JP3149400B2 - 半導体ウェーハ抵抗率測定器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置にか
かわる半導体ウェーハの抵抗率測定装置に関し、特に、
４探針法による抵抗率測定器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハの抵抗率測定装置は、シ
リコンウェーハの抵抗率，ウェーハ表面に形成したエピ
タキシャル成長膜の抵抗率，及び表面から不純物を拡散
又は注入した場合の拡散層のシート抵抗及び表面に生成
した金属膜のシート抵抗などを測定する装置であり、測
定結果は各半導体製造装置のプロセス条件へフィードバ
ックされ、半導体デバイスの品質を均一に保つための重
要な測定装置の１つである。

【０００３】図６は半導体ウェーハの平面図である。Ｇ
ａＡｓウェーハまたはＳｉウェーハには、結晶学的基準
方向を示すオリエンテーションフラット（通常、ＯＦま
たはオリフラと略称されている）またはノッチ（切欠
き）が設けられている。このオリフラまたはノッチは、
単結晶のインゴットの外径研削の後、スライシングの前
に、インゴット側面の決められた結晶方位に所定の幅加
工または溝加工によって形成されている。ウェーハサイ
ズの小さい、例えば、直径３インチ，１００〜１５０ｍ
ｍのウェーハにはオリフラが設けられ、サイズの大き
い、例えば、２００ｍｍのウェーハにはオリフラまたは
ノッチが、３００ｍｍのウェーハにはノッチが設けられ
ている。ウェーハの中心から、オリフラの中心またはノ
ッチの方向をウェーハの基準方向という。

【０００４】図７は直流４探針法による抵抗率測定の原
理図である。半導体ウェーハの評価の１つである抵抗率
の測定には、直流４探針法が最も広く利用されている。
図において、１は半導体ウェーハ（以下、ウェーハとい
う）であり、２は４本の探針を等間隔（ｓ）に配置した
４探針プローブである。直流４探針法は、ウェーハ１の
表面に４探針プローブ２を所定の圧力で接触させ、両端
の２本に直流電流Ｉを流し、なかの２本で探針間の電圧
Ｖを測定し、次式によって抵抗率ρ〔Ω・cm〕を算出す
る方法である。

【数１】 ρ＝２πｓ（Ｖ／Ｉ）・Ｆｗ・Ｆｒ 〔Ω・cm〕 但し、Ｆｗ：ウェーハの厚さｗによる補正項 Ｆｒ：ウェーハの直径（２ｒ）及び測定位置による補正
項

【０００５】図８は従来の半導体ウェーハ自動抵抗率測
定装置の概要を示す説明図である。図において、１は被
測定対象のウェーハ、２０はウェーハ１を収納したウェ
ーハカセットである。２１はウェーハの中心のずれと、
オリフラ又はノッチ方向の測定基準方向に対する角度の
ずれを検出し、ウェーハの中心と角度を正しい測定状態
に位置合わせする装置（通称、オリフラ合わせ機）であ
り、２２はウェーハチャックステージ、２３はウェーハ
エッジセンサである。２４はウェーハ搬送ロボット（自
動移載機）である。２５は半導体ウェーハの抵抗率測定
器、２は４探針プローブ、３は測定ステージである。こ
の抵抗率測定装置は、オリフラ合わせ機２１で、測定す
べきウェーハ１の中心とオリフラ又はノッチ方向（角
度）の位置合わせをした後、抵抗率測定器２５の測定ス
テージ３上に、その中心と角度を測定基準位置に正しく
合わせて載置するものである。

【０００６】この動作の概要を図８にしたがって説明す
る。 （１）ウェーハカセット２０内のウェーハ１をウェーハ
搬送ロボット２４によりオリフラ合わせ機２１のチャッ
クステージ２２に搬送して載置する。 （２）オリフラ合わせ機２１は、チャックステージ２２
上のウェーハ１を回動させ、エッジセンサ２３を用いて
ウェーハ１の周囲の縁の位置をウェーハ一周にわたり一
定の角度ごとに測定する。これによりオリフラ位置又は
ノッチ位置の方向（角度θ）のずれと、中心のＸ方向，
Ｙ方向の偏位量を算出する。そして、この求めた偏位量
をもとに、予め定められた位置にウェーハ１がくるよう
に、角度θとＸ，Ｙ各軸の位置を正しく合わせる。すな
わち、ウェーハ１の位置決めを行う。 （３）次に、正しく位置合わせされたウェーハ１を、搬
送ロボット２４によりチャックステージ２２から抵抗率
測定器２５へ搬送して測定ステージ３に載置する。その
際、ウェーハ１が測定ステージ３の中心と角度基準位置
に正確に合うように搬送ロボット２４のティーチィング
位置を正確に合わせる。 （４）抵抗率測定器２５は、４探針プローブ２を測定ス
テージ３の中心方向に移動させ、測定ステージ３を回動
させてウェーハ上の指定された測定点の位置に正しくプ
ローブ２を合わせて下におろし、ウェーハに接触させて
その点の抵抗率を測定する。 （５）抵抗率測定器２５は、ウェーハ上の指定された多
数の測定点を順次測定し、その結果を印字等で出力し、
そのウェーハの測定を終了すると、搬送ロボット２４は
ウェーハをカセット２０に戻す。 （６）以上の１項から５項を繰り返し、全てのウェーハ
の測定を終了する。

【０００７】図９は従来の抵抗率測定器２５の構造を説
明するための概要図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
側面図である。また、図１０はそのブロック図である。
これらの図において、１はウェーハ、２は４探針プロー
ブ、３は測定ステージ、４は測定ステージ３の回転駆動
部、５は４探針プローブ２のプローブ駆動部、６は計測
部（図９では図示を省略した）、７は制御部である。８
は操作部、他に、表示部、電源部などがあるが図９では
図示を省略した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】１枚のウェーハ上の測
定点の指定範囲は、従来の半導体素子製造ラインにおい
ては、ウェーハの外周から５ｍｍ内側の部分まで素子を
作り込んでいたので、その素子を作り込む範囲の抵抗率
を測定していた。しかし、最近、より微細化，高歩留り
が要求され、出来るだけウェーハの周縁部分まで、例え
ば、外周から３ｍｍ内側の部分まで素子を作り込むよう
になり、ウェーハ面内の品質管理領域すなわち抵抗率の
測定領域をさらに広くするように要求されるようになっ
てきた。

【０００９】従って、４探針法による抵抗率測定器にお
いては、ウェーハの外周から１〜３ｍｍ内側まで、抵抗
率を正確に測定することが求められてきた。抵抗率の測
定は、その原理から、測定点の位置による形状補正が必
要である。特に、ウェーハの周縁付近においては、外周
から測定点までの距離が近いので、測定点の位置精度が
測定精度に大きな影響を与えるという問題がある。

【００１０】具体例として、直径３００ｍｍφのウェー
ハにおいて、測定位置が外周より５ｍｍから３ｍｍに近
づいても、±０．２ｍｍの測定位置誤差に対する抵抗率
の測定値誤差は±０．１５％位であるが、外周より３ｍ
ｍ→２ｍｍ→１ｍｍと、外周に近づくに従って位置誤差
による抵抗率の測定値誤差が急激に大きくなり、位置誤
差が±０．２ｍｍでは、実用上その測定値を採用できな
いという問題がある。例えば、測定位置が外周より２ｍ
ｍ内側の点の場合、周辺補正係数は０．９７４となり、
測定位置に±０．２ｍｍの位置誤差があると、抵抗率は
±１．０％位の測定値誤差となる。これは、実用上はな
はだ大きい値であり、測定精度の向上が望まれている。

【００１１】測定精度を上げるには、測定位置の精度を
上げなければならず、測定ステージ３にウェーハを載置
するとき、ステージ上の決められた位置（中心と測定基
準角度）にウェーハを正確に置く必要がある。しかし、
上記の従来の装置においては、精度の高い高価なオリフ
ラ合わせ機２１によって正確にウェーハの位置決めをし
ても、ウェーハ移載ロボット２４の搬送誤差やティーチ
ング誤差により、測定ステージ３上に載置したときのウ
ェーハ位置誤差を±０．２ｍｍ以下にすることは甚だ困
難であった。

【００１２】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めに行ったものであり、ウェーハの位置（中心と角度）
を正確に位置決めしてから測定ステージに載せる従来の
方法では、測定点の位置精度を上げることが困難故、オ
リフラ合わせ機によるウェーハの位置合わせをしない
で、ウェーハをウェーハカセットから直接測定ステージ
にのせ、ウェーハの位置を測定して、ウェーハ上の測定
点の位置誤差を極力少なくして、ウェーハ周縁近傍まで
正確な抵抗率が測れるようにした半導体ウェーハ抵抗率
測定器を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウェーハ
抵抗率測定器は、半導体ウェーハを載置する回動自在の
円盤状測定ステージと、該測定ステージを回動させる回
転駆動部と、前記測定ステージの上に載置される前記半
導体ウェーハの上面の所定の位置に接触して抵抗率を測
定するための４探針プローブと、該４探針プローブを前
記測定ステージの半径方向と上下方向とに移動させるプ
ローブ駆動部と、前記測定ステージに載置される前記半
導体ウェーハの周縁部分を挟むように半径方向に線状の
レーザ光を放射する投光器と対向して受光器とが配置さ
れ該測定ステージの回転に応じて前記半導体ウェーハの
周縁部分による遮光量の変化から得られる周縁位置情報
を検出するウェーハ偏心検出センサと、前記半導体ウェ
ーハの上面の抵抗率測定点の位置を指定入力する操作部
と、該操作部による抵抗率測定点の位置の指定入力と前
記ウェーハ偏心検出センサの検出値とにより前記回転駆
動部と前記プローブ駆動部を動作させて前記半導体ウェ
ーハの上面の指定測定位置に前記４探針プローブを接触
させて抵抗率を測定する制御部とが備えられた半導体ウ
ェーハ抵抗率測定器であって、前記制御部は、前記測定
ステージに半導体ウェーハが載置されたとき、当該半導
体ウェーハを１回転させて該半導体ウェーハの一周にわ
たる前記周縁位置情報を前記ウェーハ偏心検出センサか
ら取得し該周縁位置情報から得られる最大偏心点と結晶
基準方向検出点によって該半導体ウェーハの中心点の測
定ステージの回転中心に対するずれと該測定ステージの
測定基準方向に対する該半導体ウェーハの結晶基準方向
の角度とを算出し、前記操作部から指定入力された該半
導体ウェーハ上面の抵抗率測定点の位置に前記４探針プ
ローブを接触させる際に、前記測定ステージに載置され
た該半導体ウェーハの位置をそのままにした状態で、前
記半導体ウェーハの中心点の前記ずれと測定基準方向に
対する結晶基準方向の前記角度の算出値が示す位置誤差
を前記測定ステージの回転中心と前記測定基準方向に対
して補正し、該半導体ウェーハの正確な指定測定位置に
前記４探針プローブを接触させるように前記回転駆動部
と前記プローブ駆動部を制御するように構成され、 前記
測定ステージに載置した該半導体ウェーハの前記位置誤
差があっても位置合わせすることなく前記半導体ウェー
ハの前記指定測定位置の抵抗率を測定できるように構成
されたことを特徴とするものである。

【００１４】

【００１５】

【作用】本発明では、測定ステージに載せられたウェー
ハがステージ上の測定基準位置からどの位ずれて置かれ
ているか（偏位量）を検出し、測定位置にプローブを合
わせる際、この偏位量を用いてプローブの移動距離，測
定テーブルの回動角度に補正を加えて、ウェーハ上の指
定した目的の測定位置に正確にプローブの位置決めがで
きるようにしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例を示す構造
概要図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は直角部分側面
図であり、左半分はＤーＯ側面、右半分はＯーＤ’側面
を示す。図２は図１の実施例のブロック図である。これ
らの図において、１は測定対象のウェーハである。３は
ウェーハ１を載せて回動する円盤状の測定ステージであ
り、その半径はウェーハ１の半径より、例えば、約５ｍ
ｍ小さいものとする。２は直流４探針プローブで、ウェ
ーハ１の指定された測定点の位置に４本の探針を接触さ
せて抵抗率を測定する。５はプローブ２の駆動部（移動
機構）で、４探針プローブ２がその先端に取り付けられ
ており、プローブ２を、測定ステージ３の中心に向かっ
て（ウェーハの中心が測定ステージ３の中心に合致して
いるときはウェーハの中心に向かって）半径方向に直線
的に移動させ、ウェーハ１の指定された任意の位置に降
下させる機能を有する。

【００１７】４は測定ステージ３の回転駆動部であり、
指定された任意の角度に測定ステージ３を回動させるこ
とができる。回転駆動部４とプローブ駆動部５の動作を
制御することにより、ウェーハ１の表面の任意の位置に
測定プローブ２を移動させてウェーハ面の抵抗率を測定
することができる。

【００１８】１０はレーザによるウェーハ偏心検出セン
サであり、１１は投光器、１２は受光器である。測定ス
テージ３の外周より外側、例えば、約１０ｍｍの範囲
で、ウェーハの周縁の測定ステージの中心からの距離を
測定し、回転駆動部４によりウェーハ１を１回転させる
ことにより、ウェーハ１の中心の、測定ステージ３の回
転中心に対するずれ（偏心）を検出すると同時に、ウェ
ーハ１の周縁に切り込まれたウェーハの結晶の基準方向
を示すノッチまたはオリフラの測定基準方向に対する角
度（偏位角）を検出する。

【００１９】測定ステージ３の半径をウェーハ１の半径
より小さくしたのは、レーザ光によってウェーハ１の周
縁を測るようにしたからであるが、他の手段で、測定ス
テージ３の半径を小さくしないでウェーハ１の周縁を測
る方法があれば同じ効果が得られることはいうまでもな
い。

【００２０】９は制御部であり、ウェーハ偏心検出セン
サ１０の受光器１２からの信号を読みとってウェーハの
偏心量を算出し、操作部８から指定入力された測定点の
位置を補正し、２つの駆動部４，５を駆動制御してプロ
ーブ２を目的の位置に降下接触させ、計測部６に測定を
行わしめるマイクロコンピュータを備えている。

【００２１】次に、本発明の測定位置の制御法、即ちプ
ローブの位置合わせについて説明する。まず、本発明の
ウェーハ偏心検出センサ１０によるウェーハ１の偏心量
測定方法について説明する。図３はウェーハの偏心検出
センサ１０の説明図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は
その特性例図である。投光器１１は、測定ステージ３の
半径方向に合致したスリットからレーザ光を放射する細
いライン状の光芒を持ち、この光を測定ステージ３の中
心に向かう半径方向に合わせ、受光器１２に当てる。そ
して、このライン状の光芒が測定ステージ３の周縁から
はみ出したウェーハ１の縁部分でその一部が遮光される
ように配置する。

【００２２】受光器１２は、（Ｂ）に示すように、ウェ
ーハ１により遮光されない部分の幅に比例した（遮光幅
ｄに反比例した）出力電圧を出力する。測定ステージ３
に載せたウェーハ１の中心が測定ステージ３の中心から
外れていると、測定ステージ３を１回転させることによ
りこの遮光幅ｄが変化し、出力が変化する。測定ステー
ジ３を回動させながら、一定の回転角度（例えば、０．
１°）毎に、この遮光幅ｄの変化による出力電圧を（一
周で３６００点）コンピュータにより読み込むことによ
り、ウェーハ１の偏心量および偏位角を検出することが
できる。このことは、図４によって後述する。

【００２３】本測定器のねらいは、ウェーハ１の表面上
の多数の測定点の測定位置のそれぞれに、正確にプロー
ブ２を合わせ（位置決めし）てから抵抗率を測定するこ
とにあり、そのために、プローブ駆動部５は４探針プロ
ーブ２を測定ステージ３の回転中心から指定された距離
を正確に移動させることができ、測定ステージ３の回転
駆動部４は原点（基準）位置から指定された角度を正確
に回動させることができる機能を有することが前提であ
る。この制御は、２つの駆動部４，５のパルスモータに
加えるパルス数により実現することができる。

【００２４】プローブ駆動部５によるプローブ２の直線
移動軸をＲ軸と呼び、測定ステージ３の回転駆動部４に
よる回動角度をθ軸と呼ぶことにする。例えば、測定ウ
ェーハの中心が測定ステージ３の回転中心と一致し、結
晶基準方向（ノッチ方向）と測定基準方向（プローブ２
の直線移動方向）とが一致している場合、即ち、ウェー
ハが測定の測定基準位置に一致している場合、ウェーハ
の測定点として、ウェーハの中心と、中心より２０ｍ
ｍ，結晶基準方向から９０度の点の２箇所が指定された
とき、Ｒ軸とθ軸の位置は次の表１のようになる。

【００２５】

【表１】

【００２６】次に、測定ウェーハの中心が測定ステージ
３の回転中心からずれた位置で、ノッチの方向が測定基
準方向からずれた場合について説明する。測定ステージ
３に載せられたウェーハ１の偏心量をセンサ１０で測定
し、指定された測定点のＲ軸，θ軸の移動量に補正を加
え、ウェーハ１上の指定測定点の正確な位置を求めてか
らプローブ２をウェーハ１に接触させて抵抗率を測定す
る。

【００２７】測定の動作シーケンスの概略は以下の通り
である。 （１）測定ステージ３とプローブ２をホームポジション
に置く。 （２）ウェーハ１を測定ステージ３に載せる。 （３）測定ステージ３を一回転させ、センサ１０によっ
て計測されるウェーハ１の周縁位置情報（周縁の測定ス
テージの回転中心からの距離を表す電圧値）を一定の角
度（例えば、０．１°）毎にコンピュータに読み込む。 （４）読み込まれた周縁位置情報を基に、ウェーハ１の
偏心量と、ノッチ又はオリフラの角度位置を算出する。 （５）上記（４）で算出したウェーハ１の偏心量と角度
位置情報を用いてウェーハ１の指定された測定位置に補
正を加えたＲ軸，θ軸の位置に測定ステージ３とプロー
ブ２を移動して指定された各測定点の測定を実行する。

【００２８】図４は偏心検出センサ１０によるウェーハ
位置の偏心量検出の説明図であり、（Ａ）は測定ステー
ジ３に載せたウェーハＷｓ，Ｗ₁ を重ね書きした平面図
であり、（Ｂ）はウェーハを１回転させたときのセンサ
１０の出力電圧特性例図である。ウェーハＷｓは、測定
ステージ３の測定基準位置に置かれた基準ウェーハであ
り、測定ステージ３の中心とウェーハの中心が一致し、
測定基準位置とウェーハの基準方向（ノッチＳの方向）
が一致して載せられている。ウェーハＷ₁ は、測定ステ
ージ３の測定基準位置に対し、中心と角度をずらして置
いたウェーハである。基準ウェーハＷｓは、多数の測定
ウェーハの半径のばらつき（誤差）を補正するための、
既知の半径Ｌｓをもつ校正用のウェーハであり、同等の
形状のアルミニュームの円板でもよい。

【００２９】図４（Ｂ）の一点鎖線で示した電圧Ｖｓ
は、この基準ウェーハＷｓを一回転して得られたセンサ
１０の平均出力電圧である。実線の電圧Ｖａは、測定ウ
ェーハＷ₁ を一回転して得られた検出信号の平均出力電
圧であり、測定ウェーハＷ₁ の直径Ｌは、校正基準値Ｖ
ｓとの差を、校正ウェーハの半径Ｌｓに加えて求める。
偏心検出センサ１０の位置は、基準方向Ｓとの角度Ｓｄ
で示され、正確に測定され、既知の値として記憶されて
いる。センサ１０の感度Ｓｖ、即ちＳｖ＝ｄＶ／ｄＬ
（電圧／ｍｍ）は、半径の異なる各種円盤（半径は既知
とする）を測定し、これにより求められた平均出力信号
をもとに求めておく。

【００３０】以上の測定条件の下にウェーハの測定を始
める。まず、被測定ウェーハ１を測定ステージ３上に載
せて、測定ステージ３を一回転させて、例えば、０．１
°毎に得られた検出信号から、以下の情報が求められ
る。 （ａ）平均出力電圧Ｖａ：全検出点データの合計を検出
回数（例えば、３６００）で割る。 （ｂ）最大偏心出力Ｖmax ：全検出データの中から偏心
最大点Ｖmax （電圧が最小値）を探す。同時にその点の
基準方向ｓからの角度（最大偏心点偏位角α）を求め
る。 （ｃ）最大偏心点偏位角αとセンサの基準方向角度Ｓｄ
との差を求める。 （ｄ）ウェーハＷ₁ の基準方向を示すマーク、すなわち
ノッチ（又はオリフラ）位置の出力電圧Ｖｎ（ノッチへ
こみ量を加えた値）の位置（ノッチ位置）と、その基準
方向ｓに対する角度（ノッチ偏位角δ）を求める。ノッ
チ位置の検出アルゴリズムは、検出データの近接データ
変化量からノッチへこみ量を算出する。 （ｅ）ノッチ位置の偏位角δとセンサの基準方向角度Ｓ
ｄとの差を求める。

【００３１】次に、偏心位置のウェーハＷ₁ の任意の測
定点Ｐの測定位置補正機能について説明する。図５はウ
ェーハの測定点補正の具体例を示す説明図である。Ｗｓ
は基準位置の基準ウェーハ、Ｗ₀ は基準位置に中心を合
わせたウェーハ、Ｗ₁ は偏心位置のウェーハである。偏
心位置のウェーハＷ₁ の中心Ｃとノッチ検出位置Ｂを結
んだ線をウェーハＷ₁ の基準線とし、中心Ｃからの距離
ｒ、基準線からの角度γのＰ点の位置を測定するため
の、測定ステージ３のθ軸の回動角度θ、及びプローブ
２のＲ軸の移動距離Ｒを求める補正計算方法を以下に示
す。

【００３２】まず、前記（３）項の検出信号情報から容
易に算出される偏心位置のウェーハＷ₁ のデータとし
て、図４と図５の各記号を適用し、以下に示す。 （イ）半径Ｌの算出：Ｌ（mm）＝｛（Ｖｓ−Ｖａ）÷Ｓｖ｝＋Ｌｓ───(1) （ロ）最大偏心値：ａ（mm) ＝（Ｖａ−Ｖmax ）÷Ｓｖ────────(2) （ハ）測定ステージ３（基準位置のウェーハＷ₀ ）の中心Ｏからノッチ位置Ｂま での距離：ＯＢ（mm) ＝｛（Ｖｎ−Ｖａ）÷Ｓｖ｝＋Ｌ────────(3) （ニ）ノッチ偏位角δと最大偏心点偏位角αとの差：∠ＭＯＢ＝δ−α─(4) （ホ）ウェーハＷ₁ の中心Ｃの位置は、基準方向ＯＳから最大点偏位角αで、か つ、最大偏心点Ｍに向かった線上で、中心Ｏからの距離がａ（mm) の点である。 即ち、ＯＣ＝ａ───────────────────────(5)

【００３３】求めるＰ点の位置、すなわち、測定ステー
ジ３の中心ＯからＰ点までの距離Ｒと基準方向ＯＳから
の角度θは、図５の三角形ＯＣＰに着目し、余弦法則に
より求める。（余弦法則は、三角形の辺をａ，ｂ，ｃと
し、対応角をＡ，Ｂ，Ｃとすれば、ａ＝ｂcos Ｃ＋ｃco
s Ｂ、ａ² ＝ｂ² ＋ｃ² −２ｂｃcos Ａで示される。）

【００３４】まず、求めるＲ軸の距離Ｒは、式（２）と
（５）により次の式（６）で求められる。

【数２】

【００３５】次に、図５の∠ＯＣＰをβとすると、βは
次のようにして求められる。

【数３】 β＝∠ＯＣＰ＝∠ＯＣＢ−γ (7) ∠ＯＣＢ＝１８０°−∠ＭＯＢ−∠ＯＢＣ (8) この式(8) に式(4) を代入し、式(7) を整理すると、β
は次の式(9) で示される。

【数４】 β＝１８０°−（δ−α）−∠ＯＢＣ−γ (9)

【００３６】ここで、∠ＯＢＣは、余弦法則により、式
（１），（２），（３），（５）を用いて次の式（10）
で示される。

【数５】 ∠ＯＢＣ＝ cos^-1〔｛Ｌ² ＋（ＯＢ）² −ａ² ｝÷｛２Ｌ×（ＯＢ）｝〕 （10）

【００３７】次に、求めるθ軸の角度θは、同じく余弦
法則により、式（６）を使って次の式（11）で求められ
る。

【数６】 θ＝ cos^-1〔｛ａ² ＋Ｒ² −ｒ² ｝÷｛２ａ×Ｒ｝＋α〕 （11）

【００３８】以上のようにして、中心と角度が測定基準
位置からずれたウェーハＷ₁ の測定点として指定したＰ
点（ウェーハＷ₁ の中心Ｃからｒの距離で、ウェーハＷ
₁ のノッチ位置方向から角度γの点）の測定基準位置に
おけるＲとθが求められると、回転駆動部４は測定ステ
ージ３を角度θだけ回動させ、プローブ駆動部５はプロ
ーブ２を基準中心点Ｏから基準方向に距離Ｒの点に移動
させ、ウェーハＷ₁ に降下させてＰ点の抵抗率を測定す
る。

【００３９】例えば、測定ステージ３の半径をウェーハ
の半径より５mm小さくし、偏心検出センサによってウェ
ーハの周縁を１０mmの幅で測定した場合、ウェーハ自動
移載機（ウェーハ搬送ロボット）がウェーハを測定ステ
ージ３の上に載置したときのウェーハの中心のずれが±
５mmであっても、ウェーハの測定点の位置誤差を±０．
２ｍｍ以下にすることができる。しかし、実際には、ウ
ェーハ自動移載機によるウェーハ載置位置のずれ（偏位
量）は±２ｍｍ程度以下に抑えることができるので、ウ
ェーハの測定点の位置誤差は、十分に±０．１ｍｍ以下
にすることができる。

【００４０】ウェーハ１枚当たりの測定点の数は、例え
ば、標準測定で１点〜１７点、多点測定で１１点〜３６
１点であり、実用上は、中心からの放射線と複数同心円
との多数の交点が指定され、１点を数秒で測定し、短い
時間で測定が終了するように高速の演算処理と制御が行
われる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を実
施することにより、ウェーハ自動移載機付抵抗率測定器
システムにおいて、 （１）抵抗率測定器の測定ステージ上で被測定ウェーハ
の基準位置からのずれを高精度で検出することができる
ので、その検出データを用いて補正することにより、偏
心位置のウェーハの指定された測定点に、プローブを±
０．１ｍｍ以下の精度で正確に合わせ位置決めして測定
することができる。 （２）位置精度を上げたので、ウェーハの周縁近くま
で、正確な抵抗率を測定できるようになった。 （３）ウェーハをカセットから直接、抵抗率測定器の測
定ステージ上へ搬送すればよいので、高価なオリフラ合
わせ機が不要となる。など、実用上の技術的，生産的，
経済的効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構造を示す概要図である。

【図２】本発明の実施例のブロック図である。

【図３】本発明の部分であるウェーハ偏心検出センサの
説明図である。

【図４】ウェーハの偏心量検出の説明図である。

【図５】ウェーハの測定点補正量の詳細説明図である。

【図６】半導体ウェーハの平面図である。

【図７】直流４探針法の原理説明図である。

【図８】従来の抵抗率測定装置の概要図である。

【図９】従来の抵抗率測定器の構造概要図である。

【図１０】従来の抵抗率測定器のブロック図である。

【符号の説明】 １ ウェーハ ２ ４探針プローブ ３ 測定ステージ ４ 回転駆動部 ５ プローブ駆動部 ６ 計測部 ７ 制御部 ８ 操作部 ９ 制御部 １０ ウェーハ偏心検出センサ １１ 投光器 １２ 受光器 ２０ カセット ２１ オリフラ合わせ機 ２２ チャックステージ ２３ エッジセンサ ２４ 搬送ロボット ２５ 抵抗率測定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 利明 東京都西多摩郡瑞穂町長岡２−８−３ 株式会社国際電気エルテック内 (72)発明者 木下 和彦 東京都西多摩郡瑞穂町長岡２−８−３ 株式会社国際電気エルテック内 (56)参考文献 特開 平４−284647（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハを載置する回動自在の円
   盤状測定ステージと、該測定ステージを回動させる回転
   駆動部と、前記測定ステージの上に載置される前記半導
   体ウェーハの上面の所定の位置に接触して抵抗率を測定
   するための４探針プローブと、該４探針プローブを前記
   測定ステージの半径方向と上下方向とに移動させるプロ
   ーブ駆動部と、前記測定ステージに載置される前記半導
   体ウェーハの周縁部分を挟むように半径方向に線状のレ
   ーザ光を放射する投光器と対向して受光器とが配置され
   該測定ステージの回転に応じて前記半導体ウェーハの周
   縁部分による遮光量の変化から得られる周縁位置情報を
   検出するウェーハ偏心検出センサと、前記半導体ウェー
   ハの上面の抵抗率測定点の位置を指定入力する操作部
   と、該操作部による抵抗率測定点の位置の指定入力と前
   記ウェーハ偏心検出センサの検出値とにより前記回転駆
   動部と前記プローブ駆動部を動作させて前記半導体ウェ
   ーハの上面の指定測定位置に前記４探針プローブを接触
   させて抵抗率を測定する制御部とが備えられた半導体ウ
   ェーハ抵抗率測定器であって、 前記制御部は、前記測定ステージに半導体ウェーハが載
   置されたとき、当該半導体ウェーハを１回転させて該半
   導体ウェーハの一周にわたる前記周縁位置情報を前記ウ
   ェーハ偏心検出センサから取得し該周縁位置情報から得
   られる最大偏心点と結晶基準方向検出点によって該半導
   体ウェーハの中心点の測定ステージの回転中心に対する
   ずれと該測定ステージの測定基準方向に対する該半導体
   ウェーハの結晶基準方向の角度とを算出し、前記操作部
   から指定入力された該半導体ウェーハ上面の抵抗率測定
   点の位置に前記４探針プローブを接触させる際に、前記
   測定ステージに載置された該半導体ウェーハの位置をそ
   のままにした状態で、前記半導体ウェーハの中心点の前
   記ずれと測定基準方向に対する結晶基準方向の前記角度
   の算出値が示す位置誤差を前記測定ステージの回転中心
   と前記測定基準方向に対して補正し、該半導体ウェーハ
   の正確な指定測定位置に前記４探針プローブを接触させ
   るように前記回転駆動部と前記プローブ駆動部を制御す
   るように構成され、 前記測定ステージに載置した該半導体ウェーハの前記位
   置誤差があっても位置合わせすることなく前記半導体ウ
   ェーハの前記指定測定位置の抵抗率を測定でき る ように
   構成されたことを特徴とする半導体ウェーハ抵抗率測定
   器。