JPH10335195A

JPH10335195A - 張り合わせ基板の製造方法

Info

Publication number: JPH10335195A
Application number: JP15450197A
Authority: JP
Inventors: Toru Taniguchi; 徹谷口; Etsuro Morita; 悦郎森田
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】活性層用ウェーハの表面外周縁の平滑性を
向上してボイド発生を防止し、張り合わせ熱処理時のス
リップ発生を防止する。エッチング時に支持基板用ウェ
ーハの小径化が起きない張り合わせ基板の製造方法を提
供する。【解決手段】活性層用ウェーハ１の表面に、ウェーハ
外周部を露呈した状態でマスキング材３を貼着する。マ
スキング材３同士を重ね合わせながら、活性層用ウェー
ハ１を順次積層して積層体４を形成する。これをウェー
ハ軸線ａを中心に回転しつつ、それぞれの活性層用ウェ
ーハ１のウェーハ周縁部をエッチング液５に浸漬してエ
ッチング面取りする。この結果、ウェーハ１の表面外周
縁の平滑性が向上し、ボイド発生、スリップ発生を防止
できる。しかも、ウェーハ外周部のエッチング時に支持
基板用ウェーハの小径化が生じない。この後、表面仕上
げ研磨を施して張り合わせ、熱処理後、研削、研磨す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は張り合わせ基板の
製造方法、例えばシリコンｏｎシリコン基板（直接張り
合わせ基板）、間に絶縁層を介在させたＳＯＩ（Ｓｉｌ
ｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などの張り合
わせ基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＯＩ基板の製造では、絶縁膜（ＳｉＯ
₂）を挟んで支持基板用シリコンウェーハと活性層用シ
リコンウェーハとを室温で重ね合わせ、その後、所定の
張り合わせ熱処理を行っている。さらに、張り合わせ不
良領域を除去するため、活性層用ウェーハの外周部を面
取りしている。その後、活性層用ウェーハの表面を研削
し、研磨している。

【０００３】この張り合わせ後の面取りは、具体的に
は、活性層用ウェーハの外周部を面取り用ホイールによ
って研削し、その後、この面取り面をエッチングして加
工ダメージを除去するのが通常である。この加工ダメー
ジの除去方法としては、図４に示すように、張り合わせ
基板を多数ギャザーしてのディッピングによるエッチン
グが知られている。このギャザーエッチングでは、活性
層用ウェーハ１００の表面１００ａ同士を重ね合わせな
がら、所定枚数の張り合わせ基板１０１を順次積層す
る。その後、この積層体１０２をウェーハ軸線ａを中心
に回転しつつ、各ウェーハ周縁部を一括してエッチング
液１０３に浸す。この張り合わせ後のウェーハ外周部の
面取りでは、ホイールを用いて機械的面取りを施す際
に、加工ダメージが支持基板用ウェーハ１０４の表側へ
も及ぶという問題点があった。なお、図４は従来手段に
係るギャザーディッピングによる張り合わせ基板のエッ
チング工程を示す説明図である。同図において、１０４
は支持基板用ウェーハ、１０４ａは支持基板用ウェーハ
１０４の表面に形成されたＳｉＯ₂膜である。

【０００４】そこで、これを解消する従来技術として、
例えば特開平４−８５８２７号公報に記載の「半導体装
置の製造方法」が知られている。この従来方法は、張り
合わせ前に、活性層用ウェーハの外周部に対して、砥石
であるホイールにより機械的面取りを施すものである。
なお、その後は、この面取り側の面を張り合わせ面にし
て、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとを張り合
わせ、所定の熱処理後、活性層用ウェーハの表面に研
削、研磨等を施す。

【０００５】また、これとは別の従来技術として、例え
ば特開平３−２５０６１６号公報に記載された「接合ウ
ェーハ及びその製造方法」が知られている。この別方法
は、ウェーハ同士を張り合わせ後、エッチング面取りに
より活性層用ウェーハの外周部を除去するものである。
以下、これを、図５の他の従来手段に係るギャザーディ
ッピングによる張り合わせ基板のエッチング工程を示す
説明図を参照して説明する。

【０００６】同図において示すように、活性層用ウェー
ハ２００を中間にＳｉＯ₂膜を介して支持基板用ウェー
ハ２０１に張り合わせて張り合わせ基板２０２を作製す
る。これらの張り合わせ基板２０２では、それぞれ、そ
の活性層用ウェーハ２００を表面研削する。その後、各
活性層用ウェーハ２００の外周部以外の表面にマスキン
グテープ２０３を貼着する。次に、マスキングテープ２
０３の表面同士を重ね合わせて、これらの多数枚の張り
合わせ基板２０２をギャザーする。その後、この積層体
２０４をエッチング液２０５にディッピングし、各活性
層用ウェーハ２００の外周部をエッチング除去する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の方法では、以下の不都合があった。すなわち、
図６に示すように、前者の張り合わせ前、活性層用ウェ
ーハ３００の外周部にホイール３０１による機械的面取
りを施すものの場合には、研削用のホイール３０１は、
度重なる面取り加工によりその研削面３０１ａが荒れて
いるのが通常である。このような荒れた研削面３０１ａ
による機械的面取りの結果、図７（ａ）、図７（ｂ）に
示すように、活性層用ウェーハ３００の面取り部分の内
周側部３００ｂが荒くなり、活性層用ウェーハ３００の
表面３００ｃの外周縁に加工ダメージが生じるおそれが
あった。よって、この加工ダメージを原因としてウェー
ハ間にボイドが発生するという問題点があった。また、
活性層用ウェーハ３００の面取り部分の内周側部３００
ｂに生じた研削の加工ダメージが比較的大きい場合に
は、張り合わせ後の熱処理時に、このダメージに起因す
るスリップが生じるという問題点もあった。なお、図６
は従来手段に係る活性層用ウェーハ外周部の機械的面取
り工程の説明図、図７（ａ）は従来手段に係る機械的面
取り後の活性層用ウェーハの外周部の拡大断面図、図７
（ｂ）は同じくそのウェーハ外周部の拡大平面図であ
る。

【０００８】一方、図５に示すように、張り合わせ後、
活性層用ウェーハ２００の外周部にマスキングテープ２
０２を用いたエッチング面取りを施すものの場合には、
活性層用ウェーハ２００の外周部だけでなく、支持基板
用ウェーハ２０１の外周部も、そのウェーハ厚さ全域に
わたってエッチング除去されるので、支持基板用ウェー
ハ２０１が小径化するという問題点があった。

【０００９】

【発明の目的】そこで、この発明は、面取りされた活性
層用ウェーハの表面の外周縁における平滑性を向上で
き、これによりウェーハ間のボイド発生を防止できる張
り合わせ基板の製造方法を提供することを、その目的と
している。また、この発明は、張り合わせ熱処理時に、
面取りによる加工ダメージに起因した活性層用ウェーハ
のスリップ発生を防止できる張り合わせ基板の製造方法
を提供することを、その目的としている。さらに、この
発明は、エッチング面取りによる支持基板用ウェーハの
小径化が起きない張り合わせ基板の製造方法を提供する
ことを、その目的としている。さらまた、外周部がエッ
チング面取りされた活性層用ウェーハを大量生産可能な
張り合わせ基板の製造方法を提供することを、その目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、支持基板用ウェーハと活性層用ウェーハとを張り合
わせた張り合わせ基板の製造方法において、上記活性層
用ウェーハの片面に、そのウェーハ外周部を露呈してマ
スキング材を設ける工程と、このマスキング材を有する
活性層用ウェーハをエッチング液に接触させて、上記ウ
ェーハ片面の外周部をエッチング面取りする工程と、上
記マスキング材を除去する工程と、上記面取り側の面を
張り合わせ面として、上記活性層用ウェーハを上記支持
基板用ウェーハに張り合わせ、その後に熱処理する工程
と、上記張り合わせ後の活性層用ウェーハの表面を、上
記ウェーハ外周部の面取り部分に達するまで研削する工
程と、この研削面を研磨する工程とを備えた張り合わせ
基板の製造方法である。

【００１１】ここでいうマスキング材とは、テフロン
（商品名；フッ素樹脂）、ポリエチレンなどの合成樹脂
からなるマスキングテープや、耐蝕性に優れたワック
ス、その他の高分子有機化合物などからなる皮膜でもよ
い。マスキング材の厚さは、８０μｍ以上が好ましく、
８０μｍ未満では例えばマスキング材同士を重ね合わせ
て積層体を形成し、これの各ウェーハ周縁部を一括して
エッチング液に浸してエッチング面取りする際に、この
エッチング液が、隣接する活性層用ウェーハの外周部同
士の隙間へ入り込みにくい。また、ここでいうエッチン
グ面取りとは、例えばフッ酸と硝酸とを混合した混酸、
水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムなどのエッチン
グ液中に、例えば活性層用ウェーハを所定時間（ＨＦ／
ＨＮＯ₃では３〜５分間）だけ接触させ、これによりマ
スキング材で被われていない活性層用ウェーハの外周部
を所定量だけ溶失させることをいう。

【００１２】さらに、活性層用ウェーハの外周部の好ま
しいエッチング面取りによる厚さは、５０μｍ〜ウェー
ハの厚さの１／２である。５０μｍ未満では、活性層用
ウェーハと支持基板用ウェーハとの張り合わせ後の活性
層用ウェーハの表面研削時に、支持基板用ウェーハの周
縁部の表面側を傷つけるおそれがある。一方、ウェーハ
厚さの１／２を超えると、ウェーハ外周部の機械的強度
が大幅に低下するおそれがある。

【００１３】活性層用ウェーハの外周部の半径方向のエ
ッチング面取り幅は、０．８〜５．０ｍｍ、特に１〜３
ｍｍが好ましい。０．８ｍｍ未満では各ウェーハの外周
研磨だれに起因する接合不良が起き易くなる。また、
５．０ｍｍを超えるとウェーハでの有効エリアが小さく
なる。また、張り合わせ後の活性層用ウェーハの表面の
研削厚さは、少なくとも面取り部分に達していればよ
く、限定されない。

【００１４】さらに、活性層用ウェーハは、支持基板用
ウェーハに張り合わされる前に、張り合わせ面の表面仕
上げ研磨を行ってもよい。ここでいう表面仕上げ研磨と
は、表面基準のワックスレス研磨で０．１μｍ未満の研
磨をいう。活性層用ウェーハの表面仕上げ研磨後は、通
常、ＳＣ１（ＳｔａｎｄａｒｄＣｌｅａｎｉｎｇ
１）、ＳＣ１＋希塩酸、ＳＣ１＋ＨＣｌ／ＨＦ、ＳＣ１
＋ＨＦなどによる活性層用ウェーハの表面の洗浄を行
う。なお、活性層用ウェーハとしては、その表面がＳｉ
Ｏ₂膜により被われているものであってもよい。また、
このＳｉＯ₂膜は、張り合わせ基板の製造工程中、どの
工程で活性層用ウェーハに設けてもよい。

【００１５】請求項２に記載の発明は、上記マスキング
材を設けた後、該マスキング材同士を重ね合わせなが
ら、複数枚の上記活性層用ウェーハを順次積層し、次い
でこの積層体をウェーハ軸線を中心に回転しつつ、各ウ
ェーハ周縁部を一括してエッチング液に浸すことにより
エッチング面取りする請求項１に記載の張り合わせ基板
の製造方法である。活性層用ウェーハの積層枚数や回転
速度は、張り合わせ基板を多数ギャザーし、ディッピン
グによりエッチングする従来方法と、基本的に同じであ
る。なお、活性層用ウェーハのエッチング面取りは、こ
のように複数枚一括して行わなくても、１枚ずつ行って
もよい。

【００１６】

【作用】この発明によれば、支持基板用ウェーハに張り
合わせる前に、予め活性層用ウェーハの片面に、ウェー
ハ外周部を露呈してマスキング材を設け、その後、この
マスキング材付きの活性層用ウェーハをエッチング液に
浸して、活性層用ウェーハの片面の外周部をエッチング
により面取りする。次いで、面取り側の面を張り合わせ
面にして、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとを
張り合わせ、その後熱処理する。それから、張り合わせ
後の活性層用ウェーハの表面を面取り部分に達するまで
研削し、さらにこの研削面を研磨して張り合わせ基板を
製造する。

【００１７】従来におけるウェーハ外周部の面取りで
は、張り合わせ後における機械的面取り（砥石での面取
り）か、エッチング面取りが採用されていた。この結
果、支持基板用ウェーハの外周部の表面側をこの砥石に
より傷つけたり、支持基板用ウェーハの外周部の一部が
エッチング液に溶けて、エッチング面取りによる支持基
板用ウェーハの小径化が生じるおそれがあった。しかし
ながら、この発明では、張り合わせ前にウェーハ外周部
の面取りを行うので、これらのおそれがない。

【００１８】また、従来の機械的面取りの場合では、活
性層用ウェーハにおける面取り部の内周側部は、通常、
砥石であるホイールの、度重なる使用により荒れた研削
面で研削される。このため、面取りされた活性層用ウェ
ーハの表面の外周縁には、機械的面取りに起因する加工
ダメージが発生した。しかしながら、この発明では、ホ
イールを用いずにエッチング液に浸して面取りするの
で、このような加工ダメージが発生せず、この結果、活
性層用ウェーハの表面おける平滑性を向上できる。ま
た、この面取りがエッチングによる面取りであるので、
張り合わせ熱処理時において、面取りによる加工ダメー
ジに起因した活性層用ウェーハのスリップ発生を防止で
きる。

【００１９】特に、請求項２に記載の発明によれば、ま
ず複数枚ある活性層用ウェーハの片面にそれぞれマスキ
ング材を設ける。その後、マスキング材同士を重ね合わ
せて活性層用ウェーハを順次積層する。次いで、この積
層体をウェーハ軸線を中心に回転しつつ、各ウェーハ周
縁部を一括してエッチング液に浸したり、エッチング液
をスプレーすることにより、この部分をエッチング面取
りする。この結果、外周部がエッチング面取りされた活
性層用ウェーハを、比較的容易に大量生産できる。ま
た、エッチングに際してのマスキング材の剥がれを完全
になくすこともできる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。なお、ここでは張り合わせ基板とし
て、ＳＯＩ基板を例に説明する。図１は、この発明の一
実施例に係る張り合わせ基板の製造方法のフローシート
である。図２は、活性層用ウェーハの外周部のエッチン
グ面取り工程を示す説明図である。図３は、エッチング
面取り直後の活性層用ウェーハの拡大図である。

【００２１】この実施例によれば、図１に示すように、
予めシリコン製の活性層用ウェーハ１（鏡面研磨ウェー
ハ）を用意する。また、活性層用ウェーハ１と同一素材
および同一口径の支持基板用ウェーハ２（鏡面研磨ウェ
ーハ）の表面に、絶縁膜である酸化膜（ＳｉＯ₂）２ａ
を形成しておく。次に、活性層用ウェーハ１の外周部を
表面側から、ウェーハ半径方向へ３ｍｍ、厚さ１００μ
ｍだけエッチング面取りする。

【００２２】図２を参照してこのエッチング面取りを説
明する。この活性層用ウェーハ１の表面に、ウェーハ外
周部を露呈した状態で、このウェーハ１より小円板の日
東電工株式会社製のマスキングテープ「ＢＴ−５０Ｅ」
からなるマスキング材３を貼着する。その後、マスキン
グ材３同士を重ね合わせながら、複数枚の活性層用ウェ
ーハ１を順次積層して積層体４を形成する。次いで、積
層体４をウェーハ軸線ａを中心に所定速度で回転しつ
つ、それぞれの活性層用ウェーハ１のウェーハ周縁部を
一括してＨＦ／ＨＮＯ₃のエッチング液５に浸漬してエ
ッチング面取りするものである。

【００２３】図３に示すように、このエッチング面取り
により、活性層用ウェーハ１のウェーハ外周部が厚さｔ
（ここでは１００μｍ）だけ溶失した。なお、この溶失
は活性層用ウェーハ１の外周部全体に及ぶ（図３二点鎖
線参照）。このように、張り合わせ前に活性層用ウェー
ハ１の外周部の面取りを行うので、従来技術における張
り合わせ後の機械的面取りの場合のように、支持基板用
ウェーハ２の外周部の表面側を砥石により傷つけるおそ
れがない。とともに、エッチング時に支持基板用ウェー
ハ２の外周部が溶けて、このウェーハ２が小径化するこ
ともない。しかも、面取りされた活性層用ウェーハの表
面の外周縁には、機械的面取りに起因する加工ダメージ
が生じていないので、活性層用ウェーハの表面における
平滑性を向上できる。さらには、張り合わせ熱処理時に
おいて、面取りによる加工ダメージに起因した活性層用
ウェーハ１のスリップを防止できる。

【００２４】その後、マスキング材３を剥がす。次に、
図１に示すように、張り合わせ前の活性層用ウェーハ１
の表面１ｂを仕上げ研磨する。仕上げ研磨は、表面基準
のワックスレスマウント方式による０．１μｍ未満の研
磨である。研磨後は、この活性層用ウェーハの表面の洗
浄を行う。通常、ＳＣ１洗浄、ＳＣ１洗浄＋希塩酸洗
浄、ＳＣ１洗浄＋ＨＦ洗浄、または、ＳＣ１洗浄＋ＨＣ
ｌ／ＨＦ洗浄による。

【００２５】次いで、面取り側の表面１ｂを張り合わせ
面として、活性層用ウェーハ１と支持基板用ウェーハ２
とを室温で張り合わせる。さらに、所定の張り合わせ熱
処理を行う（例えば１１００℃、２時間）。この結果、
支持基板用ウェーハ２に活性層用ウェーハ１が酸化膜２
ａを介して張り合わされることとなる。その後、活性層
用ウェーハ１を表面１ｃ側から面取り部分に達するまで
比較的低番手の砥粒を有する図外のホイールにより粗研
削する。次いで、活性層用ウェーハ１の外周部の残厚が
目的厚さ＋５μｍとなるまで、比較的高番手の砥粒を有
するホイールにより細研削する。次いで、この表面研削
後の表面１ｄを５μｍだけ研磨する。これにより所定厚
さ（例えば１０μｍ）の活性層が支持基板用ウェーハ２
上に絶縁膜２ａを介して配設されたＳＯＩ基板が得られ
る。

【００２６】

【発明の効果】この発明に係る張り合わせ基板の製造方
法によれば、支持基板用ウェーハとの張り合わせ前に、
活性層用ウェーハの片面の、マスキング材により被覆さ
れていない外周部をエッチング面取りするようにしたの
で、面取り時にベースとなる支持基板用ウェーハの外周
部の表面側を傷つけるおそれがなくなるとともに、エッ
チング面取りによる支持基板用ウェーハの小径化が起き
ない。しかも、面取りされた活性層用ウェーハの表面の
外周縁には、機械的面取りに起因する加工ダメージが生
じることがない。この結果、活性層用ウェーハの表面に
おける平滑性を向上できる。さらに、張り合わせ熱処理
時において、この機械的面取り部分の加工ダメージに起
因した活性層用ウェーハのスリップ発生も防止できる。
そして、張り合わせ前にマスキング材をウェーハ表面に
貼着しエッチングするため、工程数が増加することがな
く、生産効率を高めることができる。

【００２７】特に、請求項２に記載の発明によれば、マ
スキング材付きの複数枚の活性層用ウェーハをマスキン
グ材同士を重ね合わせて順次積層し、得られた積層体を
ウェーハ軸線を中心に回転しつつ、各ウェーハ周縁部を
一括してエッチング液に浸してエッチング面取りするよ
うにしたので、外周部がエッチング面取りされた活性層
用ウェーハを、比較的容易に大量生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る張り合わせ基板の製
造方法の概略を示すフローシートである。

【図２】この発明の一実施例に係る活性層用ウェーハの
外周部のエッチング面取り工程を示す説明図である。

【図３】この発明の一実施例に係る活性層用ウェーハの
外周部のエッチング面取り工程を示す説明図である。

【図４】従来手段に係るギャザーディッピングによる張
り合わせ基板のエッチング工程を示す説明図である。

【図５】他の従来手段に係るギャザーディッピングによ
る張り合わせ基板のエッチング工程を示す説明図であ
る。

【図６】従来手段に係る活性層用ウェーハ外周部の機械
的面取り工程の説明図である。

【図７】（ａ）は従来手段に係る機械的面取り後の活性
層用ウェーハの外周部の拡大断面図である。（ｂ）は同
じくそのウェーハ外周部の拡大平面図である。

【符号の説明】

１活性層用ウェーハ、２支持基板用ウェーハ、３マスキング材、４積層体、５エッチング液、ａウェーハ軸線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持基板用ウェーハと活性層用ウェーハ
とを張り合わせた張り合わせ基板の製造方法において、上記活性層用ウェーハの片面に、そのウェーハ外周部を
露呈してマスキング材を設ける工程と、このマスキング材を有する活性層用ウェーハをエッチン
グ液に接触させて、上記ウェーハ片面の外周部をエッチ
ング面取りする工程と、上記マスキング材を除去する工程と、上記面取り側の面を張り合わせ面として、上記活性層用
ウェーハを上記支持基板用ウェーハに張り合わせ、その
後に熱処理する工程と、上記張り合わせ後の活性層用ウェーハの表面を、上記ウ
ェーハ外周部の面取り部分に達するまで研削する工程
と、この研削面を研磨する工程とを備えた張り合わせ基板の
製造方法。
【請求項２】上記マスキング材を設けた後、該マスキ
ング材同士を重ね合わせながら、複数枚の上記活性層用
ウェーハを順次積層し、次いでこの積層体をウェーハ軸
線を中心に回転しつつ、各ウェーハ周縁部を一括してエ
ッチング液に浸すことによりエッチング面取りする請求
項１に記載の張り合わせ基板の製造方法。