(57)【要約】 【課題】合わせずれ検査のサンプリングの精度を保持したままで合わせずれ補正係数を適正化する。【解決手段】測定値の許容範囲を決定する工程と、第１サンプリングプランと第１合格判定値の算出条件を決定する工程と、第１測定値を取得する工程と、第１分布関数、合わせずれ誤差要因、第１合格率および第１補正係数精度を求める工程と、第２サンプリングプランを上記合わせずれ誤差要因に基づいて決定し、第２合格判定値の算出条件を決定する工程と、第２測定値を取得する工程と、第２分布関数、第２合格率および第２補正係数精度を求める工程と、上記許容範囲を用いて、上記第１分布関数、上記第１合格率および上記第１補正係数精度、並びに、上記第２分布関数、上記第２合格率および上記第２補正係数精度を比較することにより、上記第１サンプリングプランおよび第２サンプリングプランのいずれが適切かを評価する工程と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された第１のパターンと、前記第１のパターンの上層に転写された第２のパターンとの位置合わせ精度の検査における測定値の許容範囲を決定する工程と、
製品ロットから抜取検査の第１の対象を選定するための第１サンプリングプランと第１合格判定値の算出条件を決定する工程と、
前記第１サンプリングプランに基づいて製品ロットにおける合わせずれを測定し、第１測定値を取得する工程と、
前記第１測定値および前記第１合格判定値の算出条件に基づいて、第１分布関数、合わせずれ誤差要因、第１合格率および第１補正係数精度を求める工程と、
前記製品ロットから抜取検査の第２の対象を選定するための第２サンプリングプランを前記合わせずれ誤差要因に基づいて決定し、第２合格判定値の算出条件を決定する工程と、
前記第２サンプリングプランに基づいて前記製品ロットにおける合わせずれを測定し、第２測定値を取得する工程と、
前記第２測定値および前記第２合格判定値の算出条件に基づいて、第２分布関数、第２合格率および第２補正係数精度を求める工程と、
前記許容範囲を用いて、前記第１分布関数、前記第１合格率および前記第１補正係数精度、並びに、前記第２分布関数、前記第２合格率および前記第２補正係数精度を比較することにより、前記第１サンプリングプランおよび第２サンプリングプランのいずれが適切かを評価する工程と、
適切と評価されたサンプリングプランで合わせずれ誤差抜取検査を行う工程と、
を備える合わせずれ誤差検査方法。
【請求項２】
前記第２サンプリングプランは、前記第１サンプリングプランの測定点の一部を削除することにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の合わせずれ誤差検査方法。
【請求項３】
前記第２サンプリングプランは、前記第１サンプリングプランの測定点から互いに異なる部分が削除された複数の第２サンプリングプラン候補を算出し、前記複数の第２サンプリングプラン候補のうちで検査時間が最短となる候補を選択することにより決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の合わせずれ誤差検査方法。
【請求項４】
基板に形成された第１のパターンと、前記第１のパターンの上層に転写された第２のパターンとの位置合わせ精度の検査における測定値の許容範囲を決定する手順と、
製品ロットから抜取検査の第１の対象を選定するための第１サンプリングプランと第１合格判定値の算出条件を決定する手順と、
前記第１サンプリングプランに基づいて製品ロットにおける合わせずれを測定し、第１測定値を取得する手順と、
前記第１測定値および前記第１合格判定値の算出条件に基づいて、第１分布関数、合わせずれ誤差要因、第１合格率および第１補正係数精度を求める手順と、
前記製品ロットから抜取検査の第２の対象を選定するための第２サンプリングプランを前記合わせずれ誤差要因に基づいて決定し、第２合格判定値の算出条件を決定する手順と、
前記第２サンプリングプランに基づいて前記製品ロットにおける合わせずれを測定し、第２測定値を取得する手順と、
前記第２測定値および前記第２合格判定値の算出条件に基づいて、第２分布関数、第２合格率および第２補正係数精度を求める手順と、
前記許容範囲を用いて、前記第１分布関数、前記第１合格率および前記第１補正係数精度、並びに、前記第２分布関数、前記第２合格率および前記第２補正係数精度を比較することにより、前記第１サンプリングプランおよび第２サンプリングプランのいずれが適切かを評価する手順と、
適切と評価されたサンプリングプランで合わせずれ誤差抜取検査を行う手順と、
を備える合わせずれ誤差抜取検査の評価をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合わせずれ誤差検査方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の特性は、各製造工程において形成されるパターンの寸法や層間の合わせずれと密接な関係を持っている。従って、半導体集積回路の製造には、寸法や層間の合わせずれが制御されているか否かをモニタする検査工程が設けられる。この検査工程では、ウェハ上に形成されるパターンの数が極めて多いために全てのパターンをモニタすることが困難であることから、全数検査ではなく抜取検査が行われている。一般的な半導体集積回路の製造工程では、単体または複数のウェハに対して形成される複数の半導体チップの集合が１つの製品ロットＬとして製造される。従って、抜取検査では、製品ロットＬから所定枚数のウェハが選択され、選択されたウェハから検査対象となるチップの位置および数が選択される。
【０００３】
しかし、製造工程の工程能力が時間と共に推移するので、一定のサンプリングプランを用いて抜取検査が行われる場合には、良品を不良とみなすリスク（以下、「αリスク」という）および不良品を見逃すリスク（以下、「βリスク」という）が変動する恐れが生じる。
【０００４】
これに対して、例えば、サンプルサイズや抜取箇所を変更することにより、サンプリングプランを変更する方法が考えられる。一般的な抜取検査は、超幾何分布に基づいて検査特性曲線（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｃｕｒｖｅｓ：以下、「ＯＣ曲線」という）を理論的に作成してαリスクおよびβリスクを算出する計数値抜取検査（例えば非特許文献１）の他、正規母集団が仮定された非心ｔ分布に基づいてＯＣ曲線を理論的に作成してαリスクおよびβリスクを算出する計量値抜取検査（例えば非特許文献２）が知られている。一般的な検査工程では、非特許文献１および２に開示されている抜取検査が複数のサンプリングプランについて行われている。
【０００５】
しかし、非特許文献１および２の抜取検査はランダムサンプリングを前提とするので、この前提が成り立たない場合はＯＣ曲線を作成することができない。また、非特許文献２の計量値抜取検査は、母集団が正規分布に従うことを前提とするので、母集団の非正規分布のＯＣ曲線を作成することはできない。すなわち、従来の半導体集積回路の製造工程では、ランダムサンプリングの前提や正規母集団の前提が成り立たない場合には、抜取検査が正確に評価されていないので、オペレータが経験に基づいて決定した抜取検査を用いて検査工程が行われることになる。この結果、許容範囲を超えるαリスクおよびβリスクが発生する可能性があった。
【０００６】
このような事情に鑑み、ランダムサンプリングの前提や正規母集団の前提が成り立たない場合であっても、抜取検査を正確に評価するための方法が提供されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１７６９００９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｈ．Ｆ．Ｄｏｄｇｅ  ａｎｄ  Ｈ．Ｇ．Ｒｏｍｉｎｇ：“Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｔａｂｌｅｓ”，Ｔｈｅ  ＢｅＬ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ，  ｐｐ．１−６１（１９４１）
【非特許文献２】Ｍｉｌｉｔａｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ：“Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ  ａｎｄ  Ｔａｂｌｅｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅｓ  ｆｏｒ  Ｐｅｒｃｅｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ：ＭＩＬ−ＳＴＤ−４１４”（１９５７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、合わせずれ検査のサンプリングの精度を保持したままで合わせずれ補正係数を適正化できる合わせずれ誤差検査方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、
基板に形成された第１のパターンと、前記第１のパターンの上層に転写された第２のパターンとの位置合わせ精度の検査における測定値の許容範囲を決定する工程と、
製品ロットから抜取検査の第１の対象を選定するための第１サンプリングプランと第１合格判定値の算出条件を決定する工程と、
前記第１サンプリングプランに基づいて製品ロットにおける合わせずれを測定し、第１測定値を取得する工程と、
前記第１測定値および前記第１合格判定値の算出条件に基づいて、第１分布関数、合わせずれ誤差要因、第１合格率および第１補正係数精度を求める工程と、
前記製品ロットから抜取検査の第２の対象を選定するための第２サンプリングプランを前記合わせずれ誤差要因に基づいて決定し、第２合格判定値の算出条件を決定する工程と、
前記第２サンプリングプランに基づいて前記製品ロットにおける合わせずれを測定し、第２測定値を取得する工程と、
前記第２測定値および前記第２合格判定値の算出条件に基づいて、第２分布関数、第２合格率および第２補正係数精度を求める工程と、
前記許容範囲を用いて、前記第１分布関数、前記第１合格率および前記第１補正係数精度、並びに、前記第２分布関数、前記第２合格率および前記第２補正係数精度を比較することにより、前記第１サンプリングプランおよび第２サンプリングプランのいずれが適切かを評価する工程と、
適切と評価されたサンプリングプランで合わせずれ誤差抜取検査を行う工程と、
を備える合わせずれ誤差検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、合わせずれ検査のサンプリングの精度を保持したままで合わせずれ補正係数を適正化可能な合わせずれ誤差検査方法およびプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の一形態による合わせずれ誤差抜取検査の評価方法を実行するためのコンピュータの一例を示す図。
【図２】本発明の実施の一形態による合わせずれ誤差抜取検査の評価方法の概略手順を示すフローチャート。
【図３】第１サンプリングプランの一例を示す図。
【図４】第１測定データの一例を示す表。
【図５】第１算出データの一例を示す表。
【図６】第１分布関数および第１合格率の説明図。
【図７】第１補正係数算出精度を求める式を示す図。
【図８】第１測定値から分散分析により得られたＦ値をプロットしたグラフ。
【図９】合わせずれ誤差要因分析に基づいて作成した第２サンプリングプランの一例を示す。
【図１０】第１および第２の検査特性曲線を重ね描きした例を示す図。
【図１１】第１および第２の合わせずれ補正係数の算出精度を並べて表示した例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図面において、同一の部分には同一の番号を付し、重複説明は必要な場合に限り行う。
【００１４】
図１は、本発明の実施の一形態による合わせずれ誤差抜取検査の評価方法を実行するためのコンピュータ１０を示す。コンピュータ１０には、外付けのハードディスク装置１２が接続され、この外付けのハードディスク装置１２は、複数の記録領域を有し、以下に詳述する合わせずれ誤差抜取検査の評価の各手順を記述したレシピファイルの他、後述する検査途中の様々なデータを格納する。コンピュータ１０は、ハードディスク装置１２からレシピファイルを読み出して合わせずれ誤差抜取検査の評価を行い、評価結果を出力する。なお、記録媒体は、ハードディスク装置１２やメモリなどの固定型の記録媒体に限られず、磁気ディスクや光ディスク等の携帯可能なものでも良い。コンピュータ１０はまた、合わせずれ誤差抜取検査装置２０に接続される。合わせずれ誤差抜取検査装置２０は、合わせずれ測定装置２２と検査部２４とを含む。検査対象である製品ロットＬ中の検査対象であるウェハＷには、第１のパターンＰ１が形成され、さらに第１のパターンＰ１上に第２のパターンＰ２が形成されている。合わせずれ測定装置２２は、製品ロットＬから搬入されるウェハＷを受け入れて検査対象箇所における第１および第２のパターンの合わせずれを測定し、測定結果をコンピュータ１０に供給する。検査部２４は、コンピュータ１０から合わせずれ誤差抜取検査の評価結果の出力を受けて適正なサンプリングプランで合わせずれ誤差抜取検査を行う。
【００１５】
本実施形態による合わせずれ誤差抜取検査の評価方法の概略手順について図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００１６】
まず、測定値の許容範囲を決定する（ステップＳ２０１）。例えば、第１のサンプリングプランの合格率（以下、「第１合格率」という）をαリスクにおいて９０％以上と決定した場合は、第２のサンプリングプランの合格率（以下、「第２合格率」という）を８５％以上と決定する。βリスクについても同様に、第１合格率を１０％以下と決定した場合は第２合格率を１５％以下と決定する。
【００１７】
次に、検査対象の第１サンプリングプランおよび第１サンプリングプランの合格判定値（以下、「第１合格判定値」という）の算出条件を決定する（ステップＳ２０２）。
【００１８】
次いで、決定された第１サンプリングプランに基づき、製品ロットＬの測定値（以下、「第１測定値」という）を取得する（ステップＳ２０３）。
【００１９】
次に、ステップＳ２０２で決定された第１合格判定値の算出条件に基づいて、ステップＳ２０３で取得された製品ロットＬの第１測定値から第１合格判定値を算出し、ロットＬ番号、サンプルウェハおよび第１合格判定値を含むデータ（以下、「第１算出データ」という）をハードディスク装置１２に書き込む（Ｓ２０４）。
【００２０】
続いて、得られた第１算出データに基づいて、第１分布関数、合わせずれ誤差要因、および第１合格率を算出するとともに、第１のサンプリングにおける補正係数の算出精度（以下「第１補正係数算出精度」という）を求める（ステップＳ２０５）。
【００２１】
次に、合わせずれ誤差要因に基づいて検査対象の第２サンプリングプランを決定し、さらに第２サンプリングプランの合格判定値（以下、「第２合格判定値」という）の算出条件を決定する（ステップＳ２０６）。
【００２２】
次いで、決定された第２サンプリングプランに基づき、合わせずれ測定装置２２（図１参照）を用いて、製品ロットＬの測定値（以下、「第２測定値」という）を取得する（ステップＳ２０７）。
【００２３】
次に、ステップＳ２０６で決定された第２合格判定値の算出条件に基づいて、ステップＳ２０７で取得した製品ロットＬの第２測定値から第２合格判定値を算出し、ロットＬ番号、サンプルウェハおよび第１合格判定値を含むデータ（以下、「第２算出データ」という）をハードディスク装置１２に書き込む（ステップＳ２０８）。
【００２４】
続いて、得られた第２算出データに基づいて、第２合格率を算出するとともに、第２のサンプリングにおける補正係数の算出精度（以下「第２補正係数算出精度」という）を求める（ステップＳ２０９）
最後に、第１合格率と第２合格率、第１補正係数算出精度と第２補正係数算出精度とを比較することにより、第１サンプリングプランと第２サンプリングプランとのいずれが適切かを評価する（ステップＳ２１０）。
【００２５】
続いて、上述したステップＳ２０２以下の各手順について具体的に説明する。
【００２６】
まず、ステップＳ２０２において、合わせずれ検査の第１サンプリングプランは、例えば製品ロットＬから抜き取られるウェハ（以下、「サンプルウェハ」という）Ｗの個数ＮおよびサンプルウェハＷのロットＬ内における位置（以下、「ロット内配置」という）である。ロット内配置は、サンプルウェハＷの番号および検査対象となるチップ（以下、「サンプルチップ」という）のウェハＷ上における位置およびチップ内の検査位置である。より具体的には、例えば図３に示されるようにウェハ番号１〜３をサンプルウェハとして決定し、該サンプルウェハに含まれるチップの中から５つのチップをサンプルチップとして選択し、各サンプルチップ内の所定の４箇所（すなわち、６０点）を検査位置として選択する。図３では、１０％以下を第１合格率と決定した場合が示されている。また、第１合格判定値の算出条件は、例えば、サンプルウェハの測定値と規格との比較による場合で、測定値のうちの最小値が規格の範囲から外れていれば不合格とするときは、最小測定値が第１合格判定値の算出条件となる。また、サンプルウェハの測定値と規格との比較による場合で、測定値のうちで三番目に大きな値が規格の範囲から外れていれば不合格とするときは、三番目に大きな値が第１合格判定値の算出条件となる。
【００２７】
次に、ステップＳ２０３における第１測定値の取得は、合わせずれ測定装置２２（図１参照）を用いて、例えば図３の例では、製品ロットＬから３枚のウェハＷを抜き取り、各ウェハＷについて、２０点（５チップ×４箇所）を測定することにより、合わせずれ誤差の値を取得する。このとき、図４に示されるように、コンピュータ１０は、第１測定値に対応するロットＬ番号、ウェハ番号、サンプルチップの位置およびパターンの種類を含むデータ（以下、「第１測定データ」という）をハードディスク装置１２に書き込む。第１測定データの一例を図４に示す。図４の第１測定データは、第１測定値に対応するロットＬ番号、ウェハ番号、サンプルチップの位置およびパターンの種類を含む。なお、一般的に、サンプルウェハとして決定される製品ロットＬの数が多ければ多いほど統計的に好ましい第１測定値が得られ、サンプルウェハとして決定される製品ロットＬの数が小さければ小さいほどバラツキの小さい第１測定値が得られる。
【００２８】
続いて、ステップＳ２０４で得られる第１算出データの一例を図５の表に示す。同図の表には、製品ロットＬ毎に、サンプルウェハ毎の第１測定値、並びに、最大値および最小値を含む第１算出データが示されている。
【００２９】
次いで、ステップＳ２０５で算出される第１分布関数および第１合格率について図６を参照しながら説明する。まず、ステップＳ２０４で算出された第１算出データのヒストグラムを算出し、カーネル密度推定法を用いて当該ヒストグラムをスムージングし、スムージングされたヒストグラムから最大値および最小値の確率密度関数を求め、第１分布関数として出力する。続いて、該確率密度関数を数値積分して（図６の斜線部参照）確率分布関数を算出し、任意の値における上側確率および下側確率を第１合格率として算出する。こうして第１検査特性曲線が算出される。この一方、第１算出データに基づいて図７に示される式（１）および式（２）を用いて第１のサンプリングにおける補正係数の算出精度（以下「第１補正係数算出精度」という）を求める。図７において、ＴＸおよびＴＹは、Ｘ方向およびＹ方向におけるパターン全体のシフト量をそれぞれ表す。また、ＭＸおよびＭＹは、Ｘ方向およびＹ方向におけるパターンの倍率を表す。さらに、ＲおよびＳはそれぞれ、パターンの回転角およびスキューの度合いを表す。
【００３０】
次に、第２サンプリングプランの決定方法を説明する。上記第１測定値から分散分析（ＡＮＯＶＡ）により、合わせずれ誤差の要因として、ウェハ要因、ショット要因およびサイト要因のうちどれが大きいかを分析する。図８は、このような分散分析のＦ値をプロットしたグラフである。図８からは、ショット要因が最も大きく、ウェハ要因が小さいことが分かる。そこで、本実施形態では、第２サンプリングプランの作成に際して第１サンプリングプランよりもウェハ数を減らすことが選択される。
【００３１】
図９は、このような分散分析に基づいて作成した第２サンプリングプランの一例を示す。図９に示す例では、製品ロットＬから２枚のウェハＷを抜き取り、各ウェハＷについて、ステップＳ２０２で決定された第１サンプリングプランの２０点のうち２つのチップの所定の４箇所（すなわち８点）を除く１２点が検査位置として選択される。ここで、第２合格判定値の算出条件は、例えば式３である。
【数１】
2011187713.tif 000003
【００３２】
式３において、
【数２】
2011187713.tif 000004
はサンプルの平均値であり、ステップＳはサンプルの標準偏差であり、ｋは合格判定係数（例えば、ｋ＝２．０）である。複号は、上限に対して＋、下限に対して−である。なお、サンプルの平均値に代えて、サンプルの中央値が用いられても良い。
【００３３】
また、レシピファイル中に検査時間を予測するアルゴリズムを組み込んでおけば、複数第２サンプリング候補を立ててそれぞれの候補について検査時間を算出し、検査時間が最短となる候補を第２サンプリングプランとして決定することもできる。
【００３４】
その後は、前述した第１サンプリングプランと同様に、第２サンプリングプランについて、製品ロットＬの第２測定値を取得し、該第２測定値に対応するロットＬ番号、ウェハ番号、サンプルチップの位置およびパターンの種類を含むデータ（以下、「第２測定データ」という）をハードディスク装置１２に書き込む（ステップＳ２０７）。続いて、第２合格判定値の算出条件に基づいて、第２測定値から第２合格判定値を算出し、ロットＬ番号、サンプルウェハおよび第２合格判定値を含むデータ（以下、「第２算出データ」という）をハードディスク装置１２に書き込む（ステップＳ２０８）。
【００３５】
さらに、上記第２算出データに基づいて、前述したステップＳ２０４と同様の手順で第２分布関数および第２合格率を算出し、第２検査特性曲線を求め、第２算出データに基づいて図１０の計算式を用いて第２のサンプリングにおける補正係数の算出精度（以下「第２補正係数算出精度」という）を求める（ステップＳ２０９）。
【００３６】
次のステップＳ２１０では、上述したステップＳ２０５およびステップＳ２０９の算出結果を合成する。例えば、図１０に示されるように、第１および第２の検査特性曲線を共通の座標系で重ね描きする。重ね描きされた算出結果を、ステップＳ２０１で決定した許容範囲を用いて相互に比較する。さらに、図１１に示されるように、第１および第２の合わせずれ補正係数の算出精度を並べて表示することにより、相互に比較する。これらの比較手順により、第１および第２のサンプリングプランのうち、いずれのサンプリングプランが抜取検査に適しているか否かを評価する。例えば、図１０に示される重ね描き結果において、第２の検査特性曲線のαリスクおよびβリスクが第１の検査特性曲線のαリスクおよびβリスクよりもそれぞれ大幅に大きいことは、第１サンプリングプランから第２サンプリングプランへ変更すべきではないことを示す。また、図１１に示されるように、第１および第２の合わせずれ補正係数の算出精度が大幅に異なるため、第１サンプリングプランから第２サンプリングプランに変更すべきでないことが判明する。
【００３７】
本実施形態によれば、ランダムサンプリングの前提や正規母集団の前提が成り立たない場合であっても、抜取検査を正確に評価することができ、ひいては、適正な抜取検査方法を用いて検査工程を行うことができ、合わせずれ検査のサンプリングの精度を保持したままで合わせずれ補正係数を適正化することができる。
【００３８】
そして、このようにして適正な抜取検査方法による検査結果を後続の製造ロットＬに反映させれば、高い歩留まりおよびスループットで半導体装置を製造することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０：コンピュータ
１２：ハードディスク装置
２０：合わせずれ誤差抜取検査装置
２２：合わせずれ測定装置
２４：検査部
Ｌ：製品ロットＬ
Ｐ１：第１のパターン
Ｐ２：第２のパターン
Ｗ：ウェハ 
【図１】
2011187713.tif 000005
【図２】
2011187713.tif 000006
【図３】
2011187713.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
2011187713.tif 000010
【図７】
2011187713.tif 000011
【図８】
2011187713.tif 000012
【図９】
2011187713.tif 000013
【図１０】
2011187713.tif 000014
【図１１】
2011187713.tif 000015