JP4792903B2

JP4792903B2 - 半導体ウエーハの製造方法及び半導体インゴットの切断位置決定システム

Info

Publication number: JP4792903B2
Application number: JP2005290643A
Authority: JP
Inventors: 誠飯田; 伸晃三田村; 克松本
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2025-10-04
Also published as: WO2007040002A1; JP2007099556A

Description

本発明は、半導体インゴットを切断して半導体ウエーハを製造する技術に関し、特に所望の品質の半導体ウエーハを確実に得るための半導体ウエーハの製造方法及び半導体インゴットの切断位置決定システムに関する。

従来、シリコンウエーハ等の半導体ウエーハを製造する場合、例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成したシリコン単結晶インゴットを円筒状に研削して所定の寸法（直径）に仕上げ、製品として使用不可能なトップとテールの部分を切り落とす。その後、インゴットを所定の位置で切断し、内周刃、ワイヤーソー等のスライシング装置に投入可能な長さのブロックにする。この時、品質検査用のサンプルも同時に切り出し、抵抗率、酸素濃度、ＯＳＦ、ＦＰＤやＬＳＴＤ等のグローンイン（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ）欠陥等を評価することによってブロックの合否判定を行う。そして、ブロックの両端の検査結果が製品規格を満足していない場合は、さらにブロックを切り込み、再度品質検査用サンプルを切り出して再検査を行う。こうして、ブロックの両端が合格となったら、次いで、各ブロックを所定の厚さにスライスすることによりシリコンウエーハを得ることができる。

近年、結晶径方向全面（ウエーハ全面）においてグローンイン欠陥が存在しないＮ領域となるような結晶の要求が益々強くなってきている。このようなＮ領域で単結晶を育成する方法として、引上げ機の炉内温度分布を改良し、引上げ速度を調節しながら単結晶を育成する方法がある。例えば、単結晶引上げ速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの融点から１３００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］とするとき、ウエーハの全面及び結晶全長に対してＶ／Ｇ値が０．２０〜０．２２ｍｍ^２／℃・ｍｉｎとなるように制御することでＮ領域をウエーハ全面に広げる方法が提案されている（特許文献１参照）。

しかし、このＶ／Ｇのマージンは極めて狭いため、ブロック両端の結晶品質が合格であっても、例えば引上げ速度や直径が大きく変動した位置では、Ｖ／Ｇが変動して結晶径方向全域がＮ領域とはならず、後工程で不良を発生するという問題が生じてしまう。そこで、引上げ速度や直径が大きく変動した部分の品質を検査するため、単結晶育成時の引上げ速度や直径の操業データを確認して、予め設定した通常の切断位置に対し、切断位置の変更または追加を行なう場合がある。

しかしながら、単結晶育成時の引上げ速度や直径の操業データの確認作業は、作業者の目視によって行われており、切断位置の判断ミスや切断位置の情報伝達ミスが生じ易いという問題がある。このような人為的なミスがもとでブロック長さの規格不足や後工程での不良などが度々発生し、全てのブロックにおいて全域をＮ領域とすることは極めて困難であった。
また、Ｎ領域の半導体ウエーハを製造する場合に限らず、半導体ウエーハにスライスする前に規格が外れた部分を除外して所望の品質の半導体ウエーハを確実に得ることは極めて困難であった。

一方、ＣＺ法により育成された単結晶の成長軸方向の酸素濃度分布を過去の操業実績から推定し、推定された酸素濃度分布に基づいて、単結晶の切断位置を決定する結晶切断方法が提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、育成した単結晶の品質はそれぞれ異なるため、過去の操業実績に基づいて切断位置を決定しても、必ずしも所望の品質を有するウエーハを製造することはできないという問題がある。また、上記のような結晶切断方法は、酸素濃度だけを考慮しており、例えば所望の欠陥の種類や密度を有する半導体ウエーハを製造する場合に適用することはできない。

特開平８−３３０３１６号公報特開平１１−２７８９８３号公報

本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたもので、半導体インゴットから半導体ウエーハを製造する際、所望の品質の半導体ウエーハを確実に製造することができる方法及びシステムを提供することを目的とする。

本発明によれば、チョクラルスキー法により半導体インゴットを育成し、該インゴットから半導体ウエーハを製造する方法において、前記半導体インゴットの成長軸に沿って該インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データをコンピュータに取り込み、前記インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合は少なくとも当該所定の値以上となった位置で切断するように切断位置を決定し、前記インゴットの直径及び引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値未満となった場合はブロック数が最小になるように切断位置を決定し、少なくとも前記切断位置において成長軸に垂直な方向に前記インゴットを切断してブロックに分け、該ブロックをスライスして半導体ウエーハにすることを特徴とする半導体ウエーハの製造方法が提供される（請求項１）。

ＣＺ法により半導体インゴットを育成する場合、その直径や引上げ速度の変動はインゴットの品質に反映される。そこで、育成した半導体インゴットの成長軸に沿ってインゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データをコンピュータに取り込み、操業データと目標値との差に基づいて切断位置を自動で決定すれば、作業者の判断ミス等を防ぎ、育成中の直径及び／又は引上げ速度の変動により欠陥等が発生し易い位置を正確に判断して切断することができる。そして、その切断位置、すなわち端部において品質が最も規格から外れたブロックを得ることができるので、そのブロックの端部における品質を評価して合格していれば、そのブロック全体の品質を保証することができ、ブロック全体から所望の品質を有する半導体ウエーハを確実に製造することができる。また、インゴットの直径及び引上げ速度に係る操業データから、結晶品質が規格から外れるおそれがない場合は、ブロック数が最小になるように切断位置を決定することにより、インゴット切断及び結晶品質測定の工数を削減することができる。

前記半導体インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合、該所定の値以上となった位置のほか、該インゴットを切断して得られるブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置及び／又は予め設定した位置で切断するように切断位置を決定し、前記半導体インゴットの直径及び引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値未満となった場合、ブロックが所定の長さの範囲内で等分となるように調整した位置で切断位置を決定することができる（請求項２）。

インゴットの直径等に係る操業データと目標値との差が所定の値以上となった位置のほか、該インゴットを切断して得られるブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置や予め設定した位置で切断するように切断位置を決定すれば、適当な長さのブロックに分割することができ、その後のスライスを確実に行なうことができる。また、各ブロックが所定の長さとなるように切断位置を調整すれば、ブロック長さの規格を確実に満足することができるため、ブロックの長さ不足による廃棄やブロック長さが長すぎることによって再切断を行うといったロスを防止することができる。また、インゴットの直径及び引上げ速度に係る操業データから、結晶品質が規格から外れるおそれがない場合は、ブロックが所定の長さの範囲内でブロック数が最小となるように等分した位置で切断位置を決定すれば、効率的なインゴットの切断が可能となり、さらにブロックの両端から切り出すサンプルを確実に削減することができる。

また、前記半導体インゴットの無転位である部分について前記切断位置を決定することが好ましい（請求項３）。
スリップ転位が生じたインゴットでは、転位が生じている部分から製品となる半導体ウエーハを得ることはできないため、予め無転位である部分を対象として切断位置を決定すれば、無転位のブロックだけを得ることができ、所望の品質の半導体ウエーハを確実に製造することができる。

前記半導体インゴットを切断して得たブロックの両端からサンプルを切り出し、各サンプルの品質を測定し、該ブロックの両端から切り出されたサンプルの品質が規格範囲内であることを確認した後、該ブロックをスライスして半導体ウエーハとし（請求項４）、一方、各サンプルの品質を測定し、少なくとも一方のサンプルの品質が規格範囲外であれば、該規格範囲外のサンプルが切り出された側の端から再度サンプルを切り出して品質の測定を繰り返し行い、該ブロックの両端から切り出されたサンプルの品質が規格範囲内であることを確認した後、該ブロックをスライスして半導体ウエーハにすることが好ましい（請求項５）。
このようにブロックの両端から切り出したサンプルの品質が最終的に規格範囲内であることを確認した上でブロックをスライスして半導体ウエーハにすれば、所望の品質の半導体ウエーハをより確実に製造することができる。特に、本発明では少なくともインゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データが目標値から外れた位置を切断し、品質が最も規格から外れている可能性が高い位置から切り出したサンプルの測定をするので、より確実に品質保証ができることとなる。

この場合、前記測定するサンプルの品質として、グローンイン欠陥について測定することができる（請求項６）。
特に、ＣＺ法における半導体インゴットの直径の変動や引上げ速度の変動は特にグローンイン欠陥の発生に大きく影響するため、各ブロックの両端から切り出したサンプルにより所望の結晶欠陥領域を有することを確認した後、これをスライスすれば、所望の結晶欠陥領域を有する半導体ウエーハを確実に製造することができる。

特に、前記半導体インゴットをＮ領域となるように育成し、該半導体インゴットを切断して得たブロックの両端から切り出したサンプルがＮ領域であることを確認した後、該ブロックをスライスして半導体ウエーハにすれば（請求項７）、グローンイン欠陥の無い、Ｎ領域の高品質な半導体ウエーハを確実に製造することができる。

また、本発明によれば、チョクラルスキー法により育成した半導体インゴットを切断してブロックに分ける際、前記半導体インゴットの切断位置を決定するシステムであって、少なくとも、前記半導体インゴットの成長軸に沿って該インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データをコンピュータに取り込む手段と、前記インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合は少なくとも当該所定の値以上となった位置で切断するように切断位置を決定する手段と、該切断位置の情報を前記半導体インゴットを切断するための切断機に送る手段とを具備することを特徴とする半導体インゴットの切断位置決定システムが提供される（請求項８）。

このような半導体インゴットの切断位置決定システムであれば、半導体インゴットの直径等に係る操業データに基づき、例えばグローンイン欠陥が最も発生し易い位置を切断位置と自動的に決定し、その切断位置の情報を切断機に自動的に送ることができる。従って、このシステムを用いることにより作業者の負担が大幅に軽減される上、切断機に送られた切断位置の情報に基づいてインゴットを切断すれば、端部においてグローンイン欠陥密度等の品質が最も外れたブロックを得ることができる。そして、得られたブロックの端部における品質が規格値を満足していることを確認できれば、所望の品質の半導体ウエーハを確実に製造することができ、デバイス工程でグローンイン欠陥起因の不良等を確実に防止することができる。
さらに、この切断位置決定システムを用いれば、例えばグローンイン欠陥が発生しやすい位置を正確に、かつ、容易に判断し、この切断位置情報を確実にインゴット切断機に伝達することができるので、切断位置の判断ミスや情報伝達ミスによる不良発生やリードタイムロスを確実に防止することができる。

この場合、前記切断位置を決定する手段が、前記半導体インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合、該所定の値以上となった位置のほか、該インゴットを切断して得られるブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置及び／又は予め設定した位置で切断するように切断位置を決定するものとすることができる（請求項９）。

このような切断位置決定システムであれば、インゴットの直径及び引上げ速度に係る操業データのほか、予め設定していた切断位置や切断後のブロックの長さも考慮して切断位置の調整を迅速かつ的確に行うことができる。従って、このシステムを用いれば、所定の長さを有するとともに、例えば端部においてグローンイン欠陥密度が最も高いブロックとなるように切断位置の決定を短時間で確実に行うことができる。

本発明によれば、ＣＺ法により育成した半導体インゴットの成長軸に沿ってインゴットの直径等に係る操業データを自動でコンピュータに取り込み、操業データと目標値との差に基づいて切断位置を決定し、インゴットを切断する。特に半導体インゴットの直径や引上げ速度の変動はグローンイン欠陥の密度等に大きく影響するため、少なくともインゴットの直径等に係る操業データと目標値との差が大きくなる部分を切断位置として切断すれば、例えば端部においてグローンイン欠陥の密度が最も大きいブロックを得ることができる。従って、最終的にブロックの両端におけるグローンイン欠陥の密度が規格範囲内であれば、このブロックをスライスすることにより、所望のグローンイン欠陥を有する半導体ウエーハを確実に製造することができるとともに、デバイス工程ではグローンイン欠陥起因の不良を確実に防止することができる。

また、ブロックの両端の品質、例えばグローンイン欠陥の種類や密度によってブロック全体の品質保証を確実に行うことができるので、スライス以降の工程の無駄がなくなり品質保証上極めて有利となる。
さらに、作業者の違いや経験不足による切断位置の判断ミスや情報伝達ミス等の人為的なミスを防ぎ、不良発生やリードタイムロスを確実に防止することができる。

以下、添付の図面を参照しつつ、好適な態様として、本発明に係る半導体インゴット切断位置決定システムを用い、Ｎ領域となるように育成したシリコン単結晶インゴットからシリコンウエーハを製造する場合について添付の図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明に係る半導体インゴット切断位置決定システムの構成の一例（図１（Ａ））とともに、この切断位置決定システム１０を用いて半導体インゴットを切断するフロー（図１（Ｂ））を示している。この切断位置決定システム１０は、主に、操業データ取り込み手段１１と、切断位置決定手段１３と、切断位置情報送信手段１５とから構成されている。なお、これらの各手段は、例えば少なくとも１台のコンピュータ１４とプログラムによって構成することができる。

具体的には、操業データ取り込み手段１１は、単結晶引上げ機９により引上げられたインゴットの成長軸に沿って、インゴットの直径及び引上げ速度に係る操業データをコンピュータ１４のデータベース１２に取り込む機能を有し、切断位置決定手段１３は、インゴットの直径及び引上げ速度に係る操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合は少なくとも当該所定の値以上となった位置で切断するように切断位置を決定する機能を有する。また、切断位置情報送信手段１５は、決定された切断位置の情報を半導体インゴットを切断するための切断機１６に送る機能を有する。

この切断位置決定システム１０を用いてシリコン単結晶インゴットからシリコンウエーハを製造する方法について具体的に説明する。
まず、シリコン単結晶インゴットを育成する前に、育成すべきインゴットの長さ、直径、抵抗率、ブロック長さ規格等を考慮して、予め切断位置（初期切断位置）を設定しておく（Ｓ１）。

次に、シリコン単結晶の結晶径方向全面がＮ領域となるように、予め準備した製造レシピに従い、単結晶引上げ速度Ｖと、固液界面における引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値Ｇとの比（Ｖ／Ｇ）を制御しながらシリコン単結晶インゴットを育成する（Ｓ２）。
育成中、引上げ機９に具備されるコンピュータによりインゴットの成長軸に沿って直径及び引上げ速度をモニターし、シリコン単結晶インゴットを育成した後、データ取り込み手段１１により、インゴットの成長軸に沿った直径及び引上げ速度に係る目標値（設定値）、並びに操業中の実際のインゴットの直径及び引上げ速度に係る操業データをコンピュータ１４（データベース１２）に自動的に取り込む。

なお、育成したインゴットは、スライス工程に入る前に円筒研削を行う必要があるが、円筒研削は後述のブロックに切断する前後のどちらで行ってもよい。すなわち、ブロックに切断する前のインゴットに対して円筒研削を行なってもよいし、ブロックに切断した後、各ブロックに対して円筒研削を行なってもよい。

インゴットの直径及び引上げ速度に係る目標値と操業データをコンピュータ１４（データベース１２）に取り込んだ後、切断位置決定手段１３により、成長軸に沿ったインゴットの直径または引上げ速度、あるいは直径及び引上げ速度に係る操業データと目標値との差が所定の値以上となった位置を自動的に解析する（Ｓ３）。ここで基準となるインゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データと目標値との差は適宜決めれば良い。例えばＮ領域となる引上げ速度の範囲を予め求め、その範囲の中間を目標値とし、その範囲の半分の値を所定の値とすることができる。Ｎ領域の育成であれば、例えば引上げ速度の目標値を０．５５ｍｍ／ｍｉｎとした場合、Ｎ領域となる引上げ速度の範囲が目標値±０．０２ｍｍ／ｍｉｎ以内であれば、所定値を目標値±０．０１ｍｍ／ｍｉｎ以内とすることができる。
そして、予め設定した切断位置のほか、直径及び引上げ速度に係る操業データと目標値との差等に基づきインゴットの切断位置を調整する（Ｓ４）。このとき、インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合は少なくとも当該所定の値以上となった位置で切断するように切断位置を決定する（Ｓ５）。

例えば、シリコン単結晶を育成したときの引上げ速度に係る操業データと目標値との差が所定の値以上となった位置が数箇所あり、これらの位置で切断してブロックに分割したときに全てのブロックが所定の長さの範囲内（規格範囲内）となるようであれば、これらの位置を切断位置と決定することができる。

あるいは、操業データと目標値との差が所定の値以上となった位置が少ない場合は、この所定の値以上となった位置のほか、インゴットを切断して得られるブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置及び／又は予め設定した位置で切断するように切断位置を決定してもよい。具体的には、当初、均等な長さのブロックに分割できるように切断位置を４箇所設定し、育成後、引上げ速度の操業データを解析した結果、操業データと目標値との差が所定の値以上となった位置が１箇所だけあった場合、その位置を切断位置として追加してもよいし、予め設定していた初期の切断位置の１箇所と交換したり、あるいは切断後に得られる全てのブロックが所定の長さの範囲内（規格範囲内）となるように他の初期切断位置も変更して切断位置を調整してもよい。また、もともとインゴットが短いものであれば、操業データと目標値との差が所定の値以上となった位置だけを切断位置と決定してもよい。
一方、インゴットの全長にわたって操業データと目標値との差が所定の値より小さければ、予め設定していた位置をそのまま切断位置と決定すればよい。

切断位置を決定した後、その切断位置の情報を、送信手段１５によりインゴット切断機１６に送信する。
上記のようにインゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データを解析し、それらの操業データと目標値との差に基づいて切断位置を決定し、さらに決定された切断位置の情報を切断機に送信するまでの一連の作業は、切断位置決定システム１０により自動的に行うことができる。従って、操業データ等の取り込みから切断位置の決定まで短時間で済み、作業者の負担にならない上、作業者の人為的ミスや経験不足により、切断位置を誤ったり、不適切な位置を切断位置としてしまうことを防ぐことができる。

なお、育成の途中で転位が発生したインゴットについては、半導体インゴットの無転位である部分について切断位置を決定すればよい。また、例えばインゴットの直径または引上げ速度が連続して所定の値以上となり、グローンイン欠陥の密度等が規格範囲外となるような部分が連続的に存在する場合には、その規格外の部分だけを含むブロックとして切断し、除去すればよい。

上記決定した切断位置において、成長軸に垂直な方向にシリコン単結晶インゴットを切断してブロックに分ける（Ｓ６）。インゴットの切断に用いる切断機は特に限定されず、バンドソー、内周刃、外周刃などの切断機１６を適宜用いることができる。
前記のように切断位置を決定した上でインゴットを切断し、例えば両端においてインゴットの直径または引上げ速度が所定の値以上となった位置で切断して得られたブロックは、両端でグローンイン欠陥密度が高い値となる。従って、両端のグローンイン欠陥密度が規格範囲内であれば、このブロックを内周刃、ワイヤーソー等のスライシング装置に投入してスライスすることにより、グローンイン欠陥密度が規格内にあるシリコンウエーハを確実に製造することができる。

そこで、ブロック全体においてグローンイン欠陥が確実に規格範囲内であることを確認するため、スライスの前に、ブロックの両端から結晶品質測定用のスラブサンプルを切り出し、各サンプルの面内のグローンイン欠陥を測定することが好ましい。例えば、スラブサンプルに対し、ＯＳＦ密度及びＬＥＰ（ＬａｒｇｅＥｔｃｈＰｉｔ）と呼ばれるエッチピットの密度の測定を行い、合否判定を行う。このとき、ＯＳＦ密度は、例えば、スラブサンプルを１０００℃で３時間、さらに１１５０℃で１００分の熱処理を施した後、ライト（Ｗｒｉｇｈｔ）液でエッチング処理して測定し、ＬＥＰはセコ（Ｓｅｃｃｏ）エッチングを３０分行った後、測定する。

このようにブロックの両端から切り出されたサンプルのグローンイン欠陥について測定を行ない、欠陥密度が規格範囲内であることが確認できれば、そのブロック内部のグローンイン欠陥の密度は規格範囲内にあると判断することができる。従って、ブロックの両端から切り出されたサンプルの欠陥密度が規格範囲内であることを確認した後、そのブロックをスライスすれば、グローンイン欠陥が規格内にあるシリコンウエーハを確実に得ることができる。

一方、ブロックの両端から切り出したサンプルのグローンイン欠陥密度が規格範囲外であれば、そのブロックの端部付近にはグローンイン欠陥密度が規格範囲外の部分が含まれていると判断することができる。そこで、規格範囲外のサンプルが切り出された側の端から再度サンプルを切り出してグローンイン欠陥密度の測定を繰り返し行う。このような測定を繰り返し行ない、ブロックの両端から切り出されたサンプルの欠陥密度が規格範囲内となるまで切り込んでゆき、最終的に規格内であることを確認した後、スライス工程に回せばよい。
また、このようにブロックの両端から切り出したサンプルによってグローンイン欠陥の密度が規格範囲内となったことを確認した上でスライス工程に回せば、グローンイン欠陥密度の規格が外れている部分を含むブロックをスライスし、その後の工程に流すといった無駄な工程を無くすことができる。

上記のようにブロックの両端のグローンイン欠陥密度がブロック内部より高い値となる位置で切断し、切断後、さらにブロック両端から切り出したサンプルの表面のグローンイン欠陥密度を測定すれば、グローンイン欠陥密度が規格を外れている場合、ブロック端面で確実に検出し、見逃すことを防ぐことができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
＜インゴットの育成＞
口径２４インチの石英ルツボに１５５ｋｇのシリコン多結晶をチャージし、抵抗率８．５〜１１．５Ωｃｍ、酸素濃度９．１〜１２．１ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）を狙って、直径２００ｍｍ、直胴長さ１３００ｍｍのシリコン単結晶インゴットを結晶径方向全面がＮ領域となるように引上げ速度を制御して育成した。
このインゴットを、肩部から０ｍｍ、１５０ｍｍ、６００ｍｍ、９９０ｍｍ、１３００ｍｍの位置で切断して４つのブロックに分かれるように切断位置を予め設定した。一方、実際の引上げ速度が設定した引上げ速度に対して０．０１ｍｍ／ｍｉｎ以上、またはシリコン単結晶育成中に検出された直径が平均直径に対して１．２ｍｍ以上変動した場合、その位置を切断位置とすることとした。

直胴部が１３４０ｍｍであり、無転位のシリコン単結晶インゴットを育成した後、図１のように構成されたインゴット切断位置決定システムのコンピュータ（データベース）に、インゴットの直径及び引上げ速度に係る設定値（目標値）と操業データを取り込み、切断位置を決定した。

図２に示すように直胴５５１ｍｍの位置において、引上げ速度が設定した速度より０．０１ｍｍ／ｍｉｎ以上変動したため、この位置を切断位置とするとともに、インゴットを切断して得られるブロックが規格及びスライスのためのスライシング装置の能力から要求される所定の長さの範囲内となるように予め設定していた切断位置の一部を変更した。その結果、肩部から０ｍｍ、１５０ｍｍ、５５１ｍｍ、９４６ｍｍ、１３４０ｍｍを切断位置と決定した。

＜ブロックの両端のグローンイン欠陥の測定＞
上記のように決定した切断位置でインゴットを切断し、４つのブロックに分割した。各ブロックの両端からスラブサンプルを切り出し、ＯＳＦ密度及びＬＥＰを測定した。ＯＳＦ密度は、切り出したスラブサンプルを４分割した１／４サンプルを１０００℃、３時間＋１１５０℃、１００分の熱処理を施したのち、ライト（Ｗｒｉｇｈｔ）液でエッチング処理し、中心（Ｃ）、中心から５０ｍｍ（Ｒ／２）、周辺から１０ｍｍ（Ｅ）の各位置で測定した。また、ＬＥＰは切り出したスラブサンプルの別の１／４サンプルにセコ（Ｓｅｃｃｏ）エッチングを３０分行ってから測定した。

その結果、図３に見られるようにＯＳＦは観察されず全て０個／ｃｍ^２であったが、ＬＥＰが５５１ｍｍの位置で観察された。そこで、ＬＥＰが観察された切断位置の前後、すなわち２番目のブロックのテール側及び３番目のブロックのトップ側を切り込み、切り込んだ各ブロックの端から再度スラブサンプルを切り出して、ＯＳＦ密度とＬＥＰについて再測定した。
その結果、図３に示されるように、いずれもＯＳＦ及びＬＥＰが観察されなかった。このように、ＯＳＦが観察されず、ＬＥＰも存在しないということは、サンプル全面がＮ領域であることを示している。なお、図中のＲｅｓは抵抗値を表し、Ｃｓは炭素濃度である。

次に、１番目のブロックを除く３つのブロックをスライス工程に送り、シリコンウエーハを製造した。得られたウエーハはグローンイン欠陥起因の不良が見られず、全面がＮ領域であった。

なお、仮に本発明に係る切断位置決定システムを利用せずに初期の切断位置そのままで切断してブロックの評価を実施した場合、１５０〜６００ｍｍのブロックは５５１ｍｍの位置でグローンイン欠陥を含んでいるにもかかわらず、両端面の位置での評価は合格となり、不良部分を含むブロックが次工程に流れることになったと考えられる。このような不良部分は次工程以降でも発見されず、不良部分を含むウエーハがデバイス工程まで流出する可能性がある。従って、本発明に係る切断位置決定システムは、作業者の見落とし等によるミスも含め、インゴットの不良部分の流出を確実に防ぐことができ、品質保証上も好ましいといえる。

（実施例２）
＜インゴットの育成＞
実施例１と同じ条件でシリコン単結晶インゴットを育成した。このインゴットを肩部から２０ｍｍ、１５０ｍｍ、５５０ｍｍ、９９０ｍｍ、１３００ｍｍの位置で切断して４つのブロックに分かれるように切断位置を予め設定した。一方、実際の引上げ速度が、設定した引上げ速度に対して０．０１ｍｍ／ｍｉｎ以上、またはシリコン単結晶育成中に検出された直径が平均直径に対して１．２ｍｍ以上変動した場合、その位置を切断位置とすることとした。

そして、直胴１３４０ｍｍの無転位のシリコン単結晶を育成終了後、インゴット切断位置決定システムのデータベースに、直径及び引上げ速度の設定値と操業データを取り込み、切断位置を決定した。
図４に示すように直胴６５２ｍｍの位置で引上げ速度が設定した速度より０．０１ｍｍ／ｍｉｎ以上変動したため、この位置を切断位置とするとともに、インゴットを切断して得られるブロックが所定の長さの範囲内となるように予め設定していた切断位置の一部を変更した。その結果、肩部から２０ｍｍ、１５０ｍｍ、４０１ｍｍ、６５２ｍｍ、９９６ｍｍ、１３４０ｍｍを切断位置と決定した。

＜ブロックの両端のグローンイン欠陥の測定＞
上記のように決定した切断位置でインゴットを切断し、５つのブロックに分割した。各ブロックの両端からスラブサンプルを切り出し、ＯＳＦ密度及びＬＥＰを測定した。その結果、図５に見られるように直胴６５２ｃｍの位置でＯＳＦ（Ｒ／２で４８個／ｃｍ^２）及びＬＥＰが観察された。そこで、ＬＥＰが観察された切断位置の前後、すなわち３番目のブロックのテール側及び４番目のブロックのトップ側を切り込み、切り込んだ各ブロックの端からさらにスラブサンプルを切り出して、ＯＳＦ密度とＬＥＰについて再測定した。その結果、図５に示されるように、いずれもＯＳＦ及びＬＥＰが観察されなかった。

次に、１番目のブロックを除く４つのブロックをスライス工程に送り、半導体シリコンウエーハを製造した。得られたウエーハはグローンイン欠陥起因の不良が見られず、全面がＮ領域であった。

実施例２においても、仮に本発明に係る切断位置決定システムを利用せずに初期の切断位置そのままで切断してブロックの評価を実施した場合、グローンイン欠陥による不良部分が存在する６５２mmの位置では評価されない。すなわち、５５０〜９９０ｍｍのブロックは不良部分を含んでいるにもかかわらず、両端面の位置での評価は合格となり、不良部分を含むブロックが次工程に流れることになった考えられる。このような不良部分は次工程以降でも発見されず、不良部分を含むウエーハがデバイス工程まで流出する可能性があるので、本発明に係る切断位置決定システムは、作業者の見落とし等によるミスも含め、インゴットの不良部分の流出を確実に防ぐことができるといえる。

（実施例３）
実施例１と同じ条件で１００本のシリコン単結晶インゴットを育成した。各インゴットについて本発明に係る切断位置決定システムにより切断位置を決定し、その切断位置でインゴットを切断してブロックを得た後、スライス工程に送り、シリコンウエーハを製造した。
従来、切断忘れ、切断位置の間違い等により、ブロック長さが規格より短くなって廃棄するロスや、規格より長くなって再切断する工程ロスは、０．０５件／本程度発生していたが、本発明に係る切断位置決定システムを用いることでそのようなロスは全く生じなかった。
また、従来、平均ブロック数は５ブロック／インゴットであったが、本発明に係る切断位置決定システムを用いることで平均４．５ブロック／インゴットに減少した。これによりブロック切断工程及びスラブサンプルの検査工程の負担が軽減した。さらに、従来特定の熟練した作業者しかインゴットの切断位置を決定することができなかったため、この作業者が不在の場合はインゴットの切断位置が決定されないまま放置される場合があったが、本発明に係る切断位置決定システムを用いることで、このようなリードタイムのロスがなくなった。その結果、シリコン単結晶の製造終了からスラブサンプルの検査が終了し、スライス工程に投入するまでのリードタイムが５％短縮した。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想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の技術的範囲に包含される。

例えば、上記実施形態及び実施例では、ＣＺ法によりＮ領域のシリコン単結晶インゴットを育成してこれをブロックに切断する場合について説明したが、本発明を適用できる半導体インゴットはこれに限定されず、例えば磁場を印加したＣＺ法、いわゆるＭＣＺ法により育成した半導体インゴットにも適用することができることは言うまでもない。また、育成する単結晶の狙いとする欠陥分布も任意である。

（Ａ）本発明に係る半導体インゴットの切断位置決定システムの構成の一例を示す図である。（Ｂ）本発明により半導体インゴットを切断するフローを示す図である。実施例１において直径及び引上げ速度に基づいて決定した切断位置を示す図である。実施例１で決定した位置で切断したブロックの端面から切り出したスラブサンプルのＯＳＦ及びＬＥＰの測定結果を示す図である。実施例２のにおいて直径及び引上げ速度に基づいて決定した切断位置を示す図である。実施例２で決定した位置で切断したブロックの端面から切り出したスラブサンプルのＯＳＦ及びＬＥＰの測定結果を示す図である。

符号の説明

９…単結晶引上げ機
１０…半導体インゴット切断位置決定システム
１１…操業データ取り込み手段
１２…データベース
１３…切断位置決定手段
１４…コンピュータ
１５…切断位置情報送信手段
１６…インゴット切断機

Claims

チョクラルスキー法により半導体インゴットを育成し、該インゴットから半導体ウエーハを製造する方法において、前記半導体インゴットの成長軸に沿って該インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データをコンピュータに取り込み、前記インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合は少なくとも当該所定の値以上となった位置で切断するように切断位置を決定し、前記インゴットの直径及び引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値未満となった場合はブロック数が最小になるように切断位置を決定し、少なくとも前記切断位置において成長軸に垂直な方向に前記インゴットを切断してブロックに分け、該ブロックをスライスして半導体ウエーハにすることを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
前記半導体インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合、該所定の値以上となった位置のほか、該インゴットを切断して得られるブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置及び／又は予め設定した位置で切断するように切断位置を決定し、前記半導体インゴットの直径及び引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値未満となった場合、ブロックが所定の長さの範囲内で等分となるように調整した位置で切断位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエーハの製造方法。
前記半導体インゴットの無転位である部分について前記切断位置を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体ウエーハの製造方法。
前記半導体インゴットを切断して得たブロックの両端からサンプルを切り出し、各サンプルの品質を測定し、該ブロックの両端から切り出されたサンプルの品質が規格範囲内であることを確認した後、該ブロックをスライスして半導体ウエーハにすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
前記半導体インゴットを切断して得たブロックの両端からサンプルを切り出し、各サンプルの品質を測定し、少なくとも一方のサンプルの品質が規格範囲外であれば、該規格範囲外のサンプルが切り出された側の端から再度サンプルを切り出して品質の測定を繰り返し行い、該ブロックの両端から切り出されたサンプルの品質が規格範囲内であることを確認した後、該ブロックをスライスして半導体ウエーハにすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
前記測定するサンプルの品質として、グローンイン欠陥について測定することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の半導体ウエーハの製造方法。
前記半導体インゴットをＮ領域となるように育成し、該半導体インゴットを切断して得たブロックの両端から切り出したサンプルがＮ領域であることを確認した後、該ブロックをスライスして半導体ウエーハにすることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
チョクラルスキー法により育成した半導体インゴットを切断してブロックに分ける際、前記半導体インゴットの切断位置を決定するシステムであって、少なくとも、前記半導体インゴットの成長軸に沿って該インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データをコンピュータに取り込む手段と、前記インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合は少なくとも当該所定の値以上となった位置で切断するように切断位置を決定する手段と、該切断位置の情報を前記半導体インゴットを切断するための切断機に送る手段とを具備することを特徴とする半導体インゴットの切断位置決定システム。
前記切断位置を決定する手段が、前記半導体インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る前記操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合、該所定の値以上となった位置のほか、該インゴットを切断して得られるブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置及び／又は予め設定した位置で切断するように切断位置を決定するものであることを特徴とする請求項８に記載の半導体インゴットの切断位置決定システム。