JP2002164286A - シリコン単結晶基板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶基板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法Info
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- JP2002164286A JP2002164286A JP2000359843A JP2000359843A JP2002164286A JP 2002164286 A JP2002164286 A JP 2002164286A JP 2000359843 A JP2000359843 A JP 2000359843A JP 2000359843 A JP2000359843 A JP 2000359843A JP 2002164286 A JP2002164286 A JP 2002164286A
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- vapor phase
- phase growth
- wafer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反応炉内に持ち込まれる水分量を低減するこ
とができるシリコン単結晶基板およびシリコンエピタキ
シャルウェーハの製造方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は、少なくとも1000℃〜1100
℃の温度領域における水分の発生を抑制することを目的
とする。 【解決手段】 主裏面にCVD酸化膜を有するシリコン
単結晶基板であり、800℃以上900℃未満の温度条
件の熱処理を施すことにより、前記温度条件で脱離する
水分濃度が0.1ppm以下にされている。主裏面にC
VD酸化膜が形成されたシリコン単結晶基板に対し80
0℃以上900℃未満の温度条件の熱処理を施すことに
より、前記温度条件でシリコン単結晶基板から脱離する
水分濃度を0.1ppm以下にする熱処理工程を行う。
次いで、シリコン単結晶基板の主表面上に気相成長によ
りシリコンエピタキシャル層を形成する気相成長工程を
行う。
とができるシリコン単結晶基板およびシリコンエピタキ
シャルウェーハの製造方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は、少なくとも1000℃〜1100
℃の温度領域における水分の発生を抑制することを目的
とする。 【解決手段】 主裏面にCVD酸化膜を有するシリコン
単結晶基板であり、800℃以上900℃未満の温度条
件の熱処理を施すことにより、前記温度条件で脱離する
水分濃度が0.1ppm以下にされている。主裏面にC
VD酸化膜が形成されたシリコン単結晶基板に対し80
0℃以上900℃未満の温度条件の熱処理を施すことに
より、前記温度条件でシリコン単結晶基板から脱離する
水分濃度を0.1ppm以下にする熱処理工程を行う。
次いで、シリコン単結晶基板の主表面上に気相成長によ
りシリコンエピタキシャル層を形成する気相成長工程を
行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶基
板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に
関する。
板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンエピタキシャルウェーハ(以
下、単にエピタキシャルウェーハという。)は、シリコ
ン単結晶基板(以下、単に基板という。)の主表面上に
シリコンエピタキシャル層(以下、単にエピタキシャル
層という。)を水素雰囲気中で気相成長する(気相成長
工程)ことにより製造することができる。エピタキシャ
ルウェーハの製造に用いられる基板は、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
より製造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
イシング後のウェーハは、縁部に面取りが施された(面
取り工程)後、両面がラップ研磨され(ラッピング工
程)、さらにケミカルエッチング処理が施される(エッ
チング工程)。エッチング工程終了後のウェーハ(以
下、ケミカルエッチウェーハという。)は、さらに、メ
カノケミカルポリッシングにより鏡面研磨(以下、鏡面
研磨後のウェーハを鏡面ウェーハという。)がなされた
(鏡面研磨工程)後、最終洗浄が施される。
下、単にエピタキシャルウェーハという。)は、シリコ
ン単結晶基板(以下、単に基板という。)の主表面上に
シリコンエピタキシャル層(以下、単にエピタキシャル
層という。)を水素雰囲気中で気相成長する(気相成長
工程)ことにより製造することができる。エピタキシャ
ルウェーハの製造に用いられる基板は、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
より製造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
イシング後のウェーハは、縁部に面取りが施された(面
取り工程)後、両面がラップ研磨され(ラッピング工
程)、さらにケミカルエッチング処理が施される(エッ
チング工程)。エッチング工程終了後のウェーハ(以
下、ケミカルエッチウェーハという。)は、さらに、メ
カノケミカルポリッシングにより鏡面研磨(以下、鏡面
研磨後のウェーハを鏡面ウェーハという。)がなされた
(鏡面研磨工程)後、最終洗浄が施される。
【0003】低抵抗率基板の主表面上に高抵抗率のエピ
タキシャル層を気相成長する場合には、基板に予め添加
されている不純物(ドーパント)が基板の側面および主
裏面から成長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
ング現象を低減させるために、ケミカルエッチウェーハ
の主裏面に化学的気相成長(CVD)法等により酸化膜
(以下、CVD酸化膜という。)を形成する(特開平2
−197128号公報)。
タキシャル層を気相成長する場合には、基板に予め添加
されている不純物(ドーパント)が基板の側面および主
裏面から成長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
ング現象を低減させるために、ケミカルエッチウェーハ
の主裏面に化学的気相成長(CVD)法等により酸化膜
(以下、CVD酸化膜という。)を形成する(特開平2
−197128号公報)。
【0004】ケミカルエッチウェーハの主裏面にCVD
酸化膜を形成するには、キャリアガスとして窒素などの
不活性ガスを用い、これに0.05容量%〜0.15容
量%のモノシラン(SiH4)と、0.5容量%〜1.
5容量%の酸素とを混合した窒素ガス雰囲気中で、ケミ
カルエッチウェーハを350℃〜450℃の温度範囲で
加熱する。すると、OH基を3重量%以上含むCVD酸
化膜が形成される。
酸化膜を形成するには、キャリアガスとして窒素などの
不活性ガスを用い、これに0.05容量%〜0.15容
量%のモノシラン(SiH4)と、0.5容量%〜1.
5容量%の酸素とを混合した窒素ガス雰囲気中で、ケミ
カルエッチウェーハを350℃〜450℃の温度範囲で
加熱する。すると、OH基を3重量%以上含むCVD酸
化膜が形成される。
【0005】しかし、このCVD酸化膜は膜質がポーラ
スであり、その酸化膜中に水分が吸着されているため、
エピタキシャル層を気相成長すると、CVD酸化膜から
脱離した水分の影響でエピタキシャル層を形成する基板
の表面に微少な酸化膜が形成され、エピタキシャルウェ
ーハの表面状態を悪化させることがある。そこで、CV
D酸化膜を形成した後、熱処理を施して前記CVD酸化
膜を改質することが提案されている(特開2000−2
86268号公報。以下、先願という。)。
スであり、その酸化膜中に水分が吸着されているため、
エピタキシャル層を気相成長すると、CVD酸化膜から
脱離した水分の影響でエピタキシャル層を形成する基板
の表面に微少な酸化膜が形成され、エピタキシャルウェ
ーハの表面状態を悪化させることがある。そこで、CV
D酸化膜を形成した後、熱処理を施して前記CVD酸化
膜を改質することが提案されている(特開2000−2
86268号公報。以下、先願という。)。
【0006】前記先願記載の発明において、CVD酸化
膜の熱処理方法としては、例えば一般的なチューブ炉や
ランプアニール炉を用いて、雰囲気としては酸素雰囲
気、酸素含有雰囲気、窒素雰囲気あるいは酸素と窒素と
の混合ガス雰囲気が採用でき、熱処理温度としては、6
50℃から1200℃の範囲が必要で、好ましくは70
0℃から1000℃である。また、熱処理温度は高いほ
ど短時間処理でき、保持時間は30分から180分とし
ている。
膜の熱処理方法としては、例えば一般的なチューブ炉や
ランプアニール炉を用いて、雰囲気としては酸素雰囲
気、酸素含有雰囲気、窒素雰囲気あるいは酸素と窒素と
の混合ガス雰囲気が採用でき、熱処理温度としては、6
50℃から1200℃の範囲が必要で、好ましくは70
0℃から1000℃である。また、熱処理温度は高いほ
ど短時間処理でき、保持時間は30分から180分とし
ている。
【0007】エピタキシャル層の気相成長に用いられる
気相成長装置としては、縦型(パンケーキ型)、バレル
型(シリンダー型)、枚葉型等が従来より用いられてい
る。中でも枚葉型の気相成長装置は、直径200mm以
上のエピタキシャルウェーハの製造に通常用いられる。
枚葉型の気相成長装置の一例を図1に示す。
気相成長装置としては、縦型(パンケーキ型)、バレル
型(シリンダー型)、枚葉型等が従来より用いられてい
る。中でも枚葉型の気相成長装置は、直径200mm以
上のエピタキシャルウェーハの製造に通常用いられる。
枚葉型の気相成長装置の一例を図1に示す。
【0008】図1に示す枚葉型の気相成長装置10は、
エピタキシャル層の気相成長を行う反応炉1a,1b
と、鏡面ウェーハ55を装置10内に投入するためのロ
ードロック室6aと、製造されたエピタキシャルウェー
ハ57を装置10外に搬出するためのロードロック室6
bと、ウェーハをロードロック室6a,6bと反応炉1
a,1bとの間で搬送するハンドラ4が備え付けられた
ウェーハ搬送室3(以下、単に搬送室3という。)と、
上記各室を仕切るしきり壁をなすゲートバルブ5a,5
b,5c,5dとを有する。これらゲートバルブ5a〜
5dのいずれかが開くと、上記各室(反応炉1a,1
b、ロードロック室6a,6b、およびウェーハ搬送室
3)のうち対応する2室が連通される(従って、これら
2室の間で雰囲気ガスの移動が生じる状態となる)一方
で、ゲートバルブ5a〜5dのいずれかが閉じると、再
び、対応する2室が互いに仕切られた状態となる。
エピタキシャル層の気相成長を行う反応炉1a,1b
と、鏡面ウェーハ55を装置10内に投入するためのロ
ードロック室6aと、製造されたエピタキシャルウェー
ハ57を装置10外に搬出するためのロードロック室6
bと、ウェーハをロードロック室6a,6bと反応炉1
a,1bとの間で搬送するハンドラ4が備え付けられた
ウェーハ搬送室3(以下、単に搬送室3という。)と、
上記各室を仕切るしきり壁をなすゲートバルブ5a,5
b,5c,5dとを有する。これらゲートバルブ5a〜
5dのいずれかが開くと、上記各室(反応炉1a,1
b、ロードロック室6a,6b、およびウェーハ搬送室
3)のうち対応する2室が連通される(従って、これら
2室の間で雰囲気ガスの移動が生じる状態となる)一方
で、ゲートバルブ5a〜5dのいずれかが閉じると、再
び、対応する2室が互いに仕切られた状態となる。
【0009】ロードロック室6aには、例えば直径20
0mmの鏡面ウェーハ25枚が入ったカセットを1セッ
ト収納することができるようになっており、該カセット
を装置10外から該ロードロック室6a内に投入あるい
は搬出するための扉が設けられている。ロードロック室
6aは、ガス供給管16aから導入される窒素パージガ
スにより、通常窒素雰囲気に保たれる。ただし、前記カ
セットに入れた鏡面ウェーハ55を装置10外から投入
する際には、装置10外の雰囲気ガス(通常はクリーン
ルームの空気)がロードロック室6a内に流入する。鏡
面ウェーハ55の投入後、ロードロック室6a内の雰囲
気ガスは、窒素パージガスにより排気管16bへ押し出
し排気され、次第に窒素置換される。また、ロードロッ
ク室6bは、ロードロック室6aと同様の構成であり、
ロードロック室6aと同様に、ガス供給管17aから導
入される窒素パージガスにより、通常窒素雰囲気に保た
れる。また、ロードロック室6b内の雰囲気ガスは、排
気管17bへ押し出し排気される。
0mmの鏡面ウェーハ25枚が入ったカセットを1セッ
ト収納することができるようになっており、該カセット
を装置10外から該ロードロック室6a内に投入あるい
は搬出するための扉が設けられている。ロードロック室
6aは、ガス供給管16aから導入される窒素パージガ
スにより、通常窒素雰囲気に保たれる。ただし、前記カ
セットに入れた鏡面ウェーハ55を装置10外から投入
する際には、装置10外の雰囲気ガス(通常はクリーン
ルームの空気)がロードロック室6a内に流入する。鏡
面ウェーハ55の投入後、ロードロック室6a内の雰囲
気ガスは、窒素パージガスにより排気管16bへ押し出
し排気され、次第に窒素置換される。また、ロードロッ
ク室6bは、ロードロック室6aと同様の構成であり、
ロードロック室6aと同様に、ガス供給管17aから導
入される窒素パージガスにより、通常窒素雰囲気に保た
れる。また、ロードロック室6b内の雰囲気ガスは、排
気管17bへ押し出し排気される。
【0010】搬送室3内も、ロードロック室6a,6b
と同様に、通常窒素雰囲気に保たれる。ただし、ゲート
バルブ5a,5b,5c,5dのいずれかが開く際に
は、ロードロック室6a,6bまたは反応炉1a,1b
の雰囲気ガスの一部が搬送室3内に流入し、全ゲートバ
ルブ5a〜5dを閉じた後は窒素パージガスにより次第
に窒素置換される。搬送室3内のハンドラ4は、ロード
ロック室6a内に載置したカセットから鏡面ウェーハ5
5を1枚ずつ抜き取って搬送室3内に搬送する作業をゲ
ートバルブ5cを介して行う機能と、この搬送した鏡面
ウェーハ55をゲートバルブ5aあるいは5bを介して
反応炉1aあるいは1bへ搬送する機能と、反応炉1a
あるいは1bにて気相成長を終えたエピタキシャルウェ
ーハ57をゲートバルブ5aあるいは5bを介して搬送
室3内に搬送する機能と、エピタキシャルウェーハ57
をゲートバルブ5dを介してロードロック室6bに搬送
する機能とを有するものである。
と同様に、通常窒素雰囲気に保たれる。ただし、ゲート
バルブ5a,5b,5c,5dのいずれかが開く際に
は、ロードロック室6a,6bまたは反応炉1a,1b
の雰囲気ガスの一部が搬送室3内に流入し、全ゲートバ
ルブ5a〜5dを閉じた後は窒素パージガスにより次第
に窒素置換される。搬送室3内のハンドラ4は、ロード
ロック室6a内に載置したカセットから鏡面ウェーハ5
5を1枚ずつ抜き取って搬送室3内に搬送する作業をゲ
ートバルブ5cを介して行う機能と、この搬送した鏡面
ウェーハ55をゲートバルブ5aあるいは5bを介して
反応炉1aあるいは1bへ搬送する機能と、反応炉1a
あるいは1bにて気相成長を終えたエピタキシャルウェ
ーハ57をゲートバルブ5aあるいは5bを介して搬送
室3内に搬送する機能と、エピタキシャルウェーハ57
をゲートバルブ5dを介してロードロック室6bに搬送
する機能とを有するものである。
【0011】反応炉1a,1bは、ガス供給配管11
a,11bから導入される水素ガスにより常に水素雰囲
気に保たれているが、気相成長工程を行うためには、適
時塩化水素(HCl)等のエッチングガス、トリクロロ
シラン(SiHCl3)等のシリコン原料ガス、ジボラ
ン(B2H6)やホスフィン(PH3)等のドーパントガ
スが水素と混合されてプロセスガスとしてガス供給配管
11a,11bから供給される。ただし、ゲートバルブ
5a,5bが開く際には、搬送室3の雰囲気ガスの一部
が反応炉1a,1bに流入する。そして、ゲートバルブ
5a,5bを閉じた後は、水素ガスにより次第に水素置
換される。なお、反応炉1a,1bに供給されたプロセ
スガスは、排気管12a,12bを通して図示しないガ
ススクラバに送られ、ここで排気ガスからHClガス、
シリコン原料ガス、ドーパントガスなどを完全に除去し
た後、水素ガスのみが大気中に放出される。
a,11bから導入される水素ガスにより常に水素雰囲
気に保たれているが、気相成長工程を行うためには、適
時塩化水素(HCl)等のエッチングガス、トリクロロ
シラン(SiHCl3)等のシリコン原料ガス、ジボラ
ン(B2H6)やホスフィン(PH3)等のドーパントガ
スが水素と混合されてプロセスガスとしてガス供給配管
11a,11bから供給される。ただし、ゲートバルブ
5a,5bが開く際には、搬送室3の雰囲気ガスの一部
が反応炉1a,1bに流入する。そして、ゲートバルブ
5a,5bを閉じた後は、水素ガスにより次第に水素置
換される。なお、反応炉1a,1bに供給されたプロセ
スガスは、排気管12a,12bを通して図示しないガ
ススクラバに送られ、ここで排気ガスからHClガス、
シリコン原料ガス、ドーパントガスなどを完全に除去し
た後、水素ガスのみが大気中に放出される。
【0012】気相成長の際、反応炉1a,1bに鏡面ウ
ェーハ55を搬入するためには、先ず、ロードロック室
6aの扉を開き、該ロードロック室6a内にカセットを
搬入し、ロードロック室6aの扉を閉じる。次いで、ゲ
ートバルブ5cを開いてハンドラ4により1枚の鏡面ウ
ェーハ55を搬送室3に搬入し、ゲートバルブ5cを閉
じる。次いで、ゲートバルブ5a又は5bを開いてハン
ドラ4により反応炉1a又は1bのサセプタ上に鏡面ウ
ェーハ55を載置し、ハンドラ4が搬送室3内に復帰し
た後にゲートバルブ5a又は5bを閉じる。図12の
(b)は、気相成長時の反応炉1a,1b内の温度サイ
クルを示す。反応炉1a,1b内は、例えば、常時80
0℃以上に設定されている。反応炉1a,1b内へ鏡面
ウェーハ55を搬入(t11)後、該鏡面ウェーハ55
の表面に形成されている自然酸化膜を除去するために、
例えば1150℃に昇温し(t12)、所望の時間(t
13)まで該温度に保持する。その後、エピタキシャル
層の成長温度(例えば、1130℃)まで降温し(t1
4)、成長が終了する(t15)まで該温度に保持す
る。気相成長の終了後は、800℃まで降温する(t1
6)。気相成長後のエピタキシャルウェーハ57を気相
成長装置10から搬出するには、先ず、ゲートバルブ5
a又は5bを開いて反応炉1a又は1bからハンドラ4
によりエピタキシャルウェーハ57を搬送室3まで搬出
し、ゲートバルブ5a又は5bを閉じる。次いで、ゲー
トバルブ5dを開いて搬送室3からハンドラ4によりエ
ピタキシャルウェーハ57をロードロック室6b内のカ
セットに移載し、ハンドラ4が搬送室3内に復帰した後
にゲートバルブ5dを閉じる。次いで、ロードロック室
6bの扉を開き、該ロードロック室6bからカセットを
搬出する。このように、ロードロック室6aに搬入され
たカセット内の鏡面ウェーハ55に対し、気相成長が順
次行われ、この結果、ロードロック室6bのカセット内
には、気相成長後のエピタキシャルウェーハ57が1枚
ずつ配される。また、1カセットの鏡面ウェーハへの気
相成長を全て終えると、次のカセットの鏡面ウェーハへ
の気相成長に移行する。
ェーハ55を搬入するためには、先ず、ロードロック室
6aの扉を開き、該ロードロック室6a内にカセットを
搬入し、ロードロック室6aの扉を閉じる。次いで、ゲ
ートバルブ5cを開いてハンドラ4により1枚の鏡面ウ
ェーハ55を搬送室3に搬入し、ゲートバルブ5cを閉
じる。次いで、ゲートバルブ5a又は5bを開いてハン
ドラ4により反応炉1a又は1bのサセプタ上に鏡面ウ
ェーハ55を載置し、ハンドラ4が搬送室3内に復帰し
た後にゲートバルブ5a又は5bを閉じる。図12の
(b)は、気相成長時の反応炉1a,1b内の温度サイ
クルを示す。反応炉1a,1b内は、例えば、常時80
0℃以上に設定されている。反応炉1a,1b内へ鏡面
ウェーハ55を搬入(t11)後、該鏡面ウェーハ55
の表面に形成されている自然酸化膜を除去するために、
例えば1150℃に昇温し(t12)、所望の時間(t
13)まで該温度に保持する。その後、エピタキシャル
層の成長温度(例えば、1130℃)まで降温し(t1
4)、成長が終了する(t15)まで該温度に保持す
る。気相成長の終了後は、800℃まで降温する(t1
6)。気相成長後のエピタキシャルウェーハ57を気相
成長装置10から搬出するには、先ず、ゲートバルブ5
a又は5bを開いて反応炉1a又は1bからハンドラ4
によりエピタキシャルウェーハ57を搬送室3まで搬出
し、ゲートバルブ5a又は5bを閉じる。次いで、ゲー
トバルブ5dを開いて搬送室3からハンドラ4によりエ
ピタキシャルウェーハ57をロードロック室6b内のカ
セットに移載し、ハンドラ4が搬送室3内に復帰した後
にゲートバルブ5dを閉じる。次いで、ロードロック室
6bの扉を開き、該ロードロック室6bからカセットを
搬出する。このように、ロードロック室6aに搬入され
たカセット内の鏡面ウェーハ55に対し、気相成長が順
次行われ、この結果、ロードロック室6bのカセット内
には、気相成長後のエピタキシャルウェーハ57が1枚
ずつ配される。また、1カセットの鏡面ウェーハへの気
相成長を全て終えると、次のカセットの鏡面ウェーハへ
の気相成長に移行する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】気相成長工程におい
て、上記のように、CVD酸化膜から脱離した水分の影
響でエピタキシャル層を形成する基板の表面に微少な酸
化膜が形成されることにより、エピタキシャルウェーハ
の表面状態を悪化させることがある(面荒れの原因とな
ることがある)。また、気相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、エピタキシャルウ
ェーハに対して金属汚染や結晶欠陥を引き起こす原因と
なったりする。このうち、金属汚染は、水分の存在下H
Clガスやシリコン原料ガスにより反応炉、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
からの金属がウェ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
ることに起因する。
て、上記のように、CVD酸化膜から脱離した水分の影
響でエピタキシャル層を形成する基板の表面に微少な酸
化膜が形成されることにより、エピタキシャルウェーハ
の表面状態を悪化させることがある(面荒れの原因とな
ることがある)。また、気相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、エピタキシャルウ
ェーハに対して金属汚染や結晶欠陥を引き起こす原因と
なったりする。このうち、金属汚染は、水分の存在下H
Clガスやシリコン原料ガスにより反応炉、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
からの金属がウェ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
ることに起因する。
【0014】クリーンルーム内の空気中に含まれる水分
は、ロードロック室6a,6bの扉を開けた際に、クリ
ーンルームの雰囲気ガスとともにロードロック室6a,
6bに持ち込まれて該ロードロック室6a,6bの内壁
に付着する。この水分は、その後、ゲートバルブ5c,
5dを開けた際にはロードロック室6a,6bの雰囲気
ガスとともに搬送室3に持ち込まれ、同様に、ゲートバ
ルブ5a,5bを開けた際には搬送室3の雰囲気ガスと
ともに反応炉1a,1b内に持ち込まれる。そのため、
図10に示すように、ロードロック室6a,6bの扉を
開けた直後に成長したエピタキシャル層の面荒れの程度
(ヘイズレベル)は大きく、その後に反応炉1a,1b
内に持ち込まれる水分の量が減少するにつれて、面荒れ
も改善していく。ここで、図10は、面荒れの発生した
エピタキシャル層に光を当てることにより観察されるヘ
イズのレベルをエピタキシャルウェーハ毎に示す図であ
り、この図10に示すウェーハ番号は、1カセット内の
各ウェーハに対し、気相成長が行われた順に付された番
号である。
は、ロードロック室6a,6bの扉を開けた際に、クリ
ーンルームの雰囲気ガスとともにロードロック室6a,
6bに持ち込まれて該ロードロック室6a,6bの内壁
に付着する。この水分は、その後、ゲートバルブ5c,
5dを開けた際にはロードロック室6a,6bの雰囲気
ガスとともに搬送室3に持ち込まれ、同様に、ゲートバ
ルブ5a,5bを開けた際には搬送室3の雰囲気ガスと
ともに反応炉1a,1b内に持ち込まれる。そのため、
図10に示すように、ロードロック室6a,6bの扉を
開けた直後に成長したエピタキシャル層の面荒れの程度
(ヘイズレベル)は大きく、その後に反応炉1a,1b
内に持ち込まれる水分の量が減少するにつれて、面荒れ
も改善していく。ここで、図10は、面荒れの発生した
エピタキシャル層に光を当てることにより観察されるヘ
イズのレベルをエピタキシャルウェーハ毎に示す図であ
り、この図10に示すウェーハ番号は、1カセット内の
各ウェーハに対し、気相成長が行われた順に付された番
号である。
【0015】図10から分かるように、ウェーハの搬送
のためにゲートバルブ5a〜5dを開くことにより、ク
リーンルーム内の空気中の水分が反応室1a,1b内に
持ち込まれてエピタキシャル層の面荒れを引き起こして
いる。そこで、ロードロック室6a,6b内を数Tor
rに減圧することによりロードロック室6a,6b内の
水分量を減少させた後に該ロードロック室6a,6b内
を窒素置換し、その後にゲートバルブ5c,5dを開け
ることで、クリーンルームから反応炉1a,1b内に持
ち込まれる水分量を低減する試みが行われている。
のためにゲートバルブ5a〜5dを開くことにより、ク
リーンルーム内の空気中の水分が反応室1a,1b内に
持ち込まれてエピタキシャル層の面荒れを引き起こして
いる。そこで、ロードロック室6a,6b内を数Tor
rに減圧することによりロードロック室6a,6b内の
水分量を減少させた後に該ロードロック室6a,6b内
を窒素置換し、その後にゲートバルブ5c,5dを開け
ることで、クリーンルームから反応炉1a,1b内に持
ち込まれる水分量を低減する試みが行われている。
【0016】しかしながら、ロードロック室6a,6b
内の水分を十分に減少させた後にもかかわらず、排気管
12aあるいは12b内を流れる排気ガス中の水分濃度
を測定すると、10ppm程度の濃度がしばしば観察さ
れる。その水分は、例えばエピタキシャル層成長前の昇
温中にも観察され、エピタキシャル層の表面に面荒れが
形成されやすい1000℃〜1100℃の温度領域にお
いてもなお消失しない。すなわち、上記のように、ロー
ドロック室6a,6b内を減圧後、窒素置換するだけで
は、エピタキシャル層の面荒れを十分に低減できないと
いう問題があった。
内の水分を十分に減少させた後にもかかわらず、排気管
12aあるいは12b内を流れる排気ガス中の水分濃度
を測定すると、10ppm程度の濃度がしばしば観察さ
れる。その水分は、例えばエピタキシャル層成長前の昇
温中にも観察され、エピタキシャル層の表面に面荒れが
形成されやすい1000℃〜1100℃の温度領域にお
いてもなお消失しない。すなわち、上記のように、ロー
ドロック室6a,6b内を減圧後、窒素置換するだけで
は、エピタキシャル層の面荒れを十分に低減できないと
いう問題があった。
【0017】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、反応炉内に持ち込まれる水分量を低減
することができるシリコン単結晶基板およびシリコンエ
ピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的
とする。また、本発明は、少なくとも1000℃〜11
00℃の温度領域における水分の発生を低減することが
できるシリコン単結晶基板およびシリコンエピタキシャ
ルウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
れたものであり、反応炉内に持ち込まれる水分量を低減
することができるシリコン単結晶基板およびシリコンエ
ピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的
とする。また、本発明は、少なくとも1000℃〜11
00℃の温度領域における水分の発生を低減することが
できるシリコン単結晶基板およびシリコンエピタキシャ
ルウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、反応炉内
に持ち込まれる水分の原因として、プロセスガス、ロー
ドロック室内あるいは搬送室内の水分、反応炉自体の水
分、エピタキシャルウェーハの製造に使用される鏡面ウ
ェーハに付着している水分についてそれぞれ検討した。
に持ち込まれる水分の原因として、プロセスガス、ロー
ドロック室内あるいは搬送室内の水分、反応炉自体の水
分、エピタキシャルウェーハの製造に使用される鏡面ウ
ェーハに付着している水分についてそれぞれ検討した。
【0019】まず、プロセスガスとして、ロードロック
室6a,6b及び搬送室3の雰囲気を形成する窒素と、
反応炉1a,1bの雰囲気を形成する水素とについて、
ガス供給配管11a,11b、16a、17a中に含ま
れる水分の濃度を、それぞれの露点から求めた。その結
果、窒素ならびに水素中の水分濃度はいずれも0.01
ppm以下であり、問題の無いレベルであった。
室6a,6b及び搬送室3の雰囲気を形成する窒素と、
反応炉1a,1bの雰囲気を形成する水素とについて、
ガス供給配管11a,11b、16a、17a中に含ま
れる水分の濃度を、それぞれの露点から求めた。その結
果、窒素ならびに水素中の水分濃度はいずれも0.01
ppm以下であり、問題の無いレベルであった。
【0020】次に、ロードロック室6aならびに搬送室
3の雰囲気中の水分濃度を、それぞれの露点から求め
た。図2は、ロードロック室6aの扉を開けて室温25
℃、湿度46%のクリーンルーム雰囲気にロードロック
室6a内を10分間晒してからロードロック室6aの扉
を閉じた後に、ロードロック室6a内の水分濃度が時間
経過とともに減少する様子を示す。水分濃度の測定中
は、ロードロック室6a内に15リットル/分の乾燥窒
素を供給した。図2に示すように、外気開放した直後に
約10000ppmまで上昇した水分濃度は、10時間
後に約2ppmとなり、22時間後には1ppm以下に
まで低下した。なお、ロードロック室6a内における数
ppmレベルの水分は、実質的に問題が無いことがわか
っている。
3の雰囲気中の水分濃度を、それぞれの露点から求め
た。図2は、ロードロック室6aの扉を開けて室温25
℃、湿度46%のクリーンルーム雰囲気にロードロック
室6a内を10分間晒してからロードロック室6aの扉
を閉じた後に、ロードロック室6a内の水分濃度が時間
経過とともに減少する様子を示す。水分濃度の測定中
は、ロードロック室6a内に15リットル/分の乾燥窒
素を供給した。図2に示すように、外気開放した直後に
約10000ppmまで上昇した水分濃度は、10時間
後に約2ppmとなり、22時間後には1ppm以下に
まで低下した。なお、ロードロック室6a内における数
ppmレベルの水分は、実質的に問題が無いことがわか
っている。
【0021】図3は、ロードロック室6aから搬送室3
に持ち込まれる水分量を示す。A点、B点、C点は、前
記クリーンルーム雰囲気にロードロック室6a内を10
分間晒してからロードロック室6aの扉を閉じた後に、
該ロードロック室6a内を乾燥窒素でそれぞれ17時
間、5分間、25分間パージした後にゲートバルブ5c
を開けたときの水分濃度を示す。それぞれの時点での水
分濃度は、B点が約40ppm、C点が約6ppm、A
点が約2.5ppmであり、ロードロック室6aから搬
送室3に持ち込まれる水分量は、ロードロック室6aの
パージ時間が長い程減少することが分かる。
に持ち込まれる水分量を示す。A点、B点、C点は、前
記クリーンルーム雰囲気にロードロック室6a内を10
分間晒してからロードロック室6aの扉を閉じた後に、
該ロードロック室6a内を乾燥窒素でそれぞれ17時
間、5分間、25分間パージした後にゲートバルブ5c
を開けたときの水分濃度を示す。それぞれの時点での水
分濃度は、B点が約40ppm、C点が約6ppm、A
点が約2.5ppmであり、ロードロック室6aから搬
送室3に持ち込まれる水分量は、ロードロック室6aの
パージ時間が長い程減少することが分かる。
【0022】図4は、ロードロック室6aから搬送室3
を介して反応炉1aに持ち込まれる水分量を示す。な
お、この測定の際、鏡面ウェーハ55の搬送は行わなか
った。また、気相成長のためのシリコン原料ガスもドー
パントガスも供給せず、反応炉1a内の温度のみを制御
した。反応炉1a内の水分濃度は、排気管12aに設置
した半導体レーザ分光分析装置にて測定した。半導体レ
ーザ分光分析装置による水分濃度の測定方法とは、波長
範囲1370nmから1389nmのレーザ光を被測定
ガスに照射し、その吸収によって水分濃度を測定する周
波数変調吸収分光法である。反応炉1a内の水分濃度と
排気管12aの水分濃度とは実質的に等しいので、排気
管12aでの測定結果を反応炉1a内の水分濃度として
以下に説明する。
を介して反応炉1aに持ち込まれる水分量を示す。な
お、この測定の際、鏡面ウェーハ55の搬送は行わなか
った。また、気相成長のためのシリコン原料ガスもドー
パントガスも供給せず、反応炉1a内の温度のみを制御
した。反応炉1a内の水分濃度は、排気管12aに設置
した半導体レーザ分光分析装置にて測定した。半導体レ
ーザ分光分析装置による水分濃度の測定方法とは、波長
範囲1370nmから1389nmのレーザ光を被測定
ガスに照射し、その吸収によって水分濃度を測定する周
波数変調吸収分光法である。反応炉1a内の水分濃度と
排気管12aの水分濃度とは実質的に等しいので、排気
管12aでの測定結果を反応炉1a内の水分濃度として
以下に説明する。
【0023】図4(a)は、反応炉1a内における水分
濃度の変化状況を示す。図4(b)は、反応炉1a内の
温度を示す。図4(c)は、気相成長装置10の操業状
態を示す。以下に、図4(c)に示す気相成長装置10
の操業状態を図1を参照しながら簡単に説明する。ただ
し、簡単のため、反応炉1aのみを使用するものとして
説明する。なお、図4の(c)において、縦軸の「1」
は、それぞれの作業(エッチ・コート、気相成長、ゲー
トバルブ5aの開動作、ロードロック室6aの扉の開動
作の何れか)が行われている状態を示し、「0」は、そ
れぞれの作業が行われていない状態を示す。
濃度の変化状況を示す。図4(b)は、反応炉1a内の
温度を示す。図4(c)は、気相成長装置10の操業状
態を示す。以下に、図4(c)に示す気相成長装置10
の操業状態を図1を参照しながら簡単に説明する。ただ
し、簡単のため、反応炉1aのみを使用するものとして
説明する。なお、図4の(c)において、縦軸の「1」
は、それぞれの作業(エッチ・コート、気相成長、ゲー
トバルブ5aの開動作、ロードロック室6aの扉の開動
作の何れか)が行われている状態を示し、「0」は、そ
れぞれの作業が行われていない状態を示す。
【0024】まず、ロードロック室6aの扉を開閉す
る。次に、反応炉1a内にHClガスを供給して該反応
炉1a内をエッチングし、さらにシリコン原料ガスを供
給して反応炉内に配置されたサセプタをシリコンでコー
ティングする。続いて、ゲートバルブ5aを開閉する。
この時、通常は鏡面ウェーハ55が反応炉1a内に搬入
されて気相成長が行われるが、鏡面ウェーハ55は搬入
しない。また、シリコン原料ガスも供給しない。気相成
長用の昇降温が終了後、ゲートバルブ5aを再び開閉す
る。この時、通常は鏡面ウェーハが反応炉1aから搬出
される。そして、反応炉1a内のエッチングからゲート
バルブ5aを2度開閉するまでの操作を6回繰り返した
後に、ロードロック室6bの扉を開閉する。
る。次に、反応炉1a内にHClガスを供給して該反応
炉1a内をエッチングし、さらにシリコン原料ガスを供
給して反応炉内に配置されたサセプタをシリコンでコー
ティングする。続いて、ゲートバルブ5aを開閉する。
この時、通常は鏡面ウェーハ55が反応炉1a内に搬入
されて気相成長が行われるが、鏡面ウェーハ55は搬入
しない。また、シリコン原料ガスも供給しない。気相成
長用の昇降温が終了後、ゲートバルブ5aを再び開閉す
る。この時、通常は鏡面ウェーハが反応炉1aから搬出
される。そして、反応炉1a内のエッチングからゲート
バルブ5aを2度開閉するまでの操作を6回繰り返した
後に、ロードロック室6bの扉を開閉する。
【0025】図4(a)から明らかなように、ゲートバ
ルブ5aが開閉してロードロック室6aの水分が搬送室
3を介して反応炉1aに持ち込まれる度に、反応炉1a
内の水分濃度は上昇する。ただし、その上昇の程度は、
ロードロック室6aの扉が開閉した当初に10ppm程
度の水分濃度であったものが、徐々に減少し、次にロー
ドロック室6bの扉を開閉する直前には1ppm以下に
まで下がっている。
ルブ5aが開閉してロードロック室6aの水分が搬送室
3を介して反応炉1aに持ち込まれる度に、反応炉1a
内の水分濃度は上昇する。ただし、その上昇の程度は、
ロードロック室6aの扉が開閉した当初に10ppm程
度の水分濃度であったものが、徐々に減少し、次にロー
ドロック室6bの扉を開閉する直前には1ppm以下に
まで下がっている。
【0026】図5は図4と同様に、ロードロック室6a
から搬送室3を介して反応炉1aに持ち込まれる水分濃
度の変化状況を示す。ただし、図5は、図4の場合とは
異なり、主裏面にCVD酸化膜を形成していない鏡面ウ
ェーハの搬送を行った。この場合も図4と同様に、時間
の経過とともに反応炉1a内の水分濃度は徐々に減少す
る。
から搬送室3を介して反応炉1aに持ち込まれる水分濃
度の変化状況を示す。ただし、図5は、図4の場合とは
異なり、主裏面にCVD酸化膜を形成していない鏡面ウ
ェーハの搬送を行った。この場合も図4と同様に、時間
の経過とともに反応炉1a内の水分濃度は徐々に減少す
る。
【0027】図6は図5と同様に、ロードロック室6a
から搬送室3を介して反応炉1aに持ち込まれる水分濃
度の変化状況を示す。ただし、図6は、図5の場合とは
異なり、主裏面にCVD酸化膜を形成した鏡面ウェーハ
の搬送を行った。この場合は、図4及び図5に示す結果
とは異なり、ピーク値で約10ppmの水分が全般に観
察される。
から搬送室3を介して反応炉1aに持ち込まれる水分濃
度の変化状況を示す。ただし、図6は、図5の場合とは
異なり、主裏面にCVD酸化膜を形成した鏡面ウェーハ
の搬送を行った。この場合は、図4及び図5に示す結果
とは異なり、ピーク値で約10ppmの水分が全般に観
察される。
【0028】図4、図5ならびに図6に示される結果よ
り、CVD酸化膜を形成した鏡面ウェーハから水分が発
生していることが判る。そこで、水分の観察されるタイ
ミングを説明するために、図6に示す複数のエピタキシ
ャル成長工程のうち1工程を拡大して図7に示す。ただ
し、図7においては気相成長時にシリコン原料ガスとド
ーパントガスを供給した。図7に示すように、水分は反
応炉1a内のエッチング中と気相成長中に発生するが、
その他に、鏡面ウェーハの昇温開始直後から1150℃
における熱処理までの間にも発生する。すなわち、CV
D酸化膜を主裏面に形成した鏡面ウェーハを加熱する
と、CVD酸化膜から水分が脱離する。
り、CVD酸化膜を形成した鏡面ウェーハから水分が発
生していることが判る。そこで、水分の観察されるタイ
ミングを説明するために、図6に示す複数のエピタキシ
ャル成長工程のうち1工程を拡大して図7に示す。ただ
し、図7においては気相成長時にシリコン原料ガスとド
ーパントガスを供給した。図7に示すように、水分は反
応炉1a内のエッチング中と気相成長中に発生するが、
その他に、鏡面ウェーハの昇温開始直後から1150℃
における熱処理までの間にも発生する。すなわち、CV
D酸化膜を主裏面に形成した鏡面ウェーハを加熱する
と、CVD酸化膜から水分が脱離する。
【0029】図8に、CVD酸化膜を主裏面に形成した
鏡面ウェーハを水素雰囲気中で昇温する際に発生する水
分濃度を示す。試料として、厚さ500nmのCVD酸
化膜を主裏面に形成した、直径200mm、面方位(1
00)、抵抗率0.01Ω・cm〜0.02Ω・cmの
ボロンをドープした鏡面ウェーハを用いた。図8におい
て、前記鏡面ウェーハの加熱を開始すると、約200℃
〜300℃の間を除き、水素雰囲気中の水分濃度は次第
に増加していく。ところが、加熱温度が約550℃を越
えたところで水分濃度は減少に転じ、800℃近傍で水
分濃度は0.1ppm以下になった。
鏡面ウェーハを水素雰囲気中で昇温する際に発生する水
分濃度を示す。試料として、厚さ500nmのCVD酸
化膜を主裏面に形成した、直径200mm、面方位(1
00)、抵抗率0.01Ω・cm〜0.02Ω・cmの
ボロンをドープした鏡面ウェーハを用いた。図8におい
て、前記鏡面ウェーハの加熱を開始すると、約200℃
〜300℃の間を除き、水素雰囲気中の水分濃度は次第
に増加していく。ところが、加熱温度が約550℃を越
えたところで水分濃度は減少に転じ、800℃近傍で水
分濃度は0.1ppm以下になった。
【0030】図9に、CVD酸化膜を主裏面に形成した
鏡面ウェーハを水素雰囲気中で昇温する際に、各温度領
域で観測される水分濃度を示す。昇温は100℃から開
始し、100℃毎に5分間同じ温度で保持した。試料と
しては、図8と同様のものを用いたが、CVD酸化膜の
厚さは300nmであった。
鏡面ウェーハを水素雰囲気中で昇温する際に、各温度領
域で観測される水分濃度を示す。昇温は100℃から開
始し、100℃毎に5分間同じ温度で保持した。試料と
しては、図8と同様のものを用いたが、CVD酸化膜の
厚さは300nmであった。
【0031】図9に示すように、200℃以上において
100℃間隔で5分間同じ温度に保持すると、観測され
る水分濃度は各々に0.1ppm以下になるので、その
温度においてCVD酸化膜から脱離しうる水分は実質的
に完全に脱離することがわかる。また、900℃以上で
脱離する水分は観察されなかった。これは、800℃の
温度領域で鏡面ウェーハを加熱することにより、該鏡面
ウェーハの主裏面に形成したCVD酸化膜から水分を完
全に脱離させることができることを意味する。即ち、8
00℃の温度領域で鏡面ウェーハを加熱し水分を脱離さ
せると、その後、1000℃〜1100℃の温度領域に
設定しても、鏡面ウェーハのCVD酸化膜から水分が脱
離することがない。
100℃間隔で5分間同じ温度に保持すると、観測され
る水分濃度は各々に0.1ppm以下になるので、その
温度においてCVD酸化膜から脱離しうる水分は実質的
に完全に脱離することがわかる。また、900℃以上で
脱離する水分は観察されなかった。これは、800℃の
温度領域で鏡面ウェーハを加熱することにより、該鏡面
ウェーハの主裏面に形成したCVD酸化膜から水分を完
全に脱離させることができることを意味する。即ち、8
00℃の温度領域で鏡面ウェーハを加熱し水分を脱離さ
せると、その後、1000℃〜1100℃の温度領域に
設定しても、鏡面ウェーハのCVD酸化膜から水分が脱
離することがない。
【0032】以上の検討から明らかなように、反応炉1
aに持ち込まれる主たる水分は、鏡面ウェーハのCVD
酸化膜中に含有され、加熱により該CVD酸化膜から脱
離する含有水分と、反応炉1aへの基板の搬送に伴って
気相成長装置10外から流入する雰囲気ガスに含まれる
雰囲気水分の2種類であることが分かる。従って、これ
ら含有水分及び雰囲気水分を十分に排除した後に、反応
炉1aにて気相成長を行うことにより、エピタキシャル
層の表面に面荒れが形成されることを抑制できる。ま
た、エピタキシャルウェーハに対する金属汚染、結晶欠
陥やパーティクルの発生も抑制できる。
aに持ち込まれる主たる水分は、鏡面ウェーハのCVD
酸化膜中に含有され、加熱により該CVD酸化膜から脱
離する含有水分と、反応炉1aへの基板の搬送に伴って
気相成長装置10外から流入する雰囲気ガスに含まれる
雰囲気水分の2種類であることが分かる。従って、これ
ら含有水分及び雰囲気水分を十分に排除した後に、反応
炉1aにて気相成長を行うことにより、エピタキシャル
層の表面に面荒れが形成されることを抑制できる。ま
た、エピタキシャルウェーハに対する金属汚染、結晶欠
陥やパーティクルの発生も抑制できる。
【0033】そこで、本発明のシリコンエピタキシャル
ウェーハの製造方法は、主裏面にCVD酸化膜が形成さ
れたシリコン単結晶基板に対し800℃以上900℃未
満の温度条件の熱処理を施すことにより、前記温度条件
で前記シリコン単結晶基板から脱離する水分濃度を0.
1ppm以下にする熱処理工程と、前記シリコン単結晶
基板の主表面上に気相成長によりシリコンエピタキシャ
ル層を形成する気相成長工程とをこの順に行うことを特
徴とする。
ウェーハの製造方法は、主裏面にCVD酸化膜が形成さ
れたシリコン単結晶基板に対し800℃以上900℃未
満の温度条件の熱処理を施すことにより、前記温度条件
で前記シリコン単結晶基板から脱離する水分濃度を0.
1ppm以下にする熱処理工程と、前記シリコン単結晶
基板の主表面上に気相成長によりシリコンエピタキシャ
ル層を形成する気相成長工程とをこの順に行うことを特
徴とする。
【0034】また、好ましくは、気相成長装置が備える
ロードロック室内を減圧することにより、前記気相成長
装置外から持ち込まれる水分をロードロック室内で十分
に低減し、反応炉内に持ち込まないようにする。
ロードロック室内を減圧することにより、前記気相成長
装置外から持ち込まれる水分をロードロック室内で十分
に低減し、反応炉内に持ち込まないようにする。
【0035】また、本発明のシリコンエピタキシャルウ
ェーハの製造方法は、主裏面にCVD酸化膜が形成され
たシリコン単結晶基板に対して塩素処理を施す塩素処理
工程と、前記シリコン単結晶基板の主表面上にシリコン
エピタキシャル層を形成する気相成長工程とをこの順に
行うことを特徴とする。
ェーハの製造方法は、主裏面にCVD酸化膜が形成され
たシリコン単結晶基板に対して塩素処理を施す塩素処理
工程と、前記シリコン単結晶基板の主表面上にシリコン
エピタキシャル層を形成する気相成長工程とをこの順に
行うことを特徴とする。
【0036】さらに、本発明のシリコン単結晶基板は、
主裏面にCVD酸化膜を有するシリコン単結晶基板であ
って、800℃以上900℃未満の温度条件の熱処理を
施すことにより、前記温度条件で脱離する水分濃度が
0.1ppm以下にされていることを特徴とする。
主裏面にCVD酸化膜を有するシリコン単結晶基板であ
って、800℃以上900℃未満の温度条件の熱処理を
施すことにより、前記温度条件で脱離する水分濃度が
0.1ppm以下にされていることを特徴とする。
【0037】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るシリコン単
結晶基板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造
方法について説明する。本発明に係るシリコン単結晶基
板は、FZ法あるいはCZ法等により製造されたシリコ
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、CVD酸化膜成長工
程、鏡面研磨工程を通して製造され、その主裏面にCV
D酸化膜の形成された気相成長用の基板であり、CVD
酸化膜の成長工程とエピタキシャル層の気相成長工程と
の間に、シリコン単結晶基板から脱離する水分濃度が
0.1ppm以下となるまで、塩素処理あるいは800
℃以上900℃未満の温度条件での熱処理を施すことに
より製造することができる。
結晶基板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造
方法について説明する。本発明に係るシリコン単結晶基
板は、FZ法あるいはCZ法等により製造されたシリコ
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、CVD酸化膜成長工
程、鏡面研磨工程を通して製造され、その主裏面にCV
D酸化膜の形成された気相成長用の基板であり、CVD
酸化膜の成長工程とエピタキシャル層の気相成長工程と
の間に、シリコン単結晶基板から脱離する水分濃度が
0.1ppm以下となるまで、塩素処理あるいは800
℃以上900℃未満の温度条件での熱処理を施すことに
より製造することができる。
【0038】前記800℃以上900℃未満の熱処理
は、5分間以上行うことにより、CVD酸化膜から脱離
する水分濃度を確実に0.1ppm以下にすることがで
きる。しかし、上記温度範囲で30分以上熱処理を続け
ても水分の脱離はもはや観察されないので、熱処理は3
0分間未満で十分である。上記熱処理が施されたシリコ
ン単結晶基板のCVD酸化膜に、洗浄等により水が一旦
付着しても、その後に行われる800℃以上900℃未
満の熱処理において脱離する水分濃度は0.1ppm以
下に保たれる。
は、5分間以上行うことにより、CVD酸化膜から脱離
する水分濃度を確実に0.1ppm以下にすることがで
きる。しかし、上記温度範囲で30分以上熱処理を続け
ても水分の脱離はもはや観察されないので、熱処理は3
0分間未満で十分である。上記熱処理が施されたシリコ
ン単結晶基板のCVD酸化膜に、洗浄等により水が一旦
付着しても、その後に行われる800℃以上900℃未
満の熱処理において脱離する水分濃度は0.1ppm以
下に保たれる。
【0039】本発明の塩素処理および熱処理は、CVD
酸化膜の成長工程とエピタキシャル層の気相成長工程と
の間に行えばよい。以下に好ましい実施の形態の例を示
す。
酸化膜の成長工程とエピタキシャル層の気相成長工程と
の間に行えばよい。以下に好ましい実施の形態の例を示
す。
【0040】〔第1の実施の形態〕図11は、第1の実
施の形態に用いられる気相成長装置20の特徴部分を示
す要部拡大側断面図である。この気相成長装置20は、
以下に説明する点を除いては、上記の課題を解決するた
めの手段に記載の気相成長装置10と同様であるため、
同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略
する。
施の形態に用いられる気相成長装置20の特徴部分を示
す要部拡大側断面図である。この気相成長装置20は、
以下に説明する点を除いては、上記の課題を解決するた
めの手段に記載の気相成長装置10と同様であるため、
同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略
する。
【0041】この第1の実施の形態は、上記気相成長装
置10のロードロック室6aに相当するロードロック室
26aにて本発明に係る熱処理工程を行うことを主な特
徴としている。このことを好適になし得るために、ロー
ドロック室26aは、例えば、ハロゲンランプ21,…
などからなる加熱手段と、熱処理工程の際に鏡面ウェー
ハ55が載置されるサセプタ28と、サセプタ28およ
び鏡面ウェーハ55が内部に配される石英ガラス容器2
7とを備える。
置10のロードロック室6aに相当するロードロック室
26aにて本発明に係る熱処理工程を行うことを主な特
徴としている。このことを好適になし得るために、ロー
ドロック室26aは、例えば、ハロゲンランプ21,…
などからなる加熱手段と、熱処理工程の際に鏡面ウェー
ハ55が載置されるサセプタ28と、サセプタ28およ
び鏡面ウェーハ55が内部に配される石英ガラス容器2
7とを備える。
【0042】また、この第1の実施の形態は、ロードロ
ック室26a内に鏡面ウェーハ55が搬入された後、該
ロードロック室26a内を一旦減圧した後に、該ロード
ロック室26a内に窒素ガスを導入して、本発明に係る
熱処理工程を行うことをもう1つの主な特徴としてい
る。このことを好適になし得るために、ロードロック室
26aは、該ロードロック室26a内を減圧するための
減圧手段を備えている。この減圧手段は、例えばポンプ
(例えば、油拡散式等)22などからなり、排気管23
によりロードロック室26a内と接続されている。ま
た、ロードロック室26aは、該ロードロック室26a
内に窒素ガスを導入するための導入管30を備えてい
る。なお、ロードロック室26aには、導入管30と対
に、該ロードロック室26aから窒素ガスを排気するた
めの排気管31が備えられており、導入管30からロー
ドロック室26aに導入される窒素ガスにより、ロード
ロック室26a内が窒素雰囲気に保たれる構成となって
いる。さらに、ロードロック室26aは、この排気管2
3に設けられたバルブ24と、導入管30および排気管
に設けられたバルブ32,33とを備えている。なお、
ロードロック室26aの筐体36は、十分な強度を有す
る、例えば金属製(例えば、ステンレス製)のものであ
り、減圧により変形しない。
ック室26a内に鏡面ウェーハ55が搬入された後、該
ロードロック室26a内を一旦減圧した後に、該ロード
ロック室26a内に窒素ガスを導入して、本発明に係る
熱処理工程を行うことをもう1つの主な特徴としてい
る。このことを好適になし得るために、ロードロック室
26aは、該ロードロック室26a内を減圧するための
減圧手段を備えている。この減圧手段は、例えばポンプ
(例えば、油拡散式等)22などからなり、排気管23
によりロードロック室26a内と接続されている。ま
た、ロードロック室26aは、該ロードロック室26a
内に窒素ガスを導入するための導入管30を備えてい
る。なお、ロードロック室26aには、導入管30と対
に、該ロードロック室26aから窒素ガスを排気するた
めの排気管31が備えられており、導入管30からロー
ドロック室26aに導入される窒素ガスにより、ロード
ロック室26a内が窒素雰囲気に保たれる構成となって
いる。さらに、ロードロック室26aは、この排気管2
3に設けられたバルブ24と、導入管30および排気管
に設けられたバルブ32,33とを備えている。なお、
ロードロック室26aの筐体36は、十分な強度を有す
る、例えば金属製(例えば、ステンレス製)のものであ
り、減圧により変形しない。
【0043】また、気相成長装置20に備えられる反応
室は、例えば、反応室1aの1つだけ(単数)であれば
よいが、反応室の数は2つ以上(複数)であっても良
く、任意である。さらに、気相成長装置20には、ロー
ドロック室26aの手前に配置されたカセット34から
鏡面ウェーハ55を1枚ずつ抜き出してロードロック室
26a内に供給するハンドラ35が備えられている。
室は、例えば、反応室1aの1つだけ(単数)であれば
よいが、反応室の数は2つ以上(複数)であっても良
く、任意である。さらに、気相成長装置20には、ロー
ドロック室26aの手前に配置されたカセット34から
鏡面ウェーハ55を1枚ずつ抜き出してロードロック室
26a内に供給するハンドラ35が備えられている。
【0044】次に、本発明に係る熱処理工程を含む作業
手順について説明する。
手順について説明する。
【0045】先ず、ロードロック室26aの扉の手前
に、鏡面ウェーハ55を搭載したカセット34を配置す
る。次に、ロードロック室26aの扉を開き、ハンドラ
35によりカセット34から鏡面ウェーハ55を1枚抜
き取り、この鏡面ウェーハ55をロードロック室26a
内の石英ガラス容器27内のサセプタ28上に移載し
て、ロードロック室26aの扉を閉じる。なお、この
際、気相成長装置20外の雰囲気(水分を含む雰囲気)
が、ロードロック室26a内に流入する。
に、鏡面ウェーハ55を搭載したカセット34を配置す
る。次に、ロードロック室26aの扉を開き、ハンドラ
35によりカセット34から鏡面ウェーハ55を1枚抜
き取り、この鏡面ウェーハ55をロードロック室26a
内の石英ガラス容器27内のサセプタ28上に移載し
て、ロードロック室26aの扉を閉じる。なお、この
際、気相成長装置20外の雰囲気(水分を含む雰囲気)
が、ロードロック室26a内に流入する。
【0046】次に、ロードロック室26a内を減圧す
る。この減圧の際には、例えば、バルブ32→バルブ3
3→バルブ24の順に閉じてから、ポンプ22を起動さ
せ、バルブ24を開くと良い。やがて、ロードロック室
内26aが十分に(例えば、数Torr程度まで)減圧
されると、先ず、バルブ24を閉じてからポンプ22を
停止する。この段階では、先にロードロック室26a内
に流入した、気相成長装置20外の雰囲気が、ほぼ完全
にロードロック室26aから排気されている。従って、
ロードロック室26a内の減圧雰囲気中には、後に行わ
れる気相成長工程において問題となる水分が実質的に存
在しない状態である。ただし、この段階では、未だ、鏡
面ウェーハ55のCVD酸化膜中には、気相成長工程に
おいて問題となる水分が含有されているが、この水分の
除去は、後に本発明に係る熱処理工程にて行われる。
る。この減圧の際には、例えば、バルブ32→バルブ3
3→バルブ24の順に閉じてから、ポンプ22を起動さ
せ、バルブ24を開くと良い。やがて、ロードロック室
内26aが十分に(例えば、数Torr程度まで)減圧
されると、先ず、バルブ24を閉じてからポンプ22を
停止する。この段階では、先にロードロック室26a内
に流入した、気相成長装置20外の雰囲気が、ほぼ完全
にロードロック室26aから排気されている。従って、
ロードロック室26a内の減圧雰囲気中には、後に行わ
れる気相成長工程において問題となる水分が実質的に存
在しない状態である。ただし、この段階では、未だ、鏡
面ウェーハ55のCVD酸化膜中には、気相成長工程に
おいて問題となる水分が含有されているが、この水分の
除去は、後に本発明に係る熱処理工程にて行われる。
【0047】このように、ロードロック室26aの減圧
が終了すると、次に、ロードロック室26a内に窒素ガ
スを導入して、ロードロック室26a内を常圧化する。
この際には、例えば、先ず、バルブ32を開くことで、
ロードロック室26a内への窒素ガスの導入を開始し、
やがてロードロック室内26aが常圧になるか又は常圧
をわずかに越える程度の圧力になった時点でバルブ33
を開き、排気管31を介したパージガスの排気を開始す
る。ロードロック室26aが常圧以下の状態でバルブ3
3を開いてしまうと、排気管31内の雰囲気ガス(水分
を含んでいる虞がある)がロードロック室26a内に逆
流してしまうが、上記の手順でパージガスの排気を開始
することで、排気管31内の雰囲気ガスがロードロック
室26a内に逆流することを防止できる。以上におい
て、ロードロック室26a内へ鏡面ウェーハ55を投入
した後に該ロードロック室26aを一旦減圧し、さらに
その後、該ロードロック室26a内に窒素ガスを導入し
て、ロードロック室26a内の雰囲気ガスをほぼ完全に
乾燥窒素で置換する置換工程が完了する。なお、以上の
作業終了後も、引き続き、ロードロック室26a内に
は、導入管30を介して窒素ガスが導入(ならびに排気
管31を介して排気)され続けている。
が終了すると、次に、ロードロック室26a内に窒素ガ
スを導入して、ロードロック室26a内を常圧化する。
この際には、例えば、先ず、バルブ32を開くことで、
ロードロック室26a内への窒素ガスの導入を開始し、
やがてロードロック室内26aが常圧になるか又は常圧
をわずかに越える程度の圧力になった時点でバルブ33
を開き、排気管31を介したパージガスの排気を開始す
る。ロードロック室26aが常圧以下の状態でバルブ3
3を開いてしまうと、排気管31内の雰囲気ガス(水分
を含んでいる虞がある)がロードロック室26a内に逆
流してしまうが、上記の手順でパージガスの排気を開始
することで、排気管31内の雰囲気ガスがロードロック
室26a内に逆流することを防止できる。以上におい
て、ロードロック室26a内へ鏡面ウェーハ55を投入
した後に該ロードロック室26aを一旦減圧し、さらに
その後、該ロードロック室26a内に窒素ガスを導入し
て、ロードロック室26a内の雰囲気ガスをほぼ完全に
乾燥窒素で置換する置換工程が完了する。なお、以上の
作業終了後も、引き続き、ロードロック室26a内に
は、導入管30を介して窒素ガスが導入(ならびに排気
管31を介して排気)され続けている。
【0048】次に、本発明に係る熱処理工程を行う。先
ず、加熱手段として例示するハロゲンランプ21,…を
点灯し、サセプタ28上の鏡面ウェーハ55が800℃
以上900℃未満の温度条件となるまで、ロードロック
室26a内を昇温する。ここでの温度条件は、具体的に
は、例えば、800℃で良い。800℃まで鏡面ウェー
ハ55が昇温されると、ハロゲンランプ21,…の出力
を調整して、この温度条件を所定時間(例えば、5分以
上30分未満)継続させて本発明に係る熱処理を行う。
この熱処理を行うことにより、鏡面ウェーハ55の裏面
側のCVD酸化膜から水分が脱離し、熱処理が終了する
前には、CVD酸化膜から脱離する水分量は0.1pp
m以下まで減少する。以上において、気相成長工程にお
いて問題となる水分が、鏡面ウェーハ55のCVD酸化
膜中から十分に除去された状態となる。即ち、上記の置
換工程及び熱処理工程の結果、ロードロック室26a内
の雰囲気中にも、鏡面ウェーハ55のCVD酸化膜中に
も、気相成長工程において問題となる水分が実質的に存
在しない状態となる。
ず、加熱手段として例示するハロゲンランプ21,…を
点灯し、サセプタ28上の鏡面ウェーハ55が800℃
以上900℃未満の温度条件となるまで、ロードロック
室26a内を昇温する。ここでの温度条件は、具体的に
は、例えば、800℃で良い。800℃まで鏡面ウェー
ハ55が昇温されると、ハロゲンランプ21,…の出力
を調整して、この温度条件を所定時間(例えば、5分以
上30分未満)継続させて本発明に係る熱処理を行う。
この熱処理を行うことにより、鏡面ウェーハ55の裏面
側のCVD酸化膜から水分が脱離し、熱処理が終了する
前には、CVD酸化膜から脱離する水分量は0.1pp
m以下まで減少する。以上において、気相成長工程にお
いて問題となる水分が、鏡面ウェーハ55のCVD酸化
膜中から十分に除去された状態となる。即ち、上記の置
換工程及び熱処理工程の結果、ロードロック室26a内
の雰囲気中にも、鏡面ウェーハ55のCVD酸化膜中に
も、気相成長工程において問題となる水分が実質的に存
在しない状態となる。
【0049】上記の熱処理工程後、鏡面ウェーハ55を
ロードロック室26aから搬送室3を介して反応炉1a
に搬送して気相成長工程を行う手順、および、該気相成
長工程後のエピタキシャルウェーハ57を反応炉1aか
ら搬送室3を介してロードロック室6bに搬送する手順
を、上記の課題を解決するための手段に記載の手順と同
様に行う。
ロードロック室26aから搬送室3を介して反応炉1a
に搬送して気相成長工程を行う手順、および、該気相成
長工程後のエピタキシャルウェーハ57を反応炉1aか
ら搬送室3を介してロードロック室6bに搬送する手順
を、上記の課題を解決するための手段に記載の手順と同
様に行う。
【0050】以上のような第1の実施の形態の気相成長
装置20によれば、ロードロック室26aにて、本発明
に係る熱処理工程を行うことができる。従って、気相成
長前の、鏡面ウェーハ55のCVD酸化膜内の水分を、
気相成長時に問題とならないレベルまで低減することが
でき、1000℃〜1100℃の温度領域においてCV
D酸化膜から水分が発生することを実質的に防止でき
る。しかも、熱処理工程を行う前に、予め、ロードロッ
ク室26aを一旦減圧した後、該ロードロック室26a
に乾燥窒素を導入して、該ロードロック室26a内を、
ほぼ完全に窒素置換することができるので、気相成長装
置20外(クリーンルーム等)からロードロック室26
aならびに搬送室3を介して、反応炉1aへ水分を持ち
込んでしまうことを極力低減できる。従って、気相成長
工程は、問題となる水分が含まれない反応ガス雰囲気中
で行われるので、エピタキシャル層の表面に面荒れが形
成されることを抑制でき、その結果、気相成長後のエピ
タキシャル層の表面に面荒れが観察される率を低減でき
る。また、問題となる水分が含まれない雰囲気中にHC
lガスやシリコン原料ガスを供給することができるの
で、パーティクル、積層欠陥(SF)、あるいは金属汚
染の発生率を低減できる。
装置20によれば、ロードロック室26aにて、本発明
に係る熱処理工程を行うことができる。従って、気相成
長前の、鏡面ウェーハ55のCVD酸化膜内の水分を、
気相成長時に問題とならないレベルまで低減することが
でき、1000℃〜1100℃の温度領域においてCV
D酸化膜から水分が発生することを実質的に防止でき
る。しかも、熱処理工程を行う前に、予め、ロードロッ
ク室26aを一旦減圧した後、該ロードロック室26a
に乾燥窒素を導入して、該ロードロック室26a内を、
ほぼ完全に窒素置換することができるので、気相成長装
置20外(クリーンルーム等)からロードロック室26
aならびに搬送室3を介して、反応炉1aへ水分を持ち
込んでしまうことを極力低減できる。従って、気相成長
工程は、問題となる水分が含まれない反応ガス雰囲気中
で行われるので、エピタキシャル層の表面に面荒れが形
成されることを抑制でき、その結果、気相成長後のエピ
タキシャル層の表面に面荒れが観察される率を低減でき
る。また、問題となる水分が含まれない雰囲気中にHC
lガスやシリコン原料ガスを供給することができるの
で、パーティクル、積層欠陥(SF)、あるいは金属汚
染の発生率を低減できる。
【0051】なお、上記の第1の実施の形態では、ロー
ドロック室26aにて窒素置換が終了した後に熱処理の
ための昇温を行ったが、例えば、減圧後、直ちに昇温を
開始して、熱処理と窒素置換の一部とを並行して行うこ
ととしても良い。
ドロック室26aにて窒素置換が終了した後に熱処理の
ための昇温を行ったが、例えば、減圧後、直ちに昇温を
開始して、熱処理と窒素置換の一部とを並行して行うこ
ととしても良い。
【0052】〔第2の実施の形態〕第2の実施の形態で
は、本発明に係る熱処理工程を、気相成長工程の前に、
該気相成長工程を行う反応炉内で行う場合について説明
する。この第2の実施の形態では、上記の課題を解決す
るための手段に記載の気相成長装置10と同様の気相成
長装置(図示略)を用いるため、同一の構成要素には同
一の符号を付し、その説明を省略する。なお、この第2
の実施の形態で用いる気相成長装置に備えられる反応室
は、例えば、反応室1aの1つだけ(単数)であればよ
いが、反応室の数は2つ以上(複数)であっても良く
(例えば、反応炉1bを備えても良く)、任意である。
は、本発明に係る熱処理工程を、気相成長工程の前に、
該気相成長工程を行う反応炉内で行う場合について説明
する。この第2の実施の形態では、上記の課題を解決す
るための手段に記載の気相成長装置10と同様の気相成
長装置(図示略)を用いるため、同一の構成要素には同
一の符号を付し、その説明を省略する。なお、この第2
の実施の形態で用いる気相成長装置に備えられる反応室
は、例えば、反応室1aの1つだけ(単数)であればよ
いが、反応室の数は2つ以上(複数)であっても良く
(例えば、反応炉1bを備えても良く)、任意である。
【0053】この第2の実施の形態において、本発明に
係る熱処理工程を行うためには、先ず、鏡面ウェーハ5
5を反応炉1aに搬入してサセプタ上に載置する。ここ
で、図12の(a)に示すように、反応炉1aは、気相
成長後に降温した状態(t0)であっても、内部の温度
が800℃程度に保たれている。従って、鏡面ウェーハ
55は、反応炉1aに搬入される(t1)と同時に加熱
が開始され、直ちに800℃まで昇温される(t2)。
鏡面ウェーハの温度が800℃まで上昇すると、この状
態で、5分間以上30分未満の時間保持する(t3ま
で)。これにより、本発明に係る熱処理工程が行われ
る。熱処理工程を終えると、図12の(b)におけるt
12→t13→t14→t15→t16に示すのと同じ
温度サイクルで反応炉1a内の熱環境を変化させる処理
と、この処理と並行して適時所定の原料ガス等の供給を
行う処理とを行って、気相成長工程を行う。
係る熱処理工程を行うためには、先ず、鏡面ウェーハ5
5を反応炉1aに搬入してサセプタ上に載置する。ここ
で、図12の(a)に示すように、反応炉1aは、気相
成長後に降温した状態(t0)であっても、内部の温度
が800℃程度に保たれている。従って、鏡面ウェーハ
55は、反応炉1aに搬入される(t1)と同時に加熱
が開始され、直ちに800℃まで昇温される(t2)。
鏡面ウェーハの温度が800℃まで上昇すると、この状
態で、5分間以上30分未満の時間保持する(t3ま
で)。これにより、本発明に係る熱処理工程が行われ
る。熱処理工程を終えると、図12の(b)におけるt
12→t13→t14→t15→t16に示すのと同じ
温度サイクルで反応炉1a内の熱環境を変化させる処理
と、この処理と並行して適時所定の原料ガス等の供給を
行う処理とを行って、気相成長工程を行う。
【0054】この第2の実施の形態によれば、本発明に
係る熱処理工程を、気相成長工程を行う反応炉1a内で
行うので、熱処理工程用の特別な熱処理炉が不要とな
る。また、本実施の形態によれば、1000℃〜110
0℃の温度領域においてCVD酸化膜から水分が発生す
ることを抑制することができるので、エピタキシャル層
の表面に面荒れが観察される率を低減できる。
係る熱処理工程を、気相成長工程を行う反応炉1a内で
行うので、熱処理工程用の特別な熱処理炉が不要とな
る。また、本実施の形態によれば、1000℃〜110
0℃の温度領域においてCVD酸化膜から水分が発生す
ることを抑制することができるので、エピタキシャル層
の表面に面荒れが観察される率を低減できる。
【0055】なお、上記の第2の実施の形態では、鏡面
ウェーハ55を、800℃の温度条件で、5分間以上3
0分未満の時間保持することで、熱処理工程を行う例に
ついて示したが、本発明は、これに限らず、温度条件
は、800℃以上900℃未満の範囲内であれば任意で
ある。また、反応炉1aの昇温を開始する前に熱処理工
程を完了する例について示したが、本発明は、これに限
らず、「鏡面ウェーハ55が800℃以上900℃未満
の温度条件に設定される時間(即ち、本発明に係る熱処
理が行われる時間)が、トータルで5分間以上30分未
満となる。」という熱処理工程の完了条件を満たせばよ
い。従って、例えば、900℃近くの温度まで昇温した
後にこの昇温後の温度条件で所定時間保持することによ
り、あるいは、900℃近くの温度までゆっくりと昇温
することにより、上記完了条件を満たす処理を行えばよ
い。
ウェーハ55を、800℃の温度条件で、5分間以上3
0分未満の時間保持することで、熱処理工程を行う例に
ついて示したが、本発明は、これに限らず、温度条件
は、800℃以上900℃未満の範囲内であれば任意で
ある。また、反応炉1aの昇温を開始する前に熱処理工
程を完了する例について示したが、本発明は、これに限
らず、「鏡面ウェーハ55が800℃以上900℃未満
の温度条件に設定される時間(即ち、本発明に係る熱処
理が行われる時間)が、トータルで5分間以上30分未
満となる。」という熱処理工程の完了条件を満たせばよ
い。従って、例えば、900℃近くの温度まで昇温した
後にこの昇温後の温度条件で所定時間保持することによ
り、あるいは、900℃近くの温度までゆっくりと昇温
することにより、上記完了条件を満たす処理を行えばよ
い。
【0056】〔第3の実施の形態〕図13は、第3の実
施の形態に用いられる気相成長装置50を示す概念的な
平面図である。第3の実施の形態は、本発明に係る熱処
理工程を、気相成長工程を行うための反応炉1bと不活
性雰囲気(例えば、窒素雰囲気)で連結された熱処理炉
51内で行うことを特徴としている。このことを好適に
なし得るために、気相成長装置50は、反応炉1aと同
様の熱処理炉51を備える。この熱処理炉51内は、例
えば、気相成長装置50の起動時には、常に熱処理工程
を行うための所定の温度条件(例えば、800℃)に設
定されているものとする。
施の形態に用いられる気相成長装置50を示す概念的な
平面図である。第3の実施の形態は、本発明に係る熱処
理工程を、気相成長工程を行うための反応炉1bと不活
性雰囲気(例えば、窒素雰囲気)で連結された熱処理炉
51内で行うことを特徴としている。このことを好適に
なし得るために、気相成長装置50は、反応炉1aと同
様の熱処理炉51を備える。この熱処理炉51内は、例
えば、気相成長装置50の起動時には、常に熱処理工程
を行うための所定の温度条件(例えば、800℃)に設
定されているものとする。
【0057】この気相成長装置50を用いて本発明に係
る熱処理工程を行うためには、先ず、上記気相成長装置
10の場合に、鏡面ウェーハ55を反応炉1aに搬入す
るのと同様に、鏡面ウェーハ55を熱処理炉51に搬入
する作業を行い、そのまま熱処理工程に移行する。即
ち、上記のように、熱処理炉51内は、常に、例えば、
800℃に設定されているため、熱処理炉51内に鏡面
ウェーハ55が搬入されると、すぐさま鏡面ウェーハが
昇温されはじめ、直ちに800℃に達する。鏡面ウェー
ハ55が800℃に達した後、5分間以上30分未満の
時間保持することで、本発明に係る熱処理工程が完了す
る。この完了の後、鏡面ウェーハ55を熱処理炉51か
ら不活性ガスである窒素雰囲気に保たれた搬送室3に搬
出する。
る熱処理工程を行うためには、先ず、上記気相成長装置
10の場合に、鏡面ウェーハ55を反応炉1aに搬入す
るのと同様に、鏡面ウェーハ55を熱処理炉51に搬入
する作業を行い、そのまま熱処理工程に移行する。即
ち、上記のように、熱処理炉51内は、常に、例えば、
800℃に設定されているため、熱処理炉51内に鏡面
ウェーハ55が搬入されると、すぐさま鏡面ウェーハが
昇温されはじめ、直ちに800℃に達する。鏡面ウェー
ハ55が800℃に達した後、5分間以上30分未満の
時間保持することで、本発明に係る熱処理工程が完了す
る。この完了の後、鏡面ウェーハ55を熱処理炉51か
ら不活性ガスである窒素雰囲気に保たれた搬送室3に搬
出する。
【0058】他方、反応炉1bでは、熱処理炉51にて
上記した熱処理工程が行われる間に、別な鏡面ウェーハ
55に対する気相成長が行われている。従って、上記熱
処理工程後に熱処理炉51から搬出された鏡面ウェーハ
55は、反応炉1bにおける気相成長が終了してエピタ
キシャルウェーハ57(鏡面ウェーハの主表面上にエピ
タキシャル層が形成されたもの)が搬出されるまで搬送
室3に待機させておき、前記エピタキシャルウェーハ5
7の搬出後に反応炉1bに搬入して、同様に気相成長を
行う。また、この気相成長が行われる間には、同様に、
次の鏡面ウェーハに対する熱処理工程を熱処理炉51に
て行う。
上記した熱処理工程が行われる間に、別な鏡面ウェーハ
55に対する気相成長が行われている。従って、上記熱
処理工程後に熱処理炉51から搬出された鏡面ウェーハ
55は、反応炉1bにおける気相成長が終了してエピタ
キシャルウェーハ57(鏡面ウェーハの主表面上にエピ
タキシャル層が形成されたもの)が搬出されるまで搬送
室3に待機させておき、前記エピタキシャルウェーハ5
7の搬出後に反応炉1bに搬入して、同様に気相成長を
行う。また、この気相成長が行われる間には、同様に、
次の鏡面ウェーハに対する熱処理工程を熱処理炉51に
て行う。
【0059】なお、熱処理炉51内は、常に水素雰囲気
に保たれた状態となっている。従って、熱処理炉51内
での熱処理工程は、水素雰囲気中で行われる。一般に、
精製後の高純度の水素ガスは、高純度の窒素ガスと比べ
て、含まれる不純物(本来意図しない微量のドーパント
となりうる)の濃度が低い。したがって、水素雰囲気中
で熱処理工程を行うことにより、該熱処理工程中の鏡面
ウェーハ55をより清浄に保つことができ、結果、熱処
理工程後の気相成長を好条件で行うことができる。
に保たれた状態となっている。従って、熱処理炉51内
での熱処理工程は、水素雰囲気中で行われる。一般に、
精製後の高純度の水素ガスは、高純度の窒素ガスと比べ
て、含まれる不純物(本来意図しない微量のドーパント
となりうる)の濃度が低い。したがって、水素雰囲気中
で熱処理工程を行うことにより、該熱処理工程中の鏡面
ウェーハ55をより清浄に保つことができ、結果、熱処
理工程後の気相成長を好条件で行うことができる。
【0060】この第3の実施の形態によれば、気相成長
工程を行うための反応炉1bと不活性雰囲気で連結され
た熱処理炉51内で行うので、熱処理炉51から取り出
した熱処理後の鏡面ウェーハ55を外気に晒すことがな
く、反応炉1bにおける気相成長を好条件で行うことが
できる。
工程を行うための反応炉1bと不活性雰囲気で連結され
た熱処理炉51内で行うので、熱処理炉51から取り出
した熱処理後の鏡面ウェーハ55を外気に晒すことがな
く、反応炉1bにおける気相成長を好条件で行うことが
できる。
【0061】なお、上記の第3の実施の形態では、熱処
理工程を、水素雰囲気中で行う例について示したが、本
発明はこれに限らず、例えば、窒素雰囲気で行っても良
い。
理工程を、水素雰囲気中で行う例について示したが、本
発明はこれに限らず、例えば、窒素雰囲気で行っても良
い。
【0062】〔第4の実施の形態〕第4の実施の形態で
は、本発明に係る熱処理工程を、CVD酸化膜の成長工
程に続けて行う場合について説明する。図14は、CV
D酸化膜の成長工程に続けて本発明に係る熱処理工程を
行うための酸化膜成長/熱処理装置60を示す模式的な
正面図である。この酸化膜成長/熱処理装置60は、ケ
ミカルエッチウェーハの主裏面に対するCVD酸化膜の
成長を行うための酸化膜成長部61と、この酸化膜成長
部61にてCVD酸化膜が成長された基板に対し本発明
に係る熱処理工程を施すための、熱処理部62とを備え
て概略構成されている。このうち、酸化膜成長部61
は、該酸化膜成長部61の基板をCVD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64(例えば、ハロゲンランプなどにより構成
される)を備えている。また、熱処理部62は、該熱処
理部62の基板を、熱処理工程を施すための所定の温度
条件(800℃以上900℃未満)に設定するための加
熱手段65(例えば、ハロゲンランプなどにより構成さ
れる)を備えている。さらに、この酸化膜成長/熱処理
装置60は、酸化膜成長部61から熱処理部62に亘っ
て基板を搬送するための、例えば、ベルトコンベア63
等からなる搬送装置63と、該酸化膜成長/熱処理装置
60の上流側に配置されたカセット34から基板(ケミ
カルエッチウェーハ66)を1枚ずつ抜き取って、ベル
トコンベア63上に供給するためのハンドラ35とを備
えている。
は、本発明に係る熱処理工程を、CVD酸化膜の成長工
程に続けて行う場合について説明する。図14は、CV
D酸化膜の成長工程に続けて本発明に係る熱処理工程を
行うための酸化膜成長/熱処理装置60を示す模式的な
正面図である。この酸化膜成長/熱処理装置60は、ケ
ミカルエッチウェーハの主裏面に対するCVD酸化膜の
成長を行うための酸化膜成長部61と、この酸化膜成長
部61にてCVD酸化膜が成長された基板に対し本発明
に係る熱処理工程を施すための、熱処理部62とを備え
て概略構成されている。このうち、酸化膜成長部61
は、該酸化膜成長部61の基板をCVD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64(例えば、ハロゲンランプなどにより構成
される)を備えている。また、熱処理部62は、該熱処
理部62の基板を、熱処理工程を施すための所定の温度
条件(800℃以上900℃未満)に設定するための加
熱手段65(例えば、ハロゲンランプなどにより構成さ
れる)を備えている。さらに、この酸化膜成長/熱処理
装置60は、酸化膜成長部61から熱処理部62に亘っ
て基板を搬送するための、例えば、ベルトコンベア63
等からなる搬送装置63と、該酸化膜成長/熱処理装置
60の上流側に配置されたカセット34から基板(ケミ
カルエッチウェーハ66)を1枚ずつ抜き取って、ベル
トコンベア63上に供給するためのハンドラ35とを備
えている。
【0063】次に、酸化膜成長/熱処理装置60を用い
てCVD酸化膜の成長工程を行い、引き続き、本発明に
係る熱処理工程を行う手順について説明する。
てCVD酸化膜の成長工程を行い、引き続き、本発明に
係る熱処理工程を行う手順について説明する。
【0064】先ず、ハンドラ35によりカセット34か
らケミカルエッチウェーハ66を1枚ずつ抜き取って、
該ケミカルエッチウェーハ66の主裏面が上側となるよ
うにして、順次、ベルトコンベア63上に移載する。こ
の際、酸化膜成長部61においては、ベルトコンベア6
3上のケミカルエッチウェーハに向けて、キャリアガス
に成長用原料ガスを混合した反応ガスが供給されてい
る。ここで、キャリアガスとしては、例えば、窒素等の
不活性ガスが用いられ、成長用原料ガスとしては、例え
ば、0.05容量%〜0.15容量%のモノシラン(S
iH4)と0.5容量%〜1.5容量%の酸素との混合
ガスが用いられる。また、CVD酸化膜成長部61は、
加熱手段64により、350℃〜450℃の成長温度に
設定されている。従って、ケミカルエッチウェーハ66
が、ベルトコンベア63上を矢印D方向に向けてゆっく
りと搬送される間に、該ケミカルエッチウェーハ66の
主裏面上には、徐々に、OH基を3重量%以上含むCV
D酸化膜が形成される(CVD酸化膜の成長工程が行わ
れる)。
らケミカルエッチウェーハ66を1枚ずつ抜き取って、
該ケミカルエッチウェーハ66の主裏面が上側となるよ
うにして、順次、ベルトコンベア63上に移載する。こ
の際、酸化膜成長部61においては、ベルトコンベア6
3上のケミカルエッチウェーハに向けて、キャリアガス
に成長用原料ガスを混合した反応ガスが供給されてい
る。ここで、キャリアガスとしては、例えば、窒素等の
不活性ガスが用いられ、成長用原料ガスとしては、例え
ば、0.05容量%〜0.15容量%のモノシラン(S
iH4)と0.5容量%〜1.5容量%の酸素との混合
ガスが用いられる。また、CVD酸化膜成長部61は、
加熱手段64により、350℃〜450℃の成長温度に
設定されている。従って、ケミカルエッチウェーハ66
が、ベルトコンベア63上を矢印D方向に向けてゆっく
りと搬送される間に、該ケミカルエッチウェーハ66の
主裏面上には、徐々に、OH基を3重量%以上含むCV
D酸化膜が形成される(CVD酸化膜の成長工程が行わ
れる)。
【0065】このようにして、酸化膜成長部61にてケ
ミカルエッチウェーハ66の主裏面上にCVD酸化膜を
形成することにより製造された基板67は、引き続き、
ベルトコンベア63上で熱処理部62に向けて搬送され
る。熱処理部62は、加熱手段65により、800℃以
上900℃未満の温度条件に設定されている。従って、
熱処理部62において、引き続き、ベルトコンベア63
により下流側(矢印E方向)に向けて搬送される間に、
基板67に対し、本発明に係る熱処理工程が行われる。
なお、熱処理部62において、基板67が800℃以上
900℃未満の温度条件に加熱された後、この温度条件
のまま5分以上30分未満の時間、熱処理部62内で搬
送されるように、熱処理部62およびベルトコンベア6
3の寸法、ならびに、ベルトコンベア63の搬送速度が
設定されているのは勿論である。
ミカルエッチウェーハ66の主裏面上にCVD酸化膜を
形成することにより製造された基板67は、引き続き、
ベルトコンベア63上で熱処理部62に向けて搬送され
る。熱処理部62は、加熱手段65により、800℃以
上900℃未満の温度条件に設定されている。従って、
熱処理部62において、引き続き、ベルトコンベア63
により下流側(矢印E方向)に向けて搬送される間に、
基板67に対し、本発明に係る熱処理工程が行われる。
なお、熱処理部62において、基板67が800℃以上
900℃未満の温度条件に加熱された後、この温度条件
のまま5分以上30分未満の時間、熱処理部62内で搬
送されるように、熱処理部62およびベルトコンベア6
3の寸法、ならびに、ベルトコンベア63の搬送速度が
設定されているのは勿論である。
【0066】この第4の実施の形態によれば、本発明に
係る熱処理工程を、CVD酸化膜の成長工程と連続的に
行うことができ、本発明に係るシリコン単結晶基板の生
産性が向上する。
係る熱処理工程を、CVD酸化膜の成長工程と連続的に
行うことができ、本発明に係るシリコン単結晶基板の生
産性が向上する。
【0067】〔第5の実施の形態〕第5の実施の形態で
は、本発明に係る熱処理工程を、CVD酸化膜の成長工
程と気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理炉内で
行う例について説明する。
は、本発明に係る熱処理工程を、CVD酸化膜の成長工
程と気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理炉内で
行う例について説明する。
【0068】図15は、熱処理工程を、CVD酸化膜の
成長工程と気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理
炉内で行う場合の適例を説明するための模式的な正面図
である。図15に示す熱処理装置83は、筐体84と、
筐体84内に配される石英ガラス容器87と、サセプタ
88と、ハロゲンランプ81,…等の加熱手段と、筐体
83内に窒素ガス等の不活性パージガスを供給するため
のガス供給管85と、筐体83からガスを排気するため
の排気管86とを備えて構成される。なお、筐体84の
内側領域が熱処理炉83aを構成する。
成長工程と気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理
炉内で行う場合の適例を説明するための模式的な正面図
である。図15に示す熱処理装置83は、筐体84と、
筐体84内に配される石英ガラス容器87と、サセプタ
88と、ハロゲンランプ81,…等の加熱手段と、筐体
83内に窒素ガス等の不活性パージガスを供給するため
のガス供給管85と、筐体83からガスを排気するため
の排気管86とを備えて構成される。なお、筐体84の
内側領域が熱処理炉83aを構成する。
【0069】また、本実施の形態では、例えば、ケミカ
ルエッチウェーハの主裏面に対するCVD酸化膜の成長
を行うためのCVD酸化膜成長装置70によるCVD酸
化膜の成長工程後、CVD酸化膜が形成された基板を、
該CVD酸化膜成長装置70から熱処理装置83に搬送
して本発明に係る熱処理工程を行う例について説明す
る。
ルエッチウェーハの主裏面に対するCVD酸化膜の成長
を行うためのCVD酸化膜成長装置70によるCVD酸
化膜の成長工程後、CVD酸化膜が形成された基板を、
該CVD酸化膜成長装置70から熱処理装置83に搬送
して本発明に係る熱処理工程を行う例について説明す
る。
【0070】CVD酸化膜成長装置70は、図14に示
す酸化膜成長/熱処理装置60と同様の酸化膜成長部6
1を備え、該CVD酸化膜成長装置70のベルトコンベ
ア71は、酸化膜成長部61の上流側から下流側に亘っ
て(矢印F方向に向けて)、ケミカルエッチウェーハ6
6を搬送するものである。
す酸化膜成長/熱処理装置60と同様の酸化膜成長部6
1を備え、該CVD酸化膜成長装置70のベルトコンベ
ア71は、酸化膜成長部61の上流側から下流側に亘っ
て(矢印F方向に向けて)、ケミカルエッチウェーハ6
6を搬送するものである。
【0071】また、CVD酸化膜成長装置70と熱処理
装置83との間隔には、CVD酸化膜成長装置70のベ
ルトコンベア71上を下流側まで搬送された基板67
を、熱処理装置83のサセプタ88上に移載するための
ハンドラ72が配設されている。
装置83との間隔には、CVD酸化膜成長装置70のベ
ルトコンベア71上を下流側まで搬送された基板67
を、熱処理装置83のサセプタ88上に移載するための
ハンドラ72が配設されている。
【0072】この第5の実施の形態では、先ず、CVD
酸化膜成長装置70を用いて、CVD酸化膜の成長工程
を行って、ケミカルエッチウェーハ66の主裏面上にC
VD酸化膜を形成することにより、基板67を製造す
る。次いで、この製造された基板67をハンドラ72に
より熱処理装置83のサセプタ88上に移載する。ここ
で、熱処理装置83の熱処理炉83a内は、ハロゲンラ
ンプ81により、常時、例えば、800℃以上900未
満の温度条件に設定されている。従って、熱処理炉83
a内に基板67が搬入されると、すぐさま基板67が昇
温されはじめ、直ちに800℃以上900未満の温度に
達する。この温度に達した後、5分間以上30分未満の
時間保持することで、本発明に係る熱処理工程が完了す
る。なお、熱処理炉83a内には、ガス供給管85を介
して常時窒素ガスが導入されている一方で、熱処理炉8
3a内の雰囲気ガスは排気管86を介して常時押し出し
排気されているため、熱処理工程の際に基板67のCV
D酸化膜から脱離した水分が熱処理炉83a内に滞留す
ることがない。このように、熱処理工程を終えた後、基
板67をハンドラ72により熱処理炉83aから搬出す
る。その後、鏡面研磨工程等を施し、例えば、上記の気
相成長装置10等を用いて、所定の手順で気相成長工程
を行う。
酸化膜成長装置70を用いて、CVD酸化膜の成長工程
を行って、ケミカルエッチウェーハ66の主裏面上にC
VD酸化膜を形成することにより、基板67を製造す
る。次いで、この製造された基板67をハンドラ72に
より熱処理装置83のサセプタ88上に移載する。ここ
で、熱処理装置83の熱処理炉83a内は、ハロゲンラ
ンプ81により、常時、例えば、800℃以上900未
満の温度条件に設定されている。従って、熱処理炉83
a内に基板67が搬入されると、すぐさま基板67が昇
温されはじめ、直ちに800℃以上900未満の温度に
達する。この温度に達した後、5分間以上30分未満の
時間保持することで、本発明に係る熱処理工程が完了す
る。なお、熱処理炉83a内には、ガス供給管85を介
して常時窒素ガスが導入されている一方で、熱処理炉8
3a内の雰囲気ガスは排気管86を介して常時押し出し
排気されているため、熱処理工程の際に基板67のCV
D酸化膜から脱離した水分が熱処理炉83a内に滞留す
ることがない。このように、熱処理工程を終えた後、基
板67をハンドラ72により熱処理炉83aから搬出す
る。その後、鏡面研磨工程等を施し、例えば、上記の気
相成長装置10等を用いて、所定の手順で気相成長工程
を行う。
【0073】なお、本発明は、この第5の実施の形態の
例に限らず、例えば、CVD酸化膜の成長工程の後、メ
カノケミカルポリッシングにより鏡面研磨を行って基板
67を鏡面ウェーハにした後に、熱処理装置83の熱処
理炉83aにて本発明に係る熱処理工程を行うこととし
ても良い。
例に限らず、例えば、CVD酸化膜の成長工程の後、メ
カノケミカルポリッシングにより鏡面研磨を行って基板
67を鏡面ウェーハにした後に、熱処理装置83の熱処
理炉83aにて本発明に係る熱処理工程を行うこととし
ても良い。
【0074】〔第6の実施の形態〕第6の実施の形態
は、主裏面にCVD酸化膜が形成されたシリコン単結晶
基板に対して塩素処理を施す塩素処理工程と、前記シリ
コン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層
を形成する気相成長工程とをこの順に行うことを特徴と
している。
は、主裏面にCVD酸化膜が形成されたシリコン単結晶
基板に対して塩素処理を施す塩素処理工程と、前記シリ
コン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層
を形成する気相成長工程とをこの順に行うことを特徴と
している。
【0075】このことを好適になし得るために、前記塩
素処理工程を、CVD酸化膜の成長工程と前記気相成長
工程との間、好ましくは鏡面研磨工程の前に行う。塩素
処理工程は、主裏面にCVD酸化膜が形成されたシリコ
ン単結晶基板を載置した容器内に塩素(Cl2)ガスを
導入することによって行う。CVD酸化膜に対して塩素
ガスを作用させると、CVD酸化膜に3重量%以上含ま
れるOH基が塩素ガスの酸化作用により改質される。そ
の結果、CVD酸化膜中には実質的に水分が含まれない
ようになるので、800℃以上900℃未満の温度条件
で前記シリコン単結晶基板から脱離する水分濃度を0.
1ppm以下にすることができる。
素処理工程を、CVD酸化膜の成長工程と前記気相成長
工程との間、好ましくは鏡面研磨工程の前に行う。塩素
処理工程は、主裏面にCVD酸化膜が形成されたシリコ
ン単結晶基板を載置した容器内に塩素(Cl2)ガスを
導入することによって行う。CVD酸化膜に対して塩素
ガスを作用させると、CVD酸化膜に3重量%以上含ま
れるOH基が塩素ガスの酸化作用により改質される。そ
の結果、CVD酸化膜中には実質的に水分が含まれない
ようになるので、800℃以上900℃未満の温度条件
で前記シリコン単結晶基板から脱離する水分濃度を0.
1ppm以下にすることができる。
【0076】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
り、CVD酸化膜から水分が発生することを防止できる
ので、反応炉内に持ち込まれる水分を大幅に低減でき
る。また、800℃以上900℃未満の温度範囲で予め
熱処理を施すことにより、1000℃〜1100℃の温
度領域においてCVD酸化膜から水分が発生することを
実質的に防止できる。従って、気相成長工程中に、エピ
タキシャル層の表面に酸化膜が形成されたり、反応炉内
でパーティクルが発生したり、金属汚染が発生したりす
ることを抑制できる。
り、CVD酸化膜から水分が発生することを防止できる
ので、反応炉内に持ち込まれる水分を大幅に低減でき
る。また、800℃以上900℃未満の温度範囲で予め
熱処理を施すことにより、1000℃〜1100℃の温
度領域においてCVD酸化膜から水分が発生することを
実質的に防止できる。従って、気相成長工程中に、エピ
タキシャル層の表面に酸化膜が形成されたり、反応炉内
でパーティクルが発生したり、金属汚染が発生したりす
ることを抑制できる。
【図1】枚葉型の気相成長装置を示す模式的な平面図で
ある。
ある。
【図2】ロードロック室の扉を開けて室温25℃、湿度
46%のクリーンルーム雰囲気にロードロック室内を1
0分間晒してからロードロック室の扉を閉じた後に、ロ
ードロック室内の水分濃度が時間経過とともに減少する
様子を示す図である。
46%のクリーンルーム雰囲気にロードロック室内を1
0分間晒してからロードロック室の扉を閉じた後に、ロ
ードロック室内の水分濃度が時間経過とともに減少する
様子を示す図である。
【図3】ロードロック室から搬送室に持ち込まれる水分
量を示す図である。
量を示す図である。
【図4】ロードロック室から搬送室を介して反応炉に持
ち込まれる水分量を示す図(鏡面ウェーハの搬送は行わ
ない場合)である。
ち込まれる水分量を示す図(鏡面ウェーハの搬送は行わ
ない場合)である。
【図5】ロードロック室から搬送室を介して反応炉に持
ち込まれる水分量を示す図(主裏面にCVD酸化膜を形
成していない鏡面ウェーハの搬送を行う場合)である。
ち込まれる水分量を示す図(主裏面にCVD酸化膜を形
成していない鏡面ウェーハの搬送を行う場合)である。
【図6】ロードロック室から搬送室を介して反応炉に持
ち込まれる水分量を示す図(主裏面にCVD酸化膜を形
成した鏡面ウェーハの搬送を行う場合)である。
ち込まれる水分量を示す図(主裏面にCVD酸化膜を形
成した鏡面ウェーハの搬送を行う場合)である。
【図7】図6に示す複数のエピタキシャル成長工程のう
ち1工程を拡大して示す図である。
ち1工程を拡大して示す図である。
【図8】CVD酸化膜を主裏面に形成した鏡面ウェーハ
を水素雰囲気中で昇温する際に発生する水分濃度を示す
図である。
を水素雰囲気中で昇温する際に発生する水分濃度を示す
図である。
【図9】CVD酸化膜を主裏面に形成した鏡面ウェーハ
を水素雰囲気中で昇温する際に、各温度領域で発生する
水分濃度を示す図である。
を水素雰囲気中で昇温する際に、各温度領域で発生する
水分濃度を示す図である。
【図10】面荒れの発生したエピタキシャル層に光を当
てることにより観察されるヘイズのレベルをエピタキシ
ャルウェーハ毎に示す図である。
てることにより観察されるヘイズのレベルをエピタキシ
ャルウェーハ毎に示す図である。
【図11】本発明に係る熱処理工程を行うためのロード
ロック室を示す模式的な側断面図である。
ロック室を示す模式的な側断面図である。
【図12】本発明に係る熱処理工程を、気相成長工程の
前に、該気相成長工程を行う反応炉内で行う場合の温度
サイクルの一例を示す図である。
前に、該気相成長工程を行う反応炉内で行う場合の温度
サイクルの一例を示す図である。
【図13】本発明に係る処理工程を、気相成長工程を行
うための反応炉と不活性雰囲気で連結された熱処理炉内
で行うための気相成長装置を示す模式的な平面図であ
る。
うための反応炉と不活性雰囲気で連結された熱処理炉内
で行うための気相成長装置を示す模式的な平面図であ
る。
【図14】本発明に係る熱処理工程を、熱処理工程を、
CVD酸化膜の成長工程に続けて行うための装置を示す
模式的な正面図である。
CVD酸化膜の成長工程に続けて行うための装置を示す
模式的な正面図である。
【図15】本発明に係る熱処理工程を、CVD酸化膜の
成長工程と気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理
炉内で行うための設備を示す模式的な正面図である。
成長工程と気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理
炉内で行うための設備を示す模式的な正面図である。
26a ロードロック室 1a,1b 反応炉 51 熱処理炉 83 熱処理装置 84 熱処理炉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F045 AA03 AA06 AB02 AB32 AC01 AC13 AD14 BB12 BB14 EB08 EB09 EB12 EB15 EK11 GB04 HA06 HA16
Claims (12)
- 【請求項1】 主裏面にCVD酸化膜を有するシリコン
単結晶基板であって、800℃以上900℃未満の温度
条件の熱処理を施すことにより、前記温度条件で脱離す
る水分濃度が0.1ppm以下にされていることを特徴
とするシリコン単結晶基板。 - 【請求項2】 主裏面にCVD酸化膜が形成されたシリ
コン単結晶基板に対し800℃以上900℃未満の温度
条件の熱処理を施すことにより、前記温度条件で前記シ
リコン単結晶基板から脱離する水分濃度を0.1ppm
以下にする熱処理工程と、前記シリコン単結晶基板の主
表面上に気相成長によりシリコンエピタキシャル層を形
成する気相成長工程とをこの順に行うことを特徴とする
シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 【請求項3】 前記熱処理を施す時間が、5分間以上3
0分間未満であることを特徴とする請求項2記載のシリ
コンエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 【請求項4】 前記熱処理工程を、窒素雰囲気のロード
ロック室内で行うことを特徴とする請求項2又は3記載
のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 【請求項5】 前記ロードロック室内へシリコン単結晶
基板が投入されると、一旦減圧された後に、窒素ガスが
導入されることを特徴とする請求項4記載のシリコンエ
ピタキシャルウェーハの製造方法。 - 【請求項6】 前記熱処理工程を、前記気相成長工程を
行うための反応炉と不活性雰囲気で連結された熱処理炉
内で行うことを特徴とする請求項2又は3記載のシリコ
ンエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 【請求項7】 前記熱処理工程を、CVD酸化膜の成長
工程に続けて行うことを特徴とする請求項2又は3記載
のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 【請求項8】 前記熱処理工程を、CVD酸化膜の成長
工程と前記気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理
炉内で行うことを特徴とする請求項2又は3記載のシリ
コンエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 【請求項9】 前記熱処理工程を、前記気相成長工程の
前に、該気相成長工程を行う反応炉内で行うことを特徴
とする請求項2又は請求項3記載のシリコンエピタキシ
ャルウェーハの製造方法。 - 【請求項10】 主裏面にCVD酸化膜が形成されたシ
リコン単結晶基板に対して塩素処理を施す塩素処理工程
と、前記シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピ
タキシャル層を形成する気相成長工程とをこの順に行う
ことを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製
造方法。 - 【請求項11】 前記塩素処理工程により、800℃以
上900℃未満の温度条件で前記シリコン単結晶基板か
ら脱離する水分濃度を0.1ppm以下にすることを特
徴とする請求項10記載のシリコンエピタキシャルウェ
ーハの製造方法。 - 【請求項12】 前記塩素処理工程を、前記CVD酸化
膜の成長工程と前記気相成長工程との間に行うことを特
徴とする請求項10又は11記載のシリコンエピタキシ
ャルウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000359843A JP2002164286A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | シリコン単結晶基板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000359843A JP2002164286A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | シリコン単結晶基板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
Publications (1)
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