(57)【要約】【課題】シリコン試料の炭素濃度を評価するための新たな方法を提供すること。【解決手段】評価対象シリコン試料の表面の少なくとも一部に酸化膜を形成すること、上記酸化膜の表面に粒子線を照射すること、上記粒子線が照射された酸化膜の表面にシリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する励起光を照射すること、上記励起光が照射された評価対象シリコン試料から発光されるフォトルミネッセンスの強度を測定すること、および、測定されたフォトルミネッセンスの強度に基づき、評価対象シリコン試料の炭素濃度を評価することを含み、上記フォトルミネッセンスは、シリコンのバンド端発光であるシリコン試料の炭素濃度評価方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象シリコン試料の表面の少なくとも一部に酸化膜を形成すること、
前記酸化膜の表面に粒子線を照射すること、
前記粒子線が照射された酸化膜の表面にシリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する励起光を照射すること、
前記励起光が照射された評価対象シリコン試料から発光されるフォトルミネッセンスの強度を測定すること、および、
測定されたフォトルミネッセンスの強度に基づき、前記評価対象シリコン試料の炭素濃度を評価すること、
を含み、
前記フォトルミネッセンスは、シリコンのバンド端発光である、シリコン試料の炭素濃度評価方法。
【請求項２】
前記粒子線は電子線である、請求項１に記載のシリコン試料の炭素濃度評価方法。
【請求項３】
前記評価対象シリコン試料の抵抗率は１Ω・ｃｍ以上である、請求項１または２に記載のシリコン試料の炭素濃度評価方法。
【請求項４】
前記フォトルミネッセンスの強度を、前記励起光が照射された評価対象シリコン試料から発光される室温におけるバンド端発光強度として求める、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリコン試料の炭素濃度評価方法。
【請求項５】
前記室温におけるバンド端発光強度は、波長１１５０ｎｍにピークを有する発光強度である、請求項４に記載のシリコン試料の炭素濃度評価方法。
【請求項６】
前記フォトルミネッセンスの強度に基づき、検量線を用いて前記評価対象シリコン試料の炭素濃度を求めることを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシリコン試料の炭素濃度評価方法。
【請求項７】
前記検量線を、
下記（１）〜（４）を炭素濃度が既知の複数の検量線作成用シリコン試料について行い得られたシリコンのバンド端発光の強度と、
前記既知の炭素濃度と、
を用いて作成することを含む、請求項６に記載のシリコン試料の炭素濃度評価方法；
（１）炭素濃度が既知の検量線作成用シリコン試料の表面の少なくとも一部に酸化膜を形成すること；
（２）前記酸化膜の表面に粒子線を照射すること；
（３）前記粒子線が照射された酸化膜の表面にシリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する励起光を照射すること；および
（４）前記励起光が照射された検量線作成用シリコン試料から発光されるシリコンのバンド端発光の強度を測定すること。
【請求項８】
前記既知の炭素濃度をＳＩＭＳ法により求めることを含む、請求項７に記載のシリコン試料の炭素濃度評価方法。
【請求項９】
前記粒子線照射から前記フォトルミネッセンスの強度測定までの間に前記評価対象シリコン試料が置かれる環境の雰囲気温度は１００℃以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシリコン試料の炭素濃度評価方法。
【請求項１０】
前記評価対象シリコン試料はシリコンウェーハである、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシリコン試料の炭素濃度評価方法。
【請求項１１】
評価対象のシリコンウェーハ製造工程において製造されたシリコンウェーハの炭素濃度を請求項１０に記載の方法により評価すること、
前記評価の結果に基づき評価対象のシリコンウェーハ製造工程における炭素汚染の程度を評価すること、
を含む、シリコンウェーハ製造工程の評価方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の評価方法によりシリコンウェーハ製造工程の評価を行うこと、
評価の結果、炭素汚染の程度が許容レベルと判定されたシリコンウェーハ製造工程において、または、評価の結果、炭素汚染の程度が許容レベルを超えると判定されたシリコンウェーハ製造工程に炭素汚染低減処理を施した後に該シリコンウェーハ製造工程において、シリコンウェーハを製造すること、
を含む、シリコンウェーハの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の製造方法により製造されたシリコンウェーハ。
【請求項１４】
チョクラルスキー法により、シリコン単結晶インゴットを育成すること、
前記シリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコン試料の炭素濃度を、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法により評価すること、
前記評価の結果に基づき、シリコン単結晶インゴットの製造条件を決定すること、および、
決定された製造条件下で、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶インゴットを育成すること、
を含む、シリコン単結晶インゴットの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の製造方法により得られたシリコン単結晶インゴット。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン試料の炭素濃度評価方法、シリコンウェーハ製造工程の評価方法、シリコンウェーハの製造方法、シリコン単結晶インゴットの製造方法、シリコン単結晶インゴット、およびシリコンウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板として使用されるシリコンウェーハには、デバイス特性の低下を引き起こす不純物汚染を低減することが常に求められている。近年、シリコンウェーハに含まれる不純物として炭素が注目され、シリコンウェーハの炭素汚染を低減することが検討されている。炭素汚染低減のためには、シリコン試料の炭素濃度を評価し、評価結果に基づき、シリコンウェーハの製造工程や、シリコンウェーハを切り出すシリコン単結晶インゴットの製造工程を、製造工程中に混入する炭素を低減するように管理することが望ましい。
【０００３】
従来、シリコン試料の炭素濃度の評価方法としては、ＦＴ−ＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）を利用する方法（ＦＴ−ＩＲ法）が一般的であった。更に、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）を利用する方法（ＳＩＭＳ法）またはフォトルミネッセンス（Photoluminescence；以下「ＰＬ」とも記載する。）を利用する方法（フォトルミネッセンス法）も提案されていた（例えば一般に低温ＰＬ法と呼ばれるフォトルミネッセンス法に関して、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５２９７７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０１５２９号公報
【特許文献３】特開２０１５−２２２８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のＦＴ−ＩＲ法の検出下限は、一般に１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３台である。これに対し、ＳＩＭＳ法によれば、ＦＴ−ＩＲ法と比べ、より高感度な分析が可能である。一方、特許文献１〜３に記載されているフォトルミネッセンス法によれば、ＳＩＭＳ法と同等以上の高感度な分析が可能である。
【０００６】
先に記載した通り、シリコン試料の炭素濃度の評価結果はシリコンウェーハやシリコン単結晶インゴットの製造工程の管理に利用することができる。一方、シリコン試料の炭素濃度の評価方法としては、上記したように従来から各種方法が提案され、使用されてきた。これら従来の方法により達成可能な感度と同等以上の高感度でシリコン試料の炭素濃度を評価することが可能な新たな方法が提供されれば、炭素汚染が低減されたシリコンウェーハの提供に寄与すると期待される。
【０００７】
そこで本発明の目的は、シリコン試料の炭素濃度を評価するための新たな方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、
評価対象シリコン試料の表面の少なくとも一部に酸化膜を形成すること、
上記酸化膜の表面に粒子線を照射すること、
上記粒子線が照射された酸化膜の表面にシリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する励起光を照射すること、
上記励起光が照射された評価対象シリコン試料から発光されるフォトルミネッセンスの強度を測定すること、および、
測定されたフォトルミネッセンスの強度に基づき、評価対象シリコン試料の炭素濃度を評価すること、
を含み、
上記フォトルミネッセンスは、シリコンのバンド端発光である、シリコン試料の炭素濃度評価方法（以下、「炭素濃度評価方法」とも記載する。）、
に関する。
【０００９】
上記炭素濃度評価方法では、フォトルミネッセンス法によりシリコン試料の炭素濃度を評価する。フォトルミネッセンス法を利用することにより、先に記載したＦＴ−ＩＲ法よりも高い感度で、またＳＩＭＳ法と同等以上の感度で、シリコン試料の炭素濃度を評価することができる。
ところで、フォトルミネッセンス法に関しては、特許文献１〜３に、フォトルミネッセンスを利用してシリコン試料の炭素濃度を評価することが提案されている。しかし、特許文献１〜３はいずれも、不純物や欠陥に由来するピークの発光強度を炭素濃度の指標として用いることを提案し（例えば特許文献１の請求項１、特許文献２の請求項２、特許文献３の請求項１参照）、本発明のシリコン試料の炭素濃度評価方法において行われるように、シリコンのバンド端発光強度に基づき炭素濃度を評価することを何ら示唆していない。
【００１０】
一態様では、上記粒子線は、電子線である。
【００１１】
一態様では、評価対象シリコン試料の抵抗率は、１Ω・ｃｍ以上である。
【００１２】
一態様では、上記フォトルミネッセンスの強度は、上記励起光が照射された評価対象シリコン試料から発光される室温におけるバンド端発光強度として求められる。ここで本発明および本明細書において、「室温におけるバンド端発光強度」とは、室温下（例えば２０〜３０℃）で測定されるバンド端発光強度をいい、好ましくは詳細を後述する室温ＰＬ法により測定されるバンド端発光をいう。
【００１３】
一態様では、上記室温におけるバンド端発光強度は、波長１１５０ｎｍにピークを有する発光強度である。
【００１４】
一態様では、上記フォトルミネッセンスの強度に基づき、検量線を用いて評価対象シリコン試料の炭素濃度を求める。
【００１５】
一態様では、上記検量線を、下記（１）〜（４）を炭素濃度が既知の複数の検量線作成用シリコン試料について行い得られたシリコンのバンド端発光の強度と、上記既知の炭素濃度と、を用いて作成する。
（１）炭素濃度が既知の検量線作成用シリコン試料の表面の少なくとも一部に酸化膜を形成すること；
（２）上記酸化膜の表面に粒子線を照射すること；
（３）上記粒子線が照射された酸化膜の表面にシリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する励起光を照射すること；および
（４）上記励起光が照射された検量線作成用シリコン試料から発光されるシリコンのバンド端発光の強度を測定すること。
【００１６】
一態様では、上記既知の炭素濃度は、ＳＩＭＳ法により求められる。
【００１７】
一態様では、上記粒子線照射から上記フォトルミネッセンスの強度測定までの間に評価対象シリコン試料が置かれる環境の雰囲気温度は、１００℃以下である。
【００１８】
一態様では、評価対象シリコン試料は、シリコンウェーハである。
【００１９】
本発明の更なる態様は、
評価対象のシリコンウェーハ製造工程において製造されたシリコンウェーハの炭素濃度を上記炭素濃度評価方法により評価すること、
評価結果に基づき評価対象のシリコンウェーハ製造工程における炭素汚染の程度を評価すること、
を含む、シリコンウェーハ製造工程の評価方法、
に関する。
【００２０】
本発明の更なる態様は、上記評価方法によりシリコンウェーハ製造工程の評価を行うこと、
評価の結果、炭素汚染の程度が許容レベルと判定されたシリコンウェーハ製造工程において、または、評価の結果、炭素汚染の程度が許容レベルを超えると判定されたシリコンウェーハ製造工程に炭素汚染低減処理を施した後に、このシリコンウェーハ製造工程において、シリコンウェーハを製造すること、
を含む、シリコンウェーハの製造方法、
に関する。
【００２１】
本発明の更なる態様は、上記製造方法により製造されたシリコンウェーハに関する。
【００２２】
本発明の更なる態様は、
チョクラルスキー法により、シリコン単結晶インゴットを育成すること、
上記シリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコン試料の炭素濃度を、上記炭素濃度評価方法により評価すること、
評価結果に基づき、シリコン単結晶インゴットの製造条件を決定すること、および、
決定された製造条件下で、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶インゴットを育成すること、
を含む、シリコン単結晶インゴットの製造方法、
に関する。
【００２３】
本発明および本明細書における「製造条件」には、使用する引き上げ装置、原料ポリシリコンのグレード、育成条件（引き上げ速度、ガス流量等）等が包含される。また、引き上げ装置の変更には、引き上げ装置そのものは同じであっても装置内で部材の設計変更、部材の設置位置の変更等が行われた場合も包含される。
【００２４】
本発明の更なる態様は、上記製造方法により製造されたシリコン単結晶インゴットに関する。
【００２５】
本発明の更なる態様は、上記シリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコンウェーハに関する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一態様によれば、従来シリコン試料の炭素濃度の指標となることが知られていなかったフォトルミネッセンス法により得られるシリコンのバンド端発光強度を利用して、シリコン試料の炭素濃度を評価する新たな方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例で使用したシリコン単結晶引き上げ装置の構成を示す説明図である。
【図２】実施例１で作成されたグラフおよび検量線を示す。
【図３】実施例２で作成されたグラフおよび検量線を示す。
【図４】実施例３および比較例１で得られた評価結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［シリコン試料の炭素濃度評価方法］
本発明のシリコン試料の炭素濃度評価方法は、評価対象シリコン試料の表面の少なくとも一部に酸化膜を形成すること、上記酸化膜の表面に粒子線を照射すること、上記粒子線が照射された酸化膜の表面にシリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する励起光を照射すること、上記励起光が照射された評価対象シリコン試料から発光されるフォトルミネッセンスの強度を測定すること、および、測定されたフォトルミネッセンスの強度に基づき、評価対象シリコン試料の炭素濃度を評価することを含む。そして、上記フォトルミネッセンスは、シリコンのバンド端発光である。
以下、上記炭素濃度評価方法について、更に詳細に説明する。なお本明細書には、本発明者らの推察が含まれる。ただしそれらは推察に過ぎず、本発明を何ら限定するものではない。
【００２９】
＜評価対象シリコン試料＞
上記評価方法の評価対象となるシリコン試料は、例えば、シリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコン試料である。例えば、シリコン単結晶インゴットからウェーハ状に切り出した試料、またはこの試料から更に一部を切り出し、評価に付すことができる。また、評価対象シリコン試料は、半導体基板として用いられる各種シリコンウェーハ（例えば、ポリッシュドウェーハ、エピタキシャルウェーハ）であることもできる。また、上記シリコンウェーハは、シリコンウェーハに通常行われる各種加工処理（例えば、研磨、エッチング、洗浄等）が付されたシリコンウェーハであることもできる。シリコン試料は、ｎ型シリコンであってもｐ型シリコンであってもよい。フォトルミネッセンス法は、評価結果の抵抗率依存性が少ない手法であるため、各種抵抗率を有するシリコン試料に対して適用可能である。この点は、シリコン試料の評価方法として知られているキャリアライフタイム測定（測定結果が抵抗率に依存する傾向がある。）に対して、フォトルミネッセンス法が有利な点である。シリコン試料の抵抗率は、より高感度な評価を行う観点からは、１Ω・ｃｍ以上（例えば１Ω・ｃｍ〜１００００Ω・ｃｍ）であることが好ましい。ここに記載のシリコン試料の抵抗率とは、例えばシリコン基板上にエピタキシャル層を有するエピタキシャルウェーハのように抵抗率が異なる部分を含むシリコン試料については、粒子線が照射される酸化膜の直下に位置する部分の抵抗率をいうものとする。例えば、エピタキシャルウェーハのシリコン基板の炭素濃度を評価する場合にはシリコン基板の抵抗率であることができ、エピタキシャル層の炭素濃度を評価する場合にはエピタキシャル層の抵抗率であることができる。
【００３０】
＜酸化膜の形成＞
評価対象シリコン試料の表面の少なくとも一部には、粒子線が照射される前に酸化膜が形成される。そして酸化膜形成後、評価対象シリコン試料上に形成された酸化膜の表面に粒子線が照射される。評価対象シリコン試料上に形成される酸化膜は、粒子線のエネルギーから評価対象シリコン試料を保護する保護膜としての役割と励起光照射後の表面再結合を抑制するパッシベーション（表面不活性化）膜の役割を果たすことができると本発明者らは考えている。このような酸化膜を形成することが、高強度かつ安定にフォトルミネッセンス（シリコンのバンド端発光）を検出することに寄与すると、本発明者らは推察している。
【００３１】
酸化膜は、評価対象シリコン試料の表面の少なくとも一部に形成すればよい。評価対象シリコン試料には、少なくとも粒子線が照射される部分に酸化膜を形成すればよく、粒子線が照射されない部分にも酸化膜を形成してもよい。例えば、ウェーハ形状のシリコン試料には、２つの主表面の一方の主表面の一部または全面に酸化膜を形成してもよく、両主表面の一部または全面にそれぞれ酸化膜を形成してもよい。
【００３２】
酸化膜形成法は、特に限定されるものではなく、乾式酸化（ドライ酸化）、湿式酸化（ウェット酸化）等の公知の酸化膜形成法を用いることができる。形成される酸化膜の膜厚の均一性の観点からは、乾式酸化が好ましい。ただし上記の通り、酸化膜形成法について特に限定はない。乾式酸化は、熱酸化、プラズマ処理等の処理液に依らずに酸化膜の形成が可能な各種方法によって行うことができ、熱酸化が好ましい。熱酸化は、加熱された酸化性雰囲気中にシリコン試料を配置することにより行うことができる。ここで酸化性雰囲気とは、酸素を少なくとも含む雰囲気であり、例えば、酸素を１０体積％〜１００体積％含む雰囲気である。例えば、酸化性雰囲気の雰囲気温度（加熱温度）は７００〜１３００℃、加熱時間は１〜１０００分間とすることができる。ただし、評価対象シリコン試料の少なくとも一部に酸化膜を形成できればよく、上記範囲の加熱温度および加熱時間に限定されるものではない。
【００３３】
評価対象シリコン試料に形成される酸化膜の厚さは、例えば２ｎｍ〜１μｍ程度とすることができるが、特に限定されるものではない。酸化膜形成前のシリコン試料の表面には自然酸化膜が存在する場合がある。そのような自然酸化膜を除去した後に酸化膜を形成してもよく、除去せずに酸化膜を形成してもよい。自然酸化膜の除去は、例えば特開２０１１−５４６９１号公報に記載されているようなフッ酸（ＨＦ）処理によって行うことができる。
【００３４】
＜粒子線照射＞
評価対象シリコン試料には、酸化膜形成後、粒子線が照射される。粒子線が照射される表面は、評価対象シリコン試料に形成された酸化膜の表面である。粒子線として照射される粒子は、電子、イオン化された原子（例えばＨｅ、各種ドーパント等）等の粒子線をもたらす各種粒子であることができる。粒子線が照射されることによってシリコン試料に含まれる炭素が電気的に活性になりキャリアトラップとして働くようになると本発明者らは推察している。このことが、評価対象シリコン試料において測定されるシリコンのバンド端発光強度と炭素濃度との良好な相関をもたらすと本発明者らは考えている。酸化膜形成後の評価対象シリコン試料に照射される粒子線は、好ましくは電子線である。電子線とは、電子に加速電圧を加えて得られる電子の流れである。電圧によって加速されることによって高エネルギーが与えられた電子が照射されることにより高強度のシリコンのバンド端発光を得ることができる点で好ましい電子線照射条件としては、加速電圧が４００〜３０００ｋＶの範囲、電子線照射量が１Ｅ１４〜１Ｅ１７ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ／ｃｍ２の範囲である。
【００３５】
粒子線照射からフォトルミネッセンス測定までの間に評価対象シリコン試料が置かれる環境は限定されるものではない。シリコン試料に対しては、光照射やイオン注入等の何らかの処理が施された後にシリコンの結晶性を回復するための回復熱処理と呼ばれる熱処理が行われることがあるが、そのような熱処理を行うことなく、粒子線照射後のシリコン試料に対して、フォトルミネッセンス測定することができる。即ち、粒子線照射後のシリコン試料は結晶性を回復するような熱処理を経ずにフォトルミネッセンス測定に付すことができる。この点から、粒子線照射からフォトルミネッセンス測定までの間に評価対象シリコン試料が置かれる環境の雰囲気温度は、例えば１００℃以下とすることができ、室温（例えば２０〜３０℃程度）であってもよい。
【００３６】
＜励起光照射＞
フォトルミネッセンス測定のために粒子線照射後のシリコン試料の酸化膜表面に照射される励起光は、シリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する。かかるエネルギーを有する励起光を照射することにより、シリコン試料からフォトルミネッセンスとして、シリコンのバンド端発光を得ることができる。シリコンのバンドギャップは、例えば室温（例えば２０〜３０℃程度）では１．１ｅＶ程度である。励起光の波長は特に限定されるものではない。一般に、励起光としては可視光が使用される。励起光照射によりシリコンのバンド端発光が得られればよく、励起光照射条件としては公知の条件を適用できる。
【００３７】
＜フォトルミネッセンス（シリコンのバンド端発光）の強度測定＞
シリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する励起光が照射された評価対象シリコン試料からは、フォトルミネッセンスとしてシリコンのバンド端発光を得ることができる。本発明の炭素濃度評価方法では、このシリコンのバンド端発光の強度に基づき、評価対象シリコン試料の炭素濃度を求める。これに対し、先に記載したように、特許文献１〜３で提案されているフォトルミネッセンス法を利用するシリコン試料の炭素濃度評価方法は、シリコンのバンド端発光を指標とするものではない。シリコンのバンド端発光の強度は、好ましくは、室温におけるバンド端発光強度として求めることができる。室温におけるバンド端発光強度は、通常、波長１１５０ｎｍにピークを有する発光強度として求めることができる。かかる発光強度を検出可能な手法として、詳細を後述する室温ＰＬ法は好ましい。シリコンのバンド端発光強度は、例えば、発光スペクトルの面積積分強度に基づき求めることができる。また、シリコンのバンド端発光は、例えば、評価対象シリコン試料上の励起光が照射された表面（被照射面）の一部から検出してもよく、被照射面の全面から検出してもよい。炭素濃度評価に用いるシリコンのバンド端発光強度は、例えば、被照射面の面内の複数箇所でそれぞれ得られた値の平均値として求めることができる。
【００３８】
ところで、フォトルミネッセンス（ＰＬ）の測定法としては、低温ＰＬ法と呼ばれる測定法が知られている。低温ＰＬ法は、冷却装置を備えた測定装置を用いることやフォトルミネッセンスを検出するシリコン試料を冷却する工程を実施することによって、フォトルミネッセンスを検出するシリコン試料を冷却（一般に１００Ｋ以下に冷却）することを含むフォトルミネッセンス測定法である。冷却装置の一例は特許文献１の段落００２９に記載されているような冷媒（例えば液体ヘリウム）を循環させる装置であり、シリコン試料を冷却する工程の一例は特許文献３の段落００５３に記載されているようにシリコン試料を液体ヘリウム等の極低温液体に浸す工程である。これに対し、そのような冷却を経ずにフォトルミネッセンスを検出するフォトルミネッセンス測定法は、室温ＰＬ法と呼ばれる。ここで本発明および本明細書における「室温ＰＬ法」とは、評価対象シリコン試料を、少なくとも励起光の照射からフォトルミネッセンスの検出までの間に測定装置に備えられた冷却装置による冷却にも冷却工程による冷却にも付すことなく行われるフォトルミネッセンス測定法をいい、好ましくは室温下（例えば２０〜３０℃）で行われるフォトルミネッセンス測定法をいうものとする。低温ＰＬ法によるフォトルミネッセンス測定では、シリコン試料を冷却するための装置または工程への導入上の試料サイズの制約により、ウェーハ形状のシリコン試料を小片（例えば数ｃｍ角の小片）に切り出さなければならない場合がある。これに対し、室温ＰＬ法は上記の冷却を経ずに行われるため、そのような試料サイズの制約なく実施することができる。したがって、ウェーハ形状のシリコン試料を、その形状のままフォトルミネッセンス測定に付すことができる。加えて、室温ＰＬ法は、一般に低温ＰＬ法と比べて測定速度が速いため、測定時間短縮の観点からも好ましい。なおフォトルミネッセンス（シリコンのバンド端発光）の強度は、例えばシリコン試料の測定対象表面上で得られる複数の強度の平均値として求めることができる。一方、フォトルミネッセンス法によれば、測定対象表面上の面内各部で強度を求めること（マッピング測定）も可能である。マッピング測定によれば、面内の炭素濃度分布に関する情報を得ることができる。例えば、局所的に炭素濃度が高い部分の位置情報に基づき、シリコン試料の炭素汚染原因を推定することができる。一例として、例えばシリコンウェーハの炭素濃度を評価する場合、シリコンウェーハ表面の一部に局所的に炭素濃度が高い部分が検出されたならば、シリコンウェーハの製造工程において当該部分と接触していた部材がシリコンウェーハの炭素汚染原因と推定することができる。そして、かかる部材の交換や洗浄等を行うことにより、その後に製造されるシリコンウェーハの炭素汚染濃度を低減することが可能となる。室温ＰＬ法は、一般に低温ＰＬ法と比べて空間分解能が高いため、詳細なマッピング測定を行うことができる点でも好ましい。
【００３９】
本発明者らは、上記のフォトルミネッセンス測定の前処理として行われる粒子線照射により、シリコン試料に含まれる炭素が電気的に活性になりキャリアトラップとして働くようになると推察している。かかる推察に基づけば、測定されるシリコンのバンド端発光強度と炭素濃度との相関は、負の相関になると考えられる。炭素関連のキャリアトラップがシリコンのバンド端発光の強度を減少させると考えられるからである。そこで一態様では、測定されるシリコンのバンド端発光強度が強いほど炭素濃度が低いという評価基準に基づき、評価対象シリコン試料の炭素濃度を評価することができる。本発明における炭素濃度評価の一態様としては、炭素濃度を具体的な数値として求めることが挙げられる。また本発明における炭素濃度評価の他の一態様としては、炭素濃度を具体的な数値によらずシリコンのバンド端発光強度の値に基づき相対的に評価することも挙げられる。後者の態様の評価の具体例としては、例えば、複数の評価対象シリコン試料の炭素濃度の相対的な高低を、各シリコン試料について求められたシリコンのバンド端発光強度の強弱により評価すること、同じシリコン試料の面内各部において測定されるシリコンのバンド端発光強度の強弱により面内での炭素濃度分布を評価すること等を挙げることができる。一方、前者の態様の評価については、測定されるシリコンのバンド端発光強度と炭素濃度との相関関係を精度よく導き出すためには、検量線を用いることが好ましい。以下に、検量線を用いる具体的な実施態様について説明する。ただし本発明は、下記の具体的な実施態様に限定されるものではない。
【００４０】
＜検量線の作成＞
検量線は、評価対象シリコン試料について測定されたシリコンのバンド端発光の強度と炭素濃度との相関を示すものである。検量線を作成するために用いる炭素濃度は、ＳＩＭＳ法、ＦＴ−ＩＲ法等の公知の分析方法により測定することができる。ＳＩＭＳやＦＴ−ＩＲによって求められた測定結果から炭素濃度を求める関係式は公知である。検量線を作成するために用いる炭素濃度は、より高感度な炭素濃度測定が可能なＳＩＭＳ法により測定することが好ましい。
【００４１】
検量線作成用シリコン試料は、先に評価対象シリコン試料について例示したような各種シリコン試料を用いることができる。炭素濃度評価の精度を更に向上する観点からは、検量線作成用シリコン試料は、評価対象シリコン試料と同じシリコン試料から切り出されたシリコン試料であるか、または評価対象シリコン試料と同じ製造工程を経たシリコン試料であることが好ましい。
【００４２】
上記で例示した方法等により炭素濃度が求められた炭素濃度既知の検量線作成用シリコン試料を複数準備し、これら検量線作成用シリコン試料を、評価対象シリコン試料の炭素濃度評価と同様に下記（１）〜（４）の工程に付すことにより、各検量線作成用シリコン試料のシリコンのバンド端発光強度を求めることができる。（１）〜（４）の工程の詳細は、先に評価対象シリコン試料のシリコンのバンド端発光強度測定に関して記載した通りである。
【００４３】
（１）各検量線作成用シリコン試料の表面の少なくとも一部に酸化膜を形成すること；
（２）上記酸化膜の表面に粒子線を照射すること；
（３）上記粒子線が照射された酸化膜の表面にシリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する励起光を照射すること；および
（４）励起光が照射された検量線作成用シリコン試料から発光されるシリコンのバンド端発光の強度を測定すること。
【００４４】
各検量線作成用シリコン試料のシリコンのバンド端発光強度を求めた後、各検量線作成用シリコン試料の既知の炭素濃度と求められたバンド端発光強度とをプロットして得られたグラフに公知のフィッティング法を適用することにより、検量線を得ることができる。こうして得られた検量線および評価対象シリコン試料について得られたシリコンのバンド端発光強度を用いて、評価対象シリコン試料の炭素濃度を求めることができる。具体的には、例えば、検量線を示す線形または非線形の関数に評価対象シリコン試料について得られたシリコンのバンド端発光強度を代入することにより炭素濃度を求めることができる。
【００４５】
［シリコンウェーハ製造工程の評価方法、シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハ］
本発明の一態様は、
評価対象のシリコンウェーハ製造工程において製造されたシリコンウェーハの炭素濃度を上記炭素濃度評価方法により評価すること、
評価結果に基づき評価対象のシリコンウェーハ製造工程における炭素汚染の程度を評価すること、
を含む、シリコンウェーハ製造工程の評価方法（以下、「製造工程評価方法」とも記載する）、
に関する。
【００４６】
更に本発明の一態様によれば、
上記製造工程評価方法によりシリコンウェーハ製造工程の評価を行うこと、
評価の結果、炭素汚染の程度が許容レベルと判定されたシリコンウェーハ製造工程において、または、評価の結果、炭素汚染の程度が許容レベルを超えると判定されたシリコンウェーハ製造工程に炭素汚染低減処理を施した後に、このシリコンウェーハ製造工程においてシリコンウェーハを製造すること、
を含む、シリコンウェーハの製造方法；および、
上記製造方法により製造されたシリコンウェーハ、
も提供される。
【００４７】
本発明の製造工程評価方法における評価対象のシリコンウェーハ製造工程は、製品シリコンウェーハを製造する一部の工程または全部の工程である。製品シリコンウェーハの製造工程は、一般に、シリコン単結晶インゴットからのウェーハの切り出し（スライシング）、研磨やエッチング等の表面処理、洗浄工程、更にウェーハの用途に応じて必要により行われる後工程（エピタキシャル層形成等）を含む。これらの各工程および各処理はいずれも公知である。
【００４８】
シリコンウェーハの製造工程では、製造工程で用いられる部材とシリコンウェーハとの接触等により、シリコンウェーハに炭素汚染が発生し得る。評価対象の製造工程において製造されたシリコンウェーハの炭素濃度を評価して炭素汚染の程度を把握することにより、評価対象のシリコンウェーハ製造工程に起因して製品シリコンウェーハに炭素汚染が発生する傾向を把握することができる。即ち、評価対象の製造工程において製造されたシリコンウェーハの炭素濃度が高いほど、評価対象の製造工程において炭素汚染が発生し易い傾向があると判定することができる。したがって、例えばあらかじめ炭素濃度の許容レベルを設定しておき、評価対象のシリコンウェーハ製造工程において製造されたシリコンウェーハについて求められた炭素濃度が当該許容レベルを超えたならば、評価対象の製造工程を、炭素汚染発生傾向が高く製品シリコンウェーハの製造工程としては使用不可と判定することができる。そのように判定された評価対象のシリコンウェーハ製造工程は、炭素汚染低減処理を施した後に製品シリコンウェーハの製造に用いることが好ましい。この点の詳細は、更に後述する。
【００４９】
評価対象のシリコンウェーハ製造工程において製造されたシリコンウェーハの炭素濃度は、本発明の炭素濃度評価方法によって求められる。炭素濃度評価方法の詳細は、先に詳述した通りである。炭素濃度評価に付すシリコンウェーハは、評価対象のシリコンウェーハ製造工程で製造された少なくとも１枚のシリコンウェーハであり、２枚以上のシリコンウェーハであってもよい。２枚以上のシリコンウェーハの炭素濃度を求めた場合には、例えば、求められた炭素濃度の平均値、最大値等を、評価対象のシリコンウェーハ製造工程の評価のために用いることができる。
【００５０】
本発明のシリコンウェーハの製造方法の一態様では、上記製造工程評価方法によりシリコンウェーハ製造工程の評価を行い、評価の結果、炭素汚染の程度が許容レベルと判定されたシリコンウェーハ製造工程においてシリコンウェーハを製造する。これにより、炭素汚染レベルが低い高品質なシリコンウェーハを製品ウェーハとして出荷することが可能となる。また、本発明のシリコンウェーハの製造方法の他の一態様では、上記製造工程評価方法によりシリコンウェーハ製造工程の評価を行い、評価の結果、炭素汚染の程度が許容レベルを超えると判定されたシリコンウェーハ製造工程に炭素汚染低減処理を施した後に、このシリコンウェーハ製造工程においてシリコンウェーハを製造する。これにより、製造工程に起因する炭素汚染を低減することができるため、炭素汚染レベルが低い高品質なシリコンウェーハを製品ウェーハとして出荷することが可能となる。上記の許容レベルは、製品ウェーハに求められる品質に応じて適宜設定することができる。また、炭素汚染低減処理とは、シリコンウェーハ製造工程に含まれる部材の交換、洗浄等を挙げることができる。一例として、シリコンウェーハの製造工程においてシリコンウェーハを載置する部材であるサセプタとしてＳｉＣ製サセプタを用いる場合、繰り返し使用されたサセプタの劣化により、サセプタとの接触部分が炭素汚染されることが起こり得る。このような場合には、例えばサセプタを交換することによりサセプタ起因の炭素汚染を低減することができる。
【００５１】
［シリコン単結晶インゴットの製造方法、シリコン単結晶インゴット、シリコンウェーハ］
本発明の一態様は、
チョクラルスキー法により、シリコン単結晶インゴットを育成すること、
上記シリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコン試料の炭素濃度を、上記炭素濃度評価方法により測定すること、
測定結果に基づき、シリコン単結晶インゴットの製造条件を決定すること、および、
決定された製造条件下で、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶インゴットを育成すること、
を含む、シリコン単結晶インゴットの製造方法、
に関する。
【００５２】
更に本発明の一態様によれば、
上記製造方法により製造されたシリコン単結晶インゴット；および、
上記シリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコンウェーハ、
も提供される。
【００５３】
本発明のシリコン単結晶インゴットの製造方法において、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によるシリコン単結晶インゴットの育成については、ＣＺ法に関する公知技術を適用できる。ＣＺ法により育成されるシリコン単結晶インゴットには、原料ポリシリコンの混入炭素、育成中に発生するＣＯガス等に起因して、炭素が混入する可能性がある。このような混入炭素濃度を高精度に評価し、評価結果に基づき製造条件を決定することは、炭素の混入が抑制されたシリコン単結晶インゴットを製造するために好ましい。そのために混入炭素濃度を評価する方法として、上記の本発明の炭素濃度評価方法は好適である。
【００５４】
シリコン単結晶インゴットにおいては、育成時の引き上げ方向側の先端部を頂部、他方の先端部を底部と呼ぶと、通常、底部に向かうほど炭素濃度が高くなる傾向（偏析性）がある。したがって、底部から切り出されたシリコン試料がＦＴ−ＩＲ法により高精度評価が可能な濃度で炭素を含んでいたとしても、頂部から切り出されたシリコン試料は炭素濃度が底部より低いため、ＦＴ−ＩＲ法では高精度評価が困難であるか、または評価そのものが困難な場合がある。しかるに、頂部から底部の全体にわたって炭素濃度が低く制御されたシリコン単結晶インゴットを製造するためには、より炭素濃度の低い頂部の炭素濃度を高精度評価し、評価結果に基づき、シリコン単結晶インゴットの製造条件を、炭素濃度を低減するように決定することが好ましい。なお頂部とは、単結晶のシード部分から直胴部に入るまでの領域、また底部とは、シリコン単結晶インゴットの直胴部から結晶径を円錐形に絞り込むまでの領域をいうものとする。以上の点に関し、上記の本発明の炭素濃度評価方法は、ＦＴ−ＩＲ法では高精度評価が困難な濃度範囲の炭素濃度も高精度に評価することができるため、頂部から切り出されたシリコン試料の微量炭素を定量する方法として好適である。頂部から切り出されたシリコン試料の炭素濃度は、上記炭素濃度評価方法により求められる炭素濃度として、例えば１．０Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であることができ、１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。また、頂部から切り出されたシリコン試料の炭素濃度は、本発明の炭素濃度評価方法により求められる炭素濃度として、例えば１．０Ｅ＋１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であることができ、１．０Ｅ＋１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であることもできる。
【００５５】
ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出されるシリコン試料は、シリコン単結晶インゴットのいずれの部分（底部、頂部、または底部と頂部との間の中間領域）から切り出されたものでもよい。より炭素濃度が低い傾向がある頂部から切り出されたシリコン試料であることが好ましい。頂部から切り出されたシリコン試料の炭素濃度に基づき、必要に応じて炭素濃度を低減するための手段を採用して決定された製造条件の下でシリコン単結晶インゴットを育成することにより、頂部から底部の全体にわたって炭素汚染が低減されたシリコン単結晶インゴットを製造することが可能となる。炭素汚染を低減するための手段としては、例えば下記手段の１つ以上を採用することができる。
（１）原料ポリシリコンとしてより炭素混入の少ない高グレード品を使用すること。
（２）ポリシリコン融液へのＣＯ溶解を抑制するために引き上げ速度および／または結晶引き上げ時のアルゴン（Ａｒ）ガス流量を適切に調整すること。
（３）引き上げ装置に含まれる炭素製部材の設計変更、取り付け位置の変更等を行うこと。
【００５６】
こうして決定された製造条件の下で製造されるシリコン単結晶インゴットは、頂部から底部の全体にわたって、上記の本発明の炭素濃度評価方法により求められる炭素濃度が、例えば１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることができ、１．０Ｅ＋１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であることもでき、または１．０Ｅ＋１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であることもできる。
【００５７】
上記製造方法により得られたシリコン単結晶インゴットは、頂部から底部の全体にわたって、このシリコン単結晶インゴットから切り出されるシリコン試料の上記の本発明の炭素濃度評価方法により求められる炭素濃度が、例えば１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることができ、１．０Ｅ＋１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であることもでき、または１．０Ｅ＋１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であることもできる。
【００５８】
上記シリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコンウェーハは、上記の本発明の炭素濃度評価方法により求められる炭素濃度が、例えば１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることができ、１．０Ｅ＋１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であることもでき、または１．０Ｅ＋１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であることもできる。
【００５９】
こうして本発明の一態様によれば、低炭素濃度のシリコン単結晶インゴットおよびシリコンウェーハの提供が可能になる。
【実施例】
【００６０】
以下に、本発明を実施例に基づき更に説明する。ただし本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。以下の工程および処理は、特記しない限り、室温（２０〜３０℃）において行った。
【００６１】
［実施例１］
１．ＣＺ法によるシリコン単結晶インゴットの育成
図１に示す構成のシリコン単結晶引き上げ装置を用いて、原料ポリシリコンのグレード、引き上げ装置、育成条件および原料ポリシリコンのグレードからなる群から選ばれる１つ以上の製造条件を変更することにより、炭素濃度の異なるシリコン単結晶インゴットを複数育成した。
以下、図１に示すシリコン単結晶引き上げ装置の詳細を説明する。
図１に示すシリコン単結晶引き上げ装置１０は、チャンバー１１と、チャンバー１１の底部中央を貫通して鉛直方向に設けられた支持回転軸１２と、支持回転軸１２の上端部に固定されたグラファイトサセプタ１３と、グラファイトサセプタ１３内に収容された石英るつぼ１４と、グラファイトサセプタ１３の周囲に設けられたヒーター１５と、支持回転軸１２を昇降および回転させるための支持軸駆動機構１６と、種結晶を保持するシードチャック１７と、シードチャック１７を吊設する引き上げワイヤー１８と、ワイヤー１８を巻き取るためのワイヤー巻き取り機構１９と、ヒーター１５および石英るつぼ１４からの輻射熱によるシリコン単結晶インゴット２０の加熱を防止すると共にシリコン融液２１の温度変動を抑制するための熱遮蔽部材２２と、各部を制御する制御装置２３とを備えている。
チャンバー１１の上部には、Ａｒガスをチャンバー１１内に導入するためのガス導入口２４が設けられている。Ａｒガスはガス管２５を介してガス導入口２４からチャンバー１１内に導入され、その導入量はコンダクタンスバルブ２６により制御される。
チャンバー１１の底部には、チャンバー１１内のＡｒガスを排気するためのガス排出口２７が設けられている。密閉したチャンバー１１内のＡｒガスはガス排出口２７から排ガス管２８を経由して外へと排出される。排ガス管２８の途中にはコンダクタンスバルブ２９および真空ポンプ３０が設置されており、真空ポンプ３０でチャンバー１１内のＡｒガスを吸引しながらコンダクタンスバルブ２９でその流量を制御することでチャンバー１１内の減圧状態が保たれている。
さらに、チャンバー１１の外側にはシリコン融液２１に磁場を印加するための磁場供給装置３１が設けられている。磁場供給装置３１から供給される磁場は、水平磁場であっても構わないし、カスプ磁場であっても構わない。
【００６２】
２．シリコン試料の切り出し
上記１．で育成した各シリコン単結晶インゴットを切断して、インゴットの頂部からウェーハ形状サンプル（直径２００ｍｍのシリコンウェーハ）を１つのインゴットから２枚切り出した。２枚中、１枚はフォトルミネッセンス測定用シリコン試料とし、もう１枚はＳＩＭＳ測定用シリコン試料として、後述の測定に用いた。シリコン単結晶インゴットは、ｎ型シリコン（抵抗率：１０〜１００Ω・ｃｍ）であった。
【００６３】
３．酸化膜形成
上記の各シリコン単結晶インゴットから切り出したフォトルミネッセンス測定用シリコン試料（シリコンウェーハ）を熱酸化炉内（酸素１００体積％雰囲気、炉内雰囲気温度１０００℃）に１０分間配置することにより、シリコンウェーハ全面に酸化膜を形成した。下記処理により電子線が照射される主表面上に形成された酸化膜の厚さは約４０ｎｍであった。
【００６４】
４．粒子線照射
各フォトルミネッセンス測定用シリコン試料（シリコンウェーハ）の一方の主表面上の上記３．により形成された酸化膜表面の全面に、粒子線として電子線を照射した。電子線照射条件は、加速電圧：８００ｋＶ、照射量４．２Ｅ＋１５ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ／ｃｍ２とした。電子線照射後のシリコンウェーハは、フォトルミネッセンス測定を行うまで室温環境に配置した。
【００６５】
５．フォトルミネッセンス測定
上記４．の粒子線照射後の各フォトルミネッセンス測定用シリコン試料に対して、フォトルミネッセンス測定を実施した。励起光照射からフォトルミネッセンス強度測定までの処理は、ＰＬ測定装置としてナノメトリクス社製ＳｉＰＨＥＲを使用して室温ＰＬ法により行った。ここで用いたＰＬ測定装置は、励起光としてシリコンのバンドギャップより大きなエネルギーを有する可視光レーザー光を照射する光源を備えている。具体的には、上記４．で粒子線が照射された酸化膜の表面に上記励起光を照射し、この励起光が照射されたシリコンウェーハの主表面（詳しくは酸化膜の表面）について５００μｍピッチで発光強度マップ測定を行った。発光強度は、波長１１５０ｎｍにピークを有する発光強度（発光スペクトルの面積積分強度）の面内平均値として求めた。上記で観察される発光（フォトルミネッセンス）は、シリコンのバンド端発光である。
【００６６】
６．ＳＩＭＳによる測定
上記の各シリコン単結晶インゴットから切り出したＳＩＭＳ測定用シリコン試料の炭素濃度を、ＳＩＭＳ測定（ラスター変化法による炭素濃度測定）を行い求めた。
【００６７】
７．検量線の作成
炭素濃度を横軸に、フォトルミネッセンス強度を縦軸にとり、上記６．のＳＩＭＳ測定により求めた炭素濃度と、ＳＩＭＳ測定用シリコン試料と同じサンプルから得たフォトルミネッセンス測定用シリコン試料について上記５．で求められたフォトルミネッセンス強度（シリコンのバンド端発光強度）を用いてグラフを作成し、作成したグラフ上のプロットを用いてフィッティング処理（最小二乗法）により検量線を作成した。作成されたグラフおよび検量線を、図２に示す。図２および後述の図３、４において、「ａ．ｕ．」とは、任意単位（arbitrary unit）である。
【００６８】
［実施例２］
シリコン単結晶インゴットとして、ｐ型シリコン（抵抗率：１０Ω・ｃｍ）を用いた点以外は実施例１と同様の方法により、フォトルミネッセンス測定用シリコン試料（シリコンウェーハ）のフォトルミネッセンス強度（シリコンのバンド端発光強度）およびＳＩＭＳ測定用シリコン試料の炭素濃度を求めた。求められた値を用いて実施例１と同様の方法によりグラフおよび検量線を作成した。作成されたグラフおよび検量線を、図３に示す。
【００６９】
実施例１について、図２に示す検量線の線形関数の相関係数の二乗Ｒ２が０．９を超えていることから（図２参照）、上記５．で求められたフォトルミネッセンス強度（シリコンのバンド端発光強度）と炭素濃度とが良好に相関（負の相関）することが確認できる。
実施例２についても、図３に示す検量線の線形関数の相関係数の二乗Ｒ２が０．９を超えていることから（図３参照）、フォトルミネッセンス強度（シリコンのバンド端発光強度）と炭素濃度とが良好に相関することが確認できる。
こうして作成された検量線を用いることにより、シリコン試料の炭素濃度を高精度に測定することができる。
また、実施例１、２で得られた結果から、上記炭素濃度評価方法によれば、ＳＩＭＳ法で達成可能な感度と同等以上の高感度でシリコン試料の炭素濃度を評価可能であることも確認できる。
【００７０】
［実施例３］
直径２００ｍｍのｎ型のシリコン基板を用いてエピタキシャル成長炉内でエピタキシャル層を気相成長させて作製したエピタキシャルウェーハ（基板抵抗率：０．０１Ω・ｃｍ、エピタキシャル層抵抗率：２５Ω・ｃｍ、エピタキシャル層の厚さ：６０μｍ）を複数準備した。各エピタキシャルウェーハは、同じエピタキシャル成長炉を用いて作製されたものであるが、炉内でシリコン基板を配置するサセプタとして、使用回数（繰り返し使用回数）の異なるサセプタを用いた。各エピタキシャルウェーハを作製するためのシリコン基板としては、同じシリコン単結晶インゴットの隣接する位置から切り出したシリコンウェーハを用いた。
各エピタキシャルウェーハに対して、実施例１の３．〜５．に記載の処理を行い、面内平均値として発光強度（シリコンのバンド端発光強度）を求めた。粒子線照射およびフォトルミネセンスの測定は、各エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層側の主表面において行った。
【００７１】
［比較例１］
直径２００ｍｍのｎ型のシリコン基板を用いてエピタキシャル成長炉内でエピタキシャル層を気相成長させて作製したエピタキシャルウェーハ（基板抵抗率：０．０１Ω・ｃｍ、エピタキシャル層抵抗率：２５Ω・ｃｍ、エピタキシャル層の厚さ：６０μｍ）を複数準備した。各エピタキシャルウェーハは、実施例３で評価したエピタキシャルウェーハ作製に用いたエピタキシャル成長炉と同じエピタキシャル成長炉において作製されたものであるが、炉内でシリコン基板を配置するサセプタとして、使用回数の異なるサセプタを用いた。
各エピタキシャルウェーハに対して、粒子線照射を行わなかった点以外は実施例３と同様の方法により、面内平均値として発光強度を求めた。
【００７２】
以上の実施例３および比較例１で得られた結果を用いて、サセプタ使用回数を横軸に、フォトルミネッセンス強度（シリコンのバンド端発光強度）を縦軸にとり作成したグラフを、図４に示す。
図４に示すグラフにより確認できるように、実施例３の評価結果ではサセプタ使用回数が多くなるほどフォトルミネッセンス強度（シリコンのバンド端発光強度）が弱くなる傾向が確認できる。一方、実施例１、２で確認されたように、シリコンのバンド端発光強度が強いほど炭素濃度が低いという負の相関が見られる。
以上の結果から、使用回数が多いサセプタを用いて作製されたエピタキシャルウェーハほど炭素濃度が高いと評価することができる。更にこの結果から、繰り返し使用されたＳｉＣ製サセプタが劣化して炭素汚染の原因となると推測できる。シリコンウェーハの製造工程では、このように劣化したサセプタを交換することによって、その後にこの製造工程で製造されるシリコンウェーハの炭素汚染を低減することが可能となる。
これに対し、粒子線照射を行わずにフォトルミネッセンス測定を行った比較例１の評価結果では、サセプタの使用回数とフォトルミネッセンス強度との間には相関は見られなかった。例えばサセプタの使用回数２０００回以上の領域では、サセプタ使用回数が異なってもフォトルミネッセンス強度は同様の値であった。
以上の実施例３と比較例１との対比から、フォトルミネッセンス測定の前処理として粒子線照射を行うことが、その後に測定されるシリコンのバンド端発光強度と炭素濃度との間の良好な相関をもたらすことが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、シリコンウェーハおよびシリコン単結晶インゴットの製造分野において有用である。
【図１】
2018014343.tif 000002
【図２】
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【図３】
2018014343.tif 000004
【図４】
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