(57)【要約】【課題】ＭＬＤ法によるＳＩＭＯＸウェーハの製造に際し、ウェーハ保持ピンの変形に起因したシリコンウェーハのエッジとウェーハ保持具との不整合が原因で発生するパーティクルを極力低減したＳＩＭＯＸウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】シリコンウェーハを加熱して酸素イオンを注入するＳＩＭＯＸウェーハの製造方法において、シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入するに先立ち、該シリコンウェーハのエッジとウェーハ保持具との整合をダミーウェーハでとり、しかるのち該シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入して、酸素イオンの注入を行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハを加熱して酸素イオンを注入するＳＩＭＯＸウェーハの製造方法において、シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入するに先立ち、該シリコンウェーハのエッジとウェーハ保持具との整合をダミーウェーハでとり、しかるのち該シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入して、酸素イオンの注入を行うことを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【請求項２】
シリコンウェーハを加熱して酸素イオンを注入するＳＩＭＯＸウェーハの製造方法において、シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入するに先立ち、イオン注入装置内にモニターウェーハを搬入して、搬入前後におけるモニターウェーハのパーティクルを測定する工程を、パーティクルの発生数が管理値以下になるまで繰返し、しかるのち該シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入して、酸素イオンの注入を行うことを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【請求項３】
シリコンウェーハを加熱して酸素イオンを注入するＳＩＭＯＸウェーハの製造方法において、シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入するに先立ち、該シリコンウェーハのエッジとウェーハ保持具との整合をダミーウェーハでとり、ついでイオン注入装置内にモニターウェーハを搬入して、搬入前後におけるモニターウェーハのパーティクルを測定する工程を、パーティクルの発生数が管理値以下になるまで繰返し、しかるのち該シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入して、酸素イオンの注入を行うことを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記シリコンウェーハの搬入時における温度が250℃以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記シリコンウェーハの搬入時における温度が150℃以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）ウェーハの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＳＩＭＯＸウェーハの代表的な製造方法は、ＭＬＤ（Modified Low Dose）法と呼ばれ、この方法では酸素イオンの注入を２段階に分けて行う（特許文献１）。１回目の酸素イオン注入はシリコンウェーハを加熱して行い、続いて２回目の酸素イオン注入はシリコンウェーハの温度を室温程度に下げて行う。１回目の酸素イオン注入は、シリコンウェーハを加熱することで、シリコンウェーハ表面を単結晶のまま維持して、酸素の高濃度層を形成し、２回目の酸素イオン注入では、アモルファス層を形成する。その後、酸素とアルゴンの混合ガスで高温熱処理を施して、ＳＯＩ構造を形成する。
【特許文献１】米国特許第5,930,643号
【０００３】
ところで、上記のようなＳＩＭＯＸウェーハの製造に用いられる酸素イオン注入装置において、ウェーハの保持具としては、図１に示すような保持具１が知られている（特許文献２）。このウェーハ保持具では、図２に示すようなウェーハの保持ピン２により、ホルダーの３ヶ所でウェーハ３を保持する仕組みになっている。
【特許文献２】米国特許第6,794,662号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前掲図２に示したようなウェーハ保持ピンは、その材質が樹脂であることから、耐熱性が十分ではないため、酸素イオン注入中に、ビーム照射によってウェーハ保持ピンの温度が上昇すると、保持ピンが変形し易いという問題があった。
このため、酸素イオン注入後にイオン注入装置からウェーハを取り出し、次のウェーハを投入した場合に、ウェーハのエッジ形状が同一ではあっても、ウェーハ保持ピンとウェーハのエッジ形状との整合性が低下するために、ウェーハ保持ピンからパーティクルが多発することがあった。このウェーハ投入時に付着したパーティクルは、酸素イオン注入のマスクとなるため、ＳＩＭＯＸウェーハのＳＯＩ層およびＢＯＸ層の欠陥の原因となり、ＳＩＭＯＸウェーハの歩留まり低下の原因となっていた。
【０００５】
また、ウェーハ保持ピンの温度が上昇したままウェーハを搬入すると、ウェーハ保持ピンの形状によっては、ウェーハを保持できず、ウェーハを落下することがあった。
さらに、ウェーハの落下は免れても、ウェーハの保持が不安定なために、ウェーハ保持ピンからパーティクルが多発するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、ＭＬＤ法によるＳＩＭＯＸウェーハの製造に際し、ウェーハ保持ピンの変形に起因したシリコンウェーハのエッジとウェーハ保持具との不整合が原因で発生するパーティクルを極力低減することができるＳＩＭＯＸウェーハの製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．シリコンウェーハを加熱して酸素イオンを注入するＳＩＭＯＸウェーハの製造方法において、シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入するに先立ち、該シリコンウェーハのエッジとウェーハ保持具との整合をダミーウェーハでとり、しかるのち該シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入して、酸素イオンの注入を行うことを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【０００８】
２．シリコンウェーハを加熱して酸素イオンを注入するＳＩＭＯＸウェーハの製造方法において、シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入するに先立ち、イオン注入装置内にモニターウェーハを搬入して、搬入前後におけるモニターウェーハのパーティクルを測定する工程を、パーティクルの発生数が管理値以下になるまで繰返し、しかるのち該シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入して、酸素イオンの注入を行うことを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【０００９】
３．シリコンウェーハを加熱して酸素イオンを注入するＳＩＭＯＸウェーハの製造方法において、シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入するに先立ち、該シリコンウェーハのエッジとウェーハ保持具との整合をダミーウェーハでとり、ついでイオン注入装置内にモニターウェーハを搬入して、搬入前後におけるモニターウェーハのパーティクルを測定する工程を、パーティクルの発生数が管理値以下になるまで繰返し、しかるのち該シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入して、酸素イオンの注入を行うことを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【００１０】
４．前記シリコンウェーハの搬入時における温度が250℃以下であることを特徴とする上記１乃至３のいずれかに記載のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【００１１】
５．前記シリコンウェーハの搬入時における温度が150℃以下であることを特徴とする上記１乃至３のいずれかに記載のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＭＬＤ法によるＳＩＭＯＸウェーハの製造に際し、従来懸念された、ウェーハ保持ピンの変形、ひいてはシリコンウェーハのエッジとウェーハ保持具との不整合に起因したパーティクルの発生を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体的に説明する。
図３に、ＭＬＤ法によるＳＩＭＯＸウェーハの一般的な製造工程を示す。
図３（ａ）に示すシリコンウェーハ11を200〜600℃程度に加熱したのち、同図（ｂ）に示すように、注入量が１〜４×1017atoms/cm2程度の酸素イオンを注入して、シリコンウェーハ11の内部に酸素の高濃度層12を形成する。ついで、該シリコンウェーハ11を室温まで降温したのち、同図（ｃ）に示すように、２回目の酸素イオン注入を１〜８×1015atoms/cm2程度の条件で行って、シリコンと高濃度酸素層12との界面にアモルファス層13を形成する。ついで、1250〜1350℃程度の温度で酸素とアルゴンとの高温ガス中にて高温熱処理を施して、同図（ｃ）に示すように、内部酸化層14と表面Si層（ＳＯＩ層）を形成する。
【００１４】
上述したとおり、ＭＬＤ法によるＳＩＭＯＸウェーハの製造は、２段階の酸素イオン注入によって行われ、特に１回目の酸素イオン注入は200〜600℃程度の高温で行われる。
かような高温で処理された場合、ウェーハ保持ピンは変形するおそれがある。というのは、一般に保持ピンは、熱伝導率が低いという特性を持つポリイミドやポリベンゾイミダール等の高分子樹脂でできているからである。
【００１５】
ウェーハ保持ピンに変形が生じると、次のウェーハを投入した際に、ウェーハのエッジ形状が同一ではあっても、ウェーハのエッジ形状とウェーハ保持ピンとの整合がとれない場合がある。このように、両者の整合性が低下すると、ウェーハ保持ピンからパーティクルが発生する。かかるパーティクルは、酸素イオン注入のマスクとなるため、ＳＩＭＯＸウェーハのＳＯＩ層およびＢＯＸ層の欠陥の原因となり、ＳＩＭＯＸウェーハの歩留まり低下の原因となることは前述したとおりである。
【００１６】
そこで、本発明では、ウェーハ保持ピンに変形が生じたおそれがある場合には、次のウェーハの投入に先立ち、ダミーウェーハを投入してシリコンウェーハのエッジとウェーハ保持具との整合をとる。
この際、ウェーハ保持ピンからパーティクルが発生するが、かようなパーティクルはダミーウェーハに付着するので、実害はほとんどない。
【００１７】
ずなわち、仮にウェーハ保持ピンからパーティクルが発生しても、かかるパーティクルはダミーウェーハで回収できるので、イオン注入装置内のパーティクルはほとんど増加しない。
そして、ダミーウェーハでウェーハ保持具との整合をとったのちに、次のウェーハを投入するのである。
【００１８】
上記したように、ダミーウェーハはウェーハ保持具との整合をとるためのものであるから、そのエッジ形状は次に投入するウェーハと同一の仕様であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明では、ダミーウェーハに代えてモニターウェーハを利用することもできる。
すなわち、ダミーウェーハと同様に、シリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入するに先立ち、イオン注入装置内にモニターウェーハを搬入し、このモニターウェーハでウェーハ保持具との整合適格を確認してもよい。
なお、このモニターウェーハを利用する場合は、搬入前後におけるモニターウェーハのパーティクルを測定し、パーティクルの発生数が管理値以下になるまでモニターウェーハの搬入を繰返す。そして、パーティクルの発生数が管理値以下になったことが確認されたのちに、次のシリコンウェーハをイオン注入装置内に搬入して、酸素イオンの注入を行うのである。
ここに、パーティクル発生数の管理値すなわち実害のないパーティクルの発生数は0.2μm以上が50（個／300mmwf）以下である。
【００２０】
本発明では、ウェーハ保持具とウェーハのエッジ形状を合わせるために、イオン注入装置にダミーウェーハやモニターウェーハを搬入するわけであるから、搬入するダミーウェーハやモニターウェーハのエッジ形状は、酸素イオンを注入する正規のシリコンウェーハと同一の仕様とする必要がある。
【００２１】
また、シリコンウェーハの搬入を高温のまま行うと、ウェーハ保持ピンの形状によっては、ウェーハを保持できず、ウェーハを落下するおそれがある。
従って、シリコンウェーハの搬入時における温度は250℃以下とすることが好ましい。より好ましくは150℃以下であり、ウェーハ搬入時の温度を150℃以下にすることによって、ウェーハの安定した保持ひいてはウェーハ保持ピンからのパーティクル発生をよ効果的に防止することができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例を比較例と共に具体的に説明する。
実施例１
１ロットが13枚のシリコンウェーハで構成された数10ロットのウェーハを準備した。１回目の酸素イオン注入は、シリコンウェーハを400℃に加熱し、加速エネルギー：220keVで、注入量：2.5×1017atoms/cm2の酸素イオンを注入し、２回目の酸素イオン注入は、ウェーハを室温まで冷却し、加速エネルギー：200keV、注入量：4.0×1015atoms/cm2の酸素イオンを注入した。各ロットの酸素イオン注入前に、イオン注入装置にダミーウェーハを搬入するようにした。ついで、1300℃で、酸素分圧：40％の酸素とアルゴンの混合ガス中にて高温熱処理を施し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。
かくして得られたＳＩＭＯＸウェーハの品質検査をした結果、各ロットのパーティクルに起因した不良率は０〜10％であり、後述する比較例１（従来例）の不良率：10〜20％程度に比べると、不良率が大幅に改善されていた。
【００２３】
実施例２
１ロットが13枚のシリコンウェーハで構成された数10ロットのウェーハを準備した。１回目の酸素イオン注入は、シリコンウェーハを400℃に加熱し、加速エネルギー：220keVで、注入量：2.5×1017atoms/cm2の酸素イオンを注入し、２回目の酸素イオン注入は、ウェーハを室温まで冷却し、加速エネルギー：200keV、注入量：4.0×1015atoms/cm2の酸素イオンを注入した。各ロットの酸素イオン注入前に、イオン注入装置にモニターウェーハを搬入し、0.2μm 以上のパーティクル発生数が管理値の50個以下になるまでウェーハを繰り返し搬入するようにした。ついで、1300℃で、酸素分圧：40％の酸素とアルゴンの混合ガス中にて高温熱処理を施し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。
かくして得られたＳＩＭＯＸウェーハの品質検査をした結果、各ロットのパーティクルに起因した不良率は０〜10％であり、従来に比べて不良率が大幅に改善されていた。
【００２４】
実施例３
１ロットが13枚のシリコンウェーハで構成された数10ロットのウェーハを準備した。１回目の酸素イオン注入は、シリコンウェーハを400℃に加熱し、加速エネルギー：220keVで、注入量：2.5×1017atoms/cm2の酸素イオンを注入し、２回目の酸素イオン注入は、ウェーハを室温まで冷却し、加速エネルギー：200keV、注入量：4.0×1015atoms/cm2の酸素イオンを注入した。各ロットの酸素イオン注入前に、イオン注入装置にダミーウェーハを搬入し、さらにモニターウェーハを搬入して、0.2μm 以上のパーティクル発生数が管理値の50個以下であることを確認した。ついで、1300℃で、酸素分圧：40％の酸素とアルゴンの混合ガス中にて高温熱処理を施し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。
かくして得られたＳＩＭＯＸウェーハの品質検査をした結果、各ロットのパーティクルに起因した不良率は０〜10％であり、従来に比べて不良率が大幅に改善されていた。
【００２５】
実施例４
１ロットが13枚のシリコンウェーハで構成された数10ロットのウェーハを準備した。１回目の酸素イオン注入は、シリコンウェーハを400℃に加熱し、加速エネルギー：220keVで、注入量：2.5×1017atoms/cm2の酸素イオンを注入し、２回目の酸素イオン注入は、ウェーハを室温まで冷却し、加速エネルギー：200keV、注入量：4.0×1015atoms/cm2の酸素イオンを注入した。各ロットの酸素イオン注入前に、イオン注入装置にダミーウェーハを搬入するようにした。その際、注入したウェーハの搬出後、イオン注入装置内の温度が150℃以下まで冷却されてから、ウェーハの搬入を行った。ついで、1300℃で、酸素分圧：40％の酸素とアルゴンの混合ガス中にて高温熱処理を施し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。
かくして得られたＳＩＭＯＸウェーハの品質検査をした結果、各ロットのパーティクルに起因した不良率は０〜５％であり、不良率がさらに改善されていた。
【００２６】
比較例１
１ロットが13枚のシリコンウェーハで構成された数10ロットのウェーハを準備した。１回目の酸素イオン注入は、シリコンウェーハを400℃に加熱し、加速エネルギー：220keVで、注入量：2.5×1017atoms/cm2の酸素イオンを注入し、２回目の酸素イオン注入は、ウェーハを室温まで冷却し、加速エネルギー：200keV、注入量：4.0×1015atoms/cm2の酸素イオンを注入した。各ロットの酸素イオン注入は、連続して行った。ついで、1300℃で、酸素分圧：40％の酸素とアルゴンの混合ガス中にて高温熱処理を施し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。
かくして得られたＳＩＭＯＸウェーハの品質検査をした結果、各ロットのパーティクルに起因した不良率は10〜20％であった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】代表的なウェーハの保持具を示した図である。
【図２】ウェーハ保持ピンの斜視面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図３】ＭＬＤ法によるＳＩＭＯＸウェーハの一般的な製造工程を示めした図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  保持具
２  保持ピン
３  ウェーハ
11  シリコンウェーハ
12  高濃度酸素層
13  アモルファス層
14  内部酸化層
15  表面Si層（ＳＯＩ層）
【図１】
2010021169.tif 000002
【図２】
2010021169.tif 000003
【図３】
2010021169.tif 000004