WO2002097893A1 - Method of manufacturing laminated wafer - Google Patents

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WO2002097893A1
WO2002097893A1 PCT/JP2002/005116 JP0205116W WO02097893A1 WO 2002097893 A1 WO2002097893 A1 WO 2002097893A1 JP 0205116 W JP0205116 W JP 0205116W WO 02097893 A1 WO02097893 A1 WO 02097893A1
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bonded wafer
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Naoto Tate
Hiroji Aga
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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    • Y10S438/977—Thinning or removal of substrate

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a bonded wafer.
  • an SOI (Silicon on Insulator) wafer for example, there is a method in which a silicon wafer and a silicon wafer are bonded together via an oxide film, and then one silicon wafer is thinned.
  • a semiconductor thin film is formed on a base wafer (supporting substrate) without being limited to such an SOI wafer
  • a method of bonding the semiconductor wafer and a base wafer can be adopted.
  • a method of manufacturing a semiconductor wafer by bonding a semiconductor wafer and a base wafer and then thinning the semiconductor wafer is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-2-111128. There is a so-called smart cut method (registered trademark).
  • the manufacturing of the bonded SOI wafer by the so-called smart cut method is performed, for example, as follows.
  • a bond wafer 31 forming an SOI layer and a base wafer 32 serving as a support substrate are prepared, and an oxide film 33 is formed on at least one of these wafers ( Figure 11 (b)).
  • FIG. 11B shows a case where an oxide film 33 is formed on the bond wafer 31.
  • at least one of hydrogen ions, rare gas ions, and halogen gas ions is ion-implanted into the ponde wafer 31 on which the oxide film 33 is formed to form an ion implanted layer 41 ( Figure 11 (c)).
  • the surface on which the ion-implanted layer 41 is formed is brought into close contact with the base wafer 32 via the oxide film 33 so that the surface of the wafer 3 4 (FIG. 11 (d)), and thereafter, a heat treatment is performed to peel off the bond wafer 31 at the ion-implanted layer 41 to form the SOI layer 40, thereby bonding the SOI layer.
  • a wafer 39 and a residual wafer 38 are formed (FIG. 11 (e)).
  • the heat treatment in the step of peeling the bond wafer 31 and the recovery of the wafer have conventionally been performed as follows. First, as shown in FIG. 12A, the bonded adhesive wafer 34 is vertically inserted into the holding groove 30a formed on the boat 30.
  • the boat 30 is placed in a horizontal heat treatment furnace 35, and a heat treatment is performed at a temperature of, for example, 400 to 600 ° C. 9 and the remaining wafer 38, as shown in Fig. 12C, the back side of the boat 39 is adsorbed and collected by the vacuum tweezers 36 from the boat 30 using the vacuum tweezers 36. I do.
  • the vacuum tweezers 36 are bonded together.
  • the boat 30 is in close contact with the wafers 34.
  • the wafers 34 are in contact with the holding grooves 30a at the end face of the wafers, but are closely contacted at room temperature. When the wafers 34 are placed on the boat 30, they are bonded together. Even after the formation of the SOI wafer 39, the impact at the time of collecting the bonded SOI wafer 39 may cause defects or defects on the end face, which may lead to a defective product.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a bonded wafer by a so-called smart cut method, which suppresses the occurrence of defects, defects, and contamination that occur when removing the peeled bonded wafer, and enables automation suitable for mass production. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a bonded wafer. . DISCLOSURE OF THE INVENTION
  • a method for manufacturing a bonded wafer of the present invention comprises: ion-implanting at least one of hydrogen ion, rare gas ion, and halogen gas ion from the main surface of the first wafer.
  • An ion-implanted layer is formed inside the first wafer, and the main surface of the first wafer that has been ion-implanted is brought into close contact with the main surface of the second wafer.
  • the first wafer is separated from the ion-implanted layer by the first wafer so that the remaining wafer forming the remaining part of the first wafer together with the bonded wafer. Is formed.
  • the bonded wafer thus formed becomes a final product through processes such as polishing the peeled surface.
  • the remaining wafer generated by the separation of the first wafer is often reused as the first wafer / second wafer in the present invention. Therefore, in the present specification, the remaining wafer is also referred to as a reused wafer.
  • the bonded wafer and the remaining wafer supported by the wafer support in a state of being overlapped with each other are separated from each other, and the separated wafers are processed in the subsequent steps. It needs to be sorted.
  • the bonded wafer used as a product and the reused wafer that is reused should minimize defects, defects, contamination, etc. generated on the surface as much as possible. It is necessary to prevent or suppress defects, defects, contamination, etc.
  • At least one of the bonded wafer and the reused wafer after the manufacturing step of the bonded wafer is collected in a form to be sucked and held by the Berne chuck.
  • the use of the above-mentioned Verneuil chuck makes it possible to prevent or suppress defects, deficiencies, contamination, etc., of the bonding wafer and the reuse wafer.
  • the Bernichuck releases gas between the Bernichuck and the wafer, and thereby sucks the wafer using negative pressure generated in the wafer. This is because the chuck can be held without contact with the chuck.
  • the drive mechanism for moving the Bernoulli chuck or the gas outflow mechanism for sucking the amber can be easily automated, the automatic recovery of the wafer by the Bernoulli chuck enables the recovery of the wafer. Faster and more accurate processes are realized, and productivity is improved.
  • the bonded wafer and the remaining wafer are supported by the wafer support in a state where they are weighed with each other.
  • Main surface opposite to the overlapping surface It is preferable to approach the above-mentioned Berneuchuck and collect the wafer. As a result, the wafer on the side to which the Bernoulli chuck approaches is sucked and held by the negative pressure due to the outflow of gas from the Bernoulli chuck.
  • the bonded wafer and the remaining wafer are supported by the wafer support in a state of being vertically stacked.
  • the laminated wafers and the remaining wafers stacked as described above are With the nuy chuck, the object located on the upper side is sucked and collected in order from the one located on the upper side. The remaining wafer is easily separated, and even if the first wafer in the ion-implanted layer is not sufficiently separated due to the heat treatment in the process of manufacturing the bonded wafer, the remaining wafer is removed.
  • the effect of the gravity causes the ion implantation layer to be easily peeled off. Since the separated wafer and the remaining wafer are separated from each other, the effects of other undesired external forces can be reduced as much as possible, and the occurrence of defects and defects on the overlapping surface between the bonded wafer and the remaining wafer is prevented or suppressed. It becomes possible.
  • the adhered wafer in the manufacturing process of the bonded wafer is placed on top of the wafer support.
  • the wafer is placed in a heat treatment furnace and heat-treated while the main surface of the wafer is held so as to be substantially horizontal. According to this, since the adhered wafer is not held at the end face of the wafer, it is possible to prevent or suppress defects, defects, contamination, and the like at the end face of the wafer.
  • the wafer holding position for holding the bonded wafer and / or the remaining wafer on the wafer support, and the bonded wafer and / or the bonded wafer held thereon An e-ha collecting position for recovering the remaining e-ha is set, and the Bernichuck can be moved between them. Then, at the wafer holding position, the bonded wafer and / or the remaining wafer is held by the bow I ', and moved to the wafer recovery position in that state, and released at the wafer recovery position to perform bonding. Recover the wafer and z or residual wafer.
  • the driving step of the Bernoulli chuck can be simplified.
  • a drive unit for driving the Bernoulli chuck and a control unit for controlling the movement of the drive unit are set, automation of the wafer collection process by the Bernoulli chuck can be easily achieved. Further, it is preferable to set a different position between the bonded wafer collecting position corresponding to the bonded wafer and the remaining wafer collecting position corresponding to the remaining wafer. According to this, the wafers collected at the respective collection positions can be used as they are for subsequent processes for these wafers, so that the production line can be more simplified, and the automation of the wafer collection process is further enhanced. It will be easier.
  • the wafer recovery step may be performed on a transport path in which the bonded wafer and the remaining wafer are transported continuously or intermittently.
  • the bonded wafers and Z or the remaining wafer are moved from the wafer holding position on the transport path to the wafer recovery position located horizontally off the transport path.
  • the eaves collection step is performed more smoothly.
  • the wafer holding position is fixed on the transfer path and each wafer is transferred to the wafer holding position, the driving process of the Bernoulli chuck is simplified, and the productivity is improved.
  • the heat treatment in the bonded wafer manufacturing step performed before the wafer recovery step is preferably performed on the above-described transport path. According to this, there is an advantage that the wafer collecting step can be continuously performed on the same transport path after the completion of the bonded wafer manufacturing step.
  • FIG. 1A is a diagram showing an example of a heat treatment furnace in which a heat treatment step is performed.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating an outline of a wafer recovery process from the heat treatment furnace of FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating an outline of a Berne-i-chuck used in the present invention.
  • FIGS. 2B and 2C are diagrams illustrating the operation of the Bernoulli chuck of FIG. 2A.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an outline of a process in which a wafer is provided after a wafer recovery process.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an outline of a process in which a wafer is provided after a wafer recovery process.
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of a wafer mounting mode in a heat treatment step.
  • FIG. 4B is a diagram showing an example of a wafer recovery process performed in the installation mode of FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a continuous heat treatment furnace in which a heat treatment step is performed.
  • FIG. 5B is a view showing a wafer mounting mode in the continuous heat treatment furnace of FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a method of performing an e-ha collecting process on a transport route.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example different from FIG. 6 of the method of performing the e-ha collecting process on the transport route.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating an example of a method of performing an easter collecting process on a transport route, which is different from FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 8B is a diagram showing an outline of the transport route in FIG. 8A.
  • FIG. 9A is a diagram showing an example of a drive mechanism of a Bernoulli chuck used in the present invention.
  • FIG. 9B is a diagram showing another example of the drive mechanism of the Verneuil chuck used in the present invention, which is different from FIG. 9A.
  • FIG. 1OA is a diagram showing an example of a mounting mode of wafers in a heat treatment step.
  • FIG. 10B is a diagram showing an example of a wafer collecting step performed in the mounting mode of FIG. 10A.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing a bonded wafer.
  • FIGS. 12A to 12C are schematic diagrams illustrating a conventional method for manufacturing a bonded wafer. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the manufacturing method of the bonded SOI wafer in the best mode for carrying out the present invention includes a manufacturing process of the bonded SOI wafer by a so-called smart cut method, and collecting the bonded SOI wafer using a Bernoulli chuck. Recovery process.
  • the details of the manufacturing process of the bonded SOI wafer by the so-called smart cut method are described in FIG.
  • the bonded SOI wafer is simply referred to as a bonded wafer.
  • the heat treatment furnace used for the heat treatment (hereinafter, simply referred to as the heat treatment step) in the production process of the bonded wafer, for example, the one shown in FIG. 1A is used.
  • the oven-type heat treatment furnace 10 several bonded wafers 24 each having a bonded wafer 21 and a base wafer 22 closely mounted thereon are mounted.
  • a susceptor 20 as an wafer support is arranged in several stages. Have been. The width of each step is set so that Berne-i-Chuck 1 can enter.
  • heat treatment is performed on the adhesive wafer 24.
  • the heat treatment can be performed under the condition of keeping 3 O min at 500 ° C.
  • the heat treatment furnace used in the heat treatment step since the heat treatment step is performed at a temperature near 500 ° C., it is sufficient to use a furnace capable of heating to at least 500 ° C. Therefore, it is not necessary to use an expensive furnace such as a diffusion furnace for semiconductor wafers capable of heating at 100 ° C. or more, and the oven-type heat treatment furnace 10 as described above can be suitably used.
  • FIG. 1B illustrates a step of recovering the bonded wafer 27 or the remaining wafer 28 from the oven-type heat treatment furnace 10.
  • Fig. 1 B As shown in the figure, this is performed by inserting the Bernoulli chuck 1 into the open type heat treatment furnace 10. First, from the uppermost one of the bonded wafers 27 and the remaining wafers 28 placed on the wafer support 20 in a laminated state, the suction and collection are sequentially performed using the Berne Ichack 1.
  • FIG. 2A shows the Verneuil chuck 1 used in the wafer recovery process 5 .
  • the body of the Bernoulli chuck 1 is formed of, for example, quartz or the like.
  • the Berne chuck 1 is formed with a gas outlet hole 1b for allowing gas G such as nitrogen gas to flow out.
  • an outer peripheral stopper 1a is provided on the outer peripheral portion of the Bernoulli chuck 1 to guide the gas G outflow path in the axial direction of the Bernoulli chuck 1 or to prevent lateral displacement of the chuck held by the chuck. Have been.
  • the venorenic chuck 1 is bonded to the susceptor 20 as a support for a wafer while discharging the gas G from the gas discharge holes 1b. Place them on c 27 and survivor e 28.
  • the bonded wafer 27 is brought into contact with the Bernoulli chuck 1 due to the negative pressure F generated by the discharge of the gas G as shown in FIG. 2C. Gravitate.
  • the remaining wafer 28 located on the lower side remains downward due to the effect of gravity, so that the bonded wafer 27 and the remaining wafer 28 are separated.
  • the Bernoulli chuck 1 together with the sucked bonded wafer 27 to the collecting position, the bonded bonded wafer 27 can be recovered from the susceptor 20 as the wafer support.
  • the susceptor 20 as the wafer support, a susceptor having a form in which the wafer 27 and the remaining wafer 28 are placed on the upper surface 20a thereof is preferably used.
  • the bonding of the wafer 27 and the remaining iron 28 by the Berne chuck 1 is easily performed by horizontally moving the Bern chuck. So it is convenient.
  • the depth of the susceptor 20 is preferably formed to be deeper than the thickness of the remaining wafer 28 so that the bonded wafer 27 after peeling does not shift.
  • the material of the susceptor 20 carbon whose surface is coated with a silicon carbide film, silicon carbide, quartz, or the like can be suitably used.
  • a bonded wafer recovery table 50 ′ as a bonded wafer recovery position and a residual wafer recovery table as a residual wafer recovery position. 5 0 '' is placed. Then, a Bernoulli chuck 1 for sucking and collecting these wafers is attached to a drive mechanism including an arm 56 and an arm drive unit 85.
  • step 1 the Berne chuck 1 is moved to the wafer holding position 60 on the susceptor 20 by driving the arm 56. Then, at the wafer holding position 60, the Bernoulli chuck 1 is made to approach the susceptor 20. As a result, the bonding wafer 27 located on the upper side is sucked and held by the negative pressure of the gas G as shown in FIG. 2C, and the bonding is performed in this state. Go to 5 0 '. Then, the outflow of the gas G is stopped at the collecting position, the chuck holding of the bonding wafer 27 is released, and the bonding wafer 27 is collected.
  • the arm 56 is similarly driven by the arm driving unit 85 as the step 2, and the wafer holding position 60 At 60, the remaining wafer 28 is suctioned and held, and then moved to the remaining wafer recovery table 50 'as it is, and the holding is released to collect the remaining wafer 28.
  • the wafer is similarly suctioned and collected at the other wafer holding positions 60, and the Complete the collection of the wafers in the entire container 20.
  • FIG. 1B a configuration is shown in which the Berne chuck 1 is inserted into the open type heat treatment furnace 10 to remove the bonded wafer 27 and the remaining wafer 28.
  • the invention is not limited to this.
  • the susceptor 20 with the bonded wafers 27 and the remaining wafers 28 placed thereon is carried out of the oven type heat treatment furnace 10, and then the above-mentioned Bernoulli chuck 1 is removed. It is also possible to recover the bonded wafer 27 and the remaining wafer 28.
  • the evaporator collection tables 50 ′ and 50 ′ as the evaporator collection positions are, as shown in FIG. 3A, outer peripheral ends 27 of the evaporators 27 and 28 collected. In order to hold only the outer peripheral edges 27a and 28a, it is collected on the inner periphery of the collection table 50'50 ".
  • the wafer receiving portions 50'a, 50 "a are provided so that the openings 50'b, 50" b having a diameter smaller than the diameter of the wafer are formed. By holding the wafer receivers 50'a, 50 "a, the recovered wafers 27, 28 can be held from below by the wafer handling parts of other wafer transfer devices.
  • FIGS. 3A and 3B As shown in FIG. 3, the arms 27 and 28 are lifted while being sucked from below by an arm 55 having an arm handling portion at the tip, and the arm 55 is driven as shown in FIG. 3B.
  • the wafers 27 and 28 are housed in the cassettes 65 and 65. If holding from below is not preferable due to the surface condition, it goes without saying that holding from above may be performed.
  • the susceptor 15 as the wafer support may be used for holding the wafer.
  • a contact portion 24 is formed in the recess 16 and a similar susceptor 15 is placed thereon, and the contact portion 24 is placed in the same manner as described above.
  • a multilayer structure 17 is formed by repeating the above-described multilayer structure of the susceptor 15 and the close-contact wafer 24 several times (in FIG. 4A, four layers are stacked).
  • the laminate 17 is placed in the oven described above. Placed inside the heat treatment furnace 1 0, performs the thermal process.
  • the laminate 1 7 By placing the open type heat treatment furnace 1 0 described above, it is possible to greatly improve the throughput of the product.
  • the bonding wafer 27 can be recovered by a method as shown in FIG. 4B. That is, first, the bonding wafer 27 after the peeling step, which is placed on the uppermost layer of the laminate 17, is taken out by the Bernoulli chuck 1, and then the remaining wafer, which is placed on the same susceptor 15. 2 Similarly, take out 8 with the Verneuil chuck 1. Then, take out the susceptor 15 from which the bonded wafers 27 and the reused wafers 28 that have been placed are taken out. This process is repeated to take out the bonded nano-27, the remaining wafer 28 and the susceptor 15 constituting the laminate 17.
  • the susceptor 1 It is not always necessary to use a Verneuil chuck for the mechanism that takes out 5. Rather, it is expected that the susceptor 15 will be heavier than the bonded wafer 27 and the remaining wafer 28, so it is desirable to employ another removal mechanism that can reliably remove the susceptor 15.
  • the e-wafer recovery step can be performed on the transport route.
  • a method as shown in FIG. 6 can be exemplified.
  • the Berne chucks 1 ′ and 1 ′ ′ for holding the bonded wafer 27 and the remaining wafer 28 are arranged on the same side as the corresponding wafer recovery tables 50 ′ and 50 ′, respectively.
  • Berne chucks 1 'and 1 are driven by a driving mechanism including an arm 57 and an arm driving section 64, and hold the wafer holding position 61 on the transport path C and the wafer collecting table 5 It is possible to move between 0 'and 50 ".
  • FIG. 9A shows an outline of a drive mechanism for driving the Bernoulli chucks 1 ′ and 1 in FIG.
  • the Benolene chucks 1 ', 1 are attached to an arm 57 via a chuck driving unit 66, such as an air cylinder, for driving the Bernoulli chucks 1', 1, 'vertically.
  • Numeral 57 is rotatably attached to an arm driving unit 64 such as an electric motor.
  • the Bernoulli chuck 1 ′ is held in the wafer holding area 69. Move to position 61, and hold the bonded wafer 727 located on the upper side. Then, in this state, it is moved onto the bonding wafer collecting table 50 ′, and the holding of the bonding wafer 27 is released to recover. Then, the Berne chuck 1 "is moved to the wafer holding position 61. The remaining wafer 28 remaining at the wafer holding position 61 is moved to the remaining wafer collecting position 50" for collection. I do.
  • FIG. 7 As a method of performing the e-ha collecting process on the transport route C, a method as shown in FIG. 7 can be adopted.
  • an attached evacuation table 50 ′ and a remaining pedestrian collection table 50 ′ ′ are arranged on one side of the transport path C.
  • the bonded wafer holding position 62 for holding the bonded wafer 27 and the remaining wafer holding position 63 for holding the remaining wafer 28 are set at different positions on the transport path C.
  • Berne chucks 1 ', 1 "for holding the bonded wafer 27 and the remaining wafer 28 are arranged on the same side as the corresponding wafer collection tables 5Q', 50", respectively.
  • Bernese chucks 1 'and 1 " are driven by a drive mechanism including an arm 58 and an arm drive section 65, and the wafer holding positions 62 and 63 on the transport path C and the wafer recovery It is possible to move between the units 50 'and 50 ".
  • the bonded wafer 27 is moved from the bonded wafer holding position 62 to the bonded wafer collecting position 50 ′, and the remaining wafer 28 is recovered from the remaining wafer holding position 63.
  • Fig. 9B shows the outline of the drive mechanism for driving the Bernoulli chucks 1 ', 1 "in Fig. 7.
  • the Bernoulli chucks 1, 1" drive the Bernoulli chucks 1', 1 "vertically.
  • the arm 58 is attached to an arm 58 via a chuck driving unit 67 such as an air cylinder, and the arm 58 is directly mounted on an arm driving unit 65 such as an air cylinder. ing.
  • the Berne chuck 1 ′ is moved to the bonding area in the wafer holding position 62, Hold the bonded wafer 27 located on the upper side. Then, in this state, it is moved to the bonded wafer collecting table 50 ′ to collect the bonded wafer 27. Then, after the bonded wafer 27 moves from the bonded wafer holding position 62, the transport path C is driven to move the tray 59 to the remaining wafer holding area 71. Then, the Bernese chuck 1 "is moved to the wafer holding position 63. Then, the remaining wafer 28 located at the wafer holding position 63 is held, and the remaining wafer collecting table 50 'is held. Move to 'Collect.
  • the transport route C has a form as shown in FIG. 8B.
  • the transport path C is, for example, suspended by a gear such as a timing pulley 75, and is driven by a drive motor M in a circular manner.
  • the tray 59 is located in the wafer holding area 72 on the transport route C, first, the Bernoulli chuck 1 is moved to the wafer holding position 73, and the bonding wafer 27 located above is moved. Hold. Then, in this state, the wafer is moved onto the bonded wafer recovery table 50 ′, and the bonded wafer 27 is collected. Subsequently, the wafer chuck 1 is moved to the wafer holding position 73. Then, the remaining wafer 28 remaining at the wafer holding position 73 is held and moved to and collected at the remaining wafer collecting position 50 ".
  • FIGS. 6, 7, 8A and 8B the case where the bonded wafer 27 is located on the upper side has been described, but the laminated wafer 27 and the remaining wafer 28 are laminated. Even if the order is reversed, it is possible to perform the same process by reversing the order of collecting the bonded wafer 27 and the remaining wafer 28.
  • a heat treatment step may be performed on the transport path C.
  • a continuous heat treatment furnace 25 (hereinafter, also simply referred to as heat treatment furnace 25) is arranged in the middle of the transfer route C.
  • a wafer 24 is placed on the loader section 80 of the transport path C.
  • the adhesive path 24 is loaded into the heat treatment furnace 25 by driving the transfer path C.
  • the inside of the heat treatment furnace 25 is heated and maintained at a desired temperature, and the inside of the heat treatment furnace 25 is heated at a desired speed. Heat treatment is performed on the adhered wafer 24 by passing the wafer.
  • the bond step 21 is peeled off by the heat treatment step, and the bonded wafers 27 and the remaining wafers 28 are formed.
  • the heat treatment furnace 25 can be formed while changing the heat treatment conditions. Adhesion can be passed through the wafer 24. For example, when heat treatment conditions of 500 ° C. for 30 minutes are adopted, if a continuous heat treatment furnace 25 in which the time in which the heater 24 is present in each heating zone 81 is 5 minutes is used, the heat Zone 81 requires six areas. In the six heating zones 81, the heat treatment temperature is set to 500 ° C. If it is necessary to increase the temperature up to 500 ° C. stepwise, the set temperature of each heating zone 81 may be changed as appropriate. In the heat treatment step, the conveyance mode of the adhesive wafer 24 may be either continuous conveyance or intermittent conveyance in which the heating zone 81 is intermittently conveyed.
  • the bonded wafer 27 and the remaining wafer 28 formed by the heat treatment are transported to the first unloader section 86 on the transport route C, and the bonded wafer 27 located on the upper side is transported.
  • the remaining wafers 2.8 remaining on the lower side may be transported to the second unloader unit 87 to be recovered.
  • the remaining wafer 28 may be collected by the first unloader unit 86.
  • a plurality of contact wafers 24 may be arranged in a line at right angles to the transport direction.
  • heat treatment can be performed on a large number of adhered wafers 24 in a short time, so that the throughput of the product can be improved.
  • six contact wafers 24 are arranged in a line.
  • a mode as shown in FIG. 10A can be adopted as a mode in which the adhesive wafer 24 is subjected to the heat treatment step.
  • the wafer support portion 83 is formed.
  • the three pole-shaped members 82 as the e-supports provided are prepared, and the pole-shaped members 82 are arranged so that the e-support portions 83 formed respectively face each other. Then, the adhered wafer 24 is held on the pole-shaped member 82 in such a manner that the outer peripheral edge 24 a of the adhered wafer 24 is placed on the wafer support portion 83.
  • several wafer support portions 83 are formed at equal intervals on one pole-shaped member ⁇ 2, and several stages of close contact wafers 24 are arranged. If the contact wafer 24 is placed horizontally, the wafer located above may slip after the heat treatment for peeling. Therefore, it is necessary to support the contact wafer 24 by inclining it by several degrees in advance.
  • Heat treatment is performed on the adhered wafer 24 supported in this way to form a bonded wafer 27 and a residual wafer 28, and then, as shown in FIG. 10B, between the supported steps. Then, the Verneuil chuck 1 is inserted, and the lamination ⁇ wafers 27 or the remaining ⁇ wafers 28 are brought close to each other to collect these wafers.
  • the recovered bonded wafer 27 and residual wafer 28 have defects and defects caused by the rubbing of the peeled surfaces, as well as scratches and contamination on the end face and back face of the wafer. I didn't find anything. Also, product sloop It was confirmed that the cost improved.
  • Example 2 Under the same conditions as in Example 1, the bond wafer 21 and the base wafer 22 were brought into close contact with each other, and heat treatment was performed in a continuous heat treatment furnace 25 shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the heat treatment conditions were set at 500 ° C. and 30 minutes as in Example 1, the heating zones 81 were set to six, and the residence time in each heating zone 81 was set to 5 minutes.
  • the bonded wafer 27 and the remaining wafer 28 were collected by the method shown in FIG.
  • the recovered bonded wafer 27 and the remaining coated wafer 28 have defects and defects caused by the rubbing of the peeled surfaces, as well as scratches and contamination on the wafer end surface and back surface. None was found. It was also confirmed that the throughput of the product was improved.

Landscapes

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Description

明 細 書 貼り合わせゥエーハの製造方法 技術分野
本発明は、 貼り合わせゥエーハを製造する方法に関する。 背景技術
S O I (Silicon on Insulator) ゥエーハを形成する方法には、 例えば、 シリコ ンゥエーハとシリコンゥエーハとを酸化膜を介して貼り合わせて、 ついで、 一方の シリコンゥエーハを薄膜ィ匕する方法がある。 このような S O Iゥエーハに限らず、 ベースウェーハ （支持基板） 上に半導体薄膜を形成する場合、 半導体ゥエーハとべ 一スウェーハとを貼り合わせる方法を採用することができる。 この様に、 半導体ゥ ヱーハとベースゥエーハとを貼り合わせた後、 半導体ゥェーハを薄膜化して貼り合 わせゥヱーハを作製する方法には、 特開平 5— 2 1 1 1 2 8号公報に記載された所 謂スマートカット法 （登録商標） がある。
上記所謂スマートカツト法による貼り合わせ S O Iゥエーハの製造は、 例えば、 以下のように行なわれる。 先ず、 図 1 1の （a ) のように S O I層をなすボンドウ ヱーハ 3 1と支持基板となるベースゥヱーハ 3 2を用意し、 'これらのゥヱーハの少 なくとも一方に酸化膜 3 3を形成する （図 1 1の （b ) )。 図 1 1の （b ) において は、ボンドゥエーハ 3 1に酸化膜 3 3を形成する場合について示している。そして、 該酸化膜 3 3が形成されているポンドゥエーハ 3 1に対して、 水素イオンと希ガス イオンとハロゲンガスイオンのうちの少なくとも一種類をイオン注入し、 イオン注 入層 4 1を形成する （図 1 1の （c ) )。 該イオン注入層 4 1が形成されている面を 酸化膜 3 3を介して、 ベースウェーハ 3 2と密着させることにより密着ゥエーハ 3 4を形成し （図 1 1の （d ) )、 その後、 熱処理を行うことにより、 ボンドゥエーハ 3 1をイオン注入層 4 1にて剥離させることにより S O I層 4 0を形成することで、 貼り合わせ S O Iゥヱーハ 3 9及び残存ゥエーハ 3 8が形成される（図 1 1の（e ) )。 なお、上記ボンドウヱーハ 3 1を剥離させる工程の熱処理及びゥヱーハの回収は、 従来、 以下のように行なわれていた。 まず、 図 1 2 Aに示すように、 ボート 3 0上 に形成されている保持溝 3 0 aに、 貼り合わされた密着ゥヱーハ 3 4を、 垂直から
8 0 ° 程度の範囲の角度に立てかける。 そして、 図 1 2 Bのように横型熱処理炉 3 5内に該ボート 3 0を配置して、 例えば、 4 0 0〜 6 0 0 °Cの温度で加熱処理を行 い、 貼り合わせ S O Iゥエーハ 3 9と残存ゥエーハ 3 8とを形成した後、 図 1 2 C に示すように、 ボート 3 0上から真空ピンセット 3 6によって、 貝占り合わせゥエー ハ 3 9の裏面 3 9 aを吸着して回収する。
従来の方法では、 真空ピンセット 3 6を貼り合わせ S O Iゥエーハ 3 9の裏面 3
9 aにつける際に、 押しつけによる欠陥、 欠損及び汚染が裏面 3 9 aに発生する場 合がある。 また、 取り出す際に、 加熱処理により剥離された面同士がこすれあい、 貼り合わせ S O Iゥヱーハ 3 9の剥離面 3 9 b側にも欠陥及ぴ欠損を発生させるこ とがある。 さらに、 ボート 3 0と密着ゥエーハ 3 4とはゥエーハの端面で保持溝 3 0 aと接しているが、 室温で密着させた密着ゥエーハ 3 4をボート 3 0上に配置す る際や、 貼り合わせ S O Iゥエーハ 3 9の形成後であっても、 該貼り合わせ S O I ゥエーハ 3 9の回収を行う際の衝撃により、 端面に欠陥、 欠損等が発生することが あり、 製品の不良を招く場合がある。 また、 従来、 上記の工程は手作業で行ってい ることもあり、 特に欠陥、 欠損及び汚染等も十分に防止できないとともに、 生産性 も十分ではないという問題もある。 このような問題は、 貼り合わせ S O Iゥヱーハ のみに限った問題ではなく、 上記方法を採用する限り、 半導体ゥエーハとベースゥ エーハとを貼り合わせた形態の他の貼り合わせゥエーハの場合にも同様に生じる問 題である。 本発明の目的は、 所謂スマートカツト法による貼り合わせゥヱーハの製造方法に おいて、 剥離した貼り合わせゥエーハを取り出す際に生じる欠陥、 欠損及び汚染の 発生を抑制するとともに、 量産に適する自動化を可能にした貼り合わせゥエーハの 製造方法を提供することにある。 . 発明の開示
上記課題を解決するために、 本発明の貼り合せゥヱーハの製造方法は、 第一ゥェ 一ハの主表面から水素ィオンと希ガスィオンとハロゲンガスイオンのうちの少なく とも一種類をィオン注入して第一ゥエーハ内部にィオン注入層を形成し、 第一ゥェ ーハのイオン注入を行った主表面を第二ゥヱーハの主表面と密着させて、 密着後の 第一ゥエーハと第二ゥエーハ （以下、 密着ゥエーハともいう） を熱処理することに より、 第一ゥエーハをイオン注入層にて薄膜状に剥離する貼り合わせゥヱーハの作 製工程と、
貼り合わせゥヱーハの作製工程後に、 互いに重なった状態でゥエーハ支持具に支 持されている貼り合わせゥエーハ及ぴ第一ゥエーハの残部をなす残存ゥヱーハのう ち少なくとも一方をべルヌーィチヤックにより吸弓 I ·保持する形で回収するゥエー ハ回収工程と、
を有することを特¾¾とする。
上記のような、 所謂スマートカツト法による貼り合わせゥヱーハの作製工程にお いては、 第一ゥエーハがイオン注入層にて剥離することにより、 貼り合わせゥエー ノヽとともに、 第一ゥエーハの残部をなす残存ゥヱーハが形成される。 このように形 成された貼り合わせゥエーハは、 その剥離面を研磨するなどの工程を経て最終製品 となる。 一方、 第一ゥヱーハの剥離により生じた残存ゥヱーハは、 本発明における 第一ゥヱーハゃ第二ゥエーハとして再利用されることも多い。 そのため、 以下、 本 明細書においては、 該残存ゥヱーハを再利用ゥエーハともいう。 従って、 スマートカット法によれば、 貼り合わせゥエーハの作製工程後に、 互い に重なつた状態でゥェーハ支持具に支持されている貼り合わせゥェーハ及び残存ゥ ヱーハを、 それぞれ分離して、 その後の工程に振り分ける必要が生じる。 また、 貼 り合わせゥヱーハあるいは再利用ゥエーハをその後の工程に分離させた形で供する ためには、 貼り合わせゥヱーハ及ぴ再利用ゥエーハの少なくとも一方を、 ゥヱーハ 支持具から回収する必要が生じる。 さらに、 製品として使用される貼り合わせゥェ ーハと、 再利用される再利用ゥエーハとは、 その表面に生じる欠陥、 欠損及び汚染 等を可及的に抑えるのがよく、 これらを回収するときの欠陥、 欠損及び汚染等を防 止あるいは抑制する必要がある。
本発明によれば、 貼り合わせゥヱーハの作製工程後の貼り合わせゥヱーハ及び再 利用ゥエーハの少なくとも一方を、 ベルヌ一イチャックにより吸引 ·保持する形で 回収する。 これにより、 貼り合わせゥエーハと再利用ゥエーハとを分離させた形で ゥヱーハ支持具から回収することが容易となる。 さらに、 上記べルヌーイチャック を用いれば、 貼り合わせゥヱーハ及ぴ再利用ゥエーハへの欠陥、 欠損又は汚染等を 防止あるいは抑制することができる。 これは、 ベルヌ一イチャックが、 該ベルヌ一 イチャックとゥヱーハとの間にガスを流出させ、 それによりゥエーハに生じる負圧 を利用してゥエーハを吸引するものであって、 ゥエーハをべルヌーイチャック本体 に接触させることなくチャック保持できることに起因する。 さらに、 ベルヌ一イチ ャックを移動させる駆動機構あるいはゥエーハを吸引させるためのガスの流出機構 等は容易に自動化することができるため、 該ベルヌ一イチャックによるゥエーハ回 収工程の自動化により、 ゥ ーハ回収工程の迅速化及ぴ正確化が実現され、 生産性 も向上する。
また、 貼り合わせゥエーハの作製工程後、 貼り合わせゥエーハと残存ゥエーハと は互いに重さなつた状態でゥヱーハ支持具に支持されているため、 ゥヱーハ回収ェ 程においては、 貼り合わせゥエーハ及ぴ残存ゥヱーハの重なり面と反対側の主表面 に対して上記のベルヌ一イチャックを接近させゥヱーハを回収することが好ましレ、。 これにより、 ベルヌーィチヤックが接近する側のゥエーハがべルヌーイチャックの ガスの流出による負圧で吸引 '保持される。
また、 本発明においては、 貼り合わせゥエーハと残存ゥヱーハとが、 上下方向に 積層された状態で、 ゥエーハ支持具に支持されるようにするのがよい。 これにより ベルヌ fチャックによるゥエーハの吸弓 ( ·回収が行われ易くなり、 生産性の向上 が期待できる。 また、 この場合、 上記のように積層された貼り合わせゥヱーハ及ぴ 残存ゥエーハとは、ベルヌーィチャックにより、上側に位置するものから順次吸引 · 回収する。 上側に位置するものを吸引して保持したとき、 重力の影響で、 下側に位 置するものが落下し、 貼り合わせゥエーハと残存ゥヱーハの分離が容易に行なわれ る。 さらに、 貼り合わせゥエーハの作製工程における熱処理により、 イオン注入層 における第一ゥェーハの剥離が十分に行なわれない場合であつても、 下側のゥエー ハにかかる重力の影響により、 イオン注入層における剥離が起こりやすくなるとい う効果も考えられる。 また、 重力による影響で貼り合わせゥエーハと残存ゥエーハ とが分離されるので、 望まざる他の外力の影響を可及的に軽減でき、 貼り合わせゥ ェーハと残存ゥエーハとの重なり面における欠陥及び欠損等の発生も防止あるいは 抑制することが可能となる。
さらに、 ゥエーハ回収工程において、 貼り合わせゥエーハと残存ゥエーハとを積 層状態にてゥヱーハ支持具に保持しようとした場合、 貼り合わせゥヱーハの作製ェ 程における密着ゥヱーハは、 ゥヱーハ支持具の上部に、 各ゥヱーハの主表面が略水 平となるように保持された状態で熱処理炉内に配置され熱処理される。 これによれ ば、 密着ゥエーハをゥエーハの端面にて保持することもないので、 該ゥヱ一ハ端面 における欠陥、 欠損及び汚染等を防止あるいは抑制することが可能となる。
本発明においては、 ゥヱーハ支持具上の貼り合わせゥェーハ及び/又は残存ゥヱ ーハを保持するゥヱーハ保持位置と、 その保持した貼り'合わせゥヱーハ及び/又は 残存ゥエーハを回収するゥエーハ回収位置とを設定し、 ベルヌ一イチャックは、 こ れらの間で移動可能とする。 そして、 そのゥエーハ保持位置にて貼り合わせゥエー ハ及ぴ /又は残存ゥエーハを吸弓 I '保持し、その状態でゥエーハ回収位置へ移動し、 該ゥヱーハ回収位置にて保持解除することにより、 貼り合わせゥヱーハ及ぴ z又は 残存ゥヱーハを回収する。 上記のような工程によりべルヌーイチャックを駆動する ことで、 ベルヌ一イチャックの駆動工程を簡略化することができる。 さらに、 ベル ヌーイチャックを駆動する駆動部と、 該駆動部の運動を制御する制御部とを設定す れば、 ベルヌーィチャックによるゥエーハ回収工程の自動化が容易に達成される。 また、 貼り合わせゥヱーハに対応する貼り合わせゥエーハ回収位置と、 残存ゥェ ーハに対応する残存ゥヱーハ回収位置とは異なる位置に設定するのがよい。 これに よれば、 それぞれの回収位置に回収されたゥヱーハを、 これらのゥヱーハに対する 後の工程にそのまま供することができるので、生産ラインの簡略化がより期待でき、 ひいては、 ゥエーハ回収工程の自動化が一層容易となる。
さらに、 ゥヱーハ回収工程は、 貼り合わせゥヱーハ及び残存ゥエーハが連続的又 ば断続的に搬送される搬送経路上にて行なうようにしてもよい。 この場合、 該搬送 経路上のゥエーハ保持位置から、 搬送経路から水平方向に外れて位置するゥヱーハ 回収位置に貼り合わせゥエーハ及ぴ Z又は残存ゥヱーハを移動させる。 搬送経路上 でゥエーハ回収工程を行うことにより、 該ゥエーハ回収工程がよりスムーズに行な われる。 また、 ゥヱーハ保持位置を搬送経路上にて固定し、 該ゥエーハ保持位置に 各ゥエーハを搬送するようにすれば、 ベルヌーィチヤックの駆動工程を単純化する ことにもなり、 生産性が向上する。 さらに、 ゥエーハ回収工程前に行なわれる貼り 合わせゥヱーハの作製工程における熱処理も上記の搬送経路上にて行うのがよい。 これによれば、 貼り合わせゥヱーハの作製工程の終了後、 同一の搬送経路上にて連 続してゥエーハ回収工程を行えるという利点がある。 図面の簡単な説明
図 1 Aは、 熱処理工程が行なわれる熱処理炉の一例を示す図。
図 1 Bは、 図 1 Aの熱処理炉からのゥヱーハ回収工程の概要を説明する図。
図 2 Aは、 本発明に使用されるベルヌ一イチャックの概要を説明する図。
図 2 Bおよぴ図 2 Cは、 図 2 Aのべルヌーイチャックの作用を説明する図。
図 3 Aは、 ゥヱーハ回収工程後にゥエーハが供される工程の概要を説明する図。 図 3 Bは、 ゥヱーハ回収工程後にゥヱーハが供される工程の概要を説明する図。 図 4 Aは、 熱処理工程におけるゥエーハの載置形態の一例を示す図。
図 4 Bは、 図 4 Aの载置形態において行なわれるゥヱーハ回収工程の一例を示す 図。
図 5 Aは、 熱処理工程が行なわれる連続式熱処理炉の一例を示す図。
図 5 Bは、 図 5 Aの連続式熱処理炉におけるゥヱーハの載置形態を示す図。
図 6は、 搬送経路上にてゥエーハ回収工程を行う方法の一例を示す図。
図 7は、 搬送経路上にてゥエーハ回収工程を行う方法の図 6とは異なる一例を示 す図。
図 8 Aは、 搬送経路上にてゥエーハ回収工程を行う方法の図 6及ぴ図 7とは異な る一例を示す図。
図 8 Bは、 図 8 Aの搬送経路の概要を示す図。
図 9 Aは、 本発明に使用されるベルヌーィチヤックの駆動機構の一例を示す図。 図 9 Bは、 本発明に使用されるべルヌーイチャックの駆動機構の図 9 Aとは異な る一例を示す図。
図 1 O Aは、 熱処理工程におけるゥエーハの載置形態の一例を示す図。
図 1 0 Bは、 図 1 O Aの載置形態において行なわれるゥヱーハ回収工程の一例を 示す図。
図 1 1は、 貼り合わせゥエーハの製造方法の一例を説明する図。 図 1 2 A〜 1 2 Cは、 従来の貼り合わせゥエーハの製造方法を説明する概略図。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を実施するための最良の形態を貼り合わせ S O Iゥエーハを製造す る場合について添付した図面を用いながら説明する。
本発明を実施するための最良の形態における貼り合わせ S O Iゥエーハの製造方 法は、 所謂スマートカット法による貼り合せ S O Iゥエーハの作製工程と、 該貼り 合わせ S O Iゥエーハをべルヌーイチャックを使用して回収する回収工程とを有す る。 所謂スマートカツト法による貼り合わせ S O Iゥエーハの作製工程の詳細は、 図 1 1にて説明しているので、 ここでは省略する。 又、 以下、 本実施の形態におい ては、 貼り合わせ S O Iゥヱーハを、 単に貼り合わせゥエーハともいう。
貼り合わせゥ ーハの作製工程における熱処理 （以下、 単に熱処理工程という） に使用される熱処理炉は、 例えば、 図 1 Aに示すようなものが使用される。 該ォー ブン型熱処理炉 1 0には、 ボンドゥエーハ 2 1及びべ一スウェーハ 2 2が密着され た密着ゥヱーハ 2 4がいくつか載置されたゥエーハ支持具としてのサセプタ 2 0が 内部に数段配置されている。 なお、 各段の幅は、 ベルヌ一イチャック 1が侵入可能 に設定されている。 そして、 オーブン型熱処理炉 1 0の内部を、 所望の温度に加熱 することにより、密着ゥエーハ 2 4に対して熱処理を行う。上記熱処理は、 5 0 0 °C で 3 O m i n保持する条件にて行うことができる。 また、 熱処理工程に使用される 熱処理炉としては、 熱処理工程が 5 0 0 °C近傍の温度で行なわれるため、 少なくと も 5 0 0 °Cまで加熱できる炉を使用すれば十分である。 そのため、 1 0 0 0 °C以上 の加熱が可能な半導体ゥエーハの拡散炉等の高価な炉を使用する必要がなく、 上記 のようなオーブン型熱処理炉 1 0が好適に使用できる。
図 1 Bは、 貼り合わせゥヱーハ 2 7又は残存ゥエーハ 2 8を上記オーブン型熱処 理炉 1 0から回収する工程を説明するものである。 該ゥヱーハ回収工程は、 図 1 B に示すように、 ベルヌ一イチャック 1をオープン型熱処理炉 1 0内に挿入すること により行う。 先ず、 ゥエーハ支持具 2 0に積層状態にて载置されている貼り合わせ ゥエーハ 2 7及び残存ゥヱーハ 2 8のうち上側に位置するものから、 ベルヌ一イチ ャック 1により順次吸引 ·回収する。
図 2 Aに該ゥエーハ回収工程にて使用されるべルヌーイチャック 1を示す5。 該べ ルヌーィチヤック 1は、例えば、石英等によりその本体が形成されている。そして、 該ベルヌ一イチャック 1には、 窒素ガス等のガス Gを流出するためのガス流出孔 1 bが形成されている。 さらに、 ベルヌ一イチャック 1の外周部には、 ガス Gの流出 経路をべルヌーイチャック 1の軸方向に誘導したり、 あるいは、 チャック保持した ゥエーハの横ずれを防止するための外周ストッパ 1 aが設けられている。
次に、 このべノレヌーイチャック 1の作用について述べる。 先ず、 ベノレヌーィチヤ ック 1を、 ガス排出孔 1 bからガス Gを排出しつつ、 図 2 Bのように、 ゥエーハ支 持具としてのサセプタ 2 0に積層状態で載置されている貼り合わせゥ —ハ 2 7及 ぴ残存ゥエーハ 2 8上に配置する。 これにより、 例えば、 貼り合わせゥエーハ 2 7 が上側に位置している場合には、 図 2 Cのようにガス Gの排出により生じる負圧 F により、 貼り合わせゥヱーハ 2 7がべルヌーイチャック 1に引き寄せられる。 そし て、 このとき、 下側に位置している残存ゥエーハ 2 8は、 重力の影響で下方にとど まるので、 貼り合わせゥエーハ 2 7及び残存ゥヱーハ 2 8とが分離されることにな る。 そして、 吸引した貼り合わせゥエーハ 2 7とともに、 ベルヌ一イチャック 1を 回収位置に移動させることによりゥエーハ支持具としてのサセプタ 2 0から該貼り 合わせゥエーハ 2 7を回収することができる。
また、 ゥエーハ支持具としてのサセプタ 2 0としては、 その上面 2 0 aに貼り合 わせゥヱーハ 2 7及び残存ゥヱーハ 2 8を載置する形態のものが好適に使用される。 これにより、 ベルヌ一イチャック 1による貼り合わせゥエーハ 2 7及ぴ残存ゥエー ノヽ 2 8の回収が、 該ベルヌ一イチャックを水平移動することにより容易に行なわれ るので都合がよい。 なお、 サセプタ 2 0のザダリ深さは、 剥離後の貼り合わせゥェ ーハ 2 7がずれない様に、 残存ゥエーハ 2 8の厚さよりも深く形成しておくことが 好ましい。 また、 サセプタ 2 0の材質としては、 表面を炭化シリコン膜でコートし たカーボン、 炭化シリコン及び石英等を好適に使用することができる。
図 1 Aのように、 熱処理工程において、 ベースウェーハ 2 2を上側に位置するよ うに配置した場合、 ゥヱーハ回収工程において、 貼り合わせゥヱーハ 2 7が上側に 位置する形態となる。以下、この場合におけるゥ ーハ回収工程について説明する。 図 1 Bに示すように、 上記オーブン型熱処理炉 1 0の外部には、 貼り合わせゥェ ーハ回収位置としての貼り合わせゥヱーハ回収台 5 0 ' 及ぴ残存ゥエーハ回収位置 としての残存ゥエーハ回収台 5 0 ' ' が配置されている。そして、 これらのゥヱーハ を吸引 ·回収するためのベルヌ一イチャック 1がアーム 5 6及ぴアーム駆動部 8 5 を含む駆動機構に取り付けられている。 先ず、 工程 1として、 ベルヌ一イチャック 1をサセプタ 2 0上のゥエーハ保持位置 6 0にアーム 5 6を駆動することにより移 動させる。 そして、 該ゥエーハ保持位置 6 0にて、 ベルヌ一イチャック 1をサセプ タ 2 0に接近させる。 これにより上側に位置している貼り合わせゥヱーハ 2 7を図 2 Cに示すように、 ガス Gによる負圧により吸引 ·保持して、 その状態で貼り合わ せゥヱーハ回収位置としての貼り合わせゥエーハ回収台 5 0 'に移動する。そして、 該回収位置にてガス Gの流出を停止して、 貼り合わせゥエーハ 2 7のチャック保持 を解除し、 貼り合わせゥェーハ 2 7を回収する。
この段階においては、 ゥヱーハ保持位置 6 0には、 まだ、 残存ゥエーハ 2 8が残 つているので、工程 2として、同様にアーム 5 6をアーム駆動部 8 5により駆動し、 ゥェ一ハ保持位置 6 0で残存ゥエーハ 2 8を吸引 '保持して、 そのまま残存ゥエー ハ回収台 5 0 ' ' に移動し、 保持解除することにより残存ゥエーハ 2 8を回収する。 このように、ひとつのゥエーハ保持位置 6 0におけるゥエーハの回収が終了すれば、 他のゥエーハ保持位置 6 0， においても同様にゥエーハを吸引 '回収して、 サセプ タ 2 0全体におけるゥエーハの回収を完了させる。
なお、 サセプタ 2 0が多段に積層されている本実施例のオーブン型熱処理炉 1 0 においては、 サセプタ 2 0の各段にベルヌ一^ チャック 1を個別に配置する形態を 採用することもできる。 これにより、 ゥエーハ回収工程にかかる時間がより一層削 減され、 生産性の向上が可能となる。 ·
なお、 図 1 Bにおいては、 オープン型熱処理炉 1 0の内部にベルヌ一イチャック 1を揷入して、 貼り合せゥエーハ 2 7及ぴ残存ゥヱーハ 2 8とを取り出す形態につ いて示したが、 本発明はこれに限られるものではない。 例えば、 先ず、 熱処理工程 が終了した後に、 貼り合わせゥエーハ 2 7及び残存ゥエーハ 2 8が載置されたまま のサセプタ 2 0をオーブン型熱処理炉 1 0外部に搬出し、 それから、 上記べルヌー イチャック 1により貼り合わせゥヱーハ 2 7及び残存ゥヱーハ 2 8を回収すること も可能である。
なお、 本実施の形態においては、 上記ゥエーハ回収位置としてのゥエーハ回収台 5 0 '、 5 0 " は、 図 3 Aに示すように、 回収されるゥエーハ 2 7、 2 8の外周端 部 2 7 a、 2 8 aのみを保持する形態となっている。 該外周縁部 2 7 a、 2 8 aの みを保持するために、 回収台 5 0 ' 5 0 " の内周部に、 回収するゥエーハの直径よ りも小さい直径の開口部 5 0 ' b、 5 0 " bが形成される形でゥヱーハ受け部 5 0 ' a、 5 0 " aが設けられている。 該ゥエーハ受け部 5 0 ' a、 5 0 " aにより保 持することで、 回収後のゥエーハ 2 7、 2 8を他のゥヱーハ移載装置のゥヱーハハ ンドリング部により下方からも保持できるようになっている。 これにより、 ゥエー ノヽ 2 7、 2 8の次工程へ供給が容易に行なわれる。 例えば、 ゥェ一ハ 2 7、 2 8を ゥヱーハカセット 6 5に収容する場合、図 3 A、図 3 Bに示すようにゥヱーハ 2 7、 2 8を先端にゥエーハハン ドリ ング部を有するアーム 5 5にて下方から吸着しつつ 持ち上げ、 その状態でアーム 5 5を図 3 Bのように駆動させることにより、 該ゥェ ーハ 2 7、 2 8をゥエーハカセッ ト 6 5に収容する。 なお、 ゥエーハ 2 7、 2 8の 表面状態により下方からの保持が好ましくない場合には、 上方からの保持を行えば いいことは言うまでもない。
また、 上記ゥヱーハ回収台 5 0 '、 5 0 " にゥヱーハ 2 7、 2 8を回収した後、 次のゥエーハ 2 7、 2 8が対応する回収位置に移動される前に、 上記のようにゥェ ーハ回収台 5 0 '、 5 0 " からゥエーハ 2 7、 2 8を順次移動させて、 次の工程に 供する工程を一連して行うようにする。 これによれば、 ベルヌ一イチャック 1の駆 動をゥエーハ保持位置 6 0とゥヱーハ回収台 5 0 '、 5 0 " との間の往復運動だけ に設定すればよく、 ゥエーハ回収工程の自動化を容易に行うことが可能となる。 また、 熱処理炉に密着ゥエーハ 2 4を配置する場合、 図 4 Aに示すような方法を 採用してもよい。 すなわち、 ゥエーハ支持具としてのサセプタ 1 5にゥエーハ保持 用の囬部 1 6を形成しておき、該凹部 1 6に密着ゥヱーハ 2 4を配置する。さらに、 その上に同様のサセプタ 1 5を配置して、 上記と同様に密着ゥエーハ 2 4を載置す る。 ついで、 このような、 サセプタ 1 5と密着ゥエーハ 2 4との積層構造を何層か 繰り返して積層体 1 7を構成する （図 4 Aにおいては、 4段積層させている）。 そし て、 その状態で、 該積層体 1 7を上記のオーブン型熱処理炉 1 0内部に配置し、 熱 処理を行う。 該積層体 1 7を前述のオープン型熱処理炉 1 0に載置することで、 製 品のスループットを大幅に向上させることができる。
さらに、 上記のような形態の熱処理工程の後、 該積層体 1 7から貼り合わせゥェ ーハ 2 7を回収する場合、図 4 Bに示すような方法で行うことができる。すなわち、 先ず、 積層体 1 7の最上段に载置されている剥離工程後の貼り合わせゥエーハ 2 7 をべルヌーイチャック 1にて取り出し、 ついで、 同一のサセプタ 1 5に配置されて いる残存ゥエーハ 2 8を同様にべルヌーイチャック 1にて取り出す。 そして、 載置 されていた貼り合わせゥエーハ 2 7と再利用ゥエーハ 2 8とが取り出されたサセプ タ 1 5を取り出す。 該工程を繰り返して、 積層体 1 7を構成する貼り合わせゥエー ノヽ 2 7、 残存ゥエーハ 2 8及ぴサセプタ 1 5を取り出す。 このとき、 該サセプタ 1 5を取り出す機構には、 必ずしもべルヌーイチャックを使用する必要はない。 むし ろ、 サセプタ 1 5は貼り合わせゥヱーハ 2 7及ぴ残存ゥエーハ 2 8よりもその重量 が大きいことが予想されるので、 確実に取り出せる他の取り出し機構を採用するの が望ましい。
また、 ゥエーハ回収工程は、 搬送経路上において行うことができる。 例えば、 図 6のような方法が例示できる。 図 6においては、 貼り合わせゥヱーハ回収位置とし ての貼り合わせゥエーハ回収台 5 0， 及ぴ残存ゥエーハ回収位置としての残存ゥヱ —ハ回収台 5 0 ' '力 S、搬送経路 Cの左右に振り分ける形で配置されている。さらに、 貼り合わせゥヱーハ 2 7及ぴ残存ゥエーハ 2 8を保持するためのベルヌ一イチャッ ク 1 '、 1 ' ' 力 それぞれ対応するゥエーハ回収台 5 0 '、 5 0 " と同じ側に配置 されている。 また、 これらのベルヌ一イチャック 1 '、 1 " は、 アーム 5 7及びァ ーム駆動部 6 4を含む駆動機構により駆動され、 搬送経路 C上のゥエーハ保持位置 6 1と、 ゥエーハ回収台 5 0 '、 5 0 " との間で移動可能となっている。
図 9 Aに図 6のべルヌーイチャック 1 '、 1 を駆動する駆動機構の概要を示す。 ベノレヌ チャック 1 '、 1 " は、 該ベルヌ一イチャック 1 '、 1，' を上下方向に 駆動する、 例えばエアシリンダ等のチャック駆動部 6 6を介してアーム 5 7に取り 付けられており、 アーム 5 7は、 例えば、 電動モータ等のアーム駆動部 6 4に回転 可能に取り付けられている。
図 6の方法においては、 搬送経路 C上のゥエーハ保持領域 6 9にゥエーハ 2 7 、 2 8を载置したトレー 5 9が位置するとき、 まず、 ベルヌーィチヤック 1 ' をゥェ —ハ保持位置 6 1に移動させ、上側に位置する貼り合わせゥエーハ 2 7を保持する。 そして、 その状態で貼り合わせゥェーハ回収台 5 0 ' 上に移動させ、 貼り合わせゥ ェ一ノヽ 2 7を保持解除して回収する。続いて、ベルヌ一イチャック 1 " をゥエーハ 保持位置 6 1に移動させる。 そして、 該ゥヱーハ保持位置 6 1に残る残存ゥ ーハ 2 8を保持して、 残存ゥエーハ回収位置 5 0 " に移動 ·回収する。 また、 搬送経路 C上でゥエーハ回収工程を行う方法は、 図 7のような方法を採用 することもできる。 図 7においては、 搬送経路 Cの片側に貼り合わせゥエーハ回収 台 5 0 ' 及び残存ゥエーハ回収台 5 0 ' ' が配置されている。 さらに、貼り合わせゥ エーハ 2 7を保持するための貼り合わせゥヱーハ保持位置 6 2と、 残存ゥヱーハ 2 8を保持するための残存ゥヱーハ保持位置 6 3とが、 搬送経路 C上の異なる位置に 設定されている。 また、 貼り合わせゥヱーハ 2 7及び残存ゥヱーハ 2 8を保持する ためのベルヌ一イチャック 1 '、 1 " が、 それぞれ対応するゥエーハ回収台 5 Q '、 5 0 " と同じ側に配置されている。 これらのベルヌ一イチャック 1 '、 1 " は、 了 ーム 5 8及ぴアーム駆動部 6 5を含む駆動機構により駆動され、 搬送経路 C上のゥ ヱーハ保持位置 6 2、 6 3と、 ゥヱーハ回収台 5 0 '、 5 0 " の間でそれぞれ移動 可能となっている。 該方法においては、 貼り合わせゥエーハ 2 7を、 貼り合わせゥ ヱーハ保持位置 6 2から貼り合わせゥエーハ回収位置 5 0 ' に移動し、 残存ゥエー ハ 2 8を、 残存ゥヱーハ保持位置 6 3から残存ゥエーハ回収位置 5 0 " に移動し、 ' それぞれのゥエーハを回収する。
図 9 Bに図 7のべルヌーイチャック 1 '、 1 "を駆動する駆動機構の概要を示す。 ベルヌ一イチャック 1，、 1 " は、 該ベルヌ一イチャック 1 '、 1 " を上下方向に 駆動する、 例えば、 エアシリンダ等のチャック駆動部 6 7を介してアーム 5 8に取 り付けられており、 アーム 5 8は、 例えば、 エアシリンダ等のアーム駆動部 6 5に 直動可能に取り付けられている。
具体的な方法としては、 搬送経路 C上の貼り合わせゥ 一ハ保持領域 7 0にトレ 一 5 9が位置するとき、 まず、 ベルヌ一イチャック 1 ' を貼り合わせゥエーハ保持 位置 6 2に移動させ、上側に位置する貼り合わせゥヱーハ 2 7を保持する。そして、 その状態で貼り合わせゥヱーハ回収台 5 0 ' 上に移動させ、 貼り合わせゥ ーハ 2 7を回収する。 そして、 貼り合わせゥエーハ 2 7が貼り合わせゥエーハ保持位置 6 2から移動した後、 搬送経路 Cを駆動してトレー 5 9を残存ゥヱーハ保持領域 7 1 に搬送し、続いて、ベルヌ一イチャック 1 "をゥェーハ保持位置 6 3に移動させる。 ついで、 該ゥヱーハ保持位置 6 3に位置する残存ゥヱーハ 2 8を保持して、 残存ゥ エーハ回収台 5 0 ' ' に移動 ·回収する。
また、 図 8 Aのように、 一つのべルヌーイチャック 1により、 貝占り合わせゥエー ハ 2 7及ぴ残存ゥヱーハ 2 8を回収することも可能である。 該方法においては、 搬 送経路 Cが図 8 Bに示すような形態となっている。 搬送経路 Cは、 例えば、 タイミ ングプーリー 7 5等の歯車に回し懸けられており、 駆動モータ Mにより巡回駆動す るようになっている。
該方法においては、 搬送経路 C上のゥエーハ保持領域 7 2にトレー 5 9が位置す るとき、 まず、 ベルヌ一イチャック 1をゥエーハ保持位置 7 3に移動させ、 上側に 位置する貼り合わせゥエーハ 2 7を保持する。 そして、 その状態で貼り合わせゥェ ーハ回収台 5 0 ' 上に移動させ、 貼り合わせゥエーハ 2 7を回収する。 続いて、 再 ぴベルヌ一イチャック 1をゥエーハ保持位置 7 3に移動させる。 そして、 該ゥエー 'ハ保持位置 7 3に残る残存ゥヱーハ 2 8を保持して、 残存ゥヱーハ回収位置 5 0 " に移動 ·回収する。
なお、 上記図 6、 図 7、 図 8 Aおよび図 8 Bにおいては、 貼り合わせゥエーハ 2 7が上側に位置する場合について説明したが、 貼り合わせゥヱーハ 2 7と残存ゥヱ ーハ 2 8の積層順序が逆になつた場合でも、 貼り合わせゥヱーハ 2 7と残存ゥヱー ハ 2 8の回収の順序を逆にして、 同様の工程により回収が可能である。
' また、 本発明の貼り合わせゥエーハの製造方法においては、 搬送経路 C上で、 熱 処理工程を行うようにしてもよい。 その場合、 図 5 Aおよぴ図 5 Bのように、 搬送 経路 Cの途中に、 連続式熱処理炉 2 5 (以下、 単に熱処理炉 2 5ともいう） を配置 する。 搬送経路 Cのローダー部 8 0に密着ゥエーハ 2 4を載置する。 そして、 搬送 経路 Cを駆動することにより、 密着ゥヱーハ 2 4を熱処理炉 2 5に投入する。 熱処 理炉 2 5内は、 所望の温度に加熱保持されており、 該熱処理炉 2 5内を所望速度で 通過させることにより、 密着ゥヱーハ 2 4に対して熱処理を行う。 熱処理炉 2 5を 通過後、 該熱処理工程により、 ボンドゥエーハ 2 1の剥離が行なわれ、 貼り合わせ ゥェ一ノ、 2 7及び残存ゥェ一ハ 2 8が形成される。
また、 熱処理炉 2 5内に、 加熱ゾーン 8 1をいくつか形成し、 個々の該加熱ゾー ン 8 1において、 熱処理温度を個別に設定すれば、 熱処理条件を変化させながら、 熱処理炉 2 5に密着ゥエーハ 2 4を通過させることができる。 例えば、 5 0 0 °Cで 3 0分の熱処理条件を採用する場合、 各加熱ゾーン 8 1に密着ゥエーハ 2 4が存在 する時間が 5分である連続式熱処理炉 2 5を使用すれば、 加熱ゾーン 8 1は 6個の 領域が必要となる。 そして、 その 6個の加熱ゾーン 8 1においては、 熱処理温度を 5 0 0 °Cに設定しておく。 また、 5 0 0 °Cまでの昇温を段階的に行う必要がある場 合には各加熱ゾーン 8 1の設定温度を適宜変更すればよい。 なお、 上記熱処理工程 における密着ゥエーハ 2 4の搬送形態は連続搬送であっても、 各加熱ゾーン 8 1間 を断続的に搬送する断続搬送であつてもどちらでもよい。
また、 ゥヱーハ回収工程においては、 熱処理により形成された貼り合わせゥエー ハ 2 7及び残存ゥエーハ 2 8を搬送経路 C上の第一アンローダ部 8 6に搬送し、 上 側に位置する貼り合わせゥエーハ 2 7を回収した後、 下側に残った残存ゥヱーハ 2· 8を、 第二アンローダ部 8 7に搬送し、 回収してもよい。 なお、 貼り合わせゥエー ハ 2 7を回収後、 第一アンローダ部 8 6にて残存ゥヱーハ 2 8を回収するようにし てもよい。
さらに、 密着ゥエーハ 2 4は、 図 5 Bに示すように搬送方向と直角に複数個一列 に载置するようにしてもよい。 これにより、 短時間で多くの密着ゥエーハ 2 4に対 して熱処理を行うことができるので、 製品のスループットを向上させることができ る。 本実施の形態においては、 一列に 6個の密着ゥヱーハ 2 4を载置している。 また、 密着ゥヱーハ 2 4を熱処理工程に供する形態として、 図 1 0 Aに示すよう な形態を採用することも可能である。 該方法によれば、 ゥ ーハ支持部 8 3が形成 されているゥエーハ支持具としてのポール状部材 8 2を 3本用意し、 それぞれに形 成されているゥエーハ支持部 8 3がお互いに向き合うように、 該ポール状部材 8 2 を配置する。 そして、 該ゥエーハ支持部 8 3に密着ゥヱーハ 2 4の外周縁部 2 4 a が載置される形態で該密着ゥエーハ 2 4をポール状部材 8 2に保持する。 本実施の 形態においては、 一つのポール状部材 § 2に、 等間隔にてゥヱーハ支持部 8 3をい くつか形成し、 密着ゥヱーハ 2 4を数段配置している。 なお、 密着ゥヱーハ 2 4を 水平におくと、 剥離熱処理後に、 上に位置するゥヱーハが滑ってしまう可能性があ るので、 予め密着ゥヱーハ 2 4を数度程度傾斜させて支持する必要がある。
このように支持した密着ゥヱーハ 2 4に対して熱処理を行い、 貼り合わせゥヱー ハ 2 7及び残存ゥヱーハ 2 8を形成した後、 図 1 0 Bに示すように、 支持された段 と段との間にべルヌーイチャック 1を挿入し、 貼り合わせゥエーハ 2 7或いは残存 ゥエーハ 2 8に対して接近させて、 これらのゥエーハをそれぞれ回収する。
(実施例 1 )
抵抗率 1 0 Ω · c m、 直径 2 0 O mmのシリコンゥヱーハを 2枚用意し、 一方を ボンドゥエーハ 2 1、 他方をべ一スウェーハ 2 2として、 図 1 1の方法に従って、 貝占り合せ S O Iゥヱーハ 2 7を作製した。 酸化膜の膜厚は 4 0 0 n mとし、 加速電 圧 8 5 k e V、 ドーズ量 5 . 5 X 1 0 1 6 c m— 2の条件で水素イオン注入を行ったボ ンドゥエーハ 3 1とべ一スウェーハ 3 2を密着させた。 そして、 図 1 Aに示すよう な熱処理炉 1 0によりアルゴンガス及び窒素ガス雰囲気中で 5 0 0 °C、 3 0分の熱 処理を行った。 貼り合わせゥエーハ 2 7が形成された後、 図 I Bのように、 ベルヌ 一イチャック 1で剥離後の貼り合わせゥエーハ 2 7及び残存ゥエーハ 2 8をそれぞ れ回収した。
上記方法の結果、回収される貼り合わせゥエーハ 2 7及び残存ゥヱーハ 2 8には、 剥離面同士がこすり合うために生じる欠陥や欠損のほか、 ゥエーハ端面や裏面にお いてもキズゃ汚染等が生じているものは見当たらなかった。 また、 製品のスループ ットも向上することが確認された。
(実施例 2 )
実施例 1と同様の条件にて、 ボンドウヱーハ 2 1及びべ一スウェーハ 2 2を密着 させ、 図 5 A及ぴ図 5 Bに示す連続式熱処理炉 2 5にて熱処理を行った。 熱処理条 件は実施例 1と同様に 5 0 0 °C、 3 0分とし、 加熱ゾーン 8 1は 6個、 各加熱ゾ一 ン 8 1での滞留時間を 5分に設定して行った。 該熱処理工程により貼り合わせゥェ ーハ 2 7が形成された後、 図 7に示す方法により貼り合わせゥヱーハ 2 7及び残存 ゥエーハ 2 8の回収を行った。
上記方法の結果、回収される貼り合わせゥエーハ 2 7及び残存ゥエーハ 2 8には、 剥離面同士がこすり合うために生じる欠陥や欠損のほか、 ゥ ーハ端面や裏面にお いてもキズゃ汚染等が生じているものは見当たらなかった。 また、 製品のスループ ットも向上することが確認された。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 第一ゥエーハめ主表面から水素イオンと希ガスイオンとハロゲンガスィォ ンのうちの少なくとも一種類をイオン注入して第一ゥエーハ内部にイオン注入層を 形成し、 前記第一ゥエーハのイオン注入を行った主表面を第二ゥヱーハの主表面と 密着させて、 前記密着後の第一ゥニーハと第二ゥエーハ （以下、 密着ゥエーハとも いう） を熱処理することにより、 前記第一ゥヱーハを前記イオン注入層にて薄膜状 に剥離する貼り合わせゥェーハの作製工程と、
前記貼り合わせゥヱーハの作製工程後に、 互いに重なった状態でゥヱーハ支持具 に支持されている前記貼り合わせゥェーハ及び前記第一ゥェーハの残部をなす残存 ゥエーハのうち少なくとも一方を、 ベルヌ一イチャックにより吸引 ·保持する形で 回収するゥエーハ回収工程と、
を有することを特徴とする貼り合わせゥエーハの製造方法。
2 . 前記ゥヱーハ回収工程において、 前記貼り合わせゥヱーハと前記残存ゥェ ーハとが、 上下方向に積層された状態で前記ゥエーハ支持具に支持され、
前記べルヌーイチャックにより、 それら積層された前記貼り合わせゥエーハ及ぴ 残存ゥエーハを上側に位置するものから順次吸引 ·回収することを特徴とする請求 の範囲第 1項に記載の貼り合わせゥエーハの製造方法。
3 . 前記ゥエーハ回収工程において、 前記べルヌーイチャッグは、 前記ゥエー ハ支持具上の前記貼り合わせゥエーハ及ぴ Z又は前記残存ゥエーハを保持するゥェ ーハ保持位置と、 その保持した前記貼り合わせゥェーハ及び/又は残存ゥエーハを 回収するゥエーハ回収位置との間で移動可能とされており、
前記ゥエーハ保持位置にて前記貼り合わせゥヱーハ及び Z又は前記残存ゥエーハ を吸引 '保持し、 その状態で前記ゥヱーハ回収位置へ移動し、 該ゥエーハ回収位置 にて保持解除することにより、 前記貼り合わせゥエーハ及び/又は前記残存ゥエー ハを回収することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の貼り合わせゥ エーハの製造方法。
4 . 前記貼り合わせゥエーハに対応する貼り合わせゥエーハ回収位置と、 前記 残存ゥエーハに対応する残存ゥエーハ回収位置とが異なる位置に設定されているこ とを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の貼り合わせゥヱーハの製造方法。
5 . 前記ゥエーハ回収工程は、 前記貼り合わせゥエーハ及び残存ゥエーハが連 続的又は断続的に搬送される搬送経路上にて行なわれ、
該ゥヱーハ回収工程において、 前記搬送経路上の前記ゥ m ハ保持位置から、 前 記搬送経路から水平方向に外れて位置する前記ゥ ーハ回収位置に前記貼り合わせ 'ゥヱーハ及び前記残存ゥヱーハを移動させることを特徴とする請求の範囲第 3項又 は第 4項に記載の貼り合わせゥヱーハの製造方法。
6 . 前記ゥエーハ回収工程において、 前記貼り合わせゥエーハ回収位置及ぴ前 記残存ゥエーハ回収位置が、 前記搬送経路の左右に振り分けて設定されていること を特徴とする請求の範囲第 5項に記載の貼り合わせゥェーハの製造方法。
7 . 前記ゥエーハ回収工程において、 前記貼り合わせゥエーハを保持するため の貼り合わせゥューハ保持位置と、 前記残存ゥエーハを保持するための残存ゥエー ハ保持位置とが、 前記搬送経路上の異なる位置に設定されており、
前記貼り合わせゥエーハを、 前記貼り合わせゥ -ーハ保持位置から前記貼り合わ せゥエーハ回収位置に移動し、 前記残存ゥエーハを、 前記残存ゥエーハ保持位置か ら前記残存ゥェーハ回収位置に移動することを特徴とする請求の範囲第 5項又は第 6項に記載の貼り合わせゥヱーハの製造方法。
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