(57)【要約】【課題】  ４探針プローブのクリーニングにおいて、クリーニングウェハ装着時のユーザの作業負担を軽減すると共に装置内環境を維持する。【解決手段】  ウェハを載置する測定ステージと、測定ステージを回転させる回転駆動部と、ウェハを測定するための４探針プローブと、４探針プローブを駆動する駆動部と、クリーニング用ウェハを測定ステージに搬送する搬送部と、４探針プローブのクリーニングが必要と判断するとクリーニング用ウェハの使用済みの座標を記憶領域から読み出しこれとは異なる座標で４探針プローブをウェハに接触させてクリーニングを行い、接触に使用した座標情報を更新する制御部を有するウェハ抵抗率測定装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを載置する測定ステージと、
前記測定ステージを回転させる回転駆動部と、
前記測定ステージに載置されたウェハの電気抵抗率を測定するための４探針プローブと、
前記４探針プローブを駆動する駆動部と、
クリーニング用ウェハを前記測定ステージに搬送する搬送部と、
前記駆動部、回転駆動部及び搬送部に接続される制御部を具備し、
前記制御部は、前記搬送部を用いて前記クリーニング用ウェハを前記測定ステージに移動して載置するとき、前記クリーニング用ウェハのクリーニングに使用済みの位置の座標情報を記憶領域から読み出して当該使用済みの位置の座標とは異なる座標において、前記駆動部及び前記回転駆動部により前記４探針プローブを前記クリーニング用ウェハに接触させることでクリーニングを行い、接触に使用した座標情報を前記記憶領域に更新することを特徴とするウェハ抵抗率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、４探針プローブを用いるウェハ抵抗率測定装置であり、特に４探針プローブを自動クリーニングする機能をもつウェハ抵抗率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の広い普及を背景に、半導体ウェハの測定装置についても多くの課題が課せられており、例えば、４探針プローブのクリーニングに関する方法に言及する文献が知られている。４探針プローブが使用される４探針抵抗率測定器は、プローブを半導体ウェハに接触させて抵抗率を測定するようになっているため、測定中にプローブの先端に半導体ウェハの一部が付着したり付着物が酸化すると、プローブと半導体ウェハの接触状態が不安定となる。このような付着物は、測定値の再現性や測定精度に影響を及ぼす場合があり、このような付着物を除去するクリーニング作業が必要となる。
【０００３】
特許文献１は、プローブのクリーニング作業を効率化するための技術を開示しており、クリーニングモード選択時において、クリーニングウェハにプローブを空打ちさせることで、付着した異物を取り除いてクリーニングを実行することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０７１０４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１においては、ユーザが手作業でクリーニングウェハにプローブを空打ちさせてクリーニングさせなければならず、ユーザがクリーニング位置の管理を行なわなければならない煩わしさがある。
本発明は、４探針プローブのクリーニングにおいて、クリーニングウェハのクリーニング位置を自動管理するウェハ抵抗率測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決するための一実施形態は、
ウェハを載置する測定ステージと、
前記測定ステージを回転させる回転駆動部と、
前記測定ステージに載置されたウェハの電気抵抗率を測定するための４探針プローブと、
前記４探針プローブを駆動する駆動部と、
クリーニング用ウェハを前記測定ステージに搬送する搬送部と、
前記駆動部、回転駆動部及び搬送部に接続される制御部を具備し、
前記制御部は、前記搬送部を用いて前記クリーニング用ウェハを前記測定ステージに移動して載置するとき、前記クリーニング用ウェハのクリーニングに使用済みの位置の座標情報を記憶領域から読み出して当該使用済みの位置の座標とは異なる座標において、前記駆動部及び前記回転駆動部により前記４探針プローブを前記クリーニング用ウェハに接触させることでクリーニングを行い、接触に使用した座標情報を前記記憶領域に更新することを特徴とするウェハ抵抗率測定装置である。
【発明の効果】
【０００７】
４探針抵抗率測定に用いられる４探針プローブのクリーニングにおいて、クリーニングウェハのクリーニング位置を自動管理することで、容易にクリーニング効率を向上させることができるウェハ抵抗率測定装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るウェハ抵抗率測定装置の構成の一例を示す平面図、図２は、ウェハ抵抗率測定装置の構成の一例を示す立体図、図３は、ウェハ抵抗率測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【０００９】
（第１の実施形態：クリーニングウェハ置場有り）
・構成
初めに、本発明の一実施形態に係るウェハ抵抗率測定装置の構成を以下に説明する。ウェハ抵抗率測定装置１０は、図１乃至図３に示すように、外気を遮断する測定装置室１１と、測定装置室１１に設けられた開閉扉２０と、シリコンウェハ等を格納するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）４１等を載置するためのロードポート１２と、ロードポート１２と測定装置室１１との間に設けられた扉２５と、搬送アーム１４をもつ搬送部１３を有する。ここで、搬送部１３は、ＦＯＵＰ４１内のシリコンウェハ等のウェハＷを搬送することが可能である。また、ロードポート１２は個室となっており、ロードポート１２と測定装置室１１との間にはロードポートの扉２５が設けられている。
【００１０】
また、測定装置室１１の外には、複数のＦＯＵＰ４１を保管する保管場所４２（ストッカー等）及びロードポート１２と保管場所４２との間でＦＯＵＰ４１を搬送する工場内の自動搬送システム４３が設けられている。
さらに、ウェハ抵抗率測定装置１０は、ウェハを載置するための測定ステージ１６と、ウェハの電気的特性を測定するべく例えば電流を印加し電圧値を検出する４探針プローブ１７と、後述する制御部３０に接続され測定ステージ１６上に載置されたウェハの切り欠き部分を検出することで位置合わせを行なう位置センサ２７と、この４探針プローブ１７をクリーニングするためのクリーニングウェハＣＷを載置し保管するための場所であるクリーニングウェハ置場１５を有している。また、測定ステージと４探針プローブ１７、プローブ水平駆動部１８、プローブ垂直駆動部１９を覆う防塵のためのカバー形状の測定器の扉２６が設けられている。
【００１１】
さらに、図３のブロック図を用いて電気的接続を中心に説明すると、ウェハ抵抗率測定装置１０は、全体の機械的動作及び測定処理を制御する制御部３０と、各部に電源を供給する電源部２８と、制御部３０に接続され操作情報及び測定情報等を表示画面に表示する表示部２１と、制御部３０に接続され測定ステージ１６を回転させる回転駆動部２４を有している。
【００１２】
さらに、ウェハ抵抗率測定装置１０は、制御部３０に接続され４探針プローブ１７を垂直方向に駆動するプローブ垂直駆動部１９と、制御部３０に接続され４探針プローブ１７を水平方向に駆動するプローブ水平駆動部１８と、ユーザからの操作に応じて操作信号を制御部３０に供給する操作部２２と、４探針プローブ１７に対し測定電流を供給し測定電圧を検出することで測定処理を行なう抵抗率計測部２３と、制御部３０に接続され図３に示されるホストコンピュータＨ等と通信を行なうＩ／Ｆ部３１を有している。
【００１３】
・クリーニング処理
このようなウェハ抵抗率測定装置１０において、自動的なクリーニング処理を図４及び図５のフローチャートを用いてその動作を詳細に説明する。図４は、ウェハ抵抗率測定装置のクリーニング処理の一例を示すフローチャート、図５は、クリーニング処理のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００１４】
このようなウェハ抵抗率測定装置１０は、制御部３０の制御下において、操作部２２からの操作信号に従って、保管場所４２からＦＯＵＰ４１を工場内の自動搬送システム４３によりロードポート１２に搬送する（ステップＳ１１）。さらに、制御部３０の制御下においてロードポートの扉２５を開いて、ＦＯＵＰ４１からウェハＷを搬送部１３を用いて搬送し、測定器の扉２６を開いて、測定ステージ１６に載置する（ステップＳ１２）。このとき、制御部３０は、位置センサ２７によりウェハの切り欠き部分を検出して、回転駆動部２４等により位置あわせを行なう。さらに、制御部３０の制御下において、プローブ水平駆動部１８及びプローブ垂直駆動部１９により４探針プローブ１７をウェハＷ上に移動する。そして、制御部３０の制御下において、抵抗率計測部２３から４探針プローブ１７を介して測定電流を供給し測定電圧を検出することで測定処理を行なう（ステップＳ１３）。ウェハＷの測定結果は、操作情報と共に表示部２１に表示される。制御部３０の制御下において、測定器の扉２６を開いて、測定ステージ１６からウェハＷを取り出し、ロードポート１２の扉２５を開いてＦＯＵＰ４１へ搬送部１３を用いて搬送する（ステップＳ１４）。
【００１５】
次に、制御部３０は、事前に測定レシピに登録されているプローブのクリーニング条件（プローブのコンタクト回数、ウェハ枚数等）に到達したことを確認すると、クリーニングを行なう必要があると判断する（ステップＳ１５）。この際に、制御部３０は、４探針プローブを使用した回数が所定の回数に達した等により自動クリーニングが必要との警告を表示部２１に表示する。また、Ｉ／Ｆ部３１に接続されたホストコンピュータＨ等に通知することが好適である。制御部３０は、測定器の扉２６を開いて、クリーニングウェハＣＷをクリーニングウェハ置場１５から測定ステージ１６へ搬送部１３を用いて搬送する（ステップＳ１６）。制御部３０は、位置センサ２７によりクリーニングウェハＣＷの切り欠き部分を検出して、回転駆動部２４等により位置あわせを行なう。制御部３０は、４探針プローブ１７の位置をプローブ水平駆動部１８、プローブ垂直駆動部１９、回転駆動部２４で変えて４探針プローブ１７をクリーニングウェハＣＷに接触させることで４探針プローブ１７の先端の付着物を自動でクリーニングを行なうが、詳細は図５のフローチャートを用いて後述する（ステップＳ１７）。
【００１６】
クリーニングが終わると、制御部３０は、測定器の扉２６を開いて、クリーニングウェハＣＷを測定ステージ１６からクリーニングウェハ置場１５へ搬送部１３を用いて搬送する（ステップＳ１８）。最後に、制御部３０は、工場内の自動搬送システム４３により、ＦＯＵＰ４１をロードポート１２から保管場所４２へ搬出して処理を終了する。  
ここで、クリーニング処理の詳細は図５のサブルーチンにより詳述される。初めに、制御部３０は、位置センサ２７によりクリーニングウェハＣＷの切り欠き部分を検出して、回転駆動部２４等により位置あわせを行なう。制御部３０は、制御部３０の内部に設けられたメモリからクリーニングの開始座標（Ｒ，θ）を取得する（ステップＳ２１）。制御部３０は、複数のクリーニングウェハＣＷの管理情報をメモリ内に認識し管理しておき、各クリーニングウェハＣＷの既に使用した座標情報（Ｒ，θ）を更新する。そして、新たにクリーニングを開始する際は、同一の座標を使用しないように新たな開始座標（Ｒ，θ）を決定する。これにより、クリーニングウェハＣＷのクリーニングシートＣＳが汚染されないように管理する。
【００１７】
そして、制御部３０は、４探針プローブ１７の位置をプローブ水平駆動部１８、回転駆動部２４で変えることで、クリーニングの開始座標に移動する（ステップＳ２２）。制御部３０は、プローブ垂直駆動部１９により４探針プローブ１７を下降し、クリーニングシートに接触させることでクリーニングを行なう（ステップＳ２３）。次に、制御部３０は、プローブ垂直駆動部１９により４探針プローブ１７を上昇させる（ステップＳ２４）。
【００１８】
次に、制御部３０は、回転駆動部２４により、４探針プローブ１７をθ方向に、０．１度分、更新する（ステップＳ２５）。ここで、制御部３０は、測定ステージ１６が既にθ方向に３６０度回転済みであると判断すれば（ステップＳ２６）、プローブ水平駆動部１８により４探針プローブ１７をＲ方向に０．１ｍｍ分、更新して接触部分が反復しないようにする（ステップＳ２７）。次に、制御部３０は、クリーニングウェハ上の同一個所のクリーニング処理を回避するべく、先に行なったプローブの開始座標（Ｒ、θ）を履歴情報としてメモリに更新して保存する（ステップＳ２８）。
【００１９】
そして、制御部３０は、クリーニング処理の回数が指定回数に達しているかどうかを判断し（ステップＳ２９）、これに満たなければ、ステップＳ２１に戻って、クリーニングを続行する。このように、クリーニングウェハＣＷのクリーニングシートへの接触は、４探針プローブを使用した測定の場合と同様に４探針プローブを上下させて行い、クリーニングシートヘの接触は一例として５０回程度である。接触回数が所定回数に達していれば、制御部３０は、４探針プローブ１７をＨＯＭＥ位置に移動してクリーニングを終了する（ステップＳ３０）。
【００２０】
なお、このクリーニングウェハＣＷは、図６に示すように、一例として、ウェハ上に直径５０ｍｍの円状のクリーニングシートＣＳを添付したものである。ここで、クリーニングに有効な斜線で示される有効領域αは、一例として内径５ｍｍから内径１５ｍｍの領域としている。この理由は、中心付近では打痕の重なりが頻繁に発生し、クリーニングシートＣＳヘのダメージが大きいと推測されるためで、有効領域αのスタート位置を５．０ｍｍとした。また、有効領域αの終了位置は、クリーニングウェハＣＷに手作業でクリーニングシートＣＳを貼り付けているため、貼り付け位置の誤差（±２ｍｍ程度）があると思われることから、安全面を考慮して１０．０ｍｍ程度あけている。
【００２１】
また、制御部３０は、クリーニングシートＣＳを管理するためのクリーニングウェハＣＷの管理情報をメモリに登録する。制御部３０は、複数のクリーニングウェハＣＷを名称毎に管理しており、各クリーニングシートＣＳの利用状況を座標によって使用前使用後に更新して管理することで、同一個所の重複使用を回避している。
【００２２】
第１の実施形態でのクリーニング処理は、ＦＯＵＰ４１の搬入搬出を伴う測定処理の中で行なうことができるので、測定レシピの中にクリーニング条件（プローブのコンタクト回数、ウェハ枚数等）を登録しておくことが好適である。
後述する第２の実施形態でのクリーニング処理は、クリーニングウェハＣＷに専用のＦＯＵＰ４１−２の搬入搬出を、測定処理とは独立して行わなければならないので、専用のクリーニングレシピを設けることが好適である。
【００２３】
（第２の実施形態：クリーニングウェハ置場無し）
第２の実施形態は、図７に示すように、ウェハ抵抗率測定装置１０の構成としてノッチアライナ４４を設けることで、クリーニングウェハ置場１５を設けることができないため、クリーニングウェハＣＷを少なくとも１枚格納している専用のＦＯＵＰ４１−２を使用してクリーニング処理を行なう場合について特定している。
【００２４】
第２の実施形態が特定するウェハ抵抗率測定装置の構成を図７を用いて以下に説明する。ウェハ抵抗率測定装置１０の構成は基本的に図１に示したものと変わらないが、ノッチアライナ４４を設けることで、クリーニングウェハ置場１５を設けることができない構成となっている。なお、ノッチアライナ４４はウェハの溝を自動検出してウェハの方向を認識する機能である。
【００２５】
そのため、クリーニングウェハＣＷを格納するための専用のＦＯＵＰ４１−２を、図７に示すように例えば保管場所４２に用意しておかなければならない。また、制御部３０は、図９に示すように、どのＦＯＵＰがクリーニングウェハ専用のＦＯＵＰ４１−２であり、その専用のＦＯＵＰ４１−２の何段目の位置にクリーニングウェハＣＷが格納されているかの管理情報をメモリ等に格納している必要がある。
【００２６】
・動作
第２の実施形態に係るウェハ抵抗率測定装置１０のクリーニング処理を図８のフローチャートを用いてその動作を詳細に説明する。図８は、ウェハ抵抗率測定装置の他の構成（ノッチアライナ付）で行なわれるクリーニング処理の一例を示すフローチャートである。
【００２７】
第２の実施形態のクリーニング処理では、クリーニングウェハＣＷを格納するための専用のＦＯＵＰ４１−２を用いなければならない。従って、基本的に通常のウェハＷ用のＦＯＵＰ４１を搬出させ、クリーニングウェハ専用のＦＯＵＰ４１−２を搬入させることでクリーニング処理を開始する必要がでてくる。従って、第１の実施形態のクリーニング処理のように測定レシピの中にクリーニング処理を含めるよりも、専用のクリーニングレシピで処理するほうが好都合である。
【００２８】
すなわち、ウェハ抵抗率測定装置１０は、図８のフローチャートにおいて、初めに、制御部３０は、現在のウェハ抵抗率測定装置１０の使用状況が、事前に登録されているプローブのクリーニング条件（プローブのコンタクト回数、ウェハ枚数等）に到達したかどうかを判断し、到達していることを確認すると、クリーニングを行なう必要があると判断する（ステップＳ４０）。このクリーニング条件は、第２の実施形態の場合、測定レシピの一部であるよりも独立したクリーニングレシピで管理することが望ましい。この際に、制御部３０は、４探針プローブを使用した回数が所定の回数に達した等により自動クリーニングが必要との警告を表示部２１に表示する。また、制御部３０に接続されたホストコンピュータＨ等に通知することが好適である。制御部３０がクリーニングすべきと判断すると、ステップＳ４７に進む。
【００２９】
もし、制御部３０がクリーニングすべきではないと判断すれば、クリーニングは行なわれず、測定すべき指示信号があれば、通常の測定処理が行なわれる。制御部３０の制御下において、操作部２２からの操作信号に従って、保管場所４２からＦＯＵＰ４１を工場内の自動搬送システム４３によりロードポート１２に搬送する（ステップＳ４１）。さらに、制御部３０の制御下において、ロードポート１２の扉２５を開いて搬送部１３によりＦＯＵＰ４１からウェハＷを取り出し、測定器の扉２６を開いて、ノッチアライナ４４に載置してウェハＷの向きの位置合わせを行なった後に、測定ステージ１６に搬送し載置する（ステップＳ４２）。さらに、制御部３０の制御下において、プローブ水平駆動部１８及びプローブ垂直駆動部１９により４探針プローブ１７をウェハＷ上に移動する。そして、制御部３０の制御下において、抵抗率計測部２３から４探針プローブ１７を介して測定電流を供給し測定電圧を検出することで測定処理を行なう（ステップＳ４３）。ウェハＷの測定結果は、操作情報と共に表示部２１に表示される。制御部３０の制御下において、測定器の扉２６を開いて、ウェハＷを測定ステージ１６から取り出し、ロードポート１２の扉２５を開いて、ＦＯＵＰ４１へ搬送部１３を用いて搬送する（ステップＳ４４）。さらに、工場内の自動搬送システム４３により、ＦＯＵＰ４１がロードポート１２から保管場所４２に搬出される（ステップＳ４５）。
【００３０】
次に、制御部３０は、現在のウェハ抵抗率測定装置１０の使用状況が、上述した事前に登録されているプローブのクリーニング条件（プローブのコンタクト回数、ウェハ枚数等）に到達したかどうかを再び判断する（ステップＳ４６）。クリーニングを行なう必要がないと判断すると処理を終了する。クリーニングを行なう必要があると判断すると、制御部３０は、４探針プローブを使用した回数が所定の回数に達した等により自動クリーニングが必要との警告を表示部２１に表示する。また、制御部３０に接続されたホストコンピュータＨ等に通知することが好適である。
【００３１】
そして、制御部３０は、工場内の自動搬送システム４３により、クリーニングウェハＣＷを格納する専用のＦＯＵＰ４１−２を保管場所４２からロードポート１２に搬入する（ステップＳ４７）。そして、制御部３０は、搬送部１３により、ロードポート１２の扉２５を開いてＦＯＵＰ４１−２からクリーニングウェハＣＷを取り出し、測定器の扉２６を開いて、ノッチアライナ４４に載置してクリーニングウェハＣＷの向きの位置合わせを行なった後に、クリーニングウェハＣＷを測定ステージ１６へ搬送する（ステップＳ４８）。制御部３０は、４探針プローブ１７の位置をプローブ水平駆動部１８、プローブ垂直駆動部１９、回転駆動部２４で変えることで、４探針プローブ１７をクリーニングウェハＣＷに接触させて４探針プローブのクリーニングを行なう（ステップＳ４９）。なお、このクリーニング処理の詳細は上述した図５のフローチャートに示されている。
【００３２】
クリーニングが終わると、制御部３０は、測定器の扉２６を開いて、搬送部１３により測定ステージ１６からクリーニングウェハＣＷを取り出し、ロードポート１２の扉２５を開いて、ＦＯＵＰ４１−２へ搬送する（ステップＳ５０）。そして、制御部３０は、工場内の自動搬送システム４３により、ＦＯＵＰ４１−２をロードポート１２から保管場所４２へ搬出して処理を終了する（ステップＳ５１）。
【００３３】
このように第２の実施形態では、専用のＦＯＵＰ４１−２に格納されたクリーニングウェハＣＷを用いて４探針プローブ１７のクリーニング処理を行なう。制御部３０は、専用のＦＯＵＰ４１−２のクリーニングウェハＣＷ毎に、どのようにクリーニングウェハＣＷの各座標がクリーニングに使用されたかを確実にメモリに更新する。これにより、クリーニング処理を行なう際に、同一箇所に４探針プローブ１７が複数回接触することがないように、座標情報を容易に自動的に管理することが好適である。
【００３４】
以上、本発明に係る実施形態によれば、４探針プローブ１７の自動クリーニング処理により、オペレータの作業負担の軽減、装置内環境（クリーン度、差圧等）の維持を可能とし、確実な４探針プローブ１７を実現することができる。また、３００ｍｍ自動化ラインヘの対応が可能となる。また、オペレータの作業負担の軽減、オペレータの人為的ミスの防止により、良好な測定精度を可能としている。
【００３５】
以上記載した様々な実施形態により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るウェハ抵抗率測定装置の構成の一例を示す平面図。
【図２】同じくウェハ抵抗率測定装置の構成の一例を示す立体図。
【図３】同じくウェハ抵抗率測定装置の構成の一例を示すブロック図。
【図４】同じくウェハ抵抗率測定装置のクリーニング処理の一例を示すフローチャート。
【図５】同じくウェハ抵抗率測定装置のクリーニング処理のサブルーチンの一例を示すフローチャート。
【図６】同じくウェハ抵抗率測定装置のクリーニング処理で用いられるクリーニングウェハの一例を示す説明図。
【図７】同じくウェハ抵抗率測定装置の他の構成（クリーニングウェハ置場無し）の一例を示す平面図。
【図８】同じくウェハ抵抗率測定装置の他の構成（クリーニングウェハ置場無し）で行なわれるクリーニング処理の一例を示すフローチャート。
【図９】同じくウェハ抵抗率測定装置の他の構成（クリーニングウェハ置場無し）の一例におけるＦＯＵＰの例を示す側面図。
【符号の説明】
【００３７】
Ｗ…ウェハ、１０…ウェハ抵抗率測定装置、１１…測定装置室、１２…ロードポート、１３…搬送部、１４…搬送アーム、１５…クリーニングウェハ置場、１６…測定ステージ、１７…４探針プローブ、１８…プローブ垂直駆動部、１９…プローブ水平駆動部、２１…表示部、２２…操作部、２３…抵抗率計測部、２４…回転駆動部、２５…ロードポートの扉、２６…測定器の扉、３０…制御部、４１…ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、４１−２…クリーニングウェハ、４３…自動搬送システム、４４…ノッチアライナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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