【事件の表示】
　特許第３０１１１７８号「半導体シリコンウェーハの製造方法と熱処理装置」の請求項１ないし１７に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３０１１１７８号の請求項１ないし１２に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　特許第３０１１１７８号の請求項１ないし１８に係る発明についての出願は、平成１０年３月２７日に特許出願され（優先権主張　平成１０年１月６日、日本国）、平成１１年１２月１０日にその特許の設定登録がなされ、その後、その特許の請求項１ないし１７に係る発明について、異議申立人信越半導体株式会社より特許異議の申立てがなされ、平成１３年１月３１日付で取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１３年４月１０日に訂正請求がなされ、平成１３年５月２４日付で取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１３年６月２７日付けで平成１３年４月１０日付けの訂正請求が取り下げられるとともに同日付けで再度訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
　訂正事項a
　発明の名称の、「半導体シリコンウェーハ並びにその製造方法と熱処理装置」を、「半導体シリコンウェーハの製造方法と熱処理装置」と訂正する。
　訂正事項b
　請求項1、請求項2、請求項3、請求項7、請求項8を削除する。
　訂正事項ｃ
　請求項4の「水素及び／または不活性ガス雰囲気下の熱処理を施し、」を、「水素及び／または不活性ガス雰囲気下で1150℃以上1250℃以下の温度で1時間以上4時間以下の熱処理(水素還元RTAを除く)を施し、」と訂正し、「酸化熱処理を行い強制的に格子間シリコン原子を注入させることにより、」を、「1150℃以上1250℃以下の温度範囲で1時間以上4時間以下の酸化熱処理を行い前記ボイド欠陥に強制的に格子間シリコン原子を注入させることにより、」と訂正し、「表面近傍の当該欠陥の消滅速度を促進させてGrown−in欠陥を消滅させる」を、「表面から少なくとも0.5μm深さ以上までのGrown−in欠陥を消滅させる」と訂正するとともに新請求項１とする。
　訂正事項ｄ
　請求項5の「請求項4において、」を、「請求項1において、」と訂正し、「ボイド」を、「ボイド欠陥」と訂正するとともに新請求項２とする。
　請求項6の「請求項4または請求項5において、」を、「請求項1または請求項2において、」と訂正するとともに新請求項３とする。
　請求項9の「請求項4から請求項8のいずれかにおいて、」を、「請求項1から請求項3のいずれかにおいて、」と訂正するとともに新請求項４とする。
　請求項10の「請求項4から請求項8のいずれかにおいて、」を、「請求項1から請求項3のいずれかにおいて、」と訂正するとともに新請求項５とする。
　請求項11の「請求項4から請求項10のいずれかにおいて、」を、「請求項1から請求項5のいずれかにおいて、」と訂正するとともに新請求項６とする。
　請求項12の「請求項11において、」を、「請求項６において、」と訂正するとともに新請求項７とする。
　請求項13の「請求項11において、」を、「請求項６において、」と訂正するとともに新請求項８とする。
　請求項14の「請求項12または請求項13において、」を、「請求項7または請求項8において、」と訂正するとともに新請求項９とする。
　請求項15の「請求項14において、」を、「請求項9において、」と訂正するとともに新請求項１０とする。
　請求項16の「請求項4から請求項10のいずれかにおいて、」を、「請求項1から請求項5のいずれかにおいて、」と訂正するとともに新請求項１１とする。
　請求項17の「請求項16において、」を、「請求項11において、」と訂正するとともに新請求項１２とする。
　請求項18の「請求項4から請求項7の半導体シリコンウエーハの製造方法において」を、「請求項1から請求項3の半導体シリコンウェーハの製造方法において」と訂正するとともに新請求項１３とする。
　訂正事項ｅ
　段落0001の、「半導体シリコンウェーハとその製造方法に関する」を、「半導体シリコンウェーハの製造方法と熱処理装置に関する」と訂正し、段落0015の「シリコン単結晶ウェーハとその製造方法」を、「シリコン単結晶ウエーハの製造方法と熱処理装置」と訂正する。
　訂正事項ｆ
　段落0021と段落0022を削除する。
　訂正事項ｇ
　段落0023の「また、この発明は、」を、「この発明は、」と訂正し、「水素及び／または不活性ガス雰囲気下の熱処理を施し、」を、「水素及び／または不活性ガス雰囲気下で1150℃以上1250℃以下の温度で1時間以上4時間以下の熱処理(水素還元RTAを除く)を施し、」と訂正し、「酸化熱処理を行い強制的に格子間シリコン原子を注入させることにより、」を、「1150℃以上1250℃以下の温度範囲で1時間以上4時間以下の酸化熱処理を行い前記ボイド欠陥に強制的に格子間シリコン原子を注入させることにより、」と訂正し、「表面近傍の当該欠陥の消滅速度を促進させてGrown−in欠陥を消滅させる」を、「表面から少なくとも0.5μm深さまでのGrown−in欠陥を消滅させる」と訂正する。
　訂正事項ｈ
　段落0024の「水素及び／または不活性ガス雰囲気下の熱処理が1000℃以上1350℃以下の温度で50時間以下の熱処理であり、酸化熱処理が800℃以上1350℃以下の温度範囲で50時間以下の処理であること、各熱処理の温度範囲が1150℃から1250℃、処理時間が1時間から4時間であること、」を、削除し、「半導体シリコンウエーハの製造方法である。」を、「半導体シリコンウエーハの製造方法を提案する。」と訂正する。
　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無、及び、特許請求の範囲の拡張・変更の存否
　訂正事項aは、特許請求の範囲の訂正に伴って生じた特許請求の範囲の記載と発明の名称との間の不整合を解消する、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであって、新規事項の追加に該当せず、また実質上特許請求の範囲を拡張し、また変更するものでもない。
　訂正事項bは、特許請求の範囲の減縮を目的として請求項を削除するものであり、新規事項の追加に該当せず、また実質上特許請求の範囲を拡張し、また変更するものでもない。
　訂正事項ｃは、特許請求の範囲の減縮を目的として請求項4の半導体シリコンウェーハの製造方法を請求項7及び請求項8の熱処理条件で行うものに限定しようとするものであり、さらに、明りょうでない記載の釈明を目的として、本件発明では対象結晶が水素還元RTAを除く熱処理である旨を明確にしたものである。
　また、明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１〜３の削除に伴い請求項の番号を繰り上げたものである。
この訂正の熱処理条件によって、表面から少なくとも0.5μm深さ以上までのGrown−in欠陥を消滅させることができたことは、実施例の段落0038から段落0057、特に実施例3の段落0046、0047に記載されていたものである。
　この訂正は、新規事項の追加に該当せず、また、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し、また変更するものでもない。
　訂正事項ｄの請求項５は、明りょうでない記載の釈明を目的として「ボイド」を「ボイド欠陥」と訂正するものである。
　また、請求項５，６，９ないし１８について、訂正事項ｂによる請求項の削除に伴い請求項の番号を繰り上げるとともに引用請求項の番号を改めたものである。
　この訂正は、明りょうでない記載の釈明を目的とした、明細書の訂正に該当するものであって、新規事項の追加に該当せず、また実質上特許請求の範囲を拡張し、また変更するものでもない。
　訂正事項ｅ〜ｈは、特許請求の範囲の訂正に伴い、請求の範囲の記載と明細書の記載の整合を取るために、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであり、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。
　以上のとおりであるから、上記訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議の申立てについて
（１）申し立ての理由の概要
　異議申立人信越半導体株式会社は、
甲第１号証（刊行物１：特開平５−３３５３０１号公報）
甲第２号証（刊行物２：特開平５−２９９４１３号公報）
甲第３号証（刊行物３：「第３１回　超ＬＳＩウルトラクリーンテクノロジーシンポジウム」予稿集、「ウエーハ技術」、「バルクウエーハのＲＴＡによる表面改質と結晶成長条件」、阿部孝夫、小林徳弘、信越半導体磯部研究所、１９９７年１２月１８日開催、主催：ＵＣＳ半導体基盤技術研究会、第２３頁〜３１頁）
甲第４号証（刊行物４：「シリコンの科学」、Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｅｒｉｅｓ　Ｎｏ．３、ＵＣＳ半導体基盤技術研究会編集、１９９６年６月２８日第１刷発行、第１９５頁〜２０１頁）
甲第５号証（刊行物５：「応用物理」、第６３巻第１１号、１９９４　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ、「高温水素アニール処理による次世代ＬＳＩウエハー」、鹿島一日児、平野均、日本物理学会、第１１１４頁〜１１１７頁）
甲第６号証（刊行物６：特開平５−２７５４３２号公報）
甲第７号証（刊行物７：特開平８−２６４５４７号公報）
甲第８号証（刊行物８：特開平５−３３５３２０号公報）
甲第９号証（刊行物９：特開平６−２３２１４１号公報）
を提出し、本件請求項１及び４に記載の発明は、甲第１号証及び甲第２号証に記載された発明であるから特許法第２９条第１項第３号の規定に該当し、もしくは、甲第１号証ないし甲第４号証に記載の発明から当業者が容易に成し得たものであるから、本件発明は特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、請求項２、３、５ないし１７に記載の発明は、甲第１号証ないし甲第９号証に記載の発明から当業者が容易に成し得たものであり、本件発明は特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであるから、特許を取り消すべき旨主張している。
　
（２）本件発明
  本件の請求項１乃至１２に係る発明は以下のとおりのものである。
【請求項1】　シリコンウエーハ製造プロセスにおいて、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶から得た半導体シリコンウエーハに水素及び／または不活性ガス雰囲気下で1150℃以上1250℃以下の温度で1時間以上4時間以下の熱処理(水素還元RTAを除く)を施し、表面から所要深さまでのボイド欠陥(Grown−in欠陥)の内壁酸化膜を除去した後、1150℃以上1250℃以下の温度範囲で1時間以上4時間以下の酸化熱処理を行い前記ボイド欠陥に強制的に格子間シリコン原子を注入させることにより、表面から少なくとも0.5μm深さ以上までのGrown−in欠陥を消滅させる半導体シリコンウエーハの製造方法。
【請求項2】　請求項1において、表面から所要深さまでのボイド欠陥を完全に消滅させると同時にウエーハ内部に酸素析出物が形成されIG(Intrinsic　Gettering)効果を付与する半導体シリコンウエーハの製造方法。
【請求項3】　請求項1または請求項2において、炉内投入温度、投入後の保持時間、あるいは昇温速度を変更して酸素析出物密度を制御する半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項4】　請求項1から請求項3のいずれかにおいて、不活性ガス雰囲気下の熱処理の場合、その熱処理直後に、連続して酸化熱処理を行う半導体シリコンウエーハの製造方法。
【請求項5】　請求項1から請求項3のいずれかにおいて、水素及び／又は不活性ガス雰囲気下の熱処理を施した後に、ウェーハを一旦熱処理炉外に取り出し、その後酸化熱処理を行う半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項6】　請求項1から請求項5のいずれかにおいて、処理対象ウェーハが、洗浄上がり、フツ酸洗浄等で自然酸化膜除去後の最終鏡面研磨品、あるいは最終鏡面研磨前のいずれかのウェーハである半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項7】　請求項6において、最終研磨前のウェーハに熱処理後、酸化膜剥離を行い、次いで最終鏡面研磨を施す半導体シリコンウエーハの製造方法。
【請求項8】　請求項6において、最終研磨後のウェーハに熱処理後、鏡面研磨を施す半導体シリコンウエーハの製造方法。
【請求項9】　請求項7または請求項8において、熱処理後のウエーハ片面または両面のウェーハ最終研磨代を０．１μm〜１０μmとする半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項10】　請求項9において、ウェーハ最終研磨代を０．５μm〜２μmとする半導体シリコンウエーハの製造方法。
【請求項11】　請求項1から請求項5のいずれかにおいて、処理対象ウェーハが、熱処理投入前に予め酸化膜を成長させたウェーハである半導体シリコンウェーハの製造方法。
【請求項12】　請求項11において、酸化膜厚みを50nm以下とする半導体シリコンウェーハの製造方法。
　
（３）引用刊行物
　異議申立人信越半導体株式会社が、証拠として提示した刊行物にはそれぞれ、以下のような発明が記載されている。
　刊行物１には、
「【請求項１】 シリコンウエハ上に形成されるシリコン酸化膜の形成方法において、（ａ）前記シリコンウエハを炉内へ低温下で、窒素雰囲気で挿入し、（ｂ）該窒素を水素に置換し、炉温を高めて高温水素処理を行い、（ｃ）前記水素を不活性ガスで置換し、（ｄ）その後、大気に晒すことなく前記炉内において連続して酸化処理を行うことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項２】 請求項１記載のシリコン酸化膜の形成方法において、前記高温水素処理後に炉温を下げて、ガス置換を行い、再び高温にして酸化処理を行うことを特徴とするシリコン酸化膜形成方法。」（特許請求の範囲）
「【０００８】
【作用】本発明によれば、上記したように、高温水素処理によって微細なパーティクル及び自然酸化膜を除去するようにしたので、その後、生成するシリコン酸化膜が極めて欠陥の少ない膜に仕上がるため、歩留まりが向上し、高信頼性のデバイス製造を行うことができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例を示すシリコン酸化膜の形成方法を示す図であり、温度プロファイルとそれに伴う炉内ガス雰囲気を示している。まず、シリコンウエハの挿入時には、ドライＮ2 雰囲気で低い温度（例えば、８００℃）とし、昇温時にドライＮ2 をＨ2 に置換する。そこで、高温（例えば、１０００〜１２００℃）下で水素処理を行い、その後、Ｈ2 を不活性ガスであるＮ2 に置換する。そこで、高温のまま、Ｎ2 をＯ2 へ置換、Ｎ2 ＋Ｏ2 又はＮ2＋ウェットＯ2 により、酸化処理を行い、その後は、従来のように、降温して、低温とし、ドライＯ2 又はＯ2 ＋Ｎ2 雰囲気でシリコンウエハを引き出す。
【００１０】このように、この実施例の特徴は、水素処理後、高温のまま窒素（不活性ガスなら窒素以外でも可、例えば、Ａｒ、Ｈｅ）置換し、その後、酸化雰囲気にして所定のＳｉＯ2 膜厚を得るようにしたものである。図５は本発明の第２の実施例を示すシリコン酸化膜の形成方法を示す図であり、温度プロファイルとそれに伴う炉内ガス雰囲気を示している。
【００１１】この図に示すように、まず、シリコンウエハの挿入時には、ドライＮ2 雰囲気で低温とし、ドライＮ2 をＨ2 に置換し、昇温を行い、高温で水素処理を行うと一度降温する。そこで、低温状態で、Ｈ2 をＯ2 又はＨ2 を、Ｎ2 ＋Ｏ2 にガス置換し、その後、昇温して、高温状態で、Ｏ2 （ドライあるいはウェット）又はＮ2 ＋Ｏ2 （ドライあるいはウェット）により、酸化処理を行う。そこで、降温して低温下で、Ｏ2 、Ｎ2 又はＮ2 ＋Ｏ2 雰囲気でシリコンウエハを引き出す。
【００１２】なお、この場合、水素処理及び酸化処理時には、１１００〜１２００℃の高温とし、例えば、１５ｎｍの膜厚のシリコン酸化膜を形成する。また、ここでは、ＲＴＯ（ラピット・サーマル・オキシレーション）により、温度の制御を容易にすることが望ましい。このように、この実施例の特徴は、高温水素処理後に安全性の向上とシリコン窒化膜の生成防止を目的に、一度低温にして窒素置換を行い、その後、酸化雰囲気にして、所定のＳｉＯ2 膜厚（厚めの膜厚を得るのに適している）を得るようにしたものである。」（第８段落〜第１２段落）
「【００１３】図６は本発明の第３の実施例を示すシリコン酸化膜の形成方法を示す図であり、温度プロファイルとそれに伴う炉内ガス雰囲気を示している。この図に示すように、まず、シリコンウエハの挿入時には、ドライＮ2 雰囲気で低温とし、ドライＮ2 をＨ2 に置換し、昇温を行い、高温で水素処理を行うと一度降温する。そこで、低温状態で、Ｈ2 をＯ2 又はＨ2 をＮ2 ＋Ｏ2 にガス置換し、その後、昇温して、高温状態で、Ｏ2（ドライあるいはウェット）又はＮ2 ＋Ｏ2 （ドライあるいはウェット）により、酸化処理を行う。そこで、降温して低温下で、Ｏ2 、Ｎ2 又はＮ2 ＋Ｏ2 雰囲気でシリコンウエハを引き出す。
【００１４】図６に示すように、第３の実施例における高温水素処理は高温、例えば１２００℃程度で行い、その後、一度温度を下げ、酸化処理時に温度を上げるが、その酸化温度は水素処理時の温度よりは少し下げる（例えば、Ｎ2 ＋Ｏ2 雰囲気で、膜厚１５ｎｍを形成する場合、９００℃とし、また、Ｎ2 ＋Ｏ2 雰囲気で、膜厚４ｎｍを形成する場合、８５０℃とする）。」（第１３段落、第１４段落）が図面とともに記載されている。
　刊行物２には、
「【請求項１】熱処理容器内の基板表面が露出した半導体基板を熱処理して、前記半導体基板に含まれている酸素を除去する工程と、前記熱処理容器内から前記半導体基板を取り出す前に、前記熱処理容器の外気中でエッチングされない被膜を前記半導体基板の表面に形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。」（特許請求の範囲）
「【０００３】しかしながら、このような方法によって得られたシリコンには、１０18ｃｍ−３程度の酸素が含まれており、この酸素により半導体装置の各種特性が悪影響を受けるという問題があった。例えば、このようなシリコンで構成されたシリコン基板の表面に形成された熱酸化膜に、１０6 Ｖ／ｃｍ程度の高電界を印加すると、一定の確率で絶縁破壊を起こす。この原因は、シリコン基板の表面近傍に存在する酸素析出物であることが知られている。
【０００４】そこで、シリコン基板に高温熱処理を施して酸素析出物を除去する方法が提案された。この方法は、熱処理容炉に単結晶のシリコン基板を収容した後、シリコン表面に酸化膜、窒化膜等の半導体化合物の被膜が形成されないアルゴン等のガス雰囲気中で、上記シリコン基板に１０００℃〜１２００℃程度の高温熱処理を数時間ほど施すというものである。この高温熱処理によって、基板中の格子間酸素が、外方拡散して基板表面から外部へ離脱したり、還元したりするので、基板表面近傍の酸素析出物を除去できる。
【０００５】しかしながら、この方法を用いる際には熱処理炉内に水分が侵入しないように注意する必要があった。何故なら、高温熱処理の際に、熱処理炉内に水分が存在すると、Ｓｉ＋Ｈ2 Ｏ→ＳｉＯ＋Ｈ2 という反応により、シリコンがエッチングされ、基板表面に高さ０．１〜１μｍ程度の起伏が発生し、この起伏により半導体素子の長期信頼性が低下するからである。このため、熱処理炉の母材中に含まれる水分や、熱処理炉内に導入するガス中の水分を制御して、高温熱処理の際に熱処理炉内に水分が存在しないようにしていた。
【０００６】しかしながら、高温熱処理の際に熱処理炉内の水分を除去しても、高温熱処理後に、熱処理炉内からシリコン基板を取り出す際に、基板表面が水蒸気を含んだ外気に晒されるので、起伏の発生を完全に防止するのは困難であった。この問題は、熱処理炉内の温度を十分に下げた後に熱処理炉内からシリコン基板を取り出せば、防止できることが分かったが、この場合、降温時間が長くなるので、作業効率が低下するという問題があった。」（第３段落〜第６段落）
「【００１０】また、半導体基板の表面に形成する被膜としては、酸化膜又は窒化膜であることが望ましい。この場合、酸化膜の成膜は、６００〜８５０℃程度、さらに好ましくは７００〜８５０℃程度の酸素雰囲気中で行なうことが望ましい。一方、窒化膜の成膜は、１０００℃以上の窒素雰囲気中で行なうことが望ましい。また、酸化膜，窒化膜の膜厚は０．３ｎｍ以上であることが望ましい。
【００１１】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法では、熱処理容器内から半導体基板を取り出す前に基板表面に被膜を形成しているため、外気中に含まれている酸素や水分による基板表面のエッチングを防止できる。したがって、熱処理容器内から半導体基板を取り出す際に、基板表面に起伏が生じるという問題はない。しかも、このような被膜は、基板表面に起伏が発生しない取り出し温度より高い温度で成膜できるので、この温度での熱処理容器内から半導体基板を取り出すことができ、作業効率が低下するという問題も生じない。」（第１０段落〜第１１段落）
「【００１５】次に上記工程に伴って熱処理炉１内に混入した酸素ガス，水分などを高純度アルゴンガスと置換するために、常圧で３０分間ほど７００℃のまま放置する。こ常圧での後、熱処理炉１内の温度を１２００℃まで昇温し、この状態を６０分間ほど保持し、シリコン基板１０の表面近傍の酸素析出物を除去する。なお、ここでは、酸素析出物を除去するために、熱処理炉１内の温度を１２００℃に設定したが、９００℃上であれば、酸素析出物の除去は可能である。
【００１６】次に常圧のまま熱処理炉１内の温度を７００℃まで降温した後、バルブ３を閉じる。次いでバルブ４を開けて、水分等の不純物含有量が０．１ｐｐｍ以下，流量が２０リットル／分の高純度酸素ガスを熱処理炉１内に導入する。このときの熱処理炉１内の圧力も常圧である。そして、この状態を３０分間ほど保持することにより、酸素析出物が除去されたシリコン基板１０の表面に厚さ０．５ｎｍ程度のシリコン酸化膜を形成する。最後に、７００℃以下の温度で熱処理炉１内から支持台２及びシリコン基板１０を取り出す。」（第１５段落〜第１６段落）
「【００２２】また、基板表面の起伏発生を防止するために、高温熱処理の前に基板表面に酸化膜を形成する方法も考えられるが、この方法では、高温熱処理の目的である基板表面の酸素析出物の除去が妨げられる。図４はそのことを表している基板表面からの深さと酸素析出物密度との関係を示す特性図である。基板温度は１２００℃である。」（第２２段落）
「【００３２】かくして本実施例でも、先の実施例と同様な効果が得られるのは勿論のこと、先の実施例に比べ高い温度で高純度酸素ガスを熱処理炉１内に導入することができるので、よりいっそう作業効率が向上するという利点もある。なお、アルゴンガスの代わりに水素ガスを用いて良い。要は、酸素析出物の除去の際に、酸素析出物の除去を妨げるような被膜が基板表面に形成されなければ良い。図６は、本発明の第３の実施例に係る熱処理装置の概略構成図である。本実施例の熱処理装置が図１のそれと異なる点は、高純度酸素ガスを熱処理炉１内に導入するためのガス導入管３０を別途に設けたことにある。」（第３２段落）が、図面とともに記載されている。
　刊行物３には
「２．水素によるＲＴＡと高速結晶成長
　ＣＯＰは過剰の空孔が集積してつくる０．１μｍオーダーの空洞（正八面体）であり、内壁が条件により薄い酸化膜で覆われている。この欠陥の消滅には先づ表面から水素の拡散により内壁の酸化膜を還元溶解した後に、過剰のシリコンを表面から供給する必要がある。これを実行する方式として、水素中のＲＴＡ（ｒａｐｉｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ）が適している。すなわち、従来のバッチ式熱処理では、例えば１２００Ｃの温度にするために約１時間の昇温時間が必要であり、その間に外方拡散してくる酸素が内壁の酸化膜を厚くしてしまうのに対してＲＴＡでは１０〜２０秒の間に所定の温度になり、空洞酸化膜の溶解が起こり、次にウェーハ表面からシリコンの供給により、空洞はその温度における格子間シリコンの平衡濃度になるように埋められる。」（第２３頁第１９行から第２７行）が、図面とともに記載されている。
　刊行物４には
「Ｆｉｇ．６の計算シュミレーションは、熱処理としては、１２００℃１時間で、ウェーハ表面深さ６μｍでのＢＭＤの成長溶解を表している。酸素雰囲気下での熱処理は、Ｆｉｇ．６中で「ＣＺ」、水素雰囲気は、「Ｈｉ」とした。」（第１９８頁左欄第２４行〜第２９行）が、図面とともに記載されている。
　刊行物５には、
「図２には、１００％水素ガスと窒素酸素ガスでの１２００℃１時間熱処理後の酸素の外方拡散の結果を示した。」（第１１１５頁右欄第６行〜第８行）が、図面とともに記載されている。
  刊行物６には、
  「【請求項１】 薄い第１のウェーハと、この第１のウェーハよりも厚い第２のウェーハとを、貼り合わせて所定厚さの接合型半導体ウェーハを得る半導体ウェーハの製造方法であって、上記第１のウェーハおよび第２のウェーハの貼り合わせ界面にゲッタリング源となる欠陥を発生させるように、これらのウェーハのうちの少なくとも一方を変形させて貼合わせることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。」（特許請求の範囲）
「【０００２】
【従来の技術】ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の作製に使用される汎用の半導体ウェーハは、通常６００μｍ程度の厚みを有し、その表面の１〜１０μｍ程度の厚みの部分が活性層として上記デバイスの作製に使用される。したがって、この活性層の下方には５００〜６００μｍ程度の厚さ部分、すなわち直接トランジスタ構造とは関係しない部分が設けられている。そして、この部分にＩＧ（イントリンシックゲッタリング）層等が形成されるものである。ＩＧ層形成の主たる目的として、デバイス作製領域に発生し得る、電気的特性の劣化をもたらすような微小な欠陥、および、デバイスプロセス工程移動中にウェーハに混入してくる不純物（主に重金属）等を捕捉し、デバイス作製領域の安全性を高めることが挙げられる。同様な目的のため、ウェーハ裏面に多結晶シリコン層等のダメージ層を堆積させて欠陥を捕捉させるＥＧ（エクストリンシックゲッタリング）も開発されているが、欠陥層がデバイス作製領域に近い等の理由から、ＩＧが利用される頻度は高い。このＩＧ層の形成方法は、表層部に低酸素濃度領域を形成する熱処理と、その下方の部分にゲッタリング源となる欠陥層を形成する熱処理と、から成り立っている。この第１の熱処理（高温熱処理）により、ウェーハの表面部分に含まれる酸素がウェーハ表面に向かって外方拡散を起こして、数〜数１０μｍの低酸素濃度領域が形成される。次いで行われる第２の熱処理（低温および高温熱処理）によりこの低酸素濃度領域の下方のバルク内部に酸素析出物を形成、成長させることにより、ゲッタリング源となる欠陥領域及び低酸素であるため欠陥の全く存在しない無欠陥層（ＤＺ）を形成している。」（第２段落）が記載されている。
　刊行物７には、
「【請求項１】 (a) ＤＺ幅がそれぞれ異なるＩＧウェーハを複数種類用意する工程(11)と、(b) 前記複数種類のＩＧウェーハを所定のデバイス製造工程にそれぞれ同一条件で通す工程(12)と、(c) 前記デバイス製造工程に通した複数種類のＩＧウェーハの一部をサンプルとして過渡容量分光法によりサンプル毎に金属汚染濃度を測定して第１検量線を作成する工程(13)と、(d) 前記デバイス製造工程に通した複数種類のウェーハの一部をサンプルとしてサンプル毎にｐｎ接合を形成した後接合リーク電流を測定して第２検量線を作成する工程(14)と、(e) 前記第１検量線からデバイスとして許容される最大の金属汚染濃度に対応するＤＺ幅を最大ＤＺ幅と決定する工程(15)と、(f) 前記第２検量線からデバイスとして許容される最大の接合リーク電流に対応するＤＺ幅を最小ＤＺ幅と決定する工程(16)と、(g) 前記工程(e)と前記工程(f)で決定された最大ＤＺ幅と最小ＤＺ幅の範囲内からＤＺ幅を決定する工程(17)とを含むデバイス製造工程に適するＩＧウェーハのＤＺ幅の決定方法。」（特許請求の範囲）
「【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＲＡＭ等のＬＳＩ作製に適するＩＧウェーハのＤＺ幅を決定する方法に関する。更に詳しくはＩＧウェーハをクリーン度の異なる種々のデバイス製造工程に通すときに、個々のデバイス製造工程に適するＩＧウェーハのＤＺ幅を決定する方法に関するものである。」（第１段落）
「【０００２】
【従来の技術】デバイス製造工程においてシリコンウェーハのデバイスを形成する活性領域に金属が不純物として混入した場合には、デバイスの酸化膜耐圧や接合リーク電流等の電気的特性を劣化させることが報告されている。近年、メガビットメモリの量産化に基づいてＤＲＡＭ等の半導体素子の高集積化が要求され、シリコンウェーハについてもより一層の高品質化が要望されている。従来よりこの要望に応えてデバイス形成用の活性領域から遷移金属を除去する方法としてイントリンシックゲッタリング（以下、ＩＧという）処理法が採用されている。このＩＧ処理法は１１００℃を超える高温熱処理を含む２段又は３段熱処理によりシリコンウェーハの表面から数μｍの深さにある酸素を外方拡散させてウェーハ表面に無欠陥領域（denuded zone、以下ＤＺという）からなるデバイス形成用の活性領域を作り、同時にシリコンウェーハの内部に酸素析出物及び酸素析出物を核として形成した積層欠陥から構成される欠陥層（以下、ＩＧ源という）を作り出す方法である。このＩＧ処理したシリコンウェーハ（以下、ＩＧウェーハという）では、デバイス製造工程中で発生する金属汚染をＩＧ源が吸収し、デバイス形成用のウェーハ表面近傍の活性領域に欠陥や金属汚染の発生が防止される。このため、金属のゲッタリング能力の観点に立つと、ＩＧ源はデバイス生成用の活性領域に極力近い方が望ましい。換言すればＤＺ幅は極力小さい方が望ましい。」（第２段落）が、記載されている。
　刊行物８には、
  「【請求項１】 シリコン半導体基板と該基板の裏面に、１×１０14イオン／ｃｍ2 以上の炭素イオンと１×１０5 個／ｃｍ2 以上の酸化誘起結晶欠陥が形成されていることを特徴とするシリコン半導体基板。」（特許請求の範囲）
「【００１０】
【作用】本発明によるシリコン基板は、シリコン半導体基板と該基板の裏面に、１×１０14イオン／ｃｍ2 以上の炭素イオンを注入し、注入した炭素およびイオン注入により生じた欠陥を核とする１×１０5 個／ｃｍ2 以上の酸化誘起結晶欠陥が形成されているシリコン半導体基板である。シリコン半導体基板の裏面に炭素イオンを１×１０14イオン／ｃｍ2 以上注入する。このシリコン半導体基板を酸素ガスを含むガス雰囲気または水蒸気を含むガス雰囲気にて８００℃以上の温度で熱処理を行い、注入された炭素とイオン注入により生じた欠陥を核とする１×１０5 個／ｃｍ2 以上の酸化誘起結晶欠陥を形成する。シリコンを酸化性雰囲気で熱処理を行った場合、シリコン半導体基板内に格子間シリコンが注入され、格子間シリコンの濃度が熱平衡濃度よりも多く過飽和状態になる。シリコン半導体基板表面に炭素原子による格子歪やイオン注入により形成された微小な結晶欠陥が存在する場合には、そのような欠陥を核に酸化誘起結晶欠陥が形成され有効なゲッタリングサイトになる。格子間シリコンの注入にはシリコンの酸化熱処理が必須である。」（第１０段落）が、記載されている。
　刊行物９には、
「【請求項１】 スライシング工程から研磨後の洗浄工程の間に半導体基板に対して水素を含有する雰囲気中で熱処理を行うことを特徴とする半導体基板の作成方法。」（特許請求の範囲）
「【００３２】次に、エッチング工程４において、ウェハ１０Ａをエッチング処理してラッピングダメージ等を除去する。エッチングは等方エッチングであり、ＨＦ，ＨＮＯ3 ，ＣＨ3 ＣＯＯＨの混合液よりなるエッチング液１４で１０μｍ〜５μｍのエッチングを行う。次に、ＮＨ4 ＯＨとＨ2 Ｏ2 の水溶液でシリコンウェハ１０Ａを洗浄する。
【００３３】この工程の後、シリコンウェハ１０Ａに対して本発明に係る水素を含有するガス雰囲気中で熱処理する。すなわち石英チューブ１５内にシリコンウェハ１０Ａを配置し、Ｈ2 ガス１６を供給して１００％Ｈ2 ガス雰囲気で例えば１０５０℃、３０分の熱処理を行う。この熱処理前にサーマルドナー発生によりバラツキの大きかった比抵抗が８〜１１Ωｃｍの範囲に安定して入り、本熱処理がサーマルドナーキラー効果も奏することが分かる。」（第３２段落〜第３３段落）
「【００３９】また、本発明に係る水素アニール工程は、スライシング工程１から研磨後の洗浄工程７の間に行うことが可能であるが、好ましくはエッチングしてラッピングに起因したダメージや不純物を除去したエッチング工程４の後で、かつ最終研磨工程６前が最適である。すなわち、エッチング前では表面不純物が多く、熱処理で内部に拡散し好ましくなく、また研磨後であるとアニールによる表面凹凸の増大が懸念されるからである。」（第３９段落）
「【００４１】半導体ウェハとしては、ＣＺ法またはＭＣＺ法あるいはＦＺ法等によって得られた半導体ウェハ等に適用できる。」（第４１段落）が、記載されている。
　
（４）判断
（ａ）特許法第２９条第１項第３号の異議申立について
　異議申立の対象となっていた請求項１は削除された。次に、同じく異議申立の対象となっていた請求項４は新請求項１に訂正され、新請求項１と甲第１号証および甲第２号証に記載の発明とを対比すると、甲第１号証および甲第２号証に記載された発明には、新請求項１に記載の「1150℃以上1250℃以下の温度範囲で1時間以上4時間以下の酸化熱処理」を行う構成がないので、新請求項１に記載の発明は、甲第１号証および甲第２号証に記載された発明とは認められない。
（ｂ）特許法第２９条第２項の異議申立について
　新請求項１に記載の発明と刊行物１乃至９に記載された発明とを対比すると、刊行物１〜刊行物９には、新請求項１に記載の「1150℃以上1250℃以下の温度で1時間以上4時間以下の熱処理」を行う構成がなく、また、本件新請求項１に記載の発明はこの構成により、八面体ボイドの内壁酸化膜を除去し、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させるという顕著な効果を有していると認められ、当業者が容易に想到しえたとも認められないので、本件新請求項１に記載の発明が、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものではない。また、新請求項２ないし１２は新請求項１を引用しているので、同様の理由により特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものとは認められない。
　
（５）むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立人信越半導体株式会社の提出した理由および証拠によっては、本件請求項１乃至１２に係る特許を取り消すことができない。
　また、他に本件請求項１乃至１２に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年９月２５日（２００１．９．２５）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　訂正事項ａ
　明りょうでない記載の釈明を目的として、発明の名称の、「半導体シリコンウェーハ並びにその製造方法と熱処理装置」を、「半導体シリコンウェーハの製造方法と熱処理装置」と訂正する。
　訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の減縮を目的として、請求項１、請求項２、請求項３、請求項７、請求項８を削除する。
　訂正事項ｃ
　特許請求の範囲の減縮を目的として、請求項４の「水素及び／または不活性ガス雰囲気下の熱処理を施し、」を、「水素及び／または不活性ガス雰囲気下で１１５０℃以上１２５０℃以下の温度で１時間以上４時間以下の熱処理（水素還元ＲＴＡを除く）を施し、」と訂正し、「酸化熱処理を行い強制的に格子間シリコン原子を注入させることにより、」を、「１１５０℃以上１２５０℃以下の温度範囲で１時間以上４時間以下の酸化熱処理を行い前記ボイド欠陥に強制的に格子間シリコン原子を注入させることにより、」と訂正し、「表面近傍の当該欠陥の消滅速度を促進させてＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させる」を、「表面から少なくとも０．５μｍ深さ以上までのＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させる」と訂正するとともに、明りょうでない記載の釈明を目的として、新請求項１とする。
　訂正事項ｄ
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項５の「請求項４において、」を、「請求項１において、」と訂正し、「ボイド」を、「ボイド欠陥」と訂正するとともに新請求項２とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項６の「請求項４または請求項５において、」を、「請求項１または請求項２において、」と訂正するとともに新請求項３とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項９の「請求項４から請求項８のいずれかにおいて、」を、「請求項１から請求項３のいずれかにおいて、」と訂正するとともに新請求項４とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１０の「請求項４から請求項８のいずれかにおいて、」を、「請求項１から請求項３のいずれかにおいて、」と訂正するとともに新請求項５とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１１の「請求項４から請求項１０のいずれかにおいて、」を、「請求項１から請求項５のいずれかにおいて、」と訂正するとともに新請求項６とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１２の「請求項１１において、」を、「請求項６において、」と訂正するとともに新請求項７とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１３の「請求項１１において、」を、「請求項６において、」と訂正するとともに新請求項８とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１４の「請求項１２または請求項１３において、」を、「請求項７または請求項８において、」と訂正するとともに新請求項９とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１５の「請求項１４において、」を、「請求項９において、」と訂正するとともに新請求項１０とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１６の「請求項４から請求項１０のいずれかにおいて、」を、「請求項１から請求項５のいずれかにおいて、」と訂正するとともに新請求項１１とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１７の「請求項１６において、」を、「請求項１１において、」と訂正するとともに新請求項１２とする。
　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項１８の「請求項４から請求項７の半導体シリコンウエーハの製造方法において」を、「請求項１から請求項３の半導体シリコンウェーハの製造方法において」と訂正するとともに新請求項１３とする。
　訂正事項ｅ
　明りょうでない記載の釈明を目的として、段落０００１の、「半導体シリコンウェーハとその製造方法に関する」を、「半導体シリコンウェーハの製造方法と熱処理装置に関する」と訂正し、段落００１５の「シリコン単結晶ウェーハとその製造方法」を、「シリコン単結晶ウエーハの製造方法と熱処理装置」と訂正する。
　訂正事項ｆ
　明りょうでない記載の釈明を目的として、段落００２１と段落００２２を削除する。
　訂正事項ｇ
　明りょうでない記載の釈明を目的として、段落００２３の「また、この発明は、」を、「この発明は、」と訂正し、「水素及び／または不活性ガス雰囲気下の熱処理を施し、」を、「水素及び／または不活性ガス雰囲気下で１１５０℃以上１２５０℃以下の温度で１時間以上４時間以下の熱処理（水素還元ＲＴＡを除く）を施し、」と訂正し、「酸化熱処理を行い強制的に格子間シリコン原子を注入させることにより、」を、「１１５０℃以上１２５０℃以下の温度範囲で１時間以上４時間以下の酸化熱処理を行い前記ボイド欠陥に強制的に格子間シリコン原子を注入させることにより、」と訂正し、「表面近傍の当該欠陥の消滅速度を促進させてＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させる」を、「表面から少なくとも０．５μｍ深さまでのＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させる」と訂正する。
　訂正事項ｈ
　明りょうでない記載の釈明を目的として、段落００２４の「水素及び／または不活性ガス雰囲気下の熱処理が１０００℃以上１３５０℃以下の温度で５０時間以下の熱処理であり、酸化熱処理が８００℃以上１３５０℃以下の温度範囲で５０時間以下の処理であること、各熱処理の温度範囲が１１５０℃から１２５０℃、処理時間が１時間から４時間であること、」を、削除し、「半導体シリコンウエーハの製造方法である。」を、「半導体シリコンウエーハの製造方法を提案する。」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
半導体シリコンウェーハ
の
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項
１
で１１５０℃以上１２５０℃以下の温度で１時間以上４時間以下
（水素還元ＲＴＡを除く）
１１５０℃以上１２５０℃以下の温度範囲で１時間以上４時間以下の
前記ボイド欠陥に
から少なくとも０．５μｍ深さ以上までの
　【請求項
２
１
欠陥
　【請求項
３
１
２
　【請求項
４
１
３
　【請求項
５
１
３
　【請求項
６
１
５
　【請求項
７
６
　【請求項
８
６
　【請求項
９
７
８
　【請求項
１０
９
　【請求項
１１
１
５
　【請求項
１２
１１
　【請求項
１３
１
３
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　この発明は、表面ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ）及びウェーハ表層数μｍ深さのＣＯＰ源となるＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を、効果的に消滅させたシリコン単結晶ウェーハに係り、水素や不活性ガスでの熱処理による表面近傍の該ＣＯＰ欠陥の溶け残りを、酸素または酸素と不活性ガスの混合ガスあるいは水蒸気などの組み合わせによる酸化性雰囲気での熱処理により、強制的にウェーハ表面から格子間シリコンを注入し表面近傍のＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を効率良く格子間シリコンで埋めつくし完全に消滅させてデバイス特性の向上を図ることを特徴とし、従来より低温熱処理かつ低コスト化が可能な半導体シリコンウェーハ
の
と熱処理装置
　【０００２】
　【従来の技術】
　今日の半導体デバイスの製造に用いられるシリコン単結晶基板は、主にチョクラルスキー法（ＣＺ法）により製造されている。デバイスプロセスは、低温化、高集積化が進み、これまで問題とならなかった結晶育成中に形成される低密度のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥がデバイスの特性に影響することが明らかとなっている。
　【０００３】
　かかるＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥は、その形状が結晶内部に存在する場合には、八面体ボイドを基本とした単独もしくは複数個連結された構造であり、ウェーハの状態に加工した後に表面に露出した場合には、四角錐形状の凹形状のピットである。すなわち、ウェーハへ切り出した後、鏡面研磨ウェ一ハ洗浄を施して表面に現われる欠陥ピットであるＣＯＰが酸化膜耐圧に影響を及ぼしていた。
　【０００４】
　従来、ＣＺ法による単結晶育成時の徐冷により、八面体ボイドであるＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の低減が行われてきたが、一方でそのサイズの増加を招くことになった。デバイスパターンの微細化が更に進み、パターンサイズに比べてＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥サイズが無視できなくなり、デバイス領域において、完全にＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の存在しないウェーハが求められるようになった。
　【０００５】
　従って、先端の６４ＭＤＲＡＭプロセスでは、量産でＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥のないエピタキシャルウェーハ及び表面近傍のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の消滅効果のある水素・アルゴンアニールウェーハが用いられている。
　【０００６】
　しかし、エピタキシャルウェーハはコスト的に高く、また水素・アルゴンアニールウェーハは、ウェーハ表面のみＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の完全な消滅が起こるが、表面近傍層においては完全には消滅せずＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥が残留している。
　【０００７】
　【発明が解決しようとする課題】
　現在、Ｇｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥は、結晶育成直後ではその内壁が酸化膜で覆われていることが分かっているが、このＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を消滅させるためには上記内壁酸化膜を溶解させることが必要である。
　【０００８】
　水素、不活性ガス及びその混合ガスでの高温アニールを施すことにより、表面近傍の酸素が外方拡散し、酸素が未飽和となるために表面近傍のＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜が溶解し、熱平衡状態により供給される格子間シリコンにより確かにＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の消滅が見られる。
　【０００９】
　しかし、上記高温アニールでは、ウェーハ表面深さ１μｍの位置においてもＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の溶け残りが多数存在し、表面活性領域での完全性は不十分でありデバイス歩留まりに影響する。
　【００１０】
　そこで、Ｇｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を効率よく消滅させる手法として、１３００℃以上の高温でウェーハ熱処理を施す手法が検討されているが、熱処理炉への負担、ウェーハの機械的強度の劣化によるスリップ問題及び重金属汚染の問題等があり、実用化されていない。
　【００１１】
　また最近、水素雰囲気での還元作用を利用して、酸素の外方拡散をできるだけ防ぐために、水素雰囲気でのＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）で１０〜２０秒の処理でＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜を除去し、ウェーハ表面からの熱平衡濃度で供給される格子間シリコンで、Ｇｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を消滅させるという方法が提案（阿部孝夫ら：第３１回超ＬＳＩウルトラクリーンテクノロジーシンポジウム予稿集：ｐ．２３ＵＣＳ半導体基盤技術研究会１９９７年１２月１８，１９日）されている。
　【００１２】
　上記の水素還元ＲＴＡ法は、急速な昇温及び短時間アニールにより、昇温時に内壁酸化膜が成長し難くなる可能性はあるが、基本的には一般に行われている水素アニールと同じである。すなわち、上記手法では、前提条件として小さなＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を形成する必要があるために、高速引き上げの結晶が必要であり、かつＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜厚みを薄くするために、極低酸素濃度の結晶が必要である。
　【００１３】
　また、水素還元ＲＴＡ法は、極低酸素濃度結晶を使用してＲＴＡによる急速昇温を利用するため、その後の熱処理での酸素析出物の成長は全く期待できずデバイスプロセスでの重金属汚染に対してＩＧ（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）効果が期待できないという問題点がある。
　【００１４】
　さらにＣＺ法による高速引き上げで、かつ低酸素濃度の単結晶ウェーハを対象とする水素還元ＲＴＡ法では、得られる完全な領域の深さは表面から０．２μｍ程度であり、この程度の領域でのウェーハの改善ではデバイスプロセスでの歩留り向上にはほとんど寄与しないという問題がある。
　【００１５】
　この発明は、ＣＺ法により成長させたシリコン単結晶ウェーハ表面のＣＯＰ及び表層数μｍ深さのＣＯＰ源であり、八面体ボイドからなるＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を効果的に消滅させることが困難な現状に鑑み、被処理ウェーハの性状に特定の条件を課することなく、従来の水素や不活性ガス雰囲気での高温熱処理を用いて表面並びにその近傍の該欠陥を完全に消減させたシリコン単結晶ウェーハ
の
と熱処理装置
　【００１６】
　【課題を解決するための手段】
　発明者らは、水素、不活性ガス及びその混合ガス雰囲気での高温熱処理を用い、表面並びにその近傍の八面体ボイドからなるＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を効果的に消滅させることが可能な熱処理について種々検討した結果、水素や不活性ガス雰囲気下の熱処理にて表面近傍の八面体ボイド（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥）の内壁酸化膜が除去され、その後の酸化熱処理による格子間シリコン原子の注入により、表面近傍のボイド欠陥が完全消滅した半導体シリコンウェーハが得られ、Ｇｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥消滅が可能であることを知見した。
　【００１７】
　すなわち、発明者らは、シリコンウェーハ製造プロセスにおいて、通常のＣＺ法によるシリコン単結晶から得た半導体シリコンウェーハを、水素及び／又は不活性ガス雰囲気下の熱処理で、表面近傍の酸素を外方拡散させて、酸素の未飽和領域を形成して表面近傍の八面体ボイドの内壁酸化膜を除去した後、酸素または酸素と不活性ガスの混合ガス雰囲気での酸化熱処理を行い強制的に格子間シリコン原子を注入し、表面近傍の八面体ボイドを完全に消滅させ、同時にウェーハ内部にＩＧ層を形成することが可能であり、得られた表面の完全性はエピタキシャルウェーハと変わらず良好であり、かつエピタキシャルウェーハよりも安価に作製することが可能であることを知見し、この発明を完成した。
　【００１８】
　さらに、発明者らは、シリコンウェーハ製造プロセスにおいて、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気では、最初の高温熱処理終了後、保持、昇温、あるいは降温しながら酸素雰囲気に置換あるいは酸素と不活性ガスとの混合ガス雰囲気となすことができること、さらに、アルゴン雰囲気下での熱処理により多発しやすいピットが生じても表面品質特性を劣化させることなく、かつウェーハ表面をわずかに鏡面研磨することでピットを除去できることを知見した。
　【００１９】
　また、発明者らは、この発明の熱処理において、熱処理前のウェーハは最終研磨されたウェーハでもよく、あるいはピットを生じるような熱処理炉においては最終研磨前の荒研磨されたウェーハ等を使用し、熱処理後に最終研磨を施すことも可能であること、あるいはこの発明の熱処理を施す前に、予め熱酸化膜をわずかに成長させたウェーハを使用してピットが発生する温度域を、この熱酸化膜により保護させる手法も可能であることを知見した。
　【００２０】
　さらに、発明者らは、この発明の熱処理を行う場合、従来の水素を含有する雰囲気下での熱処理炉では、大気からの炉内混入酸素等があると爆発する可能性があるために炉口部は気密構造が採用されているため、この発明を適用することが可能であるが、通常の拡散炉では若干なりとも大気からの酸素、水分等の炉内混入があるため、この発明による第１の熱処理中にウェーハ表面上に、わずかな酸化膜が成長すること、しかし、この場合でも酸素外方拡散は生じるが、Ｇｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜は逆に成長し、それ以降の酸化熱処理でＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜は完全にボイドを埋め尽くすことを知見し、通常の拡散炉タイプの熱処理炉でも、熱処理を施す場合の大気酸素、水分の炉内混入を防止するため炉口部キャップにガスパージ構造、及び炉内挿入バッファーを具備した簡易改造構造を採用することにより、この発明が実施できることを知見し、この発明を完成した。
　【００２３】
　この発明は、シリコンウェーハ製造プロセスにおいて、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶から得た半導体シリコンウェーハに水素及び／または不活性ガス雰囲気下
で１１５０℃以上１２５０℃以下の温度で１時間以上４時間以下
（水素還元ＲＴＡを除く）
１１５０℃以上１２５０℃以下の温度範囲で１時間以上４時間以下の
前記ボイド欠陥に
表面から少なくとも０．５μｍ深さ以上までの
　【００２４】
　また、発明者らは、上記構成の製造方法において、
表面から所要深さまでのボイドを完全に消滅させると同時にウェーハ内部に酸素析出物が形成されＩＧ（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）効果を付与すること、
炉内投入温度、投入後の保持時間、あるいは昇温速度を変更して酸素析出物密度を制御すること
、
水素または水素と不活性ガスの混合ガスの熱処理後、不活性ガスを導入して水素ガス濃度を十分低下させてから連続して酸化熱処理を行うこと、
不活性ガス雰囲気下の熱処理の場合、その熱処理直後に、連続して酸化熱処理を行うこと、
水素及び／又は不活性ガス雰囲気下の熱処理を施した後に、ウェーハを一旦熱処理炉外に取り出し、その後酸化熱処理を行うこと、
処理対象ウェーハが、洗浄上がり、フッ酸洗浄等で自然酸化膜除去後の最終鏡面研磨品、あるいは最終鏡面研磨前のいずれかのウェーハであること、
最終研磨前のウェーハに熱処理後、酸化膜剥離を行い、次いで最終鏡面研磨を施すこと、
最終研磨後のウェーハに熱処理後、鏡面研磨を施すこと、
熱処理後のウェーハ片面または両面のウェーハ最終研磨代を０．１μｍ〜１０μｍとすること、
ウェーハ最終研磨代を０．５μｍ〜２μｍとすること、
処理対象ウェーハが、熱処理投入前に予め酸化膜を成長させたウェーハであること、
酸化膜厚みを５０ｎｍ以下とすること、
をそれぞれ特徴とする半導体シリコンウェーハの製造方法
を提案する
　【００２５】
　さらに、この発明は、上記の半導体シリコンウェーハの製造方法において使用する熱処理を行うための熱処理装置であり、拡散炉型熱処理炉において、大気酸素、水分の炉内混入を防止するために、炉口部キャップにガスパージ機構及び炉内挿入バッファーを具備したことをことを特徴とする熱処理装置である。
　【００２６】
　【発明の実施の形態】
　この発明は、水素や不活性ガス雰囲気での高温熱処理により、八面体ボイドの内壁酸化膜は除去されたが、溶け残りとして存在しているＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を完全に消滅させることを目的とするもので、まずウェーハに水素又は不活性ガスあるいはその混合ガスによる熱処理を施すと、表面近傍のＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の消滅が起こるが、表面から深さ１μｍ程度の領域においても内壁酸化膜が溶解してサイズが縮小したボイドの溶け残りが残る。
　【００２７】
　そこで、この発明では、当該水素又は不活性ガスあるいはその混合ガスによる高温熱処理によりＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜を除去した後、酸素または酸素と不活性ガスの混合ガス雰囲気等の熱処理で、強制的に格子間シリコンを注入し、表面近傍のＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を格子間シリコンで埋めることにより完全に消滅させる。
　【００２８】
　この際、酸素雰囲気での熱処理では、格子間シリコン原子が注入されて酸素析出物の抑制が懸念されるが、第１ステップで水素又は不活性ガスあるいはその混合ガスによる熱処理を施しているため、ウェーハ内部では酸素析出物は成長しており、その後の酸素雰囲気での熱処理により消滅しないため、デバイスプロセスでの重金属汚染のＩＧによるゲッタリング効果が期待できる。また、この酸素析出物密度を制御する方法としては、炉内投入温度、投入後の保持時間、あるいは昇温速度を変更することにより制御可能である。
　【００２９】
　前述の水素還元ＲＴＡ法は、水素の還元作用を利用し、酸素の外方拡散を抑えるためにＲＴＡを用いることを特徴とし、特に小さな八面体ボイドで、かつその内壁酸化膜厚みを薄くするために、ＣＺ法において高速で引き上げ、かつ低酸素濃度の結晶が必要である。
　【００３０】
　これに対して、この発明は、水素、不活性ガス及びその混合ガス雰囲気下による、酸素雰囲気に比べて著しい酸素外方拡散を利用して、酸素が未飽和になった領域のＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜を溶解させるもので、原理的に水素還元ＲＴＡ法とは異なり、対象とするウェーハに性状的な制限が一切ない利点がある。
　【００３１】
　また、水素還元ＲＴＡ法は、熱平衡でのウェーハ表面からの格子間シリコンの供給によりＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を消滅させるため、表面のＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の存在しない領域は、せいぜい０．２μｍ程度であるのに対して、この発明による方法は、熱酸化により格子間シリコンを意図的に熱平衡より過剰な非平衡状態で注入させるため、得られるウェーハはその表面から１０μｍまでのＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥フリー領域が形成される利点がある。
　【００３２】
　この発明において、最初の水素及び／又は不活性ガス雰囲気の熱処理は、その最低温度が１０００℃未満では八面体ボイドの内壁酸化膜が十分に除去できないか、もしくは長時間の熱処理が必要となるため、１０００℃以上が好ましく、また最高温度が１３５０℃を越えるとスリップを防ぐことが非常に困難になり、かつ汚染問題も生じるため１３５０℃以下が好ましい。さらに好ましい温度範囲は１１５０℃から１２５０℃である。
　【００３３】
　また、水素及び／不活性ガス雰囲気の熱処理時間は、八面体ボイドの内壁酸化膜を溶解させるのに１０００℃では５０時間程度が必要である。この最初の高温熱処理は、好ましくは１２００℃前後の温度範囲で１時間から４時間程度で行うことが望ましい。
　【００３４】
　次に続く酸化熱処理は、熱酸化により十分な格子間シリコン原子を注入させるためには８００℃以上を必要とするが、上限温度は上記のスリップや汚染問題により１３５０℃以下とする。さらに好ましい温度範囲は１１５０℃から１２５０℃である。
　【００３５】
　また、酸化熱処理時間は、内壁酸化膜の除去されたＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を消滅させるのに８００℃では５０時間程度の時間を要する。望ましくは１２００℃前後の温度範囲で１時間から２時間程度が望ましい。
　【００３６】
　さらにこの発明の応用として、この発明によるウェーハを貼り合わせＳＯＩ基板の活性側基板として利用することも可能であり、活性側の基板はこの発明の酸化時に所望の酸化膜厚まで成長させ支持基板と貼り合わせてもよく、またこの発明の熱処理後、酸化膜を除去し、所望の酸化膜厚を成長させた支持基板に貼り合せを行うか、もしくはこの発明の熱処理後に酸化膜除去、再鏡面研磨工程を追加した後、この基板あるいは支持基板に所望の酸化膜成長後、張り合わせてもよい。
　【００３７】
　また、この発明によるウェーハは、エピタキシャル成長用基板としても利用できる。すなわち、薄いエピタキシャル膜成長を行う場合、従来の基板では表面のＣＯＰがエピタキシャル成長膜にも影響を及ぼすことが問題となるが、この発明による基板はかかる問題を回避することができる。
　【００３８】
　【実施例】
　実施例１
　ＣＺ法により成長させた単結晶インゴットによりスライスした外径６インチのボロンドープされた結晶面（１００）、初期酸素濃度１４．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ　ＡＳＴＭ）の最終鏡面研磨されたＳｉウェーハを用い、１２００℃で１時間の水素雰囲気での熱処理を施した比較ウェーハ（ａ）と１２００℃で１時間水素雰囲気下で熱処理した後、一旦ウェーハを炉外に取り出し、次にドライ酸素雰囲気で１２００℃、１時間の熱処理を施した本発明のウェーハ（ｂ）を作製した。
　【００３９】
　得られた２種類のウェーハに表面から、それぞれ１μｍ，３μｍ，５μｍ，１０μｍの再鏡面研磨を行い、ＳＣ‐１洗浄を６回線り返した後のレーザー面検器で表面のＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｐｏｉｎｔ　Ｄｅｆｅｃｔｓ）の面内分布を測定した結果を図１に示す。
　【００４０】
　図１の黒丸印の水素アニールのみではウェーハ表面からの深さが増すほどＬＰＤ密度が増加していることがわかる。一方、白丸印の本発明の熱処理では表面から６μｍ深さでも著しいＬＰＤ低減効果を示した。なお、図１の黒菱印は非熱処理ウェーハを示す。
　【００４１】
　さらに、これらウェーハのＬＰＤをＡＦＭ観察を行うと、水素アニールのみではＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の溶け残りが多数観察された。一方、本発明のウェーハでは６μｍ深さの位置でもＣＯＰ（ピット）は観察されなかった。
　【００４２】
　また、これらウェーハの酸化膜耐圧特性に関しては、水素雰囲気のみでの熱処理ウェーハは表面からの深さ方向で特性劣化が観察されたが、本発明の熱処理ウェーハは表面から５μｍの領域までエピタキシャルウェーハと同等の良好な酸化膜耐圧特性が得られた。
　【００４３】
　実施例２
　実施例１と同等のサンプル（初期酸素濃度：１０．２〜１４．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）を用い、図２に示す熱処理シーケシスでアルゴン雰囲気でのＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の挙動を調べた。図２Ａはアルゴン雰囲気のみであり、図２Ｂはアルゴン雰囲気の途中でドライ酸素に変更した場合を示す。
　【００４４】
　得られた２種類のウェーハに表面から３μｍの再鏡面研磨を行い、レーザー面検機で表面のＬＰＤの面内分布を測定した。図３にウェーハ面内に０．１０５μｍ以上のサイズで検知された個数を示す。１２００℃で２．５時間のアルゴン雰囲気での熱処理をしたウェーハ（黒丸印）では面内に約２００個程度ＬＰＤが存在していた。一方、アルゴン雰囲気＋酸素雰囲気での熱処理ウェーハ（白丸印）は約１０個程度しかＬＰＤは存在せず、ＡＦＭ観察の結果、全てパーティクルであった。なお、図３の白角印は非熱処理ウェーハを示す。
　【００４５】
　さらに、この２種類のサンプルをドライ酸素雰囲気下で１０００℃、１６時間の熱処理を施し、ウェーハへき開後、Ｗｒｉｇｈｔエッチングにてウェーハ内部の酸素析出物密度を観祭した。酸素析出物密度は２種のウェーハ共に約５×１０５ｃｍ‐２程度であり、酸化処理により酸素析出物密度は低減しないことが分かる。
　【００４６】
　実施例３
　炉本体の構造において、炉内外の気密性の良くない熱処理炉でアルゴン雰囲気下、１１５０℃、５時間の高温熱処理を施した。スポットライト下でウェーハ表面にピットが多発していることを確認した後、引き続いて１１５０℃、２．５時間の酸化熱処理を施した。
　【００４７】
　この熱処理後のウェーハを各々表面から０．５μｍ、１μｍ、２μｍの鏡面研磨を施した後、スポットライト下で再度ウェーハ表面上を確認したが、ピットは完全に除去されていた。さらに、このサンプルの酸化膜耐圧特性を評価したが、２μｍ研磨でも耐圧劣化がないことが確認された。
　【００４８】
　実施例４
　実施例１と同等のサンプルを７００℃投入、及び８００℃投入の２条件で行い、その後、１２００℃まで昇温させ１時間保持後、ドライ酸素雰囲気下に切替え１時間保持させた。熱処理終了後、このサンプルをドライ酸素雰囲気下で１０００℃、１６時間の熱処理を施しウェーハへき開後、Ｗｒｉｇｈｔエッチングにてウェーハ内部の酸素析出物密度を測定した。
　【００４９】
　７００℃投入サンプルでは酸素析出物密度は４〜６×１０５ｃｍ‐２、８００℃投入サンプルでは酸素析出物密度は０．３〜１×１０５ｃｍ‐２であり、酸素析出物密度は投入温度変更によって制御することが可能である。
　【００５０】
　一方、実施例１と同等のサンプルを７００℃投入後、３０分保持させ、その後１２００℃まで昇温させ１時間保持後、ドライ酸素雰囲気下で１時間保持させた。熱処理後のサンプルは上記評価熱処理を行い酸素析出物密度を測定した。このサンプルの密度は８×１０５ｃｍ‐２であった。
　【００５１】
　実施例５
　図４Ａに示す通常のソフトランディング型、横型拡散炉、すなわち、反応管１の開放端の炉口２にキャップ３を施し、他方の閉塞端４のガス導入口５より雰囲気ガスを導入し、管１内に挿入したボート６上にウェーハ７を１２０枚セットしアルゴンガス雰囲気下で１１５０℃、３．５時間の熱処理を施した。
　【００５２】
　この熱処理ウェーハを炉口部側から１０枚目、６０枚目、１１０枚目のウェーハを抜き取り表面上に成長した熱酸化膜厚みをエリプソメーターにて測定した。１０枚目で２１ｎｍ、６０枚目で１５ｎｍ、１１０枚目で１４ｎｍであり、炉口部付近の酸化膜厚が厚いことにより炉口部からの酸素等の混入が明確である。
　【００５３】
　残りのウェーハは２グループに分割した。一方は、表面から２μｎ深さ鏡面研磨を施しレーザー面検機にてＬＰＤ測定を行った後、ＡＦＭ観察を行った。熱処理を施してない未処理のウェーハのＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜厚に比べ、本実施例のＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜厚が増加していることを確認した。
　【００５４】
　もう一方のグループのウェーハは、１１５０℃、２時間で１００％酸素雰囲気下で熱処理を施し、上記加工を行った後にＡＦＭ観察を行った。Ｇｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内整酸化膜厚はさらに増加しており、完全にボイドを酸化膜で埋め尽くしていた。
　【００５５】
　実施例６
　次に、この発明による、熱処理を施す場合の大気酸素や水分の炉内混入を防止するため炉口部キャップにガスパージ構造及び炉内挿入バッファーを具備した簡易改造構造を採用した炉ロキャップを用いた場合の結果を示す。構造は図４Ｂに示すごとく、炉口２に使用するキャップ１０は、外側にパージ用ガス導入口１１を有し、かつ所要厚みのバッファー層１２を具備してガスパージ孔１３を配設してあり、図４Ｃに示す例は、反応管１の開放端の炉口２外周部位置のキャップ２０の外周部にパージ用ガス導入口２１を配設し、かつ所要厚みのバッファー層２２を具備している。
　【００５６】
　上記構成のキャップ１０，２０を使用した横型拡散炉にてウェーハを１２０枚セットしアルゴン雰囲気下での熱処理を施した。その後ウェーハ表面上の熱酸化膜厚を測定した。炉口２部より１０枚目、６０枚目、１１０枚目全て２ｎｍであった。初期の自然酸化膜厚が１ｎｍ程度であるためウェーハ取り出し時に成長したものであり、熱処理工程中での炉内大気混入による酸化膜成長は防止できることがわかる。
　【００５７】
　このサンプルを表面から２μｍ鏡面研磨を施した後ＡＦＭ観察を行ったがＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥の内壁酸化膜は完全に消滅していた。さらにに１１５０℃、２時間で１００％酸素雰囲気下で熱処理を施し、上記加工を行った後にＡＦＭ観察を行った。Ｇｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥は完全に消滅していることを確認した。
　【００５８】
　【発明の効果】
　この発明は、水素や不活性ガスでの熱処理による表面近傍の該ＣＯＰ欠陥の溶け残りを、酸素または酸素と不活性ガスの混合ガスあるいは水蒸気などの組み合わせによる酸化性雰囲気での熱処理により、強制的にウェーハ表面から格子間シリコンを注入し表面近傍のＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を効率良く格子間シリコンで埋めつくし完全に消滅させてデバイス特性の向上を図ることが可能で、これまでの水素及アルゴンに代表される不活性ガス雰囲気での熱処理のみでは完全に、消滅させることができなかったＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥を、表面から１０μｍ程度までほぼ完全に消滅させることができ、エピタキシャルウェーハ並みの良好な特性の半導体シリコンウェーハが低コストで得られる。さらにはこの発明の熱処理を行ったウェーハでは、バルク中に重金属のゲッタリングに十分な酸素析出物が形成されており、ＩＧ効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　半導体シリコンウェーハの表面からの深さとＬＰＤ数との関係を示すグラフである。
　【図２】
　Ａ，Ｂは実施例における熱処理のヒートパターンを示すグラフである。
　【図３】
　初期酸素濃度と表面のＬＰＤの面内分布との関係を示すグラフである。
　【図４】
　Ａは従来の横型拡散炉の縦断説明図、Ｂ，Ｃはこの発明による横型拡散炉の縦断説明図である。
　【符号の説明】
　１　反応管
　２　炉口
　３，１０，２０　キャップ
　４　閉塞端
　５　ガス導入口
　６　ボート
　７　ウェーハ
　１１，２１　パージ用ガス導入口
　１２，２２　バッファー層
　１３　ガスパージ孔