KR100577627B1 - 접합기판과 그 제조방법 및 그것에 사용되는 웨이퍼 외주가압용 지그류 - Google Patents

접합기판과 그 제조방법 및 그것에 사용되는 웨이퍼 외주가압용 지그류 Download PDF

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Abstract

활성층의 외주부의 접합불량부분의 제거를, 표면연삭 후의 연마로 행하는 접합기판, 그 제조방법, 웨이퍼 외주 가압지그류이다. 표면연삭 후, 접합웨이퍼(30)의 활성층용 웨이퍼(10)측에 외주부를 제거하고, 중앙부를 남기는 외주제거 연마를 실시한다. 따라서, 종래의 외주연삭, 외주에칭이 생략된다. 또한, 외주에칭에 의한 웨이퍼(20)의 외주면의 에치핏, 실리콘산화막(10a)의 미연삭분에 의한 SOI층(10A)의 오염이나 손상을 해소할 수 있고, 고수율, 저비용이 도모된다.

Description

접합기판과 그 제조방법 및 그것에 사용되는 웨이퍼 외주 가압용 지그류{BONDED SUBSTRATE, PRODUCTION METHOD THEREOF, AND JIGS FOR PRESSING OUTER PERIPHERY OF WAFER USED THEREFOR}
본 발명은 접합기판과 그 제조방법 및 그것에 사용되는 웨이퍼 외주 가압지그류, 상세하게는 예를 들면 활성층의 외주부의 접합불량부분의 제거를, 표면연삭 후의 연마로 행하는 접합기판의 제조기술에 관한 것이다.
2장의 실리콘 웨이퍼를 접합한 접합기판의 일종으로서, 접합 SOI(Silicon on Insulator)기판이 알려져 있다. 이것은 표면에 디바이스가 형성되는 SOI층(활성층)과, 이것을 이면측에서 지지하는 지지기판용 웨이퍼 사이에, 두께 수㎛의 매입산화막(실리콘산화막)이 매워넣어진 접합 SOI기판이다.
이러한 접합 SOI기판의 제조방법에 있어서, 활성층용 웨이퍼의 외주부를 연삭하는 외주연삭시에, 그 웨이퍼 외주부를 완전히는 잘라내지 않고 약간량을 남겨두고, 그 후, 이 연삭 잔여부분을 알카리성 에칭액에 의해서 제거하고, 이어서 이 외주연삭된 활성층용 웨이퍼에 차례로, 표면연삭 및 표면연마를 실시하는 방법이 알려져 있다.
이하, 도 23 내지 도 27에 기초하여, 종래의 접합 SOI기판의 제조공정을 차 례로 설명한다.
우선 CZ법에 의해 인상된 단결정 실리콘 잉곳을 슬라이스하여 연마하고, 경면으로 마무리된 2장의 실리콘 웨이퍼(CZ웨이퍼)(101, 102)를 준비한다(도 23의 (a)부분). 이 중, 활성층용 웨이퍼(101)에는 열산화로를 이용한 열산화처리에 의해 그 노출면의 전체에 절연성의 실리콘산화막(101a)이 형성되어 있다.
이어서, 활성층용 웨이퍼(101)와 지지기판용 웨이퍼(102)를 상온에서 겹쳐서 접합웨이퍼(103)를 제작한다. 이것에 의해, 2장의 웨이퍼(101, 102) 사이에 매입 실리콘산화막(101b)이 드러난다. 그 후, 접합웨이퍼(103)에 산화성 분위기하에서 800℃이상의 접합 열처리를 실시한다(도 23의 (b)부분). 이렇게 하여, 접합웨이퍼(103)의 노출면 전체에 실리콘산화막(103a)이 형성된다. 이 때, 활성층용 웨이퍼(101)는, 미리 실리콘산화막(101a)에 의해 피복되어 있다. 이 때문에, 접합 열처리의 열에 의해 산화막이 더욱 성장하여 두꺼워진다. 편의상, 도 23에서는 실리콘산화막(101a, 103a)을 다른 색으로 표시하고 있다(도 1도 동일).
다음에, 모따기된 양 웨이퍼(101, 102)의 외주부 형상에 기인한 접합불량영역을 제거하기 위하여, 활성층용 웨이퍼(101)의 외주부가 연삭된다(도 23의 (c)부분). 접합불량영역이 존재하면 그 후의 세정공정, 연마공정 등에 있어서, 이 불량부분이 박리되어 비산하고, 그것이 부착하여 SOI층(활성층)의 표면이 오염되거나, 부착된 비산물에 의해 후공정의 웨이퍼 가공시에 SOI층의 표면을 상처낼 우려가 있다. 이 외주연삭은, 접합계면에 도달하지 않을 정도로 정지된다. 그 결과, 활성층용 웨이퍼(101)의 외주부에 약간량의 연삭 잔여부분(101c)이 드러난다.
계속하여, 연삭 잔여부분(101c)이 알카리에치에 의해 제거된다(도 23의 (d)부분). 즉, 접합웨이퍼(103)의 외주부가 KOH 등의 알카리성 에칭액과 접촉하여 연삭 잔여부분(101c)이 용해된다. 이렇게 하여, 지지기판용 웨이퍼(102)의 접합측의 면의 외주부가 노출된다. 이하, 이 노출부분을 테라스부라 한다.
다음에, 활성층용 웨이퍼(101)를 표면연삭하고, 또한 경면연마함으로써, 얇은 SOI층(101A)이 그 이면측에서 지지기판용 웨이퍼(102)에 의해 지지된 접합 SOI기판이 제작된다(도 23의 (e)부분).
그런데, 종래의 접합 SOI기판의 제조방법에 있어서는, 이하에 나타내는 결점이 있었다.
(1) 종래법에 의한 SOI층(101A)의 제작에 있어서는, 활성층용 웨이퍼(101)를 외주연삭하고, 이 때 그 외주부를 완전히는 깍아내지 않고, 이어서 이 연삭 잔여부분(101c)을 외주에칭에 의해 제거하고, 그 후, 활성층용 웨이퍼(101)에 대한 표면연삭 및 표면연마를 실시한다라고 하는 번잡한 공정을 거치고 있었다. 그 때문에, 접합기판의 제조공정수가 증가하여 그 제조에 긴 시간을 요하고 있었다.
(2) 상기 접합 열처리공정에 있어서는, 접합웨이퍼(103)를 도시하지 않은 웨이퍼보트의 웨이퍼 삽입홈에 삽입하여 채우고, 그 후, 웨이퍼보트를 열산화로에 삽입하여 열처리하고 있었다. 그 때, 지지기판용 웨이퍼(102)의 외주 끝면이 웨이퍼보트의 웨이퍼 삽입홈 내벽에 접촉하기 때문에, 지지기판용 웨이퍼(102)의 외주 끝면에 상처 및 산화막의 성장부족이 발생할 우려가 있었다. 이들 문제가 생긴 상태에서 연삭 잔여부분(101c)을 외주에칭하면, 그 상처 및 산화막의 성장부족부분이 다른 부분에 비해서 선택적으로 에칭되어, 도 24에 나타내는 에치핏(a)이 지지기판용 웨이퍼(102)의 외주 끝면에 드러나 있었다.
(3) 활성층용 웨이퍼(101)의 외주 연삭시에도, 지지기판용 웨이퍼(102)의 외주면에 상처가 발생하거나, 국소적으로 양 웨이퍼(101, 102)의 외주부에 접착박리가 일어나, 그 부분이 선택 에칭되고, 도 25에 나타내는 에치핏(b)이 드러날 우려가 있었다.
(4) 상기 알카리에칭에서는, 실리콘산화막(101a, 103a)은 거의 에칭되지 않는다. 그 때문에, 활성층용 웨이퍼(101)의 표면연삭 및 표면연마 후, 지지기판용 웨이퍼(102)의 테라스부분에 수염형상의 실리콘산화막(101a, 103a)의 연삭 잔여부분(c)이 남아 버리고(도 26), 그것이 벗겨져서 비산하여 SOI층(101A)의 표면에 부착하여 오염되거나, 그 부착물에 의해 후공정의 웨이퍼 가공시에 SOI층(101A)의 표면을 상처낼 우려가 있었다.
(5) SOI층(101A)의 외주 가장자리면은, 오리엔테이션플랫(orientation flat) 또는 노치를 기준으로 하여 둘레방향을 향해서 90도의 배수(90도, 180도, 270도)의 부근 이외, 결정방위는 균일하지 않다. 예를 들면, 디바이스 형성면이 (100)면의 SOI층에 의하면, 오리엔테이션플랫 또는 노치에 대하여 90도의 배수의 부분은 [011]의 결정방위로 되지만, 그 외의 부분은 결정방위가 고르지 않다. 그 때문에, 연삭 잔여부분(101c)의 외주부를, KOH 등의 알카리성 에칭액으로 이방성 에칭하면, SOI층(101A)의 외주 가장자리면 중, 그 결정방위가 균일하지 않은 영역에 도 27에 나타내는 인덴트(톱니형상의 들쭉날쭉한 모양)(d)가 발생되어 있었다.
(6) 예를 들면 스마트컷법 등에 의해서 제조된 SOI기판에 의하면, SOI층을 노치를 갖는 형상으로 하는 것이 가능하다. 그러나, SOI층(101A)의 표면이 연마에 의해 마무리되는 상기 접합 SOI기판인 경우, 테라스 형성을 주변연삭으로 행하고 있지만, 1회의 연삭으로 노치를 따른 주변연삭을 행하는 것은 곤란하였다. 이것에 의해, 오리엔테이션플랫을 갖는 형상의 SOI층이 채용되고 있다. 그 결과, 노치를 갖는 SOI층의 경우보다 디바이스의 형성면적이 작게 되어 있었다.
이상, (2)∼(6)의 과제의 대책으로서, 실제의 웨이퍼 제조에 있어서는, 번잡한 공정을 더 추가하여 접합 SOI기판의 품질을 확보하고 있었다. 그것이 제조비용을 고등시키는 원인으로 되고 있었다.
(7) 접합웨이퍼에는, 웨이퍼를 인식하기 위하여, 지지기판용 웨이퍼의 오리엔테이션플랫부분 또는 노치부분에 레이저마크를 각인하는 경우가 있다. 즉, 외부에 노출된 테라스부분에 미리 지정된 바코드, 숫자, 기호, 도형 등의 마크를 표시한다. 레이저마크의 종류에는, 이 홈의 깊이가 0.1∼5㎛인 소프트 레이저마크와, 홈의 깊이가 5∼1000㎛인 하드 레이저마크가 일반적으로 알려져 있다. 디바이스 공정에서는, 소프트 레이저마크가 사용된다. SOI층 두께가 5㎛이하인 SOI웨이퍼의 SOI층 표면에 소프트 레이저마크를 인자하면 매입산화막까지 레이저광선이 도달하여 발진(發塵)하고, 활성층의 표면을 오염하여, 디바이스의 수율을 저하시키고 있었다.
또, 접합 SOI구조는, SIMOX 등의 다른 SOI구조에 비해서, Si-SiO2 계면 및 박막 Si층의 결정결함의 문제에는 유리하다. 그러나 재료웨이퍼로 되는 CZ웨이퍼는, 디바이스 특성을 악화시키는 COP나 BMD(Bulk Micro Defect)를 많이 함유하고 있다.
그래서, 이것을 해소하는 종래기술로서, 일본국 특허공개 평5-211616호 공보가 알려져 있다. 이것은 접합 전의 활성층용 웨이퍼, 또는 접합 후의 접합 SOI기판에 대하여, 환원성 분위기 또는 불활성 분위기에서의 고온열처리를 행하고, SOI층의 표면에 존재하는 산소를 제거하여 결정품질을 높이는 기술이다.
(8) 그러나, 접합 전의 활성층용 웨이퍼에 대하여, 환원성 분위기 또는 불활성 분위기에 의한 고온열처리를 행하였을 때에는, 활성층용 웨이퍼의 두께를 줄여서 얻어진 SOI층의 표면이 노출면으로 된다. 그 때문에, 단결정 실리콘 잉곳의 육성시에 발생한 결정결함, 산화막 형성시 및 접합 열처리시에 발생한 결정결함이 SOI층의 표면에 노출되어 있었다. 따라서, 접합 전의 활성층용 웨이퍼에 대하여 상기 고온열처리를 실시하여도, SOI층의 표면에는 결함이 존재하여 현실적으로는 결정품질을 개선하는 대책으로는 되지 않았다.
(9) 접합 후의 활성층용 웨이퍼에 대하여, 환원성 분위기 또는 불활성 분위기에 의한 열처리를 행하였을 때에는, 접합열처리와는 별도로 열처리를 실시하지 않으면 안되고, 접합기판의 제조비용이 높아져 있었다.
그래서, 발명자들은 예의 연구한 결과, 종래의 활성층용 웨이퍼의 외주연삭 및 외주에칭 대신에, 표면연삭 및 표면연마만에 의해 활성층용 웨이퍼의 외주부의 접합불량부분을 제거하면, 상술한 (1)∼(6)의 과제는 해소되는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
본 발명은, 접합기판의 제조공정수의 삭감 및 제조시간의 단축이 꾀해지고, 또 접합기판의 양품률을 높일 수 있으며, 또한 접합기판을 염가로 제조할 수 있고, 나아가서는 노치를 갖는 활성층도 얻을 수 있는 접합기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
그리고, 본 발명은 기존의 연마장치를 이용하여, 웨이퍼에 외주제거 연마를 실시할 수 있는 웨이퍼 외주 가압지그를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
또, 발명자들은 지지기판용 웨이퍼의 테라스부분 중, 레이저마킹이 실시되는 부분, 예컨대 오리엔테이션플랫부 또는 노치부의 폭을 넓히면, 레이저의 조사에 의한 활성층으로부터의 발진을 억제할 수 있고, 이것에 의해 상술한 (7)의 과제는 해소되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 지지기판용 웨이퍼의 외주부의 일부분에 레이저마킹을 실시하여도 활성층으로부터 발진하기 어려운 접합기판과 그 제조방법 및 그것에 사용되는 웨이퍼 부분제거 가압지그를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
또, 발명자들은, 활성층용 웨이퍼에 대하여 표면연삭을 실시함과 아울러, 활성층에 대하여 그 외주부를 제거하고 중앙부를 남기는 외주제거 연마를 실시함으로써, 실온에 의한 활성층용 웨이퍼와 지지기판용 웨이퍼의 접합 후, 접합강화 열처리를 행하지 않아도, 웨이퍼 주변부분이 박리되지 않고 접합웨이퍼를 제작할 수 있는 것을 발견하였다. 또한, 이것에 의해 활성층의 중앙부의 연마후에 환원성 분위기 또는 불활성 분위기로 열처리를 실시하면, 활성층의 표면에 결정결함이 존재하 지 않게 되고, 이것에 의해 상술한 (8), (9)의 과제는 해소되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 저비용으로 활성층의 표면에 결정결함이 존재하지 않는 접합기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
제1의 발명은, 활성층과 이것을 이면측에서 지지하는 지지기판용 웨이퍼가 접합된 접합기판에 있어서, 상기 활성층의 외주면이, 이 활성층 표면의 외주 가장자리로부터 상기 지지기판용 웨이퍼의 접합불량부분을 제거한 접합계면의 외주 가장자리까지, 또는 상기 활성층 표면의 외주 가장자리로부터 지지기판용 웨이퍼의 외주 가장자리까지 연마된 경사면인 접합기판이다.
접합기판으로서는, 예를 들면 접합 SOI기판을 채용할 수 있다. 그밖에, 활성층과 지지기판용 웨이퍼를, 직접 접합시킨 기판이어도 좋다. 활성층으로서는, 예컨대 접합 SOI기판의 SOI층이 있다. 이 경우, 산화막이 활성층의 밑에 존재하고, 산화막의 외주 가장자리의 노출면도 연마된 경사면으로 된다. 또, 지지기판용 웨이퍼로서는 예를 들면 실리콘 웨이퍼가 있다.
여기서, 활성층의 외주면이 활성층의 표면으로부터 지지기판용 웨이퍼의 접합불량부분을 제거한 접합계면의 외주 가장자리까지 연마된 경사면이라는 것은, 활성층의 외주면이 하단퍼짐의 연마면인 것을 말한다. 하단퍼짐이란, 단면직선상(테이퍼형상) 또는 단면원호상이다. 또, 단면원호상이란, 단면으로 보아서 중앙이 양단보다 바깥쪽으로 돌출된 형상을 말한다.
제1의 발명에 의하면, 접합웨이퍼의 활성층용 웨이퍼에 대하여, 활성층 표면의 외주 가장자리로부터 지지기판용 웨이퍼의 접합불량부분을 제거한 접합계면의 외주 가장자리까지, 또는 활성층 표면의 외주 가장자리로부터 지지기판용 웨이퍼의 외주 가장자리까지, 그 중앙부를 남기고 활성층으로 하는 외주제거 연마를 실시한다. 이것에 의해, 종래, 필요하였던 활성층용 웨이퍼의 외주연삭공정, 및 활성층용 외주에칭공정을 생략할 수 있다. 그 결과, 접합기판의 제조공정수가 삭감되고, 이것에 따라서 접합기판의 제조시간도 단축된다.
또, 외주제거 연마를 실시함으로써, 종래수단에 있어서의 웨이퍼 품질상의 과제이었던, 활성층의 외주에칭을 원인으로 한 지지기판용 웨이퍼의 외주면으로의 에치핏의 발생, 및 접합기판이 접합 SOI기판인 경우에 있어서, 외주에칭 후, 활성층의 외주부로부터 비산한 실리콘산화막의 수염형상 연삭 잔여부분을 원인으로 한 활성층의 오염 또는 상처 등의 발생을 없앨 수 있다. 이것에 의해, 접합기판의 양품률을 높인다. 그 결과, 접합기판의 제조비용을 저감할 수 있다. 또한, 종래법에서는 제작이 곤란하였던, 노치를 갖는 활성층이 형성된 접합기판을 간단히 제조할 수 있다.
그리고 또, 활성층의 외주부는, 종래와 같이 알카리에칭이 아니라, 연마포에 의한 연마(외주제거연마)에 의해서 제거되므로, 활성층의 외주 가장자리면 중, 오리엔테이션플랫 또는 노치를 기준으로 하여, 그 둘레방향을 향해서 90도의 배수 이외의 영역, 즉 결정방위가 균일하지 않은 영역에도, 이방성 에칭에 기인하는 인덴트가 발생하지 않는다. 그 때문에, 활성층의 외주 가장자리면을 그 전체둘레에 걸 쳐서 매끄럽게 형성할 수 있다.
이렇게 해서 얻어진 접합기판은, 활성층 표면의 외주 가장자리로부터 지지기판용 웨이퍼의 접합불량부분을 제거한 접합계면의 외주 가장자리까지 연마된 경사면, 또는 활성층 표면의 외주 가장자리로부터 지지기판용 웨이퍼의 외주 가장자리까지 연마된 경사면으로 된다.
제2의 발명은, 상기 활성층의 표면에, 결정결함이 존재하지 않는 접합기판이다.
결정결함이란, 예를 들면 단결정 실리콘 잉곳의 육성시에 발생한 결정결함, 산화막 형성시 및 접합 열처리시에 발생한 결정결함 등을 말한다. 구체적으로는 COP(Crystal Originated Particle), BMD, OSF(Oxidation Induced Stacking Fault) 등이 있다.
여기에서 말하는 결정결함이 존재하지 않는다는 것은, 직경 0.1㎛이상의 결정결함이 활성층의 표면에 10개/㎠이하밖에 존재하지 않는 상태를 말한다.
활성층의 표면에 결정결함이 존재하지 않는 상태를 구체화하는 방법은 한정되지 않는다. 예를 들면, 지지기판용 웨이퍼의 접합측의 면에 활성층을 형성한 후의 열처리 등을 채용할 수 있다.
제2의 발명에 의하면, 활성층의 표면에 결정결함이 존재하지 않으므로, 활성층의 표면에 형성된 디바이스의 전기특성 등을 높일 수 있다.
제3의 발명은, 상기 연마된 경사면의 폭이 웨이퍼 둘레방향에서 부분적으로 다른 접합기판이다.
경사면의 폭이란, 활성층의 외주 가장자리의 접선과 직교하는 방향에 있어서의 경사면의 길이이다. 이 경사면의 폭이 웨이퍼 둘레방향에서 부분적으로 다르다는 것은, 웨이퍼 둘레방향에 있어서, 경사면의 폭이 넓은 부분과 좁은 부분이 존재하는 것을 의미한다. 활성층은 얇으므로, 경사면의 대부분은 지지기판용 웨이퍼의 외주부의 접합면측의 부분(테라스부)으로 된다. 이 중, 폭이 넓은 부분을, 예를 들면 레이저마킹이 실시되는 마킹영역으로 할 수 있다. 레이저마킹으로서는, 소프트 레이저마킹을 채용할 수 있다. 웨이퍼 둘레방향에 있어서의 폭이 넓은 부분의 형성위치, 그 형성범위는 한정되지 않는다. 예를 들면, 오리엔테이션플랫부 또는 노치부를, 그 폭이 넓은 부분으로 하여도 좋다.
폭이 좁은 부분의 폭은 0.5∼4㎜, 바람직하게는 0.5∼1.5㎜이다. 0.5㎜미만에서는 미접착부분이 존재한다는 문제가 발생한다. 또, 4㎜를 초과하면 디바이스 영역이 작아져서 디바이스 수율이 나쁘게 된다는 문제가 발생한다.
폭이 넓은 부분의 폭은 3∼5㎜, 바람직하게는 3∼4㎜이다. 3㎜미만에서는 발진이 SOI층 표면을 오염시킨다는 문제가 발생한다. 또, 5㎜를 초과하면 디바이스 영역이 작아져서 디바이스 수율이 나빠진다는 문제가 발생한다.
제3의 발명에 의하면, 경사면의 폭을 웨이퍼 둘레방향에서 부분적으로 다르도록 연마하면, 경사면의 폭이 넓은 부분, 예를 들면 노치부 또는 오리엔테이션플랫부에 있어서, 활성층의 외주부의 일부분이 다른 부분보다 크게 제거됨과 아울러, 지지기판용 웨이퍼의 외주부에 폭이 넓은 테라스부가 드러난다. 넓은 테라스부에, 예를 들면 레이저마킹를 실시하여도, 조사된 레이저의 영향이 활성층에까지 미치기 어렵다. 그 결과, 레이저마킹시에 있어서의 활성층으로의 발진을 억제할 수 있다.
제4의 발명은, 상기 경사면 중, 폭이 넓은 부분이 노치부 또는 오리엔테이션플랫부인 접합기판이다.
경사면의 폭이 넓은 부분은, 노치부이어도 좋고, 오리엔테이션플랫부이어도 좋다.
제5의 발명은, 상기 접합기판이 상기 활성층과 지지기판용 웨이퍼 사이에 매입산화막이 형성된 접합 SOI기판이다.
접합 SOI기판에 있어서, 산화막에 의해 피복되는 것은 활성층의 기재인 활성층용 웨이퍼, 또는 지지기판용 웨이퍼의 어느 것이어도 좋다. 또는, 활성층용 웨이퍼와 지지기판용 웨이퍼의 양쪽이어도 좋다. 산화막의 형성방법은 한정되지 않는다. 예를 들면, 건조산화, 습윤산화 등을 채용할 수 있다. 또, 접합면에 n+층이나 SiGe막이 형성되어 있어도 좋다.
제6의 발명은, 활성층용 웨이퍼와 지지기판용 웨이퍼를 접합시키는 접합공정과, 이 접합에 의해 제작된 접합웨이퍼의 접합강도를 증강하는 열처리공정과, 이 접합웨이퍼의 활성층용 웨이퍼측을 표면연삭하고, 이 활성층용 웨이퍼의 두께를 줄여서 활성층으로 하는 표면연삭공정과, 이 활성층에, 그 표면연삭면측으로부터 외주부의 접합불량부분을 제거하고, 중앙부를 남기는 연마를 행하는 외주제거 연마공정을 구비한 접합기판의 제조방법이다.
활성층용 웨이퍼 및 지지기판용 웨이퍼의 접합은, 예를 들면 상온에 있어서 양 웨이퍼를 겹친 후, 접합 열처리함으로써 행해진다. 접합 열처리의 가열온도는 800℃이상, 예를 들면 1100℃이다. 접합 열처리의 시간은, 예를 들면 2시간이다. 사용하는 열산화로 내의 분위기가스로는 산소 등이 사용된다.
또, 활성층용 웨이퍼를 표면연삭할 때에는, 예를 들면 표면연삭숫돌에 의한 연삭이 행해진다. 표면연삭의 조건은, 예를 들면 #360∼#2000의 레지노이드 연삭숫돌을 사용하고, 활성층 잔여두께가 10∼60㎛로 될 때까지 표면연삭한다.
활성층의 두께는 한정되지 않는다. 예를 들면 두꺼운 막의 활성층에서는 1∼200㎛, 또 박막의 활성층에서는 0.1∼1.0㎛이다.
외주제거 연마공정으로서는, 예를 들면, 활성층의 외주부의 연마속도를 중앙부의 연마속도보다 크게 하는 표면연마, 활성층의 외주부로의 연마제의 공급량을 중앙부에의 공급량보다 증가시키는 표면연마, 활성층의 외주부의 연마압을 중앙부의 연마압보다 증가시키는 표면연마, 활성층의 외주부에 압압되는 연마포 부분의 소재를, 활성층의 중앙부에 압압되는 연마포 부분의 소재보다 연마하기 쉬운 것을 사용하여 행하는 표면연마, 또는 활성층의 외주부에 압압되는 연마포 부분의 온도를, 활성층의 중앙부에 압압되는 연마포 부분의 온도보다 높이는 표면연마 등에 의해서 실현할 수 있다.
모든 연마의 경우에서도, 예를 들면 연마장치의 연마헤드에 표면연삭된 접합웨이퍼를 장착하고, 연마제를 공급하면서 활성층용 웨이퍼의 연삭면을, 연마정반상에 붙여진 연마포로 압압하여 연마한다.
연마장치는 한정되지 않는다. 매엽식의 연마장치이어도, 배치식의 연마장치 이어도 좋다. 또한 왁스타입의 편면연마장치라도, 왁스가 없는 타입의 장치라도 좋다.
연마포의 종류는 한정되지 않는다. 예를 들면, 폴리에스테르펠트에 폴리우레탄을 함침시킨 다공성의 부직포 타입이어도 좋다. 또, 발포된 우레탄의 블록을 슬라이스한 발포성 우레탄 타입이 있다. 그리고, 폴리에스테르펠트에 폴리우레탄이 함침된 기재의 표면에 발포폴리우레탄을 적층하고, 폴리우레탄의 표층부분을 제거하여 발포층에 개구부를 형성한 스웨이드 타입이어도 좋다. 또한, 세라믹이나 유리라도 좋다.
상기 연마제 중에는 유리(遊離)숫돌(연마숫돌)이 포함된다. 연마제를 공급하면서 회전중의 연마포의 연마작용면에, 두께가 줄어든 활성층용 웨이퍼의 연삭면을 압압함으로써, 미립자인 유리숫돌의 연삭작용에 의해 활성층용 웨이퍼의 연삭면을 외주제거 연마한다.
제6의 발명에 의하면, 접합 열처리 후, 접합웨이퍼의 활성층용 웨이퍼측에 직접, 표면연삭하여 활성층용 웨이퍼의 두께를 줄인 후, 활성층용 웨이퍼에 외주제거 연마를 실시하여 웨이퍼 외주부의 접합불량부분을 제거하고, 활성층으로 한다.
이러한 외주제거 연마를 채용함으로써, 종래에 필요하였던 활성층용 웨이퍼의 외주연삭공정, 및 활성층의 외주에칭공정을 생략할 수 있다. 그 결과, 접합기판의 제조공정수가 삭감되고, 이것에 따라 접합기판의 제조시간도 단축된다.
또, 외주제거 연마를 실시함으로써, 활성층의 외주에칭에 의한 지지기판용 웨이퍼의 외주면에의 에치핏의 발생, 및 접합기판이 접합 SOI기판인 경우에 있어 서, 실리콘산화막의 수염형상의 연삭 잔여부분을 원인으로 한 활성층의 오염 또는 상처 등의 발생을 없앨 수 있다. 이것에 의해, 접합기판의 양품률이 높아진다. 그 결과, 접합기판의 제조비용을 저감할 수 있다. 또한, 노치를 갖는 활성층이 형성된 접합기판을 간단히 제작할 수 있다.
그리고 또, 활성층의 외주부는 알카리에칭이 아니라, 연마에 의해서 제거되므로, 활성층의 외주 가장자리면 중, 오리엔테이션플랫 또는 노치를 기준으로 하여, 그 둘레방향을 향해서 90도의 배수 이외의 영역에서도, 이방성 에칭에 기인하는 인덴트가 발생하지 않는다. 그 때문에, 활성층의 외주 가장자리면을 그 전체둘레에 걸쳐서 매끄럽게 형성할 수 있다.
제7의 발명은, 상기 접합 후의 열처리 대신에, 상기 외주제거 연마 후, 상기 활성층의 중앙부를 연마하는 중앙연마공정과, 이 중앙부의 연마 후, 환원성 분위기 또는 불활성 분위기에서의 열처리를 실시하고, 상기 접합웨이퍼의 접합강도를 증강함과 아울러, 상기 활성층의 표면으로부터 결정결함을 제거하는 접합기판의 제조방법이다.
중앙연마공정에 있어서의 활성층의 중앙부의 연마량은, 예를 들면 5∼10㎛, 바람직하게는 7㎛이다. 5㎛미만에서는 평면연삭의 손상이 잔존한다는 문제가 생긴다. 또, 10㎛를 초과하면 연마시간이 길어진다는 문제가 생긴다.
열처리시의 로내 분위기는 환원성 또는 불활성 가스 분위기이다.
환원성 분위기는, 예를 들면 H2 등의 환원성 가스로 형성된다.
불활성 분위기는 예를 들면 He, Ne, Ar, Kr, Xe 등의 불활성 가스로 형성된다. 또, 예를 들면 H2 : Ar = 5 : 1 등과 같은 환원성 가스와 불활성 가스의 혼합가스를 채용하여도 좋다.
열처리온도는 1000℃이상, 바람직하게는 1150∼1250℃이다. 1000℃미만에서는 결정결함이 충분히 줄어들지 않는다는 문제가 생긴다. 1250℃를 초과하면, 활성층에 슬립 및 금속오염이 발생할 우려가 있다.
열처리시간은, 예를 들면 1∼3시간이다.
제7의 발명에 의하면, 활성층의 중앙부의 연마후의 활성층과 지지기판용 웨이퍼의 접합강도를 높이는 열처리시에, 환원성 분위기 또는 불활성 분위기에서 열처리를 실시함으로써, 접합 열처리와는 별개로 이들 분위기에 따른 열처리를 실시하지 않아도, 활성층의 표면으로부터 결정결함을 제거할 수 있다.
제8의 발명은, 스마트컷법 또는 ELTRAN법 또는 SiGen법에 의한 접합기판의 제조방법에 있어서, 활성층용 웨이퍼와 지지기판용 웨이퍼를 접합하는 접합공정과, 이 접합 후, 접합측의 부분을 지지기판용 웨이퍼에 남기고 활성층용 웨이퍼를 제거하여, 상기 지지기판용 웨이퍼의 한쪽의 면에 활성층을 형성하는 활성층용 웨이퍼의 제거공정과, 이 활성층에 대하여, 그 활성층용 웨이퍼의 제거면측에서 외주부를 제거하고 중앙부를 남기는 연마를 행하는 외주제거 연마공정을 구비한 접합기판의 제조방법이다.
스마트컷법이란, 우선 노출면 전역에 산화막이 형성된 활성층용 웨이퍼의 한 쪽의 면에서 경원소를 이온주입하고, 이온주입면에 지지기판용 웨이퍼를 접합한다. 그 후, 이것을 열처리하여 접합웨이퍼의 접합강도를 증강함과 아울러, 경원소가 이온주입된 부분에서 접합웨이퍼를 두께방향으로 2분할하고, 활성층용 웨이퍼의 접합측의 부분을 박리하여 지지기판용 웨이퍼와 일체화한 활성층을 형성하는 방법(가부시키가이샤 리어라이즈사 1996년 6월 28일자 발행의 "실리콘과학", 제6장 제3절 3.2 스마트컷 기술, 465페이지 참조)이다.
또, ELTRAN법이란, 우선 활성층용 웨이퍼의 한쪽 면에 양극화성에 의해 다공질층을 형성하고, 다공질층의 표면에 단결정막을 에피텍셜 성장시키며, 다음에, 활성층용 웨이퍼의 단결정막측의 면에, 노출면 전역에 산화막이 형성된 지지기판용 웨이퍼를 접합시킨다. 그것으로부터, 이것을 열처리하고, 접합웨이퍼의 접합강도를 높여서, 이어서 활성층용 웨이퍼를 그 접합측과는 반대측의 면에서 다공질층이 노출될 때까지 연삭한다. 또는, 워터젯으로 다공질층으로부터 박리하고 있다. 계속하여 노출된 다공질층을 선택에칭하여, 단결정막으로 이루어지는 활성층을 형성하는 방법이다(가부시키가이샤 리어라이즈사 1996년 6월 28일자 발행의 "실리콘과학", 제6장 제4절 ELTRAN, 467페이지 참조).
SiGen법이란, 우선 활성층용 웨이퍼의 한쪽 면에 SiGe층을 형성하고, 이 SiGe층의 표면에 기상성장에 의해 단결정막을 성막시키고, 그 면에 산화막을 형성한다. 다음에, 상기 웨이퍼의 한쪽의 면에서 수소이온을 주입함으로써 SiGe층 내의 변형을 증장한다. 그리고, 노출 전영역에 산화막이 형성된 지지기판용 웨이퍼를 접 합하고, N2가스 등의 불활성 가스를 내뿜음으로써 SiGe층의 변형부분에서 박리한다. 계속하여 노출된 SiGe를 선택에칭한다.
제8의 발명에 의하면, 박리 후, 이 활성층용 웨이퍼에 외주제거 연마를 실시하여 웨이퍼 외주부의 접합불량부분을 제거하고, 활성층으로 한다.
이러한 외주제거 연마를 채용함으로써, 종래 필요하였던 활성층의 외주에칭공정을 생략할 수 있다. 그 결과, 접합기판의 제조공정수가 삭감되고, 이것에 따라 접합기판의 제조시간도 단축된다.
또, 외주제거 연마를 실시함으로써, 활성층의 외주에칭에 의한 지지기판용 웨이퍼의 외주면으로의 에치핏의 발생, 및 접합기판이 접합 SOI기판인 경우에 있어서, 실리콘산화막의 수염형상 연삭 잔여부분을 원인으로 한 활성층의 오염 또는 상처 등의 발생을 없앨 수 있다. 이것에 의해 접합기판의 양품률이 높아진다. 그 결과, 접합기판의 제조비용을 저감할 수 있다.
그리고 또, 활성층의 외주부는 알카리에칭이 아니라 연마에 의해서 제거되므로, 활성층의 외주 가장자리면 중, 오리엔테이션플릿 또는 노치를 기준으로 하여, 그 둘레방향을 향해서 90도의 배수 이외의 영역에서도 이방성 에칭에 기인하는 인덴트가 발생하지 않는다. 그 때문에, 활성층의 외주 가장자리면을 그 전역에 걸쳐서 매끄럽게 형성할 수 있다.
제9의 발명은, 상기 외주제거 연마공정에서는, 상기 활성층의 외주부의 연마속도가 그 중앙부의 연마속도보다 큰 접합기판의 제조방법이다.
활성층의 외주부 및 중앙부의 각 연마속도는 구체적으로 한정되는 것은 아니다. 요는, 활성층의 중앙부가 목표의 두께까지 연마되었을 때(단, 연마되지 않는 경우도 있다), 활성층의 외주부의 접합불량부분이 연마에 의해 소실되는 연마속도가면 된다.
구체적인 연마속도는, 예를 들면 웨이퍼 외주부가 5.0∼10.0㎛/분, 웨이퍼 중앙부가 0∼2.0㎛/분 정도이다.
제10의 발명은, 상기 활성층의 외주부의 연마압력은 그 중앙부의 연마압력보다 큰 접합기판의 제조방법이다.
여기서는, 활성층의 중앙부가 목표의 두께까지 연마되었을 때, 활성층의 외주부가 연마에 의해 소실되는 크기의 연마압력이 접합웨이퍼에 작용한다.
구체적으로는, 웨이퍼 외주부의 연마압력이 1000∼2500g/㎠, 웨이퍼 중앙부의 연마압력이 0∼500g/㎠정도이다.
제11의 발명은, 상기 외주제거 연마공정이 상기 활성층의 외주부를 그 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 웨이퍼 외주 가압지그를 사용하여 행해지는 접합기판의 제조방법이다. 웨이퍼 외주 가압지그에 대해서는 후술한다.
제11의 발명에 의하면, 웨이퍼 외주 가압지그를 이용하여, 두께가 준 활성층용 웨이퍼의 외주부를 그 중앙부로부터 연마면측(연마포를 향해서)으로 돌출변형시켜서 외주제거 연마하므로, 기존의 연마장치라도 웨이퍼 외주 가압지그를 장착하는 것만으로, 본 발명의 특징인 외주제거 연마를 실시할 수 있다.
제12의 발명은, 상기 외주제거 연마후, 상기 접합웨이퍼의 외주부 중 둘레방 향의 일부분만을 재연마하고, 그 부분의 활성층을 제거하는 외주 부분제거 연마공정을 갖는 접합기판의 제조방법이다.
재연마되는 부분의 연마량은 한정되지 않는다. 예를 들면 1∼20㎛이다.
외주 부분제거 연마에 사용되는 가압지그로서는, 예를 들면 접합웨이퍼의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 연마면측으로 돌출변형시키는 웨이퍼 부분제거 가압지그를 채용할 수 있다. 웨이퍼 부분제거 가압지그에 대해서는 후술한다.
제12의 발명에 의하면, 이러한 외주 부분제거 연마를 실시함으로써, 웨이퍼 외주부 중, 그 둘레방향의 일부분, 예를 들면 오리엔테이션플랫부 또는 노치부 등에, 활성층의 일부분이 크게 제거되어 지지기판용 웨이퍼의 외주부에 폭이 넓은 테라스부가 형성된다. 그때문에, 이 넓은 테라스부에 예를 들면 레이저마킹을 실시하였을 때라도, 조사된 레이저의 영향이 활성층에까지 미치기 어렵다. 그 결과, 레이저마킹시의 활성층으로의 발진을 억제할 수 있다.
제13의 발명은, 상기 외주 부분제거 연마공정이 상기 활성층의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 연마면측으로 돌출변형시키는 웨이퍼 부분제거 가압지그를 사용하여 행해지는 접합기판의 제조방법이다.
웨이퍼 부분제거 가압지그에 대해서는 후술한다.
제14의 발명은, 연마포와의 대향면에 반도체 웨이퍼가 유지되는 연마헤드와 상기 반도체 웨이퍼와의 사이에 개재된 웨이퍼 외주 가압지그로서, 지그본체와, 이 지그본체의 반도체 웨이퍼의 유지측의 면에 형성되고, 상기 반도체 웨이퍼의 외주부를 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 환형의 돌조부(突條部)를 구비한 웨이퍼 외주 가압지그가다.
반도체 웨이퍼로서는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼, 갈륨비소 웨이퍼를 채용할 수 있다. 반도체 웨이퍼는 단체라도 좋고, 2매의 반도체 웨이퍼를 접합한 접합기판(접합 SOI기판을 포함한다)이어도 좋다.
웨이퍼 외주 가압지그의 소재로서는, 예를 들면 쥬라콘(폴리아세탈의 상품명), PEEK(폴리에테르에테르케톤), 폴리카보네이트 등의 단단한 수지류, SUS 등의 금속류, 또는 세라믹류를 채용할 수 있다. 돌조부의 소재도 마찬가지이다. 돌조부는 지그본체와 일체형성할 수 있다. 또는 별체로 형성하여도 좋다.
웨이퍼 외주 가압지그의 형상은, 접합웨이퍼의 외관형상에 따라서 변경된다. 또, 웨이퍼 외주 가압지그의 크기도 연마되는 접합웨이퍼의 크기에 따라서 변경된다.
지그본체의 형상은 한정되지 않는다. 예를 들면, 원판형, 통형상이어도 좋다.
돌조부의 외관형상은, 예를 들면 노치를 갖는 반도체 웨이퍼 또는 오리엔테이션플랫을 갖는 반도체 웨이퍼 등, 그 형상에 따라서 적절히 변경된다.
또, 돌조부는 연속적으로 형성되어도, 간헐적으로 형성되어도 좋다.
외주제거 연마시, 돌조부보다 내측의 지그본체의 영역에 의해, 반도체 웨이퍼의 외주부를 제외한 중앙부를 가압한다. 이 중앙부는 연마헤드의 웨이퍼 유지측의 평면을 이용하여 가압하여도 좋다. 단, 반도체 웨이퍼의 중앙부는 반드시 가압하지 않아도 좋다. 따라서, 웨이퍼 외주 가압지그는 링형상의 지그본체를 가져도 좋다. 웨이퍼 가압면의 크기는, 반도체 웨이퍼의 크기에 따라서 변경된다. 웨이퍼 외주 가압지그에의 반도체 웨이퍼의 유지는, 예를 들면 진공흡착 또는 템플레이트 유지를 채용할 수 있다.
돌조부의 선단면은, 지그본체의 중심부를 향해서 서서히 높이가 낮아지는 경사면으로 할 수 있다. 경사면의 경사각도는 반도체 웨이퍼의 외주부의 연마량에 따라서 0.1도∼90도의 범위에서 적절히 변경된다. 웨이퍼 외주부의 연마량을 크게, 폭을 좁게 하는 경우에는, 그 경사각도를 크게 한다. 이 경사면은, 단면직선상이 아니라 웨이퍼의 모따기 형상과 같은 곡면이어도 좋다.
제14의 발명에 의하면, 웨이퍼 외주 가압지그를 이용해서 반도체 웨이퍼의 외주부를 그 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시켜서 외주제거 연마한다.
이러한 외주제거 연마를 채용함으로써, 반도체 웨이퍼가 접합기판인 경우에 있어서, 종래에 필요하였던 활성층용 웨이퍼의 외주연삭공정, 및 활성층의 외주에칭공정을 생략할 수 있다. 그 결과, 접합기판의 제조공정수가 삭감되고, 이것에 따라 접합기판의 제조시간도 단축된다.
또, 외주제거 연마를 실시함으로써, 예를 들면 반도체 웨이퍼가 접합 SOI기판용 접합웨이퍼인 경우, 활성층의 외주에칭에 의한 지지기판용 웨이퍼의 외주면으로의 에치핏의 발생, 및 실리콘산화막의 수염형상의 연삭 잔여부분을 원인으로 한 활성층의 오염 또는 상처 등의 발생을 없앨 수 있다. 이것에 의해, 접합기판의 양품률이 높아진다. 그 결과, 접합기판의 제조비용을 저감할 수 있다. 또한, 노치를 갖는 활성층이 형성된 접합기판을 간단하게 제조할 수 있다.
그리고 또, 활성층의 외주부는 알카리에칭이 아니라, 연마에 의해서 제거되므로, 활성층의 외주 가장자리면 중, 오리엔테이션플랫 또는 노치를 기준으로 하여, 그 둘레방향을 향해서 90도의 배수 이외의 영역에서도, 이방성 에칭에 기인하는 인덴트가 발생하지 않는다. 그 때문에, 활성층의 외주 가장자리면을 그 전체둘레에 걸쳐서 매끄럽게 형성할 수 있다.
또, 이와 같이 웨이퍼 외주 가압지그를 이용하여, 두께가 줄어든 활성층용 웨이퍼의 외주부를 그 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시켜서 외주제거 연마하므로, 기존의 연마장치로도 웨이퍼 외주 가압지그를 장착하면 외주제거 연마를 실시할 수 있다.
제15의 발명은, 상기 돌조부에 상기 반도체 웨이퍼의 외주부에 형성된 노치부를, 상기 반도체 웨이퍼의 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 노치가압부가 형성된 웨이퍼 외주 가압지그이다.
노치가압부란, 돌조부의 내주 가장자리의 일부분에 형성되고, 반도체 웨이퍼의 노치형성부에 압압되는 돌기용 부분이다. 노치가압부는, 반도체 웨이퍼의 노치형상과 서로 닮은 형상이고, 노치보다 0.1∼0.5㎜만큼 크게 되어 있다.
제15의 발명에 의하면, 웨이퍼 외주 가압지그에 의한 외주제거 연마시, 노치가압부에 의해서 반도체 웨이퍼의 노치부가 웨이퍼의 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형되기 때문에, 노치부의 연마를 수반하는 외주제거 연마를 실시할 수 있다.
제16의 발명은, 상기 돌조부에 상기 반도체 웨이퍼의 외주부에 형성된 오리엔테이션플랫부를, 상기 반도체 웨이퍼의 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키 는 오리엔테이션플랫 가압부가 형성된 웨이퍼 외주 가압지그가다.
오리엔테이션플랫 가압부란, 돌조부의 내주 가장자리의 일부분에 형성되어, 반도체 웨이퍼의 오리엔테이션플랫 형성부에 압압되는 반달형의 볼록부이다. 오리엔테이션플랫 가압부는, 반도체 웨이퍼의 오리엔테이션플랫 형상과 서로 닮은 형상이고, 오리엔테이션플랫보다 0.1∼0.5㎜만큼 작게 되어 있다.
제16의 발명에 의하면, 웨이퍼 외주부 가압지그에 의한 외주제거 연마시, 오리엔테이션플랫 가압부에 의해서 반도체 웨이퍼의 오리엔테이션플랫부가 웨이퍼의 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형되기 때문에, 오리엔테이션플랫부의 연마를 수반하는 외주제거 연마를 실시할 수 있다.
제17의 발명은, 활성층과 지지기판용 웨이퍼를 접합한 접합웨이퍼가, 상기 활성층측을 연마포를 향해서 유지되는 연마헤드와 상기 접합웨이퍼 사이에 개재되는 웨이퍼 부분제거 가압지그로서, 지그본체와, 이 지그본체의 접합웨이퍼의 유지측의 면에 형성되고, 상기 활성층의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 연마면측으로 돌출변형시키는 부분돌출부를 구비한 웨이퍼 부분제거 가압지그이다.
웨이퍼 부분제거 가압지그의 소재로서는, 예를 들면 쥬라콘, PEEK, 폴리카보네이트 등의 단단한 수지류, SUS 등의 금속류, 또는 세라믹류를 채용할 수 있다. 부분돌출부의 소재도 마찬가지이다. 부분돌출부는 지그본체와 일체 형성할 수 있다. 또는 별체로 형성하여도 좋다.
웨이퍼 부분제거 가압지그의 형상은, 접합웨이퍼의 외관형상에 따라서 변경된다. 또, 웨이퍼 부분제거 가압지그의 크기도 연마되는 접합웨이퍼의 크기에 따라 서 변경된다.
지그본체의 형상은 한정되지 않는다. 예를 들면 원판형상, 통형상이어도 좋다.
부분돌출부의 외관형상은, 예를 들면 노치부 또는 오리엔테이션플랫부를 덮는 크기의 반달형상 등, 접합웨이퍼의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분의 형상에 따라서 적절히 변경된다.
접합웨이퍼는, 부분돌출부보다 내측의 지그본체의 영역에 의해서, 접합웨이퍼의 중앙부뿐만 아니라, 그 웨이퍼 외주부분 중, 제거하고 싶은 부분을 제외한 부분이 가압된다. 접합웨이퍼의 중앙부는, 연마헤드의 웨이퍼 유지측의 평면을 이용하여 가압하여도 좋다. 웨이퍼 부분제거 가압지그에 대한 접합웨이퍼의 유지는, 예를 들면 진공흡착 또는 템플레이트 유지를 채용할 수 있다.
부분돌출부의 선단면은, 지그본체의 중심부를 향해서 서서히 높이가 낮아지는 경사면으로 할 수 있다. 경사면의 경사각도는 접합웨이퍼의 외주부의 연마량에 따라서 0.1도∼90도의 범위에서 적절히 변경된다. 웨이퍼 외주부의 연마량을 증가시키는 경우에는, 그 경사각도를 크게 한다. 이 경사면은, 단면직선상이 아니라 웨이퍼의 모따기 형상과 같은 곡면이어도 좋다.
제17의 발명에 의하면, 미리 외주제거 연마된 접합웨이퍼의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 웨이퍼 부분제거 가압지그의 부분돌출부에 의해 연마면측으로 돌출변형시키고, 이 돌출부분만을 연마포에 압압하여 외주 부분제거 연마한다. 이것에 의해, 웨이퍼 외주부의 둘레방향의 일부, 예를 들면 오리엔테이션플랫부 또 는 노치부 등에, 활성층의 외주부의 일부가 크게 제거되어 경사면의 폭이 넓은 부분이 드러난다. 따라서, 폭이 넓은 부분에 레이저마킹을 실시해도, 조사된 레이저의 영향이 활성층에까지 미치기 어렵다. 그 결과, 레이저마킹시의 활성층으로부터의 발진을 억제할 수 있다.
제18의 발명은, 상기 지그본체 및/또는 부분돌출부 중, 적어도 연마포에 접촉하는 부분이 다른 부분보다 연마되기 어려운 재질로 형성되어 있는 웨이퍼 부분제거 가압지그이다.
연마되기 어려운 재질의 종류는 한정되지 않는다. 예를 들면 쥬라콘, PEEK, 폴리카보네이트 등의 단단한 수지나 세라믹 등을 채용할 수 있다.
연마되기 어려운 재질을 사용하는 부분은 지그본체만, 부분돌출부만이어도 좋다. 또는 지그본체와 부분돌출부의 양쪽이어도 좋다. 부분돌출부는 지그본체와 일체 형성할 수 있다. 또는 별체로 형성하여도 좋다.
제18의 발명에 의하면, 연마중, 지그본체 및/또는 부분돌출부의 일부가 연마포에 접촉하여도, 그 접하는 부분이 연마되기 어려운 재질로 형성되어 있으므로, 지그본체 및/또는 부분돌출부가 연마포에 의한 손상을 받기 어렵다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 접합기판의 제조방법을 나타내는 플로시트이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 접합기판의 제조방법에 있어서의 외주제거 연마공정의 사용상태를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 접합기판의 제조방법에 적용되는 웨이퍼 외주 가압지그에의 접합웨이퍼의 장착공정을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 형태에 따른 오리엔테이션플랫이 부착된 웨이퍼용 웨이퍼 외주 가압지그의 사용상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 이 다른 형태에 따른 웨이퍼 외주 가압지그에의 웨이퍼 장착공정을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 형태에 따른 오리엔테이션플랫이 부착된 웨이퍼용 웨이퍼 외주 가압지그의 사용상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 이 또 다른 형태에 따른 웨이퍼 외주 가압지그에의 웨이퍼 장착공정을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 형태에 따른 노치가 부착된 웨이퍼용 웨이퍼 외주 가압지그의 사용상태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 이 또 다른 형태에 따른 웨이퍼 외주 가압지그에의 웨이퍼 장착공정을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 형태에 따른 오리엔테이션플랫이 부착된 웨이퍼용 웨이퍼 외주 가압지그의 사용상태를 나타내는 단면도이다.
도 11은 이 다른 형태에 따른 웨이퍼 외주 가압지그에의 웨이퍼 장착공정을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 형태에 따른 노치가 부착된 웨이퍼용 웨이퍼 외주 가압지그의 사용상태를 나타내는 단면도이다.
도 13은 이 다른 형태에 따른 웨이퍼 외주 가압지그에의 웨이퍼 장착공정을 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 형태에 따른 웨이퍼 외주 가압지그를 나타내는 단면도이다.
도 15는, 본 발명의 제1실시예에 따른 접합기판의 제조방법에 적용되는 웨이퍼 부분제거 가압지그의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 접합기판의 제조방법에 적용되는 다른 웨이퍼 부분제거 가압지그의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 접합기판의 제조방법에 적용되는 오리엔테이션플랫이 부착된 웨이퍼용 웨이퍼 부분제거 가압지그에의 접합웨이퍼의 장착공정을 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제2실시예에 따른 웨이퍼 부분제거 가압지그의 저면도이다.
도 19는 본 발명의 제2실시예에 따른 웨이퍼 부분제거 가압지그를 사용하여 제작된 접합웨이퍼의 평면도이다.
도 20은, 본 발명의 또 다른 형태에 따른 접합기판의 제조방법에 적용되는 웨이퍼 부분제거 가압지그에의 접합웨이퍼의 장착공정을 나타내는 단면도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 형태에 따른 접합기판의 제조방법에 적용되는 웨이퍼 부분제거 가압지그의 평면도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 형태에 따른 웨이퍼 부분제거 가압지그를 사용하 여 제작된 접합웨이퍼의 평면도이다.
도 23은 종래 수단에 따른 접합기판의 제조방법을 나타내는 플로우시트이다.
도 24는 종래수단에 따른 지지기판용 웨이퍼의 외주 끝면에 발생한 에치핏의 확대정면도이다.
도 25는 종래수단에 따른 지지기판용 웨이퍼의 테라스부분에 발생한 에치핏의 확대평면도이다.
도 26은 종래수단에 따른 지지기판용 웨이퍼의 외주부에 발생한 실리콘산화막의 연삭 잔여부분의 확대정면도이다.
도 27은 종래수단에 따른 활성층의 외주 가장자리면의 일부분에 발생한 인덴트의 확대평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 발명은 이 실시예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 우선, 도 1∼도 16에 기초하여 제1실시예를 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 우선 CZ법에 의해 단결정 실리콘 잉곳의 인상, 그 후, 이 얻어진 단결정 실리콘 잉곳에 블록절단, 노치가공, 슬라이스, 모따기, 래핑, 에칭, 경면연마 등을 실시함으로써, 두께 725㎛, 직경 200㎜의 경면마무리된 노치를 갖는 활성층용 웨이퍼(10)를 준비한다. 한편, 이 활성층용 웨이퍼(10)와 동일한 제조방법에 의해, 동일두께, 동일구경의 경면마무리의 노치를 갖는 지지기판용 웨이퍼(20)를 준비한다(도 1의 (a)부분). 단, 활성층용 웨이퍼(10)와 지지기판 용 웨이퍼(20)는, 동일두께가 아니어도 좋다. 이 중, 활성층용 웨이퍼(10)는 열산화로에 삽입하여 열산화처리되고, 그 노출면의 전체가 절연성의 실리콘산화막(10a)에 의해 피복되어 있다. 또, 지지기판용 웨이퍼(20)만을 산화하여도, 양 웨이퍼(10, 20)를 산화하여도 좋다.
그 후, 양 웨이퍼(10, 20)의 경면끼리를 클린룸의 실온하에서 겹친다(도 1의 (b)부분). 이것에 의해, 접합웨이퍼(30)가 형성된다. 이 접합에 의해 활성층용 웨이퍼(10)와 지지기판용 웨이퍼(20) 사이에 개재된 실리콘산화막(10a)의 부분이 매입 실리콘산화막(10b)으로 된다.
다음에, 필요에 따라 접합웨이퍼(30)를 접합용 열산화로의 로내에 삽입하고, 산화성 분위기에서 접합 열처리한다. 접합온도는 1100℃, 열처리시간은 2시간이다(마찬가지로 도 1의 (b)부분). 이것에 의해, 접합웨이퍼(30)의 노출면 전체가 실리콘산화막(30a)에 의해 피복된다. 그 결과, 활성층용 웨이퍼(10)의 노출되어 있는 산화막은 두꺼워진다. 이와 같이, 접합웨이퍼(30)를 형성함에 있어서 접합 열처리가 필수가 아니게 된 것은, 뒤에 활성층용 웨이퍼(10)에 대해서 표면연삭을 실시함과 아울러, SOI층(10A)에 대해서 외주제거 연마밖에 실시하지 않기 때문이다. 외주부의 연삭과 에칭을 행하지 않으므로, 실온에서의 접합상태에서도 충분히 접합강도가 유지되기 때문이다.
이어서, 적외선에 의한 보이드검출을 행한다. 보이드란, 활성층용 웨이퍼(10)와 지지기판용 웨이퍼(20)의 접합계면 사이에 접합불량에 의해 발생한 공극결함이다. 양품의 접합웨이퍼(30)에 대해서는, 활성층용 웨이퍼(10)가 그 표면측에서 #300∼#2000의 레지노이드 연삭숫돌에 의해 표면연삭된다(도 1의 (c)부분). 이 때, 표면연삭량은 700㎛정도이고, 가공에 의해 두께가 줄어든 활성층용 웨이퍼(10)의 두께는 20㎛정도로 한다. 접합웨이퍼(30)의 TTV(Total Thickness Variation)는 1㎛이하로 한다.
그 후, 웨이퍼 외주 가압지그(50)를 사용하여, 두께가 줄어든 활성층용 웨이퍼(10)의 연삭면에, 접합시에 발생한 외주부의 접합불량부분을 제거하고, 중앙부를 남겨서 SOI층(10A)을 제작하는 외주제거 연마를 실시한다(도 1의 (d)부분).
우선, 도 2 및 도 3을 참조하여, 웨이퍼 외주 가압지그(50)를 상세하게 설명한다.
웨이퍼 외주 가압지그(50)는, 지그본체(51)와, 지그본체(51)의 외주부의 하면측에 일체 형성되고, 표면연삭 후의 활성층용 웨이퍼(10)의 외주부를, 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 환형의 돌조부(51a)와, 지그본체(51)의 상면에 접착되는 양면테이프(52)를 구비하고 있다.
지그본체(51)는 PEEK 등의 단단한 수지제이고, 두꺼운 원반형상을 갖고 있다. 이 지그본체(51)의 상면에는, 양면테이프(52)의 한쪽 면이 접착되어 있다. 지그본체(51)의 돌조부(51a)보다 내측의 영역이, 접합웨이퍼(30)의 중앙부 일대를 배면으로부터 가압하는 웨이퍼 가압부분으로 되어 있다. 이 영역의 크기, 즉 접합웨이퍼(30)의 가압면(51b)의 크기는, 직경 200㎜의 접합웨이퍼(30)에 대하여 웨이퍼 외주부를 1.0㎜정도, 노치부를 3.0㎜정도로 외주제거 연마하는 경우에, 노치부분의 직경이 약 197㎜, 그 이외의 부분이 약 199㎜로 된다. 접합웨이퍼(30)는 가압면(51b)에 진공흡착에 의해 유지된다.
돌조부(51a)의 내주면의 일부분에는, 지지기판용 웨이퍼(20)의 노치부를 통하여 활성층용 웨이퍼(10)의 노치부를, 활성층용 웨이퍼(10)의 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 노치 가압부(51c)가 형성되어 있다.
돌조부(51a)의 선단면의 내주부분은, 지그본체(51)의 중심부를 향해서 서서히 높이가 낮아지는 테이퍼면(51d)으로 되어 있다. 테이퍼면(51d)의 경사각도(θ)는 30°이다. 단, 경사각도는 0.1°∼90°에서 적절히 설정된다.
웨이퍼 외주 가압지그(50)는, 양면테이프(52)에 의해 매엽식의 연마장치(40)의 연마헤드(41)의 하면에 접착된다. 그 후, 웨이퍼 외주 가압지그(50)를 통하여 표면연삭 후의 접합웨이퍼(30)가 활성층용 웨이퍼(10)측을 아래쪽으로 향해서 유지된다. 이어서, 활성층용 웨이퍼(10)의 연삭면을 연마정반(42)의 상면에 스폰지고무를 통하여 붙여진 연마포(43)에 압압하여 웨이퍼 외주부를 제거한다. 이것에 의해, 활성층용 웨이퍼(10)의 접합불량부분이 제거된다. 연마포(43)는 로델사 제품의 연질 부직포패드, Suba600(Asker 경도 80°)이다.
외주제거 연마시, 연마헤드(41)의 회전속도는 60rpm, 연마정반(42)의 회전속도는 120rpm으로 되어 있다. 이 때, 웨이퍼 외주 가압지그(50)를 통한 연마포(43)에 대한 활성층용 웨이퍼(10)의 중앙부의 연마압력은 0㎏/㎠정도, 활성층용 웨이퍼(10)의 외주부의 연마압력은 500㎏/㎠정도이다. 이것에 의해, 웨이퍼 외주부의 연마속도가 5∼10㎛/분 정도, 웨이퍼 중앙부의 연마속도가 0㎛/분 정도로 된다. 연마량은, 활성층용 웨이퍼(10)의 중앙부에서 0㎛정도, 웨이퍼 외주부에서는, 이 부분의 활성층용 웨이퍼(10)가 소실되는 20㎛정도이다. 연마숫돌을 포함하는 연마 제(콜로이달실리카)의 공급량은 1800㎖/분이다.
이와 같이, 접합열처리된 접합웨이퍼(30)의 활성층용 웨이퍼(10)측에, 외주 연삭하지 않고, 직접 표면연삭하여 활성층용 웨이퍼(10)의 두께를 줄이고, 그 후, 활성층용 웨이퍼(10)에 대하여 접합시에 발생한 외주부의 접합불량부분을 제거하고, 중앙부를 남겨서 SOI층(10A)으로 하는 외주제거 연마를 실시하도록 하였으므로, 종래에 필요하였던 외주연삭 및 외주에칭을 생략할 수 있다. 그 결과, 접합 SOI기판의 제조공정수가 삭감되고, 이것에 따라서, 접합 SOI기판의 제조시간도 단축된다. 얻어진 SOI층(10A)의 두께는 15∼20㎛정도, 그 TTV(Total Thickness Variation)도 1∼5㎛정도로 된다.
또, 이러한 외주제거 연마를 실시함으로써, 종래기술에 있어서의 웨이퍼 품질상의 과제이었던, SOI층의 외주에칭을 원인으로 한 지지기판용 웨이퍼의 외주면에의 에치핏의 발생, 및 외주에칭 후, SOI층의 외주부로부터 비산한 실리콘산화막의 수염형상의 연삭 잔여부분을 원인으로 한 SOI층의 오염 또는 손상 등의 발생을 해소할 수 있다. 이것에 의해, 접합 SOI기판의 양품률이 높아진다. 그 결과, 접합 SOI기판의 제조비용을 저감할 수 있다. 또한, 종래법에서는 제작이 곤란하였던 노치를 갖는 SOI층이 형성된 접합 SOI기판을, 간단하게 제작할 수 있다. 이것에 의해, 오리엔테이션플랫을 갖는 SOI층의 경우보다 SOI층(10A)의 디바이스 형성면적을 확대할 수 있다.
그리고 또, SOI층(10A)의 외주부는, 종래와 같이 알카리에칭이 아니라, 기계적인 연마(외주제거 연마)에 의해 제거되므로, SOI층(10A)의 외주 가장자리면 중, 노치를 기준으로 하여 그 둘레방향을 향해서 90도의 배수 이외의 영역, 즉 결정방 위가 균일하지 않은 영역에서도, 이방성 에칭에 기인하는 인덴트가 발생하지 않는다. 그 때문에, SOI층(10A)의 외주 가장자리면을 그 전체둘레에 걸쳐서 매끄럽게 할 수 있다.
이렇게 하여 얻어진 접합 SOI기판은, 도 1의 (e), (e1)에 나타내는 바와 같이, SOI층(10A)의 외주면이, SOI층(10A)의 표면의 외주 가장자리로부터 지지기판용 웨이퍼(20)의 접합불량부분을 제거한 접합계면의 외주 가장자리까지 연마된 테이퍼면으로 된다. 또한, SOI층(10A)의 외주부의 일부분에, 노치가 형성된다. 또, 도 1의 (e2)에 나타낸 바와 같이, 지지기판용 웨이퍼(20)의 주변의 실리콘산화막(30a)이 연마되는 경우도 있다.
그리고, 이와 같이 웨이퍼 외주 가압지그(50)를 이용하여, 두께가 줄어든 활성층용 웨이퍼(10)의 외주부를 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시켜서 외주제거 연마하므로, 기존의 연마장치(40)의 연마헤드(41)의 하면에, 웨이퍼 외주 가압지그(50)를 고정하는 것만으로, 제1실시예의 특징인 외주제거 연마를 행할 수 있다.
이렇게 하여 제작된 접합 SOI기판은, 다음에 SOI층(10A)의 TTV(Total Thickness Variation)를 1㎛이하로 하기 위해, 고정밀도 저손상의 평면연삭 또는 도시하지 않은 양면연마장치에 의한 고정밀도 연마를 실시하고, SOI층(10A)의 층두께가 5∼10㎛정도로 될 때까지 소정의 가공을 행한다. 계속해서, 도시하지 않은 매엽식 연마장치에 의해 SOI층(10A)의 층두께를 최종 목표값의 3㎛로 마무리한다.
그리고, 필요에 따라 접합웨이퍼(30)의 접합강도를 증강함과 아울러, SOI층(10A)의 표면으로부터 COP, 산소석출물, OSP 등의 결정결함을 제거하는 열처리(이하, 무결함 열처리)를 실시한다. 구체적으로는, 1200℃, H2가스 분위기중에서 1시간 열처리한다. 이와 같이, SOI층(10A)의 중앙부의 연마후에 열처리를 실시하도록 하였으므로, 현실적으로 SOI층(10A)의 표면을, 결정결함이 존재하지 않는 무결함 표면으로 할 수 있다. 또한, 접합웨이퍼(30)의 접합강도도 증강된다.
그 후, 얻어진 접합 SOI기판은, 세정되고, 웨이퍼케이스 등에 포장되어서 디바이스메이커로 출하된다.
여기에서, 도 4∼도 13을 참조하여, 이 제1실시예의 웨이퍼 외주 가압지그(50)와는 다른 구조의 웨이퍼 외주 가압지그를 예시한다.
도 4 및 도 5에 나타내는 웨이퍼 외주 가압지그(50A)는, 오리엔테이션플랫을 갖는 접합웨이퍼(30)를 외주제거 연마할 수 있는 구성으로 한 예이다. 돌조부(51a)의 테이퍼면(51d)의 일부분에는, 지지기판용 웨이퍼(20)를 통하여, 활성층용 웨이퍼(10)의 오리엔테이션플랫부를, 활성층용 웨이퍼(10)의 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 오리엔테이션플랫 가압부(51e)가, 가압면(51b)의 중심부를 향해서 돌출되어 있다. 그 외 구성, 작용 및 효과는, 상기 제1실시예의 웨이퍼 외주 가압지그(50)와 대략 동일하다.
또, 도 6 및 도 7에 나타내는 웨이퍼 외주 가압지그(50B)는, 테이퍼면(51d)의 일부분에 오리엔테이션플랫 가압부(51e)를 형성하고, 오리엔테이션플랫을 갖는 접합웨이퍼(30)를 외주제거 연마하는 지그로서, 또한 돌조부(51a)의 테이퍼면(51d) 을, 돌조부(51a)의 선단부의 외주 가장자리로부터, 돌조부(51a)의 근원부의 내주 가장자리에까지 도달하는 광폭의 테이퍼면으로 하고 있다. 그 외의 구성, 작용 및 효과는, 상기 제1실시예의 웨이퍼 외주 가압지그(50)와 대략 동일하다.
이어서, 도 8 및 도 9에 나타내는 웨이퍼 외주 가압지그(50C)는, 지그본체(51)를 두껍게 하여 양면테이프(52)로 지그본체(51)를 연마헤드(41)에 접착하고, 또한 돌조부(51a)의 외주측에 노치를 갖는 지지기판용 웨이퍼(20)를 수납하여 유지하는 환형의 템플레이트(51f)를 형성한 예이다. 지그본체(51)와 돌조부(51a)와 템플레이트(51f)는 동일 소재로 일체 형성되어 있다. 템플레이트(51f)를 형성함으로써, 외주제거 연마시의 접합웨이퍼(30)의 유지력을 높일 수 있다. 이 경우, 템플레이트(51f) 내에서의 접합웨이퍼(30)의 여유량을 가능한 한 작게 한 편이 바람직하다. 그렇게 하면, 접합웨이퍼(30)의 외주부의 전역에 있어서, 웨이퍼 반경방향의 제거폭을 균일하게 할 수 있다.
그 외의 구성, 작용 및 효과는 상기 제1실시예의 웨이퍼 외주 가압지그(50)로부터 추측할 수 있는 범위이고, 상세설명은 생략한다.
또, 도 10 및 도 11에 나타내는 웨이퍼 외주 가압지그(50D)는, 오리엔테이션플랫을 갖는 접합웨이퍼(30)용의 지그로서, 이것에 상기 템플레이트(51f)를 형성한 예이다. 그 외의 구성, 작용 및 효과는 상기 웨이퍼 외주 가압지그(50)의 그것과 대략 동일하다.
그리고 또, 도 12 및 도 13에 나타내는 웨이퍼 외주 가압지그(50E)는, 돌조부(51a)의 테이퍼면(51d)을, 돌조부(51a)의 선단부의 외주 가장자리로부터, 돌조부(51a)의 근원부의 내주 가장자리까지 이르는 광폭의 테이퍼면으로 하고, 또 템플레이트(51f)를 형성한 예이다. 테이퍼면(51d)의 일부분에는 노치가압부(51c)가 형성되어 있다. 그 외의 구성, 작용 및 효과는 상기 웨이퍼 외주 가압지그(50)의 경우와 대략 동일하다.
그리고, 도 14에 나타내는 웨이퍼 외주 가압지그(50F)는, 지그본체(51)를 연마헤드(41)의 하부에 형성된 환형홈(41a)에 바깥으로 끼워지는 템플레이트(51f)와 겸용시킨 예이다. 템플레이트(51f)는 상기 웨이퍼 외주 가압지그(50C)의 것과 마찬가지로, 노치를 갖는 지지기판용 웨이퍼(20)를 수납하여 유지하는 타입이다. 돌조부(51a)와 템플레이트(51f)는 동일 소재로 일체 형성되어 있다. 도면 중, θ는 돌조부(51a)의 테이퍼면(51d)의 경사각도이다.
지그본체(51)가 환형이기 때문에, 연마헤드(41)의 하부가 웨이퍼 가압부분으로 되어 있다. 접합웨이퍼(30)는, 직접 이 연마헤드(41)의 하면에 진공흡착된다.
그 외의 구성, 작용 및 효과는, 상기 제1실시예의 웨이퍼 외주 가압지그(50)로부터 추측할 수 있는 범위이고, 설명은 생략한다.
도 15 및 도 16에, 웨이퍼 외주 가압지그(50, 50A∼50E)에 있어서의 돌조부(51a)의 테이퍼면(51d)의 경사각도(θ)를 나타낸다. 이 중, 도 15에는 웨이퍼 외주 가압지그(50, 50A, 50C, 50D)와 동 타입의 테이퍼면(51d)의 경사각도(θ)를 나타낸다. 또, 도 16에는 웨이퍼 외주 가압지그(50B, 50E)와 동 타입의 테이퍼면(51d)의 경사각도(θ)를 나타낸다.
다음에, 도 17∼도 22를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다.
제2실시예의 특징은, 제1실시예에 있어서의 외주제거 연마 후, 접합웨이퍼(30)의 외주부 중 둘레방향의 일부분만을 재연마(2회째의 연마)하고, 그 부분의 활성층(10A)을 제거하는 외주 부분제거 연마를 실시하는 점이다.
재연마되는 접합웨이퍼(30)의 구체적인 부분은, 오리엔테이션플랫 부근이다. 이러한 외주 부분제거 연마를 실시함으로써, 지지기판용 웨이퍼(20)의 오리엔테이션플랫 부근의 테라스부의 폭(d)이 넓어지고, 그곳에 하드 레이저마크(M)를 각인한다(도 19). 외주 부분제거 연마에는 웨이퍼 부분제거 가압지그(60)가 사용된다.
여기에서 웨이퍼 부분제거 가압지그(60)를 상세하게 설명한다.
웨이퍼 부분제거 가압지그(60)는, 지그본체(61)와, 지그본체(61)의 접합웨이퍼(30)의 유지측의 면에 일체 형성되고, 활성층(10A)의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 연마면측으로 돌출변형시키는 부분돌출부(62)를 구비하고 있다.
지그본체(61)는 PEEK 등의 단단한 수지제이고, 두꺼운 원반형상을 갖고 있다. 지그본체(61)의 상면에는 양면테이프(52)의 한쪽의 면이 접착되어 있다. 지그본체(61)의 외주부의 하면에는, 전체둘레에 걸쳐서 환형의 돌조부(61a)가 일체 형성되어 있다. 이 중, 지그본체(61)의 외주부의 하면의 오리엔테이션플랫 부근을 제외한 부분에는, 대략 C자형을 갖는 세라믹제의 마모방지프레임(61b)이 고착되어 있다. 또, 돌조부(61a)의 오리엔테이션플랫 부분에는, 이 부분의 두껍게 함으로써 접합웨이퍼(30)의 오리엔테이션플랫부를 바깥쪽으로부터 가이드하는 오리엔테이션플랫 가이드(61c)가 일체 형성되어 있다. 또, 돌조부(61a)에 의해 내측의 영역이, 접합웨이퍼(30)의 중앙부 일대를 배면에서 가압하는 가압부분으로 되어 있다. 이 영 역의 크기, 즉 접합웨이퍼(30)의 가압면(61d)의 크기는, 직경 200㎜의 접합웨이퍼(30)에 대하여, 그 오리엔테이션플랫 부분을 4㎜정도, 외주 부분제거 연마가능한 크기이다. 가압면(61d)의 오리엔테이션플랫 부분에는, 지지기판용 웨이퍼(20)의 테라스부의 폭(d)을 4㎜까지 확대하는 부분돌출부(62)가 일체 형성되어 있다. 부분돌출부(62)는, 오리엔테이션플랫 가이드(61c)에 인접하여 형성된 높이 0.2㎜의 평탄한 융기부이다. 접합웨이퍼(30)를 가압면(61d)에 진공흡착하면, 부분돌출부(62)에 의해 접합웨이퍼(30)의 오리엔테이션플랫부가, 활성층용 웨이퍼(10)의 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형되어, 돌조부(61a)의 하단면으로부터 약간 돌출된다. 가압면(61d)의 중앙부에는 음압력 발생장치(도시생략)의 급기구와 연통하는 5개의 이간배치된 흡인구(61e…)가 형성되어 있다.
외주 부분제거 연마시, 연마헤드(41)를 60rpm으로 회전하고, 연마정반(42)을 60rpm으로 회전한다. 그 때, 웨이퍼 부분제거 가압지그(60)를 통한 연마포(43)에 대한 활성층용 웨이퍼(10)의 중앙부의 연마압력은 0㎏/㎠정도, 활성층용 웨이퍼(10)의 오리엔테이션플랫 부분의 연마압력은 500㎏/㎠정도이다. 이것에 의해 오리엔테이션플랫 부분의 연마속도가 5∼10㎛/분, 웨이퍼 중앙부의 연마속도가 0㎛/분으로 된다. 연마량은, 활성층용 웨이퍼(10)의 중앙부에서 0㎛정도, 웨이퍼 외주부에서는, 오리엔테이션플랫 부분의 활성층용 웨이퍼(10)가 폭 d(4㎜)만큼 소실되는 20㎛정도이다. 연마숫돌을 포함하는 연마제(콜로이달실리카)의 공급량은 1800㎖/분이다.
이와 같이, 외주 부분제거 연마를 실시하도록 하였으므로, 웨이퍼 외주부 중 의 오리엔테이션플랫 부근에 활성층(10A)의 일부분이 크게 제거되고, 웨이퍼 외주부의 경사면에 폭이 넓은 부분이 형성된다. 그 때문에, 이 폭이 넓은 부분에 레이저마킹(M)을 각인하여도, 조사된 레이저의 영향이 활성층(10A)에까지 미치기 어렵다. 그 결과, 레이저마킹시의 활성층(10A)으로부터의 발진을 억제할 수 있다.
그 외의 구성, 작용 및 효과는, 상기 제1실시예의 웨이퍼 외주 가압지그(50)와 대략 동일하므로 설명을 생략한다.
도 20∼도 22에 나타내는 웨이퍼 부분제거 가압지그(60A)는, 노치를 갖는 접합웨이퍼(30)를 외주 부분제거 연마할 수 있는 구성으로 한 예이다. 돌조부(61a)의 노치부분에는, 이 부분을 저면에서 보아 반원형상으로 두껍게 함으로써, 접합웨이퍼(30)의 노치부를 바깥쪽으로부터 가이드하는 노치가이드(61f)가 일체 형성되어 있다. 또, 가압면(61d)의 노치부분에는 지지기판용 웨이퍼(20)의 테라스부의 폭(d1)을 4㎜까지 확대하는 부분돌출부(62A)가 일체 형성되어 있다. 부분돌출부(62A)는 노치가이드(61f)에 인접하여 형성된 높이 0.2㎜의 평탄한 융기부이다. 그 외의 구성, 작용 및 효과는, 상기 제1실시예의 웨이퍼 외주 가압지그(50)와 대략 동일하다.
도면중에서의 설명은 없지만, 웨이퍼 외주 가압지그 또는 웨이퍼 부분제거 가압지그의 내부에서의 접합웨이퍼의 여유량을 각각 작게 하기 위하여, 접합웨이퍼를 웨이퍼 외주 가압지그 내에서 각각 클램프하여도 좋다.
또, 이들의 실시예에서는 활성층용 웨이퍼와 지지기판용 웨이퍼를 접합하고, 그 후, 활성층용 웨이퍼를 표면연삭 등에 의해 두께를 줄여서 활성층을 제작하는 접합 SOI기판을 예로 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 스마트컷법에 의해 제작된 접합기판에도 적용할 수 있다. 또는, ELTRAN법 또는, SiGen법에 의해 제작된 접합기판에도 적용할 수 있다.
그 경우에는, 스마트컷법, ELTRAN법 또는, SiGen법에 의한 접합기판의 제작시에 있어서, 활성층용 웨이퍼와 지지기판용 웨이퍼를 접합한 후, 접합측의 부분을 지지기판용 웨이퍼에 남기고 활성층용 웨이퍼를 제거하여, 지지기판용 웨이퍼의 한쪽의 면에 활성층을 형성한다. 이어서, 활성층에 대하여 그 활성층용 웨이퍼의 제거면측에서 외주부를 제거하고 중앙부를 남기는 연마를 행하게(외주제거 연마) 된다. 또한, 접합웨이퍼뿐만 아니라, 각종 기판의 주변부분을 연마하는 경우에도 적절히 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 표면연삭 후의 연마로서, 활성층용 웨이퍼의 외주부의 접합불량부분을 제거하고, 중앙부를 남기는 외주제거 연마를 채용하였기 때문에, 종래의 활성층용 웨이퍼의 외주연삭, 활성층의 외주에칭을 생략할 수 있다. 이것에 의해, 접합기판의 제조공정수를 삭감할 수 있고, 접합기판의 제조시간을 단축할 수 있다.
또, 외주제거 연마를 실시하므로, 외주에칭에 의한 지지기판용 웨이퍼의 외주면에의 에치핏의 발생, 및 활성층의 외주부의 실리콘산화물의 연삭 잔여부분에 의한 활성층의 오염 또는 손상 등의 발생을 해소할 수 있고, 그 결과, 접합기판의 양품률을 높일 수 있다. 따라서, 접합기판의 제조비용을 저감할 수 있다. 그리고, 종래법에서는 제작이 곤란하였던 노치를 갖는 형상의 활성층이 형성된 접합기판을, 간단하게 제작할 수 있다.
또한, 알카리성 에칭액을 사용하지 않으므로, 활성층의 외주 가장자리면 중, 결정방위가 균일하지는 않은 영역에서도, 이방성 에칭에 기인한 인덴트가 발생하지 않는다. 그 때문에, 활성층의 외주 가장자리면을 그 전체둘레에 걸쳐서 매끄럽게 할 수 있다.
그리고, 웨이퍼 외주부 가압지그를 이용하여 외주제거 연마를 실시하므로, 기존의 연마장치에 있어서도 본 발명의 외주제거 연마를 용이하게 실시할 수 있다.
또, 외주제거 연마 후, 웨이퍼 부분제거 가압지그를 사용하여 외주 부분제거 연마를 실시하도록 하면, 웨이퍼 외주부 중, 그 둘레방향의 일부분, 예를 들면 오리엔테이션플랫부 또는 노치부 등에, 활성층의 일부분이 크게 제거되어 경사면에 폭이 넓은 부분이 형성된다. 그 때문에, 이 폭이 넓은 부분에 레이저마킹을 실시하여도, 조사된 레이저의 영향이 활성층에까지 미치기 어렵다. 그 결과, 레이저마킹시의 활성층으로부터의 발진을 제어할 수 있다.
또한, 활성층용 웨이퍼에 대하여 표면연삭을 실시함과 아울러, 활성층의 외주부에 대하여 외주제거 연마를 실시함으로써, 실온에 의한 활성층용 웨이퍼와 지지기판용 웨이퍼의 접합 후, 전합강화 열처리를 행하지 않아도, 웨이퍼 주변부분이 박리되지 않고, 접합웨이퍼를 형성할 수 있다. 그 결과, 활성층의 중앙부의 연마 후에 환원성 분위기 또는 불활성 분위기에서 열처리를 실시함으로써, 접합열처리와는 별도로, 이들 분위기에 의한 열처리를 실시하지 않아도, 활성층의 표면으로부터 결정결함을 제거할 수 있다. 즉 활성층의 표면을 무결함 표면으로 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 접합기판과 그 제조방법 및 그것에 사용되는 웨이퍼 외주 가압지그류는, 활성층과 지지기판용 웨이퍼가 접합된 접합기판용으로서, 또 SOI구조를 갖는 접합기판용으로서, 또한 스마트컷법, ELTRAN법 또는, SiGen법에 의한 접합기판용으로서 유용하다.

Claims (26)

  1. 활성층과, 이것을 이면측에서 지지하는 지지기판용 웨이퍼가 접합된 접합기판에 있어서,
    상기 활성층의 외주면이, 이 활성층 표면의 외주 가장자리로부터 상기 지지기판용 웨이퍼의 접합불량부분을 제거한 접합계면의 외주 가장자리까지, 또는 상기 활성층 표면의 외주 가장자리부터 지지기판용 웨이퍼의 외주 가장자리까지 연마된 경사면인 것을 특징으로 하는 접합기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 활성층의 표면에 결정결함이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 접합기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마된 경사면의 폭이 웨이퍼 둘레방향에서 부분적으로 다른 것을 특징으로 하는 접합기판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 경사면 중, 폭이 넓은 부분이 노치부 또는 오리엔테이션플랫부인 것을 특징으로 하는 접합기판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접합기판은, 상기 활성층과 지지기판용 웨이퍼 사이에 매입산화막이 형성된 접합 SOI기판인 것을 특징으로 하는 접합기판.
  6. 활성층용 웨이퍼와 지지기판용 웨이퍼를 접합시키는 접합공정;
    이 접합에 의해 제작된 접합웨이퍼의 접합강도를 증강하는 열처리공정;
    이 접합웨이퍼의 활성층용 웨이퍼측을 표면연삭하고, 이 활성층용 웨이퍼의 두께를 줄여서 활성층으로 하는 표면연삭공정; 및
    이 활성층에, 그 표면연삭면측으로부터 외주부의 접합불량부분을 제거하고, 중앙부를 남기는 연마를 행하는 외주제거 연마공정을 구비한 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 접합 후의 열처리 대신에, 상기 외주제거 연마 후, 상기 활성층의 중앙부를 연마하는 중앙연마공정; 및
    이 중앙부의 연마 후, 환원성 분위기 또는 불활성 분위기에서의 열처리를 실시하여 상기 접합웨이퍼의 접합강도를 증강함과 아울러, 상기 활성층의 표면으로부터 결정결함을 제거하는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  8. 스마트컷법 또는 ELTRAN법 또는 SiGen법에 의한 접합기판의 제조방법에 있어서,
    활성층용 웨이퍼와 지지기판용 웨이퍼를 접합하는 접합공정;
    이 접합 후, 접합측의 부분을 지지기판용 웨이퍼에 남기고 활성층용 웨이퍼 를 제거하여, 상기 지지기판용 웨이퍼의 한쪽의 면에 활성층을 형성하는 활성층용 웨이퍼의 제거공정; 및
    이 활성층에 대하여, 그 활성층용 웨이퍼의 제거면측으로부터 외주부를 제거하고 중앙부를 남기는 연마를 행하는 외주제거 연마공정을 구비한 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주제거 연마공정에서는,
    상기 활성층의 외주부의 연마속도가 그 중앙부의 연마속도보다 큰 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 활성층의 외주부의 연마압력은 그 중앙부의 연마압력보다 큰 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 외주제거 연마공정이,
    상기 활성층의 외주부를 그 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 웨이퍼 외주 가압지그를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  12. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주제거 연마후, 상기 접합웨이퍼의 외주부 중 둘레방향의 일부분만을 재연마하고, 그 부분의 활성층을 제거하는 외주 부분제거 연마공정을 갖는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 외주 부분제거 연마공정이,
    상기 활성층의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 연마면측으로 돌출변형시키는 웨이퍼 부분제거 가압지그를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  14. 연마포와의 대향면에 반도체 웨이퍼가 유지되는 연마헤드와 상기 반도체 웨이퍼 사이에 개재된 웨이퍼 외주 가압지그로서,
    지그본체; 및
    이 지그본체의 반도체 웨이퍼의 유지측의 면에 형성되고, 상기 반도체 웨이퍼의 외주부를 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 환형의 돌조부를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 외주 가압지그.
  15. 제14항에 있어서, 상기 돌조부에, 상기 반도체 웨이퍼의 외주부에 형성된 노치부를, 상기 반도체 웨이퍼의 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 노치가압부가 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 외주 가압지그.
  16. 제14항에 있어서, 상기 돌조부에, 상기 반도체 웨이퍼의 외주부에 형성된 오리엔테이션플랫부를, 상기 반도체 웨이퍼의 중앙부로부터 연마면측으로 돌출변형시키는 오리엔테이션플랫 가압부가 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 외주 가압지 그.
  17. 활성층과 지지기판용 웨이퍼를 접합한 접합웨이퍼가, 상기 활성층측을 연마포를 향해서 유지되는 연마헤드와 상기 접합웨이퍼 사이에 개재되는 웨이퍼 부분제거 가압지그로서,
    지그본체; 및
    이 지그본체의 접합웨이퍼의 유지측의 면에 형성되고, 상기 활성층의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 연마면측으로 돌출변형시키는 부분돌출부를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 부분제거 가압지그.
  18. 제17항에 있어서, 상기 지그본체 및/또는 부분돌출부 중, 적어도 연마포에 접촉하는 부분이 다른 부분보다 연마되기 어려운 재질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 부분제거 가압지그.
  19. 제3항에 있어서, 상기 접합기판은, 상기 활성층과 지지기판용 웨이퍼 사이에 매입산화막이 형성된 접합 SOI기판인 것을 특징으로 하는 접합기판.
  20. 제4항에 있어서, 상기 접합기판은, 상기 활성층과 지지기판용 웨이퍼 사이에 매입산화막이 형성된 접합 SOI기판인 것을 특징으로 하는 접합기판.
  21. 제9항에 있어서, 상기 외주제거 연마후, 상기 접합웨이퍼의 외주부 중 둘레방향의 일부분만을 재연마하고, 그 부분의 활성층을 제거하는 외주 부분제거 연마공정을 갖는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  22. 제10항에 있어서, 상기 외주제거 연마후, 상기 접합웨이퍼의 외주부 중 둘레방향의 일부분만을 재연마하고, 그 부분의 활성층을 제거하는 외주 부분제거 연마공정을 갖는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  23. 제11항에 있어서, 상기 외주제거 연마후, 상기 접합웨이퍼의 외주부 중 둘레방향의 일부분만을 재연마하고, 그 부분의 활성층을 제거하는 외주 부분제거 연마공정을 갖는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 외주 부분제거 연마공정이,
    상기 활성층의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 연마면측으로 돌출변형시키는 웨이퍼 부분제거 가압지그를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  25. 제22항에 있어서, 상기 외주 부분제거 연마공정이,
    상기 활성층의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 연마면측으로 돌출변형시키는 웨이퍼 부분제거 가압지그를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 외주 부분제거 연마공정이,
    상기 활성층의 외주부 중, 제거하고 싶은 부분만을 연마면측으로 돌출변형시키는 웨이퍼 부분제거 가압지그를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 접합기판의 제조방법.
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