JP6020311B2 - 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
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
4…データ取り込み手段、 5…コンピュータ、 6…データベース、
7…切断位置決定手段、 8…切断位置送信手段、 9…切断機、
10…切断位置決定システム。
Claims (7)
- 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。 - 前記インゴットがスリップ転位が生じたインゴットである場合、前記インゴットの無転位である部分を対象として前記切断位置を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。
- 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又は請求項2に記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 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3のいずれか1項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 前記所定の値は、グローンイン欠陥が生じた酸素濃度の前記目標値からの変化量を予め求めておき、前記変化量の値と同じ数値、又は、その値よりも小さい値に設定することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 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し、
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半導体インゴットの切断位置決定システム。 - 前記所定の値が、予め求められたグローンイン欠陥が生じた酸素濃度の前記目標値からの変化量の値と同じ値、又は、その値よりも小さい値に設定された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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