JP2005112669A - Method for manufacturing single crystal and method for administrating raw material crystal, and administration system - Google Patents

Method for manufacturing single crystal and method for administrating raw material crystal, and administration system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a single crystal by which the single crystal can be manufactured rationally and efficiently at a low cost when a crystal of a part of a grown single crystal, the part that can not be used for a product, is reused as a raw material crystal for manufacturing the product or a product for inspection, and to provide a method for administrating the raw material crystal and an administration system. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the single crystal comprises pulling the single crystal from a raw material melt by a Czochralski method. In more detail, the method comprises setting at least crystal parts not used for the product of the grown single crystal as the raw material crystals for recycle, then classifying the raw material crystals for recycle on the basis of the inspection results of the crystal parts used as the product of the grown single crystal, crushing the classified raw material crystals for recycle for each classification, washing the crushed crystals, thereafter, selecting at least one kind of the raw material crystals for recycle classified so that the resistivity becomes a prescribed value, and growing the single crystal by using the selected crystal. The method for administrating the raw material crystals and the administration system are also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は単結晶の製造方法及び原料結晶の管理方法並びに管理システムに関し、さらに詳しくは、育成された単結晶のうち製品化されなかった部分の結晶を再利用する際に有効な単結晶の製造方法及び原料結晶の管理方法並びに管理システムに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a single crystal, a method for managing a raw crystal, and a management system. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a single crystal effective in reusing a crystal of a portion of a grown single crystal that has not been commercialized. The present invention relates to a method, a raw material crystal management method, and a management system.

チョクラルスキー法(以下CZ法という)或いはフローティングゾーン法(以下FZ法という)で製造した単結晶、例えばシリコン単結晶のインゴットにおいて、所定直径を満たしていないコーン部及びテール部、又は所定直径は満たしていてもユーザーの要求する品質規格を満足しない結晶部分は通常は製品化されない。これらの製品化されない結晶部分(以下、結晶端材と呼ぶことがある)の再利用について、特許文献1には、窒素ドープされたインゴットのコーン部やテール部を再利用して、COPのないパーティクルモニター用ウェーハを製造する方法が開示されている。また、特許文献2には、太陽電池の製造原料として再利用する方法が開示されている。さらに、前記結晶端材は、特性評価のための検査用の製品化しない基板の原料結晶としても再利用されている。   In a single crystal manufactured by a Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method) or a floating zone method (hereinafter referred to as FZ method), for example, an ingot of a silicon single crystal, a cone portion and a tail portion that do not satisfy a predetermined diameter, or a predetermined diameter is Crystal parts that do not satisfy the quality standards required by users even if they are satisfied are usually not commercialized. Regarding the reuse of crystal parts that are not commercialized (hereinafter sometimes referred to as crystal mill ends), Patent Document 1 discloses that the cone part and the tail part of a nitrogen-doped ingot are reused and there is no COP. A method of manufacturing a particle monitor wafer is disclosed. Patent Document 2 discloses a method of reusing as a solar cell manufacturing raw material. Furthermore, the crystal scrap is reused as a raw material crystal of a substrate which is not commercialized for inspection for property evaluation.

この場合、製品化する太陽電池の基板としては、変換効率が低下しないように抵抗率<0.1Ω・cmであることが好ましく、特性評価のための検査用としては、酸素濃度、炭素濃度、ライフタイムなどの結晶品質が評価できるように抵抗率>1Ω・cmであることが必要である。
従って、太陽電池用には抵抗率<0.1Ω・cmの結晶端材を限定して再利用し、検査用には抵抗率>1Ω・cmの結晶端材を限定して再利用する必要がある。
In this case, as a substrate of a solar cell to be commercialized, it is preferable that the resistivity is <0.1 Ω · cm so that the conversion efficiency does not decrease. For inspection for characteristic evaluation, oxygen concentration, carbon concentration, It is necessary that the resistivity is> 1 Ω · cm so that crystal quality such as lifetime can be evaluated.
Therefore, it is necessary to limit and reuse a crystal end material having a resistivity <0.1 Ω · cm for solar cells, and to reuse a crystal end material having a resistivity> 1 Ω · cm for inspection. is there.

特開2001−332594号公報JP 2001-332594 A 特開2002−104897号公報JP 2002-104897 A

しかし、従来技術では結晶端材の品質を認識し、効率よく分類する手段が開示されておらず、結晶端材の品質確認と前記結晶端材を確認した品質結果に応じて用途別に分類する作業は多くの人的労力を伴っていた。
しかも、たびたび混入が生じ、所望抵抗率等の品質を有する再利用原料を調整できないと言った問題が生じた。
However, the prior art does not disclose a means for efficiently recognizing the quality of the crystal scrap and classifying it efficiently. Was accompanied by a lot of human effort.
In addition, there is a problem that mixing often occurs, and it is impossible to adjust a recycled raw material having quality such as a desired resistivity.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、育成した単結晶のうち製品化できない部分の結晶を製品や検査品製造の原料結晶として再利用する際に、より合理的、効率的で低コストかつ品質のばらつきの少ない単結晶の製造方法及び原料結晶の管理方法並びに管理システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is more rational and efficient when reusing a crystal of a part of a grown single crystal that cannot be produced as a raw material crystal for manufacturing a product or inspection product. Another object of the present invention is to provide a single crystal manufacturing method, a raw material crystal management method, and a management system that are low in cost and have little variation in quality.

上記目的を達成するため、本発明は、チョクラルスキー法により原料融液から単結晶を引き上げる単結晶の製造方法であって、少なくとも、育成された単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を再利用原料結晶とし、該再利用原料結晶を前記育成された単結晶のうち製品化された結晶部分の検査結果に基づいて分類し、該分類された再利用原料結晶を分類毎に粉砕した後に洗浄し、所定の抵抗率となるように前記分類された再利用原料結晶の少なくとも一種を選択して原料として用い、単結晶を育成することを特徴とする単結晶の製造方法を提供する(請求項1)。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a single crystal by pulling a single crystal from a raw material melt by the Czochralski method, and at least a crystal portion that has not been commercialized among the grown single crystals. After classifying the reused raw material crystal based on the inspection result of the crystal part produced in the grown single crystal, and pulverizing the classified reused raw material crystal for each classification A method for producing a single crystal is provided, wherein the single crystal is grown by cleaning and selecting at least one of the classified reuse raw material crystals so as to have a predetermined resistivity as a raw material. Item 1).

このように、育成された単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を再利用原料結晶とする際に、該再利用原料結晶を製品化された結晶部分の検査結果に基づいて合理的に分類することにより、再利用原料結晶の品質の把握やそれに含まれるドーパント濃度の計算が容易かつ効率的にできるし、分類毎に再利用原料結晶の粉砕及び洗浄をすることにより、粉砕及び洗浄工程において、他の分類の再利用原料結晶と混入する恐れがなくなるので、所定の抵抗率となるように前記分類された再利用原料結晶の少なくとも一種を選択して原料として用いて、抵抗率等の品質のばらつきを低減した単結晶を製造することができる。
なお、再利用原料結晶となる前記育成された単結晶として、CZ法あるいはFZ法のいずれの方法で育成された結晶も利用できる。
Thus, when a crystal part that has not been commercialized among the grown single crystals is used as a recycled raw material crystal, the recycled raw material crystal is rationally classified based on the inspection result of the commercialized crystal part. By doing this, it is possible to easily and efficiently grasp the quality of the reused raw material crystal and calculate the dopant concentration contained in it, and by crushing and washing the reused raw material crystal for each classification, Since there is no risk of mixing with other classifications of reused raw material crystals, at least one of the classified reused raw material crystals is selected and used as a raw material so as to have a predetermined resistivity. A single crystal can be manufactured with reduced variations in the above.
In addition, as the grown single crystal serving as a reusable raw material crystal, a crystal grown by either the CZ method or the FZ method can be used.

この場合、前記再利用原料結晶に、ドーパントを含まない未使用の原料結晶および抵抗率調整用ドープ剤の少なくとも一方を添加して原料として用いることが好ましい(請求項2)。
このように、前記再利用原料結晶に、ドーパントを含まない未使用の原料結晶および抵抗率調整用ドープ剤の少なくとも一方を添加して原料として用いれば、製造する単結晶を所定の抵抗率とすることがより容易となるし、抵抗率のばらつきも容易に低減させることができる。また、製造の際に原料結晶の総重量を所望の値に調整することも容易となるので、より効率的に単結晶を製造することができる。
In this case, it is preferable that at least one of an unused raw material crystal not containing a dopant and a resistivity adjusting dopant is added to the reused raw material crystal as a raw material (Claim 2).
Thus, if the reused raw material crystal is used as a raw material by adding at least one of an unused raw material crystal and a dopant for adjusting resistivity, the single crystal to be produced has a predetermined resistivity. This makes it easier to reduce the variation in resistivity. Moreover, since it becomes easy to adjust the total weight of the raw material crystals to a desired value during production, a single crystal can be produced more efficiently.

また、前記再利用原料結晶として、少なくとも前記育成された結晶のうち、定型直径を満たしていないコーン部あるいはテール部、スリップ転位あるいは結晶欠陥を含む部分、および抵抗率あるいは酸素濃度が規格から外れている部分のうち少なくとも一つを用いることが好ましい(請求項3)。
このように、前記育成された結晶のうち、通常製品化されない定型直径を満たしていないコーン部あるいはテール部、スリップ転位あるいは結晶欠陥を含む部分、および抵抗率あるいは酸素濃度が規格から外れている部分を用いることができるので、結晶原料を効率的かつ合理的に再利用することができ、単結晶を製造する際に大きなコストダウン効果が得られる。
この場合も、前記と同じように、CZ法で育成された製品化されない前記結晶部分に限らず、FZ法で育成された前記結晶部分についても再利用することができる。
In addition, as the reusable raw material crystal, at least the grown crystal, the cone portion or tail portion that does not satisfy the standard diameter, the portion including slip dislocation or crystal defect, and the resistivity or oxygen concentration are out of specification. It is preferable to use at least one of the existing portions (claim 3).
As described above, among the grown crystals, a cone part or a tail part that does not satisfy a standard diameter that is not normally commercialized, a part that includes slip dislocations or crystal defects, and a part in which the resistivity or oxygen concentration is out of specification. Therefore, the crystal raw material can be reused efficiently and rationally, and a large cost reduction effect can be obtained when producing a single crystal.
In this case as well, as described above, the crystal part grown by the CZ method is not limited to the crystal part that is not commercialized, and the crystal part grown by the FZ method can be reused.

また、前記製品化された結晶部分の検査結果は、少なくとも抵抗率、導電型、酸素濃度、炭素濃度、ライフタイム、OSF(酸化誘起積層欠陥)、スリップ転位の少なくとも一つを含むものとすることが好ましい(請求項4)。
このような、製品のユーザー仕様に基づいて適宜選択され、実際に製品の合否判定に用いられるこれらの項目を検査結果に含めれば、製品化されない結晶部分が再利用原料結晶としてどのように用いることができるかの判断をする上で重要な情報となるので、これによってより合理的に再利用原料結晶を分類することができる。
例えば、炭素濃度またはライフタイム等を検査結果に含め、ある結晶部分がこれらの検査結果によってあるユーザー仕様の製品として不良品と判定されれば、その不良結晶部分は、不純物が多いので、原料結晶として再利用するには適切ではないものとして分類される。
Further, it is preferable that the inspection result of the commercialized crystal portion includes at least one of resistivity, conductivity type, oxygen concentration, carbon concentration, lifetime, OSF (oxidation induced stacking fault), and slip dislocation. (Claim 4).
If these items, which are appropriately selected based on the user specifications of the product and are actually used for the pass / fail judgment of the product, are included in the inspection results, how the crystal part that is not commercialized can be used as a reused raw material crystal. Therefore, it is important information for determining whether or not the material can be used, so that the recycled raw material crystals can be classified more rationally.
For example, if the carbon concentration or lifetime is included in the inspection result and a certain crystal part is determined as a defective product as a user-specific product based on these inspection results, the defective crystal part has a large amount of impurities. Are classified as unsuitable for reuse.

この場合、前記粉砕後の洗浄は、フッ酸と過酸化水素またはフッ酸と硝酸からなる洗浄液を用いることが好ましい(請求項5)。
このように、フッ酸と過酸化水素またはフッ酸と硝酸からなる洗浄液のいずれを用いて洗浄してもよく、これらはエッチング作用が高いので、粉砕後の結晶表面をエッチング洗浄することで、表面の不純物を確実に除去できる。
この場合、シリコンをフッ酸と過酸化水素からなる洗浄液で洗浄する場合、洗浄槽内のシリコン屑は溶解除去されないため、洗浄槽内にシリコン屑が蓄積される。よって、定期的に前記シリコン屑を除去するかまたは簡便的に前記シリコン屑を除去できる洗浄槽の構造にすることが好ましい。
一方、フッ酸と硝酸からなる洗浄液を用いた場合、洗浄槽内のシリコン屑は溶解除去される。この時NOXが発生するので、NOX除去設備を備える洗浄槽とすることが好ましい。
In this case, it is preferable to use a cleaning liquid comprising hydrofluoric acid and hydrogen peroxide or hydrofluoric acid and nitric acid for the cleaning after the pulverization.
As described above, cleaning may be performed using either a cleaning liquid composed of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide or hydrofluoric acid and nitric acid. Since these have a high etching action, the surface of the crystal after etching is cleaned by etching. The impurities can be reliably removed.
In this case, when silicon is cleaned with a cleaning liquid composed of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide, silicon scraps in the cleaning tank are not dissolved and removed, so that silicon scraps are accumulated in the cleaning tank. Therefore, it is preferable to make the structure of a cleaning tank that can periodically remove the silicon waste or can easily remove the silicon waste.
On the other hand, when a cleaning liquid composed of hydrofluoric acid and nitric acid is used, silicon waste in the cleaning tank is dissolved and removed. Since NOX is generated at this time, it is preferable to use a cleaning tank equipped with NOX removal equipment.

また、前記単結晶を少なくとも半導体材料とすることができる(請求項6)。
このように、育成された単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を再利用原料結晶とする際に、該再利用原料結晶を製品化された結晶部分の検査結果に基づいて合理的に分類し、分類毎に再利用原料結晶の粉砕及び洗浄をする単結晶の製造方法は、シリコン単結晶を始め、化合物半導体、その他の半導体材料に有効で、大きなコストダウンの効果を提供することができる。
The single crystal may be at least a semiconductor material.
Thus, when a crystal part that has not been commercialized among the grown single crystals is used as a recycled raw material crystal, the recycled raw material crystal is rationally classified based on the inspection result of the commercialized crystal part. However, the single crystal manufacturing method in which the reused raw material crystals are pulverized and washed for each classification is effective for silicon single crystals, compound semiconductors, and other semiconductor materials, and can provide a significant cost reduction effect. .

また、本発明は、チョクラルスキー法により原料融液から単結晶を引き上げる際の原料結晶の管理方法であって、少なくとも、育成された単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を再利用原料結晶とする際に、前記育成された単結晶のうち製品化された結晶部分の検査結果を記憶手段に記憶させ、且つ再利用原料結晶の重量を測定し、該重量測定結果と前記検査結果に基づいて前記再利用原料結晶を分類することを特徴とする原料結晶の管理方法を提供する(請求項7)。   Further, the present invention is a method for managing a raw crystal when pulling a single crystal from a raw material melt by the Czochralski method, and at least a crystal portion that has not been commercialized among the grown single crystals is reused as a raw material When a crystal is formed, the storage means stores the inspection result of the crystal part produced in the grown single crystal, and measures the weight of the reused raw material crystal. The weight measurement result and the inspection result are The recycle raw material crystal is classified based on the above, and a raw material crystal management method is provided (claim 7).

このように、CZ法やFZ法等で育成された単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を再利用原料結晶とする際に、該再利用原料結晶を製品化された結晶部分の検査結果を記憶手段に記憶させ、且つ再利用原料結晶の重量を測定し、該重量測定結果と前記検査結果に基づいて前記再利用原料結晶を分類すれば、再利用する原料結晶をその結晶品質に基づいて合理的に分類することができる。こうした製品化された結晶部分の検査結果を活用することで、再利用原料結晶の品質確認が容易かつ効率的になり、且つ記憶手段を活用することにより、人的労力を軽減することができる、低コストかつ効率的な管理方法となる。   As described above, when a crystal part that has not been commercialized is used as a reused raw material crystal in a single crystal grown by the CZ method, the FZ method, or the like, the inspection result of the crystal part that has been commercialized. Is stored in the storage means, and the weight of the reused raw material crystal is measured, and the reused raw material crystal is classified based on the weight measurement result and the inspection result. Can be reasonably classified. By utilizing the inspection result of such a commercialized crystal part, the quality confirmation of the reused raw material crystal becomes easy and efficient, and the labor can be reduced by utilizing the storage means. It becomes a low-cost and efficient management method.

このとき、前記再利用原料結晶として、少なくとも前記育成された結晶のうち、定型直径を満たしていないコーン部あるいはテール部、スリップ転位あるいは結晶欠陥を含む部分、および抵抗率あるいは酸素濃度が規格から外れている部分のうち少なくとも一つを用いることが好ましい(請求項8)。
このように、前記育成された結晶のうち、通常製品化されない定型直径を満たしていないコーン部あるいはテール部、スリップ転位あるいは結晶欠陥を含む部分、および抵抗率あるいは酸素濃度が規格から外れている部分を用いることができるので、結晶原料を効率的かつ合理的に再利用することができ、大きなコストダウン効果が得られる管理方法となる。
At this time, as the recycled raw material crystal, at least the grown crystal, the cone portion or tail portion that does not satisfy the standard diameter, the portion including slip dislocation or crystal defect, and the resistivity or oxygen concentration are out of specification. It is preferable to use at least one of the portions (claim 8).
As described above, among the grown crystals, a cone part or a tail part that does not satisfy a standard diameter that is not normally commercialized, a part that includes slip dislocations or crystal defects, and a part in which the resistivity or oxygen concentration is out of specification. Therefore, the crystal raw material can be efficiently and rationally reused, and the management method can achieve a large cost reduction effect.

また、前記製品化された結晶部分の検査結果は、少なくとも抵抗率、導電型、酸素濃度、炭素濃度、ライフタイム、OSF、スリップ転位の少なくとも一つを含むものとすることが好ましい(請求項9)。
このように、製品のユーザー仕様に基づいて適宜選択され、実際に製品の合否判定に用いられるこれらの項目を検査結果に含めれば、製品化されない結晶部分が再利用原料結晶としてどのように用いることができるかの判断をする上で重要な情報となるので、より合理的に再利用原料結晶を分類することができる管理方法となる。
Further, it is preferable that the inspection result of the commercialized crystal portion includes at least one of resistivity, conductivity type, oxygen concentration, carbon concentration, lifetime, OSF, and slip dislocation (claim 9).
In this way, if these items, which are appropriately selected based on the user specifications of the product and are actually used for the pass / fail judgment of the product, are included in the inspection results, how the crystal part that is not commercialized can be used as a reused raw material crystal. Therefore, the management method can classify the reused raw material crystals more rationally.

また、前記単結晶を少なくとも半導体材料とすることができる(請求項10)。
このように、育成された単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を再利用原料結晶とする際に、記憶手段に記憶させた製品化された結晶部分の検査結果と、再利用原料結晶の重量測定結果とに基づいて前記再利用原料結晶を分類する原料結晶の管理方法は、シリコン単結晶を始め、化合物半導体、その他の半導体材料に有効で、大きなコストダウンの効果を提供することができる。
The single crystal can be at least a semiconductor material.
As described above, when a crystal portion that has not been commercialized among the grown single crystals is used as a reused raw material crystal, the inspection result of the commercialized crystal portion stored in the storage means, and the reused raw material crystal The management method of the raw material crystal that classifies the reused raw material crystal based on the weight measurement result is effective for a silicon single crystal, a compound semiconductor, and other semiconductor materials, and can provide a great cost reduction effect. .

また、前記再利用原料結晶に識別手段を設け、該識別手段と前記検査結果とを付帯させることが好ましい(請求項11)。
このように、再利用原料結晶に設けられた識別手段と製品化された結晶部分の検査結果とを付帯させることにより、検査結果に基づき確実かつ効率的に原料結晶の分類を行うことができる。
Moreover, it is preferable that an identification unit is provided in the reused raw material crystal, and the identification unit and the inspection result are attached.
In this way, by attaching the identification means provided in the reused raw material crystal and the inspection result of the crystal part that has been commercialized, the raw material crystal can be classified reliably and efficiently based on the inspection result.

また、本発明は、チョクラルスキー法により引き上げられた単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を原料として再利用する際に、原料結晶を選別、回収するための管理システムであって、少なくとも、育成された単結晶のうち製品化された結晶部分の検査結果を記憶させる記憶手段と、前記育成された単結晶のうち製品化されなかった再利用原料結晶の重量を測定する重量測定手段と、前記検査結果と前記重量測定結果により再利用原料結晶を選別する機能を有する選別手段と、選別された再利用原料結晶を収納する収納手段と、前記重量測定手段から前記収納手段に前記再利用原料を移動させる搬送手段とを有することを特徴とする原料結晶の管理システムを提供する(請求項12)。   Further, the present invention is a management system for selecting and recovering a raw material crystal when reusing a crystal part that has not been commercialized as a raw material among single crystals pulled up by the Czochralski method, Storage means for storing the inspection result of the crystallized part of the grown single crystal; weight measuring means for measuring the weight of the recycled raw material crystal that has not been commercialized among the grown single crystal; A sorting unit having a function of sorting a reused raw material crystal based on the inspection result and the weight measurement result; a storing unit for storing the selected reused raw material crystal; and the reuse from the weight measuring unit to the storing unit A raw material crystal management system is provided, characterized in that the raw material crystal management system includes a conveying means for moving the raw material.

このような管理システムであれば、育成された単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を再利用原料結晶とする際に、製品化された結晶部分の検査結果を記憶手段に記憶させ、且つ再利用原料結晶の重量を測定し、該重量測定結果と前記検査結果に基づいて前記再利用原料結晶を選別し、これを搬送して収納することで合理的に分類することが可能となり、人的労力を伴うことなく、極めて効率よく製品化されなかった結晶部分を製品や検査品製造の原料結晶として再利用できるようになる。その結果、大きなコストダウン効果が得られるような管理システムとなる。   With such a management system, when a crystal part that has not been commercialized among the grown single crystals is used as a reuse raw material crystal, the inspection result of the commercialized crystal part is stored in the storage means, and It is possible to rationally classify by measuring the weight of the reused raw material crystal, selecting the reused raw material crystal based on the weight measurement result and the inspection result, and transporting and storing the crystal. Crystal parts that have not been commercialized extremely efficiently can be reused as a raw material crystal for production of products and inspection products. As a result, the management system can obtain a large cost reduction effect.

以下、本発明について詳述する。
CZ法やFZ法などで育成された単結晶の結晶端材には、製造時に添加した抵抗率調整用のドーパントが含まれているものの、ドーパント以外の不純物については偏析現象によって低く抑えられているため、単結晶製造時に原料結晶として通常用いられる多結晶シリコンと比較しても極めて高純度である。従って、前記結晶端材に含まれるドーパント濃度やその他結晶品質を正確に把握し、目的とする狙い抵抗率及び結晶品質に制御することができれば、前記結晶端材を製品用結晶もしくは検査用結晶の原料として適宜分類して効率的に再利用することが可能となり、大きなコストダウン効果が期待される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Although the single crystal crystal edge material grown by the CZ method or the FZ method contains a dopant for adjusting the resistivity added at the time of manufacture, impurities other than the dopant are kept low by the segregation phenomenon. Therefore, the purity is extremely high even when compared with polycrystalline silicon which is usually used as a raw material crystal at the time of producing a single crystal. Therefore, if the dopant concentration and other crystal quality contained in the crystal scrap can be accurately grasped and controlled to the desired resistivity and crystal quality, the crystal scrap can be used as a product crystal or a test crystal. As a raw material, it can be appropriately classified and reused efficiently, and a large cost reduction effect is expected.

しかし、結晶端材の不純物濃度が偏析現象により低く抑えられるため、通常の多結晶シリコン原料に比較して高純度であるといっても、操業上の異常あるいは何らかの理由により、ある頻度でユ−ザー仕様を満足しない、不純物濃度の高い結晶端材が発生する。   However, since the impurity concentration of the crystal scrap is kept low by the segregation phenomenon, even if it is said to be higher in purity than a normal polycrystalline silicon raw material, it may be used at a certain frequency due to operational abnormality or for some reason. Crystal scrap with high impurity concentration that does not satisfy the specifications is generated.

また、例えば、結晶端材を抵抗率が>1Ω・cmとなることが必要な検査用結晶の原料結晶として再利用する場合に、結晶端材を原料として引き上げた検査用結晶の抵抗率が<1Ω・cmとなり、それを用いて結晶品質が評価できないケースがしばしば発生していた。
これは、検査用結晶の原料結晶として再利用する結晶端材を、抵抗率が>1Ω・cmの高抵抗のものに限定したにも拘らず、太陽電池用等の基板の原料結晶として回収した抵抗率<1Ω・cmの低抵抗率の結晶端材の一部が混入したためであることを本発明者は見出した。
Also, for example, when the crystal edge material is reused as a raw material crystal for an inspection crystal that needs to have a resistivity> 1Ω · cm, the resistivity of the inspection crystal pulled up using the crystal edge material as a raw material is < In many cases, the crystal quality could not be evaluated using 1 Ω · cm.
This was recovered as a raw material crystal of a substrate for a solar cell or the like, although the crystal edge material to be reused as the raw material crystal of the inspection crystal was limited to a high resistance having a resistivity> 1Ω · cm. The present inventor has found that this is because a part of a low resistivity crystal end material having a resistivity <1 Ω · cm is mixed.

従って、結晶端材を高抵抗率の製品用または検査用結晶原料として再利用するには、通常のシリコン多結晶原料の受け入れ検査基準に従い、再利用するすべての結晶端材について、結晶品質の検査を行い、結晶端材に含まれているドーパント濃度等を正確に把握し、この結晶品質の検査結果に基づいて、用途別に結晶端材を適切に分類することが極めて重要である。
しかし、このように、すべての結晶端材の結晶品質の検査を行い、選別を間違いなく行い、正確に選別、分類された結晶端材を原料結晶として、品質不良を発生させることなく、目的とする狙い抵抗率やその他結晶品質に制御して単結晶を育成することは多くの人的労力を伴っていた。
しかも、その後粉砕されるため、さらに混入の恐れが大きくなり、それぞれ1個の塊の品質区別をすることは、極めて困難となる。
Therefore, in order to reuse the crystal scrap as a crystal material for high resistivity products or for inspection, inspect the crystal quality of all the crystal scraps to be reused in accordance with the acceptance standard for polycrystalline silicon raw materials. It is extremely important to accurately grasp the dopant concentration and the like contained in the crystal edge material, and appropriately classify the crystal edge material according to the use based on the inspection result of the crystal quality.
However, in this way, the crystal quality of all the crystal scraps is inspected, the screening is definitely performed, and the precisely sorted and classified crystal scraps are used as the raw material crystals, without causing a quality defect. Growing a single crystal by controlling the resistivity and other crystal qualities to be carried out involved a lot of human labor.
And since it grind | pulverizes after that, the possibility of mixing further increases, and it becomes very difficult to distinguish the quality of each lump.

本発明者は、上記問題を解決するため、人的労力を伴うことなく、育成された単結晶のうち製品化されない結晶部分を、次の製品や検査品製造の原料結晶として再利用し、品質不良や品質ばらつきのない単結晶を製造するための効率的かつ合理的な方法を追求し、本発明を完成させたのである。   In order to solve the above problems, the present inventor recycles a crystal part that is not commercialized from the grown single crystal as a raw material crystal for the production of the next product or inspection product without human labor. The present invention was completed by pursuing an efficient and rational method for producing a single crystal free from defects and quality variations.

本発明により、再利用するすべての結晶端材について、製品化されなかった結晶部分の結晶品質結果に基づいて、用途別に適切に、且つ記憶手段を用いて自動的に分類することができるようになり、人的労力の大幅な軽減が実現できるようになる。
また、結晶端材の選別に間違いがなくなり、細かい抵抗率区分でも分類が容易に実施できることから、結晶端材に含まれるドーパント濃度や結晶品質を正確に把握できるようになり、CZ法により単結晶を製造する際に、多結晶シリコンを原料として使用したときと全く同じ抵抗率や結晶品質に制御することが可能になる。
これにより、結晶端材の再利用原料としての利用範囲を拡大することができ、大きなコストダウン効果を得ることができる。
According to the present invention, all the crystal scraps to be reused can be appropriately classified by use and automatically using storage means based on the crystal quality result of the crystal part that has not been commercialized. Thus, a significant reduction in human labor can be realized.
In addition, there is no mistake in the selection of the crystal edge material, and classification can be easily performed even with a fine resistivity classification, so that the dopant concentration and crystal quality contained in the crystal edge material can be accurately grasped, and a single crystal can be obtained by the CZ method. Can be controlled to have exactly the same resistivity and crystal quality as when polycrystalline silicon is used as a raw material.
Thereby, the utilization range as a recycle raw material of a crystal mill end can be expanded, and the big cost reduction effect can be acquired.

以下では、本発明の実施の形態について図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Below, although embodiment of this invention is described using figures, this invention is not limited to this.

図1は、本発明に従う結晶端材選別システムの構成の一例をしめすシステム構成図である。このシステムは、結晶端材選別システムを動作させる端末コンピュータ(以下端末という)2と、選別した単結晶端材を分類して収納するための複数のコンテナからなる選別槽10と、選別槽に貼付されているバーコードラベルに印刷された選別区分番号とロットNo、及び結晶端材に貼付されている識別ラベルに印刷された検査Noを読み取るための1、2次元兼用のバーコードリーダ3と、選別槽に貼付するバーコードラベルに選別区分番号とロットNoを印刷するバーコードプリンタ4と、結晶端材の重量を測定する重量計6と、重量測定した結晶端材を所定の選別槽に搬送する為の台車9と、端末2からの指示に基づいて台車9をコントロールする為の制御装置(以下シーケンサという)7と、を有する選別ラインで構成されている。
なお、端末2及びバーコードプリンタ4はネットワークを介してホストコンピュータ1に接続されており、バーコードリーダ3、重量計6、シーケンサ7、台車9は端末2に接続されている。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a configuration of a crystal edge material sorting system according to the present invention. This system includes a terminal computer (hereinafter referred to as a terminal) 2 for operating a crystal milling material sorting system, a sorting tank 10 composed of a plurality of containers for sorting and storing sorted single crystal milling materials, and affixed to the sorting tank. A barcode reader 3 for one- and two-dimensional use for reading the sorting classification number and lot number printed on the barcode label being applied, and the inspection number printed on the identification label attached to the crystal end material, Bar code printer 4 that prints sorting classification number and lot No. on bar code label affixed to sorting tank, weigh scale 6 that measures the weight of the crystal scrap, and transports the weighted crystal scrap to a predetermined sorting tank And a control line (hereinafter referred to as a sequencer) 7 for controlling the carriage 9 based on an instruction from the terminal 2.
The terminal 2 and the barcode printer 4 are connected to the host computer 1 via a network, and the barcode reader 3, the weight scale 6, the sequencer 7, and the carriage 9 are connected to the terminal 2.

以下に、本発明の単結晶の製造方法及び原料結晶の管理方法並びに管理システムについて、図1に示すシステム構成図と図2に示す工程フロー図を用いて説明する。
まず、CZ法による引上機から結晶直径4インチ(100mm)〜12インチ(300mm)の単結晶、例えばシリコンインゴットを取り出し(F1)、シリコンインゴットのコーン部、テール部に識別ラベルを貼付する(F2)。この識別ラベルには検査Noの情報がバーコードで印刷されている。また、この識別ラベルはハンドリングの途中で剥がれないような、ある程度粘着性のあるものを使用する。
Below, the manufacturing method of the single crystal of this invention, the management method of a raw material crystal, and a management system are demonstrated using the system block diagram shown in FIG. 1, and the process flowchart shown in FIG.
First, a single crystal having a crystal diameter of 4 inches (100 mm) to 12 inches (300 mm), such as a silicon ingot, is taken out from a pulling machine by the CZ method (F1), and identification labels are attached to the cone portion and the tail portion of the silicon ingot ( F2). Information of inspection No. is printed on this identification label with a barcode. In addition, this identification label should have a certain degree of adhesion so that it does not peel off during handling.

次に、前記シリコンインゴットをワイヤーソーまたはバンドソーあるいは内周刃切断機などの切断機により、コーン部、テール部および所定の位置で切断し、さらに切断した箇所から品質検査用サンプルの採取を行う(F3)。
切断されたこれらの結晶端材は、回収コンテナで回収され(F4)、回収コンテナ内の結晶端材が所定量に達したら、結晶端材選別システムまで搬送する(F6)。
一方、品質検査用サンプルはユーザー仕様に基づき品質検査され、その検査結果を検査Noと共にホストコンピュータに登録する(記憶させる)(F5)。このときの検査は、単結晶の抵抗率、導電型、酸素濃度、炭素濃度、ライフタイム、OSF、スリップ転位などとすることが好ましい。また、品質検査の結果、ユーザー仕様を満たさなかった結晶部分についても、結晶端材として識別ラベルが貼付され、回収されることが好ましい。
Next, the silicon ingot is cut at a cone portion, a tail portion and a predetermined position by a cutting machine such as a wire saw, a band saw or an inner peripheral blade cutting machine, and a sample for quality inspection is collected from the cut portion ( F3).
These cut pieces of crystal are recovered in a recovery container (F4), and when the amount of crystal ends in the recovery container reaches a predetermined amount, it is conveyed to a crystal end material sorting system (F6).
On the other hand, the quality inspection sample is subjected to quality inspection based on the user specification, and the inspection result is registered (stored) in the host computer together with the inspection number (F5). The inspection at this time is preferably single crystal resistivity, conductivity type, oxygen concentration, carbon concentration, lifetime, OSF, slip dislocation, and the like. Further, as a result of the quality inspection, it is preferable that a crystal portion that does not satisfy the user specifications is also collected with an identification label attached as a crystal end material.

次に、回収コンテナから結晶端材を取り出し、重量計6に載せ、識別ラベルをバーコードリーダ3で読み取る(F7)。
ホストコンピュータ1には選別槽10で前記結晶端材を用途別に選別できるよう予め表1に示すようにドープ剤種類、抵抗率、炭素濃度(Cs)、ライフタイム(LT)の選別区分テーブルを設定しておいて、端末2から送信されてきた検査Noから、登録された検査結果を照会し、前記結晶端材がどの選別区分に該当するかを決定する(F8)。
このとき、前記結晶端材は重量計6により重量測定され、測定された重量データは、作業者が端末2の通信ボタンを押すことにより、識別ラベルに印刷された検査Noの情報とともにホストコンピュータ1に送信される。(F9)。
このように、識別ラベルの検査Noと検査結果を付帯させることで、検査結果に基づき確実かつ効率的に結晶端材の分類を行なうことができる。
Next, the crystal scrap is taken out from the collection container, placed on the weighing scale 6, and the identification label is read by the barcode reader 3 (F7).
As shown in Table 1, the host computer 1 is preliminarily set with a sorting classification table of dopant type, resistivity, carbon concentration (Cs), and lifetime (LT) so that the crystal scraps can be sorted by use in the sorting tank 10. Then, the registered inspection result is inquired from the inspection number transmitted from the terminal 2, and it is determined to which sorting category the crystal end material corresponds (F8).
At this time, the crystal end material is weighed by the weighing scale 6, and the measured weight data is sent to the host computer 1 together with the inspection No. information printed on the identification label when the operator presses the communication button of the terminal 2. Sent to. (F9).
Thus, by attaching the inspection No. and the inspection result of the identification label, it is possible to reliably and efficiently classify the crystal edge material based on the inspection result.

Figure 2005112669
Figure 2005112669

次に、重量測定を終了した前記単結端材を台車9に載せ、端末2のスタートボタンを押す。
このとき、台車9はホストコンピュータ1より選別槽10の行き先コンテナ番号の指示を受信しスタートする。そして、選別槽10に設置されているレール11上を移動し、指示されたコンテナ番号の前で停止する。
Next, the single end material whose weight measurement is finished is placed on the carriage 9 and the start button of the terminal 2 is pushed.
At this time, the cart 9 receives an instruction of the destination container number of the sorting tank 10 from the host computer 1 and starts. And it moves on the rail 11 installed in the sorting tank 10, and stops in front of the instructed container number.

次に、台車9には図示しないベルトコンベアーが取り付けられていて、このベルトコンベアーが移動し、指示された番号のコンテナ内に前記結晶端材が投入される(F10)。
また、ホストコンピュータ1では、重量計6により測定された前記結晶端材の重量データに基づいて、選別槽10の各コンテナ毎に累積重量を記録していて、選別槽10の各コンテナが所定重量に達するまで結晶端材が充填される(F11)。
そして、コンテナの重量が所定重量に達するとホストコンピュータ1より端末2に満了信号が送信される。
Next, a belt conveyor (not shown) is attached to the carriage 9, and this belt conveyor moves, and the crystal scrap material is put into the container of the designated number (F10).
Further, the host computer 1 records the accumulated weight for each container of the sorting tank 10 based on the weight data of the crystal mill material measured by the weight meter 6, and each container of the sorting tank 10 has a predetermined weight. The crystal edge material is filled until it reaches (F11).
Then, when the weight of the container reaches a predetermined weight, an expiration signal is transmitted from the host computer 1 to the terminal 2.

満了信号が端末2に送信された場合、作業者は所定重量に達したコンテナを選別槽10から取り外し、空のコンテナと入れ替える(F12)。このとき、空コンテナに入れる結晶端材の選別区分番号とロットNoの情報が印刷されたバーコードラベルがバーコードプリンタ4から発行される。このバーコードラベルを空コンテナに貼付し、バーコードリーダ3で読込んで、ホストコンピュータ1に送信する。
一方、結晶端材が充填されたコンテナは結晶端材を粉砕する場所まで搬送され(F13)、そこで、所定の大きさの塊に粉砕した後にフッ酸と過酸化水素水またはフッ酸と硝酸からなる洗浄液で洗浄する(F14)。
When the expiration signal is transmitted to the terminal 2, the worker removes the container that has reached a predetermined weight from the sorting tank 10 and replaces it with an empty container (F12). At this time, the barcode printer 4 issues a bar code label on which information on the sorting classification number of the crystal end material to be put into the empty container and the lot number is printed. This barcode label is attached to an empty container, read by the barcode reader 3, and transmitted to the host computer 1.
On the other hand, the container filled with the crystal mill ends is transported to a place where the crystal mill ends are crushed (F13), where after pulverizing into a lump of a predetermined size, hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution or hydrofluoric acid and nitric acid are used. (F14).

洗浄した結晶端材は区分毎に混入しないよう管理し、それぞれの用途に応じたCZ法の溶融原料の一部または全部として再利用する(F15)。
ここで、例えば表1の区分AであるB(ボロン)ドープ、抵抗率11.0〜12.0Ω・cm、炭素濃度(Cs)<0.2ppma、ライフタイム(LT)>300μsecの再利用原料結晶100kgを石英ルツボに投入する。その後、ヒーターを昇温して再利用原料結晶を溶融し、全ての原料結晶が融け終わったところで種結晶を融液表面に接触させて、これを回転しながら引上げることでP型シリコン単結晶棒が製造される(F16)。
The washed crystal scrap is managed so as not to be mixed for each section, and is reused as a part or all of the molten raw material of the CZ method corresponding to each application (F15).
Here, for example, B (boron) doping which is Category A in Table 1, resistivity 11.0 to 12.0 Ω · cm, carbon concentration (Cs) <0.2 ppma, lifetime (LT)> 300 μsec 100 kg of crystals are put into a quartz crucible. Thereafter, the heater is heated to melt the reused raw material crystal. When all the raw material crystals are melted, the seed crystal is brought into contact with the surface of the melt, and the P type silicon single crystal is pulled up while rotating. A bar is manufactured (F16).

このようにして製造するシリコン単結晶の抵抗率の調整は、下記の通り行なう。
まず、再利用原料結晶の抵抗率と重量からASTM(American Society for Testing and Materials)StandardのF723−82によりB濃度に変換でき、下記の式(1)により再利用原料結晶中のB重量を求めることができる。
B重量=B濃度×B原子量×原子質量単位×再利用部原料の重量/シリコンの密度…式(1)
The resistivity of the silicon single crystal manufactured in this way is adjusted as follows.
First, the B concentration in the reused raw material crystal can be calculated from the resistivity and weight of the recycled raw material crystal by ASTM (American Society for Testing and Materials) Standard F723-82. be able to.
B weight = B concentration × B atomic weight × atomic mass unit × weight of recycled part raw material / silicon density Equation (1)

次に、再利用原料結晶のみを溶融し、シリコン単結晶を引上げた場合に、該シリコン単結晶の肩部におけるB濃度は、下記の式(2)の通り求められる。
B濃度=B重量×Bの偏析係数/(Bの原子量×原子質量単位×再利用原料結晶の重量/シリコンの密度)…式(2)
Next, when only the reusable raw material crystal is melted and the silicon single crystal is pulled up, the B concentration in the shoulder portion of the silicon single crystal is obtained as in the following formula (2).
B concentration = B weight × B segregation coefficient / (B atomic weight × atomic mass unit × recycled raw material crystal weight / silicon density) (2)

ここで、Bの原子量は10.81、原子質量単位は1.66×10−24g、シリコンの密度は2.33g/cm、Bの偏析係数は0.8である。
従って、上記の式(1)、式(2)より、前記再利用原料のB重量は8.97×10−4g、該シリコン単結晶の肩部のB濃度は9.32×1014/cm、抵抗率14.4Ω・cmと求められる。
Here, the atomic weight of B is 10.81, the atomic mass unit is 1.66 × 10 −24 g, the density of silicon is 2.33 g / cm 3 , and the segregation coefficient of B is 0.8.
Therefore, from the above formulas (1) and (2), the B weight of the recycled material is 8.97 × 10 −4 g, and the B concentration in the shoulder portion of the silicon single crystal is 9.32 × 10 14 / cm 3 and resistivity of 14.4 Ω · cm.

ここで、例えば、該シリコン単結晶の肩部の抵抗率を11.5Ω・cmにしようとする場合、上記の式(2)より、B重量は11.21×10−4gである。そこで、2.24×10−4gのBをドープ剤として添加すれば、石英ルツボ内の溶融原料中のB重量が11.21×10−4gとなり、該シリコン単結晶の肩部の抵抗率は11.5Ω・cmとなる。 Here, for example, when the resistivity of the shoulder portion of the silicon single crystal is set to 11.5 Ω · cm, the B weight is 11.21 × 10 −4 g from the above formula (2). Therefore, if 2.24 × 10 −4 g of B is added as a dopant, the weight of B in the molten raw material in the quartz crucible becomes 11.21 × 10 −4 g, and the resistance of the shoulder portion of the silicon single crystal The rate is 11.5 Ω · cm.

以下に本発明の実施例及び比較例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例、比較例)
CZ法による引上機から結晶直径8インチ(200mm)のBドープのシリコン結晶インゴットを取り出し(F1)、このコーン部、テール部に識別ラベルを貼付した(F2)。次に、内周刃切断機により、コーン部、テール部および所定の位置で切断し、切断した箇所から品質検査用サンプルの採取を行った(F3)。
切断されたコーン部、テール部は、回収コンテナに充填し(F4)、この回収コンテナに40kg程度充填された後、結晶端材選別システムまで搬送した(F6)。一方、品質検査用サンプルを抵抗率、炭素濃度、ライフタイムについて品質検査し、その検査結果を検査Noと共にホストコンピュータに登録した(F5)。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Examples and comparative examples)
A B-doped silicon crystal ingot having a crystal diameter of 8 inches (200 mm) was taken out from a puller by the CZ method (F1), and identification labels were attached to the cone and tail portions (F2). Next, it cut | disconnected in the cone part, the tail part, and the predetermined position with the inner peripheral blade cutting machine, and the sample for quality inspection was extract | collected from the cut | disconnected location (F3).
The cut cone part and tail part were filled in a collection container (F4), and after the collection container was filled with about 40 kg, it was transported to the crystal edge material sorting system (F6). On the other hand, the quality inspection sample was inspected for resistivity, carbon concentration, and lifetime, and the inspection result was registered in the host computer together with the inspection number (F5).

次に、回収コンテナからコーン部、テール部を取り出し、重量計6に載せ、識別ラベルをバーコードリーダ3で読み取った(F7)後、選別区分を決定し(F8)、重量測定後に端末2の通信ボタンを押し、重量データをホストコンピュータ1に送信した(F9)。   Next, the cone part and the tail part are taken out from the collection container, placed on the weighing scale 6, and the identification label is read with the barcode reader 3 (F7), the sorting classification is determined (F8), and the weight of the terminal 2 is measured after the weight measurement. The communication button was pressed and the weight data was transmitted to the host computer 1 (F9).

次に、重量測定を終了したコーン部、テール部を台車9に載せ、端末2のスタートボタンを押すと、コーン部、テール部が台車9により移動し、表1に示す選別槽10の区分の中から、測定した結晶品質結果に合致したコンテナ内に投入された(F10)。
そして、選別槽10の各コンテナには、これらの結晶端材を200kgまで充填したところで(F11)、コンテナを粉砕する場所まで搬送し(F13)、そこで、所定の大きさの塊に粉砕した後、20kgづつ洗浄バスケットに充填して、フッ酸と過酸化水素水の洗浄液で洗浄した(F14)。
Next, when the cone part and tail part for which weight measurement has been completed are placed on the carriage 9 and the start button of the terminal 2 is pressed, the cone part and tail part are moved by the carriage 9, and the sorting tank 10 shown in Table 1 is classified. From inside, it was put into a container that matched the measured crystal quality result (F10).
Each container of the sorting tank 10 is filled with up to 200 kg of these crystal mill ends (F11), and is transported to a place where the container is crushed (F13), where it is crushed into a lump of a predetermined size. , 20 kg each was filled into a washing basket and washed with a cleaning solution of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide (F14).

次に、シリコン結晶インゴットを引上げるために、口径24インチ(600mm)の石英ルツボ内に表1の区分Aの再利用原料を160kg充填した後、シリコン結晶棒の肩部の抵抗率が11.5Ω・cmになるように、追加するBのドープ剤重量を計算し、石英ルツボ内に投入した。
そして、再利用原料を加熱溶融した後、MCZ法により、結晶直径8インチ(200mm)、結晶方位<100>のシリコン単結晶インゴットを引上げ、そのうち10本の肩部の抵抗率を測定した。また、比較例として、未使用の多結晶シリコンのみを原料として、実施例と同一の製造条件で、同一結晶直径、結晶方位のシリコン単結晶インゴットを引き上げ、そのうち10本の抵抗率を測定した。
Next, in order to pull up the silicon crystal ingot, 160 kg of a reuse raw material of the section A in Table 1 was filled in a quartz crucible having a diameter of 24 inches (600 mm), and then the resistivity of the shoulder portion of the silicon crystal rod was 11. The added dopant weight of B was calculated so as to be 5 Ω · cm, and it was put into a quartz crucible.
Then, after reusing the recycled material, a silicon single crystal ingot having a crystal diameter of 8 inches (200 mm) and a crystal orientation <100> was pulled by MCZ method, and the resistivity of 10 shoulder portions was measured. In addition, as a comparative example, using only unused polycrystalline silicon as a raw material, a silicon single crystal ingot having the same crystal diameter and crystal orientation was pulled up under the same manufacturing conditions as in the examples, and the resistivity of 10 of them was measured.

また、炭素濃度、ライフタイムについては、上記の単結晶インゴットのうち抵抗率を測定したもの以外のシリコン結晶インゴットについても、それらインゴットの結晶尾部における炭素濃度、ライフタイムを測定し比較した。その結果を表2に示す。   Further, regarding the carbon concentration and lifetime, the silicon concentration and lifetime of silicon ingots other than those measured for resistivity among the above-described single crystal ingots were measured and compared in the crystal tails of the ingots. The results are shown in Table 2.

Figure 2005112669
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表2から分かるように、実施例のように再利用原料を使用して引上げたシリコン単結晶インゴットの結晶品質の検査結果は、肩部の狙い抵抗率11.5Ω・cmに対し、狙い通りの結果となっており、炭素濃度、ライフタイムについても、未使用の多結晶シリコンのみを原料として使用して引上げた比較例のシリコン単結晶インゴットの値と同程度の結晶品質になっていることが確認された。   As can be seen from Table 2, the results of the inspection of the crystal quality of the silicon single crystal ingot pulled up by using the recycled raw material as in the example are as intended for the target resistivity of 11.5 Ω · cm at the shoulder. As a result, the carbon concentration and lifetime are about the same crystal quality as the value of the silicon single crystal ingot of the comparative example raised using only unused polycrystalline silicon as a raw material. confirmed.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的事項と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明に包含される。
例えば、上記説明においては、シリコンに主にBを添加した結晶端材を原料結晶として再利用する場合につき説明したが、Ga、P、Sb、As等をドープした場合にも適応できるものである。
また、製造する単結晶は、シリコン単結晶に限らず、GaAs、GaP、InP、CdTe等の化合物半導体であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has the same configuration as the technical matters described in the claims of the present invention, and the same effects can be obtained regardless of the present invention. Included in the invention.
For example, in the above description, a case where a crystal end material in which B is mainly added to silicon is reused as a raw material crystal is applicable, but can also be applied to a case where Ga, P, Sb, As, or the like is doped. .
Further, the single crystal to be manufactured is not limited to a silicon single crystal, but may be a compound semiconductor such as GaAs, GaP, InP, CdTe.

本発明に従う結晶端材選別システムの一例を示すシステム構成図である。It is a system configuration figure showing an example of a crystal end material sorting system according to the present invention. 本発明の工程フローの一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the process flow of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…ホストコンピュータ、 2…端末、
3…バーコードリーダ、 4…バーコードプリンタ、
6…重量計、 7…シーケンサ、
9…台車、 10…選別槽、
11…レール。
1 ... Host computer, 2 ... Terminal,
3 ... Barcode reader, 4 ... Barcode printer,
6 ... Weigh scale, 7 ... Sequencer,
9 ... dolly, 10 ... sorting tank,
11 ... Rail.

Claims (12)

チョクラルスキー法により原料融液から単結晶を引き上げる単結晶の製造方法であって、少なくとも、育成された単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を再利用原料結晶とし、該再利用原料結晶を前記育成された単結晶のうち製品化された結晶部分の検査結果に基づいて分類し、該分類された再利用原料結晶を分類毎に粉砕した後に洗浄し、所定の抵抗率となるように前記分類された再利用原料結晶の少なくとも一種を選択して原料として用い、単結晶を育成することを特徴とする単結晶の製造方法。   A method for producing a single crystal by pulling up a single crystal from a raw material melt by the Czochralski method, wherein at least a crystal portion that has not been commercialized is grown as a reused raw material crystal, and the reused raw material crystal Of the grown single crystal based on the inspection result of the crystal part that has been commercialized, and after washing the classified reuse raw material crystal for each classification, so as to have a predetermined resistivity A method for producing a single crystal, wherein at least one of the classified reuse raw material crystals is selected and used as a raw material to grow the single crystal. 前記再利用原料結晶に、ドーパントを含まない未使用の原料結晶および抵抗率調整用ドープ剤の少なくとも一方を添加して原料として用いることを特徴とする請求項1に記載された単結晶の製造方法。   2. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein at least one of an unused raw material crystal containing no dopant and a resistivity adjusting dopant is added to the reused raw material crystal as a raw material. . 前記再利用原料結晶として、少なくとも前記育成された結晶のうち、定型直径を満たしていないコーン部あるいはテール部、スリップ転位あるいは結晶欠陥を含む部分、および抵抗率あるいは酸素濃度が規格から外れている部分のうち少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された単結晶の製造方法。   As the reusable raw material crystal, at least the grown crystal, the cone part or tail part that does not satisfy the fixed diameter, the part including slip dislocation or crystal defect, and the part where the resistivity or oxygen concentration is out of specification The method for producing a single crystal according to claim 1 or 2, wherein at least one of them is used. 前記製品化された結晶部分の検査結果は、少なくとも抵抗率、導電型、酸素濃度、炭素濃度、ライフタイム、OSF(酸化誘起積層欠陥)、スリップ転位の少なくとも一つを含むものとすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載された単結晶の製造方法。   The inspection result of the commercialized crystal part includes at least one of resistivity, conductivity type, oxygen concentration, carbon concentration, lifetime, OSF (oxidation induced stacking fault), and slip dislocation. The method for producing a single crystal according to any one of claims 1 to 3. 前記粉砕後の洗浄は、フッ酸と過酸化水素またはフッ酸と硝酸からなる洗浄液を用いることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載された単結晶の製造方法。   5. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein cleaning after the pulverization uses a cleaning liquid composed of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide or hydrofluoric acid and nitric acid. 前記単結晶を少なくとも半導体材料とすることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載された単結晶の製造方法。   6. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein the single crystal is at least a semiconductor material. チョクラルスキー法により原料融液から単結晶を引き上げる際の原料結晶の管理方法であって、少なくとも、育成された単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を再利用原料結晶とする際に、前記育成された単結晶のうち製品化された結晶部分の検査結果を記憶手段に記憶させ、且つ再利用原料結晶の重量を測定し、該重量測定結果と前記検査結果に基づいて前記再利用原料結晶を分類することを特徴とする原料結晶の管理方法。   It is a management method of the raw material crystal when pulling up the single crystal from the raw material melt by the Czochralski method, and at least when the crystal part that has not been commercialized among the grown single crystal is used as a reuse raw material crystal, An inspection result of a crystal part that has been commercialized out of the grown single crystal is stored in a storage means, and the weight of the reused raw material crystal is measured, and the reused raw material is based on the weight measurement result and the inspection result. A method for managing raw crystal, characterized by classifying crystals. 前記再利用原料結晶として、少なくとも前記育成された結晶のうち、定型直径を満たしていないコーン部あるいはテール部、スリップ転位あるいは結晶欠陥を含む部分、および抵抗率あるいは酸素濃度が規格から外れている部分のうち少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項7に記載された原料結晶の管理方法。   As the reusable raw material crystal, at least the grown crystal, the cone part or tail part that does not satisfy the fixed diameter, the part including slip dislocation or crystal defect, and the part where the resistivity or oxygen concentration is out of specification The method for managing raw material crystals according to claim 7, wherein at least one of them is used. 前記製品化された結晶部分の検査結果は、少なくとも抵抗率、導電型、酸素濃度、炭素濃度、ライフタイム、OSF、スリップ転位の少なくとも一つを含むものとすることを特徴とする請求項7または請求項8に記載された原料結晶の管理方法。   8. The inspection result of the commercialized crystal part includes at least one of resistivity, conductivity type, oxygen concentration, carbon concentration, lifetime, OSF, and slip dislocation. The management method of the raw material crystal | crystallization described in 8. 前記単結晶を少なくとも半導体材料とすることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれか1項に記載された原料結晶の管理方法。   The raw crystal management method according to any one of claims 7 to 9, wherein the single crystal is at least a semiconductor material. 前記再利用原料結晶に識別手段を設け、該識別手段と前記検査結果とを付帯させることを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれか1項に記載された原料結晶の管理方法。   11. The raw material crystal management method according to claim 7, wherein an identification unit is provided in the reused raw material crystal, and the identification unit and the inspection result are attached. チョクラルスキー法により引き上げられた単結晶のうち製品化されなかった結晶部分を原料として再利用する際に、原料結晶を選別、回収するための管理システムであって、少なくとも、育成された単結晶のうち製品化された結晶部分の検査結果を記憶させる記憶手段と、前記育成された単結晶のうち製品化されなかった再利用原料結晶の重量を測定する重量測定手段と、前記検査結果と前記重量測定結果により再利用原料結晶を選別する機能を有する選別手段と、選別された再利用原料結晶を収納する収納手段と、前記重量測定手段から前記収納手段に前記再利用原料を移動させる搬送手段とを有することを特徴とする原料結晶の管理システム。   A management system for selecting and recovering a raw material crystal when reusing a crystal part that has not been commercialized as a raw material among single crystals pulled up by the Czochralski method, and at least the grown single crystal Storage means for storing the inspection result of the crystallized crystal part, weight measuring means for measuring the weight of the recycled raw material crystal that has not been commercialized among the grown single crystals, the inspection result, and the above Sorting means having a function of sorting the reused raw material crystals based on the weight measurement result, storage means for storing the selected reused raw material crystals, and conveying means for moving the reused raw material from the weight measurement means to the storage means And a raw material crystal management system.
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