(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＺ法によって製造された、コーン部及び直胴部を有する単結晶インゴットから、前記コーン部を単結晶インゴットの中心軸線に対し直交する方向に切り出し、前記コーン部を、直胴部から得られるウェーハの直径よりも小さい直径をもつ小径化ウェーハを得るための小径化ウェーハ用インゴットとし、
該小径化ウェーハ用インゴットに対して、所定の直径になるように円筒状に研削を行うことを特徴とするウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記小径化ウェーハ用インゴットの円筒研削は、該インゴットの中心軸線が水平になるように、両端を固定保持した状態で行われる請求項１に記載のウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記研削工程に先立ち、前記小径化ウェーハ用インゴットを、該インゴットの中心軸線が水平になるように保持した状態で搬送する搬送工程を有する請求項１又は２に記載のウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記搬送工程での、前記インゴットの保持は、前記コーン部の形状に応じた水平保持具によって行われる請求項３記載のウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記水平保持具は、少なくとも前記コーン部と接触する部分が、ゴム製、樹脂製  又は布製である請求項４記載のウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記研削工程の後、中性子の照射を行う工程をさらに具えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハの製造方法及び製造装置、特に、ＦＺ法によって製造された、コーン部及び直胴部を有する単結晶インゴットから、前記コーン部を単結晶インゴットの中心軸線に対し直交する方向に切り出し、新たなウェーハ用インゴットとして用いる製造方法及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、シリコン等の単結晶成長方法としては、主に、ＣＺ法（チョクラルスキー法）及びＦＺ法（フローティングゾーン法）が挙げられる。そして、前記ＦＺ法とは、シリコン等の結晶原料を部分的に加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯から単結晶を成長させるという方法であり、石英ルツボを使用しないことから、酸素や重金属などの不純物汚染が少ないことや、高抵抗率の単結晶が成長できるなどの利点がある。
【０００３】
上述のＦＺ法によって得られた単結晶インゴットは、コーン部、直胴部及びテール部を有するが、一定の直径を有することができる点及び大口径のウェーハを得ることができる点から、前記インゴットのうちの直胴部が製品として用いられる。そのため、前記コーン部及びテール部については、通常、切断除去される。
【０００４】
その後、前記直胴部は、円筒状に研削された後、スライスや研削・研磨等の加工を施すことにより、ウェーハが得られる。円筒研削の方法としては、例えば特許文献１に開示されているように、研削可能な最大直径値を示す上限設定値と、円筒研削の目標とする最終直径値を示す下限設定値と、上限設定値と下限設定値の間に設定され部分研削の研削条件を決める直径値を示す１又は複数の中間設定値とを設定し、これらの設定値に基づいて直胴部を有するインゴットに対して部分研削及び直胴部研削を組み合わせて円筒研削を行う方法が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５８１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者は、前記単結晶インゴットの直胴部だけでなく、従来切断除去していた前記コーン部についても有効に利用することができれば、資源の活用や、高品質のウェーハを得ることができる点で有効であると考えた。
【０００７】
本発明の目的は、ＦＺ法によって製造された単結晶インゴットのコーン部を、新たなウェーハ用インゴットとして用いることを可能とし、さらに、高品質なウェーハを得ることができるウェーハの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記の課題を解決するため検討を重ねた結果、ＦＺ法によって製造された、コーン部及び直胴部を有する単結晶インゴットから、前記コーン部を単結晶インゴットの中心軸線に対し直交する方向に切り出し、前記コーン部を、直胴部から得られるウェーハの直径よりも小さい直径をもつ小径化ウェーハを得るための小径化ウェーハ用インゴットとすることで、前記コーン部を新たなウェーハ用インゴットとして利用することができることを見出した。
さらに、前記コーン部から得られる小径化ウェーハ用インゴットから得られたウェーハは、そのウェーハ面内の抵抗率分布において、面内均一性の劣る外周部分を研削するため、通常の直胴部を加工して得られるウェーハと比べても、遜色のない高い品質を有するウェーハであることも見出した。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）ＦＺ法によって製造された、コーン部及び直胴部を有する単結晶インゴットから、前記コーン部を単結晶インゴットの中心軸線に対し直交する方向に切り出し、前記コーン部を、直胴部から得られるウェーハの直径よりも小さい直径をもつ小径化ウェーハを得るための小径化ウェーハ用インゴットとし、
該小径化ウェーハ用インゴットに対して、所定の直径になるように円筒状に研削を行うことを特徴とするウェーハの製造方法。
【００１１】
（２）前記小径化ウェーハ用インゴットの円筒研削は、該インゴットの中心軸線が水平になるように、両端を固定保持した状態で行われる上記（１）に記載のウェーハの製造方法。
【００１２】
（３）前記研削工程に先立ち、前記小径化ウェーハ用インゴットを、該インゴットの中心軸線が水平になるように保持した状態で搬送する搬送工程を有する上記（１）又は（２）に記載のウェーハの製造方法。
【００１３】
（４）前記搬送工程での、前記インゴットの保持は、前記コーン部の形状に応じた水平保持具によって行われる上記（３）に記載のウェーハの製造方法。
【００１４】
（５）前記水平保持具は、少なくとも前記コーン部と接触する部分が、ゴム製、樹脂製又は布製である上記（４）に記載のウェーハの製造方法。
【００１５】
（６）前記研削工程の後、中性子の照射を行う工程をさらに具えることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれか１項記載のウェーハの製造方法。に記載のウェーハの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、ＦＺ法によって製造された単結晶インゴットのコーン部を、新たなウェーハ用インゴットとして用いることを可能とし、さらに、高品質なウェーハを得ることができるウェーハの製造方法及び製造装置の提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に従うウェーハの製造方法を説明するためのフロー図である。
【図２】ＦＺ法によって製造されたシリコン単結晶インゴットを模式的に示した図である。
【図３】本発明による製造装置の外周研削機について、模式的に示した斜視図である。
【図４】本発明による製造装置の搬送手段について、模式的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明によるウェーハの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
本発明のウェーハの製造方法は、図１に示すように、ＦＺ法によって製造された、コーン部１１及び直胴部１２を有する単結晶インゴット１０から（図１(ａ)）、前記コーン部１１を単結晶インゴット１２の中心軸線Ｘに対し直交する方向に切り出し、前記コーン部１１を、直胴部１２から得られるウェーハの直径Ｗよりも小さい直径Ｗ１をもつ小径化ウェーハ３０を得るための小径化ウェーハ用インゴット１４とする（図１(ｂ)）ことを特徴とするウェーハの製造方法である。
【００２０】
上記構成を採用することで、コーン部１１を新たなウェーハ用インゴット１４として利用することができる。
また、前記コーン部１１から得られる小径化ウェーハ用インゴット１４から得られたウェーハ３０は、その外周部分を研削することでウェーハの面内不純物濃度を均一にすることができるため、従来の直胴部１２を加工して得られるウェーハと比べても、遜色がなく、ウェーハ面内の抵抗率の分布が均一であり、高い品質を有するウェーハを得ることができる。さらに、必要に応じて中性子の照射を行うことでより均一なウェーハ面内の抵抗率分布を得ることができる。
【００２１】
ここで、前記単結晶インゴット１０とは、図２に示すように、ＦＺ法によって製造され、コーン部１１、直胴部１２及びテール部１３を有する単結晶インゴット１０のことをいう。また、ＦＺ法とは、シリコン結晶原料を加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶を成長させる方法のことをいう。前記単結晶の種類については、特に限定はせず、シリコン以外の単結晶インゴット１０を製造することもできる。なお、図１(ａ)及び図２に示す単結晶インゴット１０は、ＦＺ法によって製造された単結晶の両端部を切断した後、直胴部１２の外周研削を行って得られるインゴットのことをいう。
【００２２】
また、前記単結晶インゴット１０から、前記コーン部１１を切り出す方法については、特に限定はせず、従来用いられている方法を用いればよい。例えば、バンドソーを用いて、前記コーン部１１を切り出すことができる。
【００２３】
本発明によるウェーハの製造方法は、前記小径化ウェーハ３０を得るため、前記小径化ウェーハ用インゴット１４に対して、所定の直径Ｗ１になるように円筒状に研削する工程（図１(ｃ)）をさらに具える。前記小径化ウェーハ用インゴット１４を円筒研削して得られたインゴット２０を、スライスし、研削・研磨等の加工を施すことによって、所望の小径化ウェーハ３０を得ることができるからである（図１(ｄ)）。
【００２４】
さらに、前記小径化ウェーハ用インゴット１４の円筒研削（図１(ｃ)）は、該インゴット１４の中心軸線Ｘが水平になるように、両端を固定保持した状態で行われることがより好ましい。前記小径化ウェーハ用インゴット１４を確実に円筒状に研削するためであり、前記中心軸線Ｘが水平でなければ、前記小径化ウェーハ用インゴット１４を確実に円筒状に研削できなかったり、前記円筒状のインゴット２０を加工して得られるの直径Ｗ１が所望の直径よりも小さくなる恐れがあるからである。また、研削ができた場合であっても、製品の面方位の規格に対して規格外れとなる恐れもある。
【００２５】
ここで、上記の円筒研削は、図３(ｂ)に示すように、研削手段５１及び一対の固定保持手段５２を有する外周研削機５０を用いて行うことができる。このような外周研削機５０を用いれば、図３(ａ)に示すように、前記固定保持手段５２によって、前記小径化ウェーハ用インゴット１４の中心軸線Ｘが水平になるように、その両端１４ａ、１４ｂを固定保持し、研削手段５１によって、前記インゴット１４を円筒状に研削することができる。
また、仮に前記両端１４a、１４ｂを、前記小径化ウェーハ用インゴット１４の中心軸線Ｘが水平になるように固定できなかった場合（予め定めた水平の規格を外れた場合）であっても、研削前にダイヤルゲージ等でブレの量を測定し、微調整することによって、水平となるように調整することも可能である。
【００２６】
なお、前記円筒研削工程及びその後の加工処理を経て得られた小径化ウェーハ３０の直径Ｗ１は、その用途に応じて、種々のサイズを選択することができる。また、直径Ｗ１の調整は、例えば、前記円筒研削工程（図１(ｃ)）での研削量等を変えること等によって行うことができる。
また、前記小径化ウェーハ３０は、直径Ｗ１が異なる複数のウェーハ３０を得ることも可能である。例えば、直胴部に近い位置では、直径Ｗ１が比較的大きな小径化ウェーハ３０を作製し、先端に近い位置では、直径Ｗ１が比較的小さい小径化ウェーハ３０を作製することができる。
【００２７】
また、本発明によるウェーハの製造方法は、前記研削工程（図１(ｃ)）に先立ち、前記小径化ウェーハ用インゴット１４を、該インゴット１４の中心軸線Ｘが水平になるように保持した状態で搬送する搬送工程（図示せず）を有することが好ましい。
前記研削機５０による円筒研削（図４(ａ)）は、図３(ａ)に示すように、中心軸線Ｘが水平になるように小径化ウェーハ用インゴット１４を保持した状態で行うことが好ましいが、前記小径化ウェーハ用インゴット１４（コーン部１１）は非常に質量が大きく、従来の搬送方法によって、前記研削機５０まで前記インゴット１４を搬送した後、中心軸線Ｘが水平になるように調整することは非常に困難であり、円筒研削を確実に行うことができなかった。そのため、本発明では、前記インゴット１４の中心軸線Ｘが水平になるように保持した状態で搬送し、そのまま、前記外周研削機５０の固定保持手段５２により固定保持することができるため、確実に円筒研削を行うことができる。
【００２８】
ここで、上記の小径化ウェーハ用インゴット１４の搬送は、図４(ｂ)に示すような、搬送手段４０を用いて行うことができる。このような搬送手段４０を用いれば、図４(ａ)に示すように、中心軸線Ｘが水平になるように小径化ウェーハ用インゴット１４を保持した状態で、搬送を行える。なお、図４(ａ)及び(ｂ)では、前記搬送手段４０は、その形状が、前記インゴット１４を保持しやすいようにＶ字型の溝を有しているが、形状は特に限定されることはなく、Ｕ字状の溝を有してもよいし、溝以外の方法（例えば、固定用のピン等を用いる方法）で前記インゴット１４を保持できれば、それでも構わない。
【００２９】
さらに、前記搬送工程での、前記インゴット１４の保持は、図４(ａ)に示すように、前記コーン部１１の形状に応じた水平保持具４１によって行われることがより好ましい。比較的簡便な構成で、中心軸線Ｘが水平になるように小径化ウェーハ用インゴット１４を保持できるからである。
【００３０】
さらにまた、前記水平保持具４１は、少なくとも前記コーン部と接触する部分４１ａが、ゴム製、樹脂製又は布製であることが好ましい。接触部分４１ａが、これら以外の材料からなる場合、前記インゴット１４と前記水平保持具４１とが接触する際、前記インゴット１４の接触箇所に欠けやクラック等が発生する恐れがあるからである。
【００３１】
次に、本発明によるウェーハの製造装置について説明する。
本発明によるウェーハの製造装置は、ＦＺ法によって製造された、コーン部１１及び直胴部１２を有する単結晶インゴット１０から前記コーン部１１を、小径化ウェーハ用インゴット１４として切り離す切断手段（図示せず）と、切り離した前記小径化ウェーハ用インゴット１４を搬送する搬送手段４０（図４(ｂ)）と、搬送された前記小径化ウェーハ用インゴット１４を固定保持した後、所定の直径Ｗ１となるように円筒状に研削する外周研削機５０を具え、前記搬送手段４０は、前記前記小径化ウェーハ用インゴット１４の中心軸Ｘを水平に保持するための前記コーン部１１の形状に応じた水平保持具４１を有する。
【００３２】
上記構成を採用することで、コーン部１１を新たなウェーハ用インゴット１４として利用することができる。
また、前記コーン部１１から得られる小径化ウェーハ用インゴット１４から得られたウェーハ３０は、その外周部分を研削することでウェーハの面内不純物濃度を均一にすることができるため、従来の直胴部１２を加工して得られるウェーハと比べても、遜色がなく、ウェーハ面内の抵抗率の分布が均一であり、高い品質を有するウェーハを得ることができる。さらに、必要に応じて中性子の照射を行うことでより均一なウェーハ面内の抵抗率の分布を得ることができる。
【００３３】
なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【実施例】
【００３４】
（実施例）
実施例１として、図１に示すように、ＦＺ法によって製造された、コーン部１１、直胴部１２及びテール部１３を有するシリコン単結晶インゴット１０から（図１(ａ)）、前記コーン部１１を単結晶インゴット１２の中心軸線Ｘに対し直交する方向に切り出し、前記コーン部１１を、直胴部１２から得られるウェーハの直径Ｗよりも小さい直径Ｗ１をもつ小径化ウェーハ３０を得るための小径化ウェーハ用インゴット１４として（図１(ｂ)）、図４(ａ)に示すように、水平保持具４１（前記インゴット１４と接する面４１ａは樹脂からなる）を有する搬送手段４０を用いて、中心軸線Ｘが水平に位置する状態で外周研削機５０まで搬送し、図３(ａ)に示すように、固定保持手段５２によって前記インゴット１４の中心軸線Ｘが水平になるように、前記インゴット１４の両端１４ａ、ｂを固定保持した状態で円筒研削を行った（図１(ｃ)）。
その後、円筒研削したインゴット２０を、スライスし、各種研削・研磨を施すことで、直径が76mmである小径化シリコンウェーハ３０をサンプルとして得た（図１(ｄ)）。
【００３５】
（比較例）
比較例として、従来の方法により、前記シリコン単結晶インゴット（１２５mm用）１０の直胴部１２を円筒研削し、その後、円筒研削した直胴部をスライスして、各種研削・研磨を施すことで、直径が76mmのシリコンウェーハをサンプルとして得た。
【００３６】
（評価方法）
（１）評価項目１として、実施例及び比較例のそれぞれで得られたシリコンウェーハについて、ウェーハ面内での任意の箇所の抵抗率を測定し、そのバラツキを算出することよって、シリコンウェーハの品質についての評価を行った。なお、前記抵抗率のバラツキについては、
Δρ（％）＝（（ρmax−ρmin）×100）／ρmin
ρmax：ウェーハ面内の最大抵抗率
ρmin：ウェーハ面内の最小抵抗率
によって算出した。ここで、指標となるΔρは、その値が小さいほど抵抗率のバラツキが小さく高品質を示す。
（２）評価項目２として、実施例及び比較例のそれぞれについて、１本のシリコン単結晶インゴットから、得られるシリコンウェーハの量（実施例はコーン部及び直胴部から得られるシリコンウェーハの量、比較例は直胴部から得られるシリコンウェーハの量）を算出し、歩留まりについての評価を行った。
【００３７】
得られたサンプルについて、中性子照射後のウェーハ面内の抵抗率のバラツキを算出した結果、実施例のサンプルは△ρ：2.5％、比較例のサンプルは△ρ：3.0％であり、それぞれ同等の品質を有していることがわかった。
また、実施例において、前記コーン部１１から小径化ウェーハ３０が作製できていることがわかり、前記コーン部の有効利用が可能となり、歩留まりについても比較例に比べて2.6％程度向上していることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明によれば、ＦＺ法によって製造された単結晶インゴットのコーン部を、新たなウェーハ用インゴットとして用いることを可能とし、さらに、高品質なウェーハを得ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０    単結晶インゴット
１１    コーン部
１２    直胴部
１３    テール部
１４    小径化ウェーハ用インゴット
２０    円筒研削されたインゴット
３０    小径化ウェーハ
４０    搬送手段
４１    水平保持具
５０    外周研削機
５１    研削手段
５２    固定保持手段
【図１】
0005586922.tif 000002
【図２】
0005586922.tif 000003
【図３】
0005586922.tif 000004
【図４】
0005586922.tif 000005