(57)【要約】  本発明は、半導体ウェハの自由表面の粗さを低減する方法に関し、前記方法は、前記自由表面を平坦化する単一のアニール・ステップを有し、前記単一のアニール・ステップは、純アルゴンの雰囲気下でＲＴＡとして実施され、ウェハ上の前処理汚染物質の量を低減するように、ＲＴＡ前にウェハ表面の化学洗浄が実施されることを特徴とする。
2007527604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハの自由表面の粗さを低減するための方法であって、前記方法が、前記自由表面を平坦化する単一のアニール・ステップを有し、前記単一のアニール・ステップが、純アルゴンの雰囲気下でＲＴＡとして実施され、ウェハ上の前処理汚染物質の量を低減するように、前記ＲＴＡ前にウェハ表面の化学洗浄が実施されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記化学洗浄が、前記ＲＴＡ直前に実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記洗浄が、ＲＣＡ洗浄であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＲＣＡ洗浄が、ＳＣ２バスによって引き継がれるＳＣ１バスを備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＳＣ１バスに対して、ＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２共に、分子量濃度が１％〜５％の間であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハが、シリコン表面層を有し、かつＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２の分子量濃度が、それぞれ１％および２％であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＳＣ２バスに対して、ＨＣｌおよびＨ２Ｏ２共に、分子量濃度が０．１％〜５％の間であることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ウェハが、シリコン表面層を有し、かつＨＣｌおよびＨ２Ｏ２共に分子量濃度が、それぞれ１％であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＳＣ１およびＳＣ２バスについて温度が、２０〜８０℃の間であることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ウェハが、シリコン表面層を有し、かつ前記ＳＣ１およびＳＣ２バスについて温度が７０℃であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記洗浄が、ＨＦ洗浄であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＨＦバスに対して、ＨＦの分子量濃度が、０．１％〜４９％の間であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＨＦバスに対して、ＨＦの分子量濃度が、２０％であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ウェハ上の前処理汚染物質のさらなる低減を可能とする水素および／またはＨＣｌである第２ガスと混合させたアルゴンを含む制御されパージされる雰囲気を確立するようにして、前記ＲＴＡ前にアニール環境の前記雰囲気が、制御された対応によってパージされることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＲＴＡが、純アルゴン雰囲気中で１１５０〜１２３０℃の温度で実施されることを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＲＴＡが、純アルゴン雰囲気中で、１〜３０秒の間に実施されることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法が、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法によって得られたウェハ上に実施されることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法が、ＳＯＩウェハ上に実施されることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法が、２０％未満のＧｅ濃度を有するＳｉＧｅ中の表面層を有するＳＧＯＩウェハ上に実施されることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、材料の表面処理に関し、特にマイクロエレクトロニクスおよび／またはオプトエレクトロニクスの適用範囲の構成部品の製造に用いられるウェハの処理に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、半導体ウェハの自由表面の粗さを低減する方法であって、前記自由表面を平坦化する単一のアニール・ステップを含み、前記単一のアニール・ステップは、純アルゴン雰囲気下でＲＴＡとして実施される方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
用語「自由表面（ｆｒｅｅ ｓｕｒｆａｃｅ）」は、外部環境に曝されるウェハ表面を指すものとする（したがって、多層ウェハの２つの層の間の内部界面によって画定される表面とは異なる）。
【０００４】
説明から明らかであろうように、本発明は、例えばフランス特許第２６８１４７２号に説明されている、薄膜製造方法と組み合わせて（かかる組合せは、本発明の範囲を限定するものでないが）有利に実施されてよい。
【０００５】
上述の特許の教示の再現方法は、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）方法として既知である。この主要なステップは、概略的に以下に示される、すなわち、
・「上面（ｔｏｐ）」とも呼ばれ、例えばシリコン、またはシリコン・ゲルマニウム内の前記上面の注入領域中になされる、半導体ドナー基板の表面下へイオン種を注入するステップ、
・「ベース（ｂａｓｅ）」とも呼ばれる受け取り基板と注入された上面を接触するステップ、
・注入された領域と注入された表面との間に位置する前記上面の部分を基板上に転写するため、次いで基板上に半導体の薄膜を形成するために、注入領域の所で注入された上面を劈開するステップ。
【０００６】
「イオン種の注入」によって、注入されたウェハの材料中の、注入されたウェハの所定の深さの所に、種の濃度の最大値を有してかかるイオン種を導入し、かつ脆化領域を生成するように、１つまたは複数の原子、またはイオン種を注入することを、意味する。
【０００７】
一般に、異なる複数のイオン種が注入される場合は、「共注入（ｃｏ−ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）」と呼ばれる。
【０００８】
注入されたウェハの脆化領域の深さは、注入されたイオン種の性質と注入のエネルギーとの関数である。
【０００９】
本明細書では、総称的用語「ウェハ」は、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法によって得られるベース基板上に転写された層を含む構造体を指すものと見なされるべきである。
【００１０】
また、本明細書では、さらに、用語「ウェハ」は、由来（Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法、またはそうでない）はどうであれ、一般的に任意の層、基板、またはウェハを指すものとする。かかる「ウェハ」は、バルク材料のウェハであってもよい。
【００１１】
あらゆる場合に、本発明の一般的目的は、ウェハの自由表面の粗さを改善することである。
【００１２】
ウェハの改善目的は、以下によって達成されてよい、すなわち、
・表面の粗さ（平均粗さ）の低減によって、他に、
・表面上の粗さの均一性の改善によって。
【００１３】
本明細書の冒頭に記述したような適用範囲向けの、ウェハの自由表面に対する粗さの仕様は、確かにきわめて厳しく、ウェハの自由表面の品質は、ウェハ上に形成されるべき構成部品の品質に対し決定的なパラメータである。
【００１４】
例えば、最大５Åｒｍｓの粗さ仕様を見出すのが一般である。
【００１５】
粗さ測定は、一般にＡＦＭ顕微鏡を用いて行われることが指定されている。
【００１６】
そのような測定器を用いて、粗さが、ＡＦＭ顕微鏡の探針によって走査される表面上で測定され、かかる表面の寸法は、可能な限り、例えば１×１μｍ２と１０×１０μｍ２の間で、時には５０×５０μｍ２、または１００×１００μｍ２さえある。
【００１７】
粗さは、特に２つの主要な方法にしたがって特徴付けられてよい。
【００１８】
第１の主要な方法によれば、粗さは、「高周波粗さ（ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）」といわれ、約１×１μｍ２の走査される表面に対応する。
【００１９】
その他の主要な方法によれば、粗さは「低周波粗さ（ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）」といわれ、約１０×１０μｍ２またはそれより大きい走査される表面に対応する。一例示として上で与えられた５Åの仕様は、一般に１０×１０μｍ２の走査される表面に対応する粗さである。
【００２０】
また、研磨動作などの具体的な表面処理の無い、既知の方法（Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法、または他の方法）によって作製されるウェハは、前述のような仕様より高い自由表面粗さを示す。
【００２１】
第１の既知のタイプの表面処理によれば、ウェハは、「従来の」熱処理（例えば、犠牲酸化）を受ける。
【００２２】
しかし、そのような表面処理は、前述の仕様までの粗さ低減をもたらさない。
【００２３】
もちろん、粗さをさらに低減するために、連続するステップの従来熱処理および／または他の既知の表面処理と従来熱処理の組合せを増やすことも可能であろう。
【００２４】
しかし、これは、そのような処理に必要とされる時間と方法の複雑さを増大させることになるであろう。
【００２５】
欧州特許第１０６１５６５号に説明された方法は、このような従来熱処理の例示である。この欧州特許は、長時間（約６０分）にわたり高い温度で実施されるアニール・ステップを開示している。
【００２６】
このアニールの後、水素を含む雰囲気下の冷却が行われる。
【００２７】
第２の既知のタイプの表面処理によれば、化学機械研磨（ＣＭＰ）が、ウェハの自由表面に適用される。
【００２８】
このタイプの処理は、ウェハの自由表面の粗さを確かに低減することができる。
【００２９】
ウェハ内に表面に向かって増加する省略時の濃度勾配がある場合では、この第２タイプの既知の表面処理は、さらにウェハの研磨により関連する領域を許容できる省略時濃度に下げることを可能にさせてよい。
【００３０】
しかし、この第２タイプの既知の表面処理は、ウェハの自由表面の均一性（特に、表面層の厚さの均一性）を可能な限り損なうおそれがある。
【００３１】
この欠点は、前述のような低い粗さの値を得るために、一般にその場合によくある重要な研磨が必要とされる場合に、さらに増加する。
【００３２】
第３の既知のタイプの表面処理によれば、ウェハは、制御された雰囲気下で急速熱処理に曝される。
【００３３】
この第３タイプの既知の表面処理では、ウェハは、高温、例えば、ほぼ１１００〜１３００℃で、約１秒から数１０秒の動作可能な時間の間に熱処理される。
【００３４】
この第３タイプの表面処理の第１変形例によれば、ウェハの自由表面は、一般に反応性ガス（ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、ＳＦ６、ＣＦ４ＮＦ３、ＣＣｌ２Ｆ２）と組み合わせて水素を含む混合物からなる雰囲気中で、ウェハのＲＴＡによって平坦化される。
【００３５】
米国特許第６，１７１，９６５号は、このような変形例の一例を与える。欧州特許第１０６１５６５号もＲＴＡ（水素雰囲気下で実施される）を開示している。
【００３６】
その第３の既知の表面処理のこの第１変形例では、混合されたアニール雰囲気の反応性が、ウェハの自由表面のエッチングを可能にし、その粗さを減少させる。
【００３７】
この第１変形例は、有利であると見なされてよい。
【００３８】
欧州特許第１０６１５６５号によって開示された実施形態は、第３の既知のタイプの表面処理のこの第１変形例に相当する。
【００３９】
この実施形態では、ＲＴＡは、系統的に水素を有する雰囲気中で実施される。
【００４０】
しかし、そのような変形例の限界は、アニール雰囲気が、反応性である事実に由来する。
【００４１】
したがって、熱処理されるウェハの自由表面以外の構成要素（そのような構成要素は、例えば、処理されるべき表面に対向するウェハの表面、アニール・チャンバーの壁面、であってよい）が、そのような雰囲気の作用に曝される恐れがある。
【００４２】
したがって、そのような構成要素を保護する追加的な手段を用いることが必要となることがある。
【００４３】
また、混合された雰囲気の反応性は、ウェハの欠損をさらに、可能な限り劣化させるおそれもあり、もちろんこれは、望ましくない。
【００４４】
さらに、そのような変形例は、特定の設置（例えば、アニール装置に異なるガスを給する装置および／または安全を確保する装置など）を必要とすることがある。これは、さらなる制約となる。
【００４５】
第３の既知のタイプの表面処理の第２の変形例によれば、ウェハは、ウェハの材料を侵食しない雰囲気下でＲＴＡに曝される。
【００４６】
このような変形例では、平坦化は、ウェハの自由表面のエッチングによって得られるのではなく、その再構成（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔ）によって得られる。
【００４７】
この場合、アニール雰囲気は、一般的にアルゴンまたは窒素と混合した水素で構成される。
【００４８】
欧州特許第１１５８５８１号は、そのような表面処理を開示している。この特許によって開示された処理は、系統的に２つの異なるアニール・ステップを含み、それらの１つはＲＴＡである。これらのアニール・ステップは、水素またはアルゴンを含む雰囲気中で実施されてよい。
【００４９】
この欧州特許によって開示された２つのアニール・ステップは、ウェハの自由表面の平坦化を意図している。低周波粗さの低減が、この欧州特許の表２の最後の欄に示されており、それは、特にＲＴＡ後に、第２のアニールの効果を示している。
【００５０】
確かに、この欧州特許によれば、単一のＲＴＡ（「例１の比較用」）は、低周波粗さ１．６０ｎｍ  ｒｍｓとなる。このＲＴＡが後続の追加のアニール・ステップに引き継がれることによって、低周波粗さは、０．２８および０．３０ｎｍ  ｒｍｓの値に低減される。
【００５１】
したがって、欧州特許第１１５８５８１号は、第１のアニールがＲＴＡである２つの連続するアニールについて教示している。
【００５２】
しかし、欧州特許第１１５８５８１号によって開示された方法が、系統的に２つの別個のアニール・ステップを含むという事実は、そのような方法を比較的長く、複雑なものにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５３】
本発明の目的は、上述したような既知の表面処理方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００５４】
さらに、そのような既知の方法をさらに簡略化し、早め、容易にするのは、確かに有利なことになるであろう。
【００５５】
さらにまた、特に（Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法中でウェハを劈開するためにウェハに適用される熱処理のような）熱処理の後にウェハの材料の結晶構造内に現れることがあるそのようなスリップライン（ｓｌｉｐ ｌｉｎｅ）をできるだけ減少させることは有利なことであろう。
【００５６】
そのようなスリップラインは、ウェハの表面の異なる領域によって受け取られるサーマル・バジェット（ｈｅａｔ  ｂｕｄｇｅｔ）に場所の差がある（これは、コールド・ポイントがあるアニール装置に関する場合なおさらである）ことによって生成される可能性がある。
【００５７】
さらに、この変形例で用いられる水素は、揮発性ガスであり、それが、かなりの量の水素が使用されることがあるという事実を引き起こし、一方、ウェハの表面処理に伴うコストの削減も絶えず追及されている。
【００５８】
最終的に、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法と組み合わせて、前述の目的を満たす方法を実施することは特に有利なことになるであろう。
【００５９】
国際公開第ＷＯ０３／００５４３４号は、前述の複数の目的を満たすために有利な解決策をもたらす。
【００６０】
この国際公開では、純アルゴン雰囲気下でＲＴＡとして実施される単一のアニールである熱処理を開示している。
【００６１】
そのような処理が利点を表しているのは、他の技術に関して前述した欠点を露呈することなく表面粗さを改善しているからである。
【００６２】
本発明の目的は、この最後の処理をさらに改善することにある。
【００６３】
そのような処理は、確かに、処理されたウェハの表面粗さの平均値を大幅に低減する場合でも、ウェハの表面上の粗さ分布にはなお不均一性が残っている。
【００６４】
したがって、本発明のさらなる目的は、ウェハ表面上の粗さの均一性を改善することである。
【００６５】
確かに、ウェハの表面処理を全体として見た場合、目的は、ウェハの表面粗さの平均値の低減ばかりでないことに気付かされる。
【００６６】
確かに、ウェハの表面上に可能な限り均一な粗さ分布を得ることを、やはり追及する。
【００６７】
特に、異なる値の粗さに対応して異なる領域が現れる処理された表面を得ることを回避することが望ましい。
【００６８】
上述の目的を達成するために、本発明は、半導体ウェハの自由表面の粗さを低減する方法を提案し、前記方法は、前記自由表面を平坦化する単一のアニール・ステップを有し、前記単一のアニール・ステップが、純アルゴン雰囲気下でＲＴＡとして実施され、ウェハ上の前処理汚染物質の量を低減するように、ＲＴＡ前にウェハ表面の化学洗浄が、実施されることを特徴とする。
【００６９】
そのような方法の、好ましい、しかし非限定的態様は、以下に示される、すなわち
・前記化学洗浄が、前記ＲＴＡ直前に実施されること、
・前記洗浄が、ＲＣＡ洗浄であること、
・ＲＣＡ洗浄が、ＳＣ２バスによって引き継がれるＳＣ１バスを有すること、
・ＳＣ１バスに対して、ＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２共に分子量濃度が、１％〜５％の間であること、
・ウェハが、シリコン表面層を有し、かつＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２の分子量濃度が、それぞれ１％および２％であること、
・ＳＣ２バスに対して、ＨＣｌおよびＨ２Ｏ２共に、分子量濃度が、０．１％〜５％の間であること、
・ウェハが、シリコン表面層を有し、かつＨＣｌおよびＨ２Ｏ２共に分子量濃度が、それぞれ１％であること、
・ＳＣ１およびＳＣ２バスについて温度が、２０〜８０℃の間であること、
・ウェハが、シリコン表面層を有し、かつＳＣ１およびＳＣ２バスについて温度が７０℃であること、
・前記洗浄が、ＨＦ洗浄であること、
・ＨＦバスに対して、ＨＦの分子量濃度が、０．１％〜４９％の間であること、
・ＨＦバスに対して、ＨＦの分子量濃度が、２０％であること、
・さらにウェハ上の前処理汚染物質の低減を可能とする、水素および／またはＨＣｌである第２ガスと混合させたアルゴンを含む制御されパージされる雰囲気を確立するように、ＲＴＡ前にアニーリング環境の雰囲気が制御された対応によってパージされること、
・純アルゴン雰囲気中で前記ＲＴＡが、１１５０〜１２３０℃の温度で実施されること、
・純アルゴン雰囲気中で前記ＲＴＡが、１〜３０秒の間で実施されること、
・その方法が、Ｓｍａｒｔ−ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法によって得られたウェハ上に実施されること、
・その方法が、ＳＯＩウェハ上に実施されること、
・その方法が、２０％未満のＧｅ濃度を有するＳｉＧｅの表面層を有するＳＧＯＩウェハ上に実施されること。
【００７０】
本発明の他の態様が、図面を参照してなされる以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
図１は、本発明の実施に使用され得るアニール・チャンバー１の非限定的例を概略的に示す。
【００７２】
このチャンバーは、１００％純アルゴン雰囲気下で実施されるＲＴＡ熱処理に使用されることになる。
【００７３】
チャンバー１は、壁部２によって区切られた内部空間を含む。さらに、チャンバーは、反応部４と、アニールされるウェハを搬送する搬送部６と、ハロゲン・ランプの２つのネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ）８、１０と、２対の側面のランプ（示されていない）とを備える。
【００７４】
壁部２は、特に、底壁１２と、上壁１４と、内部空間の対向する長手方向の端部に位置する２つの側壁１６、１８とを備える。
【００７５】
２つのうちの１つの側壁１６は、反応部へのおよび／または反応部からのウェハの導入および取出しのためのドア２０を備える。
【００７６】
反応部４は、側壁１６、１８の間に長手方向に延在する石英チューブで作製されている。反応部は、これら側壁１６、１８のそれぞれに、ガス入口２１とガス出口２２を備えている。ガス出口２２は、ドア２０を有する側壁１８の脇に配置されている。
【００７７】
ハロゲン・ランプの各ネットワーク８、１０は、それぞれ、反応部４の上と、反応部４の下に、前記反応部と底壁１２および上壁１４との間に配置されている。
【００７８】
ハロゲン・ランプの各ネットワーク８、１０は、本実施形態では、反応部４の長手軸に直角に一括して配置された１７本のランプ２６を備える。
【００７９】
２対の側面のランプ（図１に示されていない）は、反応部４の長手軸に平行に配置されており、各ランプは、前記反応部の一側面上にある。これらの各側面ランプは、ネットワーク８、１０の長手方向の終端近くに位置する。
【００８０】
搬送部６は、純アルゴン雰囲気下でＲＴＡされるべきウェハ５０を支持する。この搬送部は、反応部４へ滑り込ませることができ、したがって反応部内および反応部外へのウェハの導入および取り出しを可能にする。
【００８１】
したがって、本発明のＲＴＡは、ウェハが、一度に１枚処理される単一ウェハ熱処理であると理解される。
【００８２】
このタイプのアニール・チャンバーとして使用可能である装置の非限定的例は、例えば、ＳＴＥＡＧ（登録商標）社によって販売されている装置「ＳＨＳ  ＡＳＴ  ２８００」、またはＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の装置Ｒａｄｉａｎｃｅ（登録商標）である。
【００８３】
ウェハ５０は、単一層であろうと多層であろうと、半導体材料（例えば、シリコンまたはシリコン・ゲルマニウムなど）内に少なくとも表面層を有する任意のタイプのウェハであってよいことに気付かされる。
【００８４】
本発明は、任意の由来のウェハ５０の表面粗さ改善に用いられてよい。
【００８５】
特に本発明は、ＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）またはＳＧＯＩ（シリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ）タイプのウェハの表面粗さの改善に適用される。
【００８６】
また、処理されたウェハが、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法によって得られていてよい。
【００８７】
確かに、そのようなＳｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法と組み合わせて、本発明が、脆化領域で劈開ステップによって生成された１つまたは他方（あるいは両方）の自由表面の表面粗さ改善に用いられてよい。
【００８８】
さらにそのようなＳｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法の注入が、２つ（または３以上）の異なるイオン種の共注入によってなされていてよい。Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法と組み合わせて、そのような共注入の例が、本出願人名の優先権主張番号フランス（ＦＲ）第０３０９３０４号で出願された欧州特許に与えられている。
【００８９】
また、本発明の異なる実施形態は、自由表面５４を有する、半導体材料（例えばシリコンまたはシリコン・ゲルマニウム）中に形成された作用表面層５２を含むウェハ５０に対して適用されてよい。
【００９０】
層５２は、その後、ウェハ５０上に電子、光学またはオプトエレクトロニクス構成部品を作製するのに使用されることになるので「作用（ｗｏｒｋｉｎｇ）」層と呼ばれる。
【００９１】
前述のように、表面５４は、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法の劈開ステップによって生成されていてよい。
【００９２】
そのような場合に、ウェハ５０は、作用層５２の下に、それ自体、支持基板を覆う埋め込み酸化膜層を含む。
【００９３】
図１で、ウェハ５０の厚さは、層５２を示すために誇張されている。
【００９４】
前述したように、本発明は、純アルゴン雰囲気中で実施されるＲＴＡを含むウェハ５０の単一熱処理を意味している。
【００９５】
そのようなＲＴＡは、以下の概略の動作を含む、すなわち、
・この時間は「低温」（すなわち４００℃未満）であるチャンバー１内へウェハ５０を導入すること、
・チャンバー内の純アルゴンのアニール雰囲気を大気圧に等しいか、大気圧に近い圧力に確立すること、また、前記圧力が、数ｍＴｏｒｒ（数×１．３３３Ｐａ／１０）〜大気圧の低い値に設定されてもよいこと、
・ハロゲン・ランプ２６への選択的な電力供給によって、約５０℃／秒の割合でチャンバー内の温度をＲＴＡ温度まで上昇させること、
・ＲＴＡ継続の間（約１秒〜数１０秒）、チャンバー内のウェハ５０を一定の温度に維持すること、
・ランプ２６を節電し、空気循環によってウェハ５０を数１０℃／秒の割合で、かつ任意の所望の冷却規則に従って冷却すること。
【００９６】
この点に関して、アニール雰囲気中の他の成分（特に酸素など）の存在（少量でも）が、ＲＴＡの間、作用層の材料の侵食を引き起こすことがあるのを出願人は、確かめているので、用いられるアルゴンは、可能な限り高純度であるべきことが、特に重要である。
【００９７】
したがって、本明細書では「純」アルゴンは、１ｐｐｍ未満の他の成分（汚染物質、他のガス）を含むアルゴンとして理解される。
【００９８】
そのために、使用されるアルゴンは、そのアニール・チャンバー内への導入前に純化されるために処理されなければならない。確かに、市販のアルゴンは、本発明に対して必要とされる高純度を示さない。
【００９９】
純化処理が、チャンバー内へアルゴンを引き込む供給ライン上で純化器および／または濾過器によって実施されてよい。
【０１００】
前述した「侵食」は、例えば、少量の酸素を含むアニール雰囲気に曝されたＳｉ作用層の場合に（非常に揮発性である）ＳｉＯの形成に対応することがある。
【０１０１】
出願人は、純アルゴン雰囲気中でなされたＲＴＡの形態のもとでそのような単一熱処理が、ウェハの表面粗さを著しく改善したことを確かめている。
【０１０２】
特に、そのようなＲＴＡは、犠牲酸化などの既知の熱処理によって得られるであろう粗さよりはるかに良好な粗さに改善する。
【０１０３】
しかも、さらに作用層の均一性が、ＣＭＰ処理よりも優れている。
【０１０４】
ＲＴＡは、例えば、１１００〜１２５０℃の温度で、１〜３０秒、持続する一定温度のレベルを含んでよい。
【０１０５】
図２は、そのようなＲＴＡによって得られた平均粗さの減少を示す。
【０１０６】
この図で、横軸は異なるウェハを表し、各ウェハのヘイズ（ｈａｚｅ）は、そのようなＲＴＡの前（グラフの上の部分の点）、およびそのようなＲＴＡの後（グラフの下の部分の点）に測定されている。
【０１０７】
したがって、図２に関して、上の曲線は分割されたままの（劈開後直ぐに）ＳＯＩウェハの表面上で測定されたヘイズに対応し、同種の測定の下の曲線は、同じウェハが、純アルゴン雰囲気下、一定温度１２３０℃で３０秒のＲＴＡを受けた後である。
【０１０８】
用語「ヘイズ（ｈａｚｅ）」は、励起光に応答してウェハ５０の光によって拡散される光信号のことを呼ぶものとする。ヘイズは表面粗さを表している。
【０１０９】
図２の場合、このヘイズは、ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ（登録商標）社のＳｕｒｆｓｃａｎ  ６２２０（登録商標）を使用して測定され、したがって、ここでは「ヘイズ６２２０」として呼ばれる。
【０１１０】
観察されたヘイズの減少は、他のＲＴＡ技術、例えば、アルゴンと混合された水素を含む雰囲気下でのＲＴＡによって得られたであろう結果と少なくとも同等のものであった。
【０１１１】
さらに詳しくは、ヘイズは、６分の１から１０分の１である。
【０１１２】
しかも本発明のＲＴＡの場合には、これらの既知のＲＴＡに関して、本明細書の導入部で明かされた欠点無しでそのような有利な結果が得られている。
【０１１３】
アルゴンが、優れた熱伝導特性を有することにも留意すべきである。
【０１１４】
これは、アニール・チャンバー内の熱の均一な再分配の方がうまくいく傾向があり、したがって以下のようになる、すなわち、
・より均一な粗さ分布、および、
・スリップ・ラインがでるリスクの減少。
【０１１５】
本発明に用いられる特定のＲＴＡは、ウェハの自由表面の非常に優れた平坦化を可能にする。そのような平坦化は、実際にはウェハ５０の材料の侵食が無いことより、むしろ表面の再構成（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）によって得られることに留意すべきである。
【０１１６】
本発明は、さらに、前述の特定のＲＴＡの前にウェハ表面の前処理も意味する。
【０１１７】
出願人は、確かに、そのような特定のＲＴＡ（国際公開第ＷＯ０３／００５４３４号に概略的に、開示されたように）が、大いに有利であった場合に、粗さの均一性の点から見て、ウェハの表面粗さのさらなる改善が依然として可能であることに気付いていた。
【０１１８】
そのような前処理の無い場合、確かに、ある領域が、他の領域（そのような「より粗い」領域は、一般にウェハの表面の中心部に位置している）より少し高い粗さ（ｈｉｇｈｅｒ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有するウェハ表面を得る可能性があった。
【０１１９】
表面粗さにそのようなばらつきが生じ得るのは、純アルゴンＲＴＡの実施前に、ウェハの表面上に汚染物質が存在するためである。
【０１２０】
確かに、本発明のＲＴＡアニールはウェハ毎のアニールであることに気付かされる。
【０１２１】
そのようなアニールの工業的な利用では、連続するウェハが同じチャンバー内で１枚ずつＲＴＡを受けることになる。
【０１２２】
したがって、ウェハが、ＲＴＡを受けるためにチャンバー内に導入される場合、チャンバーの雰囲気は、処理される次のウェハの導入時にチャンバー・ドアの開放でもたらされる成分（残留ガスなど）を可能な限り含まないことが望ましい。
【０１２３】
チャンバー・ドア開放後、チャンバーの雰囲気は、確かに、Ｈ２Ｏ蒸気と共にＯ２、ＣＯ２などのガスを含むことがある。チャンバー内の、そのような残留ガスは、実施されるべき次のＲＴＡのために望ましくない。
【０１２４】
チャンバーを開放後、処理されるべきウェハの導入後、再びチャンバーを閉じ、次いで、別のウェハに次のＲＴＡを実施する前にチャンバーの雰囲気をパージすることが必要である。
【０１２５】
図３は、純アルゴンＲＴＡ（これは、本発明によって提案された改善に対して基礎を構成する）として実施される単一アニールを示している。
【０１２６】
このアニールは、チャンバーの雰囲気のパージと、チャンバーの「低温」の温度から温度内のランプ・アップ温度までとに対応する初期段階３．１（すなわち、４００℃未満の温度は、確かに特定されていて、図３および図４のグラフを形成するのに使用された温度センサが、実際に、４００℃未満の温度に対して４００℃の固定した値を示し、かつ４００℃より高い温度に対してだけ実際の温度の値を示す）の熱処理を含む。
【０１２７】
初期段階３．１は、以下によって引き継がれる、すなわち、
・１〜３０秒間、１１５０〜１２３０℃で実施するＲＴＡ（段階３．２）、
・冷却（段階３．３）。
【０１２８】
初期段階３．１では、次の２つの主要ステップを有してランプ・アップが実施される、すなわち、
・４００℃から約７５０℃の事前安定化温度までの上昇である第１ステップ、
・事前安定化温度から、ＲＴＡ温度（１１５０〜１２３０℃）への第２ステップ。
【０１２９】
この初期段階の間に、チャンバーの雰囲気のパージが、望ましくないガスを排気するために実施されている。
【０１３０】
このパージは、ウェハと一緒にチャンバー内に導入された雰囲気の排気を伴い、また純アルゴン雰囲気の設定を行う従来のパージである。
【０１３１】
図３および４の下の部分の表は、アニール・チャンバー内のガス組成と同時に処理ステップを示している。
【０１３２】
したがって、図３の場合には、雰囲気は、全工程にわたり、純アルゴンからなる。
【０１３３】
しかも、初期パージが、純アルゴンＲＴＡ後に、表面粗さのばらつきを生じることがあった汚染物質をアニール雰囲気から排気することを可能にしていることになる。
【０１３４】
しかし、出願人は、純アルゴンＲＴＡ後、表面粗さにばらつきを生じさせることがある汚染物質は、アニール・チャンバー内の初期雰囲気中にある成分ばかりでなく、アニール・チャンバー内へのウェハ導入前にでも、ウェハ表面上にある成分である可能性があることを確かめている。
【０１３５】
確かに、出願人は、純アルゴンＲＴＡ前にアニール・チャンバーの初期パージをしても、処理されたウェハ上にいくらかの粗さのばらつき動が、依然として観察されることがあると考察していた。
【０１３６】
はっきりさせる目的で、ウェハ表面上にあり、かつ純アルゴンＲＴＡ後に表面粗さにばらつきを生じさせることがあるであろうそのような成分は、ここでは「前処理汚染物質（ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓ）」と呼ばれる。
【０１３７】
そのような前処理汚染物質は、特に、ウェハ表面上の自然酸化膜、または炭化水素などの他の汚染物質であり得る。
【０１３８】
したがって、本発明では、前処理汚染物質に関連した望ましくない影響を除き、かつ純アルゴンＲＴＡを用いるもの（特に、均一性の点で）よりいっそう表面粗さを改善するために純アルゴンＲＴＡ前に前処理を提供する。
【０１３９】
そのような前処理の２つの主要な実施形態が提案される。
【０１４０】
これら２つの各実施形態は、純アルゴンＲＴＡとして実施される単一アニールに対応する。これらの実施形態は、そのような単一アニールに関連して、それぞれ２つの実施されるべき前処理を提案する。
【０１４１】
これら２つの実施形態は、代替として実施されてよい。それらは一緒に組み合わせることもできる。
【０１４２】
前処理の第１の実施形態によれば、アニール・チャンバーの初期パージが、アニール・チャンバー内雰囲気の制御された濃縮と組み合わされる。
【０１４３】
この実施形態は、図４に示されている。
【０１４４】
この第１実施形態では、アニールの初期段階（図４の段階４．１）の間に、チャンバーは、パージされるだけでなく、アルゴンおよび制御された割合の第２ガスを含む制御された雰囲気によっても満たされる。
【０１４５】
第２ガスは、特に、水素、ＨＣｌ、またはその両方の混合物であってよい。
【０１４６】
図４で、第２ガスは、水素である（グラフの下の表を参照のこと）。
【０１４７】
「制御された割合」は、概して０．５〜３０％の間である。
【０１４８】
さらに、詳しくは、第２ガスが、水素である場合は、「制御された割合」は、０．５〜３０％の間であるべきである。
【０１４９】
第２ガスが、ＨＣｌである場合は、「制御された割合」は、０．５〜５％の間であるべきである。
【０１５０】
第２ガスが、水素とＨＣｌの混合物である場合は、「制御された割合」は、第２ガス中の比率（水素／ＨＣｌ）によって決まる０．５％と５〜３０％との間のパーセンテージであるべきである。
【０１５１】
「初期」段階４．１が、第２ガスの注入と共の、パージと約７５０℃の事前安定化温度（この温度は、平坦化が起こるには低すぎる）までの温度の初期上昇の時間に、制限されることは留意されるべきである。
【０１５２】
この実施形態では、それがＲＴＡ自体の、その前処理は、同じ全体の動作中で実施される。
【０１５３】
しかし、この初期段階４．１は、温度がとても低い（この初期段階は、一般に１００〜４００℃の間で実施されることがあるので、４００℃未満で、しかも時に、さらに著しく低い）ので、事前アニールに相当しないことに留意すべきである。段階４．１は、制御されたパージ段階である。
【０１５４】
この事前安定化温度に到達すると、チャンバーの雰囲気は変化し、全ての第２ガスを除去し、かつＲＴＡ温度までのランプ・アップ（段階４．２）とＲＴＡ自体（段階４．３）のために、純アルゴン雰囲気を有するようになる。
【０１５５】
ＲＴＡは、本質的に図３（段階３．２）を参照して前述したものと同じである。
【０１５６】
最終的に、冷却段階４．４が、工程の終わりである。それは、図３を参照して説明した段階３．３と類似している。
【０１５７】
この実施形態では、初期段階４．１で注入された第２ガスが、初期段階４．１の間に、ウェハ表面から前処理汚染物質（特に自然酸化膜）を除去するのに有効である。
【０１５８】
したがって、そのような前処理を受けたウェハは、純アルゴンＲＴＡをかけられると、ウェハ表面の粗さが著しく低減されるばかりでなく、さらに、ウェハ表面上の、この粗さが均一になる。
【０１５９】
このことは、以下の表によって示されており、この表は、２枚のＳＯＩウェハ（ウェハ１およびウェハ２）に対し、また２×２μｍ２の走査面から４０×４０μｍ２までの走査面の３つのモードの粗さ測定に対し、純アルゴンＲＴＡ後の表面粗さを示している。
【表１】
2007527604.tif 000003
【０１６０】
この表では、ウェハ１は、純アルゴンＲＴＡ前にどんな前処理も受けていない。
【０１６１】
このウェハ１の表面には、２つの異なる領域が見られる、すなわち、
・低い水準に維持されている表面粗さを有する「標準粗さ領域（ｓｔａｎｄａｒｄ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｒｅｇｉｏｎ）」と、
・かなり高い粗さを有する「高い粗さ領域（Ｈｉｇｈ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｒｅｇｉｏｎ）」。
【０１６２】
図５ａは、純アルゴンＲＴＡ後のウェハ表面上の粗さ分布を図示している。図の上の部分は、ウェハ表面上のヘイズの再分配（ｈａｚｅ  ｒｅｐａｒｔｉｔｉｏｎ）を示す。
【０１６３】
図５ａに示されたウェハ５０は、純アルゴンＲＴＡ前にどんな前処理も受けていない場合の前述の「ウェハ１」を表している。
【０１６４】
図５ａの下の部分では、ヒストグラムにヘイズ値（粗さの値に直接関連した）の分布をまとめてある。
【０１６５】
この図は、粗さの値が、広く分布（５〜１２０ｐｐｍ、ヒストグラムを参照のこと）していることを示す。
【０１６６】
また、図の上の部分には、ウェハの下方中心部に位置する高い粗さ領域５２が、示されている。これに対して、領域５１は、低い粗さ領域である。
【０１６７】
したがって、図５ａに示されたウェハは、広い粗さ分布と、著しく高い粗さ領域とに関連している。
【０１６８】
前述の表のウェハ２は、前処理（前述の第１実施形態に従って）を受けている。
【０１６９】
このウェハは、図５ｂに示されており、ウェハ１についての図５ａの表示と同様の表示である。
【０１７０】
このウェハ２には、どんな「高い粗さ領域」も見られない、つまり、純アルゴンＲＴＡの後、確かに、低い表面粗さがウェハ上に均一に分布している（特に、図５ｂの下の部分のヒストグラムを参照のこと）ことが分かる。
【０１７１】
したがって、前処理は、粗さの均一性を著しく高めるものとして有利である。
【０１７２】
ＲＴＡ前に、必要なパージ段階を活用しているので、さらに便利である。したがって追加的なステップは必要とされない。
【０１７３】
前処理の第２の実施形態によれば、純アルゴンＲＴＡの前に、ウェハは、ウェハ表面の化学洗浄の形態のもとで実施される前処理にかけられる。
【０１７４】
ここでも、ウェハは、特に（これは、本発明の範囲の限定ではないが）ＳＯＩまたはＳＧＯＩウェハであってよい。また、ウェハは、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）方法によって得られてものであってよい。
【０１７５】
洗浄は、ウェハをアニール・チャンバーに導入する直前に実施される。
【０１７６】
この洗浄は、前処理汚染物質を除去可能にする。これは、純アルゴンＲＴＡ後に観察される粗さを、特に均一性の点で改善する。
【０１７７】
洗浄は、好ましくは、ＲＣＡ洗浄またはＨＦ洗浄である。
【０１７８】
ＲＣＡ洗浄は、２つの連続するケミカル・バスを備える。
【０１７９】
第１バスは、ＳＣ１溶液（ＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２の水溶液）になる。
【０１８０】
出願人は、ＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２共に濃度が、１％〜５％（分子量）の間でなければならないことを見出している。
【０１８１】
さらに詳しくは、シリコン表面層（例えば、ＳＯＩ）を有するウェハの前処理に対して、好ましい濃度は、ＮＨ４ＯＨについて１％で、Ｈ２Ｏ２について２％である。
【０１８２】
次いで、第２バスが、ＳＣ２の溶液（ＨＣｌおよびＨ２Ｏ２の水溶液）になる。
【０１８３】
出願人は、ＨＣｌおよびＨ２Ｏ２共に濃度が０．１％〜５％（分子量）の間でなければならないことを見出している。
【０１８４】
さらに詳しくは、シリコン表面層（例えば、ＳＯＩ）を有するウェハの前処理に対して、好ましい濃度は、ＨＣｌについて１％で、Ｈ２Ｏ２について１％である。
【０１８５】
シリコン表面層を有するウェハに対して、ＳＣ１およびＳＣ２のための温度は、２０〜８０℃の間が好ましく、さらに好ましくは７０℃である。
【０１８６】
ＨＦ洗浄は、ウェハ表面上に存在する可能性があるＳｉＯ２より、特に自然酸化膜をエッチングすべきである。
【０１８７】
出願人は、ＨＦの濃度は、０．１％〜４９％（分子量）の間でなければならないことを見出している。よく適合するＨＦ濃度は、２０％である。
【０１８８】
好ましくは、ＨＦバスは、室温（約２０℃）で実施されるべきである。（ＲＣＡおよびＨＦ洗浄の）いずれにしても、洗浄は、リンス・ステップと組み合わせてよい。しかし、ＨＦ洗浄の場合には、洗浄した後、好ましくは、リンスは、なされるべきでない。
【０１８９】
前述したように、この第２実施形態でもやはり処理されるウェハは、特にＳＯＩまたはＳＧＯＩウェハであってよい。
【０１９０】
ＳｉＧｅ中に表面層を有するウェハの場合には、前記層中のＧｅの濃度は、好ましくは、２０％を超えないものであるべきであることに留意されたい。
【０１９１】
さらに、一般に（それが、ＲＣＡ洗浄に対してであれ、またはＨＦ洗浄に対してであれ、あるいは他の可能なタイプの化学洗浄であっても）化学洗浄の形態のもとでの前処理のパラメータは、ＳＯＩウェハよりもＳＧＯＩウェハに対して、浸食的（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ）でない洗浄を有するように設定されるべきである。
【０１９２】
ＳＧＯＩウェハに対する洗浄のそのような適合は、特に以下によって得られる、すなわち
・さらに希釈された洗浄薬品を採りいれる、および／または、
・洗浄のためにより低い値に温度を設定する。
【０１９３】
前述した実施形態は共に、国際出願第ＷＯ０３／００５４３４号で開示された概略的方法をさらに改善可能とする。
【０１９４】
特に、これらの実施形態の１つによって処理されたウェハの表面粗さは、以下に示す、すなわち、
・さらにいっそう低減される、および、
・さらに均一に分布する（特に、ウェハの中心領域において粗さの高い領域が観察されない）
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】本発明で使用され得るアニール・チャンバーの全体的、概略的縦断面図である。
【図２】シリコン・ウェハ上に本発明に対して実施されたＲＴＡによって得られた粗さの減少を示すグラフである。
【図３】純アルゴン雰囲気下で実施されたＲＴＡに対する温度の進行を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態による熱処理に対する温度の進行を示すグラフである。
【図５ａ】ウェハ上の粗さ分布を示す図であって、前処理の無い純アルゴンＲＴＡを経たウェハの図である。
【図５ｂ】ウェハ上の粗さ分布を示す図であって、純アルゴンＲＴＡ前に、さらに、前処理を経たウェハの図である。
【図１】
2007527604.tif 000004
【図２】
2007527604.tif 000005
【図３】
2007527604.tif 000006
【図４】
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2007527604.tif 000008
【国際調査報告】
2007527604.tif 000009
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