(57)【要約】【課題】シリコンウエハの高温熱処理工程において、簡易かつ低コストで、ＬＰＤの発生の低減化を図り、高品質のシリコンウエハを歩留よく供給することができるシリコンウエハの熱処理方法を提供する。【解決手段】炭化ケイ素部材を使用して、不活性ガス雰囲気下、１１００℃を超える高温でシリコンウエハを熱処理する工程において、昇温時または降温時に、前記不活性ガス雰囲気中の窒素ガスの濃度が０．１％以上となるように雰囲気を置換する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素部材を使用して、不活性ガス雰囲気下、１１００℃を超える高温でシリコンウエハを熱処理する工程において、昇温時または降温時に、不活性ガス雰囲気から窒素ガス雰囲気に置換することを特徴とするシリコンウエハの熱処理方法。
【請求項２】
前記窒素ガス雰囲気においては、前記不活性ガス雰囲気中の窒素ガスの濃度が０．１％以上であることを特徴とする請求項１記載のシリコンウエハの熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハの熱処理方法に関し、より詳細には、炭化ケイ素部材を使用したシリコンウエハの高温熱処理工程において、表面欠陥の少ないシリコンウエハが得られるシリコンウエハの熱処理方法に関する。
【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。
前記熱処理工程において、被処理シリコンウエハは、一般に、石英またはシリコンからなるボート、プレート、チューブ等の部材に搭載されて処理が行われていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、シリコンウエハを石英チューブ内に載置し、還元性ガスまたは不活性ガス雰囲気中において、１１００℃以上での高温熱処理をした後、８５０℃以下に降温させて、前記雰囲気を窒素ガスに置換することが記載されている。このような熱処理方法によれば、ウエハ表面に窒化膜が形成されることによってウエハの表面粗さを増大せることなく、ウエハに起因する酸化膜の欠陥の発生を抑制することができるとされている。
【０００４】
しかしながら、石英またはシリコンは、炭化ケイ素に比べて強度が低いため、搭載することができるシリコンウエハの枚数が制限された。
また、石英部材は、耐熱性に劣ることから、高温での長時間使用はできず、一方、シリコン部材も、耐久性に乏しいことから、いずれの部材を使用した場合であっても、処理されたシリコンウエハのコストが高くなるという課題を有していた。
【０００５】
これに対して、炭化ケイ素は、石英やシリコンに比べて高価ではあるものの、これらの材質に比べて耐熱性や強度の点で優れていることから、熱処理用部材として多用されており、特に、高温熱処理用として用いられていた。
従来、炭化ケイ素部材を使用してシリコンウエハを熱処理する場合には、通常、１００％アルゴンガス雰囲気下において行われていた。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３２９２５４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリコンウエハを上記のような炭化ケイ素部材を使用して、１００％アルゴンガス雰囲気下において、１１００℃以上での高温熱処理を行った場合、シリコンウエハ表面に樹状の晶癖を有する光散乱体（ＬＰＤ；ＬｉｇｈｔＰｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）が発生するという課題を生じた。
このＬＰＤは、シリコンウエハ表面に形成されるデバイス特性を著しく低下させ、歩留を低下させるものであるため、その低減が求められていた。
【０００８】
上記のような樹状の晶癖を有するＬＰＤは、石英またはシリコン部材を使用して同様の熱処理を行った場合には発生しないものであった。
また、このＬＰＤのオージェ電子分光法（ＡＥＳ）により分析したところ、ＳｉおよびＣが検出され、また、検出されたＣのピークの形状が金属カーバイド結合種のものであったことから、該ＬＰＤはＳｉＣであると推定された。
【０００９】
また、前記ＬＰＤが発生したシリコンウエハを、再度、炭化ケイ素部材を使用して、同様の高温熱処理を施すと、ＬＰＤのサイズは大きくなる。
このことから、前記ＬＰＤは、炭化ケイ素部材の表面が剥離してシリコンウエハ上に落下したものではなく、高温熱処理過程において、炭化ケイ素部材が分解し、高濃度のＣまたはＳｉが気体としてシリコンウエハ上に到達して成長したものであると推定された。
【００１０】
したがって、シリコンウエハの熱処理工程において、高強度かつ高温耐熱性にも優れた炭化ケイ素部材を使用して、しかも、シリコンウエハ表面でのＬＰＤの発生を簡易に抑制することができ、シリコンウエハの製造コストが嵩むことのない熱処理方法が望まれていた。
【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、シリコンウエハの高温熱処理工程において、簡易かつ低コストで、ＬＰＤの発生の低減化を図り、高品質のシリコンウエハを歩留よく供給することができるシリコンウエハの熱処理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熱処理方法は、炭化ケイ素部材を使用して、不活性ガス雰囲気下、１１００℃を超える高温でシリコンウエハを熱処理する工程において、昇温時または降温時に、不活性ガス雰囲気から窒素ガス雰囲気に置換することを特徴とする。
上記方法によれば、炭化ケイ素部材を使用したシリコンウエハの高温熱処理において、熱処理炉内の雰囲気を置換するのみで、簡易かつ低コストで、シリコンウエハの表層に発生するＬＰＤを抑制することができる。
【００１３】
前記窒素ガス雰囲気においては、前記不活性ガス雰囲気中の窒素ガスの濃度が０．１％以上であることが好ましい。
高温熱処理による樹状の晶癖を有するＬＰＤの発生は、１００％アルゴンガス雰囲気の場合に限られるため、１００％窒素ガス雰囲気とする必要はないが、雰囲気置換温度との関係から、前記窒素ガス濃度は、少なくとも０．１％であることが好ましい。
【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熱処理方法は、炭化ケイ素部材を使用して、不活性ガス雰囲気下で、シリコンウエハを高温熱処理する工程において、昇温時または降温時に、不活性ガス雰囲気から窒素ガス雰囲気に置換することを特徴とするものである。
すなわち、本発明に係る熱処理方法は、シリコンウエハの高温での熱処理過程において、熱処理炉内の雰囲気を変化させることにより、表層欠陥を低減させるものである。
【００１５】
なお、本発明でいう炭化ケイ素部材とは、シリコンウエハを搭載するために用いられる部材であり、熱処理炉内に配置されるものすべてを意味するものである。例えば、ウエハボート、プレート、チューブ等も含まれ、その形態、製造方法は問わない。
また、前記炭化ケイ素部材は、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、本発明に係る方法による効果を得ることができる。
【００１６】
また、本発明における被処理シリコンウエハは、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。
【００１７】
上記方法における熱処理工程は、炭化ケイ素部材を使用して、不活性ガス雰囲気下で、シリコンウエハを１１００℃を超える高温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】
上記熱処理における不活性ガス雰囲気とは、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスのうちの１種またはこれらの２種以上の混合ガス雰囲気を意味し、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。
炭化ケイ素部材を使用した上記のような熱処理は、通常、１００％アルゴンガス雰囲気下で行われる。
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、高温であることが好ましく、特に、１１００℃を超える高温で行われることが好ましい。
また、熱処理時間は、０．５〜２４時間程度で行われることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る方法においては、前記熱処理工程において、１１００℃を超える高温にする際の昇温時または降温時に、１００％不活性ガス雰囲気である熱処理炉内に窒素ガスを導入し、雰囲気を置換する。
上述のように、樹状の晶癖を有するＬＰＤは、シリコンウエハを、１００％不活性ガス雰囲気下で、高温熱処理した場合にのみ発生する。
また、炭化ケイ素部材に窒化膜が形成されている場合には、上記のようなＬＰＤは発生しないことから、熱処理温度よりも低い温度においては、炭化ケイ素部材表面を窒素ガス雰囲気に曝すことにより、上記ＬＰＤの発生を抑制することができると考えられる。
【００２０】
ただし、上記のように１００％不活性ガス雰囲気から窒素ガス雰囲気に置換する際は、必ずしも、１００％窒素ガス雰囲気とする必要はない。
高温熱処理による樹状の晶癖を有するＬＰＤの発生は、１００％不活性ガス雰囲気の場合に限られるため、雰囲気置換後の窒素ガス濃度は、不活性ガス雰囲気中において、少なくとも０．１％で足りる。
【００２１】
後述する実施例に示すように、雰囲気置換後における不活性ガス雰囲気中の窒素ガス濃度が０．１％の場合は、１０００℃で雰囲気を置換すれば、上記のようなＬＰＤは発生しない。
また、前記窒素ガス濃度が１％以上の場合は、７００℃程度で雰囲気を置換しても、上記のようなＬＰＤは発生しない。
なお、不活性ガス雰囲気から窒素ガス雰囲気への置換は、上記のように１０００℃以下の低温域における昇温時または降温時に行われるため、被処理シリコンウエハ表面に窒化膜が形成されることはない。
【００２２】
上記のように、本発明に係る方法によれば、炭化ケイ素部材を使用したシリコンウエハの高温熱処理において、熱処理炉内の雰囲気を置換するのみで、シリコンウエハの表層に発生するＬＰＤを抑制することができる。
上記のような効果は、ＣＶＤ法や熱窒化法等により、予め、窒化膜を形成しておいた炭化ケイ素部材を使用した場合においても、同様に得られるが、このような炭化ケイ素部材の窒化処理を予め行うことは、手間および時間を要し、シリコンウエハの製造コストにも影響する。
なお、本発明においては、前記炭化ケイ素部材は、高温熱処理において繰り返し使用すると、窒素ガス雰囲気に置換した際に、徐々に、その表面に窒化膜が形成されていく。このため、予め、窒化膜が形成された炭化ケイ素部材を使用することと同様の効果が得られる。
したがって、本発明に係る方法は、窒化膜が形成された炭化ケイ素部材を用意するよりも、より簡易かつ低コストで、高品質のシリコンウエハを得ることができるという利点を有している。
【００２３】
【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１］
シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、１００％アルゴンガス雰囲気下、１３５０℃で熱処理した。
前記熱処理工程においては、９００℃以下での昇温時および降温時に、炉内をアルゴンガス雰囲気から１００％窒素ガス雰囲気に置換した。
熱処理後のシリコンウエハ２点について、レーザー三段式表面検査装置により、サイズが０．１３５μｍを超えるＬＰＤの数を測定した。
その結果を図１のグラフに示す。
【００２４】
［比較例１］
シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、１００％アルゴンガス雰囲気下、１３５０℃で熱処理した。
熱処理後のシリコンウエハ２点について、レーザー三段式表面検査装置により、サイズが０．１３５μｍを超えるＬＰＤの数を測定した。
その結果を図１のグラフに示す。
【００２５】
図１のグラフに示したように、比較例１においては、ＬＰＤは、シリコンウエハ１枚あたり約３００個発生したのに対して、実施例１においては、８〜９個とわずかであった。
また、比較例１においては、樹状の晶癖を有するＬＰＤが、ウエハ全体に観察されたのに対して、実施例１においては、このような樹状の晶癖を有するＬＰＤは観察されなかった。
したがって、炉内雰囲気を窒素ガスに置換することにより、熱処理によるＬＰＤの発生が抑制されることが認められた。
【００２６】
［実施例２］
シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、１００％アルゴンガス雰囲気下、１３５０℃で熱処理した。
前記熱処理工程においては、昇温時および降温時に、炉内をアルゴンガス雰囲気から窒素ガス雰囲気に置換した。
このとき、炉内の雰囲気の置換温度および雰囲気置換後のアルゴンガス雰囲気中の窒素ガス濃度を変化させて、樹状の晶癖を有するＬＰＤの発生挙動について観察した。置換温度は、７００℃、９００℃、１０００℃の３水準とし、窒素ガス濃度は、０．１％、０．５％、１％、１０％、５０％、１００％の６水準で行った。
これらの結果をまとめて表１に示す。
【００２７】
【表１】
2004319653.tif 000002
【００２８】
表１に示したように、雰囲気置換後におけるアルゴンガス雰囲気中の窒素ガス濃度が０．１％の場合は、置換温度が７００℃および９００℃では、樹状の晶癖を有するＬＰＤが発生したが、置換温度が１０００℃では、前記ＬＰＤは発生しなかった。
また、雰囲気置換後におけるアルゴンガス雰囲気中の窒素ガス濃度が１％以上の場合は、置換温度が７００℃、９００℃および１０００℃のいずれの温度においても、樹状の晶癖を有するＬＰＤは発生しなかった。
【００２９】
【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熱処理方法によれば、炭化ケイ素部材を使用したシリコンウエハの高温熱処理工程において、簡易かつ低コストで、ＬＰＤの発生の低減化を図ることができる。
したがって、表層欠陥の少ない高品質のシリコンウエハを歩留よく製造することが可能となり、ひいては、シリコンウエハの表層に形成されるデバイスの品質および歩留の向上にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１および比較例１における熱処理後のシリコンウエハのＬＰＤ数を示したグラフである。
【図１】
2004319653.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月17日(2003.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【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１］
シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、１００％アルゴンガス雰囲気下、１３５０℃で熱処理した。
前記熱処理工程においては、９００℃以下での昇温時および降温時に、炉内をアルゴンガス雰囲気から１００％窒素ガス雰囲気に置換した。
熱処理後のシリコンウエハ２点について、レーザ散乱表面検査装置により、サイズが０．１３５μｍを超えるＬＰＤの数を測定した。
その結果を図１のグラフに示す。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
［比較例１］
シリコンウエハを炭化ケイ素製ボートに載置して、１００％アルゴンガス雰囲気下、１３５０℃で熱処理した。
熱処理後のシリコンウエハ２点について、レーザ散乱表面検査装置により、サイズが０．１３５μｍを超えるＬＰＤの数を測定した。
その結果を図１のグラフに示す。