JPH0750234A - 半導体ウェーハ製造装置および製造方法 - Google Patents

半導体ウェーハ製造装置および製造方法

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JPH0750234A
JPH0750234A JP21104393A JP21104393A JPH0750234A JP H0750234 A JPH0750234 A JP H0750234A JP 21104393 A JP21104393 A JP 21104393A JP 21104393 A JP21104393 A JP 21104393A JP H0750234 A JPH0750234 A JP H0750234A
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JP
Japan
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wafer
thickness
silicon wafer
soi
bonded soi
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JP21104393A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Furukawa
弘 古川
Hiroaki Yamamoto
博昭 山本
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Sumco Techxiv Corp
Original Assignee
Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常のシリコンウェーハあるいは接着SOI
ウェーハのSOI層の高平坦度化を実現することができ
るような半導体ウェーハ製造装置および製造方法を提供
する。 【構成】 静電容量型厚さ測定機を用いて、研磨済みの
シリコンウェーハ1を3.8mmφ角ごとに厚さ測定
し、測定位置ごとの厚さデータを記憶させる。次に、厚
さ測定済みのシリコンウェーハ1をヒータ2により90
0〜1200°Cに加熱し、厚さの厚い部分1aのみに
ノズル3から酸素を噴出させて部分酸化させる。酸素噴
出位置および噴出時間は前記測定データに基づいて制御
される。厚い部分1aの部分酸化がすべて完了したらヒ
ータ2の電源を切り、シリコンウェーハ1を常温まで冷
却した後、希釈したふっ化水素酸に浸漬して洗浄し、酸
化膜を除去する。前記酸化、洗浄に代えて、厚い部分1
aのみにエッチング液を噴射する方法を用いてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハの製造
装置および製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】次世代メモリー素子に使用されるシリコ
ンウェーハの要求品質の一つに超平坦化がある。前記ウ
ェーハは、単結晶インゴットをスライシングした後、ラ
ッピング、面取り、化研、研磨などの各工程を経て表面
が平坦化される。また、2枚のシリコンウェーハの間に
絶縁層を介在させ、直接接着技術により接着して得られ
る接着SOIウェーハは、ICの高耐圧化、高速化、高
信頼性化を実現させる方法として注目されている。前記
接着SOIウェーハは、2枚のシリコンウェーハのう
ち、上側のウェーハの表面を酸化して酸化膜SiO2
形成させ、この上側のウェーハすなわちSOIウェーハ
と、下側のウェーハすなわちベースウェーハとを洗浄処
理した上、常温で貼り合わせる。これを800〜110
0°C程度の高温で熱処理すると、前記上側のシリコン
ウェーハと下側のシリコンウェーハとは酸化膜SiO2
を介して完全に接着する。次に、酸化膜SiO2 が形成
されたSOIウェーハを、たとえば平面研削盤を用いて
荒研削および仕上げ研削し、更に研磨によりSOIウェ
ーハを所定の厚さに薄膜化する。このような手順によ
り、SOIウェーハとベースウェーハとの間に絶縁層す
なわち酸化膜SiO2 を介在させたSOI半導体基板が
製造される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】6インチのシリコンウ
ェーハにおける研磨後の平坦度の値は、通常、TTV=
1.0〜2.0μm、LTV=0.30〜0.50μm
(20mm角)である。このような平坦度では、将来的
に要求される品質を満足することができない。また、接
着SOIウェーハの場合は、SOI層についてその厚さ
の大部分を研削および研磨により除去し、1μmないし
それ以下の層を素子形成層として均一な厚さに残さなけ
ればならないが、これは極めて困難である。特に、素子
形成層の厚さむらが大きく、±0.5μm程度の精度で
あるため、SOI半導体基板の製造歩留りが低い。な
お、この問題を解決する手段として、米国のHUGHE
S社が開発したPACE法(plasma assis
ted chemical etching法)が知ら
れている。PACE法では、SOI層のマッピング(6
4×64points)を行い、得られたデータに基づ
いて部分的にプラズマエッチングを施すことにより、±
0.01μmの高い加工精度が得られる。
【0004】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたものであり、PACE法に代わる方法で、通常のシ
リコンウェーハあるいは接着SOIウェーハのSOI層
の高平坦度化を実現することができるような半導体ウェ
ーハの製造装置ならびに製造方法を提供することを目的
としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体ウェーハの製造装置の第1は、
研磨済みのシリコンウェーハまたは接着SOIウェーハ
を載置するサセプタと、前記ウェーハを加熱するヒータ
と、前記ウェーハに酸素を噴射する1個または複数個の
ノズルと、前記ノズルの移動・停止および停止位置にお
ける酸素噴出量を制御する制御装置とを備える構成と
し、このような製造装置を用いる半導体ウェーハの製造
方法は、研磨済みのシリコンウェーハまたは接着SOI
ウェーハに対し、ウェーハ面内の厚さまたは接着SOI
ウェーハのSOI層の厚さの測定およびマッピングを行
い、厚い部分のみを酸化した上、希釈したふっ化水素酸
を用いて酸化膜を除去することによって高平坦度のシリ
コンウェーハまたは接着SOIウェーハを得る構成と
し、このような構成において、高温の雰囲気内に設置し
た研磨済みのシリコンウェーハの厚い部分または接着S
OIウェーハのSOI層の厚い部分に1個または複数個
のノズルから酸素を噴射して、前記厚い部分のみを酸化
することを特徴としている。また、本発明に係る半導体
ウェーハの製造装置の第2は、研磨済みのシリコンウェ
ーハまたは接着SOIウェーハを載置するサセプタと、
前記ウェーハにエッチング液を噴射する1個または複数
個のスプレーノズルと、前記ノズルの移動・停止および
停止位置におけるエッチング液噴出量を制御する制御装
置とを備える構成とし、このような製造装置を用いる半
導体ウェーハの製造方法は、研磨済みのシリコンウェー
ハまたは接着SOIウェーハに対し、ウェーハ面内の厚
さまたは接着SOIウェーハのSOI層の厚さの測定お
よびマッピングを行い、厚い部分のみにエッチング液を
噴射することによって高平坦度のシリコンウェーハまた
は接着SOIウェーハを得ることを特徴としている。
【0006】
【作用】上記構成によれば、通常のシリコンウェーハま
たは接着SOIウェーハを研磨した後、ウェーハ面内の
厚さまたは接着SOIウェーハのSOI層の厚さの測定
およびマッピングを行い、本発明の第1の半導体ウェー
ハ製造装置を用いて厚い部分のみを酸化した上、希釈し
たふっ化水素酸を用いて酸化膜を除去することとし、あ
るいは本発明の第2の半導体ウェーハ製造装置を用いて
厚い部分のみにエッチング液を噴射することとしたの
で、これらの処理を行うことにより、前記厚い部分のみ
が除去されて高平坦度のシリコンウェーハまたは接着S
OIウェーハを得ることができる。
【0007】
【実施例】以下に本発明に係る半導体ウェーハの製造方
法の実施例について、図面を参照して説明する。図1
は、請求項1、請求項2および請求項3に基づくシリコ
ンウェーハの部分酸化工程を説明する模式図である。研
磨済みのシリコンウェーハについて、たとえば静電容量
型厚さ測定機を用いて約3.8mmφごとに厚さを測定
し、測定位置ごとの厚さデータが記憶される。本実施例
で使用した6インチウェーハの研磨後の厚さ測定結果に
よると、TTV≒1.7μm、LTV≒0.5μmであ
った。次に図1に示すように、厚さ測定済みのシリコン
ウェーハ1を図示しないサセプタに載置し、ヒータ2に
より900〜1200°Cに加熱した後、厚さの厚い部
分1aのみにノズル3から酸素を噴出させて部分酸化さ
せる。前記ノズル3の噴口直径は0.2〜1.0mmと
し、酸素噴出位置および噴出時間は前記測定データに基
づいて制御される。厚い部分1aの部分酸化がすべて完
了したらヒータ2の電源を切り、シリコンウェーハ1を
常温まで冷却した後、希釈したふっ化水素酸に浸漬して
洗浄し、酸化膜を除去する。接着SOIウェーハのSO
I層の部分酸化の場合も、前記と同様に行う。
【0008】上記部分酸化に当たり、1個のノズルを用
い、厚さ測定済みのシリコンウェーハの厚さの厚い部分
に順次ノズルを移動させる酸化方法と、複数個のノズル
を設けてこれらのノズルを厚さ測定データに基づいて制
御することにより、複数箇所を同時に酸化する方法とが
あり、いずれの方法を用いてもよい。また、酸化膜の除
去に当たって、希釈したふっ化水素酸に緩衝剤としてふ
っ化アンモニウムを加えたものを用いてもよい。
【0009】図2は、請求項4および請求項5に基づく
接着SOIウェーハのSOI層のジェットエッチング工
程を説明する模式図である。同図において4は接着SO
Iウェーハ、4aはSOI層、4bは絶縁層、4cはベ
ースウェーハである。SOI層4aを平面研削後研磨し
て1〜3μmの厚さに加工し、赤外干渉法、FTG法な
どにより厚さ測定を行う。研磨後のSOI層4aはTT
V≒2μmであり、厚さむらが大きい。前記測定はたと
えば50×50pointsとし、マッピングをとる。
次に図2に示すように、接着SOIウェーハ4のSOI
層4aの厚い部分4dにスプレーノズル5からエッチン
グ液を噴射して局所的にエッチングする。スプレーノズ
ル5の噴口直径は1〜10mmとし、エッチング液には
アンモニア水+過酸化水素水を使用した。このような工
程を経て最終的にはSOI層4aの厚さむらを±0.0
5μm以下に抑えることができた。通常のシリコンウェ
ーハに対するエッチングも、前記と同様に行う。
【0010】シリコンウェーハ、接着SOIウェーハの
厚さむらについて、従来の研磨による方法で得られたウ
ェーハと、本発明による部分酸化工程またはジェットエ
ッチング工程を追加して得られたウェーハとを比較した
結果を表1に示す。本発明による半導体ウェーハ製造装
置および製造方法を用いることにより、シリコンウェー
ハ、接着SOIウェーハの高平坦度化を実現することが
できる。
【0011】
【表1】
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
常のシリコンウェーハまたは接着SOIウェーハを従来
の手順に従って研削、研磨した後、ウェーハ面内の厚さ
または接着SOIウェーハのSOI層の厚さの測定およ
びマッピングを行い、厚い部分のみを酸化またはエッチ
ングにより除去する工程を追加することにしたので、こ
のような工程を経て得られた製品は厚さおよび平坦度の
精度が極めて高い。従って、次世代メモリー素子に使用
されるシリコンウェーハまたは接着SOIウェーハに要
求される超平坦化あるいはSOI層の超薄膜化を達成す
ることができ、製造の歩留りを向上させることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1、請求項2および請求項3に基づくシ
リコンウェーハの部分酸化工程を説明する模式図であ
る。
【図2】請求項4および請求項5に基づく接着SOIウ
ェーハのSOI層のジェットエッチング工程を説明する
模式図である。
【符号の説明】
1 シリコンウェーハ 1a,4d 厚い部分 2 ヒータ 3 ノズル 4 接着SOIウェーハ 4a SOI層 5 スプレーノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/12 Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研磨済みのシリコンウェーハまたは接着
    SOIウェーハを載置するサセプタと、前記ウェーハを
    加熱するヒータと、前記ウェーハに酸素を噴射する1個
    または複数個のノズルと、前記ノズルの移動・停止およ
    び停止位置における酸素噴出量を制御する制御装置とを
    備えていることを特徴とする半導体ウェーハ製造装置。
  2. 【請求項2】 研磨済みのシリコンウェーハまたは接着
    SOIウェーハに対し、ウェーハ面内の厚さまたは接着
    SOIウェーハのSOI層の厚さの測定およびマッピン
    グを行い、厚い部分のみを酸化した上、希釈したふっ化
    水素酸を用いて酸化膜を除去することによって高平坦度
    のシリコンウェーハまたは接着SOIウェーハを得るこ
    とを特徴とする半導体ウェーハ製造方法。
  3. 【請求項3】 高温の雰囲気内に設置した研磨済みのシ
    リコンウェーハの厚い部分または接着SOIウェーハの
    SOI層の厚い部分に1個または複数個のノズルから酸
    素を噴射して、前記厚い部分のみを酸化することを特徴
    とする請求項2の半導体ウェーハ製造方法。
  4. 【請求項4】 研磨済みのシリコンウェーハまたは接着
    SOIウェーハを載置するサセプタと、前記ウェーハに
    エッチング液を噴射する1個または複数個のスプレーノ
    ズルと、前記ノズルの移動・停止および停止位置におけ
    るエッチング液噴出量を制御する制御装置とを備えてい
    ることを特徴とする半導体ウェーハ製造装置。
  5. 【請求項5】 研磨済みのシリコンウェーハまたは接着
    SOIウェーハに対し、ウェーハ面内の厚さまたは接着
    SOIウェーハのSOI層の厚さの測定およびマッピン
    グを行い、厚い部分のみにエッチング液を噴射すること
    によって高平坦度のシリコンウェーハまたは接着SOI
    ウェーハを得ることを特徴とする半導体ウェーハ製造方
    法。
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