JPH11307413A - 剥離ウエーハを再利用する方法および再利用に供されるシリコンウエーハ - Google Patents
剥離ウエーハを再利用する方法および再利用に供されるシリコンウエーハInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素イオン剥離法において副生した剥離ウエ
ーハに、適切な再処理を施して、実際にシリコンウエー
ハとして再利用することができる方法を提供し、特に剥
離ウエーハの再処理における取り代を減少させ、エピタ
キシャルウエーハのように高価なウエーハを何回も再処
理して、何度も再利用することができる方法を提供する
ことによって、実際に高品質のＳＯＩ層を有するＳＯＩ
ウエーハの生産性の向上と、コストダウンを図る。 【解決手段】 水素イオン剥離法によってＳＯＩウエー
ハを製造する際に副生される剥離ウエーハに、再処理を
加えてシリコンウエーハとして再利用する方法におい
て、前記再処理として少なくとも剥離ウエーハに周辺の
段差を除去する研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱
処理を行うことを特徴とする剥離ウエーハを再利用する
方法、およびこの方法で再処理された再利用に供される
シリコンウエーハ。
ーハに、適切な再処理を施して、実際にシリコンウエー
ハとして再利用することができる方法を提供し、特に剥
離ウエーハの再処理における取り代を減少させ、エピタ
キシャルウエーハのように高価なウエーハを何回も再処
理して、何度も再利用することができる方法を提供する
ことによって、実際に高品質のＳＯＩ層を有するＳＯＩ
ウエーハの生産性の向上と、コストダウンを図る。 【解決手段】 水素イオン剥離法によってＳＯＩウエー
ハを製造する際に副生される剥離ウエーハに、再処理を
加えてシリコンウエーハとして再利用する方法におい
て、前記再処理として少なくとも剥離ウエーハに周辺の
段差を除去する研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱
処理を行うことを特徴とする剥離ウエーハを再利用する
方法、およびこの方法で再処理された再利用に供される
シリコンウエーハ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入したウ
エーハを結合後に剥離してＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏ
ｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハを製造する、いわゆ
る水素イオン剥離法（スマートカット法とも呼ばれてい
る）において、副生される剥離ウエーハに再処理を加え
てシリコンウエーハとして再利用する方法に関する。特
に本発明は、剥離ウエーハを何回も再処理して、何度も
再利用する方法に関するものである。
エーハを結合後に剥離してＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏ
ｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハを製造する、いわゆ
る水素イオン剥離法（スマートカット法とも呼ばれてい
る）において、副生される剥離ウエーハに再処理を加え
てシリコンウエーハとして再利用する方法に関する。特
に本発明は、剥離ウエーハを何回も再処理して、何度も
再利用する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＳＯＩ構造のウエーハの作製法と
しては、酸素イオンをシリコン単結晶に高濃度で打ち込
んだ後に、高温で熱処理を行い酸化膜を形成するＳＩＭ
ＯＸ（separation by implanted oxygen）法によるもの
と、２枚の鏡面研磨したシリコンウエーハを接着剤を用
いることなく結合し、片方のウエーハを薄膜化する結合
法が注目されている技術である。
しては、酸素イオンをシリコン単結晶に高濃度で打ち込
んだ後に、高温で熱処理を行い酸化膜を形成するＳＩＭ
ＯＸ（separation by implanted oxygen）法によるもの
と、２枚の鏡面研磨したシリコンウエーハを接着剤を用
いることなく結合し、片方のウエーハを薄膜化する結合
法が注目されている技術である。
【０００３】ＳＩＭＯＸ法は、デバイス活性領域となる
ＳＯＩ層の膜厚を、酸素イオン打ち込み時の加速電圧で
決定、制御できるために、薄層でかつ膜厚均一性の高い
ＳＯＩ層を容易に得る事ができる利点があるが、埋め込
み酸化膜の信頼性や、ＳＯＩ層の結晶性、１３００℃以
上の温度での熱処理が必要である等問題が多い。
ＳＯＩ層の膜厚を、酸素イオン打ち込み時の加速電圧で
決定、制御できるために、薄層でかつ膜厚均一性の高い
ＳＯＩ層を容易に得る事ができる利点があるが、埋め込
み酸化膜の信頼性や、ＳＯＩ層の結晶性、１３００℃以
上の温度での熱処理が必要である等問題が多い。
【０００４】一方、ウエーハ結合法は、単結晶のシリコ
ン鏡面ウエーハ２枚のうち少なくとも一方に酸化膜を形
成し、接着剤を用いずに接合し、次いで熱処理（通常は
１１００℃〜１２００℃）を加えることで結合を強化
し、その後片方のウエーハを研削や湿式エッチングによ
り薄膜化した後、薄膜の表面を鏡面研磨してＳＯＩ層を
形成するものであるので、埋め込み酸化膜の信頼性が高
くＳＯＩ層の結晶性も良好であるという利点がある。
ン鏡面ウエーハ２枚のうち少なくとも一方に酸化膜を形
成し、接着剤を用いずに接合し、次いで熱処理（通常は
１１００℃〜１２００℃）を加えることで結合を強化
し、その後片方のウエーハを研削や湿式エッチングによ
り薄膜化した後、薄膜の表面を鏡面研磨してＳＯＩ層を
形成するものであるので、埋め込み酸化膜の信頼性が高
くＳＯＩ層の結晶性も良好であるという利点がある。
【０００５】しかし、機械的な加工により薄膜化してい
るため、薄膜化するのに大変な時間がかかる上に、片方
のウエーハは粉等となって消失してしまうので、生産性
が低く、著しいコスト高となってしまう。しかも、機械
加工による研削・研磨では得られるＳＯＩ層の膜厚およ
びその均一性にも限界があるという欠点がある。
るため、薄膜化するのに大変な時間がかかる上に、片方
のウエーハは粉等となって消失してしまうので、生産性
が低く、著しいコスト高となってしまう。しかも、機械
加工による研削・研磨では得られるＳＯＩ層の膜厚およ
びその均一性にも限界があるという欠点がある。
【０００６】その上、結合法において用いられるシリコ
ンウエーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によって
作製されたＣＺウエーハが用いられる場合が多いが、近
年このＣＺウエーハには結晶成長時に導入されたＣＯＰ
（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉ
ｃｌｅ）と称される結晶欠陥が存在することが判明して
いる。したがって、ＣＺウエーハをデバイス活性層とな
るボンドウエーハに用いるとＳＯＩ層にもＣＯＰが存在
し、近年要求される極薄のＳＯＩ層ではＣＯＰがＳＯＩ
層を貫通してピンホールを形成し、電気特性を著しく悪
化させることがわかってきた。
ンウエーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によって
作製されたＣＺウエーハが用いられる場合が多いが、近
年このＣＺウエーハには結晶成長時に導入されたＣＯＰ
（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉ
ｃｌｅ）と称される結晶欠陥が存在することが判明して
いる。したがって、ＣＺウエーハをデバイス活性層とな
るボンドウエーハに用いるとＳＯＩ層にもＣＯＰが存在
し、近年要求される極薄のＳＯＩ層ではＣＯＰがＳＯＩ
層を貫通してピンホールを形成し、電気特性を著しく悪
化させることがわかってきた。
【０００７】これに対して、例えばＣＺウエーハにエピ
タキシャル層を成長させた後、このエピタキシャル層側
を結合して、その後基台となるシリコンウエーハを研削
・研磨して薄膜化しエピタキシャル層をＳＯＩ層とする
方法が提案されている（特開平７−２５４６８９号参
照）。この方法では、前記ＣＯＰ等の結晶欠陥は確実に
消滅させることができるが、高価なエピタキシャルウエ
ーハを用いるのでＳＯＩウエーハの製造コストの一層の
上昇を招いてしまう。
タキシャル層を成長させた後、このエピタキシャル層側
を結合して、その後基台となるシリコンウエーハを研削
・研磨して薄膜化しエピタキシャル層をＳＯＩ層とする
方法が提案されている（特開平７−２５４６８９号参
照）。この方法では、前記ＣＯＰ等の結晶欠陥は確実に
消滅させることができるが、高価なエピタキシャルウエ
ーハを用いるのでＳＯＩウエーハの製造コストの一層の
上昇を招いてしまう。
【０００８】また、ＦＺウエーハを用いれば、ＦＺウエ
ーハには酸素が含まれていないので、酸素に起因した欠
陥や前記ＣＯＰの問題はなくなる。しかし、結合法で
は、２枚のシリコンウエーハから１枚のＳＯＩウエーハ
を得ることしかできず、コスト高となることに変わりが
ない。
ーハには酸素が含まれていないので、酸素に起因した欠
陥や前記ＣＯＰの問題はなくなる。しかし、結合法で
は、２枚のシリコンウエーハから１枚のＳＯＩウエーハ
を得ることしかできず、コスト高となることに変わりが
ない。
【０００９】尚、上記ウエーハ結合法は、シリコンウエ
ーハ同士を結合する場合のみならず、シリコンウエーハ
とＳｉＯ2 、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 等の絶縁性ウエーハと
直接結合してＳＯＩ層を形成する場合もある。
ーハ同士を結合する場合のみならず、シリコンウエーハ
とＳｉＯ2 、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 等の絶縁性ウエーハと
直接結合してＳＯＩ層を形成する場合もある。
【００１０】一方、最近、ＳＯＩウエーハの製造方法と
して、イオン注入したウエーハを結合後に剥離してＳＯ
Ｉウエーハを製造する方法（水素イオン剥離法：スマー
トカット法と呼ばれる技術）が新たに注目され始めてい
る。この方法は、二枚のシリコンウエーハのうち、少な
くとも一方に酸化膜を形成すると共に、一方のシリコン
ウエーハの上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注
入し、該ウエーハ内部に微小気泡層（封入層）を形成さ
せた後、該イオンを注入した方の面を酸化膜を介して他
方のシリコンウエーハと密着させ、その後熱処理を加え
て微小気泡層を劈開面として一方のウエーハを薄膜状に
剥離し、さらに熱処理を加えて強固に結合してＳＯＩウ
エーハとする技術（特開平５−２１１１２８号参照）で
ある。この方法では、劈開面は良好な鏡面であり、ＳＯ
Ｉ層の膜厚の均一性も高いＳＯＩウエーハが比較的容易
に得られている。
して、イオン注入したウエーハを結合後に剥離してＳＯ
Ｉウエーハを製造する方法（水素イオン剥離法：スマー
トカット法と呼ばれる技術）が新たに注目され始めてい
る。この方法は、二枚のシリコンウエーハのうち、少な
くとも一方に酸化膜を形成すると共に、一方のシリコン
ウエーハの上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注
入し、該ウエーハ内部に微小気泡層（封入層）を形成さ
せた後、該イオンを注入した方の面を酸化膜を介して他
方のシリコンウエーハと密着させ、その後熱処理を加え
て微小気泡層を劈開面として一方のウエーハを薄膜状に
剥離し、さらに熱処理を加えて強固に結合してＳＯＩウ
エーハとする技術（特開平５−２１１１２８号参照）で
ある。この方法では、劈開面は良好な鏡面であり、ＳＯ
Ｉ層の膜厚の均一性も高いＳＯＩウエーハが比較的容易
に得られている。
【００１１】そして、この水素イオン剥離法において
も、シリコンウエーハ同士を結合する場合のみならず、
シリコンウエーハにイオン注入して、これとＳｉＯ2 、
ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 等の絶縁性ウエーハと直接結合して
ＳＯＩ層を形成する場合もある。
も、シリコンウエーハ同士を結合する場合のみならず、
シリコンウエーハにイオン注入して、これとＳｉＯ2 、
ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 等の絶縁性ウエーハと直接結合して
ＳＯＩ層を形成する場合もある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このような水素イオン
剥離法でＳＯＩウエーハを作製すると、必然的に１枚の
シリコンの剥離ウエーハが副生されることになる。従
来、水素イオン剥離法においては、この副生した剥離ウ
エーハを再利用することによって、実質上１枚のシリコ
ンウエーハから１枚のＳＯＩウエーハを得ることができ
るので、コストを大幅に下げることができるとしてい
た。
剥離法でＳＯＩウエーハを作製すると、必然的に１枚の
シリコンの剥離ウエーハが副生されることになる。従
来、水素イオン剥離法においては、この副生した剥離ウ
エーハを再利用することによって、実質上１枚のシリコ
ンウエーハから１枚のＳＯＩウエーハを得ることができ
るので、コストを大幅に下げることができるとしてい
た。
【００１３】ところが、このような剥離ウエーハの再利
用は、概念としてはあるものの、実際に再利用した例は
なく、具体的にどのようにして再利用すればよいのか不
明であった。特に、本発明者らの調査では、剥離ウエー
ハはそのままでは、通常のシリコン鏡面ウエーハ等とし
て使用できるようなものではなく、ウエーハ周辺に段差
があったり、表面にイオン注入によるダメージ層が存在
したり、表面粗さが大きかったりするものであることが
わかった。したがって、剥離ウエーハをシリコンウエー
ハとして再利用するためには、このような周辺の段差
や、ダメージ層等を除去する必要がある。
用は、概念としてはあるものの、実際に再利用した例は
なく、具体的にどのようにして再利用すればよいのか不
明であった。特に、本発明者らの調査では、剥離ウエー
ハはそのままでは、通常のシリコン鏡面ウエーハ等とし
て使用できるようなものではなく、ウエーハ周辺に段差
があったり、表面にイオン注入によるダメージ層が存在
したり、表面粗さが大きかったりするものであることが
わかった。したがって、剥離ウエーハをシリコンウエー
ハとして再利用するためには、このような周辺の段差
や、ダメージ層等を除去する必要がある。
【００１４】この場合、このような周辺の段差や、ダメ
ージ層、あるいは表面粗さ等を除去するには、剥離ウエ
ーハの表面を研削して、その後研磨することが考えられ
る。しかし、研削、研磨によったのでは、時間がかかる
上に、取り代が多く、例えば、水素イオン剥離法におい
てボンドウエーハとしてエピタキシャルウエーハを用
い、ＳＯＩ層をエピタキシャル層とする場合、剥離ウエ
ーハに残ったエピタキシャル層が全部除去されてしま
い、エピタキシャル層をＳＯＩ層として再利用すること
ができなくなるため、ＳＯＩウエーハの作製コストが高
いことに変わりが無くなってしまう。
ージ層、あるいは表面粗さ等を除去するには、剥離ウエ
ーハの表面を研削して、その後研磨することが考えられ
る。しかし、研削、研磨によったのでは、時間がかかる
上に、取り代が多く、例えば、水素イオン剥離法におい
てボンドウエーハとしてエピタキシャルウエーハを用
い、ＳＯＩ層をエピタキシャル層とする場合、剥離ウエ
ーハに残ったエピタキシャル層が全部除去されてしま
い、エピタキシャル層をＳＯＩ層として再利用すること
ができなくなるため、ＳＯＩウエーハの作製コストが高
いことに変わりが無くなってしまう。
【００１５】また、ボンドウエーハとしてＣＺウエーハ
を用いた場合においては、研削、研磨では、前記ＣＯＰ
の問題は何ら解決されないことになるし、ボンドウエー
ハとしてＦＺウエーハを用いた場合には、研削、研磨の
取り代が多いと、再利用できる回数が少なくなってしま
う上、時間がかかりコスト高となることに変わりがな
い。
を用いた場合においては、研削、研磨では、前記ＣＯＰ
の問題は何ら解決されないことになるし、ボンドウエー
ハとしてＦＺウエーハを用いた場合には、研削、研磨の
取り代が多いと、再利用できる回数が少なくなってしま
う上、時間がかかりコスト高となることに変わりがな
い。
【００１６】そこで、本発明はこのような問題点に鑑み
なされたもので、水素イオン剥離法において副生した剥
離ウエーハに、適切な再処理を施して、実際にシリコン
ウエーハとして再利用することができる方法を提供する
ことを目的とし、特に剥離ウエーハの再処理における取
り代を減少させ、エピタキシャルウエーハのように高価
なウエーハを何回も再処理して、何度も再利用すること
ができる方法を提供することによって、実際に高品質の
ＳＯＩ層を有するＳＯＩウエーハの生産性の向上と、コ
ストダウンを図ることを目的とする。
なされたもので、水素イオン剥離法において副生した剥
離ウエーハに、適切な再処理を施して、実際にシリコン
ウエーハとして再利用することができる方法を提供する
ことを目的とし、特に剥離ウエーハの再処理における取
り代を減少させ、エピタキシャルウエーハのように高価
なウエーハを何回も再処理して、何度も再利用すること
ができる方法を提供することによって、実際に高品質の
ＳＯＩ層を有するＳＯＩウエーハの生産性の向上と、コ
ストダウンを図ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の請求項１に記載した発明は、水素イオン剥離法
によってＳＯＩウエーハを製造する際に副生される剥離
ウエーハに、再処理を加えてシリコンウエーハとして再
利用する方法において、前記再処理として少なくとも剥
離ウエーハに周辺の段差を除去する研磨と、水素を含む
還元性雰囲気下の熱処理を行うことを特徴とする剥離ウ
エーハを再利用する方法である。
本発明の請求項１に記載した発明は、水素イオン剥離法
によってＳＯＩウエーハを製造する際に副生される剥離
ウエーハに、再処理を加えてシリコンウエーハとして再
利用する方法において、前記再処理として少なくとも剥
離ウエーハに周辺の段差を除去する研磨と、水素を含む
還元性雰囲気下の熱処理を行うことを特徴とする剥離ウ
エーハを再利用する方法である。
【００１８】このように、水素イオン剥離法で副生した
剥離ウエーハには周辺に段差があることが判明した。そ
こで、本発明では剥離ウエーハの再処理として、周辺の
段差を研磨することによって除去することにした。剥離
ウエーハの周辺の段差を研磨により除去するようにすれ
ば、簡単に周辺の段差を除去できるとともに、剥離ウエ
ーハ表面のダメージ層の除去および表面粗さの改善も同
時にできる。一方、原則として研磨はこの周辺の段差を
除去するために必要な取り代にとどめておき、残留する
表面のダメージ層、表面粗さは、剥離ウエーハを水素を
含む還元性雰囲気下で熱処理することによって除去する
ことができる。
剥離ウエーハには周辺に段差があることが判明した。そ
こで、本発明では剥離ウエーハの再処理として、周辺の
段差を研磨することによって除去することにした。剥離
ウエーハの周辺の段差を研磨により除去するようにすれ
ば、簡単に周辺の段差を除去できるとともに、剥離ウエ
ーハ表面のダメージ層の除去および表面粗さの改善も同
時にできる。一方、原則として研磨はこの周辺の段差を
除去するために必要な取り代にとどめておき、残留する
表面のダメージ層、表面粗さは、剥離ウエーハを水素を
含む還元性雰囲気下で熱処理することによって除去する
ことができる。
【００１９】また、本発明の請求項２に記載した発明
は、ボンドウエーハとしてエピタキシャルウエーハを用
いて水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを製造す
る際に副生される剥離ウエーハに、再処理を加えてシリ
コンウエーハとして再利用する方法において、前記再処
理として少なくとも剥離ウエーハに周辺の段差を除去す
る研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を行うこ
とを特徴とする剥離ウエーハを再利用する方法である。
は、ボンドウエーハとしてエピタキシャルウエーハを用
いて水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを製造す
る際に副生される剥離ウエーハに、再処理を加えてシリ
コンウエーハとして再利用する方法において、前記再処
理として少なくとも剥離ウエーハに周辺の段差を除去す
る研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を行うこ
とを特徴とする剥離ウエーハを再利用する方法である。
【００２０】このように本発明では、剥離ウエーハの取
り代を必要最小限にして再処理することができるので、
高価なエピタキシャルウエーハのエピタキシャル層を何
度も再処理して再利用することが可能となり、高品質Ｓ
ＯＩウエーハを低コストで得ることができる。
り代を必要最小限にして再処理することができるので、
高価なエピタキシャルウエーハのエピタキシャル層を何
度も再処理して再利用することが可能となり、高品質Ｓ
ＯＩウエーハを低コストで得ることができる。
【００２１】また、本発明の請求項３に記載した発明
は、ボンドウエーハとしてＣＺウエーハを用いて水素イ
オン剥離法によってＳＯＩウエーハを製造する際に副生
される剥離ウエーハに、再処理を加えてシリコンウエー
ハとして再利用する方法において、前記再処理として少
なくとも剥離ウエーハに周辺の段差を除去する研磨と、
水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を行うことを特徴と
する剥離ウエーハを再利用する方法である。
は、ボンドウエーハとしてＣＺウエーハを用いて水素イ
オン剥離法によってＳＯＩウエーハを製造する際に副生
される剥離ウエーハに、再処理を加えてシリコンウエー
ハとして再利用する方法において、前記再処理として少
なくとも剥離ウエーハに周辺の段差を除去する研磨と、
水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を行うことを特徴と
する剥離ウエーハを再利用する方法である。
【００２２】このように、本発明では、剥離ウエーハに
水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を施すので、剥離ウ
エーハ表面に存在するダメージ層および表面粗さが改善
されると共に、ＣＺウエーハ中のＣＯＰの改善も図られ
る。したがって、水素イオン剥離法においてボンドウエ
ーハにＣＺウエーハを用い、剥離ウエーハがＣＺウエー
ハである場合に、剥離ウエーハ中のＣＯＰをも改善され
た再利用ウエーハを得ることができる。
水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を施すので、剥離ウ
エーハ表面に存在するダメージ層および表面粗さが改善
されると共に、ＣＺウエーハ中のＣＯＰの改善も図られ
る。したがって、水素イオン剥離法においてボンドウエ
ーハにＣＺウエーハを用い、剥離ウエーハがＣＺウエー
ハである場合に、剥離ウエーハ中のＣＯＰをも改善され
た再利用ウエーハを得ることができる。
【００２３】本発明の請求項４に記載した発明は、ボン
ドウエーハとしてＦＺウエーハを用いて水素イオン剥離
法によってＳＯＩウエーハを製造する際に副生される剥
離ウエーハに、再処理を加えてシリコンウエーハとして
再利用する方法において、前記再処理として少なくとも
剥離ウエーハに周辺の段差を除去する研磨と、水素を含
む還元性雰囲気下の熱処理を行うことを特徴とする剥離
ウエーハを再利用する方法である。
ドウエーハとしてＦＺウエーハを用いて水素イオン剥離
法によってＳＯＩウエーハを製造する際に副生される剥
離ウエーハに、再処理を加えてシリコンウエーハとして
再利用する方法において、前記再処理として少なくとも
剥離ウエーハに周辺の段差を除去する研磨と、水素を含
む還元性雰囲気下の熱処理を行うことを特徴とする剥離
ウエーハを再利用する方法である。
【００２４】このように本発明では、剥離ウエーハの取
り代を必要最小限にして再処理することができるので、
ＣＯＰのないＦＺウエーハを何度も再処理して再利用す
ることが可能となり、高品質ＳＯＩウエーハを低コスト
で得ることができる。
り代を必要最小限にして再処理することができるので、
ＣＯＰのないＦＺウエーハを何度も再処理して再利用す
ることが可能となり、高品質ＳＯＩウエーハを低コスト
で得ることができる。
【００２５】また、請求項５に記載したように、剥離ウ
エーハの再処理として、周辺の段差を除去する研磨前
に、表面酸化膜を除去するのが好ましい。このように、
周辺の段差を除去する研磨前に、表面酸化膜を除去して
おけば、均一に研磨をすることができる。すなわち、周
辺の段差部に酸化膜が付着していると、より大きな段差
となる上に、酸化膜はシリコンと硬度が異なるため、研
磨において均一に研磨するのが難しくなるからである。
エーハの再処理として、周辺の段差を除去する研磨前
に、表面酸化膜を除去するのが好ましい。このように、
周辺の段差を除去する研磨前に、表面酸化膜を除去して
おけば、均一に研磨をすることができる。すなわち、周
辺の段差部に酸化膜が付着していると、より大きな段差
となる上に、酸化膜はシリコンと硬度が異なるため、研
磨において均一に研磨するのが難しくなるからである。
【００２６】そして、本発明の請求項６に記載した発明
は、剥離ウエーハの再処理として、周辺の段差を除去す
る研磨における取り代を、１〜２ミクロンとすることを
特徴とする剥離ウエーハを再利用する方法である。この
ような取り代であれば、周辺の段差を確実に除去できる
とともに、除去量が少ないので、例えボンドウエーハを
エピタキシャルウエーハとした場合であっても、何度も
剥離ウエーハを再処理しエピタキシャル層をＳＯＩ層と
することが可能となる。
は、剥離ウエーハの再処理として、周辺の段差を除去す
る研磨における取り代を、１〜２ミクロンとすることを
特徴とする剥離ウエーハを再利用する方法である。この
ような取り代であれば、周辺の段差を確実に除去できる
とともに、除去量が少ないので、例えボンドウエーハを
エピタキシャルウエーハとした場合であっても、何度も
剥離ウエーハを再処理しエピタキシャル層をＳＯＩ層と
することが可能となる。
【００２７】次に、本発明の請求項７に記載したよう
に、剥離ウエーハの再処理として、水素を含む還元性雰
囲気下の熱処理を、１０００℃〜シリコンの融点以下の
温度範囲で、６時間以下行うのが好ましい。このような
条件の高温長時間熱処理をすれば、確実に剥離ウエーハ
の表面ダメージ層および表面粗さを除去することができ
る。また、この水素を含む還元性雰囲気下の熱処理は通
常の抵抗加熱方式の熱処理炉を用いて行うことができ
る。
に、剥離ウエーハの再処理として、水素を含む還元性雰
囲気下の熱処理を、１０００℃〜シリコンの融点以下の
温度範囲で、６時間以下行うのが好ましい。このような
条件の高温長時間熱処理をすれば、確実に剥離ウエーハ
の表面ダメージ層および表面粗さを除去することができ
る。また、この水素を含む還元性雰囲気下の熱処理は通
常の抵抗加熱方式の熱処理炉を用いて行うことができ
る。
【００２８】また、本発明の請求項８に記載したよう
に、剥離ウエーハの再処理として、水素を含む還元性雰
囲気下の熱処理を、急速加熱・急速冷却装置を用いて、
１０００℃〜シリコンの融点以下の温度範囲で、１〜３
００秒間行うようにすることができる。このように、剥
離ウエーハに急速加熱・急速冷却装置を用いて水素を含
む還元性雰囲気下の熱処理を施せば、極めて短時間で効
率よく剥離ウエーハ表面のダメージ層および表面粗さを
改善することができる。
に、剥離ウエーハの再処理として、水素を含む還元性雰
囲気下の熱処理を、急速加熱・急速冷却装置を用いて、
１０００℃〜シリコンの融点以下の温度範囲で、１〜３
００秒間行うようにすることができる。このように、剥
離ウエーハに急速加熱・急速冷却装置を用いて水素を含
む還元性雰囲気下の熱処理を施せば、極めて短時間で効
率よく剥離ウエーハ表面のダメージ層および表面粗さを
改善することができる。
【００２９】この場合、請求項９に記載したように、剥
離ウエーハの再処理として、水素を含む還元性雰囲気下
の熱処理を、水素１００％雰囲気または水素とアルゴン
との混合雰囲気で行うことができる。このような熱処理
雰囲気とすれば、確実に剥離ウエーハの表面を改善する
こができる。
離ウエーハの再処理として、水素を含む還元性雰囲気下
の熱処理を、水素１００％雰囲気または水素とアルゴン
との混合雰囲気で行うことができる。このような熱処理
雰囲気とすれば、確実に剥離ウエーハの表面を改善する
こができる。
【００３０】このように、本発明で再処理された剥離ウ
エーハは、周辺の段差が除去され、かつダメージ層およ
び表面粗さも除去されている良好な品質であるので種々
のシリコンウエーハとして使用することができる。特
に、研磨取り代が少ないので、請求項１０に記載したよ
うに、ＳＯＩウエーハのボンドウエーハとして再利用す
ることができ、これによって何度も剥離ウエーハをＳＯ
Ｉウエーハの作製に再利用することが可能となる。
エーハは、周辺の段差が除去され、かつダメージ層およ
び表面粗さも除去されている良好な品質であるので種々
のシリコンウエーハとして使用することができる。特
に、研磨取り代が少ないので、請求項１０に記載したよ
うに、ＳＯＩウエーハのボンドウエーハとして再利用す
ることができ、これによって何度も剥離ウエーハをＳＯ
Ｉウエーハの作製に再利用することが可能となる。
【００３１】そして、本発明の請求項１１に記載した発
明は、請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載
の方法で再処理されたことを特徴とする再利用に供され
るシリコンウエーハである。上述のように、本発明で再
処理された剥離ウエーハは、シリコンウエーハとして再
利用できるウエーハとなる。特に本発明の再処理では取
り代が極めて少ないので、水素イオン剥離法において予
め用いる剥離される側のウエーハの厚さを調整する必要
が必ずしもなく、極めて簡単かつ便利に再利用が可能で
ある。
明は、請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載
の方法で再処理されたことを特徴とする再利用に供され
るシリコンウエーハである。上述のように、本発明で再
処理された剥離ウエーハは、シリコンウエーハとして再
利用できるウエーハとなる。特に本発明の再処理では取
り代が極めて少ないので、水素イオン剥離法において予
め用いる剥離される側のウエーハの厚さを調整する必要
が必ずしもなく、極めて簡単かつ便利に再利用が可能で
ある。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。ここで、図１は水素イオン剥離法でＳ
ＯＩウエーハを製造する方法によるＳＯＩウエーハの製
造工程の一例を示すフロー図である。また、図２は本発
明の剥離ウエーハを再処理して再利用する方法の一例を
示す工程フロー図である。
を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。ここで、図１は水素イオン剥離法でＳ
ＯＩウエーハを製造する方法によるＳＯＩウエーハの製
造工程の一例を示すフロー図である。また、図２は本発
明の剥離ウエーハを再処理して再利用する方法の一例を
示す工程フロー図である。
【００３３】以下、本発明を２枚のシリコンウエーハを
結合する場合を中心に説明する。まず、図１の水素イオ
ン剥離法において、工程（ａ）では、２枚のシリコンウ
エーハを準備するものであり、デバイスの仕様に合った
基台となるベースウエーハ１とＳＯＩ層となるボンドウ
エーハ２を準備する。本実施形態では、特にボンドウエ
ーハ２として、シリコン鏡面ウエーハ上に約１０ミクロ
ン厚のエピタキシャル層１３を成長させた、エピタキシ
ャルウエーハとした。
結合する場合を中心に説明する。まず、図１の水素イオ
ン剥離法において、工程（ａ）では、２枚のシリコンウ
エーハを準備するものであり、デバイスの仕様に合った
基台となるベースウエーハ１とＳＯＩ層となるボンドウ
エーハ２を準備する。本実施形態では、特にボンドウエ
ーハ２として、シリコン鏡面ウエーハ上に約１０ミクロ
ン厚のエピタキシャル層１３を成長させた、エピタキシ
ャルウエーハとした。
【００３４】次に工程（ｂ）では、そのうちの少なくと
も一方のウエーハ、ここではボンドウエーハ（エピタキ
シャルウエーハ）２を熱酸化し、その表面に約０．１μ
ｍ〜２．０μｍ厚の酸化膜３を形成する。
も一方のウエーハ、ここではボンドウエーハ（エピタキ
シャルウエーハ）２を熱酸化し、その表面に約０．１μ
ｍ〜２．０μｍ厚の酸化膜３を形成する。
【００３５】工程（ｃ）では、表面に酸化膜を形成した
ボンドウエーハ２のエピタキシャル層が形成されている
方の面に対して水素イオンまたは希ガスイオンを注入
し、イオンの平均進入深さにおいて表面に平行な微小気
泡層（封入層）４を形成させるもので、この注入温度は
２５〜４５０℃が好ましい。
ボンドウエーハ２のエピタキシャル層が形成されている
方の面に対して水素イオンまたは希ガスイオンを注入
し、イオンの平均進入深さにおいて表面に平行な微小気
泡層（封入層）４を形成させるもので、この注入温度は
２５〜４５０℃が好ましい。
【００３６】工程（ｄ）は、水素イオン注入したボンド
ウエーハ２の水素イオン注入面（エピタキシャル層側の
面）に、ベースウエーハ１を酸化膜を介して重ね合せて
密着させる工程であり、常温の清浄な雰囲気下で２枚の
ウエーハの表面同士を接触させることにより、接着剤等
を用いることなくウエーハ同士が接着する。
ウエーハ２の水素イオン注入面（エピタキシャル層側の
面）に、ベースウエーハ１を酸化膜を介して重ね合せて
密着させる工程であり、常温の清浄な雰囲気下で２枚の
ウエーハの表面同士を接触させることにより、接着剤等
を用いることなくウエーハ同士が接着する。
【００３７】次に、工程（ｅ）は、封入層４を境界とし
て剥離することによって、剥離ウエーハ５とＳＯＩウエ
ーハ６（ＳＯＩ層７＋埋込み酸化膜３＋ベースウエーハ
１）に分離する剥離熱処理工程で、例えば不活性ガス雰
囲気下約５００℃以上の温度で熱処理を加えれば、結晶
の再配列と気泡の凝集とによって剥離ウエーハ５とＳＯ
Ｉウエーハ６に分離される。この時、ＳＯＩ層７は全て
エピタキシャル層からなるものとなる。
て剥離することによって、剥離ウエーハ５とＳＯＩウエ
ーハ６（ＳＯＩ層７＋埋込み酸化膜３＋ベースウエーハ
１）に分離する剥離熱処理工程で、例えば不活性ガス雰
囲気下約５００℃以上の温度で熱処理を加えれば、結晶
の再配列と気泡の凝集とによって剥離ウエーハ５とＳＯ
Ｉウエーハ６に分離される。この時、ＳＯＩ層７は全て
エピタキシャル層からなるものとなる。
【００３８】そして、工程（ｆ）では、前記工程（ｄ）
（ｅ）の密着工程および剥離熱処理工程で密着させたウ
エーハ同士の結合力では、そのままデバイス工程で使用
するには弱いので、結合熱処理としてＳＯＩウエーハ６
に高温の熱処理を施し結合強度を十分なものとする。こ
の熱処理は例えば不活性ガス雰囲気下、１０５０℃〜１
２００℃で３０分から２時間の範囲で行うことが好まし
い。なお、工程（ｅ）の剥離熱処理と工程（ｆ）の結合
熱処理を連続的に行ったり、また、工程（ｅ）の剥離熱
処理と工程（ｆ）の結合熱処理を同時に兼ねるものとし
て行ってもよい。
（ｅ）の密着工程および剥離熱処理工程で密着させたウ
エーハ同士の結合力では、そのままデバイス工程で使用
するには弱いので、結合熱処理としてＳＯＩウエーハ６
に高温の熱処理を施し結合強度を十分なものとする。こ
の熱処理は例えば不活性ガス雰囲気下、１０５０℃〜１
２００℃で３０分から２時間の範囲で行うことが好まし
い。なお、工程（ｅ）の剥離熱処理と工程（ｆ）の結合
熱処理を連続的に行ったり、また、工程（ｅ）の剥離熱
処理と工程（ｆ）の結合熱処理を同時に兼ねるものとし
て行ってもよい。
【００３９】次に、工程（ｇ）は、タッチポリッシュと
呼ばれる研磨代の極めて少ない鏡面研磨の工程であり、
ＳＯＩ層７の表面である劈開面に存在する結晶欠陥層の
除去と表面粗さを除去する工程である。
呼ばれる研磨代の極めて少ない鏡面研磨の工程であり、
ＳＯＩ層７の表面である劈開面に存在する結晶欠陥層の
除去と表面粗さを除去する工程である。
【００４０】以上の工程を経て結晶品質が高く、膜厚均
一性の高いエピタキシャル層からなるＳＯＩ層７を有す
る高品質のＳＯＩウエーハ６を製造することができる
（工程（ｈ））。
一性の高いエピタキシャル層からなるＳＯＩ層７を有す
る高品質のＳＯＩウエーハ６を製造することができる
（工程（ｈ））。
【００４１】このような水素イオン剥離法においては、
図１（ｅ）工程において、剥離ウエーハ５が副生される
ことになる。水素イオン剥離法によって作製されるＳＯ
Ｉ層の厚さは、通常０．１〜１．５ミクロン程度で、厚
くても２ミクロン以下であるので、剥離ウエーハ５は充
分な厚さを有する。したがって、これをシリコンウエー
ハとして再利用すれば、ＳＯＩウエーハの製造コストを
著しく下げることが可能となる。特に、本実施形態のよ
うに、ボンドウエーハとして厚さ約１０ミクロンのエピ
タキシャル層を有するエピタキシャルウエーハとした場
合、剥離後にも剥離ウエーハ上には、約８ミクロン以上
の厚さのエピタキシャル層が残ることになる。したがっ
て、これを再度ボンドウエーハとして用いることができ
れば著しくエピタキシャルウエーハを用いたＳＯＩウエ
ーハの製造コストを低下させることができる。
図１（ｅ）工程において、剥離ウエーハ５が副生される
ことになる。水素イオン剥離法によって作製されるＳＯ
Ｉ層の厚さは、通常０．１〜１．５ミクロン程度で、厚
くても２ミクロン以下であるので、剥離ウエーハ５は充
分な厚さを有する。したがって、これをシリコンウエー
ハとして再利用すれば、ＳＯＩウエーハの製造コストを
著しく下げることが可能となる。特に、本実施形態のよ
うに、ボンドウエーハとして厚さ約１０ミクロンのエピ
タキシャル層を有するエピタキシャルウエーハとした場
合、剥離後にも剥離ウエーハ上には、約８ミクロン以上
の厚さのエピタキシャル層が残ることになる。したがっ
て、これを再度ボンドウエーハとして用いることができ
れば著しくエピタキシャルウエーハを用いたＳＯＩウエ
ーハの製造コストを低下させることができる。
【００４２】ところが、図２（Ａ）に剥離ウエーハの拡
大模式図を示したように、この剥離ウエーハ５の周辺部
には段差１０が発生し、そのままではシリコンウエーハ
として使用できないものとなることがわかった。この周
辺の段差１０は、ボンドウエーハの周辺部がベースウエ
ーハと結合されずに未結合となることから発生するもの
である。従って、この段差の高さは、ＳＯＩ層の厚さと
埋め込み酸化膜３の厚さを足した程度のものとなる。
大模式図を示したように、この剥離ウエーハ５の周辺部
には段差１０が発生し、そのままではシリコンウエーハ
として使用できないものとなることがわかった。この周
辺の段差１０は、ボンドウエーハの周辺部がベースウエ
ーハと結合されずに未結合となることから発生するもの
である。従って、この段差の高さは、ＳＯＩ層の厚さと
埋め込み酸化膜３の厚さを足した程度のものとなる。
【００４３】また、剥離ウエーハの剥離面１１には、水
素イオン注入によるダメージ層１２が残存し、その表面
粗さも、通常の鏡面ウエーハに比べて悪いものであるこ
とがわかった。特に、局所的な表面粗さが悪く、アルカ
リエッチングのような選択性のあるエッチングを施す
と、深いピットが形成されてしまうことがわかった。
素イオン注入によるダメージ層１２が残存し、その表面
粗さも、通常の鏡面ウエーハに比べて悪いものであるこ
とがわかった。特に、局所的な表面粗さが悪く、アルカ
リエッチングのような選択性のあるエッチングを施す
と、深いピットが形成されてしまうことがわかった。
【００４４】この場合、このような周辺の段差、ダメー
ジ層、表面粗さは、研削、研磨をすることにより、全て
削り落してしまうことが考えられる。しかし、それでは
取り代が多くなってしまい、時間がかかる上に、そもそ
も本実施形態のように、エピタキシャルウエーハをボン
ドウエーハとしている場合、エピタキシャル層が全部削
り取られてしまうことになり、エピタキシャル層をＳＯ
Ｉ層として再利用することが不可能になる。
ジ層、表面粗さは、研削、研磨をすることにより、全て
削り落してしまうことが考えられる。しかし、それでは
取り代が多くなってしまい、時間がかかる上に、そもそ
も本実施形態のように、エピタキシャルウエーハをボン
ドウエーハとしている場合、エピタキシャル層が全部削
り取られてしまうことになり、エピタキシャル層をＳＯ
Ｉ層として再利用することが不可能になる。
【００４５】そこで、本発明者らは、上記のような問題
を解決すべく、水素イオン剥離法において副生した剥離
ウエーハに、適切な再処理を施して、実際にシリコンウ
エーハとして再利用する方法を検討した結果本発明に到
ったものである。特に、本発明では剥離ウエーハの再処
理における取り代を減少させ、上記エピタキシャルウエ
ーハのように高品質ではあるが高価なウエーハを何回も
再処理して、何度も再利用することができる方法を検討
した。
を解決すべく、水素イオン剥離法において副生した剥離
ウエーハに、適切な再処理を施して、実際にシリコンウ
エーハとして再利用する方法を検討した結果本発明に到
ったものである。特に、本発明では剥離ウエーハの再処
理における取り代を減少させ、上記エピタキシャルウエ
ーハのように高品質ではあるが高価なウエーハを何回も
再処理して、何度も再利用することができる方法を検討
した。
【００４６】すなわち、まず本発明では、水素イオン剥
離法によってＳＯＩウエーハを製造する際に副生される
剥離ウエーハに生じる周辺の段差を、わずかに研磨する
ことにより除去するようにした。
離法によってＳＯＩウエーハを製造する際に副生される
剥離ウエーハに生じる周辺の段差を、わずかに研磨する
ことにより除去するようにした。
【００４７】このように、剥離ウエーハの周辺の段差を
研磨により除去するようにすれば、簡単に周辺の段差を
除去できる。例えば、ＳＯＩ層の厚さが０．２ミクロン
である場合には、１ミクロン程度の研磨代で完全に段差
を除去することができるし、より厚いＳＯＩ層の場合で
も２ミクロンも研磨すれば周辺の段差は除去できる。し
かも、研磨により周辺の段差を除去する際に、同時に剥
離ウエーハ表面のダメージ層の除去および表面粗さのあ
る程度の改善もできる。
研磨により除去するようにすれば、簡単に周辺の段差を
除去できる。例えば、ＳＯＩ層の厚さが０．２ミクロン
である場合には、１ミクロン程度の研磨代で完全に段差
を除去することができるし、より厚いＳＯＩ層の場合で
も２ミクロンも研磨すれば周辺の段差は除去できる。し
かも、研磨により周辺の段差を除去する際に、同時に剥
離ウエーハ表面のダメージ層の除去および表面粗さのあ
る程度の改善もできる。
【００４８】また、本発明においては、剥離ウエーハの
再処理として、周辺の段差を除去する研磨前に、表面酸
化膜３を除去するのが好ましい。これは、周辺の段差１
０を除去する研磨前に、表面酸化膜３を除去しておく方
が均一に研磨をすることができるからである。すなわ
ち、周辺の段差部１０に酸化膜３が付着していると、段
差が一段と高いものとなるし、酸化膜はシリコンと硬度
が異なるため、剥離ウエーハ面内が均一に研磨され難く
なるからである。酸化膜の除去は、剥離ウエーハをフッ
酸中に浸漬することによって簡単に行うことができる。
再処理として、周辺の段差を除去する研磨前に、表面酸
化膜３を除去するのが好ましい。これは、周辺の段差１
０を除去する研磨前に、表面酸化膜３を除去しておく方
が均一に研磨をすることができるからである。すなわ
ち、周辺の段差部１０に酸化膜３が付着していると、段
差が一段と高いものとなるし、酸化膜はシリコンと硬度
が異なるため、剥離ウエーハ面内が均一に研磨され難く
なるからである。酸化膜の除去は、剥離ウエーハをフッ
酸中に浸漬することによって簡単に行うことができる。
【００４９】次に、剥離ウエーハの再処理として、表面
粗さの完全な回復のため、周辺段差を除去する研磨後、
仕上げ研磨をしたのでは取り代が増加してしまうので、
本発明では、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を剥離
ウエーハに加えることで、表面のダメージ層および表面
粗さを改善する。熱処理によれば、剥離ウエーハの厚さ
を減少させずにダメージ層、表面粗さの改善をすること
ができ、再処理における取り代を、原則として周辺の段
差を除去するために必要な取り代にとどめることができ
る。
粗さの完全な回復のため、周辺段差を除去する研磨後、
仕上げ研磨をしたのでは取り代が増加してしまうので、
本発明では、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を剥離
ウエーハに加えることで、表面のダメージ層および表面
粗さを改善する。熱処理によれば、剥離ウエーハの厚さ
を減少させずにダメージ層、表面粗さの改善をすること
ができ、再処理における取り代を、原則として周辺の段
差を除去するために必要な取り代にとどめることができ
る。
【００５０】この場合、本発明の周辺の段差を除去する
研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理は、いずれ
を先に行っても良い。周辺の段差を除去してから熱処理
をする方が、表面のダメージ層および表面粗さをある程
度除去してから熱処理をすることになるので、より確実
にダメージ層等を除去できるし、表面粗さも良好なもの
となるが、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理をしてか
ら周辺の段差除去研磨をしてもかまわない。
研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理は、いずれ
を先に行っても良い。周辺の段差を除去してから熱処理
をする方が、表面のダメージ層および表面粗さをある程
度除去してから熱処理をすることになるので、より確実
にダメージ層等を除去できるし、表面粗さも良好なもの
となるが、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理をしてか
ら周辺の段差除去研磨をしてもかまわない。
【００５１】そして、本発明の水素を含む還元性雰囲気
下の熱処理は、例えば１０００℃〜シリコンの融点以
下、より好ましくは１２００℃〜１３５０℃の温度範囲
で、６時間以下行うのが好ましい。このような条件の高
温長時間熱処理をすれば、どのような形式の熱処理炉を
用いても確実に剥離ウエーハの表面にあるダメージ層お
よび表面粗さを除去することができる。１２００℃以上
のような高温であると特に効率的にダメージ層、表面粗
さを改善でき熱処理時間を短縮することができるが、１
３５０℃を越えて熱処理をすると炉の耐久性や、ウエー
ハ汚染の問題が生じることがあるので、１２００℃〜１
３５０℃の範囲とするのがよい。
下の熱処理は、例えば１０００℃〜シリコンの融点以
下、より好ましくは１２００℃〜１３５０℃の温度範囲
で、６時間以下行うのが好ましい。このような条件の高
温長時間熱処理をすれば、どのような形式の熱処理炉を
用いても確実に剥離ウエーハの表面にあるダメージ層お
よび表面粗さを除去することができる。１２００℃以上
のような高温であると特に効率的にダメージ層、表面粗
さを改善でき熱処理時間を短縮することができるが、１
３５０℃を越えて熱処理をすると炉の耐久性や、ウエー
ハ汚染の問題が生じることがあるので、１２００℃〜１
３５０℃の範囲とするのがよい。
【００５２】また、上記のように通常の熱処理炉を用い
たのでは時間がかかるので、本発明では、水素を含む還
元性雰囲気下の熱処理を、急速加熱・急速冷却装置を用
いて、１０００℃〜シリコンの融点以下の温度範囲で、
１〜３００秒間行うようにすることができる。このよう
に、剥離ウエーハに急速加熱・急速冷却装置を用いて水
素を含む還元性雰囲気下の熱処理を施せば、極めて短時
間で効率よく剥離ウエーハ表面のダメージ層および表面
粗さを改善することができる。この場合も、上記と同様
に、１２００〜１３５０℃の温度範囲とするのがより効
果的である。
たのでは時間がかかるので、本発明では、水素を含む還
元性雰囲気下の熱処理を、急速加熱・急速冷却装置を用
いて、１０００℃〜シリコンの融点以下の温度範囲で、
１〜３００秒間行うようにすることができる。このよう
に、剥離ウエーハに急速加熱・急速冷却装置を用いて水
素を含む還元性雰囲気下の熱処理を施せば、極めて短時
間で効率よく剥離ウエーハ表面のダメージ層および表面
粗さを改善することができる。この場合も、上記と同様
に、１２００〜１３５０℃の温度範囲とするのがより効
果的である。
【００５３】このような、本発明で用いられる、剥離ウ
エーハを急速加熱・急速冷却できる装置としては、熱放
射によるランプ加熱器のような装置を挙げることができ
る。また、市販されているものとして、例えばＡＳＴ社
製、ＳＨＳ−２８００のような装置を挙げることがで
き、これらは特別複雑で高価なものではない。
エーハを急速加熱・急速冷却できる装置としては、熱放
射によるランプ加熱器のような装置を挙げることができ
る。また、市販されているものとして、例えばＡＳＴ社
製、ＳＨＳ−２８００のような装置を挙げることがで
き、これらは特別複雑で高価なものではない。
【００５４】ここで、本発明で用いた剥離ウエーハを急
速加熱・急速冷却できる装置の一例を示す。図６は、急
速加熱・急速冷却できる装置の概略断面図である。図６
の熱処理装置２０は、例えば炭化珪素あるいは石英から
なるベルジャ２１を有し、このベルジャ２１内でウエー
ハを熱処理するようになっている。加熱は、ベルジャ２
１を囲繞するように配置される加熱ヒータ２２，２２’
によって行う。この加熱ヒータは上下方向で分割されて
おり、それぞれ独立に供給される電力を制御できるよう
になっている。もちろん加熱方式は、これに限定される
ものではなく、いわゆる輻射加熱、高周波加熱方式とし
てもよい。加熱ヒータ２２，２２’の外側には、熱を遮
蔽するためのハウジング２３が配置されている。
速加熱・急速冷却できる装置の一例を示す。図６は、急
速加熱・急速冷却できる装置の概略断面図である。図６
の熱処理装置２０は、例えば炭化珪素あるいは石英から
なるベルジャ２１を有し、このベルジャ２１内でウエー
ハを熱処理するようになっている。加熱は、ベルジャ２
１を囲繞するように配置される加熱ヒータ２２，２２’
によって行う。この加熱ヒータは上下方向で分割されて
おり、それぞれ独立に供給される電力を制御できるよう
になっている。もちろん加熱方式は、これに限定される
ものではなく、いわゆる輻射加熱、高周波加熱方式とし
てもよい。加熱ヒータ２２，２２’の外側には、熱を遮
蔽するためのハウジング２３が配置されている。
【００５５】炉の下方には、水冷チャンバ２４とベース
プレート２５が配置され、ベルジャ２１内と、大気とを
封鎖している。そして剥離ウエーハ２８はステージ２７
上に保持されるようになっており、ステージ２７はモー
タ２９によって上下動自在な支持軸２６の上端に取りつ
けられている。水冷チャンバ２４には横方向からウエー
ハを炉内に出し入れできるように、ゲートバルブによっ
て開閉可能に構成される不図示のウエーハ挿入口が設け
られている。また、ベースプレート２５には、ガス流入
口と排気口が設けられており、炉内ガス雰囲気を調整で
きるようになっている。
プレート２５が配置され、ベルジャ２１内と、大気とを
封鎖している。そして剥離ウエーハ２８はステージ２７
上に保持されるようになっており、ステージ２７はモー
タ２９によって上下動自在な支持軸２６の上端に取りつ
けられている。水冷チャンバ２４には横方向からウエー
ハを炉内に出し入れできるように、ゲートバルブによっ
て開閉可能に構成される不図示のウエーハ挿入口が設け
られている。また、ベースプレート２５には、ガス流入
口と排気口が設けられており、炉内ガス雰囲気を調整で
きるようになっている。
【００５６】以上のような熱処理装置２０によって、剥
離ウエーハの急速加熱・急速冷却する熱処理は次のよう
に行われる。まず、加熱ヒータ２２，２２’によってベ
ルジャ２１内を、例えば１０００℃〜シリコンの融点以
下の所望温度に加熱し、その温度に保持する。分割され
た加熱ヒータそれぞれを独立して供給電力を制御すれ
ば、ベルジャ２１内を高さ方向に沿って温度分布をつけ
ることができる。したがって、ウエーハの処理温度は、
ステージ２７の位置、すなわち支持軸２６の炉内への挿
入量によって決定することができる。熱処理雰囲気は、
ベースプレートのガス流入口より水素を含む還元性ガス
を導入するようにする。
離ウエーハの急速加熱・急速冷却する熱処理は次のよう
に行われる。まず、加熱ヒータ２２，２２’によってベ
ルジャ２１内を、例えば１０００℃〜シリコンの融点以
下の所望温度に加熱し、その温度に保持する。分割され
た加熱ヒータそれぞれを独立して供給電力を制御すれ
ば、ベルジャ２１内を高さ方向に沿って温度分布をつけ
ることができる。したがって、ウエーハの処理温度は、
ステージ２７の位置、すなわち支持軸２６の炉内への挿
入量によって決定することができる。熱処理雰囲気は、
ベースプレートのガス流入口より水素を含む還元性ガス
を導入するようにする。
【００５７】ベルジャ２１内が所望温度で維持されたな
ら、熱処理装置２０に隣接して配置される、不図示のウ
エーハハンドリング装置によって剥離ウエーハを水冷チ
ャンバ２４の挿入口から入れ、最下端位置で待機させた
ステージ２７上に例えばＳｉＣボートを介してウエーハ
を乗せる。この時、水冷チャンバ２４およびベースプレ
ート２５は水冷されているので、ウエーハはこの位置で
は高温化しない。
ら、熱処理装置２０に隣接して配置される、不図示のウ
エーハハンドリング装置によって剥離ウエーハを水冷チ
ャンバ２４の挿入口から入れ、最下端位置で待機させた
ステージ２７上に例えばＳｉＣボートを介してウエーハ
を乗せる。この時、水冷チャンバ２４およびベースプレ
ート２５は水冷されているので、ウエーハはこの位置で
は高温化しない。
【００５８】そして、剥離ウエーハのステージ２７上へ
の載置が完了したなら、すぐにモータ２９によって支持
軸２６を炉内に挿入することによって、ステージ２７を
１０００℃〜シリコンの融点以下の所望温度位置まで上
昇させ、ステージ上の剥離ウエーハに高温熱処理を加え
る。この場合、水冷チャンバ２４内のステージ下端位置
から、所望温度位置までの移動には、例えば２０秒程度
しかかからないので、剥離ウエーハは急速加熱されるこ
とになる。
の載置が完了したなら、すぐにモータ２９によって支持
軸２６を炉内に挿入することによって、ステージ２７を
１０００℃〜シリコンの融点以下の所望温度位置まで上
昇させ、ステージ上の剥離ウエーハに高温熱処理を加え
る。この場合、水冷チャンバ２４内のステージ下端位置
から、所望温度位置までの移動には、例えば２０秒程度
しかかからないので、剥離ウエーハは急速加熱されるこ
とになる。
【００５９】そして、ステージ２７を所望温度位置で、
所定時間停止（１〜３００秒）させることによって、剥
離ウエーハに還元性雰囲気下、停止時間分の高温熱処理
を加えることができる。所定時間が経過し高温熱処理が
終了したなら、すぐにモータ２９によって支持軸２６を
炉内から引き抜くことによって、ステージ２７を下降さ
せ水冷チャンバ２４内の下端位置とする。この下降動作
も、例えば２０秒程度で行うことができる。ステージ２
７上の剥離ウエーハは、水冷チャンバ２４およびベース
プレート２５が水冷されているので、急速に冷却され
る。最後に、ウエーハハンドリング装置によって、剥離
ウエーハを取り出すことによって、熱処理を完了する。
さらに熱処理する剥離ウエーハがある場合には、熱処理
装置２０の温度を降温させてないので、次々にウエーハ
を投入し連続的に熱処理をすることができる。
所定時間停止（１〜３００秒）させることによって、剥
離ウエーハに還元性雰囲気下、停止時間分の高温熱処理
を加えることができる。所定時間が経過し高温熱処理が
終了したなら、すぐにモータ２９によって支持軸２６を
炉内から引き抜くことによって、ステージ２７を下降さ
せ水冷チャンバ２４内の下端位置とする。この下降動作
も、例えば２０秒程度で行うことができる。ステージ２
７上の剥離ウエーハは、水冷チャンバ２４およびベース
プレート２５が水冷されているので、急速に冷却され
る。最後に、ウエーハハンドリング装置によって、剥離
ウエーハを取り出すことによって、熱処理を完了する。
さらに熱処理する剥離ウエーハがある場合には、熱処理
装置２０の温度を降温させてないので、次々にウエーハ
を投入し連続的に熱処理をすることができる。
【００６０】この場合、本発明の水素を含む還元性雰囲
気下の熱処理の雰囲気としては、水素１００％雰囲気ま
たは水素とアルゴンとの混合雰囲気で行うことができ
る。このような熱処理雰囲気とすれば、剥離ウエーハ表
面に害となるような被膜を形成することもなく、確実に
剥離ウエーハの表面のダメージ層、表面粗さを改善する
こができるからである。
気下の熱処理の雰囲気としては、水素１００％雰囲気ま
たは水素とアルゴンとの混合雰囲気で行うことができ
る。このような熱処理雰囲気とすれば、剥離ウエーハ表
面に害となるような被膜を形成することもなく、確実に
剥離ウエーハの表面のダメージ層、表面粗さを改善する
こができるからである。
【００６１】こうして、剥離ウエーハ周辺部にある段
差、剥離面にある水素イオン注入によるダメージ層、お
よび剥離面の表面粗さを除去することができ、通常の鏡
面ウエーハに比べ何の遜色もない表面を持つ再利用ウエ
ーハを得ることができる。特に、本発明では、剥離ウエ
ーハの厚さを、１ミクロン以下あるいは多くても２ミク
ロン以下しか薄くしないで済むので、そのままボンドウ
エーハとして再利用することができる。
差、剥離面にある水素イオン注入によるダメージ層、お
よび剥離面の表面粗さを除去することができ、通常の鏡
面ウエーハに比べ何の遜色もない表面を持つ再利用ウエ
ーハを得ることができる。特に、本発明では、剥離ウエ
ーハの厚さを、１ミクロン以下あるいは多くても２ミク
ロン以下しか薄くしないで済むので、そのままボンドウ
エーハとして再利用することができる。
【００６２】すなわち、例えば、ボンドウエーハとして
エピタキシャルウエーハを用いて水素イオン剥離法によ
ってＳＯＩウエーハを製造し、副生された剥離ウエーハ
に、本発明の再処理を加えてエピタキシャルウエーハを
再生すれば、これを更にボンドウエーハとして再利用す
ることができるので、高価なエピタキシャルウエーハの
エピタキシャル層を何度も再処理してＳＯＩ層にするこ
とが可能となり、高品質ＳＯＩウエーハを低コストで得
ることができる。
エピタキシャルウエーハを用いて水素イオン剥離法によ
ってＳＯＩウエーハを製造し、副生された剥離ウエーハ
に、本発明の再処理を加えてエピタキシャルウエーハを
再生すれば、これを更にボンドウエーハとして再利用す
ることができるので、高価なエピタキシャルウエーハの
エピタキシャル層を何度も再処理してＳＯＩ層にするこ
とが可能となり、高品質ＳＯＩウエーハを低コストで得
ることができる。
【００６３】また、ボンドウエーハとしてＣＺウエーハ
を用いて水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを製
造し、副生された剥離ウエーハに、本発明の再処理を加
えてシリコンウエーハとすれば、得られたウエーハに
は、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理が施されている
ので、ダメージ層、表面粗さの改善が図られているとと
もに、ＣＺウエーハ中のＣＯＰの改善も図られることに
なる。したがって、水素イオン剥離法においてボンドウ
エーハにＣＺウエーハを用い、剥離ウエーハがＣＺウエ
ーハである場合には、剥離ウエーハ中のＣＯＰをも改善
された再利用ウエーハを得ることができる。
を用いて水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを製
造し、副生された剥離ウエーハに、本発明の再処理を加
えてシリコンウエーハとすれば、得られたウエーハに
は、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理が施されている
ので、ダメージ層、表面粗さの改善が図られているとと
もに、ＣＺウエーハ中のＣＯＰの改善も図られることに
なる。したがって、水素イオン剥離法においてボンドウ
エーハにＣＺウエーハを用い、剥離ウエーハがＣＺウエ
ーハである場合には、剥離ウエーハ中のＣＯＰをも改善
された再利用ウエーハを得ることができる。
【００６４】また、ボンドウエーハとしてＦＺウエーハ
を用いて水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを製
造し、副生された剥離ウエーハに、本発明の再処理を加
えてシリコンウエーハとすれば、剥離ウエーハの取り代
を必要最小限にすることができるので、ＣＯＰのないＦ
Ｚウエーハを何度も再処理して再利用することが可能と
なり、高品質ＳＯＩウエーハを低コストで得ることがで
きる。
を用いて水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを製
造し、副生された剥離ウエーハに、本発明の再処理を加
えてシリコンウエーハとすれば、剥離ウエーハの取り代
を必要最小限にすることができるので、ＣＯＰのないＦ
Ｚウエーハを何度も再処理して再利用することが可能と
なり、高品質ＳＯＩウエーハを低コストで得ることがで
きる。
【００６５】こうして、本発明の方法によって再処理さ
れたシリコンウエーハは、上記のように再度ボンドウエ
ーハとして用いても良いが、ベースウエーハとして用い
ても良いし、通常のシリコン鏡面ウエーハとして用いて
も良いことは言うまでもなく、特にその再利用の用途は
限定されるものではない。特にボンドウエーハをエピタ
キシャルウエーハとした場合に、得られる剥離ウエーハ
を通常のエピタキシャルウエーハとして用いても差し支
えないものである。
れたシリコンウエーハは、上記のように再度ボンドウエ
ーハとして用いても良いが、ベースウエーハとして用い
ても良いし、通常のシリコン鏡面ウエーハとして用いて
も良いことは言うまでもなく、特にその再利用の用途は
限定されるものではない。特にボンドウエーハをエピタ
キシャルウエーハとした場合に、得られる剥離ウエーハ
を通常のエピタキシャルウエーハとして用いても差し支
えないものである。
【００６６】
【実施例】以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例）導電型がｐ型で抵抗率が１．０〜２．０Ωｃ
ｍ、直径が１５０ｍｍのシリコン鏡面ウエーハを２枚準
備し、一方のウエーハには厚さ約１０ミクロンのエピタ
キシャル層を成長させた。このエピタキシャルウエーハ
をボンドウエーハとして用い、図１（ａ）〜（ｈ）に示
す工程に従った水素イオン剥離法によりＳＯＩウエーハ
を製造した。ＳＯＩ層の厚さは０．２ミクロンとし、そ
の他イオン注入等の主な条件は次の通りである。 １）埋込み酸化膜厚：４００ｎｍ（０．４ミクロン）、 ２）水素注入条件：Ｈ+ イオン、注入エネルギ ６９ｋｅＶ 注入線量 ５．５×１０16／ｃｍ2 ３）剥離熱処理条件：Ｎ2 ガス雰囲気下、５００℃×３０分 ４）結合熱処理条件：Ｎ2 ガス雰囲気下、１１００℃×２時間
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例）導電型がｐ型で抵抗率が１．０〜２．０Ωｃ
ｍ、直径が１５０ｍｍのシリコン鏡面ウエーハを２枚準
備し、一方のウエーハには厚さ約１０ミクロンのエピタ
キシャル層を成長させた。このエピタキシャルウエーハ
をボンドウエーハとして用い、図１（ａ）〜（ｈ）に示
す工程に従った水素イオン剥離法によりＳＯＩウエーハ
を製造した。ＳＯＩ層の厚さは０．２ミクロンとし、そ
の他イオン注入等の主な条件は次の通りである。 １）埋込み酸化膜厚：４００ｎｍ（０．４ミクロン）、 ２）水素注入条件：Ｈ+ イオン、注入エネルギ ６９ｋｅＶ 注入線量 ５．５×１０16／ｃｍ2 ３）剥離熱処理条件：Ｎ2 ガス雰囲気下、５００℃×３０分 ４）結合熱処理条件：Ｎ2 ガス雰囲気下、１１００℃×２時間
【００６７】こうして厚さ０．２ミクロンのエピタキシ
ャル層をＳＯＩ層とする高品質のＳＯＩウエーハを作製
することができたが、図１の工程（ｅ）で剥離ウエーハ
５が副生された。この剥離ウエーハを図２の工程（Ａ）
〜（Ｆ）にしたがい再処理を加えて、ボンドウエーハと
して再利用することにした。
ャル層をＳＯＩ層とする高品質のＳＯＩウエーハを作製
することができたが、図１の工程（ｅ）で剥離ウエーハ
５が副生された。この剥離ウエーハを図２の工程（Ａ）
〜（Ｆ）にしたがい再処理を加えて、ボンドウエーハと
して再利用することにした。
【００６８】まず、図２（Ａ）の、未処理の剥離ウエー
ハ５の周辺形状を、触針式粗さ計でスキャンすることに
よって測定した。その測定結果を図３（Ａ）に示した。
この図から明らかであるように、剥離ウエーハ５の周辺
部には貼り合わせ時に周辺で未結合となった部分に起因
する段差１０が生じている。そして、その周辺の段差１
０の高さは、ＳＯＩ層の厚さ（０．２ミクロン）と酸化
膜の厚さ（０．４ミクロン）を加えた値程度以上となる
ことがわかる。
ハ５の周辺形状を、触針式粗さ計でスキャンすることに
よって測定した。その測定結果を図３（Ａ）に示した。
この図から明らかであるように、剥離ウエーハ５の周辺
部には貼り合わせ時に周辺で未結合となった部分に起因
する段差１０が生じている。そして、その周辺の段差１
０の高さは、ＳＯＩ層の厚さ（０．２ミクロン）と酸化
膜の厚さ（０．４ミクロン）を加えた値程度以上となる
ことがわかる。
【００６９】また、図２（Ａ）の、未処理の剥離ウエー
ハ５の剥離面１１の表面粗さを位相シフト干渉法により
２５０ミクロン角で測定し、原子間力顕微鏡法により１
ミクロン角で測定したところ、それぞれＲＭＳ値（自乗
平均平方根粗さ）で、平均０．４０ｎｍと７．４ｎｍで
あった。この値は、通常の鏡面研磨されたシリコンウエ
ーハの表面粗さより非常に悪い値であり、特に１ミクロ
ン角での値は通常の１０倍以上の値で、剥離面は局部的
な面粗れが大きいことがわかる。
ハ５の剥離面１１の表面粗さを位相シフト干渉法により
２５０ミクロン角で測定し、原子間力顕微鏡法により１
ミクロン角で測定したところ、それぞれＲＭＳ値（自乗
平均平方根粗さ）で、平均０．４０ｎｍと７．４ｎｍで
あった。この値は、通常の鏡面研磨されたシリコンウエ
ーハの表面粗さより非常に悪い値であり、特に１ミクロ
ン角での値は通常の１０倍以上の値で、剥離面は局部的
な面粗れが大きいことがわかる。
【００７０】また、図２（Ａ）の、未処理の剥離ウエー
ハ５の剥離面１１のダメージ層の深さを測定するため、
ＫＯＨ水溶液によるエッチングを行い、表面からのエッ
チング除去量を変えた剥離ウエーハを準備した。そし
て、これらのウエーハに１１００℃、１時間のパイロジ
ェニック酸化を行い、フッ酸水溶液により表面に形成さ
れた酸化膜を除去した後、Ｓｅｃｃｏエッチング液を用
いて表面を選択エッチングし、その表面を顕微鏡観察し
てＯＳＦ（酸化誘起欠陥）密度を測定した。エッチング
除去量は、０、２５、５０、７５、１００、１５０、２
００ｎｍとした。測定結果を、図５の曲線ａに示した。
ハ５の剥離面１１のダメージ層の深さを測定するため、
ＫＯＨ水溶液によるエッチングを行い、表面からのエッ
チング除去量を変えた剥離ウエーハを準備した。そし
て、これらのウエーハに１１００℃、１時間のパイロジ
ェニック酸化を行い、フッ酸水溶液により表面に形成さ
れた酸化膜を除去した後、Ｓｅｃｃｏエッチング液を用
いて表面を選択エッチングし、その表面を顕微鏡観察し
てＯＳＦ（酸化誘起欠陥）密度を測定した。エッチング
除去量は、０、２５、５０、７５、１００、１５０、２
００ｎｍとした。測定結果を、図５の曲線ａに示した。
【００７１】この図から、剥離ウエーハの表面には深さ
約１００ｎｍのダメージ層があることがわかる。なお、
１００ｎｍより深い所で観察されるＯＳＦは、エピタキ
シャル層を形成した基板自体に存在する結晶欠陥の影響
により、エピタキシャル層中にＯＳＦの核が形成される
ため発生したものと考えられる。
約１００ｎｍのダメージ層があることがわかる。なお、
１００ｎｍより深い所で観察されるＯＳＦは、エピタキ
シャル層を形成した基板自体に存在する結晶欠陥の影響
により、エピタキシャル層中にＯＳＦの核が形成される
ため発生したものと考えられる。
【００７２】次に、図２（Ｂ）では、剥離ウエーハをフ
ッ酸中に浸漬することによって、表面の酸化膜３を除去
した。フッ酸は、ＨＦ５０％水溶液とした。そして、酸
化膜を除去した剥離ウエーハの周辺形状を再び触針式粗
さ計でスキャンすることによって測定し、その結果を図
３（Ｂ）に示した。この図から明らかであるように、剥
離ウエーハ５の周辺部にはＳＯＩ層の厚さ（０．２ミク
ロン）より若干高い段差が生じていることがわかる。
ッ酸中に浸漬することによって、表面の酸化膜３を除去
した。フッ酸は、ＨＦ５０％水溶液とした。そして、酸
化膜を除去した剥離ウエーハの周辺形状を再び触針式粗
さ計でスキャンすることによって測定し、その結果を図
３（Ｂ）に示した。この図から明らかであるように、剥
離ウエーハ５の周辺部にはＳＯＩ層の厚さ（０．２ミク
ロン）より若干高い段差が生じていることがわかる。
【００７３】次に、図２（Ｃ）では、酸化膜除去が終了
した剥離ウエーハに、周辺の段差を除去する研磨を行っ
た。研磨は、通常のシリコンウエーハを研磨する装置お
よび条件と同様にすればよい。本発明では、剥離ウエー
ハを上下定盤間に挟み込み、定盤を５０ｒｐｍで相互に
逆回転しつつ、５００ｇ／ｃｍ2 の荷重をかけて、研磨
面に研磨スラリーを供給しつつ、剥離面を研磨した。
した剥離ウエーハに、周辺の段差を除去する研磨を行っ
た。研磨は、通常のシリコンウエーハを研磨する装置お
よび条件と同様にすればよい。本発明では、剥離ウエー
ハを上下定盤間に挟み込み、定盤を５０ｒｐｍで相互に
逆回転しつつ、５００ｇ／ｃｍ2 の荷重をかけて、研磨
面に研磨スラリーを供給しつつ、剥離面を研磨した。
【００７４】この時、研磨の取り代と周辺の段差の高さ
との関係を調査した結果を、図４に示した。この図か
ら、研磨代としては１ミクロンも研磨すれば、周辺の段
差は充分に除去できることがわかる。ＳＯＩ層の厚さが
厚く、段差の高さが高い場合には、安全を見て２ミクロ
ンも研磨すればよい。
との関係を調査した結果を、図４に示した。この図か
ら、研磨代としては１ミクロンも研磨すれば、周辺の段
差は充分に除去できることがわかる。ＳＯＩ層の厚さが
厚く、段差の高さが高い場合には、安全を見て２ミクロ
ンも研磨すればよい。
【００７５】また、研磨代１ミクロンの周辺の段差除去
研磨をした剥離ウエーハの周辺形状を再び触針式粗さ計
でスキャンすることによって測定し、その結果を図３
（Ｃ）に示した。この図から明らかであるように、１ミ
クロンの研磨で剥離ウエーハの周辺部の段差はきれいに
除去されており、シリコンウエーハとして充分に再利用
可能な周辺形状となっていることがわかる。
研磨をした剥離ウエーハの周辺形状を再び触針式粗さ計
でスキャンすることによって測定し、その結果を図３
（Ｃ）に示した。この図から明らかであるように、１ミ
クロンの研磨で剥離ウエーハの周辺部の段差はきれいに
除去されており、シリコンウエーハとして充分に再利用
可能な周辺形状となっていることがわかる。
【００７６】次に、図２（Ｄ）では、剥離ウエーハを汚
染しないように、熱処理前洗浄をした。この洗浄は、い
わゆるＲＣＡ洗浄として広く知られている、（アンモニ
ア／過酸化水素水）、（塩酸／過酸化水素水）の２段洗
浄を行った。
染しないように、熱処理前洗浄をした。この洗浄は、い
わゆるＲＣＡ洗浄として広く知られている、（アンモニ
ア／過酸化水素水）、（塩酸／過酸化水素水）の２段洗
浄を行った。
【００７７】そして、熱処理前洗浄が終わったなら、図
６に示した急速加熱・急速冷却装置を用いて、剥離ウエ
ーハに水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を施した（図
２（Ｅ））。熱処理条件は、水素１００％雰囲気下、１
２００℃で３０秒間とした。
６に示した急速加熱・急速冷却装置を用いて、剥離ウエ
ーハに水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を施した（図
２（Ｅ））。熱処理条件は、水素１００％雰囲気下、１
２００℃で３０秒間とした。
【００７８】そして、急速加熱・急速冷却装置による熱
処理後の剥離面の表面粗さを、位相シフト干渉法により
２５０ミクロン角で測定し、原子間力顕微鏡法により１
ミクロン角で再び測定したところ、それぞれＲＭＳ値
（自乗平均平方根粗さ）で、平均０．２５ｎｍと０．２
０ｎｍであった。この値は、通常の鏡面研磨されたシリ
コンウエーハの表面粗さと同等であり、著しい改善が図
られたことがわかる。
処理後の剥離面の表面粗さを、位相シフト干渉法により
２５０ミクロン角で測定し、原子間力顕微鏡法により１
ミクロン角で再び測定したところ、それぞれＲＭＳ値
（自乗平均平方根粗さ）で、平均０．２５ｎｍと０．２
０ｎｍであった。この値は、通常の鏡面研磨されたシリ
コンウエーハの表面粗さと同等であり、著しい改善が図
られたことがわかる。
【００７９】また、急速加熱・急速冷却装置による熱処
理後、酸化および選択エッチングを行い、顕微鏡観察を
することにより表面のＯＳＦ密度を測定したところ、約
１０ケ／ｃｍ2 であり、基板からの影響を受けてエピタ
キシャル層に出現するＯＳＦ密度と同等であることがわ
かった。
理後、酸化および選択エッチングを行い、顕微鏡観察を
することにより表面のＯＳＦ密度を測定したところ、約
１０ケ／ｃｍ2 であり、基板からの影響を受けてエピタ
キシャル層に出現するＯＳＦ密度と同等であることがわ
かった。
【００８０】このように本発明により再処理された剥離
ウエーハは、再びエピタキシャルウエーハとして再利用
できるものであることがわかる。そこで、本実施例で
は、図２（Ｆ）のように、再処理された剥離ウエーハを
ボンドウエーハとして用いた。すなわち、図１（ａ）の
ボンドウエーハ２として、上記再利用ウエーハを用い
た。この剥離ウエーハは、周辺段差除去研磨で１ミクロ
ン薄くしただけであるので、エピタキシャル層の厚さ
は、まだ約９ミクロン残っている。以後図１の工程にし
たがい、水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを作
製した所、問題なくエピタキシャル層をＳＯＩ層とす
る、高品質ＳＯＩウエーハを作製することができた。
ウエーハは、再びエピタキシャルウエーハとして再利用
できるものであることがわかる。そこで、本実施例で
は、図２（Ｆ）のように、再処理された剥離ウエーハを
ボンドウエーハとして用いた。すなわち、図１（ａ）の
ボンドウエーハ２として、上記再利用ウエーハを用い
た。この剥離ウエーハは、周辺段差除去研磨で１ミクロ
ン薄くしただけであるので、エピタキシャル層の厚さ
は、まだ約９ミクロン残っている。以後図１の工程にし
たがい、水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを作
製した所、問題なくエピタキシャル層をＳＯＩ層とす
る、高品質ＳＯＩウエーハを作製することができた。
【００８１】次に、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理
のダメージ層および表面粗さの改善効果を見るため、図
２（Ｂ）の酸化膜除去した剥離ウエーハに、周辺の段差
を除去する研磨を施すことなく、したがって剥離面にダ
メージ層、表面粗さを有する剥離ウエーハに、前記ＲＣ
Ａ洗浄後、図６に示した急速加熱・急速冷却装置を用い
て、直接水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を施した。
熱処理条件は、水素１００％雰囲気下、１２００℃で３
０秒間とした。
のダメージ層および表面粗さの改善効果を見るため、図
２（Ｂ）の酸化膜除去した剥離ウエーハに、周辺の段差
を除去する研磨を施すことなく、したがって剥離面にダ
メージ層、表面粗さを有する剥離ウエーハに、前記ＲＣ
Ａ洗浄後、図６に示した急速加熱・急速冷却装置を用い
て、直接水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を施した。
熱処理条件は、水素１００％雰囲気下、１２００℃で３
０秒間とした。
【００８２】熱処理後のダメージ層の深さを測定するた
め、表面からのエッチング除去量を変えた剥離ウエーハ
に酸化および選択エッチングを行い、その表面を顕微鏡
観察して、ＯＳＦ密度を測定した。エッチング除去量
は、０、２５、５０、７５、１００、１５０、２００ｎ
ｍとした。測定結果を、図５の曲線ｂに示した。この図
から、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理後の剥離ウエ
ーハの表面には、研磨を行っていないにもかかわらず、
ダメージ層がなくなっていることがわかる。
め、表面からのエッチング除去量を変えた剥離ウエーハ
に酸化および選択エッチングを行い、その表面を顕微鏡
観察して、ＯＳＦ密度を測定した。エッチング除去量
は、０、２５、５０、７５、１００、１５０、２００ｎ
ｍとした。測定結果を、図５の曲線ｂに示した。この図
から、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理後の剥離ウエ
ーハの表面には、研磨を行っていないにもかかわらず、
ダメージ層がなくなっていることがわかる。
【００８３】また、急速加熱・急速冷却装置による熱処
理後の剥離面の表面粗さを、位相シフト干渉法により２
５０ミクロン角で測定し、原子間力顕微鏡法により１ミ
クロン角で測定したところ、それぞれＲＭＳ値（自乗平
均平方根粗さ）で、平均０．３２ｎｍと０．２１ｎｍで
あった。この値は、通常の鏡面研磨されたシリコンウエ
ーハの表面粗さと同等であり、著しい改善が図られたこ
とがわかる。したがって、図２の工程（Ｃ）の周辺段差
除去研磨と、工程（Ｄ）（Ｅ）の水素を含む還元性雰囲
気下の熱処理とは、順序を入れ替えることも可能である
ことがわかる。
理後の剥離面の表面粗さを、位相シフト干渉法により２
５０ミクロン角で測定し、原子間力顕微鏡法により１ミ
クロン角で測定したところ、それぞれＲＭＳ値（自乗平
均平方根粗さ）で、平均０．３２ｎｍと０．２１ｎｍで
あった。この値は、通常の鏡面研磨されたシリコンウエ
ーハの表面粗さと同等であり、著しい改善が図られたこ
とがわかる。したがって、図２の工程（Ｃ）の周辺段差
除去研磨と、工程（Ｄ）（Ｅ）の水素を含む還元性雰囲
気下の熱処理とは、順序を入れ替えることも可能である
ことがわかる。
【００８４】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００８５】例えば、上記では２枚のシリコンウエーハ
を結合してＳＯＩウエーハを作製する場合を中心に説明
したが、本発明は、この場合に限定されるものではな
く、シリコンウエーハにイオン注入後に絶縁性ウエーハ
と結合し、シリコンウエーハを剥離してＳＯＩウエーハ
を製造する場合に副生する剥離ウエーハに再処理を加え
るような場合にも当然に適用可能である。
を結合してＳＯＩウエーハを作製する場合を中心に説明
したが、本発明は、この場合に限定されるものではな
く、シリコンウエーハにイオン注入後に絶縁性ウエーハ
と結合し、シリコンウエーハを剥離してＳＯＩウエーハ
を製造する場合に副生する剥離ウエーハに再処理を加え
るような場合にも当然に適用可能である。
【００８６】また、本発明の剥離ウエーハの再処理工程
も、図２に示したものに限定されるものではなく、この
工程には、洗浄、熱処理等の他の工程が付加されること
もあるし、あるいは一部工程順の入れ替え、省略等が目
的に応じて適宜行うことができるものである。
も、図２に示したものに限定されるものではなく、この
工程には、洗浄、熱処理等の他の工程が付加されること
もあるし、あるいは一部工程順の入れ替え、省略等が目
的に応じて適宜行うことができるものである。
【００８７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水素イオン剥離法において副生した剥離ウエーハに、適
切な再処理を施して、実際にシリコンウエーハとして再
利用することができるようになる。特に剥離ウエーハの
再処理における取り代を減少させることができるので、
エピタキシャルウエーハのように高価なウエーハを何回
も再処理して、何度も再利用することができる。そし
て、これによって実際に高品質のＳＯＩ層を有するＳＯ
Ｉウエーハの生産性の向上と、コストダウンを図ること
ができる。
水素イオン剥離法において副生した剥離ウエーハに、適
切な再処理を施して、実際にシリコンウエーハとして再
利用することができるようになる。特に剥離ウエーハの
再処理における取り代を減少させることができるので、
エピタキシャルウエーハのように高価なウエーハを何回
も再処理して、何度も再利用することができる。そし
て、これによって実際に高品質のＳＯＩ層を有するＳＯ
Ｉウエーハの生産性の向上と、コストダウンを図ること
ができる。
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、水素イオン剥離法によるＳ
ＯＩウエーハの製造工程の一例を示すフロー図である。
ＯＩウエーハの製造工程の一例を示すフロー図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｆ）は、実施例で採用した本発明の
剥離ウエーハを再利用する方法の工程フロー図である。
剥離ウエーハを再利用する方法の工程フロー図である。
【図３】剥離ウエーハの周辺の段差の測定結果図であ
る。（Ａ）未処理の剥離ウエーハ、（Ｂ）酸化膜除去
後、（Ｃ）周辺段差除去後。
る。（Ａ）未処理の剥離ウエーハ、（Ｂ）酸化膜除去
後、（Ｃ）周辺段差除去後。
【図４】周辺段差研磨の取り代と段差の高さとの関係を
調査した結果図である。
調査した結果図である。
【図５】剥離ウエーハのダメージ層を測定した結果図で
ある。
ある。
【図６】急速加熱・急速冷却装置の一例を示した、概略
図である。
図である。
１…ベースウエーハ、 ２…ボンドウエーハ、 ３…酸
化膜、４…水素イオン注入微小気泡層（封入層）、 ５
…剥離ウエーハ、６…ＳＯＩウエーハ、 ７…ＳＯＩ
層、 １０…周辺の段差、１１…剥離面、 １２…ダメ
ージ層、 １３…エピタキシャル層、２０…熱処理装
置、 ２１…ベルジャ、 ２２，２２’…加熱ヒータ、
２３…ハウジング、 ２４…水冷チャンバ、 ２５…ベ
ースプレート、２６…支持軸、 ２７…ステージ、 ２
８…剥離ウエーハ、２９…モータ。
化膜、４…水素イオン注入微小気泡層（封入層）、 ５
…剥離ウエーハ、６…ＳＯＩウエーハ、 ７…ＳＯＩ
層、 １０…周辺の段差、１１…剥離面、 １２…ダメ
ージ層、 １３…エピタキシャル層、２０…熱処理装
置、 ２１…ベルジャ、 ２２，２２’…加熱ヒータ、
２３…ハウジング、 ２４…水冷チャンバ、 ２５…ベ
ースプレート、２６…支持軸、 ２７…ステージ、 ２
８…剥離ウエーハ、２９…モータ。
フロントページの続き (72)発明者 阿賀 浩司 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 (72)発明者 和田 正衛 長野県更埴市大字屋代1393番地 長野電子 工業株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】 水素イオン剥離法によってＳＯＩウエー
ハを製造する際に副生される剥離ウエーハに、再処理を
加えてシリコンウエーハとして再利用する方法におい
て、前記再処理として少なくとも剥離ウエーハに周辺の
段差を除去する研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱
処理を行うことを特徴とする剥離ウエーハを再利用する
方法。 - 【請求項２】 ボンドウエーハとしてエピタキシャルウ
エーハを用いて水素イオン剥離法によってＳＯＩウエー
ハを製造する際に副生される剥離ウエーハに、再処理を
加えてシリコンウエーハとして再利用する方法におい
て、前記再処理として少なくとも剥離ウエーハに周辺の
段差を除去する研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱
処理を行うことを特徴とする剥離ウエーハを再利用する
方法。 - 【請求項３】 ボンドウエーハとしてＣＺウエーハを用
いて水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを製造す
る際に副生される剥離ウエーハに、再処理を加えてシリ
コンウエーハとして再利用する方法において、前記再処
理として少なくとも剥離ウエーハに周辺の段差を除去す
る研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を行うこ
とを特徴とする剥離ウエーハを再利用する方法。 - 【請求項４】 ボンドウエーハとしてＦＺウエーハを用
いて水素イオン剥離法によってＳＯＩウエーハを製造す
る際に副生される剥離ウエーハに、再処理を加えてシリ
コンウエーハとして再利用する方法において、前記再処
理として少なくとも剥離ウエーハに周辺の段差を除去す
る研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理を行うこ
とを特徴とする剥離ウエーハを再利用する方法。 - 【請求項５】 前記再処理として、周辺の段差を除去す
る研磨前に、表面酸化膜を除去することを特徴とする請
求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の剥離ウエ
ーハを再利用する方法。 - 【請求項６】 前記再処理として、周辺の段差を除去す
る研磨における取り代を、１〜２ミクロンとすることを
特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記
載の剥離ウエーハを再利用する方法。 - 【請求項７】 前記再処理として、水素を含む還元性雰
囲気下の熱処理を、１０００℃〜シリコンの融点以下の
温度範囲で、６時間以下行うことを特徴とする請求項１
ないし請求項６のいずれか１項に記載の剥離ウエーハを
再利用する方法。 - 【請求項８】 前記再処理として、水素を含む還元性雰
囲気下の熱処理を、急速加熱・急速冷却装置を用いて、
１０００℃〜シリコンの融点以下の温度範囲で、１〜３
００秒間行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６
のいずれか１項に記載の剥離ウエーハを再利用する方
法。 - 【請求項９】 前記再処理として、水素を含む還元性雰
囲気下の熱処理を、水素１００％雰囲気または水素とア
ルゴンとの混合雰囲気で行うことを特徴とする請求項１
ないし請求項８のいずれか１項に記載の剥離ウエーハを
再利用する方法。 - 【請求項１０】 前記請求項１ないし請求項９のいずれ
か１項に記載の方法で再処理された剥離ウエーハを、Ｓ
ＯＩウエーハのボンドウエーハとして再利用することを
特徴とする剥離ウエーハを再利用する方法。 - 【請求項１１】 前記請求項１ないし請求項１０のいず
れか１項に記載の方法で再処理されたことを特徴とする
再利用に供されるシリコンウエーハ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13135198A JP3500063B2 (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 剥離ウエーハを再利用する方法および再利用に供されるシリコンウエーハ |
| DE69934271T DE69934271T2 (de) | 1998-04-23 | 1999-04-19 | Verfahren zur Wiedergewinnung eines abgetrennten Wafers und zur Wiedergewinnung verwendeter Siliziumwafer |
| EP99107306A EP0955671B1 (en) | 1998-04-23 | 1999-04-19 | A method of recycling a delaminated wafer and a silicon wafer used for the recycling |
| US09/295,089 US6284628B1 (en) | 1998-04-23 | 1999-04-20 | Method of recycling a delaminated wafer and a silicon wafer used for the recycling |
| US09/875,668 US20010029072A1 (en) | 1998-04-23 | 2001-06-05 | Method of recycling a delaminated wafer and a silicon wafer used for the recycling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13135198A JP3500063B2 (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 剥離ウエーハを再利用する方法および再利用に供されるシリコンウエーハ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307413A true JPH11307413A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3500063B2 JP3500063B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=15055912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13135198A Expired - Fee Related JP3500063B2 (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 剥離ウエーハを再利用する方法および再利用に供されるシリコンウエーハ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6284628B1 (ja) |
| EP (1) | EP0955671B1 (ja) |
| JP (1) | JP3500063B2 (ja) |
| DE (1) | DE69934271T2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2002084738A1 (fr) * | 2001-04-06 | 2002-10-24 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Plaquette de silicium sur isolant et procede de fabrication associe |
| WO2005024917A1 (ja) * | 2003-09-08 | 2005-03-17 | Sumco Corporation | 貼り合わせウェーハの製造方法 |
| JP2006179887A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-07-06 | Applied Materials Inc | シリコン・オン・インシュレータ搬送ウエハのエッジ除去 |
| JP2006516813A (ja) * | 2003-01-07 | 2006-07-06 | エス．オー．アイ．テック、シリコン、オン、インシュレター、テクノロジーズ | 除去構造を含んでなるウェハーの、その薄層を除去した後の、機械的手段による循環使用 |
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| JP2007251129A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Soi Tec Silicon On Insulator Technologies Sa | 複合材料ウェハの製造方法および使用済みドナー基板のリサイクル方法 |
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