特開 2024-27940 段差計測装置、及び、段差算出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024027940

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】段差計測装置、及び、段差算出方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/02 20060101AFI20240222BHJP

   G01Q 30/04 20100101ALI20240222BHJP

   G01Q 60/36 20100101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

G01B21/02 A

G01Q30/04

G01Q60/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131145

(22)【出願日】2022-08-19

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002907

【氏名又は名称】弁理士法人イトーシン国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】芳野 公則

【テーマコード（参考）】

2F069

【Ｆターム（参考）】

2F069AA02

2F069AA42

2F069BB15

2F069CC06

2F069DD15

2F069DD25

2F069GG04

2F069GG07

2F069GG52

2F069GG62

2F069HH09

2F069JJ14

2F069MM04

2F069NN25

(57)【要約】

【課題】簡便に計測対象の段差を計測することができ、かつ、計測ばらつきを低減させることができる段差計測装置、及び、段差算出方法を提供する。
【解決手段】凹凸が形成された被検体１１表面の段差を計測する段差計測装置であって被検体１１の表面に設定された複数の計測点の表面高さを計測する原子間力顕微鏡１００と、複数の計測点を含む計測対象領域ＯＡ内の段差を算出する段差算出部６３とを有する。段差算出部６３は、計測対象領域ＯＡ内において、少なくとも１つの段差部を含む測定領域ＭＡを設定し、測定領域ＭＡに含まれる計測点の表面高さをヒストグラム化してヒストグラムを生成し、ヒストグラムに基づき測定領域ＭＡに含まれる段差部の段差を算出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹凸が形成された被検体表面の段差を計測する段差計測装置であって、
前記被検体表面に設定された複数の計測点の表面高さを計測する高さ計測機構と、
前記複数の計測点を含む計測対象領域内の前記段差を算出する段差算出部と、
を有し、
前記段差算出部は、前記計測対象領域内において、少なくとも１つの段差部を含む測定領域を設定し、
前記測定領域に含まれる前記計測点の前記表面高さをヒストグラム化して第１ヒストグラムを生成し、
前記第１ヒストグラムに基づき、前記測定領域に含まれる前記段差部の前記段差を算出することを特徴とする、段差計測装置。

【請求項2】

前記段差算出部は、前記第１ヒストグラムの各ピークを、フィッティングにより算出し、前記ピークに基づき前記段差部の前記段差を算出することを特徴とする、請求項１に記載の段差計測装置。

【請求項3】

前記段差算出部は、前記第１ヒストグラムの各ピークを、すでに蓄積されている過去の学習データとの比較により算出し、前記ピークに基づき前記段差部の前記段差を算出することを特徴とする、請求項１に記載の段差計測装置。

【請求項4】

前記段差算出部は、前記第１ヒストグラムにあらわれるピークが２つになるように、前記測定領域の範囲を調整することを特徴する、請求項１に記載の段差計測装置。

【請求項5】

前記段差算出部は、前記計測対象領域内において複数の前記測定領域を設定し、それぞれの前記測定領域に含まれる前記段差部の高さを算出し、前記複数の測定領域で算出された前記高さをヒストグラム化して第２ヒストグラムを生成し、前記第２ヒストグラムに基づき、前記計測対象領域内における前記段差部の平均段差を算出することを特徴とする、請求項１に記載の段差計測装置。

【請求項6】

表面に凹凸が形成された被検体において、前記被検体の前記表面に設定された複数の計測点の表面高さを計測することと、
前記被検体の前記表面において、少なくとも１つの段差部を含む測定領域を設定することと、
前記測定領域に含まれる前記計測点の前記表面高さをヒストグラム化して第１ヒストグラムを生成することと、
前記第１ヒストグラムに基づき、前記測定領域に含まれる前記段差部の段差を算出することを特徴とする、段差算出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、段差計測装置、及び、段差算出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体基板上などに形成された段差を高精度で計測する装置として、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１１８４８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本実施形態は、簡便に計測対象の段差を計測することができ、かつ、計測ばらつきを低減させることができる段差計測装置、及び、段差算出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態の段差計測装置は、凹凸が形成された被検体表面の段差を計測する段差計測装置であって、前記被検体表面に設定された複数の計測点の表面高さを計測する高さ計測機構と、前記複数の計測点を含む計測対象領域内の前記段差を算出する段差算出部とを有する。前記段差算出部は、前記計測対象領域内において、少なくとも１つの段差部を含む測定領域を設定し、前記測定領域に含まれる前記計測点の前記表面高さをヒストグラム化して第１ヒストグラムを生成し、前記第１ヒストグラムに基づき、前記測定領域に含まれる前記段差部の前記段差を算出する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の実施形態にかかる段差計測装置の構成例を示すブロック図。

【図2】被検体における検査対象領域の一例を説明する上面図。

【図3A】図２のＡ－Ａ´線に沿った垂直断面図。

【図3B】図２のＢ－Ｂ´線に沿った垂直断面図。

【図3C】図２のＢ－Ｂ´線に沿った垂直断面図。

【図4】図２のＢ－Ｂ´線に沿った計測結果の一例を説明する図。

【図5A】図２のＢ－Ｂ´線に沿った計測結果の別の一例を説明する図。

【図5B】図２のＢ－Ｂ´線に沿った計測結果の別の一例を説明する図。

【図6】本発明の実施形態にかかる段差算出方法の手順の一例を示すフローチャート。

【図7A】測定領域の一例を説明する上面図。

【図7B】測定領域の一例を説明する上面図。

【図8】測定領域の設定手順の一例を説明するフローチャート。

【図9】管理値の算出手順の一例を示すフローチャート。

【図10】段差ヒストグラムの一例を説明する図。

【図11】段差ヒストグラムの別の一例を説明する図。

【図12】測定領域の別の一例を説明する上面図。

【図13】図１２に示す測定領域の段差ヒストグラムの一例を説明する図。

【図14】測定領域の別の一例を説明する上面図。

【図15】図１４に示す測定領域の段差ヒストグラムの一例を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

【0008】

図１は、本発明の第１実施形態にかかる段差計測装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態の段差計測装置は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭと示す場合もある）１００と、情報処理装置２００とを備え、被検体１１である半導体装置（例えば、シリコンウェハ上に形成された電気回路など）における表面の段差を計測するために用いられる。なお、計測された段差に関する情報や、計測中に取得したデータ等を表示させる表示装置３００を更に備えてもよい。

【0009】

高さ計測機構としての原子間力顕微鏡１００は、探針２１と被検体１１に作用する原子間力を検出するタイプの顕微鏡であり、検体ステージ１０と、カンチレバー２０と、レーザー部３０と、検出部４０と、制御部５０とを備える。

【0010】

検体ステージ１０は、計測時において、表面に被検体１１が載置される。検体ステージ１０は、水平方向駆動部１２により、検体ステージ１０表面と平行な直交する２方向（ｘ方向、ｙ方向）に移動可能になされている。ｘ方向、及び／または、ｙ方向に検体ステージ１０を移動させることで、被検体１１における計測対象領域ＯＡを移動させることができる。また、検体ステージ１０は、垂直方向駆動部１３により、検体ステージ１０表面と直交する方向（ｚ方向）に移動可能になされている。

【0011】

細長な板状のカンチレバー２０には、その一端において、被検体１１と対向する面に探針２１が取り付けられている。探針２１は、微細な形状を有する針状の部材である。また、カンチレバー２０の他端は、アタッチメント部２２に接続されている。アタッチメント部２２は、駆動部５１によって、検体ステージ１０表面と平行な直行する２方向（ｘ方向、ｙ方向）に移動可能になされている。ｘ方向、及び／または、ｙ方向にカンチレバー２０を移動させることで、計測対象領域ＯＡ内における計測点を移動させることができる。より具体的には、被検体１１の計測対象領域ＯＡ内において、探針２１の位置を、Ｙ方向の位置を固定してＸ方向に一端から他端まで移動した後、Ｙ方向の位置を変更してＸ方向に前記他端から前記一端まで移動させる、という動作を繰り返す。そして、この動作の繰り返しによりＹ方向の一端から他端まで達したとき、1回の走査を終了し、探針２１の位置を、Ｘ方向の前記一端及びＹ方向の前記一端の位置に戻したうえで、Ｙ方向の一端から他端までの上記動作を行うことで次の走査を行う。

【0012】

段差計測時には、長さや厚みなど形状の異なるものや材質が異なるものなど種々のカンチレバーから、被検体１１の材質や必要とする分解能などに応じたカンチレバー２０が選択され、アタッチメント部２２に取り付けて使用される。

【0013】

レーザー部３０は、半導体レーザーをカンチレバー２０に照射する。検出部４０は、カンチレバー２０の変位を検出する。すなわち、レーザー部３０から出射された半導体レーザーは、カンチレバー２０によって反射される。反射された半導体レーザーは、検出部４０で検出される。より具体的には、検出部４０は、カンチレバー１２の可動端（探針２１が取り付けられている一端）付近で反射されたレーザー光の入射位置を検出するものであって、当該入射位置によってカンチレバー２０の撓み量が測定される。

【0014】

制御部５０は、被検体１１表面を探針２１で走査する間、検出部４０からの信号を受信して、該信号に基づいてカンチレバー２０の変位量を検出する。そして、この変位量の検出値に基づいて、この変位量が一定の値になるように、垂直方向駆動部１３を制御して検体ステージ１０のＺ方向の位置を調整する。

【0015】

なお、上述では、Ｘ－Ｙ方向の走査時にはカンチレバー２０を移動させるようにしたが、カンチレバー２０を固定して検体ステージ１１を水平方向駆動部１２により移動させるようにしてもよいし、カンチレバー２０と検体ステージ１１の双方を移動させるようにしてもよい。また、上述では、Ｚ方向の位置調整を、垂直方向駆動部１３により検体ステージ１１を移動させるようにしたが、駆動部５１によりカンチレバー２０をＺ方向に移動させるようにしてもよい。

【0016】

情報処理装置２００は、例えばコンピュータであり、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２１と、ＲＡＭ２２と、欠陥検出部２３とを備えている。情報処理装置２００は、原子間力顕微鏡１００から入力されるデータ（検出部４０からの信号に基づくカンチレバー２０の変位量、及び、探針２１の位置情報）に基づいて、被検体１１の表面形状を示すデータを作成する。また、当該データに基づいて、管理対象となる段差を算出する。

【0017】

ＣＰＵ６１は、図示しないメモリに記憶されたプログラムに従って動作し、情報処理装置２００の各部を制御する。ＲＡ６２は、原子間力顕微鏡１００から入力されるデータを格納したり、段差算出部６３での検出結果を格納したりする。

【0018】

段差算出部６３は、原子間力顕微鏡１００から入力されるデータに基づき、計測対象領域ＯＡ内における管理対象の段差を算出する。なお、段差算出部６３における動作を予めプログラムとして図示しないメモリに格納しておき、ＣＰＵ６１において実行することにより、ソフトウェア的に段差算出を行ってもよい。また、情報処理装置２００は、原子間力顕微鏡１００の一部として制御部５０と一体的に構成され、表面形状データの作成や管理対象となる段差の算出だけでなく、検体ステージ１１やカンチレバー２０の位置調整制御など、原子間力顕微鏡１００の制御を行う機能等を有していてもよい。

【0019】

次に、実施形態における段差算出方法について説明する。まず、図２、３を用いて、管理対象となる段差の一例について説明する。図２は、被検体における検査対象領域の一例を説明する上面図である。図３Ａは、図２のＡ－Ａ´線に沿った垂直断面図である。

【0020】

図２に示すように、計測対象領域ＯＡは、例えば、半導体装置（例えば、シリコンウェハ上に形成された電気回路など）が形成された半導体チップの上面であって、チップ端近傍に設定されている。計測対象領域ＯＡには、パシベーション膜ＰＶが成膜されている。また、ガードリング領域ＧＲと、複数のパッドＰＤとが、パシベーション膜ＰＶから露出するように形成されている。

【0021】

図３Ａに示すように、計測対象領域ＯＡの表面には、パシベーション膜ＰＶとしての絶縁膜１０１が形成されている。また、絶縁膜１０１の一部に開口が形成されており、開口には、金属（例えば、銅）などで形成された導電性膜１０２が形成されている。導電性膜１０２は、パッドＰＤとして機能する。絶縁膜１０１および導電性膜１０２の下部には、層間絶縁膜１０３が形成されている。層間絶縁膜１０３は、導電性膜１０２の下部領域の一部に開口が形成されており、開口には、導電性材料で形成されたコンタクトプラグ１０４が埋め込まれている。すなわち、導電性膜１０２は、コンタクトプラグ１０４と電気的に接続されている。コンタクトプラグ１０４は、層間絶縁膜１０３の下部に形成された配線（不図示）を介して、配線の下部に形成された電気回路（不図示）と電気的に接続されている。このような構成により、パッドＰＤに外部から電源を供給することにより、半導体装置を形成する電気回路に所定の電圧が供給される。

【0022】

導電性膜１０２の表面は、絶縁膜１０１の表面よりも低い位置に形成される。すなわち、パッドＰＤの表面とパシベーション膜ＰＶの表面との間には高低差が生じており、段差ＰＳが形成される。このパシベーション膜ＰＶ（絶縁膜１０１）とパッドＰＤ（導電性膜１０２）との間の段差ＰＳが、例えば管理対象として算出される。

【0023】

図３Ｂ、３Ｃは、図２のＢ－Ｂ´線に沿った垂直断面図である。図３Ｂ、３Ｃは、半導体基板１０５から絶縁膜１０１までの垂直断面を示している。半導体装置図３Ｂは、パシベーション膜ＰＶ表面の高さが計測対象領域ＯＡにおいてどこも等しく、パッドＰＤの高さが計測対象領域ＯＡにおいてどこも等しく、被検体１１の反りや歪みがない状態の断面図を示している。また、図４は、図２のＢ－Ｂ´線に沿った計測結果の一例を説明する図である。図４は、図３Ｂに示すような状態（被検体１１が理想的な状態）における計測結果を示している。このような理想的な状態の場合、図２のＢ－Ｂ´線に沿って探針２１１を走査させながら取得した計測結果は、パシベーション膜ＰＶの計測値はＺｒ、パッドＰＤの計測値はＺｐとなる。故に、パシベーション膜ＰＶとパッドＰＤの段差ＰＳは、（Ｚｒ－Ｚｐ）で算出される。

【0024】

ところが、実際には、半導体装置の製造過程において、成膜により印加される応力などにより被検体１１に反りや歪みが生じることがある。また、検体ステージ１０に被検体１１を設置する際に、検体ステージ１０の表面と被検体１１の裏面とが平行に設置されず、傾斜が生じるように被検体１１を設置してしまう設置不良が生じることがある。このような設置不良が発生する場合、傾斜の分だけ計測値に面内誤差が生じてしまうこともある。図３Ｃは、上述のような、被検体１１に反りや歪みが生じた状態の断面図を示している。このため、現実的には、図５Ｂに示すような計測結果が得られる。

【0025】

図５Ａ、５Ｂは、図２のＢ－Ｂ´線に沿った計測結果の別の一例を説明する図である。図５Ｂには、図３Ｃに示すように、被検体１１がＸ方向正側に右下がりの傾斜をもって設置されており、かつ、被検体１１にＸ方向正側が凸になるような歪みが生じている場合の計測結果の一例を示している。図５Ｂに示すように、パシベーション膜ＰＶ表面の高さは位置（Ｘ座標）によって異なっており、一定の値にはならない。また、パッドＰＤの高さも位置（Ｘ座標）によって異なっており、一定の値にはならない。計測結果からこれらの要因を排除するため、例えば、被検体１１の計測対象領域ＯＡにおいて、段差が形成されておらず表面が平坦な領域についての高さＺの計測値を用いて、計測結果に対して補正を行うことが考えられる。しかしながら、計測対象領域ＯＡに段差が形成されておらず表面が平坦な領域が存在しない場合、このような補正を行うことができない。

【0026】

また、被検体１１に反りや歪みがない状態においても、図５Ａに示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）加工の影響などにより、パシベーション膜ＰＶ（絶縁膜１０１）が局所的に（ローカルに）突出した高さを有する場合（図５Ａ、５Ｂの点線の楕円で示す領域）があったり、パッドＰＤ（導電性膜１０２）の膜厚の面内ばらつきなどにより、位置によってパッドＰＤの高さに高低差があったりする。これらの影響により、計測結果からパシベーション膜ＰＶの高さやパッドＰＤの高さを一意に算出することが困難である。

【0027】

図６は、本発明の実施形態にかかる段差算出方法の手順の一例を示すフローチャートである。図６に示す手順を実行することで、計測ばらつきを低減させ、かつ、簡便に、管理対象となる段差を算出することができる。

【0028】

まず、ＡＦＭ１００により、計測対象領域ＯＡ内のすべての計測点について、表面の高さを計測する（Ｓ１）。次に、測定領域ＭＡを設定する（Ｓ２）。測定領域ＭＡとは、計測対象領域ＯＡ内の一部領域であって、段差を算出する計測値として用いる範囲が特定された領域である。図７Ａ、７Ｂは、測定領域の一例を説明する上面図である。管理対象がパシベーション膜ＰＶ（絶縁膜１０１）とパッドＰＤ（導電性膜１０２）との間の段差ＰＳである場合、例えば図７Ｂに示すように、１つのパッドＰＤと、当該パッドＰＤの周辺（四辺の外側）に形成されたパシベーション膜ＰＶとを含む領域が、測定領域ＭＡとして設定される。

【0029】

測定領域ＭＡの設定（Ｓ２）は、例えば、図８に示す手順で行われる。図８は、測定領域の設定手順の一例を説明するフローチャートである。まず、半導体装置を構成する各部位のレイアウトデータであるＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｉｓｉｇｎ）データを情報処理装置２００に入力する（Ｓ２１）。次に、ＣＡＤデータに基づいて、段差計測対象となるパッドＰＤの領域を設定し、測定領域を仮設定する（Ｓ２２）。例えば、図７Ｂに示すように、格子状に配置された複数のパッドＰＤのうち、左上部角に位置するパッドＰＤの段差を算出する場合、まず、当該パッドＰＤの位置情報（パッドのレイアウトデータ）をＣＡＤデータから抽出して、図７Ａに示すように測定領域ＭＡとして仮設定する。最後に、Ｓ２３で仮設定した測定領域を調整し、図７Ｂに示すように測定領域ＭＡを決定する（Ｓ２３）。仮設定された測定領域は、パッドＰＤのみが含まれており周囲のパシベーション膜ＰＶが含まれていない。したがって、例えば、当該パッドＰＤの四辺から所定の距離までの間のパシベーション膜ＰＶが測定領域ＭＡに含まれるように、仮設定された測定領域を調整（拡大）して、段差算出範囲である測定領域ＭＡを決定する。なお、測定領域ＭＡは、計測対象領域ＯＡ内に複数設定することができる。例えば、図７Ａ、７Ｂに示す２４個のパッドＰＤのそれぞれについて段差を算出する場合、Ｓ２では２４個の測定領域ＭＡが設定される。

【0030】

続いて、Ｓ２で設定された測定領域ＭＡについて、管理値（段差）を算出する（Ｓ３）。管理値の算出（Ｓ３）は、例えば、図９に示す手順で行われる。図９は、管理値の算出手順の一例を示すフローチャートである。まず、測定領域ＭＡごとに段差ヒストグラムを作成する（Ｓ３１）。図１０は、段差ヒストグラムの一例を説明する図である。段差ヒストグラムは、測定領域ＭＡ内に存在する計測点の計測データについて、高さの分布をヒストグラムで表したものである。

【0031】

図１０に示すように、段差ヒストグラムには分布のピークが２つ形成される。高さが低い側にあらわれる１つめのピークＰ１は、パッドＰＤが形成されている領域に存在する計測点の計測データで構成されている。高さが高い側にあらわれる２つめのピークＰ２は、パシベーション膜ＰＶが形成されている領域に存在する計測点の計測データで構成されている。

【0032】

次に、測定領域ＭＡごとに、作成された段差ヒストグラムから段差ＰＳを算出する（Ｓ３２）。パシベーション膜ＰＶとパッドＰＤの段差ＰＳは、２つめのピークＰ２の高さから１つめのピークＰ１の高さとの差分により算出される。このように計測結果を段差ヒストグラムで表現することで、パッドＰＤ内の計測点の計測値にばらつきがあったり、パシベーション膜ＰＶ内の計測点の計測値にばらつきがあったりする場合にも、計測ばらつきの影響を低減し、かつ、簡便な方法で段差ＰＳ算出することができる。さらには、段差ヒストグラムに採用する計測点の範囲を測定領域ＭＡ内に限定することで、段差ＰＳの算出において、被検体１１を検体ステージ１０に設置する際の傾きや、被検体１１の反りや歪みといった全域的な（グローバルな）高さずれの影響を排除することができる。

【0033】

また、コロージョンなどにより局所的に（ローカルに）高さが異なる微小領域があった場合、図１１に示すように、例えばパッドＰＤのピークＰ１の隣接領域に所定の分布を持ったサブピークＯ１として出現する。段差ＰＳの算出は２つのピークＰ１、Ｐ２のみを用いて算出されるため、サブピークＯ１は段差ＰＳの値に影響を及ぼさない。すなわち、本実施形態の段差算出方法によれば、コロージョンなどの欠陥の有無によらず、簡便に段差ＰＳを算出することができる。

【0034】

なお、所定の分布を持ったサブピークＯ１は、欠陥等の異常部分として出力することができる。計測対象領域ＯＡ内に複数の測定領域ＭＡが設定されている場合、欠陥が検出された測定領域ＭＡを抽出することで、面内の欠陥管理を行うことも可能である。また、設定した基準（例えば、サブピークＯ１の高さとピークの高さとの差、サブピークＯ１に存在する計測点の個数、サブピークＯ１の分布幅）を超える場合に、サブピークＯ１を欠陥として認識するようあらかじめ設定することで、段差ヒストグラムを作成する工程（Ｓ３１）において、欠陥も自動的に抽出することが可能である。

【0035】

さらに、図１１に示すように、分布を持たない線状のサブピークＯ２が出現した場合、飛び値（外れ値）としてみなすことができる。このようなサブピークＯ２は、疑似として無視することができる。なお、段差ＰＳの算出は２つのピークＰ１、Ｐ２のみを用いて算出されるため、サブピークＯ２も段差ＰＳの値に影響を及ぼさない。

【0036】

なお、上述では、計測データそのものをヒストグラムであらわすことにより段差ヒストグラムを生成したが、ガウス関数など用いて計測データにフィッティングする曲線を導出し、当該曲線を段差ヒストグラムの代わりに用いてもよい。さらには、過去の計測データと段差との関係を学習データとして蓄積しておき、当該学習データと今回の計測データとを比較することにより、段差を推定するようにしてもよい。

【0037】

さらに、段差ＰＳの算出だけでなく、パッドＰＤ内の高さ分布やパシベーション膜ＰＶの高さ分布を段差ヒストグラムから算出することができる。例えば、高さが低い側にあらわれる１つめのピークＰ１の半値幅をパッドＰＤ内の高さ分布Ｄ２、高さが高い側にあらわれる２つめのピークＰ２の半値幅をパシベーション膜ＰＶの高さ分布Ｄ１とすることができる。このように、段差ＰＳだけでなく高さ分布Ｄ１、Ｄ２も算出することで、段差部分の形状について更にきめ細やかな管理が可能となる。

【0038】

次に、計測対象領域ＯＡにおける管理値（平均段差など）を算出する（Ｓ３３）。具体的には、計測対象領域ＯＡにおけるすべての測定領域ＭＡに関してＳ３２で算出された段差ＰＳを積算し、測定領域ＭＡの個数で除することにより平均段差を算出する。また、各測定領域ＭＡの段差ＰＳの分布幅を算出し、平均段差とともに管理値としてもよい。さらには、平均段差などとともに、Ｓ３２で算出された、各測定領域ＭＡの段差ＰＳや高さ分布Ｄ１、Ｄ２も、管理値としてもよい。最後に、Ｓ３で算出された管理値の出力（Ｓ４）をもって、本実施形態の段差算出方法の一連の手順を終了する。

【0039】

以上のように、本実施形態によれば、被検体１１の計測対象領域ＯＡに、段差の底面と上面とを含む測定領域ＭＡを設定し、段差算出部６３において測定領域ＭＡ内の計測データをヒストグラム化する。ヒストグラムにあらわれる２つのピークのピーク値の差分を段差とすることで、被検体１１を検体ステージ１０に設置する際の傾きや、被検体１１の反りや歪みといった全域的な（グローバルな）高さずれの影響も、コロージョンなどの欠陥の影響も排除することができる。すなわち、簡便に段差を計測することができ、かつ、計測ばらつきを低減させることができる段差計測装置、及び、段差算出方法を提供することができる。

【0040】

なお、上述では、１つのパッドＰＤとその周辺のパシベーション膜ＰＶとが含まれるように測定領域ＭＡを設定しているが、複数のパッドが含まれるように設定してもよい。例えば、図１２に示すように、２つのパッドＰＤ１、ＰＤ２が含まれるように測定領域ＭＡを設定してもよい。図１２は、測定領域の別の一例を説明する上面図である。ただし、測定領域ＭＡ内の計測データをヒストグラム化した際に、分布のピークが、パッドＰＤのピークとパシベーション膜ＰＶのピークの２つになるように測定領域ＭＡを設定することが望ましい。

【0041】

図１３は、図１２に示す測定領域の段差ヒストグラムの一例を説明する図である。例えば、測定領域ＭＡの計測データをヒストグラム化したときに、図１３に示すような分布、すなわち、パッドＰＤ１のピークＰ１１、パッドＰＤ２のピークＰ１２、パッドＰＤ１の周辺のパシベーション膜ＰＶのピークＰ２１、パッドＰＤ２の周辺のパシベーション膜ＰＶのピークＰ２２、のように４つのピークができてしまう場合、段差ＰＳの算出が単純な引き算でできなくなってしまう。このように２つ以上のピークができてしまう場合、測定領域ＭＡを狭め、含まれるパッドＰＤの個数を減らす必要がある。図１０に示すように分布のピークが２つになるのであれば、２つ以上のパッドが含まれるように測定領域ＭＡを設定してもよい。

【0042】

図１４は測定領域の別の一例を説明する上面図である。また、図１５は、図１４に示す測定領域の段差ヒストグラムの一例を説明する図である。図１４に示す測定領域ＭＡは、１つのパッドＰＤのみを含むように設定されているが、パッドＰＤ周辺のパシベーション膜ＰＶがほとんど含まれていない。このように測定領域ＭＡを設定した場合、図１５に示すように、パシベーション膜ＰＶのピークが小さくなってしまい、サブピークとの切り分けが困難になってしまう。このように、測定領域ＭＡは、含まれるパッドＰＤの個数だけでなく、段差ヒストグラムの形状が段差ＰＳの算出に最適な形状になるようにモニターしながら調整することが好ましい。

【0043】

また、被検体１１の表面形状（高さ）を計測する装置は、原子間力顕微鏡に限定されず、必要とされる分解能などに応じて、光や電子線、Ｘ線などを用いた計測装置を用いてもよい。

【0044】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、一例として示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0045】

１０…検体ステージ、１１…被検体、１２…水平方向駆動部、１３…垂直方向駆動部、２０…カンチレバー、２１…探針、２２…アタッチメント部、３０…レーザー部、４０…検出部、５０…制御部、５１…駆動部、６１…ＣＰＵ、６２…ＲＡＭ、６３…段差算出部、１００…原子間力顕微鏡、２００…情報処理装置、３００…表示装置、

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】