KR102447217B1 - 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 수평자장을 인가한 실리콘융액으로부터 쵸크랄스키법에 의해 인상된 실리콘 단결정의 탄소농도의 측정방법으로서, 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 상기 실리콘 단결정의 둥근 부의 영역으로부터 검사샘플을 잘라내고, 저온PL측정에 의해 상기 검사샘플의 탄소농도를 측정함으로써, 탄소농도의 측정하한값을 5×1014atoms/cm3 이하로 하고, 상기 실리콘 단결정의 직동 중의 탄소농도의 산출을 행하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법이다. 이에 따라, 제품부의 산소농도가 5ppma-JEIDA를 초과하는 실리콘 단결정이어도, FT-IR로는 측정할 수 없는 저농도의 탄소농도를 측정할 수 있는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법이 제공된다.

Description

단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법
본 발명은, 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법에 관한 것으로, 특히, 쵸크랄스키법에 의해 제조된 실리콘 단결정에 있어서, FT-IR로는 측정할 수 없는 저농도의 탄소농도를 측정하는 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 기판으로서 널리 이용되는 실리콘 단결정 기판에는, 탄소가 불순물로서 포함되어 있다. 탄소는, 실리콘 단결정의 제조공정에 있어서 혼입되고, 나아가, 웨이퍼 가공공정, 에피택셜 성장공정, 디바이스 제조공정에 있어서도 혼입되는 경우가 있다.
실리콘 단결정 중의 탄소는, 통상의 상태에서는 실리콘의 격자위치에 존재하고(격자위치에 존재하는 탄소를 치환형 탄소라고 한다), 그 자신은 전기적으로 불활성이다. 그러나, 디바이스공정에 있어서의 이온주입이나 열처리 등에 의해 격자간 위치에 밀려나오면(격자간 위치에 존재하는 탄소를 격자간 탄소라고 한다), 다른 불순물과 반응하여 복합체를 형성함으로써 전기적으로 활성이 되고, 디바이스특성에 악영향을 미친다는 문제가 발생한다.
특히, 전자선이나 헬륨이온의 입자선을 실리콘기판에 조사함으로써 캐리어라이프타임을 제어하는 파워디바이스에서는, 0.05ppma 이하의 극미량의 탄소가 디바이스특성에 악영향을 미치는 것이 지적되고 있다.
이 점에서, 실리콘기판에 포함되는 탄소를 가능한 한 저감하는 것이 중요한 과제이며, 이를 위해서는, 탄소농도를 고감도로 측정하는 방법이 필요하다.
실리콘기판에 포함되는 탄소의 농도를 측정하는 방법으로서, 적외흡수분광법(FT-IR; Fourier Transform Infrared Spectroscopy)이 널리 이용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 이 방법으로는, 실리콘기판에 적외선을 투과시켜, 치환형 탄소에 의한 국재진동 흡수피크의 강도로부터 탄소농도를 측정한다. 구체적으로는, 실리콘의 격자진동에 의한 흡수의 영향을 피하기 위해, 피측정시료의 적외흡수 스펙트럼과, 실질적으로 무탄소로 간주할 수 있는 참조시료의 적외흡수 스펙트럼의 차를 취한, 차흡수 스펙트럼을 구하여, 605cm-1 부근에 나타나는 치환형 탄소에 의한 국재진동 흡수피크의 강도로부터 탄소농도를 정량하는데, 비특허문헌 3에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 FT-IR에 의한 탄소농도측정의 검출하한은 1~2×1015atoms/cm3라고 일컬어지고 있으며, 현재 양산되고 있는 실리콘 단결정에서는 대략 검출하한 이하로 되어 있었다.
일본특허공개 평06-194310호 공보 일본특허공개 평04-344443호 공보 일본특허공개 2013-152977호 공보
M.Nakamura et al., J.Electrochem. Soc. 141(1993)3576 S.Nakagawa et al., The Forum on the Science and Technology of Silicon Materials 2010, p.326 나카가와 토시코 응용물리 제84권 제11호(2015)
이러한 문제를 해결하기 위해, 시료에 전자선이나 탄소이온 또는 산소이온의 이온빔을 조사하여 복합결함을 생성시키고, 그 복합결함에 기인하는 포토루미네선스강도를 저온PL장치를 이용하여 측정하고, 그 강도로부터 탄소농도를 산출하는 방법이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2, 비특허문헌 1).
또한, 시료에 전자선을 조사한 후에, 포토루미네선스법에 의해 실리콘에서 유래하는 발광강도와 탄소에서 유래하는 결함의 발광강도를 취득하고, 이들의 강도와 미리 준비되어 있는 검량선을 이용하여, 탄소농도를 측정하는 방법이 개시되어 있다(특허문헌 3, 비특허문헌 2).
실리콘 단결정 기판에 대하여, 고에너지의 전자선을 조사하면, 격자위치의 실리콘원자가 튕겨 나와, 격자간 실리콘(이하, I라고 칭한다)과 그 빈 껍데기인 공공(이하, V라고 칭한다)의 페어(이하, 프렌켈 페어라고 칭한다)가 생성된다. 과잉으로 생성된 I나 V는, 단체로는 불안정하므로, 재결합하거나(V+I→O), I끼리나 V끼리가 클러스터링하거나, 실리콘기판 중에 포함되는 불순물과 반응하여 복합체를 형성한다.
실리콘기판 중에 치환형 탄소(이하, Cs라고 칭한다)가 존재하는 경우, 전자선 조사로 생성된 I가 Cs를 튕겨 냄으로써, 격자간 탄소(이하, Ci라고 칭한다)가 생성된다. 나아가 Ci는, 다른 Cs와 반응함으로써 CiCs를 형성하고, 실리콘기판 중에 포함되는 다른 불순물인 격자간 산소(이하, Oi라고 칭한다)와 반응함으로써 CiOi를 형성한다(예를 들어, 비특허문헌 1).
포토루미네선스법에서는, Cs 자체를 검출할 수는 없으나, Ci, CiCs, CiOi의 결함은 검출할 수 있고, 이들의 발광강도로부터 탄소농도를 측정할 수 있다. Ci에서 유래하는 발광선은 H선, CiCs에서 유래하는 발광선은 G선, CiOi에서 유래하는 발광선은 C선이라고 불리고 있다. 비특허문헌 3에서는, CiCs관련발광의 강도가 FT-IR의 검출하한 이하에 있어서도 탄소농도를 반영하여 변화하는 것을 알 수 있고, 탄소농도가 가장 낮은 단결정 두부(頭部)에서도 충분히 탄소관련발광이 검출가능한 것을 알 수 있었다.
한편, CiOi관련의 발광은, 강도변화가 CiCs관련의 발광강도변화보다 작다. 이 이유는 단순히 생각하면 CiCs는 탄소 2개, CiOi는 탄소 1개로부터 성립하기 때문이며, G선의 강도변화를 이용한 편이 탄소농도에 대한 강도변화가 크고, 농도정량시에 사용하는 피크로서 취급하기 쉬운 것을 알 수 있다. 그러나, 결정 중의 산소농도가 높으면 C선이 지배적이 되는 점에서(비특허문헌 3), 포토루미네선스법으로 탄소농도를 고감도로 정량하려면, 산소농도를 저하시킨 샘플로 측정할 필요가 있다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 제품부의 산소농도가 5ppma-JEIDA를 초과하는 실리콘 단결정이어도, FT-IR로는 측정할 수 없는 저농도의 탄소농도를 측정할 수 있는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 수평자장을 인가한 실리콘융액으로부터 쵸크랄스키법에 의해 인상된 실리콘 단결정의 탄소농도의 측정방법으로서, 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 상기 실리콘 단결정의 둥근 부(丸め部)의 영역으로부터 검사샘플을 잘라내고, 저온PL측정에 의해 상기 검사샘플의 탄소농도를 측정함으로써, 탄소농도의 측정하한값을 5×1014atoms/cm3 이하로 하고, 상기 실리콘 단결정의 직동 중의 탄소농도의 산출을 행하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법을 제공한다.
이와 같이 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 둥근 부의 영역으로부터 검사샘플을 잘라내고, 검사샘플의 탄소농도를 측정함으로써, 측정하한값이 5×1014atoms/cm3 이하인 탄소농도측정이 가능해지고, 이 측정결과로부터 편석계수에 의해 제품부(직동부)의 탄소농도를 산출함으로써, 제품부의 산소농도를 고객요구에 따라 높은 값으로 조정하면서, 저농도의 탄소농도측정이 가능해진다. 이 때문에, 별도, 산소농도를 낮춘 제품부를 제조하여 탄소농도 측정할 필요가 없어지고, 생산효율이 향상됨과 함께, 측정값의 신뢰성도 높아진다.
이때, 상기 실리콘 단결정의 직동 중의 산소농도는 5ppma-JEIDA를 초과할 수 있다.
이러한 직동 중의 산소농도가 높은 실리콘 단결정에 대하여, 본 발명을 호적하게 적용할 수 있다.
이때, 상기 실리콘 단결정의 인상에 있어서, 적어도 상기 실리콘 단결정의 둥근 부를 형성하는 공정 중은, 상기 수평자장의 자장중심의 자속밀도가 2000Gauss 이상이며, 또한, 상기 실리콘융액을 수용하는 도가니의 회전속도를 1rpm 이하로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 수평자장의 자장중심의 자속밀도를 2000Gauss 이상, 또한, 실리콘융액을 수용하는 도가니의 회전속도를 1rpm 이하로 함으로써, 실리콘융액의 대류가 충분히 억제되고, 융액 표면으로부터의 증발촉진에 의해, 결정근방의 실리콘융액 표면부의 산소농도가 저하된다. 또한, 실리콘융액을 수용하는 도가니의 회전이 1rpm 이하이면, 석영도가니로부터 용출되는 산소의 농도가 저하되고, 특히 멜트(실리콘융액)자유표면 근방의 산소농도가 저하되므로, 둥근 부 중의 산소농도를 확실히 저감할 수 있다.
이때, 상기 검사샘플은, 결정인상 중에 있어서, 상기 실리콘융액의 자유표면에 대한 결정단면의 면적비가 1% 이하가 되는 영역으로부터 잘라내는 것이 바람직하다.
검사샘플을 이러한 영역으로부터 잘라냄으로써, 결정의 단면적에 대한 멜트(실리콘융액)자유표면의 면적비가 증가하므로, 멜트표면으로부터 증발하는 SiO가 많아지고, 결정근방의 멜트표면부에 포함되는 산소농도가 더욱 저하된다. 또한, 실리콘융액의 자유표면에 대한 결정단면의 면적비가 1% 이하가 되면, 결정회전속도가 제품부와 동일 정도의 속도여도 결정회전에 의한 멜트대류에 대한 영향도가 작아지고, 결과적으로, 멜트자유표면의 저산소멜트가 결정에 취입되기 쉬워짐으로써, 보다 확실히 저산소농도의 결정이 얻어지는 점에서, 저온PL측정에 의한 탄소농도의 검출하한을 더욱 저하시키는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 발명의 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법에 따르면, 제품부(직동부)의 산소농도가 5ppma-JEIDA를 초과하는 실리콘 단결정이어도, 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 실리콘 단결정의 둥근 부의 영역으로부터 잘라낸 검사샘플을 이용함으로써, 5×1014atoms/cm3 이하의 탄소농도측정이 가능해진다. 이 때문에, 이 측정결과로부터 편석계수를 이용하여 제품부(직동부)의 탄소농도를 산출할 수 있고, 단결정 실리콘의 제품부의 탄소농도를 정확히 측정하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법의 실시형태의 일례를 나타내는 플로우도이다.
도 2는 직동부단으로부터의 둥근 길이(丸め長さ)와 실리콘 단결정 중의 산소농도와의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 멜트자유표면에 대한 결정단면적비와 실리콘 단결정 중의 산소농도와의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 측정샘플A 및 측정샘플B의 직동 중의 탄소농도의 계산결과를 나타낸 도면이다.
상기 서술한 바와 같이, 실리콘기판에 포함되는 탄소의 농도를 측정하는 방법으로서, FT-IR이 널리 이용되고 있으나, 일반적으로 FT-IR에 의한 탄소농도측정의 검출하한은 현재 양산되고 있는 실리콘 단결정에서는 대략 검출하한 이하로 되어 있었다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 시료에 전자선을 조사한 후에, 포토루미네선스법에 의해 실리콘에서 유래하는 발광강도와 탄소에서 유래하는 결함의 발광강도를 취득하고, 이들 강도와 미리 준비되어 있는 검량선을 이용하여, 탄소농도를 측정하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 포토루미네선스법으로 탄소농도를 고감도로 정량하려면, 산소농도를 저하시킨 샘플로 측정할 필요가 있다는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자들은, 제품부(직동부)의 산소농도가 5ppma-JEIDA를 초과하는 실리콘 단결정이어도, FT-IR로는 측정할 수 없는 저농도의 탄소농도를 측정할 수 있는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법에 대하여 예의 검토를 거듭하였다.
그 결과, 본 발명자들은, 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 실리콘 단결정의 둥근 부의 영역으로부터 검사샘플을 잘라내고, 저온PL법에 의해 검사샘플의 탄소농도를 측정하고, 이 측정결과로부터 직동부의 탄소농도를 산출함으로써, 비록 직동부의 산소농도가 5ppma-JEIDA를 초과하는 실리콘 단결정이어도, FT-IR로는 측정할 수 없는 저농도의 탄소농도를 측정할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
이하, 본 발명에 대하여, 실시태양의 일례로서, 도면을 참조하면서 상세히 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면서, 본 발명의 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법을 설명한다. 도 1은, 본 발명의 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법의 실시형태의 일례를 나타내는 플로우도이다.
우선, 수평자장을 인가한 실리콘융액으로부터 쵸크랄스키법에 의해 인상된 실리콘 단결정을 준비한다(도 1의 S11 참조).
여기서, 쵸크랄스키법에 의해 인상된 실리콘 단결정은, 제품용인 직경이 거의 일정한 직동부와, 둥근 부라 불리는 축경부를 포함하고 있다.
다음에, 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 실리콘 단결정의 둥근 부의 영역으로부터 검사샘플을 잘라낸다(도 1의 S12 참조).
축경부인 둥근 부는, 직동부와 비교하여 그 직경이 작고, 결정의 단면적에 대한 도가니내에 수용된 원료인 실리콘융액의 자유표면의 면적비가 직동부와 비교하여 증가하므로, 실리콘융액 표면으로부터 증발하는 SiO가 많아지고, 결정근방의 실리콘융액 표면부에 포함되는 산소농도가 직동부보다 낮아져 있다. 이러한 산소농도가 직동부와 비교하여 낮아져 있는 실리콘 단결정의 둥근 부 중에서 특히 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 직경이 작은 영역으로부터 검사샘플을 잘라낸다.
다음에, 저온PL측정에 의해 검사샘플의 탄소농도를 측정하고, 탄소농도의 측정하한값을 5×1014atoms/cm3 이하로 한다(도 1의 S13 참조).
결정 중의 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 저산소농도의 검사샘플을 이용하여 저온PL측정에 의해 탄소농도를 측정함으로써, CiOi에서 유래하는 발광선이며, 탄소농도에 대한 강도변화가 작은 C선이 지배적으로 되는 것을 억제하고, CiCs에서 유래하는 발광선이며, 탄소농도에 대한 강도변화가 큰 G선을 농도정량시에 사용하는 피크로서 취급할 수 있으므로, 탄소농도의 측정하한값을 5×1014atoms/cm3 이하로 할 수 있다.
다음에, 실리콘 단결정의 직동 중의 탄소농도의 산출을 행한다(도 1의 S14참 조).
구체적으로는, 둥근 부의 탄소농도가 계측되면, 그 부분의 고화율(=결정중량/투입원료중량)을 기초로, 결정인상개시 전의 멜트(실리콘융액)에 포함되는 탄소농도를 계산할 수 있고, 나아가, 탄소의 편석계수 0.07로 임의의 제품부분(직동부)에 대하여 탄소농도를 계산으로 구하는 것이 가능하다.
이와 같이 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 둥근 부의 영역으로부터 검사샘플을 잘라내고, 검사샘플의 탄소농도를 측정함으로써, 측정하한값이 5×1014atoms/cm3 이하인 탄소농도측정이 가능해지고, 이 측정결과로부터 제품부(즉, 직동부)의 탄소농도를 산출함으로써, 제품부의 산소농도를 고객요구에 따라 높은 값으로 조정하면서, 저농도의 탄소농도측정이 가능해진다. 이 때문에, 별도, 산소농도를 낮춘 제품부를 제조하여 탄소농도를 측정할 필요가 없어지고, 생산효율이 향상됨과 함께, 측정결과의 신뢰성도 높아진다.
본 발명의 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법에 있어서는, 실리콘 단결정의 직동 중의 산소농도가 5ppma-JEIDA를 초과할 수 있다. 이러한 직동 중의 산소농도가 높은 실리콘 단결정에 대하여, 본 발명을 호적하게 적용할 수 있다.
본 발명의 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법에 있어서, 실리콘 단결정의 인상시에, 적어도 실리콘 단결정의 둥근 부를 형성하는 공정 중은, 수평자장의 자장중심의 자속밀도가 2000Gauss 이상이며, 또한, 실리콘융액을 수용하는 도가니의 회전속도를 1rpm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 수평자장의 자장중심의 자속밀도를 2000Gauss 이상, 또한, 실리콘융액을 수용하는 도가니의 회전속도를 1rpm 이하로 함으로써, 실리콘융액의 대류가 충분히 억제되고, 융액 표면으로부터의 증발촉진에 의해, 결정근방의 실리콘융액 표면부의 산소농도가 저하된다. 또한, 실리콘융액을 수용하는 도가니의 회전이 1rpm 이하이면, 석영도가니로부터 용출하는 산소의 농도가 저하되고, 특히 멜트(실리콘융액)자유표면근방의 산소농도가 저하되므로, 둥근 부 중의 산소농도를 확실히 저감할 수 있다.
본 발명의 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법에 있어서, 검사샘플은, 결정인상 중에 있어서, 실리콘융액의 자유표면에 대한 결정단면의 면적비가 1% 이하가 되는 영역으로부터 잘라내는 것이 바람직하다. 검사샘플을 이러한 영역으로부터 잘라냄으로써, 결정의 단면적에 대한 멜트(실리콘융액)자유표면의 면적비가 증가하므로, 멜트표면으로부터 증발하는 SiO가 많아지고, 결정근방의 멜트표면부에 포함되는 산소농도가 더욱 저하된다. 또한, 실리콘융액의 자유표면에 대한 결정단면의 면적비가 1% 이하가 되면, 결정회전속도가 제품부와 동일 정도의 속도여도 결정회전에 의한 멜트대류에 대한 영향도가 작아지고, 결과적으로, 멜트자유표면의 저산소멜트가 결정에 취입되기 쉬워짐으로써, 보다 저산소농도의 결정이 얻어지는 점에서, 저온PL측정에 의한 탄소농도의 검출하한을 더욱 저하시키는 것이 가능해진다.
이하, 실험예, 실시예, 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다.
(실험예)
하기의 인상조건에 따라, 산소농도가 상이한 실리콘 단결정을 수평자장을 인가하면서 쵸크랄스키법에 의해 인상하였다.
도가니직경: 32인치(약 800mm)
실리콘 다결정 원료 차지(charge)량: 400kg
실리콘 단결정 직경: 306mm
자속밀도: 3000Gauss(수평자장)
한편, 결정회전속도와 도가니회전속도를 조정하여 산소농도를 변화시켰다.
상기와 같이 하여 얻어진 실리콘 단결정에 대하여, 각각, 적당히 절단하여 직동부로부터 샘플을 잘라내고, 산소농도를 측정하였다. 나아가, 그 샘플을 연마처리 후에, 전자선 조사를 행하고, 저온PL장치에 의한 탄소농도측정을 실시하였다. 각 산소농도에 있어서 탄소농도가 어느 레벨까지 검출가능한지에 대해 표 1에 나타낸다.
Figure 112019077895471-pct00001
직동 전반부로부터 둥글어짐 직전에 걸쳐서는, 고화율의 상승에 수반하여 탄소농도가 증가하므로, 각각의 실리콘 단결정 중에서, 직동부 전반으로부터 직동부 후반에 걸쳐서, 1013대로부터 1014대 후반까지의 탄소농도(atoms/cm3)로 되어 있으나, 산소농도가 낮을수록, 저온PL장치에 의한 측정에서는 G선피크가 명료해지고, 저농도의 탄소농도가 검출가능하도록 되어 있었다(표 1 참조).
(실시예 1)
실험예의 실리콘 단결정 중에서, 직동부의 산소농도가 10ppma-JEIDA(샘플1), 그리고 14ppma-JEIDA(샘플2)가 된 실리콘 단결정에 대하여, 그 둥근 부로부터, 세로로 쪼갠 샘플을 잘라내고, 중심축을 따라 산소농도측정을 실시하였다. 측정결과를 도 2에 나타낸다. 그 결과, 직동부로부터 결정직경이 감소하는 것에 수반하여 산소농도는 서서히 저하 후, 모두 둥근 길이가 170mm 인 부근에서 급격히 저하되는 것을 알 수 있었다(도 2 참조). 또한, 도 2에 있어서, 횡축을 멜트자유표면에 대한 결정단면적비로 한 것을 도 3에 나타낸다.
결정직경에 의한 영향은, 멜트자유표면에 대한 결정단면적이 감소함으로써, 멜트자유표면으로부터 증발하는 SiO가 증가하기 때문에, 결정에 취입되는 산소농도가 저하되는 것으로 생각된다. 단, 800mm 도가니로부터 직경 306mm의 제품부(직동부)를 인상하고, 그 후에 둥근 부를 형성한 경우, 둥근 부의 결정직경이 80mm 정도 이상에서는, 결정회전의 영향으로 멜트내의 실리콘대류가 수송되고, 이 때문에, 결정에 취입되는 산소농도도 영향을 받는 점에서, 확실히 5ppma-JEIDA 이하의 산소농도를 갖는 샘플의 취득이 어려웠다. 본 발명의 일실시형태에서는, 멜트자유표면에 대한 결정단면의 비가 1% 이하가 되는 영역으로부터 검사샘플을 잘라냄으로써, 결정회전에 의한 산소농도영향을 배제하는 것이 가능해지고, 결정회전속도가 바뀌어도 5ppma-JEIDA 이하의 산소농도의 샘플을 안정되게 채취가능한 점에서, 확실히 5ppma-JEIDA 이하의 저산소농도가 되는 샘플을 채취가능하고, 안정되게 저온PL장치에 의한 측정이 가능해졌다(도 3 참조).
(실시예 2)
실리콘 다결정 원료를 400kg 차지(charge)하여, 실험예와 동일하게 해서 인상을 개시하고, 직동 150cm의 개소로부터 둥근 부를 작성하고, 둥글어짐 개시로부터 190mm의 부분에서 측정샘플A를 잘라냈다(도 2, 3 참조). 여기서 인상조건은, 직동부의 산소농도가 10ppma-JEIDA가 되는 조건으로 하였다. 측정샘플A의 산소농도를 측정한 결과, 측정샘플A의 산소농도는, 1ppma-JEIDA였다. 또한, 저온PL측정에 의해 측정샘플A의 탄소농도를 실시한 결과, 측정샘플A의 탄소농도는, 2×1013atoms/cm3였다.
(비교예)
실리콘 다결정 원료를 400kg 차지하여, 실험예와 동일하게 해서 인상을 개시하고, 직동 150cm의 개소로부터 둥근 부를 작성하고, 둥글어짐 개시로부터 140mm의 부분에서 측정샘플B를 잘라냈다(도 2, 3 참조). 여기서 인상조건은, 직동부의 산소농도가 10ppma-JEIDA가 되는 조건으로 하였다. 측정샘플B의 산소농도를 측정한 결과, 측정샘플B의 산소농도는, 6ppma-JEIDA였다. 또한, 저온PL측정에 의해 측정샘플B의 탄소농도를 실시한 결과, 측정샘플B의 탄소농도는, 저온PL측정에 의해 검출할 수 없었다. 한편, 측정샘플B의 탄소농도는, 표 1로부터 5×1013atoms/cm3 미만으로 추정된다.
실시예 2에서는, 산소농도가 5ppma-JEIDA 이하인 1ppma-JEIDA의 둥근 부로부터 측정샘플을 잘라냈으므로, 저온PL측정에 의해 탄소농도를 측정할 수 있었다. 한편, 비교예에서는, 산소농도가 5ppma-JEIDA를 초과하는 6ppma-JEIDA의 둥근 부로부터 측정샘플을 잘라냈으므로, 저온PL측정이어도 탄소농도의 검출을 할 수 없었다.
실시예 2의 측정샘플A는 저온PL측정으로 탄소농도를 측정할 수 있었으므로, 도 4와 같이 직동 중의 탄소농도도 계산가능하였다. 그러나, 비교예의 측정샘플B는 탄소농도가 검출불가였으므로, 가령 탄소농도를 산소농도 6ppma-JEIDA에 있어서의 검출하한인 5×1013atoms/cm3(표 1 참조)로 하여 직동 중의 탄소농도를 계산하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 측정샘플A와 비교하여 2배 가까운 값을 포함한 값으로 직동 중의 탄소농도를 보증하게 된다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는, 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (5)

  1. 수평자장을 인가한 실리콘융액으로부터 쵸크랄스키법에 의해 인상된 실리콘 단결정의 탄소농도의 측정방법으로서,
    산소농도가 5ppma-JEIDA 이하가 되는 상기 실리콘 단결정의 둥근 부의 영역으로부터 검사샘플을 잘라내고, 저온PL측정에 의해 상기 검사샘플의 탄소농도를 측정함으로써, 탄소농도의 측정하한값을 5×1014atoms/cm3 이하로 하고, 상기 실리콘 단결정의 직동 중의 탄소농도의 산출을 행하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 단결정의 직동 중의 산소농도가 5ppma-JEIDA를 초과하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 단결정의 인상에 있어서, 적어도 상기 실리콘 단결정의 둥근 부를 형성하는 공정 중은, 상기 수평자장의 자장중심의 자속밀도가 2000 Gauss 이상이며, 또한, 상기 실리콘융액을 수용하는 도가니의 회전속도를 1 rpm 이하로 하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 실리콘 단결정의 인상에 있어서, 적어도 상기 실리콘 단결정의 둥근 부를 형성하는 공정 중은, 상기 수평자장의 자장중심의 자속밀도가 2000 Gauss 이상이며, 또한, 상기 실리콘융액을 수용하는 도가니의 회전속도를 1 rpm 이하로 하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사샘플은, 결정인상 중에 있어서, 상기 실리콘융액의 자유표면에 대한 결정단면의 면적비가 1 % 이하가 되는 영역으로부터 잘라내는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 중의 탄소농도 측정방법.
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