(57)【要約】【課題】  表面再結合とバルクの再結合とを区別することを可能とし、バルクの少数キャリアの再結合ライフタイムτr を区別して測定できる事を可能とし，ウェハ基板内の金属汚染であるかどうかの選別できるようにする。【解決手段】  表面再結合の抑制としては、ウェハボート搬出時に導入ガスであるN2ガスをウェハボート内のウェハに均一に流れるようする事で改善が見込まれる。実際のウェハボート位置の影響をなくす方法として、ウェハボートを搬出する際の強制的な排気口の設ける事で解決できる。上記方法で処理を行うとウェハボート内のウェハに均一な流れのN2ガスがウェハ表面に導入されて、ウェハ本体の表面再結合とバルクの再結合とを区別することが可能となり、金属汚染管理がより正確な結果を得る事が可能となる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリコン基板をウェハボートに棚状に保持して縦型の熱処理炉内に搬入する工程と、
前記熱処理炉内を酸素雰囲気下で８５０℃〜１１００℃に加熱してシリコン基板に酸化膜を形成する工程と、
その後前記熱処理炉内を不活性ガス雰囲気下で降温する工程と、
前記熱処理炉内が６００℃〜８００℃の範囲の中の所定の温度になったときに前記保持具を熱処理炉から搬出する工程と、
少なくとも前記保持具を熱処理炉から搬出するときに熱処理炉内雰囲気を強制排気する工程と、
を含むことを特徴とするシリコン基板の再結合ライフタイム測定の前処理方法。
【請求項２】
前記炉内雰囲気を強制排気する工程は、ウェハボートが炉外に搬出開始時点から搬出終了まで継続的に行うことを特徴とする請求項１記載のシリコン基板の再結合ライフタイム測定の前処理方法。
【請求項３】
前記炉内雰囲気を強制排気する工程は、前記降温工程が終了した時点からウェハボートが炉外に完全に搬出されるまで継続的に行うことを特徴とする請求項１記載のシリコン基板の再結合ライフタイム測定の前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板の再結合ライフタイム測定する前に行う前処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高機能化、高速化、小型化に伴い、半導体製造工程におけるパーティクルや金属汚染に関して、強い低減要求が出てきている。中でもウェハが金属汚染により汚染されると再結合ライフタイムが減少し、製品の特性に悪影響を及ぼすことが知られているため、金属汚染の管理を行う上で再結合ライフタイムを測定する必要性が高まっている。再結合ライフタイムとは、一般に、シリコンに電子などのキャリアを注入したときに過剰キャリアの濃度が再結合により、例えば１／ｅに減少するまでの時間を指している。このような再結合ライフタイムを測定する手法として、μ−ＰＣＤ法によりウェハ全体（バルク）について測定する手法がある。この方法は、ウェハにマイクロ波を照射し、続いてウェハにより反射されたマイクロ波のパワ−をサンプリングして記録装置に取り込み、パワ−の減衰曲線から再結合ライフタイムを測定する手法である。
【０００３】
特許文献１はウェハ基板の再結合ライフタイム測定の前処理方法としてウェハ基板を炉内から搬出前に酸素雰囲気下で前処理を行う方法を開示している。
【０００４】
このような方法を用いて、例えば鉄（Fe) の汚染量と少数キャリアの再結合ライフタイムτr との相関がとれることにより金属汚染を定量的に確認することができる。
【特許文献１】特開２０００−１００８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが, 少数キャリアの再結合ライフタイムτr の測定においては, 次式のように, 表面再結合によるライフタイムτrSとバルクの再結合によるライフタイムτrBとが合成された値が測定される。1／τr ＝ 1／τrS＋ 1／τrBそのため、単にτr を測定しただけでは，表面再結合とバルクの再結合とを区別することができなかった。その結果、実際にウェハが金属汚染されているかどうかの判定が困難であった。
【０００６】
本発明は、表面再結合とバルクの再結合とを区別することを可能とし、バルクの少数キャリアの再結合ライフタイムτr を区別して測定できる事を可能とし，ウェハ基板内の金属汚染であるかどうかの選別できるようにすることを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
シリコン基板の再結合ライフタイムを測定する前に行う前処理方法において、複数のシリコン基板を保持具に棚状に保持して縦型の熱処理炉内に搬入する工程と、前記熱処理炉内を酸素雰囲気下で８５０℃〜１１００℃に加熱してシリコン基板に酸化膜を形成する工程と、その後前記熱処理炉内を不活性ガス雰囲気下で降温する工程と、前記熱処理炉内が６００℃〜８００℃の範囲の中の所定の温度になったときに前記保持具を熱処理炉から搬出する工程と、少なくとも前記保持具を熱処理炉から搬出するときに熱処理炉内雰囲気を強制排気する工程と、を含むことを特徴とするシリコン基板の再結合ライフタイム測定の前処理方法とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上のような構成をとることにより、シリコン基板の再結合ライフタイムを測定する前に行う前処理方法を実施した場合、シリコン基板の表面再結合とバルクの再結合とを区別可能とするものであり、正確にウェハ基板の金属汚染を判定する効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図１〜４に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、縦型熱処理装置の外観を示したものである。この縦型熱処理装置は炉体１４の下方にガス導入管１３と、ガス排出管９と、強制排気管８とを備えている。
【００１１】
図２は、縦型熱処理装置の断面図である。例えば、石英からなる反応管３は内管と外管からなる２重構造であって、その反応管３を囲むように均熱管２が設けられている。均熱管の外側には抵抗発熱体からなるヒータ１，６が備わっており、ヒータ１，６からの熱が均熱管２を介して、内側の２重構造の反応管３に伝えられるようになっている。
【００１２】
反応管３の下方にはガス導入管１３とガス排気管９が取り付けられていて、ガス導入管１３から導入されたプロセスガスは内管と外管の間を流れ、内管上部に開孔された穴を介して内管の中に取り入れられ、その後ガス排気管９より系外へ排出される。また、本装置においては、反応管３の下方に強制排気管接続口７を介して強制排気管８が接続されている。この強制排気管８は、ウェハボート４を反応管３から搬出するときに使用されるものであって、図示してないが、強制排気管８の先には強制排気のためのポンプ等の排気装置が取り付けられている。
【００１３】
反応管３の内部には、ウェハを保持するウェハボート４が反応管と離間して設けられている。ウェハボート４は、例えば天板と底板の間に複数の支柱を設け、この支柱の上下方向に形成された溝にウェハ５の周縁を挿入して保持し、複数のウェハ５を棚状に保持するように構成されている。ウェハボート４は保温筒１０の上に載置され、保温筒１０の下には、縦型熱処理装置の下端のウェハ搬入出口を開閉する蓋体１２が有り、これはボートエレベータ１１に連結された構造となっている。すなわち、ボートエレベータ１１の昇降により、ウェハ搬入出口が開閉すると同時にウェハボート５も一緒に上下する構造である。
【００１４】
次に上記の縦型熱処理装置を用いて行う本発明の実施の形態である、シリコン基板の再結合ライフタイム測定の前処理方法について図３を参照しながら述べる。図３はレシピシーケンスの一例であり、時間の経過に対する熱処理炉内の温度変化を示している。さらに、ウェハ状態、導入ガス状態、強制排気状態の変化を示している。
【００１５】
シリコン基板のウェハ５を搬送ア−ムによりウェハボ−ト４に受け渡し、棚状に保持させる。一方、熱処理炉内は６５０〜８００℃の加熱雰囲気となっており、不活性であるガス、例えば窒素ガスが連続的に供給されている。時刻Ｔ１にはウェハ５はウェハボート４に保持された状態で、ボートエレベータ１１を上昇させてウェハボート４を反応炉３に搬入し、蓋体１２により搬入出口を閉じる。搬入時に巻き込みされた空気に含まれる酸素ガスがガス導入管１３より供給した窒素ガスによって置換され、かつ炉内温度が安定したら、時刻Ｔ２にて炉内温度を７００℃より一定速度で上昇させる。なお、温度上昇している間にも、常に窒素ガスを炉内に供給しておく。
【００１６】
炉内温度が所定の温度、例えば１０００℃に達した時刻をＴ３とし、以降は炉内温度を一定に保持しつつ、導入ガスを切替えて酸化処理を行う。この際に導入されるガスは酸素ガスや水素ガスと酸素ガスの混合ガスから生成した水蒸気などである。場合によっては窒素ガスを混合して希釈する場合もある。上述の雰囲気に保ちつつウェハ５表面に熱酸化膜を形成させる。このときの処理は膜厚や膜質により異なるが、８５０℃〜１１００℃の範囲の適切な温度にて酸化処理が行われる。
【００１７】
所望の膜厚を得たら酸化処理を終了させる。図３のＴ４は酸化処理終了時刻を示し、ここで炉内雰囲気を切り替え、炉内温度を降下させる。炉内温度降温時には炉内に窒素ガスが導入され、炉内雰囲気を切り替える。炉内温度が所定の温度、例えば７００℃まで降下した時刻Ｔ５になったら、炉内を一定温度および窒素ガス雰囲気に保つ。
【００１８】
次に、時刻Ｔ６になったら、ウェハボート４を炉内から搬出する。ボートエレベータ１１が下降すると同時に熱処理装置の蓋体１２が下降する。ウェハボート４は保温筒１０を介して蓋体１２に固着されているため、蓋体と一緒に下降し、ウェハボート４の下側から炉外へ搬出され、ウェハボート４の上側は最後に搬出される。
【００１９】
搬出時には、一定量のN2ガスを導入して、炉内への異物混入を防止する事を目的とすると同時に表面再結合の抑制を行う事を同時に行っている。表面再結合の抑制としては、導入ガスであるN2ガスをウェハボート４内のウェハに均一に流れるようにする必要がある。しかしながら、ウェハボート位置の違いにより、均一に流す事が困難である事が推測出来る。その結果、ボート位置の違いにより結果として、ライフタイム測定結果に大きな差を生じさせる結果となる。
【００２０】
ここで、ウェハボート４の中の位置の影響をなくす方法として、ウェハボート４を搬出する際に強制排気管８より強制的に排気を行うことが必要である。強制排気により、ウェハボート４内のウェハに均一な流れのN2ガスがウェハ表面に導入されることから、ウェハ本体の表面再結合とバルクの再結合とを区別することが可能となる。図３では時刻Ｔ６にて強制排気を開始しているが、ウェハボート４と同時である必要は無く、炉内温度が降温してからウェハボートを搬出開始するまでの間であればいつでも強制排気を開始して良い。そして、強制排気はウェハボート４が炉外に搬出されるまで継続する。
【００２１】
図４は、強制排気管の排気風量とライフタイムの相関関係を示している。この図から、排気風量を75Paと大きくした場合には、ライフタイムが向上する結果となっている事が確認出来る。
【００２２】
本実施例の方法によるライフタイム測定前処理を行った場合において、本来のウェハバルクの金属汚染なのか、単にウェハ表面再結合の影響によるものなのか簡単に区別する事が可能となり、安定したライフタイム測定結果を得る事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例を示す縦型酸化処理装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す縦型酸化処理装置の外観図である。
【図３】本発明の一実施例を示すレシピシーケンスである。
【図４】強制排気の風量とライフタイムとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ヒータ
２  均熱管
３  反応管
４  ウェハボート
５  ウェハ
６  ヒータ
７  強制排気管接続口
８  強制排気管
９  ガス排気管
１０  保温筒
１１  ボートエレベータ
１２  蓋体
１３  ガス導入管
１４  炉体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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