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JP6520754B2 - Method of predicting occurrence of slip dislocation, method of manufacturing silicon wafer using the method, method of heat treating silicon wafer, and silicon wafer - Google Patents
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Method of predicting occurrence of slip dislocation, method of manufacturing silicon wafer using the method, method of heat treating silicon wafer, and silicon wafer Download PDF

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Description

本発明は、スリップ転位の発生予測方法、該方法を用いたシリコンウェーハの製造方法、シリコンウェーハの熱処理方法およびシリコンウェーハに関する。   The present invention relates to a method for predicting the occurrence of slip dislocations, a method for producing a silicon wafer using the method, a heat treatment method for a silicon wafer, and a silicon wafer.

例えば、チョクラルスキー(Czochralski,CZ)法により作製したポリッシュドウェーハに不可避に含まれる酸素は、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における熱処理時にその一部が析出して、重金属を捕獲するゲッタリングサイトが形成される。   For example, oxygen which is inevitably contained in a polished wafer produced by the Czochralski (CZ) method is a gettering site where some of the oxygen is deposited during heat treatment in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process to capture heavy metals. Is formed.

ここで、シリコンウェーハに熱処理が施されると、ウェーハに含まれる酸素がシリコンと反応して酸素析出物(Bulk Micro Defect,BMD)が発生する。この酸素析出が過剰に進行すると、シリコンウェーハの機械的強度が低下し、シリコンウェーハに対して低い熱応力が与えられただけでもスリップ転位が発生し、ウェーハに反りが発生することが知られている(例えば、非特許文献1および2参照)。   Here, when the heat treatment is performed on the silicon wafer, oxygen contained in the wafer reacts with the silicon to generate an oxygen deposit (Bulk Micro Defect, BMD). It is known that if this oxygen precipitation progresses excessively, the mechanical strength of the silicon wafer is reduced, and even if only a low thermal stress is applied to the silicon wafer, slip dislocations are generated and the wafer is warped. See, for example, Non-Patent Documents 1 and 2.

こうしたスリップ転位の発生により、シリコンデバイスの歩留まりが低下するため、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程において、熱処理が施されてもスリップ転位が発生しないようにすることが肝要である。   Since the occurrence of such slip dislocations reduces the yield of silicon devices, it is important to prevent the occurrence of slip dislocations even when heat treatment is performed in a wafer manufacturing process or device fabrication process.

そこで、特許文献1には、BMDサイズを小さくすることにより、BMDから発生するスリップ転位の臨界せん断応力が増加し、酸素析出によるシリコンウェーハの強度低下が抑制されることが記載されている。また、特許文献2には、ウェーハ中に小さなサイズを有するBMDを高密度に形成し、大きなサイズを有するBMDの密度を低く抑えることが、スリップ転位の発生の抑制に有効である旨が記載されている。   Therefore, Patent Document 1 describes that by reducing the BMD size, the critical shear stress of slip dislocations generated from the BMD is increased, and the reduction in strength of the silicon wafer due to the precipitation of oxygen is suppressed. Further, Patent Document 2 describes that forming a BMD having a small size at a high density in a wafer and suppressing the density of the BMD having a large size to a low level is effective for suppressing the occurrence of slip dislocations. ing.

さらに、本発明者らは、デバイス作製工程においてスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriが、ウェーハ製造工程で施す熱処理を経たウェーハにおける酸素析出物のサイズLに対する残存酸素濃度Coの比Co/Lに密接に関係していることを見出し、特許文献3において、デバイス作製工程においてスリップ転位を発生させないようにするために、デバイス作製工程に応じて、シリコンウェーハにスリップが発生する臨界せん断応力と残存酸素濃度Coおよび酸素析出物のサイズLとの関係を予め求めておき、デバイス作製工程の温度条件およびシリコンウェーハが受ける熱応力から、ウェーハ製造工程においてシリコンウェーハに対して適切な熱処理を施しておくことを提案した。 Furthermore, the present inventors have found that the critical shear stress tau cri slip dislocation occurs in the device manufacturing step, the ratio Co / L of residual oxygen concentration Co to the size L of the oxygen precipitates in the wafer that has undergone a heat treatment performed in the wafer production process In Patent Document 3, in order to prevent slip dislocations from being generated in the device fabrication process, critical shear stress and residual stress that cause a silicon wafer to slip are disclosed in Patent Document 3. The relationship between the oxygen concentration Co and the size L of the oxygen precipitates is determined in advance, and a suitable heat treatment is applied to the silicon wafer in the wafer manufacturing process from the temperature conditions of the device manufacturing process and the thermal stress to which the silicon wafer is subjected. Suggested that.

国際公開第2006/003812号International Publication No. 2006/003812 特開2008−103673号公報JP, 2008-103673, A 特開2011−238664号公報JP, 2011-238664, A

B.Leroy and C.Plougonven,Journal of the Electrochemical Society,1980,Vol.127,p.961B. Leroy and C. Plougonven, Journal of the Electrochemical Society, 1980, Vol. 127, p. 961 Hirofumi Shimizu,Tetsuo Watanabe and Yoshiharu Kakui,Japanese Journal of Applied Physics,1985,Vol.24,p.815Hirofumi Shimizu, Tetsuo Watanabe and Yoshiharu Kakui, Japanese Journal of Applied Physics, 1985, Vol. 24, p. 815 Koji Sueoka,Masanori Akatsuka,Hisashi Katahama and Naoshi Adachi,Japanese Journal of Applied Physics,1997,Vol.36,p.7095Koji Sueoka, Masanori Akatsuka, Hisashi Katahama and Naoshi Adachi, Japanese Journal of Applied Physics, 1997, Vol. 36, p. 7095

ところで、上記スリップ転位は、酸素析出物以外に、ウェーハ表面に形成された傷を起点としても発生することが知られている(例えば、国際公開第2010/109873号参照)。こうしたウェーハ表面上の傷は、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程において、ウェーハ保持具等の異種材と接触することによりウェーハ外周部に形成されるものであるため、傷の形成自体を防止するのは困難な状況にある。   By the way, it is known that the above-mentioned slip dislocation also occurs from a scratch formed on the wafer surface as a starting point in addition to oxygen precipitates (see, for example, WO 2010/109873). Such scratches on the surface of the wafer are formed on the outer peripheral portion of the wafer by coming into contact with different materials such as wafer holders in the wafer manufacturing process and the device manufacturing process. It is in a difficult situation.

そこで、こうした傷が存在する前提の下で、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程において、ウェーハ表面上の傷からスリップ転位を発生させないようにすることが肝要となる。そのためには、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程において所定の熱処理を行った際に、ウェーハ表面上の傷からスリップ転位が発生するか否かを正しく判定できなければならない。   Therefore, under the premise that such a scratch exists, it is important to prevent slip dislocation from being generated from the scratch on the wafer surface in the wafer manufacturing process and the device manufacturing process. For this purpose, when a predetermined heat treatment is performed in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process, it is necessary to correctly determine whether or not slip dislocation occurs from a flaw on the wafer surface.

しかしながら、ウェーハ表面上の傷からのスリップ転位の発生と、ウェーハに与えられる応力との定量的な関係が明らかではなく、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程において所定の熱処理を行った際に、ウェーハ表面上の傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に予測できる方法は確立されていない。   However, the quantitative relationship between the occurrence of slip dislocation from a flaw on the wafer surface and the stress applied to the wafer is not clear, and when the predetermined heat treatment is performed in the wafer manufacturing process or device manufacturing process, the wafer surface A method has not been established that can predict with high accuracy whether slip dislocations will occur from the above scratches.

そこで、本発明の目的は、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時に、ウェーハ表面上の傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に予測できるスリップ転位の発生予測方法、該方法を用いたシリコンウェーハの製造方法、シリコンウェーハの熱処理方法およびシリコンウェーハを提案することにある。   Therefore, it is an object of the present invention to predict slip dislocation generation which can predict with high accuracy whether slip dislocations will be generated from scratches on the wafer surface during predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or device manufacturing process, the method It is an object of the present invention to propose a silicon wafer manufacturing method, a silicon wafer heat treatment method, and a silicon wafer.

本発明者らは、上記課題を解決するための方途について鋭意究明した。そのために、まず、ウェーハ表面上の傷とスリップ転位の発生との関係について詳細に調査した。その結果、スリップ転位は、全ての傷から発生しているわけではなく、クラックを伴う傷のみから発生していることが判明した。   The present inventors diligently researched ways to solve the above problems. For that purpose, first, the relationship between the scratch on the wafer surface and the occurrence of slip dislocation was investigated in detail. As a result, it was found that the slip dislocation did not occur from all the flaws but only from the flaws accompanied by the cracks.

本発明者らはさらに、上記クラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriが、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理後のスリップ転位の面積Aおよびシリコンウェーハ中の酸素濃度Cに基づいて高精度に求めることができ、この臨界せん断応力τcriと、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時にシリコンウェーハに与えられる応力τとを比較することにより、上記所定の熱処理時にウェーハ表面上の傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に判定できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors further, critical shear stress τ cri where slip dislocations are generated from scratches accompanied by the cracks, area A of slip dislocations after predetermined heat treatment in wafer manufacturing process and device manufacturing process, and oxygen concentration in silicon wafer This predetermined shear stress can be determined with high accuracy based on C o , and the above-mentioned predetermined shear stress τ cri is compared with the stress τ given to the silicon wafer at the time of predetermined heat treatment in the wafer manufacturing process and device manufacturing process. It has been found that it can be determined with high accuracy whether or not slip dislocation occurs from a flaw on the wafer surface during heat treatment, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
(1)所定の熱処理が施されたシリコンウェーハの外周部表面に存在するクラックを伴う傷における前記クラックの面積および前記シリコンウェーハ中の酸素濃度を求め、次いで求めた前記クラックの面積および前記酸素濃度に基づいて、前記所定の熱処理時に前記傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriを求めた後、求めた前記臨界せん断応力τcriと前記所定の熱処理時にシリコンウェーハに負荷される熱応力τとを比較して、前記熱応力τが前記臨界せん断応力τcri以上の場合には、シリコンウェーハにおいて、前記所定の熱処理時にウェーハ外周部表面上の傷からスリップ転位が発生すると判定し、前記熱応力τが前記臨界せん断応力τcriを下回る場合には、シリコンウェーハにおいて、前記所定の熱処理時にウェーハ外周部表面上の傷からスリップ転位が発生しないと判定することを特徴とするスリップ転位の発生予測方法。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
(1) The area of the crack and the oxygen concentration in the silicon wafer in the flaw accompanied by the crack present on the outer peripheral surface of the silicon wafer subjected to the predetermined heat treatment are determined, and then the area of the crack and the oxygen concentration determined Based on the above, after determining the critical shear stress τ cri at which slip dislocation is generated from the scratch during the predetermined heat treatment, the determined critical shear stress τ cri and the thermal stress τ applied to the silicon wafer during the predetermined heat treatment In the case where the thermal stress τ is equal to or greater than the critical shear stress τ cri , it is determined that a slip dislocation is generated from a flaw on the outer peripheral surface of the silicon wafer during the predetermined heat treatment in the silicon wafer. If the stress tau is below the critical shear stress tau cri, in a silicon wafer, when the predetermined heat treatment Generating prediction method of slip dislocations and judging from the wound on the outer periphery of the wafer surface and the slip dislocation is not generated.

(2)前記臨界せん断応力τcriは、A:前記クラックの面積、C:前記酸素濃度、T:前記熱処理の温度、ε:ひずみ速度、k:ボルツマン定数、a、bおよびc:定数として以下の式(i)で与えられる、前記(1)に記載のスリップ転位の発生予測方法。
(2) The critical shear stress τ cri is A: area of the crack, C 2 O : concentration of oxygen, T: temperature of the heat treatment, ε: strain rate, k: Boltzmann's constant, a, b and c: constants The slip dislocation generation prediction method according to (1), given by the following formula (i).

(3)aが4.5であり、bが5442であり、cが7.9×10−4である、前記(2)に記載のスリップ転位の発生予測方法。 (3) The slip dislocation generation prediction method according to (2), wherein a is 4.5, b is 5442, and c is 7.9 × 10 −4 .

(4)前記クラックの面積Aおよび前記酸素濃度Cを求める処理は、前記シリコンウェーハに対して前記所定の熱処理を施した後、該所定の熱処理後のシリコンウェーハにおける前記クラックの面積および前記酸素濃度を測定することにより行う、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のスリップ転位の発生予測方法。 (4) The process for determining the area A of the crack and the oxygen concentration CO is performed by subjecting the silicon wafer to the predetermined heat treatment, and then the area of the crack and the oxygen in the silicon wafer after the predetermined heat treatment The slip dislocation generation prediction method according to any one of the above (1) to (3), which is carried out by measuring the concentration.

(5)前記クラックの面積Aを求める処理は、前記シリコンウェーハに対して前記所定の熱処理を施した後、該所定の熱処理後のシリコンウェーハにおける前記クラックの面積を測定することにより行い、前記所定の熱処理後の前記酸素濃度Cを求める処理はシミュレーション計算により行う、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のスリップ転位の発生予測方法。 (5) The process of determining the area A of the crack is performed by performing the predetermined heat treatment on the silicon wafer and then measuring the area of the crack in the silicon wafer after the predetermined heat treatment, and the predetermined The process for determining the oxygen concentration C 2 O after the heat treatment of is performed by simulation calculation, and the slip dislocation generation prediction method according to any one of the above (1) to (3).

(6)前記熱応力τは、熱処理装置に前記シリコンウェーハを投入して加熱し、加熱された前記シリコンウェーハの半径方向の温度分布に基づいて求める、前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載のスリップ転位の発生予測方法。 (6) Any one of the above (1) to (5), wherein the thermal stress τ is obtained based on the temperature distribution in the radial direction of the heated silicon wafer by charging the silicon wafer into a heat treatment apparatus and heating it. The method for predicting the occurrence of slip dislocation according to one item.

(7)前記熱応力τはシミュレーション計算により求める、前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載のスリップ転位の発生予測方法。 (7) The slip dislocation generation prediction method according to any one of (1) to (5), wherein the thermal stress τ is obtained by simulation calculation.

(8)前記(1)〜(7)に記載のスリップ転位の発生予測方法により前記所定の熱処理時にクラックを伴う傷からスリップ転位が発生しないと判定されるシリコンウェーハが得られる育成条件で単結晶シリコンインゴットを育成し、育成した前記単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施すことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。 (8) Single crystal under growth conditions by which a silicon wafer is obtained which is judged not to generate slip dislocation from a flaw accompanied by a crack at the time of the predetermined heat treatment by the slip dislocation generation prediction method according to (1) to (7) A method of manufacturing a silicon wafer comprising: growing a silicon ingot; and subjecting the grown single crystal silicon ingot to a wafer processing process.

(9)前記所定の熱処理後の酸素濃度は5×1017atoms/cm以上20×1017atoms/cm以下である、前記(8)に記載のシリコンウェーハの製造方法。 (9) The method for producing a silicon wafer according to (8), wherein the oxygen concentration after the predetermined heat treatment is 5 × 10 17 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 17 atoms / cm 3 or less.

(10)前記(1)〜(7)に記載のスリップ転位の発生予測方法により前記所定の熱処理時にクラックを伴う傷からスリップ転位が発生しないと判定されるように、シリコンウェーハに対して前記所定の熱処理を施すことを特徴とするシリコンウェーハの熱処理方法。 (10) The predetermined method for the silicon wafer such that it is determined that the slip dislocation does not occur from the flaw accompanied by the crack during the predetermined heat treatment according to the slip dislocation generation prediction method described in the above (1) to (7) A heat treatment method of a silicon wafer characterized by applying a heat treatment of

本発明によれば、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程の所定の熱処理時にウェーハ表面上の傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力を高精度に求めることができるため、上記所定の熱処理時にウェーハ表面上の傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に予測することができる。   According to the present invention, since critical shear stress which causes slip dislocation from a scratch on the wafer surface can be determined with high accuracy at the time of the predetermined heat treatment in the wafer manufacturing process and the device manufacturing process. Whether or not slip dislocation occurs can be predicted with high accuracy from the damage of

本発明に係るスリップ転位の発生予測方法の一実施形態のフローチャートである。1 is a flowchart of an embodiment of a slip dislocation occurrence prediction method according to the present invention. クラックの面積の定義を説明する図である。It is a figure explaining the definition of the area of a crack. (a)高温4点曲げ試験を説明する模式図、および(b)高温4点曲げ試験においてサンプル片中に与えられる応力分布を示す図である。(A) The schematic diagram explaining a high temperature 4 point | piece bending test, and (b) It is a figure which shows the stress distribution given in a sample piece in a high temperature 4 point | piece bending test. (a)クラックを伴わない傷からスリップが発生しない様子を示すSEM像、および(b)クラックを伴う傷からスリップが発生する様子を示すSEM像である。It is a SEM image which shows a mode that a slip does not generate | occur | produce from (a) the crack which does not accompany a crack, and a SEM image which shows a mode that a slip occurs from the wound with a (b) crack. 高温3点曲げ試験を説明する図である。It is a figure explaining a high temperature 3 point | piece bending test. 圧痕荷重と臨界せん断応力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between indentation load and critical shear stress. クラックの面積の逆数と臨界せん断応力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the reciprocal number of the area of a crack, and a critical shear stress. 臨界せん断応力の実験値と計算値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the experimental value of critical shear stress, and a calculated value. 本発明に係るシリコンウェーハの製造方法の一実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of one Embodiment of the manufacturing method of the silicon wafer which concerns on this invention. 本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法の一実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of one Embodiment of the heat processing method of the silicon wafer which concerns on this invention. 本発明により、所定の熱処理時にウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に予測できることを示す図である。The present invention is a diagram showing that it is possible to predict with high accuracy whether or not slip dislocation occurs from a flaw accompanied by a crack on a wafer surface at a predetermined heat treatment.

(スリップ転位の発生予測方法)
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明に係るスリップ転位の発生予測方法の一実施形態のフローチャートを示している。まず、ステップS1において、所定の熱処理が施されたシリコンウェーハを用意する。
(Method to predict slip dislocation occurrence)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a flow chart of an embodiment of the slip dislocation occurrence prediction method according to the present invention. First, in step S1, a silicon wafer subjected to a predetermined heat treatment is prepared.

本発明において、「所定の熱処理」とは、ウェーハ製造工程およびデバイス作製工程における任意の熱処理を意味している。また、「熱処理」には、デバイス作製工程における熱処理や、アニールウェーハを製造する際の熱処理等の意図的に行う熱処理のみならず、例えば、エピタキシャルウェーハを製造する際に、基板としてのシリコンウェーハを高温環境(例えば、900℃〜1150℃)に晒す、エピタキシャル層を形成する等の処理も含まれる。   In the present invention, "predetermined heat treatment" means any heat treatment in a wafer manufacturing process and a device manufacturing process. In addition to the heat treatment intentionally performed such as the heat treatment in the device manufacturing process and the heat treatment for producing an annealed wafer, “heat treatment” is, for example, a silicon wafer as a substrate when producing an epitaxial wafer. Treatments such as exposure to high temperature environments (e.g., 900 ° C. to 1150 ° C.), formation of an epitaxial layer, etc. are also included.

また、シリコンウェーハ自体は、CZ法や浮遊帯域溶融法(Floating Zone,FZ)法により育成された単結晶シリコンインゴットに対して、公知の外周研削、スライス、ラッピング、エッチング、鏡面研磨の加工処理を施して得られた、所定の厚みを有するものを用いることができる。   In addition, the silicon wafer itself is subjected to well-known outer peripheral grinding, slicing, lapping, etching, mirror polishing processing on a single crystal silicon ingot grown by the CZ method or the Floating Zone (FZ) method. What has predetermined thickness obtained by applying can be used.

上記単結晶シリコンインゴットの育成は、育成したシリコンインゴットから採取されたシリコンウェーハが所望の特性を有するように、酸素濃度や炭素濃度、窒素濃度等を適切に調整することができる。また、導電型についても、適切なドーパントを添加してn型またはp型とすることができる。   In the growth of the single crystal silicon ingot, the oxygen concentration, the carbon concentration, the nitrogen concentration, and the like can be appropriately adjusted so that the silicon wafer collected from the grown silicon ingot has desired characteristics. Further, with regard to the conductivity type, an appropriate dopant can be added to make it n-type or p-type.

次いで、ステップS2において、上記所定の熱処理が施されたシリコンウェーハの外周部表面に存在するクラックを伴う傷におけるクラックの面積およびシリコンウェーハ中の酸素濃度を求める。ここで、「クラックの面積」とは、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)を用いて、シリコンウェーハの外周部表面を観察した際に、クラックを伴う傷において、隣接するクラックの先端間を結んで構成される多角形の面積を意味している。   Next, in step S2, the area of the crack in the flaw accompanied by the crack present on the outer peripheral surface of the silicon wafer subjected to the predetermined heat treatment and the oxygen concentration in the silicon wafer are determined. Here, “the area of a crack” means the area between the tips of adjacent cracks in a crack accompanied with a crack when observing the surface of the outer peripheral part of a silicon wafer using a scanning electron microscope (SEM). Means the area of the polygon formed by connecting

図2は、クラックの面積の定義を説明する図である。この図に示すように、隣接するクラックの先端間を結んで多角形(図では四角形)を構成し、この四角形の面積をクラックの面積とする。   FIG. 2 is a diagram for explaining the definition of the area of a crack. As shown in this figure, the tips of adjacent cracks are connected to form a polygon (a square in the figure), and the area of this square is taken as the area of the crack.

また、シリコンウェーハ中の酸素濃度は、ASTM F121−1979に規定される赤外吸収法に準拠し、フーリエ変換型赤外分光計(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FT−IR)により測定することができる。   In addition, the oxygen concentration in the silicon wafer can be measured by a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR) in accordance with the infrared absorption method defined in ASTM F121-1979.

上記「所定の熱処理後」のクラックの面積は、シリコンウェーハに対して、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程において施される所定の熱処理、あるいはこうした所定の熱処理を模した熱処理を実際に施し、熱処理後のクラックの面積を測定することにより求めることができる。このような熱処理は、高速昇降温(Rapid Thermal Annealing,RTA)装置等を用いて行うことができる。   The area of the crack “after the predetermined heat treatment” is a silicon wafer subjected to a predetermined heat treatment performed in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process, or a heat treatment simulating such a predetermined heat treatment after the heat treatment It can obtain | require by measuring the area of a crack. Such heat treatment can be performed using a rapid thermal annealing (RTA) apparatus or the like.

一般に、デバイス作製工程において施される熱処理は、複数のステップで構成され、各ステップにおいて、開始温度から所定の熱処理温度までの昇温を行った後、一定時間保持し、その後、終了温度まで降温する処理を行う。本発明においては、デバイス作製工程において施される熱処理が複数ステップで構成される場合には、最も高い熱応力τを与える工程の温度を熱処理温度とする。   In general, the heat treatment performed in the device manufacturing process is composed of a plurality of steps, and in each step, the temperature is raised from the start temperature to a predetermined heat treatment temperature, and then held for a certain time, and then lowered to the end temperature Do the process. In the present invention, when the heat treatment applied in the device manufacturing process is constituted by a plurality of steps, the temperature of the step of giving the highest thermal stress τ is taken as the heat treatment temperature.

また、上記酸素濃度は、クラックの面積を求める場合と同様に、シリコンウェーハに対して、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程において施される熱処理、あるいはこうした熱処理を模した熱処理を実際に施し、熱処理後の酸素濃度を実測して求めることができる。あるいは、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理をシリコンウェーハに対して実際には施さずに、シミュレーション計算により求めることもできる。   In addition, the oxygen concentration is the same as in the case of obtaining the area of the crack, the silicon wafer is actually subjected to a heat treatment applied in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process, or a heat treatment simulating such a heat treatment Oxygen concentration can be measured and determined. Alternatively, it can be determined by simulation calculation without actually performing predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process on a silicon wafer.

具体的には、所定の条件の下で育成された単結晶シリコンインゴットにおける酸素濃度(初期酸素濃度)、育成中の熱履歴、ドーパント濃度のデータに基づいて、公知の数値解析技術(例えば、Sumio Kobayashi,Journal of Crystal Growth,1997,Vol.174,p.163参照)を利用して求めることができる。こうしたシミュレーション計算により、シリコンウェーハに対して実際に熱処理を行う場合に比べて、簡便かつ短時間で、所定の熱処理後の酸素濃度を求めることができる。   Specifically, based on data of oxygen concentration (initial oxygen concentration), thermal history during growth, and dopant concentration in a single crystal silicon ingot grown under predetermined conditions, known numerical analysis techniques (for example, Sumio) (See Kobayashi, Journal of Crystal Growth, 1997, Vol. 174, p. 163). By such simulation calculation, the oxygen concentration after the predetermined heat treatment can be determined easily and in a short time as compared with the case where the heat treatment is actually performed on the silicon wafer.

続いて、ステップS3において、ステップS2において求めたクラックの面積および酸素濃度に基づいて、上記所定の熱処理時にシリコンウェーハにクラックを起点としたスリップ転位が発生する臨界せん断応力を求める。上述のように、本発明者らは、ウェーハ表面上の傷のうち、クラックを伴う傷のみからスリップ転位が発生することを見出した。以下、この知見を得るに至った高温4点曲げ試験について説明する。   Subsequently, in step S3, based on the area of the crack and the oxygen concentration obtained in step S2, a critical shear stress causing slip dislocation originating from the crack in the silicon wafer during the predetermined heat treatment is determined. As described above, the present inventors have found that among the scratches on the wafer surface, slip dislocations are generated only from cracks accompanied by cracks. Hereinafter, the high temperature four-point bending test which led to this knowledge will be described.

図3(a)に示すように「高温4点曲げ試験」は、サンプル片を支持する支点2点に対して、サンプル片に応力を負荷する作用点を2点とする試験法であり、図3(b)に示すように、サンプル片に一定の応力を負荷することができる。そのため、スリップ転位の発生、非発生を確認するのに有効な手法である。   As shown in FIG. 3A, the “high-temperature four-point bending test” is a test method in which two action points for applying stress to the sample piece are used at two points with respect to the two supporting points supporting the sample piece. As shown in 3 (b), a constant stress can be applied to the sample piece. Therefore, it is an effective method to confirm the occurrence and non-occurrence of slip dislocation.

高温4点曲げ試験は、具体的には以下のように行った。まず、シリコンウェーハに対して外周部を支持するタイプの熱処理炉を用いて熱処理を施して、外周部に種々の傷が導入されたシリコンウェーハを用意した。このシリコンウェーハから、ウェーハ外周部を含む14mm×40mmのサンプル片を切り出し、得られたサンプル片を、支点間距離が30mmの支持棒の上に配置した。こうしたサンプル片を熱処理炉内(図示せず)に導入し、850℃に昇温した後、サンプル片に対して28MPaの応力を負荷した。その後、炉内の温度を常温まで降温した後、サンプル片を熱処理炉から取り出し、SEMにより、サンプル片の表面を観察した。   Specifically, the high-temperature four-point bending test was performed as follows. First, the silicon wafer was subjected to heat treatment using a heat treatment furnace of a type supporting the outer peripheral portion, to prepare a silicon wafer in which various scratches were introduced in the outer peripheral portion. From this silicon wafer, a 14 mm × 40 mm sample piece including the outer periphery of the wafer was cut out, and the obtained sample piece was placed on a support rod with a distance between supporting points of 30 mm. The sample piece was introduced into a heat treatment furnace (not shown) and heated to 850 ° C., and then a stress of 28 MPa was applied to the sample piece. Thereafter, the temperature in the furnace was lowered to normal temperature, then the sample piece was taken out from the heat treatment furnace, and the surface of the sample piece was observed by SEM.

得られたSEM観察の結果を図4に示す。ここで、図4(a)は、スリップ転位が発生しなかった傷のSEM像、図4(b)はスリップ転位が発生した傷のSEM像をそれぞれ示している。図4(b)に示すように、スリップ転位が発生している傷には、クラックが明確に存在しているのに対して、図4(a)に示すように、スリップ転位が発生していない傷にはクラックが存在していないことが分かった。つまり、スリップ転位は、クラックを伴う傷のみから発生すると言える。   The result of the obtained SEM observation is shown in FIG. Here, FIG. 4A shows an SEM image of a scratch in which slip dislocation has not occurred, and FIG. 4B shows a SEM image of a scratch in which slip dislocation has occurred. As shown in FIG. 4 (b), while the cracks are clearly present in the scratch where the slip dislocation is generated, the slip dislocation is generated as shown in FIG. 4 (a). It was found that no flaws were present in the cracks. In other words, it can be said that slip dislocation occurs only from a flaw accompanied by a crack.

次に、本発明者らは、クラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力を求めるべく、高温3点曲げ試験を行った。「高温3点曲げ試験」は、サンプル片に対して任意の温度で応力を負荷することが可能な方法であり、その温度においてサンプル片表面上の傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力を求めることができる。高温3点曲げ試験では、支点2点に対して、作用点は1点である点で高温4点曲げ試験と相違している。   Next, the inventors conducted a high-temperature three-point bending test to determine the critical shear stress at which slip dislocation occurs from a crack accompanied by a crack. The “high-temperature three-point bending test” is a method capable of applying stress to a sample piece at any temperature, and at that temperature, the critical shear stress at which slip dislocation is generated from a flaw on the surface of the sample piece is determined. be able to. The high-temperature three-point bending test is different from the high-temperature four-point bending test in that the action point is one point with respect to two supporting points.

高温3点曲げ試験は、具体的には以下のように行った。まず、所定の酸素濃度を有するシリコンウェーハのサンプルを用意し、このサンプルから14mm×40mmのサンプル片を切り出した後、図5に示すように、サンプル片の一方の表面に、ビッカース硬度計を用いて所定の圧痕荷重を負荷し、1mmピッチで圧痕を形成した。その際、全ての圧痕にはクラックが形成されていることを確認した。   Specifically, the high temperature three-point bending test was performed as follows. First, a sample of a silicon wafer having a predetermined oxygen concentration is prepared, and a 14 mm × 40 mm sample piece is cut out from this sample, and then a Vickers hardness tester is used on one surface of the sample piece as shown in FIG. A predetermined indentation load was applied to form indentations at a pitch of 1 mm. At that time, it was confirmed that cracks were formed in all the indentations.

こうして圧痕が形成されたサンプル片を、図5に示すように、支点間が30mmの支持棒の上に配置した。続いて、配置したサンプル片を熱処理炉(図示せず)に導入し、700℃では250MPa、850℃では100MPa、1000℃では50MPa、1150℃では30MPaの応力を負荷した。その際、ひずみ速度は、5.3×10−6/cmに設定した。その後、室温まで降温して熱処理炉からサンプル片を取り出し、SEMによりサンプル片の表面を観察し、スリップ転位が発生している圧痕を特定した。スリップ転位は、作用点を中心とした帯状に発生するため、この帯幅を測定した。スリップ転位が発生する限界の応力、すなわちクラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriは、帯の先端に負荷された応力であるため、下記式(1)により求めることができる。 The sample piece thus having an indentation formed thereon was placed on a support rod of 30 mm between fulcrums as shown in FIG. Subsequently, the arranged sample pieces were introduced into a heat treatment furnace (not shown), and stress of 250 MPa at 700 ° C., 100 MPa at 850 ° C., 50 MPa at 1000 ° C., and 30 MPa at 1150 ° C. was applied. At that time, the strain rate was set to 5.3 × 10 −6 / cm 2 . Thereafter, the temperature was lowered to room temperature, the sample piece was taken out from the heat treatment furnace, the surface of the sample piece was observed by SEM, and an indentation in which slip dislocation occurred was identified. Since the slip dislocation occurs in a band centered on the action point, this band width was measured. The critical stress at which slip dislocation occurs, ie, the critical shear stress τ cri at which slip dislocation occurs from a crack accompanied by a crack, can be determined by the following equation (1) because it is stress applied to the tip of the band.

ここで、τmaxは試験においてサンプル片に負荷した最大せん断応力、Lは支点間距離、Xはスリップ転位の帯幅である。この試験では、負荷した荷重をロードセルを用いて読み取り、せん断応力に変換した。シリコンにおけるスリップ転位は、(111)面において<110>方向に発生するため、それを考慮し、下記式にて最大せん断応力τmaxを求めた。
ここで、Pはロードセルが読み取った最大荷重、bはサンプル片の幅、dはサンプル片の厚さである。この方法で最大せん断応力τmaxを算出し、支点間距離、スリップ転位の帯幅を測定して臨界せん断応力τcriを算出した。
Here, τ max is the maximum shear stress applied to the sample piece in the test, L is the distance between supporting points, and X is the band width of the slip dislocation. In this test, the applied load was read using a load cell and converted to shear stress. Since slip dislocations in silicon occur in the <110> direction in the (111) plane, taking it into consideration, the maximum shear stress τ max was determined by the following equation.
Here, P is the maximum load read by the load cell, b is the width of the sample piece, and d is the thickness of the sample piece. The maximum shear stress τ max was calculated by this method, and the distance between supporting points and the band width of the slip dislocation were measured to calculate the critical shear stress τ cri .

こうした臨界せん断応力τcriの算出を、4水準のウェーハ酸素濃度Co(5、10、15および20×1017atoms/cm、ASTM 1979)、6水準の圧痕荷重(1、10、50、100、200、500gf)および4水準の熱処理温度T(700、850、1000および1150℃)に対して行った。 The calculation of the critical shear stress τ cri is based on four levels of wafer oxygen concentration Co (5, 10, 15 and 20 × 10 17 atoms / cm 3 , ASTM 1979), and six levels of indentation load (1, 10, 50, 100). , 200, 500 gf) and four levels of heat treatment temperature T (700, 850, 1000 and 1150 ° C.).

図6は、高温3点曲げ試験により得られた圧痕荷重と臨界せん断応力τcriとの関係を示している。この図から、圧痕荷重が増加するにつれて、臨界せん断応力τcriが低下することが分かる。また、酸素濃度Cが増加すると、臨界せん断応力τcriが増加することも分かる。 FIG. 6 shows the relationship between the indentation load and the critical shear stress τ cri obtained by the high-temperature three-point bending test. It can be seen from this figure that as the indentation load increases, the critical shear stress τ cri decreases. It can also be seen that the critical shear stress τ cri increases as the oxygen concentration C 2 O increases.

SEM観察により、サンプル片に圧痕を形成する際の圧痕荷重が増加すると、圧痕に形成されるクラックの大きさも大きくなったことから、本発明者らは、クラックの大きさに関連するパラメータと、クラックを伴う傷から発生する臨界せん断応力τcriとを関係づけることができると考え、クラックの大きさに関連する適切なパラメータを検討した。その結果、上述のように定義した「クラックの面積」が最適であると考えたのである。 As the indentation load at the time of forming the indentation on the sample piece increases by SEM observation, the size of the crack formed in the indentation also increases. Therefore, the present inventors set parameters related to the size of the crack, We considered that it is possible to relate the critical shear stress τ cri generated from a crack with a crack, and examined appropriate parameters related to the size of the crack. As a result, it was considered that the "area of crack" defined as described above was optimum.

図7は、クラックの面積Aの逆数とクラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriとの関係を示している。この図に示すように、スリップ転位の臨界せん断応力τcriは、クラックの面積Aの逆数に比例していることが分かる。この図に示した1/Aとτcriとの関係から、本発明者らは、クラックの面積Aが及ぼすせん断応力τは、以下の式(1)で表すことができると考えた。 FIG. 7 shows the relationship between the reciprocal of the area A of the crack and the critical shear stress τ cri at which a slip dislocation is generated from the flaw accompanied by the crack. As shown in this figure, it can be seen that the critical shear stress τ cri of slip dislocation is proportional to the reciprocal of the area A of the crack. From the relationship between 1 / A and τ cri shown in this figure, the present inventors considered that the shear stress τ A exerted by the area A of the crack can be expressed by the following equation (1).

ここで、aおよびbは定数、Tは温度、Aはクラックの面積である。 Here, a and b are constants, T is temperature, and A is the area of the crack.

これに対して、酸素濃度Cの変化が臨界せん断応力τcriに及ぼす影響は、クラックを伴う傷から発生したスリップ転位を酸素が固着する応力(ロッキング力)の挙動と捉えることができる。ロッキング力は、下記の式(4)で表すことができる。
ここで、cは定数、εはひずみ速度、kはボルツマン定数、Tは温度である。
On the other hand, the influence of the change of the oxygen concentration C 2 O on the critical shear stress τ cri can be regarded as the behavior of the stress (locking force) to which the oxygen adheres as the slip dislocation generated from the crack accompanied with the crack. The locking force can be expressed by the following equation (4).
Here, c is a constant, ε is a strain rate, k is a Boltzmann constant, and T is a temperature.

これら2つの式を組み合わせることにより、クラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriを表現できると考えられる。例えば、τcriをτとτSLとの積として表現することができる。しかし、この場合、酸素濃度Cが0の場合に臨界せん断応力τcriが0となり、応力の負荷なしにスリップ転位が発生することになるため、物理的に不自然である。そこで、本発明者らは、τcriをτとτSLとの和として定式化することに想到した。すなわち、臨界せん断応力τcriを以下の式(5)として定式化する。
By combining these two equations, it is considered that it is possible to express the critical shear stress τ cri which causes slip dislocation from a flaw accompanied by a crack. For example, τ cri can be expressed as the product of τ A and τ SL . However, in this case, since the oxygen concentration C O critical shear stress tau cri becomes 0, slip dislocation without load stress is generated in the case of 0, which is physically unnatural. Therefore, the present inventors considered to formulate τ cri as the sum of τ A and τ SL . That is, the critical shear stress τ cri is formulated as the following equation (5).

上記式(5)においては、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時にスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriが、ウェーハ表面上の傷におけるクラックからスリップ転位を発生させるのに要する応力成分τと、発生したスリップ転位がクラック近傍の酸素による固着からの解放するための応力成分τSLとの和として表されており、物理的に極めて自然な表式である。そして、後述するように、上記式(5)により、上記所定の熱処理時にウェーハ表面上の傷におけるクラックからスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriを極めて高精度に予測することができる。 In the above equation (5), the critical shear stress τ cri which causes slip dislocation during predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or device fabrication process is a stress component required to generate slip dislocation from a crack in a flaw on the wafer surface. This is expressed as the sum of τ A and the generated slip dislocations as a stress component τ SL for release from the adhesion due to oxygen in the vicinity of the crack, which is a physically very natural expression. Then, as described later, the critical shear stress τ cri in which the slip dislocation is generated from the crack at the scratch on the wafer surface can be predicted with extremely high accuracy by the above-mentioned equation (5).

上記式(5)における定数a、bおよびcを回帰分析にて求めた結果、デバイス熱処理工程においてスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriは、以下の式(6)のようになる。
As a result of finding the constants a, b and c in the above equation (5) by regression analysis, the critical shear stress τ cri at which slip dislocation occurs in the device heat treatment step is as shown in the following equation (6).

図8は、上記式(6)を用いて得られた臨界せん断応力τcriの計算値と、上記した高温3点曲げ試験から得られた実験値との関係を示している。この図から、上記式(6)を用いることにより、700℃〜1150℃までの温度範囲において、臨界せん断応力τcriを再現よく計算できることが分かる。そこで、本発明においては、上記式(6)を用いて、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriを求める。 FIG. 8 shows the relationship between the calculated value of the critical shear stress τ cri obtained using the above equation (6) and the experimental value obtained from the above-described high-temperature three-point bending test. From this figure, it is understood that the critical shear stress τ cri can be reproducibly calculated in the temperature range of 700 ° C. to 1150 ° C. by using the above equation (6). Therefore, in the present invention, the critical shear stress τ cri at which the slip dislocation is generated from the flaw accompanied by the crack on the wafer surface is determined using the above-mentioned equation (6).

こうして、ステップS2において得られたクラックの面積Aおよび酸素濃度Cを式(6)に代入することにより、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriを高精度に求めることができる。 Thus, by substituting the area A of the crack obtained in step S2 and the oxygen concentration C 2 O into the equation (6), the critical shear stress τ cri at which the slip dislocation is generated from the crack on the wafer surface is highly accurate. Can be asked.

続いて、ステップS4において、求めた臨界せん断応力τcriと上記所定の熱処理時にシリコンウェーハに与えられる熱応力τとを比較する。ここで、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程において、シリコンウェーハに負荷される熱応力τは、以下のように求めることができる。まず、RTA装置等の熱処理装置にシリコンウェーハを投入し、シリコンウェーハを加熱して熱応力を与える。通常のRTAの加熱条件ではウェーハ面内に温度差を生じさせないように加熱分布を調整するが、ここでは意図して加熱バランスを変えて熱応力を発生させる。次いで、シリコンウェーハの半径方向の温度分布T(r’)を熱電対により測定する。半径方向および円周方向への応力は、それぞれ以下の式(7)および(8)で与えられる。 Subsequently, in step S4, the determined critical shear stress τ cri is compared with the thermal stress τ applied to the silicon wafer during the predetermined heat treatment. Here, the thermal stress τ applied to the silicon wafer in the wafer manufacturing process and the device manufacturing process can be determined as follows. First, a silicon wafer is introduced into a heat treatment apparatus such as an RTA apparatus, and the silicon wafer is heated to apply thermal stress. Under normal RTA heating conditions, the heating distribution is adjusted so as not to cause a temperature difference in the wafer surface, but here, the heating balance is intentionally changed to generate thermal stress. Next, the temperature distribution T (r ′) in the radial direction of the silicon wafer is measured by a thermocouple. The radial and circumferential stresses are given by the following equations (7) and (8), respectively.

ただし、rはシリコンウェーハの半径方向の位置、Rはシリコンウェーハの半径、αは熱膨張率、Eはヤング率である。 Where r is the radial position of the silicon wafer, R is the radius of the silicon wafer, α is the coefficient of thermal expansion, and E is the Young's modulus.

シリコンウェーハのような単結晶体においては、スリップ転位が生じる面および方向が特定されるため、すべり面を考慮した解析が必要となる。シリコンにおけるスリップ転位は、{111}面において<110>方向に発生する。等価なものを除外すると、4つの{111}面について3つの<110>方向のすべりが存在することになり、12種のせん断応力を求める必要がある。   In a single crystal such as a silicon wafer, since a plane and a direction in which slip dislocations occur are specified, analysis in consideration of the slip plane is required. Slip dislocations in silicon occur in the <110> direction in the {111} plane. Excluding the equivalent, there will be three <110> direction slips for the four {111} planes, and it is necessary to determine 12 types of shear stress.

上記の円筒座標系で求めた応力を直交座標系に変換することにより、各すべり面における各すべり方向へのせん断応力が以下の式(9)のように求められる。ただし、すべり面を(ijk)、すべり方向を[lmn]とする。   By converting the stress determined in the cylindrical coordinate system into the orthogonal coordinate system, shear stress in each sliding direction on each sliding surface is determined as shown in the following equation (9). However, the sliding surface is (ijk), and the sliding direction is [lmn].

本発明においては、上述のように得られる12種のせん断応力のうち、最大となるせん断応力を、上記所定の熱処理においてシリコンウェーハに与えられる熱応力τとした。   In the present invention, among the 12 types of shear stress obtained as described above, the maximum shear stress is taken as the thermal stress τ given to the silicon wafer in the predetermined heat treatment.

上記所定の熱処理においてシリコンウェーハに与えられる熱応力τは、上述のように、熱処理装置を用いて求める代わりに、シミュレーション計算により求めることもできる。これにより、簡便かつ短時間で熱応力τを求めることができる。具体的には、ヒーターからウェーハに入射される輻射熱および、その熱伝導を有限要素法で解析し、熱処理工程におけるウェーハ面内の温度分布を求める。求められた温度分布から、式(7)、(8)および(9)を用いて熱応力τを求めることができる。   The thermal stress τ applied to the silicon wafer in the predetermined heat treatment can be determined by simulation calculation instead of using the heat treatment apparatus as described above. Thereby, the thermal stress τ can be obtained simply and in a short time. Specifically, the radiant heat incident on the wafer from the heater and the heat conduction thereof are analyzed by the finite element method, and the temperature distribution in the wafer surface in the heat treatment process is determined. The thermal stress τ can be determined from the determined temperature distribution using equations (7), (8) and (9).

その後、ステップS4において、所定の熱処理時に、シリコンウェーハにおいて、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生するか否かを判定する。本発明においては、こうして求めた上記所定の熱処理時にシリコンウェーハに与えられる熱応力τが、式(6)により求められた臨界せん断応力τcri以上の場合に、シリコンウェーハにおいて、上記所定の熱処理時にクラックを伴う傷からスリップ転位が発生すると判定し、熱応力τが臨界せん断応力τcriを下回る場合、シリコンウェーハにおいて、上記所定の熱処理を施してもクラックに伴う傷からスリップ転位が発生しないと判定する。後の実施例に示すように、本発明により、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に予測することができる。 Thereafter, in step S4, it is determined whether or not slip dislocation is generated from a flaw accompanied by a crack on the surface of the silicon wafer during predetermined heat treatment. In the present invention, when the thermal stress τ given to the silicon wafer at the time of the predetermined heat treatment thus determined is equal to or more than the critical shear stress τ cri determined by the equation (6), the silicon wafer at the predetermined heat treatment It is determined that a slip dislocation is generated from a crack accompanied by a crack, and it is determined that the slip dislocation is not generated from a crack accompanied by a crack even if the predetermined heat treatment is performed on the silicon wafer when the thermal stress τ falls below the critical shear stress τ cri. Do. As shown in the later examples, according to the present invention, it can be predicted with high accuracy whether slip dislocations will be generated from scratches accompanied by cracks on the wafer surface.

ウェーハ製造工程やデバイス作製工程において、ある熱処理炉において複数枚のシリコンウェーハに対して所定の熱処理を行う際、全てのウェーハにはほぼ同様の傷が形成される(つまり、Aは同じである)。また、複数枚のシリコンウェーハについて、初期酸素濃度(単結晶シリコンインゴットから切り出された段階での酸素濃度)が同じであれば、上記所定の熱処理後の酸素濃度も同じになる。従って、初期酸素濃度が同じ複数枚のシリコンウェーハについては、クラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriが同じになり、ステップS4での判定結果も同じになる。そのため、同じ初期酸素濃度を有する複数枚のシリコンウェーハについては、1枚にのみに対してスリップ転位が発生するか否かを判定しておけばよい。 When a predetermined heat treatment is performed on a plurality of silicon wafers in a heat treatment furnace in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process, substantially the same flaws are formed on all the wafers (that is, A is the same) . In addition, when the initial oxygen concentration (the oxygen concentration at the stage of being cut out from the single crystal silicon ingot) is the same for a plurality of silicon wafers, the oxygen concentration after the predetermined heat treatment is also the same. Therefore, with respect to a plurality of silicon wafers having the same initial oxygen concentration, the critical shear stress τ cri at which slip dislocations are generated from scratches accompanied by cracks is the same, and the determination result in step S4 is also the same. Therefore, for a plurality of silicon wafers having the same initial oxygen concentration, it may be determined whether slip dislocation is generated for only one wafer.

こうして、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時に、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に予測することができる。   In this way, it is possible to predict with high accuracy whether or not slip dislocation occurs from a flaw accompanied by a crack on the wafer surface during predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process.

(シリコンウェーハの製造方法)
次に、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法について説明する。本発明に係るシリコンウェーハの製造方法は、上記したスリップ転位の発生予測方法によりウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時に、クラックを伴う傷からスリップ転位が発生しないと判定されるシリコンウェーハが得られる育成条件で単結晶シリコンインゴットを育成し、育成した単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施すことを特徴とする。
(Method of manufacturing silicon wafer)
Next, a method of manufacturing a silicon wafer according to the present invention will be described. In the method of manufacturing a silicon wafer according to the present invention, the silicon wafer is determined not to generate slip dislocation from a crack accompanied by a crack during a predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process according to the slip dislocation generation prediction method described above. It is characterized in that a single crystal silicon ingot is grown under the obtained growth conditions, and a wafer processing process is performed on the grown single crystal silicon ingot.

図9は、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法の一実施形態のフローチャートを示している。以下、このフローチャートに従って各工程を説明する。まず、ステップS11において、単結晶シリコンインゴットを育成する。この単結晶シリコンインゴットの育成は、CZ法や浮遊帯域溶融法(Floating Zone,FZ)法により行うことができる。単結晶シリコンインゴットの育成は、育成したシリコンインゴットから採取されたシリコンウェーハが所望の特性を有するように、酸素濃度や炭素濃度、窒素濃度等を適切に調整することができる。また、導電型についても、適切なドーパントを添加してn型またはp型とすることができる。   FIG. 9 shows a flow chart of an embodiment of a method of manufacturing a silicon wafer according to the present invention. Each step will be described below according to this flowchart. First, in step S11, a single crystal silicon ingot is grown. The single crystal silicon ingot can be grown by the CZ method or the Floating Zone (FZ) method. In the growth of a single crystal silicon ingot, the oxygen concentration, the carbon concentration, the nitrogen concentration, and the like can be appropriately adjusted so that the silicon wafer collected from the grown silicon ingot has desired characteristics. Further, with regard to the conductivity type, an appropriate dopant can be added to make it n-type or p-type.

育成した単結晶シリコンインゴットは、公知の外周研削、スライス、ラッピング、エッチング、鏡面研磨の加工処理を施すことにより、所定の厚みを有するシリコンウェーハを得ることができる。   A silicon wafer having a predetermined thickness can be obtained by subjecting the grown single crystal silicon ingot to processing processing of known outer periphery grinding, slicing, lapping, etching and mirror polishing.

続くステップS12〜ステップS14は、図1におけるステップS2〜S4にそれぞれ対応しており、上記した本発明に係るスリップ転位の発生予測方法に関するステップであり、説明を省略する。   The subsequent steps S12 to S14 respectively correspond to steps S2 to S4 in FIG. 1 and are steps relating to the slip dislocation generation prediction method according to the present invention described above, and the description will be omitted.

本発明においては、ステップS14において、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時に、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に判定でき、上記所定の熱処理時にシリコンウェーハに与えられる熱応力τが、式(6)により求められた臨界せん断応力τcri以上の場合に、上記所定の熱処理時にシリコンウェーハにスリップ転位が発生すると判定し、熱応力τが臨界せん断応力τcriを下回る場合、上記所定の熱処理時にスリップ転位が発生しないと判定する。 In the present invention, in step S14, it is possible to determine with high accuracy whether or not slip dislocation is generated from a flaw accompanied by a crack on the wafer surface during predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or device manufacturing process. When the thermal stress τ given to the silicon wafer at this time is equal to or more than the critical shear stress τ cri determined by the equation (6), it is determined that slip dislocation occurs in the silicon wafer at the predetermined heat treatment, and the thermal stress τ is critical. If it is less than the shear stress τ cri , it is determined that no slip dislocation occurs during the predetermined heat treatment.

そして、ステップS14においてスリップ転位が発生しないと判定されるシリコンウェーハが得られる育成条件で単結晶シリコンインゴットを育成し、育成した単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施すことにより、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時にスリップ転位が発生しないシリコンウェーハを得ることができる。   Then, a single-crystal silicon ingot is grown under growth conditions under which a silicon wafer determined to have slip dislocations not to be generated in step S14 is obtained, and a wafer processing process is performed on the grown single-crystal silicon ingot. It is possible to obtain a silicon wafer in which slip dislocation does not occur during predetermined heat treatment in a device manufacturing process.

ステップS14において、熱応力τが臨界せん断応力τcri以上の場合には、ステップS15において、単結晶シリコンインゴットの育成条件を変更し、熱応力τが臨界せん断応力τcriを下回るまで、単結晶シリコンインゴットの育成するステップS11からデバイス作製工程においてスリップ転位が発生するか否かを判定するステップS14までの処理を繰り返し行う。 If the thermal stress τ is greater than or equal to the critical shear stress τ cri in step S14, the growth conditions of the single crystal silicon ingot are changed in step S15, and the single crystal silicon is reduced until the thermal stress τ falls below the critical shear stress τ cri. The process from step S11 of growing the ingot to step S14 of determining whether slip dislocation occurs in the device manufacturing process is repeated.

単結晶シリコンインゴットの育成条件を変更は、スリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriが上昇するように行うが、具体的には、上記所定の熱処理後の酸素濃度を高めればよい。すなわち、式(6)から、酸素濃度Coが高いほど、臨界せん断応力τcriが高くなる。そこで、上記ステップS14において、スリップ転位が発生すると判定された場合には、酸素濃度が高くなるように条件を調整して単結晶シリコンインゴットを育成する。 The growth conditions of the single crystal silicon ingot are changed in such a manner that the critical shear stress τ cri for causing slip dislocations to rise. Specifically, the oxygen concentration after the above-described predetermined heat treatment may be increased. That is, from equation (6), the higher the oxygen concentration Co, the higher the critical shear stress τ cri . Therefore, when it is determined in step S14 that slip dislocation occurs, the conditions are adjusted so that the oxygen concentration becomes high, and a single crystal silicon ingot is grown.

上記所定の熱処理後の酸素濃度Cは、5×1017atoms/cm以上20×1017atoms/cm以下に調整することが好ましい。これにより、高温においてより高い応力が負荷されてもスリップ転位の発生を防止することができる。 The oxygen concentration C 2 O after the predetermined heat treatment is preferably adjusted to 5 × 10 17 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 17 atoms / cm 3 or less. This makes it possible to prevent the occurrence of slip dislocation even if higher stress is applied at high temperature.

こうして、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時にクラックを伴う傷からスリップ転位が発生しないシリコンウェーハを製造することができる。   In this way, it is possible to manufacture a silicon wafer in which slip dislocation does not occur from a flaw accompanied by a crack at a predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process.

(シリコンウェーハの熱処理方法)
続いて、本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法について説明する。本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法は、上記したスリップ転位の発生予測方法によりウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時に、クラックを伴う傷からスリップ転位が発生しないと判定されるシリコンウェーハが得られるように、シリコンウェーハに対して上記所定の熱処理を施すことを特徴とする。
(Heat treatment method of silicon wafer)
Then, the heat treatment method of the silicon wafer concerning the present invention is explained. The heat treatment method for a silicon wafer according to the present invention is a silicon wafer which is determined not to generate slip dislocation from a crack accompanied by a crack during a predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process by the slip dislocation generation prediction method described above. The silicon wafer is subjected to the above-mentioned predetermined heat treatment so as to be obtained.

図10は、本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法の一実施形態のフローチャートを示している。ステップS21〜ステップS23は、図1におけるステップS1〜S3にそれぞれ対応しており、上記した本発明に係るスリップ転位の発生予測方法に関するステップであるため説明を省略する。   FIG. 10 shows a flow chart of an embodiment of a heat treatment method of a silicon wafer according to the present invention. Steps S21 to S23 correspond to steps S1 to S3 in FIG. 1, respectively, and are steps relating to the slip dislocation generation prediction method according to the present invention described above, and therefore the description thereof is omitted.

上記ステップS23に続き、ステップS24において、シリコンウェーハに対して、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理を、熱応力τが臨界せん断応力τcri以上とならない条件の下で行う。すなわち、ステップS23で求められたスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriと、上記所定の熱処理によりシリコンウェーハに負荷される熱応力τとを比較して、熱応力τが臨界せん断応力τcriを下回り、クラックを伴う傷からスリップ転位が発生しないと予測される場合には、上記熱応力τを求めたのと同じ条件での所定の熱処理を行う。これにより、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位を発生させることなく熱処理を行うことができる。 Subsequent to step S23, in step S24, the silicon wafer is subjected to predetermined heat treatment in the wafer manufacturing process and device manufacturing process under the condition that the thermal stress τ does not exceed the critical shear stress τ cri . That is, the critical shear stress tau cri slip dislocation obtained in step S23 is generated, by comparing the thermal stress tau loaded on the silicon wafer by the predetermined heat treatment, thermal stress tau is a critical shear stress tau cri In the case where it is predicted that slip dislocations will not occur from a flaw accompanied by cracks below a crack, a predetermined heat treatment is performed under the same conditions as those for obtaining the thermal stress τ. Thereby, the heat treatment can be performed without generating slip dislocation from a flaw accompanied by a crack on the wafer surface.

一方、熱応力τが臨界せん断応力τcri以上であり、クラックを伴う傷からスリップ転位が発生すると予測される場合には、上記熱応力τを求めたのとは異なる条件に変更し、上記熱応力を再度求める。この条件の変更は、具体的には、熱処理の昇温速度を低減するか、熱処理温度を低減する。 On the other hand, if the thermal stress τ is equal to or higher than the critical shear stress τ cri and slip dislocations are predicted to be generated from a flaw accompanied by a crack, the conditions are changed to those for obtaining the thermal stress τ. Find the stress again. Specifically, changing the conditions reduces the temperature increase rate of the heat treatment or reduces the heat treatment temperature.

上述のように熱処理条件を変更して熱応力τを求め、先程求めた臨界せん断応力τcriと比較する。熱処理条件を変更した後の熱応力τが臨界せん断応力τcriを下回る場合には、上述のように、変更後の熱処理条件でウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位を発生させることなく熱処理を行うことができる。 As described above, the heat treatment condition is changed to obtain the thermal stress τ, and the thermal stress τ is compared with the critical shear stress τ cri obtained previously. If the thermal stress τ after changing the heat treatment conditions falls below the critical shear stress τ cri , as described above, the heat treatment is performed without causing slip dislocation from a crack on the wafer surface under the changed heat treatment conditions. It can be performed.

一方、熱処理条件を変更した後の熱応力τが臨界せん断応力τcri以上の場合には、熱処理条件の変更、シリコンウェーハに負荷される熱応力τの算出、算出した熱応力τと臨界せん断応力τcriとの比較を、熱応力τが臨界せん断応力τcriを下回るまで繰り返す。 On the other hand, when the thermal stress τ after changing the heat treatment condition is equal to or more than the critical shear stress τ cri , the heat treatment condition is changed, the thermal stress τ applied to the silicon wafer is calculated, and the calculated thermal stress τ and the critical shear stress the comparison of the tau cri, thermal stress tau is repeated to below the critical shear stress tau cri.

なお、ステップS24における所定の熱処理は、ステップS23においてスリップ転位が発生しないと判定されたシリコンウェーハ、および該シリコンウェーハと同じ初期酸素濃度を有するシリコンウェーハに対して行うことができる。   The predetermined heat treatment in step S24 can be performed on the silicon wafer determined to have no slip dislocation in step S23 and a silicon wafer having the same initial oxygen concentration as the silicon wafer.

こうして、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位を発生させることなく熱処理を行うことができる。   Thus, the heat treatment can be performed without generating slip dislocations from scratches accompanied by cracks on the wafer surface.

(シリコンウェーハ)
次に、本発明に係るシリコンウェーハについて説明する。本発明に係るシリコンウェーハは、所定の熱処理時に与えられる熱応力τが、上記所定の熱処理時に表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriを下回るような酸素濃度を有するシリコンウェーハである。本発明に係るシリコンウェーハには、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時にスリップ転位が発生しない。
(Silicon wafer)
Next, a silicon wafer according to the present invention will be described. The silicon wafer according to the present invention has an oxygen concentration such that the thermal stress τ applied at the time of the predetermined heat treatment is lower than the critical shear stress τ cri at which the slip dislocation is generated from the flaw with the crack on the surface at the predetermined heat treatment. It is a silicon wafer. In the silicon wafer according to the present invention, slip dislocation does not occur during predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or a device manufacturing process.

酸素濃度は、5×1017atoms/cm以上20×1017atoms/cm以下であることが好ましい。これにより、高温においてより高い応力が負荷されてもスリップ転位の発生を防止することができる。 The oxygen concentration is preferably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 17 atoms / cm 3 or less. This makes it possible to prevent the occurrence of slip dislocation even if higher stress is applied at high temperature.

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されない。
標準的なデバイス作製工程における熱処理を模した模擬熱処理をサンプルウェーハに対して施し、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生するか否かを予測した。ここで、上記模擬熱処理として、2つの工程AおよびBを設定し、工程Aは4つの熱処理ステップからなり、各ステップの熱処理温度および熱処理時間は異なっている。また、工程Bは6つの熱処理ステップからなり、工程Aと同様に、各ステップの熱処理温度および熱処理時間は異なっており、最後のステップはRTA処理である。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the examples.
A simulated heat treatment simulating the heat treatment in a standard device fabrication process was applied to a sample wafer to predict whether or not slip dislocations would occur from a crack with a crack on the wafer surface. Here, two processes A and B are set as the above-mentioned simulated heat treatment, and the process A consists of four heat treatment steps, and the heat treatment temperature and heat treatment time of each step are different. Further, step B comprises six heat treatment steps, and as in step A, the heat treatment temperature and heat treatment time of each step are different, and the last step is RTA treatment.

工程Aにおいては、ステップ1〜3におけるサンプルウェーハの投入温度および取り出し温度は、ともに600℃とし、昇温レートおよび降温レートは、ともに8℃/分とした。ステップ4におけるサンプルウェーハの投入温度および取り出し温度は、ともに800℃とし、昇温レートおよび降温レートは、ともに15℃/分とした。また、工程Bにおいては、ステップ1〜5までについては、サンプルウェーハの投入温度および取り出し温度は、ともに600℃、昇温レートおよび降温レートは、ともに8℃/分とし、ステップ6については、サンプルウェーハの投入温度および取り出し温度は、ともに650℃とし、昇温レートは150℃/秒、降温レートは75℃/秒とした。工程AおよびBにおける熱処理条件を表1および2にそれぞれ示す。   In step A, the input temperature and the extraction temperature of the sample wafer in steps 1 to 3 were both set to 600 ° C., and the temperature raising rate and the temperature lowering rate were both 8 ° C./min. The input temperature and the extraction temperature of the sample wafer in step 4 were both 800 ° C., and the temperature rising rate and the temperature falling rate were both 15 ° C./min. Further, in step B, for steps 1 to 5, the input temperature and the removal temperature of the sample wafer are both 600 ° C., and the temperature raising rate and temperature lowering rate are both 8 ° C./min. The input temperature and the output temperature of the wafer were both 650 ° C., the temperature rising rate was 150 ° C./sec, and the temperature falling rate was 75 ° C./sec. The heat treatment conditions in steps A and B are shown in Tables 1 and 2, respectively.

上記模擬熱処理においてウェーハに与えられる熱応力τは、式(7)〜(9)を用いて、熱処理炉内に投入したサンプルウェーハの面内温度を熱電対により測定した。その結果、工程Aにおいては、第4ステップにおいて、熱処理温度1100℃で5.5MPaの応力が負荷された。また、工程Bにおいては、第6ステップにおいて、熱処理温度1000℃で16.1MPaの熱応力が負荷されることが分かった。   The thermal stress τ given to the wafer in the above-described simulated heat treatment was measured with a thermocouple using the equations (7) to (9) to measure the in-plane temperature of the sample wafer introduced into the heat treatment furnace. As a result, in the step A, a stress of 5.5 MPa was applied at a heat treatment temperature of 1100 ° C. in the fourth step. Further, in step B, it was found that a thermal stress of 16.1 MPa was applied at a heat treatment temperature of 1000 ° C. in the sixth step.

また、工程AおよびBに供したサンプルウェーハの熱処理後の酸素濃度Co、クラックの面積A、臨界せん断応力τcri、臨界せん断応力τcriと熱処理においてシリコンウェーハに負荷される熱応力τとの大小関係、スリップ転位発生の有無を表3および4にそれぞれ示す。 In addition, the oxygen concentration Co after heat treatment of the sample wafer subjected to the steps A and B, the area A of the crack, the critical shear stress τ cri , the critical shear stress τ cri and the thermal stress τ applied to the silicon wafer in the heat treatment The relationship and the occurrence of slip dislocation are shown in Tables 3 and 4, respectively.

上述のように、本発明においては、上記模擬熱処理においてサンプルウェーハに与えられる熱応力τが、臨界せん断応力τcriを下回る場合、すなわちτ<τcriであれば、上記模擬熱処理が施されたシリコンウェーハにクラックを伴う傷からスリップ転位は発生しないと判定している。表3および4から明らかなように、本発明における判定結果と、実際にスリップ転位が発生したか否かの結果が完全に一致している。このように、式(6)を用いることにより、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に予測できることが分かる。 As described above, in the present invention, when the thermal stress τ applied to the sample wafer in the above simulated heat treatment is less than the critical shear stress τ cri , that is, if τ <τ cri , the silicon to which the above simulated heat treatment has been applied. It is determined that slip dislocation does not occur from a flaw accompanied by a crack in the wafer. As apparent from Tables 3 and 4, the judgment result in the present invention completely agrees with the result of whether or not slip dislocation has actually occurred. As described above, it can be understood that by using the equation (6), it is possible to predict with high accuracy whether slip dislocation is generated from a flaw accompanied by a crack on the wafer surface.

図11は、上記工程AおよびBについて、シリコンウェーハ中の酸素濃度およびクラックの面積Aと、スリップ転位の発生の有無との関係を示している。この図において、破線は式(6)で与えられる臨界せん断応力τcriを示す線である。図から明らかなように、破線を境界として、スリップ転位の発生、非発生を区別できていることが分かる。このように、式(6)を用いることにより、ウェーハ表面上のクラックを伴う傷からスリップ転位が発生するか否かを高精度に予測できることが分かる。 FIG. 11 shows the relationship between the oxygen concentration in the silicon wafer and the area A of the crack and the presence or absence of the occurrence of slip dislocation in the steps A and B. In this figure, the broken line is a line showing the critical shear stress τ cri given by equation (6). As apparent from the figure, it can be seen that the occurrence of slip dislocation can be distinguished from the occurrence of slip dislocation with the broken line as the boundary. As described above, it can be understood that by using the equation (6), it is possible to predict with high accuracy whether slip dislocation is generated from a flaw accompanied by a crack on the wafer surface.

また、表3および4において、スリップ転位が発生したサンプルウェーハ3、4、8、11、12、15、16、19、20および24について、これらのサンプルウェーハを採取したものよりも酸素濃度を上昇させて単結晶シリコンインゴットを育成し、育成したインゴットから採取した、酸素濃度を上昇させたシリコンウェーハにおける、上記模擬熱処理後のクラックの面積Aおよび酸素濃度Coに基づいて臨界せん断応力τcriを求めたところ、育成条件を変更する前よりも臨界せん断応力τcriが上昇してτ<τcriを満足させることができ、上記模擬熱処理を施した後にもクラックを伴う傷からスリップ転位が発生しないシリコンウェーハを得ることができた。 Further, in Tables 3 and 4, the sample wafers 3, 4, 8, 11, 12, 15, 16, 17, 20, and 24 in which slip dislocation has occurred have a higher oxygen concentration than those obtained by taking these sample wafers. Critical strain stress τ cri is determined based on the area A of the crack after the above simulated heat treatment and the oxygen concentration Co in a silicon wafer having a raised oxygen concentration, grown from the grown ingot, and grown from the grown ingot. On the other hand, silicon that can raise critical shear stress τ cri and satisfy τ <τ cri than before changing the growth conditions, and does not generate slip dislocation from a crack accompanied by a crack even after the above-described simulated heat treatment A wafer could be obtained.

本発明によれば、ウェーハ製造工程やデバイス作製工程における所定の熱処理時にクラックを伴う傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力を高精度に求めることができ、上記所定の熱処理時にスリップ転位が発生するか否かを高精度に予測することができるため、半導体産業において有用である。   According to the present invention, it is possible to obtain with high accuracy the critical shear stress that slip dislocation is generated from a flaw accompanied by a crack at a predetermined heat treatment in a wafer manufacturing process or device manufacturing process, and slip dislocation occurs at the predetermined heat treatment. It is useful in the semiconductor industry because it can be predicted with high accuracy.

Claims (10)

所定の熱処理が施されたシリコンウェーハの外周部表面に存在するクラックを伴う傷における前記クラックの面積および前記シリコンウェーハ中の酸素濃度を求め、次いで求めた前記クラックの面積および前記酸素濃度に基づいて、前記所定の熱処理時に前記傷からスリップ転位が発生する臨界せん断応力τcriを求めた後、求めた前記臨界せん断応力τcriと前記所定の熱処理時にシリコンウェーハに負荷される熱応力τとを比較して、前記熱応力τが前記臨界せん断応力τcri以上の場合には、シリコンウェーハにおいて、前記所定の熱処理時にウェーハ外周部表面上の傷からスリップ転位が発生すると判定し、前記熱応力τが前記臨界せん断応力τcriを下回る場合には、シリコンウェーハにおいて、前記所定の熱処理時にウェーハ外周部表面上の傷からスリップ転位が発生しないと判定することを特徴とするスリップ転位の発生予測方法。 Based on the area of the crack and the oxygen concentration, the area of the crack and the oxygen concentration in the silicon wafer in the flaw with the crack present on the outer peripheral surface of the silicon wafer subjected to the predetermined heat treatment are determined. after determining the critical shear stress tau cri slip dislocation is generated from the scratches during the predetermined heat treatment, compared with the thermal stress tau loaded on the silicon wafer at the critical shear stress tau cri the predetermined heat treatment was determined If the thermal stress τ is equal to or greater than the critical shear stress τ cri , it is determined that a slip dislocation is generated from a flaw on the surface of the outer peripheral portion of the silicon wafer during the predetermined heat treatment in the silicon wafer, and the thermal stress τ is wherein when below the critical shear stress tau cri, a silicon wafer, wafer outer peripheral portion on the surface during the predetermined heat treatment Generating prediction method of slip dislocations and judging from scratches and slip dislocation is not generated. 前記臨界せん断応力τcriは、A:前記クラックの面積、CO:前記酸素濃度、T:前記熱処理の温度、ε:ひずみ速度、k:ボルツマン定数、a、bおよびc:定数として以下の式(i)で与えられる、請求項1に記載の方法。
The critical shear stress τ cri is A: area of the crack, C 2 O : concentration of oxygen, T: temperature of the heat treatment, ε: strain rate, k: Boltzmann's constant, a, b and c: constants as follows The method of claim 1, given by (i).
aが4.5であり、bが5442であり、cが7.9×10-4である、請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein a is 4.5, b is 5442 and c is 7.9 x 10-4 . 前記クラックの面積Aおよび前記酸素濃度COを求める処理は、前記シリコンウェーハに対して前記所定の熱処理を施した後、該所定の熱処理後のシリコンウェーハにおける前記クラックの面積および前記酸素濃度を測定することにより行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 The process for determining the area A of the crack and the oxygen concentration CO is performed by performing the predetermined heat treatment on the silicon wafer, and then measuring the area of the crack and the oxygen concentration in the silicon wafer after the predetermined heat treatment The method according to any one of claims 1 to 3, which is carried out by 前記クラックの面積Aを求める処理は、前記シリコンウェーハに対して前記所定の熱処理を施した後、該所定の熱処理後のシリコンウェーハにおける前記クラックの面積を測定することにより行い、前記所定の熱処理後の前記酸素濃度COを求める処理はシミュレーション計算により行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載のスリップ転位の発生予測方法。 The treatment for determining the area A of the crack is performed by performing the predetermined heat treatment on the silicon wafer and then measuring the area of the crack in the silicon wafer after the predetermined heat treatment, and after the predetermined heat treatment The slip dislocation generation prediction method according to any one of claims 1 to 3, wherein the process of determining the oxygen concentration CO is performed by simulation calculation. 前記熱応力τは、熱処理装置に前記シリコンウェーハを投入して加熱し、加熱された前記シリコンウェーハの半径方向の温度分布に基づいて求める、請求項1〜5のいずれか一項に記載のスリップ転位の発生予測方法。   The slip according to any one of claims 1 to 5, wherein the thermal stress τ is obtained based on a temperature distribution in a radial direction of the heated silicon wafer by charging the silicon wafer into a heat treatment apparatus, heating the heat treatment How to predict the occurrence of dislocations. 前記熱応力τはシミュレーション計算により求める、請求項1〜5のいずれか一項に記載のスリップ転位の発生予測方法。   The method for predicting slip dislocation occurrence according to any one of claims 1 to 5, wherein the thermal stress τ is obtained by simulation calculation. 請求項1〜7に記載のスリップ転位の発生予測方法により前記所定の熱処理時にクラックを伴う傷からスリップ転位が発生しないと判定されるシリコンウェーハが得られる育成条件で単結晶シリコンインゴットを育成し、育成した前記単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施すことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。   A single crystal silicon ingot is grown under growth conditions that provide a silicon wafer which is judged not to generate slip dislocation from a flaw accompanied by a crack during the predetermined heat treatment by the slip dislocation generation prediction method according to claim 1 to 7. A method of manufacturing a silicon wafer, comprising performing wafer processing on the grown single crystal silicon ingot. 前記所定の熱処理後の酸素濃度は5×1017atoms/cm3以上20×1017atoms/cm3以下である、請求項8に記載のシリコンウェーハの製造方法。 9. The method for producing a silicon wafer according to claim 8, wherein the oxygen concentration after the predetermined heat treatment is 5 × 10 17 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 17 atoms / cm 3 or less. 請求項1〜7に記載のスリップ転位の発生予測方法により前記所定の熱処理時にクラックを伴う傷からスリップ転位が発生しないと判定されるようにシリコンウェーハに対して前記所定の熱処理を施すことを特徴とするシリコンウェーハの熱処理方法。   The silicon wafer is subjected to the predetermined heat treatment such that it is determined that the slip dislocation does not occur from the flaw accompanied by the crack during the predetermined heat treatment according to the slip dislocation generation prediction method according to claims 1 to 7. Heat treatment method for silicon wafers.
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