WO2014162657A1 - 半導体ウェーハの製造方法及び半導体インゴットの切断位置決定システム - Google Patents

半導体ウェーハの製造方法及び半導体インゴットの切断位置決定システム Download PDF

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WO2014162657A1
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ingot
oxygen concentration
cutting position
block
cutting
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三田村　伸晃
園川　将
佐藤　亘
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信越半導体株式会社
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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
    • 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
    • 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
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

Definitions

  • the present invention relates to a technique for manufacturing a semiconductor wafer by cutting a semiconductor ingot, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor wafer and a semiconductor ingot cutting position determination system for reliably obtaining a semiconductor wafer free from grow-in defects.
  • a silicon single crystal ingot grown by the Czochralski method is ground into a cylindrical shape and finished to a predetermined diameter. And cut off the tail. Thereafter, the ingot is cut at a predetermined position to form a block having a length that can be cut by a slicing device such as an inner peripheral blade or a wire saw.
  • a slicing device such as an inner peripheral blade or a wire saw.
  • samples for quality inspection are simultaneously cut out from both ends of the block, and pass / fail judgment is made by evaluating resistivity, oxygen concentration, grown-in defects such as OSF, FPD and LSTD.
  • a silicon wafer can be obtained by slicing each block to a predetermined thickness.
  • the margin of the V / G value is extremely narrow, even when there is no grow-in defect at both ends of the block, for example, the V / G varies at the portion where the pulling speed and diameter greatly vary at the center of the block.
  • the problem does not occur in the N region at the location but a defect occurs in a later process. Therefore, in order to inspect the quality of the site where the pulling speed and diameter greatly fluctuate, confirm the pulling speed and diameter operation data at the time of single crystal growth, and change the cutting position to the preset cutting position or May add.
  • an ingot cutting position determination system has been devised in consideration of grow-in defects (see Patent Document 2).
  • operation data relating to the diameter and / or pulling speed of the ingot along the growth axis of the semiconductor ingot is taken into a computer.
  • the position at which the ingot is cut into blocks is automatically determined based on the operation data. Specifically, when the difference between the operation data and the target value is equal to or greater than a predetermined value, the cutting position is determined so that the cutting is performed at least at a position where the predetermined value is exceeded. When the difference between the operation data and the target value is less than a predetermined value, the cutting position is determined so that the number of blocks is minimized.
  • the cutting position is automatically determined as described above, it is possible to prevent an operator's judgment error, etc., and to judge a position where a defect or the like is likely to occur due to a variation in the diameter and / or pulling speed of the growing ingot, and to perform cutting. Can do. Furthermore, if the quality at the end of the cut block is evaluated and passed, it can be determined that the quality of the entire block has also passed.
  • An ingot cutting position determination system has been devised in consideration of the oxygen concentration standard (see Patent Document 3). According to this, the distribution of the oxygen concentration in the growth axis direction of the ingot is measured, and the position where the oxygen concentration reaches the maximum value or the minimum value within the predetermined length range is determined as the cutting position based on the measurement result. To do. In this way, the oxygen concentration in the block becomes a value between the minimum value and the maximum value. Therefore, if the oxygen concentration (maximum value and minimum value) at both ends of the block is within the standard range, a wafer having an oxygen concentration within the standard range can be reliably manufactured.
  • V / G value In order to obtain a crystal having no grown-in defects from the top to the bottom of the ingot, it is necessary to control the V / G value to be within a specified range as described above. Since the G value changes from the top to the bottom of the ingot, it is necessary to set an appropriate V value in the growth axis direction of the ingot accordingly.
  • Patent Document 2 when the difference between the pulling speed V and the target value becomes a predetermined value or more, the position is determined as the cutting position. That is, a part that may not be in the N region is determined according to the fluctuation level of the pulling speed V. Further, when the difference between the diameter of the ingot and the target value becomes a predetermined value or more, the position is also determined as the cutting position. When the diameter of the ingot is changed, it is considered that the temperature gradient G in the crystal in the pulling axis direction is also changed. Therefore, in Patent Document 2, according to the fluctuation level of G manifested by the fluctuation level of the diameter, the N region It can be said that it is judging the part which may not be.
  • the quality is surely confirmed at a position that may not be the N region, and the inside of the block is uniform. It is necessary to slice the N region.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems.
  • a manufacturing method and a semiconductor ingot cutting position determination capable of accurately inspecting all parts that are not in the N region and manufacturing a semiconductor wafer without a grow-in defect.
  • the purpose is to provide a system.
  • the pulling conditions are controlled by the Czochralski method to grow an N region silicon semiconductor ingot, the ingot is cut and divided into blocks, and each block is divided into semiconductors.
  • the distribution of oxygen concentration in the growth axis direction of the silicon semiconductor ingot is measured, and the measured oxygen concentration
  • the cutting position is determined so as to include the position that is equal to or greater than the predetermined value, and the difference between the measured oxygen concentration and the target value is equal to the predetermined value.
  • the cutting position is determined so that the number of blocks is minimized, and the silicon semiconductor is determined at the determined cutting position.
  • the method of manufacturing a semiconductor wafer, comprising slicing the blocks obtained by cutting the ingot into a semiconductor wafer is provided.
  • each block is in addition to the position that is equal to or greater than the predetermined value.
  • a position adjusted to be within a predetermined length range and / or a preset position is determined as the cutting position, and the difference between the measured oxygen concentration and the target value is less than a predetermined value
  • the position adjusted so that the respective blocks are equally divided within a predetermined length range can be determined as the cutting position.
  • the block length standard can be surely satisfied, it is possible to prevent loss due to discard due to insufficient block length or recutting due to the block length being too long.
  • the difference between the measured oxygen concentration and the target value is less than a predetermined value, it is possible to efficiently cut the ingot, and it is possible to reliably reduce samples cut from both ends of the block.
  • the cutting position can be determined for a portion of the ingot that is dislocation-free. In an ingot where slip dislocation has occurred, it is not possible to obtain a semiconductor wafer as a product from the portion where dislocation has occurred, so if the cutting position is determined in advance for the portion without dislocation, only blocks without dislocation are obtained. Therefore, it is possible to reliably manufacture a semiconductor wafer having a desired quality.
  • samples are cut out from both ends of the block from which the silicon semiconductor ingot has been cut, and whether each sample has a grown-in defect is checked. After confirming that the sample does not have a grown-in defect, the block is sliced into a semiconductor wafer. It is preferable to do. At this time, if a grow-in defect exists in at least one of the samples, the sample is removed again from the end where the sample having the grow-in defect is cut out, and the investigation of the grow-in defect is repeated. It is more preferable to slice the block into a semiconductor wafer after confirming that it does not exist.
  • the cutting position is determined so as to include the position where the difference between the oxygen concentration and the target value is equal to or larger than the predetermined value, it is possible from all the positions where there is a high possibility that a grow-in defect exists.
  • the quality determination can be performed using the cut sample, and the portion where the grow-in defect exists can be surely removed from the block, so that the semiconductor wafer without the grow-in defect can be more reliably manufactured.
  • the cutting position of the silicon semiconductor ingot is determined.
  • a semiconductor ingot comprising: means for determining a cutting position so as to include a position that is equal to or greater than a value; and means for sending the determined cutting position to a cutting machine for cutting the silicon semiconductor ingot.
  • a cutting position determination system is provided.
  • Such a cutting position determination system can automatically determine a position where there is a high possibility that a grow-in defect exists as a cutting position, and can automatically send information on the cutting position to the cutting machine. Therefore, by using this system, the burden on the operator is greatly reduced, and it is possible to reliably prevent the occurrence of defects and lead time loss due to mistakes in cutting position determination and information transmission. If the ingot is cut at the cutting position sent to this cutting machine, it is possible to reliably obtain a block that is likely to have a grow-in defect at the end.
  • the means for determining the cutting position has a difference between the measured data of the oxygen concentration and a target value equal to or greater than a predetermined value, in addition to the position equal to or greater than the predetermined value, A position adjusted so that each block obtained by cutting the silicon semiconductor ingot is within a predetermined length range and / or a preset position is determined as the cutting position, and the difference between the measured oxygen concentration and the target value is determined. Can be determined such that the number of blocks is minimized.
  • the cutting position for obtaining a block that reliably satisfies the block length standard can be determined in a short time. Therefore, it is possible to efficiently and reliably prevent a loss such as discard due to a block length shortage or recutting due to the block length being too long.
  • the distribution of oxygen concentration in the growth axis direction of the silicon semiconductor ingot is measured, and when the difference between the measured oxygen concentration and the target value is equal to or greater than a predetermined value, it is equal to or greater than the predetermined value. Since the cutting position is determined so as to include the position, it is possible to determine the position where there is a high possibility that a grow-in defect exists as the cutting position, and all the positions where there is a high possibility that the grow-in defect exists shall be the end of the block. Can do. If it is confirmed that no grown-in defect exists at the end of the obtained block, it can be ensured that there is no grown-in defect in the entire block, and a semiconductor wafer free from grown-in defects can be reliably manufactured from the entire block.
  • the waste of the processes after slicing can be eliminated, and in particular, defects due to grow-in defects can be reliably prevented in the device process.
  • the difference between the measured oxygen concentration and the target value is less than a predetermined value, samples cut from both ends of the block can be reduced, and the yield can be improved.
  • the cutting position determination system of the present invention can prevent human error such as misjudgment of cutting position and information transmission error due to differences in workers and lack of experience, and reliably prevent defects and lead time loss. .
  • the present invention is not limited to this.
  • conventionally in the production of a silicon single crystal ingot by the CZ method, there is a problem that it is impossible to accurately determine whether or not the temperature gradient G in the crystal varies.
  • the present inventors made extensive studies.
  • a quartz crucible is used as a container for containing a silicon melt as a raw material.
  • oxygen melts into the melt from the quartz crucible, and oxygen enters the ingot. It is captured.
  • the MCZ method that suppresses convection by applying a magnetic field to a raw material melt has been adopted.
  • the oxygen concentration in the ingot is controlled by adjusting various operating conditions such as the rotational speed of the crucible during ingot growth, the pressure in the furnace, the gas flow rate, the pulling speed, and the temperature gradient.
  • the complexity and reproducibility incompleteness of convection inside the silicon melt are due to various operating conditions for growing ingots, differences in the usage time of graphite parts placed in the furnace of the puller, quartz It is caused by a variety of factors such as the shape difference of the crucible, and its behavior changes.
  • This convection inside the silicon melt affects the oxygen concentration in the growth axis direction of the ingot to be grown, and a site where the oxygen concentration suddenly changes from the top to the bottom of the ingot is generated, or the same production
  • the inventors of the present invention have found that the oxygen concentration profile from the top to the bottom of this ingot reflects the variation in G of the V / G value that is important for obtaining the N region ingot.
  • V / G values fluctuate and grow-in defects that do not fall into the N region can be divided into two cases.
  • the V / G value becomes larger than the specified range and shifts to the V-rich side.
  • the V / G value becomes smaller than the specified range and shifts to the I-rich side.
  • the present inventors have found that when the oxygen concentration profile in the growth axis direction is shifted from a flat normal state as a target value to a higher oxygen concentration, the V / G value becomes larger than the specified range, and the grown-in defect becomes V It has been found that the shift to the -rich side, and that the V / G value becomes smaller than the specified range when the oxygen concentration is shifted to a lower level, and that the grow-in defect shifts to the I-rich side.
  • the present inventors have analyzed the oxygen concentration distribution in the growth axis direction of the ingot and found the following.
  • the measured oxygen concentration is a flat profile from the top to the bottom of the ingot and there is almost no difference from the target value, the variation of G is small and there is no grow-in defect at each cutting point of the ingot.
  • the oxygen concentration distribution in the growth axis direction of the ingot grown under the same operation condition in the same growth apparatus does not become flat and the oxygen concentration rises from the target value on the bottom side, The fluctuation is larger, and a grow-in defect exists at the bottom side where the oxygen concentration increases (OSF generation), and the N region cannot be obtained.
  • the present invention has been completed by finding that the region where the difference between the concentration and the target value is smaller than the predetermined value is an N region in which no grow-in defect exists.
  • the semiconductor ingot cutting position determination system 10 of the present invention includes an oxygen concentration distribution data capturing means 4, a database 6, a cutting position determination means 7, and a cutting position transmission means 8.
  • the silicon semiconductor ingot grown by the pulling machine 1 is cylindrically ground by the cylindrical grinding machine 2.
  • the data capturing means 4 captures the data obtained by measuring the oxygen concentration distribution in the growth axis direction of the silicon semiconductor ingot after the cylindrical grinding with the oxygen concentration measuring device 3 into the computer 5.
  • the database 6 stores a target value of oxygen concentration in the growth axis direction.
  • the cutting position determining means 7 compares the captured oxygen concentration data with the target value stored in the database 6, and if the difference is equal to or greater than a predetermined value, the cutting position determining means 7 Determine the cutting position to include.
  • the cutting position transmission means 8 transmits the cutting position determined by the cutting position determination means 7 to a cutting machine 9 for cutting the silicon semiconductor ingot.
  • Each of these means and database can be configured by at least one computer 5 and a program operating on the computer 5, for example.
  • this cutting position determination system of the present invention By using this cutting position determination system of the present invention, a position where a possibility of existence of a grown-in defect can be automatically determined as a cutting position, and information on the cutting position can be automatically sent to a cutting machine. . As a result, the burden on the operator is greatly reduced, and it is possible to reliably prevent the occurrence of defects and lead time loss due to mistakes in cutting position determination and information transmission.
  • the cutting position (initial cutting position) is set in advance in consideration of the length, diameter, resistivity, block length standard, etc. of the ingot to be grown (see FIG. 1 S1).
  • the silicon single crystal ingot to be pulled becomes N region from the top to the bottom, the single crystal pulling rate V and the average value G of the temperature gradient in the crystal in the pulling axis direction at the solid-liquid interface
  • the silicon single crystal ingot is grown while controlling the ratio (V / G) to (S2 in FIG. 1).
  • various operating conditions are set so that the oxygen concentration profile in the growth axis direction of the silicon single crystal ingot to be grown becomes a target value.
  • the grown silicon single crystal ingot is cylindrically ground by the cylindrical grinding machine 2 (S3 in FIG. 1).
  • the oxygen concentration is measured by the oxygen concentration measuring device 3 (S4 in FIG. 1).
  • the method for measuring the oxygen concentration is not particularly limited as long as the oxygen concentration distribution in the growth axis direction of the cylindrically polished ingot can be measured.
  • a QS-FRS system manufactured by Accent
  • infrared rays are incident from the lateral direction (radial direction) of the ingot, and the average oxygen concentration in the radial direction of the ingot can be automatically measured from the absorption. By scanning this in the growth axis direction, the oxygen concentration distribution in the growth axis direction of the ingot can be measured.
  • the cutting position determining means 7 compares the data with the target value of the oxygen concentration stored in the database 6, and the oxygen concentration and The position where the difference from the target value is equal to or greater than the predetermined value is automatically compared and analyzed (S5 in FIG. 1), and the cutting position is determined based on the analysis result (S6 in FIG. 1).
  • the predetermined value of the difference is appropriately determined according to the semiconductor wafer to be manufactured.
  • the amount of change in oxygen concentration where a grow-in defect has occurred is obtained in advance from past performance data, and is set to a value that is the same as that value, or a value smaller than that value, taking into account the safety factor for quality assurance. In this case, it is possible to strictly determine a portion where a grow-in defect may occur.
  • the target value is the target oxygen concentration of the manufacturing recipe.
  • a manufacturing recipe is established for each product user specification, and the target oxygen concentration is the center value of the upper limit value and the lower limit value of the oxygen concentration standard described in the product specification of the ingot. When pulling up the silicon single crystal ingot, a manufacturing recipe established so that the oxygen concentration becomes the target oxygen concentration is used.
  • the cutting position is determined based on the preset initial cutting position, the length of the ingot, the standard length of the block, etc. in addition to the difference between the oxygen concentration and the target value.
  • the cutting position is determined so as to include at least the position that is equal to or greater than the predetermined value. In this way, all positions where there is a high possibility that a grow-in defect exists can be determined as cutting positions.
  • Other cutting positions can be positions adjusted so that a block obtained after cutting based on a preset position is within a predetermined length range (within a standard length), for example. In this way, it is possible to prevent loss due to discard due to insufficient block length or re-cutting due to the block length being too long.
  • positions where the difference between the oxygen concentration and the target value is greater than or equal to a predetermined value, and all blocks are within a predetermined length range (long) when cut at these positions and divided into blocks. These positions can be determined as cutting positions.
  • a cutting position can be determined as follows.
  • the initial cutting position for example, four cutting positions are set so that the blocks can be divided into blocks of equal length, and a position where the difference becomes a predetermined value or more is added as the fifth cutting position.
  • the cutting position may be adjusted by exchanging with one of the initial cutting positions or by changing other initial cutting positions so that all the blocks obtained after cutting have a length within the standard. Further, if the grown ingot is short, only the position where the difference between the oxygen concentration and the target value is a predetermined value or more may be determined as the cutting position.
  • the cutting position may be determined so that the block length can be cut by the cutting machine 9 in the subsequent process and the number of blocks is minimized. In this way, it is possible to reduce the number of samples cut from both ends of the block, improve the yield, and enable efficient ingot cutting.
  • These cutting positions can be set in advance as initial cutting positions.
  • the cutting position transmitting means 8 After determining the cutting position, information on the cutting position is transmitted to the cutting machine 9 by the cutting position transmitting means 8 (S7 in FIG. 1).
  • the oxygen concentration measurement data of the grown ingot is analyzed, the cutting position is determined based on the analysis result, and the series of operations until the information on the determined cutting position is transmitted to the cutting machine is as follows. This can be done automatically by using the inventive cutting position determination system 10. Therefore, these operations can be performed in a short time, the burden on the operator can be reduced, and an inappropriate position can be prevented from being a cutting position due to an operator's human error or lack of experience.
  • the cutting position may be determined for the portion of the ingot that is dislocation-free.
  • the difference between the ingot oxygen concentration measurement data and the target value is continuously greater than or equal to a predetermined value, and there is a portion where there is a possibility that a grow-in defect exists continuously, only that portion is included. What is necessary is just to cut and remove as a block.
  • the silicon single crystal ingot is cut in a direction perpendicular to the growth axis at the determined cutting position and divided into blocks (S8 in FIG. 1).
  • the cutting machine used for cutting the ingot is not particularly limited, and a band saw, an inner peripheral blade, an outer peripheral blade, or the like can be appropriately used.
  • samples are cut out from both ends of the obtained block, and it is investigated whether each sample is in the N region, that is, whether a grow-in defect exists.
  • the position when there is a position where the difference between the oxygen concentration and the target value is equal to or greater than a predetermined value as described above, the position is determined as the cutting position. Is likely to exist. Conversely, if it is confirmed that there is no grow-in defect at this end, it can be guaranteed that there is no grow-in defect in the entire block.
  • This block is sliced using, for example, a wire saw (S9 in FIG. 1). Thereby, the semiconductor wafer of N area
  • the sample cut out from both ends of the block it can be determined that there is a possibility that a grow-in defect exists near the end of the block after cutting out the sample. Therefore, the sample is again cut out from the end where the sample in which the grow-in defect exists is cut out, and the grow-in defect is investigated. This inspection is repeated, and the sample is examined by cutting both ends of the block until it is confirmed that the sample cut out from both ends of the block does not have a grown-in defect.
  • Examples and comparative examples A quartz crucible with a diameter of 800 mm (32 inches) is charged with 400 kg of silicon polycrystal, and a silicon single crystal ingot with a resistivity standard of 8 to 12 ⁇ cm, a diameter of 300 mm, and a straight body length of 1600 mm is formed in the entire N-region in the crystal diameter direction. It was grown by controlling the pulling speed. As a manufacturing recipe, an N region is obtained at least from the top 20 cm to the bottom of the straight body part, and the oxygen concentration is the center value (target value) of the oxygen concentration standard of 10 to 14 ppma (JEIDA) in the range of the straight body part. The condition was set to 12 ppma (JEIDA).
  • a dislocation-free silicon single crystal ingot having a straight body length of 1630 mm was obtained, and the ingot was cylindrically polished by a cylindrical grinder. Thereafter, the oxygen concentration in the growth axis direction of the ingot immediately after the completion of the cylindrical polishing was measured with an oxygen concentration measuring device, the measurement data was taken in, and the cutting position was determined.
  • JEIDA 0.6 ppma
  • cutting positions were set in advance so that cutting was performed at 0 cm, 20 cm, 55 cm, 90 cm, 125 cm, and 160 cm from the top of the straight body portion and divided into five blocks.
  • FIG. 4 shows the measured oxygen concentration profile in the growth axis direction of the ingot.
  • the measurement pitch of oxygen concentration can be set arbitrarily, in the examples, it was measured at a 2 cm pitch. In order to accurately measure the oxygen concentration in the growth axis direction, it is preferable to measure at a pitch of 4 cm or less. As shown in FIG. 4, since the difference between the oxygen concentration measurement data and the target value is 0.6 ppma (JEIDA) or more at a position 110 cm from the top of the straight body part, this position is included in the cutting position. did.
  • a part of the initial cutting position is set so that the block obtained by cutting the ingot is within the range of the block length standard and the length that can be cut by the slicing device for slicing.
  • the cutting position was determined as 0 cm, 20 cm, 50 cm, 80 cm, 110 cm, 138 cm, and 163 cm from the top of the straight body part.
  • the ingot was cut at the cutting position determined as described above and divided into 6 blocks.
  • a slab sample was cut out from both ends of each block, and a quality inspection was performed to confirm the N region (region where no grow-in defect exists).
  • OSF density inspection and LEP inspection were performed.
  • the OSF density was obtained by subjecting a quarter sample obtained by dividing the cut slab sample into four parts to a heat treatment at 1000 ° C., 3 hours + 1150 ° C. for 100 minutes, and then performing an etching treatment with a Wright solution. To 75 mm (R / 2) and 10 mm (E) from the periphery.
  • LEP was measured after performing Secco etching for 30 minutes to another 1/4 sample of the cut-out slab sample.
  • a silicon wafer was manufactured by slicing five blocks determined as N regions on both end faces of the block except for the first block.
  • the obtained wafer had no grow-in defects and the entire surface was an N region.
  • the 90 to 125 cm block was grown at a position of 110 cm.
  • the quality evaluation at the positions of the both end faces passed, and the block including the defective portion flowed to the next process.
  • Such a defective portion is not found even after the next process, and a wafer including the defective portion may flow out to the device process.
  • the semiconductor wafer manufacturing method of the present invention it is possible to reliably prevent outflow of defective portions of the ingot including mistakes due to oversight of the operator, which is preferable in terms of quality assurance.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

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Abstract

　本発明は、チョクラルスキー法によりグローンイン欠陥が存在しない半導体ウェーハを製造する方法において、シリコン半導体インゴットを育成した後、該シリコン半導体インゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布を測定し、該測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった場合は、該所定の値以上となった位置を含むように切断位置を決定し、測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合は、ブロック数が最小になるように切断位置を決定し、決定した切断位置においてシリコン半導体インゴットを切断した各ブロックを半導体ウェーハにスライスする半導体ウェーハの製造方法である。これにより、Ｎ領域ではない部位を全て正確に検査でき、グローンイン欠陥のない半導体ウェーハの製造が可能になる。

Description

半導体ウェーハの製造方法及び半導体インゴットの切断位置決定システム
　本発明は、半導体インゴットを切断して半導体ウェーハを製造する技術に関し、特にグローンイン欠陥フリーの半導体ウェーハを確実に得るための半導体ウェーハの製造方法及び半導体インゴットの切断位置決定システムに関する。
　従来、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハを製造する場合、例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成したシリコン単結晶インゴットを円筒状に研削して所定の直径に仕上げ、製品として使用不可能なトップとテールの部分を切り落とす。その後、インゴットを所定の位置で切断し、内周刃、ワイヤーソー等のスライシング装置で切断可能な長さのブロックにする。この時、ブロックの両端から品質検査用のサンプルも同時に切り出し、抵抗率、酸素濃度、ＯＳＦ、ＦＰＤやＬＳＴＤ等のグローンイン（Ｇｒｏｗｎ－ｉｎ）欠陥等を評価することによってブロックの合否判定を行う。
　このサンプルの検査結果が製品規格を満足していない場合は、さらにブロックを切り込み、再度品質検査用サンプルを切り出して再検査を行う。こうして、ブロックの両端が合格となったら、次いで、各ブロックを所定の厚さにスライスすることによりシリコンウェーハを得ることができる。
　近年、結晶径方向全面（ウェーハ全面）においてグローンイン欠陥が存在しないＮ領域となるような単結晶の要求が益々強くなってきている。このようなＮ領域の単結晶を育成する方法として、引上げ機の炉内温度分布を改良し、引上げ速度を調節しながら単結晶を育成する方法がある。例えば、引上げ速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの融点から１３００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］とするとき、ウェーハの全面及び結晶全長に対してＶ／Ｇ値が０．２０～０．２２ｍｍ２／℃・ｍｉｎとなるように制御することでＮ領域をウェーハ全面に広げる方法が提案されている（特許文献１参照）。
　しかし、このＶ／Ｇ値のマージンは極めて狭いため、ブロック両端にグローンイン欠陥が存在しない場合であっても、例えばブロック中央部で引上げ速度や直径が大きく変動している部位ではＶ／Ｇが変動し、当該箇所ではＮ領域とならず後工程で不良が発生するという問題を生じてしまう。そこで、引上げ速度や直径が大きく変動した部位の品質を検査するため、単結晶育成時の引上げ速度や直径の操業データを確認して、予め設定していた切断位置に対し、切断位置の変更または追加を行なう場合がある。
　しかしながら、単結晶育成時の引上げ速度や直径の操業データの確認作業は、作業者の目視によって行われており、切断位置の判断ミスや切断位置の情報伝達ミスが生じ易いという問題がある。このような人為的なミスがもとでブロック長さが規格外となったり、後工程での不良などが度々発生し、全てのブロックにおいて全域をＮ領域とすることは極めて困難であった。
　具体的には、Ｎ領域でないと推定される部位で、切断、検査サンプル採取、品質確認をすることに抜けが生じたり、必要以上に切断位置を多数設定してしまいブロック長さが規格外となったり、更にはＮ領域でない部位を効率的に排除するような切断位置を設定できなかったりという問題が生じていた。つまり、Ｎ領域を最大限効率的に得る（又はＮ領域でない部位を最小限のロスで排除する）ために、Ｎ領域でないと推定される部位で確実に品質確認を行うことは極めて困難であった。
　このような背景から、グローンイン欠陥を考慮したインゴットの切断位置決定システムが考案されている（特許文献２参照）。これによれば、まず、半導体インゴットの成長軸に沿って該インゴットの直径及び／又は引上げ速度に係る操業データをコンピュータに取り込む。この操業データを基にインゴットをブロックに切断する位置を自動で決定する。具体的には、その操業データと目標値との差が所定の値以上となった場合には、少なくとも当該所定の値以上となった位置で切断するように切断位置を決定する。また、その操業データと目標値との差が所定の値未満となった場合には、ブロック数が最小になるように切断位置を決定する。
　上記のように切断位置を自動で決定すれば、作業者の判断ミス等を防ぎ、育成中のインゴットの直径及び／又は引上げ速度の変動により欠陥等が発生し易い位置を判断して切断することができる。更に、切断したブロックの端部における品質を評価して合格していれば、そのブロック全体の品質も合格していると判断できる。
　酸素濃度規格を考慮したインゴットの切断位置決定システムも考案されている（特許文献３参照）。これによれば、インゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布を測定し、該測定結果に基づいて、所定の長さの範囲内において酸素濃度が最大値又は最小値となる位置を切断位置に決定する。このようにすれば、ブロック中の酸素濃度はその最小値と最大値の間の値となる。従って、ブロックの両端の酸素濃度（最大値及び最小値）が規格範囲内であれば、規格範囲内の酸素濃度を有するウェーハを確実に製造することができる。
　一般に、インゴットのトップからボトムにかけて、グローンイン欠陥の存在しない結晶を得るには、上記のように、Ｖ／Ｇ値を規定の範囲となるように制御する必要がある。Ｇ値はインゴットのトップからボトムにかけて変化するので、それに応じてインゴットの成長軸方向で適正なＶ値を設定する必要がある。
　そこで、上記特許文献２では、引上げ速度Ｖとその目標値との差が所定の値以上になった場合には、その位置を切断位置と決定する。すなわち、引上げ速度Ｖの変動レベルに応じて、Ｎ領域ではない可能性がある部位を判断している。また、インゴットの直径とその目標値との差が所定の値以上になった場合には、その位置も切断位置と決定する。
　インゴットの直径が変化したときには、引上げ軸方向の結晶内温度勾配Ｇも変化していると考えられるので、特許文献２では、直径の変動レベルで顕されるＧの変動レベルに応じて、Ｎ領域ではない可能性がある部位を判断しているとも言える。
特開平８－３３０３１６号公報 特開２００７－０９９５５６号公報 国際公開第２００５／０７６３３３号
　しかしながら、インゴット成長中においては、引上げ速度Ｖや直径の他にもＧを変動させる要因があるが、これまでインゴット成長中のＶ／Ｇ値の変動要因に関し、引上げ速度Ｖとインゴットの直径以外には見出されていない。そのため、上記のように直径の変動レベルだけで切断位置を決定する方法では、Ｎ領域ではない可能性がある部位を全て正確に判断できない。そのため、ブロック両端の品質検査結果がＮ領域という判定結果でも、ブロック内部でＮ領域ではない箇所があることが後工程となるウェーハ製造後に発覚することがある。
　このように、後工程の品質検査結果（グローンイン欠陥検査結果）が判明するまではＮ領域であるか否か、即ちＧの変動の有無を正確に判断できないという問題がある。
　同様に、引上げ速度Ｖやインゴットの直径が目標値通りであったにも関わらずブロック端部がＮ領域ではないということもある。この場合はブロック端部のその切断箇所において、Ｇの変動があったということを示しているものと推定される。
　すなわち、所望のグローンイン欠陥フリーの半導体ウェーハを確実に得るためには、インゴットを切断してブロックに分割する際において、Ｎ領域でない可能性がある位置で確実に品質確認がなされ、ブロック内部が均一にＮ領域となっているものをスライス加工することが必要である。
　本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたもので、Ｎ領域ではない部位を全て正確に検査でき、グローンイン欠陥のない半導体ウェーハの製造を可能にする製造方法及び半導体インゴットの切断位置決定システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、チョクラルスキー法により引上げ条件を制御してＮ領域のシリコン半導体インゴットを育成し、該インゴットを切断してブロックに分け、該各ブロックを半導体ウェーハにスライスすることによってグローンイン欠陥が存在しない半導体ウェーハを製造する方法において、前記シリコン半導体インゴットを育成した後、該シリコン半導体インゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布を測定し、該測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった場合は、該所定の値以上となった位置を含むように切断位置を決定し、前記測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合は、ブロック数が最小になるように切断位置を決定し、前記決定した切断位置において前記シリコン半導体インゴットを切断した前記各ブロックを半導体ウェーハにスライスすることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法が提供される。
　このような製造方法であれば、グローンイン欠陥が存在している可能性が高い位置があれば、その位置を全て切断位置として決定でき、この位置が端部となるブロックを確実に得ることができる。この得られたブロックの端部にグローンイン欠陥が存在しないことを確認すれば、そのブロック全体にグローンイン欠陥が存在しないことを保証でき、ブロック全体からグローンイン欠陥のない半導体ウェーハを確実に製造できる。また、測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合、すなわち、結晶品質が規格から外れるおそれがない場合は、ブロックの両端から切り出すサンプルを削減することができ、歩留まりを向上できる。
　このとき、前記切断位置を決定する際、前記測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった場合は、該所定の値以上となった位置の他に、前記各ブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置、及び／又は予め設定した位置を前記切断位置として決定し、前記測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合は、前記各ブロックが所定の長さの範囲内で等分となるように調整した位置を前記切断位置として決定することができる。
　このようにすれば、ブロック長さの規格を確実に満足することができるため、ブロックの長さ不足による廃棄やブロック長さが長すぎることによって再切断を行うといったロスを防止することができる。また、測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合、効率的なインゴットの切断が可能となり、さらにブロックの両端から切り出すサンプルを確実に削減することができる。
　また、前記インゴットの無転位である部分について前記切断位置を決定することができる。
　スリップ転位が生じたインゴットでは、転位が生じている部分から製品となる半導体ウェーハを得ることはできないため、予め無転位である部分を対象として切断位置を決定すれば、無転位のブロックだけを得ることができ、所望の品質の半導体ウェーハを確実に製造することができる。
　また、前記シリコン半導体インゴットを切断したブロックの両端からサンプルを切り出し、各サンプルにグローンイン欠陥が存在するか調査し、該サンプルにグローンイン欠陥が存在しないことを確認した後、該ブロックを半導体ウェーハにスライスすることが好ましい。このとき、少なくとも一方のサンプルにグローンイン欠陥が存在する場合は、該グローンイン欠陥が存在するサンプルが切り出された側の端から再度サンプルを切り出してグローンイン欠陥の調査を繰り返し行い、該サンプルにグローンイン欠陥が存在しないことを確認した後、該ブロックを半導体ウェーハにスライスすることがより好ましい。
　このようにすれば、本発明では酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった位置を含むように切断位置を決定するので、グローンイン欠陥が存在する可能性が高い全ての位置から切り出したサンプルを用いて品質判定を行うことができ、ブロックからグローンイン欠陥が存在する部位を確実に除去できるので、グローンイン欠陥のない半導体ウェーハをより確実に製造することができる。
　また、本発明によれば、チョクラルスキー法により引上げ条件を制御して育成したＮ領域のシリコン半導体インゴットを切断してブロックに分ける際に前記シリコン半導体インゴットの切断位置を決定するシステムであって、前記シリコン半導体インゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布を測定したデータをコンピュータに取り込む手段と、該取り込んだ酸素濃度のデータと目標値との差が所定の値以上となった場合に該所定の値以上となった位置を含むように切断位置を決定する手段と、該決定した切断位置を前記シリコン半導体インゴットを切断するための切断機に送る手段とを具備することを特徴とする半導体インゴットの切断位置決定システムが提供される。
　このような切断位置決定システムであれば、グローンイン欠陥が存在している可能性が高い位置を切断位置として自動的に決定でき、その切断位置の情報を切断機に自動的に送ることができる。従って、このシステムを用いることにより作業者の負担が大幅に軽減される上、切断位置の判断ミスや情報伝達ミスによる不良発生やリードタイムロスを確実に防止することができる。この切断機に送られた切断位置でインゴットを切断すれば、端部においてグローンイン欠陥が存在している可能性が高いブロックを確実に得ることができる。
　この得られたブロックの端部にグローンイン欠陥が存在しないことを確認すれば、そのブロック全体にグローンイン欠陥が存在しないことを保証でき、ブロック全体からグローンイン欠陥のない半導体ウェーハを確実に製造できる。
　このとき、前記切断位置を決定する手段が、前記酸素濃度を測定したデータと目標値との差が所定の値以上となった場合は、該所定の値以上となった位置の他に、前記シリコン半導体インゴットを切断した各ブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置、及び／又は予め設定した位置を前記切断位置として決定し、前記測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合は、ブロック数が最小になるように切断位置を決定するものとすることができる。
　このようなものであれば、ブロック長さの規格を確実に満足したブロックを得るための切断位置の決定を短時間で確実に行うことができる。そのため、ブロックの長さ不足による廃棄やブロック長さが長すぎることによって再切断を行うといったロスを効率良く確実に防止することができる。
　本発明では、シリコン半導体インゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布を測定し、該測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった場合は、該所定の値以上となった位置を含むように切断位置を決定するので、グローンイン欠陥が存在している可能性が高い位置を切断位置として決定でき、グローンイン欠陥が存在する可能性が高い位置を全てブロックの端部とすることができる。この得られたブロックの端部にグローンイン欠陥が存在しないことを確認すれば、そのブロック全体にグローンイン欠陥が存在しないことを保証でき、ブロック全体からグローンイン欠陥のない半導体ウェーハを確実に製造できる。これにより、スライス以降の工程の無駄をなくすことができ、特に、デバイス工程でグローンイン欠陥起因の不良を確実に防止することができる。また、測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合、ブロックの両端から切り出すサンプルを削減することができ、歩留まりを向上できる。
　また、本発明の切断位置決定システムにより、作業者の違いや経験不足による切断位置の判断ミスや情報伝達ミス等の人為的なミスを防ぎ、不良発生やリードタイムロスを確実に防止することができる。
本発明の半導体ウェーハの製造方法のフロー図を示す図である。 本発明の半導体インゴットの切断位置決定システムの一例を示す概略図である。 実施例において設定した初期切断位置と決定した切断位置を示す図である。 実施例の酸素濃度の測定結果を示す図である。 実施例において得られたブロックの品質評価結果を示す図である。
　以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　上記したように、従来、ＣＺ法によるシリコン単結晶インゴットの製造において、結晶内温度勾配Ｇの変動の有無を正確に判断できないという問題がある。この問題を解決するために、本発明者等は鋭意検討を重ねた。
　ＣＺ法によりシリコン単結晶インゴットを育成する場合、原料となるシリコン融液を収容する容器として石英ルツボが使用されるが、育成中、石英ルツボから酸素が融液中に溶け込み、インゴット内に酸素が取り込まれる。近年は原料融液に磁場を印加して対流を抑制するＭＣＺ法が採用されている。インゴット内の酸素濃度は、インゴット育成中のルツボの回転速度、炉内圧力やガス流量、引上げ速度、温度勾配等の各種操業条件を調整することにより制御される。
　しかし、同一の引上げ機で同一の操業条件によって育成されたインゴットであっても、インゴットのトップからボトムまで同一の酸素濃度が得られる訳ではなく、インゴットの成長軸方向で酸素濃度のバラツキが生じることは避けられない。特に、ＭＣＺ法では、インゴット成長中のシリコン融液内部で複雑な自然対流、強制対流などの流れが生じており、このシリコン融液内部の対流は常に一様ではなく、複雑に変化し、製造毎の再現性も完全ではない。
　上記で述べた、シリコン融液内部の対流の複雑さ及び再現性の不完全さは、インゴットを育成する各種操業条件や、引上げ機の炉内に配置される黒鉛部品の使用時間の差、石英ルツボの形状差など多種多様な要因によって生じ、その振る舞いも変化する。
　このシリコン融液内部の対流は、育成するインゴットの成長軸方向の酸素濃度に影響を及ぼしており、インゴットのトップからボトムまでの間で酸素濃度が突然変化する部位が発生したり、同一の製造条件下で育成したにも係わらず、育成されたインゴットの間で酸素濃度に差が生じてしまうといった現象が見られている。すなわち、インゴット間の酸素濃度のバラツキや、インゴットのトップからボトムにかけての酸素濃度プロファイルのバラツキを生じる。
　本発明者等は、このインゴットのトップからボトムにかけての酸素濃度プロファイルが、Ｎ領域のインゴットを得るのに重要なＶ／Ｇ値のＧの変動を反映しているということを見出した。
　Ｖ／Ｇ値が変動してグローンイン欠陥を生じ、Ｎ領域にならないケースは２つに分けられる。１つ目は、Ｖ／Ｇ値が規定の範囲よりも大きくなり、Ｖ－ｒｉｃｈ側にシフトするケースである。２つ目は、Ｖ／Ｇ値が規定の範囲よりも小さくなりＩ－ｒｉｃｈ側にシフトするケースである。
　更に、本発明者等は、成長軸方向の酸素濃度プロファイルが目標値通りのフラットな通常状態から、酸素濃度が高めにシフトするとＶ／Ｇ値が規定の範囲よりも大きくなり、グローンイン欠陥がＶ－ｒｉｃｈ側にシフトすること、また、酸素濃度が低めにシフトするとＶ／Ｇ値が規定の範囲よりも小さくなり、グローンイン欠陥がＩ－ｒｉｃｈ側にシフトすることを見出した。
　この酸素濃度のシフトとグローンイン欠陥のシフトには相関が見られる。例えば、酸素濃度の低下量が大きい場合は、酸素濃度の低下量が小さい場合よりも、グローンイン欠陥はより大きくＩ－ｒｉｃｈ側にシフトする。つまり、酸素濃度が目標値に対して一定値以上の差を有しているインゴットの部位はＮ領域でない可能性が高いということである。
　上記したように、Ｇの値が変動すると、酸素濃度が目標値からずれるという事象を生じるが、ここで重要なのは、酸素濃度の変化がＧの変化に繋がったという訳ではないということである。すなわち、酸素濃度の変化はＧの変化を反映した結果である。上記のように、あくまでシリコン融液内部の対流の複雑さ再現性の不完全さがＧの変動を招き、酸素濃度の変化はシリコン融液内部の対流の変化が原因である。
　本発明者等が、インゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布を解析した結果、以下のことを見出した。測定された酸素濃度がインゴットのトップからボトムまでフラットなプロファイルであり目標値との差が殆どない場合は、Ｇの変動が小さく、インゴットの各切断箇所にグローンイン欠陥が存在しない。これに対し、同一成長装置で同一操業条件で育成されたインゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布がフラットにはならず、ボトム側で酸素濃度が目標値に対して上昇した場合は、Ｇの変動がより大きく、そのボトム側の酸素濃度の上昇部位にグローンイン欠陥が存在し（ＯＳＦ発生）、Ｎ領域が得られない。
　更に、Ｎ領域ではない部位を特定するために、インゴットの切断と品質検査を繰り返した結果、酸素濃度と目標値との差が所定の値以上に大きくなった箇所はＮ領域とならず、酸素濃度と目標値との差が所定の値より小さい箇所ではグローンイン欠陥が存在しないＮ領域となることを見出し、本発明を完成させた。
　まず、本発明の半導体インゴットの切断位置決定システムについて図２を参照しながら説明する。図２に示すように、本発明の半導体インゴットの切断位置決定システム１０は、酸素濃度分布のデータ取り込み手段４と、データベース６と、切断位置決定手段７と、切断位置送信手段８を有する。
　引上げ機１で育成されたシリコン半導体インゴットは、円筒研削機２でその外周面が円筒研削される。データ取り込み手段４は、この円筒研削後のシリコン半導体インゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布を酸素濃度測定器３で測定したデータをコンピュータ５に取り込む。
　データベース６には、成長軸方向の酸素濃度の目標値が格納されている。
　切断位置決定手段７は、取り込んだ酸素濃度のデータとデータベース６に格納されている目標値とを比較し、その差が所定の値以上となった場合に該所定の値以上となった位置を含むように切断位置を決定する。
　切断位置送信手段８は、切断位置決定手段７で決定した切断位置をシリコン半導体インゴットを切断するための切断機９に送信する。
　これらの各手段及びデータベースは、例えば少なくとも１台のコンピュータ５と該コンピュータ５上で動作するプログラムによって構成することができる。
　この本発明の切断位置決定システムを用いれば、グローンイン欠陥が存在している可能性が高い位置を切断位置として自動的に決定でき、その切断位置の情報を切断機に自動的に送ることができる。これにより、作業者の負担が大幅に軽減される上、切断位置の判断ミスや情報伝達ミスによる不良発生やリードタイムロスを確実に防止することができる。
　以下、本発明の半導体ウェーハの製造方法について、図１、図２を参照しながら、上記した本発明の切断位置決定システム１０を用い、シリコン単結晶インゴットからシリコンウェーハを製造する場合を例として説明する。
　まず、シリコン単結晶インゴットを育成する前に、育成すべきインゴットの長さ、直径、抵抗率、ブロック長さ規格等を考慮して、予め切断位置（初期切断位置）を設定しておく（図１のＳ１）。
　次に、引き上げるシリコン単結晶インゴットがトップからボトムにかけてＮ領域となるように、予め準備した製造レシピに従い、単結晶引上げ速度Ｖと、固液界面における引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値Ｇとの比（Ｖ／Ｇ）を制御しながらシリコン単結晶インゴットを育成する（図１のＳ２）。ここでは、育成するシリコン単結晶インゴットの成長軸方向の酸素濃度プロファイルが目標値となるように各種操業条件を設定する。
　次に、育成したシリコン単結晶インゴットを円筒研削機２で円筒研削する（図１のＳ３）。円筒研削後、酸素濃度測定器３で酸素濃度を測定する（図１のＳ４）。この酸素濃度の測定方法は特に限定されず、円筒研磨されたインゴットの成長軸方向の酸素濃度分布を測定できれば良い。例えば、酸素濃度を自動的に測定する装置として、ＱＳ－ＦＲＳシステム（アクセント社製）が市販されている。このシステムは、インゴットの横方向（径方向）から赤外線を入射し、その吸収からインゴットの径方向の平均酸素濃度を自動的に測定することができる。これを成長軸方向にスキャンすることで、インゴットの成長軸方向の酸素濃度分布を測定することができる。
　測定した酸素濃度の分布データを、データ取り込み手段４によりコンピュータ５に取り込んだ後、切断位置決定手段７により、そのデータとデータベース６に格納された酸素濃度の目標値とを比較し、酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった位置を自動的に比較・解析し（図１のＳ５）、この解析結果に基づいて切断位置を決定する（図１のＳ６）。
　ここで、差の所定の値は製造する半導体ウェーハに応じて適宜決定される。例えば、グローンイン欠陥が生じた酸素濃度の変化量を過去の実績データにより予め求めておき、その値と同じ数値、又は品質保証上の安全率を考慮して、その値よりも小さい値に設定しておけば、グローンイン欠陥を生じる可能性がある箇所を厳しく判定することができる。
　また、目標値というのは製造レシピの狙い酸素濃度である。一般的に、製造レシピは製品ユーザー仕様毎に制定されており、狙い酸素濃度はインゴットの製品仕様に記載される酸素濃度規格の上限値と下限値の中心値である。シリコン単結晶インゴットを引き上げる際には、酸素濃度が狙い酸素濃度となるように制定された製造レシピが用いられる。
　切断位置を決定する際には、上記酸素濃度と目標値との差の他、予め設定した初期切断位置、インゴットの長さ、ブロックの規格長さなどに基づいて決定する。
　測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった場合は、少なくとも所定の値以上となった位置を含むように切断位置を決定する。このようにすれば、グローンイン欠陥が存在している可能性が高い位置を全て切断位置として決定できる。
　それ以外の切断位置は、例えば予め設定した位置を基に切断後に得られるブロックが所定の長さの範囲内（規格長さ内）となるように調整した位置とすることができる。このようにすれば、ブロックの長さ不足による廃棄やブロック長さが長すぎることによって再切断を行うといったロスを防止することができる。
　例えば、酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった位置が数箇所あり、これらの位置で切断してブロックに分割したときに全てのブロックが所定の長さの範囲内（長さ規格範囲内）となるようであれば、これらの位置を切断位置と決定することができる。
　或いは、酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった位置が少ない場合（例えば１箇所）は以下のように切断位置を決定することができる。初期切断位置として、均等な長さのブロックに分割できるように切断位置を例えば４箇所設定しておき、その差が所定の値以上となった位置を５つ目の切断位置として追加してもよいし、初期切断位置の内の１箇所と交換したり、切断後に得られる全てのブロックが規格内の長さとなるように他の初期切断位置も変更して切断位置を調整してもよい。
　また、育成したインゴットが短いものであれば、酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった位置だけを切断位置と決定してもよい。
　測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合は、グローンイン欠陥が存在しないと考えることができる。この場合には、後工程において切断機９で切断可能なブロック長で、かつブロック数が最小になるように切断位置を決定すれば良い。このようにすれば、ブロックの両端から切り出すサンプルを削減することができ、歩留まりを向上できると共に、効率的なインゴットの切断が可能となる。これら切断位置を初期切断位置として予め設定しておくこともできる。
　切断位置を決定した後、その切断位置の情報を切断位置送信手段８により切断機９に送信する（図１のＳ７）。
　上記のように、育成したインゴットの酸素濃度測定データを解析し、解析結果に基づいて切断位置を決定し、さらに決定された切断位置の情報を切断機に送信するまでの一連の作業は、本発明の切断位置決定システム１０を用いることにより自動的に行うことができる。従って、これらの作業を短時間で行うことができ、作業者の負担を低減し、作業者の人為的ミスや経験不足により不適切な位置を切断位置としてしまうのを防止できる。
　インゴットの育成の途中で転位が発生した場合は、インゴットの無転位である部分について切断位置を決定すればよい。また、例えばインゴットの酸素濃度測定データと目標値との差が連続して所定の値以上となり、グローンイン欠陥が存在する可能性がある部分が連続的に存在する場合には、その部位だけを含むブロックとして切断し除去すればよい。
　次に、切断機９を用い、上記決定した切断位置において、成長軸に垂直な方向にシリコン単結晶インゴットを切断してブロックに分ける（図１のＳ８）。ここで、インゴットの切断に用いる切断機は特に限定されず、バンドソー、内周刃、外周刃などを適宜用いることができる。
　その後、得られたブロックの両端からサンプルを切り出し、各サンプルがＮ領域であるか、すなわちグローンイン欠陥が存在するかを調査する。
　本発明では、前記のように酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となる位置があった場合、その位置を切断位置として決定するので、切断後に得られるブロックの端部にグローンイン欠陥が存在する可能性が高い。逆に、この端部にグローンイン欠陥が存在しないことを確認すれば、そのブロック全体にグローンイン欠陥が存在しないことを保証できる。このブロックを例えばワイヤソーなどを用いてスライスする（図１のＳ９）。これにより、ブロックからグローンイン欠陥のないＮ領域の半導体ウェーハを得ることができる。
　一方、ブロックの両端から切り出したサンプルにグローンイン欠陥が存在すれば、そのサンプル切り出し後のブロックの端部付近にグローンイン欠陥が存在する可能性があると判断することができる。そこで、グローンイン欠陥が存在するサンプルが切り出された側の端から再度サンプルを切り出してグローンイン欠陥の調査を行う。この調査を繰り返し行い、ブロックの両端から切り出されたサンプルにグローンイン欠陥が存在しないことが確認されるまで、ブロックの両端を切り込んでサンプルを調査する。
　このようにすれば、ブロックからグローンイン欠陥が存在する領域を確実に除去できるので、このブロックからグローンイン欠陥のないＮ領域の半導体ウェーハを確実に得ることができる。これにより、スライス以降の工程の無駄をなくすことができ、特に、デバイス工程でグローンイン欠陥起因の不良を確実に防止することができる。
　以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例、比較例）
　直径８００ｍｍ（３２インチ）の石英ルツボに４００ｋｇのシリコン多結晶をチャージし、抵抗率規格８～１２Ωｃｍ、直径３００ｍｍ、直胴長さ１６００ｍｍのシリコン単結晶インゴットを結晶径方向全面がＮ領域となるように引上げ速度を制御して育成した。製造レシピとして、少なくとも直胴部のトップ２０ｃｍからボトムまでＮ領域が得られ、かつ、その直胴部の範囲で酸素濃度が酸素濃度規格１０～１４ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）の中心値（目標値）である１２ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）となるような条件に設定した。
　直胴部の長さが１６３０ｍｍの無転位のシリコン単結晶インゴットが得られ、そのインゴットを円筒研削機により円筒研磨した。その後、酸素濃度測定器により、円筒研磨が完了した直後のインゴットの成長軸方向の酸素濃度を測定し、その測定データを取り込み、切断位置を決定した。
　切断位置を決定する際、酸素濃度と目標値との差が０．６ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）以上となった位置を含むようにした。図３に示すように、初期切断位置として、直胴部のトップから０ｃｍ、２０ｃｍ、５５ｃｍ、９０ｃｍ、１２５ｃｍ、１６０ｃｍの位置で切断して５つのブロックに分かれるような切断位置を予め設定した。
　図４に、測定したインゴットの成長軸方向の酸素濃度プロファイルを示す。酸素濃度の測定ピッチは任意に設定出来るが、実施例では２ｃｍピッチで測定した。成長軸方向の酸素濃度を正確に測定するためには、４ｃｍ以下のピッチで測定するのが好ましい。
　図４に示すように、直胴部のトップから１１０ｃｍの位置において、酸素濃度測定データと目標値との差が、０．６ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）以上となったため、この位置を切断位置に含めることとした。
　更に、図３に示すように、インゴットを切断して得られるブロックがブロック長さ規格及びスライスのためのスライシング装置で切断可能な長さの範囲内となるように、上記初期切断位置の一部を変更し、切断位置を直胴部のトップから０ｃｍ、２０ｃｍ、５０ｃｍ、８０ｃｍ、１１０ｃｍ、１３８ｃｍ、１６３ｃｍと決定した。
　上記のように決定した切断位置でインゴットを切断し、６つのブロックに分割した。各ブロックの両端からスラブサンプルを切り出し、Ｎ領域（グローンイン欠陥が存在しない領域）を確認するための品質検査を行った。具体的には、ＯＳＦ密度検査及びＬＥＰ検査を実施した。ＯＳＦ密度は、切り出したスラブサンプルを４分割した１／４サンプルを１０００℃、３時間＋１１５０℃、１００分の熱処理を施したのち、ライト（Ｗｒｉｇｈｔ）液でエッチング処理し、中心（Ｃ）、中心から７５ｍｍ（Ｒ／２）、周辺から１０ｍｍ（Ｅ）の各位置で測定した。また、ＬＥＰは切り出したスラブサンプルの別の１／４サンプルにセコ（Ｓｅｃｃｏ）エッチングを３０分行ってから測定した。
　その結果、図５に示すように、１１０ｃｍの位置で切断した４番目のブロックのテール側と、５番目のブロックのトップ側でＬＥＰが観察され、それ以外のブロックはＮ領域であった。そこで、ＬＥＰが観察された側のブロックの端部をそれぞれ５ｃｍ切り込み、切り込んだ各ブロックの端から再度スラブサンプルを切り出して、同様の品質検査を実施した。その結果、図５に示すように、切り込んだ位置のサンプルはいずれもＮ領域であった。
　次に、１番目のブロックを除く、ブロック両端面でＮ領域と判定した５つのブロックをスライスしてシリコンウェーハを製造した。得られたウェーハにはグローンイン欠陥が存在せず、全面がＮ領域であった。
　本発明の半導体ウェーハの製造方法に従うことなく、上記インゴットを初期切断位置で切断してブロックの評価を実施した場合（比較例）、９０～１２５ｃｍのブロックは１１０ｃｍの位置でグローンイン欠陥（Ｉ－ｒｉｃｈ領域欠陥のＬＥＰ）を含んでいるにもかかわらず、両端面の位置での品質評価は合格となり、不良部分を含むブロックが次工程に流れることになったと考えられる。このような不良部分は次工程以降でも発見されず、不良部分を含むウェーハがデバイス工程まで流出する可能性がある。
　一方、本発明の半導体ウェーハの製造方法によれば、作業者の見落とし等によるミスも含め、インゴットの不良部分の流出を確実に防ぐことができ、品質保証上好ましい。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (7)

  1. 　チョクラルスキー法により引上げ条件を制御してＮ領域のシリコン半導体インゴットを育成し、該インゴットを切断してブロックに分け、該各ブロックを半導体ウェーハにスライスすることによってグローンイン欠陥が存在しない半導体ウェーハを製造する方法において、
    　前記シリコン半導体インゴットを育成した後、
    　該シリコン半導体インゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布を測定し、該測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった場合は、該所定の値以上となった位置を含むように切断位置を決定し、前記測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合は、ブロック数が最小になるように切断位置を決定し、
    　前記決定した切断位置において前記シリコン半導体インゴットを切断した前記各ブロックを半導体ウェーハにスライスすることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
  2. 　前記切断位置を決定する際、前記測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値以上となった場合は、該所定の値以上となった位置の他に、前記各ブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置、及び／又は予め設定した位置を前記切断位置として決定し、
    　前記測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合は、前記各ブロックが所定の長さの範囲内で等分となるように調整した位置を前記切断位置として決定することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
  3. 　前記インゴットの無転位である部分について前記切断位置を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体ウェーハの製造方法。
  4. 　前記シリコン半導体インゴットを切断したブロックの両端からサンプルを切り出し、各サンプルにグローンイン欠陥が存在するか調査し、該サンプルにグローンイン欠陥が存在しないことを確認した後、該ブロックを半導体ウェーハにスライスすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
  5. 　前記シリコン半導体インゴットを切断したブロックの両端からサンプルを切り出し、各サンプルにグローンイン欠陥が存在するか調査し、少なくとも一方のサンプルにグローンイン欠陥が存在する場合は、該グローンイン欠陥が存在するサンプルが切り出された側の端から再度サンプルを切り出してグローンイン欠陥の調査を繰り返し行い、該サンプルにグローンイン欠陥が存在しないことを確認した後、該ブロックを半導体ウェーハにスライスすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
  6. 　チョクラルスキー法により引上げ条件を制御して育成したＮ領域のシリコン半導体インゴットを切断してブロックに分ける際に前記シリコン半導体インゴットの切断位置を決定するシステムであって、
    　前記シリコン半導体インゴットの成長軸方向の酸素濃度の分布を測定したデータをコンピュータに取り込む手段と、該取り込んだ酸素濃度のデータと目標値との差が所定の値以上となった場合に該所定の値以上となった位置を含むように切断位置を決定する手段と、該決定した切断位置を前記シリコン半導体インゴットを切断するための切断機に送る手段とを具備することを特徴とする半導体インゴットの切断位置決定システム。
  7. 　前記切断位置を決定する手段が、前記酸素濃度を測定したデータと目標値との差が所定の値以上となった場合は、該所定の値以上となった位置の他に、前記シリコン半導体インゴットを切断した各ブロックが所定の長さの範囲内となるように調整した位置、及び／又は予め設定した位置を前記切断位置として決定し、前記測定した酸素濃度と目標値との差が所定の値未満となった場合は、ブロック数が最小になるように切断位置を決定するものであることを特徴とする請求項６に記載の半導体インゴットの切断位置決定システム。
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