JP6848850B2

JP6848850B2 - 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

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Inventors: 伸弥福島; 丈弘常森
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Description

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。

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。

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。

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。

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。

国際公開第２０１７／０６１０７２号

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。

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。

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。

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イオン濃度がＦｅ濃度の測定精度に影響を及ぼすこと、当該イオン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。

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、Ｎａ⁺、ＮＨ₄ ⁺及びＫ⁺の合計濃度が１．７５０μｇ／ｍ³以下であり、Ｆ^-、Ｃｌ^-、ＮＯ₂ ^-、ＰＯ₄ ^3-、Ｂｒ^-、ＮＯ₃ ^-及びＳＯ₄ ^2-の合計濃度が０．５５２μｇ／ｍ³以下であ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。

（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、Ｎａ⁺、ＮＨ₄ ⁺及びＫ⁺の合計濃度が１．７５０μｇ／ｍ³以下であり、Ｆ^-、Ｃｌ^-、ＮＯ₂ ^-、ＰＯ₄ ^3-、Ｂｒ^-、ＮＯ₃ ^-及びＳＯ₄ ^2-の合計濃度が０．５５２μｇ／ｍ³以下である雰囲気としたことを特徴とするＳＰＶ測定装置。

（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、Ｎａ⁺、ＮＨ₄ ⁺及びＫ⁺の合計濃度が１．７５０μｇ／ｍ³以下であり、Ｆ^-、Ｃｌ^-、ＮＯ₂ ^-、ＰＯ₄ ^3-、Ｂｒ^-、ＮＯ₃ ^-及びＳＯ₄ ^2-の合計濃度が０．５５２μｇ／ｍ³以下である雰囲気とした、上記（２）に記載のＳＰＶ測定装置。

（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。

（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。

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。

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。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。校正用キャリブレーションチップを用いて取得したＳｉｇｎａｌ値の変化率を示すグラフである。

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。

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。

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_Fei ² − １／Ｌ_FeB ²）・・・（１）
ただし、Ｃは定数である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ここで本実施形態では、ＳＰＶ測定を、Ｎａ⁺、ＮＨ₄ ⁺及びＫ⁺の合計濃度が１．７５０μｇ／ｍ³以下であり、Ｆ^-、Ｃｌ^-、ＮＯ₂ ^-、ＰＯ₄ ^3-、Ｂｒ^-、ＮＯ₃ ^-及びＳＯ₄ ^2-の合計濃度が０．５５２μｇ／ｍ³以下であ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測定雰囲気のイオン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。

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。まず、アニオンに関して、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）に酸系ガス（アニオン）が付着すると、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、アニオンを除去することで、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。

次に、カチオンに関して、ＳＰＶ測定装置には、装置を校正するためのキャリブレーションチップが内蔵、搭載されており、このチップはｎ型シリコンウェーハである。ｎ型シリコンウェーハでは、p型とは逆で表面を負にパッシベーションする。測定雰囲気にアルカリ系ガス（カチオン）が存在する場合、キャリブレーションチップの測定精度が悪くなり、拡散長測の校正に影響を生じる。よって、カチオンを除去することで、拡散長の絶対値が保証され、Ｆｅ−Ｂ準位密度の定量性を改善できると考えられる。

なお、シリコンウェーハ製造工程において、アルカリエッチング液として主に水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム、酸エッチング液として、主にフッ硝酸が用いられている。アルカリエッチング液には臭素酸塩、酸エッチング液には燐酸や硫酸を添加することがある。また、ウェーハの洗浄液としては主にアンモニア水、塩酸、過酸化水素が用いられている。これら薬品の使用時に発生するガスを考えると、カチオンとしてはＮａ⁺、ＮＨ₄ ⁺及びＫ⁺の３つ、アニオンとしてＦ^-、Ｃｌ^-、ＮＯ₂ ^-、ＰＯ₄ ^3-、Ｂｒ^-、ＮＯ₃ ^-及びＳＯ₄ ^2-の７つを考慮すれば十分である。また、外気には潮風起因のＮａ⁺やＣｌ^-等のイオンが含まれているが、既に挙げたイオンをモニターしておけば問題がない。

ＳＰＶ測定雰囲気のイオン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イオン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、カチオンを除去するカチオンフィルタやアニオンを除去するアニオンフィルタなどの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イオン濃度を上記のとおりとする。カチオンフィルタとしては、日本ピュアテックス社製「ピュアライト」ＰＦ５９０Ｆ４Ｈ、ダン・タクマ社製ＰＬ−Ｃ−２５−４ＧＩなどを例示することができる。アニオンフィルタとしては、日本ピュアテックス社製「ピュアライト」Ｐ５９２Ｅ５Ｈ、ダン・タクマ社製ＰＬ−Ａ−３０−４ＧＯ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イオン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。

ＳＰＶ測定雰囲気のイオン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、上記イオン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。

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。

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。

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、Ｎａ⁺、ＮＨ₄ ⁺及びＫ⁺の合計濃度が１．７５０μｇ／ｍ³以下であり、Ｆ^-、Ｃｌ^-、ＮＯ₂ ^-、ＰＯ₄ ^3-、Ｂｒ^-、ＮＯ₃ ^-及びＳＯ₄ ^2-の合計濃度が０．５５２μｇ／ｍ³以下であ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、イオンが測定ステージ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、既述のカチオンフィルタやアニオンフィルタを好適に用いることができる。

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、イオンが第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。

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。

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。

（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、アニオンフィルタ（日本ピュアテック社製：ピュアライト P592E5H）及びカチオンフィルタ（日本ピュアテック社製：ピュアライト PF590F4H）を新しく設置して、イオン濃度を低減させた。表１には、以下の方法で測定したイオン濃度を示した。なお、Ｎｏ．１〜６はそれぞれ異なる日に測定したものである。なお、イオン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。

＜イオン濃度測定方法＞
イオン濃度の測定は、純水インピンジャーバブリング法にて行った。
・純水；１００ｍＬ
・吸引速度；１Ｌ／分
・吸引時間；３６０分
・分析装置；イオンクロマトグラフィー
１ｍ³中の雰囲気中のイオン濃度への換算は、以下の換算式を用いた。
分析値［ｐｐｂ］×回収純水量［ｍＬ］÷吸引量［ｍ³］＝イオン濃度［μｇ／ｍ³］

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のＮｏ．１〜６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。

＜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、表２に示した。ＣＶ値が１０％以下であることが好ましい。
また、各ウェーハの１７７点の測定値のうち、Ｌ_Fei＞Ｌ_FeBとなった欠測点（Undefine point）の数をカウントし、その３回平均を平均ＵＤ値として、表３に示した。
なお、表２及び表３では、Ｆｅ濃度が１０⁸／ｃｍ³オーダーのウェーハを「ＷＦ１〜３」、Ｆｅ濃度が１０⁹／ｃｍ³前半オーダーのウェーハを「ＷＦ４〜６」、Ｆｅ濃度が１０⁹／ｃｍ³後半〜１０¹⁰／ｃｍ³オーダーのウェーハを「ＷＦ７〜９」として表示した。発明例により測定した、各ウェーハの３回の平均Ｆｅ濃度の平均値は表４に示す。
また、上記のＳＰＶ測定とは別に、校正用キャリブレーションチップを用いたＳｉｇｎａｌ値の測定を、１ヶ月間毎日行い、１日目のＳｉｇｎａｌ値を１として変化率を求めた。結果を図３に示す。

（比較例１）
クリーンルームにケミカルフィルタを設置せず、イオン濃度を低減しなかったこと以外は、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に示す。

（比較例２）
比較例１と異なる工場のケミカルフィルタを設置しないクリーンルームに設置された、発明例と同形式のＳＰＶ測定装置かつ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に示す。

＜評価結果＞
表２及び表３に示すように、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、平均ＵＤ値がほぼゼロに抑えられている。これに対し、比較例１，２では、１×１０⁹／ｃｍ³以下のＦｅ濃度ではＣＶ値が１０％を超えており、平均ＵＤ値も大きくなっている。また、図３に示すように、発明例ではＳｉｇｎａｌ値の変化が小さい。これに対し、比較例１，２ではＳｉｇｎａｌ値の変化が大きくなっており、カチオンが多い比較例２では、特にＳｉｇｎａｌ値の低下量が大きくなっている。

１００ＳＰＶ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
Ｗｐ型シリコンウェーハ

Claims

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、Ｎａ^＋、ＮＨ_４ ^＋及びＫ^＋の合計濃度が１．７５０μｇ／ｍ^３以下であり、Ｆ⁻、Ｃｌ⁻、ＮＯ_２ ⁻、ＰＯ_４ ^３−、Ｂｒ⁻、ＮＯ_３ ⁻及びＳＯ_４ ^２−の合計濃度が０．５５２μｇ／ｍ^３以下であ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。
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、Ｎａ^＋、ＮＨ_４ ^＋及びＫ^＋の合計濃度が１．７５０μｇ／ｍ^３以下であり、Ｆ⁻、Ｃｌ⁻、ＮＯ_２ ⁻、ＰＯ_４ ^３−、Ｂｒ⁻、ＮＯ_３ ⁻及びＳＯ_４ ^２−の合計濃度が０．５５２μｇ／ｍ^３以下である雰囲気としたことを特徴とするＳＰＶ測定装置。
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、Ｎａ^＋、ＮＨ_４ ^＋及びＫ^＋の合計濃度が１．７５０μｇ／ｍ^３以下であり、Ｆ⁻、Ｃｌ⁻、ＮＯ_２ ⁻、ＰＯ_４ ^３−、Ｂｒ⁻、ＮＯ_３ ⁻及びＳＯ_４ ^２−の合計濃度が０．５５２μｇ／ｍ^３以下である雰囲気とした、請求項２に記載のＳＰＶ測定装置。
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。
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。