特許 7282923 抵抗率測定方法、半導体装置の製造方法、抵抗率測定プログラムおよび抵抗率測定器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-19

(45)【発行日】2023-05-29

(54)【発明の名称】抵抗率測定方法、半導体装置の製造方法、抵抗率測定プログラムおよび抵抗率測定器

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20230522BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 L

H01L21/66 B

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021567625

(86)(22)【出願日】2020-12-24

(86)【国際出願番号】 JP2020048497

(87)【国際公開番号】W WO2021132481

(87)【国際公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-06-16

(31)【優先権主張番号】P 2019236577

(32)【優先日】2019-12-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】592230092

【氏名又は名称】株式会社国際電気セミコンダクターサービス

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】鉄山 千尋

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１５３０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３０２９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１５２２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１７１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２４８０７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｒ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物の抵抗率を測定するレシピに設定された各測定点の設定順に沿って測定したときの予測時間を算出する第１算出工程と、
前記被測定物の測定位置に移動させる際の水平動作を最小にする第１測定パターンと、前記被測定物の測定位置に移動させる際の回転動作を最小にする第２測定パターンのうち少なくとも一方により、前記レシピに設定された各測定点の設定順を変更し、該変更された設定順に沿って測定したときの予測時間を算出する第２算出工程と、
前記第１算出工程で算出される予測時間、および前記第１測定パターンと前記第２測定パターンのうち少なくとも一方で算出される予測時間のうち、予測時間が最も短くなる設定順を選定する工程と、
該選定された設定順で前記被測定物の抵抗率を測定する工程と、
を有する抵抗率測定方法。

【請求項2】

請求項１により前記抵抗率を測定された結果に基づいて、前記被測定物に所定の処理を施す工程を更に有する半導体装置の製造方法。

【請求項3】

コンピュータに、
被測定物の抵抗率を測定するレシピに設定された各測定点の設定順に沿って測定したときの予測時間を算出する第１算出手順と、
前記被測定物の測定位置に移動させる際の水平動作を最小にする第１測定パターンと、前記被測定物の測定位置に移動させる際の回転動作を最小にする第２測定パターンのうち少なくとも一方により、前記レシピに設定された各測定点の設定順を変更し、該変更された設定順に沿って測定したときの予測時間を算出する第２算出手順と、
前記第１算出手順で算出される予測時間、および前記第１測定パターンと前記第２測定パターンのうち少なくとも一方で算出される予測時間のうち、予測時間が最も短くなる設定順を選定する手順と、
該選定された設定順で前記被測定物の抵抗率を測定する手順と、
を実行させる抵抗率測定プログラム。

【請求項4】

被測定物の抵抗率を測定するレシピおよび前記被測定物の測定位置に移動させる際の水平動作を最小にする第１測定パターンと、前記被測定物の測定位置に移動させる際の回転動作を最小にする第２測定パターンのうち少なくとも一方を少なくとも記憶する記憶部と、
前記被測定物の抵抗率を測定するよう制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記レシピに設定された各測定点の設定順に沿って測定したときの予測時間、および前記第１測定パターンおよび前記第２測定パターンのうち少なくとも一方に従い前記レシピに設定された各測定点の設定順を変更し、該変更された設定順に沿って測定したときの予測時間を算出し、それぞれ算出される予測時間のうち、予測時間が最も短くなる設定順を選定し、該選定された設定順で前記被測定物の抵抗率を測定するよう構成されている抵抗率測定器。

【請求項5】

前記被測定物が載置される台と、
前記被測定物に複数の探針を接触させるプローブと、
前記プローブを水平方向に移動させる水平駆動部と、
前記プローブを上下方向に動作させる上下駆動部と、
を備える請求項４記載の抵抗率測定器。

【請求項6】

前記第１測定パターンは、前記水平駆動部のアームの動きを最小限にするように構成されている請求項５記載の抵抗率測定器。

【請求項7】

前記制御部は、前記レシピに登録された設定順を、半径、角度、設定順のそれぞれを昇順にして並べ替えるように構成されている請求項４記載の抵抗率測定器。

【請求項8】

前記制御部は、並べ替えの順序を、半径、角度、設定順の順に優先させるよう構成されている請求項７記載の抵抗率測定器。

【請求項9】

前記制御部は、前記水平駆動部により前記プローブを前記被測定物の測定位置に移動させ、前記上下駆動部により前記被測定物に前記プローブに接触させて前記被測定物の抵抗率を測定するよう構成されている請求項５記載の抵抗率測定器。

【請求項10】

前記制御部は、前記複数の探針のうちの一つの第一探針と前記複数の探針のうちの他の一つの第二探針の間の電圧値に応じて前記測定位置が基準位置か判定するよう構成されている請求項９記載の抵抗率測定器。

【請求項11】

前記制御部は、前記第一探針と前記第二探針の間の電圧値が閾値内であれば前記測定位置を基準位置に設定するよう構成されている請求項１０記載の抵抗率測定器。

【請求項12】

前記制御部は、前記プローブの下降の再実行を所定回数実行しても、前記第一探針と前記第二探針の間の電圧値が閾値外であれば、前記被測定物の抵抗率の測定を停止するように構成されている請求項１０記載の抵抗率測定器。

【請求項13】

前記制御部は、前記上下駆動部を昇降させて、押し込み量を調整するよう構成されている請求項５記載の抵抗率測定器。

【請求項14】

前記上下駆動部は、所定の重りを有するプローブ取り付け部と、モータ部と、上下駆動カム部と、カム受け部と、を少なくとも含む請求項５記載の抵抗率測定器。

【請求項15】

更に、前記被測定物が載置される台を回転させる回転駆動部を有し、
前記第２測定パターンは、前記被測定物が載置される台の回転動作を最小限にするように構成されている請求項４記載の抵抗率測定器。

【請求項16】

前記制御部は、前記レシピに登録された設定順を、角度、半径、設定順のそれぞれを昇順にして並べ替えるように構成されている請求項４記載の抵抗率測定器。

【請求項17】

前記制御部は、並べ替えの順序を、角度、半径、設定順の順に優先させるよう構成されている請求項１６記載の抵抗率測定器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、抵抗率測定方法、半導体装置の製造方法、抵抗率測定プログラムおよび抵抗率測定器に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハの抵抗率測定器は、シリコンウェーハの抵抗率、ウェーハ表面に形成したエピタキシャルウェーハの抵抗率、及び表面から不純物を拡散又は注入した場合の拡散層又は注入層のシート抵抗及び表面に生成した金属膜のシート抵抗等を測定する装置であり、測定結果は各半導体製造装置のプロセス条件へフィードバックされ、半導体デバイスの品質を均一に保つための重要な測定装置の一つである。このような測定装置としては、例えば、特許文献１がある。

【0003】

特許文献１には、半導体ウェーハの抵抗率の測定精度を向上させる４探針抵抗率測定装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－１５３０２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

登録されたレシピの設定順に沿って半導体ウェーハの各点の抵抗値を測定する場合、レシピの登録の仕方によって、抵抗率測定器のステージやアームが無駄な動きをしてしまうために測定完了までに時間がかかることがある。

【0006】

本開示の課題は、半導体ウェーハの抵抗率の測定時間が短縮可能な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様によれば、
被測定物を測定するレシピを受付ける工程と、
前記レシピに設定された各測定点の設定順に沿って測定したときの予測時間を算出する第１算出工程と、
前記被測定物を測定する測定パターンにより、前記レシピに設定された各測定点の設定順を変更し、該変更された設定順に沿って測定したときの予測時間を算出する第２算出工程と、
前記第１算出工程と前記第２算出工程のそれぞれで算出される予測時間のうち、予測時間が最も短くなる設定順を選定する工程と、
該選定された設定順で前記被測定物を測定する工程と、
を有する
技術が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、半導体ウェーハの抵抗率の測定時間を短縮することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態に係る半導体ウェーハ抵抗率測定器の構成を示すブロック図である。

【図2】本開示の一実施形態に係るプローブ上下駆動部と４探針プローブと半導体ウェーハと測定ステージの構成を示す外観図である。

【図3】探針の押込み量、上下駆動カム回転角度とカム応力の関係を示した実験値を表すグラフである。

【図4】（ａ）は本開示の一実施形態に係る測定ステージ上に配置された半導体ウェーハに対する４探針プローブの位置決め前の状態を説明するための平面略図である。（ｂ）は本開示の一実施形態に係る測定ステージ上に配置された半導体ウェーハに対する４探針プローブの位置決め後の状態を説明するための平面略図である。

【図5】（ａ）は測定点１に位置決めされた状態を示す図であり、（ｂ）は測定点２に位置決めされた状態を示す図であり、（ｃ）は測定点３に位置決めされた状態を示す図であり、（ｄ）は測定点４に位置決めされた状態を示す図であり、（ｅ）は測定点５に位置決めされた状態を示す図である。

【図6】（ａ）はレシピを示す図である。（ｂ）は測定順序をレシピ設定順とするパ測定ターンＡを説明する図である。

【図7】測定パターンＢにおける測定順序の選定方法を説明するフローチャートである。

【図8】（ａ）は図６（ａ）のレシピを測定パターンＢで並べ替えた状態を示す図である。（ｂ）は（ａ）をウェーハ上に表示した図である。

【図9】測定パターンＣにおける測定順序の選定方法を説明するフローチャートである。

【図10】（ａ）は図６（ａ）のレシピを測定パターンＣで並べ替えた状態を示す図である。（ｂ）は（ａ）をウェーハ上に表示した図である。

【図11】アーム移動量およびステージ移動量を説明する図である。

【図12】（ａ）アーム移動量と測定時間の関係について測定値とその近似曲線を示す図である。（ｂ）ステージ移動量と測定時間の関係について測定値とその近似曲線を示す図である。

【図13】（ａ）測定パターンＣにおける測定順序が設定されるレシピ例を示す図である。（ｂ）（ａ）のレシピを測定パターンＢで並べ替えた状態を示す図である。（ｃ）（ａ）のレシピを測定パターンＣで並べ替えた状態を示す図である。

【図14】測定パターンＡにおける測定順序が選定されるレシピ例を示す図である。

【図15】図１４のレシピにおける測定パターンＡの予測測定時間の算出を説明する図である。

【図16】図１４のレシピを測定パターンＢで並べ替えた予測測定時間の算出を説明する図である。

【図17】図１４のレシピを測定パターンＣで並べ替えた予測測定時間の算出を説明する図である。

【図18】測定パターンＢにおける測定順序が選定されるレシピ例を示す図である。

【図19】図１８のレシピにおける測定パターンＡの予測測定時間の算出を説明する図である。

【図20】図１８のレシピを測定パターンＢで並べ替えた予測測定時間の算出を説明する図である。

【図21】図１８のレシピを測定パターンＣで並べ替えた予測測定時間の算出を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の一実施形態について図１から図２１を参照しながら説明する。

【0011】

図１に示すように、半導体ウェーハの抵抗率測定器１０は、測定ステージ１１、回転駆動部１３、４探針プローブ１４、計測部１５、プローブ上下駆動部１６、プローブ水平駆動部１７、操作部１８、表示部１９、制御部２０および電源部２１により構成される。

【0012】

測定ステージ１１は、測定対象（被測定物）の半導体ウェーハ１２が載置される円盤状の台である。回転駆動部１３は測定ステージ１１を回転させ所定の角度で止める。４探針プローブ１４は測定ステージ１１の上に載置された半導体ウェーハ１２の上面に接触して半導体ウェーハ１２の抵抗率を測定する４本の探針を有するプローブである。計測部１５は、４探針プローブ１４により半導体ウェーハ１２に測定電流を供給して抵抗率を求めるための複数の測定項目について測定する。

【0013】

プローブ上下駆動部１６は４探針プローブ１４を上下方向に移動させ、半導体ウェーハ１２に接触させる上下駆動部である。プローブ水平駆動部１７はプローブ上下駆動部１６と４探針プローブ１４とを測定ステージ１１の半径方向、すなわち、半導体ウェーハ１２の直径方向に移動させる水平駆動部である。プローブ水平駆動部１７および回転駆動部１３の両者の動作により、半導体ウェーハ１２の所望の位置における抵抗率の測定を可能にする。

【0014】

操作部１８は半導体ウェーハ１２の上面の所要の測定点位置を指定するレシピを入力する。表示部１９は測定点位置や測定した結果の抵抗率などのデータを表示する。制御部２０はＣＰＵとＣＰＵが実行する制御プログラムを格納する記憶装置(記憶部)とを備え、レシピおよび半導体ウェーハ１２を測定する測定パターンを少なくとも記憶する記憶部と共にコンピュータとして構成され、操作部１８から指令されたレシピに従い回転駆動部１３とプローブ水平駆動部１７とプローブ上下駆動部１６を駆動制御し、半導体ウェーハ１２の上面の指定された測定点位置に４探針プローブ４が接触するように制御する。電源部２１は抵抗率測定器１０の各部を作動させる電力を供給する。なお、図１の操作部１８と表示部１９は別体であるが、一つにまとめて操作表示部として構成してもよい。また、記憶部が制御部２０内に設けられているが、記憶部を外部に設けるようにしてもよい。

【0015】

図１において、その動作は、測定ステージ１１上に載置された半導体ウェーハ１２の上面に、操作部１８から入力されたレシピに基づき制御された４探針プローブ１４が接触し、半導体ウェーハ１２の抵抗率測定が(計測部１５より)行われる。

【0016】

次に、プローブ上下駆動部１６について図２を用いて説明する。プローブ上下駆動部１６は、プローブ取付金具１６ａ、カム受け１６ｂ、重り１６ｃ、上下駆動カム１６ｄおよびステッピングモータ１６ｅから構成される。

【0017】

プローブ取付金具１６ａには４探針プローブ１４が取り付けられる。カム受け１６ｂはプローブ取付金具１６ａに一体化されたプローブ上下駆動力を受ける。重り１６ｃはプローブ上下駆動部１６に垂直方向の静荷重を与える十分な質量を有する。上下駆動カム１６ｄはステッピングモータ１６ｅの軸に連結され、かつ、カム受け１６ｂの先端部と常に接触状態を保つことによって、重り１６ｃの重さを含むプローブ取付金具１６ａの重さをステッピングモータ１６ｅの軸上で支える。上下駆動カム１６ｄは、例えば偏心された円形カム形状を有し回転角度によってカム受け１６ｂを上下移動させることができる。ステッピングモータ１６ｅはプローブ取付金具１６ａに支持されたカム受け１６ｂと、当該プローブ取付金具１６ａとは独立する支持部材に支持された上下駆動カム１６ｄと、が軸結合され、制御部２０から指令されるレシピに従い任意の回転角度の位置で回転・停止することができる。

【0018】

以上の構成により、半導体ウェーハ１２の種類に適切なプローブに加える荷重とプローブ上下移動速度を有したレシピに従ってプローブ上下駆動部１６を制御し、４探針プローブ１４と半導体ウェーハ１２の適切な接触を実現することができる。そして半導体ウェーハ１２の抵抗率が計測部１５より測定される。

【0019】

ここで、図３は探針１４ａの押込み量、上下駆動カム１６ｄの回転角度と半導体ウェーハ１２への荷重となるバネ応力の関係を示した実験値を表している。また、制御部２０には、図３のグラフに表されているような押込み量、上下駆動カム１６ｄの回転角度と荷重の関係が制御プログラムとして予め制御部２０の記憶装置に格納されている。このように、制御部２０が上下駆動カム１６ｄの回転角度を調整して、４探針プローブ１４を図３に示される任意の位置（押込み量）で停止させることによって、探針１４ａが半導体ウェーハ１２に加える荷重を設定でき、半導体ウェーハ１２の表面材質に適合させるように任意に接触圧を制御することができる。

【0020】

次に、半導体ウェーハ１２の抵抗率測定器１０による抵抗率の測定方法について説明する。

【0021】

まず、制御部２０は、半導体ウェーハ１２の上面の所要の測定点位置を指定するレシピを受け付け、それに基づいて複数の測定点の測定順を決定する。

【0022】

次に、制御部２０は、プローブ水平駆動部１７により、プローブ上下駆動部１６と４探針プローブ１４を半導体ウェーハ１２の直径方向に移動させ、また回転駆動部１３により、半導体ウェーハ１２が載置され測定ステージ１１を回転させ、半導体ウェーハ１２の所望の測定点位置に４探針プローブ１４を移動させる。

【0023】

次に、制御部２０は、プローブ上下駆動部１６により、４探針プローブ１４を任意の押込み量設定で下降させ半導体ウェーハ１２に四つの探針１４ａを接触させる。

【0024】

次に、制御部２０は、接触基準位置（押込み量が０．００ｍｍの位置）の判定を行う。この判定は、制御部２０が４探針プローブ１４の四つの探針１４ａのうちの二つの探針間の電圧を(計測部１５内の)電圧計でモニタし、その電圧が０ｍＶ±閾値以内かどうか判定する。制御部２０は、上記二つの探針間の電圧が０ｍＶとなったときのタイミングを接触基準位置（押込み量が０．００ｍｍの位置）とする。

【0025】

上記二つの探針間の電圧値が閾値以内の場合は、制御部２０は抵抗率を測定する。

【0026】

なお、制御部２０は、上記二つの探針間の電圧値が閾値外であれば、４探針プローブ１４を上昇させ、下降を再実行する。制御部２０は、４探針プローブ４の下降の再実行を所定回数実行しても、上記二つの探針の間の電圧値がしきい値外であれば、抵抗率測定を停止する。この場合、制御部２０は、抵抗率測定の停止を示すアラームを表示部１９に表示する。

【0027】

図４を参照して、測定ステージ１１上に配置された半導体ウェーハ１２の測定点に対する４探針プローブ１４の位置決め方法を説明する。

【0028】

図４（ａ）は半導体ウェーハ１２が測定ステージ１１上に置かれた位置決め前の状態を示す。プローブ水平駆動部１７により４探針プローブ１４が移動する方向Ｌ－Ｌ’を基準方向とする。通常、半導体ウェーハ１２のノッチ１２－１は、基準方向Ｌ－Ｌ’に一致して置かれる。測定ステージ１１の回転中心をＯとし、所望の測定点の位置をＰとする。測定ステージ１１の回転中心Ｏと測定点Ｐとの距離をＲとし、線分ＯＰが基準方向Ｌ－Ｌ’となす角（反時計回りの角度）をθとする。

【0029】

図４（ｂ）は位置決め後の状態を示す。測定点の位置決めは、次の二つの動作により行う。
（１）４探針プローブ１４をプローブ水平駆動部１７により、測定ステージ１１の回転中心ＯよりＬ’方向にＲだけ離れた位置に移動させる。
（２）測定ステージ１１を回転駆動部１３により基準方向Ｌ－Ｌ’よりθだけ時計方向に回転させる。
この二つの動作により半導体ウェーハ１２上の所望の測定点Ｐの直上に４探針プローブ１４が移動する。この二つの動作は並行して行われる。

【0030】

次に、複数の測定点に対する４探針プローブ１４の位置決めについて図５を用いて説明する。

【0031】

図５（ａ）では４探針プローブ１４が測定点１に位置決めされている。例えば、図５（ａ）に示す半導体ウェーハ１２上の測定点１、測定点２、測定点３、測定点４および測定点５の（Ｒ，θ）をそれぞれ（１０，０）、（１００，１８０）、（１４０，４５）、（１００，２２５）、（１０，４５）とする。ここで、Ｒの単位はｍｍ、θの単位は度である。

【0032】

位置決めを図５（ａ）に示す測定点１から測定点２に移動する場合、図５（ｂ）に示すように測定ステージ１１が１８０度時計回りに回転し、４探針プローブ１４は９０ｍｍ半径方向外側に移動する。位置決めを図５（ｂ）に示す測定点２から測定点３に移動する場合、図５（ｃ）に示すように測定ステージ１１が１３５度時計回りに回転し、４探針プローブ１４は４０ｍｍ半径方向外側に移動する。位置決めを図５（ｃ）に示す測定点３から測定点４に移動する場合、図５（ｄ）に示すように測定ステージ１１が１８０度時計回りに回転し、４探針プローブ１４は４０ｍｍ半径方向中心側に移動する。位置決めを図５（ｄ）に示す測定点４から測定点５に移動する場合、図５（ｅ）に示すように測定ステージ１１が１８０度時計回りに回転し、４探針プローブ１４は９０ｍｍ半径方向中心側に移動する。

【0033】

複数の測定点の位置関係および測定点間の移動順序によっては、抵抗率測定器１０の測定ステージ１１やプローブ水平駆動部１７のアームが無駄な動きをしてしまい、測定完了までに時間がかかる場合がある。

【0034】

そこで、測定点間の移動における無駄な動作を最小限とするために測定順序を考慮する。制御部２０は、複数の測定順序で、レシピに含まれる測定点の半径（Ｒ）および角度（θ）の設定値に基づいて測定点間の移動時間が含まれる予測時間を算出し、最速になりうる測定順序を自動的に選定する。測定順序は例えば三種類の規則を用意しそれに合わせて測定点を並び替える。

【0035】

測定順序の規則（測定パターン）例は下記の通りである。
［測定パターンＡ］
操作部１８から入力される制御情報が設定登録される順序であり、並び替えは行わない（レシピ設定順序）
［測定パターンＢ］
４探針プローブ１４が取り付けられているプローブ水平駆動部１７のアームの動きを最小限にした順序（アーム移動量最小順序）
［測定パターンＣ］
半導体ウェーハ１２が載置されている測定ステージ１１の回転を最小限にした順序（ステージ回転量最小順序）

【0036】

なお、測定順序は上記三種類の規則に限定されるものではなく、二種類以上であればよい。例えば、制御部２０は、測定パターンＡに沿って測定したときの測定に要する予測時間を算出し、測定パターンＢまたは測定パターンＣに従い制御情報に設定された各測定点の設定順を並び替えて、該並び替えられた設定順に沿って測定したときの予測時間を算出する。制御部２０は、それぞれ算出される予測時間のうち、予測時間が最速となる（最も短くなる）設定順を選定し、該選定された設定順で測定する。

【0037】

まず、測定パターンＡについて図６を用いて説明する。レシピの設定が図６（ａ）とした場合、レシピの設定順通りの通常の測定順は図６（ｂ）となる。図６（ｂ）に示す九つの小さい黒丸は測定点であり、丸数字（丸囲み数字）は測定点の番号を示している。ここで、測定点１～９は丸囲み数字１～９に対応する。また、設定順は測定点の数字の昇順としている。測定点１は測定ステージ１１の回転中心Ｏである半導体ウェーハ１２の中心に位置し、設定順は１である。図６（ａ）に示すような設定順でレシピが設定された場合、設定順の数字の昇順に、すなわち、図６（ｂ）に示す丸数字の昇順に測定順序が決定される。

【0038】

次に、測定パターンＢについて図７および図８を用いて説明する。図７に示すように、パターンＢの測定順序の選定方法は以下の通りである。

【0039】

（ステップＳ１）
制御部２０は、レシピに登録された設定順を、半径、角度、設定順をすべて昇順で並べ替える。ここで、並べ替えの優先度は、半径＞角度＞設定順、である。

【0040】

（ステップＳ２）
制御部２０は、最小半径の測定点において、同一円周上に測定点が一つかどうかを判定する。同一円周上に測定点が一つの場合（ｙｅｓの場合）は終了し、二番目に半径が小さい測定点の判定（ステップＳ２）に移る。

【0041】

（ステップＳ３）
同一円周上に複数の測定点が存在している場合（ｎｏの場合）、制御部２０は、一つ前の測定点から最も近い点を計算から求めそれを次の測定点に選定し、反時計回りにルートを決定する。

【0042】

（ステップＳ４）
制御部２０は、最も近い点が２つ（同一距離が２点）あるかどうかを判定する。

【0043】

（ステップＳ５）
最も近い点が２つある場合（ｙｅｓの場合）、制御部２０は、一つ前の測定点から反時計回りで最初の測定点を選定し、そこから反時計回りに並び替える。次に半径が小さい測定点の判定（ステップＳ２）に移る。

【0044】

（ステップＳ６）
最も近い点が１つしかない場合（ｎｏの場合）、制御部２０は、最近点より反時計回りに並び替える。次に半径が小さい測定点の判定（ステップＳ２）に移る。

【0045】

制御部２０は、半径昇順にステップＳ２以降を繰り返して測定順を決定する。

【0046】

図６（ａ）に示すように設定されたレシピに対して測定パターンＢの測定順序の選定方法により決定される測定順序は図８に示すようになる。以下、詳細に説明する。

【0047】

最小半径（Ｒ＝０）の同一円周上には一番目に設定された測定点１のみが位置するので、測定点１（設定順１）の測定順序は「１」となり、測定点１は測定開始位置Ｓとなる。

【0048】

二番目に小さい半径（Ｒ＝６０）の同一円周上には二番目に設定された測定点２のみが位置するので、測定点２（設定順２）の測定順序は「２」となる。

【0049】

三番目に小さい半径（Ｒ＝８０）の同一円周上には三番目、四番目、五番目に設定された測定点３、４、５が位置する。測定点３、４は一つ前の測定点２から同一距離にあるので、ステップＳ５により、まず、測定点２から反時計回りで最初の測定点４が選ばれ、反時計回りに測定点５、測定点３が選ばれるので、測定点４（設定順４）の測定順序は「３」、測定点５（設定順５）の測定順序は「４」、測定点３（設定順３）の測定順序は「５」となる。

【0050】

四番目に小さい半径（Ｒ＝１００）の同一円周上には六番目、七番目に設定された測定点６、７が位置する。測定点７は一つ前の測定点３から最も近い距離にあるので、ステップＳ３により、まず、測定点７が選ばれ、反時計回りに測定点６が選ばれるので、測定点７（設定順７）の測定順序は「６」、測定点６（設定順６）の測定順序は「７」となる。

【0051】

五番目に小さい半径（Ｒ＝１４０）の同一円周上には八番目、九番目に設定された測定点８、９が位置する。測定点８、９は一つ前の測定点６から同一距離にあるので、ステップＳ５により、まず、測定点６から反時計回りで最初の測定点８が選ばれ、反時計回りに測定点９が選ばれるので、測定点８（設定順８）の測定順序は「８」、測定点９（設定順９）の測定順序は「９」となり、測定点９は測定終了位置Ｅとなる。

【0052】

次に、測定パターンＣについて図９～図１０を用いて説明する。図９に示すように、パターンＣの測定順序の選定方法は以下の通りである。

【0053】

（ステップＳ１１）
制御部２０は、レシピに登録された設定順を、角度＞半径＞設定順をすべて昇順で並べ替える。ここで、並べ替えの優先度は、角度＞半径＞設定順である。

【0054】

（ステップＳ１２）
制御部２０は、最小角度の測定点において、同一角度上に測定点が一つかどうかを判定する。同一角度上に測定点が一つの場合（ｙｅｓの場合）は終了し、次に角度が小さい測定点の判定（ステップＳ１２）に移る。

【0055】

（ステップＳ１３）
同一角度上に複数の測定点が存在している場合（ｎｏの場合）、制御部２０は、一つ前の測定点からみてプローブ水平駆動部１７のアームの移動距離を計算する。

【0056】

（ステップＳ１４）
制御部２０は、移動距離が短いルート（半径が小さい方から大きい方に移動するルートと半径が大きい方から小さい方に移動するルートのどちらが短いか）を判定する。

【0057】

（ステップＳ１５）
半径が小さい方から大きい方に移動する場合に移動距離が短くなる場合、制御部２０は、半径昇順で並び替える。どのルートも移動距離が等しい場合（一つ前の測定点よりも半径が小さい測定点および大きい測定点が存在する場合）も半径昇順で並び替える。次に角度が小さい測定点の判定（ステップＳ１２）に移る。

【0058】

（ステップＳ１６）
半径が大きい方から小さい方に移動する場合に移動距離が短くなる場合、制御部２０は、半径降順で並び替える。次に半径が小さい測定点の判定（ステップＳ１２）に移る。

【0059】

制御部２０は、角度昇順にステップＳ１２以降を繰り返して測定順を決定する。

【0060】

図６（ａ）に示すように設定されたレシピに対してパターンＣの測定順序の選定方法により決定される測定順序は図１０に示すようになる。以下、詳細に説明する。

【0061】

最小角度（θ＝０）の同一半径上には一番目に設定された測定点１のみが位置するので、測定点１（設定順１）の測定順序は「１」となり、測定点１は測定開始位置Ｓとなる。

【0062】

次に小さい角度（θ＝１０）の同一半径上には八番目に設定された測定点８のみが位置するので、測定点８（設定順８）の測定順序は「２」となる。

【0063】

次に小さい角度（θ＝３０）の同一半径上には三番目、七番目に設定された測定点３、７が位置する。測定点７は一つ前の測定点８からの移動距離が短いので、ステップＳ１５により、まず、半径が大きい測定点７が選ばれ、次に測定点３が選ばれるので、測定点７（設定順７）の測定順序は「３」、測定点３（設定順３）の測定順序は「４」となる。

【0064】

次に小さい角度（θ＝６０）の同一半径上には二番目に設定された測定点２のみが位置するので、測定点２（設定順２）の測定順序は「５」となる。

【0065】

次に小さい角度（θ＝９０）の同一半径上には四番目に設定された測定点４のみが位置するので、測定点４（設定順４）の測定順序は「６」となる。

【0066】

次に小さい角度（θ＝１８０）の同一半径上には五番目に設定された測定点５のみが位置するので、測定点５（設定順５）の測定順序は「７」となる。

【0067】

次に小さい角度（θ＝２９０）の同一半径上には九番目に設定された測定点９のみが位置するので、測定点９（設定順９）の測定順序は「８」となる。

【0068】

次に小さい角度（θ＝３３０）の同一半径上には六番目に設定された測定点６のみが位置するので、測定点６（設定順６）の測定順序は「９」となり、測定点６は測定終了位置Ｅとなる。

【0069】

（測定時間調査）
４探針プローブ１４が取り付けられたプローブ水平駆動部１７のアーム、および測定ステージ１１のそれぞれの移動量に対する測定時間を調査した。ここで、移動量とは、プローブ水平駆動部１７のアームおよび測定ステージ１１のそれぞれが現在の測定点から次の測定点に移動するときの量（ｍｍまたは度）のことであり、測定時間とはプローブ水平駆動部１７のアームおよび測定ステージ１１のそれぞれが次の測定点に移動して測定し終えるまでの時間（秒（ｓ））のことである。図１１の直線の破線矢印がプローブ水平駆動部１７のアームの移動量（アーム移動量：ｘ_ｒ）であり、円弧状の実線矢印が測定ステージ１１の移動量（ステージ移動量（ステージ回転量）：ｘ_θ）である。

【0070】

アーム移動量と測定時間の関係について測定値および近似曲線を求めたグラフを図１２（ａ）に示し、ステージ移動量と測定時間の関係について測定値および近似曲線を求めたグラフを図１２（ｂ）に示す。

【0071】

図１２（ａ）の近似曲線より下記の式（１）が算出され、図１２（ｂ）の近似曲線より下記の式（２）が算出される。半径方向の移動量であるアーム移動量をｘ_ｒ、角度方向の移動量であるステージ移動量をｘ_θ、半径方向の移動に伴う時間をｙ_ｒ、角度方向の移動に伴う時間をｙ_θ、とすると、
ｙ_ｒ＝－4(10^－6)ｘ_ｒ ²＋0.006ｘ_ｒ＋1.9564（0≦ｘ_ｒ＜150） （１）
ｙ_θ＝－2(10^－5)ｘ_θ ²＋0.0081ｘ_θ＋2.0083（0≦ｘ_θ＜180） （２）
となる。

【0072】

ｘ_ｒ＝0、ｘ_θ＝0（それぞれ移動なし）のとき、ｙ_ｒ＝1.9564、ｙ_θ＝2.0083となる。式（１）（２）の定数部分はプローブダウン～測定～プローブアップの時間と判断できる。

【0073】

ｙ_ｒ＝1.9564（ｓ）、ｙ_θ＝2.0083（ｓ）は各移動量において一定にかかるものであるため省略し、下記の式（３）（４）を予測測定時間算出に使用する。すなわち、半径方向の移動時間であるアーム移動時間をｙｒ、角度方向の移動時間であるステージ移動時間をｙθとすると、
ｙ_ｒ＝－4(10^－6)ｘ_ｒ ²＋0.006ｘ_ｒ（0≦ｘ_ｒ＜150） （３）
ｙ_θ＝－2(10^－5)ｘ_θ ²＋0.0081ｘ_θ（0≦ｘ_θ＜180） （４）
となる。

【0074】

次に、図１３（ａ）のレシピ情報を例に、測定パターンＡ，Ｂ，Ｃの予定測定時間の算出例を説明する。

【0075】

測定パターンＡの場合は、設定順が測定順であり、測定順１→２、２→３、３→４、４→５の移動量（半径、角度）をそれぞれ（ｒ１，θ１）、（ｒ２，θ２）、（ｒ３，θ３）、（ｒ４，θ４）とし、予測測定時間（半径、角度）それぞれ（ｙ_ｒ１，ｙ_θ１）、（ｙ_ｒ２，ｙ_θ２）、（ｙ_ｒ３，ｙ_θ３）、（ｙ_ｒ４，ｙ_θ４）をすると、
（ｒ１，θ１）＝（９０，１８０）
（ｒ２，θ２）＝（４０，１３５）
（ｒ３，θ３）＝（４０，１８０）
（ｒ４，θ４）＝（９０，１８０）
となる。

【0076】

この情報を前述の式（３）（４）に代入し、予測測定時間を算出すると、
ｙ_ｒ１＝－4×10^－6× 90²＋0.006 × 90＝0.5076
ｙ_θ１＝－2×10^－5×180²＋0.0081×180＝0.81
ｙ_ｒ２＝－4×10^－6× 40²＋0.006 × 40＝0.2336
ｙ_θ２＝－2×10^－5×135²＋0.0081×135＝0.729
ｙ_ｒ３＝－4×10^－6× 40²＋0.006 × 40＝0.2336
ｙ_θ３＝－2×10^－5×180²＋0.0081×180＝0.81
ｙ_ｒ４＝－4×10^－6× 90²＋0.006 × 90＝0.5076
ｙ_θ４＝－2×10^－5×180²＋0.0081×180＝0.81
となる。

【0077】

プローブ水平駆動部１７のアームと測定ステージ１１は次の測定点まで同時に動作するため、ｙ_ｒとｙ_θで最大となる値を測定時間とみなす。よって、全体の予測測定時間をＴ_{ｔｏｔａｌＡ}とすると、
Ｔ_{ｔｏｔａｌＡ}＝ｙ_θ１＋ｙ_θ２＋ｙ_θ３＋ｙ_θ４＝3.159（ｓ）
となる。

【0078】

測定パターンＢの場合は、測定順は図１３（ｂ）に示すようになる。移動量は、
（ｒ１，θ１）＝（０，４５）
（ｒ２，θ２）＝（９０，１３５）
（ｒ３，θ３）＝（０，４５）
（ｒ４，θ４）＝（４０，１８０）
となる。

【0079】

この情報を前述の式（３）（４）に代入し、予測測定時間を算出すると、
ｙ_ｒ１＝－4×10^－6× 0²＋0.006 × 0＝0
ｙ_θ１＝－2×10^－5× 45²＋0.0081× 45＝0.324
ｙ_ｒ２＝－4×10^－6× 90²＋0.006 × 90＝0.5076
ｙ_θ２＝－2×10^－5×135²＋0.0081×135＝0.729
ｙ_ｒ３＝－4×10^－6× 0²＋0.006 × 0＝0
ｙ_θ３＝－2×10^－5× 45²＋0.0081× 45＝0.324
ｙ_ｒ４＝－4×10^－6× 40²＋0.006 × 40＝0.2336
ｙ_θ４＝－2×10^－5×180²＋0.0081×180＝0.81
となる。

【0080】

全体の予測測定時間をＴ_{ｔｏｔａｌＢ}とすると、
Ｔ_{ｔｏｔａｌＢ}＝ｙ_θ１＋ｙ_θ２＋ｙ_θ３＋ｙ_θ４＝2.187（ｓ）
となる。

【0081】

測定パターンＣの場合は、測定順は図１３（ｃ）に示すようになる。移動量は、
（ｒ１，θ１）＝（０，４５）
（ｒ２，θ２）＝（１３０，０）
（ｒ３，θ３）＝（４０，１３５）
（ｒ４，θ４）＝（０，４５）
となる。

【0082】

この情報を前述の式（３）（４）に代入し、予測測定時間を算出すると、
ｙ_ｒ１＝－4×10^－6× 0²＋0.006 × 0＝0
ｙ_θ１＝－2×10^－5× 45²＋0.0081× 45＝0.324
ｙ_ｒ２＝－4×10^－6×130²＋0.006 ×130＝0.77948
ｙ_θ２＝－2×10^－5× 0²＋0.0081× 0＝0
ｙ_ｒ３＝－4×10^－6× 40²＋0.006 × 40＝0.2336
ｙ_θ３＝－2×10^－5×135²＋0.0081×135＝0.729
ｙ_ｒ４＝－4×10^－6× 0²＋0.006 × 0＝0
ｙ_θ４＝－2×10^－5× 45²＋0.0081× 45＝0.324
となる。

【0083】

全体の予測測定時間をＴ_{ｔｏｔａｌＣ}とすると、
Ｔ_{ｔｏｔａｌＣ}＝ｙ_θ１＋ｙ_ｒ２＋ｙ_θ３＋ｙ_θ４＝2.15648（ｓ）
となる。

【0084】

Ｔ_{ｔｏｔａｌＡ}、Ｔ_{ｔｏｔａｌＢ}、Ｔ_{ｔｏｔａｌＣ}より、最小はＴ_{ｔｏｔａｌＣ}となるためパターンＣの測定順が選定される。ただし、予測測定時間が同値の場合は測定パターンＡ＞測定パターンＢ＞測定パターンＣの優先順位で選定される。

【0085】

図１３（ａ）に示すレシピ設定例では測定パターンＣの測定順が選定されたが、他の測定パターンの測定順が選定される例について以下に説明する。

【0086】

まず、測定パターンＡの測定順が選定されるレシピについて図１４から図１７を用いて説明する。

【0087】

図１４に示すレシピが設定された場合、測定パターンＡでは、アーム移動量（ｘｒ）である移動量（半径）、ステージ移動量（ｘθ）である移動量（角度）、アーム移動時間（ｙｒ）である時間（半径）、ステージ移動時間（ｙθ）である時間（角度）は、図１５に示すように算出される。時間（半径）と時間（角度）のうち大きい方が時間（ｓ）として算出される。図１５に示す設定順２～設定順１７の時間を合計すると全体の予測測定時間（Ｔ_{ｔｏｔａｌＡ}）が算出され、
Ｔ_{ｔｏｔａｌＡ}＝4.626223（ｓ）
となる。

【0088】

図１４に示すレシピが設定された場合、測定パターンＢでは、測定順が図１６に示すように設定され、アーム移動量（ｘｒ）である移動量（半径）、ステージ移動量（ｘθ）である移動量（角度）、アーム移動時間（ｙｒ）である時間（半径）、ステージ移動時間（ｙθ）である時間（角度）は、図１６に示すように算出される。時間（半径）と時間（角度）のうち大きい方が時間（ｓ）として算出される。図１６に示す測定順２～測定順１７の時間を合計すると全体の予測測定時間（Ｔ_{ｔｏｔａｌＢ}）が算出され、
Ｔ_{ｔｏｔａｌＢ}＝5.264549（ｓ）
となる。

【0089】

図１４に示すレシピが設定された場合、測定パターンＣでは、測定順が図１７に示すように設定され、アーム移動量（ｘｒ）である移動量（半径）、ステージ移動量（ｘθ）である移動量（角度）、アーム移動時間（ｙｒ）である時間（半径）、ステージ移動時間（ｙθ）である時間（角度）は、図１７に示すように算出される。時間（半径）と時間（角度）のうち大きい方が時間（ｓ）として算出される。図１７に示す測定順２～測定順１７の時間を合計すると全体の予測測定時間（Ｔ_{ｔｏｔａｌＣ}）が算出され、
Ｔ_{ｔｏｔａｌＣ}＝5.620364（ｓ）
となる。

【0090】

よって、図１４に示すレシピが設定された場合、Ｔ_{ｔｏｔａｌＡ}＜Ｔ_{ｔｏｔａｌＢ}＜Ｔ_{ｔｏｔａｌＣ}となり、Ｔ_{ｔｏｔａｌＡ}が最小となるので、測定パターンＡの測定順が選定される。

【0091】

次に、測定パターンＢの測定順が選定されるレシピについて図１８から図２１を用いて説明する。

【0092】

図１８に示すレシピが設定された場合、測定パターンＡでは、アーム移動量（ｘｒ）である移動量（半径）、ステージ移動量（ｘθ）である移動量（角度）、アーム移動時間（ｙｒ）である時間（半径）、ステージ移動時間（ｙθ）である時間（角度）、図１９に示すように算出される。時間（半径）と時間（角度）のうち大きい方が時間（ｓ）として算出される。図１５に示す設定順２～設定順１７の時間を合計すると全体の予測測定時間（Ｔ_{ｔｏｔａｌＡ}）が算出され、
Ｔ_{ｔｏｔａｌＡ}＝4.088（ｓ）
となる。

【0093】

図１８に示すレシピが設定された場合、測定パターンＢでは、測定順が図２０に示すように設定され、アーム移動量（ｘｒ）である移動量（半径）、ステージ移動量（ｘθ）である移動量（角度）、アーム移動時間（ｙｒ）である時間（半径）、ステージ移動時間（ｙθ）である時間（角度）は、図２０に示すように算出される。時間（半径）と時間（角度）のうち大きい方が時間（ｓ）として算定される。図２０に示す測定順２～測定順１７の時間を合計すると全体の予測測定時間（Ｔ_{ｔｏｔａｌＢ}）が算出され、
Ｔ_{ｔｏｔａｌＢ}＝3.7006（ｓ）
となる。

【0094】

図１８に示すレシピが設定された場合、測定パターンＣでは、測定順が図２１に示すように設定され、アーム移動量（ｘｒ）である移動量（半径）、ステージ移動量（ｘθ）である移動量（角度）、アーム移動時間（ｙｒ）である時間（半径）、ステージ移動時間（ｙθ）である時間（角度）は、図２１に示すように算出される。時間（半径）と時間（角度）のうち大きい方が時間（ｓ）として算定される。図２１に示す測定順２～測定順１７の時間を合計すると全体の予測測定時間（Ｔ_{ｔｏｔａｌＣ}）が算出され、
Ｔ_{ｔｏｔａｌＣ}＝4.0248（ｓ）
となる。

【0095】

よって、図１８に示すレシピが設定された場合、Ｔ_{ｔｏｔａｌＢ}＜Ｔ_{ｔｏｔａｌＣ}＜Ｔ_{ｔｏｔａｌＡ}となり、Ｔ_{ｔｏｔａｌＢ}が最小となるので、測定パターンＢの測定順が選定される。

【0096】

本実施形態によれば、その動作は、レシピに設定された各測定点の設定順に沿って測定したときの予測時間を算出すると共に、測定パターンに従いレシピに設定された各測定点の設定順を変更し、該変更された設定順に沿って測定したときの予測時間を算出し、それぞれ算出される予測時間のうち、予測時間が最速となる（最も短くなる）設定順を選定し、該選定された設定順で被測定物を測定するものである。

【0097】

以上の動作により、半導体ウェーハ１枚当たりの測定時間が短縮されることによって、時間あたりの測定可能枚数が増加することが可能である。

【0098】

シリコンウェーハの抵抗率、ウェーハ表面に形成したエピタキシャルウェーハの抵抗率、表面から不純物を拡散又は注入した場合の拡散層又は注入層のシート抵抗、表面に生成した金属膜のシート抵抗等を本実施形態の半導体ウェーハの抵抗率測定器で測定し、測定結果を各半導体製造装置のプロセス条件へフィードバックし、すなわち、半導体製造装置に測定結果に基づいてプロセス条件を設定し、そのプロセス条件により半導体製造装置が半導体ウェーハを処理することにより、半導体装置の品質の均一性を向上することが可能になる。

【符号の説明】

【0099】

１０・・・抵抗率測定器
１１・・・測定ステージ（台）
１２・・・半導体ウェーハ（被測定物）
１４・・・４探針プローブ（プローブ）
１４ａ・・・探針
１６・・・プローブ上下駆動部（上下駆動部）
１７・・・プローブ水平駆動部（水平駆動部）
２０・・・制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】