JP6269709B2 - 清浄度評価方法、洗浄条件決定方法、およびシリコンウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、清浄度評価方法、洗浄条件決定方法、およびシリコンウェーハの製造方法に関する。詳しくは、本発明は、炭化珪素表面を有する部材の清浄度評価方法、炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件決定方法、およびシリコンウェーハの製造方法に関する。
炭化珪素（ＳｉＣ）は、一般に、耐熱性、化学的耐久性等に優れる材料と言われている。そのため炭化珪素は、各種技術分野において、様々な部材を構成する材料として広く用いられている。一例として、シリコンウェーハ（以下、「ウェーハ」ともいう。）の製造分野においては、スライスされてシリコンウェーハとなる単結晶シリコンインゴットの製造に用いられる引き上げ機の内部部材（熱遮蔽部材等）や熱処理時にシリコンウェーハを載置する部材（サセプタ、ウェーハボート等）の表面を炭化珪素により被覆したり、部材全体を炭化珪素から構成すること等が行われている。以下において、表面の少なくとも一部が炭化珪素である部材、即ち炭化珪素表面（ＳｉＣ表面）を有する部材を、「炭化珪素系部材」と記載する。
炭化珪素系部材に関して、炭化珪素系部材からの金属汚染低減のために、炭化珪素系部材を洗浄することが行われている（例えば特許文献１、２参照）。
例えばシリコンウェーハについては、シリコンウェーハの金属汚染は、このウェーハを用いて作製されるデバイス特性に影響を及ぼすため、低減することが求められる。シリコンウェーハの金属汚染の一因としては、単結晶シリコンインゴットやシリコンウェーハの製造工程中にウェーハと接触する部材が金属汚染されている結果、この部材から金属元素が雰囲気中に拡散して単結晶シリコンインゴットまたはシリコンウェーハ中に取り込まれたり、この部材と接触することでシリコンウェーハが金属汚染されたりすることが挙げられる。そこで炭化珪素系部材を用いる工程を含むシリコンウェーハ製造工程では、炭化珪素系部材を洗浄して炭化珪素系部材の金属汚染を低減することが望ましい。更には、炭化珪素系部材が洗浄により金属汚染が十分に低減された清浄な状態にあるか否か清浄度を評価し、仮に清浄度が十分でないならば洗浄条件を変更すること等を検討することが、より望ましい。そのための炭化珪素系部材の清浄度評価方法には、炭化珪素系部材の金属汚染を高精度に評価できることが求められる。
そこで本発明の目的は、炭化珪素系部材の金属汚染を高精度に評価するための手段を提供することにある。
本発明の一態様は、
炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）の清浄度評価方法であって、
上記炭化珪素表面を、フッ化水素酸、塩酸および硝酸の混酸と接触させること、
上記炭化珪素表面と接触させた混酸を加熱により濃縮すること、
上記濃縮により得られた濃縮液を希釈して得られた試料溶液を、誘導結合プラズマ質量分析計（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry；ＩＣＰ−ＭＳ）による金属成分の定量分析に付すこと、および、
上記定量分析により得られた金属成分定量結果に基づき、上記炭化珪素表面を有する部材の清浄度を評価すること、
を含む清浄度評価方法、
に関する。
炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）の清浄度評価方法であって、
上記炭化珪素表面を、フッ化水素酸、塩酸および硝酸の混酸と接触させること、
上記炭化珪素表面と接触させた混酸を加熱により濃縮すること、
上記濃縮により得られた濃縮液を希釈して得られた試料溶液を、誘導結合プラズマ質量分析計（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry；ＩＣＰ−ＭＳ）による金属成分の定量分析に付すこと、および、
上記定量分析により得られた金属成分定量結果に基づき、上記炭化珪素表面を有する部材の清浄度を評価すること、
を含む清浄度評価方法、
に関する。
一態様では、上記混酸において、フッ化水素酸の濃度は５〜１５質量％の範囲であり、塩酸の濃度は５〜１５質量％の範囲であり、かつ硝酸の濃度は５〜１５質量％の範囲である。
一態様では、上記試料溶液は、上記濃縮により得られた濃縮液をフッ化水素酸および過酸化水素を添加して希釈することにより調製される。
一態様では、上記炭化珪素表面を有する部材は、シリコンウェーハ製造用部材である。
一態様では、上記シリコンウェーハ製造用部材は、サセプタである。
本発明の更なる態様は、
炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件決定方法であって、
炭化珪素表面を有する部材の上記炭化珪素表面を、候補洗浄条件下で洗浄すること、
上記洗浄後の炭化珪素表面を有する部材の清浄度を、上記の清浄度評価方法により評価すること、および、
評価の結果、清浄度が許容レベル以内と判定された候補洗浄条件を、シリコンウェーハの実製造工程における炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件として決定すること、
を含む洗浄条件決定方法、
に関する。
炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件決定方法であって、
炭化珪素表面を有する部材の上記炭化珪素表面を、候補洗浄条件下で洗浄すること、
上記洗浄後の炭化珪素表面を有する部材の清浄度を、上記の清浄度評価方法により評価すること、および、
評価の結果、清浄度が許容レベル以内と判定された候補洗浄条件を、シリコンウェーハの実製造工程における炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件として決定すること、
を含む洗浄条件決定方法、
に関する。
本発明の更なる態様は、
シリコンウェーハの製造方法であって、
上記の洗浄条件決定方法により洗浄条件を決定すること、
決定された洗浄条件下で炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材を洗浄すること、および、
洗浄後のシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含むシリコンウェーハの製造方法、
に関する。
シリコンウェーハの製造方法であって、
上記の洗浄条件決定方法により洗浄条件を決定すること、
決定された洗浄条件下で炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材を洗浄すること、および、
洗浄後のシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含むシリコンウェーハの製造方法、
に関する。
本発明の更なる態様は、
シリコンウェーハの製造方法であって、
炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材の清浄度を、上記の清浄度評価方法により評価すること、
評価の結果、清浄度が許容レベル以内であると判定されたシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含むシリコンウェーハの製造方法、
に関する。
シリコンウェーハの製造方法であって、
炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材の清浄度を、上記の清浄度評価方法により評価すること、
評価の結果、清浄度が許容レベル以内であると判定されたシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含むシリコンウェーハの製造方法、
に関する。
本発明によれば、炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）の金属汚染を高精度に評価することが可能になる。
［清浄度評価方法］
本発明の一態様は、炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）の清浄度評価方法であって、上記炭化珪素表面を、フッ化水素酸、塩酸および硝酸の混酸と接触させること、上記炭化珪素表面と接触させた混酸を加熱により濃縮すること、上記濃縮により得られた濃縮液を希釈して得られた試料溶液を、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）による金属成分の定量分析に付すこと、および、上記定量分析により得られた金属成分定量結果に基づき、上記炭化珪素表面を有する部材の清浄度を評価すること、を含む清浄度評価方法（以下、単に「清浄度評価方法」ともいう。）に関する。
本発明の一態様は、炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）の清浄度評価方法であって、上記炭化珪素表面を、フッ化水素酸、塩酸および硝酸の混酸と接触させること、上記炭化珪素表面と接触させた混酸を加熱により濃縮すること、上記濃縮により得られた濃縮液を希釈して得られた試料溶液を、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）による金属成分の定量分析に付すこと、および、上記定量分析により得られた金属成分定量結果に基づき、上記炭化珪素表面を有する部材の清浄度を評価すること、を含む清浄度評価方法（以下、単に「清浄度評価方法」ともいう。）に関する。
本発明および本明細書において、「清浄度」とは、金属汚染の程度を意味するものとする。本発明の一態様にかかる上記清浄度評価方法によれば、炭化珪素系部材の清浄度を高精度に評価することができる。高精度評価が可能になる理由について、本発明者らは、上記混酸が炭化珪素表面から金属成分を高回収率で回収できること、炭化珪素系表面から金属成分を高回収率で回収した混酸を加熱濃縮すること、および定量分析を高感度な分析装置であるＩＣＰ−ＭＳにより行うことが寄与していると推察している。ただし推察であって、本発明を何ら限定するものではない。
以下、上記清浄度評価方法について、更に詳細に説明する。
以下、上記清浄度評価方法について、更に詳細に説明する。
＜評価対象部材＞
上記清浄度評価方法の評価対象は、炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）である。炭化珪素表面とは、炭化珪素製の表面である。炭化珪素表面を有する部材は、部材表面の全部または一部が炭化珪素表面である。炭化珪素表面を有する部材は、一態様では、表面の少なくとも一部、即ち一部または全部、が炭化珪素により被覆されている部材であり、他の一態様では部材全体が炭化珪素製の部材であり、更に他の一態様では部材の一部が炭化珪素製であって炭化珪素製の部分が部材の表面の一部に露出している部材である。なお部材の少なくとも一部を被覆する被覆層として炭化珪素を有する炭化珪素系部材において、被覆層の厚みは特に限定されるものではない。また、評価対象の炭化珪素系部材のサイズや形状も、特に限定されるものではない。
上記清浄度評価方法の評価対象は、炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）である。炭化珪素表面とは、炭化珪素製の表面である。炭化珪素表面を有する部材は、部材表面の全部または一部が炭化珪素表面である。炭化珪素表面を有する部材は、一態様では、表面の少なくとも一部、即ち一部または全部、が炭化珪素により被覆されている部材であり、他の一態様では部材全体が炭化珪素製の部材であり、更に他の一態様では部材の一部が炭化珪素製であって炭化珪素製の部分が部材の表面の一部に露出している部材である。なお部材の少なくとも一部を被覆する被覆層として炭化珪素を有する炭化珪素系部材において、被覆層の厚みは特に限定されるものではない。また、評価対象の炭化珪素系部材のサイズや形状も、特に限定されるものではない。
例えばシリコンウェーハの製造工程を例に取ると、炭化珪素系部材は、シリコンウェーハ製造用部材として広く用いられている。炭化珪素系のシリコンウェーハ製造用部材としては、例えば、単結晶シリコンインゴットの製造に用いられる引き上げ機の内部部材（熱遮蔽部材等）、サセプタ（ウェーハ載置部材）、サセプタのリフトピン、熱処理炉やＣＶＤ（chemical vapor deposit）炉のボート等を挙げることができ、これら各種部材の清浄度評価を、本発明の一態様にかかる清浄度評価方法により行うことができる。ただし本発明の一態様にかかる清浄度評価方法における評価対象部材は、シリコンウェーハ製造用部材に限定されるものではない。炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）であれば、シリコンウェーハ製造分野に限らず様々な分野で用いられる炭化珪素系部材を、評価対象とすることができる。
なお本発明者らの検討によれば、炭化珪素表面からの金属成分の回収は、シリコンウェーハ表面からの金属成分の回収と比べて困難である。この理由に関し、以下は本発明者らによる推察に過ぎないが、炭化珪素表面がシリコンウェーハ表面より粗いことが一因として挙げられるのではないかと本発明者らは推察している。例えば、炭化珪素表面は、ＳＲｃ（粗さ曲面の平均山高さ）が１．００μｍ以上（例えば１．００〜１０．００μｍ程度）であることができ、ＳＰｃ（断面曲面の平均山高さ）が１．００μｍ以上（例えば１．００〜１０．００μｍ程度）であることができる。ここでＳＲｃは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に規定されている方法により測定される値であり、ＳＰｃは、ＩＳＯ ２５１７８に規定されている方法により測定される値である。
＜混酸＞
上記清浄度評価方法では、評価対象の炭化珪素系部材の炭化珪素表面を、フッ化水素酸（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）および硝酸（ＨＮＯ３）の混酸と接触させる。以下において、上記混酸を、「回収液」とも記載する。上記３種の酸を含む回収液は、炭化珪素表面に付着した金属成分を高回収率で回収、即ち回収液中に取り込むことができる。この点は、本発明者らによる鋭意検討の結果、新たに見出された。
上記清浄度評価方法では、評価対象の炭化珪素系部材の炭化珪素表面を、フッ化水素酸（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）および硝酸（ＨＮＯ３）の混酸と接触させる。以下において、上記混酸を、「回収液」とも記載する。上記３種の酸を含む回収液は、炭化珪素表面に付着した金属成分を高回収率で回収、即ち回収液中に取り込むことができる。この点は、本発明者らによる鋭意検討の結果、新たに見出された。
上記混酸に含まれる３種の酸の濃度については、フッ化水素酸の濃度は、好ましくは５〜１５質量％、より好ましくは５〜１０質量％の範囲であり、塩酸の濃度は好ましくは５〜１５質量％、より好ましくは１０〜１５質量％の範囲であり、硝酸の濃度は好ましくは５〜１５質量％、より好ましくは１０〜１５質量％の範囲である。なお混酸は、好ましくは上記３種の酸の水溶液であることができる。
上記混酸と炭化珪素表面との接触は、炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）を上記混酸中に浸漬する方法、上記混酸を炭化珪素表面上に走査させる方法、等の公知の接触方法により行うことができる。ここで使用される混酸量は特に限定されるものではなく、接触方法に適した量の混酸を用いればよい。また、混酸と炭化珪素表面との接触は、例えば、大気圧下室温（例えば１５〜２５℃程度）にて行うことができ、混酸は温度制御（加熱または冷却）なしで用いることができる。
＜試料溶液の調製＞
上記のように炭化珪素表面と上記混酸とを接触させることにより、上記混酸中に、炭化珪素表面に付着していた金属成分を回収することができる。ただし金属成分を回収した混酸をそのままＩＣＰ−ＭＳに導入すると、評価対象金属の質量数に干渉し定量精度を低下させること、減感、装置劣化、等を引き起こすことが考えられる。そこで上記清浄度評価方法では、以下のように調製した試料溶液を、ＩＣＰ−ＭＳによる金属成分の定量分析に付す。この点も高精度な評価を可能にすることに寄与すると本発明者らは考えている。
上記のように炭化珪素表面と上記混酸とを接触させることにより、上記混酸中に、炭化珪素表面に付着していた金属成分を回収することができる。ただし金属成分を回収した混酸をそのままＩＣＰ−ＭＳに導入すると、評価対象金属の質量数に干渉し定量精度を低下させること、減感、装置劣化、等を引き起こすことが考えられる。そこで上記清浄度評価方法では、以下のように調製した試料溶液を、ＩＣＰ−ＭＳによる金属成分の定量分析に付す。この点も高精度な評価を可能にすることに寄与すると本発明者らは考えている。
（加熱濃縮）
試料溶液の調製のために、まず炭化珪素表面と接触させた上記混酸を、加熱することにより濃縮する。加熱は、例えば炭化珪素表面と接触させた上記混酸を入れた容器（ビーカー等）をホットプレート上で加熱する方法等の、一般に溶液を加熱濃縮するために公知の方法により行うことができる。加熱による濃縮は、完全乾固せずに液が残留するように行うことが好ましい。残留させる液量は、例えば１０〜５０μＬ程度とすることができる。金属成分の中には完全乾固により揮発する金属成分もあるため、完全乾固させずに液を残留させることは、そのような金属成分の定量も可能とするために好ましい。なお濃縮前の混酸の液量（混酸量）は、例えば５０００〜１０００μＬ程度であるが、上記の通り、炭化珪素表面と接触させる混酸量は特に限定されるものではないため、この範囲より多くても少なくてもよい。
試料溶液の調製のために、まず炭化珪素表面と接触させた上記混酸を、加熱することにより濃縮する。加熱は、例えば炭化珪素表面と接触させた上記混酸を入れた容器（ビーカー等）をホットプレート上で加熱する方法等の、一般に溶液を加熱濃縮するために公知の方法により行うことができる。加熱による濃縮は、完全乾固せずに液が残留するように行うことが好ましい。残留させる液量は、例えば１０〜５０μＬ程度とすることができる。金属成分の中には完全乾固により揮発する金属成分もあるため、完全乾固させずに液を残留させることは、そのような金属成分の定量も可能とするために好ましい。なお濃縮前の混酸の液量（混酸量）は、例えば５０００〜１０００μＬ程度であるが、上記の通り、炭化珪素表面と接触させる混酸量は特に限定されるものではないため、この範囲より多くても少なくてもよい。
（希釈）
その後、上記濃縮により得られた濃縮液を希釈することにより、ＩＣＰ−ＭＳに導入する試料溶液が調製される。希釈のためには、ＩＣＰ−ＭＳに導入可能な希酸として知られている各種の希酸を用いることができる。ここで「希酸」とは、含まれる酸の濃度（複数の酸を含む場合にはそれらの各酸のそれぞれの濃度）が３質量％未満の酸溶液（例えば水溶液）をいうものとする。好ましい希酸としては、塩酸と過酸化水素の混酸（ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２）、希硝酸（希ＨＮＯ３）等を挙げることができる。ここで各酸の濃度は、例えば１〜３質量％程度であることができる。希釈率は、希釈前の濃縮液の液量によって適宜決定すればよい。一例として、体積基準で、希釈前の濃縮液の液量に対して、２０〜１００倍程度の希釈率とすることができる。ここでの希釈率とは、体積基準で、例えば希釈前の濃縮液の液量に対して希釈により得られた液量が２０倍になっていれば希釈率２０倍というものとする。
その後、上記濃縮により得られた濃縮液を希釈することにより、ＩＣＰ−ＭＳに導入する試料溶液が調製される。希釈のためには、ＩＣＰ−ＭＳに導入可能な希酸として知られている各種の希酸を用いることができる。ここで「希酸」とは、含まれる酸の濃度（複数の酸を含む場合にはそれらの各酸のそれぞれの濃度）が３質量％未満の酸溶液（例えば水溶液）をいうものとする。好ましい希酸としては、塩酸と過酸化水素の混酸（ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２）、希硝酸（希ＨＮＯ３）等を挙げることができる。ここで各酸の濃度は、例えば１〜３質量％程度であることができる。希釈率は、希釈前の濃縮液の液量によって適宜決定すればよい。一例として、体積基準で、希釈前の濃縮液の液量に対して、２０〜１００倍程度の希釈率とすることができる。ここでの希釈率とは、体積基準で、例えば希釈前の濃縮液の液量に対して希釈により得られた液量が２０倍になっていれば希釈率２０倍というものとする。
＜定量分析＞
上記のように得られた試料溶液は、ＩＣＰ−ＭＳによる金属成分の定量分析に付される。ＩＣＰ−ＭＳは、金属成分を高感度に定量分析することができる分析方法である。上記試料溶液をＩＣＰ−ＭＳによる定量分析に付すことにより、高精度な清浄度評価が可能になる。通常、ＩＣＰ−ＭＳでは、試料溶液をネブライザによってガス化またはエアロゾル化し、これを誘導結合コイルで印加した高周波電力によるアルゴンプラズマ中へ導入する。試料は、大気圧プラズマ中で６０００〜７０００Ｋ程度に加熱され、各元素は原子化、更には通常９０％以上の効率でイオン化される。イオンは、スキマー（インターフェイス）を通過した後、イオンレンズ部によりエネルギー収束され、次いで例えば＜１０−６Ｐａの高真空状態に維持された質量分析計へ導かれ、質量分析される。これにより、試料溶液中の金属成分を定量することができる。ＩＣＰ−ＭＳによる金属成分の定量分析は、市販のＩＣＰ−ＭＳや公知の構成のＩＣＰ−ＭＳを用いて行うことができる。ＩＣＰ−ＭＳによれば様々な金属成分を定量分析することができる。定量分析対象の金属成分（金属元素）の具体例としては、例えば、Ｎａ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｖ、Ｂａ等を挙げることができる。
上記のように得られた試料溶液は、ＩＣＰ−ＭＳによる金属成分の定量分析に付される。ＩＣＰ−ＭＳは、金属成分を高感度に定量分析することができる分析方法である。上記試料溶液をＩＣＰ−ＭＳによる定量分析に付すことにより、高精度な清浄度評価が可能になる。通常、ＩＣＰ−ＭＳでは、試料溶液をネブライザによってガス化またはエアロゾル化し、これを誘導結合コイルで印加した高周波電力によるアルゴンプラズマ中へ導入する。試料は、大気圧プラズマ中で６０００〜７０００Ｋ程度に加熱され、各元素は原子化、更には通常９０％以上の効率でイオン化される。イオンは、スキマー（インターフェイス）を通過した後、イオンレンズ部によりエネルギー収束され、次いで例えば＜１０−６Ｐａの高真空状態に維持された質量分析計へ導かれ、質量分析される。これにより、試料溶液中の金属成分を定量することができる。ＩＣＰ−ＭＳによる金属成分の定量分析は、市販のＩＣＰ−ＭＳや公知の構成のＩＣＰ−ＭＳを用いて行うことができる。ＩＣＰ−ＭＳによれば様々な金属成分を定量分析することができる。定量分析対象の金属成分（金属元素）の具体例としては、例えば、Ｎａ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｖ、Ｂａ等を挙げることができる。
上記試料溶液に含まれていた金属成分の量が多いほど、金属成分によって評価対象の炭化珪素表面が汚染されていたこと、即ち清浄度が低かったことを意味する。したがって、ＩＣＰ−ＭＳによる定量結果に基づき、評価対象の炭化珪素表面の清浄度を評価することができる。清浄度の評価は、ある特定の金属成分による汚染の程度として評価してもよく、２種以上の金属成分の汚染量の合計に基づき評価してもよい。
［洗浄条件決定方法］
以上説明した清浄度評価方法は、一態様では、炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件を決定するために用いることができる。
即ち、本発明の一態様は、
炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件決定方法であって、
炭化珪素表面を有する部材の上記炭化珪素表面を、候補洗浄条件下で洗浄すること、
上記洗浄後の炭化珪素表面を有する部材の清浄度を、上記の清浄度評価方法により評価すること、および、
評価の結果、清浄度が許容レベル以内と判定された候補洗浄条件を、シリコンウェーハの実製造工程における炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件として決定すること、
を含む洗浄条件決定方法、
に関する。上記の清浄度評価方法によれば、炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）の清浄度を高精度に評価することができる。上記の洗浄条件決定方法は、この評価結果に基づき、候補洗浄条件が実製造工程における洗浄条件として適切な条件であるかを判定することで、実製造工程において洗浄により高い清浄度とされた炭化珪素系部材を用いることが可能となる。そしてこれにより、実製造工程において、炭化珪素系部材によりシリコンウェーハが金属汚染されることを抑制することができる。
以上説明した清浄度評価方法は、一態様では、炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件を決定するために用いることができる。
即ち、本発明の一態様は、
炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件決定方法であって、
炭化珪素表面を有する部材の上記炭化珪素表面を、候補洗浄条件下で洗浄すること、
上記洗浄後の炭化珪素表面を有する部材の清浄度を、上記の清浄度評価方法により評価すること、および、
評価の結果、清浄度が許容レベル以内と判定された候補洗浄条件を、シリコンウェーハの実製造工程における炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件として決定すること、
を含む洗浄条件決定方法、
に関する。上記の清浄度評価方法によれば、炭化珪素表面を有する部材（炭化珪素系部材）の清浄度を高精度に評価することができる。上記の洗浄条件決定方法は、この評価結果に基づき、候補洗浄条件が実製造工程における洗浄条件として適切な条件であるかを判定することで、実製造工程において洗浄により高い清浄度とされた炭化珪素系部材を用いることが可能となる。そしてこれにより、実製造工程において、炭化珪素系部材によりシリコンウェーハが金属汚染されることを抑制することができる。
炭化珪素系部材の洗浄条件としては、例えば、洗浄液の組成、洗浄時間、洗浄回数等を挙げることができる。ある候補洗浄条件下で洗浄された炭化珪素系部材を上記の清浄度評価方法により評価して得られた評価結果（清浄度）が許容レベル以内であれば、当該候補洗浄条件を、シリコンウェーハの実製造工程における炭化珪素系部材の洗浄条件として決定することができる。ここでの許容レベルは、特に限定されるものではなく、シリコンウェーハの用途等に応じてシリコンウェーハに求められる清浄度に基づき定めることができる。他方、ある候補洗浄条件下で洗浄された炭化珪素系部材を上記の清浄度評価方法により評価して得られた評価結果（清浄度）が許容レベルを超えてしまったならば、当該洗浄条件は実製造工程での洗浄条件としては適用不可と判定することができる。この場合には、洗浄条件に変更を加えて新たな候補洗浄条件を決定し、この候補洗浄条件について評価を行うこともできる。また、このような新たな候補洗浄条件の決定と評価を繰り返すことにより、シリコンウェーハの実製造工程における炭化珪素系の洗浄条件を決定することもできる。
洗浄対象の炭化珪素系部材としては、シリコンウェーハ製造用部材として上記で例示した各種部材を挙げることができる。また、実製造工程において製造されるシリコンウェーハは、いわゆるベアウェーハ（bare wafer）に加えて、シリコン基板上にエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウェーハや、最表層に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハ等の各種シリコンウェーハを挙げることができる。これらシリコンウェーハの製造工程は、公知である。
［シリコンウェーハの製造方法］
本発明の更なる態様は、
シリコンウェーハの製造方法であって、
上記の洗浄条件決定方法により洗浄条件を決定すること、
決定された洗浄条件下で炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材を洗浄すること、および、
洗浄後のシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含むシリコンウェーハの製造方法（以下、「製造方法１」という。）、
に関する。
本発明の更なる態様は、
シリコンウェーハの製造方法であって、
上記の洗浄条件決定方法により洗浄条件を決定すること、
決定された洗浄条件下で炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材を洗浄すること、および、
洗浄後のシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含むシリコンウェーハの製造方法（以下、「製造方法１」という。）、
に関する。
本発明の更なる態様は、
シリコンウェーハの製造方法であって、
炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材の清浄度を、上記の清浄度評価方法により評価すること、
評価の結果、清浄度が許容レベル以内であると判定されたシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含むシリコンウェーハの製造方法（以下、「製造方法２」という。）、
に関する。
シリコンウェーハの製造方法であって、
炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材の清浄度を、上記の清浄度評価方法により評価すること、
評価の結果、清浄度が許容レベル以内であると判定されたシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含むシリコンウェーハの製造方法（以下、「製造方法２」という。）、
に関する。
製造方法１によれば、上記の洗浄条件決定方法によって決定された洗浄条件下で洗浄された炭化珪素系部材（シリコンウェーハ製造用部材）を用いてシリコンウェーハを製造することができる。上記の洗浄条件決定方法によって決定された洗浄条件は、洗浄により清浄度が高い炭化珪素系部材を提供できることが確認された洗浄条件である。かかる洗浄条件下で洗浄された炭化珪素系部材を用いることにより、金属汚染が低減されたシリコンウェーハを製造することが可能になる。
製造方法２によれば、上記の清浄度評価方法により清浄度が高いことが確認された炭化珪素系部材（シリコンウェーハ製造用部材）を用いてシリコンウェーハを製造することができる。これにより、金属汚染が低減されたシリコンウェーハを製造することが可能になる。製造方法２における許容レベルも、特に限定されるものではなく、シリコンウェーハの用途等に応じてシリコンウェーハに求められる清浄度に基づき定めることができる。
製造方法１および製造方法２におけるシリコンウェーハ製造用部材としては、シリコンウェーハ製造用部材として上記で例示した各種部材を挙げることができる。かかる部材を用いる工程としては、例えば、エピタキシャル層形成のための熱処理（気相成長）等の各種熱処理を例示できる。かかる熱処理では、例えば、シリコンウェーハ製造用部材（例えばサセプタや先に記載した各種ボート）上にシリコンウェーハが載置され、この際にシリコンウェーハとシリコンウェーハ製造用部材とが接触する。また、サセプタのリフトピンは、サセプタ上に載置されたシリコンウェーハを持ち上げる際にシリコンウェーハ表面と接触する。ここでシリコンウェーハ製造用部材が金属汚染されていると、金属成分がシリコンウェーハに付着することによりシリコンウェーハが金属汚染される。また、付着した金属成分が熱処理によりシリコンウェーハ内部に拡散することにより、シリコンウェーハが金属汚染されることもある。製造方法１および製造方法２では、例えばこうして発生するシリコンウェーハの金属汚染を低減することができる。なお先に記載した通り、シリコンウェーハの製造工程は、公知である。製造方法１および製造方法２では、公知の製造工程によりシリコンウェーハを製造することができる。
以下、本発明を実施例により更に説明する。ただし、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。以下に記載の「％」は、質量％である。以下の工程および評価は、特記しない限り、大気圧下室温（１５〜２５℃程度）にて行い、混酸は温度制御（加熱または冷却）なしで用いた。
１．炭化珪素系部材の既知濃度金属汚染
市販の気相成長装置のサセプタに既知濃度の金属汚染処理を施した。上記サセプタは、 カーボン基材の全面が炭化珪素で被覆されたサセプタである。金属汚染処理は、サセプタ表面に既知濃度の金属成分を含む液を滴下した後にこの液を乾燥させることにより行った。
下記評価のために、同様に既知濃度の金属汚染処理を施したサセプタを複数準備した。
市販の気相成長装置のサセプタに既知濃度の金属汚染処理を施した。上記サセプタは、 カーボン基材の全面が炭化珪素で被覆されたサセプタである。金属汚染処理は、サセプタ表面に既知濃度の金属成分を含む液を滴下した後にこの液を乾燥させることにより行った。
下記評価のために、同様に既知濃度の金属汚染処理を施したサセプタを複数準備した。
２．炭化珪素表面と混酸との接触による金属成分の回収
上記の既知濃度の金属汚染処理を施したサセプタのシリコンウェーハ載置面（炭化珪素表面）上で各種混酸約５０００〜１００００μＬを走査（接触）させることにより、上記載置面に付着している金属成分を混酸に回収した。使用した混酸（回収液）は、
・フッ化水素酸および硝酸の混酸（ＨＦ（２％）／ＨＮＯ３（２％））［比較例］、
・フッ化水素酸および過酸化水素の混酸（ＨＦ（４％）／ＨＣｌ（３％）／Ｈ２Ｏ２（３％））［比較例］、
・フッ化水素酸、塩酸および硝酸の混酸（ＨＦ（８％）／ＨＣｌ（１２％）／ＨＮＯ３（１４％））［実施例］、
である。各混酸は、酸成分が上記の酸からなり、各酸を上記濃度で含む水溶液である。
上記の既知濃度の金属汚染処理を施したサセプタのシリコンウェーハ載置面（炭化珪素表面）上で各種混酸約５０００〜１００００μＬを走査（接触）させることにより、上記載置面に付着している金属成分を混酸に回収した。使用した混酸（回収液）は、
・フッ化水素酸および硝酸の混酸（ＨＦ（２％）／ＨＮＯ３（２％））［比較例］、
・フッ化水素酸および過酸化水素の混酸（ＨＦ（４％）／ＨＣｌ（３％）／Ｈ２Ｏ２（３％））［比較例］、
・フッ化水素酸、塩酸および硝酸の混酸（ＨＦ（８％）／ＨＣｌ（１２％）／ＨＮＯ３（１４％））［実施例］、
である。各混酸は、酸成分が上記の酸からなり、各酸を上記濃度で含む水溶液である。
３．回収液の加熱濃縮および希釈
上記２．でサセプタのシリコンウェーハ載置面（炭化珪素表面）と接触させた混酸（回収液）をビーカーに入れ、ホットプレート（設定温度：３００℃）上で加熱することにより、液量約３０μＬに濃縮した。この濃縮により得られた濃縮液を含むビーカーにフッ化水素酸と過酸化水素の混酸（フッ化水素酸濃度２％、過酸化水素濃度２％の水溶液）を添加し液量１０００μＬに希釈した。
上記２．でサセプタのシリコンウェーハ載置面（炭化珪素表面）と接触させた混酸（回収液）をビーカーに入れ、ホットプレート（設定温度：３００℃）上で加熱することにより、液量約３０μＬに濃縮した。この濃縮により得られた濃縮液を含むビーカーにフッ化水素酸と過酸化水素の混酸（フッ化水素酸濃度２％、過酸化水素濃度２％の水溶液）を添加し液量１０００μＬに希釈した。
４．ＩＣＰ−ＭＳによる金属成分の定量分析（１）
上記３．での希釈により得られた試料溶液を、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）に導入し金属成分の定量分析を行った。
上記１．の既知濃度の汚染量を１００％として、既知濃度の汚染量に対するＩＣＰ−ＭＳにより定量された各金属成分量を回収率として算出した。
上記３．での希釈により得られた試料溶液を、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）に導入し金属成分の定量分析を行った。
上記１．の既知濃度の汚染量を１００％として、既知濃度の汚染量に対するＩＣＰ−ＭＳにより定量された各金属成分量を回収率として算出した。
各金属成分について、上記１．で既知濃度の金属汚染処理を施したサセプタを上記２．〜４．の工程に付すことを２回行って得られた定量分析結果（回収率、回収率の平均、およびばらつき）を、下記表１に示す。ばらつきは、ばらつき＝｛（最大値−最小値）／平均値｝×１００／２として求めた。下記表２および表３に示すばらつきも、同様に算出した値である。
５．ＩＣＰ−ＭＳによる金属成分の定量分析（２）
下記表２、３に示す各種混酸を用いて、下記表２、３に示す各種金属成分について、上記１．と同様の方法で既知濃度の金属汚染処理を施したサセプタを上記２．〜４．の工程に付すことを下記表２、３に示す回数行って得られた定量分析結果（回収率、回収率の平均およびばらつき）を、表２、３に示す。下記表２、３に示す混酸は、酸成分が表中に示す酸からなり、それぞれの酸を表中に示す濃度で含む水溶液である。
下記表２、３に示す各種混酸を用いて、下記表２、３に示す各種金属成分について、上記１．と同様の方法で既知濃度の金属汚染処理を施したサセプタを上記２．〜４．の工程に付すことを下記表２、３に示す回数行って得られた定量分析結果（回収率、回収率の平均およびばらつき）を、表２、３に示す。下記表２、３に示す混酸は、酸成分が表中に示す酸からなり、それぞれの酸を表中に示す濃度で含む水溶液である。
表１〜表３に示す実施例と比較例との対比から、実施例では、回収液としてフッ化水素酸、塩酸および硝酸の混酸を用いることにより、比較例と比べて、各種金属を高回収率で回収することができ（各種金属を７５％を超える平均回収率で回収可能）、かつ測定結果のばらつきが少ない（各種金属について、１０％を下回るばらつき）ことが確認できる。
また、実施例で定量分析に用いたＩＣＰ−ＭＳは、高感度な定量分析が可能な装置である。ＩＣＰ−ＭＳによれば、わずかな金属汚染であっても検出し定量することができる。
以上の結果から、実施例において、炭化珪素系部材の清浄度を高精度に分析可能であったことが確認できる。
また、実施例で定量分析に用いたＩＣＰ−ＭＳは、高感度な定量分析が可能な装置である。ＩＣＰ−ＭＳによれば、わずかな金属汚染であっても検出し定量することができる。
以上の結果から、実施例において、炭化珪素系部材の清浄度を高精度に分析可能であったことが確認できる。
以上の評価を行ったサセプタのシリコンウェーハ載置面のＳＲｃ（粗さ曲面の平均山高さ）およびＳＰｃ（断面曲面の平均山高さ）を面内４箇所で測定した。測定結果を、下記表４に示す。
本発明は、シリコンウェーハの製造分野において有用である。
Claims (11)
- 炭化珪素表面を有する部材の清浄度評価方法であって、
前記炭化珪素表面を、フッ化水素酸、塩酸および硝酸の混酸と接触させること、
前記炭化珪素表面と接触させた混酸を加熱により濃縮すること、
前記濃縮により得られた濃縮液を希釈して得られた試料溶液を、誘導結合プラズマ質量分析計による金属成分の定量分析に付すこと、および、
前記定量分析により得られた金属成分定量結果に基づき、前記炭化珪素表面を有する部材の清浄度を評価すること、
を含み、かつ
前記炭化珪素表面を有する部材は、シリコンウェーハ製造用部材である、前記清浄度評価方法。 - 前記混酸において、フッ化水素酸の濃度は５〜１５質量％の範囲であり、塩酸の濃度は５〜１５質量％の範囲であり、かつ硝酸の濃度は５〜１５質量％の範囲である、請求項１に記載の清浄度評価方法。
- 前記試料溶液を、前記濃縮により得られた濃縮液をフッ化水素酸および過酸化水素を添加して希釈することにより調製する、請求項１または２に記載の清浄度評価方法。
- 前記シリコンウェーハ製造用部材は、サセプタである請求項１〜３のいずれか１項に記載の清浄度評価方法。
- 炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件決定方法であって、
炭化珪素表面を有する部材の前記炭化珪素表面を、候補洗浄条件下で洗浄すること、
前記洗浄後の炭化珪素表面を有する部材の清浄度を、清浄度評価方法により評価すること、および、
前記評価の結果、清浄度が許容レベル以内と判定された候補洗浄条件を、シリコンウェーハの実製造工程における炭化珪素表面を有する部材の洗浄条件として決定すること、
を含み、
前記清浄度評価方法は、
前記炭化珪素表面を、フッ化水素酸、塩酸および硝酸の混酸と接触させること、
前記炭化珪素表面と接触させた混酸を加熱により濃縮すること、
前記濃縮により得られた濃縮液を希釈して得られた試料溶液を、誘導結合プラズマ質量分析計による金属成分の定量分析に付すこと、および、
前記定量分析により得られた金属成分定量結果に基づき、前記炭化珪素表面を有する部材の清浄度を評価すること、
を含む、前記洗浄条件決定方法。 - 前記混酸において、フッ化水素酸の濃度は５〜１５質量％の範囲であり、塩酸の濃度は５〜１５質量％の範囲であり、かつ硝酸の濃度は５〜１５質量％の範囲である、請求項５に記載の洗浄条件決定方法。
- 前記試料溶液を、前記濃縮により得られた濃縮液をフッ化水素酸および過酸化水素を添加して希釈することにより調製する、請求項５または６に記載の洗浄条件決定方法。
- 前記炭化珪素表面を有する部材は、シリコンウェーハ製造用部材である請求項５〜７のいずれか１項に記載の洗浄条件決定方法。
- 前記シリコンウェーハ製造用部材は、サセプタである請求項８に記載の洗浄条件決定方法。
- シリコンウェーハの製造方法であって、
請求項５〜９のいずれか１項に記載の方法により洗浄条件を決定すること、
決定された洗浄条件下で炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材を洗浄すること、および、
前記洗浄後のシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含む、前記シリコンウェーハの製造方法。 - シリコンウェーハの製造方法であって、
炭化珪素表面を有するシリコンウェーハ製造用部材の清浄度を、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法により評価すること、
前記評価の結果、清浄度が許容レベル以内であると判定されたシリコンウェーハ製造用部材を用いる工程を含む製造工程を経て、シリコンウェーハを製造すること、
を含む、前記シリコンウェーハの製造方法。
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