JP2013216512A - シリコン種結晶の製造方法、シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン種結晶の製造方法、シリコン単結晶の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013216512A JP2013216512A JP2012086541A JP2012086541A JP2013216512A JP 2013216512 A JP2013216512 A JP 2013216512A JP 2012086541 A JP2012086541 A JP 2012086541A JP 2012086541 A JP2012086541 A JP 2012086541A JP 2013216512 A JP2013216512 A JP 2013216512A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seed crystal
- silicon
- producing
- single crystal
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
【解決手段】チョクラルスキー法によるシリコン単結晶を製造する際に用いるシリコン種結晶の製造方法であって、
シリコンの単結晶から切り出して柱状のシリコン種結晶とする加工工程S00と、
前記シリコン種結晶の柱状側面において残存する表面のキズおよび表面加工ダメージ層をなくすことで、引き上げるシリコン単結晶の重量を保持可能な強度を維持するためのダメージ層除去工程S10と、
を有する。
【選択図】図4
Description
種結晶Tは、図1に示すように、その概略形状が四角柱形状あるいは円柱形状とされ、後述するシードチャック5に取り付けるための取り付け拡径部T1と、シードチャック5に取り付けた状態において、この取り付け拡径部T1から下方に延在する柱状部T2と、この柱状部T2の取り付け拡径部T1と反対側である下側端部に位置する着液部T3とからなる。この着液部T3から引き上げる単結晶を成長させる。なお、図では、単結晶を成長させた状態として、ネック部Nも記載してある。
種結晶T表面は、引き上げ用にシードチャック5に取り付ける前に、付着した汚染物を落とすためにエッチングなどの表面洗浄処理を施している。
その結果、破断となった起点部位付近には転位や析出物等の欠陥はなかった。これに対し、破断起点より上側となるシードチャック5との接触している取り付け拡径部T1には転位が発生していたものの、この転位は柱状部T2の破断部位までは伝搬していなかったため、シードチャック5接触による転位は今回の破断原因には繋がらないと考えられる。
当該シードの加工表面を観察したが、綺麗な(鏡面)状態であり、目視でキズは確認できなかった。したがって、目視できるほどのキズが存在する可能性は低いと考えられる。また、破断起点はシードチャック5で保持するために拡径した取り付け拡径部T1ではなく、シードチャック5との接触によって生じたキズが原因ではない。
したがって、それらが残存することがないようシード(種結晶)を準備することが重要であるとの見解に達した。
シリコンの単結晶から切り出して柱状のシリコン種結晶とする加工工程と、
前記シリコン種結晶の柱状側面において残存する表面のキズおよび表面加工ダメージ層をなくすことで引き上げるシリコン単結晶の重量を保持可能な強度を維持するための、表面加工ダメージ層除去工程と、
前記シリコン種結晶側面において、加工表面のキズあるいは表面加工ダメージ層が除去されているかを測定する測定工程と、
を有することにより上記課題を解決した。
本発明において、前記ダメージ層除去工程が、エッチング処理を含むことがより好ましい。
本発明の前記ダメージ層除去工程が、エッチング処理の前に、研削条件の異なる2以上の研削処理を含むことが可能である。
また、本発明において、前記研削処理における異なる研削条件として、研削砥石の粗さが異なる手段か、研削砥石の押圧条件(削り量)が異なる手段を採用することもできる。
また、本発明においては、前記測定工程において、角度研摩処理およびライトエッチング処理を含むことが望ましい。
さらに、前記測定工程において、高エネルギー放射光(白色X線トポグラフ)による測定処理を含むことが可能である。
また、引き上げるシリコン単結晶がφ300mm以上であるか、または、引き上げ時の原料チャージ量が300kg以上とされるシリコン種結晶とされてなることがある。
本発明のシリコン単結晶の製造方法においては、上記のいずれか記載の製造方法によって製造されたシリコン単結晶製造用種結晶を用いてシリコン単結晶を引き上げることが好ましい。
シリコンの単結晶から切り出して柱状のシリコン種結晶とする加工工程と、
前記シリコン種結晶の柱状側面において残存する表面のキズおよび表面加工ダメージ層をなくすことで引き上げるシリコン単結晶の重量を保持可能な強度を維持するための、ダメージ層除去工程と、
前記シリコン種結晶側面において、加工表面のキズあるいは表面加工ダメージ層が除去されているかを測定する測定工程と、
を有することにより、加工キズおよび加工ダメージ層を除去して、破断起点となる可能性がある微細なキズを完全に取り除いて、種結晶の破断を防止して、引き上げるシリコン単結晶の重量を保持可能な強度を維持する種結晶を製造することができる。
ここで、試料の準備は、図2(a)に示すように、測定対象であるシードから軸方向に延在するように柱状部T2の表層部分を切り出して、図2(b)(c)に示すように、切り出した試料片を角度研摩する。このとき、研磨角度は5°44’に設定することができる。その後2HF:2CH3COOH:1HNO3:1CrO3[400g/l]水溶液によるライトエッチングを2μm程度おこなって、加工ダメージ層の部分を強調させる。この強調された加工ダメージ層の部分を光学顕微鏡で観察し、ダメージが存在する範囲を計測することで加工ダメージ層の深さを評価するものである。
このときの測定用高エネルギー放射光としては、白色X線による白色X線トポグラフィを用いることが好ましく、特に、白色X線としては、連続的なスペクトルをもつ30keV〜1MeV、40〜100keV程度、50〜60keV程度、あるいは、波長0.001nm〜0.25nm程度のX線とされ、光源からの距離44mの位置で、1mm×1mmのスリットを通して得られる光子数が図1に示すような分布を有するものとされる。図3(a)は、本発明における高エネルギー放射光の一例とされるX線の状態を示すもので、X線のエネルギーに対する光子数の分布を示すものであり、図3(a)は、本発明における高エネルギー放射光の一例とされるX線を示すもので、波長に対する光子数の分布を示すものである。
シリコンの単結晶から切り出して柱状のシリコン種結晶とする加工工程と、
シリコン種結晶の柱状側面において残存する表面のキズおよび表面加工ダメージ層をなくすことで引き上げるシリコン単結晶の重量を保持可能な強度を維持するための、ダメージ層除去工程と、
を有することにより、加工キズおよび加工ダメージ層を除去して、破断起点となる可能性がある微細なキズを完全に取り除いて、種結晶の破断を防止して、引き上げるシリコン単結晶の重量を保持可能な強度を維持する種結晶を製造することができる。
図4は、本実施形態におけるシリコン種結晶の製造方法を示すフローチャートである。
また、研削処理工程S11は、研削条件を変化するかどうかに関わらず、複数回おこなうことができる。
サンプルの元の柱状部T2における軸方向長さt1は、後工程の角度研磨が可能な長さであればよいが、5〜50mm、好ましくは10〜16mm程度とされる。
この際、高エネルギー放射光として図3に示すエネルギー分布を有する白色X線を照射し、例えば、所定の性能を有するCCDからなる検出手段によって回折X線を測定する。
特に、白色X線としては、連続的なスペクトルをもつ30keV〜1MeV、40〜100keV程度、50〜60keV程度、あるいは、波長0.001nm〜0.25nm程度のX線とされ、光源からの距離44mの位置で、1mm×1mmのスリットを通して得られる光子数が図3に示すような分布を有するものとされる。図3(a)は、本実施形態における高エネルギー放射光の一例とされるX線の状態を示すもので、X線のエネルギーに対する光子数の分布を示すものであり、図3(a)は、本実施形態における高エネルギー放射光の一例とされるX線を示すもので、波長に対する光子数の分布を示すものである。
X線トポグラフィはX線回折顕微法とも呼ばれており、非破壊で欠陥の空間分布を観察する方法であり、単結晶に連続X線を入射すると、観測される回折斑点と呼ばれる複数の回折像を解析することになる。
ダイナミックレンジ
強度の直線性領域
不感時間と数え落とし
受光面積と位置分解能
感度の不均一性
位置の非直線性(または像ひずみ)
エネルギー分解能
時間分解能
実時間測定の能力
動作の安定性
なお、取り付け拡径部T1および、着液部T3の表面処理は、その仕様に応じて、適宜おこなうことができる。本実施形態で説明した荷重強度を持たせるための加工ダメージ層除去を目的としたダメージ層除去工程S10をこれらの表面に施すこともできる。
図5は、本実施形態におけるシリコン単結晶の製造装置を示す模式正面図であり、図において、符号1は、石英ルツボである。
ルツボ1の上方には、円筒形状の熱遮蔽体7が設けられている。熱遮蔽体7は、黒鉛で外殻を作り、内部に黒鉛フェルトを充填した構造である。熱遮蔽体7の内面は、上端部から下端部にかけて内径が漸減するテーパー面になっている。熱遮蔽体7の上部外面は内面に対応するテーパー面であり、下部外面は、熱遮蔽体7の厚みを下方に向かって漸増させるようにほぼストレート面に形成されている。
そして、シードチャック5に取り付けた種結晶Tをシリコン融液3に浸漬し、ルツボ1および引き上げ軸4を回転させつつ種結晶Tを引き上げることにより、シリコン単結晶6を形成できるようになっている。
半径方向の幅Wは例えば50mm、逆円錐台面である内面の垂直方向に対する傾きθは例えば21°、熱遮蔽体7の下端の融液面からの高さH1は10〜250mm、例えば50mm、100mmとすることができ、また、後述する各工程においてその高さ寸法H1をそれぞれ設定することができる。
次に、シードチャック5に種結晶Tを取り付ける。
次いで、磁場供給装置9から例えば3000G(0.3T)の水平磁場を磁場中心高さが融液液面に対して−75〜+50mmとなるように印加するとともに、ヒータ2によりシリコンの多結晶を加熱してシリコン融液3とする。
磁場印加するMCZ法を適用する場合には、シリコン融液3に印加する横磁場を2000〜4000Gの範囲とすることが望ましい。
次いで、直胴工程として、製品となるシリコンウェーハ等によって規定される例えばφ300mmあるいはφ450mm等の所定寸法を維持して、予定の結晶長となるまで直胴部6bを引き上げる。直胴工程に続いて、テール工程として縮径し、引き上げたシリコン単結晶6をシリコン融液3から切り離す。
なお、研削工程S11、仕上げ研削工程S12として、研削砥石番手は#140、押圧条件(削り量)は仕上げ研削工程S12で0.05mmとした。
図においては、R,C,Lとして、3タイプのサンプルを採取し、これを、二回研磨したものを水準(1)(2)としてその結果を画像、および、ダメージ深さの数値として示す。
図7に角度研摩+ライトエッチングによるダメージ深さの観察および計測結果を示す。
この種結晶をエッチング処理で表層を50μm除去した後、表面を観察したところ凹凸が見られた。
T1…取り付け拡径部
T2…柱状部
T3…着液部
Claims (10)
- チョクラルスキー法によるシリコン単結晶を製造する際に用いるシリコン種結晶の製造方法であって、
シリコンの単結晶から切り出して柱状のシリコン種結晶とする加工工程と、
前記シリコン種結晶の柱状側面において残存する表面のキズおよび表面加工ダメージ層をなくすことで引き上げるシリコン単結晶の重量を保持可能な強度を維持するための、表面加工ダメージ層除去工程と、
前記シリコン種結晶側面において、加工表面のキズあるいは表面加工ダメージ層が除去されているかを測定する測定工程と、
を有することを特徴とするシリコン種結晶の製造方法。 - 前記ダメージ層除去工程が、エッチング処理を含むことを特徴とする請求項1記載のシリコン種結晶の製造方法。
- 前記ダメージ層除去工程が、エッチング処理の前に、研削条件の異なる2以上の研削処理を含むことを特徴とする請求項2記載のシリコン種結晶の製造方法。
- 前記研削処理における異なる研削条件として、研削砥石の粗さが異なることを特徴とする請求項3記載のシリコン種結晶の製造方法。
- 前記研削処理における異なる研削条件として、研削砥石の押圧条件が異なることを特徴とする請求項3記載のシリコン種結晶の製造方法。
- 前記測定工程において、角度研摩処理およびライトエッチング処理を含むことを特徴とする請求項1記載のシリコン種結晶の製造方法。
- 前記測定工程において、高エネルギー放射光による測定処理を含むことを特徴とする請求項1記載のシリコン種結晶の製造方法。
- 引き上げるシリコン単結晶がφ300mm以上であるか、または、引き上げ時の原料チャージ量が300kg以上とされるシリコン種結晶とされてなることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のシリコン種結晶の製造方法。
- チョクラルスキー法によるシリコン単結晶を製造する際に用いるシリコン種結晶の製造方法であって、
シリコンの単結晶から切り出して柱状のシリコン種結晶とする加工工程と、
前記シリコン種結晶の柱状側面において残存する表面のキズおよび表面加工ダメージ層をなくすことで引き上げるシリコン単結晶の重量を保持可能な強度を維持するための、表面加工ダメージ層除去工程と、
を有することを特徴とするシリコン種結晶の製造方法。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の製造方法によって製造されたシリコン単結晶製造用種結晶を用いてシリコン単結晶を引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012086541A JP5978722B2 (ja) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | シリコン種結晶の製造方法、シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012086541A JP5978722B2 (ja) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | シリコン種結晶の製造方法、シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013216512A true JP2013216512A (ja) | 2013-10-24 |
JP5978722B2 JP5978722B2 (ja) | 2016-08-24 |
Family
ID=49589112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012086541A Active JP5978722B2 (ja) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | シリコン種結晶の製造方法、シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5978722B2 (ja) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59211234A (ja) * | 1983-05-17 | 1984-11-30 | Nec Corp | ポリシリコン成長膜の膜質評価方法 |
JPH10324594A (ja) * | 1997-05-21 | 1998-12-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン種結晶およびその製造方法、並びにこれらの種結晶を用いてシリコン単結晶を製造する方法 |
JPH1143393A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-02-16 | Nippon Steel Corp | シリコン単結晶ウエハーおよびその製造方法 |
JPH11345790A (ja) * | 1998-06-02 | 1999-12-14 | Mitsui Chem Inc | 半導体ウエハ表面保護用粘着テープおよびその使用方法 |
JP2000173961A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-06-23 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
JP2003192488A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-09 | Wacker Nsce Corp | シリコン単結晶製造用種結晶及びシリコン単結晶の製造方法 |
JP2004203644A (ja) * | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Siltronic Japan Corp | シリコン単結晶製造用種結晶及びシリコン単結晶の製造方法 |
JP2010248013A (ja) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Sumco Corp | シリコン単結晶の製造方法 |
WO2010146853A1 (ja) * | 2009-06-18 | 2010-12-23 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶およびその製造方法 |
-
2012
- 2012-04-05 JP JP2012086541A patent/JP5978722B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59211234A (ja) * | 1983-05-17 | 1984-11-30 | Nec Corp | ポリシリコン成長膜の膜質評価方法 |
JPH10324594A (ja) * | 1997-05-21 | 1998-12-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン種結晶およびその製造方法、並びにこれらの種結晶を用いてシリコン単結晶を製造する方法 |
JPH1143393A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-02-16 | Nippon Steel Corp | シリコン単結晶ウエハーおよびその製造方法 |
JPH11345790A (ja) * | 1998-06-02 | 1999-12-14 | Mitsui Chem Inc | 半導体ウエハ表面保護用粘着テープおよびその使用方法 |
JP2000173961A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-06-23 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
JP2003192488A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-09 | Wacker Nsce Corp | シリコン単結晶製造用種結晶及びシリコン単結晶の製造方法 |
JP2004203644A (ja) * | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Siltronic Japan Corp | シリコン単結晶製造用種結晶及びシリコン単結晶の製造方法 |
JP2010248013A (ja) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Sumco Corp | シリコン単結晶の製造方法 |
WO2010146853A1 (ja) * | 2009-06-18 | 2010-12-23 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5978722B2 (ja) | 2016-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3901092B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
US7828893B2 (en) | Silicon wafer and process for the heat treatment of a silicon wafer | |
JP5804107B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
KR102373801B1 (ko) | 실리콘 웨이퍼의 품질 평가 방법, 실리콘 웨이퍼의 제조 방법 및 실리콘 웨이퍼 | |
JP6072405B2 (ja) | シリカガラスルツボ及びその製造方法 | |
US7718446B2 (en) | Evaluation method for crystal defect in silicon single crystal wafer | |
JP2010222241A (ja) | Igbt用シリコン単結晶ウェーハ及びigbt用シリコン単結晶ウェーハの製造方法 | |
EP3018236B1 (en) | Silica glass crucible | |
EP3006606A1 (en) | Silica glass crucible for use in pulling up of silicon single crystal, and method for manufacturing same | |
TW591128B (en) | Single crystalline silicon wafer, ingot, and producing method thereof | |
WO2018008561A1 (ja) | 単結晶シリコン板状体およびその製造方法 | |
WO2005001169A1 (ja) | 単結晶の製造方法及び単結晶 | |
JP5978722B2 (ja) | シリコン種結晶の製造方法、シリコン単結晶の製造方法 | |
JP5119677B2 (ja) | シリコンウェーハ及びその製造方法 | |
CN111936677B (zh) | 石英玻璃坩埚 | |
KR100500657B1 (ko) | 실리콘 단결정 제조용 종결정 및 실리콘 단결정의 제조방법 | |
JP2004165489A (ja) | エピタキシャルシリコンウェーハとその製造方法並びに半導体装置 | |
JP5067301B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
CN113348275B (zh) | 石英玻璃坩埚、及使用该石英玻璃坩埚的单晶硅的制造方法 | |
JP2005015290A (ja) | 単結晶の製造方法及び単結晶 | |
JP6301441B2 (ja) | シリコン単結晶引き上げ用のシリカガラスルツボの製造方法およびシリコン単結晶の製造方法 | |
CN111781243A (zh) | 一种硅片微缺陷测试方法 | |
US20230257906A1 (en) | Crystal piece of monocrystalline silicon | |
JP2021190521A (ja) | シリコンウェーハおよびシリコンウェーハの製造方法 | |
JP2004203644A (ja) | シリコン単結晶製造用種結晶及びシリコン単結晶の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150313 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160301 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160428 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160628 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160711 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5978722 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |