(57)【要約】【課題】Ｆｅ等の不純物元素をシリコンウェーハ中に故意汚染させる熱処理方法において、目的の不純物元素のみをシリコンウェーハに導入し、かつ炉をできるだけ汚染しないようにする。【解決手段】汚染対象のシリコンウェーハ１（故意汚染ウェーハ）の表面１１に、Ｆｅ等の重金属不純物３を予め塗布しておく。汚染対象ウェーハ１の表裏面を、酸化膜２２付きのシリコンウェーハ２４（ダミーウェーハ）で挟み込む。このとき、汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２４の間に、シリコンウェーハから作られた小片５（スペーサ）を挟むことで、汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２４の間に隙間６を形成する。その後、熱処理を行って、表面１１に塗布した重金属不純物３を汚染対象ウェーハ１に拡散させる。これにより、重金属不純物３の炉内へ拡散と外因性汚染原子４の汚染対象ウェーハ１への混入の両方を抑制できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハ表面に付着させた故意汚染元素を該シリコンウェーハである汚染対象ウェーハ中に拡散させる熱処理を行う方法であって、
前記汚染対象ウェーハの表裏面を、それぞれ別のシリコンウェーハであるダミーウェーハで、間に隙間を形成して挟み込んだ後、前記熱処理を行うことを特徴とする故意汚染ウェーハの熱処理方法。
【請求項２】
前記ダミーウェーハの片面又は両面に酸化膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の故意汚染ウェーハの熱処理方法。
【請求項３】
前記汚染対象ウェーハと前記ダミーウェーハの間に、シリコンウェーハから作られた小片を挟むことで前記隙間を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の故意汚染ウェーハの熱処理方法。
【請求項４】
前記隙間が５００μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の故意汚染ウェーハの熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高集積デバイスから有害不純物を除去する方法であるゲッタリング技術に関し、特にゲッタリング能力を評価するためにシリコンウェーハを不純物元素で故意汚染させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等のデバイスの高密度化、高集積化に伴い、デバイス動作の安定化が頓に望まれてきている。特にリーク電流や酸化膜耐圧等の特性値改善は重要な課題である。
【０００３】
しかるに半導体集積回路の製造工程において、望まれざる重金属、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉといった不純物に汚染される可能性が現在においても否定できていない。これらの重金属不純物はシリコン単結晶中に固溶、あるいは析出した状態で、前述のリーク電流や酸化膜耐圧特性を著しく劣化させることが広く知られている。
【０００４】
これらの重金属不純物を除去する方法であるゲッタリング技術は多岐に渡って世に知られている。そのいずれの方法も、それぞれ異なる特徴を有し、除去可能な元素やその適用可能範囲といったものが存在するため、作製するデバイスの種類やその作製方法によって、最適なゲッタリング技術を持ったウェーハを使用する必要がある。
【０００５】
しかるに、対象とするデバイスやその製造工程を定めても、それだけでは、最適ゲッタリング層を持つウェーハがどれかは判然とせず、事前に何らかの手法でゲッタリング能力を評価して、その使用ウェーハを選定する必要がある。その評価方法として、汚染が懸念される元素（有害不純物）を故意汚染し、ウェーハ内部に適当に拡散させた後、しかるべき評価を行う方法は、単純ではあるが直接的な知見が得られることから広く行われている。
【０００６】
また、ウェーハ中の不純物汚染に関連した発明として、特許文献１には、ウェーハの金属汚染量の測定方法が開示されている。その特許文献１の発明は、ホットプレート法により測定対象ウェーハの金属汚染量を測定する方法に関する発明であり、ホットプレート自体が含有している金属によって測定対象ウェーハが汚染されるのを防止するために、測定対象ウェーハとホットプレートの間に別のウェーハを介在させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、不純物元素をシリコンウェーハに故意汚染するためには、その不純物元素をシリコンウェーハ中に拡散させる熱処理工程を行う必要がある。その熱処理工程で不純物元素を拡散させる際には特別な注意を払う必要がある。例えば、一度Ｆｅの故意汚染、拡散を行った炉は、既にＦｅで汚染されていることになり、別の清浄なウェーハを投入すれば、自動的にＦｅで汚染されるため、他の元素を拡散、導入するための炉としては不適切な炉になってしまう。
【０００９】
これを避けるには、故意汚染ウェーハの熱処理後、何らかの手法で炉の清浄度を回復させれば良い。例えば、炉中に何も入れない状態で、１２００℃の長時間熱処理を行えば、汚染元素はいずれ昇華して、系外に排出され、清浄度が元へ戻るであろう。また、汚染された炉内の部材を全て清浄な新しい部材へ交換する方法もある。しかし、どちらの方法も時間がかかり、経済的にも不利である。
【００１０】
他にも、方法はある。例えば、対象元素がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕの3種であれば、３つの別の炉をそれぞれ準備する方法である。汚染濃度を変えて投入したい場合には、また濃度別にそれぞれ炉を準備すればよい。この手法であれば、目的の元素の汚染は受けるものの、意図しない元素の汚染は受けずに済む。しかし、この方法もたくさんの炉を必要とするため、準備する設備が大掛かりなものにならざるを得ない。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、目的の不純物元素のみをシリコンウェーハに導入し、目的外の元素はシリコンウェーハに混入させず、かつ炉をできるだけ汚染しない熱処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、シリコンウェーハ表面に付着させた故意汚染元素を該シリコンウェーハである汚染対象ウェーハ中に拡散させる熱処理を行う方法であって、
前記汚染対象ウェーハの表裏面を、それぞれ別のシリコンウェーハであるダミーウェーハで、間に隙間を形成して挟み込んだ後、前記熱処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、汚染対象ウェーハの表裏面をそれぞれダミーウェーハで挟み込んだ状態で熱処理を行う。このとき、汚染対象ウェーハとダミーウェーハの間には隙間が形成されているので（汚染対象ウェーハとダミーウェーハは直接接触していないので）、炉からダミーウェーハに仮に目的外の元素が混入されたとしても、その目的外の元素が汚染対象ウェーハに混入されるのを抑制できる。つまり、汚染対象ウェーハに目的の不純物元素のみを導入できる。また、汚染対象ウェーハとダミーウェーハの間に隙間が形成されていることで、汚染対象ウェーハの表面に付着した故意汚染元素がダミーウェーハに転写するのを防止できる。つまり、ダミーウェーハを介して汚染対象ウェーハから炉への汚染も抑制できる。
【００１４】
また、ダミーウェーハの片面又は両面に酸化膜が形成されているのが好ましい。酸化膜によりダミーウェーハでの汚染元素の拡散が抑えられるので、炉から汚染対象ウェーハへの汚染及び汚染対象ウェーハから炉への汚染をより一層抑制できる。
【００１５】
また、汚染対象ウェーハとダミーウェーハの間に、シリコンウェーハから作られた小片を挟むことで隙間を形成するのが好ましい。これによれば、小片は、金属等に比べてクリーンなシリコンウェーハから作られているので、小片から汚染対象ウェーハに不純物が混入してしまうのを防止できる。
【００１６】
また、汚染対象ウェーハとダミーウェーハの間の隙間は５００μｍ以上とするのが好ましい。汚染対象ウェーハとダミーウェーハの間隔が狭すぎると、汚染対象ウェーハからダミーウェーハへ、又はダミーウェーハから汚染対象ウェーハへ汚染元素が拡散してしまう可能性がある。隙間を５００μｍ以上とすることで、その拡散を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２１とが直接接触した例での熱処理実施の形態を示した図である。
【図２】汚染対象ウェーハ１を、酸化膜２２付きのダミーウェーハ２４で挟み込んだ例での熱処理実施の形態を示した図である。
【図３】本発明の熱処理実施の形態を示した図である。
【図４】汚染対象ウェーハ１の平面図である。
【図５】本発明の熱処理方法の工程を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る故意汚染ウェーハの熱処理方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。先ず、本発明に想到するに至るまでの考察を説明する。従来、シリコンウェーハを目的の元素で故意汚染する場合、何らかの方法にて表面に元素を塗布し、それをシリコンウェーハ内部に拡散させるために電気炉に投入し、熱処理を行っていた。しかし、この方法では、仮に電気炉が既に他の元素で汚染されていれば、その元素によってウェーハが汚染されることになり、目的元素のみをウェーハに導入することは困難である。また、電気炉が清浄であれば、その炉を故意汚染元素で汚染することになり、次回使用時に熱処理対象ウェーハを汚染することになる。
【００１９】
これを防ぐために、別のシリコンウェーハ（ダミーウェーハ）で汚染対象ウェーハの両面を挟み込む方法が考えられる。この方法による熱処理実施の形態を図１に示す。すなわち、この方法では、図１（Ａ）に示すように、汚染対象ウェーハ１の表面にＦｅ等の重金属不純物３（白丸で図示）を塗布した後に、汚染対象ウェーハ１の表裏面をそれぞれダミーウェーハ２１で挟み込む。その後、図１（Ｂ）に示すように、ダミーウェーハ２１で挟み込まれた状態で汚染対象ウェーハ１の熱処理を行い、重金属不純物３を汚染対象ウェーハ１中に拡散させる。
【００２０】
図１の方法に関連した先行文献には、上記特許文献１があるが、特許文献１の方法はホットプレートを用いる際を対象にしており、通常のシリコンウェーハを熱処理できるような大型の電気炉は想定の範囲外である。また、電気炉を対象にこの文献の手法を適用した場合でも、故意汚染の対象元素、あるいは、炉から受ける目的外の汚染元素のいずれかがダミーウェーハを突き抜けるほど十分な拡散時間があれば、炉からの汚染と炉への汚染の両方を防ぐことはできない。図１（Ｂ）では、外部（電気炉）からの汚染原子４（黒丸で図示。以下、外因性汚染原子という）がダミーウェーハ２１を突き抜けて汚染対象ウェーハ１に混入してしまっている状態を示している。また、図１（Ｂ）では、故意汚染の対象元素である重金属不純物３の一部がダミーウェーハ２１側に拡散してしまっている状態を示している。つまり、重金属不純物３の汚染対象ウェーハ１への定量故意汚染が阻害されている。
【００２１】
そこで、ダミーウェーハに酸化膜を形成し、図１と同様に汚染対象ウェーハの両面をそのダミーウェーハで挟み込む方法が考えられる。この方法による熱処理実施の形態を図２に示す。すなわち、この方法では、図２（Ａ）に示すように、シリコンウェーハ２１の両面に酸化膜２２を形成し、それらシリコンウェーハ２１及び酸化膜２２から構成されたダミーウェーハ２４（酸化膜付きダミーウェーハ）で汚染対象ウェーハ１を挟み込む。その状態で熱処理を行うと、図２（Ｂ）に示すように、酸化膜２２によって、重金属不純物３や外因性汚染原子４の動きを抑えることができる。そのため、図１の方法に比べて、重金属不純物３による炉の汚染（汚染対象ウェーハ１から炉への汚染）や、外因性汚染原子４による汚染対象ウェーハ１の汚染（炉から汚染対象ウェーハ１への汚染）を抑えることができる。
【００２２】
しかし、図２の方法も定量故意汚染を行いながら、炉の清浄度を下げない方法としては不十分である。なぜなら、炉からの汚染を想定する場合、酸化膜２２をも十分突き抜けるほど高い拡散係数を持つ元素、例えばＣｕならば、そのＣｕの動きを抑えるには現実的に使用できないほどの厚い酸化膜２２が必要となる。また、定量故意汚染を実施する観点からは、汚染対象ウェーハ１上の重金属不純物３は、接触しているダミーウェーハ２４の酸化膜２２側にも付着、拡散し、その量が無視できないことになるため、目的の汚染濃度より薄められてしまうことになるのは明らかである。
【００２３】
以上より、ダミーウェーハを汚染対象ウェーハに接触させている限りは、定量故意汚染と炉の汚染防御の２つを両方満足させる方法にはなり得ない。
【００２４】
以上の考察を経て本発明を想到するに至り、具体的には、ダミーウェーハで汚染対象ウェーハを挟み込む際、そのダミーウェーハと汚染対象ウェーハの間にわずかな隙間を形成して熱処理を行う方法を想到するに至った。図３は、本発明の熱処理実施の形態であり、図３（Ａ）は汚染対象ウェーハ１をダミーウェーハ２４で挟み込みを行っている途中状態を示しており、図３（Ｂ）はダミーウェーハ２４で挟み込まれた汚染対象ウェーハ１の熱処理を行っている状態を示している。
【００２５】
図３（Ａ）に示すように、本発明では、表面１１に重金属不純物３が塗布されたシリコンウェーハ１を汚染対象ウェーハとして用い、その汚染対象ウェーハ１の表面１１及び裏面１２をそれぞれダミーウェーハ２４で挟み込む。このとき、汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２４の間にスペーサ５（小片）を設けて、汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２４の間に隙間６を形成する。つまり、汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２４とを直接接触させないようにする。ダミーウェーハ２４は、シリコンウェーハ２１の両面に酸化膜２２が形成されたウェーハである。なお、シリコンウェーハの片面だけに酸化膜が形成されたダミーウェーハを採用しても良い。ダミーウェーハ２４のサイズは、汚染対象ウェーハ１と同じサイズか汚染対象ウェーハ１よりも若干大きいサイズとする。
【００２６】
スペーサ５は、そのサイズや材質など目的に合えば何を使用しても良いが、熱処理に用い、定量汚染を行うという目的からは、熱処理時の温度での耐熱性はもちろん、容易に汚染対象ウェーハ１を汚染するような部材は適切ではない。したがって、スペーサ５にはシリコンウェーハの破片が好適である。これにより、熱処理時にスペーサ５が変形するのを防止できるとともに、スペーサ５から汚染対象ウェーハ１への汚染を防止できる。また、スペーサ５を介したダミーウェーハ２４から汚染対象ウェーハ１への汚染や汚染対象ウェーハ１からダミーウェーハ２４への汚染を抑制する観点から、スペーサ５のサイズ（平面視でのスペーサ５の面積）は小さいほうが好ましい。スペーサ５の大きさは例えば数ｍｍ２から数十ｍｍ２程度とされる。
【００２７】
また、汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２４とが直接接触しないのであれば、スペーサ５の厚さ（隙間６）は小さいほうが好ましい。ただし、シリコンウェーハから作られた小片をスペーサ５としていることから、スペーサ５の厚さを小さくするにも限度がある。このことを鑑みると、スペーサ５の厚さは５００μｍ以上とするのが好ましい。この５００μｍの値は、下記実施例で使用したスペーサ５の厚さ（６インチのシリコンウェーハの厚さ６７５μｍ）を元に設定された値（１枚分のシリコンウェーハ相当の厚さ）である。スペーサ５の厚さを５００μｍ以上とすることで、シリコンウェーハから容易に所望の厚さのスペーサを作ることができる。つまり、スペーサ５の厚さ調整が容易となる。一方で、スペーサ５の厚さ（隙間６）が大きすぎると、ダミーウェーハ２４を設けることによる効果が薄れてしまい、電気炉内の雰囲気ガスから直接（ダミーウェーハ２４を介さないで）外因性汚染原子４が汚染対象ウェーハ１に混入してしまう。また、表面１１に塗布された重金属不純物３が電気炉内に拡散してしまう。そこで、スペーサ５の厚さは１０ｍｍ以内とするのが好ましい。なお、１０ｍｍの値は、インゴットから切り出したライフタイム測定用のサンプルの厚さを想定して設定した値である。
【００２８】
スペーサ５の個数は何個でも良いが、スペーサ５を介した不純物（重金属不純物３、外因性汚染原子４）の混入、転写を抑制する観点からは、スペーサ５の個数は少ないほうが良い。ただし、スペーサ５の個数が少なすぎると、ダミーウェーハ２４が不安定となる。そこで、スペーサ５の個数は片面３個（両面では６個）とするのが好ましい。図４は、スペーサ５が設置された状態の汚染対象ウェーハ１の平面図を示している。なお、図４では、汚染対象ウェーハ１の表面１１側を示している。図４に示すように、３個のスペーサ５を汚染対象ウェーハ１の外周付近を周方向に３等分した位置（厳密に３等分した位置でなくてもよい）に設置することで、汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２４の接触（スペーサ５を介した接触）を最小限に抑えることができるとともに、ダミーウェーハ２４を安定させることができる。
【００２９】
本発明によれば、汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２４とはスペーサ５を介した接触のみとなり、また雰囲気ガスとの接触はスペーサ５の厚さで調節できるため、雰囲気ガスからの汚染、つまり炉からの汚染をほとんど受けることなく熱処理を実施できる。つまり、図３（Ｂ）に示すように、外因性汚染原子４のほとんどは、酸化膜２２付きのダミーウェーハ２４で遮断され、外因性汚染原子４の汚染対象ウェーハ１への混入を抑制できる。また、表面１１に塗布した重金属不純物３で炉の雰囲気を経由して炉のチューブを汚染することもない。よって、目的の定量故意汚染と炉への汚染防御を両方満足させる熱処理が実施可能となる。
【００３０】
次に、本発明の熱処理方法の工程を説明する。図５は本発明の熱処理方法の工程を示したフローチャートである。図４を参照して図５の工程を説明すると、先ず、汚染対象とするシリコンウェーハ１（汚染対象ウェーハ）を準備する（Ｓ１１）。具体的には、ゲッタリング能力（インタナルゲッタリング又はエクスターナルゲッタリング）が備わっており、そのゲッタリング能力を評価するためのシリコンウェーハを汚染対象ウェーハ１として準備する。
【００３１】
次に、Ｓ１１で準備した汚染対象ウェーハ１の表面１１に、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ等の重金属不純物３を表面塗布する（Ｓ１２）。次に、シリコンウェーハ２１の両面又は片面に酸化膜２２が形成されたダミーウェーハ２４を２つ準備する（Ｓ１３）。また、シリコンウェーハから作られた小片５（スペーサ）を必要な個数分、準備する（Ｓ１３）。例えば片面３個のスペーサ５を用いる場合には、計６個のスペーサを準備する。
【００３２】
次に、汚染対象ウェーハ１、スペーサ５及びダミーウェーハ２４を図３に示すようにセッティングする（Ｓ１４）。すなわち、汚染対象ウェーハ１の表裏面を２つのダミーウェーハ２４で挟み込む。このとき、汚染対象ウェーハ１とダミーウェーハ２４の間にスペーサ５を設ける。なお、スペーサ５は、汚染対象ウェーハ１やダミーウェーハ２４に接着剤等でくっつけるわけでなく、それら汚染対象ウェーハ１、ダミーウェーハ２４とスペーサ５との接触面には何も付けないようにする。これにより、接着剤等に含まれた不純物が汚染対象ウェーハ１に混入するのを防止している。
【００３３】
次に、Ｓ１４のセッティング状態のまま汚染対象ウェーハ１、スペーサ５及びダミーウェーハ２４を電気炉に投入し、その電気炉にて汚染対象ウェーハ１の熱処理を行う（Ｓ１５）。なお、Ｓ１４のセッティングは電気炉内で行っても良い。これにより、図３（Ｂ）に示すように、表面１１に塗布した重金属不純物３が汚染対象ウェーハ１中に拡散される。
【００３４】
以上の工程を経て、重金属不純物３で故意汚染された故意汚染ウェーハ１０（図３（Ｂ）参照）を得ることができる。その後、その故意汚染ウェーハ１０中の重金属不純物３に基づいて、故意汚染ウェーハ１０（元の汚染対象ウェーハ１）のゲッタリング能力を評価する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、汚染対象ウェーハの表面に塗布した重金属不純物の炉への拡散と、炉から汚染対象ウェーハへの汚染の両方を抑制できるので、異なる種類の不純物の故意汚染を同一の炉で実施できる。
【実施例】
【００３６】
本発明の効果を確認するために以下の実験を行った。
（比較例１）
ＣＺ法により、直径６インチ、初期酸素濃度１４ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）、方位＜１００＞のＳｉの結晶棒を、通常の引き上げ速度（１．２ｍｍ／ｍｉｎ）で引き上げた。この結晶棒を加工して厚さ６７５μｍの基板ウェーハ（汚染対象ウェーハ）とし、そのまま、Ｆｅで汚染されていることが確認されている電気炉で、１０００℃で１時間の熱処理を施した。その後、全反射蛍光Ｘ線法で基板ウェーハ表面のＦｅ濃度を測定したところ、５．４×１０１１ｃｍ−２のＦｅを検出した。これは、Ｆｅ汚染されている炉中の熱処理で、炉から大量のＦｅの汚染を受けてしまったことを示している。なお、上記「ＪＥＩＤＡ」は、Ｊａｏａｎｅｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（日本電子工業振興協会）の略であり、ＪＥＩＤＡが定めた検量線に基づき酸素濃度を測定したことを示している。
【００３７】
（比較例２）
ＣＺ法により、直径６インチ、初期酸素濃度１４ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）、方位＜１００＞のＳｉの結晶棒を、通常の引き上げ速度（１．２ｍｍ／ｍｉｎ）で引き上げた。この結晶棒を加工して、１枚を基板ウェーハ（汚染対象ウェーハ）とし、別の２枚のウェーハ両面にそれぞれ２００ｎｍの酸化膜を形成したものをダミーウェーハとして、基板ウェーハの両面を挟みこんだ。なお、基板ウェーハ、ダミーウェーハの厚さは６７５μｍである。この３枚のウェーハを直接重ねたまま、Ｆｅで汚染されていることが確認されている電気炉で、１０００℃で１時間の熱処理を施した。その後、全反射蛍光Ｘ線法で基板ウェーハ表面のＦｅ濃度を測定したところ、７．０×１０１０ｃｍ−２のＦｅを検出した。これは、比較例１のように、基板ウェーハが完全に炉中に露出していないため、汚染濃度が比較例１より減少したものの、依然としてＦｅ汚染を受けていることを示す。これは、まず、ダミーウェーハが汚染され、Ｆｅ原子がダミーウェーハを通過、拡散して、やがて、直接接触している基板をもＦｅ汚染したと考えられ、炉からの汚染を完全に防御できたとはいえない。
【００３８】
（実施例１）
ＣＺ法により、直径６インチ、初期酸素濃度１４ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）、方位＜１００＞のＳｉの結晶棒を、通常の引き上げ速度（１．２ｍｍ／ｍｉｎ）で引き上げた。この結晶棒を加工して、１枚を基板ウェーハ（汚染対象ウェーハ）とし、別の２枚のウェーハ両面にそれぞれ２００ｎｍの酸化膜を形成したものをダミーウェーハとして、基板ウェーハの両面を挟みこんだ。なお、基板ウェーハ、ダミーウェーハの厚さは６７５μｍである。この３枚のウェーハを重ねる際、基板ウェーハとダミーウェーハの間に６７５μｍ厚で、４×４ｍｍ２のシリコンウェーハの破片をウェーハ外周部に近い部位に３枚設置し、これをスペーサとした。当然、スペーサは基板ウェーハの両側に挟み込んで配置するダミーウェーハ２枚の間に必要なため、合計６枚のスペーサを用いている。このようにスペーサを用いて、ダミーウェーハと基板ウェーハが直接接触しないように重ね合わせた３枚のウェーハを、Ｆｅで汚染されていることが確認されている電気炉で、１０００℃で１時間の熱処理を施した。なお、本実験では、汚染炉からのＦｅ汚染を確認するための実験であるので、基板ウェーハの表面には故意汚染元素を塗布していない。
【００３９】
その後、全反射蛍光Ｘ線法で基板ウェーハ表面のＦｅ濃度を測定したところ、１．７×１０１０ｃｍ−２のＦｅを検出した。これは、比較例２のように、ダミーウェーハと基板ウェーハが完全に接触してはいないため、ダミーウェーハが炉から受けた汚染が、基板ウェーハへは伝わらなかったことを示し、また、スペーサで空けた隙間が炉の雰囲気と接触していても、その雰囲気からの汚染を受けなかったことを示している。このことから、本発明は、目的である定量故意汚染と炉への汚染妨害の両方を満たす熱処理方法であることがわかった。
【００４０】
（実施例２）
ＣＺ法により、直径６インチ、初期酸素濃度１４ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）、方位＜１００＞のＳｉの結晶棒を、通常の引き上げ速度（１．２ｍｍ／ｍｉｎ）で引き上げた。この結晶棒を加工して、１枚を基板ウェーハ（汚染対象ウェーハ）とし、別の２枚のウェーハ両面にそれぞれ２００ｎｍの酸化膜を形成したものをダミーウェーハとした。この３枚のウェーハのうち、基板ウェーハの表面にＦｅを１×１０１３ｃｍ−２塗布後、これを２枚のダミーウェーハで挟むよう重ねた。この際、基板ウェーハとダミーウェーハの隙間に６７５μｍ厚で、４×４ｍｍ２のシリコンウェーハの破片をウェーハ外周部に近い部位に３枚設置し、これをスペーサとした。当然、スペーサは基板ウェーハの両側に挟み込んで配置するダミーウェーハ２枚の間に必要なため、合計６枚のスペーサを用いている。このようにスペーサを用いて、ダミーウェーハと基板ウェーハが直接接触しないように重ね合わせた３枚のウェーハを、Ｆｅで汚染されていることが確認されている電気炉で、１０００℃で１時間の熱処理（以下、熱処理１と言う）を施した。
【００４１】
この熱処理１に引き続き、今度は表面がＦｅで汚染されていない清浄なウェーハを単体で炉中に投入し、１０００℃で１時間の熱処理を施した後、全反射蛍光Ｘ線法で基板ウェーハ表面のＦｅ濃度を測定したところ、５．４×１０１１ｃｍ−２のＦｅを検出した。これは、比較例１に示すように、汚染ウェーハ投入前の汚染濃度と変化がなく、前述のダミーウェーハを用いた熱処理１で炉が汚染されることがなかったことを示す。
【００４２】
これに対し、比較例１のようにダミーウェーハで挟み込む本方法を用いずに、汚染ウェーハを炉に投入後、続いて、清浄なウェーハを熱処理して、その後の表面Ｆｅ濃度を測定した場合は、１．０×１０１２ｃｍ−２程度のＦｅが検出され、汚染ウェーハの投入前（５．４×１０１１ｃｍ−２）よりも汚染濃度が高まったことから、ダミーウェーハによる本方法を用いなければ、炉が確実にＦｅで汚染されることが示された。
【００４３】
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、かつ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】
【００４４】
１  汚染対象ウェーハ
２４  ダミーウェーハ
２２  酸化膜
３  重金属不純物
４  外因性汚染原子
５  スペーサ
６  隙間
１０  故意汚染ウェーハ
【図１】
2014086690.tif 000003
【図２】
2014086690.tif 000004
【図３】
2014086690.tif 000005
【図４】
2014086690.tif 000006
【図５】
2014086690.tif 000007