(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハの主表面（第一主表面）を支持部材で支持した状態で加熱源で加熱することで急速昇降温を伴う所定温度での熱処理を行うウエーハの熱処理方法において、
前記支持部材で支持した前記第一主表面の温度Ｔａが、前記ウエーハの前記第一主表面とは反対側の主表面（第二主表面）の温度Ｔｂより１〜２５℃高くなり、前記第一主表面と支持部材の接触位置での前記シリコンウエーハの温度をＴｐとすると、Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｐの関係が成立するように前記加熱源を制御しながら熱処理を行うことを特徴とするウエーハの熱処理方法。
【請求項２】
前記ウエーハの前記第一主表面を加熱する第一加熱源と、前記第二主表面を加熱する第二加熱源との出力比を変えることによって、前記第一主表面の温度が前記第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載のウエーハの熱処理方法。
【請求項３】
前記第一加熱源及び前記第二加熱源としてハロゲンランプを用い、かつ前記第二加熱源の出力を前記第一加熱源の出力の１０〜９０％とすることを特徴とする請求項２に記載のウエーハの熱処理方法。
【請求項４】
前記加熱源としてハロゲンランプを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエーハの熱処理方法。
【請求項５】
前記支持部材を、前記ウエーハの外周部を複数の支持点によって水平に支持するものとすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のウエーハの熱処理方法。
【請求項６】
前記所定温度を、１２５０℃以上とすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のウエーハの熱処理方法。
【請求項７】
前記所定温度を、７００℃以上１１５０℃未満とすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のウエーハの熱処理方法。
【請求項８】
前記所定温度を、１１５０℃以上１２５０℃未満とすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のウエーハの熱処理方法。
【請求項９】
少なくとも、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶基板に加工した後、該シリコン単結晶基板に対して請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のウエーハの熱処理方法によって熱処理を行うことを特徴とするシリコンウエーハの製造方法。
【請求項１０】
ウエーハに対して急速昇降温を伴う所定温度での熱処理を行うための熱処理装置であって、少なくとも、
前記ウエーハを収容するためのチャンバーと、前記ウエーハの第一主表面を支持する支持部材と、前記ウエーハの前記第一主表面を加熱する第一加熱源と、前記ウエーハの前記第一主表面とは反対側の主表面（第二主表面）を加熱する第二加熱源と、前記第一加熱源と前記第二加熱源との出力を独立して制御するための制御機構とを備え、
前記制御機構は、前記第一加熱源及び前記第二加熱源の出力を前記支持部材で支持した前記第一主表面の温度Ｔａが、前記ウエーハの前記第一主表面とは反対側の主表面（第二主表面）の温度Ｔｂより１〜２５℃高くなり、前記第一主表面と支持部材の接触位置での前記シリコンウエーハの温度をＴｐとすると、Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｐの関係が成立するように前記出力を独立して制御するものであることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
前記第一及び第二加熱源を、ハロゲンランプとすることを特徴とする請求項１０に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等のようなウエーハの熱処理方法に関し、更に詳しくは、熱処理の際にウエーハとウエーハ支持部材の接触部から発生するスリップ転位を低減することが可能なウエーハの熱処理方法及び熱処理装置と、この熱処理工程を有するスリップ転位の少ないシリコンウエーハの製造方法及びシリコンウエーハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶インゴットから切り出したシリコンウエーハは、デバイス製造するまでには、ウエーハの加工プロセスから素子の形成プロセスまで多数の工程が介在する。
これらの工程の一つに熱処理工程がある。そしてシリコンウエーハ加工工程においても、ウエーハ表層での無欠陥層の形成、酸素析出物の形成・制御を目的として熱処理を施す場合がある。
【０００３】
この熱処理としては、従来バッチ式の熱処理が採用されていたが、近年ではより短時間で急速昇降温して処理可能なＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置を用いたランプアニール等による方法が広まりつつある。
しかし、通常のＲＴＡ処理では１１００℃以上の高温でアニールされるため、スリップ転位が生じてしまうという問題点がある。このスリップ転位が発生すると、デバイス特性に悪影響を及ぼすため、デバイスを形成する表面から数μｍの領域にはスリップ転位がないことが要求されている。
【０００４】
ここでスリップ転位は、シリコンウエーハを支持する支持ピンとウエーハの接触部にかかる自重による応力や、熱処理中にピンを通して熱が逃げてしまうために熱分布が不均一になることによる熱応力が主な発生原因と考えられている。
そして、この問題はウエーハの大口径化に伴い、自重が大きくなるにつれて顕著になってきた。また熱処理温度が高くなるほど発生しやすくなるという傾向がある。
【０００５】
この問題の解決策として、特許文献１には、ＲＴＡ処理する際にウエーハ外周部の温度が中心部の温度よりも１〜６℃高くなるように熱処理温度を制御しながら熱処理する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−３４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、上記特許文献１に記載の方法では、支持ピン位置から発生するスリップ転位を抑制することができないことが判明した。
特に、１２５０℃を超えるような高温では、ウエーハ裏面の支持ピン位置からスリップ転位が発生し、表面まで貫通してしまうという問題があった。
【０００８】
この原因は、以下のとおりと推定される。
図３はウエーハ外周部の温度が中心部の温度より高い場合の概念図であり、図４はウエーハ中心部の温度が外周部の温度より高い場合の概念図である。
【０００９】
特許文献１の記載によると、図４のようにウエーハＷの中心部（Ｔｉ）の温度が外周部（Ｔｏ）の温度より高い（Ｔｉ＞Ｔｏ）場合は、ウエーハ中心部から支持ピン１２を通して逃げる熱が大きく、温度差による熱応力ＴＳ４３が、支持ピンとの反対側への熱応力ＴＳ４１や外周部に向けての熱応力ＴＳ４２に比べて相対的に大きくなり、スリップ転位が発生すると説明されている。
他方、図３のようにウエーハＷの中心部より外周部の温度を高く（Ｔｉ＜Ｔｏ）すると、支持ピン１２から逃げる熱が小さくなる（ウエーハ中心から外周に向かう熱流が減少すると解釈される）ため、温度差による熱応力ＴＳ３３が図４のＴＳ４３に比べて小さくなり、スリップ転位発生の防止が図れると説明されている。
【００１０】
しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、図３のような場合、ウエーハＷの外周部温度Ｔｏが高くなるため、外周部から中心に向かって流れる熱流が大きくなり、外周から支持ピンを通して逃げる熱は逆に多くなる。この結果、温度差による熱応力ＴＳ３２が大きくなると考えられる。
そしてこの２つの効果が打ち消しあうために、スリップ転位の低減に効果がなかったと推定される。
【００１１】
その他の問題点として、特許文献１に記載の方法では、ウエーハ面内の温度分布を不均一にすることにより、酸化膜厚分布が不均一になるだけでなく、ウエーハ中心と外周部の温度差に起因する熱応力が大きくなり、ウエーハ外周部からスリップ転位が発生しやすくなるという問題がある。
特に、１２５０℃を超えるような高温では、ウエーハ周辺部からスリップ転位が顕著に発生するという問題点があることを見出した。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、シリコンウエーハを熱処理する際に、ウエーハ支持位置から発生するスリップ転位を確実に抑制することができるウエーハの熱処理方法とそれを実施することができる熱処理装置、およびこの方法を利用したウエーハ支持位置から発生したスリップ転位が従来より大幅に少ない、あるいは少なくとも表面に貫通していないシリコンウエーハとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明では、ウエーハの主表面（第一主表面）を支持部材で支持した状態で加熱源で加熱することで急速昇降温を伴う所定温度での熱処理を行うウエーハの熱処理方法において、前記支持部材で支持した前記第一主表面の温度が、前記ウエーハの前記第一主表面とは反対側の主表面（第二主表面）の温度より１〜２５℃高くなるように前記加熱源を制御しながら熱処理を行うことを特徴とするウエーハの熱処理方法を提供する。
【００１４】
このように、支持部材で支持したウエーハの第一主表面の温度が、第一主表面とは反対側の第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御しながら熱処理を行うことによって、支持部材付近で発生する熱応力を小さくすることができ、スリップ転位の発生を従来に比べて確実に抑制することができるようになり、スリップ転位の少ない熱処理済みウエーハが得られる。
【００１５】
なお、本発明おける急速昇降温を伴う所定温度での熱処理とは、昇温速度又は降温速度が５〜２５０℃／秒、望ましくは２０〜１５０℃／秒、更に望ましくは３０〜７０℃／秒の急速加熱又は急速冷却を伴う熱処理（ＲＴＡ処理）のことをいう。また、所定温度とは、７００℃以上ウエーハの融点未満の温度範囲のことをいう。
【００１６】
ここで、前記ウエーハの前記第一主表面を加熱する第一加熱源と、前記第二主表面を加熱する第二加熱源との出力比を変えることによって、前記第一主表面の温度が前記第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御することが好ましい。
このように、ウエーハの第一主表面を加熱する第一加熱源と、第二主表面を加熱する第二加熱源との出力比を変えることによって、第一主表面の温度を第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御するができる。これによって、容易かつ確実に第一主表面の温度を第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御することができ、より確実にスリップ転位の発生を抑制することができる。
【００１７】
また、前記第一加熱源及び前記第二加熱源としてハロゲンランプを用い、かつ前記第二加熱源の出力を前記第一加熱源の出力の１０〜９０％とすることができる。
このように、第一加熱源及び第二加熱源としてハロゲンランプを用い、かつ第二加熱源の出力を第一加熱源の出力の１０〜９０％とすることによって、更に容易かつ確実に第一主表面の温度を第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御することができ、スリップ転位の発生を更に効果的に抑制することができる。
【００１８】
そして、前記加熱源としてハロゲンランプを用いることができる。
このように、加熱源としてハロゲンランプを用いることによって、急速加熱を容易に行うことができ、熱処理の実施がより容易になる。
【００１９】
更に、前記支持部材を、前記ウエーハの外周部を複数の支持点によって水平に支持するものとすることが好ましい。
ウエーハの支持部材としてはウエーハのエッジ部を全周にわたり薄いリング状のサセプターで支える方法もあるが、本発明のウエーハの熱処理方法は、ウエーハ外周部を複数の支持点で支える場合に特に有効である。
【００２０】
また、前記所定温度を、７００℃以上１１５０℃未満とすることができる。
支持部材が位置する箇所からのスリップ転位は、熱処理温度が７００℃以上の場合に顕著に発生するが、本発明のウエーハの熱処理方法は、そのような７００℃以上の処理温度で顕著に発生するスリップ転位の抑制に特に効果的である。
【００２１】
そして、前記所定温度を、１１５０℃以上１２５０℃未満とすることができる。
近年、ウエーハとしてシリコンウエーハを用いる場合、シリコンウエーハにＲＴＡ処理を行って酸素析出物の制御を行う方法が開示され（例えば特表２００１−５０３００９号公報等参照）、広く採用されつつある。そして、そのＲＴＡ処理の処理温度は、多くが１１５０℃以上１２５０℃未満である。このように高温になると、スリップ転位の発生は更に顕著になるため、本発明のウエーハの熱処理方法は、１１５０℃以上１２５０℃未満でのＲＴＡ処理をする場合にはより有効である。
【００２２】
更に、前記所定温度を、１２５０℃以上とすることができる。
また、最近では１３００℃より高温でＲＴＡ処理することによりグローイン欠陥（例えばＣＯＰ）が溶解する方法が開示されている（例えば特開２０１０−４０５８９号公報等参照）。
本発明者らが鋭意検討した結果、ＲＴＡ温度が１２５０℃未満の場合はスリップ転位が支持部材での支持位置から発生するが、表面までは貫通していないので、デバイス特性に直接悪影響を及ぼすことはさほどない。しかしながらスリップ転位の発生によりウエーハ強度低下の問題があり、スリップ転位は少ない方が望ましいことから、上述のように１２５０℃未満の場合でも本発明のウエーハの熱処理方法は特に好適に行うことができる。
そして１２５０℃以上では、支持部材位置から発生したスリップ転位は表面まで貫通してしまうため、デバイス特性へ著しい悪影響を及ぼす。しかしながら本発明のウエーハの熱処理方法の場合は、例えスリップ転位が発生したとしてもスリップ転位が表面に貫通せずに、バルク中でスリップ転位の多くを止めることができ、デバイス作製領域である表面から数μｍの範囲には転位の発生がないものとすることができる。
このように本発明のウエーハの熱処理方法は、１２５０℃以上の温度での熱処理を行う場合に特に有効である。
【００２３】
また、本発明では、少なくとも、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶基板に加工した後、該シリコン単結晶基板に対して本発明に記載のウエーハの熱処理方法によって熱処理を行うことを特徴とするシリコンウエーハの製造方法を提供する。
上述のように、本発明のウエーハの熱処理方法は、スリップ転位の発生を確実に抑制することができるため、これを利用したシリコンウエーハの製造方法によれば、従来よりスリップ転位が大幅に低減された良好な品質のシリコンウエーハを従来より効率的に製造することができるようになる。
【００２４】
そして、本発明では、シリコンウエーハであって、本発明に記載のウエーハの熱処理方法によって熱処理されたものであることを特徴とするシリコンウエーハを提供する。
上述のように、本発明のウエーハの熱処理方法が施されたシリコンウエーハは、従来よりスリップ転位が大幅に低減された良好な品質のものである。
【００２５】
更に、本発明では、ウエーハに対して急速昇降温を伴う所定温度での熱処理を行うための熱処理装置であって、少なくとも、前記ウエーハを収容するためのチャンバーと、前記ウエーハの第一主表面を支持する支持部材と、前記ウエーハの前記第一主表面を加熱する第一加熱源と、前記ウエーハの前記第一主表面とは反対側の主表面（第二主表面）を加熱する第二加熱源と、前記第一加熱源と前記第二加熱源との出力を独立して制御するための制御機構とを備え、前記制御機構は、前記第一加熱源及び前記第二加熱源の出力を前記支持部材で支持した前記第一主表面の温度が、前記ウエーハの前記第一主表面とは反対側の主表面（第二主表面）の温度より１〜２５℃高くなるように前記出力を独立して制御するものであることを特徴とする熱処理装置を提供する。
【００２６】
これによって、熱処理中におけるウエーハ内の支持部材付近での熱応力を従来に比べて小さくすることができるようになり、熱処理後のウエーハに発生していたスリップ転位の発生率を大きく低減することができ、スリップ転位の少ないウエーハを得ることができる装置となる。
【００２７】
ここで、前記第一及び第二加熱源を、ハロゲンランプとすることが好ましい。
このように、加熱源をハロゲンランプとすることによって、急速加熱を容易に行うことができ、また第一主表面の温度を第二主表面の温度より高く制御する熱処理の実施がより容易になる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、シリコンウエーハを熱処理する際に、ウエーハ支持位置から発生するスリップ転位を確実に抑制することができるウエーハの熱処理方法とそれを実施することができる熱処理装置、およびこの方法を利用したウエーハ支持位置から発生したスリップ転位が従来より大幅に少ない、あるいは少なくとも表面に貫通していないシリコンウエーハとその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のウエーハを支持する支持部材と接触する第一主表面の温度が、第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように加熱源を制御しながら熱処理を行う際の概念図である。
【図２】本発明の熱処理装置の概略の一例を示した図である。
【図３】従来の熱処理方法におけるウエーハ外周部の温度が中心部の温度より高い場合の概念図である。
【図４】従来の熱処理方法におけるウエーハ中心部の温度が外周部の温度より高い場合の概念図である。
【図５】従来のウエーハを支持する支持部材と接触する第一主表面の温度を、第二主表面の温度と等しくして熱処理を行う際の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明について図を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図２は本発明の熱処理装置の概略の一例を示した図である。
【００３１】
図２に示すように、ウエーハＷに対して急速昇降温を伴う所定温度での熱処理（ＲＴＡ処理）を行うための本発明の熱処理装置１０は、少なくとも、ウエーハＷを収容するための石英からなるチャンバー１１と、例えば石英トレイ１６に形成されたウエーハＷの第一主表面を支持する支持部材（例えば３点支持ピン）１２と、ウエーハＷを加熱するための加熱源１３としての、ウエーハＷの第一主表面を加熱する第一加熱源（例えばハロゲンランプ）１４ａと、ウエーハＷの第一主表面とは反対側の主表面（第二主表面）を加熱する第二加熱源（例えばハロゲンランプ）１４ｂと、第一加熱源１４ａと第二加熱源１４ｂとの出力を独立して制御するための制御機構１５とを備えるものである。
【００３２】
また、チャンバー１１には不図示の温度測定用特殊窓が設けられており、チャンバー１１の外部に設置されたパイロメータ１９により、その特殊窓を通してウエーハＷの温度を測定することができ、その測定温度の信号を制御機構１５へ伝送するようになっているものとすることができる。この場合、パイロメータ１９は、ウエーハＷの第一主表面の温度を測定する第一パイロメータ１９ａと、第二主表面の温度を測定する第２パイロメータ１９ｂを具備し、それぞれ測定温度を制御機構１５へ伝送するようにしても良い。
【００３３】
そして制御機構１５は、設定温度と実測されたウエーハ温度との差や予めレシピーで設定された電力比率に従って電力供給装置２１ａ（第一加熱源１４ａ制御用），２１ｂ（第二加熱源１４ｂ制御用）を制御し、第一加熱源１４ａ及び第二加熱源１４ｂの出力を、支持部材１２で支持した第一主表面の温度が第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように独立して出力を制御することができるようになっているものである。
【００３４】
また、熱処理時の雰囲気ガスについては、石英トレイ１６のガス導入口２０ａ側には、石英製のバッファ１８が設けられており、酸化性ガスや窒化性ガス、Ａｒガス等の導入ガスがウエーハＷに直接当たるのを防ぐことができるようになっている。そしてガスの排気側は、オートシャッター１７が装備され、外気を封鎖している。オートシャッター１７は、ゲートバルブによって開閉可能に構成される不図示のウエーハ挿入口が設けられている。また、オートシャッター１７にはガス排気口２０ｂが設けられており、炉内雰囲気を調整できるようになっている。
【００３５】
このような構造の熱処理装置１０では、ウエーハの第一主表面を加熱する第一加熱源１４ａと、ウエーハの第一主表面とは反対側の主表面（第二主表面）を加熱する第二加熱源１４ｂとを、第一主表面の温度が第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように出力を独立して制御する制御機構１５によって独立して出力を制御するものとなっており、ウエーハの熱処理中において、ウエーハ内部での熱流が、支持部材方向に向けての熱流だけでなく、ウエーハ表面に向かって流れる熱流を発生させることができる。そしてこの熱流が存在することによって、支持部材近傍での温度勾配が小さくなり、支持部材付近での熱応力を従来に比べて小さくすることができる。従って、支持部材付近で顕著に発生する熱処理後のウエーハのスリップ転位の発生が従来に比べて著しく抑制されることになり、スリップ転位の少ない高品質熱処理済みウエーハを得ることができる熱処理装置とすることができる。
【００３６】
第一主表面の温度が第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように温度制御する方法としては上記以外に例えば以下の方法も考えられる。
第一主表面の温度を測定するパイロメータ１９ａのみを具備し、このパイロメータ１９ａを用いて予め酸素雰囲気でＲＴＡ処理を行い、加熱源の出力、温度、酸化膜厚との関係を求めておき、この関係を用いて、第一主表面と第二主表面の温度差が所定の温度差になるように、第一加熱源１４ａと第二加熱源１４ｂの出力を決定することができる。
さらに、第一加熱源１４ａと第二加熱源１４ｂのランプ１本当たりの出力は一定とし、第一加熱源１４ａと第二加熱源１４ｂのランプ本数比率を変えることも可能である。
あるいは、第一加熱源１４ａと第二加熱源１４ｂのランプの種類（発光特性の異なるランプ）を変えることにより、供給電力は一定であっても発光特性が異なるため、結果として第一加熱源１４ａと第二加熱源１４ｂの出力比を変えることも可能である。
【００３７】
上記のような本発明の熱処理装置を用いた本発明のウエーハの熱処理方法の一例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
本発明の熱処理方法の特徴は、シリコンウエーハに代表されるウエーハを、支持部材で支持した状態で加熱源で加熱することで急速昇降温を伴う所定温度での熱処理を行う際に、支持部材で支持した第一主表面の温度が、ウエーハの第一主表面とは反対側の主表面（第二主表面）の温度より１〜２５℃高くなるように加熱源を制御しながら熱処理を行うものである。
これにより支持部材でのウエーハ支持位置から発生するスリップ転位を確実に抑制できるメカニズムは明確ではないが、以下のとおりであると推定される。
【００３９】
図１は、本発明のように、ウエーハを支持する支持部材と接触する第一主表面の温度が、第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように加熱源を制御しながら熱処理を行う際の概念図である。また、図５は、従来のように、ウエーハを支持する支持部材と接触する第一主表面の温度を、第二主表面の温度と等しくして熱処理を行う際の概念図である。
【００４０】
図５のように、ウエーハを支持する支持部材１２と接触する第一主表面Ｗａの温度と第二主表面Ｗｂの温度を等しくした場合、シリコンウエーハＷの第二主表面Ｗｂの温度Ｔｂと、支持部材１２とシリコンウエーハＷの第一主表面Ｗａでの接触位置から少し離れたシリコンウエーハの第一主表面の温度Ｔａと、支持部材位置でのシリコンウエーハの温度をＴｐとすると、Ｔａ＝Ｔｂ＞Ｔｐの関係が成立している。
このため、温度差により生じる熱流は、
（１）第一主表面Ｗａから支持部材１２に向かって流れる熱流ＴＦ５１
（２）第二主表面Ｗｂから支持部材１２に向かって流れる熱流ＴＦ５２
の２種類が主に生じることになる。このため、支持部材１２近傍での温度勾配が大きくなり、大きな熱応力を生じ、スリップ転位が発生する、と考えられる。
【００４１】
これに対し、本発明に係る図１の場合、シリコンウエーハＷの第二主表面Ｗｂの温度Ｔｂと、支持部材１２とシリコンウエーハＷの第一主表面Ｗａでの接触位置から少し離れたシリコンウエーハの第一主表面Ｗａの温度Ｔａと、第一主表面Ｗａと支持部材１２の接触位置でのシリコンウエーハＷの温度をＴｐとすると、Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｐの関係が成立する。
このため、温度差により生じる熱流は、
（１）第一主表面Ｗａから支持部材１２に向かって流れる熱流ＴＦ１１
（２）第一主表面Ｗａから第二主表面Ｗｂに向かって流れる熱流ＴＦ１３
（３）ウエーハＷのバルク部から支持部材１２に向かって流れる熱流ＴＦ１２
（４）ウエーハＷのバルク部から第二主表面Ｗｂに向かって流れる熱流ＴＦ１４
の４種類となり、支持部材１２へ向かう熱流だけでなく、第二主表面Ｗｂ側に向かって流れる熱流ＴＦ１３，ＴＦ１４が存在するようになる。
この結果、支持部材１２の近傍での温度勾配が従来の場合に比べて小さくなり、熱応力が小さくなるため、スリップ転位の発生を確実に抑制することができるようになると考えられる。
【００４２】
なお、ウエーハＷの第一主表面Ｗａの温度と第二主表面Ｗｂの温度差が１℃未満では、第一主表面Ｗａから第二主表面Ｗｂに向かって流れる熱流ＴＦ１３やウエーハバルク部から第二主表面Ｗｂに向かって流れる熱流ＴＦ１４が小さくなるためにスリップ転位発生を抑制するメカニズムがほとんど働かず、スリップ転位の発生をほとんど抑制できない。
また、ウエーハＷの第一主表面Ｗａの温度と第二主表面Ｗｂの温度差が２５℃より大きい場合、第一主表面Ｗａと第二主表面Ｗｂとの温度差が大きくなり過ぎるため、ウエーハ内の熱流ＴＦ１３及びＴＦ１４が大きくなって、ウエーハ内に生じる熱応力が大きくなってしまい、スリップ転位の発生を抑制することが困難となる。
そのため、支持部材で支持したウエーハの第一主表面の温度が、第一主表面とは反対側の第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御しながら熱処理を行う必要がある。
【００４３】
このように、支持部材で支持したウエーハの第一主表面の温度が、第一主表面とは反対側の第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御しながら熱処理を行うことによって、上述のように、熱処理中において、支持部材方向に向けての熱流だけでなく、表面に向かって流れる熱流が存在することとなり、支持部材近傍での温度勾配が小さくなることになる。そのため、支持部材付近で発生する熱応力が小さくなり、これによってスリップ転位の発生を従来に比べて著しく抑制することができ、スリップ転位の少ないウエーハが得られる。
【００４４】
ここで、ウエーハＷの第一主表面Ｗａを加熱する第一加熱源１４ａと、第二主表面Ｗｂを加熱する第二加熱源１４ｂとの出力比を変えることによって、第一主表面Ｗａの温度が第二主表面Ｗｂの温度より１〜２５℃高くなるように制御することができる。
このように、ウエーハの第一主表面を加熱する第一加熱源と、第二主表面を加熱する第二加熱源との出力比を変えることとすれば、安定かつ確実に第一主表面の温度を第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御することができ、より安定かつ確実にスリップ転位の発生を抑制することができる。
【００４５】
また、加熱源１３、特に第一加熱源１４ａ及び第二加熱源１４ｂとしてハロゲンランプを用いることができる。そして第二加熱源１４ｂの出力を第一加熱源１４ａの出力の１０〜９０％とすることができる。
このように、加熱源、特には第一加熱源、第二加熱源としてハロゲンランプを用いることによって、急速加熱を容易に行うことができ、熱処理の実施がより容易になる。
そして、第二加熱源の出力を第一加熱源の出力の１０〜９０％とすることによって、より安定かつ確実に第一主表面の温度を第二主表面の温度より１〜２５℃高くなるように制御することができるので、更にスリップ転位の発生を確実に抑制することができる。
【００４６】
更に、支持部材１２を、ウエーハＷの外周部を複数の支持点によって水平に支持するものとすることができる。
上述のように、本発明のウエーハの熱処理方法は、ウエーハ外周部を複数の支持点で支える場合であっても、スリップ転位の発生を抑制することができるため、ウエーハＷの外周部を複数の支持点によって水平に支持するタイプのサセプターを好適に使用することができる。
【００４７】
また、ウエーハを加熱する所定温度を、７００℃以上１１５０℃未満、１１５０℃以上１２５０℃未満、１２５０℃以上（望ましくはウエーハの融点温度未満）の何れかの温度とすることができる。
【００４８】
一般的にシリコンウエーハに熱処理を行う場合、加熱する温度が７００℃以上になるとウエーハを支持する支持部材の箇所からスリップ転位が発生し易くなる。しかし、スリップ転位の発生を確実に抑制することができる本発明のウエーハの熱処理方法であれば、そのような７００℃以上の処理温度で発生するスリップ転位を、確実にその発生を抑制することができるため、好適である。
【００４９】
また、シリコンウエーハにＲＴＡ処理を行って酸素析出物の制御を行う場合には、処理温度は１１５０℃以上１２５０℃未満で行われることが多いが、このように高温になるとスリップ転位の発生は顕著になる。
そのような場合に、本発明のウエーハの熱処理方法は特に効果的に用いることができるものである。
【００５０】
そして、１３００℃より高温でＲＴＡ処理することによりグローイン欠陥（ＣＯＰ等）が溶解することが知られているが、スリップ転位の発生を確実に抑制することができる本発明のウエーハの熱処理方法は、支持部材位置から発生したスリップ転位が表面まで貫通しやすくなる１２５０℃以上の温度での熱処理を行う場合にも特に有効である。
【００５１】
そして、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶棒を育成し、シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶基板に加工した後、シリコン単結晶基板に対して本発明に記載のウエーハの熱処理方法によって熱処理を行うことによって、従来よりスリップ転位が大幅に低減された高品質シリコンウエーハを従来より効率的に製造することができる。
【００５２】
なお、このとき、作製するシリコン単結晶基板は、一般的なものであれば良く、導電型や抵抗率などの電気特性値や結晶方位、結晶径等は特に限定されない。ただし、本発明は自重がより重くなり、スリップ転位がより発生し易い直径８インチ（２００ｍｍ）、１２インチ（３００ｍｍ）あるいはそれ以上の大口径ウエーハの熱処理において特に有効である。
また、シリコン単結晶棒からシリコン単結晶基板への加工についても、一般的なものとすれば良く、例えば内周刃スライサあるいはワイヤソー等の切断装置によってスライスすることができる。またラッピング・エッチング・研磨等を一般的な条件で行うことができ、製造するシリコンウエーハの仕様に応じて適宜選択することができる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより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。
（実施例１−５、比較例１−３）
急速昇降温する熱処理装置としてＭａｔｔｓｏｎ社製のＨｅｌｉｏｓを用いた。また該装置に、第二加熱源に相当する上側ランプモジュール（ハロゲンランプ）と第一加熱源に相当する下側ランプモジュール（ハロゲンランプ）のランプ出力を任意の比率で変更できるようにした制御機構を加えた。
そして、直径３００ｍｍのｐ型シリコンウエーハを準備し、熱処理装置の開口部からチャンバー内に搬入し、３本の石英製支持ピンに載せて水平に保持した。この時、支持ピンで支持した側を第一主表面、反対側を第二主表面とした。
【００５４】
その後、酸素ガスをチャンバー内に導入し、５０℃／ｓｅｃで所定の熱処理温度まで昇温し、所定温度（１２００℃、１２５０℃、１３００℃、１３５０℃）で、それぞれ１０秒間熱処理を行った。
その後５０℃／ｓｅｃの降温速度で８００℃まで下げた段階で加熱をＯＦＦにした後、チャンバー内で５００℃まで冷却し、その後にウエーハを取り出した。
【００５５】
この熱処理時の上側ランプモジュールと下側ランプモジュール出力比率は比較例１では上側：下側＝１００：１００（温度差（第一主表面−第二主表面）０℃）とした。また比較例２では上側：下側＝１００：６０（温度差−５℃）、実施例１では上側：下側＝９０：１００（温度差１℃）、実施例２では上側：下側＝８０：１００（温度差８℃）、実施例３では上側：下側＝４０：１００（温度差１５℃）、実施例４では上側：下側＝２０：１００（温度差１８℃）、実施例５では上側：下側＝１０：１００（温度差２３℃）、比較例３では上側：下側＝５：１００（温度差３３℃）とした。
【００５６】
その後第一主表面及び第二主表面の酸化膜厚さをエリプソメーターで測定し、その膜厚より、第一主表面及び第二主表面の温度差を算出した。
更に、レーザー散乱方式の異物検査装置（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製  ＳＰ１）でウエーハ表面（第二主表面）のスリップ転位測定を行った。
その結果を表１に示す。なお表１中の○は３つの支持ピン位置のいずれにおいてもスリップ転位発生なし、△は１または２箇所スリップ転位発生、×は３箇所すべてでスリップ転位発生を意味するものである。
【００５７】
【表１】
0005530856.tif 000002
【００５８】
表１から明確なように、第二主表面の温度より第一主表面の温度を１℃〜２３℃高くした実施例１〜実施例５でスリップ転位の発生が大幅に抑制されており、本発明が効果的であることが確認された。
なお１２００℃の場合には、比較例１−３、実施例１−５全てでスリップ転位の発生はないが、これはＳＰ１で検出するスリップ転位は表面のみであることに起因する。この場合でもＸ線や選択エッチングで評価を行えば支持ピンとウエーハが接触した部分からスリップ転位が発生し、バルクの表面方向にスリップ転位が伸びているが、表面まで貫通していないため、ＳＰ１では検出されていないだけである。Ｘ線で内部を観察した結果、いずれの場合においても、比較例１−３に比べて実施例１−５の方法で熱処理したウエーハはスリップ転位は短くなっており、スリップ転位の防止あるいは低減に効果があることが確認された。
【００５９】
（実施例６、比較例４）
急速昇降温する熱処理装置としてＭａｔｔｓｏｎ社製のＨｅｌｉｏｓを用いた。また該装置に、第二加熱源に相当する上側ランプモジュール（ハロゲンランプ）と第一加熱源に相当する下側ランプモジュール（ハロゲンランプ）のランプ出力を任意の比率で変更できるようにした制御機構を加えた。
そして、直径３００ｍｍのｐ型シリコンウエーハを準備し、ＲＴＡ装置の開口部からチャンバー内に搬入し、３本の石英製支持ピンに載せて水平に保持した。この時、支持ピンで支持した側を第一主表面、反対側を第二主表面とした。
【００６０】
その後、酸素ガスをチャンバー内に導入し、５０℃／ｓｅｃで所定の熱処理温度まで昇温し、所定温度（７００℃、１１００℃、１３００℃）で、それぞれ１０秒間熱処理を行った。
その後５０℃／ｓｅｃの降温速度で８００℃まで下げた段階で加熱をＯＦＦにした後、チャンバー内で５００℃まで冷却し、その後にウエーハを取り出した。
【００６１】
この時の上側ランプモジュールと下側ランプモジュール出力比率およびウエーハ外周部と内周部の温度差を、比較例４では上側：下側＝１００：１００（温度差（第一主表面−第二主表面）０℃）、ウエーハ外周部の温度が中心部の温度より５℃高くなるようにした。そして実施例６では上側：下側＝４０：１００（温度差１５℃）、ウエーハ外周部の温度と中心部の温度は同一とした。
【００６２】
熱処理後に、レーザー散乱方式の異物検査装置（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製  ＳＰ１）でウエーハ表面のスリップ転位測定および支持ピン接触位置から発生したスリップ転位の長さを選択エッチングで評価した。その結果を表２に示す。表中の○は３つの支持ピン位置のいずれにおいてもスリップ転位発生なし、△は１または２箇所スリップ転位発生、×は３箇所すべてでスリップ転位発生を意味する。
【００６３】
【表２】
0005530856.tif 000003
【００６４】
表２から明確なように、比較例４（特許文献１記載の方法）では、１３００℃で熱処理した場合に支持ピン位置から発生したスリップ転位が表面（第二主表面）まで貫通していた。これに対して、実施例６では、スリップ転位は表面まで貫通していないため、ＳＰ１ではスリップ転位として検出されていなかった。
また比較例４の場合には、１３００℃でＲＴＡ処理した場合にはウエーハエッジ部からのスリップ転位発生も認められた。その他のウエーハにおいては、エッジ部から発生するスリップ転位はなかった。
さらに、支持ピン位置から発生したスリップ転位の長さも、比較例４に比べて、実施例６はいずれの温度でも改善しており、本発明の方法が、スリップ転位防止あるいは低減に効果があることが確認された。
【００６５】
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。
【符号の説明】
【００６６】
１０…熱処理装置、
１１…チャンバー、  １２…支持部材（支持ピン）、  １３…加熱源、  １４ａ…第一加熱源、  １４ｂ…第二加熱源、  １５…制御機構、  １６…石英トレイ、  １７…オートシャッター、  １８…バッファ、  １９…パイロメータ、  ２０ａ…ガス導入口、  ２０ｂ…ガス排気口、  ２１ａ，２１ｂ…電力供給機構、
ＴＦ１１，ＴＦ１２，ＴＦ１３，ＴＦ１４，ＴＦ５１，ＴＦ５２…熱流、
ＴＳ３１，ＴＳ３２，ＴＳ３３，ＴＳ４１，ＴＳ４２，ＴＳ４３…熱応力、
Ｗ…ウエーハ（シリコンウエーハ）、  Ｗａ…第一主表面、  Ｗｂ…第二主表面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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