JP2000275286A - 抵抗率測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 抵抗率測定時の温度の違いによる測定精度の
低下を防ぐ抵抗率測定器を提供する。 【解決手段】 抵抗率計測手段により試料の温度補正前
の抵抗率を測定し、温度計測手段で試料温度を経時的に
複数回測定し、温度補正係数算出手段で温度補正係数β
を求める。温度補正係数βは温度係数記憶手段から選出
された温度係数αと経時的な温度データｔ₁，ｔ₂の差Δ
ｔとを乗算して得られる（α・Δｔ）。次に補正抵抗率
演算手段を用いて、温度補正係数βと温度データｔ₁，
ｔ₂とを式ρ′ｔ₂＝ρｔ₁（１−β）に代入することで
自動的に温度補正後の抵抗率ρ′を求める。結果、抵抗
率測定時の温度の違いにより、測定精度が低下するのを
防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコンウ
ェーハ等といった試料の抵抗率を例えば四探針法などに
よって測定する抵抗率測定器に関し、特に測定時の温度
の違いによる抵抗率の測定精度の低下を防ぐ自動温度補
正機能を有する抵抗率測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より試料の抵抗を測定するために、
例えば四探針法を利用した抵抗率を測定する抵抗率測定
器が使用されている。このような抵抗率測定器の一例で
ある、シリコンウェーハの抵抗率を測定する抵抗率測定
器を概略説明する。この抵抗率測定器は、電流計と、直
流電流源と、電位差測定器と、４本の探針と、を備えて
いる。したがって、この従来の抵抗率測定器によりシリ
コンウェーハの抵抗率を求める場合には、シリコンウェ
ーハに対して４本の探針を接触させた状態にして直流電
流源から直流電流を流し、電流計の電流値及び探針間の
電圧値を表す電位差測定器の電圧値を測定する。これに
よって、測定された電流値及び電圧値に基づき、シリコ
ンウェーハの抵抗率が求められるのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シリコンウ
ェーハには温度係数が存在する。この温度係数はシリコ
ンウェーハの抵抗率が１０Ω・ｃｍ以上の場合に、１℃
当たり０．８％以上にも達する。このため、測定時のシ
リコンウェーハの温度により抵抗率が変化してしまう。
これは、抵抗率を測定した日時で測定値が変動する要因
となり、測定値の再現性及び精度に悪影響を与えること
を意味する。そこで、これを解消するために、抵抗率測
定器が設置された部屋全体を一定温度に制御することが
考えられるが、設備が大がかりであり、技術的にも難し
い。これにより、シリコンウェーハの温度を測定して温
度補正値を算出し、測定された抵抗率に乗算することで
目標温度でのシリコンウェーハの抵抗率を求めることも
可能である。しかしながら、この作業には抵抗率測定器
以外の器材が必要であり、しかも作業に手間がかかると
いう問題点があった。

【０００４】本発明は、上記した従来の事情に鑑みなさ
れたもので、抵抗率測定時の温度の違いによる測定精度
の低下を防止することができる抵抗率測定器を提供する
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る抵抗率測定器は、試料の抵抗率を測定す
る抵抗率計測手段を備えた抵抗率測定器において、試料
の温度を測定する温度計測手段と、異なる抵抗率に基づ
いてそれぞれ定められた複数の温度係数のデータを記憶
する温度係数記憶手段と、前記温度計測手段により得ら
れた試料に対する経時的な２つの温度データの差と、前
記抵抗率計測手段により得られた温度補正前の抵抗率に
応じて温度係数記憶手段から選出された温度係数と、に
基づき温度補正係数を求める温度補正係数算出手段と、
前記温度補正前の抵抗率と、前記試料に対する経時的な
２つの温度データと、前記温度補正係数とに基づいて、
温度補正された抵抗率を演算する補正抵抗率演算手段と
を備えたことを特徴とする抵抗率測定器とする。

【０００６】試料の種類は限定されない。例えばシリコ
ンウェーハ，ガリウム砒素ウェーハなどのウェーハ類が
挙げられる。また、温度計測手段の種類は限定されな
い。例えば、試料の表面の温度を直接測定する表面温度
計などでもよい。また、間接的な温度の測定手段とし
て、予め測定室内に試料を一定時間放置して温度を安定
させた後、この測定室内の温度を温度センサによって測
定するものなどを採用することができる。さらに、温度
係数記憶手段においては、複数の温度係数のデータをパ
ラメータ・テーブルで記憶する方が好ましい。なお、シ
リコンウェーハの場合、この温度係数はウェーハの種類
によってもその値が変化する。そのため、そのウェーハ
種類に合わせて、複数のパラメータ・テーブルを用意し
た方が好ましい。

【０００７】補正抵抗率演算手段では、次式（１）を利
用して、温度が補正された後の抵抗率ρ′が求められ
る。 ρ′ｔ₂＝ρｔ₁｛１−α（ｔ₁−ｔ₂）｝ （１） ここで、ρは温度補正前の測定された抵抗率，ｔ₁は試
料に対する前回の温度データ，ｔ₂は試料に対する今回
の温度データ，αは温度補正前の抵抗率に基づく試料の
温度係数である。なお（１）式は、経時的な２つの温度
データｔ₁，ｔ₂の差をΔｔに置換すれば次式（２）とな
る。

【０００８】 ρ′ｔ₂＝ρｔ₁（１−αΔｔ） （２） 式（２）中、α（Δｔ）は温度補正係数βである。そこ
で、この式を（３）式のように書き換えることもでき
る。 ρ′ｔ₂＝ρｔ₁（１−β） （３） なお、温度補正後の抵抗率ρ′は、必要に応じてコンピ
ュータ処理を施して、等高線マップ、３次元マップとし
て図形表示することができる。

【０００９】

【作用】上記抵抗率測定器によると、抵抗率計測手段に
より試料の温度補正前の抵抗率を測定し、しかも温度計
測手段によりこの試料の温度を経時的に複数回測定する
とともに、温度補正係数算出手段により温度補正係数β
を求める。この温度補正係数βは、温度係数記憶手段か
ら選出された温度係数αと、経時的な２つの温度データ
ｔ₁，ｔ₂の差Δｔとを乗算することで得られる（α・Δ
ｔ）。その後、補正抵抗率演算手段により次の演算を行
う。すなわち、この温度補正係数βと、経時的な温度デ
ータｔ₁，ｔ₂とに基づいて、前記（３）式のρ′ｔ₂＝
ρｔ₁（１−β）より温度補正後の抵抗率ρ′を求め
る。このように、自動的に温度補正係数を求めて、抵抗
率の温度補正を行うように構成したので、抵抗率測定時
の温度の違いによって、測定精度が低下してしまうのを
防止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例に係る抵抗率測
定器を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、ここで
はシリコンウェーハの抵抗率を測定する抵抗率測定器を
例に説明する。図１はこの発明の一実施例に係る抵抗率
測定器の自動温度補正機能の動作に関するフローチャー
トである。図２はこの発明の一実施例に係る抵抗率測定
器の模式図である。図３はこの発明の一実施例に係る抵
抗率測定器に用いられる温度計測手段の外観を示す斜視
図である。

【００１１】図２に示すように、この抵抗率測定器は、
電流計１と、直流電流源２と、電位差測定器３と、４本
の探針４〜７と、制御部８とを備えている。この制御部
８は、シリコンウェーハＷの抵抗率（温度補正前の抵抗
率）を測定する抵抗率計測手段と、シリコンウェーハＷ
の温度を測定する温度計測手段と、異なる抵抗率に基づ
いてそれぞれ定められた多数の温度係数のデータを、温
度係数のパラメータ・テーブルとして記憶する温度係数
記憶手段と、温度補正係数を算出する温度補正係数算出
手段と、温度補正された抵抗率を演算する補正抵抗率演
算手段とを有している。

【００１２】なお、この温度補正係数算出手段による温
度補正係数βの算出方法は、まず温度計測手段によりシ
リコンウェーハＷに対する前回の温度データｔ₁と、今
回の温度データｔ₂との差Δｔを求める。また一方、温
度係数記憶手段のパラメータ・テーブル（シリコンウェ
ーハの抵抗率温度係数表）の中から、温度補正前の抵抗
率ρに対応した温度係数αを選出する。その後、Δｔ，
αを乗算することで温度補正係数βが求められる。この
パラメータ・テーブルを表１に示す。なお、このパラメ
ータ・テーブルは、Ｐ型またはＮ型のドーパントを含む
シリコンウェーハＷの温度が１８〜２８℃である場合に
適用される。

【００１３】

【表１】

【００１４】また、この補正抵抗率演算手段は、温度補
正前の抵抗率ρと、温度データｔ₁，ｔ₂と、温度補正係
数βとを、前述の式（３）に代入することで、温度補正
された抵抗率ρ′を求める手段である。さらに、この一
実施例では、前記温度計測手段として、シリコンウェー
ハＷの温度を間接的に測定するものが採用されている。
すなわち、図３に示すように、シリコンウェーハＷの温
度を測定するウェーハ温度測定室２０の一側板に、この
室内温度を測定する温度センサ２１が、片持ち状態で取
り付けられている。よって、ウェーハ温度を測定する際
には、このウェーハ温度測定室２０の中にシリコンウェ
ーハＷを収納して一定時間放置することで、ウェーハ温
度を室内温度と等しくさせる。その後、温度センサ２１
によりこの測定室２０の温度を測定することで、間接的
にシリコンウェーハＷの温度を測定する。

【００１５】このように構成される抵抗率測定器を用い
て、シリコンウェーハＷの温度補正後の抵抗率を求める
際には、まず図２に示すように、シリコンウェーハＷの
表面に探針４〜７を接触させ、この状態を保持して直流
電流源２から直流電流を流し、電流計１の電流値Ａ及び
探針５及び探針６間の電圧値Ｖを表す電位差測定器３の
電圧値を測定する。これによって、測定された電流値Ａ
及び電圧値Ｖに基づいて、温度補正前のシリコンウェー
ハＷの抵抗率ρが求められる。

【００１６】次に、図１のフローチャートを参照して、
この発明の一実施例に係る抵抗率測定器の自動温度補正
機能の動作を説明する。まず、ステップＳ１０１では、
温度測定に関する設定を行う。すなわち、例えば温度補
正を行うかどうか、基準になる温度を何度にするか、ウ
ェーハの種類は何かなどの各種の設定をあらかじめ行っ
ておく。ステップＳ１０２では、シリコンウェーハＷの
温度を測定する。具体的な方法としては、前記ウェーハ
温度測定室２０に装着された温度センサ２１を用いて行
われる。

【００１７】すなわち、ウェーハ温度測定室２０の中で
シリコンウェーハＷを一定時間放置することで、ウェー
ハ温度を室内温度と同じ温度とし、その後、この温度セ
ンサ２１によってその測定室２０内の温度を測定するこ
とで、間接的にこのシリコンウェーハＷの温度ｔ₂を測
定する。この方法を採用するようにしたので、温度が安
定するまでに若干長い時間がかかるものの、比較的廉価
な設備コストでもって、シリコンウェーハＷの温度を測
定することができる。なお、この抵抗率の温度補正を行
う以前（例えば前日など）に、シリコンウェーハＷの温
度ｔ₁がこの測定方法でもって測定されているものとす
る。

【００１８】ステップＳ１０３では、前述した通常の四
探針法によって温度補正前の抵抗率ρの測定を行う。ス
テップＳ１０４では、この温度補正前の抵抗率ρに基づ
き、表１に示すパラメータ・テーブルの中から、対応す
る温度係数αを選出する。また、ステップＳ１０５で
は、温度補正係数算出手段により温度補正係数βを求め
る。具体的にはこの選出された温度係数αと、経時的な
２つの温度データの温度差（前回の温度データｔ₁から
今回の温度データｔ₂を引いた値）Δｔと、を乗算する
ことで得られる。

【００１９】さらに、ステップＳ１０６では、補正抵抗
率演算手段により、温度補正前の抵抗率と、温度データ
ｔ₁，ｔ₂と、温度補正係数βとを、前述の式（３）に代
入して、温度補正後の抵抗率ρ′を求める。ステップＳ
１０７では、この温度補正後の抵抗率ρ′を、必要に応
じてコンピュータ処理して、等高線マップまたは３次元
マップなどに図形表示する。このように温度補正された
抵抗率ρ′は、そのままコンピュータへ入力することが
できるために、このような処理時の作業効率が高まる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る抵抗
率測定器では、自動的に温度補正係数を求めた後、得ら
れた温度補正係数、温度補正前の抵抗率及び試料の経時
的な温度データに基づいて、温度補正後の抵抗率を算出
するようにしたので、抵抗率測定時の温度の違いによ
り、測定精度が低下するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る抵抗率測定器の自動
温度補正機能の動作に関するフローチャートである。

【図２】この発明の一実施例に係る抵抗率測定器の模式
図である。

【図３】この発明の一実施例に係る抵抗率測定器に用い
られる温度計測手段の外観を示す斜視図である。

【符号の説明】

２１ 温度センサ（温度計測手段）、 Ｗ シリコンウェーハ（試料）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料の抵抗率を測定する抵抗率計測手段
   を備えた抵抗率測定器において、 試料の温度を測定する温度計測手段と、 異なる抵抗率に基づいてそれぞれ定められた複数の温度
   係数のデータを記憶する温度係数記憶手段と、 前記温度計測手段により得られた試料に対する経時的な
   ２つの温度データの差と、前記抵抗率計測手段により得
   られた温度補正前の抵抗率に応じて温度係数記憶手段か
   ら選出された温度係数とに基づいて温度補正係数を求め
   る温度補正係数算出手段と、 前記温度補正前の抵抗率と、前記試料に対する経時的な
   ２つの温度データと、前記温度補正係数とに基づいて、
   温度補正された抵抗率を演算する補正抵抗率演算手段と
   を備えたことを特徴とする抵抗率測定器。