JP2001108583A - シリコンウェハの不純物濃度測定方法 - Google Patents
シリコンウェハの不純物濃度測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硼素の捕集率が高く、シリコンウェハの表面
領域に含まれる硼素の濃度を高精度且つ高感度で測定で
きるシリコンウェハの不純物濃度測定方法を提供する。 【解決手段】 沸化水素酸と燐酸とを含む溶液をシリコ
ンウェハ上に滴下する。滴下された溶液をシリコンウェ
ハ上で保持してシリコンウェハの表面領域に在る酸化シ
リコン膜を分解し、酸化シリコン膜に含まれる硼素を滴
下された溶液中に捕集する。そして、その溶液中に捕集
された硼素の量を測定する。滴下された溶液に含まれる
燐酸によって硼素が燐酸化合物として捕集されるため、
硼素の揮散を抑制する作用を持つ。
領域に含まれる硼素の濃度を高精度且つ高感度で測定で
きるシリコンウェハの不純物濃度測定方法を提供する。 【解決手段】 沸化水素酸と燐酸とを含む溶液をシリコ
ンウェハ上に滴下する。滴下された溶液をシリコンウェ
ハ上で保持してシリコンウェハの表面領域に在る酸化シ
リコン膜を分解し、酸化シリコン膜に含まれる硼素を滴
下された溶液中に捕集する。そして、その溶液中に捕集
された硼素の量を測定する。滴下された溶液に含まれる
燐酸によって硼素が燐酸化合物として捕集されるため、
硼素の揮散を抑制する作用を持つ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェハの
不純物濃度測定方法に関し、さらに言えば、シリコンウ
ェハの表面領域に在る酸化シリコン膜に含まれる硼素
（Ｂ）の濃度を測定する方法に関する。
不純物濃度測定方法に関し、さらに言えば、シリコンウ
ェハの表面領域に在る酸化シリコン膜に含まれる硼素
（Ｂ）の濃度を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩ（Large Scale-Integrated
circuit）の高集積化と共に半導体素子の微細化がます
ます進んでおり、それに伴って、シリコン基板中のキャ
リア（伝導電子または正孔）濃度の制御性を可能な限り
高めることが要求されている。
circuit）の高集積化と共に半導体素子の微細化がます
ます進んでおり、それに伴って、シリコン基板中のキャ
リア（伝導電子または正孔）濃度の制御性を可能な限り
高めることが要求されている。
【０００３】一般に、ｐ型シリコンウェハを作製する場
合、硼素が添加不純物（すなわち、ドーパント）として
使用される。このｐ型シリコンウェハにおいて、キャリ
ア濃度の制御性を高めるためには、シリコンウェハ中の
硼素濃度を高い精度で測定する必要がある。
合、硼素が添加不純物（すなわち、ドーパント）として
使用される。このｐ型シリコンウェハにおいて、キャリ
ア濃度の制御性を高めるためには、シリコンウェハ中の
硼素濃度を高い精度で測定する必要がある。
【０００４】他方、ｎ型シリコンウェハでは、そのシリ
コンウェハ中の硼素の存在がキャリア濃度の制御性を阻
害する。また、ｉ型（導電型を持たない）シリコンウェ
ハに硼素が混入すると、不要なキャリアが生成されるこ
とになる。したがって、ｎ型あるいはｉ型シリコンウェ
ハにおいても、硼素濃度を高精度で測定する必要があ
る。この場合には、硼素の含有量がｐ型シリコンウェハ
に比べて微少であるため、さらに高感度の測定が要求さ
れる。
コンウェハ中の硼素の存在がキャリア濃度の制御性を阻
害する。また、ｉ型（導電型を持たない）シリコンウェ
ハに硼素が混入すると、不要なキャリアが生成されるこ
とになる。したがって、ｎ型あるいはｉ型シリコンウェ
ハにおいても、硼素濃度を高精度で測定する必要があ
る。この場合には、硼素の含有量がｐ型シリコンウェハ
に比べて微少であるため、さらに高感度の測定が要求さ
れる。
【０００５】特に、シリコンウェハの表面領域のキャリ
ア濃度は半導体素子の特性に大きな影響を及ぼすため、
その表面領域に含まれる硼素濃度を高精度且つ高感度で
測定することが求められる。
ア濃度は半導体素子の特性に大きな影響を及ぼすため、
その表面領域に含まれる硼素濃度を高精度且つ高感度で
測定することが求められる。
【０００６】シリコンウェハの不純物濃度測定方法とし
ては、励起エネルギーを持つ光をシリコンウェハに照射
し、光励起によって放出される光（すなわち、フォトル
ミネッセンス光）の発光線スペクトルから不純物濃度を
測定するフォトルミネッセンス法がよく知られている。
しかし、フォトルミネッセンス法は、集束された励起光
を使用するため、局部測定には適しているが、広い領域
を測定するような場合にはその適用が困難である。ま
た、照射された励起光はシリコンウェハの内部（すなわ
ち、バルク部分）にも侵入するので、フォトルミネッセ
ンス光はシリコンウェハの表面領域からだけでなくバル
ク部分からも放出されることになる。
ては、励起エネルギーを持つ光をシリコンウェハに照射
し、光励起によって放出される光（すなわち、フォトル
ミネッセンス光）の発光線スペクトルから不純物濃度を
測定するフォトルミネッセンス法がよく知られている。
しかし、フォトルミネッセンス法は、集束された励起光
を使用するため、局部測定には適しているが、広い領域
を測定するような場合にはその適用が困難である。ま
た、照射された励起光はシリコンウェハの内部（すなわ
ち、バルク部分）にも侵入するので、フォトルミネッセ
ンス光はシリコンウェハの表面領域からだけでなくバル
ク部分からも放出されることになる。
【０００７】その結果、シリコンウェハの表面領域に含
まれる不純物濃度を測定する場合には、測定精度が低下
する。さらには、硼素の場合の測定範囲が約２×１０10
〜５×１０15ｃｍ-3であるため、測定範囲の下限値、す
なわち測定感度が十分でないという欠点を持つ。
まれる不純物濃度を測定する場合には、測定精度が低下
する。さらには、硼素の場合の測定範囲が約２×１０10
〜５×１０15ｃｍ-3であるため、測定範囲の下限値、す
なわち測定感度が十分でないという欠点を持つ。
【０００８】このように、従来のフォトルミネッセンス
法では、シリコンウェハの表面領域に含まれる硼素の濃
度を高精度且つ高感度で測定することは困難である。
法では、シリコンウェハの表面領域に含まれる硼素の濃
度を高精度且つ高感度で測定することは困難である。
【０００９】シリコンウェハの不純物濃度を測定する他
の方法としては、化学分析法と呼ばれる方法もあり、例
えば、特開平２−２７２３５９号公報に開示された「ウ
エハ表面の不純物量の測定方法」がある。当該公報に開
示された従来の測定方法では、表面に酸化シリコン膜の
形成されたシリコンウェハ上に沸化水素酸（ＨＦ）系溶
液を滴下し、滴下された溶液で酸化シリコン膜を分解し
た後、シリコンウェハ上の溶液を回収してその溶液中の
不純物を分析している。
の方法としては、化学分析法と呼ばれる方法もあり、例
えば、特開平２−２７２３５９号公報に開示された「ウ
エハ表面の不純物量の測定方法」がある。当該公報に開
示された従来の測定方法では、表面に酸化シリコン膜の
形成されたシリコンウェハ上に沸化水素酸（ＨＦ）系溶
液を滴下し、滴下された溶液で酸化シリコン膜を分解し
た後、シリコンウェハ上の溶液を回収してその溶液中の
不純物を分析している。
【００１０】当該公報に開示された従来の測定方法によ
れば、シリコンウェハの表面領域（すなわち、酸化シリ
コン膜）に含まれる不純物の濃度を高精度で測定でき
る。しかし、この測定方法では、硫酸または塩酸あるい
は硝酸を沸化水素酸に混合した、いわゆる混酸溶液を使
用して酸化シリコン膜を分解しており、このような混酸
溶液中では硼素の揮散が生じ易いため、混酸溶液による
硼素の捕集率が低下する。その結果、測定精度が低下し
てしまうという問題が生じる。
れば、シリコンウェハの表面領域（すなわち、酸化シリ
コン膜）に含まれる不純物の濃度を高精度で測定でき
る。しかし、この測定方法では、硫酸または塩酸あるい
は硝酸を沸化水素酸に混合した、いわゆる混酸溶液を使
用して酸化シリコン膜を分解しており、このような混酸
溶液中では硼素の揮散が生じ易いため、混酸溶液による
硼素の捕集率が低下する。その結果、測定精度が低下し
てしまうという問題が生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のフォトルミネッセンス法では、シリコンウェハの表面
領域に含まれる硼素の濃度を高精度且つ高感度で測定す
ることが困難であるという問題がある。
のフォトルミネッセンス法では、シリコンウェハの表面
領域に含まれる硼素の濃度を高精度且つ高感度で測定す
ることが困難であるという問題がある。
【００１２】特開平２−２７２３５９号公報に開示され
た従来の測定方法では、硼素の捕集率が低いため、測定
精度が低下するという問題がある。
た従来の測定方法では、硼素の捕集率が低いため、測定
精度が低下するという問題がある。
【００１３】そこで、本発明の目的は、シリコンウェハ
の表面領域に含まれる硼素の濃度を高精度且つ高感度で
測定できるシリコンウェハの不純物濃度測定方法を提供
することにある。
の表面領域に含まれる硼素の濃度を高精度且つ高感度で
測定できるシリコンウェハの不純物濃度測定方法を提供
することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、硼素の捕集率が高い
シリコンウェハの不純物濃度測定方法を提供することに
ある。
シリコンウェハの不純物濃度測定方法を提供することに
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】（１） 本発明のシリコ
ンウェハの不純物濃度測定方法は、沸化水素酸と燐酸と
を含む溶液をシリコンウェハ上に滴下する第１ステップ
と、滴下された前記溶液を前記シリコンウェハ上で保持
して前記シリコンウェハの表面領域に在る酸化シリコン
膜を分解し、前記酸化シリコン膜に含まれる硼素を燐酸
化合物として前記溶液中に捕集する第２ステップと、前
記溶液中に捕集された前記硼素の量を測定する第３ステ
ップとを備えてなることを特徴とする。
ンウェハの不純物濃度測定方法は、沸化水素酸と燐酸と
を含む溶液をシリコンウェハ上に滴下する第１ステップ
と、滴下された前記溶液を前記シリコンウェハ上で保持
して前記シリコンウェハの表面領域に在る酸化シリコン
膜を分解し、前記酸化シリコン膜に含まれる硼素を燐酸
化合物として前記溶液中に捕集する第２ステップと、前
記溶液中に捕集された前記硼素の量を測定する第３ステ
ップとを備えてなることを特徴とする。
【００１６】（２） 発明者らは、シリコンウェハの表
面領域に在る酸化シリコン膜を分解する溶液（以下、分
解液という）として沸化水素酸と燐酸とを含む溶液を使
用することで、分解液に捕集された硼素の揮散が抑制さ
れることを見出し、本発明のシリコンウェハの不純物濃
度測定方法を発明するに至った。
面領域に在る酸化シリコン膜を分解する溶液（以下、分
解液という）として沸化水素酸と燐酸とを含む溶液を使
用することで、分解液に捕集された硼素の揮散が抑制さ
れることを見出し、本発明のシリコンウェハの不純物濃
度測定方法を発明するに至った。
【００１７】すなわち、本発明のシリコンウェハの不純
物濃度測定方法では、酸化シリコン膜に含まれる硼素
が、分解液に含まれる燐酸と反応し、燐酸化合物として
分解液中に捕集される。そして、硼素の燐酸化合物であ
る燐酸硼素（ＢＰＯ4）は分解液中で溶解して化学的に
安定した状態となるため、捕集された硼素の揮散性が抑
制される。
物濃度測定方法では、酸化シリコン膜に含まれる硼素
が、分解液に含まれる燐酸と反応し、燐酸化合物として
分解液中に捕集される。そして、硼素の燐酸化合物であ
る燐酸硼素（ＢＰＯ4）は分解液中で溶解して化学的に
安定した状態となるため、捕集された硼素の揮散性が抑
制される。
【００１８】このように、分解液からの硼素の揮散が抑
制され、硼素の捕集率が高くなる。よって、酸化シリコ
ン膜（すなわち、シリコンウェハの表面領域）に含まれ
る硼素の濃度を高精度・高感度で測定できる。
制され、硼素の捕集率が高くなる。よって、酸化シリコ
ン膜（すなわち、シリコンウェハの表面領域）に含まれ
る硼素の濃度を高精度・高感度で測定できる。
【００１９】なお、上記の酸化シリコン膜の分解とは、
酸化シリコン膜と分解液に含まれる沸化水素との間で化
学反応が起こり、酸化シリコン膜が沸化珪素酸化合物と
して分解液中に溶解することを意味する。
酸化シリコン膜と分解液に含まれる沸化水素との間で化
学反応が起こり、酸化シリコン膜が沸化珪素酸化合物と
して分解液中に溶解することを意味する。
【００２０】（３） 前記第１ステップにおいて、前記
溶液（すなわち、分解液）に含まれる前記燐酸の濃度が
Ｐ2Ｏ5に換算した値で（１／１００００）〜（１／１
０）モル濃度の範囲であることが好ましい。前記燐酸の
濃度が（１／１００００）モル濃度未満であると、硼素
と燐酸の反応が抑制されて捕集率を高める効果が十分に
得られない。前記燐酸の濃度が（１／１０）モル濃度を
超えると、前記分解液の粘性が高くなり、前記第２ステ
ップにおいて滴下された前記分解液が前記シリコンウェ
ハの表面全体に広がり難くなる。このため、前記酸化シ
リコン膜の全体を十分に分解できなくなり、測定感度が
低下する。
溶液（すなわち、分解液）に含まれる前記燐酸の濃度が
Ｐ2Ｏ5に換算した値で（１／１００００）〜（１／１
０）モル濃度の範囲であることが好ましい。前記燐酸の
濃度が（１／１００００）モル濃度未満であると、硼素
と燐酸の反応が抑制されて捕集率を高める効果が十分に
得られない。前記燐酸の濃度が（１／１０）モル濃度を
超えると、前記分解液の粘性が高くなり、前記第２ステ
ップにおいて滴下された前記分解液が前記シリコンウェ
ハの表面全体に広がり難くなる。このため、前記酸化シ
リコン膜の全体を十分に分解できなくなり、測定感度が
低下する。
【００２１】前記第１ステップにおいて、前記溶液（す
なわち、分解液）に含まれる前記燐酸の濃度のさらに好
ましい範囲は、Ｐ2Ｏ5に換算した値で（１／１０００）
〜（５／１０００）モル濃度である。前記燐酸の濃度を
（１／１０００）モル濃度以上とすることで、硼素の捕
集率をより効果的に高めることができる。前記燐酸の濃
度を（５／１０００）モル濃度以下とすることで、前記
分解液の粘性がいっそう低くなり、より高感度の測定が
可能となる。さらには、空試験値も十分に小さくでき
る。
なわち、分解液）に含まれる前記燐酸の濃度のさらに好
ましい範囲は、Ｐ2Ｏ5に換算した値で（１／１０００）
〜（５／１０００）モル濃度である。前記燐酸の濃度を
（１／１０００）モル濃度以上とすることで、硼素の捕
集率をより効果的に高めることができる。前記燐酸の濃
度を（５／１０００）モル濃度以下とすることで、前記
分解液の粘性がいっそう低くなり、より高感度の測定が
可能となる。さらには、空試験値も十分に小さくでき
る。
【００２２】前記酸化シリコン膜は、前記シリコンウェ
ハの自然酸化膜であってもよいし、あるいは熱酸化膜で
あってもよい。
ハの自然酸化膜であってもよいし、あるいは熱酸化膜で
あってもよい。
【００２３】（４） 前記第１ステップで滴下される前
記溶液（すなわち、分解液）は、沸化水素酸および燐酸
以外の他の成分として硝酸、塩酸、硫酸などを含むもの
であってもよい。
記溶液（すなわち、分解液）は、沸化水素酸および燐酸
以外の他の成分として硝酸、塩酸、硫酸などを含むもの
であってもよい。
【００２４】前記第１ステップで滴下される前記溶液
（すなわち、分解液）に含まれる前記燐酸としては、任
意の組成（Ｐ2Ｏ5・ｎＨ2Ｏ、ｎは任意の整数）のもの
が使用できる。
（すなわち、分解液）に含まれる前記燐酸としては、任
意の組成（Ｐ2Ｏ5・ｎＨ2Ｏ、ｎは任意の整数）のもの
が使用できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面を参照しながら具体的に説明する。
を添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２６】図１は本発明の一実施形態のシリコンウェ
ハの不純物濃度測定方法を示すフローチャートである。
ハの不純物濃度測定方法を示すフローチャートである。
【００２７】図１に示すように、最初のステップＳ１で
は、表面領域が自然酸化されたシリコンウェハの一主面
上に分解液を滴下する。分解液としては、希釈された沸
化水素酸に燐酸（Ｈ3ＰＯ4）を添加した溶液を使用す
る。
は、表面領域が自然酸化されたシリコンウェハの一主面
上に分解液を滴下する。分解液としては、希釈された沸
化水素酸に燐酸（Ｈ3ＰＯ4）を添加した溶液を使用す
る。
【００２８】その後、滴下された分解液をシリコンウェ
ハの一主面上で所定時間保持し、分解液をシリコンウェ
ハの一主面に接触させる。この時、シリコンウェハの表
面領域は分解液に対して親水性を持つ自然酸化膜（酸化
シリコン膜）であるため、分解液が一主面側の酸化シリ
コン膜の表面全体に広がって接触する。すなわち、分解
液により一主面側の酸化シリコン膜の表面が一様に走査
される。こうして、一主面側の酸化シリコン膜の全体を
分解液により分解する（ステップＳ２）。
ハの一主面上で所定時間保持し、分解液をシリコンウェ
ハの一主面に接触させる。この時、シリコンウェハの表
面領域は分解液に対して親水性を持つ自然酸化膜（酸化
シリコン膜）であるため、分解液が一主面側の酸化シリ
コン膜の表面全体に広がって接触する。すなわち、分解
液により一主面側の酸化シリコン膜の表面が一様に走査
される。こうして、一主面側の酸化シリコン膜の全体を
分解液により分解する（ステップＳ２）。
【００２９】なお、このステップＳ２で酸化シリコン膜
の全体を十分に分解できるように、ステップＳ１で滴下
される分解液の沸化水素酸の濃度を１．０〜２５モル濃
度とすることが好ましい。
の全体を十分に分解できるように、ステップＳ１で滴下
される分解液の沸化水素酸の濃度を１．０〜２５モル濃
度とすることが好ましい。
【００３０】ステップＳ２において、酸化シリコン膜の
分解によって酸化シリコン膜に含まれる硼素が分解液に
溶解し、溶解した硼素が分解液中の燐酸と反応して燐酸
硼素が生成される。すなわち、酸化シリコン膜に含まれ
る硼素が燐酸硼素として分解液中に捕集される。
分解によって酸化シリコン膜に含まれる硼素が分解液に
溶解し、溶解した硼素が分解液中の燐酸と反応して燐酸
硼素が生成される。すなわち、酸化シリコン膜に含まれ
る硼素が燐酸硼素として分解液中に捕集される。
【００３１】ステップＳ２での酸化シリコン膜の分解が
完了すると、シリコンウェハの一主面側にはシリコンが
露出する。シリコンは分解液に対して疎水性を持つた
め、分解液はシリコンとなじまずシリコンウェハの一主
面上で球状になる。ステップＳ３では、このように球状
になった分解液を回収する。
完了すると、シリコンウェハの一主面側にはシリコンが
露出する。シリコンは分解液に対して疎水性を持つた
め、分解液はシリコンとなじまずシリコンウェハの一主
面上で球状になる。ステップＳ３では、このように球状
になった分解液を回収する。
【００３２】上記のステップＳ１、Ｓ２およびＳ３は、
温度２０〜２５℃の硼素汚染の少ない雰囲気下でなされ
ることが好ましい。その理由は、酸化シリコン膜の分解
速度が一定になると共に、雰囲気からの硼素の汚染を抑
制できるからである。
温度２０〜２５℃の硼素汚染の少ない雰囲気下でなされ
ることが好ましい。その理由は、酸化シリコン膜の分解
速度が一定になると共に、雰囲気からの硼素の汚染を抑
制できるからである。
【００３３】次に、回収された分解液を容器に収容し、
加熱を行うことにより分解液を濃縮する（ステップＳ
４）。
加熱を行うことにより分解液を濃縮する（ステップＳ
４）。
【００３４】この時の好ましい加熱温度は、１２０〜３
００℃である。これは、酸化シリコン膜の分解時に生成
された沸化珪素酸化合物（化学式：Ｈ2ＳｉＦ6）の分解
反応を促進させるためである。こうすれば、硼素の量を
測定する際に悪影響を及ぼす沸化珪素酸化合物を濃縮時
の加熱により分解・除去することができる。
００℃である。これは、酸化シリコン膜の分解時に生成
された沸化珪素酸化合物（化学式：Ｈ2ＳｉＦ6）の分解
反応を促進させるためである。こうすれば、硼素の量を
測定する際に悪影響を及ぼす沸化珪素酸化合物を濃縮時
の加熱により分解・除去することができる。
【００３５】さらに、ステップＳ５において、容器内の
分解液に溶媒（例えば、水）を加え、濃縮された燐酸硼
素を定容する。
分解液に溶媒（例えば、水）を加え、濃縮された燐酸硼
素を定容する。
【００３６】そして、ステップＳ６では、定容された分
解液中に含まれる硼素の量をプラズマ発光分析法を用い
て測定する。
解液中に含まれる硼素の量をプラズマ発光分析法を用い
て測定する。
【００３７】こうして、シリコンウェハの表面領域に含
まれる硼素濃度が測定される。
まれる硼素濃度が測定される。
【００３８】なお、ステップＳ６では、硼素の検出感度
を高めるため、加熱気化器を有する誘導結合プラズマ
（Inductively Coupled Plasma、以下ＩＣＰという）発
光分光分析装置あるいはＩＣＰ質量分析装置を使用す
る。
を高めるため、加熱気化器を有する誘導結合プラズマ
（Inductively Coupled Plasma、以下ＩＣＰという）発
光分光分析装置あるいはＩＣＰ質量分析装置を使用す
る。
【００３９】この種のＩＣＰ発光分光分析装置の一例を
図２に示す。
図２に示す。
【００４０】図２のＩＣＰ発光分光分析装置は、加熱気
化器１０とプラズマトーチ３１と誘導コイル３２と分光
測光器３４により構成されている。
化器１０とプラズマトーチ３１と誘導コイル３２と分光
測光器３４により構成されている。
【００４１】加熱気化器１０は、２つの部材からなる外
囲器１１と、外囲器１１の下端を支持する支持台１３
と、支持台１３を貫通する接続ピン１４、１５と、外囲
器１１の内部に配置されたフィラメント１６と、接続ピ
ン１４、１５に電気的に接続可能なコンデンサ１７とを
備えている。
囲器１１と、外囲器１１の下端を支持する支持台１３
と、支持台１３を貫通する接続ピン１４、１５と、外囲
器１１の内部に配置されたフィラメント１６と、接続ピ
ン１４、１５に電気的に接続可能なコンデンサ１７とを
備えている。
【００４２】外囲器１１の周壁にはキャリアガス導入用
の開口が設けられており、外囲器１１の上端には試料ガ
ス搬送管２０が接続されている。支持台１３の上端面は
外囲器１１の下端の開口を閉塞しており、外囲器１１の
内壁面と支持台１３の上端面により気化室１２が形成さ
れている。フィラメント１６の一端は接続ピン１４の一
端に接続され、他端は接続ピン１５の一端に接続されて
いる。
の開口が設けられており、外囲器１１の上端には試料ガ
ス搬送管２０が接続されている。支持台１３の上端面は
外囲器１１の下端の開口を閉塞しており、外囲器１１の
内壁面と支持台１３の上端面により気化室１２が形成さ
れている。フィラメント１６の一端は接続ピン１４の一
端に接続され、他端は接続ピン１５の一端に接続されて
いる。
【００４３】プラズマトーチ３１は、同心に配置された
４つのノズルからなる四重管構造を有している。なお、
四重管構造のプラズマトーチ３１については公知である
ため、ここではその構成および動作の説明は省略する。
プラズマトーチ３１には試料ガス搬送管２０が接続され
ている。プラズマトーチ３１の先端部分の近傍には、誘
導コイル３２と分光測光器２４が配置されている。
４つのノズルからなる四重管構造を有している。なお、
四重管構造のプラズマトーチ３１については公知である
ため、ここではその構成および動作の説明は省略する。
プラズマトーチ３１には試料ガス搬送管２０が接続され
ている。プラズマトーチ３１の先端部分の近傍には、誘
導コイル３２と分光測光器２４が配置されている。
【００４４】図２の発光分光分析装置では、以下の方法
で分解液中の硼素の量が測定される。
で分解液中の硼素の量が測定される。
【００４５】まず、外囲器１１の上側の部材を取り外し
て、フィラメント１６に図１のステップＳ５で定容され
た分解液（図示せず）を付着させる。次に、外囲器１１
の上側の部材を再び取り付けて、フィラメント１６に付
着した分解液を乾燥させた後、所定の電圧で充電された
コンデンサ１７の２つの端子を接続ピン１４と１５の他
端にそれぞれ接続する。こうして、接続ピン１４、１５
を介してフィラメント１６をコンデンサ１７に電気的に
接続し、フィラメント１６へ給電する。給電されたフィ
ラメント１６は急速に発熱し、フィラメント１６に付着
した分解液は短時間で気化され、硼素を含む試料ガス２
１が生成される。生成された試料ガス２１は、外囲器１
１の周壁の開口から導入されたキャリアガス（Ａｒガ
ス）と共に試料ガス搬送管２０に送出される。
て、フィラメント１６に図１のステップＳ５で定容され
た分解液（図示せず）を付着させる。次に、外囲器１１
の上側の部材を再び取り付けて、フィラメント１６に付
着した分解液を乾燥させた後、所定の電圧で充電された
コンデンサ１７の２つの端子を接続ピン１４と１５の他
端にそれぞれ接続する。こうして、接続ピン１４、１５
を介してフィラメント１６をコンデンサ１７に電気的に
接続し、フィラメント１６へ給電する。給電されたフィ
ラメント１６は急速に発熱し、フィラメント１６に付着
した分解液は短時間で気化され、硼素を含む試料ガス２
１が生成される。生成された試料ガス２１は、外囲器１
１の周壁の開口から導入されたキャリアガス（Ａｒガ
ス）と共に試料ガス搬送管２０に送出される。
【００４６】気化室１２から送出された試料ガス２１
は、プラズマトーチ３１に導入される。プラズマトーチ
３１の先端部分には誘導コイル３２によってプラズマ炎
３３が生成されており、導入された試料ガス２１に含ま
れる硼素はプラズマ炎３３と反応して発光する。この時
の発光光３５を分光測光器３４で分光・測光し、得られ
た発光スペルトル強度に基づいて硼素の量を求める。こ
うして、分解液中に含まれる硼素の量が測定される。
は、プラズマトーチ３１に導入される。プラズマトーチ
３１の先端部分には誘導コイル３２によってプラズマ炎
３３が生成されており、導入された試料ガス２１に含ま
れる硼素はプラズマ炎３３と反応して発光する。この時
の発光光３５を分光測光器３４で分光・測光し、得られ
た発光スペルトル強度に基づいて硼素の量を求める。こ
うして、分解液中に含まれる硼素の量が測定される。
【００４７】以上説明したように、本発明の一実施形態
のシリコンウェハの不純物濃度測定方法では、表面領域
の酸化されたシリコンウェハ上に分解液を滴下して表面
領域（すなわち、酸化シリコン膜）を分解し、その分解
液中に捕集された硼素の量を測定する。分解液には、沸
化水素酸と燐酸とを含む溶液を使用する。
のシリコンウェハの不純物濃度測定方法では、表面領域
の酸化されたシリコンウェハ上に分解液を滴下して表面
領域（すなわち、酸化シリコン膜）を分解し、その分解
液中に捕集された硼素の量を測定する。分解液には、沸
化水素酸と燐酸とを含む溶液を使用する。
【００４８】このため、酸化シリコン膜に含まれる硼素
は、分解液中の燐酸と反応し、燐酸硼素として分解液中
に捕集される。そして、燐酸硼素は分解液中で溶解して
化学的に安定した状態となるため、捕集された硼素の揮
散性が抑制される。したがって、硼素の捕集率が高ま
り、酸化シリコン膜（すなわち、シリコンウェハの表面
領域）に含まれる硼素の濃度を高精度且つ高感度で測定
できる。
は、分解液中の燐酸と反応し、燐酸硼素として分解液中
に捕集される。そして、燐酸硼素は分解液中で溶解して
化学的に安定した状態となるため、捕集された硼素の揮
散性が抑制される。したがって、硼素の捕集率が高ま
り、酸化シリコン膜（すなわち、シリコンウェハの表面
領域）に含まれる硼素の濃度を高精度且つ高感度で測定
できる。
【００４９】
【実施例】以下、上述したシリコンウェハの不純物濃度
測定方法をその具体的な実施例に基づいて詳細に説明す
る。
測定方法をその具体的な実施例に基づいて詳細に説明す
る。
【００５０】まず、ドーパントとして硼素の導入された
ｐ型シリコンウェハを治具上に載置して水平に保持し
た。シリコンウェハには、予め自然酸化膜の形成された
直径６インチのものを使用した。
ｐ型シリコンウェハを治具上に載置して水平に保持し
た。シリコンウェハには、予め自然酸化膜の形成された
直径６インチのものを使用した。
【００５１】次に、２５モル濃度の沸化水素酸０．５ｍ
ｌに（Ｐ2Ｏ5／Ｈ2Ｏ）のモル比が（１／９９）の燐酸
を１０μｌ添加した溶液を分解液として使用し、その分
解液をシリコンウェハの一主面上に滴下した。その後、
滴下された分解液をシリコンウェハの一主面上で１〜５
分間保持し、一主面側の酸化シリコン膜の全体を分解液
により分解した。なお、分解液の保持時間は、使用する
シリコンウェハの直径や酸化シリコン膜の厚さに応じて
適宜設定される。
ｌに（Ｐ2Ｏ5／Ｈ2Ｏ）のモル比が（１／９９）の燐酸
を１０μｌ添加した溶液を分解液として使用し、その分
解液をシリコンウェハの一主面上に滴下した。その後、
滴下された分解液をシリコンウェハの一主面上で１〜５
分間保持し、一主面側の酸化シリコン膜の全体を分解液
により分解した。なお、分解液の保持時間は、使用する
シリコンウェハの直径や酸化シリコン膜の厚さに応じて
適宜設定される。
【００５２】分解が完了して球状になった分解液をピペ
ットで回収した後、回収された分解液をテフロン製濃縮
容器に収容し、ホットプレート上で２００℃の加熱を行
うことにより分解液を濃縮した。さらに、濃縮容器内の
分解液に１００μｌの水を加えて、濃縮された分解液を
定容した。
ットで回収した後、回収された分解液をテフロン製濃縮
容器に収容し、ホットプレート上で２００℃の加熱を行
うことにより分解液を濃縮した。さらに、濃縮容器内の
分解液に１００μｌの水を加えて、濃縮された分解液を
定容した。
【００５３】そして、図２のＩＣＰ発光分光分析装置を
使用して、定容された分解液に含まれる硼素の量を測定
した。
使用して、定容された分解液に含まれる硼素の量を測定
した。
【００５４】こうして得られた測定結果を表１に示す。
表１は、同一濃度の硼素を含む１６枚のシリコンウェハ
それぞれについての回収率、それらの平均値および変動
係数を示す。
表１は、同一濃度の硼素を含む１６枚のシリコンウェハ
それぞれについての回収率、それらの平均値および変動
係数を示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】表１の示す通り、回収率はほぼ１００％に
達しており、分解液による硼素の捕集率が高いことが確
認された。また、回収率の変動率も十分に小さく、高い
測定精度が得られた。
達しており、分解液による硼素の捕集率が高いことが確
認された。また、回収率の変動率も十分に小さく、高い
測定精度が得られた。
【００５７】図３は、硼素濃度の異なるシリコンウェハ
を使用して測定された検量線を示す。図３は硼素濃度１
０9〜１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2（１〜１０ｐｐｂ）の測
定が可能であることを示しており、測定感度が十分に高
いことが確認された。
を使用して測定された検量線を示す。図３は硼素濃度１
０9〜１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2（１〜１０ｐｐｂ）の測
定が可能であることを示しており、測定感度が十分に高
いことが確認された。
【００５８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のシリコンウ
ェハの不純物濃度測定方法によれば、硼素の捕集率が高
くなり、シリコンウェハの表面領域に含まれる硼素の濃
度を高精度且つ高感度で測定できる。
ェハの不純物濃度測定方法によれば、硼素の捕集率が高
くなり、シリコンウェハの表面領域に含まれる硼素の濃
度を高精度且つ高感度で測定できる。
【図１】本発明の一実施形態のシリコンウェハの不純物
濃度測定方法を示すフローチャートである。
濃度測定方法を示すフローチャートである。
【図２】図１のシリコンウェハの不純物濃度測定方法に
使用されるＩＣＰ発光分分光析装置を示す構成図であ
る。
使用されるＩＣＰ発光分分光析装置を示す構成図であ
る。
【図３】図１のシリコンウェハの不純物濃度測定方法に
よる検量線の測定結果を示すグラフである。
よる検量線の測定結果を示すグラフである。
１０ 加熱気化器 １１ 外囲器 １２ 気化室 １３ 支持台 １４、１５ 接続ピン １６ フィラメント １７ コンデンサ ２０ 試料ガス搬送管 ２１ 試料ガス ３１ プラズマトーチ ３２ 誘導コイル ３３ プラズマ炎 ３４ 分光測光器 ３５ 発光光
Claims (4)
- 【請求項１】 沸化水素酸と燐酸とを含む溶液をシリコ
ンウェハ上に滴下する第１ステップと、 滴下された前記溶液を前記シリコンウェハ上で保持して
前記シリコンウェハの表面領域に在る酸化シリコン膜を
分解し、前記酸化シリコン膜に含まれる硼素を燐酸化合
物として前記溶液中に捕集する第２ステップと、 前記溶液中に捕集された前記硼素の量を測定する第３ス
テップとを備えてなることを特徴とするシリコンウェハ
の不純物濃度測定方法。 - 【請求項２】 前記第１ステップにおいて、前記溶液に
含まれる前記燐酸の濃度がＰ2Ｏ5に換算した値で（１／
１００００）〜（１／１０）モル濃度の範囲である請求
項１に記載のシリコンウェハの不純物濃度測定方法。 - 【請求項３】 前記第１ステップにおいて、前記溶液に
含まれる前記燐酸の濃度がＰ2Ｏ5に換算した値で（１／
１０００）〜（５／１０００）モル濃度の範囲である請
求項１に記載のシリコンウェハの不純物濃度測定方法。 - 【請求項４】 前記酸化シリコン膜が前記シリコンウェ
ハの自然酸化膜または熱酸化膜でなる請求項１〜３のい
ずれかに記載のシリコンウェハの不純物濃度測定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28566599A JP2001108583A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | シリコンウェハの不純物濃度測定方法 |
| CNB001046764A CN1140658C (zh) | 1999-01-29 | 2000-01-28 | 含有原纤化人造丝、水可分解的纤维网 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28566599A JP2001108583A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | シリコンウェハの不純物濃度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001108583A true JP2001108583A (ja) | 2001-04-20 |
Family
ID=17694478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28566599A Pending JP2001108583A (ja) | 1999-01-29 | 1999-10-06 | シリコンウェハの不純物濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001108583A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010078381A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 誘導結合プラズマ発光分光分析法による金属元素の高精度分析方法 |
| CN101571502B (zh) * | 2009-06-15 | 2012-06-13 | 重庆大全新能源有限公司 | 一种测定多晶硅中硼、磷含量的方法 |
| JP2012132779A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Sumco Corp | シリコン試料の分析方法 |
| CN103048360A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-04-17 | 西安隆基硅材料股份有限公司 | 晶体硅中锗或/和锡杂质浓度的测量方法 |
| TWI814488B (zh) * | 2021-12-23 | 2023-09-01 | 日商環球晶圓日本股份有限公司 | 高電阻矽晶圓的厚度測量方法以及平坦度測量方法 |
-
1999
- 1999-10-06 JP JP28566599A patent/JP2001108583A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010078381A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 誘導結合プラズマ発光分光分析法による金属元素の高精度分析方法 |
| CN101571502B (zh) * | 2009-06-15 | 2012-06-13 | 重庆大全新能源有限公司 | 一种测定多晶硅中硼、磷含量的方法 |
| JP2012132779A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Sumco Corp | シリコン試料の分析方法 |
| CN103048360A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-04-17 | 西安隆基硅材料股份有限公司 | 晶体硅中锗或/和锡杂质浓度的测量方法 |
| TWI814488B (zh) * | 2021-12-23 | 2023-09-01 | 日商環球晶圓日本股份有限公司 | 高電阻矽晶圓的厚度測量方法以及平坦度測量方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040827 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040903 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041227 |