JP7375716B2 - 単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質評価方法、単結晶シリコンブロックの品質評価プログラム、単結晶シリコンブロックの製造方法およびシリコンウェーハの製造方法 - Google Patents
単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質評価方法、単結晶シリコンブロックの品質評価プログラム、単結晶シリコンブロックの製造方法およびシリコンウェーハの製造方法 Download PDFInfo
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Description
[1]チョクラルスキー法によって育成された単結晶シリコンインゴットを切断して得られた単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質を評価する方法であって、
前記単結晶シリコンインゴットの育成時の結晶引き上げ速度の実績値を取得する第1工程と、
結晶引き上げ方向に沿って前記単結晶シリコンブロックの酸素濃度を測定する第2工程と、
前記測定された酸素濃度に基づいて、該酸素濃度が測定された位置に対応する前記結晶引き上げ速度を補正する第3工程と、
前記補正された前記結晶引き上げ速度に基づいて前記単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質を評価する第4工程と、
を含むことを特徴とする単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質評価方法。
v2=v1+a×ΔOi (A)
の関係を満たす、前記[2]または[3]に記載の方法。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図2は、本発明による単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質評価方法のフローチャートを示している。本発明による単結晶シリコンブロックの品質評価方法は、チョクラルスキー(Czochralski、CZ)法によって育成された単結晶シリコンインゴットを切断して得られた単結晶シリコンブロックの品質を評価する方法であって、単結晶シリコンインゴットの育成時の結晶引き上げ速度の実績値を取得する第1工程と、結晶引き上げ方向に沿って上記単結晶シリコンブロックの酸素濃度を測定する第2工程と、上記測定された酸素濃度に基づいて、該酸素濃度が測定された位置に対応する結晶引き上げ速度を補正する第3工程と、補正された結晶引き上げ速度に基づいて単結晶シリコンブロックの品質を評価する第4工程と、を含むことを特徴とする。
まず、第1工程において、評価対象の単結晶シリコンブロックを得た単結晶シリコンインゴットの育成時の結晶引き上げ速度の実績値を取得する。上述のように、単結晶シリコンインゴットの引き上げ時に、結晶欠陥の少ないあるいは結晶欠陥のない結晶を得るべく結晶引き上げ速度を調整しており、結晶引き上げ速度の実績値は、通常、単結晶引き上げ装置に接続された記憶装置に格納されている。そこで、第1工程において、上記記憶装置に格納されている結晶引上げ速度の実績値を取得する。
次に、第2工程において、結晶引き上げ方向に沿って単結晶シリコンブロックの酸素濃度を測定する。上述のように、シリコン結晶の酸素濃度によって臨界V/Gの値が変動する。そこで、第2工程では、第3工程において結晶引き上げ速度を補正するために、シリコンブロックの酸素濃度を測定する。酸素濃度の測定は、非破壊検査である非接触方式の測定方法により行うことが好ましい。例えば、フーリエ変換赤外分光法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy、FT-IR法)により、ブロック状態で結晶長さ方向の酸素濃度を測定する方法を用いることができる。
続いて、第3工程において、第2工程において測定されたシリコンブロックの酸素濃度に基づいて、該酸素濃度が測定された位置に対応する結晶引き上げ速度を補正する。具体的には、上記補正は、シリコンブロックの結晶引き上げ方向両端部での酸素濃度間の補間線と第2工程において測定された酸素濃度との差分に基づいて行うことができる。より具体的には、補正前の結晶引き上げ速度に補正量を加えることにより、補正された結晶引き上げ速度を算出することができる。
v2=v1+a×ΔOi (A)
ここで、v1は補正前の結晶引き上げ速度、v2は補正後の結晶引き上げ速度、ΔOiは補間線と測定された酸素濃度との差分、aは定数である。この定数aは、シリコンブロック(シリコン結晶)の酸素濃度と臨界V/Gの変化との関係から求めることができる。なお、上記式(A)はΔOiの一次式であるが、それに限定されず、実験結果に整合するものであれば指数関数や複次関数で表すこともできる。
最後に、第4工程において、補正された結晶引き上げ速度に基づいて単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質を評価する。これは、具体的には、補正された結晶引き上げ速度が所定の範囲内(例えば、±2%以内)にあるか否かに基づいて単結晶シリコンブロックの品質の評価を行うことができる。上記ずれが所定の範囲内にあれば、評価に供したシリコンブロックが所定の品質基準を満たす良品である判定し、ずれが所定の範囲内になければ、不良品であると判定することができる。
本発明による単結晶シリコンブロックの品質評価プログラムは、コンピュータに、上述した本発明による単結晶シリコンブロックの品質評価方法を実行させるためのプログラムである。このプログラムは、コンピュータの記憶部に格納することができ、コンピュータ内のCPUによって、各処理内容を実行するための処理内容を記述したプログラムを、適宜、記憶部から読み込んで各ステップを実行させることができる。
本発明による単結晶シリコンブロックの製造方法は、上述した本発明による単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質評価方法によって良品と判定された単結晶シリコンブロックを得ることを特徴とする。
本発明によるシリコンウェーハの製造方法は、上述した本発明による単結晶シリコンブロックの製造方法によって製造された単結晶シリコンブロックに対してウェーハ加工処理を施して、複数枚のシリコンウェーハを得ることを特徴とする。
ウェーハ加工処理は、外周研削工程、ワイヤーソー工程、ラッピング工程、面取り工程、エッチング工程、熱処理工程、研磨工程、品質検査工程など、仕様に応じて従来公知の工程で構成することができる。
図2に示したフローチャートに従って、単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質を評価した。まず、CZ法によりn型の単結晶シリコンインゴット(直径:約310mm、ドーパント:リン、酸素濃度:8.5~10.0×1017atoms/cm3)を育成した。その際、引き上げ中のデータを単結晶引き上げ装置に接続された記憶装置に格納した。得られた単結晶シリコンインゴットのトップ部およびボトム部を切断して除去した後、ワイヤーソーによって直胴部を長さ300mmのシリコンブロックに切断した。上述のように得られたシリコンブロックの各々に対して、外周研削処理を施し、直径301mmに調節した。直径を調整した単結晶シリコンブロックの結晶引き上げ方向両端部からサンプルウェーハ(厚み:1500μm)を採取し、結晶欠陥および酸素濃度を含む品質を評価した。その結果、所定の品質基準を満たすことを確認した。こうして、本発明に供する単結晶シリコンブロックを得た。
42 OSF潜在核領域
43 酸素析出促進領域
44 酸素析出促進領域
45 酸素析出抑制領域
46 転位クラスター領域
Claims (9)
- チョクラルスキー法によって育成された単結晶シリコンインゴットを切断して得られた単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質を評価する方法であって、
前記単結晶シリコンインゴットの育成時の結晶引き上げ速度の実績値を取得する第1工程と、
結晶引き上げ方向に沿って前記単結晶シリコンブロックの酸素濃度を測定する第2工程と、
前記測定された酸素濃度に基づいて、該酸素濃度が測定された位置に対応する前記結晶引き上げ速度を補正する第3工程と、
前記補正された前記結晶引き上げ速度に基づいて前記単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質を評価する第4工程と、
を含むことを特徴とする単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質評価方法。 - 前記第3工程の引き上げ速度の補正は、前記単結晶シリコンブロックの結晶引き上げ方向両端部での酸素濃度間の補間線と前記測定された酸素濃度との差分に基づいて行う、請求項1に記載の方法。
- 前記第3工程において補正された前記結晶引き上げ速度は、補正前の結晶引き上げ速度をv1、補正後の結晶引き上げ速度をv2、前記補間線と前記測定された酸素濃度との差分をΔOi、aを定数とすると、
v2=v1+a×ΔOi (A)
の関係を満たす、請求項2に記載の方法。 - 前記第3工程において、補正された前記結晶引き上げ速度は、補正前の結晶引き上げ速度に補正量を加えることにより算出する、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2工程においては、フーリエ変換赤外分光法により酸素濃度の測定を行う、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第4工程においては、前記補正された結晶引き上げ速度が所定の範囲内にあるか否かに基づいて前記単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質の評価を行う、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- コンピュータに、請求項1~6のいずれか一項に記載の単結晶シリコンブロックの品質評価方法を実行させるための単結晶シリコンブロックの品質評価プログラム。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の単結晶シリコンブロックの結晶欠陥に関する品質評価方法によって良品と判定された単結晶シリコンブロックを得ることを特徴とする単結晶シリコンブロックの製造方法。
- 請求項8に記載の単結晶シリコンブロックの製造方法によって製造された単結晶シリコンブロックに対してウェーハ加工処理を施してシリコンウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
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