JP2010034473A - Method of manufacturing simox substrate, and etching device used for the method - Google Patents

Method of manufacturing simox substrate, and etching device used for the method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce patterning defects in device fabrication caused by sticking of oxidation foreign matter by removing the oxidation foreign matter sticking on the reverse surface of a substrate through a high-temperature oxidation heat treatment. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) substrate includes: the stages of injecting oxygen ions into a wafer; manufacturing an SIMOX substrate by placing the wafer on a silicon ring and carrying out a heat treatment to form an embedded oxide film in a region of predetermined depth from a surface and then forming an SOI layer on the embedded oxide film, and further forming an entire-surface oxide film; and etching the entire surface of the substrate after demounting the SIMOX substrate which has been heat-treated from the ring to remove the entire-surface oxide film, and the method further includes: a stage of etching a ring-shaped region including a contact part of the substrate reverse surface entirely having the oxide film, which comes into contact with the ring in the heat treatment stage to remove the sticking oxidation foreign matter produced owing to the heat treatment while contacting between the wafer and ring before or after the stage of removing the entire-surface oxide film. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、シリコンウェーハ内に埋込み酸化膜を形成して、埋込み酸化膜上にSOI(Silicon-On-Insulator)層を形成することにより、SIMOX(Separation by Implanted Oxygen)基板を製造する方法及び該方法に用いるエッチング装置に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) substrate by forming a buried oxide film in a silicon wafer and forming an SOI (Silicon-On-Insulator) layer on the buried oxide film. The present invention relates to an etching apparatus used in the method.

SOI基板は、(1)素子と基板間の寄生容量を低減できるのでデバイス動作の高速化が可能であり、(2)放射線耐圧に優れており、(3)誘電体分離が容易のため高集積化が可能であり、更に(4)耐ラッチアップの特性を向上できる等の非常に優れた特徴を有する。現在SOI基板の製造方法には、大きく2つに分類できる。一つの方法は、薄膜化される活性ウェーハと、支持ウェーハを貼合せて形成する貼合せ法であり、他の方法はウェーハ表面より酸素イオンを注入してウェーハ表面から所定の深さの領域に埋込み酸化層を形成するSIMOX法である。特にSIMOX法は製造工程数が少なく、またSIMOX方により製造されるSOI基板、即ちSIMOX基板は、大面積でかつ結晶性の良好な素子形成領域を容易に得ることができるため、将来的に有効な手法として期待されている。   The SOI substrate (1) can reduce the parasitic capacitance between the element and the substrate, so that the device operation speed can be increased, (2) it has excellent radiation withstand voltage, and (3) it is highly integrated due to easy dielectric separation. And (4) excellent characteristics such as improved anti-latch-up characteristics. There are two main methods for manufacturing SOI substrates. One method is a bonding method in which an active wafer to be thinned and a supporting wafer are bonded to each other, and the other method is to implant oxygen ions from the wafer surface into a region of a predetermined depth from the wafer surface. This is a SIMOX method for forming a buried oxide layer. In particular, the SIMOX method has a small number of manufacturing steps, and the SOI substrate manufactured by the SIMOX method, that is, the SIMOX substrate, can easily obtain a device formation region having a large area and good crystallinity. Is expected as a new technique.

SIMOX基板の製造方法は、先ず、図9(a)〜図9(d)に示すように、シリコンウェーハ2の両面を鏡面加工した後に、この鏡面加工面から酸素イオン1をインプランテーションによりウェーハ2中の所定深さに注入するイオン注入工程と、酸素イオン1を注入したウェーハ2に酸化雰囲気下、高温熱処理を施すことによりウェーハ2内部に埋込み酸化膜3を形成する熱処理工程から構成される。具体的には、シリコンウェーハ2を500℃〜650℃の温度に保持し、ウェーハ2表面から1017〜1018個/cm2程度の酸素原子イオン或いは酸素分子イオン1を所定の深さに注入する。引続き酸素イオン1を注入したシリコンウェーハ2を500℃〜700℃の温度に保持した熱処理炉内に投入し、スリップを発生させないように徐々に昇温を開始して1300℃〜1390℃程度の温度で10時間程度の熱処理を施す。この高温熱処理によりウェーハ2内部に注入された酸素イオン1がシリコンと反応してウェーハ内部に埋込み酸化膜3が形成される。このような工程を経て、支持基板9と、この支持基板9上に形成された埋込み酸化膜3と、この埋込み酸化膜3上に形成されたSOI層4とを備えたSIMOX基板6が製造される。そして、得られたSIMOX基板6には、熱処理によってその全面に酸化膜8が形成されているため、基板6全面をエッチングして熱処理により生じた酸化膜8を除去する全面酸化膜除去工程が施される。 As shown in FIGS. 9A to 9D, the SIMOX substrate is manufactured by first mirror-treating both surfaces of the silicon wafer 2 and then implanting oxygen ions 1 from the mirror-finished surface by wafer implantation 2. An ion implantation process for implanting to a predetermined depth therein, and a heat treatment process for forming a buried oxide film 3 in the wafer 2 by subjecting the wafer 2 implanted with oxygen ions 1 to a high temperature heat treatment in an oxidizing atmosphere. Specifically, the silicon wafer 2 is held at a temperature of 500 ° C. to 650 ° C., and oxygen atom ions or oxygen molecular ions 1 of about 10 17 to 10 18 ions / cm 2 are implanted to a predetermined depth from the surface of the wafer 2. To do. Subsequently, the silicon wafer 2 into which oxygen ions 1 have been implanted is put into a heat treatment furnace maintained at a temperature of 500 ° C. to 700 ° C., and the temperature is gradually raised so as not to generate slip, and a temperature of about 1300 ° C. to 1390 ° C. For about 10 hours. Oxygen ions 1 implanted into the wafer 2 by this high-temperature heat treatment react with silicon to form a buried oxide film 3 inside the wafer. Through these steps, a SIMOX substrate 6 including a support substrate 9, a buried oxide film 3 formed on the support substrate 9, and an SOI layer 4 formed on the buried oxide film 3 is manufactured. The Since the obtained SIMOX substrate 6 has the oxide film 8 formed on the entire surface by the heat treatment, the entire oxide film 8 is removed by etching the entire surface of the substrate 6 to remove the oxide film 8 generated by the heat treatment. Is done.

熱処理工程で使用される上記熱処理炉の処理室には、処理ガスが導入される反応管、ウェーハを支持する支持具及び炉口部からの放熱を抑制する断熱板等が配設されている。支持具は、ウェーハの大口径化に伴うスリップの発生を低減するため、ウェーハとリング状に線接触、面接触するものが開発されている。例えば、その一形態として、シリコン材料から構成され半導体基板と直接接触して支持する第1の治具と、この第1の治具を保持するとともに熱処理ボートに載置する第2の治具とを設けた半導体基板の熱処理治具が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1では、第1の治具としてシリコン単結晶が、ホルダとなる第2の治具として高温強度に強いシリコンカーバイドが使用されている。
国際公開第2005/045917号パンフレット(明細書第2頁第20行〜第24行目、請求の範囲第1項)
In the processing chamber of the heat treatment furnace used in the heat treatment step, a reaction tube into which a processing gas is introduced, a support for supporting the wafer, a heat insulating plate for suppressing heat radiation from the furnace opening, and the like are disposed. In order to reduce the occurrence of slip due to an increase in the diameter of the wafer, a support has been developed that makes line contact and surface contact with the wafer in a ring shape. For example, as one form thereof, a first jig which is made of a silicon material and is in direct contact with and supported by a semiconductor substrate, and a second jig which holds the first jig and is placed on a heat treatment boat, A heat treatment jig for a semiconductor substrate provided with a substrate is disclosed (for example, see Patent Document 1). In Patent Document 1, a silicon single crystal is used as the first jig, and silicon carbide that is strong against high-temperature strength is used as the second jig serving as a holder.
International Publication No. 2005/045917 Pamphlet (Specification, Page 2, Lines 20 to 24, Claim 1)

しかしながら、上記特許文献1に記載されたようなウェーハとの接触部分がシリコンリングで構成されたウェーハ支持具を用いた場合、図10(a)〜図10(c)に示すように、イオン注入後のウェーハ2は支持具5に載置された状態で炉内に搭載して熱処理が施されるが、高温酸化熱処理ではウェーハ2全面だけでなく、ウェーハ2を直接支持するシリコンリング5a表面が酸化されて、ウェーハ2とシリコンリング5aとの接触部分にも酸化膜8が形成されるため、ウェーハ2が酸化膜8を介してシリコンリング5aに支持された状態となる。そして、図10(d)に示すように、熱処理後のSIMOX基板6をシリコンリング5aから降ろすとき、シリコンリング5aとの接触部分の酸化膜8aが基板6側に吸着した場合には基板6裏面に酸化異物8aとして付着する。そうすると、図10(e)に示すように、基板6全面に酸化膜除去のためのエッチング処理を施したとしても、基板6裏面のシリコンリング5aとの接触部分は付着した酸化異物8aが存在している分、酸化膜8,8aを除去しきれず、基板6裏面にリング状に酸化膜が異物として残留してしまう。   However, when a wafer support having a silicon ring at the contact portion with the wafer as described in Patent Document 1 is used, as shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c), ion implantation is performed. The subsequent wafer 2 is mounted in the furnace while being placed on the support 5 and subjected to heat treatment. In the high temperature oxidation heat treatment, not only the entire surface of the wafer 2 but also the surface of the silicon ring 5a directly supporting the wafer 2 is formed. Oxidized, and an oxide film 8 is also formed at the contact portion between the wafer 2 and the silicon ring 5a, so that the wafer 2 is supported by the silicon ring 5a via the oxide film 8. Then, as shown in FIG. 10 (d), when the SIMOX substrate 6 after the heat treatment is lowered from the silicon ring 5a, if the oxide film 8a in the contact portion with the silicon ring 5a is adsorbed to the substrate 6 side, the back surface of the substrate 6 It adheres as oxidized foreign matter 8a. Then, as shown in FIG. 10 (e), even if the entire surface of the substrate 6 is subjected to an etching process for removing the oxide film, the adhered foreign matter 8a is present at the contact portion with the silicon ring 5a on the back surface of the substrate 6. As a result, the oxide films 8 and 8a cannot be completely removed, and the oxide film remains in a ring shape on the back surface of the substrate 6 as a foreign substance.

ここでこの基板全面に施す酸化膜除去のためのエッチング処理を、基板裏面に形成された酸化膜が異物として残留しなくなる程度まで、通常よりも長い時間をかけてエッチングすることも考えられるが、この場合、基板側面部に位置する埋込み酸化膜の端縁がエッチングされてしまい、上層に相当するSOI層の端面がひさし状に張出した状態になる。この張出し部分は厚さが薄いため、機械的強度に弱く、後続する種々の処理工程中に欠けたり、剥離する。これにより生じたシリコン片はパーティクルとなって活性領域のSOI層の表面に付着する。パーティクルの付着したSOI層にデバイスを形成した場合、パターン不良や各種の堆積膜の欠陥の原因となり、製品歩留りが低下する問題がある。   Here, it is considered that the etching process for removing the oxide film applied to the entire surface of the substrate is performed by taking a longer time than usual until the oxide film formed on the back surface of the substrate does not remain as a foreign substance. In this case, the edge of the buried oxide film located on the side surface of the substrate is etched, and the end surface of the SOI layer corresponding to the upper layer is projected in an eave-like shape. Since the overhanging portion is thin, it is weak in mechanical strength and is chipped or peeled off during various subsequent processing steps. The silicon pieces generated thereby become particles and adhere to the surface of the SOI layer in the active region. When a device is formed on an SOI layer to which particles are attached, there is a problem in that the yield of the product is reduced due to defective patterns and defects in various deposited films.

この全面酸化膜処理後に残留した異物が基板裏面に存在していると、デバイス作製時に露光装置のステージとSIMOX基板の間に介在して、基板表面が盛り上がり、局部的なフォーカスずれを起こしてしまいレジストパターンのパターニング不良を引き起こしてしまうおそれがあった。   If foreign matter remaining after the entire surface oxide film treatment exists on the back surface of the substrate, the surface of the substrate is raised between the stage of the exposure apparatus and the SIMOX substrate during device fabrication, and local defocusing occurs. There was a risk of causing patterning failure of the resist pattern.

本発明の目的は、高温酸化熱処理で基板裏面に付着した酸化異物を除去し、この付着酸化異物を起因として生じていたデバイス作製時のパターニング不良を低減し得る、SIMOX基板の製造方法及び該方法に使用するエッチング装置を提供することにある。   An object of the present invention is to remove a foreign oxide adhering to the back surface of a substrate by a high-temperature oxidation heat treatment, and to reduce a patterning defect during device fabrication caused by the adhering oxidized foreign matter, and the method of manufacturing a SIMOX substrate Another object of the present invention is to provide an etching apparatus used for the above.

請求項1に係る発明は、図1に示すように、シリコンウェーハ12の内部に酸素イオン11を注入するイオン注入工程と、ウェーハ12をシリコンリング15a上に載置して熱処理を施しウェーハ表面から所定の深さの領域に埋込み酸化膜13を形成することにより埋込み酸化膜13上のウェーハ表面にSOI層14を形成してSIMOX基板16を作製し更に全面に酸化膜18を形成する熱処理工程と、熱処理したSIMOX基板16をシリコンリング15aから降ろした後、SIMOX基板16の全面にエッチングを施して熱処理により生じた酸化膜18を除去する全面酸化膜除去工程とを含むSIMOX基板の製造方法の改良である。その特徴ある構成は、全面酸化膜除去工程の前、或いは後に、全面に酸化膜を有するSIMOX基板16裏面の熱処理工程時におけるシリコンリング15aとの接触部分を含むリング状領域17をエッチングし、ウェーハとシリコンリングとの接触状態で熱処理したことに起因して生じた付着酸化異物18aを除去する工程を更に含むところにある。   In the invention according to claim 1, as shown in FIG. 1, an ion implantation process for implanting oxygen ions 11 into a silicon wafer 12, and a heat treatment is performed by placing the wafer 12 on a silicon ring 15a and applying heat treatment. Forming a buried oxide film 13 in a predetermined depth region to form an SOI layer 14 on the wafer surface on the buried oxide film 13 to form a SIMOX substrate 16 and further forming an oxide film 18 on the entire surface; And improving the method of manufacturing the SIMOX substrate, including the step of removing the oxide film 18 generated by the heat treatment by removing the heat-treated SIMOX substrate 16 from the silicon ring 15a and then etching the entire surface of the SIMOX substrate 16. It is. The characteristic structure is that before or after the entire oxide film removing step, the ring-shaped region 17 including the contact portion with the silicon ring 15a in the heat treatment step on the back surface of the SIMOX substrate 16 having the oxide film on the entire surface is etched, and the wafer is etched. And a step of removing the attached oxidized foreign matter 18a caused by the heat treatment in the contact state between the silicon ring and the silicon ring.

請求項2に係る発明は、熱処理時にシリコンウェーハをウェーハ裏面でシリコンリングにより支持した後、熱処理後の酸化膜を有するウェーハ裏面におけるリングとの接触部分を含むリング状領域をエッチングする装置であって、図2に示すように、水平に設置される円盤状のベース21と、ベース21上面にベース21中心部からベース21外周部に向かって互いに同一高さで同心円状に設けられた第1及び第2周壁22,23と、ベース21外周部に立設されウェーハ16裏面を第1及び第2周壁22,23の各上端より0.5〜3mm離した状態でベース21上面に対向するようにウェーハ16を支持する複数のウェーハサポート24と、ベース21中央に設けられ第1周壁22で囲まれた円形凹部21aに純水を供給するための水供給孔25と、第1周壁22と第2周壁23の間のベース21に設けられ両周壁22,23で囲まれたリング状凹部21bにエッチング液を供給するためのエッチング液供給孔26とリング状凹部21bに貯えられたエッチング液を排出するためのエッチング液排出孔27と、第1周壁22内部に鉛直方向に貫通して設けられ円形凹部21a及びリング状凹部21bからオーバーフローする純水の全部とエッチング液の一部を排出する複数の第1貫通孔28と、第2周壁23内部に鉛直方向に貫通して設けられリング状凹部21bからオーバーフローするエッチング液の一部を排出する複数の第2貫通孔29と、第2周壁23の外側のベース21に設けられ第2周壁23より高く純水を噴出するための複数の噴出孔30とを備え、複数のウェーハサポート24に水平に支持されたウェーハ16裏面のリング状領域にリング状凹部21bに貯えられたエッチング液を接触させてリング状領域をエッチングし、ウェーハとシリコンリングとの接触状態で熱処理したことに起因して生じた付着酸化異物を除去し、ウェーハ16裏面のリング状領域の内側領域を円形凹部21aに貯えられた純水に接触させて内側領域をエッチング液から保護し、かつウェーハ16裏面のリング状領域21bの外側領域に複数の噴出孔30から噴出する純水を接触させて外側領域をエッチング液から保護するように構成されたことを特徴とするエッチング装置である。   The invention according to claim 2 is an apparatus for etching a ring-shaped region including a contact portion with a ring on a wafer back surface having an oxide film after heat treatment after the silicon wafer is supported on the back surface of the wafer by a silicon ring during heat treatment. As shown in FIG. 2, the disc-shaped base 21 installed horizontally, and the first and second concentric circles provided on the upper surface of the base 21 at the same height from the center of the base 21 toward the outer periphery of the base 21. The second peripheral walls 22 and 23 and the rear surface of the wafer 16 which is erected on the outer periphery of the base 21 are opposed to the upper surface of the base 21 with the back surface of the wafer 16 being separated from each upper end of the first and second peripheral walls 22 and 23 by 0.5 to 3 mm. A water supply for supplying pure water to a plurality of wafer supports 24 that support the wafer 16 and a circular recess 21 a that is provided at the center of the base 21 and surrounded by the first peripheral wall 22. An etching solution supply hole 26 and a ring shape for supplying an etching solution to the hole 25 and a ring-shaped recess 21 b provided in the base 21 between the first peripheral wall 22 and the second peripheral wall 23 and surrounded by the peripheral walls 22, 23. Etching solution discharge holes 27 for discharging the etching solution stored in the recesses 21b, and all of pure water that is provided in the first peripheral wall 22 so as to vertically penetrate the circular recesses 21a and the ring-shaped recesses 21b. A plurality of first through holes 28 for discharging a part of the etching solution and a plurality of second holes for discharging a part of the etching solution that penetrates the second peripheral wall 23 in the vertical direction and overflows from the ring-shaped recess 21b. Provided with a through hole 29 and a plurality of ejection holes 30 provided in the base 21 outside the second peripheral wall 23 for ejecting pure water higher than the second peripheral wall 23, The ring-shaped region on the back surface of the wafer 16 supported horizontally by the support 24 is brought into contact with the etching solution stored in the ring-shaped recess 21b to etch the ring-shaped region, and the heat treatment is performed in a contact state between the wafer and the silicon ring. The attached oxidized foreign matter is removed, the inner region of the ring-shaped region on the back surface of the wafer 16 is brought into contact with pure water stored in the circular recess 21a to protect the inner region from the etching solution, and the back surface of the wafer 16 is protected. The etching apparatus is configured to contact the outer region of the ring-shaped region 21b with pure water ejected from the plurality of ejection holes 30 to protect the outer region from the etching solution.

請求項3に係る発明は、請求項2に係る発明であって、図4に示すように、エッチング液排出孔27から排出されたエッチング液をポンプ32によりエッチング液供給孔26に供給してエッチング液を循環使用するエッチング装置である。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, and as shown in FIG. 4, the etching solution discharged from the etching solution discharge hole 27 is supplied to the etching solution supply hole 26 by the pump 32 and is etched. This is an etching apparatus that circulates and uses a liquid.

請求項4に係る発明は、請求項2又は3に係る発明であって、エッチング液を循環する流路にエッチング液を25〜45℃に温めるヒータ33を備えたエッチング装置である。   The invention according to claim 4 is the etching apparatus according to claim 2 or 3, wherein the heater 33 for heating the etching solution to 25 to 45 ° C. is provided in the flow path for circulating the etching solution.

本発明のSIMOX基板の製造方法は、全面酸化膜除去工程の前、或いは後に、付着酸化異物を除去する工程を施すことによって、高温酸化熱処理で基板裏面に付着したリング状の酸化異物を除去して高平坦度のSIMOX基板とするため、この付着酸化異物を起因として生じていたデバイス作製時のパターニング不良を低減することができる。   The manufacturing method of the SIMOX substrate of the present invention removes the ring-shaped oxide foreign matter adhering to the back surface of the substrate by high-temperature oxidation heat treatment by performing a step of removing the attached oxide foreign matter before or after the entire oxide film removing step. Since the SIMOX substrate has a high flatness, patterning defects at the time of device fabrication that have been caused by the adhered oxide foreign matter can be reduced.

また、本発明のエッチング装置は、上記SIMOX基板の製造において、高温酸化熱処理で基板裏面に付着したリング状の酸化異物とその周辺のリング状領域のみを効率良く除去することができる。   Moreover, the etching apparatus of the present invention can efficiently remove only the ring-shaped oxidized foreign matter adhering to the back surface of the substrate by the high-temperature oxidation heat treatment and the surrounding ring-shaped region in the production of the SIMOX substrate.

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明のSIMOX基板の製造方法は、シリコンウェーハの内部に酸素イオンを注入した後、ウェーハをシリコンリング上に載置して熱処理を施しウェーハ表面から所定の深さの領域に埋込み酸化膜を形成することにより埋込み酸化膜上のウェーハ表面にSOI層を形成してSIMOX基板を作製し更に全面に酸化膜を形成し、熱処理したSIMOX基板をシリコンリングから降ろした後、SIMOX基板の全面にエッチングを施して熱処理により生じた酸化膜を除去するものである。   In the method of manufacturing a SIMOX substrate according to the present invention, after implanting oxygen ions into a silicon wafer, the wafer is placed on a silicon ring and subjected to heat treatment to form a buried oxide film in a predetermined depth from the wafer surface. As a result, an SOI layer is formed on the wafer surface on the buried oxide film, a SIMOX substrate is formed, an oxide film is further formed on the entire surface, the heat-treated SIMOX substrate is lowered from the silicon ring, and then the entire surface of the SIMOX substrate is etched. The oxide film produced by the heat treatment is removed.

そしてその特徴ある構成は、全面酸化膜除去の前、或いは後に、全面に酸化膜を有するSIMOX基板裏面の熱処理工程時におけるシリコンリングとの接触部分を含むリング状領域をエッチングし、ウェーハとシリコンリングとの接触状態で熱処理したことに起因して生じた付着酸化異物を除去する工程を更に含むところにある。これらの各工程を以下に示す。   The characteristic structure is that before or after the removal of the oxide film on the entire surface, the ring-shaped region including the contact portion with the silicon ring in the heat treatment process on the back surface of the SIMOX substrate having the oxide film on the entire surface is etched, and the wafer and the silicon ring are etched. The method further includes a step of removing adhering oxidized foreign matter generated due to the heat treatment in the contact state. Each of these steps is shown below.

(1)イオン注入工程
先ず、図1(a)に示すように、チョクラルスキー法やフローティングゾーン法等の方法により製造された単結晶インゴットを、スライスしてウェーハに加工し、このウェーハにラッピング、エッチング、研削、研磨、更には鏡面研磨等を施して形成されたシリコンウェーハ12を準備する。準備した酸素イオン注入前のシリコンウェーハ12の酸素濃度は、15〜30ppmaが好ましい。
(1) Ion implantation process First, as shown in FIG. 1 (a), a single crystal ingot produced by a method such as the Czochralski method or the floating zone method is sliced and processed into a wafer, and the wafer is wrapped. Then, a silicon wafer 12 formed by performing etching, grinding, polishing, and mirror polishing is prepared. The oxygen concentration of the prepared silicon wafer 12 before oxygen ion implantation is preferably 15 to 30 ppma.

次に、シリコンウェーハ12の内部に酸素イオン11を注入する。酸素イオン11の注入は従来から行われている手段と同一の手段で行うが、最終的に得られる図1(f)に示すSIMOX基板16におけるSOI層14の厚さが5〜100nm、好ましくは15〜90nmになるように、ウェーハ12表面から所定の深さの領域に注入する。ここで、SOI層14の厚さを5〜100nmの範囲に限定したのは、5nm未満では耐圧不良が生じたり或いは埋込み酸化膜13とSOI層14の粗さの関係から表面ラフネスに起因する欠陥が生じるおそれがあり、100nmを越えると耐圧が低下するからである。   Next, oxygen ions 11 are implanted into the silicon wafer 12. The implantation of oxygen ions 11 is performed by the same means as conventionally used, but the thickness of the SOI layer 14 in the finally obtained SIMOX substrate 16 shown in FIG. 1 (f) is 5 to 100 nm, preferably Implanting into the region of a predetermined depth from the surface of the wafer 12 so as to be 15 to 90 nm. Here, the thickness of the SOI layer 14 is limited to the range of 5 to 100 nm because a breakdown voltage failure occurs when the thickness is less than 5 nm, or defects due to surface roughness due to the roughness of the buried oxide film 13 and the SOI layer 14. This is because the withstand voltage decreases when the thickness exceeds 100 nm.

(2)熱処理工程
図1(b)に示すように、酸素イオン11が注入されたシリコンウェーハ12を、ウェーハとの接触箇所がシリコンリング15aにより形成された支持具15の上に載置し、支持した状態で支持具を熱処理炉内に搭載する。続いて、図1(c)に示すように、酸化雰囲気下、即ち酸素及び不活性ガスの混合雰囲気下で、1300〜1370℃、好ましくは1330〜1360℃、更に好ましくは1350℃の温度に、15〜30時間、好ましくは18〜25時間保持する高温酸化熱処理を施す。不活性ガスとしては、アルゴンや窒素ガスが挙げられる。従って、この熱処理のガス雰囲気は、酸素とアルゴンの混合ガス、又は酸素と窒素の混合ガスであることが好ましい。ここで、熱処理温度を1300〜1370℃の範囲に限定したのは、1300℃未満では耐圧不良が生じるおそれがあり、1370℃を越えると熱処理炉の処理室内に使用されたシリコンカーバイド製の部材の劣化が著しくなってシリコンウェーハ12の品質異常が発生するからである。また熱処理時間を15〜30時間の範囲に限定したのは、15時間未満では正常な埋込み酸化膜13を形成できず、30時間を越えると生産性が低下するからである。この熱処理で使用する支持具15として、ウェーハとの接触部分にシリコンリング15aを用いるのは、ウェーハの大口径化に伴うスリップの発生を低減するためである。
(2) Heat treatment step As shown in FIG. 1 (b), the silicon wafer 12 into which the oxygen ions 11 have been implanted is placed on a support 15 in which the contact point with the wafer is formed by the silicon ring 15a. The support is mounted in the heat treatment furnace in a supported state. Subsequently, as shown in FIG. 1 (c), in an oxidizing atmosphere, that is, in a mixed atmosphere of oxygen and an inert gas, the temperature is 1300 to 1370 ° C., preferably 1330 to 1360 ° C., more preferably 1350 ° C. A high temperature oxidation heat treatment is performed for 15 to 30 hours, preferably 18 to 25 hours. Examples of the inert gas include argon and nitrogen gas. Therefore, the gas atmosphere of this heat treatment is preferably a mixed gas of oxygen and argon or a mixed gas of oxygen and nitrogen. Here, the heat treatment temperature is limited to the range of 1300 to 1370 ° C. If the temperature is less than 1300 ° C., there is a risk that a breakdown voltage will be generated, and if it exceeds 1370 ° C., This is because the deterioration of the silicon wafer 12 is abnormally deteriorated and quality abnormalities occur. The reason why the heat treatment time is limited to the range of 15 to 30 hours is that the normal buried oxide film 13 cannot be formed if the heat treatment time is less than 15 hours, and the productivity decreases if the heat treatment time exceeds 30 hours. The reason why the silicon ring 15a is used in the contact portion with the wafer as the support 15 used in this heat treatment is to reduce the occurrence of slip due to the large diameter of the wafer.

この高温酸化熱処理により、ウェーハ12表面から所定の深さの領域に埋込み酸化膜13が形成されるとともに埋込み酸化膜13上のウェーハ12表面にSOI層14が形成される。また、基板全面には酸化膜が形成される。即ち、図1(c)に示すように、支持基板19と、この支持基板19上に形成された埋込み酸化膜13と、この埋込み酸化膜13上に形成されたSOI層14とを有するSIMOX基板16が得られる。   By this high-temperature oxidation heat treatment, the buried oxide film 13 is formed in a region having a predetermined depth from the surface of the wafer 12 and the SOI layer 14 is formed on the surface of the wafer 12 on the buried oxide film 13. An oxide film is formed on the entire surface of the substrate. That is, as shown in FIG. 1C, a SIMOX substrate having a support substrate 19, a buried oxide film 13 formed on the support substrate 19, and an SOI layer 14 formed on the buried oxide film 13. 16 is obtained.

また、この高温酸化熱処理により、SIMOX基板16全面だけでなく、SIMOX基板16を直接支持するシリコンリング15aが酸化されて、SIMOX基板16とシリコンリング15aとの接触部分にも酸化膜が形成されるため、SIMOX基板16が酸化膜18,18aを介してシリコンリング15aに支持された状態となる。SIMOX基板16全面に形成される酸化膜18は約800nm程度の厚さ、シリコンリング15a表面に形成される酸化膜18aは少なくとも約800nm以上の厚さ、SIMOX基板16とシリコンリング15aとの間に存在する酸化膜18,18aは、合計1600nm以上の厚さと考えられる。   Further, by this high-temperature oxidation heat treatment, not only the entire surface of the SIMOX substrate 16 but also the silicon ring 15a that directly supports the SIMOX substrate 16 is oxidized, and an oxide film is also formed at the contact portion between the SIMOX substrate 16 and the silicon ring 15a. Therefore, the SIMOX substrate 16 is supported by the silicon ring 15a via the oxide films 18 and 18a. The oxide film 18 formed on the entire surface of the SIMOX substrate 16 has a thickness of about 800 nm, the oxide film 18a formed on the surface of the silicon ring 15a has a thickness of at least about 800 nm, and between the SIMOX substrate 16 and the silicon ring 15a. The existing oxide films 18 and 18a are considered to have a total thickness of 1600 nm or more.

そして高温酸化熱処理後に、図1(d)に示すように、SIMOX基板16をシリコンリング15aから降ろすとき、SIMOX基板16とシリコンリング15aとの間に存在する酸化膜のシリコンリング15a表面に形成された酸化膜18aが基板16側に吸着した場合には基板裏面に酸化異物として付着することになる。従って、高温酸化熱処理後は、SIMOX基板裏面のシリコンリングとの接触部分に付着したリング状の酸化異物を除去する必要がある。   After the high-temperature oxidation heat treatment, as shown in FIG. 1D, when the SIMOX substrate 16 is lowered from the silicon ring 15a, an oxide film formed between the SIMOX substrate 16 and the silicon ring 15a is formed on the surface of the silicon ring 15a. When the oxidized film 18a is adsorbed on the substrate 16 side, it adheres to the back surface of the substrate as oxidized foreign matter. Therefore, after the high-temperature oxidation heat treatment, it is necessary to remove the ring-shaped oxidized foreign matter adhering to the contact portion with the silicon ring on the back surface of the SIMOX substrate.

なお、SIMOX基板16をシリコンリング15aから降ろすとき、シリコンリング15a表面に形成された酸化膜18aがSIMOX基板16側に吸着することなく、逆にSIMOX基板16裏面側に形成された酸化膜18がシリコンリング15a側に吸着する場合もあるが、その確率は50%程度であり、高い確率でSIMOX基板16裏面に付着酸化異物が形成されてしまうおそれがあることに変わりはない。SIMOX基板16裏面側に形成された酸化膜18がシリコンリング15a側に吸着した場合には、SIMOX基板16裏面に形成された酸化膜のうち、シリコンリング15aとの接触部分のみが剥離され、凹みが形成される。   When the SIMOX substrate 16 is lowered from the silicon ring 15a, the oxide film 18a formed on the surface of the silicon ring 15a is not adsorbed on the SIMOX substrate 16 side, and conversely, the oxide film 18 formed on the back surface side of the SIMOX substrate 16 is formed. Although it may be adsorbed on the silicon ring 15a side, the probability is about 50%, and there is still a possibility that adhered oxide foreign matter may be formed on the back surface of the SIMOX substrate 16 with a high probability. When the oxide film 18 formed on the back surface side of the SIMOX substrate 16 is adsorbed on the silicon ring 15a side, only the portion of the oxide film formed on the back surface of the SIMOX substrate 16 that is in contact with the silicon ring 15a is peeled off. Is formed.

(3)付着酸化異物除去工程
図1(e)に示すように、全面に酸化膜18を有するSIMOX基板16裏面の熱処理工程時におけるシリコンリング15aとの接触部分を含むリング状領域17をエッチングし、ウェーハ12とシリコンリング15aとの接触状態で熱処理したことに起因して生じた付着酸化異物を除去する。ここでリング状領域17とは、高温酸化熱処理で基板16裏面に付着したリング状の酸化異物とその周辺の領域をいう。この工程を施した後の基板16裏面は、リング状領域17のみがエッチングされ、このリング状領域17の内側に位置する内側領域17aと外側に位置する外側領域17bはエッチングされず酸化膜18が残留した状態が保たれている。
(3) Adhering Oxide Foreign Body Removal Step As shown in FIG. 1E, the ring-shaped region 17 including the contact portion with the silicon ring 15a in the heat treatment step on the back surface of the SIMOX substrate 16 having the oxide film 18 on the entire surface is etched. Then, the attached oxidized foreign matter resulting from the heat treatment in the contact state between the wafer 12 and the silicon ring 15a is removed. Here, the ring-shaped region 17 refers to a ring-shaped oxidized foreign material adhering to the back surface of the substrate 16 by high-temperature oxidation heat treatment and a peripheral region. Only the ring-shaped region 17 is etched on the back surface of the substrate 16 after this process is performed, and the inner region 17a located inside the ring-shaped region 17 and the outer region 17b located outside are not etched and the oxide film 18 is not etched. The remaining state is maintained.

この工程で使用する本発明のエッチング装置は、基板16裏面のリング状領域17のみを効率良くエッチングすることができる装置である。   The etching apparatus of the present invention used in this step is an apparatus that can efficiently etch only the ring-shaped region 17 on the back surface of the substrate 16.

図2及び図3に示すように、エッチング装置20は、ベース21と、第1及び第2周壁22,23と、ウェーハサポート24と、水供給孔25と、エッチング液供給孔26と、エッチング液排出孔27と、第1貫通孔28と、第2貫通孔29と、噴出孔30とを備える。   As shown in FIGS. 2 and 3, the etching apparatus 20 includes a base 21, first and second peripheral walls 22 and 23, a wafer support 24, a water supply hole 25, an etchant supply hole 26, and an etchant. A discharge hole 27, a first through hole 28, a second through hole 29, and an ejection hole 30 are provided.

ベース21は、円盤状であって水平に設置され、このベース21上面に第1及び第2周壁22,23がベース21中心部からベース21外周部に向かって互いに同一高さで同心円状に設けられる。ウェーハサポート24は、ベース21外周部に立設されウェーハ裏面を第1及び第2周壁22,23の各上端より0.5〜3mm離した状態でベース上面に対向するようにウェーハを支持するように複数設けられる。水供給孔25は、ベース21中央に設けられる。水供給孔25から第1周壁22で囲まれた円形凹部21aに純水を供給する。また、エッチング液供給孔26及びエッチング液排出孔27は、第1周壁22と第2周壁23の間のベース21にそれぞれ設けられる。両周壁22,23で囲まれたリング状凹部21bにエッチング液供給孔26からエッチング液を供給し、リング状凹部21bに貯えられたエッチング液の大部分をエッチング液排出孔27から排出する。第1貫通孔28は、第1周壁22内部に鉛直方向に貫通して複数設けられる。この第1貫通孔28は、円形凹部21a及びリング状凹部21bからそれぞれオーバーフローする純水の全部とエッチング液の一部を排出するために設けられている。第2貫通孔29は第2周壁23内部に鉛直方向に貫通して複数設けられる。この第2貫通孔29は、リング状凹部21bからオーバーフローするエッチング液の一部を排出するために設けられている。噴出孔30は、第2周壁23の外側のベース21に複数設けられる。噴出孔30からは、第2周壁23より高く純水を噴出するように構成される。また、第3貫通孔31が、噴出孔30の更に外側のベース21に複数設けられる。第3貫通孔31は噴出孔から噴出した純水を排出するために設けられている。   The base 21 has a disk shape and is installed horizontally. On the upper surface of the base 21, first and second peripheral walls 22 and 23 are provided concentrically at the same height from the center of the base 21 toward the outer periphery of the base 21. It is done. The wafer support 24 is erected on the outer periphery of the base 21 so as to support the wafer so as to face the upper surface of the base with the back surface of the wafer separated from the upper ends of the first and second peripheral walls 22 and 23 by 0.5 to 3 mm. A plurality are provided. The water supply hole 25 is provided at the center of the base 21. Pure water is supplied from the water supply hole 25 to the circular recess 21 a surrounded by the first peripheral wall 22. Further, the etchant supply hole 26 and the etchant discharge hole 27 are provided in the base 21 between the first peripheral wall 22 and the second peripheral wall 23, respectively. The etchant is supplied from the etchant supply hole 26 to the ring-shaped recess 21b surrounded by the peripheral walls 22 and 23, and most of the etchant stored in the ring-shaped recess 21b is discharged from the etchant discharge hole 27. A plurality of first through holes 28 are provided through the first peripheral wall 22 in the vertical direction. The first through hole 28 is provided to discharge all of the pure water overflowing from the circular recess 21a and the ring-shaped recess 21b and a part of the etching solution. A plurality of second through holes 29 are provided through the second peripheral wall 23 in the vertical direction. The second through hole 29 is provided to discharge a part of the etching solution overflowing from the ring-shaped recess 21b. A plurality of ejection holes 30 are provided in the base 21 outside the second peripheral wall 23. From the ejection hole 30, it is comprised so that a pure water may be ejected higher than the 2nd surrounding wall 23. FIG. A plurality of third through holes 31 are provided in the base 21 further outside the ejection holes 30. The third through hole 31 is provided to discharge pure water ejected from the ejection hole.

図4は、エッチング装置に供給するエッチング液と純水の流れを示す概略図である。なお、エッチング装置はエッチング液と純水の流れに必要な構成のみを示しているため、一部省略した構成としている。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the flow of the etching solution and pure water supplied to the etching apparatus. Note that since the etching apparatus shows only the configuration necessary for the flow of the etching solution and pure water, the configuration is partially omitted.

図4に示すように、図示しないタンクに貯留されたエッチング液は、ポンプ32により、エッチング液供給孔26からリング状凹部21bに供給される。使用するエッチング液としてはフッ酸が好適である。また、供給するエッチング液を温めるため、エッチング液を循環する流路、即ち、ポンプ32とエッチング液供給孔26との間の流路にエッチング液を温めるヒータ33を備えるような構成としてもよい。この場合の加温範囲は25〜45℃が好ましい。エッチング液を温めることで、エッチングレートが高まり、エッチング処理能力が向上する。そして、供給されたエッチング液の大部分は、リング状凹部21bのベース21に設けられたエッチング液排出孔27から排出される。排出されたエッチング液はそのまま廃棄してもよいが、環境保護、処理コストの観点から、排出されたエッチング液を、ポンプ32へと送り、再びエッチング液供給孔26に供給してエッチング液を循環使用するような構成としてもよい。また、図示しないタンクに貯留された純水は、ポンプ34により、水供給孔25から円形凹部21aに供給される。また、噴出孔30からは第2周壁23より高く純水を噴出するように構成される。   As shown in FIG. 4, the etching solution stored in a tank (not shown) is supplied from the etching solution supply hole 26 to the ring-shaped recess 21 b by the pump 32. As the etching solution to be used, hydrofluoric acid is suitable. Further, in order to warm the supplied etching solution, a heater 33 that warms the etching solution may be provided in a flow path for circulating the etching solution, that is, a flow path between the pump 32 and the etching solution supply hole 26. The heating range in this case is preferably 25 to 45 ° C. By heating the etching solution, the etching rate is increased and the etching processing capability is improved. And most of the supplied etching liquid is discharged | emitted from the etching liquid discharge hole 27 provided in the base 21 of the ring-shaped recessed part 21b. Although the discharged etching solution may be discarded as it is, from the viewpoint of environmental protection and processing cost, the discharged etching solution is sent to the pump 32 and supplied again to the etching solution supply hole 26 to circulate the etching solution. It is good also as a structure which is used. The pure water stored in a tank (not shown) is supplied from the water supply hole 25 to the circular recess 21 a by the pump 34. Moreover, it is comprised so that a pure water may be ejected from the ejection hole 30 higher than the 2nd surrounding wall 23. FIG.

なお、SIMOX基板16表面側から温水を供給することで、基板16を温め、それによってリング状領域17に接触するエッチング液のエッチングレートを加速させる構成としてもよい。   In addition, it is good also as a structure which warms the board | substrate 16 by supplying warm water from the SIMOX board | substrate 16 surface side, and accelerates the etching rate of the etching liquid which contacts the ring-shaped area | region 17 by it.

このような構成を有するエッチング装置を用いた付着酸化異物除去工程を説明する。   An adhesion oxide foreign matter removing process using the etching apparatus having such a configuration will be described.

図2に示すように、先ず全面に酸化膜を有するSIMOX基板16をエッチング装置20の4つのウェーハサポート24に水平に支持する。これらのサポート24は基板16の端面にのみ接触する。支持された基板16は、裏面が第1及び第2周壁22,23の各上端より0.5〜3mm間隔を空けた状態でベース21上面と対向する。上記範囲の間隔を空けることで、エッチング液及び純水の供給や排出がスムーズに行われ、リング状領域の内側に位置する内側領域17aや外側に位置する外側領域17bをエッチング液から保護できる。   As shown in FIG. 2, first, the SIMOX substrate 16 having an oxide film on the entire surface is horizontally supported on the four wafer supports 24 of the etching apparatus 20. These supports 24 contact only the end face of the substrate 16. The supported substrate 16 is opposed to the upper surface of the base 21 with the back surface spaced 0.5 to 3 mm from the upper ends of the first and second peripheral walls 22 and 23. By providing an interval within the above range, the etching solution and pure water can be supplied and discharged smoothly, and the inner region 17a located inside the ring-shaped region and the outer region 17b located outside can be protected from the etching solution.

この状態で、エッチング液供給孔26からエッチング液をリング状凹部21bに供給させるとともに、水供給孔25から純水を円形凹部21aに供給させ、噴出孔30からも純水を噴出させる。   In this state, the etchant is supplied from the etchant supply hole 26 to the ring-shaped recess 21b, pure water is supplied from the water supply hole 25 to the circular recess 21a, and pure water is also ejected from the ejection hole 30.

これにより、SIMOX基板16裏面のリング状領域17にリング状凹部21bに貯えられたエッチング液が接触し、リング状領域17がエッチングされ、基板16裏面に付着した酸化異物が除去される。そして、供給されたエッチング液の大部分は、リング状凹部21bに設けられたエッチング液排出孔27からエッチング装置20外へと排出される。また、エッチング液の一部は、リング状凹部21bからオーバーフローして第1周壁22内部の第1貫通孔28、第2周壁23内部の第2貫通孔29にそれぞれ流れ込み、エッチング装置20外へと排出される。従って、リング状領域の内側に位置する内側領域17a、外側に位置する外側領域17bにエッチング液が接触することがない。   As a result, the etching solution stored in the ring-shaped recess 21 b comes into contact with the ring-shaped region 17 on the back surface of the SIMOX substrate 16, the ring-shaped region 17 is etched, and the oxidized foreign matter attached to the back surface of the substrate 16 is removed. And most of the supplied etching liquid is discharged | emitted out of the etching apparatus 20 from the etching liquid discharge hole 27 provided in the ring-shaped recessed part 21b. Further, a part of the etching solution overflows from the ring-shaped recess 21 b and flows into the first through hole 28 inside the first peripheral wall 22 and the second through hole 29 inside the second peripheral wall 23, and goes outside the etching apparatus 20. Discharged. Therefore, the etching solution does not contact the inner region 17a located inside the ring-shaped region and the outer region 17b located outside.

また、SIMOX基板16のリング状領域17の内側に位置する内側領域17aに円形凹部21aに貯えられた純水が接触し、この内側領域17aがエッチング液から保護され、リング状領域17の外側に位置する外側領域17bに複数の噴出孔30から噴出する純水が接触し、この外側領域17bがエッチング液から保護される。このように、内側領域17a及び外側領域17bは純水により保護されているため、万が一、エッチング液がリング状凹部21bから飛び散った場合でも、エッチングされない。   Further, the pure water stored in the circular recess 21 a comes into contact with the inner region 17 a located inside the ring-shaped region 17 of the SIMOX substrate 16, and this inner region 17 a is protected from the etching solution, and is outside the ring-shaped region 17. Pure water ejected from the plurality of ejection holes 30 is in contact with the outer region 17b located, and the outer region 17b is protected from the etching solution. Thus, since the inner region 17a and the outer region 17b are protected by pure water, even if the etching liquid scatters from the ring-shaped recess 21b, it is not etched.

なお、ここでのエッチング処理は、付着した酸化異物を除去することで足りるが、基板16裏面が面荒れしない程度であれば、図1(e)に示すように、リング状領域17に形成された酸化膜18,18aの全てを取除くまでエッチング処理してもよい。   In this case, it is sufficient to remove the adhering oxide foreign matter. However, as long as the back surface of the substrate 16 is not roughened, the etching process is performed in the ring-shaped region 17 as shown in FIG. Etching may be performed until all of the oxide films 18 and 18a are removed.

図5は本発明のエッチング装置20の写真図、図6は本発明のエッチング装置20に全面に酸化膜を有するSIMOX基板16を載せ、裏面のリング状領域17をエッチングしている状態を示す写真図、図7は、本発明のエッチング装置20を用いてSIMOX基板16裏面のリング状領域17をエッチングした後の基板16表面を示す写真図、図8は、本発明のエッチング装置20を用いてSIMOX基板16裏面のリング状領域17をエッチングした後の基板16裏面を示す写真図である。   FIG. 5 is a photograph of the etching apparatus 20 of the present invention, and FIG. 6 is a photograph showing a state in which a SIMOX substrate 16 having an oxide film is mounted on the entire surface and the ring-shaped region 17 on the back surface is etched on the etching apparatus 20 of the present invention. 7 is a photograph showing the surface of the substrate 16 after etching the ring-shaped region 17 on the back surface of the SIMOX substrate 16 using the etching apparatus 20 of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing the etching apparatus 20 of the present invention. FIG. 5 is a photograph showing the back surface of the substrate 16 after etching the ring-shaped region 17 on the back surface of the SIMOX substrate 16.

このように、この付着酸化異物除去工程で熱処理後のSIMOX基板16裏面のリング状領域17のみがエッチングされ、付着酸化異物が取り除かれていることが確認できる。   As described above, it can be confirmed that only the ring-shaped region 17 on the back surface of the SIMOX substrate 16 after the heat treatment is etched in the process of removing the attached oxidized foreign matter, and the attached oxidized foreign matter is removed.

このような構成を有するエッチング装置20を用いることで、エッチング液に高温、高濃度のフッ酸が使用可能となり、結果として、付着した酸化異物を効率よく除去することができる。   By using the etching apparatus 20 having such a configuration, high-temperature and high-concentration hydrofluoric acid can be used as the etching solution, and as a result, the attached oxide foreign matter can be efficiently removed.

(4)全面酸化膜除去工程
次に、図1(f)に示すように、付着酸化異物除去工程を施したSIMOX基板16の全面にエッチングを施して、熱処理により生じた全面酸化膜を除去する。この工程では従来から一般的に行われている方法により、SIMOX基板16全面の酸化膜を除去することができる。例えば、エッチング液をエッチング槽に貯留し、そこに基板16を一定時間浸漬して全面酸化膜を除去し、続いて、純水洗浄を施し、乾燥させることにより、所望のSIMOX基板を得ることができる。
(4) Entire Oxide Film Removal Step Next, as shown in FIG. 1F, the entire surface of the SIMOX substrate 16 that has been subjected to the adhered oxide foreign matter removal step is etched to remove the entire oxide film generated by the heat treatment. . In this step, the oxide film on the entire surface of the SIMOX substrate 16 can be removed by a method generally performed conventionally. For example, the desired SIMOX substrate can be obtained by storing the etching solution in an etching tank, immersing the substrate 16 in the etching tank for a certain period of time to remove the oxide film on the entire surface, followed by cleaning with pure water and drying. it can.

このように、上記各工程を経ることで、高温酸化熱処理で基板裏面に付着したリング状の酸化異物を除去して高平坦度のSIMOX基板とするため、この付着酸化異物を起因として生じていたデバイス作製時のパターニング不良を低減することができる。   In this way, through the above steps, the ring-shaped oxidized foreign matter adhering to the back surface of the substrate is removed by the high-temperature oxidation heat treatment to obtain a high flatness SIMOX substrate. Patterning defects during device fabrication can be reduced.

なお、本実施の形態では、付着酸化異物除去工程を全面酸化膜除去工程の前に行う例で説明したが、全面酸化膜除去工程の前に行ってもよい。   In this embodiment, the example in which the adhered oxide foreign matter removing step is performed before the entire surface oxide film removing step has been described, but it may be performed before the entire surface oxide film removing step.

しかし、SIMOX基板裏面の品質を考慮すると、付着酸化異物除去工程を全面酸化膜除去工程の前に行った場合、裏面の清浄度が高くなるため、付着酸化異物除去工程に続いて全面酸化膜除去工程を行う順番とすることが好ましい。   However, in consideration of the quality of the back surface of the SIMOX substrate, if the attached oxide foreign matter removing step is performed before the entire oxide film removing step, the cleanliness of the back surface is increased. It is preferable to set the order of performing the steps.

また、付着酸化異物除去工程を全面酸化膜除去工程の前に行った場合、この付着酸化異物除去工程で表面側へ液跳ねや汚れの付着を生じたとしても、表面側は未だ酸化膜が形成された状態であるため、表面品質の悪化を極めて少なくすることができるため、付着酸化異物除去工程に続いて全面酸化膜除去工程を行う順番とすることが好ましい。   In addition, when the adhered oxide foreign matter removal process is performed before the entire oxide film removal process, even if liquid splash or dirt adheres to the surface side in this adhered oxide foreign matter removal process, an oxide film is still formed on the surface side. In this state, the deterioration of the surface quality can be extremely reduced. Therefore, it is preferable that the entire oxide film removing step is performed after the attached oxide foreign matter removing step.

本発明のエッチング装置は、SIMOX基板の製造方法での使用に限らず、高温酸化熱処理時が必要なプロセス後のエッチングに使用することができる。   The etching apparatus of the present invention is not limited to use in a method for manufacturing a SIMOX substrate, but can be used for post-process etching that requires high-temperature oxidation heat treatment.

本発明のSIMOX基板の製造プロセスを示す工程図。The process figure which shows the manufacturing process of the SIMOX board | substrate of this invention. 本発明のエッチング装置の上面図。The top view of the etching apparatus of this invention. 図2のA−B−C線断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-B-C in FIG. 2. 本発明のエッチング装置を用いて付着酸化異物除去工程を施したときのエッチング液と純水の流れを示す概略図。Schematic which shows the flow of an etching liquid and a pure water when performing the adhesion oxidation foreign material removal process using the etching apparatus of this invention. 本発明のエッチング装置を示す写真図。The photograph figure which shows the etching apparatus of this invention. 本発明のエッチング装置に全面に酸化膜を有するSIMOX基板を載せ、裏面のリング状領域をエッチングしている状態を示す写真図。The photograph figure which shows the state which mounted the SIMOX board | substrate which has an oxide film on the whole surface in the etching apparatus of this invention, and etched the ring-shaped area | region of the back surface. 本発明のエッチング装置を用いてSIMOX基板裏面のリング状領域をエッチングした後の基板表面を示す写真図。The photograph figure which shows the board | substrate surface after etching the ring-shaped area | region of the back surface of a SIMOX board | substrate using the etching apparatus of this invention. 本発明のエッチング装置を用いてSIMOX基板裏面のリング状領域をエッチングした後の基板裏面を示す写真図。The photograph figure which shows the board | substrate back surface after etching the ring-shaped area | region of the SIMOX board | substrate back surface using the etching apparatus of this invention. 一般的なSIMOX基板の製造プロセスを示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing process of a general SIMOX substrate. 熱処理支持具としてウェーハとの接触部にシリコンリングを用いた場合の従来のSIMOX基板の製造プロセスを示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing process of the conventional SIMOX board | substrate at the time of using a silicon ring for a contact part with a wafer as a heat processing support tool.

符号の説明Explanation of symbols

11 酸素イオン
12 シリコンウェーハ
13 埋込み酸化膜
14 SOI層
15 ウェーハ支持具
15a シリコンリング
16 SIMOX基板
17 リング状領域
18 酸化膜
19 支持基板
20 エッチング装置
21 ベース
21a 円形凹部
21b リング状凹部
22 第1周壁
23 第2周壁
24 ウェーハサポート
25 水供給孔
26 エッチング液供給孔
27 エッチング液排出孔
28 第1貫通孔
29 第2貫通孔
30 噴出孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Oxygen ion 12 Silicon wafer 13 Embedded oxide film 14 SOI layer 15 Wafer support 15a Silicon ring 16 SIMOX substrate 17 Ring-shaped area | region 18 Oxide film 19 Support substrate 20 Etching apparatus 21 Base 21a Circular recessed part 21b Ring-shaped recessed part 22 1st surrounding wall 23 Second peripheral wall 24 Wafer support 25 Water supply hole 26 Etch solution supply hole 27 Etch solution discharge hole 28 First through hole 29 Second through hole 30 Ejection hole

Claims (4)

シリコンウェーハの内部に酸素イオンを注入するイオン注入工程と、
前記ウェーハをシリコンリング上に載置して熱処理を施し前記ウェーハ表面から所定の深さの領域に埋込み酸化膜を形成することにより前記埋込み酸化膜上のウェーハ表面にSOI層を形成してSIMOX基板を作製し更に全面に酸化膜を形成する熱処理工程と、
前記熱処理したSIMOX基板をシリコンリングから降ろした後、前記SIMOX基板の全面にエッチングを施して前記熱処理により生じた酸化膜を除去する全面酸化膜除去工程と
を含むSIMOX基板の製造方法において、
前記全面酸化膜除去工程の前、或いは後に、
前記全面に酸化膜を有するSIMOX基板裏面の熱処理工程時におけるシリコンリングとの接触部分を含むリング状領域をエッチングし、前記ウェーハと前記シリコンリングとの接触状態で熱処理したことに起因して生じた付着酸化異物を除去する工程を更に含む
ことを特徴とするSIMOX基板の製造方法。
An ion implantation process for implanting oxygen ions into the silicon wafer;
The wafer is placed on a silicon ring and subjected to a heat treatment to form a buried oxide film in a region at a predetermined depth from the wafer surface, thereby forming an SOI layer on the wafer surface on the buried oxide film to form a SIMOX substrate. A heat treatment step of forming an oxide film on the entire surface, and
A method of manufacturing a SIMOX substrate, comprising: removing the oxide film generated by the heat treatment by removing the oxide film generated by the heat treatment by removing the heat-treated SIMOX substrate from the silicon ring and then etching the entire surface of the SIMOX substrate;
Before or after the entire surface oxide film removing step,
This was caused by etching the ring-shaped region including the contact portion with the silicon ring during the heat treatment process on the back surface of the SIMOX substrate having the oxide film on the entire surface, and performing the heat treatment in the contact state between the wafer and the silicon ring. A method for producing a SIMOX substrate, further comprising the step of removing adhering oxidized foreign matter.
熱処理時にシリコンウェーハを前記ウェーハ裏面でシリコンリングにより支持した後、前記熱処理後の酸化膜を有するウェーハ裏面における前記リングとの接触部分を含むリング状領域をエッチングする装置であって、
水平に設置される円盤状のベースと、
前記ベース上面にベース中心部からベース外周部に向かって互いに同一高さで同心円状に設けられた第1及び第2周壁と、
前記ベース外周部に立設され前記ウェーハ裏面を前記第1及び第2周壁の各上端より0.5〜3mm離した状態で前記ベース上面に対向するように前記ウェーハを支持する複数のウェーハサポートと、
前記ベース中央に設けられ前記第1周壁で囲まれた円形凹部に純水を供給するための水供給孔と、
前記第1周壁と第2周壁の間のベースに設けられ両周壁で囲まれたリング状凹部にエッチング液を供給するためのエッチング液供給孔と前記リング状凹部に貯えられたエッチング液を排出するためのエッチング液排出孔と、
前記第1周壁内部に鉛直方向に貫通して設けられ前記円形凹部及びリング状凹部からオーバーフローする純水の全部とエッチング液の一部を排出する複数の第1貫通孔と、
前記第2周壁内部に鉛直方向に貫通して設けられ前記リング状凹部からオーバーフローするエッチング液の一部を排出する複数の第2貫通孔と、
前記第2周壁の外側のベースに設けられ前記第2周壁より高く純水を噴出するための複数の噴出孔と
を備え、
前記複数のウェーハサポートに水平に支持されたウェーハ裏面のリング状領域に前記リング状凹部に貯えられたエッチング液を接触させて前記リング状領域をエッチングし、前記ウェーハと前記シリコンリングとの接触状態で熱処理したことに起因して生じた付着酸化異物を除去し、前記ウェーハ裏面のリング状領域の内側領域を前記円形凹部に貯えられた純水に接触させて前記内側領域を前記エッチング液から保護し、かつ前記ウェーハ裏面のリング状領域の外側領域に前記複数の噴出孔から噴出する純水を接触させて前記外側領域を前記エッチング液から保護するように構成された
ことを特徴とするエッチング装置。
An apparatus for etching a ring-shaped region including a contact portion with the ring on the wafer back surface having the oxide film after the heat treatment after the silicon wafer is supported on the back surface of the wafer by a silicon ring during the heat treatment,
A disc-shaped base installed horizontally;
First and second peripheral walls provided concentrically at the same height from the center of the base toward the outer periphery of the base on the upper surface of the base;
A plurality of wafer supports that are erected on the outer periphery of the base and support the wafer so as to face the upper surface of the base in a state where the back surface of the wafer is separated from each upper end of the first and second peripheral walls by 0.5 to 3 mm; ,
A water supply hole for supplying pure water to a circular recess provided in the center of the base and surrounded by the first peripheral wall;
An etching solution supply hole for supplying an etching solution to a ring-shaped recess provided on a base between the first and second peripheral walls and surrounded by both peripheral walls and an etching solution stored in the ring-shaped recess are discharged. Etching solution discharge hole for,
A plurality of first through holes for exhausting all of the pure water overflowing from the circular recess and the ring-shaped recess and a part of the etching solution, which are provided through the first peripheral wall in the vertical direction;
A plurality of second through-holes that are provided through the second peripheral wall in the vertical direction and discharge a part of the etchant overflowing from the ring-shaped recess;
A plurality of ejection holes provided on the outer base of the second peripheral wall for ejecting pure water higher than the second peripheral wall;
Etching the ring-shaped region by contacting an etching solution stored in the ring-shaped recess with a ring-shaped region on the back surface of the wafer horizontally supported by the plurality of wafer supports, and the contact state between the wafer and the silicon ring The attached oxidized foreign matter generated due to the heat treatment is removed, and the inner region of the ring-shaped region on the back surface of the wafer is brought into contact with pure water stored in the circular recess to protect the inner region from the etching solution. And an etching apparatus configured to protect the outer region from the etching solution by bringing pure water ejected from the plurality of ejection holes into contact with an outer region of the ring-shaped region on the back surface of the wafer. .
エッチング液排出孔から排出されたエッチング液をポンプによりエッチング液供給孔に供給してエッチング液を循環使用する請求項2記載のエッチング装置。   3. The etching apparatus according to claim 2, wherein the etching solution discharged from the etching solution discharge hole is supplied to the etching solution supply hole by a pump and the etching solution is circulated for use. エッチング液を循環する流路にエッチング液を25〜45℃に温めるヒータを備えた請求項2又は3記載のエッチング装置。   4. The etching apparatus according to claim 2, further comprising a heater for heating the etching solution to 25 to 45 [deg.] C. in the flow path for circulating the etching solution.
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