TW201937623A - ｐ型矽晶圓中的Ｆｅ濃度測定方法及ＳＰＶ測定裝置 - Google Patents

ｐ型矽晶圓中的Ｆｅ濃度測定方法及ＳＰＶ測定裝置 Download PDF

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Abstract

本發明，利用可提高1×109/cm3以下的Fe濃度的測量精度的SPV法，提供p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法。
本發明係p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法，其特徵在於：根據對p型矽晶圓進行的SPV法的測量，求出上述p型矽晶圓中的Fe濃度時，上述測量在Na+、NH4 +以及K+的合計濃度為1.750μg/m3(微克/立方米)以下，F－、Cl－、NO2 －、PO4 3 －、Br－、NO3 －以及SO4 2 －的合計濃度為0.552μg/m3(微克/立方米)以下的空氣中進行。

Description

p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法及SPV測定裝置
本發明，係關於利用SPV法(Surface Photo-Voltage：表面光伏法)的p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法及SPV測定裝置。
p型矽晶圓被Fe污染時，使得以上述晶圓製作的元件特性受到壞影響。因此，開發簡易評估p型矽晶圓中的Fe濃度的手法。其手法之一，利用SPV法電氣測量少數載子的擴散長，根據其測量結果，求出p型矽晶圓中的Fe濃度的方法是眾所周知的。
SPV法，對p型矽晶圓照射特定波長的光，測量那時的晶圓表面光伏(SPV訊號)，求出晶圓中的少數載子的擴散長。以下也只稱此作「SPV測量」。SPV法，相較於其他的方法，係測量時間短，還可以以非接觸且非破壞測量之優異方法。
SPV測量中，作為測量模式，已知有Standard Mode(標準模式)與Ultimate Mode(無限模式)兩種。SPV法，需要利用互不相同的複數種波長的光進行上述SPV測量。Standard Mode，是進行使用某波長的SPV測量，之後輪流，進行使用其他波長的SPV測量之一般方法。Ultimate Mode，係同期間照射互不相同的複數種波長的光，進行一次SPV測量之特殊方法。
專利文件1中，記載以Ultimate Mode進行SPV測量，還有利用以Time Between Readings、Time Constant以及Number of Readings 3個測量參數作為既定的數值範圍，降低Fe濃度的檢出下限，且可以短時間進行測量的技術。
[先行技術文件]
[專利文件]
[專利文件1]國際公開第2017/061072號
[發明所欲解決的課題]
進行如此的SPV測量之際的SPV測定裝置的設置環境，以往，推薦溫度：24±2℃、相對溼度30～50%以及清淨度： 7級(JIS規格)，這記載在一般的SPV測定裝置的廠商規格書中。以往，SPV測量，一般在此推薦環境下進行。在此，本發明者們，理解到有以下的問題。
即，只要是上述推薦環境下進行SPV測量，在1×109 /cm3 等級、1×1010 /cm3 等級的Fe濃度定量中，就得到充分的測量精度。但是， 1×109 /cm3 以下的Fe濃度定量中，即使在上述推薦環境下進行SPV測量，複數次測量相同晶圓之際的測量值也分布不均，即查明沒得到充分測量精度。以往的推薦環境只考慮溫度、溼度以及空氣粒子(清淨度)，關於除此以外的條件沒有任何規定。又，專利文件1中，也沒考慮關於任何SPV測定裝置的設置環境。
於是，本發明，有鑑於上述課題，目的在於利用可提高1×109 /cm3 以下的Fe濃度的測量精度的SPV法，提供p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法及SPV測定裝置。
[用以解決課題的手段]
為了解決上述課題，本發明者，根據溫度、溼度以及空氣粒子(清淨度)以外的觀點，藉由最優化進行SPV測量之際的SPV測定裝置的設置環境，專心研討是否不能提高1×109 /cm3 以下之類的低濃度區域中Fe濃度的測量精度。其結果，第1，由於SPV測定裝置的設置環境的離子濃度影響Fe濃度的測量精度，使上述離子濃度在既定值以下，發現可以提高1×109 /cm3 以下的Fe濃度的測量精度。又，第2，由於SPV測定裝置的設置環境的有機物濃度影響Fe濃度的測量精度，使上述有機物濃度在既定值以下，發現可以提高1×109 /cm3 以下的Fe濃度的測量精度。
根據上述見解完成本申請第1發明群的要旨構成如下：
(1) p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法，其特徵在於：根據對p型矽晶圓進行的SPV法的測量，求出上述p型矽晶圓中的Fe濃度時，
上述測量在Na+ 、NH4 + 以及K+ 的合計濃度為1.750μg/m3 (微克/立方米)以下，F－ 、Cl－ 、NO2 － 、PO4 3 － 、Br－ 、NO3 － 以及SO4 2 － 的合計濃度為0.552μg/m3 (微克/立方米)以下的空氣中進行。
(2) SPV測定裝置，根據SPV法的測量，求出p型矽晶圓中的Fe濃度，
其特徵在於包括：
測量台，在SPV測量之際，裝載p型矽晶圓；
光模組，對上述p型矽晶圓照射光；
探針，測量設置在前端的電容感應器與上述p型矽晶圓的表面之間產生的靜電電容；
鎖相放大器，放大對應上述探針測量的靜電電容的SPV訊號並檢出；
校正用校準晶片，用於降低測量誤差；
乖離台，進行乖離上述p型矽晶圓中的Fe－B配對的處理之際，裝載上述p型矽晶圓；
閃燈，用以乖離上述p型矽晶圓中的Fe－B配對；
機器手臂，對上述測量台以及上述乖離台搬送及搬出上述p型矽晶圓；以及
機器人控制器，控制上述機器手臂；
更包括：
第1筐體，容納上述測量台、上述探針以及上述校正用校準晶片；
第2筐體，容納上述光模組以及上述鎖相放大器；
第3筐體，容納上述乖離台以及上述閃燈；以及
第4筐體，容納上述機器手臂以及上述機器人控制器；
對上述第1筐體以及上述第3筐體，在氣流的上風側分別設置第1化學濾網及第2化學濾網，使上述第1筐體以及上述第3筐體的內部形成Na+ 、NH4 + 以及K+ 的合計濃度為1.750μg/m3 (微克/立方米)以下，F－ 、Cl－ 、NO2 － 、PO4 3 － 、Br－ 、NO3 － 以及SO4 2 － 的合計濃度為0.552μg/m3 (微克/立方米)以下的空氣。
(3)上述(2)中記載的SPV測定裝置，其中，對上述第4筐體，在氣流的上風側分別設置第3化學濾網，使上述第4筐體的內部形成Na+ 、NH4 + 以及K+ 的合計濃度為1.750μg/m3 (微克/立方米)以下，F－ 、Cl－ 、NO2 － 、PO4 3 － 、Br－ 、NO3 － 以及SO4 2 － 的合計濃度為0.552μg/m3 (微克/立方米)以下的空氣。
(4)上述(2)中記載的SPV測定裝置，其中，上述第1化學濾網及第2化學濾網，分別設置在上述第1筐體以及上述第3筐體的上方。
(5)上述(3)中記載的SPV測定裝置，其中，上述第3化學濾網設置在上述第4筐體的上方。
根據上述見解完成的本申請第2發明群的主旨構成如下：
p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法，其特徵在於：
(6) 根據對p型矽晶圓進行的SPV法的測量，求出上述p型矽晶圓中的Fe濃度時，
上述測量，在以晶圓暴露法測量的有機物濃度為0.05ng/cm2 以下的空氣下進行。
(7) SPV測定裝置，根據SPV法的測量，求出p型矽晶圓中的Fe濃度，
其特徵在於包括：
測量台，在SPV測量之際，裝載p型矽晶圓；
光模組，對上述p型矽晶圓照射光；
探針，測量設置在前端的電容感應器與上述p型矽晶圓的表面之間產生的靜電電容；
鎖相放大器，放大對應上述探針測量的靜電電容的SPV訊號並檢出；
校正用校準晶片，用於降低測量誤差；
乖離台，進行乖離上述p型矽晶圓中的Fe－B配對的處理之際，裝載上述p型矽晶圓；
閃燈，用以乖離上述p型矽晶圓中的Fe－B配對；
機器手臂，對上述測量台以及上述乖離台搬送及搬出上述p型矽晶圓；以及
機器人控制器，控制上述機器手臂；
更包括：
第1筐體，容納上述測量台、上述探針以及上述校正用校準晶片；
第2筐體，容納上述光模組以及上述鎖相放大器；
第3筐體，容納上述乖離台以及上述閃燈；以及
第4筐體，容納上述機器手臂以及上述機器人控制器；
對上述第1筐體以及上述第3筐體，在氣流的上風側分別設置第1化學濾網及第2化學濾網，使上述第1筐體以及上述第3筐體的內部形成以晶圓暴露法測量的有機物濃度為0.05ng/cm2 以下的空氣。
(8)上述(7)中記載的SPV測定裝置，其中，對上述第4筐體，在氣流的上風側設置第3化學濾網，使上述第4筐體的內部形成以晶圓暴露法測量的有機物濃度為0.05ng/cm2 以下的空氣。
(9)上述(7)中記載的SPV測定裝置，其中，上述第1化學濾網及第2化學濾網，分別設置在上述第1筐體以及上述第3筐體的上方。
(10)上述(8)中記載的SPV測定裝置，其中，上述第3化學濾網設置在上述第4筐體的上方。
[發明效果]
根據本發明的SPV法的p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法及SPV測定裝置，可以提高1×109 /cm3 以下的Fe濃度的測量精度。
本發明的一實施形態，係關於根據對p型矽晶圓進行SPV法的測量(SPV測量)，求出上述矽晶圓中的Fe濃度的方法。
首先，說明求出p型矽晶圓的面內特定處的Fe濃度的方法。p型矽晶圓中存在的Fe，在通常的狀態下與摻雜劑(例如，硼)以靜電力結合，形成Fe－B配對。另一方面，對晶圓照射強光時，成為Fe與B乖離的狀態。SPV測量結果得到的少數載子的擴散長，意味SPV測量之際直到由於照射光產生的少數載子消滅為止可以移動的距離。此少數載子，例如以晶圓中的Fe形成的摻雜劑位準摻雜消滅。p型矽晶圓中Fe形成的位準，有通常存在的Fe－B(鐵硼配對)、利用光照射形成的Fei(格隙鐵)。分別作成的摻雜劑位準，捕捉少數載子的容易度不同。因此，比起上述通常狀態，在上述乖離狀態，Fe容易摻雜少數載子，擴散長變小。利用此差異，如下，可以求出晶圓中的Fe濃度。
首先，在通常狀態下進行SPV測量，求出少數載子的擴散長LFeB 。其次，在乖離狀態下進行SPV測量，求出少數載子的擴散長LFei 。Fe濃度[Fe]，可以根據以下的式(1)算出 。

但是，C是常數。
因此，晶圓面內的複數處中，由於在通常狀態以及乖離狀態進行SPV測量，可以得到晶圓中的Fe濃度圖。用於乖離Fe－B配對的處理，不特別限定於定則，例如，可以舉出照射閃燈等。
其次，參照第2圖，係關於本發明的一實施形態的SPV測定裝置100，說明關聯SPV測量的構成。SPV測定裝置100，具有光模組10、探針18、鎖相放大器20、測量台22。光模組10，具有光源12、削波器14以及濾網輪16。
光源12，例如是白色的LED，設定光路，使從那發出的光照射測量台22上裝載的p型矽晶圓W表面上 。削波器14，係具有圓周狀複數的孔的圓盤構件，利用旋轉這個，給予光源12發出的光頻率。即，將會對p型矽晶圓W表面間歇地照射光。在此給予的光頻率，定義為「削波頻率(chopping frequency：CF)」，測量參數中的一個。CF，通常設定在500～3000Hz左右。
濾網輪(filter wheel)16，在各孔16A～16D，設置只通過波長互不相同的光之濾網，藉此，可以對p型矽晶圓W表面照射特定波長的光。
在此，第2圖中，顯示光模組10是類比式的情況，但數位式也可以。數位式的情況下，模組化具有互不相同的發光波長之複數的單色LED，藉由閃爍各LED，可以以特定頻率對p型矽晶圓W表面照射特定波長的光。
照射光的波長如果是780～1004nm(毫微米)間的複數種波長的話，不特別限定，以 2種波長的光進行SPV測量時，可以例示形成780 nm與1004nm的組合，以4種波長的光進行SPV測量時，可以例示形成780nm、914nm、975nm、1004nm的組合。
照射光的強度(光量)，設定為Injection Level(射出位準)，測量參數中的一個。一般，Level 2的光量是2×1012 (atoms/cc(原子/立方厘米))，Level 3的光量是3×1012 (atoms/cc(原子/立方厘米))，可使用其中任一。
探針18，在前端具有電容感應器，經常測量p型矽晶圓W表面與探針18之間產生的靜電電容。SPV測量前，對p型矽晶圓W表面施行HF處理，表面帶正電。對晶圓W照射來自光源12的光時，晶圓內產生少數載子(因為是p型，電子)，向帶正電的表面移動。電子到達表面時，因為與表面的正電荷互相消除，表面的電位下降，結果，靜電電容也下降。檢出此時的靜電電容的差作為SPV訊號。p型矽晶圓中的Fe中摻雜的電子越多，表面電位越不下降。
鎖相放大器20，放大對應探針18測量的靜電電容的SPV訊號並檢出。以此方式，可以得到SPV訊號。藉由移動測量台22，可以在p型矽晶圓W面內的複數處進行SPV測量。
作為SPV測量，係熟知的SPV裝置，例如可以舉出Semilab-SDi LLC製的FAaST330、StrategicDiagnostics社製的SPV-Station-1020。
其次，說明SPV測量的方法與擴散長的求出方法。首先，使用第1波長(例如780nm)的光進行SPV測量，得到對應上述光的SPV訊號。在此，取入依存照射光波長的「侵入長」至X軸，取入「光量/SPV訊號」至Y軸，繪製測量結果。接著，使用不同於第1波長的第2波長(例如1004nm)的光進行SPV測量，得到對應上述光的SPV訊號。於是，同樣繪製測量結果。以直線連結這樣得到的2個繪圖之際的X截面可以作為「擴散長」。又，以3種以上的波長進行SPV測量時，因為得到3個以上的繪圖，根據最小平方法等的近似處理，求得X截面。
在此，測量模式，有Standard Mode(標準模式)與Ultimate Mode(無限模式)兩種。Standard Mode中，進行使用某波長的SPV測量，其後依序，因為進行使用其他波長的SPV測量，會依序得到上述繪圖。相對於此，Ultimate Mode中，同期間照射互不相同的複數種波長的光，因為進行一次SPV測量，將會以一次測量得到上述繪圖。此時，由於每一波長使光的截波頻率不同，鎖相放大器20中，因為得到頻率不同的SPV訊號，可以分離得到對應各波長的SPV訊號。本實施例中，不特別限定測量模式。
(第1發明群)
在此本實施形態中， 在Na+ 、NH4 + 以及K+ 的合計濃度為1.750μg/m3 (微克/立方米)以下，F－ 、Cl－ 、NO2 － 、PO4 3 － 、Br－ 、NO3 － 以及SO4 2 － 的合計濃度為0.552μg/m3 (微克/立方米)以下的空氣中進行SPV測量很重要。即，本實施形態中，藉由減少SPV測量空氣的離子濃度，可以提高1×109 /cm3 以下的Fe濃度的測量精度。
作為得到如此效果的機制，考慮下述。首先，關於負離子，如同已述，p型矽晶圓的SPV測量中，有必要以HF洗淨等的前處理鈍化表面成正電性。在此表面的鈍化層(微弱帶電)附著酸系氣體(負離子)時，擴散長的測量值中產生分布不均。於是，測量1×109 /cm3 以下的Fe濃度時，因為乖離前後的擴散長的差變小(LFeB ≒LFei )，擴散長的測量分布不均影響變大。因此，藉由除去負離子，穩定擴散長的測量，認為可以改善Fe－B位準密度的定量性。
其次，關於正離子，SPV測定裝置中，內建、裝載用以校正裝置的校準晶片，此晶片是n型矽晶圓。n型矽晶圓中，與p型相反，鈍化表面成負電性。測量空氣中存在鹼系氣體(正離子)時，校準晶片的測量精度變差，對擴散長測量的校正產生影響。因此，藉由除去正離子，保證擴散長的絕對值，認為可以改善Fe－B位準密度的定量性。
又，矽晶圓製造步驟中，作為鹼性蝕刻液主要使用氫氧化鈉或氫氧化鉀，作為酸性蝕刻液主要使用氟硝酸。有時鹼性蝕刻液中添加溴酸鹽，酸性蝕刻液中添加磷酸、硫酸。又，作為晶圓的洗淨液，主要使用氨水、鹽酸、過氧化氫。考慮使用這些藥品時產生的氣體的話，只要考慮Na+ 、NH4 + 以及K+ 3種作為正離子，F－ 、Cl－ 、NO2 － 、PO4 3 － 、Br－ 、NO3 － 以及SO4 2 － 7種作為負離子就足夠了。又，雖然外部空氣中包含海風引起的Na+ 、Cl－ 等離子，只要監視已舉出的離子就沒問題。
作為使SPV測量空氣的離子濃度與上述相同的一形態，舉出使SPV測定裝置的設置環境的離子濃度與上述相同。具體而言，設置SPV測定裝置的無塵室中，設置除去正離子的正離子濾網、除去負離子的負離子濾網等的化學濾網，使無塵室內空氣的離子濃度與上述相同。作為正離子濾網，可以例示日本Pure Tex社製「Pure Lite」PF590F4H、Dan-Takuma社製PL-C-25-4 GI等。作為負離子濾網，可以例示日本Pure Tex社製「Pure Lite」P592E5H、Dan-Takuma社製PL-A-30-4 GO等。對於無塵室的化學濾網的設置場所，只要根據降低無塵室內空氣的離子濃度至恰好的觀點，適當決定即可。一般無塵室內的空氣，由循環空氣、用以補充壓力損失部分的外部取入空氣構成。循環空氣，以通過設置在循環扇形成的氣流中途(無塵室的天花板很適合)的HEPA濾網淨化，導入無塵室內。設計成從外部空氣取入口導入的空氣也導入循環扇。因此，化學濾網，設置在外部空氣取入口，還有最好設置在循環扇與HEPA濾網之間。
作為使SPV測量空氣的離子濃度與上述相同的其他形態，舉出使測量中使用的SPV測定裝置100的特定空間的空氣成為上述離子濃度。以下，參照第1圖，說明上述形態。
SPV測定裝置100，以複數的筐體區分複數的空間。第1筐體38中，參照第2圖，容納已記載的測量台22及探針18、以及用以降低測量誤差的校正用校準晶片24。第2筐體40中，參照第2圖，容納已記載的光模組10以及鎖相放大器20。第3筐體42中，容納乖離台26，進行乖離p型矽晶圓中的Fe－B配對的處理之際，裝載p型矽晶圓；以及上述閃燈28，用以乖離p型矽晶圓中的Fe－B配對。第4筐體44中，容納機器手臂30，對測量台22以及乖離台26搬送及搬出p型矽晶圓；機器人控制器32，控制此機器手臂30；以及調校器34，用以使p型矽晶圓凹口位置一致。第5筐體46中，容納控制用電腦36，用以控制裝置全體。
如同下述，搬送p型矽晶圓W，提供SPV測量。首先，未圖示的載入埠內容納的複數的p型矽晶圓W，在第4筐體44內設置的機器手臂30上每次裝載1 片，以調校器34使凹口位置一致。其次，以機器手臂30搬送至第1筐體38內，裝載在測量台22上。其次，在測量台22上，在通常狀態下做SPV測量。其次，以機器手臂30從第1筐體38搬出，搬送至第3筐體42，裝載在乖離台26上。其次，藉由乖離台26上以閃燈28照射做乖離處理，形成乖離狀態。其次，以機器手臂30從第3筐體42搬出，再度搬送至第1筐體38，裝載在測量台22上。其次，在測量台22上，在乖離狀態下做SPV測量。最後，以機器手臂30從第1筐體38搬出，從SPV測定裝置100卸載，回到載入埠。
在此，對於第1筐體38以及第3筐體42，在氣流的上風側分別設置第1化學網48以及第2化學網50，第1筐體38以及第3筐體42的內部形成Na+ 、NH4 + 以及K+ 的合計濃度為1.750μg/m3 (微克/立方米)以下，F－ 、Cl－ 、NO2 － 、PO4 3 － 、Br－ 、NO3 － 以及SO4 2 － 的合計濃度為0.552μg/m3 (微克/立方米)以下的空氣很重要。SPV測量中，實際進行測量的第1筐體38內的空氣與進行乖離處理的第3筐體42內的空氣，有必要做最低限度控制。以此方式，由於控制第1以及第3筐體內的空氣，離子堆積在測量台22、乖離台26上，因為不附著至晶圓的背面，對測量值沒有壞影響。作為第1化學網48以及第2化學網50，可以適當使用已述的正離子濾網、負離子濾網。
又，根據更提高測量精度的觀點，最好對於第4筐體44在氣流的上風側設置第3化學網52，第4筐體44的內部也形成上述空氣。藉此，離子堆積在第4筐體44內的機器手臂30上，因為不附著至晶圓的背面，更提高測量精度。
又，一體化第1筐體38、第3筐體42、第4筐體44，畫分1個測量空間(測量區域、乖離處理區域以及搬送區域)。
又，因為氣流不易發生亂流，第1、第2以及第3化學網48、50、52，最好分別設置在第1、第3以及第4筐體38、42、44的上方。
(第2發明群)
在此，本實施形態中，SPV測量，在以晶圓暴露法測量的有機物濃度為0.05ng/cm2 以下的空氣下進行很重要。即，本實施形態中，由於減少SPV測量空氣的有機物濃度，可以提高1×109 /cm3 以下的Fe濃度的測量精度。
作為得到如此的效果的機制，考慮下述。如同已述，p型矽晶圓的SPV測量中，有必要以HF洗淨等的前處理鈍化表面成正電性。在此，表面的鈍化層(微弱帶電)附著有機物時，帶電變弱擴散長的測量值中產生分布不均。於是，測量1×109 /cm3 以下的Fe濃度時，因為乖離前後的擴散長的差變小(LFeB ≒LFei )，擴散長的測量分布不均的影響變大。因此，藉由除去有機物，擴散長的測量穩定，認為可以改善Fe－B位準密度的定量性。
矽晶圓製造步驟中，晶圓洗淨後有時使用異丙醇(IPA)等的醇系的溶劑。又，特別在製造附著埋入擴散層的磊晶晶圓的步驟中，因為使用光阻劑，用以提高抗蝕劑的密合性的六甲基二矽氮烷(HMDS)、作為顯像劑使用氫氧化四甲基銨(TMAH)等的有機系液體。又，外部氣體中有時存在來自也包含自身工廠的工廠排氣為原因的有機物，無塵室取入外部氣體之際帶入。於是，本實施形態中，藉由除去這些有機物，提高1×109 /cm3 以下的Fe濃度的測量精度。
作為形成SPV測量空氣的有機濃度如同上述的一形態，舉出形成SPV測定裝置的設置環境的有機物濃度如上述。具體而言，設置SPV測定裝置的無塵室中，設置除去有機物的化學濾網，如同上述形成無塵室內的空氣的有機物濃度。作為除去有機物的化學濾網，可以例示日本Pure Tex社製「Pure Lite」PF592FN(MAF)等。對於無塵室的化學濾網的設置場所，根據降低無塵室內的空氣的有機物濃度至恰好的觀點，只要適當決定即可。與第1發明群相同，化學濾網，設置在外部空氣取入口，還有最好設置在循環扇與HEPE濾網之間。
作為形成SPV測量空氣的有機濃度如同上述的其他形態，舉出將測量使用的SPV測定裝置100的特定空間的空氣形成上述有機物濃度。以下，參照第1圖的SPV測定裝置100的基本構成的說明，引用第1發明群的記載。
在此，對於第1筐體38以及第3筐體42，在氣流的上風側分別設置第1化學網48以及第2化學網50，使第1筐體38以及第3筐體42的內部形成以晶圓暴露法測量的有機物濃度為0.05ng/cm2 以下的空氣很重要。SPV測量中，實際測量的第1筐體38內的空氣與進行乖離處理的第3筐體42內的空氣，有必要進行最低限度控制。這樣，由於控制第1以及第3筐體內的空氣，有機物堆積在測量台22、乖離台26上，因為不附著至晶圓的背面，對測量值沒有壞影響。作為第1化學網48以及第2化學網50，可以適當使用已述的化學濾網。
又，根據更提高測量精度的觀點，最好對於第4筐體44在氣流的上風側設置第3化學網52，第4筐體44的內部也形成上述空氣。藉此，有機物堆積在第4筐體44內的機器手臂30上，因為不附著至晶圓的背面，更提高測量精度。
又，一體化第1筐體38、第3筐體42、第4筐體44，畫分1個測量空間(測量區域、乖離處理區域以及搬送區域)。
又，因為氣流中不易發生亂流，第1、第2以及第3化學網48、50、52，最好分別設置在第1、第3以及第4筐體38、42、44的上方。
＜實驗例1＞
以下顯示關聯第1發明群的實驗例。
(發明例)
在無塵室內設置SPV測定裝置(Semilab-SDi LLC製的FAaST330(數位型)。上述無塵室中，新設置負離子濾網(日本Puretec社製：PureLite P592E5H)以及正離子(日本Puretec社製：PureLite PF590F4H)，降低離子濃度。表1中，顯示利用以下的方法測量的離子濃度。又，第1～6號分別在不同天測量。又，作為離子濃度以外的環境條件，係製造商推薦的溫度：24±2℃、相對濕度：30～50%以及清淨度：7級(JIS規格)。
＜離子濃度測量方法＞
離子濃度的測量，以純水衝擊發泡(Impinger Bubbling)法進行。
．純水；100mL(毫升)
．吸引速度；1L(升)/分
．吸引時間；360分
．分析裝置；離子色譜分析法
換算成1m3 中的空氣中的離子濃度，利用以下的換算式。
分析值[ppb]×回收純水量[mL]÷吸引量[m3 ]＝離子濃度[μg/m3 ]
準備Fe濃度108 /cm3 等級的p型矽晶圓3片、Fe濃度109 /cm3 前半等級的p型矽晶圓3片、Fe濃度109 /cm3 後半～1010 /cm3 等級的p型矽晶圓3片之合計9片。表1的第1～6的空氣下，使用上述SPV測定裝置，測量各晶圓的面內177點中的Fe濃度3次。測量條件是製造商推薦條件，照射波長為780nm以及1004nm。
＜測量精度的評估＞
關於各晶圓，以面內177點的平均Fe濃度的3次分布不均(3次平均Fe濃度的分散值/3次平均Fe濃度的平均值×100)作為CV值，在表2中顯示。CV值最好在10%以下。
又，各晶圓的177點的測量值中，計算成為LFei ＞LFeB 的缺測點(Undefine point)數量，表3顯示其3次平均作為平均UD值。
又，表2及表3中，顯示Fe濃度108 /cm3 等級的晶圓為「WF1～3」、Fe濃度109 /cm3 前半等級的晶圓為「WF4～6」、Fe濃度109 /cm3 後半～1010 /cm3 等級的晶圓為「WF7～9」。根據發明例測量之各晶圓的3次平均Fe濃度的平均值在表4中顯示。
又，上述SPV測量之外，使用校正用校準晶片的Signal值的測量，1個月的期間每天進行，以第1天的Signal值為1，求出變化率，結果顯示於第3圖。
(比較例1)
無塵室中不設置化學濾網，不降低離子濃度之外，利用與發明例相同的方法，進行離子濃度的測量以及測量精度的評估。結果顯示於表1～3以及第3圖。
(比較例2)
設置在與比較例1不同的工廠之不設置化學濾網的無塵室中，利用與發明例同形式的SPV測定裝置且與發明例相同方法，進行離子濃度的測量以及測量精度的評估。結果顯示於表1～3以及第3圖。
[表1]
[表2]
[表3]


[表4]
＜評估結果＞
如表2及表3所示，發明例中即使1×109 /cm3 以下的Fe濃度，也抑制CV值至10%以下，抑制平均UD值大致至零。相對於此，比較例1、2中，1×109 /cm3 以下的Fe濃度中CV值超過10%，平均UD值也變大。又，如第3圖所示，發明例中Signal值的變化小。相對於此，比較例1、2中，Signal值的變化大，正離子多的比較例2中，Signal值的下降量特別大。
＜實驗例2＞
以下顯示關聯第2發明群的實驗例2。
(發明例)
設置SPV測定裝置(Semilab-SDi LLC製的FAaST330(數位型)在無塵室內。上述無塵室中，設置有機物除去化學濾網(日本Puretec社製：PureLite PF-592FN(MAF))，降低有機物濃度。表5中，顯示利用以下的方法測量的有機物濃度。又，作為有機物濃度以外的環境條件，係製造商推薦的溫度：24±2℃、相對濕度：30～50%以及清淨度：7級(JIS規格)。
＜有機物濃度測定方法＞
有機物濃度的測量，以晶圓暴露法進行。暴露直徑300mm的矽晶圓在無塵室空氣中5小時。之後，加熱暴露的晶圓，用GC-MS分析遠離的氣體全體的質量。換算得到的分析值(ng)成每晶圓面積(cm2 )有機物濃度(ng/ cm2 )。
準備Fe濃度108 /cm3 等級的p型矽晶圓3片、Fe濃度109 /cm3 前半等級的p型矽晶圓3片、Fe濃度109 /cm3 後半～1010 /cm3 等級的p型矽晶圓3片之合計9片。表1記載的有機物濃度空氣下，使用上述SPV測定裝置，測量各晶圓的面內177點中的Fe濃度3次。測量條件是製造商推薦條件，照射波長為780nm以及1004nm。
＜測量精度的評估＞
關於各晶圓，求出以面內177點的平均Fe濃度的3次分布不均(3次平均Fe濃度的分散值/3次平均Fe濃度的平均值×100)作為CV值。第4圖中，關於各晶圓，顯示繪製3次平均Fe濃度的平均值在橫軸， CV值在縱軸。CV值最好在10%以下。
又，上述SPV測量之外，Fe濃度108 /cm3 等級的p型矽晶圓的中心1點，每天1次，將10天重複測量的SPV訊號值的變化率以第1次的測量值為1顯示於第5圖。又，為了更詳細確認SPV訊號值的變化，關於發明例與比較例1，交接測量到第100天，與第5圖相同，以第1天的測量值為1顯示變化率於第6圖。
(比較例1)
形成不設置化學濾網且到無塵室的外氣取入少而增加循環的環境以外，利用與發明例相同的方法，進行測量精度的評估。顯示結果於表5以及第4～6圖。
(比較例2)
形成不設置化學濾網且到無塵室的外氣取入多而減少循環的環境以外，利用與發明例相同的方法，進行測量精度的評估。顯示結果於表5以及第4～5圖。
[表5]
＜評估結果＞
如第4圖所示，空氣中有機物少的發明例中，即使1×109 /cm3 以下的Fe濃度也抑制CV值在10%以下。相對於此，空氣中有機物多比較例1、2中，1×109 /cm3 以下的Fe濃度中CV值超過10%。根據此了解，Fe濃度1×109 /cm3 以下時，以晶圓暴露法測量的有機物比0.05ng/cm2 多的環境中，測量的重複再現性惡化。
又，根據第5圖了解，比較例2中，SPV訊號值每次測量下降，還有根據第6圖，比較例1的環境中長期SPV訊號值也每次下降一點， 100天後也看出25%的下降。另一方面，發明例中沒見到SPV訊號值下降。根據上述，有機物多的環境中，即使同樣地測量，因為測量強度也變弱，可以說測量值的可靠性下降。根據上述，有機物多的環境中有機物消除表面電荷，或者成為電氣雜訊，被認為是影響SPV測量的微小電訊號。
[產業上的利用可能性]
根據本發明的SPV法的p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法及SPV測定裝置，可以提高1×109 /cm3 以下的Fe濃度的測量精度。
10‧‧‧光模組
12‧‧‧光源
14‧‧‧削波器
16‧‧‧濾網輪
16A-16D‧‧‧孔
18‧‧‧探針
20‧‧‧鎖相放大器
22‧‧‧測量台
24‧‧‧校正用校準晶片
26‧‧‧乖離台
28‧‧‧閃燈
30‧‧‧機器手臂
32‧‧‧機器人控制器
34‧‧‧調校器
38‧‧‧第1筐體
40‧‧‧第2筐體
42‧‧‧第3筐體
44‧‧‧第4筐體
46‧‧‧第5筐體
48‧‧‧第1化學網
50‧‧‧第2化學網
52‧‧‧第3化學網
100‧‧‧SPV測定裝置
W‧‧‧p型矽晶圓
[第1圖]係顯示本發明的一實施形態的SPV測定裝置100的構成模式圖；
[第2圖]係關於SPV測定裝置100，只抽出顯示關聯測量p型矽晶圓中的Fe濃度的SPV測量的構成模式圖；
[第3圖]係顯示實驗例1中，利用校正用校準晶片取得的Signal(訊號)值變化率的圖表；
[第4圖]係顯示實驗例2的發明例、比較例1以及比較例2中，平均Fe濃度與CV值的關係圖表；
[第5圖]係顯示實驗例2的發明例、比較例1以及比較例2中，p型矽晶圓的中心1點，每天一次，測量10天之際的SPV訊號值變化率的圖表；以及
[第6圖]係顯示實驗例2的發明例以及比較例1中，p型矽晶圓的中心1點，每天一次，測量100天之際的SPV訊號值變化率的圖表。

Claims (10)

  1. 一種p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法，其特徵在於： 根據對p型矽晶圓進行的SPV法的測量，求出上述p型矽晶圓中的Fe濃度時， 上述測量在Na+ 、NH4 + 以及K+ 的合計濃度為1.750μg/m3 (微克/立方米)以下，F－ 、Cl－ 、NO2 － 、PO4 3 － 、Br－ 、NO3 － 以及SO4 2 － 的合計濃度為0.552μg/m3 (微克/立方米)以下的空氣中進行。
  2. 一種SPV測定裝置，根據SPV法的測量，求出p型矽晶圓中的Fe濃度， 其特徵在於包括： 測量台，在SPV測量之際，裝載p型矽晶圓； 光模組，對上述p型矽晶圓照射光； 探針，測量設置在前端的電容感應器與上述p型矽晶圓的表面之間產生的靜電電容； 鎖相放大器，放大對應上述探針測量的靜電電容的SPV訊號並檢出； 校正用校準晶片，用於降低測量誤差； 乖離台，進行乖離上述p型矽晶圓中的Fe－B配對的處理之際，裝載上述p型矽晶圓； 閃燈，用以乖離上述p型矽晶圓中的Fe－B配對； 機器手臂，對上述測量台以及上述乖離台搬送及搬出上述p型矽晶圓；以及 機器人控制器，控制上述機器手臂； 更包括： 第1筐體，容納上述測量台、上述探針以及上述校正用校準晶片； 第2筐體，容納上述光模組以及上述鎖相放大器； 第3筐體，容納上述乖離台以及上述閃燈；以及 第4筐體，容納上述機器手臂以及上述機器人控制器； 對上述第1筐體以及上述第3筐體，在氣流的上風側分別設置第1化學濾網及第2化學濾網，使上述第1筐體以及上述第3筐體的內部形成Na+ 、NH4 + 以及K+ 的合計濃度為1.750μg/m3 (微克/立方米)以下，F－ 、Cl－ 、NO2 － 、PO4 3 － 、Br－ 、NO3 － 以及SO4 2 － 的合計濃度為0.552μg/m3 (微克/立方米)以下的空氣。
  3. 如申請專利範圍第2項所述SPV測定裝置，其中，對上述第4筐體，在氣流的上風側分別設置第3化學濾網，使上述第4筐體的內部形成Na+ 、NH4 + 以及K+ 的合計濃度為1.750μg/m3 (微克/立方米)以下，F－ 、Cl－ 、NO2 － 、PO4 3 － 、Br－ 、NO3 － 以及SO4 2 － 的合計濃度為0.552μg/m3 (微克/立方米)以下的空氣。
  4. 如申請專利範圍第2項所述SPV測定裝置，其中，上述第1化學濾網及第2化學濾網，分別設置在上述第1筐體以及上述第3筐體的上方。
  5. 如申請專利範圍第3項所述SPV測定裝置，其中，上述第3化學濾網設置在上述第4筐體的上方。
  6. 一種p型矽晶圓中的Fe濃度測定方法，其特徵在於： 根據對p型矽晶圓進行的SPV法的測量，求出上述p型矽晶圓中的Fe濃度時， 上述測量，在以晶圓暴露法測量的有機物濃度為0.05ng/cm2 以下的空氣下進行。
  7. 一種SPV測定裝置，根據SPV法的測量，求出p型矽晶圓中的Fe濃度， 其特徵在於包括： 測量台，在SPV測量之際，裝載p型矽晶圓； 光模組，對上述p型矽晶圓照射光； 探針，測量設置在前端的電容感應器與上述p型矽晶圓的表面之間產生的靜電電容； 鎖相放大器，放大對應上述探針測量的靜電電容的SPV訊號並檢出； 校正用校準晶片，用於降低測量誤差； 乖離台，進行乖離上述p型矽晶圓中的Fe－B配對的處理之際，裝載上述p型矽晶圓； 閃燈，用以乖離上述p型矽晶圓中的Fe－B配對； 機器手臂，對上述測量台以及上述乖離台搬送及搬出上述p型矽晶圓；以及 機器人控制器，控制上述機器手臂； 更包括： 第1筐體，容納上述測量台、上述探針以及上述校正用校準晶片； 第2筐體，容納上述光模組以及上述鎖相放大器； 第3筐體，容納上述乖離台以及上述閃燈；以及 第4筐體，容納上述機器手臂以及上述機器人控制器； 對上述第1筐體以及上述第3筐體，在氣流的上風側分別設置第1化學濾網及第2化學濾網，使上述第1筐體以及上述第3筐體的內部形成以晶圓暴露法測量的有機物濃度為0.05ng/cm2 以下的空氣。
  8. 如申請專利範圍第7項所述SPV測定裝置，其中，對上述第4筐體，在氣流的上風側設置第3化學濾網，使上述第4筐體的內部形成以晶圓暴露法測量的有機物濃度為0.05ng/cm2 以下的空氣。
  9. 如申請專利範圍第7項所述SPV測定裝置，其中，上述第1化學濾網及第2化學濾網，分別設置在上述第1筐體以及上述第3筐體的上方。
  10. 如申請專利範圍第8項所述SPV測定裝置，其中，上述第3化學濾網設置在上述第4筐體的上方。
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