JP5151651B2 - 酸素イオン注入装置 - Google Patents
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Description
<第1の実施の形態>
図1及び図2に示すように、酸素イオン注入装置10は、一方の端面に底壁11aが設けられ他方の端面が開放された円筒状のチャンバ11と、このチャンバ11に収容されたウェーハ保持手段12と、チャンバ11の開口部11cを閉止する円板状のキャップ13と、ウェーハ保持手段12により保持された複数枚のウェーハ14のいずれか1枚に対向するように配設された複数本のランプヒータ21〜25,31〜35とを備える。ウェーハ保持手段12は、チャンバ11の底壁11a中央に回転可能に挿通された回転軸12aと、底壁11a外面に取付けられ回転軸12aを回転駆動するモータ12bと、チャンバ11内に設けられ中心が回転軸12aの先端に嵌入して固定された円板状の基台12cと、基台12cの外周部に回転軸12aを中心とする同心円上にかつ円周方向に等間隔にチャンバ11の開口部11cに向ってそれぞれ突設された複数本の固定軸12dと、これらの固定軸12dの先端にそれぞれ嵌入して固定された複数枚のウェーハ受け板12eとを有する。ウェーハ受け板12eはウェーハ14の外径より大きい直径を有する円板状に形成され、各ウェーハ受け板12eにはウェーハ14が取外し可能に取付けられる。各ウェーハ14の外周縁は3本のピン(図示せず)を用いて各ウェーハ受け板12eに固定される。モータ12bが回転軸12aを回転駆動することにより基台12cが回転し、この基台12cの回転により複数枚のウェーハ受け板12eにそれぞれ取付けられた複数枚のウェーハ14が回転軸12aを中心に公転するように構成される。
図3は本発明の第2の実施の形態を示す。図3において図2と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、外側ランプ群20のハロゲンランプ21〜25の本数が内側ランプ群50のハロゲンランプ51,52の本数より多く配設される。具体的には、外側ランプ群20のハロゲンランプ21〜25の本数は5本であり、内側ランプ群50のハロゲンランプ51,52の本数は2本である。外側ランプ群20の5本のハロゲンランプ21〜25は、対向するウェーハ14の中心よりチャンバの周壁11b側の部分(図3のウェーハ14の上側半分)に対向しかつウェーハ14の半径方向に等間隔に配設され、内側ランプ群50は、対向するウェーハ14の中心より回転軸側の部分(図3のウェーハ14の下側半分)に対向しかつウェーハ14の半径方向に等間隔に配設される。なお、この実施の形態では、内側ランプ群のハロゲンランプの本数を2本としたが、外側ランプ群のハロゲンランプの本数を5本とした場合、内側ランプ群のハロゲンランプの本数は0本、1本、3本又は4本でもよい。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。
<実施例1>
図3に示すように、酸素イオンが注入されるウェーハ14のチャンバ周壁11b側の部分(図3のウェーハ14の上側半分)をウェーハ14の回転軸側の部分(図3のウェーハ14の下側半分)より強く加熱するように、外側ランプ群20のハロゲンランプ21〜25の本数を5本に設定し、内側ランプ群50のハロゲンランプ51,52の本数を2本に設定した。1回目の酸素イオン注入は、外側ランプ群20の5本のハロゲンランプ21〜25と内側ランプ群50の2本のハロゲンランプ51,52によりシリコンウェーハ14を400℃に加熱した状態で、220keVの加速エネルギで2.5×1017/cm2の酸素イオンを注入した。2回目の酸素イオン注入は、ウェーハ14を40℃に加熱した状態で、200keVの加速エネルギで4.0×1015/cm2の酸素イオンを注入した。続いて、ウェーハ14を1300℃に加熱した状態で、酸素分圧40%の酸素とアルゴンの混合ガスで高温熱処理を施し、SIMOXウェーハ14を624枚作製した(1バッチ処理で13枚のウェーハ14を作製し、このバッチ処理を48回行った)。
酸素イオンが注入されるウェーハの全面に均一の熱量が付与されるように、外側ランプ群のハロゲンランプを5本に設定し、内側ランプ群のハロゲンランプを5本に設定して、実施例1と同様に、SIMOXウェーハを286枚作製した(1バッチ処理で13枚のウェーハを作製し、このバッチ処理を22回行った。)。
実施例1の624枚のSIMOXウェーハと比較例1の286枚のSIMOXウェーハについて、SOI層の膜厚均一性をそれぞれ求めた。具体的には、各ウェーハについて57点でSOI層の厚さを測定し、最大厚さから最小厚さを引いた値を膜厚レンジ(nm)とした。その結果を図4、図5及び図6に示す。なお、図4において、横軸は注入順、即ち左側が最も早いバッチ処理の順番であり右側に向うに従ってバッチ処理の順番が遅くなることを示す。また、図4の左側は比較例1を示し、右側は実施例1を示す。一方、図5及び図6は上記膜厚レンジ(nm)をデルタグラフでウェーハ上にマップ化したものである。また図5は実施例1を示し、図6は比較例1を示す。
酸素イオンの注入されるウェーハのチャンバ周壁側のみを加熱するようにハロゲンランプを5本配列した。具体的には、外側ランプ群のハロゲンランプの本数を5本に設定し、内側ランプ群のハロゲンランプを0本に設定した。1回目の酸素イオン注入は、外側ランプ群の5本のハロゲンランプによりシリコンウェーハを400℃に加熱した状態で、200keVの加速エネルギで2.4×1017/cm2の酸素イオンを注入した。2回目の酸素イオン注入は、ウェーハを室温まで冷却した状態で、190keVの加速エネルギで2.0×1015/cm2の酸素イオンを注入した。続いて、ウェーハを1300℃に加熱した状態で、酸素分圧40%の酸素とアルゴンの混合ガスで高温熱処理を施し、SIMOXウェーハを2枚作製した。
酸素イオンが注入されるウェーハの全面に均一の熱量が付与されるように、外側ランプ群のハロゲンランプを5本に設定し、内側ランプ群のハロゲンランプを5本に設定して、実施例2と同様に、SIMOXウェーハを2枚作製した。
実施例2の2枚のSIMOXウェーハと比較例2の2枚のSIMOXウェーハについて、SOI層の膜厚均一性をそれぞれ求めた。具体的には、各ウェーハについて57点でSOI層の厚さを測定し、最大厚さから最小厚さを引いた値を膜厚レンジ(nm)とした。その結果、比較例2では、SOI層の膜厚レンジが3.6〜3.7nmと大きかったのに対し、実施例2では、SOI層の膜厚レンジが3.2〜3.5nmと小さくなった。この結果、実施例2のSIMOXウェーハの方が比較例2のSIMOXウェーハよりSOI層の膜厚均一性が向上したことが分かった。
11 チャンバ
11a 底壁
11c 開口部
12 ウェーハ保持手段
13 キャップ
13b 冷却水通路
14 ウェーハ
16 Oリング(シール部材)
20 外側ランプ群
21〜25,31〜35,51,52 ハロゲンランプ(ランプヒータ)
30,50 内側ランプ群
Claims (4)
- 一方の端面に底壁が設けられ他方の端面が開放された円筒状のチャンバと、前記チャンバに収容され複数枚のウェーハを同一円周上に回転可能に保持するウェーハ保持手段と、前記チャンバの開口部をシール部材により気密を保って閉止し内部に前記シール部材に近接してリング状の冷却水通路が形成された円板状のキャップと、前記ウェーハ保持手段により保持された複数枚のウェーハのいずれか1枚に対向するように配設され前記キャップの円周の接線方向に延びかつ半径方向に並んだ複数本のランプヒータとを備えた酸素イオン注入装置において、
前記複数本のランプヒータを前記キャップの半径方向内側の内側ランプ群と前記キャップの半径方向外側の外側ランプ群とに分けたとき、前記外側ランプ群の前記ウェーハに付与する単位時間当たりの熱量を前記内側ランプ群の前記ウェーハに付与する単位時間当たりの熱量より多くするように構成されたことを特徴とする酸素イオン注入装置。 - 外側ランプ群のランプヒータの本数が内側ランプ群のランプヒータの本数より多く配設された請求項1記載の酸素イオン注入装置。
- 外側ランプ群のランプヒータの本数と内側ランプ群のランプヒータの本数を同一とし、前記外側ランプ群全てに通電しかつ前記内側ランプ群を間引きして通電するか若しくは全く通電しないように構成された請求項1記載の酸素イオン注入装置。
- ランプヒータがハロゲンランプである請求項1ないし3いずれか1項に記載の酸素イオン注入装置。
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