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KR101597501B1 - 핸들 기판 및 반도체용 복합 웨이퍼 - Google Patents

핸들 기판 및 반도체용 복합 웨이퍼 Download PDF

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KR101597501B1
KR101597501B1 KR1020157021783A KR20157021783A KR101597501B1 KR 101597501 B1 KR101597501 B1 KR 101597501B1 KR 1020157021783 A KR1020157021783 A KR 1020157021783A KR 20157021783 A KR20157021783 A KR 20157021783A KR 101597501 B1 KR101597501 B1 KR 101597501B1
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다츠로 다카가키
야스노리 이와사키
스기오 미야자와
아키요시 이데
히로카즈 나카니시
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엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판에 있어서, 노치를 형성한 웨이퍼의 파티클을 억제할 수 있도록 한다. 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판(1A, 1B)이 다결정 세라믹스 소결체에 의해 형성되어 있고, 외측 주연부에 노치(2A, 2B)를 가지고 있다. 노치가 소성면에 의해 형성되어 있다.

Description

핸들 기판 및 반도체용 복합 웨이퍼{HANDLE SUBSTRATE AND COMPOSITE WAFER FOR SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 핸들 기판 및 반도체용 복합 웨이퍼에 관한 것이다.
종래, Silicon on Quartz(SOQ), Silicon on Glass(SOG), Silicon on Sapphire(SOS)로 불리는 핸들 기판을, 투명·절연 기판으로 구성되는 SOI나, GaN, ZnO, 다이아몬드, AlN 등의 투명 와이드 갭 반도체를 실리콘 등의 도너 기판에 접합함으로써, 접합 웨이퍼를 얻는 것이 알려져 있다. SOQ, SOG, SOS 등은, 핸들 기판의 절연성·투명성 등으로부터 프로젝터, 고주파 디바이스 등에의 응용이 기대되고 있다. 또한 와이드 갭 반도체의 박막을 핸들 기판에 접합하여 복합화한 웨이퍼는, 고성능 레이저나 파워 디바이스 등에의 응용이 기대된다.
이러한 반도체용의 복합 웨이퍼는, 핸들 기판과 도너 기판으로 이루어져 있고, 일반적으로는 핸들 기판이나 도너 기판은 단결정 재료로 이루어진다. 종래는, 베이스 기판 상에 실리콘층을 에피택셜 성장에 의해 형성하는 방법이 주류였지만, 최근 직접 접합에 의해 형성하는 방법이 개발되어, 반도체 디바이스의 성능 개선에 기여하고 있다. 즉, 이러한 핸들 기판과 도너 기판은, 접합층이나 접착층을 통해 접합되거나, 혹은 직접 접합된다.
한편, CMOS를 형성하는 기재로서 반도체(주로 실리콘)가 이용되고 있다. 수백으로 이루어지는 가공 공정-설비를 이용하기 때문에, 기재 웨이퍼에 공통이 되는 규격(SEMI: Semiconductor Equipment and Materials international)을 정하고 있다.
특히 SOS(실리콘 온 사파이어) 기판을 이용한 CMOS 트랜지스터 형성이 실시되고 있다. 이 웨이퍼는, 실리콘에 사파이어를 접합하여 작성되는데, 실리콘의 형상에 사파이어의 형상을 맞추는 것이 요구된다.
실리콘 웨이퍼로서 일반적으로 <100> 면방위의 것이 사용되지만, 마스크 패턴과의 정합성으로부터 면방위를 인식하는 것이 중요하다. 이것을 SEMI 규격에서는 "노치"라는 방법으로 표시하는 것을 정하고, 노치의 사양에 대해서 정하고 있다(비특허문헌 1).
한편, 전술한 접합 기술의 진보에 따라, 석영, 유리, 알루미나라고 하는 사파이어 이외의 재질로 이루어지는 핸들 기판도 각종 제안되어 있다(특허문헌 1, 2, 3, 4).
또한, 특허문헌 5에 따르면, 실리콘과 알루미늄의 쌍방을 함유하지 않는 산화이트륨, 산화이테르븀, 산화란탄, 산화루테늄의 소결체로 이루어지는 커버 웨이퍼를, 반도체 제조 챔버의 기판 홀더 상에 설치함으로써, 실리콘 화합물 및 알루미늄 화합물의 발생을 억제하고 있다. 여기서, 커버 웨이퍼에는 V 노치를 형성하고 있다(0022).
특허문헌 1: WO 2010/128666 A1 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평성05-160240호 특허문헌 3: 일본 특허 공개 평성05-160240호 특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2008-288556호 특허문헌 5: 일본 특허 공개 제2006-100705호
비특허문헌 1: 「면법선 방향 측정을 이용한 새로운 웨이퍼 엣지의 단면 형상 측정법」 고베세이코 기보 Vol.57 No.3(2007년 12월호) 43페이지∼48페이지
SEMI 규격에 준거한 웨이퍼, 예컨대 8인치 웨이퍼에서는, 결정 방위의 표시로서 노치를 형성하는 것이 필요로 되지만, 사파이어는 인성이 낮기 때문에, 사파이어 웨이퍼에 노치 형성을 실시하면, 깨짐을 발생시키거나, 연삭 부분으로부터 파티클을 발생시키거나 한다. 이 때문에, 사파이어 웨이퍼에는, SEMI 규격에 대응하는 노치를 양호하게 형성하는 것은 어렵다.
한편, 특허문헌 5에 기재된 바와 같이, 산화이트륨 등의 세라믹스로 이루어지는 웨이퍼에 노치를 형성하는 것도 생각된다. 이러한 세라믹스는 사파이어보다 높은 인성을 가지고 있기 때문에, 노치를 형성하기 쉽다고 생각된다.
그러나, 실제로 노치를 연삭 가공 등에 의해 형성해 보면, 세정 후의 파티클수가 많은 것을 알 수 있었다. 이 후의 반도체 프로세스, 예컨대 SOS 등의 복합 웨이퍼 형성 후의 공정에 있어서, 열·반송 등의 충격에 의해, 웨이퍼의 균열이나 파티클을 발생시켜, 후속 공정의 수율 저하가 될 우려가 있다.
본 발명의 과제는, 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판에 있어서, 노치를 형성한 웨이퍼로부터의 파티클을 억제할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은, 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판으로서,
핸들 기판이 다결정 세라믹스 소결체에 의해 형성되어 있고, 핸들 기판의 외측 주연부에 노치를 가지고 있으며, 노치가 소성면에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 핸들 기판, 및 상기 핸들 기판의 접합면에 대하여 접합되어 있는 도너 기판을 갖는 것을 특징으로 하는, 반도체용 복합 웨이퍼에 관한 것이다.
핸들 기판의 재료로서 다결정 세라믹 소결체를 이용함으로써, 재료의 인성을 높일 수 있어, 핸들 기판에 노치를 형성하기 쉽고, 그때에 깨짐이나 파티클을 발생시키기 어려운 것이었다. 그러나, 본 발명자의 실험 결과에서는, 다결정 세라믹 소결체로 이루어지는 핸들 기판에 노치를 형성하면, 세정 후의 파티클수가 많아, 이 후의 반도체 프로세스에 있어서 불량이 발생할 우려가 있는 것을 알 수 있었다.
이 때문에, 본 발명자는, 핸들 기판을 다결정 세라믹 소결체에 의해 형성하며, 그 노치를 소성면(애즈 파이어드면)에 의해 성형하는 것을 시도하였다. 이 결과, 세정 후에 잔류하는 파티클을 현저히 저감할 수 있는 것을 발견하였다. 이러한 소성면에 의한 노치의 성형은, 세라믹 성형 재료를 성형하기 위한 틀의 형상을 고안함으로써 가능하다.
도 1의 (a), (b)는, 각각, 노치가 형성된 핸들 기판(1A, 1B)을 나타내는 평면도이다.
도 2는 평균 입경의 산출 방식예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 핸들 기판의 제조 공정을 예시하는 차트이다.
도 4의 (a), (b) 및 (c)는, 복합 웨이퍼의 제조 순서를 나타내는 사시도이다.
도 5는 노치 표면(소성면)의 광학 현미경 사진이다.
도 6은 노치 표면(CMP 연마면)의 광학 현미경 사진이다.
이하, 적절하게 도면을 참조하면서, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
(용도)
본 발명의 복합 웨이퍼는, 프로젝터용 발광 소자, 고주파 디바이스, 고성능 레이저, 파워 디바이스, 논리 IC 등에 이용할 수 있다.
(도너 기판)
복합 웨이퍼는, 본 발명의 핸들 기판과, 도너 기판을 포함한다.
도너 기판의 재질은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는, 실리콘, 질화알루미늄, 질화갈륨, 산화아연 및 다이아몬드로 이루어지는 군에서 선택된다.
도너 기판은, 전술한 재질을 가지며, 표면에 산화막을 가지고 있어도 좋다. 산화막을 통하여 이온 주입을 행하면, 주입 이온의 채널링을 억제하는 효과가 얻어지기 때문이다. 산화막은, 바람직하게는 50 ㎚∼500 ㎚의 두께를 갖는다. 산화막을 갖는 도너 기판도 도너 기판에 포함되며, 특별히 구별하지 않는 한, 도너 기판이라고 칭한다.
(핸들 기판)
도 1의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 핸들 기판(1A, 1B)은, 예컨대 원형을 하고 있으며, 1부분에 노치(2A, 2B)가 형성되어 있다. 도 1의 (a)에 나타내는 노치(2A)는 U 문자 형상을 하고 있으며, 도 1의 (b)에 나타내는 노치(2B)는 V 문자 형상을 하고 있다. 이들 노치는, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서 여러가지 조작을 행할 때 등에, 웨이퍼 위치나 방향의 검출 등을 행할 때에 이용된다. 특히 8인치 이상의 사이즈의 웨이퍼에서는, 오리엔테이션 플랫 대신에 일반적인 검출 수단으로서 도입되는 것이다.
여기서, 본 발명에 따르면, 핸들 기판의 노치가, 다결정 소결체의 소성면에 의해 형성되어 있다. 소성면이란, 세라믹 성형체의 소결 시에 얻어진 면으로서, 기계적으로 표면 가공되어 있지 않은 면을 의미한다.
여기서, 상기 소성면에서는, 연마면과 다르게, 세라믹 다결정 유래의 입계를 관찰할 수 있다. 이 소성면과 연마면의 차이는, 광학식 현미경(배율 200배)으로 관찰함으로써 이해할 수 있다. 소성면의 촬상예를 도 5에 나타내고, CMP 연마면의 촬상예를 도 6에 나타낸다.
소성면에서는 입자가 밝게 찍혀 있으며, 다수 배열되어 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 인접하는 입자 사이에는, 상대적으로 어두운 선형 부분이 형성되어 있다. 선형 부분은 서로 연결됨으로써, 평면적으로 보아 메쉬형 조직을 형성하고 있으며, 연속상을 형성하고 있다. 한편, 각 입자는 각각 선형 부분에 의해 포위되어 있고, 분산상을 형성하고 있다. 소성면에서는, 입자가 입계보다 약간 높게 되어 있기 때문에, 빛이 닿기 쉬워져, 밝아지는 것으로 생각된다.
한편, 연마면에 있어서는, 전체에 명암의 콘트라스트가 작아져 있다. 이것은, 소성면에 존재하는 다수의 입자의 표면이 각각 연마되어 낮아짐으로써, 입계와의 고저차가 작아졌기 때문이다. 이 결과, 주위보다 약간 높은 돌기가 도처에 보이며, 돌기의 둘레에 조금 어두운 부분이 존재하고 있다. 이 돌기 부분이 대략 입자에 상당하고, 돌기에 인접하는 약간 어두운 부분이 대략 입계에 상당하고 있는 것으로 추정된다. 그러나, 밝은 부분과 어두운 부분의 콘트라스트는 작고, 입계의 형상도 불선명하다. 이 결과, 연마면에서는, 입자에 인접하여 약간 어두운 부분은 존재하고 있으며, 입계라고 생각되지만, 그러나, 어두운 부분은 평면적으로 보아 메쉬형 조직을 형성하고 있지 않고, 또한 연속상을 형성하고 있지 않다. 또한, 각 입자는 메쉬형이 어두운 부분에 의해 포위된 분산상을 형성하는 데 이르러 있지 않다.
노치는, 형상적으로 가공이 어려워, 연삭, 연마 가공을 행할 때에, 파티클이나 미세한 균열을 발생시키기 쉽다. 이 때문에, 노치를 소성면으로 하는 것은 매우 유효하다.
예컨대 6인치 웨이퍼에서는 일반적이던 오리엔테이션 플랫의 경우에는, 형상적으로 파티클이나 균열을 발생시키기 어렵기 때문에, 이 점에서, 오리엔테이션 플랫의 경우는 본 발명과는 이질이다.
적합한 실시형태에 있어서는, 상기 소성면의 표면 조도(Ra)가 0.5 ㎛ 이하이며, 0.4 ㎛ 이하인 것이 한층 더 바람직하고, 0.2 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 소성면의 Ra는, 소성면에 대해서 AFM(Atomic Force Microscope: 원자간력 전자 현미경)에 의해 70 um×70 um의 시야 범위에서 촬상하여, JIS B0601에 따라 산출하는 수치이다.
또한, 연마에 의해 형성 가능한 노치 표면의 표면 조도(Ra)는, 0.7 ㎛ 이상이 된다.
적합한 실시형태에 있어서는, 핸들 기판의 접합면(3)의 표면 조도(Ra)가 7 ㎚ 이하가 바람직하고, 2 ㎚ 이하가 더욱 바람직하다. 이것이 크면, 분자 간력에 의해, 도너 기판의 접합 강도를 저감시킨다. 이것은, 1 ㎚ 이하가 가장 바람직하다. 또한, 이 Ra는, 접합면(3)에 대해서 AFM(Atomic Force Microscope: 원자간력 전자 현미경)에 의해 70 ㎛×70 ㎛의 시야 범위에서 촬상하여, JIS B0601에 따라 산출하는 수치이다.
핸들 기판을 구성하는 소결체의 결정 입자의 평균 입경은, 10 ㎛∼50 ㎛인 것이 바람직하고, 20 ㎛∼40 ㎛인 것이 한층 더 바람직하다.
여기서, 결정 입자의 평균 입경은 이하와 같이 하여 측정하는 것이다.
(1) 다결정 세라믹 소결체의 단면을 경면 연마, 서멀 에칭하여 입계를 눈에 띄게 한 후, 현미경 사진(100배∼200배)을 촬영하여, 단위 길이의 직선이 가로지르는 입자의 수를 센다. 이것을 상이한 3부분에 대해서 실시한다. 또한, 단위 길이는 500 ㎛∼1000 ㎛의 범위로 한다.
(2) 실시한 3부분의 입자의 개수의 평균을 취한다.
(3) 하기의 식에 따라, 평균 입경을 산출한다.
[산출식]
D=(4/π)×(L/n)
[D: 평균 입경, L: 직선의 단위 길이, n: 3부분의 입자의 개수의 평균]
평균 입경의 산출예를 도 2에 나타낸다. 상이한 3부분의 위치에 있어서, 각각 단위 길이(예컨대 500 ㎛)의 직선이 가로지르는 입자의 개수를 22, 23, 19로 하였을 때, 평균 입경(D)은, 상기 산출식에 따라,
D=(4/π)×[500/{(22+23+19)/3}]=29.9 ㎛가 된다.
핸들 기판을 구성하는 다결정 세라믹 소결체는, 바람직하게는 알루미늄 원자 또는 실리카 원자를 포함하는 세라믹스의 소결체이며, 특히 바람직하게는 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화규소이다.
적합한 실시형태에 있어서는, 핸들 기판을 구성하는 다결정 세라믹 소결체가, 순도 99.9％ 이상의 세라믹 분말을 원료로 하는 소결에 의해 제조되어 있다.
투광성 알루미나의 경우에는, 바람직하게는 순도 99.9％ 이상(바람직하게는 99.95％ 이상)의 고순도 알루미나 분말에 대하여, 100 ppm 이상, 300 ppm 이하의 산화마그네슘 분말을 첨가한다. 이러한 고순도 알루미나 분말로서는, 다이메이카가쿠코교 가부시키가이샤 제조의 고순도 알루미나 분체를 예시할 수 있다. 또한, 이 산화마그네슘 분말의 순도는 99.9％ 이상이 바람직하고, 평균 입경은 0.3 ㎛ 이하가 바람직하다.
다결정 세라믹 소결체의 성형 방법은 특별히 한정되지 않고, 닥터 블레이드법, 압출법, 겔 캐스트법 등 임의의 방법이어도 좋다. 특히 바람직하게는, 블랭크 기판을 겔 캐스트법을 이용하여 제조한다. 혹은, 세라믹의 테이프 성형체를, 노치를 성형하기 위한 목적 형상을 갖는 금속형에 의해 다이 컷팅 가공하여 성형체를 제작하고, 이 성형체의 소결에 의해 다결정 세라믹 소결체를 얻을 수도 있다. 이때, 이 테이프 성형체의 다이 컷팅 가공에 의해 소성면을 성형할 수 있다.
적합한 실시형태에 있어서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 세라믹 분말, 분산매 및 겔화제를 포함하는 슬러리를 제조하고, 이 슬러리를 주형(注型)하여, 겔화시킴으로써 성형체를 얻는다. 여기서, 겔 성형의 단계에서는, 틀에 이형제를 도포하고, 틀을 조립하여, 슬러리를 주형한다. 이어서, 겔을 틀 내에서 경화시켜 성형체를 얻어, 성형체를 이형한다. 이어서 틀을 세정한다. 이 겔 성형체를 소결시킴으로써 블랭크 기판을 얻는다.
여기서, 본 발명에서는, 틀의 내부 형상에 따라, 성형체에 노치를 형성할 수 있도록 해 둔다.
이어서, 겔 성형체를 건조하여, 바람직하게는 대기 중에서 하소하고, 이어서, 수소 중에서 본 소성한다. 본 소성 시의 소결 온도는, 소결체의 치밀화라는 관점에서, 1700℃∼1900℃가 바람직하고, 1750℃∼1850℃가 더욱 바람직하다.
또한, 소성 시에 충분히 치밀한 소결체를 생성시킨 후에, 더욱 추가로 어닐링 처리를 실시함으로써 휘어짐 수정을 행할 수 있다. 이 어닐링 온도는, 변형이나 이상 입자 성장 발생을 방지하면서, 소결 조제의 배출을 촉진시킨다는 관점에서 소성 시의 최고 온도 ±100℃ 이내인 것이 바람직하고, 최고 온도가 1900℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 어닐링 시간은, 1시간∼6시간인 것이 바람직하다.
또한, 어닐링 온도는 소성 시의 최고 온도+0℃∼100℃의 범위인 것이 바람직하다.
이렇게 하여 얻어진 블랭크 기판을 정밀 연마 가공함으로써, 그 접합면(3)의 Ra를 작게 한다. 이러한 정밀 연마 가공으로서는, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 가공이 일반적이며, 이것에 사용되는 연마 슬러리로서, 알칼리 또는 중성의 용액에 30 ㎚∼200 ㎚의 입경을 갖는 지립을 분산시킨 것이 사용된다. 지립 재질로서는, 실리카, 알루미나, 다이아, 지르코니아, 산화세륨을 예시할 수 있고, 이들을 단독 또는 조합하여 사용한다. 또한, 연마 패드에는, 경질 우레탄 패드, 부직포 패드, 스웨이드 패드를 예시할 수 있다.
또한, 최종적인 정밀 연마 가공을 실시하기 전의 조연마 가공을 실시한 후에 어닐링 처리를 행하는 것이 바람직하다. 어닐링 처리의 분위기 가스는 대기, 수소, 질소, 아르곤, 진공을 예시할 수 있다. 어닐링 온도는 1200℃∼1600℃, 어닐링 시간은 2시간∼12시간인 것이 바람직하다. 이에 의해, 표면의 평활을 손상시키는 일없이, 소결 조제의 배출을 촉진시킬 수 있다.
(복합 웨이퍼)
복합 웨이퍼(7)는, 예컨대 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 핸들 기판[1A(1B)]과 도너 기판(6)을 접합한 것이다.
우선, 노치[2A(2B)]를 갖는 미리 정해진 직경 및 두께의 핸들 기판[1A(1B)]을 준비한다[도 4의 (a)]. 또한, 핸들 기판과 동일한 직경을 가지며, 또한 노치(5)를 갖는 반도체 기판(14)을 준비한다. 이어서, 이온 주입법이나 연마에 의해 반도체 기판(14)을 미리 정해진 두께가 되도록 얇게 함으로써, 도너 기판(6)으로 하고, 도너 기판을 핸들 기판에 접합하여 복합 웨이퍼(7)를 얻는다[도 4의 (c) 참조].
반도체 기판(14)을 이온 주입법에 따라 박판화하는 경우에는, 반도체 기판(14)에 미리 이온을 주입해 두어, 이것과 핸들 기판[1A(1B)]을 접합한 후, 기계적 혹은 열적으로 반도체 기판(14)의 일부를 박리한다. 반도체 기판(14)의 박판화에 있어서, 반도체 기판(14)에 대한 손상을 저감하고자 하는 경우에는, 이온 주입법을 이용하지 않고 연마하는 것이 바람직하다.
이렇게 하여 얻어진 복합 웨이퍼(7)에는, 이 후, 일반적인 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝이 행해진다. 구체적으로는, 도너 기판(6)의 표면(6a)에 포토레지스트를 도포·건조하고, 포토마스크를 통해 포토레지스트에 빛을 조사한다(마스크 노광). 다음에 현상액에 침지시켜, 불필요한 포토레지스트를 제거한다. 포토레지스트가 네거티브 레지스트인 경우에는, 포토레지스트 중 빛이 닿은 부분이 도너 기판(6)에 남는다. 한편, 포토레지스트가 포지티브 레지스트인 경우에는, 포토레지스트 중 빛이 닿지 않은 부분이 도너 기판(6)에 남는다. 그리고, 도너 기판(6)의 표면 중 포토레지스트로 덮여져 있지 않은 부분을 에칭에 의해 제거한다.
복합 웨이퍼의 두께는, JEITA나 SEMI 규격에 따라 결정된다. 예컨대, 4인치 웨이퍼의 경우에는, 두께는 0.525 ㎜로 할 수 있고, 6인치 웨이퍼의 경우에는, 두께는 0.625 ㎜로 할 수 있으며, 8인치 웨이퍼의 경우에는, 두께는 0.725 ㎜로 할 수 있다.
(접합 형태)
접합에 이용되는 기술로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 표면 활성화에 의한 직접 접합이나, 접착층을 이용한 기판 접합 기술이 이용된다.
직접 접합에는 계면 활성화에 의한 저온 접합 기술이 적합하게 이용된다. 진공 상태에서 O2 혹은 N2 가스 플라즈마에 의한 표면 활성화를 실시 후, 상온에서 Si 등의 단결정 재료가 SiO2 등의 접착층을 통해 다결정 재료와 접합될 수 있다.
접착층의 예로서는, 수지에 의한 접착 외에, SiO2, Al2O3, SiN이 이용된다.
실시예
(실시예 1)
본 발명의 효과를 확인하기 위해 투광성 알루미나 세라믹을 이용하여, 도 3을 참조하면서 설명한 프로세스에 따라 8인치의 핸들 기판을 제조하여, 평가를 실시하였다.
우선, 투광성 알루미나 세라믹제의 블랭크 기판을 제작하기 위해, 이하의 성분을 혼합한 슬러리를 조제하였다.
(원료 분말)
·비표면적 3.5 ㎡/g∼4.5 ㎡/g, 평균 일차 입자경 0.35 ㎛∼0.45 ㎛의 α-알루미나분말 100 중량부
·MgO(마그네시아) 0.025 중량부
·ZrO2(지르코니아) 0.040 중량부
·Y2O3(산화이트륨) 0.0015 중량부
(분산매)
·글루타르산디메틸 27 중량부
·에틸렌글리콜 0.3 중량부
(겔화제)
·MDI 수지 4 중량부
(분산제)
·고분자 계면 활성제 3 중량부
(촉매)
·N,N-디메틸아미노헥산올 0.1 중량부
이 슬러리를, 알루미늄 합금제의 틀에 실온에서 주형 후, 실온에서 1시간 방치하였다. 이어서 40℃에서 30분 방치하여, 고화를 진행시키고 나서, 이형하였다. 더욱이, 실온, 이어서 90℃의 각각에서 2시간 방치하여, 판형의 분말 성형체를 얻었다.
얻어진 분말 성형체를, 대기 중 1100℃에서 하소(예비 소성) 후, 수소 3:질소 1의 분위기 중 1750℃에서 소성을 행하고, 그 후, 같은 조건에서 어닐링 처리를 실시하여, 블랭크 기판으로 하였다.
단, 본 실시예에 있어서는, 겔 캐스트용의 금형의 내부에 노치 성형 부분을 마련함으로써, 성형체에 노치를 형성하였다. 노치 성형 부분의 형태는, 소성 수축 후에 SEMI 규격에 준하는 노치를 얻을 수 있는 형상으로 하였다.
작성한 블랭크 기판에 고정밀도 연마 가공을 실시하였다. 우선 그린 카본에 의한 양면 랩 가공에 의해 형상을 갖춘 후, 다이아몬드 슬러리에 의한 양면 랩 가공을 실시하였다. 다이아몬드의 입경은 3 ㎛로 하였다. 마지막에 SiO2 지립과 다이아몬드 지립에 의한 CMP 가공을 실시하고, 세정을 실시하였다. 또한, 세정에는 일반적인 반도체 세정 프로세스에서 이용되는 RCA 세정을 행하였다.
AFM에 의한 접합면(3)의 표면 거칠기 측정의 결과, Ra값은 1.5 ㎚(□70 ㎛ 시야)였다. 레이저 현미경에 의해, 소결체의 평균 입자경은 30 ㎛인 것이 확인되었다.
또한, 노치의 표면 조도(Ra)는, 0.3 ㎛였다.
이 결과, 세정 후의 사이즈 2 ㎛ 이상의 파티클수는, 8인치의 핸들 기판 하나에 대해서 5개였다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일하게 하여 핸들 기판을 제조하였다.
노치는 겔 캐스트 성형 시에는 성형하지 않았다. 그 대신에, CMP 가공 전에 연삭에 의해 노치를 형성하였다.
AFM에 의한 접합면의 표면 거칠기 측정의 결과, Ra값은 1.5 ㎚(□70 ㎛ 시야)였다. 레이저 현미경에 의해 소결체의 평균 입자경은 30 ㎛인 것이 확인되었다.
또한, 노치의 표면 조도(Ra)는 0.8 ㎛였다.
이 결과, 세정 후의 사이즈 2 ㎛ 이상의 파티클수는, 8인치의 핸들 기판 하나에 대해서 약 200개였다.

Claims (8)

  1. 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판에 있어서,
    상기 핸들 기판이 다결정 세라믹 소결체에 의해 형성되어 있고, 상기 핸들 기판의 외측 주연부에 노치를 가지고 있으며, 상기 노치가 소성면에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소성면의 표면 조도(Ra)가 0.5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 소성면이 겔 캐스트 성형에 의해 성형되어 있는 것을 특징으로 하는, 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다결정 세라믹 소결체가, 목적 형상의 금속형을 이용하여 다이 컷팅 가공된 테이프 성형체의 소결에 의해 제작되어 있고, 상기 소성면이 상기 테이프 성형체의 상기 다이 컷팅 가공에 의해 성형되어 있는 것을 특징으로 하는, 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다결정 세라믹 소결체가 투광성 알루미나인 것을 특징으로 하는, 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, SEMI 규격에 준거하는 것을 특징으로 하는, 반도체용 복합 웨이퍼의 핸들 기판.
  7. 반도체용 복합 웨이퍼에 있어서,
    제1항 또는 제2항에 기재된 핸들 기판, 및 상기 핸들 기판의 접합면에 대하여 접합되어 있는 도너 기판을 갖는 것을 특징으로 하는, 반도체용 복합 웨이퍼.
  8. 제7항에 있어서, 상기 도너 기판이 단결정 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 반도체용 복합 웨이퍼.
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