JPH043909A - 半導体基板の張合わせ方法 - 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】 ［概要］ 半導体基板の張合わせ方法に係り、特に張合わせＳＯＩ
基板の製造方法に関し。

支持基板と素子基板の結晶方位をそろえて張合わせる方
法の提供を目的とし。

第１の半導体基板表面と第２の半導体基板表面を張合わ
すに際し、前記第１の半導体基板裏面にアライメントマ
ークを形成し１前記第２の半導体基板裏面にアライメン
トマークを形成し、前記第１の半導体基板表面と前記第
２の半導体基板表面を平行に向かい合わせて配置し、前
記第１の半導体基板のアライメントマークの光学像と前
記第２の半導体基板のアライメントマークの光学像を同
時に観測して、これらの光学像の相互位置関係をｉＩ！
認して前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板の
位置調整を行った後、張合わす半導体基板の張合わせ方
法により構成する。

また、半導体基板を透過するＸ線露光により表面と裏面
にアライメントマークを同時に形成し第１の半導体基板
裏面と第２の半導体基板裏面のアライメントマークの光
学像を同時に観測してこれらの光学像の相互位置関係を
確認して前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板
の位置調整を行う半導体基板の張合わせ方法により構成
する。

［産業上の利用分野〕 本発明は半導体基板の張合わせ方法に係り、特に張合わ
せＳｏｌ基板の製造方法に関する。

張合わせＳＯ■基板は９通常のバルク基板と同様の結晶
性を持つことが知られており、今後の発展が期待されて
いる。

支持基板となる半導体基板と素子基板となる半導体基板
を張合わせる時、結晶方位を一致させる必要がある。

Ｃ従来の技術〕 従来、支持基板となる半導体基板と素子基板となる半導
体基板の外形を一致させて重ね合わせ。

張合わせることが行われている。しかし、この方法は厳
密な位置合わせが難しい。

また、赤外線がＳｉ基板を透過することを利用した位置
調整方法が知られている。第７図のこの従来例を説明す
るための図である。

第１の半導体基板１と第２の半導体基板２の張合わせ面
に鏡像関係にあるアライメントマーク１ａｌｂ、　２ａ
、　２ｂを形成し、張合わせ面を平行に向い合せ、赤外
光を張合わせ面と反対の面からあて、透過してくる赤外
光を赤外線顕微鏡で観測し、第１の半導体基板１と第２
の半導体基板２の位置を調整しながらアライメントマー
クｌａ、　ｌｂ、　２ａ、　２ｂが重なる位置を見つけ
、そこで張合わせを行うようにしていた。しかし、この
方法でも鮮明なる重ね合わせ像を得ることが難しく、１
０μｍ以上のずれが出てしまう。

このため、結晶方位のずれから熱処理時に素子基ｖｉ、
にストレスが生して問題となり、また、チノプクこ切断
する時、きれいに切断できないといった問題があった。

さらに、凹凸のある基板同志を張合わせる場合は１位置
合わせずれの余裕を大幅に見込む必要があった。

［発明が解決しようとする課題〕 本発明は、上記の問題に鑑み、結晶方位をそろえるよう
厳密に位置合わせして半導体基板を張合わせる方法、さ
らに凹凸のある基板同志の張合わせでも厳密に位置合わ
せできる半導体基板の張合わせ方法を提供することを目
的とする。

上記課題は、■第１の半導体基板１表面と第２の半導体
基板２表面を張合わずに際し、前記第１の半導体基板１
裏面にアライメントマークＩａ、　Ｉｂを形成し、前記
第２の半導体基板２裏面にアライメントマーク２ａ、　
２ｂを形成し、前記第１の半導体基板１表面と前記第２
の半導体基板２表面を平行に向かい合わせて配置し、前
記第１の半導体基板１のアライメントマークｌａ、　ｌ
ｂの光学像と前記第２の半導体基板２のアライメントマ
ーク２ａ、　２ｂの光学像を同時に観測して、これらの
光学像の相互位置関係を確認して前記第１の半導体基板
１と前記第２の半導体基板２の位置調整を行った後、張
合わす半導体基板の張合わせ方法によって解決される。

また、■第１の半導体基板１表面と第２の半導体基板２
表面を結晶方位をそろえて張合わせたとし、張合わせ面
に垂直な方向から透視したとする時、前記第１の半導体
基板１裏面と前記第２の半導体基板２裏面の重なる位置
にアライメントマークｌａ、　ｌｂ、　２ａ、　２ｂを
少なくとも１対形成した後基板面に垂直な方向から透視
するとした時１重なる位置にある表面の像と裏面の像を
光学的に重ねて観測できる光学系の中に、前記第１の半
導体基板１表面と前記第２の半導体基板２表面を平行に
向かい合わせて配置し、前記光学系で前記アライメント
マークｌａ、　ｌｂ、　２ａ、　２ｂを観測しながら第
１の半導体基板１と第２の半導体基板２の位置調整を行
い、前記アライメントマークｌａ、　ｌｂ、　２ａ、　
２ｂが重なって観測された位置でもって張合わす半導体
基板の張合わせ方法によって解決される。

また、■第１の半導体基板１表面と第２の半導体基板２
表面を張合わすに際し、前記第１の半導体基板１表面或
いは裏面のいずれかに第１のアライメントマーク７ａ、
　７ｂを１つ以上形成し、前記第２の半導体基板２表面
或いは裏面のいずれかに第２のアライメントマーク８ａ
、　８ｂを１つ以上形成し前記第１のアライメントマー
ク７ａ、　７ｂ及び前記第２のアライメントマーク８ａ
、　８ｂは、前記第１の半導体基板１表面と前記第２の
半導体基板２表面を結晶方位をそろえて張合わせ２張合
わせ面に垂直な方向から透視したとする時２重なる位置
にあるようにし、前記第１の半導体基板１の前記第１の
アライメントマーク７ａ、　７ｂ影形成と反対側の面に
。

垂直な方向から透視した時前記第１のアライメントマー
ク７ａ、　７ｂと重なる位置に第３のアライメントマー
ク７ｃ、　７ｄを形成し、前記第２の半導体基板２の前
記第１のアライメントマーク８ａ、　８ｂ影形成と反対
側の面に、垂直な方向から透視した時前記第２のアライ
メントマーク８ａ、　８ｂと重なる位置に第４のアライ
メントマーク８ｃ、　８ｄを形成し、基板面に垂直な方
向から透視したとする時１重なる位置にある表面の像と
裏面の像を光学的に重ねて観測できる光学系の中に、前
記第１の半導体基板１表面と前記第２の半導体基板２表
面を平行に向かい合わせて配置し、前記第１の半導体基
板１裏面のアライメントマークと前記第２の半導体基板
２裏面のアライメントマークを前記光学系で観測しなが
ら、第１の半導体基板１と第２の半導体基板２の位置調
整を行い、前記第１の半導体基板１裏面のアライメント
マークと前記第２の半導体基板２裏面のアライメントマ
ークが重なって観測された位置でもって張合わせる半導
体基板の張合わせ方法によって解決される。

また、■前記第１のアライメントマーク７ａ、７ｂ或い
は前記第２のアライメントマーク８ａ、　８ｂを形成す
る↓こ際し５前記第１の半導体基板１の表面及び裏面　
或いは前記第２の半導体基板２の表面及び裏面にＸ線レ
ジストを塗布し、第１のアライメントマーク７ａ、７ｂ
形成用のマスク或いは第２のアライメントマーク８ａ、
８ｂ形成用のマスクを用いて片側の面からＸ線露光し、
Ｘ線を反対側の面のＸ線レジストまで透過させ、第１の
アライメントマーク７ａ、　７ｂ或いは第２のアライメ
ントマーク８ａ８ｂ形成と同時に第３のアライメントマ
ーク７ｃ、　７ｄ或いは第４のアライメントマーク８ｃ
、　８ｄを形成して位置調整を行う半導体基板の張合わ
せ方法によって解決される。

（作用〕 本発明では、■第１の半導体基板１と第２の半導体基板
２の張合わせ面と反対側の面にアライメントマークｌａ
、　ｌｂ、　２ａ、　２ｂを形成しているので張合わせ
の際、それらのアライメントマークを光学的に観測する
ことは可能となり、それらのアライメントマークの相互
位置関係を確認しながら第１の半導体基板１と第２の半
導体基板２の位置調整を行い、張合わせることが可能と
なり、張合わせ位置ずれを防くことができる。

また、■第１の半導体基板１と第２の半導体基板２の張
合わせ面と反対側の面にアライメントマークｌａ、　ｌ
ｂ、　２ａ、　２ｂを形成し、第１の半導体基板１のア
ライメントマークｌａ、　ｌｂと第２の半導体基板２の
アライメントマーク２ａ、　２ｂは結晶方位も含めて鏡
像の関係にある。このようなアライメントマークｌａ、
　ｌｂ、　２ａ、　２ｂを位置精度よ（形成することは
容易である。しかし、第１の半導体基板１と第２の半導
体基板２を張合わせる時、第１の半導体基板１のアライ
メントマークｌａ、　ｌｂと第２の半導体基板２のアラ
イメントマーク２ａ、　２ｂの相対的な位置を確認する
ことが通常は難しい。そこで。

本発明では基板面に垂直な方向から透視したとする時３
重なる位置にある表面の像と裏面の像を光学的に重ねて
観測できる光学系を用いて、第１の半導体基板１のアラ
イメントマークｌａ、　ｌｂと第２の半導体基板２のア
ライメントマーク２ａ、　２ｂの相対的な位置を観測し
９重なる位置を見つけるように位置調整する。重なる位
置で第１の半導体基板１と第２の半導体基板２を張合わ
すようにすれば。

第１の半導体基板１と第２の半導体基板２の結晶方位は
正確にそろうようになる。

また、■前述のアライメントマークに加えて第１の半導
体基板１と第２の半導体基板２の表面（張合わせ面）に
もアライメントマークを形成ししかも、張合わせ面に垂
直な方向から透視した持重なるように形成すると、結晶
方位をそろえるだけでなく、張合わせ面に凹凸のパター
ンがある時の位置合わせを精度よく行にとができる。即
ち。

張合わせ面のアライメントマークを基準にして凹凸パタ
ーンを形成するか、または、張合わせ面の凹凸パターン
を基準にしてアライメントマークを形成することができ
るからである。

また、■第１の半導体基板１の表面及び裏面。

或いは第２の半導体基板２の表面及び裏面にＸ線レジス
トを塗布し、Ｘ線露光により表面と裏面に−括してアラ
イメントマークを形成すれば１表面のアライメントマー
クと裏面のアライメントマークの位置ぎめが自ずからで
きるのでアライメントマークの形成が容易となり、工程
も簡略となる。

〔実施例〕

先ず、平坦な第１の半導体基板１と平坦な第２の半導体
基板２を張合わす方法について述べる。

−クを説明するための図である。

第１の半導体基板１と第２の半導体基板２の裏面（張合
わせ面（表面）と反対側の面）にレジストを塗布し１通
常のリソグラフィー技術によりアライメントマークｌａ
、　Ｉｂ、　２ａ、　２ｂを形成する。これらのアライ
メントマークは例えば十字形で、結晶方位に合わせて形
成し、第１の半導体基板１のアライメントマークｌａ、
　ｌｂと第２の半導体基板２のアライメントマーク２ａ
、　２ｂは結晶方位を含めて鏡像の関係にあり、正確に
位置ぎめして張合わせたとし、張合わせ面に垂直な方向
から透視する時。

重なり合う。

第３図は基板の表面の像と裏面の像を重ねて観測する光
学系を示す図であり、　３ａ、　３ｂはノ＼−フミラー
、　４ａ乃至４ｆはミラー、　５ａ、　５ｂはレンズ、
　６ａ６ｂは顕微鏡を表す。

この光学系の中にアライメントマークｌａ、　ｌｂの形
成された第１の半導体基板１とアライメントマーク２ａ
、　２ｂの形成された第２の半導体基板２を張合わせる
面を平行にして配置する。顕微鏡６ａではアライメント
マーク１ａとアライメントマーク２ａの像が観測される
。顕微鏡６ｂではアライメントマーク１ｂとアライメン
トマーク２ｂの像が観測される。

レンズ５ａ　　５ｂはアライメントマーク２ａ、　２ｂ
の像を拡大し、顕微鏡６ａ、　６ｂで観測した時、アラ
イメントマーク２ａ、　２ｂの像がアライメントマーク
Ｉａ、　ｌｂＯ像と等しい大きさに見えるようにしてい
る。アライメントマーク１ａとアライメントマーク２ａ
、アライメントマーク１ｂとアライメントマーク２ｂが
張合わせる面に垂直な方向から見て重なる時に顕微鏡６
ａ、　６ｂで観測されるアライメントマークの像が重な
るようにハーフミラ−３ａ、　３ｂとミラー４ａ乃至４
ｆは配置されている。

そこで、顕微鏡６ａ、　６ｂでアライメントマークの像
を観測しながら第１の半導体基板１と第２の半導体基板
２を水平方向に移動して位置調整を行いアライメントマ
ーク１ａの像とアライメントマーク２ａの像、アライメ
ントマーク１ｂの像とアライメントマーク２ｂの像が重
なって観測される位置を求める。重なった位置で第１の
半導体基板１と第２の半導体基板２を張合わせる。

なお、第１の半導体基板１．第２の半導体基板２は表面
に導電膜あるいは、絶縁膜が形成されていてもよいし、
導電膜、絶縁膜が多層形成されていてもよい。

次に、凹凸のある半導体基板を張合わず張合わせ方法に
着いて説明する。

第４図は第１のアライメントマークと第２のアライメン
トマークの位置関係を示す図である。

第１の半導体基板１は表面に凸パターン９が形成されて
おり、第２の半導体基板２の表面には凸パターン９と陰
陽の関係にある凹パターン１０が形成されている。さら
に、第２の半導体基板２の表面に−よ絶縁膜１１が形成
されている。

第１の半導体基Ｆｉｔの表面と第２の半導体基板２の表
面にレジストを塗布し１通常のリソグラフィー技術によ
りアライメントマークを形成する。

これらのアライメントマークは例えば十字形で５結晶力
位に合わせて形成し、第１の半導体基板１の第１のアラ
イメントマーク７ａ、　７ｂと第２の半導体基板２の第
２のアライメントマーク８ａ、　８ｂは結晶方位も含め
て鏡像の関係にあり、第１の半導体基板１の凸パターン
９と第２の半導体基板２の凹パターン１０を嵌合して張
合わせる時は１重なり合つ。

第５図は第１．第２のアライメントマークと第３、第４
のアライメントマークの位置関係を示す図である。

第１の半導体基板の裏面に、第３のアライメントマーク
７ｃ、　７ｄを形成する。第３のアライメントマーク７
ｃ、　７ｄは張合わせ面に垂直な方向から透視すると第
１のアライメントマーク７ａ、　７ｂと重なる。

また、第２の半導体基板の裏面に第４のアライメントマ
ーク８ｃ、　８ｄを形成する。第４のアライメントマー
ク８ｃ、　８ｄは張合わせ面に垂直な方向から透視する
と第２のアライメントマーク８ａ、　８ｂと重なる。

第３のアライメントマーク７ｃ、　７ｄ、第４のアライ
メントマーク８ｃ、　８ｄの位置ぎめには前述の光学系
を利用することができる。

前述の光学系の中に第１のアライメントマーク７ａ、　
７ｂと第３のアライメントマーク７ｃ、　？ｄの形成さ
れた第１の半導体基板１と、第２のアライメントマーク
８ａ、　８ｂと第４のアライメントマーク８　ｃ　＋８
ｄの形成された第２の半導体基板２を張合わせる面を平
行にして配置する。

前述と同様にして、第３のアライメントマーク７ｃ、　
７ｄの像と第４のアライメントマーク８ｃ、　８ｄの像
が重なるように位置調整して、第１の半導体基板１と第
２の半導体基板２を張合わせる。

二のようにして、第１の半導体基Ｖｉ、１と第２の半導
体基板２の結晶方位をそろえ、凸パターン９と凹パター
ン１０を位置ずれなく嵌合して張合わずことができる。

二の張合わせ基板は、その後第１の半導体基板を研削・
研磨して凸パターン９のみを残すことにより、完全に絶
縁分離された素子形成領域が得られる。

また、アライメントマークをまず半導体基板の裏面（張
合わせ面と反対側の面）に形成し、それを基準として表
面（張合わせ面）にアライメントマークを形成し１表面
のアライメントマークを基準にして表面に凹凸パターン
を形成するようにしてもよい。

第６図は第１の半導体基板の第１のアライメントマーク
と第３のアライメントマークを同時に形成する方法を説
明するための図である。

第１の半導体基板の表面と裏面にＸ線レジストを塗布し
、第１のアライメントマークを形成するためのマスクを
表面に配置してＸ線露光を行う。

Ｘ線は半導体基板１を透過して裏面のＸ線レジストをも
露光する。このようにして１表面に第１のアライメント
マーク７ａ、　７ｂ、　ｉＩ面に第３のアライメントマ
ーク７ｃ、　７ｄが同時に形成される。

第２の半導体基板の第２のアライメントマークと第４の
アライメントマークも同様にして、同時に形成すること
ができる。

この方法は表面と裏面のアライメントマークの位置ぎめ
が一回ですむので工程が簡単となる。

［発明の効果］ 以上説明したように１本発明によれば、半導体基板を正
確に結晶方位をそろえて張合わせることができる。また
、凹凸パターンのある基板同志を正確に位置決めして張
合わせることができる。

本発明は、特に張合わせＳＯＩ基板を高い歩留りで製造
できるという顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は張合わせ面とアライメントマークの位置関係を
示す図 第２図はアライメントマークを説明するための図 第３図は基板の表面の像と裏面の像を重ねて観測する光
学系を示す図。 第４図は第１のアライメントマークと第２のアライメン
トマークの位置関係を示す図 画５図は第１．第２のアライメントマークと第３、第４
のアライメントマークの位置関係を示す図 第６回は第１のアライメントマークと第３のアライメン
トマークを同時に形成する方法を説明するための図 第７図は従来例を説明するための図 である。 図において。 １は第１の半導体基板。 ２は第２の半導体基板 ｌａ、　ｌｂ、　２ａ、　２ｂはアライメントマーク。 ３ａ、　３ｂはハーフミラー ４ａ乃至４ｆはミラー ５ａ、　５ｂはレンズ。 ６ａ、　６ｂは顕微鏡。 ７ａ、　７ｂは第１のアライメントマーク８ａ、　８ｂ
は第２のアライメントマーク７ｃ、　７ｄは第３のアラ
イメントマーク８ｃ、　８ｄは第４のアライメントマー
ク９は凸パターン １０は凹パターン １１は絶縁膜 基板の衣面の像と層面の４家３重ね１１１する疋学糸第
　３　図 ９１芳ね仕面とアライメント−夕のイ立置聞係２示す１
第　　１　　（２） アライメントマークを言免明するための１第　２　　図 争）１のアライメントマークとＺ、Ｍアライメントマ〜
りのイ豆予Ｉ県イ系￥　　４　　　図 第１の７ライメント７−りと第３の７ライメントマーク
を同時１ご９成する方ホを説明するＵ’）の図画 乙 図 ＡＬ来、イ列を江明ずゐムこめの図 画 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕第１の半導体基板（１）表面と第２の半導体基板
   （２）表面を張合わすに際し、前記第１の半導体基板（
   １）裏面にアライメントマーク（１ａ、１ｂ）を形成し
   、前記第２の半導体基板（２）裏面にアライメントマー
   ク（２ａ、２ｂ）を形成し、前記第１の半導体基板（１
   ）表面と前記第２の半導体基板（２）表面を平行に向か
   い合わせて配置し、前記第１の半導体基板（１）のアラ
   イメントマーク（１ａ、１ｂ）の光学像と前記第２の半
   導体基板（２）のアライメントマーク（２ａ、２ｂ）の
   光学像を同時に観測して、これらの光学像の相互位置関
   係を確認して前記第１の半導体基板（１）と前記第２の
   半導体基板（２）の位置調整を行った後、張合わすこと
   を特徴とする半導体基板の張合わせ方法。 〔２〕第１の半導体基板（１）表面と第２の半導体基板
   （２）表面を結晶方位をそろえて張合わせたとし、張合
   わせ面に垂直な方向から透視したとする時、前記第１の
   半導体基板（１）裏面と前記第２の半導体基板（２）裏
   面の重なる位置にアライメントマーク（１ａ、１ｂ、２
   ａ、２ｂ）を少なくとも１対形成した後、基板面に垂直
   な方向から透視するとした時、重なる位置にある表面の
   像と裏面の像を光学的に重ねて観測できる光学系の中に
   、前記第１の半導体基板（１）表面と前記第２の半導体
   基板（２）表面を平行に向かい合わせて配置し、前記光
   学系で前記アライメントマーク（１ａ、１ｂ、２ａ、２
   ｂ）を観測しながら第１の半導体基板（１）と第２の半
   導体基板（２）の位置調整を行い、前記アライメントマ
   ーク（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）が重なって観測された
   位置でもって張合わすことを特徴とする半導体基板の張
   合わせ方法。 〔３〕第１の半導体基板（１）表面と第２の半導体基板
   （２）表面を張合わすに際し、 前記第１の半導体基板（１）表面或いは裏面のいずれか
   に第１のアライメントマーク（７ａ、７ｂ）を１つ以上
   形成し、前記第２の半導体基板（２）表面或いは裏面の
   いずれかに第２のアライメントマーク（８ａ、８ｂ）を
   １つ以上形成し、前記第１のアライメントマーク（７ａ
   、７ｂ）及び前記第２のアライメントマーク（８ａ、８
   ｂ）は、前記第１の半導体基板（１）表面と前記第２の
   半導体基板（２）表面を結晶方位をそろえて張合わせ、
   張合わせ面に垂直な方向から透視したとする時、重なる
   位置にあるようにし、前記第１の半導体基板（１）の前
   記第１のアライメントマーク（７ａ、７ｂ）形成面と反
   対側の面に、垂直な方向から透視した時前記第１のアラ
   イメントマーク（７ａ、７ｂ）と重なる位置に第３のア
   ライメントマーク（７ｃ、７ｄ）を形成し、前記第２の
   半導体基板（２）の前記第２のアライメントマーク（８
   ａ、８ｂ）形成面と反対側の面に、垂直な方向から透視
   した時前記第２のアライメントマーク（８ａ、８ｂ）と
   重なる位置に第４のアライメントマーク（８ｃ、８ｄ）
   を形成し、 基板面に垂直な方向から透視したとする時、重なる位置
   にある表面の像と裏面の像を光学的に重ねて観測できる
   光学系の中に、前記第１の半導体基板（１）表面と前記
   第２の半導体基板（２）表面を平行に向かい合わせて配
   置し、前記第１の半導体基板（１）裏面のアライメント
   マークと前記第２の半導体基板（２）裏面のアライメン
   トマークを前記光学系で観測しながら、第１の半導体基
   板（１）と第２の半導体基板（２）の位置調整を行い、
   前記第１の半導体基板（１）裏面のアライメントマーク
   と前記第２の半導体基板（２）裏面のアライメントマー
   クが重なって観測された位置でもって張合わせることを
   特徴とする半導体基板の張合わせ方法。 〔４〕前記第１のアライメントマーク（７ａ、７ｂ）或
   いは前記第２のアライメントマーク（８ａ、８ｂ）を形
   成するに際し、前記第１の半導体基板（１）の表面及び
   裏面、或いは前記第２の半導体基板（２）の表面及び裏
   面にＸ線レジストを塗布し、第１のアライメントマーク
   （７ａ、７ｂ）形成用のマスク或いは第２のアライメン
   トマーク（８ａ、８ｂ）形成用のマスクを用いて片側の
   面からＸ線露光し、Ｘ線を反対側の面のＸ線レジストま
   で透過させ、第１のアライメントマーク（７ａ、７ｂ）
   或いは第２のアライメントマーク（８ａ、８ｂ）形成と
   同時に第３のアライメントマーク（７ｃ、７ｄ）或いは
   第４のアライメントマーク（８ｃ、８ｄ）を形成するこ
   とを特徴とする請求項３記載の半導体基板の張合わせ方
   法。