JPH02211617A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ランプを用いてＳｏｌウェハーを作製する半導体装置の
製造方法に関し。

反りの発生がないＳＯＩウェハーの作製を可能とするこ
とを目的とし。

ＳＯＩ形成用ウェハーの絶縁膜上に単結晶を形成する半
導体装置の製造方法において、前記ＳＯＩ形成用ウェハ
ーの絶縁膜上に多結晶膜を形成する工程と、光を発する
ランプと前記ＳＯＩ形成用ウェハーとの間に前記ランプ
からの光を部分的に遮断するように設けられたスリット
を介して前記多結晶膜に光を照射する工程とを有するよ
うに構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に関し、更に詳しくは、
ランプを用いてｓｏＩウェハーを作製する半導体装置の
製造方法に関する。

Ｓ　ＯＩ　（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏ
ｒ）ウェハーの作製装置には、良質なシリコン単結晶を
絶縁膜上に生成できることが要求される。

ＳＯＩウェハーの作製方法としては、絶縁膜上に堆積し
た多結晶シリコンをレーザ等で単結晶化する方法、２枚
のウェハーを張り合わせる方法等が提案されているが１
品質やスループットの点で問題がある。これに対して集
光ランプアニール法は、大面積の単結晶化が可能であり
高い処理能力がある等の長所を有する。

〔従来の技術〕

第７図および第８図は従来技術説明図であり従来の集光
ランプアニール法を示している。

第７図において、】はランプ、２はＳ０１形成用ウエハ
ー、４は楕円筒ミラー、２１はメルトゾーンである。

ランプ１は線状タングステンランプからなり。

一対設けられる。一対のランプ１．１の光は、各々楕円
筒ミラー４，４によって、ＳＯＩ形成用ウェハー２の表
裏に集光される。

即ち、１つのランプ１の集光形状は、第８図図示の如く
になる。そして、一対のランプｊの焦点が一致する（第
７図）ようにされ、この焦点にＳＯＩ形成用ウェハー２
．特にその５ｉ０２等の絶縁膜上の多結晶シリコンの位
置が合わせられる。

これによって、多結晶シリコンの一部が帯状に熔融し、
メルトゾーン２１が生じる。

ランプ１の光の照射と共に、第７図図示の矢印方向にＳ
ｏｌ形成用ウェハー２を移動しくランプ１によりＳＯＩ
形成用ウェハー２を走査し）、メルトゾーン２１をＳｏ
ｌ形成用ウェハー２の−◇：１１１側から他端側まで移
動させる。

この方法によれば、大面積（５ｍｍｘ５ｍｍ程度）の単
結晶化が可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の従来技術によれば、他の方法によるよりも大面積
の単結晶化及び高処理能力ではあるものの、Ｓ０１形成
用ウエハー２に反りが生じてしまう、という問題があっ
た。

即ち、第９図に図示の如く２本来平板状であるべきＳｏ
ｌ形成用ウェハー２が、集光ランプアニールを経験する
ことによって許容できない程の反りを生じてしまう。こ
の反りは、ＳＯＩ形成用ウェハー２のうち、シリコン半
導体基板が反ることによって生ずる。ＳＯ■形成用ウェ
ハー２の径が１００ｍｍである時、この反りの量は６ｍ
ｍないし１５ｍｍ程度にまで達する。このため、シリコ
ン半導体基板中には欠陥が生じ、素子の形成が困難にな
る。

本発明は１反りの発生がないＳｏｌウェハーの作製を可
能とした半導体製造装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図であり９本発明に用いるの
製造装置、即ち、集光ランプアニール装置を示している
。

第１回において、１はランプ、２はＳＯＩ形成用ウェハ
ー、３ばスリット、４は楕円筒ミラー５はウェハー載置
台、６はＸ移動機構２７はＹ移動機構である。

ランプ１は、線状とされたタングステンランプからなり
、ウェハー載置台（ステージ）５の上下に一対設けられ
る。ランプ１から発せられた光は。

Ｓｏｌ形成用ウェハー２に照射される。この時。

一対のランプ１の光は、各々楕円筒ミラー４により、Ｓ
ｏｌ形成用ウェハー２の表裏に集光される。

ここで、一対のランプ１の光の焦点は、楕円筒ミラー４
によって、共に、Ｓｏｌ形成用ウェハ２、特に、その絶
縁膜上の単結晶化すべき層（再結晶層）に結ぶようにさ
れる。換言すれば、そのような位置にＳｏＩ形成用ウェ
ハー２が位置されるように、ウェハー載置台５が設けら
れる。

スリット３は、一対のランプ１とＳＯＩ形成用ウェハー
２又はウェハー載置台５との間の少なくとも一方に設け
られ、少なくとも一方のランプ１からの光がＳＯＩ形成
用つ５エバー２に照射されるのを部分的に遮断する。ス
リン！・３は９例えば。

Ｓｏｌ形成用ウェハー２の再結晶層が形成されている側
に対応するランプ１の光を部分的に遮断するように設け
られる。スリット３は、その寸法ｄがＳＯＩ形成用ウェ
ハー２の径φに対して所定の関係となるようにされた間
隙を持つ。

ランプ１の光の照射と共に、Ｓ○■形成用ウェハー２を
所定の方向（Ｘ方向）に移動するために。

ウェハー載置台５にはＸ移動機構（Ｘテーブル）６が付
設される。ここで、Ｘ方向は、第７図図示と同一の方向
である。

一方、スリット３の所定の方向（Ｘ方向）への移動を可
能とするために、スリット３にはＹ移動機構（Ｙテーブ
ル）７が付設される。ここで、Ｘ方向はＸ方向と直角の
方向とされる。

〔作用〕

第２図及び第３図は本発明の作用説明図である。

本発明者が行った実験によれば、ＳＯＩ形成用ウェハー
２の反りは、Ｓｏｌ形成用ウェハー２の径φとメルトゾ
ーン２１の幅ａとの関係が所定のものとなった場合に生
じる。

今、第２図（Ａ）図示の如＜、Ｓｏｌ形成用ウェハー２
の径をφとし、メルトゾーン２１の幅をａとする。即ち
、Ｘ移動機構６によりＳｏｌ形成用ウェハー２をＸ方向
に移動するのに伴い１幅ａのメルトゾーン２１は、Ｘ方
向と逆の方向に移動する。

径φに対する幅ａの比の変化がＳＯＩ形成用ウェハー２
の反りにどのように影響するかについて調べたところ、
第２図（Ｂ）に示す如き結果を得た。（径φは１００ｍ
ｒｎで一定とし１幅ａを変化させている。） 第２図（Ｂ）から。

２ａ〉φ の場合には３０１形成用ウエハー２は反り２ａ＜φ の場合にはＳＯＩ形成用ウェハー２は反らないというこ
とがわかる。

本発明は以上の知見に基づいてなされたものであり、従
って、スリット３の間隙の寸法ｄはＳｏｌ形成用ウェハ
ー２の径によって定まる。即ち１幅ａと寸法ｄとが等し
いとすると１寸法は。

ｄくφ／２を満たす値とされる。ここで、言うまでもな
く１寸法ｄは、スリット３の間隙のＸ方向に垂直な方向
（Ｘ方向）の幅を規定するものである。

以上の如きスリット３を設けることにより、ランプ１の
光の集光形状は、第３図図示の如くになる。即ち、スリ
ット３の間隙を通過した光はＳＯＩ形成用ウェハー２に
達し１幅ａ　　（＝ｄ＜φ／２）のメルトゾーンを生じ
る。一方、スリット３により、ランプ１の光は部分的に
遮断され、ＳＯＩ形成用ウェハー２に達しない。これに
より、メルトゾーンの幅ａがφ／２以下とされる。

以上により、第２図（Ｂ）図示の関係に従って反りのな
いＳＯＩウェハーが得られる。

〔実施例〕

第４図はスリット構成図である。

スリット３ば、ランプ１の光によって高温に加熱される
ため、タングステン等の高融点金属で形成され、冷却水
を内部に循環して水冷するためのパイプ８が付設されて
いる。

スリット３の間隙の寸法ｄは、前述の如くφ／２より小
さい値とされる。また２間隙と間隙との間の寸法ｄ’　
　（ランプ１の光が遮断されるＸ方向の幅）は、ｄと等
しくされる。寸法ｄは、ランプ１の光がコヒーレントで
はなく、ＳＯＩ形成用ウェハー２毎に反りにバラツキが
あり、また第２図（Ｂ）からも判るようにφ／２に近い
値では反りが大きいことから、φ／２よりも十分率さい
値とすることが好ましい。

第５図は実施例説明図であり１本発明に係る半導体装置
の製造方法によりＳＯＩ形成用ウェハー２の単結晶化を
行った例を示している。

ＳＯＩ形成用ウェハー２のスキャン速度（Ｘ移動機構６
によるＸ方向の移動速度）は０．１〜４．０ｍｍ／ｓｅ
ｃ、　ランプ１の光のパワー密度（焦点上）は５０　Ｑ
ｗ／ｃｍ２．スリット３の間隙の寸法ｄはｌＱｍｍ、ｓ
ＯＩ形成用ウェハー２の径φは１００ｍｍとした。

まず、第５図（Ａ）図示の如きＳＯＩ形成用ウェハー２
が用意される。ＳＯＩ形成用ウェハー２は２例えばシリ
コン半導体基板２２と、この主表面に形成された５ｉＯ
ｚ膜の如き絶縁膜２３と、この上に形成された多結晶シ
リコン層２４とからなる。

このＳＯＩ形成用ウェハー２を、第１図図示の集光ラン
プアニール装置のウェハー載置台５上に多結晶シリコン
層２４がスリット３に対向するように載置する。そして
、第５図（Ｂ）図示の如く。

１回目のスキャンを行うことによって、多結晶シリコン
層２４の一部の領域２４−１が単結晶化（再結晶化）さ
れる。この時、スリット３の位置は固定されており、一
方、Ｓ○■形成用ウェハー２はＸ移動機構６によってＸ
方向に移動させられる。これにより、スリット３の間隙
に対応して生じるメルトゾーン２】が、その幅ｄを保っ
たままＸ方向に移動し、この結果１図示の如く領域２４
１が再結晶化される。

次に、第５図（Ｃ）に図示の如く、２回目のスキャンを
行うことによって、多結晶シリコン層２４の残りの領域
２４−２が再結晶化される。即ち、２回目のスキャンに
先立って、Ｙ移動機構７により、スリット３がＹ方向に
距離ｄだけ移動される。これにより、１回目のスキャン
で再結晶化されなかった領域２４−２が再結晶化され、
半導体層２４の全体の再結晶化が完了する。

第６図図示の例においては、１回目のスキャンによって
単結晶化される領域２４−３が、同図（Ａ）図示の如く
になる。即ち、１回目のスキャンにおいて、当該スキャ
ンのためにＳＯＩ形成用ウェハー２をＸ移動機構６によ
り前記速度でＸ方向に移動すると共に、スリット３をＹ
移動機構７により所定時間毎にＹ方向に移動している。

このスリット３の移動は、スキャン速度に対して十分高
速で行なわれ、その距離はｄとされる。次に第６図（Ｂ
）図示の如く、２回目のスキャンを行って、領域２４−
４が再結晶化される。この時もＳＯＩ形成用ウェハー２
のＸ方向への移動中に所定時間毎にスリット３のＹ方向
への移動が行なねれる。これにより５多結晶シリコンＪ
ｉ２４の全体の再結晶化が完了する。

〔発明の効果〕

以上説明したように９本発明によれば、ランプを用いて
Ｓｏｌウェハーを作製する半導体装置の製造方法におい
て、ＳＯＴ形成用ウェハーの径に対して所定の関係にあ
る寸法の間隙を有するスリットを設けることにより、ラ
ンプからの光を部分的に遮断してメルトゾーンの幅をＳ
ｏｌ形成用ウェハーの径に対して所定の関係を有するよ
うにしているので９反りのないＳｏｌウェハーを作製す
ことができる。

第８図は従来技術説明図（その２） 第９図は従来技術の問題点説明図である。

図中 １はランプ、２はＳＯＩ形成用ウェハー、３はスリット
、４は楕円筒ミラー、５ばウェハー載置台、６はＸ移動
機構、７はＹ移動機構である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳＯＩ形成用ウェハー（２）の絶縁膜上に単結晶
   を形成する半導体装置の製造方法において、前記ＳＯＩ
   形成用ウェハー（２）の絶縁膜上に多結晶膜を形成する
   工程と、 光を発するランプ（１）と前記ＳＯＩ形成用ウェハー（
   ２）との間に前記ランプ（１）からの光を部分的に遮断
   するように設けられたスリット（３）を介して前記多結
   晶膜に光を照射する工程 とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）前記スリット（３）を所定の方向に移動させる ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法
   。