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
JP6760243B2 - A method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for manufacturing a silicon single crystal, and a method for manufacturing a silicon wafer. - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6760243B2 - A method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for manufacturing a silicon single crystal, and a method for manufacturing a silicon wafer. - Google Patents

A method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for manufacturing a silicon single crystal, and a method for manufacturing a silicon wafer. Download PDF

Info

Publication number
JP6760243B2
JP6760243B2 JP2017206607A JP2017206607A JP6760243B2 JP 6760243 B2 JP6760243 B2 JP 6760243B2 JP 2017206607 A JP2017206607 A JP 2017206607A JP 2017206607 A JP2017206607 A JP 2017206607A JP 6760243 B2 JP6760243 B2 JP 6760243B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
silicon single
control data
quality
pulling
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
JP2017206607A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019077593A (en
Inventor
恒成 朝長
恒成 朝長
中嶋 健
健 中嶋
最勝寺 俊昭
俊昭 最勝寺
早川 裕
裕 早川
篤史 黒川
篤史 黒川
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 JP2017206607A priority Critical patent/JP6760243B2/en
Publication of JP2019077593A publication Critical patent/JP2019077593A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6760243B2 publication Critical patent/JP6760243B2/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、シリコン単結晶の良否判別方法、シリコン単結晶の製造方法、およびシリコンウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for producing a silicon single crystal, and a method for producing a silicon wafer.

近年、プラントにおける運転条件の設定や、運転異常検出を特定する際、MT法(Mahalanobis Taguchi Method)というパターン認識技術を用いたものが利用されている。
たとえば、特許文献1には、プラントの操作に利用する指令値およびプラントで計測される計測値と、プラントの状態を表す複数の変数で構成されるグループデータとに基づいて、MD(Mahalanobis Distance)値を算出し、算出されたMD値に基づいて、プラントの異常を判別する技術が開示されている。
In recent years, when setting operating conditions in a plant and identifying operation abnormality detection, a method using a pattern recognition technique called MT method (Mahalanobis Taguchi Method) has been used.
For example, Patent Document 1 describes MD (Mahalanobis Distance) based on a command value used for plant operation, a measured value measured in the plant, and group data composed of a plurality of variables representing the state of the plant. A technique for calculating a value and determining a plant abnormality based on the calculated MD value is disclosed.

さらに、特許文献2には、半導体の熱処理装置において、熱処理装置に用いられるヒーター素線の断線の兆候があるか否かの判定に、ヒーター素線に供給される供給電力の最大値と残差平方和に基づいて、MD値を算出し、ヒーター素線の断線の兆候があるか否かを判別する技術が開示されている。 Further, Patent Document 2 describes the maximum value and the residual of the power supplied to the heater wire in determining whether or not there is a sign of disconnection of the heater wire used in the heat treatment device in the semiconductor heat treatment device. A technique for calculating an MD value based on the sum of squares and determining whether or not there is a sign of disconnection of the heater wire is disclosed.

特開2013−41492号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-41492 特開2009−140933号公報JP-A-2009-140933

しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の技術では、プラントや熱処理装置に用いられる実際の指令値や計測値に対して、そのままMT法を適用しているため、データ間のばらつきや、ノイズの影響を受けてしまうことがあり、判別精度が低下するという課題がある。 However, in the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, since the MT method is applied as it is to the actual command values and measured values used in the plant and the heat treatment apparatus, variations between data and noise There is a problem that the discrimination accuracy is lowered because it may be affected by.

本発明の目的は、シリコン単結晶の引き上げ制御データに基づいて、高精度に良否判別することのできるシリコン単結晶の良否判別方法、シリコン単結晶の製造方法、およびシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for producing a silicon single crystal, and a method for producing a silicon wafer, which can determine the quality of a silicon single crystal with high accuracy based on the pulling control data of the silicon single crystal. There is.

本発明のシリコン単結晶の良否判別方法は、
シリコン単結晶の引き上げ制御データに基づいて、引き上げられた前記シリコン単結晶の良否判定をシリコン単結晶の良否判別方法であって、
前記シリコン単結晶の引き上げ開始から肩部形成までの引き上げ制御データ、および肩部形成後、直胴部形成の引き上げ制御データを抽出する引き上げ制御データ抽出ステップと、
前記肩部形成までの引き上げ制御データ、および前記直胴部形成の引き上げ制御データを連結し、前記シリコン単結晶の引き上げ開始時の引き上げ制御データを基準として、それぞれの引き上げ制御データの規格化処理を行う規格化処理ステップと、
規格化処理された前記引き上げ制御データの移動平均処理を行う移動平均処理ステップと、
移動平均処理された前記引き上げ制御データに対して、複数の標本線を設定し、それぞれの標本線と交差する前記引き上げ制御データの数を変化量として数値化し、前記引き上げ制御データの山の幅を存在量として数値化する波形処理ステップと、
前記シリコン単結晶の引き上げ制御データの単位空間を演算する単位空間演算ステップと、
数値化された前記引き上げ制御データの変化量および存在量に基づいて、演算された前記単位空間に対するMD値を算出するMD値算出ステップと、
算出されたMD値に基づいて、前記引き上げ制御データにより引き上げられたシリコン単結晶の格子間酸素濃度の良否を判別する良否判別ステップと、
を実施することを特徴とする。
The method for determining the quality of a silicon single crystal of the present invention is
Based on the pull-up control data of the silicon single crystal, the quality determination of the pulled-up silicon single crystal is a method for determining the quality of the silicon single crystal.
A pull-up control data extraction step for extracting pull-up control data from the start of pulling up the silicon single crystal to shoulder formation, and pull-up control data for straight body formation after shoulder formation, and
The pulling control data up to the shoulder formation and the pulling control data for forming the straight body are linked, and the standardization processing of each pulling control data is performed based on the pulling control data at the start of pulling the silicon single crystal. Standardization processing steps to be performed and
A moving average processing step that performs moving average processing of the standardized pull-up control data, and
A plurality of sample lines are set for the moving average processed pull-up control data, the number of the pull-up control data intersecting each sample line is quantified as a change amount, and the width of the mountain of the pull-up control data is calculated. A waveform processing step that digitizes the abundance,
A unit space calculation step for calculating the unit space of the pulling control data of the silicon single crystal, and
An MD value calculation step for calculating an MD value for the unit space calculated based on the amount of change and the abundance of the digitized pull-up control data, and
Based on the calculated MD value, the quality determination step for determining the quality of the interstitial oxygen concentration of the silicon single crystal pulled up by the pulling control data, and the quality determination step.
It is characterized by carrying out.

この発明によれば、規格化処理を行うことにより、引き上げられたシリコン単結晶のバッチ間のばらつきを排除し、基点を定めて変化量のMT解析を行うことができる。
また、移動平均処理を行うことにより、実績となる引き上げ制御データのノイズを除去して、MT解析を行うことができる。
さらに、波形処理ステップにより、引き上げ制御データを数値化することができるため、数値化された変化量および存在量に基づいて、MT解析を行うことができる。
そして、単位空間演算ステップ、MD値演算ステップ、および良否判別ステップにより、MT解析に基づいて、シリコン単結晶の良否判別を高精度に行うことができる。
したがって、MT解析を行う前に、実績となる引き上げ制御データのノイズを除去したり、適切に数値化することができるため、高精度のMT解析を行うことができ、シリコン単結晶の良否判別を高精度に行うことができる。
According to the present invention, by performing the standardization process, it is possible to eliminate the variation between batches of the raised silicon single crystal, determine the base point, and perform MT analysis of the amount of change.
Further, by performing the moving average processing, it is possible to remove the noise of the pull-up control data, which is the actual result, and perform the MT analysis.
Further, since the pull-up control data can be quantified by the waveform processing step, MT analysis can be performed based on the quantified amount of change and abundance.
Then, by the unit space calculation step, the MD value calculation step, and the quality determination step, the quality determination of the silicon single crystal can be performed with high accuracy based on the MT analysis.
Therefore, before performing MT analysis, noise of the actual pull-up control data can be removed and quantified appropriately, so that highly accurate MT analysis can be performed and the quality of the silicon single crystal can be determined. It can be done with high accuracy.

本発明では、前記良否判別ステップによる前記シリコン単結晶の格子間酸素濃度の良否の判別精度が悪い場合に、複数の標本線を再設定し、再設定された複数の標本線に基づいて、波形処理を行う再波形処理ステップを実施し、前記MD値算出ステップ、および前記良否判別ステップを実施することが考えられる。
この発明によれば、再波形処理ステップを実施することにより、シリコン単結晶の格子間酸素濃度に影響を与える部分を中心に標本線を再設定することができるため、MD値算出ステップにより算出するMD値をより高精度に算出することができ、良否判別ステップによるシリコン単結晶の良否判別の精度が向上する。
In the present invention, when the accuracy of determining the quality of the interstitial oxygen concentration of the silicon single crystal by the quality determination step is poor, a plurality of sample lines are reset, and the waveform is based on the preset plurality of sample lines. It is conceivable to carry out the re-waveform processing step for performing the processing, and then carry out the MD value calculation step and the pass / fail determination step.
According to the present invention, by carrying out the re-waveform processing step, the sample line can be reset centering on the portion that affects the interstitial oxygen concentration of the silicon single crystal, and therefore the sample line can be reset by the MD value calculation step. The MD value can be calculated with higher accuracy, and the accuracy of the quality determination of the silicon single crystal by the quality determination step is improved.

本発明のシリコン単結晶の製造方法は、
シリコン単結晶の引き上げ制御データに基づいて、前記シリコン単結晶の引き上げを行うシリコン単結晶の製造方法であって、前述したシリコン単結晶の良否判別方法を実施する工程と、前記シリコン単結晶の良否判別方法の実施結果に基づいて、前記引き上げ制御データのうち、前記シリコン単結晶の格子間酸素濃度の変動に影響する制御因子を特定する工程と、特定された制御因子の変動量を監視しながら、前記シリコン単結晶の引き上げを行う工程と、を実施することを特徴とする。
The method for producing a silicon single crystal of the present invention is
A method for producing a silicon single crystal that pulls up the silicon single crystal based on the pulling control data of the silicon single crystal, the step of carrying out the above-mentioned method for determining the quality of the silicon single crystal, and the quality of the silicon single crystal. Based on the implementation result of the discrimination method, in the pulling control data, while monitoring the step of identifying the control factor that affects the fluctuation of the interstitial oxygen concentration of the silicon single crystal and the fluctuation amount of the specified control factor. It is characterized in that the step of pulling up the silicon single crystal is carried out.

この発明によれば、シリコン単結晶の引き上げ中に、前述したシリコン単結晶の良否判別方法を実施することにより、事前にシリコン単結晶の格子間酸素濃度の変動に影響する制御因子を特定することができる。したがって、特定された制御因子の変動量を監視しながら、シリコン単結晶の引き上げを行うことにより、格子間酸素濃度を変動の少ないシリコン単結晶を得ることができ、不合格となるシリコン単結晶を次工程に送る確率を低減することができる。 According to the present invention, the control factor that influences the fluctuation of the interstitial oxygen concentration of the silicon single crystal is specified in advance by carrying out the above-mentioned method for determining the quality of the silicon single crystal while pulling up the silicon single crystal. Can be done. Therefore, by pulling up the silicon single crystal while monitoring the fluctuation amount of the specified control factor, it is possible to obtain a silicon single crystal with less fluctuation in the interstitial oxygen concentration, and the silicon single crystal that fails can be obtained. The probability of sending to the next process can be reduced.

本発明のシリコンウェーハの製造方法は、前述したシリコン単結晶の製造方法により得られたシリコン単結晶からシリコンウェーハを切り出してシリコンウェーハを製造するシリコンウェーハの製造方法であって、前記シリコン単結晶の引き上げを行う工程を実施して、品質が規格外れと予想される前記シリコン単結晶の部位から検査試料を切り出し、品質評価を行うことにより規格外れ部位を確認し、規格外れ部位をウェーハ加工工程に流動させないことを特徴とする。 The method for manufacturing a silicon wafer of the present invention is a method for manufacturing a silicon wafer by cutting out a silicon wafer from the silicon single crystal obtained by the above-mentioned method for manufacturing a silicon single crystal to manufacture a silicon wafer. An inspection sample is cut out from the part of the silicon single crystal whose quality is expected to be out of specification by carrying out the process of pulling up, and the out-of-specification part is confirmed by performing quality evaluation, and the out-of-specification part is used in the wafer processing process. It is characterized by not flowing.

この発明によれば、品質が規格外れと予想されるシリコン単結晶の部位から検査試料を切り出し、品質評価を行っている。したがって、規格外れ部位をウェーハ加工工程に流動させることがないので、研削、研磨形成工程等の次工程において、不良のシリコンウェーハに加工を施すことがなく、次工程における無駄を確実に防止できる。 According to the present invention, an inspection sample is cut out from a site of a silicon single crystal whose quality is expected to be out of specification, and quality evaluation is performed. Therefore, since the non-standard portion is not flowed to the wafer processing process, the defective silicon wafer is not processed in the next process such as the grinding and polishing forming process, and waste in the next process can be reliably prevented.

本発明の実施形態に係るシリコン単結晶の引き上げ装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the silicon single crystal pulling apparatus which concerns on embodiment of this invention. 前記実施形態の背景を説明するための模式図およびグラフ。Schematic and graphs for explaining the background of the embodiment. 前記実施形態の背景を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the background of the said embodiment. 前記実施形態におけるシリコン単結晶の良否判別方法を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the quality determination method of the silicon single crystal in the said embodiment. 前記実施形態における波形処理の方法を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the method of waveform processing in said embodiment. 前記実施形態における引き上げられたシリコン単結晶のバッチによる格子間酸素濃度のばらつきを示すグラフ。The graph which shows the variation of the oxygen concentration between lattices by the batch of the raised silicon single crystal in the said embodiment. 前記実施形態におけるMT法による各制御因子の判別精度を確認したグラフ。The graph which confirmed the discrimination accuracy of each control factor by the MT method in the said embodiment. 前記実施形態における規格化処理を行わない場合と行った場合のシリコン単結晶の格子間酸素濃度の良否判別の判別精度を比較するグラフ。The graph which compares the discrimination accuracy of the good or bad judgment of the interstitial oxygen concentration of a silicon single crystal when the normalization process in the said embodiment is not performed, and when it is performed. 前記実施形態における波形処理における標本線の設定とシリコン単結晶の格子間酸素濃度の良否判別の判別精度を示すグラフ。The graph which shows the setting of the sample line in the waveform processing in the said embodiment, and the discrimination accuracy of the quality judgment of the interstitial oxygen concentration of a silicon single crystal. 前記実施形態における波形処理における標本線の再設定とシリコン単結晶の格子間酸素濃度の良否判別の判別精度を示すグラフ。The graph which shows the determination accuracy of the resetting of a sample line in the waveform processing in the said embodiment, and the judgment of the quality of the interstitial oxygen concentration of a silicon single crystal. 前記実施形態における移動平均化処理の結果とシリコン単結晶の格子間酸素濃度の良否判別の判別精度を示すグラフ。The graph which shows the result of the moving averaging process in the said embodiment, and the discrimination accuracy of the quality judgment of the interstitial oxygen concentration of a silicon single crystal. 前記実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the manufacturing method of the silicon single crystal in the said embodiment. 前記実施形態におけるシリコンウェーハの製造方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the manufacturing method of the silicon wafer in the said embodiment. 本発明の比較例に係る改善前のヒーターパワー強度を示すグラフ。The graph which shows the heater power intensity before improvement which concerns on the comparative example of this invention. 本発明の実施例に係る改善後のヒーターパワー強度を示すグラフ。The graph which shows the heater power strength after improvement which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例および比較例における肩長さの平均値とばらつきを示すグラフ。The graph which shows the average value and variation of the shoulder length in an Example and a comparative example of this invention. 本発明の実施例および比較例における格子間酸素濃度[Oi]の平均値とばらつきを示すグラフ。The graph which shows the average value and variation of the interstitial oxygen concentration [Oi] in the Example and the comparative example of this invention.

[1]シリコン単結晶の引き上げ装置1の構造
図1には、本発明の実施形態に係るシリコン単結晶の製造方法を適用できるシリコン単結晶の引き上げ装置1の構造の一例を表す模式図が示されている。引き上げ装置1は、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶10を引き上げる装置であり、外郭を構成するチャンバ2と、チャンバ2の中心部に配置されるルツボ3とを備える。
ルツボ3は、内側の石英ルツボ3Aと、外側の黒鉛ルツボ3Bとから構成される二重構造であり、回転および昇降が可能な支持軸4の上端部に固定されている。
[1] Structure of Silicon Single Crystal Pulling Device 1 FIG. 1 shows a schematic diagram showing an example of the structure of a silicon single crystal pulling device 1 to which the method for producing a silicon single crystal according to the embodiment of the present invention can be applied. Has been done. The pulling device 1 is a device for pulling the silicon single crystal 10 by the Czochralski method, and includes a chamber 2 forming an outer shell and a crucible 3 arranged in the center of the chamber 2.
The crucible 3 has a double structure composed of an inner quartz crucible 3A and an outer graphite crucible 3B, and is fixed to the upper end of a support shaft 4 capable of rotating and raising and lowering.

ルツボ3の外側には、ルツボ3を囲む抵抗加熱式の2段のヒーター5A、5Bが設けられ、その外側には、チャンバ2の内面に沿って断熱材6が設けられている。
ルツボ3の上方には、支持軸4と同軸上で逆方向または同一方向に所定の速度で回転するワイヤなどの引き上げ軸7が設けられている。この引き上げ軸7の下端には種結晶8が取り付けられている。
On the outside of the crucible 3, resistance heating type two-stage heaters 5A and 5B surrounding the crucible 3 are provided, and on the outside thereof, a heat insulating material 6 is provided along the inner surface of the chamber 2.
Above the crucible 3, a pull-up shaft 7 such as a wire that rotates coaxially with the support shaft 4 in the opposite direction or the same direction at a predetermined speed is provided. A seed crystal 8 is attached to the lower end of the pulling shaft 7.

チャンバ2内には、筒状の熱遮蔽板12が配置されている。
熱遮蔽板12は、育成中のシリコン単結晶10に対して、ルツボ3内のシリコン融液9やヒーター5A、5Bやルツボ3の側壁からの高温の輻射熱を遮断するとともに、結晶成長界面である固液界面の近傍に対しては、外部への熱の拡散を抑制し、単結晶中心部および単結晶外周部の引き上げ軸方向の温度勾配を制御する役割を担う。
A tubular heat shield plate 12 is arranged in the chamber 2.
The heat shield plate 12 blocks high-temperature radiant heat from the silicon melt 9 in the crucible 3, heaters 5A and 5B, and the side wall of the crucible 3 with respect to the growing silicon single crystal 10, and is a crystal growth interface. In the vicinity of the solid-liquid interface, it suppresses the diffusion of heat to the outside and plays a role of controlling the temperature gradient in the pulling axial direction of the central portion of the single crystal and the outer peripheral portion of the single crystal.

チャンバ2の上部には、Arガスなどの不活性ガスをチャンバ2内に導入するガス導入口13が設けられている。チャンバ2の下部には、図示しない真空ポンプの駆動によりチャンバ2内の気体を吸引して排出する排気口14が設けられている。
ガス導入口13からチャンバ2内に導入された不活性ガスは、育成中のシリコン単結晶10と熱遮蔽板12との間を下降し、熱遮蔽板12の下端とシリコン融液9の液面との隙間を経た後、熱遮蔽板12の外側、さらにルツボ3の外側に向けて流れ、その後にルツボ3の外側を下降し、排気口14から排出される。
A gas introduction port 13 for introducing an inert gas such as Ar gas into the chamber 2 is provided in the upper part of the chamber 2. An exhaust port 14 is provided in the lower part of the chamber 2 to suck and discharge the gas in the chamber 2 by driving a vacuum pump (not shown).
The inert gas introduced into the chamber 2 from the gas introduction port 13 descends between the growing silicon single crystal 10 and the heat shield plate 12, and the lower end of the heat shield plate 12 and the liquid level of the silicon melt 9. After passing through the gap between the gas and the gas, the gas flows toward the outside of the heat shield plate 12 and further toward the outside of the crucible 3, then descends the outside of the crucible 3 and is discharged from the exhaust port 14.

このような引き上げ装置1を用いたシリコン単結晶10の育成の際、チャンバ2内を減圧下の不活性ガス雰囲気に維持した状態で、ルツボ3に充填した多結晶シリコンなどの固形原料をヒーター5A、5Bの加熱により溶融させ、シリコン融液9を形成する。ルツボ3内にシリコン融液9が形成されると、引き上げ軸7を下降させて種結晶8をシリコン融液9に浸漬し、ルツボ3および引き上げ軸7を所定の方向に回転させながら、引き上げ軸7を徐々に引き上げ、これにより種結晶8に連なったシリコン単結晶10を育成する。 When growing the silicon single crystal 10 using such a pulling device 1, the heater 5A uses a solid raw material such as polycrystalline silicon filled in the crucible 3 while maintaining the inside of the chamber 2 in an inert gas atmosphere under reduced pressure. The silicon melt 9 is formed by melting by heating 5B. When the silicon melt 9 is formed in the crucible 3, the pulling shaft 7 is lowered to immerse the seed crystal 8 in the silicon melt 9, and the crucible 3 and the pulling shaft 7 are rotated in a predetermined direction while pulling the shaft. 7 is gradually pulled up, thereby growing a silicon single crystal 10 connected to the seed crystal 8.

[2]本発明に至る背景
前述した構造の引き上げ装置1により引き上げられたシリコン単結晶10は、図2(A)に示すように、製品ブロック101、102等に切断される。切断に際しては、製品ブロック101、102の端部において、サンプルウェーハSW1、SW2、SW3を採取し、それぞれのサンプルウェーハSW1、SW2、SW3について、格子間酸素濃度[Oi]を測定し、たとえばサンプルウェーハSW1、SW2の格子間酸素濃度[Oi]が所定の閾値以下となっていれば、製品ブロック101の格子間酸素濃度[Oi]は、すべて閾値以下であると判別し、次工程に送っている。
[2] Background to the Present Invention The silicon single crystal 10 pulled up by the pulling device 1 having the above-mentioned structure is cut into product blocks 101, 102 and the like as shown in FIG. 2 (A). At the time of cutting, sample wafers SW1, SW2, and SW3 are sampled at the ends of the product blocks 101 and 102, and the interstitial oxygen concentration [Oi] is measured for each of the sample wafers SW1, SW2, and SW3. If the interstitial oxygen concentration [Oi] of SW1 and SW2 is equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that all the interstitial oxygen concentrations [Oi] of the product block 101 are equal to or less than the threshold value, and the wafer is sent to the next step. ..

しかしながら、製品ブロック101の端部のサンプルウェーハSW1、SW2について、格子間酸素濃度[Oi]が問題なし、と判別された製品ブロック101について、製品ブロック101内からサンプルウェーハSW4を採取し、格子間酸素濃度[Oi]を測定したところ、図2(B)に示すように、サンプルウェーハSW4の格子間酸素濃度[Oi]が、閾値を超える値であったことが知見された。 However, for the sample wafers SW1 and SW2 at the end of the product block 101, the sample wafer SW4 was sampled from the inside of the product block 101 for the product block 101 for which it was determined that the interstitial oxygen concentration [Oi] had no problem, and the interstitial oxygen concentration [Oi] was determined to be no problem. When the oxygen concentration [Oi] was measured, it was found that the interstitial oxygen concentration [Oi] of the sample wafer SW4 exceeded the threshold value as shown in FIG. 2 (B).

すなわち、端部から採取したサンプルウェーハSW1、SW2、SW3の格子間酸素濃度[Oi]の測定結果に基づいて、製品ブロック101、102の格子間酸素濃度[Oi]がすべて閾値以下であると判別すると、製品ブロック101、102の内部に格子間酸素濃度[Oi]が、閾値を超えるものが混入する可能性があり、次工程に不良部分を送ってしまう可能性があるという問題が生じた。
なお、製品ブロック101、102の全長に亘ってスキャンして格子間酸素濃度[Oi]を測定する方法もあるが、処理能力に問題があり、全数測定は不可能である。
That is, based on the measurement results of the interstitial oxygen concentrations [Oi] of the sample wafers SW1, SW2, and SW3 collected from the end portions, it is determined that the interstitial oxygen concentrations [Oi] of the product blocks 101 and 102 are all equal to or less than the threshold value. Then, there is a possibility that a product having an interstitial oxygen concentration [Oi] exceeding the threshold value may be mixed inside the product blocks 101 and 102, which causes a problem that a defective portion may be sent to the next step.
There is also a method of measuring the interstitial oxygen concentration [Oi] by scanning the entire length of the product blocks 101 and 102, but there is a problem in processing capacity and it is impossible to measure all of them.

本発明者らは、引き上げ装置1間、シリコン単結晶10のバッチ間の格子間酸素濃度[Oi]が、どのような因子によってばらつくのかを鋭意検討したところ、図3(A)、図3(B)に示すように、シリコン単結晶10の引き上げ制御データが、シリコン単結晶10の内部の格子間酸素濃度[Oi]のばらつきに影響を及ぼしていることを知見した。
そこで、本発明者らは、MT法を用いて引き上げ制御データの解析を行い、格子間酸素濃度[Oi]に影響を及ぼす因子を把握することとした。
The present inventors have diligently investigated what factors cause the interstitial oxygen concentration [Oi] between the pulling devices 1 and the batches of the silicon single crystal 10 to vary. As a result, FIGS. 3 (A) and 3 (Fig. 3) As shown in B), it was found that the pulling control data of the silicon single crystal 10 affects the variation in the interstitial oxygen concentration [Oi] inside the silicon single crystal 10.
Therefore, the present inventors decided to analyze the pull-up control data using the MT method to understand the factors that affect the interstitial oxygen concentration [Oi].

[3]シリコン単結晶の良否判別方法
図4には、本実施形態に係るシリコン多結晶の良否判別方法を示すフローチャートが示されている。
まず、シリコン単結晶10の引き上げ制御データにおける因子の抽出を行う(ステップS1:引き上げ制御データ抽出ステップ)。具体的には、引き上げ制御データとしては、シリコン単結晶10の直胴径、ヒーター5A、5Bのヒーターパワー、ヒーター5A、5Bの上下ヒーターパワー比、ヒーター温度、シリコン単結晶10の引き上げ速度(シード上昇速度)、ルツボ3の回転数、磁場強度等が挙げられるが、これらの中から、シリコン単結晶10の格子間酸素濃度[Oi]に影響を与える因子を抽出する。
[3] Method for determining the quality of a silicon single crystal FIG. 4 shows a flowchart showing a method for determining the quality of a silicon polycrystal according to the present embodiment.
First, the factors in the pull-up control data of the silicon single crystal 10 are extracted (step S1: pull-up control data extraction step). Specifically, the pulling control data includes the straight body diameter of the silicon single crystal 10, the heater power of the heaters 5A and 5B, the vertical heater power ratio of the heaters 5A and 5B, the heater temperature, and the pulling speed of the silicon single crystal 10 (seed). The ascending speed), the number of rotations of the crucible 3, the magnetic field strength, and the like, and the factors that affect the interstitial oxygen concentration [Oi] of the silicon single crystal 10 are extracted from these.

次に、抽出された引き上げ制御データについて、シリコン単結晶10の肩部形成までの引き上げ制御データと、シリコン単結晶10の肩部形成後、直胴部形成の引き上げ制御データを連結して、引き上げ制御データの規格化処理を行う(ステップS2:規格化処理ステップ)。
具体的には、肩部形成までの引き上げ制御データにおいて、シリコン単結晶10の肩部引き上げ開始時の引き上げ制御データを基準として、直胴部の引き上げ制御データの変換処理を行って規格化する。
規格化された引き上げ制御データについて、移動平均処理を行う(ステップS3:移動平均処理ステップ)。具体的には、10分間の引き上げ制御データの平均値を算出し、これを引き上げ制御データの代表値とすることにより、引き上げ制御データのノイズを除去する。
Next, regarding the extracted pull-up control data, the pull-up control data up to the shoulder formation of the silicon single crystal 10 and the pull-up control data of the straight body formation after the shoulder portion formation of the silicon single crystal 10 are linked and pulled up. The control data standardization process is performed (step S2: standardization process step).
Specifically, in the pulling control data up to the shoulder formation, the pulling control data of the straight body portion is converted and standardized based on the pulling control data at the start of pulling the shoulder portion of the silicon single crystal 10.
Moving average processing is performed on the standardized pull-up control data (step S3: moving average processing step). Specifically, the noise of the pull-up control data is removed by calculating the average value of the pull-up control data for 10 minutes and using this as the representative value of the pull-up control data.

移動平均処理された引き上げ制御データについて、波形処理を行う(ステップS4:波形処理ステップ)。
具体的には、波形処理は、図5に示すように、引き上げ制御データL0に対して、複数の標本線L1から標本線L4を設定し、それぞれの標本線L1から標本線L4と交差する引き上げ制御データの数を変化量として数値化し、引き上げ制御データの山の幅を存在量として数値化する。たとえば、標本線L1の場合であれば、引き上げ制御データL0が交差する点の数が4であるから、変化量は4であり、山の幅W1+W2が存在量となる。また、標本線L2の場合であれば、引き上げ制御データL0が交差する点の数が6であるから、変化量は6であり、山の幅W3+W4+W5が存在量となる。標本線L3および標本線L4も同様である。なお、標本線の数は、4本に限られず、後述する単位空間を構成する合格品のシリコン単結晶10の引き上げ制御データの数に応じて、増加させることができる。
Waveform processing is performed on the pull-up control data that has undergone moving average processing (step S4: waveform processing step).
Specifically, in the waveform processing, as shown in FIG. 5, a plurality of sample lines L1 to sample lines L4 are set for the pull-up control data L0, and each sample line L1 to the sample line L4 intersects with the sample line L4. The number of control data is quantified as the amount of change, and the width of the peak of the raised control data is quantified as the amount of existence. For example, in the case of the sample line L1, since the number of points where the pull-up control data L0 intersects is 4, the amount of change is 4, and the width of the mountain W1 + W2 is the existence amount. Further, in the case of the sample line L2, since the number of points where the pull-up control data L0 intersects is 6, the amount of change is 6, and the width of the mountain W3 + W4 + W5 is the abundance amount. The same applies to the sample line L3 and the sample line L4. The number of sample lines is not limited to four, and can be increased according to the number of pull-up control data of the accepted silicon single crystal 10 constituting the unit space described later.

図4に戻って、格子間酸素濃度[Oi]がすべて良品(合格品)となった複数のシリコン単結晶10の引き上げ制御データに基づいて、単位空間を演算する(ステップS5:単位空間演算ステップ)。具体的には、既知の合格品のシリコン単結晶10の複数の引き上げ制御データの変化量、および存在量から単位空間を演算する。 Returning to FIG. 4, the unit space is calculated based on the pulling control data of the plurality of silicon single crystals 10 in which the interstitial oxygen concentration [Oi] is all good (passed product) (step S5: unit space calculation step). ). Specifically, the unit space is calculated from the change amount and the abundance amount of a plurality of pull-up control data of the known accepted silicon single crystal 10.

数値化された引き上げ制御データの変化量および存在量に基づいて、シリコン単結晶10の不合格品の引き上げ制御データのMD値を算出する(ステップS6:MD値算出ステップ)。具体的には、不合格品の引き上げ制御データのMD値と、単位空間のMD値とから判別可能な閾値を求める。次に、不合格品の引き上げ制御データの標準化を行い、共分散行列を作成し、共分散行列の逆行列を算出する。次に、逆行列の両側をデータで挟んだ演算を行い、MD値の二乗値を算出し、その平方根をとってMD値を算出する。 The MD value of the pull-up control data of the rejected product of the silicon single crystal 10 is calculated based on the amount of change and the abundance of the digitized pull-up control data (step S6: MD value calculation step). Specifically, a threshold value that can be discriminated from the MD value of the pull-up control data of the rejected product and the MD value of the unit space is obtained. Next, the pull-up control data of rejected products is standardized, a covariance matrix is created, and the inverse matrix of the covariance matrix is calculated. Next, an operation is performed by sandwiching both sides of the inverse matrix with data, the square value of the MD value is calculated, and the square root thereof is taken to calculate the MD value.

算出されたMD値のMT解析を行って、検査対象となるシリコン単結晶10の格子間酸素濃度[Oi]の良否を判別する(ステップS7:良否判別ステップ)。
良否判別の精度が十分であるか否かを判定し(ステップS8)、良否判別の精度が悪い場合、ステップS4に戻り、複数の標本線を再設定し、再設定された複数本の標本線に基づいて、再波形処理ステップを実施して、以後ステップS5からステップS7を実施する。
以下、本発明者らが行った具体的な検証結果について、各ステップについて詳述する。
MT analysis of the calculated MD value is performed to determine the quality of the interstitial oxygen concentration [Oi] of the silicon single crystal 10 to be inspected (step S7: quality determination step).
It is determined whether or not the accuracy of the pass / fail judgment is sufficient (step S8), and if the accuracy of the pass / fail judgment is poor, the process returns to step S4, a plurality of sample lines are reset, and a plurality of reset sample lines are reset. Based on the above, the re-waveform processing step is carried out, and then steps S5 to S7 are carried out thereafter.
Hereinafter, each step will be described in detail with respect to the specific verification results performed by the present inventors.

[4]引き上げ制御データにおける因子の抽出(ステップS1)
本発明者らは、図6に示すように、過去引き上げた複数のシリコン単結晶10のうち、格子間酸素濃度[Oi]が所定の閾値以下であった合格品(OK)37本と、所定の閾値を超えた不合格品(NG)9本とについて、シリコン単結晶10の直胴部の直径、ヒーター5A、5Bのパワー、ヒーター5A、5Bの上下パワー比、ヒーター温度、シード上昇速度、ルツボ3の回転数、磁場強度を、引き上げ制御データとして比較した。
しかしながら、合格品と不合格品の個々の制御データ同士を比較しただけでは、合格品と不合格品の明確な差異は認められなかった。そこで、シリコン単結晶10の直胴部の直径、ヒーター5A、5Bのヒーターパワー、ヒーター5A、5Bの上下パワー比、ヒーター温度、シード上昇速度を因子として、MT法による解析を行った。
[4] Extraction of factors in pull-up control data (step S1)
As shown in FIG. 6, the present inventors have defined 37 acceptable products (OK) in which the interstitial oxygen concentration [Oi] was equal to or lower than a predetermined threshold among the plurality of silicon single crystals 10 raised in the past. For 9 rejected products (NG) that exceeded the threshold of, the diameter of the straight body of the silicon single crystal 10, the power of the heaters 5A and 5B, the vertical power ratio of the heaters 5A and 5B, the heater temperature, and the seed rise rate. The rotation speed and magnetic field strength of the crucible 3 were compared as pull-up control data.
However, a clear difference between the accepted product and the rejected product was not found only by comparing the individual control data of the passed product and the rejected product. Therefore, the analysis was performed by the MT method using the diameter of the straight body of the silicon single crystal 10, the heater power of the heaters 5A and 5B, the vertical power ratio of the heaters 5A and 5B, the heater temperature, and the seed rise rate as factors.

図7には、シリコン単結晶10の合格品37本と、不合格品9本とについて、それぞれの引き上げ制御データのMD値を算出した結果が示されている。
まず、図7(A)には、シリコン単結晶10の直胴部の直径について、合格品(OK)と、不合格品(NG)のMD値を算出した結果をグラフ化したものが表示されている。
図7(A)の場合、不合格品について不合格品であると判別できたのは、不合格品9本のうち、22%(2本)しか不合格品を判別できず、シリコン単結晶10の直胴部の直径が、シリコン単結晶10の良否判別の引き上げ制御データとしては不適当であることがわかった。
FIG. 7 shows the results of calculating the MD values of the pull-up control data for 37 accepted products and 9 rejected products of the silicon single crystal 10.
First, FIG. 7A is a graph showing the results of calculating the MD values of the accepted product (OK) and the rejected product (NG) for the diameter of the straight body portion of the silicon single crystal 10. ing.
In the case of FIG. 7A, only 22% (2) of the 9 rejected products could be determined to be rejected products, and the silicon single crystal could be determined. It was found that the diameter of the straight body portion of No. 10 is inappropriate as the pulling control data for determining the quality of the silicon single crystal 10.

同様に、図7(B)に示すように、上下ヒーターパワー比についても、不合格品9本のすべてを不合格品であると判定できず、シリコン単結晶10の良否判別の引き上げ制御データとして不適当であることがわかった。
さらに、図7(F)に示すように、引き上げ速度についても、不合格品9本のうち、11%(1本)しか不合格品を判別できず、シリコン単結晶10の良否判別の引き上げ制御データとして不適当であることがわかった。
Similarly, as shown in FIG. 7B, with respect to the upper and lower heater power ratios, it is not possible to determine that all nine rejected products are rejected products, and this is used as pull-up control data for determining the quality of the silicon single crystal 10. It turned out to be inappropriate.
Further, as shown in FIG. 7 (F), regarding the pulling speed, only 11% (1) of the 9 rejected products can be discriminated, and the pulling control for determining the quality of the silicon single crystal 10 is controlled. It turned out to be inappropriate as data.

一方、図7(C)に示すように、ヒーター5A、5Bのヒーターパワーについては、不合格品9本のうち、67%(6本)を不合格品であると判別することができ、シリコン単結晶10の良否判別の引き上げ制御データとして採用できる可能性があることが確認された。
また、図7(D)に示すように、ヒーター温度についても不合格品9本のうち、67%(6本)を不合格品であると判別することができ、シリコン単結晶10の良否判別の引き上げ制御データとして採用できる可能性があることが確認された。
On the other hand, as shown in FIG. 7C, regarding the heater power of the heaters 5A and 5B, 67% (6) of the 9 rejected products can be determined to be rejected products, and silicon. It was confirmed that there is a possibility that it can be used as pull-up control data for determining the quality of the single crystal 10.
Further, as shown in FIG. 7 (D), 67% (6) of the 9 rejected products can be determined to be rejected with respect to the heater temperature, and the quality of the silicon single crystal 10 can be determined. It was confirmed that there is a possibility that it can be used as pull-up control data.

さらに、図7(E)に示すように、後述する規格化処理を行ったヒーター5A、5Bのヒーターパワーについては、不合格品9本のうち、78%(7本)を不合格品であると判別することができ、シリコン単結晶10の良否判別の引き上げ制御データとして採用できる可能性があることが確認された。
以上より、ヒーターパワー、ヒーター温度を引き上げ制御データとして抽出し、シリコン単結晶10の格子間酸素欠陥濃度[Oi]の良否判定を行うこととした。
Further, as shown in FIG. 7 (E), regarding the heater power of the heaters 5A and 5B that have undergone the standardization processing described later, 78% (7) of the 9 rejected products are rejected products. It was confirmed that there is a possibility that it can be used as pull-up control data for determining the quality of the silicon single crystal 10.
Based on the above, it was decided to extract the heater power and heater temperature as control data, and determine whether the interstitial oxygen defect concentration [Oi] of the silicon single crystal 10 was good or bad.

[5]引き上げ制御データの規格化処理(ステップS2)
シリコン単結晶10の合格品の本数を、標本線を増やして判別精度を上げるため、37本から52本に増やし、シリコン単結晶10の合格品および不合格品について、MD値を算出した。図8(A)は、実績値に基づいてMD値を算出したものである。図8(B)は、シリコン単結晶10の直胴部の引き上げ制御データに、肩部形成までの引き上げ制御データを連結し、シリコン単結晶10の引き上げ開始時の制御データを基準として、規格化したものである。
実績値に基づく図8(A)では、不合格品9本のうち、不合格品であると判別できたのは、44%(4本)に止まった。
[5] Normalization process of pull-up control data (step S2)
The number of passed products of the silicon single crystal 10 was increased from 37 to 52 in order to increase the number of sample lines to improve the discrimination accuracy, and the MD values were calculated for the passed products and the rejected products of the silicon single crystal 10. FIG. 8A shows an MD value calculated based on the actual value. In FIG. 8B, the pulling control data of the straight body portion of the silicon single crystal 10 is linked to the pulling control data up to the shoulder formation, and standardized based on the control data at the start of pulling the silicon single crystal 10. It was done.
In FIG. 8 (A) based on the actual values, only 44% (4) of the 9 rejected products could be determined to be rejected products.

一方、規格化処理を行った図8(B)では、不合格品9本のうち、不合格品であると判別できたのは、67%(6本)あった。
したがって、引き上げ制御データの規格化処理を行うことにより、引き上げ装置1のパーツ交換、経時変化等によるバッチ間のばらつきをキャンセルすることができるため、判別精度が向上することが確認された。
On the other hand, in FIG. 8B, which has undergone standardization processing, 67% (6) of the 9 rejected products could be determined to be rejected products.
Therefore, it has been confirmed that the discrimination accuracy is improved because the variation between batches due to the replacement of parts of the pulling device 1 and the change with time can be canceled by performing the standardization process of the pulling control data.

[6]引き上げ制御データの波形処理(ステップS4)
図9(A)に示すように、シリコン単結晶10の肩部形成位置で6本、シリコン単結晶10の直胴部形成位置で7本を、引き上げ制御データの変化の全体に対して、均等な間隔で標本線を設定した。それぞれの標本線と交差するヒーターパワーの引き上げ制御データの数を変化量として数値化し、引き上げ制御データの山の幅を存在量として数値化して、MD値を算出した。
シリコン単結晶10の肩部および直胴部のそれぞれにおいて、標本線を均等に配置した場合、図9(B)に示すように、不合格品9本のうち、不合格品であると判別できたのは、67%(6本)であった。
[6] Waveform processing of pull-up control data (step S4)
As shown in FIG. 9 (A), 6 lines at the shoulder forming position of the silicon single crystal 10 and 7 lines at the straight body forming position of the silicon single crystal 10 are uniform with respect to the entire change of the pulling control data. Sample lines were set at various intervals. The number of heater power raising control data intersecting each sample line was quantified as the amount of change, and the width of the peak of the raising control data was quantified as the abundance amount to calculate the MD value.
When the sample lines are evenly arranged on the shoulder and the straight body of the silicon single crystal 10, it can be determined that the nine rejected products are rejected, as shown in FIG. 9B. It was 67% (6 bottles).

次に、図10(A)に示すように、シリコン単結晶10の肩部形成位置で6本、シリコン単結晶10の直胴部形成位置で7本を、シリコン単結晶10の肩部形成位置から、直胴部に移行する位置に、密集させて標本線を設定した。それぞれの標本線と交差するヒーターパワーの引き上げ制御データの数を変化量として数値化し、引き上げ制御データの山の幅を存在量として数値化して、MD値を算出した。
シリコン単結晶10の肩部および直胴部のそれぞれにおいて、標本線を密集させて配置した場合、図10(B)に示すように、不合格品9本のうち、不合格品であると判別できたのは、78%(7本)であった。
したがって、波形処理においては、シリコン単結晶10の引き上げ制御データに対して、シリコン単結晶10の肩部形成位置から直胴部に移行する位置において、標本線の配置を密にすることにより、不合格品の判別精度が向上することが確認できた。
Next, as shown in FIG. 10 (A), 6 at the shoulder forming position of the silicon single crystal 10, 7 at the straight body forming position of the silicon single crystal 10, and the shoulder forming position of the silicon single crystal 10. From, the sample line was set in a dense position at the position where it shifts to the straight body. The number of heater power raising control data intersecting each sample line was quantified as the amount of change, and the width of the peak of the raising control data was quantified as the abundance amount to calculate the MD value.
When the sample lines are densely arranged on the shoulder and the straight body of the silicon single crystal 10, it is determined that the nine rejected products are rejected as shown in FIG. 10 (B). Only 78% (7) were produced.
Therefore, in the waveform processing, it is not possible to arrange the sample lines densely at the position where the silicon single crystal 10 shifts from the shoulder forming position to the straight body portion with respect to the pulling control data of the silicon single crystal 10. It was confirmed that the discrimination accuracy of accepted products was improved.

[7]引き上げ制御データの移動平均処理(ステップS3)
引き上げ制御データに対して、10分間の移動平均処理を行うと、図11(A)に示すように、引き上げ制御データの波形が、ノイズが除去されて鮮明になる。移動平均処理後、シリコン単結晶10の不合格品9本のうち、図11(B)に示すように、不合格品であると判別できたのは89%(8本)であった。
図10(A)に示した移動平均処理を行わない引き上げ制御データにおける判別精度78%に対して、移動平均化処理を行うと、不合格品の判別精度は89%(8本)に上昇している。
[7] Moving average processing of pull-up control data (step S3)
When the pull-up control data is subjected to the moving average processing for 10 minutes, as shown in FIG. 11 (A), the waveform of the pull-up control data becomes clear with noise removed. After the moving average treatment, 89% (8 pieces) of the 9 rejected products of the silicon single crystal 10 could be determined to be rejected products as shown in FIG. 11 (B).
When the moving averaging process is performed, the discrimination accuracy of the rejected products increases to 89% (8 pieces), while the discrimination accuracy of 78% in the pull-up control data without the moving average process shown in FIG. 10 (A). ing.

[8]まとめ
本実施形態によれば、以下の事項が知見された。
引き上げ制御データとして、ヒーター5A、5BのヒーターパワーをMT法により解析することにより、引き上げられたシリコン単結晶10の格子間酸素濃度[Oi]のばらつきを89%の判別精度で判別することができることを確認できた。
MT法による解析を行うに際しては、事前に引き上げ制御データの規格化処理、移動平均処理、波形処理を行うことにより、シリコン単結晶10の合格品、不合格品の判別精度を高めることができることを確認できた。
[8] Summary According to this embodiment, the following items were found.
By analyzing the heater powers of the heaters 5A and 5B by the MT method as the raising control data, it is possible to discriminate the variation in the interstitial oxygen concentration [Oi] of the raised silicon single crystal 10 with a discrimination accuracy of 89%. I was able to confirm.
When performing analysis by the MT method, it is possible to improve the discrimination accuracy of the passed product and the rejected product of the silicon single crystal 10 by performing standardization processing, moving average processing, and waveform processing of the pulling control data in advance. It could be confirmed.

波形処理を行うに際しては、シリコン単結晶10の肩部形成位置から、直胴部に移行する位置に、標本線を密集させることにより、シリコン単結晶10の合格品、不合格品の判別精度を高めることができることを確認できた。
シリコン単結晶10の引き上げに際しては、引き上げ制御データとして、ヒーター5A、5Bのヒーターパワーの監視を強化するのがよく、特に、肩部形成位置から直胴部形成位置に移行する部分における監視を強化することにより、格子間酸素濃度[Oi]のばらつきの少ないシリコン単結晶10を引き上げることができることが予測される。
When performing waveform processing, by concentrating the sample lines from the shoulder forming position of the silicon single crystal 10 to the position where it shifts to the straight body portion, the accuracy of distinguishing the accepted product and the rejected product of the silicon single crystal 10 can be determined. I was able to confirm that it could be increased.
When pulling up the silicon single crystal 10, it is preferable to strengthen the monitoring of the heater power of the heaters 5A and 5B as the pulling control data, and in particular, strengthen the monitoring in the portion transitioning from the shoulder formation position to the straight body formation position. By doing so, it is predicted that the silicon single crystal 10 having little variation in the interstitial oxygen concentration [Oi] can be pulled up.

[9]シリコン単結晶10の製造方法
次に、前述したシリコン単結晶10の良否判別方法に基づいて、シリコン単結晶10の引き上げを行うシリコン単結晶10の製造方法について、図12に示されるフローチャートに基づいて説明する。
シリコン単結晶10の引き上げ制御データに基づいて、シリコン単結晶10の良否判別方法を実施する(工程S1−S8)。
[9] Method for Producing Silicon Single Crystal 10 Next, a flowchart shown in FIG. 12 regarding a method for producing the silicon single crystal 10 for pulling up the silicon single crystal 10 based on the above-mentioned method for determining the quality of the silicon single crystal 10. The explanation will be based on.
Based on the pull-up control data of the silicon single crystal 10, the quality determination method of the silicon single crystal 10 is carried out (steps S1-S8).

シリコン単結晶10の良否判別方法の実施結果に基づいて、引き上げ制御データにおける制御因子を特定する(工程S9)。
特定された制御因子の変動量を監視しながら、シリコン単結晶10の引き上げを行い、シリコン単結晶10を製造する(工程S10)。
Based on the execution result of the quality determination method for the silicon single crystal 10, the control factor in the pull-up control data is specified (step S9).
While monitoring the fluctuation amount of the specified control factor, the silicon single crystal 10 is pulled up to produce the silicon single crystal 10 (step S10).

[10]シリコンウェーハの製造方法
次に、前述したシリコン単結晶10の製造方法により製造されたシリコン単結晶10からシリコンウェーハを切り出してシリコンウェーハを製造するシリコンウェーハの製造方法について、図13に示されるフローチャートに基づいて説明する。
シリコン単結晶10の製造方法によりシリコン単結晶10を製造する(工程S1−S10)。
[10] Method for Manufacturing a Silicon Wafer Next, FIG. 13 shows a method for manufacturing a silicon wafer by cutting out a silicon wafer from the silicon single crystal 10 manufactured by the above-described method for manufacturing a silicon single crystal 10 to manufacture a silicon wafer. The explanation will be given based on the flowchart.
The silicon single crystal 10 is produced by the method for producing the silicon single crystal 10 (steps S1-S10).

シリコン単結晶10の外周研削を行う(工程S11)。
シリコン単結晶10を所定の長さの複数のインゴットブロックに切断する(工程S12)。
それぞれのインゴットブロックの切断とともに、インゴットブロックの端部から複数の検査試料を採取する(工程S13)。
得られた複数の検査試料の品質検査を実施する(工程S14)。
品質検査を行った検査試料が規格外れであるかを判定する(工程S15)。
The outer circumference of the silicon single crystal 10 is ground (step S11).
The silicon single crystal 10 is cut into a plurality of ingot blocks having a predetermined length (step S12).
Along with cutting each ingot block, a plurality of test samples are collected from the end of the ingot block (step S13).
A quality inspection of the obtained plurality of inspection samples is carried out (step S14).
It is determined whether the inspection sample subjected to the quality inspection is out of specification (step S15).

検査試料が規格外れであると判定されたら、規格外れ部位を不良品として除外し(工程S16)、規格外れ部位をウェーハ加工工程に流動させない。
検査試料が規格範囲でないと判定されたら、当該部位をウェーハ加工工程に払い出す(工程S17)。
ウェーハ加工工程では、シリコンウェーハのスライスを行い、研削またはラッピング、面取り、エッチング、鏡面研磨等の加工を行う(工程S18)。
If it is determined that the inspection sample is out of specification, the out-of-specification part is excluded as a defective product (step S16), and the out-of-specification part is not flowed to the wafer processing process.
When it is determined that the inspection sample is not within the standard range, the site is dispensed to the wafer processing step (step S17).
In the wafer processing step, the silicon wafer is sliced and processed such as grinding or wrapping, chamfering, etching, and mirror polishing (step S18).

[11]実施形態の作用および効果
このような本実施形態によれば、シリコン単結晶10の引き上げ中に、前述したシリコン単結晶の良否判別方法を実施することにより、事前にシリコン単結晶10の格子間酸素濃度の変動に影響する制御因子を特定することができる。したがって、特定された制御因子の変動量を監視しながら、シリコン単結晶10の引き上げを行うことにより、格子間酸素濃度を変動の少ないシリコン単結晶10を得ることができ、不合格となるシリコン単結晶を次工程に送る確率を低減することができる。
[11] Actions and Effects of the Embodiment According to the present embodiment, the silicon single crystal 10 is previously subjected to the above-mentioned method for determining the quality of the silicon single crystal 10 while the silicon single crystal 10 is being pulled up. The control factors that influence the fluctuation of interstitial oxygen concentration can be identified. Therefore, by pulling up the silicon single crystal 10 while monitoring the fluctuation amount of the specified control factor, it is possible to obtain the silicon single crystal 10 having less fluctuation in the interstitial oxygen concentration, and the silicon single crystal is rejected. The probability of sending the crystal to the next process can be reduced.

また、品質が規格外れと予想されるシリコン単結晶の部位から検査試料を切り出し、品質評価を行っている。したがって、規格外れ部位をウェーハ加工工程に流動させることがないので、研削、研磨工程等の次工程において、不良のシリコンウェーハに加工を施すことがなく、次工程における無駄を確実に防止できる。 In addition, the inspection sample is cut out from the site of the silicon single crystal whose quality is expected to be out of specification, and the quality is evaluated. Therefore, since the non-standard portion is not flowed to the wafer processing process, the defective silicon wafer is not processed in the next process such as the grinding and polishing processes, and waste in the next process can be reliably prevented.

次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
ある工場におけるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)結晶(低酸素MCZ:200mm品)のシリコン単結晶10の引き上げにおいて、炉間、バッチ間のTopにおける格子間酸素濃度[Oi]のばらつきが問題になった。
そこで、前述したMT法による解析を行った結果、ヒーター5A、5Bのパワーの挙動が格子間酸素濃度[Oi]に影響することが明確になった。
Next, examples of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following examples.
In pulling up the silicon single crystal 10 of the IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) crystal (low oxygen MCZ: 200 mm product) in a certain factory, the variation of the interstitial oxygen concentration [Oi] in the Top between furnaces and batches became a problem. ..
Therefore, as a result of the analysis by the MT method described above, it was clarified that the power behavior of the heaters 5A and 5B affects the interstitial oxygen concentration [Oi].

抵抗率狙い値60Ωcmのn型200mmウェーハ用結晶を、多段ヒーターを用いた横磁場印加チョクラルスキー法により引き上げ、改善前後における格子間酸素濃度[Oi]の比較をおこなった。
改善前の比較例においては、シリコン単結晶10の肩部後半(特に肩変え前)の急激な形状変化が、ヒーターパワー変動(高パワー化)を誘発し、直胴部Bodyの前半部(100mm付近)まで直径、パワー変動の影響を受けている。具体的には、図14に示すように、ヒーター5A、5Bのパワー挙動が変動し、肩部後半において、ヒーターパワー挙動が上昇気味に直胴部Bodyに移行している。
Crystals for n-type 200 mm wafers with a resistivity target value of 60 Ω cm were pulled up by the Czochralski method in which a transverse magnetic field was applied using a multi-stage heater, and the interstitial oxygen concentration [Oi] before and after the improvement was compared.
In the comparative example before the improvement, the sudden shape change of the latter half of the shoulder portion (especially before the shoulder change) of the silicon single crystal 10 induces the heater power fluctuation (higher power), and the first half portion (100 mm) of the straight body portion Body. It is affected by diameter and power fluctuations up to (near). Specifically, as shown in FIG. 14, the power behaviors of the heaters 5A and 5B fluctuate, and in the latter half of the shoulder portion, the heater power behavior gradually shifts to the straight body portion Body.

改善後の実施例においては、MT法による解析結果を利用して、肩部後半(特に肩変え前)におけるヒーター5A、5Bの変動を抑え、スムーズに直胴部Body形成工程に移行できるようにした。具体的には、シリコン単結晶10のなで肩形状を狙い温度プロファイルチューニング、制御カメラの肩走査線調整を実施した。これにより、図15に示すように、肩部後半におけるヒーター5A、5Bのパワーの変動が抑えられ、スムーズに直胴部Bodyへの移行を行うことができた。 In the improved example, the analysis results by the MT method are used to suppress fluctuations in the heaters 5A and 5B in the latter half of the shoulder (especially before changing the shoulder) so that the process can smoothly shift to the straight body body forming process. did. Specifically, temperature profile tuning and shoulder scanning line adjustment of the control camera were carried out aiming at the shoulder shape of the silicon single crystal 10. As a result, as shown in FIG. 15, fluctuations in the power of the heaters 5A and 5B in the latter half of the shoulder portion were suppressed, and the transition to the straight body portion Body could be performed smoothly.

改善前後の肩長さを比較すると、図16に示すように、改善前である比較例の肩長さに比較して、改善後である実施例の肩長さは、平均値が低下するとともに、ばらつきが大幅に改善していることが確認された。
また、改善前後のシリコン単結晶10中の格子間酸素濃度[Oi]を比較すると、図17に示すように、改善前である比較例の格子間酸素濃度[Oi]の平均値に対して、改善後である実施例の格子間酸素濃度[Oi]の平均値は、0.3×1017atoms/cm低下しており、実施例では、格子間酸素濃度[Oi]の規格値を超えるシリコン単結晶10の部位は生じなかった。
格子間酸素濃度[Oi]は、すべてASTM F−121(1979)に規格されたFTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy:フーリエ変換分光法)による測定値である。
Comparing the shoulder lengths before and after the improvement, as shown in FIG. 16, the average value of the shoulder lengths of the examples after the improvement decreased as compared with the shoulder lengths of the comparative examples before the improvement. , It was confirmed that the variation was significantly improved.
Comparing the interstitial oxygen concentration [Oi] in the silicon single crystal 10 before and after the improvement, as shown in FIG. 17, the interstitial oxygen concentration [Oi] of the comparative example before the improvement was compared with the average value. the average value of interstitial oxygen concentration is after improvement embodiment [Oi] is, 0.3 × 10 17 atoms / cm 3 has decreased, in the embodiment, more than the standard value of interstitial oxygen concentration [Oi] No site of the silicon single crystal 10 was formed.
The interstitial oxygen concentration [Oi] is a value measured by FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) specified in ASTM F-121 (1979).

これらの結果を考察すると、急激な肩形状変化を制御するための過剰なヒーターパワー上昇が、石英ルツボ3Aからの酸素溶け込みを促進し、格子間酸素濃度[Oi]のレベルを高めていたと推測される。シリコン単結晶10の肩形状を安定化させることにより、ヒーターパワーも安定し、格子間酸素濃度[Oi]の平均値レベルの低下が図られたと考えられる。
以上のことから、本発明のシリコン単結晶の良否判別方法を実施して、シリコン単結晶を製造することにより、格子間酸素濃度[Oi]の平均値レベルの低いシリコン単結晶10を得ることができることが確認された。
Considering these results, it is speculated that an excessive increase in heater power to control abrupt shoulder shape changes promoted oxygen dissolution from the quartz crucible 3A and increased the level of interstitial oxygen concentration [Oi]. To. It is considered that by stabilizing the shoulder shape of the silicon single crystal 10, the heater power was also stabilized, and the average value level of the interstitial oxygen concentration [Oi] was lowered.
From the above, it is possible to obtain a silicon single crystal 10 having a low average value level of the interstitial oxygen concentration [Oi] by carrying out the method for determining the quality of a silicon single crystal of the present invention to produce a silicon single crystal. It was confirmed that it could be done.

1…引き上げ装置、2…チャンバ、3…ルツボ、3A…石英ルツボ、3B…黒鉛ルツボ、4…支持軸、5A、5B…ヒーター、6…断熱材、7…引き上げ軸、8…種結晶、9…シリコン融液、10…シリコン単結晶、12…熱遮蔽板、13…ガス導入口、14…排気口、101…製品ブロック、102…製品ブロック、L0…引き上げ制御データ、L1、L2、L3、L4…標本線、SW1…サンプルウェーハ、SW2…サンプルウェーハ、SW3…サンプルウェーハ、SW4…サンプルウェーハ。 1 ... Pulling device, 2 ... Chamber, 3 ... Crucible, 3A ... Quartz crucible, 3B ... Graphite crucible, 4 ... Support shaft, 5A, 5B ... Heater, 6 ... Insulation material, 7 ... Pulling shaft, 8 ... Seed crystal, 9 ... Silicon melt, 10 ... Silicon single crystal, 12 ... Heat shield plate, 13 ... Gas inlet, 14 ... Exhaust port, 101 ... Product block, 102 ... Product block, L0 ... Pulling control data, L1, L2, L3, L4 ... sample line, SW1 ... sample wafer, SW2 ... sample wafer, SW3 ... sample wafer, SW4 ... sample wafer.

Claims (4)

シリコン単結晶の引き上げ制御データに基づいて、引き上げられた前記シリコン単結晶の良否判定を評価するシリコン単結晶の良否判別方法であって、
前記シリコン単結晶の引き上げ開始から肩部形成までの引き上げ制御データ、および肩部形成後、直胴部形成の引き上げ制御データを抽出する引き上げ制御データ抽出ステップと、
前記肩部形成までの引き上げ制御データ、および前記直胴部形成の引き上げ制御データを連結し、前記シリコン単結晶の引き上げ開始時の引き上げ制御データを基準として、それぞれの引き上げ制御データの規格化処理を行う規格化処理ステップと、
規格化処理された前記引き上げ制御データの移動平均処理を行う移動平均処理ステップと、
移動平均処理された前記引き上げ制御データに対して、複数の標本線を設定し、それぞれの標本線と交差する前記引き上げ制御データの数を変化量として数値化し、前記引き上げ制御データの山の幅を存在量として数値化する波形処理ステップと、
前記シリコン単結晶の引き上げ制御データの単位空間を演算する単位空間演算ステップと、
数値化された前記引き上げ制御データの変化量および存在量に基づいて、演算された前記単位空間に対するMD(Mahalanobis Distance)値を算出するMD値算出ステップと、
算出されたMD値に基づいて、前記引き上げ制御データにより引き上げられたシリコン単結晶の格子間酸素濃度の良否を判別する良否判別ステップと、
を実施することを特徴とするシリコン単結晶の良否判別方法。
A method for determining the quality of a silicon single crystal, which evaluates the quality of the pulled-up silicon single crystal based on the pull-up control data of the silicon single crystal.
A pull-up control data extraction step for extracting pull-up control data from the start of pulling up the silicon single crystal to shoulder formation, and pull-up control data for straight body formation after shoulder formation, and
The pulling control data up to the shoulder formation and the pulling control data for forming the straight body are linked, and the standardization processing of each pulling control data is performed based on the pulling control data at the start of pulling the silicon single crystal. Standardization processing steps to be performed and
A moving average processing step that performs moving average processing of the standardized pull-up control data, and
A plurality of sample lines are set for the moving average processed pull-up control data, the number of the pull-up control data intersecting each sample line is quantified as a change amount, and the width of the mountain of the pull-up control data is calculated. A waveform processing step that digitizes the abundance,
A unit space calculation step for calculating the unit space of the pulling control data of the silicon single crystal, and
An MD value calculation step for calculating an MD (Mahalanobis Distance) value with respect to the unit space calculated based on the amount of change and the abundance of the digitized pull-up control data.
Based on the calculated MD value, the quality determination step for determining the quality of the interstitial oxygen concentration of the silicon single crystal pulled up by the pulling control data, and the quality determination step.
A method for determining the quality of a silicon single crystal, which comprises carrying out.
請求項1に記載のシリコン単結晶の良否判別方法において、
前記良否判別ステップによる前記シリコン単結晶の格子間酸素濃度の良否の判別精度が悪い場合に、複数の標本線を再設定し、再設定された複数の標本線に基づいて、波形処理を行う再波形処理ステップを実施し、前記単位空間演算ステップ、前記MD値算出ステップ、および前記良否判別ステップを実施することを特徴とするシリコン単結晶の良否判別方法。
In the method for determining the quality of a silicon single crystal according to claim 1,
When the accuracy of determining the quality of the interstitial oxygen concentration of the silicon single crystal by the quality determination step is poor, a plurality of sample lines are reset and waveform processing is performed based on the preset plurality of sample lines. A method for determining the quality of a silicon single crystal, which comprises performing a waveform processing step, performing the unit space calculation step, the MD value calculation step, and the quality determination step.
シリコン単結晶の引き上げ制御データに基づいて、前記シリコン単結晶の引き上げを行うシリコン単結晶の製造方法であって、
請求項1または請求項2に記載のシリコン単結晶の良否判別方法を実施する工程と、
前記シリコン単結晶の良否判別方法の実施結果に基づいて、前記引き上げ制御データのうち、前記シリコン単結晶の格子間酸素濃度の変動に影響する制御因子を特定する工程と、
特定された制御因子の変動量を監視しながら、前記シリコン単結晶の引き上げを行う工程と、
を実施することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
A method for producing a silicon single crystal, which pulls up the silicon single crystal based on the pulling control data of the silicon single crystal.
The step of carrying out the method for determining the quality of a silicon single crystal according to claim 1 or 2.
Based on the implementation result of the method for determining the quality of the silicon single crystal, the step of identifying the control factor that affects the fluctuation of the interstitial oxygen concentration of the silicon single crystal in the pulling control data, and
The step of pulling up the silicon single crystal while monitoring the fluctuation amount of the identified control factor, and
A method for producing a silicon single crystal, which comprises carrying out.
請求項3に記載のシリコン単結晶の製造方法により得られたシリコン単結晶からシリコンウェーハを切り出してシリコンウェーハを製造するシリコンウェーハの製造方法であって、
前記シリコン単結晶の引き上げを行う工程を実施して、品質が規格外れと予想される前記シリコン単結晶の部位から検査試料を切り出し、品質評価を行うことにより規格外れ部位を確認し、規格外れ部位をウェーハ加工工程に流動させないことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
A method for manufacturing a silicon wafer, which is a method for manufacturing a silicon wafer by cutting out a silicon wafer from the silicon single crystal obtained by the method for manufacturing a silicon single crystal according to claim 3.
The step of pulling up the silicon single crystal is carried out, an inspection sample is cut out from the part of the silicon single crystal whose quality is expected to be out of specification, and the non-standard part is confirmed by performing quality evaluation, and the non-standard part is confirmed. A method for manufacturing a silicon wafer, which is characterized in that the wafer is not flowed into a wafer processing process.
JP2017206607A 2017-10-25 2017-10-25 A method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for manufacturing a silicon single crystal, and a method for manufacturing a silicon wafer. Active JP6760243B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017206607A JP6760243B2 (en) 2017-10-25 2017-10-25 A method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for manufacturing a silicon single crystal, and a method for manufacturing a silicon wafer.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017206607A JP6760243B2 (en) 2017-10-25 2017-10-25 A method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for manufacturing a silicon single crystal, and a method for manufacturing a silicon wafer.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019077593A JP2019077593A (en) 2019-05-23
JP6760243B2 true JP6760243B2 (en) 2020-09-23

Family

ID=66626312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017206607A Active JP6760243B2 (en) 2017-10-25 2017-10-25 A method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for manufacturing a silicon single crystal, and a method for manufacturing a silicon wafer.

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6760243B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7238815B2 (en) * 2020-01-30 2023-03-14 株式会社Sumco Single crystal manufacturing management system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09330858A (en) * 1996-06-07 1997-12-22 Hitachi Ltd Process control chart creation system and method
JP3733881B2 (en) * 2001-07-27 2006-01-11 株式会社Sumco Method and apparatus for controlling oxygen concentration in silicon single crystal
JP4248328B2 (en) * 2002-08-07 2009-04-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ Sample dispensing apparatus and automatic analyzer using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019077593A (en) 2019-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5946001B2 (en) Method for producing silicon single crystal rod
US8231852B2 (en) Silicon wafer and method for producing the same
CN107810545B (en) Wafer and wafer defect analysis method
KR102369392B1 (en) Silicon block quality determination method, silicon block quality determination program and silicon single crystal manufacturing method
JPWO2001055485A1 (en) Method for determining manufacturing conditions for silicon wafers and silicon single crystals, and method for manufacturing silicon wafers
CN109477241B (en) Evaluation method and manufacturing method of silicon wafer
JP6020311B2 (en) Semiconductor wafer manufacturing method and semiconductor ingot cutting position determination system
JP6760243B2 (en) A method for determining the quality of a silicon single crystal, a method for manufacturing a silicon single crystal, and a method for manufacturing a silicon wafer.
WO2015186288A1 (en) Silicon wafer and method for manufacturing same
KR20060093645A (en) Single Crystal Manufacturing Method and Single Crystal
EP2659032B1 (en) Method of manufacturing annealed wafer
KR101045309B1 (en) Method for manufacturing semiconductor wafer and cutting positioning system for semiconductor ingot
KR102490986B1 (en) Ingot growth control device and control method of it
JP5928363B2 (en) Evaluation method of silicon single crystal wafer
JP2005015290A (en) Method for manufacturing single crystal, and single crystal
KR100783440B1 (en) Defect analysis method of low oxygen silicon wafer
JP4715528B2 (en) Semi-insulating GaAs wafer for electronic devices and manufacturing method thereof
JP6729411B2 (en) Method for producing silicon single crystal
JP6459944B2 (en) Method for producing silicon single crystal
TW202336297A (en) Methods for producing a product ingot having low oxygen content
KR101081652B1 (en) Manufacturing Method of Silicon Wafer with Controlled Bulk Micro Defects Concentration by Low-Temperature Rapid Annealing
TWI671440B (en) 矽Single crystal manufacturing method, 矽 single crystal and 矽 wafer
TW202442949A (en) Methods for producing single crystal silicon wafers for insulated gate bipolar transistors
JP2010116271A (en) Growing method of silicon single crystal and silicon single crystal ingot
KR100725673B1 (en) Silicon wafer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191028

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200630

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: 20200804

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200817

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6760243

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