JP3372496B2 - 電気特性評価装置 - Google Patents
電気特性評価装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料の電気特性を
測定する電気特性評価装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】半導体製造プロセスにおける半導体装置
の特性を評価することによる製造プロセスの品質チェッ
ク（以下ＱＣと称する）が広く行われている。この製造
プロセスのＱＣとしては、大きく分けて電気測定による
ものと物理分析によるものがある。今日のＱＣの大部分
は物理分析によるものであるが、電気特性を測定するこ
とにより半導体装置の特性を評価するためには、検出シ
ステムとしてＳＩＭＳの質量分析のような大きなものは
必要なく、電流計と電圧計を基礎として構成されるた
め、測定システムは簡便なものとなる。また、測定の感
度としても優れている。従って、電気特性を測定して半
導体装置の特性を評価することも有効な手法である。 【０００３】従来、電圧−電流特性や電圧−容量特性な
ど基本的な電気特性を測定する評価装置としては、例え
ば図７のようなプローブ装置が知られている。試料台７
１の上に試料４を設置し、プローブ５をプローブ移動機
構６により試料４に接触させ、電圧・電流の供給及び測
定を行う。通常評価装置にはプローブ５及びプローブ移
動機構６は２組から４組程度設置されている。 【０００４】また、磁場を必要とするホール効果測定を
行う場合には、例えば図８のようなホール効果測定装置
が知られている。試料台７１の上に試料４を設置し、プ
ローブ５をプローブ移動機構６により試料４に接触さ
せ、磁石２１を試料台７１，試料４を挟み込むように挿
入する。そして、試料４に電圧・電流を供給し、測定を
行う。低温で測定を行いたい場合には、試料台７１に図
のような溝を作り、そこに冷媒８１を導入して試料４を
浸し、測定を行う。 【０００５】また、温度を制御しながら静電容量の変化
を測定するＤＬＴＳ測定には、例えば図９のようなＤＬ
ＴＳ測定装置が知られている。冷媒容器９１の中に冷媒
９２を導入し、試料９５をヒータが埋め込まれた試料台
９４に取り付け、銅等で作られたブロック９３の内部に
設置し、そのブロック９３を冷媒９２の中に設置する。
試料台９４から取り出したヒータ配線９６に電流を流す
ことによって、温度制御を可能としている。このときの
可変可能な温度範囲は冷媒に液体窒素を用いた時で、−
１９８℃〜１５０℃程度である。試料９５に取り付けら
れた試料配線９７を冷媒容器９１の外に取り出すことに
より、試料９５への電圧・電流の供給および測定を行
う。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
評価装置では、以下のような問題があった。まず第一
に、図７に示す評価装置では試料４が大気に曝されてい
るため、低温時に霜が付着し、高温時には試料４が酸化
するおそれがある。従って、試料４の加熱・冷却を行っ
た正確な測定ができない。また、図８に示す評価装置で
は、高温でのホール効果測定を行う場合、試料４を高温
にするとその熱により磁石２１が熱せられ、磁力が低下
あるいは消失し、正確な電気測定ができなくなる。ま
た、図９に示す評価装置では、冷却能力を要した冷媒容
器９１とブロック９３の大きさの制限より、試料９５の
大きさは１ｃｍ角程度以下に限定される。 【０００７】また、これら図７〜図９で測定される電気
特性のすべてを測定するためには、各装置を買い揃える
必要があり、そのためコストが高く、広いスペースを必
要とする。また、装置毎に試料形状を変える必要があ
る。また、測定毎に装置間で試料を移動させるため、試
料の劣化・損傷の危険性がある。 【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、大気の影響を受け
ずに試料の電気特性の測定を行うことができる電気特性
評価装置を提供することにある。 【０００９】また、本発明の別の目的は、試料のホール
効果測定の際の正確な電気特性を可能とする電気特性評
価装置を提供することにある。 【００１０】また、本発明の別の目的は、大型の試料で
あっても測定可能な電気特性評価装置を提供することに
ある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明に係る電気特性評
価装置は、試料を載置して加熱及び冷却する加熱冷却機
構と、前記試料に接触させて該試料に電圧又は電流を供
給し、該試料の電気特性の測定を行う少なくとも２つの
プローブと、前記各プローブをそれぞれ独立して移動さ
せるプローブ移動機構と、前記試料、前記加熱冷却機構
及び前記複数のプローブを収容する真空容器と、前記真
空容器内を真空に保持する真空排気機構と、所定の間隔
をおいて前記真空容器内部に配置され、前記試料の加熱
温度よりもキュリー点の高い材質からなる２つの磁石
と、前記２つの磁石の間に前記試料が位置するように前
記２つの磁石を移動させる磁石移動機構とを具備してな
ることを特徴とする。 【００１２】 【００１３】 【００１４】望ましくは、磁石移動機構には、２つの磁
石を結ぶ直線に垂直な軸を回転軸として該２つの磁石を
回転させる磁石回転機構が設けられてなる。 【００１５】望ましくは、真空容器の壁面には観察窓が
設けられ、真空容器外には、観察窓からプローブの試料
表面での接触位置を観察する顕微鏡が設けられてなる。 【００１６】望ましくは、加熱冷却機構が真空容器の中
央部から偏心して配置されてなる。 【００１７】 【００１８】望ましくは、加熱冷却機構は試料に接触し
て配置される。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。 【００２０】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。 【００２１】図１（ａ）に示すように、真空容器１内に
は加熱冷却機構２が設置される。また、真空容器１の底
部には真空排気用ポンプ３が設けられ、ポンプにより真
空容器１内を排気することにより真空容器１内を真空に
引く。 【００２２】加熱冷却機構２上には評価対象となる試料
４が載置される。加熱冷却機構２は真空容器１とは絶縁
された構造になっており、試料４の裏面から電極が取り
出せる構造になっている。また、加熱冷却機構２は、試
料４に効率よく熱を伝えるため、銅等の熱伝導率の高い
材料を用いるのが望ましい。また、試料４としては、主
にバイポーラトランジスタ，ＭＯＳトランジスタ，ＩＧ
ＢＴ等の半導体デバイス自体や、半導体デバイスに用い
られるＳｉ，ＳｉＧｅ，ＧａＡｓ，アモルファスＳｉ，
ダイヤモンド等の半導体薄膜のみならず、絶縁物質，導
体等がある。 【００２３】また、真空容器１内にはプローブ５が設け
られ、その先端部分は試料４の表面に接触可能となって
いる。また、試料４に接触した側とは反対側の端部は真
空容器１外に取り出され、真空容器１外でプローブ移動
機構６に接続される。このプローブ移動機構６はプロー
ブ５を移動させることができ、これにより試料４表面の
いかなる位置にもプローブ５の先端部分を接触させるこ
とが可能である。また、プローブ５には真空容器１外に
設けられた電気信号入出力端子７に電気的に接続され
る。従って、電気信号入出力端子７からプローブ５を介
して試料４の電圧あるいは電流の供給が可能となり、か
つ試料４の電気特性の測定が可能となる。プローブ５は
電気伝導率が高く、低温及び高温で変質しないタングス
テンやモリブデン等の材料で構成するのが望ましい。 【００２４】図１（ｂ）に示すように、プローブ５は４
本設けられ、この４本のプローブにはそれぞれ別個にプ
ローブ移動機構６が接続される。 【００２５】本実施形態に係る電気特性評価装置の動作
を説明する。 【００２６】まず、真空排気用ポンプ３により真空容器
１内を排気し、真空容器１内を真空に引く。次いで、加
熱冷却機構２により試料４を所望の温度に設定する。そ
して、プローブ移動機構６によりプローブ５の先端部分
を試料４表面の所望の位置に接触させるとともに、電気
信号入出力端子７から所定の電圧あるいは電流を供給
し、試料４の電気特性の測定を行う。この測定時におい
て、加熱冷却機構２は試料４に接触配置されているた
め、試料４を低温から高温まで連続的に制御することが
できる。また、試料４，加熱冷却機構２及びプローブ５
を真空容器１内に収容し、真空排気用ポンプ３で真空容
器１を真空に引くことにより、試料加熱時の試料４，加
熱冷却機構２，プローブ５の酸化を抑制することがで
き、試料冷却時の試料４と加熱冷却機構２に大気中水分
による霜が付着することを防止できる。 【００２７】（第２実施形態）図２は本発明の第１実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。第１実施
形態と共通する部分には同一符号を付し、詳細な説明は
省略する。 【００２８】本実施形態に係る評価装置は、第１実施形
態に示す評価装置に加えて磁石２１及び磁石移動機構２
２が設置されてなる。磁石２１は２つ設けられ、それぞ
れ極性が異なる。磁石移動機構２２はアーム状の磁石保
持部が設けられ、この保持部に２つの磁石２１が取り付
けられる。２つの磁石２１は、向かい合うように配置さ
れ、両方の磁石２１によりその間の領域に磁場が形成さ
れる。また、磁石移動機構２２は真空容器１とは独立に
設けられる。磁石移動機構２２を移動させることにより
磁石２１が試料４と加熱冷却機構２を挟む上下位置に磁
石２１を出し入れすることができる。試料４と加熱冷却
機構２を挟む位置に磁石２１が挿入されることにより、
試料４が磁石２１の上下方向の中心に位置する。また、
磁石移動機構２２には磁石２１に磁力を発生させる機構
を備え、この磁石移動機構２２により試料４への磁場の
ＯＮ／ＯＦＦが可能となる。本実施形態では、磁石２１
を用いるため、真空容器１，加熱冷却機構４，プローブ
５は非磁性体材料で構成するのが望ましい。 【００２９】このように、本実施形態では磁石２１によ
り試料４に磁場を与えることができるため、第１実施形
態と同様の作用に加えて、ホール効果測定等の磁場を必
要とする測定が可能となる。また、本実施形態では磁石
２１が真空容器１により熱的に加熱冷却機構２と切り離
されているため、低温から高温までのホール効果測定の
温度依存性が測定できる。 【００３０】（第３実施形態）図３は本発明の第３実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。第２実施
形態と共通する部分には同一符号を付し、詳細な説明は
省略する。 【００３１】本実施形態に係る評価装置は、第２実施形
態に示す評価装置に加えて磁石移動機構２２のアーム状
の保持部に取り付けられた磁石２１が磁石回転機構３１
に保持される構成を有する。磁石回転機構３１は磁石移
動機構上に配置され、回転軸を有する。この回転軸に磁
石移動機構３１の保持部が貫通して取り付けられ、この
保持部が回転軸を中心軸として回転することができる。
従って、保持部に取り付けられた磁石２１は回転軸を中
心軸として回転可能であるため、磁石２１を試料４に対
して上下反転させることができる。 【００３２】これにより、第２実施形態と同様の作用に
加えて、試料４に上から下へ向いた方向と、下から上へ
向いた方向の磁場を自在に与えることができ、より精度
の高いホール効果測定及びその温度依存性を測定するこ
とができる。 【００３３】（第４実施形態）図４は本発明の第４実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。第３実施
形態と共通する部分には同一符号を付し、詳細な説明は
省略する。 【００３４】本実施形態に係る評価装置は、第３実施形
態に示す評価装置に加えて、観察窓４１，顕微鏡４２を
設けた構成を有する。観察窓４１は真空容器１の蓋に設
けられており、この観察窓４１を介して真空容器１内部
に配置された試料４を観察することができる。また、真
空容器１から見て観察窓４１の外側には顕微鏡４２が配
置され、試料４の表面を詳細に観察することができる。 【００３５】このように、本実施形態では観察窓４１を
真空容器１の蓋に設けてこの観察窓４１から試料４を観
察することにより、試料４の電極により精度良くプロー
ブ５を接触させることが可能となる。 【００３６】（第５実施形態）図５は本発明の第３実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す上面図で
ある。第１〜第４実施形態と共通する部分には同一符号
を付し、詳細な説明は省略する。 【００３７】図５に示すように、プローブ５及びプロー
ブ移動機構６が真空容器１中心から放射線上の位置でか
つ各プローブ５が対称位置になるように配置される。ま
た、加熱冷却機構２及び試料４が真空容器１の中心に位
置するように設計されている。 【００３８】このように本実施形態ではプローブ５をそ
れぞれ対称の位置に設置することにより、プローブ同士
が干渉することなく測定できる。特に、試料４が１ｃｍ
角程度の小型のものである場合には有効である。さら
に、各プローブが対称の位置にあるため、プローブの長
さを短くでき、プローブの調整の精度が向上する。ま
た、測定試料を小さくできるため、磁石２１及び加熱冷
却機構２を小型化することができ、さらに真空容器１も
小型化できる。 【００３９】（第６実施形態）図６は本発明の第６実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す側面図で
ある。第１〜第５実施形態と共通する部分には同一符号
を付し、詳細な説明は省略する。 【００４０】図６に示すように、本実施形態に係る評価
装置は第４実施形態に示した評価装置における磁石２１
が真空容器１内部に設置される。また、真空容器１外に
設けられた磁石移動機構２２及び磁石回転機構３１によ
り、磁石２１の真空容器１内部での回転及び水平方向の
移動ができ、この磁石２１の移動により試料４への磁場
のＯＮ／ＯＦＦ及び磁場の反転が可能となる。磁石２１
は真空容器１内部に設置されているため、試料４を加熱
したときの輻射熱で熱され磁力が低下あるいは消失する
ため、試料４の加熱温度より磁場が消失する温度である
キュリー点の高い材質を用いるのが好ましい。 【００４１】このように、本実施形態では真空容器１内
に磁石２１を設置するため、第１〜第５実施形態のよう
に真空容器１外部に磁石２１を設置した場合のように、
磁石２１が試料４を挟むように真空容器１を加工する必
要が無く、加工が容易となる。従って、装置製造のコス
トが低減できる。特に、試料４が１ｃｍ角程度の小型の
場合に適しており、試料４が小さい場合磁石２１も小さ
くすることができるため、真空容器１内に磁石２１を容
易に設置することができる。 【００４２】 【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る電気特
性評価装置によれば、試料、加熱冷却機構及びプローブ
を真空容器内に配置し、真空容器内を真空に保持して試
料の電気特性を測定する。これにより、電圧−電流特
性、電圧−容量特性、試料の温度を変化させた時の温度
依存性等を測定する際に、試料加熱時の試料、加熱冷却
機構及びプローブの酸化を抑制することができ、また試
料冷却時の大気中水分による霜の付着を防止することが
できる。従って、試料の電気特性を安定して測定するこ
とができる。 【００４３】また、別の本発明に係る電気特性評価装置
によれば、２つの磁石を試料を挟んで配置して磁場を印
加することにより、ホール効果測定等の磁場を必要とす
る測定が可能となる。
測定する電気特性評価装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】半導体製造プロセスにおける半導体装置
の特性を評価することによる製造プロセスの品質チェッ
ク（以下ＱＣと称する）が広く行われている。この製造
プロセスのＱＣとしては、大きく分けて電気測定による
ものと物理分析によるものがある。今日のＱＣの大部分
は物理分析によるものであるが、電気特性を測定するこ
とにより半導体装置の特性を評価するためには、検出シ
ステムとしてＳＩＭＳの質量分析のような大きなものは
必要なく、電流計と電圧計を基礎として構成されるた
め、測定システムは簡便なものとなる。また、測定の感
度としても優れている。従って、電気特性を測定して半
導体装置の特性を評価することも有効な手法である。 【０００３】従来、電圧−電流特性や電圧−容量特性な
ど基本的な電気特性を測定する評価装置としては、例え
ば図７のようなプローブ装置が知られている。試料台７
１の上に試料４を設置し、プローブ５をプローブ移動機
構６により試料４に接触させ、電圧・電流の供給及び測
定を行う。通常評価装置にはプローブ５及びプローブ移
動機構６は２組から４組程度設置されている。 【０００４】また、磁場を必要とするホール効果測定を
行う場合には、例えば図８のようなホール効果測定装置
が知られている。試料台７１の上に試料４を設置し、プ
ローブ５をプローブ移動機構６により試料４に接触さ
せ、磁石２１を試料台７１，試料４を挟み込むように挿
入する。そして、試料４に電圧・電流を供給し、測定を
行う。低温で測定を行いたい場合には、試料台７１に図
のような溝を作り、そこに冷媒８１を導入して試料４を
浸し、測定を行う。 【０００５】また、温度を制御しながら静電容量の変化
を測定するＤＬＴＳ測定には、例えば図９のようなＤＬ
ＴＳ測定装置が知られている。冷媒容器９１の中に冷媒
９２を導入し、試料９５をヒータが埋め込まれた試料台
９４に取り付け、銅等で作られたブロック９３の内部に
設置し、そのブロック９３を冷媒９２の中に設置する。
試料台９４から取り出したヒータ配線９６に電流を流す
ことによって、温度制御を可能としている。このときの
可変可能な温度範囲は冷媒に液体窒素を用いた時で、−
１９８℃〜１５０℃程度である。試料９５に取り付けら
れた試料配線９７を冷媒容器９１の外に取り出すことに
より、試料９５への電圧・電流の供給および測定を行
う。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
評価装置では、以下のような問題があった。まず第一
に、図７に示す評価装置では試料４が大気に曝されてい
るため、低温時に霜が付着し、高温時には試料４が酸化
するおそれがある。従って、試料４の加熱・冷却を行っ
た正確な測定ができない。また、図８に示す評価装置で
は、高温でのホール効果測定を行う場合、試料４を高温
にするとその熱により磁石２１が熱せられ、磁力が低下
あるいは消失し、正確な電気測定ができなくなる。ま
た、図９に示す評価装置では、冷却能力を要した冷媒容
器９１とブロック９３の大きさの制限より、試料９５の
大きさは１ｃｍ角程度以下に限定される。 【０００７】また、これら図７〜図９で測定される電気
特性のすべてを測定するためには、各装置を買い揃える
必要があり、そのためコストが高く、広いスペースを必
要とする。また、装置毎に試料形状を変える必要があ
る。また、測定毎に装置間で試料を移動させるため、試
料の劣化・損傷の危険性がある。 【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、大気の影響を受け
ずに試料の電気特性の測定を行うことができる電気特性
評価装置を提供することにある。 【０００９】また、本発明の別の目的は、試料のホール
効果測定の際の正確な電気特性を可能とする電気特性評
価装置を提供することにある。 【００１０】また、本発明の別の目的は、大型の試料で
あっても測定可能な電気特性評価装置を提供することに
ある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明に係る電気特性評
価装置は、試料を載置して加熱及び冷却する加熱冷却機
構と、前記試料に接触させて該試料に電圧又は電流を供
給し、該試料の電気特性の測定を行う少なくとも２つの
プローブと、前記各プローブをそれぞれ独立して移動さ
せるプローブ移動機構と、前記試料、前記加熱冷却機構
及び前記複数のプローブを収容する真空容器と、前記真
空容器内を真空に保持する真空排気機構と、所定の間隔
をおいて前記真空容器内部に配置され、前記試料の加熱
温度よりもキュリー点の高い材質からなる２つの磁石
と、前記２つの磁石の間に前記試料が位置するように前
記２つの磁石を移動させる磁石移動機構とを具備してな
ることを特徴とする。 【００１２】 【００１３】 【００１４】望ましくは、磁石移動機構には、２つの磁
石を結ぶ直線に垂直な軸を回転軸として該２つの磁石を
回転させる磁石回転機構が設けられてなる。 【００１５】望ましくは、真空容器の壁面には観察窓が
設けられ、真空容器外には、観察窓からプローブの試料
表面での接触位置を観察する顕微鏡が設けられてなる。 【００１６】望ましくは、加熱冷却機構が真空容器の中
央部から偏心して配置されてなる。 【００１７】 【００１８】望ましくは、加熱冷却機構は試料に接触し
て配置される。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。 【００２０】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。 【００２１】図１（ａ）に示すように、真空容器１内に
は加熱冷却機構２が設置される。また、真空容器１の底
部には真空排気用ポンプ３が設けられ、ポンプにより真
空容器１内を排気することにより真空容器１内を真空に
引く。 【００２２】加熱冷却機構２上には評価対象となる試料
４が載置される。加熱冷却機構２は真空容器１とは絶縁
された構造になっており、試料４の裏面から電極が取り
出せる構造になっている。また、加熱冷却機構２は、試
料４に効率よく熱を伝えるため、銅等の熱伝導率の高い
材料を用いるのが望ましい。また、試料４としては、主
にバイポーラトランジスタ，ＭＯＳトランジスタ，ＩＧ
ＢＴ等の半導体デバイス自体や、半導体デバイスに用い
られるＳｉ，ＳｉＧｅ，ＧａＡｓ，アモルファスＳｉ，
ダイヤモンド等の半導体薄膜のみならず、絶縁物質，導
体等がある。 【００２３】また、真空容器１内にはプローブ５が設け
られ、その先端部分は試料４の表面に接触可能となって
いる。また、試料４に接触した側とは反対側の端部は真
空容器１外に取り出され、真空容器１外でプローブ移動
機構６に接続される。このプローブ移動機構６はプロー
ブ５を移動させることができ、これにより試料４表面の
いかなる位置にもプローブ５の先端部分を接触させるこ
とが可能である。また、プローブ５には真空容器１外に
設けられた電気信号入出力端子７に電気的に接続され
る。従って、電気信号入出力端子７からプローブ５を介
して試料４の電圧あるいは電流の供給が可能となり、か
つ試料４の電気特性の測定が可能となる。プローブ５は
電気伝導率が高く、低温及び高温で変質しないタングス
テンやモリブデン等の材料で構成するのが望ましい。 【００２４】図１（ｂ）に示すように、プローブ５は４
本設けられ、この４本のプローブにはそれぞれ別個にプ
ローブ移動機構６が接続される。 【００２５】本実施形態に係る電気特性評価装置の動作
を説明する。 【００２６】まず、真空排気用ポンプ３により真空容器
１内を排気し、真空容器１内を真空に引く。次いで、加
熱冷却機構２により試料４を所望の温度に設定する。そ
して、プローブ移動機構６によりプローブ５の先端部分
を試料４表面の所望の位置に接触させるとともに、電気
信号入出力端子７から所定の電圧あるいは電流を供給
し、試料４の電気特性の測定を行う。この測定時におい
て、加熱冷却機構２は試料４に接触配置されているた
め、試料４を低温から高温まで連続的に制御することが
できる。また、試料４，加熱冷却機構２及びプローブ５
を真空容器１内に収容し、真空排気用ポンプ３で真空容
器１を真空に引くことにより、試料加熱時の試料４，加
熱冷却機構２，プローブ５の酸化を抑制することがで
き、試料冷却時の試料４と加熱冷却機構２に大気中水分
による霜が付着することを防止できる。 【００２７】（第２実施形態）図２は本発明の第１実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。第１実施
形態と共通する部分には同一符号を付し、詳細な説明は
省略する。 【００２８】本実施形態に係る評価装置は、第１実施形
態に示す評価装置に加えて磁石２１及び磁石移動機構２
２が設置されてなる。磁石２１は２つ設けられ、それぞ
れ極性が異なる。磁石移動機構２２はアーム状の磁石保
持部が設けられ、この保持部に２つの磁石２１が取り付
けられる。２つの磁石２１は、向かい合うように配置さ
れ、両方の磁石２１によりその間の領域に磁場が形成さ
れる。また、磁石移動機構２２は真空容器１とは独立に
設けられる。磁石移動機構２２を移動させることにより
磁石２１が試料４と加熱冷却機構２を挟む上下位置に磁
石２１を出し入れすることができる。試料４と加熱冷却
機構２を挟む位置に磁石２１が挿入されることにより、
試料４が磁石２１の上下方向の中心に位置する。また、
磁石移動機構２２には磁石２１に磁力を発生させる機構
を備え、この磁石移動機構２２により試料４への磁場の
ＯＮ／ＯＦＦが可能となる。本実施形態では、磁石２１
を用いるため、真空容器１，加熱冷却機構４，プローブ
５は非磁性体材料で構成するのが望ましい。 【００２９】このように、本実施形態では磁石２１によ
り試料４に磁場を与えることができるため、第１実施形
態と同様の作用に加えて、ホール効果測定等の磁場を必
要とする測定が可能となる。また、本実施形態では磁石
２１が真空容器１により熱的に加熱冷却機構２と切り離
されているため、低温から高温までのホール効果測定の
温度依存性が測定できる。 【００３０】（第３実施形態）図３は本発明の第３実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。第２実施
形態と共通する部分には同一符号を付し、詳細な説明は
省略する。 【００３１】本実施形態に係る評価装置は、第２実施形
態に示す評価装置に加えて磁石移動機構２２のアーム状
の保持部に取り付けられた磁石２１が磁石回転機構３１
に保持される構成を有する。磁石回転機構３１は磁石移
動機構上に配置され、回転軸を有する。この回転軸に磁
石移動機構３１の保持部が貫通して取り付けられ、この
保持部が回転軸を中心軸として回転することができる。
従って、保持部に取り付けられた磁石２１は回転軸を中
心軸として回転可能であるため、磁石２１を試料４に対
して上下反転させることができる。 【００３２】これにより、第２実施形態と同様の作用に
加えて、試料４に上から下へ向いた方向と、下から上へ
向いた方向の磁場を自在に与えることができ、より精度
の高いホール効果測定及びその温度依存性を測定するこ
とができる。 【００３３】（第４実施形態）図４は本発明の第４実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。第３実施
形態と共通する部分には同一符号を付し、詳細な説明は
省略する。 【００３４】本実施形態に係る評価装置は、第３実施形
態に示す評価装置に加えて、観察窓４１，顕微鏡４２を
設けた構成を有する。観察窓４１は真空容器１の蓋に設
けられており、この観察窓４１を介して真空容器１内部
に配置された試料４を観察することができる。また、真
空容器１から見て観察窓４１の外側には顕微鏡４２が配
置され、試料４の表面を詳細に観察することができる。 【００３５】このように、本実施形態では観察窓４１を
真空容器１の蓋に設けてこの観察窓４１から試料４を観
察することにより、試料４の電極により精度良くプロー
ブ５を接触させることが可能となる。 【００３６】（第５実施形態）図５は本発明の第３実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す上面図で
ある。第１〜第４実施形態と共通する部分には同一符号
を付し、詳細な説明は省略する。 【００３７】図５に示すように、プローブ５及びプロー
ブ移動機構６が真空容器１中心から放射線上の位置でか
つ各プローブ５が対称位置になるように配置される。ま
た、加熱冷却機構２及び試料４が真空容器１の中心に位
置するように設計されている。 【００３８】このように本実施形態ではプローブ５をそ
れぞれ対称の位置に設置することにより、プローブ同士
が干渉することなく測定できる。特に、試料４が１ｃｍ
角程度の小型のものである場合には有効である。さら
に、各プローブが対称の位置にあるため、プローブの長
さを短くでき、プローブの調整の精度が向上する。ま
た、測定試料を小さくできるため、磁石２１及び加熱冷
却機構２を小型化することができ、さらに真空容器１も
小型化できる。 【００３９】（第６実施形態）図６は本発明の第６実施
形態に係る電気特性評価装置の全体構成を示す側面図で
ある。第１〜第５実施形態と共通する部分には同一符号
を付し、詳細な説明は省略する。 【００４０】図６に示すように、本実施形態に係る評価
装置は第４実施形態に示した評価装置における磁石２１
が真空容器１内部に設置される。また、真空容器１外に
設けられた磁石移動機構２２及び磁石回転機構３１によ
り、磁石２１の真空容器１内部での回転及び水平方向の
移動ができ、この磁石２１の移動により試料４への磁場
のＯＮ／ＯＦＦ及び磁場の反転が可能となる。磁石２１
は真空容器１内部に設置されているため、試料４を加熱
したときの輻射熱で熱され磁力が低下あるいは消失する
ため、試料４の加熱温度より磁場が消失する温度である
キュリー点の高い材質を用いるのが好ましい。 【００４１】このように、本実施形態では真空容器１内
に磁石２１を設置するため、第１〜第５実施形態のよう
に真空容器１外部に磁石２１を設置した場合のように、
磁石２１が試料４を挟むように真空容器１を加工する必
要が無く、加工が容易となる。従って、装置製造のコス
トが低減できる。特に、試料４が１ｃｍ角程度の小型の
場合に適しており、試料４が小さい場合磁石２１も小さ
くすることができるため、真空容器１内に磁石２１を容
易に設置することができる。 【００４２】 【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る電気特
性評価装置によれば、試料、加熱冷却機構及びプローブ
を真空容器内に配置し、真空容器内を真空に保持して試
料の電気特性を測定する。これにより、電圧−電流特
性、電圧−容量特性、試料の温度を変化させた時の温度
依存性等を測定する際に、試料加熱時の試料、加熱冷却
機構及びプローブの酸化を抑制することができ、また試
料冷却時の大気中水分による霜の付着を防止することが
できる。従って、試料の電気特性を安定して測定するこ
とができる。 【００４３】また、別の本発明に係る電気特性評価装置
によれば、２つの磁石を試料を挟んで配置して磁場を印
加することにより、ホール効果測定等の磁場を必要とす
る測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図２】本発明の第２実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図３】本発明の第３実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図４】本発明の第４実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図５】本発明の第５実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図６】本発明の第６実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図７】従来の電気特性評価装置の概略図。 【図８】従来の電気特性評価装置の概略図。 【図９】従来の電気特性評価装置の概略図。 【符号の説明】 １…真空容器 ２…加熱冷却機構 ３…真空排気用ポンプ ４…試料 ５…プローブ ６…プローブ移動機構 ７…電気信号入出力端子 ２１…磁石 ２２…磁石移動機構 ３１…磁石回転機構 ４１…観察窓 ４２…顕微鏡 ９１…冷媒容器 ９２…冷媒 ９３…ブロック ９４…試料台 ９５…試料 ９６…ヒータ配線 ９７…試料配線
の全体構成を示す図。 【図２】本発明の第２実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図３】本発明の第３実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図４】本発明の第４実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図５】本発明の第５実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図６】本発明の第６実施形態に係る電気特性評価装置
の全体構成を示す図。 【図７】従来の電気特性評価装置の概略図。 【図８】従来の電気特性評価装置の概略図。 【図９】従来の電気特性評価装置の概略図。 【符号の説明】 １…真空容器 ２…加熱冷却機構 ３…真空排気用ポンプ ４…試料 ５…プローブ ６…プローブ移動機構 ７…電気信号入出力端子 ２１…磁石 ２２…磁石移動機構 ３１…磁石回転機構 ４１…観察窓 ４２…顕微鏡 ９１…冷媒容器 ９２…冷媒 ９３…ブロック ９４…試料台 ９５…試料 ９６…ヒータ配線 ９７…試料配線
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フロントページの続き
(72)発明者 坂本 仁志
神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地
１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所
内
(56)参考文献 特開 平６−160471（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−36368（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−19977（ＪＰ，Ｕ)
(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】 【請求項１】試料を載置して加熱及び冷却する加熱冷却
機構と、 前記試料に接触させて該試料に電圧又は電流を供給し、
該試料の電気特性の測定を行う少なくとも２つのプロー
ブと、 前記各プローブをそれぞれ独立して移動させるプローブ
移動機構と、 前記試料、前記加熱冷却機構及び前記複数のプローブを
収容する真空容器と、 前記真空容器内を真空に保持する真空排気機構と、 所定の間隔をおいて前記真空容器内部に配置され、前記
試料の加熱温度よりもキュリー点の高い材質からなる２
つの磁石と、 前記２つの磁石の間に前記試料が位置するように前記２
つの磁石を移動させる磁石移動機構と を具備してなるこ
とを特徴とする電気特性評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05683299A JP3372496B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 電気特性評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05683299A JP3372496B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 電気特性評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252331A JP2000252331A (ja) | 2000-09-14 |
| JP3372496B2 true JP3372496B2 (ja) | 2003-02-04 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05683299A Expired - Fee Related JP3372496B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 電気特性評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3372496B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-03-04 JP JP05683299A patent/JP3372496B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000252331A (ja) | 2000-09-14 |
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