JP3046724B2 - ウエハの厚さ測定方法 - Google Patents
ウエハの厚さ測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウエハたとえばシリコ
ンウエハの厚さ測定方法に関し、たとえば、赤外分光器
を使用してシリコンウエハの厚さを測定する方法に関す
るものである。
ンウエハの厚さ測定方法に関し、たとえば、赤外分光器
を使用してシリコンウエハの厚さを測定する方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のシリコンウエハの厚さ測定方法と
して、次に順に説明する接触式の測定方法や非接触式の
測定方法が行われている。
して、次に順に説明する接触式の測定方法や非接触式の
測定方法が行われている。
【０００３】接触式の測定方法は、通常のダイヤルゲー
ジ等、厚さ測定用の器具を用いて、シリコンウエハの厚
さを求める測定方法である。
ジ等、厚さ測定用の器具を用いて、シリコンウエハの厚
さを求める測定方法である。
【０００４】非接触式の測定方法は、静電容量方式の測
定方法や、赤外スペクトルを用いた測定方法である。
定方法や、赤外スペクトルを用いた測定方法である。
【０００５】静電容量方式の測定方法は、赤外スペクト
ル測定とは別の種類の厚さ測定方法である。
ル測定とは別の種類の厚さ測定方法である。
【０００６】赤外スペクトルを用いた測定方法は、測定
ウエハのフォノン（ｐｈｏｎｏｎ：Ｓｉの格子振動）・
スペクトル吸光強度を用いる方式である。
ウエハのフォノン（ｐｈｏｎｏｎ：Ｓｉの格子振動）・
スペクトル吸光強度を用いる方式である。
【０００７】従来のシリコンウエハの厚さ測定方法は、
例えば赤外スペクトルを用いたシリコンウエハの格子間
酸素又は置換型炭素濃度測定方法において、基準の両面
鏡面研磨された浮遊帯域（ＦＺ）シリコンウエハ（以
下、単に基準ウエハという）と、測定対象の引上（Ｃ
Ｚ）シリコンウエハ（以下、単に測定ウエハという）の
それぞれの厚さを測定するために行われている。
例えば赤外スペクトルを用いたシリコンウエハの格子間
酸素又は置換型炭素濃度測定方法において、基準の両面
鏡面研磨された浮遊帯域（ＦＺ）シリコンウエハ（以
下、単に基準ウエハという）と、測定対象の引上（Ｃ
Ｚ）シリコンウエハ（以下、単に測定ウエハという）の
それぞれの厚さを測定するために行われている。
【０００８】次に、この濃度測定方法について説明す
る。
る。
【０００９】まず、基準ウエハおよび測定ウエハに平行
偏光をブリュースター角で入射して、各々の透過光強度
を測定して、その結果から差吸光度スペクトルを求め
る。
偏光をブリュースター角で入射して、各々の透過光強度
を測定して、その結果から差吸光度スペクトルを求め
る。
【００１０】この場合、原理的には基準ウエハと測定ウ
エハの厚さは同じである。
エハの厚さは同じである。
【００１１】平行偏光ブリュースター角入射法を用いる
ことにより、ウエハ内での多重反射が防止され、厚さが
異なる場合でも厚さが既知であれば同じ厚さの場合への
計算上の補正が可能となる。
ことにより、ウエハ内での多重反射が防止され、厚さが
異なる場合でも厚さが既知であれば同じ厚さの場合への
計算上の補正が可能となる。
【００１２】厚さが異なる場合、差吸光度スペクトルを
求める計算式には、基準ウエハの厚さの項および測定ウ
エハの厚さの項が必要となる。この厚さの項による厚さ
補正によって、得られた差吸光度スペクトルは原理的に
は同じ厚さで測定された場合と同じ差吸光度スペクトル
となる。
求める計算式には、基準ウエハの厚さの項および測定ウ
エハの厚さの項が必要となる。この厚さの項による厚さ
補正によって、得られた差吸光度スペクトルは原理的に
は同じ厚さで測定された場合と同じ差吸光度スペクトル
となる。
【００１３】この厚さの補正後の差吸光度スペクトルを
用いて、ウエハ中の酸素濃度や炭素濃度を測定する。
用いて、ウエハ中の酸素濃度や炭素濃度を測定する。
【００１４】したがって、従来この濃度測定方法におい
ては、基準ウエハおよび測定ウエハの厚さが既知でなけ
ればならなかった。
ては、基準ウエハおよび測定ウエハの厚さが既知でなけ
ればならなかった。
【００１５】たとえば、酸素濃度を求める場合には、厚
さ補正後の差吸光度スペクトルにおける酸素の局在振動
バンドのピーク強度から酸素振動の吸収係数αE を求め
る。さらに、次の数式１に示すように、吸収係数αE と
換算係数ｋをかけて、格子間酸素濃度〔Ｏｉ〕を求め
る。
さ補正後の差吸光度スペクトルにおける酸素の局在振動
バンドのピーク強度から酸素振動の吸収係数αE を求め
る。さらに、次の数式１に示すように、吸収係数αE と
換算係数ｋをかけて、格子間酸素濃度〔Ｏｉ〕を求め
る。
【００１６】
【数１】 現在、もっとも好ましいと考えられている換算係数ｋの
値は、３．１４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 である。
値は、３．１４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】前述のダイヤルゲージ
等を用いた接触式の厚さ測定方法では、測定ウエハにダ
イヤルゲージなどの器具を接触させなければならない。
そのため、測定ウエハに傷がつき易いなどの問題があ
る。
等を用いた接触式の厚さ測定方法では、測定ウエハにダ
イヤルゲージなどの器具を接触させなければならない。
そのため、測定ウエハに傷がつき易いなどの問題があ
る。
【００１８】また、濃度測定においては、必ずしも測定
ウエハ面における格子間酸素濃度〔Ｏｉ〕測定の光の入
射位置と、厚さ測定の位置が一致しない。そのため、濃
度測定が不正確になり易いという問題がある。
ウエハ面における格子間酸素濃度〔Ｏｉ〕測定の光の入
射位置と、厚さ測定の位置が一致しない。そのため、濃
度測定が不正確になり易いという問題がある。
【００１９】特に、測定ウエハの表面における格子間酸
素濃度〔Ｏｉ〕の分布を測定する場合に問題である。
素濃度〔Ｏｉ〕の分布を測定する場合に問題である。
【００２０】また、前述の２つの方式の非接触式測定方
法には、それぞれ次の問題がある。
法には、それぞれ次の問題がある。
【００２１】静電容量方式においては、厚さ測定用のセ
ンサーを別に取り付けなければならない点、及び赤外測
定とはべつに厚さ測定しなければならない点が問題であ
る。
ンサーを別に取り付けなければならない点、及び赤外測
定とはべつに厚さ測定しなければならない点が問題であ
る。
【００２２】赤外スペクトルを用いる方式においては、
赤外スペクトル上のＳｉのフォノン吸収バンド強度を用
いて測定するので、精度上、不十分である点が問題であ
る。
赤外スペクトル上のＳｉのフォノン吸収バンド強度を用
いて測定するので、精度上、不十分である点が問題であ
る。
【００２３】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本願の第１発明は、次のとおりである。すなわち、
平行偏光赤外光をブリュースター角で入射したときの基
準ウエハおよび測定ウエハを透過した光の透過後スペク
トルを測定する工程と、透過前のスペクトルと、基準ウ
エハの透過後スペクトルと、測定ウエハの透過後スペク
トルと基準ウエハの厚さとから、測定ウエハの厚さを変
数として変化させた仮の差吸光度スペクトルを複数求め
る工程と、求めた複数の仮の差吸光度スペクトルの所定
範囲の波長において、フォノン吸収に基づくピークが差
吸光度スペクトル上で消えるときの測定ウエハの厚さ変
数から測定ウエハの厚さを求める工程、とを含むことを
特徴とするウエハの厚さ測定方法。
めに本願の第１発明は、次のとおりである。すなわち、
平行偏光赤外光をブリュースター角で入射したときの基
準ウエハおよび測定ウエハを透過した光の透過後スペク
トルを測定する工程と、透過前のスペクトルと、基準ウ
エハの透過後スペクトルと、測定ウエハの透過後スペク
トルと基準ウエハの厚さとから、測定ウエハの厚さを変
数として変化させた仮の差吸光度スペクトルを複数求め
る工程と、求めた複数の仮の差吸光度スペクトルの所定
範囲の波長において、フォノン吸収に基づくピークが差
吸光度スペクトル上で消えるときの測定ウエハの厚さ変
数から測定ウエハの厚さを求める工程、とを含むことを
特徴とするウエハの厚さ測定方法。
【００２４】また、本願の第２発明は、次のとおりであ
る。すなわち、次の諸工程を含む、ウエハの厚さ測定方
法。
る。すなわち、次の諸工程を含む、ウエハの厚さ測定方
法。
【００２５】（ａ）透過前の平行偏光のスペクトルを測
定する工程（イ）と、（ｂ）測定ウエハに対し平行偏光
をブリュースター角で入射させて透過させ、その透過後
のスペクトルを測定する工程（ロ）と、（ｃ）基準ウエ
ハに対し平行偏光赤外光をブリュースター角で入射させ
て透過させ、その透過後のスペクトルを測定する工程
（ハ）と、（ｄ）工程（イ）によって測定された平行偏
光赤外光のスペクトルと、工程（ロ）によって測定され
た測定ウエハの透過後スペクトルと、工程（ハ）によっ
て測定された基準ウエハの透過後スペクトルと、基準ウ
エハの厚みとから、測定ウエハの厚さを変数として変化
させた基準ウエハに対する測定ウエハの仮の差吸光度ス
ペクトルを複数求める工程（ニ）と、（ｅ）工程（ニ）
で求めた複数の仮の差吸光度スペクトルの所定範囲の波
長において、フォノン吸収に基づくピークが差吸光度ス
ペクトル上で消えるときの測定ウエハの厚さ変数から測
定ウエハの厚さを求める工程（ホ）。
定する工程（イ）と、（ｂ）測定ウエハに対し平行偏光
をブリュースター角で入射させて透過させ、その透過後
のスペクトルを測定する工程（ロ）と、（ｃ）基準ウエ
ハに対し平行偏光赤外光をブリュースター角で入射させ
て透過させ、その透過後のスペクトルを測定する工程
（ハ）と、（ｄ）工程（イ）によって測定された平行偏
光赤外光のスペクトルと、工程（ロ）によって測定され
た測定ウエハの透過後スペクトルと、工程（ハ）によっ
て測定された基準ウエハの透過後スペクトルと、基準ウ
エハの厚みとから、測定ウエハの厚さを変数として変化
させた基準ウエハに対する測定ウエハの仮の差吸光度ス
ペクトルを複数求める工程（ニ）と、（ｅ）工程（ニ）
で求めた複数の仮の差吸光度スペクトルの所定範囲の波
長において、フォノン吸収に基づくピークが差吸光度ス
ペクトル上で消えるときの測定ウエハの厚さ変数から測
定ウエハの厚さを求める工程（ホ）。
【００２６】
【実施例】差吸光度スペクトルとウエハの厚さの関係に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２７】シリコンウエハの赤外光透過光のスペクト
ルを観察した場合、シリコンウエハを構成するシリコン
の格子振動（Ｓｉ−Ｓｉ）のフォノン吸収に基づくピー
クは決まった波数に生じる。したがって、２つのウエハ
の赤外光透過光の差吸光度スペクトルを求めた時、同じ
厚さであれば、吸収される光強度も同じとなり、上記ピ
ークは消失する。消失しないときは両者の厚さが相違し
ていると考えられる。したがってその点に着目して測定
ウエハの厚さを測定できることを本発明者らは見いだし
て本発明を完成した。
ルを観察した場合、シリコンウエハを構成するシリコン
の格子振動（Ｓｉ−Ｓｉ）のフォノン吸収に基づくピー
クは決まった波数に生じる。したがって、２つのウエハ
の赤外光透過光の差吸光度スペクトルを求めた時、同じ
厚さであれば、吸収される光強度も同じとなり、上記ピ
ークは消失する。消失しないときは両者の厚さが相違し
ていると考えられる。したがってその点に着目して測定
ウエハの厚さを測定できることを本発明者らは見いだし
て本発明を完成した。
【００２８】すなわち、厚さの解っている基準ウエハと
厚さが未知の測定ウエハを使用して両者のＰ偏光ブリュ
ースター角入射法（以下、ＰＰＢという）による差吸光
度スペクトルを求める場合、差吸光度スペクトルはその
ままでは得られない。差吸光度スペクトルを得るために
は厚さ補正が必要であり、厚さ補正のためには両者の厚
さが必要なためである。この厚さ補正された差吸光度ス
ペクトルがウエハ中の酸素濃度測定などで必要とされる
ものである。差吸光度スペクトルを求める計算式には、
両者のウエハの厚さの項が入っており、両者のウエハの
厚さが既知であれば、従来、その厚さおよび測定された
両者ウエハの差吸光度スペクトルにより厚さ補正された
差吸光度スペクトルは求められていた。
厚さが未知の測定ウエハを使用して両者のＰ偏光ブリュ
ースター角入射法（以下、ＰＰＢという）による差吸光
度スペクトルを求める場合、差吸光度スペクトルはその
ままでは得られない。差吸光度スペクトルを得るために
は厚さ補正が必要であり、厚さ補正のためには両者の厚
さが必要なためである。この厚さ補正された差吸光度ス
ペクトルがウエハ中の酸素濃度測定などで必要とされる
ものである。差吸光度スペクトルを求める計算式には、
両者のウエハの厚さの項が入っており、両者のウエハの
厚さが既知であれば、従来、その厚さおよび測定された
両者ウエハの差吸光度スペクトルにより厚さ補正された
差吸光度スペクトルは求められていた。
【００２９】そこで、本発明においては、測定ウエハの
厚さを変数とし、その変数を変化させた場合の仮の複数
の差吸光度スペクトルを求める。その複数の仮の差吸光
度スペクトルを比較観察したときに、ある変数の場合、
上述のシリコンのフォノン吸収に基づくピークが消失す
る差吸光度スペクトルが存在することになる。この時の
測定ウエハの厚さ変数から実際の厚さを求める。
厚さを変数とし、その変数を変化させた場合の仮の複数
の差吸光度スペクトルを求める。その複数の仮の差吸光
度スペクトルを比較観察したときに、ある変数の場合、
上述のシリコンのフォノン吸収に基づくピークが消失す
る差吸光度スペクトルが存在することになる。この時の
測定ウエハの厚さ変数から実際の厚さを求める。
【００３０】ピークが消失する場合の変数を求める際
に、実際に複数の差吸光度スペクトルを出力して比較し
ても良いし、計算機上で自動的に比較し決定しても良
い。
に、実際に複数の差吸光度スペクトルを出力して比較し
ても良いし、計算機上で自動的に比較し決定しても良
い。
【００３１】次に、本発明の第１実施例〜第４実施例に
ついて順に説明する。
ついて順に説明する。
【００３２】第１実施例 本発明の第１実施例によるウエハの厚さ測定方法につい
て説明する。この厚さ測定方法は、非接触式の測定方法
である。
て説明する。この厚さ測定方法は、非接触式の測定方法
である。
【００３３】まず、片面鏡面研磨された測定ウエハにお
ける入射光（ブリュースター角で入射された平行偏光）
に対する吸光度スペクトルｌｎ（Ｉo ／ＩCZ）と、両面
鏡面研磨された基準ウエハにおける入射光に対する吸光
度スペクトルｌｎ（Ｉo ／ＩFZ）を測定する。ただし、
ｌｎは自然対数である。吸光度スペクトルは、透過前の
スペクトルと透過後のスペクトルから求めることができ
る。
ける入射光（ブリュースター角で入射された平行偏光）
に対する吸光度スペクトルｌｎ（Ｉo ／ＩCZ）と、両面
鏡面研磨された基準ウエハにおける入射光に対する吸光
度スペクトルｌｎ（Ｉo ／ＩFZ）を測定する。ただし、
ｌｎは自然対数である。吸光度スペクトルは、透過前の
スペクトルと透過後のスペクトルから求めることができ
る。
【００３４】さらに、基準ウエハの厚みｄFZを測定す
る。この基準ウエハの厚さ測定方法は、従来の厚さ測定
方法と同様にダイヤルゲージその他を採用できる。
る。この基準ウエハの厚さ測定方法は、従来の厚さ測定
方法と同様にダイヤルゲージその他を採用できる。
【００３５】前述の測定結果から、差吸光度スペクトル
は次の数式２にしたがって計算される。
は次の数式２にしたがって計算される。
【００３６】
【数２】 ただし、数式１の各変数は次のものを示す。
【００３７】Ｉo ：ブリュースター角（７３．７°）入
射平行偏光強度 ＩCZ：測定ウエハの透過光強度 ＩFZ：基準ウエハの透過光強度 ｄCZ：測定ウエハの厚み ｄFZ：基準ウエハの厚み αE ：格子間酸素の局在振動の吸光係数 θ：ブリュースター角で入射された平行偏光のウエハ内
の屈折角（１６．３°） β：測定ウエハの裏面における光散乱率。
射平行偏光強度 ＩCZ：測定ウエハの透過光強度 ＩFZ：基準ウエハの透過光強度 ｄCZ：測定ウエハの厚み ｄFZ：基準ウエハの厚み αE ：格子間酸素の局在振動の吸光係数 θ：ブリュースター角で入射された平行偏光のウエハ内
の屈折角（１６．３°） β：測定ウエハの裏面における光散乱率。
【００３８】なお、ここでは透過前のスペクトルとして
入射平行偏光強度を使用し、透過後スペクトルとして透
過光強度を使用している。
入射平行偏光強度を使用し、透過後スペクトルとして透
過光強度を使用している。
【００３９】このように、測定ウエハと基準ウエハの厚
さが異なる場合も、ＰＰＢの場合厚さ補正をする項（ｄ
CZ／ｄFZ）が入っているので、厚さが同じ場合と同様に
差吸光度スペクトルを正確に得ることができる。
さが異なる場合も、ＰＰＢの場合厚さ補正をする項（ｄ
CZ／ｄFZ）が入っているので、厚さが同じ場合と同様に
差吸光度スペクトルを正確に得ることができる。
【００４０】また、測定ウエハがエッチングウエハの場
合には、数式２の右辺第２項のｌｎ（１−β）-1をｌｎ
（１−β）-2にすれば数式３のとおり差吸光度スペクト
ルが得られる。
合には、数式２の右辺第２項のｌｎ（１−β）-1をｌｎ
（１−β）-2にすれば数式３のとおり差吸光度スペクト
ルが得られる。
【００４１】
【数３】 ６００〜１０００ｃｍ-1の範囲の波長において、フォノ
ン・ピークが、差吸光度スペクトル上で消えるように、
ｄCZ／ｄFZ、すなわちγを変数として、数式４を最適化
する。
ン・ピークが、差吸光度スペクトル上で消えるように、
ｄCZ／ｄFZ、すなわちγを変数として、数式４を最適化
する。
【００４２】この時、この差吸光度スペクトル上から
は、フォノン・ピークはすべて消えている。フォノン・
ピークは、シリコン（Ｓｉ）のフォノン吸収に基づくピ
ークである。
は、フォノン・ピークはすべて消えている。フォノン・
ピークは、シリコン（Ｓｉ）のフォノン吸収に基づくピ
ークである。
【００４３】
【数４】 最適化したγ（＝γo ）は、条件式γo ＝ｄCZ／ｄFZを
満足する。したがって、数式５により測定ウエハの厚み
ｄCZを求めることができる。
満足する。したがって、数式５により測定ウエハの厚み
ｄCZを求めることができる。
【００４４】
【数５】 つまり、基準ウエハの厚さｄFZがわかっていれば、差吸
光度スペクトル上でフォノン・ピークが消えるように最
適化したときのγを用いて、前述の数式５により、測定
ウエハの厚みｄCZが求められる。しかも、この測定ウエ
ハの厚みを用いて数式２を計算することにより、厚さ補
正したＰＰＢ差吸光度スペクトルが求まるのである。
光度スペクトル上でフォノン・ピークが消えるように最
適化したときのγを用いて、前述の数式５により、測定
ウエハの厚みｄCZが求められる。しかも、この測定ウエ
ハの厚みを用いて数式２を計算することにより、厚さ補
正したＰＰＢ差吸光度スペクトルが求まるのである。
【００４５】ここで、Ｐ偏光ブリュースター角入射（Ｐ
ＰＢ）の場合には、ウエハ内で入射光が多重反射しない
ために、ウエハの表面加工状態にかかわらず、前述の数
式２が正確に成立する。
ＰＢ）の場合には、ウエハ内で入射光が多重反射しない
ために、ウエハの表面加工状態にかかわらず、前述の数
式２が正確に成立する。
【００４６】したがって、本発明による厚さ測定方法
は、正確である。
は、正確である。
【００４７】また、本発明は、後述の格子間酸素濃度
〔Ｏｉ〕測定を行なう場合に、ウエハ表面の濃度測定位
置において、厚さ測定を非接触で正しく行えるという利
点がある。
〔Ｏｉ〕測定を行なう場合に、ウエハ表面の濃度測定位
置において、厚さ測定を非接触で正しく行えるという利
点がある。
【００４８】次に、格子間酸素濃度〔Ｏｉ〕測定につい
て説明する。
て説明する。
【００４９】前述のように最適化したγを使って数式２
に基づいて、基準ウエハに対する測定ウエハの厚さ補正
差吸光度スペクトルを計算した。その差吸光度スペクト
ルを、図１に示す。
に基づいて、基準ウエハに対する測定ウエハの厚さ補正
差吸光度スペクトルを計算した。その差吸光度スペクト
ルを、図１に示す。
【００５０】図１を参照すると、差吸光度スペクトルの
１１０６ｃｍ-1の波数付近におけるベースライン１００
から上の部分が、酸素の局在振動バンドであり、そのピ
ークの強度１０１は、数式６で表される。
１１０６ｃｍ-1の波数付近におけるベースライン１００
から上の部分が、酸素の局在振動バンドであり、そのピ
ークの強度１０１は、数式６で表される。
【００５１】
【数６】 この強度１０１を差吸光度スペクトルから求め、前述の
数式５によって求めたｄCZを数式６に代入して酸素振動
の吸光係数αE を求め、さらに数式１によって、格子間
酸素濃度〔Ｏｉ〕を求めることができる。
数式５によって求めたｄCZを数式６に代入して酸素振動
の吸光係数αE を求め、さらに数式１によって、格子間
酸素濃度〔Ｏｉ〕を求めることができる。
【００５２】なお、本発明が、測定ウエハの厚みを非接
触で測定するのに対し、従来は、もっとも基本的な方式
としてダイヤルゲージによる方式で測定する。
触で測定するのに対し、従来は、もっとも基本的な方式
としてダイヤルゲージによる方式で測定する。
【００５３】第２実施例 本発明の第２実施例について説明する。
【００５４】６０５．８μｍ厚（以下、実測サンプル厚
という）の測定ウエハと６２０μｍ厚の基準ウエハのそ
れぞれの平行偏光ブリュースター角入射法によるスペク
トル（透過後スペクトル）を測定した。ただし、測定ウ
エハと基準ウエハは、それぞれ両面鏡面研磨されてい
る。
という）の測定ウエハと６２０μｍ厚の基準ウエハのそ
れぞれの平行偏光ブリュースター角入射法によるスペク
トル（透過後スペクトル）を測定した。ただし、測定ウ
エハと基準ウエハは、それぞれ両面鏡面研磨されてい
る。
【００５５】ただし、ＦＴＩＲの光束の開口径（アパー
チャーともいう）ＡＰＴの値を１２とした。この開口径
ＡＰＴの値が大きくなると光量が増す。
チャーともいう）ＡＰＴの値を１２とした。この開口径
ＡＰＴの値が大きくなると光量が増す。
【００５６】さらに、入射光のスペクトルを測定した。
【００５７】これらの測定結果を用いて、次に示す各定
数γ1 〜γ9 をγとして、前述の数式４にしたがって、
複数の仮の差吸光度スペクトルを計算機によって求め
た。それらの差吸光度スペクトルを、図２〜図１０にそ
れぞれ示す。
数γ1 〜γ9 をγとして、前述の数式４にしたがって、
複数の仮の差吸光度スペクトルを計算機によって求め
た。それらの差吸光度スペクトルを、図２〜図１０にそ
れぞれ示す。
【００５８】γ1 ＝５８９μｍ／６２０μｍ＝０．９５ γ2 ＝５９５．２μｍ／６２０μｍ＝０．９６ γ3 ＝６０１．４μｍ／６２０μｍ＝０．９７ γ4 ＝６０４．５μｍ／６２０μｍ＝０．９７５ γ5 ＝６０６．０５μｍ／６２０μｍ＝０．９７７５ γ6 ＝６０７．６μｍ／６２０μｍ＝０．９８ γ7 ＝６１０．７μｍ／６２０μｍ＝０．９８５ γ8 ＝６１３．８μｍ／６２０μｍ＝０．９９ γ9 ＝６２０μｍ／６２０μｍ＝１．００ ６１０ｃｍ-1の波数において、差吸光度スペクトル上で
強いフォノン・ピーク（フォノン・スペクトルともい
う）が消えるγの値を求める。そのγの値は、測定ウエ
ハの厚さを６０５〜６０６μｍに設定した時の値であ
る。これにより、測定ウエハの厚さは６０５〜６０６μ
ｍであることがわかる。図２〜図１０に、このフォノン
・ピークを参照符号Ｓで示す。
強いフォノン・ピーク（フォノン・スペクトルともい
う）が消えるγの値を求める。そのγの値は、測定ウエ
ハの厚さを６０５〜６０６μｍに設定した時の値であ
る。これにより、測定ウエハの厚さは６０５〜６０６μ
ｍであることがわかる。図２〜図１０に、このフォノン
・ピークを参照符号Ｓで示す。
【００５９】つまり、測定ウエハの厚みを実測サンプル
厚にほぼ等しく設定したときが、もっともよくフォノン
・ピーク（フォノン・バンドともいう）が消えているこ
とがわかる。
厚にほぼ等しく設定したときが、もっともよくフォノン
・ピーク（フォノン・バンドともいう）が消えているこ
とがわかる。
【００６０】したがって、前述のように、正確に測定ウ
エハの厚みを求めることができる。
エハの厚みを求めることができる。
【００６１】この実施例においては、本発明による厚さ
測定の正確さを示すために、参考として実測サンプル厚
を示したが、実際の厚さ測定では本発明の方法により厚
さが測定される。
測定の正確さを示すために、参考として実測サンプル厚
を示したが、実際の厚さ測定では本発明の方法により厚
さが測定される。
【００６２】第３実施例 ６０６．０μｍ厚の実測サンプル厚を有する測定ウエハ
を用い、次に示す各定数γ10〜γ14をγとし、開口ＡＰ
Ｔの値を６とした他は、前述の第２実施例と同様にして
複数の仮の差吸光度スペクトルを求めた。それらの差吸
光度スペクトルを、図１１〜図１５にそれぞれ示す。
を用い、次に示す各定数γ10〜γ14をγとし、開口ＡＰ
Ｔの値を６とした他は、前述の第２実施例と同様にして
複数の仮の差吸光度スペクトルを求めた。それらの差吸
光度スペクトルを、図１１〜図１５にそれぞれ示す。
【００６３】 γ10＝５９５μｍ／６２０μｍ＝０．９５９６７ γ11＝６０５μｍ／６２０μｍ＝０．９７５８０ γ12＝６０６μｍ／６２０μｍ＝０．９７７４ γ13＝６１０μｍ／６２０μｍ＝０．９８３９ γ14＝６１５μｍ／６２０μｍ＝０．９９１９ 図１１〜１５を比較すれば明らかなように、γ12（図１
３）の場合に最もフォノンピークＳが消えていることが
わかる。γ12のときのｄCZの値は６０６μｍであり、実
測値と一致している。第３実施例においても、前述の第
２実施例と同様に、光量を減少させ、感度を低くしても
測定ウエハの厚みを正確に測定できる。
３）の場合に最もフォノンピークＳが消えていることが
わかる。γ12のときのｄCZの値は６０６μｍであり、実
測値と一致している。第３実施例においても、前述の第
２実施例と同様に、光量を減少させ、感度を低くしても
測定ウエハの厚みを正確に測定できる。
【００６４】第４実施例 本発明の第４実施例によるシリコンウエハの厚さ測定方
法について説明する。この厚さ測定方法は、次に説明す
る格子間酸素濃度測定方法において用いられるものであ
る。
法について説明する。この厚さ測定方法は、次に説明す
る格子間酸素濃度測定方法において用いられるものであ
る。
【００６５】図１６を参照しつつ、シリコンウエハの格
子間酸素濃度測定方法について、その構成および作用を
詳細に説明する。
子間酸素濃度測定方法について、その構成および作用を
詳細に説明する。
【００６６】１０は、本発明によるシリコンウエハの格
子間酸素濃度測定方法を実行するための測定装置であっ
て、グローバー灯などの光源１１と、光源１１から与え
られた光を半透明鏡１２Ａによって２つに分けて可動鏡
１２Ｂおよび固定鏡１２Ｃによって反射せしめたのち重
ね合わせることにより干渉光を形成するマイケルソン干
渉計１２と、マイケルソン干渉計１２から与えられた光
（すなわち干渉光）を偏光せしめて得た平行偏光を測定
ウエハＭおよび基準ウエハＲに与えるための偏光子１３
と、入射平行偏光強度Ｉo 、測定ウエハＭの光透過特性
（平行偏光の透過光強度ＩCZ）および基準ウエハＲの光
透過特性（平行偏光の透過光強度ＩFZ）を検出するため
の検出器１４と、検出器１４に接続されており入射平行
偏光強度Ｉo と測定ウエハＭの光透過特性（すなわち透
過光強度ＩCZ）と基準ウエハＲの光透過特性（すなわち
透過光強度ＩFZ）とから厚さ補正を行って吸光度特性を
算出したのち測定ウエハＭの格子間酸素濃度を算出する
ための計算装置１５と、計算装置１５によって算出され
た格子間酸素濃度を基準値（たとえば上限基準値および
下限基準値）と比較するための比較装置１６とを備えて
いる。測定ウエハＭおよび基準ウエハＲと検出器１４と
の間には、必要に応じ、反射鏡１７Ａ，１７Ｂが挿入さ
れている。マイケルソン干渉計１２と偏光子１３との間
には、必要に応じ、反射鏡（図示せず）が挿入されてい
てもよい。
子間酸素濃度測定方法を実行するための測定装置であっ
て、グローバー灯などの光源１１と、光源１１から与え
られた光を半透明鏡１２Ａによって２つに分けて可動鏡
１２Ｂおよび固定鏡１２Ｃによって反射せしめたのち重
ね合わせることにより干渉光を形成するマイケルソン干
渉計１２と、マイケルソン干渉計１２から与えられた光
（すなわち干渉光）を偏光せしめて得た平行偏光を測定
ウエハＭおよび基準ウエハＲに与えるための偏光子１３
と、入射平行偏光強度Ｉo 、測定ウエハＭの光透過特性
（平行偏光の透過光強度ＩCZ）および基準ウエハＲの光
透過特性（平行偏光の透過光強度ＩFZ）を検出するため
の検出器１４と、検出器１４に接続されており入射平行
偏光強度Ｉo と測定ウエハＭの光透過特性（すなわち透
過光強度ＩCZ）と基準ウエハＲの光透過特性（すなわち
透過光強度ＩFZ）とから厚さ補正を行って吸光度特性を
算出したのち測定ウエハＭの格子間酸素濃度を算出する
ための計算装置１５と、計算装置１５によって算出され
た格子間酸素濃度を基準値（たとえば上限基準値および
下限基準値）と比較するための比較装置１６とを備えて
いる。測定ウエハＭおよび基準ウエハＲと検出器１４と
の間には、必要に応じ、反射鏡１７Ａ，１７Ｂが挿入さ
れている。マイケルソン干渉計１２と偏光子１３との間
には、必要に応じ、反射鏡（図示せず）が挿入されてい
てもよい。
【００６７】又、測定装置１０は、比較装置１６による
比較の結果に応じて測定ウエハＭの判定を行う判定装置
１８を備えている。たとえば判定装置１８は、格子間酸
素濃度が上限の基準値を超えた測定ウエハＭを不良と判
定し、格子間酸素濃度が上限の基準値と下限の基準値と
の間にある測定ウエハＭを良好と判定し、格子間酸素濃
度が下限の基準値に達しない測定ウエハＭを不良と判定
する。
比較の結果に応じて測定ウエハＭの判定を行う判定装置
１８を備えている。たとえば判定装置１８は、格子間酸
素濃度が上限の基準値を超えた測定ウエハＭを不良と判
定し、格子間酸素濃度が上限の基準値と下限の基準値と
の間にある測定ウエハＭを良好と判定し、格子間酸素濃
度が下限の基準値に達しない測定ウエハＭを不良と判定
する。
【００６８】さらに、検出器１４および計算装置１５に
は、それぞれ厚さ測定装置１９が接続されている。
は、それぞれ厚さ測定装置１９が接続されている。
【００６９】厚さ測定装置１９は、ダイヤルゲージな
ど、従来の厚さ測定手段を備え、それによって、基準ウ
エハＲの厚みｄFZを予め測定する。
ど、従来の厚さ測定手段を備え、それによって、基準ウ
エハＲの厚みｄFZを予め測定する。
【００７０】好ましい、シリコンウエハの製造方法で
は、製造ライン中の化学研磨（エッチング）工程に付随
して実行される洗浄工程ののち、ゲッタリング工程およ
び鏡面研磨工程に先行して格子間酸素濃度の測定工程が
実行される。これに限定されず、製造ライン中の所望の
箇所や製造ライン外で濃度の測定工程を実行することが
できる。たとえばラップ工程の次に濃度の測定を実施し
てもよい。
は、製造ライン中の化学研磨（エッチング）工程に付随
して実行される洗浄工程ののち、ゲッタリング工程およ
び鏡面研磨工程に先行して格子間酸素濃度の測定工程が
実行される。これに限定されず、製造ライン中の所望の
箇所や製造ライン外で濃度の測定工程を実行することが
できる。たとえばラップ工程の次に濃度の測定を実施し
てもよい。
【００７１】シリコンウエハの製造方法における測定工
程は、次に述べる第１〜６工程を含む。すなわち、第１
工程は、入射平行偏光強度Ｉo を測定するための工程で
ある。第２工程は、表裏両面が鏡面研磨された基準の浮
遊帯域シリコンウエハＲに対し平行偏光をブリュースタ
ー角Ｂで入射せしめることにより基準ウエハＲの光透過
特性（透過光強度ＩFZ）を検出器１４で検出するための
工程である。第３工程は、製造ライン（図示せず）中の
化学研磨工程によって表裏両面が化学研磨され洗浄工程
で洗浄された測定ウエハＭに対し平行偏光をブリュース
ター角Ｂで入射せしめることにより測定ウエハＭの光透
過特性（透過光強度ＩCZ）を検出器１４で検出するため
の工程である。
程は、次に述べる第１〜６工程を含む。すなわち、第１
工程は、入射平行偏光強度Ｉo を測定するための工程で
ある。第２工程は、表裏両面が鏡面研磨された基準の浮
遊帯域シリコンウエハＲに対し平行偏光をブリュースタ
ー角Ｂで入射せしめることにより基準ウエハＲの光透過
特性（透過光強度ＩFZ）を検出器１４で検出するための
工程である。第３工程は、製造ライン（図示せず）中の
化学研磨工程によって表裏両面が化学研磨され洗浄工程
で洗浄された測定ウエハＭに対し平行偏光をブリュース
ター角Ｂで入射せしめることにより測定ウエハＭの光透
過特性（透過光強度ＩCZ）を検出器１４で検出するため
の工程である。
【００７２】その後、検出器１４は、入射平行偏向強度
Ｉo 、測定ウエハＭの透過光強度ＩCZ、基準ウエハＲの
透過光強度ＩFZを厚さ測定装置１９に入力する。
Ｉo 、測定ウエハＭの透過光強度ＩCZ、基準ウエハＲの
透過光強度ＩFZを厚さ測定装置１９に入力する。
【００７３】そして、厚さ測定装置１９は、基準ウエハ
Ｒの厚みｄFZと、検出器１４の測定結果から、前述の各
実施例と同様にして測定ウエハＭの厚みｄCZを求める。
Ｒの厚みｄFZと、検出器１４の測定結果から、前述の各
実施例と同様にして測定ウエハＭの厚みｄCZを求める。
【００７４】厚み測定装置１９は、基準ウエハＲの厚み
ｄFZと測定ウエハＭの厚みｄCZを計算装置１５に入力す
る。
ｄFZと測定ウエハＭの厚みｄCZを計算装置１５に入力す
る。
【００７５】第４工程は、測定ウエハＭと基準ウエハＲ
の厚みが相違するとき厚さ測定装置１９から入力された
測定ウエハＭおよび基準ウエハＲの厚みと、第１工程に
よって測定された入射平行偏光強度Ｉo と、第２工程に
よって測定された基準ウエハＲの光透過特性（透過光強
度ＩFZ）と、第３工程によって測定された測定ウエハＭ
の光透過特性（透過光強度ＩCZ）とから、測定ウエハＭ
の格子間酸素濃度〔ＯiC〕を厚さ補正をして計算装置１
５で算出するための工程である。第５工程は、第４工程
によって算出された測定ウエハＭの格子間酸素濃度〔Ｏ
iC〕を比較装置１６で基準値と比較するための工程であ
る。第６工程は、第５工程によって比較された結果に応
じて格子間酸素濃度〔ＯiC〕が不良の（たとえば基準値
を超えた）測定ウエハＭを判定装置１８で判定するため
の工程である。
の厚みが相違するとき厚さ測定装置１９から入力された
測定ウエハＭおよび基準ウエハＲの厚みと、第１工程に
よって測定された入射平行偏光強度Ｉo と、第２工程に
よって測定された基準ウエハＲの光透過特性（透過光強
度ＩFZ）と、第３工程によって測定された測定ウエハＭ
の光透過特性（透過光強度ＩCZ）とから、測定ウエハＭ
の格子間酸素濃度〔ＯiC〕を厚さ補正をして計算装置１
５で算出するための工程である。第５工程は、第４工程
によって算出された測定ウエハＭの格子間酸素濃度〔Ｏ
iC〕を比較装置１６で基準値と比較するための工程であ
る。第６工程は、第５工程によって比較された結果に応
じて格子間酸素濃度〔ＯiC〕が不良の（たとえば基準値
を超えた）測定ウエハＭを判定装置１８で判定するため
の工程である。
【００７６】第２，第３工程で、それぞれ基準ウエハＲ
および測定ウエハＭに対してそれぞれブリュースター角
Ｂで平行偏光を入射させる根拠は、測定ウエハＭおよび
基準ウエハＲへの平行偏光の入射および出射に際して反
射が生じることを実質的に阻止し、測定ウエハＭおよび
基準ウエハＲの内部で多重反射が生じることを防止する
ことにある。
および測定ウエハＭに対してそれぞれブリュースター角
Ｂで平行偏光を入射させる根拠は、測定ウエハＭおよび
基準ウエハＲへの平行偏光の入射および出射に際して反
射が生じることを実質的に阻止し、測定ウエハＭおよび
基準ウエハＲの内部で多重反射が生じることを防止する
ことにある。
【００７７】ここで、平行偏光とは、入射対象（ここで
は測定ウエハＭならびに基準ウエハＲ）への入射面に平
行な成分のみを有する偏光すなわちＰ偏光である。
は測定ウエハＭならびに基準ウエハＲ）への入射面に平
行な成分のみを有する偏光すなわちＰ偏光である。
【００７８】また、引上シリコンウエハとは、引上法
（いわゆる“チョクラルスキー法”）によって製造され
たシリコン単結晶から切り出されたウエハに対し一連の
処理工程を施すことにより加工されたシリコンウエハで
あり、測定ウエハとなっており、例えば、シリコン単結
晶の切断工程によって発生した表裏両面の破砕層を除去
するために機械研磨工程ののちに化学研磨されている。
（いわゆる“チョクラルスキー法”）によって製造され
たシリコン単結晶から切り出されたウエハに対し一連の
処理工程を施すことにより加工されたシリコンウエハで
あり、測定ウエハとなっており、例えば、シリコン単結
晶の切断工程によって発生した表裏両面の破砕層を除去
するために機械研磨工程ののちに化学研磨されている。
【００７９】更に、浮遊帯域シリコンウエハとは、浮遊
帯域溶融法によって製造されたシリコン単結晶から作成
されたシリコンウエハであり、基準ウエハとして使用し
ている。
帯域溶融法によって製造されたシリコン単結晶から作成
されたシリコンウエハであり、基準ウエハとして使用し
ている。
【００８０】第２工程で、浮遊帯域シリコンウエハを基
準ウエハとして採用する根拠は、その格子間酸素濃度
〔ＯiF〕が引上シリコンウエハの格子間酸素濃度
〔ＯiC〕に比べて極めて小さく、格子間酸素濃度
〔ＯiF〕をゼロとみなすことができるからである。ま
た、基準ウエハの表裏両面が鏡面研磨されている根拠
は、入射光（平行偏光）が表裏両面で散乱されることを
防止することにある。
準ウエハとして採用する根拠は、その格子間酸素濃度
〔ＯiF〕が引上シリコンウエハの格子間酸素濃度
〔ＯiC〕に比べて極めて小さく、格子間酸素濃度
〔ＯiF〕をゼロとみなすことができるからである。ま
た、基準ウエハの表裏両面が鏡面研磨されている根拠
は、入射光（平行偏光）が表裏両面で散乱されることを
防止することにある。
【００８１】第４工程で、第１工程によって測定された
入射平行偏光強度Ｉo と第２工程によって測定された基
準ウエハＲの光透過特性（ここでは透過光強度ＩFZ）と
第３工程によって測定された測定ウエハＭの光透過特性
（透過光強度ＩCZ）とから測定ウエハＭの格子間酸素濃
度〔ＯiC〕を算出する要領は、以下のとおりである。
入射平行偏光強度Ｉo と第２工程によって測定された基
準ウエハＲの光透過特性（ここでは透過光強度ＩFZ）と
第３工程によって測定された測定ウエハＭの光透過特性
（透過光強度ＩCZ）とから測定ウエハＭの格子間酸素濃
度〔ＯiC〕を算出する要領は、以下のとおりである。
【００８２】測定ウエハＭの格子間酸素濃度〔ＯiC〕
は、測定ウエハＭの格子間酸素の振動に起因した光吸収
係数αE と変換係数ｋ（現在３．１４×１０17個／ｃｍ
2 が好ましいと考えられている）とを用いて、数式７の
ごとく表現できる。ここで、測定ウエハＭの格子間酸素
の振動に起因した光吸収係数αE は、格子間酸素の振動
に起因した波数１１０６ｃｍ-1における肉厚ｄCZの測定
ウエハＭの格子間酸素の局在振動に由来する吸光度Ａと
ブリュースター角Ｂで入射された平行偏光の光路長Ｌと
ウエハ内の屈折角θを用いて、ランベルトーベールの法
則から、数式８のごとく表現できる。
は、測定ウエハＭの格子間酸素の振動に起因した光吸収
係数αE と変換係数ｋ（現在３．１４×１０17個／ｃｍ
2 が好ましいと考えられている）とを用いて、数式７の
ごとく表現できる。ここで、測定ウエハＭの格子間酸素
の振動に起因した光吸収係数αE は、格子間酸素の振動
に起因した波数１１０６ｃｍ-1における肉厚ｄCZの測定
ウエハＭの格子間酸素の局在振動に由来する吸光度Ａと
ブリュースター角Ｂで入射された平行偏光の光路長Ｌと
ウエハ内の屈折角θを用いて、ランベルトーベールの法
則から、数式８のごとく表現できる。
【００８３】
【数７】
【００８４】
【数８】 数式９は、測定ウエハＭと基準ウエハＲの厚さが同じ場
合の測定ウエハＭの吸光度ＡOBS をもとめる式である。
吸光度Ａと吸光度ＡOBS の関係は後述する。
合の測定ウエハＭの吸光度ＡOBS をもとめる式である。
吸光度Ａと吸光度ＡOBS の関係は後述する。
【００８５】
【数９】 次に、測定ウエハＭの表裏両面の研磨状態を以下の実施
例（ａ）〜（ｃ）の３つの場合に分けて、それぞれの場
合における本発明の測定方法の具体例について説明す
る。
例（ａ）〜（ｃ）の３つの場合に分けて、それぞれの場
合における本発明の測定方法の具体例について説明す
る。
【００８６】実施例（ａ）：両面鏡面研磨の場合 最初に、測定ウエハＭの表裏両面が鏡面研磨されている
場合を説明する。
場合を説明する。
【００８７】図１７および図１８は、平行偏光ＩO 、測
定ウエハＭ、基準ウエハＲを模式的に示す。この場合、
基準ウエハＲの厚みは測定ウエハＭの２倍であるが、こ
れは便宜的なもので、本発明はこれに限定されない。ま
た、図１７および１８においては図の簡明化のために垂
直入射の形で図示してあるが、本発明ではブリュ―スタ
―角入射である。図１７と図１８でＬと２Ｌはウエハの
厚みでなく「ウエハ内の光路長」を意味する。
定ウエハＭ、基準ウエハＲを模式的に示す。この場合、
基準ウエハＲの厚みは測定ウエハＭの２倍であるが、こ
れは便宜的なもので、本発明はこれに限定されない。ま
た、図１７および１８においては図の簡明化のために垂
直入射の形で図示してあるが、本発明ではブリュ―スタ
―角入射である。図１７と図１８でＬと２Ｌはウエハの
厚みでなく「ウエハ内の光路長」を意味する。
【００８８】測定ウエハＭの透過光強度ＩCZと基準ウエ
ハＲの透過光強度ＩFZはそれぞれ数式１０と数式１１に
表される。ここでαI はＳｉの格子振動（フォノン）の
吸収係数である。数式１２〜１６に基づいて厚さ補正を
行って、吸光度ＡOBS を求める。なお、測定パラメ―タ
ＩO 、ＩFZ、ＩCZはスペクトルであり、波数の関数であ
る。実際に測定されるのは、Ｆ（ν）×ＩO （ν）、Ｆ
（ν）×ＩFZ（ν）、Ｆ（ν）×ＩCZ（ν）である。ν
は波数（ｃｍ-1）を意味し、Ｆ（ν）は装置関数を意味
する。
ハＲの透過光強度ＩFZはそれぞれ数式１０と数式１１に
表される。ここでαI はＳｉの格子振動（フォノン）の
吸収係数である。数式１２〜１６に基づいて厚さ補正を
行って、吸光度ＡOBS を求める。なお、測定パラメ―タ
ＩO 、ＩFZ、ＩCZはスペクトルであり、波数の関数であ
る。実際に測定されるのは、Ｆ（ν）×ＩO （ν）、Ｆ
（ν）×ＩFZ（ν）、Ｆ（ν）×ＩCZ（ν）である。ν
は波数（ｃｍ-1）を意味し、Ｆ（ν）は装置関数を意味
する。
【００８９】
【数１０】
【００９０】
【数１１】
【００９１】
【数１２】
【００９２】
【数１３】
【００９３】
【数１４】
【００９４】
【数１５】
【００９５】
【数１６】 測定ウエハＭの表裏両面での光散乱がないので、格子間
酸素の局在振動に由来する吸光度Ａは測定ウエハＭの吸
光度ＡOBS と等しい。
酸素の局在振動に由来する吸光度Ａは測定ウエハＭの吸
光度ＡOBS と等しい。
【００９６】通常のＣＺシリコンウエハでもＣＺシリコ
ンウエハ内のフリーキァリアの吸収が無視し得ないほど
その濃度が高い場合には、（数１０）のαI がαI ＋α
F （αF はフリーキャリアの吸収係数）となり、それに
したがって、以下の数式中のαI はαI ＋αF とかわる
が、本特許では一貫してフリーキャリア吸収の影響は無
視し得るとして取り扱う。参考のために、測定ウエハＭ
と基準ウエハＲの厚さが同じ場合の測定ウエハＭの吸光
度Ａ′が数式１７および１８で表されている。数式１６
と数式１８を比較すれば明らかなように、吸光度ＡOBS
とＡ′は同じ値である。つまり、厚さ補正により、基準
ウエハＲと測定ウエハＭとが同じ厚さの場合と同じスペ
クトルが得られるのである。
ンウエハ内のフリーキァリアの吸収が無視し得ないほど
その濃度が高い場合には、（数１０）のαI がαI ＋α
F （αF はフリーキャリアの吸収係数）となり、それに
したがって、以下の数式中のαI はαI ＋αF とかわる
が、本特許では一貫してフリーキャリア吸収の影響は無
視し得るとして取り扱う。参考のために、測定ウエハＭ
と基準ウエハＲの厚さが同じ場合の測定ウエハＭの吸光
度Ａ′が数式１７および１８で表されている。数式１６
と数式１８を比較すれば明らかなように、吸光度ＡOBS
とＡ′は同じ値である。つまり、厚さ補正により、基準
ウエハＲと測定ウエハＭとが同じ厚さの場合と同じスペ
クトルが得られるのである。
【００９７】
【数１７】
【００９８】
【数１８】 実施例（ｂ）：両面が鏡面研磨されていない場合 次に、測定ウエハＭの表裏両面が鏡面研磨されていない
場合を説明する。ここでは、シリコン単結晶の切断工程
によって発生した表裏両面の破砕層を除去するために機
械研磨工程ののちに化学研磨されている場合について説
明する。
場合を説明する。ここでは、シリコン単結晶の切断工程
によって発生した表裏両面の破砕層を除去するために機
械研磨工程ののちに化学研磨されている場合について説
明する。
【００９９】図１９および図２０は、平行偏光ＩO 、測
定ウエハＭ、基準ウエハＲを模式的に示す。図１９およ
び２０においては図の簡明化のために垂直入射の形で図
示してあるが、本発明ではブリュ―スタ―角入射であ
る。図１９と図２０でＬと２Ｌはウエハの厚みでなく
「ウエハ内の光路長」を意味する。
定ウエハＭ、基準ウエハＲを模式的に示す。図１９およ
び２０においては図の簡明化のために垂直入射の形で図
示してあるが、本発明ではブリュ―スタ―角入射であ
る。図１９と図２０でＬと２Ｌはウエハの厚みでなく
「ウエハ内の光路長」を意味する。
【０１００】測定ウエハＭの透過光強度ＩCZおよび基準
ウエハＲの透過光強度ＩFZはそれぞれ数式１９および２
０に表される。数式２１〜２５に基づいて厚さ補正を行
って、測定ウエハＭの吸光度ＡOBS を求める。数式２５
が示すように、格子間酸素の局在振動に由来する吸光度
Ａは、測定ウエハＭの吸光度ＡOBS から光散乱による寄
与（ベースライン）を分離して求める。ただし、βは、
波数１１０６ｃｍ-1おける測定ウエハＭの表裏面での光
散乱率である。
ウエハＲの透過光強度ＩFZはそれぞれ数式１９および２
０に表される。数式２１〜２５に基づいて厚さ補正を行
って、測定ウエハＭの吸光度ＡOBS を求める。数式２５
が示すように、格子間酸素の局在振動に由来する吸光度
Ａは、測定ウエハＭの吸光度ＡOBS から光散乱による寄
与（ベースライン）を分離して求める。ただし、βは、
波数１１０６ｃｍ-1おける測定ウエハＭの表裏面での光
散乱率である。
【０１０１】
【数１９】
【０１０２】
【数２０】
【０１０３】
【数２１】
【０１０４】
【数２２】
【０１０５】
【数２３】
【０１０６】
【数２４】
【０１０７】
【数２５】 参考のために述べると、測定ウエハＭと基準ウエハＲの
厚さが同じ場合の測定ウエハＭの吸光度Ａ′は数式２６
および２７で表される。
厚さが同じ場合の測定ウエハＭの吸光度Ａ′は数式２６
および２７で表される。
【０１０８】
【数２６】
【０１０９】
【数２７】 数式２５と数式２７を比較すれば明らかなように、吸光
度ＡOBS とＡ′は同じ値である。つまり、厚さ補正によ
り基準ウエハＲと測定ウエハＭとが同じ厚さの場合と同
じスペクトルが得られる。
度ＡOBS とＡ′は同じ値である。つまり、厚さ補正によ
り基準ウエハＲと測定ウエハＭとが同じ厚さの場合と同
じスペクトルが得られる。
【０１１０】この他に、鏡面研磨されていない場合とし
ては、化学研磨工程に先立ち平坦度を確保するために表
裏両面が機械研磨されている場合や、化学研磨に先立つ
機械研磨が未だ施されていない場合があるが、これらの
場合も同様に、厚さ補正によって、基準ウエハＲと測定
ウエハＭの厚さが同じ場合と同じスペクトルを得ること
ができる。
ては、化学研磨工程に先立ち平坦度を確保するために表
裏両面が機械研磨されている場合や、化学研磨に先立つ
機械研磨が未だ施されていない場合があるが、これらの
場合も同様に、厚さ補正によって、基準ウエハＲと測定
ウエハＭの厚さが同じ場合と同じスペクトルを得ること
ができる。
【０１１１】実施例（ｃ）：片面のみが鏡面研磨されて
いる場合 次に、測定ウエハＭの表面が鏡面研磨され、裏面が後続
のウエハ処理工程において表裏両面の識別を容易とする
ために粗面のまま放置されている場合について説明す
る。この場合、例えば、測定ウエハＭの裏面はエッチン
グされている。また、ここでは、測定ウエハＭおよび基
準ウエハＲの厚みをそれぞれｄCZ、ｄFZとして説明す
る。
いる場合 次に、測定ウエハＭの表面が鏡面研磨され、裏面が後続
のウエハ処理工程において表裏両面の識別を容易とする
ために粗面のまま放置されている場合について説明す
る。この場合、例えば、測定ウエハＭの裏面はエッチン
グされている。また、ここでは、測定ウエハＭおよび基
準ウエハＲの厚みをそれぞれｄCZ、ｄFZとして説明す
る。
【０１１２】ブリュースター角入射平行偏光ＩO を測定
ウエハＭに入射した場合、測定ウエハＭの透過光強度Ｉ
CZは数式２８で表される。ただし、βは波数１１０６ｃ
ｍ-1における測定ウエハＭの裏面での光散乱率である。
ウエハＭに入射した場合、測定ウエハＭの透過光強度Ｉ
CZは数式２８で表される。ただし、βは波数１１０６ｃ
ｍ-1における測定ウエハＭの裏面での光散乱率である。
【０１１３】
【数２８】 同様に、入射光ＩO を基準ウエハＲに入射した場合、基
準ウエハＲの透過光強度ＩFZは数式２９で表される。
準ウエハＲの透過光強度ＩFZは数式２９で表される。
【０１１４】
【数２９】 平行偏光ブリュースター角入射では、測定ウエハＭの内
部で多重反射がおきない。したがって、測定ウエハＭと
基準ウエハＲとで厚さが異なる場合でも、数式３０に基
づいて厚さ補正すれば、測定ウエハＭと基準ウエハＲが
同じ厚さの場合と同じスペクトルがえられる。
部で多重反射がおきない。したがって、測定ウエハＭと
基準ウエハＲとで厚さが異なる場合でも、数式３０に基
づいて厚さ補正すれば、測定ウエハＭと基準ウエハＲが
同じ厚さの場合と同じスペクトルがえられる。
【０１１５】
【数３０】 実際に、数式３０の右辺は、測定ウエハＭと基準ウエハ
Ｒが同じ厚さの場合の測定ウエハＭの吸光度ＡOBS であ
る。
Ｒが同じ厚さの場合の測定ウエハＭの吸光度ＡOBS であ
る。
【０１１６】なお、念のために述べれば、片面のみが鏡
面研磨の場合は、前述の（ｂ）において表面の光散乱率
βをゼロとした場合に相当する。したがって、前述の
（ｂ）と同様の理由により、互いに厚みの異なる基準ウ
エハＲと測定ウエハＭの吸光度は同じ値であり、厚さ補
正により基準ウエハＲと測定ウエハＭとが同じ厚さの場
合と同じスペクトルが得られるのである。
面研磨の場合は、前述の（ｂ）において表面の光散乱率
βをゼロとした場合に相当する。したがって、前述の
（ｂ）と同様の理由により、互いに厚みの異なる基準ウ
エハＲと測定ウエハＭの吸光度は同じ値であり、厚さ補
正により基準ウエハＲと測定ウエハＭとが同じ厚さの場
合と同じスペクトルが得られるのである。
【０１１７】また、前述の実施例（ｂ）の場合と同様
に、格子間酸素の局在振動に由来する吸光度Ａは、測定
ウエハＭの吸光度ＡOBS から光散乱による寄与（ベース
ライン）を分離して求める。
に、格子間酸素の局在振動に由来する吸光度Ａは、測定
ウエハＭの吸光度ＡOBS から光散乱による寄与（ベース
ライン）を分離して求める。
【０１１８】また、本発明の厚さ測定方法は、測定ウエ
ハ中の格子間酸素濃度と同様にして置換型炭素濃度を測
定する方法にも適用できる。その場合、それぞれ、振動
に起因した波数を１１０６ｃｍ-1の代りに６０５ｃｍ-1
にし、変換係数ｋを３．１４×１０17個／ｃｍ2 の代り
に０．８１×１０17個／ｃｍ2 にする。
ハ中の格子間酸素濃度と同様にして置換型炭素濃度を測
定する方法にも適用できる。その場合、それぞれ、振動
に起因した波数を１１０６ｃｍ-1の代りに６０５ｃｍ-1
にし、変換係数ｋを３．１４×１０17個／ｃｍ2 の代り
に０．８１×１０17個／ｃｍ2 にする。
【０１１９】
【発明の効果】本発明によれば、従来の厚さ測定方法と
比較して、高精度に測定できる。
比較して、高精度に測定できる。
【０１２０】本発明は、格子間酸素濃度測定に適用でき
る。その場合、濃度の赤外測定とは別に厚さ測定を行な
わなくてもウエハ表面上の格子間酸素濃度〔Ｏｉ〕測定
スポットにおいて高精度で測定ウエハの厚さ測定ができ
る。
る。その場合、濃度の赤外測定とは別に厚さ測定を行な
わなくてもウエハ表面上の格子間酸素濃度〔Ｏｉ〕測定
スポットにおいて高精度で測定ウエハの厚さ測定ができ
る。
【０１２１】しかも、ウエハ面内の格子間酸素濃度〔Ｏ
ｉ〕分布を測定する場合、高精度化、迅速化に大いに役
立つ。
ｉ〕分布を測定する場合、高精度化、迅速化に大いに役
立つ。
【図１】本発明の第１実施例における、厚さ補正した差
吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図２】本発明の第２実施例における、γ＝γ1 とした
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図３】本発明の第２実施例における、γ＝γ2 とした
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図４】本発明の第２実施例における、γ＝γ3 とした
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施例における、γ＝γ4 とした
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図６】本発明の第２実施例における、γ＝γ5 とした
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図７】本発明の第２実施例における、γ＝γ6 とした
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図８】本発明の第２実施例における、γ＝γ7 とした
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図９】本発明の第２実施例における、γ＝γ8 とした
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図１０】本発明の第２実施例における、γ＝γ9 とし
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図１１】本発明の第３実施例における、γ＝γ10とし
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図１２】本発明の第３実施例における、γ＝γ11とし
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図１３】本発明の第３実施例における、γ＝γ12とし
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図１４】本発明の第３実施例における、γ＝γ13とし
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図１５】本発明の第３実施例における、γ＝γ14とし
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
た時の差吸光度スペクトルの一例を示すグラフ。
【図１６】本発明方法を実施するための好適な装置の一
例を示す概略図。
例を示す概略図。
【図１７】本発明の第４実施例の実施例（ａ）における
測定ウエハと入射光の関係を説明するための模式図。
測定ウエハと入射光の関係を説明するための模式図。
【図１８】本発明の第４実施例の実施例（ａ）における
基準ウエハと入射光の関係を説明するための模式図。
基準ウエハと入射光の関係を説明するための模式図。
【図１９】本発明の第４実施例の実施例（ｂ）における
測定ウエハと入射光との関係を説明するための模式図。
測定ウエハと入射光との関係を説明するための模式図。
【図２０】本発明の第４実施例の実施例（ｂ）における
基準ウエハと入射光との関係を説明するための模式図。
基準ウエハと入射光との関係を説明するための模式図。
１０ 測定装置 １１ 光源 １２ マイケルソン干渉計 １２Ａ 半透明鏡 １２Ｂ 可動鏡 １２Ｃ 固定鏡 １３ 偏光子 １４ 検出器 １５ 計算装置 １６ 比較装置 １７Ａ，１７Ｂ 反射鏡 １８ 判定装置 １９ 厚さ測定装置 Ｍ 測定ウエハ Ｒ 基準ウエハ １００ ベースライン １０１ 酸素の局在振動バンドのピーク強度 Ｓ ６１０ｃｍ-1の波長におけるフォノン
・ピーク
・ピーク
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/17 - 21/61 H01L 21/64 - 21/66
Claims (2)
- 【請求項１】 平行偏光赤外光をブリュースター角で入
射したときの基準ウエハおよび測定ウエハを透過した光
の透過後スペクトルを測定する工程と、 透過前のスペクトルと、基準ウエハの透過後スペクトル
と、測定ウエハの透過後スペクトルと基準ウエハの厚さ
とから、測定ウエハの厚さを変数として変化させた仮の
差吸光度スペクトルを複数求める工程と、 求めた複数の仮の差吸光度スペクトルの所定範囲の波長
において、フォノン吸収に基づくピークが差吸光度スペ
クトル上で消えるときの測定ウエハの厚さ変数から測定
ウエハの厚さを求める工程、 とを含むことを特徴とするウエハの厚さ測定方法。 - 【請求項２】 次の諸工程を含む、ウエハの厚さ測定方
法。 （ａ）透過前の平行偏光赤外光のスペクトルを測定する
工程（イ）と、 （ｂ）測定ウエハに対し平行偏光赤外光をブリュースタ
ー角で入射させて透過させ、その透過後のスペクトルを
測定する工程（ロ）と、 （ｃ）基準ウエハに対し平行偏光赤外光をブリュースタ
ー角で入射させて透過させ、その透過後のスペクトルを
測定する工程（ハ）と、 （ｄ）工程（イ）によって測定された平行偏光赤外光の
スペクトルと、工程（ロ）によって測定された測定ウエ
ハの透過後スペクトルと、工程（ハ）によって測定され
た基準ウエハの透過後スペクトルと、基準ウエハの厚み
とから、測定ウエハの厚さを変数として変化させた基準
ウエハに対する測定ウエハの仮の差吸光度スペクトルを
複数求める工程（ニ）と、 （ｅ）工程（ニ）で求めた複数の仮の差吸光度スペクト
ルの所定範囲の波長において、フォノン吸収に基づくピ
ークが差吸光度スペクトル上で消えるときの測定ウエハ
の厚さ変数から測定ウエハの厚さを求める工程（ホ）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26324794A JP3046724B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | ウエハの厚さ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26324794A JP3046724B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | ウエハの厚さ測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105716A JPH08105716A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3046724B2 true JP3046724B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=17386823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26324794A Expired - Lifetime JP3046724B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | ウエハの厚さ測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3046724B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008099442A1 (ja) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Tokyo Institute Of Technology | 分光解析装置及び分光解析方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100505037B1 (ko) | 2003-08-08 | 2005-07-29 | 삼성전자주식회사 | 기판 두께 측정 장치 및 방법 |
| 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 |
| JP7184032B2 (ja) * | 2019-12-27 | 2022-12-06 | 株式会社Sumco | シリコン試料の炭素濃度評価方法およびこの方法に使用される評価装置、シリコンウェーハ製造工程の評価方法、シリコンウェーハの製造方法ならびにシリコン単結晶インゴットの製造方法 |
-
1994
- 1994-10-04 JP JP26324794A patent/JP3046724B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008099442A1 (ja) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Tokyo Institute Of Technology | 分光解析装置及び分光解析方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08105716A (ja) | 1996-04-23 |
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