(57)【要約】【課題】ウェーハの反り量が、育成されたインゴット毎にばらつかず、製造された全てのウェーハの反り量を低減し、ウェーハの反りに関する品質を向上する。【解決手段】本発明は、ＦＺ法又はＣＺ法により円柱状のシリコン単結晶インゴット１１を育成し、このインゴット１１をスライスしてシリコンウェーハを作製するシリコンウェーハの製造方法である。Ｘ線回折法或いは光像法により、ウェーハの反り量を最小にする１箇所のオリエンテーションフラット位置をインゴット上で特定し、この特定したオリエンテーションフラット位置を基準にしてインゴットのスライス方向を決定する。【選択図】図１
2018198331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＺ法又はＣＺ法により円柱状のシリコン単結晶インゴットを育成し、前記インゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製するシリコンウェーハの製造方法において、
Ｘ線回折法或いは光像法により、前記ウェーハの反り量を最小にする１箇所のオリエンテーションフラット位置を前記インゴット上で特定し、
この特定したオリエンテーションフラット位置を基準にして前記インゴットのスライス方向を決定する
ことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記円柱状のインゴットの中心軸を＜１１１＞結晶軸の方向から１度以上６度以下の範囲内の所定の角度だけ傾けた状態で前記円柱状のインゴットの育成を行う請求項１記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
複数のシリコン単結晶インゴットを製造するにあたって、軸傾け方向が同じである種結晶を用いることにより、ウェーハの反り量を最小にする前記インゴットのスライス方向を繰返し求めることなく前記インゴットを固定してスライスする請求項１又は２記載のシリコン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、浮遊帯域溶融法（Floating Zone 法、以下、ＦＺ法という。）又はチョクラルスキー法（Czochralski 法、以下、ＣＺ法という。）により育成された円柱状のシリコン単結晶インゴットをスライスして、シリコンウェーハを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円柱状の半導体単結晶インゴットを、このインゴットの円柱の中心軸とは異なるインゴットの結晶軸を中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で保持具により接着保持し、この状態でインゴットを切断装置によりスライスする半導体単結晶インゴットのスライス方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この半導体単結晶インゴットのスライス方法では、切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が所定量になるように、インゴットを保持具により接着保持するときの所定の回転角度を決定する。また、予め実験により所定の回転角度の変化に対するウェーハの反り量の変化についての相関関係を求め、上記所定の回転角度をこの相関関係から決定することができる。また、切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が最小になるように、インゴットを保持具により接着保持するときの所定の回転角度を決定してもよい。更に、インゴットに回転基準部（オリエンテーションフラット）を形成し、インゴットの結晶軸から回転基準部（オリエンテーションフラット）に下ろした垂線を基準線とするとき、この基準線に対する所定の回転角度が３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲内に設定される。
【０００３】
このように構成された半導体単結晶インゴットのスライス方法では、円柱状の半導体単結晶インゴットを切断装置の保持具により接着保持する前に、先ずインゴットをその円柱の中心軸とは異なるインゴットの結晶軸を中心に回転可能に設け、次にこのインゴットをその結晶軸を中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で上記保持具により接着保持する。このとき上記結晶軸を中心とする所定の回転角度を、切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が所定量になるように決定したので、インゴットをスライスした後のウェーハの反り量を低減できる。また、予め実験により所定の回転角度の変化に対するウェーハの反り量の変化についての相関関係を求め、上記所定の回転角度をこの相関関係からウェーハの反り量が最小になるように決定すれば、インゴットをスライスした後のウェーハの反り量を、より低減できる。また、インゴットの結晶軸からオリエンテーションフラット（回転基準部）に下ろした垂線を基準線とし、この基準線に対する所定の回転角度を３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲内に設定すると、インゴットを切断した後のウェーハの反り量がほぼ所望の量になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９５０２５号公報（請求項１〜３及び５、段落［００１５］〜［００１７］及び［００１９］、図１〜図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の特許文献１に示された半導体単結晶インゴットのスライス方法では、結晶構造が等価であるオリエンテーションフラット位置をインゴットの中心軸を中心に等間隔に３箇所設定でき、これら３箇所のオリエンテーションフラット位置のうち任意の１箇所のオリエンテーションフラット位置を選択して、オリエンテーションフラットを形成し、このオリエンテーションフラットを基準にインゴットをスライスしていた。しかし、この方法でインゴットをスライスすると、あるインゴットをスライスした得られたウェーハでは反り量が小さくなり、別のインゴットをスライスして得られたウェーハでは反り量が大きくなり、ウェーハの反り量が、育成されたインゴット毎、即ちバッチ毎にばらついてしまう不具合があった。
【０００６】
本発明の目的は、ウェーハの反り量が、育成されたインゴット毎、即ちバッチ毎にばらつかず、製造された全てのウェーハの反り量を低減でき、ウェーハの反りに関する品質を向上できる、シリコンウェーハの製造方法を提供することにある。本発明の別の目的は、ウェーハの面内抵抗率の分布を略均一にすることができる、シリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点は、ＦＺ法又はＣＺ法により円柱状のシリコン単結晶インゴットを育成し、このインゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製するシリコンウェーハの製造方法において、Ｘ線回折法或いは光像法により、ウェーハの反り量を最小にする１箇所のオリエンテーションフラット位置をインゴット上で特定し、この特定したオリエンテーションフラット位置を基準にしてインゴットのスライス方向を決定することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に円柱状のインゴットの中心軸を＜１１１＞結晶軸の方向から１度以上６度以下の範囲内の所定の角度だけ傾けた状態で円柱状のインゴットの育成を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、更に複数のシリコン単結晶インゴットを製造するにあたって、軸傾け方向が同じである種結晶を用いることにより、ウェーハの反り量を最小にするインゴットのスライス方向を繰返し求めることなくインゴットを固定してスライスすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の観点のシリコンウェーハの製造方法では、Ｘ線回折法或いは光像法により、ウェーハの反り量を最小にする１箇所のオリエンテーションフラット位置をインゴット上で特定し、この特定したオリエンテーションフラット位置を基準にしてインゴットのスライス方向を決定するので、インゴットの外周面に現れる複数の晶癖線を見ただけでは、ウェーハの反り量を最小にする１箇所のオリエンテーションフラット位置をインゴット上で特定できない場合であっても、ウェーハの反り量を最小にする１箇所のオリエンテーションフラット位置をインゴット上で速やかに特定できる。
【００１１】
本発明の第２の観点のシリコンウェーハの製造方法では、円柱状のインゴットの中心軸を＜１１１＞結晶軸の方向から１度以上６度以下の範囲内の所定の角度だけ傾けた状態で円柱状のインゴットの育成を行うので、Ｘ線回折法或いは光像法により特定した１箇所のオリエンテーションフラット位置にオリエンテーションフラットを形成し、このオリエンテーションフラットを基準に上記傾けた所定の角度だけ元に戻して、インゴットのスライスを行ったときに、インゴットのスライス中に劈開面がスライス方向に現れず、この劈開面の方向にワイヤ等の切断具が逸れることがない。この結果、インゴットをスライスして得られたウェーハの反り量が、育成されたインゴット毎、即ちバッチ毎にばらつくことがないので、製造された全てのウェーハの反り量を低減でき、ウェーハの反りに関する品質を向上できるとともに、インゴットをスライスして得られたウェーハ中心部の抵抗率が上昇するので、ウェーハの面内抵抗率の分布を略均一にすることができる。
【００１２】
本発明の第３の観点のシリコンウェーハの製造方法では、複数のシリコン単結晶インゴットを製造するにあたって、軸傾け方向が同じである種結晶を用いることにより、ウェーハの反り量を最小にするインゴットのスライス方向を繰返し求めることなくインゴットを固定してスライスする。即ち、軸傾け方向が同じである種結晶を用いると、インゴットの特定のオリエンテーションフラット位置がバッチ毎に変化せずに常に同じ位置であるため、このオリエンテーションフラット位置にオリエンテーションフラットを形成した後に、既にインゴットの固定位置及び切断具の取付角度が設定された切断装置に上記インゴットを固定するだけで速やかにインゴットをスライスできる。この結果、育成されたインゴット毎にスライス方向を求めずに済むので、インゴットの固定時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明第１実施形態のシリコンウェーハ製造用のシリコン単結晶インゴットをワイヤソー装置のワイヤでスライスしようとしている状態を示す要部正面図である。
【図２】そのインゴットをワイヤソー装置のワイヤでスライスしようとしている状態を示す要部斜視図である。
【図３】（ａ）は通常結晶のインゴットの円柱の中心軸に結晶軸が一致し円柱の中心軸及び結晶軸に対し直角方向に延びてワイヤを配索した状態を示す構成図であり、（ｂ）は傾け結晶のインゴットの円柱の中心軸に対して結晶軸が所定の角度だけ傾いた状態を示すインゴットの構成図であり、（ｃ）は傾け結晶のインゴットの結晶軸に対し直角方向に延びてワイヤを配索した状態を示す構成図である。
【図４】傾け結晶のインゴットの傾け方向の一例を示す模式図である。
【図５】通常結晶のインゴットのステレオ投影図である。
【図６】傾け結晶のインゴットのステレオ投影図である。
【図７】（ａ）はワイヤによるインゴットの切断中に劈開面が切断方向に現れてこの劈開面の方向にワイヤが逸れるメカニズムを示すウェーハの斜視図であり、（ｂ）は大きな反りが発生した切断後のウェーハの側面図である。
【図８】（ａ）はワイヤによるインゴットの切断中に切断方向に劈開面が現れずワイヤが切断方向に真っ直ぐ進むメカニズムを示すウェーハの斜視図であり、（ｂ）は反りが発生しなかった切断後のウェーハの側面図である。
【図９】（ａ）はインゴットの劈開面がインゴット表面のワイヤマークと平行であることを示すインゴットの正面図であり、（ｂ）はインゴットの劈開面がインゴットの結晶軸に対して傾斜している状態を示すインゴットの縦断面図であり、（ｃ）はワイヤが劈開面の方向に逸れることを示すインゴットの縦断面図である。
【図１０】（ａ）はインゴットの劈開面がインゴット表面のワイヤマークと平行であることを示すインゴットの正面図であり、（ｂ）はインゴットの劈開面がインゴットの結晶軸に対して平行である状態を示すインゴットの縦断面図であり、（ｃ）はワイヤが切断方向に真っ直ぐ進むことを示すインゴットの縦断面図である。
【図１１】Ｘ線を用いて３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３をそれぞれ特定している状態を示す構成図である。
【図１２】Ｘ線を用いて３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３に対するＸ方向及びＹ方向の傾き値をそれぞれ計測している状態を示す構成図である。
【図１３】本発明第２実施形態のシリコンウェーハ製造用のシリコン単結晶インゴットをバンドソー装置のバンドソーによりスライスしている状態を示す要部斜視図である。
【図１４】実施例１のインゴットのスライス台への貼付け回転角度を変えたときのウェーハの反り量の変化をそれぞれ示す図である。
【図１５】インゴットのオリエンテーションフラット位置を変えてスライス切断時間を１．０(a.u.)としたときのウェーハの反り量の分布を示す図である。
【図１６】インゴットのオリエンテーションフラット位置を変えてスライス切断時間を１．３(a.u.)としたときのウェーハの反り量の分布を示す図である。
【図１７】通常結晶のインゴットをスライスしたシリコンウェーハの表面位置の変化に対するシリコンウェーハの面内抵抗率の平均値からのズレ量の変化を示す図である。
【図１８】傾け結晶のインゴットをスライスしたシリコンウェーハの表面位置の変化に対するシリコンウェーハの面内抵抗率の平均値からのズレ量の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
本発明のシリコンウェーハの製造方法は、ＦＺ法又はＣＺ法により円柱状のシリコン単結晶インゴットを育成する工程と、このインゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製する工程とを含む。上記円柱状のインゴットの外周面には、インゴットの外周面に円周方向に間隔をあけかつインゴットの長手方向に延びる複数の晶癖線が現れる。本発明では、これら複数の晶癖線のうち特定の１本の晶癖線を基準にして、ウェーハの反り量を最小にするインゴットのスライス方向を決定する。また、インゴットとしては、軸傾け種結晶を用いて育成した傾け結晶のインゴットを用いるか、或いは結晶軸を傾けない通常の種結晶を用いて育成した通常結晶のインゴットを用いる。更に、傾け結晶のインゴットの外周面に現れる晶癖線の数は、通常結晶のインゴットの外周面に現れる晶癖線の数と異なる。即ち、通常結晶のインゴットでは、円柱状のインゴットの中心軸がその結晶軸と一致しているのに対し、傾け結晶のインゴットでは、円柱状のインゴットの中心軸をその結晶軸の方向から所定の角度だけ傾けており、その傾けた角度及び傾けた方向によって晶癖線の本数が増減する。このため、インゴットを育成するにあたって軸傾け種結晶を用いることにより増減する晶癖線を基準にして、ウェーハの反り量を最小にするインゴットのスライス方向を決定することができる。
【００１６】
具体的には、円柱状のインゴットの中心軸を、図４に示すように＜１１１＞結晶軸に一致させた通常結晶のインゴットの育成を行うと、図５に示すように円柱状のインゴットの外周面に６本の晶癖線１〜６が現れる。これら６本の晶癖線１〜６のうち３本の晶癖線１〜３は円柱状のインゴットの中心軸を中心として１２０度間隔にそれぞれ現れ、残りの３本の晶癖線４〜６は上記３本の晶癖線１〜３とは異なる位置であって円柱状のインゴットの中心軸を中心として１２０度間隔にそれぞれ現れる。これに対し、円柱状のインゴットの中心軸を、図４に示すように＜１１１＞結晶軸の方向から＜１１０＞結晶軸の方向に１度以上６度以下の範囲内の所定の角度、例えば３度３０分だけ傾けた状態で円柱状のインゴットの育成を行うと、図６に示すように円柱状のインゴットの外周面に４本の晶癖線１〜４が現れる。これら４本の晶癖線１〜４のうち３本の晶癖線１〜３は円柱状のインゴットの中心軸を中心として１２０度間隔にそれぞれ現れ、残りの１本の晶癖線４は上記３本の晶癖線とは異なる位置に現れる。ここで、傾け結晶のインゴットの中心軸の傾け角度を＜１１１＞結晶軸の方向から１度以上６度以下の範囲内に限定したのは、１度未満ではウェーハの面内抵抗率の分布が十分に均一できず、６度を超えると円柱状のインゴットのスライス時の傾け角度が大きくなり過ぎてしまいウェーハの楕円化により歩留まりが低下するからである。
【００１７】
上述のことから、傾け結晶のインゴットの外周面に現れる４本の晶癖線１〜４のうちインゴットの中心軸を中心として１２０度間隔に現れる３本の晶癖線１〜３を除いた残りの１本の晶癖線４を基準にしてオリエンテーションフラット位置を特定することができ、このオリエンテーションフラット位置を基準に上記傾けた所定の角度だけ元に戻して、インゴットのスライスを行う。なお、傾け結晶のインゴットにおいて、円柱状のインゴットの中心軸を、＜１１１＞結晶軸の方向から＜１１０＞結晶軸の方向ではなく、＜１１１＞結晶軸の方向から＜１１２＞結晶軸の方向に所定の角度だけ傾けた状態で円柱状のインゴットの育成を行うこともできる（図４）。
【００１８】
一方、図１及び図２に示すように、インゴット１１をスライスして切断する切断装置２０として、この実施の形態では、ワイヤーソー装置が用いられる。このワイヤソー装置２０は、インゴット１１を接着保持する保持具２３と、互いに中心軸が平行であって同一水平面内に配設された第１及び第２メインローラ２１，２２と、第１及び第２メインローラ２１，２２の下方であって第１及び第２メインローラ２１，２２の中間位置に設けられた単一のサブローラ２４と、第１及び第２メインローラ２１，２２と単一のサブローラ２４に巻回して張設されたワイヤ２６と、上記保持具２３を昇降させる昇降装置２７とを備える。また第１及び第２メインローラ２１，２２と単一のサブローラ２４の外周面には、各ローラ２１，２２，２４の軸方向に所定の間隔をあけて、即ちスライスされるウェーハ１２（図７及び図８）の厚さ分だけ各ローラ２１，２２，２４の軸方向に間隔をあけて、円周方向に延びる複数本のリング溝（図示せず）が形成される。ワイヤ２６は繰出しボビン２８（図２）に巻付けられた１本の長尺ものであり、この繰出しボビン２８から繰出されたワイヤ２６は、第１及び第２メインローラ２１，２２と単一のサブローラ２４の一端側の各リング溝から他端側の各リング溝に向って順に収容されるように、これらのローラ２１，２２，２４に略逆三角形状であって螺旋状に巻回して張設された後に、巻取りボビン２９（図２）に巻取られるように構成される。
【００１９】
保持具２３は、インゴット１１に接着されるスライス台２３ａと、このスライス台２３ａを保持するワークプレート２３ｂとを有する（図１及び図２）。スライス台２３ａはインゴット１１と同じ材質か、或いはガラス、セラミック、カーボン又はレジン等により形成されるが、コスト面や成形の容易さを考慮し、カーボンやレジン等が多く用いられる。また接着剤としては、エポキシ樹脂、熱可塑性ワックス等が用いられ、ワークプレート２３ｂは主にＳＵＳにより形成される。更に上記昇降装置２７は、鉛直方向に延びて設けられた支持部材２７ａと、この支持部材２７ａに昇降可能に取付けられ先端下面に保持具２３を保持する水平部材２７ｂとを有する。これにより保持具２３に接着されたインゴット１１が昇降装置２７により昇降可能に構成される。
【００２０】
このように構成されたワイヤソー装置２０を用いてシリコン単結晶インゴット１１をスライスし切断する方法を説明する。先ず第１及び第２メインローラ２１，２２と単一のサブローラ２４の間にワイヤ２６を巻回して張設する。これによりワイヤ２６のうち、第１及び第２メインローラ２１，２２の間に水平に張設されたワイヤ２６が、第１及び第２メインローラ２１，２２と単一のサブローラ２４の回転により水平方向に移動する。次いで昇降装置２７の水平部材２７ｂの先端下面にワークプレート２３ｂを介して取付けられたスライス台２３ａにインゴット１１を接着する。
【００２１】
ここで、円柱状のインゴットの中心軸を、図４に示すように＜１１１＞結晶軸の方向から＜１１０＞結晶軸の方向に１度以上６度以下の範囲内の所定の角度、例えば３度３０分だけ傾けた状態で円柱状のインゴットを育成し、このインゴットをスライス台に接着する方法を説明する。先ず、インゴットの外周面に現れた４本の晶癖線１〜４（図６）のうちインゴットの中心軸を中心として１２０度間隔に現れる３本の晶癖線１〜３を除いた残りの１本の晶癖線４を基準にして、後述のＸ線回折法又は光像法によりオリエンテーションフラット位置を特定し、このオリエンテーションフラット位置にオリエンテーションフラットを形成する。即ち、４本の晶癖線１〜４は３本のオリエンテーションフラット位置に対して特定の位置関係にあるので、４本の晶癖線１〜４のうちの特定の１本の晶癖線４に対して特定の１箇所のオリエンテーションフラット位置が対応し、この特定の１箇所のオリエンテーションフラット位置にオリエンテーションフラットを形成する。次に、このオリエンテーションフラットを基準に上記傾けた所定の角度だけ元に戻した状態でインゴットをスライス台に接着する。具体的には、円柱状のインゴット１１の中心軸１１ａがその結晶軸１１ｂに対して所定の角度だけ傾いているため（図３（ｂ））、円柱状のインゴット１１の中心軸１１ａとは異なるインゴット１１の結晶軸１１ｂを中心にインゴットが回転できるようにインゴットを回転台に設置した後（図３（ｃ））、このインゴット１１をその結晶軸１１ｂを中心としかつオリエンテーションフラットを基準に所定の角度だけ回転させた状態でスライス台２３ｂに接着する。
【００２２】
このとき上記結晶軸１１ｂを中心とする所定の回転角度を、インゴット１１の結晶軸１１ｂからオリエンテーションフラット１１ｃに下ろした垂線を基準線１１ｄとし、この基準線１１ｄに対する所定の回転角度θ（図７及び図８）を４０〜６０度の範囲内に設定することが好ましく、４５〜５５度の範囲内に設定することが更に好ましい。ここで、上記基準線１１ｄに対する所定の回転角度θを上記範囲内に限定したのは、ワイヤ２６がインゴット１１の劈開面１１ｅの方向に逸れ易くなり、このインゴット１１をスライスして得られたウェーハ１２の反り量のばらつきが大きくなるからである。なお、上記基準線１１ｄに対する所定の回転角度θの範囲は、通常結晶のインゴットでも同一である。
【００２３】
次にこのインゴット１１を、上記第１及び第２メインローラ２１，２２の間に水平に張設されたワイヤ２６の上方であって第１及び第２メインローラ２１，２２の各中心軸を通る鉛直線の間にインゴット１１の結晶軸１１ｂが第１及び第２メインローラ２１，２２の各中心軸にほぼ平行になるように移動させる（図１及び図２）。このときインゴット１１の結晶軸１１ｂを含む鉛直面を、第１及び第２メインローラ２１，２２間のワイヤ２６の延びる方向に対して直交させる（図３（ｃ））。換言すれば、第１及び第２メインローラ２１，２２間のワイヤ２６と、このワイヤ２６によるインゴット１１の切断方向とが作る平面に対してインゴット１１の結晶軸１１ｂを直交させる。更にこの状態でインゴット１１を鉛直方向に下降させて上記水平方向に移動するワイヤ２６を横断する位置まで移動させることにより、インゴット１１をスライスする。この結果、インゴットのスライス中に劈開面がスライス方向に現れず、この劈開面の方向にワイヤ等の切断具が逸れることがないので、インゴットをスライスして得られたウェーハの反り量が、育成されたインゴット毎、即ちバッチ毎にばらつくことがなく、製造された全てのウェーハの反り量を低減でき、ウェーハの反りに関する品質を向上できる。
【００２４】
なお、インゴット１１の劈開面１１ｅがウェーハ１２表面のワイヤマーク１１ｆと平行であっても、このインゴット１１をスライスして得られたウェーハ１２の反り量が異なる。その理由を図７〜図１０に基づいて説明する。図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、インゴット１１の劈開面１１ｅがインゴット１１表面のワイヤマーク１１ｆと平行であっても、インゴット１１の劈開面１１ｅが、図９（ｂ）に示すようにインゴット１１の結晶軸１１ｂに対して傾斜する場合と、図１０（ｂ）に示すようにインゴット１１の結晶軸１１ｂに対して平行である場合とがある。そして、インゴット１１の劈開面１１ｅがインゴット１１の結晶軸１１ｂに対して傾斜する場合（図９（ｂ））、このインゴット１１をスライスすると、ワイヤ２６が図７（ａ）の破線矢印及び図９（ｃ）の実線矢印で示す切断方向に対して、図７（ａ）の実線矢印及び図９（ｃ）の破線矢印で示す方向、即ち劈開面１１ｅの方向に逸れ易いのに対し、インゴット１１の劈開面１１ｅがインゴット１１の結晶軸１１ｂに対して平行である場合（図１０（ｂ））、このインゴット１１をスライスすると、ワイヤ２６が図８（ａ）の破線矢印及び図１０（ｃ）の実線矢印で示す切断方向に対して逸れ難く、切断方向に真っ直ぐに進む。この結果、インゴット１１の劈開面１１ｅがインゴット１１表面のワイヤマーク１１ｆと平行であっても（図９（ａ））、インゴット１１の劈開面１１ｅが、図９（ｂ）に示すようにインゴット１１の結晶軸１１ｂに対して傾斜していると、このインゴット１１をスライスして得られたウェーハ１２は図７（ｂ）に示すように反ってしまう。これに対し、インゴット１１の劈開面１１ｅがインゴット１１表面のワイヤマーク１１ｆと平行であっても（図１０（ａ））、インゴット１１の劈開面１１ｅが、図１０（ｂ）に示すようにインゴット１１の結晶軸１１ｂに対して平行であると、このインゴット１１をスライスして得られたウェーハ１２は図８（ｂ）に示すように反らない。
【００２５】
また、中心軸が＜１１１＞結晶軸に対して１度以上６度以下傾斜している傾け結晶のインゴットに、リンやヒ素等の元素をドープすることが好ましい。ＣＺ法によりインゴットを育成する場合には、リン、ヒ素、アンチモン等の元素をドープすることが好ましく、ＦＺ法によりインゴットを育成する場合には、リン等を元素をドープすることが好ましい。これらの元素のドープにより、インゴットの中心部での高濃度化が緩和されるので、傾け結晶のインゴットの半径方向におけるドーピング元素の濃度分布は、中心軸が＜１１１＞結晶軸に対して傾斜していない通常結晶のインゴットと比べて著しく均一化される。この結果、ウェーハの面内抵抗率の分布を略均一にすることができる。
【００２６】
即ち、中心軸が＜１１１＞結晶軸に対して傾斜していない通常結晶のインゴットをＣＺ法により育成すると、インゴットの中心軸に直角な横方向の原子間結合が強固であるため、横方向の結晶成長速度が速い。ここで、インゴットの凝固界面は通常、上に凸の湾曲面であるため、水平な頂部での凝固速度が他の部分に比べて速くなる。そして、リンやヒ素等の元素をドープすれば、凝固速度が速いほど、インゴットから融液に吐き出されるドーピング元素が減少し、偏析係数が大きくなるので、インゴットの中心部付近でドーピング元素の濃度が高くなって、インゴットをスライスして得られたウェーハの面内抵抗率の分布への影響は、ドーピング元素濃度の高いインゴットの中心部で低抵抗となり、ウェーハの中心部での面内抵抗率が極めて小さくなる。しかし、中心軸を＜１１１＞結晶軸に対して１度以上６度以下傾けた傾け結晶のインゴットを育成すると、凝固速度の速い部分、即ちドーピング元素の高濃度部分が、この傾斜に伴ってインゴットの中心部から側方に移動するため、上記ウェーハの面内抵抗率の分布への影響は、インゴットの中心部を囲むリング状の位置で低抵抗となり、ウェーハの中心部での面内抵抗率の低下が抑制される。そして、傾け結晶のインゴットでは、ウェーハの面内抵抗率が極めて小さくなる影響と、ウェーハの中心部での面内抵抗率の低下が抑制される影響とが重なって、インゴットの中心部での高濃度化が緩和される。この結果、傾け結晶のインゴットの半径方向におけるドーピング元素の濃度分布は、通常結晶のインゴットと比べて著しく均一化されるので、ウェーハの面内抵抗率の分布を略均一にすることができる。
【００２７】
また、中心軸を＜１１１＞結晶軸に対して１度以上６度以下傾けた傾け結晶のインゴットをＦＺ法により育成した場合、インゴットの中心付近に形成され比較的大きな体積で急激に固まる部分であるファセットの外側の領域、即ちオフファセット領域の各部の温度が異なるので、このオフファセット領域全体で過冷却になることは少なくなる。これによりオフファセット領域から中心部に向うステップ（段差）成長が起こり難くなり、シリコン融液の中心部におけるファセット成長を抑えることができる。このため、リンやヒ素等の元素をドープした場合、通常ファセット成長時にドーパントが比較的多量に取込まれるけれども、本発明では、シリコン融液の中心部におけるファセット成長を抑えることができるので、ドーパントの取込み量を抑制できる。この結果、上記インゴットをスライスして得られたウェーハ中心部の抵抗率が上昇するため、ウェーハの面内抵抗率の分布を略均一にすることができる。
【００２８】
更に、複数のインゴットを製造する場合、軸傾け方向が同じである種結晶を用いることが好ましい。これにより、ウェーハの反り量を最小にするインゴットのスライス方向を繰返し求めることなく、インゴットを固定してスライスできる。具体的には、軸傾け方向が同じである種結晶を用いると、インゴットの特定のオリエンテーションフラット位置がバッチ毎に変化せずに常に同じ位置であるため、このオリエンテーションフラット位置にオリエンテーションフラットを形成した後に、既にインゴットの固定位置及び切断具の取付角度が設定された切断装置に上記インゴットを固定するだけで速やかにインゴットをスライスできる。この結果、育成されたインゴット毎にスライス方向を求めずに済むので、インゴットの固定時間を短縮できる。
【００２９】
一方、通常結晶のインゴットでは、オリエンテーションフラット位置を特定するための晶癖線に限定できないため、Ｘ線回折法或いは光像法により、ウェーハの反り量を最小にする１箇所のオリエンテーションフラット位置をインゴット上で特定する。そして、この特定したオリエンテーションフラット位置を基準にしてインゴットのスライス方向を決定する。また、上記傾け結晶のインゴットでも、上記通常結晶のインゴットと同様に、Ｘ線回折法或いは光像法により、ウェーハの反り量を最小にする１箇所のオリエンテーションフラット位置をインゴット上で特定することができる。
【００３０】
ここで、Ｘ線回折法によりインゴット１１のオリエンテーションフラット位置を特定する場合、図１１及び図１２に示すＸ線回折装置３１が用いられる。このＸ線回折装置３１は、Ｘ線を発生してインゴット１１に向って水平面内で照射するＸ線照射部３１ａと、インゴット１１を支持する回転可能なテーブル（図示せず）と、インゴット１１によって回折された回折Ｘ線を受けてこの回折Ｘ線の強度を検出するＸ線検出部３１ｂとを備える。このＸ線回折装置３１では、予めインゴット１１の所定の結晶面によるＸ線回折が起こるブラッグ角に対応するように、Ｘ線照射部３１ａ及びＸ線検出器３１ｂが配置される。また円柱状のインゴット１１は、その中心軸１１ａが鉛直方向に向きかつインゴット１１の中心軸１１ａを中心に回転可能にテーブルに載置されるか、或いはその中心軸１１ａが水平方向に向きかつインゴット１１の端面の向きを水平面内で変更可能にテーブルに載置される。なお、上記ブラッグ角は、ブラッグにより導き出された結晶格子によるＸ線の回折角を与える条件をいう。
【００３１】
上記Ｘ線回折装置３１を用いて１箇所のオリエンテーションフラット位置１をインゴット１１上で特定するには、先ず、図１１に示すように、インゴット１１の中心軸１１ａが鉛直方向に向きかつテーブルの回転軸に一致した状態でインゴット１１をテーブルに載置し、Ｘ線照射部３１ａからＸ線をインゴット１１の外周面に向って照射しながら、このテーブルを回転して所定の結晶面による回折Ｘ線をＸ線検出部３１ｂにより検出できた位置で停止し、このテーブルの回転位置に対応するＸ線の回折角を求める。残りの２箇所のオリエンテーションフラット位置２，３も、上記と同様にして、Ｘ線の回折角をそれぞれ求める。これによりインゴット１１上で３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３を特定できるので、これら３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３にそれぞれ目印を付ける。
【００３２】
次に、図１２に示すように、インゴット１１の中心軸１１ａを水平方向に向け、インゴット１１の中心軸１１ａをテーブルの回転中心軸に一致させた状態でインゴット１１をテーブルに取付ける。このときインゴット１１上の３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３のうち１箇所をインゴット１１の頂上に位置させ、インゴット１１の端面において鉛直方向をＹ方向とし、水平方向をＸ方向とするＸ−Ｙ直交座標を設定する。そしてＸ線照射部３１ａからＸ線をインゴット１１の端面に照射しながら、上記テーブルを回転して所定の結晶面による回折Ｘ線がＸ線検出部３１ｂにより検出できた位置で停止し、このテーブルの回転位置に対応するＸ線の回折角のＸ方向及びＹ方向の偏差をそれぞれ求める。残りの２箇所のオリエンテーションフラット２，３についても、上記と同様にして、インゴット１１の頂上にそれぞれ位置させ、テーブルの回転位置に対応するＸ線の回折角のＸ方向及びＹ方向の偏差をそれぞれ求める。このようにして求められたＸ方向及びＹ方向の回折角の偏差は、結晶構造上それぞれ異なる値になるけれども、Ｘ方向及びＹ方向の偏差を合成した合成値は略同一になる。この合成値は、通常結晶のインゴットでは約０度になり、傾け結晶のインゴットでは結晶軸の傾け角に略一致する。
【００３３】
上記Ｘ方向及びＹ方向の回折角の偏差により、３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３をそれぞれ特定できるため、予め試験的に３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３のうちの１箇所のオリエンテーションフラット位置１にオリエンテーションフラット１１ｃを形成し、このオリエンテーションフラット１１ｃを基準にしてインゴット１１をスライスしたウェーハ１２の反り量を測定しておく。また残りの２箇所のオリエンテーションフラット位置２，３についても、上記と同様にして、ウェーハ１２の反り量をそれぞれ測定しておく。これにより、ウェーハ１２の反り量が最も小さくなったときの基準のオリエンテーションフラット位置３を上記Ｘ方向及びＹ方向の回折角の偏差により特定できる。従って、インゴット１１の量産品において、上記Ｘ線回折法により３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３を求め、ウェーハ１２の反り量が最も小さくなる基準のオリエンテーションフラット位置３を上記Ｘ方向及びＹ方向の回折角の偏差により特定し、この特定したオリエンテーションフラット位置にオリエンテーションフラット１１ｃを形成して、このオリエンテーションフラット１１ｃを基準にインゴット１１をスライスすると、ウェーハ１２の反り量を低減できる。なお、オリエンテーションフラット位置をＸ線回折法ではなく、光像法で特定してもよい。この光像法は、インゴットの外周面及び端面に光のスポットを当て、その反射光の映像を目視で結晶方位に合せる方法である。
【００３４】
＜第２の実施の形態＞
図１２は本発明の第２の実施の形態を示す。図１２において図１と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、切断装置としてバンドソー装置５０が用いられる。このバンドソー装置５０は、第１及び第２鉛直軸５１ａ，５２ｂをそれぞれ回転中心として所定の間隔をあけて設けられた第１及び第２プーリ５１，５２と、第１及び第２プーリ５１，５２に掛け渡された帯状のブレード５３とを有する。このブレード５３は、金属製の帯板によりリング状に形成された無端のベルト５３ａと、このベルト５３ａの下縁に電気めっき法でダイヤモンド粒子を電着することにより形成された切削刃５３ｂとからなり、第１プーリ５１の回転駆動により高速で第１及び第２プーリ５１，５２間を一方向に周回運動するように構成される。またブレード５３のうち第１及び第２プーリ５１，５２間で一方向に直線的に移動する部分（直線移動部分）５３ｃの両側部には、この直線移動部分５３ｃの振れを抑制する第１及び第２ブレード固定具６１，６２が配設される。第１及び第２ブレード固定具６１，６２はブレード５３をカーボン製のシュー（図示せず）により両面側から挟み、ブレード５３を切断方向に対して平行な姿勢に接触保持するように構成される。なお、図８には、インゴット１１を接着保持する保持具は図示していない。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００３５】
このように構成されたバンドソー装置５０を用いてシリコン単結晶インゴット１１をスライスし切断する方法を説明する。先ずブレード５３の上記直線移動部分５３ｃの下方に、ブレード５３と直交するようにインゴット１１を配置する。次にブレード５３を一方向に周回運動させた状態で第１及び第２プーリ５１，５２を鉛直方向に下降させて、ブレード５３の直線移動部分５３ｃの切削刃５３ｂによりインゴット１１を切断する。上記以外の動作は、第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【実施例】
【００３６】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
【００３７】
＜実施例１＞
図１及び図２に示すように、先ず、直径が１５０ｍｍであり中心軸を＜１１１＞結晶軸に対して傾けていない円柱状のインゴット１１をＦＺ法により育成した。このインゴット１１の端面におけるＸ方向及びＹ方向の回折角の偏差をＸ線回折装置にて求めることにより、インゴット１１上に３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３（図５）をそれぞれ特定できるため、予め試験的に３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３のうち、ウェーハ１１の反り量が最も小さくなる基準のオリエンテーションフラット位置３を上記Ｘ方向及びＹ方向の回折角の偏差により特定しておいた。そしてこの特定したオリエンテーションフラット位置３にオリエンテーションフラット１１ｃ（図７及び図８）を形成した。次いでインゴット１１の結晶軸１１ｂ（図３（ａ））を中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で、インゴット１１をワイヤソー装置２０のスライス台２３ａに接着した（図１及び図２）。ここで、上記所定の回転角度は、インゴット１１の結晶軸１１ｂからオリエンテーションフラット１１ｃに下ろした垂線を基準線１１ｄとするとき、この基準線１１ｄに対する回転角度θ（図７及び図８）とした。
【００３８】
次に、上記インゴット１１を、ワイヤソー装置２０の第１及び第２メインローラ２１，２２の間に水平に張設されたワイヤ２６の上方であって第１及び第２メインローラ２１，２２の各中心軸を通る鉛直線の間にインゴット１１の結晶軸１１ｂが第１及び第２メインローラ２１，２２の各中心軸にほぼ平行になるように移動させた（図１及び図２）。このときインゴット１１の結晶軸１１ｂを含む鉛直面を、第１及び第２メインローラ２１，２２間のワイヤ２６の延びる方向に対して直交させた（図３（ａ））。更に、このインゴット１１を鉛直方向に下降させて上記水平方向に移動するワイヤ２６を横断する位置まで移動させることにより、インゴット１１をスライスしてウェーハ１２を作製した（図７及び図８）。上記所定の回転角度θを２７度〜８５度の範囲内の所定角度に調整して、上記と同様にインゴット１１をスライスしてウェーハ１２を作製した。これらのウェーハ１１を実施例１とした。
【００３９】
＜試験１及び評価＞
実施例１のウェーハの反り量をそれぞれ測定した。これらのウェーハの反り量は、ウェーハの裏面において、ウェーハの外周縁から内側に３ｍｍ内側の位置であって、ウェーハの結晶軸を中心に１２０度間隔に採った３点を通る平面を想定し、この平面から測定したウェーハの反りの大きさのうち最大値とした。その結果を図１４に示す。
【００４０】
図１４から明らかなように、所定の回転角度θが４０度未満又は６０度を超えると、ウェーハの反り量が大きくなったのに対し、所定の回転角度θを４０度〜６０度の範囲内にすると、ウェーハの反り量が小さくなり、所定の回転角度θを４５度〜５５度の範囲内にすると、ウェーハの反り量が更に小さくなった。
【００４１】
＜実施例２＞
図１及び図２に示すように、先ず、直径が１５０ｍｍであり中心軸を＜１１１＞結晶軸に対して３度３０分傾けた円柱状のインゴット１１をＦＺ法により育成した。このインゴットの外周面には４本の晶癖線１〜４が現れた（図６）。そしてこのインゴットの外周面に現れた４本の晶癖線１〜４のうちインゴットの中心軸を中心として１２０度間隔に現れる３本の晶癖線１〜３を除いた残りの１本の晶癖線４を基準にして、３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３のうちのオリエンテーションフラット位置３を特定し、このオリエンテーションフラット位置３にオリエンテーションフラット１１ｃ（図７及び図８）を形成した。次いで、円柱状のインゴット１１の中心軸１１ａがその結晶軸１１ｂに対して所定の角度だけ傾いているため（図３（ｂ））、円柱状のインゴット１１の中心軸１１ａとは異なるインゴット１１の結晶軸１１ｂを中心にインゴットが回転できるようにインゴットを回転台に設置した後（図３（ｃ））、このインゴット１１をその結晶軸１１ｂを中心としかつオリエンテーションフラット１１ｃを基準に所定の角度だけ回転させた状態でワイヤソー装置２０のスライス台２３ｂに接着した。ここで、上記所定の回転角度は、インゴット１１の結晶軸１１ｂからオリエンテーションフラット１１ｃに下ろした垂線を基準線１１ｄとするとき、この基準線１１ｄに対する回転角度θ（図７及び図８）であり、回転角度θを５０度とした。
【００４２】
次に、上記インゴット１１を、ワイヤソー装置２０の第１及び第２メインローラ２１，２２の間に水平に張設されたワイヤ２６の上方であって第１及び第２メインローラ２１，２２の各中心軸を通る鉛直線の間にインゴット１１の結晶軸１１ｂが第１及び第２メインローラ２１，２２の各中心軸にほぼ平行になるように移動させた（図１及び図２）。このときインゴット１１の結晶軸１１ｂを含む鉛直面を、第１及び第２メインローラ２１，２２間のワイヤ２６の延びる方向に対して直交させた（図３（ｃ））。更に、このインゴット１１を鉛直方向に下降させて上記水平方向に移動するワイヤ２６を横断する位置まで移動させることにより、インゴット１１をスライスしてウェーハ１２を作製した（図７及び図８）。なお、インゴット１１のワイヤソー装置２０によるスライス切断時間は１．０a.u.（arbitrary unit：任意単位）であった。またインゴット１１を５本引上げ、各インゴット１１からウェーハ１２をそれぞれ１枚ずつ作製し、合計５枚のウェーハを作製した。
【００４３】
＜実施例３＞
インゴットのワイヤソー装置によるスライス切断時間を１．３a.u.としたこと以外は、実施例２と同様にして５枚のウェーハを作製した。これらのウェーハを実施例３とした。
【００４４】
＜比較例１＞
オリエンテーションフラットを３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３のうちのオリエンテーションフラット位置１に形成し（図６）、このオリエンテーションフラットを基準に所定の角度（５０度）だけ回転させた状態でスライス台に接着したこと以外は、実施例２と同様にして５枚のウェーハを作製した。これらのウェーハを比較例１とした。
【００４５】
＜比較例２＞
オリエンテーションフラットを３箇所のオリエンテーションフラット位置１〜３のうちのオリエンテーションフラット位置２に形成し（図６）、このオリエンテーションフラットを基準に所定の角度（５０度）だけ回転させた状態でスライス台に接着したこと以外は、実施例２と同様にして５枚のウェーハを作製した。これらのウェーハを比較例２とした。
【００４６】
＜比較例３＞
インゴットのワイヤソー装置によるスライス切断時間を１．３a.u.としたこと以外は、比較例１と同様にして５枚のウェーハを作製した。これらのウェーハを比較例３とした。
【００４７】
＜比較例４＞
インゴットのワイヤソー装置によるスライス切断時間を１．３a.u.としたこと以外は、比較例２と同様にして５枚のウェーハを作製した。これらのウェーハを比較例４とした。
【００４８】
＜試験２及び評価＞
実施例２及び３と比較例１〜４のウェーハの反り量をそれぞれ測定した。これらのウェーハの反り量は、試験１と同様に測定した。その結果を図１５及び図１６に示す。なお、図１５及び図１６において、『オリフラ』とは『オリエンテーションフラット』の略である。
【００４９】
図１５から明らかなように、比較例１及び２ではウェーハの反り量が大きかったのに対し、実施例２ではウェーハの反り量が小さくなった。また、図１６から明らかなように、比較例３及び４ではウェーハの反り量のばらつきは小さくなったけれども、ウェーハの反り量は未だ大きかったのに対し、実施例３ではウェーハの反り量が小さくなりかつウェーハの反り量のばらつきも小さくなった。この結果、ウェーハの反り量は、育成されたインゴット毎、即ちバッチ毎にばらつかず、製造された全てのウェーハの反り量を低減でき、ウェーハの反りに関する品質を向上できることが分かった。
【００５０】
＜実施例４＞
実施例１の複数のインゴット（通常結晶のインゴット）のうち、ワイヤソー装置のスライス台にインゴットを接着するときに回転させる所定の角度を５０度としたインゴットを用いて、スライスした４枚のウェーハを実施例４とした。但し、インゴットにリン元素をドープした。
【００５１】
＜実施例５＞
実施例２のインゴット（傾け結晶のインゴット）にリン元素をドープしたこと以外は、実施例２と同様にして４枚のウェーハを作製した。これらのウェーハを実施例５とした。
【００５２】
＜試験３＞
実施例４及び５のウェーハの面内抵抗率の平均値からのズレ量をそれぞれ求めた。具体的には、ウェーハの左端から５ｍｍ内側に入った位置、ウェーハの左端と中心との中間位置、ウェーハの中心、ウェーハの右端と中心との中間位置、及びウェーハの右端から５ｍｍ内側に入った位置で抵抗率をそれぞれ測定し、これらの測定値の平均値を算出した後に、各抵抗率の平均値からのズレ量を求めた。これらのズレ量をウェーハの面内抵抗率の平均値からのズレ量とした。なお、抵抗率は４探針法により測定した。また、実施例４及び５のウェーハのＲＲＧ（Radial Resistivity Gradient）を算出した。具体的には、ウェーハの左端から５ｍｍ内側に入った位置、ウェーハの左端と中心との中間位置、ウェーハの中心、ウェーハの右端と中心との中間位置、及びウェーハの右端から５ｍｍ内側に入った位置で抵抗率をそれぞれ測定し、これらの測定値の分布幅を算出した後に、この分布幅を測定値の最小値で除して１００倍することにより算出した。これらの算出値をそれぞれ『ＲＲＧ』とした。その結果を図１７及び図１８に示す。
【００５３】
図１７及び図１８から明らかなように、実施例４の通常結晶のインゴットをスライスしたウェーハでは、ウェーハの面内抵抗率の平均値からのズレ量が、プラス側に最大９％及びマイナス側に最大１７％であったのに対し、実施例５の傾け結晶のインゴットをスライスしたウェーハでは、ウェーハの面内抵抗率の平均値からのズレ量が、プラス側に最大９％と略同じであったけれども、マイナス側で最大１２％と小さくなった。また、実施例４の通常結晶のインゴットをスライスしたウェーハでは、ＲＲＧが約３５％であったのに対し、実施例５の傾け結晶のインゴットをスライスしたウェーハでは、ＲＲＧが約２０％と小さくなった。この結果、通常結晶のインゴットをスライスしたウェーハより、傾け結晶のインゴットをスライスしたウェーハを用いた方が、ウェーハの面内抵抗率の分布が均一になることが分かった。
【符号の説明】
【００５４】
１１  シリコン単結晶インゴット
１１ａ  円柱状のインゴットの中心軸
１１ｂ  円柱状のインゴットの結晶軸
１１ｃ  オリエンテーションフラット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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