JP2003031633A - Apparatus and method for evaluating silicon wafer - Google Patents

Apparatus and method for evaluating silicon wafer

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JP2003031633A
JP2003031633A JP2001219151A JP2001219151A JP2003031633A JP 2003031633 A JP2003031633 A JP 2003031633A JP 2001219151 A JP2001219151 A JP 2001219151A JP 2001219151 A JP2001219151 A JP 2001219151A JP 2003031633 A JP2003031633 A JP 2003031633A
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wafer
silicon wafer
oxide film
contact ring
contact
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JP2001219151A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Otsuki
剛 大槻
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for evaluation which enable to evaluate electrical characteristics of a wafer accurately without being influenced by an insulation film on a rear face even if no treatment is applied to the rear face when evaluating electrical characteristics such as withstanding pressure of an oxide film of a wafer having an insulation film such as a CVD oxide film on the rear face, by a mercury probe method. SOLUTION: The apparatus for evaluating a silicon wafer by a mercury probe method comprises at least a mercury probe, a wafer chuck for holding the rear face of a wafer, and a ring for contact connected to the wafer chuck. The ring for contact has such a structure that it is brought into contact with a peripheral part of the surface and/or an edge part of the silicon wafer when the silicon wafer is held by the wafer chuck. At least a part of the ring for contact which is brought into contact with the peripheral part of the surface and/or the edge part of the silicon wafer is formed of a conductor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエーハ
の評価装置及び評価方法に関するもので、特に水銀プロ
ーブをゲート酸化膜に接触させる水銀プローブ法により
ウエーハの酸化膜耐圧等の電気特性を精度良く評価する
技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for evaluating a silicon wafer, and in particular, it accurately evaluates the electrical characteristics such as the breakdown voltage of an oxide film of a wafer by a mercury probe method of bringing a mercury probe into contact with a gate oxide film. It is related to the technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、MOS−LSIは高集積化・微細
化が促進され、それに伴ない薄膜化された信頼性の高い
ゲート酸化膜に対する要求が大きくなってきている。こ
の酸化膜の信頼性の評価には、TZDB(Time Z
ero DielectricBreakdown:酸
化膜耐圧)評価、TDDB(Time Depende
nt Dielectric Breakdown:経
時絶縁破壊特性)評価が一般的に用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, as MOS-LSIs have been promoted to be highly integrated and miniaturized, there has been an increasing demand for thinned and highly reliable gate oxide films. To evaluate the reliability of this oxide film, TZDB (Time Z
ero Dielectric Breakdown: oxide film breakdown voltage evaluation, TDDB (Time Depende)
nt Dielectric Breakdown (dielectric breakdown characteristics over time) evaluation is generally used.

【0003】一般に、酸化膜耐圧また経時絶縁破壊特性
の評価には、シリコンウエーハ上に堆積した多結晶シリ
コンを電極として用いることによって行われる。図1
に、多結晶シリコンを電極として用いて酸化膜耐圧を評
価する際の断面説明図を示す。先ず、CZ法等により得
られたシリコンウェーハ1に熱酸化処理を行って絶縁膜
(ゲート酸化膜)2を形成し、形成されたゲート酸化膜
上にCVD法等により多結晶シリコンを堆積する。その
後、フォトリソグラフィ及び多結晶シリコンのエッチン
グを行い、多結晶シリコンを電極3としたMOSキャパ
シタを作製する。このMOSキャパシタが形成されたシ
リコンウエーハは、ウエーハチャック5上に保持される
ことによって、ウエーハ1の裏面とウエーハチャック5
が接触し、またウエーハチャック5はグラウンドに接続
されている。このように接続されたシリコンウエーハに
測定用プローブ4より電気ストレスを印加することによ
って、酸化膜耐圧を評価することができる。
Generally, the breakdown voltage of an oxide film and the evaluation of dielectric breakdown characteristics with time are performed by using polycrystalline silicon deposited on a silicon wafer as an electrode. Figure 1
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory diagram when evaluating the oxide film breakdown voltage using polycrystalline silicon as an electrode. First, a silicon wafer 1 obtained by the CZ method or the like is subjected to a thermal oxidation treatment to form an insulating film (gate oxide film) 2, and polycrystalline silicon is deposited on the formed gate oxide film by the CVD method or the like. After that, photolithography and etching of polycrystalline silicon are performed to fabricate a MOS capacitor having polycrystalline silicon as the electrode 3. The silicon wafer on which the MOS capacitor is formed is held on the wafer chuck 5 so that the back surface of the wafer 1 and the wafer chuck 5 are held.
, And the wafer chuck 5 is connected to the ground. By applying an electrical stress from the measuring probe 4 to the silicon wafer thus connected, the oxide film breakdown voltage can be evaluated.

【0004】しかしながら、多結晶シリコンを電極とし
て使用して酸化膜耐圧特性を評価する場合、上記のよう
に多結晶シリコンを堆積し、フォトリソグラフィ工程及
びエッチング工程を行うことが必要となるため、ゲート
酸化膜の耐圧特性を評価するには時間を要し、また設備
コストにも負担がかかるという欠点があった。
However, when the oxide film breakdown voltage characteristics are evaluated using polycrystalline silicon as an electrode, it is necessary to deposit the polycrystalline silicon and perform the photolithography process and the etching process as described above. It takes time to evaluate the withstand voltage characteristics of the oxide film, and also has a drawback that the facility cost is burdened.

【0005】この様な問題を解決するために、水銀を電
極として酸化膜耐圧を評価する水銀プローブ法が開発さ
れた。水銀プローブ法により酸化膜耐圧を評価する際の
断面説明図を図2に示す。この水銀プローブ法は、通常
電極として用いられる多結晶シリコンの代わりに、ガラ
スや樹脂等の水銀保持用ホルダー7内に水銀6を入れた
水銀電極を用いる方法で、この水銀電極をゲート酸化膜
2に接触させて、電気ストレスを印加することによっ
て、酸化膜耐圧等の電気特性を評価することができる。
この水銀プローブ法による酸化膜耐圧の評価もまた、ウ
エーハ1をウエーハチャック5上に保持してウエーハチ
ャック5とウエーハ1の裏面を接触させる、いわゆるウ
エーハ裏面コンタクトを用いている。このように、電極
として水銀プローブを用いることによって、多結晶シリ
コンを用いる場合に比べ、短時間で容易に酸化膜耐圧特
性を評価することができる。
In order to solve such a problem, a mercury probe method has been developed for evaluating the breakdown voltage of an oxide film using mercury as an electrode. FIG. 2 shows a cross-sectional explanatory diagram when the oxide film breakdown voltage is evaluated by the mercury probe method. The mercury probe method is a method of using a mercury electrode in which mercury 6 is placed in a holder 7 for holding mercury such as glass or resin, instead of polycrystalline silicon which is usually used as an electrode. The electrical characteristics such as the breakdown voltage of the oxide film can be evaluated by contacting with and applying an electrical stress.
The evaluation of the breakdown voltage of the oxide film by the mercury probe method also uses so-called wafer back surface contact in which the wafer 1 is held on the wafer chuck 5 and the wafer chuck 5 and the back surface of the wafer 1 are brought into contact with each other. As described above, by using the mercury probe as the electrode, it is possible to easily evaluate the oxide film breakdown voltage characteristic in a shorter time than in the case of using polycrystalline silicon.

【0006】しかしながら、例えば、デバイスのラッチ
アップ対策として用いられるp/p エピタキシャルウ
ェーハ(p型の低抵抗率基板上にp型の通常抵抗率のエ
ピタキシャル層を形成したウェーハ)は、エピタキシャ
ル成長中のオートドーピングを防止するため、ウエーハ
の裏面にCVD酸化膜が形成される。このように裏面に
酸化膜等の絶縁膜を有するウエーハのゲート酸化膜の耐
圧特性を評価する場合、上記のようなウエーハ裏面コン
タクトを用いる方法では、この裏面の絶縁膜が抵抗とし
て働き、正確な測定を行うことができなかった。
However, for example, device latches
P / p used as a measure against up +Epitaxial
Wafer (p-type low resistivity substrate with normal p-type resistivity)
Wafers with a epitaxial layer) are epitaxial
Wafer to prevent auto-doping during growth.
A CVD oxide film is formed on the back surface of the. Like this on the back
Wafer with insulating film such as oxide film
When evaluating the pressure characteristics, the wafer backside
In the method using tact, the backside insulation film is used as a resistor.
I was unable to make accurate measurements.

【0007】そこで、多結晶シリコンを電極として用い
て酸化膜耐圧特性の評価を行う場合、多結晶シリコンは
ウエーハ表面に直接堆積されているため、例えばフォト
レジスト等を用いてウエーハ表面を保護し、その後、フ
ッ酸等でウエーハ裏面の酸化膜のみをエッチングする裏
面処理を行うことができる。それによって、裏面の酸化
膜を除去し、正確な表面のゲート酸化膜の耐圧特性を評
価することができる。
Therefore, when the oxide film breakdown voltage characteristics are evaluated using polycrystalline silicon as an electrode, since the polycrystalline silicon is directly deposited on the wafer surface, the wafer surface is protected by using, for example, a photoresist, After that, back surface treatment can be performed by etching only the oxide film on the back surface of the wafer with hydrofluoric acid or the like. Thereby, the oxide film on the back surface can be removed and the breakdown voltage characteristics of the gate oxide film on the front surface can be accurately evaluated.

【0008】しかしながら、一方、電極として水銀プロ
ーブを用いる場合、ゲート酸化膜形成後、表面保護のた
めに上記と同様の処理を行うと、水銀電極と接触するゲ
ート酸化膜にフォトレジスト等の保護膜が接触し、ゲー
ト酸化膜の膜質に悪影響を招いてしまい、ウエーハの裏
面処理を行うことができなかった。
On the other hand, when a mercury probe is used as the electrode, if the same treatment as described above is performed for protecting the surface after forming the gate oxide film, the gate oxide film contacting with the mercury electrode is covered with a protective film such as a photoresist. However, the back surface treatment of the wafer could not be performed because the film quality of the gate oxide film was adversely affected.

【0009】そこで、裏面に絶縁膜を有するウエーハを
水銀プローブ法により評価する場合は、図3に示すよう
に、上部からコンタクトする水銀電極を2重構造として
測定を行っていた。すなわち、多結晶シリコン電極に相
当する電極11を中心部に形成し、この中心電極の周辺
にリング状の水銀電極12を配置して、ウェーハ裏面に
相当するグラウンド側としていた。
Therefore, when a wafer having an insulating film on its back surface is evaluated by the mercury probe method, the mercury electrode contacting from the upper side has a double structure as shown in FIG. That is, the electrode 11 corresponding to the polycrystalline silicon electrode is formed in the center part, and the ring-shaped mercury electrode 12 is arranged around the center electrode to serve as the ground side corresponding to the back surface of the wafer.

【0010】しかしながら、このように水銀電極を2重
構造にすると、水銀電極部のサイズが大きくなり、ウェ
ーハ面内を多点測定時に測定個所が重なってしまい、正
確な評価が不可能となっていた。またこの2重構造は、
水銀プローブ法において重要な水銀電極を通常のキャピ
ラリー(capillary)等の水銀保持用ホルダー
内に水銀が入っただけの1重構造から2重構造へ新たに
作製しなければならず、場合によっては電極部以外にも
電気配線等を2重構造に適するように測定システム全体
を再構築する必要があった。
However, when the mercury electrode has a double structure in this way, the size of the mercury electrode portion becomes large, and the measurement points overlap at the time of multipoint measurement within the wafer surface, making accurate evaluation impossible. It was Moreover, this double structure
The mercury electrode, which is important in the mercury probe method, must be newly prepared from a single structure in which mercury is merely contained in a holder for holding mercury such as a normal capillary (capillary) to a double structure. Besides the parts, it was necessary to reconstruct the whole measurement system so that the electric wiring and the like were suitable for the double structure.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、水銀プロ
ーブ法により裏面にCVD酸化膜等の絶縁膜を有するウ
エーハの酸化膜耐圧等の電気特性を評価する際に、裏面
処理を行わなくても裏面の絶縁膜の影響を受けることな
く、ウエーハの電気特性を正確に評価することができる
評価装置及び評価方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent breakdown voltage of an oxide film on a wafer having an insulating film such as a CVD oxide film on the back surface by a mercury probe method. To provide an evaluation device and an evaluation method capable of accurately evaluating the electrical characteristics of a wafer without being affected by the insulating film on the back surface even when the back surface treatment is not performed when evaluating the electrical characteristics such as is there.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、水銀プローブ法によるシリコンウ
エーハの評価装置であって、少なくとも水銀プローブと
ウエーハ裏面を保持するウエーハチャックと該ウエーハ
チャックに接続されたコンタクト用リングを具備し、前
記コンタクト用リングはシリコンウエーハをウエーハチ
ャックに保持した際に該シリコンウエーハの表面周辺部
及び/またはエッジ部と接触する構造を有し、少なくと
も前記リングのシリコンウエーハ表面周辺部及び/また
はエッジ部との接触部の材質が導電体であることを特徴
とするシリコンウエーハの評価装置が提供される(請求
項1)。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an apparatus for evaluating a silicon wafer by a mercury probe method, comprising a wafer chuck for holding at least a mercury probe and a back surface of the wafer, and the wafer chuck. A contact ring connected to the chuck, wherein the contact ring has a structure in contact with a peripheral portion and / or edge portion of the surface of the silicon wafer when the silicon wafer is held on the wafer chuck, and at least the ring. An apparatus for evaluating a silicon wafer is provided in which the material of the peripheral portion of the silicon wafer surface and / or the contact portion with the edge portion is a conductor (claim 1).

【0013】このように水銀プローブ法によりシリコン
ウエーハを評価する際に、シリコンウエーハの表面周辺
部及び/またはエッジ部と接触部を有するコンタクト用
リングを評価装置に設け、該コンタクト用リングの接触
部の材質を導電体とした評価装置を用いることによっ
て、シリコンウエーハの裏面にCVD酸化膜等の絶縁膜
があっても、絶縁膜の影響を受けることなく、正確にシ
リコンウエーハの酸化膜耐圧等の電気特性の評価を行う
ことができる。
As described above, when a silicon wafer is evaluated by the mercury probe method, a contact ring having a contact portion with the surface peripheral portion and / or edge portion of the silicon wafer is provided in the evaluation device, and the contact portion of the contact ring is provided. Even if an insulating film such as a CVD oxide film is present on the back surface of the silicon wafer by using the evaluation device using the material of as a conductor, the oxide film withstand voltage of the silicon wafer can be accurately measured without being affected by the insulating film. Electrical characteristics can be evaluated.

【0014】この時、前記コンタクト用リングの導電体
部を検出器と電気的に接続して、グラウンド側として利
用するものであることが好ましい(請求項2)。このよ
うに、コンタクト用リングを検出器と電気的に接続し
て、グラウンド側として利用するものであれば、電気ス
トレスを印加した時にウエーハ裏面に存在する絶縁膜を
介さずに測定でき、絶縁膜の影響を受けることなく正確
にウエーハの評価を行うことができる。
At this time, it is preferable that the conductor portion of the contact ring is electrically connected to the detector and used as the ground side (claim 2). In this way, if the contact ring is electrically connected to the detector and is used as the ground side, it can be measured without applying the insulating film existing on the back surface of the wafer when the electric stress is applied. Wafers can be evaluated accurately without being affected by.

【0015】また、この場合、前記コンタクト用リング
がウエーハチャックと脱着可能なものであることが好ま
しい(請求項3)。このように、コンタクト用リングを
ウエーハチャックと脱着可能なものとすることによっ
て、ウエーハの移載を容易に行うことが可能となり、作
業効率を向上させることができる。また、脱着可能とす
ることで、ウエーハチャック等を基本的に従来のものを
そのまま利用することができる。
Further, in this case, it is preferable that the contact ring is detachable from the wafer chuck. As described above, by making the contact ring detachable from the wafer chuck, the wafer can be easily transferred and the work efficiency can be improved. Further, by making it detachable, a conventional wafer chuck or the like can be basically used as it is.

【0016】さらに、前記コンタクト用リングが分割で
きるものであることが好ましい(請求項4)。このよう
に、コンタクト用リングを分割できるものとすることに
よって、ウエーハ表面までコンタクトがあっても、影響
することなくウエーハを容易に移載することができる。
Furthermore, it is preferable that the contact ring can be divided (claim 4). By thus dividing the contact ring, even if there is a contact on the wafer surface, the wafer can be transferred easily without being affected.

【0017】また、本発明の評価方法は、水銀プローブ
法によるシリコンウエーハの評価方法であって、シリコ
ンウエーハ表面周辺部及び/またはエッジ部との接触部
が導電体であるコンタクト用リングを設け、テスタの出
力部を水銀プローブの水銀電極に接続し、前記コンタク
ト用リングの導電体部を検出器と電気的に接続してグラ
ウンド側として利用することによって、シリコンウエー
ハの酸化膜耐圧を評価することを特徴とするシリコンウ
エーハの評価方法である(請求項5)。
Further, the evaluation method of the present invention is a method for evaluating a silicon wafer by a mercury probe method, in which a contact ring in which a contact portion with a peripheral portion of the silicon wafer surface and / or an edge portion is a conductor is provided, Evaluating the oxide film breakdown voltage of the silicon wafer by connecting the output part of the tester to the mercury electrode of the mercury probe and electrically connecting the conductor part of the contact ring to the detector and using it as the ground side. The method for evaluating a silicon wafer is characterized by (claim 5).

【0018】このように、水銀プローブ法によりシリコ
ンウエーハの酸化膜耐圧特性を評価する際に、シリコン
ウエーハ表面周辺部及び/またはエッジ部との接触部が
導電体であるコンタクト用リングを設け、テスタの出力
部を水銀プローブの水銀電極に接続し、前記コンタクト
用リングの導電体部を検出器と電気的に接続してグラウ
ンド側として利用することによって、ウエーハ裏面にC
VD酸化膜等の絶縁膜が存在していても、その影響を受
けることなく、正確にシリコンウエーハの酸化膜耐圧の
評価を行うことができる。
As described above, when the oxide film withstand voltage characteristic of a silicon wafer is evaluated by the mercury probe method, a contact ring having a conductor at the contact portion with the peripheral portion of the silicon wafer surface and / or the edge portion is provided, and a tester is provided. Is connected to the mercury electrode of the mercury probe, and the conductor portion of the contact ring is electrically connected to the detector to be used as the ground side.
Even if an insulating film such as a VD oxide film is present, the oxide film breakdown voltage of the silicon wafer can be accurately evaluated without being affected by the insulating film.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施の形態
を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明者等は、水銀プローブ法を用いてウエーハの
酸化膜耐圧特性を評価する際に、CVD酸化膜等の絶縁
膜を裏面に有するウエーハであっても、裏面の絶縁膜を
介することなく水銀電極より印加した電気ストレスを検
出器により検出することができれば、酸化膜耐圧等の電
気特性を正確に評価することができることを見出し、本
発明を完成するに至った。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto. The present inventors, when evaluating the oxide film breakdown voltage characteristics of a wafer using the mercury probe method, even if the wafer has an insulating film such as a CVD oxide film on the back surface, it is possible to use mercury without interposing the insulating film on the back surface. The inventors have found that if the electrical stress applied from the electrodes can be detected by a detector, the electrical characteristics such as the oxide film withstand voltage can be accurately evaluated, and the present invention has been completed.

【0020】すなわち、従来より用いられている酸化膜
耐圧等の評価装置に、ウエーハチャックに接続されたコ
ンタクト用リングを備え、該コンタクト用リングがシリ
コンウエーハをウエーハチャックに保持した際にシリコ
ンウエーハの表面周辺部及び/またはエッジ部と接触す
る構造を有し、少なくともその接触部の材質が導電体で
あるものであれば、ウエーハ裏面に存在する絶縁膜を介
することなく、ウエーハの表面周辺部及び/またはエッ
ジ部からコンタクト用リングを介してグラウンド側に接
続することが可能となる。従って、ウエーハ裏面の絶縁
膜の影響を受けることなく、正確に酸化膜耐圧等の評価
を行うことができる。
That is, a conventionally used evaluation device for oxide film withstand voltage and the like is provided with a contact ring connected to a wafer chuck, and the contact ring holds the silicon wafer when the silicon wafer is held on the wafer chuck. As long as it has a structure in contact with the peripheral portion of the front surface and / or the edge portion, and at least the material of the contact portion is a conductor, the peripheral portion of the front surface of the wafer and It becomes possible to connect from the edge part to the ground side via the contact ring. Therefore, the oxide film breakdown voltage and the like can be accurately evaluated without being affected by the insulating film on the back surface of the wafer.

【0021】ここで、本発明による水銀プローブ法を用
いたシリコンウエーハの評価装置及び評価方法について
図4を参照しながら具体的に説明する。図4に示したよ
うに、まず、ゲート酸化膜2が形成されたシリコンウエ
ーハ1をウエーハチャック5に保持し、その後シリコン
ウェーハ1の表面の約5mm周辺部までを被うようなコ
ンタクト用リング8をウェーハチャック5に接続する。
このコンタクト用リング8はウェーハの表面周辺部以外
にウエーハのエッジ部にも接触させる。その後、水銀6
を水銀保持用ホルダー7内に入れた水銀電極をゲート酸
化膜2上に接触させる。電気ストレスはテスタの出力部
9から水銀プローブの水銀電極を介してゲート酸化膜2
に印加される。シリコンウエーハ1の周辺部及びエッジ
部はCVD酸化膜が堆積してなく、薄いゲート酸化膜の
みであり、またそのエッジ部の表面形状は細かな凹凸状
となっているため、シリコンウエーハの周辺部あるいは
エッジ部とコンタクト用リング8を導通させることがで
きる。
Here, the silicon wafer evaluation apparatus and method using the mercury probe method according to the present invention will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, first, the silicon wafer 1 having the gate oxide film 2 formed thereon is held on the wafer chuck 5, and then the contact ring 8 is formed so as to cover up to about 5 mm of the surface of the silicon wafer 1. Is connected to the wafer chuck 5.
The contact ring 8 is brought into contact not only with the peripheral portion of the wafer surface but also with the edge portion of the wafer. Then mercury 6
The mercury electrode placed in the holder 7 for holding mercury is brought into contact with the gate oxide film 2. The electrical stress is applied from the output part 9 of the tester to the gate oxide film 2 through the mercury electrode of the mercury probe.
Applied to. Since the CVD oxide film is not deposited on the peripheral portion and the edge portion of the silicon wafer 1 and only the thin gate oxide film is formed, and the surface shape of the edge portion is fine unevenness, the peripheral portion of the silicon wafer is Alternatively, the edge portion and the contact ring 8 can be electrically connected.

【0022】この時、コンタクト用リング8の材質、少
なくともウェーハの表面周辺部及び/またはエッジ部と
の接触部の材質を導電体とし、このコンタクト用リング
8の導電体部をウエーハチャックを介して検出器10と
電気的に接続することによって、グラウンド側として利
用することができる。それによって、ゲート酸化膜2の
酸化膜耐圧特性は、ウエーハの裏面にCVD酸化膜が存
在していても、その影響を受けることなく評価すること
が可能となる。この場合、当然、コンタクト用リング全
体を導電体で作製しても良いし、導通を図るウエーハチ
ャックと同じ材質を用いるのがより好ましい。
At this time, the material of the contact ring 8, at least the material of the peripheral portion of the surface of the wafer and / or the contact portion with the edge portion is a conductor, and the conductor portion of the contact ring 8 is connected via a wafer chuck. By electrically connecting with the detector 10, it can be used as the ground side. As a result, the oxide film breakdown voltage characteristic of the gate oxide film 2 can be evaluated without being affected by the CVD oxide film on the back surface of the wafer. In this case, of course, the entire contact ring may be made of a conductor, and it is more preferable to use the same material as that of the wafer chuck for conductivity.

【0023】また、この場合、コンタクト用リングはウ
エーハチャックに脱着可能なものであることが好まし
い。コンタクト用リングがシリコンウエーハの表面周辺
部と接触部を有する場合、図5に示すように、コンタク
ト用リングがウエーハチャックと脱着可能なものである
ことによって、ウエーハチャックは従来のものをそのま
ま用いてシリコンウエーハの評価装置への移載を容易に
行うことができる。
Further, in this case, it is preferable that the contact ring is detachable from the wafer chuck. When the contact ring has a contact portion with the peripheral portion of the surface of the silicon wafer, as shown in FIG. 5, the contact ring is detachable from the wafer chuck, so that the conventional wafer chuck is used as it is. It is possible to easily transfer the silicon wafer to the evaluation device.

【0024】また、この時、図6に示すようにコンタク
ト用リング8が分割できるものであれば、コンタクト用
リングのウエーハチャックへの脱着を容易に行うことが
できる。そして、大口径のシリコンウエーハを評価する
場合、コンタクト用リング等の装置が拡大することにな
るが、本発明のように脱着、分割できるコンタクト用リ
ングであれば、ウエーハの大口径化にも容易に対応する
ことができる。
At this time, if the contact ring 8 can be divided as shown in FIG. 6, the contact ring can be easily attached to and detached from the wafer chuck. When evaluating a large-diameter silicon wafer, the equipment such as a contact ring will be expanded, but a contact ring that can be attached and detached and divided as in the present invention is easy to increase the diameter of a wafer. Can correspond to.

【0025】一方、ウエーハチャックとして、ウエーハ
を左右から挟み込むようなタイプのものを用いれば、必
ずしもコンタクト用リングは脱着できるものとする必要
はない。この方式であれば、コンタクト用リングをウエ
ーハチャックに接続したまま、ウエーハの移載を容易に
かつ効率的に行うことも可能であるが、ウエーハチャッ
クを新たに作製する必要がある。
On the other hand, if a wafer chuck of a type that sandwiches the wafer from the left and right is used, the contact ring does not necessarily have to be removable. With this method, it is possible to transfer the wafer easily and efficiently while the contact ring is still connected to the wafer chuck, but it is necessary to newly manufacture the wafer chuck.

【0026】また、上記では、コンタクト用リングがシ
リコンウエーハの表面周辺部及びエッジ部との接触部を
有する場合について説明しているが、コンタクト用リン
グがシリコンウエーハの表面周辺部と接触しない、すな
わち、ウエーハのエッジ部とのみ接触する構造であって
も良い。この場合、コンタクト用リングがウエーハのエ
ッジ部と接触していることによって導通を得ることにな
るが、コンタクトリングを取り外すことなくウエーハチ
ャックに接続したままウエーハを容易に移載することが
でき、作業をより効率的に進めることができるという利
点がある。
In the above description, the contact ring has a contact portion with the peripheral portion of the surface and the edge portion of the silicon wafer, but the contact ring does not contact the peripheral portion of the surface of the silicon wafer, that is, The structure may be such that it only contacts the edge portion of the wafer. In this case, since the contact ring is in contact with the edge of the wafer, conduction is obtained, but the wafer can be easily transferred without removing the contact ring while it is still connected to the wafer chuck. Has the advantage that it can proceed more efficiently.

【0027】[0027]

【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。 (実施例)試料として、直径200mm、P型(ボロン
ドープ)で裏面に膜厚が300nmのCVD酸化膜を有
するシリコンウエーハを準備した。このシリコンウエー
ハに900℃の乾燥雰囲気中でおよそ100分間の熱酸
化処理を行い、25nmのゲート酸化膜を形成した。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically below by showing Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these. (Example) As a sample, a silicon wafer having a diameter of 200 mm, a P-type (boron-doped), and a CVD oxide film with a film thickness of 300 nm on the back surface was prepared. This silicon wafer was subjected to a thermal oxidation treatment in a dry atmosphere at 900 ° C. for about 100 minutes to form a 25 nm gate oxide film.

【0028】得られたシリコンウエーハをウエーハチャ
ックに保持し(図5a)参照)、その後シリコンウェー
ハの表面5mm周辺部まで覆うコンタクト用リングをウ
ェーハチャックに接続した(図5b)参照)。この時、
コンタクト用リングはセラミックスに金メッキを施した
ものを使用し、コンタクト用リングに電流が流れる際の
抵抗を無視できるものとした。その後、ウエーハのゲー
ト酸化膜上に水銀電極13を接触させ、水銀プローブ法
により酸化膜耐圧の評価を行った(図5c)参照)。測
定条件は、電圧をウエーハに対してマイナス方向、すな
わち蓄積側に、0〜−40Vの範囲で印加し、そのとき
流れる電流値を検出器によって測定し、ウエーハの電流
(Ig)−電圧(Vg)特性を評価した。その結果を図
7に示す。測定後は、コンタクト用リングをウエーハチ
ャックから取り外すことによって、ウエーハを装置より
取り出せるようにした(図5d)参照)。
The obtained silicon wafer was held on a wafer chuck (see FIG. 5a), and then a contact ring covering up to 5 mm around the surface of the silicon wafer was connected to the wafer chuck (see FIG. 5b)). This time,
The contact ring was made of gold-plated ceramics, and the resistance when current flows through the contact ring was negligible. After that, the mercury electrode 13 was brought into contact with the gate oxide film of the wafer, and the breakdown voltage of the oxide film was evaluated by the mercury probe method (see FIG. 5c). The measurement condition is that the voltage is applied in the negative direction with respect to the wafer, that is, in the range of 0 to -40 V on the accumulation side, the current value flowing at that time is measured by the detector, and the wafer current (Ig) -voltage (Vg ) The characteristics were evaluated. The result is shown in FIG. 7. After the measurement, the contact ring was removed from the wafer chuck so that the wafer could be taken out of the apparatus (see FIG. 5d)).

【0029】(比較例1)試料として、ウエーハの裏面
にCVD酸化膜がないこと以外は実施例と同様のシリコ
ンウエーハを用意し、このシリコンウエーハに900℃
の乾燥雰囲気中でおよそ100分間の熱酸化処理を行い
25nmのゲート酸化膜を形成した。得られたシリコン
ウエーハをウエーハチャックに保持し、コンタクト用リ
ングを用いずに、水銀プローブ法により、実施例と同様
の条件で酸化膜耐圧特性の評価を行った。その結果を図
8に示す。
(Comparative Example 1) As a sample, a silicon wafer similar to that of the example except that there is no CVD oxide film on the back surface of the wafer was prepared.
The thermal oxidation treatment was carried out for about 100 minutes in the dry atmosphere to form a 25 nm gate oxide film. The obtained silicon wafer was held on a wafer chuck, and the oxide film breakdown voltage characteristics were evaluated under the same conditions as in the examples by the mercury probe method without using a contact ring. The result is shown in FIG.

【0030】(比較例2)試料として、ウエーハの裏面
に膜厚が300nmのCVD酸化膜を有する実施例と同
じシリコンウエーハを用意し、このシリコンウエーハに
900℃の乾燥雰囲気中でおよそ100分間の熱酸化処
理を行い25nmのゲート酸化膜を形成した。得られた
シリコンウエーハをウエーハチャックに保持し、コンタ
クト用リングを用いずに、水銀プローブ法により、実施
例と同様の条件で酸化膜耐圧特性の評価を行った。その
結果を図9に示す。
(Comparative Example 2) As a sample, the same silicon wafer as in the example having a CVD oxide film with a film thickness of 300 nm on the back surface of the wafer was prepared, and this silicon wafer was dried in a dry atmosphere at 900 ° C. for about 100 minutes. A thermal oxidation process was performed to form a 25 nm gate oxide film. The obtained silicon wafer was held on a wafer chuck, and the oxide film breakdown voltage characteristics were evaluated under the same conditions as in the examples by the mercury probe method without using a contact ring. The result is shown in FIG.

【0031】上記の測定により、本発明の評価方法を用
いて、裏面にCVD酸化膜を有するシリコンウエーハの
電流−電圧特性を測定した結果(図7)は、裏面にCV
D酸化膜がないシリコンウエーハ(図8)とほぼ同一の
結果を示すことがわかった。これに対し、従来の方法に
よって裏面にCVD酸化膜を有するシリコンウエーハを
測定した場合、裏面のCVD酸化膜の影響で、より高電
圧を印加しなければ電流が流れないことがわかった。
From the above measurement, the current-voltage characteristic of the silicon wafer having the CVD oxide film on the back surface was measured by the evaluation method of the present invention (FIG. 7).
It was found that the result is almost the same as that of the silicon wafer having no D oxide film (FIG. 8). On the other hand, when the silicon wafer having the CVD oxide film on the back surface was measured by the conventional method, it was found that the current did not flow unless a higher voltage was applied due to the effect of the CVD oxide film on the back surface.

【0032】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is merely an example, and it has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of claims of the present invention, and has the same operational effect.
Anything is included in the technical scope of the present invention.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
裏面にCVD酸化膜等の絶縁膜を有するシリコンウエー
ハであっても、コンタクト用リングを設けることによっ
て特別な裏面処理を行うことなく、水銀プローブ法によ
り酸化膜耐圧等の電気特性の評価を行うことができる。
As described above, according to the present invention,
Even for a silicon wafer having an insulating film such as a CVD oxide film on the back surface, by providing a contact ring, the electrical characteristics such as the breakdown voltage of the oxide film can be evaluated by the mercury probe method without performing special back surface treatment. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】多結晶シリコンを電極として酸化膜耐圧を評価
する際の断面説明図である。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view when evaluating an oxide film breakdown voltage using polycrystalline silicon as an electrode.

【図2】水銀プローブ法により酸化膜耐圧を評価する際
の断面説明図である。
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view when an oxide film breakdown voltage is evaluated by a mercury probe method.

【図3】水銀電極を2重構造にして水銀プローブ法によ
り酸化膜耐圧を評価する際の断面説明図である。
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view when an oxide film breakdown voltage is evaluated by a mercury probe method with a mercury electrode having a double structure.

【図4】本発明により酸化膜耐圧を評価する際の断面説
明図である。
FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view when evaluating an oxide film breakdown voltage according to the present invention.

【図5】測定を行う際のコンタクト用リングの脱着を表
した断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing attachment / detachment of a contact ring when performing measurement.

【図6】分割できるコンタクト用リングを表した平面図
である。
FIG. 6 is a plan view showing a contact ring that can be divided.

【図7】本発明の方法により測定した裏面酸化膜付ウェ
ーハの電流−電圧特性を示したグラフである。
FIG. 7 is a graph showing current-voltage characteristics of a wafer with a back oxide film measured by the method of the present invention.

【図8】従来の方法により測定した裏面CVD酸化膜の
ないウェーハの電流−電圧特性示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing current-voltage characteristics of a wafer without a backside CVD oxide film measured by a conventional method.

【図9】従来の方法により測定した裏面CVD酸化膜付
ウェーハの電流−電圧特性示したグラフである。
FIG. 9 is a graph showing current-voltage characteristics of a wafer with a backside CVD oxide film measured by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコンウエーハ、 2…ゲート酸化膜、3…多結
晶シリコン電極、 4…測定用プローブ、5…ウエーハ
チャック、 6…水銀、7…水銀保持用ホルダー、 8
…コンタクト用リング 9…出力部、 10…検出器 11…水銀電極(中心電極)、 12…水銀電極(周辺
電極) 13…水銀電極。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon wafer, 2 ... Gate oxide film, 3 ... Polycrystalline silicon electrode, 4 ... Measurement probe, 5 ... Wafer chuck, 6 ... Mercury, 7 ... Holder for holding mercury, 8
... contact ring 9 ... output part, 10 ... detector 11 ... mercury electrode (center electrode), 12 ... mercury electrode (peripheral electrode) 13 ... mercury electrode.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水銀プローブ法によるシリコンウエーハ
の評価装置であって、少なくとも水銀プローブとウエー
ハ裏面を保持するウエーハチャックと該ウエーハチャッ
クに接続されたコンタクト用リングを具備し、前記コン
タクト用リングはシリコンウエーハをウエーハチャック
に保持した際に該シリコンウエーハの表面周辺部及び/
またはエッジ部と接触する構造を有し、少なくとも前記
リングのシリコンウエーハ表面周辺部及び/またはエッ
ジ部との接触部の材質が導電体であることを特徴とする
シリコンウエーハの評価装置。
1. An apparatus for evaluating a silicon wafer by a mercury probe method, comprising: a wafer chuck that holds at least a mercury probe and a back surface of the wafer; and a contact ring connected to the wafer chuck, the contact ring being made of silicon. When the wafer is held on the wafer chuck, the peripheral portion of the surface of the silicon wafer and / or
An apparatus for evaluating a silicon wafer, which has a structure of contacting an edge portion, and at least a material of a peripheral portion of the surface of the silicon wafer of the ring and / or a contact portion with the edge portion is a conductor.
【請求項2】 前記コンタクト用リングの導電体部を検
出器と電気的に接続して、グラウンド側として利用する
ものであることを特徴とする請求項1に記載したシリコ
ンウエーハの評価装置。
2. The silicon wafer evaluation apparatus according to claim 1, wherein the conductor portion of the contact ring is electrically connected to a detector and used as a ground side.
【請求項3】 前記コンタクト用リングがウエーハチャ
ックと脱着可能なものであることを特徴とする請求項1
または請求項2に記載したシリコンウエーハの評価装
置。
3. The contact ring can be attached to and detached from a wafer chuck.
Alternatively, the silicon wafer evaluation apparatus according to claim 2.
【請求項4】 前記コンタクト用リングが分割できるも
のであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のい
ずれか一項に記載したシリコンウエーハの評価装置。
4. The silicon wafer evaluation apparatus according to claim 1, wherein the contact ring is separable.
【請求項5】 水銀プローブ法によるシリコンウエーハ
の評価方法であって、シリコンウエーハ表面周辺部及び
/またはエッジ部との接触部が導電体であるコンタクト
用リングを設け、テスタの出力部を水銀プローブの水銀
電極に接続し、前記コンタクト用リングの導電体部を検
出器と電気的に接続してグラウンド側として利用するこ
とによって、シリコンウエーハの酸化膜耐圧を評価する
ことを特徴とするシリコンウエーハの評価方法。
5. A method for evaluating a silicon wafer by a mercury probe method, comprising: providing a contact ring having a conductor at a contact portion with a peripheral portion and / or an edge portion of the surface of the silicon wafer, wherein a mercury probe is used as an output portion of a tester. Of the silicon wafer characterized by evaluating the oxide film breakdown voltage of the silicon wafer by connecting to the mercury electrode, and electrically connecting the conductor part of the contact ring to the detector and using it as the ground side. Evaluation methods.
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WO2006030723A1 (en) * 2004-09-13 2006-03-23 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Semiconductor wafer evaluating method and semiconductor wafer evaluating apparatus

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