JPH07106388A - 抵抗測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、抵抗測定装置において、経時変動要
因である自然酸化膜の影響を受けることなく安定した測
定結果を得ることができるようにする。 【構成】測定部における抵抗値の測定開始の直前に半導
体ウエハ上に成長した自然酸化膜を除去し、この半導体
ウエハの抵抗値を不活性ガスの流れる測定室内において
測定する。これにより常に自然酸化膜のない状態で抵抗
値を測定することができる。この結果、経時変動の影響
のない安定した測定結果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は抵抗測定装置に関し、例
えばシート抵抗の測定装置に適用して好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体デバイスを作製するにはウ
エハやドーピング層等の電気的特性を精度良く測定する
必要がある。これら電気的特性の１つに抵抗率があり、
抵抗率を簡単に測定できる方法として四探針法が現在広
く用いられている。図２に四探針法を用いたシート抵抗
測定装置を示す。

【０００３】このシート抵抗測定装置１はテスタ部２と
データ処理部３によつて構成されている。テスタ部２は
抵抗値を実際に測定するテスタ２Ａとテスタ２Ａに電源
を供給する安定化電源２Ｂとによつてなる。またデータ
処理部３はテスタ２Ａとの間で送受されるデータを信号
処理するコンピユータ３Ａと、その入出力装置としての
キーボード３Ｂ及びプリンタ３Ｃによつてなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】テスタ２によつてシー
ト抵抗を正確に測定するにはウエハ表面に成長する自然
酸化膜が妨げとなるため、通常、希フツ酸によつてウエ
ハ表面の酸化膜を除去する工程がシート抵抗の測定前に
設けられている。しかしテスタ内部には常に空気が入つ
ており、測定試料が生成されてから測定が実際に開始さ
れるまでの間に半導体ウエハ表面に自然酸化膜が形成さ
れるのを避け得ない。

【０００５】このように自然酸化膜が形成されると探針
及びウエハ間のコンタクト抵抗が増加することになり、
しかも自然酸化膜は時間の経過と共に変化するためシー
ト抵抗の測定値が経時変化することになる。このため安
定した測定結果を得るのが困難である。特にシート抵抗
値が５〔ｋΩ／Ｓｑ〕以上になる場合にはこの傾向が顕
著になる。これらの様子を表に表したのが図３及び図４
である。

【０００６】図３はウエハ表面に形成される自然酸化膜
の影響によつてシート抵抗測定値が経時変化する様子を
示している。因にこの測定はエピタキシヤル成長による
成膜済みのウエハの表面を希フツ酸処理した後に測定し
たものである。また図４はエピタキシヤル成長による成
膜済みのウエハを炉から取り出した後、シート抵抗測定
値と自然酸化膜の形成量の変化を測定したものである。

【０００７】図４の測定結果からも分かるように自然酸
化膜の形成量とシート抵抗の測定値との間には変化に相
関がある。また自然酸化膜がある程度形成されるとシー
ト抵抗の測定値の変化は少なくなることも分かる。この
ため従来の場合には自然酸化膜による測定ばらつきを軽
減するために予めウエツトエツチング処理（ＳＣ-1ボイ
ル又はＨ2ＳＯ4／Ｈ2０2）にて約 1.0〔ｎｍ〕程度の酸
化膜を形成して測定する方法が広く採用されている。た
だしシート抵抗測定値の絶対値については高めにシフト
していることを十分認識する必要があつた。

【０００８】そこでこのような問題のない方法としてホ
ール効果を利用した測定方法がある。しかしこの方法で
は被測定ウエハをある程度に切り出してさらに電極を形
成する必要があり、特にウエハ内を多点測定するには四
探針法のような簡便さが損なわれることになる。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、自然酸化膜の影響を極力受けることなく安定した測
定結果を実現することができる抵抗測定装置を提案しよ
うとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、半導体ウエハ上に成長した自然酸
化膜を測定結果の直前に除去する酸化膜除去部１２Ａ
と、不活性ガスが流入される測定室を有し、当該測定室
内において自然酸化膜が除去された半導体ウエハについ
て抵抗値を測定する測定部１２Ｅと、酸化膜除去部１２
Ａ及び測定部１２Ｅを連絡する搬送通路１２Ｄと、半導
体ウエハを酸化膜除去部１２Ａから搬送通路１２Ｄを介
して測定部１２Ｅへ搬送する搬送手段とを設けるように
する。

【００１１】

【作用】測定部１２Ｅにおける抵抗値の測定直前に半導
体ウエハ上に成長した自然酸化膜を除去し、この半導体
ウエハの抵抗値を不活性ガスの流れる測定室内において
測定することとしたことにより、経時変化の影響を受け
易い高抵抗半導体ウエハについても経時変動のない測定
結果を得ることができる。

【００１２】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１３】図２との対応部分に同一符号を付して示す
図１において、１１は全体としてシート抵抗測定装置を
示している。このシート抵抗測定装置１１は測定の開始
直前に酸化膜を除去する枚葉式の洗浄部１２Ａを新たに
加えると共にテスタ内を不活性ガスで充填することを除
いて同様の構成を有している。

【００１４】洗浄部１２Ａは、時間の経過と共にウエハ
表面に成長した自然酸化膜を取り除くために希フツ酸を
ウエハの表面に均一に吹きかけている。このとき希フツ
酸は洗浄部１２Ａを構成する筺体内に設けられたノズル
１２Ｂより吹き付けられるようになされている。希フツ
酸の吹き付けによつてごく薄い膜厚の自然酸化膜は完全
に除去することができる。これにより自然酸化膜のない
状態でシート抵抗を測定することができる。

【００１５】またノズル１２Ｂからは純水も供給できる
ようになされている。これは希フツ酸の吹き付けによつ
て充満した酸雰囲気を取り除くためである。さらに洗浄
部１２Ａは洗浄後はウエハステージを回転させ、純水の
吹き付けによつて濡れたウエハを乾かすことができるよ
うなつている。因に希フツ酸や純水は洗浄部１２の底部
に設けられた排出口から排出される。

【００１６】このように形成された洗浄部１２Ａとテス
タ１２Ｅとの間は搬送用通路１２Ｃによつて結ばれてい
る。この搬送用通路１２を通じて洗浄部１２Ａで１枚１
枚処理されたウエハが順次テスタ１２Ｅに搬送される。
搬送用通路１２Ｃには搬送機構（図示せず）とシヤツタ
１２Ｄが設けられている。搬送用通路１２Ｃはこの搬送
機構によつて自然酸化膜が除去されたウエハを約１分か
けて搬送する。

【００１７】またシヤツタ１２Ｄは搬送時以外の時間は
閉じられており、洗浄部１２Ａで使用された希フツ酸や
酸雰囲気等が搬送用通路１２Ｃやテスタ１２Ｅ内を汚染
しないように２つの領域を隔離している。

【００１８】テスタ１２Ｅは洗浄部１２Ａによつて除去
された自然酸化膜がウエハの表面に再度成長することが
ないように窒素ガスが常時供給されるようになされてい
る。このとき窒素ガスはテスタ１２Ｅの側壁から供給さ
れ、搬送用通路１２Ｃの一部から引き出されるようにな
つている。またテスタ１２Ｅの気圧は洗浄部１２Ａの気
圧に対して陽圧に設定されるようになされている。この
ようにテスタ１２Ｅ側の圧力を高めることによつてシヤ
ツタ１２Ｄが開かれた場合にも洗浄部１２Ａ側から酸雰
囲気が回り込まないように工夫されている。

【００１９】以上の構成において、このシート抵抗測定
装置１１を用いたシート抵抗の測定手順について説明す
る。まず枚葉式の洗浄部１２Ａは測定試料であるウエハ
を矢印ａの方向から搬入し、ステージ上に載置する。続
いて洗浄部１２Ａはステージを回転させながら上部のノ
ズル１２Ｂから希フツ酸液をウエハ表面に噴出する。こ
れによつてウエハ表面の自然酸化膜を除去する。

【００２０】その後、洗浄部１２Ａは希フツ酸液に代え
て純水を噴出し、洗浄部１２Ａに充満した酸雰囲気を取
り除く。さらにウエハを回転させて先の工程で濡れたウ
エハを乾燥させる。これら一連の動作中の際にはステー
ジの回転速度およびノズル１２Ｂの噴出角度は個々調整
されている。これによつてウエハ表面の酸化膜を均一に
除去する。

【００２１】洗浄処理が終了するとシヤツタ１２Ｄがす
ぐに開き、搬送機構によつてウエハがテスタ１２Ｅ側の
ステージへと搬送される。因にシヤツタ１２Ｄはウエハ
全体が搬送通路１２Ｃに移つた段階で閉じられる。この
ときテスタ１２Ｅの内圧は洗浄部１２Ａの内圧に比して
高められているためシヤツタ１２Ｄが開いている間も酸
雰囲気が回り込むおそれはない。

【００２２】自然酸化膜の成長防止のため常に窒素ガス
が供給されたされているテスタ１２Ｅのステージ上にウ
エハが装着されるとテスタ１２Ｅはシート抵抗の測定に
移る。測定終了が終了すると、シヤツタ１２Ｄが開き、
測定の終了したウエハは再び搬送通路１２Ｃを通つて洗
浄部１２Ａのステージ上へと移される。その後、このウ
エハは搬入時とは逆向きに搬出される。

【００２３】以上の構成によれば、シート抵抗測定用の
テスタ１２Ｅに隣接して洗浄部１２Ａを設け、測定開始
直前に自然酸化膜を取り除くことにより、経時変化の影
響を受け易いシート抵抗の値を正確に測定することがで
きる。特に経時変化の影響を受け易いＢｉＣＭＯＳデバ
イスやＥＣＬ（Emitter Coupled Logic ）デバイス、ま
たハーフミクロンサイズのデバイスのように高抵抗デバ
イスの測定精度を高めることができる。

【００２４】またテスタ１２Ｅも内部を窒素ガスによつ
て充満し、自然酸化膜の発生を抑えるようにしたことに
より測定精度を一段と向上させることができる。このと
きテスタ１２Ｅの内圧を洗浄部１２Ａの内圧に比して高
めたことによりウエハの搬送中にテスタ内が洗浄部１２
Ａの雰囲気等によつて汚染されるおそれも有効に回避す
ることができる。

【００２５】なお上述の実施例においては、洗浄部１２
Ａを枚葉式の処理機構とする場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、バツチ式の処理機構を採用しても
良い。

【００２６】また上述の実施例においては、自然酸化膜
を希フツ酸によつて除去する場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、塩酸等、他の酸性溶液を用いて除
去しても良い。

【００２７】さらに上述の実施例においては、テスタ１
２Ｅ内に窒素ガスを流す場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、アルゴンガスやヘリウムガス等の不活
性ガスを流しても良い。

【００２８】さらに上述の実施例においては、シート抵
抗を測定する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、測定対象は他の抵抗成分を測定する場合にも広く
適用し得る。

【００２９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、測定部に
おける抵抗値の測定開始の直前に半導体ウエハ上に成長
した自然酸化膜を除去すると共に、この半導体ウエハの
抵抗値を不活性ガスの流れる測定室内において測定す
る。これにより経時変動の少ない測定結果を得ることが
できる抵抗測定装置を容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による抵抗測定装置の一実施例を示す略
線的斜視図である。

【図２】従来の抵抗測定装置を示す略線的斜視図であ
る。

【図３】抵抗値の経時変動特性を示す特性曲線図であ
る。

【図４】抵抗値の経時変動特性を示す特性曲線図であ
る。

【符号の説明】

１、１１……シート抵抗測定装置、２、１２……テスタ
部、３、１３……データ処理部、１２Ａ……洗浄部、１
２Ｂ……ノズル、１２Ｃ……搬送用通路、１２Ｄ……シ
ヤツタ、２Ａ、１２Ｅ……テスタ、１２Ｆ……ガス供給
管、１２Ｇ……ガス排出管。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上記半導体ウエハ上に成長した自然酸化膜
   を測定開始の直前に除去する酸化膜除去部と、 不活性ガスが流入される測定室を有し、当該測定室内に
   おいて自然酸化膜が除去された半導体ウエハについて抵
   抗値を測定する測定部と、 上記酸化膜除去部及び上記測定部を連絡する搬送通路
   と、 上記半導体ウエハを上記酸化膜除去部から上記搬送通路
   を介して上記測定部へ搬送する搬送手段とを具えること
   を特徴とする抵抗測定装置。
2. 【請求項２】上記酸化膜除去部は、希フツ酸又は希塩酸
   によつて上記自然酸化膜を除去することを特徴とする請
   求項１に記載の抵抗測定装置。
3. 【請求項３】上記搬送通路によつて連絡される上記酸化
   膜除去部と上記測定部のうち、上記測定部側を陽圧と
   し、かつ上記酸化膜除去部側を負圧とすることを特徴と
   する請求項１に記載の抵抗測定装置。