KR20200039720A - p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법 및 SPV 측정 장치 - Google Patents

p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법 및 SPV 측정 장치 Download PDF

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타케히로 츠네모리
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Abstract

본 발명은, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시키는 것이 가능한 SPV법에 의한 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법을 제공한다. 본 발명은, p형 실리콘 웨이퍼에 대하여 행하는 SPV법에 의한 측정에 기초하여, 당해 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는데에 있어서, 상기 측정은, Na+, NH4 + 및 K+의 합계 농도가 1.750㎍/㎥ 이하이고, F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 합계 농도가 0.552㎍/㎥ 이하인 분위기하에서 행하는 것을 특징으로 하는, p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법이다.

Description

p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법 및 SPV 측정 장치
본 발명은, SPV법(Surface Photo-Voltage: 표면 광 기전력법)에 의한 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법 및 SPV 측정 장치에 관한 것이다.
p형 실리콘 웨이퍼가 Fe로 오염되어 있으면, 당해 웨이퍼로부터 제작한 디바이스의 특성에 악영향을 미친다. 그 때문에, p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 간이적으로 평가하는 수법이 개발되어 왔다. 그 수법의 하나로서, SPV법에 의해 소수 캐리어의 확산 길이를 전기적으로 측정하고, 그 측정 결과로부터 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는 방법이 알려져 있다.
SPV법에서는, 특정의 파장의 광을 p형 실리콘 웨이퍼에 조사하고, 그 때의 웨이퍼의 표면 기전력(SPV 신호)을 측정하여, 웨이퍼 중의 소수 캐리어의 확산 길이를 구한다. 이를 이하, 간단히 「SPV 측정」이라고도 칭한다. SPV법은, 다른 방법에 비하여 측정 시간이 짧은데다가, 비접촉 또한 비파괴에서의 측정이 가능한 우수한 방법이다.
SPV 측정에는, 측정 모드로서, Standard Mode와 Ultimate Mode의 2종류가 있는 것이 알려져 있다. SPV법에서는, 서로 상이한 복수 종류의 파장의 광을 이용하여 상기 SPV 측정을 행할 필요가 있다. Standard mode는, 어느 파장을 이용한 SPV 측정을 행하고, 그 후 순차적으로, 다른 파장을 이용한 SPV 측정을 행하는, 일반적인 방법이다. Ultimate mode는, 서로 상이한 복수 종류의 파장의 광을 동기간에 조사하여, 한번에 SPV 측정을 행하는, 특수한 방법이다.
특허문헌 1에는, SPV 측정을 Ultimate mode로 행하고, 추가로, Time Between Readings, Time Constant 및 Number of Readings라고 하는 3개의 측정 파라미터를 소정의 수치 범위로 함으로써, Fe 농도의 검출 하한을 낮게 하고, 또한, 단시간에 측정을 행하는 것을 가능하게 하는 기술이 기재되어 있다.
국제공개 제2017/061072호
이러한 SPV 측정을 행할 때의 SPV 측정 장치의 설치 환경은, 종래, 온도: 24±2℃, 상대 습도: 30∼50％ 및, 청정도: 클래스 7(JIS 규격)로 하는 것이 추천되고 있고, 이는 일반적인 SPV 측정 장치의 메이커 사양서에 기재되어 있다. 종래, SPV 측정은, 이 추천 환경하에서 행하는 것이 일반적이었다. 여기에서 본 발명자들은, 이하와 같은 문제가 있는 것을 인식하기에 이르렀다.
즉, 상기 추천 환경하에서 SPV 측정을 행하는 한, 1×109/㎤ 오더나 1×1010/㎤ 오더의 Fe 농도의 정량에 있어서는 충분한 측정 정밀도가 얻어지고 있었다. 그러나, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 정량에 있어서는, 상기 추천 환경하에서 SPV 측정을 행했다고 해도, 동일 웨이퍼를 복수회 SPV 측정했을 때의 측정값이 편차가 발생해 버리는, 즉 충분한 측정 정밀도가 얻어지지 않는 것이 판명되었다. 종래의 추천 환경은, 온도, 습도 및 에어 파티클(청정도)만을 고려한 것이고, 이들 이외의 조건에 대해서 하등 규정하는 것은 아니다. 또한, 특허문헌 1에 있어서도, SPV 측정 장치의 설치 환경에 대해서는 하등 고려되어 있지 않다.
여기에서 본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시키는 것이 가능한 SPV법에 의한 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법 및 SPV 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자는, 온도, 습도 및 에어 파티클(청정도) 이외의 관점에서, SPV 측정을 행할 때의 SPV 측정 장치의 설치 환경을 최적화함으로써, 1×109/㎤ 이하와 같은 저농도 영역에서의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시킬 수 없는지 예의 검토했다. 그 결과, 첫째로, SPV 측정 장치의 설치 환경의 이온 농도가 Fe 농도의 측정 정밀도에 영향을 미치는 것, 당해 이온 농도를 소정값 이하로 함으로써, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 것을 발견했다. 또한, 둘째로, SPV 측정 장치의 설치 환경의 유기물 농도가 Fe 농도의 측정 정밀도에 영향을 미치는 것, 당해 유기물 농도를 소정값 이하로 함으로써, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 것을 발견했다.
상기 인식에 기초하여 완성한 본원 제1 발명군의 요지 구성은 이하와 같다.
(1) p형 실리콘 웨이퍼에 대하여 행하는 SPV법에 의한 측정에 기초하여, 당해 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는데에 있어서,
상기 측정은, Na+, NH4 + 및 K+의 합계 농도가 1.750㎍/㎥ 이하이고, F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 합계 농도가 0.552㎍/㎥ 이하인 분위기하에서 행하는 것을 특징으로 하는, p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법.
(2) SPV법에 의한 측정에 기초하여 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는 SPV 측정 장치로서,
SPV 측정 시에 p형 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 측정 스테이지와,
상기 p형 실리콘 웨이퍼에 광을 조사하는 광 모듈과,
선단에 형성된 정전 용량 센서와 상기 p형 실리콘 웨이퍼의 표면의 사이에 발생하는 정전 용량을 측정하는 프로브와,
상기 프로브로 측정된 정전 용량에 대응하는 SPV 신호를 증폭하여, 검출하는 록 인 앰프와,
측정 오차를 저감하기 위한 교정용 캘리브레이션 칩과,
상기 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키는 처리를 할 때에 상기 p형 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 괴리 스테이지와,
상기 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키기 위한 플래시 램프와,
상기 p형 실리콘 웨이퍼를 상기 측정 스테이지 및 상기 괴리 스테이지에 대하여 반송 및 반출하는 로봇 아암과,
상기 로봇 아암을 제어하는 로봇 콘트롤러
를 갖고,
상기 측정 스테이지, 상기 프로브 및 상기 교정용 캘리브레이션 칩을 수용하는 제1 하우징과,
상기 광 모듈 및 상기 록 인 앰프를 수용하는 제2 하우징과,
상기 괴리 스테이지 및 상기 플래시 램프를 수용하는 제3 하우징과,
상기 로봇 아암 및 상기 로봇 콘트롤러를 수용하는 제4 하우징
을 추가로 갖고,
상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징에 대하여 기류의 풍상(風上)측에 각각 제1 케미컬 필터 및 제2 케미컬 필터를 설치하여, 상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징의 내부를, Na+, NH4 + 및 K+의 합계 농도가 1.750㎍/㎥ 이하이고, F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 합계 농도가 0.552㎍/㎥ 이하인 분위기로 한 것을 특징으로 하는 SPV 측정 장치.
(3) 상기 제4 하우징에 대하여 기류의 풍상측에 제3 케미컬 필터를 설치하고, 상기 제4 하우징의 내부를, Na+, NH4 + 및 K+의 합계 농도가 1.750㎍/㎥ 이하이고, F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 합계 농도가 0.552㎍/㎥ 이하인 분위기로 한, 상기 (2)에 기재된 SPV 측정 장치.
(4) 상기 제1 케미컬 필터 및 상기 제2 케미컬 필터는, 각각 상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징의 상방에 설치되는, 상기 (2)에 기재된 SPV 측정 장치.
(5) 상기 제3 케미컬 필터는 상기 제4 하우징의 상방에 설치되는, 상기 (3)에 기재된 SPV 측정 장치.
상기 인식에 기초하여 완성한 본원 제2 발명군의 요지 구성은 이하와 같다.
(6) p형 실리콘 웨이퍼에 대하여 행하는 SPV법에 의한 측정에 기초하여, 당해 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는데에 있어서,
상기 측정은, 웨이퍼 폭로법에 의해 측정되는 유기물의 농도가 0.05ng/㎠ 이하가 되는 분위기하에서 행하는 것을 특징으로 하는, p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법.
(7) SPV법에 의한 측정에 기초하여 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는 SPV 측정 장치로서,
SPV 측정시에 p형 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 측정 스테이지와,
상기 p형 실리콘 웨이퍼에 광을 조사하는 광 모듈과,
선단에 형성된 정전 용량 센서와 상기 p형 실리콘 웨이퍼의 표면의 사이에 발생하는 정전 용량을 측정하는 프로브와,
상기 프로브로 측정된 정전 용량에 대응하는 SPV 신호를 증폭하고, 검출하는 록 인 앰프와,
측정 오차를 저감하기 위한 교정용 캘리브레이션 칩과,
상기 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키는 처리를 할 때에 상기 p형 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 괴리 스테이지와,
상기 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키기 위한 플래시 램프와,
상기 p형 실리콘 웨이퍼를 상기 측정 스테이지 및 상기 괴리 스테이지에 대하여 반송 및 반출하는 로봇 아암과,
상기 로봇 아암을 제어하는 로봇 콘트롤러
를 갖고,
상기 측정 스테이지, 상기 프로브 및 상기 교정용 캘리브레이션 칩을 수용하는 제1 하우징과,
상기 광 모듈 및 상기 록 인 앰프를 수용하는 제2 하우징과,
상기 괴리 스테이지 및 상기 플래시 램프를 수용하는 제3 하우징과,
상기 로봇 아암 및 상기 로봇 콘트롤러를 수용하는 제4 하우징
을 추가로 갖고,
상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징에 대하여 기류의 풍상측에 각각 제1 케미컬 필터 및 제2 케미컬 필터를 설치하여, 상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징의 내부를, 웨이퍼 폭로법에 의해 측정되는 유기물의 농도가 0.05ng/㎠ 이하가 되는 분위기로 한 것을 특징으로 하는 SPV 측정 장치.
(8) 상기 제4 하우징에 대하여 기류의 풍상측에 제3 케미컬 필터를 설치하여, 상기 제4 하우징의 내부를, 웨이퍼 폭로법에 의해 측정되는 유기물의 농도가 0.05ng/㎠ 이하가 되는 분위기로 한, 상기 (7)에 기재된 SPV 측정 장치.
(9) 상기 제1 케미컬 필터 및 상기 제2 케미컬 필터는, 각각 상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징의 상방에 설치되는, 상기 (7)에 기재된 SPV 측정 장치.
(10) 상기 제3 케미컬 필터는 상기 제4 하우징의 상방에 설치되는, 상기 (8)에 기재된 SPV 측정 장치.
본 발명의 SPV법에 의한 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법 및 SPV 측정 장치에 의하면, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 SPV 측정 장치(100)의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 SPV 측정 장치(100)에 대해서, p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 측정하는 SPV 측정에 관련된 구성만을 빼내어 나타낸 개략도이다.
도 3은 실험예 1에 있어서, 교정용 캘리브레이션 칩을 이용하여 취득한 Signal값의 변화율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실험예 2의 발명예, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서, 평균 Fe 농도와 CV값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실험예 2의 발명예, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서, p형 실리콘 웨이퍼의 센터 1점을 매일 1회, 10일간 측정했을 때의, SPV 신호값의 변화율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 실험예 2의 발명예 및 비교예 1에 있어서, p형 실리콘 웨이퍼의 센터 1점을 매일 1회, 100일간 측정했을 때의, SPV 신호값의 변화율을 나타내는 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명의 일 실시 형태는, p형 실리콘 웨이퍼에 대하여 행하는 SPV법에 의한 측정(SPV 측정)에 기초하여, 당해 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는 방법에 관한 것이다.
우선, p형 실리콘 웨이퍼의 면 내의 특정 개소에서의, Fe 농도를 구하는 방법을 설명한다. p형 실리콘 웨이퍼 중에 존재하는 Fe는, 통상의 상태에서는 도펀트(예를 들면 붕소)와 정전력으로 결합하여, Fe-B 페어를 형성하고 있다. 한편으로, 웨이퍼에 강한 빛을 조사하면, Fe가 B와 괴리한 상태가 된다. SPV 측정의 결과 얻어지는 소수 캐리어의 확산 길이는, SPV 측정 시에 조사되는 광에 의해 발생한 소수 캐리어가 소멸하기까지 이동할 수 있는 거리를 의미한다. 이 소수 캐리어는, 예를 들면 웨이퍼 중의 Fe가 형성하는 트랩 준위에 의해 트랩되어 소멸한다. p형 실리콘 웨이퍼 중에 Fe가 형성하는 준위는, 통상 존재하는 Fe-B(철 붕소 페어)나, 광 조사에 의해 형성되는 Fei(격자간 철)가 있다. 각각이 만드는 트랩 준위는, 소수 캐리어의 포착의 용이함이 상이하다. 그 때문에, 상기 통상 상태보다도 상기 괴리 상태의 쪽이, Fe가 소수 캐리어를 트랩하기 쉽고, 확산 길이는 작아진다. 이 차를 이용하여, 이하와 같이, 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구할 수 있다.
우선, 통상 상태에서 SPV 측정을 행하고, 소수 캐리어의 확산 길이 LFeB를 구한다. 다음으로, 괴리 상태에서 SPV 측정을 행하고, 소수 캐리어의 확산 길이 LFei를 구한다. Fe 농도 [Fe]는, 이하의 식 (1)에 의해 산출할 수 있다.
[Fe]＝C×(1/LFei 2－1/LFeB 2) … (1)
단, C는 정수이다.
그 때문에, 웨이퍼면 내의 복수의 개소에 있어서, 통상 상태 및 괴리 상태에서 SPV 측정을 행함으로써, 웨이퍼 중의 Fe 농도의 맵을 얻을 수 있다. Fe-B 페어를 괴리시키기 위한 처리는, 정법이며 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 플래시 램프를 조사하는 것 등을 들 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 SPV 측정 장치(100)에 대해서, SPV 측정에 관련된 구성을 설명한다. SPV 측정 장치(100)는, 광 모듈(10)과, 프로브(18)와, 록 인 앰프(20)와, 측정 스테이지(22)를 갖는다. 광 모듈(10)은, 광원(12)과, 초퍼(14)와, 필터 휠(16)을 갖는다.
광원(12)은, 예를 들면 백색 LED이고, 그로부터 발해지는 광이, 측정 스테이지(22) 상에 올려놓여진 p형 실리콘 웨이퍼(W)의 표면 상에 조사되도록 광로가 설정된다. 초퍼(14)는, 복수의 구멍을 원주 형상으로 갖는 원반 부재이고, 이것이 회전함으로써, 광원(12)으로부터 발해지는 광에 주파수를 부여한다. 즉, 광이 간헐적으로 p형 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 조사되게 된다. 여기에서 주어지는 광의 주파수는, 「초핑 주파수(Chopping Frequency: CF)」로 정의되고, 측정 파라미터 중의 하나이다. CF는, 통상 500∼3000Hz 정도로 설정된다.
필터 휠(16)은, 각각의 구멍(16A∼16D)에, 서로 상이한 파장의 광만을 통과시키는 필터가 설치되어 있고, 이에 따라, 특정의 파장의 광을 p형 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 조사할 수 있다.
여기에서, 도 2에는, 광 모듈(10)이 아날로그식인 경우를 나타냈지만, 디지털식이라도 좋다. 디지털식의 경우, 서로 상이한 발광 파장을 갖는 복수의 단색 LED를 모듈화하고, 각 LED를 점멸시킴으로써, 특정 파장의 광을 특정 주파수로, p형 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 조사할 수 있다.
조사광의 파장은, 780∼1004㎚의 사이의 복수 종류의 파장이면 특별히 한정되지 않지만, 2종류의 파장의 광으로 SPV 측정을 행하는 경우에는, 780㎚와 1004㎚의 조합으로 하는 것을 예시할 수 있고, 4종류의 파장의 광으로 SPV 측정을 행하는 경우에는, 780㎚, 914㎚, 975㎚, 1004㎚의 조합으로 하는 것을 예시할 수 있다.
조사광의 강도(광량)는, Injection Level로서 설정되고, 측정 파라미터 중의 하나이다. 일반적으로, Level2의 광량은 2×1012(atoms/cc)이고, Level3의 광량은 3×1012(atoms/cc)이고, 이 어느 쪽인가가 이용된다.
프로브(18)는, 선단에 정전 용량 센서를 갖고 있고, p형 실리콘 웨이퍼(W) 표면과 프로브(18)의 사이에 발생하는 정전 용량을 항상 측정한다. SPV 측정에 앞서, p형 실리콘 웨이퍼(W) 표면에는 HF 처리가 실시되고, 표면이 정(正)으로 대전되어 있다. 광원(12)으로부터의 광이 웨이퍼(W)에 조사되면, 웨이퍼 내에서 소수 캐리어(p형이기 때문에 전자)가 발생하여, 정으로 대전하고 있는 표면을 향하여 이동한다. 전자는 표면까지 도달하면, 표면의 정전하와 서로 부정하기 때문에, 표면의 전위가 내려가고, 그 결과, 정전 용량도 내려간다. 이 때의 정전 용량의 차가 SPV 신호로서 검출된다. p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe에 트랩되는 전자가 많을수록, 표면 전위는 내려가지 않는다.
록 인 앰프(20)는, 프로브(18)로 측정된 정전 용량에 대응하는 SPV 신호를 증폭하여, 검출한다. 이와 같이 하여, SPV 신호를 얻을 수 있다. 측정 스테이지(22)를 움직임으로써, p형 실리콘 웨이퍼(W)면 내의 복수의 개소에 있어서 SPV 측정을 행할 수 있다.
SPV 장치로서는, 공지의 SPV 장치, 예를 들면, Semilab-SDi LLC 제조의 FAaST330, StrategicDiagnostics사 제조의 SPV-Station-1020을 들 수 있다.
다음으로, SPV 측정의 방법과 확산 길이를 구하는 방법을 설명한다. 우선, 제1 파장(예를 들면 780㎚)의 광을 이용하여 SPV 측정을 행하여, 당해 광에 대응하는 SPV 신호를 얻는다. 여기에서, 조사광의 파장에 의존하는 「침입 길이」를 X축에 취하고, 「광량/SPV 신호」를 Y축에 취하여, 측정 결과를 플롯한다. 계속하여, 제1 파장과는 상이한 제2 파장(예를 들면 1004㎚)의 광을 이용하여 SPV 측정을 행하여, 당해 광에 대응하는 SPV 신호를 얻는다. 그리고, 마찬가지로 측정 결과를 플롯한다. 이와 같이 하여 얻은 2개의 플롯을 직선으로 연결했을 때의 X 절편을 「확산 길이」로 할 수 있다. 또한, 3종류 이상의 파장으로 SPV 측정을 행하는 경우에는, 3개 이상의 플롯이 얻어지기 때문에, 최소 이승법 등의 근사 처리에 의해, X 절편을 구한다.
여기에서, 측정 모드는, Standard Mode와 Ultimate Mode의 2종류가 있다. Standard mode에서는, 어느 파장을 이용한 SPV 측정을 행하고, 그 후 순차적으로, 다른 파장을 이용한 SPV 측정을 행하기 때문에, 상기의 플롯이 순차적으로 얻어지게 된다. 이에 대하여, Ultimate mode에서는, 서로 상이한 복수 종류의 파장의 광을 동기간에 조사하여, 한번에 SPV 측정을 행하기 때문에, 상기의 플롯이 한번의 측정으로 얻어지게 된다. 이 경우, 파장마다 광의 초핑 주파수를 상이하게 함으로써, 록 인 앰프(20)에 있어서, 주파수가 상이한 SPV 신호가 얻어지기 때문에, 각 파장에 대응한 SPV 신호를 분리하여 얻을 수 있다. 본 실시 형태에 있어서 측정 모드는 특별히 한정되지 않는다.
(제1 발명군)
여기에서 본 실시 형태에서는, SPV 측정을, Na+, NH4 + 및 K+의 합계 농도가 1.750㎍/㎥ 이하이고, F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 합계 농도가 0.552㎍/㎥ 이하인 분위기하에서 행하는 것이 중요하다. 즉, 본 실시 형태에서는, SPV 측정 분위기의 이온 농도를 적게함으로써, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이러한 효과가 얻어지는 메카니즘으로서는, 이하를 생각할 수 있다. 우선, 음이온에 관하여, 이미 기술한 바와 같이, p형 실리콘 웨이퍼의 SPV 측정에서는, HF 세정 등의 전(前) 처리에서 표면을 정으로 패시베이션할 필요가 있다. 여기에서, 표면의 패시베이션(미약한 차지)에 산계 가스(음이온)가 부착되면, 확산 길이의 측정값에 편차가 발생한다. 그리고, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정의 경우, 괴리 전후의 확산 길이의 차가 작아지기(LFeB≒LFei) 때문에, 확산 길이의 측정 편차의 영향이 커지는 것이다. 따라서, 음이온을 제거함으로써, 확산 길이의 측정이 안정되어, Fe-B 준위 밀도의 정량성을 개선할 수 있는 것으로 생각된다.
다음으로, 양이온에 관하여, SPV 측정 장치에는, 장치를 교정하기 위한 캘리브레이션 칩이 내장, 탑재되어 있고, 이 칩은 n형 실리콘 웨이퍼이다. n형 실리콘 웨이퍼에서는, p형과는 반대로 표면을 부(負)로 패시베이션한다. 측정 분위기에 알칼리계 가스(양이온)가 존재하는 경우, 캘리브레이션 칩의 측정 정밀도가 나빠져, 확산 길이 측정의 교정에 영향을 일으킨다. 따라서, 양이온을 제거함으로써, 확산 길이의 절대값이 보증되어, Fe-B 준위 밀도의 정량성을 개선할 수 있다고 생각된다.
또한, 실리콘 웨이퍼 제조 공정에 있어서, 알칼리 에칭액으로서 주로 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨, 산 에칭액으로서, 주로 불질산이 이용되고 있다. 알칼리 에칭액에는 브롬산염, 산 에칭액에는 인산이나 황산을 첨가하는 경우가 있다. 또한, 웨이퍼의 세정액으로서는 주로 암모니아수, 염산, 과산화수소가 이용되고 있다. 이들 약품의 사용시에 발생하는 가스를 생각하면, 양이온으로서는 Na+, NH4 + 및 K+의 3개, 음이온으로서 F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 7개를 고려하면 충분하다. 또한, 외기에는 바닷바람 기인의 Na+나 Cl- 등의 이온이 포함되어 있지만, 이미 언급한 이온을 모니터해 두면 문제가 없다.
SPV 측정 분위기의 이온 농도를 상기와 같이 하는 일태양으로서는, SPV 측정 장치의 설치 환경의 이온 농도를 상기와 같이 하는 것을 들 수 있다. 구체적으로는, SPV 측정 장치를 설치하는 클린 룸에, 양이온을 제거하는 양이온 필터나 음이온을 제거하는 음이온 필터 등의 케미컬 필터를 설치하고, 클린 룸 내의 분위기의 이온 농도를 상기와 같이 한다. 양이온 필터로서는, 일본 퓨어텍스사 제조 「퓨어라이트」PF590F4H, 단·다쿠마사 제조 PL-C-25-4　GI-등을 예시할 수 있다. 음이온 필터로서는, 일본퓨어텍스사 제조 「퓨어라이트」P592E5H, 단·다쿠마사 제조 PL-A-30-4　GO 등을 예시할 수 있다. 클린 룸에 대한 케미컬 필터의 설치 장소는, 클린 룸 내의 분위기의 이온 농도를 적합하게 저감하는 관점에서 적절히 결정하면 좋다. 일반적으로 클린 룸 내의 에어는, 순환 에어와, 압력 손실분을 보충하기 위한 외기 취입 에어로 이루어진다. 순환 에어는, 순환 팬에 의해 형성되는 기류의 도중(적합하게는 클린 룸의 천정)에 설치되는 HEPA 필터를 통과함으로써 청정화되어, 클린 룸 내에 도입된다. 외기 취입구로부터 도입된 에어도 순환 팬으로 유도되도록 설계되어 있다. 그 때문에, 케미컬 필터는, 외기 취입구에 설치하고, 추가로 순환 팬과 HEPA 필터의 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
SPV 측정 분위기의 이온 농도를 상기와 같이 하는 다른 양태로서는, 측정에 이용하는 SPV 측정 장치(100)의 특정 공간의 분위기를, 상기 이온 농도로 하는 것을 들 수 있다. 이하, 도 1을 참조하여 당해 양태에 대해서 설명한다.
SPV 측정 장치(100)는, 복수의 하우징에 의해 복수의 공간으로 구분되어 있다. 제1 하우징(38)에는, 도 2를 참조하여 이미 기재한 측정 스테이지(22) 및 프로브(18)와, 측정 오차를 저감하기 위한 교정용 캘리브레이션 칩(24)이 수용된다. 제2 하우징(40)에는, 도 2를 참조하여 이미 기재한 광 모듈(10) 및 록 인 앰프(20)가 수용된다. 제3 하우징(42)에는, p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키는 처리를 할 때에 p형 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 괴리 스테이지(26)와, p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키기 위한 플래시 램프(28)가 수용된다. 제4 하우징(44)에는, p형 실리콘 웨이퍼를 측정 스테이지(22) 및 괴리 스테이지(26)에 대하여 반송 및 반출하는 로봇 아암(30)과, 이 로봇 아암(30)을 제어하는 로봇 콘트롤러(32)와, p형 실리콘 웨이퍼의 노치의 위치를 맞추기 위한 얼라이너(34)가 수용된다. 제5 하우징(46)에는, 장치 전체를 제어하기 위한 제어용 컴퓨터(36)가 수용된다.
p형 실리콘 웨이퍼(W)는, 이하와 같이 반송되어, SPV 측정에 제공된다. 우선, 도시하고 있지 않은 로드 포토에 수용된 복수의 p형 실리콘 웨이퍼(W)는, 제4 하우징(44) 내에 설치된 로봇 아암(30)에 1매씩 탑재되어, 얼라이너(34)로 노치의 위치가 맞추어진다. 다음으로, 로봇 아암(30)으로 제1 하우징(38) 내에 반송되어, 측정 스테이지(22) 상에 올려놓여진다. 다음으로, 측정 스테이지(22) 상에서, 통상 상태에서 SPV 측정된다. 다음으로, 로봇 아암(30)으로 제1 하우징(38)으로부터 반출되고, 제3 하우징(42) 내에 반송되어, 괴리 스테이지(26) 상에 올려놓여진다. 다음으로, 괴리 스테이지(26) 상에서 플래시 램프(28)로 조사됨으로써 괴리 처리되어, 괴리 상태로 된다. 다음으로, 로봇 아암(30)으로 제3 하우징(42)으로부터 반출되고, 제1 하우징(38) 내에 재차 반송되어, 측정 스테이지(22) 상에 올려놓여진다. 다음으로, 측정 스테이지(22) 상에서, 괴리 상태에서 SPV 측정된다. 마지막으로, 로봇 아암(30)으로 제1 하우징(38)으로부터 반출되어, SPV 측정 장치(100)로부터 언로드되어 로드 포트로 되돌아간다.
여기에서, 제1 하우징(38) 및 제3 하우징(42)에 대하여 기류의 풍상측에 각각 제1 케미컬 필터(48) 및 제2 케미컬 필터(50)를 설치하고, 제1 하우징(38) 및 제3 하우징(42)의 내부를, Na+, NH4 + 및 K+의 합계 농도가 1.750㎍/㎥ 이하이고, F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 합계 농도가 0.552㎍/㎥ 이하인 분위기로 하는 것이 중요하다. SPV 측정에 있어서, 측정을 실제로 행하는 제1 하우징(38) 내의 분위기와 괴리 처리를 행하는 제3 하우징(42) 내의 분위기는, 최저한 콘트롤할 필요가 있다. 이와 같이, 제1 및 제3 하우징 내의 분위기를 제어함으로써, 이온이 측정 스테이지(22)나 괴리 스테이지(26)에 퇴적하여, 웨이퍼의 이면에 부착되는 것과 같은 일이 없기 때문에, 측정값에 악영향을 미치지 않는다. 제1 케미컬 필터(48) 및 제2 케미컬 필터(50)로서는, 이미 기술한 양이온 필터나 음이온 필터를 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 측정 정밀도를 더욱 향상시키는 관점에서, 제4 하우징(44)에 대하여 기류의 풍상측에 제3 케미컬 필터(52)를 설치하고, 제4 하우징(44)의 내부도 상기 분위기로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 이온이 제4 하우징(44) 내의 로봇 아암(30)에 퇴적하여, 웨이퍼의 이면에 부착되는 것과 같은 일이 없기 때문에, 측정 정밀도가 더욱 향상한다.
또한, 제1 하우징(38), 제3 하우징(42) 및 제4 하우징(44)은, 1개의 측정 공간(측정 영역, 괴리 처리 영역 및, 반송 영역)을 구획하도록 일체화되어 있어도 좋다.
또한, 기류에 난류가 발생하기 어려운 점에서, 제1, 제2 및 제3 케미컬 필터(48, 50, 52)는, 각각 제1, 제3 및 제4 하우징(38, 42, 44)의 상방에 설치하는 것이 바람직하다.
(제2 발명군)
여기에서 본 실시 형태에서는, SPV 측정을, 웨이퍼 폭로법에 의해 측정되는 유기물의 농도가 0.05ng/㎠ 이하가 되는 분위기하에서 행하는 것이 중요하다. 즉, 본 실시 형태에서는, SPV 측정 분위기의 유기물 농도를 적게 함으로써, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이와 같은 효과가 얻어지는 메카니즘으로서는, 이하가 생각된다. 이미 기술한 바와 같이, p형 실리콘 웨이퍼의 SPV 측정에서는, HF 세정 등의 전 처리에서 표면을 정으로 패시베이션할 필요가 있다. 여기에서, 표면의 패시베이션(미약한 차지)에 유기물이 부착되면, 차지가 약해져 확산 길이의 측정값에 편차를 일으킨다. 그리고, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정의 경우, 괴리 전후의 확산 길이의 차가 작아지기(LFeB≒LFei) 때문에, 확산 길이의 측정 편차의 영향이 커지는 것이다. 따라서, 유기물을 제거함으로써, 확산 길이의 측정이 안정되어, Fe-B 준위 밀도의 정량성을 개선할 수 있는 것으로 생각된다.
실리콘 웨이퍼 제조 공정에 있어서, 웨이퍼 세정 후에 이소프로필알코올(IPA) 등의 알코올계의 용제가 사용되는 경우가 있다. 또한, 특히 매입 확산층 부착의 에피텍셜 웨이퍼를 제조하는 공정에서는, 포토레지스트를 사용하기 위해, 레지스트의 밀착성을 올리기 위한 헥사메틸디실라잔(HMDS)이나, 현상액으로서 수산화 테트라메틸암모늄(TMAH) 등의 유기계의 액체가 이용된다. 또한, 외기에는 자(自)공장도 포함한 공장으로부터의 배기가 원인으로 된 유기물이 존재하고 있는 경우가 있고, 클린 룸에 외기를 취입할 때에 반입되어 버린다. 여기에서 본 실시 형태에서는, 이들 유기물을 제거함으로써, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시킨다.
SPV 측정 분위기의 유기물 농도를 상기와 같이 하는 일 태양으로서는, SPV 측정 장치의 설치 환경의 유기물 농도를 상기와 같이 하는 것을 들 수 있다. 구체적으로는, SPV 측정 장치를 설치하는 클린 룸에, 유기물을 제거하는 케미컬 필터를 설치하고, 클린 룸 내의 분위기의 유기물 농도를 상기와 같이 한다. 유기물을 제거하는 케미컬 필터로서는, 일본퓨어텍스사 제조 「퓨어라이트」PF592FN(MAF) 등을 예시할 수 있다. 클린 룸에 대한 케미컬 필터의 설치 장소는, 클린 룸 내의 분위기의 유기물 농도를 적합하게 저감하는 관점에서 적절히 결정하면 좋다. 제1 발명군과 마찬가지로, 케미컬 필터는, 외기 취입구에 설치하고, 추가로 순환 팬과 HEPA 필터의 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
SPV 측정 분위기의 유기물 농도를 상기와 같이 하는 다른 태양으로서는, 측정에 이용하는 SPV 측정 장치(100)의 특정 공간의 분위기를, 상기 유기물 농도로 하는 것을 들 수 있다. 이하, 도 1을 참조한 SPV 측정 장치(100)의 기본적 구성의 설명은, 제1 발명군의 기재를 원용한다.
여기에서, 제1 하우징(38) 및 제3 하우징(42)에 대하여 기류의 풍상측에 각각 제1 케미컬 필터(48) 및 제2 케미컬 필터(50)를 설치하여, 제1 하우징(38) 및 제3 하우징(42)의 내부를, 웨이퍼 폭로법에 의해 측정되는 유기물의 농도가 0.05ng/㎠ 이하가 되는 분위기로 하는 것이 중요하다. SPV 측정에 있어서, 측정을 실제로 행하는 제1 하우징(38) 내의 분위기와 괴리 처리를 행하는 제3 하우징(42) 내의 분위기는, 최저한 콘트롤할 필요가 있다. 이와 같이, 제1 및 제3 하우징 내의 분위기를 제어함으로써, 유기물이 측정 스테이지(22)나 괴리 스테이지(26)에 퇴적하여, 웨이퍼의 이면에 부착되는 것과 같은 일이 없기 때문에, 측정값에 악영향을 미치지 않는다. 제1 케미컬 필터(48) 및 제2 케미컬 필터(50)로서는, 이미 기술된 케미컬 필터를 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 측정 정밀도를 더욱 향상시키는 관점에서, 제4 하우징(44)에 대하여 기류의 풍상측에 제3 케미컬 필터(52)를 설치하고, 제4 하우징(44)의 내부도 상기 분위기로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 유기물이 제4 하우징(44) 내의 로봇 아암(30)에 퇴적하고, 웨이퍼의 이면에 부착하는 바와 같은 일이 없기 때문에, 측정 정밀도가 더욱 향상된다.
또한, 제1 하우징(38), 제3 하우징(42) 및 제4 하우징(44)은, 1개의 측정 공간(측정 영역, 괴리 처리 영역 및, 반송 영역)을 구획하도록 일체화되어 있어도 좋다.
또한, 기류에 난류가 발생하기 어려운 점에서, 제1, 제2 및 제3 케미컬 필터(48, 50, 52)는, 각각 제1, 제3 및 제4 하우징(38, 42, 44)의 상방에 설치하는 것이 바람직하다.
실시예
＜실험예 1＞
제1 발명군에 관련된 실험예 1을 이하에 나타낸다.
(발명예)
SPV 측정 장치(Semilab-SDi LLC 제조의 FAaST330(디지털형))를 클린 룸 내에 설치했다. 당해 클린 룸에는, 음이온 필터(일본퓨어텍사 제조: 퓨어라이트 P592E5H) 및 양이온 필터(일본퓨어텍사 제조: 퓨어라이트　PF590F4H)를 새롭게 설치하여, 이온 농도를 저감시켰다. 표 1에는, 이하의 방법으로 측정한 이온 농도를 나타냈다. 또한, No.1∼6은 각각 상이한 날에 측정한 것이다. 또한, 이온 농도 이외의 환경 조건으로서는, 메이커 추천의 온도: 24±2℃, 상대 습도: 30∼50％ 및, 청정도: 클래스 7(JIS 규격)로 했다.
＜이온 농도 측정 방법＞
이온 농도의 측정은, 순수(純水) 임핀저 버블링(Impinger bubbling)법으로 행했다.
·순수; 100mL
·흡인 속도; 1L/분
·흡인 시간; 360분
·분석 장치; 이온 크로마토그래피
1㎥ 중의 분위기 중의 이온 농도로의 환산은, 이하의 환산식을 이용했다.
분석값[ppb]×회수 순수량[mL]÷흡인량[㎥]＝이온 농도[μg/㎥]
Fe 농도가 108/㎤ 오더의 p형 실리콘 웨이퍼를 3매, Fe 농도가 109/㎤ 전반 오더의 p형 실리콘 웨이퍼를 3매, Fe 농도가 109/㎤ 후반∼1010/㎤ 오더의 p형 실리콘 웨이퍼를 3매의 계 9매를 준비했다. 표 1의 No.1∼6의 분위기 하에 있어서, 상기 SPV 측정 장치를 이용하여 각 웨이퍼의 면 내 177점에 있어서의 Fe 농도를 3회 측정했다. 측정 조건은 메이커 추천 조건으로 하고, 조사 파장은 780㎚와 1004㎚로 했다.
＜측정 정밀도의 평가＞
각 웨이퍼에 대해서, 면 내 177점의 평균 Fe 농도의 3회의 편차(3회의 평균 Fe 농도의 분산값/3회의 평균 Fe 농도의 평균값×100)를 CV값으로 하여, 표 2에 나타냈다. CV값이 10％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 각 웨이퍼의 177점의 측정값 중, LFei＞LFeB가 된 결측점(Undefine point)의 수를 카운트하여, 그 3회 평균을 평균 UD값으로 하여, 표 3에 나타냈다.
또한, 표 2 및 표 3에서는, Fe 농도가 108/㎤ 오더의 웨이퍼를 「WF1∼3」, Fe 농도가 109/㎤ 전반 오더의 웨이퍼를 「WF4∼6」, Fe 농도가 109/㎤ 후반∼1010/㎤ 오더의 웨이퍼를 「WF7∼9」로서 표시했다. 발명예에 의해 측정한, 각 웨이퍼의 3회의 평균 Fe 농도의 평균값은 표 4에 나타낸다.
또한, 상기의 SPV 측정과는 별도로, 교정용 캘리브레이션 칩을 이용한 Signal값의 측정을, 1개월간 매일 행하고, 1일째의 Signal값을 1로 하여 변화율을 구했다. 결과를 도 3에 나타낸다.
(비교예 1)
클린 룸에 케미컬 필터를 설치하지 않고, 이온 농도를 저감하지 않은 것 이외는, 발명예와 동일한 방법으로, 이온 농도의 측정 및 측정 정밀도의 평가를 행했다. 결과를 표 1∼3 및 도 3에 나타낸다.
(비교예 2)
비교예 1과 상이한 공장의 케미컬 필터를 설치하지 않은 클린 룸에 설치된, 발명예와 동 형식의 SPV 측정 장치 또한 발명예와 동일한 방법으로, 이온 농도의 측정 및 측정 정밀도의 평가를 행했다. 결과를 표 1∼3 및 도 3에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
＜평가 결과＞
표 2 및 표 3에 나타내는 바와 같이, 발명예에서는 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도라도, CV값이 10％ 이하로 억제되고, 평균 UD값이 거의 제로로 억제되어 있다. 이에 대하여, 비교예 1, 2에서는, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도에서는 CV값이 10％를 초과하고 있고, 평균 UD값도 크게 되어 있다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 발명예에서는 Signal값의 변화가 작다. 이에 대하여, 비교예 1, 2에서는 Signal값의 변화가 크게 되어 있고, 양이온이 많은 비교예 2에서는, 특히 Signal값의 저하량이 크게 되어 있다.
＜실험예 2＞
제2 발명군에 관련된 실험예 2를 이하에 나타낸다.
(발명예)
SPV 측정 장치(Semilab-SDi LLC 제조의 FAaST330(디지털형))를 클린 룸 내에 설치했다. 당해 클린 룸에는, 유기물 제거 케미컬 필터(일본퓨어텍사 제조: 퓨어라이트　PF-592FN(MAF))를 설치하여, 유기물 농도를 저감시켰다. 표 5에는, 이하의 방법으로 측정한 유기물 농도를 나타냈다. 또한, 유기물 농도 이외의 환경 조건으로서는, 메이커 추천의 온도: 24±2℃, 상대 습도: 30∼50％ 및, 청정도: 클래스 7(JIS 규격)로 했다.
＜유기물 농도 측정 방법＞
유기물 농도의 측정은, 웨이퍼 폭로법으로 행했다. 직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼를 클린 룸 분위기에 5시간 폭로했다. 그 후, 폭로한 웨이퍼를 가열하여, 유리(遊離)된 가스 전체의 질량을 GC-MS에 의해 분석했다. 얻어진 분석값(ng)을 웨이퍼 면적(㎠) 당으로 환산하여 유기물 농도(ng/㎠)로 했다.
Fe 농도가 108/㎤ 오더의 p형 실리콘 웨이퍼를 3매, Fe 농도가 109/㎤ 전반 오더의 p형 실리콘 웨이퍼를 3매, Fe 농도가 109/㎤ 후반∼1010/㎤ 오더의 p형 실리콘 웨이퍼를 3매의 계 9매를 준비했다. 표 1에 기재된 유기물 농도의 분위기하에 있어서, 상기 SPV 측정 장치를 이용하여 각 웨이퍼의 면 내 177점에 있어서의 Fe 농도를 3회 측정했다. 측정 조건은 메이커 추천 조건으로 하고, 조사 파장은 780㎚와 1004㎚로 했다.
＜측정 정밀도의 평가＞
각 웨이퍼에 대해서, 면 내 177점의 평균 Fe 농도의 3회의 편차(3회의 평균 Fe 농도의 분산값/3회의 평균 Fe 농도의 평균값×100)를 CV값으로서 구했다. 도 4에, 각 웨이퍼에 대해서, 3회의 평균 Fe 농도의 평균값을 가로축에, CV값을 세로축에 플롯한 그래프를 나타낸다. CV값이 10％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기의 SPV 측정과는 별도로, Fe 농도가 108/㎤ 오더의 p형 실리콘 웨이퍼의 센터 1점을, 매일 1회, 10일간, 반복 측정한 SPV 신호값의 변화율을, 1회째의 측정값을 1로 하여 도 5에 나타낸다. 또한, SPV 신호값의 변화를 더욱 상세하게 확인하기 위해, 발명예와 비교예 1에 대해서는, 계속하여 100일째까지 측정하고, 도 5와 마찬가지로, 1일째의 측정값을 1로 하여 변화율을 도 6에 나타낸다.
(비교예 1)
케미컬 필터를 설치하지 않고, 또한 클린 룸으로의 외기 취입이 적고, 순환을 많게 한 환경으로 한 것 이외는, 발명예와 동일한 방법으로, 측정 정밀도의 평가를 행했다. 결과를 표 5 및 도 4∼6에 나타낸다.
(비교예 2)
케미컬 필터를 설치하지 않고, 또한 클린 룸으로의 외기 취입이 많고, 순환을 적게한 환경으로 한 것 이외는, 발명예와 동일한 방법으로, 측정 정밀도의 평가를 행했다. 결과를 표 5 및 도 4∼5에 나타낸다.
Figure pct00005
＜평가 결과＞
도 4에 나타내는 바와 같이, 분위기 중에 유기물이 적은 발명예에서는 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도라도 CV값이 10％ 이하로 억제되어 있다. 이에 대하여, 분위기 중에 유기물이 많은 비교예 1, 2에서는, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도에서는 CV값이 10％를 초과하고 있다. 이로부터, Fe 농도가 1×109/㎤ 이하인 경우, 웨이퍼 폭로법에 의해 측정되는 유기물이 0.05ng/㎠보다 많은 환경에서는, 측정의 반복 재현성이 악화되어 버리는 것을 알 수 있다.
또한, 도 5에서, 비교예 2에서는 SPV 신호의 값이 측정마다 저하되어 버리고 있는 것, 추가로, 도 6에서는 비교예 1에 있어서의 환경에 있어서도 장기적으로는 SPV 신호의 값이 조금씩 저하하고, 100일 후에 있어서는 25％의 저하가 보여지고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 발명예에서는 SPV 신호의 값의 저하는 보여지지 않는다. 이상에서, 유기물이 많은 환경에서는, 동일한 측정을 하고 있어도 측정 강도가 약해져 버리기 때문에, 측정값의 신뢰성이 저하되어 버린다고 할 수 있다. 이상에서, 유기물이 많은 환경에서는 유기물이 표면 전하를 부정하고, 또는 전기적 노이즈가 되어, SPV 측정의 미소한 전기 신호에 영향을 주고 있는 것으로 생각된다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 SPV법에 의한 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법 및 SPV 측정 장치에 의하면, 1×109/㎤ 이하의 Fe 농도의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
100 : SPV 측정 장치
10 : 광 모듈
12 : 광원
14 : 초퍼
16 : 필터 휠
18 : 프로브
20 : 록 인 앰프
22 : 측정 스테이지
24 : 교정용 캘리브레이션 칩
26 : 괴리 스테이지
28 : 플래시 램프
30 : 로봇 아암
32 : 로봇 콘트롤러
34 : 얼라이너
36 : 제어 컴퓨터
38 : 제1 하우징
40 : 제2 하우징
42 : 제3 하우징
44 : 제4 하우징
46 : 제5 하우징
48 : 제1 케미컬 필터
50 : 제2 케미컬 필터
52 : 제3 케미컬 필터
W : p형 실리콘 웨이퍼

Claims (10)

  1. p형 실리콘 웨이퍼에 대하여 행하는 SPV법에 의한 측정에 기초하여, 당해 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는데에 있어서,
    상기 측정은, Na+, NH4 + 및 K+의 합계 농도가 1.750㎍/㎥ 이하이고, F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 합계 농도가 0.552㎍/㎥ 이하인 분위기하에서 행하는 것을 특징으로 하는, p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법.
  2. SPV법에 의한 측정에 기초하여 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는 SPV 측정 장치로서,
    SPV 측정 시에 p형 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 측정 스테이지와,
    상기 p형 실리콘 웨이퍼에 광을 조사하는 광 모듈과,
    선단에 형성된 정전 용량 센서와 상기 p형 실리콘 웨이퍼의 표면의 사이에 발생하는 정전 용량을 측정하는 프로브와,
    상기 프로브로 측정된 정전 용량에 대응하는 SPV 신호를 증폭하여, 검출하는 록 인 앰프와,
    측정 오차를 저감하기 위한 교정용 캘리브레이션 칩과,
    상기 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키는 처리를 할 때에 상기 p형 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 괴리 스테이지와,
    상기 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키기 위한 플래시 램프와,
    상기 p형 실리콘 웨이퍼를 상기 측정 스테이지 및 상기 괴리 스테이지에 대하여 반송 및 반출하는 로봇 아암과,
    상기 로봇 아암을 제어하는 로봇 콘트롤러
    를 갖고,
    상기 측정 스테이지, 상기 프로브 및 상기 교정용 캘리브레이션 칩을 수용하는 제1 하우징과,
    상기 광 모듈 및 상기 록 인 앰프를 수용하는 제2 하우징과,
    상기 괴리 스테이지 및 상기 플래시 램프를 수용하는 제3 하우징과,
    상기 로봇 아암 및 상기 로봇 콘트롤러를 수용하는 제4 하우징
    을 추가로 갖고,
    상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징에 대하여 기류의 풍상(風上)측에 각각 제1 케미컬 필터 및 제2 케미컬 필터를 설치하여, 상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징의 내부를, Na+, NH4 + 및 K+의 합계 농도가 1.750㎍/㎥ 이하이고, F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 합계 농도가 0.552㎍/㎥ 이하인 분위기로 한 것을 특징으로 하는 SPV 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제4 하우징에 대하여 기류의 풍상측에 제3 케미컬 필터를 설치하고, 상기 제4 하우징의 내부를, Na+, NH4 + 및 K+의 합계 농도가 1.750㎍/㎥ 이하이고, F-, Cl-, NO2 -, PO4 3-, Br-, NO3 - 및 SO4 2-의 합계 농도가 0.552㎍/㎥ 이하인 분위기로 한, SPV 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 케미컬 필터 및 상기 제2 케미컬 필터는, 각각 상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징의 상방에 설치되는, SPV 측정 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3 케미컬 필터는 상기 제4 하우징의 상방에 설치되는, SPV 측정 장치.
  6. p형 실리콘 웨이퍼에 대하여 행하는 SPV법에 의한 측정에 기초하여, 당해 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는데에 있어서,
    상기 측정은, 웨이퍼 폭로법에 의해 측정되는 유기물의 농도가 0.05ng/㎠ 이하가 되는 분위기하에서 행하는 것을 특징으로 하는, p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도 측정 방법.
  7. SPV법에 의한 측정에 기초하여 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe 농도를 구하는 SPV 측정 장치로서,
    SPV 측정시에 p형 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 측정 스테이지와,
    상기 p형 실리콘 웨이퍼에 광을 조사하는 광 모듈과,
    선단에 형성된 정전 용량 센서와 상기 p형 실리콘 웨이퍼의 표면의 사이에 발생하는 정전 용량을 측정하는 프로브와,
    상기 프로브로 측정된 정전 용량에 대응하는 SPV 신호를 증폭하고, 검출하는 록 인 앰프와,
    측정 오차를 저감하기 위한 교정용 캘리브레이션 칩과,
    상기 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키는 처리를 할 때에 상기 p형 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 괴리 스테이지와,
    상기 p형 실리콘 웨이퍼 중의 Fe-B 페어를 괴리시키기 위한 플래시 램프와,
    상기 p형 실리콘 웨이퍼를 상기 측정 스테이지 및 상기 괴리 스테이지에 대하여 반송 및 반출하는 로봇 아암과,
    상기 로봇 아암을 제어하는 로봇 콘트롤러
    를 갖고,
    상기 측정 스테이지, 상기 프로브 및 상기 교정용 캘리브레이션 칩을 수용하는 제1 하우징과,
    상기 광 모듈 및 상기 록 인 앰프를 수용하는 제2 하우징과,
    상기 괴리 스테이지 및 상기 플래시 램프를 수용하는 제3 하우징과,
    상기 로봇 아암 및 상기 로봇 콘트롤러를 수용하는 제4 하우징
    을 추가로 갖고,
    상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징에 대하여 기류의 풍상측에 각각 제1 케미컬 필터 및 제2 케미컬 필터를 설치하여, 상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징의 내부를, 웨이퍼 폭로법에 의해 측정되는 유기물의 농도가 0.05ng/㎠ 이하가 되는 분위기로 한 것을 특징으로 하는 SPV 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제4 하우징에 대하여 기류의 풍상측에 제3 케미컬 필터를 설치하여, 상기 제4 하우징의 내부를, 웨이퍼 폭로법에 의해 측정되는 유기물의 농도가 0.05ng/㎠ 이하가 되는 분위기로 한, SPV 측정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 케미컬 필터 및 상기 제2 케미컬 필터는, 각각 상기 제1 하우징 및 상기 제3 하우징의 상방에 설치되는, SPV 측정 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3 케미컬 필터는 상기 제4 하우징의 상방에 설치되는, SPV 측정 장치.
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