WO2003012873A1 - Soi wafer producing method, and wafer separating jig - Google Patents

Soi wafer producing method, and wafer separating jig Download PDF

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soi
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Hiroyuki Takahashi
Kiyoshi Mitani
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0428Apparatus for mechanical treatment or grinding or cutting
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10P90/1906Preparing SOI wafers
    • H10P90/1914Preparing SOI wafers using bonding
    • H10P90/1916Preparing SOI wafers using bonding with separation or delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W10/10Isolation regions comprising dielectric materials
    • H10W10/181Semiconductor-on-insulator [SOI] isolation regions, e.g. buried oxide regions of SOI wafers
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    • Y10S414/00Material or article handling
    • Y10S414/135Associated with semiconductor wafer handling

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing SOI and a wafer separating jig that can be used for the method.
  • a silicon single crystal layer is formed on an insulator layer such as a silicon oxide film by S O I (S i l i con on
  • the smart cut method as shown in FIG. 1, at least one of a pondu wafer 31 in which an ion implantation layer 41 is formed and a base wafer 32 in which an SOI layer 40 is to be formed.
  • the heat treatment is performed in a state in which the one of the layers A and B is in close contact with each other via an insulating layer 33 such as an oxide film forming the surface layer of the main surface on the bonding side.
  • an insulating layer 33 such as an oxide film forming the surface layer of the main surface on the bonding side.
  • an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an SOI wafer without causing a scratch on the surface of the wafer and an wafer separating jig that can be used for the method.
  • a method for producing an SOI wafer of the present invention comprises:
  • Bondue 18 having an ion-implanted layer formed therein and a base wafer on which an SOI layer is to be formed are interposed via at least one of the wafers with an insulator layer forming the main surface layer on the bonded side main surface.
  • the surface layer of the main surface on the bonding side of the pondu wafer is peeled off as an SOI layer by an ion implantation layer, and the SOI wafer is obtained by bonding to a base wafer.
  • the laminated body of the SOI layer obtained in the S 0 I layer forming step and the remaining layer, which is the remaining part of the bond 18 after peeling, is held so that one is on the top and the other is on the bottom.
  • the present invention is a method for manufacturing a bonded SOI layer based on a smart cut method in which an SOI layer is formed by performing ion implantation as described above.
  • the separation of the OI-18 and the remaining 18 is performed by sliding one of them in the in-plane direction with respect to the other. By doing so, it is possible to suppress the occurrence of scratches due to contact between the wafers. Since the separation between the SOI layer and the residual layer can be reliably performed without causing scratches, it is possible to improve the manufacturing yield.
  • the following jig can be used as a support in the method for producing SOI-18 of the present invention. That is, the wafer separation jig of the present invention
  • a support surface for supporting the laminate in the thickness direction, and a jig for the lower wafer in the laminate A first stop on a support surface that is height-adjusted so as to prevent sliding movement with respect to the upper wafer and to allow sliding movement with respect to the lower wafer.
  • the stack is placed on the support surface and tilted, and the upper wafer is slid relative to the lower wafer by its own weight in the in-plane direction to separate them from each other. It is characterized by.
  • the wafer separation jig of the present invention for example, the above-described stacked body of the SOI wafer 18 and the remaining wafer 18 can be easily and individually formed without causing scratches on the main surface of the wafer. ⁇ Can be separated into eight. This makes it possible to improve the production yield as compared with the case where a vacuum chuck is used.
  • Figure 1 is an illustration of the manufacturing process of SO I-A8 using the smart cut method.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the port used for heat treatment, taken in a direction parallel to the PA-8.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of a port used for heat treatment in a direction parallel to the arrangement direction of ports 18.
  • FIG. 3 is an overall view of the first separation jig of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment in which a laminate of the remaining wafer and the SOI wafer is recovered from the port after the heat treatment by using the wafer separation jig of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an embodiment in which wafers after heat treatment are separated from each other using the wafer separation jig of the present invention.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an embodiment of a method of sliding the upper wafer by jetting gas while holding the laminate substantially horizontally.
  • FIG. 6B is a view for explaining a mode of a method of sliding by moving only the upper wafer in the same state as in FIG. 6A by horizontally pressing the upper wafer.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional SOI wafer recovery method.
  • FIG. 8 is a view for explaining a method of collecting a laminate when heat treatment is performed in an oven-type heat treatment furnace.
  • FIG. 9A is a view showing another form of the e-ha separating jig.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view of FIG. 9A.
  • FIG. 10A is a diagram showing a result of a surface inspection of SOI ⁇ A8 by a conventional separation method.
  • Figure 1 0 B is the best mode for carrying out the Figure c invention showing the results of surface examination of SOI Ueha by the separation method of the present invention
  • the manufacturing method of the SOI device of the present invention is a manufacturing method based on the smart cut method as described above.
  • the smart cut method is as illustrated in Fig. 1.
  • two silicon single crystal wafers 31 and 32 are prepared, and the following processing is performed.
  • At least one of the main surfaces of the silicon single crystal wafers is made of a known silicon such as a thermal oxidation method or a CVD method.
  • An oxide film 33 is formed in advance by an oxide film forming method. This oxide film 33 can be replaced by a silicon nitride film, but a silicon oxide film is optimal because it is excellent in terms of insulation and ease of manufacturing.
  • At least one element selected from light elements such as hydrogen, rare gas and halogen is ionized, ion-implanted from the main surface of the silicon single crystal wafer 31 (Bondaueha), and an ion-implanted layer is formed therein. 4 Form 1.
  • the other is a base wafer 32 on which the S ⁇ I layer 40 is to be formed.
  • the base wafer 32 and the pondu wafer 31 are brought into close contact with each other via the oxide film 33 formed on the main surface portion on the bonding side, and then a temperature of about 400 to 600 ° C. Perform heat treatment.
  • the release layer 41 ' is formed by the above-described ion implantation layer 41, and the SOI layer 40 bonded to the base wafer 32 is formed.
  • the above is the SOI wafer formation process. is there.
  • the silicon bond is broken.
  • the bonding process of the SII layer 40 to the base wafer 32 and the peeling process of the SOI layer 40 from the pondu wafer 31 are simultaneously proceeding.
  • the remaining wafer 38 and the SOI wafer 39 are overlapped by a very weak bonding force at a portion which is slightly terraced without being separated.
  • the SOI wafer 39 is recovered, and then a temperature higher than that of the heat treatment by the smart cut method, for example, 110 to 120 It is desirable to perform the heat treatment again at a temperature of about 0 ° C.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a quartz port 10 for holding a wafer, introducing it into a heat treatment furnace, and performing heat treatment.
  • FIG. 2A is a sectional view in a direction parallel to the wafer
  • FIG. 2B is a sectional view in a direction parallel to the arrangement direction of the wafers.
  • the ponde wafer 31 and the base wafer 32 are placed in the heat treatment furnace while maintaining a close contact state by the port 10 supporting the wafer 18 by three support portions 11, 11, and 12. be introduced.
  • the port 10 of the embodiment shown in FIG. 2 is extremely excellent in productivity because a considerable number of wafers can be batch-processed.
  • wafers are separated from each other without using a chuck as follows.
  • the stacked body 34 of the SOI wafer 39 obtained in the SOI wafer forming step and the remaining wafer 38, which is the remaining part of the pondu wafer 31 after peeling is placed on one side and the other is on the other side. Hold it so that it is lower, and slide the upper ⁇ A8 relatively to the lower ⁇ A8 in the in-plane direction. Therefore, from the state held at port 10, two cards are once collected and separated from them. In this way, it is possible to suppress the occurrence of scratches due to the rubbing of the A8s during the separation of the Aeh.
  • the SOI wafer 39 is supported as a fixed side, It is advisable to slide the remaining wafer 38 as the upper wafer. This is preferable because the main surface of the SOI wafer 39 on which the SOI layer 40 is formed does not come into contact with another at all even after the two are separated.
  • the upper wafer is slid by its own weight by tilting the stacked body 34 with only the lower wafer fixed.
  • the method can be suitably adopted. Since it is only necessary to incline the laminate 34, the equipment and tools necessary for this step can be made extremely simple.
  • the stacked body 34 is placed so as to be fitted into a concave portion formed shallower than the lower wafer so that only the lower wafer can be fixed, and this is placed substantially horizontally.
  • the gas G is injected from the in-plane direction of the wafer A to slide and move the upper wafer.
  • FIG. 6B in the same state as in FIG. 6A, only the upper wafer is pressed from the peripheral edge toward the center of the antenna 8 by the arm 13 whose position can be finely adjusted.
  • it may be a method of sliding.
  • the jig 18 has a plate shape as a whole, and has a support surface 1 p for supporting the laminate 34 in the thickness direction, and a jig for the lower jaw 18 of the laminate 34.
  • the laminated body 34 is placed on the support surface 1 p and the ⁇ a separation jig 1 is tilted, the upper ⁇ ⁇ ⁇ a is slid relative to the lower ⁇ a by its own weight in the in-plane direction and separated from each other. Leads to.
  • the first stopper can be configured as, for example, a step portion 2 in which a step smaller than the thickness of the lower wafer is formed.
  • the lower wafer is prevented from sliding by being hooked on the stepped part 2, and only the upper wafer 18 slides in the inclined direction. Moving. Step 2 is on the periphery of the lower side Because it only touches, there is no danger of scratches on the surface of e-ha.
  • the laminated body 34 slides down when inclined in the direction opposite to the direction at the time of separation of the wafer.
  • a second stopper for preventing the air pressure can be configured as a hook-shaped portion 3 adjusted and arranged so that the laminate 34 is held inside the laminate.
  • the periphery of the stacked body 34 fits into the hook-shaped portion 3 in such a manner as to have an appropriate clearance, and the stacked body 34 can be directly collected from the port 10 described above.
  • the evaporator jig 1 has an erecting unit 4 for collecting and holding the separated upper ewafer below the stepped portion 2 in the inclination direction for evaporating the evaporator, and holds the lower eha8. It is provided in a form extending from the region where After separation, the upper part of the collecting section 4 and the lower side of the step 18 remain on the opposite side (the supporting position of the laminated body 34) across the stepped part 2, and are easily collected for each wafer. it can. Also, guides 5 are provided on both sides of the wafer separating jig 1 so that the wafer 18 does not fall off the jig even if it is slightly tilted in a direction other than the predetermined tilt direction.
  • FIG. 9A shows another embodiment of the wafer separating jig 1 ′.
  • the step 2 ′ smaller than the thickness of the lower ⁇ 18 formed in an arc shape on the support surface 1 p functions as a first stopper.
  • the high place side becomes the e-ha collecting section 4' where the upper wafer should be collected, and the low side side functions as the nystopper.
  • It has a hook-shaped part 3.
  • the shape of the wafer separation jig 1, that is, the shape of the hook-shaped portion 3 ′ is adjusted so that the laminate 34 can be easily collected from the port or susceptor.
  • FIG. 4 shows a state in which the laminate 34 is recovered from the port 10 using the wafer separation jig 1 shown in FIG. 3 based on the method of the present invention described above.
  • the plate-shaped wafer separation jig 1 is approached from the SII wafer 39 side while keeping the wafer (stacked body 34) held in the port 10 substantially parallel.
  • ⁇ Eja separation jig 1 has hook-shaped part 3 side
  • the hook-shaped part 3 can be inserted between the center support part 12 of the port 10 and the support parts 11 on both sides.
  • the wafer separating jig 1 is lowered so that the hook-shaped part 3 is located slightly below the lower end of the laminated body 34.
  • the collecting unit 4 is gradually inclined with respect to the horizontal line HL so that the collecting unit 4 is on the lower side.
  • the remaining wafer 1838 which is the upper wafer, slides and reaches the recovery section 4 via the stepped portion 2.
  • the laminate 34 when heat treatment is performed in the oven-type heat treatment furnace 20, the laminate 34 is held substantially horizontally by the susceptor 21, and thus it is preferable to recover the laminate 34 in this state.
  • a susceptor 21 for holding a wafer 23 and an opening 22 for inserting a wafer separating jig 1 below the laminate 34 are formed in the susceptor 21. It is preferable that the laminated body 34 after the heat treatment can be moved to the wafer separating jig 1 in a form of being picked up from below to smoothly proceed to the wafer separating step.
  • the form can also be exemplified as an alternative to the form in which the step portion 2 is provided. Specifically, a sheet-like material having a large frictional resistance may be attached to the support surface 1p, or a rough surface processing may be performed on the support surface 1p to improve the frictional resistance. This has the advantage that the step 2 can be omitted.
  • a plurality of SOI wafers 39 were produced according to the method shown in FIG.
  • the thickness of the oxide film 33 in the bond 31 was set to 145 nm, and H + ions were implanted under the conditions of an accelerating voltage of 56 keV and a dose of 5.5 ⁇ 10 16 cm ⁇ 2 . Under these conditions, an SOI layer 40 having a thickness of about 330 nm is formed.
  • the heat treatment was performed for 30 minutes at a temperature of 500 ° C. in an inert atmosphere using a mixed gas of Ar and N 2 using the port 10 in the form shown in FIG.
  • the port 10 was taken out of the heat treatment furnace, and the SOI wafer 39 and the remaining wafer 38 were separated and recovered by a method using a vacuum chuck 36 as shown in FIG.
  • SO I Ueha 39 after recovery after further subjected to heat treatment for 2 hours at temperature of 1100 ° C, SO obtained in the t thus subjected to surface polishing (take cash l OO nm) I Ueha 39
  • the surface of the sample was inspected with an optical surface inspection device (SP-1 manufactured by KLA Tencor Co., Ltd.), and the occurrence of scratches was examined.
  • SP-1 manufactured by KLA Tencor Co., Ltd.

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

明 細 書
S O Iゥエー八の製造方法およびゥエーハ分離治具 技術分野
本発明は、 S O Iゥエー八の製造方法およびそれに使用できるゥェ一ハ分離治具 に関するものである。 背景技術
シリコン酸化膜などの絶縁体層上にシリコン単結晶層を S O I (S i l i con on
Insu l at or) 層として積層形成した S O Iゥェ一ハの代表的な製造方法として、 貼り 合わせ法がよく知られている。 中でも、 シリコン単結晶にイオンを注入して熱処理 することにより、 注入されたイオンの存在する屢において、 シリコンの結晶格子が 部分的に切断される現象を利用して S O I層を形成するイオン注入剥離法、 いわゆ るスマートカット法 (登録商標) が注目を浴びている。
スマートカット法においては、 図 1に示すように、 内部にイオン注入層 4 1が形 成されたポンドゥエーハ 3 1と、 S O I層 4 0が形成される予定のベ一スウェーハ 3 2とを、 少なくともいずれか一方のゥエー八の貼り合わせ側主表面表層部をなす 酸化膜等の絶縁体層 3 3を介して密着させた状態で熱処理を行う。 該熱処理により イオン注入層 4 1にてポンドゥエーハ 3 1の貼り合わせ側主表面表層部を S O I層 4 0として剥離するとともに、 ベ一スウェーハ 3 2に接合することにより S O Iゥ エーハ 3 9が得られる。
上記製造過程において、 ボンドゥエ一ハ 3 1の残部である残存ゥェ一ハ 3 8と S. O Iゥエーハ 3 9との分離を、 従来は以下のようにして行っていた。 図 7に示すよ うに、 熱処理終了後、 炉から取り出されたボート 3 0の保持溝 3 0 aには、 残存ゥ エーハ 3 8と S O Iゥエーハ 3 9とが重ね合わせ状態で保持されている。 真空チヤ ック 3 6を用い、 残存ゥエーハ 3 8または S O Iゥェ一ハ 3 9の裏面側からチヤッ クして、 これを回収する。
ところが、 図 7に示すように真空チャックを用いると、 ゥエーハ同士の平行な位 置関係を保ちつつ接触しないように分離させることが難しい。 分離すべきゥエーハ 同士が擦れあうと、 表面にキズが生じてしまう。 特に、 S〇 Iゥェ一ハの側にキズ が生じると歩留まりの低下を招くので好ましくない。
そこで本発明は、 ゥエーハ表面にキズを発生させることなく S O Iゥエーハを製 造する方法およびそれに使用できるゥエーハ分離治具を提供することを課題とする, 発明の開示
上記課題を解決するために、 本発明の S O Iゥエーハの製造方法は、
内部にイオン注入層が形成されたボンドゥエ一八と、 S O I層が形成される予定の ベ一スウェーハとを、 少なくともいずれか一方のゥエーハの貼り合わせ側主表面表 層部をなす絶縁体層を介して密着させた状態で熱処理を行うことにより、 ポンドゥ エーハにおける貼り合わせ側主表面表層部を S O I層としてイオン注入層にて剥離 するとともに、 ベ一スウェーハに接合することにより S O Iゥエーハを得る S O I ゥェ一ハ形成工程と、
S 0 Iゥエーハ形成工程にて得られる S O Iゥエー八と、 剥離を生じた後のボン ドゥエ一八の残部である残存ゥエー八との積層体を一方が上、 他方が下となるよう に保持し、 その下側ゥェ一ハに対し上側ゥエーハを面内方向に相対的に滑らせるこ とにより両者を互いに分離させるゥエーハ分離工程と、
を含むことを特徵とする。
上記本発明は、 前述したようにイオン注入を行って S O I層を形成するスマート カツト法に基づく貼り合わせ S O Iゥエー八の製造方法であり、 熱処理後に行う S O Iゥェ一八と残存ゥヱ一八との分離を、 一方を他方に対して面内方向に滑らせる 形で行なうようにしたものである。 このようにすると、 ゥエーハ同士の接触による キズの発生を抑制することができる。 S O Iゥエー八と残存ゥェ一八との分離を、 キズを生じさせることなく確実に行えるので、 製造歩留まりを向上させることが可 能となる。
なぜ、 ゥエーハ同士が擦れ合わないのかは、 次のように説明できる。 スマート力 ット法においてゥェ一八剥離のための熱処理を行うと、 イオン注入層に存在するィ オンがガス化し、 シリコンの結合が切断されて割れ (剥離) が生じる。 その結果、 S 0 Iゥェ一八と残存ゥエーハとの間には微小な隙間が形成される。 この隙間があ るために、 ゥエーハ同士をほとんど擦れ合わせることなく、 一方のゥエーハを他方 に対して滑り移動させることができるのである。
滑り移動を実現する具体的な方法としては、 下側ゥェ一八のみ固定保持した状態 で積層体を傾斜させることにより、 上側ゥェ一ハを自重により滑り移動させるとい う方法が採用できる。 イオン注入層においては、 熱処理後、 ほとんど全面において 剥離が生じ微小な隙間が形成されるが、 研磨ダレが存在するゥェ一ハ外周部のごく 僅かな部分では剥離が発生せず、 ゥェ一ハ同士の接合に寄与するテラス状接合部と して残る。 この接合力はごく弱いので、 下側ゥェ一ハを固定した状態で傾斜させる のみで、 上側ゥェ一ハは自重により滑り移動していき、 互いのゥエーハは分離する に至る。 このように、 傾けて滑らせるだけなので、 真空チャックのような高価な道 具も全く必要ないし、 行うべき操作も非常に簡単である。
ところで、 上記本発明の S O Iゥヱ一八の製造方法における支持体として、 以下 のような治具を使用することができる。 すなわち、 本発明のゥエーハ分離治具は、
1対のゥエーハが重なり合った状態の積層体を、 個別のゥエーハに分離させるため の治具であって、
積層体を厚さ方向に支持する支持面と、 積層体における下側ゥエーハの当該治具 に対する滑り移動を阻止するとともに、 上側ゥェ一八の下側ウェ^ "ハに対する滑り 移動を許容するように高さ調整された支持面上の第一ストツバとを備え、
支持面に積層体を載せて傾け、 上側ゥェ一ハを自重により下側ゥェ一ハに対して 面内方向に相対的に滑り移動させて、 両者を互いに分離させるように構成されたこ とを特徴とする。
上記本発明のゥエーハ分離治具を用いれば、 例えば前述した S O Iゥェ一八と残 存ゥェ一八との積層体をゥエーハの主表面にキズを生じさせること無く、 しかも容 易に個別のゥエー八に分離させることができる。 これにより、 真空チャックを用い る場合よりも製造歩留まりを向上させることが可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 スマートカット法による S O Iゥエー八の製造工程説明図。
図 2 Aは、 熱処理に用いられるポートのゥエー八と平行な方向での断面図。 図 2 Bは、 熱処理に用いられるポートのゥェ一八の並び方向と平行な方向での断 面図。
図 3は、 本発明のゥェ一 Λ分離治具の全体図。
図 4は、 熱処理後、 残存ゥェ一八と S O Iゥエー八との積層体を本発明のゥエー ハ分離治具を用いてポートから回収する態様を示す模式図。
図 5は、 本発明のゥエーハ分離治具を用い、 熱処理後のゥェ一ハ同士を分離させ る態様を示す模式図。
図 6 Aは、 積層体を略水平に保持した状態でガスの噴出により上側ゥェ一ハを滑 り移動させる方法の態様を説明する図。
図 6 Bは、 図 6 Aと同じ状態で上側ゥェ一ハのみをアームにより水平方向に押圧 することにより滑り移動させる方法の態様を説明する図。
図 7は、 従来の S O Iゥェ一ハの回収方法を説明する図。 図 8は、 オーブン型熱処理炉で熱処理を行う場合の積層体の回収方法を説明する 図。
図 9 Aは、 ゥエーハ分離治具の別形態を示す図。
図 9 Bは、 図 9 Aの断面図。
図 1 0 Aは、 従来の分離方法による S O Iゥエー八の表面検査の結果を示す図。 図 1 0 Bは、 本発明の分離方法による S O Iゥエーハの表面検査の結果を示す図 c 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
本発明の S O Iゥエー八の製造方法は、 前述したようにスマートカット法に基い た製造方法である。 スマートカット法については、 図 1に例示した通りである。
まず、 2枚のシリコン単結晶ゥェ一ハ 3 1, 3 2を用意して、 以下の処理を施す 少なくともいずれか一方のゥエー八の主表面に熱酸化法、 C V D法等の公知のシリ コン酸化膜形成方法により予め酸化膜 3 3を形成しておく。 この酸化膜 3 3は、 シ リコン窒化膜でも代用できるが、 シリコン酸化膜は絶縁性、 製造容易性の点におい て優れるので最適である。 水素、 希ガスおよびハロゲン等の軽元素の中から選ばれ る少なくとも 1種類の元素をイオン化し、 上記シリコン単結晶ゥエーハ 3 1 (ボン ドゥエーハ) の主表面よりイオン注入するとともに、 内部にイオン注入層 4 1を形 成する。 他方は、 S〇 I層 4 0が形成される予定のベ一スウェーハ 3 2とする。
次に、 貼り合わせ側の主表面部に形成された酸化膜 3 3を介して上記ベースゥェ ーハ 3 2とポンドゥエーハ 3 1とを密着させたのち、 約 4 0 0〜6 0 0 °Cの温度で 熱処理を行う。 この熱処理により、 前述したイオン注入層 4 1にて剥離層 4 1 ' を 形成するとともに、 ベースウェーハ 3 2に接合された形の S O I層 4 0を形成する 以上が S O Iゥェ一ハ形成工程である。
剥離層 4 1 ' は、 イオン注入層 4 1に存在していた軽元素が熱処理によりガス化 して、 シリコンの結合が切断されて生じたものである。 熱処理を行っている最中は、 ベースウェーハ 3 2への S〇 I層 4 0の接合過程と、 ポンドゥエーハ 3 1からの S O I層 4 0の剥離過程とが同時に進行している。 熱処理終了後、 残存ゥエーハ 3 8 と S O Iゥェ一ハ 3 9とは、 剥離せずにわずかにテラス状に残存した部分のごく弱 い結合力により重なり合つている。 なお、 ベースウェーハ 3 2と S O I層 4 0との 強固な接合を実現するために、 S O Iゥエーハ 3 9を回収したのちスマートカツト 法での熱処理よりも高い温度、 たとえば 1 1 0 0〜1 2 0 0 °C程度の温度で再度熱 処理を行うことが望ましい。
図 2は、 ゥエーハを保持させて熱処理炉内に導入し、 熱処理を行うための石英製 ポート 1 0の断面模式図である。 図 2 Aはゥエーハと平行な方向での断面図、 図 2 Bはゥェ一ハの並び方向と平行な方向での断面図をそれぞれ示している。 ポンドゥ ェ一ハ 3 1およびべ一スウェーハ 3 2は、 3箇所の支持部 1 1, 1 1, 1 2でゥェ 一八を支持するポート 1 0によって密着状態が維持されつつ、 熱処理炉内に導入さ れる。 図 2に示す形態のポート 1 0は、 相当枚数のゥエーハをバッチ処理できるた め生産性に非常に優れる。 その一方で、 S O Iゥエーハ形成工程の後に行わなけれ ばならないゥェ一ハ同士の分離工程においては、 1枚ずつチャックして回収しょう とするとゥェ一ハ同士の接触を免れず、 ゥエー八の表面にキズが生じやすい。
本発明においては、 チャックを用いずゥェ一ハ同士の分離を次のようにして行う。 すなわち、 S O Iゥエーハ形成工程にて得られる、 S O Iゥェ一ハ 3 9と剥離を生 じた後のポンドゥエーハ 3 1の残部である残存ゥエーハ 3 8との積層体 3 4を一方 が上、 他方が下となるように保持し、 その下側ゥエー八に対し上側ゥエー八を面内 方向に相対的に滑らせる。 従って、 ポート 1 0に保持されている状態から、 一旦 2 枚まとめて回収し、 それから分離させることになる。 このようにすれば、 ゥエーハ の分離時にゥエー八同士が擦れ合うことに基づくキズの発生を抑制できる。
上記のゥエーハ分離工程においては、 S O Iゥエーハ 3 9を固定側として支持し、 残存ゥェ一ハ 3 8を上側ゥエーハとして滑り移動させるとよい。 そうすれば、 両者 が分離した後も、 S 0 Iゥェ一ハ 3 9の S O I層 4 0の形成されている主表面が他 のものに接触することも全くないので好ましい。
ゥェ一ハを滑り移動させるための具体的な手段としては、 たとえば下側ゥエーハ のみ固定保持した状態で積層体 3 4を傾けることにより、 上側ゥェ一ハを自重によ り滑り移動させるという方法を好適に採用できる。 積層体 3 4を傾斜させるのみで よいので、 この工程に必要な設備や道具を極めて簡便なものにできる。
また、 図 6 Aに示すように、 下側ゥェ一ハのみ固定できるように、 下側ゥエーハ よりも浅く形成された凹部にはめ込む形で積層体 3 4を載置して、 これを略水平に 保持した状態で、 ゥエー八の面内方向からガス Gを噴射して上側ゥェ一ハを滑り移 動させるという方法も適用できる。 さらに図 6 Bに示すように、 図 6 Aと同じ状態 にて、 位置の微調整が可能なアーム 1 3により、 上側ゥェ一ハのみを周縁部からゥ エー八の中心方向に押圧することによって、 滑り移動させるという方法でもよい。 上記したように、 積層体 3 4を傾斜させて S O Iゥエーハ 3 9と残存ゥエーハ 3 8とを分離する工程に、 図 3に示すゥエーハ分離治具 1を好適に使用できる。 ゥェ 一八分離治具 1は全体として板状の形態を有し、 積層体 3 4を厚さ方向に支持する 支持面 1 pと、 積層体 3 4における下側ゥェ一八の当該治具 1に対する滑り移動を 阻止するとともに、 上側ゥエー八の下側ゥェ一ハに対する滑り移動を許容するよう に高さ調整された支持面 1 P上の第一ストツバとを備える。 上記支持面 1 pに積層 体 3 4を載せてゥエーハ分離治具 1を傾ければ、 上側ゥエーハは自重により下側ゥ エーハに対して面内方向に相対的に滑り移動して、 互いに分離するに至る。
図 3に示すように、 第一ストッパは、 たとえば下側ゥエーハの厚さよりも小さい 段差が形成された段差部 2として構成できる。 このようにすれば、 積層体 3 4を傾 斜させたとき、 下側ゥェ一ハは該段差部 2に引っ掛かる形にて滑り移動が阻止され、 上側ゥェ一八だけが傾斜方向に滑り移動する。 段差部 2は、 下側ゥェ一八の周縁に 当接するのみであるから、 ゥエー八の表面にキズがっく恐れもない。
さらに、 下側ゥェ一ハを保持する領域を挟んで第一ストツバ (段差部 2 ) と反対 側には、 ゥエー八の分離時と逆方向に傾斜させたときの積層体 3 4の滑り落ちを阻 止する第二ストッパを備える。 この第二ストッパは、 積層体 3 4が自身の内側に保 持されるように調整 ·配置された鉤状部 3として構成できる。 この鉤状部 3に、 積 層体 3 4の周縁部が適度なクリアランスを有する形にてはまり込み、 前述したポー ト 1 0より該積層体 3 4を直接回収することが可能となる。
また、 ゥエーハ分離治具 1には、 ゥエーハ分離のための傾斜方向における、 段差 部 2よりも下方に、 分離後の上側ゥエーハを回収 '保持するための回収部 4が、 下 側ゥエー八を保持する領域から延びる形態で設けられている。 分離後には、 この回 収部 4に上側ゥエー八、 段差部 2を挟んで反対側 (積層体 3 4の支持位置) に下側 ゥェ一八がそれぞれ残留し、 簡単に各ゥエーハごとに回収できる。 また、 ゥエーハ 分離治具 1の両サイドにはガイド 5が設けられており、 所定の傾斜方向以外に多少 傾けてもゥェ一八が治具から脱落する恐れはない。
また、 ゥェ一ハ分離治具 1 ' の別形態を図 9 Aに示す。 ゥエー八分離治具 1 ' は、 支持面 1 pに円弧状に形成された下側ゥェ一八の厚さよりも小さい段差 2 ' が第一 ストッパとして機能する。 断面図 (図 9 B ) にも示す通り、 その段差 2 ' を境界に して、 高所側は上側ゥェ一ハを回収すべきゥエーハ回収部 4 ' となり、 低所側に第 ニストツパとして機能する鉤状部 3を備える。 なお、 ゥエーハ分離治具 1の形状、 すなわち鉤状部 3 ' 側の形状は、 ポートやサセプ夕から積層体 3 4を回収しやすい ように調整される。
前述した本発明の方法に基づき、 図 3に示したゥェ一ハ分離治具 1を用いてポ一 ト 1 0から積層体 3 4を回収するときの様子を図 4に示す。 まず、 板状のゥェ一ハ 分離治具 1を、 ポート 1 0に保持されたゥエーハ (積層体 3 4 ) と概ね平行に保ち つつ、 S〇 Iゥェ一ハ 3 9側から接近させる。 ゥエーハ分離治具 1は、 鉤状部 3側 において二股に分かれており、 ポート 1 0の中央の支持部 1 2と両サイドの支持部 1 1との間に鉤状部 3を進入させることができる。 そこで、 鉤状部 3が積層体 3 4 の下端よりも若干下に位置するようにゥエーハ分離治具 1を下降させる。 そして、 鉤状部 3に積層体 3 4の下端周縁部を引っ掛ける形にてはめ込み、 その状態を保持 しつつ上昇させる。 続いて、 図 5に示すように回収部 4が下側となるように、 水平 線 H Lに対して徐々に傾斜させる。 この操作に伴い、 上側ゥェ一ハである残存ゥェ 一八 3 8が滑り移動して、 段差部 2を経て回収部 4に到達する。
一方、 図 8に示すように、 オーブン型熱処理炉 2 0で熱処理を行う場合、 積層体 3 4はサセプタ 2 1によって略水平に保持されているので、 この状態のままで回収 することが好ましい。 たとえば、 ゥェ一ハを保持するためのザダリ 2 3と、 ゥエー ハ分離治具 1を積層体 3 4の下方に挿入するための開放部 2 2とをサセプ夕 2 1に 形成しておくと、 熱処理後の積層体 3 4を下方からすくい上げる形にてゥエーハ分 離治具 1へ移動させて、 ゥェーハ分離工程にスムーズに移行できるので好適である < また、 本実施形態ではゥエーハ分離治具 1は、 安価で加工が容易であるという理 由からアクリル板にて構成してあるが、 フッ素樹脂など他の樹脂材料はもちろん、 ゥエー八の汚染を防止するために、 石英や S i Cなどの材料を使用して構成するこ ともできる。 また、 積層体 3 4を傾斜させ、 上側ゥェ一八が滑り移動を開始しても. 下側ゥエーハは支持面 1 pとの摩擦抵抗により位置決め保持されるようにする下側 ゥエー八の固定形態も、 段差部 2を設ける形態の代替として例示できる。 具体的に は、 摩擦抵抗の大きいシ一ト状の材料を支持面 1 pに貼り付ける、 支持面 1 pに摩 擦抵抗を向上させるための粗面加工を施すなどの方法が例示できる。 このようにす れば、 段差部 2を省略できるという利点もある。
(実施例)
本発明の効果を確かめるために以下の実験を行った。 まず、 主表面の面方位が
( 1 0 0 ) 、 抵抗率 1 0 Ω · c m、 直径 2 0 0 mmのシリコン単結晶ゥエーハを用 意し、 図 1に示す方法に従って SO Iゥェ一ハ 39を複数作製した。 ボンドゥエ一 ハ 31における酸化膜 33の厚さは 145 nmとし、 加速電圧 56 keV、 ドーズ 量 5. 5 X 1016 cm— 2の条件で H+イオン注入を行った。 該条件によると約 34 0 nmの厚さの SO I層 40が形成される。 熱処理は、 図 2に示した形態のポート 10を用い、 A rと N2の混合ガスによる不活性雰囲気中、 500°Cの温度で 30分 間行った。 熱処理炉からポート 10を取り出して、 図 7に示すように真空チャック 36を用いる方法により、 SO Iゥェ一ハ 39と残存ゥェ一ハ 38とを分離して、 それぞれ回収した。 回収後の SO Iゥエーハ 39について、 さらに 1100°Cの温 度で 2時間熱処理を行ったのち、 表面のポリッシュ (取り代 l O O nm) を行った t このようにして得られた SO Iゥエーハ 39の表面を光学的表面検査装置 (KLA テンコール社製 SP— 1) で検査し、 キズの発生箇所を調べた。 複数の SO Iゥェ ーハ 39について調べた結果、 その全てに図 10 Aに示すように縞状のキズ痕が検 出された。
次に、 図 3に示した本発明のゥェ一ハ分離治具 1を用い、 前述した本発明の方法 に従って、 S〇 Iゥエーハ 39と残存ゥエーハ 38との分離を行った実験結果につ いて説明する。 他の条件は全く同じである。 キズの発生箇所を調べた結果を図 10 Bに示す。 本発明の方法により作製された SO Iゥェ一ハ 39には、 いずれのゥェ 一八に関しても図 10Aに見られたようなキズは検出されなかった。 この結果から も明らかなように、 本発明の方法を適用することにより、 ゥエー八にほとんどキズ を生じさせることなく SO Iゥエーハ 39を製造できる。
以上、 本発明は実施の形態に限定されるものではなく、 要旨を逸脱しない範囲に て種々の態様で実施できることはいうまでもない。 また、 図面は理解のための模式 的なものであることを断っておく。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 内部にイオン注入層が形成されたボンドゥエ一八と、 S O I層が形成される予 定のベースゥェ一ハとを、 少なくともいずれか一方のゥエー八の貼り合わせ側主表 面表層部をなす絶縁体層を介して密着させた状態で熱処理を行うことにより、 前記 ボンドゥエーハにおける貼り合わせ側主表面表層部を前記 S〇 I層として前記ィォ ン注入層にて剥離するとともに、 前記べ一スウェーハに接合することにより S〇 I ゥエー八を得る S O Iゥエーハ形成工程と、
前記 S O Iゥエーハ形成工程にて得られる前記 S O Iゥエー八と、 剥離を生じた 後の前記ボンドゥエ一八の残部である残存ゥェ一八との積層体を一方が上、 他方が 下となるように保持し、 その下側ゥェ一八に対し上側ゥエーハを面内方向に相対的 に滑らせることにより両者を互いに分離させるゥエーハ分離工程と、
を含むことを特徴とする S O Iゥェ一八の製造方法。
2 . 前記ゥエーハ分離工程において、 前記 S O Iゥエーハを固定側として支持し、 前記残存ゥエーハを滑り移動させることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の S O
Iゥェ一八の製造方法。
3 . 前記ゥェ一八分離工程において、 前記下側ゥェ一八のみ固定保持した状態で前 記積層体を傾斜させることにより、 前記上側ゥエーハを自重により滑り移動させる ことを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の S O Iゥエー八の製造方法 c 4 . 前記下側ゥエー八の滑り移動を阻止するとともに、 前記上側ゥェ一八の前記下 側ゥエー八に対する滑り移動を許容するように高さ調整された第一ストッパを、 前 記下側ゥエーハを支持する支持面上に備えた支持体を用い、
前記支持面に前記積層体を載せ、 前記積層体を前記分離のために傾斜させること
5 . 前記支持面に、 前記下側ゥエーハを挟んで第一ストツバと反対側に、 ゥエーハ の分離時と逆方向に傾斜させたときの前記積層体の滑り落ちを阻止する第ニストツ パを備えた前記支持体を用いることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の S O Iゥ エー八の製造方法。
6 . 前記分離のための傾斜方向における、 前記第一ストッパよりも下方に、 前記上 側ゥェ一八の回収部を備えた前記支持体を用い、 その回収部に分離後の上側ゥエー ハを回収 ·保持することを特徴とする請求の範囲第 4項または第 5項記載の S 0 I ゥェ一八の製造方法。
7 . 1対のゥエー八が重なり合った状態の積層体を、 個別のゥェ一八に分離させる ための治具であって、
前記積層体を厚さ方向に支持する支持面と、 前記積層体における下側ゥエー八の 当該治具に対する滑り移動を阻止するとともに、 上側ゥェ一八の下側ゥェ一八に対 する滑り移動を許容するように高さ調整された前記支持面上の第一ストッパとを備 え、
前記支持面に前記積層体を載せて傾斜させ、 前記上側ゥェ一八を自重により前記 下側ゥエーハに対して面内方向に相対的に滑り移動させて、 両者を互いに分離させ るように構成されたことを特徴とするゥェ一ハ分離治具。
8 . 前記支持面に、 前記下側ゥエーハを挟んで第一ストツバと反対側に、 ゥェ一ハ の分離時と逆方向に傾斜させたときの前記積層体の滑り落ちを阻止する第ニストツ パを備えたことを特徴とする請求の範囲第 7項記載のゥェ一八分離治具。
9 . 前記分離のための傾斜方向における、 前記第一ストツバよりも下方に、 分離後 の上側ゥエーハを回収 ·保持するための回収部を備えたことを特徴とする請求の範 囲第 7項または第 8項記載のゥエー八分離治具。
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