(57)【要約】本発明は、半導体材料からなるウェーハの自由表面の粗さを減少させる方法を提供し、前記方法は、前記自由表面を平坦化するために、アニーリングステージを備え、前記方法は、自由表面の粗さを減少させるステージが、純粋なアルゴンだけからなる雰囲気中における高速熱アニールの形態で実施される単一平坦化アニーリング処理を備えたことを特徴とする。本発明は、また、そのような方法によって製造された構造を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料からなるウェーハの自由表面の粗さを減少させる方法であって、前記自由表面を平坦化するためにアニーリングステージを備えるものにおいて、
前記方法は、前記自由表面の粗さを減少させる前記ステージが純粋アルゴンのみ
からなる雰囲気中における高速熱アニールの形態で実施される単一平坦化アニーリング処理を備えた
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
ウェーハが製造される基板の面の下にある基板の打ち込み領域へ原子を打ち込むステップと、
打ち込まれた基板を補強材に密着させるステップと、
打ち込みを施された表面と前記打ち込み領域との間に存在する基板部分からウェーハを製造するために、前記打ち込まれた基板を前記打ち込み領域において劈開し、前記ウェーハを前記補強材上に移すステップと、
を先行するステップとしてさらに備えたことを特徴とする、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記高速熱アニールが、１１００℃から１２５０℃までの範囲にある高温ドエルで５秒から３０秒までの期間だけ実施されることを特徴とする、方法。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一に記載の方法において、
純粋なアルゴン中における高速熱アニールからなる前記ステージに続いて、ポリシングステージが実施されることを特徴とする、方法。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一に記載の方法において、
前記ポリシングステージに続いて、犠牲酸化ステージが実施されることを特徴とする、方法。
【請求項６】
請求項１ないし３の何れか一に記載の方法において、
犠牲酸化と、
純粋なアルゴン中における高速熱アニールと、
ポリシングと、
犠牲酸化と、
を順次実施することを特徴とする、方法。
【請求項７】
請求項１ないし３の何れか一に記載の方法において、
純粋なアルゴン中における高速熱アニールからなる前記ステージに続いて、
犠牲酸化と、
ポリシングと、
犠牲酸化と、
のステージを実施することを特徴とする、方法。
【請求項８】
請求項１ないし３の何れか一に記載の方法において、
純粋なアルゴン中における高速熱アニールと、
ポリシングと、
純粋なアルゴン中における高速熱アニールと、
による連続するステージを実施することを特徴とする、方法。
【請求項９】
請求項１ないし３の何れか一に記載の方法において、
犠牲酸化からなるステージに続いて、純粋なアルゴン中における高速熱アニールのステージが実施されることを特徴とする、方法。
【請求項１０】
請求項１ないし３の何れか一に記載の方法において、
純粋なアルゴン中における高速熱アニールのステージに続いて、犠牲酸化のステージが実施されることを特徴とする、方法。
【請求項１１】
請求項１ないし３の何れか一に記載の方法において、
犠牲酸化のステージに続いて純粋なアルゴン中における高速熱アニールのステージが実施され、純粋なアルゴン中における高速熱アニールのステージに続いて犠牲酸化の更なるステージが実施されることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか一に記載の方法によって得られた、ＳＯＩ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、材料の表面処理に関し、とくにマイクロエレクトロニクスおよびオプトエレクトロニクスの少なくとも一方に利用されるコンポーネントを加工するための基板処理に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、半導体材料からなるウェーハの自由表面の粗さを減少させる方法に関し、この方法は、自由表面を平坦化するためにアニーリングステップを含む。
【０００３】
「自由表面」という用語は、（別のウェーハまたはその他の何らかの構成要素の表面と接触する境界面とは対照的に）外部環境に露出したウェーハの表面を意味するものとして使用される。
【背景技術】
【０００４】
以下で説明するように、本発明は、限定するわけではないが、フランス特許第2681472号に記載されるような種類の半導体材料の薄膜または薄層を加工する方法と組み合わせて実施するととくに有利である。
【０００５】
上記において引用された文献の教示を再現する方法は、Smartcut（登録商標）法として知られている。大まかに説明すれば、この方法の主たるステップには、以下のようなものがある。
【０００６】
半導体材料（とくに、シリコン）からなる基板の表面下にある基板の打ち込み領域へ原子を打ち込むステップ、
打ち込まれた基板を補強材に密着させるステップ、
打ち込まれた基板をその打ち込み領域において劈開し、打ち込みを施された表面と打ち込み領域との間に存在する基板部分を補強材に移し、それによって半導体の薄膜または薄層を補強材上に形成するステップ。
【０００７】
原子を「打ち込む」という用語は、イオン種をウェーハ材料中に注入するのに適した原子種またはイオン種によって衝撃を与えること全てを含み、打ち込まれた種はウェーハ内の所定の深さにおいて、衝撃を与えられた表面に比較して濃度の最大値を有し、それによって弱い領域を形成する。
【０００８】
弱い領域の深さは、打ち込まれた種の性質とその種に関連する打ち込みのためのエネルギーとの関数である。
【０００９】
本明細書においては、総称的な用語である「ウェーハ」は、Smartcut（登録商標）のような種類の方法によって移される膜または層を表現するのに使用される。
【００１０】
このようにして、ウェーハ（これは半導体材料からなる）を補強材に貼り合わせることができ、また、場合によっては、その他の中間層に貼り合わせることもできる。
【００１１】
また、「ウェーハ」という用語は、本明細書においてはそのウェーハがSmartcut（登録商標）のような種類の方法によって製造されたかどうかに関係なく、シリコンのような半導体材料からなるあらゆるウェーハ、層、または、膜を含めるのに使用され、全ての場合における目的は、ウェーハの自由表面の粗さを減少させることである。
【００１２】
本明細書の冒頭において記述したような種類の適用範囲の場合、ウェーハの自由表面に関連する粗さの仕様はきわめて厳しく、また、ウェーハの自由表面の品質はウェーハ上に形成されるコンポーネントの品質を決定するパラメータでもある。
【００１３】
したがって、実効値（rms）で５オングストローム（Å）を超えてはならない粗さの仕様が、一般的には知られている。
【００１４】
粗さの測定は、一般的には原子間力顕微鏡（AFM）を用いて行われる。
【００１５】
そのような種類の装置によれば、粗さは表面で測定され、その表面は、ＡＦＭ顕微鏡の先端によって走査され、１マイクロメートル（μｍ）×１μｍから１０μｍ×１０μｍまでの範囲の面積にわたり、より稀には、５０μｍ×５０μｍの面積にわたり、あるいは１００μｍ×１００μｍの面積にもわたる。
【００１６】
粗さは、とくに２通りのやり方で特徴付けられてもよい。
【００１７】
２通りのやり方の一方においては、粗さはいわゆる「高周波」粗さであり、約１μｍ×１μｍの走査面積に対応する。
【００１８】
２通りのやり方の他方においては、粗さは「低周波」粗さと言われており、約１０μｍ×１０μｍまたはそれよりも広い走査面積に対応する。したがって、目安として上述した５Å仕様は、１０μｍ×１０μｍの走査面積に対応する粗さのためのものである。
【００１９】
公知の方法（Smartcut（登録商標）のような種類の方法またはその他の何らかの方法）によって製造されるウェーハは、ウェーハの表面にポリシングのような特別の処理を施さない限り、上述した大きさの仕様よりも大きな値を有する表面粗さを提供する。
【００２０】
ウェーハの表面粗さを減少させるための第１の種類の公知の方法は、ウェーハに「一般的」な熱処理（例えば、犠牲酸化）を施すことである。
【００２１】
しかしながら、この種の処理はウェーハの粗さを上述した仕様のレベルにまで減少させることはできない。
【００２２】
粗さをさらに減少させるために、そのような一般的な熱処理を適用する回数を増やす、およびその他の公知の種類の方法をそれらと組み合わせることの少なくとも一方を考えることができるが、これは長時間に及び、複雑な方法となる。
【００２３】
このように、例えば欧州特許第1061565号はそのような種類の方法を開示しており、高温での長時間に及ぶアニーリング（約６０分（min））と、それに続く、水素を含む雰囲気中における冷却とを教示している。
【００２４】
第２の種類の公知の方法は、ウェーハの自由表面に化学機械的ポリシングを施すことである。
【００２５】
この種の方法は、実際にウェーハの自由表面の粗さを減少させることができる。
【００２６】
ウェーハの自由表面に近付くにつれて増加する欠陥濃度勾配が存在する場合、この第２の種類の公知の方法は、さらに、許容できる欠陥濃度を提供する領域まで前記ウェーハを研磨するのに使用することができる。
【００２７】
しかしながら、この第２の種類の公知の方法は、ウェーハの自由表面の均一性を損なうという欠点を有する。
【００２８】
この欠点は、多量のポリシングが、上述したような種類の粗さのレベルに達するために必要となるように、ウェーハの表面になされる場合にはさらに悪化する。
【００２９】
第３の種類の公知の方法は、制御された雰囲気中においてウェーハに高速熱アニール（ＲＴＡ）として知られている高速アニーリングを施すことである。
【００３０】
以下の説明においては、この形態のアニーリングは、略語であるＲＴＡによって、あるいは省略せずに「高速熱アニール」と呼ばれる。
【００３１】
この第３の種類の方法においては、ウェーハは、高い温度で１ｓ（秒）から６０ｓの時間だけアニーリングされ、その高い温度は約１１００℃から１３００℃の範囲にあればよい。
【００３２】
この第３の種類の方法の第１の変形例においては、その例は米国特許第６１７１９６５号に記載されているが、ウェーハの自由表面は一般的には、試薬ガス（ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、ＳＦ６、ＣＦ４、ＮＦ３、ＣＣｌ２Ｆ２）と組み合わせた水素からなる混合物によって構成された雰囲気中で、ウェーハのＲＴＡを実施することによって、平坦化される。
【００３３】
この第３の種類の方法の、第１の変形例においては、アニーリング雰囲気を構成する混合物の侵食力は、ウェーハの自由表面を「エッチング」するのを可能にし、それによってその自由表面の粗さを減少させる。
【００３４】
この第１の変形例は、利点を有する。
【００３５】
しかしながら、そのような方法に使用される雰囲気を構成するガスの混合物の侵食性には制限があり、ウェーハの自由表面以外の構成要素が、その混合物の作用に曝されるかもしれない（ウェーハの前記自由表面と反対の方向を向いているウェーハの面またはそのウェーハが貼り合わせられる構造部材の面、また、ときにはアニーリングチャンバー）。
【００３６】
したがって、これらの構成要素を保護するための付加的な処置を講ずることが必要になるかもしれず、そのために、この方法をさらに複雑なものにすることになる。
【００３７】
使用される混合物の侵食力は、また、ある環境下においては、ウェーハの欠陥を悪化させ、それは、さらに付加的な処理を必要とすることがある。
【００３８】
さらに、その中には反応性のあるものもある様々なガスからなるアニーリング雰囲気を使用するこの変形例は、そのような方法を実施するための装置を提供する必要があり、その装置は、比較的複雑なものとなる場合がある（様々なガスの供給、安全対策等）。
【００３９】
欧州特許第1061565号に教示される実施形態は、第３の種類の方法の第１の変形例に対応している。この実施形態においては、ＲＴＡは、水素を常に含む雰囲気中において行われる。
【００４０】
この第３の種類の方法の、第２の変形例においては、ウェーハは、ウェーハの材料を侵食する作用のない雰囲気中においてＲＴＡを施される。
【００４１】
この変形例においては、平坦化はウェーハの自由表面をエッチングすることによるものではなく、ウェーハの表面を再形成することによるものである。
【００４２】
この場合、アニーリング雰囲気は、典型的には、アルゴンまたは窒素を混合した水素からなる。
【００４３】
本願出願人の名義によるフランス特許出願第99/10667号は、第３の種類の方法の第２の変形例を開示している。
【００４４】
欧州特許第1158581号は、１つのＲＴＡ処理を含む２つのアニーリング処理を常に備えた仕上げ処理を開示しており、前記アニーリング処理は水素またはアルゴンを含む雰囲気中において行われる。
【００４５】
この文献によって教示される２つのアニーリング処理は、その何れもがウェーハの自由表面を平坦化する役割をなす。低周波粗さの減少が、この文献の表２の最後の欄に示されており、それは、とくにＲＴＡ処理に続く第２のアニーリング処理の効果を示している。
【００４６】
ＲＴＡ処理だけであれば（「比較例１」）、処理後の低周波粗さは実効値で１．６０ナノメートル（nm）である。この文献によって教示される２つのアニーリング処理を実施することによって、低周波粗さは大きく改善され、実効値で０．２８nmおよび０．３０nmになる。
【００４７】
したがって、欧州特許第1158581号の教示は、アニーリングによる平坦化である２つの連続する処理を実施することに焦点を当てたものであり（ここで、平坦化は、低周波粗さの減少を特徴とする）、これらの２つのアニーリング処理中の第１のアニーリング処理は、ＲＴＡである。
【００４８】
しかしながら、欧州特許第1158581号によって教示される方法は、常に、平坦化のために２つのアニーリング処理を必要とするので、比較的長時間に及び、かつ実施するのに高コストとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４９】
本発明は、上述した方法を改善することを目的とする。
【００５０】
そのような方法をさらに簡略化することは、有利なことである。
【００５１】
さらにまた、とくに（Smartcut（登録商標）のような種類の方法を実施する場合に、ウェーハを劈開するためにウェーハに施される熱処理のような）熱処理の結果としてウェーハ材料の結晶構造内に現れることのある、あらゆるスリップラインを減少させることは有利なことである。
【００５２】
そのようなスリップラインは、ウェーハの様々な領域を不均一に加熱した結果として発生する場合があることが知られている（これは、コールドスポットを有する加熱炉においてはきわめて面倒な問題である）。
【００５３】
さらにまた、この変形例の従来の実施形態において使用される水素は、比較的高価なガスであるのに対し、これまではウェーハの処理方法に関係するコストを減少させようとする努力がなされてきた。
【００５４】
最後に、Smartcut（登録商標）のような種類の方法と組み合わせて上述した目的を達成する方法を提供することができれば、とくに有利なことである。
【００５５】
本発明の目的は、これらの要求を満足する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００５６】
この目的を達成するために、本発明は、第１の態様において、半導体材料からなるウェーハの自由表面の粗さを減少させる方法を提供し、前記方法は、前記自由表面を平坦化するために、アニーリングステージを備え、前記方法は、前記自由表面の粗さを減少させる前記ステージが、純粋なアルゴンだけからなる雰囲気中における高速熱アニールの形態で実施される単一平坦化アニーリング処理を備えたことを特徴とする。
【００５７】
本発明による方法の、好適であるが限定するものではない態様には、以下のようなものがある。すなわち、
・本発明による方法は、さらに、先行する以下のステップを備える。
* ウェーハが製造される基板の面の下にある基板の打ち込み領域へ原子を打ち込むステップ、
* 打ち込まれた基板を補強材に密着させるステップ、
* 打ち込みを施された表面と前記打ち込み領域との間に存在する基板部分からウェーハを製造するために、前記打ち込まれた基板を前記打ち込み領域において劈開し、前記ウェーハを前記補強材上に移すステップ。
【００５８】
・高速熱アニールは、１１００℃から１２５０℃までの範囲にある高温ドエルで５秒から３０秒までの期間だけ実施される。
【００５９】
・純粋なアルゴン中における高速熱アニールからなるステージに続いて、ポリシングステージが実施される。
【００６０】
・前記ポリシングステージに続いて、犠牲酸化ステージが実施される。
【００６１】
・以下のステージが、順々に実施される。すなわち、
* 犠牲酸化、
* 純粋なアルゴン中における高速熱アニール、
ポリシング、
* 犠牲酸化。
【００６２】
・純粋なアルゴン中における高速熱アニールからなる前記ステージに続いて、以下のステージが実施される。すなわち、
* 犠牲酸化、
* ポリシング、
* 犠牲酸化。
【００６３】
・以下の連続するステージが実施される。すなわち、
* 純粋なアルゴン中における高速熱アニール、
* ポリシング、
* 純粋なアルゴン中における高速熱アニール。
【００６４】
・犠牲酸化からなるステージに続いて、純粋なアルゴン中における高速熱アニールからなる前記ステージが実施される。
【００６５】
・純粋なアルゴン中における高速熱アニールからなる前記ステージに続いて、犠牲酸化からなるステージが実施される。
【００６６】
・犠牲酸化からなるステージに続いて、アルゴン中における高速熱アニールからなる前記ステージが実施され、純粋なアルゴン中における高速熱アニールからなる前記ステージに続いて、犠牲酸化からなる更なるステージが実施される。
【００６７】
第２の態様において、本発明は、そのような方法によって得られたシリコンオン絶縁層（ＳＯＩ）構造を提供する。
【００６８】
本発明のその他の態様、目的、および、利点が、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の以下の説明を理解することによって、より明確となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
まず最初に、概略図である図１を参照すると、本発明の実施を可能にするアニーリングチャンバー１の非限定的実施例が示されている。
【００７０】
このチャンバーは、ＲＴＡ技術を用いて、純粋なアルゴン雰囲気中においてアニーリングステージを実施するためのものである。
【００７１】
チャンバー１は、容器２、反応室４、基板搬送トレイ６、ハロゲンランプの２つのアレイ８，１０、および二対のサイドランプを備える。
【００７２】
容器２は、とくに、下壁１２、上壁１４、および容器２のそれぞれの縦方向端部に配置された２つの側壁１６，１８を備える。側壁１６，１８の一方は、ゲート２０を含む。
【００７３】
反応室４は、２つの側壁１６，１８間を縦方向に延びる石英管から構成される。側壁１６および１８には、それぞれガス入口２１およびガス出口２２を備える。ガス出口２２は、ゲート２０を有する側壁１８に配置される。
【００７４】
ハロゲンランプのアレイ８，１０は、それぞれ反応室４の上と下に配置され、反応室と下壁１２との間および反応室と上壁１４との間に配置される。
【００７５】
ハロゲンランプのアレイ８,１０は、それぞれ反応室４の縦軸に垂直に配置された１７個のランプ２６を備える。
【００７６】
二対のサイドランプ（図１には示されない）が反応室４の縦軸に平行に配置され、その各々は、反応室４の縦軸の一方の側に、ハロゲンランプのアレイ８，１０に存在するランプ２６のほぼ縦方向端部に配置される。
【００７７】
基板搬送トレイ６は、反応室４の内部を滑り動く。その基板搬送トレイ６は、水素を含む雰囲気１００中においてアニーリングステージを施されるウェーハ５０を支持し、ウェーハをチャンバー１の中へ挿入し、かつウェーハをチャンバー１から取り出すのを可能にする。この種のチャンバー１は、「SHS AST 2800」という商品名でSteag（登録商標）から市販されているものである。
【００７８】
「ウェーハ」５０は一般的な形で、半導体材料（限定するわけではないが好ましくはシリコンのような半導体材料）の表面層を有する何らかの単層構造または多層構造によって構成されてもよい。
【００７９】
話を元に戻せば、本発明の目的は自由表面であるそのような表面層の粗さを減少させることである。
【００８０】
本発明は、前処理を何ら施されていないウェーハ５０の自由表面の粗さを減少させるために実施されてもよく、また、特別な処理によって得られたウェーハに実施されてもよい。
【００８１】
より詳細には、本発明の様々な変形例は、とくに有利に、ＳＯＩ構造の表面の粗さを減少させること、および、とくにSmartcut（登録商標）のような種類の方法を適用することの少なくとも一方によって、そのようなＳＯＩ構造が得られる半導体材料の基板の表面の粗さを減少させることに適用される。
【００８２】
したがって、Smartcut（登録商標）法の場合、打ち込みステップ中に生成された弱い領域を劈開することによって得られた半導体材料の２つの表面の一方または他方の粗さを減少させるために、あるいは、これらの表面の両方の粗さを減少させるために、本発明を有利に実施することができる。
【００８３】
例として以下に説明される本発明による方法の異なる様々な実施形態が半導体材料５２（例えば、シリコンからなる）の有益な層を有するウェーハ５０を処理するのに適用され、前記層は、それ自体が、自由表面５４を有する。
【００８４】
層５２は、ウェーハ５０上にエレクトロニクス素子、光学素子、または、オプトエレクトロニクス素子を形成するのに使用することができるので、「有益」であると言われる。
【００８５】
上述したように、自由表面５４は、Smartcut（登録商標）法を実施することによって得られた劈開表面であってもよい。
【００８６】
ウェーハ５０がSmartcut（登録商標）法によって得られたＳＯＩ基板である場合、ウェーハ５０は有益な層５２の下に埋め込み酸化膜層を備え、その埋め込み酸化膜層はそれ自体が支持基板を覆う。
【００８７】
図１においては、有益な層５２およびその自由表面５４を示すために、ウェーハ５０の厚さが誇張されていることに注意されたい。
【００８８】
上述したように、本発明は純粋なアルゴンからなる雰囲気中においてＲＴＡステージをウェーハ５０に施すことによって単独で実施されてもよい。
【００８９】
純粋なアルゴン中におけるアニーリングステージは、
ウェーハ５０をチャンバー１内に配置するステップ（ウェーハが挿入されるとき、そのチャンバーは冷たい）と、
大気圧に等しいまたは大気圧に近い圧力において純粋なアルゴンからなるアニーリング雰囲気をチャンバー内へ導入するステップ（同様に、この圧力は、また、より低い値に設定されてもよく、大気圧よりも数ミリトール（mTorr）だけ低い範囲にあってもよいことに注意されたい）と、
ハロゲンランプ２６のスイッチをオンにし、それによって、チャンバー１内部の温度を約５０℃/秒の速度で処理温度にまで上昇させるステップと、
高温ドエルの期間全体を通してウェーハ５０をチャンバー１内に維持するステップと、
ハロゲンランプ２６のスイッチをオフにし、空気の流れによって、数１０℃/秒の速度でウェーハ５０を冷却するステップ（温度は適切な何らかの関係式を用いることによって変化する）と、
を備える。
【００９０】
この点において、使用されるアルゴンはできる限り純粋なものであることがとくに重要である。なぜなら、本願出願人は、わずかな量の余計な元素（とくに、酸素のような元素）が存在すれば、（シリコンの表面領域が、例えば、わずかな量の酸素を含むアニーリング雰囲気に曝された場合、高い揮発性を有するＳｉＯが形成されることによって）材料の有益な層が侵食される場合があることを確認しているからである。
【００９１】
本願出願人は、純粋なアルゴンからなる雰囲気中におけるそのようなアニーリングステージによって自由表面５０の粗さを著しく減少させることができることを確認している。
【００９２】
得られた結果は、犠牲酸化型の熱処理のような一般的な処理だけによって得ることのできる粗さの減少よりも格別に良好な品質であった。
【００９３】
また、有益な層の均一性は、ウェーハにポリシング処理を施した場合の均一性よりもきわめて良好である。
【００９４】
純粋なアルゴン中におけるＲＴＡステージは、例えば、５秒から３０秒の期間を有する高温ドエルと、１１００℃から１２５０℃の範囲にある処理温度とを備える。
【００９５】
図２は、そのような方法によって得られた粗さの減少を示す。より正確には、この図面は、上述したような本発明による方法を適用することによって得られる「ヘイズ」の改善を示すものである。
【００９６】
この図面において、横軸は、様々なウェーハに関し、ヘイズは、本発明によるアニーリングを適用する前（上側の測定値）および後（下側の測定値）において、それぞれのウェーハごとに測定される。
【００９７】
したがって、図２においては、上側の曲線はＳＯＩ構造を劈開した後、そのＳＯＩ構造の表面において測定されたヘイズに対応し、下側の曲線は、１２３０℃における３０秒の高温ドエルでアルゴン中においてなされたＲＴＡ後に測定された同様の測定値を示す。
【００９８】
「ヘイズ」という用語は、光によって励起されたことに応じて、基板５０の表面によって散乱される光学的信号を示す。このヘイズは、表面の粗さを表現するものである。
【００９９】
基板の表面の粗さを表現するこの特性は、この場合には、KLA Tencor（登録商標）、および、Surfscan6220（登録商標）型のような種類の装置を用いて測定された。したがって、測定されたヘイズは「ヘイズ6220」を基準にして示される。
【０１００】
ヘイズ6220における減少量は、その他のＲＴＡ技術、例えば、水素およびアルゴンの混合物からなる雰囲気中におけるＲＴＡによって得ることのできる結果に匹敵するものであることが分る。
【０１０１】
より正確には、ヘイズの改善は、ヘイズ値が約１／６から１／１０に減少してることに対応している。
【０１０２】
有利には、本発明による方法を実施することによって、この高いレベルの品質を備えた結果を得ることができ、それと同時に、従来のＲＴＡ技術に関連する上述した制限を回避することができる。
【０１０３】
とくに、アルゴンは、優れた熱伝導体であるので、純粋なアルゴンからなる雰囲気を使用することによって、熱をチャンバー１内部に可能な限り均一に拡散させることができ、それによって、それらの従来の方法を実施したときに見られるスリップラインを減少させることができる。
【０１０４】
上述したように、本発明は純粋なアルゴン中におけるＲＴＡステージによって単独で実施されてもよく、このステージによってウェーハ５０の表面状態を大きく改善することができる。
【０１０５】
さらに、この改善はウェーハから材料を実質的に除去するのではなく、表面５４を再形成して平坦化することによって得られる。
【０１０６】
以下で、純粋なアルゴン中におけるＲＴＡステージだけでなく、更なる処理ステージも含めて、本発明のいくつかの変形例を説明する。
【０１０７】
第１の変形例においては、ウェーハ５０の表面をポリシングするステージが純粋なアルゴン中におけるＲＴＡステージの後に続く。
【０１０８】
このポリシングステージは、一般的な化学機械的ポリシングによって実施される。
【０１０９】
これは、自由表面５４の近くに配置され、未だに表面欠陥を含んでいるかもしれない加工層５２から材料を除去する役割をなす。
【０１１０】
第２の変形例においては、純粋なアルゴン中におけるＲＴＡステージの後、ポリシングステージだけでなく、そのポリシングステージに続いて熱処理と組み合わせた犠牲酸化からなる更なるステージが続く。
【０１１１】
犠牲酸化ステージは、次のステージの後に残存するかもしれない何らかの欠陥を減少させることを意図したものである。Smartcut（登録商標）法の後に本発明を実施する場合、欠陥は打ち込みステージまたは劈開ステージに関連するものであるかもしれない。
【０１１２】
犠牲酸化ステージは、酸化ステップおよび還元ステップを備える。
【０１１３】
熱処理が酸化ステップと還元ステップとの間に挿入される。
【０１１４】
酸化ステップは、好ましくは７００℃から１１００℃の範囲にある温度において実施される。
【０１１５】
酸化ステップは、ドライ酸化技術またはウェット酸化技術によって実施されてもよい。
【０１１６】
ドライ酸化技術の場合、酸化ステップは、例えば酸素ガス中においてウェーハ５０を加熱することによって実施される。
【０１１７】
ウェット酸化技術の場合、酸化ステップは、例えば水蒸気が充満した雰囲気中においてウェーハ５０を加熱することによって実施される。
【０１１８】
ドライ酸化技術およびウェット酸化技術の何れの場合においても、当業者には公知の一般的な方法では、酸化雰囲気は、塩酸を充満させてもよい。
【０１１９】
酸化ステップは、有益な層５２の表面５４を覆うように形成された酸化膜６０をもたらす。
【０１２０】
熱処理ステージは、有益な層５２を構成する材料の品質を改善するのに役立つ何らかの熱処理操作によって実施される。
【０１２１】
熱処理は、一定の温度において、あるいは変化する温度において、実施されてもよい。
【０１２２】
変化する温度の場合、熱処理は、例えば温度を２つの値の間において徐々に上昇させることによって、あるいは温度を２つの値の間において周期的に振動させることによって、あるいはその他のやり方によって実施される。
【０１２３】
熱処理ステージは、好ましくは少なくともその一部分が、１０００℃よりも高い温度で実施され、より詳細には、約１１００℃から１２００℃の範囲にある温度で実施される。
【０１２４】
この熱処理は、好ましくは酸化しない雰囲気中において実施され、その雰囲気は、アルゴン、窒素、水素、などから構成されてもよく、あるいは実際には、それらのガスの混合物であってもよい。また、熱処理は真空中において実施されてもよい。
【０１２５】
また、好ましくは、酸化ステップは熱処理ステージの前に実施される。
【０１２６】
このようにして、酸化膜６０は、熱処理中に有益な層の残部を保護し、点食現象を防止する。
【０１２７】
点食は、当業者には公知の現象であり、ある種の半導体が、窒素、アルゴン、などの酸化しない雰囲気中において、あるいは真空中などにおいて、アニーリングされるときに、その半導体表面に発生する。それは、とくに、シリコンがむき出しのとき、すなわち、酸化膜によって全く覆われていないときに発生する。
【０１２８】
有利な変形例においては、酸化ステップは、熱処理の温度が上昇し始めるときに開始し、熱処理が終了する前に終了する。
【０１２９】
熱処理は、ウェーハ５０を加工および処理する方法における、先行ステージにおいて生成された欠陥を少なくとも部分的に回復させるのに役立つ。
【０１３０】
より詳細には、熱処理は、それが酸化ステップ中に有益な層５２に生成された積層欠陥、「ＨＦ」欠陥などの結晶欠陥を回復させることができるような期間および温度で実施されてもよい。
【０１３１】
「ＨＦ」欠陥という用語は、フッ化水素酸の槽内でウェーハが処理された後、有益な層５２の下に配置された埋め込み酸化膜における、装飾的ハローによってその存在を見ることのできる（ウェーハ５０が、Smartcut（登録商標）法によって得られたＳＯＩウェーハである場合）何らかの欠陥を表現するのに使用される。
【０１３２】
また、熱処理は、貼り合わせ界面、例えば、Smartcut（登録商標）法の転移に移された層と支持基板との間を補強するという利点を提供する。
【０１３３】
還元ステップは、好ましくは溶液中において実施される。
【０１３４】
例として、溶液は１０％または２０％のフッ化水素酸溶液である。ウェーハ５０が、そのような溶液に浸漬される場合、千から数千オングストロームの酸化膜６０を除去するには数分で十分である。
【０１３５】
第３の変形例においては、上述した第２の変形例を構成するステージに先立って、ウェーハ５０の表面を犠牲酸化する更なるステージが実施され、この犠牲酸化（上述したものと同一である）は、好ましくは熱処理と組み合わせられる。
【０１３６】
この変形例における純粋なアルゴン中におけるＲＴＡステージおよび化学機械的ポリシングステージは、上述したその他の変形例において説明したものと同一である。
【０１３７】
上述した犠牲酸化ステージについては、第１および第２の犠牲酸化ステージは、何れも、酸化ステップおよび還元ステップを備える。
【０１３８】
第１および第２の犠牲酸化ステージおよび熱処理ステップは、本発明による方法の上述した第２の変形例において説明したホースに類似したものである。
【０１３９】
本発明の第４の変形例においては、純粋なアルゴン中におけるＲＴＡステージに続いて、ウェーハ５０の自由表面を犠牲酸化する２つのステージが実施される。
【０１４０】
これらの犠牲酸化ステージは、上述したものと同一であり、好ましくは上述したように、熱処理と組み合わせられる。
【０１４１】
この変形例においては、更なる化学機械的ポリシングステージが２つの犠牲酸化ステージ間に挿入される。
【０１４２】
本発明の第５の変形例においては、純粋なアルゴン中における２つのＲＴＡステージが、ウェーハ５０に実施され、これらの２つのステージ間には、化学機械的ポリシングステージが挿入される。
【０１４３】
本発明の第６の変形例においては、犠牲酸化ステージがウェーハ５０の表面に実施され（このステージは、やはり、上述したものと同一であり、好ましくは熱処理と組み合わせられる）、その後に、ウェーハ５０には純粋なアルゴンからなる雰囲気中におけるＲＴＡが施される。
【０１４４】
本発明の第７の変形例においては、第６の変形例における２つの主たるステージの順序が逆にされ、犠牲酸化の前に純粋なアルゴン中におけるＲＴＡが実施される。
【０１４５】
本発明の第８の変形例においては、ウェーハ５０の表面を犠牲酸化する２つのステージ（これらのステージは、やはり、上述したものと同一であり、好ましくは熱処理と組み合わせられる）間に、純粋なアルゴン中におけるウェーハのＲＴＡステージが挿入される。
【０１４６】
上述したような本発明の様々な変形例は、全て平坦化する目的のために単一のアニーリング処理を使用することに注意されたい。
【０１４７】
この単一平坦化アニーリング処理は、純粋なアルゴンだけからなる雰囲気中における高速熱アニールに対応する。
【０１４８】
また、これらの変形例中のあるものは、その他の種類のアニーリングを使用してもよく、それらのアニーリング処理はウェーハの自由表面を平坦化する役割をなすものではない。
【０１４９】
より詳細には、犠牲酸化処理と組み合わせられた熱処理は材料を取り出し、かつ貼り合わせ界面を補強する役割をなし、ウェーハの自由表面を平坦化する役割はなさない。
【０１５０】
犠牲酸化処理は、ウェーハの自由表面の粗さに影響を与えるかもしれないが、この影響は、上述したように、ウェーハの自由表面の低周波粗さを相当に減少させることを目的とした「平坦化」の際に予想される影響に匹敵するほどのものでは全くないことに注意されたい。
【０１５１】
したがって、典型的には、犠牲酸化技術によって、ウェーハの自由表面の低周波粗さを１から１／２に減少させることができるのに対して、ＲＴＡを実施した場合には、約１／１０に減少させることができる（この点に関しては、フランス特許第2797713号明細書の１９頁に記載された表を参照することができる）。
【０１５２】
また、犠牲酸化と組み合わせられた熱処理に関連する教示は、平坦化の目的ときわめて異なる要求を満たすことをとくに述べておく。
【０１５３】
とくに、犠牲酸化処理に含められたそのような熱処理に関連し、かつアルゴンからなる雰囲気を使用する可能性があることを述べているフランス特許第2777115号の教示を、基本的な要素がＲＴＡモードでの熱処理に存在する本発明の環境に取り入れることはできない。
【０１５４】
したがって、上述した変形例の全てに不可欠でありかつ共通する特徴は、純粋なアルゴンだけからなる雰囲気中における高速熱アニールの形態で実施される単一平坦化アニーリング処理だけを備えた自由表面の粗さを減少させる方法の特徴である。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の実施を可能にするアニーリングチャンバーの縦断面における全体概略図。
【図２】本発明をシリコンウェーハに施すことによって得られた、粗さの減少を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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