(57)【要約】【課題】シリコン単結晶の軸線と把持カップの回転軸の軸線が一致した状態で、把持カップがクラウン部並びにテール部を把持することができ、シリコン単結晶の直胴部を完全な円筒形に研削することができる単結晶の円筒研削方法を提供する。【解決手段】シリコン単結晶Ｗのクラウン部Ｗｃ及びテール部Ｗｔの外周側面を、前記把持カップの内面形状と同一形状を有する研削砥石２４により研削し、その後、円筒研削装置の把持カップに、前記クラウン部及びテール部を装着し、前記シリコン単結晶の直胴部の外周側面を研削する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き上げられたシリコン単結晶のクラウン部とテール部を、円筒研削装置の把持カップに把持させ、前記シリコン単結晶の直胴部を円筒形に研削するためのシリコン単結晶の円筒研削方法において、
シリコン単結晶のクラウン部及びテール部の外周側面を、前記把持カップの内面形状と同一形状に研削する工程と、
前記工程の後、円筒研削装置の把持カップに、前記クラウン部及びテール部を装着し、前記シリコン単結晶の直胴部の外周側面を研削する工程とを備えていることを特徴とするシリコン単結晶の円筒研削方法。
【請求項２】
把持カップの内面形状が円錐形状あるいは半球状形状であり、前記クラウン部及びテール部が円錐形状あるいは半球状形状に研削されることを特徴とする請求項２記載のシリコン単結晶の円筒研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン単結晶の直胴部を円筒形に研削するための、シリコン単結晶の円筒研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶の製造方法として、ＣＺ法が知られている。この製造方法について説明すると、まず育成炉内に設置されたルツボに原料塊を収容し、高温加熱して溶融する。その後、種結晶を着液させ、ネック工程を経て円錐形状のクラウン部を育成する。そして更に、ウエハの母材となる円筒状の直胴部を育成してから下端が突出した円錐形のテール部を育成する。
このようにして形成されたシリコン単結晶（いわゆるインゴット）は、種結晶の下に上端が突出した円錐形のクラウン部と、円筒形の直胴部と下端が突出した円錐形のテール部より構成される。
【０００３】
そして、このシリコン単結晶内、直径が略一定な円筒形の直胴部のみが製品とされる。そのため、例えば、特許文献１に示されるように、シリコン単結晶の直胴部に発生した凹凸を研削し、前記直胴部が完全な円筒形になるようにその外周側面を研削する。
【０００４】
この外周側面の研削は、図５に示す円筒研削装置によってなされる。図に示すように、この円筒研削装置１は、基台２と、前記基台２の上面に設けられたシリンダ部材３，３と、前記シリンダ部材３，３の上端部に設けられたＶブロック４，４と、シリコン単結晶Ｗのクラウン部Ｗｃを把持する把持カップ５と、テール部Ｗｔを把持する把持カップ６と備えている。この把持カップ５，６は、モータ７，８によって回転可能に構成されている。したがって、シリコン単結晶（インゴット）Ｗは、前記Ｖブロック４，４上に載置され、この把持カップ５，６によって、前記シリコン単結晶Ｗが回転可能に支持されている。
【０００５】
更に、この円筒研削装置１は、例えばダイヤモンドホイール等の研削砥石９を備えている。前記研削砥石９の軸９ａとモータ１０の駆動軸１０ａとは、ベルト１１によって連結され、研削砥石９はモータ１０の回転によって回転駆動されるように構成されている。
そして、前記シリコン単結晶Ｗを回転させると共に、研削砥石９を回転させながらシリコン単結晶Ｗの軸線方向に、かつ前記シリコン単結晶の軸線と平行に移動させることにより、シリコン単結晶Ｗの直胴部Ｗｓの外周側面を研削し、所定の直径を備える直胴部Ｗｓを有するシリコン単結晶Ｗに仕上げている。
【０００６】
また、特許文献２には、引き上げられたシリコン単結晶Ｗの外周側面の研削に際し、引上げ後、シリコン単結晶Ｗからクラウン部Ｗｃ、テール部Ｗｔを切断し、その直胴部Ｗｔの切断端面に擬似クラウン、擬似テールを接合させ、把持カップ５，６に正確に把持させる方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−５８１８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２６３４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記円筒研削装置１にあっては、シリコン単結晶Ｗの両端のクラウン部Ｗｃ及びテール部Ｗｔを把持カップ５，６で把持するように構成されている。そして、把持カップ５，６でクラウン部Ｗｃ及びテール部Ｗｔを把持することでシリコン単結晶Ｗの軸芯のセンター出しが行なわれる。
したがって、前記把持カップ５，６がクラウン部Ｗｃ及びテール部Ｗｔを正確に把持できれば、シリコン単結晶Ｗの軸線と把持カップ５，６の回転軸の軸線が一致した状態でシリコン単結晶を回転させながら、シリコン単結晶Ｗの外周側面を研削することができる。
【０００８】
しかし実際には、クラウン部Ｗｃ及びテール部Ｗｔの表面には凹凸が存在し、また把持カップ受入部の形状（内面形状）とクラウン部Ｗｃ及びテール部Ｗｔの形状も異なることから、把持カップ５，６とクラウン部Ｗｃ及びテール部Ｗｔとが点接触状態で把持される。このような点接触状態で把持されると、図６に示すように、シリコン単結晶Ｗの軸線Ｌ１と把持カップ５，６の回転軸の軸線Ｌ２が不一致の状態となるため、研削が径方向において不均一な状態となり、研削が不十分となるという問題があった。
【０００９】
この問題を解決方法として、引き上げられるシリコン単結晶Ｗの直径を大きく形成することが考えられる。しかしながら、シリコン単結晶Ｗの直径を大きくすることは、一方においてシリコン単結晶Ｗの外周側面の研削される部分が増大することを意味し、単結晶歩留低下の原因となるという新たな問題を招来する。
【００１０】
また、特許文献２に記載されているように、クラウン部Ｗｃ、テール部Ｗｔを切断し、切断端面に擬似クラウン、擬似テールを接合させ、把持カップに正確に把持させる方法がある。
しかしながら、この方法による場合には、外周側面研削前にシリコン単結晶Ｗからクラウン部Ｗｃ、テール部Ｗｔを切断し、擬似クラウン、擬似テールを取付ける必要があり、取付け精度が要求されると共に、この切断に伴って直胴部Ｗｔにロスが生じるため、実用的ではなかった。
【００１１】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、シリコン単結晶の軸線と把持カップの回転軸の軸線が一致した状態で、把持カップがクラウン部並びにテール部を把持することができ、シリコン単結晶の直胴部を完全な円筒形に研削することができる単結晶の円筒研削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかるシリコン単結晶の円筒研削方法は、引き上げられたシリコン単結晶のクラウン部とテール部を、円筒研削装置の把持カップに把持させ、前記シリコン単結晶の直胴部を円筒形に研削するためのシリコン単結晶の円筒研削方法において、シリコン単結晶のクラウン部及びテール部の外周側面を、前記把持カップの内面形状と同一形状に研削する工程と、前記工程の後、円筒研削装置の把持カップに、前記クラウン部及びテール部を装着し、前記シリコン単結晶の直胴部の外周側面を研削する工程とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
このように、シリコン単結晶のクラウン部及びテール部の外周側面を、前記把持カップの内面形状と同一形状に研削するため、クラウン部及びテール部の外周側面の形状は把持カップの内面形状と同一形状となり、しかも凹凸のない滑らかな面に形成される。
これにより、把持カップがクラウン部及びテール部を把持した際、クラウン部と把持カップの内面、及びテール部と把持カップの内面は面接触となる。前記クラウン部及びテール部が把持カップと面接触状態にある場合には、シリコン単結晶の軸線と把持カップの回転軸の軸線が一致した状態に把持され、シリコン単結晶が回転した際、軸心ぶれが生じないため、シリコン単結晶の径方向に均一な研削を行うことができる。
【００１４】
ここで、把持カップの内面形状が円錐形状あるいは半球状形状であり、前記クラウン部及びテール部が円錐形状あるいは半球状形状に研削されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明にかかるシリコン単結晶の円筒研削方法にあっては、シリコン単結晶の軸線と把持カップの回転軸の軸線が一致した状態で、把持カップがクラウン部、テール部を把持することができ、シリコン単結晶の直胴部を完全な円筒形に研削することができるシリコン単結晶の円筒研削方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。なお、円筒研削装置は従来の装置と変わらないため、必要に応じて図５、図６を用いて説明する。
本発明は、図５に示した円筒研削装置１の把持カップ５，６がシリコン単結晶Ｗを把持する前に、クラウン部Ｗｃ、テール部Ｗｔの外周側面を研削加工し、滑らかな面を形成する点に特徴がある。
【００１７】
具体的に説明すると、図１に示すように、引き上げられたシリコン単結晶Ｗのクラウン部Ｗｃの凹凸を有する外周側面Ｗ１の一部が研削され、滑らかな面Ｗ２が形成される。クラウン部Ｗｃは円錐形状であるため、その頂点から底面（直胴部）方向の領域において研削される。この領域は、図３に示すように、クラウン部Ｗｃと円筒研削装置１の把持カップ５とが接触する領域を越えて、研削される。必ずしも、クラウン部Ｗｃの凹凸を有する外周側面Ｗ１の全面を研削し、滑らかな面とする必要はない。
【００１８】
このクラウン部Ｗｃの外周側面の研削は、図２に示す研削装置によってなされる。図に示すように、この研削装置２０は、基台２１と、前記基台２１の上面に設けられたシリンダ部材２２，２２と、前記シリンダ部材２２，２２の上端部に設けられたシリコン単結晶Ｗを載置するＶブロック２３，２３と、シリコン単結晶Ｗのクラウン部Ｗｃを研削する研削砥石２４と、前記研削砥石２４を回転させるためのモータ２５を備えている。尚、このモータ２５は基台２１に支持台２６を介して取付けられている。
【００１９】
また、前記研削砥石２４の内面形状は、把持カップ５の内面形状と同一形状に形成されている。したがって、この研削砥石２４でクラウン部Ｗｃを研削すると、クラウン部Ｗｃの外周側面の形状は把持カップ５の内面形状と同一形状となり、しかも凹凸のない滑らかな面に形成される。これにより、把持カップ５がクラウン部Ｗｃを把持した際、クラウン部Ｗｃと把持カップ５の内面は面接触となる。
【００２０】
また、テール部Ｗｔも同様に、把持カップ６の内面形状と同一形状に形成された研削砥石によって研削する。研削装置２０の研削砥石２４を交換することによって、テール部Ｗｔの研削を行うことができる。
前記研削砥石でテール部Ｗｔを研削すると、クラウン部Ｗｃと同様に、テール部Ｗｔの外周側面の形状は把持カップ６の内面形状と同一形状となり、しかも凹凸のない滑らかな面に形成される。これにより、把持カップ６がテール部Ｗｔを把持した際、テール部Ｗｔと把持カップ６の内面は面接触となる。
【００２１】
このように、クラウン部Ｗｃ及びテール部Ｗｔが把持カップ５，６と面接触状態にあるため、図３に示すように、シリコン単結晶Ｗの軸線Ｌ１と把持カップ５，６の回転軸の軸線Ｌ２が一致した状態で把持される。
そして、図５に示した円筒研削装置１により、前記シリコン単結晶Ｗを回転させると共に、研削砥石９を回転させながらシリコン単結晶Ｗの軸線方向に移動させる。これにより、シリコン単結晶Ｗの直胴部Ｗｓの外周側面は径方向に均一に研削され、所定の直径を備える直胴部Ｗｓを有するシリコン単結晶に仕上げられる。
【００２２】
尚、前記実施形態にあっては、把持カップの内面形状、研削砥石の内面形状が円錐形状に形成されたものを示したが、本発明は特にこれに限定されるものではなく、把持カップの内面形状と研削砥石の内面形状を半球形状になし、クラウン部及びテール部の形状を半球形状になしても良い。
【実施例】
【００２３】
本発明にかかる加工方法を用いて実験を行い、検証を行った。
（実験例１）
ＣＺ方により引き上げられた、直径が３０４±１ｍｍで重量が２２０ｋｇのシリコン単結晶のクラウン部及びにテール部の外周側面を、図２に示した研削装置を用いて研削し、その面を滑らかな面とした。
そして、続いて、図５に示した円筒研削装置を用いて、シリコン単結晶の最外周から径方向に１．０〜２．０ｍｍ範囲で研削し、最終研削直径３０１ｍｍに研削加工した。
その結果、直胴部は完全な円筒形に研削することができ、凹凸部が残存するような研削が不十分の箇所は存在しなかった。
【００２４】
（実験例２）
ＣＺ方により引き上げられた、直径が２０３±１ｍｍで重量が１２０ｋｇのシリコン単結晶をクラウン部及びテール部の周面を、図２に示した研削装置を用いて研削し、その面を滑らかな面とした。
そして、続いて、図５に示した円筒研削装置を用いて、シリコン単結晶の最外周から径方向に０．５〜１．５ｍｍ範囲で研削し、最終研削直径２０１ｍｍに研削加工した。
その結果、直胴部は完全な円筒形に研削することができ、凹凸部が残存するような研削が不十分の箇所は存在しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明にかかるシリコン単結晶の円筒研削方法は、半導体製造分野において好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明にかかるシリコン単結晶の円筒研削方法を用いて研削されたシリコン単結晶のクラウン部を示す側面図である。
【図２】図２は、図１に示したシリコン単結晶のクラウン部及びテール部を研削する研削装置を示す側面図である。
【図３】図３は、図１に示したシリコン単結晶のクラウン部を把持カップで把持した状態を示す断面図である。
【図４】図４は、クラウン部、テール部の変形例を示す図である。
【図５】図５は、円筒研削装置を示す概略構成図である。
【図６】図６は、図５に示した円筒研削装置における把持カップの把持状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
２０        研削装置
２１        基台
２２        シリンダ部材
２３        Ｖブロック
２４        研削砥石
２５        モータ
２６        支持台
Ｗ          シリコン単結晶（インゴット）
Ｗ１        凹凸を有する外周側面
Ｗ２        滑らかな面（研削面）
Ｗｃ        クラウン部
Ｗｓ        直胴部
Ｗｔ        テール部
【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】
2007253254.tif 000007
【図６】
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