WO2001006564A1 - Procede de production d'une plaquette encollee et plaquette encollee - Google Patents

Description

明 細 書 貼 り 合わせゥェ一ハの製造方法お よび貼 り 合わせゥエーハ 技術分野

本発明は、 S O I 層あるいはシ リ コ ン活性層 を有する貼 り 合わせゥエー ハの製造工程において、 ベース ウェーハの平坦度を高め、 パーティ ク ルの 発塵を抑える方法の改善に関する。 背景技術

電気的に絶縁性のある シ リ コ ン酸化膜 （ S i 〇 ₂ ) の上にシ リ コ ン活性 層を有するいわゆる S O I ( s i l i c o n o n i n s u l a t o r ) 構造は、 デバイ スの高速性、 低消費電力性、 高耐圧性、 耐環境性に優 れてお り 、 近年特に注 目 されている。 こ の様な S O I 構造を有する S O I ゥエー八の代表的な作製方法 と して、 貼 り 合わせ法がある。

貼 り 合わせ法と は、 2枚のシ リ コ ンゥェ一ハをシ リ コ ン酸化膜を介 して 貼 り 合わせる技術であ り 、 例えば特公平 5 — 4 6 0 8 6 号公報に示 されて いる様に、 少な く と も一方の ゥェ一ハに酸化膜を形成 し、 接合面に異物を 介在 させる こ と な く 相互に密着 させた後、 2 0 0 〜 1 2 0 0 °Cの温度で熱 処理 して結合強度を高め る方法である。 熱処理を行な う こ と に よ り 結合強 度が高め られた貼 り 合わせゥエーハは、 その後の研削研磨工程が可能 と な るため、 素子作製側 ゥェ一ハ （ボン ド ゥエーハ） を研削及び研磨に よ り 所 望の厚 さ に減厚加工する こ と によ り 、 素子形成を行な う S O I 層を形成す る こ と ができ る。

こ の よ う に して作製 された貼 り 合わせ S O I ゥエーハは、 S O I 層の結 晶性に優れ、 S O I 層直下に存在する埋め込み酸化膜の信頼性も高いと い う 利点はあるが、 研削及び研磨に よ り 薄膜化 しているため、 薄膜化に時間 がかかる上、 材料が無駄にな り 、 しかも膜厚均一性は 目 標膜厚 ± 0 . 5 m程度が一般的であ り 、 これが最大の技術課題であっ た。 こ の よ う な膜厚 均一性に関する貼 り 合わせ法の問題点を解決する薄膜化手法と して、 特許 第 2 5 6 5 6 1 7 号公報に開示 されている、 いわゆ る P A C E ( P 1 a s m a A s s i s t e d C h e m i c a l E t c h i n g ) 法や特開 平 5 — 2 1 1 1 2 8 号公報に開示 されている水素イ オン剥離法 （スマー ト カ ッ ト法 と も呼ばれる方法） が開発 された。

P A C E法は気相エ ッチ ングによ る S O I 層の厚 さ を均一化する方法 であ り 、 貼 り 合わせ法によ り 作製 された S O I ゥェ一ハ （ S O I 膜厚が数 i m ± 0 . 5 μ πι程度の も の） を用レヽ、 均一化 し よ う とする S O I 層の厚 さ の分布を測定して厚 さ分布のマ ッ プを作成し、 そのマ ップに従っ て数値 制御によ り 厚い部分を局所的に気相エ ッチング （プラ ズマエ ッチング） に よ り 除去する こ と によ って、 極薄でかつ膜厚が極めて均一な S O I 層 を作 製する こ と ができ る も のであ る。

また、 水素イ オン剥離法は、 二枚のシ リ コ ンゥエ 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 ンゥエ ーハの上面から水素 イ オンまたは希ガスイ オンの少な く と も一方を注入 し、 該シ リ コ ンゥエ ー ハ内部に微小気泡層 （封入層） を形成 させた後、 該イ オン注入面を酸化膜 を介 して他方の ゥエ ーハ と密着 させ、 その後熱処理 （剥離熱処理） を加え て微小気泡層を劈開面 （剥離面） と して一方の ゥェ一ハを薄膜状に剥離 し、 さ ら に熱処理 （結合熱処理） を加えて強固に結合して S O I ゥエ ーハ と す る技術である。 こ の よ う に して作製された S O I ゥェ一ハ表面 （剥離面） は比較的良好な鏡面 と なるが、 通常の鏡面研磨ゥェ一ハ と 同等の表面粗さ を有する S O I ゥエーハ と する ために、 さ ら にタ ツチポ リ ッ シュ と 呼ばれ る研磨代の極めて少ない研磨が行なわれる。

こ の方法では、 S O I 層の均一性が極めて高い S O I ゥエ ーハが比較的 容易に得 られる上、 剥離 した一方の ゥエーハを再利用でき るので、 材料を 有効に使用でき る と レ、 う利点 も有する。

また、 この方法は、 酸化膜を介 さずに直接シ リ コ ンゥエ ーハ同士を結合 する こ と もでき る し、 シ リ コ ンゥエ ーハ同士を結合する場合だけでな く 、 シ リ コ ン ゥエ ーハにイ オン注入 し て、 石英、 炭化珪素、 アル ミ ナ等の熱膨 張係数の異な る絶縁性ゥエーハ と 結合する場合にも用い られる。

これ らの薄膜化技術の出現に よ り 、 S O I 層力 0 . 1 ± 0 . 0 1 /i m と い う 極めて薄膜であ り かつ膜厚分布に優れた貼 り 合わせ S O I ゥエーハ が作製可能と なっ た。 その結果、 貼 り 合わせ S O I ゥエーハの用途が格段 に広が り 、 極めて微細なパター ンや特殊構造を有する最先端デバイ スへの 適応が期待されている。 ま た、 酸化膜を介 さずにシ リ コ ンゥエーハ同士を 直接結合 して作製する ゥェ一ハに も 同様の貼 り 合わせ法を用いる こ と が でき る。

尚、 貼 り 合わせ法においては、 2 枚のシ リ コ ンゥエー八の貼 り 合わせる べき 面粗さ が通常の製品グ レー ドの鏡面であれば、 結合界面にボイ ド等の 結合不良を発生させる こ と な く 貼 り 合わせゥエーハを作製する こ と が可 能であるので、 使用する ゥェ一ハ と しては、 通常の製品 グ レー ドの鏡面研 磨ゥエーハ （以下、 P Wと い う こ と がある） を用いている。

P Wの製造方法は従来から知 られている通 り 、 シ リ コ ンイ ンゴ ッ ト をス ライ ス し、 得られたシ リ コ ンゥエーハに少な く と も面取 り 、 ラ ッ ピング、 酸エ ッチング、 片面鏡面研磨および洗浄する工程から構成 されている。 こ れ らの工程は 目 的によ り 、 その一部の工程が入れ替え られた り 、 複数回繰 り 返え された り 、 ある いは熱処理、 研削等他の工程が付加、 置換された り して、 種々 の工程が行われる。 こ こ で、 上記の工程の内、 酸エ ッチングは ス ラ イ ス、 面取 り 、 ラ ッ ビング等の機械的加工時に導入 された表面加工変 質層の除去を 目的 と して行われ、 例えば、 フ ッ酸、 硝酸、 酢酸、 水からな る混酸水溶液によ り 表面から数〜数十 μ m ツチングする工程であるが、 次の よ う な問題点が指摘されている。

すなわち、 1 ) ラ ッ ピング後の、 T T V [ T o t a 1 T h i c k n e s s V a r i a t i o n ] ( m)、 L l V _max [ L o c a l T h i c k n e s s V a r i a t. i o n ] ( μ m ) 等で表現される厚さ のノ ラ ツキを示すゥェ一ハの平坦度が、 エ ッチング代が多い程損なわれる。

2 ) エ ッチン グ表面に周期が m mオーダ一の う ね り やピールと 呼ばれる凹 凸が発生する。 3 ) エ ッチングに よ り 有害な N〇 _x が発生する。

等であ り 、 これ らの問題点を考慮 してアル力 リ エ ッ チングが用レ、 られる場 合がある。

こ のアル力 リ エ ッチ ングの得失を列挙する と 、 先ず利点は、

a ) ラ ッ ピング後の平坦度が、 エ ッチング後 も維持 される。

b ) 有害ガス の発生が抑制 される。

等であ り 、 問題点は、

ィ ） エ ッ チング後の表面には、 局所的に深 さ が数 / mで、 大き さが数〜十 数 / m程度の ピ ッ ト が存在する ため、 ピ ッ ト に異物が侵入する と 、 後工程 でパ一テ ィ ク ルの発生や汚染の原因 と な る。

口 ） 深い ピ ッ ト が存在 した り 、 表面粗さ （ R a ) が大き く な る ため、 後ェ 程の鏡面研磨 （メ カ ノ ケ ミ カル研磨） での研磨代を大き く する必要があ る： ハ） エ ッ チング後の表面の凹凸は、 酸エ ッチングに較べ、 鋭利な形状を し ているため、 凹凸 自 体がパ一テ ィ ク ルの発生源 と な る。

等である。

と こ ろで、 前記の P A C E法、 水素イ オン剥離法が出現する以前の貼 り 合わせゥ ハの最大の課題は S O I 層の膜厚均一性にあっ た。 前述 した よ う に貼 り 合わせ法 と は、 薄膜化に供されるボン ド ゥエ と それを支持 する ス ウェー八 と を直接あるいは酸化膜を介 して貼 り 合わせ、 ボン ド ゥ ハを研削 · 研磨によ り 薄膜化する も のである ため、 均一な膜厚に仕 上げる こ と が非常に難 しい。 そこ で、 でき るだけ良好な S O I 層の膜厚均 一性を得るためには、 ス ウェーハの平坦度を向上させる こ と が不可欠 であった。 つま り 、 貼 り 合わせゥェ一ハの研削 ' 研磨に よ る薄膜化は、 ベ 一ス ウェー ヽの裏面を基準に加工 される も のである ため、 ベース ウェー の平坦度がボン ド ゥエ一ハを薄膜化した S O I 層の膜厚均一性に直接影 響を及ぼすこ と になっ ていた。

こ の様な理由 から 、 従来、 貼 り 合わせゥ ハのべ一ス ウェーハ用の P w と しては、 平坦度の優れたアル力 リ エ ッチングを行っ た化学エ ツチン グ ゥェ一ハ （以下 c λν と い う こ と がある） の一方の面を鏡面研磨 した P Wが 用い られていた。

ま た、 前記 P A C E法お よび水素イ オン剥離法が出現 し、 貼 り 合わせゥ ェ一ハの膜厚均一性は格段に進歩 したが、 依然 と してべ一ス ウェーハ と し て用い られる P Wは平坦度の優れたアル力 リ ェ ツチ ングに よ る C Wから 作製したも のに限定されていた。 その理由 は以下の通 り であ る。

まず、 P A C E法に関 しては、 膜厚力 0 . 1 ± 0 . Ο ΐ μ πιの薄膜 S O I ゥエーハを作製する場合、 P A C E加工の原料と しては、 研削 . 研磨に よ り 作製 された 5 ± 0 . 5 μ m程度の膜厚およ び膜厚均一性を有する貼 り 合わせ S O I ゥエーハを用いる必要力；ある こ と がわ力 つ たカゝ らであ る。 こ れは、 P A C E加工前の原料ゥエーハの膜厚均一性がこれ以上悪いも の で ある と 、 1 回の P A C E加工によ り 膜厚バラ ツ キを修正する効果が十分に 得られず、 目標の膜厚およ び膜厚均一性を得る こ と が困難と な るため、 P A C E加工前の S O I 膜厚を厚く して加工代を十分に確保 し、 複数回の P A C E加工を実施する必要が生 じ、 生産性が低下 し コ ス ト 高 と な るからで ある。

一方、 水素イ オン剥離法の場合、 S O I 層の膜厚のバラ ツキは主に水素 イ オン注入や注入前の酸化膜厚のバラ ツキによ り 決ま る ものであるから、 ベース ウェーハの平坦性にかかわ らず、 均一な膜厚分布を有する S O I 層 が形成される。 しかし、 形成 された S O I 層表面は、 ベース ウェーハ表面 を転写した形状にな る ため、 ベース ウェーハ表面の平坦性が悪いゥエーハ を用いる と 、 S O I 層の膜厚のバラ ツ キは良好である も のの、 S O I 層表 面の平坦性の悪い S O I ゥエーハが形成 されて しま う こ と にな る。 従っ て， 水素イ オン剥離法において も平坦度の優れたアル力 リ ェ ツチングに よ る

C Wから作製 された P Wがべ一ス ウェーハ と して用い られていた。

と こ ろが、 膜厚力； 0 . 1 ± 0 · Ο ΐ μ πιの薄膜 S O I ゥエーハの実現と と も に、 極めて微細なパタ ー ンや特殊構造を有する最先端デバイ スへ適応 されるなかで、 前記 したアルカ リ エ ッチングに よ る問題点の う ち、 主と し てパーテ ィ ク ルが発生する と い う 問題が顕在化 してき た。 ま た、 こ のパー テ ィ ク ルは S Ο I ゥエーハのベー ス ゥェ一ハの面取 り 部で特に顕著に発 生する こ と が明 白 と なっ た。 これは、 ゥエ ーハの面取 り 部は円弧状に加工 されてお り 、 さ ま ざま な方位を有する面が露出 している ので、 アルカ リ エ ツチ ングの よ う な異方性エ ッ チングを行 う と 、 方位によ るエ ッチング レー ト の差が顕著にな り 、 微小なパーテ ィ ク ルを発生し易い凹凸形状を形成す る ためである と 考え られている。

こ の様な面取 り 部分から のパーテ ィ ク ルの発生を抑制する方法 と して、 特許第 2 5 8 8 3 2 6 号公報には、 研磨布を用いて面取 り 部分を鏡面仕上 げする技術が開示 されている。 しかしなが ら こ の技術は、 酸エ ッチング し た ゥェ一ハに適用 された も のであ り 、 同様の技術を S O I ゥエ ーハ用のベ 一ス ウェーノ、に用い られているァノレ力 リ ェ ツチング された ゥエ ー ノ、に単 純に適用 したのでは、 アル力 リ エ ッチ ングによ る鋭利で大き な凹凸形状に 起因 して、 酸ェ ツチングに比べて鏡面状態に仕上げるの に多大な加工時間 を要する こ と にな る。 また、 ベース ウェーノヽの裏面力 ら のノ 一ティ ク ルの 発生も抑制でき る も のではない。 発明の開示

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、 貼 り 合わせ ゥエ ーハ用のベース ウェーハの平坦性を損な う こ と な く 、 面取 り 部や裏面 からのパーテ ィ ク ルの発塵を極力低減 したベース ウェーハを生産性良 く 提供する こ と 、 およびこ のべ一ス ウェーハを用いたパーティ ク ルの発生が 極めて少な く 、 膜厚均一性に優れた S O I 層ゃシ リ コ ン活性層 を有する貼 り 合わせゥエ ーハを提供する こ と を主たる 目 的 とする。

上記課題を解決する ため、 本発明の第 1 の方法は、 シ リ コ ン単結晶から な る ボン ド ゥエ一ハと ベース ゥエーハ と を酸化膜を介 して、 あるいは直接 貼 り 合わせた後、 前記ボ ン ド ゥエ一ハを減厚加工する貼 り 合わせゥエ ーハ の製造方法において、 前記べ一ス ウェーハ と して、 シ リ コ ン単結晶棒をス ラ イ ス した後、 少な く と も面取 り 、 ラ ッ ピング、 エ ッチング、 鏡面研磨お よ び洗浄する 工程によ り 作製 された も のであっ て、 前記エ ッチング工程は、 ァノレカ リ エ ッ チ ン グの後、 酸エ ッ チ ン グを行ない、 その際、 アルカ リ エ ツ チングのエ ッ チング代を、 酸エ ッチングのエ ッチング代よ り 大き く した も のを用いる こ と を特徴 と す る貼 り 合わせゥエ ーハの製造方法である。

こ の よ う に、 ェ ツチ ング工程において、 ラ ッ ビング後のベース ウェーハ に対 して先ずアル力 リ エ ッ チ ングを行っ て、 ラ ッ ビ ング後の平坦度を維持 しつつ機械的加工歪み層を除去 し、 次いで酸エ ッチ ングを行 う こ と によ り アルカ リ エ ッ チング後に残 る局所的な深い ピ ッ ト を よ り 浅く し、 表面粗 さ や鋭利な凹凸形状を平滑に改善する こ と ができ 、 後工程の鏡面研磨工程で 凹凸 自 体がパーテ ィ ク ルの発生源 と な る こ と を防ぎ、 研磨代を減少 させる こ と ができ る。

その際、 アルカ リ エ ッチングのエ ッチン グ代を、 酸エ ッチングのエ ッ チ ング代よ り も大き く する必要があ るが、 その主な理由は、 アルカ リ エ ッチ ング後に残る局所的な深い ピ ッ ト の深 さ を浅く する には、 アルカ リ エ ッチ ング代を大き く と る必要があ り 、 その値が酸エ ッチ ングで、 スティ ン と 呼 ばれるェ ツチングむ ら に起因 した汚れ等の不良が発生する割合や平坦度 を小 さ く する ために必要 と されるエ ッチング代よ り も大き いこ と によ る。 以上の よ う に して作製したベース ウェーハにボン ドゥエーハを貼 り 合 わせて滅厚加工すれば、 高平坦度を有 し、 S O I 層やシ リ コ ン活性層の膜 厚均一性に優れ、 パーティ ク ルの発生が殆 どない高品質の貼 り 合わせゥェ —ハを製造する こ と ができ る。

そ して こ の場合、 ベース ウェーハの面取 り 部を、 前記エ ッチング工程の 後、 鏡面仕上げする工程を行 う のが好ま しい。

こ のよ う に、 ベース ウェーハの面取 り 部は、 前記エ ッチング工程におい て、 特にアルカ リ エ ッチングの際にパーテ ィ クルを発塵 し易いので、 エ ツ チング工程の後、 鏡面仕上げを行 う こ と に よ り 一層平滑でパーテ ィ クルを 除去 した面取 り 部に加工する こ と ができ る。 また、 前記二段階エ ッチング 工程後に鏡面面取 り 研磨を行えば、 従来のアルカ リ エ ッ チング後に鏡面面 取 り する場合に比べ、 研磨時間を大幅に短縮する こ と ができ 、 研磨代も 1 〜数 μ πιでよ く 、 生産性は飛躍的に向上する。 従っ て、 高平坦度を有し、 パーティ ク ルの発生が殆 どない貼 り 合わせ ゥェ一ノヽ用のベース ウェーハ を歩留 り よ く 製造する こ と ができ 、 生産性の向上 と コ ス ト の改善を図る こ と ができ る。

さ らに本発明では、 ベース ウェーハ と ボン ド ゥエーハを貼 り 合わせた後 ベース ウェーハの面取 り 部を鏡面仕上げする工程を行 う よ う にする こ と も でき る。

こ の よ う に、 ベ一ス ウェーノヽ と ボン ドゥエ一ハを貼 り 合わせた後に、 ベ 一ス ウェーハの面取 り 部を鏡面仕上げ して も 良 く 、 面取 り 部に発生 し易い パーティ ク ルを除去 し、 高品質の貼 り 合わせゥエーハを作製する こ と が出 来る。

次に、 本発明では、 エ ッ チング工程を、 アルカ リ エ ッチングの後、 過酸 化水素水溶液に浸漬し、 次いで酸エ ッチングを行 う よ う にするのが好ま し い

これは、 アルカ リ エ ッチング後の ゥエーハ表面は活性であ り 、 疎水性と なっ て異物が付着 し汚れ易いため、 過酸化水素水溶液に浸漬する こ と に よ つて表面を酸化して親水性にすれば、 パーティ クルが付着 しに く く な るか らである。

また、 前記エ ッチング代は、 アルカ リ エ ッチングにおいては 1 0 〜 3 0 μ m、 酸エ ッチングにおいては 5 〜 2 0 μ m と する のが好ま しい。

こ のよ う に したのは、 アルカ リ エ ッチングにおいては、 エ ッチング代が 大き く な るにつれてエ ッチ ング後に残る局所的な深いピ ッ ト の深さ は浅 く な り 、 反対に表面粗さ は悪 く な る傾向にある が、 上記範囲が適切な値で あるからであ る。 そ して、 酸エ ッチングにおいては、 エ ッチング代が大き く な る につれて平坦度は悪化するが、 スティ ン発生率は大き く 減少するの で上記範囲が適当 であ る。

本発明では、 アルカ リ エ ッチング液を N a O H水溶液または K O H水溶 液 と し、 酸エ ッチング液をフ ッ酸、 硝酸、 酢酸、 水の混酸水溶液と する こ と ができ る。

こ の よ う なエ ッチング液 とする と 、 アルカ リ エ ッ チングにおいて も、 酸 エ ッチングにおいて も 、 エ ッチング処理効果が確実に発揮され、 エ ツチン グ代の制御も比較的容易に行える し、 低コ ス ト である。 なお、 本発明にお け るエ ッチング代の具体的な数値は、 全て ゥェ一ハの両表面のエ ッチング 代を足 し合せた ト 一タ ルの値を示すも のである。

次に、 本発明では、 前記酸エ ッチングを、 反応律速型酸エ ッ チングと す るのが好ま しい。

こ の よ う に酸エ ッチ ングを反応律速型 と する と 、 アルカ リ エ ッチ ング後 に残る局所的な深い ピ ッ ト と 、 表面粗 さや鋭利な凹凸形状の改善に加え、 う ね り を改善 し よ り 一層平坦化する こ と ができ る。

こ の場合、 反応律速型酸エ ッチング液を、 フ ッ酸、 硝酸、 酢酸、 水か ら な る混酸水溶液に、 シ リ コ ンを濃度 2 0 〜 3 0 g ノ L ( リ ッ ト ル） に溶解 した溶液 とする こ と ができ る。

こ の よ う なエ ッ チング液 と する と 、 エ ッチング処理効果が よ り 一層確実 に発揮され、 エ ッチング代の制御も比較的容易に行える し、 低コ ス ト で調 整する こ と ができ る。

次いで、 本発明の第 2 の方法は、 シ リ コ ン単結晶からなる ボン ド ゥエ一 ノヽと べ一ス ウェーハ と を酸化膜を介 して、 ある いは直接貼 り 合わせた後、 前記ボン ド ゥエ一ハを減厚加工する貼 り 合わせゥエーハの製造方法にお いて、

前記べ一ス ウェーハ と して、 シ リ コ ン単結晶棒をス ライ ス した後、 少な く と も面取 り 、 ラ ッ ピング、 エ ッチング、 鏡面研磨および洗浄する工程に よ り 作製されたも のであっ て、 前記エ ッチング工程を酸エ ッ チングで行な い、 前記鏡面研磨工程を両面研磨にて行っ た も のを用いる こ と を特徴と す る貼 り 合わせゥェ一ハの製造方法である。

こ のよ う に、 ベース ウェーハのエ ッチング工程を酸エ ッチングで行なえ ば、 ス ラ イ ス 、 面取 り 、 ラ ッ ピング等の機械的加工時に導入 される表面加 ェ変質層を ピ ッ ト 等を発生 させる こ と な く 除去する こ と ができ 、 その後、 鏡面研磨工程を両面研磨で行 う と 、 例え酸エ ッチングで平坦度が多少悪化 して も 、 確実に平坦度を高め る こ と ができ 、 平坦度の向上 とパーテ ィ ク ル の低減を同時に実現する こ と ができ る。 従っ て、 こ のべ一ス ウェーハにボ ン ド ゥエ一ハを貼 り 合わせて減厚加工すれば、 高平坦度を有 し、 S O I 層 ゃシ リ コ ン活性層の膜厚均一性に優れ、 パーテ ィ ク ルの発生が殆 どない高 品質の貼 り 合わせゥエーハを製造する こ と ができ る。

そ して、 こ の場合も 、 ベー ス ゥェ一ノヽの面取 り 部を、 エ ッ チング工程の 後、 鏡面仕上げする工程を行 う のが好ま しい。

こ の よ う に、 ベース ウェーハの面取 り 部を、 酸エ ッチングを施 した後に 鏡面仕上げをすれば、 鏡面面取 り に要する時間を殆ど増加 させる こ と な く 加工でき 、 特にパーテ ィ クノレの発生 し易い面取 り 部からのパーテ ィ クルの 発生は無 く な り 、 貼 り 合わせゥエーハ用のベース ウェーハ と して好適な も の とする こ と ができ る。

さ らに本発明の第 2 の方法でも、 ベース ウェーハ と ボン ド ゥエ一ハを貼 り 合わせた後、 ベー ス ゥェ一ハの面取 り 部を鏡面仕上げする工程を行 う こ と ができ る。

こ の よ う に、 ベース ウェーハの面取 り 部の鏡面仕上げする工程を、 ボン ド ゥエー ノヽとべ一ス ウェーノヽ と を貼 り 合わせた後のベース ウェーハの面 取 り 部に対 して行っ て も よ く 、 パ一テ ィ ク ルの発塵を抑える こ と ができ る； 次に、 本発明では、 前記本発明の方法によ り 製造された貼 り 合わせゥェ —ハが提供される。

こ の よ う に、 貼 り 合わせゥエーハを構成するべ一ス ウェーハを、 前記本 発明の第 1 の方法、 あるいは第 2 の方法に よ り 、 高い平坦度を有し、 パー テ ィ クルの発生を抑えたも の と してレヽるので、 こ のベー ス ゥェ一ハにボン ド ゥエーハを貼 り 合わせて減厚加工 した貼 り 合わせゥエー八の S O I 層 ゃシ リ コ ン活性層の膜厚均一性はよ り 一層優れたもの と な り 、 極めて微細 なパター ンや特殊構造を有するデバイ ス の作製に好適に使用 される も の と な る。

さ ら に、 本発明では、 化学エ ッチングされた裏面を有し、 かつ面取 り 部 が鏡面であるべ一ス ウェーハを有する貼 り 合わせゥェ一ハであっ て、 前記 ベ一ス ウェーハの化学エ ッチ ング された裏面は、 アル力 リ エ ッチングの後、 酸エ ッチ ング された も のであ る こ と を特徴 とする貼 り 合わせゥエーハが 提供 される。

こ の貼 り 合わせゥエ ーハは、 例えば本発明の第 1 の方法によ っ て製造 さ れた も のであるので、貼 り 合わせゥェ一ハの裏面 （ベース ゥエーノヽの裏面） およ びべ一ス ウェーハの面取 り 部から のパーテ ィ ク ルの発生は殆どない も の と なっ ている。 ま た、 貼 り 合わせゥエ ーハの裏面の平坦度は極めて高 いも の と なっ ているので、 貼 り 合わせゥエ ーハの S O I 層ゃシ リ コ ン活性 層の膜厚均一性も極めて高い も の と な っている。

そ して、 本発明では、 化学エ ッチングされた裏面を有 し、 かつ面取 り 部 が鏡面であるべ一ス ウェーハを有する貼 り 合わせゥエーハであっ て、 前記 ベ一ス ウェーハの化学エ ッ チ ング された裏面は、 ピ ッ ト深 さ の最大値が 6 μ πι以下であ り 、 かつ う ね り の平均値が 0 . 0 4 μ πι以下であ る こ と を特 徴と する貼 り 合わせゥエ ーハが提供される。

こ の よ う に、 本発明では、 極めて平坦で、 ピ ッ ト深さ も小 さ い貼 り 合わ せゥェ一ハを得る こ と ができ る。

さ らに本発明では、 少な く と もべ一ス ウェーハ裏面の波長 1 0 m mの う ね り 成分が、 ノ ヮ —スペク ト ル密度で 0 · 5 〜 1 0 /x m ³ であ る こ と を特 徴と する貼 り 合わせゥエ ーハも提供される。

こ の よ う に、 本発明では、 貼 り 合わせゥエ ーハを構成するべ一ス ウェー ハの裏面の う ね り 成分がパ ワ ースペク ト ル密度で上記範囲の も のを得る こ と ができ 、 極めて良好な平坦度を有する貼 り 合わせゥエ ーハを得る こ と ができ る。

加えて、 本発明では、 少な く と もべ一ス ウェーハの裏面およ び面取 り 部 が鏡面である こ と を特徴と する貼 り 合わせゥエ ーハが提供される。

こ の よ う に、 本発明では、 貼 り 合わせゥエ ーハを構成するべ一ス ウェー ハの裏面を鏡面に したので、 極めて平坦度が高 く 、 S O I 層ゃシ リ コ ン活 性層の膜厚均一性を良好な も のにする こ と ができ る と 共に、 裏面および面 取 り 部を鏡面に したこ と に よ り パーテ ィ ク ルの発生のない貼 り 合わせゥ ェ一ハを得る こ と ができ る。

以上説明 したよ う に、 本発明に よれば、 貼 り 合わせゥエ ーハ用のベース ゥエーハ と して、 ラ ッ ビング後の ゥエー八の平坦度を維持する こ と ができ エ ッチング後の ゥェ一ハ表面の う ね り を減少 させ、 局所的な深いピ ッ ト の 発生や表面粗さの悪化を抑え る と 共に、 特にパーテ ィ ク ルゃスティ ン等の 汚染が発生 しに く い鏡面面取 り 部 と裏面を持つベース ウェーハを作製す る こ と が出来るので、 こ のべ一ス ウェーハにボン ド ゥエ一ハを貼 り 合わせ て減厚加工した貼 り 合わせゥエ ーハの S 〇 I 層ゃシ リ コ ン活性層の膜厚 均一性は極めて高 く 、 微細パター ンや特殊構造を有するデバイ スの作製に 好適に使用 される。 ま た、 面取 り 部の鏡面加工時間 を殆 ど延長する こ と な く 平滑に し、 パーテ ィ クルの発塵を抑える こ と が出来るので、 歩留 と 生産 性の向上を図 り 、 コ ス ト を改善する こ と ができ る。 図面の簡単な説明

図 1 は、 ラ ッ ピング後、 アルカ リ エ ッチングした ゥェ一ハのエ ッチング 代と 、 局所的な深いピ ッ ト の深さ と の関係を表すグラ フである。

図 2 は、 ラ ッ ピング後、 アルカ リ エ ッチングした ゥエ ーハのエ ッチング 代と 、 T T V (平坦度） と の関係を表すグラ フであ る。

図 3 は、 ラ ッ ピング後、 アルカ リ エ ッチング した ゥエーハのエ ッチング 代と 、 表面粗さ （ R a ) と の関係を表すグラ フであ る。

図 4 は、 ラ ッ ピング後、 酸エ ッチングした ゥエ ー八のエ ッチング代と 、 T T V (平坦度） と の関係を表すグラ フである。

図 5 は、 ラ ッ ピング後、 酸エ ッチングに よ るエ ッチング代 と スティ ンの 発生率と の関係を表すグラ フである。

図 6 は、 ゥエ ーハ表面の う ね り の定義を示す説明図である。

図 7 は、 ベース ウェーハ裏面の形状を、 その う ね り 成分の周波数解析を 行っ て、 パワースぺク トル密度を測定した結果図 （実施例 4 ) である。

曲線 A…実施例 1 のアル力 リ ェ ツチング +酸ェ ツチング、

曲線 B …比較例 1 のアル力 リ エ ッチングのみ、

曲線 C …酸ェ ツチ ングのみ。 発明を実施するための最良の形態

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。

本発明者 らは、 貼 り 合わせゥエ ーハを作製する ためのベース ウェーハ用 の P Wを製造する際に、 ゥエ ーハのラ ッ ビング後の平坦度を維持する と と も に、 パーテ ィ ク ルや汚染の発生 しに く いべ一ス ウェーハについて検討し た結果、 まず、 ラ ッ ピング後の平坦度を維持 しつつ歪み層 を除去するため にアル力 リ エ ッチ ングを行い、 そ こ で残っ た深いピ ッ トゃ表面粗さ あるい は う ね り を改善するために酸エ ッチング、 特に反応律速型酸エ ッチングを 行い、 さ らにパーテ ィ クルの発生 し易い面取 り 部分を鏡面加工する こ と を 発想した。 また、 両面研磨 ゥェ一ハは平坦度に優れている こ と に着 目 し、 両面研磨する前のエ ッ チングを酸エ ッ チングに して面取 り 部分を鏡面加 ェすれば鏡面面取 り に要する時間を増加 させる こ と な く 、 平坦度の向上と パーテ ィ ク ル発生の低滅を同時に実現でき る こ と を発想 し本発明を完成 させた。

先ず、 アルカ リ エ ッチングを詳細に説明する。

図 1 は、 8 イ ンチウエ ー ノヽを # 1 2 0 0 のラ ップ砥粒でラ ッ ピング後、 8 5 °C、 濃度 5 0 % N a O H水溶液でアル力 リ エ ッチングを した ゥエ ーハ のエ ッチング代と 局所的な深レ、 ピ ッ ト の深 さ と の関係を示 している。 また， 図 2 は、 同 じ く T T V と の関係を示 し、 図 3 では表面粗 さ （ R a ) と の関 係を示 している。

こ こ で、 局所的な深いピ ッ ト と は、 ラ ッ ピング時に、 ラ ッ プ砥粒が ゥェ — ハ表面に突き刺 さ る こ と で形成 された ピ ッ ト が、 アルカ リ エ ッチングに よ り 、 その大き さや深 さが増大 した も のである。 アルカ リ の濃度が低いと 、 ピ ッ ト深 さ は増大する傾向がある一方、 アル力 リ の濃度が高い場合には、 ピ ッ ト深 さ を浅 く する こ と も でき るが、 そのためには、 エ ッチング代を多 く する必要があ り 、 効率が悪い。 そ して、 こ の ピ ッ ト の深 さ は光学顕微鏡 の焦点深度に よ り 求め られるが、 こ の ピ ッ ト を除去する ためには、 後工程 である鏡面研磨工程で研磨する必要がある。 従っ て、 鏡面研磨量は、 こ の よ う な深いピ ッ ト深さ の最大値以上と する必要があ るので、 極力 ピ ッ ト を 浅 く するのが望ま しい。

T T V [ T o t a l h i c k n e s s V a r i a t i o n ] ( m ) は、 1 枚の ゥエー八の中で最も厚い箇所と最も薄い箇所の厚 さ の差を い う 数値で、 ゥェ一ハの平坦度の指標であ る。 また、 L T V [ L o c a 1 T h i c k n e s s V a r i a t i o n ] ( μ m ) は、 1 枚の ゥエ ー ノヽをセル （通常、 2 0 X 2 O m m又は 2 5 X 2 5 m m ) に分割 し、 そのセ ルの中で最も厚い箇所 と最 も薄い箇所の厚 さ の差をい う 数値で、 各セルの L T Vを L T V _cbc 、 1 枚の ゥエ ーハの中での最大値を L T V _mBLX と 呼 んでお り 、 ゥエー八の平坦度の指標である。

R a ( μ m ) は、 中心線平均粗さ と いい、 最も よ く 使用 される表面粗 さ ノヽ。ラ メ 一タ の 1 種であ る。

図 1 から局所的な深いピ ッ ト の深さ を浅 く するには、 アル力 リ エ ツチ ン グによ っ て 1 0 / m以上のエ ッチング代が必要であ り 、 T T V (図 2 ) を Ι μ πι以下、 R a (図 3 ) を 0 . 2 5 μ πι以下にする には、 エ ッチング代 は 3 0 μ πι以下にする のが よ い。 従っ て、 これ ら を総合 してアルカ リ エ ツ チングのエ ッチング代 と しては、 1 0 〜 3 0 μ mが適切な範囲であ る。 特 に、 局所的な深いピ ッ ト の深 さ が最小値 （約 5 μ m ) に近く 、 T T V、 R a も さ ほ ど悪化しない条件 と しては、 約 2 0 μ mが好ま しい。

次に、 酸エ ッチングのエ ッチング代を検討した。

図 4 は、 8 イ ンチゥェ一ノヽを # 1 2 0 0 のラ ップ砥粒でラ ッ ピング後、 混酸 [ 5 ◦ %フ ッ酸 ： 7 0 %硝酸 ： 9 9 %酢酸 = 1 ： 2 ： 1 (容積比）] でエ ッチング して、 そのエ ッチング代の平均値 と エ ッチング後の T T Vの 値の関係を示 している。

図 5 は、 一般的な酸エ ッチングによ る化学エ ッチ ングゥエ ー八のエ ッチ ング代 と 、 スティ ンと 呼ばれるエ ッチングむ ら に起因 した汚れ等の不良が 発生する割合を示 している。 スティ ン発生の有無は、 集光灯下 目 視によ り 判別 した。

図 5 よ り 、 スティ ンを避け る ためには、 酸エ ッチ ン グ代は少な く と も 5 μ ιη以上、 確実にス テ ィ ンを無 く すためには 1 0 /x m以上のエ ッチ ング代 が必要である。 一方、 図 4 力ゝ ら 、 T T Vを 1 y m以下にする ためには、 ェ ツチ ング代は 2 0 μ m以下が適当 であ る。 従っ て、 これ ら を総合 して酸ェ ツチングのエ ッチ ング代 と し ては、 5 〜 2 0 mが適切な範囲であ り 、 特 に、 好ま し く はほぼ 1 0 mであ る。

以上、 アル力 リ エ ッ チン グお よ び酸エ ッチングのエ ッチング代 と エ ッ チ ング効果 と の関係を別々 に明 ら 力 に してき たが、 本発明では これ ら の関係 を十分見極めて、 アルカ リ エ ッチ ング と 酸エ ッチング と を併用する こ と に した。 そ してアルカ リ エ ッ チ ングを先行 させた後、 酸エ ッチ ングを行 う 方 式に よ っ て、 両エ ッチ ングの作用 の特徴を充分に機能 させ、 エ ッチング効 果を十分に発揮させる こ と ができ た （本発明の第 1 の方法）。

すなわち、 ア ルカ リ エ ッ チ ング +酸エ ッチングとすれば、 先ず、 アル力 リ エ ッチ ングによ っ て、 ラ ッ ビング後の平坦度を維持 しつつ機械的加工歪 み層 を除去 し、 次いで酸エ ッ チングを行 う こ と によ り 、 アルカ リ エ ツチ ン グ後に残る局所的な深いピ ッ トゃ、 表面の鋭利な凹凸を滑 ら かな形状に し . 表面粗さ を改善し、 スティ ン発生率を抑制する こ と ができ る。

その際、 アルカ リ エ ッチ ン グのエ ッチング代を、 酸エ ッチングのエ ッ チ ング代よ り も大き く する必要があ るが、 その主な理由 は、 アルカ リ エ ッ チ ング後に残る局所的な深い ピ ッ ト の深 さ を浅 く する には、 アル力 リ エ ッ チ ング代を大き く と る必要があ り 、 その値が酸エ ッチングで、 スティ ン発生 率や平坦度を小 さ く するため に必要 と されるエ ッチング代よ り も大き い こ と によ る。

こ の よ う にすれば、 ベース ウェーハの面取 り 部において も その凹凸形状 を滑 らかにする こ と ができ る ので、 面取 り 部を鏡面化する際の効率を向上 させる こ と ができ る。 具体的には、 通常の酸エ ッチングのみを行っ た ゥェ —ハの面取 り 部の鏡面仕上げ （鏡面面取 り 研磨） に要する時間 を 1 と すれ ば、 アルカ リ エ ッチン グのみでは 2 以上の時間を要 し、 場合に よ っ てはェ ツチ ン グ後に面取 り 部分を再研削 してから鏡面面取 り 研磨を行 う 必要が あつ たの に対 し、 上記アルカ リ エ ッチ ン グ十酸エ ッ チン グであれば、 1 . 丄 〜 1 . 3程度の時間 しかかからず、 その研磨代の正確な測定は困難であ るが、 およそ 〜数 μ πι程度で鏡面化でき る こ と を確認 した。 尚、 こ の鏡面面取 り 研磨は、 ベース ウェーハをボ ン ド ゥエ一ハに貼 り 合わせる前 に行って も 良い し、 貼 り 合わせゥエ ーハを作製 してから行 う こ と も でき る また、 本発明では、 ゥェ一ハのアルカ リ エ ッチングを行っ た後に、 過酸 化水素水の水溶液に浸漬してから酸エ ッチ ングを行 う のが好ま しい。 これ は、 アルカ リ エ ッチング後の ゥェ一ハ表面は活性であ り 、 疎水性である た め異物が付着 し汚れ易いか ら である。 従っ て、 過酸化水素水溶液で表面を 酸化 して親水性にすれば、 パーテ ィ ク ルが付着 しに く く な り 、 次工程の酸 エ ッチング液をパ一テ ィ ク ルで汚染する こ と も な く な る。

こ こ で、 使用する過酸化水素水の濃度は、 0 . 1 〜 3 0 %が好ま しい。

0 . 1 %未満では表面が十分に親水性にな らないこ と がある し、 3 0 % も あれば、 十分であ り 、 これを越えても経済上不利であるからである。

次に、 反応律速型酸エ ッチングについて説明する。

反応律速型酸エ ッチング液 と は、 例えばフ ッ酸、 硝酸、 酢酸、 水からな る混酸水溶液に、 シ リ コ ンを濃度 2 0 〜 3 0 _g / L に溶解した溶液であつ て、 比較的アル力 リ エ ッチ ング液に近い作用 を示す酸エ ッチング液である 該ェ ツチング液は、 通常の酸ェ ツチ ング液である混酸水溶液の反応速度 が、 拡散速度律速型の酸であ るのに対 して、 反応速度が律速 と なる酸であ るので反応律速型酸エ ッチング液 と 呼ぶ。

こ の反応律速型酸エ ッチングをアル力 リ エ ッチングの後に行 う と 、 先ず、 アル力 リ エ ッチングに よ っ て、 ラ ッ ビング後の平坦度を維持 しつつ機械的 加工歪み層を除去 し、 次いで反応律速型酸エ ッチングを行 う こ と によ り 、 アル力 リ エ ッチング後に残る局所的な深い ピ ッ トゃ、 表面の鋭利な凹凸を 滑らかな形状に し、 表面粗 さ を改善し、 スティ ン発生率を抑制する と 共に、 拡散律速型酸エ ッチングに比べ、 う ね り が抑え られるので、 よ り 一層平坦 ィ匕を図る こ と ができ る。

以上述べた本発明のアルカ リ エ ッチング +酸エ ッ チングの二段階化学 エ ッチングによれば、 セルサイ ズ 2 0 X 2 0 m mにおけ る L T V m ax 0 . 3 μ πα以下の平坦度を有 し、 かつ裏面の ピ ッ ト深さ の最大値が 6 μ πι 以下であ るべ一ス ゥエーハを容易 に安定して製造する こ と ができ る。

さ ら に、 裏面の う ね り の平均値が 0 . 0 4 // m以下と い う 大面積で見て も平坦性に優れたべ一ス ウェーハに加工する こ と が出来る。

また、 こ の よ う なベース ウェーノヽであれば、 裏面における波長 1 O m m の う ね り 成分は、 ノ ヮ一スペ ク ト ル密度で 0 . 5 〜 1 0 /z m ³ にな る。

さ ら に、 本発明の別の実施形態 （第 2 の方法） は、 ベ一ス ウェーハのェ ツチ ングを酸エ ッチングのみ と し、 これを両面研磨装置によ り 両面研磨 し 面取 り 部を鏡面研磨する も のである。 すなわち、 酸エ ッチングによ る C W であっ て も、 両面研磨を行 う こ と で平坦度に優れたべ一ス ウェーハが得 ら れ、 しかもその裏面 （ボン ド ゥエーハ と 貼 り 合わせる面 と は反対側の面） も鏡面である ために、 裏面か らのパ一テ ィ ク ルの発生も低減 される。 そ し て こ の ゥエーハの面取 り 部の凹凸は通常の酸エ ッチ ングによ る C Wと 同 一なので、 面取 り 部の鏡面仕上げも容易に行 う こ と ができ る。 この よ う な ベ一ス ウェーハを用いて貼 り 合わせゥェ一ハを作製する こ と に よ り 、 裏面 と 面取 り 部が鏡面であ り 、 平坦性に優れ、 パーテ ィ ク ルの発生 も少ない貼 り 合わせゥエーハを得る こ と ができ る。

尚、 この場合について も鏡面面取 り 研磨は、 ベース ウェーハをボン ド ウ ェ一ハに貼 り 合わせる前に行っ て も 良い し、 貼 り 合わせゥエーハを作製 し て力 ら行 う こ と も でき る。 以下、 本発明の実施例 と 比較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 1 )

直径 2 0 0 m mの ラ ッ プゥエーハ （ラ ッ プ砥粒番手 ： # 1 2 0 0 ) を使 用 して次のエ ッチング処理を行っ た。 尚、 使用 したラ ッ プゥエーハは、 面 取 り 部を # 1 5 0 0 で研削加工 した も のを用いた。

まず、 ア ルカ リ エ ッチ ング と して、 エ ッチング代の 目 標を 2 0 / m と し、 5 0 重量％濃度の N a O H水溶液に 8 5 °Cで 4 5 0 秒浸漬し た。 次に、 親 水化処理 と して 0 . 3 %の過酸化水素水に浸漬 した後、 酸エ ッチングと し て、 エ ッ チング代の 目標を 1 0 m と し、 市販の 5 0 % フ ッ酸、 7 0 %硝 酸、 9 9 %酢酸を用いて、 容積比が 1 ： 2 ： 1 にな る よ う に混合した混酸 でエ ッチ ングを行っ た。 そ して、 エ ッチングが終了 した ゥエーノヽ （ C W ) については、 平坦度、 表面粗 さ、 ピ ッ ト深 さ、 う ね り を測定 し、 エ ツチ ン グの効果を調査した。 その結果を表 1 に示す。

平坦度 （ T T V， L T V ) 測定は、 A D E社製のフ ラ ッ トネス測定器 （ U / G 9 5 0 0 , U / S 9 6 0 0 ) を用 い、 表面粗さ （ R a ) 測定は、 （株） 小坂研究所製万能表面形状測定器 （ 3 £ — 3 。型） を用いた。

また、 う ね り 測定は （株） 小坂研究所製万能表面形状測定器 （ S E — 3 F型） を用い、 その測定方法は、 ゥェ一ハ （直径 2 O O m m ) の表面の中 央部 6 0 m mを触針によ り なぞ り 、 細かい粗さ成分を除いた形状成分のみ を測定する も のである。 こ こ で、 う ね り （W a v i n e s s ) は図 6 に示 したよ う に、 測定開始地点 と 測定終了地点の高 さ を一致させて高 さ原点 と し、 2 m m間隔で原点から の変位量の絶対値 Y 1 から Y 29 を測定し、 そ の平均値 γ を う ね り と 定義 している。

(表 1 )

上記測定が終了 した c wの面取 り 部を鏡面面取 り機 （ス ピー ドフ ァ ム社 製） によ り 、 1 枚当た り 1 0 0 秒研磨 して鏡面仕上げを行っ た。 また、 上 記表面粗さ、 ピ ッ ト深 さ、 う ね り を測定した表面 と は反対側の表面に対 し て通常の鏡面研磨を行い、 ベー ス ゥェ一ハ用の P Wを作製した。

そ して、 表面に約 0 . 5 /x mの熱酸化膜を形成 した直径 2 0 O m mのボ ン ドゥエーハを用意し、 前記べ一ス ウェーハ と鏡面同士を貼 り 合わせ、 1 1 0 0 °C、 2 時間の熱処理を行っ た後、 ボン ド ゥエーハを研削研磨 して、 厚さ 4 ± 0 . 5 μ πιの膜厚を有する貼 り 合わせ S O I ゥエーハを作製した, 更に こ の S O I ゥエーノヽを P A C E法によ り 膜厚が約 1 0 O n mにな るまで加工した。 P A C E加工後の S O I 膜厚分布の標準偏差 （ _σ ) は約 3 . 2 n mであっ た。 従っ て、 1 0 0 ± 1 0 n m ( 0 . 1 ± 0 . 0 1 / m ) の膜厚均一性を充分に有する S O I ゥェ一ハを作製する こ と ができ た。

(実施例 2 )

実施例 1 と 同一仕様の ラ ップゥェ一ハを用 いて、 アル力 リ エ ッチング後 の酸エ ッチングを行 う 際に、 混酸中に予め 2 7 . 5 g ノ リ ッ ト ルのシ リ コ ンを溶解 したエ ッチング液を用いた以外は実施例 1 と 同様の工程でベー ス ウェーハを作製 し、 同様の評価を行っ た。 結果を表 1 に併記 した。 ま た、 こ のべ一ス ウェーハを用いて実施例 1 と 同様に S O I ゥェ一ハを作製 し た と こ ろ、 膜厚が約 1 0 0 n mで、 S O I 膜厚分布の標準偏差 （ _σ ) は約 2 . 5 n mであっ た。

(比較例 1 )

実施例 1 と 同一仕様のラ ッ プゥエーハを用いて、 実施例 1 で採用 したァ ルカ リ エ ッチ ング （エ ッチ ング代の 目 標 2 0 /X m ) のみを行っ て C Wを作 製し、 実施例 1 と 同様の評価を行い、 その結果を表 1 に併記 した。 測定 が終了 した C Wの面取 り 部を実施例 1 と 同様に鏡面面取 り 機に よ り 鏡面 仕上げを行っ た と こ ろ、 実施例 1 と 同 じ レベルの鏡面を得るのに 2 0 0 秒 以上を要 した。

(実施例 3 )

実施例 1 と 同一仕様のラ ップゥェ一ハを用いて、 アル力 リ エ ッチングを 行わず、 実施例 1 の酸エ ッチ ング条件でエ ッチング代を 2 0 μ ηι と して C Wを作製した後、 面取 り 部を実施例 1 と 同様に鏡面面取 り 機によ り 鏡面 仕上げを行っ た と こ ろ、 実施例 1 と 同 じ レベルの鏡面を得る のには約 9 0 秒程度であっ た。 次に こ の C Wを両面研磨機に よ り 両面研磨する こ と に よ つ てべ一ス ウェー ヽを作製 し、 こ のべ一ス ウェーハを用いて実施例 1 と 同 様に S O I ゥエーハを作製した と こ ろ、 膜厚が約 1 O O n mで、 S O I 膜 厚分布の標準偏差 （ σ ) は約 2 . O n mであっ た。

(実施例 4 )

実施例 1 で作成 した S O I ゥェ一ハのべ一ス ウェーハ裏面の形状を A u t o S o r t 2 0 0 ( T r o p e 1 社製商品名） によ り 測定し、 その う ね り 成分について、 下記に示す手法に よ り 周波数解析を行っ てパワースぺ ク トル密度 （ P S D ) を求め、 解析結果を図 7 に示 した。

なお、 図 7 において、 曲線 Aは、 実施例 1 の S O I ゥエーハの測定結果 を示 し、 曲線 B、 C はそれぞれ、 比較例 1 のアルカ リ エ ッチ ングのみを行 つ た ゥエー C W ) の裏面 と 、 比較例 1 のアルカ リ エ ッチ ングの代わ り にフ ッ酸 と硝酸の混酸によ り 3 0 mの酸エ ッ チングのみ行っ た ゥエ ー ハ （ C W ) の裏面の測定結果を示す。

図 7 の結果よ り 、 ゥエ ーハ裏面の波長 1 O m mの う ね り 成分におけるパ ワー スぺク ト ル密度を比較すれば、 本発明のアルカ リ エ ッチ +酸エ ッチ (図 7 A ) と アルカ リ エ ッチのみ （図 7 B )、 酸エ ッ チのみ （図 7 C ) と の差異が明確にな る こ と がわかる。 そ して、 波長 1 O m mの う ね り 成分に お け る A、 B 、 C の具体的なパ ワ ースペク ト ル密度は、 それぞれ約 2 // m ³ 、 0 . 4 μ m ³ , 2 0 / m ³ である こ と 力 Sわ力 る。

従っ て、 Aの よ う に波長 1 O m mの う ね り 成分におけ るノ ワースぺク ト ル密度が 0 . 5 〜 1 0 μ πι ³ であれば、 その面状態は、 確実にアルカ リ エ ツチ と 酸エ ッチの中間的な面状態であ る と 言 う こ と ができ る。

本実施例において行っ た周波数解析は、 先ず、 光学式の表面形状測定器 で、 検出器から ゥェー ハ裏面までの距離を非接触で測定する A u t o S o r t 2 0 0 (前出） に よ り ゥエ ー八面内約 2 0 0 0 点を測定 し、 測定され たデータ を コ ン ピュータ に送 り 周波数解析を行 う が、 まずフ ィ ルタ 一処理 を し、 次にフー リ エ変換して振幅を求め、 最後にパワースぺク ト ル密度を 計算する。

フ ィ ルタ ー処理は、 フー リ ェ変換に必要 と な る基本周期成分を取 り 出す ために行 う も ので、 中心線を出す処理 と W i n d o w関数に よ り データ の ある 区間を切 り 出 し変換を行 う 処理を行 う 。

フ一 リ ェ変換は、 すべての周期関数は三角関数の和で表記でき る とする も のである。 つま り 、 プロ フ アイ ノレを s i n と c o s に分解 し、 こ の時の s i n と c o s の周波数 （本発明では空間周波数） と 強度 （振幅） を、 次 の （ 1 ) 式よ り 求め る。

F ( k ) = ∑ X i e x p ( - j 2 π 1ί _:1 / Ν ) · ' · ( 1 )

( i = 1 , Ν、 k = 0 , 1 ， Ν — 1 ) こ こ で、 F ( k ) は、 波数 k での振幅である。 ま た、 X は測定したデ —タ を表わ し てお り 、 i はデータ個数であ る。 j は虚数を表わ している 力；、 フー リ エ変換で現れる実数項 と虚数項は s i n 成分の振幅 と c o s 成分 の振幅を表わ している。

最後にパワースぺク トル密度を求め るが、 フー リ エ変換に よ っ て求め ら れる空間周波数と 粗さ強度 （振幅） はサンプリ ング長に依存する。 そこ で 測定領域が異なる場合、特定の空間周波数における粗さ強度 （パラ メ ータ） の定量的な比較には単位長 さ 当 り の振動エネルギーを求め る必要がある。 こ の単位長 さ 当 り のエネルギーはパワー と 呼ばれ、 空間周波数と パワーの 関係をプロ ッ ト したも のがノ ヮ—スぺク トルである。 ノ ワースぺク トルを 求め る方法には、 直接フー リ エ変換の 自 乗演算、 自 己相関関数のフー リ エ 変換、 A R法等が知 られている。 これ らの中で今回は、 直接フー リ エ変換 の 自 乗演算の方法を採用 した。 具体的には、 上記 （ 1 ) 式で求めた粗さデ —タ のフー リ エ変換 F ( k ) を用い各空間周波数 k におけるパワー P ( k ) を、 次の （ 2 ) 式よ り 求め る。

P ( k ) = 2 π d F ( k ) ² / N - - · ( 2 )

こ こ で、 d はサンプ リ ング長である。 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。

例えば、 上記実施形態における アルカ リ エ ッチング液や酸エ ッチング液 には、 界面活性剤等の添加物を加える こ と もでき る。 具体的には、 アル力 リ エ ッチング液には、 N a N O ₂ の よ う な亜硝酸塩を添加すれば、 ピ ッ ト を浅く する効果が得られる。 一方、 酸エ ッチング液にフ ッ素系ゃノ ニオン 系の界面活性剤を添加する と 、 スティ ンを低減する効果が得られる。

また、 酸エ ッチング液と して、 フ ッ酸、 硝酸、 酢酸、 水から な る混酸水 溶液を例示 したが、 酢酸を含まずに、 フ ッ酸、 硝酸、 水から な る混酸水溶 液であっ て も、 本発明 と 同様の作用効果が得られる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . シ リ コ ン単結晶力、ら な るボ ン ド ゥエ一ハ とベース ウェーノヽ と を酸化 膜を介 して、 あるいは直接貼 り 合わせた後、 前記ボン ド ゥエ一八を減厚加 ェする貼 り 合わせゥェ一ハの製造方法において、

前記べ一ス ウェーハ と して、 シ リ コ ン単結晶棒をス ラ イ ス した後、 少な く と も面取 り 、 ラ ッ ピ ング、 エ ッチング、 鏡面研磨お よび洗浄する工程に よ り 作製 された も のであっ て、 前記エ ッチ ング工程は、 アルカ リ エ ツチ ン グの後、 酸エ ッチングを行ない、 その際、 アルカ リ エ ッチングのエ ツチン グ代を、 酸エ ッチングのエ ッチング代よ り 大き く したも のを用 レヽる こ と を 特徴とする貼 り 合わせゥエーハの製造方法。

2 . 前記ベース ゥェ一ハの面取 り 部を、 前記エ ッチング工程の後、 鏡面 仕上げする工程を行 う こ と を特徴 とする請求項 1 に記載の貼 り 合わせゥ ェ一ハの製造方法。

3 . 前記べ一ス ウェーハ と ボン ドゥエーハを貼 り 合わせた後、 ベース ゥ ェ一ハの面取 り 部を鏡面仕上げする工程を行 う こ と を特徴と する請求項

1 に記載の貼 り 合わせゥエーハの製造方法。

4 . 前記エ ッチング工程は、 アルカ リ エ ッチングの後、 過酸化水素水溶 液に浸漬し、 次いで酸エ ッ チングを行 う こ と を特徴 とする請求項 1 ない し 請求項 3 のいずれか 1 項に記載の貼 り 合わせゥエーハの製造方法。

5 . 前記エ ッチン グ代が、 アルカ リ エ ッチングにおいては 1 0 〜 3 0 μ _m、 酸エ ッチングにおいては 5 〜 2 0 μ πι とする こ と を特徴とする請求項 1 ないし請求項 4 に記載の貼 り 合わせゥエーハの製造方法。

6 . 前記アルカ リ エ ッチ ング液が、 N a Ο Η水溶液ま たは K O H水溶液 であ り 、 酸エ ッチ ング液が、 フ ッ酸、 硝酸、 酢酸、 水か らな る混酸水溶液 であ 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 の貼 り 合わせゥエーハの製造方法。

7 . 前記酸エ ッチングが、 反応律速型酸エ ッ チングである 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 項に記載の貼 り 合わせゥエー ハの製造方法。

8 . 前記反応律速型酸エ ッチングが、 フ ッ酸、 硝酸、 酢酸、 水か らな る 混酸水溶液に、 シ リ コ ンを濃度 2 0 〜 3 0 g ノ リ ッ トルに溶解 した溶液で ある こ と を特徴と する請求項 7 に記載の貼 り 合わせゥエーハの製造方法。

9 . シ リ コ ン単結晶から な るボン ド ゥエー ハ とべ一ス ウェーノ、と を酸化 膜を介 して、 あるいは直接貼 り 合わせた後、 前記ボン ドゥエ一ハを減厚加 ェする貼 り 合わせゥェ一ハの製造方法において、

前記べ一ス ウェーハ と して、 シ リ コ ン単結晶棒をス ライ ス した後、 少な く と も面取 り 、 ラ ッ ピング、 エ ッチ ング、 鏡面研磨および洗浄する工程に よ り 作製 されたも のであっ て、 前記ェ ツチ ング工程を酸エ ッチングで行な い、 前記鏡面研磨工程を両面研磨にて行っ た も のを用いる こ と を特徴とす る貼 り 合わせゥエー八の製造方法。

1 0 . 前記べ一ス ウェーハの面取 り 部を、 前記エ ッチング工程の後、 鏡 面仕上げする工程を行 う こ と を特徴と する請求項 9 に記載の貼 り 合わせ ゥエーハの製造方法。

1 1 . 前記べ一ス ゥェ一 ノヽ と ボン ド ゥエーハを貼 り 合わせた後、 ベース ゥエーハの面取 り 部を鏡面仕上げする 工程を行 う こ と を特徴と する請求 項 9 に記載の貼 り 合わせゥエーハの製造方法。

1 2 . 請求項 1 ないし請求項 1 1 に記載の方法によ り製造されたこ と を 特徴とする貼 り 合わせゥエ ー ハ。

1 3 . 化学エ ッチングされた裏面を有し、 かつ面取り部が鏡面であるべ 一スウェーハを有する貼り 合わせゥエ ーハであって、 前記べ一スウェーハ の化学エッチングされた裏面は、 アルカ リ エッチングの後、 酸エッチング されたものである こ と を特徴とする貼り合わせゥェ一ハ 。

1 4 . 化学エ ッチングされた裏面を有し、 かつ面取り 部が鏡面であるべ —スウェーハを有する貼 り 合わせゥエー八であって、 前記べ一スウェーハ の化学エッチングされた裏面は、 ピッ ト深さの最大値が 6 μ m以下であ り かつうねり の平均値が 0 . 0 4 /x m以下である こ と を特徴とする貼 り 合わ せゥェ—ハ。

1 5 . 少な く と もべ一ス ウェーハ裏面の波長 1 0 m mの う ねり成分が、 パヮ一スぺク トル密度で 0 . 5 〜 1 0 /i m ³ であるこ と を特徴とする貼り 合わせゥエ ー ハ。

1 6 . 少な く と もべ一ス ウェーハの裏面および面取り部が鏡面であるこ と を特徴とする貼り合わせゥェー ハ。