JP5092162B2 - 半導体ウェーハの製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェーハを製造する方法および装置に関し、特に、熱処理室としてのエピタキシャル成長炉に、シリコン単結晶基板を搬送して、シリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法および装置に関するものである。
シリコンエピタキシャルウェーハは、つぎのようにして製造される。
（搬送工程） 搬送ロボットのブレード（搬送台）にシリコンウェーハ基板が載せられて、バッファチャンバから、エピタキシャル成長炉（熱処理室）内のサセプタ（処理台）の上方にシリコンウェーハ基板が搬送される。搬送時には、エピタキシャル成長炉内は、ある所定の温度（搬送時温度）までランプ加熱によって予熱されている。
（移載工程） つぎに、ブレード上のシリコンウェーハ基板はリフトピンによってリフトされる。つぎに、ブレードがエピタキシャル成長炉外に退避される。つぎに、サセプタが上昇してシリコンウェーハ基板がサセプタ上に載置される。このようにしてシリコンウェーハ基板は、ブレード上からサセプタ上に移載される。
（熱処理工程） つぎに、ランプ加熱によってシリコンウェーハ基板が気相成長に適した温度（＞１１００゜Ｃ）まで高められる。またシリコンウェーハ基板の表面に沿ってエピタキシャル成長薄膜形成用の原料ガスが流される。これにより、シリコンウェーハ基板の表面に、同じシリコンのエピタキシャル成長層の薄膜が形成される。
ところで、近年、半導体デバイスの微細化、高解像度化が進むにつれて、エピタキシャルシリコンウェーハの要求される結晶品質も高くなっており、高い歩留まりが要求されるようになってきている。
本来、エピタキシャル成長層の結晶品質は、シリコンウェーハ基板の結晶品質に較べて遙かに勝っており、エピタキシャル成長層は、グローイン欠陥が存在しない無欠陥層であると考えられている。
しかしながら、シリコンウェーハ基板をエピタキシャル成長炉内に搬送してサセプタ上に移載する過程（移載工程）で、シリコンウェーハ基板で反りが発生するという問題がある。
すなわち、常温のバッファチャンバから、搬送時温度まで予熱されているエピタキシャル成長炉内に、シリコンウェーハ基板が搬送されると、シリコンウェーハ基板で急激な温度変化、急激な温度勾配が生じ、それによって熱応力の不一致が生じる。この熱応力の不一致が臨界点を超えると、シリコンウェーハ基板の各部は、凹状に反る。この反りは、シリコンエピタキシャルウェーハの品質に悪影響を与える。このため、対策として以下のような措置がとられていた。
（特許文献にみられる従来技術）
下記特許文献１には、シリコンウェーハ基板の反りが、リフトピンによってシリコンウェーハ基板をリフトしている最中に発生すると、接触面が粗いリフトピンによってウェーハ裏面が擦られてウェーハ裏面においてスクラッチ傷が発生したりパーティクルが発生するという問題点が指摘されている。そこで、反りが発生しないように、エピタキシャル成長炉の上側の加熱用ランプを消灯して炉内を低温状態に保持したまま、シリコンウェーハ基板をブレード上からサセプタ上に移載して、しかる後に、上側の加熱用ランプを点灯させて、エピタキシャル成長を行うようにしている。この特許文献１では、直径１５０ｍｍのシリコンウェーハ基板を対象としている（特許文献１の段落（００３３））。また、シリコンウェーハ基板をサセプタに移載した時点で、シリコンウェーハ基板の温度は、高々４００゜Ｃの低温であると考えられる（特許文献１の段落（００２７））。
特開２０００−２６９１３７号公報
下記特許文献１には、シリコンウェーハ基板の反りが、リフトピンによってシリコンウェーハ基板をリフトしている最中に発生すると、接触面が粗いリフトピンによってウェーハ裏面が擦られてウェーハ裏面においてスクラッチ傷が発生したりパーティクルが発生するという問題点が指摘されている。そこで、反りが発生しないように、エピタキシャル成長炉の上側の加熱用ランプを消灯して炉内を低温状態に保持したまま、シリコンウェーハ基板をブレード上からサセプタ上に移載して、しかる後に、上側の加熱用ランプを点灯させて、エピタキシャル成長を行うようにしている。この特許文献１では、直径１５０ｍｍのシリコンウェーハ基板を対象としている（特許文献１の段落（００３３））。また、シリコンウェーハ基板をサセプタに移載した時点で、シリコンウェーハ基板の温度は、高々４００゜Ｃの低温であると考えられる（特許文献１の段落（００２７））。
近年、シリコンウェーハ基板が直径３００ｍｍまで大口径化するに至り、移載工程で発生するシリコンウェーハ基板の反りは、エピタキシャル成長層特有の大粒径欠陥を招き、半導体デバイスの品質上、極めて深刻なものであることが明らかになった。
すなわち、本発明者らの実験では、シリコンウェーハ基板を、６５０゜Ｃの温度まで予熱されているエピタキシャル成長炉のサセプタの上方まで搬送して、そのまま１０秒間放置して、その後に上記移載工程を実施して、シリコンウェーハ基板をブレード上からサセプタ上に移載した。すると、この移載の過程でシリコンウェーハ基板に反りが発生した。リフトピンがウェーハ裏面に接触すると、ウェーハが急激に反り、ウェーハ裏面がリフトピンによって擦られてウェーハ裏面より発塵する。この発塵は、シリコンウェーハ基板の表面に回り込む。その後にエピタキシャル成長を行うと、シリコンウェーハ基板表面に存在する異物を核にして欠陥が成長し、シリコンエピタキシャルウェーハの表面で大粒径の欠陥（概ね直径０．２５μｍ以上、１０μｍ程度の欠陥）として顕れる。この大粒径欠陥は、パーティクルカウンタを用いた測定によって確認された。この大粒径欠陥は、積層欠陥（スタッキング・フォルト）やマウンドに類似したエピタキシャル成長層特有の欠陥であり、半導体デバイスの品質を高レベルに維持するために、除去しなければならない。
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、半導体ウェーハ基板を熱処理するに際して、移載工程の段階では反りを生じさせないようにして、半導体ウェーハの品質、ひいてはそれによって製造される半導体デバイスの品質を高品質にすることを解決課題とするものである。
ここで、上記特許文献１では、ウェーハ裏面におけるスクラッチ傷やパーティクルを問題としており、エピタキシャル成長層表面の大粒径欠陥は、問題点として指摘されていない。
また、上記特許文献１では、シリコンウェーハ基板をサセプタに移載した時点で、シリコンウェーハ基板の温度は、高々４００゜Ｃであり、この温度から推定すると、シリコンウェーハ基板をエピタキシャル成長炉内に搬送したときの温度は、４００゜Ｃ以下の低温に設定されていると考えられる。このため気相成長に適した温度まで上昇させるには、長時間を要するという問題がある。
第１発明は、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハで反りが発生した状態にしてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うようにすること
を特徴とする。
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハで反りが発生した状態にしてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うようにすること
を特徴とする。
第２発明は、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うようにすること
を特徴とする。
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うようにすること
を特徴とする。
第３発明は、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、２０秒以上の放置時間放置してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うようにすること
を特徴とする。
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、２０秒以上の放置時間放置してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うようにすること
を特徴とする。
第４発明は、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから、半導体ウェーハの表面側、裏面側それぞれに設けた表面側加熱手段、裏面側加熱手段によって半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率
の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハで反りが発生した状態にしてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うこと
を特徴とする。
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから、半導体ウェーハの表面側、裏面側それぞれに設けた表面側加熱手段、裏面側加熱手段によって半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率
の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハで反りが発生した状態にしてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うこと
を特徴とする。
第５発明は、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから、半導体ウェーハの表面側、裏面側それぞれに設けた表面側加熱手段、裏面側加熱手段によって半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率
の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うこと
を特徴とする。
半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから、半導体ウェーハの表面側、裏面側それぞれに設けた表面側加熱手段、裏面側加熱手段によって半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率
の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うこと
を特徴とする。
第６発明は、
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハで反りが発生した状態にしてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うように、搬送手段、移載手段を制御する制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハで反りが発生した状態にしてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うように、搬送手段、移載手段を制御する制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
第７発明は、
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うように、搬送手段、移載手段を制御する制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うように、搬送手段、移載手段を制御する制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
第８発明は、
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、２０秒以上の放置時間放置してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うように、搬送手段、移載手段を制御する制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、２０秒以上の放置時間放置してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うように、搬送手段、移載手段を制御する制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
第９発明は、
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハが処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハで反りが発生した状態にしてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハが処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハで反りが発生した状態にしてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
第１０発明は、
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハが処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハが処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う制御手段と
を備えた半導体ウェーハの製造装置であることを特徴とする。
第１１発明は、第１発明〜第５発明において、
半導体ウェーハは、搬送台に載せられて処理台の上方へ搬送されるものであって、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理は、搬送台上の半導体ウェーハをリフトピンによってリフトさせる第１の処理と、搬送台を熱処理室外に退避させる第２の処理と、処理台を上昇若しくはリフトピンを下降させて処理台上に半導体ウェーハを載置する第３の処理とからなること
を特徴とする。
半導体ウェーハは、搬送台に載せられて処理台の上方へ搬送されるものであって、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理は、搬送台上の半導体ウェーハをリフトピンによってリフトさせる第１の処理と、搬送台を熱処理室外に退避させる第２の処理と、処理台を上昇若しくはリフトピンを下降させて処理台上に半導体ウェーハを載置する第３の処理とからなること
を特徴とする。
第１２発明は、第６発明〜第１０発明において、
搬送手段は、搬送台に載せて半導体ウェーハを処理台の上方へ搬送するものであって、
移載手段による移載処理は、搬送台上の半導体ウェーハをリフトピンによってリフトさせる第１の処理と、搬送台を熱処理室外に退避させる第２の処理と、処理台を上昇若しくはリフトピンを下降させて処理台上に半導体ウェーハを載置する第３の処理とからなること
を特徴とする。
搬送手段は、搬送台に載せて半導体ウェーハを処理台の上方へ搬送するものであって、
移載手段による移載処理は、搬送台上の半導体ウェーハをリフトピンによってリフトさせる第１の処理と、搬送台を熱処理室外に退避させる第２の処理と、処理台を上昇若しくはリフトピンを下降させて処理台上に半導体ウェーハを載置する第３の処理とからなること
を特徴とする。
まず、本発明は、以下に例示するような移載手段１７（リフトピン１８等）による移載処理（移載工程）を伴うことを前提とする。かかる例示に対応する発明は、上記第１１発明、第１２発明である。
すなわち、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、搬送ロボット１５のブレード１５ａ（搬送台）に載せられたシリコンウェーハ基板（半導体ウェーハ）１がサセプタ６（処理台）の上方まで搬送される（図３（ａ））。ブレード１５ａ上にシリコンウェーハ基板１を載せたままの状態で所定の放置時間、放置する（図３（ｂ））。つぎに、リフトピン１８が上昇して、ブレード１５ａ上のシリコンウェーハ基板１がリフトピン１８によってリフトされる。つぎに、ブレード１５ａがプロセスチャンバ４（熱処理室）外に退避される（図３（ｃ））。つぎに、サセプタ６が上昇してシリコンウェーハ基板１がサセプタ６上に載置される。このようにしてシリコンウェーハ基板１は、ブレード１５ａ上からサセプタ６上に移載される（第１１発明、第１２発明）。
本発明の知見は以下のとおりである。
図７に示すように、シリコンウェーハ基板１をプロセスチャンバ４に搬送すると、それまで常温であったシリコンウエア基板１の表面の温度、裏面の温度は、ほぼ同じようなカーブを描いて上昇する。しかし、ある時刻ｔ1で赤外線温度領域に入ると、赤外線透過率が大きくなるため、ウェーハ表面温度とウェーハ裏面温度との差が徐々に広がる。この温度差は、赤外線温度領域の上限値である６００゜Ｃとなる時刻ｔ2で、最大値となる。この温度差が最大値になるときに、シリコンウェーハ基板１が熱発散する。温度差が最大値に達するまでの間に、ウェーハ裏面がリフトピン１８に接触すると、シリコンウェーハ基板１で反りが急激に発生し、発塵が生じる。
図７に示すように、シリコンウェーハ基板１をプロセスチャンバ４に搬送すると、それまで常温であったシリコンウエア基板１の表面の温度、裏面の温度は、ほぼ同じようなカーブを描いて上昇する。しかし、ある時刻ｔ1で赤外線温度領域に入ると、赤外線透過率が大きくなるため、ウェーハ表面温度とウェーハ裏面温度との差が徐々に広がる。この温度差は、赤外線温度領域の上限値である６００゜Ｃとなる時刻ｔ2で、最大値となる。この温度差が最大値になるときに、シリコンウェーハ基板１が熱発散する。温度差が最大値に達するまでの間に、ウェーハ裏面がリフトピン１８に接触すると、シリコンウェーハ基板１で反りが急激に発生し、発塵が生じる。
すなわち、ウェーハ表面温度とウェーハ裏面温度との温度差が最大値になるタイミング、つまりシリコンウェーハ基板１で反りが発生するタイミングが、リフトピン１８若しくはサセプタ６に接触する時点若しくはその後であると、粗く仕上げられているリフトピン１８若しくはサセプタ６がウェーハ裏面に接触することで、シリコンウェーハ基板１で反りが発生し、この反り（急峻な動き）によってウェーハ裏面がリフトピン１８若しくはサセプタ６とによって擦れて発塵が生じることになる。
そこで、本発明者は、ウェーハ表面温度とウェーハ裏面温度との温度差が最大値になるタイミング、反りが発生するタイミングが、リフトピン１８若しくはサセプタ６に接触する前であれば、ウェーハの反りによる発塵は、回避されると考えた。
すなわち、図７において、赤外線温度領域の上限値である６００゜Ｃとなる時刻ｔ2よりも後の時期に、移載手段１７による移載処理を実行して、リフトピン１８をウェーハ裏面に接触させるようにすれば、ウェーハの反りによる発塵が防止される。
シリコンウェーハ基板１の反りによる発塵を改善するための因子は、つぎの３つに集約され、改善方法は以下のとおりである。
・放置時間
放置時間とは、シリコンウェーハ基板１がプロセスチャンバ４に搬送されてからシリコンウェーハ基板１をサセプタ６上に移載する処理を行うまでの時間のことである。放置時間を長時間に設定することで、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値となる時刻ｔ2以降まで待機してから移載処理を実行することができる。
放置時間とは、シリコンウェーハ基板１がプロセスチャンバ４に搬送されてからシリコンウェーハ基板１をサセプタ６上に移載する処理を行うまでの時間のことである。放置時間を長時間に設定することで、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値となる時刻ｔ2以降まで待機してから移載処理を実行することができる。
・搬送時温度
搬送時温度とは、シリコンウェーハ基板１がプロセスチャンバ４に搬送されたときのプロセスチャンバ４内の温度のことである。搬送時温度を高温にすることで、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達する時刻ｔ2を早めることができ、最大値をとる時刻以降に移載処理を実行することができる。
搬送時温度とは、シリコンウェーハ基板１がプロセスチャンバ４に搬送されたときのプロセスチャンバ４内の温度のことである。搬送時温度を高温にすることで、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達する時刻ｔ2を早めることができ、最大値をとる時刻以降に移載処理を実行することができる。
・出力比率
出力比率とは、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕとウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力比率のことであり、電力比率（パワー比率）で表される。出力比率をウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力がウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕの出力よりも非常に大きい比率とすることで、ウェーハ裏面の加熱を律速させることができ、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達する時刻ｔ2を早めることができ、最大値をとる時刻以降に移載処理を実行することができる。
出力比率とは、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕとウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力比率のことであり、電力比率（パワー比率）で表される。出力比率をウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力がウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕの出力よりも非常に大きい比率とすることで、ウェーハ裏面の加熱を律速させることができ、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達する時刻ｔ2を早めることができ、最大値をとる時刻以降に移載処理を実行することができる。
そこで、本発明の方法では、上記３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、シリコンウェーハ基板１で反りを発生させてから、シリコンウェーハ基板１をサセプタ６（処理台）上に移載する処理を行うようにした（第４発明）。
あるいは、上記３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、シリコンウェーハ基板１の表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから、シリコンウェーハ基板１をサセプタ６（処理台）上に移載する処理を行うようにした（第５発明）。
３つの因子のうち、特に放置時間は、改善効果が大きい。
そこで、第１発明の方法では、プロセスチャンバ４（熱処理室）に搬送されたシリコンウェーハ基板１を、所定の放置時間放置してシリコンウェーハ基板１で反りが発生した状態にしてから、シリコンウェーハ基板１をサセプタ６（処理台）上に移載する処理を行うようにした。
また、第２発明の方法では、プロセスチャンバ４（熱処理室）に搬送されたシリコンウェーハ基板１を、所定の放置時間放置してシリコンウェーハ基板１の表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達してから、シリコンウェーハ基板１をサセプタ６（処理台）上に移載する処理を行うようにした。
放置時間を２０秒以上に設定すると、特に改善効果が大きい。すなわち、図９に例示するように、放置時間を１０秒とする場合よりも、放置時間を３０秒とする場合の方が、ＬＰＤカウント数が大幅に低く、ウェーハ表面で測定される大粒径欠陥数が大幅に低減される。
そこで、第３発明の方法では、プロセスチャンバ４（熱処理室）に搬送されたシリコンウェーハ基板１を、２０秒以上の放置時間放置してから、シリコンウェーハ基板１をサセプタ６（処理台）上に移載する処理を行うようにした。
上述した第１発明〜第５発明の方法はそれぞれ、装置発明の第６発明〜第１０発明に対応するものである。
第６発明、第７発明、第８発明の装置発明は、図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、シリコンウェーハ基板１（半導体ウェーハ）が載置されるサセプタ６（処理台）が設けられたプロセスチャンバ４（熱処理室）と、シリコンウェーハ基板１（半導体ウェーハ）をプロセスチャンバ４（熱処理室）に搬送する搬送ロボット１５（搬送手段）と、シリコンウェーハ基板１（半導体ウェーハ）をサセプタ６（処理台）上に移載する処理を行う移載手段１７（リフトピン１８、駆動源２１等）と、シリコンウェーハ基板１（半導体ウェーハ）の表面側を加熱する表面側加熱用ランプ５Ｕ（表面側加熱手段）と、シリコンウェーハ基板１（半導体ウェーハ）の裏面側を加熱する裏面側加熱用ランプ５Ｌ（裏面側加熱手段）と、搬送ロボット１５（搬送手段）、移載手段１７を制御することで、放置時間を制御するコントローラ３０とを備えて構成される。
第９発明、第１０発明の装置発明は、同様のプロセスチャンバ４（熱処理室）と、搬送ロボット１５（搬送手段）と、移載手段１７（リフトピン１８、駆動源２１等）と、表面側加熱用ランプ５Ｕ（表面側加熱手段）と、裏面側加熱用ランプ５Ｌ（裏面側加熱手段）とを備え、さらに、３つの因子（放置時間、搬送時温度、出力比率）のうち少なくとも１つを制御するコントローラ３０を備えて構成される。
本発明によれば、半導体ウェーハ基板を熱処理するに際して、移載工程の前に既にウェーハで反りを発生させるようにしたので、移載工程の段階ではウェーハの（急激な）反りは発生しない。このためウェーハの反りによる発塵が抑制され、半導体ウェーハの品質、ひいてはそれによって製造される半導体デバイスの品質を高品質なものにすることができる。
特許文献１に記載された発明と対比すると、本発明では、ウェーハを移載する段階で、ウェーハ温度は少なくとも６００゜Ｃまで高められており（図７）、特許文献１の高々４００゜Ｃの低温に比べて高温となっている。このため本発明によれば、特許文献１に記載された発明に比べて、気相成長に適した温度まで、短時間で上昇させることができ、作業効率の点で優れている。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、実施形態では、半導体エピタキシャルウェーハとして、シリコンエピタキシャルウェーハを想定する。
図１は、実施例の枚葉型エピタキシャル気相成長装置の構成を示している。図１は、枚葉型エピタキシャル気相成長装置を側面からみた断面図で示している。図２（ａ）は、図１のエピタキシャル気相成長装置のうち、プロセスチャンバ４（エピタキシャル気相成長炉４）について、矢視Ａからみた断面図にて示している。
これら図に示すように、エピタキシャル気相成長装置は、カセット１０と、搬送ロボット室１１と、ロードロック室１２と、搬送ロボット室１３と、プロセスチャンバ４の各室から構成されている。各室は、ゲートバルブによって密閉自在に仕切られている。カセット１０は、搬送ロボット室１１に隣接し、搬送ロボット室１１は、ロードロック室１２に隣接し、ロードロック室１２は、搬送ロボット室１３に隣接し、搬送ロボット室１３は、プロセスチャンバ４に隣接している。
プロセスチャンバ４は、エピタキシャル気相成長炉であり、後述するように、エピタキシャル気相成長のプロセスを開始する前の段階で所定の搬送時温度（たとえば６５０゜Ｃ）に、かつ水素雰囲気に保持されている。プロセスチャンバ４の材料は、石英（ＳiＯ2）で構成されている。
カセット１０には、未処理のシリコンウェーハ基板１若しくは未処理と処理済みのシリコンウェーハ基板１が収納されている。カセット１０は、大気に連通しており、常温に保持されている。
搬送ロボット室１１には、搬送ロボット１４が設けられている。搬送ロボット室１１は、大気に連通しており、常温に保持されている。
ロードロック室１２は、プロセスチャンバ４内の水素ガスを、搬送ロボット室１１内の酸素（空気）に触れさせないように設けられたバッファ室である。ロードロック室１２は、真空引きされ、常圧下で窒素雰囲気に保持されている。
搬送ロボット室１３には、搬送ロボット１５が設けられている。搬送ロボット室１３は、窒素雰囲気で常温に保持されている。搬送ロボット１５は、シリコンウェーハ基板１をブレード１５ａ（搬送台）に載せてプロセスチャンバ４に搬送する。ブレード１５ａの材料は、石英（ＳiＯ2）で構成されている。
プロセスチャンバ４内には、サセプタ６が設けられている。サセプタ６は、サセプタサポート７によって支持されており、サセプタサポート７はサセプタ軸８を備えている。サセプタ軸８は駆動源１６によって駆動される。サセプタ軸８は、回転駆動と上下動を行う。エピタキシャル気相成長処理中には、サセプタ軸８が回転し、これに応じて、サセプタ６が所定の回転数ωで回転する。また、後述する移載処理時には、サセプタ軸８が上昇する。サセプタ軸８が上昇すると、これに応じてサセプタ６が上昇し、サセプタ６上にシリコンウェーハ基板１が移載される。サセプタ６の材料は、シリコンカーバイド（ＳiＣ）で被膜されたカーボン（Ｃ）で構成されている。
サセプタ６は、シリコンウェーハ基板１を熱処理するための処理台であり、エピタキシャル成長を終える毎に、前段の搬送ロボット室１３からゲートバルブ２２を介してシリコンウェーハ基板１が１枚ずつ搬送されてきて、サセプタ６上に移載される。
すなわち、搬送ロボット１４によってカセット１０内からシリコンウェーハ基板１が搬出され、ロードロック室１２のステージ上に載置される。搬送ロボット１５は、ロードロック室１２のステージ上からシリコンウェーハ基板１をブレード１５ａに載せて搬出し、プロセスチャンバ４に搬送する。シリコンウェーハ基板１は、サセプタ６の上方まで搬送される。
プロセスチャンバ４内には、搬送ロボット１５のブレード１５ａ上のシリコンウェーハ基板１を、サセプタ６上に移載するための移載手段１７が設けられている。
移載手段１７は、リフトピン１８と、リフトピン１８の下端を支承するウェーハリフトシャフト１９と、ウェーハリフトシャフト１９の下部を構成するリフト軸２０と、リフト軸２０を上下に移動させる駆動源２１とからなる。なお、リフト軸２０は、サセプタ軸８が挿通できる中空の軸であり、サセプタ軸２０と同芯位置に配置されている。サセプタ６には、リフトピン１８が上下動するときに挿通する孔が形成されている。リフトピン１８は、シリコンウェーハ基板１の裏面に接触してシリコンウェーハ基板１を支持する部材であり、シリコンウェーハ基板１の裏面を３点で支持するために、３本で構成されている。駆動源２１が駆動されると、リフト軸２０が上下動し、これに応じてリフトピン１８が上下動する。
図２（ｂ）は、ブレード１５ａと、リフトピン１８の位置関係を示す上面図である。
同図２（ｂ）に示すように、リフトピン１８は、搬送ロボット１５のブレード１５ａが搬入方向Ａ、搬出方向（退避方向）Ｂに移動しても、ブレード１５ａとは干渉しない位置に設けられている。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、ブレード１５ａ上のシリコンウェーハ基板１をサセプタ６上に移載する処理（移載工程）を説明する図である。
すなわち、まず、ブレード１５ａに載せられたシリコンウェーハ基板１がサセプタ６の上方まで搬送される（図３（ａ））。ブレード１５ａ上にシリコンウェーハ基板１を載せたままの状態で所定の放置時間、放置する（図３（ｂ））。つぎに、リフトピン１８が上昇して、ブレード１５ａ上のシリコンウェーハ基板１がリフトピン１８によってリフトされる。つぎに、ブレード１５ａがプロセスチャンバ４外に退避される（図３（ｃ））。つぎに、サセプタ６が上昇してシリコンウェーハ基板１がサセプタ６上に載置される。このようにしてシリコンウェーハ基板１は、ブレード１５ａ上からサセプタ６上に移載される。
さて、プロセスチャンバ４の外部にあって、図１、図２（ａ）の図中上方、つまりシリコンウェーハ基板１の表面側には、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕが設けられているとともに、プロセスチャンバ４の外部にあって、同図中下方、つまりシリコンウェーハ基板１の裏面側には、ウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌが設けられている。加熱用ランプ５Ｕ、５Ｌが発光することにより輻射熱がチャンバ４を介してシリコンウェーハ基板１に加えられる。これによりシリコンウェーハ基板１は、気相成長に適した成長温度に達する。
図２（ａ）に示すように、プロセスチャンバ４のガス導入口６０からは、キャリアガス（メインガス）４１ａ、原料ガス４１ｂ、ドーピングガス４１ｃからなる成長ガス４１がチャンバ４内に供給され、サセプタ６の上面に沿って流される。サセプタ６を通過した成長ガス４１がプロセスチャンバ４のガス排気口７０から排気される。
サセプタ６の周囲には、ヒートリング５０が配置されている。ヒートリング５０はサセプタ６の外周と接触しない程度の隙間をもってプロセスチャンバ４を上部と下部とに分離している。このためサセプタ６の上側を流れる成長ガス４１が、サセプタ６の下側に不必要に流れ込むことを防止することができる。また加熱用ランプ５Ｕ、５Ｌにより、サセプタ６の周囲にあるヒートリング５０が加熱されるため、サセプタ６の外周部において温度が不均一になることが防止される。
エピタキシャル成長層の薄膜２を形成する際には、Ｎ型又はＰ型の導電型を有するシリコンウェーハ基板１を準備する。シリコンウェーハ基板１には不純物が添加される。たとえば導電型がＰ型の場合にはボロン（Ｂ）が添加され、導電型がＮ型の場合にはリン（Ｐh）又は砒素（Ａs）又はアンチモン（Ｓb）等の不純物が添加される。
このシリコンウェーハ基板１をプロセスチャンバ４内のサセプタ６上に載置させ、炉内温度を高温に保った状態で、キャリアガス４１ａとして水素（Ｈ2）雰囲気にする。
つぎに所望の膜厚に達するまで高温に保った炉４内で、キャリアガス４１ａ、原料ガス、ドーパントガス４１ｃとともに放置することによりエピタキシャル成長層の薄膜２がシリコンウェーハ基板１上に形成される。エピタキシャル成長層２の抵抗率は、ドーパントガス４１ｃの濃度を制御して調整する。
エピタキシャル成長薄膜形成用の原料ガス４１ｂとして、例えばＳiＨ4 （モノシラン）、ＳiＨ2Ｃｌ2 （ジクロールシラン）、ＳiＨＣｌ3 （トリクロロシラン）、ＳiＣｌ4（四塩化シリコン）などが使用される。エピタキシャル成長層２の導電型がＰ型の場合には、ドーピングガス４１ｃとしてＢ2Ｈ6 （ジボラン）、ＢＣｌ3 （トリクロロボラン）などのボロン（Ｂ）化合物が使用され、エピタキシャル成長層２の導電型がＮ型の場合には、ドーピングガス４１ｃとしてＰＨ3 （フォスフィン）、ＡsＨ3（アルシン）などが使用される。
原料ガス４１ｂがシリコンウェーハ基板１上で化学反応し、図２（ｃ）に示すようにシリコンウェーハ基板１の表面に同じシリコンのエピタキシャル層の薄膜２が形成され、シリコンエピタキシャルウェーハ１′が作製される。なお、以下の実施例では、不純物としてボロン（Ｂ）を添加しＰ型のシリコンエピタキシャルウェーハ１′を製造する場合を想定して説明する。
つぎに、本発明の知見について説明する。
図６は、サセプタ６の上方に、シリコンウェーハ基板１が載せられたブレード１５ａが位置されているとき（図３（ａ）、（ｂ））の熱の流れを説明する図である。
また、図７は、シリコンウェーハ基板１をプロセスチャンバ４内に搬送してからの経過時間（横軸）と、シリコンウェーハ基板１の表面温度、裏面温度（縦軸）との関係を示す図である。
同図６に示すように、表面側加熱用ランプ５Ｕから矢印Ｃに示すように赤外線がウェーハ表面に向けて放射されるとともに、裏面側加熱用ランプ５Ｌから矢印Ｄに示すように赤外線がウェーハ裏面に向けて放射される。
ここで、４００゜Ｃ〜６００゜Ｃという温度領域（以下、赤外線透過温度領域という）では、上方から放射されている短波長（１μｍ）の赤外線は、矢印Ｅに示すように、材料がシリコンや石英で構成されているシリコンウェーハ基板１やブレード１５ａを透過しやすい。このため上方からの赤外線は、シリコンウェーハ基板１やブレード１５ａを透過して、サセプタ６で熱吸収される。サセプタ６には、上方からの透過した赤外線に加えて下方から放射された赤外線が熱吸収される。
一方で、サセプタ６から輻射される光は、３μｍ程度であり、上記赤外線透過温度領域（４００゜Ｃ〜６００゜Ｃ）で、シリコン（Ｓi）で吸収されやすい波長領域にある。このためサセプタ６からの輻射光は、矢印Ｆに示すようにシリコンウェーハ基板１の裏面で熱吸収される。このため上記赤外線透過温度領域（４００゜Ｃ〜６００゜Ｃ）では、シリコンウェーハ基板１の表面に較べて裏面の方が温度が上昇しやすい傾向がある。
このことを図７を用いて説明する。図７の横軸は、シリコンウェーハ基板１をプロセスチャンバ４内に搬送してからの経過時間であるが、シリコンウェーハ基板１の温度と読み替えることができる。また、図７の縦軸は、シリコンウェーハ基板１の表面温度、裏面温度であるが、赤外線のシリコン（ウェーハ）に対する透過率と読み替えることができる。
シリコンウェーハ基板１をプロセスチャンバ４に搬送すると、それまで常温であったシリコンウエア基板１の表面の温度、裏面の温度は、ほぼ同じようなカーブを描いて上昇する。しかし、ある時刻ｔ1で赤外線温度領域に入ると、赤外線透過率が大きくなるため、ウェーハ表面温度とウェーハ裏面温度との差が徐々に広がる。この温度差は、赤外線温度領域の上限値である６００゜Ｃとなる時刻ｔ2で、最大値となる。この温度差が最大値になるときに、シリコンウェーハ基板１が熱発散する。温度差が最大値に達するまでの間に、ウェーハ裏面がリフトピン１８に接触すると、シリコンウェーハ基板１で反りが急激に発生し、発塵が生じる。
すなわち、ウェーハ表面温度とウェーハ裏面温度との温度差が最大値になるタイミング、つまりシリコンウェーハ基板１で反りが発生するタイミングが、リフトピン１８若しくはサセプタ６に接触する時点若しくはその後であると、粗く仕上げられているリフトピン１８若しくはサセプタ６がウェーハ裏面に接触することで、シリコンウェーハ基板１で反りが発生し、この反り（急峻な動き）によってウェーハ裏面がリフトピン１８若しくはサセプタ６とによって擦れて発塵が生じることになる。
そこで、本発明者は、ウェーハ表面温度とウェーハ裏面温度との温度差が最大値になるタイミング、反りが発生するタイミングが、リフトピン１８若しくはサセプタ６に接触する前であれば、ウェーハの反りによる発塵は、回避されると考えた。
すなわち、図７において、赤外線温度領域の上限値である６００゜Ｃとなる時刻ｔ2よりも後の時期に、移載手段１７による移載処理を実行して、リフトピン１８をウェーハ裏面に接触させるようにすれば、ウェーハの反りによる発塵が防止される。
シリコンウェーハ基板１の反りによる発塵を改善するための因子は、つぎの３つに集約され、改善方法は以下のとおりである。
・放置時間
放置時間とは、シリコンウェーハ基板１がプロセスチャンバ４に搬送されてからシリコンウェーハ基板１をサセプタ６上に移載する処理を行うまでの時間のことである。放置時間を長時間に設定することで、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値となる時刻ｔ2以降まで待機してから移載処理を実行することができる。
放置時間とは、シリコンウェーハ基板１がプロセスチャンバ４に搬送されてからシリコンウェーハ基板１をサセプタ６上に移載する処理を行うまでの時間のことである。放置時間を長時間に設定することで、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値となる時刻ｔ2以降まで待機してから移載処理を実行することができる。
・搬送時温度
搬送時温度とは、シリコンウェーハ基板１がプロセスチャンバ４に搬送されたときのプロセスチャンバ４内の温度のことである。搬送時温度を高温にすることで、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達する時刻ｔ2を早めることができ、最大値をとる時刻以降に移載処理を実行することができる。
搬送時温度とは、シリコンウェーハ基板１がプロセスチャンバ４に搬送されたときのプロセスチャンバ４内の温度のことである。搬送時温度を高温にすることで、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達する時刻ｔ2を早めることができ、最大値をとる時刻以降に移載処理を実行することができる。
・出力比率
出力比率とは、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕとウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力比率のことであり、電力比率（パワー比率）で表される。出力比率をウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力がウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕの出力よりも非常に大きい比率とすることで、ウェーハ裏面の加熱を律速させることができ、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達する時刻ｔ2を早めることができ、最大値をとる時刻以降に移載処理を実行することができる。なお、以下の説明では、出力比率を、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕとウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの合計の出力を１００％として、裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力％で表示する。
出力比率とは、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕとウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力比率のことであり、電力比率（パワー比率）で表される。出力比率をウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力がウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕの出力よりも非常に大きい比率とすることで、ウェーハ裏面の加熱を律速させることができ、図７においてウェーハ表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達する時刻ｔ2を早めることができ、最大値をとる時刻以降に移載処理を実行することができる。なお、以下の説明では、出力比率を、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕとウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの合計の出力を１００％として、裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力％で表示する。
コントローラ３０によって、移載手段１７、搬送ロボット１５、加熱用ランプ５Ｕ、５Ｌを制御することによって、上記３つの因子を調整することができる。
以下の各実施例の実験では、ボロンが添加されたＰ型のシリコンウェーハ基板１の上に膜厚４μｍのエピタキシャル成長層２を、成長温度１１３０゜Ｃの下で形成した。シリコンウェーハ基板１としては、抵抗率が５/１０００〜１０/１０００（Ω・ｃｍ）の範囲にある高不純物濃度Ｐ++のウェーハと、抵抗率が１０〜２０（Ω・ｃｍ）の範囲にある低不純物濃度Ｐ-のウェーハとを用意して実験を行った。
低不純物濃度Ｐ-のウェーハは、高不純物濃度Ｐ++のウェーハに比べて反りやすいということが、今回の実験で明らかになった。
（第１実施例；放置時間の制御）
放置時間は、コントローラ３０によって、移載手段１７、搬送ロボット１５を駆動制御することによって、調整することができる。
放置時間は、コントローラ３０によって、移載手段１７、搬送ロボット１５を駆動制御することによって、調整することができる。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応させて、この実施例１の方法を実施したときのシリコンウェーハ基板１の状態を側面からみた模式図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応させて、比較例の方法を実施したときのシリコンウェーハ基板１の状態を側面からみた模式図である。
比較例では、放置時間を１０秒、搬送時温度を６５０゜Ｃ、出力比率（裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力％）を８５％に調整した。
これに対して本実施例では、搬送時温度、出力比率は比較例と同じとして、放置時間を２０秒と、比較例よりも長い時間に調整した。
比較例では、図５に示すように、シリコンウェーハ基板１を、プロセスチャンバ４のサセプタ６の上方まで搬送して（図５（ａ））、そのまま１０秒間放置した（図５（ｂ））。この過程では、シリコンウェーハ基板１の姿勢の変化はみられないが、その後、シリコンウェーハ基板１の裏面にリフトピン１８に接触させると、リフトピン１８上でシリコンウェーハ基板１が急激に凹状に反って発塵が生じた（図５（ｃ））。その後、サセプタ６上に、反りによる振動が収束され凹状に変位したシリコンウェーハ基板１を移載した（図５（ｄ））。このため図８（ｂ）に示すように、パーティクルカウンタ（たとえばＳＰ−１）を用いて、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面のＬＰＤ（ライト ポイント ディフェクト）の数をカウントすると、ウェーハ表面で多数の大粒径欠陥が測定された。また、さらに顕微鏡で観察すると、図８（ｃ）に示すように、直径１０μｍ程度の大粒径欠陥が観察された。
これに対して、本実施例では、図４に示すように、シリコンウェーハ基板１を、プロセスチャンバ４のサセプタ６の上方まで搬送して（図４（ａ））、そのまま２０秒間放置した。すると、その間に（約１５秒後に）ブレード１５ａ上でウェーハの反りが発生した（図４（ｂ））。放置時間２０秒経過後に、シリコンウェーハ基板１の裏面にリフトピン１８に接触させると、そのときには既にウェーハで反りによる振動が収束されているため発塵は生じない（図４（ｃ））。その後、サセプタ６上に、反りによる振動が収束され凹状に変位したシリコンウェーハ基板１を移載した（図４（ｄ））。このため図８（ａ）に示すように、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面を、パーティクルカウンタを用いてＬＰＤの数をカウントすると、ウェーハ表面で測定される大粒径欠陥はきわめて少数であった。
低不純物濃度Ｐ-のシリコンウェーハ基板１上に成膜されたシリコンエピタキシャルウェーハ１′についても、放置時間を種々変えて、実験を行ったところ、図９〜図１１に示される測定結果が得られた。
図９は、搬送時温度を６５０゜Ｃ、出力比率（裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力％）を８５％に調整した上で、放置時間を１０秒間とした場合（比較例）と３０秒間とした場合それぞれについて、直径０．２５μｍ以上のＬＰＤをカウントした測定結果を示している。
図９の横軸は、放置時間を１０秒とした場合のロットと、放置時間を３０秒とした場合のロットを示している。図９の縦軸は、ロット中の各試料のＬＰＤカウント数を示している。図９では、ロット中の各試料のカウント数のバラツキの範囲、カウント数の平均値、カウント数の平均値±３σの範囲（出現確率９９．７％の範囲；σは標準偏差）を示している。
図９から明らかに、放置時間を１０秒とする比較例よりも、放置時間を３０秒とする実施例の方が、ＬＰＤカウント数が大幅に低く、ウェーハ表面で測定される大粒径欠陥数が大幅に低減されていることがわかる。
図１０は、搬送時温度を６５０゜Ｃ、出力比率（裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力％）を８５％に調整した上で、放置時間を２０秒間とした場合と３０秒間とした場合それぞれについて、直径０．２５μｍ以上のＬＰＤをカウントした測定結果を示している。
図１０の横軸は、放置時間を２０秒とした場合のロットと、放置時間を３０秒とした場合のロットを示している。図１０の縦軸は、ロット中の各試料のＬＰＤカウント数を示している。図１０では、ロット中の各試料のカウント数のバラツキの範囲、カウント数の平均値、カウント数の平均値±３σの範囲を示している。
図１０から明らかに、放置時間を２０秒とする実施例よりも、放置時間を３０秒とする実施例の方が、ＬＰＤカウント数が大幅に低く、ウェーハ表面で測定される大粒径欠陥数が大幅に低減されていることがわかる。
図１１は、搬送時温度を６５０゜Ｃ、出力比率（裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力％）を８５％に調整した上で、放置時間を５秒間とした場合（比較例）と１０秒間とした場合（比較例）と３０秒間とした場合（実施例）それぞれについて、直径０．２５μｍ以上のＬＰＤをカウントした測定結果を示している。
図１１の横軸は、放置時間を５秒とした場合のロットと、放置時間を１０秒とした場合のロットと、放置時間を３０秒とした場合のロットを示している。図１１の縦軸は、ロット中の各試料のＬＰＤカウント数を示している。図１１では、ロット中の各試料のカウント数のバラツキの範囲、カウント数の平均値、カウント数の平均値±３σの範囲を示している。
図１１から明らかに、放置時間を５秒、１０秒とする比較例よりも、放置時間を３０秒とする実施例の方が、ＬＰＤカウント数が大幅に低く、ウェーハ表面で測定される大粒径欠陥数が大幅に低減されていることがわかる。
以上のように、放置時間を長くするに伴い、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面における大粒径欠陥数が徐々に低減されるという結果が得られた。
以上説明したように、本実施例によれば、放置時間を２０秒以上に調整することによって（望ましくは３０秒以上に調整することによって）、シリコンウェーハ基板１で反りを発生させてから（つまりウェーハ表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから）、移載処理（移載工程）を行うようにしたので、ウェーハの反りによる発塵が防止される。これによりシリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面の大粒径欠陥が大幅に低減され、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質、ひいてはこれを用いて作製される半導体デバイスの品質を大幅に向上させることができる。
（第２実施例；搬送時温度の制御）
搬送時温度は、コントローラ３０によって、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕ、ウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力を制御することによって、調整することができる。
搬送時温度は、コントローラ３０によって、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕ、ウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力を制御することによって、調整することができる。
低不純物濃度Ｐ-のシリコンウェーハ基板１上に成膜されたシリコンエピタキシャルウェーハ１′について、搬送時温度を変えて、実験を行ったところ、図１２に示される測定結果が得られた。
図１２は、放置時間を２０秒、出力比率（裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力％）を８５％に調整した上で、搬送時温度を６５０゜Ｃとした場合と７００゜Ｃとした場合と７５０゜Ｃとした場合それぞれについて、直径０．２５μｍ以上のＬＰＤをカウントした測定結果を示している。
図１２の横軸は、搬送時温度を６５０゜Ｃとした場合のロットと、搬送時温度を７００゜Ｃとした場合のロットと、搬送時温度を７５０゜Ｃとした場合のロットを示している。図１２の縦軸は、ロット中の各試料のＬＰＤカウント数を示している。図１２では、ロット中の各試料のカウント数のバラツキの範囲、カウント数の平均値、カウント数の平均値±３σの範囲を示している。
図１２から明らかに、搬送時温度を６５０゜Ｃ、７００゜Ｃとする実施例よりも、搬送時温度を７５０゜Ｃとする実施例の方が、ＬＰＤカウント数が大幅に低く、ウェーハ表面で測定される大粒径欠陥数が大幅に低減されていることがわかる。ただし、６５０゜〜７００゜Ｃの範囲では、搬送時温度を大きくするに伴い、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面における大粒径欠陥数が徐々に低減されるという傾向はみられなかった。
以上説明したように、本実施例によれば、搬送時温度を調整することによって（望ましくは７５０゜Ｃ若しくはそれ以上に調整することによって）、シリコンウェーハ基板１で反りを発生させてから（つまりウェーハ表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから）、移載処理（移載工程）を行うようにしたので、ウェーハの反りによる発塵が防止される。これによりシリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面の大粒径欠陥が大幅に低減され、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質、ひいてはこれを用いて作製される半導体デバイスの品質を大幅に向上させることができる。
（第３実施例；出力比率の制御）
出力比率は、コントローラ３０によって、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕ、ウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力を制御することによって、調整することができる。
出力比率は、コントローラ３０によって、ウェーハ表面側加熱用ランプ５Ｕ、ウェーハ裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力を制御することによって、調整することができる。
低不純物濃度Ｐ-のシリコンウェーハ基板１上に成膜されたシリコンエピタキシャルウェーハ１′について、出力比率を変えて、実験を行ったところ、図１３に示される測定結果が得られた。
図１３は、放置時間を２０秒、搬送時温度を６５０゜Ｃに調整した上で、出力比率（裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力％）を７５％とした場合と８５％とした場合と９５％とした場合それぞれについて、直径０．２５μｍ以上のＬＰＤをカウントした測定結果を示している。
図１３の横軸は、出力比率を７５％とした場合のロットと、出力比率を８５％とした場合のロットと、出力比率を９５％とした場合のロットを示している。図１３の縦軸は、ロット中の各試料のＬＰＤカウント数を示している。図１３では、ロット中の各試料のカウント数のバラツキの範囲、カウント数の平均値、カウント数の平均値±３σの範囲を示している。
図１３から明らかに、出力比率を７５％、８５％とする実施例よりも、出力比率を９５％とする実施例の方が、ＬＰＤカウント数が大幅に低く、ウェーハ表面で測定される大粒径欠陥数が大幅に低減されていることがわかる。ただし、７５％〜８５％の範囲では、出力比率を大きくするに伴い、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面における大粒径欠陥数が徐々に低減されるという傾向はみられなかった。
以上説明したように、本実施例によれば、出力比率を調整することによって（望ましくは９５％若しくはそれ以上に調整することによって）、シリコンウェーハ基板１で反りを発生させてから（つまりウェーハ表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから）、移載処理（移載工程）を行うようにしたので、ウェーハの反りによる発塵が防止される。これによりシリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面の大粒径欠陥が大幅に低減され、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質、ひいてはこれを用いて作製される半導体デバイスの品質を大幅に向上させることができる。
（第４実施例；放置時間と出力比率の制御）
放置時間と出力比率を調整しても大粒径欠陥を低減させることができる。
放置時間と出力比率を調整しても大粒径欠陥を低減させることができる。
図１４は、低不純物濃度Ｐ-のシリコンウェーハ基板１上に成膜されたシリコンエピタキシャルウェーハ１′について、放置時間と出力比率を変えて行った実験結果である。
図１４は、搬送時温度を６５０゜Ｃに調整した上で、出力比率（裏面側加熱用ランプ５Ｌの出力％）、放置時間をそれぞれ、８５％、２０秒とした場合と、８５％、３０秒とした場合と、９５％、１０秒とした場合と、９５％、２０秒とした場合と、９５％、３０秒とした場合それぞれについて、直径０．２５μｍ以上のＬＰＤをカウントした測定結果を示している。
図１４の横軸は、出力比率、放置時間をそれぞれ８５％、２０秒とした場合の＃１０１のロットと、出力比率、放置時間をそれぞれ８５％、３０秒とした場合の＃１０２のロットと、出力比率、放置時間をそれぞれ９５％、１０秒とした場合の＃１０３のロットと、出力比率、放置時間をそれぞれ９５％、２０秒とした場合の＃１０４のロットと、出力比率、放置時間をそれぞれ９５％、３０秒とした場合の＃１０５のロットを示している。図１４の縦軸は、ロット中の各試料のＬＰＤカウント数を示している。図１４では、ロット中の各試料のカウント数のバラツキの範囲、カウント数の平均値、カウント数の平均値±３σの範囲を示している。
図１４から明らかに、＃１０１、＃１０３の実施例に比較して、＃１０２、＃１０４、＃１０５の実施例の方が、ＬＰＤカウント数が大幅に低く、ウェーハ表面で測定される大粒径欠陥数が大幅に低減されていることがわかる。すなわち、放置時間が２０秒であれば出力比率を９５％に調整すればよく、放置時間が３０秒であれば出力比率を８５％若しくは９５％に調整すれば、欠陥低減が高いという結果が得られた。
以上説明したように、本実施例によれば、出力比率、放置時間を調整することによって（望ましくは放置時間が２０秒であれば出力比率を９５％若しくはそれ以上に調整することによって、放置時間が３０秒であれば出力比率を８５％若しくは９５％若しくは９５％以上に調整することによって）、シリコンウェーハ基板１で反りを発生させてから（つまりウェーハ表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから）、移載処理（移載工程）を行うようにしたので、ウェーハの反りによる発塵が防止される。これによりシリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面の大粒径欠陥が大幅に低減され、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質、ひいてはこれを用いて作製される半導体デバイスの品質を大幅に向上させることができる。
以上説明したように、本実施例によれば、出力比率、放置時間を調整することによって（望ましくは放置時間が２０秒であれば出力比率を９５％若しくはそれ以上に調整することによって、放置時間が３０秒であれば出力比率を８５％若しくは９５％若しくは９５％以上に調整することによって）、シリコンウェーハ基板１で反りを発生させてから（つまりウェーハ表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから）、移載処理（移載工程）を行うようにしたので、ウェーハの反りによる発塵が防止される。これによりシリコンエピタキシャルウェーハ１′の表面の大粒径欠陥が大幅に低減され、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質、ひいてはこれを用いて作製される半導体デバイスの品質を大幅に向上させることができる。
以上の説明では、エピタキシャル成長層を形成するための熱処理を想定して説明したが、本発明としては、シリコンウェーハ基板を熱処理室に搬送して処理台上に移載する移載処理（移載工程）を行うことでウェーハに反りが発生するおそれがある場合であれば、適用可能である。たとえばアニールウェーハを製造する場合にも本発明を適用することができる。
また、実施例では、シリコンウェーハ基板１を、搬送ロボット１５のブレード１５ａ上からリフトピン１８を介してサセプタ６上に移載する場合を想定して説明したが、搬送ロボットから落下等によって直接サセプタ６上に移載する場合にも本発明を適用することができる。また、搬送ロボット１５としては、シリコンウェーハ基板１をブレード１５ａに載せて搬送する実施例の構造のものに限定されるわけではなく、シリコンウェーハ基板１をチャック等によって把持したり、バキュームカップ等によって吸着したりして、搬送する構造のものであってもよい。
また、本発明は、シリコンウェーハ以外のＧaＡs（ガリウム砒素）などの半導体ウェーハを製造する場合にも適用することができる。
Claims (6)
- 半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うようにすること
を特徴とする半導体ウェーハの製造方法。 - 半導体ウェーハを熱処理室に搬送し、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行ってから、半導体ウェーハの表面側、裏面側それぞれに設けた表面側加熱手段、裏面側加熱手段によって半導体ウェーハを熱処理する半導体ウェーハの製造方法であって、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率
の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うこと
を特徴とする半導体ウェーハの製造方法。 - 半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
熱処理室に搬送された半導体ウェーハを、所定の放置時間放置して半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差が最大値に到達してから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行うように、搬送手段、移載手段を制御する制御手段と
を備えたこと
を特徴とする半導体ウェーハの製造装置。 - 半導体ウェーハが載置される処理台が設けられた熱処理室と、
半導体ウェーハを熱処理室に搬送する搬送手段と、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う移載手段と、
半導体ウェーハの表面側を加熱する表面側加熱手段と、
半導体ウェーハの裏面側を加熱する裏面側加熱手段と、
半導体ウェーハが熱処理室に搬送されてから半導体ウェーハが処理台上に移載する処理を行うまでの放置時間と、半導体ウェーハが熱処理室に搬送されたときの熱処理室内の搬送時温度と、表面側加熱手段と裏面側加熱手段の出力比率の３つの因子のうち少なくとも１つを制御することによって、半導体ウェーハの表面温度と裏面温度との温度差を最大値に到達させてから、半導体ウェーハを処理台上に移載する処理を行う制御手段と
を備えたこと
を特徴とする半導体ウェーハの製造装置。 - 半導体ウェーハは、搬送台に載せられて処理台の上方へ搬送されるものであって、
半導体ウェーハを処理台上に移載する処理は、搬送台上の半導体ウェーハをリフトピンによってリフトさせる第１の処理と、搬送台を熱処理室外に退避させる第２の処理と、処理台を上昇若しくはリフトピンを下降させて処理台上に半導体ウェーハを載置する第３の処理とからなること
を特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェーハの製造方法。 - 搬送手段は、搬送台に載せて半導体ウェーハを処理台の上方へ搬送するものであって、
移載手段による移載処理は、搬送台上の半導体ウェーハをリフトピンによってリフトさせる第１の処理と、搬送台を熱処理室外に退避させる第２の処理と、処理台を上昇若しくはリフトピンを下降させて処理台上に半導体ウェーハを載置する第３の処理とからなること
を特徴とする請求項３または４に記載の半導体ウェーハの製造装置。
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