JP3943782B2 - 剥離ウエーハの再生処理方法及び再生処理された剥離ウエーハ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入したウエーハを他のウエーハと結合した後に剥離してＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハ等の結合ウエーハを製造する、いわゆるイオン注入剥離法において、副生される剥離ウエーハの再生処理方法及び再生処理されたウエーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳＯＩ構造のウエーハの作製法としては、酸素イオンをシリコン単結晶に高濃度で打ち込んだ後に、高温で熱処理を行い酸化膜を形成するＳＩＭＯＸ（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｏｘｙｇｅｎ）法によるものと、２枚の鏡面研磨したシリコンウエーハを接着剤を用いることなく結合し、片方のウエーハを薄膜化する結合法がある。
【０００３】
しかしながら、最近、ＳＯＩウエーハの作製方法として、イオン注入したウエーハを結合後に剥離してＳＯＩウエーハを製造する方法（イオン注入剥離法：スマートカット法（登録商標）とも呼ばれる技術）が新たに注目され始めている。この方法は、２枚のシリコンウエーハのうち、少なくとも一方に酸化膜を形成すると共に、一方のシリコンウエーハの上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、該ウエーハ内部に微小気泡層（封入層）を形成させた後、該イオンを注入した方の面を酸化膜を介して他方のシリコンウエーハと密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層を劈開面として一方のウエーハを薄膜状に剥離し、さらに熱処理を加えて強固に結合してＳＯＩウエーハとする技術（特開平５−２１１１２８号参照）である。この方法では、劈開面は良好な鏡面であり、ＳＯＩ層の膜厚の均一性も高いＳＯＩウエーハが比較的容易に得られている。
【０００４】
なお、このイオン注入剥離法によれば、イオン注入後、酸化膜を介さずに直接シリコンウエーハ同士を結合することもできるし、シリコンウエーハ同士を結合する場合のみならず、シリコンウエーハにイオン注入して、これとＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁性ウエーハとを直接結合してＳＯＩ層を形成する場合もある。また、イオン注入するウエーハとしてシリコンウエーハ以外のウエーハ（ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等）を用いれば、これらの薄膜を有する結合ウエーハを得ることもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなイオン注入剥離法でＳＯＩウエーハ等の結合ウエーハを作製すると、必然的に１枚のシリコンの剥離ウエーハが副生されることになる。従来、イオン注入剥離法においては、この副生した剥離ウエーハを再生することによって、実質上１枚のシリコンウエーハから１枚のＳＯＩウエーハを得ることができるので、コストを大幅に下げることができるとしていた。
【０００６】
ところが、このような剥離ウエーハは、そのままでは通常のシリコン鏡面ウエーハとして使用できるようなものではなく、ウエーハ周辺に段差があったり、剥離面にイオン注入によるダメージ層が存在し、表面粗さが大きかったりするものである。従って、鏡面ウエーハとして再生させるには、表面を研磨（再生研磨）することにより段差やダメージ層を除去し、表面粗さを改善する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上記のように研磨を行って剥離ウエーハの表面粗さを改善しても、以下の問題があることが本発明者らにより見出された。図４は、その問題点を模式図で表現したものである。
図４（１）に示されているように、水素イオン注入を行うボンドウエーハ２の外周部は、通常、加工時の割れ、欠け等を防止するため、面取りと呼ばれる加工により面取り部８が形成されている。このボンドウエーハに図４（２）に示すように、必要に応じて熱酸化処理することで表面に酸化膜３が形成される。
次に、このようなボンドウエーハ２の上面から水素イオンを注入すると、図４（３）に示すように、ウエーハ上面と平行に微小気泡層４が形成され（以下、ウエーハの上面から、注入されたイオンにより形成された微小気泡層４までをイオン注入層という）、面取り部８にもイオン注入層９が形成される。
【０００８】
このようにイオン注入層９が形成されたボンドウエーハ２は、酸化膜３を介してベースウエーハと密着され、次いで熱処理を施して結合された後、ＳＯＩウエーハと剥離ウエーハ５とに分離される。このとき、イオン注入が行われているにもかかわらずベースウエーハ表面と結合されない面取り部８のイオン注入層９は、図４（４）に示すように、剥離後も剥離ウエーハ５に残留することになる。尚、図示はしていないが、面取り部８よりやや内側の剥離ウエーハ外周部分、いわゆる研磨ダレが生じている部分についても、同様にベースウエーハと結合されず、剥離後も剥離ウエーハ５に残留することがある。
【０００９】
このように副生された剥離ウエーハ５を鏡面ウエーハとして再生させるために、ウエーハ表面を鏡面研磨した場合、剥離ウエーハ５の表面上の段差１０と表面粗さは除去される。
【００１０】
ところが、このように研磨された剥離ウエーハ５は、図４（５）のように面取り部８のイオン注入層９の一部が残留しており、このウエーハ５に熱酸化等の熱処理を行うと、その熱処理工程中に、図４（６）のように面取り部８に残留しているイオン注入層９の剥離が発生し、剥離されたイオン注入層はパーティクル１３となってウエーハに付着することが分かった。さらに、このような熱処理中に付着したパーティクルは、その後に洗浄を行っても除去しにくいため、再生ウエーハの品質、歩留まり等を低下させるという問題があることが本発明者らにより明らかとなった。なお、このような問題点は、シリコンウエーハを用いる場合だけでなく、イオン注入するウエーハとしてＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等のウエーハを用いた場合の再生処理においても同様に発生する。
【００１１】
そこで、本発明では、再生処理した剥離ウエーハに熱処理を施してもパーティクルが発生せず、再生されたウエーハの品質が高く、歩留りが良い剥離ウエーハの再生処理方法及び再生されたウエーハを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するため、イオン注入剥離法によって結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハを再生処理する方法において、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を除去した後、ウエーハ表面を研磨することを特徴とする剥離ウエーハの再生処理方法が提供される。
【００１３】
このように、剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を確実に除去した後、ウエーハ表面を研磨することにより、剥離ウエーハ全体からイオン注入層が完全に除去されるため、その後熱処理されてもパーティクルが発生せず、品質の高いウエーハを高い歩留りで確実に再生することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、イオン注入剥離法によって結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハを再生処理する方法において、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のエッチング処理及び／または面取り加工をした後、ウエーハ表面を研磨することを特徴とする剥離ウエーハの再生処理方法が提供される。
【００１５】
このように、再生研磨を行う前に予め剥離ウエーハの少なくとも面取り部のエッチング処理及び／または面取り加工をすることで、剥離ウエーハの面取り部におけるイオン注入層を除去することができる。そして次の研磨により、面取り部より内側の外周部付近に残留しているイオン注入層が除去されると共に、剥離ウエーハ表面のダメージ層の除去および表面粗さの改善も同時にできる。従って、研磨後にイオン注入層が残留していないため、その後熱処理されてもパーティクルが発生せず、品質の高いウエーハを高い歩留りで確実に再生することができる。
【００１６】
この場合、前記少なくとも面取り部のエッチング処理及び／または面取り加工により、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を除去することが好ましい。
このように少なくとも面取り部のイオン注入層を除去することにより、パーティクルの発生要因となっていたイオン注入層を確実に除去でき、その後研磨を行うことでパーティクルの発生が無い再生ウエーハを確実に得ることができる。
【００１７】
さらに本発明によれば、イオン注入剥離法によって結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハを再生処理する方法において、前記剥離ウエーハを熱処理した後、ウエーハ表面を研磨することを特徴とする剥離ウエーハの再生処理方法も提供される。
このように剥離ウエーハを予め熱処理することで、剥離ウエーハ周辺付近に残留しているイオン注入層の剥離を発生させ、洗浄した後、あるいは直接研磨することによりこれを除去することができる。また、研磨を行うことにより表面粗さが改善され、品質の高いウエーハを歩留り良く再生することができる。
【００１８】
さらに本発明によれば、前記方法で再生処理されたことを特徴とするウエーハも提供される。
このようように再生処理されたウエーハは、イオン注入層が全て除去され、かつ剥離ウエーハ表面のダメージ層が除去され、また表面粗さも改善されているので、その後熱処理を受けてもパーティクルが発生せず、高品質の鏡面ウエーハとして好適に使用することができる。
【００１９】
特に、ＣＺシリコンウエーハから副生された剥離ウエーハをベースウエーハあるいは通常のシリコン鏡面ウエーハとして用いる場合には、再生処理された剥離ウエーハ中に剥離熱処理等により酸素析出が発生しているので、これがゲッタリング効果を発揮するために好適なものとなる。
また、ＦＺシリコンウエーハから副生された剥離ウエーハあるいはエピタキシャル層を有する剥離ウエーハの場合には、ＣＺシリコンウエーハのようにＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）や酸素析出物といった結晶欠陥がないので、ボンドウエーハとして再利用するのに好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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。
ここで、図１は水素イオン剥離法によるＳＯＩウエーハの製造工程の一例を示すフロー図である。
【００２１】
以下、本発明を２枚のシリコンウエーハを結合する場合を中心に説明する。
まず、図１の水素イオン剥離法において、工程（ａ）では、２枚のシリコン鏡面ウエーハを準備するものであり、デバイスの仕様に合った基台となるベースウエーハ１とＳＯＩ層となるボンドウエーハ２を準備する。
次に工程（ｂ）では、そのうちの少なくとも一方のウエーハ、ここではボンドウエーハ２を熱酸化し、その表面に約０．１μｍ〜２．０μｍ厚の酸化膜３を形成する。
【００２２】
工程（ｃ）では、表面に酸化膜を形成したボンドウエーハ２の片面に対して水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、イオンの平均進入深さにおいて表面に平行な微小気泡層（封入層）４を形成させるもので、この注入温度は２５〜４５０℃が好ましい。
工程（ｄ）は、水素イオン注入したボンドウエーハ２の水素イオン注入面に、ベースウエーハ１を酸化膜を介して重ね合せて密着させる工程であり、常温の清浄な雰囲気下で２枚のウエーハの表面同士を接触させることにより、接着剤等を用いることなくウエーハ同士が接着する。
【００２３】
次に、工程（ｅ）は、封入層４を境界として剥離することによって、剥離ウエーハ５とＳＯＩウエーハ６（ＳＯＩ層７＋埋込み酸化膜３＋ベースウエーハ１）に分離する剥離熱処理工程で、例えば不活性ガスや酸化性ガス雰囲気下約５００℃以上の温度で熱処理を加えれば、結晶の再配列と気泡の凝集とによって剥離ウエーハ５とＳＯＩウエーハ６に分離される。
【００２４】
そして、工程（ｆ）では、前記工程（ｄ）（ｅ）の密着工程および剥離熱処理工程で密着させたウエーハ同士の結合力では、そのままデバイス工程で使用するには弱いので、結合熱処理としてＳＯＩウエーハ６に高温の熱処理を施し結合強度を十分なものとする。この熱処理は例えば不活性ガスや酸化性ガス雰囲気下、１０５０℃〜１２００℃で３０分から２時間の範囲で行うことが好ましい。
尚、工程（ｅ）の剥離熱処理と工程（ｆ）の結合熱処理を連続的に行ったり、また、工程（ｅ）の剥離熱処理と工程（ｆ）の結合熱処理を同時に兼ねるものとして行ってもよい。
【００２５】
次に、工程（ｇ）は、タッチポリッシュと呼ばれる研磨代の極めて少ない鏡面研磨の工程であり、ＳＯＩ層７の表面である劈開面（剥離面）に存在する結晶欠陥層の除去と表面粗さを除去する工程である。
以上の工程を経て結晶品質が高く、膜厚均一性の高いＳＯＩ層７を有する高品質のＳＯＩウエーハ６を製造することができる（工程（ｈ））。
【００２６】
このような水素イオン剥離法においては、図１（ｅ）工程において、剥離ウエーハ５が副生されることになる。水素イオン剥離法によって作製されるＳＯＩ層の厚さは、通常０．１〜１．５ミクロン程度で、厚くとも２ミクロン以下であるので、剥離ウエーハ５は充分な厚さを有する。したがって、これをシリコンウエーハとして再生し、再利用すれば、ＳＯＩウエーハの製造コストを著しく下げることが可能となる。
【００２７】
ところが、前記図４（４）に剥離ウエーハ５の部分拡大模式図を示したように、この剥離ウエーハ５の周辺部には、残留したイオン注入層９による段差１０が発生し、そのままではシリコンウエーハとして使用できないものとなる。この周辺の段差１０は、ボンドウエーハの周辺部がベースウエーハと結合されずに未結合となることから発生するものである。
また、剥離ウエーハ５の剥離面１１には、水素イオン注入によるダメージ層１２が残存し、その表面粗さも、通常の鏡面ウエーハに比べて悪いものである。
【００２８】
そこで、本発明では、水素イオン剥離法において副生した剥離ウエーハに、適切な再生処理を施して実際にシリコンウエーハとして再生するために、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を除去した後、ウエーハ表面を研磨する。
【００２９】
本発明にかかる再生処理方法の第１の態様では、まず、剥離ウエーハ５の少なくとも面取り部８のエッチング処理及び／または面取り加工を行うことにより、面取り部８のイオン注入層９を除去する。
【００３０】
面取り部８のエッチング処理としては、通常用いられる混酸、例えば、混酸（フッ酸と硝酸の混合物）等の酸エッチング液やＫＯＨ、ＮａＯＨ等を溶解したアルカリエッチング液を用いてエッチングを行うことができる。この場合、少なくとも面取り部８に残留しているイオン注入層９を除去できれば良いため、少なくとも面取り部８をエッチング液に浸漬させてエッチングすれば良い。
【００３１】
また、別の方法としては、剥離ウエーハ５全体を前記混酸等のエッチング液に浸漬させて全面をエッチングしても良い。前記したようにＳＯＩウエーハのＳＯＩ層の厚さは、せいぜい２ミクロン以下であり、また酸化膜３の厚さも約０．１〜２．０ミクロンであるため、剥離ウエーハ５の面取り部８に残留しているイオン注入層９は、厚くても数ミクロン以内となる。従って、剥離ウエーハ５全体をエッチングしても、全体的に除去する厚さは、イオン注入層９の厚さ分、すなわち数ミクロン以内で十分であり、問題は無い。また、このように剥離ウエーハ５全体をエッチングする方法は、面取り部８のみをエッチング液に浸漬させてエッチングを行う方法よりも作業が容易であるという利点がある。
【００３２】
前記のように面取り部８のエッチングを行うほか、剥離ウエーハ５の面取り加工を行って面取り部８のイオン注入層９を除去することもできる。面取り加工の方法としては、インゴットをスライスして得たウエーハに面取り加工を施して図４（１）のような面取り部を形成させる通常の方法を適用することもできるが、面を粗くしてしまうこともあるので、面取り部を研磨するいわゆる鏡面研磨（鏡面面取り加工）を行うのが好ましい。この研磨では、わずか数μｍ以下の取り代で確実にイオン注入層を除去することができる。
【００３３】
尚、面取り部のエッチング処理あるいは面取り加工をする前に、表面酸化膜３を除去するのが好ましい。
特にエッチングを行う場合、酸化膜３と剥離面１１とではエッチング速度が異なり、使用するエッチング液によっては剥離面１１がイオン注入層９の厚さ以上にエッチングされてしまうおそれがあるからである。なお、酸化膜３の除去は、例えば剥離ウエーハ５をフッ酸中に浸漬することによって簡単に行うことができる。
【００３４】
上記のように少なくとも面取り部のエッチング処理や面取り加工を行って少なくとも面取り部８のイオン注入層９を除去した後、剥離ウエーハ５の剥離面１１の研磨（再生研磨）を行う。この研磨に関してもウエーハに対する通常の研磨を適用できるが、この場合、剥離ウエーハの周辺部に残留するイオン注入層や剥離面のダメージ層を除去する研磨後、仕上げ研磨をするのが好ましい。
【００３５】
これは、予め行った面取り部のエッチング処理や面取り加工により除去し切れなかった面取り部より内側の表面上のイオン注入層を除去するほか、剥離面の表面粗さを改善するために行われるが、残留するイオン注入層等を除去する１段の研磨のみで研磨面を仕上げるより、より目の細かい研磨材を用いて複数段で研磨した方が研磨面の表面粗さや平坦度等をより良好なものとすることができ、通常のシリコン鏡面ウエーハの表面粗さあるいは平坦度と同等の品質を達成することができるからである。尚、この仕上げ研磨も１段で行う必要は必ずしも無く、２段あるいはそれ以上で行っても良い。
【００３６】
こうして、剥離ウエーハ面取り部８のイオン注入層９、剥離面１１に残存するイオン注入によるダメージ層１２、および剥離面１１の表面粗さを除去することができ、通常の鏡面ウエーハに比べ何の遜色もない表面を持つ再生ウエーハを得ることができる。
【００３７】
本発明にかかる再生処理方法の第２の態様として、剥離ウエーハを熱処理した後、ウエーハ表面を研磨することもできる。
前述したように、面取り部等にイオン注入層が残存している剥離ウエーハに熱酸化等の熱処理を行うと、その熱処理工程中、面取り部に残留しているイオン注入層から剥離が発生し、パーティクルとなってウエーハに付着する問題が生じることが本発明で明らかとなった。
【００３８】
そこで本発明にかかる再生処理方法の第２の態様では、このような熱処理によるイオン注入層の剥離を利用することで、イオン注入層を予め除去することとした。すなわち、ＳＯＩウエーハ等の結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハに、まず熱処理を行う。このときの熱処理条件としては、５００℃以上の温度で数分から数時間、例えば酸化性雰囲気中で１０００℃、３０分の熱処理により、残留するイオン注入層を剥離させることができる。この熱処理の後、通常行われる洗浄工程を通してから、あるいは直接再生研磨を行うことにより、剥離して発生したパーティクルを除去することができる。尚、このように熱処理を行う前に、前記第１の態様と同様、剥離ウエーハをフッ酸中に浸漬することによって酸化膜を除去することが好ましい。
【００３９】
ところで、剥離ウエーハは、前述したように約５００℃以上の剥離熱処理によって剥離されるので、当然そのような低温熱処理を受けていることになる。ＣＺウエーハのように酸素を含むシリコンウエーハに低温熱処理を施すと酸素ドナーが発生し、例えばｐ型シリコンウエーハの抵抗率が異常に高くなる等の現象が生じることがあることは良く知られている。したがって、イオン注入剥離法によって副生される剥離ウエーハにおいても、剥離熱処理によって酸素ドナーが生じ、剥離ウエーハの抵抗率が異常になることがある。このため、例えばウエーハの厚さを測定する際に一般的に使用されている静電容量方式の測定器で剥離ウエーハの厚さを測定することができないといった問題が生じる。
【００４０】
そこで、ボンドウエーハとしてＣＺシリコンウエーハを使用した場合、その剥離ウエーハを本発明にかかる再生処理方法の第２の態様に従って再生処理することで、イオン注入層の剥離を生じさせる熱処理をドナー消去熱処理と兼ねることができる。すなわち、剥離ウエーハのイオン注入層を剥離させると同時に、剥離熱処理等によって剥離ウエーハ中に発生した酸素ドナーを消去し、剥離ウエーハの抵抗異常をなくすようにすることもできる。
このような熱処理としては、ドナー消去熱処理として一般に行われているように６００℃以上の熱処理を加えれば良く、慣用されている方法としては、例えば６５０℃で２０分の熱処理をするようにすればよい。
【００４１】
以上のように熱処理を行った後、必要に応じてウエーハを洗浄し、次いで研磨を行う。この研磨は前記第１の態様の場合と同様に行うことができる。
尚、研磨の前に行った熱処理によりウエーハ表面上には酸化膜が形成されている場合には、熱処理後、研磨を行う前にフッ酸等による酸化膜の除去を行うことが好ましい。
【００４２】
こうして、上記本発明のいずれの方法によって再生処理されたシリコンウエーハも、通常のシリコン鏡面ウエーハと全く同じように均一に研磨された面状態を有するので、貼り合わせＳＯＩウエーハの原料ウエーハとして用いることができるし、通常の集積回路等の作製用のシリコンウエーハとして用いてもよい。また、いわゆるエピタキシャルウエーハのサブストレートとして用いてもよく、特にその再利用の用途は限定されるものではない。
【００４３】
この場合、本発明の再生処理された剥離ウエーハをベースウエーハあるいは通常のシリコン鏡面ウエーハとして用いる場合には、再生処理された剥離ウエーハ中には、水素イオン注入前の熱酸化処理（通常９００℃以上）、および約５００℃以上といった剥離熱処理により酸素析出が発生しているので、これがいわゆるイントリンシックゲッタリング効果（ＩＧ効果）を発揮するために好適なものとなる。
また、剥離ウエーハをＳＯＩウエーハを作製する際のベースウエーハあるいはボンドウエーハとして用いれば、実質上１枚のシリコンウエーハから１枚のＳＯＩウエーハを得ることができるので、ＳＯＩウエーハの製造コストを著しく減少させることができる。
【００４４】
尚、本発明で再生処理された剥離ウエーハ（再生ウエーハ）は、所望のシリコンウエーハとして再利用されるが、イオン注入剥離法において予め用いる剥離される側のウエーハであるボンドウエーハの厚さを、再生ウエーハで必要とされる厚さより若干厚くしておき、本発明に係る再生処理を行った後、再利用において所望とされるウエーハの厚さとなるようにすることもできる。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明について具体的に説明する。
（実施例１、比較例１及び２）
ボンドウエーハとして直径６インチのＦＺウエーハ表面に厚さ４００ｎｍの熱酸化膜を形成し、その熱酸化膜を通してウエーハ上面から水素イオンを注入した。このウエーハを同一口径のベースウエーハと結合し、剥離熱処理を加えて厚さ約４００ｎｍのＳＯＩ層を有するＳＯＩウエーハを作製した。その際、副生された剥離ウエーハを１８枚用いて、表面の酸化膜を除去したのち、以下の再生処理を行った。
実施例１（６枚）： 混酸エッチング（３μｍ）後、表面研磨（１０μｍ）
比較例１（６枚）： 表面研磨（１５μｍ）
比較例２（６枚）： 表面研磨（１０μｍ）
尚、上記処理における括弧内の数値は、除去された厚さ（取り代）を示しており、混酸エッチングは、通常用いられるフッ酸と硝酸の混合液である酸エッチング液を用いて、ウエーハの全面をエッチングした。
【００４６】
そして、これら１８枚の再生ウエーハと、リファレンスとして通常の鏡面研磨ウエーハ１４枚を縦型熱処理炉に投入して熱酸化処理（１０５０℃、１時間）を行った後、パーティクルカウンターを用いて０．２μｍ以上のサイズのパーティクル数を測定した。測定結果を図２に示した。
尚、熱処理炉内の各ウエーハの配置は、炉内上方から下方（炉口）へ、実施例１（６枚）、リファレンス（７枚）、比較例１（６枚）、比較例２（６枚）、リファレンス（７枚）とした。
【００４７】
図２の結果から、本発明の実施例１の再生ウエーハにはパーティクルの発生がほとんどなかったのに対し、比較例１、２は相当数のパーティクルが発生していることがわかった。
ここで、炉の下方側に配置したリファレンス７枚のうち、上部３枚にパーティクルの発生が多く見られるのは、比較例１及び２のウエーハに発生したパーティクルが落下して付着したものと考えられる。
【００４８】
（実施例２及び３）
実施例１と同一条件で作製された剥離ウエーハを用いて、表面の酸化膜を除去した後、鏡面面取り加工（取り代約１μｍ）を行い、次いで表面研磨したウエーハ（実施例２）と、表面の酸化膜を除去後、酸化性雰囲気中で１０００℃、３０分の熱処理を行ってから再度表面の酸化膜を除去し、次いで表面研磨したウエーハ（実施例３）に対し、実施例１と同一の熱酸化処理を行い、その熱酸化前後におけるパーティクル発生状況を測定した。その結果を図３（Ａ）（Ｂ）に示した。尚、比較のため、上記比較例２の再生ウエーハの熱酸化処理前後におけるパーティクル発生状況も図３（Ｃ）に併記した。
【００４９】
この図から明らかなように、熱酸化処理前の各ウエーハは、いずれも表面にパーティクルの発生がほとんど見られない。一方、熱酸化処理後では、実施例２及び実施例３のウエーハにはパーティクルの発生は見られないが、比較例２のウエーハでは周辺部において相当数のパーティクルの付着が観察された。
図３と前記図２に示した測定結果から明らかであるように、本発明にかかる再生処理を施して製造されたウエーハは、その後熱酸化処理を受けてもパーティクルが発生しないことが証明された。
【００５０】
尚、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。
【００５１】
例えば、前記実施態様では、イオン注入剥離法により２枚のシリコンウエーハを酸化膜を介して結合させてＳＯＩウエーハを作製した際に副生される剥離ウエーハについて説明したが、本発明は、他の結合ウエーハを作製した場合、すなわちイオン注入後、酸化膜を介さずに直接シリコンウエーハ同士を結合させて結合ウエーハを作製した場合、あるいはシリコンウエーハ同士を結合する場合のみならず、シリコンウエーハにイオン注入して、これとＳｉＯ2 、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 等の絶縁性ウエーハとを直接結合してＳＯＩウエーハを作製した場合等に副生される剥離ウエーハを鏡面ウエーハとして再生させる場合にも適用することができる。さらに、イオン注入するウエーハとして、シリコン以外のウエーハ（ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等）を用いて、これらの薄膜を有する結合ウエーハを作製した場合に副生される剥離ウエーハにも適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により再生処理された剥離ウエーハは、面取り部においても確実にイオン注入層が除去されているため、その後熱処理を加えてもイオン注入層に起因するパーティクルが発生せず、剥離ウエーハ表面のダメージ層の除去および表面粗さの改善もされており、品質の高いウエーハを歩留り良く再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、イオン注入剥離法によるＳＯＩウエーハの製造工程の一例を示すフロー図である。
【図２】再生ウエーハの熱酸化処理後に付着したパーティクル数を示すグラフである。
【図３】熱酸化処理前後の再生ウエーハに付着したパーティクルの分布図である。
（Ａ）面取り加工後、表面研磨して再生されたウエーハ（実施例２）
（Ｂ）熱処理後、表面研磨して再生されたウエーハ（実施例３）
（Ｃ）表面研磨のみされたウエーハ（比較例２）
【図４】（１）〜（６）は、従来の方法により剥離ウエーハの表面を研磨して平坦化したときの問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ベースウエーハ、 ２…ボンドウエーハ、 ３…酸化膜、
４…水素イオン注入微小気泡層（封入層）、 ５…剥離ウエーハ、
６…ＳＯＩウエーハ、 ７…ＳＯＩ層、 ８…面取り部、
９…イオン注入層、 １０…周辺の段差、 １１…剥離面、
１２…ダメージ層、 １３…パーティクル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入したウエーハを他のウエーハと結合した後に剥離してＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハ等の結合ウエーハを製造する、いわゆるイオン注入剥離法において、副生される剥離ウエーハの再生処理方法及び再生処理されたウエーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳＯＩ構造のウエーハの作製法としては、酸素イオンをシリコン単結晶に高濃度で打ち込んだ後に、高温で熱処理を行い酸化膜を形成するＳＩＭＯＸ（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｏｘｙｇｅｎ）法によるものと、２枚の鏡面研磨したシリコンウエーハを接着剤を用いることなく結合し、片方のウエーハを薄膜化する結合法がある。
【０００３】
しかしながら、最近、ＳＯＩウエーハの作製方法として、イオン注入したウエーハを結合後に剥離してＳＯＩウエーハを製造する方法（イオン注入剥離法：スマートカット法（登録商標）とも呼ばれる技術）が新たに注目され始めている。この方法は、２枚のシリコンウエーハのうち、少なくとも一方に酸化膜を形成すると共に、一方のシリコンウエーハの上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、該ウエーハ内部に微小気泡層（封入層）を形成させた後、該イオンを注入した方の面を酸化膜を介して他方のシリコンウエーハと密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層を劈開面として一方のウエーハを薄膜状に剥離し、さらに熱処理を加えて強固に結合してＳＯＩウエーハとする技術（特開平５−２１１１２８号参照）である。この方法では、劈開面は良好な鏡面であり、ＳＯＩ層の膜厚の均一性も高いＳＯＩウエーハが比較的容易に得られている。
【０００４】
なお、このイオン注入剥離法によれば、イオン注入後、酸化膜を介さずに直接シリコンウエーハ同士を結合することもできるし、シリコンウエーハ同士を結合する場合のみならず、シリコンウエーハにイオン注入して、これとＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁性ウエーハとを直接結合してＳＯＩ層を形成する場合もある。また、イオン注入するウエーハとしてシリコンウエーハ以外のウエーハ（ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等）を用いれば、これらの薄膜を有する結合ウエーハを得ることもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなイオン注入剥離法でＳＯＩウエーハ等の結合ウエーハを作製すると、必然的に１枚のシリコンの剥離ウエーハが副生されることになる。従来、イオン注入剥離法においては、この副生した剥離ウエーハを再生することによって、実質上１枚のシリコンウエーハから１枚のＳＯＩウエーハを得ることができるので、コストを大幅に下げることができるとしていた。
【０００６】
ところが、このような剥離ウエーハは、そのままでは通常のシリコン鏡面ウエーハとして使用できるようなものではなく、ウエーハ周辺に段差があったり、剥離面にイオン注入によるダメージ層が存在し、表面粗さが大きかったりするものである。従って、鏡面ウエーハとして再生させるには、表面を研磨（再生研磨）することにより段差やダメージ層を除去し、表面粗さを改善する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上記のように研磨を行って剥離ウエーハの表面粗さを改善しても、以下の問題があることが本発明者らにより見出された。図４は、その問題点を模式図で表現したものである。
図４（１）に示されているように、水素イオン注入を行うボンドウエーハ２の外周部は、通常、加工時の割れ、欠け等を防止するため、面取りと呼ばれる加工により面取り部８が形成されている。このボンドウエーハに図４（２）に示すように、必要に応じて熱酸化処理することで表面に酸化膜３が形成される。
次に、このようなボンドウエーハ２の上面から水素イオンを注入すると、図４（３）に示すように、ウエーハ上面と平行に微小気泡層４が形成され（以下、ウエーハの上面から、注入されたイオンにより形成された微小気泡層４までをイオン注入層という）、面取り部８にもイオン注入層９が形成される。
【０００８】
このようにイオン注入層９が形成されたボンドウエーハ２は、酸化膜３を介してベースウエーハと密着され、次いで熱処理を施して結合された後、ＳＯＩウエーハと剥離ウエーハ５とに分離される。このとき、イオン注入が行われているにもかかわらずベースウエーハ表面と結合されない面取り部８のイオン注入層９は、図４（４）に示すように、剥離後も剥離ウエーハ５に残留することになる。尚、図示はしていないが、面取り部８よりやや内側の剥離ウエーハ外周部分、いわゆる研磨ダレが生じている部分についても、同様にベースウエーハと結合されず、剥離後も剥離ウエーハ５に残留することがある。
【０００９】
このように副生された剥離ウエーハ５を鏡面ウエーハとして再生させるために、ウエーハ表面を鏡面研磨した場合、剥離ウエーハ５の表面上の段差１０と表面粗さは除去される。
【００１０】
ところが、このように研磨された剥離ウエーハ５は、図４（５）のように面取り部８のイオン注入層９の一部が残留しており、このウエーハ５に熱酸化等の熱処理を行うと、その熱処理工程中に、図４（６）のように面取り部８に残留しているイオン注入層９の剥離が発生し、剥離されたイオン注入層はパーティクル１３となってウエーハに付着することが分かった。さらに、このような熱処理中に付着したパーティクルは、その後に洗浄を行っても除去しにくいため、再生ウエーハの品質、歩留まり等を低下させるという問題があることが本発明者らにより明らかとなった。なお、このような問題点は、シリコンウエーハを用いる場合だけでなく、イオン注入するウエーハとしてＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等のウエーハを用いた場合の再生処理においても同様に発生する。
【００１１】
そこで、本発明では、再生処理した剥離ウエーハに熱処理を施してもパーティクルが発生せず、再生されたウエーハの品質が高く、歩留りが良い剥離ウエーハの再生処理方法及び再生されたウエーハを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するため、イオン注入剥離法によって結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハを再生処理する方法において、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を除去した後、ウエーハ表面を研磨することを特徴とする剥離ウエーハの再生処理方法が提供される。
【００１３】
このように、剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を確実に除去した後、ウエーハ表面を研磨することにより、剥離ウエーハ全体からイオン注入層が完全に除去されるため、その後熱処理されてもパーティクルが発生せず、品質の高いウエーハを高い歩留りで確実に再生することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、イオン注入剥離法によって結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハを再生処理する方法において、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のエッチング処理及び／または面取り加工をした後、ウエーハ表面を研磨することを特徴とする剥離ウエーハの再生処理方法が提供される。
【００１５】
このように、再生研磨を行う前に予め剥離ウエーハの少なくとも面取り部のエッチング処理及び／または面取り加工をすることで、剥離ウエーハの面取り部におけるイオン注入層を除去することができる。そして次の研磨により、面取り部より内側の外周部付近に残留しているイオン注入層が除去されると共に、剥離ウエーハ表面のダメージ層の除去および表面粗さの改善も同時にできる。従って、研磨後にイオン注入層が残留していないため、その後熱処理されてもパーティクルが発生せず、品質の高いウエーハを高い歩留りで確実に再生することができる。
【００１６】
この場合、前記少なくとも面取り部のエッチング処理及び／または面取り加工により、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を除去することが好ましい。
このように少なくとも面取り部のイオン注入層を除去することにより、パーティクルの発生要因となっていたイオン注入層を確実に除去でき、その後研磨を行うことでパーティクルの発生が無い再生ウエーハを確実に得ることができる。
【００１７】
さらに本発明によれば、イオン注入剥離法によって結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハを再生処理する方法において、前記剥離ウエーハを熱処理した後、ウエーハ表面を研磨することを特徴とする剥離ウエーハの再生処理方法も提供される。
このように剥離ウエーハを予め熱処理することで、剥離ウエーハ周辺付近に残留しているイオン注入層の剥離を発生させ、洗浄した後、あるいは直接研磨することによりこれを除去することができる。また、研磨を行うことにより表面粗さが改善され、品質の高いウエーハを歩留り良く再生することができる。
【００１８】
さらに本発明によれば、前記方法で再生処理されたことを特徴とするウエーハも提供される。
このようように再生処理されたウエーハは、イオン注入層が全て除去され、かつ剥離ウエーハ表面のダメージ層が除去され、また表面粗さも改善されているので、その後熱処理を受けてもパーティクルが発生せず、高品質の鏡面ウエーハとして好適に使用することができる。
【００１９】
特に、ＣＺシリコンウエーハから副生された剥離ウエーハをベースウエーハあるいは通常のシリコン鏡面ウエーハとして用いる場合には、再生処理された剥離ウエーハ中に剥離熱処理等により酸素析出が発生しているので、これがゲッタリング効果を発揮するために好適なものとなる。
また、ＦＺシリコンウエーハから副生された剥離ウエーハあるいはエピタキシャル層を有する剥離ウエーハの場合には、ＣＺシリコンウエーハのようにＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）や酸素析出物といった結晶欠陥がないので、ボンドウエーハとして再利用するのに好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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。
ここで、図１は水素イオン剥離法によるＳＯＩウエーハの製造工程の一例を示すフロー図である。
【００２１】
以下、本発明を２枚のシリコンウエーハを結合する場合を中心に説明する。
まず、図１の水素イオン剥離法において、工程（ａ）では、２枚のシリコン鏡面ウエーハを準備するものであり、デバイスの仕様に合った基台となるベースウエーハ１とＳＯＩ層となるボンドウエーハ２を準備する。
次に工程（ｂ）では、そのうちの少なくとも一方のウエーハ、ここではボンドウエーハ２を熱酸化し、その表面に約０．１μｍ〜２．０μｍ厚の酸化膜３を形成する。
【００２２】
工程（ｃ）では、表面に酸化膜を形成したボンドウエーハ２の片面に対して水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、イオンの平均進入深さにおいて表面に平行な微小気泡層（封入層）４を形成させるもので、この注入温度は２５〜４５０℃が好ましい。
工程（ｄ）は、水素イオン注入したボンドウエーハ２の水素イオン注入面に、ベースウエーハ１を酸化膜を介して重ね合せて密着させる工程であり、常温の清浄な雰囲気下で２枚のウエーハの表面同士を接触させることにより、接着剤等を用いることなくウエーハ同士が接着する。
【００２３】
次に、工程（ｅ）は、封入層４を境界として剥離することによって、剥離ウエーハ５とＳＯＩウエーハ６（ＳＯＩ層７＋埋込み酸化膜３＋ベースウエーハ１）に分離する剥離熱処理工程で、例えば不活性ガスや酸化性ガス雰囲気下約５００℃以上の温度で熱処理を加えれば、結晶の再配列と気泡の凝集とによって剥離ウエーハ５とＳＯＩウエーハ６に分離される。
【００２４】
そして、工程（ｆ）では、前記工程（ｄ）（ｅ）の密着工程および剥離熱処理工程で密着させたウエーハ同士の結合力では、そのままデバイス工程で使用するには弱いので、結合熱処理としてＳＯＩウエーハ６に高温の熱処理を施し結合強度を十分なものとする。この熱処理は例えば不活性ガスや酸化性ガス雰囲気下、１０５０℃〜１２００℃で３０分から２時間の範囲で行うことが好ましい。
尚、工程（ｅ）の剥離熱処理と工程（ｆ）の結合熱処理を連続的に行ったり、また、工程（ｅ）の剥離熱処理と工程（ｆ）の結合熱処理を同時に兼ねるものとして行ってもよい。
【００２５】
次に、工程（ｇ）は、タッチポリッシュと呼ばれる研磨代の極めて少ない鏡面研磨の工程であり、ＳＯＩ層７の表面である劈開面（剥離面）に存在する結晶欠陥層の除去と表面粗さを除去する工程である。
以上の工程を経て結晶品質が高く、膜厚均一性の高いＳＯＩ層７を有する高品質のＳＯＩウエーハ６を製造することができる（工程（ｈ））。
【００２６】
このような水素イオン剥離法においては、図１（ｅ）工程において、剥離ウエーハ５が副生されることになる。水素イオン剥離法によって作製されるＳＯＩ層の厚さは、通常０．１〜１．５ミクロン程度で、厚くとも２ミクロン以下であるので、剥離ウエーハ５は充分な厚さを有する。したがって、これをシリコンウエーハとして再生し、再利用すれば、ＳＯＩウエーハの製造コストを著しく下げることが可能となる。
【００２７】
ところが、前記図４（４）に剥離ウエーハ５の部分拡大模式図を示したように、この剥離ウエーハ５の周辺部には、残留したイオン注入層９による段差１０が発生し、そのままではシリコンウエーハとして使用できないものとなる。この周辺の段差１０は、ボンドウエーハの周辺部がベースウエーハと結合されずに未結合となることから発生するものである。
また、剥離ウエーハ５の剥離面１１には、水素イオン注入によるダメージ層１２が残存し、その表面粗さも、通常の鏡面ウエーハに比べて悪いものである。
【００２８】
そこで、本発明では、水素イオン剥離法において副生した剥離ウエーハに、適切な再生処理を施して実際にシリコンウエーハとして再生するために、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を除去した後、ウエーハ表面を研磨する。
【００２９】
本発明にかかる再生処理方法の第１の態様では、まず、剥離ウエーハ５の少なくとも面取り部８のエッチング処理及び／または面取り加工を行うことにより、面取り部８のイオン注入層９を除去する。
【００３０】
面取り部８のエッチング処理としては、通常用いられる混酸、例えば、混酸（フッ酸と硝酸の混合物）等の酸エッチング液やＫＯＨ、ＮａＯＨ等を溶解したアルカリエッチング液を用いてエッチングを行うことができる。この場合、少なくとも面取り部８に残留しているイオン注入層９を除去できれば良いため、少なくとも面取り部８をエッチング液に浸漬させてエッチングすれば良い。
【００３１】
また、別の方法としては、剥離ウエーハ５全体を前記混酸等のエッチング液に浸漬させて全面をエッチングしても良い。前記したようにＳＯＩウエーハのＳＯＩ層の厚さは、せいぜい２ミクロン以下であり、また酸化膜３の厚さも約０．１〜２．０ミクロンであるため、剥離ウエーハ５の面取り部８に残留しているイオン注入層９は、厚くても数ミクロン以内となる。従って、剥離ウエーハ５全体をエッチングしても、全体的に除去する厚さは、イオン注入層９の厚さ分、すなわち数ミクロン以内で十分であり、問題は無い。また、このように剥離ウエーハ５全体をエッチングする方法は、面取り部８のみをエッチング液に浸漬させてエッチングを行う方法よりも作業が容易であるという利点がある。
【００３２】
前記のように面取り部８のエッチングを行うほか、剥離ウエーハ５の面取り加工を行って面取り部８のイオン注入層９を除去することもできる。面取り加工の方法としては、インゴットをスライスして得たウエーハに面取り加工を施して図４（１）のような面取り部を形成させる通常の方法を適用することもできるが、面を粗くしてしまうこともあるので、面取り部を研磨するいわゆる鏡面研磨（鏡面面取り加工）を行うのが好ましい。この研磨では、わずか数μｍ以下の取り代で確実にイオン注入層を除去することができる。
【００３３】
尚、面取り部のエッチング処理あるいは面取り加工をする前に、表面酸化膜３を除去するのが好ましい。
特にエッチングを行う場合、酸化膜３と剥離面１１とではエッチング速度が異なり、使用するエッチング液によっては剥離面１１がイオン注入層９の厚さ以上にエッチングされてしまうおそれがあるからである。なお、酸化膜３の除去は、例えば剥離ウエーハ５をフッ酸中に浸漬することによって簡単に行うことができる。
【００３４】
上記のように少なくとも面取り部のエッチング処理や面取り加工を行って少なくとも面取り部８のイオン注入層９を除去した後、剥離ウエーハ５の剥離面１１の研磨（再生研磨）を行う。この研磨に関してもウエーハに対する通常の研磨を適用できるが、この場合、剥離ウエーハの周辺部に残留するイオン注入層や剥離面のダメージ層を除去する研磨後、仕上げ研磨をするのが好ましい。
【００３５】
これは、予め行った面取り部のエッチング処理や面取り加工により除去し切れなかった面取り部より内側の表面上のイオン注入層を除去するほか、剥離面の表面粗さを改善するために行われるが、残留するイオン注入層等を除去する１段の研磨のみで研磨面を仕上げるより、より目の細かい研磨材を用いて複数段で研磨した方が研磨面の表面粗さや平坦度等をより良好なものとすることができ、通常のシリコン鏡面ウエーハの表面粗さあるいは平坦度と同等の品質を達成することができるからである。尚、この仕上げ研磨も１段で行う必要は必ずしも無く、２段あるいはそれ以上で行っても良い。
【００３６】
こうして、剥離ウエーハ面取り部８のイオン注入層９、剥離面１１に残存するイオン注入によるダメージ層１２、および剥離面１１の表面粗さを除去することができ、通常の鏡面ウエーハに比べ何の遜色もない表面を持つ再生ウエーハを得ることができる。
【００３７】
本発明にかかる再生処理方法の第２の態様として、剥離ウエーハを熱処理した後、ウエーハ表面を研磨することもできる。
前述したように、面取り部等にイオン注入層が残存している剥離ウエーハに熱酸化等の熱処理を行うと、その熱処理工程中、面取り部に残留しているイオン注入層から剥離が発生し、パーティクルとなってウエーハに付着する問題が生じることが本発明で明らかとなった。
【００３８】
そこで本発明にかかる再生処理方法の第２の態様では、このような熱処理によるイオン注入層の剥離を利用することで、イオン注入層を予め除去することとした。すなわち、ＳＯＩウエーハ等の結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハに、まず熱処理を行う。このときの熱処理条件としては、５００℃以上の温度で数分から数時間、例えば酸化性雰囲気中で１０００℃、３０分の熱処理により、残留するイオン注入層を剥離させることができる。この熱処理の後、通常行われる洗浄工程を通してから、あるいは直接再生研磨を行うことにより、剥離して発生したパーティクルを除去することができる。尚、このように熱処理を行う前に、前記第１の態様と同様、剥離ウエーハをフッ酸中に浸漬することによって酸化膜を除去することが好ましい。
【００３９】
ところで、剥離ウエーハは、前述したように約５００℃以上の剥離熱処理によって剥離されるので、当然そのような低温熱処理を受けていることになる。ＣＺウエーハのように酸素を含むシリコンウエーハに低温熱処理を施すと酸素ドナーが発生し、例えばｐ型シリコンウエーハの抵抗率が異常に高くなる等の現象が生じることがあることは良く知られている。したがって、イオン注入剥離法によって副生される剥離ウエーハにおいても、剥離熱処理によって酸素ドナーが生じ、剥離ウエーハの抵抗率が異常になることがある。このため、例えばウエーハの厚さを測定する際に一般的に使用されている静電容量方式の測定器で剥離ウエーハの厚さを測定することができないといった問題が生じる。
【００４０】
そこで、ボンドウエーハとしてＣＺシリコンウエーハを使用した場合、その剥離ウエーハを本発明にかかる再生処理方法の第２の態様に従って再生処理することで、イオン注入層の剥離を生じさせる熱処理をドナー消去熱処理と兼ねることができる。すなわち、剥離ウエーハのイオン注入層を剥離させると同時に、剥離熱処理等によって剥離ウエーハ中に発生した酸素ドナーを消去し、剥離ウエーハの抵抗異常をなくすようにすることもできる。
このような熱処理としては、ドナー消去熱処理として一般に行われているように６００℃以上の熱処理を加えれば良く、慣用されている方法としては、例えば６５０℃で２０分の熱処理をするようにすればよい。
【００４１】
以上のように熱処理を行った後、必要に応じてウエーハを洗浄し、次いで研磨を行う。この研磨は前記第１の態様の場合と同様に行うことができる。
尚、研磨の前に行った熱処理によりウエーハ表面上には酸化膜が形成されている場合には、熱処理後、研磨を行う前にフッ酸等による酸化膜の除去を行うことが好ましい。
【００４２】
こうして、上記本発明のいずれの方法によって再生処理されたシリコンウエーハも、通常のシリコン鏡面ウエーハと全く同じように均一に研磨された面状態を有するので、貼り合わせＳＯＩウエーハの原料ウエーハとして用いることができるし、通常の集積回路等の作製用のシリコンウエーハとして用いてもよい。また、いわゆるエピタキシャルウエーハのサブストレートとして用いてもよく、特にその再利用の用途は限定されるものではない。
【００４３】
この場合、本発明の再生処理された剥離ウエーハをベースウエーハあるいは通常のシリコン鏡面ウエーハとして用いる場合には、再生処理された剥離ウエーハ中には、水素イオン注入前の熱酸化処理（通常９００℃以上）、および約５００℃以上といった剥離熱処理により酸素析出が発生しているので、これがいわゆるイントリンシックゲッタリング効果（ＩＧ効果）を発揮するために好適なものとなる。
また、剥離ウエーハをＳＯＩウエーハを作製する際のベースウエーハあるいはボンドウエーハとして用いれば、実質上１枚のシリコンウエーハから１枚のＳＯＩウエーハを得ることができるので、ＳＯＩウエーハの製造コストを著しく減少させることができる。
【００４４】
尚、本発明で再生処理された剥離ウエーハ（再生ウエーハ）は、所望のシリコンウエーハとして再利用されるが、イオン注入剥離法において予め用いる剥離される側のウエーハであるボンドウエーハの厚さを、再生ウエーハで必要とされる厚さより若干厚くしておき、本発明に係る再生処理を行った後、再利用において所望とされるウエーハの厚さとなるようにすることもできる。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明について具体的に説明する。
（実施例１、比較例１及び２）
ボンドウエーハとして直径６インチのＦＺウエーハ表面に厚さ４００ｎｍの熱酸化膜を形成し、その熱酸化膜を通してウエーハ上面から水素イオンを注入した。このウエーハを同一口径のベースウエーハと結合し、剥離熱処理を加えて厚さ約４００ｎｍのＳＯＩ層を有するＳＯＩウエーハを作製した。その際、副生された剥離ウエーハを１８枚用いて、表面の酸化膜を除去したのち、以下の再生処理を行った。
実施例１（６枚）： 混酸エッチング（３μｍ）後、表面研磨（１０μｍ）
比較例１（６枚）： 表面研磨（１５μｍ）
比較例２（６枚）： 表面研磨（１０μｍ）
尚、上記処理における括弧内の数値は、除去された厚さ（取り代）を示しており、混酸エッチングは、通常用いられるフッ酸と硝酸の混合液である酸エッチング液を用いて、ウエーハの全面をエッチングした。
【００４６】
そして、これら１８枚の再生ウエーハと、リファレンスとして通常の鏡面研磨ウエーハ１４枚を縦型熱処理炉に投入して熱酸化処理（１０５０℃、１時間）を行った後、パーティクルカウンターを用いて０．２μｍ以上のサイズのパーティクル数を測定した。測定結果を図２に示した。
尚、熱処理炉内の各ウエーハの配置は、炉内上方から下方（炉口）へ、実施例１（６枚）、リファレンス（７枚）、比較例１（６枚）、比較例２（６枚）、リファレンス（７枚）とした。
【００４７】
図２の結果から、本発明の実施例１の再生ウエーハにはパーティクルの発生がほとんどなかったのに対し、比較例１、２は相当数のパーティクルが発生していることがわかった。
ここで、炉の下方側に配置したリファレンス７枚のうち、上部３枚にパーティクルの発生が多く見られるのは、比較例１及び２のウエーハに発生したパーティクルが落下して付着したものと考えられる。
【００４８】
（実施例２及び３）
実施例１と同一条件で作製された剥離ウエーハを用いて、表面の酸化膜を除去した後、鏡面面取り加工（取り代約１μｍ）を行い、次いで表面研磨したウエーハ（実施例２）と、表面の酸化膜を除去後、酸化性雰囲気中で１０００℃、３０分の熱処理を行ってから再度表面の酸化膜を除去し、次いで表面研磨したウエーハ（実施例３）に対し、実施例１と同一の熱酸化処理を行い、その熱酸化前後におけるパーティクル発生状況を測定した。その結果を図３（Ａ）（Ｂ）に示した。尚、比較のため、上記比較例２の再生ウエーハの熱酸化処理前後におけるパーティクル発生状況も図３（Ｃ）に併記した。
【００４９】
この図から明らかなように、熱酸化処理前の各ウエーハは、いずれも表面にパーティクルの発生がほとんど見られない。一方、熱酸化処理後では、実施例２及び実施例３のウエーハにはパーティクルの発生は見られないが、比較例２のウエーハでは周辺部において相当数のパーティクルの付着が観察された。
図３と前記図２に示した測定結果から明らかであるように、本発明にかかる再生処理を施して製造されたウエーハは、その後熱酸化処理を受けてもパーティクルが発生しないことが証明された。
【００５０】
尚、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。
【００５１】
例えば、前記実施態様では、イオン注入剥離法により２枚のシリコンウエーハを酸化膜を介して結合させてＳＯＩウエーハを作製した際に副生される剥離ウエーハについて説明したが、本発明は、他の結合ウエーハを作製した場合、すなわちイオン注入後、酸化膜を介さずに直接シリコンウエーハ同士を結合させて結合ウエーハを作製した場合、あるいはシリコンウエーハ同士を結合する場合のみならず、シリコンウエーハにイオン注入して、これとＳｉＯ2 、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 等の絶縁性ウエーハとを直接結合してＳＯＩウエーハを作製した場合等に副生される剥離ウエーハを鏡面ウエーハとして再生させる場合にも適用することができる。さらに、イオン注入するウエーハとして、シリコン以外のウエーハ（ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等）を用いて、これらの薄膜を有する結合ウエーハを作製した場合に副生される剥離ウエーハにも適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により再生処理された剥離ウエーハは、面取り部においても確実にイオン注入層が除去されているため、その後熱処理を加えてもイオン注入層に起因するパーティクルが発生せず、剥離ウエーハ表面のダメージ層の除去および表面粗さの改善もされており、品質の高いウエーハを歩留り良く再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、イオン注入剥離法によるＳＯＩウエーハの製造工程の一例を示すフロー図である。
【図２】再生ウエーハの熱酸化処理後に付着したパーティクル数を示すグラフである。
【図３】熱酸化処理前後の再生ウエーハに付着したパーティクルの分布図である。
（Ａ）面取り加工後、表面研磨して再生されたウエーハ（実施例２）
（Ｂ）熱処理後、表面研磨して再生されたウエーハ（実施例３）
（Ｃ）表面研磨のみされたウエーハ（比較例２）
【図４】（１）〜（６）は、従来の方法により剥離ウエーハの表面を研磨して平坦化したときの問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ベースウエーハ、 ２…ボンドウエーハ、 ３…酸化膜、
４…水素イオン注入微小気泡層（封入層）、 ５…剥離ウエーハ、
６…ＳＯＩウエーハ、 ７…ＳＯＩ層、 ８…面取り部、
９…イオン注入層、 １０…周辺の段差、 １１…剥離面、
１２…ダメージ層、 １３…パーティクル。
Claims (3)
- イオン注入剥離法によって結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハを再生処理する方法において、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を除去した後、ウエーハ表面を研磨することを特徴とする剥離ウエーハの再生処理方法。
- 前記剥離ウエーハを熱処理することにより、該剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を除去することを特徴とする請求項１に記載の剥離ウエーハの再生処理方法。
- イオン注入剥離法によって結合ウエーハを製造する際に副生される剥離ウエーハを再生処理する方法において、前記剥離ウエーハの少なくとも面取り部のエッチング処理及び／または面取り加工をすることにより、該剥離ウエーハの少なくとも面取り部のイオン注入層を除去した後、ウエーハ表面を研磨することを特徴とする剥離ウエーハの再生処理方法。
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