JP2790020B2 - シリコン単結晶中の置換型炭素濃度の測定方法および自動測定装置 - Google Patents
シリコン単結晶中の置換型炭素濃度の測定方法および自動測定装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＦＴ−ＩＲ法による
炭素分析法、さらに詳しくは、リファレンスを用い、Ｆ
Ｔ−ＩＲ法によってシリコン単結晶中の置換型炭素濃度
を測定する方法等に関するものである。
炭素分析法、さらに詳しくは、リファレンスを用い、Ｆ
Ｔ−ＩＲ法によってシリコン単結晶中の置換型炭素濃度
を測定する方法等に関するものである。
【０００２】
【０００３】シリコン単結晶からなるウェーハ中の炭素
不純物は酸素不純物と共にウェーハの品質を支配する重
要な因子であり、このシリコンウェーハ中の炭素濃度を
測定するために、ＦＴ−ＩＲ法が広く採用されている。
不純物は酸素不純物と共にウェーハの品質を支配する重
要な因子であり、このシリコンウェーハ中の炭素濃度を
測定するために、ＦＴ−ＩＲ法が広く採用されている。
【０００４】図９は、このＦＴ−ＩＲ法に用いられるＦ
Ｔ−ＩＲ光学系を示している。このＦＴ−ＩＲ光学系に
おいては、赤外連続光源１から出た発散光は、アパーチ
ャ２を通ってコリメータ鏡３で平行化され、マイケルソ
ン干渉計４に入射し、ビームスプリッタ５に入る。ビー
ムスプリッタ５に入った赤外光は反射光と透過光に分割
され、このうち反射光は固定鏡６で反射してビームスプ
リッタ５の方へ戻り、透過光は可動鏡７で反射してビー
ムスプリッタ５の方へ戻る。そして、このビームスプリ
ッタ５で両光は合わさり干渉し、この干渉光は凹面鏡８
で集光され、サンプル９を透過し、アパーチャ１０を通
って検出器１１に入る。この検出器１１によって検出さ
れたインターフェログラムはデジタル変換された後フー
リエ変換され、サンプル９の赤外吸光度スペクトルが得
られる。同様な方法によってリファレンスの赤外吸光度
スペクトルを求める。このようにして得られたＣＺ法に
よるシリコン単結晶のサンプル（ｐ型１０Ωｃｍ）、お
よびＦＺ法によるシリコン単結晶のリファレンス（ｐ型
２０００Ωｃｍ）の赤外吸光度スペクトルの一例が図１
０および図１１にそれぞれ示されている。
Ｔ−ＩＲ光学系を示している。このＦＴ−ＩＲ光学系に
おいては、赤外連続光源１から出た発散光は、アパーチ
ャ２を通ってコリメータ鏡３で平行化され、マイケルソ
ン干渉計４に入射し、ビームスプリッタ５に入る。ビー
ムスプリッタ５に入った赤外光は反射光と透過光に分割
され、このうち反射光は固定鏡６で反射してビームスプ
リッタ５の方へ戻り、透過光は可動鏡７で反射してビー
ムスプリッタ５の方へ戻る。そして、このビームスプリ
ッタ５で両光は合わさり干渉し、この干渉光は凹面鏡８
で集光され、サンプル９を透過し、アパーチャ１０を通
って検出器１１に入る。この検出器１１によって検出さ
れたインターフェログラムはデジタル変換された後フー
リエ変換され、サンプル９の赤外吸光度スペクトルが得
られる。同様な方法によってリファレンスの赤外吸光度
スペクトルを求める。このようにして得られたＣＺ法に
よるシリコン単結晶のサンプル（ｐ型１０Ωｃｍ）、お
よびＦＺ法によるシリコン単結晶のリファレンス（ｐ型
２０００Ωｃｍ）の赤外吸光度スペクトルの一例が図１
０および図１１にそれぞれ示されている。
【０００５】なお、このサンプルおよびリファレンスの
測定の順序は前記とは逆の場合が多く、通常は、リファ
レンスの測定を予め行っておき、その赤外吸光度スペク
トルデータを保存しておくことが行われている。
測定の順序は前記とは逆の場合が多く、通常は、リファ
レンスの測定を予め行っておき、その赤外吸光度スペク
トルデータを保存しておくことが行われている。
【０００６】このようにしてシリコン単結晶ウェーハ中
の置換型炭素に関し、サンプルおよびリファレンスの両
赤外吸光度スペクトルが得られたならば、差吸光度スペ
クトルを求めるために差係数ｆを決定し、リファレンス
の赤外吸光度スペクトルに差係数ｆを乗じたものをサン
プルの赤外吸光度スペクトルから減じることによって、
差吸光度スペクトルを求める。図１０および図１１の両
赤外吸光度スペクトルから得られた差吸光度スペクトル
の一例が図１２に示されている。
の置換型炭素に関し、サンプルおよびリファレンスの両
赤外吸光度スペクトルが得られたならば、差吸光度スペ
クトルを求めるために差係数ｆを決定し、リファレンス
の赤外吸光度スペクトルに差係数ｆを乗じたものをサン
プルの赤外吸光度スペクトルから減じることによって、
差吸光度スペクトルを求める。図１０および図１１の両
赤外吸光度スペクトルから得られた差吸光度スペクトル
の一例が図１２に示されている。
【０００７】以上のようにして差吸光度スペクトルが得
られたなら、この差吸光度スペクトルにおいて、例えば
５９５ｃｍ-1から６１５ｃｍ-1の間に引いたベースライ
ンと、６０５ｃｍ-1に現れる置換型炭素Ｃｓの局在振動
吸収ピークとの距離つまりピーク高さから、置換型炭素
濃度の定量を行う。図１２に示す差吸光度スペクトルか
ら置換型炭素Ｃｓとの濃度を定量すれば、その値は０．
５ｐｐｍａである。なお、この場合の置換型炭素濃度の
検出下限は、ＡＳＴＭ designation:F123-81の規格に
従った場合、０．０５ｐｐｍａ程度である。
られたなら、この差吸光度スペクトルにおいて、例えば
５９５ｃｍ-1から６１５ｃｍ-1の間に引いたベースライ
ンと、６０５ｃｍ-1に現れる置換型炭素Ｃｓの局在振動
吸収ピークとの距離つまりピーク高さから、置換型炭素
濃度の定量を行う。図１２に示す差吸光度スペクトルか
ら置換型炭素Ｃｓとの濃度を定量すれば、その値は０．
５ｐｐｍａである。なお、この場合の置換型炭素濃度の
検出下限は、ＡＳＴＭ designation:F123-81の規格に
従った場合、０．０５ｐｐｍａ程度である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体デバ
イス作成の素材となるシリコン単結晶ウェーハの製造方
法には、大きく分けて２つの方法がある。１つは、石英
ルツボ内に原料ポリシリコンを入れ、このポリシリコン
をカーボンヒータで溶融し、この融液表面に単結晶シリ
コンである種結晶を浸し、この種結晶を回転させつつ引
き上げることにより、シリコン単結晶を成長させるＣＺ
法（チョクラルスキー法）であり、他は、原料ポリシリ
コン棒の一部を溶融コイルによって溶融し、このゾーン
を移動させることによって、シリコン単結晶を成長させ
るＦＺ法（フローティングゾーン法）である。
イス作成の素材となるシリコン単結晶ウェーハの製造方
法には、大きく分けて２つの方法がある。１つは、石英
ルツボ内に原料ポリシリコンを入れ、このポリシリコン
をカーボンヒータで溶融し、この融液表面に単結晶シリ
コンである種結晶を浸し、この種結晶を回転させつつ引
き上げることにより、シリコン単結晶を成長させるＣＺ
法（チョクラルスキー法）であり、他は、原料ポリシリ
コン棒の一部を溶融コイルによって溶融し、このゾーン
を移動させることによって、シリコン単結晶を成長させ
るＦＺ法（フローティングゾーン法）である。
【０００９】この両方法によって製造したシリコン単結
晶を比べると、ＣＺ法シリコン単結晶は炭素不純物およ
び酸素不純物を比較的多く含有している。この炭素不純
物は、原料ポリシリコンの溶融のためのカーボンヒータ
等から、酸素不純物は、原料ポリシリコンの融液を保持
する石英ルツボから混入するものとみられる。これに対
して、ＦＺ法シリコン単結晶は炭素不純物および酸素不
純物をほとんど含有していないとされていた。
晶を比べると、ＣＺ法シリコン単結晶は炭素不純物およ
び酸素不純物を比較的多く含有している。この炭素不純
物は、原料ポリシリコンの溶融のためのカーボンヒータ
等から、酸素不純物は、原料ポリシリコンの融液を保持
する石英ルツボから混入するものとみられる。これに対
して、ＦＺ法シリコン単結晶は炭素不純物および酸素不
純物をほとんど含有していないとされていた。
【００１０】したがって従来法では、ＣＺ法シリコン単
結晶における炭素濃度や酸素濃度を測定するためのリフ
ァレンスとして、ＦＺ法シリコン単結晶が有効であると
考えられてきた。
結晶における炭素濃度や酸素濃度を測定するためのリフ
ァレンスとして、ＦＺ法シリコン単結晶が有効であると
考えられてきた。
【００１１】しかし、ＦＺ法シリコン単結晶をリファレ
ンスとして用いる場合には、次のような問題点のあるこ
とが本発明者等の研究によって明らかになった。
ンスとして用いる場合には、次のような問題点のあるこ
とが本発明者等の研究によって明らかになった。
【００１２】すなわち、シリコン単結晶中の置換型炭素
Ｃｓの局在振動吸収ピークは６０５ｃｍ-1に現れるの
で、図１３に示すように、シリコンのフォノンの強い吸
収ピークと重なり合ってしまう。また、このシリコンの
フォノン吸収ピークの形状を見ると、図１３のように抵
抗率が３Ωｃｍの場合と２０Ωｃｍの場合では、ドーパ
ントによるフリーキャリア吸収の影響を受け、その形状
が変わってしまう。
Ｃｓの局在振動吸収ピークは６０５ｃｍ-1に現れるの
で、図１３に示すように、シリコンのフォノンの強い吸
収ピークと重なり合ってしまう。また、このシリコンの
フォノン吸収ピークの形状を見ると、図１３のように抵
抗率が３Ωｃｍの場合と２０Ωｃｍの場合では、ドーパ
ントによるフリーキャリア吸収の影響を受け、その形状
が変わってしまう。
【００１３】したがって、サンプルおよびリファレンス
の両赤外吸光度スペクトルから、置換型炭素Ｃｓの局在
振動吸収ピークを差吸光度スペクトルとして正確に抽出
するためには、サンプルおよびリファレンス間の置換型
炭素Ｃｓの局在振動ピーク以外の違いによる影響、特に
シリコンの強いフォノンによる吸収の影響、およびフリ
ーキャリアによる吸収の影響を極力低減することが必要
である。そのためには、炭素の吸収ピークと重なり合
う、シリコンのフォノン吸収およびドーパントのフリー
キャリア吸収を、ほぼ同程度にしたリファレンスを用い
ることが必要となる。
の両赤外吸光度スペクトルから、置換型炭素Ｃｓの局在
振動吸収ピークを差吸光度スペクトルとして正確に抽出
するためには、サンプルおよびリファレンス間の置換型
炭素Ｃｓの局在振動ピーク以外の違いによる影響、特に
シリコンの強いフォノンによる吸収の影響、およびフリ
ーキャリアによる吸収の影響を極力低減することが必要
である。そのためには、炭素の吸収ピークと重なり合
う、シリコンのフォノン吸収およびドーパントのフリー
キャリア吸収を、ほぼ同程度にしたリファレンスを用い
ることが必要となる。
【００１４】しかしながら、サンプルであるＣＺ法シリ
コン単結晶は、殆んどの場合、その抵抗率は２０Ωｃｍ
以下であるのに対して、リファレンス用のＦＺ法シリコ
ン単結晶は、通常ドーピング剤を入れずに製造するた
め、抵抗率は１０００Ωｃｍ以上である。したがって、
サンプルとリファレンスとでは、ドーパントのフリーキ
ャリア吸収に大きな違いが生じてしまう。
コン単結晶は、殆んどの場合、その抵抗率は２０Ωｃｍ
以下であるのに対して、リファレンス用のＦＺ法シリコ
ン単結晶は、通常ドーピング剤を入れずに製造するた
め、抵抗率は１０００Ωｃｍ以上である。したがって、
サンプルとリファレンスとでは、ドーパントのフリーキ
ャリア吸収に大きな違いが生じてしまう。
【００１５】その上、ＦＺ法シリコン単結晶はＣＺ法シ
リコン単結晶に比べて、前述の説明のように、酸素不純
物の濃度が非常に小さい。そのためサンプルおよびリフ
ァレンス間で、シリコンのフォノン吸収ピークの形状が
さらに違ってしまうことになる。その結果として、０．
１ｐｐｍａ以下の低炭素濃度になると、求められた差吸
光度スペクトルの炭素吸収ピークが変形し、置換型炭素
濃度を正確に求めることが困難であった。
リコン単結晶に比べて、前述の説明のように、酸素不純
物の濃度が非常に小さい。そのためサンプルおよびリフ
ァレンス間で、シリコンのフォノン吸収ピークの形状が
さらに違ってしまうことになる。その結果として、０．
１ｐｐｍａ以下の低炭素濃度になると、求められた差吸
光度スペクトルの炭素吸収ピークが変形し、置換型炭素
濃度を正確に求めることが困難であった。
【００１６】また、測定精度に関係する、従来の差係数
の決定方法にも問題があった。
の決定方法にも問題があった。
【００１７】すなわち、従来市販されているＦＴ−ＩＲ
法炭素濃度定量装置の場合、差係数ｆの算出は、ある特
定波数κにおいてサンプルの赤外吸光度（Ａｓ（κ））
と、リファレンスの赤外吸光度（Ａｒ（κ））の単純な
比を用いて行うか（［数１］）、ある連続した波数領域
において、その領域におけるサンプルの赤外吸光度（Ａ
ｓ（κ））、およびリファレンスの赤外吸光度（Ａｒ
（κ））の積分値を比較して行っている（［数２］）。
但し、［数２］の場合、実用上は波数κはある分解能で
測定されるため、連続値ではなく、不連続値κn ：ｎ＝
１，２，３，・・・）になるため［数３］のような式と
なる。
法炭素濃度定量装置の場合、差係数ｆの算出は、ある特
定波数κにおいてサンプルの赤外吸光度（Ａｓ（κ））
と、リファレンスの赤外吸光度（Ａｒ（κ））の単純な
比を用いて行うか（［数１］）、ある連続した波数領域
において、その領域におけるサンプルの赤外吸光度（Ａ
ｓ（κ））、およびリファレンスの赤外吸光度（Ａｒ
（κ））の積分値を比較して行っている（［数２］）。
但し、［数２］の場合、実用上は波数κはある分解能で
測定されるため、連続値ではなく、不連続値κn ：ｎ＝
１，２，３，・・・）になるため［数３］のような式と
なる。
【００１８】
【数１】
【数２】
【数３】
【００１９】しかし、上記［数１］、［数２］または
［数３］による方法で差係数ｆを求め、その差係数ｆに
よって差吸光度スペクトルを求めた場合、装置自体の経
時変化、サンプルとリファレンスの状態の違い（厚さや
抵抗率の違い等）の影響を最小限に抑えることができ
ず、その影響が残っていた。そのため、測定毎の繰り返
し精度が悪くなったり、機種間の差が大きくなるなどの
問題が生じていた。しかしながら、今日の高純度シリコ
ン単結晶ウェーハにおいては、デバイスの高集積化に伴
う品質要求の厳格化と、それに伴うデバイスプロセスの
高純度化によって、要求される炭素不純物の濃度は、
０．０５ｐｐｍａ以下のレベルにまで達してきており、
測定に求められる精度も厳しくなってきている。
［数３］による方法で差係数ｆを求め、その差係数ｆに
よって差吸光度スペクトルを求めた場合、装置自体の経
時変化、サンプルとリファレンスの状態の違い（厚さや
抵抗率の違い等）の影響を最小限に抑えることができ
ず、その影響が残っていた。そのため、測定毎の繰り返
し精度が悪くなったり、機種間の差が大きくなるなどの
問題が生じていた。しかしながら、今日の高純度シリコ
ン単結晶ウェーハにおいては、デバイスの高集積化に伴
う品質要求の厳格化と、それに伴うデバイスプロセスの
高純度化によって、要求される炭素不純物の濃度は、
０．０５ｐｐｍａ以下のレベルにまで達してきており、
測定に求められる精度も厳しくなってきている。
【００２０】本発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、シリコン単結晶中の置換型炭素濃度を正確に測るこ
とができる方法および自動測定装置を提供することを目
的としている。
で、シリコン単結晶中の置換型炭素濃度を正確に測るこ
とができる方法および自動測定装置を提供することを目
的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の測定方法
は、ＦＴ−ＩＲ法を用いて、シリコン単結晶サンプル中
の置換型炭素濃度を測定するにあたり、リファレンスと
して、サンプルと同一の製造法で製造され、フリーキャ
リア吸収が同程度で、かつ実質的に無炭素のシリコン単
結晶を用いるようにしたものである。
は、ＦＴ−ＩＲ法を用いて、シリコン単結晶サンプル中
の置換型炭素濃度を測定するにあたり、リファレンスと
して、サンプルと同一の製造法で製造され、フリーキャ
リア吸収が同程度で、かつ実質的に無炭素のシリコン単
結晶を用いるようにしたものである。
【００２２】つまり、請求項１記載の測定方法は、サン
プルの赤外吸光度スペクトルを測定し、さらに、このサ
ンプルと同一の製造法で製造され、フリーキャリア吸収
が同程度で、かつ実質的に無炭素のリファレンスの赤外
吸光度スペクトルを測定し、両赤外吸光度スペクトルか
ら前記算出式（［数１］、［数２］または［数３］）に
て得られる差吸光度スペクトルを求める。そして、この
差吸光度スペクトルにおける置換型炭素の局在振動吸収
ピークとベースラインとの距離から、サンプル中の置換
型炭素濃度を定量するようにしたものである。
プルの赤外吸光度スペクトルを測定し、さらに、このサ
ンプルと同一の製造法で製造され、フリーキャリア吸収
が同程度で、かつ実質的に無炭素のリファレンスの赤外
吸光度スペクトルを測定し、両赤外吸光度スペクトルか
ら前記算出式（［数１］、［数２］または［数３］）に
て得られる差吸光度スペクトルを求める。そして、この
差吸光度スペクトルにおける置換型炭素の局在振動吸収
ピークとベースラインとの距離から、サンプル中の置換
型炭素濃度を定量するようにしたものである。
【００２３】これを具体例で示すと、従来法では、抵抗
率１０Ωｃｍ、炭素濃度約０．０５ｐｐｍａのｐ型ＣＺ
法シリコン単結晶をサンプルとし、抵抗率２０００Ωｃ
ｍのｐ型ＦＺ法シリコン単結晶をリファレンスとして、
前記算出式（［数１］、［数２］または［数３］）を用
いて、差吸光度スペクトルを求めている。この従来法に
よって求めた差吸光度スペクトルの一例が図１に示され
ている。
率１０Ωｃｍ、炭素濃度約０．０５ｐｐｍａのｐ型ＣＺ
法シリコン単結晶をサンプルとし、抵抗率２０００Ωｃ
ｍのｐ型ＦＺ法シリコン単結晶をリファレンスとして、
前記算出式（［数１］、［数２］または［数３］）を用
いて、差吸光度スペクトルを求めている。この従来法に
よって求めた差吸光度スペクトルの一例が図１に示され
ている。
【００２４】これに対して、本発明の請求項１では、図
１におけるのと同一のサンプルについて、抵抗率２０Ω
ｃｍで実質的に無炭素のｐ型ＣＺ法シリコン単結晶をリ
ファレンスとし、前記算出式（［数１］、［数２］また
は［数３］）を用いて、差吸光度スペクトルを求めてい
る。そして、この発明によって求めた差吸光度スペクト
ルの一例が図２に示されている。この図２によれば、置
換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークが明瞭に観察できる
ことが判る。
１におけるのと同一のサンプルについて、抵抗率２０Ω
ｃｍで実質的に無炭素のｐ型ＣＺ法シリコン単結晶をリ
ファレンスとし、前記算出式（［数１］、［数２］また
は［数３］）を用いて、差吸光度スペクトルを求めてい
る。そして、この発明によって求めた差吸光度スペクト
ルの一例が図２に示されている。この図２によれば、置
換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークが明瞭に観察できる
ことが判る。
【００２５】請求項２記載の測定方法は、請求項１記載
の差吸光度スペクトルを求めるにあたり、［数１］、
［数２］または［数３］の算出式を用いずに、サンプル
およびリファレンスの両赤外吸光度スペクトルから、置
換型炭素の局在振動吸収ピーク前後の波数領域で、差吸
光度スペクトルの波数と赤外吸光度との関係式が、１次
式あるいは２次式に最も近くなるように最小自乗法にて
差係数を算出し、その差係数を用いて差吸光度スペクト
ルを求めるようにしたものである。
の差吸光度スペクトルを求めるにあたり、［数１］、
［数２］または［数３］の算出式を用いずに、サンプル
およびリファレンスの両赤外吸光度スペクトルから、置
換型炭素の局在振動吸収ピーク前後の波数領域で、差吸
光度スペクトルの波数と赤外吸光度との関係式が、１次
式あるいは２次式に最も近くなるように最小自乗法にて
差係数を算出し、その差係数を用いて差吸光度スペクト
ルを求めるようにしたものである。
【００２６】前述のように差吸光度スペクトルは、リフ
ァレンスの赤外吸光度スペクトルに差係数ｆを乗じたも
のをサンプルの赤外吸光度スペクトルから減じることに
より算出される。したがって、差係数ｆの選択の仕方に
よって差吸光度スペクトルの形状は大きく変化する。図
３には差係数ｆを変化させた場合の差吸光度スペクトル
の形状変化の一例が示されている。ここでは、サンプル
として抵抗率１０Ωｃｍ、炭素濃度約０．０５ｐｐｍａ
のｐ型ＣＺ法シリコン単結晶を、リファレンスとして抵
抗率２０Ωｃｍで実質的に無炭素のｐ型ＣＺ法シリコン
単結晶を用いている。そして、差係数ｆをｆ＝０．９７
５，ｆ＝０．９８５，ｆ＝０．９９５，ｆ＝１．００
５，ｆ＝１．０１５，ｆ＝１．０２５と変化させてい
る。この場合、炭素濃度を定量するのに最も適した差係
数ｆは、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークの高波数
側、および低波数側の曲線が最もフラットになったｆ＝
０．９５５の場合である。しかし、大量のサンプルを測
定する目的の市販のライン用測定器の場合、差係数ｆの
算出を前記算出式（［数１］、［数２］または［数
３］）によっているため、ｆ＝０．９９５のような最適
の差係数ｆを算出することができない。それでも、置換
型炭素濃度が０．１ｐｐｍａを超える場合には、局在振
動吸収ピークが大きいため定量値は比較的安定していた
が、０．１ｐｐｍａ以下の低炭素濃度サンプルの場合に
は大きな定量誤差が生じる原因となる。そこで、本発明
者は最適な差係数ｆ＝０．９９５を算出する方法とし
て、請求項２記載の方法を見い出した。
ァレンスの赤外吸光度スペクトルに差係数ｆを乗じたも
のをサンプルの赤外吸光度スペクトルから減じることに
より算出される。したがって、差係数ｆの選択の仕方に
よって差吸光度スペクトルの形状は大きく変化する。図
３には差係数ｆを変化させた場合の差吸光度スペクトル
の形状変化の一例が示されている。ここでは、サンプル
として抵抗率１０Ωｃｍ、炭素濃度約０．０５ｐｐｍａ
のｐ型ＣＺ法シリコン単結晶を、リファレンスとして抵
抗率２０Ωｃｍで実質的に無炭素のｐ型ＣＺ法シリコン
単結晶を用いている。そして、差係数ｆをｆ＝０．９７
５，ｆ＝０．９８５，ｆ＝０．９９５，ｆ＝１．００
５，ｆ＝１．０１５，ｆ＝１．０２５と変化させてい
る。この場合、炭素濃度を定量するのに最も適した差係
数ｆは、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークの高波数
側、および低波数側の曲線が最もフラットになったｆ＝
０．９５５の場合である。しかし、大量のサンプルを測
定する目的の市販のライン用測定器の場合、差係数ｆの
算出を前記算出式（［数１］、［数２］または［数
３］）によっているため、ｆ＝０．９９５のような最適
の差係数ｆを算出することができない。それでも、置換
型炭素濃度が０．１ｐｐｍａを超える場合には、局在振
動吸収ピークが大きいため定量値は比較的安定していた
が、０．１ｐｐｍａ以下の低炭素濃度サンプルの場合に
は大きな定量誤差が生じる原因となる。そこで、本発明
者は最適な差係数ｆ＝０．９９５を算出する方法とし
て、請求項２記載の方法を見い出した。
【００２７】すなわち、従来は差係数ｆを［数１］、
［数２］または［数３］の算出式によって算出していた
が、請求項２記載の方法では［数４］の算出式によって
差係数ｆを算出するようにしている。その結果、差吸光
度スペクトルは置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピーク前
後の波数領域でほぼフラットになる。但し、［数４］の
場合、実用上、波数κはある分解能で測定されるために
連続値ではなく、不連続値κn ：ｎ＝１，２，３，・・
・）になるため［数５］のような式となる。
［数２］または［数３］の算出式によって算出していた
が、請求項２記載の方法では［数４］の算出式によって
差係数ｆを算出するようにしている。その結果、差吸光
度スペクトルは置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピーク前
後の波数領域でほぼフラットになる。但し、［数４］の
場合、実用上、波数κはある分解能で測定されるために
連続値ではなく、不連続値κn ：ｎ＝１，２，３，・・
・）になるため［数５］のような式となる。
【００２８】
【数４】
【数５】
【００２９】［数５］の算出式を用いて差係数ｆを算出
するには、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークの低波
数側の領域としてκ＝κl1からκ＝κh1の波数領域を、
高波数側の領域としてκ＝κl2からκ＝κh2の波数領域
を設定し、この２つの領域において差吸光度スペクトル
が波数κに対して１次の直線式に最も近くなるように
［数５］の算出式で差係数ｆを算出する。具体的には、
低い波数領域として５５０〜５９５ｃｍ-1（つまりκl1
＝５５０，κh1＝５９５）、高い波数領域として６１５
〜６６０ｃｍ-1（つまりκl2＝６１５，κh2＝６６０）
を用いている。
するには、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークの低波
数側の領域としてκ＝κl1からκ＝κh1の波数領域を、
高波数側の領域としてκ＝κl2からκ＝κh2の波数領域
を設定し、この２つの領域において差吸光度スペクトル
が波数κに対して１次の直線式に最も近くなるように
［数５］の算出式で差係数ｆを算出する。具体的には、
低い波数領域として５５０〜５９５ｃｍ-1（つまりκl1
＝５５０，κh1＝５９５）、高い波数領域として６１５
〜６６０ｃｍ-1（つまりκl2＝６１５，κh2＝６６０）
を用いている。
【００３０】なお、図３では、サンプルと導電型が同じ
で、抵抗率もほぼ同程度のリファレンスを用いたが、サ
ンプルの抵抗率がさらに低くなってくると、差吸光度ス
ペクトルにおけるベースラインがある曲率をもった曲線
となる。
で、抵抗率もほぼ同程度のリファレンスを用いたが、サ
ンプルの抵抗率がさらに低くなってくると、差吸光度ス
ペクトルにおけるベースラインがある曲率をもった曲線
となる。
【００３１】このような場合については、［数４］また
は［数５］のように１次式で近似する方法ではなく、
［数６］のように２次式で近似する方法を用いれば適切
な差係数ｆを計算することができる。但し、［数６］の
場合、実用上、波数κはある分解能で測定されるため、
連続値ではなく、不連続値κn ：ｎ＝１，２，３，・・
・）になるため［数７］のような式となる。
は［数５］のように１次式で近似する方法ではなく、
［数６］のように２次式で近似する方法を用いれば適切
な差係数ｆを計算することができる。但し、［数６］の
場合、実用上、波数κはある分解能で測定されるため、
連続値ではなく、不連続値κn ：ｎ＝１，２，３，・・
・）になるため［数７］のような式となる。
【００３２】
【数６】
【数７】
【００３３】図３との比較のため、同一サンプルおよび
リファレンスについて［数１］および［数２］の方法に
よって求めた差吸光度スペクトルを図４に示した。この
図４において破線は［数１］によるもの、実線は［数
２］によるものを示している。この図４を見るに、どち
らによる場合も置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークが
現れていないことが判る。
リファレンスについて［数１］および［数２］の方法に
よって求めた差吸光度スペクトルを図４に示した。この
図４において破線は［数１］によるもの、実線は［数
２］によるものを示している。この図４を見るに、どち
らによる場合も置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークが
現れていないことが判る。
【００３４】請求項３記載の測定装置は、ＦＴ−ＩＲ法
を用いて得られたサンプルおよびリファレンスの両赤外
吸光度スペクトルから、赤外吸光度の差吸光度スペクト
ルを求め、この差吸光度スペクトルから、シリコン単結
晶中の置換型炭素濃度の定量を行うように構成された測
定装置である。この測定装置は、赤外吸光度スペクトル
を記録保持可能な記憶部を備え、この記憶部に、フリー
キャリア吸収が異なる実質的に無炭素である複数のリフ
ァレンスの赤外吸光度スペクトルデータを記録保持させ
ておき、その中からサンプルとフリーキャリア吸収が同
程度のリファレンスの赤外吸光度スペクトルデータを選
択することができる。さらに選択したリファレンスの赤
外吸光度スペクトルデータとサンプルの赤外吸光度スペ
クトルデータとから、請求項１または請求項２の方法に
よって、置換型炭素濃度の定量を行うように構成されて
いる。さらに、本測定装置においては、ＦＴ−ＩＲ法を
用いて得られたＣＺ法シリコン単結晶（サンプル）およ
びリファレンスの両赤外吸光度スペクトルから差吸光度
スペクトルを求め、この差吸光度スペクトルから置換型
炭素濃度の定量を行うという一連の作業が自動化されて
いる。
を用いて得られたサンプルおよびリファレンスの両赤外
吸光度スペクトルから、赤外吸光度の差吸光度スペクト
ルを求め、この差吸光度スペクトルから、シリコン単結
晶中の置換型炭素濃度の定量を行うように構成された測
定装置である。この測定装置は、赤外吸光度スペクトル
を記録保持可能な記憶部を備え、この記憶部に、フリー
キャリア吸収が異なる実質的に無炭素である複数のリフ
ァレンスの赤外吸光度スペクトルデータを記録保持させ
ておき、その中からサンプルとフリーキャリア吸収が同
程度のリファレンスの赤外吸光度スペクトルデータを選
択することができる。さらに選択したリファレンスの赤
外吸光度スペクトルデータとサンプルの赤外吸光度スペ
クトルデータとから、請求項１または請求項２の方法に
よって、置換型炭素濃度の定量を行うように構成されて
いる。さらに、本測定装置においては、ＦＴ−ＩＲ法を
用いて得られたＣＺ法シリコン単結晶（サンプル）およ
びリファレンスの両赤外吸光度スペクトルから差吸光度
スペクトルを求め、この差吸光度スペクトルから置換型
炭素濃度の定量を行うという一連の作業が自動化されて
いる。
【００３５】
【作用】上記した手段によれば、リファレンスとして、
サンプルと同一の製造法によって製造され、フリーキャ
リア吸収が同程度で、かつ無炭素のシリコン単結晶を用
いているので、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークを
抽出するのにサンプルおよびリファレンス間の置換型炭
素Ｃｓの局在振動吸収ピーク以外をほぼ同じ程度にする
ことができる。
サンプルと同一の製造法によって製造され、フリーキャ
リア吸収が同程度で、かつ無炭素のシリコン単結晶を用
いているので、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークを
抽出するのにサンプルおよびリファレンス間の置換型炭
素Ｃｓの局在振動吸収ピーク以外をほぼ同じ程度にする
ことができる。
【００３６】これを図１（ＦＺ法シリコン単結晶をリフ
ァレンスとしたもの）と、図２（ＣＺ法シリコン単結晶
をリファレンスとしたもの）とを用いて説明すれば、図
２では置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピーク（斜線部）
が明瞭に現れているのに対し、図１では局在振動吸収ピ
ークが現れていないのが判る。その原因としては、請求
項１記載の方法では、リファレンスとしてサンプルと同
じｐ型シリコン単結晶を用い、しかも、抵抗率差は、Ｆ
Ｚ法シリコン単結晶を用いる場合に比べて、差があまり
ないことから、フリーキャリア吸収が同程度となり、さ
らに、リファレンスは実質的に無炭素なので、サンプル
中の置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークが強調される
ことがあげられる。このようにリファレンスとしてフリ
ーキャリア吸収が同程度で、しかも実質的に無炭素のＣ
Ｚ法シリコン単結晶を用いることによって、明瞭なピー
クが得られることが判る。
ァレンスとしたもの）と、図２（ＣＺ法シリコン単結晶
をリファレンスとしたもの）とを用いて説明すれば、図
２では置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピーク（斜線部）
が明瞭に現れているのに対し、図１では局在振動吸収ピ
ークが現れていないのが判る。その原因としては、請求
項１記載の方法では、リファレンスとしてサンプルと同
じｐ型シリコン単結晶を用い、しかも、抵抗率差は、Ｆ
Ｚ法シリコン単結晶を用いる場合に比べて、差があまり
ないことから、フリーキャリア吸収が同程度となり、さ
らに、リファレンスは実質的に無炭素なので、サンプル
中の置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークが強調される
ことがあげられる。このようにリファレンスとしてフリ
ーキャリア吸収が同程度で、しかも実質的に無炭素のＣ
Ｚ法シリコン単結晶を用いることによって、明瞭なピー
クが得られることが判る。
【００３７】また、請求項２記載の測定方法によれば、
炭素濃度が０．１ｐｐｍａ以下の低濃度であっても、サ
ンプルとリファレンスとの状態（厚さや抵抗率）の違い
による影響を低減化することができる。
炭素濃度が０．１ｐｐｍａ以下の低濃度であっても、サ
ンプルとリファレンスとの状態（厚さや抵抗率）の違い
による影響を低減化することができる。
【００３８】すなわち、［数１］または［数２］の方法
で市販のＦＴ−ＩＲ法炭素濃度定量の定量ソフトにて差
吸光度スペクトルを算出した結果（図４）では、［数
１］による方法（破線データ）、［数２］による方法
（実線データ）ともシリコン吸収ピークの影響が残り、
それに置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークが埋没して
しまっている。これに対して、本発明者等が見い出した
差係数ｆの算出方法（［数５］では、同一サンプルおよ
びリファレンスを用いて差吸光度スペクトルを求めた場
合に、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークを正確に抽
出することができ、ひいては炭素濃度を正確に求めるこ
とが可能となることが判る（図５）。
で市販のＦＴ−ＩＲ法炭素濃度定量の定量ソフトにて差
吸光度スペクトルを算出した結果（図４）では、［数
１］による方法（破線データ）、［数２］による方法
（実線データ）ともシリコン吸収ピークの影響が残り、
それに置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークが埋没して
しまっている。これに対して、本発明者等が見い出した
差係数ｆの算出方法（［数５］では、同一サンプルおよ
びリファレンスを用いて差吸光度スペクトルを求めた場
合に、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸収ピークを正確に抽
出することができ、ひいては炭素濃度を正確に求めるこ
とが可能となることが判る（図５）。
【００３９】また、請求項３記載の測定装置によれば、
フリーキャリア吸収の違う複数の無炭素シリコン単結晶
リファレンスの赤外吸光度スペクトルから、最適なリフ
ァレンス赤外吸光度スペクトルを選択し計算することが
できるため、一般的に使用されるラインの測定装置によ
っても、精度に高い測定方法を適用することができる。
フリーキャリア吸収の違う複数の無炭素シリコン単結晶
リファレンスの赤外吸光度スペクトルから、最適なリフ
ァレンス赤外吸光度スペクトルを選択し計算することが
できるため、一般的に使用されるラインの測定装置によ
っても、精度に高い測定方法を適用することができる。
【００４０】
【実施例】以下、本発明に係るシリコン単結晶中の置換
型炭素濃度の測定方法および測定装置の実施例を説明す
る。
型炭素濃度の測定方法および測定装置の実施例を説明す
る。
【００４１】この実施例に使用される測定装置は、ＦＴ
−ＩＲ法を用いて得られたサンプルおよびリファレンス
の両赤外吸光度スペクトルから差吸光度スペクトルを求
め、この差吸光度スペクトルから置換型炭素濃度の定量
を行うように構成されたものであり、赤外吸光度スペク
トルを記録保持可能な記憶部を備え、この記憶部には、
各種リファレンスの赤外吸光度スペクトルデータが記録
保持されている。
−ＩＲ法を用いて得られたサンプルおよびリファレンス
の両赤外吸光度スペクトルから差吸光度スペクトルを求
め、この差吸光度スペクトルから置換型炭素濃度の定量
を行うように構成されたものであり、赤外吸光度スペク
トルを記録保持可能な記憶部を備え、この記憶部には、
各種リファレンスの赤外吸光度スペクトルデータが記録
保持されている。
【００４２】シリコン単結晶の製造方法としての主流を
なす、ＣＺ法によるシリコン単結晶ウェーハがサンプル
である場合、リファレンスには炭素不純物が極めて少な
いＣＺ法シリコン単結晶が用いられる。ＣＺ法シリコン
単結晶は石英るつぼ内で原料ポリシリコンをカーボンヒ
ータにて溶融し、そのシリコン融液に種結晶を浸漬し、
種結晶を引き上げることによって製造されるものである
ため、原料ポリシリコンおよびカーボンヒータ起因の炭
素が取り込まれることになる。この場合の炭素の取込み
量は偏析によってシリコン棒のテールに向けて徐々に多
くなってゆく。したがって、炭素濃度が微少な厳選され
た原料ポリシリコンを用いて引き上げたシリコン単結晶
棒の種結晶に近い部分をスライスして得られたシリコン
単結晶を用いれば、実質的に無炭素に近いＣＺ法シリコ
ン単結晶のリファレンスが得られる。前記記憶部には、
このようにして得られた無炭素ＣＺ法シリコン単結晶で
あって、フリーキャリア吸収がそれぞれ異なるものの赤
外吸光度スペクトルデータが予め記録保持されている。
なす、ＣＺ法によるシリコン単結晶ウェーハがサンプル
である場合、リファレンスには炭素不純物が極めて少な
いＣＺ法シリコン単結晶が用いられる。ＣＺ法シリコン
単結晶は石英るつぼ内で原料ポリシリコンをカーボンヒ
ータにて溶融し、そのシリコン融液に種結晶を浸漬し、
種結晶を引き上げることによって製造されるものである
ため、原料ポリシリコンおよびカーボンヒータ起因の炭
素が取り込まれることになる。この場合の炭素の取込み
量は偏析によってシリコン棒のテールに向けて徐々に多
くなってゆく。したがって、炭素濃度が微少な厳選され
た原料ポリシリコンを用いて引き上げたシリコン単結晶
棒の種結晶に近い部分をスライスして得られたシリコン
単結晶を用いれば、実質的に無炭素に近いＣＺ法シリコ
ン単結晶のリファレンスが得られる。前記記憶部には、
このようにして得られた無炭素ＣＺ法シリコン単結晶で
あって、フリーキャリア吸収がそれぞれ異なるものの赤
外吸光度スペクトルデータが予め記録保持されている。
【００４３】そして、このような準備の後に、各種サン
プルの赤外吸光度スペクトルを同法によって求め、前記
記憶部内のデータからサンプルとフリーキャリア吸収が
同程度のリファレンスのデータを選択し、そのデータと
サンプルの赤外吸光度スペクトルデータとから差吸光度
スペクトルを求める。
プルの赤外吸光度スペクトルを同法によって求め、前記
記憶部内のデータからサンプルとフリーキャリア吸収が
同程度のリファレンスのデータを選択し、そのデータと
サンプルの赤外吸光度スペクトルデータとから差吸光度
スペクトルを求める。
【００４４】この差吸光度スペクトルを求めるにあたっ
ては、上記両データから、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸
収ピーク前後の波数領域で、差吸光度スペクトルにおけ
る波数と吸光度との関係式が１次式あるいは２次式に最
も近くなるように最小自乗法にて差係数を算出し、その
差係数により差吸光度スペクトルを求める。
ては、上記両データから、置換型炭素Ｃｓの局在振動吸
収ピーク前後の波数領域で、差吸光度スペクトルにおけ
る波数と吸光度との関係式が１次式あるいは２次式に最
も近くなるように最小自乗法にて差係数を算出し、その
差係数により差吸光度スペクトルを求める。
【００４５】具体的には、図６に示すように、置換型炭
素Ｃｓの局在振動吸収ピークは６０５ｃｍ-1に現れるの
で、Ｃｓピークの波数領域よりも低い領域として波数範
囲５５０〜５９５ｃｍ-1を、高い波数領域として６１５
〜６６０ｃｍ-1を設定する。例えば、［数４］において
κl1＝５５０ｃｍ-1，κl1＝５９５ｃｍ-1，κl2＝６１
５ｃｍ-1，κh2＝６６０ｃｍ-1とする。次に、サンプル
として抵抗率１０Ωｃｍ、炭素濃度約０．０５ｐｐｍａ
のｐ型ＣＺ法シリコン単結晶を、リファレンスとして抵
抗率２０Ωｃｍの無炭素のｐ型ＣＺ法シリコン単結晶を
用い、その両シリコン単結晶の赤外吸光度スペクトルを
求める。このサンプルおよびリファレンスの赤外吸光度
スペクトルが図７に示されている。
素Ｃｓの局在振動吸収ピークは６０５ｃｍ-1に現れるの
で、Ｃｓピークの波数領域よりも低い領域として波数範
囲５５０〜５９５ｃｍ-1を、高い波数領域として６１５
〜６６０ｃｍ-1を設定する。例えば、［数４］において
κl1＝５５０ｃｍ-1，κl1＝５９５ｃｍ-1，κl2＝６１
５ｃｍ-1，κh2＝６６０ｃｍ-1とする。次に、サンプル
として抵抗率１０Ωｃｍ、炭素濃度約０．０５ｐｐｍａ
のｐ型ＣＺ法シリコン単結晶を、リファレンスとして抵
抗率２０Ωｃｍの無炭素のｐ型ＣＺ法シリコン単結晶を
用い、その両シリコン単結晶の赤外吸光度スペクトルを
求める。このサンプルおよびリファレンスの赤外吸光度
スペクトルが図７に示されている。
【００４６】以上のデータから［数５］を用いて差係数
ｆを算出するとｆ＝０．９７６４途なり、この差係数を
用いて差吸光度スペクトルを算出する。これによって得
られた差吸光度スペクトルが図８に示されている。図８
から５９５ｃｍ-1と６１５ｃｍ-1をベースラインとして
炭素濃度をＡＳＴＭ designation:F123-81 に基づいて
定量すると［Ｃｓ］＝０．０９ｐｐｍａとなった。
ｆを算出するとｆ＝０．９７６４途なり、この差係数を
用いて差吸光度スペクトルを算出する。これによって得
られた差吸光度スペクトルが図８に示されている。図８
から５９５ｃｍ-1と６１５ｃｍ-1をベースラインとして
炭素濃度をＡＳＴＭ designation:F123-81 に基づいて
定量すると［Ｃｓ］＝０．０９ｐｐｍａとなった。
【００４７】以上、本発明の実施例の測定方法について
説明したが、本発明は、かかる実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可
能である。
説明したが、本発明は、かかる実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可
能である。
【００４８】例えば、前記実施例では、ｐ型のＣＺ法シ
リコン単結晶の炭素濃度の測定について述べたが、ｎ型
のＣＺ法シリコン単結晶の炭素濃度の測定もできること
は勿論である。ただし、その場合には、リファレンスと
してサンプルと同程度のフリーキャリア吸収のＣＺ法シ
リコン単結晶を用いることが必要である。また、ＣＺ法
シリコン単結晶のみならず、ＦＺ法シリコン単結晶に対
しても適用できる。但し、その場合には、リファレンス
として実質的に無炭素なＦＺ法シリコン単結晶を用いれ
ば良い。
リコン単結晶の炭素濃度の測定について述べたが、ｎ型
のＣＺ法シリコン単結晶の炭素濃度の測定もできること
は勿論である。ただし、その場合には、リファレンスと
してサンプルと同程度のフリーキャリア吸収のＣＺ法シ
リコン単結晶を用いることが必要である。また、ＣＺ法
シリコン単結晶のみならず、ＦＺ法シリコン単結晶に対
しても適用できる。但し、その場合には、リファレンス
として実質的に無炭素なＦＺ法シリコン単結晶を用いれ
ば良い。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、ＦＴ−ＩＲ法を用い
て、シリコン単結晶中の置換型炭素濃度を測定するにあ
たり、シリコン単結晶サンプルから得られた赤外吸光度
スペクトルと、前記サンプルと同一の製造法で製造され
たフリーキャリア吸収が同程度で、かつ実質的に無炭素
のシリコン単結晶リファレンスから得られた赤外吸光度
スペクトルとから差係数を算出し、この差係数を用いて
前記両赤外吸光度スペクトルから差吸光度スペクトルを
求めて、この差吸光度スペクトルにおける置換型炭素の
局在振動吸収ピークとベースラインとの距離から、サン
プル中の置換型炭素濃度を定量するようにしたので、従
来法に比べて、置換型炭素の局在振動吸収ピークを正確
に抽出することができ、炭素濃度を正確に求めることが
可能となる。また、測定における繰返し精度ひいては装
置間の差を低減することができる。具体的には、本発明
者らが所有する装置数台を用いて行った試験によれば、
繰返し精度を３倍に、装置間差を１／３にすることがで
きた。
て、シリコン単結晶中の置換型炭素濃度を測定するにあ
たり、シリコン単結晶サンプルから得られた赤外吸光度
スペクトルと、前記サンプルと同一の製造法で製造され
たフリーキャリア吸収が同程度で、かつ実質的に無炭素
のシリコン単結晶リファレンスから得られた赤外吸光度
スペクトルとから差係数を算出し、この差係数を用いて
前記両赤外吸光度スペクトルから差吸光度スペクトルを
求めて、この差吸光度スペクトルにおける置換型炭素の
局在振動吸収ピークとベースラインとの距離から、サン
プル中の置換型炭素濃度を定量するようにしたので、従
来法に比べて、置換型炭素の局在振動吸収ピークを正確
に抽出することができ、炭素濃度を正確に求めることが
可能となる。また、測定における繰返し精度ひいては装
置間の差を低減することができる。具体的には、本発明
者らが所有する装置数台を用いて行った試験によれば、
繰返し精度を３倍に、装置間差を１／３にすることがで
きた。
【図１】従来法のＣＺ法シリコン単結晶サンプルのＦＺ
法シリコン単結晶リファレンスによる差吸光度スペクト
ルを表す図である。
法シリコン単結晶リファレンスによる差吸光度スペクト
ルを表す図である。
【図２】本発明方法のＣＺ法シリコン単結晶サンプルの
ＣＺ法シリコン単結晶リファレンスによる差吸光度スペ
クトルを表す図である。
ＣＺ法シリコン単結晶リファレンスによる差吸光度スペ
クトルを表す図である。
【図３】差係数を変化させた場合の差吸光度スペクトル
の形状変化を表す図である。
の形状変化を表す図である。
【図４】市販のＦＴ−ＩＲソフトにより算出した場合の
差吸光度スペクトルを表す図である。
差吸光度スペクトルを表す図である。
【図５】本発明方法により算出した場合の差吸光度スペ
クトルを表す図である。
クトルを表す図である。
【図６】本発明方法による差吸光度スペクトルからの炭
素濃度の定量例を説明する図である。
素濃度の定量例を説明する図である。
【図７】本発明方法の実施例における、サンプルおよび
リファレンスの赤外吸光度スペクトルを表す図である。
リファレンスの赤外吸光度スペクトルを表す図である。
【図８】本発明の実施例における、差吸光度スペクトル
の算出例を示す図である。
の算出例を示す図である。
【図９】ＦＴ−ＩＲ光学系を表す図である。
【図１０】ＣＺ法シリコン単結晶の赤外吸光度スペクト
ルを表す図である。
ルを表す図である。
【図１１】ＦＺ法シリコン単結晶の赤外吸光度スペクト
ルを表す図である。
ルを表す図である。
【図１２】従来法のＣＺ法シリコン単結晶サンプルおよ
びＦＺ法シリコン単結晶リファレンスから求めた差吸光
度スペクトルを表す図である。
びＦＺ法シリコン単結晶リファレンスから求めた差吸光
度スペクトルを表す図である。
【図１３】従来法における、抵抗率の異なるＣＺ法シリ
コン単結晶サンプルの赤外吸光度スペクトルを表す図で
ある。
コン単結晶サンプルの赤外吸光度スペクトルを表す図で
ある。
４ マイケルソン干渉計 ９ サンプル（またはリファレンス）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−111739（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−243353（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−109146（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−109145（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−108693（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−147340（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61
Claims (3)
- 【請求項１】 フーリエ変換赤外分光測定法（以下、Ｆ
Ｔ−ＩＲ法と称す）を用いて、シリコン単結晶中の置換
型炭素濃度を測定するにあたり、被測定物（以下、サン
プルと称す）であるシリコン単結晶から得られた赤外吸
光度スペクトルと、前記サンプルと同一の製造法で製造
された、フリーキャリア吸収が同程度で、かつ実質的に
無炭素のシリコン単結晶（以下、リファレンスと称す）
から得られた赤外吸光度スペクトルとから差係数を算出
し、この差係数を用いて前記両赤外吸光度スペクトルか
ら差吸光度スペクトルを求めて、この差吸光度スペクト
ルにおける置換型炭素の局在振動吸収ピークとベースラ
インとの距離から、サンプル中の置換型炭素濃度を定量
するようにしたことを特徴とする、シリコン単結晶中の
置換型炭素濃度の測定方法。 - 【請求項２】 前記差吸光度スペクトルを求めるにあた
り、サンプルおよびリファレンスの両赤外吸光度スペク
トルから、置換型炭素の局在振動吸収ピーク前後の波数
領域で、波数と赤外吸光度との関係式が１次式あるいは
２次式に最も近くなるように最小自乗法にて差係数を算
出し、その差係数により差吸光度スペクトルを求めるよ
うにしたことを特徴とする、請求項１記載のシリコン単
結晶中の置換型炭素濃度の測定方法。 - 【請求項３】 ＦＴ−ＩＲ法を用いて得られたサンプル
およびリファレンスの両赤外吸光度スペクトルから、赤
外吸光度の差吸光度スペクトルを求め、この差吸光度ス
ペクトルから、シリコン単結晶中の置換型炭素濃度の定
量を行うように構成された測定装置において、赤外吸光
度スペクトルを記録保持可能な記憶部を備え、この記憶
部に、フリーキャリア吸収が異なる実質的に無炭素であ
る複数のリファレンスの赤外吸光度スペクトルデータを
記録保持させておき、その中からサンプルとフリーキャ
リア吸収が同程度のリファレンスの赤外吸光度スペクト
ルデータを選択し、そのデータとサンプルの赤外吸光度
スペクトルデータとから、請求項１または請求項２記載
の方法によって、置換型炭素濃度の定量を行うように構
成されていることを特徴とする、シリコン単結晶中の置
換型炭素濃度の自動測定装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP26564893A JP2790020B2 (ja) | 1992-09-30 | 1993-09-29 | シリコン単結晶中の置換型炭素濃度の測定方法および自動測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-285113 | 1992-09-30 | ||
| JP28511392 | 1992-09-30 | ||
| JP26564893A JP2790020B2 (ja) | 1992-09-30 | 1993-09-29 | シリコン単結晶中の置換型炭素濃度の測定方法および自動測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194310A JPH06194310A (ja) | 1994-07-15 |
| JP2790020B2 true JP2790020B2 (ja) | 1998-08-27 |
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ID=26547079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26564893A Expired - Fee Related JP2790020B2 (ja) | 1992-09-30 | 1993-09-29 | シリコン単結晶中の置換型炭素濃度の測定方法および自動測定装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2790020B2 (ja) |
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| JP5524894B2 (ja) | 2011-04-04 | 2014-06-18 | 信越化学工業株式会社 | 多結晶シリコン中の炭素濃度測定方法 |
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| JP6300104B2 (ja) * | 2014-12-02 | 2018-03-28 | 信越半導体株式会社 | シリコン結晶の炭素濃度測定方法、シリコン結晶の炭素関連準位測定方法 |
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| KR102085612B1 (ko) * | 2017-12-22 | 2020-03-06 | 주식회사 포스코 | 적외선 분광기를 이용한 실리콘 환원제 분석 방법 |
| JP6950639B2 (ja) | 2018-07-20 | 2021-10-13 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の炭素濃度測定方法及び装置 |
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-
1993
- 1993-09-29 JP JP26564893A patent/JP2790020B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH06194310A (ja) | 1994-07-15 |
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