JP2020064891A - シリコンウェーハの熱処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献3に記載される方法にあっては、ウェーハ上への反応生成物の堆積の抑制には有効であるものの、自然酸化膜の脱離によって生じるSiOガスがチャンバ内から排出され難くなるため、連続的に処理を行うと、チャンバ内にSiOx等の反応生成物が堆積してしまうという課題があった。
尚、前記チャンバ内における熱処理温度が1300℃以上に到達する前に、900℃以上1100℃以下の温度帯において5sec以上30sec以下の時間保持するとともに、ウェーハ回転数を80rpm以上120rpm以下とする制御を行うことが望ましい。
また、900℃以上1100℃以下の温度帯において、前記チャンバ内の圧力は1kPa以下に制御されることが望ましい。
図1は、本発明のシリコンウェーハの熱処理方法に用いられるRTP装置の一例の概要を示す断面図である。
本発明のシリコンウェーハの熱処理方法に用いられるRTP装置10は、図1に示すように、雰囲気ガス導入口20a及び雰囲気ガス排出口20bを備えたチャンバ(反応管)20と、チャンバ20の上部に離間して配置された複数のランプ30と、チャンバ20内の反応空間25にウェーハWを支持するウェーハ支持部40とを備える。また、図示しないが、ウェーハWをその中心軸周りに所定速度で回転させる回転手段を備えている。
本発明に係わるシリコンウェーハの熱処理方法は、チョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶インゴットからスライスされたシリコンウェーハに対して、所定の製造条件によりRTPを行う。
すなわち、石英ルツボに充填した多結晶シリコンを加熱してシリコン融液とし、このシリコン融液の液面上方から種結晶を接触させて、種結晶と石英ルツボを回転させながら引上げ、所望の直径まで拡径して直胴部を育成することでシリコン単結晶インゴットを製造する。
すなわち、シリコン単結晶インゴットを内周刃又はワイヤソー等によりウェーハ状にスライスした後、外周部の面取り、ラッピング、エッチング、研磨等の加工工程を経て、シリコンウェーハを製造する。なお、ここで記載された加工工程は例示的なものであり、本発明は、この加工工程のみに限定されるものではない。
図2は、本発明に係わるシリコンウェーハの熱処理方法に適用されるRTPの熱処理シーケンスを示す概念図である。
チャンバ20内は、雰囲気ガス導入口20aから雰囲気ガス(例えばアルゴンガス)を導入し、不活性ガス雰囲気とする。
ここで前記温度帯T1は、所定時間tp1(望ましくは5sec以上30sec以下)の間、その温度範囲が維持されるよう制御する。前記温度帯T1を越えるまでの昇温パターンは、例えば図2に示すようにパターン1、2、3が主に採用し得る。
また、熱処理空間からのSiOガスの排出を促進するため、前記温度帯T1におけるチャンバ内の気圧を、1kPa以下となるように制御する。
さらに、不活性ガスの導入量が不足した場合にSiOガスを十分に排出できない虞があるため、1分間でチャンバ内を90%以上、ガス置換できる流量(30L/min以上100L/min以下)にて不活性ガスを導入する。
これにより、自然酸化膜溶解によってウェーハWの表面からSiOガスが発生した際、SiOガスの排出効率を向上することができる。
一方、ウェーハWの回転数を120rpmより大きくすると、SiOガスの排気効率が低下し、ウェーハの直上直下にSiOガスが停滞し易く、1100℃を超える高温まで残留した場合に瞬時にシリコン表面をエッチングするため、処理チャンバ内に反応生成物が堆積するといった不具合が生じる。
次いで、所定の降温速度で、T3(例えば600℃)まで降温した後、チャンバ内を酸化性雰囲気に切り替える。
さらに以下の条件を実施例、及び比較例ごとに設定した。尚、以下の条件で示す温度帯T1(℃)とは、図2のグラフにおける温度帯T1に対応するタイミングでの温度範囲である。
(a)温度帯T1(℃)
(b)温度帯T1におけるウェーハ回転数(rpm)
(c)温度帯T1における保持時間/昇温時間(sec)
(d)温度帯T1におけるガス置換率(%)
(e)温度帯T1における圧力(kPa)
表1の判定欄において、○は連続処理での酸化膜厚の増加が確認されず、チャンバ内のSiOx反応生成物の顕著な堆積が見られなかったことを示す。△はチャンバ内のSiOx反応生成物の顕著な堆積は見られなかったが、熱処理中にウェーハがサセプタから外れる等の不具合が確認されたことを示す。×はウェーハの処理枚数の増加に伴い、酸化膜厚の増加、及びスリップの発生が確認されたことを示す。
20 チャンバ
20a 雰囲気ガス導入口
20b 雰囲気ガス排出口
25 反応空間
30 ランプ
40 ウェーハ支持部
Claims (3)
- チャンバ内で回転可能に保持されたシリコンウェーハに対し不活性ガス雰囲気下で急速昇降温熱処理するシリコンウェーハの熱処理方法であって、
前記チャンバ内における熱処理温度が900℃以上1100℃以下の温度帯において5sec以上30sec以下の時間保持するとともに、ウェーハ回転数を80rpm以上120rpm以下とし、
前記チャンバ内における不活性ガスの供給を、ガス置換率が90%以上となるよう制御することを特徴とするシリコンウェーハの熱処理方法。 - 前記チャンバ内における熱処理温度が1300℃以上に到達する前に、900℃以上1100℃以下の温度帯において5sec以上30sec以下の時間保持するとともに、ウェーハ回転数を80rpm以上120rpm以下とする制御を行うことを特徴とする請求項1に記載されたシリコンウェーハの熱処理方法。
- 900℃以上1100℃以下の温度帯において、前記チャンバ内の圧力は1kPa以下に制御されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載されたシリコンウェーハの熱処理方法。
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