JPH04109145A - 引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度測定
方法に関し、特に、表面が鏡面研磨された引上シリコン
ウェーハに対し平行偏光をブリュースター角で入射せし
めて測定した光透過特性と表裏両面が鏡面研磨された対
照としての浮遊帯域シリコンウェーハに対し平行偏光を
ブリュースター角で入射せしめて測定した光透過特性と
から引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度を算出して
なる引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度測定方法に
関するものである。

［従来の技術］ ゛従来、この種の引上シリコンウェーハの置換型炭素濃
度測定方法としては、表面が鏡面研磨されかつ裏面が表
面の鏡面研磨に後続する処理工程において表裏両面の識
別を容易とする目的で粗面とされたまま放置された引上
シリコンウェーハと、表面が鏡面研磨されかつ裏面が引
上シリコンウェーハの裏面と同一の光学的な挙動を確保
するために粗面とされた対照としての浮遊帯域シリコン
ウェーハとに対して赤外光を同時に入射せしめることに
より、引上シリコンウェーハの光透過特性および浮遊帯
域シリコンウェーハの光透過特性を測定して引上シリコ
ンウェーハの置換型炭素濃度を求めてなるものが、提案
されていた。

［解決すべき問題点］ しかしながら、従来の引上シリコンウェーハの置換型炭
素濃度測定方法では、引上シリコンウェーハの裏面が表
面との識別を容易とする目的で粗面とされていたので、
ｆｉｌ光学的な挙動を同一とするために対照としての浮
遊帯域シリコンウェーハの裏面も粗面としなければなら
ない欠点があり、ひいてはｆｉｉ）測定作業が煩雑とな
る欠点があった。

そこで、本発明は、これらの欠点を除去する目的で、表
裏両面が鏡面研磨された浮遊帯域シリコンウェーハをそ
のまま対照として使用可能とすることにより測定作業を
簡潔としてなる引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度
測定方法を提供せんとするものである。

（２）発明の構成 ［問題点の解決手段］ 本発明により提供される問題点の解決手段は、「（ａ）
表面が鏡面研磨された引上シリコンウェーハに対し平行
偏光をブリュース ター角で入射せしめることにより引上シリコンウェーハ
の光透過特性を測定するための第１の工程と、 ｆｂ）表裏両面が鏡面研磨された対照としての浮遊帯域
シリコンウェーハに対し平行偏光をブリュースター角で
入射せしめることにより浮遊帯域シリコンウェーハの光
透過特性を測定するための第２の工程と、 （ｃｌ第１の工程によって測定された引上シリコンウェ
ーハの光透過特性と第２の工程によって測定された浮遊
帯域シリコンウェーハの光透過特性とから引上シリコン
ウェーハの置換型炭素濃度を算出するための第３の工程
と を備えてなる引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度測
定方法」 である。

［作用］ 本発明にかかる引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度
測定方法は、上述の［問題点の解決手段］の欄に開示し
たごとく、表面が鏡面研磨された引上シリコンウェーハ
の光透過特性と表裏両面が鏡面研磨された浮遊帯域シリ
コンウェーハの光透過特性とから引上シリコンウェーハ
の置換型炭素濃度を算出しているので、 （ｉｔ表裏両面が鏡面研磨された浮遊帯域シリコンウェ
ーハの裏面な粗面とすることなく鏡面のままで使用可能
とする作用 をなし、ひいては ［ｉｉ１測定作業を簡潔とする作用 をなす。

［実施例］ 次に、本発明にかかる引上シリコンウェーハの置換型炭
素濃度測定方法について、その好ましい実施例を挙げ、
添付図面を参照しつつ、具体的に説明する。

ユ虚土ＪＩム（社）ｌ眠り 第１図は、本発明にかかる引上シリコンウェーハの置換
型炭素濃度測定方法の一実施例を実行する測定装置を示
すための簡略構成図である。

第２図および第３図は、本発明にかかる引上シリコンウ
ェーハの置換型炭素濃度測定方法の一実施例を説明する
ための説明図である。

の　　　・ まず、本発明にかかる引上シリコンウェーハの置換型炭
素濃度測定方法の一実施例について、その構成および作
用を詳細に説明する。

本発明にかかる引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度
測定方法は、表面が鏡面研磨された引上シリコンウェー
ハ（“片面研磨引上シリコンウェーハ”という）に対し
平行偏光をブリュースター角で入射せしめることにより
引上シリコンウェーハ（すなわち片面研磨引上シリコン
ウェーハ）の光透過特性（ここでは透過光強度Ｉ。Ｉｌ
ｓ；以下同様）を測定するための第１の工程と、表裏両
面が鏡面研磨された対照としての浮遊帯域シリコンウェ
ーハ（“両面研磨浮遊帯域シリコンウェーハ゛という）
に対し平行偏光をブリュースター角φ、で入射せしめる
ことにより浮遊帯域シリコンウェーハ（すなわち両面研
磨浮遊帯域シリコンウェーハ９の光透過特性〔ここでは
透過光強度工。；以下同様）を測定するための第２の工
程と、第１の工程によって測定された引上シリコンウェ
ーハ（すなわち片面研磨引上シリコンウェーハ）の光透
過特性（ここでは透過光強度工。、、）と第２の工程に
よって測定された浮遊帯域シリコンウェーハ（すなわち
両面研磨浮遊帯域シリコンウェーハ）の光透過特性〔こ
こでは透過光強度■。）とから引上シリコンウェーハの
置換型炭素濃度［Ｃ＊Ｃ］を算出するための第３の工程
とを備えている。

第１．第２の工程で、それぞれ、引上シリコンウェーハ
（すなわち片面研磨引上シリコンウェーハ）および浮遊
帯域シリコンウェーハ（すなわち両面研磨浮遊帯域シリ
コンウェーハ）に対してそれぞれブリュースター角φ、
で平行偏光を入射せしめる根拠は、引上シリコンウェー
ハ（すなわち片面研磨引上シリコンウェーハ）および浮
遊帯域シリコンウェーハ（すなわち両面研磨浮遊帯域シ
リコンウェーハ）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、引上シリコンウ
ェーハ（すなわち片面研磨引上シリコンウェーハ）およ
び浮遊帯域シリコンウェーハ（すなわち両面研磨浮遊帯
域シリコンウェーハ）の内部で多重反射が生じることを
防止することにある。ここで、平行偏光とは、入射対象
（ここでは片面研磨引上シリコンウェーハならびに両面
研磨浮遊帯域シリコンウェーハ）への入射面に平行な成
分のみを有する偏光をいう。また、引上シリコンウェー
ハとは、引上法（いわゆる°゛チヨクラルスキー法）に
よって製造されたシリコン単結晶から作成されたシリコ
ンウェーハをいい、通常は後続の処理工程において表裏
両面の識別を容易としないしは使用されないために裏面
が鏡面研磨されることなく粗面のまま放置されている。

更に、浮遊帯域シリコンウェーハとは、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
コンウェーハをいう。

第２の工程で、浮遊帯域シリコンウェーハが対照として
採用されている根拠は、その置換型炭素濃度［Ｃ□Ｉが
引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度［Ｃ，ｃｌに比
べて極めて小さいことにある。また、浮遊帯域シリコン
ウェーハの表裏両面が鏡面研磨されている根拠は、入射
光（ここでは平行偏光）が表裏両面で散乱されることを
防止することにある。

第３の工程で、第１の工程によって測定された引上シリ
コンウェーハ（すなわち片面研磨引上シリコンウェーハ
）の光透過特性（ここでは透過光強度工０□）と第２の
工程によって測定された浮遊帯域シリコンウェーハ（す
なわち両面研磨浮遊帯域シリコンウェーハ）の光透過特
性（ここでは透過光強度Ｉ０）とから引上シリコンウェ
ーハの置換型炭素濃度［Ｃｓｃ〕を算出する要領は、以
下のとおりである。

まず、引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度［ｅｓｃ
］は、引上シリコンウェーハの置換型炭素の振動に起因
した光吸収係数（“引上シリコンウェーハの光吸収係数
”ともいう）αｔと変換係数ｋ（現在１．ｌＸ１０”個
／Ｃがと考えられている；以下同様）とを用いて ［ｅｓｃ］　＝にα。

のどとく表現できる。ここで、引上シリコンウェーハの
光吸収係数α。は、置換型炭素の振動に起因した波数６
０７ｃｓａ−鴨こおける肉厚ｄの引上シリコンウェーハ
の吸光度Ａとブリュースター角φ塾で入射された平行偏
光の光路長β：、、　１．０４２ｄとを用いて、ランベ
ルト−ベールの法則から、のごとく表現できる。

引上シリコンウェーハの吸光度Ａは、両面鏡面加工され
た引上シリコンウェーハ（゛°両面研磨引上シリコンウ
ェーハーともいう）の光透過特性（ここでは透過光強度
■）と浮遊帯域シリコンウェーハ（すなわち両面研磨浮
遊帯域シリコンウェーハ）の光透過特性（ここでは透過
光強度Ｉｏｌとを用いて のごとく表現できるので、片面研磨引上シリコンウェー
ハの光透過特性（ここでは透過光強度Ｉ　、、、ｌと両
面研磨浮遊帯域シリコンウェーハの光透過特性（ここで
は透過光強度Ｉ０）と片面研磨引上シリコンウェーハの
裏面における光散乱特性（ここでは散乱光強度１とを用
いて のごと（表現できる。

したがって、引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度［
ｃ＊ｃｌは、 と求められる。

ここで、ＬｔＩ旦ｓ　＋　Ｉ　ｍ　５’　　は、片面研
磨引工。

上シリコンウェーハの光透過特性（ここでは透過光強度
工。、、）およびその裏面における光散乱特性（ここで
は散乱光強度１．１の和と両面研磨浮遊帯域シリコンウ
ェーハの光透過特性（ここでは透過光強度■。）との比
の逆数の自然対数である吸光度特性から算出されるが、
具体的には置換型炭素濃度［Ｃ，Ｃ］が０でない場合の
吸光度特性（実線で示す）の波数６０７ｃｍ−’におけ
る値（すなわちピーク値）と置換型炭素濃度［Ｃ，、］
が０である場合の吸光度特性（破線で示す）の波数６０
７ｃｍ−’における値とから第２図に示したごとく求め
られる。

の′−１ また、第１図を参照しつつ、本発明にかかる引上シリコ
ンウェーハの置換型炭素濃度測定方法の一実施例を実行
するための測定装置について、その構成および作用を詳
細に説明する。

厘は、本発明にかかる引上シリコンウェーハの置換型炭
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１
２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試料にこで
は片面研磨引上シリコンウェーハ）Ｍおよび対照（ここ
では両面研磨浮遊帯域シリコンウェーハ）Ｒに与えるた
めの偏光子１３と、試料Ｍの光透過特性にこては平行偏
光の透過光強度工。ａｗｌおよび対照Ｒの光透過特性（
ここでは平行偏光の透過光強度Ｉ０）を検出するための
検出器１４と、検出器１４に接続されており試料Ｍの光
透過特性（すなわち透過光強度工。、、ｌ　：！３よび
対照Ｒの光透過特性（すなわち透過光強度工。）から吸
光度特性を算出したのち試料Ｍの置換型炭素濃度を算出
するための計算装置１５とを備えている。試料Ｍおよび
対照Ｒと検出器１４との間には、必要に応じ、反射鏡１
６Ａ、　１６Ｂが挿入されている。ちなみに、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。

しかして、測定装置■では、光源１１から与えられた光
からマイケルソン干渉計１２によって作成された干渉光
が、偏光子１３によって平行偏光とされたのち、試料Ｍ
および対照Ｒに与えられる。

試料Ｍおよび対照Ｒでは、その光学特性に応じて吸収な
らびに散乱が行なわれるので、検出器１４による検出結
果から計算装置１５によって算出された吸光度特性は、
第２図に示したごとき形状となる。

計算装置１５は、第２図もしくはこれに相当するなわち
片面研磨引上シリコンウェーハ）Ｍの光吸収係数α１を のごとく算出し、更に試料（すなわち片面研磨引上シリ
コンウェーハ）Ｍの置換型炭素濃度［ｃｓｃｌを のごとく算出する。

二且体困工 加えて、本発明にかかる引上シリコンウェーハの置換型
炭素濃度測定方法の理解を促進する目的で、具体的な数
値などを挙げて説明する。

罠五医エニ互 引上シリコンウェーハは、まず、表面のみが鏡面加工さ
れた状態（すなわち片面研磨引上シリコンウェーハの状
態）で、本発明にかかる置換型炭素濃度測定方法にした
がって置換型炭素濃度［ｃｓｃｌが測定された（第１表
参照）。

そののち、引上シリコンウェーハは、裏面が鏡面加工さ
れ、この状態（すなわち両面研磨引上シリコンウェーハ
の状態）で、本発明にかかる置換型炭素濃度測定方法に
したがって置換型炭素濃度［Ｃ，ｃｌ”が測定された（
第１表参照）。

片面研磨引上シリコンウェーハについて測定さ！−１−
者 れな置換型炭素濃度［ＣＳＣ］　と両面研磨引上シリコ
ンウェーハについて測定された置換型炭素濃度［Ｃ！ｃ
ドとは、それぞれを縦軸Ｙおよび横軸Ｘとするグラフ上
にプロットしたところ、第３図に示すとおり、直！Ｊｉ
Ｙ＝Ｘ上にあって十分に一致していた。

これにより、本発明によれば、片面研磨引上シリコンウ
ェーハおよび両面研磨浮遊帯域シリコンウェーハをその
まま試料および対照として採用することにより、引上シ
リコンウェーハの置換型炭素濃度［Ｃ，ｃｌを直接に測
定できることが判明した。

」！形且り なお、上述では、マイケルソン干渉計１２を利用した場
合についてのみ説明したが、本発明は、これに限定され
るものではなく、マイケルソン干渉計に代え分光器を利
用する場合をも包摂している。

（３）発明の効果 上述より明らかなように、本発明にかかる引上シリコン
ウェーハの置換型炭素濃度測定方法は、上述のｃ問題点
の解決手段］の欄に開示したごとく、表面が鏡面研磨さ
れた引上シリコンウェーハの光透過特性と表裏両面が鏡
面研磨された浮遊帯域シリコンウェーハの光透過特性と
から引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度を算出して
いるので、 （ｉ）表裏両面が鏡面研磨された浮遊帯域シリコンウェ
ーハの裏面を粗面とすることなく鏡面のままで使用可能
とできる効果 を有し、ひいては （ｉｉ）測定作業を簡潔とできる効果 を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる引上シリコンウェーハの置換型
炭素濃度測定方法の一実施例を実行するための装置を示
す簡略構成図、第２図および第３図は本発明にかかる引
上シリコンウェーハの置換型炭素濃度測定方法の一実施
例を説明するための説明図である。 ■・・・・・・・・・・・・・・置換型炭素濃度測定装
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 １６Ａ、１６Ｂ・・・・・・・・反射鏡Ｍ・・　・・・
・・・・試料 Ｒ・・・・・・・・・・・対照

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）表面が鏡面研磨された引上シリコン ウェーハに対し平行偏光をブリュース ター角で入射せしめることにより引上シ リコンウェーハの光透過特性を測定する ための第１の工程と、 （ｂ）表裏両面が鏡面研磨された対照としての浮遊帯域
   シリコンウェーハに対し平行 偏光をブリュースター角で入射せしめる ことにより浮遊帯域シリコンウェーハの 光透過特性を測定するための第２の工程 と、 （ｃ）第１の工程によって測定された引上シリコンウェ
   ーハの光透過特性と第２の工 程によって測定された浮遊帯域シリコン ウェーハの光透過特性とから引上シリコ ンウェーハの置換型炭素濃度を算出する ための第３の工程と を備えてなる引上シリコンウェーハの置換型炭素濃度測
   定方法。