(57)【要約】【課題】  水銀プローブを用いた測定装置の測定精度を向上させる。【解決手段】  ステージ１の表面に、外側から順に真空引き用溝２、真空測定用溝３、電極用溝４、５を設ける。真空引き用溝２に真空ポンプを接続し、真空測定用溝３に真空計２３を接続し、電極用溝４、５に、それぞれ水銀を供給できる配管４ａ、５ａを接続した構造とする。  このような構成とすることにより、真空ポンプにより真空引きを行う際に、真空計２３により測定される真空度と、電極用溝４、５の内部の実効的な真空度とを一致させることができる。これにより、実効的な真空度を正確に制御して、ウェハ３１に形成される電極の面積を一定とすることができる。従って、測定精度を向上させることができる。【選択図】      図１
2006349550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを載せるためのステージと、
前記ステージの表面で、前記ウェハを載せる領域よりも内側の領域を囲うように設けられた第１の溝と、
前記第１の溝から前記ステージの内部を経由して真空ポンプに接続された管路と、
前記ステージの表面で、前記第１の溝よりも内側の領域を囲うように設けられた第２の溝と、
前記ステージの表面で、前記第２の溝よりも内側の領域を囲うように設けられた第３の溝と、
前記第２の溝および前記第３の溝のうち、一方の溝から前記ステージの内部を経由して接続された真空計と、
前記第２の溝および前記第３の溝のうち、他方の溝から前記ステージの内部を経由して接続され、前記他方の溝に水銀を供給して前記ウェハに電極を形成するための管路と、
を含むことを特徴とする半導体測定装置。
【請求項２】
ウェハを載せるためのステージと、
前記ステージの表面で、前記ウェハを載せる領域よりも内側の領域の外周を囲うように設けられたシールド用の溝と、
前記シールド用の溝に沿って設けられたリング状のシール材と、
前記ステージの表面で、前記シールド用の溝よりも内側の領域を囲うように設けられた第１の溝と、
前記ステージの表面で、前記第１の溝よりも内側の領域を囲うように設けられた第２の溝と、
前記第１の溝および前記第２の溝のうち、一方の溝から前記ステージの内部を経由して接続された真空計と、
前記第１の溝および前記第２の溝のうち、他方の溝から前記ステージの内部を経由して接続され、前記他方の溝に水銀を供給して前記ウェハに電極を形成するための管路と、
を含むことを特徴とする半導体測定装置。
【請求項３】
前記ステージの表面で、前記第２の溝と前記第３の溝とを接続する溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体測定装置。
【請求項４】
前記ステージの表面で、前記第１の溝と前記第２の溝とを接続する溝を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体測定装置に関し、特に、水銀プローブを用いた測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水銀プローブ測定装置を用いた電気測定では、試料に設けられた測定用電極は、必要とされない。例えば、絶縁膜のＣ−Ｖ（容量−電圧）特性を測定する際には、絶縁膜に水銀を接触させて電極を形成し、その電極に電圧を印加しながら容量測定を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の水銀プローブ測定装置の平面図を図４（ａ）に示す。ステージ１の上に、ウェハ３１が載置されている。その内側に、真空引き用溝２、オーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５が形成されている。それぞれの溝には、配管２ａ、４ａ、５ａが設けられている。
図４（ｂ）に、図４（ａ）のＢ−Ｂ’方向の断面を示す。配管２ａ、４ａ、５ａはステージ１を貫通して下向きに設けられている。これらの配管には、それぞれ真空引き用ボトル１２、オーミック電極用水銀ボトル１４、ショットキー電極用水銀ボトル１５が接続されている。真空引き用ボトル１２には真空計２３が設けられ、さらに真空引き用配管２２を経由して真空ポンプ（図示しない）に接続されている。オーミック電極用水銀ボトル１４、ショットキー電極用水銀ボトル１５には、それぞれ水銀２４、２５が溜められている。
【０００４】
上記測定装置を用いて測定を行う際には、上述した真空ポンプを作動させて、配管４ａ、５ａの内部を真空引きする。すると、水銀２４、２５がそれぞれ配管４ａ、５ａの上部に吸い上げられ、ウェハ３１に接触して電極を形成する。そして、これらの電極に電圧を印加して、測定が行われる。
この測定において、測定値のばらつきを小さくするためには、電極の面積を一定とする必要がある。電極の面積は、ウェハ３１に接触する水銀の量に依存する。その水銀の量は、オーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５の内部の実効的な真空度に依存する。つまり、測定値のばらつきを小さくするためには、上記実効的な真空度を一定に保つ必要がある。そのため、真空計２３の値が所定値となるように真空ポンプの強度を調節して、真空度を一定に保っていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１００８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の真空引きを行う際には、ウェハ外周とステージ表面との隙間からのリークパスが存在する。すると、オーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５から真空引きされた空気と、上記リークパスから侵入した空気とが合流し、真空引き用配管２２、真空ポンプを経由して排出される。このため、オーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５の実効的な真空度と、真空計２３で測定される真空度とが、一致しないという問題があった。
そうすると、上記実効的な真空度を一定に保つことが困難となり、測定精度が劣化する。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、水銀プローブを用いた測定装置において、電極を形成するための実効的な真空度を正確に制御して、測定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体測定装置は、ウェハを載せるためのステージと、前記ステージの表面で、前記ウェハを載せる領域よりも内側の領域を囲うように設けられた第１の溝と、前記第１の溝から前記ステージの内部を経由して真空ポンプに接続された管路と、前記ステージの表面で、前記第１の溝よりも内側の領域を囲うように設けられた第２の溝と、前記ステージの表面で、前記第２の溝よりも内側の領域を囲うように設けられた第３の溝と、前記第２の溝および前記第３の溝のうち、一方の溝から前記ステージの内部を経由して接続された真空計と、前記第２の溝および前記第３の溝のうち、他方の溝から前記ステージの内部を経由して接続され、前記他方の溝に水銀を供給して前記ウェハに電極を形成するための管路とを含むことを特徴とする。
本発明のその他の特徴については、以下において詳細に説明する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水銀プローブを用いた測定装置において、電極を形成するための実効的な真空度を正確に制御して、測定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。
【００１１】
実施の形態１．
本実施の形態に係る水銀プローブ測定装置の平面図を図１（ａ）に示す。この装置は、ステージ１を有している。ステージ１の上には、ウェハ３１が載置されている。ステージ１の表面で、ウェハ３１の内側に、真空引き用溝２が形成されている。この溝には、配管２ａが設けられている。真空引き用溝２の内側に、真空測定用溝３が形成されている。この溝には、配管３ａが設けられている。真空測定用溝３の内側に、オーミック電極用溝４が形成されている。この溝には、配管４ａが設けられている。オーミック電極用溝４の内側に、ショットキー電極用溝５が形成されている。この溝には、配管５ａが設けられている。真空引き用溝２、真空測定用溝３、オーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５は、中心軸Ａを中心とする同心円上に形成されている。ウェハ３１は、中心軸Ａを中心として、ステージ１に載置されている。
【００１２】
図１（ａ）のＢ−Ｂ’方向の断面図を図１（ｂ）に示す。ウェハ３１の裏面（ステージ１と接触する面）には、絶縁膜（図示しない）が形成されている。ステージ１の表面とウェハ３１との間には、隙間Ｃが存在している。中心軸Ａとウェハ３１の右端との間に、配管２ａが設けられている。この配管は、ステージ１を下向きに貫通している。この配管には、真空引き用ボトル１２が接続されている。このボトルには真空引き用配管２２が接続され、さらにこの配管には、真空引きポンプ（図示しない）が接続されている。
中心軸Ａとウェハ３１の左端との間に、配管３ａが設けられている。この配管は、ステージ１を下向きに貫通している。この配管には、真空測定用ボトル１３が接続されている。このボトルは、真空度を測定する真空計２３を備えている。
中心軸Ａと配管２ａとの間に、配管４ａが設けられている。この配管は、ステージ１を下向きに貫通している。その下部に、オーミック電極用水銀ボトル１４が接続されている。このボトルの内部には、水銀２４が溜められている。中心軸Ａと配管３ａとの間に、配管５ａが設けられている。この配管は、ステージ１を下向きに貫通している。その下部に、ショットキー電極用水銀ボトル１５が接続されている。このボトルの内部には、水銀２５が溜められている。
【００１３】
上記測定装置を用いて、ウェハ３１の裏面に形成した絶縁膜の容量電圧特性（以下、「Ｃ−Ｖ特性」という）を測定する例を説明する。
まず、真空引き用配管２２に接続された真空引きポンプを作動させる。ここで、オーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５には、それぞれ配管４ａ、５ａが設けられている。このため、これらの配管の内部の空気Ｄは、図１（ｂ）に示すように、それぞれの溝を経由して真空引きされる。その結果、水銀２４、２５が上昇し、ウェハ３１裏面の絶縁膜に接触して、それぞれオーミック電極、ショットキー電極（図示しない）が形成される。それぞれの電極の面積は、オーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５の内部の真空度（以下、「実効的真空度」という）に依存する。
空気Ｄは、図１（ｂ）に示すようにウェハ３１の外周に向かって進み、真空測定用溝３に達する。すると、空気Ｄの真空度は、真空計２３により測定される。さらに、空気Ｄはウェハ３１の外周に向かって進み、真空引き用溝２に達する。
前述したように、ウェハ３１とステージ１の表面との間には、隙間Ｃが存在する。このため図１（ｂ）に示すように、ウェハ３１の外周とステージ１の表面との間から空気Ｅが入り込み、真空引き用溝２に達する。ここで空気Ｄと空気Ｅが合流して、配管２ａ、真空引き用ボトル１２、真空引き用配管２２、真空引きポンプを経由して、外部に排出される。
【００１４】
ここで、図１（ａ）に示したように、真空測定用溝３は真空引き用溝２よりも中心軸Ａに近い位置に配置されている。このため、空気Ｄは、空気Ｅと合流する前に真空度が測定される。これにより、真空計２３で測定される真空度は、実効的真空度と一致する。
このような構成とすることにより、真空計２３の値を基準として実効的真空度を制御し、一定とすることができる。例えば、ウェハ３１の反りや、ウェハ３１とステージ１の表面との間の異物により、図１（ｂ）に示した空気Ｄの量（リーク量）が増加することがある。そうすると空気Ｅの一部はオーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５に入り込み、実効的真空度は下がる。この場合も、入り込んだ空気は真空測定用溝３を経由するため、真空計２３で測定される真空度は、実効的真空度と一致する。
従って、真空引きの強度を調節し、真空計２３の値が所定値となるように制御すれば、実効的真空度を一定に保つことができる。
【００１５】
以上説明した方法により、ウェハ３１の外周から隙間Ｃに入り込む空気の量（リーク量）が増加した場合であっても、実効的真空度を一定とすることができる。また前述したように、オーミック電極、ショットキー電極の面積は実効的真空度に依存する。従って、上記測定において、これらの電極の面積を一定とすることができる。
次に、上記ショットキー電極とウェハ３１との間にバイアスを印加し、Ｃ−Ｖ特性を測定する。その測定値から、ウェハ３１のキャリア濃度が求められる。
【００１６】
上述した測定装置を用いて測定を行うことにより、ウェハ３１の絶縁膜に形成される電極の面積を一定とすることができる。これにより、水銀プローブを用いた測定を行う際に、測定精度を向上させることができる。
【００１７】
次に、本実施の形態１の変形例について説明する。
図１（ａ）に示した測定装置では、オーミック電極用溝４の形状が円形である例を示した。この溝は、図２に示すように、Ｃ型の形状であっても良い。また、この場合、真空測定用溝３とショットキー電極用溝５との間に補助用溝７を設け、真空引き用溝２と真空測定用溝３との間に補助用溝８を設けるようにしても良い。これらの溝を設けることにより、接続された溝の間の真空引きを効果的に行うことができる。
また、図１（ａ）に示した測定装置では、真空引き用溝２、真空測定用溝３、オーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５の形状が、全て円形である例を示した。これらの溝の形状は、八角形などの多角形や、その他の形状であっても良い。また、図１（ｂ）に示した真空引き用ボトル１２、真空測定用ボトル１３は、それぞれ真空引き用溝２、真空測定用溝３から落ちた水銀を溜めるためのものである。これらのボトルは、省略するようにしても良い。
また、図１（ａ）、（ｂ）に示した例では、真空測定用溝３、配管３ａの内側にオーミック電極用溝４、配管４ａ、ショットキー電極用溝５、配管５ａが設けられている構造を示した。しかし、これらの溝の配置は、オーミック電極用溝４、配管４ａ、ショットキー電極用溝５、配管５ａの内側に、真空測定用溝３、配管３ａが設けられた配置であっても良い。
【００１８】
なお、上記実施の形態では、絶縁膜のＣ−Ｖ特性を測定して、ウェハのキャリア濃度を求める方法について説明した。しかし、他の電気特性についても適用することができる。
【００１９】
実施の形態２．
本実施の形態に係る水銀プローブ測定装置の平面図を図３（ａ）に示す。また、図３（ａ）のＢ−Ｂ’部分の断面図を、図３（ｂ）に示す。ここでは、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
図３（ａ）に示すように、真空引き用溝２の外側に、Ｏリング用溝６が形成されている。また、実施の形態１で示した真空測定用溝３（図１（ａ）参照）は、形成されていない。
【００２０】
図３（ｂ）に示すように、真空引き用溝２の外側に、シールド用の溝として、Ｏリング用溝６が形成されている。この溝の凹部に、Ｏリング６ａが設けられている。これは、真空引きを行う際に扁平し、ウェハ３１の裏面と密着するものである。真空引き用ボトル１２には、真空計２３が設けられている。なお、実施の形態１で示した真空測定用溝３、配管３ａ、真空測定用ボトル１３（図１（ｂ）参照）は、設けられていない。
その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００２１】
次に、上記測定装置を用いて、ウェハ３１の裏面の絶縁膜のＣ−Ｖ特性を測定する例を説明する。
まず、実施の形態１と同様にして、真空引きを行う。すると配管５ａ、４ａの内部の空気Ｄが真空引きされ、真空引き用溝２に達する。このときウェハ３１は、真空引きにより下向きに吸引されている。Ｏリング６ａはＯリング用溝６に沿って扁平し、ウェハ３１の裏面と密着している。このようにして、外部から隙間Ｃに侵入する空気を遮断することができる。
これにより、真空引き用溝２に達した空気Ｄは、配管２ａを経由して真空引き用ボトル１２の内部に至る。この場合も、実効的真空度と、真空計２３で測定される真空度とを一致させることができる。従って、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００２２】
さらに、Ｏリング６ａおよびＯリング用溝６を設けたことにより、ウェハ３１の外周から侵入する空気の経路を遮断することができる。これにより、実施の形態１よりもさらに、実効的真空度を正確に制御することができる。
従って、水銀プローブを用いた測定を行う際に、実施の形態１の効果に加えて、さらに測定精度を向上させることができる。
【００２３】
次に、本実施の形態２の変形例について説明する。
図３（ａ）に示したオーミック電極用溝４の形状を、実施の形態１の変形例（図２参照）と同様に、Ｃ型の形状としても良い。この場合、図示しないが、Ｃ型の開口部を経由して真空引き用溝２とショットキー電極用溝５とを接続する補助用溝を形成するようにしても良い。この溝を設けることにより、真空引き用溝２とショットキー電極用溝５との間の真空引きを効果的に行うことができる。
また、図３（ａ）に示した真空引き用溝２、オーミック電極用溝４、ショットキー電極用溝５、Ｏリング用溝６の形状については、八角形などの多角形や、その他の形状であっても良い。また、図３（ｂ）に示した真空引き用ボトル１２は、真空引き用溝２から落ちた水銀を溜めるためのものである。このボトルは、省略するようにしても良い。
また、図３（ａ）、（ｂ）に示した例では、真空引き用溝２、配管２ａの内側にオーミック電極用溝４、配管４ａ、ショットキー電極用溝５、配管５ａが設けられている構造を示した。しかし、これらの溝の配置は、オーミック電極用溝４、配管４ａ、ショットキー電極用溝５、配管５ａの内側に、真空引き用溝２、配管２ａが設けられた配置であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態１に係る水銀プローブ測定装置を示す図。
【図２】実施の形態１の変形例に係る水銀プローブ測定装置を示す図。
【図３】実施の形態２に係る水銀プローブ測定装置を示す図。
【図４】従来の水銀プローブの測定装置を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１  ステージ、２  真空引き用溝、３  真空測定用溝、４  オーミック電極用溝、５  ショットキー電極用溝、６  Ｏリング用溝、７、８  補助用溝、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ  配管、６ａ  Ｏリング、１２  真空引き用ボトル、１３  真空測定用ボトル、１４  オーミック電極用水銀ボトル、１５  ショットキー電極用水銀ボトル、２２  真空引き用配管、２３  真空計、２４、２５  水銀、３１  ウェハ。
【図１】
2006349550.tif 000003
【図２】
2006349550.tif 000004
【図３】
2006349550.tif 000005
【図４】
2006349550.tif 000006