JP2020142328A - シリコン単結晶インゴットの研削方法 - Google Patents
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Abstract
Description
予め設定された前記トラバース研削に用いる砥石の基準位置と前記シリコン単結晶インゴット外周部との研削前の距離を、前記シリコン単結晶インゴットの直胴部の両端で測定し、
該両端で測定した研削前の距離の差が所定の値を超えた場合に、前記トラバース研削の深さが目標深さになるように、前記砥石を前記シリコン単結晶インゴットの半径方向に移動させてトラバース研削し、
前記両端で測定した研削前の距離の差が所定の値以下の場合には、前記トラバース研削の深さが目標深さになるように、前記砥石を前記シリコン単結晶インゴットの半径方向に固定させてトラバース研削することを特徴とするシリコン単結晶インゴットの研削方法を提供する。
以下で、円筒研削後のシリコン単結晶インゴットのノッチ研削を行う場合を例に、従来のノッチ研削の方法とその問題を説明する。
(ノッチ砥石移動量)=(ノッチ砥石基準座標134)−{(実直径129)/2}
+(ノッチ目標深さ135) ・・・(1)
(ノッチ砥石移動量)=(ノッチ砥石基準座標134)−{(実直径129)/2}
+(ノッチ目標深さ135)+(偏芯量130) ・・・(2)
また、上記ノッチ研削工程後にノッチ実深さ測定工程を行うが(OF研削を行った場合は、OF実幅測定工程)、ノッチ実深さ測定工程(及びOF実幅測定工程)においても、研削深さの測定精度ばらつきが改善されない問題が生じていた。
(ノッチ実深さ141)={(実直径129)/2}
−{(ノッチ深さ測定器基準座標140)
−(ノッチ深さ測定器移動座標142)}
・・・(3)
(見かけのノッチ実深さ143)={(実直径129)/2}
−{(ノッチ深さ測定器基準座標140)
−(ノッチ深さ測定器移動座標144)}
・・・(4)
また、円筒研削中や円筒研削前のシリコン単結晶インゴットに偏芯が発生する場合、偏芯があるシリコン単結晶インゴット126の円筒研削工程後の実直径は、図10に示すように、端部1の実直径150、端部2の実直径151、のようになり、実直径の軌跡124はテーパー状になってしまうことが多い。
(ノッチ砥石移動量)=(ノッチ砥石基準座標134)−{(実直径129)/2}
+(ノッチ目標深さ135) ・・・(1)
また、ノッチ研削後にノッチ実深さを測定する場合にも、ノッチ研削方法と同様に、従来、シリコン単結晶インゴットの直胴部の両端での実直径の差を考慮していないため、本来のノッチ実深さを正確に測定できずにいた。
また、OF研削についても、上記と同様の理由から、OF研削、OF研削の実幅測定を高い精度で行うことができずにいた。
予め設定された前記トラバース研削に用いる砥石の基準位置と前記シリコン単結晶インゴット外周部との研削前の距離を、前記シリコン単結晶インゴットの直胴部の両端で測定し、
該両端で測定した研削前の距離の差が所定の値を超えた場合に、前記トラバース研削の深さが目標深さになるように、前記砥石を前記シリコン単結晶インゴットの半径方向に移動させてトラバース研削し、
前記両端で測定した研削前の距離の差が所定の値以下の場合には、前記トラバース研削の深さが目標深さになるように、前記砥石を前記シリコン単結晶インゴットの半径方向に固定させてトラバース研削することを特徴とするシリコン単結晶インゴットの研削方法である。
図2(a)、4(a)に本発明のノッチ研削前の偏芯がないシリコン単結晶インゴットの砥石の基準位置とシリコン単結晶インゴット外周部との距離測定の断面図、及び、その側面図を示す。また、図3(a)、4(b)に本発明のノッチ研削前の偏芯があるシリコン単結晶インゴットの砥石の基準位置とシリコン単結晶インゴット外周部との距離測定の断面図、及び、本発明のノッチ研削前のテーパー状のシリコン単結晶インゴットの砥石の基準位置とシリコン単結晶インゴット外周部との距離測定の側面図を示す。
なお、ノッチ測定器基準座標とノッチ砥石基準座標の相対位置関係は予め設定されているが、説明を容易にするため、ノッチ測定器基準座標とノッチ砥石基準座標は等しいものとして説明する。
次に、上記測定したノッチ研削前のシリコン単結晶インゴット両端での距離の差を算出する。そして、算出された距離の差が所定の値(閾値)以下の場合(図1のOF/ノッチ砥石移動量算出(通常))と、上記距離の差が所定の値を超えた場合(図1のOF/ノッチ砥石移動量算出(テーパー、偏芯))とに分けて、ノッチ研削の研削深さが目標深さとなるように、制御するノッチ砥石移動量を算出する。
(端部1ノッチ砥石算出移動量47a)=(端部1ノッチ測定器移動座標46a)
+(ノッチ目標深さ35) ・・・(5)
(端部2ノッチ砥石算出移動量47b)=(端部2ノッチ測定器移動座標46b)
+(ノッチ目標深さ35) ・・・(6)
なお、実際にはノッチ砥石の摩耗などを考慮した補正量も加味される場合がある。
(ノッチ砥石算出移動量47c)={(端部1ノッチ砥石算出移動量47a)
+(端部2ノッチ砥石算出移動量47b)}/2 ・・・(7)
(端部1ノッチ砥石算出移動量47a)=(端部1ノッチ測定器移動座標46a)
+(ノッチ目標深さ35) ・・・(8)
(端部2ノッチ砥石算出移動量47b)=(端部2ノッチ測定器移動座標46b)
+(ノッチ目標深さ35) ・・・(9)
上記算出されたノッチ砥石移動量に基づき、ノッチ砥石を位置決め制御し、ノッチ研削を行う。図6(a)、(b)に本発明のシリコン単結晶インゴット両端での外周部までの距離の差が所定の値以下の場合におけるノッチ研削、及び、本発明のシリコン単結晶インゴット両端での外周部までの距離の差が所定の値を超えた場合におけるノッチ研削の概略図を示す。
図2(c)、図3(c)は、それぞれ本発明のノッチ研削後の偏芯がないシリコン単結晶インゴットのノッチ実深さ測定を示す断面図、本発明のノッチ研削後の偏芯があるシリコン単結晶インゴットのノッチ実深さ測定を示す断面図である。
(端部1ノッチ実深さ49a)=(研削後の端部1ノッチ測定器移動座標、48a)
−(端部1ノッチ測定器移動座標46a) ・・・(10)
(端部2ノッチ実深さ49b)=(研削後の端部2ノッチ測定器移動座標、48b)
−(端部1ノッチ測定器移動座標46b) ・・・(11)
実験に使用したシリコン単結晶インゴットは、偏芯がない場合と偏芯がある場合において、各30本の素材直径310mmから315mmまでのシリコン単結晶インゴットを使用した。円筒研削の目標直径は300mm、ノッチ目標深さ35は1.0mm、図1の本発明のOF、ノッチ研削加工工程のフローのノッチ砥石移動量算出(通常)とノッチ砥石移動量算出(テーパー、偏芯)を選択するための、テール側端部ノッチ測定器移動座標46aとコーン側端部ノッチ測定器移動座標46bの差(シリコン単結晶インゴットの直胴部の両端で測定された研削前の距離の差)は閾値を0.05mmとした。なお、ノッチ研削において、ノッチ砥石は4000rpmで高速回転させた。また、上記実施例において、ノッチ砥石移動量算出(テーパー、偏芯)を選択した場合は、結晶軸方向のトラバース研削の距離に比例させてノッチ砥石の位置を単結晶インゴットの直径方向に直線的に移動させるように制御することにより研削を行った。
また、比較のために、従来のノッチ研削方法によりノッチ研削を行った。実験に使用したシリコン単結晶インゴットは、偏芯がない場合と偏芯がある場合において、各30本の素材直径310mmから315mmまでのシリコン単結晶インゴットを使用した。円筒研削の目標直径は300mm、ノッチ目標深さ35は1.0mmとして、各シリコン単結晶インゴットの平均直径を基に、ノッチ砥石をシリコン単結晶インゴットの直径方向に位置決め制御した。なお、ノッチ研削において、ノッチ砥石は4000rpmで高速回転させた。
偏芯がないシリコン単結晶インゴットの実験結果(実施例1、比較例1)を表1に記す。テール側端部ノッチ実深さ、及びコーン側端部ノッチ実深さにおけるノッチ目標深さの規格上限と下限を±0.07mmと設定し、工程能力指数(Cpk)で評価した。また、実施例1と比較例1のノッチ実深さはノギスを使用して測定した。
偏芯があるシリコン単結晶インゴットの実験結果(実施例2、比較例2)を表2に記す。上記偏芯がないシリコン単結晶インゴットの場合と同様に、テール側端部ノッチ実深さ、及びコーン側端部ノッチ実深さのノッチ目標深さの規格上限と下限を±0.07mmと設定し、工程能力指数(Cpk)で評価した。また、実施例2と比較例2のノッチ実深さはノギスを使用して測定した。
102…主軸、 103…副軸、 104、105…支持ユニット、
104’、105’…可動範囲を設けた端面保持部、
106…研削ユニット、 108…砥石、 119…研削負荷、
124…(実)直径の軌跡、
25、125…偏芯がないシリコン単結晶インゴット、
25’、125’…偏芯がないシリコン単結晶インゴットの外周、
26、126…偏芯があるシリコン単結晶インゴット、
26’、126’…テーパー状のシリコン単結晶インゴット、
29、129…実直径、 129’…平均直径、
30、130…偏芯量、 31、131…回転駆動芯、
32、132…(シリコン単結晶インゴットの)中心、
33、133…ノッチ砥石、 34、134…ノッチ砥石基準座標、
35、135…ノッチ目標深さ、 136…ノッチ砥石算出移動距離、
137…本来算出すべきノッチ砥石算出移動距離、
138…位置ずれした回転中心軸、 39、139…ノッチ深さ測定器、
40…ノッチ測定器基準座標、 140…ノッチ深さ測定器基準座標、
141…ノッチ実深さ、
142…ノッチ深さ測定器移動座標、 143…見かけのノッチ実深さ、
144…ノッチ深さ測定器移動座標、
46a…端部1ノッチ測定器移動座標、 46b…端部2ノッチ測定器移動座標、
47a…端部1ノッチ砥石算出移動量、 47b…端部2ノッチ砥石算出移動量、
47c…ノッチ砥石算出移動量、
48a…研削後の端部1ノッチ測定器移動座標、
48b…研削後の端部2ノッチ測定器移動座標、
49a…端部1ノッチ実深さ、 49b…端部2ノッチ実深さ、
150…端部1の実直径、 151…端部2の実直径、 151…ノッチ実深さ。
Claims (2)
- シリコン単結晶インゴットを円筒研削後、トラバース研削により前記シリコン単結晶インゴットにオリエンテーションフラット研削又はノッチ研削を行う研削方法であって、
予め設定された前記トラバース研削に用いる砥石の基準位置と前記シリコン単結晶インゴット外周部との研削前の距離を、前記シリコン単結晶インゴットの直胴部の両端で測定し、
該両端で測定した研削前の距離の差が所定の値を超えた場合に、前記トラバース研削の深さが目標深さになるように、前記砥石を前記シリコン単結晶インゴットの半径方向に移動させてトラバース研削し、
前記両端で測定した研削前の距離の差が所定の値以下の場合には、前記トラバース研削の深さが目標深さになるように、前記砥石を前記シリコン単結晶インゴットの半径方向に固定させてトラバース研削することを特徴とするシリコン単結晶インゴットの研削方法。 - 前記両端で測定した研削前の距離の差が所定の値以下の場合に、前記トラバース研削において前記砥石を固定する位置を、前記両端で測定した研削前の距離の平均値から決定することを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶インゴットの研削方法。
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