JP7586012B2 - Surface treatment method, processing method, storage method for silicon blocks, manufacturing method for silicon wafers, and silicon ingots - Google Patents
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Description
本発明は、シリコンインゴットの表面処理方法、加工方法、シリコンブロックの保管方法、シリコンウェーハの製造方法及びシリコンインゴットに関する。 The present invention relates to a surface treatment method, a processing method, a storage method for silicon blocks, a manufacturing method for silicon wafers, and a silicon ingot.
金属不純物であるCuは、シリコンウェーハにさまざまな欠陥を誘起することが知られている。例えば、特許文献1、2にはOSF(Oxidation-Induced Stacking Fault)の経時変化について記載されている。その対策として、特許文献1には、シリコン単結晶インゴット又はブロックを保管する際は低温貯蔵するか、早期に切断加工することが記載されている。特許文献2には、シリコン単結晶を製造する際に用いる石英ガラスルツボのAl濃度及びCu濃度を規定するか、シリコン単結晶を製造する際にAlをドープすることが記載されている。また、特許文献3には、シリコンウェーハ中のホウ素濃度と酸素ドナー濃度がほぼ同じ場合に「偏在LPD」が検出されるため、その対策として、50日以内にウェーハを切り出すか、50日を超えてウェーハを切り出した場合には300℃以上の熱処理を施すことが記載されている。
Cu, a metal impurity, is known to induce various defects in silicon wafers. For example,
しかし、特許文献1に記載されるような低温貯蔵する方法では、コストが掛かるという問題があり、ウェーハへの切り出しに日数制限を設ける方法ではブロック在庫に制約を設けた生産管理をする必要があり、効率的な製造が困難となる。また、特許文献2に記載されるような石英ガラスルツボのAl濃度やCu濃度でシリコン単結晶の製造条件(Alドープの有無)を変える方法や、特許文献3に記載されるようなウェーハ切り出しまでの日数によってウェーハ製造工程(300℃熱処理の有無)を変える方法も、煩雑な工程管理が必要となり、間違いを招くリスクを抱えることとなる。
However, the low-temperature storage method described in Patent Document 1 has the problem of being costly, and the method of limiting the number of days for cutting into wafers requires production management with restrictions on block inventory, making efficient production difficult. In addition, the method of changing the silicon single crystal manufacturing conditions (presence or absence of Al doping) depending on the Al concentration or Cu concentration of the quartz glass crucible described in
また、特許文献4には、結晶成長中に導入される不純物との記載しかないため、どのような不純物を意図しているのかは不明だが、不純物が積層欠陥の発生を促進するため、その対策としてシリコン単結晶インゴットに格子歪を与えた後、アニールを行い、表面層をエッチング処理して格子歪及びシリコン破砕層を除去する方法が記載されている。格子歪の導入方法としては、「インゴットを研削して、その外型を成型すると共に格子歪を導入する」とあるように、要するに円筒研削により格子歪を導入している。しかしこの方法では不純物を十分に除去しきれないため、特許文献1~3のような新たな方法が提案されてきた。
Furthermore,
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡便かつ低コストでインゴット内部のCu濃度を低減可能であり、インゴットを切断したブロックをウェーハに加工する前に長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制されたシリコンインゴットとするためのシリコンインゴットの処理方法、及び、インゴット内部のCu濃度が低減され、長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制されたシリコンインゴットを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a method for treating a silicon ingot that can easily and at low cost reduce the Cu concentration inside the ingot and produce a silicon ingot in which the occurrence of change over time in OSFs in the silicon wafers to be produced is suppressed even if the blocks cut from the ingot are stored for a long period of time before being processed into wafers, and a silicon ingot in which the Cu concentration inside the ingot is reduced and the occurrence of change over time in OSFs in the silicon wafers to be produced is suppressed even if the blocks are stored for a long period of time.
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、円筒研削前のシリコンインゴットの表面を物理衝撃処理して、前記シリコンインゴットの前記表面にRzが50μm以上の凹凸を形成するシリコンインゴットの表面処理方法を提供する。 The present invention has been made to achieve the above object, and provides a method for treating the surface of a silicon ingot by subjecting the surface of the silicon ingot before cylindrical grinding to a physical impact treatment, thereby forming irregularities on the surface of the silicon ingot with an Rz of 50 μm or more.
このようなシリコンインゴットの表面処理方法によれば、簡便かつ低コストでインゴット内部のCu濃度が低減可能である。また、インゴットを切断したブロックを長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制されたシリコンインゴットを得ることができる。 This method of surface treatment of silicon ingots makes it possible to reduce the Cu concentration inside the ingot easily and at low cost. In addition, even if the blocks cut from the ingot are stored for a long period of time, it is possible to obtain silicon ingots in which the occurrence of changes over time in OSFs in the silicon wafers produced is suppressed.
このとき、前記物理衝撃処理はブラスト処理であるシリコンインゴットの表面処理方法とすることができる。 In this case, the physical impact treatment can be a blasting treatment, which is a surface treatment method for silicon ingots.
これにより、極めて容易にインゴット表面に凹凸を形成することができ、インゴット全体にわたって、より均一に安定してインゴット内部のCu濃度を低減することができる。 This makes it extremely easy to form irregularities on the ingot surface, and reduces the Cu concentration inside the ingot more uniformly and stably throughout the entire ingot.
このとき、前記シリコンインゴットをCZ法(チョクラルスキー法)又はFZ法(浮遊帯域溶融法)により製造し、前記シリコンインゴットが種結晶により保持された状態で前記物理衝撃処理を行うシリコンインゴットの表面処理方法とすることができる。 In this case, the silicon ingot can be manufactured by the CZ method (Czochralski method) or the FZ method (floating zone melting method), and the physical impact treatment can be performed while the silicon ingot is held by a seed crystal.
種結晶によりインゴットを保持した状態であれば、インゴットを容易に回転させられるため、さらに容易に安定してインゴット外表面全体に満遍なく凹凸を形成して歪を与えることができる。 When the ingot is held by the seed crystal, it can be easily rotated, making it easier and more stable to create unevenness evenly across the entire outer surface of the ingot and impart distortion.
また、本発明は、上記のシリコンインゴットの表面処理方法により処理された前記シリコンインゴットの円筒研削を行うシリコンインゴットの加工方法を提供する。 The present invention also provides a method for processing a silicon ingot, which involves cylindrical grinding the silicon ingot that has been treated by the above-mentioned method for treating the surface of the silicon ingot.
これにより、シリコンインゴットの表面の歪層にゲッタリングされたCuをインゴット外に除去して、Cu濃度が低減されたインゴットを得ることができる。 This allows the Cu gettered to the strained layer on the surface of the silicon ingot to be removed from the ingot, resulting in an ingot with a reduced Cu concentration.
また、本発明は、前記シリコンインゴットの加工方法による前記シリコンインゴットの円筒研削を行ってから、所定の長さのブロックに切断して保管するシリコンブロックの保管方法を提供する。 The present invention also provides a method for storing silicon blocks, in which the silicon ingot is cylindrically ground using the silicon ingot processing method, and then cut into blocks of a predetermined length for storage.
このような保管方法であれば、歪層にゲッタリングされたCuが除去されているので、保管中にブロック内にCuが拡散することを防止することができる。 This storage method removes the Cu gettered into the strained layer, preventing Cu from diffusing into the block during storage.
また、本発明は、上記のシリコンブロックの保管方法により保管された前記シリコンブロックをスライス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を提供する。 The present invention also provides a method for producing silicon wafers by slicing the silicon block stored by the above-mentioned silicon block storage method.
これにより、Cu濃度が低減されたシリコンウェーハを得ることができる。 This allows silicon wafers with reduced Cu concentration to be obtained.
また、本発明は、シリコンインゴットであって、直胴部の表面の全面が、Rzが50μm以上の凹凸を有する物理衝撃処理面であるシリコンインゴットを提供する。 The present invention also provides a silicon ingot in which the entire surface of the body portion is a physically impact treated surface having an unevenness of Rz of 50 μm or more.
これにより、インゴット内部のCu濃度が低減され、長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制され、製造するシリコンウェーハの品質が劣化しないシリコンインゴットとなる。 This reduces the Cu concentration inside the ingot, suppresses the occurrence of changes in OSF over time in the silicon wafers produced even when stored for long periods of time, and results in a silicon ingot that does not deteriorate in quality for the silicon wafers produced.
このとき、前記物理衝撃処理面がブラスト面であるシリコンインゴットとすることができる。 In this case, the silicon ingot can have a blasted surface as the physical impact treatment surface.
これにより、インゴット全体にわたって、より均一に安定してインゴット内部のCu濃度が低減されたものとなる。 This reduces the Cu concentration inside the ingot more uniformly and stably throughout the entire ingot.
以上のように、本発明のシリコンインゴットの表面処理方法によれば、インゴット内部のCu濃度が容易に低減可能である。また、インゴットを切断したブロックをウェーハに加工する前に長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制され、製造するシリコンウェーハの品質が劣化しないシリコンインゴットを得ることが可能となる。本発明のシリコンインゴットによれば、インゴット内部のCu濃度が低減され、シリコンインゴットを切断したブロックを長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制され、製造するシリコンウェーハの品質が劣化しないものとなる。 As described above, according to the surface treatment method of the silicon ingot of the present invention, the Cu concentration inside the ingot can be easily reduced. Furthermore, even if the block cut from the ingot is stored for a long period of time before being processed into wafers, the occurrence of change over time in OSFs in the silicon wafers to be manufactured is suppressed, and it is possible to obtain a silicon ingot that does not deteriorate in quality. According to the silicon ingot of the present invention, the Cu concentration inside the ingot is reduced, and even if the block cut from the silicon ingot is stored for a long period of time, the occurrence of change over time in OSFs in the silicon wafers to be manufactured is suppressed, and the quality of the silicon wafers to be manufactured does not deteriorate.
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention is described in detail below, but is not limited to these.
上述のように、インゴットを切断したブロックをウェーハに加工する前に長期間保管してもOSFの経時変化が抑制されたシリコンインゴットであって、簡便かつ低コストでインゴット内部のCu濃度を低減可能であり、インゴットを切断したブロックをウェーハに加工する前に長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制されたシリコンインゴットとするためのシリコンインゴットの処理方法、及び、インゴット内部のCu濃度が低減され、シリコンインゴットを切断したブロックを長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制されたシリコンインゴットを提供することが求められていた。 As described above, there was a need to provide a silicon ingot in which the change in OSF over time is suppressed even when the blocks cut from the ingot are stored for a long period of time before being processed into wafers, a method for treating the silicon ingot that can easily and at low cost reduce the Cu concentration inside the ingot and produce a silicon ingot in which the change in OSF over time is suppressed even when the blocks cut from the ingot are stored for a long period of time before being processed into wafers, and a silicon ingot in which the Cu concentration inside the ingot is reduced and the change in OSF over time is suppressed even when the blocks cut from the silicon ingot are stored for a long period of time before being processed into wafers.
本発明者は、上記課題を解決するための方策を鋭意検討し、生産管理上の制約を設けることなく、また、ウェーハ毎ではなくインゴットの状態で処理して一括で簡便に処理する方法として、円筒研削前のインゴット表面に歪を与えることにより、この歪層にCuをゲッタリングさせ、円筒研削によりCuをシリコンインゴット外へ除去することに想到した。そして、このような方法であれば、低温貯蔵のような大きなコストアップもなく、スライス加工までの日数制限も不要となるため生産管理上の制約もなく、用いる石英ルツボの品質に応じた製造条件の変更や、ウェーハ切り出しまでの日数に応じた製造条件の変更も不要となり、この点でも生産管理上の制約もなく、簡便かつ容易にCuに起因した結晶欠陥が抑制されたシリコンウェーハを製造することができることを見出した。 The inventors have thoroughly studied ways to solve the above problems, and have come up with the idea of a method for easily processing silicon wafers in bulk by processing them in ingot form rather than wafer by wafer, without imposing constraints on production management. This involves imparting distortion to the surface of the ingot before cylindrical grinding, so that Cu is gettered into this distortion layer, and then the Cu is removed from the silicon ingot by cylindrical grinding. This method does not require significant cost increases such as low-temperature storage, does not require a limit on the number of days until slicing, and does not require constraints on production management. It is also not necessary to change the manufacturing conditions depending on the quality of the quartz crucible used or the number of days until the wafer is cut out. It has been found that this method can easily and simply manufacture silicon wafers in which crystal defects caused by Cu are suppressed, without imposing constraints on production management.
すなわち、円筒研削前のシリコンインゴットの表面を物理衝撃処理して、前記シリコンインゴットの前記表面にRzが50μm以上の凹凸を形成するシリコンインゴットの表面処理方法により、簡便かつ低コストでインゴット内部のCu濃度が低減可能となる。また、インゴットを切断したブロックをウェーハに加工する前に長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制され、製造するシリコンウェーハの品質が劣化しないシリコンインゴットを得ることが可能となることを見出し、本発明を完成した。 That is, by a surface treatment method for a silicon ingot in which the surface of the silicon ingot before cylindrical grinding is subjected to a physical shock treatment to form irregularities on the surface of the silicon ingot with an Rz of 50 μm or more, it is possible to reduce the Cu concentration inside the ingot easily and at low cost. In addition, it was found that even if a block cut from the ingot is stored for a long period of time before being processed into wafers, the occurrence of changes over time in OSFs in the silicon wafers to be manufactured is suppressed, and it is possible to obtain a silicon ingot in which the quality of the silicon wafers to be manufactured does not deteriorate, and thus the present invention has been completed.
本発明者は、また、シリコンインゴットであって、直胴部の表面の全面が、Rzが50μm以上の凹凸を有する物理衝撃処理面であるシリコンインゴットにより、インゴット内部のCu濃度が低減され、シリコンインゴットを切断したブロックを長期保管しても製造するシリコンウェーハにおけるOSFの経時変化の発生が抑制され、製造するシリコンウェーハの品質が劣化しないものとなることを見出し、本発明を完成した。 The inventors also discovered that a silicon ingot in which the entire surface of the straight body portion is a physically impact treated surface having an unevenness of Rz of 50 μm or more reduces the Cu concentration inside the ingot, and even if a block cut from the silicon ingot is stored for a long period of time, the occurrence of changes over time in OSFs in the silicon wafers produced is suppressed, and the quality of the silicon wafers produced does not deteriorate, and thus the present invention was completed.
以下、本発明について詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.
(シリコンインゴット)
まず、本発明に係るシリコンインゴットの表面処理方法を行うシリコンインゴットについて説明する。表面処理を行うシリコンインゴットは、最終的にはスライスなどの加工工程を経てシリコンウェーハとなるものであり、その製造方法は特に限定されない。本発明に係るシリコンインゴットの表面処理方法は、CZ法、MCZ法、FZ法等、インゴット(結晶)の製造方法にかかわらず適用できる。
(Silicon ingot)
First, a silicon ingot to be subjected to the silicon ingot surface treatment method according to the present invention will be described. The silicon ingot to be surface-treated will eventually be processed into a silicon wafer through processing steps such as slicing, and the method of manufacture is not particularly limited. The silicon ingot surface treatment method according to the present invention can be applied regardless of the method of manufacture of the ingot (crystal), such as the CZ method, the MCZ method, or the FZ method.
(シリコンインゴットの表面処理方法)
次に、本発明に係るシリコンインゴットの表面処理方法について説明する。準備したシリコンインゴットに対し、円筒研削を行う前にシリコンインゴットの表面を物理衝撃処理して、シリコンインゴットの表面にRz(最大高さ)が50μm以上の凹凸を形成し物理衝撃処理面とする。このような凹凸を形成することで、円筒研削前のインゴット表面の近傍には歪層が形成され、この歪層にインゴット中のCuをゲッタリングさせることができる。
(Surface treatment method for silicon ingot)
Next, the method for surface treatment of silicon ingot according to the present invention will be described. A prepared silicon ingot is subjected to physical shock treatment on the surface of the silicon ingot before cylindrical grinding, and unevenness with Rz (maximum height) of 50 μm or more is formed on the surface of the silicon ingot to form a physical shock treatment surface. By forming such unevenness, a strain layer is formed near the ingot surface before cylindrical grinding, and Cu in the ingot can be gettered into this strain layer.
図1に、本発明に係るシリコンインゴットの一例を示す。本発明に係るシリコンインゴット10は、直胴部1の表面の全面が、Rz(最大高さ)が50μm以上の凹凸を有する物理衝撃処理面である。ここで、物理衝撃処理面とは、物理的衝撃により処理した状態の面を指す。直胴部1の表面の全面が、Rzが50μm以上の凹凸を有する物理衝撃処理面2であるシリコンインゴットは、物理衝撃処理面近傍の歪層にCuがゲッタリングされるため、物理衝撃処理面近傍を除くシリコンインゴット内部のCu濃度が極めて低いものとなっている。このようなシリコンインゴットを切断したブロックは、特に長期間の保管性に優れ、長期間保管した後にスライスしてシリコンウェーハとした場合でも、Cuを原因とする各種欠陥、特にOSFが形成されないものである。
Figure 1 shows an example of a silicon ingot according to the present invention. In the
一方、直胴部1の表面の全面が物理衝撃処理面であったとしても、Rzが50μmより小さい凹凸を有するものである場合には、特に長期保管性に劣るものとなる。これは、シリコンインゴット内部のCu濃度の低減効果が十分でないためであり、例えば保管期間が長くなるにつれインゴットから作製したシリコンウェーハにOSFが発生するようになる経時的な変化の問題が生じる。 On the other hand, even if the entire surface of the straight body portion 1 is a surface that has been subjected to physical shock treatment, if the surface has irregularities with an Rz of less than 50 μm, the long-term storage properties will be particularly poor. This is because the effect of reducing the Cu concentration inside the silicon ingot is insufficient, and problems arise over time, such as the occurrence of OSFs in silicon wafers produced from the ingot as the storage period becomes longer.
物理衝撃処理面はどのような面であっても良いが、特にブラスト処理で形成されるブラスト面であることが好ましい。ブラスト面は容易に広い範囲に形成可能であり、安定してCuをゲッタリング可能な歪層を備えたものとなる。 The physical shock treatment surface may be any surface, but it is particularly preferable for it to be a blasted surface formed by blasting. The blasted surface can be easily formed over a wide area, and is provided with a strained layer capable of stably gettering Cu.
物理衝撃処理面の凹凸(粗さ)はRzが50μm以上であれば特に限定されないが、好ましくは75μm以上、より好ましくは100μm以上とすることができる。また上限値は特に限定されないが、例えばRzが300μm以下、より好ましくは200μm以下とすることができる。 The unevenness (roughness) of the physical impact treatment surface is not particularly limited as long as Rz is 50 μm or more, but it can be preferably 75 μm or more, and more preferably 100 μm or more. There is also no particular upper limit, but for example, Rz can be 300 μm or less, and more preferably 200 μm or less.
なお、物理衝撃処理面とされる面はどのような面であってもよい。インゴットを育成した直後のアズグロウン(As-Grown)の状態の面でもよく、他の表面処理、表面加工を行った後の面であってもよい。また、シリコンインゴットと種結晶が繋がったままの状態であれば、インゴットが冷却する前の高温の状態で物理衝撃処理を行うこともできるので好ましいが、本発明に係るシリコンインゴット10はコーン部3やテール部4が除去されていてもよい。コーン部3やテール部4を備えているシリコンインゴット10の場合、直胴部1だけでなく、さらにコーン部3、テール部4の表面が物理衝撃処理面となっていてもよい。
The surface to be treated by physical shock may be any surface. It may be a surface in the as-grown state immediately after the ingot is grown, or a surface after other surface treatments or surface processing have been performed. In addition, if the silicon ingot and the seed crystal are still connected, it is preferable because the physical shock treatment can be performed at a high temperature before the ingot cools down, but the
例えば、シリコン基板(厚さ725μm)の片面に塗布したCuは、350℃/1hの熱処理で、反対面へ拡散されることが知られている(非特許文献1)。これほど拡散しやすいCuは、上記のような物理衝撃処理面を形成したインゴットであれば、室温でも十分に歪層にゲッタリングされる。 For example, it is known that Cu applied to one side of a silicon substrate (725 μm thick) is diffused to the opposite side by heat treatment at 350°C for 1 h (Non-Patent Document 1). Cu, which is so easily diffused, is sufficiently gettered into the strained layer even at room temperature if the ingot has a surface that has been subjected to physical shock treatment as described above.
このとき、物理衝撃処理としては、ブラスト処理、バレル処理等が挙げられるが、特にブラスト処理が簡便で好ましい。ブラスト処理は、インゴット表面の広い範囲にわたってより容易に安定して凹凸を形成することができる。ブラスト処理としては、ショットブラスト、グリットブラスト等が挙げられる。 The physical impact treatment may be blasting, barreling, or the like, with blasting being particularly preferred as it is simpler. Blasting can more easily and stably form irregularities over a wide area of the ingot surface. Examples of blasting include shot blasting and grit blasting.
また、シリコンインゴットをCZ法、MCZ法、FZ法により製造したときに、シリコンインゴットが種結晶により保持された状態で物理衝撃処理を行うことが好ましい。種結晶とインゴットとが繋がったままの、種結晶によりインゴットを保持した状態であれば、インゴットを容易に回転させられるため、さらに容易にインゴットの表面全体に満遍なく歪を与えることができる。 When a silicon ingot is manufactured by the CZ method, MCZ method, or FZ method, it is preferable to perform the physical impact treatment while the silicon ingot is held by a seed crystal. If the seed crystal and the ingot remain connected and the ingot is held by the seed crystal, the ingot can be easily rotated, making it even easier to apply distortion evenly across the entire surface of the ingot.
(シリコンインゴットの加工方法)
本発明に係るシリコンインゴットの加工方法は、上記のシリコンインゴットの表面処理方法により処理されたシリコンインゴットの円筒研削を行う加工方法である。円筒研削により、歪層にゲッタリングされたCuはインゴット外に排除される。円筒研削加工を行ったシリコンインゴットは、Cu濃度が極めて低くなっている。このとき、物理衝撃処理を行ってから円筒研削するまでの時間は、インゴット内部から歪層までのCuの拡散やOSF発生の実績を考慮して適宜決定することができる。
(Silicon ingot processing method)
The method for processing a silicon ingot according to the present invention is a method for performing cylindrical grinding on a silicon ingot that has been treated by the above-mentioned method for treating the surface of a silicon ingot. By cylindrical grinding, Cu gettered into the strained layer is removed from the ingot. The silicon ingot that has been subjected to cylindrical grinding has an extremely low Cu concentration. At this time, the time from the physical shock treatment to the cylindrical grinding can be appropriately determined in consideration of the diffusion of Cu from the inside of the ingot to the strained layer and the past record of OSF generation.
(インゴットを切断したブロックの保管方法)
なお、インゴットを切断したブロックの保管は、物理衝撃処理を行った後であればどのような状態でも可能である。円筒研削前、円筒研削後のいずれでもよいが、特には、円筒研削後の方がより好ましい。円筒研削後であれば、歪層にゲッタリングされたCuが除去されているので、保管中にブロック内にCuが拡散することを防止することができる。
(How to store blocks cut from ingots)
The blocks cut from the ingots can be stored in any state after the physical shock treatment. They may be stored either before or after cylindrical grinding, but it is particularly preferable to store them after cylindrical grinding. After cylindrical grinding, Cu gettered to the strained layer is removed, so that it is possible to prevent Cu from diffusing into the blocks during storage.
(シリコンウェーハの製造方法)
本発明に係るシリコンウェーハの製造方法は、上述のシリコンインゴットを切断して保管したブロックの保管方法により保管されたブロックをスライス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る。シリコンインゴットの表面を物理衝撃処理して所定の大きさの凹凸を形成して歪を与え、円筒研削によりインゴットからCuを除去した後は、スライス工程を含む通常のシリコンウェーハ製造工程を行い、シリコンウェーハを製造することができる。例えば、シリコンインゴットを種結晶から切り離し、冷却した後、上述の円筒研削、コーン部及びテール部の除去、ブロック切断、直胴部のスライス加工、スライスウェーハのラップ、面取り、エッチング、研磨、等を行う。このようにして製造されるシリコンウェーハに含まれるCuの濃度は従来に比べて極めて低いため、Cuを原因とする各種欠陥の形成が抑制される。
(Silicon Wafer Manufacturing Method)
The method for producing a silicon wafer according to the present invention is a method for producing a silicon wafer by slicing a block stored by the above-mentioned method for storing a block obtained by cutting a silicon ingot. After subjecting the surface of the silicon ingot to physical shock treatment to form irregularities of a predetermined size to give distortion and removing Cu from the ingot by cylindrical grinding, a normal silicon wafer production process including a slicing step is performed to produce a silicon wafer. For example, after the silicon ingot is separated from the seed crystal and cooled, the above-mentioned cylindrical grinding, removal of the cone and tail parts, block cutting, slicing of the straight body part, lapping of the sliced wafer, chamfering, etching, polishing, etc. are performed. The concentration of Cu contained in the silicon wafer produced in this way is extremely low compared to the conventional method, so that the formation of various defects caused by Cu is suppressed.
このように、本発明に係るシリコンインゴットの表面処理を行ったシリコンインゴットを切断したブロックであれば、スライス加工を行う前に長期間保管しておいてもOSFの発生等の問題が抑制される。しかも、新たに追加される工程は、サンドブラスト等の物理衝撃処理でインゴットの表面に歪を与える工程のみであり、僅かなコストアップかつ簡便な方法で、Cu濃度を低減したシリコンウェーハの製造を行うことが可能である。 In this way, if the block is cut from a silicon ingot that has been surface-treated according to the present invention, problems such as the occurrence of OSFs can be suppressed even if the block is stored for a long period of time before slicing. Moreover, the only new process added is the process of distorting the surface of the ingot by physical impact treatment such as sandblasting, making it possible to manufacture silicon wafers with reduced Cu concentration with a simple method and only a slight increase in cost.
以下、実施例を挙げて本発明について具体的に説明するが、これは本発明を限定するものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(実施例)
MCZ法で、直径300mm、長さ150cmのシリコン単結晶インゴットを130本引き上げた。この時使用した石英ルツボの内表面からの深さ方向におけるAl濃度は、内表面から30μmの範囲で平均濃度40ppmw未満であり、シリコン単結晶インゴットの製造時にAlはドープしていない。
(Example)
By the MCZ method, 130 silicon single crystal ingots with a diameter of 300 mm and a length of 150 cm were pulled. The Al concentration in the depth direction from the inner surface of the quartz crucible used at this time was less than 40 ppmw on average within a range of 30 μm from the inner surface, and the silicon single crystal ingot was not doped with Al during production.
引上機からシリコン単結晶インゴットを取り出す際に、種結晶によりインゴットが保持された状態で、インゴットを6rpmで回転させながらサンドブラスト装置を用いてサンドブラスト処理を行い、インゴット外周表面全体に凹凸を形成した。サンドブラストに用いた研磨剤は、ガラスビーズ、番手は120とした。サンドブラストの空気圧力は0.5~0.7MPa、吹付距離は30~50cm、吹付角度は90±30°、インゴット全体への処理時間は10分とした。 When removing the silicon single crystal ingot from the pulling machine, the ingot was held by the seed crystal and rotated at 6 rpm while sandblasting using a sandblasting device to form irregularities on the entire outer peripheral surface of the ingot. The abrasive used for sandblasting was glass beads with a grit size of 120. The air pressure for sandblasting was 0.5 to 0.7 MPa, the spray distance was 30 to 50 cm, the spray angle was 90 ± 30°, and the treatment time for the entire ingot was 10 minutes.
その後、シリコン単結晶インゴットを種結晶から切り離し、冷却した後、円筒研削、ブロック切断を行った。円筒研削前にインゴット表面の粗さを表面粗さ測定機(ミツトヨ製、サーフテストSJ-210)で10ヶ所測定したところ、Rzは55~65μmであった。 The silicon single crystal ingot was then separated from the seed crystal, cooled, cylindrically ground, and cut into blocks. Before cylindrical grinding, the roughness of the ingot surface was measured at 10 points using a surface roughness measuring device (Mitutoyo, Surftest SJ-210), and the Rz was found to be 55 to 65 μm.
ブロックの保管期間を1ヶ月おきに、0ヶ月(放置日数3日)から12ヶ月までとして、各月にシリコン単結晶インゴットを10本ずつ、スライス加工、ラップ、面取り、エッチング、研磨、等を行い、シリコンウェーハを作製した。50枚おきにシリコンウェーハを抜き取り、1150℃/100min.の熱処理条件で熱処理を行い、OSF発生の有無を確認したところ、保管期間に依らずOSFが発生したシリコンウェーハは1枚も無かった。 The storage period of the blocks was set at one-month intervals, from 0 months (3 days left standing) to 12 months, and 10 silicon single crystal ingots were sliced, lapped, chamfered, etched, polished, etc., for each month to produce silicon wafers. Every 50th silicon wafer was taken out and heat-treated at 1150°C/100 min. to check for the occurrence of OSFs. Not a single silicon wafer had OSFs, regardless of storage period.
(比較例1)
サンドブラストの際に用いた研磨剤のガラスビーズの番手を150としたこと以外は、実施例と同様にシリコン単結晶インゴットの表面処理、加工、シリコンウェーハの製造、評価を行った。この時の円筒研削前のシリコン単結晶インゴット表面の粗さはRzで35~45μmであった。ブロック保管期間が0ヶ月(放置日数3日)~3ヶ月ではOSF発生は無かったが、4ヶ月以降は80%以上のシリコンウェーハでOSFが発生した。
(Comparative Example 1)
Surface treatment and processing of silicon single crystal ingots, manufacture and evaluation of silicon wafers were performed in the same manner as in the Example, except that the size of the glass beads used as the abrasive in sandblasting was 150. The roughness of the silicon single crystal ingot surface before cylindrical grinding was 35 to 45 μm in Rz. No OSFs occurred when the block storage period was 0 months (3 days) to 3 months, but OSFs occurred in 80% or more of the silicon wafers after 4 months.
(比較例2)
MCZ法で、直径300mm、長さ150cmのシリコン単結晶インゴットを130本引き上げた。この時使用した石英ルツボの内表面からの深さ方向におけるAl濃度は、内表面から30μmの範囲で平均濃度40ppmw未満であり、シリコン単結晶製造時にAlはドープしていない。
(Comparative Example 2)
By the MCZ method, 130 silicon single crystal ingots with a diameter of 300 mm and a length of 150 cm were pulled. The Al concentration in the depth direction from the inner surface of the quartz crucible used at this time was less than 40 ppmw on average within a range of 30 μm from the inner surface, and the silicon single crystal was not doped with Al during production.
シリコン単結晶インゴットを種結晶から切り離し、冷却した後、円筒研削、ブロック切断を行った。円筒研削前にインゴット表面の粗さを表面粗さ測定機(ミツトヨ製サーフテストSJ-210)で10ヶ所測定したところ、Rzは5~15μmであった。 The silicon single crystal ingot was separated from the seed crystal and cooled, then cylindrically ground and cut into blocks. Before cylindrical grinding, the roughness of the ingot surface was measured at 10 points using a surface roughness measuring device (Mitutoyo Surftest SJ-210), and the Rz was 5 to 15 μm.
ブロックの保管期間を1ヶ月おきに、0ヶ月(放置日数3日)から12ヶ月までとして、各月にシリコン単結晶インゴットを10本ずつ、スライス加工、ラップ、面取り、エッチング、研磨、等を行い、シリコンウェーハを作製した。50枚おきにシリコンウェーハを抜き取り、1150℃/100min.の熱処理条件で熱処理を行い、OSF発生の有無を確認した。保管期間が0ヶ月、1ヶ月ではOSF発生はなかったが、2ヶ月以降は80%以上のシリコンウェーハでOSFが発生した。 The storage period of the blocks was set at one-month intervals, from 0 months (3 days left standing) to 12 months, and 10 silicon single crystal ingots were sliced, lapped, chamfered, etched, polished, etc., for each month to produce silicon wafers. Every 50th silicon wafer was sampled and heat-treated at 1150°C/100 min. to check for the occurrence of OSFs. No OSFs occurred after 0 and 1 month storage, but after 2 months OSFs occurred in more than 80% of the silicon wafers.
以上のとおり、本発明の実施例によれば、簡便かつ低コストでシリコンインゴット中のCu濃度を低減することができ、インゴットを切断したブロックの長期保管性を向上させることができた。 As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the Cu concentration in a silicon ingot easily and at low cost, and to improve the long-term storage properties of blocks cut from the ingot.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. The above-described embodiment is merely an example, and anything that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits similar effects is included within the technical scope of the present invention.
1…直胴部、 2…物理衝撃処理面、 3…コーン部、 4…テール部、
10…シリコンインゴット。
1...straight body portion, 2...physical impact treatment surface, 3...cone portion, 4...tail portion,
10...Silicon ingot.
Claims (8)
直胴部の表面の全面が、Rzが50μm以上、300μm以下の凹凸を有する物理衝撃処理面であることを特徴とするシリコンインゴット。 A silicon ingot,
A silicon ingot, wherein the entire surface of a straight body portion is a physically impact treated surface having an unevenness of Rz of 50 μm or more and 300 μm or less .
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