(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
単結晶シリコンウエーハを準備する工程と、
該単結晶シリコンウエーハを両面研磨する工程と、
該両面研磨された単結晶シリコンウエーハを、ヘイズ及びマイクロラフネスを改善する仕上げ研磨を行うことなく、バッチ式熱処理炉を用いてアルゴンガス雰囲気下で熱処理する工程と
を含み、ウエーハの両面が鏡面状態の単結晶シリコンウエーハを製造することを特徴とする単結晶シリコンウエーハの製造方法。
【請求項２】
前記アルゴンガスに含まれる不純物の含有量を３ｐｐｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の単結晶シリコンウエーハの製造方法。
【請求項３】
前記熱処理を、１１５０〜１３００℃の温度で０．５〜４時間行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶シリコンウエーハの製造方法。
【請求項４】
前記両面研磨及び熱処理を行う単結晶シリコンウエーハを、（１００）面から０．１°＜θ＜０．５°の範囲に傾斜した面方位を有する単結晶シリコンウエーハとすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウエーハの製造方法。
【請求項５】
前記両面研磨及び熱処理を行う単結晶シリコンウエーハを、初期格子間酸素濃度１２〜１８ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）、窒素濃度１×１０１３〜５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の単結晶シリコンウエーハとすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウエーハの製造方法。
【請求項６】
前記熱処理より前の段階では０．８７〜７．８μｍの波長領域で測定された表面のマイクロラフネスがＲＭＳ値で０．０６ｎｍ以上である単結晶シリコンウエーハを、前記熱処理により、前記マイクロラフネスをＲＭＳ値で０．０６ｎｍ未満とした単結晶シリコンウエーハとすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウエーハの製造方法。
【請求項７】
前記熱処理より前の段階では表面のヘイズレベルが０．１ｐｐｍ以上である単結晶シリコンウエーハを、前記熱処理により、前記ヘイズレベルを０．１ｐｐｍ未満とした単結晶シリコンウエーハとすることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶シリコンウエーハの製造方法に関し、より詳しくは、表面が鏡面状態の単結晶シリコンウエーハを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等の半導体デバイスを製造するためのウエーハとしては、主に単結晶シリコンウエーハ（単にシリコンウエーハとも呼ぶ）が用いられている。この半導体デバイス製造において、歩留りを低下させる要因の一つとしてＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）等のウエーハ表層部に存在する結晶欠陥が挙げられる。このような結晶欠陥がウエーハ表層部に存在すると、例えばＭＯＳ構造のトランジスタにおいて、ウエーハ表面に形成されたゲート酸化膜等の熱酸化膜に高電圧が印加された場合に、酸化膜の絶縁破壊が発生する原因となる。
【０００３】
さらに、半導体デバイス製造の歩留りを悪化させる要因としては、ウエーハ表面のマイクロラフネスが挙げられる。ウエーハ表面に存在するマイクロラフネスはゲート酸化膜直下のキャリアの移動度に悪影響を与えることが知られている（非特許文献１参照）。半導体デバイスにおいては、その集積度が上がれば、それに対応してキャリアの移動度を向上させる必要がある。また近年、ＣＰＵの駆動周波数がますます高くなり、それに伴いメモリーの書き込み及び読み出しの速度も高速化が求められており、キャリア移動度を向上させるためにマイクロラフネスを小さくすることが、より重要視されてきている。
【０００４】
従来、単結晶シリコンウエーハ表層部の結晶欠陥を低減する方法として、アニール熱処理等による欠陥の消滅が行われてきた。その代表的な例は、高温水素アニールである。この方法は、１２００℃以上のような高温の水素雰囲気下でアニール熱処理を施すことにより、結晶欠陥を消滅させる方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、水素ガス雰囲気下で熱処理すると単結晶シリコンウエーハ表面がエッチングされる現象を利用し、高温水素アニールを、単結晶シリコンウエーハの製造工程における最終の仕上げ研磨工程に置き換える技術が提案されている（特許文献２参照）。
この技術は、最終研磨前の研磨工程で得られたウエーハに対して、最終研磨をせずに水素雰囲気下で熱処理を行い、そのエッチング作用を利用して、最終研磨と同レベルの表面粗さを得ようとするものである。最終研磨工程を省略した上で表面粗さを目的の値にすることができるので、低コスト化にも有効な方法であると思われる。
【０００６】
これらのような水素を含む雰囲気下での熱処理を行う方法を用いれば、表層の結晶欠陥とマイクロラフネスの低減を同時に達成することができる可能性がある。しかしながら、この方法では、熱処理中にシリコンウエーハ中の主要なドーパントであるボロン（ホウ素）が外方拡散により表層で減少してしまう欠点があった。ボロンの外方拡散により表層の抵抗率が変化すると、ＭＯＳトランジスタの特性として重要な、しきい値電圧Ｖｔｈが変化してしまうため、デバイスの高集積化に伴い、上記のような方法は適用困難となってきている。
【０００７】
一方、特許文献３には、シリコンウエーハの製造の際に行う複数段の研磨の内、最後に行う研磨の代わりに、急速加熱・急速冷却装置を用いて、水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で熱処理をするシリコンウエーハの製造方法が記載されている。この方法は、急速加熱・急速冷却装置を用いた高温短時間の熱処理によるマイグレーションを利用するものである。すなわち、水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で高温短時間の熱処理を施すことにより、シリコンウエーハ表面のシリコン原子の移動再配列が促される。その結果、ウエーハ表面のマイクロラフネスは、ウエーハ表面原子の移動再配列により平坦化され、ウエーハの表面粗さを著しく改善するものである。また、この方法には、ボロンの外方拡散が顕著ではないという利点もある。しかしながら、ＣＯＰを消去する効果が最表層にしか及ばないという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３４９８３９号公報
【特許文献２】特開平７−２３５５３４号公報
【特許文献３】特開２０００−１６９２９３号公報
【非特許文献１】Ｓｈｉｎｙａ  Ｙａｍａｋａｗａ，  Ｈｉｒｏａｋｉ  Ｕｅｎｏ，  Ｋｅｎｊｉ  Ｔａｎｉｇｕｃｈｉ，  Ｃｈｉｈｉｒｏ  Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，  Ｋａｚｕｏ  Ｍｉｙａｔｓｕｊｉ，  Ｋａｚｕｏ  Ｍａｓａｋｉ，  Ｕｍｂｅｒｔｏ  Ｒａｖａｉｏｌｉ，  Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．  ７９，９１１（１９９６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、単結晶シリコンウエーハの製造方法において、ウエーハ表層での抵抗率変化が抑制され、表面粗さが改善され、かつ表層結晶欠陥が抑制された単結晶シリコンウエーハを低コストで製造することができる単結晶シリコンウエーハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的達成のため、本発明は、少なくとも、単結晶シリコンウエーハを準備する工程と、該単結晶シリコンウエーハを両面研磨する工程と、該両面研磨された単結晶シリコンウエーハを、ヘイズ及びマイクロラフネスを改善する仕上げ研磨を行うことなく、バッチ式熱処理炉を用いてアルゴンガス雰囲気下で熱処理する工程とを含み、ウエーハの両面が鏡面状態の単結晶シリコンウエーハを製造することを特徴とする単結晶シリコンウエーハの製造方法を提供する（請求項１）。
【００１１】
このように、ヘイズ及びマイクロラフネスを改善する仕上げ研磨を行うことなく、バッチ式熱処理炉を用いてアルゴンガス雰囲気下で熱処理する工程を有する単結晶シリコンウエーハの製造方法であれば、両面研磨に続く研磨工程を省略しても、熱処理により表面粗さが十分に改善されたウエーハを得ることができる。また、アルゴンガス雰囲気下で熱処理をするため、ボロンの外方拡散によるウエーハ表層における抵抗率変化を防ぐことができる。さらに、バッチ式熱処理炉を用いて熱処理を行うため、ウエーハ表層のＣＯＰを十分に消去することができる。また、後段の研磨工程を省略できるために、単結晶シリコンウエーハを低コストで製造することができる。
【００１２】
この場合、前記アルゴンガスに含まれる不純物の含有量を３ｐｐｍ以下とすることが好ましい（請求項２）。
このように、アルゴンガスに含まれる不純物の含有量を３ｐｐｍ以下とすれば、ウエーハ表面のヘイズをより効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、前記熱処理を、１１５０〜１３００℃の温度で０．５〜４時間行うことが好ましい（請求項３）。
このように、アルゴンガス雰囲気下での熱処理の温度を１１５０〜１３００℃、時間を０．５〜４時間とすることにより、高い生産性を維持し、スリップ転位の発生を抑制しながらも、より効果的に、マイクロラフネスを改善することができ、ウエーハ表面からより深い領域までＣＯＰを消去することができる。
【００１４】
また、前記両面研磨及び熱処理を行う単結晶シリコンウエーハを、（１００）面から０．１°＜θ＜０．５°の範囲に傾斜した面方位を有する単結晶シリコンウエーハとすることが好ましい（請求項４）。
このように、両面研磨及び熱処理を行う単結晶シリコンウエーハを、（１００）面から０．１°＜θ＜０．５°の範囲に傾斜した面方位を有する単結晶シリコンウエーハとすれば、ウエーハ表面のヘイズをより効果的に低減することができる。
【００１５】
また、前記両面研磨及び熱処理を行う単結晶シリコンウエーハを、初期格子間酸素濃度１２〜１８ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）、窒素濃度１×１０１３〜５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の単結晶シリコンウエーハとすることが好ましい（請求項５）。
このように、単結晶シリコンウエーハが初期格子間酸素濃度１２〜１８ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ（日本電子工業振興協会）による換算係数を使用した値：尚、ＪＥＩＤＡは、現在ＪＥＩＴＡ（日本電子情報技術産業協会）に改名された）であれば、アルゴンガス雰囲気下での熱処理を行った後に、適度の酸素析出物がウエーハのバルク中に形成され、金属不純物を捕獲するゲッタリング効果を十分に有する単結晶シリコンウエーハを製造することができる。また、単結晶シリコンウエーハの窒素濃度が１×１０１３〜５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であれば、アルゴンガス雰囲気下での熱処理により、ウエーハ表層のＣＯＰを十分に消去させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法では、前記熱処理より前の段階では０．８７〜７．８μｍの波長領域で測定された表面のマイクロラフネスがＲＭＳ値で０．０６ｎｍ以上である単結晶シリコンウエーハを、前記熱処理により、前記マイクロラフネスをＲＭＳ値で０．０６ｎｍ未満とした単結晶シリコンウエーハとすることができる（請求項６）。
このように、単結晶シリコンウエーハの、０．８７〜７．８μｍの波長領域で測定される表面のマイクロラフネスが、アルゴンガス雰囲気下での熱処理より前の段階ではＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）値で０．０６ｎｍ以上であっても、アルゴンガス雰囲気下での熱処理により、上記マイクロラフネスをＲＭＳ値で０．０６ｎｍ未満とすることができる。
【００１７】
また、本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法では、前記熱処理より前の段階では表面のヘイズレベルが０．１ｐｐｍ以上である単結晶シリコンウエーハを、前記熱処理により、前記ヘイズレベルを０．１ｐｐｍ未満とした単結晶シリコンウエーハとすることができる（請求項７）。
このように、アルゴンガス雰囲気下での熱処理より前の段階では単結晶シリコンウエーハ表面のヘイズレベルが０．１ｐｐｍ以上であっても、アルゴンガス雰囲気下での熱処理により、ヘイズレベルを０．１ｐｐｍ未満とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ウエーハ表層での抵抗率変化が抑制され、表面粗さが改善され、かつ表層結晶欠陥が抑制された単結晶シリコンウエーハを低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
図２に、両面が鏡面状態であり、ＣＯＰを消滅させた単結晶シリコンウエーハを製造する方法の従来の方法の一例を示した。
この方法では、まず、単結晶シリコンウエーハを準備（工程２−ａ）した後、両面研磨（工程２−ｂ）、ヘイズ及びマイクロラフネスを改善する仕上げ研磨（工程２−ｃ）等を行い、さらに、水素を含む雰囲気等で高温熱処理（工程２−ｄ）を施して製造する。なお、特許文献２では、工程２−ｃを省略する形になる。
【００２１】
しかしながら、前述のように、このような従来の方法では、ボロンが外方拡散してしまうなどの問題があった。
【００２２】
また、特許文献３に記載された方法では、ＣＯＰを消去する効果が最表層にしか及ばないという問題があった。
これは、特許文献３の方法では、急速加熱・急速冷却装置による短時間熱処理のためであり、ＣＯＰを消去する効果はウエーハ最表面しか期待できない。
【００２３】
本発明者らは、このような問題点を解決するため、鋭意実験及び検討を行い、その結果、ヘイズおよびマイクロラフネスの低減を目的とした研磨の代わりに、バッチ式熱処理炉を用いて、アルゴンガス雰囲気下で熱処理を行えば、両面研磨に続く仕上げ研磨工程を省略しても、熱処理により表面粗さが十分に改善されたウエーハを得ることができ、ボロンの外方拡散によるウエーハ表層における抵抗率変化を防ぐことができ、ウエーハ表層のＣＯＰを十分に消去することができ、単結晶シリコンウエーハを低コストで製造することができることに想到し、本発明を完成させた。
【００２４】
以下、本発明について図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法の一例を示したフロー図である。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示したように、単結晶シリコンウエーハを準備する（工程１−ａ）。
このときに準備する単結晶シリコンウエーハの種類は特に限定されるものではなく、適宜選択することができる。ただし、以下のような特徴を有する単結晶シリコンウエーハを準備することが好ましい。
すなわち、ここで準備する単結晶シリコンウエーハは、（１００）面から０．１°＜θ＜０．５°の範囲に傾斜した面方位を有するものとすることが好ましい。
このような面方位を有する単結晶シリコンウエーハであれば、例えば１１５０℃以上のような高温の熱処理を行う際にも、効果的にヘイズを抑制することができる（特開２００２−１５１５１９等参照）。高温の熱処理を行う際に、上記のような面方位を有する単結晶シリコンウエーハを用いることによりヘイズを抑制できる理由は正確には明らかではないが、熱処理によって生じる原子ステップと呼ばれる微小な階段状の凹凸が影響しているとされている。
【００２６】
また、準備する単結晶シリコンウエーハを、初期格子間酸素濃度が１２〜１８ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）の単結晶シリコンウエーハとすることが好ましい。
このような単結晶シリコンウエーハであれば、アルゴンガス雰囲気下での熱処理を行った後に、１×１０８〜１×１０１０／ｃｍ３程度の、適度な量の酸素析出物がウエーハのバルク中に形成され、金属不純物を捕獲するゲッタリング効果が期待できる。初期格子間酸素濃度が１２ｐｐｍａ以上であれば、十分なゲッタリング効果を得ることができ、初期格子間酸素濃度が１８ｐｐｍａ以下であれば、酸素析出過多によるデバイス作製熱処理中でのウエーハ変形等の弊害を防止することができる。
【００２７】
また、準備する単結晶シリコンウエーハを、窒素濃度が１×１０１３〜５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の単結晶シリコンウエーハとすることが好ましい。
このような濃度の窒素がウエーハ内に存在している単結晶シリコンウエーハであれば、含有するＣＯＰのサイズが十分に小さいので、熱処理を行う際に表層のＣＯＰを十分に消去できる。窒素濃度が１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であれば、ＣＯＰ消去の効果を十分に得ることができ、窒素濃度が５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であれば、熱処理後にピット状の結晶欠陥が表面に発生することを防止することができる。さらに、窒素は酸素析出を促進する効果があるため、より高いゲッタリング効果を得ることができる。
【００２８】
次に、図１（ｂ）に示したように、単結晶シリコンウエーハを両面研磨する（工程１−ｂ）。これにより、高い平坦度を有する単結晶シリコンウエーハとすることができる。ここで用いられる両面研磨方法は、通常用いられる方法のいずれをも適用することができる。例えば、研磨布を貼付した上下定盤間にウエーハ保持孔を有するキャリアで単結晶シリコンウエーハを保持して挟み込み、上下定盤を互いに反対方向に回転しつつ押圧して、ウエーハを研磨布に摺接させることによって、ウエーハの両面を同時に研磨することができる。なお、両面研磨工程の前工程として面取り工程、ラッピング工程、平面研削工程、エッチング工程、洗浄工程等を適宜行うことができる。
【００２９】
次に、図１（ｃ）に示したように、上記工程１−ｂで両面研磨された単結晶シリコンウエーハを、バッチ式熱処理炉を用いてアルゴンガス雰囲気下で熱処理する（工程１−ｃ）。
なお、本発明では、アルゴンガス雰囲気とはアルゴンガスの比率が実質的に１００％のものを指す。このアルゴンガスに含まれる不純物の含有量は３ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
このように、両面研磨された単結晶シリコンウエーハをバッチ式熱処理炉を用いてアルゴンガス雰囲気下で熱処理することにより、ヘイズ及びマイクロラフネスを改善し、ウエーハの両面が鏡面状態となった単結晶シリコンウエーハを製造することができる。
【００３０】
なお、上記のバッチ式熱処理炉を用いたアルゴンガス雰囲気下での熱処理は、１１５０〜１３００℃の温度で０．５〜４時間行うことが好ましい。
アルゴンガス雰囲気下での熱処理は、高温長時間になるほど長周期側のマイクロラフネスを改善する効果は大きくなり、ＣＯＰの存在しない無欠陥領域も表面から深くなる。ただし、スリップ転位の発生や熱処理による不純物汚染を抑制するために１３００℃以下とすることが好ましい。また、熱処理時間は高い生産性を維持するために４時間以下とすることが好ましく、また、このような熱処理時間で十分な効果を得ることができる。
【００３１】
そして、本発明では両面研磨工程及び熱処理工程の後に洗浄工程を行ってもよいが、ヘイズ及びマイクロラフネスを改善する仕上げ研磨は行わない。
本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法では、仕上げ研磨工程が少ない分コストを低減できると同時に、両面研磨で得られた平坦度を悪化させずに維持できるという品質的なメリットも得ることができる。
【００３２】
また、本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法によれば、単結晶シリコンウエーハの、０．８７〜７．８μｍの波長領域で測定される表面のマイクロラフネスが、アルゴンガス雰囲気下での熱処理より前の段階ではＲＭＳ値で０．０６ｎｍ以上であっても、アルゴンガス雰囲気下での熱処理により、上記マイクロラフネスをＲＭＳ値で０．０６ｎｍ未満とすることができる。なお、０．８７〜７．８μｍの周期のマイクロラフネスに関しては、通常の仕上げ研磨をした製品単結晶シリコンウエーハのレベルがＲＭＳ値で０．０６ｎｍ未満であるが、本発明では、仕上げ研磨をせずとも同様のレベルにすることができる。
【００３３】
ヘイズレベルに関しても同様に、アルゴンガス雰囲気下での熱処理より前の段階では単結晶シリコンウエーハ表面のヘイズレベルが０．１ｐｐｍ以上であっても、アルゴンガス雰囲気下での熱処理により、ヘイズレベルを０．１ｐｐｍ未満とすることができる。なお、ヘイズレベルとしては、０．１ｐｐｍ未満であれば仕上げ研磨を行ったものと同レベルであり、少なくとも４０ｎｍまでのパーティクル検査が可能な、高度に面粗さが改善されたものである。
【００３４】
このように、アルゴンガス雰囲気下での熱処理より前の段階では、０．８７〜７．８μｍの波長領域で測定される表面のマイクロラフネスがＲＭＳ値で０．０６ｎｍ以上であったり、ヘイズレベルが０．１ｐｐｍ以上であったりしても、本発明では、仕上げ研磨をすることなく問題ないレベルに改善することができる。
【００３５】
このように、本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法であれば、両面研磨に続く仕上げ研磨工程を省略しても、熱処理により表面粗さが十分に改善されたウエーハを得ることができる。また、アルゴンガス雰囲気下で熱処理をするため、ボロンの外方拡散によるウエーハ表層における抵抗率変化を防ぐことができる。
さらに、急速加熱・急速冷却熱処理ではなく、バッチ式熱処理炉を用いて熱処理を行うため、ウエーハ表層のＣＯＰを十分に消去することができる。
また、後段の仕上げ研磨工程を省略できるために、単結晶シリコンウエーハを低コストで製造することができ、両面研磨で得られた平坦度を後段の研磨工程で悪化させることなく維持できるという品質的なメリットも期待することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
（実施例）
図１に示したような、本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法に従って、単結晶シリコンウエーハの製造を行った。
まず、ＣＺ（チョクラルスキー）法で引上げられた、方位〈１００〉、直径３００ｍｍ、Ｐ型、約１０Ω・ｃｍ、酸素濃度１５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）、窒素濃度８×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のシリコン単結晶棒をスライスして（１００）面から０．４°傾斜した面方位を有する薄円板状のウエーハ（単結晶シリコンウエーハ）を準備した（工程１−ａ）。
【００３８】
次に、この単結晶シリコンウエーハの割れ、欠けを防止するため、外縁部に面取り加工を施した後、ウエーハを平面化するためラッピング加工を行った。次いで、ラッピング後のウエーハの表面に残留する加工歪を除去するため、エッチング加工を実施した。さらに、ウエーハの表裏両面に対し両面研磨加工（１次両面研磨、２次両面研磨）を行い（工程１−ｂ）、面取り部にも研磨加工を行った。尚、両面研磨加工は平坦度を得るための数μｍの研磨に続き、研磨キズを除去するための１μｍ弱の研磨を行った。
【００３９】
このようにして得られた、両面研磨された単結晶シリコンウエーハに対して、バッチ式縦型熱処理炉を用いて、１２００℃、１時間、アルゴンガス雰囲気下で熱処理を行い（工程１−ｃ）、両面が鏡面状態である単結晶シリコンウエーハを得た。
【００４０】
以上のような工程を経て得られた単結晶シリコンウエーハに対して、ヘイズレベル、マイクロラフネス、表層欠陥密度を評価した。
【００４１】
なお、ヘイズレベルの測定はＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＳｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ−１を用いて、ＤＷＮ（Ｄａｒｋ  ｆｉｅｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｎｏｒｍａｌ）モードの０．１２μｍ以上の感度で行った。
【００４２】
また、マイクロラフネスの測定は、１μｍ以下の周期に関しては日立建機ファインテック社製の原子間力顕微鏡ＷＡ１３００を用いて１×１μｍの領域のＲａ値を測定した。０．８７〜７．８μｍの周期に関しては、Ｓｃｈｍｉｔｔ社製のＴＭＳ−３０００Ｗを用い、Ｈｉｇｈ  ＢａｎｄモードにてＲＭＳ値を測定した。
【００４３】
また、表層欠陥の評価には三井金属社製ＬＳＴＤ  Ｓａｎｎｅｒ  ＭＯ−６０１を用い、ウエーハ表面から深さ５μｍまでの光散乱体を測定した。このようにして得られた結果を以下の表１に示した。
【００４４】
【表１】
0005211750.tif 000002
【００４５】
表１より、本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法により製造された単結晶シリコンウエーハは、良好なヘイズレベルが得られた。なお、前記のように、ヘイズレベルとしては、０．１ｐｐｍ未満であれば少なくとも４０ｎｍまでのパーティクル検査が可能である。
【００４６】
また、１μｍよりも短周期のマイクロラフネスに関しては、一般的にＲａで０．１２ｎｍ以下であれば良好と考えられ、本発明の単結晶シリコンウエーハの製造方法により製造された単結晶シリコンウエーハも問題のないレベルであった。
なお、前述のように、０．８７〜７．８μｍの周期のマイクロラフネスに関しては、良否を判定できる絶対的な基準はないが、製品ウエーハのレベルがＲＭＳ値で０．０６ｎｍ未満であるため、本発明の単結晶シリコンウエーハの製造方法によって製造された単結晶シリコンウエーハも問題ないと判断できる。
【００４７】
表層欠陥密度に関しても、良好な無欠陥領域（ＣＯＰ−ＤＺ（Ｄｅｎｕｄｅｄ  Ｚｏｎｅ））を有すると判断される基準である１個／ｃｍ２を下回っており、ウエーハ表面から０〜５μｍの深さ領域の結晶欠陥は十分に少なかった。
また、拡がり抵抗測定法（ＳＲ法）により表層の抵抗率変化がほとんどないことも確認した。
【００４８】
（比較例１）
以下のように、従来の単結晶シリコンウエーハの製造方法によって単結晶シリコンウエーハを製造し、このような従来の加工フローで得られた研磨ウエーハに対し、アルゴンガス雰囲気下での熱処理を行った。
すなわち、まず、実施例と同一のシリコン単結晶棒をスライスして薄円板状のウエーハの外縁部に面取り加工を施した後、ラッピング加工、次いでエッチング加工を実施した。さらに、ウエーハの表裏両面に対し両面研磨加工（１次両面研磨、２次両面研磨）を行い、面取り部にも研磨加工を行った。次に片面の鏡面加工として、特開２００７−６７１７９号公報に記載されている研磨システムを用い、１次片面研磨、２次片面研磨を施した後、仕上げ研磨を施し、単結晶シリコンウエーハを得た。
このようにして得られた研磨ウエーハに対して、１２００℃、１時間、アルゴンガス雰囲気下で熱処理を行った。
このように熱処理した単結晶シリコンウエーハに対し、実施例と同様に、製造された単結晶シリコンウエーハのヘイズレベル、マイクロラフネス、表層欠陥密度を評価した。得られた結果を表１に併記した。
【００４９】
表１より、比較例１の単結晶シリコンウエーハは、実施例よりもマイクロラフネスは若干良好であるが、総じて品質レベルは同程度であった。
すなわち、実施例である本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法によって製造された単結晶シリコンウエーハは、ヘイズ及びマイクロラフネスを低減することを目的とした、片面研磨工程や仕上げ研磨工程を省略されていても、良好な品質が得られることがわかる。
【００５０】
（比較例２）
実施例と同一のシリコン単結晶棒を同じフローで加工し、両面研磨後に面取り部にも研磨加工を行った。
このようにして得られた両面研磨ウエーハに対して、水素ガス３０容量％、アルゴンガス７０容量％の混合ガス雰囲気下で、１２００℃で１０秒の急速加熱・急速冷却熱処理を行った。そして、実施例と同様に、製造された単結晶シリコンウエーハのヘイズレベル、マイクロラフネス、表層欠陥密度を評価した。得られた結果を表１に併記した。
【００５１】
表１より、比較例２のシリコンウエーハは、実施例よりもヘイズレベルが格段に悪く、長周期側（０．８７〜７．８μｍの波長領域）のマイクロラフネスも実施例より不良である。また、表面欠陥密度も実施例より格段に多いものであった。
【００５２】
（比較例３）
比較例１と同様に、まず、従来の単結晶シリコンウエーハの製造方法によって単結晶シリコンウエーハを製造した。次に、このようにして得られた研磨ウエーハに対して、１２００℃、１時間、水素ガス３０容量％、アルゴンガス７０容量％の混合ガス雰囲気下で熱処理を行った。
このように熱処理した単結晶シリコンウエーハに対し、実施例と同様に、製造された単結晶シリコンウエーハのヘイズレベル、マイクロラフネス、表層欠陥密度を評価した。得られた結果を表１に併記した。
【００５３】
表１より、比較例３の単結晶シリコンウエーハは、表層欠陥密度、ヘイズレベル、及び長周期側（０．８７〜７．８μｍの波長領域）のマイクロラフネスは実施例と同等であった。しかし、拡がり抵抗測定法により測定したところ、表層部の抵抗値が、ボロンの外方拡散により１０Ω・ｃｍより高い値にシフトしていた。
【００５４】
以下の表２には、実施例と比較例１に用いた単結晶シリコンウエーハの、アルゴンガス雰囲気下での熱処理前（すなわち、それぞれ、比較例２と比較例３のものと同等）のヘイズレベルとマイクロラフネスを示した。
【００５５】
【表２】
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【００５６】
表２より、ヘイズレベルに関しては、実施例と比較例１との間でアルゴンガス雰囲気下での熱処理前は０．０１３〜０．４３４ｐｐｍまで振れており、両者に大きな違いがあるが、アルゴンガス雰囲気下での熱処理により、該熱処理後は表１のように、両者とも同程度の０．０７ｐｐｍ程度となる。このため、アルゴンガス雰囲気下での熱処理前のウエーハのヘイズレベルは０．１ｐｐｍより悪くても構わないことがわかる。
【００５７】
０．８７〜７．８μｍの波長領域のマイクロラフネスについても同様な傾向が見られ、アルゴンガス雰囲気下での熱処理後のウエーハでは両者とも同程度の値となる。このため、アルゴンガス雰囲気下での熱処理前のウエーハのマイクロラフネスのＲＭＳ値は０．０６ｎｍより悪くても構わない。
なお、１μｍ以下の短周期のマイクロラフネスに関しては、どちらのウエーハに対してもアルゴンガス雰囲気下での熱処理により、レベルが向上している。
【００５８】
また、表１及び表２より、比較例２の単結晶シリコンウエーハは、熱処理の前後でマイクロラフネスについてはわずかに改善されているが、特に、長周期側（０．８７〜７．８μｍの波長領域）では改善効果が少なかった。また、ヘイズレベルの低減も不十分であり、表層欠陥もほとんど消去されていなかった。
このように、比較例２では、全体的にシリコンウエーハの品質改善を達成できていないことがわかる。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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、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。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る単結晶シリコンウエーハの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図２】従来の単結晶シリコンウエーハの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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