JPH03218649A - 半導体ウェーハ評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウェーハのキャリア濃度等の電気的特
性を、自動的に測定する装置に関するものである。

（従来の技術） 半導体ウェーハを用いて半導体装置を製造する際には、
事前に導電率やキャリア移動度、キャリア濃度といった
電気的特性を調べて、ウェー／％を選別する必要がある
。そしてウェーハが不良か否かの判断を的確に行わない
と、歩留りの低下や信頼性の低下、コストの上昇を招く
ことになる。

半導体ウェーハの電気的特性を調べる装置として、代表
的な測定方法であるファン・デア・パウ法を用いたもの
がある。しかしこの装置には、オーミック電極の形成を
必要とするため、ウェーハを破壊しなければならないと
いう問題があった。

そこで導電率やキャリア移動度、キャリア濃度を測定す
る装置として、ウェーハを破壊する必？のない装置が考
案されている（特開昭５４−１３６１８２）。この装置
の構成を、第１６図に示す。コイル２１と２２、２３と
２４をそれぞれ対向させ、１対のコイル２１及び２２の
間に、図示されていない半導体ウェーハを保持する。コ
イル２１と２３とは並列または直列に高周波電源２６に
接続され、さらにコイル２２と２４とは直列に接続され
て、図示されていない増幅器の入力に接続される。

コイル２１により高周波の磁界が半導体ウェーハに印加
されて、うず電流Ｉｅが発生するが、このうず電流Ｉｅ
は導電率σと半導体ウェーハの厚みｔとの積に比例する
。また、このうず電流ｒｅによって生じる磁束を、■コ
イル２２により誘導電圧として検出することができるが
、この誘導電圧も同様に、導電率σと半導体ウェーハの
厚みｔとの積に比例するため、予め厚みｔを測定してお
くことによって、導電率σが求まる。ここで、コイル２
２はうず電流の磁束のみならず、コイル２１の磁束をも
検出するため、これを補償するものとしてコイル２３と
２４とが設けられている。

またキャリア移動度μの測定も、コイル２１と二重環状
電極２５とを用いて同様に行う。このようにして、一回
の測定で、ウエーノ＼の同一箇所の導電率とキャリア移
動度とが同時に測定される。

そして得られた導電率σとキャリア移動度μより、σ−
ｅｎμ（ｅは電子電荷）の関係式を用いて、キャリア濃
度ｎを算出する。

ところがこのような従来の装置は、装置の検出系の構成
が複雑化し、実用に耐え得るような測定精度を得ること
ができない。これは、測定する際には最適な条件という
ものが存在するが、導電率の測定とキャリア移動度の測
定とでは異なるため、両者を同時に満たすことが難しい
ためてある。

しかし、ファン・デア・パウ法による装置を用いた場合
には、上述したように破壊を伴うためウェーハを全数測
定することはできない。サンプル作成時間を含めて測定
に長時間を要し、しかもウ工−ハ面内の分布の詳細な測
定を行うことは不可能である。このため、インゴットか
ら切り出されたウェーハが、キャリア濃度規格を満たし
ているか否かを全数検査することや、イオン注入層のキ
ャリア濃度の測定をインプロセスで行うこと等は不可能
であり、ウェーハの品質の管理、向上に寄与できなかっ
た。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来用いられていた第１６図のような装置
には、測定精度が低いという問題があり、ファン・デア
・バウ法による装置には全数測定が不可能で測定時間が
長いといった問題がそれぞれあった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、半導体ウェ
ーハのキャリア濃度を、非破壊で高精度に、さらに自動
的に測定することができ、ウェーハの品質向上を達成し
得る半導体ウェーハの評価装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の半導体ウェーハの評価装置は、導電率検出器に
より半導体ウェーハの表面にうず電流を生じさせこのう
ず電流の大きさを検出して半導体ウェーハの導電率を求
め、キャリア移動度検出器により半導体ウェーハの表面
にうず電流を生じさせこのうず電流が磁界中で生じるホ
ール起電力を検出してキャリア移動度を求め、求めた導
電率とキャリア移動度とを用いて半導体ウェーハのキャ
リア濃度を算出する装置であって、導電率検出器とキャ
リア移動度検出器とは、それぞれ最適な条件で検出し得
るよう独立して配置されており、さらに半導体ウェーハ
を導電率検出器とキャリア移動度検出器との間で搬送す
るウエーノ翫搬送手段と、導電率の測定とキャリア移動
度の測定が順次行われるように、導電率検出器、キャリ
ア移動度検出器、ウェーハ搬送手段のそれぞれの動作を
所定の手順に従って制御する制御手段とを備えたことを
特徴としている。

また、導電率検出器とキャリア移動度検出器との間に、
電磁波による相互干渉を回避すべく電磁波を吸収する材
料から成る隔壁をさらに設けてもよい。

また、前記ウェーハと前記キャリア移動度検出器のウェ
ーハステージに設けられた受動部とを互いに当接させ、
この当接された状態にて前記受動部を囲んで少なくとも
一重に配設された複数の吸引部によって前記ウェーハを
吸着し、前記ウェーハと前記受動部とを互いに密着させ
た状態にてキャリア移動度検出の測定を行い、該測定の
再現性，及び作業の安定性を向上させてもよい。

（作　用） 導電率検出器とキャリア移動度検出器とが、それぞれ最
適な条件で検出できるよう独立して配置されているため
、両方の検出器を組み合わせて測定する装置と比較し、
相互干渉が防止されて高精度な測定が可能となる。この
ような測定は、いずれも半導体ウェーハを破壊する必要
がないためウ工−ハ全数の測定が可能となる。また、検
出器の検出動作及び搬送手段の搬送動作を、制御手段に
より所定の手順に従って制御するため、それぞれの測定
が順次自動的に行われ、測定時間が短縮される。

ここで、導電率検出器とキャリア移動度検出器との間に
電磁波を吸収する材料から成る隔壁をさらに設けた場合
には、それぞれの検出器が検出動作中に発生する電磁波
によって、相互に干渉することが防止され、測定精度が
向上する。

ここで、前記ウェーハと前記キャリア移動度検出器のウ
ェーハステージに設けられた受動部とを互いに当接させ
、この当接された状態にて前記受動部を囲んで少なくと
も一重に配設された複数の吸引部によって前記ウェーハ
を吸着し、前記ウ工一ハと前記受動部とを互いに密着さ
せた状態にてキャリア移動度の測定の行なった場合には
、ウ工−ハステージに設けられた検出器の受動部とウェ
ーハとを互いに密着でき、該測定の再現性及び作業の安
定性等が向上する。これとともに、吸引部を複数の領域
に分割することによりステージ上でウェーハの載置位置
をずらしたとしても、分割されたいずれかの前記領域に
よってウェーハと受動部とを互いに密着させることを補
償することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例による半導体ウエー／１の評価
装置について、図面を参照して説明する。

第１図は、第１の実施例の構成を示したブロック図であ
る、この装置は従来の装置と比較し、導電率の測定とキ
ャリア移動度の測定をそれぞれ最適な条件で独立して行
い、さらに得られた測定値を用いてキャリア濃度を求め
る作業を全て自動的に行う点に特徴がある。

導電率検出器１は、ウェーハステージ８上の半導体ウェ
ーハ１１にうず電流を発生させ、そのうず電流の大きさ
を検出して導電率を求めるものであり、キャリア移動度
検出器２は、ウエーＩ＼ステージ９上のウェーハ１１に
、別にうず電流を発生させて磁界中で生じるホール起電
力を検出し、キャリア移動度を求めるものである。この
検出器１及び２は、それぞれ最適な条件で独立して測定
を行う。

ウェーハ供給カセット３は、測定すべき半導体ウェーハ
１１を供給するものであり、多数枚のウェーハ１１が予
め収納されている。ウエーノ＼搬送装置５は、このウェ
ーハ供給カセット３からウェーハステージ８へ導電率を
測定すべく、ウエー７１１１を矢印Ａの方向に搬送させ
る手段である。そしてウェーハ搬送装置６は、ウェーハ
ステージ８からウェーハステージ９へキャリア移動度を
測定すべくウェーハ１１を矢印Ｂの方向に搬送する手段
であり、ウェーハ搬送装置７はウエーノ〜ステージ９か
らウェーハ収納カセット４へ矢印Ｃの方向に搬送する手
段である。ウェーハ収納カセ・ソト４は、測定の終了し
たウエーノＸ１１を収納するものである。制御コントロ
ーラ１０は、ウエーノ＼搬送装置５〜７の搬送動作や、
導電率検出器１及びキャリア移動度検出器２の検出動作
を、一定の測定手順に従って自動的に制御する手段であ
り、制御に必要なウエーノ＼１１の種類、口径、厚さ、
測定モード等の初期データが予め入力されている。

このような構成を有した第１の実施例の動作について、
第２図のフローチャートを用いて説明する。ここで以下
の動作は、制御コントローラ１０のシーケンス制御によ
り行われる。先ず操作員により、制御コントローラ１０
にウェーハの［ｉ、口径、厚さ及び測定モードが設定さ
れる（ステップ１０１）。

ウェーハ搬送装置５により、ウェーハ供給カセット３に
収納されている半導体ウェーハ１１がウ工一ハステージ
８に送られ（ステップ１０２）、導電率検出器１によっ
て導電率が測定される。この測定は、上述したようにう
ず電流をウェーハ１１に発生させ、そのうず電流の大き
さを検出することで行うことができるが、目的によって
は他の測定方法により行ってもよい。測定結果は、ウェ
ーハ１１の面内分布結果（１）として導電率検出器１か
ら制御コントローラ１０へ送られ、コントローラ１０の
有するメモリに格納される（ステップ １０３）。

導電率の測定終了後、キャリア移動度を測定すべくウェ
ーハ搬送装置６によってウェーハ１１がウェーハステー
ジ８から取り出され、ウェーハステージ９へ送られる（
ステップ１０４）。キャリア移動度測定器２は、ウェー
ハｌ１にうず電流を発生させ、磁界中で生じるホール起
電力を検出してキャリア移動度を求める。この場合も、
目的によっては他の方法を用いて測定してもよい。測定
結果は同様に、面内分布結果（ｎ）として制御コントロ
ーラ１０へ転送されて格納される（ステップ１０５）＃
Ｊ定が終了すると、ウェーハ搬送装置７によりウェーハ
１１がウェーハ収納カセット４へ送られて、収納される
（ステップ１０６）。このようにして、一枚ずつウェー
ハ１１の測定を全数完了するまで順次行っていく（ステ
ップ１０７）。

測定が全て終了すると、制御コントローラ１０は得られ
た導電率とキャリア移動度の測定結果（Ｉ）及び（ｎ）
を用いて、上述したσ一ｅｎμの関係式よりキャリア濃
度ｎを算出する（ステップ１０８）。そして算出結果を
印字等により出力し、ディスク等の補助記憶手段に格納
する（ステップ１０９）。このようにして得られた導電
率、キャリア移動度及びキャリア濃度の測定値と規格値
とを比較して、測定したウェーハが良品か否かを評価す
る。

この第１の実施例によれば、半導体ウェーハを破壊せず
に該ウェーハの導電率、並びにキャリアの移動度を測定
できるため、ウェーハの全数測定が可能であり、さらに
イオン注入層のキャリア濃度の測定をインプロセスで行
うこともできる。また、導電率を測定する手段１とキャ
リア移動度を測定する手段２とを独立させたため、それ
ぞれ最適な条件で測定することができ、高精度でキャリ
ア濃度等の特性を評価することができる。

また両測定器１、２の間を、制御コントローラ１０荷よ
り自動的に搬送し、順次測定を行っていくため、多数枚
のウェーハを短時間で処理することができる。従来のフ
ァン・デア・バウ法を用いた測定装置によりウェーハ面
内の５点を測定した場合には、サンプル作成時間を含め
て一枚当たり約３時間要していたが、本実施例では約１
分以内で足り、２桁以上のスルーブットの向上がみられ
た。

非破壊かつスルーブットの向上により、ウェーハの全数
検査が可能であるため、製造工程において発生するウェ
ーハの不良率を大幅に低下させることができる。ガリウ
ムリン（ＧａＰ）ウェーハにおけるキャリア濃度はずれ
不良を例にとると、約五分の一に低下する。さらに素子
製造工程では、不良ウェーハが次の工程に流れるのを防
ぐことができるため、素子歩留りの向上にも寄与するこ
とができる。

次に第２の実施例について、その構成を示した第３図を
用いて説明する。第１の実施例は半導体ウェーハを直線
的に搬送するのに対し、この第２の実施例は中心に位置
した搬送装置１２が、ウェーハ１１を、ウェーハ供給カ
セット３、導電率検出器１用のウェーハステージ８、キ
ャリア移動度検出器２用のウェーハステージ９、及びウ
ェーハ収納カセット４との間を、回転させるようにして
搬送する点が異なる。この搬送装置１２は真空チャック
を有しており、吸着した半導体ウェーハ１１をクランク
機構により３６０度回転させることが可能である。第１
の実施例と同じ他の構成要素には、同一の符号を付して
説明を省略する。

この第２の実施例には、導電率の測定とキャリア移動度
の測定の順序を入れ替えたり、一方の測定のみを行った
り、あるいは測定値の再確認のために再度測定する等の
変更を容易に行うことができるという長所がある。

また、第１の実施例あるいは第２の実施例のおける導電
率検出器１とキャリア移動度検出器２との間に、電磁波
を吸収する隔壁をさらに設けることも可能である。この
隔壁の寸法は、少なくともウェーハステージ８、９の奥
行き方向の幅寸法よりも大きく、さらに導電率検出器１
とキャリア移動度検出器２とがそれぞれ具備した磁界発
生源の磁性体のいずれの上下寸法よりも大きいことが好
ましい。

隔壁は、第１の実施例に対して設ける場合には第４図に
示されるような構造とするとより効果的である。即ち、
導電率検出器１及びウェーハステージ８を覆う筐体構造
であって、ウェーハ１１が通過する部分にスリットを設
けた隔壁１３を設け、さらにキャリア移動度検出器２及
びウェーハステージ９に対しても、同様な隔壁１４を設
けることができる。第２の実施例に対しても同様に、第
５図のように導電率検出器１及びウェーハステージ８を
覆うものとして隔壁１５を設け、キャリア移動度検出器
２及びウェーハステージ９を覆うものとして隔壁１６を
設けることができる。

このような隔壁１３及び１４、又は１５及び１６で両検
出器８、９の相互干渉を防止することによって、各々の
検出器の同時稼働を可能にし、測定時間の短縮とともに
、測定精度及び測定値の再現性をより向上させることが
できる。

次に、具体的に測定した結果について説明する。

先ず、隔壁を設けずに測定を行った結果について述べる
。ウェーハは、１インゴットから直径２インチ、厚さ２
５０μｍのガリウムリン（Ｇ　ａ　Ｐ）ウェーハを約１
３０枚切り出し、このなかから無作為に抜き取った２７
枚を用いた。そして、ｎ＋１　（ｎは１以上の整数）枚
目のウェーハの導電率を測定している間、同時にｎ枚目
のウェーハのキャリア移動度の測定を行うという手順で
、２回に渡って順次測定していった。この場合における
、測定時刻が重なりあった２５枚のウェーハに対する測
定値のバラツキをみると、導電率が±３％、キャリア移
動度が±７％であった。そして、この二つの測定値を用
いてキャリア濃度を算出すると、±１０％という結果が
得られた。第１６図に示された従来の装置を用いた場合
には、導電率は±５％、キャリア移動度が±２０％、そ
してキャリア濃度は±２５％であることを考慮すると、
いずれにおいても測定精度が向上することがわかる。フ
ァン・デア・パウ法を用いて測定した場合には、本発明
に近い高い精度が得られるであろうが、上述したように
ウェーハの破壊を伴う上に、測定に多大な時間を費やさ
なければならないため、全数について評価することがで
きない。これに対して本実施例によれば、非破壊でかつ
短い測定時間で高精度な測定値を得ることができる。

次に、例えば板厚１■のパーマロイ製の板の表面に、例
えばニッケル（Ｎｉ）一亜鉛（Ｚｎ）系フェライトの塗
料を塗布した隔壁でウェーハステージ８、９の間を仕切
り、搬送手段が通過する部分のみ除去した状態で測定を
行うとζ導電率が±１％、キャリア移動度が±２％で、
キャリア濃度が±３％という結果が得られた。このよう
に、両検出器１、２の間に隔壁を設けると、相互干渉を
防いで測定精度を向上させる効果があることが明らかに
された。

また、第１の実施例あるいは第２の実施例におけるキャ
リア移動度検出器２での測定に際し、該検出器２とウェ
ーハ１１の底面とを真空吸着により密着させて行うこと
も可能である。このような装置では、ウェーハステージ
９にウェーハの表面に生じたホール起電力を検出するピ
ックアップコイル（二重環状電極）等を含む受動部の他
、真空吸引部がさらに設けられており、ウェーハステー
ジ９上にウェーハ１１が搬送されてくると、ウェーハ１
１の底面と受動部とを真空吸着により密着させ、測定作
業の安定性を高め、結果として測定精度の再現性等の向
上に寄与する点に特徴がある。

真空吸着を、第１の実施例のキャリア移動度検出器２で
実現する場合には、第６図乃至第８図に示される３つの
例のような構成にするとよい。

第６図乃至第８図は、いずれも第１図における６−６線
に沿い、キャリア移動度検出器２の主要部のみを概略的
に示した断面図である。

まず、第６図（ａ）に示す構成の装置は、キャタピラ状
の搬送部３０にはウェーハ１１が乗っている。ウェーハ
１１がウェーハステージ９に設けられたピックアップコ
イルを含む受動部３１上に搬送されてくると、搬送部３
０の搬送動作が停止し、ウェーハ１１を受動部３１上に
保持する。このとき、ウェーハ１１の底面と受動部３１
との間には、ウェーハ１１の反りによる受動部３１の破
損を防ぐべく大体６０μｍから数百μｍ程度の空隙が設
けられることが望ましい。ウェーハステージ９にはアク
チュエータ３２が備えられており、これによりウェーハ
ステージ９はウェーハ１１方向に昇降移動することがで
き、受動部３１をウエ一ハ１１の底面に当接させること
ができる。同図（ｂ）に示すように、当接された後、ウ
ェーハステージ９に設けられた真空吸引部３３を図示せ
ぬ真空ボンブで脱気することにより、ウェーハ１１を受
動部３１に真空吸着させ、これらを互いに密着させる。

第７図（ａ）及び（ｂ）に示す構成の装置は、搬送部３
０を支持する支持体３４にアクチュエータ３２が備えら
れており、これにより搬送部３０はウェーハステージ９
の方向に昇降移動することができるものである。このよ
うに搬送部３０自体を移動可能なものにすると、ウェー
ハステージ９を移動させる構成に比較し、移動させる箇
所の重量を軽くできるという利点がある。第６図に示し
た装置の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号
を付し、重複する説明は省略する。

いずれの構成の装置においても、アクチュエータ３２等
の駆動手段は、数μｍ〜数百μｍの単位で精密に駆動で
きることが望ましい。このように精密な駆動を可能とす
るためには、アクチュエ−タ３２に圧電素子を組み込ん
だものを使用することが好ましい。例えばセラミックス
製圧電素子に直流高電圧を印加すると、その圧電性によ
り素子が伸縮することは周知である。この変位量は印加
電圧に比例する。特にセラミックス製圧電素子にあって
はこの変異量を大きくとることができ、本実施例で必要
な数μｍ〜数百μｍ程度の変位量を達成するのに充分な
能力を有している。しかも、応答速度も速く、信頼性も
充分である。

また、アクチュエータ３２は、第１図に示す制御コント
ローラ１０に接続され、これによって制御される。

次に上記構成の装置のより具体的な動作について説明す
る。ウェーハ１１がウェーハステージ９上に搬送されて
きた後、制御コントローラ１０は、測定開始に先立って
駆動信号をアクチュエータ３２に出力し、ウェーハステ
ージ９、あるいは搬送部３０のいずれかを昇降させ、ウ
ェーハ１１の底面と受動部３１とを当接させる。当接さ
れた後、制御コントローラ１０は、吸着開始信号を図示
せぬ真空ポンプに出力し、真空吸引部３３を脱気して、
ウェーハ１１の底面と受動部３１とを真空吸着し、互い
に密着させる。次いで、制御コントローラ１０は、キャ
リア移動度検出器２に測定開始信号を出力し、測定を開
始する。測定が終了すると、制御コントローラ１０は、
真空吸着解除信号を図示せぬ真空ポンプに出力し、排気
を止め、図示せぬ弁を開いて真空吸引部３３に空気を充
填して真空吸着を解く。次いで、制御コントローラ１０
は、駆動信号をアクチュエータ３２に出力し、ウェーハ
ステージ９、あるいは搬送部３０のいずれかを昇降させ
、ウェーハ１１の底面と受動部３１とを互いに離す。次
いで、制御コントローラ１０は、搬送信号を搬送部２０
に出力し、ウェーハ１１を次の工程へと移動させる。

次にアクチュエータ３２を持たない構成の装置を第８図
（ａ）及び（ｂ）に示す。この装置は搬送部３０の上面
３５と、受動部３１の上面３６とを互いに略同一平面上
に一致させ、それぞれ固定したものであり、アクチュエ
ー夕等の駆動手段が必要なく安価な構成とすることがで
きる。第６図及び第７図に示した装置の構成要素と同一
の構成要素には同一の参照符号を付し、−重複する説明
は省略する。

また、本発明では、ウェーハ１１が搬送装置で搬送され
ることによるウェーハ停止位置のずれ、あるいはウェー
ハ１１の様々な箇所のキャリア移動度（面内分布）を測
定するためにウエーノ＼停止位置を予めずらす等の点に
鑑み、真空吸引部３３を複数に分割することが好ましい
。真空吸引部３３が複数に分割されていれば、ウエー／
Ｘステージ９上でウェーハ１１の位置がずれていても、
いずれかの吸引部によって真空吸着を補償できる。

このような複数に分割された真空吸引部を有するウェー
ハステージ９の概略的な平面図を第９図に、第９図中の
１０−１０線に沿う断面を第１０図にそれぞれ示す。

同図らに示されるように、ウェーハステージ９には、二
重の環状電極４０Ａ、４０Ｂから成るピックアップコイ
ルが設けられており、検出器の受動部を構成している。

さらに真空吸引部は、３３Ａ〜３３Ｍと複数設けられて
いる。真空吸引部３３Ａ〜３３Ｍには、これらと連通し
、かつ図示せぬ真空ポンプに通じる真空味看孔４１がそ
れぞれ設けられている。真空吸引部３３Ａ〜３３Ｍは環
状に、かつ受動部を囲むように多重に形成されている。

最外周の第１環を吸引部３３Ａ〜３３Ｄで構成し、順に
内側へ、第２環を吸引部３３Ｅ〜３３Ｈ１第３環を吸引
部３３１〜３３Ｌでそれぞれ構成している。第３環より
さらに内側で、ステージ９の略中心、即ちピ・ソクア・
ソプコイルの略中心には、吸引部３３Ｍが設．けられて
いる。

このようにビックアップコイルの略中心に吸引部３３Ｍ
をさらに配設すると、後述の実験結果で触れるが、測定
の再現性及び作業の安定性がより高めることができる。

真空吸引部３３Ａ〜３３Ｍは、必ずしも上述のごとき環
状に形成する必要はなく、直線形状が含まれていても、
あるいは直線形状の組み合わせ、例えば正方形、矩形、
多角形でも構わない。ただし、正方形、矩形等の形状に
真空吸引部を成型する場合には、四隅をテーパ状、ある
いは曲部をとりいれて、ウェーハ外縁のまるみに対応し
た形状にすることが望ましい。四隅が鋭い直角状である
と、ウェーハ外縁のまるみに対応しな−いため、これら
の隅が外部に露出し、真空吸着の効果を減ずる恐れがあ
るためである。

次に、真空吸着を行いガリウムリン（ＧａＰ）ウェーハ
のキャリア移動度を同一ウェーハをくり返し測定した再
現性実験結果を、第１１図を参照して説明する。

同図中、Ｓ−１は多重環状の複数の真空吸引部及びピッ
クアップコイルの略中心に真空吸引部を併せ持つ装置の
場合を示し、同様にＳ−２は多重環状の複数の吸引部を
持つ装置の場合、Ｓ−３は多重環状の複数の吸引部を持
つ装置で吸引部の一部分をウェーハからはみ出させた場
合、Ｓ−４は単一の吸引部を持つ装置で吸引部の一部分
をウェーハからはみ出させた場合、Ｓ−５は吸引部を持
たない装置の場合をそれぞれ示す。

同図に示すようにＳ−１ではバラツキが０．２３であり
、最も測定の再現性が良い。尚、Ｓ−１は第９図及び第
１０図に示した装置である。

同様にＳ−２でもバラツキが０．２５であり、中心に吸
引部を持つＳ−１より再現性はやや劣るものの、実使用
には充分である再現性を跨っている。

Ｓ−３は、ウェーハの載置位置を予めずらし、複数の吸
引部のうち、一部分をウェーハからはみ出させたもので
あるが、バラツキは０．３７であり、はみ出さない場合
と比較してほとんど遜色のない再現性が得られている。

また、Ｓ−４は吸引部を一つしか持たず、かつこれの一
部をウェーハからはみ出させた場合であるが、バラツキ
が２．１４とやや大きくなる。しかし、真空吸着を全く
行わないＳ−５のバラツキ、５．０６に比較すればバラ
ツキが半減しており、再現性が真空吸着により改善され
ることを如実に表している。

次に、装置構成上による再現性実験を、上記実験と同じ
方法で行い、その結果を第１２図に示す。

なお、実験に使用した装置のウェーハステージは、第９
図及び第１０図に示した構造を持つものである。

同図中、Ｅ−１は第６図に示したステージ昇降型装置の
場合を示し、同様にＥ−２は第７図に示した搬送部昇降
型装置の場合、Ｅ−３は第８図に示したステージ／搬送
部固定型の場合をそれぞれ示す。

同図に示すようにＥ−１ではバラッキが０．２２、Ｅ−
２ではバラッキが０．２３という優れた再現性が両昇降
型装置ともに得られた。ステージ／搬送部固定型のＥ−
３では、ステージの上面と搬送部の上面との段差を約６
０μｍに設定し、真空吸引力を高めて測定したが、バラ
ッキが１．０８とやや再現性が落ちた結果が得られた。

これらの結果から、ステージ、又は搬送部昇降型装置は
測定の再現性に格段の優秀性が双方とも詔められる。固
定型は昇降型に比較しやや再現性は劣るものの上述した
ように昇降させるための駆動手段が必要ないといった軽
済的な面の長所を持っている。

また、真空吸着を、第２の実施例のキャリア移動度検出
器２で実現するには、第１３図乃至第１５図に示される
３つの例のような構成にするとよい。

第１３図乃至ＩＪ１５図は、いずれも第３図における１
３−１３線に沿い、キャリア移動度検出器２の主要部の
みを概略的に示した断面図である。

同図らに示されるように第２の実施例で実現する場合は
、キャタピラ状の搬送部がないことから、これをウェー
ハ載置部５０に置き換えて実現するとよい。第１３図（
ａ）及び（ｂ）は第６図（ａ）及び（ｂ）の装置に対応
し、同様に第１４図（ａ）及び（ｂ）は第７図（ａ）及
び（ｂ）の装置、第１５図（ａ）及び（ｂ）は第８図（
ａ）及び（ｂ）の装置にそれぞれ対応している。これら
の装置の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号
を付し、重複する説明は省略する。

また、真空吸着を行う装置を、電磁波を吸収する筐体構
造の隔壁で覆ってももちろんよい。

マタ、第１の実施例あるいは第２の実施例におけるキャ
リア移動度検出器２での測定に際し、ウ工−ハを冷却し
、低温環境下で測定を行うことも可能である。

ウェーハを冷却する方法としては、特に図示しないが、
例えば第１図に示すキャリア移動度検出器２にウェーハ
１１をセットした後、検出器２のギャップに、例えば高
圧窒素ガスを流し、高圧ガスの断熱膨脹を利用する方法
が一例としてある。

その他の例としては、第９図等に示すピックアップコイ
ル４０Ａ，４０Ｂ及び真空吸引部３３Ａ〜３３Ｍ等が形
成され、ウェーハ１１と接する面に、それら本来の機能
を損なわない範囲でペルチェ吸熱（効果）を利用した熱
電冷却素子等を埋め込む方法、あるいはウェーハ搬送経
路の途中に冷却部を設置する方法等がある。

ウェーハを冷却する場合、水滴の付着を防止するため、
ウェーハの一部、又は全体をエアカテーン等で仕切るこ
とが望ましい。また、ウェーハの冷却のため測定時間が
その分長くなるが、従来のファン・デア・バウ法で低温
での測定を行う場合よりは、大幅に測定時間が短縮され
ることは言うまでもない。

ウェーハの温度としては、室温から１００Ｋ程度まで冷
却することが可能である。また、逆に加熱により、高温
環境下でのキャリア移動度の測定を行ってもよい。さら
に移動度だけでなく、導電率の測定を行ってもよい。

また、この低温、又は高温環境下での測定も、上述した
電磁波を吸収する隔壁を用いる方法や、真空吸着を行う
方法と併用すること、又、これらを種々変成して適用で
きることはもちろんであり、しかもそれらは、いずれも
非破壊、かつ自動的に測定することが可能である。

上述の実施例は、いずれも一例であって本発明を限定す
るものではない。例えば、測定の終了したウェーハを収
納する際に、測定値によって分類すべくウェーハ収納カ
セット４を複数個備えてもよく、さらに他のウェーハプ
ロセス装置に組み込んでインプロセスモニタとして使用
することもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のウエーノ＼評価装置によれ
ば、導電率の測定とキャリア移動度の測定を、独立して
設けた検出器によりそれぞれ最適な条件で行うため、相
互干渉がなくなり高精度で測定することができる。また
、それぞれの検出器の間を自動的に制御してウエー７１
を搬送させて順次測定を行っていくため、測定時間が大
幅に短縮され、さらに非破壊により測定するためウエー
／＼の全数測定が可能で、歩留り及び生産性の向上に寄
与することができる。

ここで導電率検出器とキャリア移動度検出器の間に、電
磁波を吸収する隔壁を設けた場合には、ウェーハを順次
測定していく際にも電磁波による相互干渉が防止される
ため、測定精度を向上させることができる。

また、キャリア移動度検出の際、ウエー／＼と検出器の
受動部とを真空吸着により互いに密着させることにより
、測定作業の安定性や、測定の再現性等を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による半導体ウェーハ評
価装置の構成を示しブロック図、第２図は同装置の動作
手順を示したフローチャート、第３図は本発明の第２の
実施例による半導体ウェーハの評価装置の構成を示した
ブロック図、第４図は本発明の第１の実施例による半導
体ウェーハ評価装置に対して隔壁を設けた場合の構成を
示したブロック図、第５図は本発明の第２の実施例によ
る半導体ウェーハ評価装置に対して隔壁を設けた場合の
構成を示したブロック図、第６図（ａ）及び（ｂ）〜第
８図（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施例による半
導体ウェーハ評価装置の移動度検出器に真空吸着を用い
る場合の検出器の概略的な断面図、第９図は本発明の半
導体ウェーハ評価装置の移動度検出器に真空吸着を用い
る場合の好ましいウェーハステージを概略的に示した平
面図、第１０図は第９図中の１０−１０線に沿う断面図
、第１１図は真空吸着を用いた各種装置及び真空吸着を
行わない装置の再現性実験の結果を示す図、第１２図は
真空吸着を採用した装置の各種装置構成での再現性実験
の結果を示す図、第１３図（ａ）及び（ｂ）〜第１５図
（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施例による半導体
ウエーノ＼評価装置の移動度検出器に真空吸着を用いる
場合の検出器の概略的な断面図、第１６図は従来の半導
体ウェーハ評価装置の構成を示したブロック図である。 １・・・導電率検出器、２・・・キャリア移動度検出器
、３・・・ウェーハ供給カセット、４・・・ウェーハ収
納カセット、５，６．７．１２・・・搬送装置、８．９
・・・ウェーハステージ、１０・・・制御コントローラ
、１１・・・半導体ウェーハ、１３〜１６・・・隔壁、
３０・・・搬送部、３１・・・受動部、３２・・・アク
チュエー夕、３３．３３Ａ〜３３Ｍ・・・真空吸着部、
３４・・・支持体、４０Ａ．４０Ｂ・・・環状電極、４
１・・・真空吸着孔、５０・・・ウェーハ載置部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電率検出器により半導体ウェーハの表面にうず電
   流を生じさせ、このうず電流の大きさを検出して半導体
   ウェーハの導電率を求め、キャリア移動度検出器により
   半導体ウェーハの表面にうず電流を生じさせこのうず電
   流が磁界中で生じるホール起電力を検出してキャリア移
   動度を求め、求めた導電率とキャリア移動度とを用いて
   半導体ウェーハのキャリア濃度を算出する装置において
   、前記導電率検出器と前記キャリア移動度検出器とは、
   それぞれ最適な条件で検出し得るよう独立して配置され
   、 さらに前記半導体ウェーハを、前記導電率検出器と前記
   キャリア移動度検出器との間で搬送するウェーハ搬送手
   段と、 導電率の測定とキャリア移動度の測定が順次行われるよ
   うに、前記導電率検出器、前記キャリア移動度検出器、
   前記ウェーハ搬送手段のそれぞれの動作を所定の手順に
   従って制御する制御手段とを備えたことを特徴とする半
   導体ウェーハ評価装置。 ２、前記導電率検出器と前記キャリア移動度検出器との
   間に、電磁波による相互干渉を回避すべく、電磁波を吸
   収する材料から成る隔壁をさらに設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の半導体ウェーハ評価装置。 ３、前記キャリア移動度の測定にあたり、 前記ウェーハと前記キャリア移動度検出器のウェーハス
   テージに設けられた受動部とを互いに当接させ、この当
   接された状態で、前記受動部を囲んで少なくとも一重に
   配設された複数の吸引部によって前記ウェーハを吸着し
   、前記ウェーハと前記受動部とを互いに密着させた状態
   にて前記測定を行なうことを特徴とする請求項１記載の
   半導体ウェーハ評価装置。