特開2024-162803半導体ウェーハの製造方法および半導体デバイスの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024162803
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】半導体ウェーハの製造方法および半導体デバイスの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/26 20060101AFI20241114BHJP
H01L 21/322 20060101ALI20241114BHJP
C30B 29/06 20060101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
H01L21/26 T
H01L21/26 Q
H01L21/322 Y
C30B29/06 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023078710
(22)【出願日】2023-05-11
(71)【出願人】
【識別番号】312007423
【氏名又は名称】グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101878
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100187506
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 優子
(72)【発明者】
【氏名】早川 兼
(72)【発明者】
【氏名】須藤 治生
【テーマコード（参考）】
4G077
【Ｆターム（参考）】
4G077AA02
4G077BA04
4G077FE03
4G077FE13
4G077HA12
(57)【要約】
【課題】ＲＴＡ処理の実施によるスリップを抑制する半導体ウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明にかかる半導体ウェーハの製造方法は、半導体ウェーハ１に対してＲＴＡ処理を行う工程を有し、たとえば、ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための第１の補正を行い、さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部１ｄの一部または全部に対して、＋０．１℃以上＋５．０℃以下の第２の補正を行う。
【選択図】図１
【解決手段】
本発明にかかる半導体ウェーハの製造方法は、半導体ウェーハ１に対してＲＴＡ処理を行う工程を有し、たとえば、ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための第１の補正を行い、さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部１ｄの一部または全部に対して、＋０．１℃以上＋５．０℃以下の第２の補正を行う。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＲＴＡ処理を行う工程を有する半導体ウェーハの製造方法であって、
ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための温度の補正値である第１オフセットによる第１の補正を行い、
さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部に対する温度の補正値が、ウェーハ外周部以外のウェーハ領域に対する温度の補正値と比較して、相対的に＋０．１℃以上＋５．０℃以下となるように設定された温度の補正値である第２オフセットによる第２の補正を行う、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための温度の補正値である第１オフセットによる第１の補正を行い、
さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部に対する温度の補正値が、ウェーハ外周部以外のウェーハ領域に対する温度の補正値と比較して、相対的に＋０．１℃以上＋５．０℃以下となるように設定された温度の補正値である第２オフセットによる第２の補正を行う、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項2】
前記第２の補正では、前記ウェーハ外周部の一部または全部に対して＋０．１℃以上＋５．０℃以下の補正を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項3】
酸化雰囲気下において１２５０℃以上の最高到達温度で１ｓ以上６０ｓ以下の時間保持し、１０００℃以下まで７５℃／ｓ以上１２０℃／ｓ以下の冷却速度で冷却する条件で、ＲＴＡ処理を実施する、
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。
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。
【請求項4】
前記第２の補正は、冷却工程のうち、少なくとも冷却開始時刻から５秒経過までの期間において実施される、
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。
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。
【請求項5】
内側に向かって下方に傾斜する支持面を有するウェーハ支持部材に半導体ウェーハを載置した状態でＲＴＡ処理を行うこととし、
前記半導体ウェーハと前記ウェーハ支持部材との接触位置周辺における半導体ウェーハの表面粗さを５．０ｎｍ≦Ｒａ≦３０．０ｎｍとする、
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。
前記半導体ウェーハと前記ウェーハ支持部材との接触位置周辺における半導体ウェーハの表面粗さを５．０ｎｍ≦Ｒａ≦３０．０ｎｍとする、
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。
【請求項6】
ＲＴＡ処理を行う半導体ウェーハの直径を３００ｍｍ以上とする、
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。
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。
【請求項7】
前記ウェーハ外周部を、半導体ウェーハの周縁から中心に向かって１０ｍｍ以下の領域とする、
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。
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。
【請求項8】
半導体ウェーハにＲＴＡ処理を行う工程を有する半導体デバイスの製造方法であって、
ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための温度の補正値である第１オフセットによる第１の補正を行い、
さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部に対する温度の補正値が、ウェーハ外周部以外のウェーハ領域に対する温度の補正値と比較して、相対的に＋０．１℃以上＋５．０℃以下となるように設定された温度の補正値である第２オフセットによる第２の補正を行う、
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための温度の補正値である第１オフセットによる第１の補正を行い、
さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部に対する温度の補正値が、ウェーハ外周部以外のウェーハ領域に対する温度の補正値と比較して、相対的に＋０．１℃以上＋５．０℃以下となるように設定された温度の補正値である第２オフセットによる第２の補正を行う、
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項9】
前記第２の補正では、前記ウェーハ外周部の一部または全部に対して＋０．１℃以上＋５．０℃以下の補正を行う、
ことを特徴とする請求項８に記載の半導体デバイスの製造方法。
ことを特徴とする請求項８に記載の半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）処理を行う工程を有する半導体ウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＣＺ（チョクラルスキー）法によって育成された半導体単結晶インゴットをスライスして得た半導体ウェーハの表面および表層部には、無数のGrown-in欠陥が存在する。一方で、半導体ウェーハには、表面および表層部がほぼ無欠陥であることが求められるため、従来から、表面および表層部の欠陥を消失させる手法の一つであるＲＴＡ処理が行われている。
【0003】
ＲＴＡによる急速加熱および急速冷却の熱処理は、半導体ウェーハの表面および表層部の欠陥を消失させるとともに、バルク部にＢＭＤ（Bulk Micro Defect）を高密度に形成させる。バルク部のＢＭＤは、半導体デバイス形成工程中に拡散されてデバイス特性に影響を及ぼす金属不純物のゲッタリングサイトとして作用する。
【0004】
たとえば、ＲＴＡ処理を行う工程を有する半導体ウェーハの製造方法として、下記特許文献１には、シリコンウェーハに対し、酸化雰囲気中において１３００℃以上１４００℃以下でＲＴＡ処理を実施し、点欠陥である空孔をシリコンウェーハのバルク中に多量に残存させることによって、その後の析出熱処理時にＢＭＤを高密度に形成させる方法が開示されている。
【0005】
また、ＲＴＡ処理の実施によるスリップを抑制するための熱処理技術として、下記特許文献２には、ＲＴＡ装置により所定温度で熱処理する工程を有する半導体ウェーハの製造方法において、半導体ウェーハを支持する支持治具との接触部分の温度が半導体ウェーハの中心部の温度よりも３～２０℃低くなるように制御した状態で熱処理を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１５－２０４３２６号公報
【特許文献2】特開２００２－１６４３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記特許文献１には、酸化雰囲気中において１３００℃以上１４００℃以下でＲＴＡ処理を実施することが記載されているが、一方で、このようなＲＴＡ処理を実施すると、ウェーハ面内の温度差および半導体ウェーハの自重を起因とする応力によりスリップが発生する。特に、ウェーハ支持部材が半導体ウェーハを裏面外周側から支持するエッジリングの場合には、半導体ウェーハとウェーハ支持部材との接触位置において、ウェーハ自重による応力と、半導体ウェーハとウェーハ支持部材との温度差による熱応力が、同時に作用するため、ウェーハ端面でスリップが発生しやすくなる。
【0008】
また、半導体ウェーハの表面および表層の欠陥の消失およびバルク部のＢＭＤ形成には、急速加熱および急速冷却が可能な１３００℃以上のＲＴＡ処理の実施が望ましいが、このようなＲＴＡ処理を実施すると、特に、熱応力によるスリップの影響が大きくなる。具体的には、最高到達温度から急速冷却する過程において、ウェーハ端面は、ウェーハ中心と比較して放熱されやすいうえに、ウェーハ端面からウェーハ支持部材への熱の移動や、ウェーハの自重応力が重なるため、スリップが発生しやすい。
【0009】
上述したような熱応力に起因したスリップを抑制するためには、ウェーハ面内の温度分布を均一に制御する必要があるが、上記特許文献１には、１３００℃以上のＲＴＡ処理の実施によるスリップを抑制するための手法、すなわち、熱応力によるスリップを抑制するための手法は示されていない。上述したようなスリップは、デバイス不良の原因となるため、スリップを抑制できる熱処理が求められている。
【0010】
また、上記特許文献２には、熱処理温度を制御することによってスリップを抑制させる手法として、ウェーハ中心部からウェーハ外周部に向かって徐々に温度を低下させ、ウェーハ中心部とウェーハ外周部との温度差が３℃～２０℃の範囲になるような温度分布とすることが記載されている。しかしながら、この手法では、ウェーハ面内の温度分布を均一に制御することはできず、熱応力によるスリップを抑制するための対策としては、十分なスリップ抑制効果が得られない。
【0011】
また、半導体ウェーハに限らず、半導体ウェーハから半導体デバイスを製造する工程においても、ＲＴＡ処理の実施によるスリップを抑制する方法が求められている。
【0012】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ＲＴＡ処理の実施による熱応力に起因したスリップを抑制する半導体ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、ＲＴＡ処理の実施によるスリップを抑制する半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明にかかる半導体ウェーハの製造方法は、ＲＴＡ処理を行う工程を有する半導体ウェーハの製造方法であって、ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための温度の補正値である第１オフセットによる第１の補正を行い、さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部に対する温度の補正値が、ウェーハ外周部以外のウェーハ領域に対する温度の補正値と比較して、相対的に＋０．１℃以上＋５．０℃以下となるように設定された温度の補正値である第２オフセットによる第２の補正を行うことを特徴とする。一例として、第２の補正では、ウェーハ外周部の一部または全部に対して＋０．１℃以上＋５．０℃以下の補正を行うこととする。
【0014】
また、ＲＴＡ処理は、酸化雰囲気下において１２５０℃以上の最高到達温度で１ｓ以上６０ｓ以下の時間保持し、１０００℃以下まで７５℃／ｓ以上１２０℃／ｓ以下の冷却速度で冷却する条件で、実施することが好ましい。また、第２の補正は、冷却工程のうち、少なくとも冷却開始時刻から５秒経過までの期間において実施されることが好ましい。
【0015】
本発明にかかる半導体ウェーハの製造方法によれば、半導体デバイス形成工程中に拡散されてデバイス特性に影響を及ぼす金属不純物に対するゲッタリング特性を確保できる１３００℃以上でのＲＴＡ処理を行う場合であっても、ＲＴＡ処理における急速冷却時にウェーハ外周部から生じるスリップを抑制することができる。
【0016】
また、本発明にかかる半導体ウェーハの製造方法においては、内側に向かって下方に傾斜する支持面を有するウェーハ支持部材に半導体ウェーハを載置した状態でＲＴＡ処理を行うこととし、半導体ウェーハとウェーハ支持部材との接触位置周辺における半導体ウェーハの表面粗さを５．０ｎｍ≦Ｒａ≦３０．０ｎｍとすることが好ましい。さらに、本発明にかかる半導体ウェーハの製造方法においては、ＲＴＡ処理を行う半導体ウェーハの直径を３００ｍｍ以上とすることが好ましく、また、ウェーハ外周部を、半導体ウェーハの周縁から中心に向かって１０ｍｍ以下の領域とすることが好ましい。
【0017】
本発明にかかる半導体デバイスの製造方法は、半導体ウェーハにＲＴＡ処理を行う工程を有する半導体デバイスの製造方法であって、ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための温度の補正値である第１オフセットによる第１の補正を行い、さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部に対する温度の補正値が、ウェーハ外周部以外のウェーハ領域に対する温度の補正値と比較して、相対的に＋０．１℃以上＋５．０℃以下となるように設定された温度の補正値である第２オフセットによる第２の補正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明にかかる半導体ウェーハの製造方法によれば、ＲＴＡ処理の実施による熱応力に起因したスリップを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明にかかる半導体ウェーハの製造方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【0021】
＜半導体ウェーハの製造方法＞
図１は、本実施形態の半導体ウェーハ（単にウェーハと呼ぶ場合がある）の製造方法を模式的に示す断面図である。図１に示す製造方法は、半導体ウェーハ１に対してＲＴＡ処理を行う工程を有し、たとえば、内側に向かって下方に傾斜する支持面２ａを有するウェーハ支持部材２に半導体ウェーハ１を載置した状態でＲＴＡ処理を行う。
図１は、本実施形態の半導体ウェーハ（単にウェーハと呼ぶ場合がある）の製造方法を模式的に示す断面図である。図１に示す製造方法は、半導体ウェーハ１に対してＲＴＡ処理を行う工程を有し、たとえば、内側に向かって下方に傾斜する支持面２ａを有するウェーハ支持部材２に半導体ウェーハ１を載置した状態でＲＴＡ処理を行う。
【0022】
以下、本実施形態の半導体ウェーハの製造方法を具体的に説明する。まず、ＣＺ法で育成された半導体単結晶インゴットを得た後、その半導体単結晶インゴットをワイヤソー等によりウェーハ状にスライス（Slicing）する。そして、スライスにより得られた半導体ウェーハに対し、ベベル（Beveling）加工を行う。その後、ラッピング（Lapping）工程およびグラインダー（Grinding）工程でスライス時に形成された凹凸層を除去し、平坦度と表面粗さを整える。そして、エッチング（Etching）工程によってラッピング工程およびグラインダー工程で導入された加工ダメージを除去する。
【0023】
本実施形態においては、上述した製造工程（Slicing→Beveling→Lapping→Grinding→Etching）によって、図１に示すように、ウェーハ裏面１ａと裏面側ベベル１ｂとのなす角が鈍角に形成された半導体ウェーハ１を生成する。ここでは、一例として、直径：３００ｍｍの半導体ウェーハ１を生成する。その際、半導体ウェーハ１をウェーハ支持部材２の支持面２ａ（内側に向かって下方に傾斜する支持面２ａ）に載置したときに、ウェーハ裏面１ａと裏面側ベベル１ｂとの境界部分（鈍角の頂部１ｃ）が支持面２ａに接触するように、半導体ウェーハ１を加工する。
【0024】
その後、上述した製造工程により生成された半導体ウェーハ１に対して図１に示すＲＴＡ処理を実施する。ここでは、酸化雰囲気下において１２５０℃以上（好ましくは１３００℃以上１３５０℃以下）の最高到達温度で１ｓ以上６０ｓ以下の時間保持し、１０００℃以下まで７５℃／ｓ以上１２０℃／ｓ以下の冷却速度で冷却する条件で、ＲＴＡ処理を実施する。その際、本実施形態の製造方法におけるＲＴＡ処理では、たとえば、加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための第１の補正（事前に第１オフセットの設定）を行い、さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部１ｄに対する温度の補正値が、ウェーハ外周部以外のウェーハ領域に対する温度の補正値と比較して、相対的に＋０．１℃以上＋５．０℃以下、好ましくは＋０．５℃以上＋３．０℃以下、特に好ましくは＋１．０℃以上＋１．５℃以下となるように設定された温度の補正値である第２オフセットによる第２の補正（事前に第２オフセットの設定）を行う。
【0025】
そして、本実施形態においては、上述したＲＴＡ処理を実施した後、ＲＴＡ処理により得られた半導体ウェーハの表面に対して鏡面研磨を行う。
【0026】
たとえば、半導体ウェーハ１を鏡面加工した後にＲＴＡ処理を行うと、鏡面加工後の半導体ウェーハは、粗さが少なくなることによりウェーハ支持部材２との接触面積が増大傾向となるため、１２５０℃以上のＲＴＡ処理において、半導体ウェーハとウェーハ支持部材２が溶着することによるスリップが発生しやすくなる。そこで、本実施形態においては、ＲＴＡ処理の実施によるスリップをさらに低減するために、上述した製造工程において、半導体ウェーハ１とウェーハ支持部材２との接触位置周辺における半導体ウェーハ１の表面粗さを５．０ｎｍ≦Ｒａ≦３０．０ｎｍとする。これにより、半導体ウェーハ１とウェーハ支持部材２との接触面積が小さくなり、溶着を起因とするスリップをさらに抑制することができる。たとえば、この表面粗さがＲａ＜５．０ｎｍの場合には、半導体ウェーハとウェーハ支持部材２の接触面積が大きくなり、溶着起因のスリップが発生しやすくなるため好ましくない。また、Ｒａ＞３０．０ｎｍの場合には、半導体ウェーハの表面が粗すぎることによってウェーハ接触面積にばらつきが生じ、自重応力によるスリップが発生しやすくなるため好ましくない。
【0027】
本実施形態の半導体ウェーハの製造方法により製造された半導体ウェーハは、金属不純物に対するゲッタリング特性を確保できる１３００℃以上でのＲＴＡ処理を行う場合であっても、ＲＴＡ処理における急速冷却時にウェーハ外周部（ウェーハ端面）から生じるスリップを抑制することができる。
【0028】
なお、第２の補正が行われるウェーハ外周部１ｄは、ウェーハ周縁を含む外周領域として、たとえば、半導体ウェーハ１の周縁から中心に向かって１０ｍｍ以下の領域とすることが好ましい。ウェーハ外周部１ｄの領域が１０ｍｍを超える場合は、ウェーハ中心領域でスリップが発生する可能性があるため好ましくない。
【0029】
また、半導体ウェーハ１の直径（サイズ）については、特に制限はないが、本実施形態の半導体ウェーハの製造方法は、たとえば、直径３００ｍｍ以上の半導体ウェーハの製造方法として有用である。
【0030】
＜ＲＴＰ装置およびＲＴＡ処理＞
ここで、ハロゲンランプ（たとえば、高電圧タングステンハロゲンランプ）を熱源とするＲＴＰ装置（熱処理装置）１０を一例として、本実施形態の製造方法におけるＲＴＡ処理をさらに詳細に説明する。
ここで、ハロゲンランプ（たとえば、高電圧タングステンハロゲンランプ）を熱源とするＲＴＰ装置（熱処理装置）１０を一例として、本実施形態の製造方法におけるＲＴＡ処理をさらに詳細に説明する。
【0031】
図２は、ＲＴＡ処理を実施するＲＴＰ装置１０を概略的に示す断面図である。このＲＴＰ装置１０は、チャンバ２０を備え、このチャンバ２０は、チャンバ側壁２０ａと、チャンバ側壁２０ａに結合されるチャンバ底部２０ｂと、チャンバ側壁２０ａの上方に配置される石英窓２０ｃとを有する。
【0032】
チャンバ２０を構成するチャンバ側壁２０ａ、チャンバ底部２０ｂおよび石英窓２０ｃは、その中に載置された半導体ウェーハ１を処理するための反応空間２５を形成している。ＲＴＰ装置１０には、反応空間２５内に半導体ウェーハ１を移送するために、チャンバ側壁２０ａを貫通したスリットバルブドア（図示せず）が設けられている。
【0033】
また、ＲＴＰ装置１０は、チャンバ側壁２０ａに形成されたガス導入口２０ｄを備え、このガス導入口２０ｄは、反応空間２５に１つまたは複数の処理ガスを与えるように構成されたガス供給源３０に接続されている。また、ＲＴＰ装置１０は、チャンバ側壁２０ａに形成されたガス排出口２０ｅを備え、このガス排出口２０ｅは、反応空間２５から外へ排気するために真空ポンプ（Ｐ）３１に接続されている。また、ＲＴＰ装置１０は、反応空間２５に半導体ウェーハ１を支持するためのウェーハ支持部４０を備える。また、図示はしないが、半導体ウェーハ１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。
【0034】
ウェーハ支持部４０は、半導体ウェーハ１の外周部を支持する環状のウェーハ支持部材４０ａ（上記ウェーハ支持部材２に相当）と、ウェーハ支持部材４０ａを支持するステージ４０ｂとを備える。また、ステージ４０ｂには、複数の放射温度計（パイロメータ）５０が埋め込まれている。そして、この放射温度計５０はコンピュータであるコントローラ６０に接続され、コントローラ６０は、放射温度計５０から取得したウェーハ温度情報に基づき複数のハロゲンランプ７０の制御を行う。
【0035】
複数のハロゲンランプ７０は、石英窓２０ｃの上方に配置され、石英窓２０ｃを通して反応空間２５に向かって熱エネルギーを送るように構成され、平面視において、たとえば、六角形パターンに配置される。また、各ハロゲンランプ７０は、それぞれ電源８０に電気的に接続するために加熱アセンブリベース９０に接続されている。そして、各ハロゲンランプ７０には、電源８０よりランプ電圧が印加され、このランプ電圧の値はコントローラ６０によって制御される。
【0036】
上述したＲＴＰ装置１０を用いて半導体ウェーハ１に対しＲＴＡ処理を行う場合は、チャンバ２０に設けられたスリットバルブドア（図示せず）より半導体ウェーハ１を反応空間２５内に導入し、ウェーハ支持部材４０ａ上に半導体ウェーハ１を載置する。そして、ガス導入口２０ｄからガスを導入するとともに、回転手段により半導体ウェーハ１を回転させながら、コントローラ６０の制御によりハロゲンランプ７０からウェーハ表面に対してランプ照射を行う。
【0037】
このＲＴＰ装置１０における反応空間２５内の温度制御は、ステージ４０ｂに埋め込まれた複数の放射温度計５０によってＲＴＡ処理中の半導体ウェーハ１の温度を測定し、測定された温度に基づいて複数のハロゲンランプ７０を制御することにより行う。具体的には、コントローラ６０は、放射温度計５０を用いて半導体ウェーハ１下部のウェーハ径方向におけるウェーハ面内多点の平均温度を測定し、この測定温度に基づいて、ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて面内温度が略均一となるように、ハロゲンランプ７０の自動制御（各ランプの個別のＯＮ－ＯＦＦ制御や、供給電力の増減制御、発光する光の発光強度の制御など）を行う。
【0038】
＜ＲＴＡ処理の詳細＞
本実施形態においては、上述したＲＴＰ装置１０を用いて、たとえば、酸化雰囲気下において１２５０℃以上（好ましくは１３００℃以上１３５０℃以下）の最高到達温度で１ｓ以上６０ｓ以下の時間保持し、１０００℃以下まで７５℃／ｓ以上１２０℃／ｓ以下の冷却速度で冷却する条件で、ＲＴＡ処理を実施する。これにより、金属不純物に対する十分なゲッタリング特性を有する半導体ウェーハを製造する。
本実施形態においては、上述したＲＴＰ装置１０を用いて、たとえば、酸化雰囲気下において１２５０℃以上（好ましくは１３００℃以上１３５０℃以下）の最高到達温度で１ｓ以上６０ｓ以下の時間保持し、１０００℃以下まで７５℃／ｓ以上１２０℃／ｓ以下の冷却速度で冷却する条件で、ＲＴＡ処理を実施する。これにより、金属不純物に対する十分なゲッタリング特性を有する半導体ウェーハを製造する。
【0039】
また、本実施形態においては、上記条件でのＲＴＡ処理において、上記自動制御に対する上記第１の補正および上記第２の補正を実施する。具体的には、より高いウェーハ品質を実現するために、ＲＴＡ処理における加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、上述した自動制御を行いつつ、半導体ウェーハ１全面の温度偏差を解消するための第１の補正を実施する（図１（ａ）参照）。さらに、１２５０℃以上のＲＴＡ処理の実施によるスリップ（熱応力によるスリップ）を抑制するための対策として、冷却工程において、ウェーハ外周部１ｄに対して第２の補正を実施する（図１（ｂ）参照）。
【0040】
詳細には、コントローラ６０の制御により、事前に、酸化雰囲気下においてＲＴＡ処理を実施後のウェーハに形成される酸化膜厚やＳＩＲＤ（Scanning Infrared Depolarization）により測定されるウェーハの歪面積率を参照して、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための温度の補正値である第１オフセットを設定し、ＲＴＡ処理の加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、各パイロメータ５０から算出されるウェーハ温度に補正（第１の補正）を行う。これにより、ＲＴＡ処理の工程全体においてウェーハ面内に生じる温度差を小さくし、熱応力やＢＭＤ密度のばらつきを抑制する。
【0041】
第１オフセットを決める方法としては、公知の方法を採用することができ、具体的には、特開２００２－０４３２２７号公報または特表２００２－５２２９１２号公報に記載された技術を採用することができる。本実施形態においては、一例として、これらの文献に記載された技術のいずれかまたは複数を採用することにより第１オフセットを決定する。
【0042】
また、冷却工程では、上述した自動制御および第１の補正を行いつつ、たとえば、半導体ウェーハ１の周縁から中心に向かって１０ｍｍの領域であるウェーハ外周部１ｄ（直径３００ｍｍの場合、ウェーハ中心から１４０ｍｍ～１５０ｍｍの領域）に対して、＋０．１℃以上＋５．０℃以下、好ましくは＋０．５℃以上＋３．０℃以下、特に好ましくは＋１．０℃以上＋１．５℃以下の補正（第２の補正）を行う。すなわち、コントローラ６０の制御により、事前に、＋０．１℃以上＋５．０℃以下の温度の補正値である第２オフセットを設定する。最高到達温度から急速冷却する過程（冷却工程）において、ウェーハの端面であるウェーハ外周部１ｄは、ウェーハ中心よりも放熱されやすいため、ウェーハ外周部１ｄの位置のパイロメータ５０から算出されるウェーハ温度に温度補正をかけることで、冷却工程において発生する熱応力を最小限に抑えることができる。これにより、熱応力によるスリップについても最小限に抑えることができる（図１（ｃ）参照）。たとえば、第２オフセットが＋０．１℃未満の場合はウェーハ外周部１ｄの放熱による熱応力を十分に抑制できないため好ましくない。また、第２オフセットが＋５．０℃を超えるとウェーハ外周部１ｄに放熱以上の熱が導入され、結果として、熱応力によるスリップが発生するため好ましくない。
【0043】
なお、上述した第２の補正は、冷却工程のうち、少なくとも冷却開始時刻（最高到達温度保持時間を含む加熱工程の終了直後）から５秒経過までの期間において実施されていれば、すなわち、冷却開始から５秒間実施されていれば、十分なスリップ抑制効果が得られる。たとえば、この期間において第２の補正が実施されていない場合は、ウェーハ外周部１ｄの放熱による熱応力を十分に抑制できないため好ましくない。一方、第２の補正は、少なくとも冷却開始から５秒間実施されていればよく、たとえば、冷却工程内であれば、冷却開始から５秒経過後も継続して実施することが可能である。
【0044】
また、本実施形態のＲＴＡ処理において、冷却工程では、上述した自動制御および第１の補正を行いつつ、さらにウェーハ外周部１ｄに対して＋０．１℃以上＋５．０℃以下の第２の補正を行うこととしたが、これに限るものではない。たとえば、第２の補正は、ウェーハ外周部１ｄに対する温度の補正値が、それ以外のウェーハ領域（ウェーハ中心からウェーハ外周部１ｄの内周までの範囲のウェーハ領域）に対する温度の補正値と比較して、相対的に＋０．１℃以上＋５．０℃以下であればよく、第２のオフセットは、この条件を満たすようにコントローラ６０の制御によって予め設定されていればよい。
【0045】
一例として、冷却工程において、上述した自動制御および第１の補正を行いつつ、さらに半導体ウェーハ１のウェーハ外周部１ｄ以外の領域（直径３００ｍｍの場合、ウェーハ中心から１４０ｍｍの領域）に対して、－５．０℃以上－０．１℃以下（好ましくは－３．０℃以上－０．５℃以下、特に好ましくは－１．５℃以上－１．０℃以下）の補正（第２の補正）を行うこと、が考えられる。これにより、上記同様、冷却工程において発生する熱応力が最小限に抑えられるため、熱応力によるスリップを最小限に抑えることができる。
【0046】
また、本実施形態のＲＴＡ処理において、冷却工程では、上述した自動制御および第１の補正を行いつつ、ウェーハ外周部１ｄの全部に対して＋０．１℃以上＋５．０℃以下の第２の補正を行うことが好ましいが、たとえば、要求される半導体ウェーハ１の性能などに応じて他の形態を適用することとしてもよい。具体的にいうと、冷却工程では、上述した自動制御および第１の補正を行いつつ、ウェーハ周縁のみやウェーハ周縁を除く外周部など、ウェーハ外周部１ｄの一部に対して＋０．１℃以上＋５．０℃以下（好ましくは＋０．５℃以上＋３．０℃以下、特に好ましくは＋１．０℃以上＋１．５℃以下）の第２の補正を行うこととしてもよい。このような第２の補正によっても、冷却工程において発生する熱応力が抑えられるため、スリップ抑制効果を得ることができる。
【0047】
また、本実施形態の半導体デバイスの製造方法においては、半導体ウェーハにＲＴＡ処理を行う工程を有することとし、半導体デバイスの製造工程としては、たとえば、従来公知の方法を採用することができる。そして、上述した半導体ウェーハにＲＴＡ処理を行う工程においては、加熱工程から冷却工程までの工程全体にかけて、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための温度の補正値である第１オフセットによる第１の補正を行い、さらに、冷却工程において、ウェーハ周縁を含む外周領域であるウェーハ外周部に対する温度の補正値が、ウェーハ外周部以外のウェーハ領域に対する温度の補正値と比較して、相対的に＋０．１℃以上＋５．０℃以下（好ましくは＋０．５℃以上＋３．０℃以下、特に好ましくは＋１．０℃以上＋１．５℃以下）となるように設定された温度の補正値である第２オフセットによる第２の補正を行う。このように温度補正をかけることにより、冷却工程において発生する熱応力を最小限に抑えることができ、熱応力によるスリップについても最小限に抑えることができる。
【0048】
また、本実施形態の半導体デバイスの製造方法においても、冷却工程では、上述した自動制御および第１の補正を行いつつ、ウェーハ周縁のみやウェーハ周縁を除く外周部など、ウェーハ外周部１ｄの一部または全部に対して＋０．１℃以上＋５．０℃以下（好ましくは＋０．５℃以上＋３．０℃以下、特に好ましくは＋１．０℃以上＋１．５℃以下）の第２の補正を行うこととしてもよい。このような第２の補正によっても、冷却工程において発生する熱応力が抑えられるため、スリップ抑制効果を得ることができる。
【実施例0049】
つづいて、本発明にかかる半導体ウェーハの製造方法を、実施例に基づいてさらに説明する。なお、本発明は下記実施例により制限されるものではない。
【0050】
＜ＲＴＡ処理用半導体ウェーハの製造＞
酸素濃度：１．０×１０18／ｃｍ3のシリコン単結晶インゴットをスライスすることにより得られたウェーハに対して、上述した製造工程（Beveling→Lapping→Grinding→Etching）を実施し、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを５０枚製造した。この製造工程により製造されたシリコンウェーハは、ウェーハ裏面と裏面側ベベルとのなす角が鈍角に形成され、シリコンウェーハをＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材に載置した際に、この鈍角の頂部が、内側に向かって下方に傾斜する支持面と接触するように加工した（図１（ａ）の半導体ウェーハ１に相当）。このとき、シリコンウェーハとウェーハ支持部材との接触位置周辺におけるシリコンウェーハの表面粗さをＲａ＝２０ｎｍとした。
酸素濃度：１．０×１０18／ｃｍ3のシリコン単結晶インゴットをスライスすることにより得られたウェーハに対して、上述した製造工程（Beveling→Lapping→Grinding→Etching）を実施し、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを５０枚製造した。この製造工程により製造されたシリコンウェーハは、ウェーハ裏面と裏面側ベベルとのなす角が鈍角に形成され、シリコンウェーハをＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材に載置した際に、この鈍角の頂部が、内側に向かって下方に傾斜する支持面と接触するように加工した（図１（ａ）の半導体ウェーハ１に相当）。このとき、シリコンウェーハとウェーハ支持部材との接触位置周辺におけるシリコンウェーハの表面粗さをＲａ＝２０ｎｍとした。
【0051】
＜実験例１＞
上記のように製造した５０枚のシリコンウェーハのうちの１０枚を使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ実験例１の方法（図１参照）にてＲＴＡ処理を実施した。ＲＴＰ装置は、図２に示すようなＲＴＰ装置を使用した。
上記のように製造した５０枚のシリコンウェーハのうちの１０枚を使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ実験例１の方法（図１参照）にてＲＴＡ処理を実施した。ＲＴＰ装置は、図２に示すようなＲＴＰ装置を使用した。
【0052】
具体的にいうと、実験例１の方法においては、事前に、酸化雰囲気下でのＲＴＡ処理後にウェーハに形成される酸化膜厚およびＳＩＲＤによるウェーハの歪面積率を参照して、ウェーハ全面の温度偏差を解消するための温度の補正値である第１オフセットを設定した。そして、この状態で、各シリコンウェーハに対して、酸化雰囲気下において１３５０℃の最高到達温度で３０ｓ保持し、１０００℃以下まで１２０℃／ｓの冷却速度で冷却する条件で、ＲＴＡ処理を実施した。この際、冷却開始時刻（加熱工程の終了直後）から５秒経過までの期間において、ウェーハ中心から１４０ｍｍ～１５０ｍｍの位置のパイロメータから算出されるウェーハ温度に補正を行った（事前に、ＲＴＰ装置に第２オフセットを設定した）。第２オフセットは、第１オフセットを基準に＋０．５℃とした。
【0053】
＜実験例２＞
残り４０枚のシリコンウェーハのうちの１０枚を使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ実験例２の方法（図１参照）にてＲＴＡ処理を実施した。実験例２の方法は、第２オフセットの値以外、実験例１と同様である。実験例２の方法における第２オフセットは、第１オフセットを基準に＋１．０℃とした。
残り４０枚のシリコンウェーハのうちの１０枚を使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ実験例２の方法（図１参照）にてＲＴＡ処理を実施した。実験例２の方法は、第２オフセットの値以外、実験例１と同様である。実験例２の方法における第２オフセットは、第１オフセットを基準に＋１．０℃とした。
【0054】
＜実験例３＞
残り３０枚のシリコンウェーハのうちの１０枚を使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ実験例３の方法にてＲＴＡ処理を実施した。実験例３の方法は、第２オフセットの値以外、実験例１と同様である。実験例３の方法における第２オフセットは、第１オフセットを基準に＋１．５℃とした。
残り３０枚のシリコンウェーハのうちの１０枚を使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ実験例３の方法にてＲＴＡ処理を実施した。実験例３の方法は、第２オフセットの値以外、実験例１と同様である。実験例３の方法における第２オフセットは、第１オフセットを基準に＋１．５℃とした。
【0055】
＜実験例４＞
残り２０枚のシリコンウェーハのうちの１０枚を使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ実験例４の方法にてＲＴＡ処理を実施した。実験例４の方法は、第２オフセットの値以外、実験例１と同様である。実験例４の方法における第２オフセットは、第１オフセットを基準に＋２．０℃とした。
残り２０枚のシリコンウェーハのうちの１０枚を使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ実験例４の方法にてＲＴＡ処理を実施した。実験例４の方法は、第２オフセットの値以外、実験例１と同様である。実験例４の方法における第２オフセットは、第１オフセットを基準に＋２．０℃とした。
【0056】
＜比較例１＞
残り１０枚のシリコンウェーハを使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ比較例１の方法（図３参照）にてＲＴＡ処理を実施した。比較例１の方法は、第２オフセットを行わないこと以外、実験例１と同様である。すなわち、図３（ｂ）の冷却工程が図１と異なる。
残り１０枚のシリコンウェーハを使用し、ＲＴＰ装置内部に用意されたウェーハ支持部材にシリコンウェーハを載置した状態で、１枚ずつ比較例１の方法（図３参照）にてＲＴＡ処理を実施した。比較例１の方法は、第２オフセットを行わないこと以外、実験例１と同様である。すなわち、図３（ｂ）の冷却工程が図１と異なる。
【0057】
＜評価方法＞
ＲＴＡ処理後の各シリコンウェーハに対してＳＩＲＤによる測定を行い、スリップと歪面積率を評価した。すなわち、シリコンウェーハ全体の面積に対するスリップにより歪み応力が増加した面積の割合（歪面積率）を算出し、評価した。たとえば、歪面積率が大きいほどスリップ品質が悪く、歪面積率が小さいほどスリップ品質が良好となる。
ＲＴＡ処理後の各シリコンウェーハに対してＳＩＲＤによる測定を行い、スリップと歪面積率を評価した。すなわち、シリコンウェーハ全体の面積に対するスリップにより歪み応力が増加した面積の割合（歪面積率）を算出し、評価した。たとえば、歪面積率が大きいほどスリップ品質が悪く、歪面積率が小さいほどスリップ品質が良好となる。
【0058】
＜評価結果＞
図４は、実験例１～４および比較例１の方法でＲＴＡ処理を実施した各シリコンウェーハのＳＩＲＤによる歪面積率の測定結果を示す図である。比較例１の方法（第２オフセットなし）でＲＴＡ処理を実施したシリコンウェーハは、平均歪面積率が１．２×１０-3で、ウェーハ端面で熱応力によるスリップが最も多く発生していた。すなわち、比較例１の冷却工程において、ウェーハ端面は、ウェーハ中心と比較して放熱されやすいうえに、ウェーハ端面からウェーハ支持部材への熱の移動や、ウェーハの自重応力が重なるため、スリップが発生しやすい（図３参照）という結果が得られた。
図４は、実験例１～４および比較例１の方法でＲＴＡ処理を実施した各シリコンウェーハのＳＩＲＤによる歪面積率の測定結果を示す図である。比較例１の方法（第２オフセットなし）でＲＴＡ処理を実施したシリコンウェーハは、平均歪面積率が１．２×１０-3で、ウェーハ端面で熱応力によるスリップが最も多く発生していた。すなわち、比較例１の冷却工程において、ウェーハ端面は、ウェーハ中心と比較して放熱されやすいうえに、ウェーハ端面からウェーハ支持部材への熱の移動や、ウェーハの自重応力が重なるため、スリップが発生しやすい（図３参照）という結果が得られた。
【0059】
一方で、実験例１の方法（第２オフセット：＋０．５℃）でＲＴＡ処理を実施したシリコンウェーハは平均歪面積率が２．６×１０-4であり、実験例４の方法（第２オフセット：＋２．０℃）でＲＴＡ処理を実施したシリコンウェーハは平均歪面積率が１．９×１０-4であり、これらは、比較例１の方法でＲＴＡ処理を実施したシリコンウェーハよりスリップを抑制することができた。
【0060】
また、実験例２の方法（第２オフセット：＋１．０℃）および実験例３の方法（第２オフセット：＋１．５℃）でＲＴＡ処理を実施したシリコンウェーハは、それぞれ平均歪面積率が４．１×１０-5、５．７×１０-5であり、これらは、平均歪面積率が非常に小さく、スリップが抑えられていることがわかった。さらに、比較例１の方法（第２オフセットなし）でＲＴＡ処理を実施したシリコンウェーハと比較すると、ウェーハ端面の歪面積率が約９６％低下していることが確認された。
【符号の説明】
【0061】
１ 半導体ウェーハ
１ａ ウェーハ裏面
１ｂ 裏面側ベベル
１ｃ 頂部
１ｄ ウェーハ外周部
２ ウェーハ支持部材
２ａ 支持面
１０ ＲＴＰ装置
２０ チャンバ
２０ａ チャンバ側壁
２０ｂ チャンバ底部
２０ｃ 石英窓
２０ｄ ガス導入口
２０ｅ ガス排出口
２５ 反応空間
３０ ガス供給源
３１ 真空ポンプ
４０ ウェーハ支持部
４０ａ ウェーハ支持部材
４０ｂ ステージ
５０ 放射温度計（パイロメータ）
６０ コントローラ
７０ ハロゲンランプ
８０ 電源
９０ 加熱アセンブリベース
１ａ ウェーハ裏面
１ｂ 裏面側ベベル
１ｃ 頂部
１ｄ ウェーハ外周部
２ ウェーハ支持部材
２ａ 支持面
１０ ＲＴＰ装置
２０ チャンバ
２０ａ チャンバ側壁
２０ｂ チャンバ底部
２０ｃ 石英窓
２０ｄ ガス導入口
２０ｅ ガス排出口
２５ 反応空間
３０ ガス供給源
３１ 真空ポンプ
４０ ウェーハ支持部
４０ａ ウェーハ支持部材
４０ｂ ステージ
５０ 放射温度計（パイロメータ）
６０ コントローラ
７０ ハロゲンランプ
８０ 電源
９０ 加熱アセンブリベース
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
