Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5552875B2 - Single crystal manufacturing method and semiconductor wafer manufacturing method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5552875B2 - Single crystal manufacturing method and semiconductor wafer manufacturing method - Google Patents

Single crystal manufacturing method and semiconductor wafer manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP5552875B2
JP5552875B2 JP2010091352A JP2010091352A JP5552875B2 JP 5552875 B2 JP5552875 B2 JP 5552875B2 JP 2010091352 A JP2010091352 A JP 2010091352A JP 2010091352 A JP2010091352 A JP 2010091352A JP 5552875 B2 JP5552875 B2 JP 5552875B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluctuation
single crystal
pulling
moving average
pulling speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010091352A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011219319A5 (en
JP2011219319A (en
Inventor
大地 八木
匡彦 水田
建 濱田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Corp
Original Assignee
Sumco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Priority to JP2010091352A priority Critical patent/JP5552875B2/en
Publication of JP2011219319A publication Critical patent/JP2011219319A/en
Publication of JP2011219319A5 publication Critical patent/JP2011219319A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5552875B2 publication Critical patent/JP5552875B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

本発明は、チョクラルスキー法(以下、単に「CZ法」ともいう)によりシリコン単結晶等の単結晶を製造する方法、および単結晶から半導体ウェーハを製造する方法に関し、さらに詳しくは、結晶欠陥の発生を低減できる単結晶の製造方法、および単結晶から結晶欠陥が発生した部位を効率よく検知して除去することができる半導体ウェーハの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a single crystal such as a silicon single crystal by the Czochralski method (hereinafter, also simply referred to as “CZ method”), and a method for producing a semiconductor wafer from the single crystal. The present invention relates to a method for manufacturing a single crystal that can reduce the occurrence of selenium and a method for manufacturing a semiconductor wafer that can efficiently detect and remove a site where crystal defects have occurred from a single crystal.

シリコン単結晶は、半導体デバイスに用いられるシリコンウェーハの素材であり、その製造には、CZ法による単結晶の製造方法が広く採用されている。通常、CZ法によるシリコン単結晶の製造方法では、減圧下の不活性ガス雰囲気に維持された単結晶育成装置内において、石英ルツボ内に充填されたシリコン原料をヒータにより加熱し融解させる。石英ルツボ内にシリコン融液が形成されると、種結晶を下降させてシリコン融液に浸漬した後、種結晶および石英ルツボを所定の方向に回転させながら種結晶を徐々に上昇させることにより、種結晶の下方にシリコン単結晶が育成される。   A silicon single crystal is a material of a silicon wafer used for a semiconductor device, and a single crystal manufacturing method by a CZ method is widely adopted for the manufacture. Usually, in a method for producing a silicon single crystal by the CZ method, a silicon raw material filled in a quartz crucible is heated and melted by a heater in a single crystal growth apparatus maintained in an inert gas atmosphere under reduced pressure. When the silicon melt is formed in the quartz crucible, after the seed crystal is lowered and immersed in the silicon melt, the seed crystal is gradually raised while rotating the seed crystal and the quartz crucible in a predetermined direction, A silicon single crystal is grown below the seed crystal.

引き上げられたシリコン単結晶は、その後の工程でスライスできるように所定長さ以下のブロックに切断され、ブロックから複数枚のシリコンウェーハが切り出される。引き上げ過程に起因する結晶欠陥を有さない無欠陥シリコンウェーハを製造する場合、一般的に、ブロックからシリコンウェーハを切り出す前に、ブロックの両端からサンプルを採取して結晶欠陥を評価し、採取されたサンプルが評価基準を満たすブロックのみからシリコンウェーハを切り出す。採取されたサンプルが評価基準を満たさないブロックは、結晶欠陥が発生していないと推定される位置で切断して結晶欠陥が発生した部位を除去した後、再度、サンプルを採取して結晶欠陥を評価することとなる。   The pulled silicon single crystal is cut into blocks of a predetermined length or less so that it can be sliced in a subsequent process, and a plurality of silicon wafers are cut out from the block. When manufacturing defect-free silicon wafers that do not have crystal defects due to the pulling process, in general, samples are taken from both ends of the block to evaluate crystal defects before cutting the silicon wafer from the block. A silicon wafer is cut out only from a block where the sample satisfies the evaluation criteria. If the sampled sample does not meet the evaluation criteria, the block where the crystal defect has occurred is removed by cutting at a position where it is estimated that the crystal defect has not occurred. Will be evaluated.

このような半導体ウェーハの製造方法では、CZ法によりシリコン単結晶を引き上げる過程で直径が不均一となった場合、所望の外径より大きい部分は外径研磨に時間を要し、所望の外径より小さい部分は製品不良となるので、製造歩留りが低下する。   In such a semiconductor wafer manufacturing method, when the diameter becomes non-uniform in the process of pulling up the silicon single crystal by the CZ method, a portion larger than the desired outer diameter takes time to polish the outer diameter. Since the smaller part becomes a product defect, the manufacturing yield decreases.

また、CZ法によるシリコン単結晶の製造方法では、引き上げ過程で引き上げ速度V(mm/min)およびシリコン融点から1300℃までの温度範囲における引き上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値G(℃/mm)とするとき、V/G値を適切な範囲とすることにより結晶欠陥のないシリコン単結晶が得られることが知られている(特許文献1)。   In addition, in the method for producing a silicon single crystal by the CZ method, the pulling speed V (mm / min) in the pulling process and the average value G (° C./G) of the temperature gradient in the pulling axis direction in the temperature range from the silicon melting point to 1300 ° C. mm), it is known that a silicon single crystal having no crystal defects can be obtained by setting the V / G value within an appropriate range (Patent Document 1).

したがって、CZ法によるシリコン単結晶の製造方法では、引き上げ過程でシリコン単結晶の直径を制御しつつ、引き上げ速度を所定の範囲内としてV/G値を適切な範囲とすることが、製造歩留りおよび製品品質の観点から、極めて重要となる。   Therefore, in the method of manufacturing a silicon single crystal by the CZ method, it is possible to control the diameter of the silicon single crystal during the pulling process and set the pulling speed within a predetermined range and the V / G value to an appropriate range. This is extremely important from the viewpoint of product quality.

シリコン単結晶の直径を制御しつつ、引き上げ速度を所定の範囲内とする方法として、検出される単結晶の直径と引き上げ速度の目標値に基づき、引き上げ速度の操作を制限するスパンおよびヒータ温度の設定値を演算し、引き上げ速度をスパン内で操作するとともに、ヒータ温度を設定値に操作する方法が広く採用されている。   As a method of keeping the pulling speed within a predetermined range while controlling the diameter of the silicon single crystal, the span and heater temperature for limiting the pulling speed operation based on the detected single crystal diameter and the target value of the pulling speed are set. A method of operating the heater temperature to the set value while calculating the set value and operating the pulling speed within the span is widely adopted.

シリコン単結晶の直径を制御する際に引き上げ速度にスパンを設定する方法を用いて無欠陥シリコンウェーハを製造する場合、引き上げ速度の目標値や、引き上げ速度のスパン、ヒータ温度を、V/G値を適切な範囲になるように設定または演算する必要がある。しかし、引き上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値G(℃/mm)は、引上炉内部の構造や、炉の分解や組み立てによるパーツの微少なズレ、部品の劣化度合といった炉内の状態の影響を受けて変動する。このため、引き上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値G(℃/mm)は、同一の引上炉で引き上げ速度の目標値といった製造条件を同じにしてシリコン単結晶を引き上げた場合でも、その都度に大きく異なる値となる。   When manufacturing a defect-free silicon wafer using a method of setting a span for the pulling rate when controlling the diameter of the silicon single crystal, the target value of the pulling rate, the span of the pulling rate, and the heater temperature are set to V / G values. Must be set or calculated to be in an appropriate range. However, the average value G (° C / mm) of the temperature gradient in the crystal in the direction of the pulling axis is the condition in the furnace, such as the internal structure of the pulling furnace, slight deviation of parts due to furnace disassembly and assembly, and the degree of deterioration of parts. Fluctuates under the influence of For this reason, the average value G (° C./mm) of the temperature gradient in the crystal in the pulling axis direction is the same even when the silicon single crystal is pulled with the same pulling rate and the same manufacturing conditions as the pulling rate target value. Each time it becomes a very different value.

このように引き上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値G(℃/mm)のばらつきが大きいことから、V/G値が適切な範囲となるように引き上げ速度V(mm/min)の目標値を設定するのは困難であり、その結果、引き上げ速度のスパンは非常に狭く設定することとなる。   Thus, since the dispersion of the average value G (° C./mm) of the temperature gradient in the crystal in the pulling axis direction is large, the target value of the pulling speed V (mm / min) so that the V / G value falls within an appropriate range. Is difficult to set, and as a result, the span of the lifting speed is set very narrow.

引き上げ速度のスパンを狭く設定すると、シリコン単結晶を引き上げた際に引き上げ速度の実績値から算出される移動平均(以下、単に「引き上げ速度の移動平均」ともいう)がスパンの範囲を超える場合がある。この場合、V/G値も適切な範囲を超え、引き上げられたシリコン単結晶にCOP(Cristal Originated Particle)や転位クラスターといった結晶欠陥が発生し易い。   If the pulling speed span is set narrow, the moving average calculated from the actual pulling speed when pulling up the silicon single crystal (hereinafter simply referred to as “moving average of pulling speed”) may exceed the span range. is there. In this case, the V / G value also exceeds an appropriate range, and crystal defects such as COP (Crystal Originated Particle) and dislocation clusters tend to occur in the pulled silicon single crystal.

図1は、従来の引き上げ速度にスパンを設定する単結晶の製造方法を用いてシリコン単結晶を得た場合の引き上げ率と、引き上げ速度の目標値、引き上げ速度のスパンおよび引き上げ速度の移動平均の関係を示す図である。同図は、後述する比較例によりシリコン単結晶を引き上げた場合の引き上げ率と引き上げ速度の移動平均等との関係を示す。ここで、引き上げ率(%)とは、引き上げられた単結晶の長さに対する引き上げ長さの百分率である。同図における引き上げ速度は、基準速度に対する比で表したものである。なお、基準速度は、通常用いられる範囲内で定められる引き上げ速度をいう。   FIG. 1 shows a pulling rate, a pulling speed target value, a pulling speed span, and a moving average of pulling speeds when a silicon single crystal is obtained by using a single crystal manufacturing method in which a span is set to a conventional pulling speed. It is a figure which shows a relationship. This figure shows the relationship between the pulling rate and the moving average of the pulling speed when the silicon single crystal is pulled according to a comparative example described later. Here, the pulling rate (%) is a percentage of the pulling length with respect to the length of the pulled single crystal. The pulling speed in the figure is expressed as a ratio to the reference speed. The reference speed refers to a pulling speed that is determined within a normally used range.

同図から、引き上げ速度の移動平均が、4箇所でスパンの上限または下限を超えて変動していることが確認される。同図に示すように、引き上げ速度の移動平均がスパンを超えて変動した場合、引き上げられたシリコン単結晶の当該部位で結晶欠陥が発生し易い。このため、引き上げられたシリコン単結晶は、引き上げ速度の移動平均がスパンを超えた位置で切断してブロックにする。これにより、結晶欠陥の発生した可能性が高い引き上げ速度の移動平均がスパンを超えた位置で、サンプルによる結晶欠陥の評価を行われるので、ブロックから結晶欠陥が発生した部位が検知されて除去される。   From this figure, it is confirmed that the moving average of the pulling speed fluctuates beyond the upper limit or lower limit of the span at four locations. As shown in the figure, when the moving average of the pulling rate fluctuates beyond the span, crystal defects are likely to occur at the corresponding portion of the pulled silicon single crystal. For this reason, the pulled silicon single crystal is cut into a block at a position where the moving average of the pulling speed exceeds the span. As a result, the crystal defect is evaluated by the sample at a position where the moving average of the pulling speed at which the crystal defect is likely to occur exceeds the span, so that the site where the crystal defect has occurred is detected and removed from the block. The

また、単結晶を引き上げる際に引き上げ速度の移動平均がスパンを超えるのを防止するため、引き上げ速度のスパンやヒータ温度の設定値の演算に用いた式のパラメータを修正し、続いて単結晶を引き上げる際に引き上げ速度の移動平均をスパン内で変動させる方法を用いることができる。   Also, in order to prevent the moving average of the pulling speed from exceeding the span when pulling the single crystal, the parameters of the formula used to calculate the pull speed span and heater temperature setting values were corrected, and then the single crystal was When pulling up, a method of changing the moving average of the pulling speed within the span can be used.

引き上げ過程で引き上げ速度にスパンを設定して単結晶を製造する方法に関し、従来から種々の提案がなされており、例えば特許文献2がある。同文献では、検出されたシリコン単結晶の直径に基づいて、引き上げ速度の制御値を演算し、その変動幅を制限するスパンを設定した引き上げ速度出力を得るとともに、スパンを設定する前の引き上げ速度制御値と引き上げ速度設定値を比較してヒータ温度出力を演算し、引き上げ速度出力およびヒータ温度出力により引き上げ速度およびヒータ温度を操作するシリコン単結晶の製造方法が提案されている。   Various proposals have heretofore been made with respect to a method for producing a single crystal by setting a span for the pulling speed in the pulling process. In this document, the control value of the pulling speed is calculated based on the detected diameter of the silicon single crystal to obtain a pulling speed output in which a span for limiting the fluctuation range is set, and the pulling speed before setting the span. A silicon single crystal manufacturing method has been proposed in which a heater temperature output is calculated by comparing a control value with a pulling speed set value, and the pulling speed and the heater temperature are controlled by the pulling speed output and the heater temperature output.

特許文献2では、スパンを設定する前の引き上げ速度制御値と引き上げ速度設定値を比較してヒータ温度出力を演算することにより、引き上げ速度がダイナミックに変化することから、直径変動の少ない良好な単結晶を得ることができるとしている。   In Patent Document 2, since the heater temperature output is calculated by comparing the pulling speed control value before setting the span and the pulling speed setting value, the pulling speed changes dynamically. It is said that crystals can be obtained.

特開平8−330316号公報JP-A-8-330316 特開2001−316199号公報JP 2001-316199 A

従来のシリコン単結晶の直径を制御する際に引き上げ速度にスパンを設定する方法により、引き上げ速度の移動平均をスパンの範囲内で変動させても、引き上げられたシリコン単結晶に結晶欠陥が発生する場合がある。この場合、結晶欠陥がブロックへの切断位置に存在していれば、採取されたサンプルを評価することにより結晶欠陥の発生が検知される。検知された結晶欠陥が含まれる部位を切断してブロックから除去し、再度、サンプルによる結晶欠陥の評価を行う必要があるので、ブロックの切断回数やサンプルによる評価回数が増加することから、製造歩留りが低下する。   By controlling the diameter of the conventional silicon single crystal by setting a span for the pulling speed, even if the moving average of the pulling speed is varied within the span, crystal defects are generated in the pulled silicon single crystal. There is a case. In this case, if the crystal defect exists at the cutting position into the block, the occurrence of the crystal defect is detected by evaluating the collected sample. Since it is necessary to cut and remove the part containing the detected crystal defect from the block and evaluate the crystal defect again with the sample, the number of times the block is cut and the number of evaluations with the sample increase. Decreases.

一方、ブロックの内部に結晶欠陥が存在する場合、サンプルによる結晶欠陥の評価では検知されない。このため、ブロックを切り出してシリコンウェーハとなった後、結晶欠陥が検知されることから、結晶欠陥が検知されるまでに要した工数により製造歩留りが低下する。   On the other hand, when a crystal defect exists in the block, it is not detected in the evaluation of the crystal defect by the sample. For this reason, since a crystal defect is detected after a block is cut out to form a silicon wafer, the manufacturing yield is lowered due to the number of steps required until the crystal defect is detected.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、CZ法により引き上げられた単結晶に発生する結晶欠陥を低減できる単結晶の製造方法、および単結晶から結晶欠陥が発生した部位を効率よく検知して除去することができる半導体ウェーハの製造方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a method for producing a single crystal capable of reducing crystal defects generated in a single crystal pulled by the CZ method, and a site where crystal defects are generated from the single crystal are provided. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor wafer that can be efficiently detected and removed.

本発明者らは、引き上げ速度にスパンを設定し、その範囲内で引き上げ速度を操作した場合でも、引き上げられたシリコン単結晶に結晶欠陥が発生する原因を調査した。   The inventors investigated the cause of crystal defects in the pulled silicon single crystal even when a span was set for the pulling rate and the pulling rate was controlled within the range.

前記図1に示す従来の単結晶の製造方法を用いてシリコン単結晶を引き上げた場合の引き上げ率と引き上げ速度の移動平均の関係から、引き上げ速度の移動平均がスパン内にある場合でも、引き上げ速度の移動平均は変動していることが確認される。本発明者らは、引き上げ速度の移動平均が変動する際に、変動割合(傾き)が大きい揺らぎが発生すると、引き上げられたシリコン単結晶に結晶欠陥が発生し易いことを知見した。   From the relationship between the pulling rate when the silicon single crystal is pulled using the conventional single crystal manufacturing method shown in FIG. 1 and the moving average of the pulling rate, the pulling rate is increased even when the moving average of the pulling rate is within the span. It is confirmed that the moving average of fluctuates. The present inventors have found that when a moving average of the pulling speed fluctuates, if a fluctuation with a large fluctuation ratio (slope) occurs, crystal defects are likely to occur in the pulled silicon single crystal.

この知見を基に、種々の試験を行い、鋭意検討を重ねた結果、単結晶を引き上げる過程において、単結晶直径を制御するとともに、引き上げ速度の移動平均の揺らぎを制御することにより、引き上げられた単結晶に発生する結晶欠陥を低減できることを明らかにした。   Based on this knowledge, various tests were conducted and extensive studies were conducted. As a result, in the process of pulling up the single crystal, the single crystal diameter was controlled, and the moving average fluctuation of the pulling speed was controlled. It was clarified that crystal defects generated in a single crystal can be reduced.

さらに、単結晶を引き上げる過程で引き上げ速度の移動平均の揺らぎを管理し、引き上げられた単結晶を揺らぎが発生した位置で切断することにより、効率よく結晶欠陥を検知し、製造歩留りを向上できることを明らかにした。   In addition, by controlling the fluctuation of the moving average of the pulling speed in the process of pulling up the single crystal and cutting the pulled single crystal at the position where the fluctuation has occurred, it is possible to efficiently detect crystal defects and improve the production yield. Revealed.

本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記(1)の単結晶の製造方法、下記()および()の半導体ウェーハの製造方法を要旨としている。
The present invention has been completed on the basis of the above findings, and the gist of the method is a single crystal manufacturing method (1 ) below and a semiconductor wafer manufacturing method ( 2 ) and ( 3 ) below.

(1)チョクラルスキー法により単結晶を引き上げる過程において、検出される前記単結晶の直径と引き上げ速度の目標値に基づき、引き上げ速度の操作を制限するスパンおよびヒータ温度の設定値を演算し、引き上げ速度を前記スパン内で操作するとともに、ヒータ温度を前記設定値に操作して前記単結晶の直径を制御する際に、前記引き上げ速度の実績値から算出される移動平均の揺らぎを制御するため、第1ステップと、第2ステップとを含み、前記第1ステップが、引き上げられた第1の単結晶における前記引き上げ速度の実績値から前記揺らぎを抽出するステップであり、前記第2ステップが、前記第1ステップで前記揺らぎを抽出した条件において、前記引き上げ速度の操作を制限するスパンおよび前記ヒータ温度の設定値の演算に用いた式のパラメータを、続いて第2の単結晶を引き上げる際に前記揺らぎの発生が抑制されるように修正するステップであり、前記揺らぎが、結晶欠陥を発生させるような前記移動平均の変動割合の大きさを備えている揺らぎであり、前記揺らぎを抽出するに際し、前記移動平均の揺らぎを判定する揺らぎ判定幅の上限および下限を前記スパン内に定め、前記移動平均が前記揺らぎ判定幅の上限と等しくなってから、前記揺らぎ判定幅内を変動して前記揺らぎ判定幅の下限と等しくなるまでの引き上げ長、または前記移動平均が前記揺らぎ判定幅の下限と等しくなってから、前記揺らぎ判定幅内を変動して前記揺らぎ判定幅の上限と等しくなるまでの引き上げ長が、閾値以下の場合を揺らぎとすることを特徴とする単結晶の製造方法。

(1) In the process of pulling up the single crystal by the Czochralski method, based on the detected diameter of the single crystal and the target value of the pulling speed, the set values of the span and the heater temperature that limit the pulling speed operation are calculated, In order to control the fluctuation of the moving average calculated from the actual value of the pulling speed when the pulling speed is operated within the span and the heater temperature is controlled to the set value to control the diameter of the single crystal. , Including a first step and a second step, wherein the first step is a step of extracting the fluctuation from an actual value of the pulling rate in the pulled first single crystal, and the second step is In the condition where the fluctuation is extracted in the first step, the span for limiting the operation of the pulling speed and the setting value of the heater temperature are displayed. The parameters of the equation used for subsequently generating the fluctuation in pulling the second single crystal is step be modified to be suppressed, the fluctuation, the moving average, such as to generate crystal defects The fluctuation has a magnitude of a fluctuation ratio, and when extracting the fluctuation, an upper limit and a lower limit of a fluctuation judgment width for judging the fluctuation of the moving average are set in the span, and the moving average is the fluctuation judgment width. The fluctuation length within the fluctuation judgment width until the fluctuation length becomes equal to the lower limit of the fluctuation judgment width, or the moving average becomes equal to the lower limit of the fluctuation judgment width. A method for producing a single crystal, characterized in that the fluctuation is within the determination range and the pulling length until it becomes equal to the upper limit of the fluctuation determination range is equal to or less than a threshold value.

)チョクラルスキー法により引き上げられた単結晶を所定長さ以下のブロックに切断し、得られたブロックの両端から採取したサンプルについて結晶欠陥を評価し、評価基準を満たすブロックを切り出して半導体ウェーハを製造する方法であって、前記単結晶として、()に記載の単結晶の製造方法により引き上げられ、かつ、引き上げる過程において引き上げ速度の実績値から算出される移動平均の揺らぎを管理したものを用い、前記単結晶を所定長さ以下のブロックに切断する際に、単結晶を引き上げる過程で前記揺らぎが発生した位置で切断することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
( 2 ) A single crystal pulled up by the Czochralski method is cut into blocks of a predetermined length or less, crystal defects are evaluated for samples taken from both ends of the obtained block, and a block satisfying the evaluation criteria is cut out to obtain a semiconductor. A method for manufacturing a wafer, wherein the single crystal is pulled up by the method for manufacturing a single crystal described in ( 1 ), and the fluctuation of the moving average calculated from the actual value of the pulling speed in the pulling process is managed. A method for manufacturing a semiconductor wafer, comprising: cutting a single crystal into blocks of a predetermined length or less, and cutting the single crystal at a position where the fluctuation occurs in the process of pulling up the single crystal.

)前記揺らぎを管理する際に、引き上げ速度の目標値から揺らぎ判定幅を定め、前記移動平均が前記揺らぎ判定幅の上限と等しくなってから、前記揺らぎ判定幅内を変動して前記揺らぎ判定幅の下限と等しくなるまでの引き上げ長、または前記移動平均が前記揺らぎ判定幅の下限と等しくなってから、前記揺らぎ判定幅内を変動して前記揺らぎ判定幅の上限と等しくなるまでの引き上げ長が、閾値以下の場合を揺らぎとすることを特徴とする()に記載の半導体ウェーハの製造方法。

( 3 ) When managing the fluctuation, a fluctuation judgment width is determined from a target value of the pulling speed, and after the moving average becomes equal to the upper limit of the fluctuation judgment width, the fluctuation judgment width varies to change the fluctuation. Raised length until it becomes equal to the lower limit of the judgment width, or raising until the moving average becomes equal to the lower limit of the fluctuation judgment width and then fluctuates within the fluctuation judgment width and becomes equal to the upper limit of the fluctuation judgment width The method for producing a semiconductor wafer according to ( 2 ), wherein the length is less than a threshold value.

本発明の単結晶の製造方法は、単結晶を引き上げる過程で単結晶直径を制御するとともに、引き上げ速度の移動平均の揺らぎを制御することにより、引き上げられた単結晶に発生する結晶欠陥を低減できる。   The method for producing a single crystal of the present invention can reduce crystal defects generated in the pulled single crystal by controlling the single crystal diameter in the process of pulling the single crystal and controlling the fluctuation of the moving average of the pulling speed. .

本発明の半導体ウェーハの製造方法は、単結晶を引き上げる過程で引き上げ速度の移動平均の揺らぎを管理し、引き上げられた単結晶を揺らぎが発生した位置で切断することにより、単結晶から結晶欠陥が発生した部位を効率よく検知して除去することができる。   The semiconductor wafer manufacturing method of the present invention manages the fluctuation of the moving average of the pulling rate in the process of pulling up the single crystal, and cutting the pulled single crystal at the position where the fluctuation has occurred, thereby causing crystal defects from the single crystal. The generated site can be efficiently detected and removed.

従来の引き上げ速度にスパンを設定する単結晶の製造方法を用いてシリコン単結晶を得た場合の引き上げ率と、引き上げ速度の目標値、引き上げ速度のスパンおよび引き上げ速度の移動平均の関係を示す図である。The figure which shows the relation between the pulling rate, the pulling speed target value, the pulling speed span, and the moving average of the pulling speed when a silicon single crystal is obtained using a single crystal manufacturing method in which the span is set to the conventional pulling speed. It is. 本発明の揺らぎ判定幅を定めて引き上げ速度の移動平均に発生する揺らぎを判定する方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the method of determining the fluctuation | variation which generate | occur | produces in the moving average of pulling speed by defining the fluctuation | variation determination width | variety of this invention. 従来の単結晶の製造方法によりシリコン単結晶を得た場合における、引き上げ率と引き上げ速度の移動平均、引き上げ速度の目標値、引き上げ速度のスパンおよび揺らぎ判定幅の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the moving average of a pulling rate and pulling speed, the target value of pulling speed, the span of pulling speed, and the fluctuation | variation judgment width | variety at the time of obtaining a silicon single crystal with the manufacturing method of the conventional single crystal. 本発明の単結晶の製造方法によりシリコン単結晶を得た場合における、引き上げ率と引き上げ速度の移動平均、引き上げ速度の目標値、引き上げ速度のスパンおよび揺らぎ判定幅の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pulling rate and the moving average of pulling speed, the target value of pulling speed, the span of pulling speed, and the fluctuation | variation judgment width | variety at the time of obtaining the silicon single crystal with the manufacturing method of the single crystal of this invention.

以下に、本発明の単結晶の製造方法および半導体ウェーハの製造方法を詳細に説明する。   Below, the manufacturing method of the single crystal of this invention and the manufacturing method of a semiconductor wafer are demonstrated in detail.

本発明の単結晶の製造方法は、チョクラルスキー法により単結晶を引き上げる過程において、検出される単結晶の直径と引き上げ速度の目標値に基づき、引き上げ速度の操作を制限するスパンおよびヒータ温度の設定値を演算し、引き上げ速度をスパン内で操作するとともに、ヒータ温度を設定値に操作して単結晶の直径を制御する際に、引き上げ速度の実績値から算出される移動平均の揺らぎを制御することを特徴とする。   The method for producing a single crystal according to the present invention includes a span and a heater temperature for limiting the operation of the pulling speed based on the diameter of the single crystal detected and the target value of the pulling speed in the process of pulling the single crystal by the Czochralski method. Calculates the set value, operates the pulling speed within the span, and controls the fluctuation of the moving average calculated from the actual pulling speed when controlling the heater temperature to the set value and controlling the diameter of the single crystal. It is characterized by doing.

前述の通り、引き上げ速度の移動平均の変動割合(傾き)が大きい揺らぎが発生すると、結晶欠陥が発生し易いことから、変動する引き上げ速度の移動平均から結晶欠陥が発生した可能性が高い揺らぎを判定して抽出することが重要となる。揺らぎを判定する方法として、例えば、基準引き上げ長さに対する移動平均の変動割合(傾き)を算出し、その絶対値が閾値を超えた場合を揺らぎの発生とすることができる。   As described above, if a fluctuation with a large fluctuation rate (slope) of the moving average of the pulling speed occurs, crystal defects are likely to occur. Therefore, a fluctuation that is highly likely to have occurred due to the moving average of the changing pulling speed is high. It is important to judge and extract. As a method for determining the fluctuation, for example, the fluctuation ratio (slope) of the moving average with respect to the reference pull-up length is calculated, and when the absolute value exceeds the threshold value, the fluctuation can be generated.

引き上げ速度の移動平均の揺らぎを制御する方法としては、単結晶を引き上げた後に引き上げ速度の移動平均の変動から揺らぎの発生を判定して抽出し、引き上げ速度のスパンやヒータ温度の設定値の演算に用いた式のパラメータを修正することにより、続いて引き上げる単結晶の揺らぎを制御する方法を採用できる。具体的には、引き上げ速度の移動平均の変動割合(傾き)が大きい揺らぎは、ヒータ温度を大きく変動させた際に発生し易いことから、揺らぎが発生した条件での、ヒータ温度の操作量が減少するようにパラメータを修正することにより、揺らぎの発生を抑制する制御が可能となる。   As a method of controlling the moving average fluctuation of the pulling speed, after pulling up the single crystal, the occurrence of fluctuation is judged and extracted from the fluctuation of the moving average of the pulling speed, and the setting of the pulling speed span and heater temperature is calculated. By correcting the parameters of the equation used in the above, it is possible to adopt a method of controlling fluctuations of the single crystal that is subsequently pulled. Specifically, fluctuations with a large fluctuation rate (slope) of the moving average of the pulling speed are likely to occur when the heater temperature is greatly changed. Therefore, the amount of operation of the heater temperature under the conditions where the fluctuation has occurred is small. By correcting the parameters so as to decrease, it is possible to control to suppress the occurrence of fluctuation.

本発明の単結晶の製造方法は、引き上げ速度の移動平均の揺らぎを制御するに際し、揺らぎを判定する揺らぎ判定幅の上限および下限をスパン内に定め、引き上げ速度の移動平均が揺らぎ判定幅の上限と等しくなってから、揺らぎ判定幅内を変動して揺らぎ判定幅の下限と等しくなるまでの引き上げ長、または引き上げ速度の移動平均が揺らぎ判定幅の下限と等しくなってから、揺らぎ判定幅内を変動して揺らぎ判定幅の上限と等しくなるまでの引き上げ長が、閾値以下の場合を揺らぎとするのが好ましい。   In the method for producing a single crystal of the present invention, when controlling the fluctuation of the moving average of the pulling speed, the upper limit and the lower limit of the fluctuation determination width for determining the fluctuation are set within the span, and the moving average of the pulling speed is the upper limit of the fluctuation determination width. After the movement length within the fluctuation judgment range is equal to the lower limit of the fluctuation judgment width, or the moving average of the lifting speed is equal to the lower limit of the fluctuation judgment width, It is preferable that the fluctuation length is equal to or less than the upper limit of the fluctuation determination width to be a fluctuation when the pulling length is equal to or less than a threshold value.

図2は、本発明の揺らぎ判定幅を定めて引き上げ速度の移動平均に発生する揺らぎを判定する方法を説明する模式図である。同図では縦方向に引き上げ速度、横方向に引き上げ率を示し、引き上げ率に対する、引き上げ速度の移動平均を実線で、引き上げ速度の目標値を破線で、引き上げ速度のスパンを一点鎖線で、揺らぎ判定幅を二点鎖線でそれぞれ示す。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for determining fluctuations occurring in the moving average of the pulling speeds by determining the fluctuation determination width of the present invention. This figure shows the pulling speed in the vertical direction and the pulling rate in the horizontal direction. The moving average of the pulling speed with respect to the pulling rate is indicated by a solid line, the target value of the pulling speed is indicated by a broken line, and the span of the pulling speed is indicated by a one-dot chain line. Each width is indicated by a two-dot chain line.

同図に示すように、引き上げ速度の移動平均の揺らぎを判定する揺らぎ判定幅の上限および下限をスパン内に定める。引き上げ速度の移動平均が変動し、引き上げ速度の移動平均が揺らぎ判定幅の上限と等しくなってから、揺らぎ判定幅内を変動して揺らぎ判定幅の下限と等しくなるまでの引き上げ長を求める。この引き上げ長さが閾値以下である場合、すなわち、変動割合(傾き)が大きい場合を揺らぎとする。同様に、引き上げ速度の移動平均が揺らぎ判定幅の下限と等しくなってから、揺らぎ判定幅内を変動して揺らぎ判定幅の上限と等しくなるまでの引き上げ長が閾値以下の場合を揺らぎとする。   As shown in the figure, an upper limit and a lower limit of a fluctuation judgment width for judging fluctuation of the moving average of the pulling speed are determined within the span. After the moving average of the pulling speed fluctuates and the moving average of the pulling speed becomes equal to the upper limit of the fluctuation determination width, the pulling length is obtained until it fluctuates within the fluctuation determination width and becomes equal to the lower limit of the fluctuation determination width. The case where the pulling length is equal to or smaller than the threshold value, that is, the case where the fluctuation ratio (slope) is large is regarded as fluctuation. Similarly, when the moving average of the pulling speed becomes equal to the lower limit of the fluctuation determination width and then the pulling length from the fluctuation determination width to the same as the upper limit of the fluctuation determination width is equal to or less than the threshold, the fluctuation is defined.

このように揺らぎ判定幅を用いて揺らぎを判定することにより、引き上げられた単結晶に結晶欠陥を発生させ易い、引き上げ速度の移動平均の変動割合(傾き)が大きい揺らぎを、容易に効率よく抽出することができる。この場合、揺らぎを制御するために、前述の単結晶を引き上げた際の移動平均の揺らぎの発生を判定して演算式のパラメータを修正することにより、続いて引き上げる単結晶の揺らぎを制御する方法を採用できる。   By judging fluctuations using the fluctuation judgment width in this way, fluctuations with a large moving average fluctuation rate (gradient) that can easily cause crystal defects in the pulled single crystal are extracted easily and efficiently. can do. In this case, in order to control fluctuation, a method of controlling fluctuation of a single crystal that is subsequently pulled up by determining the occurrence of fluctuation of the moving average when the single crystal is pulled up and correcting the parameters of the arithmetic expression Can be adopted.

揺らぎの判定に用いる引き上げ長の閾値および揺らぎ判定幅は、製造条件や、操業実績、単結晶に要求される品質から適宜決定することができる。引き上げ長の閾値は、スライス工程で半導体ウェーハを切り出すことができるブロックの最大長さ以下とすれば、スライス工程での製造歩留りを低下させることなく、効率よく結晶欠陥が発生した部位を除去できるので好ましい。   The pull-up length threshold and the fluctuation determination width used for fluctuation determination can be appropriately determined from the manufacturing conditions, the operation results, and the quality required for the single crystal. If the pull-up length threshold is less than or equal to the maximum length of the block from which the semiconductor wafer can be cut out in the slicing process, the portion where the crystal defect has occurred can be efficiently removed without reducing the manufacturing yield in the slicing process. preferable.

本発明の半導体ウェーハの製造方法は、チョクラルスキー法により引き上げられた単結晶を所定長さ以下のブロックに切断し、得られたブロックの両端から採取したサンプルについて結晶欠陥を評価し、評価基準を満たすブロックをスライスして半導体ウェーハを製造する方法であって、単結晶として、前記(2)の本発明の単結晶の製造方法により引き上げられ、かつ、引き上げる過程において引き上げ速度の実績値から算出される移動平均の揺らぎを管理したものを用い、単結晶を所定長さ以下のブロックに切断する際に、単結晶を引き上げる過程で揺らぎが発生した位置で切断することを特徴とする。

The method for producing a semiconductor wafer according to the present invention includes cutting a single crystal pulled by a Czochralski method into blocks of a predetermined length or less, evaluating crystal defects for samples taken from both ends of the obtained block, and evaluation criteria. A method for manufacturing a semiconductor wafer by slicing blocks satisfying the above requirements, wherein the single crystal is pulled up by the method for manufacturing a single crystal according to the present invention (2) and is calculated from the actual value of the pulling speed in the pulling process. The moving average fluctuation is controlled, and when the single crystal is cut into blocks of a predetermined length or less, the single crystal is cut at a position where fluctuation occurs in the process of pulling up the single crystal.

単結晶を引き上げる過程において引き上げ速度の移動平均に発生する揺らぎを管理することにより、引き上げられた単結晶で結晶欠陥が発生した可能性が高い部位を特定できる。この単結晶を所定長さ以下のブロックに切断する際の切断位置を、引き上げる過程で揺らぎが発生した位置とすることにより、結晶欠陥の発生した可能性が高い位置でサンプルによる結晶欠陥の評価が行われ、揺らぎによる結晶欠陥の発生を効率よく検知することができる。   By managing fluctuations that occur in the moving average of the pulling rate in the process of pulling up the single crystal, it is possible to specify a site where the crystal defect is likely to occur in the pulled single crystal. By setting the cutting position when cutting this single crystal into blocks of a predetermined length or less as the position where fluctuation occurred in the pulling process, the crystal defect can be evaluated by the sample at a position where there is a high possibility that a crystal defect has occurred. The occurrence of crystal defects due to fluctuations can be efficiently detected.

ブロックの内部に存在する揺らぎによる結晶欠陥は、従来、シリコンウェーハに切り出した後に検知されていたが、本発明の半導体ウェーハの製造方法では、シリコンウェーハに切り出す前に検知して除去することができる。   Conventionally, crystal defects due to fluctuations existing in the block have been detected after being cut into a silicon wafer, but in the method for manufacturing a semiconductor wafer of the present invention, it can be detected and removed before being cut into a silicon wafer. .

本発明の半導体ウェーハの製造方法は、揺らぎを管理する際に、引き上げ速度の目標値から揺らぎ判定幅を定め、移動平均が揺らぎ判定幅の上限と等しくなってから、揺らぎ判定幅内を変動して揺らぎ判定幅の下限と等しくなるまでの引き上げ長、または移動平均が揺らぎ判定幅の下限と等しくなってから、揺らぎ判定幅内を変動して揺らぎ判定幅の上限と等しくなるまでの引き上げ長が、閾値以下の場合を揺らぎとするのが好ましい。   In the semiconductor wafer manufacturing method of the present invention, when managing fluctuations, the fluctuation judgment width is determined from the target value of the pulling speed, and after the moving average becomes equal to the upper limit of the fluctuation judgment width, the fluctuation judgment width fluctuates. The pull-up length until it becomes equal to the lower limit of the fluctuation judgment width, or the raising length until the moving average becomes equal to the lower limit of the fluctuation judgment width and then fluctuates within the fluctuation judgment width and becomes equal to the upper limit of the fluctuation judgment width. It is preferable that the fluctuation is less than the threshold value.

前記図2を用いて説明した揺らぎ判定幅を用いた揺らぎの判定方法により、引き上げ速度の移動平均に発生する揺らぎを判定して管理することにより、引き上げられた単結晶において結晶欠陥の発生した可能性が高い部位を容易に特定することができる。   The possibility of the occurrence of crystal defects in the pulled single crystal by determining and managing the fluctuation generated in the moving average of the pulling speed by the fluctuation judging method using the fluctuation judging width described with reference to FIG. It is possible to easily identify a site having high properties.

前述の通り、無欠陥シリコンウェーハを製造する場合、結晶欠陥の評価基準を満たさないブロックでは、結晶欠陥が発生していないと推定される位置での切断と、サンプルによる結晶欠陥の評価とを、採取されたサンプルが評価基準を満たすまで繰り返して行う。本発明の半導体ウェーハの製造方法は、引き上げ過程の揺らぎを管理することにより、結晶欠陥の発生した可能性が高い部位を精度よく見積もることができ、評価基準を満たさないブロックを切断する回数、切断後にサンプルを再度評価する回数を低減することが可能となる。その結果、本発明の半導体ウェーハの製造方法は、単結晶およびブロックの切断回数、サンプルによる結晶欠陥の評価回数を低減できる。   As described above, when manufacturing a defect-free silicon wafer, in a block that does not satisfy the evaluation criteria for crystal defects, cutting at a position where it is estimated that no crystal defects have occurred, and evaluation of crystal defects by a sample, Repeat until the collected sample meets the evaluation criteria. The method for manufacturing a semiconductor wafer of the present invention can accurately estimate a portion where a crystal defect is likely to occur by managing fluctuations in the pulling process, and the number of times a block that does not satisfy the evaluation criteria is cut. It becomes possible to reduce the number of times the sample is evaluated again later. As a result, the semiconductor wafer manufacturing method of the present invention can reduce the number of single crystal and block cuts and the number of crystal defects evaluated by a sample.

本発明の単結晶の製造方法および半導体ウェーハの製造方法の効果を確認するため、下記の試験を行った。   In order to confirm the effects of the method for producing a single crystal and the method for producing a semiconductor wafer of the present invention, the following tests were conducted.

[試験条件]
比較例として、検出される単結晶の直径と引き上げ速度の目標値に基づき、引き上げ速度の操作を制限するスパンおよびヒータ温度の設定値を演算し、引き上げ速度をスパン内で操作するとともに、ヒータ温度を設定値に操作して単結晶の直径を制御してシリコン単結晶を引き上げた。この際、引き上げ速度のスパンは、引き上げ速度の目標値の±1%とした。
[Test conditions]
As a comparative example, based on the detected diameter of the single crystal and the target value of the pulling speed, the setting values of the span and heater temperature that limit the pulling speed operation are calculated, the pulling speed is operated within the span, and the heater temperature Was adjusted to a set value to control the diameter of the single crystal to pull up the silicon single crystal. At this time, the span of the pulling speed was set to ± 1% of the target value of the pulling speed.

比較例では、引き上げられたシリコン単結晶を、引き上げ速度の移動平均がスパンを超えた位置を切断位置とし、ブロックに切断した。得られたブロックの両端から採取したサンプルについて結晶欠陥を評価し、評価基準を満たすブロックを切り出してシリコンウェーハとした。評価基準を満たさないブロックは、結晶欠陥が発生していないと推定される位置で切断して結晶欠陥が発生した部位を除去した後、再度、サンプルを採取して結晶欠陥を評価した。   In the comparative example, the pulled silicon single crystal was cut into blocks with the position where the moving average of the pulling speed exceeded the span as the cutting position. Crystal defects were evaluated for samples collected from both ends of the obtained block, and a block satisfying the evaluation criteria was cut out to obtain a silicon wafer. The block that did not satisfy the evaluation criteria was cut at a position where it was estimated that no crystal defect occurred, and after removing the portion where the crystal defect occurred, a sample was taken again to evaluate the crystal defect.

本発明例では、後述する図3に示す比較例における引き上げ率と、引き上げ速度の移動平均、引き上げ速度の目標値、引き上げ速度のスパンおよび揺らぎ判定幅の関係を示す図を用いて揺らぎ判定した。揺らぎが発生している箇所および引き上げ速度の移動平均がスパンを超えた箇所で、ヒータ温度の操作量が減少するように演算式のパラメータを修正した後、比較例と同一の引上炉を用いてシリコン単結晶を引き上げた。揺らぎの判定は、前記図2を用いて説明した揺らぎ判定幅を用いる判定方法により行った。この際、揺らぎ判定幅の上限または下限は、引き上げ速度の目標値の±0.6%とし、引き上げ長の閾値は200mmとした。   In the example of the present invention, the fluctuation was determined using a diagram showing the relationship between the pulling rate in the comparative example shown in FIG. 3 described later, the moving average of the pulling speed, the target value of the pulling speed, the span of the pulling speed, and the fluctuation determination width. Use the same lifting furnace as in the comparative example after correcting the parameters of the calculation formula so that the manipulated value of the heater temperature decreases at the place where the fluctuation occurs and the moving average of the pulling speed exceeds the span The silicon single crystal was pulled up. The determination of fluctuation was performed by the determination method using the fluctuation determination width described with reference to FIG. At this time, the upper limit or lower limit of the fluctuation determination width was set to ± 0.6% of the target value of the pulling speed, and the pulling length threshold was set to 200 mm.

本発明例では、引き上げられたシリコン単結晶を、引き上げ速度の移動平均と揺らぎ判定幅の上限または下限が等しくなった位置を切断位置とし、ブロックに切断した。本発明例では、得られたブロックについて比較例と同様にサンプルによる結晶欠陥の評価を行った後、シリコンウェーハに切り出した。   In the example of the present invention, the pulled silicon single crystal was cut into blocks with the position where the moving average of the pulling speed and the upper limit or lower limit of the fluctuation determination width became equal as the cutting position. In the example of the present invention, the obtained block was evaluated for crystal defects by a sample in the same manner as in the comparative example, and then cut into a silicon wafer.

本発明例および比較例ともに、ブロックの切断回数およびサンプルの評価回数をカウントするとともに、無欠陥領域率(%)を算出した。無欠陥領域率(%)は、シリコン単結晶の胴部の長さ(mm)に対する、ブロックからサンプルを採取して行う結晶欠陥の評価で結晶欠陥が検出されなかった長さ(mm)の百分率である。   In both the inventive example and the comparative example, the number of block cuttings and the number of sample evaluations were counted, and the defect-free area ratio (%) was calculated. The defect-free area ratio (%) is the percentage of the length (mm) at which no crystal defect was detected in the evaluation of the crystal defect performed by taking a sample from the block with respect to the length (mm) of the silicon single crystal body It is.

[試験結果]
図3は、比較例の単結晶の製造方法によりシリコン単結晶を得た場合における、引き上げ率と引き上げ速度の移動平均、引き上げ速度の目標値、引き上げ速度のスパンおよび揺らぎ判定幅の関係を示す図である。同図における引き上げ速度は、基準速度に対する比で表したものである。比較例では、前記図1に示した通り、引き上げ速度の移動平均が4箇所でスパンを超えて変動した。また、図3に示すように、引き上げ速度の移動平均がスパンの範囲内で変動している場合でも、揺らぎが12箇所で発生した。
[Test results]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the moving average of the pulling rate and the pulling speed, the target value of the pulling speed, the span of the pulling speed, and the fluctuation determination width when a silicon single crystal is obtained by the single crystal manufacturing method of the comparative example. It is. The pulling speed in the figure is expressed as a ratio to the reference speed. In the comparative example, as shown in FIG. 1, the moving average of the lifting speed fluctuated beyond the span at four locations. Further, as shown in FIG. 3, even when the moving average of the pulling speed fluctuated within the span, fluctuations occurred at 12 locations.

比較例では、引き上げ率72%以降は結晶が有転位化したので、サンプルによる結晶欠陥の評価を行わなかった。引き上げ速度の移動平均がスパンを超えた4箇所のうち2箇所で結晶欠陥の評価を行い、2箇所で結晶欠陥が見られた。また、揺らぎが発生した12箇所のうち9箇所で結晶欠陥の評価を行い、9箇所全てにおいて結晶欠陥が観察された。   In the comparative example, since the crystal was dislocationized after the pulling rate of 72%, the crystal defect was not evaluated by the sample. Crystal defects were evaluated at two places out of four places where the moving average of the pulling speed exceeded the span, and crystal defects were found at two places. In addition, the crystal defects were evaluated at 9 locations out of 12 locations where fluctuations occurred, and crystal defects were observed at all 9 locations.

比較例では、シリコン単結晶およびブロックの切断回数は12回、サンプルによる結晶欠陥の評価回数は12回、無欠陥領域率は57.1%であった。   In the comparative example, the number of times of cutting the silicon single crystal and the block was 12, the number of crystal defects evaluated by the sample was 12, and the defect-free area ratio was 57.1%.

図4は、本発明例の単結晶の製造方法によりシリコン単結晶を得た場合における、引き上げ率と引き上げ速度の移動平均、引き上げ速度の目標値、引き上げ速度のスパンおよび揺らぎ判定幅の関係を示す図である。同図における引き上げ速度は、基準速度に対する比で表したものである。同図に示すように、引き上げ速度の移動平均がスパンを超えて変動することはなく、引き上げ速度の移動平均の揺らぎの発生はわずか2箇所であった。揺らぎが発生した箇所で結晶欠陥の評価を行ったところ、結晶欠陥が観察された。   FIG. 4 shows the relationship between the moving average of the pulling rate and the pulling speed, the target value of the pulling speed, the span of the pulling speed, and the fluctuation judgment width when a silicon single crystal is obtained by the single crystal manufacturing method of the present invention example. FIG. The pulling speed in the figure is expressed as a ratio to the reference speed. As shown in the figure, the moving average of the pulling speed did not fluctuate beyond the span, and the moving average of the pulling speed fluctuated only in two places. When the crystal defect was evaluated at the place where the fluctuation occurred, the crystal defect was observed.

比較例でサンプルによる結晶欠陥の評価を行った引き上げ率72%未満の範囲で、本発明例における、シリコン単結晶およびブロックの切断回数は6回、サンプルによる結晶欠陥の評価回数は6回であった。また、本発明例では、無欠陥領域率は82.6%であった。   In the comparative example, the crystal defect evaluation by the sample was performed in the range of less than 72% pulling rate. In the present invention example, the number of times of cutting the silicon single crystal and the block was 6, and the number of evaluation of the crystal defect by the sample was 6. It was. In the example of the present invention, the defect-free area ratio was 82.6%.

これらから、引き上げ速度の移動平均が変動して揺らぎが発生すると、引き上げられたシリコン単結晶に結晶欠陥が生じ易く、本発明の単結晶の製造方法を用いて揺らぎを制御することにより、シリコン単結晶に生じる結晶欠陥を低減できることが明らかになった。   From these, if the moving average of the pulling speed fluctuates and fluctuations occur, crystal defects are likely to occur in the pulled silicon single crystal, and by controlling the fluctuations using the single crystal manufacturing method of the present invention, the silicon single crystal is controlled. It has been clarified that crystal defects generated in crystals can be reduced.

また、引き上げ速度の移動平均が変動して揺らぎが発生すると結晶欠陥が発生し易いことから、本発明の半導体ウェーハの製造方法を用いて単結晶を揺らぎが発生した位置で切断してブロックにすることにより、単結晶から結晶欠陥が発生した部位を効率よく検知して除去できることが明らかになった。   In addition, if the moving average of the pulling speed fluctuates and fluctuations occur, crystal defects are likely to occur. Therefore, the single crystal is cut at the position where fluctuations are generated using the method for manufacturing a semiconductor wafer of the present invention to form a block. As a result, it was revealed that the site where the crystal defect occurred from the single crystal can be efficiently detected and removed.

本発明の単結晶の製造方法は、単結晶を引き上げる過程で単結晶直径を制御するとともに、引き上げ速度の移動平均の揺らぎを制御することにより、引き上げられた単結晶に発生する結晶欠陥を低減できる。   The method for producing a single crystal of the present invention can reduce crystal defects generated in the pulled single crystal by controlling the single crystal diameter in the process of pulling the single crystal and controlling the fluctuation of the moving average of the pulling speed. .

本発明の半導体ウェーハの製造方法は、単結晶を引き上げる過程で引き上げ速度の移動平均の揺らぎを管理し、引き上げられた単結晶を揺らぎが発生した位置で切断することにより、単結晶から結晶欠陥が発生した部位を効率よく検知して除去することができる。   The semiconductor wafer manufacturing method of the present invention manages the fluctuation of the moving average of the pulling rate in the process of pulling up the single crystal, and cutting the pulled single crystal at the position where the fluctuation has occurred, thereby causing crystal defects from the single crystal. The generated site can be efficiently detected and removed.

したがって、本発明の単結晶の製造方法および半導体ウェーハの製造方法を、無欠陥シリコンウェーハの製造に適用すれば、製造歩留りを大きく向上させることができる。   Therefore, if the method for producing a single crystal and the method for producing a semiconductor wafer of the present invention are applied to the production of a defect-free silicon wafer, the production yield can be greatly improved.

Claims (3)

チョクラルスキー法により単結晶を引き上げる過程において、検出される前記単結晶の直径と引き上げ速度の目標値に基づき、引き上げ速度の操作を制限するスパンおよびヒータ温度の設定値を演算し、引き上げ速度を前記スパン内で操作するとともに、ヒータ温度を前記設定値に操作して前記単結晶の直径を制御する際に、
前記引き上げ速度の実績値から算出される移動平均の揺らぎを制御するため、第1ステップと、第2ステップとを含み、
前記第1ステップが、引き上げられた第1の単結晶における前記引き上げ速度の実績値から前記揺らぎを抽出するステップであり、
前記第2ステップが、前記第1ステップで前記揺らぎを抽出した条件において、前記引き上げ速度の操作を制限するスパンおよび前記ヒータ温度の設定値の演算に用いた式のパラメータを、続いて第2の単結晶を引き上げる際に前記揺らぎの発生が抑制されるように修正するステップであり、
前記揺らぎが、結晶欠陥を発生させるような前記移動平均の変動割合の大きさを備えている揺らぎであり、
前記揺らぎを抽出するに際し、前記移動平均の揺らぎを判定する揺らぎ判定幅の上限および下限を前記スパン内に定め、前記移動平均が前記揺らぎ判定幅の上限と等しくなってから、前記揺らぎ判定幅内を変動して前記揺らぎ判定幅の下限と等しくなるまでの引き上げ長、または前記移動平均が前記揺らぎ判定幅の下限と等しくなってから、前記揺らぎ判定幅内を変動して前記揺らぎ判定幅の上限と等しくなるまでの引き上げ長が、閾値以下の場合を揺らぎとすることを特徴とする単結晶の製造方法。
In the process of pulling up the single crystal by the Czochralski method, based on the detected diameter of the single crystal and the target value of the pulling speed, the setting values of the span and heater temperature that limit the pulling speed operation are calculated, and the pulling speed is calculated. When operating within the span and controlling the diameter of the single crystal by operating the heater temperature to the set value,
In order to control the fluctuation of the moving average calculated from the actual value of the pulling speed, including a first step and a second step,
The first step is a step of extracting the fluctuation from the actual value of the pulling rate in the pulled first single crystal;
In the condition in which the second step has extracted the fluctuation in the first step, the parameters of the formula used for the calculation of the span and the heater temperature set value for restricting the operation of the pulling speed, and then the second Correcting the generation of the fluctuations when pulling up the single crystal,
The fluctuations are fluctuations having a magnitude of the moving average fluctuation rate so as to generate crystal defects ;
When extracting the fluctuation, an upper limit and a lower limit of a fluctuation determination width for determining the fluctuation of the moving average are set in the span, and the moving average becomes equal to the upper limit of the fluctuation determination width, and then the fluctuation determination width is within the fluctuation determination width. And the moving length becomes equal to the lower limit of the fluctuation determination width after the moving average becomes equal to the lower limit of the fluctuation determination width, and then the upper limit of the fluctuation determination width is changed within the fluctuation determination width. A method for producing a single crystal, characterized in that when the pulling length until it becomes equal to or less than a threshold value, the fluctuation occurs.
チョクラルスキー法により引き上げられた単結晶を所定長さ以下のブロックに切断し、得られたブロックの両端から採取したサンプルについて結晶欠陥を評価し、評価基準を満たすブロックを切り出して半導体ウェーハを製造する方法であって、
前記単結晶として、請求項に記載の単結晶の製造方法により引き上げられ、かつ、引き上げる過程において引き上げ速度の実績値から算出される移動平均の揺らぎを管理したものを用い、
前記単結晶を所定長さ以下のブロックに切断する際に、単結晶を引き上げる過程で前記揺らぎが発生した位置で切断することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
A single crystal pulled up by the Czochralski method is cut into blocks of a predetermined length or less, a crystal sample is collected from both ends of the obtained block, crystal defects are evaluated, and a semiconductor wafer is manufactured by cutting out a block that satisfies the evaluation criteria. A way to
As the single crystal, a single crystal produced by the method for producing a single crystal according to claim 1 , and using a moving average fluctuation calculated from the actual value of the pulling speed in the pulling process,
A method for manufacturing a semiconductor wafer, comprising: cutting a single crystal into blocks having a predetermined length or less, wherein the single crystal is cut at a position where the fluctuation occurs in the process of pulling up the single crystal.
前記揺らぎを管理する際に、引き上げ速度の目標値から揺らぎ判定幅を定め、前記移動平均が前記揺らぎ判定幅の上限と等しくなってから、前記揺らぎ判定幅内を変動して前記揺らぎ判定幅の下限と等しくなるまでの引き上げ長、または前記移動平均が前記揺らぎ判定幅の下限と等しくなってから、前記揺らぎ判定幅内を変動して前記揺らぎ判定幅の上限と等しくなるまでの引き上げ長が、閾値以下の場合を揺らぎとすることを特徴とする請求項に記載の半導体ウェーハの製造方法。 When managing the fluctuation, the fluctuation determination width is determined from the target value of the pulling speed, and after the moving average becomes equal to the upper limit of the fluctuation determination width, the fluctuation determination width is changed to change the fluctuation determination width. The raising length until it becomes equal to the lower limit, or the raising length until the moving average becomes equal to the lower limit of the fluctuation determination width, and then varies within the fluctuation determination width and becomes equal to the upper limit of the fluctuation determination width. 3. The method of manufacturing a semiconductor wafer according to claim 2 , wherein the fluctuation is not more than a threshold value.
JP2010091352A 2010-04-12 2010-04-12 Single crystal manufacturing method and semiconductor wafer manufacturing method Active JP5552875B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010091352A JP5552875B2 (en) 2010-04-12 2010-04-12 Single crystal manufacturing method and semiconductor wafer manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010091352A JP5552875B2 (en) 2010-04-12 2010-04-12 Single crystal manufacturing method and semiconductor wafer manufacturing method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2011219319A JP2011219319A (en) 2011-11-04
JP2011219319A5 JP2011219319A5 (en) 2013-05-02
JP5552875B2 true JP5552875B2 (en) 2014-07-16

Family

ID=45036772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010091352A Active JP5552875B2 (en) 2010-04-12 2010-04-12 Single crystal manufacturing method and semiconductor wafer manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5552875B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6409718B2 (en) * 2014-09-08 2018-10-24 株式会社Sumco Single crystal manufacturing method
JP6897497B2 (en) * 2017-10-31 2021-06-30 株式会社Sumco Silicon block quality judgment method, silicon block quality judgment program, and silicon single crystal manufacturing method
JP6773011B2 (en) * 2017-11-27 2020-10-21 株式会社Sumco BMD evaluation method for silicon single crystal and manufacturing method for silicon single crystal

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2726773B2 (en) * 1991-06-10 1998-03-11 三菱マテリアル株式会社 Silicon single crystal pulling method
JP2005015312A (en) * 2003-06-27 2005-01-20 Shin Etsu Handotai Co Ltd Method for manufacturing single crystal, and single crystal
JP4792903B2 (en) * 2005-10-04 2011-10-12 信越半導体株式会社 Semiconductor wafer manufacturing method and semiconductor ingot cutting position determination system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011219319A (en) 2011-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI548785B (en) Silicon wafer and its manufacturing method
JP5946001B2 (en) Method for producing silicon single crystal rod
JP4380537B2 (en) Method for producing silicon single crystal
KR102369392B1 (en) Silicon block quality determination method, silicon block quality determination program and silicon single crystal manufacturing method
KR101252404B1 (en) Method for evaluating a quality of wafer or Single Crystal Ingot and Method for controlling a quality of Single Crystal Ingot
JP5353295B2 (en) Single crystal manufacturing method
JP5552875B2 (en) Single crystal manufacturing method and semiconductor wafer manufacturing method
JP5170061B2 (en) Resistivity calculation program and single crystal manufacturing method
JP2009057270A (en) Pulling up silicon single crystal
KR101443494B1 (en) Method for controlling a quality of single crystal ingot
JP5375636B2 (en) Method for producing silicon single crystal
JP5223513B2 (en) Single crystal manufacturing method
JP6409718B2 (en) Single crystal manufacturing method
KR101540235B1 (en) Apparutus and Method for Manufacturing Single Crystal Ingot
JP5282762B2 (en) Method for producing silicon single crystal
JP5353294B2 (en) Single crystal manufacturing method
JP4953386B2 (en) Pulling method of silicon single crystal
JP5182234B2 (en) Method for producing silicon single crystal
TW202407169A (en) Method for producing a crystal of silicon
CN112996954B (en) Single crystal manufacturing method
JP2011207642A (en) Method for producing single crystal and single crystal
JP2019094241A (en) Method for evaluating bmd of silicon single crystal and method for manufacturing silicon single crystal
JP6981750B2 (en) Silicon single crystal manufacturing method and silicon single crystal
JP6665797B2 (en) Silicon single crystal growing method, silicon single crystal and silicon single crystal wafer
JP2011001236A (en) Method for estimating crystal defect of large-diameter silicon single crystal

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20130312

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130314

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130918

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131008

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140114

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140318

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140404

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140430

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140513

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5552875

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250