JPH04324613A - ウエハの貼り合わせ方法 - Google Patents

ウエハの貼り合わせ方法

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JPH04324613A
JPH04324613A JP12245591A JP12245591A JPH04324613A JP H04324613 A JPH04324613 A JP H04324613A JP 12245591 A JP12245591 A JP 12245591A JP 12245591 A JP12245591 A JP 12245591A JP H04324613 A JPH04324613 A JP H04324613A
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wafer
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bonding surface
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贄田 晃
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弘 佐藤
Muneharu Shimanoe
島ノ江 宗治
Yoshihiro Miyazawa
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SOI(Silico
n  on  Insulator)基板等を製作する
のに用いるウエハの貼り合わせ方法に関するものである
【0002】
【従来の技術】通常SOI基板を形成するには、図5に
示す第1のウエハ61を用いる。第1のウエハ61は、
単結晶シリコンウエハ62と、この単結晶シリコンウエ
ハ62の上面側に形成した複数の溝63と、各溝63の
両側の単結晶シリコンウエハ62部分よりなるパターン
64と、各溝63の内部を含む単結晶シリコンウエハ6
2の上面に形成したシリコン酸化膜65と、シリコン酸
化膜65の上面に形成したpoly−Si膜66とによ
りなる。上記説明した第1のウエハ61は反っているが
例えば平板状のウエハでもよい。
【0003】上記第1のウエハ61と通常の平板な単結
晶シリコンウエハよりなる第2のウエハ(71)とを貼
り合わせて、SOI基板を製作する方法を図6により説
明する。図に示すように、パターン64を形成した側と
は反対側の面を真空チャック81のウエハ吸着面82に
吸着して、第1のウエハ61を保持する。ウエハ吸着面
82は凸球面状(曲率半径がおよそ10m)に形成され
ている。この場合にはパターン64を形成した側の面が
第1のウエハ61の貼り合わせ面67になる。そして第
2のウエハ71の貼り合わせ面72と第1のウエハ61
の貼り合わせ面67とを対向させる。
【0004】次いで、各貼り合わせ面67,72を対向
させた状態で、第1,第2のウエハ61,71の一部分
どうしを水素結合力により貼り合わせる。通常各貼り合
わせ面67,72の中央部より外周方向に向かって貼り
合わされる。このとき貼り合わされる面積は全貼り合わ
せ面積のおよそ2/3になる。そして第2のウエハ71
は貼り合わせ面67に沿って湾曲した状態になる。
【0005】続いて真空チャック81の吸着を序々に解
除する。すると、第1のウエハ61は弾性による復元力
により貼り合わせる前の状態(平板状態)に戻って、各
貼り合わせ面67,72どうしが全面に亙って水素結合
力により貼り合わされる。上記の如くして形成した貼り
合わせウエハはパターン64側が凸球面状に反ったウエ
ハになる。
【0006】そして、上記方法によって形成した貼り合
わせたウエハを用いてSOI基板を製作するには、まず
貼り合わせたウエハを熱処理する。その後、第2のウエ
ハ71側を平坦なウエハ吸着面を有する真空チャック(
図示せず)に吸着し、第1のウエハ61側の単結晶シリ
コンウエハ62を研削,研磨してシリコン酸化膜65を
露出させる。この結果、シリコン酸化膜65の上面にパ
ターン64が島状に形成されたSOI基板が完成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法では、第1のウエハを凸球面状のウエハ吸着面に保持
した状態で第2のウエハを貼り合わせたので、貼り合わ
せたウエハは反った状態になる。このため、第1のウエ
ハに形成したパターンの寸法は例えば伸びて変化する。 したがって、従来の方法によって貼り合わせたウエハで
SOI基板を製作した場合には、SOI基板は反った状
態に形成され、しかもパターンの寸法は設計値と異なる
。そして、ホトリソグラフィー等によって上記SOI基
板のパターン上に別のパターンを形成する場合には、通
常平坦なウエハ保持面を有するウエハチャックにSOI
基板を保持して感光工程を行う。このとき、ウエハチャ
ックに保持したSOI基板のパターンはさらに伸ばされ
る。このため、設計値に基づいて形成したフォトマスク
のパターンとSOI基板のパターンとに寸法差が生じて
、マスク合わせずれが生じて不良が発生する。この結果
、歩留りが低下する。
【0008】本発明は、ウエハの貼り合わせ後にパター
ンの寸法が変化しないウエハの貼り合わせ方法を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。第1のウエハの貼り
合わせ方法としては、第1のウエハの貼り合わせ面をほ
ぼ凸状球面に湾曲させて保持しかつ第2のウエハはその
貼り合わせ面を平坦な状態に保持するとともに、各貼り
合わせ面を対向させる。その後第1のウエハの貼り合わ
せ面の一部分と第2のウエハの貼り合わせ面の一部分と
を貼り合わす。次いで第1のウエハの保持を徐々に解除
して、各貼り合わせ面どうしを全面に亙って貼り合わす
【0010】また第2の方法としては、第1のウエハの
貼り合わせ面の予めほぼ凸球面状になる状態に湾曲させ
てかつ第2のウエハの貼り合わせ面をほぼ凸球面状に湾
曲した状態に保持するとともに各貼り合わせ面どうしを
対向させる。その後第1のウエハの貼り合わせ面の一部
分と第2のウエハの貼り合わせ面の一部分とを貼り合わ
せて第1のウエハの貼り合わせ面を平坦な状態にする。 次いで第2のウエハの保持を徐々に解除して、第1,第
2のウエハの貼り合わせ面どうしを全面に亙って貼り合
わせる。
【0011】
【作用】上記第1の方法では、第2のウエハの貼り合わ
せ面を平坦な状態に保持したので、第1,第2のウエハ
の各貼り合わせ面はほぼ平坦な状態で水素結合力により
貼り合わされる。この結果、パターン寸法が変化するこ
となく貼り合わせウエハが形成される。上記第2の方法
では、パターン形成側がほぼ凸球面状に湾曲した第1の
ウエハの貼り合わせ面の一部分と第2のウエハの貼り合
わせた面の一部分とを水素結合力によって貼り合わせる
。このとき、第1のウエハの貼り合わせ面はほぼ平坦に
なる。この状態で、第2のウエハの保持を徐々に解除し
たので、第2のウエハは復元力によりもとの状態(平板
状態)に戻る。そして平板状態の第1のウエハに第2の
ウエハが水素結合力により全面に亙って貼り合わされる
ので、第1,第2のウエハの貼り合わせ面はほぼ平坦に
なる。この結果、第1の方法と同様にパターン寸法が変
化することなく貼り合わせウエハが形成される。
【0012】
【実施例】本発明の第1実施例を図1の製造工程図およ
び図2の第1のウエハの拡大断面図により説明する。ま
ず貼り合わせウエハを製作するのに用いる第1のウエハ
を図2により説明する。図に示すように、単結晶シリコ
ンウエハ12の上面に複数の溝13を形成する。そして
各溝13の両側の単結晶シリコンウエハ部分でパターン
14を形成する。また各溝13の内部を含む単結晶シリ
コンウエハ12の上面にシリコン酸化膜15を堆積する
。さらにシリコン酸化膜15の上面にpoly−Si膜
16を堆積する。上記の如くして、反っていない第1の
ウエハ11が形成される。
【0013】次にウエハの貼り合わせ方法を説明する。 図1に示す如く、上記第1のウエハ11のパターン14
側とは反対側の面を真空チャック41のウエハ吸着面4
2に吸着して保持する。ウエハ吸着面42は例えば凸球
面に形成されている。また第2のウエハ21は両面が平
坦な通常の単結晶シリコンウエハよりなる。そして第2
のウエハ21の貼り合わせ面22とは反対側の面を真空
チャック51の平坦なウエハ吸着面52に吸着して保持
する。したがって、第2のウエハ21の貼り合わせ面2
2は平坦な状態に保持される。続いて第1のウエハ11
の貼り合わせ面17と第2のウエハ21の貼り合わせ面
22とを対向させる。
【0014】次いで各貼り合わせ面17,22を対向し
た状態で貼り合わせ面17の一部分と貼り合わせ面22
の一部分とを水素結合力により貼り合わせる。貼り合わ
せ面17は凸球面状になっているので、通常各貼り合わ
せ面17,22どうしはその中央部より貼り合わされる
【0015】続いて真空チャック41の吸着を徐々に解
除して第1のウエハ11を自由にする。このとき、第1
のウエハ11は弾性による復元力により平板状態に戻る
。そして水素結合力により貼り合わせ面17は、その中
央部側より周縁部方向に向かってかつ全面に亙って、貼
り合わせ面22に貼り合わされる。上記の如くして、第
1,第2のウエハ11,21の貼り合わせ面17,22
はほぼ平坦な状態で貼り合わされる。よって第1,第2
のウエハ11,21を貼り合わせて形成したウエハ(以
下貼り合わせウエハと記す)は反った状態にならない。 よって、パターン14は伸びないのでパターン34の寸
法は変化しない。
【0016】そして、上記方法によって製作した貼り合
わせウエハを用いてSOI基板を製作するには、前記従
来の技術中で説明したと同様の方法によって行う。この
ようにして製作したSOI基板では、パターン14の寸
法が変化しないのでパターン14の寸法精度は高まる。
【0017】次に第2実施例を図3の第1のウエハの説
明図と図4の製造工程図とにより説明する。図3に示す
如く、第1のウエハ31は、通常のシリコンウエハ32
の上面に形成した複数の溝33と、各溝33の両側の単
結晶シリコンウエハ部分で形成したパターン34と、各
溝33の内部を含む単結晶シリコンウエハ32の上面に
形成したシリコン酸化膜35と、シリコン酸化膜35と
ともにシリコンウエハ32を被覆する状態に形成したp
oly−Si膜36とによりなる。そして上記第1のウ
エハ31はパターン34側がほぼ凸球面状に湾曲してい
る。通常、第1のウエハ31を上記のように湾曲させる
には、シリコン酸化膜35を形成した後に、例えば低圧
化学的気相成長法によりシリコン酸化膜35とともにシ
リコンウエハ32を被覆する状態に上記poly−Si
膜36を形成する。次いでパターン34を形成していな
い側のpoly−Si膜36を所定の厚さだけ除去する
。この結果、poly−Si膜36の熱膨張率とシリコ
ンウエハ32の熱膨張率との差によってpoly−Si
膜36に生じる引張応力がパターン34を形成した側の
poly−Si膜36に多く働くので、第1のウエハ3
1はパターン34を形成した側に湾曲する。第1のウエ
ハ31の湾曲量は、第1のウエハ31の貼り合わせ面の
一部分と後述する第2のウエハ(21)の貼り合わせ面
の一部分とを貼り合わせたときに、第1のウエハ31の
貼り合わせ面が平坦になるように調節される。例えば、
通常の5インチウエハの場合には、湾曲面の曲率半径が
およそ10mになるように調節する。なおこの湾曲量は
ウエハの径やウエハの厚さ等により適宜決定される。
【0018】次に第2実施例の製造方法を図4の製造工
程図により説明する。図に示すように、まず第2のウエ
ハ21の貼り合わせ面22とは反対側の面を真空チャッ
ク43のウエハ吸着面44に吸着する。真空チャック4
3のウエハ吸着面44は凸状球面で形成する。この凸状
球面の曲率半径は例えば第1のウエハ31の貼り合わせ
面37の曲率半径とほぼ同等に設定する。そして上記第
1のウエハ31のパターン34側の面を貼り合わせ面3
7とし、この貼り合わせ面37と通常の単結晶シリコン
ウエハよりなる第2のウエハ21の貼り合わせ面22と
を対向させる。
【0019】その後、第1のウエハ31の貼り合わせ面
37の一部分と第2のウエハ21の貼り合わせ面22の
一部分とを水素結合力によって貼り合わせる。このとき
各貼り合わせ面22,37はともに湾曲しているので、
通常各貼り合わせ面22,37のほぼ中央部より貼り合
わされる。そして全貼り合わせ面積のおよそ1/3が貼
り合わされて、第1のウエハ31の貼り合わせ面37は
ほぼ平坦な状態になる。
【0020】続いて真空チャック43による第2のウエ
ハ21の吸着を徐々に解除する。このとき、第2のウエ
ハ21は弾性による復元力によってもとの平板状態に戻
る。そして水素結合力により貼り合わせ面22は、その
中央部側より周縁部方向に向かってかつ全面に亙って、
貼り合わせ面37に貼り合わされる。この結果、各貼り
合わせ面22,37が平坦な状態で貼り合わされるので
、第1実施例で説明したと同様に、第1,第2ウエハ3
1,21を貼り合わせて形成したウエハは反らない。 よってパターン34の寸法は変化しないので設計値にな
る。
【0021】上記第1,第2実施例で説明した方法によ
り製作した貼り合わせウエハで、例えば前記パターン3
4を有するSOI基板を形成し、その後リソグラフィー
工程の感光工程でSOI基板に別のパターンを形成した
場合には、別のパターンを形成するためのマスクパター
ンとSOI基板のパターン34とのずれは生じない。こ
の結果、マスク合わせずれがなくなるので、歩留りの向
上が図れる。
【0022】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の第1の方
法によれば、パターンが形成されていない第2のウエハ
の貼り合わせ面を平坦な状態にして第1,第2のウエハ
どうしを貼り合わせたので、パターンの寸法は変化しな
い。また第2の方法によれば、第1,第2のウエハとを
初めに接触させて貼り合わせたときに第1のウエハをほ
ぼ平坦な状態にし、その後第2のウエハの保持を徐々に
解除して残りの部分を貼り合わせたので、貼り合わせ面
はほぼ平坦になる。この結果、パターンは変化しない。 よって、寸法精度の優れたパターンを有する貼り合わせ
ウエハができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の製造工程図である。
【図2】第1実施例の第1のウエハの拡大概略断面図で
ある。
【図3】第2実施例の第1のウエハの拡大概略断面図で
ある。
【図4】第2実施例の製造工程図である。
【図5】従来例の第1のウエハの拡大概略断面図である
【図6】従来例の製造工程図である。
【符号の説明】
11  第1のウエハ 14  パターン 17  貼り合わせ面 21  第2のウエハ 22  貼り合わせ面 31  第1のウエハ 34  パターン 37  貼り合わせ面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  貼り合わせ面側にパターンを形成した
    第1のウエハとパターンを形成しない第2のウエハとを
    貼り合わせるウエハの貼り合わせ方法であって、前記第
    1のウエハの貼り合わせ面をほぼ凸球面状になる状態に
    湾曲してかつ前記第2のウエハの貼り合わせ面を平坦な
    状態に保持するとともに各貼り合わせ面どうしを対向さ
    せ、その後前記第1のウエハの各貼り合わせ面の一部分
    と前記第2のウエハの貼り合わせ面の一部分とを貼り合
    わせ、次いで前記第1のウエハの保持を徐々に解除し、
    前記第1,第2のウエハの各貼り合わせ面どうしを全面
    に亙って貼り合わせることを特徴とするウエハの貼り合
    わせ方法。
  2. 【請求項2】  貼り合わせ面側にパターンを形成した
    第1のウエハとパターンを形成しない第2のウエハとを
    貼り合わせるウエハの貼り合わせ方法であって、前記第
    1のウエハの貼り合わせ面を予めほぼ凸球面状になる状
    態に湾曲させてかつ前記第2のウエハの貼り合わせ面を
    ほぼ凸球面状に湾曲した状態に保持するとともに各貼り
    合わせ面どうしを対向させ、その後前記第1のウエハの
    貼り合わせ面の一部分と前記第2のウエハの貼り合わせ
    面の一部分とを貼り合わせて第1のウエハの貼り合わせ
    面をほぼ平坦な状態にし、次いで前記第2のウエハの保
    持を徐々に解除して前記第1,第2のウエハの貼り合わ
    せ面どうしを全面に亙って貼り合わせることを特徴とす
    るウエハの貼り合わせ方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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