特許 6848849 ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度測定方法及びＳＰＶ測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6848849

(24)【登録日】2021年3月8日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度測定方法及びＳＰＶ測定装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20210315BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 N

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-246955(P2017-246955)

(22)【出願日】2017年12月22日

(65)【公開番号】特開2019-114658(P2019-114658A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2019年12月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165696

【弁理士】

【氏名又は名称】川原 敬祐

(72)【発明者】

【氏名】福島 伸弥

(72)【発明者】

【氏名】常森 丈弘

【審査官】 平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／０６１０７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−３３２１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４９３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９６３３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｐ型シリコンウェーハに対して行うＳＰＶ法による測定に基づいて、該ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度を求めるにあたり、
前記測定に先立ち、前記ｐ型シリコンウェーハの表面にＨＦ処理を施して、前記表面を正に帯電させ、
その後行う前記測定は、ウェーハ暴露法によって測定される有機物の濃度が０．０５ｎｇ／ｃｍ^２以下となる雰囲気下にて行うことを特徴とする、ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度測定方法。

【請求項2】

ＳＰＶ法による測定に基づいてｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度を求めるＳＰＶ測定装置であって、
ＳＰＶ測定の際にｐ型シリコンウェーハを載置する測定ステージと、
前記ｐ型シリコンウェーハに光を照射する光モジュールと、
先端に設けられた静電容量センサーと前記ｐ型シリコンウェーハの表面との間に生じる静電容量を測定するプローブと、
前記プローブで測定された静電容量に対応するＳＰＶ信号を増幅し、検出するロックインアンプと、
測定誤差を低減するための校正用キャリブレーションチップと、
前記ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ−Ｂペアを乖離させる処理をする際に前記ｐ型シリコンウェーハを載置する乖離ステージと、
前記ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ−Ｂペアを乖離させるためのフラッシュランプと、
前記ｐ型シリコンウェーハを前記測定ステージ及び前記乖離ステージに対して搬送及び搬出するロボットアームと、
前記ロボットアームを制御するロボットコントローラと、
を有し、
前記測定ステージ、前記プローブ及び前記校正用キャリブレーションチップを収容する第１の筺体と、
前記光モジュール及び前記ロックインアンプを収容する第２の筺体と、
前記乖離ステージ及び前記フラッシュランプを収容する第３の筺体と、
前記ロボットアーム及び前記ロボットコントローラを収容する第４の筺体と、
をさらに有し、
前記第１の筺体及び前記第３の筺体に対して気流の風上側にそれぞれ第１のケミカルフィルタ及び第２のケミカルフィルタを設置して、前記第１の筺体及び前記第３の筺体の内部を、ウェーハ暴露法によって測定される有機物の濃度が０．０５ｎｇ／ｃｍ^２以下となる雰囲気としたことを特徴とするＳＰＶ測定装置。

【請求項3】

前記第４の筺体に対して気流の風上側に第３のケミカルフィルタを設置して、前記第４の筺体の内部を、ウェーハ暴露法によって測定される有機物の濃度が０．０５ｎｇ／ｃｍ^２以下となる雰囲気とした、請求項２に記載のＳＰＶ測定装置。

【請求項4】

前記第１のケミカルフィルタ及び前記第２のケミカルフィルタは、それぞれ前記第１の筺体及び前記第３の筺体の上方に設置される、請求項２に記載のＳＰＶ測定装置。

【請求項5】

前記第３のケミカルフィルタは前記第４の筺体の上方に設置される、請求項３に記載のＳＰＶ測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＳＰＶ法（Surface Photo-Voltage：表面光起電力法）によるｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度測定方法及びＳＰＶ測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ｐ型シリコンウェーハがＦｅで汚染されていると、該ウェーハから作製したデバイスの特性に悪影響を及ぼす。そのため、ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度を簡易的に評価する手法が開発されてきた。その手法の一つとして、ＳＰＶ法により少数キャリアの拡散長を電気的に測定し、その測定結果からｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度を求める方法が知られている。

【0003】

ＳＰＶ法では、特定の波長の光をｐ型シリコンウェーハに照射し、その時のウェーハの表面起電力（ＳＰＶ信号）を測定し、ウェーハ中の少数キャリアの拡散長を求める。これを以下、単に「ＳＰＶ測定」とも称する。ＳＰＶ法は、他の方法に比べて測定時間が短い上に、非接触かつ非破壊での測定が可能な優れた方法である。

【0004】

ＳＰＶ測定には、測定モードとして、Standard ModeとUltimate Modeの二種類があることが知られている。ＳＰＶ法では、互いに異なる複数種類の波長の光を用いて上記ＳＰＶ測定を行う必要がある。Standard modeは、ある波長を用いたＳＰＶ測定を行い、その後順次、別の波長を用いたＳＰＶ測定を行う、一般的な方法である。Ultimate modeは、互いに異なる複数種類の波長の光を同期間に照射し、一度にＳＰＶ測定を行う、特殊な方法である。

【0005】

特許文献１には、ＳＰＶ測定をUltimate modeで行い、さらに、Time Between Readings、Time Constant及びNumber of Readingsという３つの測定パラメータを所定の数値範囲とすることによって、Ｆｅ濃度の検出下限を低くし、かつ、短時間で測定を行うことを可能とする技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１７／０６１０７２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このようなＳＰＶ測定を行う際のＳＰＶ測定装置の設置環境は、従来、温度：２４±２℃、相対湿度：３０〜５０％、及び清浄度：クラス７（ＪＩＳ規格）とすることが推奨されており、これは一般的なＳＰＶ測定装置のメーカー仕様書に記載されている。従来、ＳＰＶ測定は、この推奨環境下で行うことが一般的であった。ここで本発明者らは、以下のような問題があることを認識するに至った。

【0008】

すなわち、上記推奨環境下でＳＰＶ測定を行う限り、１×１０⁹／ｃｍ³オーダーや１×１０¹⁰／ｃｍ³オーダーのＦｅ濃度の定量においては十分な測定精度が得られていた。しかしながら、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度の定量においては、上記推奨環境下でＳＰＶ測定を行ったとしても、同一ウェーハを複数回ＳＰＶ測定した際の測定値がばらついてしまう、すなわち十分な測定精度が得られないことが判明した。従来の推奨環境は、温度、湿度及びエアーパーティクル（清浄度）のみを考慮したものであり、これら以外の条件について何ら規定するものではない。また、特許文献１においても、ＳＰＶ測定装置の設置環境については何ら考慮されていない。

【0009】

そこで本発明は、上記課題に鑑み、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度の測定精度を向上させることが可能なＳＰＶ法によるｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度測定方法及びＳＰＶ測定装置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】

【0010】

上記課題を解決すべく、本発明者は、温度、湿度及びエアーパーティクル（清浄度）以外の観点から、ＳＰＶ測定を行う際のＳＰＶ測定装置の設置環境を最適化することで、１×１０⁹／ｃｍ³以下といった低濃度領域でのＦｅ濃度の測定精度を向上させることができないか鋭意検討した。その結果、ＳＰＶ測定装置の設置環境の有機物濃度がＦｅ濃度の測定精度に影響を及ぼすこと、当該有機物濃度を所定値以下とすることによって、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度の測定精度を向上させることができることを見出した。

【0011】

上記知見に基づき完成した本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）ｐ型シリコンウェーハに対して行うＳＰＶ法による測定に基づいて、該ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度を求めるにあたり、
前記測定は、ウェーハ暴露法によって測定される有機物の濃度が０．０５ｎｇ／ｃｍ²以下となる雰囲気下にて行うことを特徴とする、ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度測定方法。

【0012】

（２）ＳＰＶ法による測定に基づいてｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度を求めるＳＰＶ測定装置であって、
ＳＰＶ測定の際にｐ型シリコンウェーハを載置する測定ステージと、
前記ｐ型シリコンウェーハに光を照射する光モジュールと、
先端に設けられた静電容量センサーと前記ｐ型シリコンウェーハの表面との間に生じる静電容量を測定するプローブと、
前記プローブで測定された静電容量に対応するＳＰＶ信号を増幅し、検出するロックインアンプと、
測定誤差を低減するための校正用キャリブレーションチップと、
前記ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ−Ｂペアを乖離させる処理をする際に前記ｐ型シリコンウェーハを載置する乖離ステージと、
前記ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ−Ｂペアを乖離させるためのフラッシュランプと、
前記ｐ型シリコンウェーハを前記測定ステージ及び前記乖離ステージに対して搬送及び搬出するロボットアームと、
前記ロボットアームを制御するロボットコントローラと、
を有し、
前記測定ステージ、前記プローブ及び前記校正用キャリブレーションチップを収容する第１の筺体と、
前記光モジュール及び前記ロックインアンプを収容する第２の筺体と、
前記乖離ステージ及び前記フラッシュランプを収容する第３の筺体と、
前記ロボットアーム及び前記ロボットコントローラを収容する第４の筺体と、
をさらに有し、
前記第１の筺体及び前記第３の筺体に対して気流の風上側にそれぞれ第１のケミカルフィルタ及び第２のケミカルフィルタを設置して、前記第１の筺体及び前記第３の筺体の内部を、ウェーハ暴露法によって測定される有機物の濃度が０．０５ｎｇ／ｃｍ²以下となる雰囲気としたことを特徴とするＳＰＶ測定装置。

【0013】

（３）前記第４の筺体に対して気流の風上側に第３のケミカルフィルタを設置して、前記第４の筺体の内部を、ウェーハ暴露法によって測定される有機物の濃度が０．０５ｎｇ／ｃｍ²以下となる雰囲気とした、上記（２）に記載のＳＰＶ測定装置。

【0014】

（４）前記第１のケミカルフィルタ及び前記第２のケミカルフィルタは、それぞれ前記第１の筺体及び前記第３の筺体の上方に設置される、上記（２）に記載のＳＰＶ測定装置。

【0015】

（５）前記第３のケミカルフィルタは前記第４の筺体の上方に設置される、上記（３）に記載のＳＰＶ測定装置。

【発明の効果】

【0016】

本発明のＳＰＶ法によるｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度測定方法及びＳＰＶ測定装置によれば、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度の測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態によるＳＰＶ測定装置１００の構成を示す模式図である。

【図2】ＳＰＶ測定装置１００について、ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度を測定するＳＰＶ測定に関連する構成のみを抜き出して示した模式図である。

【図3】発明例、比較例１及び比較例２において、平均Ｆｅ濃度とＣＶ値との関係を示すグラフである。

【図4】発明例、比較例１及び比較例２において、ｐ型シリコンウェーハのセンター１点を毎日１回、１０日間測定した際の、ＳＰＶ信号値の変化率を示すグラフである。

【図5】発明例及び比較例１において、ｐ型シリコンウェーハのセンター１点を毎日１回、１００日間測定した際の、ＳＰＶ信号値の変化率を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の一実施形態は、ｐ型シリコンウェーハに対して行うＳＰＶ法による測定（ＳＰＶ測定）に基づいて、該シリコンウェーハ中のＦｅ濃度を求める方法に関する。

【0019】

まず、ｐ型シリコンウェーハの面内の特定箇所での、Ｆｅ濃度の求め方を説明する。ｐ型シリコンウェーハ中に存在するＦｅは、通常の状態ではドーパント（例えばボロン）と静電力で結合して、Ｆｅ−Ｂペアを形成している。一方で、ウェーハに強い光を照射すると、ＦｅがＢと乖離した状態となる。ＳＰＶ測定の結果得られる少数キャリアの拡散長は、ＳＰＶ測定の際に照射される光によって発生した少数キャリアが消滅するまでに移動できる距離を意味する。この少数キャリアは、例えばウェーハ中のＦｅの形成するトラップ準位によってトラップされて消滅する。ｐ型シリコンウェーハ中にＦｅが形成する準位は、通常存在するＦｅ−Ｂ（鉄ボロンペア）や、光照射により形成されるＦｅｉ（格子間鉄）がある。それぞれが作るトラップ準位は、少数キャリアの捕捉しやすさが違う。そのため、上記通常状態よりも上記乖離状態の方が、Ｆｅが少数キャリアをトラップしやすく、拡散長は小さくなる。この差を利用して、以下のように、ウェーハ中のＦｅ濃度を求めることができる。

【0020】

まず、通常状態でＳＰＶ測定を行い、少数キャリアの拡散長Ｌ_FeBを求める。次に、乖離状態でＳＰＶ測定を行い、少数キャリアの拡散長Ｌ_Feiを求める。Ｆｅ濃度［Ｆｅ］は、以下の式（１）により算出できる。
［Ｆｅ］＝Ｃ×（１／Ｌ_Fei² − １／Ｌ_FeB²） ・・・（１）
ただし、Ｃは定数である。

【0021】

そのため、ウェーハ面内の複数の箇所において、通常状態および乖離状態でＳＰＶ測定を行うことによって、ウェーハ中のＦｅ濃度のマップを得ることができる。Ｆｅ−Ｂペアを乖離させるための処理は、定法であり特に限定されないが、例えば、フラッシュランプを照射することなどを挙げることができる。

【0022】

次に、図２を参照して、本発明の一実施形態によるＳＰＶ測定装置１００について、ＳＰＶ測定に関連する構成を説明する。ＳＰＶ測定装置１００は、光モジュール１０と、プローブ１８と、ロックインアンプ２０と、測定ステージ２２と、を有する。光モジュール１０は、光源１２と、チョッパー１４と、フィルターホイール１６と、を有する。

【0023】

光源１２は、例えば白色ＬＥＤであり、そこから発せられる光が、測定ステージ２２上に載置されたｐ型シリコンウェーハＷの表面上に照射されるように光路が設定される。チョッパー１４は、複数の孔を円周状に有する円盤部材であり、これが回転することによって、光源１２から発せされる光に周波数を与える。すなわち、光が間欠的にｐ型シリコンウェーハＷの表面に照射されることになる。ここで与えられる光の周波数は、「チョッピング周波数（Chopping Frequency：ＣＦ）」と定義され、測定パラメータのうちの一つである。ＣＦは、通常５００〜３０００Ｈｚ程度に設定される。

【0024】

フィルターホイール１６は、各々の孔１６Ａ〜１６Ｄに、互いに異なる波長の光のみを通過させるフィルターが設置されており、これにより、特定の波長の光をｐ型シリコンウェーハＷの表面に照射できる。

【0025】

ここで、図２には、光モジュール１０がアナログ式である場合を示したが、デジタル式でもよい。デジタル式の場合、互いに異なる発光波長を有する複数の単色ＬＥＤをモジュール化し、各ＬＥＤを点滅させることによって、特定波長の光を特定周波数で、ｐ型シリコンウェーハＷの表面に照射できる。

【0026】

照射光の波長は、７８０〜１００４ｎｍの間の複数種類の波長であれば特に限定されないが、２種類の波長の光でＳＰＶ測定を行う場合には、７８０ｎｍと１００４ｎｍの組み合わせにすることが例示でき、４種類の波長の光でＳＰＶ測定を行う場合には、７８０ｎｍ、９１４ｎｍ、９７５ｎｍ、１００４ｎｍの組み合わせにすることが例示できる。

【0027】

照射光の強度（光量）は、Injection Levelとして設定され、測定パラメータのうちの一つである。一般的に、Level２の光量は２×１０¹²（atoms/cc）であり、Level３の光量は３×１０¹²（atoms/cc）であり、このどちらかが用いられる。

【0028】

プローブ１８は、先端に静電容量センサーを有しており、ｐ型シリコンウェーハＷ表面とプローブ１８との間に生じる静電容量を常に測定する。ＳＰＶ測定に先立ち、ｐ型シリコンウェーハＷ表面にはＨＦ処理が施され、表面が正に帯電している。光源１２からの光がウェーハＷに照射されると、ウェーハ内で少数キャリア（ｐ型なので電子）が発生し、正に帯電している表面へ向かって移動する。電子は表面まで到達すると、表面の正電荷と打ち消し合うため、表面の電位が下がり、その結果、静電容量も下がる。このときの静電容量の差がＳＰＶ信号として検出される。ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅにトラップされる電子が多いほど、表面電位は下がらない。

【0029】

ロックインアンプ２０は、プローブ１８で測定された静電容量に対応するＳＰＶ信号を増幅し、検出する。このようにして、ＳＰＶ信号を得ることができる。測定ステージ２２を動かすことによって、ｐ型シリコンウェーハＷ面内の複数の箇所においてＳＰＶ測定を行うことができる。

【0030】

ＳＰＶ装置としては、公知のＳＰＶ装置、例えば、Semilab-SDi LLC製のFAaST330、StrategicDiagnostics社製のSPV-Station-1020を挙げることができる。

【0031】

次に、ＳＰＶ測定の方法と拡散長の求め方を説明する。まず、第１の波長（例えば７８０ｎｍ）の光を用いてＳＰＶ測定を行い、当該光に対応するＳＰＶ信号を得る。ここで、照射光の波長に依存する「侵入長」をＸ軸にとり、「光量／ＳＰＶ信号」をＹ軸にとり、測定結果をプロットする。続いて、第１の波長とは異なる第２の波長（例えば１００４ｎｍ）の光を用いてＳＰＶ測定を行い、当該光に対応するＳＰＶ信号を得る。そして、同様に測定結果をプロットする。こうして得た２つのプロットを直線で結んだ際のＸ切片を「拡散長」とすることができる。なお、３種類以上の波長でＳＰＶ測定を行う場合には、３つ以上のプロットが得られるため、最小二乗法等の近似処理により、Ｘ切片を求める。

【0032】

ここで、測定モードは、Standard ModeとUltimate Modeの二種類がある。Standard modeでは、ある波長を用いたＳＰＶ測定を行い、その後順次、別の波長を用いたＳＰＶ測定を行うため、上記のプロットが順次得られることになる。これに対し、Ultimate modeでは、互いに異なる複数種類の波長の光を同期間に照射し、一度にＳＰＶ測定を行うため、上記のプロットが一度の測定で得られることになる。この場合、波長ごとに光のチョッピング周波数を異ならせることによって、ロックインアンプ２０において、周波数が異なるＳＰＶ信号が得られるため、各波長に対応したＳＰＶ信号を分離して得ることができる。本実施形態において測定モードは特に限定されない。

【0033】

ここで本実施形態では、ＳＰＶ測定を、ウェーハ暴露法によって測定される有機物の濃度が０．０５ｎｇ／ｃｍ²以下となる雰囲気下にて行うことが肝要である。すなわち、本実施形態では、ＳＰＶ測定雰囲気の有機物濃度を少なくすることにより、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度の測定精度を向上させることができる。

【0034】

このような効果が得られるメカニズムとしては、以下が考えられる。既述のとおり、ｐ型シリコンウェーハのＳＰＶ測定では、ＨＦ洗浄などの前処理にて表面を正にパッシベーションする必要がある。ここで、表面のパッシベーション（微弱なチャージ）に有機物が付着すると、チャージが弱まり拡散長の測定値にバラツキを生じる。そして、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度の測定の場合、乖離前後の拡散長の差が小さくなる（Ｌ_FeB≒Ｌ_Fei）ため、拡散長の測定バラツキの影響が大きくなるのである。よって、有機物を除去することで、拡散長の測定が安定し、Ｆｅ−Ｂ準位密度の定量性を改善できるものと考えられる。

【0035】

シリコンウェーハ製造工程において、ウェーハ洗浄後にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、等のアルコール系の溶剤が使用されることがある。また、特に埋め込み拡散層付きのエピタキシャルウェーハを製造する工程では、フォトレジストを使用するため、レジストの密着性を上げるためのヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）や、現像液として水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、等の有機系の液体が用いられる。さらに、外気には自工場も含めた工場からの排気が原因とした有機物が存在していることがあり、クリーンルームに外気を取り込む際に持ち込まれてしまう。そこで本実施形態では、これらの有機物を除去することにより、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度の測定精度を向上させる。

【0036】

ＳＰＶ測定雰囲気の有機物濃度を上記のとおりとする一態様としては、ＳＰＶ測定装置の設置環境の有機物濃度を上記のとおりとすることが挙げられる。具体的には、ＳＰＶ測定装置を設置するクリーンルームに、有機物を除去するケミカルフィルタを設置して、クリーンルーム内の雰囲気の有機物濃度を上記のとおりとする。有機物を除去するケミカルフィルタとしては、日本ピュアテックス社製「ピュアライト」ＰＦ５９２ＦＮ（ＭＡＦ）などを例示することができる。クリーンルームに対するケミカルフィルタの設置場所は、クリーンルーム内の雰囲気の有機物濃度を好適に低減する観点から適宜決定すればよい。一般的にクリーンルーム内のエアーは、循環エアーと、圧力損失分を補うための外気取り込みエアーとからなる。循環エアーは、循環ファンによって形成される気流の途中（好適にはクリーンルームの天井）に設置されるＨＥＰＡフィルタを通過することで清浄化されて、クリーンルーム内に導入される。外気取り込み口から導入されたエアーも循環ファンへと導かれるように設計されている。そのため、ケミカルフィルタは、外気取り込み口に設置し、さらに循環ファンとＨＥＰＡフィルタとの間に設置されることが好ましい。

【0037】

ＳＰＶ測定雰囲気の有機物濃度を上記のとおりとする他の態様としては、測定に用いるＳＰＶ測定装置１００の特定空間の雰囲気を、上記有機物濃度とすることが挙げられる。以下、図１を参照して当該態様について説明する。

【0038】

ＳＰＶ測定装置１００は、複数の筺体によって複数の空間に区分されている。第１の筺体３８には、図２を参照して既に記載した測定ステージ２２及びプローブ１８と、測定誤差を低減するための校正用キャリブレーションチップ２４とが収容される。第２の筺体４０には、図２を参照して既に記載した光モジュール１０及びロックインアンプ２０が収容される。第３の筺体４２には、ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ−Ｂペアを乖離させる処理をする際にｐ型シリコンウェーハを載置する乖離ステージ２６と、ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ−Ｂペアを乖離させるためのフラッシュランプ２８とが収容される。第４の筺体４４には、ｐ型シリコンウェーハを測定ステージ２２及び乖離ステージ２６に対して搬送及び搬出するロボットアーム３０と、このロボットアーム３０を制御するロボットコントローラ３２と、ｐ型シリコンウェーハのノッチの位置を揃えるためのアライナー３４と、が収容される。第５の筺体４６には、装置全体を制御するための制御用コンピュータ３６が収容される。

【0039】

ｐ型シリコンウェーハＷは、以下のとおりに搬送され、ＳＰＶ測定に供される。まず、図示していないロードポートに収容された複数のｐ型シリコンウェーハＷは、第４の筺体４４内に設置されたロボットアーム３０に一枚ずつ搭載され、アライナー３４でノッチの位置を揃えられる。次に、ロボットアーム３０で第１の筺体３８内に搬送され、測定ステージ２２上に載置される。次に、測定ステージ２２上で、通常状態でＳＰＶ測定される。次に、ロボットアーム３０で第１の筺体３８から搬出され、第３の筺体４２内に搬送され、乖離ステージ２６上に載置される。次に、乖離ステージ２６上でフラッシュランプ２８で照射されることにより乖離処理されて、乖離状態にされる。次に、ロボットアーム３０で第３の筺体４２から搬出され、第１の筺体３８内に再度搬送され、測定ステージ２２上に載置される。次に、測定ステージ２２上で、乖離状態でＳＰＶ測定される。最後に、ロボットアーム３０で第１の筺体３８から搬出され、ＳＰＶ測定装置１００からアンロードされロードポートに戻る。

【0040】

ここで、第１の筺体３８及び第３の筺体４２に対して気流の風上側にそれぞれ第１のケミカルフィルタ４８及び第２のケミカルフィルタ５０を設置して、第１の筺体３８及び第３の筺体４２の内部を、ウェーハ暴露法によって測定される有機物の濃度が０．０５ｎｇ／ｃｍ²以下となる雰囲気とすることが肝要である。ＳＰＶ測定において、測定を実際に行う第１の筺体３８内の雰囲気と乖離処理を行う第３の筺体４２内の雰囲気は、最低限コントロールする必要がある。このように、第１及び第３の筺体内の雰囲気を制御することによって、有機物が測定ステージ２２や乖離ステージ２６に堆積して、ウェーハの裏面に付着するようなことがないために、測定値に悪影響を及ぼさない。第１のケミカルフィルタ４８及び第２のケミカルフィルタ５０としては、既述のケミカルフィルタを好適に用いることができる。

【0041】

また、測定精度をさらに向上させる観点から、第４の筺体４４に対して気流の風上側に第３のケミカルフィルタ５２を設置して、第４の筺体４４の内部も上記雰囲気とすることが好ましい。これにより、有機物が第４の筺体４４内のロボットアーム３０に堆積して、ウェーハの裏面に付着するようなことがないために、測定精度がさらに向上する。

【0042】

なお、第１の筺体３８、第３の筺体４２及び第４の筺体４４は、１つの測定空間（測定領域、乖離処理領域、及び搬送領域）を区画するように一体化されていてもよい。

【0043】

また、気流に乱流が発生しにくいことから、第１、第２及び第３のケミカルフィルタ４８，５０，５２は、それぞれ第１、第３及び第４の筺体３８，４２，４４の上方に設置することが好ましい。

【実施例】

【0044】

（発明例）
ＳＰＶ測定装置（Semilab-SDi LLC製のFAaST330（デジタル型））をクリーンルーム内に設置した。当該クリーンルームには、有機物除去ケミカルフィルタ（日本ピュアテック社製：ピュアライト PF-592FN(MAF)）を設置して、有機物濃度を低減させた。表１には、以下の方法で測定した有機物濃度を示した。なお、有機物濃度以外の環境条件としては、メーカー推奨の温度：２４±２℃、相対湿度：３０〜５０％、及び清浄度：クラス７（ＪＩＳ規格）とした。

【0045】

＜有機物濃度測定方法＞
有機物濃度の測定は、ウェーハ暴露法にて行った。直径３００ｍｍのシリコンウェーハをクリーンルーム雰囲気に５時間暴露した。その後、暴露したウェーハを加熱し、遊離したガス全体の質量をＧＣ−ＭＳによって分析した。得られた分析値（ｎｇ）をウェーハ面積（ｃｍ²）あたりに換算して有機物濃度（ｎｇ／ｃｍ²）とした。

【0046】

Ｆｅ濃度が１０⁸／ｃｍ³オーダーのｐ型シリコンウェーハを３枚、Ｆｅ濃度が１０⁹／ｃｍ³前半オーダーのｐ型シリコンウェーハを３枚、Ｆｅ濃度が１０⁹／ｃｍ³後半〜１０¹⁰／ｃｍ³オーダーのｐ型シリコンウェーハを３枚の計９枚を用意した。表１に記載の有機物濃度の雰囲気下において、上記ＳＰＶ測定装置を用いて各ウェーハの面内１７７点におけるＦｅ濃度を３回測定した。測定条件はメーカー推奨条件とし、照射波長は７８０ｎｍと１００４ｎｍとした。

【0047】

＜測定精度の評価＞
各ウェーハについて、面内１７７点の平均Ｆｅ濃度の３回のばらつき（３回の平均Ｆｅ濃度の分散値／３回の平均Ｆｅ濃度の平均値×１００）をＣＶ値として求めた。図３に、各ウェーハについて、３回の平均Ｆｅ濃度の平均値を横軸に、ＣＶ値を縦軸にプロットしたグラフを示す。ＣＶ値が１０％以下であることが好ましい。

【0048】

また、上記のＳＰＶ測定とは別に、Ｆｅ濃度が１０⁸／ｃｍ³オーダーのｐ型シリコンウェーハのセンター１点を、毎日１回、１０日間、繰り返し測定したＳＰＶ信号値の変化率を、１回目の測定値を１として図４に示す。また、ＳＰＶ信号値の変化を更に詳細に確認するため、発明例と比較例１については、引き続き１００日目まで測定し、図４と同様に、１日目の測定値を１として変化率を図５に示す。

【0049】

（比較例１）
ケミカルフィルタを設置せず、かつクリーンルームへの外気取り込みが少なく、循環を多くした環境としたこと以外は、発明例と同様の方法で、測定精度の評価を行った。結果を表１及び図３〜５に示す。

【0050】

（比較例２）
ケミカルフィルタを設置せず、かつクリーンルームへの外気取り込みが多く、循環を少なくした環境としたこと以外は、発明例と同様の方法で、測定精度の評価を行った。結果を表１及び図３〜５に示す。

【0051】

【表1】

【0052】

＜評価結果＞
図３に示すように、雰囲気中に有機物が少ない発明例では１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度であってもＣＶ値が１０％以下に抑えられている。これに対し、雰囲気中に有機物が多い比較例１，２では、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度ではＣＶ値が１０％を超えている。このことから、Ｆｅ濃度が１×１０⁹／ｃｍ³以下の場合、ウェーハ暴露法により測定される有機物が０．０５ｎｇ／ｃｍ²より多い環境では、測定の繰り返し再現性が悪化してしまうことがわかる。

【0053】

また、図４から、比較例２ではＳＰＶ信号の値が測定毎に低下してしまっていること、さらに、図５からは比較例１における環境においても長期的にはＳＰＶ信号の値が少しずつ低下し、１００日後においては２５％もの低下が見られていることがわかる。一方、発明例ではＳＰＶ信号の値の低下は見られない。以上のことから、有機物の多い環境では、同じ測定をしていても測定強度が弱くなってしまうため、測定値の信頼性が低下してしまうと言える。以上より、有機物が多い環境では有機物が表面電荷を打消し、または電気的ノイズとなり、ＳＰＶ測定の微小な電気信号に影響を与えているものと考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明のＳＰＶ法によるｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ濃度測定方法及びＳＰＶ測定装置によれば、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度の測定精度を向上させることができる。

【符号の説明】

【0055】

１００ ＳＰＶ測定装置
１０ 光モジュール
１２ 光源
１４ チョッパー
１６ フィルターホイール
１８ プローブ
２０ ロックインアンプ
２２ 測定ステージ
２４ 校正用キャリブレーションチップ
２６ 乖離ステージ
２８ フラッシュランプ
３０ ロボットアーム
３２ ロボットコントローラ
３４ アライナー
３６ 制御コンピュータ
３８ 第１の筺体
４０ 第２の筺体
４２ 第３の筺体
４４ 第４の筺体
４６ 第５の筺体
４８ 第１のケミカルフィルタ
５０ 第２のケミカルフィルタ
５２ 第３のケミカルフィルタ
Ｗ ｐ型シリコンウェーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】