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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
epitaktischen Silizium-Wafers.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Es
ist bereits ein epitaktischer Silizium-Wafer bekannt, der ein Substrat
aus einem Silizium-Einkristall und einer auf einer Oberfläche des
Substrats vorgesehene Epitaxieschicht aufweist.
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Da
eine Kontamination durch metallische Verunreinigungen der Epitaxieschicht
des epitaktischen Silizium-Wafers die Bauteileigenschaften beeinträchtigt,
wird die Kontamination durch die metallischen Verunreinigungen der
Epitaxieschicht durch Gettern entfernt.
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Speziell
wird das Substrat mit Stickstoff dotiert, um Sauerstoffablagerungskerne
im Innern des Substrats auszubilden, in welchen die metallischen Verunreinigungen
eingefangen werden, damit sie gegettert werden.
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Wie
in 4A gezeigt, ist ein COP (durch einen Kristall
hervorgerufenes Teilchen), das einen kleinen Fehler darstellt, nicht
nur auf der Oberfläche des
mit Stickstoff dotierten Substrats 11 vorhanden, sondern
auch innerhalb des mit Stickstoff dotierten Substrats 11.
Das COP 111, das zur Oberfläche des Substrats 11 hin
freiliegt (das COP, das zur Substratoberfläche offen ist) wird zu einer
Ursache für
die Erzeugung eines SF (eines Stapelfehlers) in der Epitaxieschicht 12.
Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen 13 den Oxidfilm.
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Wärmebehandlung
stellt eine der Arten und Weisen zum Entfernen des COP 111 dar,
das zur Oberfläche
des Substrats 11 hin freiliegt. Wie in den 4B und 4C gezeigt,
neigt jedoch in dem mit Stickstoff dotierten Substrat 11 infolge
des Innenwand-Oxidfilms 112, der innerhalb des COP 111 verbleibt,
die Form des COP 111 dazu, unverändert zu bleiben, so dass das
COP 111 nicht nur durch Wärmebehandlung entfernt werden
kann. Daher wird, wie in 4D gezeigt,
der Stapelfehler 121 in der Epitaxieschicht 12 hervorgerufen.
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Um
den Innenwand-Oxidfilm 112 innerhalb des COP 111 zu
entfernen wird vorgeschlagen, das Substrat 11 mit einer
Flusssäurelösung zu
reinigen, um den Innenwand-Oxidfilm 112 innerhalb des COP 111 zu
entfernen (vergleiche beispielsweise das Patentdokument 1).
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Bei
diesem Verfahren können,
nachdem die Oberfläche
des Substrats 11 durch die Flusssäurelösung gereinigt wurde, Teilchen
an der Oberfläche
des Substrats 11 anhaften. Um zu verhindern, dass die Teilchen
an der Oberfläche
des Substrats 11 anhaften, wird ein Oxidfilm ausgebildet,
durch Reinigen der Oberfläche
des Substrats 11 mit SC-1 (Salmiakgeist-Wasserstoffperoxid),
nach Reinigung durch die Flusssäurelösung.
- [Patentdokument
1] Japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 2002-20200
(Seite 2 bis Seite 5)
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU
LÖSENDE
PROBLEME
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Allerdings
kann bei diesem Verfahren, obwohl der Innenwand-Oxidfilm 112 innerhalb des
COP 111 durch die Flusssäurelösung entfernt wird, die Anzahl
an Stapelfehlern auf der Epitaxieschicht des epitaktischen Silizium-Wafers
nicht ausreichend verringert werden.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Verfahrens zur Herstellung eines epitaktischen Silizium-Wafers,
bei welchem die Anzahl an Stapelfehlern der Epitaxieschicht auf
dem epitaktischen Silizium-Wafer ausreichend verringert werden kann.
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MASSNAHMEN
ZUR LÖSUNG
DER PROBLEME
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Als
Ergebnis verschiedener, umfangreicher Untersuchungen haben die Erfinder
der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass die Oberfläche des
Substrats dadurch geätzt
wird, dass die Oberfläche
des Substrats mit dem SC-1 (Salmiakgeist-Wasserstoffperoxid) gereinigt wird,
nach der Reinigung durch die Flusssäurelösung.
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Um
die Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zu beschreiben:
Durch Behandlung des Substrats 11, wie in 5A gezeigt, mit
der Flusssäurelösung werden
der Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des Substrats 11 und
der Innenwand-Oxidfilm 112 innerhalb des COP 111 (111A), das
zur Oberfläche
des Substrats 11 geöffnet
ist, entfernt, wie in 5B gezeigt ist.
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Dann
wird, wie in 5C gezeigt, wenn die Oberfläche des
Substrats 11 durch das SC-1 (Salmiakgeist-Wasserstoffperoxid)
gereinigt wird, der Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des
Substrats 11 ausgebildet, und wird gleichzeitig die Oberfläche des
Substrats 11 geätzt,
so dass das COP 111 (111B) innerhalb des Substrats 11 auf
der Oberfläche
des Substrats 11 freigelegt wird.
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Der
Innenwand-Oxidfilm 112 innerhalb des COP 111A,
der zur Oberfläche
des Substrats 11 freiliegt, wenn das Substrat 11 durch
die Flusssäurelösung gereinigt
wird, wird durch Reinigen durch die Flusssäurelösung entfernt, jedoch wird
der Innenwand-Oxidfilm 112 des COP 111B, der im
Innern des Substrats 11 vergraben ist, nicht durch das
Reinigen mit der Flusssäurelösung entfernt.
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Mittels
Durchführung
der Wärmebehandlung,
wie in den 5D und 5E gezeigt,
nach Reinigung mit dem SC-I, verschwindet das COP 111A,
dessen Innenwand-Oxidfilm 112 entfernt wurde, jedoch bleibt
die Form des COP 111B, dessen Innenwand-Oxidfilm 112 nicht
entfernt wurde, unverändert,
und verschwindet daher nicht. Anders ausgedrückt verschwindet infolge der
Tatsache, dass der Innenwand-Oxidfilm 112 nur schwer durch
die Wärmebehandlung
verringert werden kann, der Innenwand-Oxidfilm 112 nicht,
so dass eine Wanderung von Atomen aus Silizium während der Wärmebehandlung behindert wird,
und die Form des COP 111B unverändert bleibt.
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Wenn
die Form des COP 111B unverändert bleibt, so wird, wie
in 5F gezeigt, eine Fehlanpassung infolge des COP 111B bei
der Ausbildung der Epitaxieschicht 12 hervorgerufen, und
wird der Stapelfehler 121 der Epitaxieschicht 12 hervorgerufen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde auf Grundlage der voranstehenden Erkenntnisse
entwickelt.
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Silizium-Wafers gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren für
einen epitaktischen Silizium-Wafer, welcher ein Substrat aufweist,
das durch Schneiden eines mit Stickstoff dotierten Silizium-Einkristalls
erhalten wird, das mit dem Czochralski-Verfahren hergestellt wurde, und eine
auf dem Substrat vorgesehene Epitaxieschicht, wobei das Verfahren umfasst:
einen Flusssäure-Reinigungsschritt
zum Reinigen des Substrats mit einer Flüssigkeit, welche Flusssäure enthält; einen
Oxidfilm-Ausbildungsschritt
zur Ausbildung eines Oxidfilms auf der Oberfläche des Substrats, ohne einen
nicht freiliegenden Fehler innerhalb des Substrats zur Oberfläche des Substrats
hin freizulegen; und einen Epitaxieschicht-Ausbildungsschritt, zur
Ausbildung einer Epitaxieschicht auf dem Substrat, nach Durchführung einer
Wärmebehandlung
mit dem Substrat, auf welchem der Oxidfilm vorgesehen ist.
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Bei
einer derartigen Vorgehensweise wird bei dem Oxidfilm-Ausbildungsschritt,
nachdem das Substrat durch die Flüssig keit gereinigt wurde, welche
Flusssäure
enthält,
der Oxidfilm auf der Oberfläche
des Substrats ausgebildet, ohne den Fehler innerhalb des Substrats
zur Oberfläche
des Substrats hin freizulegen. Anders ausgedrückt, wird der Oxidfilm auf
der Oberfläche
des Substrats im Wesentlichen ohne Ätzung der Oberfläche des
Substrats ausgebildet.
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Wenn
der Oxidfilm ausgebildet wird, wird daher der Fehler innerhalb des
Substrats nicht zur Oberfläche
des Substrats hin freigelegt.
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Da
der Fehler, der nicht durch die Flüssigkeit gereinigt wurde, welche
Flusssäure
enthält,
nicht zur Oberfläche
hin freigelegt wird, kann der Fehler, der zur Oberfläche des
Substrats hin freiliegt, sicher mittels Durchführung der Wärmebehandlung ausgeschaltet
werden.
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Da
der Fehler auf der Oberfläche
des Substrats sicher mittels Durchführung der Wärmebehandlung ausgeschaltet
werden kann, kann darüber
hinaus, wenn die Epitaxieschicht auf dem Substrat ausgebildet wird,
der Stapelfehler der Epitaxieschicht, der durch den zur Oberfläche des
Substrats hin freiliegenden Fehler hervorgerufen wird, verringert
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es vorzuziehen, dass bei dem Oxidfilm-Ausbildungsschritt
der Oxidfilm auf der Oberfläche
des Substrats dadurch ausgebildet wird, dass die Oberfläche des Substrats
mit einer wässrigen
Wasserstoffperoxidlösung
oder einer Ozonwasserlösung
gereinigt wird.
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Bei
einer derartigen Vorgehensweise kann in dem Oxidfilm-Ausbildungsschritt,
durch Reinigen der Oberfläche
des Substrats mit einer wässrigen
Wasserstoffperoxidlösung
(beispielsweise wässrigem Wasserstoffperoxid
oder einer gemischten Lösung aus
Wasserstoffperoxid und Salzsäure)
oder mit einer Ozonwasserlösung
der Oxidfilm ausgebildet werden, ohne den Fehler innerhalb des Substrats
zur Oberfläche
des Substrats hin freizulegen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es vorzuziehen, dass in dem Flusssäure-Reinigungsschritt das Substrat
unter Verwendung einer sich drehenden Reinigungsvorrichtung gereinigt
wird, welche aufweist: einen Tröpfelabschnitt
zum Tröpfeln
der Flüssigkeit,
welche Flusssäure
enthält,
auf eine Oberfläche
des Substrats; einen Halteabschnitt zum Halten der anderen Oberfläche des
Substrats; und einen Drehabschnitt zum Drehen des Substrats so, dass
eine Achse durch die Oberfläche
des Substrats, das von dem Halteabschnitt gehalten wird, als eine Drehzentrumsachse
hindurchgeht, wobei der Tröpfelabschnitt
die Flusssäure
enthaltende Flüssigkeit abtröpfeln lässt, um
das Substrat zu reinigen, während
das Substrat mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 10 Umdrehungen
pro Minute oder weniger durch den Drehabschnitt gedreht wird.
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Bei
dem Flusssäure-Reinigungsschritt
wird, wenn die Flüssigkeit,
welche Flusssäure
enthält,
auf die Oberfläche
des Substrats getröpfelt
wird, um die Oberfläche
des Substrats zu reinigen, der Oxidfilm auf der Oberfläche des
Substrats entfernt, und wird die Oberfläche des Substrats wasserabstoßend.
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In
dem Zustand, in welchem die Oberfläche des Substrats wasserabstoßend wird,
wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats größer ist als
10 Umdrehungen pro Minute, wird die Flusssäure enthaltende Flüssigkeit,
die auf die Oberfläche des Substrats
getröpfelt
wird, nach außen
abgeführt,
infolge der Drehung des Substrats, so dass der Oxidfilm auf der
Oberfläche
des Substrats und der Innenwand-Oxidfilm des Fehlers, der zur Oberfläche des Substrats
hin freiliegt, nicht sicher durch die Flusssäure enthaltende Flüssigkeit
entfernt werden können.
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Zur
Lösung
dieses Problems neigt bei der vorliegenden Erfindung infolge der
Tatsache, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats auf 10
Umdrehungen pro Minute oder weniger eingestellt ist, die Flusssäure enthaltende
Flüssigkeit,
die auf die Oberfläche
des Substrats getröpfelt
wird, weniger dazu, nach außerhalb
des Substrats entfernt zu werden, und bleibt die Flusssäure enthaltende
Flüssigkeit
auf der Oberfläche
des Substrats, so dass der Oxidfilm auf der Oberfläche des
Substrats und der Innenwand-Oxidfilm des Fehlers, der zur Oberfläche des
Substrats hin freiliegt, sicher entfernt werden können.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Herstellung eines epitaktischen
Silizium-Wafers gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2A ist
eine schematische Darstellung, welche einen der Schritte zur Herstellung
des epitaktischen Silizium-Wafers zeigt;
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2B ist
eine schematische Darstellung, die einen anderen der Schritte zur
Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers zeigt;
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2C ist
eine schematische Darstellung, die noch einen anderen der Schritte
zur Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers zeigt;
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2D ist
eine schematische Darstellung, die noch einen weiteren der Schritte
zur Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers zeigt;
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2E ist
eine schematische Darstellung, die noch einen weiteren der Schritte
zur Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers zeigt;
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2F ist
eine schematische Darstellung, die noch einen weiteren der Schritte
zur Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers zeigt;
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3 ist
eine schematische Darstellung, die eine Reinigungsvorrichtung zeigt,
die bei einem Verfahren zur Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers
eingesetzt wird;
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4A ist
eine schematische Darstellung, die einen der Schritte zur Herstellung
eines epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der Technik zeigt;
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4B ist
eine schematische Darstellung, die einen anderen der Schritte zur
Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der Technik zeigt;
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4C ist
eine schematische Darstellung, die noch einen anderen der Schritte
zur Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der
Technik zeigt;
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4D ist
eine schematische Darstellung, die noch einen weiteren der Schritte
zur Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der
Technik zeigt;
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5A ist
eine schematische Darstellung, die einen der Schritte zur Herstellung
des epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der Technik zeigt;
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5B ist
eine schematische Darstellung, die einen anderen der Schritte zur
Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der Technik zeigt;
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5C ist
eine schematische Darstellung, die noch einen anderen der Schritte
zur Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der
Technik zeigt;
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5D ist
eine schematische Darstellung, die einen weiteren der Schritte zur
Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der Technik zeigt;
-
5E ist
eine schematische Darstellung, die einen weiteren der Schritte zur
Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der Technik zeigt;
und
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5F ist
eine schematische Darstellung, die noch einen weiteren der Schritte
zur Herstellung des epitaktischen Silizium-Wafers nach dem Stand der
Technik zeigt.
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- 1
- epitaktischer
Silizium-Wafer
- 3
- sich
drehende Reinigungsvorrichtung
- 11
- Substrat
- 12
- Epitaxieschicht
- 13
- Oxidfilm
- 31
- Halteabschnitt
- 32
- Drehabschnitt
- 33
- Tröpfelabschnitt
- 34
- Gas
- 35
- Flusssäurelösung
- 112
- Innenwand-Oxidfilm
- 121
- Stapelfehler
- 311
- innere
Spannvorrichtung
- 312
- äußere Spannvorrichtung
- 313
- Hydraulikzylinder
- 313A
- Zylinder
- 313B
- Kolben
- 321
- Drehwelle
- 321A
- Loch
- 321B
- Drehzentrumsachse
- 331
- Düse
- 111(111A,
111B)
- COP
- T
- Auslasskanal
- T1
- Auslass
-
BESTE ART
UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst ein Verfahren zur Herstellung
eines epitaktischen Silizium-Wafers einen Flusssäure-Reini gungsschritt (Schritt
S1), einen Oxidfilm-Ausbildungsschritt (Schritt S2) und einen Epitaxieschicht-Ausbildungsschritt
(Schritt S3).
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Wie
in 2F gezeigt, weist ein epitaktischer Silizium-Wafer 1 ein
Substrat 11 und eine auf dem Substrat 11 vorgesehene
Epitaxieschicht 12 auf.
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Das
Substrat 11 des epitaktischen Silizium-Wafers 1 wird
dadurch hergestellt, dass man einen Block aus einem mit Stickstoff
dotierten Silizium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren aufwachsen lässt, und
den Block schneidet.
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Die
Konzentration an Stickstoff innerhalb des Substrats 11 kann
auf einen derartigen Pegel eingestellt werden, dass ein OSF-Kern
(durch Oxidieren hervorgerufener Stapelfehler) nicht zur Oberfläche des
Substrats hin freiliegt. Speziell wird die Konzentration an Stickstoff
innerhalb des Substrats 11 vorzugsweise auf 1 × 1014 Atome/cm3 oder
weniger eingestellt.
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Das
Substrat, das durch das CZ-Verfahren aufgewachsen ist und geschnitten
wurde, wird Bearbeitungsvorgängen
wie Abschrägung,
Oberflächenschleifen,
Polieren und dergleichen unterworfen, so dass es zu einem Substrat 11 wird,
das eine spiegelnd bearbeitete Oberfläche aufweist.
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Wie
in 2A gezeigt, liegt ein COP 111 (111A),
also ein Fehler, zur Oberfläche
des Substrats 11 hin frei. Weiterhin ist auch ein COP 111 (111B)
innerhalb des Substrats 11 vorhanden. Ein Innenwand-Oxidfilm 112 ist
innerhalb jedes der COPs 111 (111A, 111B)
vorhanden.
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Weiterhin
ist ein Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des Substrats 11 vorhanden.
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(Flusssäure-Reinigungsschritt)
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Die
Oberfläche
des Substrats 11, mit welcher die voranstehend geschilderten
Bearbeitungsvorgänge
vorgenommen wurden, wird mit einer Flusssäurelösung gereinigt (Schritt S1).
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Wie
in 2B gezeigt, werden der Oxidfilm 13 auf
der Oberfläche
des Substrats 11, und der Oxidfilm 112 in dem
COP 111A, der zur Oberfläche des Substrats 11 hin
freiliegt, dadurch entfernt, dass sie durch die Flusssäurelösung gereinigt
werden.
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Eine
in 3 gezeigte, sich drehende Reinigungsvorrichtung 3 wird
zur Durchführung
des Flusssäure-Reinigungsschritts
verwendet.
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Die
sich drehende Reinigungsvorrichtung 3 weist einen Halteabschnitt 31 zum
Haltern des Substrats 11 auf, einen Drehabschnitt 32 zum
Drehen des Halteabschnitts 31, und einen Tröpfelabschnitt 33 zum
Tröpfeln
der Flusssäurelösung 35 auf
eine Oberfläche
des Substrats 11.
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Der
Halteabschnitt 31 stößt gegen
die andere Oberfläche
des Substrats 11 an. Der Halteabschnitt 31 weist
eine innere Spannvorrichtung 311 auf, welche das Substrat 11 haltert,
und eine äußere Spannvorrichtung 312,
die außerhalb
der inneren Spannvorrichtung 311 angeordnet ist.
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Die
innere Spannvorrichtung 311 weist die Form eines hohlen
Kegelstumpfes auf. Der Durchmesser einer oberen Oberfläche (der
Oberfläche
an der Seite des Substrats 11) der inneren Spannvorrichtung 311 ist
größer als
jener einer unteren Oberfläche.
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Die äußere Spannvorrichtung 312 weist
die Form eines hohlen Kegelstumpfes auf, der größer ist als die innere Spannvorrichtung 311.
Eine obere Oberfläche
der äußeren Spannvorrichtung 312 an der
Seite des Substrats 11 ist offen. Daher wird ein Zwischenraum
zwischen der äußeren Spannvorrichtung 312 und
der inneren Spannvorrichtung 311 hervorgerufen. Gas 34,
das ins Innere einer Drehwelle 321 eingespritzt wird, wird
durch die Drehwelle 321 zum Zwischenraum hin ausgestoßen. Daher
bildet der Zwischenraum ein Teil eines nachstehend erläuterten
Auslasskanals T für
das Gas 34. Das Gas 34 wird von einem Auslass
T1 des Auslasskanals T zum Umfangsabschnitt des Substrats 11 abgelassen,
das auf der inneren Spannvorrichtung 311 angebracht ist.
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Die äußere Spannvorrichtung 312 kann
relativ zur inneren Spannvorrichtung 311 in Vertikalrichtung
(Richtung des Pfeils Y) bewegt werden. So ist beispielsweise die äußere Spannvorrichtung 312 mit Hydraulikzylindern 313 oder
dergleichen versehen, um die äußere Spannvorrichtung 312 nach
oben und unten zu bewegen. Zylinder 313A der Hydraulikzylinder 313 sind
an der äußeren Oberfläche einer
unteren Oberfläche
der äußeren Spannvorrichtung 312 angebracht,
und Kolben 313B gehen durch die untere Oberfläche der äußeren Spannvorrichtung 312 hindurch.
Enden an den Spitzen der Kolben 313B sind auf der unteren
Oberfläche
der inneren Spannvorrichtung 311 befestigt.
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Daher
kann die äußere Spannvorrichtung 312 relativ
zur inneren Spannvorrichtung 311 in Vertikalrichtung bewegt
werden.
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Der
Drehabschnitt 32 dreht die innere Spannvorrichtung 311 des
Halteabschnitts 31. Der Drehabschnitt 32 weist
eine Drehwelle 321 auf, die auf der unteren Oberfläche der
inneren Spannvorrichtung 311 angebracht ist, sowie eine
Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Drehen der Drehwelle 321.
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Die
Drehwelle 321 ist ein hohles Bauteil. Ein oberes Ende der
Drehwelle 321 ist an der unteren Oberfläche der inneren Spannvorrichtung 311 befestigt.
Eine Drehzentrumsachse 321B der Drehwelle 321 geht
durch das Zentrum in der Ebene der Oberfläche des Substrats hindurch.
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Weiterhin
ist ein Loch 321A in der Nähe des oberen Endes der Drehwelle 321 vorhanden.
Das Gas 34, das von einem unteren Ende der Drehwelle 321 eingespritzt
wird, fließt
durch das Innere der Drehwelle 321, und füllt den
Zwischenraum zwischen der inneren Spannvorrichtung 311 und
der äußeren Spannvorrichtung 312 durch
das Loch 321A aus. Das Gas 34 wird vom Auslass
T1 abgegeben. Anders ausgedrückt,
bilden das Innere der Drehwelle 321 und der Zwischenraum
zwischen der inneren Spannvorrichtung 311 und der äußeren Spannvorrichtung 312 den
Auslasskanal T für
das Gas 34.
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Da
das Gas 34 von dem Auslass T1 des Auslasskanals T abgegeben
wird, wird hierbei ein Unterdruck an der Seite der anderen Oberfläche des
Substrats 11 erzeugt. Infolge dieses Unterdrucks stößt die andere
Oberfläche
des Substrats 11 gegen die obere Oberfläche der inneren Spannvorrichtung 311 an, so
dass das Substrat 11 an der inneren Spannvorrichtung 311 befestigt
wird.
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Hierbei
wird beispielsweise trockener Sauerstoff als das Gas 34 verwendet.
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Der
Tröpfelabschnitt 33 weist
eine Düse 331 zum
Auftröpfeln
der Flusssäurelösung 35 auf
das Substrat 11 auf. Die Düse 331 ist der inneren
Spannvorrichtung 311 zugewandt. Eine Auslassöffnung der Düse 331 ist
im Zentrum der Ebene des Substrats 11 angeordnet, also
koaxial zur Drehzentrumsachse 321B.
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Wenn
daher die Flusssäurelösung 35 von der
Düse 331 heruntertröpfelt, während sich
das Substrat 11 dreht, breitet sich die Flusssäurelösung 35 vom
Zentrum zum Umfangsabschnitt des Substrats 11 aus, infolge
der Zentrifugalkraft, und wird, wie in 3 gezeigt,
zur Seite der anderen Oberfläche des
Substrats 11 gedreht, die durch den Umfangsabschnitt hindurchgeht.
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Für die Konzentration
der Flusssäurelösung 35 gibt
es keine spezielle Einschränkung,
so dass diese beispielsweise 1% bis 10% betragen kann.
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Das
Verfahren zum Reinigen des Substrats 11 unter Verwendung
der sich drehenden Reinigungsvorrichtung 3 wird nachstehend
geschildert.
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Zuerst
wird das Substrat 11 auf der inneren Spannvorrichtung 311 angebracht.
Dann wird das Gas 34 in das Innere der Drehwelle 321 eingespritzt. Das
Gas 34 fließt
durch das Innere der Drehwelle 321 und den Zwischenraum
zwischen der inneren Spannvorrichtung 311 und der äußeren Spannvorrichtung 312,
und wird dann von dem Auslass T1 abgegeben.
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Dann
wird die Drehwelle 321 gedreht, und dann lässt man
die Flusssäurelösung 35 von
der Düse 331 des
Tröpfelabschnitts 33 heruntertröpfeln.
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Hierbei
ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle 21 (also
die Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats 11) auf 10
Umdrehungen pro Minute oder weniger eingestellt, bevorzugt auf 2
Umdrehungen pro Minute oder weniger.
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Die
Flusssäurelösung 35 breitet
sich vom Zentrum zum Umfangsabschnitt des Substrats 11 aus,
und wird zur Seite der anderen Oberfläche des Substrats 11 abgelenkt,
wobei sie durch den Umfangsabschnitt hindurchgelangt.
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Hierbei
kann die Menge an Flusssäurelösung 35,
die zur Seite der anderen Oberfläche
des Substrats 11 abgelenkt wird, dadurch eingestellt werden,
dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats 11 gesteuert
wird, die Zufuhrmenge an Flusssäurelösung 35,
die Viskosität
der Flusssäurelösung 35,
und der Auslassdruck des Gases, das von dem Auslass T1 abgegeben
wird.
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(Oxidfilm-Ausbildungsschritt)
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Als
nächstes
wird ein Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des Substrats 11 ausgebildet,
wie in 2C gezeigt ist (Schritt S2).
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Da
das Substrat 11, das mit der Flusssäurelösung 35 gereinigt
wurde, keinen Oxidfilm auf seiner Oberfläche aufweist, und daher Teilchen
dort anhaften können,
ist es erforderlich, einen Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des
Substrats 11 zu erzeugen.
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Bei
dem Oxidfilm-Ausbildungsschritt wird der Oxidfilm unter Verwendung
der sich drehenden Reinigungsvorrichtung 3 ausgebildet,
die in dem Flusssäure-Reinigungsschritt
eingesetzt wird.
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Im
Einzelnen wird das Substrat 11 auf der inneren Spannvorrichtung 311 angebracht,
und wird das Gas 34 in das Innere der Drehwelle 321 eingespritzt,
so dass das Gas 34 durch das Innere der Drehwelle 321 und
den Zwischenraum zwischen der inneren Spannvorrichtung 311 und
der äußeren Spannvorrichtung 312 fließt, und
vom Auslass T1 abgegeben wird.
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Dann
wird die Drehwelle 321 zur Drehung veranlasst, und lässt man
dann das Ozonwasser von der Düse 311 des
Tröpfelabschnitts 13 heruntertröpfeln.
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Hierbei
ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle 321 (also
die Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats 11) auf etwa
500 Umdrehungen pro Minute eingestellt.
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Das
Auftröpfeln
des Ozonwassers wird nach etwa 60 Sekunden beendet, nachdem mit
dem Auftröpfeln
des Ozonwassers begonnen wurde.
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Darin
lässt man
das Substrat 11 weiterhin mit einer Geschwindigkeit von
etwa 500 Umdrehungen pro Minute drehen, um ein Schleudertrocknen
durchzuführen,
und damit ist der Oxidfilm-Ausbildungsschritt
beendet.
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(Epitaxieschicht-Ausbildungsschritt)
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Als
nächstes
wird die Epitaxieschicht 12 auf der Oberfläche des
Substrats 11 ausgebildet (Schritt S3).
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Zuerst
wird, wie in 2E gezeigt, eine Wärmebehandlung
mit dem Substrat 11 durchgeführt. Es wird beispielsweise
die Wärmebehandlung
auf dem Substrat 11 unter einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt.
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Durch
diese Wärmebehandlung
wird der Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des Substrats 11 entfernt.
Weiterhin wird das COP 111A auf der Oberfläche des
Substrats 11 eingeebnet, und daher von der Substratoberfläche entfernt.
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Dann
wird die Epitaxieschicht 12 auf der Oberfläche des
Substrats 11 erzeugt.
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Im
Einzelnen wird das Substrat 11 auf einer Epitaxieschicht-Wachstumsvorrichtung
(nicht gezeigt) angebracht, um die Epitaxieschicht 12 auf
dem Substrat 11 durch Einsatz eines metallorganischen Dampfablagerungsverfahrens
(MOCVD-Verfahrens), eines Molekularstrahl-Epitaxieverfahrens (MBE-Verfahrens)
oder dergleichen auszubilden.
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Auf
diese Weise wird der epitaktische Silizium-Wafer 1 hergestellt.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform können die
folgenden Vorteile erreicht werden.
- (1) In
dem Oxidfilm-Ausbildungsschritt wird nach Reinigen des Substrats 11 durch
die Flusssäurelösung 35 die
Oberfläche
des Substrats 11 durch das Ozonwasser gereinigt, um den
Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des Substrats 11 auszubilden.
Durch Reinigen der Oberfläche
des Substrats 11 mit dem Ozonwasser kann der Oxidfilm 13 auf
der Oberfläche
des Substrats 11 ausgebildet werden, ohne dass das COP 111B als
der Fehler innerhalb des Substrats 11 zur Oberfläche des Substrats 11 freigelegt
wird. Anders ausgedrückt, kann
der Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des Substrats 11 so
ausgebildet werden, dass im Wesentlichen die Oberfläche des
Substrats 11 nicht geätzt
wird.
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Bei
der Ausbildung des Oxidfilms 13 wird daher das COP 111B als
der Fehler innerhalb des Substrats 11 nicht zur Oberfläche des
Substrats 11 freigelegt.
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Da
das COP 111B, das nicht durch die Flusssäurelösung 35 gereinigt
wurde, nicht zur Oberfläche hin
freigelegt wird, verbleibt das COP 111B nicht auf der Oberfläche des
Substrats 11 infolge der Wärmebehandlung in der nächsten Stufe.
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Da
die Wärmebehandlung
sicher das COP 111A auf der Oberfläche des Substrats 11 ausschaltet,
und das COP 111B innerhalb des Substrats 11 nicht
auf der Oberfläche
des Substrats 11 verbleibt, können dann, wenn die Epitaxieschicht 12 auf
dem Substrat 11 ausgebildet wird, Fehler auf der Epitaxieschicht 12 verringert
werden.
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Bei
dem Flusssäure-Reinigungsschritt
wird, wenn die Flusssäurelösung 35 auf
die Oberfläche des
Substrats 11 getröpfelt
wird, um die Oberfläche des
Substrats 11 zu reinigen, der Oxidfilm 13 auf
der Oberfläche
des Substrats 11 entfernt, und wird die Oberfläche des
Substrats 11 wasserabstoßend.
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In
diesem Zustand wird, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats 11 größer ist
als 10 Umdrehungen pro Minute, die Flusssäurelösung 35, die auf die
Oberfläche
des Substrats 11 getröpfelt wurde,
nach außen
infolge der Drehung des Substrats 11 entfernt, so dass
der Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des Substrats 11 und
der Innenwand-Oxidfilm 112 des COP 111 auf der
Oberfläche
des Substrats 11 nicht sicher durch die Flusssäurelösung 35 entfernt
werden können.
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Andererseits
neigt, da die Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats 11 auf
10 Umdrehungen pro Minute oder niedriger bei der vorliegenden Ausführungsform
eingestellt ist, die Flusssäurelösung 35,
die auf die Oberfläche
des Substrats 11 getröpfelt wurde,
weniger dazu, nach außerhalb
von dem Substrat 11 verteilt zu werden, und bleibt die
Flusssäurelösung 35 auf
der Oberfläche
des Substrats 11, so dass der Oxidfilm 13 auf
der Oberfläche
des Substrats 11 und der Innenwand-Oxidfilm 112 des
COP 111 auf der Oberfläche
des Substrats 11 sicher entfernt werden können.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird die sich drehende Reinigungsvorrichtung 3 sowohl bei
dem Flusssäure-Reinigungsschritt
als auch beim Oxidfilm-Ausbildungsschritt eingesetzt. Die sich drehende
Reinigungsvorrichtung 3 bearbeitet die Substrate 11 einzeln.
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Wenn
beispielsweise die Flusssäurelösung in
einem Tank aufbewahrt wird, und mehrere Substrate in den Tank eingetaucht
werden, besteht die Möglichkeit,
dass das Substrat durch Verunreinigungen beeinträchtigt wird, die auf es von
anderen Substraten in seiner Nähe
abgegeben werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird infolge der
Tatsache, dass eine so genannte, sich drehende Reinigungsvorrichtung 3 für einen
einzigen Wafer verwendet wird, welche die Substrate 11 einzeln
bearbeitet, das Substrat 11 nicht durch andere Substrate
kontaminiert.
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Da
die sich drehende Reinigungsvorrichtung 3 die Substrate 11 einzeln
bearbeitet, kann darüber hinaus
die sich drehende Reinigungsvorrichtung 3 verkleinert werden,
im Vergleich zu einer Anordnung, bei welcher ein Tank zum Eintauchen
mehrerer Substrate 11 in diesen vorgesehen ist.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
die voranstehend geschilderten Ausführungsformen beschränkt ist,
und dass sich verschiedene Abänderungen
und Verbesserungen vornehmen lassen, soweit ein Vorteil der vorliegenden
Erfindung erzielt werden kann.
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So
kann beispielsweise, obwohl das Substrat 11 unter Verwendung
der sich drehenden Reinigungsvorrichtung 3 gereinigt wird,
wie in 3 gezeigt, bei der voranstehenden Ausführungsform,
die sich drehende Reinigungsvorrichtung 3 nicht verwendet
werden. Beispielsweise kann das Substrat durch ein Verfahren gereinigt
werden, bei welchem die Flusssäurelösung in
einem Tank aufbewahrt wird, und das Substrat in den Tank eingetaucht
wird.
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Weiterhin
kann das Ozonwasser in dem Tank aufbewahrt werden, und kann das
Substrat in das Ozonwasser in dem Tank eingetaucht werden.
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Weiterhin
wird zwar der Oxidfilm unter Verwendung des Ozonwassers in dem Oxidfilm-Ausbildungsschritt
der voranstehend geschilderten Ausführungsform ausgebildet, jedoch
ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt. Anders
ausgedrückt,
kann jede Flüssigkeit
eingesetzt werden, soweit der Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des
Substrats 11 ausgebildet werden kann, ohne den Fehler im
Innern des Substrats 11 (der nicht zur Oberfläche des
Substrats 11 hin freiliegt) zur Oberfläche des Substrats 11 hin
freizulegen. So kann beispielsweise wässriges Wasserstoffperoxid
zur Ausbildung des Oxidfilms 13 auf der Oberfläche des
Substrats 11 eingesetzt werden.
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Durch
Verwendung des wässrigen
Wasserstoffperoxids kann der Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des
Substrats 11 ausgebildet werden, ohne den Fehler innerhalb
des Substrats 11 (der nicht zur Oberfläche des Substrats 11 hin
freiliegt) zur Oberfläche
des Substrats 11 freizulegen, so dass die gleichen Vorteile
wie bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform erzielt werden können. Es
kann nämlich die
Anzahl an Stapelfehlern der Epitaxieschicht 12 signifikant
verringert werden.
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Weiterhin
kann in dem Oxidfilm-Ausbildungsschritt eine so genannte SC-2-Reinigung,
also eine Reinigung mit einer gemischten Lösung aus wässrigem Wasserstoffperoxid
und Flusssäure
durchgeführt
werden. Auch in diesem Fall kann der Oxidfilm 13 auf der
Oberfläche
des Substrats 11 ausgebildet werden, ohne den Fehler innerhalb
des Substrats 11 (welcher nicht zur Oberfläche des
Substrats 11 hin freiliegt) zur Oberfläche des Substrats 11 hin
freizulegen.
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[Beispiel]
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Nachstehend
wird ein Beispiel für
die vorliegende Erfindung beschrieben.
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Der
epitaktische Silizium-Wafer wurde mit demselben Verfahren wie bei
der voranstehenden Ausführungsform
hergestellt.
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(Flusssäure-Reinigungsschritt)
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Ein
Silizium-Einkristall, der mit Stickstoff von 4 × 1013 Atomen/cm3 bis 5 × 1013 Atomen/cm3 dotiert wurde,
wurde für
den Einsatz hergestellt.
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Das
Silizium-Einkristall-Substrat weist einen Durchmesser von 300 mm
auf, und ist ein Siliziumsubstrat des P-Typs, das mit Bor zusätzlich zu
Stickstoff dotiert ist. Das Silizium-Einkristall-Substrat weist einen
elektrischen Widerstand von 10 Ohm·cm auf.
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Der
Oxidfilm auf der Oberfläche
des Substrats und der Innenwand-Oxidfilm in dem COP, das zur Oberfläche des
Substrats frei lag, wurden durch Reinigen der Oberfläche des
Substrats mit Flusssäure
entfernt. Die sich drehende Reinigungsvorrichtung, die bei der voranstehenden
Ausführungsform verwendet
wurde, wurde zum Reinigen des Substrats eingesetzt. Die Konzentration
der Flusssäurelösung betrug
10%, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats war auf 2 Umdrehungen
pro Minute eingestellt, und die Bearbeitungszeit betrug 90 Sekunden.
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(Oxidfilm-Ausbildungsschritt)
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Die
Substratoberfläche,
die durch die Flusssäurelösung gereinigt
wurde, wurde mit Ozonwasser gereinigt, um einen Oxidfilm auszubilden.
Die sich drehende Reinigungsvorrichtung, die bei der voranstehenden
Ausführungsform
verwendet wurde, wurde zum Reinigen des Substrats eingesetzt.
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Die
Konzentration des Ozonwassers betrug 20 ppm, und die Umdrehungsgeschwindigkeit
des Substrats war auf 500 Umdrehungen pro Minute eingestellt.
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(Epitaxieschicht-Ausbildungsschritt)
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Es
wurde eine Wärmebehandlung
bei dem Substrat 70 Sekunden lang bei 1145°C in einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt.
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Dann
wurde die Epitaxieschicht mit einer Dicke von 4 μm ausgebildet, während das
Substrat auf 1130°C
erwärmt
wurde. Auf diese Weise wurde ein epitaktischer Silizium-Wafer hergestellt.
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(Bewertung)
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Bei
dem Zählen
von SFs (Stapelfehlern) auf der Epitaxieschicht des erhaltenen epitaktischen
Silizium-Wafers stellte sich heraus, dass sich 5 SFs auf der Epitaxieschicht
befanden.
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Das
voranstehende Beispiel bestätigte,
dass die Anzahl an Stapelfehlern der Epitaxieschicht signifikant
gering ist.
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GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
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Die
vorliegende Erfindung kann bei einem Verfahren zur Herstellung eines
epitaktischen Silizium-Wafers eingesetzt werden.
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Zusammenfassung
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Ein
Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des Substrats 11 und
ein Innenwand-Oxidfilm 112 in einem COP 111, das
zu der Oberfläche
des Substrats 11 hin freiliegt, werden durch Reinigung
der Oberfläche
des Substrats 11 mit einer Flusssäurelösung entfernt. Das Substrat 11 wird
dann mit Ozonwasser gereinigt, wodurch ein Oxidfilm 13 auf
der Oberfläche
des Substrats 11 ausgebildet wird. Dann wird mit dem Substrat 11 eine
Wärmebehandlung
vorgenommen, um den Oxidfilm 13 auf der Oberfläche des
Substrats 11 zu entfernen. Daher wird das COP 111 auf
der Oberfläche
des Substrats 11 eingeebnet, so dass es von der Substratoberfläche entfernt
wird. Danach wird eine Epitaxieschicht 12 auf der Oberfläche des
Substrats 11 ausgebildet.