JPH08267356A

JPH08267356A - 二酸化シリコン膜用研磨剤および二酸化シリコン膜の研磨方法ならびに張り合わせ半導体基板の作製方法

Info

Publication number: JPH08267356A
Application number: JP10473495A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Morita; 悦郎森田; Shinsuke Sakai; 慎介酒井; Yukio Kawai; 幸夫川合
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-04-04
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】二酸化シリコン膜の研磨面粗さを所望の値に
する研磨剤を提供する。研磨剤を用いた研磨方法を提供
する。二酸化シリコン膜を張り合わせ面とした張り合わ
せ半導体基板の作製方法を提供する。【構成】ＳＣ１１２（キャボ社製）またはＩＬＤ１２
００（ロデール社製）の研磨剤からヒュームドシリカを
除去し、この調整剤にコロイダルシリカを入れる。径が
１０ｎｍ〜１００ｎｍの真球コロイダルシリカを使用す
る。まず、平均粒径７０ｎｍのコロイダルシリカの研磨
剤を用い、二酸化シリコン膜表面の平坦化研磨を行う。
研磨レートを高めかつ大きな段差の除去を行う。その
後、平均粒径が３０ｎｍのコロイダルシリカの研磨剤で
仕上げ研磨する。段差の大きな二酸化シリコン膜を平坦
に（Ｒａ値で０．５ｎｍ以下）研磨できる。研磨したウ
ェーハを支持体基板である基盤ウェーハに張り合わせ
る。ボイド発生は低減された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は二酸化シリコン膜用の
研磨剤、および、この研磨剤を用いた二酸化シリコン膜
の研磨方法、ならびに、この研磨方法で研磨したウェー
ハを用いた張り合わせ半導体基板の作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄膜ＳＯＩをウェーハの張り合わ
せによって形成することが知られていた。すなわち、段
差が形成されたシリコンウェーハ表面に二酸化シリコン
膜を形成し、さらに、この二酸化シリコン膜を研磨して
平坦化し、このウェーハを張り合わせに供していた。

【０００３】この従来より、シリコン酸化膜の研磨で
は、例えば特開平６−２１０６９３号公報に記載されて
いるように、酸化セリウム（ＳｅＯ₂）を主成分とする
研磨剤が使用されていた。

【０００４】ところが、このような酸化セリウムを用い
た研磨剤を使用すると研磨した二酸化シリコン膜（Ｓｉ
Ｏ₂）表面（研磨面）が粗いという欠点があった。ま
た、研磨面に傷をつけたり、ダメージを与えるという不
具合もあった。

【０００５】そこで、発明者らは、シリコンウェーハ
（単結晶シリコン）の研磨剤として知られている真球の
コロイダルシリカを用いることを考えた。ところが、従
来のコロイダルシリカは二酸化シリコン膜（ＳｉＯ
₂膜）を磨くことができなかった。二酸化シリコン膜を
磨く研磨剤としては、従来は、ヒュームドシリカを用い
ていた。例えばキャボ社製のＳＣ１１２，ロデール社製
のＩＬＤ１２００が研磨剤として用いられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなヒュームドシリカを含む研磨剤にあっても、二酸化
シリコン膜の研磨面粗さは未だ所望の値に達しておら
ず、例えばパーティクル密度が高いという欠点があっ
た。

【０００７】

【発明の目的】そこで、この発明は、二酸化シリコン膜
の研磨面粗さを所望の値にまですることを可能とした研
磨剤を提供することを、その目的としている。また、こ
の発明は、この研磨剤を用いた二酸化シリコン膜の研磨
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、この研磨剤で研磨した二酸化シリコン膜を
張り合わせ面とした張り合わせ半導体基板の作製方法を
提供することを、その目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、ＫＯＨ系またはＮＨ₃系の分散剤にコロイダルシリ
カを配分した砥粒を使用した二酸化シリコン膜用研磨剤
である。ＫＯＨ系またはＮＨ₃系の分散剤としては、上
記ＳＣ１１２，ＩＬＤ１２００に使用されているものが
知られている。

【０００９】請求項２に記載した発明は、上記コロイダ
ルシリカの平均粒径は１０〜１００ｎｍである請求項１
に記載の二酸化シリコン膜用研磨剤である。

【００１０】請求項３に記載した発明は、上記砥粒とし
て、湿式コロイダル法で作製した真球コロイダルシリカ
で、その平均粒径が１０〜１００ｎｍのものを用いた請
求項１に記載の二酸化シリコン膜用研磨剤である。

【００１１】請求項４に記載した発明は、ＫＯＨ系また
はＮＨ₃系の分散剤にコロイダルシリカを配分した砥粒
を使用した二酸化シリコン膜用研磨剤を用いて二酸化シ
リコン膜を研磨する二酸化シリコン膜の研磨方法であ
る。

【００１２】請求項５に記載した発明は、上記研磨を２
段階で行い、第１段階では５０〜１００ｎｍの平均粒径
のコロイダルシリカを用いて研磨し、その後の第２段階
では１０〜３０ｎｍのそれを用いた請求項４に記載の二
酸化シリコン膜の研磨方法である。

【００１３】請求項６に記載した発明は、シリコンウェ
ーハの段差を有する面に二酸化シリコン膜を被着し、こ
の二酸化シリコン膜の表面をコロイダルシリカを含む研
磨剤を用いて研磨し、この研磨面を他のシリコンウェー
ハの鏡面に重ね合わせることにより、張り合わせ半導体
基板を作製する張り合わせ半導体基板の作製方法であ
る。

【００１４】請求項７に記載した発明は、上記二酸化シ
リコン膜の研磨面は、Ｒａ値で０．５ｎｍ以下とした請
求項６に記載の張り合わせ半導体基板の作製方法であ
る。

【００１５】

【作用】請求項１〜３に記載の発明によれば、二酸化シ
リコン膜を所望の面粗さ、例えばＲａ値で０．５ｎｍ以
下となるように研磨することができる。

【００１６】請求項４・５に記載した発明では、二酸化
シリコン膜を所望の面粗さ、例えばＲａ値で０．５ｎｍ
以下となるように研磨することができる。このとき、２
段階研磨とすることにより、大きな段差を有する二酸化
シリコン膜表面をも効率よく研磨することができる。す
なわち、比較的大きな砥粒を用いた第１段階の研磨で大
きな段差をすばやく研磨し、小さなそれを用いた第２段
階では面粗さをより平坦に仕上げることができる。

【００１７】請求項６・７に記載した発明では、二酸化
シリコン膜を平坦に研磨することができ、張り合わせ後
の熱処理でもその界面にボイド等が発生することはな
い。すなわち、良好な張り合わせ半導体基板を得ること
ができる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明に係る研磨剤を使用して二酸化
シリコン膜表面を研磨し、これを支持体基板に張り合わ
せた張り合わせ半導体基板の作製方法を示す工程模式図
である。図２は各種研磨剤を使用して研磨した二酸化シ
リコン膜表面の面粗さを示すグラフである。図３は研磨
ウェーハを用いた張り合わせの不良率を示すグラフであ
る。

【００１９】この実施例で使用した研磨剤は、ＳＣ１１
２（キャボ社製）またはＩＬＤ１２００（ロデール社
製）の各研磨剤からヒュームドシリカを除去し、この調
整剤にコロイダルシリカを入れる。コロイダルシリカは
湿式コロイダル法で作製したものを使用する。この場合
のコロイダルシリカは真球であって、その径は１０ｎｍ
〜１００ｎｍである。研磨は２段階研磨で行う。すなわ
ち、まず平均粒径７０ｎｍのコロイダルシリカの研磨剤
を用い、二酸化シリコン膜表面の平坦化研磨を行う。こ
の第１段階研磨で研磨レートお高めかつ大きな段差の除
去を行うものである。その後、平均粒径が３０ｎｍのコ
ロイダルシリカの研磨剤で研磨する。仕上げ研磨であ
る。この結果、段差の大きな二酸化シリコン膜を平坦に
研磨することができる。また、このようにして研磨した
ウェーハを支持体基板である基盤ウェーハに張り合わせ
た場合、ボイドの発生は低減された。

【００２０】図１にて（Ａ）は研磨前のウェーハを、
（Ｂ）は研磨しての張り合わせを、（Ｃ）は張り合わせ
後の研削・研磨を、それぞれ示している。すなわち、表
面に段差が形成されたシリコンウェーハ１１は二酸化シ
リコン膜１２で覆われているが、この二酸化シリコン膜
１２表面にも段差が生じている。そこで、この実施例に
係る研磨剤を用いて研磨装置で所定の研磨を施し、二酸
化シリコン膜１２表面を平坦に研磨する。図中の破線１
２Ａが研磨予定面を示している。そして、研磨により平
坦化した二酸化シリコン膜面１２Ａを、別の支持体ウェ
ーハ１３の鏡面に室温で重ね合わせることにより、張り
合わせを行う。さらに、所定の熱処理を施した後、張り
合わせウェーハの一面を研削・選択研磨して二酸化シリ
コン膜１２で島状に分離された単結晶シリコン層１４を
得る。

【００２１】図２は上記研磨面１２Ａでのパーティクル
密度を測定・比較した結果を、比較例（従来例）ととも
に示している。すなわち、従来例であるＳＣ１１２，Ｉ
ＬＤ１２００，ＳｅＯ₂に比較して、この実施例の研磨
剤による場合はパーティクル密度が大幅に低下している
ことが明らかである。また、上記研磨面を直接例えばＡ
ＦＭ（原子間力顕微鏡）等で観察・測定してもよい。

【００２２】図３は上記のようにして張り合わせた張り
合わせウェーハのボイド発生率を従来の研磨剤によるそ
れと比較して示している。このボイド発生は張り合わせ
熱処理後の張り合わせウェーハに赤外線を照射して検出
したものである。この図に示すように、この実施例に係
る張り合わせでは従来に比較して張り合わせ不良を大幅
に低減することができた。

【００２３】

【発明の効果】この発明によれば、所望の面粗さを有す
る二酸化シリコン膜を得ることができる。また、ボイド
の発生がない張り合わせウェーハを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る張り合わせ半導体基板の作製方
法の一実施例を示す工程図である。

【図２】この発明の一実施例に係る研磨剤を用いた研磨
での結果を示すグラフである。

【図３】この発明の一実施例に係る研磨ウェーハでの張
り合わせの結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１１シリコンウェーハ１２二酸化シリコン膜１２Ａ研磨面１３支持体シリコンウェーハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川合幸夫東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＫＯＨ系またはＮＨ₃系の分散剤にコロ
イダルシリカを配分した砥粒を使用した二酸化シリコン
膜用研磨剤。
【請求項２】上記コロイダルシリカの平均粒径は１０
〜１００ｎｍである請求項１に記載の二酸化シリコン膜
用研磨剤。
【請求項３】上記砥粒として、湿式コロイダル法で作
製した真球コロイダルシリカで、その平均粒径が１０〜
１００ｎｍのものを用いた請求項１に記載の二酸化シリ
コン膜用研磨剤。
【請求項４】ＫＯＨ系またはＮＨ₃系の分散剤にコロ
イダルシリカを配分した砥粒を使用した二酸化シリコン
膜用研磨剤を用いて二酸化シリコン膜を研磨する二酸化
シリコン膜の研磨方法。
【請求項５】上記研磨は、２段階で行い、第１段階で
は５０〜１００ｎｍの平均粒径のコロイダルシリカを用
いて研磨し、その後の第２段階では１０〜３０ｎｍのそ
れを用いた請求項４に記載の二酸化シリコン膜の研磨方
法。
【請求項６】シリコンウェーハの段差を有する面に二
酸化シリコン膜を被着し、この二酸化シリコン膜の表面をコロイダルシリカを含む
研磨剤を用いて研磨し、この研磨面を他のシリコンウェーハの鏡面に重ね合わせ
ることにより、張り合わせ半導体基板を作製する張り合
わせ半導体基板の作製方法。
【請求項７】上記二酸化シリコン膜の研磨面は、Ｒａ
値で０．５ｎｍ以下とした請求項６に記載の張り合わせ
半導体基板の作製方法。