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JPH11214368A - ウェーハの平坦化方法とその装置 - Google Patents

ウェーハの平坦化方法とその装置

Info

Publication number
JPH11214368A
JPH11214368A JP3045498A JP3045498A JPH11214368A JP H11214368 A JPH11214368 A JP H11214368A JP 3045498 A JP3045498 A JP 3045498A JP 3045498 A JP3045498 A JP 3045498A JP H11214368 A JPH11214368 A JP H11214368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
thickness
stage
etching
head nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3045498A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Yamamoto
一弘 山本
Shinichi Tomita
真一 冨田
Hideki Nishihata
秀樹 西畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP3045498A priority Critical patent/JPH11214368A/ja
Publication of JPH11214368A publication Critical patent/JPH11214368A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 SOIウェーハのSOI活性層の厚さ均一性
を改善するために用いられるPACE法によるウェーハ
の平坦化方法において、ウェーハの外周部のみ活性層の
厚さが他中央部と比較して薄くなる問題を解消できる手
段。 【解決手段】 ウェーハ表面に設けた単結晶シリコン層
厚みを所定厚みにする際、被処理ウェーハを載置するス
テージに所要ウェーハ厚みに相当する深さのリセスを設
けるか、あるいは被処理ウェーハの外周に所要ウェーハ
厚みに相当する厚みのリングを配置することにより、ウ
ェーハの周縁部の該層厚みが薄くなることを防止し、高
精度の平坦度を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、シリコンウェー
ハなどのウェーハ表面を局部的にプラズマエッチングし
て所要のウェーハの平坦度を得るウェーハの平坦化方法
と装置の改良に係り、例えばウェーハ表面に設けた単結
晶シリコン層厚みを所定厚みにする際、被処理ウェーハ
を載置するステージに所要ウェーハ厚みに相当する深さ
のリセスを設けるか、同様厚みのリングを配置すること
により、ウェーハの周縁部の該層厚みが薄くなることを
防止し、高精度の平坦度を得るウェーハの平坦化方法と
その装置に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンウェーハ上に形成した酸化膜絶
縁層の上に、さらに高品質な単結晶シリコン層、すなわ
ちSOI(Silicon On Insulato
r)活性層を均一に形成した構造を有するSOIウェー
ハは素子間分離を非常に容易にするため、デバイスの高
集積化、低消費電力化、高速化が期待でき、一部では実
用化が進んでいる。
【0003】SOIウェーハのSOI活性層の厚みは、
素子構造により異なり、例えば高速用CMOSでは0.
1μmまたはそれ以下、Bi‐CMOSでは0.5〜
1.0μm、バイポーラでは1〜5μm、大電力用やセ
ンサ用として数μm以上が要求されている。
【0004】SOIウェーハを製造する方法としては種
々提案されているが、代表的なSOIウェーハとして
は、貼り合わせSOI基板とSIMOX(Separa
tion by Implanted Oxygen)
ウェーハがある。
【0005】貼り合わせ方法は、図3に示すごとく、S
OI活性層となるボンドウェーハ1を熱酸化して酸化膜
2を設け、酸化膜のないベースウェーハ3と室温で貼り
合わせた後、結合強度を高めるため結合アニールを酸化
雰囲気で行い、その後、ボンドウェーハ1を研削、研磨
により薄膜化することにより、貼り合わせSOIウェー
ハ4を作製している。
【0006】貼り合わせたボンドウェーハ1を研削、研
磨により薄膜化するため、SOI活性層が比較的厚い場
合は安定的に得られるが、0.1μmまたはそれ以下の
厚みに制御するのは困難であるとされてきた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】貼り合わせ法により得
られたSOIウェーハは、従来の研削研磨法によって表
面のSOI活性層が1〜5μmに薄膜化されるが、その
膜厚をさらに薄膜化し、膜厚の均一性を改善する方法が
求められている。
【0008】近年、シリコン層の厚い部分を局部的にエ
ッチングできる方法として、プラズマを用いたPACE
(plasma assisted chemical
etching)法が提案(特開平5−16007
4、特開平9−252100)されている。
【0009】詳述すると、従来の研削研磨法によって得
られた面の厚さむらは、可視光の干渉じまを利用して、
二次元のCCDとの組み合わせにより高速で測定が可能
であることから、図4に示すごとく、予め計測したSO
Iウェーハ4のSOI活性層の厚さ分布をコンピュータ
に入力し、厚さむらの大きさに応じて、例えば、プラズ
マを低真空で閉じ込めたヘッドノズル5に対してウェー
ハ4の移動速度を調整するもので、ヘッドノズルの直径
は精度と生産性から適宜選定される。また逆にヘッドノ
ズル5をウェーハ4上で移動させることもできる。
【0010】このPACE法は、シリコンに対して反応
ガスにSF6が使用され、一般のプラズマエッチングに
対してエッチング速度が非常に大きいこと、プラズマ発
生の真空度が高いこと、また高周波電力が極端に小さい
ため結晶にダメージを与えない点が特徴である。
【0011】このPACE技術によってSOI活性層の
厚さ均一性は大幅に改善されたが、SOIウェーハの周
縁部のみ活性層の厚さが他中央部と比較して薄くなる傾
向が見られる問題が新たに生じた。
【0012】この発明は、SOIウェーハのSOI活性
層の厚さ均一性を改善するために用いられるPACE法
によるウェーハの平坦化方法において、ウェーハの外周
部のみ活性層の厚さが他中央部と比較して薄くなる問題
を解消できるウェーハの平坦化方法とその装置の提供を
目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】発明者らは、PACE法
によるウェーハの平坦化方法において、SOIウェーハ
の周縁部のみ活性層の厚さが他中央部と比較して薄くな
る傾向について種々検討した結果、ウェーハ周縁部にお
けるエッチングレートが高くなるのは、プラズマがウェ
ーハ周縁部から離れ難くなるためであり、ヘッドノズル
とウェーハエッジとの距離がステージとの距離より小さ
いことから起こることを知見した。
【0014】発明者らは、上記の知見についてさらに検
討したところ、ウェーハ表面とステージを平面に配置で
きるように、ウェーハ厚みの分だけステージにリセスを
つけるか、あるいはウェーハ外周にその厚みと同等のリ
ングを配置することにより、ウェーハエッジでも中心部
におけるエッチングレートと同等にすることができるこ
とを知見し、この発明を完成した。
【0015】すなわち、この発明は、ノズル内部に反応
ガスを導入して発生させたプラズマにて、ヘッドノズル
と相対移動するウェーハ表面をエッチングして所要のウ
ェーハの平坦度を得るウェーハの平坦化方法において、
被処理ウェーハを載置してヘッドノズルと相対移動する
ステージに、ウェーハ表面とステージ表面が同一平面化
できるように、例えば、ウェーハの厚みをd、エッチン
グ量をrとすると、リセスの深さDがd≧D≧d−rで
あるような、少なくとも処理後の所要ウェーハ厚みに相
当する深さのリセスを設けてエッチングするか、あるい
は被処理ウェーハの外周に所要ウェーハ厚みに相当する
厚みのリングを配置してエッチングすることを特徴とす
るウェーハの平坦化方法である。
【0016】また、この発明は、被処理ウェーハを載置
してヘッドノズルと相対移動するステージを有し、ノズ
ル内部に反応ガスを導入して発生させたプラズマにて、
ヘッドノズルと相対移動するウェーハ表面をエッチング
して所要のウェーハの平坦度を得るウェーハの平坦化装
置において、ステージに所要ウェーハ厚みに相当する深
さのリセスが設けられるか、あるいはステージ上に所要
ウェーハ厚みに相当する厚みで内径が被処理ウェーハ外
径より大きなリングが設けられたことを特徴とするウェ
ーハの平坦化装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】この発明において、ウェーハの平
坦化方法は、前述の図4で説明した公知のPACE法と
呼ばれる、反応ガスを用いてウェーハ表面を局部的にプ
ラズマエッチングする方法のいずれもが採用でき、使用
するプラズマヘッドノズルや反応ガスも、シリコン基板
や種々結晶基板、ガラスなどの被処理ウェーハ種に応じ
て適宜選定され、ヘッドノズルとステージもいずれが可
動側、固定側となる構成であっても採用できる。
【0018】反応ガスには、シリコンウェーハの場合に
SF6、Cl2等、石英やガラスウェーハの場合には、C
4、C26、C38 等が使用できる。
【0019】この発明において、特徴とするステージ1
0のリセス11は、図1A,Bに示すごとく、被処理ウ
ェーハ外形と相似形で所要深さの凹部からなり、ここで
はノッチウェーハ用のリセス11であり、リセス11の
ノッチ12によりウェーハの回転などが規制されること
から、ウェーハ固定システムは不要となる。また、オリ
エンテーションフラット(OF)ウェーハの場合は、リ
セスの形状をOFウェーハに合うようにフラット部を設
けるとよい。
【0020】上記のごとく、ウェーハ固定システムは不
要であるが、さらに安定に固定するために、リセス11
の外周部の一部からスライド式のウェーハ固定システム
を取り付けることもできる。
【0021】リセス11の深さは、エッチング前にウェ
ーハ表面とステージ面が平面になっている場合、エッチ
ング完了後にウェーハ表面とステージ面が平面になって
いる場合、どちらでも、従来方法に比較して、エッジ除
外領域を小さくするのに効果がある。つまり、リセス深
さDはウェーハの厚みd、エッチング量rとすると、d
≧D≧d−rが望ましい。
【0022】また、この発明において、図1Cに示すご
とく、被処理ウェーハ4を内周部内に納めるようにした
リング20をステージ10上に載置、固定することによ
り、前述ののリセスを設けた構成と同等の作用効果、す
なわち、ウェーハエッジでも中心部におけるエッチング
レートと同等にすることができる。
【0023】ノッチウェーハ用のリングでは、被処理ウ
ェーハ外形と相似形で内周部にノッチを設けることによ
りウェーハの回転などが規制され、OFウェーハ用では
フラット部を設けることによりウェーハの固定が可能と
なる。さらに、リング20の厚みTは、リセス11の深
さと同様にd≧T≧d−rが望ましい。リング材質は、
ウェーハと同等のエッチングレートが得られるように同
材質が望ましく、シリコン、石英、SiC、さらにはス
テージと同材質を採用できる。
【0024】
【実施例】実施例1 図1A,Bに示すこの発明によるリセスを設けたステー
ジを使用し、図4に示すごとく外径が25mmのプラズ
マヘッドノズルを用いてSOIウェーハの局所プラズマ
エッチングを行い、SOI活性層の平均膜厚100nm
に対して±10nmをデバイス作製許容範囲としてウェ
ーハの平坦化を実施した。
【0025】ステージのリセス深さは、ウェーハの厚み
dが730μm、エッチング量rが3μmとして、73
0μmと727μmの2種を設定した。なお、エッチン
グ条件は、SF6=15sccm、圧力2.9Tor
r、RF Power=90Wで行った。
【0026】また、比較のため、リセスのない平面の従
来のステージを用いて同様に局所プラズマエッチングを
行いウェーハの平坦化を実施した。
【0027】図2にこの発明のリセス有りステージでプ
ラズマエッチング加工した後のSi活性層厚みの分布
(黒丸でプロット)と、従来品のリセスなしステージを
用いてプラズマエッチング加工した後のSi活性層厚の
分布(白丸でプロット)を示す。従来のステージだと、
エッジ除外領域10mmであるのに対し、リセス有りス
テージを用いるとエッジ除外領域を5mm以下にまでに
低減できる。
【0028】実施例2 図1Cに示すこの発明によるリングを載置したステージ
を使用し、図4に示すごとく外径が25mmのプラズマ
ヘッドノズルを用いてSOIウェーハの局所プラズマエ
ッチングを行い、SOI活性層の平均膜厚100nmに
対して±10nmをデバイス作製許容範囲として実施例
1と同様にウェーハの平坦化を実施した。
【0029】リングの幅は40mm、厚みは73μmと
727μmの2種を設定して実施例1と同じエッチング
条件で平坦化を実施したところ、図2と同等のSi活性
層厚の分布が得られ、エッジ除外領域を5mm以下にま
でに低減できた。
【0030】実施例3 また、SOIウェーハに代えて石英ウェーハを使用し、
反応ガスにC26を用い、リセスを設けたステージとリ
ングを載置したステージでそれぞれ同様の平坦化を実施
したところ、シリコンウェーハの場合と同様にエッチン
グレートが均一化されてエッジ除外領域を低減できた。
【0031】
【発明の効果】この発明は、PACE法によるウェーハ
の平坦化方法において、SOIウェーハの外周部のみS
OI活性層の厚さが他中央部と比較して薄くなる問題を
解消でき、SOI活性層の厚み分布の均一度、ウェーハ
のTTVを高精度に制御でき、デバイス作製領域を拡大
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるステージの説明図であり、Aは
正面説明図、Bは平面説明図、Cはこの発明による他の
ステージの要部縦断説明図である。
【図2】SOIウェーハの直径方向とSOI活性層の厚
み分布との関係を示すグラフである。
【図3】SOIウェーハの製造工程を示すフロー図であ
る。
【図4】PACE法によるウェーハの平坦化方法を示す
説明図であり、Aはウェーハの斜視説明図、Bはプラズ
マヘッドノズルの縦断説明である。
【符号の説明】
1 ボンドウェーハ 2 酸化膜 3 ベースウェーハ 4 SOIウェーハ 5 ヘッドノズル 10 ステージ 11 リセス 12 ノッチ 20 リング

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズル内部に反応ガスを導入して発生さ
    せたプラズマにて、ヘッドノズルと相対移動するウェー
    ハ表面をエッチングして所要のウェーハの平坦度を得る
    ウェーハの平坦化方法において、被処理ウェーハを載置
    してヘッドノズルと相対移動するステージに、ウェーハ
    表面とステージ表面が同一平面化できるように少なくと
    も処理後の所要ウェーハ厚みに相当する深さのリセスを
    設けてエッチングするウェーハの平坦化方法。
  2. 【請求項2】 ノズル内部に反応ガスを導入して発生さ
    せたプラズマにて、ヘッドノズルと相対移動するウェー
    ハ表面をエッチングして所要のウェーハの平坦度を得る
    ウェーハの平坦化方法において、被処理ウェーハを載置
    してヘッドノズルと相対移動するステージに、ウェーハ
    表面とステージ表面が同一平面化できるように少なくと
    も処理後の所要ウェーハ厚みに相当する厚みのリングを
    ウェーハ外周に配置してエッチングするウェーハの平坦
    化方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、ステ
    ージに設けられたリセスの深さDまたはリングの厚みT
    が、ウェーハの厚みをd、エッチング量をrとすると、
    d≧D(T)≧d−rであるウェーハの平坦化方法。
  4. 【請求項4】 被処理ウェーハを載置してヘッドノズル
    と相対移動するステージを有し、ノズル内部に反応ガス
    を導入して発生させたプラズマにて、ヘッドノズルと相
    対移動するウェーハ表面をエッチングして所要のウェー
    ハの平坦度を得るウェーハの平坦化装置において、ステ
    ージに所要ウェーハ厚みに相当する深さのリセスが設け
    られたウェーハの平坦化装置。
  5. 【請求項5】 被処理ウェーハを載置してヘッドノズル
    と相対移動するステージを有し、ノズル内部に反応ガス
    を導入して発生させたプラズマにて、ヘッドノズルと相
    対移動するウェーハ表面をエッチングして所要のウェー
    ハの平坦度を得るウェーハの平坦化装置において、ステ
    ージ上に所要ウェーハ厚みに相当する厚みで内径が被処
    理ウェーハ外径より大きなリングが設けられたウェーハ
    の平坦化装置。
JP3045498A 1998-01-27 1998-01-27 ウェーハの平坦化方法とその装置 Pending JPH11214368A (ja)

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JP3045498A JPH11214368A (ja) 1998-01-27 1998-01-27 ウェーハの平坦化方法とその装置

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JP (1) JPH11214368A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007142229A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Sumco Corp 貼合せ基板の製造方法及びその方法で製造された貼合せ基板
JP2009253133A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Shibaura Mechatronics Corp 半導体ウェーハの平坦化方法、局所プラズマ処理装置及び半導体ウェーハの製造方法
JP2011243997A (ja) * 2011-07-20 2011-12-01 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP2014150284A (ja) * 2014-04-24 2014-08-21 Shibaura Mechatronics Corp 局所プラズマ処理装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007142229A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Sumco Corp 貼合せ基板の製造方法及びその方法で製造された貼合せ基板
JP2009253133A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Shibaura Mechatronics Corp 半導体ウェーハの平坦化方法、局所プラズマ処理装置及び半導体ウェーハの製造方法
JP2011243997A (ja) * 2011-07-20 2011-12-01 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
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