WO2006013828A1 - シリコン単結晶の品質評価方法 - Google Patents

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WO2006013828A1
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silicon single
quality
crystal growth
silicon
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PCT/JP2005/014049
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Inventor
Toshirou Kotooka
Shin Matsukuma
Toshiaki Saishoji
Original Assignee
Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/203—Controlling or regulating the relationship of pull rate (v) to axial thermal gradient (G)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • C30B15/20—Controlling or regulating
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    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Definitions

  • the present invention relates to a silicon single crystal quality evaluation method for evaluating the quality of a silicon single crystal pulled from a silicon melt, and evaluates the quality of the entire crystal region using log data of control parameters during crystal growth. To do.
  • the former is LPD (Laser Point Defect J, OP ( Crystal Originated Particle), FPD (Flow Pattern Defect), LSTD (Laser Scattering Tomograpy Defect), etc.
  • the vacancy type defect is called VD (Vacancy type Defect)
  • the interstitial silicon type defect is called ID (self-Interstitial type Defect).
  • Distribution and generation behavior are the crystal pulling speed, that is, the crystal growth speed (hereinafter referred to as crystal growth speed V), and the temperature gradient (hereinafter referred to as temperature gradient G) near the melting point in the pulling axis direction of the silicon single crystal. It is known that it is determined by crystal growth.
  • the defect distribution in the silicon single crystal shows that the VD generation region force also changes to the ID generation region, and there is a defect-free region in the middle region.
  • the single crystal diameter control mechanism in silicon single crystal growth generally detects the crystal diameter (or the corresponding crystal weight) as needed, and the difference from the target crystal diameter is determined by silicon. Feedback control of melt temperature and crystal growth rate V is performed. Therefore, the force that was controlled with a fluctuation of about ⁇ 0.02 mm / min with respect to the set crystal growth speed V.
  • the allowable fluctuation range of the crystal growth speed V to satisfy the required quality is Since it has become necessary to make them equal or lower, there are cases where quality standards have been partially deviated at the control level so far, and it has become necessary to accurately inspect and judge them.
  • a silicon single crystal is grown. Specifically, the silicon melt is pulled up to form an ingot-shaped silicon single crystal (step 1201). The silicon single crystal is divided into blocks of a predetermined length and further sliced (step 1202). A quality inspection (intermediate inspection) is performed on the divided blocks (step 1203). In this intermediate inspection, so-called sampling inspection is performed to extract the inspection sample from both ends of the divided block, and inspections such as oxygen concentration, resistivity, stacking fault, and Grown-in defect are performed. Grown-in defects are detected using a selective etching method such as Seco etching, which detects VD and ID. If the wafer satisfies the prescribed standard, the block from which the wafer is extracted is determined to be acceptable, and the process passes to the next wafer processing step.
  • a selective etching method such as Seco etching
  • woofer chemical / mechanical polishing processing is performed (step 1204).
  • Product inspection is performed on the wafer after the wafer processing process is completed (step 1205).
  • the quality inspection currently being performed is merely an estimation of the quality of the extracted block based on the quality of the extracted sample, and is a high-precision inspection method.
  • the sample wafer itself is of high quality, it is determined that the extraction target block is of high quality, and all the wafers sliced from that block are mirror-finished. In some cases, low-quality wafers may be included in all wafers. Such wafers are eventually rejected because they are rejected at the product inspection stage. Since wasteful work occurs in this way, there is a problem in terms of work efficiency.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and the accuracy of wafer quality inspection is improved.
  • the problem to be solved is to improve the working efficiency and the yield by improving. Means for solving the problem
  • the first invention is a first invention
  • control parameters that affect the quality of the silicon single crystal are measured, and using the preset control parameter tolerance and the measured control parameter, the good quality part and quality of the silicon single crystal are measured. Determining a defective part
  • the second invention is:
  • the third invention is the first or second invention
  • the control parameter is a crystal growth rate of a silicon single crystal.
  • the fourth invention is the first or second invention
  • the control parameter is a lower end force of a heat shielding plate that is disposed above the silicon melt and shields radiant heat from the silicon single crystal, and a distance to the surface of the silicon melt.
  • control parameters that affect the quality of the silicon single crystal for example, the pulling speed of the silicon single crystal, that is, the crystal growth speed V, and the radiant heat applied to the silicon single crystal placed above the silicon melt.
  • the distance to the silicon melt surface that is, the GAP distance d, is also controlled by the lower end force of the heat shield plate that shields the film.
  • These control parameters have a range in which the silicon single crystal is maintained at a predetermined quality. This is called the allowable range.
  • the crystal growth rate V has an allowable range corresponding to each part of the silicon single crystal.
  • Such an allowable range is obtained in advance.
  • measure the log data of the control parameters and use this log data to determine the actual value of the crystal growth rate V. Then, the allowable range and the actual value are compared.
  • the crystal growth rate V corresponding to the portion from position L0 to position L1 and the portion from position L2 to position L3 in the silicon single crystal 22 is within an allowable range.
  • the crystal growth rate V corresponding to the portion of the silicon single crystal 22 from position L1 to position L2 is outside the allowable range.
  • the portion from the position L0 to the position L1 and the portion from the position L2 to the position L3 of the silicon single crystal 22 are determined as non-defective products satisfying the predetermined standard, and the portion from the position L1 to the position L2 is determined as the predetermined portion. It is determined that the product does not meet the standards.
  • the quality of the entire region of a silicon single crystal is evaluated using log data of control parameters at the time of crystal growth.
  • the conventional sampling inspection that extracts and evaluates a part of the silicon single crystal
  • the entire area of the silicon single crystal is evaluated, so the accuracy of the quality inspection is high.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a CZ method single crystal bow I lifting apparatus used in this embodiment.
  • the single crystal pulling device 10 can freely move up and down in the furnace body 11 and Two crucibles 12 that can rotate freely around the lifting shaft, store the silicon melt 21, the side heater 13 that surrounds the side of the crucible and mainly heats the side of the crucible, and faces the bottom of the crucible A bottom heater 14 that mainly heats the bottom of the crucible, and a heat shield 15 that is provided above the crucible and shields radiant heat from the silicon single crystal 22.
  • crystal growth rate V and “distance d from thermal shield lower end 15a to silicon melt liquid surface 21a” are applied as control parameters.
  • the crystal growth rate V is obtained from the operation of a single crystal pulling unit (not shown).
  • the single crystal pulling apparatus 10 is provided outside the furnace body 11 and includes a laser beam irradiator and a light receiver.
  • the distance measuring unit 31, the scan mirror 32 provided outside the furnace body 11 and capable of moving or rotating freely, and provided inside the furnace body 11 and facing the scan mirror 32 through the entrance window 11a It has a prism 33.
  • the gap between the heat shield lower end 15a and the silicon melt liquid surface 21a is referred to as "GAP".
  • the laser beam that is also output as the laser beam irradiator force of the distance measuring unit 31 is reflected by the scan mirror 32, passes through the incident window 11a, is refracted by the prism 33, and is irradiated onto the silicon melt surface 21a. Further, the laser beam is reflected by the silicon melt surface 21a, and is irradiated and scattered on the lower surface of the heat shield lower end portion 15a. Part of the scattered light is reflected by the silicon melt surface 21a, refracted by the prism 33, transmitted through the incident window 11a, reflected by the scan mirror 32, and incident on the light receiver of the distance measuring unit 31. .
  • the distance measurement unit 31 uses the distance between the laser beam irradiator and the light receiver, the irradiation angle of the laser beam, and the reception angle of the scattered light, and the laser beam irradiation force also calculates the optical path distance Dw to the receiver. .
  • the scan mirror 32 is rotated or moved to move the laser light irradiation position from the silicon melt liquid surface 21a to the upper surface of the thermal shield lower end portion 15a. Then, the laser beam output from the laser beam irradiator of the distance measuring unit 31 is reflected by the scan mirror 32, passes through the incident window 1 la, is refracted by the prism 33, and is irradiated on the upper surface of the lower end portion 15a of the heat shield. Scattered. A part of the scattered light is refracted by the prism 33, passes through the incident window 11a, is reflected by the scan mirror 32, and enters the light receiver of the distance measuring unit 31.
  • the distance measurement unit 31 Using the distance between the laser beam irradiator and the light receiver, the irradiation angle of the laser light, and the light reception angle of the scattered light, the optical path distance Ds to the light receiver is calculated in addition to the power of the laser light irradiator.
  • the difference between the optical path distances Dw and Ds is (the upper surface force of the heat shield lower end 15a is also the distance to the silicon melt liquid surface 21a) X2. That is, the GAP distance d is obtained by considering the thickness of the lower end 15a of the heat shield in the difference between the optical path distances Dw and Ds, but in the present embodiment, the thickness of the lower end 15a of the heat shield is ignored. Therefore, GAP distance d is
  • FIG. 2 is a flow chart showing a silicon wafer manufacturing process including the present invention.
  • Silicon melt force The silicon single crystal is pulled up to form an ingot (step 201).
  • the crystal growth rate V and the GAP distance d are measured constantly or at predetermined time intervals, and the measurement results are stored in a storage device not shown as log data.
  • crystal growth rate data is averaged, and GAP distance data is data processed (step 202).
  • the averaging process of the crystal growth rate data will be described.
  • the part of the silicon single crystal described in this specification refers to a position on the silicon single crystal when the longitudinal direction of the silicon single crystal is the displacement direction.
  • the defect distribution of a wafer sliced from an arbitrary part of a silicon single crystal is determined by the crystal growth rate V performed when forming the part of the arbitrary part and a part of the predetermined range (for example, 30 mm front and 40 mm rear). There is a very good correlation with the average value of.
  • the crystal growth rate V executed when forming a certain portion of the silicon single crystal and a predetermined range before and after the portion is extracted from the log data, and the average value of the extracted crystal growth rate data And the calculated value is regarded as the crystal growth rate V corresponding to the arbitrary position.
  • the relationship between each part of the silicon single crystal and the crystal growth rate V is obtained by using the thus obtained crystal growth rate V as an actual value.
  • GAP distance data Data processing of GAP distance data will be described. This process is based on log data. GAP distance data for each fixed pitch is extracted. This process can improve the processing efficiency without affecting the quality inspection result.
  • An allowable range is set in advance for each of the crystal growth speed V and the GAP distance d, and whether or not the crystal growth speed V after the averaging process and the GAP distance d after the data processing are within the allowable range. Judgment is made (step 203).
  • the allowable range is a range of control parameters that can maintain the quality of an arbitrary part of the silicon single crystal at a predetermined standard or higher, and is determined for each part of the silicon single crystal. ing.
  • the allowable range of crystal growth rate V and GAP distance d and how to find them will be described later.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the actual value of the crystal growth rate and the allowable range of the crystal growth rate and the portion of the silicon single crystal.
  • the crystal growth speed V corresponding to the portion from position L0 to position L1 and the portion from position L2 to position L3 in the silicon single crystal 22 is within the allowable range.
  • the crystal growth rate V corresponding to the portion of the silicon single crystal 22 from position L1 to position L2 is outside the allowable range.
  • the portion from the position L0 to the position L1 and the portion from the position L2 to the position L3 of the silicon single crystal 22 are determined to be non-defective products that satisfy the predetermined standard, and the portion from the position L1 to the position L2 is predetermined. It is determined that the product does not meet the standards.
  • an allowable range is set for the GAP distance d, and a portion of the silicon single crystal in which the GAP distance d is within the allowable range is determined to be a non-defective product that satisfies a predetermined standard, and the GAP distance d is A portion outside the allowable range is determined as a defective product that does not satisfy a predetermined standard.
  • the silicon single crystal is divided into blocks of a predetermined length and further sliced (step 203: OK, step 205).
  • the cutting position is changed so as to cut both ends of the region determined to be defective, and then the silicon single crystal is divided into blocks of a predetermined length. Only non-defective blocks are sliced (decision NG in step 203, step 204, step 205). Blocks containing defective products are discarded (step 206)
  • step 207 it is possible to omit the quality inspection related to the Grown-in defect. All sliced wafers flow to the next wafer processing step.
  • a chemical / mechanical polishing process (mirror finishing) of the wafer is performed (step 208).
  • Product inspection final inspection is performed on the wafer after completion of the wafer processing process (step 209). Wafers that pass the specified standard and pass the product inspection are shipped as products (step 209: OK, step 210), and wafers that are rejected are discarded as defective (step 209: NG, step 211).
  • Figure 4 shows the relationship between the crystal growth rate V and the number of LPDs at any part of the silicon single crystal. Although some data are entered in FIG. 4, it has been confirmed that the data is distributed in the area surrounded by the ellipse E according to the experiment results of the present inventors. As shown in Fig. 4, there is a correlation between the crystal growth rate V and the number of LPDs. LPD increases as the crystal growth rate V increases, and conversely, LPD decreases as the crystal growth rate V decreases. From this relationship, it can be said that LPD decreases if the crystal growth rate V is slow. However, when the crystal growth speed V falls below the specified speed, ID is generated on the outer periphery of the wafer.
  • This tolerance is It exists in each part of the recon single crystal and is not necessarily constant in all parts. This can also be seen from the change in the tolerance range shown in Figure 3.
  • the allowable range also varies depending on the required product standards. From the above, it is necessary to determine the permissible range for each part or predetermined part of the silicon single crystal, and it is necessary to determine it according to the product standard.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the GAP distance d and the LPD number at an arbitrary part of the silicon single crystal. As shown in Fig. 5, there is a correlation between the GAP distance d and the number of LPDs. When the GAP distance d increases, the LPD increases. Conversely, when the GAP distance d decreases, the LPD decreases. From this relationship, it can be said that LPD decreases if GAP distance d is small. However, if the GAP distance d is less than the predetermined distance, an ID is generated on the outer periphery of the wafer.
  • the range of the GAP distance d according to the product standard can be specified by using the correlation shown in FIG.
  • This allowable range exists for each part of the silicon single crystal, and is not always constant for all parts.
  • the allowable range also varies depending on the required product standards. From the above, it is necessary to obtain an allowable range for each part or predetermined part of the silicon single crystal, and it is necessary to obtain it according to the product standard.
  • Fig. 6 shows the relationship between the crystal growth rate V and the GAP distance d, which have the greatest effect on controlling VZG. From Fig. 6, it can be seen that increasing the control accuracy of either the crystal growth rate V or the GAP distance d increases the allowable range of the other. For example, by restricting the GAP control range in Fig. 6 to X force ⁇ , the allowable range of crystal growth rate V can be increased from Y to. Therefore, if one of the control parameters is strictly controlled, the allowable range of the other control parameter can be widened, and the yield rate of the silicon single crystal can be increased without strictly controlling the other control parameter. If you can do it, you will.
  • the concept of the allowable range is the same for both crystal growth speed V and GAP distance d. Therefore, here we will explain the crystal growth rate V.
  • a level test of the crystal growth rate V is performed so that the GAP distance d becomes a set value. As shown in Fig. 7, the level test is a growth condition (pattern a) that is added at an arbitrary speed range to a currently set crystal growth speed V (pattern b) and a growth condition (pattern that is subtracted). Growing crystals in c).
  • three levels are given as an example, but the number of levels is determined as needed.
  • the defect behavior and radial defect distribution of the silicon single crystal are evaluated.
  • two silicon single crystals pulled at the same level of crystal growth speed V are prepared, one silicon single crystal is sliced into wafers, LPD evaluation is performed after mirror polishing, and another silicon single crystal is obtained.
  • the crystal is vertically divided in the direction of the pulling axis, and the cut sample is subjected to thermal oxidation treatment and Cu decoration treatment, and then the defect distribution is observed by X-ray topography (X-ray diffraction microscopic method). Check for presence.
  • FIG. 8 is a diagram showing the inspection result in the area A of the pattern a shown in FIG. Fig. 8 (a) shows the axial distribution of the LPD number, Fig. 8 (b) shows the defect distribution evaluated for the vertically divided sample, and Fig. 8 (c) shows the relationship between the silicon single crystal length and the crystal growth rate V. Show.
  • FIG. 9 is a diagram showing the inspection result in the area A of the pattern b shown in FIG. Fig. 9 (a) shows the axial distribution of LPD numbers, Fig. 9 (b) shows the defect distribution evaluated with the vertically divided sample, and Fig. 9 (c) shows the relationship between the silicon single crystal length and the crystal growth rate V. Show.
  • FIG. 10 is a diagram showing the inspection result in the area A of the pattern c shown in FIG. Fig. 10 (a) shows the axial distribution of the LPD number, Fig. 10 (b) shows the defect distribution evaluated with the vertically divided sample, and Fig. 10 (c) shows the relationship between the silicon single crystal length and the crystal growth rate V. Indicates.
  • the b2 area is determined as an OK area that satisfies the LPD standard and the ID standard, and the bl area is determined as an NG area that does not satisfy the LPD standard.
  • the LPD standard is satisfied in the c2 region and no ID defect exists, but the LPD standard is not satisfied in the cl region, and the ID defect exists in the c3 region.
  • I can confirm.
  • the c2 region is determined as an OK region that satisfies the LPD standard and ID standard
  • the c3 area is determined as an NG area if the ID standard is not satisfied.
  • the LPD standard and the ID defect are regarded as quality assurance standards
  • the allowable range of the crystal growth speed V and the GAP distance d is set
  • the actual values are obtained using the log data.
  • other control parameters in the CZ single crystal process for example, Ar flow rate, furnace pressure, GAP distance, crystal rotation speed
  • the quality of the entire region of the silicon single crystal is evaluated using the log data of the control parameters at the time of crystal growth.
  • the entire area of the silicon single crystal is evaluated, so the accuracy of the quality inspection is high.
  • wafer processing is not performed on defective wafers, improving work efficiency.
  • good woofers are not discarded and the yield is improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a CZ method single crystal pulling apparatus used in the present embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a manufacturing process of a silicon wafer including the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the correspondence between the actual value of the crystal growth rate and the allowable range of the crystal growth rate and the portion of the silicon single crystal.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the crystal growth rate V and the number of LPDs at an arbitrary part of a silicon single crystal.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the GAP distance d and the LPD number at an arbitrary part of a silicon single crystal.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the crystal growth rate V and the GAP distance d.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of setting the crystal growth rate V in the level test.
  • FIG. 8 is a diagram showing a test result in area A of pattern a shown in FIG. Fig. 8 (a) is a diagram showing the axial distribution of the LPD number, Fig. 8 (b) is a diagram showing the defect distribution evaluated with the vertically divided sample, and Fig. 8 (c) is the length of the silicon single crystal.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship of crystal growth rate V.
  • Fig. 9 is a diagram showing the inspection result in the area A of the pattern b shown in Fig. 7.
  • Fig. 9 (a) is a diagram showing the axial distribution of the LPD number
  • Fig. 9 (b) is a diagram showing the defect distribution evaluated with the vertically divided sample
  • Fig. 9 (c) is the length of the silicon single crystal.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship of crystal growth rate V.
  • FIG. 10 is a diagram showing an inspection result in an area A of the pattern c shown in FIG. Fig. 10 (a) is a diagram showing the axial distribution of the LPD number, Fig. 10 (b) is a diagram showing the defect distribution evaluated in the vertically divided sample, and Fig. 10 (c) is the length of the silicon single crystal.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship of crystal growth rate V.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing how to obtain the allowable range of the crystal growth rate V by a level test.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the manufacturing process of silicon wafer.

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Abstract

　結晶育成速度Ｖにはシリコン単結晶が所定品質に保たれるような許容範囲が存在する。この許容範囲を予め求めておく。シリコン単結晶を引き上げる際に結晶育成速度Ｖのログデータを測定し、このログデータを用いて結晶育成速度Ｖの実績値を求める。そして許容範囲と実績値を比較する。許容範囲内にある結晶育成速度Ｖに対応するシリコン単結晶の部位を所定の規格を満たす良品部位と判定し、許容範囲外にある結晶育成速度Ｖに対応するシリコン単結晶の部位を所定の規格を満たさない不良部位と判定する。 　以上によって、ウェーハの品質検査の精度を向上させて、作業効率及び歩留まりを向上させる。

Description

明 細 書
シリコン単結晶の品質評価方法
技術分野
[0001] 本発明は、シリコン融液から引き上げたシリコン単結晶の品質を評価するシリコン単 結晶の品質評価方法に関し、結晶育成時の制御パラメータのログデータを用いて結 晶全領域の品質を評価するものである。
背景技術
[0002] 近年の半導体デバイスには高集積化'微細化の要求があり、この要求に伴いシリコ ンゥヱーハに対する品質要求はますます厳しくなつてきている。シリコンゥヱーハの重 要品質特性の一つにシリコン単結晶育成時に導入される Grwon-in欠陥が挙げられる 。 Grown- in欠陥は、半導体デバイス工程の絶縁酸化膜耐圧特性やリーク電流特性 などに悪影響を及ぼし歩留まり悪ィ匕の要因となるため、その密度を低減するか又は 完全に排除する必要がある。また、 Grown-in欠陥は空孔型欠陥 (ボイド）と格子間シリ コン型欠陥（転位クラスタ）の 2つに大別され、各々検出方法によって前者は LPD (Las er Point Defect J、 し OP (Crystal Originated Particle)、 FPD (Flow Pattern Defect)、 LSTD (Laser Scattering Tomograpy Defect)などと呼ばれ、後者は L/D (Large Defe ct)、 LEPD(Large Etch Pit Defect), LSEPD (Large Secco Etch PitDefect)などと呼ば れる場合がある。以降、評価法を特定しない場合、空孔型欠陥を VD (Vacancy type Defect)、格子間シリコン型欠陥を ID (self-Interstitial type Defect)と呼ぶ。これらの 欠陥の分布や発生挙動は、結晶の引き上げ速度、すなわち結晶育成速度 (以下、結 晶育成速度 Vと云う）や、シリコン単結晶の引き上げ軸方向の融点近傍での温度勾 配 (以下、温度勾配 Gと云う）によって決定されることが知られている。また、結晶育成 速度 Vを遅くしていくとシリコン単結晶中の欠陥分布は、 VD発生領域力も ID発生領 域に変化しその中間領域に無欠陥領域が存在することも解ってきている。そこで、シ リコンゥヱーハの品質を向上させるためには結晶育成速度 Vや温度勾配 Gの制御を より高い精度で行う必要が出てきた。
[0003] し力しながら、その制御精度には従来の製造装置や制御方式が持つ制御能カレべ ルに近いかもしくはそれ以上のものが求められるようになつてきたため、より厳密な制 御が必要となると同時に、シリコン単結晶の品質検査精度も相対的に向上させる必 要が出てきている。
[0004] より具体的には、シリコン単結晶育成における単結晶直径制御機構は一般に、結 晶直径 (またはそれに対応する結晶重量)を随時検出し、狙いの結晶直径との差に 対して、シリコン融液の温度や結晶育成速度 Vのフィードバック制御を行っている。そ の為、設定の結晶育成速度 Vに対しておよそ ±0. 02mm/min程度の変動をもって制 御されていた力 要求品質を満足するための結晶育成速度 Vの許容される変動幅が 、それと同等もしくはそれ以下にする必要がでてきたため、これまでの制御レベルで は、部分的に品質規格を外れるケースがあり、それらを精度良く検査判定する必要が 生じてきている。
[0005] 半導体デバイスの基板となるシリコンゥ ーハの製造工程は、大きくは単結晶成長 工程とゥ ーハ加工工程とに分けられる。各工程の後には製品の検査が行われる。 ここで図 12を用いて一般的なゥヱーハ製造工程の処理フローを説明する。
[0006] 単結晶成長工程ではシリコン単結晶の育成が行われる。具体的にはシリコン融液 力もシリコン単結晶が引き上げられてインゴット状のシリコン単結晶が形成される (ステ ップ 1201)。シリコン単結晶は所定長さのブロックに分断され、さらに全数スライスさ れる (ステップ 1202)。分断されたブロックに対しては品質検査（中間検査）が実施さ れる (ステップ 1203)。この中間検査では分断されたブロックの両端力も検査試料を 抽出する所謂抜き取り検査が実施されており、酸素濃度、抵抗率、積層欠陥、 Grown -in欠陥などの検査が実施される。 Grown-in欠陥の検出には、セコエッチングなどの 選択エッチング法が用いられ、 VDおよび IDが検出される。ゥエーハが所定の規格を 満たしていると、そのゥエーハの抽出先のブロックは合格と判定され、次工程のゥエー ハ加工工程へ流れる。
[0007] ゥヱーハ加工工程ではゥヱーハの化学的 ·機械的研磨加工処理 (鏡面加工処理） が行われる (ステップ 1204)。ゥエーハ加工工程が終了したゥエーハに対しては製品 検査 (最終検査）が実施される (ステップ 1205)。
[0008] この製品検査の際に行われる Grown-in欠陥の検出には、ゥヱーハ表面にレーザ光 を照射してこの時にゥエーハ表面に存在するゴミ (パーティクル)や欠陥によって発せ られる散乱光を検出するパーティクルカウンタが用いられる。ここで検出される欠陥が 前述した LPDと呼ばれる VDである。パーティクルカウンタは非破壊で検査が可能で あるため VDの全数検査が可能である。一方 IDの検出については、非破壊での評価 手法がないわけではないが、 IDの密度が 103〜104/cm3と極めて低いことから定常検 查に導入する方法としては実用的に問題がある。そこで実質上中間検査における抜 き取り検査での判定を製品保証とする方式が用いられている。このようなことからも検 查精度を上げる必要があるといえる。
[0009] Grown-in欠陥の検査も含めてすべての検査項目がこの製品検査で合格と判定さ れたゥエーハは製品として出荷され (ステップ 1205の判定 OK、ステップ 1206)、不 合格と判定されたゥエーハは不良品として廃棄される (ステップ 1205の判定 NG、ス テツプ 1207)。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 現在実施されている品質検査は、抽出した試料の品質に基づいて抽出先のブロッ クの品質を推測して 、るに過ぎず、高 、精度の検査方法とは 、えな 、。
例えば試料のゥ ーハ自体が高品質である場合は抽出先のブロックが高品質であ ると判断され、そのブロックからスライスされた全ゥヱーハに対して鏡面加工処理が行 われる。し力し全ゥエーハの中に低品質のゥエーハが含まれる場合もある。そうしたゥ エーハは製品検査の段階で不合格と判定されるため、結局は廃棄される。このように 無駄な作業が生じるため、作業効率の面で問題がある。
[0011] 逆に試料のゥ ーハ自体が低品質である場合は抽出先のブロックが低品質である と判断され、そのブロックからスライスされた全ゥエーハが廃棄される。しかし全ゥエー ハの中に高品質のゥエーハが含まれる場合もある。このように所定の規格を満たして いるゥエーハまでもが廃棄されるため、歩留まりの面で問題がある。
[0012] 今後要求されるゥ ーハの品質にもよるが、従来の抜き取り検査では上記問題が顕 著となる可能性が高ぐ品質検査として十分に機能しないものと考えられる。
[0013] 本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、ゥエーハの品質検査の精度を 向上させて、作業効率及び歩留まりを向上させることを解決課題とするものである。 課題を解決するための手段
[0014] 第 1発明は、
シリコン融液から弓 Iき上げたシリコン単結晶の品質を評価するシリコン単結晶の品 質評価方法において、
シリコン単結晶を引き上げる際にシリコン単結晶の品質に影響を及ぼす制御パラメ ータを測定し、予め設定した制御パラメータの許容範囲と測定した制御パラメータと を用いてシリコン単結晶の品質良好部位と品質不良部位とを判定すること
を特徴とする。
[0015] 第 2発明は、
シリコン融液から弓 Iき上げたシリコン単結晶の品質を評価するシリコン単結晶の品 質評価方法において、
シリコン単結晶を引き上げる際にシリコン単結晶の品質に影響を及ぼす制御パラメ ータを測定する処理と、
測定した制御パラメータを用いてシリコン単結晶の部位と制御パラメータとの対応関 係を求める処理と、
予め設定した制御パラメータの許容範囲と前記対応関係における制御パラメータと を比較し、当該許容範囲内にある制御パラメータに対応するシリコン単結晶の部位を 品質良好部位と判定し、当該許容範囲外にある制御パラメータに対応するシリコン単 結晶の部位を品質不良部位と判定する処理と、を含むこと
を特徴とする。
[0016] 第 3発明は、第 1又は第 2発明において、
前記制御パラメータが、シリコン単結晶の結晶育成速度であること
を特徴とする。
[0017] 第 4発明は、第 1又は第 2発明において、
前記制御パラメータが、シリコン融液の上方に配置されシリコン単結晶に対する輻 射熱を遮蔽する熱遮蔽板の下端力 シリコン融液表面までの距離であること を特徴とする。 [0018] シリコン単結晶の引き上げ時には、シリコン単結晶の品質に影響を及ぼす制御パラ メータ、例えばシリコン単結晶の引き上げ速度すなわち結晶育成速度 Vや、シリコン 融液の上方に配置されシリコン単結晶に対する輻射熱を遮蔽する熱遮蔽板の下端 力もシリコン融液表面までの距離すなわち GAP距離 dなど、が制御される。これらの 制御パラメータにはシリコン単結晶が所定品質に保たれるような範囲が存在する。こ れを許容範囲という。
[0019] 図 3に示されるように、例えば結晶育成速度 Vにはシリコン単結晶の各部位に対応 する許容範囲が存在する。このような許容範囲を予め求めておく。シリコン単結晶を 引き上げる際に制御パラメータのログデータを測定し、このログデータを用いて結晶 育成速度 Vの実績値を求める。そして許容範囲と実績値を比較する。
[0020] 図 3において、シリコン単結晶 22のうち位置 L0から位置 L1までの部分及び位置 L2 から位置 L3までの部分に対応する結晶育成速度 Vは許容範囲内にある。シリコン単 結晶 22のうち位置 L1から位置 L2までの部分に対応する結晶育成速度 Vは許容範 囲外にある。このような場合、シリコン単結晶 22のうち位置 L0から位置 L1までの部分 及び位置 L2から位置 L3までの部分は所定の規格を満たす良品と判定され、位置 L1 から位置 L2までの部分は所定の規格を満たさない不良品と判定される。
発明の効果
[0021] 本発明によれば、結晶育成時の制御パラメータのログデータを用いてシリコン単結 晶の全領域の品質が評価される。シリコン単結晶の一部を抽出し評価する従来の抜 き取り検査と比較すると、シリコン単結晶の全領域を評価しているため、品質検査の 精度は高いといえる。またシリコン単結晶のうち良品部位と不良品部位とを確実に判 別できる。したがって不良品のゥエーハに対するゥエーハ加工処理を行うことがなくな り作業効率が向上する。また良品のゥエーハを廃棄することがなくなり歩留まりが向上 する。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図 1は本実施形態で使用する CZ法の単結晶弓 Iき上げ装置の構成を示す図である 。単結晶引上げ装置 10は炉体 11の内部に、上下方向の昇降動作が自在であり且 つ昇降軸回りの回転動作が自在であってシリコン融液 21を貯留するルツボ 12と、ル ッボ側面を囲繞するように設けられ主にルツボ側面を熱する側面ヒータ 13と、ルツボ 底面に対向して設けられ主にルツボ底面を熱する底面ヒータ 14と、ルツボ上方に設 けられシリコン単結晶 22に対する輻射熱を遮蔽する熱遮蔽体 15とを有する。
[0023] 本実施形態では"結晶育成速度 V"や"熱遮蔽体下端 15aからシリコン融液液面 21 aまでの距離 d"を制御パラメータとして適用する。結晶育成速度 Vは図示しない単結 晶引き上げユニットの動作から求められる。一方、熱遮蔽体下端 15aからシリコン融 液液面 21aまでの距離 dを求めるために、単結晶引上げ装置 10は、炉体 11の外部 に設けられてレーザ光照射器と受光器とを備えた距離計測ユニット 31と、炉体 11の 外部に設けられて移動又は回転動作が自在であるスキャンミラー 32と、炉体 11の内 部に設けられて入射窓 11aを介してスキャンミラー 32と対向するプリズム 33と、を有 する。本明細書では熱遮蔽体下端 15aとシリコン融液液面 21aとの間隔を" GAP"と いう。
[0024] ここで本実施形態で行う GAP距離 dの測定方法にっ ヽて説明する。
距離計測ユニット 31のレーザ光照射器力も出力されるレーザ光はスキャンミラー 32 で反射され、入射窓 11aを透過し、プリズム 33で屈折し、シリコン融液液面 21aに照 射される。さらにレーザ光はシリコン融液液面 21aで反射され、熱遮蔽体下端部 15a の下面に照射され散乱する。散乱光の一部はシリコン融液液面 21aで反射され、プリ ズム 33で屈折し、入射窓 11aを透過し、スキャンミラー 32で反射されて、距離計測ュ ニット 31の受光器に入射される。距離計測ユニット 31では、レーザ光照射器と受光 器との距離とレーザ光の照射角及び散乱光の受光角とが用いられて、レーザ光照射 器力も受光器までの光路距離 Dwが算出される。
[0025] スキャンミラー 32を回転または移動させて、レーザ光の照射位置をシリコン融液液 面 21aから熱遮蔽体下端部 15aの上面に移動させる。すると距離計測ユニット 31の レーザ光照射器から出力されるレーザ光は、スキャンミラー 32で反射され、入射窓 1 laを透過し、プリズム 33で屈折し、熱遮蔽体下端部 15aの上面に照射され散乱する 。散乱光の一部はプリズム 33で屈折し、入射窓 11aを透過し、スキャンミラー 32で反 射されて、距離計測ユニット 31の受光器に入射される。距離計測ユニット 31では、レ 一ザ光照射器と受光器との距離とレーザ光の照射角及び散乱光の受光角とが用い られて、レーザ光照射器力ゝら受光器までの光路距離 Dsが算出される。
[0026] 光路距離 Dwと Dsとの差は、（熱遮蔽体下端 15aの上面力もシリコン融液液面 21a までの距離） X 2である。つまり GAP距離 dは光路距離 Dwと Dsとの差に熱遮蔽体下 端 15aの厚みを考慮することで求められるが、本実施形態ではこの熱遮蔽体下端 15 aの厚みを無視して考える。したがって GAP距離 dは、
GAP距離 d= (Dw— Ds) Z2 … (1)
にて算出される。
[0027] 次に本発明を適用したシリコンゥエーハの製造工程を説明する。ここでは制御パラ メータに結晶育成速度 V及び GAP距離 dを適用した場合について説明する。図 2は 本発明を含むシリコンゥエーハの製造工程を示すフローチャートである。
[0028] シリコン融液力 シリコン単結晶が引き上げられてインゴットが形成される (ステップ 2 01)。シリコン単結晶の引き上げの際には、結晶育成速度 V及び GAP距離 dが常時 または所定時間毎に測定され、その測定結果がログデータとして図示しな 、記憶装 置に記憶される。ログデータのうち、結晶育成速度データは平均化処理され、 GAP 距離データはデータ処理される（ステップ 202)。
[0029] 結晶育成速度データの平均化処理について説明する。本明細書で説明するシリコ ン単結晶の部位というのは、シリコン単結晶の長手方向を変位方向とした場合のシリ コン単結晶上の位置のことをいう。シリコン単結晶の任意部位からスライスされたゥェ ーハの欠陥分布は、その任意部位部分及びその前後所定範囲（例えば前 30mm、 後 40mm)の部分を形成する際に実行された結晶育成速度 Vの平均値と非常によい 相関関係がある。このため本実施形態では、シリコン単結晶のある部位部分及びそ の前後所定範囲の部分を形成する際に実行された結晶育成速度 Vをログデータから 抽出し、抽出した結晶育成速度データの平均値を演算し、その演算値を先の任意部 位に対応する結晶育成速度 Vとみなしている。本実施形態では、こうして求めた結晶 育成速度 Vを実績値とすることで、シリコン単結晶の各部位と結晶育成速度 Vとの対 応関係を求めている。
[0030] GAP距離データのデータ処理について説明する。この処理ではログデータから所 定ピッチ毎の GAP距離データが抜き取られている。この処理によって、品質検査の 判定結果に影響を及ぼすことなく処理効率を向上させることができる。
[0031] 結晶育成速度 Vと GAP距離 dにはそれぞれ予め許容範囲が設定されており、平均 化処理後の結晶育成速度 V及びデータ処理後の GAP距離 dが許容範囲内にあるか 否かが判定される (ステップ 203)。許容範囲とは、シリコン単結晶の任意の部分を育 成する際にその部分の品質を所定の規格以上に保つことが可能な制御パラメータの 範囲であって、シリコン単結晶の部分毎に定められている。結晶育成速度 V及び GA P距離 dの許容範囲及びその求め方については後述する。
[0032] ステップ 203で行われる判定について図 3を用いて具体的に説明する。図 3は結晶 育成速度の実績値及び結晶育成速度の許容範囲とシリコン単結晶の部位との対応 関係の一例を示す図である。図 3において、シリコン単結晶 22のうち位置 L0から位置 L1までの部分及び位置 L2から位置 L3までの部分に対応する結晶育成速度 Vは許 容範囲内にある。シリコン単結晶 22のうち位置 L1から位置 L2までの部分に対応する 結晶育成速度 Vは許容範囲外にある。このような場合、シリコン単結晶 22のうち位置 L0から位置 L1までの部分及び位置 L2から位置 L3までの部分は所定の規格を満た す良品と判定され、位置 L1から位置 L2までの部分は所定の規格を満たさない不良 品と判定される。
[0033] 同様に GAP距離 dについても許容範囲が設定されており、シリコン単結晶のうち G AP距離 dが許容範囲内にある部分は所定の規格を満たす良品と判定され、 GAP距 離 dが許容範囲外にある部分は所定の規格を満たさない不良品と判定される。
[0034] 図 2に戻って説明を続ける。シリコン単結晶の全領域が良品である場合、シリコン単 結晶は所定長さのブロックに分断され、さらに全数スライスされる (ステップ 203の判 断 OK、ステップ 205)。一方シリコン単結晶の一部領域が不良品である場合、不良 品と判定された領域の両端を切断するように切断位置が変更された後、シリコン単結 晶は所定長さのブロックに分断され、良品のブロックのみが全数スライスされる (ステツ プ 203の判断 NG、ステップ 204、ステップ 205)。不良品を含むブロックは廃棄され る（ステップ 206)
この段階では全ゥ ーハが良品であるはずだが、ここで従来の品質検査（中間検査 )がその他の検査項目と併せて実施されてもょ 、 (ステップ 207)。しかし本実施形態 では Grown-in欠陥に関わる品質検査の省略が可能である。スライスされた全ゥヱー ハは次工程のゥエーハ加工工程へ流れる。
[0035] ゥヱーハ加工工程以降 (ステップ 208以降）は図 10で示した従来の処理と同じであ る。
ゥエーハ加工工程ではゥヱーハの化学的.機械的研磨加工処理 (鏡面加工処理） が行われる (ステップ 208)。ゥエーハ加工工程が終了したゥエーハに対しては製品 検査 (最終検査)が実施される (ステップ 209)。この製品検査で所定の規格を満たし 合格と判定されたゥエーハは製品として出荷され (ステップ 209の判定 OK、ステップ 210)、不合格と判定されたゥエーハは不良品として廃棄される (ステップ 209の判定 NG、ステップ 211)。
[0036] 次に結晶育成速度 V及び GAP距離 dの許容範囲及びその求め方について説明す る。
まず許容範囲について説明する。
図 4はシリコン単結晶の任意の部位における結晶育成速度 Vと LPD数との関係を 示す図である。なお図 4には一部のデータが記入されているが、本発明者の実験結 果によれば、データは楕円 Eで囲まれた領域に分布することが確認されている。図 4 に示されるように、結晶育成速度 Vと LPD数とは相関する関係にある。結晶育成速度 Vが速くなると LPDは増加し、逆に結晶育成速度 Vが遅くなると LPDは減少する。こ のような関係から、結晶育成速度 Vが遅ければ LPDは減少するといえる。しかし結晶 育成速度 Vが所定速度を下回るとゥエーハ外周部に IDが発生する。
[0037] ゥヱーハの製品規格は幾つかある力 「LPD数が所定値以下」及び「ID無し」という 製品規格がある。図 4に示す相関関係を用いれば、そのような製品規格に応じた結 晶育成速度 Vの範囲を特定できる。例えば、 LPD数を所定値以下にするような結晶 育成速度 Vの上限値 (VUL)を特定でき、また IDを無くすような結晶育成速度 Vの下 限値 (VLL)を特定できる。シリコン単結晶の部位の結晶育成速度 Vが上限値 (VUL) と下限値 (VLL)との間に収まっていれば、この部位部分の品質は良好であるといえ る。この上限値 (VUL)と下限値 (VLL)との範囲を許容範囲という。この許容範囲はシ リコン単結晶の部位毎に存在するものであり、全ての部位において一定であるとは限 らない。このことは図 3に示される許容範囲が変化していることからも分かる。また許容 範囲は求められる製品規格によっても変化するものである。以上のことから、シリコン 単結晶の各部位または所定部位毎に許容範囲を求める必要があり、また製品規格 に応じて求める必要がある。
[0038] 図 5はシリコン単結晶の任意の部位における GAP距離 dと LPD数との関係を示す 図である。図 5に示されるように、 GAP距離 dと LPD数とは相関する関係にある。 GA P距離 dが大きくなると LPDは増加し、逆に GAP距離 dが小さくなると LPDは減少す る。このような関係から、 GAP距離 dが小さければ LPDは減少するといえる。しかし G AP距離 dが所定距離を下回るとゥエーハ外周部に IDが発生する。
[0039] 結晶育成速度 Vの場合と同様に、図 5に示す相関関係を用いれば、製品規格に応 じた GAP距離 dの範囲を特定できる。この許容範囲はシリコン単結晶の部位毎に存 在するものであり、全ての部位において一定であるとは限らない。また許容範囲は求 められる製品規格によっても変化するものである。以上のことから、シリコン単結晶の 各部位または所定部位毎に許容範囲を求める必要があり、また製品規格に応じて求 める必要がある。
[0040] 結晶軸方向で均一な欠陥分布を保っためには VZGをある許容範囲内に制御す ることが必要である。図 6は VZGを制御する上で最も影響する結晶育成速度 Vと GA P距離 dとの関係を示す図である。図 6からは、結晶育成速度 Vまたは GAP距離 dの 何れか一方の制御精度を上げると、他方の許容範囲が広くなる、ということが分かる。 例えば図 6の GAPの制御幅を X力 ^ に抑えることにより結晶育成速度 Vの許容範 囲を Yから に広くすることが出来る。したがって何れか一方の制御パラメータを厳 密に制御すれば他方の制御パラメータの許容範囲を広くすることができ、他方の制 御パラメータを厳密に制御することなくシリコン単結晶の良品率を上昇させることがで きると 、うことになる。
[0041] つづいて許容範囲の求め方について説明する。許容範囲に関する考え方は、結晶 育成速度 V、 GAP距離 d共に同じである。よってここでは結晶育成速度 Vについて説 明することにする。 [0042] 結晶育成速度 Vの許容範囲を求めるために、 GAP距離 dが設定値になるようにして 結晶育成速度 Vの水準テストを実施する。水準テストとは、図 7に示すように現状の設 定結晶育成速度 V (パターン b)に対して、任意の速度幅で加算した育成条件 (バタ ーン a)および減算させた育成条件 (パターン c)で結晶を育成する。ここでは、三水準 を例として挙げたが水準数は必要に応じて適宜決定する。そしてシリコン単結晶の欠 陥挙動や半径方向の欠陥分布を評価する。この際、同一水準の結晶育成速度 Vで 引き上げたシリコン単結晶を二本用意し、一本のシリコン単結晶をゥエーハにスライス し、鏡面カ卩ェ後に LPD評価を行い、もう一本のシリコン単結晶を引き上げ軸方向に 縦割りし、切り出した試料に熱酸ィ匕処理や Cuデコレーション処理を施した後に X線ト ポグラフィー (X線回折顕微法)で欠陥分布を観察し、 IDの発生の有無を確認する。
[0043] 図 8は、図 7で示したパターン aの A領域における検査結果を示す図である。図 8 (a )は LPD数の軸方向分布を示し、図 8 (b)は縦割り試料で評価した欠陥分布を示し、 図 8 (c)はシリコン単結晶長さと結晶育成速度 Vの関係を示す。
図 9は、図 7で示したパターン bの A領域における検査結果を示す図である。図 9 (a )は LPD数の軸方向分布を示し、図 9 (b)は縦割り試料で評価した欠陥分布を示し、 図 9 (c)はシリコン単結晶長さと結晶育成速度 Vの関係を示す。
図 10は、図 7で示したパターン cの A領域における検査結果を示す図である。図 10 (a)は LPD数の軸方向分布を示し、図 10 (b)は縦割り試料で評価した欠陥分布を示 し、図 10 (c)はシリコン単結晶長さと結晶育成速度 Vの関係を示す。
[0044] 図 8 (a)、 (b)では、 a領域すなわち全領域で IDは存在しな ヽが、 LPD規格を満足し て!ヽな 、ことを確認できる。したがって全てが NG領域と判定される。
[0045] 図 9 (a)、 (b)では、 b2領域で LPD規格を満足し且つ ID欠陥が存在しな 、が、 bl領 域で LPD規格カゝら外れることを確認できる。このような場合には、 b2領域は LPD規格 及び ID規格を満たす OK領域と判定され、 bl領域は LPD規格を満たさな ヽ NG領域 と判定される。
[0046] 図 10 (a)、（b)では、 c2領域で LPD規格を満足し且つ ID欠陥が存在しないが、 cl 領域で LPD規格を満足せず、 c3領域で ID欠陥が存在することを確認できる。このよう な場合には、 c2領域は LPD規格及び ID規格を満たす OK領域と判定され、 cl領域 は LPD規格を満たさな 、NG領域と判定され、 c3領域は ID規格を満たさな 、NG領 域と判定される。
[0047] 以上の水準テスト及び欠陥分布の調査を設定範囲を変化させつつ行えば、図 11 に示すようなシリコン単結晶の各部位 (結晶位置）にお 、て LPD規格を満足し且つ ID が存在しなくなるような結晶育成速度 Vの範囲を求めることができる。この範囲を結晶 育成速度 Vの許容範囲とする。
[0048] ここまでは結晶育成速度 Vの許容範囲を求める方法について説明した力 GAP距 離 dの許容範囲を求めるためには、結晶育成速度 Vを一定にして GAP距離 dの水準 テストを実施すればよい。
[0049] なお本実施形態では LPD規格と ID欠陥がな 、ことを品質保証の規格とし、結晶育 成速度 Vや GAP距離 dの許容範囲を設定し、それらのログデータを用いて実績値を 求め、実績値と許容範囲とを比較しているが、それ以外の品質項目に対してその他 の CZ単結晶プロセス内での制御パラメータ（例えば、 Ar流量、炉内圧力、 GAP距離 、結晶回転速度、ルツボ回転速度、磁場強度、ヒータ温度など）の許容範囲を設定し 、同様な判定処理に適用することも可能である。
[0050] 本実施形態によれば、結晶育成時の制御パラメータのログデータを用いてシリコン 単結晶の全領域の品質が評価される。シリコン単結晶の一部を抽出し評価する従来 の抜き取り検査と比較すると、シリコン単結晶の全領域を評価しているため、品質検 查の精度は高いといえる。またシリコン単結晶のうち良品部位と不良品部位とを確実 に判別できる。したがって不良品のゥエーハに対するゥエーハ加工処理を行うことが なくなり作業効率が向上する。また良品のゥ ーハを廃棄することがなくなり歩留まり が向上する。
図面の簡単な説明
[0051] [図 1]図 1は本実施形態で使用する CZ法の単結晶引き上げ装置の構成を示す図で ある。
[図 2]図 2は本発明を含むシリコンゥエーハの製造工程を示すフローチャートである。
[図 3]図 3は結晶育成速度の実績値及び結晶育成速度の許容範囲とシリコン単結晶 の部位との対応関係の一例を示す図である。 [図 4]図 4はシリコン単結晶の任意の部位における結晶育成速度 Vと LPD数との関係 を示す図である。
[図 5]図 5はシリコン単結晶の任意の部位における GAP距離 dと LPD数との関係を示 す図である。
[図 6]図 6は結晶育成速度 Vと GAP距離 dとの関係を示す図である。
[図 7]図 7は水準テストの結晶育成速度 Vの設定例を示した図である。
[図 8]図 8は図 7で示したパターン aの A領域における検査結果を示す図である。図 8 ( a)は LPD数の軸方向分布を示す図であり、図 8 (b)は縦割り試料で評価した欠陥分 布を示す図であり、図 8 (c)はシリコン単結晶長さと結晶育成速度 Vの関係を示す図 である。
[図 9]図 9は図 7で示したパターン bの A領域における検査結果を示す図である。図 9 ( a)は LPD数の軸方向分布を示す図であり、図 9 (b)は縦割り試料で評価した欠陥分 布を示す図であり、図 9 (c)はシリコン単結晶長さと結晶育成速度 Vの関係を示す図 である。
[図 10]図 10は図 7で示したパターン cの A領域における検査結果を示す図である。図 10 (a)は LPD数の軸方向分布を示す図であり、図 10 (b)は縦割り試料で評価した欠 陥分布を示す図であり、図 10 (c)はシリコン単結晶長さと結晶育成速度 Vの関係を示 す図である。
[図 11]図 11は水準テストによって結晶育成速度 Vの許容幅の求め方を示した模式図 である。
[図 12]図 12はシリコンゥエーハの製造工程を示すフローチャートである。
符号の説明
10 単結晶引き上げ装置
12 ルツボ
15 熱遮蔽体
21 シリコン融液
22 シリコン単結晶

Claims

請求の範囲
[1] シリコン融液から弓 Iき上げたシリコン単結晶の品質を評価するシリコン単結晶の品 質評価方法において、
シリコン単結晶を引き上げる際にシリコン単結晶の品質に影響を及ぼす制御パラメ ータを測定し、予め設定した制御パラメータの許容範囲と測定した制御パラメータと を用いてシリコン単結晶の品質良好部位と品質不良部位とを判定すること
を特徴とするシリコン単結晶の品質評価方法。
[2] シリコン融液から弓 Iき上げたシリコン単結晶の品質を評価するシリコン単結晶の品 質評価方法において、
シリコン単結晶を引き上げる際にシリコン単結晶の品質に影響を及ぼす制御パラメ ータを測定する処理と、
測定した制御パラメータを用いてシリコン単結晶の部位と制御パラメータとの対応関 係を求める処理と、
予め設定した制御パラメータの許容範囲と前記対応関係における制御パラメータと を比較し、当該許容範囲内にある制御パラメータに対応するシリコン単結晶の部位を 品質良好部位と判定し、当該許容範囲外にある制御パラメータに対応するシリコン単 結晶の部位を品質不良部位と判定する処理と、を含むこと
を特徴とするシリコン単結晶の品質評価方法。
[3] 前記制御パラメータが、シリコン単結晶の結晶育成速度であること
を特徴とする請求項 1又は 2記載の単結晶の品質評価方法。
[4] 前記制御パラメータが、シリコン融液の上方に配置されシリコン単結晶に対する輻 射熱を遮蔽する熱遮蔽板の下端力 シリコン融液表面までの距離であること を特徴とする請求項 1又は 2記載の単結晶の品質評価方法。
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