JP2018133351A - シリコン結晶中の酸素濃度評価方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＧＦＡによるシリコン結晶中の酸素濃度評価方法において酸素濃度分析の確度を高める。【解決手段】ＦＴ-ＩＲで測定可能なシリコン結晶からなる複数の検量線作成用シリコン結晶標準試料を用意し、各標準試料の酸素濃度をＦＴ-ＩＲ及びＧＦＡで測定した後、酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）とＧＦＡ測定値（ppma）との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成ステップＳ１１と、ＦＴ-ＩＲで測定困難なシリコン結晶からなるシリコン結晶の評価用試料の酸素濃度をＧＦＡで測定した後、検量線を用いてＧＦＡ測定値をＦＴ-ＩＲ測定値に換算する酸素濃度評価ステップＳ１２とを有する。複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も高い水準は、酸素濃度評価ステップＳ１２で評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の上限値以上である。【選択図】図１
Description
本発明は、シリコン結晶中の酸素濃度評価方法に関し、特に、ＧＦＡ（the inert Gas Fusion infrared Absorption method：不活性ガス融解−赤外線吸収法）によるシリコンウェーハ中の酸素濃度評価方法に関する。
シリコン結晶中の酸素濃度の評価方法としては、ＦＴ-ＩＲ（Fourier Transform Infrared spectroscopy analysis：フーリエ変換赤外分光分析法）が広く用いられており、ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials：米国材料試験協会）で標準化されている。この方法は、ウェーハに赤外光を透過させたときのシリコン結晶中の格子間酸素による吸収量を測定するもので、その吸収量から結晶中の酸素を定量化するという原理に基づくものである。光吸収量は、シリコン結晶中の格子間酸素濃度に非常に敏感なため、高感度・高信頼性の評価が可能である。
しかしながら、赤外光をある程度透過する試料でなければＦＴ-ＩＲによる評価自体が不可能である。例えばエピタキシャルウェーハの基板材料として好ましく用いられる、ボロンが高濃度にドープされた低抵抗率（例えば２０ｍΩ・ｃｍ以下、特には１０ｍΩ・ｃｍ以下）のシリコン単結晶や、ディスクリートデバイス向けの基板材料として好ましく用いられる、リン、砒素、アンチモンが高濃度にドープされた低抵抗率のシリコン単結晶の場合、試料中に大量に含まれる自由電子によって光が吸収され、赤外光を全く通さないため、ＦＴ-ＩＲを適用することができないという問題がある。
ＦＴ-ＩＲでは評価が困難なシリコン結晶中の酸素濃度を評価する方法として、ＧＦＡが注目されている（例えば特許文献１〜３参照）。ＧＦＡは、試料を高温で融解することで試料中に含まれる酸素をＣＯ、ＣＯ２としてガス化し、そのガスを化学的に分析して元の試料に含まれていた酸素を定量化するという原理に基づくものである。ＧＦＡ法は試料の融解を必要とする完全な破壊法であるが、測定装置が比較的安価であり、測定にあまり熟練を要せず短時間で評価が行なえる利点がある。
ＧＦＡによって測定された酸素濃度の値の単位はppmaであるため、これをＡＳＴＭで標準化された酸素濃度の単位（atoms/cm3）に換算するためには検量線が必要である。この検量線は、ＦＴ-ＩＲで測定可能な試料を用意し、当該試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値及びＧＦＡ測定値をそれぞれ求めることにより作成することができる。
上記のように、エピタキシャルウェーハの基板材料として用いられる特定品種のシリコンウェーハでは、所望のゲッタリング能力を確保し、エピタキシャル膜の清浄度を向上させるためにシリコン結晶中のボロン濃度を高め、且つＢＭＤ（Bulk Micro Defect）密度を高めるために、これまでよりもさらに高い酸素濃度が要求されるようになってきた。このようにボロンが高濃度にドープされたシリコン結晶中の酸素濃度を唯一測定することが可能なＧＦＡには測定精度及び信頼性のさらなる向上が要求されている。
しかしながら、そのような酸素濃度が非常に高いシリコン結晶に対しては、ＧＦＡによる酸素濃度の分析の確度が低いという問題が生じている。
また、ＧＦＡではガスの化学分析における感度の問題で、試料中に含まれる酸素の絶対量を多くするため、一般的に２〜１０ｍｍ角の大きな試料が必要とされる。しかし、試料サイズが大きいと、試料内の酸素濃度分布による測定精度低下の問題が発生している。
したがって、本発明の目的は、ＧＦＡによるシリコン結晶中の酸素濃度評価方法において酸素濃度分析の確度を高めることにある。
上記課題を解決するため、本発明によるシリコン結晶中の酸素濃度評価方法は、ＦＴ-ＩＲで測定可能なシリコン結晶からなる複数の検量線作成用標準試料を用意し、前記複数の標準試料の各々の酸素濃度をＦＴ-ＩＲ及びＧＦＡでそれぞれ測定した後、前記酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）とＧＦＡ測定値（ppma）との一対一の関係を示す検量線を作成する検量線作成ステップと、ＦＴ-ＩＲで測定困難なシリコン結晶からなる評価用試料を用意し、前記評価用試料の酸素濃度をＧＦＡで測定した後、前記検量線を用いてＧＦＡ測定値をＦＴ-ＩＲ測定値に換算する酸素濃度評価ステップとを有し、前記複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も高い水準は、前記酸素濃度評価ステップで評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の上限値以上であることを特徴とする。
本発明によれば、検量線作成用試料の最も高い水準（高水準側）の酸素濃度が評価対象のシリコン結晶中の酸素濃度のターゲット範囲をカバーしているので、検量線作成用試料に基づいて作成されるＧＦＡ測定値をＦＴ-ＩＲ測定値に換算するための検量線の質を改善することができる。したがって、評価対象のシリコン結晶中の酸素濃度が非常に高い場合であっても当該酸素濃度のＧＦＡ測定値をＦＴ-ＩＲ測定値に正しく換算することができ、ＦＴ-ＩＲで測定困難なシリコン結晶中の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値を正確に求めることができる。
本発明において、前記複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も高い水準は、１５．７×１０１７（atoms/cm3）以上であることが好ましく、１６×１０１７（atoms/cm3）以上であることが特に好ましい。これによれば、シリコン結晶中の酸素濃度が非常に高い評価用試料の酸素濃度分析に用いる検量線の質を向上させることができ、ＧＦＡによる酸素濃度分析の確度を向上させることができる。
本発明において、前記複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も低い水準は、前記酸素濃度評価ステップで評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の下限値以下であることが好ましく、８×１０１７（atoms/cm3）以下であることが特に好ましい。検量線作成用試料の最も低い水準（低水準側）の酸素濃度が評価対象のシリコン結晶中の酸素濃度のターゲット範囲をカバーしているので、検量線作成用試料に基づいて作成されるＧＦＡ測定値をＦＴ-ＩＲ測定値に換算するための検量線の質を向上させることができる。
本発明において、前記複数の標準試料は、第１標準試料と、前記第１の標準試料よりも高い酸素濃度を有する第２標準試料と、前記第２標準試料よりも高い酸素濃度を有する第３標準試料とを含み、前記第１標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、前記酸素濃度評価ステップで評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の下限値以下であり、前記第３標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、前記酸素濃度評価ステップで評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の上限値以上であることが好ましい。この場合において、前記第１標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、８×１０１７（atoms/cm3）以下であることが好ましい。また、前記第３標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、１５．７×１０１７（atoms/cm3）以上であることが好ましく、１６×１０１７（atoms/cm3）以上であることが特に好ましい。さらにまた、前記第２標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、前記第１標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値と前記第３標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値との平均値±０．５×１０１７（atoms/cm3）であることが好ましい。
本発明において、前記評価用試料は、ｐ型ドーパントがドープされた比抵抗が０．２（Ω・cm）以下のシリコン結晶であることが好ましい。この種のシリコン結晶はエピタキシャルウェーハの基板材料として好ましく用いられ、非常に高い酸素濃度が要求される一方で、ＦＴ-ＩＲによる酸素濃度の測定が困難であり、本発明の効果が顕著だからである。
本発明において、前記評価用試料は、ｎ型ドーパントがドープされた比抵抗が０．１（Ω・cm）以下のシリコン結晶であることもまた好ましい。この種のシリコン結晶はディスクリートデバイス向けの基板材料として好ましく用いられる一方で、ＦＴ-ＩＲによる酸素濃度の測定が困難であり、本発明の効果が顕著だからである。
本発明において、前記標準試料は、前記シリコンウェーハの酸素濃度の面内ばらつきが±０．０５×１０１７（atoms/cm3）以内の領域から切り出したシリコンチップであることが好ましい。シリコンウェーハ中の酸素濃度の面内ばらつきは酸素濃度が高くなるほど顕著となり、そのようなウェーハからの切り出し位置によっては検量線の質が低下するおそれがある。しかし、酸素濃度の面内ばらつきが小さい領域を切り出して検量線作成用試料とすることにより、検量線の質を向上させることができる。したがって、ＧＦＡによる酸素濃度分析の確度を向上させることができる。
本発明によれば、ＧＦＡによるシリコン結晶中の酸素濃度評価方法において酸素濃度分析の確度を高めることができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図１は、シリコン結晶中の酸素濃度評価方法を説明するフローチャートである。
図１に示すように、このシリコン結晶中の酸素濃度評価方法は、ＦＴ-ＩＲで酸素濃度を測定可能なシリコン結晶の検量線作成用標準試料を用いて予め検量線を作成する検量線作成ステップＳ１１と、ＦＴ-ＩＲで酸素濃度を測定することが困難なシリコン結晶の評価用試料を用意し、この評価用試料の酸素濃度をＧＦＡで測定した後、予め作成しておいた検量線を用いて酸素濃度のＧＦＡ測定値をＦＴ-ＩＲ値に換算する酸素濃度評価ステップＳ１２とを有している。
図２は、検量線作成ステップＳ１１を説明するフローチャートである。
図２に示すように、検量線作成ステップＳ１１では、複数枚のシリコンウェーハを用意し、これらのシリコンウェーハの酸素濃度の面内分布をＦＴ-ＩＲにより測定する（ステップＳ２１）。シリコンウェーハとしては、ＦＴ-ＩＲで酸素濃度を測定可能なものが用いられる。したがって、ボロンが高濃度にドープされた低抵抗品種などは使用されない。またシリコンウェーハとしては、検量線の作成に必要な酸素濃度条件を概ね満たすように製造されたものが用意される。なおＦＴ-ＩＲによる酸素濃度の測定はASTM F-121(1979)に従って行われる。
次に、上記ＦＴ-ＩＲ測定結果から検量線の作成に必要な酸素濃度条件を満たすシリコンウェーハを選別した後、当該シリコンウェーハからシリコンチップを切り出して、シリコン結晶の検量線作成用標準試料を作成する。具体的には、酸素濃度が相対的に低い第１水準（低水準）の標準試料（第１標準試料）と、第１水準よりも酸素濃度が高い第２水準（中間水準）の標準試料（第２標準試料）と、第２水準よりも酸素濃度が高い第３水準（高水準）の標準試料（第３標準試料）をそれぞれ用意する（ステップＳ２２）。
ここで、酸素濃度の３水準は、酸素濃度評価ステップＳ１２で評価対象となる一種又は複数品種のシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲をカバーするように設定し、特に、第３標準試料の第３水準の酸素濃度は、ターゲット範囲の上限値以上に設定される。具体的には、第３水準の酸素濃度は１５．７×１０１７（atoms/cm3）以上であることが好ましく、１６×１０１７（atoms/cm3）以上であることが特に好ましい。また、第１標準試料の第１水準の酸素濃度は、ターゲット範囲の下限値以下に設定される。具体的には、第１水準の酸素濃度は８×１０１７（atoms/cm3）以下であることが好ましい。さらにまた、第２標準試料の第２水準の酸素濃度は第１水準と第３水準の平均値±０．５×１０１７（atoms/cm3）であることが好ましい。
従来、検量線作成用の酸素濃度の３つの水準のうち、高水準側の酸素濃度は、１４±０．５×１０１７（atoms/cm3）程度の比較的低い値が用いられていた。このような高水準側の酸素濃度に基づいて作成された検量線を用いて近年の酸素濃度が非常に高いシリコンウェーハをＧＦＡで評価した場合、測定誤差が大きくなり、本来規格を満たすべきものが規格外として判断されるケースがあり、正しい評価ができなかった。しかし、本実施形態のように検量線作成用標準試料の高水準側の酸素濃度をより高い値とすることにより、検量線の信頼性を高めて酸素濃度の測定誤差を小さくすることが可能となる。
図３は、検量線作成用のシリコンウェーハの酸素濃度の面内分布の一例を示すグラフであり、横軸はウェーハの径方向の位置、縦軸は酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）をそれぞれ示している。
図３に示すように、直径が約２００ｍｍのシリコンウェーハの酸素濃度は径方向に変化している。この例では、ウェーハ中心から５０ｍｍまでの範囲では酸素濃度の変動は小さく（範囲ａ参照）、ウェーハ中心から２０ｍｍまでの範囲では酸素濃度の変動が特に小さい（範囲ｂ参照）が、５０〜１００ｍｍの範囲では酸素濃度の変動は大きい。このような傾向はシリコン結晶中の酸素濃度が高いものほど顕著である。酸素濃度の変動が大きい領域を検量線作成用標準試料として用いるとＧＦＡの測定誤差が大きくなり、その結果、ＧＦＡ測定値に基づいて作成される検量線の質も悪化する。そのため、シリコンウェーハから切り出される標準試料としては、酸素濃度の変動ができるだけ少ない領域を使用することが望ましく、特に酸素濃度の変動幅、つまり標準試料として用いられるシリコンウェーハの特定の領域の酸素濃度の面内ばらつきは±０．０５×１０１７（atoms/cm3）以内であることが好ましい。
次に、シリコンチップ（標準試料）の酸素濃度をＧＦＡにより測定する（ステップＳ２３）。ＧＦＡによる酸素濃度の測定に用いるＧＦＡ測定装置は、分析炉内の黒鉛ルツボに測定対象のシリコンチップを投入して加熱・融解することで試料中の酸素含有量を測定する装置であって、試料中の酸素を高温下で黒鉛ルツボと反応させることでＣＯやＣＯ２を発生させ、これらのガスを化学的に分析して元の試料に含まれていた酸素を定量化する。本発明において、ＧＦＡによる酸素濃度の詳細な測定方法は特に限定されず、種々の測定方法を採用することができる。
次に、各標準試料のＦＴ-ＩＲ測定値とＧＦＡ測定値との一対一の関係から検量線を作成する（ステップＳ２４）。検量線は、例えば最小二乗法の計算による回帰分析を行うことによって求めることができる。
図４は、検量線を引いた酸素濃度分布のグラフである。
図４に示すように、検量線は酸素濃度の３水準（低水準、中間水準及び高水準）のプロット値から求めることができる。本実施形態において、低水準の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は約８×１０１７（atoms/cm3）であり、中間水準の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は約１１．５×１０１７（atoms/cm3）であり、高水準の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は約１６×１０１７（atoms/cm3）である（図中の丸印のプロット値（検討後）参照）。従来、高水準の酸素濃度は約１４〜１５×１０１７（atoms/cm3）と低い値（図中の菱形のプロット値（検討前）参照）であったが、高水準の酸素濃度の値を高くすることで検量線の質を改善することができる。したがって、この検量線を用いることで、シリコン結晶中の酸素濃度の任意のＧＦＡ測定値（ppma）に対応するＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）を正確に求めることができる。また逆に、任意のＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）に対応するＧＦＡ測定値（ppma）を求めることも可能である。
検量線作成ステップＳ１１は、ＧＦＡ測定装置を用いて酸素濃度を測定する前に定期的に行われる。すなわち、一つのＧＦＡ測定装置に対してその最初の使用時に検量線を一度作成しておけば、何十日間も同じ検量線を使い続けることができるものではなく、数十時間或いは数日間使用したら使用期限となり、新たな検量線の作成が必要となるものである。これは測定環境のわずかな変化によってＧＦＡ測定装置の出力も微妙に変動し、新しく検量線を作成しなければ検量線に起因する測定誤差（換算誤差）が大きくなるからである。
次に、この検量線を用いた酸素濃度評価ステップＳ１２について説明する。
図５は、検量線を用いたシリコンウェーハの酸素濃度評価ステップＳ１２を説明するフローチャートである。
図５に示すように、ＧＦＡによるシリコンウェーハの酸素濃度の評価では、まずドーパントが高濃度にドープされたシリコンウェーハなどのＦＴ-ＩＲでは測定が困難なシリコンウェーハを用意する（ステップＳ３１）。例えばボロンなどのｐ型ドーパントが高濃度にドープされたシリコンウェーハにおいては、比抵抗が０．２（Ω・cm）以下のものを評価対象とすることが好ましい。またリン、砒素、アンチモンなどのｎ型ドーパントが高濃度にドープされたシリコンウェーハにおいては、比抵抗が０．１（Ω・cm）以下のものを評価対象とすることが好ましい。
次に、シリコンウェーハの面内の適所から切り出した複数のシリコンチップ（評価用試料）を用意する。具体的には、ウェーハの径方向に沿って所定の間隔で設定した測定点を含む所定サイズのシリコンチップを作製する（ステップＳ３２）。
次に、各シリコンチップの酸素濃度をＧＦＡにより測定する（ステップＳ３３）。ＧＦＡによる酸素濃度の測定方法は上述した通りであり、詳細な測定方法は特に限定されない。
次に、検量線を用いて各チップの酸素濃度のＧＦＡ測定値（ppma）をＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）に換算する（ステップＳ３４）。その後、シリコンウェーハから切り出したシリコンチップの座標位置と関連付けてＦＴ-ＩＲ測定値をマッピングすることにより、シリコンウェーハの酸素濃度の面内分布を求めることができる。
以上説明したように、本実施形態によるシリコン結晶中の酸素濃度評価方法は、シリコン結晶の標準試料の酸素濃度をＦＴ-ＩＲ及びＧＦＡでそれぞれ測定し、標準試料の酸素濃度のＧＦＡ測定値（ppma）とのＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）との一対一の関係を示す検量線を作成する検量線作成ステップＳ１１において、相対的に高い水準の酸素濃度の値が酸素濃度評価ステップＳ１２で評価対象となるシリコン結晶品種の酸素濃度のターゲット範囲の上限値以上の値であるので、検量線作成ステップＳ１１で作成される検量線の質を改善することができ、ＧＦＡ測定値（ppma）からＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）への換算精度を高めることができ、ＧＦＡによるシリコン結晶中の酸素濃度の測定精度を高めることができる。したがって、ＦＴ-ＩＲで測定困難なシリコン結晶中の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値を正確に求めることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態においてはボロンが高濃度にドープされた低抵抗品種のシリコンウェーハの酸素濃度を評価する場合を例に挙げたが、本発明はこのようなシリコンウェーハを評価する場合に限定されるものではなく、ＦＴ-ＩＲによって測定困難な種々のシリコンウェーハを対象とすることができる。したがって、リン、砒素又はアンチモンが高濃度にドープされたシリコンウェーハを評価対象としてもよい。またシリコン結晶の形状もウェーハ形状であることは要求されず、種々の形状のものを対象とすることができる。またシリコン単結晶に限定されず、多結晶シリコンを対象としてもよい。
また上記実施形態においては、検量線作成のために酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値として３水準を用意したが、２水準であってもよく、４水準以上であってもよい。この場合、複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も高い水準が、酸素濃度評価ステップＳ１２で評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の上限値以上であればよく、複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も低い水準が、前記ターゲット範囲の下限値以下であればよい。
検量線作成に用いる３水準の酸素濃度のうち、高水準の酸素濃度の値が検量線の傾き並び切片に与える影響について考察した。検量線の作成に用いる低水準の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は約８×１０１７（atoms/cm3）とし、中間水準の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は約１１．５×１０１７（atoms/cm3）とした。そして、高水準の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、約１３×１０１７（atoms/cm3）（比較例１）、約１４．５×１０１７（atoms/cm3）（比較例２）、約１６×１０１７（atoms/cm3）（実施例１）の３種類とした。
比較例１による検量線のサンプル数は４２個、比較例２による検量線のサンプル数は１９４個、実施例１による検量線のサンプル数は３１８個とし、各々の検量線の傾き及び切片の値を求め、グラフ化した。
図６は、高水準の酸素濃度に対する検量線の傾きの一元配置分析結果を示すグラフであり、横軸は高水準の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）、縦軸は検量線の傾きをそれぞれ示している。
図６の左側プロット群に示すように、高水準の酸素濃度の値を約１３×１０１７（atoms/cm3）とした比較例１の検量線の傾きの平均値は約０．４７９となり、また標準偏差は約０．０３６となった。また下側９５％の値は約０．４６８となり、上側９５％の値は約０．４９０となった。
また図６の中央のプロット群に示すように、高水準の酸素濃度の値を約１４．５×１０１７（atoms/cm3）とした比較例２の検量線の傾きの平均値は約０．４９３となり、また標準偏差は約０．０３１となった。また下側９５％の値は約０．４８９となり、上側９５％の値は約０．４９８となった。
また図６の右側のプロット群に示すように、高水準の酸素濃度の値を約１６×１０１７（atoms/cm3）とした実施例１の検量線の傾きの平均値は約０．５０４となり、また標準偏差は約０．０２１となった。また下側９５％の値は約０．５０１となり、上側９５％の値は約０．５０６となった。
さらに図６において各水準の平均値を通過する直線を作成したとき、この直線が理論値（０．５）以上となるＦＴ-ＩＲ測定値は、約１５．７×１０１７（atoms/cm3）のときである。したがって、検量線の作成に用いる高水準の酸素濃度の値が１５．７×１０１７（atoms/cm3）以上であれば信頼性の高い検量線を作成できることが分かった。
図７は、高水準の酸素濃度に対する検量線の切片の一元配置分析結果を示すグラフであり、横軸は高水準の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）、縦軸は検量線の切片をそれぞれ示している。
また図７の左側プロット群に示すように、高水準の酸素濃度の値を約１３×１０１７（atoms/cm3）とした比較例１の検量線の切片の平均値は約１．３３８となり、また標準偏差は約０．４０９となった。また下側９５％の値は約１．２１０となり、上側９５％の値は約１．４６５となった。
また図７の中央のプロット群に示すように、高水準の酸素濃度の値を約１４．５×１０１７（atoms/cm3）とした比較例２の検量線の切片の平均値は約０．９１１となり、また標準偏差は約０．４１９となった。また下側９５％の値は約０．９１１となり、上側９５％の値は約１．０３０となった。
また図７の右側プロット群に示すように、高水準の酸素濃度の値を約１６×１０１７（atoms/cm3）とした実施例１の検量線の切片の平均値は約０．６５６となり、また標準偏差は約０．２６５となった。また下側９５％の値は約０．６２７となり、上側９５％の値は約０．６８６となった。
以上のように、高水準の酸素濃度の値を約１６×１０１７（atoms/cm3）とした実施例１の検量線の切片は、比較例１、２に比べて、ブランク値（０．５）に最も近くなることが分かった。ＧＦＡ測定装置に試料を投入せず空の状態で測定したときの値は理想的にはゼロになるはずであるが、実際にはゼロにならず、ブランク値（バックグランウンド値）を持っている。したがって、切片の値が０．５前後であればほぼ理論値であると言うことができる。
Ｓ１１ 検量線作成ステップ
Ｓ１２ 酸素濃度評価ステップ
Ｓ２１ ＦＴ-ＩＲ測定ステップ
Ｓ２２ 検量線作成用標準試料作成ステップ
Ｓ２３ ＧＦＡ測定ステップ
Ｓ２４ 検量線作成ステップ
Ｓ３１ ウェーハ用意ステップ
Ｓ３２ 評価用試料作成ステップ
Ｓ３３ ＧＦＡ測定ステップ
Ｓ３４ 換算ステップ
Ｓ１２ 酸素濃度評価ステップ
Ｓ２１ ＦＴ-ＩＲ測定ステップ
Ｓ２２ 検量線作成用標準試料作成ステップ
Ｓ２３ ＧＦＡ測定ステップ
Ｓ２４ 検量線作成ステップ
Ｓ３１ ウェーハ用意ステップ
Ｓ３２ 評価用試料作成ステップ
Ｓ３３ ＧＦＡ測定ステップ
Ｓ３４ 換算ステップ
Claims (12)
- ＦＴ-ＩＲで測定可能なシリコン結晶からなる複数の検量線作成用標準試料を用意し、前記複数の標準試料の各々の酸素濃度をＦＴ-ＩＲ及びＧＦＡでそれぞれ測定した後、前記酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値（atoms/cm3）とＧＦＡ測定値（ppma）との一対一の関係を示す検量線を作成する検量線作成ステップと、
ＦＴ-ＩＲで測定困難なシリコン結晶からなる評価用試料を用意し、前記評価用試料の酸素濃度をＧＦＡで測定した後、前記検量線を用いてＧＦＡ測定値をＦＴ-ＩＲ測定値に換算する酸素濃度評価ステップとを有し、
前記複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も高い水準は、前記酸素濃度評価ステップで評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の上限値以上であることを特徴とするシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。 - 前記複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も高い水準は、１５．７×１０１７（atoms/cm3）以上である、請求項１に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。
- 前記複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も高い水準は、１６×１０１７（atoms/cm3）以上である、請求項１に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。
- 前記複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も低い水準は、前記酸素濃度評価ステップで評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の下限値以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。
- 前記複数の標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値の最も低い水準は、８×１０１７（atoms/cm3）以下である、請求項４に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。
- 前記複数の標準試料は、第１標準試料と、前記第１の標準試料よりも高い酸素濃度を有する第２標準試料と、前記第２標準試料よりも高い酸素濃度を有する第３標準試料とを含み、
前記第１標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、前記酸素濃度評価ステップで評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の下限値以下であり、
前記第３標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、前記酸素濃度評価ステップで評価対象となるシリコン結晶の酸素濃度のターゲット範囲の上限値以上である、請求項１に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。 - 前記第１標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、８×１０１７（atoms/cm3）以下であり、
前記第３標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、１５．７×１０１７（atoms/cm3）以上である、請求項６に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。 - 前記第３標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、１６×１０１７（atoms/cm3）以上である、請求項７に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。
- 前記第２標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値は、前記第１標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値と前記第３標準試料の酸素濃度のＦＴ-ＩＲ測定値との平均値±０．５×１０１７（atoms/cm3）である、請求項６乃至８のいずれか一項に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。
- 前記評価用試料は、ｐ型ドーパントがドープされた比抵抗が０．２（Ω・cm）以下のシリコン結晶である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。
- 前記評価用試料は、ｎ型ドーパントがドープされた比抵抗が０．１（Ω・cm）以下のシリコン結晶である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。
- 前記標準試料は、前記シリコンウェーハの酸素濃度の面内ばらつきが±０．０５×１０１７（atoms/cm3）以内の領域から切り出したシリコンチップである、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のシリコン結晶中の酸素濃度評価方法。
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