JPS635541A - Semiconductor wafer measuring device - Google Patents

Semiconductor wafer measuring device

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Publication number
JPS635541A
JPS635541A JP14866386A JP14866386A JPS635541A JP S635541 A JPS635541 A JP S635541A JP 14866386 A JP14866386 A JP 14866386A JP 14866386 A JP14866386 A JP 14866386A JP S635541 A JPS635541 A JP S635541A
Authority
JP
Japan
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temperature
tank
semiconductor wafer
heat
sample mounting
Prior art date
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Pending
Application number
JP14866386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsufusa Furuhashi
古橋 勝房
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON MAIKURONIKUSU KK
Micronics Japan Co Ltd
Original Assignee
NIPPON MAIKURONIKUSU KK
Micronics Japan Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON MAIKURONIKUSU KK, Micronics Japan Co Ltd filed Critical NIPPON MAIKURONIKUSU KK
Priority to JP14866386A priority Critical patent/JPS635541A/en
Publication of JPS635541A publication Critical patent/JPS635541A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To transmit the temperature of a sample placing stand to a sample to be measured without loss and to contrive to obtain highly accurate measured results by a method wherein the sample to be measured is fixed and supported on the surface of the temperature-controlled sample placing stand through a sheet-type metal plate having heat conductivity, electric conductivity and malleability. CONSTITUTION:A heat generating unit which sets the temperature of a sample placing stand 5a at a controlled temperature and a sheet-type metal plate 5b; which is provided between the sample placing stand 5a and a semiconductor wafer to be measured and has heat conductivity, electric conductivity and malleability; are provided. As the metal plate 5b comes to have compatibility with the semiconductor wafer and the roughness of the contact surface of the sample placing stand 5a and is closely adhered to them by the malleability which the sheet-type metal plate 5b has, the temperature of the sample placing stand 5a can be transmitted to the sample to be measured without loss and highly accurate measured results can be obtained. Moreover, by adding a metal plate which is thin like about 0.2 mm and consists of indium and so on, measured results with higher accuracy can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウェハ測定装置間するもので、例え
ばDLTS (Deep Level  Transi
entS pec troscopy )法をはじめと
する半導体材料・素子の評価を行う半導体ウェハ測定装
置に利用して有効な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to semiconductor wafer measurement equipment, such as DLTS (Deep Level Transi...
The present invention relates to techniques effective for use in semiconductor wafer measuring devices for evaluating semiconductor materials and devices, including the ENTSpec troscopy method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ジョセフソン素子等の低温動作のデバイスの特性測定や
DLTS法をはじめとする半導体材料・素子の評価を行
うため、液化チッソを用いることが考えられる。ところ
が、液化チッソは、その気化によりはヌ°−定の一19
6℃程度の低温度を形成する。したがって、これを負の
熱源として、電気ヒータ等を正の熱源として試料載置台
の温度をその中間の温度に設定すること又は所定の温度
勾配をもって変化させようとすることが極めて難しいも
のとなる。なぜなら、液化チッソは、その気化により常
に上記低温度を形成しようとするからである。また、強
力な電気ヒータにより上記中間温度を形成しようとする
と、液化チッソと電気ヒータの電力との消費量が膨大に
なるため、極めて不経済なものとなって実用に供し得な
い。そこで、本願出願人においては先に、精度良く温度
制御された低温用測定装置を開発した(−日本マイクロ
ニクス社、製品カタログ’FP−1500BJ参照)。
It is conceivable to use liquefied nitrogen to measure the characteristics of low-temperature operating devices such as Josephson devices and to evaluate semiconductor materials and devices using the DLTS method. However, liquefied nitrogen has a constant temperature due to its vaporization.
A low temperature of about 6°C is formed. Therefore, it is extremely difficult to use this as a negative heat source and an electric heater or the like as a positive heat source to set the temperature of the sample mounting table to an intermediate temperature or to change it with a predetermined temperature gradient. This is because liquefied nitrogen always tries to form the above-mentioned low temperature through its vaporization. Furthermore, if an attempt is made to generate the above-mentioned intermediate temperature using a powerful electric heater, the consumption of liquefied nitrogen and the electric power of the electric heater will be enormous, making it extremely uneconomical and impractical. Therefore, the applicant of the present application has previously developed a low-temperature measurement device that can control the temperature with high precision (-Japan Micronics Co., Ltd., see product catalog 'FP-1500BJ).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本願発明者等において、上記のように精度良く温度制御
される試料載置台に固定された被測定半導体ウェハに温
度センサーを取り付けて、実際の温度を測定したところ
、上記試料載置台に取り付けられた温度センサーから出
力される温度との間、比較的大きな相違があることが判
明した。本願発明者において、上記原因を検討した結果
、以下のことが判明した。すなわち、上記のように精度
良(温度制御される試料載置台にあっても、試料載置台
の表面及び被試験半導体ウェハの下面には、極めて微細
な凹凸が存在するため両者の間に非接触面が多く存在し
て、これが熱伝導を阻害する。
The inventors of the present application attached a temperature sensor to the semiconductor wafer to be measured, which was fixed to the sample mounting table whose temperature is precisely controlled as described above, and measured the actual temperature. It was found that there was a relatively large difference between the temperature output from the temperature sensor and the temperature output from the temperature sensor. As a result of examining the above causes, the inventor of the present application found the following. In other words, even with a sample holder that is highly accurate (temperature-controlled) as described above, there are extremely fine irregularities on the surface of the sample holder and the bottom surface of the semiconductor wafer under test, so there is no contact between the two. There are many surfaces, which impede heat conduction.

これによって、上記試料載置台の温度を精度よく制御し
ても、それがそのまま半導体ウェハに伝えられなく、両
者に比較的大きな温度差が生じてしまうものとなる。し
たがって、上記試料載置台の温度をパラメータとして、
半導体ウェハの特性を評価する結果となり、信頬性の高
い特性評価ができない。
As a result, even if the temperature of the sample mounting table is controlled accurately, the temperature is not directly transmitted to the semiconductor wafer, resulting in a relatively large temperature difference between the two. Therefore, using the temperature of the sample mounting table as a parameter,
This results in evaluating the characteristics of the semiconductor wafer, and it is not possible to evaluate the characteristics with high reliability.

この発明の目的は、高精度の半導体ウェハの特性評価を
可能にした半導体ウェハ測定装置を提供することにある
An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer measuring device that enables highly accurate semiconductor wafer characteristic evaluation.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、試料載置台の温度を制御された温度に設定す
る熱発生装置と、上記試料載置台と被測定半導体ウェハ
との間に設けられ、熱導電性及び電気導電性並びに展延
性を持つシート状の金属板を設けるものである。
That is, a heat generating device that sets the temperature of the sample mounting stage to a controlled temperature, and a sheet-like heat generating device that is provided between the sample mounting stage and the semiconductor wafer to be measured and that has thermal conductivity, electrical conductivity, and malleability. A metal plate is provided.

〔作 用〕[For production]

上記した手段によれば、上記シート状の金属の持つ展延
性によって、上記金属板が半導体ウェハ及び試料載置台
の接触面の凹凸に従って面を持って密着するため、試料
載置台の温度をロスなく半導体ウェハに伝えることがで
きる。
According to the above-mentioned means, due to the malleability of the sheet-like metal, the metal plate adheres to the semiconductor wafer and the sample mounting table according to the unevenness of the contact surfaces thereof, so that the temperature of the sample mounting table is maintained without loss. It can be transmitted to semiconductor wafers.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、この発明に係る半導体ウェハ測定装置の要
部断面図が示され、第2図にはそのA−B線における水
平断面図が示されている。、言い換えれば、第1図は、
第2図のA−B切断線の垂直断面図となる。
FIG. 1 shows a sectional view of a main part of a semiconductor wafer measuring device according to the present invention, and FIG. 2 shows a horizontal sectional view taken along line A--B. , in other words, Figure 1 is
This is a vertical sectional view taken along the line AB in FIG. 2.

第1図において、試料載置台5aの下面側には、第1.
第2の熱伝導体6.7の上面と接合されている。これら
の熱伝導体6.7は、特に制限されないが、第2図に示
すように円形をはソ°4等分されることによって構成さ
れる扇形の断面形状をしている。この4つの扇形のうち
中心部に結合し、この中心部に対称的に配置された2つ
の扇形6は、第2の熱伝導体とされる。すなわち、この
中心部の中空は電気ヒータ12の収納部とされる。した
がって、電気ヒータ12により形成された正の温度は、
上記第2の熱伝導体6を通して上記試料載置台5aに伝
えられる。この第2の熱伝導体6のはy゛下半分は切除
されている。
In FIG. 1, there is a first .
It is joined to the upper surface of the second thermal conductor 6.7. Although not particularly limited, these heat conductors 6.7 have a fan-shaped cross-section formed by dividing a circle into four equal parts, as shown in FIG. Of these four sectors, two sectors 6 connected to the center and symmetrically arranged at the center are used as second heat conductors. In other words, the hollow space at the center is used as a storage area for the electric heater 12. Therefore, the positive temperature created by the electric heater 12 is
The heat is transmitted to the sample mounting table 5a through the second heat conductor 6. The lower half of this second thermal conductor 6 has been cut off.

また、残り2つの扇形は、第1の熱伝導体とされ、上部
の接合部6aを除き上記第2の熱伝導体とは相互に空間
分離されている。この第1の熱伝導体7は、その上半分
部の断面形状が上記第2図に示すような扇形をしており
、その上部の結合部6aを介して第2の熱伝導体6と一
体的に結合される。そして、この結合部6aの上面が上
記試料載置台5に接合している。
Further, the remaining two sector shapes are used as first heat conductors, and are spatially separated from the second heat conductor except for the upper joint portion 6a. The first thermal conductor 7 has a fan-shaped cross section in its upper half as shown in FIG. are combined. The upper surface of this joint portion 6a is joined to the sample mounting table 5.

上記第1の熱伝導体7のはソ゛下半分は中空が設けられ
たリング状(ドーナツ状)にされる。この中空部を電気
ヒータ12を収納する収納部の突出した下半分が空間分
離されて貫通している。このようにすることによって、
比較的大きな収納室が形成できるので、比較的大きな電
力の電気ヒータ12を用いることができる。
The lower half of the first heat conductor 7 is formed into a ring shape (doughnut shape) with a hollow space. The protruding lower half of the storage section that stores the electric heater 12 passes through this hollow section in a space-separated manner. By doing this,
Since a relatively large storage chamber can be formed, an electric heater 12 with relatively large power can be used.

上記第1の熱伝導体7の下部部分には、リング状の中空
とされる。このようにリング状にすることによって、比
較的大きな容量を持つタンクを形成することができる。
The lower portion of the first heat conductor 7 is hollow in the shape of a ring. By forming the tank into a ring shape in this manner, a tank having a relatively large capacity can be formed.

この中空部分8は、冷媒として、特に制限されないが、
液化チッソが注入される第2のタンクとして用いられる
。この第2のタンク8の下部には、同様な構成の第1の
タンク11が設けられる。この第1のタンク11の中心
部は、上記同様に中空とされ、上記収納部が空間分離さ
れて貫通している。
Although this hollow portion 8 is not particularly limited as a refrigerant,
It is used as a second tank into which liquefied nitrogen is injected. A first tank 11 having a similar configuration is provided below the second tank 8. The center of the first tank 11 is hollow as described above, and the storage section passes through it in a space-separated manner.

上記第1のタンク11には、供給管13を通して液化チ
ッソが注入される。バルブB1はその液化チッソの供給
制御を行うものである。
Liquefied nitrogen is injected into the first tank 11 through the supply pipe 13. Valve B1 controls the supply of the liquefied nitrogen.

上記第1のタンク11と第2のタンク8とは、熱伝導性
を持つ金属管9により接続されている。
The first tank 11 and the second tank 8 are connected by a metal tube 9 having thermal conductivity.

これにより、第1のタンク11の容積を越える液化チッ
ソを供給すると金属管9を通して第2のタンク8に液化
チッソが注入される。また、この第2のタンク8には、
気化したチッソガスを排気するための排気管10が設け
られる。この排気管10は、上記第2のタンク8を通っ
て外部に導出される。この理由は、外気温度が排気管1
0を通して伝わるのを防止するものである。バルブB2
は、その排気制御を行うものである。
As a result, when liquefied nitrogen exceeds the volume of the first tank 11, the liquefied nitrogen is injected into the second tank 8 through the metal pipe 9. Moreover, in this second tank 8,
An exhaust pipe 10 is provided for exhausting vaporized nitrogen gas. This exhaust pipe 10 passes through the second tank 8 and is led out to the outside. The reason for this is that the outside temperature is
This prevents transmission through 0. Valve B2
is for controlling the exhaust gas.

なお、特に制限されないが、この実施例では、第2のタ
ンク8に一定量以上の液化チッソを第1のタンク11に
戻す金属管が設けられる(図示せず)。
Although not particularly limited, in this embodiment, the second tank 8 is provided with a metal pipe for returning a certain amount or more of liquefied nitrogen to the first tank 11 (not shown).

上記3つの管により第1のタンク11は、第2のタンク
8に対して吊り下げられるような構成によって取り付け
られる。
The first tank 11 is attached to the second tank 8 in such a manner that it is suspended by the three pipes.

箱体3の上部には、開口が設けられる。上記熱伝導体6
,7は、熱絶縁性の取り付は部材4により箱体3の開口
部の下方に取り付けられる。上記熱伝導体6,7と箱体
3とにより第1の真空室1が構成される。この第1の真
空室1は、箱体3の下部に設けられた排気口13aが真
空源(図示せず)と接続されることによって真空にされ
る。すなわち、第1の真空室1は、上記電気ヒータ12
と液化チッソの気化熱及び熱伝導体6,7の熱絶縁手段
として利用される。
An opening is provided at the top of the box 3. The thermal conductor 6
, 7 are mounted below the opening of the box body 3 by means of a heat insulating member 4. The first vacuum chamber 1 is constituted by the heat conductors 6 and 7 and the box body 3. This first vacuum chamber 1 is evacuated by connecting an exhaust port 13a provided at the bottom of the box 3 to a vacuum source (not shown). That is, the first vacuum chamber 1 includes the electric heater 12
It is used as a heat insulating means for the heat of vaporization of liquefied nitrogen and the heat conductors 6 and 7.

また、試料載置台5a等は、その上部を覆う蓋14が設
けられており、第2の真空室2を構成する。この1i1
4の試料載置台5aに対応した上面には、観測用の窓1
4aが設けられている。この第2の真空室2も上記同様
に真空源(真空ポンプ)により排気がなされることによ
って上記同様に真空にされる(図示垂ず)。このように
、試料載置部を真空にするのは、低温による空気中の水
蒸気により露結が生じてしまうからである。なお、特に
制限されないが、半導体ウェハ上に形成された素子等の
測定を容易にするため、上記箱体3の上部周辺には、プ
ローブアームを備えたマニピュレータが設けろる。すな
わち、蓋14の側壁からプローブアーム15が貫通して
上記真空室2に伸び、その先端に設けられた位置合わせ
機構19によってプローブ18の尖端位置の微調整を行
うようにされる。蛇腹16の一端は上記’114側に、
他端はプローブアーム15にそれぞれ密着固定される。
Further, the sample mounting table 5a and the like are provided with a lid 14 that covers the upper part thereof, and constitutes the second vacuum chamber 2. This 1i1
There is an observation window 1 on the top surface corresponding to the sample mounting table 5a of No. 4.
4a is provided. This second vacuum chamber 2 is also evacuated by a vacuum source (vacuum pump) in the same manner as described above, thereby making it evacuated (not shown). The reason why the sample holder is evacuated in this way is that dew condensation occurs due to water vapor in the air due to low temperatures. Although not particularly limited, a manipulator equipped with a probe arm may be provided around the upper part of the box 3 in order to facilitate measurement of elements formed on a semiconductor wafer. That is, a probe arm 15 penetrates from the side wall of the lid 14 and extends into the vacuum chamber 2, and the position of the tip of the probe 18 is finely adjusted by a positioning mechanism 19 provided at its tip. One end of the bellows 16 is on the '114 side,
The other ends are closely fixed to the probe arms 15, respectively.

これによって、上記フローブアーム15を上記のように
可動可能にしつつ、かつ真空室2の真空度が保たれる。
Thereby, the degree of vacuum in the vacuum chamber 2 is maintained while making the flow arm 15 movable as described above.

上記プローブアーム15は、ステージ機構(マイクロヘ
ッドステージ)17によって、その先端の大まかな位置
合わせが行われる。このような構成は、本願出願人の先
願(特願昭57−151299)の低温用プローバによ
り詳細に説明されている。また、上記プローブアーム1
5の先端部には、プローブ針18の尖端位置を調節する
ためのマニュピレータ20が設けられる。なお、このよ
うなプローブによる測定素子との接続に代えて、測定素
子に対して直接的に配線を施すようにするものであって
もよい。上記プローブ針18は、リード線19によって
、上記真空室2の外部端子に接続される。
The tip of the probe arm 15 is roughly aligned by a stage mechanism (micro head stage) 17. Such a configuration is explained in detail in the low temperature prober of the applicant's earlier application (Japanese Patent Application No. 57-151299). In addition, the probe arm 1
A manipulator 20 for adjusting the tip position of the probe needle 18 is provided at the tip of the probe needle 5 . Note that instead of connecting the measuring element with such a probe, wiring may be directly provided to the measuring element. The probe needle 18 is connected to an external terminal of the vacuum chamber 2 by a lead wire 19.

この実施例では、上記試料載置台5aの制御された温度
を効率よく図示しない測定試料(半導体ウェハ)に伝え
るため、上記温度制御される試料載置台5aの表面には
、熱導電性及び電気導電性並びに展延性を持つシート状
の金属板5bが設けられる。この金属板5bは、特に制
限されないが、約0.2 ++n程度の薄いインジュウ
ム板からなる。この金属板5bは、その表面に載置され
る試料(半導体ウェハ)の基板側にとの電気的接続を行
う電極としての作用も行うものである。それ故、金属t
H5bはリード線19を介して上記真空室2の外部測定
端子に接続される。
In this embodiment, in order to efficiently transmit the controlled temperature of the sample mounting table 5a to the measurement sample (not shown) (semiconductor wafer), the surface of the temperature-controlled sample mounting table 5a has thermal conductivity and electrical conductivity. A sheet-like metal plate 5b having elasticity and malleability is provided. This metal plate 5b is made of an indium plate as thin as about 0.2 ++n, although it is not particularly limited. This metal plate 5b also functions as an electrode for electrical connection to the substrate side of a sample (semiconductor wafer) placed on its surface. Therefore, metal t
H5b is connected to the external measurement terminal of the vacuum chamber 2 via a lead wire 19.

この実施例による低温用試料載置台の温度制御の作動形
態を次に説明する。
The operating mode of temperature control of the low-temperature sample mounting table according to this embodiment will be described next.

所望の低温を形成するにあたり、上記第1.第2の真空
室1,2の排気がなされる。この後、バルブB1が開か
れて液化チッソの供給が行われる。
In forming the desired low temperature, the above 1. The second vacuum chambers 1 and 2 are evacuated. After that, valve B1 is opened and liquefied nitrogen is supplied.

このとき、同時に気化ガスを抜き取るバルブB2も開か
れる。上記液化チッソの注入により第1のタンク11の
容量を越える液化チッソは、金属管9を通して第2のタ
ンク8に注入される。このように第2にタンク8に液化
チッソが注入されると、その気化がこの第2のタンク8
によって行われる。
At this time, valve B2 for removing vaporized gas is also opened. The liquefied nitrogen that exceeds the capacity of the first tank 11 due to the injection of the liquefied nitrogen is injected into the second tank 8 through the metal pipe 9. When liquefied nitrogen is injected into the second tank 8 in this way, its vaporization flows into the second tank 8.
carried out by.

したがって、上記約−196℃の低温度がこの第2のタ
ンク8で形成されることになるため、熱伝導体7を通し
て試料載置台5aに上記温度が最低温度として伝えられ
る。
Therefore, since the above-mentioned low temperature of about -196° C. is formed in this second tank 8, the above-mentioned temperature is transmitted to the sample mounting table 5a through the thermal conductor 7 as the lowest temperature.

この状態から、徐々に一定の温度勾配のもとに温度を上
昇させる場合、バルブB2による気化ガスの排気量と、
バルブB1による液化チッソの供給量を減らす。これに
より、第2のタンク8内の気圧が高くなり、第2のタン
ク8の液化チッソ量が減少していく。これと同時に電気
ヒータ12を作動させてその温度を徐々に高める。
When the temperature is gradually increased from this state with a constant temperature gradient, the amount of vaporized gas exhausted by valve B2,
Reduce the amount of liquefied nitrogen supplied by valve B1. As a result, the atmospheric pressure in the second tank 8 increases, and the amount of liquefied nitrogen in the second tank 8 decreases. At the same time, the electric heater 12 is activated to gradually increase the temperature.

そして、第2のタンク8の液化チッソが無くなると、液
化チッソの気化は金属管9から第1のタンク11で行わ
れるようになる。
When the liquefied nitrogen in the second tank 8 runs out, the liquefied nitrogen is vaporized from the metal tube 9 to the first tank 11.

上記金属管9乃至第1のタンク11で液化チッソの気化
が行われるようになると、これらの部分で上記−196
℃のような低温度が形成されるが、上記熱伝導体7には
、第2のタンク8乃至これとともに金属管9を通して伝
えられるものとなる。
When the liquefied nitrogen is vaporized in the metal pipe 9 to the first tank 11, the -196
A low temperature of .degree. C. is generated and is transmitted to the heat conductor 7 through the second tank 8 and, together with it, the metal tube 9.

第2のタンク8と金属管9とは、共に適当な熱抵抗を持
つように形成されているので、上記気化により形成され
た一196℃の温度は減衰して熱伝導体7に伝えられる
。このため、試料載置台5aの温度は、熱伝導体7を通
して形成された負の温度と電気ヒータ12により形成さ
れ熱伝導体6を通して形成された正の温度とが加算され
た中間の温度又は温度勾配を持つものとされる。このよ
うな温度制御を行うため、上記試料載置台5aには温度
センサーが取り付けられている。
Since both the second tank 8 and the metal tube 9 are formed to have appropriate thermal resistance, the temperature of -196° C. formed by the vaporization is attenuated and transmitted to the heat conductor 7. Therefore, the temperature of the sample mounting table 5a is an intermediate temperature or a temperature that is the sum of the negative temperature formed through the thermal conductor 7 and the positive temperature formed by the electric heater 12 and formed through the thermal conductor 6. It is assumed to have a slope. In order to perform such temperature control, a temperature sensor is attached to the sample mounting table 5a.

なお、上記第1のタンク11で形成した低温度を第2の
タンク8に伝える熱伝導路は、上記金属管9の他、熱伝
導性を持つ金属等で排気管1o及び図示しない前記した
液化チッソの戻し管を形成することにより、これらをも
通して行なわれる。
In addition to the metal pipe 9, the heat conduction path for transmitting the low temperature generated in the first tank 11 to the second tank 8 is made of a heat conductive metal or the like, and includes an exhaust pipe 1o and the aforementioned liquefaction pipe (not shown). This is also done through these by forming a nitrogen return pipe.

また、上記試料載置台5aは、特に制限されないが、半
導体ウェハ等の測定試料を固定するクリップ等(図示せ
ず)が設けられ、上記金属板5bとともに上記測定試料
を試料載置台5aの表面に押し当てるように固定支持す
るものである。これにより、インジニウムからなる金属
板5bの両面は、その展延性により上記半導体ウェハの
下面及び試料載置台5aの上面における凹凸になじみ、
高い密着度により両者との密着する。これにより、上記
試料載置台5aの温度は、上記インジウユム板5bが併
せて良好な熱導電性を持つことから、熱損失なく測定試
料(半導体ウェハ)に伝えられる。これにより、上記試
料測定台5aの温度センサーからの得られる温度をパラ
メータとした、前記DLTS法等の評価を高い精度のも
とで行うことができる。
Further, the sample mounting table 5a is provided with a clip or the like (not shown) for fixing a measurement sample such as a semiconductor wafer, etc., although not particularly limited, and the measurement sample is fixed to the surface of the sample mounting table 5a together with the metal plate 5b. It is fixedly supported so as to press against it. As a result, both surfaces of the metal plate 5b made of ingenium conform to the irregularities on the lower surface of the semiconductor wafer and the upper surface of the sample mounting table 5a due to its malleability.
Due to its high degree of adhesion, it adheres closely to both. Thereby, the temperature of the sample mounting table 5a is transmitted to the measurement sample (semiconductor wafer) without heat loss because the indium plate 5b also has good thermal conductivity. Thereby, evaluation of the DLTS method and the like can be performed with high accuracy using the temperature obtained from the temperature sensor of the sample measuring table 5a as a parameter.

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 (11温度を制御された試料裁置台の表面に熱導電性及
び電気導電性並びに展延性を持つシート状の金属板介し
て測定試料(半導体ウェハ)を固定支持されることによ
り、上記シート状の金属の持つ展延性によって、上記金
属板が半導体ウヱハ及び試料載置台の接触面の凹凸にな
じんで密着するため、試料載置台の温度をロスなく測定
試料に伝えることができる。これによって、精度の高い
測定結果が得られるという効果が得られる。
The effects obtained from the above examples are as follows. That is, (11) By fixing and supporting the measurement sample (semiconductor wafer) on the surface of a temperature-controlled sample table via a sheet-like metal plate having thermal conductivity, electrical conductivity, and malleability, the above-mentioned sheet Due to the malleability of the shaped metal, the metal plate conforms to the irregularities of the contact surfaces of the semiconductor wafer and the sample mounting table and comes into close contact with it, so that the temperature of the sample mounting table can be transmitted to the measurement sample without loss. The effect is that highly accurate measurement results can be obtained.

(2)約0.2 mのような薄いインジュウム等の金属
板を追加するという簡単な構成により、上記精度の高い
測定結果を得ることができるという効果が得られる。
(2) The simple configuration of adding a thin metal plate of indium or the like with a thickness of approximately 0.2 m provides the effect that the above-mentioned highly accurate measurement results can be obtained.

(3)上記試料載置台の温度制御を行う負の熱源として
、液化チッソを用いるにも拘わらず、第1のタンクと第
2のタンクとを設けその間を熱抵抗手段を兼ねる液化チ
ッソの供給管で接続することによって、実質的に複数段
階の負の熱源を構成できる。
(3) Although liquefied nitrogen is used as a negative heat source to control the temperature of the sample mounting table, a first tank and a second tank are provided, and a liquefied nitrogen supply pipe that also serves as a heat resistance means is provided between them. By connecting the two, a multi-stage negative heat source can be constructed.

これにより、正の温度を形成する電気ヒータは、より少
ない電力量により所望の中間温度を形成することができ
るという効果が得られる。
This provides the effect that the electric heater that generates a positive temperature can generate a desired intermediate temperature with a smaller amount of electric power.

(4)上記温度ないし温度勾配を精度よく制御できるこ
とによって、DLTS法をはじめとする半導体材料・素
子の評価の信頼性を高めることができるという効果が得
られる。例えば、半導体結晶を低温にしておいて、光照
射、注入その他の方法で励記すると、トラップの大部は
キャリアを捉えて充満する。この温度から毎秒1℃以下
の程度の速さで温度を上昇させると、トラップされたキ
ャリアが解離し電場により流れる。これは熱刺激電流と
呼ばれ、これから半導体結晶のトラップの深さと濃度を
評価できる。このような評価において、試料載置台の上
記温度勾配が高精度に制御されて一定にできることによ
って、初めてその信頼性を得ることができるものとなる
。このように、半導体材料・素子の評価においては、温
度制御が高精度になるに従ってその信頼性が高まるもの
である。
(4) By being able to control the temperature or temperature gradient with high precision, the reliability of evaluation of semiconductor materials and devices, including the DLTS method, can be improved. For example, if a semiconductor crystal is kept at a low temperature and excited by light irradiation, injection, or other methods, most of the traps will be filled with carriers. When the temperature is raised from this temperature at a rate of about 1° C. per second or less, the trapped carriers dissociate and flow due to the electric field. This is called a thermally stimulated current, and it can be used to evaluate the depth and concentration of traps in a semiconductor crystal. In such an evaluation, reliability can only be obtained if the temperature gradient of the sample mounting table can be controlled with high precision and kept constant. In this way, in the evaluation of semiconductor materials and devices, reliability increases as temperature control becomes more precise.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、金属板5bは
、インジュウムの他、電気導電性、熱導電性並びに展延
性を持つものであれば何であってもよい。例えば、金等
に置き換えることができる。また、上記温度制御するた
めの手段としての2つの熱伝導体6と7とは、それぞれ
直接試料載置台5の下面側に取り付けるものであっても
よい。また、タンクの数を3個以上にするものとして、
実質的により多くの複数段階の負の温度を液化チッソに
より形成するものとしてもよい。また、熱伝導体をより
細かく分割して試料載置台に伝わる温度の均一化を図る
ものとしてもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, the metal plate 5b may be made of anything other than indium as long as it has electrical conductivity, thermal conductivity, and malleability. For example, it can be replaced with gold. Further, the two thermal conductors 6 and 7 as means for controlling the temperature may be directly attached to the lower surface of the sample mounting table 5, respectively. Also, if the number of tanks is 3 or more,
Substantially more multiple stages of negative temperatures may be formed by liquefied nitrogen. Alternatively, the heat conductor may be divided into smaller pieces to equalize the temperature transmitted to the sample mounting table.

また、冷媒としては、液化フレオン等を用いるものであ
ってよい。
Furthermore, liquefied freon or the like may be used as the refrigerant.

この発明は、半導体材料・素子の評価に用いられる低温
用試料!!2置台として広く利用できるものである。
This invention is a low-temperature sample used for evaluating semiconductor materials and devices! ! It can be widely used as a two-place stand.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、温度を制御された試料載置台の表面に熱導
電性及び電気導電性並びに展延性を持つシート状の金属
板介して測定試料を固定支持されることにより、上記シ
ート状の金属の持つ展延性によって、上記金属板が半導
体ウェハ及び試料載置台の接触面の凹凸になじんで密着
するため、試料載置台の温度をロスなく測定試料に伝え
ることができる。これによっ、て、精度の高い測定結果
が得られる。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. That is, by fixing and supporting the measurement sample on the surface of a temperature-controlled sample mounting table via a sheet-shaped metal plate that has thermal conductivity, electrical conductivity, and malleability, the spreadability of the sheet-shaped metal is improved. Due to its ductility, the metal plate adapts to the irregularities of the contact surfaces of the semiconductor wafer and the sample mounting table and comes into close contact with the metal plate, so that the temperature of the sample mounting table can be transmitted to the measurement sample without loss. As a result, highly accurate measurement results can be obtained.

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

第1図は、この発明の一実施例を示す断面図、第2図は
、第1図のA−B線における水平方向の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view taken along the line AB in FIG. 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、試料載置台と、この試料載置台を制御された温度に
設定する熱発生装置と、上記試料載置台と被測定半導体
ウェハとの間に設けられ、熱導電性及び電気導電性並び
に展延性を持つシート状の金属とを具備することを特徴
とする半導体ウェハ測定装置。 2、上記熱発生装置は、その気化により超低温を形成す
る冷媒の供給管が設けられた熱伝導性を持つ第1のタン
クと、この第1のタンクの上部に設けられ、熱伝導性の
金属管を通して接続された熱伝導性を持つ第2のタンク
と、上記第2のタンク内の気化ガスの排気を選択的に行
うバルブが設けられた排気管と、上記第2のタンクの一
部と結合され試料載置台に熱を伝導する第1の熱伝導体
と、電気ヒータと、この電気ヒータで形成された熱を上
記試料載置台に伝導し、上記第1の熱伝導体とは少なく
ともその表面の大半が相互に空間分離された第2の熱伝
導体と、これらの熱源及び熱伝導体を収納する真空室と
を含むものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体ウェハ測定装置。 3、上記シート状の金属板は、インジュウムを主成分と
する金属であることを特徴とする特許請求の範囲第1又
は第2項記載の半導体ウェハ測定装置。
[Claims] 1. A sample mounting stage, a heat generating device for setting the sample mounting stage at a controlled temperature, and a thermal conductive heat generating device provided between the sample mounting stage and the semiconductor wafer to be measured. A semiconductor wafer measuring device characterized by comprising a sheet-like metal having electrical conductivity and malleability. 2. The above-mentioned heat generating device includes a first tank with thermal conductivity provided with a supply pipe of a refrigerant that forms an ultra-low temperature by vaporization, and a thermally conductive metal installed on the top of the first tank. A second tank with thermal conductivity connected through a pipe, an exhaust pipe provided with a valve that selectively exhausts vaporized gas in the second tank, and a part of the second tank. a first thermal conductor that is coupled to conduct heat to the sample mounting stage; an electric heater; and a first thermal conductor that conducts heat generated by the electric heater to the sample mounting stage; Claim 1, characterized in that the second heat conductor has a second heat conductor whose surface is largely separated from one another, and a vacuum chamber that accommodates the heat source and the heat conductor.
Semiconductor wafer measuring device as described in . 3. The semiconductor wafer measuring device according to claim 1 or 2, wherein the sheet-like metal plate is a metal containing indium as a main component.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288101A (en) * 2006-04-20 2007-11-01 Tokyo Seimitsu Co Ltd Prober, wafer holding method therein, and highly thermally conductive sheet
JP2016095216A (en) * 2014-11-14 2016-05-26 三菱電機株式会社 Semiconductor inspection device and semiconductor inspection method
JP2017017135A (en) * 2015-06-30 2017-01-19 株式会社Sumco Management method for dlts measurement device and dlts measurement device

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