(57)【要約】【課題】複雑なヒータや特殊なボートを使用することなく、シリコンウェーハへのキズの発生を抑制可能な熱処理方法を提供する。【解決手段】シリコンウェーハ３０が保持されたボート２０を炉心管１１内にロードし、シリコンウェーハ３０を１１００℃以上の温度でアニールする。アニール工程を行った後、炉心管１１内でシリコンウェーハ３０の温度を５００℃以下に降温する。降温工程を行った後、ボート２０を炉心管１１から取り出す際、ボート２０の取り出し速度を４５ｃｍ／ｍｉｎ以下とする。これにより、アンロード時におけるシリコンウェーハ３０の冷却速度が緩やかとなることから、熱処理によって生じるシリコンウェーハへのキズを抑制することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハが保持されたボートを炉心管内にロードし、前記シリコンウェーハを１１００℃以上の温度で熱処理するアニール工程と、
前記アニール工程を行った後、前記炉心管内で前記シリコンウェーハの温度を５００℃以下に降温する降温工程と、
前記降温工程を行った後、前記ボートを前記炉心管から取り出すアンロード工程と、を備え、
前記アンロード工程においては、前記ボートの取り出し速度を４５ｃｍ／ｍｉｎ以下とすることを特徴とするシリコンウェーハの熱処理方法。
【請求項２】
前記アンロード工程においては、前記ボートの取り出し速度を５ｃｍ／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハの熱処理方法。
【請求項３】
前記降温工程においては、前記シリコンウェーハの温度が９００℃から５００℃まで低下する温度範囲において、８℃／ｍｉｎ以下の降温レートで降温することを特徴とする請求項１又は２に記載のシリコンウェーハの熱処理方法。
【請求項４】
前記降温工程においては、前記シリコンウェーハの温度が９００℃から５００℃まで低下する温度範囲において、２℃／ｍｉｎ以上の降温レートで降温することを特徴とする請求項３に記載のシリコンウェーハの熱処理方法。
【請求項５】
前記降温工程においては、前記シリコンウェーハの温度を４９０℃以下に降温することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの熱処理方法。
【請求項６】
前記降温工程においては、前記シリコンウェーハの温度を４９０℃以下２００℃以上に降温することを特徴とする請求項５に記載のシリコンウェーハの熱処理方法。
【請求項７】
表面から２０μｍの範囲にＣＯＰが存在せず、裏面に生じているキズの最大サイズが１００μｍ以下であり、１０μｍ以上のキズの個数が１ｍｍ２当たり５０個以下であることを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項８】
炉心管と、前記炉心管を加熱するヒータと、シリコンウェーハを保持可能なボートを前記炉心管にロード及びアンロードするロード／アンロード機構と、前記ヒータの出力を調節することによって前記シリコンウェーハの温度を制御する温度制御部とを備え、
前記温度制御部は、前記シリコンウェーハを１１００℃以上の温度で熱処理した後、前記シリコンウェーハの温度を５００℃以下に降温し、
前記ロード／アンロード機構は、前記シリコンウェーハの温度が５００℃以下に降温された後、前記ボートを４５ｃｍ／ｍｉｎ以下の速度で前記炉心管から取り出すことを特徴とするシリコンウェーハの熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハの熱処理方法及び熱処理装置に関し、特に、シリコンウェーハの変形や強度低下を抑制可能なシリコンウェーハの熱処理方法及び熱処理装置に関する。また、本発明は、このような熱処理が施されたシリコンウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣデバイスの作製に用いられるシリコンウェーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）などによって引き上げられたシリコン単結晶のインゴットをスライスし、鏡面加工などを施すことによって製造される。
【０００３】
しかしながら、ＣＺ法によって引き上げられた直後（as-grown）のシリコン単結晶には結晶成長導入欠陥（grown-in欠陥）が含まれており、このような欠陥がシリコンウェーハの表層に存在するとＩＣデバイスが正しく動作しないおそれがある。grown-in欠陥の一つとしては、ＣＯＰ（Crystal Originated Particle）が挙げられる。ＣＯＰは正八面体の空洞欠陥であり、酸化膜耐圧特性やデバイスの特性を悪化させることから、少なくともデバイス形成領域からはＣＯＰを除去する必要がある。ＣＯＰを除去するためには、酸素濃度が不飽和となる条件でシリコンウェーハを高温熱処理（アニール）する必要がある。このような高温熱処理を行えば、シリコンウェーハの表面から２０μｍ程度の範囲にあるＣＯＰが消滅するため、シリコンウェーハの表層部に無欠陥層を作ることができる。
【０００４】
このような高温熱処理は、複数のシリコンウェーハが保持されたボートを炉心管内にロードし、１１００℃以上の温度に加熱することにより行われる。この時、シリコンウェーハはボートに設けられたサポートピンによって支持されるため、シリコンウェーハの裏面はサポートピンとの接触部において僅かなダメージを受け、キズが生じる。このようにして生じたキズはシリコンウェーハの強度を低下させることから、できるだけキズが小さくなる条件で熱処理を行うことが望ましい。
【０００５】
また、キズが生じている部分には転位クラスタが発生している。シリコンウェーハの裏面における転位クラスタ自体は実害がないが、熱処理によって転位クラスタに強い熱応力がかかると、転位クラスタが拡大してスリップ転位となる。スリップ転位は熱処理中にも徐々に伸展する。
【０００６】
特に、近年広く用いられている直径３００ｍｍの大口径シリコンウェーハでは、自重による応力も大きいことから、小径のシリコンウェーハと比べると、スリップ転位の伸展が顕著である。もちろん、直径４５０ｍｍといったより大口径のシリコンウェーハにおいては、自重によるスリップ転位の伸展がいっそう顕著となる。
【０００７】
このようにしてシリコンウェーハの裏面にスリップ転位が形成されると、シリコンウェーハの強度がさらに低下したり、シリコンウェーハに反りが生じたりする。また、スリップ転位はＩＣデバイスにおけるリーク電流の原因ともなることから、ＩＣデバイスの歩留まりを低下させるという問題も生じる。このため、スリップ転位の起点となるキズをできるだけ小さくすることは、熱処理プロセスにおいて重要である。
【０００８】
また、デバイスプロセス中には、シリコンウェーハに非常に高い応力負荷のかかる急速昇降温熱処理（フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）処理やレーザースパイクアニール（ＬＳＡ）処理）が導入されることがある。つまり、ＬＳＩのデザインルールが小さくなると、ＣＭＯＳ拡散領域の極浅接合形成に求められる条件がその分厳しくなるため、より高温かつ短時間でアニールを行うことが求められる。このため、従来用いられていたラピッドサーマルアニール（ＲＴＡ）のように数秒のアニール時間は許容されず、より加熱時間の短いＦＬＡやＬＳＡが多用されることになる。加熱時間の短いアニールは、シリコンウェーハにかかる応力負荷もその分大きいことから、シリコンウェーハにキズがあると、処理中にそのキズが起点となりシリコンウェーハが割れる可能性が高くなる。つまり、抵抗加熱によるアニールやＲＴＡでは問題とならなかったキズが、ＦＬＡやＬＳＡが行われるシリコンウェーハにおいては大きな問題を引き起こしてしまう。このような理由から、ＦＬＡやＬＳＡが行われる近年においては、キズが少ないシリコンウェーハを作製することが特に望まれる。
【０００９】
熱処理によってキズが生じる大きな原因は、シリコンウェーハの面内又は上下方向（厚み方向）に生じる温度差によってシリコンウェーハが変形するからである。シリコンウェーハに変形が生じると、ボートに設けられたサポートピンとシリコンウェーハとが擦れ合い、これによる物理的なダメージがシリコンウェーハにキズを生じさせるのである。
【００１０】
熱処理によるキズの発生を抑制する方法としては、特許文献１，２に記載された方法が知られている。特許文献１には、ヒータをゾーンごとに分割し、これによって温度傾斜を制御する方法が記載されている。また、特許文献２には、ボートの支持部として、中空部を有する弾性体を用いることが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−１００３０３号公報
【特許文献２】再表２００４−００１８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、ヒータの構造や制御が複雑になるという問題がある。また、特許文献２に記載された方法では、特殊なボートを使用しなければならないという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、複雑なヒータや特殊なボートを使用することなく、シリコンウェーハへのキズの発生を抑制可能な熱処理方法及び熱処理装置を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、このような熱処理が施されることによって、強度の低下が抑制されたシリコンウェーハを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によるシリコンウェーハの熱処理方法は、シリコンウェーハが保持されたボートを炉心管内にロードし、シリコンウェーハを１１００℃以上の温度で熱処理するアニール工程と、アニール工程を行った後、炉心管内でシリコンウェーハの温度を５００℃以下に降温する降温工程と、降温工程を行った後、ボートを炉心管から取り出すアンロード工程とを備え、アンロード工程においては、ボートの取り出し速度を４５ｃｍ／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする。また、本発明によるシリコンウェーハは、このような熱処理が施されたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によるシリコンウェーハの熱処理装置は、炉心管と、炉心管を加熱するヒータと、シリコンウェーハを保持可能なボートを炉心管にロード及びアンロードするロード／アンロード機構と、ヒータの出力を調節することによってシリコンウェーハの温度を制御する温度制御部とを備え、温度制御部は、シリコンウェーハを１１００℃以上の温度で熱処理した後、シリコンウェーハの温度を５００℃以下に降温し、ロード／アンロード機構は、シリコンウェーハの温度が５００℃以下に降温された後、ボートを４５ｃｍ／ｍｉｎ以下の速度で炉心管から取り出すことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、シリコンウェーハを炉心管内で５００℃以下に降温し、アンロード時におけるボートの取り出し速度を４５ｃｍ／ｍｉｎ以下としていることから、アンロード時におけるシリコンウェーハの冷却速度が緩やかとなる。これにより、シリコンウェーハの面内及び上下方向（厚み方向）に生じる温度差が小さくなることから、シリコンウェーハの変形が抑えられ、ボートに設けられたサポートピンによる物理的なダメージが軽減される。したがって、複雑なヒータや特殊なボートを使用することなく、熱処理によって生じるシリコンウェーハへのキズを抑制することが可能となる。具体的には、サポートピンとの接触部におけるキズの最大サイズを１００μｍ以下とし、１０μｍ以上のキズの個数を１ｍｍ２当たり５０個以下とすることが可能となる。
【００１７】
本発明においては、アンロード工程においてボートの取り出し速度を５ｃｍ／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。これは、ボートの取り出し速度が５ｃｍ／ｍｉｎ未満であると、無視できない程度に生産性が低下するからである。これに対し、ボートの取り出し速度を５ｃｍ／ｍｉｎ以上とすれば、生産性の大幅な低下をもたらすことがない。
【００１８】
本発明においては、シリコンウェーハの温度が９００℃から５００℃まで低下する温度範囲において８℃／ｍｉｎ以下の降温レートで降温することが好ましい。これによれば、シリコンウェーハに生じる温度差がより小さくなることから、熱処理によって生じるシリコンウェーハへのキズをより効果的に抑制することが可能となる。
【００１９】
この場合、シリコンウェーハの温度が９００℃から５００℃まで低下する温度範囲において２℃／ｍｉｎ以上の降温レートで降温することがより好ましい。これは、降温レートが２℃／ｍｉｎ未満であると、無視できない程度に生産性が低下するからである。これに対し、降温レートを２℃／ｍｉｎ以上とすれば、生産性の大幅な低下をもたらすことがない。
【００２０】
本発明においては、降温工程においてシリコンウェーハの温度を４９０℃以下に降温することが好ましい。これによれば、シリコンウェーハに生じる温度差がより小さくなることから、熱処理によって生じるシリコンウェーハへのキズをより効果的に抑制することが可能となる。
【００２１】
この場合、降温工程においてシリコンウェーハの温度を４９０℃以下２００℃以上に降温することがより好ましい。これは、２００℃未満まで降温させると、炉心管を再び加熱するのに時間がかかり、無視できない程度に生産性が低下するからである。これに対し、降温工程におけるシリコンウェーハの温度を４９０℃以下２００℃以上とすれば、生産性の大幅な低下をもたらすことがない。
【発明の効果】
【００２２】
このように、本発明によれば、複雑なヒータや特殊なボートを使用することなく、シリコンウェーハへのキズの発生を抑制することが可能となる。したがって、強度の高いシリコンウェーハを低コストで提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の好ましい実施形態による熱処理装置の構造を示す模式図である。
【００２５】
本実施形態による熱処理装置１０はいわゆる縦型炉であり、図１に示すように、炉心管１１と、炉心管１１を加熱するヒータ１２と、炉心管１１にボート２０をロード及びアンロードするロード／アンロード機構１３と、ヒータ１２を制御することによって温度を調整する温度調節部１４とを備えている。
【００２６】
炉心管１１は、上端が閉塞され下端が開放された円筒形状を有しており、開放された下端側からボート２０がロード又はアンロードされる。開放された下端側にはシャッタ１１ａが設けられており、炉心管１１にボート２０をロード又はアンロードする際にシャッタ１１ａが開放される。特に限定されるものではないが、炉心管１１の材料としては石英や炭化珪素（ＳＩＣ）が用いられる。
【００２７】
ボート２０は、複数のシリコンウェーハ３０を保持するための保持部材であり、ロード／アンロード機構１３によって炉心管１１に挿入又は排出される。特に限定されるものではないが、ボート２０の材料についても石英や炭化珪素（ＳＩＣ）が用いられる。ボート２０にはサポートピンが設けられており、シリコンウェーハ３０はサポートピンによって支持される。
【００２８】
ヒータ１２は、炉心管１１の内部に収容されるシリコンウェーハ３０を均等に加熱できるよう、炉心管１１の外側全周に亘って設けられている。ヒータ１２の出力は、温度調節部１４によって調節される。
【００２９】
炉心管１１の内部には、ガス導入口１５を介して酸素ガス供給され、これにより、炉心管１１の内部は所定の酸素雰囲気に保たれる。また、炉心管１１の内部の酸素ガスは、ガス排出口１６を介して排出され、これにより、炉心管１１の内部は所定の圧力に保たれる。炉心管１１の内部は、酸素濃度が不飽和となる雰囲気に調節される。このような条件で熱処理を行うと、シリコンウェーハ３０に含まれているＣＯＰの内壁を構成する酸化膜（ＳｉＯ２）が溶解するとともに、熱酸化によって生じた格子間シリコンがシリコンウェーハの内部に拡散してＣＯＰが埋め込まれる。これにより、シリコンウェーハの表面から２０μｍ程度の範囲にあるＣＯＰが消滅するため、シリコンウェーハの表層部に無欠陥層が形成される。
【００３０】
図２は、シリコンウェーハ３０とサポートピンとの接触位置を説明するための模式図である。
【００３１】
図２に示すように、サポートピン２１は、シリコンウェーハ３０の裏面３１の外周近傍における３箇所にて接触している。このため、シリコンウェーハ３０に変形が生じると、シリコンウェーハ３０の裏面３１とサポートピン２１との間で擦れが生じ、これによる物理的ダメージによってキズが生じる。このようなキズは、シリコンウェーハ３０が３００ｍｍ以上の大口径である場合、自重による応力が大きいことからより顕著となる。シリコンウェーハ３０の機械的強度は、キズが大きくなるほど低下する。また、キズが生じている部分には転位クラスタが発生しているため、スリップ転位の起点ともなる。
【００３２】
図３は、熱処理装置１０を用いた熱処理方法を説明するためのフローチャートである。
【００３３】
まず、ヒータ１２を用いて炉心管１１を所定の温度に昇温した後、シャッタ１１ａを開放し、シリコンウェーハ３０が保持されたボート２０を炉心管１１にロードする（ステップＳ１：ロード工程）。ボート２０のロードは、ロード／アンロード機構１３によって行う。特に限定されるものではないが、ロード時における炉心管１１の温度は７００℃程度とすることが好ましい。ボート２０がロードされた炉心管１１には、ガス導入口１５を介して酸素ガス供給され、酸素濃度が不飽和となるような雰囲気に保たれる。
【００３４】
次に、温度調節部１４の制御によりヒータ１２の出力を上昇させ、シリコンウェーハ３０を１１００℃以上シリコンの融点未満の温度に加熱する（ステップＳ２：昇温工程）。そして、この状態を約１時間程度維持することにより、アニールを行う（ステップＳ３：アニール工程）。これにより、シリコンウェーハ３０の表層に存在するＣＯＰが消滅し、シリコンウェーハの表層部に無欠陥層が形成される。アニール工程時におけるシリコンウェーハ３０の温度は、１１００℃以上シリコンの融点未満であれば特に限定されないが、１２００℃程度とすることが好ましい。これは、１１００℃未満の温度ではＣＯＰの除去が十分にできないからであり、融点を超える温度ではシリコンウェーハ３０が融解するからである。そして、１２００℃程度に設定すれば、最も効率よくＣＯＰの除去を行うことが可能となる。
【００３５】
また、昇温工程（ステップＳ２）における昇温レートについては、１℃／ｍｉｎ以上１０℃／ｍｉｎ以下に設定することが好ましい。これは、昇温レートが１℃／ｍｉｎ未満であると昇温に要する時間が長くなりすぎ、無視できない程度に生産性が低下するからであり、昇温レートが１０℃／ｍｉｎ超であるとシリコンウェーハ３０の面内及び上下方向（厚み方向）に生じる温度差が大きくなり、シリコンウェーハ３０の裏面３１に大きなキズが生じる可能性があるからである。
【００３６】
アニール工程（ステップＳ３）を行った後、温度調節部１４の制御によりヒータ１２の出力を低下させ、シリコンウェーハ３０を５００℃以下の温度に降温させる（ステップＳ４：降温工程）。シリコンウェーハ３０の温度を炉心管１１内で５００℃以下に低下させているのは、５００℃を超えたシリコンウェーハ３０を炉心管１１から取り出すと、急激な温度低下により、シリコンウェーハ３０の裏面３１に大きなキズが生じるからである。
【００３７】
より好ましくは、シリコンウェーハ３０の温度を炉心管１１の内部で４９０℃以下２００℃以上に降温することが好適である。これは、シリコンウェーハ３０を４９０℃以下に低下させてから取り出せば、炉心管１１から取り出した際の温度低下がより緩やかとなるため、シリコンウェーハ３０の裏面３１に生じるキズがより効果的に抑制されるからである。一方、２００℃未満まで降温させると、炉心管１１を再び加熱するのに時間がかかり、無視できない程度に生産性が低下するからである。これに対し、降温工程におけるシリコンウェーハの温度を４９０℃以下２００℃以上とすれば、生産性の大幅な低下をもたらすことなく、効果的にキズを抑制することが可能となる。
【００３８】
降温工程（ステップＳ４）においては、シリコンウェーハ３０の温度が９００℃から５００℃まで低下する温度範囲において、１０℃／ｍｉｎ以下２℃／ｍｉｎ以上の降温レートで降温させることが好ましく、８℃／ｍｉｎ以下２℃／ｍｉｎ以上の降温レートで降温させることが特に好ましい。これは、９００℃を超える温度領域では、スリップ転位の伸展を防止すべく降温レートを１℃／ｍｉｎ程度に設定する必要があるのに対し、９００℃以下の温度領域にではこのような問題がなくなるため降温レートを高めることが可能となるものの、降温レートを１０℃／ｍｉｎ超であるとシリコンウェーハ３０の面内及び上下方向（厚み方向）に生じる温度差が大きくなり、キズを抑制する効果が薄れてしまう可能性があるからである。一方、降温レートが２℃／ｍｉｎ未満であると降温に要する時間が長くなりすぎ、無視できない程度に生産性が低下するため、好ましくない。また、５００℃を超える温度領域でボート２０を炉心管１１から取り出すと、シリコンウェーハ３０の上下方向（厚み方向）に生じる温度差が大きくなるため、このような温度領域での取り出しは好ましくない。
【００３９】
このようにしてシリコンウェーハ３０を５００℃以下の温度に降温させた後、ボート２０を炉心管１１から取り出す（ステップＳ５：アンロード工程）。この時、ボート２０の取り出し速度は４５ｃｍ／ｍｉｎ以下とする必要がある。これは、４５ｃｍ／ｍｉｎを超える速度でボート２０を取り出すと、アンロード時におけるシリコンウェーハ３０の温度低下が急速となるため、シリコンウェーハ３０の裏面３１に大きなキズが生じるからである。これに対し、４５ｃｍ／ｍｉｎ以下の速度でボート２０を取り出すことにより、アンロード時におけるシリコンウェーハの冷却速度が緩やかとなる。アンロード時にはシリコンウェーハ３０の厚み方向にボート２０が移動することから、上記の速度でボート２０を取り出せば、シリコンウェーハ３０の面内及び上下方向（厚み方向）に生じる温度差が小さくなることから、シリコンウェーハ３０の変形が抑えられ、ボート２０に設けられたサポートピン２１による物理的なダメージが軽減される。
【００４０】
ボート２０の取り出し速度は、５ｃｍ／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。これは、ボートの取り出し速度が５ｃｍ／ｍｉｎ未満であると、シリコンウェーハ３０の温度低下についてはより緩やかとなるものの、取り出し速度が遅すぎる結果、無視できない程度に生産性が低下するからである。これに対し、ボートの取り出し速度を５ｃｍ／ｍｉｎ以上とすれば、生産性の大幅な低下をもたらすことがない。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、降温工程（ステップＳ４）における降温レート、アンロード工程（ステップＳ５）開始時におけるシリコンウェーハの温度、さらには、アンロード工程（ステップＳ５）におけるボート２０の取り出し速度をそれぞれ最適化していることから、シリコンウェーハの変形が抑えられ、ボート２０に設けられたサポートピン２１による物理的なダメージが軽減される。これにより、複雑なヒータや特殊なボートを使用することなく、シリコンウェーハ３０へのキズの発生を効果的に抑制することが可能となる。具体的には、サポートピン２１との接触部におけるキズの最大サイズを１００μｍ以下とし、１０μｍ以上のキズの個数を１ｍｍ２当たり５０個以下とすることが可能となる。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。
【００４３】
例えば、上記実施形態では熱処理装置１０としていわゆる縦型炉を用いているが、本発明がこれに限定されるものではなく、横型炉であっても構わない。横型炉であっても、アンロード時には、シリコンウェーハ３０の厚み方向にボート２０が移動することから、縦型炉を用いた場合と同様、シリコンウェーハ３０の面内及び上下方向（厚み方向）に生じる温度差を小さくすることが可能となる。
【００４４】
また、上記実施形態では、ＣＯＰを除去するための熱処理を例に説明したが、本発明の対象となる熱処理がこれに限定されるものではなく、他の熱処理、例えば、シリコンウェーハ３０の表面にエピタキシャル層を形成するための熱処理に適用することも可能である。また、as-grownの状態で実質的にＣＯＰ等の結晶欠陥を含まない無欠陥ウェーハに対する熱処理であっても構わない。さらには、ＩＣデバイスの製造プロセスに含まれる熱処理に適用することも可能である。
【実施例】
【００４５】
評価用のシリコンウェーハとして、直径２００ｍｍ、酸素濃度［Ｏｉ］＝１２〜１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、抵抗率１０Ω・ｃｍのｐ−シリコンウェーハを複数枚用意し、図１に示した熱処理装置１０と同様の構造を有する装置を用いて熱処理を行った。熱処理は、図３に示したフローチャートに沿って行い、導入するガスは酸素とした。
【００４６】
熱処理の条件は、ロード工程（ステップＳ１）、昇温工程（ステップＳ２）、アニール工程（ステップＳ３）については全ての評価用のシリコンウェーハに対して共通とした。具体的には、ロード前の炉心管の温度を５００℃に設定し、ロード工程におけるボートの挿入速度を１０ｃｍ／ｍｉｎとし、昇温工程における昇温レートを１０℃／ｍｉｎとし、アニール工程は１２００℃で２時間保持することにより行った。
【００４７】
一方、降温工程（ステップＳ４）における降温レート、アンロード工程（ステップＳ５）開始時におけるシリコンウェーハの温度（取り出し開始温度）、アンロード工程（ステップＳ５）におけるボートの取り出し速度については、評価用のシリコンウェーハごとに異ならせた。サンプルごとの降温レート、取り出し開始温度、取り出し速度は、表１の通りである。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
このようにして全てのシリコンウェーハに対して熱処理を行った後、シリコンウェーハの裏面を光学顕微鏡で確認したところ、いずれのシリコンウェーハにもサポートピンとの接触部にキズの発生が認められた。そして、最も大きいキズのサイズと、１０μｍ以上のキズの１ｍｍ２当たりの個数を測定した。測定はいずれの実施例及び比較例に対しても１０枚のシリコンウェーハに対して行い、その平均値を当該実施例又は比較例の測定値（最大キズ及びキズ個数）とした。結果は表１に示されている。表１に示すように、実施例１〜９においては、いずれも最大キズが１００μｍ以下、キズ個数が５０個以下であった。これに対し、比較例１〜４においては、いずれも最大キズが１００μｍ超、キズ個数が５０個超であった。また、いずれのシリコンウェーハも、表面から２０μｍの範囲にはＣＯＰが存在しなかった。
【００５０】
次に、キズによる強度の低下を評価すべく、三点曲げ試験法によってシリコンウェーハの破壊荷重を測定した。三点曲げ試験においては、側面図である図４（ａ）及び上面図である図４（ｂ）に示すように、互いに平行な２本の支持棒４１，４２及び１本のポンチ４３を用い、シリコンウェーハ３０の裏面３１側を支持棒４１，４２で支持し、表面３２側をポンチ４３で押圧することにより行った。支持棒４１，４２は、シリコンウェーハの中心から７０ｍｍ離れた点を通る位置に設定した。一方、ポンチ４３は、シリコンウェーハの中心及びキズ３３の上部を通る部分に設定した。また、ポンチ４３の下降速度は、５ｍｍ／ｍｉｎに設定した。
【００５１】
測定はいずれの実施例及び比較例に対しても１０枚のシリコンウェーハに対して行い、その平均値を当該実施例又は比較例の測定値（破壊荷重平均値）とした。結果は表１に示されている。
【００５２】
表１に示すように、基準となる比較例１のサンプル（降温レート：１０℃／ｍｉｎ、取り出し開始温度：５００℃、取り出し速度が：５０ｃｍ／ｍｉｎ）では、１０枚のシリコンウェーハの平均値が２６０．５Ｎであった。
【００５３】
これに対し、比較例１よりも取り出し速度が遅い実施例１のサンプルでは、１０枚のシリコンウェーハの平均値が３２１．８Ｎであり、強度が大幅に改善された。また、実施例１よりも取り出し速度が遅い実施例２，３では、１０枚のシリコンウェーハの平均値がそれぞれ３６３．２Ｎ、４０５．１Ｎであり、強度がさらに改善された。これにより、取り出し速度が遅いほど強度が改善されることが確認された。また、表１に示すように、取り出し速度が遅いほど最大キズが短くなるとともに、キズ個数が減少することも確認された。
【００５４】
また、実施例１よりも降温レートが遅い実施例４〜６のサンプルでは、１０枚のシリコンウェーハの平均値がそれぞれ３４３．５Ｎ、３６０．４Ｎ、３８９．８Ｎであり、強度がさらに改善された。これにより、降温レートが小さいほど強度が改善されることが確認された。また、表１に示すように、降温レートが小さいほど最大キズが短くなるとともに、キズ個数が減少することも確認された。一方、実施例１よりも降温レートは遅いが（８℃／ｍｉｎ）、取り出し速度が５０ｃｍ／ｍｉｎである比較例２のサンプルでは、１０枚のシリコンウェーハの平均値が３１１．８Ｎであり、実施例１ほど高い強度は得られなかった。これにより、単に降温レートを遅くするよりも、取り出し速度を遅くする方が高い強度が得られることが確認された。
【００５５】
さらに、実施例１よりも取り出し開始温度が低い実施例７〜９のサンプルでは、１０枚のシリコンウェーハの平均値がそれぞれ３３９．９Ｎ、３７２．３Ｎ、３９４．６Ｎであり、強度がさらに改善された。これにより、取り出し開始温度が低いほど強度が改善されることが確認された。また、表１に示すように、取り出し開始温度が低いほど最大キズが短くなるとともに、キズ個数が減少することも確認された。一方、実施例１よりも取り出し開始温度は低いが（４９０℃）、取り出し速度が５０ｃｍ／ｍｉｎである比較例３のサンプルでは、１０枚のシリコンウェーハの平均値が３１６．７Ｎであり、実施例１ほど高い強度は得られなかった。これにより、単に取り出し開始温度を低くするよりも、取り出し速度を遅くする方が高い強度が得られることが確認された。
【００５６】
さらに、取り出し速度については実施例１と同じであるが、取り出し開始温度が高い（５１０℃）比較例４のサンプルでは、１０枚のシリコンウェーハの平均値が２９９．６Ｎであり、実施例１よりも強度が低下した。これにより、取り出し速度が４５ｃｍ／ｍｉｎであっても、取り出し開始温度が高いと、十分な強度が得られないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の好ましい実施形態による熱処理装置１０の構造を示す模式図である。
【図２】シリコンウェーハ３０とサポートピン２１との接触位置を説明するための模式図である。
【図３】熱処理装置１０を用いた熱処理方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】三点曲げ試験法を説明するための図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０      熱処理装置
１１      炉心管
１１ａ    シャッタ
１２      ヒータ
１３      ロード／アンロード機構
１４      温度調節部
１５      ガス導入口
１６      ガス排出口
２０      ボート
２１      サポートピン
３０      シリコンウェーハ
３１      シリコンウェーハの裏面
３２      シリコンウェーハの表面
３３      キズ
４１，４２    支持棒
４３      ポンチ
【図１】
2010098208.tif 000004
【図２】
2010098208.tif 000005
【図３】
2010098208.tif 000006
【図４】
2010098208.tif 000007