(57)【要約】【課題】ＬＬＳ品質の向上と曇り／Ｈａｚｅ品質の向上とを両立可能な半導体シリコンウェーハの製造方法を提案する。【解決手段】表面及び裏面が鏡面仕上げされたポリッシュドシリコンウェーハを用意する工程と、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成する洗浄を行う洗浄工程と、前記洗浄工程を終えたポリッシュドシリコンウェーハを、９５０℃以上、１１５０℃以下の温度、５Ｔｏｒｒ以上、２０Ｔｏｒｒ以下の圧力の還元性ガス雰囲気下で熱処理することで、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面から前記酸化膜を剥離する熱処理工程と、前記熱処理工程を終えたポリッシュドシリコンウェーハに対して表面改質処理を行う工程とを備えたことを特徴とする半導体シリコンウェーハの製造方法。【選択図】図１
2020194899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面が鏡面仕上げされたポリッシュドシリコンウェーハを用意する工程と、
前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成する洗浄を行う洗浄工程と、
前記洗浄工程を終えたポリッシュドシリコンウェーハを、９５０℃以上、１１５０℃以下の温度、５Ｔｏｒｒ以上、２０Ｔｏｒｒ以下の圧力の還元性ガス雰囲気下で熱処理することで、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面から前記酸化膜を剥離する熱処理工程と、
前記熱処理工程を終えたポリッシュドシリコンウェーハに対して表面改質処理を行う工程とを備えたことを特徴とする半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記洗浄工程では、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面を、過酸化水素を含有する溶液及びオゾン水溶液のいずれか一方又は両方により洗浄することで、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面に前記酸化膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記酸化膜を剥離する熱処理工程における前記還元性ガス雰囲気を、水素を含む雰囲気とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜を剥離する熱処理工程では、前記還元性ガス雰囲気下の熱処理の時間を２０秒以上、５分以内とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記表面改質処理では、急速昇降温加熱（ＲＴＡ）、エピタキシャル成長、又はバッチ炉によるアニールを行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記酸化膜を剥離する熱処理と前記表面改質処理とを同一炉内で続けて行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体シリコンウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体シリコンウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の高集積化に伴い、高品質な半導体シリコンウェーハの必要性が増してきている。特に、エピタキシャルウェーハ、アニールウェーハ（バッチ炉によるアニール処理で表面改質されたウェーハ）、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）ウェーハ（枚葉式のＲＴＡ処理で表面改質されたウェーハ）などの製造においては、前工程の最終洗浄条件により品質が大きく変化することが知られている。
【０００３】
例えば、最終洗浄をオゾン水などで強制的にウェーハの表面及び裏面に保護酸化膜（親水面）を形成することにより行った場合、その後の熱処理工程にて、ウェーハの表面側の酸化膜は水素により十分除去されるが、裏面側の酸化膜はサセプターなどによって遮蔽される部分が存在するために十分除去できない可能性がある。これにより、集光灯下や蛍光灯下でのウェーハ裏面の曇りや、Ｈａｚｅ（表面粗さ）の悪化などが起こる。
【０００４】
一方で、最終洗浄としてＨＦ洗浄を行った場合、ウェーハの表面及び裏面は酸化膜がない撥水面となるため、上記のような集光灯下や蛍光灯下でのウェーハ裏面の曇りや、Ｈａｚｅの悪化などは起こらない。しかし、この場合、ウェーハの表面及び裏面にはパーティクルが付着し易くなるとともに、該付着したパーティクルの脱離も起こり難くなる。その結果、パーティクルカウンターによるパーティクルの検出数（以下、ＬＬＳ数：Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｃａｔｔｅｒｓ  ｎｕｍｂｅｒという場合がある）が大幅に増加してしまう。
【０００５】
このように、ウェーハ裏面の曇りや、Ｈａｚｅの悪化などを改善すること（以下、曇り／Ｈａｚｅ品質の向上という場合がある）と、ＬＬＳ数を低減することと（以下、ＬＬＳ品質の向上という場合がある）は、トレードオフの関係にあるため、この両方を同時に実現してウェーハ品質を向上させる半導体シリコンウェーハ製造方法が必要とされている。
【０００６】
従来、シリコン基板の表面に形成された薄い保護酸化膜を除去して清浄なシリコン基板の表面を露出させる技術としては、特許文献１及び特許文献２に開示されるものがある。
【０００７】
特許文献１は、シリコン基板の表面に薄い保護酸化膜を形成した後に、該保護酸化膜を除去し、清浄なシリコン基板の表面を露出させる技術を開示する。この技術では、保護酸化膜が形成されたシリコン基板をＵＨＶ−ＣＶＤ装置内に投入し、該装置内を２×１０−９Ｔｏｒｒまで真空引きした後、水素ガス雰囲気中で８００℃の温度に該シリコン基板を加熱することで、保護酸化膜の除去を行っている。また、特許文献２は、温度７００℃、圧力１０Ｔｏｒｒで、１０分間、水素ガスを流すことで、ウェーハの表面に付着した自然酸化膜を剥離し、清浄なシリコン基板の表面を露出させる技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２７４０９０号公報
【特許文献２】特開平１１−９７４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、反応前にウェーハの表面及び裏面に保護酸化膜を形成しておくことで、該ウェーハの表面及び裏面へのパーティクルの付着を抑制するとともに、減圧Ｈ２ベイクによりウェーハの表面及び裏面の保護酸化膜を除去する技術は、特許文献１及び特許文献２に示されるように知られている。
【００１０】
しかし、特許文献１の技術では、２×１０−９Ｔｏｒｒといった超高真空が必要とされ、そのための設備が必要であることから装置が高価となる。また、特許文献２の技術では、１０分間といった長時間の熱処理工程が必要とされるため、スループットが悪化する。しかも、特許文献１及び特許文献２は、いずれもウェーハの裏面を覆う保護酸化膜の剥離に焦点を当てておらず、そのため、集光灯下や蛍光灯下でのウェーハ裏面の曇りや、Ｈａｚｅの悪化などといった問題を解消し、かつウェーハの裏面品質を改善するための条件について、何ら言及していない。
【００１１】
従って、ウェーハの裏面側にサセプターなどの遮蔽物がある場合、上記のように、ウェーハの表面側の保護酸化膜は水素により十分除去可能であっても、裏面側の保護酸化膜は十分除去されない場合があるため、集光灯下や蛍光灯下でのウェーハ裏面の曇りや、Ｈａｚｅの悪化などといった問題が解決されず、曇り／Ｈａｚｅ品質の向上を図ることができない。このようなことから、通常の表面側の保護酸化膜を剥離する条件とは区別して、裏面側の保護酸化膜も確実に剥離可能な条件を評価する必要がある。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、洗浄工程で半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成してＬＬＳ品質の向上を図る場合に、その後の熱処理工程で該酸化膜の剥離を十分に行うことで半導体シリコンウェーハの曇り／Ｈａｚｅ品質の向上も図ることが可能な半導体シリコンウェーハの製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、表面及び裏面が鏡面仕上げされたポリッシュドシリコンウェーハを用意する工程と、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成する洗浄を行う洗浄工程と、前記洗浄工程を終えたポリッシュドシリコンウェーハを、９５０℃以上、１１５０℃以下の温度、５Ｔｏｒｒ以上、２０Ｔｏｒｒ以下の圧力の還元性ガス雰囲気下で熱処理することで、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面から前記酸化膜を剥離する熱処理工程と、前記熱処理工程を終えたポリッシュドシリコンウェーハに対して表面改質処理を行う工程とを備えたことを特徴とする半導体シリコンウェーハの製造方法を提供する。
【００１４】
このような半導体シリコンウェーハの製造方法によれば、洗浄工程においてポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成する洗浄を行った後に、該ポリッシュドシリコンウェーハを、温度９５０〜１１５０℃、圧力５〜２０Ｔｏｒｒの還元性ガス雰囲気下で熱処理することで、ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜を十分に除去することが可能となる。このため、ＬＬＳ品質の向上と、曇り／Ｈａｚｅ品質の向上とが両立された半導体シリコンウェーハの製造方法を実現できる。
【００１５】
前記洗浄工程では、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面を、過酸化水素を含有する溶液及びオゾン水溶液のいずれか一方又は両方により洗浄することで、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面に前記酸化膜を形成することが好ましい。
【００１６】
これにより、ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面に良質な酸化膜を確実に形成することができる。
【００１７】
前記酸化膜を剥離する熱処理工程における前記還元性ガス雰囲気を、水素を含む雰囲気とすることが好ましい。
【００１８】
これにより、ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面から酸化膜を確実に除去し、清浄な表面及び裏面を露出させることができる。
【００１９】
前記酸化膜を剥離する熱処理工程では、前記還元性ガス雰囲気下の熱処理の時間を２０秒以上、５分以内とすることが好ましい。
【００２０】
これにより、ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面から酸化膜を確実に除去し、清浄な表面及び裏面を露出させることができる。
【００２１】
前記表面改質処理では、急速昇降温加熱（ＲＴＡ）、エピタキシャル成長、又はバッチ炉によるアニールを行うことが好ましい。
【００２２】
これにより、ポリッシュドシリコンウェーハの表面改質処理により得られるエピタキシャルウェーハ、アニールウェーハ、又はＲＴＡウェーハの製造において、ウェーハ裏面の曇り／Ｈａｚｅ品質を向上することができる。
【００２３】
前記酸化膜を剥離する熱処理と前記表面改質処理とを同一炉内で続けて行うことが好ましい。
【００２４】
これにより、ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面から酸化膜を除去してから該ウェーハの表面改質処理を行うまでの工程が簡略化されるとともに、該工程中にウェーハの表面及び裏面にパーティクルが付着することも抑制できる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、洗浄工程で半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成してＬＬＳ品質の向上を図る場合に、その後の熱処理工程で該酸化膜の剥離を十分に行うことで半導体シリコンウェーハの曇り／Ｈａｚｅ品質の向上も図ることが可能な半導体シリコンウェーハの製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の製造方法の第１例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の製造方法の第２例を示すフローチャートである。
【図３】比較例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
上記のとおり、従来は、最終洗浄工程で半導体シリコンウェーハ（ポリッシュドシリコンウェーハ）の表面及び裏面に保護酸化膜を形成してＬＬＳ品質の向上を図る場合に、その後の熱処理工程で、該ウェーハの裏面を覆う保護酸化膜の剥離を十分に行うことができず、集光灯下や蛍光灯下でのウェーハ裏面の曇りや、Ｈａｚｅの悪化などといった問題が発生していた。従って、該半導体シリコンウェーハの表面改質処理により得られるエピタキシャルウェーハ、アニールウェーハ、ＲＴＡウェーハなどの製造においては、ウェーハ裏面の曇り／Ｈａｚｅ品質が悪化するという問題があった。
【００２８】
このようなことから、最終洗浄工程で半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に保護酸化膜を形成してＬＬＳ品質の向上を図る場合に、その後の熱処理工程で該保護酸化膜の剥離を十分に行うことで半導体シリコンウェーハの曇り／Ｈａｚｅ品質の向上も同時に図ることが可能な半導体シリコンウェーハの製造方法の開発が望まれていた。
【００２９】
本発明者らは、上記問題について鋭意検討を重ねた結果、通常のウェーハ表面側の保護酸化膜を剥離する条件とは区別して、ウェーハ裏面側の保護酸化膜も確実に剥離可能な条件を再評価する必要があるとの結論に至った。そして、本発明者らは、ウェーハ裏面側の保護酸化膜の剥離に着目してさらに鋭意検討を重ねた結果、洗浄工程を終えた（表面及び裏面に保護酸化膜が形成された）ウェーハを、温度９５０〜１１５０℃、圧力５〜２０Ｔｏｒｒの還元性ガス雰囲気下で熱処理することで、該ウェーハの表面及び裏面から保護酸化膜を十分に剥離することができることを見出し、本発明を完成させた。
【００３０】
すなわち、本発明は、表面及び裏面が鏡面仕上げされたポリッシュドシリコンウェーハを用意する工程と、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成する洗浄を行う洗浄工程と、前記洗浄工程を終えたポリッシュドシリコンウェーハを、９５０℃以上、１１５０℃以下の温度、５Ｔｏｒｒ以上、２０Ｔｏｒｒ以下の圧力の還元性ガス雰囲気下で熱処理することで、前記ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面から前記酸化膜を剥離する熱処理工程と、前記熱処理工程を終えたポリッシュドシリコンウェーハに対して表面改質処理を行う工程とを備えたことを特徴とする半導体シリコンウェーハの製造方法である。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、添付した図面に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００３２】
図１は、本発明の製造方法の第１例を示す。
この例では、半導体シリコンウェーハとしてエピタキシャルウェーハを形成する場合を例にとり説明する。
【００３３】
まず、ステップＳ１に示すように、表面及び裏面が鏡面仕上げされた半導体シリコンウェーハ（ポリッシュドシリコンウェーハ）を準備する。
【００３４】
次に、ステップＳ２に示すように、洗浄により半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成する（洗浄工程）。
【００３５】
例えば、この洗浄工程は、水酸化アンモニウム水溶液と過酸化水素水溶液の混合液によるＳＣ１（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ−1）洗浄を行い、塩化水素水溶液と過酸化水素水溶液の混合液によるＳＣ２（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ−２）洗浄を行う２段洗浄工程とすることができる。この洗浄工程により、半導体シリコンウェーハの表面と裏面には、それぞれ酸化膜が形成される。
【００３６】
なお、ステップＳ２における洗浄を最終洗浄としても良いが、より品質のよい酸化膜を形成するために、ステップＳ３において、半導体シリコンウェーハの表面と裏面にそれぞれ酸化膜を形成する最終洗浄工程を追加することもできる。
【００３７】
例えば、ステップＳ３では、最終洗浄として、オゾン洗浄（Ｏ３を含有する純水を用いた洗浄）を行うことができる。
【００３８】
ステップＳ２及びＳ３に示す洗浄工程は、一例であり、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成する洗浄工程であれば、上記に限定されることはない。
【００３９】
次に、ステップＳ４に示すように、洗浄した半導体シリコンウェーハをエピタキシャル反応炉に投入する。
【００４０】
この後、ステップＳ５に示すように、例えば、水素ガスなどの還元ガスを供給することで炉内を還元性ガス雰囲気とし、かつ炉内を、温度９５０〜１１５０℃、圧力５〜２０Ｔｏｒｒとして熱処理（Ｈ２ベイク）を行うことで、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面から酸化膜を剥離する（熱処理工程）。この時の熱処理時間を２０秒以上、５分以内とすれば、酸化膜の剥離を確実かつ効率よく行うことができる。ガス雰囲気は還元性であれば、特にガス種やその濃度は限定されないが、被膜が形成されないよう、Ｈ２（１００％）か、Ｈ２とＡｒ等の不活性ガスとの混合雰囲気が好ましい。
【００４１】
引き続き、ウェーハをエピタキシャル反応炉から取り出すことなく、ステップＳ６に示すように、ジクロロシラン（ＤＣＳ）やトリクロロシラン（ＴＣＳ）といった原料ガスを炉内に導入し、エピタキシャル成長を行うことで、エピタキシャルウェーハを形成する（表面改質処理）。
【００４２】
なお、上記は、エピタキシャルウェーハを形成する例であるが、アニールウェーハ又はＲＴＡウェーハを形成する場合は、ステップＳ４で、半導体シリコンウェーハを枚葉式のＲＴＡ炉、或いはバッチ式のアニール炉に投入し、ステップＳ５及びＳ６を所定のアニール条件に変更すればよい。
【００４３】
第１例の製造方法によれば、洗浄工程で半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成し、エピタキシャル成長などの表面改質処理を行う反応炉内で該酸化膜を剥離することで、ＬＬＳ品質の向上を図ることができる。また、反応炉内では、温度９５０〜１１５０℃、圧力５〜２０Ｔｏｒｒとして熱処理（Ｈ２ベイク）を行うことで、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜を十分に剥離できるため、曇り／Ｈａｚｅ品質の向上も図ることができる。
【００４４】
図２は、本発明の製造方法の第２例を示す。
この例でも、第１例と同様に、半導体シリコンウェーハとしてエピタキシャルウェーハを形成する場合を例にとり説明する。
【００４５】
まず、ステップＳ１に示すように、表面及び裏面が鏡面仕上げされた半導体シリコンウェーハ（ポリッシュドシリコンウェーハ）を準備する。
【００４６】
次に、ステップＳ２に示すように、洗浄により半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成する（洗浄工程）。この洗浄工程は、第１例と同様に、ＳＣ１洗浄とＳＣ２洗浄の２段洗浄工程とすることができる。その結果、半導体シリコンウェーハの表面と裏面には、それぞれ酸化膜が形成される。
【００４７】
次に、ステップＳ３に示すように、最終洗浄として、ＳＣ２洗浄を行う。これにより、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に、より品質のよい酸化膜が形成される。
【００４８】
次に、ステップＳ４に示すように、洗浄した半導体シリコンウェーハをエピタキシャル反応炉に投入する。
【００４９】
この後、ステップＳ５に示すように、例えば、水素ガスなどの還元ガスを供給することで炉内を還元性ガス雰囲気とし、かつ炉内を、温度９５０〜１１５０℃、圧力５〜２０Ｔｏｒｒとして熱処理（Ｈ２ベイク）を行うことで、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面から酸化膜を剥離する（熱処理工程）。この時の熱処理時間を２０秒以上、５分以内とすれば、酸化膜の剥離を確実かつ効率よく行うことができる。
【００５０】
引き続き、ウェーハをエピタキシャル反応炉から取り出すことなく、ステップＳ６に示すように、ジクロロシラン（ＤＣＳ）やトリクロロシラン（ＴＣＳ）といった原料ガスを炉内に導入し、エピタキシャル成長を行うことで、エピタキシャルウェーハを形成する（表面改質処理）。
【００５１】
なお、第２例も、エピタキシャルウェーハの他、アニールウェーハ、ＲＴＡウェーハなどに適用することが可能である。
【００５２】
第２例の製造方法においても、洗浄工程で半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成し、エピタキシャル成長などの表面改質処理を行う反応炉内で該酸化膜を剥離することで、ＬＬＳ品質の向上を図ることができる。また、反応炉内では、温度９５０〜１１５０℃、圧力５〜２０Ｔｏｒｒとして熱処理（Ｈ２ベイク）を行うことで、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜を十分に剥離できるため、曇り／Ｈａｚｅ品質の向上も図ることができる。
【００５３】
また、酸化膜を剥離する熱処理とエピタキシャル成長をする処理とを同一炉内で続けて行うことで、工程の簡略化が図られ、生産性が向上するとともに、工程中にウェーハにパーティクルが付着することも抑制される。
【００５４】
以上のように、本発明の製造方法によれば、洗浄工程で半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成し、エピタキシャル成長などの表面改質処理を行う反応炉内で該酸化膜を剥離することで、ＬＬＳ品質の向上を図ることができる。しかも、反応炉内では、温度９５０〜１１５０℃、圧力５〜２０Ｔｏｒｒとして熱処理（Ｈ２ベイク）を行うことで、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜を十分に剥離できるため、曇り／Ｈａｚｅ品質の向上も図ることが可能となる。
【実施例】
【００５５】
以下に本発明の実施例を挙げて、本発明を詳細に説明するが、これらは、本発明を限定するものではない。
【００５６】
（実施例１）
図１のフローに従い、直径３００ｍｍのシリコンウェーハをポリッシュ加工し、表面及び裏面が鏡面のポリッシュドシリコンウェーハを形成した。この後、該ポリッシュドシリコンウェーハに対して、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、及びＯ３洗浄を順次行った。そして、該洗浄を終えたポリッシュドシリコンウェーハを枚葉式エピタキシャル成長装置の反応炉内に投入した。
【００５７】
反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１０５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。引き続き、同一反応炉内で、１０５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成し、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００５８】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの欠陥数について、ＳＰ３のＤＣＯ（Ｄａｒｋｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｏｂｌｉｑｕｅ）モード、３２ｎｍｕｐにて測定を行ったところ、該エピタキシャルウェーハの表面のＬＬＳは０．９ｐｃｓ／ｗｆであり、該エピタキシャルウェーハの裏面のＬＬＳは２．８ｐｃｓ／ｗｆであった。また、該エピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＯＫ（曇りなし）となった。
【００５９】
（実施例２）
図２のフローに従い、直径３００ｍｍのシリコンウェーハをポリッシュ加工し、表面及び裏面が鏡面のポリッシュドシリコンウェーハを形成した。この後、該ポリッシュドシリコンウェーハに対して、ＳＣ１洗浄、及びＳＣ２洗浄を順次行った。そして、該洗浄を終えたポリッシュドシリコンウェーハを枚葉式エピタキシャル成長装置の反応炉内に投入した。
【００６０】
反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１０５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。引き続き、同一反応炉内で、１０５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成し、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００６１】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの欠陥数について、ＳＰ３のＤＣＯモード、３２ｎｍｕｐにて測定を行ったところ、該エピタキシャルウェーハの表面のＬＬＳは０．９ｐｃｓ／ｗｆであり、該エピタキシャルウェーハの裏面のＬＬＳは４．１ｐｃｓ／ｗｆであった。また、該エピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＯＫ（曇りなし）となった。
【００６２】
（実施例３）
図１のフローに従い、直径３００ｍｍのシリコンウェーハをポリッシュ加工し、表面及び裏面が鏡面のポリッシュドシリコンウェーハを形成した。この後、該ポリッシュドシリコンウェーハに対して、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、及びＯ３洗浄を順次行った。そして、該洗浄を終えたポリッシュドシリコンウェーハを枚葉式エピタキシャル成長装置の反応炉内に投入した。
【００６３】
反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、９５０℃の温度、５Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。引き続き、同一反応炉内で、９５０℃の温度、５Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成し、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００６４】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＯＫ（曇りなし）となった。
【００６５】
（実施例４）
実施例４では、以下の点を除き、実施例３と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００６６】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、９５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、９５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【００６７】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＯＫ（曇りなし）となった。
【００６８】
（実施例５）
実施例５では、以下の点を除き、実施例３と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００６９】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１０５０℃の温度、５Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、１０５０℃の温度、５Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【００７０】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＯＫ（曇りなし）となった。
【００７１】
（実施例６）
実施例６では、以下の点を除き、実施例３と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００７２】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１１５０℃の温度、５Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、１１５０℃の温度、５Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【００７３】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＯＫ（曇りなし）となった。
【００７４】
（実施例７）
実施例７では、以下の点を除き、実施例３と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００７５】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１１５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、１１５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【００７６】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＯＫ（曇りなし）となった。
【００７７】
（比較例１）
図３のフローに従い、直径３００ｍｍのシリコンウェーハをポリッシュ加工し、表面及び裏面が鏡面のポリッシュドシリコンウェーハを形成した。この後、該ポリッシュドシリコンウェーハに対して、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、及びＨＦ洗浄を順次行った。すなわち、比較例１では、最終洗浄を半導体シリコンウェーハの表面及び裏面から酸化膜を除去する洗浄とした（図３のステップＳ３）。そして、該洗浄を終えたポリッシュドシリコンウェーハを枚葉式エピタキシャル成長装置の反応炉内に投入した。
【００７８】
反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１０５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面に残存している酸化膜の除去を行った。引き続き、同一反応炉内で、１０５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成し、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００７９】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの欠陥数について、ＳＰ３のＤＣＯモード、３２ｎｍｕｐにて測定を行ったところ、該エピタキシャルウェーハの表面のＬＬＳは１．２ｐｃｓ／ｗｆであり、該エピタキシャルウェーハの裏面のＬＬＳは５２ｐｃｓ／ｗｆであった。
【００８０】
（比較例２）
図１のフローに従い、直径３００ｍｍのシリコンウェーハをポリッシュ加工し、表面及び裏面が鏡面のポリッシュドシリコンウェーハを形成した。この後、該ポリッシュドシリコンウェーハに対して、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、及びＯ３洗浄を順次行った。そして、該洗浄を終えたポリッシュドシリコンウェーハを枚葉式エピタキシャル成長装置の反応炉内に投入した。
【００８１】
反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、８５０℃の温度、５Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。引き続き、同一反応炉内で、８５０℃の温度、５Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成し、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００８２】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【００８３】
（比較例３）
比較例３では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００８４】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、８５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、８５０℃の温度、２０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【００８５】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【００８６】
（比較例４）
比較例４では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００８７】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、８５０℃の温度、３０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、８５０℃の温度、３０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【００８８】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【００８９】
（比較例５）
比較例５では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００９０】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、８５０℃の温度、５０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、８５０℃の温度、５０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【００９１】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【００９２】
（比較例６）
比較例６では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００９３】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、８５０℃の温度、７６０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、８５０℃の温度、７６０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【００９４】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【００９５】
（比較例７）
比較例７では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００９６】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、９５０℃の温度、３０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、９５０℃の温度、３０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【００９７】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【００９８】
（比較例８）
比較例８では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【００９９】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、９５０℃の温度、５０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、９５０℃の温度、５０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【０１００】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【０１０１】
（比較例９）
比較例９では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【０１０２】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、９５０℃の温度、７６０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、９５０℃の温度、７６０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【０１０３】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【０１０４】
（比較例１０）
比較例１０では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【０１０５】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１０５０℃の温度、３０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、１０５０℃の温度、３０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【０１０６】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【０１０７】
（比較例１１）
比較例１１では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【０１０８】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１０５０℃の温度、５０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、１０５０℃の温度、５０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【０１０９】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【０１１０】
（比較例１２）
比較例１２では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【０１１１】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１０５０℃の温度、７６０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、１０５０℃の温度、７６０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【０１１２】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【０１１３】
（比較例１３）
比較例１３では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【０１１４】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１１５０℃の温度、３０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、１１５０℃の温度、３０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【０１１５】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【０１１６】
（比較例１４）
比較例１４では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【０１１７】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１１５０℃の温度、５０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、１１５０℃の温度、５０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【０１１８】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【０１１９】
（比較例１５）
比較例１５では、以下の点を除き、比較例２と同じ条件で、表面改質処理された半導体シリコンウェーハ（エピタキシャルウェーハ）を形成した。
【０１２０】
すなわち、反応炉内では、ポリッシュドシリコンウェーハを、１１５０℃の温度、７６０Ｔｏｒｒの圧力の水素ガス雰囲気下に３０秒間さらすことで、該ポリッシュドシリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜の除去を行った。また、同一反応炉内で、１１５０℃の温度、７６０Ｔｏｒｒの圧力にて、ＤＣＳガスにより３分間エピタキシャル成長を行うことで、該ポリッシュドシリコンウェーハ上にエピタキシャル層を形成した。
【０１２１】
上記により得られたエピタキシャルウェーハの裏面の外観検査を行ったところ、裏面曇り判定は、ＮＧ（曇りあり）となった。
【０１２２】
（検証結果）
まず、上記の実施例１、実施例２、及び比較例１について、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面のＬＬＳ数をまとめたものを表１に示す。
【０１２３】
【表１】
2020194899.tif 000003
【０１２４】
表１からは、エピタキシャル成長の前工程である最終洗浄として、表面及び裏面に酸化膜を形成するＯ３洗浄又はＳＣ２洗浄を行った場合には、最終洗浄として、表面及び裏面の酸化膜を剥離するＨＦ洗浄を行った場合に比べて、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面のＬＬＳ数が低減していることが分かる。特に、裏面のＬＬＳ数は、比較例１に比べて、実施例１及び実施例２で大幅に改善されている。
【０１２５】
すなわち、洗浄工程で半導体シリコンウェーハの表面及び裏面に酸化膜を形成し、エピタキシャル成長などの表面改質処理を行う反応炉内で該酸化膜を剥離することで、ＬＬＳ品質の向上を図ることができることが立証された。
【０１２６】
次に、上記の実施例１、実施例３〜７、及び比較例２〜１５の外観検査による裏面曇り判定をまとめたものを表２に示す。
【０１２７】
【表２】
2020194899.tif 000004
【０１２８】
表２からは、エピタキシャル成長を行う反応炉内で、前工程の洗浄工程で形成された酸化膜を水素ガス雰囲気下の熱処理（Ｈ２ベイク）で剥離する場合に、温度を９５０℃以上、１１５０℃以下とし、圧力を５Ｔｏｒｒ以上、２０Ｔｏｒｒ以下とすることで、裏面クモリ判定がＯＫとなることが分かる。これに対し、温度を９５０℃よりも小さくするか、又は圧力を２０Ｔｏｒｒよりも大きくしたときは、裏面酸化膜が除去しきれずに、裏面クモリ判定がＮＧとなることが分かる。
【０１２９】
なお、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜を剥離する熱処理において、温度を１１５０℃よりも大きくすると、半導体シリコンウェーハにスリップ転位が発生することが確認されたため、該温度を１１５０℃よりも大きくすることは実用的でない。
【０１３０】
このように、エピタキシャル成長などの表面改質処理を行う反応炉内で酸化膜を剥離するに当たり、その条件を、温度９５０〜１１５０℃、圧力５〜２０Ｔｏｒｒの還元性ガス雰囲気下の熱処理（Ｈ２ベイク）とすることで、半導体シリコンウェーハの表面及び裏面の酸化膜を十分に剥離できる。従って、上記ＬＬＳ品質の向上とともに、曇り／Ｈａｚｅ品質の向上も図ることができることが立証された。
【０１３１】
以上、説明してきたように、本発明によれば、ＬＬＳ品質の向上と曇り／Ｈａｚｅ品質の向上とを両立させた半導体シリコンウェーハの製造方法を実現できる。
【０１３２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図１】
2020194899.tif 000005
【図２】
2020194899.tif 000006
【図３】
2020194899.tif 000007