(57)【要約】【課題】シリコンウエハの熱処理工程に用いられる炭化ケイ素製ボートからの遊離カーボンの放出を永続的に防止することができ、高品質のシリコンウエハを安定的に供給することができるシリコンウエハの清浄化方法を提供する。【解決手段】シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、不活性ガス雰囲気下、１０００〜１３００℃でシリコンウエハを熱処理する工程と、前記シリコンウエハの１０００℃以下での冷却過程において、前記炭化ケイ素製ボートに載置した状態で酸化処理する工程と、ＲＣＡ洗浄またはオゾン水とフッ化水素酸洗浄を行う工程を備えているシリコンウエハの清浄化方法を用いる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、不活性ガス雰囲気下、１０００〜１３００℃でシリコンウエハを熱処理する工程と、
前記シリコンウエハの１０００℃以下での冷却過程において、前記炭化ケイ素製ボートに載置した状態で酸化処理する工程とを備えていることを特徴とするシリコンウエハの清浄化方法。
【請求項２】
前記酸化処理工程の後、ＲＣＡ洗浄またはオゾン水とフッ化水素酸洗浄を行う工程を備えていることを特徴とする請求項１記載のシリコンウエハの清浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハの清浄化方法に関し、より詳細には、炭化ケイ素製ボートを用いた熱処理において、シリコンウエハを清浄化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チョクラルスキー（ＣＺ）法により引き上げられたシリコン単結晶インゴットからシリコンウエハを製造する工程において、ウエハ表層の結晶欠陥の低減、表面のマイクロラフネスの改善等を目的として、１０００〜１３００℃程度での熱処理が施される。
【０００３】
前記熱処理工程において、被処理シリコンウエハを載置する治具として、ボートが用いられるが、その材質は、炭化ケイ素製、シリコン製または石英製のものが一般的である。
これらのうち、炭化ケイ素製のボートは、他の材質のものに比べて耐熱性に優れ、一体成形加工が可能であることから、最も汎用性が高い。この炭化ケイ素製のボートは、通常、炭化ケイ素焼結体からなる基材の表面に、より高純度の炭化ケイ素のＣＶＤ膜をコーティングすることにより作製される。
【０００４】
上記のような炭化ケイ素製のボートを用いて熱処理を行った場合、シリコンウエハ表面に樹状の欠陥が発生することがあった。
このようなシリコンウエハの欠陥の発生は、熱処理工程の前に、例えば、特許文献１に記載されているように、金属不純物除去のため、フッ化水素酸洗浄等により、シリコンウエハ表面の清浄化処理を行った場合であっても起こることがあった。
【０００５】
上記のような欠陥の発生は、ボートを構成する炭化ケイ素焼結体基材または炭化ケイ素ＣＶＤ膜に含まれる遊離カーボンの放出に起因するものであると考えられ、前記ボートを使用して熱処理を繰り返し行うと、上記欠陥の発生は増加する傾向にあった。
【０００６】
このため、ボートは定期的に清浄化処理を行う必要があり、従来は、フッ化水素酸洗浄、酸化処理等の方法を用いて、必要に応じて、随時、清浄化を図ることが行われていた（例えば、特許文献２参照）。
このように、熱処理工程において欠陥および不純物濃度の低い高品質のシリコンウエハを歩留よく得るためには、熱処理に用いられるボート等の部材も、別途、頻繁に清浄化処理しなければならず、シリコンウエハの製造において、手間とコストを要することとなっていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−７８３７７号公報
【特許文献２】
特開平９−１６２１４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような清浄化を目的とする酸化処理は、炭化ケイ素製ボートからの遊離カーボンの放出を防止するためには、確かに効果的であり、予め酸化処理したボートを用いることも考えられた。
【０００９】
しかしながら、酸化処理した炭化ケイ素製ボートを用いた場合であっても、シリコンウエハの熱処理を行った場合、熱処理中に、ボートの表面に形成された酸化膜は、徐々にエッチングされ、酸化膜厚は減少してく。
このため、熱処理工程を連続して繰り返し行った場合、酸化膜厚の減少が進行し、遊離カーボンの放出を防止する効果はほとんどなくなってしまい、シリコンウエハ表面の欠陥および汚染が再び発生することとなる。
【００１０】
したがって、予め酸化処理した炭化ケイ素製ボートを用いた場合であっても、高品質シリコンウエハを安定的に得るためには、上記のような定期的なボートの清浄化処理は必要であり、熱処理に好適な状態とするための手間やコストの改善を十分に図ることはできなかった。
【００１１】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、シリコンウエハの熱処理工程に用いられる炭化ケイ素製ボートからの遊離カーボンの放出を永続的に防止することができ、高品質のシリコンウエハを安定的に供給することができるシリコンウエハの清浄化方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシリコンウエハの清浄化方法は、シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、不活性ガス雰囲気下、１０００〜１３００℃でシリコンウエハを熱処理する工程と、前記シリコンウエハの１０００℃以下での冷却過程において、前記炭化ケイ素製ボートに載置した状態で酸化処理する工程とを備えていることを特徴とする。
上記方法によれば、シリコンウエハのアニール処理と併せて、引き続き施される酸化処理工程において、熱処理によって消耗減少した炭化ケイ素製ボート表面の酸化膜を回復させることにより、遊離カーボンによるシリコンウエハの汚染防止を図ることができるため、高品質のシリコンウエハを安定的に供給することができ、また、該炭化ケイ素製ボートの連続的な繰り返し使用が可能となる。
【００１３】
前記シリコンウエハの清浄化方法においては、前記酸化処理工程の後、ＲＣＡ洗浄またはオゾン水と希フッ化水素酸洗浄を行う工程を備えていることが好ましい。
上記洗浄工程を経ることにより、ウエハ表面の金属不純物を取り込んだ酸化膜、付着パーティクル等を除去し、表面が清浄化され、かつ、表面構造が安定したシリコンウエハを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明に係るシリコンウエハの清浄化処理方法は、シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、不活性ガス雰囲気下、１０００〜１３００℃でシリコンウエハを熱処理する工程と、前記シリコンウエハの１０００℃以下での冷却過程において、前記炭化ケイ素製ボートに載置した状態で酸化処理する工程とを備えていることを特徴とするものである。
すなわち、本発明に係る清浄化処理方法は、熱処理後の冷却過程において、比較的高温のうちに、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気下に切り換えて、シリコンウエハ表面および炭化ケイ素製ボートの表面に酸化膜を生成させるものである。
【００１５】
上記方法によれば、シリコンウエハのアニール処理と併せて、引き続き施される酸化処理工程において、熱処理によって消耗減少した炭化ケイ素製ボート表面の酸化膜を回復させることができる。
したがって、熱処理の際に、載置されるシリコンウエハの遊離カーボンによる汚染防止を図ることができるため、高品質のシリコンウエハを安定的に供給することができ、また、該炭化ケイ素製ボートを連続的に繰り返し使用することが可能となる。
【００１６】
なお、本発明でいう炭化ケイ素製ボートとは、シリコンウエハを載置する部材すべてを意味するものであり、例えば、シリコンウエハを載置するホルダー等も含まれる。
また、前記炭化ケイ素製ボートは、外表面が炭化ケイ素材からなるものであればよく、内部を構成する基材は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリコン、カーボン等のいずれからなるものであっても、同様の効果を得ることができる。
【００１７】
上記方法における熱処理工程は、シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、不活性ガス雰囲気下、シリコンウエハを１０００〜１３００℃で熱処理することにより行われる。
これは、ウエハ表層の結晶欠陥の低減、表面のマイクロラフネスの改善等を目的とする、いわゆるアニール処理である。
【００１８】
この熱処理における不活性ガス雰囲気とは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガスまたは窒素ガスのうちの１種またはこれらの２種以上の混合ガスの雰囲気を意味し、ウエハを清浄に保つために、このような雰囲気下で熱処理を行う。
熱処理温度は、結晶欠陥の低減、表面のマイクロラフネスの改善等の観点から、上記熱処理範囲とすることが好ましく、また、熱処理時間は、０．５〜２４時間程度であることが好ましい。
【００１９】
次いで、前記アニール処理の後、被処理ウエハを熱処理炉から搬出するために、１０００℃から室温程度まで冷却される。
この冷却過程において、シリコンウエハを、炭化ケイ素製ボートに載置した状態で酸化処理する。
すなわち、この酸化処理工程においては、アニール処理されたシリコンウエハだけでなく、それを載置している炭化ケイ素製ボートも、酸化される。
【００２０】
したがって、アニール処理により酸化膜が消耗減少した炭化ケイ素製ボート表面は、上記酸化処理により、再び酸化膜が形成され、酸化膜厚を回復させることができる。
このため、炭化ケイ素製ボートを用いて、繰り返し熱処理を行う場合、本発明に係る方法によれば、熱処理後、引き続き酸化処理を行うことにより、ボート表面の酸化膜が回復されるため、遊離カーボンの発生を永続的に防止することができ、高品質のシリコンウエハを安定的に供給することができ、しかも、該ボートを繰り返し連続的に使用することができる。
【００２１】
また、シリコンウエハは、上記のような清浄な環境下で行われるアニール処理においても、熱処理炉内のボート以外の各種部材等によって、僅かではあるが、金属不純物汚染を受ける。
このようなウエハ表面の金属不純物を除去するため、熱処理工程後、通常、洗浄処理が行われるが、この洗浄によっても、熱処理によりウエハ内部に導入された金属不純物、特に、Ｆｅを完全に除去することは困難である。
【００２２】
これに対して、本発明においては、熱処理後の上記酸化処理によって、ウエハ内部に導入された金属不純物を、酸化膜中に取り込むことができる。そして、この酸化膜を後の洗浄処理により除去することによって、金属不純物汚染の低減化を図ることができる。
【００２３】
上記のように、前記酸化処理工程後は、洗浄処理が施されるが、この洗浄処理は、ＲＣＡ洗浄またはオゾン水と希フッ化水素酸洗浄により、酸化膜を除去し、化学自然酸化膜を成長させることが好ましい。
この洗浄工程により、ウエハ表面の金属不純物を取り込んだ酸化膜、付着パーティクル等を除去し、表面が清浄化され、かつ、表面構造が安定したシリコンウエハを得ることができる。
【００２４】
前記ＲＣＡ洗浄は、特に限定されるものではなく、金属不純物を取り込んだ酸化膜、付着パーティクル等の除去を目的として、ＳＣ−１液、ＳＣ−２液等を用いた通常の洗浄方法により行うことができる。
【００２５】
また、オゾン水洗浄により、ウエハ表面に、より安定な酸化状態で均質な表面構造の酸化膜が形成され、また、フッ化水素酸洗浄を施すことにより、アニール処理により形成されたウエハの表面構造を損なうことなく、すなわち、原子レベルにおけるマイクロラフネスを悪化させることなく、洗浄することができる。
【００２６】
上記各洗浄処理は、通常の洗浄処理方法と同様に、噴霧または浸漬等により行うことができる。
前記オゾン水の濃度は、制限されないが、均質な酸化膜形成等の観点から、１０〜６０ｐｐｍ程度であることが好ましく、また、フッ化水素酸の濃度は、ウエハの表面構造の維持等の観点から、０．５〜２％程度であることが好ましい。
なお、各洗浄時間は、ウエハの大きさ、上記オゾン水濃度またはフッ化水素酸濃度等に応じて変動するものであり、適宜設定される。
【００２７】
本発明において処理されるシリコンウエハは、特に限定されるものではなく、例えば、チョクラルスキー（ＣＺ）法、フローティングゾーン（ＦＺ）法等により得られたシリコン単結晶をスライスした後、鏡面加工されたシリコンウエハ基板（プライムウエハ）、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩウエハ等のいずれであってもよい。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例］
熱処理前の初期酸化膜厚を１０００Åとした炭化ケイ素製ボートに、ＣＺ法シリコン単結晶インゴットから作製された直径８インチＰタイプのシリコンウエハを載置して、４００℃の熱処理装置内に搬送した。そして、Ａｒガス雰囲気下、昇温させて、１２００℃で１時間保持して、熱処理した。
前記シリコンウエハを、Ａｒガス雰囲気のまま、１０００℃まで降温した後、酸素雰囲気に切り換えて、４００℃まで降温させた後、ウエハを搬出した。
上記操作を３０回繰り返し、各処理後のウエハについて、パーティクルカウンタにより、０．１２０μｍ以上の大きさの光散乱体（ＬＰＤ；Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）数を測定した。その結果を図１に示す。
【００２９】
また、上記１回処理後のウエハを、ＲＣＡ（ＳＣ−１）洗浄ならびに１０ｐｐｍオゾン水で１分間、１％フッ化水素酸で１分間洗浄した後、再びオゾン水洗浄して、表面光電圧（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅ；ＳＰＶ）法により、ウエハ全面について、バルクＦｅ濃度を測定したところ、９×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
【００３０】
［比較例］
上記実施例と同様にして、炭化ケイ素製ボートに、シリコンウエハを載置して、熱処理した。
前記シリコンウエハを、Ａｒガス雰囲気のまま、４００℃まで降温させた後、ウエハを搬出した。
上記操作を３０回繰り返し、各処理後のウエハについて、パーティクルカウンタにより、ＬＰＤ数を測定した。その結果を図１に示す。
【００３１】
また、上記１回処理後のウエハを、ＲＣＡ（ＳＣ−１）洗浄および希ＨＦ溶液洗浄した後、ＳＰＶにより、ウエハ全面について、バルクＦｅ濃度を測定したところ、６×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
【００３２】
図１に示したように、従来の熱処理方法（比較例）では、熱処理を１０回繰り返した時点で、ＬＰＤ数が増加したが、降温時に酸化処理を施す本発明に係る方法（実施例）では、熱処理を３０回繰り返しても、ＬＰＤはほとんど認められなかった。
また、実施例における処理後のウエハのバルクＦｅ濃度が、従来の熱処理方法（比較例）の場合の約１／１０であることから、本発明に係る清浄化方法によれば、シリコンウエハの金属不純物（Ｆｅ）汚染の低減化を図ることができることが認められた。
【００３３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係るシリコンウエハの清浄化方法によれば、シリコンウエハの熱処理工程に用いられる炭化ケイ素製ボートからの遊離カーボンの放出を永続的に防止することができ、シリコンウエハの欠陥および不純物汚染の低減化を図ることができる。
したがって、本発明によれば、該炭化ケイ素製ボートの連続的な繰り返し使用が可能となり、シリコンウエハの製造工程における清浄化処理の効率化を図ることができ、かつ、高品質のシリコンウエハを安定的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例および比較例における熱処理の繰り返し回数とウエハのＬＰＤ数の変化を示したグラフである。
【図１】
2004214492.tif 000002