CN103069545B - 晶片的热处理方法、硅晶片的制造方法、硅晶片及热处理装置 - Google Patents

晶片的热处理方法、硅晶片的制造方法、硅晶片及热处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明是一种晶片的热处理方法，其在利用支撑部件来支撑晶片的主表面即第一主表面的状态下，以加热源进行加热，从而进行在规定温度下的伴随快速升降温的热处理，其特征在于，一边控制前述加热源一边进行热处理，以使由前述支撑部件所支撑的前述第一主表面的温度比前述晶片的前述第一主表面的相反侧的主表面即第二主表面的温度更高1～25℃。由此，本发明提供一种晶片的热处理方法，其能在对硅晶片进行热处理时，确实地抑制自晶片支撑位置发生的滑动位错。

Description

晶片的热处理方法、硅晶片的制造方法、硅晶片及热处理装置
技术领域
本发明涉及半导体晶片等的晶片的热处理方法，更详细地说，本发明是涉及一种晶片的热处理方法及热处理装置，这种热处理方法及热处理装置，可在热处理时减低由晶片与晶片支撑部件的接触部发生的滑动位错(slipdislocation)，并且，本发明也涉及一种硅晶片的制造方法及硅晶片，这种硅晶片的制造方法具有前述热处理工序，且制造出滑动位错较少的硅晶片。
背景技术
由单晶硅晶棒切割出的硅晶片，在用来制造组件为止，会经过从晶片的加工工序到组件的形成工序为止的多数个工序。
在这些工序中包括热处理工序。并且，在硅晶片的加工工序中，也会有施加热处理的情况，而施加热处理的目的是为了形成晶片表层处的无缺陷层、以及形成并控制氧析出物。
作为此热处理，先前是采用批式热处理，但是近年来，利用灯退火(lampanneal)来实行的方法也逐渐广泛，前述利用灯退火来实行的方法是使用一种能在短时间内快速升降温来进行处理的RTA(RapidThermalAnneal，快速热退火)装置。
然而，通常的RTA处理是在1100℃以上的高温下进行退火，因此具有会产生滑动位错的问题点。而一旦产生此滑动位错，便会对组件特性造成不良影响，因此会要求在距形成组件的表面数μm的区域中，不要有滑动位错。
此处，滑动位错的主要产生原因，被认为是施加在支撑销与晶片的接触部上的由晶片自身重量所导致的应力、或是在热处理中因热量经由支撑销逸散而使热分布不平均所导致的热应力，所述支撑销是用以支撑硅晶片。
而且，此问题随着晶片的大口径化、自身重量增大而变得越来越明显。又，此问题有着热处理温度越高便越容易发生的倾向。
作为此问题的解决方案，在专利文献1中揭示了一种热处理方法，这种热处理方法在进行RTA处理时，一边控制热处理温度一边进行热处理，且使晶片外周部的温度比中心部的温度更高1～6℃。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-34288号公报。
发明内容
[发明所要解决的课题]
然而，本案发明人经过深入研究后的结果，发现利用前述专利文献1所记载的方法并不能抑制自支撑销位置发生的滑动位错。
特别是，在超过1250℃的高温下，会有从晶片背面的支撑销位置发生滑动位错，且滑动位错贯穿至表面为止这样的问题。
此原因，推测为以下所述内容。
图3是晶片外周部的温度高于中心部的温度的情况的示意图。图4是晶片中心部的温度高于外周部的温度的情况的示意图。
根据专利文献1所述，说明了如图4所示的晶片W的中心部(Ti)的温度高于外周部(To)的温度的情况(Ti>To)下，自晶片中心部经由支撑销12而逸散的热量较大，于是由温度差所导致的热应力TS43相对地大于朝向支撑销的相反侧的热应力TS41或朝向外周部的热应力TS42，而发生滑动位错。
另一方面，说明了若如图3所示的使晶片W的外周部温度高于中心部的情况(Ti<To)，自支撑销12逸散的热量较小(此现象被解释为自晶片中心朝向外周的热流减少)，因此由温度差所导致的热应力TS33比图4的TS43小，而谋求防止发生滑动位错。
然而，本申请发明人经过深入研究后的结果，在图3的情况中，因为晶片W的外周部温度To提高，故自外周部向中心流动的热流增大，自外周经由支撑销而逸散的热量反而变多。因此，认为由温度差所导致的热应力TS32会变大。
并且，因为这两种效果互相抵消，故推断不具有减低滑动位错的效果。
作为其它问题点，在专利文献1所述的方法中，由于晶片面内的温度分布不平均，不仅氧化膜厚度分布不平均，起因于晶片中心与外周部的温度差而产生的热应力也增大，而容易从晶片外周部发生滑动位错。
特别是，在超过1250℃的高温下，发现到会有滑动位错自晶片周边部显著地发生这样的问题点。
本发明是鉴于上述问题而开发出来，本发明的目的在于提供一种晶片的热处理方法与可实施该热处理方法的热处理装置，该热处理方法在对晶片进行热处理时，可确实地抑制自晶片支撑位置发生的滑动位错；本发明也提供一种硅晶片及该硅晶片的制造方法，该硅晶片利用了上述热处理方法，在晶片支撑位置发生的滑动位错比先前技术的硅晶片大幅减少，或者至少滑动位错未贯穿至表面。
[解决课题的技术手段]
为了解决上述课题，本发明提供一种热处理方法，其在利用支撑部件来支撑晶片的主表面即第一主表面的状态下，以加热源进行加热，从而进行在规定温度下的伴随快速升降温的热处理，其特征在于：
一边控制前述加热源一边进行热处理，以使由前述支撑部件所支撑的前述第一主表面的温度比前述晶片的前述第一主表面的相反侧的主表面即第二主表面的温度更高1～25℃。
如此，通过一边进行控制一边进行热处理，以使由支撑部件所支撑的晶片的第一主表面的温度比第一主表面相反侧的第二主表面的温度更高1～25℃，可缩小在支撑部件附近发生的热应力，而比先前技术更能确实地抑制滑动位错的发生，于是可得到滑动位错较少的热处理完成的晶片。
此外，本发明中所谓在规定温度下的伴随快速升降温的热处理，是指伴随着快速加热或快速冷却的热处理(RTA处理)，该热处理中升温速度或降温速度为5～250℃/秒，较优选是20～150℃/秒，而更佳是30～70℃/秒。又，所谓规定温度，是指700℃以上且低于晶片融点的温度范围。
此处，较优选是通过改变第一加热源与第二加热源的输出比来进行控制，所述第一加热源用以加热前述晶片的前述第一主表面，所述第二加热源用以加热前述第二主表面，以使前述第一主表面的温度比前述第二主表面的温度更高1～25℃。
如此，通过改变第一加热源(加热晶片的第一主表面)与第二加热源(加热前述第二主表面)的输出比来进行控制，可使第一主表面的温度比第二主表面的温度更高1～25℃。由此，可容易且确实地进行控制来使第一主表面的温度比第二主表面的温度更高1～25℃，而可更确实地抑制滑动位错的发生。
又，可使用卤素灯来作为前述第一加热源及前述第二加热源，且可将前述第二加热源的输出设为前述第一加热源的输出的10～90%。
如此，通过使用卤素灯来作为第一加热源及第二加热源，且将第二加热源输出设为第一加热源输出的10～90%，可容易且确实地进行控制来使第一主表面的温度比第二主表面的温度更高1～25℃，而更有效地抑制滑动位错的发生。
并且，可使用卤素灯来作为前述加热源。
如此，通过使用卤素灯来作为加热源，可容易地进行快速加热，而使热处理的实施更为容易。
进一步，较优选是将前述支撑部件作成根据多数个支撑点来支撑前述晶片的外周部，并使前述晶片保持水平。
作为晶片的支撑部件，也有着以环绕晶片的边缘部全周的薄环状承受器来支撑的方法，但本发明的晶片的热处理方法，对于根据多数个支撑点来支撑晶片外周部的情况特别有效。
又，前述规定温度，可为700℃以上且低于1150℃。
由支撑部件所在位置处发生的滑动位错，在热处理温度为700℃以上的情况下会显著发生，而本发明的晶片的热处理方法，对于抑制此种在700℃以上的处理温度下显著发生的滑动位错，特别有效。
并且，前述规定温度，可为1150℃以上且低于1250℃。
近年来，已揭露了在使用硅晶片作为晶片的情况下，对硅晶片进行RTA处理以进行氧析出物的控制的方法(例如参照日本专利特表2001-503009号公报)，且该方法逐渐被广泛采用。而且，该RTA处理的处理温度，大多为1150℃以上且低于1250℃。如此地处于高温下，滑动位错的发生将更为显著，因此本发明的晶片的热处理方法，对于进行1150℃以上且低于1250℃的RTA处理的情况更为有效。
进一步，前述规定温度，可为1250℃以上。
又，最近已有揭露一种根据在1300℃以上的高温下进行RTA处理，来熔解原生缺陷(例如COP(原生粒子缺陷))的方法(例如参照日本专利特开2010-40589号公报)。
本申请的发明人经过深入研究后的结果，在RTA温度低于1250℃的情况下，虽然会自支撑部件的支撑位置发生滑动位错，但滑动位错并未贯穿至表面，因此不太会对组件特性直接造成不良影响。然而会有由于滑动位错的发生而导致晶片强度降低的问题，因此希望获得一种滑动位错较少的晶片，故即使在前述低于1250℃的情况中，本发明的晶片的热处理方法，也特别适合使用。
并且，在1250℃以上，因为自支撑部件位置发生的滑动位错贯穿至表面，会对组件特性造成明显的不良影响。然而，本发明的晶片的热处理方法的情况下，即使有滑动位错发生，滑动位错也不会贯穿至表面，可让多数滑动位错停止于主体中，而可将组件制作区域即距表面数μm的范围，作成不会发生位错。
如此，本发明的晶片的热处理方法，对于进行1250℃以上的温度的热处理的情况特别有效。
又，本发明中，提供一种硅晶片的制造方法，其特征在于：至少，通过柴氏法来培育单晶硅晶棒，并将该单晶硅晶棒切片，加工成单晶硅基板后，对该单晶硅基板进行热处理，该热处理是通过本发明所述的晶片的热处理方法来进行。
如前述，本发明的晶片的热处理方法可确实地抑制滑动位错的发生，因此，若通过利用该热处理方法的硅晶片的制造方法，可比先前技术更有效率的制造出滑动位错比先前技术大幅减低的高质量硅晶片。
而且，本发明中，提供一种硅晶片，其特征在于：通过本发明所述的晶片的热处理方法进行热处理而成。
如前述，施加本发明的晶片的热处理方法而成的硅晶片，是滑动位错比先前技术大幅减低的高质量硅晶片。
进一步，本发明中，提供一种热处理装置，其是用于对晶片进行在规定温度下的伴随快速升降温的热处理，其特征在于，其至少具备：
腔室，所述腔室用来收容前述晶片；
支撑部件，所述支撑部件支撑前述晶片的第一主表面；
第一加热源，所述第一加热源加热前述晶片的前述第一主表面；
第二加热源，所述第二加热源加热前述晶片的前述第一主表面的相反侧的主表面即第二主表面；以及
控制机构，所述控制机构用于分别独立控制前述第一加热源的输出与前述第二加热源的输出；
并且，前述控制机构，分别独立控制前述第一加热源的输出及前述第二加热源的输出，以使由前述支撑部件所支撑的前述第一主表面的温度比位于前述晶片的前述第一主表面的相反侧的主表面即第二主表面的温度更高1～25℃。
由此，前述热处理装置成为一种装置，该装置可使热处理中在晶片内的支撑部件附近的热应力比先前技术小，而可大幅减低发生在热处理后的晶片上的滑动位错的发生率，于是可得到一种滑动位错较少的晶片。
此处，前述第一加热源及第二加热源，较优选是设为卤素灯。
如此，通过将加热源设为卤素灯，可容易地进行快速加热，又，更容易实施热处理，该热处理进行控制以使第一主表面的温度高于第二主表面的温度。
[发明的效果]
如以上说明，若根据本发明，则提供了一种晶片的热处理方法及可实施该热处理方法的热处理装置，该热处理方法，可在对硅晶片进行热处理时，确实地抑制自晶片支撑位置发生的滑动位错，且本发明也提供一种硅晶片与该硅晶片的制造方法，该硅晶片利用前述热处理方法来使自晶片支撑位置发生的滑动位错比先前技术大幅减少，或者至少滑动位错不会贯穿至表面。
附图说明
图1是一边控制加热源一边进行热处理时的示意图，此热处理使本发明的用以支撑晶片的支撑部件所接触的第一主表面的温度比第二主表面的温度更高1～25℃。
图2是表示本发明的热处理装置的概要的一个实例的图。
图3是先前技术的热处理方法中，晶片外周部的温度高于中心部的温度的情况的示意图。
图4是先前技术的热处理方法中，晶片中心部的温度高于外周部的温度的情况的示意图。
图5是先前技术的进行热处理时的示意图，此热处理使用以支撑晶片的支撑部件所接触的第一主表面的温度等于第二主表面的温度。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明，但本发明并非被限定于以下实施方式。图2是表示本发明的热处理装置的概要的一个实例的图。
如图2所示，本发明的热处理装置10，是用于对晶片W进行热处理(RTA处理，此热处理在规定温度下进行并且伴随着快速升降温)，至少具备：腔室11、支撑部件12、作为加热源13的第一加热源14a与第二加热源14b、及控制机构15，其中该腔室11是用来收容晶片W且由石英组成，该支撑部件12形成在例如石英托盘16上且支撑晶片W的第一主表面，该支撑部件12例如为3点支撑销，该加热源13用来加热晶片W，该第一加热源14a加热晶片W的第一主表面且例如为卤素灯，该第二加热源14b加热晶片W的第一主表面的相反侧的主表面(第二主表面)且例如为卤素灯，该控制机构15用于分别独立控制第一加热源14a与第二加热源14b的输出。
又，在腔室11上设有未图标的温度测量用特殊窗，通过设置在腔室11外部的高温计19，可经由该特殊窗来测量晶片W的温度，并作成可将该测量温度的信号传送至控制机构15。在此情况下，高温计19，可具备测量晶片W的第一主表面温度的第一高温计19a与测量第二主表面温度的第二高温计19b，并分别将测量温度传送至控制机构15。
然后，控制机构15，可依照设定温度与实测到的晶片温度的差或者预先设定于配方(recipe)中的电力比例来控制电力供给装置21a(用来控制第一加热源14a)、21b(用来控制第二加热源14b)，来分别独立控制第一加热源14a的输出及第二加热源14b的输出，以使支撑部件12所支撑的第一主表面的温度比第二主表面的温度更高1～25℃。
又，对于热处理时的环境气体(atmospheregas)，在石英托盘16的气体导入口20a侧上设有石英制的缓冲体18，可防止氧化性气体或氮化性气体、氩气等导入气体直接接触晶片W。并且，气体的排气侧装有自动闸门17以封锁外部空气。自动闸门17上，设有未图标的晶片插入口，该晶片插入口被构成为可利用闸阀来开闭。又，在自动闸门17上设有气体排气口20b，可调整炉内环境。
在这种构造的热处理装置10中，通过控制机构15，将第一加热源14a与第二加热源14b控制为分别独立输出，所述第一加热源14a加热晶片的第一主表面，所述第二加热源14b加热晶片的第一主表面的相反侧的主表面即第二主表面，其中控制机构15是分别独立控制第一加热源14a的输出及第二加热源14b的输出，以使第一主表面的温度比第二主表面的温度更高1～25℃，于是在晶片的热处理中，在晶片内部的热流，不仅有朝向支撑部件方向的热流，也可发生朝向晶片表面流动的热流。并且根据此热流的存在，可缩小支撑部件附近的温度梯度，而使支撑部件附近的热应力比先前技术更小。因此，相较于先前技术，热处理后的晶片的滑动位错的发生(显著发生于支撑部件附近)在本实施方式中被明显地抑制，而可作出一种热处理装置，该热处理装置可得到滑动位错较少且经过高质量热处理完成的晶片。
作为使第一主表面温度比第二主表面温度更高1～25℃地来进行温度控制的方法，除了上述方法以外，例如也可考虑以下的方法。
可仅具备测量第一主表面温度的高温计19a，利用此高温计19a预先在氧气环境下进行RTA处理，求出加热源的输出、温度、与氧化膜厚度的关系，然后使用此关系决定第一加热源14a的输出与第二加热源14b的输出，以使第一主表面与第二主表面的温度差成为规定的温度差。
进一步，也可使第一加热源14a与第二加热源14b中每一盏灯的输出为定值，然后改变第一加热源14a与第二加热源14b的灯数比例。
或者，通过改变第一加热源14a与第二加热源14b的灯种类(发光特性不同的灯)，即使供给电力固定也有不同的发光特性，因此结果而言也可改变第一加热源14a与第二加热源14b的输出比。
以下，将表示本发明的晶片的热处理方法的一个实例，该热处理方法使用如上述本发明的热处理装置，但是本发明并不限定于该等热处理方法。
本发明的热处理方法的特征在于，利用支撑部件支撑以硅晶片作为代表的晶片，在此状态下以加热源进行加热，由此进行伴随着快速升降温的在规定温度下的热处理时，一边控制加热源一边进行热处理，以使由支撑部件所支撑的第一主表面的温度比晶片的第一主表面的相反侧的主表面即第二主表面更高1～25℃。
虽然不确定是何种机制导致可通过此方法来确实地抑制自晶片支撑位置发生的滑动位错，但推测为以下原因。
图1表示如本发明般地，一边控制加热源一边进行热处理，以使支撑晶片的支撑部件所接触的第一主表面温度比第二主表面温度更高1～25℃时的示意图。又，图5表示如先前技术进行热处理时的示意图，该先前技术的热处理，使支撑部件(用以支撑晶片)所接触的晶片的第一主表面的温度与第二主表面温度相等。
如图5，在使支撑部件(用以支撑晶片)12所接触的晶片的第一主表面Wa的温度与第二主表面Wb的温度相等的情况下，若将硅晶片W的第二主表面Wb的温度表示为Tb、将稍微离开支撑部件12与硅晶片W的第一主表面Wa的接触位置处的硅晶片的第一主表面温度表示为Ta、并将支撑部件位置的硅晶片温度表示为Tp，则成立Ta=Tb>Tp的关系。
因此，由温度差所导致的热流，主要产生以下两种：
（1）自第一主表面Wa流向支撑部件12的热流TF51。
（2）自第二主表面Wb流向支撑部件12的热流TF52。
因此，认为是支撑部件12附近的温度梯度变大，于是产生较大的热应力，而发生滑动位错。
相对于此，在本发明的图1的情况下，若将硅晶片W的第二主表面Wb的温度表示为Tb、将稍微离开支撑部件12与硅晶片W在第一主表面Wa上的接触位置的硅晶片的第一主表面Wa温度表示为Ta、并将第一主表面Wa与支撑部件12的接触位置的硅晶片W温度表示为Tp，则成立Ta＞Tb>Tp的关系。
因此，由温度差所导致的热流，变成以下四种：
（1）自第一主表面Wa流向支撑部件12的热流TF11。
（2）自第一主表面Wa流向第二主表面Wb的热流TF13。
（3）自晶片W的主体部流向支撑部件12的热流TF12。
（4）自晶片W的主体部流向第二主表面Wb的热流TF14。
这四种热流不仅有流向支撑部件12的热流，也存在朝向第二主表面Wb侧流动的热流TF13、TF14。
结果，认为是支撑部件12附近的温度梯度比先前技术的情况更小，于是热应力变小，因此可确实地抑制滑动位错的发生。
此外，在晶片W的第一主表面Wa温度与第二主表面Wb的温度差低于1℃，自第一主表面Wa流向第二主表面Wb的热流TF13或自晶片主体部流向第二主表面Wb的热流TF14变小，因此抑制滑动位错发生的机制几乎不起作用，于是几乎无法抑制滑动位错的发生。
又，在晶片W的第一主表面Wa温度与第二主表面Wb的温度差大于25℃的情况下，第一主表面Wa与第二主表面Wb的温度差变得太大，因此晶片内的热流TF13及TF14变大，于是晶片内产生的热应力变大，而难以抑制滑动位错的发生。
因此，需要一边进行控制一边进行热处理，使由支撑部件所支撑的晶片的第一主表面的温度比位于第一主表面的相反侧的第二主表面的温度更高1～25℃。
如此，通过一边进行控制一边进行热处理，使由支撑部件所支撑的晶片的第一主表面的温度比位于第一主表面的相反侧的第二主表面的温度更高1～25℃，如上文所述，在热处理中不仅有朝向支撑部件方向的热流，也存在朝向表面流动的热流，于是支撑部件附近的温度梯度会变小。因此，在支撑部件附近发生的热应力变小，由此，相较于先前技术，本实施方式可明显地抑制滑动位错的发生，而得到滑动位错较少的晶片。
此处，通过改变第一加热源14a与第二加热源14b的输出比，该第一加热源14a用以加热晶片W的第一主表面Wa，该第二加热源14b用以加热第二主表面Wb，可控制两者的温度，使第一主表面Wa的温度比第二主表面Wb的温度更高1～25℃。
如此，只要改变用以加热晶片的第一主表面的第一加热源与用以加热第二主表面的第二加热源的输出比，即可稳定且确实地控制两者的温度，使第一主表面的温度比第二主表面的温度更高1～25℃，而可更稳定且确实地抑制滑动位错的发生。
又，可使用卤素灯来作为加热源13(特别是第一加热源14a及第二加热源14b)。并且，可使第二加热源14b的输出为第一加热源14a的输出的10～90%。
如此，通过使用卤素灯来作为加热源(特别是第一加热源及第二加热源)，可容易地进行快速加热，而更易于实施热处理。
并且，通过使第二加热源的输出为第一加热源的输出的10～90%，可更稳定且确实地进行控制，使第一主表面的温度比第二主表面的温度更高1～25℃，因此可更确实地抑制滑动位错的发生。
进一步，可将支撑部件12作成根据多数个支撑点来支撑晶片W的外周部，使晶片W保持水平。
如前述，本发明的晶片的热处理方法，即使在根据多数个支撑点来支撑晶片外周部的情况下，也可抑制滑动位错的发生，因此适合使用一种承受器(基座，susceptor)，该承受器根据多数个支撑个支撑点来支撑晶片W的外周部，使晶片W保持水平。
又，可将加热晶片的规定温度设在以下任一温度范围中：700℃以上且低于1150℃，1150℃以上且低于1250℃，1250℃以上(较优选是低于晶片的熔点温度)。
一般来说，在对晶片进行热处理的情况中，若加热的温度达到700℃以上，便容易从用以支撑晶片的支撑部件处发生滑动位错。不过，若是可确实抑制滑动位错发生的本发明的晶片的热处理方法，则可确实地抑制前述在700℃以上的处理温度下发生的滑动位错，因此很有用。
又，对硅晶片进行RTA处理以进行氧析出物的控制的情况，多半是在1150℃以上且低于1250℃的处理温度下进行，但是在如此高温下，滑动位错的发生将变得显著。
在这种情况下，使用本发明的晶片的热处理会特别有效。
并且，已知在大于1300℃的高温下进行RTA处理会造成原生缺陷(例如COP(CrystalOriginatedPartical)等)熔解，故可确实抑制滑动位错发生的本发明的晶片的热处理方法，对于在1250℃以上的温度下进行热处理的情况特别有效，因为1250℃以上的热处理会使自支撑部件位置发生的滑动位错容易贯穿至表面。
并且，通过柴氏法来培育单晶硅晶棒，并将单晶硅晶棒切片，加工成单晶硅基板后，对单晶硅基板进行热处理，该热处理是根据本发明所述的晶片的热处理方法，由此可比先前技术更有效率的制造出滑动位错比先前技术大幅减低的高质量硅晶片。
此外，此时制作的单晶硅基板，只要是一般的产品即可，并未特别限定该单晶硅基板的导电形态、电阻率等电特性值或结晶方向、结晶直径等。不过，本发明用在大口径晶片的热处理中特别有效，该大口径晶片具有8吋(200mm)、12吋(300mm)或更大直径且自重较重，于是更容易发生滑动位错。
又，关于将单晶硅晶棒加工成单晶硅基板，也使用一般的加工手法即可，例如可利用内周刃切片器或线锯等切断装置来切片。又，可在一般条件下进行包装、蚀刻、研磨等，前述各加工条件可对应所制造的硅晶片的规格作适当的选择。
[实施例]
以下，表示实施例与比较例以更具体地说明本发明，但本发明并未被限定为这些实施例。
(实施例1-5、比较例1-3)
作为快速升降温的热处理装置，使用Mattson公司制造的Helios。又，在该装置上加装控制机构，该控制机构可将上侧的灯模块(卤素灯，相当于第二加热源)与下侧的灯模块(卤素灯，相当于第一加热源)的灯输出变更为任意的比例。
并且，准备直径300mm的p型硅晶片，自热处理装置的开口部将硅晶片搬入腔室内，载置在3支石英制支撑销上，并使硅晶片保持水平。此时，由支撑销所支撑的一侧为第一主表面，相反侧为第二主表面。
继而，将氧气导入腔室内，并以50℃/秒的速度升温至规定的热处理温度，然后在规定温度(1200℃、1250℃、1300℃、1350℃)下分别进行10秒的热处理。
继而，以50℃/秒的降温速度降至800℃后将加热关闭(OFF)，然后在腔室内冷却至500℃后，取出晶片。
此热处理时，上侧灯模块与下侧灯模块的输出比例，在比较例1中为上侧：下侧=100：100(温度差为0℃，而温度差是指第一主表面温度减去第二主表面温度)。又，在比较例2中为上侧：下侧=100：60(温度差为-5℃)，在实施例1中为上侧：下侧=90：100(温度差为1℃)，在实施例2中为上侧：下侧=80：100(温度差为8℃)，在实施例3中为上侧：下侧=40：100(温度差为15℃)，在实施例4中为上侧：下侧=20：100(温度差为18℃)，在实施例5中为上侧：下侧=10：100(温度差为19℃)，在比较例3中为上侧：下侧=5：100(温度差为33℃)。
然后，利用楕圆偏光计测量第一主表面以及第二主表面的氧化膜厚度，并自该膜厚度算出第一主表面及第二主表面的温度差。
进一步，利用激光散射方式的异物检查装置(KLA-Tencor社制造SP1)来进行晶片表面(第二主表面)的滑动位错测量。
其结果表示于表1。此外，表1中的○意味着3个支撑销位置均未发生滑动位错。△意味着有1个或2个地方发生滑动位错，而╳意味着3个地方全都发生滑动位错。
表1
从表1可明确地确认到，在使第一主表面的温度比第二主表面的温度更高1℃～23℃的实施例1～实施例5中，滑动位错的发生被大幅抑制，因此本发明是有效的。
此外，在1200℃的情况下，在比较例1-3、实施例1-5中全都未发生滑动位错，这是因为SP1所检测的滑动位错仅位于表面上。即使在此情况下，若以X光或选择蚀刻进行评价，仍会自支撑销与晶片接触的部分发生滑动位错，且滑动位错向主体的表面方向延伸，只是因为滑动位错不会贯穿至表面，所以使用SP1时不会检测出来。以X光对内部进行观察的结果可确认到，在每一种情况中，以实施例1-5的方法进行热处理过的晶片均具有短于比较例1-3的滑动位错，显示实施例1-5的方法对于滑动位错的防止或减低很有效。
(实施例6、比较例4)
作为快速升降温的热处理装置，使用Mattson社制造的Helios。又，在该装置上加装控制机构，该控制机构可将上侧的灯模块(卤素灯，相当于第二加热源)与下侧的灯模块(卤素灯，相当于第一加热源)的灯输出变更为任意的比例。
并且，准备直径300mm的p型硅晶片，自RTA装置的开口部将硅晶片搬入腔室内，载置在3支石英制支撑销上，并使硅晶片保持水平。此时，由支撑销所支撑的一侧为第一主表面，相反侧为第二主表面。
继而，将氧气导入腔室内，并以50℃/秒的速度升温至规定的热处理温度，然后在规定温度(700℃、1100℃、1300℃)下分别进行10秒的热处理。
继而，以50℃/秒的降温速度降至800℃后将加热关闭(OFF)，然后在腔室内冷却至500℃后，取出晶片。
此时，上侧灯模块与下侧灯模块的输出比例以及晶片外周部与内周部的温度差，在比较例4中为上侧：下侧=100：100(温度差为0℃，而温度差是指第一主表面温度减去第二主表面温度)，并使晶片外周部的温度比中心部的温度更高5℃。并且，在实施例6中为上侧：下侧=40：100(温度差为15℃)，并使晶片外周部的温度与中心部的温度相等。
热处理后，利用激光散射方式的异物检查装置(KLA-Tencor社制造SP1)来进行晶片表面的滑动位错测量，并通过选择蚀刻来评价自支撑销接触位置发生的滑动位错的长度。其结果表示于表2。表中的○意味着3个支撑销位置均未发生滑动位错。△意味着有1个或2个地方发生滑动位错，而╳意味着3个地方全都发生滑动位错。
表2
从表2可明确地看出，比较例4(专利文献1所述的方法)中，在1300℃进行热处理的情况下，自支撑销位置发生的滑动位错贯穿至表面(第二主表面)。相对于此，实施例6中，滑动位错并未贯穿至表面，因此SP1并未将未贯穿的滑动位错作为滑动位错而检测出来。
又，在比较例4的情况中，也认识到在1300℃下进行RTA处理时，自晶片边缘部发生滑动位错。在其它的晶片中，并未自边缘部发生滑动位错。
进一步可确认到，相较于比较例4，实施例6在每一种温度下均改善了自支撑销位置发生的滑动位错的长度，表示本发明的方法对于滑动位错的防止或减低很有效。
此外，本发明并非限定于前述实施方式。前述实施方式仅为例示，任何具有与本发明的权利要求所述的技术想法在实质上相同的构成，且能发挥相同作用效果的实施方式，均包含在本发明的技术范围内。

Claims (19)

1.一种晶片的热处理方法，其在利用支撑部件来支撑硅晶片的主表面即第一主表面的状态下，以加热源进行加热，从而进行在规定温度下的伴随快速升降温的热处理，其特征在于，
一边控制前述加热源一边进行热处理，以使由前述支撑部件所支撑的前述第一主表面的温度Ta比前述硅晶片的前述第一主表面的相反侧的主表面即第二主表面的温度Tb更高1～25℃，并将前述第一主表面与支撑部件的接触位置的前述硅晶片的温度表示为Tp，则Ta>Tb>Tp的关系成立，
并且，前述第一主表面的温度Ta是排除了该第一主表面与前述支撑部件的接触位置的前述第一主表面的温度。
2.如权利要求1所述的晶片的热处理方法，其中，通过改变第一加热源与第二加热源的输出比来进行控制，所述第一加热源用以加热前述晶片的前述第一主表面，所述第二加热源用以加热前述第二主表面，以使前述第一主表面的温度比前述第二主表面的温度更高1～25℃。
3.如权利要求2所述的晶片的热处理方法，其中，使用卤素灯来作为前述第一加热源及前述第二加热源，且将前述第二加热源的输出设为前述第一加热源的输出的10～90％。
4.如权利要求1所述的晶片的热处理方法，其中，使用卤素灯来作为前述加热源。
5.如权利要求2所述的晶片的热处理方法，其中，使用卤素灯来作为前述加热源。
6.如权利要求1所述的晶片的热处理方法，其中，将前述支撑部件作成根据多数个支撑点来支撑前述晶片的外周部，并使前述晶片保持水平。
7.如权利要求2所述的晶片的热处理方法，其中，将前述支撑部件作成根据多数个支撑点来支撑前述晶片的外周部，并使前述晶片保持水平。
8.如权利要求3所述的晶片的热处理方法，其中，将前述支撑部件作成根据多数个支撑点来支撑前述晶片的外周部，并使前述晶片保持水平。
9.如权利要求4所述的晶片的热处理方法，其中，将前述支撑部件作成根据多数个支撑点来支撑前述晶片的外周部，并使前述晶片保持水平。
10.如权利要求5所述的晶片的热处理方法，其中，将前述支撑部件作成根据多数个支撑点来支撑前述晶片的外周部，并使前述晶片保持水平。
11.如权利要求1至10中任一项所述的晶片的热处理方法，其中，将前述规定温度设为700℃以上且低于1150℃。
12.如权利要求1至10中任一项所述的晶片的热处理方法，其中，将前述规定温度设为1150℃以上且低于1250℃。
13.如权利要求1至10中任一项所述的晶片的热处理方法，其中，将前述规定温度设为1250℃以上。
14.一种硅晶片的制造方法，其特征在于，
至少，通过柴氏法来培育单晶硅晶棒，并将该单晶硅晶棒切片，加工成单晶硅基板后，对该单晶硅基板进行热处理，所述热处理是通过权利要求1至10中任一项所述的晶片的热处理方法来进行。
15.一种硅晶片的制造方法，其特征在于，
至少，通过柴氏法来培育单晶硅晶棒，并将该单晶硅晶棒切片，加工成单晶硅基板后，对该单晶硅基板进行热处理，所述热处理是通过权利要求11所述的晶片的热处理方法来进行。
16.一种硅晶片的制造方法，其特征在于，
至少，通过柴氏法来培育单晶硅晶棒，并将该单晶硅晶棒切片，加工成单晶硅基板后，对该单晶硅基板进行热处理，所述热处理是通过权利要求12所述的晶片的热处理方法来进行。
17.一种硅晶片的制造方法，其特征在于，
至少，通过柴氏法来培育单晶硅晶棒，并将该单晶硅晶棒切片，加工成单晶硅基板后，对该单晶硅基板进行热处理，所述热处理是通过权利要求13所述的晶片的热处理方法来进行。
18.一种热处理装置，其是用于对硅晶片进行在规定温度下的伴随快速升降温的热处理，其特征在于，其至少具备：
腔室，所述腔室用来收容前述硅晶片；
支撑部件，所述支撑部件支撑前述硅晶片的第一主表面；
第一加热源，所述第一加热源加热前述硅晶片的前述第一主表面；
第二加热源，所述第二加热源加热前述硅晶片的前述第一主表面的相反侧的主表面即第二主表面；以及
控制机构，所述控制机构用于分别独立控制前述第一加热源的输出与前述第二加热源的输出；
并且，前述控制机构，分别独立控制前述第一加热源的输出及前述第二加热源的输出，以使由前述支撑部件所支撑的前述第一主表面的温度Ta比前述硅晶片的前述第一主表面的相反侧的主表面即第二主表面的温度Tb更高1～25℃，并将前述第一主表面与支撑部件的接触位置的前述硅晶片的温度表示为Tp，则Ta>Tb>Tp的关系成立，
并且，前述第一主表面的温度Ta是排除了该第一主表面与前述支撑部件的接触位置的前述第一主表面的温度。
19.如权利要求18所述的热处理装置，其中，将前述第一加热源及第二加热源设为卤素灯。
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