JP2019125731A - 貼り合わせウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テラス面が支持基板用ウェーハに設けられた貼り合わせウェーハを、安定的に製造することのできる貼り合わせウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】本発明による貼り合わせウェーハの製造方法は、テラス形成工程を、低番手砥石および該低番手砥石よりも番手の高い高番手砥石を備える面取りホイールを用いて行い、前記テラス形成工程は、前記低番手砥石を用いて、前記活性層用ウェーハの側から、前記活性層用ウェーハの面取り加工を経て、前記絶縁膜の面取り加工を行い、さらに、前記支持基板用ウェーハの面取り加工を行う粗面取り加工工程と、該粗面取り加工工程の後、前記高番手砥石を用いて、前記粗面取り加工工程により得られる加工面の仕上げ面取り加工を行う仕上げ面取り加工工程と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、貼り合わせウェーハの製造方法に関する。

半導体ウェーハとして、単結晶シリコンからなるシリコンウェーハおよびＧａＡｓ等の化合物半導体からなるバルクのウェーハ（以下、「バルクウェーハ」と呼ぶ場合がある。）が知られている。また、バルクウェーハの表面に絶縁膜を設け、該絶縁膜を介して、活性層用ウェーハと貼り合わせてなる貼り合わせウェーハが知られている。貼り合わせウェーハは、一般的に、活性層用ウェーハを更に薄膜化することにより活性層を形成し、該活性層が半導体デバイス形成領域して用いられる。なお、活性層用ウェーハは、バルクウェーハと同種のウェーハが用いられることもあれば、異種のウェーハが用いられることもある。

特に近年、高集積ＣＭＯＳ素子や高耐圧素子、さらにはイメージセンサ分野において、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）構造を有するＳＯＩウェーハが注目されている。このＳＯＩウェーハは、支持基板上に、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の絶縁膜、およびデバイス活性層として使用される単結晶シリコン層などの半導体層が順次形成された構造を有する。バルクのシリコン基板では素子と基板との間に発生し得る寄生容量が比較的大きいものの、ＳＯＩウェーハは寄生容量を大幅に低減できるため、デバイスの高速化、高耐圧化、低消費電力化等の点で有利である。

さて、ＳＯＩウェーハなどの貼り合わせウェーハには、チッピング防止などの種々の目的により、活性層の外周側に「テラス」と呼ばれる領域が形成されることがある。また、テラスが設けられた部分（テラス部）は、貼り合わせウェーハに半導体デバイスを作製するデバイス形成プロセスにおいて、ウェーハハンドリングに用いられることもある。

例えば、特許文献１には、図１に示すように、Ｓｉウェーハからなる支持基板９１０上に、シリコンからなる活性層９３０が酸化シリコン膜９２０を介して設けられたＳＯＩウェーハ９００が開示されている。このＳＯＩウェーハ９００において、活性層９３０の外周端が支持基板９１０の外周端よりも内側に位置しており、かつ、活性層９１０の周縁が面取りされている。また、このＳＯＩウェーハ９００におけるテラス面Ｔ_Ａは、支持体９１０に設けられている。なお、以降、本明細書において、支持基板の外周部における平坦面領域をテラス面Ｔ_Ａと称し、活性層の平坦面と、テラス面Ｔ_Ａとの間の傾斜面をテラス傾斜面Ｔ_Ｂと称することとする。テラス面Ｔ_Ａおよびテラス傾斜面Ｔ_Ｂを総称して「テラス部」と称することがある。

特許文献１によると、このＳＯＩウェーハ９００をデバイス形成プロセスに供しても、支持基板９１０および活性層９３０の接合面または活性層９３０の周縁でのチッピングが防止することができる。

特許文献１では、上述したテラス部を形成するため、以下の加工が行われる。まず、ウェーハクランプ台に保持された加工前の貼り合わせ基板を回転させながら、当該貼り合わせ基板を面取りホイールのダイヤモンド電着面に接近させる。そして、ウェーハクランプ台を昇降させて、面取りホイールの斜面を含む凹面と当接させることにより、支持基板用のシリコンウェーハおよび活性層用シリコンウェーハのそれぞれの周縁部に加工面を形成する。

特開平１−２２７４４１号公報

本発明者の検討によれば、上述した従来型の加工法では、量産時に加工形状の悪化が生じることが確認された。そのため、従来技術では、テラス面が支持基板用ウェーハに設けられた貼り合わせウェーハを、安定的に製造することはできなかった。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、テラス面が支持基板用ウェーハに設けられた貼り合わせウェーハを、安定的に製造することのできる貼り合わせウェーハの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記諸課題を解決するために鋭意検討した。上述した特許文献１に開示される従来型の加工法では、テラス部を形成するにあたり、面取りホイールに備わる単一の砥石によって面取り加工が全て行われる。ここで、貼り合わせウェーハにおいては、シリコンウェーハなどの半導体ウェーハに比べて絶縁膜の耐摩耗性が比較的高いため、砥石が破損または損耗するタイミングは、貼り合わせ面の絶縁膜を面取り研削する時が支配的である。そのため、仕上げ面取り可能な番手の高い砥石のみによって絶縁膜の面取りを続けると、加工ロットのロット後期では絶縁膜を研削できず、加工形状が悪化することとなる。一方で、粗い砥石、すなわち番手の低い砥石のみで面取りを行えば、絶縁膜による砥石の破損または損耗は生じ難くなるものの、加工歪みが過大となる。この場合、面取り後の加工歪みを除去するためのエッチングを多量に行う必要が生じるところ、エッチングを多量に行うと、活性層、絶縁膜および支持基板でエッチングレートの相違に起因して異方性が顕在化してしまう。

そこで本発明者は、テラス部を形成する際に、貼り合わせ面の絶縁膜の面取りを、番手の低い砥石を用いて行い、当該絶縁膜の面取り後に、番手の高い砥石を用いて仕上げ面取りを行うことを着想した。こうすることで、加工歪みの除去も問題なく行えることを本発明者は知見し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。

（１）支持基板用ウェーハおよび活性層用ウェーハを、絶縁膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記支持基板用ウェーハにテラス面を形成するテラス形成工程と、前記テラス形成工程により生じた歪み領域を除去する歪み除去工程と、を含む貼り合わせウェーハの製造方法であって、
前記テラス形成工程を、低番手砥石および該低番手砥石よりも番手の高い高番手砥石を備える面取りホイールを用いて行い、
前記テラス形成工程は、
前記低番手砥石を用いて、前記活性層用ウェーハの側から、前記活性層用ウェーハの面取り加工を経て、前記絶縁膜の面取り加工を行い、さらに、前記支持基板用ウェーハの面取り加工を行う粗面取り加工工程と、
該粗面取り加工工程の後、前記高番手砥石を用いて、前記粗面取り加工工程により得られる加工面の仕上げ面取り加工を行う仕上げ面取り加工工程と、を含むことを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。

（２）径の異なる円盤が同心円状に堆積された多段構造の面取りホイールの、内径部の周縁に前記低番手砥石が設けられ、かつ、前記内径部よりも外側の外径部の周縁に前記高番手砥石が設けられ、
前記多段構造の面取りホイールを用いて前記粗面取り加工工程および前記仕上げ面取り加工工程を連続的に行う、上記（１）に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。

（３）前記テラス形成工程の後に、前記活性層用ウェーハを薄膜化して活性層を得る薄膜化工程をさらに有する、上記（１）または（２）に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。

（４）前記活性層用ウェーハがシリコンウェーハからなる、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の貼り合わせウェーハの製造方法。

（５）前記絶縁膜が酸化シリコンからなる、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の貼り合わせウェーハの製造方法。

（６）前記支持基板用ウェーハの端面および裏面に前記絶縁膜が設けられる、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の貼り合わせウェーハの製造方法。

本発明によれば、テラス面が支持基板用ウェーハに設けられた貼り合わせウェーハを、安定的に製造することのできる貼り合わせウェーハの製造方法を提供することができる。

従来技術によるＳＯＩウェーハを説明するための模式断面図である。 本発明の一実施形態により得られる貼り合わせウェーハを説明するための模式断面図である。 本発明の一実施形態に用いて好適な面取りホイールを説明するための模式断面図である。 本発明の一実施形態に従う貼り合わせウェーハの製造方法を説明するためのフローチャートである。 上記実施形態におけるテラス形成工程による加工面を説明するための模式断面図である。 本発明の好適実施形態に用いられる面取りホイールおよびそれを用いたテラス形成工程を説明するための模式断面図である。 図６Ａに続く、本発明の好適実施形態に用いられる面取りホイールおよびそれを用いたテラス形成工程を説明するための模式断面図である。 図６Ｂに続く、本発明の好適実施形態に用いられる面取りホイールおよびそれを用いたテラス形成工程を説明するための模式断面図である。 実施例におけるテラス部を示す模式断面図である。 図７におけるＡ部のＳＥＭ断面写真である。 図７におけるＢ部のＳＥＭ断面写真である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態により得られる貼り合わせウェーハ１００を示す模式断面図である。貼り合わせウェーハ１００は、支持基板用ウェーハ１０上に、絶縁膜２０を介しておよび活性層３０が設けられる。なお、この活性層３０は、後述の活性層用ウェーハ３１に由来する。そして、支持基板用ウェーハ１０の周縁部に平坦なテラス面Ｔ_Ａが形成され、テラス面Ｔ_Ａは、絶縁膜２０よりも支持基板用ウェーハ１０側（図２では絶縁膜２０の下方側）に位置する。図３は、本発明の実施形態に供して好適な２段構造の面取りホイール５００の模式断面図である。この面取りホイール５００は、径の異なる２つの円盤が同心円状に堆積された２段構造を有し、内径部５００Ａの周縁に低番手砥石５１０が設けられ、かつ、外径部５００Ｂの周縁に高番手砥石５２０が設けられている。

こうした貼り合わせウェーハ１００を製造するための本発明の一実施形態を、図４のフローチャートおよび図５，図６Ａ〜６Ｃの模式断面図をさらに参照して説明する。なお、各模式断面図においては、図面の簡略化のため、支持基板用１０、絶縁膜２０、活性層３０および活性層用ウェーハ３１ならびにその他の構成の縦横比について、実際の厚さの割合と異なり誇張して示す。

（貼り合わせウェーハの製造方法）
本発明の一実施形態に従う貼り合わせウェーハ１００の製造方法は、支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ３１を、絶縁膜２０を介して貼り合わせる貼り合わせ工程Ｓ１０と、支持基板用ウェーハ１０にテラス面Ｔ_Ａを形成するテラス形成工程Ｓ２０と、テラス形成工程Ｓ２０により生じた歪み領域を除去する歪み除去工程Ｓ３０と、を含む。そして、テラス形成工程Ｓ２０を、低番手砥石５１０および該低番手砥石５１０よりも番手の高い高番手砥石５２０を備える面取りホイール５００を用いて行う。ここで、テラス形成工程Ｓ２０は、低番手砥石５１０を用いて、活性層用ウェーハ３１の側から、活性層用ウェーハ３１の面取り加工を経て、絶縁膜２０の面取り加工を行い、さらに、支持基板用ウェーハ１０の面取り加工を行う粗面取り加工工程Ｓ２１と、該粗面取り加工工程Ｓ２１の後、高番手砥石５２０を用いて、粗面取り加工工程Ｓ２１により得られる加工面の仕上げ面取り加工を行う仕上げ面取り加工工程Ｓ２２と、を含む。以下、各工程の詳細を順次説明する。

＜貼り合わせ工程＞
貼り合わせ工程Ｓ１０では、支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ３１を、絶縁膜２０を介して貼り合わせる。絶縁膜２０は、支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ３１の貼合せ面となる。本実施形態における貼り合わせ手法は特に制限はなく、例えば、以下のようにして貼り合わせ工程Ｓ１０を行うことができる。

まず、支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ３１をそれぞれ用意する。次に、絶縁膜２０を支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ３１のいずれか一方または両方に形成する。貼り合わせる側の面に絶縁膜２０を形成すればよく、各ウェーハの全面に絶縁膜を形成してもよい。絶縁膜２０の形成は、熱酸化法などの一般的な手法により形成することができる。例えば、支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ３１がシリコンウェーハの場合は、酸化雰囲気での熱処理などにより、シリコンウェーハの表面部に酸化シリコン膜を形成することができ、この酸化シリコン膜を絶縁膜として用いることができる。

続いて、こうして形成した絶縁膜２０を介して支持基板用ウェーハ１０と活性層用ウェーハ３１とを貼り合わせる。貼り合わせは常温、大気圧下で貼り合わせることができ、貼り合わせ後に、貼り合わせ面の接合強化のための熱処理を行うことも好ましい。

＜テラス形成工程＞
貼り合わせ工程Ｓ１０に続くテラス形成工程Ｓ２０について、図５を参照して説明する。最初に、低番手砥石５１０を用いて、粗面取り加工工程Ｓ２１を行う。まず、活性層用ウェーハ３１の側から、活性層用ウェーハ３１の面取り加工を行う。そして、活性層用ウェーハ３１の面取り加工を経て、絶縁膜２０の面取り加工を行い、さらに、支持基板用ウェーハ１０の面取り加工を行う。粗面取り加工工程Ｓ２１により、貼り合わせウェーハ１００には加工面Ｓ_１が形成される。加工面Ｓ_１は、活性層用ウェーハ３１、絶縁膜２０および支持基板用ウェーハ１０に及ぶこととなる。また、この段階で、支持基板用ウェーハ１０の周縁部には平坦面が形成される。

そして、粗面取り加工工程Ｓ２１の後、高番手砥石５２０を用いて仕上げ面取り加工工程Ｓ２２を行う。すなわち、活性層用ウェーハ３１、絶縁膜２０および支持基板用ウェーハ１０に及ぶ加工面Ｓ_１の仕上げ面取り加工を行うことで、低番手砥石５１０による歪みを除去する。仕上げ面取り加工の後、テラス面Ｔ_Ａおよびテラス傾斜面Ｔ_Ｂが形成される。テラス傾斜面Ｔ_Ｂは、活性層用ウェーハ３１、絶縁膜２０および支持基板用ウェーハ１０に及ぶ。

なお、図５では、活性層用ウェーハ３１の上面および端面に絶縁膜９０が設けられた態様を図示している。また、支持基板用ウェーハ１０には裏面および端面に絶縁膜４０が設けられている。本実施形態において、絶縁膜４０，９０は必須の構成ではないものの、図５に示したように、絶縁膜４０，９０が設けられたままテラス形成工程Ｓ２０を行うことが可能となる。

ここで、図５を引き続き参照すると、支持基板用ウェーハ１０の絶縁膜２０直下の平坦面を高さ方向の基準面としたとき、粗面取り加工工程Ｓ２１における高さ方向での支持基板用ウェーハ１０の研削取り代ｈ_１を10μｍ以上300μｍ以下とすることが好ましい。研削取り代ｈ_１が10μｍ以上であれば、安定的にウェーハ全周を粗削り研削除去が可能であり、研削取り代ｈ_１が300μｍ以下であれば、直径150mmの支持基板用ウェーハを用いることを想定した場合でも、その一般的な厚み600〜650μｍの1/2以下となり、支持基板用ウェーハの最外周部分が鋭角にならないためである。また、この目的のため、研削取り代ｈ_１を10μｍ以上250μｍ以下とすることがより好ましい。

また、仕上げ面取り加工工程Ｓ２２による高さ方向での仕上げ研削取り代Δｈ（Δｈ＝ｈ_２−ｈ_１）を、20μｍ以上50μｍ以下とすることが好ましい。この仕上げ研削取り代Δｈが20μｍ以上であれば、低番手砥石５１０を用いた粗削りによる研削歪を除去する事が可能であり、仕上げ研削取り代Δｈが50μｍ以下であれば、高番手砥石５２０を用いた仕上げ研削による面取りホイール刃先の消耗を極力抑えることができるためである。

この場合、仕上げ面取り加工工程Ｓ２２後における高さ方向での支持基板用ウェーハ１０の総研削取り代ｈ_２を30μｍ以上350μｍ以下とすればよい。総研削取り代ｈ_２が30μｍ以上であれば、粗削りと仕上げ最低取り代量を確保する事が可能となり、総研削取り代ｈ_２を350μｍ以下とするのは、総研削取り代ｈ_２は粗削りと仕上げ最大取り代の合算量であるからである。

また、仕上げ面取り加工工程Ｓ２２による水平方向での仕上げ研削取り代ｗを50μｍ以上200μｍ以下とすることが好ましい。この水平方向の仕上げ研削取り代ｗが50μｍ以上であれば、面取り加工時のウェーハセンタリング精度を考慮した上で活性層側面の仕上げ研削加工代を十分確保する事が可能であり、水平方向の仕上げ研削取り代ｗが200μｍ以下であれば、仕上げ研削加工代のばらつき精度を踏まえた活性層側面の過研削を抑える事が出来るためである。

さて、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、前述した２段構造の面取りホイール５００を用いてテラス形成工程Ｓ２０を行うことが好ましい。まず、図６Ａに示すように、面取りホイール５００と、加工前の貼り合わせウェーハ１００との位置合わせ（アライメント）を行う。アライメントの際には、貼り合わせウェーハ１００の裏面を、真空チャック等の、回転部６１０を備える保持部６００により保持すればよい。

そして、図６Ｂに示すように、面取りホイール５００と、加工前の貼り合わせウェーハ１００とを互いに回転させながら、貼り合わせウェーハ１００と面取りホイール５００との相対位置を調整して、低番手砥石５１０により、前述の粗面取り加工工程Ｓ２１を行い、加工面Ｓ_１を得る。

続けて、再度アライメントをすることなく、図６Ｃに示すように、面取りホイール５００と、加工前の貼り合わせウェーハ１００とを互いに回転させながら、貼り合わせウェーハ１００と面取りホイール５００との相対位置を調整して、高番手砥石５２０により、前述の仕上げ面取り加工工程Ｓ２２を行い、加工面Ｓ_２を得る。こうすることで、貼り合わせウェーハ１００と面取りホイール５００とのアライメントを、図６Ａに示した段階の１度のみとすることができる。

したがって、２段構造を備える面取りホイール５００を用いることにより、前述した仕上げ研削取り代Δｈおよび水平方向の仕上げ研削取り代ｗを目標通りに得ることが、より確実に可能となる。また、図６Ａ〜図６Ｃに示した好適態様では、支持基板用ウェーハ１０の最外周端（水平方向ウェーハ中心軸における端点）を面取りホイール５００に接触させずに、中空状態で面取り加工を行うことができる。そのため、支持基板用ウェーハ１０の端面において、絶縁膜４０を面取り除去せずに保持することも可能となる。

なお、本明細書において、図６Ａ〜図６Ｃを用いて説明したように、最初にアライメントを行い、以降の面取り加工の際にはアライメントすることなく、続けて面取り加工を行うことを、「連続的」な面取り加工であると言う。

＜歪み除去工程＞
テラス形成工程Ｓ２０の後には、テラス形成の際に生じた歪み領域を除去するための歪み除去工程Ｓ３０を行う。歪み除去は公知のエッチング法により行うことができる。例えば、シリコンウェーハに対しては、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液またはＫＯＨ（水酸化カリウム）などのアルカリ水溶液でエッチングすることができる。エッチングによる歪み除去量は、仕上げ面取り加工工程Ｓ２２により生じた歪みを除去できる程度に最小限とすることが好ましく、エッチング取り代を例えば０．５μｍ〜２μｍ程度とすることが好ましい。エッチング取り代が過大となると、支持基板用ウェーハ１０および絶縁膜２０または活性層用ウェーハ３１および絶縁膜２０の各構成間の材質の相違に起因するエッチング速度の違いや、アルカリ水溶液によるエッチング速度の結晶面方位依存性から、加工面の表面荒れや加工形状の悪化がおきるためである。なお、歪み除去工程Ｓ３０による取り代はテラス形成工程Ｓ２０における取り代に比べて少量であるため、図面の簡略化のため模式図としての図示を行っていない。

以上の貼り合わせ工程Ｓ１０、テラス形成工程Ｓ２０および歪み除去工程Ｓ３０を経ることにより、本実施形態による貼り合わせウェーハ１００を、絶縁膜２０の面取り時においても安定的に面取りを行うことができる。そのため、テラス面が支持基板用ウェーハに設けられた貼り合わせウェーハを安定的に製造することのできる貼り合わせウェーハの製造方法を提供することができる。

本実施形態においては、活性層用ウェーハ３１を薄膜化して活性層３０を得るにあたり、薄膜化を行ってからテラス形成を行ってもよいし、その逆の順序で薄膜化を行っても構わない。しかしながら、図４のフローチャートに示すように、本発明による貼り合わせウェーハの製造方法は、テラス形成工程Ｓ２０の後に、活性層用ウェーハ３１を薄膜化して活性層３０を得る薄膜化工程Ｓ４０をさらに有することが好ましい。活性層用ウェーハ３１を薄膜化して活性層３０を得た後にテラス形成工程Ｓ２０を行うと、活性層３０にはベアな露出面が形成されているため、テラス形成時のパーティクル付着等が生じ得るためである。ただし、テラス形成工程Ｓ２０後に薄膜化工程Ｓ４０を行う場合に、テラス形成工程Ｓ２０に先立ち、予備的に活性層用ウェーハ３１を研削または部分剥離するなどして活性層用ウェーハ３１の予備的薄膜化を行ってもよい。

こうして得られる貼り合わせウェーハ１００の支持基板用ウェーハ１０の端面および裏面に絶縁膜４０が設けられることが好ましい。絶縁膜４０が設けられることにより、ウェーハハンドリング時等における支持基板用ウェーハ１０の端面または裏面からのパーティクル付着を防止することができる。また、支持基板用ウェーハ１０を絶縁膜２０，４０により挟持できるため、貼り合わせウェーハ１００が熱処理を受ける場合の反り（反り量はSEMI規格に準拠して定量可能）を抑制できる点でも有利である。

なお、図３および図６Ａ〜図６Ｃでは２段構造の面取りホイール５００を図示したが、面取りホイール５００は多段構造を有することが好ましく、３段以上の構造であってもよい。そして、低番手砥石５１０と高番手砥石５２０に加えて、番手の異なる砥石を更に用いる場合には、低番手砥石５１０と高番手砥石５２０の間に、両者の中間の番手の砥石を用いることが好ましい。本発明においては、貼り合わせ面の絶縁膜２０を面取り加工する際に、破損または損耗が生じ難い低番手砥石５１０を用いることが重要な特徴の一つとなる。

＜＜砥石の番手＞＞
支持基板用ウェーハ１０または活性層用ウェーハ３１を面取り加工する際には、通常ダイヤモンド砥石が用いられる。この場合、砥粒の粒度について、前述の高低関係を満足する限りは特段の制限はないが、低番手砥石５１０の番手を＃１００以上＃６００未満とすることができ、＃３００以上＃５００以下とすることがより好ましい。一方、高番手砥石５２０の番手を＃６００以上＃２０００以下とすることができ、＃７００以上＃１２００以下とすることが好ましい。また、両者の番手の差を２００以上１５００以下とすることが好ましい。なお、砥石の番手はJIS B 4130：1998（ダイヤモンド／CBN工具-ダイヤモンド又はCBNと（砥）粒の粒度）に従うものとする。

以下で、本発明に適用して好適な貼り合わせウェーハ１００の具体的態様を説明する。ただし、本発明が以下の具体例に限定されないことは当然に理解される。

支持基板用１０としては、シリコン単結晶からなる単結晶シリコンウェーハを用いることができる。単結晶シリコンウェーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）により育成された単結晶シリコンインゴットをワイヤーソー等でスライスしたものを使用することができる。また、単結晶シリコンウェーハには炭素および／または窒素が添加されていてもよい。さらに、任意の不純物を添加して、ｎ型またはｐ型としてもよい。また、支持基板用１０は、シリコン単結晶以外のＧａＡｓやＳｉＣなどのバルクの化合物半導体であっても構わない。

絶縁膜２０は、前述したとおり、酸化雰囲気で熱処理を行うなどして、シリコンウェーハからなる支持基板用１０の表面に酸化シリコンから成る酸化シリコン膜を形成することができる。また、絶縁膜２０としては酸化シリコンに限らず、電気的絶縁体を用いることができ、例えば、窒化シリコンを用いてもよいし、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ; Diamond Like Carbon）などを用いることもできる。なお、貼り合わせ面の絶縁膜２０の膜厚は制限されないが、一般的には0.1μｍ〜5μｍである。

活性層用ウェーハ３１は、前述したテラス形成工程Ｓ２０および、所望により薄膜化工程Ｓ４０を経て活性層３０となる。活性層用ウェーハ３１は、ＳＯＩウェーハなどの貼り合わせウェーハのデバイス活性層として利用されるウェーハであり、支持基板用１０と同様に、シリコン単結晶からなる単結晶シリコンウェーハを用いることができるし、ＳｉＣなどを用いてもよい。活性層用ウェーハ３１を支持基板用１０と同種基板としてもよいし、異種基板を用いることも可能である。また、同種基板の場合も、導電型（ｐ型およびｎ型）および導電性を揃えてもよいし、異ならせても構わない。

また、図２に示す支持基板用ウェーハ１０厚みＬ_１については特に制限されないが、一般的には２００μｍ〜１０００μｍである。直径２００ｍｍのシリコンウェーハを用いる場合、厚みＬ_１は通常７２５±２５ｍｍであり、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを用いる場合、厚みＬ_１は通常７７５±２５ｍｍである。

また、テラス面Ｔ_Ａが形成された部分の支持基板用ウェーハの厚みＬ_２は、上記厚みＬ_１よりは小さく、Ｌ_１−Ｌ_２は通常30μｍ〜300μｍ程度とすればよい。なお、厚みＬ_２は支持基板用ウェーハ１０の裏面平坦部からテラス面Ｔ_Ａまでの高さにより定義する。

また、テラス面Ｔ_Ａが形成される部分の幅（以下、テラス幅）は特に制限されず、活性層３０の面積を確保するため、テラス幅は小さい方が好ましい。一般的には、0.5ｍｍ〜5ｍｍ程度の範囲とすることができる。なお、テラス傾斜面Ｔ_Ｂの傾斜角は、低番手砥石５１０および高番手砥石５２０の傾斜角に依存する。テラス傾斜面Ｔ_Ｂを垂直面としても構わない。

また、活性層３０の厚みは特に制限されず、用途に応じて適宜設定すればよい。薄膜ＳＯＩとして貼り合わせウェーハ１００を用いる場合は、活性層３０の厚みを１μｍ以下とすることもできるし、厚膜ＳＯＩの場合は活性層３０の厚みを１０μｍ以上とすることもできる。

なお、本明細書において酸化シリコン膜という場合、シリコンウェーハ表面に熱ＣＶＤ法等により意図的に酸化シリコン膜を設けることを意味する。したがって、酸化シリコン膜の言及がなくとも、シリコンウェーハおよびシリコン層の表面への数ｎｍ程度の自然酸化膜は形成され得るのであり、こうした自然酸化膜の存在は排除されない。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

＜実施例１＞
図３に示した２段構造の面取りホイール５００を用いて、図４のフローチャートに従い、図２に示す貼り合わせウェーハ１００を作製した。具体的には、以下のとおりである。

−貼り合わせ工程−
支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ３１として直径２００ｍｍのシリコンウェーハをそれぞれ用意した。次に、支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ３１を熱酸化膜作製装置に導入して、酸化雰囲気下で酸化膜形成処理を行い、支持基板用ウェーハに酸化シリコン膜からなる絶縁膜を形成した。そして、活性層用ウェーハ３１と支持基板用ウェーハ１０とを、酸化シリコン膜からなる絶縁膜を介して貼り合わせた。次いで、貼り合わせたウェーハを、酸化雰囲気下とした縦型熱処理装置内に搬送し、貼り合わせを強化する熱処理を施して１枚の貼り合わせウェーハとした。なお、貼り合わせ後の絶縁膜２０の膜厚は1μｍであった。

−テラス形成工程−
図６Ａ〜図６Ｃを用いて説明したのと同様に、低番手砥石５１０により加工面Ｓ_１を形成し、次いで高番手砥石５２０により加工面Ｓ_１の仕上げ面取りを行い、加工面Ｓ_２を形成した。なお、低番手砥石５１０としては＃４００のダイヤモンド砥粒を用い、高番手砥石５２０としては＃８００のダイヤモンド砥粒を用いた。また、支持基板用ウェーハ１０の酸化シリコン膜直下の平坦面からの、厚み方向の粗面取り研削取り代ｈ_１を70μｍとし、総研削取り代ｈ_２を90μｍとした。したがって、仕上げ研削取り代Δｈは20μｍである。また、水平方向の仕上げ研削取り代ｗを100μｍとした（図５も併せて参照）。

−歪み除去工程−
テラス部Ｔの形成後、ＴＭＡＨでアルカリエッチングを行い、加工歪みを除去した。なお、エッチング量に関しては、予め別のサンプルＴＥＭ断面写真から歪み領域の厚みを求めておき、エッチング量を１μｍとした。

−薄膜化工程−
最後に、活性層用ウェーハ３１の薄膜化を行って膜厚13μｍの活性層３０を得て、図１および図７に示す貼り合わせウェーハ１００を得た。図７は、貼り合わせウェーハ１００の端部の拡大図である。図７に示すＡ部およびＢ部のＳＥＭ断面写真を図８Ａ，８Ｂにそれぞれ示す。なお、図１，７に示すとおり、貼り合わせウェーハ１００の支持基板用ウェーハ１０の端面および裏面には、酸化シリコンからなる絶縁膜４０が形成されている。

そして、この面取り加工を１００枚の貼り合わせウェーハに対して行ったところ、いずれの加工面も良好であった。

＜比較例＞
実施例における２段構造の面取りホイールに替えて、１段構造の面取りホイールを用い、砥石として＃８００のダイヤモンド砥粒のみを用いた以外は、実施例と同様にして貼り合わせウェーハ１００を作製した。

これを１００枚の貼り合わせウェーハに対して行ったところ、３０枚目以降から、最終的な加工面の形状悪化が見られ、９９枚目では酸化シリコン膜を研削除去しきれずに段差状の加工面が形成されていた。

以上の結果から、本発明による製造方法を用いることにより、テラス面Ｔ_Ａが支持基板用ウェーハ１０に設けられた貼り合わせウェーハ１００を、安定的に製造できたことが確認された。

本発明によれば、テラス面が支持基板用ウェーハに設けられた貼り合わせウェーハを、安定的に製造することのできる貼り合わせウェーハの製造方法を提供することができる。

１０ 支持基板用ウェーハ
２０ 貼り合わせ面の絶縁膜
３０ 活性層
３１ 活性層用ウェーハ
４０ 支持基板用ウェーハの絶縁膜
９０ 活性層用ウェーハの絶縁膜
１００ 貼り合わせウェーハ
５００ 面取りホイール
５１０ 低番手砥石
５２０ 高番手砥石
６００ 保持部
６１０ 回転部
Ｓ_１ 粗面取り加工後の加工面
Ｓ_２ 仕上げ面取り加工後の加工面
Ｔ_Ａ テラス面
Ｔ_Ｂ テラス斜面
Ｔ テラス部

Claims (6)

1. 支持基板用ウェーハおよび活性層用ウェーハを、絶縁膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記支持基板用ウェーハにテラス面を形成するテラス形成工程と、前記テラス形成工程により生じた歪み領域を除去する歪み除去工程と、を含む貼り合わせウェーハの製造方法であって、
   前記テラス形成工程を、低番手砥石および該低番手砥石よりも番手の高い高番手砥石を備える面取りホイールを用いて行い、
   前記テラス形成工程は、
   前記低番手砥石を用いて、前記活性層用ウェーハの側から、前記活性層用ウェーハの面取り加工を経て、前記絶縁膜の面取り加工を行い、さらに、前記支持基板用ウェーハの面取り加工を行う粗面取り加工工程と、
   該粗面取り加工工程の後、前記高番手砥石を用いて、前記粗面取り加工工程により得られる加工面の仕上げ面取り加工を行う仕上げ面取り加工工程と、を含むことを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。
2. 径の異なる円盤が同心円状に堆積された多段構造の面取りホイールの、内径部の周縁に前記低番手砥石が設けられ、かつ、前記内径部よりも外側の外径部の周縁に前記高番手砥石が設けられ、
   前記多段構造の面取りホイールを用いて前記粗面取り加工工程および前記仕上げ面取り加工工程を連続的に行う、請求項１に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
3. 前記テラス形成工程の後に、前記活性層用ウェーハを薄膜化して活性層を得る薄膜化工程をさらに有する、請求項１または２に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
4. 前記活性層用ウェーハがシリコンウェーハからなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
5. 前記絶縁膜が酸化シリコンからなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
6. 前記支持基板用ウェーハの端面および裏面に前記絶縁膜が設けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。