JP5141495B2 - Silicon single crystal manufacturing method and silicon wafer - Google Patents

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本発明はシリコン単結晶の製造方法に関し、特に、チョクラルスキー法(CZ法)によって育成され、半導体デバイスの基板用として好適に用いられるシリコン単結晶の製造方法に関する。また、本発明は、シリコンウェーハに関し、特に、チョクラルスキー法によって育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出され、半導体デバイスの基板として好適なシリコンウェーハに関する。   The present invention relates to a method for producing a silicon single crystal, and more particularly to a method for producing a silicon single crystal that is grown by the Czochralski method (CZ method) and is suitably used for a substrate of a semiconductor device. The present invention also relates to a silicon wafer, and more particularly to a silicon wafer that is cut out from a silicon single crystal ingot grown by the Czochralski method and is suitable as a substrate for a semiconductor device.

チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を育成する場合、その結晶に含まれる欠陥の種類や分布は、結晶の引上げ速度Vとシリコン単結晶内の成長方向の温度勾配Gの比に依存する。   When a silicon single crystal is grown by the Czochralski method, the type and distribution of defects contained in the crystal depend on the ratio of the crystal pulling speed V and the temperature gradient G in the growth direction in the silicon single crystal.

図14はV/Gと欠陥の種類及び分布との一般的な関係を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing a general relationship between V / G and the type and distribution of defects.

図14に示すように、V/Gが大きい場合は空孔が過剰となり、空孔の凝集体である微小ボイド(一般にCOPと呼ばれている欠陥)が発生する。一方、V/Gが小さい場合は格子間シリコン原子が過剰となり、格子間シリコンの凝集体である転位クラスタが発生する。したがって、COPも転位クラスタも含まない結晶を製造するには、V/Gが結晶の径方向と長さ方向で適切な範囲に入るように制御しなければならない。まず、結晶の径方向については、どの位置でもVは一定であるので、温度勾配Gが所定の範囲に入るようにCZ炉内の高温部分(ホット・ゾーン)の構造を設計しなければならない。次に、結晶の長さ方向については、Gは結晶の引き上げ長さに依存するので、V/Gを所定の範囲に保つ為には、結晶の長さ方向にVを変化させなければならない。現在は、直径300mmのシリコン単結晶でも、V/Gを制御する事によって、COPも転位クラスタも含まない結晶が量産されている。   As shown in FIG. 14, when V / G is large, vacancies become excessive, and microvoids (generally called COP) that are aggregates of vacancies are generated. On the other hand, when V / G is small, interstitial silicon atoms become excessive, and dislocation clusters, which are aggregates of interstitial silicon, are generated. Therefore, in order to produce a crystal containing neither COP nor dislocation clusters, it is necessary to control V / G so as to fall within an appropriate range in the crystal radial direction and length direction. First, since V is constant at any position in the radial direction of the crystal, the structure of the high temperature portion (hot zone) in the CZ furnace must be designed so that the temperature gradient G falls within a predetermined range. Next, with respect to the length direction of the crystal, G depends on the pulling length of the crystal. Therefore, in order to keep V / G within a predetermined range, V must be changed in the length direction of the crystal. At present, even a silicon single crystal having a diameter of 300 mm has been mass-produced by controlling V / G and containing neither COP nor dislocation clusters.

上記のように、V/Gを制御して引き上げたCOPと転位クラスタを含まないシリコンウェーハが量産され、電子デバイスの製造に使われている。しかし、これらのウェーハは決して全面が均質ではなく、熱処理された場合の挙動が異なる複数の領域を含んでいる。図14に示すように、COPが発生する領域と転位クラスタが発生する領域の間には、V/Gが大きい方から順に、OSF領域、Pv領域、Pi領域の三つの領域が存在する。OSF領域とは、as-grown状態(結晶成長後に何の熱処理も行っていない状態)で板状酸素析出物(OSF核)を含んでおり、高温(一般的には1000℃から1200℃)で熱酸化した場合にOSF(Oxidation Induced Stacking Fault)が発生する領域である。Pv領域とは、as-grown状態で酸素析出核を含んでおり、低温及び高温(例えば、800℃と1000℃)の2段階の熱処理を施した場合に酸素析出物が発生し易い領域である。Pi領域とは、as-grown状態で殆ど酸素析出核を含んでおらず、熱処理を施されても酸素析出物が発生し難い領域である。   As described above, COPs pulled by controlling V / G and silicon wafers that do not contain dislocation clusters are mass-produced and used for manufacturing electronic devices. However, these wafers are never uniform over the entire surface, and include a plurality of regions that behave differently when heat-treated. As shown in FIG. 14, there are three regions in order from the largest V / G, the OSF region, the Pv region, and the Pi region, between the region where COP occurs and the region where dislocation clusters occur. The OSF region contains plate-like oxygen precipitates (OSF nuclei) in an as-grown state (a state in which no heat treatment is performed after crystal growth), and at a high temperature (generally 1000 ° C. to 1200 ° C.). This is a region where an OSF (Oxidation Induced Stacking Fault) occurs when thermal oxidation occurs. The Pv region is an area where oxygen precipitate nuclei are contained in an as-grown state, and oxygen precipitates are likely to be generated when two-stage heat treatment is performed at low and high temperatures (for example, 800 ° C. and 1000 ° C.). . The Pi region is a region that hardly contains oxygen precipitation nuclei in an as-grown state and hardly generates oxygen precipitates even when heat treatment is performed.

COPが発生し始めるV/Gと転位クラスタが発生し始めるV/Gの差は極めて小さいので、COPも転位クラスタも含まない結晶を製造するには、Vの厳密な管理が必要である。しかしながら、目標通りのVで結晶を引き上げても、種々の要因からCOPや転位クラスタが発生する場合がある。これは、下記の理由による。   Since the difference between V / G at which COP begins to occur and V / G at which dislocation clusters begin to occur is very small, strict control of V is required to produce a crystal that does not contain COPs or dislocation clusters. However, even if the crystal is pulled at the target V, COP and dislocation clusters may occur due to various factors. This is due to the following reason.

CZ炉は、カーボンヒータ、断熱材、カーボンルツボ等の部材から構成されている。これらの部材は、数十回から数百回の引き上げに渡って継続的に使用される。また、これらの部材は、シリコン融液の蒸気や液滴との反応、シリコン融液及びカーボンから発生したガスとの反応、石英ルツボの反応等で、経時的に変質、減肉し、CZ炉内のホット・ゾーンの熱的特性も経時的に変化する。このようなホット・ゾーンの経時変化が起きると、温度勾配Gが変化するため、目標通りのVで結晶を引き上げてもV/Gが設計値からずれてしまう。このような理由から、目標通りのVで結晶を引き上げてもCOPや転位クラスタが発生するのである。   The CZ furnace is composed of members such as a carbon heater, a heat insulating material, and a carbon crucible. These members are continuously used over several tens to hundreds of times. In addition, these members are deteriorated and thinned over time by reaction with silicon melt vapor or droplets, reaction with silicon melt and gas generated from carbon, reaction of quartz crucible, etc. The thermal properties of the inner hot zone also change over time. When such a time-dependent change in the hot zone occurs, the temperature gradient G changes, so that V / G deviates from the design value even if the crystal is pulled up with the target V. For this reason, COP and dislocation clusters are generated even if the crystal is pulled up with the target V.

したがって、目標とするV/Gを実現するためには、ホット・ゾーンの経時変化に応じて引き上げ速度Vのプロファイルを変更する必要がある。   Therefore, in order to realize the target V / G, it is necessary to change the profile of the pulling-up speed V in accordance with the change with time of the hot zone.

従来は、OSF領域を含むように引き上げ速度プロファイルを設定し、引き上げた結晶から切り出したサンプルにCu(銅)デコレーションやOSF評価のための熱処理を行ってOSF領域の広さを評価し、その広さに基づいて後続の引き上げの速度プロファイルを調整していた(特許文献1、2参照)。すなわち、OSF領域が広ければCZ炉はV/Gが大きくなる(Gが小さくなる)方向に変化しているので後続の引き上げではVを低めに設定し、逆に、OSF領域が狭ければCZ炉はV/Gが小さくなる(Gが大きくなる)方向に変化しているので後続の引き上げではVを高めに設定していた。   Conventionally, a pulling speed profile is set so as to include the OSF region, and a sample cut out from the pulled crystal is subjected to Cu (copper) decoration or heat treatment for OSF evaluation to evaluate the width of the OSF region. Based on this, the speed profile of the subsequent pulling was adjusted (see Patent Documents 1 and 2). That is, if the OSF region is wide, the CZ furnace changes in a direction in which V / G increases (G decreases). Therefore, in subsequent pulling, V is set lower, and conversely if the OSF region is narrow, CZ Since the furnace changes in a direction in which V / G becomes smaller (G becomes larger), V is set higher in subsequent pulling.

これらの方法は、OSF領域の広さや位置を指標として後続の引き上げの速度プロファイルを調整する方法なので、製品として出荷されるウェーハにも必然的にOSF領域が含まれる。今のところ、OSF領域は電子デバイスに影響を与えていないようである。しかし、OSF領域は、as-grown状態でもOSFの核、すなわち、板状の酸素析出物を含む領域であるので、将来の電子デバイスではその特性を劣化させる原因となる可能性が高い。従って、今後は、OSF領域の広さを引上げ速度調整の指標とせずに、OSF領域を含まない結晶を安定的に引き上げる方法を開発することが必要であると考えられる。   Since these methods adjust the speed profile of subsequent pulling using the size and position of the OSF region as an index, the wafers shipped as products necessarily include the OSF region. So far, the OSF region does not seem to affect the electronic device. However, since the OSF region is a region containing OSF nuclei, that is, plate-like oxygen precipitates even in the as-grown state, it is highly likely to cause deterioration in the characteristics of future electronic devices. Therefore, in the future, it is considered necessary to develop a method for stably pulling up a crystal not including the OSF region without using the width of the OSF region as an index for adjusting the pulling rate.

OSF領域を引上げ速度調整の指標としない方法として、シリコンの弾性定数の極低温化に伴う減少(ソフト化)の大きさから、結晶中の空孔濃度を推定して後続の引き上げの速度プロファイルを調整する方法が提案されている(特許文献3参照)。しかしながら、この方法を実施するには、シリコン単結晶から切り出したウェーハに、加工歪みを除去する為のエッチングを施し、薄膜振動子となるZnOやAlNを蒸着し、外部磁場を必要に応じて印加した状態で、25K(−248℃)以下の温度域で冷却しながら、超音波パルスを伝播させ、伝播した超音波パルスの音速変化を検出し、この音速変化から、冷却温度の低下に伴う弾性定数の減少量を算出し、この算出した弾性定数の減少量からシリコンウェーハ中に存在する空孔濃度を評価する、といった手順を踏まなければならない。このため、高価な評価設備と複雑な手順が必要となり、シリコン単結晶の製造工程でのルーチン的な検査には到底適用出来ない。   As a method that does not use the OSF region as an index for adjusting the pulling speed, the vacancy concentration in the crystal is estimated from the magnitude of the decrease (softening) of the elastic constant of silicon accompanying the cryogenic temperature, and the speed profile of subsequent pulling is calculated. A method of adjusting has been proposed (see Patent Document 3). However, in order to implement this method, a wafer cut out from a silicon single crystal is etched to remove processing strain, ZnO or AlN to be a thin film vibrator is deposited, and an external magnetic field is applied as necessary. In this state, while cooling in a temperature range of 25K (−248 ° C.) or lower, an ultrasonic pulse is propagated, and a change in the sound speed of the propagated ultrasonic pulse is detected. From this change in sound speed, elasticity accompanying a decrease in cooling temperature is detected. It is necessary to take a procedure such as calculating the amount of decrease of the constant and evaluating the concentration of vacancies existing in the silicon wafer from the calculated amount of decrease of the elastic constant. For this reason, expensive evaluation equipment and complicated procedures are required, and it cannot be applied to routine inspection in the manufacturing process of silicon single crystals.

シリコン単結晶中の結晶欠陥を検出する方法として様々な原理に基づく評価方法が提案されている。昔から行われている湿式の選択エッチング法は、シリコンに対して酸化作用を持つ物質と酸化物を溶解する作用を持つ物質の混合液にサンプルを浸漬して結晶欠陥をエッチングされた表面の凹凸(多くの場合はエッチピット)として顕在化する方法である。酸化作用を持つ物質としては硝酸やクロム酸などが用いられ、酸化物を溶解する作用を持つ物質としてはふっ酸が用いられている。用いられる化学物質の種類とその混合比によって、正常なシリコン/欠陥の選択比が異なり、感度や検出可能な欠陥の種類が異なる。湿式の選択エッチング法は、他の方法に比べて感度は低いが、簡便であるので、現在でも結晶欠陥評価に用いられている。代表的なエッチング液として、いずれも考案者の名前を冠した、ライト液、セコ液、ダッシュ液などを挙げることができる。   Evaluation methods based on various principles have been proposed as methods for detecting crystal defects in a silicon single crystal. The wet selective etching method, which has been used for a long time, is an uneven surface on which crystal defects are etched by immersing a sample in a mixed solution of a substance that has an oxidizing action on silicon and a substance that dissolves the oxide. It is a method that manifests as (in many cases etch pits). Nitric acid, chromic acid or the like is used as a substance having an oxidizing action, and hydrofluoric acid is used as a substance having an action of dissolving an oxide. Depending on the type of chemical substance used and its mixing ratio, the normal silicon / defect selection ratio differs, and the sensitivity and the types of detectable defects differ. The wet selective etching method has a lower sensitivity than other methods, but is simple and is still used for evaluating crystal defects. As typical etching liquids, light liquid, seco liquid, dash liquid, etc., all named after the inventor, can be mentioned.

1990年代から一般的に用いられるようになった赤外トモグラフィー法は、シリコンと欠陥の屈折率の違いを利用した方法である。赤外線はシリコンを透過するので、ウェーハ内部の欠陥を評価することが出来る。この方法は、湿式の選択エッチング法に比べて、酸素析出物やCOPに対する感度が高いのが特長である。   The infrared tomography method that has been generally used since the 1990s is a method that utilizes the difference in refractive index between silicon and defects. Since infrared rays pass through silicon, defects inside the wafer can be evaluated. This method is characterized by higher sensitivity to oxygen precipitates and COP than the wet selective etching method.

また、特許文献4には、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching: RIE)を利用した欠陥検出方法が記載されている。この方法は、熱処理によりBMDなどの酸素析出物を顕在化させた後、Si/SiOの選択比が高い条件でサンプルに対してRIEを行う方法である。これにより、酸素析出物(SiO)がエッチングされずに、突起として顕在化する。Si/SiOの選択比が高い条件を選べば、赤外トモグラフィー法よりも高感度な欠陥評価が可能だと報告されている。
特開2005−194186号公報 国際公開第99/40243号パンフレット 特開2007−261935号公報 特開2000−58509号公報
Patent Document 4 describes a defect detection method using reactive ion etching (RIE). This method is a method in which RIE is performed on a sample under a condition with a high Si / SiO 2 selection ratio after revealing oxygen precipitates such as BMD by heat treatment. As a result, oxygen precipitates (SiO 2 ) are not etched but are manifested as protrusions. It has been reported that if conditions with a high Si / SiO 2 selection ratio are selected, defect evaluation with higher sensitivity than infrared tomography is possible.
JP 2005-194186 A International Publication No. 99/40243 Pamphlet JP 2007-261935 A JP 2000-58509 A

しかしながら、特許文献4においては、熱処理によって顕在化させたBMDなどの酸素析出物の評価が可能であると報告されているに止まり、as-grown状態のシリコンウェーハに対する評価については述べられていない。特許文献4が出願された当時の技術水準では、as-grown状態のシリコンウェーハに含まれる欠陥として問題視されていたのはOSF核だけであり、OSF核は熱酸化によって容易に顕在化することから、これをas-grown状態で検出する意義は無かったものと考えられる。また、特許文献4が出願された当時の技術水準では、Pv領域がas-grown状態で酸素析出核を含んでいるか否かも不明であった。   However, Patent Document 4 only reports that it is possible to evaluate oxygen precipitates such as BMD that are manifested by heat treatment, and does not describe evaluation of an as-grown silicon wafer. In the state of the art at the time when Patent Document 4 was filed, only the OSF nucleus was regarded as a defect included in the silicon wafer in the as-grown state, and the OSF nucleus is easily manifested by thermal oxidation. Therefore, it is considered that there was no significance in detecting this in the as-grown state. Further, at the time of the application of Patent Document 4, it was unclear whether the Pv region contained an oxygen precipitation nucleus in the as-grown state.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、OSF領域の位置や広さを指標とせずに、引き上げられた結晶に含まれる領域を簡便な方法で特定して、後続の引き上げの速度プロファイルを調整することによって、COP領域も転位クラスタ領域も含まず、好ましくはOSF領域も含まないシリコン単結晶を製造することを目的とする。また、このようにして製造されたシリコン単結晶から切り出されたシリコンウェーハを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and without using the position and area of the OSF region as an index, the region included in the pulled crystal is specified by a simple method, and the subsequent pulling is performed. By adjusting the velocity profile, an object is to produce a silicon single crystal that does not contain COP regions or dislocation cluster regions, and preferably does not contain OSF regions. Moreover, it aims at providing the silicon wafer cut out from the silicon single crystal manufactured in this way.

本発明者は、as-grown状態のシリコンウェーハに対して反応性イオンエッチングを施した場合に、どのような欠陥を顕在化させることができるか鋭意研究を行った。その結果、as-grown状態のシリコンウェーハに対して反応性イオンエッチングを施すと、OSF領域に含まれるOSF核とPv領域に含まれる酸素析出核が顕在化することが明らかとなった。このことは、Pv領域とPi領域との境界を判別することが可能となることを意味する。したがって、OSF領域の位置や広さを指標とするのではなく、Pv領域の位置や広さを指標とすることによって、ホット・ゾーンの経時変化に応じた引き上げ速度Vのプロファイル変更を行うことができると考えられる。   The present inventor has intensively studied what kinds of defects can be revealed when reactive ion etching is performed on a silicon wafer in an as-grown state. As a result, it has been clarified that when reactive ion etching is performed on an as-grown silicon wafer, OSF nuclei contained in the OSF region and oxygen precipitate nuclei contained in the Pv region become apparent. This means that the boundary between the Pv region and the Pi region can be determined. Therefore, it is possible to change the profile of the pulling-up speed V according to the time-dependent change of the hot zone by using the position and width of the Pv area as an index instead of using the position and area of the OSF area as an index. It is considered possible.

本発明によるシリコン単結晶の製造方法は、このような技術的知見に基づき成されたものであって、チョクラルスキー法によってCOP及び転位クラスタを含まないシリコン単結晶インゴットを育成する育成工程と、シリコン単結晶インゴットからシリコンウェーハを切り出す切り出し工程と、as-grown状態のシリコンウェーハに対して反応性イオンエッチングを施すことにより、酸化シリコンを含むgrown-in欠陥をエッチング面上の突起として顕在化させるエッチング工程とを備え、エッチング工程にて顕在化された突起の発生領域に基づいて、後続の育成工程における育成条件を調整することを特徴とする。   The method for producing a silicon single crystal according to the present invention is based on such technical knowledge, and a growing step of growing a silicon single crystal ingot that does not contain COP and dislocation clusters by the Czochralski method, By cutting out a silicon wafer from a silicon single crystal ingot and performing reactive ion etching on the silicon wafer in the as-grown state, the grown-in defects including silicon oxide are revealed as protrusions on the etched surface. And an etching process, wherein the growth conditions in the subsequent growth process are adjusted based on the generation region of the protrusions revealed in the etching process.

本発明によれば、欠陥を顕在化させるための熱処理や、シリコンの弾性定数の極低温化に伴う減少量の測定など、時間のかかる処理を行うことなく、現在のV/Gに応じた結晶状態を速やかに知ることができる。このため、得られた情報を元に、後続の育成条件を調整(フィードバック)すれば、引き上げ速度Vのプロファイルを速やかに変更することが可能となる。また、後続の育成条件をフィードバック調整するだけでなく、当該シリコン単結晶インゴットの合否判定を行うことも可能である。   According to the present invention, a crystal according to the current V / G can be obtained without performing a time-consuming process such as a heat treatment for revealing defects or a measurement of a decrease amount due to cryogenic temperature reduction of silicon elastic constant. You can quickly know the condition. For this reason, if the subsequent growth conditions are adjusted (feedback) based on the obtained information, the profile of the pulling speed V can be quickly changed. In addition to feedback adjustment of the subsequent growth conditions, it is possible to determine whether the silicon single crystal ingot is acceptable or not.

育成工程においては、OSF核を含まないシリコン単結晶インゴットを育成することが好ましい。本発明においては、OSF領域を指標とすることなくV/G検出を行っていることから、OSF核を含まないシリコン単結晶インゴットの作製に好適だからである。   In the growth step, it is preferable to grow a silicon single crystal ingot that does not contain OSF nuclei. In the present invention, since V / G detection is performed without using the OSF region as an index, it is suitable for manufacturing a silicon single crystal ingot that does not contain OSF nuclei.

エッチング工程においては、シリコンウェーハをふっ酸と硝酸を含む水溶液でエッチングし、エッチングされた面に反応性イオンエッチングを施すことが好ましい。これによれば、シリコンウェーハに対する処理が非常に簡単であることから、引き上げ速度Vのフィードバックをより速やかに行うことが可能となる。   In the etching step, it is preferable to etch the silicon wafer with an aqueous solution containing hydrofluoric acid and nitric acid and to perform reactive ion etching on the etched surface. According to this, since the processing for the silicon wafer is very simple, it becomes possible to perform feedback of the pulling speed V more quickly.

また、エッチング工程においては、シリコンウェーハを劈開し、劈開面に反応性イオンエッチングを施しても構わない。シリコンウェーハの劈開面は、ふっ酸と硝酸を含む水溶液でエッチングして得られたエッチング面と同等の特性が得られるからである。   In the etching step, the silicon wafer may be cleaved and reactive ion etching may be performed on the cleaved surface. This is because the cleaved surface of the silicon wafer has the same characteristics as an etched surface obtained by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid and nitric acid.

さらに、エッチング工程においては、シリコンウェーハを鏡面加工し、鏡面加工された面に反応性イオンエッチングを施しても構わない。シリコンウェーハを鏡面加工すれば、外乱に起因する欠陥がほぼ完全に除去されることから、突起の発生領域をより正確に評価することが可能となる。   Further, in the etching step, the silicon wafer may be mirror-finished and reactive ion etching may be performed on the mirror-finished surface. If the silicon wafer is mirror-finished, defects due to disturbance are almost completely removed, so that it is possible to more accurately evaluate the region where the protrusion is generated.

また、本発明によるシリコンウェーハは、チョクラルスキー法によって育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出され、COP、OSF核及び転位クラスタのいずれも含まないシリコンウェーハであって、as-grown状態で反応性イオンエッチングを施すことによって酸化シリコンを含むgrown-in欠陥をエッチング面上の突起として顕在化させた場合に、顕在化された前記突起の発生領域がディスク状及び/又はリング状となることを特徴とする。このようなシリコンウェーハは、本発明によるシリコン単結晶の製造方法によって得ることが可能である。   The silicon wafer according to the present invention is a silicon wafer which is cut from a silicon single crystal ingot grown by the Czochralski method and does not contain any of COP, OSF nucleus and dislocation cluster, and is reactive in an as-grown state. When a grown-in defect containing silicon oxide is exposed as a protrusion on the etched surface by performing ion etching, the area where the protrusion is exposed becomes a disk shape and / or a ring shape. And Such a silicon wafer can be obtained by the method for producing a silicon single crystal according to the present invention.

このように、本発明によれば、欠陥を顕在化させるための熱処理や、シリコンの弾性定数の極低温化に伴う減少量の測定など、時間のかかる処理を行うことなく、現在のV/Gに応じた結晶状態を速やかに知ることができる。これにより、より直近のバッチに対してフィードバックすることができることから、COPも転位クラスタも含まない結晶を精度良く量産することが可能となる。しかも、OSF領域を指標としていないことから、COP及び転位クラスタだけでなく、OSF領域を含まない結晶を得ることも可能となる。   As described above, according to the present invention, the current V / G can be obtained without performing a time-consuming process such as a heat treatment for revealing a defect or a measurement of a decrease amount associated with a cryogenic temperature reduction of silicon. It is possible to quickly know the crystal state according to the above. As a result, it is possible to feed back to the most recent batch, so that it is possible to mass-produce crystals containing neither COP nor dislocation clusters with high accuracy. Moreover, since the OSF region is not used as an index, it is possible to obtain a crystal not including the OSF region as well as the COP and the dislocation cluster.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好ましい実施形態によるシリコン単結晶の製造方法に適用可能な引き上げ装置の構成を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a pulling apparatus applicable to a method for producing a silicon single crystal according to a preferred embodiment of the present invention.

図1に示すシリコン単結晶引き上げ装置10は、チャンバー11と、チャンバー11の底部中央を貫通して鉛直方向に設けられた支持回転軸12と、支持回転軸12の上端部に固定されたグラファイトサセプタ13と、グラファイトサセプタ13内に収容された石英るつぼ14と、グラファイトサセプタ13の周囲に設けられたヒーター15と、支持回転軸12を昇降及び回転させるための支持軸駆動機構16と、種結晶を保持するシードチャック17と、シードチャック17を吊設する引き上げワイヤー18と、ワイヤー18を巻き取るためのワイヤー巻き取り機構19と、ヒーター15及び石英るつぼ14からの輻射熱によるシリコン単結晶インゴット20の加熱を防止すると共にシリコン融液21の温度変動を抑制するための熱遮蔽部材22と、各部を制御する制御装置23とを備えている。   A silicon single crystal pulling apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a chamber 11, a support rotary shaft 12 that passes through the center of the bottom of the chamber 11 and is provided in the vertical direction, and a graphite susceptor fixed to the upper end of the support rotary shaft 12. 13, a quartz crucible 14 accommodated in the graphite susceptor 13, a heater 15 provided around the graphite susceptor 13, a support shaft drive mechanism 16 for moving the support rotation shaft 12 up and down, and a seed crystal Heating of the silicon single crystal ingot 20 by the radiation heat from the seed chuck 17 to be held, the pulling wire 18 for suspending the seed chuck 17, the wire winding mechanism 19 for winding the wire 18, and the heater 15 and the quartz crucible 14. And a heat shielding part for suppressing temperature fluctuation of the silicon melt 21 22, and a control unit 23 that controls each unit.

チャンバー11の上部には、Arガスをチャンバー11内に導入するためのガス導入口24が設けられている。Arガスはガス管25を介してガス導入口24からチャンバー11内に導入され、その導入量はコンダクタンスバルブ26により制御される。   A gas inlet 24 for introducing Ar gas into the chamber 11 is provided in the upper part of the chamber 11. Ar gas is introduced into the chamber 11 from the gas introduction port 24 through the gas pipe 25, and the introduction amount is controlled by the conductance valve 26.

チャンバー11の底部には、チャンバー11内のArガスを排気するためのガス排出口27が設けられている。密閉したチャンバー11内のArガスはガス排出口27から排ガス管28を経由して外へと排出される。排ガス管28の途中にはコンダクタンスバルブ29及び真空ポンプ30が設置されており、真空ポンプ30でチャンバー11内のArガスを吸引しながらコンダクタンスバルブ29でその流量を制御することでチャンバー11内の減圧状態が保たれている。   A gas discharge port 27 for exhausting Ar gas in the chamber 11 is provided at the bottom of the chamber 11. Ar gas in the sealed chamber 11 is discharged from the gas outlet 27 through the exhaust pipe 28 to the outside. A conductance valve 29 and a vacuum pump 30 are provided in the middle of the exhaust gas pipe 28, and the pressure inside the chamber 11 is reduced by controlling the flow rate with the conductance valve 29 while sucking the Ar gas in the chamber 11 with the vacuum pump 30. The state is maintained.

さらに、チャンバー11の外側には磁場供給装置31が設けられている。磁場供給装置31から供給される磁場は、水平磁場であっても構わないし、カスプ磁場であっても構わない。   Further, a magnetic field supply device 31 is provided outside the chamber 11. The magnetic field supplied from the magnetic field supply device 31 may be a horizontal magnetic field or a cusp magnetic field.

図2(a)は、シリコン単結晶インゴット20の引き上げ速度Vと欠陥の種類及び分布との関係を示す図であり、図2(b)〜(d)はそれぞれ図2(a)に示すB1−B1線、C1−C1線及びD1−D1線に沿った断面図である。図2の引き上げ条件は、OSF領域42がディスク状に現れる引き上げ条件であり、結晶の外周部よりも中心付近のV/Gが大きい(Gが小さい)ケースである。   2A is a diagram showing the relationship between the pulling speed V of the silicon single crystal ingot 20 and the type and distribution of defects, and FIGS. 2B to 2D are respectively B1 shown in FIG. It is sectional drawing along the -B1 line, the C1-C1 line, and the D1-D1 line. The pulling condition in FIG. 2 is a pulling condition in which the OSF region 42 appears in a disk shape, and is a case where V / G near the center is larger (G is smaller) than the outer periphery of the crystal.

図2の引き上げ条件下において、引き上げ速度VをB1−B1線に相当する速度に設定すると、図2(b)に示すように、切り出されたシリコンウェーハ40にはOSF領域42及びPv領域43がディスク状に現れる。より具体的には、シリコンウェーハ40の中心にはOSF領域42が現れ、その外側にはPv領域43が現れ、その外側は全てPi領域44となる。OSF領域42の径は径D0であり、Pv領域43の径は径D1である。このように、引き上げ速度VをB1−B1線に相当する速度に設定した場合、COP41及び転位クラスタ45を含まないシリコン単結晶インゴット20が得られるが、中心軸部分にディスク状のOSF領域42が形成される。したがって、COP41及び転位クラスタ45だけでなく、OSF領域42をも含まない結晶を得るためには、制御装置23によって引き上げ速度Vを低下させる必要がある。また、OSF領域42を含まない結晶を良品とする場合には、当該シリコン単結晶インゴット20は不合格となる。   When the pulling speed V is set to a speed corresponding to the B1-B1 line under the pulling conditions in FIG. 2, the OSF region 42 and the Pv region 43 are formed in the cut silicon wafer 40 as shown in FIG. Appears as a disk. More specifically, the OSF region 42 appears at the center of the silicon wafer 40, the Pv region 43 appears outside thereof, and the outside thereof becomes the Pi region 44. The diameter of the OSF region 42 is the diameter D0, and the diameter of the Pv region 43 is the diameter D1. As described above, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the B1-B1 line, the silicon single crystal ingot 20 that does not include the COP 41 and the dislocation cluster 45 is obtained, but the disk-shaped OSF region 42 is formed in the central axis portion. It is formed. Therefore, in order to obtain a crystal not including the OSF region 42 as well as the COP 41 and the dislocation cluster 45, it is necessary to lower the pulling rate V by the control device 23. In addition, when a crystal that does not include the OSF region 42 is a non-defective product, the silicon single crystal ingot 20 is rejected.

また、図2の引き上げ条件下において、引き上げ速度VをC1−C1線に相当する速度に設定すると、図2(c)に示すように、切り出されたシリコンウェーハ40の中心に径D22のPv領域43が現れ、その外側は全てPi領域44となる。ここで、Pv領域43の径D2は、図2(b)に示したPv領域43の径D1よりも小さい(D2<D1)。このように、引き上げ速度VをC1−C1線に相当する速度に設定した場合、COP41、OSF領域42及び転位クラスタ45のいずれも含まないシリコン単結晶インゴット20を得ることができる。しかも、転位クラスタ45が発生する引き上げ速度Vに対しても十分なマージンが確保されていることから、制御装置23による引き上げ速度Vの変更を行う必要はない。また、OSF領域42を含まない結晶を良品とする場合、当該シリコン単結晶インゴット20は合格となる。   Further, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the C1-C1 line under the pulling condition of FIG. 2, as shown in FIG. 2C, a Pv region having a diameter D22 at the center of the cut silicon wafer 40. 43 appears, and the outside thereof is the Pi region 44. Here, the diameter D2 of the Pv region 43 is smaller than the diameter D1 of the Pv region 43 shown in FIG. 2B (D2 <D1). Thus, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the C1-C1 line, the silicon single crystal ingot 20 that does not include any of the COP 41, the OSF region 42, and the dislocation cluster 45 can be obtained. In addition, since a sufficient margin is secured for the pulling speed V at which the dislocation clusters 45 are generated, it is not necessary to change the pulling speed V by the control device 23. In addition, when a crystal that does not include the OSF region 42 is a non-defective product, the silicon single crystal ingot 20 is passed.

さらに、図2の引き上げ条件下において、引き上げ速度VをD1−D1線に相当する速度に設定すると、図2(d)に示すように、シリコンウェーハ40の中心に径D3のPv領域43が現れ、その外側は全てPi領域44となる。ここで、Pv領域43の径D3は、図2(c)に示したPv領域43の径D2よりもさらに小さくなる(D3<D2)。このように、引き上げ速度VをD1−D1線に相当する速度に設定した場合、COP41、OSF領域42及び転位クラスタ45のいずれも含まないシリコン単結晶インゴット20を得ることができるが、転位クラスタ45が発生する引き上げ速度Vに対してマージンが僅かしか残されていないことから、この場合、制御装置23によって引き上げ速度Vを上昇させる必要がある。但し、OSF領域42を含まない結晶を良品とする場合、当該シリコン単結晶インゴット20は合格となる。   Further, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the D1-D1 line under the pulling condition of FIG. 2, a Pv region 43 having a diameter D3 appears at the center of the silicon wafer 40 as shown in FIG. All the outsides are Pi regions 44. Here, the diameter D3 of the Pv region 43 is further smaller than the diameter D2 of the Pv region 43 shown in FIG. 2C (D3 <D2). Thus, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the D1-D1 line, the silicon single crystal ingot 20 that does not include any of the COP 41, the OSF region 42, and the dislocation cluster 45 can be obtained. In this case, it is necessary to increase the pulling speed V by the control device 23 because there is only a small margin left with respect to the pulling speed V at which the above occurs. However, when a crystal that does not include the OSF region 42 is a non-defective product, the silicon single crystal ingot 20 is passed.

このように、図2に示す引き上げ条件においては、ディスク状のPv領域43の径に基づいて、引き上げ速度Vの制御方向を判断することが可能である。また、当該シリコン単結晶インゴット20の合否判定を行うことも可能となる。   As described above, in the pulling condition shown in FIG. 2, it is possible to determine the control direction of the pulling speed V based on the diameter of the disk-like Pv region 43. It is also possible to make a pass / fail judgment for the silicon single crystal ingot 20.

図3(a)は、図2とは温度勾配Gの径方向分布が異なる条件下における、シリコン単結晶インゴット20の引き上げ速度Vと欠陥の種類及び分布との関係を示す図であり、図3(b)〜(d)はそれぞれ図3(a)に示すB2−B2線、C2−C2線及びD2−D2線に沿った断面図である。図3の引き上げ条件は、OSF領域42がディスク状及びリング状に現れる引き上げ条件であり、結晶の中心付近と外周部でV/Gが大きい(Gが小さい)ケースである。   FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the pulling speed V of the silicon single crystal ingot 20 and the type and distribution of defects under a condition in which the radial distribution of the temperature gradient G is different from that in FIG. (B)-(d) is sectional drawing along the B2-B2 line | wire, C2-C2 line | wire, and D2-D2 line | wire which are shown to Fig.3 (a), respectively. The pulling condition in FIG. 3 is a pulling condition in which the OSF region 42 appears in a disk shape and a ring shape, and is a case where V / G is large (G is small) in the vicinity of the center of the crystal and the outer periphery.

図3の引き上げ条件下において、引き上げ速度VをB2−B2線に相当する速度に設定すると、図3(b)に示すように、切り出されたシリコンウェーハ40にはOSF領域42及びPv領域43がディスク状及びリング状に現れる。より具体的には、シリコンウェーハ40の中心にはOSF領域42が現れ、その外側には同心円状にPv領域43、Pi領域44、Pv領域43、OSF領域42、Pv領域43、Pi領域44がこの順に現れる。ここで、ディスク状のPv領域43の径はD4である。また、OSF領域42及びPv領域43からなるリングの幅はW1である。このように、引き上げ速度VをB2−B2線に相当する速度に設定した場合、COP41及び転位クラスタ45を含まないシリコン単結晶インゴット20が得られるが、ディスク状のOSF領域42とリング状のOSF領域42が形成される。したがって、COP41及び転位クラスタ45だけでなく、OSF領域42をも含まない結晶を得るためには、制御装置23によって引き上げ速度Vを低下させる必要がある。また、OSF領域42を含まない結晶を良品とする場合には、当該シリコン単結晶インゴット20は不合格となる   When the pulling speed V is set to a speed corresponding to the line B2-B2 under the pulling conditions of FIG. 3, the OSF region 42 and the Pv region 43 are formed in the cut silicon wafer 40 as shown in FIG. Appears in disk and ring form. More specifically, an OSF region 42 appears at the center of the silicon wafer 40, and a Pv region 43, Pi region 44, Pv region 43, OSF region 42, Pv region 43, and Pi region 44 are concentrically formed outside the OSF region 42. Appear in this order. Here, the diameter of the disk-like Pv region 43 is D4. Further, the width of the ring composed of the OSF region 42 and the Pv region 43 is W1. Thus, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the B2-B2 line, the silicon single crystal ingot 20 that does not include the COP 41 and the dislocation cluster 45 is obtained, but the disk-shaped OSF region 42 and the ring-shaped OSF are obtained. Region 42 is formed. Therefore, in order to obtain a crystal not including the OSF region 42 as well as the COP 41 and the dislocation cluster 45, it is necessary to lower the pulling rate V by the control device 23. In addition, when a crystal not including the OSF region 42 is a non-defective product, the silicon single crystal ingot 20 is rejected.

また、図3の引き上げ条件下において、引き上げ速度VをC2−C2線に相当する速度に設定すると、図3(c)に示すように、切り出されたシリコンウェーハ40にはPv領域43がディスク状及びリング状に現れる。ここで、ディスク状のPv領域43の径はD5であり、図3(b)に示したディスク状のPv領域43の径D4よりも小さい(D5<D4)。また、リング状のPv領域43の幅はW2であり、図3(b)に示したリングの幅W1よりも狭い(W2<W1)。このように、引き上げ速度VをC2−C2線に相当する速度に設定した場合、COP41、OSF領域42及び転位クラスタ45のいずれも含まないシリコン単結晶インゴット20を得ることができる。しかも、転位クラスタ45が発生する引き上げ速度Vに対しても十分なマージンが確保されていることから、制御装置23による引き上げ速度Vの変更を行う必要はない。また、OSF領域42を含まない結晶を良品とする場合、当該シリコン単結晶インゴット20は合格となる。   Further, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the C2-C2 line under the pulling condition of FIG. 3, the Pv region 43 is formed in a disk shape on the cut silicon wafer 40 as shown in FIG. And appear in a ring shape. Here, the diameter of the disk-shaped Pv region 43 is D5, which is smaller than the diameter D4 of the disk-shaped Pv region 43 shown in FIG. 3B (D5 <D4). The width of the ring-shaped Pv region 43 is W2, which is narrower than the ring width W1 shown in FIG. 3B (W2 <W1). Thus, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the C2-C2 line, the silicon single crystal ingot 20 that does not include any of the COP 41, the OSF region 42, and the dislocation cluster 45 can be obtained. In addition, since a sufficient margin is secured for the pulling speed V at which the dislocation clusters 45 are generated, it is not necessary to change the pulling speed V by the control device 23. In addition, when a crystal that does not include the OSF region 42 is a non-defective product, the silicon single crystal ingot 20 is passed.

さらに、図3の引き上げ条件下において、引き上げ速度VをD2−D2線に相当する速度に設定すると、図3(d)に示すように、切り出されたシリコンウェーハ40にはPv領域43がディスク状に現れ、リング状のPv領域43は消滅する。ここで、ディスク状のPv領域43の径D6は、図3(c)に示したPv領域43の径D5よりも小さい(D6<D5)。このように、引き上げ速度VをD2−D2線に相当する速度に設定した場合、COP41、OSF領域42及び転位クラスタ45のいずれも含まないシリコン単結晶インゴット20を得ることができるが、転位クラスタ45が発生する引き上げ速度Vに対してマージンが僅かしか残されていないことから、この場合、制御装置23によって引き上げ速度Vを上昇させる必要がある。但し、OSF領域42を含まない結晶を良品とする場合、当該シリコン単結晶インゴット20は合格となる。   Further, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the line D2-D2 under the pulling conditions in FIG. 3, the Pv region 43 is formed in a disk shape on the cut silicon wafer 40 as shown in FIG. And the ring-shaped Pv region 43 disappears. Here, the diameter D6 of the disk-like Pv region 43 is smaller than the diameter D5 of the Pv region 43 shown in FIG. 3C (D6 <D5). As described above, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the D2-D2 line, the silicon single crystal ingot 20 that does not include any of the COP 41, the OSF region 42, and the dislocation cluster 45 can be obtained. In this case, it is necessary to increase the pulling speed V by the control device 23 because there is only a small margin left with respect to the pulling speed V at which the above occurs. However, when a crystal that does not include the OSF region 42 is a non-defective product, the silicon single crystal ingot 20 is passed.

このように、図3に示す引き上げ条件においては、ディスク状のPv領域43の径や、リング状のPv領域の幅(または有無)に基づいて、引き上げ速度Vの制御方向を判断することが可能である。また、当該シリコン単結晶インゴット20の合否判定を行うことも可能となる。   As described above, in the pulling conditions shown in FIG. 3, the control direction of the pulling speed V can be determined based on the diameter of the disk-shaped Pv region 43 and the width (or presence / absence) of the ring-shaped Pv region. It is. It is also possible to make a pass / fail judgment for the silicon single crystal ingot 20.

図4(a)は、図2及び図3とは温度勾配Gの径方向分布が異なる条件下における、シリコン単結晶インゴット20の引き上げ速度Vと欠陥の種類及び分布との関係を示す図であり、図4(b)〜(d)はそれぞれ図4(a)に示すB3−B3線、C3−C3線及びD3−D3線に沿った断面図である。図4の引き上げ条件は、OSF領域42がリング状に現れる引き上げ条件であり、結晶の外周部でV/Gが大きい(Gが小さい)ケースである。   FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the pulling speed V of the silicon single crystal ingot 20 and the type and distribution of defects under a condition in which the radial distribution of the temperature gradient G is different from that in FIGS. 4B to 4D are cross-sectional views taken along lines B3-B3, C3-C3, and D3-D3 shown in FIG. 4A, respectively. The pulling condition in FIG. 4 is a pulling condition in which the OSF region 42 appears in a ring shape, and is a case where V / G is large (G is small) at the outer periphery of the crystal.

図4の引き上げ条件下において、引き上げ速度VをB3−B3線に相当する速度に設定すると、図4(b)に示すように、切り出されたシリコンウェーハ40にはOSF領域42及びPv領域43がリング状に現れる。より具体的には、2つのリング状のPv領域43の間にリング状のOSF領域42が現れ、その他の領域はPi領域44となる。OSF領域42及びPv領域43からなるリングの幅はW3である。このように、引き上げ速度VをB3−B3線に相当する速度に設定した場合、COP41及び転位クラスタ45を含まないシリコン単結晶インゴット20が得られるが、リング状のOSF領域42が形成される。したがって、COP41及び転位クラスタ45だけでなく、OSF領域42をも含まない結晶を得るためには、制御装置23によって引き上げ速度Vを低下させる必要がある。また、OSF領域42を含まない結晶を良品とする場合には、当該シリコン単結晶インゴット20は不合格となる   When the pulling speed V is set to a speed corresponding to the line B3-B3 under the pulling conditions in FIG. 4, the OSF region 42 and the Pv region 43 are formed in the cut silicon wafer 40 as shown in FIG. Appears in a ring shape. More specifically, a ring-shaped OSF region 42 appears between two ring-shaped Pv regions 43, and the other regions become Pi regions 44. The width of the ring composed of the OSF region 42 and the Pv region 43 is W3. Thus, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the B3-B3 line, the silicon single crystal ingot 20 that does not include the COP 41 and the dislocation cluster 45 is obtained, but the ring-shaped OSF region 42 is formed. Therefore, in order to obtain a crystal not including the OSF region 42 as well as the COP 41 and the dislocation cluster 45, it is necessary to lower the pulling rate V by the control device 23. In addition, when a crystal not including the OSF region 42 is a non-defective product, the silicon single crystal ingot 20 is rejected.

また、図4の引き上げ条件下において、引き上げ速度VをC3−C3線に相当する速度に設定すると、図4(c)に示すように、切り出されたシリコンウェーハ40にはPv領域43がリング状に現れる。ここで、リング状のPv領域43の幅はW4であり、図4(b)に示したリングの幅W3よりも狭い(W4<W3)。このように、引き上げ速度VをC3−C3線に相当する速度に設定した場合、COP41、OSF領域42及び転位クラスタ45のいずれも含まないシリコン単結晶インゴット20を得ることができる。しかも、転位クラスタ45が発生する引き上げ速度Vに対しても十分なマージンが確保されていることから、制御装置23による引き上げ速度Vの変更を行う必要はない。また、OSF領域42を含まない結晶を良品とする場合、当該シリコン単結晶インゴット20は合格となる。   Further, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the C3-C3 line under the pulling condition of FIG. 4, the Pv region 43 is formed in a ring shape on the cut silicon wafer 40 as shown in FIG. Appear in Here, the width of the ring-shaped Pv region 43 is W4, which is narrower than the width W3 of the ring shown in FIG. 4B (W4 <W3). As described above, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the C3-C3 line, the silicon single crystal ingot 20 that does not include any of the COP 41, the OSF region 42, and the dislocation cluster 45 can be obtained. In addition, since a sufficient margin is secured for the pulling speed V at which the dislocation clusters 45 are generated, it is not necessary to change the pulling speed V by the control device 23. In addition, when a crystal that does not include the OSF region 42 is a non-defective product, the silicon single crystal ingot 20 is passed.

さらに、図4の引き上げ条件下において、引き上げ速度VをD3−D3線に相当する速度に設定すると、図4(d)に示すように、切り出されたシリコンウェーハ40にはPv領域43がリング状に現れるが、リング状のPv領域43の幅W5は、図4(c)に示したPv領域43の幅W4よりもさらに狭くなる(W5<W4)。このように、引き上げ速度VをD3−D3線に相当する速度に設定した場合、COP41、OSF領域42及び転位クラスタ45のいずれも含まないシリコン単結晶インゴット20を得ることができるが、転位クラスタ45が発生する引き上げ速度Vに対してマージンが僅かしか残されていないことから、この場合、制御装置23によって引き上げ速度Vを上昇させる必要がある。但し、OSF領域42を含まない結晶を良品とする場合、当該シリコン単結晶インゴット20は合格となる。   Furthermore, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the line D3-D3 under the pulling condition of FIG. 4, as shown in FIG. 4 (d), the Pv region 43 is formed in a ring shape on the cut silicon wafer 40. However, the width W5 of the ring-shaped Pv region 43 is further narrower than the width W4 of the Pv region 43 shown in FIG. 4C (W5 <W4). Thus, when the pulling speed V is set to a speed corresponding to the D3-D3 line, the silicon single crystal ingot 20 that does not include any of the COP 41, the OSF region 42, and the dislocation cluster 45 can be obtained. In this case, it is necessary to increase the pulling speed V by the control device 23 because there is only a small margin left with respect to the pulling speed V at which the above occurs. However, when a crystal that does not include the OSF region 42 is a non-defective product, the silicon single crystal ingot 20 is passed.

このように、図4に示す引き上げ条件においては、リング状に現れるPv領域43の幅(または有無)に基づいて、引き上げ速度Vの制御方向を判断することが可能である。また、当該シリコン単結晶インゴット20の合否判定を行うことも可能となる。   As described above, in the pulling condition shown in FIG. 4, it is possible to determine the control direction of the pulling speed V based on the width (or presence / absence) of the Pv region 43 appearing in a ring shape. It is also possible to make a pass / fail judgment for the silicon single crystal ingot 20.

以上説明したように、OSF領域42がディスク状に現れる引き上げ条件(図2)、OSF領域42がディスク状及びリング状に現れる引き上げ条件(図3)、OSF領域42がリング状に現れる引き上げ条件(図4)のいずれの引き上げ条件においても、Pv領域43の位置や広さ(具体的には、ディスク状であればその径、リング状であればその幅)を観察すれば、現在の引き上げ速度Vが最適な引き上げ速度Vよりも速いか遅いかを判断することが可能となる。ここで、最適な引き上げ速度Vとは、COP41、OSF領域42及び転位クラスタ45のいずれも含まないシリコン単結晶インゴット20を得ることが可能であり、且つ、十分にマージンを確保できる引き上げ速度をいう。   As described above, the lifting condition in which the OSF region 42 appears in a disk shape (FIG. 2), the lifting condition in which the OSF region 42 appears in a disk shape and a ring shape (FIG. 3), and the lifting condition in which the OSF region 42 appears in a ring shape (FIG. Under any of the pulling conditions in FIG. 4), the current pulling speed can be determined by observing the position and width of the Pv region 43 (specifically, the diameter if it is a disk and the width if it is a ring). It is possible to determine whether V is faster or slower than the optimum pulling speed V. Here, the optimum pulling speed V refers to a pulling speed at which a silicon single crystal ingot 20 that does not include any of the COP 41, the OSF region 42, and the dislocation cluster 45 can be obtained and a sufficient margin can be secured. .

次に、Pv領域の位置及び広さを観察する方法について説明する。   Next, a method for observing the position and width of the Pv region will be described.

Pv領域の位置及び広さは、RIE法によって酸化シリコンを含むgrown-in欠陥をエッチング面上の突起として顕在化させることにより、観察することができる。具体的には、チョクラルスキー法によってCOP及び転位クラスタを含まないシリコン単結晶インゴットを育成し(育成工程)、シリコン単結晶インゴットからシリコンウェーハを切り出し(切り出し工程)、as-grown状態のシリコンウェーハに対して反応性イオンエッチングを施すことにより、酸化シリコンを含むgrown-in欠陥をエッチング面上の突起として顕在化させる(エッチング工程)。これにより、Pv領域の位置及び広さを観察することができる。上述の通り、観察されたPv領域の位置及び広さは、現在の引き上げ速度Vが最適な引き上げ速度Vよりも速いか遅いかを判断する指標となることから、これに基づいて、後続の育成工程における育成条件にフィードバックすれば、所望の品質を持ったシリコン単結晶インゴットを安定的に量産することが可能となる。所望の品質を持ったシリコン単結晶インゴットとは、例えばOSF核を含まないシリコン単結晶インゴットである。   The position and width of the Pv region can be observed by revealing a grown-in defect containing silicon oxide as a protrusion on the etched surface by the RIE method. Specifically, a silicon single crystal ingot that does not contain COPs and dislocation clusters is grown by the Czochralski method (growth process), and a silicon wafer is cut out from the silicon single crystal ingot (cut out process), and an as-grown silicon wafer By performing reactive ion etching on the substrate, grown-in defects including silicon oxide are exposed as protrusions on the etched surface (etching step). Thereby, the position and the width of the Pv region can be observed. As described above, the position and the width of the observed Pv region serve as an index for determining whether the current pulling speed V is faster or slower than the optimum pulling speed V. By feeding back to the growth conditions in the process, it becomes possible to stably mass-produce silicon single crystal ingots having a desired quality. The silicon single crystal ingot having a desired quality is, for example, a silicon single crystal ingot that does not include an OSF nucleus.

RIEによって酸化シリコンを突起として顕在化させるためには、SiOよりもSiの方がエッチングされやすい条件、つまり、Si/SiOの選択比が高い条件でRIEを行う必要がある。これにより、酸素析出物(SiO)がほとんどエッチングされずに、突起として顕在化する。 In order to make silicon oxide appear as protrusions by RIE, it is necessary to perform RIE under a condition that Si is more easily etched than SiO 2 , that is, a condition with a higher Si / SiO 2 selection ratio. As a result, oxygen precipitates (SiO 2 ) are hardly etched and become apparent as protrusions.

ここで、OSFが発生する領域とRIE法で突起が検出される領域の関係について説明する。   Here, the relationship between the region where the OSF occurs and the region where the protrusion is detected by the RIE method will be described.

図5は、OSFが発生する領域とRIE法で突起が検出される領域の関係を説明するための図であり、(a)は熱処理によってOSFを顕在化させたシリコンウェーハを示す図、(b)はRIE法によって突起を顕在化させたシリコンウェーハを示す図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between a region where OSF is generated and a region where protrusions are detected by the RIE method. FIG. 5A is a diagram showing a silicon wafer in which OSF is revealed by heat treatment. ) Is a view showing a silicon wafer in which protrusions are made obvious by the RIE method.

既に説明したように、OSF領域とは、as-grown状態で板状酸素析出物を含んでいる領域であるが、この板状酸素析出物は、1000℃〜1200℃程度の高温で熱酸化しなければ顕在化しない。図5(a)に示すOSF領域42は、このような熱処理によって顕在させたOSF領域の位置及び広さを示しており、本例では、シリコンウェーハ40の中心に径D0のOSF領域42が現れている。一方、このような熱処理を行うことなく、as-grown状態のシリコンウェーハに対してSi/SiOの選択比が高い条件でRIEを行うと、図5(b)に示すように、シリコンウェーハ40の中心に径D1の突起発生領域46が現れる。ここで、突起発生領域46の径D1は、OSF領域42の径D0よりも広い(D1>D0)。 As already described, the OSF region is a region containing plate-like oxygen precipitates in an as-grown state, and this plate-like oxygen precipitate is thermally oxidized at a high temperature of about 1000 ° C. to 1200 ° C. If not, it will not become apparent. The OSF region 42 shown in FIG. 5A shows the position and width of the OSF region that has been revealed by such heat treatment. In this example, the OSF region 42 having a diameter D0 appears at the center of the silicon wafer 40. ing. On the other hand, when RIE is performed under such a condition that the Si / SiO 2 selection ratio is high with respect to an as-grown silicon wafer without performing such heat treatment, as shown in FIG. A protrusion generation region 46 having a diameter D1 appears at the center of the area. Here, the diameter D1 of the protrusion generation region 46 is wider than the diameter D0 of the OSF region 42 (D1> D0).

突起発生領域46は、図2(b)に示したOSF領域42とPv領域43の合成領域である。つまり、as-grown状態のシリコンウェーハに対してRIEを行うと、OSF領域42及びPv領域43にて突起が発生し、Pi領域44においてはほとんど突起が発生しない。このことは、RIEを行えばPv領域43とPi領域44の境界が判別可能であることを意味する。したがって、突起発生領域46の位置及び広さに基づいて、後続の育成工程における育成条件を調整すれば、OSF核を含まないシリコン単結晶インゴットを安定的に量産することができる。   The protrusion generation region 46 is a combined region of the OSF region 42 and the Pv region 43 shown in FIG. That is, when RIE is performed on a silicon wafer in an as-grown state, protrusions are generated in the OSF region 42 and the Pv region 43, and almost no protrusions are generated in the Pi region 44. This means that the boundary between the Pv region 43 and the Pi region 44 can be determined by performing RIE. Therefore, if the growth conditions in the subsequent growth process are adjusted based on the position and size of the protrusion generation region 46, a silicon single crystal ingot that does not contain OSF nuclei can be stably mass-produced.

RIE(エッチング工程)は、切り出したシリコンウェーハをふっ酸と硝酸を含む水溶液でエッチングし、そのエッチング面に対して行っても構わないし(ケース1)、切り出したシリコンウェーハを劈開し、劈開面に対して行っても構わないし(ケース2)、切り出したシリコンウェーハを鏡面加工し、鏡面加工された面に対して行っても構わない(ケース3)。このことは、RIEによる突起の顕在化は、シリコンウェーハのいかなる面に対してもほぼ同等であることを意味する。   The RIE (etching process) may be performed on the etched surface by etching the cut silicon wafer with an aqueous solution containing hydrofluoric acid and nitric acid (case 1). Alternatively, it may be performed (case 2), or the cut silicon wafer may be mirror-finished and performed on the mirror-finished surface (case 3). This means that the projections by RIE are almost equal to any surface of the silicon wafer.

以上説明したように、本実施形態によれば、簡便な方法でPv領域を評価して当該結晶の合否判定及び当該結晶以降に育成される結晶の育成条件を決めることが出来るので、将来の電子デバイスへの影響が予想されるOSF領域を指標とせずに、COPも転位クラスタも含まない単結晶シリコンウェーハを安定的に製造することが出来る。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to evaluate the Pv region by a simple method and determine the pass / fail judgment of the crystal and the growth conditions of the crystal grown after the crystal. A single crystal silicon wafer that does not contain COPs or dislocation clusters can be stably manufactured without using the OSF region expected to affect the device as an index.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, although the Example of this invention is described, this invention is not limited to this Example at all.

実施例1では、OSFが発生する領域とRIE法で突起が検出される領域の関係について調査した。   In Example 1, the relationship between the region where the OSF occurs and the region where the protrusion is detected by the RIE method was investigated.

まず、多結晶シリコン塊を石英坩堝に投入し、アルゴン雰囲気中で多結晶シリコン塊を加熱してシリコン融液とした。その後、直径305mm、結晶方位が(100)の単結晶を、平均引き上げ速度0.50mm/minの一定速度で引き上げることにより、COPと転位クラスタを含まない直径305mmのシリコン単結晶インゴットを育成した。格子間酸素濃度をFT−IR法(ASTM F121−79)で測定したところ、9×1017atoms/cm〜11×1017atoms/cmであった。 First, the polycrystalline silicon lump was put into a quartz crucible, and the polycrystalline silicon lump was heated in an argon atmosphere to obtain a silicon melt. Thereafter, a single crystal having a diameter of 305 mm and a crystal orientation of (100) was pulled at a constant rate of an average pulling rate of 0.50 mm / min to grow a silicon single crystal ingot having a diameter of 305 mm that does not contain COP and dislocation clusters. When the interstitial oxygen concentration was measured by the FT-IR method (ASTM F121-79), it was 9 × 10 17 atoms / cm 3 to 11 × 10 17 atoms / cm 3 .

次に、図6に示すように、育成したシリコン単結晶インゴット20の隣り合わせの位置から2枚のウェーハ40a,40bを切り出し、鏡面加工を施した。この2枚のウェーハ40a,40bは隣り合わせの位置から切り出しているので、欠陥分布や欠陥密度は同等と見なすことが出来る。2枚の内の1枚(ウェーハ40a)には、as-grown状態で、Si/SiOの選択比が高い(すなわちSiOがエッチングされ難い)条件の反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching)を施した。RIEの雰囲気はHBr/Cl/He+O混合ガスとし、Si/SiOの選択比が100以上になるように条件を設定して約5μmエッチングを行った。RIE後にふっ酸水溶液で洗浄を行ってRIE時に付着した反応生成物を除去し、RIEでエッチングされた面を集光灯下での目視観察と光学顕微鏡観察によって評価し、RIEによって突起が生じた領域の広さを測定した。 Next, as shown in FIG. 6, two wafers 40a and 40b were cut out from adjacent positions of the grown silicon single crystal ingot 20 and subjected to mirror finishing. Since the two wafers 40a and 40b are cut out from the adjacent positions, the defect distribution and the defect density can be regarded as equivalent. One of the two wafers (wafer 40a) is subjected to reactive ion etching (reactive ion etching) under an as-grown condition with a high Si / SiO 2 selection ratio (ie, SiO 2 is difficult to etch). gave. The RIE atmosphere was an HBr / Cl 2 / He + O 2 mixed gas, and etching was performed at about 5 μm under the conditions set so that the Si / SiO 2 selection ratio was 100 or more. After RIE, washing with a hydrofluoric acid aqueous solution was performed to remove reaction products adhering at the time of RIE, and the surface etched by RIE was evaluated by visual observation under a condensing lamp and optical microscope observation, and protrusions were generated by RIE. The area width was measured.

残りの1枚(ウェーハ40b)には、酸素雰囲気中1000℃で3時間と水蒸気を含む酸素雰囲気中1150℃で2時間の熱処理を行った。酸化膜をふっ酸水溶液で除去した後にライト液で選択エッチングを行い、エッチングされた面を集光灯下での目視観察と光学顕微鏡観察によって評価し、OSFが発生した領域の広さを測定した。   The remaining one (wafer 40b) was heat-treated at 1000 ° C. for 3 hours in an oxygen atmosphere and for 2 hours at 1150 ° C. in an oxygen atmosphere containing water vapor. After removing the oxide film with a hydrofluoric acid aqueous solution, selective etching was performed with a light solution, and the etched surface was evaluated by visual observation under a condensing lamp and observation with an optical microscope, and the area of the OSF was measured. .

2枚のウェーハ40a,40bの評価結果を比較した結果、RIEによって突起が発生した領域は中心から7cm迄、OSFが発生した領域は中心から3.5cm迄であり、OSFが発生する領域よりもRIEによって突起が発生する領域の方が広いことが明らかになった。この結果は、RIE法ではOSF核(板状酸素析出物)だけでなくOSF領域に隣接するPv領域に含まれる微小な酸素析出核も突起として検出することが可能であり、この突起が発生する領域の広さを指標として当該結晶の合否判定及び当該結晶以降に育成される結晶の育成条件を決定すれば、COPもOSFも転位クラスタも含まない結晶を安定的に製造できることを意味している。   As a result of comparing the evaluation results of the two wafers 40a and 40b, the region where the protrusion is generated by RIE is 7 cm from the center, and the region where the OSF is generated is 3.5 cm from the center, which is more than the region where the OSF is generated. RIE revealed that the region where the protrusions were generated was wider. As a result, in the RIE method, not only OSF nuclei (plate-like oxygen precipitates) but also minute oxygen precipitation nuclei contained in the Pv region adjacent to the OSF region can be detected as projections, and these projections are generated. If the pass / fail judgment of the crystal and the growth conditions of the crystal grown after the crystal are determined using the area size as an index, it means that a crystal containing neither COP, OSF nor dislocation clusters can be produced stably. .

実施例2では、RIEを施すサンプルの前処理による差について調査した。   In Example 2, the difference due to the pretreatment of the sample subjected to RIE was investigated.

まず、実施例1で2枚のウェーハ40a,40bを切り出した位置から、図7に示すように、更に3枚のウェーハ40c〜40eを切り出した(図7参照)。この3枚のウェーハ40c〜40eは隣り合わせの位置から切り出しているので、欠陥分布や欠陥密度は同等と見なすことが出来る。そして、この3枚に、加工歪み除去と表面の平滑化の為に、ふっ酸と硝酸を含む混合液でエッチングを施した。   First, three wafers 40c to 40e were further cut out from the position where the two wafers 40a and 40b were cut out in Example 1 as shown in FIG. 7 (see FIG. 7). Since the three wafers 40c to 40e are cut out from the adjacent positions, the defect distribution and the defect density can be regarded as equivalent. Then, these three sheets were etched with a mixed solution containing hydrofluoric acid and nitric acid in order to remove processing strain and smooth the surface.

1枚目のウェーハ(ウェーハ40c)には、SC−1洗浄(アンモニア水+過酸化水素水+水による洗浄)を行い、付着異物を除去した。付着異物を除去する為の洗浄は、SC−1洗浄に限定する必要はなく、付着異物を除去する効果のある洗浄であれば良い。2枚目(ウェーハ40d)は、まず、半分に劈開した。劈開したウェーハの劈開面から約5mmの位置を劈開面に平行にダイシングソーで切って幅5mmの短冊を作製し、更にこの短冊の長さ方向の中央付近をダイシングソーで切って長さ約150mmの短冊50dを作製した。従って、この短冊50dには、結晶の中心から外周までが含まれる。このようにして作製した短冊50dにSC−1洗浄を施して付着異物を除去した。付着異物を除去する為の洗浄は、SC−1洗浄に限定する必要はなく、付着異物を除去する効果のある洗浄であれば良い。劈開面の反対側の面(ダイシングソーで切断した面)を直径300mmの支持基板51にレジストで貼り付けた(図8参照)。短冊50dの接着に用いる材料は、レジスト以外でも良く、RIE、ふっ酸洗浄、SC−1洗浄などの処理に耐える材料であれば良い。また、本発明では短冊50dを洗浄した後に支持基板51に貼り付けたが、短冊50dを支持基板51に貼り付けた後に支持基板51と共に洗浄を行っても良い。3枚目(ウェーハ40e)には、鏡面加工を行った。   The first wafer (wafer 40c) was subjected to SC-1 cleaning (cleaning with ammonia water + hydrogen peroxide water + water) to remove adhered foreign matters. The cleaning for removing the adhering foreign matter is not limited to the SC-1 cleaning, and any cleaning that has an effect of removing the adhering foreign matter may be used. The second sheet (wafer 40d) was first cleaved in half. A 5 mm wide strip is produced by cutting with a dicing saw at a position approximately 5 mm from the cleavage plane of the cleaved wafer in parallel to the cleavage plane, and further, the length of the strip is cut with a dicing saw at the center in the longitudinal direction. A strip 50d was prepared. Therefore, the strip 50d includes the center to the outer periphery of the crystal. The strip 50d thus produced was subjected to SC-1 cleaning to remove adhering foreign matter. The cleaning for removing the adhering foreign matter is not limited to the SC-1 cleaning, and any cleaning that has an effect of removing the adhering foreign matter may be used. The surface opposite to the cleavage surface (the surface cut with a dicing saw) was attached to a support substrate 51 having a diameter of 300 mm with a resist (see FIG. 8). The material used for adhering the strips 50d may be other than a resist, and any material that can withstand treatments such as RIE, hydrofluoric acid cleaning, and SC-1 cleaning. In the present invention, the strip 50d is washed and then attached to the support substrate 51. However, the strip 50d may be attached to the support substrate 51 and then washed together with the support substrate 51. The third sheet (wafer 40e) was mirror-finished.

上記の処理を施した3枚のサンプルに対し、Si/SiOの選択比が高い(すなわちSiOがエッチングされ難い)条件の反応性イオンエッチングを施した。RIEの雰囲気はHBr/Cl/He+O混合ガスとし、Si/SiOの選択比が100以上になるように条件を設定して約5μmエッチングを行った。RIE後にふっ酸水溶液で洗浄を行ってRIE時に付着した反応生成物を除去し、RIEでエッチングされた面を集光灯下での目視観察と光学顕微鏡観察によって評価し、RIEによって突起が生じた領域の広さを測定した。 The three samples subjected to the above treatment were subjected to reactive ion etching under conditions where the Si / SiO 2 selectivity was high (ie, SiO 2 was difficult to be etched). The RIE atmosphere was an HBr / Cl 2 / He + O 2 mixed gas, and etching was performed at about 5 μm under the conditions set so that the Si / SiO 2 selection ratio was 100 or more. After RIE, washing with a hydrofluoric acid aqueous solution was performed to remove reaction products adhering at the time of RIE, and the surface etched by RIE was evaluated by visual observation under a condensing lamp and optical microscope observation, and protrusions were generated by RIE. The area width was measured.

その結果、図9に示すように、1枚目(ウェーハ40c)と3枚目(ウェーハ40e)では、突起が発生した領域46は、半径7cmのディスク状であった。但し、鏡面研磨を行っていない1枚目のサンプルでは、その分布から外乱に起因すると推定される突起も観察された。結晶欠陥は同心円状に分布するので、同心円状に分布していない突起は外乱起因だと容易に推定できる。2枚目の短冊状サンプル50dのエッチングされた劈開面には、結晶の中心から7cmの範囲に突起が発生し、結晶の外周側には突起が発生していなかった。上記のようにRIEによって突起が生じた領域の広さは、3サンプル間で一致した。このことから、鏡面でなくても、ふっ酸と硝酸を含む液でエッチングしてSC−1洗浄を行った面や、劈開してSC−1洗浄を行った面でもRIEによって欠陥起因の突起が生じる領域の広さを評価できることが明らかになった。   As a result, as shown in FIG. 9, in the first sheet (wafer 40c) and the third sheet (wafer 40e), the region 46 where the protrusion was generated was a disk shape having a radius of 7 cm. However, in the first sample that was not mirror-polished, protrusions that were presumed to be caused by disturbance from the distribution were also observed. Since crystal defects are distributed concentrically, it can be easily estimated that protrusions that are not distributed concentrically are due to disturbance. On the etched cleaved surface of the second strip-shaped sample 50d, protrusions were generated within a range of 7 cm from the center of the crystal, and no protrusions were generated on the outer peripheral side of the crystal. As described above, the width of the region where the protrusion was generated by RIE was consistent among the three samples. Therefore, even if the surface is not a mirror surface, etching caused by a solution containing hydrofluoric acid and nitric acid and the surface subjected to SC-1 cleaning, or the surface subjected to the SC-1 cleaning after cleaving, may cause defects due to defects by RIE. It has become clear that the size of the resulting area can be evaluated.

上記の検討の結果、発明者は、引き上げた結晶から所定の間隔で欠陥評価用のウェーハを切り出し、加工歪み除去と平坦化のためのエッチングを施したサンプルまたは劈開したサンプルにRIEを施すことによってPv領域を集光灯下での目視観察や光学顕微鏡で観察可能な突起として顕在化することができ、この突起が発生した領域の広さを指標として当該結晶の合否判定及び当該結晶以降に育成される結晶の育成条件を決定すれば、COPもOSFも転位クラスタも含まない結晶を安定的に製造できることを知見した。   As a result of the above examination, the inventor cuts out a wafer for defect evaluation from the pulled crystal at a predetermined interval, and performs RIE on the sample subjected to etching for removal of processing distortion and flattening or cleaved sample. The Pv region can be visualized as a protrusion that can be observed with a visual observation under a condensing lamp or an optical microscope, and the pass / fail judgment of the crystal and growth after the crystal are made using the size of the area where the protrusion is generated as an index. It has been found that if the growth conditions of the crystal to be produced are determined, a crystal containing neither COP, OSF nor dislocation clusters can be produced stably.

実施例3では、温度勾配Gの径方向分布が異なる3つのホット・ゾーンを用いてシリコン単結晶を育成し、評価を行った。   In Example 3, a silicon single crystal was grown using three hot zones having different radial distributions of the temperature gradient G and evaluated.

まず、温度勾配Gの径方向分布が異なる3つのホット・ゾーン(HZ−1、HZ−2、HZ−3)を用いて、3本のシリコン単結晶を製造した。具体的には、多結晶シリコン塊を石英坩堝に投入し、アルゴン雰囲気中で多結晶シリコン塊を加熱してシリコン融液とした。その後、直径305mm、結晶方位が(100)の単結晶を、平均引き上げ速度0.50mm/minの一定速度で引き上げた。引き上げた結晶を直径約301mmに円筒研削した後、約50mm間隔で、成長軸にほぼ垂直な面を有するウェーハを5枚ずつ切り出し、全ウェーハをふっ酸と硝酸の混合液に浸漬してエッチングすることによって切断時に生じた加工ダメージ層を除去した。この5枚のウェーハは、隣り合わせの位置から切り出したので、欠陥分布は同等と見なすことが出来る。格子間酸素濃度をFT−IR法(ASTM F121−79)で測定したところ、9×1017atoms/cm〜11×1017atoms/cmであった。 First, three silicon single crystals were manufactured using three hot zones (HZ-1, HZ-2, HZ-3) having different radial distributions of the temperature gradient G. Specifically, the polycrystalline silicon lump was put into a quartz crucible, and the polycrystalline silicon lump was heated in an argon atmosphere to obtain a silicon melt. Thereafter, a single crystal having a diameter of 305 mm and a crystal orientation of (100) was pulled at a constant speed of 0.50 mm / min. After the pulled crystals are cylindrically ground to a diameter of about 301 mm, five wafers each having a surface substantially perpendicular to the growth axis are cut out at intervals of about 50 mm, and all the wafers are immersed in a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid for etching. Thus, the processing damage layer generated at the time of cutting was removed. Since these five wafers were cut out from the adjacent positions, the defect distribution can be regarded as equivalent. When the interstitial oxygen concentration was measured by the FT-IR method (ASTM F121-79), it was 9 × 10 17 atoms / cm 3 to 11 × 10 17 atoms / cm 3 .

結晶の全部位について、まず、COPと転位クラスタの評価を行った。各部位から5枚ずつ切り出したウェーハの内の1枚ずつを半分に劈開し、片方でCOP、残りの片方で転位クラスタの評価を行った。COPの評価は赤外トモグラフで、転位クラスタの評価はセコエッチングで行った。COPと転位クラスタが検出されなかった各結晶の各部位から切り出された残り4枚ずつのウェーハのうち、HZ−1で引き上げたウェーハであってCOPと転位クラスタが検出されなかった部位のウェーハを「サンプル1」とし、HZ−2で引き上げたウェーハであってCOPと転位クラスタが検出されなかった部位のウェーハを「サンプル2」とし、HZ−3で引き上げたウェーハであってCOPと転位クラスタが検出されなかった部位のウェーハを「サンプル3」とした。尚、COPと転位クラスタが検出されなかった部位は複数箇所存在したため、サンプル1〜3のウェーハは4枚1組として、複数組存在する。   First, COP and dislocation clusters were evaluated for all the crystal parts. One of the five wafers cut out from each part was cleaved in half, and COP was evaluated on one side, and dislocation clusters were evaluated on the other side. COP was evaluated by infrared tomography, and dislocation clusters were evaluated by secco etching. Of the remaining four wafers cut out from each part of each crystal where COP and dislocation clusters were not detected, wafers that were pulled up with HZ-1 and where COP and dislocation clusters were not detected The wafer of “Sample 1”, which was lifted by HZ-2, and where the COP and the dislocation cluster were not detected was designated as “Sample 2”, and the wafer lifted by HZ-3 and the COP and the dislocation cluster were The wafer of the part that was not detected was designated as “Sample 3”. Since there are a plurality of sites where COPs and dislocation clusters are not detected, a plurality of wafers of Samples 1 to 3 exist as one set of four.

[サンプル1の評価]   [Evaluation of Sample 1]

サンプル1のウェーハから4セットのサンプル1A〜1Dを作製した。サンプル1のウェーハとは、上述の通り、HZ−1で引き上げたウェーハであってCOPと転位クラスタが検出されなかった部位のウェーハである。   Four sets of samples 1A to 1D were prepared from the sample 1 wafer. As described above, the wafer of sample 1 is a wafer pulled up with HZ-1 and a portion where a COP and a dislocation cluster are not detected.

1セット目のサンプル1Aは、サンプル1のウェーハに対し、ふっ酸と硝酸の混合液によるエッチングを追加してウェーハ表面を更に平滑にし、SC−1洗浄(アンモニア水+過酸化水素水+水による洗浄)で付着異物を除去したサンプルである。サンプル1では、ウェーハ表面を平滑化する為に、ふっ酸と硝酸の混合液を用いたが、他の物質(例えば、酢酸など)を添加しても良い。また、サンプル1では、付着異物を除去する為にSC−1洗浄を行ったが、SC−1洗浄に限定する必要はなく、付着異物を除去する効果のある洗浄であれば良い。   The sample 1A of the first set is made by adding etching with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid to the sample 1 wafer to further smooth the wafer surface, and SC-1 cleaning (with ammonia water + hydrogen peroxide water + water). This is a sample from which the adhering foreign matter has been removed by washing. In Sample 1, a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid was used to smooth the wafer surface, but other substances (for example, acetic acid, etc.) may be added. Further, in Sample 1, SC-1 cleaning was performed to remove the attached foreign matter, but it is not necessary to be limited to the SC-1 cleaning, and any cleaning that has an effect of removing the attached foreign matter may be used.

2セット目のサンプル1Bの作製においては、サンプル1のウェーハをまず半分に劈開した。劈開したウェーハの劈開面から約5mmの位置を劈開面に平行にダイシングソーで切って幅5mmの短冊を作製し、更にこの短冊の長さ方向の中央付近をダイシングソーで切って長さ約150mmの短冊を作製した。従って、この短冊には、結晶の中心から外周までが含まれる。このようにして作製した短冊にSC−1洗浄を施して付着異物を除去した。サンプル1Bでは、付着異物を除去する為にSC−1洗浄を行ったが、SC−1洗浄に限定する必要はなく、付着異物を除去する効果のある洗浄であれば良い。劈開面の反対側の面(ダイシングソーで切断した面)を直径300mmの支持基板(サンプル1Bではシリコンウェーハを使用)にレジストで貼り付けた。サンプル1Bでは短冊を支持基板に貼り付ける為にレジストを用いたが、レジスト以外でもRIE、ふっ酸洗浄、SC−1洗浄などの処理に耐える材料であれば良い。また、サンプル1Bでは短冊を洗浄した後に支持基板に貼り付けたが、支持基板に貼り付けた後に支持基板と共に洗浄を行っても良い。   In the production of the second set of sample 1B, the wafer of sample 1 was first cleaved in half. A 5 mm wide strip is produced by cutting with a dicing saw at a position approximately 5 mm from the cleavage plane of the cleaved wafer in parallel to the cleavage plane, and further, the length of the strip is cut with a dicing saw at the center in the longitudinal direction. A strip of was made. Therefore, this strip includes the center to the outer periphery of the crystal. The strips thus produced were subjected to SC-1 cleaning to remove adhered foreign matters. In sample 1B, SC-1 cleaning was performed in order to remove adhering foreign matter, but it is not necessary to limit to SC-1 cleaning, and any cleaning that has an effect of removing adhering foreign matter may be used. The surface opposite to the cleaved surface (the surface cut by a dicing saw) was attached to a support substrate having a diameter of 300 mm (a silicon wafer was used in Sample 1B) with a resist. In Sample 1B, a resist is used to attach the strip to the support substrate. However, any material other than the resist may be used as long as it can withstand processing such as RIE, hydrofluoric acid cleaning, and SC-1 cleaning. In Sample 1B, the strip is washed and then attached to the support substrate. However, the sample 1B may be washed together with the support substrate after being attached to the support substrate.

3セット目のサンプル1Cは、サンプル1のウェーハに対して鏡面加工を行ったサンプルである。   The third set of samples 1C is a sample obtained by performing mirror surface processing on the sample 1 wafer.

4セット目のサンプル1Dは、サンプル1のウェーハに対して、酸素雰囲気中1000℃で3時間と水蒸気を含む酸素雰囲気中1150℃で2時間の熱処理を行ったサンプルである。   The fourth set of sample 1D is a sample obtained by performing heat treatment on the sample 1 wafer at 1000 ° C. for 3 hours in an oxygen atmosphere and for 2 hours at 1150 ° C. in an oxygen atmosphere containing water vapor.

次に、1セット目から3セット目のサンプル1A〜1Cに対し、Si/SiOの選択比が高い(すなわちSiOがエッチングされ難い)条件の反応性イオンエッチング(RIE)を施した。RIEの雰囲気はHBr/Cl/He+O混合ガスとし、Si/SiOの選択比が100以上になるように条件を設定して約5μmエッチングを行った。RIE後にふっ酸水溶液で洗浄を行ってRIE時に付着した反応生成物を除去し、RIEでエッチングされた面を集光灯下での目視観察と光学顕微鏡観察によって評価し、RIEによって突起が生じた領域の広さを測定した。 Next, reactive ion etching (RIE) was performed on the first to third sets of samples 1A to 1C under conditions where the Si / SiO 2 selectivity was high (ie, SiO 2 was difficult to be etched). The RIE atmosphere was an HBr / Cl 2 / He + O 2 mixed gas, and etching was performed at about 5 μm under the conditions set so that the Si / SiO 2 selection ratio was 100 or more. After RIE, washing with a hydrofluoric acid aqueous solution was performed to remove reaction products adhering at the time of RIE, and the surface etched by RIE was evaluated by visual observation under a condensing lamp and optical microscope observation, and protrusions were generated by RIE. The area width was measured.

一方、4セット目のサンプル1Dに対しては、酸化膜をふっ酸水溶液で除去した後にライト液で選択エッチングを行い、エッチングされた面を集光灯下での目視観察と光学顕微鏡観察によって評価し、OSFが発生した領域の広さを測定した。   On the other hand, for the fourth set of samples 1D, the oxide film was removed with a hydrofluoric acid aqueous solution and then selective etching was performed with a light solution, and the etched surface was evaluated by visual observation under a condenser lamp and optical microscope observation. Then, the area of the OSF was measured.

まず、サンプル1Dで評価したOSFの発生状況について述べる。HZ−1で引き上げられた結晶では、OSFが発生しないサンプルとOSFがディスク状に発生するサンプルがあった。この結果は、HZ−1では結晶の外周部よりも中心付近のV/Gが大きい(Gが小さい)ことを示唆している(図2参照)。   First, the OSF occurrence status evaluated in sample 1D will be described. In the crystal pulled by HZ-1, there were a sample in which OSF was not generated and a sample in which OSF was generated in a disk shape. This result suggests that in HZ-1, V / G near the center is larger (G is smaller) than the outer peripheral part of the crystal (see FIG. 2).

次に、サンプル1A〜1CのRIE後の突起の発生状況について述べる。サンプル1A及びサンプル1Cでは、突起はディスク状に発生していた。但し、鏡面研磨を行っていないサンプル1Aでは、その分布から外乱に起因すると推定される突起も観察された。結晶欠陥は同心円状に分布するので、同心円状に分布していない突起は外乱起因だと容易に推定できる。サンプル1Bのエッチングされた劈開面には、結晶の中心側に突起が発生し、結晶の外周側には突起が発生していなかった。   Next, the state of occurrence of protrusions after RIE of samples 1A to 1C will be described. In sample 1A and sample 1C, the protrusions occurred in a disk shape. However, in sample 1A that was not mirror-polished, protrusions that were estimated to be caused by disturbance from the distribution were also observed. Since crystal defects are distributed concentrically, it can be easily estimated that protrusions that are not distributed concentrically are due to disturbance. On the etched cleaved surface of Sample 1B, a protrusion was generated on the center side of the crystal, and no protrusion was generated on the outer peripheral side of the crystal.

サンプル1A,1Cで突起が発生した領域の半径、並びに、サンプル1Bで突起が発生した範囲の長さ(すなわち半径)を、OSFが発生した領域の半径に対してプロットしたのが、図10である。OSFが発生した領域の半径は、サンプル1Dから得られた値である。   FIG. 10 is a plot of the radius of the region where the protrusions occurred in the samples 1A and 1C and the length of the region where the protrusions occurred in the sample 1B (ie, the radius) against the radius of the region where the OSF occurred. is there. The radius of the region where the OSF is generated is a value obtained from the sample 1D.

図10に示すように、サンプル1A〜1Cで突起が観察された範囲の半径はほぼ一致し、サンプル1DでOSFが観察された範囲の半径よりも約3.5cm大きいことが分かった。この結果から、次の二つのことが言える。まず、ふっ酸と硝酸を含む混合液で平滑にエッチングした面や劈開面でも、鏡面研磨した面と同等の評価(RIEによって突起が生じる範囲の評価)が可能であること、次に、OSFが発生する範囲の半径よりもRIEによって突起が発生する範囲の半径の方が必ず広く、しかも、両者の間には良い相関がある。   As shown in FIG. 10, it was found that the radii in the ranges where the protrusions were observed in the samples 1A to 1C were almost the same, and about 3.5 cm larger than the radius in the range where the OSF was observed in the sample 1D. From this result, the following two things can be said. First, even on a surface etched smoothly with a mixed solution containing hydrofluoric acid and nitric acid or a cleaved surface, the same evaluation as that of the mirror-polished surface (evaluation of the range in which protrusions are generated by RIE) is possible. The radius of the area where the protrusions are generated by RIE is surely wider than the radius of the generated area, and there is a good correlation between the two.

従って、RIEによって突起が発生する範囲の半径を指標とし、その大きさに基づいて当該結晶の合否判定及び当該結晶以降に育成される結晶の引き上げ条件を決めることが出来る。サンプル1の場合は、RIEによって突起が発生する領域の半径が3.5cm以下になるように引き上げ速度を設定すれば、COPも転位クラスタもOSF核も含まない結晶を引き上げることが出来る。例えば、ホット・ゾーンの経時変化が起きてGが小さくなった場合(V/Gが大きくなった場合)は、RIEによって突起が発生する領域の半径が大きくなるので、この事によってホット・ゾーンの経時変化によるV/Gの変化を検知できる。次の結晶は引き上げ速度を下げて引き上げればV/Gを元に戻すことができ、引き続きOSF核を含まない結晶を引き上げることができる。   Therefore, by using the radius of the range in which the protrusion is generated by RIE as an index, it is possible to determine the pass / fail judgment of the crystal and the pulling condition of the crystal grown after the crystal based on the radius. In the case of sample 1, if the pulling speed is set so that the radius of the region where the protrusion is generated by RIE is 3.5 cm or less, the crystal containing neither COP, dislocation clusters nor OSF nuclei can be pulled. For example, when the hot zone changes with time and G becomes smaller (when V / G becomes larger), the radius of the region where the protrusion is generated by RIE becomes larger. Changes in V / G due to changes over time can be detected. If the next crystal is pulled at a lower pulling speed, the V / G can be restored, and the crystal that does not contain OSF nuclei can be subsequently pulled.

[サンプル2の評価]   [Evaluation of Sample 2]

サンプル2のウェーハから4セットのサンプル2A〜2Dを作製した。サンプル2のウェーハとは、上述の通り、HZ−2で引き上げたウェーハであってCOPと転位クラスタが検出されなかった部位のウェーハである。   Four sets of samples 2A to 2D were prepared from the sample 2 wafer. As described above, the wafer of sample 2 is a wafer pulled up with HZ-2 and a portion where COP and dislocation clusters are not detected.

サンプル2A〜2Dの作製は、サンプル1A〜1Dと同じ方法で行った。   Samples 2A to 2D were produced by the same method as Samples 1A to 1D.

まず、サンプル2Dで評価したOSFの発生状況について述べる。HZ−2で引き上げられた結晶では、OSFが発生しないサンプルとOSFが結晶の中心付近と外周付近にディスク+リング状に発生するサンプルがあった。この結果は、HZ−2では結晶の中心付近と外周部でV/Gが大きい(Gが小さい)ことを示唆している(図3参照)。   First, the OSF occurrence status evaluated in sample 2D will be described. In the crystal pulled by HZ-2, there were a sample in which OSF was not generated and a sample in which OSF was generated in a disk + ring shape near the center and the outer periphery of the crystal. This result suggests that in HZ-2, V / G is large (G is small) in the vicinity of the center of the crystal and in the outer periphery (see FIG. 3).

次に、サンプル2A〜2CのRIE後の突起の発生状況について述べる。サンプル2A及びサンプル2Cでは、突起は中心付近と外周付近にディスク+リング状に発生していた。但し、鏡面研磨を行っていないサンプル2Aでは、その分布から外乱に起因すると推定される突起も観察された。結晶欠陥は同心円状に分布するので、同心円状に分布していない突起は外乱起因だと容易に推定できる。サンプル2Bのエッチングされた劈開面には、結晶の中心側と外周側に突起が発生していた。   Next, the generation | occurrence | production situation of the protrusion after RIE of sample 2A-2C is described. In Sample 2A and Sample 2C, the protrusions were generated in a disc + ring shape near the center and near the outer periphery. However, in the sample 2A that was not mirror-polished, protrusions estimated to be caused by disturbance from the distribution were also observed. Since crystal defects are distributed concentrically, it can be easily estimated that protrusions that are not distributed concentrically are due to disturbance. On the etched cleaved surface of sample 2B, protrusions were generated on the center side and the outer peripheral side of the crystal.

このように、サンプル2では、OSF及びRIEによる突起がディスク+リング状に発生した。まず、ディスク状に欠陥が発生した領域についてOSFとRIEによる突起の関係を整理する。サンプル2A,2Cでディスク状に突起が発生した領域の半径、サンプル2Bの短冊状サンプルで結晶中心側に突起が発生した範囲の長さ(すなわち半径)をOSFがディスク状に発生した領域の半径に対してプロットしたのが、図11である。   As described above, in Sample 2, protrusions due to OSF and RIE occurred in a disk + ring shape. First, the relationship between the protrusions by OSF and RIE is arranged in the area where the defect occurs in the disk shape. The radius of the region in which the protrusions are generated in the samples 2A and 2C and the length of the region in which the protrusion is generated on the crystal center side in the sample 2B (ie, the radius) are the radius of the region in which the OSF is generated in the disk shape. FIG. 11 is plotted against.

図11に示すように、サンプル2A〜2Cで突起が観察された範囲の半径はほぼ一致し、OSFが観察された範囲の半径よりも約4.5cm大きいことが分かった。この結果から、次の二つのことが言える。まず、ふっ酸と硝酸を含む混合液で平滑にエッチングした面や劈開面でも、鏡面研磨した面と同等の評価(RIEによって突起が生じる範囲の評価)が可能であること、次に、OSFが発生する範囲の半径よりもRIEによって突起が発生する範囲の半径の方が必ず広く、しかも、両者の間には良い相関がある。RIEによる突起が発生するディスク状領域の半径が4.5cm以下になるように引き上げ速度を設定すれば、結晶中心付近にCOPも転位クラスタもOSF核も含まない結晶を引き上げることが出来る。   As shown in FIG. 11, it was found that the radii in the ranges where the protrusions were observed in Samples 2A to 2C were almost the same, and about 4.5 cm larger than the radius where the OSF was observed. From this result, the following two things can be said. First, even on a surface etched smoothly with a mixed solution containing hydrofluoric acid and nitric acid or a cleaved surface, the same evaluation as that of the mirror-polished surface (evaluation of the range in which protrusions are generated by RIE) is possible. The radius of the area where the protrusions are generated by RIE is surely wider than the radius of the generated area, and there is a good correlation between the two. If the pulling speed is set so that the radius of the disk-like region where RIE protrusions are generated is 4.5 cm or less, it is possible to pull a crystal that does not contain COPs, dislocation clusters, and OSF nuclei in the vicinity of the crystal center.

次に、リング状に欠陥が発生した領域についてOSFとRIEによる突起の関係を整理する。サンプル2A,2Cでリング状に突起が発生した領域の幅、サンプル2Bの短冊状サンプルで結晶外周側に突起が発生した範囲の幅をOSFがリング状に発生した領域の幅に対してプロットしたのが、図12である。   Next, the relationship between the protrusions by OSF and RIE is arranged for the region where defects are generated in a ring shape. The width of the region where protrusions were generated in a ring shape in Samples 2A and 2C and the width of the region where protrusions were generated on the outer periphery of the crystal in the strip-shaped sample of Sample 2B were plotted against the width of the region where the OSF was generated in a ring shape. This is shown in FIG.

図12に示すように、サンプル2A〜2Cで突起が観察された範囲の幅はほぼ一致し、OSFが観察された範囲の幅よりも約2.5cm大きいことが分かった。この結果から、次の二つのことが言える。まず、ふっ酸と硝酸を含む混合液で平滑にエッチングした面や劈開面でも、鏡面研磨した面と同等の評価(RIEによって突起が生じる範囲の評価)が可能であること、次に、OSFが発生する範囲の幅よりもRIEによって突起が発生する範囲の幅の方が必ず広く、しかも、両者の間には良い相関がある。RIEによる突起が発生するリング状領域の幅が2.5cm以下になるように引き上げ速度を設定すれば、結晶外周付近にCOPも転位クラスタもOSF核も含まない結晶を引き上げることが出来る。   As shown in FIG. 12, the widths of the ranges where the protrusions were observed in Samples 2A to 2C were substantially the same, and it was found that the width was about 2.5 cm larger than the width of the range where OSF was observed. From this result, the following two things can be said. First, even on a surface etched smoothly with a mixed solution containing hydrofluoric acid and nitric acid or a cleaved surface, the same evaluation as that of the mirror-polished surface (evaluation of the range in which protrusions are generated by RIE) is possible. The width of the area where the protrusions are generated by RIE is necessarily wider than the width of the generated area, and there is a good correlation between the two. If the pulling speed is set so that the width of the ring-like region where protrusions are generated by RIE is 2.5 cm or less, it is possible to pull a crystal that does not contain COPs, dislocation clusters, and OSF nuclei near the crystal periphery.

従って、RIEによって突起がディスク+リング状に発生する範囲の広さを指標とし、その大きさに基づいて当該結晶の合否判定及び当該結晶以降に育成される結晶の引き上げ条件を決めることが出来る。サンプル2の場合は、RIEによってディスク状に突起が発生する領域の半径が3.5cm以下、かつ、RIEによってリング状に突起が発生する領域の幅が2.5cm以下になるように引き上げ速度を設定すれば、ウェーハ全面に渡ってCOPも転位クラスタもOSF核も含まない結晶を引き上げることが出来る。ホット・ゾーンの経時変化が起きてGが小さくなった場合(V/Gが大きくなった場合)は、RIEによって突起が発生する領域が広くなるので、この事によってホット・ゾーンの経時変化によるV/Gの変化を検知できる。次の結晶は引き上げ速度を下げて引き上げればV/Gを元に戻すことができ、引き続きOSF核を含まない結晶を引き上げることができる。   Therefore, by using the size of the range in which protrusions are generated in a disk + ring shape by RIE as an index, it is possible to determine the pass / fail judgment of the crystal and the pulling conditions for the crystal grown after the crystal based on the size. In the case of sample 2, the pulling speed is adjusted so that the radius of the region where the disk-like projection is generated by RIE is 3.5 cm or less and the width of the region where the ring-like projection is generated by RIE is 2.5 cm or less. If set, crystals that do not contain COPs, dislocation clusters, and OSF nuclei can be pulled over the entire wafer surface. When G changes with time in the hot zone (when V / G increases), the region in which the protrusion is generated by RIE becomes wider. / G change can be detected. If the next crystal is pulled at a lower pulling speed, the V / G can be restored, and the crystal that does not contain OSF nuclei can be subsequently pulled.

[サンプル3の評価]   [Evaluation of Sample 3]

サンプル3のウェーハから4セットのサンプル3A〜3Dを作製した。サンプル3のウェーハとは、上述の通り、HZ−3で引き上げたウェーハであってCOPと転位クラスタが検出されなかった部位のウェーハである。   Four sets of samples 3A to 3D were prepared from the sample 3 wafer. As described above, the sample 3 wafer is a wafer pulled up with HZ-3, and a portion of the wafer where COP and dislocation clusters are not detected.

サンプル3A〜3Dの作製は、サンプル1A〜1Dと同じ方法で行った。   Samples 3A to 3D were produced by the same method as Samples 1A to 1D.

まず、サンプル3Dで評価したOSFの発生状況について述べる。HZ−3で引き上げられた結晶では、OSFが発生しないサンプルとOSFが結晶の外周付近にリング状に発生するサンプルがあった。この結果は、HZ−3では結晶の外周部でV/Gが大きい(Gが小さい)ことを示唆している(図4参照)。   First, the OSF occurrence status evaluated in sample 3D will be described. In the crystal pulled by HZ-3, there were a sample in which OSF was not generated and a sample in which OSF was generated in a ring shape near the outer periphery of the crystal. This result suggests that V / G is large (G is small) in the outer peripheral portion of the crystal in HZ-3 (see FIG. 4).

次に、サンプル3A〜3CのRIE後の突起の発生状況について述べる。サンプル3A及びサンプル3Cでは、突起は外周付近にリング状に発生していた。但し、鏡面研磨を行っていないサンプル3Aでは、その分布から外乱に起因すると推定される突起も観察された。結晶欠陥は同心円状に分布するので、同心円状に分布していない突起は外乱起因だと容易に推定できる。サンプル3Bの短冊状サンプルのエッチングされた劈開面には、結晶の外周側に突起が発生していた。   Next, the generation | occurrence | production condition of the protrusion after RIE of sample 3A-3C is described. In Sample 3A and Sample 3C, the protrusions occurred in a ring shape near the outer periphery. However, in the sample 3A that was not mirror-polished, protrusions estimated to be caused by disturbance from the distribution were also observed. Since crystal defects are distributed concentrically, it can be easily estimated that protrusions that are not distributed concentrically are due to disturbance. On the etched cleaved surface of the strip-shaped sample of Sample 3B, protrusions were generated on the outer peripheral side of the crystal.

上述のように、サンプル3では、OSF及びRIEによる突起がリング状に発生した。サンプル3A,3Cでリング状に突起が発生した領域の幅、サンプル3Bの短冊状サンプルで結晶外周側に突起が発生した範囲の幅をOSFがリング状に発生した領域の幅に対してプロットしたのが、図13である。   As described above, in Sample 3, protrusions due to OSF and RIE occurred in a ring shape. The width of the region where the protrusions were generated in the ring shape in Samples 3A and 3C and the width of the region where the protrusions were generated on the outer periphery of the crystal in the strip sample of Sample 3B were plotted against the width of the region where the OSF was generated in the ring shape. This is shown in FIG.

図13に示すように、サンプル3A〜3Cで突起が観察された範囲の幅はほぼ一致し、OSFが観察された範囲の幅よりも約1.5cm大きいことが分かった。この結果から、次の二つのことが言える。まず、ふっ酸と硝酸を含む混合液で平滑にエッチングした面や劈開面でも、鏡面研磨した面と同等の評価(RIEによって突起が生じる範囲の評価)が可能であること、次に、OSFが発生する範囲の幅よりもRIEによって突起が発生する範囲の幅の方が必ず広く、しかも、両者の間には良い相関がある。   As shown in FIG. 13, it was found that the widths of the areas where the protrusions were observed in Samples 3A to 3C were almost the same, and about 1.5 cm larger than the width of the area where the OSF was observed. From this result, the following two things can be said. First, even on a surface etched smoothly with a mixed solution containing hydrofluoric acid and nitric acid or a cleaved surface, the same evaluation as that of the mirror-polished surface (evaluation of the range in which protrusions are generated by RIE) is possible. The width of the area where the protrusions are generated by RIE is necessarily wider than the width of the generated area, and there is a good correlation between the two.

したがって、RIEによる突起が発生するリング状領域の幅が1.5cm以下になるように引き上げ速度を設定すれば、COPも転位クラスタもOSF核も含まない結晶を引き上げることが出来る。すなわち、RIEによって突起がリング状に発生する範囲の広さを指標とし、その大きさに基づいて当該結晶の合否判定及び当該結晶以降に育成される結晶の引き上げ条件を決めることが出来る。本実施例の場合は、RIEによってリング状に突起が発生する領域の幅が1.5cm以下になるように引き上げ速度を設定すれば、ウェーハ全面に渡ってCOPも転位クラスタもOSF核も含まない結晶を引き上げることが出来る。ホット・ゾーンの経時変化が起きてGが小さくなった場合(V/Gが大きくなった場合)は、RIEによって突起が発生するリング状領域の幅が広くなるので、この事によってホット・ゾーンの経時変化によるV/Gの変化を検知できる。次の結晶は引き上げ速度を下げて引き上げればV/Gを元に戻すことができ、引き続きOSF核を含まない結晶を引き上げることができる。   Therefore, if the pulling speed is set so that the width of the ring-like region where the protrusions by RIE are generated is 1.5 cm or less, it is possible to pull a crystal that does not contain COPs, dislocation clusters, and OSF nuclei. That is, using the size of the range in which protrusions are generated in a ring shape by RIE as an index, it is possible to determine pass / fail judgment of the crystal and the pulling conditions for the crystal grown after the crystal based on the size. In the case of the present embodiment, if the pulling speed is set so that the width of the region where the ring-shaped protrusion is generated by RIE is 1.5 cm or less, the COP, the dislocation cluster, and the OSF nucleus are not included over the entire wafer surface. The crystal can be pulled up. When G changes as the hot zone changes over time (when V / G increases), the width of the ring-shaped region where the protrusion is generated by RIE becomes wider. Changes in V / G due to changes over time can be detected. If the next crystal is pulled at a lower pulling speed, the V / G can be restored, and the crystal that does not contain OSF nuclei can be subsequently pulled.

本発明の好ましい実施形態によるシリコン単結晶の製造方法に適用可能な引き上げ装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the pulling apparatus applicable to the manufacturing method of the silicon single crystal by preferable embodiment of this invention. (a)は、シリコン単結晶インゴット20の引き上げ速度Vと欠陥の種類及び分布との関係の一例を示す図であり、(b)〜(d)はそれぞれ(a)に示すB1−B1線、C1−C1線及びD1−D1線に沿った断面図である。(A) is a figure which shows an example of the relationship between the pulling-up speed V of the silicon single crystal ingot 20, and the kind and distribution of a defect, (b)-(d) is the B1-B1 line | wire shown to (a), respectively. It is sectional drawing along the C1-C1 line and D1-D1 line. (a)は、シリコン単結晶インゴット20の引き上げ速度Vと欠陥の種類及び分布との関係の他の例を示す図であり、(b)〜(d)はそれぞれ(a)に示すB2−B2線、C2−C2線及びD2−D2線に沿った断面図である。(A) is a figure which shows the other example of the relationship between the pulling-up speed V of the silicon single crystal ingot 20, and the kind and distribution of a defect, (b)-(d) is B2-B2 shown to (a), respectively. It is sectional drawing along a line, a C2-C2 line, and a D2-D2 line. (a)は、シリコン単結晶インゴット20の引き上げ速度Vと欠陥の種類及び分布との関係のさらに他の例を示す図であり、(b)〜(d)はそれぞれ(a)に示すB3−B3線、C3−C3線及びD3−D3線に沿った断面図である。(A) is a figure which shows the further another example of the relationship between the pulling-up speed V of the silicon single crystal ingot 20, and the kind and distribution of a defect, (b)-(d) is B3- shown to (a), respectively. It is sectional drawing along B3 line, C3-C3 line, and D3-D3 line. OSFが発生する領域とRIE法で突起が検出される領域の関係を説明するための図であり、(a)は熱処理によってOSFを顕在化させたシリコンウェーハを示す図、(b)はRIE法によって突起を顕在化させたシリコンウェーハを示す図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the area | region where OSF generate | occur | produces, and the area | region where a processus | protrusion is detected by RIE method, (a) is a figure which shows the silicon wafer which revealed OSF by heat processing, (b) is RIE method It is a figure which shows the silicon wafer which made protrusion explicit. 実施例1で用いたウェーハ40a,40bの切り出し位置を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cutting position of the wafers 40a and 40b used in Example 1. FIG. 実施例2で用いたウェーハ40c〜40eの切り出し位置を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cutout position of the wafers 40c-40e used in Example 2. FIG. 実施例2で用いた短冊50dを支持基板51に貼り付けた状態を示す略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the state which affixed the strip 50d used in Example 2 to the support substrate 51. FIG. 実施例2の評価結果を示す模式図である。6 is a schematic diagram showing the evaluation results of Example 2. FIG. 実施例3におけるサンプル1の評価結果を示すグラフである。6 is a graph showing an evaluation result of Sample 1 in Example 3. 実施例3におけるサンプル2(ディスク領域)の評価結果を示すグラフである。10 is a graph showing an evaluation result of Sample 2 (disk area) in Example 3. 実施例3におけるサンプル2(リング領域)の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the sample 2 (ring area | region) in Example 3. FIG. 実施例3におけるサンプル3の評価結果を示すグラフである。10 is a graph showing the evaluation result of Sample 3 in Example 3. V/Gと欠陥の種類及び分布との一般的な関係を示す図である。It is a figure which shows the general relationship between V / G and the kind and distribution of a defect.

符号の説明Explanation of symbols

10 シリコン単結晶引き上げ装置
11 チャンバー
12 支持回転軸
13 グラファイトサセプタ
14 石英るつぼ
15 ヒーター
16 支持軸駆動機構
17 シードチャック
18 ワイヤー
19 ワイヤー巻き取り機構
20 シリコン単結晶インゴット
21 シリコン融液
22 熱遮蔽部材
23 制御装置
24 ガス導入口
25 ガス管
26 コンダクタンスバルブ
27 ガス排出口
28 排ガス管
29 コンダクタンスバルブ
30 真空ポンプ
31 磁場供給装置
40 シリコンウェーハ
41 COP領域
42 OSF領域
43 Pv領域
44 Pi領域
45 転位クラスタ
46 突起発生領域
50d 短冊
51 支持基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon single crystal pulling apparatus 11 Chamber 12 Support rotating shaft 13 Graphite susceptor 14 Quartz crucible 15 Heater 16 Support shaft drive mechanism 17 Seed chuck 18 Wire 19 Wire winding mechanism 20 Silicon single crystal ingot 21 Silicon melt 22 Heat shielding member 23 Control Device 24 Gas inlet 25 Gas pipe 26 Conductance valve 27 Gas outlet 28 Exhaust pipe 29 Conductance valve 30 Vacuum pump 31 Magnetic field supply device 40 Silicon wafer 41 COP region 42 OSF region 43 Pv region 44 Pi region 45 Dislocation cluster 46 Protrusion generation region 50d strip 51 support substrate

Claims (8)

チョクラルスキー法によってCOP及び転位クラスタを含まないシリコン単結晶インゴットを育成する育成工程と、
前記シリコン単結晶インゴットからシリコンウェーハを切り出す切り出し工程と、
as-grown状態の前記シリコンウェーハに対して反応性イオンエッチングを施すことにより、酸化シリコンを含むgrown-in欠陥をエッチング面上の突起として顕在化させるエッチング工程と、を備え、
前記エッチング工程にて顕在化された前記突起の発生領域に基づいて、後続の前記育成工程における育成条件を調整することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
A growth step of growing a silicon single crystal ingot containing no COP and dislocation clusters by the Czochralski method;
Cutting out a silicon wafer from the silicon single crystal ingot,
an etching step of revealing grown-in defects including silicon oxide as protrusions on the etched surface by performing reactive ion etching on the silicon wafer in the as-grown state,
A method for producing a silicon single crystal, comprising adjusting a growth condition in a subsequent growth step based on a region where the protrusion is manifested in the etching step.
前記エッチング工程にて顕在化された前記突起の発生領域に基づいて、前記シリコン単結晶インゴットの合否判定を行うことを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶の製造方法。   2. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein whether or not the silicon single crystal ingot is accepted is determined based on a region where the protrusion is manifested in the etching step. 前記育成工程においては、OSF核を含まないシリコン単結晶インゴットを育成することを特徴とする請求項1又は2に記載のシリコン単結晶の製造方法。   3. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein in the growing step, a silicon single crystal ingot that does not include an OSF nucleus is grown. 前記エッチング工程にて顕在化される前記突起の発生領域をディスク状及び/又はリング状とすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。   The method for producing a silicon single crystal according to any one of claims 1 to 3, wherein a region where the protrusions manifested in the etching step are formed into a disk shape and / or a ring shape. 前記エッチング工程においては、前記シリコンウェーハをふっ酸と硝酸を含む水溶液でエッチングし、エッチングされた面に前記反応性イオンエッチングを施すことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。   5. The etching process according to claim 1, wherein, in the etching step, the silicon wafer is etched with an aqueous solution containing hydrofluoric acid and nitric acid, and the reactive ion etching is performed on the etched surface. 6. A method for producing a silicon single crystal. 前記エッチング工程においては、前記シリコンウェーハを劈開し、劈開面に前記反応性イオンエッチングを施すことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。   5. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein in the etching step, the silicon wafer is cleaved, and the reactive ion etching is performed on a cleaved surface. 6. 前記エッチング工程においては、前記シリコンウェーハを鏡面加工し、鏡面加工された面に前記反応性イオンエッチングを施すことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。   5. The silicon single crystal production according to claim 1, wherein, in the etching step, the silicon wafer is mirror-finished, and the reactive ion etching is performed on the mirror-finished surface. 6. Method. 前記エッチング工程にて顕れるようになった前記突起の発生領域の広さに基づいて、後続の前記育成工程における育成条件を調整し、Based on the width of the region where the protrusion has come to appear in the etching step, adjust the growth conditions in the subsequent growth step,
前記突起の発生領域は、無欠陥で酸素析出領域であるPv領域であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the generation region of the protrusion is a defect-free Pv region that is an oxygen precipitation region.
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