(57)【要約】【課題】探針を破損せずに半導体の２次元不純物分布を測定する。【解決手段】試料１０の表面に対して探針１１を水平／垂直方向に移動させる移動手段、試料１０に印加する電圧を供給する電源１３、探針１１に流れる電流を検出する電流検出器１４、探針１１の位置および電源１３により供給される電圧を制御する制御部１５を備え、制御部１５が、試料表面上の所定の位置に探針１１を移動し、その位置で試料表面の垂直方向に探針１１を移動しつつ、試料１０に、第１試料電圧を印加し試料探針間の第１距離および探針に流れる第１電流を測定し、かつ第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加し試料探針間の第２距離および探針に流れる第２電流を測定する手段、および第１距離と第２距離の差分と第１電流と第２電流が一致したときの第１距離と第２距離の差分と一致した電流値との対応関係を示す関数を導出する手段、を備える。【選択図】      図１
2004340893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージの上に載置された試料の表面に対して探針を水平方向および垂直方向に移動させる移動手段と、前記試料に印加する電圧を供給する電源と、前記探針に流れる電流を検出する電流検出器と、前記探針の位置および前記電圧を制御する制御部と、を備える顕微鏡を用いた測定装置において、
前記制御部が、
前記試料表面上の所定の位置に前記探針を該試料表面の水平方向に移動させ、該位置で該探針を該試料表面の垂直方向に移動させつつ、該探針と該試料との間に、第１試料電圧を印加しこの間の第１距離およびこの間に流れる第１電流を測定し、かつ前記第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加し、この間の第２距離およびこの間に流れる第２電流を測定する測定手段を備えた、
ことを特徴とする顕微鏡を用いた測定装置。
【請求項２】
前記第１電流と前記第２電流が一致したときの該第１距離と該第２距離の差分とそのときの電流値との対応関係を示す関数を導出する関数導出手段を備えた、
請求項１に記載の顕微鏡を用いた測定装置。
【請求項３】
前記制御部が、
前記電流検出器で検出された電流値が一定値になるように前記電圧を制御して前記探針の位置を調整するフィードバック制御回路を備え、
前記フィードバック制御回路により前記電流の値を一定に保ちながら前記測定手段が前記第１距離と前記第２距離とを測定し、該第１距離と該第２距離の差分を計算する、
請求項１に記載の顕微鏡を用いた測定装置。
【請求項４】
ステージの上に載置された試料の表面に対して探針を水平方向および垂直方向に移動させ、前記試料に印加する電圧を供給し、前記探針に流れる電流を検出し、前記探針の位置および前記電圧を制御する、顕微鏡を用いた測定方法において、
前記試料表面上の所定の位置に前記探針を該試料表面の水平方向に移動させ、該位置で該探針を該試料表面の垂直方向に移動させつつ、該探針と該試料との間に、第１試料電圧を印加し、この間の第１距離およびこの間に流れる第１電流を測定し、かつ前記第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加し、この間の第２距離およびこの間に流れる第２電流を測定する、
ステップを備えたことを特徴とする顕微鏡を用いた測定方法。
【請求項５】
ステージの上に載置された試料の表面に対して探針を水平方向および垂直方向に移動させ、前記試料に印加する電圧を供給し、前記探針に流れる電流を検出し、前記探針の位置および前記電圧を制御する、顕微鏡を用いた測定方法を遂行するプログラムにおいて、
前記試料表面上の所定の位置に前記探針を該試料表面の水平方向に移動させ、該位置で該探針を該試料表面の垂直方向に移動させつつ、該探針と該試料との間に、第１試料電圧を印加し、この間の第１距離およびこの間に流れる第１電流を測定し、かつ前記第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加し、この間の第２距離およびこの間に流れる第２電流を測定する、
ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡を用いた測定装置、測定方法およびそのプログラムに関し、特に、走査プローブ顕微鏡を用いてＬＳＩ、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体の２次元平面下のキャリア密度（不純物濃度）およびその２次元分布を測定する顕微鏡を用いた測定装置、測定方法およびそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）は、探針と試料表面との間に作用する様々の物理的相互作用、例えばトンネル電流、原子間力、摩擦力等を検出することで試料の表面情報を取得するものである。
【０００３】
例えば、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）では、金属製の探針と試料との間の距離を一定にして走査する技術や、金属製の探針を試料の表面に対して垂直方向（ｚ軸方向）に制御して走査する技術を用いて、探針と試料との間に流れるトンネル電流を一定にしながら探針を走査させ、試料表面の原子構造や局所的な電子状態を像として映し出すことで観察できるようにしている。
【０００４】
上記従来技術による走査型トンネル顕微鏡では、探針と試料表面との間に作用する物理的相互作用を測定するために探針を駆動した場合に、試料表面に凹凸があるとその試料と探針とが接触を起こして探針や試料の状態を変化させてしまうという問題と、探針と試料との間に発生する電場等の物理的相互作用による影響で探針や試料の状態を変化させてしまうという問題とがある。
【０００５】
そこで、本願発明者は、平成１４年９月３０日に特許出願した特願２００２−２８７００１により、探針を走査させて探針と試料との間における物理的相互作用の測定を行うときに、探針の状態および試料表面の状態を変化させることなく、安定した試料の表面観察を行うことのできる顕微鏡装置およびその駆動方法を提案した。
【０００６】
図２１は先に提案した顕微鏡装置およびその駆動方法の概略説明図である。この装置によれば、トンネル電流からキャリア密度を導出することにより、走査型トンネル顕微鏡を用いて半導体の２次元平面下のキャリア密度（不純物濃度）およびその２次元分布を測定する。ここで、探針１１と試料１０との間の距離Ｓは、試料電圧ＶＳ、トンネル電流Ｉｔおよびキャリア密度Ｎの関数である。すなわち、距離Ｓは下式で表される。
【０００７】
Ｓ＝ｆ（ＶＳ，Ｉｔ，Ｎ）
したがって、キャリア密度Ｎは、トンネル電流Ｉｔの値を一定値になるように可変電圧源１３から試料１０への印加電圧（試料電圧ＶＳ）を制御して探針１１の位置を調整するフィードバック制御ループをオフにし、かつ探針試料間距離Ｓを一定にして、トンネル電流Ｉｔを測定すれば求めることができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１６６６０３号公報
【特許文献２】
特開平６−５０７０７号公報
【特許文献３】
特願２００２−２８７００１
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特願２００２−２８７００１で提案した顕微鏡装置では、トンネル電流値からキャリア密度を導出するために探針と試料との絶対的距離を知る必要があり、この距離の測定は煩雑であり、探針が試料表面に最も接近するときに探針が破損してしまうという問題が生じる。
【００１０】
それゆえ、本発明は上記問題点を解決し、すなわち探針と試料との絶対的距離を測定せずに、したがって探針を破損せずに、半導体の２次元キャリア密度（不純物濃度）分布を測定することのできる顕微鏡を用いた測定装置、測定方法およびそのプログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明による顕微鏡を用いた測定装置は、
ステージの上に載置された試料の表面に対して探針を水平方向および垂直方向に移動させる移動手段と、前記試料に印加する電圧を供給する電源と、前記探針に流れる電流を検出する電流検出器と、前記探針の位置および前記電圧を制御する制御部と、を備える顕微鏡を用いた測定装置において、
前記制御部が、
前記試料表面上の所定の位置に前記探針を該試料表面の水平方向に移動させ、該位置で該探針を該試料表面の垂直方向に移動させつつ、該探針と該試料との間に、第１試料電圧を印加しこの間の第１距離およびこの間に流れる第１電流を測定し、かつ前記第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加し、この間の第２距離およびこの間に流れる第２電流を測定する測定手段を備えた、
ことを特徴とする。
【００１２】
上記測定装置において、前記第１電流と前記第２電流が一致したときの該第１距離と該第２距離の差分とそのときの電流値との対応関係を示す関数を導出する関数導出手段を備える。
【００１３】
上記測定装置において、前記制御部が、
前記電流検出器で検出された電流値が一定値になるように前記電圧を制御して前記探針の位置を調整するフィードバック制御回路を備え、
前記フィードバック制御回路により前記電流の値を一定に保ちながら前記測定手段が前記第１距離と前記第２距離とを測定し、該第１距離と該第２距離の差分を計算する。
【００１４】
上記測定装置において、
前記第１電流と前記第２電流が一致したときの該第１距離と該第２距離の差分とそのときの電流値との対応関係を示す関数を導出する関数導出手段を備える。
【００１５】
前記課題を解決する本発明による顕微鏡を用いた測定方法は、
ステージの上に載置された試料の表面に対して探針を水平方向および垂直方向に移動させ、前記試料に印加する電圧を供給し、前記探針に流れる電流を検出し、前記探針の位置および前記電圧を制御する、顕微鏡を用いた測定方法において、
前記試料表面上の所定の位置に前記探針を該試料表面の水平方向に移動させ、該位置で該探針を該試料表面の垂直方向に移動させつつ、該探針と該試料との間に、第１試料電圧を印加し、この間の第１距離およびこの間に流れる第１電流を測定し、かつ前記第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加し、この間の第２距離およびこの間に流れる第２電流を測定する、
ステップを備えたことを特徴とする。
【００１６】
前記課題を解決する本発明による顕微鏡を用いた測定方法を遂行するプログラムは、
ステージの上に載置された試料の表面に対して探針を水平方向および垂直方向に移動させ、前記試料に印加する電圧を供給し、前記探針に流れる電流を検出し、前記探針の位置および前記電圧を制御する、顕微鏡を用いた測定方法を遂行するプログラムにおいて、
前記試料表面上の所定の位置に前記探針を該試料表面の水平方向に移動させ、該位置で該探針を該試料表面の垂直方向に移動させつつ、該探針と該試料との間に、第１試料電圧を印加し、この間の第１距離およびこの間に流れる第１電流を測定し、かつ前記第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加し、この間の第２距離およびこの間に流れる第２電流を測定する、
ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明による走査型トンネル顕微鏡を用いた顕微鏡を用いた測定装置の概略構成図である。図１全体に示す走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）は、試料１０を載置する不図示のステージと、金属からなる探針１１と、探針１１を試料１０の表面に対して水平方向（ｘ方向およびｙ方向）に微動させるピエゾ素子１２ａ、１２ｂと、探針１１を試料１０の表面に対して垂直方向（ｚ方向）に微動させるピエゾ素子１２ｃと、探針１１のｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の位置を粗調整するための不図示の駆動モータと、試料１０に印加する電圧を供給する可変電圧源１３と、探針１１に流れるトンネル電流を検出する電流計１４と、ピエゾ素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、駆動モータおよび可変電圧源１３を制御して、探針１１の位置や試料１０への印加電圧を決定する制御部１５と、を備えている。
【００１９】
制御部１５は、試料１０と探針１１との間に流れる電流の測定を行う際における探針１１の試料１０の表面に対する垂直方向（ｚ方向）への駆動と、試料１０の測定点間の移動における探針１１の試料１０の表面に対する水平方向（ｘ方向およびｙ方向）への駆動とをそれぞれ独立に制御を行う。また、制御部１５には、電流計１４で検出された電流値が一定の値になるように、ピエゾ素子１２ｃに印加する電圧を自動制御して探針１１の位置を調整するフィードバック制御回路１５ａが備えられている。
【００２０】
図２は本発明による走査型トンネル顕微鏡を用いた半導体の平面下のキャリア密度（不純物濃度）およびその２次元分布の測定方法の導出過程を示す図である。上記測定方法は、異なる２つの試料電圧を印加する条件下で探針試料間距離の差からキャリア密度を定量的に導出する。
【００２１】
探針試料間距離Ｓは、試料電圧ＶＳ、トンネル電流Ｉｔおよびキャリア密度Ｎの関数である。トンネル電流一定条件（Ｉｔ＝Ｉ０）下で、試料電圧ＶＳ１のときの探針試料間距離ＳをＳ１とし、試料電圧ＶＳ２のときの探針試料間距離ＳをＳ２とする。ここで、Ｓ１とＳ２の差を下式（１）のように定義する。
【００２２】
Ｆ（Ｎ）＝Ｓ１（Ｎ）−Ｓ２（Ｎ）  …  （１）
ここで、Ｓ１とＳ２とがＮのみの関数なのでＦもＮのみの関数である。ＦはＳ１とＳ２の絶対値が不明でも、両者の相対値が同じ基準を用いて定義されていれば、例えばドリフトの影響が除去されていれば、容易に得ることができる。また、Ｆには試料表面の凹凸の効果は含まれない。Ｆ（Ｎ）の逆関数をｆとするとき、キャリア密度Ｎは下式（２）となり、キャリア密度を定量的に導出できる。
【００２３】
Ｎ＝ｆ（Ｓ１−Ｓ２）  …  （２）
さらに、試料電圧が高バイアス電圧ＶＨのとき、探針試料間距離Ｓがキャリア密度によらないので、Ｓは下式（３）で表され、
Ｓ（ＶＨ，Ｉ０，Ｎ）＝Ｓ０  …  （３）
と一定になる。
【００２４】
一方、試料電圧が低バイアス電圧ＶＬのとき、探針試料間距離Ｓは不純物濃度に依存して、Ｓは下式（４）で表され、
Ｓ（ＶＬ，Ｉ０，Ｎ）＝ＳＬ（Ｎ）  …  （４）
となる。したがって、ＶＬを適切に選べばＮは求まる。
【００２５】
また、トンネル電流−試料電圧特性が、ＶＳ＝０Ｖを軸にして非対称な特性になり、Ｐ型かＮ型かによって、その非対称性が反転することが判っている。したがって、正試料電圧と負試料電圧でのＳの差から伝導型が明らかになる。
【００２６】
図３は本発明による走査型トンネル顕微鏡を用いて試料の表面観察を行う手順を示すフローチャートである。図３において、試料１０はＭＯＳＦＥＴ使用する例で説明する。先ず始めに測定する試料の処理を行う。
【００２７】
第１工程（ステップＳ１）では、評価したい試料１０である基板、例えばＭＯＳＦＥＴ基板の観察面を研磨やヘキ開等の手法で平坦化する。本実施例形態では、熱酸化膜を形成することで平坦化を実現する。このときの平坦度は、面内の凹凸が１ｎｍ程度以下になるのが望ましい。
【００２８】
第２工程（ステップＳ２）では、フッ酸（ＨＦ）と塩酸（ＨＣＬ）との混合液に試料（ＭＯＳＦＥＴ）１０の観察面を浸して、その観察面を水素終端化する。このような処理を行うことで、探針１１と試料１０の観察面との間に流れるトンネル電流が局所的なキャリア密度を反映するようになる。水素終端化を行う理由は、試料１０の表面上のＳｉが酸化してＳｉＯ２が形成されると絶縁されトンネル電流が流れなくなるので、このＯ２を除去する必要がある。Ｏ２を除去するとＳｉだけになりＰ型Ｎ型に関係なく表面準位ができ、ここからのトンネル電流しか流れなくなるのでＰ型かＮ型の判定ができなくなる。そこで、ＳｉにＨを付けてやれば、表面準位ができなくなり、Ｐ型かＮ型の判定が可能となる。
【００２９】
さらに、この水素終端処理により、観察面内に局在するシリコン酸化膜系絶縁膜（例えば素子分離、ゲート酸化膜やゲート電極側壁酸化膜、ＳＯＩ基板を用いた場合は埋め込み酸化膜など）がエッチングされてシリコン基板より窪むため、探針１１が試料１０に衝突しにくくなる。
【００３０】
第３工程（ステップＳ３）では、水素終端化処理を行った試料１０を速やかに高真空チャンバ内へ搬送する。本実施形態では、圧力１×１０−７Ｐａ程度の高真空環境下で、Ｉ−Ｖ測定を行う。このように、真空の環境下でＩ−Ｖ測定を行うことで、水や酸素などの影響による観察面の水素終端性の悪化や、観察面の酸化、観察面の汚染などの可能性を低下させることができる。
【００３１】
第４工程（ステップＳ４）では、走査型トンネル顕微鏡に設けられた駆動モータを駆動させて探針１１を、ｘ方向およびｙ方向に走査して、試料１０の観察したい箇所近傍に移動する。
【００３２】
第５工程（ステップＳ５）では、以下に説明する種々（第１〜第５実施例）の測定手法にしたがって、２次元Ｚｄｉｆｆ特性分布測定を行う。
【００３３】
第６工程（ステップＳ６）では、参照データテーブルまたは解析演算により２次元Ｚｄｉｆｆ特性分布を２次元キャリア密度分布に変換する。
【００３４】
図４は参照データテーブルの説明図であり、（Ａ）はキャリア密度とＳｉ基板比抵抗の関係を示す図であり、（Ｂ）参照データテーブルの概念図である。図４の（Ａ）に示すようにキャリア密度とＳｉ基板比抵抗の関係は当業者に知られている。ここで、比抵抗とは、下式で定義されている。
【００３５】
抵抗＝比抵抗×長さ÷面積
図４の（Ｂ）に示す参照データテーブルは、キャリア密度が既知でキャリア密度分布のない一様な基板を複数種類用意し、各基板について予めＺｄｉｆｆ特性を測定して、キャリア密度とＺｄｉｆｆとの対応表を作成したものである。この参照データテーブルを参照すれば、Ｚｄｉｆｆが判ればキャリア密度が判る。
【００３６】
図５は本発明による第１実施例の測定方法を視覚的表現で示した図であり、図６はそのフローチャートである。図６におけるステップＳ５１、５２、Ｓ５３（Ｓ５３１〜５３５）は図３に示すフローチャートの第５工程に相当し、図６におけるステップＳ６は図３に示すフローチャートの第６工程に相当する。
【００３７】
先ず、第５工程における第１実施例の測定手法にしたがった２次元Ｚｄｉｆｆ特性分布測定を以下に説明する。第１実施例の測定手法を用いて不純物条件を持つ基板中のキャリアの伝導型と密度を評価する。
【００３８】
ステップＳ５１では、フィードバック回路をＯＮにして、トンネル電流一定モードで探針を試料にアプローチする。ここでは、試料設定電圧Ｖｓ３（＋）＝４Ｖ、トンネル電流Ｉｔ３＝０．２ｎＡに設定する。
【００３９】
ステップＳ５２では、試料１０の表面状態（凹凸やごみの有無）が鮮明に視覚化できるようなトンネル電流一定モードの条件（キャリア密度には鈍感でもよい）で走査し、観察したい領域に探針を移動する。
【００４０】
ステップＳ５３では、第１実施例の測定手法によりキャリア密度測定を行う。
【００４１】
第１実施例の測定手法では、異極性の試料設定電圧に対するトンネル電流と探針１１のＺ位置を測定する。
【００４２】
ステップＳ５３１では、図５の（ａ）に示すように、フィードバックループをオフにして第１設定試料電圧（ＶＳ１＞０）下でトンネル電流値（Ｉｔ）と探針１１のＺ位置（Ｚ１）を測定して記録する。これからＩｔ−ＺＳ１特性を得る。
【００４３】
ステップＳ５３２では、図５の（ｂ）に示すように、フィードバックループをオンにして第２設定試料電圧（ＶＳ２＜０）下で設定トンネル電流値（Ｉｔ２）になる高さに探針１１のＺ位置（Ｚ２）を固定する。
【００４４】
ステップＳ５３３では、図５の（ｃ）に示すように、フィードバックループをオフにして第２設定試料電圧（ＶＳ２）を固定した状態のままで、トンネル電流値（Ｉｔ）と探針１１のＺ位置（Ｚ２）を測定して記録する。これからＩｔ−ＺＳ２特性を得る。
【００４５】
ステップＳ５３４では、図５の（ｄ）に示すように、移動用試料電圧（ＶＳ３）、トンネル電流（Ｉｔ３）でフィードバックループをオンにして高さを戻し、次の測定点へＸＹ移動する。その後、（ＶＳ１）で設定トンネル電流値（Ｉｔ１）になる高さに探針１１を固定する。
【００４６】
試料１０の表面上の複数の（走査領域（Ｘｎｍ×Ｙｎｍ）内の全ての）測定点（Ｎ×Ｍ個）に探針１１を移動してはステップＳ５３１〜５３４を繰返し実行することで、２次元分布を得る。
【００４７】
ステップＳ５３５では、Ｚｄｉｆｆ＝Ｚ１−Ｚ２と定義して、ステップＳ５３１、Ｓ５３３での測定結果からＺｄｉｆｆ＝Ｚ１−Ｚ２を算出し、Ｉｔ−ＺＳ１特性とＩｔ−ＺＳ２特性とからＩｔ−Ｚｄｉｆｆ特性を得る。
【００４８】
図７はトンネル電流−試料探針間距離の第１特性図である。図７に示す第１特性図は、第１実施例の手法によりＶｓ１（＋）＝２Ｖ，Ｖｓ２（−）＝−２Ｖで測定したトンネル電流Ｉｔ−試料探針間距離Ｚの特性を示す（ここでは任意の箇所で測定しているのでＶｓ３，Ｉｔ３は設定していない）ものである。測定はＮ型高濃度基板を用いて行った。ステップＳ５３１、Ｓ５３３の実行により、正極性の試料電圧（＋２Ｖ）に対するＩｔ−ＺＳ１特性と負極性の試料電圧（−２Ｖ）に対するＩｔ−ＺＳ２特性とが得られる。
【００４９】
このように、各基板に対して、上記ステップＳ１〜Ｓ４およびステップＳ５１〜Ｓ５３を繰り返し行う。
【００５０】
第６工程（ステップＳ６）では、Ｉｔ−Ｚｄｉｆｆ特性を参照データと比較することで、測定点のキャリア伝導型とキャリア密度を導出する。参照データテーブルまたは解析演算により２次元キャリア密度分布に変換する。
【００５１】
図８はトンネル電流−試料探針間距離の第２特性図である。図８は、３種類の基板に対して第１実施例の手法により得たＩｔ−Ｚｄｉｆｆ特性を示す。３種類の基板として、Ｐ型高濃度基板（黒円で示す）、Ｎ型高濃度基板（白円で示す）およびＮ型低濃度基板（白三角で示す）を用いた。
【００５２】
このＩｔ−Ｚｄｉｆｆ特性を参照データテーブルと比較することでキャリア密度とその伝導型が判る。ここでは、基板の比抵抗及び注入不純物種が明らかな基板を使用している。Ｐ型では、Ｚｄｉｆｆが正に、Ｎ型ではＺｄｉｆｆが負になるので、伝導型が容易に判別できる。また、キャリア密度が高いときＺｄｉｆｆの絶対値は小さくなり、低いときＺｄｉｆｆの絶対値は大きくなるので、キャリア密度を評価できる。
【００５３】
このように、第１実施例の測定手法によれば、ＭＯＳＦＥＴの伝導型の判定およびキャリア密度の導出が可能である。
【００５４】
次に、第５工程における第２実施例の測定手法にしたがった２次元Ｚｄｉｆｆ特性分布測定を以下に説明する。第２実施例の測定手法を用いて不純物条件を持つ基板中のキャリアの伝導型と密度を評価する。
【００５５】
第２実施例においては、第１実施例と同様に、第１工程（ステップＳ１）から第５工程（ステップＳ５２）までの操作を行う。
【００５６】
ステップＳ５３では、第２実施例の測定手法によりキャリア密度測定を行う。
【００５７】
図９は本発明による第２実施例の測定方法を視覚的表現で示した図であり、図１０はそのフローチャートである。図１０におけるステップＳ５１、５２、Ｓ５３（Ｓ５３１〜５３４）は図３に示すフローチャートの第５工程に相当し、図１０におけるステップＳ６は図３に示すフローチャートの第６工程に相当する。
【００５８】
第２実施例の測定手法では、一定トンネル電流下の異極性の試料設定電圧に対する探針１１のＺ位置を測定する。
【００５９】
ステップＳ５３１では、図９の（ａ）に示すように、フィードバックループをオンにして第１設定試料電圧（ＶＳ１＞０）下でトンネル電流値（Ｉｔ）になる高さに探針１１を固定し、そのときの探針１１のＺ位置（Ｚ１）を測定して記録する。
【００６０】
ステップＳ５３２では、図９の（ｂ）に示すように、フィードバックループをオンにして第２設定試料電圧（ＶＳ２＜０）下でトンネル電流値（Ｉｔ１）になる高さに探針１１を固定し、そのときの探針１１のＺ位置（Ｚ１）を測定して記録する。
【００６１】
ステップＳ５３３では、図９の（ｃ）に示すように、移動用試料電圧（ＶＳ３）、トンネル電流（Ｉｔ３）でフィードバックループをオンにして高さを戻し、次の測定点へＸＹ移動する。
【００６２】
試料１０の表面上の複数の（走査領域（Ｘｎｍ×Ｙｎｍ）内の全ての）測定点（Ｎ×Ｍ個）に探針１１を移動してはステップＳ５３１〜５３３を繰返し実行することで、２次元分布を得る。
【００６３】
ステップＳ５３４では、Ｚｄｉｆｆ＝Ｚ１−Ｚ２と定義して、ステップＳ５３１、Ｓ５３２での測定結果から各測定点でのＺｄｉｆｆ＝Ｚ１−Ｚ２を算出し、Ｉｔ−ＺＳ１特性とＩｔ−ＺＳ２特性とからＩｔ−Ｚｄｉｆｆ特性を得る。
【００６４】
第２実施例では、例えば、測定条件としてＶｓ１（＋）＝２Ｖ，Ｉｔ＝１ｎＡ，Ｖｓ２（−）＝−２Ｖ，Ｉｔ＝１ｎＡで測定する（ここでは任意の箇所で測定しているのでＶｓ３，Ｉｔ３は設定していない）。
【００６５】
このように、各基板に対して、上記ステップＳ１〜Ｓ４およびステップＳ５１〜Ｓ５３を繰り返し行う。
【００６６】
ステップＳ６では、Ｚｄｉｆｆと参照データテーブルとを比較することでキャリア密度と伝導型を評価する（図８に示すＩｔ＝１ｎＡのプロットのみを利用）。
【００６７】
Ｚｄｉｆｆ値の正負よりキャリア伝導型を導出し、Ｚｄｉｆｆの絶対値よりキャリア密度を導出する。
【００６８】
このように、第２実施例の測定手法によれば、簡便にＭＯＳＦＥＴの伝導型の判定が可能である。
【００６９】
次に、第５工程における第３実施例の測定手法にしたがった２次元Ｚｄｉｆｆ特性分布測定を以下に説明する。第３実施例の測定手法を用いて不純物条件を持つ基板中のキャリアの伝導型と密度を評価する。
【００７０】
第３実施例においては、第１、２実施例と同様に、第１工程（ステップＳ１）から第５工程（ステップＳ５２）までの操作を行う。
【００７１】
ステップＳ５３では、第３実施例の測定手法によりキャリア密度測定を行う。
【００７２】
図１１は本発明による第３実施例の測定方法を視覚的表現で示した図であり、図１２はそのフローチャートである。図１２におけるステップＳ５１、５２、Ｓ５３（Ｓ５３１〜５３５）は図３に示すフローチャートの第５工程に相当し、図１２におけるステップＳ６は図３に示すフローチャートの第６工程に相当する。
【００７３】
第３実施例の測定手法では、同極性の試料設定電圧に対するトンネル電流と探針１１のＺ位置を測定する。
【００７４】
ステップＳ５３１では、図１１の（ａ）に示すように、フィードバックループをオフにして第１設定試料電圧（ＶＳ１：ｈｉｇｈ）下でトンネル電流値（Ｉｔ）と探針１１のＺ位置（Ｚ１）を測定して記録する。これからＩｔ−ＺＳ１特性を得る。
【００７５】
ステップＳ５３２では、図１１の（ｂ）に示すように、フィードバックループをオンにして第２設定試料電圧（ＶＳ２：ｌｏｗ）下で設定トンネル電流値（Ｉｔ２）になる高さに探針１１のＺ位置（Ｚ２）を固定する。
【００７６】
ステップＳ５３３では、図１１の（ｃ）に示すように、フィードバックループをオフにして第２設定試料電圧（ＶＳ２）を固定した状態のままで、トンネル電流値（Ｉｔ）と探針１１のＺ位置（Ｚ２）を測定して記録する。これからＩｔ−ＺＳ２特性を得る。
【００７７】
ステップＳ５３４では、図１１の（ｄ）に示すように、移動用試料電圧（ＶＳ３）、トンネル電流（Ｉｔ３）でフィードバックループをオンにして高さを戻し、次の測定点へＸＹ移動する。その後、（ＶＳ１）で設定トンネル電流値（Ｉｔ１）になる高さに探針１１を固定する。
【００７８】
試料１０の表面上の複数の（走査領域（Ｘｎｍ×Ｙｎｍ）内の全ての）測定点（Ｎ×Ｍ個）に探針１１を移動してはステップＳ５３１〜５３４を繰返し実行することで、２次元分布を得る。
【００７９】
ステップＳ５３５では、Ｚｄｉｆｆ＝Ｚ１−Ｚ２と定義して、ステップＳ５３１、Ｓ５３３での測定結果からＺｄｉｆｆ＝Ｚ１−Ｚ２を算出し、Ｉｔ−ＺＳ１特性とＩｔ−ＺＳ２特性とからＩｔ−Ｚｄｉｆｆ特性を得る。
【００８０】
第３実施例では、例えば、測定条件としてＶｓ１（Ｌｏｗ）＝−１Ｖ，Ｉｔ＝０．１ｎＡ，Ｖｓ２（Ｈｉｇｈ）＝−３Ｖ，Ｉｔ＝０．１ｎＡで測定する（ここでは任意の箇所で測定しているのでＶｓ３，Ｉｔ３は設定していない）。
【００８１】
このように、各基板に対して、上記ステップＳ１〜Ｓ４およびステップＳ５１〜Ｓ５３を繰り返し行う。
【００８２】
ステップＳ６では、Ｉｔ−Ｚｄｉｆｆ特性を参照データと比較することで、測定点のキャリア伝導型とキャリア密度を導出する。
【００８３】
このように、第３実施例の測定手法によれば、ＭＯＳＦＥＴの伝導型の判定は困難であるが高精度でのキャリア密度の導出が可能である。
【００８４】
次に、第５工程における第４実施例の測定手法にしたがった２次元Ｚｄｉｆｆ特性分布測定を以下に説明する。第４実施例の測定手法を用いて不純物条件を持つ基板中のキャリア密度を評価する。
【００８５】
第４実施例においては、第１、２、３実施例と同様に、第１工程（ステップＳ１）から第５工程（ステップＳ５２）までの操作を行う。
【００８６】
ステップＳ５３では、第４実施例の測定手法によりキャリア密度測定を行う。
【００８７】
図１３は本発明による第４実施例の測定方法を視覚的表現で示した図であり、図１４はそのフローチャートである。図１４におけるステップＳ５１、５２、Ｓ５３（Ｓ５３１〜５３４）は図３に示すフローチャートの第５工程に相当し、図１４におけるステップＳ６は図３に示すフローチャートの第６工程に相当する。
【００８８】
第４実施例の測定手法では、異極性の試料設定電圧に対する一定トンネル電流下の探針１１のＺ位置を測定する。
【００８９】
ステップＳ５３１では、図１３の（ａ）に示すように、フィードバックループをオンにして第１設定試料電圧（ＶＳ１：ｈｉｇｈ）下でトンネル電流値（Ｉｔ）になる高さに探針１１を固定し、そのときの探針１１のＺ位置（Ｚ１）を測定して記録する。
【００９０】
ステップＳ５３２では、図１３の（ｂ）に示すように、フィードバックループをオンにして第２設定試料電圧（ＶＳ２：ｌｏｗ）下でトンネル電流値（Ｉｔ１）になる高さに探針１１を固定し、そのときの探針１１のＺ位置（Ｚ１）を測定して記録する。
【００９１】
ステップＳ５３３では、図１３の（ｃ）に示すように、移動用試料電圧（ＶＳ３）、トンネル電流（Ｉｔ３）でフィードバックループをオンにして高さを戻し、次の測定点へＸＹ移動する。
【００９２】
試料１０の表面上の複数の（走査領域（Ｘｎｍ×Ｙｎｍ）内の全ての）測定点（Ｎ×Ｍ個）に探針１１を移動してはステップＳ５３１〜５３３を繰返し実行することで、２次元分布を得る。
【００９３】
ステップＳ５３４では、Ｚｄｉｆｆ＝Ｚ１−Ｚ２と定義して、ステップＳ５３１、Ｓ５３２での測定結果から各測定点でのＺｄｉｆｆ＝Ｚ１−Ｚ２を算出し、Ｉｔ−ＺＳ１特性とＩｔ−ＺＳ２特性とからＩｔ−Ｚｄｉｆｆ特性を得る。
【００９４】
第４実施例では、例えば、測定条件としてＶｓ１（Ｌｏｗ）＝−１Ｖ，Ｉｔ＝０．１ｎＡ，Ｖｓ２（Ｈｉｇｈ）＝−３Ｖ，Ｉｔ＝０．１ｎＡで測定する（ここでは任意の箇所で測定しているのでＶｓ３，Ｉｔ３は設定していない）。
【００９５】
このように、各基板に対して、上記ステップＳ１〜Ｓ４およびステップＳ５１〜Ｓ５４を繰り返し行う。
【００９６】
ステップＳ６では、参照データテーブルと比較することでキャリア密度と伝導型を評価する。
【００９７】
図１５はキャリア密度−試料探針間距離差の特性図である。図１５に示す特性図は、第４実施例の測定手法により導出した試料電圧３Ｖと１Ｖでの試料探針間距離差Ｚｄｉｆｆ（−３，−１）＝Ｚ（Ｖｓ２）−Ｚ（Ｖｓ１）と、キャリア密度Ｎとの関係を示す。測定はＮ型基板に対して行った。黒円はＺｄｉｆｆ（−３，−１）、Ｉｔ＝０．１ｎＡのときの結果を示し、白丸はＺｄｉｆｆ（−２，２）、Ｉｔ＝０．１ｎＡのときの結果を示す。Ｚｄｉｆｆ（−３，−１）がキャリア密度Ｎの低下とともに単調減少するのがわかる。第２実施例の測定手法で得たＺｄｉｆｆ（２，−２）と比較してＺｄｉｆｆのスケールが高濃度領域で大きいため、第４実施例の測定手法の方が、より高分解能に濃度評価できると考えられる。
【００９８】
このように、第４実施例の測定手法によれば、ＭＯＳＦＥＴの簡便なキャリア密度の導出が可能である。
【００９９】
最後に、第５工程における第５実施例の測定手法にしたがった２次元Ｚｄｉｆｆ特性分布測定を以下に説明する。第５実施例の測定手法を用いて不純物条件を持つ基板中のキャリアの伝導型と密度を評価する。
【０１００】
第５実施例においては第１実施例乃至第４実施例の何れとも同じ第１工程（ステップＳ１）から第５工程（ステップＳ５１）までの操作を行う。
【０１０１】
ステップＳ５２、Ｓ５３では、第５実施例の測定手法によりキャリア密度測定を行う。
【０１０２】
図１６は本発明による第５実施例の測定方法のフローチャートである。図１６におけるステップＳ５１、５２、Ｓ５３（Ｓ５３１〜５３６）は図３に示すフローチャートの第５工程に相当し、図１６におけるステップＳ６は図３に示すフローチャートの第６工程に相当する。
【０１０３】
ステップＳ５１では、フィードバック回路をＯＮにして、トンネル電流一定モードで探針を試料にアプローチする。ここでは、試料設定電圧Ｖｓ５（＋）＝４Ｖ、トンネル電流Ｉｔ５＝０．２ｎＡに設定する。
【０１０４】
ステップＳ５２では、局所キャリア密度に感度があり定性的に視覚化できるようなトンネル電流一定モードの条件で走査し、観察したい領域に移動する。
【０１０５】
図１７はＳＴＭ像の第１具体例を示す写真である。
【０１０６】
ここでは、Ｐ型基板に幅１５０ｎｍ・ピッチ３００ｎｍのレジストライン形成後、砒素を注入し、レジスト剥離の後１０００℃、２０秒間の熱処理を行うことで作製した試料を用いている。図１７は試料電圧Ｖｓ＝４Ｖ、Ｉｔ＝０．２ｎＡで測定したＳＴＭ像を示す。
【０１０７】
第５実施例の測定手法は、第１実施例〜第４実施例の混合したものである。
【０１０８】
ステップＳ５３１では、フィードバックループをオンにして第３設定試料電圧（ＶＳ３：ｈｉｇｈ＝−３Ｖ）およびトンネル電流値（Ｉｔ３＝０．１ｎＡ）一定下で探針１１のＺ位置（ＺＳ３）を測定して記録する。
【０１０９】
ステップＳ５３２では、フィードバックループをオンにして第１設定試料電圧（ＶＳ１：ｌｏｗ＝−１Ｖ）およびトンネル電流値（Ｉｔ１＝０．１ｎＡ）一定下で探針１１のＺ位置（ＺＳ１）を測定して記録する。
【０１１０】
ステップＳ５３３では、フィードバックループをオンにして第２設定試料電圧（ＶＳ２：ｌｏｗ＝−２Ｖ）およびトンネル電流値（Ｉｔ２＝０．１ｎＡ）一定下で探針１１のＺ位置（ＺＳ２）を測定して記録する。
【０１１１】
ステップＳ５３４では、フィードバックループをオンにして第４設定試料電圧（ＶＳ４：ｈｉｇｈ＝２Ｖ）およびトンネル電流値（Ｉｔ＝０．１ｎＡ）一定下で探針１１のＺ位置（ＺＳ４）を測定して記録する。
【０１１２】
ステップＳ５３５では、フィードバックループをオンにして第５設定試料電圧（ＶＳ５：ｈｉｇｈ＝４Ｖ）およびトンネル電流値（Ｉｔ５＝０．３ｎＡ）一定下で探針１１をＸＹ方向に移動し、ステップＳ５３１〜５３４を繰返し実行する。
【０１１３】
このように、ステップＳ５３５で試料１０の表面上の複数の（走査領域（Ｘｎｍ×Ｙｎｍ）内の全ての）測定点（Ｎ×Ｍ個）に探針１１を移動しては、ステップＳ５３１〜５３４を繰返し実行することで、２次元分布を得る。
【０１１４】
ステップＳ５３６では、ステップＳ５３１〜５３５で得られた測定値から下式を計算する。
【０１１５】
Ｚｄｉｆｆｈｉｇｈ＝ＺＳ３−ＺＳ４，Ｚｄｉｆｆ＋＝ＺＳ３−ＺＳ１，Ｚｄｉｆｆ−＝ＺＳ４−ＺＳ２
ステップＳ６では、Ｚｄｉｆｆと参照データテーブルとを比較することでキャリア密度を評価する。
【０１１６】
このように、第５実施例の測定手法によれば、ＭＯＳＦＥＴの簡便な伝導型の判定およびキャリア密度の導出が可能である。
【０１１７】
図１８はＳＴＭ像の第２具体例を示す写真である。
【０１１８】
図１８のＡ、Ｂの２箇所で測定を行った。Ｖｓ１＝−１Ｖ，Ｉｔ１＝０．２ｎＡ、Ｖｓ２＝−３Ｖ，Ｉｔ１＝０．２ｎＡ、Ｖｓ３＝３Ｖ，Ｉｔ１＝０．２ｎＡ、で測定を行った（Ｖｓ４＝Ｖｓ２のため省略、測定箇所の移動はＶｓ５＝４Ｖ，Ｉｔ１＝０．２ｎＡ、で行った）。
【０１１９】
図１９は伝導型を判定する特性を示す図である。
【０１２０】
図１８のＡ、Ｂの２箇所で測定を行ってそれぞれ得られたＺｄｉｆｆ（＋−）＝Ｚ（Ｖｓ２）−Ｚ（Ｖｓ３）とＺｄｉｆｆ（ＨＬ）＝Ｚ（Ｖｓ２）−Ｚ（Ｖｓ１）を図１９に示す。Ｚｄｉｆｆ（＋−）が負であることから伝導型はＮ型、Ｚｄｉｆｆ（ＨＬ）の大小関係よりＡ点が高濃度領域であることがわかる。Ｂ点は特性的には低濃度Ｎ型領域であることがわかるが、構造サイズより空乏化したＰ型領域であると考えられる。
【０１２１】
図２０は本発明の測定装置用いられるプログラムおよびその記録媒体をコンピュータにインストールする方法の説明図であり、（Ａ）はコンピュータの具体的構成図であり、（Ｂ）はコンピュータの本体内部の構成図である。
【０１２２】
図２０（Ａ）に示すコンピュータシステム１００は、  本体部１０１、本体部１０１からの指示により表示画面１０２ａに画像等の情報を表示するディスプレイ１０２、コンピュータシステム１００に種々の情報を入力するためのキーボード１０３、ディスプレイ１０２の表示画面１０２ａ上の任意の位置を指定するマウス１０４、  および公衆回線に接続されているモデム１０５を備えている。
【０１２３】
図２０（Ｂ）に示すように、本体部１０１は、ＣＰＵ１１１、ＲＡＭ１１２、ＲＯＭ１１３、ディスクドライブ装置（ＨＤＤ１１４、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１５、ＦＤＤ１１６）、ディスプレイ１０２やキーボード１０３やマウス１０４等に接続されるＩ／Ｏインターフェース１１７、および通信回線で接続されるデータベースにアクセスするＬＡＮインタフェース１１８等を内蔵しており、これらはバス１１９を介して接続されている。
【０１２４】
ＣＤ−ＲＯＭ１１０ａ、フロッピィディスク（ＦＤ）１１０ｂ、図示しないＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の可搬型記録媒体、モデム１０５またはＬＡＮインターフェース１１８を利用し通信回線を介して接続されたデータベースに格納された本発明のプログラムは、コンピュータシステム１００にインストールされ、コンピュータシステム１００で実行される。インストールされた本発明のプログラムは、ＨＤＤ１１４内のハードディスク（ＨＤ）に格納され、ＲＡＭ１１２等を利用してＣＰＵ１１１により実行される。
【０１２５】
なお、図示しない端末の具体的構成は、主として本体部（図示せず）、表示部（図示せず）および操作キー（図示せず）から構成される。端末の本体内部の構成は、図２０の（Ｂ）に示す本体部１０１において、ＣＰＵ１１１、ＲＡＭ１１２、ＲＯＭ１１３、表示部（図示せず）や操作キー（図示せず）等に接続されるＩ／Ｏインターフェース１１７、および通信回線で接続されるデータベースにアクセスするＬＡＮインタフェース１１８等を内蔵しており、これらはバス１１９を介して接続されている。
【０１２６】
ここで、本発明のプログラム記録媒体とは、ＣＤ−ＲＯＭ１１０ａ、フロッピィディスク（ＦＤ）１１０ｂ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の可搬型記録媒体やコンピュータシステム１００の内外に備えられたハードディスク等の記憶装置の他、通信回線を介して接続されたインストール元の本発明のプログラムを保持するデータベース、例えばコンピュータシステム１００にＬＡＮを介して接続された参照番号１２０で示す他のコンピュータシステム（ＰＣ）またはサーバのデータベース、更に通信回線上の伝送媒体をも含む。コンピュータシステム１００はまた、参照番号１３０で示す他のコンピュータシステム（ＰＣ）、サーバまたは端末にＬＡＮ／ＷＡＮを介して接続できる。
【０１２７】
端末に必要なプログラムは、モニタ１００からＬＡＮ／ＷＡＮを介してインストールされる。
【０１２８】
（付記１）
ステージの上に載置された試料の表面に対して探針を水平方向および垂直方向に移動させる移動手段と、前記試料に印加する電圧を供給する電源と、前記探針に流れる電流を検出する電流検出器と、前記探針の位置および前記電圧を制御する制御部と、を備える顕微鏡を用いた測定装置において、
前記制御部が、
前記試料表面上の所定の位置に前記探針を該試料表面の水平方向に移動させ、該位置で該探針を該試料表面の垂直方向に移動させつつ、該探針と該試料との間に、第１試料電圧を印加しこの間の第１距離およびこの間に流れる第１電流を測定し、かつ前記第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加しこの間の第２距離およびこの間に流れる第２電流を測定する測定手段を備えた、
ことを特徴とする顕微鏡を用いた測定装置。
【０１２９】
（付記２）
前記第１電流と前記第２電流が一致したときの該第１距離と該第２距離の差分とそのときの電流値との対応関係を示す関数を導出する関数導出手段を備えた、付記１に記載の顕微鏡を用いた測定装置。
【０１３０】
（付記３）
前記制御部が、
前記電流検出器で検出された電流値が一定値になるように前記電圧を制御して前記探針の位置を調整するフィードバック制御回路を備え、
前記フィードバック制御回路により前記電流の値を一定に保ちながら前記測定手段が前記第１距離と前記第２距離とを測定し、該第１距離と該第２距離の差分を計算する、
付記１に記載の顕微鏡を用いた測定装置。
【０１３１】
（付記４）
前記第１電流と前記第２電流が一致したときの該第１距離と該第２距離の差分とそのときの電流値との対応関係を示す関数を導出する関数導出手段を備えた、付記３に記載の顕微鏡を用いた測定装置。
【０１３２】
（付記５）
前記制御部が、
キャリア密度が一様な既知の試料に対して予め作成したキャリア密度と前記差分との対応関係を示す参照データテーブルを参照して、未知の試料に対して導出した前記関数から該未知の試料のキャリア密度を評価する、
付記２または４に記載の顕微鏡を用いた測定装置。
【０１３３】
（付記６）
前記試料表面上の複数の位置で、前記測定手段が前記第１電流および前記第２電流を測定し、前記関数導出手段が前記関数を導出し、前記制御部が前記試料の２次元キャリア密度分布を評価する、
付記５に記載の顕微鏡を用いた測定装置。
【０１３４】
（付記７）
前記第１試料電圧と前記第２試料電圧とが逆極性である、
付記５または６に記載の測定装置。
【０１３５】
（付記８）
前記第１試料電圧と前記第２試料電圧とが同極性である、
付記５または６に記載の測定装置。
【０１３６】
（付記９）
互いに逆極性である前記第１試料電圧と前記第２試料電圧をそれぞれ複数個選択した、
付記５または６に記載の測定装置。
【０１３７】
（付記１０）
互いに同極性である前記第１試料電圧と前記第２試料電圧をそれぞれ複数個選択した、
付記５または６に記載の測定装置。
【０１３８】
（付記１１）
ステージの上に載置された試料の表面に対して探針を水平方向および垂直方向に移動させ、前記試料に印加する電圧を供給し、前記探針に流れる電流を検出し、前記探針の位置および前記電圧を制御する、顕微鏡を用いた測定方法において、
前記試料表面上の所定の位置に前記探針を該試料表面の水平方向に移動させ、該位置で該探針を該試料表面の垂直方向に移動させつつ、該探針と該試料との間に、第１試料電圧を印加し、この間の第１距離およびこの間に流れる第１電流を測定し、かつ前記第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加し、この間の第２距離およびこの間に流れる第２電流を測定する、
ステップを備えたことを特徴とする顕微鏡を用いた測定方法。
【０１３９】
（付記１２）
ステージの上に載置された試料の表面に対して探針を水平方向および垂直方向に移動させ、前記試料に印加する電圧を供給し、前記探針に流れる電流を検出し、前記探針の位置および前記電圧を制御する、顕微鏡を用いた測定方法を遂行するプログラムにおいて、
前記試料表面上の所定の位置に前記探針を該試料表面の水平方向に移動させ、該位置で該探針を該試料表面の垂直方向に移動させつつ、該探針と該試料との間に、第１試料電圧を印加し、この間の第１距離およびこの間に流れる第１電流を測定し、かつ前記第１試料電圧と異なる第２試料電圧を印加し、この間の第２距離およびこの間に流れる第２電流を測定する、
ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【０１４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の顕微鏡を用いた測定装置、測定方法およびそのプログラムによれば、探針と試料との絶対的距離を測定せずに、したがって探針を破損せずに、半導体の２次元キャリア密度（不純物濃度）分布を測定することができる。
【０１４１】
また、本発明によれば、半導体の２次元キャリア密度（不純物濃度）分布測定でき、かつ半導体の伝導型が判定できるので、半導体の製品開発や検査に利用すでき、ひいては半導体の製品開発や検査に要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による走査型トンネル顕微鏡を用いた顕微鏡を用いた測定装置の概略構成図である。
【図２】本発明による走査型トンネル顕微鏡を用いた半導体の平面下のキャリア密度およびその２次元分布の測定方法の導出過程を示す図である。
【図３】本発明による走査型トンネル顕微鏡を用いて試料の表面観察を行う手順を示すフローチャートである。
【図４】参照データテーブルの説明図であり、（Ａ）はキャリア密度とＳｉ基板比抵抗の関係を示す図であり、（Ｂ）参照データテーブルの概念図である。
【図５】本発明による第１実施例の測定方法を視覚的表現で示した図である。
【図６】本発明による第１実施例の測定方法のフローチャートである。
【図７】トンネル電流−試料探針間距離の第１特性図である。
【図８】トンネル電流−試料探針間距離の第２特性図である。
【図９】本発明による第２実施例の測定方法を視覚的表現で示した図である。
【図１０】本発明による第２実施例の測定方法のフローチャートである。
【図１１】本発明による第３実施例の測定方法を視覚的表現で示した図である。
【図１２】本発明による第３実施例の測定方法のフローチャートである。
【図１３】本発明による第４実施例の測定方法を視覚的表現で示した図である。
【図１４】本発明による第４実施例の測定方法のフローチャートである。
【図１５】キャリア密度−試料探針間距離の特性図である。
【図１６】本発明による第５実施例の測定方法のフローチャートである。
【図１７】ＳＴＭ像の第１具体例を示す写真である。
【図１８】ＳＴＭ像の第２具体例を示す写真である。
【図１９】伝導型を判定する特性を示す図である。
【図２０】本発明の測定装置用いられるプログラムおよびその記録媒体をコンピュータにインストールする方法の説明図であり、（Ａ）はコンピュータの具体的構成図であり、（Ｂ）はコンピュータの本体内部の構成図である。
【図２１】先に提案した顕微鏡装置およびその駆動方法の概略説明図である。
【符号の説明】
１０…試料（ＭＯＳＦＥＴ）
１１…探針
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…ピエゾ素子
１３…可変電圧源
１４…電流計
１５…制御部
１５ａ…フィードバック制御回路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2004340893.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2004340893.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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