(57)【要約】【課題】ウェーハの保持中における回転を防止し、パーティクルの発生を抑える。【解決手段】ＳＩＭＯＸウェーハ製造での酸素注入工程においてウェーハＷを固定するＳＩＭＯＸウェーハ保持ピン２０であって、  少なくともポリイミド系樹脂とグラファイトとからなる複合体とされてなる。【選択図】図１
2009076506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＩＭＯＸウェーハ製造での酸素注入工程においてウェーハを固定するＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンであって、
少なくともポリイミド系樹脂とグラファイトとからなる複合体とされてなることを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハ保持ピン。
【請求項２】
請求項１記載のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンであって、
少なくともウェーハの縁部に当接する当接部分の表面が、グラフィトで覆われてなることを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハ保持ピン。
【請求項３】
請求項１記載のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンであって、
少なくともウェーハの縁部に当接する当接部分の表面が、ポリイミド系樹脂の中にグラファイト粒を均一に分散させた複合材料で覆われてなることを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハ保持ピン。
【請求項４】
請求項２記載のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンであって、
少なくとも前記当接部分の表面が改質されてグラフィト化したポリイミド系樹脂からなることを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハ保持ピン。
【請求項５】
請求項３記載のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンであって、
前記当接部分がポリイミド系樹脂の中にグラファイトを均一に分散させた複合材料からなることを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハ保持ピン。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか記載のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンであって、
ウェーハ裏面に当接するフランジ部と、
該フランジ部の表側から突出しウェーハの縁部と当接する保持部と、
前記フランジ部の裏側から突出し保持ピンを酸素イオン流に対して前記支持手段に固定する固定部と、を有し、
前記保持部の基部に前記当接部分が設けられてなることを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハ保持ピン。
【請求項７】
ＳＩＭＯＸウェーハ製造での酸素注入工程において用いる酸素注入手段を有するＳＩＭＯＸウェーハ製造装置であって、
ウェーハに接触するウェーハ保持ピンによってウェーハを支持する支持手段を有し、
該支持手段には、請求項１から６のいずれか記載のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンが設けられてなることを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＩＭＯＸウェーハ製造装置およびこの装置により製造されたＳＩＭＯＸウェーハに関するものであり、高速、低消費電力なＳＯＩ（Silicon on Insulator）デバイスを形成するための埋め込み酸化膜を有する薄膜SOIウェーハとして、現在量産に使用されている貼り合わせＳＯＩ、ＳＩＭＯＸ（Silicon Implantation of Oxygen）の2種類のうち、後者のＳＩＭＯＸウェーハに用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＩＭＯＸウェーハは、従来から、注入時の酸素ドーズ量が高いＨｉｇｈ  ｄｏｓｅ  ＳＩＭＯＸ、及び、注入時の酸素ドーズ量が、一桁程度低く、その後のアニール工程を高酸素雰囲気で行うＩＴＯＸ（Internal Oxidation）技術を用いることにより、埋め込み酸化膜を形成するＬｏｗ  ｄｏｓｅ  ＳＩＭＯＸの２種類が、知られている。さらに近年、Ｌｏｗ  ｄｏｓｅ  ＳＩＭＯＸの中で、最後の注入工程を、室温付近で少量のドーズで行うことでアモルファス層を形成し、より低ドーズでのＢＯＸ形成を可能にしたＭｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌｏｗ  Ｄｏｓｅ（ＭＬＤ）法が、開発され、量産提供が成されている。
【０００３】
Ｈｉｇｈ  ｄｏｓｅ  ＳＩＭＯＸでは、典型的には、Ｏ＋ イオンが注入エネルギー１５０Ｋｅｖ、注入ドーズが１．５×１０１８ｃｍ−２以上、基板温度５００℃の温度で注入され、１３００℃以上の温度で、酸素を０．５〜２％含むＡｒあるいは窒素雰囲気で４〜８時間のアニールを行うプロセスである。このプロセスでは、注入時間が極めて長く、スループットが悪いこと、ＳＯＩ層の転位密度が１×１０５  ｃｍ−２〜１×１０１７ｃｍ−２と極めて高いなどの問題点があった。（非特許文献１）
【０００４】
Ｌｏｗ  ｄｏｓｅ  ＳＩＭＯＸは、この欠点を改善するための方法であり、典型的には、注入エネルギー１５０ｋｅＶ以上、注入ドーズ４×１０１７ｃｍ−２〜１×１０１７ｃｍ−２、基板温度４００℃〜６００℃の温度で注入を行い、その後のアニールを１３００℃以上、酸素を３０〜６０％含むＡｒ雰囲気で行い、アニール中の酸素の内部酸化：ＩＴＯＸ（Internal Oxidation）によって、ＢＯＸを厚膜化するとともに大幅な品質向上を実現している。（非特許文献２）
【０００５】
さらに、Ｌｏｗ  ｄｏｓｅ  ＳＩＭＯＸの改善版として、従来の高温（４００℃〜６５０℃）での酸素注入工程の後に、室温で１桁低いドーズの注入を行い、アモルファス層を表面に形成する方法（Modified Low Dose法：ＭＬＤ法）が考案されている。この方法によると、１．５×１０１７ｃｍ−２〜６×１０１７ｃｍ−２の広い低ドーズ範囲から、連続なＢＯＸ成長が可能であり、またその後のＩＴＯＸプロセスにおいても、従来のＩＴＯＸの１．５倍の速度で内部酸化が可能になった。結果として、ＢＯＸ酸化膜は、熱酸化膜に極めて近くなり大幅な品質の改善が成された。通常、このＭＬＤプロセスでは、ＳＯＩ層中の酸素量を下げるために、ＩＴＯＸ工程の後に、５〜１０時間程度、酸素を０．５〜２％含むＡｒ雰囲気によってアニールを行うことが普通である。（非特許文献３、特許文献１）
【特許文献１】米国特許第５９３０６４３号公報
【非特許文献１】K.Izumi etal  Electron. Lett.(UK)vol.14(1978)P593
【非特許文献２】S. Nakashima et al. Proc. IEEE int. SOI Conf. (1994)P71-2
【非特許文献３】O.W.Holland et al. Appl.Phys.Lett.(USA)vol. 69 (1996)P574
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＯＩウェーハの最も重要な仕様としてＳＯＩ層の膜厚がある。ＳＯＩ膜厚は、その後のデバイスプロセスの条件、デバイス特性に大きな影響を及ぼすため、プラスマイナス３０オングストローム（３ｎｍ）程度の均一性が要求されている。ＳＩＭＯＸのプロセス工程における最初の注入工程においては、注入エネルギー、注入ドーズ、注入温度が、ＳＯＩ膜厚に影響する。特に、注入時におけるウェーハ保持のための注入ピン付近の温度の不均一性がＳＯＩ膜厚の均一性に大きな影響を与えることが明らかになってきた。これは、注入工程中にウェーハを支持するために、ウェーハ縁部に接している注入ピンからウェーハの熱が逃げて、この付近の温度が下がるために、結果的に、ＳＯＩ膜厚が増大すると考えられる。
【０００７】
そこで、従来、以前から用いられていたグラファイト（黒鉛）に替わって、熱伝導の悪いポリイミド樹脂（ベスペル（デュポン社商標）、ユピモール（同商標））等が用いられていた。しかしながら、ポリイミド樹脂では、その摩擦係数の低さから、注入時にウェーハが、容易に回転し、保持の不安定性、パーティクル発生の原因となっていることが明らかになった。つまり、注入工程中に、ウェーハの保持が不十分であると、イオン注入方向に対してウェーハ保持位置が不安定になり、その結果、ＳＯＩ膜厚のバラツキが生じる可能性があるという問題があった。また、ウェーハ保持が不十分であると、注入ピンとウェーハ縁部とがこすれてしまい、この部分から発生したパーティクルがウェーハに付着して、その結果、ウェーハ表面汚染、ＳＯＩ膜厚のバラツキ等が発生するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．注入工程中のウェーハの保持安定性を向上し、ウェーハ処理の面内均一性の向上を図ること。
２．ウェーハの保持中における回転を防止する。
３．パーティクルの発生を抑えること。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンは、ＳＩＭＯＸウェーハ製造での酸素注入工程においてウェーハを固定するＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンであって、
少なくともポリイミド系樹脂とグラファイトとからなる複合体とされてなることにより上記課題を解決した。
本発明において、少なくともウェーハの縁部に当接する当接部分の表面が、グラフィトで覆われてなることがより好ましい。
本発明は、少なくともウェーハの縁部に当接する当接部分の表面が、ポリイミド系樹脂の中にグラファイト粒を均一に分散させた複合材料で覆われてなることが可能である。
また、本発明において、少なくとも前記当接部分の表面が改質されてグラフィト化したポリイミド系樹脂からなる手段を採用することもできる。
また、前記当接部分がポリイミド系樹脂の中にグラファイトを均一に分散させた複合材料からなることができる。
本発明においては、ウェーハ裏面に当接するフランジ部と、該フランジ部の表側から突出しウェーハの縁部と当接する保持部と、前記フランジ部の裏側から突出し保持ピンを酸素イオン流に対して前記支持手段に固定する固定部と、を有し、
前記保持部の基部に前記当接部分が設けられてなることが望ましい。
本発明のＳＩＭＯＸウェーハ製造装置は、ＳＩＭＯＸウェーハ製造での酸素注入工程において用いる酸素注入手段を有するＳＩＭＯＸウェーハ製造装置であって、
ウェーハに接触するウェーハ保持ピンによってウェーハを支持する支持手段を有し、
該支持手段には、上記のいずれか記載のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンが設けられてなることが可能である。
【００１０】
本発明のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンは、ＳＩＭＯＸウェーハ製造での酸素注入工程においてウェーハを固定するＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンであって、
少なくともポリイミド系樹脂とグラファイトとからなる複合体とされてなることにより、ポリイミド系樹脂により、酸素注入工程で必要な導電性を維持した状態でウェーハから保持ピンを伝って逃げる熱量を低減して、保持ピンに当接していた付近におけるＳＯＩ膜厚が変化して膜厚のウェーハ面内均一性が低減することを防止できるとともに、グラファイトにより、酸素注入工程で必要な導電性を維持した状態で保持ピン表面の摩擦係数を増大して、注入工程中のウェーハの保持安定性を向上してウェーハの保持中における回転を防止し、処理中に固定位置からウェーハが回転してずれることで、注入工程の処理がウェーハ面内で不均一となることを防止する。同時に、ウェーハと保持ピンとがこすれてパーティクルが発生することを抑制することができる。
【００１１】
本発明においては、上記のパーティクル発生低減により、９０ｎｍ以下とされるデザインルールのデバイスに適用されるφ３００ｍｍＳＩＭＯＸウェーハにおいても、酸素注入工程後に０．１５μｍ程度のパーティクル数が１００個以下である状態を実現することができる。これにより、表面検査においてパーティクルを検出しにくいＳＩＭＯＸウェーハであっても、最もパーティクル発生の多い注入工程における低パーティクル数を実現し、充分製品となるウェーハを製造することが可能となる。
また、本発明において、ウェーハの縁部とは、ウェーハ表裏面の縁を結ぶ厚さ方向の面およびこれらの境界をベベリングした部分を意味するものであり、少なくともポリイミド系樹脂とグラファイトとからなる複合体とは、保持ピンの各部として樹脂部分とグラファイト部分とを少なくとも有するとの意味である。
【００１２】
本発明において、少なくともウェーハの縁部に当接する当接部分の表面が、グラフィトで覆われてなることにより、酸素注入工程で必要な導電性を維持しつつウェーハから保持ピンを伝って逃げる熱量を低減した状態で保持ピンの摩擦係数を増大して、注入工程中のウェーハの保持安定性を向上してウェーハの保持中における回転を防止するとともに、ウェーハと保持ピンとがこすれてパーティクルが発生することを抑制することができる。
ここで、少なくとも当接部分の表面がグラフィトで覆われてなるとは、当接部分の表面付近がグラファイトであればよく、当接部分がグラファイトのみからなる構成をも含むものである。具体的には、ポリイミド系樹脂からなる保持ピンの表面を後述するように炭化処理して０．１〜５００μｍの厚さのグラファイトを設けることができる。この場合、
【００１３】
また、本発明において、少なくとも当接部分の表面がグラフィトとなるように、ポリイミド系樹脂からなる保持ピンの、ウェーハ縁部が当接する部分にグラファイト製の摩擦増大部材を取り付けることもできる。ここで、ウェーハの当接部分におけるグラファイトの厚み等の寸法は、注入工程において当接したウェーハの面内方向寸法（ピン軸径方向厚み寸法）が０．５ｍｍ〜１ｃｍの範囲、また、同ウェーハ厚み方向寸法（ピン高さ方向寸法）が１．５ｍｍ〜５ｍｍ程度、同ウェーハ縁に沿った方向寸法（ピン軸幅方向寸法）が１．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。
【００１４】
また、本発明において、少なくとも前記当接部分の表面が改質されてグラフィト化したポリイミド系樹脂からなることで、酸素注入工程で必要な導電性を維持しつつウェーハから保持ピンを伝って逃げる熱量を低減した状態で保持ピンの摩擦係数を増大して、注入工程中のウェーハの保持安定性を向上してウェーハの保持中における回転を防止するとともに、ウェーハと保持ピンとがこすれてパーティクルが発生することを抑制することができる。
具体的には、ポリイミド系樹脂からなる保持ピンの表面を炭化処理して０．１〜５００μｍの厚さのグラファイトを設けることができる。また、この炭化処理としては、ポリイミド系樹脂で成形した保持ピンを加熱処理することでおこなうもので、処理条件としては、還元雰囲気で２００〜３００℃程度、２０〜３０分程度とされる。さらに、ポリイミド系樹脂によって保持ピンを成形し、この保持ピンのうちウェーハ裏面位置よりは表面側の部分をすべて炭化処理すること、あるいは、保持ピン表面全体を炭化処理することができる。
【００１５】
本発明は、少なくともウェーハの縁部に当接する当接部分の表面が、ポリイミド系樹脂の中にグラファイト粒を均一に分散させた複合材料で覆われてなることにより、ポリイミド系樹脂により、酸素注入工程で必要な導電性を維持した状態でウェーハから保持ピンを伝って逃げる熱量を低減するとともに、グラファイトにより保持ピン表面の摩擦係数を上げて、注入工程中のウェーハの保持安定性を向上してウェーハの保持中における回転を防止し、ウェーハと保持ピンとがこすれてパーティクルが発生することを抑制することができる。
ここで、複合材とは、粒径１０〜１００μｍ程度のグラファイト粉をポリイミド系樹脂に混合したものとされ、ポリイミド系樹脂はグラファイト粉を混合する前とその性質（導電性、耐熱性、熱可塑性、強度等）が変化していない状態を意味するものである。上記の粒径よりも小さいグラファイト粉を混合すると、摩擦係数が樹脂単体よりも低くなってしまい好ましくなく、助気の粒径よりも大きなグラファイトを混合すると、樹脂成形に支障を来すため好ましくない。
具体的には、ポリイミド系樹脂に上記のグラファイト粉を混合し、２００〜８００℃に２〜８０時間加熱することがある。
【００１６】
また、前記当接部分がポリイミド系樹脂の中にグラファイトを均一に分散させた複合材料からなることにより、酸素注入工程で必要な導電性を維持した状態でウェーハから保持ピンを伝って逃げる熱量を低減するとともに、保持ピン表面の摩擦係数を上げて、注入工程中のウェーハの保持安定性を向上してウェーハの保持中における回転を防止し、ウェーハと保持ピンとがこすれてパーティクルが発生することを抑制することができる。ここで、ウェーハの当接部分における複合材料の厚み等の最小寸法は、注入工程において当接したウェーハの面内方向寸法（ピン軸径方向厚み寸法）が０．５ｍｍ〜１ｃｍの範囲、また、同ウェーハ厚み方向寸法（ピン高さ方向寸法）が１．５ｍｍ〜５ｍｍ程度、同ウェーハ縁に沿った方向寸法（ピン軸幅方向寸法）が１．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができ、好ましくは、ウェーハ裏面位置よりは表面側の部分を前記複合材料とすることができ、より好ましくは、保持ピン全体を前記複合材料からなるものとすることができる。
【００１７】
本発明においては、ウェーハ裏面に当接するフランジ部と、該フランジ部の表側から突出しウェーハの縁部と当接する保持部と、前記フランジ部の裏側から突出し保持ピンを酸素イオン流に対して前記支持手段に固定する固定部と、を有し、前記保持部の基部に前記当接部分が設けられてなることにより、保持部全体を前記当接部分と同じ材料構成とすることや、保持ピン全体を前記当接部分と同じ材料構成とすることができる。なお、保持部の径方向断面は略円形とされ、この保持部の直経寸法に対して、当接部分の厚さ寸法は、１／３以上、あるいは１／２以上、とすることが好ましい。
【００１８】
本発明のＳＩＭＯＸウェーハ製造装置は、ＳＩＭＯＸウェーハ製造での酸素注入工程において用いる酸素注入手段を有するＳＩＭＯＸウェーハ製造装置であって、ウェーハに接触するウェーハ保持ピンによってウェーハを支持する支持手段を有し、該支持手段には、上記のいずれか記載のＳＩＭＯＸウェーハ保持ピンが設けられてなることにより、酸素注入工程で必要な導電性を維持しつつウェーハから保持ピンを伝って逃げる熱量を低減した状態で、注入工程中のウェーハの保持安定性を向上してウェーハの保持中における回転を防止するとともに、ウェーハと保持ピンとがこすれてパーティクルが発生することを抑制することができ、これにより、面内均一な処理をおこない、ＳＯＩ膜の膜厚が均一なＳＩＭＯＸウェーハを製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＳＯＩ膜厚の均一性と、パーティクルの抑制を両立させることができるという効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るＳＩＭＯＸウェーハ製造装置の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるＳＩＭＯＸウェーハ製造装置の一部を示す模式斜視図であり、図において、符号１０は、ＳＩＭＯＸウェーハ製造装置、Ｗはウェーハである。
【００２１】
本実施形態においては、ＳＩＭＯＸウェーハ製造装置１０は、複数のウェーハＷを回転中心を中心とする円周上に面方向がそろうように保持させて、これらのウェーハＷにイオン注入をおこなうものである。
ＳＩＭＯＸウェーハ製造装置１０は、複数のウェーハＷを回転する支持手段として回転円盤（円盤）１１を有し、円盤１１は、その中央で円盤回転用の回転軸１２に軸支され、この回転軸１２により図中矢印ａ方向に回転し、かつ、この回転軸１２が図示しない揺動手段により接続されていて、図中矢印ｂ方向にの角度範囲で揺動可能とされる。なお、円盤１１を回転させるための機構や揺動させるための機構などは、通常の注入装置において用いられているものであり、また、ＳＩＭＯＸウェーハ製造装置の全体的な構成についても通常のものであるので、ここではこれらの説明は省略する。
【００２２】
円盤１１上には、複数の被イオン注入ウェーハ２０が、イオンビーム照射方向（図中矢印ｃ）に向けて載置されている。なお、円盤１１は、実際には、複数の被イオン注入ウェーハＷを載置する部分がドーナツ状などのリム形状となっており、このリムが複数のアームにより回転軸１１と接続されて完全な盤面形状ではないもの、あるいは、回転軸１２から、複数のアームが放射状に設けられその先端にウェーハＷを載置する部分が設けられたものもある。
【００２３】
図２は、本実施形態における保持ピンとウェーハとを示す模式図であり、側面図（ａ）、正面図（ｂ）である。
円盤（支持手段）１１のウェーハ固定位置には、図２に示すように、保持ピン２０がウェーハＷの円周上に当接するように３本設けられており、保持ピン２０のウェーハＷへの当接位置は、ウェーハＷ頂部に１本、および、ウェーハＷ下部の両脇に各１本ずつとされている。保持ピン２０はウェーハＷが保持された状態において、ウェーハＷの法線と保持ピン２０の軸線が同方向となるように円盤１１に設けられている。
【００２４】
図３は、本実施形態における保持ピンを示す側面図である。
保持ピン２０は、導電率１００〜０．１Ωｃｍ程度のポリイミド系樹脂からなり、図３に示すように、ウェーハＷ裏面に表面２１ａで当接するフランジ部２１と、該フランジ部２１の表面２１ａ側から突出しウェーハＷの縁部Ｗ１と当接する保持部２２と、前記フランジ部２１の裏側から突出し保持ピン２０を酸素イオン流ｃに対して前記円盤（支持手段）１１に固定する固定部２３と、を有し、前記保持部２２の基部２２ａにウェーハＷの縁部Ｗ１に当接する当接部分Ｔが設けられている。
保持ピン２０の各寸法は、φ３００ｍｍウェーハを処理する場合において、フランジ部２１の直径経寸法は１〜３ｃｍ程度とされ、保持部２２の経寸法は５〜１０ｍｍ程度とされ、フランジ部２１の厚み寸法は３〜５ｍｍ、保持部２２の高さ寸法は５〜１５ｍｍ程度とされており、固定部２３は保持ピン２０およびウェーハＷを円盤１１に固定できる寸法であれば、どのような形状、寸法であってもかまわないが、保持部２２と同径、かつ、高さ寸法１０〜３０ｍｍとされている。
【００２５】
当接部分Ｔは、ウェーハＷの縁部Ｗ１に当接する範囲を含んでいればよく、この当接部分Ｔの表面における摩擦係数がポリイミド系樹脂そのままの表面よりも高い状態に設定されている。
保持部２２の径方向断面は略円形とされ、この保持部２２の直経寸法に対して、当接部分Ｔの厚さ寸法は、１／３以上、あるいは１／２以上、とすることが好ましい。
【００２６】
本実施形態の保持ピン２０においては、ポリイミド系樹脂とグラファイトとからなる複合体とされ、より詳しくは、上記の形状をポリイミド系樹脂で成形し、その後、還元雰囲気で２００〜３００℃程度、２０〜３０分程度とされる処理条件として加熱処理することで保持ピン２０表面の全体が炭化されて、０．１〜５００μｍの厚さのグラファイトが保持ピン２０表面の全体に設けられている。
【００２７】
本実施形態のＳＩＭＯＸウェーハ製造装置１０において、注入工程処理をおこなうには、円盤１１の各ウェーハ載置位置に被処理ウェーハＷを載置して、保持ピン２０のフランジ部２１にウェーハＷ裏面が当接し、保持部２２の当接部分Ｔにウェーハの縁部Ｗ１が当接するようにしてウェーハＷを保持する。この状態で、図示しない制御手段によって、円盤１１を回転させ、かる図示しないイオン注入手段から酸素イオン流ｃを放射して、ウェーハＷにイオン注入をおこなう。
【００２８】
本実施形態によれば、保持ピン２０が、少なくともポリイミド系樹脂とグラファイトとからなる複合体とされてなることにより、ポリイミド系樹脂により、酸素注入工程で必要な導電性を維持した状態でウェーハＷから保持ピン２０を伝って逃げる熱量を低減して、保持ピン２０に当接していた付近におけるＳＯＩ膜厚が変化して膜厚のウェーハＷ面内均一性が低減することを防止できるとともに、保持ピン２０表面に形成されたグラファイトにより、酸素注入工程で必要な導電性を維持した状態で保持ピン２０における当接部分Ｔ表面の摩擦係数を増大して、注入工程中のウェーハＷの保持安定性を向上してウェーハの保持中における回転を防止し、処理中に固定位置からウェーハが回転してずれることで、注入工程の処理がウェーハＷ面内で不均一となることを防止する。同時に、ウェーハＷと保持ピン２０とがこすれてパーティクルが発生することを抑制することができる。
【００２９】
本実施形態においては、上記のパーティクル発生低減により、９０ｎｍ以下とされるデザインルールのデバイスに適用されるφ３００ｍｍＳＩＭＯＸウェーハＷにおいても、酸素注入工程後に０．１５μｍ程度のパーティクル数が１００個以下である状態を実現することができる。これにより、表面検査においてパーティクルを検出しにくいＳＩＭＯＸウェーハＷであっても、最もパーティクル発生の多い注入工程における低パーティクル数を実現し、充分製品となるウェーハＷを製造することが可能となる。
【００３０】
以下、本発明に係るＳＩＭＯＸウェーハ製造装置の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図４は、本実施形態における保持ピンを示す側面図である。
本実施形態においては、保持ピンの部分のみが、第１実施形態と異なるもので、対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態においては、保持ピン２０のフランジ部２１および固定部２３は第１実施形態と同じようにポリイミド系樹脂からなるものとされるが、保持部２２のみがグラフィト製の摩擦増大部材２４とされている。
【００３１】
保持部２４は、フランジ部２１に設けられた固定穴２１ｂに嵌合する凸部２４ａを有し、これにより、フランジ部２１に固定されている。
【００３２】
本実施形態によれば、上記の第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、保持ピン２０の保持部２４がグラファイト製とされているので、表面摩擦係数を増大して、ウェーハＷが回転してしまうことを防止できるとともに、フランジ部２１および固定部２３がポリイミド系樹脂製とされているので熱伝導率が低く、ウェーハＷから逃げる熱量を減少して、結果的に、ＳＯＩ膜の膜厚が保持ピン２０に接触する付近で均一にならないことを防止することができる。
なお、固定穴をグラファイト製の保持部２４側に設けて凸部をフランジ部２１に設けることもできる。また、これらを嵌合のみならず、螺合させてより強固に固定することもできる。この場合でも、螺合している面は、注入工程の処理空間には露出されないため、パーティクル発生を低減することが可能となる。
【００３３】
以下、本発明に係るＳＩＭＯＸウェーハ製造装置の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
図５は、本実施形態における保持ピンを示す側断面図である。
本実施形態においては、保持ピンの部分のみが、第２実施形態と異なるもので、対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態においては、保持ピン２０のフランジ部２１、固定部２３、保持部２２の大部分は第２実施形態と同じようにポリイミド系樹脂からなる一体ものとされるが、当接部分Ｔのみがグラフィト製の摩擦増大部材２５とされている。
保持部２２には、当接部分Ｔに対応する固定穴２２ｃが設けられ、この固定穴に当接部分となる摩擦増大部材２５が嵌合して、これにより、摩擦増大部材２５が保持部２２に固定されている。
なお、本実施形態の保持ピン２０を製造する際には、摩擦増大部材２５において、保持部２２表面付近よりも内側位置の寸法を高くなるように設定し、このグラファイト片を内部に取り込むようにポリイミド系樹脂を成形することにより、摩擦増大部材２５を固定して保持ピン２０を製造することができる。
【００３４】
ここで、摩擦増大部材２５における厚み等の寸法は、注入工程において当接したウェーハの面内方向寸法（ピン軸径方向厚み寸法）が０．５ｍｍ〜１ｃｍの範囲、また、同ウェーハ厚み方向寸法（ピン高さ方向寸法）が１．５ｍｍ〜５ｍｍ程度、同ウェーハ縁に沿った方向寸法（ピン軸幅方向寸法）が１．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。
また、摩擦増大部材２５の保持部２２に対する体積比率は、１５％〜６０％とすることが好ましい。これ以上体積比率が増大すると、ウェーハＷから保持ピン２０にへの熱伝導が多くなり過ぎ、ＳＯＩ膜の膜厚に影響を与えるため好ましくない。また、上記の範囲より小さい場合には、当接部分Ｔとなっている摩擦増大部材２５が充分固定できないか、その強度が低下してしまうため好ましくない。
【００３５】
本実施形態によれば、上記の第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏するとともに、保持ピン２０の当接部分Ｔがグラファイト製とされているので、表面摩擦係数を増大して、ウェーハＷが回転してしまうことを防止できるとともに、フランジ部２１および固定部２３がポリイミド系樹脂製とされているので熱伝導率が低く、ウェーハＷから逃げる熱量を第２実施形態よりも減少して、結果的に、ＳＯＩ膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。
【００３６】
なお、これ以外にも、円筒状のグラファイト製摩擦増大部材を多少小径の保持部分に嵌合する、保持部分に径方向に貫通した固定穴を設け、これに棒状のグラファイト製摩擦増大部材を勘合する等の構成も可能である。
【００３７】
以下、本発明に係るＳＩＭＯＸウェーハ製造装置の第４実施形態を、図面に基づいて説明する。
図６は、本実施形態における保持ピンを示す側断面図である。
本実施形態においては、保持ピンの部分のみが、第１実施形態と異なるもので、対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態における保持ピン２０Ａは、フランジ部２１、固定部２３、保持部２２がポリイミド系樹脂とグラファイトとの複合材料からなる一体ものとされる。
【００３８】
本実施形態では、ポリイミド系樹脂の中にグラファイト粒を均一に分散させた複合材料とされ、粒径１０〜１００μｍ程度のグラファイト粉をポリイミド系樹脂に混合したものとされ、ポリイミド系樹脂はグラファイト粉を混合する前とその性質（導電性、耐熱性、熱可塑性、強度等）が変化していない状態であり、ポリイミド系樹脂に上記のグラファイト粉を混合し、２００〜８００℃に２〜８０時間加熱して上記の寸法の保持ピン２０Ａをしたものである。上記の粒径よりも小さいグラファイト粉を混合すると、摩擦係数が樹脂単体よりも低くなってしまい好ましくなく、助気の粒径よりも大きなグラファイトを混合すると、樹脂成形に支障を来すため好ましくない。
【００３９】
本実施形態によれば、少なくとも保持ピン２０Ａの当接部分Ｔがポリイミド系樹脂とグラファイトとからなる複合材料からなることにより、酸素注入工程で必要な導電性を維持した状態でウェーハＷから保持ピン２０Ａを伝って逃げる熱量を低減して、保持ピン２０に当接していた付近におけるＳＯＩ膜厚が変化して膜厚のウェーハＷ面内均一性が低減することを防止できるとともに、保持ピン２０Ａ表面に位置するグラファイトにより、酸素注入工程で必要な導電性を維持した状態で保持ピン２０Ａにおける当接部分Ｔ表面の摩擦係数を増大して、注入工程中のウェーハＷの保持安定性を向上してウェーハの保持中における回転を防止し、処理中に固定位置からウェーハが回転してずれることで、注入工程の処理がウェーハＷ面内で不均一となることを防止する。同時に、ウェーハＷと保持ピン２０Ａとがこすれてパーティクルが発生することを抑制することができる。
【００４０】
なお、保持部のみを上記の複合材料からなるものとし、フランジ部および固定部はポリイミド径樹脂からなるものとしてもよく、また、当接部分のみを上記の複合材料からなるものとし、保持部、フランジ部および固定部はポリイミド径樹脂からなるものとしてもよい。この場合、ウェーハに当接している部分の熱伝導率が、それほど良くならないため、複合材料とする部分の体積は、上記の実施形態でのグラファイト製摩擦増大部材のように規定する必要がなく、最低でも、厚み１〜３ｍｍでウェーハに当接する部分のみが複合材料からなれば充分である。
【実施例】
【００４１】
以下本発明に係る実施例を説明する。
【００４２】
上記のように、ＳＩＭＯＸウェーハの注入工程において、保持ピンの材質を変えて、処理をおこなった。
実験例としてグラファイト製の保持ピン、実験例２としてポリイミド系樹脂のみからなる保持ピン、実験例３として別のポリイミド系樹脂のみからなる保持ピン、実験例４として、比較のため第４実施形態で小さすぎて好ましくないとしたグラファイト粉を混合した混合材料からなる保持ピン、実験例５として、図４に示す第２実施形態のように保持部がグラファイト製の保持ピン、実験例６として、図３に示す第１実施形態のように表面が炭化されたグラファイトで覆われた保持ピン、実験例７として、図６に示す第４実施形態のように樹脂とグラファイトとの複合材料からなる保持ピンによって、ウェーハを保持して処理をおこなった。
【００４３】
酸素注入エネルギーとして１７０ＫｅＶで、２．５×１０１７ｃｍ−２の注入を行い、その後で、２×１０１５ｃｍ−２のドーズの室温注入を行った。次に、１３２０℃、１０時間のＩＴＯＸプロセスの後に、１３５０℃、５〜１０時間のアニールプロセスを、Ａｒ雰囲気（酸素２％）で、行った結果を表１に示す。
ここで、ＳＯＩ膜厚レンジとは、ウェーハ面内の５７点（所定位置）を測定し、最大値−最小値を意味するものである。
【００４４】
【表１】
2009076506.tif 000003
【００４５】
この結果によれば、従来のグラファイト、ベスペル、ユピモール、グラファイト添加ベスペルでは、不可能であったＳＯＩ膜厚の均一性と、パーティクルの抑制が、両立することが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＳＩＭＯＸウェーハ製造装置の一部を示す模式斜視図である。
【図２】本実施形態における保持ピンとウェーハとを示す模式図であり、側面図（ａ）、正面図（ｂ）である。
【図３】本発明の第１実施形態における保持ピンを示す側面図である。
【図４】本発明の第２実施形態における保持ピンを示す側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態における保持ピンを示す側断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態における保持ピンを示す側面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…ＳＩＭＯＸウェーハ製造装置
２０…保持ピン
Ｔ…当接部分
Ｗ…ウェーハ
【図１】
2009076506.tif 000004
【図２】
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【図３】
2009076506.tif 000006
【図４】
2009076506.tif 000007
【図５】
2009076506.tif 000008
【図６】
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