JP2011098406A - Manufacturing method of wafer and manufacturing device of wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェーハの製造方法及び製造装置、特に、FZ法によって製造された、コーン部及び直胴部を有する単結晶インゴットから、前記コーン部を単結晶インゴットの中心軸線に対し直交する方向に切り出し、新たなウェーハ用インゴットとして用いる製造方法及び製造装置に関するものである。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a wafer, in particular, from a single crystal ingot having a cone portion and a straight body portion manufactured by an FZ method, in which the cone portion is perpendicular to the central axis of the single crystal ingot. The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus used as a new wafer ingot for cutting out.
現在、シリコン等の単結晶成長方法としては、主に、CZ法(チョクラルスキー法)及びFZ法(フローティングゾーン法)が挙げられる。そして、前記FZ法とは、シリコン等の結晶原料を部分的に加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯から単結晶を成長させるという方法であり、石英ルツボを使用しないことから、酸素や重金属などの不純物汚染が少ないことや、高抵抗率の単結晶が成長できるなどの利点がある。 Currently, single crystal growth methods such as silicon mainly include CZ method (Czochralski method) and FZ method (floating zone method). The FZ method is a method in which a crystal raw material such as silicon is partially heated and melted to form a melting zone, and a single crystal is grown from the melting zone, and a quartz crucible is not used. There are advantages such as low contamination of impurities such as heavy metals, and growth of high resistivity single crystals.
上述のFZ法によって得られた単結晶インゴットは、コーン部、直胴部及びテール部を有するが、一定の直径を有することができる点及び大口径のウェーハを得ることができる点から、前記インゴットのうちの直胴部が製品として用いられる。そのため、前記コーン部及びテール部については、通常、切断除去される。 The single crystal ingot obtained by the above-described FZ method has a cone part, a straight body part, and a tail part. However, the ingot can have a constant diameter and a large-diameter wafer. The straight body part is used as a product. Therefore, the cone part and the tail part are usually cut and removed.
その後、前記直胴部は、円筒状に研削された後、スライスや研削・研磨等の加工を施すことにより、ウェーハが得られる。円筒研削の方法としては、例えば特許文献1に開示されているように、研削可能な最大直径値を示す上限設定値と、円筒研削の目標とする最終直径値を示す下限設定値と、上限設定値と下限設定値の間に設定され部分研削の研削条件を決める直径値を示す1又は複数の中間設定値とを設定し、これらの設定値に基づいて直胴部を有するインゴットに対して部分研削及び直胴部研削を組み合わせて円筒研削を行う方法が挙げられる。 Thereafter, the straight body portion is ground into a cylindrical shape, and then subjected to processing such as slicing, grinding / polishing, etc., to obtain a wafer. As a method of cylindrical grinding, for example, as disclosed in Patent Document 1, an upper limit setting value indicating a maximum diameter value that can be ground, a lower limit setting value indicating a final diameter value targeted for cylindrical grinding, and an upper limit setting. One or a plurality of intermediate setting values that are set between the value and the lower limit setting value and indicate the diameter value that determines the grinding conditions for partial grinding are set, and a portion for the ingot having the straight body portion is set based on these setting values. There is a method of performing cylindrical grinding by combining grinding and straight body grinding.
しかしながら、本発明者は、前記単結晶インゴットの直胴部だけでなく、従来切断除去していた前記コーン部についても有効に利用することができれば、資源の活用や、高品質のウェーハを得ることができる点で有効であると考えた。 However, if the present inventor can effectively use not only the straight body portion of the single crystal ingot but also the cone portion that has been cut and removed in the past, it can utilize resources and obtain a high-quality wafer. I thought it was effective in that
本発明の目的は、FZ法によって製造された単結晶インゴットのコーン部を、新たなウェーハ用インゴットとして用いることを可能とし、さらに、高品質なウェーハを得ることができるウェーハの製造方法及び製造装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make it possible to use a cone portion of a single crystal ingot manufactured by the FZ method as a new wafer ingot, and further to provide a wafer manufacturing method and apparatus capable of obtaining a high-quality wafer. Is to provide.
本発明者は、上記の課題を解決するため検討を重ねた結果、FZ法によって製造された、コーン部及び直胴部を有する単結晶インゴットから、前記コーン部を単結晶インゴットの中心軸線に対し直交する方向に切り出し、前記コーン部を、直胴部から得られるウェーハの直径よりも小さい直径をもつ小径化ウェーハを得るための小径化ウェーハ用インゴットとすることで、前記コーン部を新たなウェーハ用インゴットとして利用することができることを見出した。
さらに、前記コーン部から得られる小径化ウェーハ用インゴットから得られたウェーハは、そのウェーハ面内の抵抗率分布において、面内均一性の劣る外周部分を研削するため、通常の直胴部を加工して得られるウェーハと比べても、遜色のない高い品質を有するウェーハであることも見出した。
As a result of repeated studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor, from a single crystal ingot having a cone portion and a straight body portion, manufactured by the FZ method, the cone portion with respect to the central axis of the single crystal ingot. Cutting out in a direction perpendicular to each other, the cone portion is used as a small-diameter wafer ingot for obtaining a small-diameter wafer having a diameter smaller than the diameter of the wafer obtained from the straight body portion. It was found that it can be used as an ingot.
Furthermore, the wafer obtained from the ingot for a reduced-diameter wafer obtained from the cone part is processed into a normal straight body part in order to grind the outer peripheral part having poor in-plane uniformity in the resistivity distribution within the wafer surface. It was also found that the wafer has a high quality that is inferior to the wafer obtained in this way.
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
(1)FZ法によって製造された、コーン部及び直胴部を有する単結晶インゴットから、前記コーン部を単結晶インゴットの中心軸線に対し直交する方向に切り出し、前記コーン部を、直胴部から得られるウェーハの直径よりも小さい直径をもつ小径化ウェーハを得るための小径化ウェーハ用インゴットとすることを特徴とするウェーハの製造方法。
In order to achieve the above object, the gist of the present invention is as follows.
(1) From the single crystal ingot having a cone part and a straight body part manufactured by the FZ method, the cone part is cut in a direction orthogonal to the central axis of the single crystal ingot, and the cone part is separated from the straight body part. A method for producing a wafer, characterized in that it is an ingot for a reduced diameter wafer for obtaining a reduced diameter wafer having a diameter smaller than the diameter of the obtained wafer.
(2)前記小径化ウェーハ用インゴットに対して、所定の直径になるように円筒状に研削する工程をさらに具える上記(1)に記載のウェーハの製造方法。 (2) The method for manufacturing a wafer according to (1), further comprising a step of grinding the ingot for a reduced diameter wafer into a cylindrical shape so as to have a predetermined diameter.
(3)前記小径化ウェーハ用インゴットの円筒研削は、該インゴットの中心軸線が水平になるように、両端を固定保持した状態で行われる上記(2)に記載のウェーハの製造方法。 (3) The method for manufacturing a wafer according to (2), wherein the cylindrical grinding of the ingot for a reduced-diameter wafer is performed in a state where both ends are fixed and held so that a central axis of the ingot is horizontal.
(4)前記研削工程に先立ち、前記小径化ウェーハ用インゴットを、該インゴットの中心軸線が水平になるように保持した状態で搬送する搬送工程を有する上記(2)又は(3)に記載のウェーハの製造方法。 (4) Prior to the grinding step, the wafer according to (2) or (3), further including a transfer step of transferring the small-diameter wafer ingot in a state where the central axis of the ingot is held horizontal. Manufacturing method.
(5)前記搬送工程での、前記インゴットの保持は、前記コーン部の形状に応じた水平保持具によって行われる上記(4)に記載のウェーハの製造方法。 (5) The method for manufacturing a wafer according to (4), wherein the holding of the ingot in the transfer step is performed by a horizontal holding tool corresponding to a shape of the cone portion.
(6)前記水平保持具は、少なくとも前記コーン部と接触する部分が、ゴム製、樹脂製又は布製である上記(5)のいずれか1項記載のウェーハの製造方法。 (6) The method for manufacturing a wafer according to any one of (5), wherein at least a portion of the horizontal holder that contacts the cone portion is made of rubber, resin, or cloth.
(7)FZ法によって製造された、コーン部及び直胴部を有する単結晶インゴットから前記コーン部を、小径化ウェーハ用インゴットとして切り離す切断手段と、切り離した前記小径化ウェーハ用インゴットを搬送する搬送手段と、搬送された前記小径化ウェーハ用インゴットを固定保持した後、所定の直径となるように円筒状に研削を行う外周研削機を具え、前記搬送手段は、前記コーン部の中心軸を水平に保持するための前記小径化ウェーハ用インゴットの形状に応じた水平保持具を有することを特徴とするウェーハの製造装置。 (7) Cutting means for separating the cone portion as a small diameter wafer ingot from a single crystal ingot having a cone portion and a straight body portion manufactured by the FZ method, and conveyance for conveying the separated small diameter wafer ingot. And a peripheral grinder that grinds cylindrically so as to have a predetermined diameter after the transported ingot for a reduced diameter wafer is fixed and held, and the transport means is configured to level the central axis of the cone portion. An apparatus for manufacturing a wafer, comprising: a horizontal holder corresponding to the shape of the ingot for a reduced-diameter wafer to be held on the wafer.
(8)前記水平保持具は、少なくとも前記コーン部と接触する部分が、ゴム製、樹脂製又は布製である上記(7)に記載のウェーハの製造装置。 (8) The wafer manufacturing apparatus according to (7), wherein the horizontal holder has at least a portion in contact with the cone portion made of rubber, resin, or cloth.
この発明によれば、FZ法によって製造された単結晶インゴットのコーン部を、新たなウェーハ用インゴットとして用いることを可能とし、さらに、高品質なウェーハを得ることができるウェーハの製造方法及び製造装置の提供が可能となった。 According to the present invention, it is possible to use the cone portion of a single crystal ingot manufactured by the FZ method as a new wafer ingot, and further, a wafer manufacturing method and apparatus capable of obtaining a high-quality wafer. Is now available.
本発明によるウェーハの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
本発明のウェーハの製造方法は、図1に示すように、FZ法によって製造された、コーン部11及び直胴部12を有する単結晶インゴット10から(図1(a))、前記コーン部11を単結晶インゴット12の中心軸線Xに対し直交する方向に切り出し、前記コーン部11を、直胴部12から得られるウェーハの直径Wよりも小さい直径W1をもつ小径化ウェーハ30を得るための小径化ウェーハ用インゴット14とする(図1(b))ことを特徴とするウェーハの製造方法である。
A method for producing a wafer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the wafer manufacturing method of the present invention is based on a
上記構成を採用することで、コーン部11を新たなウェーハ用インゴット14として利用することができる。
また、前記コーン部11から得られる小径化ウェーハ用インゴット14から得られたウェーハ30は、その外周部分を研削することでウェーハの面内不純物濃度を均一にすることができるため、従来の直胴部12を加工して得られるウェーハと比べても、遜色がなく、ウェーハ面内の抵抗率の分布が均一であり、高い品質を有するウェーハを得ることができる。さらに、必要に応じて中性子の照射を行うことでより均一なウェーハ面内の抵抗率分布を得ることができる。
By adopting the above configuration, the
Further, since the
ここで、前記単結晶インゴット10とは、図2に示すように、FZ法によって製造され、コーン部11、直胴部12及びテール部13を有する単結晶インゴット10のことをいう。また、FZ法とは、シリコン結晶原料を加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶を成長させる方法のことをいう。前記単結晶の種類については、特に限定はせず、シリコン以外の単結晶インゴット10を製造することもできる。なお、図1(a)及び図2に示す単結晶インゴット10は、FZ法によって製造された単結晶の両端部を切断した後、直胴部12の外周研削を行って得られるインゴットのことをいう。
Here, the
また、前記単結晶インゴット10から、前記コーン部11を切り出す方法については、特に限定はせず、従来用いられている方法を用いればよい。例えば、バンドソーを用いて、前記コーン部11を切り出すことができる。
The method for cutting out the
本発明によるウェーハの製造方法は、前記小径化ウェーハ30を得るため、前記小径化ウェーハ用インゴット14に対して、所定の直径W1になるように円筒状に研削する工程(図1(c))をさらに具えることが好ましい。前記小径化ウェーハ用インゴット14を円筒研削して得られたインゴット20を、スライスし、研削・研磨等の加工を施すことによって、所望の小径化ウェーハ30を得ることができるからである(図1(d))。
In the wafer manufacturing method according to the present invention, in order to obtain the diameter-reduced
さらに、前記小径化ウェーハ用インゴット14の円筒研削(図1(c))は、該インゴット14の中心軸線Xが水平になるように、両端を固定保持した状態で行われることがより好ましい。前記小径化ウェーハ用インゴット14を確実に円筒状に研削するためであり、前記中心軸線Xが水平でなければ、前記小径化ウェーハ用インゴット14を確実に円筒状に研削できなかったり、前記円筒状のインゴット20を加工して得られるの直径W1が所望の直径よりも小さくなる恐れがあるからである。また、研削ができた場合であっても、製品の面方位の規格に対して規格外れとなる恐れもある。
Further, it is more preferable that the cylindrical grinding (FIG. 1C) of the
ここで、上記の円筒研削は、図3(b)に示すように、研削手段51及び一対の固定保持手段52を有する外周研削機50を用いて行うことができる。このような外周研削機50を用いれば、図3(a)に示すように、前記固定保持手段52によって、前記小径化ウェーハ用インゴット14の中心軸線Xが水平になるように、その両端14a、14bを固定保持し、研削手段51によって、前記インゴット14を円筒状に研削することができる。
また、仮に前記両端14a、14bを、前記小径化ウェーハ用インゴット14の中心軸線Xが水平になるように固定できなかった場合(予め定めた水平の規格を外れた場合)であっても、研削前にダイヤルゲージ等でブレの量を測定し、微調整することによって、水平となるように調整することも可能である。
Here, the cylindrical grinding can be performed by using an outer peripheral grinding
Further, even if the both ends 14a and 14b cannot be fixed so that the central axis X of the small-
なお、前記円筒研削工程及びその後の加工処理を経て得られた小径化ウェーハ30の直径W1は、その用途に応じて、種々のサイズを選択することができる。また、直径W1の調整は、例えば、前記円筒研削工程(図1(c))での研削量等を変えること等によって行うことができる。
また、前記小径化ウェーハ30は、直径W1が異なる複数のウェーハ30を得ることも可能である。例えば、直胴部に近い位置では、直径W1が比較的大きな小径化ウェーハ30を作製し、先端に近い位置では、直径W1が比較的小さい小径化ウェーハ30を作製することができる。
In addition, various sizes can be selected for the diameter W1 of the reduced
In addition, it is possible to obtain a plurality of
また、本発明によるウェーハの製造方法は、前記研削工程(図1(c))に先立ち、前記小径化ウェーハ用インゴット14を、該インゴット14の中心軸線Xが水平になるように保持した状態で搬送する搬送工程(図示せず)を有することが好ましい。
前記研削機50による円筒研削(図4(a))は、図3(a)に示すように、中心軸線Xが水平になるように小径化ウェーハ用インゴット14を保持した状態で行うことが好ましいが、前記小径化ウェーハ用インゴット14(コーン部11)は非常に質量が大きく、従来の搬送方法によって、前記研削機50まで前記インゴット14を搬送した後、中心軸線Xが水平になるように調整することは非常に困難であり、円筒研削を確実に行うことができなかった。そのため、本発明では、前記インゴット14の中心軸線Xが水平になるように保持した状態で搬送し、そのまま、前記外周研削機50の固定保持手段52により固定保持することができるため、確実に円筒研削を行うことができる。
Further, in the wafer manufacturing method according to the present invention, prior to the grinding step (FIG. 1 (c)), the diameter-decreasing
Cylindrical grinding by the grinder 50 (FIG. 4 (a)), as shown in FIG. 3 (a), is preferably carried out in a state where the center axis X holds the diameter of
ここで、上記の小径化ウェーハ用インゴット14の搬送は、図4(b)に示すような、搬送手段40を用いて行うことができる。このような搬送手段40を用いれば、図4(a)に示すように、中心軸線Xが水平になるように小径化ウェーハ用インゴット14を保持した状態で、搬送を行える。なお、図4(a)及び(b)では、前記搬送手段40は、その形状が、前記インゴット14を保持しやすいようにV字型の溝を有しているが、形状は特に限定されることはなく、U字状の溝を有してもよいし、溝以外の方法(例えば、固定用のピン等を用いる方法)で前記インゴット14を保持できれば、それでも構わない。
Here, the conveyance of the small-
さらに、前記搬送工程での、前記インゴット14の保持は、図4(a)に示すように、前記コーン部11の形状に応じた水平保持具41によって行われることがより好ましい。比較的簡便な構成で、中心軸線Xが水平になるように小径化ウェーハ用インゴット14を保持できるからである。
Furthermore, it is more preferable that the holding of the
さらにまた、前記水平保持具41は、少なくとも前記コーン部と接触する部分41aが、ゴム製、樹脂製又は布製であることが好ましい。接触部分41aが、これら以外の材料からなる場合、前記インゴット14と前記水平保持具41とが接触する際、前記インゴット14の接触箇所に欠けやクラック等が発生する恐れがあるからである。
Furthermore, in the
次に、本発明によるウェーハの製造装置について説明する。
本発明によるウェーハの製造装置は、FZ法によって製造された、コーン部11及び直胴部12を有する単結晶インゴット10から前記コーン部11を、小径化ウェーハ用インゴット14として切り離す切断手段(図示せず)と、切り離した前記小径化ウェーハ用インゴット14を搬送する搬送手段40(図4(b))と、搬送された前記小径化ウェーハ用インゴット14を固定保持した後、所定の直径W1となるように円筒状に研削する外周研削機50を具え、前記搬送手段40は、前記前記小径化ウェーハ用インゴット14の中心軸Xを水平に保持するための前記コーン部11の形状に応じた水平保持具41を有する。
Next, a wafer manufacturing apparatus according to the present invention will be described.
The wafer manufacturing apparatus according to the present invention includes a cutting means (not shown) for cutting the
上記構成を採用することで、コーン部11を新たなウェーハ用インゴット14として利用することができる。
また、前記コーン部11から得られる小径化ウェーハ用インゴット14から得られたウェーハ30は、その外周部分を研削することでウェーハの面内不純物濃度を均一にすることができるため、従来の直胴部12を加工して得られるウェーハと比べても、遜色がなく、ウェーハ面内の抵抗率の分布が均一であり、高い品質を有するウェーハを得ることができる。さらに、必要に応じて中性子の照射を行うことでより均一なウェーハ面内の抵抗率の分布を得ることができる。
By adopting the above configuration, the
Further, since the
なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。 The above description is merely an example of the embodiment of the present invention, and various modifications can be made within the scope of the claims.
(実施例)
実施例1として、図1に示すように、FZ法によって製造された、コーン部11、直胴部12及びテール部13を有するシリコン単結晶インゴット10から(図1(a))、前記コーン部11を単結晶インゴット12の中心軸線Xに対し直交する方向に切り出し、前記コーン部11を、直胴部12から得られるウェーハの直径Wよりも小さい直径W1をもつ小径化ウェーハ30を得るための小径化ウェーハ用インゴット14として(図1(b))、図4(a)に示すように、水平保持具41(前記インゴット14と接する面41aは樹脂からなる)を有する搬送手段40を用いて、中心軸線Xが水平に位置する状態で外周研削機50まで搬送し、図3(a)に示すように、固定保持手段52によって前記インゴット14の中心軸線Xが水平になるように、前記インゴット14の両端14a、bを固定保持した状態で円筒研削を行った(図1(c))。
その後、円筒研削したインゴット20を、スライスし、各種研削・研磨を施すことで、直径が76mmである小径化シリコンウェーハ30をサンプルとして得た(図1(d))。
(Example)
As Example 1, as shown in FIG. 1, from a silicon
Thereafter, the
(比較例)
比較例として、従来の方法により、前記シリコン単結晶インゴット(125mm用)10の直胴部12を円筒研削し、その後、円筒研削した直胴部をスライスして、各種研削・研磨を施すことで、直径が76mmのシリコンウェーハをサンプルとして得た。
(Comparative example)
As a comparative example, the
(評価方法)
(1)評価項目1として、実施例及び比較例のそれぞれで得られたシリコンウェーハについて、ウェーハ面内での任意の箇所の抵抗率を測定し、そのバラツキを算出することよって、シリコンウェーハの品質についての評価を行った。なお、前記抵抗率のバラツキについては、
Δρ(%)=((ρmax−ρmin)×100)/ρmin
ρmax:ウェーハ面内の最大抵抗率
ρmin:ウェーハ面内の最小抵抗率
によって算出した。ここで、指標となるΔρは、その値が小さいほど抵抗率のバラツキが小さく高品質を示す。
(2)評価項目2として、実施例及び比較例のそれぞれについて、1本のシリコン単結晶インゴットから、得られるシリコンウェーハの量(実施例はコーン部及び直胴部から得られるシリコンウェーハの量、比較例は直胴部から得られるシリコンウェーハの量)を算出し、歩留まりについての評価を行った。
(Evaluation methods)
(1) As the evaluation item 1, the silicon wafer quality obtained by measuring the resistivity at any location within the wafer surface and calculating the variation of the silicon wafer obtained in each of the examples and comparative examples. Was evaluated. Regarding the variation in resistivity,
Δρ (%) = ((ρmax−ρmin) × 100) / ρmin
ρmax: Maximum resistivity in the wafer surface ρmin: Calculated by the minimum resistivity in the wafer surface. Here, Δρ serving as an index indicates that the smaller the value, the smaller the variation in resistivity and the higher the quality.
(2) As evaluation item 2, for each of the examples and comparative examples, the amount of silicon wafer obtained from one silicon single crystal ingot (the example is the amount of silicon wafer obtained from the cone portion and the straight body portion, In the comparative example, the amount of silicon wafer obtained from the straight body portion was calculated, and the yield was evaluated.
得られたサンプルについて、中性子照射後のウェーハ面内の抵抗率のバラツキを算出した結果、実施例のサンプルは△ρ:2.5%、比較例のサンプルは△ρ:3.0%であり、それぞれ同等の品質を有していることがわかった。
また、実施例において、前記コーン部11から小径化ウェーハ30が作製できていることがわかり、前記コーン部の有効利用が可能となり、歩留まりについても比較例に比べて2.6%程度向上していることがわかった。
As a result of calculating the variation in resistivity within the wafer surface after neutron irradiation for the obtained sample, the sample of the example is Δρ: 2.5%, the sample of the comparative example is Δρ: 3.0%, and each is equivalent. It turns out that it has quality.
Further, in the embodiment, it can be seen that the diameter-reduced
この発明によれば、FZ法によって製造された単結晶インゴットのコーン部を、新たなウェーハ用インゴットとして用いることを可能とし、さらに、高品質なウェーハを得ることができる。 According to this invention, the cone part of the single crystal ingot manufactured by the FZ method can be used as a new wafer ingot, and a high-quality wafer can be obtained.
10 単結晶インゴット
11 コーン部
12 直胴部
13 テール部
14 小径化ウェーハ用インゴット
20 円筒研削されたインゴット
30 小径化ウェーハ
40 搬送手段
41 水平保持具
50 外周研削機
51 研削手段
52 固定保持手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記搬送手段は、前記コーン部の中心軸を水平に保持するための前記小径化ウェーハ用インゴットの形状に応じた水平保持具を有することを特徴とするウェーハの製造装置。 Cutting means for separating the cone part from the single crystal ingot having a cone part and a straight body part manufactured by the FZ method as an ingot for a reduced diameter wafer, a conveying means for conveying the separated ingot for a reduced diameter wafer, After fixing and holding the transported ingot for small diameter wafer, comprising an outer peripheral grinding machine that grinds into a cylindrical shape so as to have a predetermined diameter,
The apparatus for manufacturing a wafer according to claim 1, wherein the transport means includes a horizontal holder according to the shape of the ingot for a reduced diameter wafer for horizontally holding the central axis of the cone portion.
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