(57)【要約】【課題】シリコンウェーハにおけるＢＭＤ発生状況の推定を効率的に行えるシリコン単結晶の評価方法を提供すること。【解決手段】シリコン単結晶の評価方法は、シリコン単結晶から切り出されたサンプルに対して酸素析出熱処理を行う熱処理工程と、酸素析出熱処理が施されたサンプルの複数箇所におけるライフタイムを測定する測定工程と、複数箇所のライフタイムに基づいて、サンプルと同じシリコン単結晶から得られたシリコンウェーハの外縁から５ｍｍ内側に入った位置よりも内側の評価領域全体におけるＢＭＤの密度が基準値以上か否かを推定する評価工程とを備え、前記基準値は、１×１０６個／ｃｍ３以上である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶から得られるシリコンウェーハにおけるＢＭＤの発生状況を推定するシリコン単結晶の評価方法であって、
前記シリコン単結晶から切り出されたサンプルに対して酸素析出熱処理を行う熱処理工程と、
前記酸素析出熱処理が施されたサンプルの複数箇所におけるライフタイムを測定する測定工程と、
前記複数箇所のライフタイムに基づいて、前記サンプルと同じシリコン単結晶から得られたシリコンウェーハの外縁から５ｍｍ内側に入った位置よりも内側の評価領域全体におけるＢＭＤの密度が基準値以上か否かを推定する評価工程とを備え、
前記基準値は、１×１０６個／ｃｍ３以上であることを特徴とするシリコン単結晶の評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシリコン単結晶の評価方法において、
前記評価工程は、前記複数箇所のライフタイムの平均値に基づいて、前記評価領域全体におけるＢＭＤの密度が前記基準値以上か否かを推定する平均値評価工程を備えていることを特徴とするシリコン単結晶の評価方法。
【請求項３】
請求項２に記載のシリコン単結晶の評価方法において、
前記平均値評価工程は、前記ライフタイムの平均値が第１の閾値を超える場合、前記評価領域の少なくとも一部におけるＢＭＤの密度が前記基準値未満であると推定することを特徴とするシリコン単結晶の評価方法。
【請求項４】
請求項３に記載のシリコン単結晶の評価方法において、
前記酸素析出熱処理は、前記サンプルに対し７５０℃以上９００℃以下の温度で３時間以上１２時間以下の熱処理を行う第１の熱処理と、前記第１の熱処理が施されたサンプルに対し９００℃以上１０００℃以下の温度で６時間以上２４時間以下の熱処理を行う第２の熱処理とを含み、
前記第１の閾値は、４．０μｓｅｃであることを特徴とするシリコン単結晶の評価方法。
【請求項５】
請求項４に記載のシリコン単結晶の評価方法において、
前記シリコン単結晶の酸素濃度（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）は、７×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、窒素濃度は、１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とするシリコン単結晶の評価方法。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の評価方法において、
前記評価工程は、前記平均値評価工程で前記ライフタイムの平均値が前記第１の閾値以下と評価されたサンプルにおける、前記ライフタイムが第２の閾値以下の領域および前記第２の閾値を超える領域のうち少なくとも一方の発生パターンに基づいて、前記評価領域全体におけるＢＭＤの密度が前記基準値以上か否かを推定する発生パターン評価工程を備え、
前記第２の閾値は、前記第１の閾値以下であることを特徴とするシリコン単結晶の評価方法。
【請求項７】
請求項６に記載のシリコン単結晶の評価方法において、
前記発生パターン評価工程は、前記シリコンウェーハの直径をＤとした場合、前記サンプルにおけるライフタイムが前記第２の閾値以下の領域が、
前記シリコンウェーハの中心を中心とした直径がＤ／２以下の円形状に対応する第１のパターン、または、
前記シリコンウェーハの中心を中心とした内径がＤ／２以上かつ外径が（Ｄ×９／１０）以上のリング状に対応する第２のパターン、または、
前記第１のパターンと前記第２のパターンとの両方を含む第３のパターンで発生している場合、前記評価領域の少なくとも一部におけるＢＭＤの密度が前記基準値未満であると推定することを特徴とするシリコン単結晶の評価方法。
【請求項８】
チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶からサンプルを切り出すサンプル取得工程と、
前記サンプルに基づいて、前記シリコン単結晶から得られるシリコンウェーハにおけるＢＭＤの発生状況を推定する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の評価方法を行う工程とを備えていることを特徴とする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、シリコン単結晶の評価方法およびシリコンウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの基板として用いられるシリコンウェーハ（以下、「ウェーハ」と言う場合がある）は、一般にチョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」と言う場合がある）により育成されたシリコン単結晶から切り出され、研磨、熱処理等の工程を経て製造される。
図１は、シリコン単結晶の縦断面図であり、欠陥分布とＶ／Ｇの関係の一例を模式的に示す。Ｖはシリコン単結晶の引き上げ速度であり、Ｇは引き上げ直後におけるシリコン単結晶の成長方向の温度勾配である。温度勾配Ｇは、ＣＺ炉のホットゾーン構造の熱的特性により、シリコン単結晶の引き上げの進行中において、概ね一定とみなされる。このため、引き上げ速度Ｖを調整することにより、Ｖ／Ｇを制御することができる。
【０００３】
図１において、ＣＯＰ（Crystal Originated Particle）は、シリコン単結晶育成時に結晶格子を構成すべき原子が欠けた空孔の凝集体である。
ＰＶ領域とＰＩ領域は、空孔が凝集して形成されるＣＯＰ、および格子間シリコンが凝集して形成される転位クラスターといった欠陥が排除された領域であり、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の無いあるいは極めて少ない領域（無欠陥領域）である。
ＰＶ領域は、空孔型点欠陥が優勢な無欠陥領域である。ＰＶ領域は、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態で酸素析出核を含んでおり、熱処理を施した場合、酸素析出物（ＢＭＤ）が発生し易い。
ＰＩ領域は、格子間シリコン型点欠陥が優勢な無欠陥領域である。ＰＩ領域は、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態でほとんど酸素析出核を含んでおらず、熱処理を施してもＢＭＤが発生し難い。
【０００４】
ウェーハの内部に形成されたＢＭＤは、金属不純物等の汚染不純物を捕捉して、ウェーハ表層部から取り除くゲッタリングサイトとなる。デバイス製造工程には、例えばドライエッチング工程など、金属汚染を発生させるような装置が使われる場合もあり、ウェーハが優れたゲッタリング能力を有していることは極めて重要である（例えば、特許文献１の段落［００４６］参照）。
このため、ＣＺ法によりシリコン単結晶を引き上げる場合、ウェーハの全面をＢＭＤが発生するＰＶ領域にすることが好ましい。
【０００５】
しかし、外縁から５ｍｍの内側に入った位置よりも外側の領域は、抵抗率測定を含め、一般的には品質の保障が難しい。
そこで、少なくともウェーハの外縁から５ｍｍ内側に入った位置よりも内側の領域全体をＰＶ領域にすれば、デバイスとして使用される領域全体が、ＢＭＤが発生するＰＶ領域となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３２７４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１には、ウェーハ内におけるＢＭＤの発生状況を評価する方法が開示されていない。
ＢＭＤの発生状況の評価に際し、例えば、赤外レーザ光線をウェーハの表面から入射し、その散乱光を検出する赤外散乱トモグラフ（ＬＳＴ：Laser Scattering Tomography）法を用いることが考えられるが、所定ピッチごとに赤外レーザ光線をウェーハに照射して、ＢＭＤからの散乱光を検出する処理を行うため、発生状況の評価時間を短縮できず、評価の効率化を図れない。
【０００８】
本発明の目的は、シリコンウェーハにおけるＢＭＤ発生状況の推定を効率的に行えるシリコン単結晶の評価方法および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】
【０００９】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、酸素析出熱処理後のシリコンウェーハにおいて、ＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上の領域と、１×１０６個／ｃｍ３未満の領域とで、ライフタイムに差があることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明のシリコン単結晶の評価方法は、チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶から得られるシリコンウェーハにおけるＢＭＤの発生状況を推定するシリコン単結晶の評価方法であって、前記シリコン単結晶から切り出されたサンプルに対して酸素析出熱処理を行う熱処理工程と、前記酸素析出熱処理が施されたサンプルの複数箇所におけるライフタイムを測定する測定工程と、前記複数箇所のライフタイムに基づいて、前記サンプルと同じシリコン単結晶から得られたシリコンウェーハの外縁から５ｍｍ内側に入った位置よりも内側の評価領域全体におけるＢＭＤの密度が基準値以上か否かを推定する評価工程とを備え、前記基準値は、１×１０６個／ｃｍ３以上であることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、サンプルに対して酸素析出熱処理を行いＢＭＤを形成することで、ＢＭＤの密度が基準値（１×１０６個／ｃｍ３以上の所定の値）の領域のライフタイムを、１×１０６個／ｃｍ３未満の領域のライフタイムよりも短くできる。
一般的に、シリコン単結晶の評価に用いるサンプルは、直胴部を複数に分割した分割ブロックからそれぞれ切り出されることから、サンプルと同じ分割ブロックあるいは当該分割ブロックを含む直胴部から切り出されたシリコンウェーハ（以下、「同ロットウェーハ」という場合がある）に対して酸素析出熱処理を行うと、ライフタイムはサンプルとほぼ同じになると考えられる。
また、一般的に、ライフタイムの測定は、赤外トモグラフ法でＢＭＤを観察する場合よりも、短時間で行える。
以上のことから、サンプルのライフタイムを評価に用いることで、同ロットウェーハの評価領域全体におけるＢＭＤの発生状況の推定を効率的に行える。
なお、ライフタイムの測定は、例えばマイクロ波光導電減衰法（μ−ＰＣＤ（Microwave Photo Conductivity Decay）法）を用いて行うことができる。また、サンプルの形状は、ウェーハを当該ウェーハの中心を通る線で切断した半円板状、または、扇形板状であることが好ましい。
【００１２】
本発明のシリコン単結晶の評価方法において、前記評価工程は、前記複数箇所のライフタイムの平均値に基づいて、前記評価領域全体におけるＢＭＤの密度が前記基準値以上か否かを推定する平均値評価工程を備えていることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、複数箇所のライフタイムの平均値を求め、この平均値を参照するだけの簡単な方法で、評価領域全体のＢＭＤの密度が基準値以上か否かを推定でき、推定のさらなる効率化を図れる。
【００１４】
本発明のシリコン単結晶の評価方法において、前記平均値評価工程は、前記ライフタイムの平均値が第１の閾値を超える場合、前記評価領域の少なくとも一部におけるＢＭＤの密度が前記基準値未満であると推定することが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、ライフタイムの平均値が第１の閾値を超えるか否かを判断するだけの簡単な方法で、評価領域の少なくとも一部におけるＢＭＤの密度が基準値未満であると推定できる。
【００１６】
本発明のシリコン単結晶の評価方法において、前記酸素析出熱処理は、前記サンプルに対し７５０℃以上９００℃以下の温度で３時間以上１２時間以下の熱処理を行う第１の熱処理と、前記第１の熱処理が施されたサンプルに対し９００℃以上１０００℃以下の温度で６時間以上２４時間以下の熱処理を行う第２の熱処理とを含み、
前記第１の閾値は、４．０μｓｅｃであることが好ましい。
これら第１の熱処理および第２の熱処理の雰囲気は特に限定されないが、酸素雰囲気、窒素雰囲気、不活性ガス雰囲気を採用することができる。
【００１７】
本発明によれば、ライフタイムの平均値が４．０μｓｅｃを超えるか否かを判断するだけの簡単な方法で、評価領域の少なくとも一部におけるＢＭＤの密度が基準値未満であると推定できる。
【００１８】
本発明のシリコン単結晶の評価方法において、前記シリコン単結晶の酸素濃度（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）は、７×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、窒素濃度は、１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、酸素濃度が低いシリコンウェーハであっても、ライフタイムの平均値に基づいて、評価領域の少なくとも一部におけるＢＭＤの密度が基準値未満であると推定できる。
【００２０】
本発明のシリコン単結晶の評価方法において、前記評価工程は、前記平均値評価工程で前記ライフタイムの平均値が前記第１の閾値以下と評価されたサンプルにおける、前記ライフタイムが第２の閾値以下の領域および前記第２の閾値を超える領域のうち少なくとも一方の発生パターンに基づいて、前記評価領域全体におけるＢＭＤの密度が前記基準値以上か否かを推定する発生パターン評価工程を備え、前記第２の閾値は、前記第１の閾値以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、平均値評価工程において、評価領域全体におけるＢＭＤの密度が基準値以上と推定された同ロットウェーハに対応するサンプルについて、ライフタイムが第２の閾値以下の領域および第２の閾値を超える領域のうち少なくとも一方の発生パターンを確認するだけの簡単な方法で、評価領域全体におけるＢＭＤの密度が基準値以上か否かの推定精度を高めることができる。
【００２２】
本発明のシリコン単結晶の評価方法において、前記発生パターン評価工程は、前記シリコンウェーハの直径をＤとした場合、前記サンプルにおけるライフタイムが前記第２の閾値以下の領域が、前記シリコンウェーハの中心を中心とした直径がＤ／２以下の円形状に対応する第１のパターン、または、前記シリコンウェーハの中心を中心とした内径がＤ／２以上かつ外径が（Ｄ×９／１０）以上のリング状に対応する第２のパターン、または、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの両方を含む第３のパターンで発生している場合、前記評価領域の少なくとも一部におけるＢＭＤの密度が前記基準値未満であると推定することが好ましい。
【００２３】
ここで、図１に示すように、ＰＶ領域とＰＩ領域との境界は、略Ｍ字型となる。ＢＭＤの密度が基準値以上の領域は、ＰＶ領域である。そして、略Ｍ字状の２つの頂点間の距離Ｋは、シリコン単結晶の直径をＤとした場合、Ｄ／２以下となる場合が多い。
例えば、図１においては、ＰＶ領域とＰＩ領域との境界における３つの極小点Ｑ１〜Ｑ３のうち、中央の極小点Ｑ２が両端の極小点Ｑ１，Ｑ３よりも下方に位置している。
Ｖ／Ｇが図１のＢに相当する値よりも小さいＢ１になるようにようにして、つまり図１における極小点Ｑ１〜Ｑ３よりも上にあるようにして、シリコン単結晶を製造する場合、このシリコン単結晶から得られるシリコンウェーハには、ライフタイムが第２の閾値以下であってＰＶ領域のみから構成される領域Ｐ１および領域Ｐ２が発生する。領域Ｐ１は、直径がＤ／２以下の円形状となり、領域Ｐ２は、内径がＤ／２以上のリング状になる。つまり、ライフタイムが第２の閾値以下の領域が、第３のパターンで発生する。
また、Ｖ／Ｇが図１における極小点Ｑ２よりも上、かつ、極小点Ｑ１，Ｑ３よりも下になるようにしてシリコン単結晶を製造すると、ライフタイムが第２の閾値以下の領域が、第１のパターン（円形状）で発生する。
また、図示しないが、中央の極小点Ｑ２が両端の極小点Ｑ１，Ｑ３よりも上方に位置している場合において、Ｖ／Ｇが極小点Ｑ２よりも下、かつ、極小点Ｑ１，Ｑ３よりも上になるようにしてシリコン単結晶を製造すると、ライフタイムが第２の閾値以下の領域が、第２のパターン（リング状）で発生する。
本発明によれば、発生パターンが第１，第２，第３のパターンのうちいずれかであることを判断するだけの簡単な方法で、評価領域全体におけるＢＭＤの発生状況を推定できる。
【００２４】
本発明のシリコンウェーハの製造方法は、チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶からサンプルを切り出すサンプル取得工程と、前記サンプルに基づいて、前記シリコン単結晶から得られるシリコンウェーハにおけるＢＭＤの発生状況を推定する上述のシリコン単結晶の評価方法を行う工程とを備えていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】シリコン単結晶における欠陥分布とＶ／Ｇとの関係の一例を示す模式図。
【図２】本発明を導くために行った実験におけるライフタイム平均値とＢＭＤ発生状況との関係を示すグラフ。
【図３】前記実験における実験例１の各種評価結果を示す図。
【図４】前記実験における実験例２の各種評価結果を示す図。
【図５】前記実験における実験例３の各種評価結果を示す図。
【図６】前記実験における実験例４の各種評価結果を示す図。
【図７】本発明の一実施形態に係るシリコン単結晶の製造方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［本発明を導くに至った経緯］
〔実験〕
＜サンプル取得工程＞
まず、Ｖ／Ｇが図１のＡに相当する値とＢに相当する値との間に入るように製造条件を制御して、少なくとも１本の第１のシリコン単結晶を、ＣＺ法によって製造した。すなわち、図１のＰＶ領域のみで構成されるように第１のシリコン単結晶を製造した。
また、Ｖ／Ｇが図１のＢに相当する値よりも小さくなるように製造条件を制御して、少なくとも１本の第２のシリコン単結晶を製造した。すなわち、図１のＰＶ領域とＰＩ領域の混合領域、ＰＩ領域のみで構成されるように第２のシリコン単結晶を製造した。
第１，第２のシリコン単結晶の形状、物性を以下にようにした。
直径：外周研削後に２００ｍｍとなる大きさ
ドーパント：Ｐ（リン）
抵抗率：１Ω・ｃｍ以上４Ω・ｃｍ以下
酸素濃度（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）：７×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下
窒素濃度：１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下
【００２７】
そして、第１，第２のシリコン単結晶のそれぞれから複数のウェーハを切り出し、当該ウェーハの中心を通る線で切断した半円形状のＢＭＤ測定用サンプルと、１／４円形状（中心角が９０°の扇形）のライフタイム測定用サンプル（以下、「ＬＴ測定用サンプル」と言う）とを取得した。ＢＭＤ測定用サンプルおよびＬＴ測定用サンプル（以下、両者をまとめて「各測定用サンプル」と言う場合がある）の厚さを、一般的な製品と同じ７００μｍ以上１５００μｍ以下とした。
そして、各測定用サンプルに対して、ミラーエッチングを行った。
【００２８】
＜熱処理工程＞
シリコンウェーハから取得した各測定用サンプルに対して、酸素析出熱処理を行い、ＢＭＤを発生させた。
酸素析出処理は、７５０℃以上９００℃以下の酸素雰囲気において３時間以上１２時間以下の熱処理を行う第１の熱処理と、前記第１の熱処理が施されたシリコンウェーハに対し９００℃以上１０００℃以下の酸素雰囲気において６時間以上２４時間以下の熱処理を行う第２の熱処理とを含んでいる。本実験では、第１の熱処理を７８０℃の酸素雰囲気において３時間行い、第２の熱処理を１０００℃の酸素雰囲気において１６時間行った。
【００２９】
＜ＢＭＤの測定工程＞
ＢＭＤ測定用サンプルにおけるＢＭＤの発生状況を、赤外散乱トモグラフィ（レイテックス社製ＭＯ−４４１）を用いて評価した。具体的には、ＢＭＤ測定用サンプルにおけるウェーハの中心に該当する位置と、外縁に該当する位置とを結ぶ直線上の１０点（ウェーハ中心からの距離が０ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍ、８０ｍｍ、９０ｍｍ、９５ｍｍの位置）について、赤外トモグラフ法によってＢＭＤの密度を測定した。
【００３０】
＜ライフタイムの測定工程＞
ＬＴ測定用サンプルのライフタイムを、μ−ＰＣＤ法によって測定した。具体的には、ＬＴ測定用サンプルの面内を２ｍｍピッチで面状に測定し、各サンプルのライフタイムの平均値を、以下の式（１）を用いて求めた。
ライフタイム平均値＝各測定点のライフタイム値の総和／測定点数  …  （１）
【００３１】
＜ライフタイム平均値とＢＭＤ発生状況との関係評価＞
赤外トモグラフ法により測定した１０箇所全てのＢＭＤの密度が、１×１０６個／ｃｍ３以上のＢＭＤ測定用サンプルを、ウェーハの全面にＢＭＤが発生した（ＢＭＤ全面発生（ＢＭＤ非発生領域なし）の）サンプルとみなした。
一方、１０箇所のうち少なくとも１箇所のＢＭＤの密度が、１×１０６個／ｃｍ３未満のＢＭＤ測定用サンプルを、ウェーハの全面にＢＭＤが発生していない（ＢＭＤ非発生領域ありの）サンプルとみなした。
【００３２】
そして、ＢＭＤ測定用サンプルのＢＭＤ発生状況の評価結果と、当該ＢＭＤ評価用サンプルと同じウェーハから切り出されたＬＴ測定用サンプルのライフタイム平均値と関係を調べた。その結果を図２に示す。
図２に示すように、ライフタイム平均値が４．０μｓｅｃ以下の場合、全てのサンプルがＢＭＤ全面発生のサンプルであった。また、ライフタイム平均値が５．０μｓｅｃを超える場合、全てのサンプルがＢＭＤ非発生領域ありのサンプルであった。さらに、ライフタイム平均値が４．０μｓｅｃを超え、かつ、５．０μｓｅｃ以下の場合、ＢＭＤ全面発生のサンプルとＢＭＤ非発生領域ありのサンプルとが混在していた。
【００３３】
このことから、ＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上の領域と、１×１０６個／ｃｍ３未満の領域とでは、ライフタイムに実質的に差があることがわかった。
したがって、ＬＴ測定用サンプルにおける複数箇所のライフタイムあるいはライフタイムの平均値に基づいて、同ロットウェーハに対して酸素析出熱処理が施された際に、当該同ロットウェーハの外縁から５ｍｍ内側に入った位置よりも内側の評価領域全体におけるＢＭＤの密度が、１×１０６個／ｃｍ３以上か否かを推定できることがわかった。なお、以下において、「酸素析出熱処理後の同ロットウェーハにおける評価領域」を、単に「ウェーハ評価領域」と言う場合がある。
【００３４】
また、本実験の条件では、ライフタイム平均値が４．０μｓｅｃ以下の場合には、ＢＭＤ非発生領域ありのサンプルは１つも存在せず、４．０μｓｅｃを超えると、ＢＭＤ非発生領域ありのサンプルが存在することがわかった。このことから、ライフタイム平均値が４．０μｓｅｃを超える場合、ウェーハ評価領域の少なくとも一部のＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３未満であると推定できることがわかった。
【００３５】
＜実験例１〜４のサンプルの評価＞
（１）面内のＢＭＤ密度
第１の評価で用いたＬＴ測定用サンプルのうち、ライフタイム平均値が、それぞれ２．０９６μｓｅｃ，４．４１１μｓｅｃ，５．１６７μｓｅｃ，７．０６３μｓｅｃのものを、実験例１，２，３，４のサンプルとして選別した。
実験例１〜４のＬＴ測定用サンプルに対応するＢＭＤ測定用サンプルの測定位置とＢＭＤの密度との関係は、図３〜６の上から３欄目の折れ線グラフに示すようになっていた。
図３〜６に示すように、ライフタイム平均値が４．０μｓｅｃ以下の実験例１では、ＢＭＤ密度が１×１０６個／ｃｍ３未満の領域がなかったが、４．０μｓｅｃを超える実験例２〜４では、ＢＭＤ密度が１×１０６個／ｃｍ３未満の領域があった。
【００３６】
（２）ライフタイムマップ
実験例１〜４のサンプルのライフタイムマップを調べた。本実験におけるライフタイムマップとは、ＬＴ測定用サンプルの形状に対応する１／４円形の図形における測定箇所に対応する位置に、ライフタイムに対応する色を表示した図である。
実験例１〜４のライフタイムマップは、図３〜６の上から４欄目に示すようになった。なお、図３〜６は、ライフタイムマップを２値化して表示したものであり、本実験で用いた装置により得られたライフタイムマップは、白および黒以外の色も使用していた。
【００３７】
そして、各ライフタイムマップについて、ライフタイムが第２の閾値としての３．５μｓｅｃ以下の領域（以下、「ＬＴ合格領域」と言う）の発生パターンを確認した。この第２の閾値は、ＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上の領域のライフタイムのうち、最大のライフタイムである。例えば、赤外トモグラフ法で測定したＢＭＤの密度と、μ−ＰＣＤ法によって測定したライフタイムとを参照し、ＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上の箇所のライフタイムのうち、最大のライフタイムを第２の閾値として求めることができる。
【００３８】
図３に示すように、実験例１には、１つのＬＴ合格領域Ｐ１１が、ライフタイムマップ全体に発生していた。
つまり、ＬＴ合格領域Ｐ１１は、シリコンウェーハの直径をＤとした場合、直径がＤの円形状に対応するパターンで発生していた。
【００３９】
図４に示すように、実験例２には、１つのＬＴ合格領域Ｐ２１が発生していた。このＬＴ合格領域Ｐ２１は、内側の弧の半径がＦ２、外側の弧の半径がＧ２の１／４リング状のパターンで発生していた。Ｆ２はＤ／４以上であり、Ｇ２は（Ｄ×９／２０）以上であった。
つまり、ＬＴ合格領域Ｐ２１は、シリコンウェーハの中心を中心とした内径がＤ／２以上かつ外径が（Ｄ×９／１０）以上のリング状に対応する第２のパターンで発生していた。
【００４０】
図５に示すように、実験例３には、第１のＬＴ合格領域Ｐ３１および第２のＬＴ合格領域Ｐ３２が発生していた。第１のＬＴ合格領域Ｐ３１は、弧の半径がＥ３の１／４円形状のパターンで発生していた。また、第２のＬＴ合格領域Ｐ３２は、内側の弧の半径がＦ３、外側の弧の半径がＧ３の１／４リング状のパターンで発生していた。Ｅ３はＤ／４以下であり、Ｆ３はＤ／４以上であり、Ｇ３は（Ｄ×９／２０）以上であった。
つまり、第１のＬＴ合格領域Ｐ３１は、シリコンウェーハの中心を中心とした内径がＤ／２以下の円形状に対応する第１のパターンで発生していた。また、第２のＬＴ合格領域Ｐ３２は、シリコンウェーハの中心を中心とした内径がＤ／２以上かつ外径が（Ｄ×９／１０）以上のリング状に対応する第２のパターンで発生していた。
【００４１】
図６に示すように、実験例４には、ＬＴ合格領域が発生していなかった。
【００４２】
以上のことから、ライフタイムマップにおいて、ＬＴ合格領域が、実験例２のように第２のパターンで１つ発生している場合、または、実験例３のように第１のパターンおよび第２のパターンをそれぞれ１つずつ含む第３のパターンで発生している場合、または、実験例４のように全く発生していない場合、ウェーハ評価領域の少なくとも一部のＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３未満であると推定できることがわかった。
また、実験例１のようにＬＴ合格領域が全面で発生している場合、ウェーハ評価領域全体のＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上であると推定できることがわかった。
【００４３】
なお、ライフタイムマップおよび後述するライフタイムの面内ヒストグラムにおいて、評価するライフタイムの最小値を２μｓｅｃ、最大値を９μｓｅｃにしたが、最小値を１μｓｅｃ以上２μｓｅｃ未満にしてもよいし、最大値を５μｓｅｃ以上２０μｓｅｃ以下にしてもよい。
【００４４】
（３）ライフタイムの面内ヒストグラム
実験例１〜４のライフタイムの面内ヒストグラムを調べた。面内ヒストグラムとは、ＬＴ測定用サンプルにおける所定範囲のライフタイムごとの面積割合を示すグラフである。
実験例１〜４の面内ヒストグラムは、図３〜６の最下欄に示すようになった。
面積割合のピークは、図３に示す実験例１では、ライフタイムが４．０μｓｅｃ以下のみに存在し、図４，５に示す実験例２，３では、ライフタイムが４．０μｓｅｃ以下および４．０μｓｅｃを超えるところの両方に存在し、図６に示す実験例４では、ライフタイムが４．０μｓｅｃを超えるところのみに存在していた。
以上のことから、所定範囲のライフタイムごとの面積割合を示すヒストグラムにおいて、ライフタイムが４．０μｓｅｃを超えるところに、面積割合のピークが存在している場合、ウェーハ評価領域の少なくとも一部のＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３未満であると推定できることがわかった。
【００４５】
［実施形態］
〔シリコン単結晶の製造方法〕
次に、本発明のシリコン単結晶の製造方法の一実施形態について説明する。
シリコン単結晶の製造方法において、まず、図７に示すように、評価に用いるサンプルを取得する（ステップＳ１）。
このステップＳ１の工程では、Ｖ／Ｇが図１のＡに相当する値とＢに相当する値との間に入るように製造条件を制御して、ＣＺ法によってシリコン単結晶を製造する。
そして、外周研削が行われたシリコン単結晶からウェーハを切り出し、当該ウェーハから１／４円形状のＬＴ測定用サンプルを切り出す。なお、ＬＴ測定用サンプルの形状は、特に限定されず、半円形状や１／３円形状など他の形状であってもよいし、切り出したウェーハをそのままＬＴ測定用サンプルとして用いてもよい。
その後、ＬＴ測定用サンプルに対して、ミラーエッチングを行う。
【００４６】
なお、シリコン単結晶の直径、酸素濃度、窒素濃度、各測定用サンプルウェーハの厚さは、特に限定されないが、例えば、上述の本発明を導くに至った経緯における「サンプル取得工程」で例示した内容にすることができる。また、抵抗率は、ドーパントがＢ（ボロン）の場合、１Ω・ｃｍ以上３０００Ω・ｃｍ以下、Ｐ（リン）の場合、０．１Ω・ｃｍ以上３００Ω・ｃｍ以下が例示できる。ＬＴ測定用サンプルを得るためのウェーハは、シリコン単結晶を複数のブロックに分割し、このブロックの端部から切り出されたものであってもよいし、製品用のウェーハから任意に選ばれたものであってもよい。
【００４７】
次に、ＬＴ測定用サンプルに対し、酸素析出熱処理を行い、ＢＭＤを発生させる（ステップＳ２：熱処理工程）。
酸素析出熱処理の条件は、特に限定されないが、上述の本発明を導くに至った経緯における「熱処理工程」で例示した条件にすることができる。また、酸素析出熱処理は、３つ以上の条件で行ってもよいし、１つのみの条件で行ってもよい。
【００４８】
この後、ＬＴ測定用サンプルのライフタイムを測定する（ステップＳ３：測定工程）。
ライフタイムの測定方法は、特に限定されないが、上述の本発明を導くに至った経緯における「ライフタイムの測定工程」で例示した内容にすることができる。
【００４９】
そして、ステップＳ３で得られたライフタイムの平均値が、第１の閾値を超えるか否かを判断する（ステップＳ４：平均値評価工程（評価工程））。
第１の閾値は、当該第１の閾値以下の場合、ウェーハ評価領域の少なくとも一部におけるＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３未満になる場合がないと推定できるような値にすることができる。第１の閾値は、例えば、上述の本発明を導くに至った経緯における「ライフタイム平均値とＢＭＤ発生状況との関係評価」で述べた方法によって求めることができ、図２に示す関係を用いる場合、４．０μｓｅｃにすることができる。
第１の閾値は、シリコン単結晶の直径、狙いの抵抗率や酸素濃度あるいは窒素濃度、ドーパント、酸素析出熱処理条件ごとに、異なる値が設定されていることが好ましい。
【００５０】
ステップＳ４において、ライフタイムの平均値が第１の閾値を超えると判断した場合、ウェーハ評価領域の少なくとも一部のＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３未満（基準値未満）である（ウェーハ評価領域にＢＭＤ非発生領域がある）とみなして（ステップＳ５）、評価を終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ４において、ライフタイムの平均値が第１の閾値以下であると判断した場合、ステップＳ３で得られたライフタイムに基づくライフタイムマップに、第２の閾値以下の領域が、第１〜第３のパターンのうちいずれかのパターンで発生しているか否かを判断する（ステップＳ６：発生パターン評価工程（評価工程））。
第２の閾値は、ライフタイムが当該第２の閾値以下の場合、ＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上であると推定できるような値であり、例えば、上述の本発明を導くに至った経緯における「ライフタイム平均値とＢＭＤ発生状況との関係評価」で述べた方法によって求めることができる。
第２の閾値も第１の閾値と同様に、シリコン単結晶の直径、狙いの抵抗率や酸素濃度あるいは窒素濃度、ドーパント、酸素析出熱処理条件ごとに、異なる値が設定されていることが好ましい。また、ライフタイムマップとしては、図３〜６に示すものが例示できる。
【００５２】
ステップＳ６において、第２の閾値以下の領域が上記いずれかのパターンで発生していると判断した場合、第２の閾値を超える領域、すなわちＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３未満の領域が存在するため、ウェーハ評価領域にＢＭＤ非発生領域があるとみなして（ステップＳ５）、評価を終了する。
一方、ステップＳ６において、第２の閾値以下の領域が上記いずれかのパターンで発生していないと判断した場合、第２の閾値を超える領域が存在しないため、ウェーハ評価領域全体のＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上である（ウェーハ評価領域全体がＢＭＤ発生領域である）とみなして（ステップＳ７）、評価を終了する。以上のステップＳ２〜Ｓ７の処理が、本発明のシリコン単結晶の評価方法に相当する。
【００５３】
例えば、第１の閾値を４．０μｓｅｃ、第２の閾値を３．５μｓｅｃにして、上記実験例１〜４のＬＴ測定用サンプルを図７に示す方法で評価した場合、実験例２〜４は、ステップＳ４において、ライフタイムの平均値が４．０μｓｅｃを超えると判断されて、ウェーハ評価領域にＢＭＤ非発生領域があるとみなされる。
一方、実験例１は、ステップＳ４の処理後、ステップＳ６においてライフタイムマップが評価され、ウェーハ評価領域全体がＢＭＤ発生領域であるとみなされる。
【００５４】
なお、ステップＳ５，Ｓ７における見なし処理の対象となるウェーハは、ＬＴ測定用サンプルを切り出した分割ブロックから得られるウェーハのみであってもよいし、当該分割ブロックを含む直胴部全体から得られるウェーハであってもよい。また、ステップＳ４〜Ｓ７の処理は、装置が行ってもよいし評価者が行ってもよい。
【００５５】
〔実施形態の作用効果〕
上記実施形態によれば、酸素析出熱処理を施したＬＴ測定用サンプルのライフタイムに基づいて、ウェーハ評価領域全体におけるＢＭＤの発生状況を推定する。このため、赤外トモグラフ法を用いる場合と比べて、推定処理を効率的に行える。
特に、ライフタイム平均値が第１の閾値を超えるか否かを判断するだけの簡単な方法を用いるため、推定処理をより効率的に行える。
【００５６】
また、平均値評価工程においてＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３（基準値）以上と推定された同ロットウェーハに対応するＬＴ測定用サンプルについて、ライフタイムマップにおけるライフタイムが第２の閾値以下の領域の発生パターンに基づいて、ウェーハ評価領域全体のＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上か否かを推定する（発生パターン評価工程）。
ここで、ＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上の領域のライフタイムのうち、最大値のライフタイムを第２の閾値とした場合、ライフタイムが第２の閾値を超える領域が存在する場合でも、他の領域のライフタイムが小さければ、ライフタイムの平均値が第１の閾値以下となってしまい、評価領域全体におけるＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上と推定されることがある。
本実施形態では、発生パターン評価工程を行うことで、評価領域全体におけるＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上か否かの推定精度を高めることができる。
また、ライフタイムマップにおけるライフタイムが第２の閾値以下の領域と第２の閾値を超える領域との色を異ならせているため、ライフタイムマップを視認するだけで直感的に推定処理を行える。
また、第２の閾値以下の領域が、第１〜第３のパターンのいずれかで発生しているか否かを判断するだけの簡単な方法で、推定処理を行える。
【００５７】
［変形例］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
【００５８】
例えば、第１の閾値として、当該第１の閾値を超える場合、ウェーハ評価領域全体のＢＭＤの密度が基準値以上になる場合がないと推定できるような値（図２に示す関係を用いる場合における５．０μｓｅｃ）を採用してもよい。
【００５９】
ステップＳ３の処理後、ステップＳ４におけるライフタイム平均値を用いた評価を行わずに、ステップＳ６におけるライフタイムマップを用いた評価を行ってもよい。
ライフタイムマップにおける第２の閾値を超える領域の発生パターンに基づいて、ウェーハ評価領域全体のＢＭＤの密度が基準値以上か否かを推定してもよい。
ライフタイムマップは、着色されていなくてもよく、第２の閾値を表す線のみで構成されていてもよい。
【００６０】
本発明の基準値として１×１０６個／ｃｍ３を適用しているが、１×１０６個／ｃｍ３以上の任意の値を適用してもよい。基準値の上限は特に限定されないが、１×１０８個／ｃｍ３以下であることが好ましい。基準値が１×１０８個／ｃｍ３を越えると、ＢＭＤの密度とライフタイムとの相関性が低下するため、本発明による評価の判定精度が低下するおそれがある。
ＢＭＤの密度とライフタイムとには負の相関があるため、基準値を本実施形態よりも大きくする場合、第１の閾値、第２の閾値を本実施形態の値よりも小さくすることが好ましい。
第２の閾値として、ＢＭＤの密度が基準値以上の領域のライフタイムのうち、最大値よりも小さい値を採用してもよい。
ライフタイム平均値やライフタイムマップのうち少なくとも一方と併用して、または、併用せずに、図３〜６に示すようなライフタイムの面内ヒストグラムに基づいて、ウェーハ評価領域全体のＢＭＤの密度が１×１０６個／ｃｍ３以上か否かを推定してもよい。
評価対象のシリコン単結晶の酸素濃度および窒素濃度のうち少なくとも一方は、上述の本発明を導くに至った経緯における「サンプル取得工程」で例示した範囲から外れていてもよい。
【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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