(57)【要約】【課題】低コストでかつ高い推定精度で半導体パターンを検査する。【解決手段】２４枚のウェーハでなり処理順にそれぞれウェーハ番号ｗ１〜ｗ２４を付与したウェーハ群を３つのサブグループに分け、各グループから連番のウェーハを選択して新たなウェーハ番号Ｗ１〜Ｗ３，Ｗ１２〜Ｗ１３，Ｗ２２〜Ｗ２４を付与する（ステップＳ１〜Ｓ３）。ウェーハ内チップ群をその中心からの位置に応じて２個のサブグループに分け、各サブグループから４個ずつのチップを選択してチップ番号Ｃ１〜Ｃ８を付与する（ステップＳ４〜Ｓ５）。ウェーハ中心座標を含むチップにチップ番号Ｃ９を付与する（ステップＳ６，Ｓ７）。各チップの領域を１０行×１０の領域に分割し、８個の格子点をそれぞれ選択し、各格子点に近いパターンを選択して番号Ｐ１〜Ｐ８を付与する（ステップＳ８〜１０）。要因配置計画の一部実施法により８×９×８の選択候補点からその約数個分を測定点として採用し、採用した測定点を計測する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。【選択図】  図３
2004191305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細加工プロセス処理によりパターンが形成された半導体チップ群をそれぞれ含む複数枚のウェーハからなるウェーハ群について処理された順に第１のウェーハ番号を付与する手順と、
前記第１のウェーハ番号に応じて前記ウェーハ群を少なくとも２つの第１のサブグループに分け、前記第１のサブグループから少なくとも２枚以上の前記第１のウェーハ番号が連続するウェーハをそれぞれ選択して第２のウェーハ番号をそれぞれ付与する手順と、
前記第２のウェーハ番号を付与されたウェーハ上の各半導体チップの中心位置とウェーハの中心位置との距離に応じて、前記半導体チップ群を少なくとも２つの第２のサブグループに分け、この第２のサブグループから少なくとも３つの半導体チップをそれぞれ選択し、前記ウェーハの中心位置を内部に含むチップがある場合にはこのチップをさらに選択し、選択した半導体チップについてチップ番号を付与する手順と、
前記チップ番号を付与された半導体チップについて、それぞれのチップ内座標に基づいて半導体チップ内の領域を少なくとも２行２列を上回る数量の矩形領域に分割する格子を生成し、この格子の格子点から少なくとも４つの格子点を選択し、前記ウェーハ上に形成されたパターンのうち前記選択した格子点に近接するパターンを前記格子点に対する唯一の測定候補点として選択し、この測定候補点について測定候補点番号をそれぞれ付与する手順と、
前記チップ番号を付与された半導体チップのそれぞれについて、前記測定候補点番号が付与された測定候補点の一部のみを要因配置計画の一部実施法に基づいて実際に測定すべき第１の測定点として定義する手順と、
を備える測定対象パターンの選択方法。
【請求項２】
前記要因配置計画の一部実施法は、直交配列法に基づく実験配置を含むことを特徴とする請求項１に記載の測定対象パターンの選択方法。
【請求項３】
前記直交配列法は、Ｌ６４直交配置表に基づく直交配置法を含むことを特徴とする請求項２に記載の測定対象パターンの選択方法。
【請求項４】
前記第１の測定点からさらにその一部を選択して第２の測定点を定義する手順をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の測定対象パターンの選択方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の測定対象パターンの選択方法を用いて測定スケジュールを作成し、定義された測定点に対して実際に計測を実行する手順と、
得られた計測結果から要因配置計画の一部実施法に基づいて分散分析を実行する手順と、
前記分散分析の結果に基づいて測定スケジュールを変更する手順と、
を備えるパターン検査方法。
【請求項６】
前記分散分析の結果を表またはグラフの態様で視覚化する手順をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のパターン検査方法。
【請求項７】
前記分散分析の結果に基づいて前記第１の測定点または前記第２の測定点からその一部を省略して新たな測定点を定義する手順をさらに備えることを特徴とする請求項５または６に記載のパターン検査方法。
【請求項８】
前記第１の測定点の一部または前記第２の測定点の一部は、ダミー法を用いて省略されることを特徴とする請求項７に記載のパターン検査方法。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれかに記載の測定対象パターンの選択方法により定義された測定点への実際の測定に先立って、予め準備された基準パターンについて所定回数だけ実際に計測して計測装置の信頼性を評価する手順を備えるパターン検査方法。
【請求項１０】
前記計測装置の信頼性を評価した結果、所定の基準値を下回る場合に、請求項１乃至４のいずれかに記載の測定対象パターンの選択方法により定義された測定点に対する測定回数を決定し、決定した前記測定回数だけ測定点に対する計測を繰り返し、その平均値を各測定点の測定値として採用することを特徴とする請求項９に記載のパターン検査方法。
【請求項１１】
請求項１乃至４のいずれかに記載の測定対象パターンの選択方法を用いたパターン検査方法または請求項５乃至１０のいずれかに記載のパターン検査方法を用いた検査工程を備える半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至４のいずれかに記載の測定対象パターンの選択方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１３】
請求項５乃至１０のいずれかに記載のパターン検査方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１４】
パターンの測定スケジュールを作成して外部の検査装置に供給するパターン検査装置であって、
請求項１乃至４のいずれかに記載の測定対象パターンの選択方法により定義された測定点の情報を受けて測定スケジュールを作成し、定義された測定点に対する計測を実行する第１の指令信号を前記検査装置に供給する制御手段を備えるパターン検査装置。
【請求項１５】
前記検査装置から計測結果の情報を受け取り、要因配置計画の一部実施法に基づいて分散分析を実行する演算手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記分散分析の結果に基づいて測定スケジュールを変更し、変更した測定スケジュールに従って計測を実行する第２の指令信号を前記検査装置に伝送することを特徴とする請求項１４に記載のパターン検査装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記分散分析の結果に基づいて前記第１の測定点または前記第２の測定点からその一部を省略して新たな測定点を定義することにより測定スケジュールを変更する特徴とする請求項１５に記載のパターン検査装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記第１の指令信号の伝送に先立って、予め準備された基準パターンについて所定回数だけ計測する第３の指令信号を前記検査装置に伝送し、前記検査装置から供給される計測結果に基づいて前記計測装置の信頼性を評価することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載のパターン検査装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記計測装置の信頼性を評価した結果、所定の基準値を下回る場合に、前記測定点に対する測定回数を決定し、決定した前記測定回数だけ測定点に対する計測を繰り返す第４の指令信号を生成して前記検査装置に伝送し、前記第４の指令信号に応答して検査を実行した前記検査装置から供給される計測結果の平均値を各測定点の測定値として採用することを特徴とする請求項１７に記載のパターン検査装置。
【請求項１９】
前記制御手段から前記分散分析の結果の情報を受けて視認可能な表またはグラフの情報に加工する端末装置と、
前記表またはグラフの情報を表示する表示手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載のパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象パターンの選択方法、パターン検査方法、半導体装置の製造方法、プログラムおよびパターン検査装置に関し、特に、半導体装置製造プロセスにおいて微細な測定対象パターンの選択方法、パターン検査方法、半導体装置の製造方法、プログラムおよびパターン検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては、例えばＣＤ−ＳＥＭ（Critical DimensionScanning Electron Microscope）と呼ばれる走査型電子顕微鏡装置を用いて微細なパターンの寸法を検査する。また、合わせずれ検査装置によってレイヤ間のパターンの合わせずれ誤差を計測する。
【０００３】
従来の技術においては、計測対象となるパターンの選択方法は、測定装置の測定スケジュール作成のシーケンスに大きく依存し、１つのロットの中から数枚の測定対象ウェーハを選択した後、これらのウェーハに対して測定対象となる半導体チップを選択し、選択したチップ内での測定箇所を定義した後は、すべての測定対象ウェーハおよび測定対象チップに対して同一の測定箇所について寸法または合わせずれを計測していた。この結果、測定対象とするウェーハ数、チップ数、チップ内測定箇所の総数は、これらの数の積算となるために、ウェーハ数、チップ数、チップ内測定箇所を同時に増やすと測定コストが指数関数的に増大した。
【０００４】
このようなサンプリング方略は、実験計画法の教えるところによれば、ウェーハ間変動・チップ間変動・チップ内変動などの各要因の要因間交互作用を全て取り扱うサンプリング方略に相当する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現実に高次の要因間交互作用を取り扱うことは困難であり、逆に、取り扱いたい交互作用のみに注目した計測を行なうための要因配置方法や、その配置によって得られた測定結果から各要因ごとに変動を分解する手法が提供されていなかった。さらに、そのような要因配置を実行する際には、上述したような従来の測定スケジュール作成方法では測定レシピの作成が極めて困難であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで推定精度が高く、迅速かつ容易な測定を実現する、測定対象パターンの選択方法、これを用いたパターン検査方法、半導体装置の製造方法、プログラムおよびパターン検査装置を提供することとにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【０００８】
即ち、本発明の第１の側面によれば、
微細加工プロセス処理によりパターンが形成された半導体チップ群をそれぞれ含む複数枚のウェーハからなるウェーハ群について処理された順に第１のウェーハ番号を付与する手順と、上記第１のウェーハ番号に応じて上記ウェーハ群を少なくとも２つの第１のサブグループに分け、上記第１のサブグループから少なくとも２枚以上の上記第１のウェーハ番号が連続するウェーハをそれぞれ選択して第２のウェーハ番号をそれぞれ付与する手順と、上記第２のウェーハ番号を付与されたウェーハ上の各半導体チップの中心位置とウェーハの中心位置との距離に応じて、上記半導体チップ群を少なくとも２つの第２のサブグループに分け、この第２のサブグループから少なくとも３つの半導体チップをそれぞれ選択し、上記ウェーハの中心位置を内部に含むチップがある場合にはこのチップをさらに選択し、選択した半導体チップについてチップ番号を付与する手順と、上記チップ番号を付与された半導体チップについて、それぞれのチップ内座標に基づいて半導体チップ内の領域を少なくとも２行２列を上回る数量の矩形領域に分割する格子を生成し、この格子の格子点から少なくとも４つの格子点を選択し、上記ウェーハ上に形成されたパターンのうち上記選択した格子点に近接するパターンを上記格子点に対する唯一の測定候補点として選択し、この測定候補点について測定候補点番号をそれぞれ付与する手順と、上記チップ番号を付与された半導体チップのそれぞれについて、上記測定候補点番号が付与された測定候補点の一部のみを要因配置計画の一部実施法に基づいて実際に測定すべき第１の測定点として定義する手順と、を備える測定対象パターンの選択方法が提供される。
【０００９】
本発明の実施の一態様において、上記ウェーハ群は５つの第１のサブグループに分けられ、上記第１のサブグループから８枚のウェーハが選択される。
【００１０】
本発明の他の実施態様において、選択される半導体チップの個数は９個であり、これらの半導体チップは、その内部にウェーハ中心座標を有する半導体チップを含む。
【００１１】
本発明のさらに他の実施態様において、各半導体チップについて８箇所の測定候補点が選択される。
【００１２】
また、本発明の第２の側面によれば、
上述した測定対象パターンの選択方法を用いて測定スケジュールを作成し、定義された測定点に対して実際に計測を実行する手順と、得られた計測結果から要因配置計画の一部実施法に基づいて分散分析を実行する手順と、上記分散分析の結果に基づいて測定スケジュールを変更する手順と、を備えるパターン検査方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の第３の側面によれば、
上述した測定対象パターンの選択方法により定義された測定点への実際の測定に先立って、予め準備された基準パターンについて所定回数だけ実際に計測して計測装置の信頼性を評価する手順を備えるパターン検査方法が提供される。
【００１４】
また、本発明の第４の側面によれば、上述した測定対象パターンの選択方法を用いたパターン検査方法または上述したパターン検査方法を用いた検査工程を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明の第５の側面によれば、
上述した測定対象パターンの選択方法をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【００１６】
また、本発明の第６の側面によれば、
上述したパターン検査方法をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【００１７】
また、本発明の第７の側面によれば、
パターンの測定スケジュールを作成して外部の検査装置に供給するパターン検査装置であって、上述した測定対象パターンの選択方法により定義された測定点の情報を受けて測定スケジュールを作成し、定義された測定点に対する計測を実行する第１の指令信号を上記検査装置に供給する制御手段を備えるパターン検査装置が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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説明する。
【００１９】
（１）第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。以下ではリソグラフィプロセスを経たｎ枚（ｎ≧４）のウェーハからなるウェーハ群に対する測定対象パターンの選択方法について説明する。本実施形態では、ｎ＝２４枚のウェーハでなるウェーハ群を取り上げる。
【００２０】
図１は、測定対象となるウェーハ群を構成するウェーハ２の模式図である。ウェーハ２には、同図に示すように半導体チップＣが配置されている。各チップ４は、図２に示すフォトマスク４を用いて形成されており、このフォトマスク４には、１０行×１０列の副領域５Ｒ毎に等価なパターンが配置されている。
【００２１】
図２は、本実施形態の測定対象パターンの選択方法の概略手順を含むフローチャートである。
【００２２】
同図に示すように、まず、リソグラフィプロセスにより順次に順次処理された順に、２４枚のウェーハに対してウェーハ番号ｗ１、ｗ２、…ｗ２４を付与する（ステップＳ１）。
【００２３】
次に、２４枚のウェーハ群をウェーハ番号によりＭ個（Ｍ≧２）のサブグループに分ける（ステップＳ２）。本実施形態では、第１のグループがウェーハ番号ｗ１〜ｗ８のウェーハで構成され、第２のグループがウェーハ番号ｗ９〜ｗ１６のウェーハで構成され、さらに、第３のグループがウェーハ番号ｗ１７〜２４のウェーハで構成されるようにグループ分けした（Ｍ＝３）。
【００２４】
次いで、各サブグループから連番のウェーハを選択し、新たなウェーハ番号を付与する（ステップＳ３）。即ち、第１のサブグループからウェーハｗ１、ｗ２、ｗ３を選択して新たなウェーハ番号Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３をそれぞれ付与した。同様にして、第２のサブグループからウェーハｗ１２、ｗ１３を選択して新たなウェーハ番号Ｗ４，Ｗ５をそれぞれ付与し、さらに、第３のサブグループからウェーハｗ２２、ｗ２３、ｗ２４を選択して新たなウェーハ番号Ｗ６、Ｗ７，Ｗ８をそれぞれ付与した。
【００２５】
次に、ウェーハ内のチップ群をウェーハの中心からの距離に応じて２個（Ｌ＝２）個のサブグループに分ける（ステップＳ４）。具体的には、図４に示すように、ウェーハ２の半径をｒとすると、ウェーハ２内で半径（１／２）ｒを持ちウェーハ中心座標を原点とする仮想的な円形の境界線ＢＬを定義し、チップ中心座標が境界線ＢＬよりも外側にあるチップからなるサブグループＣＳＲ１と、内側にあるチップからなるサブグループＣＳＲ２に分けた。
【００２６】
次いで、各サブグループからｋ個（ｋ≧３）のチップを選択してこれらにチップ番号を付与する。本実施形態では、図５に示すように、ｋ＝４個づつのチップを選択し、チップ番号Ｃ１〜Ｃ８を付与した。さらに、ウェーハ中心座標を内部に含むチップがある場合には（ステップＳ７）、このチップにチップ番号Ｃ（ｋ＋１）を付与する（ステップＳ８）。本実施形態ではチップ番号９を付与した。
【００２７】
次に、チップ内に含まれる等価なサブチップの中心点によって、２行×２列を上回る数量の矩形領域にチップの領域を分割して格子を形成する（ステップＳ９）。本実施形態では図６（ａ）に示すように、チップの領域を１０行×１０列の領域に分割した。
【００２８】
次に、分割により得られた格子の格子点からｒ個（ｒ≧４）の格子点を選択する（ステップＳ１０）。本実施形態では図６（ｂ）に示すように、８個の格子点を選択した。
【００２９】
次いで、選択された格子点に最も近い計測対象パターンを選択し、パターン番号Ｐ１〜Ｐｒを付与する（ステップＳ１１）。本実施形態では、図６（ｃ）に示すように、番号Ｐ１〜Ｐ８を付与した。
【００３０】
以上のステップＳ１〜Ｓ１１によって選択された測定候補点の数量は、（ｎ／Ｍ）×（ｋ＋１）×ｒとなり、本実施形態では８×９×８＝５７６個となった。
【００３１】
次に、（ｎ／Ｍ）×（ｋ＋１）×ｒ個の測定候補点からその約数に相当する数の測定候補点を選択し、選択した測定候補点を実際に計測する測定点として採用する（ステップＳ１２）。即ち、本実施形態では、５７６個の測定候補点から、ウェーハ番号Ｗ１，Ｗ３、Ｗ５，Ｗ７のウェーハに対してはＰ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７のみを、ウェーハ番号Ｗ２、Ｗ４，Ｗ６，Ｗ８に対してはＰ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８のみを実際に計測する測定点として採用した。この結果、測定点数は２８８点となった。
【００３２】
このように、全ての要因（即ち、ウェーハ間の変動：自由度７、ウェーハ内の変動：自由度８、チップ内の変動：自由度７）の組み合わせの中からその約数個だけの測定を行なう実験計画は、統計学の教えるところによる一部実施法または部分実施法と呼ばれる方法である。本実施形態では、この方法を用いることによって、すべての組み合わせを調べることなく上記要因の主効果を調べることができるので、計測コストを低減することができる。
【００３３】
最後に、採用した２８８点の測定点について実際に計測を実行した（ステップＳ１３）。
【００３４】
以上の手順により測定パターンを選択した結果、ウェーハ間寸法変動、チップ間寸法変動、チップ内寸法変動に対する自由度がそれぞれ７、８、７となったにもかかわらず、全測定点数を２８８点とすることができた。従来の方法によれば、通常は（７＋１）×（８＋１）×（７＋１）＝５７６となるので、測定点数を従来の１／２にすることが可能となった。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、１ロット内でのパターン寸法や合わせずれにおける統計量の推定精度が大幅に向上する。
【００３６】
なお、本実施形態においては図３に示すフローチャートの各ステップを番号順に実行したが、本発明にかかる測定対象パターンの選択方法は、必ずしも図３に示す手順と同一の順序で実行する必要はない。
【００３７】
本実施形態では、部分実施に際して全組み合わせの１／２を選択したが、このことは本発明の適用範囲を制限するものでは無く、計測のコストに応じて１／４、１／８等の任意の約数個を選択することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、計測のコストを増大させることなくパターン寸法および合わせずれのばらつきの推定精度を向上させるため、測定候補とするウェーハ数、チップ数、チップ内パターン数をそれぞれ８，９，８とした。これらの数が本発明の適用範囲を限定するものでは無いが、要因毎の変動を算出する際の精度を確保するために、それぞれの数は８以上であることが望ましく、さらに、計測コストを増大させない目的のためには、それぞれ８〜９程度の数が望ましい。
【００３９】
計測のコストをさらに低減する目的のためには、上述した方法により定義された測定点からさらにその一部を選択して測定してもよい。
【００４０】
（２）第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について図７〜図１１を参照しながら説明する。本実施形態も測定対象パターンの選択方法を提供するものであり、その特徴は、直交配置表を用いて測定候補点をさらに絞り込んで選択する点にある。
【００４１】
図７および図８は、本実施形態の測定対象パターン選択方法の概略手順を含むフローチャートである。図７に示すステップＳ２１〜Ｓ３０は、図３に示すステップＳ１１〜Ｓ２０と実質的に同一であり、各ステップ番号に１０を加算したものに等価である。従って、以下では、図８に示す手順から説明する。
【００４２】
即ち、センターチップを除く（ｎ／Ｍ）×ｋ×ｒ個の測定候補点からその約数に相当する数の測定候補点を選択した後（ステップＳ３１）、直交配置表から任意の３列を選択し、これらの組み合わせを用いて、センターチップを除く測定候補点の約数個からさらに選択して測定点とする（ステップＳ３２）。
【００４３】
図９に直交配置表の一例を示す。同図に示すＬ６４直交配置表は、例えば田口玄一著「実験計画法下」、丸善出版、１９７７、ｐｐ１０５８〜１０７０に示されている通り、２水準６３要因を割りつけるための直交配置表である。このＬ６４直交配置表の中から任意の３列を選択し、この３列の組み合わせによって新たに８水準の要因を割り付けることが可能である。本実施形態においては、第８、１６、２３列の組み合わせによって新たに作成された８水準要因をウェーハ番号Ｗ１からＷ８に対応させ、第１，２，４列の組み合わせによって新たに作成された８水準要因をチップ番号Ｃ１〜Ｃ８に対応させ、さらに、第２７、３２、４５列の組み合わせによって新たに作成された８水準要因をパターン番号Ｐ１〜Ｐ８に対応させた。この結果、たとえばＷ１においてはＣ１内のＰ１とＰ４、Ｃ４内のＰ６とＰ７…というように、測定候補点５１２点中の６４点を選択した。
【００４４】
さらに、センターショットとしてウェーハ毎にＰ１〜Ｐ８の中の２個を選択した（ステップＳ３３）。
【００４５】
以上の手順により、図１０の黒ベタ部分に示すように、８０点の点数の測定点を定義した。
【００４６】
この結果、ウェーハ間寸法変動、チップ間寸法変動、チップ内寸法変動に対する自由度をそれぞれ７、８、７に保ったまま１ロット内の測定点数を８０点とすることが可能となり、しかも要因間交互作用の偏りのない計測を可能とすることができた。
【００４７】
本実施形態においてもまた、計測のコストをさらに低減するために、上述の手順により定義された測定点からさらにその一部を選択した上で測定を実行してもよい。
【００４８】
（３）第３の実施の形態
本実施形態は、半導体パターンの測定スケジュールの作成方法を提供するものである。
【００４９】
上述した第２の実施の形態により、ウェーハ群のうち実際に測定するウェーハの番号と、各ウェーハ内の測定ショットとショット内位置が決定された。この結果として得られた測定点情報を、例えば測長ＳＥＭのレシピファイル中の対応するデータ位置に挿入する。
【００５０】
従来では技術者の熟練度に依存していたために作成された測定スケジュールに誤りが多かった。
【００５１】
本実施形態によれば、上述した要因配置に基づいて測定スケジュールを作成するので、誤りの無いスケジュールを自動的に作成することが可能になる。これにより、例えば測長装置および合わせずれ検査装置の測定レシピを容易かつ迅速に作成することが可能になる。
【００５２】
（４）第４の実施の形態
本実施形態は、半導体パターンの検査方法を提供するものである。本実施形態のパターンの検査方法の特徴は、上述した第２の実施の形態により作成された測定スケジュールに従って実際に計測を実行し、その計測結果から各変動要因の寄与率を判定し、この判定結果を用いて計測点数をさらに絞り込む点にある。
【００５３】
図１１は、本実施形態のパターン検査方法の概略手順を示すフローチャートである。
【００５４】
まず、前述した図７および図８に示す手順により測定スケジュールを作成し（ステップＳ４１）、実際に計測を実行する（ステップＳ４２）。
【００５５】
次に、得られた計測結果を直交配置表、本実施形態ではＬ６４直交表の行に対応する順に並び替える（ステップＳ４３）。
【００５６】
次いで、Ｌ６４直交配置表の各列に対応する平方和を算出する（ステップＳ４４）。
【００５７】
続いて、ウェーハ番号、チップ番号、測定点番号にそれぞれ対応するＬ６４直交配置表の列の組み合わせに応じて、ウェーハ間変動成分、チップ間変動成分、チップ内変動成分、およびそれ以外の誤差要因に対応する平方和、分散、標準偏差、寄与率を算出し（ステップＳ４５）、ＡＮＯＶＡ（分散分析表）を作成する（ステップＳ４６）。
【００５８】
次に、作成したＡＮＯＶＡに基づいて測定スケジュールを変更する（ステップＳ４７）。例えばＡＮＯＶＡを作成した結果、ウェーハ間変動の寄与率が小さいことが判明した場合は、測定対象ウェーハの枚数を８枚から４枚に変更し、一部実施法によって８０点の測定点数を４０点に変更し、それ以降、同一プロセスで処理されるロットに対しては４０点の計測を行なうようにする。なお、ウェーハ間の変動成分は、ダミー法を用いて省略しても良い。
【００５９】
最後に、分散分析の結果得られた主効果と交互作用の大きさに基づいてグラフを作成する（ステップＳ４８）。さらに、チップ番号Ｃ１〜Ｃ９の各々に対してそれぞれ平均値を算出した後、これらの平均値をウェーハ内座標の関数として表現し、さらにこの関数を２次曲面に近似した結果を等高線表示する。これにより、チップ間変動成分をより容易に分析することが可能になる。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、実際の計測結果からパターン寸法および合わせずれの変動要因を容易に分析することが可能になる。
【００６１】
（５）第５の実施の形態
本実施形態は、測定ばらつきの小さい、半導体パターンの検査方法を提供するものである。本実施形態の特徴は、計測値の基準となる校正ウェーハに対する寸法測定結果を用いて、上述した第２の実施の形態により得られた測定スケジュールに従った計測の精度を実際の計測に先立って判定する点にある。
【００６２】
まず、計測値の基準となる校正ウェーハを用いて同一箇所を２０回繰り返し寸法測定を行ない、標準偏差σに５．１５倍を乗じた値と寸法公差との比を求める。
【００６３】
次に、得られた５．１５σと寸法公差との比から、上述した測定スケジュールによる計測の寸法精度を予測する。例えば、５．１５σと寸法公差との比が４２％であれば、このままで上述した第２の実施の形態で作成される測定スケジュールに従って計測すると、得られた寸法の精度が無いことが判明する。
【００６４】
そこで、Ｌ６４直交配置表にもとづいて作成した測定スケジュールに従って計測を２度繰り返し、測長値として２回の平均値を採用することとした。これにより、実質的に測定ばらつきを４２％から３０％に低減した場合と同様の効果が得られ、計測のコストも低減することができる。
【００６５】
（６）第６の実施の形態
本実施形態は、上述した測定対象パターンの選択方法およびパターン検査方法を実現するパターン検査装置を提供するものである。
【００６６】
図１２は、本実施形態のパターン検査装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示すパターン検査装置１０は、コンピュータ１６と、コンピュータ１６に接続されるメモリＭＲと、コンピュータ１６に接続される端末装置１２と、端末装置１２に接続される表示部１４と、を備える。
【００６７】
メモリＭＲは、測定スケジュール作成プログラム、分散分析プログラムおよび、表・グラフ作成プログラム等のレシピファイルと、直交配置表のデータテーブルとを格納する。
【００６８】
コンピュータ１６は、測定点情報の供給を受け、メモリ１６から測定スケジュール作成プログラムを読み込んで直交配置表のデータテーブルを参照しながら測定対象パターンを選択し、測定スケジュールを作成する。
【００６９】
コンピュータ１６は外部の計測装置１００に接続され、作成した測定スケジュールを測定レシピデータとして計測装置１００に供給する。計測装置１００は、この測定レシピデータを、そのレシピファイル（図示せず）の対応するデータ位置に挿入し、ウェーハ群に対して実際に計測を実行し、測定結果をコンピュータ１６にフィードバックする。コンピュータ１６は、メモリ１６から分散分析プログラムおよび表・グラフ作成プログラムを引き出し、計測装置１００から送られた測定結果に基づき、上記第４の実施の形態で説明した分散分析を実行し、得られた分散分析に基づいて表およびグラフを作成する。分散分析結果および表・グラフは、端末装置１２に供給され表示部１４により表示される。
【００７０】
コンピュータ１６は、上述した第４の実施の形態による手順に従って測定スケジュールを変更することもできる。この場合は、変更された測定スケジュールが新たな測定レシピデータとして計測装置１００に供給される。
【００７１】
コンピュータ１６はまた、上述した第５の実施の形態に従い、作成した測定スケジュールによる計測の寸法精度を実際の計測に先立って判定することもできる。この場合、予測される寸法精度が低いときは、計測装置１００が直交配置表に基づく測定スケジュールに従って計測を２度作成し、コンピュータ１６は、送られた２度の計測結果の平均値を計算し、これを測長値として端末装置１２を介して表示部１４に表示する。
【００７２】
このように、本実施形態によれば、計測のコストが低減するとともに、変動要因を容易に診断することができるので、１ロット内のウェーハに対する、例えばパターン寸法および合わせずれにおいて、簡易な構成で統計量の推定精度の高いパターン検査を実行することができる。
【００７３】
（７）プログラムおよび記録媒体
上述した測定対象パターンの選択方法またはパターン検査方法の一連の手順は、プログラムに組み込んでコンピュータに読込ませて実行させても良い。これにより、本発明にかかる測定対象パターンの選択方法またはパターン検査方法を汎用コンピュータを用いて実現することができる。また、上述した測定対象パターンの選択方法またはパターン検査方法の一連の手順をコンピュータに実行させるプログラムとしてフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読込ませて実行させても良い。
【００７４】
記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でも良い。また、上述した測定対象パターンの選択方法またはパターン検査方法の一連の手順を組込んだプログラムをインターネット等の通信回線（無線通信を含む）を介して頒布しても良い。さらに、上述した測定対象パターンの選択方法またはパターン検査方法の一連の手順を組込んだプログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、または記録媒体に収納して頒布しても良い。
【００７５】
（８）半導体装置の製造方法
上述した測定対象パターンの選択方法またはパターン検査方法を用いた低コスト・高精度の検査工程を含むプロセスで半導体装置を製造することにより、高いスループットおよび歩留まりで半導体装置を製造することができる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態のいくつかについて説明したが、本発明は上記形態にかぎることなく、その技術的範囲内で種々変形して実施できることは勿論である。上記実施形態においては検査装置として、ＣＤ−ＳＥＭと合わせずれ検査装置を具体例として取り上げたが、例えばスッキャットロメトリと呼ばれる光学式装置についても適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。
【００７８】
即ち、本発明によれば、寸法変動に影響を及ぼす全ての要因の組み合わせを調べることなく上記要因の主効果を調べることができるので、計測のコストを増大させることなく、１ロット内のパターン寸法および合わせずれの統計量の推定精度を向上させることができる。
【００７９】
また、本発明によれば、低コストでかつ高い推定精度で測定対象パターンを選択し、またはこのように選択したパターンを検査するので、低コストかつ高い精度で半導体装置を検査することができる。これにより、高いスループットおよび歩留まりで半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態において測定対象となるウェーハ群を構成するウェーハを示す模式図である。
【図２】図１に示すウェーハの形成に用いられるフォトマスクを示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートに示す手順の説明図である。
【図５】図３のフローチャートに示す手順の説明図である。
【図６】図３のフローチャートに示す手順の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図９】直交配置表の一例を示す図である。
【図１０】図８に示す直交配置表に基づいて定義された測定点の具体例を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第６の実施の形態によるパターン検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２  ウェーハ
４  フォトマスク
１０  パターン検査装置
１２  端末装置
１４  表示部
１６  コンピュータ
ＢＬ  仮想境界線
Ｃ  半導体チップ
Ｃ１〜Ｃ９  チップ番号
ＣＳＲ１，ＣＳＲ２  半導体チップのサブグループ
Ｐ１〜Ｐ８  パターン番号
ＳＲ  副領域
【図１】
2004191305.tif 000003
【図２】
2004191305.tif 000004
【図３】
2004191305.tif 000005
【図４】
2004191305.tif 000006
【図５】
2004191305.tif 000007
【図６】
2004191305.tif 000008
【図７】
2004191305.tif 000009
【図８】
2004191305.tif 000010
【図９】
2004191305.tif 000011
【図１０】
2004191305.tif 000012
【図１１】
2004191305.tif 000013
【図１２】
2004191305.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月11日(2003.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図１は、測定対象となるウェーハ群を構成するウェーハ２の模式図である。ウェーハ２には、同図に示すように半導体チップＣが配置されている。各チップＣは、図２に示すフォトマスク４を用いて形成されており、このフォトマスク４には、１０行×１０列の副領域ＳＲ毎に等価なパターンが配置されている。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
次いで、各サブグループからｋ個（ｋ≧３）のチップを選択してこれらにチップ番号を付与する（ステップＳ５）。本実施形態では、図５に示すように、ｋ＝４個づつのチップを選択し、チップ番号Ｃ１〜Ｃ８を付与した。さらに、ウェーハ中心座標を内部に含むチップがある場合には（ステップＳ６）、このチップにチップ番号Ｃ（ｋ＋１）を付与する（ステップＳ７）。本実施形態ではチップ番号９を付与した。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
次に、チップ内に含まれる等価なサブチップの中心点によって、２行×２列を上回る数量の矩形領域にチップの領域を分割して格子を形成する（ステップＳ８）。本実施形態では図６（ａ）に示すように、チップの領域を１０行×１０列の領域に分割した。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
次に、分割により得られた格子の格子点からｒ個（ｒ≧４）の格子点を選択する（ステップＳ９）。本実施形態では図６（ｂ）に示すように、８個の格子点を選択した。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
次いで、選択された格子点に最も近い計測対象パターンを選択し、パターン番号Ｐ１〜Ｐｒを付与する（ステップＳ１０）。本実施形態では、図６（ｃ）に示すように、番号Ｐ１〜Ｐ８を付与した。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
次に、（ｎ／Ｍ）×（ｋ＋１）×ｒ個の測定候補点からその約数に相当する数の測定候補点を選択し、選択した測定候補点を実際に計測する測定点として採用する（ステップＳ１１）。即ち、本実施形態では、５７６個の測定候補点から、ウェーハ番号Ｗ１，Ｗ３、Ｗ５，Ｗ７のウェーハに対してはＰ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７のみを、ウェーハ番号Ｗ２、Ｗ４，Ｗ６，Ｗ８に対してはＰ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８のみを実際に計測する測定点として採用した。この結果、測定点数は２８８点となった。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
最後に、採用した２８８点の測定点について実際に計測を実行した（ステップＳ１２）。


【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004191305.tif 000015
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2004191305.tif 000016
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2004191305.tif 000017