WO2007007372A1

WO2007007372A1 - 半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法

Info

Publication number: WO2007007372A1
Application number: PCT/JP2005/012571
Authority: WO
Inventors: Keizo Yamada
Original assignee: Topcon Corporation
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-18

Abstract

　本発明の課題は、電子ビーム等のプローブ照射により半導体基板等の測定サンプルに流れる微小電流を測定して、サンプルを破壊しなくとも薄膜の特性を知ることができる半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法を提供することにある。　本発明の半導体測定装置は、プローブの粒子密度を変化させる密度可変手段と、複数の粒子密度のそれぞれに対応した基板電流の値を保持する記憶手段と、測定した基板電流と記憶手段に保持されている基板電流値とに基づいて測定サンプルの膜厚等を抽出する抽出手段とを有することを特徴とする。

Description

半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法技術分野

[0001] 本発明は、半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法に関する。また、本発明は、電子ビーム、イオンビーム、電磁波、音波、振動などのプローブを利用して、半導体デバイス製造工程途中のプロセス評価を行うのに好適な半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法に関する。

背景技術

[0002] 半導体プロセスの評価方法として断面 SEM (Scanning Electron Microscope：走査形電子顕微鏡)解析が知られている。この方法は、測定対象部分の断面を FIB (Foe used Ion Beam :集束イオンビーム)加工法等の断面作製方法によって作った後、観察場所に電子ビームを照射してその際に生じる二次電子を収集し、画像を形成する方法である (例えば、特許文献 1参照)。

[0003] 断面 SEM解析によれば、例えば薄膜を形成した半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）等のサンプルの断面に電子ビームを当てて画像を形成し、長さを計測するなどして薄膜の一断面の情報を知ることができる。

[0004] 特許文献 1 :特開 2005— 26449号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、断面 SEM解析では、断面を作り出すために、サンプルとなるウェハを破壊する必要があるので、観察に使用したウェハは製品として利用することができない。したがって、従来の断面 SEM解析による半導体プロセスの評価方法は、破壊観察であるため高価なウェハを破棄しなくてはならな、と、つた課題があった。また、近年における半導体集積回路の微細化により、観察部分の大きさは 0. 1 μ mよりも小さくなつており、破断面の作製そのものが困難になってきているという課題があった

[0006] 本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電子ビーム等のプローブ照射により半導体基板等の測定サンプルに流れる微小電流を測定して、サンプルを破壊しなくとも薄膜の特性を知ることができる半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] 上記課題を解決するため、本発明の半導体測定装置は、電子ビーム等のプローブを測定サンプルに照射したときに、該測定サンプルに生じる電流である基板電流を測定する電流測定手段を有する半導体測定装置であって、前記プローブの粒子密度を変化させる密度可変手段 (例えば対物レンズ駆動装置）と、複数の粒子密度のそれぞれに対応した前記基板電流の値を少なくとも保持する記憶手段 (例えばデータベース）と、前記電流測定手段が測定した基板電流と前記記憶手段に保持されて V、る値とに基づ、て前記測定サンプルの構成要素である薄膜の構造又は特性 (例えば膜厚)を抽出する抽出手段 (例えば薄膜厚み抽出装置)とを有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、ウェハなどの測定サンプルを破壊せずに、その測定サンプルに形成されている薄膜の厚みなどの構造又は特性を精密に測定することができる。例えば、予め、薄膜の厚み等が認識されているウェハ (測定サンプル )であって、その薄膜の厚みが異なる複数種類のウェハについて、基板電流を測定しておく。この基板電流の測定では、電子ビーム等のプローブの粒子密度を変化させて複数の密度について測定する。この測定結果は、粒子密度、膜厚、基板電流等を項目として、記憶手段にデータベース化して保持させる。そして、測定対象とする測定サンプルにつヽて粒子密度を変えながら基板電流を測定し、その測定値 (粒子密度、基板電流）と記憶手段の記憶項目とを比較することなどにより、測定サンプルの薄膜の厚みを特定することができる。したがって、本発明は、薄膜の厚みの絶対値などを非破壊で精密に測定することができる。

[0008] また、本発明の半導体測定装置は、前記抽出手段が、前記電流測定手段が測定した基板電流と前記記憶手段に保持されて、る値とを比較して、該比較結果から前記測定サンプルの構成要素である薄膜の膜厚を検出するものであることを特徴とする。本発明によれば、基板電流が薄膜の膜厚及びプローブの粒子密度に対応して流れることを利用して、その薄膜の膜厚を非破壊で精密に測定することができる。

[0009] また、本発明の半導体測定装置は、前記密度可変手段が前記プローブのスポットサイズを変化させる手段を有してなり、前記記憶手段は、複数の前記スポットサイズのそれぞれに対応した前記基板電流の値を少なくとも保持するものであることを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、プローブのスポットサイズを変化させることにより、そのプローブの粒子密度を変化させることができる。なお、プローブのスポットサイズとは、測定サンプルの表面における 1時点でのプローブ照射領域の大きさをいう。

[0010] また、本発明の半導体測定装置は、前記密度可変手段が、前記プローブを収束させるレンズのレンズ強度を変化させる手段を有してなり、前記記憶手段は、複数の前記レンズ強度のそれぞれに対応した前記基板電流の値を少なくとも保持するものであることを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、例えばプローブとして電子ビームを用いたときに、その電子ビームを収束させる対物レンズであって収束比率が可変な対物レンズを密度可変手段として適用できる。そして、記憶手段に保持されている複数パターンのレンズ強度と、そのレンズ強度に対応した基板電流と、これらと膜厚等との対応関係を示すデータとに基づき、測定サンプルの膜厚等を特定することができる。

[0011] また、本発明の半導体測定装置は、前記薄膜の管理値を設定する管理設定手段と

、前記抽出手段によって得られた薄膜の構造又は特性 (膜厚)と前記管理値とに基づいて、前記薄膜の良否についての表示情報を出力する良否情報発生手段とを有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、非破壊で測定サンプル (製品用ウェハ)の膜厚等を測定して検査することができる。そこで、例えば、半導体集積回路等の半導体装置の製造工程中において、その半導体装置の薄膜が設計通りに形成された力否かを精密に確認できる。したがって、本発明によれば、不良の半導体装置を大量の製造する前に、製造途中での異常発生などを迅速に検出でき、高品質な半導体装置などを低コストで製造することが可能となる。 [0012] また、本発明の半導体測定装置は、前記薄膜の管理値を設定する手段と、前記抽出手段によって得られた薄膜の構造又は特性 (膜厚)と前記管理値とに基づいて、前記測定サンプルについて加工又は処理する製造装置の設定値を可変する情報を出力する良否情報発生手段とを有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、非破壊で測定サンプル (例えば製品用ウェハ )の膜厚等を測定して、その測定値に基づ!ヽて半導体製造装置の設定値を補正することなどができる。例えば、半導体集積回路等の半導体装置の製造工程中において何らかの工程上の変化 (製造装置の経時変化など）が生じた場合でも、設計通りの薄膜を精密に形成でき、不良の半導体装置を大量の製造することなどを回避できる。そこで、本発明によれば、高品質な半導体装置などを低コストで製造することが可能となる。

[0013] また、本発明の半導体測定装置は、前記プローブの焦点が前記測定サンプルの表面上に位置するように該焦点の位置を調節する自動焦点調節 (オートフォーカス)手段と、前記表面上に焦点があつたときおける前記自動焦点調節手段の該焦点の制御値を出力する制御値出力手段とを有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、例えば自動焦点調節手段の制御値に基づ、て、プローブの出射部などと測定サンプル間の距離を測定することができる。ここで、プローブの出射部などの位置が精密に固定されているとした場合、測定サンプルであるウェハの反り（曲がり）を測定することができる。

[0014] また、本発明の半導体測定装置は、前記制御値出力手段が、前記プローブを収束又は拡散させる対物レンズの駆動値を前記制御値として出力するものであることを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、例えば対物レンズの駆動値に基づいて測定サンプルの反りを測定することができる。

[0015] また、本発明の半導体測定装置は、前記制御値出力手段から出力された制御値を、所定の基準位置力前記焦点までの距離に変換する距離測定手段を有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、距離測定手段により、測定サンプルの反りを定することができる。

[0016] また、本発明の半導体測定装置は、前記距離測定手段により変換された距離であつて、前記測定サンプルの表面の複数箇所についての距離に基づき、該測定サンプルの反り状態を検出する反り抽出手段を有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、反り抽出手段により、測定サンプルの反り状態を検出できる。そして、基板電流を測定して膜厚を検出しながら、その測定サンプルの反りを検出できる。

[0017] また、本発明の半導体測定装置は、前記反り状態の管理値を設定する反り管理設定手段と、前記反り抽出手段によって得られた前記測定サンプルの反り状態と前記反り管理設定手段で設定された管理値とに基づいて、前記測定サンプルの良否についての表示情報を出力する良否情報発生手段とを有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、例えば、測定サンプルが基準値以上に反って V、る場合、その測定サンプルを不良ウェハとして排除することができる。

[0018] また、本発明の半導体測定装置は、前記反り状態の管理値を設定する反り管理設定手段と、前記反り抽出手段によって得られた前記測定サンプルの反り状態と前記反り管理設定手段で設定された管理値とに基づいて、前記測定サンプルについて加ェ又は処理する製造装置の設定値を可変する情報を出力する良否情報発生手段とを有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、測定サンプルの反りを測定して検査することができる。そこで、例えば、測定サンプルの膜厚等の検査工程において、その測定サンプルの反りなども合わせて精密に検出できる。

[0019] また、本発明の半導体測定装置は、前記測定サンプルの反り状態の大小又は形態にかかわらず、該測定サンプルの測定部位における前記プローブの粒子密度をほぼ一定にする粒子密度一定ィ匕手段を有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、測定サンプルに反りがある場合であっても、その反り量に応じて対物レンズ駆動値などを制御 (補正)することにより、測定サンプルの表面における粒子密度を精密に所望値に設定することができる。そこで、本発明によれば、測定サンプルに反りがある無しにかかわらず、膜厚などを極めて精密に測定することが可能となる。

[0020] また、本発明の半導体測定装置は、前記測定サンプルの反り状態の大小又は形態にかかわらず、該測定サンプルの測定部位における前記プローブのスポットサイズをほぼ一定にする粒子密度一定ィ匕手段を有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、測定サンプルの反り量に応じて対物レンズ駆動値などを制御（補正）することにより、測定サンプルの表面におけるプローブのスポットサイズを精密に所望値に設定することができる。そこで、本発明によれば、測定サンプルに反りがある無しにかかわらず、膜厚などを極めて精密に測定することが可能となる。

[0021] また、本発明の半導体測定装置は、前記密度可変手段 (対物レンズ)から測定サンプルの測定部位までの距離を測定する手段と、前記測定部位までの距離に基づ、て前記密度可変手段 (対物レンズ)の密度可変動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明の半導体測定装置によれば、制御手段が測定サンプルの反り量に応じて対物レンズ駆動値などを制御 (補正)するので、測定サンプルの表面における粒子密度を精密に所望値に設定することができる。

[0022] また、本発明の半導体測定装置は、前記密度可変手段が、前記プローブを収束又は拡散させるとともに該収束又は拡散の比率を可変制御できる対物レンズであり、前記制御手段は、前記測定部位までの距離に基づ、て前記比率を補正するものであることを特徴とする。

[0023] 上記課題を解決するため、本発明の半導体測定方法は、電子ビーム等のプローブを測定サンプルに照射したときに、該測定サンプルに生じる電流である基板電流を測定する電流測定ステップを有する半導体測定方法であって、前記プローブの粒子密度を変化させる密度可変ステップ (例えば対物レンズの駆動制御）と、複数の粒子密度のそれぞれに対応した前記基板電流の値を記憶手段に保持させる記憶ステツプ (データベース化）と、前記電流測定ステップで測定した基板電流と前記記憶ステップで保持された値とに基づいて前記測定サンプルの構成要素である薄膜の構造又は特性を抽出する抽出ステップとを有することを特徴とする。本発明の半導体測定方法によれば、ウェハなどの測定サンプルを破壊せずに、その測定サンプルに形成されている薄膜の厚みなどの構造又は特性を精密に測定することができる。例えば、予め、薄膜の厚み等が認識されているウェハ (測定サンプル )であって、その薄膜の厚みが異なる複数種類のウェハについて、基板電流を測定しておく。この基板電流の測定では、電子ビーム等のプローブの粒子密度を変化させて複数の密度について測定する。この測定結果は、粒子密度、膜厚、基板電流等を項目として、記憶手段にデータベース化して保持させる。そして、測定対象とする測定サンプルにつヽて粒子密度を変えながら基板電流を測定し、その測定値 (粒子密度、基板電流）と記憶手段の記憶項目とを比較することなどにより、測定サンプルの薄膜の厚みを特定することができる。したがって、本発明は、薄膜の厚みの絶対値などを非破壊で精密に測定することができる。

上記課題を解決するため、本発明の半導体デバイス製造方法は、電子ビーム等のプローブを測定サンプルに照射したときに、該測定サンプルに生じる電流である基板電流を測定する電流測定ステップを有する半導体デバイス製造方法であって、前記プローブの粒子密度を変化させる密度可変ステップ (対物レンズ)と、複数の粒子密度のそれぞれに対応した前記基板電流の値を記憶手段に保持させる記憶ステップ（データベース:薄膜厚み抽出装置）と、前記電流測定ステップで測定した基板電流と前記記憶ステップで保持された値とに基づヽて、前記測定サンプルの構成要素である薄膜の構造又は特性を抽出する抽出ステップと、前記薄膜の管理値を設定するステツプと、前記抽出ステップで得られた薄膜の構造又は特性 (膜厚)と前記管理値とに基づ!/、て、前記測定サンプルにつ、て加工又は処理する製造装置の設定値を可変する製造装置制御ステップ（良否情報発生ステップ)とを有することを特徴とする。本発明の半導体デバイス製造方法によれば、非破壊で測定サンプル (例えば製品用ウェハ)の膜厚等を測定して、その測定値に基づいて半導体製造装置の設定値を補正することなどができる。例えば、半導体集積回路等の半導体装置の製造工程中において何らかの工程上の変化 (製造装置の経時変化など）が生じた場合でも、設計通りの薄膜を精密に形成でき、不良の半導体装置を大量の製造することなどを回避できる。そこで、本発明によれば、高品質な半導体装置などを低コストで製造することが可能となる。

発明の効果

[0025] 本発明によれば、粒子密度の異なるプローブを測定サンプルに照射して、その測定サンプルに生じた基板電流を測定することにより、薄膜の膜厚などの特性を知ることができる。したがって、従来の SEMを用いた方法などでは出来な力つた非破壊での薄膜の厚み測定 (絶対値測定)を高精度に行うことができる。

[0026] また、本発明によれば、測定サンプルを破壊することなく薄膜の膜厚などを知ることができるので、プロセス終了直後に薄膜形成の良否を知ることが可能となる。そこで、製造工程における不良発生を短時間で知ることができ、直ぐに不具合改善を実行でき、短い時間でプロセスを良好の状態に戻すことができる。

[0027] また、本発明によれば、従来の SEMを用いた方法などでは不可能であった、製品にて薄膜の出来具合の確認が可能となる。そこで、本発明は、製品に直結したプロセス不具合を検出できる。また、本発明は、不良を起こす前にプロセスの改善が可能であり、歩留まりを高めることができる。また、本発明は、測定によって不具合が判明した場合、その情報を用いて警告を表示したり、測定対象ウェハ (測定サンプル)が不良であることを表示装置上に表示することもできる。

[0028] また、本発明によれば、測定サンプルに形成された薄膜の特性が予め決められた管理値を超えた場合、所定の製造装置を自動停止させることができ、また、不良を作りこんでいることを製造管理用のホストコンピュータにアップロードすることもできる。これらにより、歩留まりを向上させることができる。

[0029] また、本発明の測定対象の薄膜は単一の膜に限定されず、複数の材料からなる膜、又は多層膜についても本発明の測定対象とすることができる。

[0030] また、本発明は、測定サンプルについての基板電流の測定過程において、その測定サンプルの反りを同時に測定できる。これにより、測定サンプルの測定部位に照射される電子ビームのスポットサイズ等を精密に所望値に設定することができる。また、上記反り情報を利用すれことにより、プロセス不具合によるウェハ反り不良を検出することができる。ウェハ（測定サンプル)の反りに関して管理値を設けることにより、ゥェハの反りが一定以上に大きい場合には、不良の警告を出したり、関連する装置を自動停止したりすることが可能であり、歩留まりを向上させることができる。また、副次的な情報として、ウェハの反り量そのものを測定出力することが可能であり、その反り量自体をプロセス管理情報として利用することもできる。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]本発明の第 1実施形態に係る半導体測定装置の構成例を示す図である。

[図 2]同上の半導体測定装置における対物レンズのレンズ強度とスポットサイズとの関係を示す図である。

[図 3]同上の半導体測定装置における電子ビームのスポットサイズと粒子密度との関係を示す図である。

[図 4]同上の半導体測定装置におけるレンズ強度と基板電流との関係を示す図である。

[図 5]同上の半導体測定装置の測定動作を示す説明図である。

[図 6]同上の測定動作における膜厚解析の方法例を示す図である。

[図 7]本発明の第 2実施形態に係る半導体測定装置の構成例を示す図である。

[図 8]本発明の第 3実施形態に係る半導体測定装置の構成例を示す図である。

[図 9]同上の半導体測定装置における対物レンズから測定サンプルまでの距離とジャストフォーカス時のレンズ強度との関係を示す図である。

[図 10]同上の半導体測定装置の測定動作を示す説明図である。

[図 11]本発明の第 4実施形態に係る半導体測定装置の構成例を示す図である。符号の説明

[0032] 1…電子ビーム源 (プローブ照射手段）

2· ··コンデンサレンズ

3…対物レンズ

4…測定サンプル

5…トレイ

6· ··ΧΥステージ 9· ··高圧電源

10· · .アパーチャ

11· · •電子銃

12· · -二次電子検出器

13· · -電子ビーム

21· · '対物レンズ駆動装置

22· · •薄膜厚み抽出装置

31· · -ウェハ反り抽出装置

101· '··対物レンズ駆動装置

102· '··電子ビーム照射装置

103· …基板電流測定装置

104· '··薄膜厚み抽出装置

105· …管理基準値設定装置

106· …管理基準値記憶装置

107· …良否情報発生装置

108· …製造装置制御装置

109· '··良否表示装置

201· ' · ·オートフォーカス装置

202· '··対物レンズ駆動装置

203· …ウェハ反り抽出装置

発明を実施するための最良の形態

[0033] 次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

[0034] [第 1実施形態]

図 1は、本発明の第 1実施形態に係る半導体測定装置の全体構成例を示す図である。本実施形態の半導体測定装置は、電子ビーム源 1と、トレイ 5と、 XYステージ 6と、真空チャンバ 7と、電流増幅器 8と、高圧電源 9と、電子銃 11と、対物レンズ駆動装置 21と、薄膜厚み抽出装置 22とを有して構成されている。電子銃 11は、コンデンサレンズ 2、対物レンズ 3、アパーチャ 10、二次電子検出器 12からなる。 [0035] 電子ビーム源（プローブ照射手段） 1は、一定のエネルギーで電子ビーム（プローブ ) 13を放出するものである。真空チャンバ 7は、電子ビーム 13が放出できるように雰囲気制御するためのものである。そして、真空チャンバ 7内には、電子ビーム 13が照射され測定対象となる測定サンプル 4と、トレイ 5と、 XYステージ 6とが配置されている。高圧電源 9は、電子銃 11が所望のエネルギーレベルを有した電子ビーム 13を発生するために必要な高圧を、その電子銃 11に加えるものである。また、本半導体測定装置には、電子ビーム 13を偏向するための電圧を制御する制御電源 (図示せず）が備えられている。

[0036] また、測定サンプル 4は、測定対象となるものであり、半導体デバイス製造工程の途中におけるウェハ等の半導体基板などが該当する。トレイ 5は、測定サンプル 4を支持すると共に、測定サンプル 4に流れる基板電流を集めるための電極としても機能するものである。 XYステージ 6は、電子ビーム 13を所望の場所に照射するための位置決め機構である。 XYステージ 6には、ボールネジを使用したものやセラミック振動を利用したものなどが適用できる。より精密に位置合わせを行うためには、光学顕微鏡像あるいは電子ビーム 13の照射時に得られる二次電子画像を利用してパターンマツチングを行う方法を、位置決め機構として適用してもよい。

[0037] 電流増幅器 8は、測定サンプル 4へ電子ビーム 13が照射された時に、その測定サンプル 4に生じる電流 (基板電流）を測定するための増幅回路である。電流増幅器 8 は、トレイ (電極） 5を介して測定サンプル 4に接続されている。電流は波形として連続的にコンピュータに取り込まれ、電子ビーム照射位置の関数として記憶装置に記憶される。

[0038] 測定サンプル 4に電子ビーム 13が照射されたとき、その測定サンプル 4に生じる微小な基板電流を、電流増幅器 8が増幅する。これにより、本半導体測定装置によれば、測定サンプル 4について、非常に低ノイズでかつ広い周波数帯域を持って、微少な基板電流を測定することができる。

[0039] 対物レンズ 3は、電子ビーム 13を測定サンプル 4の表面（測定部位）にフォーカスさせるために利用されるとともに、測定サンプル 4へ照射される電子ビーム 13の粒子（電子)密度を決定するために利用される。すなわち、対物レンズ 3のレンズ強度を調整することにより、測定サンプル 4の表面に電子ビーム 13の焦点が合わせられるとともに、測定部位での電子ビーム 13の粒子密度が設定される。

[0040] 対物レンズ駆動装置 21は、対物レンズ 3のレンズ強度を制御するものであり、対物レンズ 3とともに本発明の密度可変手段を構成している。また、対物レンズ 3のレンズ強度を制御して粒子密度を変更すると、これに応じて測定サンプル 4の表面での電子ビーム 13のスポットサイズが変更される。

[0041] 薄膜厚み抽出装置 22は、電流増幅器 8で増幅された基板電流を入力して基板電流を測定する電流測定手段をなす。また、薄膜厚み抽出装置 22は、対物レンズ駆動装置 21から対物レンズ 3のレンズ強度の制御値を入力する。また、薄膜厚み抽出装置 22は、複数の粒子密度のそれぞれに対応した基板電流の値を保持する記憶手段 (データベース）を備えている。そのデータベースは、後述の図 2から図 4に示すデータを備えている。そして、薄膜厚み抽出装置 22は、測定サンプル 4について測定した基板電流と前記データベースに保持されて、る値とに基づ、て、測定サンプル 4の構成要素である薄膜の膜厚などを抽出する抽出手段として機能する。

[0042] 図 2は、対物レンズ 3のレンズ強度（対物レンズ強度）とスポットサイズとの関係を示す図である。図 2に示すように、レンズ強度を大きくすると、電子ビーム 13は小さなスポットサイズとなる。逆にレンズ強度を小さくすると、大きなスポットサイズとなる。したがって、レンズ強度とスポットサイズとは反比例して、る。

[0043] 図 3は、電子ビーム 13のスポットサイズと粒子密度（照射電流密度）との関係を示す図である。ここで、電子ビーム 13全体の照射電流量は一定値としている。図 3に示すように、測定サンプル 4に照射される電子ビーム 13の粒子密度はその電子ビーム 13 のスポットサイズに逆比例する。つまり、スポットサイズを小さくすると、大きな粒子密度が得られ、逆にスポットサイズを大きくすると粒子密度が小さくなる。また、図 3に示すように、スポットサイズを 0. 1 μ m力ら 10 μ mまで変化させると、電子ビーム 13の粒子密度は 10000倍も変化する。

[0044] 図 4は、対物レンズ 3のレンズ強度と基板電流との関係を示す図である。また図 4では、測定サンプル 4としてシリコン（Si)ウェハを用いている。その測定サンプル 4としては、シリコンウェハ上に酸ィ匕膜 (SiO )の薄膜を形成したものと、形成していないもの、さらに、その薄膜の厚みを変えたもの (XI, X2, X4)との計 5種類が測定されている。ここで、薄厚み XIは 2nm、薄厚み X2は 4nm、薄厚み X3は 6nmである。

[0045] 図 4に示すように、膜厚の異なる測定サンプル 4に対して粒子密度の異なる電子ビーム 13を照射すると、測定される基板電流は異なった電子ビーム依存性を示す。 Si Oの薄膜が形成されていないシリコン (菱形の点）では、電子ビーム 13の粒子密度

2

を変えても基板電流は殆ど一定である。一方、 SiOの薄膜が付いた測定サンプル 4

2

では、その薄膜の厚みが大きいほど、粒子密度の所定量の変化に対応して変化する基板電流値が大きくなる。このような特性は、 SiO

2の薄膜以外の薄膜を形成した測定サンプル 4においても同様に見られる。図 4に示すデータは、標準データとして、薄膜厚み抽出装置 22のデータベースに記憶される。

[0046] 図 5は、本実施形態に係る半導体測定装置の測定動作を示す説明図である。

先ず、電子ビーム源 1において、電子ビーム 13の粒子密度（電子密度）あるいはスポットサイズ以外の主要パラメータである照射電子ビームの電流量及び加速電圧を一定にする。次いで、図 1に示すように、測定サンプル 4を真空チャンバ 7内の所定位置に置く。そして、対物レンズ 3のレンズ強度について、図 2から図 4に示すデータをデータベース化したときと同じように変化させて、基板電流を測定する。例えばデータベースが 5つの粒子密度につ!、ての依存性データからなって!/、る場合、その 5つの粒子密度の電子ビーム 13をそれぞれ測定サンプル 4に照射し、各照射時の基板電流を測定する。これらの測定データは、薄膜厚み抽出装置 22に取り込まれる。ここで、薄膜厚み抽出装置 22は、必要によっては、データを内挿したり、外挿したりして不足データを補完する。これら測定データ又は補完データは、薄膜厚み抽出装置 22の記憶手段に記憶される (ステップ Sl)。

[0047] 次いで、薄膜厚み抽出装置 22は、図 4に示すような自身のデータベースに蓄積された標準データと図 5に示すような測定データとの比較をする。この比較は関数又はプロファイルマッチングによる。例えば、薄膜厚み抽出装置 22は、複数の基準データと測定データとを波形として表現し、パターンマッチングにより測定データに 1番近い基準データを選択する。これらにより、薄膜厚み抽出装置 22は、測定サンプル 4に形成されて!/ヽる薄膜の膜厚等を解析する (ステップ S2)。 [0048] そして、薄膜厚み抽出装置 22は、ステップ S2で解析した膜厚等について、表示装置又は半導体製造装置に出力する。ここで、半導体製造装置は測定サンプル 4についてカ卩ェ等して半導体デバイスを製造するために用いられる装置である (ステップ S3

) o

[0049] 図 6は、図 5に示す測定動作における膜厚解析 (ステップ S2)の具体的方法の一例を示している。測定対象となる測定サンプル 4については、予め、複数パターンの厚みの薄膜が形成されていることが確認された基準試料を用いて、図 4に示すような照射密度依存性データ (標準データ）が測定されている。その基準データは、薄膜厚み抽出装置 22のデータベースに蓄積されて、る。

[0050] ここで、標準データは、薄膜の厚みが異なる基準試料ごとに、 2つ以上の粒子密度について測定されていることが望ましぐより多くの照射密度依存性データを取得されることが望ましい。このデータは点として扱っても良いし、関数近似を用いてもよい。例えば適当な関数を設定してそれに基づいてデータ群を表現してもよい。

[0051] このデータベースに記憶された標準データ (又は関数表現された標準データ）と厚みが未知の試料 (測定サンプル 4)とについて、照射密度依存性データを比較する。比較の方法はパターンマッチング又は相関法など、ろ、ろな数学的な手法が利用可能である。

[0052] 図 6では、簡単のために、横軸に粒子密度 (電子ビーム密度）を決める対物レンズ 3 のレンズ強度の制御値、縦軸にそのときに流れる基板電流値をとり、グラフに表したものをマッチングすべきデータとして表現して、る。

[0053] 図 6の左側のグラフは、 3つの標準サンプル PI, P2, P3について、照射密度依存性データがデータベースに蓄積されている場合を示している。ここで、標準サンプル PI, P2, P3それぞれに形成されている薄膜の厚みの関係は、 PK P2く P3となつている。一方、図 6の右側のグラフは、測定対象であって、厚みが未知の薄膜が形成された測定サンプル 4についての測定データが示されている。この測定は、図 5のステツプ S1の動作で行われるものである。

[0054] 次いで、測定データ（図 6右）とデータベースの標準データ（図 6左）とについてパターンマッチング等の相関解析を行う。すると、測定データ（図 6右）はデータベースの標準サンプル P2と良く似ていることが算出される。そこで、ノターンマッチングによつて抽出された標準サンプル P2のもつ薄膜の厚みは知られているので、その標準サンプル P2の薄膜の厚みが測定サンプル 4の薄膜の厚みであると推定される。

[0055] これらにより、本実施形態の半導体測定装置によれば、製品用のウェハなどの測定サンプル 4を破壊せずに、その測定サンプル 4に形成されてヽる薄膜の厚みなどの構造又は特性を精密に測定することができる。

[0056] [第 2実施形態]

図 7は、本発明の第 2実施形態に係る半導体測定装置及び半導体デバイス製造方法の全体構成例を示す図である。本実施形態では、第 1実施形態の半導体測定装置による薄膜の厚み測定方法を利用して、半導体プロセスを管理する装置及び方法を示している。半導体デバイスでは、非常に薄い酸ィ匕膜又は金属膜などを扱うため、膜厚み管理は非常に重要な項目である。

[0057] 図 7において、対物レンズ駆動装置 101は、図 1の対物レンズ駆動装置 21に相当するものである。また、電子ビーム照射装置 102は、図 1の電子ビーム源 1及び電子銃 11に相当するものである。なお、電子銃 11は、コンデンサレンズ 2、対物レンズ 3、アパーチャ 10及び二次電子検出器 12を有している。また、基板電流測定装置 103 は、図 1の電流増幅器 8及び薄膜厚み抽出装置 22に相当するものである。また、薄膜厚み抽出装置 104は、図 1の薄膜厚み抽出装置 22に相当するものである。

[0058] 管理基準値設定装置 105は、製品ウェハである測定サンプル 4の製造プロセスを管理するための基準値を設定する装置である。ここで基準値は、例えば測定サンプル 4に形成される薄膜の膜厚についての管理値とする。管理基準値記憶装置 106は、管理基準値設定装置 105で設定された基準値を記憶する装置である。

[0059] 良否情報発生装置 107は、薄膜厚み抽出装置 104から出力された膜厚の測定値と管理基準値記憶装置 106に記憶されている基準値 (管理値)とに基づいて、測定サンプル 4に形成された薄膜の膜厚の良否についての表示情報を出力する機能を有する。また良否情報発生装置 107は、薄膜厚み抽出装置 104から出力された膜厚の測定値と管理基準値記憶装置 106に記憶されている基準値 (管理値)とに基づいて、測定サンプル 4につ、て加工又は処理する製造装置の設定値を可変する情報を出力する機能を有する。良否表示装置 109は、良否情報発生装置 107から出力された薄膜の膜厚の良否についての情報を表示する。製造装置制御装置 108は、良否情報発生装置 107から出力された製造装置の設定値を可変する情報に基づいて、測定サンプル 4の製造装置を制御する。次に、本半導体測定装置の動作について、図 1及び図 7を参照して説明する。

[0060] 測定サンプル 4に設けられた測定対象となる薄膜に対して、 XYステージ 6及び必要によってはパターンマッチング等のナビゲーシヨン技術を用いて、第 1の電子ビーム密度 (粒子密度)を有した電子ビーム 13を照射し、基板電流値を測定する。引き続いて、第 2の電子ビーム密度を有した電子ビーム 13を、前の照射場所と同じ場所に照射し、基板電流値を測定する。これらは、対物レンズ駆動装置 101、電子ビーム照射装置 102及び基板電流測定装置 103によって行われる。また、これらの電子ビーム照射及び基板電流測定は、必要回数だけ、それぞれ異なった電子ビーム密度で、同じ場所について行われる。薄膜厚み抽出装置 104は、各照射時の照射条件 (レンズ強度制御値など)及び基板電流値を記憶する。そして、薄膜厚み抽出装置 104は、記憶した測定データとデータベースに蓄積された標準データ（図 4及び図 6参照）との照合を行い、薄膜の厚みを推定する。

[0061] 次いで、良否情報発生装置 107は、管理基準値記憶装置 106に記憶されているプロセス管理するための基準値 (管理値)と、薄膜厚み抽出装置 104が推定した薄膜の厚みとを比較する。そして、良否情報発生装置 107は、推定した厚みが管理範囲内であれば、良品であると判断し、この良品判断を示す情報を良否表示装置 109に表示させる。また、良否情報発生装置 107は、製造装置を管理するホストコンピュータである製造装置制御装置 108に対しても、良品判断を示す情報をアップロードし、製造装置制御装置 108がそのデータを利用できる状態にする。

[0062] 一方、推定された膜厚が管理範囲外であった場合には、測定された測定サンプル 4が不良品又は不具合発生品であることを示す情報を良否表示装置 109に表示させる。また、良否情報発生装置 107は、製造装置制御装置 108に対しても、不良が発生したことを示す情報をアップロードし、製造装置管理装置 108がそのデータを利用できる状態にする。 [0063] これらにより、本実施形態によれば、非破壊で製品用ウェハ等の膜厚等を測定して検査でき、例えば半導体装置の製造工程中において、その半導体装置の薄膜が設計通りに形成されたカゝ否かを精密に確認できる。したがって、不良の半導体装置を大量の製造する前に、製造途中での異常発生などを迅速に検出でき、高品質な半導体装置などを低コストで製造することが可能となる。また、本実施形態によれば、膜厚等の測定値に基づヽて半導体製造装置の設定値を補正でき、製造工程中にお!ヽて何らかの工程上の変化 (製造装置の経時変化など)が生じた場合でも、設計通りの薄膜を精密に形成でき、不良の半導体装置を大量の製造することなどを回避できる。そこで、本実施形態によれば、高品質な半導体装置などを低コストで製造することが可能となる。

[0064] [第 3実施形態]

図 8は、本発明の第 3実施形態に係る半導体測定装置の全体構成例を示す図である。図 8において、図 1の半導体測定装置の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本半導体測定装置の特徴は、ウェハ反り抽出装置 31を有している点である。ウェハ反り抽出装置 31は、対物レンズ駆動装置 21における対物レンズ 3のレンズ強度の制御値 (対物レンズの制御情報)などに基づ、て、測定サンプル 4の反りを測定するものである。

[0065] 図 9は、対物レンズ 3から測定サンプル 4までの距離とジャストフォーカス（合焦）が得られるための対物レンズ 3のレンズ強度（制御値）の関係を示している。図 9から明らかなように、対物レンズ 3から測定サンプル 4までの距離とジャストフォーカスが得られるレンズ強度とは、比例 (反比例）関係がある。

[0066] 図 10は、本実施形態に係る半導体測定装置の測定動作を示す説明図である。すなわち、図 10は、電子ビームのオートフォーカスを用いてウェハの反りを測定する方法を示している。測定サンプル 4の一つであるウェハは、熱プロセス又は薄膜形成プ口セスを経ると、そのウェハが数 10 μ m力ら 100 μ m近く反ってしまう。

[0067] 電子顕微鏡で良く知られているように、収束した電子ビーム 13を測定サンプル 4の表面に走査して二次電子を発生させ、その二次電子を二次電子検出器 12で検知することで、二次電子画像又はプロファイルを形成することができる。ここで電子ビーム収束状態は対物レンズ 3のレンズ強度で制御されている。

[0068] また、形成される二次電子像又はプロファイルは、測定サンプル 4の表面に電子ビーム 13が小さくフォーカスされるとき、シャープな画像となり、電子ビーム 13が大きくフォーカスされるときぼけた画像となる。つまり、ある測定対象表面に電子ビーム 13の収束量を変えながら照射した際に、最小のビームスポット径が得られたときを検出することで、ジャストフォーカスを検出することができる。

[0069] 本実施形態の半導体測定装置の対物レンズ駆動装置 21には、オートフォーカスモードと呼ばれる自動焦点調節手段が備わっている。その自動焦点調節手段は、自動的に一番シャープな二次電子画像又はプロファイルが得られるように、対物レンズ 3 のレンズ強度を自動制御できる。そこで、ウェハ反り抽出装置 31は、ジャストフォー力ス時のレンズ強度の制御値を対物レンズ駆動装置 21から入力する (ステップ S 11)。

[0070] 図 9に示すように、対物レンズ 3から測定サンプル 4までの距離が一定のとき、対物レンズ 3によって収束される電子ビーム 13のスポットサイズが最小になるレンズ強度は一義的に決定される。この性質を利用すると、ウェハ反り抽出装置 31は、測定サンプル 4の表面でジャストフォーカスが得られたときのレンズ強度の制御値力測定サンプル 4 (ウェハ）の反り量を算出することができる。換言すれば、ウェハ反り抽出装置 31は、対物レンズ駆動装置 21から出力されたジャストフォーカス時のレンズ強度の制御値に基づ、て、反り量を算出することができる (ステップ S 12)。

[0071] ウェハ反り抽出装置 31は、測定サンプル 4の反り量を相対値として出力することも可能であるし、測定サンプル 4の全体における各部での反り量の分布を統計的に処理して、一番反りの大きな場所力も一番小さな場所の値を引き算することで、測定サンプル 4の反り量の絶対値を測定することができる。

[0072] また、ミクロン（ m)等、通常の長さ単位に換算した、場合には、レンズ強度と対物レンズ 3から測定サンプル 4までの距離が予め分かって!/、る試料（測定サンプル 4)を用意して校正することにより、換算することができる。例えば、対物レンズ 3はデジタル的に制御されるので、 16ビットの分解能で表現され 25000と、うような値でレンズ強度が表される。この値と、電子ビーム 13の収束によって得られる収束の程度は電子ビーム 13の加速電圧の関数でもあるため、加速電圧による影響を関数的に補正して、レンズ強度力も測定サンプル 4の反り量の絶対値を求める。材料の剛性が判明しているときは、反り量から半導体ウェハーの内部応力を求めることができる。これにより、ウェハー上の任意の応力分布を知ることができる。

[0073] このようにして、ウェハ反り抽出装置 31は、対物レンズ 3から測定サンプル 4までの距離 (すなわち反り量)が測定できると、正確な電子ビーム密度 (粒子密度)を与えるための補正を行うことができる (ステップ S 13)。

[0074] つまり、測定サンプル 4に反りがあると、対物レンズ 3から測定サンプル 4までの距離が測定部位ごとに変化してしまうため、実際に測定サンプル 4上で得られる粒子密度は場所によって異なってくる。このようになると粒子密度が変化してしまうので、膜厚などの正し!/、測定が行えな!/、。

[0075] ところが、本実施形態の半導体測定装置によれば、測定サンプル 4の反り量を測定して補正することにより、測定サンプル 4に反りがあっても、例えば測定サンプル 4の表面上のどの位置でも 10 μ m径のスポットサイズをもつように、対物レンズ 3の強度を自動的に変更し、一定に保つことが可能となる。

[0076] これを実行するには、対物レンズ 3からの測定サンプル 4までの距離と測定サンプル 4の表面に形成したい電子ビーム 13のスポットサイズとの関数を予め用意しておき、その関数に測定値を代入することで、実際に必要な対物レンズ強度が得られる。

[0077] 補正の要求精度によっては、関数の代わりに、表を用いても良い場合もある。測定サンプル 4の反り量の測定は、電子ビーム 13による基板電流測定に先立って測定ポイントの全てに関して予め測定しておいてもよい。その後、上記補正を行いながら、図 1に示す構成を用いて、電子ビーム 13による基板電流を用いた薄膜の厚み測定を行っても良い。また、各部位の反り量測定の直後ごとに、ほぼ同時に薄膜の厚み測定を行い、その厚み測定値を反り量で補正してもよい。

[0078] これらにより、本実施形態によれば、測定サンプル 4の反りを測定することができる。

また、本実施形態によれば、測定した反り量で粒子密度を補正することもでき、これを第 1実施形態に応用することで、より精密に薄膜の膜厚などを測定することができる。

[0079] [第 4実施形態]

図 11は、本発明の第 4実施形態に係る半導体測定装置及び半導体デバイス製造方法の全体構成例を示す図である。本実施形態では、第 3実施形態の半導体測定装置によるウェハの反り測定方法を利用して、半導体プロセスを管理する装置及び方法を示している。図 11において、図 7の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付けている。

[0080] オートフォーカス装置 201は、図 8の対物レンズ 3又は対物レンズ駆動装置 21に内蔵されているものであって、図 10のステップ S 11で行われるオートフォーカスを実行する装置である。対物レンズ駆動装置 202は、図 8の対物レンズ駆動装置 21に相当するものであり、オートフォーカス時のレンズ強度をオートフォーカス装置 201から入力する機能を有する。ウェハ反り抽出装置 203は、図 8のウェハ反り抽出装置 31に相当するものであり、オートフォーカス時のレンズ強度などに基づいて、測定サンプル 4の反りを測定する。

[0081] ところで、ウェハの反りが一定以上になると、引き続き行われるプロセスにて不具合を起こす可能性が高くなる。例えば、ウェハ周辺部の露光がうまくいかなくなる、又はエッチングが不良になるなどの不都合が生じる。

[0082] また、通常に作製されたウェハで反りが観測されないのに、ある特定のウェハで反りが観測された場合、その特定のウェハについて行われたプロセスが正常ではなかつた可能性が高い。したがって、ウェハの反り情報は、良品ウェハが通常もつ反りの大きさ情報との比較を通してプロセスの良否に利用できる。次に、本半導体測定装置の動作にっ、て、図 8及び図 11を参照して説明する。

[0083] 例えば、測定サンプル 4とされるウェハに許容される反り量の管理値を予め定めておく。その反り量の管理値は、管理基準値設定装置 105を用いて管理基準値記憶装置 106に記憶させておく。

[0084] 次いで、測定サンプル 4に対して電子ビーム 13を照射し、その測定サンプル 4の反り量を測定する。この反り量の測定は、電子ビーム照射装置 102、オートフォーカス装置 201、対物レンズ駆動装置 202及びウェハ反り抽出装置 203によって行われる

[0085] 次いで、良否情報発生装置 107は、管理基準値記憶装置 106に記憶されている反り量の管理値 (基準値)と測定サンプル 4の反り量の測定値とを比較する。そして、良否情報発生装置 107は、測定した反り量が管理範囲内であれば、正常であると判断し、この正常判断を示す情報を良否表示装置 109に表示させる。また、良否情報発生装置 107は、製造装置を管理するホストコンピュータである製造装置制御装置 10 8に対しても、正常判断を示す情報をアップロードし、製造装置制御装置 108がそのデータを利用できる状態にする。このアップロードは、 LAN, WANなど通信回線を用いて行ってもよい。

[0086] 一方、測定した反り量が管理範囲外であった場合には、良否情報発生装置 107は測定された測定サンプル 4が不良品又は不具合発生品であることを示す情報を良否表示装置 109に表示させる。また、良否情報発生装置 107は、製造装置制御装置 1 08に対しても、不良が発生したことを示す情報をアップロードし、製造装置管理装置 108がそのデータを利用できる状態にする。これにより、製造装置管理装置 108が、自動停止状態、又はメンテナンスモードに入ることとしてもよ!/、。

[0087] これらにより、本実施形態によれば、製品用ウェハ等の反り量を測定することができる。また、本実施形態によれば、測定サンプル 4について基板電流を測定しながら同時に反り量を測定でき、測定サンプル 4の各部位、っ、てのプロセス結果の検査等と反り検査とを同時に行うことができる。また、本実施形態と第 1又は第 2実施形態を組み合わせることにより、第 1又は第 2実施形態のプローブの粒子密度を測定した反り量で補正することができる。これにより、反り量の大小にかかわらす、測定サンプル 4 の表面上で所望の粒子密度を得ることができ、薄膜の厚み測定等をより高精度に実行することが可能となる。

[0088] 以上、本発明の実施の形態について説明した力本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、電子ビームを用いる半導体測定装置などについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなぐイオンビーム又は各種の電磁波、探針等を用いた半導体測定装置に本発明を適用することもできる。

産業上の利用可能性

[0089] 本発明は、半導体デバイス又はその製造工程での検査、製造、測定又は評価などに用いられる半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法に有用である。例えば、ウェハなどの半導体基板に電子ビーム、光、電磁波又はイオンビームなどを照射する手法を用いる半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法に、本発明を適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 電子ビーム等のプローブを測定サンプルに照射したときに、該測定サンプルに生じる電流である基板電流を測定する電流測定手段を有する半導体測定装置であって、前記プローブの粒子密度を変化させる密度可変手段と、

複数の粒子密度のそれぞれに対応した前記基板電流の値を少なくとも保持する記憶手段と、

前記電流測定手段が測定した基板電流と前記記憶手段に保持されている値とに基づ、て、前記測定サンプルの構成要素である薄膜の構造又は特性を抽出する抽出手段とを有することを特徴とする半導体測定装置。

[2] 前記抽出手段は、前記電流測定手段が測定した基板電流と前記記憶手段に保持されて、る値とを比較して、該比較結果から前記測定サンプルの構成要素である薄膜の膜厚を検出するものであることを特徴とする請求項 1に記載の半導体測定装置。

[3] 前記密度可変手段は、前記プローブのスポットサイズを変化させる手段を有してなり、

前記記憶手段は、複数の前記スポットサイズのそれぞれに対応した前記基板電流の値を少なくとも保持するものであることを特徴とする請求項 1に記載の半導体測定装置。

[4] 前記密度可変手段は、前記プローブを収束させるレンズのレンズ強度を変化させる手段を有してなり、

前記記憶手段は、複数の前記レンズ強度のそれぞれに対応した前記基板電流の値を少なくとも保持するものであることを特徴とする請求項 1に記載の半導体測定装置。

[5] 前記薄膜の管理値を設定する管理設定手段と、

前記抽出手段によって得られた薄膜の構造又は特性と前記管理値とに基づいて、前記薄膜の良否についての表示情報を出力する良否情報発生手段とを有することを特徴とする請求項 1に記載の半導体測定装置。

[6] 前記薄膜の管理値を設定する手段と、

前記抽出手段によって得られた薄膜の構造又は特性と前記管理値とに基づいて、前記測定サンプルについて加工又は処理する製造装置の設定値を可変する情報を出力する良否情報発生手段とを有することを特徴とする請求項 1に記載の半導体測定装置。

[7] 前記プローブの焦点が前記測定サンプルの表面上に位置するように該焦点の位置を調節する自動焦点調節手段と、

前記表面上に焦点があつたときおける前記自動焦点調節手段の該焦点の制御値を出力する制御値出力手段とを有することを特徴とする請求項 1に記載の半導体測定装置。

[8] 前記制御値出力手段は、前記プローブを収束又は拡散させる対物レンズの駆動値を前記制御値として出力するものであることを特徴とする請求項 7に記載の半導体測定装置。

[9] 前記制御値出力手段力出力された制御値を、所定の基準位置力前記焦点までの距離に変換する距離測定手段を有することを特徴とする請求項 7に記載の半導体測定装置。

[10] 前記距離測定手段により変換された距離であって、前記測定サンプルの表面の複数箇所についての距離に基づき、該測定サンプルの反り状態を検出する反り抽出手段を有することを特徴とする請求項 9に記載の半導体測定装置。

[11] 前記反り状態の管理値を設定する反り管理設定手段と、

前記反り抽出手段によって得られた前記測定サンプルの反り状態と前記反り管理設定手段で設定された管理値とに基づいて、前記測定サンプルの良否についての表示情報を出力する良否情報発生手段とを有することを特徴とする請求項 10に記載の半導体測定装置。

[12] 前記反り状態の管理値を設定する反り管理設定手段と、

前記反り抽出手段によって得られた前記測定サンプルの反り状態と前記反り管理設定手段で設定された管理値とに基づいて、前記測定サンプルについて加工又は処理する製造装置の設定値を可変する情報を出力する良否情報発生手段とを有することを特徴とする請求項 10に記載の半導体測定装置。

[13] 前記測定サンプルの反り状態の大小又は形態にかかわらず、該測定サンプルの測定部位における前記プローブの粒子密度をほぼ一定にする粒子密度一定化手段を有することを特徴とする請求項 1に記載の半導体測定装置。

[14] 前記測定サンプルの反り状態の大小又は形態にかかわらず、該測定サンプルの測定部位における前記プローブのスポットサイズをほぼ一定にする粒子密度一定ィ匕手段を有することを特徴とする請求項 1に記載の半導体測定装置。

[15] 前記密度可変手段から測定サンプルの測定部位までの距離を測定する手段と、前記測定部位までの距離に基づいて前記密度可変手段の密度可変動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項 1に記載の半導体測定装置。

[16] 前記密度可変手段は、前記プローブを収束又は拡散させるとともに該収束又は拡散の比率を可変制御できる対物レンズであり、

前記制御手段は、前記測定部位までの距離に基づ!、て前記比率を補正するものであることを特徴とする請求項 15に記載の半導体測定装置。

[17] 電子ビーム等のプローブを測定サンプルに照射したときに、該測定サンプルに生じる電流である基板電流を測定する電流測定ステップを有する半導体測定方法であつて、

前記プローブの粒子密度を変化させる密度可変ステップと、

複数の粒子密度のそれぞれに対応した前記基板電流の値を記憶手段に保持させる記憶ステップと、

前記電流測定ステップで測定した基板電流と前記記憶ステップで保持された値とに基づ!/、て、前記測定サンプルの構成要素である薄膜の構造又は特性を抽出する抽出ステップとを有することを特徴とする半導体測定方法。

[18] 電子ビーム等のプローブを測定サンプルに照射したときに、該測定サンプルに生じる電流である基板電流を測定する電流測定ステップを有する半導体デバイス製造方法であって、

前記電流測定ステップで測定した基板電流と前記記憶ステップで保持された値とに基づ!/、て、前記測定サンプルの構成要素である薄膜の構造又は特性を抽出する抽出ステップと、

前記薄膜の管理値を設定するステップと、

前記抽出ステップで得られた薄膜の構造又は特性と前記管理値とに基づ、て、前記測定サンプルについて加工又は処理する製造装置の設定値を可変する製造装置制御ステップとを有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。