(57)【要約】【課題】  ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜の成膜方法であって、シリコン酸化膜成膜後に熱処理または塩素処理などの別の改質工程を行わずとも、ＯＨ基の含有量が抑えられたシリコン酸化膜を成膜することができるシリコン酸化膜の成膜方法を提供する。【解決手段】  エピタキシャル成長用のシリコンウエーハに対してＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を成膜する方法であって、少なくとも、前記シリコンウエーハとして表面にエピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハに対して、シリコン原料ガスの他に塩素ガスを含有する反応ガス雰囲気下で、前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜することを特徴とするシリコン酸化膜の成膜方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル成長用のシリコンウエーハに対してＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を成膜する方法であって、
少なくとも、前記エピタキシャル成長用のシリコンウエーハの表面にエピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハの裏面に対して、シリコン原料ガスの他に塩素ガスを含有する反応ガス雰囲気下で、前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜することを特徴とするシリコン酸化膜の成膜方法。
【請求項２】
前記塩素ガスが前記反応ガス雰囲気に０．０５体積％以上１体積％以下含まれるようにすることを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の成膜方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のシリコン酸化膜の成膜方法により、シリコンウエーハの少なくとも裏面にシリコン酸化膜が成膜されたシリコンウエーハの表面に対して、エピタキシャル成長を行うことを特徴とするシリコンエピタキシャル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、シリコン酸化膜の成膜方法に関し、特に、ＣＶＤ法を用いたシリコン酸化膜の成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンエピタキシャルウエーハは、エピタキシャル成長用のシリコンウエーハ（基板）の表面上にエピタキシャル層を反応ガス雰囲気中で気相成長することにより製造することができる（エピタキシャル成長工程）。エピタキシャル成長用のシリコンウエーハは、通常、以下のような工程に従い準備される。まず、ＦＺ（フローティングゾーン）法あるいはＣＺ（チョクラルスキー）法等により育成されたシリコン単結晶インゴットを、スライサー等を用いてスライシングする（スライス工程）。スライシング後のウエーハの縁部に面取りを施し（面取り工程）、両面をラッピングし（ラッピング工程）、さらにケミカルエッチング処理を施す（エッチング工程）。さらに、エッチング工程終了後のウエーハを、メカノケミカルポリッシングにより鏡面研磨し（鏡面研磨工程）、最終洗浄を施す。
【０００３】
前記エピタキシャル成長工程では、前記シリコンウエーハ（基板）に予め添加されている不純物（ドーパント）が、主に裏面からエピタキシャル成長工程の雰囲気中に一旦遊離し、その不純物が気相成長中のエピタキシャル層に取り込まれるオートドーピング現象が生じる。従来より、このオートドーピング現象によりエピタキシャル層が不純物で汚染されることが問題であった。オートドーピング現象の発生を低減させるため、前記エピタキシャル成長工程前に前記エピタキシャル成長用のシリコンウエーハ（基板）の裏面に化学的気相成長（ＣＶＤ）法等により酸化膜を成膜する方法が知られている（特許文献１）。
【０００４】
通常、前記シリコンウエーハ（基板）の裏面にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜するには、キャリアガスとして窒素などの不活性ガスを用い、シリコン原料ガスとして０．０５体積％〜０．１５体積％のモノシラン（ＳｉＨ４）と、０．５体積％〜１．５体積％の酸素を用い、これらを混合した反応ガス雰囲気中で、前記シリコンウエーハ（基板）を３５０℃〜４５０℃の温度範囲で加熱する。このようにして成膜されたシリコン酸化膜は、通常、ＯＨ基を３質量％以上含むものとなる。
【０００５】
しかし、このようにＯＨ基を３質量％以上も含むシリコン酸化膜を裏面に有するエピタキシャル成長用のシリコンウエーハの表面に対して、従来法によりエピタキシャル成長工程を施す場合、当該シリコン酸化膜に含まれるＯＨ基が水分として脱離し、その影響で前記シリコンウエーハ（基板）あるいは成長中のエピタキシャル層の表面に微少な酸化膜が形成され、シリコンエピタキシャルウエーハの表面状態を悪化させることが問題であった。また、エピタキシャル成長工程において使用されるＨＣｌガスやシリコン原料ガスは、反応炉内に水分が存在すると非常に強い腐食性を示し、ＯＨ基を３質量％以上も含むシリコン酸化膜を裏面に有するエピタキシャル成長用のシリコンウエーハの表面に対してエピタキシャル成長工程を施すと、製造されるシリコンエピタキシャルウエーハに対して金属汚染や結晶欠陥を引き起こすことも問題であった。このうち、金属汚染は、水分の存在下ＨＣｌガスやシリコン原料ガスにより気相薄膜成長装置の反応炉、ガス供給配管あるいは排気管の金属部材が腐食された結果、それらからの金属がウエーハ中に取り込まれることにより発生する。また、結晶欠陥は、例えば、トリクロロシランなどのシリコン原料が気相薄膜成長装置の反応炉内で水分と反応することによりＳｉＯ２のパーティクルが生成され、このパーティクルが前記シリコンウエーハ（基板）あるいは成長中のエピタキシャル層上に落下することにより生じる。
【０００６】
そこで、ＣＶＤ法にてシリコン酸化膜を成膜した後、熱処理を施して前記シリコン酸化膜を改質すること（特許文献２、特許文献３）や塩素処理を施してシリコン酸化膜を改質することが提案されている（特許文献３）。しかしながら、上記特許文献２および特許文献３に記載の改質方法は、どちらの場合もシリコン酸化膜の成膜後に別工程を準備して処理を行う必要があり、スループット低下およびコスト増加の問題があった。特に、熱処理の場合は高温プロセスが追加されるためウエーハ特性の変化が懸念されていた。そのため、熱処理または塩素処理などの改質工程を行わなくとも、ＯＨ基の含有量が抑えられたＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を成膜することができる成膜方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平６−８０６３４号公報
【特許文献２】特許第４４７０２３１号公報
【特許文献３】特開２００２−１６４２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜の成膜方法であって、シリコン酸化膜成膜後に熱処理または塩素処理などの別の改質工程を行わずとも、ＯＨ基の含有量が抑えられたシリコン酸化膜を成膜することができるシリコン酸化膜の成膜方法を提供することを目的とする。また、このシリコン酸化膜が成膜されたシリコンウエーハを基板として用いたシリコンエピタキシャル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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、
エピタキシャル成長用のシリコンウエーハに対してＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を成膜する方法であって、
少なくとも、前記エピタキシャル成長用のシリコンウエーハの表面にエピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハの裏面に対して、シリコン原料ガスの他に塩素ガスを含有する反応ガス雰囲気下で、前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜することを特徴とするシリコン酸化膜の成膜方法を提供する。
【００１０】
このように、少なくとも、エピタキシャル成長用のシリコンウエーハの表面にエピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハの裏面に対して、シリコン原料ガスの他に塩素ガスを含有する反応ガス雰囲気下で、前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜するシリコン酸化膜の成膜方法であれば、ＯＨ基の含有量が抑えられたシリコン酸化膜を成膜することができる。そのため、さらにその後別の工程で熱処理または塩素処理などの改質工程を行わなくとも、続くエピタキシャル成長工程において、オートドーピング現象を防止し、かつシリコン酸化膜から脱離する水分に由来するシリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響を抑制することができるシリコン酸化膜を成膜することができる。さらに、本発明により成膜されたシリコン酸化膜はその後別の工程で熱処理または塩素処理などの改質工程を行わずとも、前記悪影響を抑制することができるため、シリコンエピタキシャルウエーハ製造工程全体において高スループット化およびコスト削減を実現することができる。
【００１１】
また、前記塩素ガスが前記反応ガス雰囲気に０．０５体積％以上１体積％以下含まれるようにすることが好ましい。
【００１２】
このように、前記塩素ガスが前記反応ガス雰囲気に０．０５体積％以上１体積％以下含まれるようにすることで、シリコン酸化膜のＯＨ基の除去が十分進み、シリコン酸化膜のＯＨ基含有率はより抑制されたものとなり、かつシリコン原料ガスの反応、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）と酸素の反応を阻害したり、ＣＶＤ酸化膜成長装置の腐食を引き起こしたりすることを抑制できる。
【００１３】
また、前記シリコン酸化膜の成膜方法により、前記シリコンウエーハの少なくとも裏面にシリコン酸化膜が成膜されたシリコンウエーハの表面に対して、エピタキシャル成長を行いシリコンエピタキシャルウエーハを製造することが好ましい。
【００１４】
このように、前記シリコン酸化膜の成膜方法により、前記シリコンウエーハの少なくとも裏面にシリコン酸化膜が成膜されたシリコンウエーハの表面に対して、エピタキシャル成長を行うことで、すなわち、ＯＨ基の含有量が抑えられたシリコン酸化膜をオートドーピング現象防止膜として有するシリコンウエーハを基板として、エピタキシャル成長を行うことで、シリコン酸化膜から脱離する水分に由来するシリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響が抑制されたエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウエーハを製造することができる。さらに、本発明に係るシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法によれば、シリコン酸化膜の成膜後、エピタキシャル成長工程の間に熱処理または塩素処理などの改質工程を行う必要がないため、シリコンエピタキシャルウエーハ製造工程全体において高スループット化およびコスト削減を実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、オートドーピング現象を防ぐためのシリコン酸化膜であって、ＯＨ基の含有量が抑えられたシリコン酸化膜を成膜することができる。その上、ＯＨ基の含有量が抑えられたシリコン酸化膜であるので、その後ＯＨ基の除去を目的とした熱処理または塩素処理などの改質工程を行う必要がない。そのため、シリコンエピタキシャルウエーハ製造工程全体において高スループット化およびコスト削減を実現できるシリコン酸化膜の成膜方法となる。また、本発明によれば、続くエピタキシャル成長工程において、シリコン酸化膜から脱離する水分に由来するシリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響を抑制することができるシリコン酸化膜を成膜することができる。さらに、本発明に係るシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法によれば、エピタキシャル成長を行うことで、シリコン酸化膜のＯＨ基に由来するシリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響が抑制されたエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウエーハを低コスト、高生産性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一般的なＣＶＤ酸化膜成長装置の例を示した図である。
【図２】一般的な枚葉式気相薄膜成長装置の例を示した図である。
【図３】実施例１〜３及び比較例１におけるシリコン酸化膜の赤外線吸収スペクトルを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、熱処理または塩素処理などの改質工程を別途行わなくとも、ＯＨ基の含有量が抑えられたＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を成膜することができる成膜方法が望まれていた。
【００１８】
従来、シリコンエピタキシャルウエーハの製造工程では、ＦＺ法あるいはＣＺ法等により育成されたシリコン単結晶インゴットから、スライス工程、面取り工程、ラッピング工程、エッチング工程、鏡面研磨工程を通してエピタキシャル成長用のシリコンウエーハを製造し、その裏面にオートドーピング現象防止のための酸化膜を成膜し（酸化膜成膜工程）、さらに熱処理または塩素処理などの酸化膜改質工程を行い、その上でエピタキシャル成長用のシリコンウエーハの表面側にエピタキシャル層のエピタキシャル成長工程を施していた。酸化膜改質工程を行わなければ、続くエピタキシャル成長工程でシリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響が生じる。しかしながら、前述のように熱処理または塩素処理などの酸化膜改質工程を行うことで、シリコンエピタキシャルウエーハの製造工程全体のスループット低下およびコスト増加を引き起こすことが問題であった。また、熱処理の場合は追加の高温プロセスを通ることによるウエーハ特性の変化が懸念されていた。
【００１９】
そこで本発明者は鋭意検討を重ね、酸化膜成膜工程に着目し、シリコン原料ガスの他に塩素ガスを含有する反応ガス雰囲気下でＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜することで、成膜されたシリコン酸化膜に含まれるＯＨ基の含有量が抑えられることを見出し、このようにして成膜されたシリコン酸化膜は、続くエピタキシャル成長工程においてシリコン酸化膜から脱離する水分に由来するシリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響を十分に抑制できることを見出し、本発明を完成させた。以下詳細に説明していく。
【００２０】
本発明は、エピタキシャル成長用のシリコンウエーハに対してＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を成膜する方法であって、
少なくとも、前記エピタキシャル成長用のシリコンウエーハの表面にエピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハの裏面に対して、シリコン原料ガスの他に塩素ガスを含有する反応ガス雰囲気下で、前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜することを特徴とするシリコン酸化膜の成膜方法を提供する。
【００２１】
［ＣＶＤ法に用いるＣＶＤ酸化膜成長装置］
以下、前記ＣＶＤ法を行うためのＣＶＤ酸化膜成長装置及び当該装置を用いたＣＶＤ法について例を挙げて説明するが本発明のＣＶＤ法はこれに限られない。図１において前記ＣＶＤ法を行うためのＣＶＤ酸化膜成長装置１０の一例を示す。ＣＶＤ酸化膜成長装置１０は、ＣＶＤ酸化膜の成長を行うための酸化膜成長部１１、カセット１３、及び酸化膜成長部１１の上流から下流にシリコンウエーハを搬送するベルトコンベア１４を備える。また、酸化膜成長部１１は酸化膜成長部１１内にあるシリコンウエーハをシリコン酸化膜の成長温度（例えば、３５０℃〜４５０℃）に設定するための加熱手段１２（例えば、ハロゲンランプなどにより構成される）を備える。先ず、カセット１３から前記エピタキシャル層を成長する前のエピタキシャル成長用のシリコンウエーハ１５を１枚ずつ抜き取って、シリコン酸化膜を成膜する裏面が上側となるようにして、順次、ベルトコンベア１４上に移載する。この際、酸化膜成長部１１においては、ベルトコンベア１４上の前記シリコンウエーハ１５に向けて、反応ガスが供給されている。また、ＣＶＤ酸化膜成長部１１は、加熱手段１２により、３５０℃〜４５０℃の成長温度に設定されている。従って、前記エピタキシャル成長用のシリコンウエーハ１５が、ベルトコンベア１４上を矢印Ｆ方向に向けてゆっくりと搬送される間に、前記シリコンウエーハ１５の裏面上には、徐々に、ＯＨ基の含有量が抑制されたシリコン酸化膜が成膜され、ＣＶＤ法により裏面にシリコン酸化膜が成膜されたエピタキシャル成長用のシリコンウエーハ１６となる（酸化膜成膜工程）。
【００２２】
［エピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハ］
本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法では、表面にエピタキシャル層を成長する前のエピタキシャル成長用のシリコンウエーハの裏面に対して、シリコン酸化膜を成膜する。前記シリコンウエーハは、通常のエピタキシャル成長用のシリコンウエーハを製造する方法により製造されたものであれば特に限定されず、ＦＺ法あるいはＣＺ法等により育成されたシリコン単結晶インゴットから、スライス工程、面取り工程、ラッピング工程、エッチング工程、鏡面研磨工程等を通して製造される。
【００２３】
［塩素ガス］
本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法では、ＳｉＨ４等のシリコン原料ガスの他に塩素ガスを含有する反応ガス雰囲気下で、前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜する。前記塩素ガスはＣｌ２で示される塩素ガスである。このように、反応ガスがシリコン原料ガスの他に塩素ガスを含有することにより、成膜されるシリコン酸化膜に含まれるＯＨ基が減少される。さらに、続くエピタキシャル成長工程においてシリコン酸化膜から脱離する水分に由来するシリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響を抑制することができるシリコン酸化膜を成膜することができる。
【００２４】
前記塩素ガスは前記反応ガス雰囲気に０．０５体積％以上１体積％以下含まれるようにすることが好ましい。前記塩素ガスの含有量が０．０５体積％以上であれば、シリコン酸化膜のＯＨ基の除去が進みやすいため好ましい。また、塩素ガスの含有量が１体積％以下であれば、シリコン原料ガスの反応、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）と酸素の反応を阻害したり、ＣＶＤ酸化膜成長装置の腐食を引き起こしたりする恐れがなく好ましい。また、前記塩素ガスは前記反応ガス雰囲気に０．０５体積％以上１体積％以下含まれるようにすれば、成膜されるシリコン酸化膜のＯＨ基の含有率を０．５質量％以下とすることもできる。このように、シリコン酸化膜のＯＨ基の含有率が０．５質量％以下であるシリコンウエーハを基板としてエピタキシャル成長工程を行えば、シリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響がより抑制されたシリコンエピタキシャルウエーハとなるため好ましい。さらに、前記塩素ガスの濃度は、シリコン原料ガスに含まれるシリコン原料、例えばモノシランの濃度と１：１となることが好ましく、塩素ガスがこのような濃度であればより効率的にＯＨ基を低減させることができる。
【００２５】
［反応ガス］
発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法では、シリコン原料ガスの他に塩素ガスを含有する反応ガス雰囲気下で、前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜する。前記反応ガスは、シリコン原料ガスの他に塩素ガスを含み、その他、キャリアガスとシリコン酸化膜を成膜する反応に必要なガスを含む。前記シリコン原料ガスとしてはモノシラン（ＳｉＨ４）が好ましく、キャリアガスとしては不活性ガスである窒素が好ましく、前記シリコン酸化膜を成膜する反応に必要なガスとしては酸素が好ましいが、本発明の条件はこれに限定されるものではない。
【００２６】
［ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜の成膜］
本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法では、前記ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を成膜する。前記ＣＶＤ法としては常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法のどちらを用いることもできる。前記ＣＶＤ法は、前記エピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハの少なくとも裏面に対し行うが、裏面と側面に対し行うこともできる。さらに、一部表面の外周部にも成長させることもある。前記ＣＶＤ法は前述のＣＶＤ酸化膜成長装置１０を用いて行うことができる。シリコン酸化膜の膜厚はオートドーピング現象を抑制できる膜厚であれば特に制限されないが、３０００〜８０００Åが好ましい。３０００Å以上であれば、エピタキシャル成長工程における水素処理工程で除去されにくいため好ましく、８０００Å以下であればシリコン酸化膜の成膜工程が長時間化しないため好ましい。
【００２７】
以上のように、本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法に従ってシリコン酸化膜を成膜することで、ＯＨ基の含有率が抑制されたシリコン酸化膜を成膜することができる。このように、シリコン酸化膜のＯＨ基の含有率が低減されているために、別途に熱処理や塩素処理等の改質工程を行わなくとも、続くエピタキシャル成長工程中においてシリコン酸化膜から脱離する水分に由来するシリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響を抑制することができるシリコン酸化膜となる。
【００２８】
［シリコン酸化膜中のＯＨ基含有率測定方法］
本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法により成膜されたシリコン酸化膜に含まれるＯＨ基の存否は、赤外線吸収特性により調べることができる。Ｏ−Ｈ結合に関する赤外線吸収特性は波数３２００−３６００ｃｍ−１付近の吸収として現れ、その赤外線吸収強度がＯＨ基の含有率を反映する。よって、波数３２００−３６００ｃｍ−１付近のＯ−Ｈ結合の赤外線吸収強度からシリコン酸化膜中のＯＨ基含有率を算出できる。具体的には、ＯＨ基含有率が既知のシリコンウエーハの波数３２００−３６００ｃｍ−１付近の赤外線吸収強度を測定し、そのシリコンウエーハの値との相対的な評価により、シリコンエピタキシャルウエーハのＯＨ基含有率を算出する。
【００２９】
また、本発明は前記シリコン酸化膜の成膜方法によりシリコンウエーハの少なくとも裏面にシリコン酸化膜が成膜されたシリコンウエーハの表面に対して、エピタキシャル成長を行うことを特徴とするシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法を提供する。
【００３０】
［エピタキシャル成長工程に用いる気相薄膜成長装置］
以下、前記エピタキシャル成長を行うための気相薄膜成長装置及び当該装置を用いたエピタキシャル成長工程について例を挙げて説明するが本発明のエピタキシャル成長工程はこれに限られない。図２において前記エピタキシャル成長を行うための枚葉式気相薄膜成長装置の一例を示す。枚葉式気相薄膜成長装置２０は、透明石英からなる反応容器２１内に１枚ずつ載置されたシリコンウエーハを上下より赤外線ランプ２９ａ，２９ｂを用いて輻射加熱しながら、薄膜の気相成長を行わせるものである。このシリコンウエーハは裏面に前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜が成膜されたシリコンウエーハ１６である。この赤外線ランプ２９ａ，２９ｂは二重の同心円状に配列されており、赤外線ランプ２９ａが外側の一組、赤外線ランプ２９ｂが内側の一組を構成している。上記反応容器２１内は、前記シリコンウエーハ１６を載置するためのサセプタ２５によって上部空間２１ａと下部空間２１ｂとに分割されている。この上部空間２１ａでは、上部ガス供給口２２からＨ２ガス等のキャリアガスと共に導入されたエピタキシャル成長用シリコン原料ガスが前記シリコンウエーハ１６の表面をほぼ層流を形成しながら図中矢印Ａ方向に流れ、反対側の排気口２４から排出される。下部空間２１ｂには、下部ガス供給口２３からエピタキシャル成長用シリコン原料ガスよりも高圧にてＨ２ガス等のパージガスが供給されている。パージガスを高圧とするのは、反応容器２１とサセプタ２５との間の隙間から下部空間２１ｂへのエピタキシャル成長用シリコン原料ガスの進入を防止するためである。
【００３１】
上記下部空間２１ｂには、上記サセプタ２５をその裏面から支えるための石英からなるサポート手段と、サセプタ２５上で前記シリコンウエーハ１６を着脱するためのリフトピン２８が内蔵されている。上記サポート手段は、図中矢印Ｂに示されるように昇降可能とされており、回転軸２６と、該回転軸２６から放射状に分岐される複数のスポーク２７とから構成される。上記スポーク２７の末端には垂直ピン２７ｂが設けられ、該垂直ピン２７ｂの先端が上記サセプタ２５の裏面に設けられた凹部２５ｃ，２５ｄにそれぞれ嵌合されることによりこれを支えるようになされている。上記回転軸２６は、図示されない駆動手段によって図中矢印Ｃ方向に回転可能とされている。
【００３２】
上記リフトピン２８は頭部が拡径され、この頭部が前記シリコンウエーハ１６を載置するためのサセプタ２５のザグリ部２５ａの底面に設けられた貫通孔２５ｂのテーパ状側壁部に懸吊されている。リフトピン２８の軸部はスポーク２７の中途部に穿設された貫通孔２７ａに挿通され、該リフトピン２８が安定に垂下されるようになされている。
【００３３】
サセプタ２５上における前記シリコンウエーハ１６の着脱は、サポート手段の昇降により行う。例えば、前記シリコンウエーハ１６をサセプタ２５から取り外す場合、サポート手段を下降させ、リフトピン２８の下端部を反応容器２１の下部空間２１ｂの内壁に当接させる。これによって付勢されたリフトピン２８が、その頭部において前記シリコンウエーハ１６の裏面に衝合し、前記シリコンウエーハ１６をザグリ部２５ａの上方へ浮上させる。この後、サセプタ２５と前記シリコンウエーハ１６との間の空間に図示されないハンドを挿入し、前記シリコンウエーハ１６の受け渡しおよび搬送を行う。
【００３４】
［エピタキシャル成長工程］
本発明に係るエピタキシャル成長工程はエピタキシャル成長用シリコン原料ガスを用いて前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜が裏面に成膜されたシリコンウエーハ上にエピタキシャル層を成長させる方法であれば特に制限されないが、図２に示したような枚葉式気相薄膜成長装置２０を用いた方法を以下に例示する。
先ず、投入温度（例えば６５０℃程度）に設定した反応容器２１内に上記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜した前記シリコンウエーハ１６を投入する（投入工程）。
次に、反応容器２１内を水素熱処理温度（例えば１１００℃〜１１８０℃程度）に加熱（昇温）し（昇温工程）、水素熱処理を行うことにより投入したシリコンウエーハの表面の酸化膜を水素によりエッチングして除去する（水素処理工程）。この水素処理工程の際、オートドーピング現象を防止するためのシリコン酸化膜は完全には除去されずに残るようにする。
次に、反応容器２１内を成長温度（例えば、１０６０℃〜１１５０℃程度）に設定し、投入した前記シリコンウエーハ１６の表面上にエピタキシャル成長用シリコン原料ガス（例えばトリクロロシラン等）を供給する。これにより、投入した前記シリコンウエーハ１６の表面上にエピタキシャル層を気相成長させてシリコンエピタキシャルウエーハを製造する（エピタキシャル成長工程）。なお、水素熱処理は、具体的には、気相成長の開始直前まで行われることとなる。
次に、反応容器２１内を取出温度（例えば上記の投入温度と同じく６５０℃程度）に冷却（降温）し（降温工程）、該反応容器２１内からシリコンエピタキシャルウエーハを取り出す（取り出し工程）。
【００３５】
以上ように、ＯＨ基の含有率が抑制されたシリコン酸化膜が成膜されたシリコンウエーハを基板として、その表面に対してエピタキシャル成長を行うことで、エピタキシャル成長工程中においてシリコン酸化膜から脱離する水分量は抑制され、その結果シリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響を抑制することができる。
【００３６】
以上の実施態様により、本発明は、ＯＨ基の含有率が抑制されたシリコン酸化膜の成膜方法であって、続くエピタキシャル成長工程においてシリコン酸化膜から脱離する水分に由来するウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響を抑制することができるシリコン酸化膜の成膜方法となる。また、本発明はＯＨ基の含有率が抑制されたシリコン酸化膜を有するシリコンウエーハを基板として、その表面に対してエピタキシャル成長を行うことで、エピタキシャル成長工程中においてシリコン酸化膜から脱離する水分量は低減し、その結果シリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染、結晶欠陥などの悪影響を抑制することができるシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法となる。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例、比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００３８】
実施例１〜３及び比較例１で用いるエピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハは、ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶インゴットに対し、スライス工程、面取り工程、ラッピング工程、エッチング工程、鏡面研磨工程を施すことで作製した。
【００３９】
［実施例１］
本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法の実施例１として、前記シリコンウエーハの裏面に対し、シリコン原料ガスとして０．０５体積％のモノシラン（ＳｉＨ４）、シリコン酸化膜を成膜する反応に必要なガスとして０．６体積％の酸素、キャリアガスとして窒素ガス、及び０．５体積％の塩素ガス（Ｃｌ２）を含有する反応ガス雰囲気下、４５０℃で、図１に示されるＣＶＤ酸化膜成長装置を用いてＣＶＤ法を行い５０００Åのシリコン酸化膜を成膜した。
【００４０】
［実施例２］
本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法の実施例２として、前記シリコンウエーハの裏面に対し、シリコン原料ガスとして０．０５体積％のモノシラン（ＳｉＨ４）、シリコン酸化膜を成膜する反応に必要なガスとして０．６体積％の酸素、キャリアガスとして窒素ガス、及び０．０５体積％の塩素ガス（Ｃｌ２）を含有する反応ガス雰囲気下、４５０℃で、図１に示されるＣＶＤ酸化膜成長装置を用いてＣＶＤ法を行い５０００Åのシリコン酸化膜を成膜した。
【００４１】
［実施例３］
本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法の実施例３として、前記シリコンウエーハの裏面に対し、シリコン原料ガスとして０．０５体積％のモノシラン（ＳｉＨ４）、シリコン酸化膜を成膜する反応に必要なガスとして０．６体積％の酸素、キャリアガスとして窒素ガス、及び１．０体積％の塩素ガス（Ｃｌ２）を含有する反応ガス雰囲気下、４５０℃で、図１に示されるＣＶＤ酸化膜成長装置を用いてＣＶＤ法を行い５０００Åのシリコン酸化膜を成膜した。
【００４２】
［比較例１］
また、比較例１として、前記シリコンウエーハの裏面に対し、シリコン原料ガスとして０．０５体積％のモノシラン（ＳｉＨ４）、シリコン酸化膜を成膜する反応に必要なガスとして０．６体積％の酸素、及びキャリアガスとして窒素ガスを含有する反応ガス雰囲気下、４５０℃で、図１に示されるＣＶＤ酸化膜成長装置を用いてＣＶＤ法を行い５０００Åのシリコン酸化膜を成膜した。
【００４３】
実施例１〜３及び比較例１で成膜されたシリコン基板のシリコン酸化膜のＯＨ基含有量（体積％）の結果を下記表１に示す。実施例１〜３について赤外線吸収スペクトルを調べたところ、例えば図３に示すようにＯ−Ｈ結合に由来する波数３２００−３６００ｃｍ−１付近の吸収強度は大きく異なり、この吸収強度から算出した比較例１のＯＨ基含有量が４．０質量％であったのに対して、実施例１のＯＨ基含有量は０．４５質量％、実施例２のＯＨ基含有量は０．４８質量％、実施例３のＯＨ基含有量は０．２２質量％、と大幅に低減されることが確認できた。また、これにより、塩素ガスが０．０５体積％以上１．０体積％以下であれば、エピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハの少なくとも裏面に対し反応ガスとして０．０５体積％以上１体積％以下の塩素ガスを混合した雰囲気ガスを用いて、前記ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成膜することでＯＨ基の含有率が抑制されたシリコン酸化膜を成膜することができることが示された。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
［実施例４−６］
次に、本発明に係るシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法の実施例４−６として、実施例１−３で成膜したシリコン酸化膜を有するシリコンウエーハの表面を鏡面研磨し、その後、表面にエピタキシャル成長を行い実施例４−６とした。エピタキシャル成長は、エピタキシャル成長用シリコン原料ガスとしてＴＣＳ（トリクロロシラン）を用い、キャリアガスとしてＨ２を用いた混合ガス雰囲気下、成長温度約１１００℃で、図２に示す枚葉式気相薄膜成長装置２０を用いて行い、エピタキシャル層を約５μｍ成長させた。
【００４６】
［比較例２］
また、比較例２として、比較例１で成膜したシリコン酸化膜を有するシリコンウエーハの表面を鏡面研磨し、その後、表面にエピタキシャル成長を行った。エピタキシャル成長は、エピタキシャル成長用シリコン原料ガスとしてＴＣＳ（トリクロロシラン）を用い、キャリアガスとしてＨ２を用いた混合ガス雰囲気下で、図２に示す枚葉式気相薄膜成長装置２０を用いて行い、エピタキシャル層を約５μｍ成長させた。
【００４７】
実施例４−６及び比較例２のシリコンエピタキシャルウエーハの表面（エピタキシャル面）のヘイズレベルを集光灯下にて、目視検査により相対的に比較した。また、金属汚染についての評価は、各実施例のシリコンエピタキシャルウエーハを１０００枚作製後に作製したシリコンエピタキシャルウエーハのライフタイム値を測定して行った。さらに、結晶欠陥についての評価は、各実施例のシリコンエピタキシャルウエーハを１０００枚作製後に作製したシリコンエピタキシャルウエーハ１０枚の平均欠陥個数により行った。
【００４８】
その結果を下記表２に示す。本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法によりシリコン酸化膜を成膜したウエーハを基板として、エピタキシャル成長を行ったシリコンエピタキシャルウエーハ（実施例４）のヘイズレベルを１とすると、比較例２はレベル２であり、本発明の方法によりエピタキシャルシリコンのヘイズレベルが改善されることが確認された。なお、ここでヘイズレベルとは目視検査におけるヘイズの相対評価であり、レベルの数値が大きいほどヘイズが悪化していることを示す。また、比較例２に比べ実施例４−６のウエーハライフタイム値が明らかに長いことから、シリコンエピタキシャルウエーハの製造工程を複数回繰り返したとしても、製造されるシリコンエピタキシャルウエーハの金属汚染は低い状態で保たれることが示された。さらに、比較例２に比べ実施例４−６の結晶欠陥の値が明らかに低いことから、シリコンエピタキシャルウエーハの製造工程を複数回繰り返したとしても、製造されるシリコンエピタキシャルウエーハの結晶欠陥の発生は低い状態で保たれることが示された。これらの結果は、本発明に係るシリコン酸化膜の成膜方法により成膜されたシリコン酸化膜では含まれる水分が低減されていることにより、シリコンエピタキシャルウエーハの製造工程を複数回繰り返したとしても気相薄膜成長装置の反応路、ガス供給配管あるいは排気管の金属部材の腐食を抑制でき、またシリコン原料が反応炉内で水分と反応することを抑制できるためＳｉＯ２のパーティクル生成を抑制できることを示している。その上、このような金属汚染等の差は製造回数を重ねる毎に顕著になり、長期的な観点から見れば気相薄膜成長装置等のメンテナンスコストを引き下げることができ、さらに高効率な製造工程を達成することができるシリコン酸化膜の成膜方法及びシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法となる。
【００４９】
これにより、ＯＨ基の含有率が抑制されたシリコン酸化膜を有するシリコンウエーハを基板として、その表面に対してエピタキシャル成長を行うことで、エピタキシャル成長工程中においてシリコン酸化膜から脱離する水分量は低減し、その結果シリコンエピタキシャルウエーハの表面状態の悪化、金属汚染によるウエーハライフタイムの悪化、結晶欠陥の増大などの悪影響を抑制することができるシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法となることが示された。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
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、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。
【符号の説明】
【００５２】
１０…ＣＶＤ酸化膜成長装置、  １１…酸化膜成長部、  １２…加熱手段、  １３…カセット、  １４…ベルトコンベア、  １５…エピタキシャル層を成長する前のシリコンウエーハ、  １６…ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜が成膜されたシリコンウエーハ、  ２０…枚葉式気相薄膜成長装置、  ２１…反応容器、  ２１ａ…上部空間、  ２１ｂ…下部空間、  ２２…上部ガス供給口、  ２３…下部ガス供給口、  ２４…排気口、  ２５…サセプタ、  ２５ａ…ザグリ部、  ２５ｂ…貫通孔、  ２５ｃ…（サセプタ裏面の）凹部、  ２５ｄ…（サセプタ裏面の）凹部、  ２６…回転軸、  ２７…スポーク、  ２７ａ…貫通孔、  ２７ｂ…垂直ピン、  ２８…リフトピン、  ２９ａ…赤外線ランプ（外側）、  ２９ｂ…赤外線ランプ（内側）、  Ａ…上部ガスの流動方向、  Ｂ…サポート手段の動作方向、  Ｃ…回転軸６の回転方向、  Ｆ…ベルトコンベア上のシリコンウエーハの搬送方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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