JP3478141B2 - シリコンウエーハの熱処理方法及びシリコンウエーハ - Google Patents
シリコンウエーハの熱処理方法及びシリコンウエーハInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウエーハの
熱処理方法に関し、特にシリコンウエーハ表面のマイク
ロラフネスを向上させ、スリップ転位の発生や重金属汚
染を抑制できる熱処理方法とこの熱処理によって得られ
る半導体デバイス用として有用な高品質シリコンウエー
ハに関する。
熱処理方法に関し、特にシリコンウエーハ表面のマイク
ロラフネスを向上させ、スリップ転位の発生や重金属汚
染を抑制できる熱処理方法とこの熱処理によって得られ
る半導体デバイス用として有用な高品質シリコンウエー
ハに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＭＯＳ−ＬＳＩの高集積化に伴
い、ゲート酸化膜はますます薄膜化されている。そし
て、この薄い酸化膜の信頼性を得るために、シリコンウ
エーハの基板としての品質が重要視され、中でもウエー
ハ表面のマイクロラフネスが取り上げられている。
い、ゲート酸化膜はますます薄膜化されている。そし
て、この薄い酸化膜の信頼性を得るために、シリコンウ
エーハの基板としての品質が重要視され、中でもウエー
ハ表面のマイクロラフネスが取り上げられている。
【０００３】さらに詳しくは、ＭＯＳ構造のトランジス
ターの集積度が上がるにつれて、それに付随してＭＯＳ
構造の酸化膜直下のキャリア（電子およびホール）の移
動度を向上させる必要がでてきた。ＣＰＵ（中央処理装
置）の駆動周波数がますます高くなり、それに付随して
メモリーの書き込みおよび読み出しの速度も当然高速化
が求められ、キャリアの移動度の向上が重要な問題にな
っている。そして、酸化膜耐圧やキャリアの移動度等の
電気特性に大きな影響を与える因子としてウエーハ表面
のマイクロラフネス（ｍｉｃｒｏｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）
がデバイスの性能と信頼性に密接に関わっていることが
知られてきた（Ｓｈｉｎｙａ Ｙａｍａｋａｗａ ｅ
ｔ．ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．７９，
ｐ．９１１，１９９６参照）。
ターの集積度が上がるにつれて、それに付随してＭＯＳ
構造の酸化膜直下のキャリア（電子およびホール）の移
動度を向上させる必要がでてきた。ＣＰＵ（中央処理装
置）の駆動周波数がますます高くなり、それに付随して
メモリーの書き込みおよび読み出しの速度も当然高速化
が求められ、キャリアの移動度の向上が重要な問題にな
っている。そして、酸化膜耐圧やキャリアの移動度等の
電気特性に大きな影響を与える因子としてウエーハ表面
のマイクロラフネス（ｍｉｃｒｏｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）
がデバイスの性能と信頼性に密接に関わっていることが
知られてきた（Ｓｈｉｎｙａ Ｙａｍａｋａｗａ ｅ
ｔ．ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．７９，
ｐ．９１１，１９９６参照）。
【０００４】このウエーハ表面のマイクロラフネスを低
減させるには、特別な装置、例えば超高真空装置を用い
て、ウエーハ表面に電流を流す方法（安藤等、１９９５
年第５６回応物講演会 予稿集２７ｐ−ＺＶ−１３参
照）等があった。しかし、超高真空にするには長時間を
要し、さらに真空から大気圧に戻すにも長時間かかり、
その工程の間、パーティクルの付着に絶えず注意しなけ
ればならないという問題があった。
減させるには、特別な装置、例えば超高真空装置を用い
て、ウエーハ表面に電流を流す方法（安藤等、１９９５
年第５６回応物講演会 予稿集２７ｐ−ＺＶ−１３参
照）等があった。しかし、超高真空にするには長時間を
要し、さらに真空から大気圧に戻すにも長時間かかり、
その工程の間、パーティクルの付着に絶えず注意しなけ
ればならないという問題があった。
【０００５】また、このマイクロラフネスを向上させる
方法としては、先に特願平１０−１７６６９３号を提案
し、十分小さなマイクロラフネスが得られているが、熱
処理を急速加熱・急速冷却装置を用いて、還元性雰囲気
下、多段階で高温で実施するため、工程が複雑になり、
生産性や装置の耐久性、スリップ転位の発生や重金属汚
染等に問題が生じ得る。
方法としては、先に特願平１０−１７６６９３号を提案
し、十分小さなマイクロラフネスが得られているが、熱
処理を急速加熱・急速冷却装置を用いて、還元性雰囲気
下、多段階で高温で実施するため、工程が複雑になり、
生産性や装置の耐久性、スリップ転位の発生や重金属汚
染等に問題が生じ得る。
【０００６】通常のシリコンウエーハには、自然酸化膜
と呼ばれるＳｉＯ2 層が表面に形成されているために、
これを除去するためには１２００℃程度の高温の水素ア
ニールが必要となる。しかし、高温の水素アニールはス
リップ転位の発生や系内からの重金属汚染等の問題があ
るため、プロセス全体の低温化とマイクロラフネスの向
上を同時に達成する必要がある。プロセス全体の低温化
は、今後、ウエーハの口径がさらに大きくなるにつれ
て、機械的強度が弱くなる際にはますます重要になると
考えられる。
と呼ばれるＳｉＯ2 層が表面に形成されているために、
これを除去するためには１２００℃程度の高温の水素ア
ニールが必要となる。しかし、高温の水素アニールはス
リップ転位の発生や系内からの重金属汚染等の問題があ
るため、プロセス全体の低温化とマイクロラフネスの向
上を同時に達成する必要がある。プロセス全体の低温化
は、今後、ウエーハの口径がさらに大きくなるにつれ
て、機械的強度が弱くなる際にはますます重要になると
考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はこの
ような問題点に鑑みなされたもので、本発明の目的とす
るところは、シリコンウエーハを急速加熱・急速冷却装
置（以下、ＲＴＡ装置（Rapid Thermal Annealer）とい
うことがある）を用いて、還元性雰囲気下で熱処理する
方法に関し、特に従来に比して低温の熱処理によりシリ
コンウエーハ表面のマイクロラフネスをより一層小さく
して、酸化膜耐圧、キャリアの移動度等の電気特性を改
善し、スリップ転位の発生や重金属汚染を抑え、急速加
熱・急速冷却装置の本来的に有する、歩留りや生産性の
向上、コストダウン等の利点を生かそうとするものであ
る。
ような問題点に鑑みなされたもので、本発明の目的とす
るところは、シリコンウエーハを急速加熱・急速冷却装
置（以下、ＲＴＡ装置（Rapid Thermal Annealer）とい
うことがある）を用いて、還元性雰囲気下で熱処理する
方法に関し、特に従来に比して低温の熱処理によりシリ
コンウエーハ表面のマイクロラフネスをより一層小さく
して、酸化膜耐圧、キャリアの移動度等の電気特性を改
善し、スリップ転位の発生や重金属汚染を抑え、急速加
熱・急速冷却装置の本来的に有する、歩留りや生産性の
向上、コストダウン等の利点を生かそうとするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に記載した発明は、急速加熱・急速冷却装置を用い
てシリコンウエーハを還元性雰囲気下で熱処理する方法
において、該シリコンウエーハ表面上の自然酸化膜を除
去した後、急速加熱・急速冷却装置を用いて、水素１０
０％あるいは水素を１０％以上含有するアルゴンおよび
／または窒素との混合ガス雰囲気下で熱処理することに
よりマイクロラフネスを向上させることを特徴とするシ
リコンウエーハの熱処理方法である。
発明に記載した発明は、急速加熱・急速冷却装置を用い
てシリコンウエーハを還元性雰囲気下で熱処理する方法
において、該シリコンウエーハ表面上の自然酸化膜を除
去した後、急速加熱・急速冷却装置を用いて、水素１０
０％あるいは水素を１０％以上含有するアルゴンおよび
／または窒素との混合ガス雰囲気下で熱処理することに
よりマイクロラフネスを向上させることを特徴とするシ
リコンウエーハの熱処理方法である。
【０００９】このように、シリコンウエーハを急速加熱
・急速冷却装置を用いて還元性雰囲気下で熱処理する方
法において、シリコンウエーハ表面上の自然酸化膜を除
去した後、急速加熱・急速冷却装置を用いて、水素１０
０％あるいは水素を１０％以上含有するアルゴンおよび
／または窒素との混合ガス雰囲気下で熱処理を行えば、
自然酸化膜を除去した状態を維持して、確実にウエーハ
表面のマイクロラフネスを低減させることができると共
に、ウエーハ表面に存在する結晶欠陥をも除去すること
ができ、極低欠陥で電気特性に優れた半導体デバイス用
として有用なシリコンウエーハを得ることができる。
・急速冷却装置を用いて還元性雰囲気下で熱処理する方
法において、シリコンウエーハ表面上の自然酸化膜を除
去した後、急速加熱・急速冷却装置を用いて、水素１０
０％あるいは水素を１０％以上含有するアルゴンおよび
／または窒素との混合ガス雰囲気下で熱処理を行えば、
自然酸化膜を除去した状態を維持して、確実にウエーハ
表面のマイクロラフネスを低減させることができると共
に、ウエーハ表面に存在する結晶欠陥をも除去すること
ができ、極低欠陥で電気特性に優れた半導体デバイス用
として有用なシリコンウエーハを得ることができる。
【００１０】この場合、前記熱処理を、温度９５０〜１
１５０℃で１〜３００秒間行うことができる。このよう
に、急速加熱・急速冷却装置を用いて自然酸化膜を除去
したウエーハに対して、従来よりも低温の熱処理を短時
間に行えば、マイクロラフネスを著しく低減することが
できる。また、熱処理温度を比較的低温化したのでプロ
セス全体の温度も下がり、スリップ転位の発生は殆どな
くなり、重金属汚染の問題も解決し、歩留が向上した。
さらに昇降温に要する時間も熱エネルギーも節減できる
ので、生産性の向上とコストダウンを図ることができ
る。
１５０℃で１〜３００秒間行うことができる。このよう
に、急速加熱・急速冷却装置を用いて自然酸化膜を除去
したウエーハに対して、従来よりも低温の熱処理を短時
間に行えば、マイクロラフネスを著しく低減することが
できる。また、熱処理温度を比較的低温化したのでプロ
セス全体の温度も下がり、スリップ転位の発生は殆どな
くなり、重金属汚染の問題も解決し、歩留が向上した。
さらに昇降温に要する時間も熱エネルギーも節減できる
ので、生産性の向上とコストダウンを図ることができ
る。
【００１１】本発明に記載した発明は、自然酸化膜の除
去を、フッ酸処理により行うことを特徴とするシリコン
ウエーハの熱処理方法である。このように自然酸化膜で
あるＳｉＯ2 は、フッ酸（ＨＦ）中に浸漬する、あるい
はＨＦガスを用いて気相で処理することで容易かつ確実
に溶解、除去することができ、処理前の鏡面仕上げウエ
ーハの本来的な平坦度、マイクロラフネス等に悪影響を
及ぼすことは殆どない。
去を、フッ酸処理により行うことを特徴とするシリコン
ウエーハの熱処理方法である。このように自然酸化膜で
あるＳｉＯ2 は、フッ酸（ＨＦ）中に浸漬する、あるい
はＨＦガスを用いて気相で処理することで容易かつ確実
に溶解、除去することができ、処理前の鏡面仕上げウエ
ーハの本来的な平坦度、マイクロラフネス等に悪影響を
及ぼすことは殆どない。
【００１２】さらに、このような本発明の熱処理方法に
よれば、ウエーハ表面のマイクロラフネスが向上するの
で、酸化膜耐圧、キャリア移動度等の電気特性が向上
し、スリップ転位の発生が殆どなく、重金属汚染もない
極めて高品質で半導体デバイス用として有用なシリコン
ウエーハを得ることができる。特には、マイクロラフネ
スが、原子間力顕微鏡で測定した２μｍ角のＰ−Ｖ値で
１．００ｎｍ以下で、かつＲＭＳ値で０．１２ｎｍ以下
であるシリコンウエーハを得ることができる。
よれば、ウエーハ表面のマイクロラフネスが向上するの
で、酸化膜耐圧、キャリア移動度等の電気特性が向上
し、スリップ転位の発生が殆どなく、重金属汚染もない
極めて高品質で半導体デバイス用として有用なシリコン
ウエーハを得ることができる。特には、マイクロラフネ
スが、原子間力顕微鏡で測定した２μｍ角のＰ−Ｖ値で
１．００ｎｍ以下で、かつＲＭＳ値で０．１２ｎｍ以下
であるシリコンウエーハを得ることができる。
【００１３】以下、本発明につきさらに詳細に説明す
る。本発明者らは、シリコンウエーハ表面に存在するマ
イクロラフネスを小さくして酸化膜耐圧、キャリア移動
度を向上させる等の電気特性の改善を図り、高温熱処理
で起こり易いスリップ転位の発生や重金属汚染等を回避
することのできる熱処理条件につき、種々調査し、実験
的に研究した結果、これには水素ガス１００％あるいは
水素ガスを１０％以上含む不活性ガスからなる還元性雰
囲気下の熱処理を、ＲＴＡ装置を用いて、自然酸化膜を
除去したシリコンウエーハについて従来に比して低温の
熱処理を行えば、マイクロラフネスの小さいシリコンウ
エーハを得ることができることを知見し、諸条件を精査
して本発明を完成させたものである。
る。本発明者らは、シリコンウエーハ表面に存在するマ
イクロラフネスを小さくして酸化膜耐圧、キャリア移動
度を向上させる等の電気特性の改善を図り、高温熱処理
で起こり易いスリップ転位の発生や重金属汚染等を回避
することのできる熱処理条件につき、種々調査し、実験
的に研究した結果、これには水素ガス１００％あるいは
水素ガスを１０％以上含む不活性ガスからなる還元性雰
囲気下の熱処理を、ＲＴＡ装置を用いて、自然酸化膜を
除去したシリコンウエーハについて従来に比して低温の
熱処理を行えば、マイクロラフネスの小さいシリコンウ
エーハを得ることができることを知見し、諸条件を精査
して本発明を完成させたものである。
【００１４】従来のＲＴＡ装置を使用した水素アニール
では、シリコンウエーハ表面上に形成された自然酸化膜
を除去するためには、１２００℃程度以上の高温の熱処
理が必要であった。一般に水素雰囲気下、９００〜１１
００℃の範囲では、ＳｉとＳｉＯ2 のエッチング速度の
比は、Ｓｉ／ＳｉＯ2 ＝２〜１００倍であり、ＳｉＯ2
の方がエッチング速度が遅いため、より高温を必要とし
たのである。
では、シリコンウエーハ表面上に形成された自然酸化膜
を除去するためには、１２００℃程度以上の高温の熱処
理が必要であった。一般に水素雰囲気下、９００〜１１
００℃の範囲では、ＳｉとＳｉＯ2 のエッチング速度の
比は、Ｓｉ／ＳｉＯ2 ＝２〜１００倍であり、ＳｉＯ2
の方がエッチング速度が遅いため、より高温を必要とし
たのである。
【００１５】そこで、ＲＴＡ装置による熱処理の前処理
として、フッ酸処理を施し、ウエーハ表面に形成された
自然酸化膜（ＳｉＯ2 ）を除去しておけば、ＲＴＡ装置
でＳｉＯ2 をエッチングする必要がなくなるため、プロ
セス全体の温度を低下させることができる。また、プロ
セスを従来に比して低温化しても、マイクロラフネスの
減少については従来の１２００℃近辺の処理と同等もし
くはそれ以上の効果を挙げることができると考え、実験
により確認することとした。
として、フッ酸処理を施し、ウエーハ表面に形成された
自然酸化膜（ＳｉＯ2 ）を除去しておけば、ＲＴＡ装置
でＳｉＯ2 をエッチングする必要がなくなるため、プロ
セス全体の温度を低下させることができる。また、プロ
セスを従来に比して低温化しても、マイクロラフネスの
減少については従来の１２００℃近辺の処理と同等もし
くはそれ以上の効果を挙げることができると考え、実験
により確認することとした。
【００１６】先ず、急速加熱・急速冷却装置によるシリ
コンウエーハの熱処理の適切な熱処理条件を確定するた
めに下記のような実験を行った。熱処理装置にはＲＴＡ
装置（急速加熱・急速冷却装置、シュティアック マイ
クロテック インターナショナル社製ＳＨＳ−２８００
型）を使用した。
コンウエーハの熱処理の適切な熱処理条件を確定するた
めに下記のような実験を行った。熱処理装置にはＲＴＡ
装置（急速加熱・急速冷却装置、シュティアック マイ
クロテック インターナショナル社製ＳＨＳ−２８００
型）を使用した。
【００１７】シリコンウエーハはチョクラルスキー法に
より製造されたシリコンインゴットを、一般的に行なわ
れている方法でスライスして鏡面加工された、直径８イ
ンチ、結晶方位＜１００＞のものを用いた。そして、自
然酸化膜を除去する方法としては、２％フッ酸（ＨＦ）
溶液にシリコンウエーハを３分間浸漬する方法を用い
た。こうして自然酸化膜の存在する試料と除去した試料
の二種類を用意した。
より製造されたシリコンインゴットを、一般的に行なわ
れている方法でスライスして鏡面加工された、直径８イ
ンチ、結晶方位＜１００＞のものを用いた。そして、自
然酸化膜を除去する方法としては、２％フッ酸（ＨＦ）
溶液にシリコンウエーハを３分間浸漬する方法を用い
た。こうして自然酸化膜の存在する試料と除去した試料
の二種類を用意した。
【００１８】マイクロラフネスの測定は、ＡＦＭ（Ａｔ
ｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，原子間
力顕微鏡、ＮａｎｏＳｃｏｐｅ−ＩＩ／デジタル イン
スツルメント社製商品名）で、２μｍ角の面積で行っ
た。熱処理前の鏡面仕上げウエーハのマイクロラフネス
は、Ｐ−Ｖ値（山と谷の最大差）で１．１ｎｍ以上であ
り、また、ＲＭＳ値（二乗平均・平方根粗さ）は、０．
１３ｎｍ以上であった。
ｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，原子間
力顕微鏡、ＮａｎｏＳｃｏｐｅ−ＩＩ／デジタル イン
スツルメント社製商品名）で、２μｍ角の面積で行っ
た。熱処理前の鏡面仕上げウエーハのマイクロラフネス
は、Ｐ−Ｖ値（山と谷の最大差）で１．１ｎｍ以上であ
り、また、ＲＭＳ値（二乗平均・平方根粗さ）は、０．
１３ｎｍ以上であった。
【００１９】次いで熱処理の条件として、雰囲気ガス組
成を、水素：２５容量％、アルゴン：７５容量％とし、
処理温度は１０００〜１２００℃、処理時間は１〜３０
秒とした。熱処理工程のダイヤグラムの一例を図１に示
す。
成を、水素：２５容量％、アルゴン：７５容量％とし、
処理温度は１０００〜１２００℃、処理時間は１〜３０
秒とした。熱処理工程のダイヤグラムの一例を図１に示
す。
【００２０】一連の実験結果を図２、図３に示す。図２
は熱処理温度とマイクロラフネスのＰ−Ｖ値との関係を
熱処理時間別、フッ酸処理の有無別に表している。図３
は熱処理温度とマイクロラフネスのＲＭＳ値との関係を
熱処理時間別、フッ酸処理の有無別に表している。ま
た、表１はフッ酸処理したウエーハに対する熱処理条件
と得られたマイクロラフネス（ＲＭＳ値とＰ−Ｖ値）の
関係を、表２は、フッ酸処理を施さないウエーハに対す
る熱処理条件と得られたマイクロラフネス（ＲＭＳ値と
Ｐ−Ｖ値）の関係を表している。
は熱処理温度とマイクロラフネスのＰ−Ｖ値との関係を
熱処理時間別、フッ酸処理の有無別に表している。図３
は熱処理温度とマイクロラフネスのＲＭＳ値との関係を
熱処理時間別、フッ酸処理の有無別に表している。ま
た、表１はフッ酸処理したウエーハに対する熱処理条件
と得られたマイクロラフネス（ＲＭＳ値とＰ−Ｖ値）の
関係を、表２は、フッ酸処理を施さないウエーハに対す
る熱処理条件と得られたマイクロラフネス（ＲＭＳ値と
Ｐ−Ｖ値）の関係を表している。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】これらの図と表から実験結果を考察する
と、自然酸化膜が存在する場合（フッ酸処理を行わない
場合）、水素アニール温度が１０００〜１１５０℃の範
囲ではマイクロラフネスはＲＭＳ値もＰ−Ｖ値もほぼ悪
化する傾向もしくは同等（改善されない）の結果を示し
た。これは、水素により自然酸化膜の薄膜部が局所的に
エッチングされ、さらにより速い速度でＳｉ層がエッチ
ングされることによりピットが発生するためと考えられ
る。
と、自然酸化膜が存在する場合（フッ酸処理を行わない
場合）、水素アニール温度が１０００〜１１５０℃の範
囲ではマイクロラフネスはＲＭＳ値もＰ−Ｖ値もほぼ悪
化する傾向もしくは同等（改善されない）の結果を示し
た。これは、水素により自然酸化膜の薄膜部が局所的に
エッチングされ、さらにより速い速度でＳｉ層がエッチ
ングされることによりピットが発生するためと考えられ
る。
【００２４】自然酸化膜が存在しない場合、例えばフッ
酸で処理して除去した場合、水素アニール温度が１００
０〜１２００℃の範囲ではマイクロラフネスはＲＭＳ値
もＰ−Ｖ値も向上した。これは、自然酸化膜が存在しな
いことにより、Ｓｉ層が均一にエッチングされるためと
考えられる。
酸で処理して除去した場合、水素アニール温度が１００
０〜１２００℃の範囲ではマイクロラフネスはＲＭＳ値
もＰ−Ｖ値も向上した。これは、自然酸化膜が存在しな
いことにより、Ｓｉ層が均一にエッチングされるためと
考えられる。
【００２５】この場合、１０００〜１１００℃の比較的
低温の領域でもマイクロラフネスを向上させることがで
きる。鏡面仕上げウエーハのマイクロラフネスは、Ｐ−
Ｖ値では１．１ｎｍ、ＲＭＳ値では０．１３ｎｍ程度で
あるが、自然酸化膜を除去してＲＴＡ装置で熱処理をし
た場合、１０００℃、３０秒の低温熱処理で、Ｐ−Ｖ値
で０．７ｎｍ、ＲＭＳ値で０．０９ｎｍと大幅な改善を
図ることができる。
低温の領域でもマイクロラフネスを向上させることがで
きる。鏡面仕上げウエーハのマイクロラフネスは、Ｐ−
Ｖ値では１．１ｎｍ、ＲＭＳ値では０．１３ｎｍ程度で
あるが、自然酸化膜を除去してＲＴＡ装置で熱処理をし
た場合、１０００℃、３０秒の低温熱処理で、Ｐ−Ｖ値
で０．７ｎｍ、ＲＭＳ値で０．０９ｎｍと大幅な改善を
図ることができる。
【００２６】従って、自然酸化膜を除去すれば、熱処理
温度を例えば９５０〜１１５０℃として行うことができ
る。すなわち、従来のように、１２００℃以上としたの
では、スリップや汚染の問題が懸念されるので、１１５
０℃以下とするのが良いし、十分マイクロラフネスを改
善するには、９５０℃以上で処理した方が良い。また、
熱処理時間としては、１秒以上とすれば十分に効果があ
る。そして、あまりに長く熱処理したのでは無駄である
ので、３００秒以下とすればよい。
温度を例えば９５０〜１１５０℃として行うことができ
る。すなわち、従来のように、１２００℃以上としたの
では、スリップや汚染の問題が懸念されるので、１１５
０℃以下とするのが良いし、十分マイクロラフネスを改
善するには、９５０℃以上で処理した方が良い。また、
熱処理時間としては、１秒以上とすれば十分に効果があ
る。そして、あまりに長く熱処理したのでは無駄である
ので、３００秒以下とすればよい。
【００２７】以上述べたように本発明では、より一層の
マイクロラフネスの向上と高温熱処理の弊害を避けるこ
とを目的に、シリコンウエーハに対して急速加熱・急速
冷却装置を用いて還元性雰囲気下で熱処理するに当た
り、表面の自然酸化膜を除去したウエーハに対して、熱
処理することによって、従来の熱処理温度よりも５０℃
以上低い比較的低温で行うことが可能になった。
マイクロラフネスの向上と高温熱処理の弊害を避けるこ
とを目的に、シリコンウエーハに対して急速加熱・急速
冷却装置を用いて還元性雰囲気下で熱処理するに当た
り、表面の自然酸化膜を除去したウエーハに対して、熱
処理することによって、従来の熱処理温度よりも５０℃
以上低い比較的低温で行うことが可能になった。
【００２８】次に、還元性雰囲気の影響を不活性ガス中
水素ガス濃度を０〜１００容量％に変化させて調べた。
水素ガスの残分はアルゴンとした。シリコンウエーハ
は、鏡面加工された、直径８インチ、結晶方位＜１００
＞のものを、２％フッ酸（ＨＦ）溶液に３分間浸漬し
て、自然酸化膜を除去した試料を用いた。処理温度は９
５０、１０５０、１１５０℃の３水準、、処理時間は３
０秒とした。熱処理工程のダイヤグラムの一例を図１に
示す。
水素ガス濃度を０〜１００容量％に変化させて調べた。
水素ガスの残分はアルゴンとした。シリコンウエーハ
は、鏡面加工された、直径８インチ、結晶方位＜１００
＞のものを、２％フッ酸（ＨＦ）溶液に３分間浸漬し
て、自然酸化膜を除去した試料を用いた。処理温度は９
５０、１０５０、１１５０℃の３水準、、処理時間は３
０秒とした。熱処理工程のダイヤグラムの一例を図１に
示す。
【００２９】参考のため、ヘイズ（ｐｐｍ）も測定し
た。測定にはＫＬＡテンコール社製のＳＰ−１を用い
た。ちなみに、鏡面ウエーハのヘイズは０．０３ｐｐｍ
程度、ＲＴＡ装置を用いて１２００℃で還元性雰囲気下
に熱処理したウエーハは０．３ｐｐｍ程度、エピタキシ
ャルウエーハは０．２ｐｐｍ程度である。０．３ｐｐｍ
程度であれば、半導体デバイス工程には全く問題のない
レベルである。
た。測定にはＫＬＡテンコール社製のＳＰ−１を用い
た。ちなみに、鏡面ウエーハのヘイズは０．０３ｐｐｍ
程度、ＲＴＡ装置を用いて１２００℃で還元性雰囲気下
に熱処理したウエーハは０．３ｐｐｍ程度、エピタキシ
ャルウエーハは０．２ｐｐｍ程度である。０．３ｐｐｍ
程度であれば、半導体デバイス工程には全く問題のない
レベルである。
【００３０】一連の実験結果を図５、図６および図７に
示す。図５は水素ガス濃度とヘイズとの関係を熱処理温
度別に表している。図６は水素ガス濃度とマイクロラフ
ネスのＰ−Ｖ値との関係を熱処理温度別に、図７は水素
ガス濃度とマイクロラフネスのＲＭＳ値との関係を熱処
理温度別に表している。
示す。図５は水素ガス濃度とヘイズとの関係を熱処理温
度別に表している。図６は水素ガス濃度とマイクロラフ
ネスのＰ−Ｖ値との関係を熱処理温度別に、図７は水素
ガス濃度とマイクロラフネスのＲＭＳ値との関係を熱処
理温度別に表している。
【００３１】これらの図から実験結果を考察すると、自
然酸化膜が存在しない場合、水素濃度１０％以上１００
％以下の範囲ではマイクロラフネスはＲＭＳ値もＰ−Ｖ
値も十分改善されてほぼ一定値を示している。しかし水
素濃度が１０％未満になると急激に悪化し、水素濃度０
％では鏡面ウエーハの数倍にまで悪化してしまう。参考
のため、ヘイズを測定したが、これも図５のようにマイ
クロラフネスと同様の傾向を示した。ただし、温度の影
響が若干あり、高温になるほど改善される傾向を示し
た。
然酸化膜が存在しない場合、水素濃度１０％以上１００
％以下の範囲ではマイクロラフネスはＲＭＳ値もＰ−Ｖ
値も十分改善されてほぼ一定値を示している。しかし水
素濃度が１０％未満になると急激に悪化し、水素濃度０
％では鏡面ウエーハの数倍にまで悪化してしまう。参考
のため、ヘイズを測定したが、これも図５のようにマイ
クロラフネスと同様の傾向を示した。ただし、温度の影
響が若干あり、高温になるほど改善される傾向を示し
た。
【００３２】以上の結果は、水素にはウエーハ表面のＳ
ｉと反応してＳｉのマイグレーションが起こり、表面を
平坦化する（ヘイズが向上する）作用があることを示し
ている。しかし、水素の濃度が薄いと、この作用が不十
分のため、表面が粗れ、ヘイズが悪化する現象が起こる
（図５参照）。このような現象が起こるのは、アルゴン
や窒素ガスのような不活性ガスには、表面を平坦化する
作用は全くないからである。この現象はマイクロラフネ
スにおいても同様で、水素濃度が０〜１０％では濃度が
薄いためマイクロラフネスは濃度が薄くなるほど悪化し
ている（図６、図７）。従って、熱処理の還元性雰囲気
は水素１００％または水素を１０％以上含有するアルゴ
ンおよび／または窒素との混合ガス雰囲気とするのが望
ましい。
ｉと反応してＳｉのマイグレーションが起こり、表面を
平坦化する（ヘイズが向上する）作用があることを示し
ている。しかし、水素の濃度が薄いと、この作用が不十
分のため、表面が粗れ、ヘイズが悪化する現象が起こる
（図５参照）。このような現象が起こるのは、アルゴン
や窒素ガスのような不活性ガスには、表面を平坦化する
作用は全くないからである。この現象はマイクロラフネ
スにおいても同様で、水素濃度が０〜１０％では濃度が
薄いためマイクロラフネスは濃度が薄くなるほど悪化し
ている（図６、図７）。従って、熱処理の還元性雰囲気
は水素１００％または水素を１０％以上含有するアルゴ
ンおよび／または窒素との混合ガス雰囲気とするのが望
ましい。
【００３３】以上述べた熱処理方法で熱処理すれば、マ
イクロラフネスは従来の高温熱処理の場合よりもより一
層向上し、酸化膜耐圧、キャリア移動度等の電気特性の
向上を図ることができる。また、比較的低温化すること
によってスリップ転位の発生が殆どなく、重金属汚染も
ない極めて高品質で半導体デバイス用として有用なシリ
コンウエーハを得ることができる。さらに熱処理の低温
化に伴い急速加熱・急速冷却装置における昇降温に要す
る時間も熱エネルギーも節減できるので、歩留りと生産
性の向上ならびにコストダウンを図ることができる。
イクロラフネスは従来の高温熱処理の場合よりもより一
層向上し、酸化膜耐圧、キャリア移動度等の電気特性の
向上を図ることができる。また、比較的低温化すること
によってスリップ転位の発生が殆どなく、重金属汚染も
ない極めて高品質で半導体デバイス用として有用なシリ
コンウエーハを得ることができる。さらに熱処理の低温
化に伴い急速加熱・急速冷却装置における昇降温に要す
る時間も熱エネルギーも節減できるので、歩留りと生産
性の向上ならびにコストダウンを図ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明するが、本発明は、これらに限定さ
れるものではない。ここで、図４に本発明で用いたシリ
コンウエーハを還元性雰囲気下で急速加熱・急速冷却で
きる装置の一例を示す。
を参照しながら説明するが、本発明は、これらに限定さ
れるものではない。ここで、図４に本発明で用いたシリ
コンウエーハを還元性雰囲気下で急速加熱・急速冷却で
きる装置の一例を示す。
【００３５】図４の熱処理装置１０は、例えば炭化珪素
あるいは石英からなるベルジャ１を有し、このベルジャ
１内でシリコンウエーハを熱処理するようになってい
る。加熱は、ベルジャ１を囲繞するように配置される加
熱ヒータ２，２’によって行う。この加熱ヒータは上下
方向で分割されており、それぞれ独立に供給される電力
を制御できるようになっている。加熱ヒータ２，２’の
外側には、熱を遮蔽するためのハウジング３が配置され
ている。もちろん、熱処理装置および加熱方式は、これ
に限定されるものではなく、いわゆる輻射加熱、高周波
加熱方式としてもよい。
あるいは石英からなるベルジャ１を有し、このベルジャ
１内でシリコンウエーハを熱処理するようになってい
る。加熱は、ベルジャ１を囲繞するように配置される加
熱ヒータ２，２’によって行う。この加熱ヒータは上下
方向で分割されており、それぞれ独立に供給される電力
を制御できるようになっている。加熱ヒータ２，２’の
外側には、熱を遮蔽するためのハウジング３が配置され
ている。もちろん、熱処理装置および加熱方式は、これ
に限定されるものではなく、いわゆる輻射加熱、高周波
加熱方式としてもよい。
【００３６】炉の下方には、水冷チャンバ４とベースプ
レート５が配置され、ベルジャ１内と、外気とを封鎖し
ている。そしてシリコンウエーハ８はステージ７上に保
持されるようになっており、ステージ７はモータ９によ
って上下動自在な支持軸６の上端に取りつけられてい
る。水冷チャンバ４には横方向からウエーハを炉内に出
し入れできるように、ゲートバルブによって開閉可能に
構成される不図示のウエーハ挿入口が設けられている。
また、ベースプレート５には、ガス流入口と排気口が設
けられており、炉内ガス雰囲気を調整できるようになっ
ている。
レート５が配置され、ベルジャ１内と、外気とを封鎖し
ている。そしてシリコンウエーハ８はステージ７上に保
持されるようになっており、ステージ７はモータ９によ
って上下動自在な支持軸６の上端に取りつけられてい
る。水冷チャンバ４には横方向からウエーハを炉内に出
し入れできるように、ゲートバルブによって開閉可能に
構成される不図示のウエーハ挿入口が設けられている。
また、ベースプレート５には、ガス流入口と排気口が設
けられており、炉内ガス雰囲気を調整できるようになっ
ている。
【００３７】以上のような熱処理装置１０によって、自
然酸化膜を除去したシリコンウエーハの水素を含む還元
性雰囲気下、急速加熱・急速冷却する熱処理は、例えば
図１に示したようなダイヤグラムに従って行われる。
然酸化膜を除去したシリコンウエーハの水素を含む還元
性雰囲気下、急速加熱・急速冷却する熱処理は、例えば
図１に示したようなダイヤグラムに従って行われる。
【００３８】まず、熱処理は、加熱ヒータ２，２’によ
ってベルジャ１内を、例えば９５０〜１１５０℃の所望
温度に加熱し、その温度に保持する。分割された加熱ヒ
ータそれぞれを独立して供給電力を制御すれば、ベルジ
ャ１内を高さ方向に沿って温度分布をつけることができ
る。従って、ウエーハの熱処理温度は、ステージ７の位
置、すなわち支持軸６の炉内への挿入量によって決定す
ることができる。
ってベルジャ１内を、例えば９５０〜１１５０℃の所望
温度に加熱し、その温度に保持する。分割された加熱ヒ
ータそれぞれを独立して供給電力を制御すれば、ベルジ
ャ１内を高さ方向に沿って温度分布をつけることができ
る。従って、ウエーハの熱処理温度は、ステージ７の位
置、すなわち支持軸６の炉内への挿入量によって決定す
ることができる。
【００３９】ベルジャ１内が所望温度で維持されたな
ら、熱処理装置１０に隣接して配置される、不図示のウ
エーハハンドリング装置によってシリコンウエーハを水
冷チャンバ４の挿入口から入れ、最下端位置で待機させ
たステージ７上に例えばＳｉＣボートを介してウエーハ
８を乗せる。この時、水冷チャンバ４およびベースプレ
ート５は水冷されているので、ウエーハはこの位置では
高温化しない。
ら、熱処理装置１０に隣接して配置される、不図示のウ
エーハハンドリング装置によってシリコンウエーハを水
冷チャンバ４の挿入口から入れ、最下端位置で待機させ
たステージ７上に例えばＳｉＣボートを介してウエーハ
８を乗せる。この時、水冷チャンバ４およびベースプレ
ート５は水冷されているので、ウエーハはこの位置では
高温化しない。
【００４０】そして、シリコンウエーハ８のステージ７
上への載置が完了したなら、すぐにモータ９によって支
持軸６を炉内に挿入することによって、ステージ７を９
５０℃〜１１５０℃の所望温度位置まで上昇させ、ステ
ージ上のウエーハに熱処理を加える。この場合、水冷チ
ャンバ４内のステージ下端位置から、所望温度位置まで
の移動には、例えば２０秒程度しかかからないので、ウ
エーハは急速に加熱されることになる。
上への載置が完了したなら、すぐにモータ９によって支
持軸６を炉内に挿入することによって、ステージ７を９
５０℃〜１１５０℃の所望温度位置まで上昇させ、ステ
ージ上のウエーハに熱処理を加える。この場合、水冷チ
ャンバ４内のステージ下端位置から、所望温度位置まで
の移動には、例えば２０秒程度しかかからないので、ウ
エーハは急速に加熱されることになる。
【００４１】そして、ステージ７を所望温度位置で、所
定時間停止（１〜３００秒）させることによって、ウエ
ーハに水素を含む還元性雰囲気下で停止時間分の比較的
低温の熱処理を加えることができる。所定時間が経過し
比較的低温の熱処理が終了したなら、すぐにモータ９に
よって支持軸６を炉内から引き抜くことによってステー
ジ７を下降させ、水冷チャンバ４内の下端位置とする。
この下降動作も、例えば２０秒程度で行うことができ
る。ステージ７上のシリコンウエーハ８は、水冷チャン
バ４およびベースプレート５が水冷されているので、急
速に冷却される。最後に、ウエーハハンドリング装置に
よって、シリコンウエーハを取り出すことによって、熱
処理を完了する。
定時間停止（１〜３００秒）させることによって、ウエ
ーハに水素を含む還元性雰囲気下で停止時間分の比較的
低温の熱処理を加えることができる。所定時間が経過し
比較的低温の熱処理が終了したなら、すぐにモータ９に
よって支持軸６を炉内から引き抜くことによってステー
ジ７を下降させ、水冷チャンバ４内の下端位置とする。
この下降動作も、例えば２０秒程度で行うことができ
る。ステージ７上のシリコンウエーハ８は、水冷チャン
バ４およびベースプレート５が水冷されているので、急
速に冷却される。最後に、ウエーハハンドリング装置に
よって、シリコンウエーハを取り出すことによって、熱
処理を完了する。
【００４２】さらに熱処理するシリコンウエーハがある
場合には、熱処理装置１０の温度を降温させていないの
で、次々にシリコンウエーハを投入し連続的に熱処理を
行うことができる。
場合には、熱処理装置１０の温度を降温させていないの
で、次々にシリコンウエーハを投入し連続的に熱処理を
行うことができる。
【００４３】以上、熱処理の一例として、ＲＴＡ装置に
よる熱処理を説明したが、本発明でいう急速加熱・急速
冷却装置（ＲＴＡ装置）を使用する急速加熱・急速冷却
する熱処理とは、上記温度範囲に設定された熱処理炉中
にウエーハを直ちに投入し、上記熱処理時間の経過後、
直ちに取り出す方法の他、ウエーハを熱処理炉内の設定
位置に配置した後、ランプ加熱器等で直ちに加熱処理す
る方法であってもよい。この直ちに投入し、取り出すと
いうのは、従来より行われている一定時間での昇温、降
温操作や熱処理炉内にウエーハを、ゆっくり投入し、取
り出すいわゆるローディング、アンローディング操作を
行わないということである。ただし、炉内の所定位置ま
で運ぶには、ある程度の時間を有するのは当然であり、
ウエーハを投入するための移動装置の能力に従い、数秒
から数分間で行われるというものである。
よる熱処理を説明したが、本発明でいう急速加熱・急速
冷却装置（ＲＴＡ装置）を使用する急速加熱・急速冷却
する熱処理とは、上記温度範囲に設定された熱処理炉中
にウエーハを直ちに投入し、上記熱処理時間の経過後、
直ちに取り出す方法の他、ウエーハを熱処理炉内の設定
位置に配置した後、ランプ加熱器等で直ちに加熱処理す
る方法であってもよい。この直ちに投入し、取り出すと
いうのは、従来より行われている一定時間での昇温、降
温操作や熱処理炉内にウエーハを、ゆっくり投入し、取
り出すいわゆるローディング、アンローディング操作を
行わないということである。ただし、炉内の所定位置ま
で運ぶには、ある程度の時間を有するのは当然であり、
ウエーハを投入するための移動装置の能力に従い、数秒
から数分間で行われるというものである。
【００４４】そして、上記還元性の熱処理雰囲気として
は、水素１００％雰囲気あるいは水素の還元力を調整し
たり安全上等の理由から、水素を１０％以上含有するア
ルゴンおよび／または窒素との混合ガス雰囲気とするこ
とができる。この場合、混合ガス中水素濃度を２０〜７
０％程度にするのが好ましい。このような還元性熱処理
雰囲気とすれば、自然酸化膜を除去した状態を保持し、
確実にウエーハ表面のマイクロラフネスを改善すること
ができると共に、シリコンウエーハの表面に存在する結
晶欠陥の改善を図ることも可能である。
は、水素１００％雰囲気あるいは水素の還元力を調整し
たり安全上等の理由から、水素を１０％以上含有するア
ルゴンおよび／または窒素との混合ガス雰囲気とするこ
とができる。この場合、混合ガス中水素濃度を２０〜７
０％程度にするのが好ましい。このような還元性熱処理
雰囲気とすれば、自然酸化膜を除去した状態を保持し、
確実にウエーハ表面のマイクロラフネスを改善すること
ができると共に、シリコンウエーハの表面に存在する結
晶欠陥の改善を図ることも可能である。
【００４５】本発明における自然酸化膜の除去は、フッ
酸処理により行うのが望ましい。例えばウエーハを２％
ＨＦ水溶液に３分間程度浸積すれば充分である。また、
水素雰囲気中に１％程度のＨＦガスが含まれる気相で約
５分間処理してもよい。このように自然酸化膜であるＳ
ｉＯ2 は、フッ酸（ＨＦ）中に浸漬することや気相中で
処理することで容易にかつ確実に溶解、除去することが
でき、処理前の鏡面仕上げウエーハの本来的な平坦度、
マイクロラフネス等に悪影響を及ぼすことは殆どない。
酸処理により行うのが望ましい。例えばウエーハを２％
ＨＦ水溶液に３分間程度浸積すれば充分である。また、
水素雰囲気中に１％程度のＨＦガスが含まれる気相で約
５分間処理してもよい。このように自然酸化膜であるＳ
ｉＯ2 は、フッ酸（ＨＦ）中に浸漬することや気相中で
処理することで容易にかつ確実に溶解、除去することが
でき、処理前の鏡面仕上げウエーハの本来的な平坦度、
マイクロラフネス等に悪影響を及ぼすことは殆どない。
【００４６】さらに、このような本発明の熱処理方法に
よれば、シリコンウエーハ表面のマイクロラフネスが小
さくなるので、酸化膜耐圧、キャリア移動度等の電気特
性が向上し、スリップ転位の発生や重金属汚染が殆どな
い、極めて高品質で半導体デバイス用として有用なシリ
コンウエーハを、高い歩留りと高生産性によって得るこ
とができる。特には、マイクロラフネスが、原子間力顕
微鏡で測定した２μｍ角のＰ−Ｖ値で１．００ｎｍ以下
で、かつＲＭＳ値で０．１２ｎｍ以下であるシリコンウ
エーハを得ることができる。
よれば、シリコンウエーハ表面のマイクロラフネスが小
さくなるので、酸化膜耐圧、キャリア移動度等の電気特
性が向上し、スリップ転位の発生や重金属汚染が殆どな
い、極めて高品質で半導体デバイス用として有用なシリ
コンウエーハを、高い歩留りと高生産性によって得るこ
とができる。特には、マイクロラフネスが、原子間力顕
微鏡で測定した２μｍ角のＰ−Ｖ値で１．００ｎｍ以下
で、かつＲＭＳ値で０．１２ｎｍ以下であるシリコンウ
エーハを得ることができる。
【００４７】尚、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。
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。
【００４８】例えば、上記実施形態では図４に示したよ
うな熱処理装置を用いたが、本発明はこのような装置に
より行わなければならないものではなく、シリコンウエ
ーハを急速加熱・急速冷却することができる熱処理装置
で、９５０℃以上に加熱することができるものであれ
ば、原則としてどのようなものであっても用いることが
できる。
うな熱処理装置を用いたが、本発明はこのような装置に
より行わなければならないものではなく、シリコンウエ
ーハを急速加熱・急速冷却することができる熱処理装置
で、９５０℃以上に加熱することができるものであれ
ば、原則としてどのようなものであっても用いることが
できる。
【００４９】また、上記実施形態においては、直径８イ
ンチのシリコンウエーハを熱処理する場合につき説明し
たが、本発明は原則としてウエーハ直径に拘らず適用で
きるものであり、例えば、直径１０〜１６インチあるい
はそれ以上のシリコンウエーハにも適用できる。
ンチのシリコンウエーハを熱処理する場合につき説明し
たが、本発明は原則としてウエーハ直径に拘らず適用で
きるものであり、例えば、直径１０〜１６インチあるい
はそれ以上のシリコンウエーハにも適用できる。
【００５０】
【発明の効果】以上詳述したように、表面の自然酸化膜
を除去したシリコンウエーハを急速加熱・急速冷却装置
を用いて、水素１００％あるいは水素を１０％以上含有
するアルゴンおよび／または窒素との還元性混合ガス雰
囲気下で、比較的低温の熱処理を行うことにより、ウエ
ーハ表面のマイクロラフネスを著しく低減させることが
でき、その結果酸化膜耐圧、キャリアの移動度等の電気
特性に優れ、スリップ転位の発生や重金属汚染の殆ど無
い、結晶性に優れたシリコンウエーハを得ることができ
ると共に、さらに歩留りと生産性の向上を図り、コスト
ダウンを達成することができる。
を除去したシリコンウエーハを急速加熱・急速冷却装置
を用いて、水素１００％あるいは水素を１０％以上含有
するアルゴンおよび／または窒素との還元性混合ガス雰
囲気下で、比較的低温の熱処理を行うことにより、ウエ
ーハ表面のマイクロラフネスを著しく低減させることが
でき、その結果酸化膜耐圧、キャリアの移動度等の電気
特性に優れ、スリップ転位の発生や重金属汚染の殆ど無
い、結晶性に優れたシリコンウエーハを得ることができ
ると共に、さらに歩留りと生産性の向上を図り、コスト
ダウンを達成することができる。
【図１】本発明における急速加熱・急速冷却装置を用い
た熱処理過程の一例を示した図面である。
た熱処理過程の一例を示した図面である。
【図２】急速加熱・急速冷却装置における熱処理温度と
熱処理後のマイクロラフネスＰ−Ｖ値との関係をシリコ
ンウエーハ表面の自然酸化膜の有無および熱処理時間で
層別して示した図である。
熱処理後のマイクロラフネスＰ−Ｖ値との関係をシリコ
ンウエーハ表面の自然酸化膜の有無および熱処理時間で
層別して示した図である。
【図３】急速加熱・急速冷却装置における熱処理温度と
熱処理後のマイクロラフネスＲＭＳ値との関係をシリコ
ンウエーハ表面の自然酸化膜の有無および熱処理時間で
層別して示した図である。
熱処理後のマイクロラフネスＲＭＳ値との関係をシリコ
ンウエーハ表面の自然酸化膜の有無および熱処理時間で
層別して示した図である。
【図４】シリコンウエーハを急速加熱・急速冷却できる
装置の一例を示した概略断面図である。
装置の一例を示した概略断面図である。
【図５】急速加熱・急速冷却装置における水素ガス濃度
と熱処理後のヘイズとの関係を熱処理温度で層別して示
した図である。
と熱処理後のヘイズとの関係を熱処理温度で層別して示
した図である。
【図６】急速加熱・急速冷却装置における水素ガス濃度
と熱処理後のマイクロラフネスＰ−Ｖ値との関係を熱処
理温度で層別して示した図である。
と熱処理後のマイクロラフネスＰ−Ｖ値との関係を熱処
理温度で層別して示した図である。
【図７】急速加熱・急速冷却装置における水素ガス濃度
と熱処理後のマイクロラフネスＲＭＳ値との関係を熱処
理温度で層別して示した図である。
と熱処理後のマイクロラフネスＲＭＳ値との関係を熱処
理温度で層別して示した図である。
１…ベルジャ、２，２’…加熱ヒータ、３…ハウジン
グ、４…水冷チャンバ、５…ベースプレート、６…支持
軸、７…ステージ、８…シリコンウエーハ、９…モー
タ、１０…急速加熱・急速冷却装置。
グ、４…水冷チャンバ、５…ベースプレート、６…支持
軸、７…ステージ、８…シリコンウエーハ、９…モー
タ、１０…急速加熱・急速冷却装置。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−45948（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−218053（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−196491（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−232325（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−264552（ＪＰ，Ａ)
阿部孝夫他，”バルクウェーハのＲＴ
Ａによる表面改質と結晶成長条件”，第
31回超ＬＳＩウルトラクリーンテクノロ
ジーシンポジウム，1997年12月18日，ｐ
ｐ．23−31
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/26 - 21/268
H01L 21/322 - 21/326
Claims (4)
- 【請求項１】 急速加熱・急速冷却装置を用いてシリコ
ンウエーハを還元性雰囲気下で熱処理する方法におい
て、該シリコンウエーハ表面上の自然酸化膜を除去した
後、急速加熱・急速冷却装置を用いて、水素１００％あ
るいは水素を１０％以上含有するアルゴンおよび／また
は窒素との混合ガス雰囲気下で、温度９５０〜１１５０
℃で１〜３００秒間熱処理することによりマイクロラフ
ネスを向上させることを特徴とするシリコンウエーハの
熱処理方法。 - 【請求項２】 前記熱処理を、温度１０００〜１１００
℃で行うことを特徴とする請求項１に記載したシリコン
ウエーハの熱処理方法。 - 【請求項３】 前記自然酸化膜の除去を、フッ酸処理に
より行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記
載したシリコンウエーハの熱処理方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の熱処理方法によって熱処理されたものであるこ
とを特徴とするシリコンウエーハ。
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| US09/530,602 US6391796B1 (en) | 1998-09-14 | 1999-09-07 | Method for heat-treating silicon wafer and silicon wafer |
| KR1020007005026A KR100627919B1 (ko) | 1998-09-14 | 1999-09-07 | 실리콘웨이퍼의 열처리방법 및 실리콘웨이퍼 |
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| DE10066099B4 (de) * | 2000-09-25 | 2008-11-20 | Mitsubishi Materials Silicon Corp. | Wärmebehandlungsverfahren für einen Siliciumwafer |
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- 1998-09-14 JP JP27936798A patent/JP3478141B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-09-07 WO PCT/JP1999/004841 patent/WO2000016386A1/ja active IP Right Grant
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| 阿部孝夫他，"バルクウェーハのＲＴＡによる表面改質と結晶成長条件"，第３１回超ＬＳＩウルトラクリーンテクノロジーシンポジウム，１９９７年１２月１８日，ｐｐ．２３−３１ |
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