JP7172878B2 - Method for measuring resistivity of single crystal silicon - Google Patents

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本発明は、単結晶シリコンの抵抗率測定方法に関し、特にチョクラルスキー法(CZ法)により育成された単結晶シリコンインゴットから切り出したサンプルウェーハの抵抗率の測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the resistivity of single crystal silicon, and more particularly to a method for measuring the resistivity of a sample wafer cut from a single crystal silicon ingot grown by the Czochralski method (CZ method).

半導体デバイスの基板材料としてシリコンウェーハが広く用いられている。シリコンウェーハの製造では、CZ法により育成した単結晶シリコンインゴットを外周研削して直径を整えた後、トップ部とテイル部を切り落とし、さらに円柱状のインゴットを一定間隔で切り出して所定の長さのシリコンブロックに加工する。このとき、シリコンブロックの両端から品質検査用サンプルウェーハ(スラグ)も同時に切りされ、抵抗率、酸素濃度、キャリアの再結合ライフタイム、結晶欠陥の有無等の品質を検査することによって、シリコンブロックの合否判定が行われる。 Silicon wafers are widely used as substrate materials for semiconductor devices. In the production of silicon wafers, a single-crystal silicon ingot grown by the CZ method is ground to adjust its diameter, and then the top and tail portions are cut off. Make a silicon block. At this time, a sample wafer (slug) for quality inspection is also cut from both ends of the silicon block at the same time, and the quality of the silicon block is inspected for resistivity, oxygen concentration, carrier recombination lifetime, presence or absence of crystal defects, etc. A pass/fail decision is made.

シリコンブロックの品質検査が合格であった場合、シリコンブロックの製品加工が進められる。シリコンブロックの加工では、ワイヤソーを用いてシリコンブロックをスライスすることにより複数枚のシリコンウェーハが一度に切り出される。その後、表面研削、エッチング、表面研磨、洗浄などの工程を得てウェーハ製品が完成する。 If the silicon block passes the quality inspection, the silicon block is processed into products. In processing a silicon block, a wire saw is used to slice the silicon block into a plurality of silicon wafers at once. After that, the wafer product is completed through processes such as surface grinding, etching, surface polishing, and cleaning.

単結晶シリコンインゴットの評価技術に関し、例えば特許文献1には、単結晶シリコンインゴットをバンドソーなどでブロック状に切断し、シリコンブロックの両端からサンプルウェーハを切り出して、抵抗率、酸素濃度、結晶欠陥等を評価することによりシリコンブロックの合否判定を行うことが記載されている。 Regarding a technique for evaluating a single crystal silicon ingot, for example, in Patent Document 1, a single crystal silicon ingot is cut into blocks with a band saw or the like, sample wafers are cut from both ends of the silicon block, and resistivity, oxygen concentration, crystal defects, etc. are measured. It is described that the pass/fail judgment of the silicon block is performed by evaluating the .

また特許文献2には、円柱状のインゴットの外周を、ウェーハ製造用のインゴットブロックの径寸法よりも大きな径寸法に研削する第1外周研削工程と、第1研削工程の後の円柱状のインゴットを複数のインゴットブロックに切断するブロック切断工程と、複数のインゴットブロックからシリコン検査用サンプルを切り出すサンプル切り出し工程と、切り出された検査用サンプルを用いて品質評価を行う品質評価工程と、インゴットブロックの外周をウェーハ製造工程用の径寸法に研削する第2外周研削工程と、第2外周研削工程の後のインゴットブロックの外周にノッチを形成するノッチ形成工程と、ノッチを形成した前記インゴットブロックからシリコンウェーハを切り出すウェーハ製造工程とを備えたシリコンウェーハの製造方法が記載されている。 Further, Patent Document 2 describes a first outer circumference grinding process for grinding the outer circumference of a cylindrical ingot to a diameter larger than that of an ingot block for manufacturing wafers, and a cylindrical ingot after the first grinding process. A block cutting step of cutting into a plurality of ingot blocks, a sample cutting step of cutting out silicon inspection samples from the plurality of ingot blocks, a quality evaluation step of performing quality evaluation using the cut out inspection samples, and an ingot block a second peripheral grinding step of grinding the outer periphery to a diameter dimension for the wafer manufacturing process; a notch forming step of forming a notch in the outer periphery of the ingot block after the second peripheral grinding step; and a wafer manufacturing process for slicing the wafer.

特許文献3には、抵抗率が2000Ωcm以上の高抵抗率のシリコンウェーハの抵抗率の測定方法が記載されている。この抵抗率の測定方法では、シリコンウェーハをドナーキラー熱処理した後、少なくとも2時間経過してからバフ研磨等の非水処理によりシリコンウェーハの被測定面の酸化膜を除去する。その後、被測定面に電極針を接触させて抵抗率を測定する。この方法によれば、被測定面が水素イオンに接触することによるドーパントの不活性化を防止してウェーハの抵抗率を正確に測定することができる。 Patent Document 3 describes a method for measuring the resistivity of a high-resistivity silicon wafer having a resistivity of 2000 Ωcm or more. In this method of measuring resistivity, the oxide film on the surface of the silicon wafer to be measured is removed by non-aqueous treatment such as buffing after at least two hours have passed after the donor killer heat treatment of the silicon wafer. After that, an electrode needle is brought into contact with the surface to be measured to measure the resistivity. According to this method, the resistivity of the wafer can be accurately measured by preventing the dopant from being inactivated due to the contact of the surface to be measured with the hydrogen ions.

特開2014-201458号公報JP 2014-201458 A 特許第6332422号公報Japanese Patent No. 6332422 特開2015-26755号公報JP 2015-26755 A

一般的に、単結晶シリコンインゴットからのシリコンブロックやサンプルウェーハの切り出しには、バンドソー、内周刃または外周刃を用いた切断機が使用される。これらの切断機には、ダイヤモンド砥粒などを刃先に電着させた単一のブレードが用いられ、このブレードを単結晶シリコンインゴットの径方向の上端から下端に向かって送り出すことによってインゴットが切断される。 In general, a band saw or a slicing machine using an inner peripheral blade or an outer peripheral blade is used to cut out silicon blocks or sample wafers from a single crystal silicon ingot. These cutting machines use a single blade with diamond abrasive grains electrodeposited on the cutting edge, and the ingot is cut by sending this blade from the upper end to the lower end in the radial direction of the single crystal silicon ingot. be.

バンドソーなどのブレードを用いて切断されるサンプルウェーハは、ワイヤソーで切断される製品用ウェーハよりもその表面の加工傷が深く、また厚み分布も不均一である。そのため、従来は品質検査用サンプルをエッチング液に浸漬して表面をエッチングにより除去した後、各種検査を行っていた。 Sample wafers cut with a blade such as a band saw have deeper scratches on the surface than product wafers cut with a wire saw, and the thickness distribution is uneven. Therefore, conventionally, various inspections are performed after the surface of the sample for quality inspection is removed by etching by immersing the sample for quality inspection in an etchant.

しかしながら、バンドソーなどのブレードを用いて切断されたウェーハに対してエッチング処理を行った場合、ウェーハ表面の加工歪みは除去できるものの、表面のうねり形状まで修正することはできない。またエッチング処理では、ウェーハの外周部のエッチングの進行が速いため、ウェーハの外周部の形状にダレが生じてしまい、外周部の厚さが薄くなる。このため、四探針法等で抵抗率の測定を行ったときに電極針とウェーハ表面との接触が不安定となり、抵抗率の繰り返し測定精度が低下するという問題である。なおウェーハの外周部のダレの問題は、ウェーハに対して研磨布を用いた研磨加工を行った場合にも発生する。 However, when etching is performed on a cut wafer using a blade such as a band saw, although processing strain on the wafer surface can be removed, it is not possible to correct even the waviness of the surface. In addition, in the etching process, since the etching of the outer peripheral portion of the wafer progresses rapidly, the shape of the outer peripheral portion of the wafer is sagging, and the thickness of the outer peripheral portion becomes thin. For this reason, when the resistivity is measured by the four-probe method or the like, the contact between the electrode needle and the wafer surface becomes unstable, resulting in a problem of lowering the accuracy of repeated resistivity measurement. The problem of sagging at the outer periphery of the wafer also occurs when the wafer is polished using a polishing cloth.

さらにまた、ウェーハ表面がエッチング面である場合、表面粗さが小さすぎることにより抵抗率の測定精度が低下するという問題もある。このような問題は、抵抗率が高いシリコンウェーハほどその影響が大きく、抵抗率を正確に測定することが非常に難しい。 Furthermore, when the wafer surface is an etched surface, there is also the problem that the measurement accuracy of the resistivity is lowered due to the surface roughness being too small. Such problems have a greater influence on silicon wafers with higher resistivity, and it is very difficult to accurately measure resistivity.

エッチングによるウェーハの外周部のダレの影響を抑える方法として、単結晶シリコンインゴットの引き上げ直径を製品ウェーハよりも十分に大きくし、このインゴットから切り出したより大きな直径のサンプルウェーハを用いて品質評価を行う方法がある(特許文献2参照)。しかし、この方法ではシリコンブロックを製品ウェーハの直径に加工するための外周研削の取り代が大きくなり、原料の無駄や結晶引き上げ時間の増加の問題がある。 As a method of suppressing the influence of sagging on the outer periphery of the wafer due to etching, the pulling diameter of the single crystal silicon ingot is made sufficiently larger than the product wafer, and a larger diameter sample wafer cut from this ingot is used for quality evaluation. There is (see patent document 2). However, in this method, the machining allowance for grinding the outer periphery for processing the silicon block to the diameter of the product wafer becomes large, which causes problems such as waste of raw materials and an increase in crystal pulling time.

したがって、本発明の目的は、バンドソー等を用いて単結晶シリコンインゴットから切り出した検査用サンプルウェーハの抵抗率の繰り返し測定精度を高めることが可能な抵抗率測定方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a resistivity measuring method capable of increasing the repeatability of measuring the resistivity of an inspection sample wafer cut from a single crystal silicon ingot using a band saw or the like.

本発明者らは、エッチング処理によらないウェーハの平坦化処理について鋭意研究を重ねた結果、研削加工によるウェーハの平坦化処理が有効であり、鏡面化しない適度な表面粗さとすることにより、抵抗率の測定精度が向上することを見出した。さらにバンドソー等で切り出したサンプルウェーハを分割して小サイズにした後に平面研削した場合には、研削加工中のウェーハの割れを防止できることを見出した。 The present inventors have extensively researched a wafer flattening process that does not rely on etching. It was found that the accuracy of rate measurement was improved. Further, when a sample wafer cut out by a band saw or the like is divided into smaller sizes and then subjected to surface grinding, cracking of the wafer during grinding can be prevented.

本発明はこのような技術的知見に基づくものであり、本発明による単結晶シリコンの抵抗率測定方法は、単結晶シリコンインゴットを径方向に切断してサンプルウェーハを切り出す工程と、前記サンプルウェーハを切断してサンプル片を切り出す工程と、前記サンプル片の表面を研削加工する工程と、前記研削加工後の前記サンプル片の抵抗率を測定する工程とを備えることを特徴とする。 The present invention is based on such technical findings, and the method for measuring the resistivity of single crystal silicon according to the present invention includes the steps of radially cutting a single crystal silicon ingot to cut out sample wafers; The method is characterized by comprising a step of cutting out a sample piece, a step of grinding the surface of the sample piece, and a step of measuring the resistivity of the sample piece after the grinding.

本発明によれば、インゴットから切り出したサンプル片をそのまま平面研削することで表面の反りやうねりをできるだけ小さくすることができ、また適度な表面粗さを確保することができる。したがって、単結晶シリコンの抵抗率の繰返し測定精度を高めることができる。またサンプルウェーハをサンプル片に切断加工した後に研削加工を行うので、研削加工中のウェーハの割れを防止することができる。 According to the present invention, by surface grinding a sample piece cut out from an ingot as it is, warpage and undulation of the surface can be reduced as much as possible, and an appropriate surface roughness can be ensured. Therefore, it is possible to improve the accuracy of repeated measurement of the resistivity of single crystal silicon. Moreover, since the grinding process is performed after cutting the sample wafer into sample pieces, cracking of the wafer during the grinding process can be prevented.

本発明による単結晶シリコンの抵抗率測定方法は、前記サンプル片の抵抗率を測定する前に、前記サンプル片にドナーキラー熱処理を行う工程をさらに備えることが好ましい。これにより、サーマルドナーの影響による抵抗率の測定精度の低下を防止することができ、特に抵抗率が1000Ωcm以上の高抵抗品の抵抗率の測定精度を高めることができる。 Preferably, the method for measuring the resistivity of single crystal silicon according to the present invention further comprises the step of subjecting the sample piece to donor killer heat treatment before measuring the resistivity of the sample piece. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the resistivity measurement accuracy due to the influence of the thermal donor, and in particular, it is possible to improve the resistivity measurement accuracy of a high-resistivity product having a resistivity of 1000 Ωcm or more.

本発明による単結晶シリコンの抵抗率測定方法は、前記サンプル片の表面を研削加工した後に前記ドナーキラー熱処理を行うことが好ましい。サンプル片の研削加工後にドナーキラー熱処理を行うことにより、サンプル片の表面に付着する金属不純物を研削加工によって除去することができ、金属不純物を除去するためのエッチング処理や洗浄を省略することができる。これにより、ドナーキラー熱処理に伴うサンプル片の不純物汚染を防止することができる。 In the method for measuring the resistivity of single crystal silicon according to the present invention, the donor killer heat treatment is preferably performed after the surface of the sample piece is ground. By performing the donor killer heat treatment after grinding the sample piece, the metal impurities adhering to the surface of the sample piece can be removed by grinding, and the etching treatment and cleaning for removing the metal impurities can be omitted. . As a result, it is possible to prevent impurity contamination of the sample piece due to the donor killer heat treatment.

本発明において、前記サンプルウェーハを切り出す工程は、バンドソー、内周刃又は外周刃を用いて前記単結晶シリコンインゴットからシリコンブロックを切り出す工程と、前記シリコンブロックの端部から前記サンプルウェーハを切り出す工程とを含むことが好ましい。この場合において、前記サンプル片を切り出す工程は、ダイシングにより前記サンプルウェーハを分割する工程を含むことが好ましく、1/4に等分割することが特に好ましい。バンドソー等のブレードを用いてサンプルウェーハを切り出した後、サンプルウェーハの表面の加工傷等をエッチングにより除去する場合、サンプルウェーハの反りやうねりが除去されずに残るだけでなく、ウェーハ外周部のダレが発生するため、抵抗率の測定精度が低下する。しかし、上記のようにサンプル片の表面を研削加工した後に抵抗率を測定する場合には、加工傷や凹凸(うねり)に起因する抵抗率の測定精度の低下を防止することができる。 In the present invention, the step of cutting out the sample wafers includes cutting out a silicon block from the single crystal silicon ingot using a band saw, an inner peripheral blade or an outer peripheral blade, and a step of cutting out the sample wafer from the end of the silicon block. is preferably included. In this case, the step of cutting out the sample pieces preferably includes a step of dividing the sample wafer by dicing, and it is particularly preferable to equally divide the wafer into quarters. After cutting out a sample wafer using a blade such as a band saw, when etching is used to remove processing scratches on the surface of the sample wafer, warpage and undulation of the sample wafer remain without being removed, and sagging at the outer periphery of the wafer also occurs. is generated, the accuracy of resistivity measurement is lowered. However, when the resistivity is measured after the surface of the sample piece is ground as described above, it is possible to prevent the accuracy of the resistivity measurement from decreasing due to processing scratches and unevenness (undulation).

本発明において、前記サンプル片の表面を研削加工する工程は、前記サンプル片の表面粗さRa(算術平均粗さ)が0.01μm以上0.5μm以下となるように研削する工程であることが好ましい。サンプル片の表面粗さRaが0.01μm以上0.5μm以下とすることで、抵抗率の測定精度の低下を防止することができる。 In the present invention, the step of grinding the surface of the sample piece is a step of grinding so that the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the sample piece is 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. preferable. By setting the surface roughness Ra of the sample piece to 0.01 μm or more and 0.5 μm or less, it is possible to prevent a decrease in resistivity measurement accuracy.

本発明において、前記サンプル片の表面を研削加工する工程は、抵抗率が1000Ωcm以上のサンプル片に対して表面粗さRaが0.1μm以下となるように研削する工程であることが好ましい。サンプル片に対して表面粗さRaが0.1μm以下であれば、抵抗率が1000Ωcm以上の高抵抗品であっても抵抗率の測定精度の低下を防止することができる。 In the present invention, the step of grinding the surface of the sample piece is preferably a step of grinding the sample piece having a resistivity of 1000 Ωcm or more so that the surface roughness Ra is 0.1 μm or less. If the surface roughness Ra of the sample piece is 0.1 μm or less, it is possible to prevent a decrease in resistivity measurement accuracy even in a high-resistivity product having a resistivity of 1000 Ωcm or more.

本発明において、前記サンプル片の表面を研削加工する工程は、前記サンプル片の平坦度TTVが6.0μm以下、或いは平坦度Waが0.1μm以下となるように研削する工程であることが好ましい。これにより、サンプル片の反り、うねり、外周部のダレ等を抑えることができ、抵抗率の繰り返し測定精度の向上と研削加工時のサンプル片の割れを防止することができる。 In the present invention, the step of grinding the surface of the sample piece is preferably a step of grinding so that the flatness TTV of the sample piece is 6.0 μm or less, or the flatness Wa is 0.1 μm or less. . As a result, it is possible to suppress warpage, undulation, sagging of the outer peripheral portion, etc. of the sample piece, improve the accuracy of repeated measurement of resistivity, and prevent cracking of the sample piece during grinding.

本発明において、前記サンプル片の抵抗率を測定する工程は、前記サンプル片の抵抗率を四探針法により測定することが好ましい。四探針法による抵抗率の測定では、電極針とサンプル片との接触抵抗が測定結果に大きな影響を与え、表面粗さRaが大きい場合には接触抵抗の影響により抵抗率の繰り返し測定精度が低下する。接触抵抗はサンプル片の面状態、電極針の先端の磨耗状態、電極針とサンプル片の接触角度の垂直からのズレなどによって変化し、サンプル片の抵抗率が高いほど接触抵抗の変化も大きくなる。しかし、サンプル片を研削加工した後に抵抗率を測定する場合には、電極針とサンプル面との接触状態を良好にして抵抗率の繰り返し測定精度を向上させることができる。 In the present invention, the step of measuring the resistivity of the sample piece preferably measures the resistivity of the sample piece by a four-probe method. In the measurement of resistivity by the four-probe method, the contact resistance between the electrode needle and the sample piece has a large effect on the measurement result. descend. The contact resistance changes depending on the surface condition of the sample piece, the wear condition of the tip of the electrode needle, the deviation of the contact angle between the electrode needle and the sample piece from the perpendicular, etc. The higher the resistivity of the sample piece, the greater the change in contact resistance. . However, when the resistivity is measured after grinding the sample piece, the contact state between the electrode needle and the sample surface can be improved to improve the repeatability of the resistivity measurement.

本発明によれば、バンドソー等を用いて単結晶シリコンインゴットから切り出した検査用サンプルウェーハの抵抗率の繰り返し測定精度を高めることが可能な抵抗率測定方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resistivity measuring method which can improve the repeatable measurement precision of the resistivity of the sample wafer for an inspection cut out from the single crystal silicon ingot using a band saw etc. can be provided.

図1は、本発明の第1の実施の形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flow chart showing a method for measuring the resistivity of single crystal silicon according to the first embodiment of the present invention. 図2は、第1の実施の形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the method of measuring the resistivity of single crystal silicon according to the first embodiment. 図3は、本発明の第2の実施の形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flow chart showing a resistivity measuring method for single crystal silicon according to a second embodiment of the present invention. 図4は、シリコンウェーハの表面粗さRaと抵抗率のCV値との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the surface roughness Ra of a silicon wafer and the CV value of resistivity. 図5(a)及び(b)は、シリコンウェーハの表面粗さRaと抵抗率との関係を示すグラフである。FIGS. 5A and 5B are graphs showing the relationship between the surface roughness Ra of silicon wafers and resistivity.

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。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法を示すフローチャートである。また図2は、第1の実施の形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法を説明するための模式図である。 FIG. 1 is a flow chart showing a method for measuring the resistivity of single crystal silicon according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the method for measuring the resistivity of single crystal silicon according to the first embodiment.

図1及び図2に示すように、本実施形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法は、単結晶シリコンインゴット10からサンプル片13を切り出し、このサンプル片13に平坦化加工を施した後、サンプル片13の抵抗率を測定することを特徴とする。 As shown in FIGS. 1 and 2, the method for measuring the resistivity of single-crystal silicon according to the present embodiment includes cutting out a sample piece 13 from a single-crystal silicon ingot 10, flattening the sample piece 13, and then making a sample. It is characterized by measuring the resistivity of the piece 13 .

そのため、まず単結晶シリコンインゴット10を用意する(ステップS11)。単結晶シリコンインゴット10はCZ法により育成されたものであり、結晶直径が徐々に大きくなるトップ部10aと、結晶直径が略一定の直胴部10bと、結晶直径が徐々に小さくなるテイル部10cとを有している。本実施形態において、単結晶シリコンインゴット10は抵抗率が0.1Ωcm以下の低抵抗品であることが好ましいが、抵抗率が0.1Ωcm以上1000Ωcm以下の通常抵抗品であってもよい。直径300mmのシリコンウェーハ(製品ウェーハ)を製造する場合、インゴットの直胴部10bの直径は308mm以上である。 Therefore, first, a single crystal silicon ingot 10 is prepared (step S11). The single crystal silicon ingot 10 is grown by the CZ method, and includes a top portion 10a having a gradually increasing crystal diameter, a straight body portion 10b having a substantially constant crystal diameter, and a tail portion 10c having a gradually decreasing crystal diameter. and In this embodiment, the single-crystal silicon ingot 10 is preferably a low resistance product with a resistivity of 0.1 Ωcm or less, but may be a normal resistance product with a resistivity of 0.1 Ωcm or more and 1000 Ωcm or less. When manufacturing a silicon wafer (product wafer) with a diameter of 300 mm, the diameter of the straight body portion 10b of the ingot is 308 mm or more.

単結晶シリコンインゴット10の加工では、まずインゴットの直胴部10bを径方向に切断してサンプルウェーハ12を切り出す(ステップS12)。具体的には、インゴットのトップ部10aとテイル部10cを切り落して円柱状に加工した後、外周研削を行って製品ウェーハよりも十分に大きな直径(例えば304mm)に整える。次いで、円柱状のインゴットからシリコンブロック11を切り出すブロック切り出し工程とサンプルウェーハ12を切り出すウェーハ切り出し工程とを交互に行うことにより、インゴットから複数のシリコンブロック11を切り出すと共に、各シリコンブロック11の両端からサンプルウェーハ12を切り出す。シリコンブロック11及びサンプルウェーハ12の切り出しにはバンドソー、内周刃、外周刃等を用いた切断機が用いられる。ウェーハ切り出し工程ではサンプルウェーハを2枚以上連続して切り出してもよい。 In the processing of the single crystal silicon ingot 10, first, the straight body portion 10b of the ingot is radially cut to cut out the sample wafer 12 (step S12). Specifically, after cutting off the top portion 10a and the tail portion 10c of the ingot and processing it into a cylindrical shape, the outer circumference is ground to adjust the diameter (for example, 304 mm) to be sufficiently larger than that of the product wafer. Next, a plurality of silicon blocks 11 are cut out from the ingot by alternately performing a block cutting step of cutting out silicon blocks 11 from a cylindrical ingot and a wafer cutting step of cutting out sample wafers 12 from both ends of each silicon block 11. A sample wafer 12 is cut. For cutting out the silicon block 11 and the sample wafer 12, a cutting machine using a band saw, an inner peripheral blade, an outer peripheral blade, or the like is used. In the wafer cutting step, two or more sample wafers may be continuously cut.

次に、各サンプルウェーハ12をダイシングして1/4サイズのサンプル片13を作製する(ステップS13)。本実施形態ではサンプルウェーハ12を4分割しているが、分割数は特に限定されず、2分割以上であれば何分割であってもよい。こうして作製された扇状のサンプル片13の一つは、シリコンウェーハの品質指標の一つである抵抗率を測定するためのサンプルとして用いられる。他のサンプル片は、酸素濃度、キャリアの再結合ライフタイム、結晶欠陥等を評価するためのサンプルとして用いられる。 Next, each sample wafer 12 is diced to produce a quarter size sample piece 13 (step S13). Although the sample wafer 12 is divided into four parts in this embodiment, the number of divisions is not particularly limited, and any number of divisions of two or more may be used. One of the thus-fabricated fan-shaped sample pieces 13 is used as a sample for measuring the resistivity, which is one of the quality indexes of silicon wafers. Other sample pieces are used as samples for evaluating oxygen concentration, carrier recombination lifetime, crystal defects, and the like.

次に、抵抗率の測定に用いるサンプル片13の表面を研削加工する(ステップS14)。研削加工は、高速回転する砥石を被加工面に押し当てて表層部を除去すると共に、平滑な面を得るための機械加工の一種である。研削加工は、片面ずつ研削する片面平面研削加工であることが好ましいが、サンプル片の表面を平坦化できる機械加工である限りにおいて特に限定されず、両面を同時に研削する両頭平面研削加工であってもよい。 Next, the surface of the sample piece 13 used for resistivity measurement is ground (step S14). Grinding is a type of mechanical processing in which a grindstone rotating at high speed is pressed against a surface to be processed to remove the surface layer and obtain a smooth surface. The grinding process is preferably a single-sided surface grinding process in which one side is ground one by one, but is not particularly limited as long as it is a mechanical process that can flatten the surface of the sample piece. good too.

バンドソーで切り出したウェーハの表面は、切り口が粗い切断面になっており、深い加工傷や凹凸が存在している。そのため、サンプル片の抵抗率を例えば四探針法により測定する場合には、表面形状が悪いことによって測定値にばらつきが生じる。しかし、サンプル片を研削加工により平坦化した場合には、表面の加工傷や凹凸(うねり)を除去することができるので、抵抗率の測定精度を高めることができる。 The surface of the wafer cut by the band saw is a cut surface with a rough cut edge, and there are deep processing scratches and irregularities. Therefore, when the resistivity of a sample piece is measured by, for example, the four-probe method, the measured value varies due to the poor surface shape. However, when the sample piece is flattened by grinding, processing scratches and irregularities (undulations) on the surface can be removed, so that the resistivity measurement accuracy can be improved.

サンプル片の研削加工は、サンプル片の両面に対して行うことが望ましい。これにより、ウェーハの切断加工時に付着した金属不純物を除去することができ、後述するドナーキラー熱処理を行ったときに特に問題となるサンプル片の金属汚染による抵抗率の変動を防止することができる。ただし、予めエッチング処理を行って表面の汚染物を除去する場合には、測定対象の片面のみを研削とすることも可能である。 It is desirable to grind the sample piece on both sides of the sample piece. As a result, it is possible to remove metal impurities adhered during the cutting process of the wafer, and to prevent fluctuations in resistivity due to metal contamination of the sample piece, which is a particular problem when the donor killer heat treatment described later is performed. However, if etching is performed in advance to remove surface contaminants, it is also possible to grind only one side of the object to be measured.

サンプル片を研削加工する場合、サンプル片の被加工面の表面粗さRa(算術平均粗さ)が0.01μm以上0.5μm以下となるように研削することが望ましい。表面粗さRaが0.5μmよりも大きい場合には加工傷等を十分に除去できないからであり、表面粗さRaが0.01μmよりも小さい場合には表面粗さが小さすぎて抵抗率の測定精度が低下するからである。 When the sample piece is ground, it is desirable that the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the surface to be processed of the sample piece is 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. This is because if the surface roughness Ra is greater than 0.5 μm, processing scratches and the like cannot be sufficiently removed. This is because the measurement accuracy decreases.

サンプル片を研削加工する場合、サンプル片の被加工面の平坦度Wa(算術平均うねり)が0.1μm以下、あるいは平坦度TTV(Total Thickness Variation)が6.0μm以下となるように研削することが好ましい。平坦度TTVは、GBIR(Global Backside Ideal Range)とも呼ばれる平坦度指標の一つであり、ウェーハを吸着固定した際の平坦度適用領域の厚さ(裏面基準平面からの距離)の最大値と最小値の差として定義される。このように、一定以上の平坦度を確保することにより、サンプル片の反りやうねりを除去して抵抗率の測定精度を高めることができる。また、サンプル片の反りやうねりを取り除くことで後述するサンプル片の割れを防止することができる。 When grinding the sample piece, the flatness Wa (arithmetic mean waviness) of the surface to be processed of the sample piece should be 0.1 μm or less, or the flatness TTV (Total Thickness Variation) should be 6.0 μm or less. is preferred. The flatness TTV is one of the flatness indices also called GBIR (Global Backside Ideal Range), and is the maximum and minimum thickness of the flatness application area (distance from the back surface reference plane) when the wafer is fixed by suction. Defined as the difference in values. In this way, by ensuring a certain level of flatness, it is possible to remove warpage and undulation of the sample piece and improve the accuracy of resistivity measurement. Further, by removing the warp and undulation of the sample piece, cracking of the sample piece, which will be described later, can be prevented.

研削工程は、円形のサンプルウェーハ12をダイシングした後の扇状のサンプル片13に対して行われる。上記のようにバンドソーで切り出したサンプルウェーハ12の表面には加工傷や凹凸(うねり)があるため、面積が大きなサンプルウェーハ12の状態で研削加工を実施する場合には、加工傷等への応力集中によりウェーハの割れが発生しやすい。しかし、サンプルウェーハ12を予め小サイズに加工した上で研削加工する場合には、ウェーハの割れを防止することができる。 The grinding process is performed on fan-shaped sample pieces 13 obtained by dicing the circular sample wafer 12 . As described above, the surface of the sample wafer 12 cut by the band saw has processing scratches and unevenness (undulations). Therefore, when the sample wafer 12 having a large area is subjected to grinding processing, the stress caused by the processing scratches and the like is increased. Wafer cracking is likely to occur due to concentration. However, when the sample wafer 12 is processed to a small size in advance and then ground, cracking of the wafer can be prevented.

研削工程では、1/4サイズにカットされたシリコンウェーハのサンプル片13を例えば片面平面研削盤20の吸着ステージ21上にセットした後、サンプル片13の上面に研削ヘッド22の砥石22aを押し当てながら回転させて研削する。サンプル片13の両面を研削する場合には、一方の面を研削した後にサンプル片13をひっくり返して反対の面を研削すればよい。表面の加工傷や凹凸を除去するため、サンプル片13の研削量は片面につき50μm以上であることが好ましく、70μm以上であることが特に好ましい。 In the grinding process, after setting a silicon wafer sample piece 13 cut to a quarter size, for example, on a suction stage 21 of a single-sided surface grinder 20, the grindstone 22a of a grinding head 22 is pressed against the upper surface of the sample piece 13. Rotate while grinding. When grinding both sides of the sample piece 13, after grinding one surface, the sample piece 13 is turned over and the opposite surface is ground. In order to remove processing scratches and irregularities on the surface, the grinding amount of the sample piece 13 is preferably 50 μm or more, particularly preferably 70 μm or more, per side.

次に、研削後のサンプル片13を洗浄する(ステップS15)。洗浄方法としては、超音波洗浄やフッ酸洗浄を用いることができる。これによりサンプル片13の表面に付着する金属不純物を除去することができ、不純物汚染の影響による抵抗率の変動を防止することができる。 Next, the ground sample piece 13 is washed (step S15). As a cleaning method, ultrasonic cleaning or hydrofluoric acid cleaning can be used. As a result, metal impurities adhering to the surface of the sample piece 13 can be removed, and fluctuations in resistivity due to impurity contamination can be prevented.

その後、サンプル片13の抵抗率を測定する(ステップS16)。サンプル片13の抵抗率はJIS_H_0602-1995に従って四探針法により測定することが好ましいが、広がり抵抗法等の他の方法により測定してもよい。 After that, the resistivity of the sample piece 13 is measured (step S16). The resistivity of the sample piece 13 is preferably measured by the four-probe method according to JIS_H_0602-1995, but may be measured by other methods such as the spreading resistance method.

四探針法では、一直線上に並べた4本の電極針を被測定物の表面に加圧接触させ、一対の通電電極針から一定電流を流し、その状態で一対の測定電極針間の電位差を測定し、この電位差と一対の測定電極針間の距離から抵抗率を算出する。サンプル片の表面の凹凸(うねり)が大きい場合、電極針とサンプル表面との接触が不安定となり、抵抗率の測定値の誤差が大きくなる。しかし、本実施形態においてはサンプル片の表面を研削加工により平坦化しているので、サンプル片の表面に電極針を確実に接触させることができる。またエッチング処理した場合と比べて表面が適度な粗さを有しているので、電極針とサンプル片の表面との接触抵抗のばらつきを小さくして抵抗率の繰返し測定精度を高めることができる。 In the four-probe method, four electrode needles arranged in a straight line are brought into pressure contact with the surface of the object to be measured. is measured, and the resistivity is calculated from this potential difference and the distance between the pair of measuring electrode needles. If the surface of the sample piece has large irregularities (undulations), the contact between the electrode needle and the sample surface becomes unstable, resulting in a large error in the resistivity measurement value. However, in this embodiment, since the surface of the sample piece is flattened by grinding, the electrode needle can be reliably brought into contact with the surface of the sample piece. In addition, since the surface has moderate roughness as compared with the case of etching, the variation in contact resistance between the electrode needle and the surface of the sample piece can be reduced, and the accuracy of repeated measurement of resistivity can be improved.

研削加工によって平坦化処理されたサンプル片13は、従来のエッチング処理されたサンプル片と比べて外周部の非常にダレが小さいので、ウェーハの中心から最外周まで抵抗率を正確に測定することが可能である。従来のサンプルウェーハの抵抗率の測定方法は、エッチング処理によって外周ダレが大きくなることを見込んで十分に大きな直径のウェーハを用意する必要があった。しかし、本実施形態のように外周ダレが非常に小さい場合には、直径が十分に大きなウェーハを用意しなくてもウェーハの外周部の抵抗率を正確に測定することができる。したがって、シリコンブロックの外周研削時の取り代を小さくすることができ、原料の無駄や結晶引き上げ時間の増加を防止することができる。 The sample piece 13 that has been flattened by grinding has much less sag at the outer periphery than a conventional sample piece that has been etched, so the resistivity can be accurately measured from the center to the outermost periphery of the wafer. It is possible. In the conventional method of measuring the resistivity of a sample wafer, it was necessary to prepare a wafer with a sufficiently large diameter in anticipation of an increase in peripheral sagging due to etching. However, when the outer peripheral sag is very small as in this embodiment, the resistivity of the outer peripheral portion of the wafer can be accurately measured without preparing a wafer with a sufficiently large diameter. Therefore, it is possible to reduce the machining allowance when grinding the outer circumference of the silicon block, thereby preventing waste of raw materials and an increase in crystal pulling time.

サンプル片13の抵抗率を測定した結果、抵抗率が所定の条件を満たしている場合には、当該サンプル片は抵抗率に関して合格品とされる。酸素濃度などの他の品質項目についてもそれぞれ検査が行われ、すべての品質項目が合格となった場合、当該サンプルウェーハの切り出し元のシリコンブロック11も合格品と認定され、後工程に払い出される。後工程では、シリコンブロック11が製品ウェーハの直径となるように外周研削され、さらにノッチ又はオリエンテーションフラットが形成された後、ワイヤソーを用いたスライス加工が行われ、シリコンブロックから複数枚のシリコンウェーハが同時に切り出される。その後、各シリコンウェーハに対して平面研削、ラッピング、エッチング、両面研磨、片面研磨、洗浄等の工程が行われ、シリコンウェーハが完成する。 As a result of measuring the resistivity of the sample piece 13, if the resistivity satisfies a predetermined condition, the sample piece is accepted as an acceptable product in terms of resistivity. Other quality items such as oxygen concentration are also inspected, and when all the quality items are passed, the silicon block 11 from which the sample wafer is cut is also certified as a passed product and delivered to the subsequent process. In the post-process, the outer periphery of the silicon block 11 is ground so as to have the diameter of the product wafer, a notch or an orientation flat is formed, and then slicing using a wire saw is performed to obtain a plurality of silicon wafers from the silicon block. cut out at the same time. After that, each silicon wafer is subjected to surface grinding, lapping, etching, double-side polishing, single-side polishing, cleaning, and the like to complete the silicon wafer.

以上説明したように、本実施形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法は、シリコンインゴットからバンドソー等で切り出したサンプルウェーハの表面を研削加工した後、研削面に対して抵抗率測定を行うので、抵抗率の測定精度を高めることができる。またシリコンインゴットから切り出したサンプルウェーハを分割して小サイズにした後に研削加工を行うので、研削加工中のサンプルの割れを防止することができる。 As described above, in the method for measuring the resistivity of single-crystal silicon according to the present embodiment, the surface of a sample wafer cut out from a silicon ingot by a band saw or the like is ground, and then the ground surface is subjected to resistivity measurement. The measurement accuracy of resistivity can be improved. In addition, since the sample wafer cut out from the silicon ingot is divided into smaller sizes and then ground, cracking of the sample during grinding can be prevented.

図3は、本発明の第2の実施の形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flow chart showing a resistivity measuring method for single crystal silicon according to a second embodiment of the present invention.

図3に示すように、本実施形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法の特徴は、抵抗率が1000Ωcm以上の高抵抗品の測定に特に好適な方法であって、サンプル片の抵抗率を測定する前にドナーキラー熱処理(ステップS17)を実施する点にある。その他の工程は第1の実施の形態と同様である。 As shown in FIG. 3, the method for measuring the resistivity of single-crystal silicon according to the present embodiment is characterized by being particularly suitable for measuring high resistance products with a resistivity of 1000 Ωcm or more, and measuring the resistivity of a sample piece. The point is that the donor killer heat treatment (step S17) is performed before the heat treatment. Other steps are the same as in the first embodiment.

CZ法により育成される単結晶シリコンには酸素が過飽和に含まれており、450℃前後の低温で熱処理すると数個の酸素原子が凝集して酸素クラスターを形成し、電子を放出するサーマルドナーとなるため、抵抗率の測定精度を低下させる原因となる。しかし、ドナーキラー熱処理によってサーマルドナーを消滅させることにより、サーマルドナーの影響による抵抗率の変動を抑制することができ、抵抗率の測定精度を高めることができる。 Single crystal silicon grown by the CZ method contains supersaturated oxygen, and when heat-treated at a low temperature of around 450° C., several oxygen atoms aggregate to form oxygen clusters, which act as thermal donors that emit electrons. Therefore, it becomes a cause of lowering the measurement accuracy of the resistivity. However, by extinguishing the thermal donors by the donor killer heat treatment, it is possible to suppress fluctuations in resistivity due to the influence of the thermal donors, and to improve the accuracy of resistivity measurement.

ドナーキラー熱処理は、抵抗率が0.1Ωcm以上1000Ωcm以下の通常抵抗品を測定する場合には行ったほうがよく、抵抗率が1000Ωcm以上の高抵抗品を測定する場合には必須である。一方、抵抗率が0.1Ωcm以下の低抵抗品を測定する場合、酸素ドナーの影響による抵抗率変動を無視できるので、ドナーキラー熱処理は不要であり、第1の実施の形態による抵抗率の測定方法により測定すれば足りる。 The donor killer heat treatment is better to be performed when measuring a normal resistance product with a resistivity of 0.1 Ωcm or more and 1000 Ωcm or less, and is essential when measuring a high resistance product with a resistivity of 1000 Ωcm or more. On the other hand, when measuring a low-resistance product with a resistivity of 0.1 Ωcm or less, the resistivity fluctuation due to the influence of oxygen donors can be ignored, so the donor killer heat treatment is unnecessary, and the resistivity is measured according to the first embodiment. It is sufficient to measure by the method.

ドナーキラー熱処理は、酸素ドナーを消滅させるために600℃~700℃の不活性ガス雰囲気中で行う短時間の熱処理であり、熱処理時間は10分以上240分以下である。ランプ加熱の場合、熱処理時間を1秒とすることも可能である。窒素がドープされたシリコンウェーハにはNOドナーも発生する。このNOドナーを消滅させるためのドナーキラー熱処理は、1000℃~1200℃の温度で行う30分以上240分以下の熱処理である。 The donor killer heat treatment is a short-time heat treatment performed in an inert gas atmosphere at 600° C. to 700° C. in order to eliminate oxygen donors, and the heat treatment time is 10 minutes or more and 240 minutes or less. In the case of lamp heating, it is also possible to set the heat treatment time to 1 second. NO donors also occur in nitrogen-doped silicon wafers. The donor killer heat treatment for annihilating the NO donors is heat treatment at a temperature of 1000° C. to 1200° C. for 30 minutes or more and 240 minutes or less.

サンプル片13の抵抗率を測定する前であれば、本実施形態のようにドナーキラー熱処理をサンプル片の研削加工後に行ってもよく、あるいはサンプル片の研削加工前に行ってもよい。ただし、サンプル片の研削加工前にドナーキラー熱処理を実施する場合には、取り代の多いハードエッチングにより加工傷や金属不純物を予め除去する必要がある。ウェーハ表面に加工傷や反りがあるとドナーキラー熱処理時にウェーハが割れるおそれがあり、さらにサンプル切り出し時に付着した金属不純物がドナーキラー熱処理によってウェーハ内部に拡散するおそれがあるからである。 Before the resistivity of the sample piece 13 is measured, the donor killer heat treatment may be performed after grinding the sample piece as in the present embodiment, or before grinding the sample piece. However, if the donor killer heat treatment is performed before the sample piece is ground, it is necessary to previously remove processing scratches and metal impurities by hard etching, which requires a large removal amount. This is because if the wafer surface has processing scratches or warpage, the wafer may crack during the donor killer heat treatment, and metal impurities adhered during sample cutting may diffuse into the wafer due to the donor killer heat treatment.

一方、本実施形態のように研削後にドナーキラー熱処理を行う場合、上記のようなハードエッチングを行う必要がなく、ドナーキラー熱処理前に研削後のサンプル片を薬液洗浄して表面を正常化しておけば足りる。すなわち、研削後にドナーキラー熱処理を行う場合には工程の短縮化とコストの低減を図ることができる。 On the other hand, when the donor killer heat treatment is performed after grinding as in the present embodiment, there is no need to perform the hard etching as described above, and the surface of the ground sample piece should be normalized by chemical cleaning before the donor killer heat treatment. Enough. That is, when the donor killer heat treatment is performed after grinding, the process can be shortened and the cost can be reduced.

1000Ωcm以上の高抵抗率のサンプルウェーハ12の抵抗率を測定する場合、表面粗さRaが0.01μm以上0.1μm以下となるようにサンプル片13を研削加工することが望ましい。高抵抗率のサンプル片13の抵抗率を四探針法で測定する場合、電極針とサンプル片13との接触抵抗が測定結果に大きな影響を与え、表面粗さRaが0.1μmよりも大きい場合には接触抵抗の影響により抵抗率の繰り返し測定精度が低下するからである。接触抵抗はサンプル片13の面状態、電極針の先端の磨耗状態、電極針とサンプル片13の接触角度の垂直からのズレなどによって変化し、サンプル片の抵抗率が高いほど接触抵抗の変化も大きくなる。また上記のように、表面粗さRaが0.01μmよりも小さい場合には表面粗さが小さすぎて抵抗率の測定精度が低下するからである。 When measuring the resistivity of the sample wafer 12 with a high resistivity of 1000 Ωcm or more, it is desirable to grind the sample piece 13 so that the surface roughness Ra is 0.01 μm or more and 0.1 μm or less. When measuring the resistivity of the high-resistivity sample piece 13 by the four-probe method, the contact resistance between the electrode needle and the sample piece 13 has a large effect on the measurement result, and the surface roughness Ra is greater than 0.1 μm. This is because, in some cases, the accuracy of repeated measurement of resistivity is lowered due to the influence of contact resistance. The contact resistance changes depending on the surface condition of the sample piece 13, the wear condition of the tip of the electrode needle, and the deviation of the contact angle between the electrode needle and the sample piece 13 from the perpendicular. growing. Also, as described above, when the surface roughness Ra is less than 0.01 μm, the surface roughness is too small, and the resistivity measurement accuracy decreases.

上記のように、ドナーキラー熱処理時のサンプル片の汚染を防止する観点から、研削加工はサンプル片の両面に対して行われることが好ましい。しかし、ドナーキラー熱処理の前に予めエッチング処理を行う場合には、抵抗率の測定対象となる片面だけを研削加工することも可能である。サンプル片の表面に付着する金属不純物はエッチングによって除去されるので、金属不純物の除去だけを目的とする研削工程を省略にすることができる。 As described above, from the viewpoint of preventing contamination of the sample piece during the donor killer heat treatment, it is preferable to grind both surfaces of the sample piece. However, if the etching treatment is performed in advance before the donor killer heat treatment, it is also possible to grind only one side to be measured for the resistivity. Since the metal impurities adhering to the surface of the sample piece are removed by etching, the grinding process for the sole purpose of removing metal impurities can be omitted.

以上説明したように、本実施形態による単結晶シリコンの抵抗率測定方法は、サンプル片の抵抗率を測定する前にドナーキラー熱処理を行うので、抵抗率の繰返し測定精度を高めることができ、抵抗率が1000Ωcm以上の高抵抗品の抵抗率測定において顕著な効果を奏することができる。また本実施形態においては、サンプル片を研削加工した後にドナーキラー熱処理を行うので、ドナーキラー熱処理に伴う金属不純物汚染を防止することができる。 As described above, in the method for measuring the resistivity of single crystal silicon according to the present embodiment, the donor killer heat treatment is performed before the resistivity of the sample piece is measured. A remarkable effect can be obtained in the resistivity measurement of a high resistance product with a resistivity of 1000 Ωcm or more. In addition, in the present embodiment, since the donor killer heat treatment is performed after the sample piece is ground, metal impurity contamination accompanying the donor killer heat treatment can be prevented.

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の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。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is included within the scope of the invention.

シリコンウェーハを研削加工したときの表面粗さRaが抵抗率の測定精度に与える影響を評価した。始めに、CZ法により育成された300mmウェーハ用の単結晶シリコンインゴットを用意した。インゴットの直径は各単結晶シリコンインゴットから検査用サンプルウェーハを切り出し、さらにサンプルウェーハを4分割して扇状のサンプル片#1~#8を作製した。その後、各サンプル片#1~#8の両面を片面平面研削盤で研削し、その表面粗さをサーフテスト器(SJ-400)で測定した。 The influence of the surface roughness Ra of the ground silicon wafer on the resistivity measurement accuracy was evaluated. First, a single crystal silicon ingot for a 300 mm wafer grown by the CZ method was prepared. For the diameter of the ingot, a sample wafer for inspection was cut from each single crystal silicon ingot, and the sample wafer was further divided into four to produce fan-shaped sample pieces #1 to #8. After that, both surfaces of each sample piece #1 to #8 were ground with a single-sided surface grinder, and the surface roughness was measured with a surf tester (SJ-400).

次に、このサンプル片#1~#8の径方向の抵抗率分布を四探針法により測定した。抵抗率の測定点はウェーハ中心位置(0mm)、ウェーハの径方向の中間位置(R/2mm、但しRはウェーハ直径)、ウェーハの最外周から径方向内側に10mmの位置(R-10mm)、ウェーハの最外周から径方向内側に5mmの位置(R-5mm)、ウェーハの最外周から径方向内側に3mmの位置(R-3mm)の5点とした。 Next, the resistivity distribution in the radial direction of these sample pieces #1 to #8 was measured by the four-probe method. The resistivity measurement points are the wafer center position (0 mm), the radial middle position of the wafer (R/2 mm, where R is the wafer diameter), the position 10 mm radially inward from the outermost periphery of the wafer (R-10 mm), Five points were set at a position 5 mm radially inward from the outermost periphery of the wafer (R-5 mm) and a position 3 mm radially inward from the outermost periphery of the wafer (R-3 mm).

サンプル片#1~#8の抵抗率分布の測定を20回繰り返し行い、各測定点における抵抗率の平均値と標準偏差を求めた。さらに抵抗率の繰り返し測定精度の指標となる変動係数CV(標準偏差/平均値×100)を求めると共に、各測定点におけるCV値の平均値を求めた。 The measurement of the resistivity distribution of the sample pieces #1 to #8 was repeated 20 times, and the average value and standard deviation of the resistivity at each measurement point were obtained. Furthermore, the coefficient of variation CV (standard deviation/average value×100), which is an index of the accuracy of repeated measurement of resistivity, was determined, and the average value of the CV values at each measurement point was determined.

その結果、表面粗さRa=0.01μmのサンプル片#1のCV値の平均値は約1.1%、表面粗さRa=0.02μmのサンプル片#2のCV値の平均値は約0.6%、表面粗さRa=0.1μmのサンプル片#3のCV値の平均値は約0.3%、表面粗さRa=0.25μmのサンプル片#4のCV値の平均値は約0.45%、表面粗さRa=0.45μmのサンプル片#5のCV値の平均値は約0.6%、表面粗さRa=0.48μmのサンプル片#6のCV値の平均値は約0.7%表面粗さRa=0.6μmのサンプル片#7のCV値の平均値は約1.2%、表面粗さRa=0.8μmのサンプル片#8のCV値の平均値は約1.6であった。 As a result, the average CV value of sample piece #1 with surface roughness Ra = 0.01 µm was about 1.1%, and the average CV value of sample piece #2 with surface roughness Ra = 0.02 µm was about The average CV value of the sample piece #3 with a surface roughness Ra of 0.1 μm is about 0.3%, and the average CV value of the sample piece #4 with a surface roughness Ra of 0.25 μm is 0.6%. is about 0.45%, the average value of the CV value of sample piece #5 with surface roughness Ra = 0.45 µm is about 0.6%, and the CV value of sample piece #6 with surface roughness Ra = 0.48 µm The average value is about 0.7% The average value of the CV value of sample piece #7 with surface roughness Ra = 0.6 µm is about 1.2%, and the CV value of sample piece #8 with surface roughness Ra = 0.8 µm was about 1.6.

図4は、シリコンウェーハの表面粗さRaと抵抗率のCV値との関係をグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the surface roughness Ra of a silicon wafer and the CV value of resistivity.

図4から明らかなように、ウェーハの表面粗さRaが0.02~0.5μmの範囲内であれば、抵抗率の測定値のCV値を1%以下にできることが分かった。一方、ウェーハの表面粗さRaが0.6μm以上のときには表面粗さが大きすぎるため抵抗率の繰返し測定精度が悪化し、CV値は1%以上となることが分かった。さらに、ウェーハの表面粗さRaが0.01μmのときには表面粗さが小さすぎることにより抵抗率の繰返し測定精度が悪化し、CV値が1%以上となることが分かった。 As is clear from FIG. 4, it was found that the CV value of the resistivity measurement value can be reduced to 1% or less if the surface roughness Ra of the wafer is within the range of 0.02 to 0.5 μm. On the other hand, it has been found that when the surface roughness Ra of the wafer is 0.6 μm or more, the surface roughness is too large and the precision of repeated measurement of resistivity deteriorates, resulting in a CV value of 1% or more. Furthermore, it was found that when the surface roughness Ra of the wafer was 0.01 μm, the surface roughness was too small and the precision of repeated measurement of resistivity deteriorated, resulting in a CV value of 1% or more.

次に、抵抗率が1000Ωcm以上の高抵抗品のシリコンウェーハを研削加工したときの表面粗さRaが抵抗率の繰返し測定精度に与える影響を評価した。始めに、抵抗率が7000Ωcm程度となるようにCZ法により育成された150mmウェーハ用の単結晶シリコンインゴットを用意し、サンプルウェーハの切り出し、1/4サンプル片の切り出し、サンプル片の研削加工、ドナーキラー熱処理を順に行い、サンプル片の抵抗率分布を測定した。研削加工では番手#6000の砥石を用いた。またドナーキラー熱処理は650℃で30分の熱処理とした。 Next, the effect of the surface roughness Ra on the repeatability of resistivity measurement was evaluated when a high resistance silicon wafer having a resistivity of 1000 Ωcm or more was ground. First, a single crystal silicon ingot for a 150 mm wafer grown by the CZ method so as to have a resistivity of about 7000 Ωcm was prepared, sample wafers were cut, 1/4 sample pieces were cut, sample pieces were ground, and donors were processed. A killer heat treatment was performed in order, and the resistivity distribution of the sample piece was measured. A #6000 grindstone was used in the grinding process. The donor killer heat treatment was heat treatment at 650° C. for 30 minutes.

図5(a)及び(b)は、シリコンウェーハの表面粗さRaと抵抗率との関係を示すグラフであって、横軸はウェーハ中心からの距離(mm)、右側の縦軸は表面粗さRa(μm)、左側の縦軸は抵抗率(%)をそれぞれ示している。また、図中の点グラフは抵抗率の測定値、実線グラフは表面粗さRaの測定値である。 5A and 5B are graphs showing the relationship between the surface roughness Ra and resistivity of silicon wafers, in which the horizontal axis is the distance (mm) from the center of the wafer, and the vertical axis on the right side is the surface roughness. The height Ra (μm) and the vertical axis on the left side indicate the resistivity (%). In addition, the dot graph in the figure is the measured value of resistivity, and the solid line graph is the measured value of surface roughness Ra.

図5(a)に示すように、ウェーハの表面粗さRaが0.11~0.15μmの範囲内である場合には、抵抗率の測定値が7000~25000Ωcmの範囲内で大きくばらつく結果となった。 As shown in FIG. 5(a), when the surface roughness Ra of the wafer is within the range of 0.11 to 0.15 μm, the measured values of resistivity vary greatly within the range of 7000 to 25000 Ωcm. became.

一方、図5(b)に示すように、ウェーハの表面粗さRaが0.05~0.08μmの範囲内である場合には、抵抗率の測定値のばらつきが小さく、半数以上の測定値が約7000Ωcmとなった。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the surface roughness Ra of the wafer is within the range of 0.05 to 0.08 μm, the variation in the measured values of resistivity is small, and more than half of the measured values was about 7000Ωcm.

以上の結果から、ウェーハの表面粗さRaを0.1以下とすることにより、抵抗率の測定値のばらつきを小さくすることができ、抵抗率が1000Ωcm以上の高抵抗品であっても繰り返し測定精度を向上させることができることが分かった。 From the above results, by setting the surface roughness Ra of the wafer to 0.1 or less, the variation in the measured value of resistivity can be reduced, and even a high resistance product with a resistivity of 1000 Ωcm or more can be repeatedly measured. It has been found that the accuracy can be improved.

10 単結晶シリコンインゴット
10 直胴部
10a トップ部
10b 直胴部
10c テイル部
11 シリコンブロック
12 サンプルウェーハ
13 サンプル片
20 片面平面研削盤
21 吸着ステージ
22 研削ヘッド
22a 砥石
S11 インゴット用意工程
S12 サンプルウェーハ切り出し工程
S13 サンプル片切り出し工程
S14 研削工程
S15 洗浄工程
S16 抵抗率測定工程
S17 ドナーキラー熱処理
10 single-crystal silicon ingot 10 straight body portion 10a top portion 10b straight body portion 10c tail portion 11 silicon block 12 sample wafer 13 sample piece 20 single-sided surface grinder 21 suction stage 22 grinding head 22a grindstone S11 ingot preparation step S12 sample wafer cutting step S13 Sample piece cutting step S14 Grinding step S15 Cleaning step S16 Resistivity measurement step S17 Donor killer heat treatment

Claims (6)

バンドソー、内周刃又は外周刃を用いて単結晶シリコンインゴットからシリコンブロックを切り出す工程と、
バンドソー、内周刃又は外周刃を用いて前記シリコンブロックを径方向に切断して前記シリコンブロックの端部からサンプルウェーハを切り出す工程と、
前記サンプルウェーハを切断して扇状のサンプル片を切り出す工程と、
前記サンプル片の表面を研削加工する工程と、
前記研削加工後の前記サンプル片の抵抗率を測定する工程とを備えることを特徴とする単結晶シリコンの抵抗率測定方法。
a step of cutting a silicon block from a single crystal silicon ingot using a band saw, an inner peripheral blade or an outer peripheral blade;
a step of radially cutting the silicon block using a band saw, an inner peripheral blade, or an outer peripheral blade to cut out a sample wafer from an end portion of the silicon block ;
cutting the sample wafer into fan-shaped sample pieces;
a step of grinding the surface of the sample piece;
and measuring the resistivity of the sample piece after the grinding process.
前記サンプル片の表面を研削加工した後かつ前記サンプル片の抵抗率を測定する前に、前記サンプル片にドナーキラー熱処理を行う工程をさらに備える、請求項1に記載の単結晶シリコンの抵抗率測定方法。 2. The resistivity measurement of single crystal silicon according to claim 1, further comprising the step of subjecting the sample piece to donor killer heat treatment after grinding the surface of the sample piece and before measuring the resistivity of the sample piece. Method. 前記サンプル片の表面を研削加工する工程は、
前記サンプル片の表面粗さRaが0.01μm以上0.5μm以下となるように研削する工程である、請求項1又は2に記載の単結晶シリコンの抵抗率測定方法。
The step of grinding the surface of the sample piece includes:
3. The method for measuring resistivity of single crystal silicon according to claim 1 , wherein the step of grinding the sample piece so that the surface roughness Ra of the sample piece is 0.01 [mu]m or more and 0.5 [mu]m or less.
前記サンプル片の表面を研削加工する工程は、
抵抗率が1000Ωcm以上のサンプル片に対して表面粗さRaが0.1μm以下となるように研削する工程である、請求項3に記載の単結晶シリコンの抵抗率測定方法。
The step of grinding the surface of the sample piece includes:
4. The method for measuring resistivity of single crystal silicon according to claim 3 , wherein the step of grinding a sample piece having a resistivity of 1000 Ωcm or more so that the surface roughness Ra is 0.1 μm or less.
前記サンプル片の表面を研削加工する工程は、
前記サンプル片の平坦度TTVが6.0μm以下となるように研削する工程である、請求項1又は2に記載の単結晶シリコンの抵抗率測定方法。
The step of grinding the surface of the sample piece includes:
3. The method of measuring resistivity of single crystal silicon according to claim 1 , wherein the step of grinding the sample piece so that the flatness TTV of the sample piece is 6.0 [mu]m or less.
前記サンプル片の抵抗率を測定する工程は、前記サンプル片の抵抗率を四探針法により測定する、請求項1又は2に記載の単結晶シリコンの抵抗率測定方法。 3. The method for measuring resistivity of single crystal silicon according to claim 1 , wherein the step of measuring the resistivity of said sample piece measures the resistivity of said sample piece by a four-probe method.
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