である。

さらに半導体ウェハは再使用または修理のために後で装置中で基体から除去でき る利点がある。

この発明の第３の実施態様においては、第２の実施態様と同様にウェハが充分に 処理された後で、しかし最終の接触結合段階の前に酸化物で被覆されたウェハの 一面が適当に仕上げられた支持基盤に接触結合される。ウェハの取り付けられな い面は光学的に透明な接着剤によって最終の基体へ結合される。支持基盤はそれ からウェハから取外され、ミラーのような表面がウェハに設けられる。接着剤中 に広がる入力光により、および接着剤の厚さが均一でないとき接着剤を通るフォ ーカスが不正確になることにより若干の分解能の損失が生じるが、分解能の要求 が厳密ではなく適当に接着剤結合と適合するような場合がある。分解能の損失は この実施態様による利点とバランスされなければならない。例えば液晶光バルブ 中で使用されている第２の実施態様において、ウェハの厚さは液晶層の均一性を 支配する。しかしながらこの制限はウェハの厚さの変化を補償することのできる 接着剤層による第３の実施態様によって克服される。

［図面の簡単な説明］ 第１図はこの発明の第１の実施例のガラス基体にシリコンウェハを静電的に結合 する装置の断面図である。

第２図はウェハが支持基体に接触結合される前および後のシリコンウェハとガラ ス基体を示すこの発明の第２の実施例の断面図である。

第３図は第２図の実施例によりウェハの上面が研磨された後の支持基体に結合さ れシリコンウニの断面図である。

第４図は第２の実施例によりさらに処理するために支持基体から取外された後の シリコンウェハの断面図である。

第５図は第２の実施例により共に接触結合される前および後のシリコンウェハと 最終基体の断面図である。

第６図はこの発明の第３の実施例の、支持体に接触結合され、基盤に接着剤で結 合されたシリコンウェハの断面図である。

［好ましい実施例の説明］ 図面を詳細に参照すると、第１図はガラス基体にシリコンのような半導体材料の ウェハを静電的に結合しウェハ上に光学的に平坦な平面を生成するための装置１ ｏの断面図である。

この発明の第１の実施例によれば、シリコンその他の適当な比較的厚い状態の材 料のウェハ１２はその底面１４側だけが処理される。例えば１０ミルまたはそれ 以上の厚さのシリコンウェハ１２が使用できる。ウェハ１２の厚さのために処理 中にウェハ１２が破損する可能性は減少する。処理に先立ってウェハ１２は底面 １４が光学的に研磨される。ガラス基体１６が設けられる。

ガラス基体１６はウェハ１２とガラス基体１６がさらされる温度範囲にわたって ウェハ１２の熱膨張係数にできるだけ近い熱膨張係数を有するガラスで構成され る。例えばウェハ１２がシリコンで作られるとき、適当なガラスはコーニング社 のコード１７２９である。通常の熱酸化処理は合理的な成長速度に対しては９０ ０〜１ｏｏｏ’　ｃの温度を必要とし、この温度でウェハは容易にゆがめられる からその様な処理は避けることが好ましい。

この“ゆがめられる″という用語は光学的な平坦性に欠けることを意味する。典 型的な光学的装置では一般に高度の平坦性が必要である。後述するように表面の 平坦性の必要性は変化し、波長の１７１０以下の厳しい場合もある。使用される 最高温度は注入活性化のためのアニール段階におけるものである。アニール温度 は必要な活性化のレベルによるが約６００〜７００’Ｃの範囲である。もしもＰ ＥＣＶＤまたは陽極酸化処理が通常の熱酸化処理の代りに使用されるならば、４ ５０　’　Ｃ程度の低い酸化処理温度が一般に使用される。

いずれにせよ、基体およびウェハは室温および結合処理中に遭遇する温度のみな らず少なくとも最高処理温度まで熱膨張係数の良好な整合が保持されなければな らない。ここで示したコーニンググラス社のコード１７２９は単なる例示に過ぎ ない。実際には熱膨張係数の整合の条件に合致した他の適当な材料が使用できる 。さらに光学的処理用として、例えば液晶光バルブでは基体は透明性を有してい なければならず、それ故ガラスがここでは例として示されている。

ガラス基体１６は最終製品に必要な全体的な剛性に基づいて選択された厚さを有 している。液晶光バルブの場合にはこの厚さは約１００ミルである。さらにガラ スの選択において考慮すべきことは後の高温処理段階が可能なように充分に高い 融点を有することである。例えばこれらの後の処理段階は７００°Ｃまでの温度 における処理を含んでいる。コーニンググラス社のコード１７２９のガラスはそ の様な処理が可能な７００°Ｃよりも充分に高い融点を有する。１／２波長の平 坦性が７００°Ｃまでの処理により維持できることが認められた。

ｅｏｏ　’　ｃに処理を限定すると最初の研磨に応じて１／４波長から１／１０ 波長の平坦性が得られた。

ウェハ１２をガラス基体ＩＢの上に置く前に、ウェハの底面１４にＳｔＯ□の層 を付着させることが好ましい。これは静電結合は酸素原子の結合に依存している からである。すなわち、ガラスは本質的に５ｉ０２であるから２つのＳｉＯ２表 面間に良好な結合が生じる。しかしながらシリコンウェハ１２の底面１４に最初 に５ｉｎ２の層を被覆しないでシリコンウェハ１２をガラス基体１６に静電結合 させることも可能である。これは清浄にした後でさえもシリコンウェハ１２は直 ちに非常に薄い自然発生的な酸化層を形成し、それがガラス基体１６に結合させ るために必要な酸素原子を提供するからである。それにも拘らず良好な結合を生 成するためにはシリコン酸化層を使用することが好ましい。

用途によっては窒化物の付加的な被膜が必要である。これは静電結合処理はガラ ス基体中のナトリウム原子をシリコン中に移動させるからである。移動したナト リウム原子はシリコンの導電度を著しく変化させる。それ故そのようなシリコン の導電度の変化を避けなければならない集積回路のような場合には障壁層を使用 してナトリウム原子がシリコンウェハ１２中に入るのを阻止する。液晶光バルブ においてはシリコン層の導電度の要求はそれ程厳しくはなく、障壁層は必要ない 。

したがって窒化物障壁層はもし特定の応用に必要であれば使用されることができ る。窒化物障壁層はウェハ１２またはガラス基体１６のいずれに設けられてもよ い。しかしウェハ１２に設けられるほうが都合がよいことが認められた。

窒化物障壁層を使用する場合にさらに考慮すべきことは、この層が他の表面に静 電結合されることができないことである。静電結合のためにはＳｉＯ２のような 酸化層で被覆されなければならない。これは、窒化物層が非常に密度が高く、静 電結合のために必要な酸素原子の移動を許さないからである。

所要の層が設けられた後、ウェハ１２はガラス基体１６の頂部に配置される。圧 力は必要ない。それからガラス基体１６は金属その他の導電材料で形成された板 １８上に配置される。それから熱がウェハ１２、ガラス基体１６、および板１８ に加えられ、温度はガラス基体１６のアニール温度付近に安定される。これは約 ５００〜ｅｏｏ’ｃである。ＤＣ電圧電源２０の正端子が導体２２によりウェハ １２に接続され、負端子が導体２４により金属板１８に取付けられる。大体６０ ０〜１２００ボルトの範囲、好ましくは約１ｏｏｏボルトの大きさの電圧が供給 される。好ましい電圧の大きさは使用されるガラスの形式、接触抵抗、結合温度 のようなファクターに依存する。電圧を一定に保持するとき、電流レベルは降下 し、それから約１５分で安定になり始める。

電流レベルの降ドは２つの表面間のイオンの交換の証拠である。約１５分後に電 源は除去され、ウェハ１２およびガラス基体１６は冷却される。

このようにしてウェハ１２とガラス基体１６との間に形成された結合は非常に強 く恒久的である。試験においてガラス基体１６はウェハ１２をそれから分離する 前に破砕されることが認められた。この結合力のためにウェハ１２は３０ミクロ ン以下の非常に小さい厚さまで研磨されることができる。研磨中に発生した力は 結合を破壊しない。これは液晶光バルブのような装置で望ましい物である。何故 ならば分解能は薄いシリコンウェハを使用することによって改善されるからであ る。３０ミクロン程度の厚さはコントラストを犠牲にすることなく分解能を最適 なものとする。しかしながら種々の厚さが特定の特性の要求にしたがって使用さ れることができる。

ウェハ１２を所望の厚さにするための研磨において、ウェハ１２はまた所望の平 坦性に研磨される。上記の技術を使用して、０．６３２　ミクロンの波長の光で 測定された１／１０波長の表面の平坦性がシリコンウェハ１２の活性表面の大部 分の区域で得られた。例えばこの区域はウェハ縁部から０．１５インチの範囲ま で延在している。この実施例で使用したような光学的平坦性の測定は０．６３２ 　ミクロンの波長のＨｅ−Ｎｅレーザによる測定と関連している。

ウェハ１２の上面は今や任意所望の方法で処理されることができる。これは７０ ０’Ｃまでの高温処理の使用を含んでいる。

装置に応じてこの処理は例えばガードリング、ゲート酸化物またはミラー付着を 含んでもよい。この実施例の利点の一つはウェハが薄い状態で処理されず、その 代りに全ての処理段階はウェハが厚く、結合される前かまたはガラス基体に取り 付けた状態かのいずれかで行われることである。したがってウェハ１２の破損の 可能性は著しく減少する。例えば５ミルの厚さの薄いウェハの処理中破損により 生産率は典型的には３０〜４０％である。しかしながら、厚いガラス支持体に静 電結合されたウェハでは９０％以上の生産率が得られる。別の利点は最終的な厚 さが薄いウェハ１２を処理する能力によって制限されないことである。また接着 剤が使用されないから、ウェハは非常に高い温度で処理されることができる。も しも接着剤が使用されるならば、高温度における処理は接着剤の軟化による問題 を生じる。さらに結果的な光学的品質に影響する接着剤の層が存在しない。この 発明の方法により、静電結合は優れた光学的特性、特に光学的平坦性を有するシ リコンウェハを製作するために使用されるのに充分であることが認められる。光 学的平坦性はそれが光学的画像の均一性を直接決定するから重要である。液晶光 バルブにおいては上記の静電結合技術は分解能を改首するために穴の寸法の増加 または厚さの減少を可能にすることが認められる。

上記実施例の静電結合は非破壊的であるけれども、ある場合には取り付けられた ウェハを取外すことができることが所望される。したがってこの発明の第２の実 施例では、ウェハを容易に取外すことができる結合技術を使用する光学的に平坦 なシリコンウェハを得る方法が提供される。第２図ａを参照すると処理されてい ないシリコンウェハ２６が示されており、それは例えば０．０１０インチの厚さ を有する。支持基体２８はシリコンウェハ２６の熱膨張係数と整合する熱膨張係 数を有することが好ましいガラスで構成されている。支持基体２８の上面３０は 光学的に平坦に例えば１／４波長内に研磨されている。

支持基体２８の上面とシリコンウェハ２６の底面との両者がオレンジビール（ｏ ｒａｎｇｅ　ｐｅｅｌ　）やアーチファクト（ａｒｔｆｆ’ａｃｔｓ　）のない 良好な表面仕上げを有することが重要である。

ガラス支持基体２８の上面３０とシリコンウェハ２６の底面とは清浄にされ、粒 子が存在しない。所望の清浄性を得るために清浄化はクリーンルームの雰囲気内 で行われる。ウェハ２６は支持基体２８と接触される。一点で接触が行われると 分子の吸引力が２つの表面をその間に空隙が生じないように結合させる。その結 果が第２図すに示されている。シリコンウェハ２６の底面は支持基体２８の平坦 な上面３０と一致しているけれどもウェハ２Ｂの上面３２は平滑ではなく、波を 打っていることが認められる。これはシリコンウェハ２６は薄く可撓性であり、 厚さが均一でなく、支持基体２８の上面３０と一致しているためである。

ウェハ２６はそれから通常の方法で所望の厚さおよび光学的平坦性を有するよう に研磨される。例えばウェハ２６は０．００５インチの厚さおよび１／４波長の 平坦性が得られるまで研磨されることができる。研磨はウェハ２６に作用する力 がウェハ２８と支持基体２８との間の結合を破壊することがないことを確実にす るように行われなければならない。ウェハ２６と支持基体２８は第３図では研磨 後として示されている。つ、エバ２６の上面３２は平坦になっていることが示さ れている。

ウェハ２Ｂは処理の準備ができた状態にある。いくつかの処理段階はウェハ２６ を依然として支持基体２８に結合した状態で行われることができる。例えば正確 なフォトリソグラフが成功的に行われる。ウェハ２６の上面３２は光学的に平坦 であるから、例えば３ミクロンより小さい幾何学的寸法を使用するフォトリソグ ラフが成功的に行われることができる。生産率は例えば真空チャック法でフォト リングラフ処理中ウェハを保持する通常の方法に比較してはるかに高い。これは 真空チャックは薄いウェハの表面を歪ませ、フォトマスク画像を歪ませるからで ある。

第４図に示すように、ウェハ２６は次に単にウェハ２Ｂを剥がすことによって支 持基体２８から取外すことができる。それからウェハは各種の処理段階にさらさ れることができる。これは例えばミラー付着、硼素拡散、および駆動温度サイク ルを含む。これらの処理工程はウェハ２Ｂに損傷を与えることなく＋０００’　 Ｃの高温を使用することができる。ウェハ２６は結合されていないから、ウェハ が通常の技術、或いはこの発明の第１の実施例中で使用した技術により結合され ている場合よりも高い処理温度が可能である。

第５図ａを参照すると、全ての処理段階が完了した後、ウェハ２６は清浄にされ 、第２図に関連して説明されたのと同じ接触結合技術によって最終の基体３４に 取付けられる。最終の基体３４は良好な仕上げ表面を有していなければならず、 粒子が存在してはならず、もとの支持基体２８でもよく、または他の光学的に平 坦な平面、或いは光フアイバフェイスプレートのような他の適当な基体であって もよい。もしも最終の基体３４が光フアイバフェイスプレートであるならば、平 坦にされた光フアイバフェイスプレート表面を有することが好ましい。

光フアイバフェイスプレート表面を平坦にする技術は例えば本出願人の別の米国 特許出願明細書に記載されている（発明の名称：光フアイバフェイスプレートの 平坦化）。第５図すによ示すようにウェハ２Ｂが最終の基体３４に接触結合され た後に、可撓性のウェハは最終の基体３４の表面に整合する。その代りにウェハ は基体８４に静電結合されてもよい。前の処理段階のため、ウェハ２Ｂの上面３ ２は第３図に関連して説明した研磨段階後に有するもとの平坦な形状と一致する 。したがって前の平坦性を保存するさらに別の工程は必要ない。また結合をする のに接触または圧力は必要ない。上面３２はミラーその他の表面を有しなければ ならず、それは直接の接触または圧力の印加によって歪んだり損傷を受けたりす るから前記のようなことは有利なことである。ウェハが液晶光バルブとして使用 される場合には、研磨後にウニＩ＼の厚さが非常に均一であることが重要である 。これはウェハの厚さが液晶層の均一性に作用するからである。

付加的な利点は接着剤を使用しないことである。接着剤の使用は最終製品の光学 的品質および分解能を低下させる。ｌ。

たがってウェハ２Ｂと最終の基体３４との間に生成された結合は恒久的に使用す るのに、例えば液晶光バルブで使用するのに充分の強度である。接触結合技術は さらにリサイクルまたは修理のために後になってウェハを取外すことを可能にす る利点がある。

以前には接触結合の現象は例えば研磨中装置を保持するためにプリズムのような 剛固な光学装置を大きな工具に取付けるために使用されていた。しかしながら、 この発明の方法を使用することによって薄い可撓性のある光学的に平坦な半導体 ウェハが製作されることが発見された。これは薄いウェハが基体表面に接触結合 されたとき基体表面と一致し、研磨および除去後基体に再び接触結合されたとき もとの研磨された表面と一致するからである。

第６ａ図乃至第６Ｃ図を参照すると、この発明の第３の実施例が示されている。

この実施例は第２の実施例と同様に接触結合を利用しているが、最終結合のため に接着剤も使用している。第６ａ図において、薄い半導体ウェハ３Ｂはそれが完 全に処理された後の状態として示されている。これらの処理は高温の熱酸化を含 む通常の処理方法であってよい。処理されたウェハの酸化物で被覆された表面は 適当に仕上げられた支持基盤３８に接触結合される。この支持基盤３８は光学的 に平坦であることが好ましい。第６ｂ図を参照すると、ウェハ３６の接触結合さ れていない面は最終の基体４２に接着剤４０の層を使用して結合される。接着剤 ４０は成る種のエポキシのような光学的に透明な接着剤である。最終の基体４２ はガラス基盤または光フアイバフェイスプレートであってもよい。接着剤４０の 層が完全にキュアされた後、支持基盤３８は取外されることができる。取外しは ウニ八表面に損傷を与える可能性のある接線方向の滑りを避けるために固定物に 対してゆっくりと着実に増加する圧力を与えることによって行われる。さらに損 傷を避けるために、まず非常に薄いフォトレジストその他の適当な材料の層がス ピニング等の方法によって均一に塗布されてウェハ３６に形成される。支持基盤 ３８がウェハ３６から除去された後、誘電体ミラー表面４４がウェハ３６に形成 される。ミラー表面４４は接着剤の変形温度より低く維持された付着温度を使用 して行われなければならない。２００　’　Ｃの温度が使用されるエポキシに対 して適切であることが認められ、１／４波長の平坦性がこの温度を使用して保持 された。この実施例のものの利点は、光フアイバフェイスプレートが最終の基体 ４２として使用されるとき、適切な結合が得られる前に平坦化される必要がない ことである。さらにこの技術はウェハの厚さが研磨後非常に均一でなければなら ないという接触結合の欠点のを克服する。これはウェハが液晶光バルブに使用さ れたときウェハが液晶層の均一性を定めるからである。ウェハの均一性は第３の 実施例では臨界的ではない。それは接着剤４０の層がウェハの厚さの差を補償す るからである。

上記の実施例のその他の変形も製造されるべき最終製品に応じて行われることが できるであろう。例えばもっと強力な最終結合が要求される場合には第２の実施 例における最終の結合段階に接触結合の代りに静電結合を使用することができる 。さらに第５図に示されたウェハ２６はその両側における所望の仕上げおよび処 理を行うための最終の結合の前にひっくり返されてもよい。また平坦な形状では なく湾曲したシリコンウェハを白°する装置を製造することが所望されることが あり得る。この場合には上記実施例の全てが利用でき、例えば１／４波長以内の 非常に均一な表面形状を有する湾曲した表面を製作することができる。当業者は 以下の請求の範囲に記載された発明の技術的範囲から逸脱することなくここに示 された特定の実施態様のその他の利点および変更を認識することができるであろ う。

ニゴ＝匡＝＝・二 国際調査報告 国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウエハの底面を基体の上面に結合する方法において、 ウエハの底面および基体の上面を清浄にし、ウエハの底面と基体の上面との間に 結合が生じるまでウエハの底面と基体の上面との直接の緊密な接触を行わせ、ウ エハの光学的特性が歪みを生じることなく、またウエハをさらに処理した後も光 学的平坦性が保持される如く所望の光学的平坦性になるようにウエハの上面を研 磨することを特徴とする半導体ウエハの底面と基体の上面との結合方法。
2. （２）ウエハの上面の研磨段階の後、基体からウエハを取外し、 ウエハに所望の高温処理を行い、 ウエハの上面が光学的平坦性を保持してウエハの底面と基体の上面との間に少な くとも一点で接触が行われ自然発生的な接触結合が生じるまでウエハの底面と基 体の上面との接触を行わせる過程を含む請求項１記載の方法。
3. （３）第２の基体を準備し、 光学的に透明な接着剤を使用してウエハの上面に第２の基体を結合し、 ウエハの底面から最初の基体を除去する工程を含む請求項２記載の方法。
4. （４）甚体はガラス基体であり、半導体ウエハはシリコンウエハであり、ガラス とシリコンは結合およびその後の処理工程中において整合する熱膨脹係数を存し 、ウエハと基体の緊密な接触を行わせる工程はさらに、 ウエハおよび基体を加熱し、 通過する電流が安定するまでウエハおよび基体に直流電圧を印加し、 熱および電圧を除去して前記ウエハと基体との間に静電結合を生成する工程を含 んでいる請求項１記載の方法。
5. （５）静電結合の生成後、シリコンウエハが０．０１０インチ以下の厚さに研磨 される請求項４記載の方法。
6. （６）直流電圧を印加する工程において約１０００ボルトの電圧を約１５分供給 し、ウエハおよび基体を加熱する工程において基体材料のアニール温度付近の温 度にウエハおよび基体を加熱する請求項４記載の方法。
7. （７）薄い光学的に平坦に処理されたシリコンウエハを製造する方法において、 光学的に平坦な基体を設け、 シリコンウエハの底面を清浄にし、 光学的に平坦な基体の上面を清浄にし、シリコンウエハの底面と基体の上面との 間に自然発生的な接触結合が生じるまでシリコンウエハの底面を軽い圧力で光学 的に平坦な基体の上面に載置し、 シリコンウエハが約０．０１０インチの厚さを有し、約１波長或いはそれ以上の 良好な光学的平坦性を有するまでシリコンウエハの上面を研磨し、 シリコンウエハを基体から除去し、 分離したシリコンウエハに所望の処理を行い、光学的に平坦な上面を有する最終 の基体を設け、シリコンウエハの底面と基体の上面との間に自然発生的な接触結 合が住じるまでシリコンウエハの底面を軽い圧力で最終の基体の上面に載置して シリコンウエハの上面を所望の光学的平坦性に一致させることを特徴とするシリ コンウエハの製造方法。
8. （８）前記所望の処理がシリコンウエハの上面への誘電体ミラーの付着を含んで いる請求項７記載の方法。
9. （９）薄い光学的に平坦に処理されたシリコンウエハを製造する方法において、 光学的に平坦な基体を設け、 シリコンウエハの底面を清浄にし、 光学的に平坦な基体の上面を清浄にし、シリコンウエハの底面と基体の上面との 間に自然発生的な接触結合が生じるまでシリコンウエハの底面を軽い圧力で光学 的に平坦な基体の上面に載置し、 シリコンウエハが約０．０１０インチ以下の厚さを有し、約１乃至１／１０波長 或いはそれ以上の良好な光学的平坦性を有するまでシリコンウエハの上面を研磨 し、シリコンウエハを基体から除去し、 分離したシリコンウエハに所望の処理を行い、光学的に平坦な上面を有する最終 の基体を設け、シリコンウエハの底面を最終の基体の上面に載置し、シリコンウ エハと基体を加熱しながらウエハおよび基体を横切って直流電圧を印加してウエ ハと基体との間に静電結合を生成することを特徴とするシリコンウエハの製造方 法。
10. （１０）シリコンウエハの熱膨脹係数に整合した熱膨脹係数を有するガラス基体 に結合された光学的に平坦な薄いシリコンウエハを有する装置を製造する方法に おいて、シリコンウエハの底面をＳｉＯ２で被覆し、シリコンウエハの上面に直 接接触せずにシリコンウエハの底面と基体とを緊密に接触させ、 シリコンウエハと基体をガラス基体のアニール温度に近い温度に加熱し、 ウエハおよび基体を横切って約１０００ボルトの直流電圧をそれによる電流が低 下して安定するまで供給してウエハと基体との間に静電結合を生成させ、 シリコンウエハを所望の光学的平坦性になるまで研磨することを特徴とするシリ コンウエハを有する装置の製造方法。
11. （１１）液晶光バルブで使用する薄い光学的に平坦に処理されたシリコンウエハ を製造する方法において、光学的に平坦な基体を設け、 シリコンウエハの底面を清浄にし、 光学的に平坦な基体の上面を清浄にし、シリコンウエハの底面と基体の上面との 間に自然発生的な接触結合が生じるまでシリコンウエハの底面を軽い圧力で光学 的に平坦な基体の上面に載置し、 シリコンウエハが所望の厚さおよび所望の光学的平坦性を有するまでシリコンウ エハの上面を研磨し、シリコンウエハを基体から除去し、 分離したシリコンウエハに少なくとも１つの所望の処理を行い、 光学的に平坦な上面を有する最終の基体を設け、シリコンウエハの底面と基体の 上面との間に自然発生的な接触結合が生じるまでシリコンウエハの底面を軽い圧 力で最終の基体の上面に載置してシリコンウエハの上面を所望の光学的平坦性に 一致させることを特徴とする液晶光バルブ用のシリコンウエハの製造方法。