JP4734002B2 - 検査システム及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査システムに係わり、特に、半導体装置の製造工程における検査に好適な検査システム及び半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造は、リソグラフィ、エッチング、熱処理（酸化、アニール、拡散）、イオン注入、薄膜形成（ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着）、洗浄（レジスト除去、溶液による洗浄）等を多数に組み合わせた一連の工程により行われる。各工程における処理後には、処理の妥当性やばらつきの大きさ等を確認するための検査が行われる。例えば、処理ウエハにマスクパターンを転写するリソグラフィ工程においては、転写パターンの寸法測定が行われる。

検査工程においては、抜き取り検査が行われる。即ち、複数枚の半導体ウエハから構成されるロットから数枚のウエハを抜き取り、抜き取ったウエハに対して検査を行う。検査結果は、ロットの代表値とされる。検査工程において抜き取り検査を行うのは、全数検査の時間や労力を省くためである。しかし、昨今の半導体デバイスの高集積化に伴い、各工程の制御も厳しくなり、以前に比べて検査対象項目が多くなってきている。例えば、リソグラフィ後の寸法測定では、露光によるショット内ばらつき、ショット間ばらつき、ウエハ間ばらつき等の全てをモニタすることが要求されている。

現在利用可能な検査方法では、検査対象領域が予め定められている（例えば、特許文献１参照）。そのため、限られた検査数では、全ての検査項目を網羅することが困難である。例えば、検査装置のスループットやコストから決まる検査数の上限が３０点と決められている場合には、ショット内５点、ウエハ内６ショット、ロット内１ウエハというように検査項目が定められる。そうすると、検査数の多いショット内ばらつき及びショット間ばらつきはモニタできるが、ウエハは１枚しか測定できないため、ウエハ間ばらつきをモニタすることができない。しかし、ウエハ間にもばらつきがあるため、ロット内からウエハを１枚だけ抜き取るだけでは、適切なロットの代表値を求めているとは言い難い。

特開平２００４−１２３６５号公報

本発明は、最小限の検査数で最大限の検査情報を得ることができ、適切なロットの代表値を短時間で効率的に求めることが可能な検査システム及び半導体装置の製造方法を提供する。

本発明の一態様は、（イ）複数のロットをその複数のロットにそれぞれ付された識別番号に応じて複数のグループに分類する分類手段と、（ロ）複数のグループの検査装置を複数のグループ毎に選択する検査選択手段と、（ハ）複数のグループ内の第１グループの不良を、第１の基準で選択された検査位置について検査装置を用いて検査した結果を解析する解析手段と、（ニ）第１の基準とは異なる基準により検査位置を選択して、解析手段による解析の結果に基づいて、複数のグループ内の第１グループの次に検査する第２グループの検査レシピを作成する検査レシピ作成手段とを備え、検査レシピ作成手段は、第１グループの不良の分布に基づいて、第２グループの検査位置を選択するための検査レシピを作成する検査システムであることを要旨とする。

本発明の更に他の態様は、（イ）複数の被処理基体からなるロットを単位として、複数のロットにより被処理基体上に処理を施す工程と、（ロ）複数のロットをその複数のロットにそれぞれ付された識別番号に応じて複数のグループに分類する工程と、（ハ）複数のグループの検査装置をそれぞれ選択する工程と、（ニ）複数のグループ内の第１グループの不良を第１の基準で選択された検査位置について検査位置について検査する工程と、（ホ）検査の結果を解析する工程と、（ヘ）第１の基準とは異なる基準により検査位置を選択し、前記解析の結果に基づいて、前記第１グループの次に検査する第２グループの検査レシピを作成し、作成した検査レシピに基づいて第２グループの不良を検査する工程とを含み、第２グループの不良を検査する工程は、第１グループの不良の分布に基づいて、第２グループの検査位置を選択するための検査レシピを作成する半導体装置の製造方法であることを要旨とする。

本発明によれば、最小限の検査数で最大限の検査情報を得ることができ、適切なロットの代表値を短時間で効率的に求めることが可能な検査システム及び半導体装置の製造方法が提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る検査システムは、図１に示すように、複数のロットを複数のグループに分類する分類手段１１と、各グループに応じた検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・を選択する検査選択手段１２と、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・の検査結果に基づいて、次に検査するグループの検査レシピを作成する検査レシピ作成手段１４とを備える。

分類手段１１、検査選択手段１２及び検査レシピ作成手段１４は、図１に示すように、コンピュータシステムの演算処理部（ＣＰＵ）１の一部として構成することができる。ＣＰＵ１は更に、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・の検査結果を解析するための解析手段１３を有する。分類手段１１、検査選択手段１２、解析手段１３及び検査レシピ作成手段１４は、ＬＡＮ等で結ぶことによりそれぞれ専用のハードウェアで構成してもよい。

検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・は、ＣＰＵ１に接続されている。ＣＰＵ１には、ＣＰＵ１の処理結果等を記憶するデータ記憶装置２、操作者からの入力等を受け付ける入力装置３、ＣＰＵ１の処理結果等を出力する出力装置４、及びＣＰＵ１の演算処理に必要な各種プログラム等を記憶するプログラム記憶装置５が接続されている。

分類手段１１は、複数の被処理基体からなる複数のロットを、ロット毎に複数のグループに分類する。ここで、「被処理基体」とは、半導体装置の製造では半導体基板（半導体ウエハ）、液晶装置の製造では液晶基板、磁気記録媒体や光記録媒体の製造では樹脂基板、薄膜磁気ヘッドの製造では磁性材料基板、超音波素子の製造方法では圧電材料基板、超伝導素子の製造方法では超伝導材料基板等の製造工程の途中の段階における中間生成物を意味する。

被処理基体としては、有機系の種々な合成樹脂、半導体、金属、セラミック、ガラス等の種々の無機系の材料がその目的とする製造物（工業製品）の種類に応じて選択可能である。被処理基体の多くは「製造基板」と称される半導体ウエハ等のような板状の被処理基体であるが、板状である必要はなく、ブロック状等の種々の形状がその目的とする製造物（工業製品）の種類に応じて採用可能である。半導体ウエハ等の場合は、母材としての狭義の半導体ウエハの上に薄膜が積層した状態の中間生成物を含んで「被処理基体」と呼ぶことにする。

分類手段１１は、図２に示すように、ロットに付された認識番号Ｎに基づいて、各ロットを複数のグループにそれぞれ自動的に分類する。より具体的には、分類手段１１は、例えばロットの認識番号Ｎの末尾が「１」であるものをグループＡに、認識番号Ｎの末尾が「１」以外であるものをグループＢに分類する。即ち、認識番号Ｎが「０００１」、「００１１」、「００２１」のロットはグループＡに属し、認識番号Ｎが「０００２」〜「００１０」、「００１２」〜「００２０」のロットはグループＢに属する。

図１の検査選択手段１２は、各グループの検査レシピに応じて好適な検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・を選択する。検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・は、データ記憶装置２に記憶された検査レシピに基づいて、生産ラインに投入されたロットに含まれるウエハ上のパターンの寸法、薄膜の膜厚、拡散層やポリシリコン層等の抵抗値等の検査を行う。なお、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・としては、顕微鏡、干渉式膜厚計、エリプソメータ、接触式膜厚計、抵抗測定装置等の種々の検査装置、測定装置が採用可能である。解析手段１３は、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・により得られた検査結果の平均値、最大値、最小値、ばらつき等の統計データを解析する。

検査レシピ作成手段１４は、解析手段１３による解析情報に基づいて、次に検査するグループの検査レシピを作成する。ここでは、リソグラフィ後のレジストパターンの線幅測定を例に説明する。

リソグラフィ後のロット線幅ばらつきは、例えば、図３（ａ）に示すような、ロット５０_iを構成する複数のウエハ間のばらつき、図３（ｂ）に示すような、１枚のウエハを複数の領域（ショット）に分割した場合のショット間のばらつき、図３（ｃ）に示すように、ショットを複数の小領域（サイト）に分割した場合のサイト間のばらつき、及び図３（ｄ）に示すような、サイト内に形成されたパターン（Ａ）〜（Ｅ）間のばらつきがある。

このため、検査レシピ作成手段１４は、例えば、図２に示すグループＡに対しては、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すサイト間及びパターン間のばらつきを重点的に検査するために、図３（ｃ）と図３（ｄ）の検査数を増加させた検査レシピを作成する。一方、図２のグループＢに対しては、グループＡでは検査しない項目、例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すウエハ間及びショット間のばらつきを重点的に検査するために、図３ （ａ）及び図３（ｂ）の検査数を増加させた検査レシピを作成する。

具体的には、グループＡに属する検査レシピＡ１としては、図３（ａ）に示すように、ロット５０_iの中から任意に１枚のウエハ５１を抽出する。更に、図３（ｂ）に示すように、ウエハ５１の中から３箇所のショット５２ａ，５２ｂ，５２ｃを抽出する。そして、図３（ｃ）に示すように、ショット５２の中の９つのサイトを抽出する。そして、９つのサイトそれぞれに含まれる、例えば図３（ｄ）に示すような５つのパターン形状；即ち（Ａ）密集ライン・アンドスペース（Ｌ／Ｓ）、（Ｂ）中間ピッチライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）（Ｃ）孤立ライン、（Ｄ）反転パターンの密集ライン・アンド・スペース、及び（Ｅ）反転パターンの孤立スペースの寸法についてそれぞれ測定する。

一方、グループＢに属するロット５０_i+1を検査する場合の検査レシピとしては、例えば図４（ａ）に示すように、ロット５０_i+1の中から６枚のウエハ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆを抽出する。図４（ｂ）に示すように、ウエハ５１ａに設定された９つのショット５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈ，５２ｉを抽出する。図４（ｃ）に示すように、ショット５２ａ〜５２ｉについてそれぞれ「サイト５」を抽出し、それぞれのサイト５に存在する図４（ｄ）に示すようなパターン形状（Ｅ）の線幅の寸法を測定する。

図１のデータ記憶装置２は、分類記憶部２１、検査記憶部２２、解析記憶部２３及び検査レシピ記憶部２４を有する。分類記憶部２１は、分類手段１１が分類したロットのグループの分類結果を記憶する。検査記憶部２２は、検査選択手段１２が決定した検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・の情報を記憶する。解析記憶部２３は、解析手段１３の解析情報を記憶する。検査レシピ記憶部２４は、検査レシピ作成手段１４が作成した検査レシピを記憶する。

図１において入力装置３は、キーボード、マウス、ライトペン又はフレキシブルディスク装置などを含む。操作者は入力装置３から入出力データの指定や、検査条件又は解析条件等の設定等が可能である。出力装置４は、ディスプレイやプリンタ、或いはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に保存する記録装置等が使用可能である。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、カセットテープ、オープンリールテープ等を含む。

図１に示す検査システムによれば、生産ラインに流された一連のロットに対し、同一の検査数でグループ毎に異なる検査装置を用いて異なる内容の検査を行う。このため、ロットの検査項目が多い場合でも精度の高いロットの代表値を求めることが可能となる。更に、分類手段１１が、ロットに付された認識番号に基づいて、自動的にロットを複数のグループに分類することにより、生産ラインの自動化が図れる。

次に、実施の形態に係る検査システムを用いた検査方法について、図５のフローチャートを用いて説明する。ここでは、リソグラフィ後のレジストパターンの線幅計測工程を、本検査システムに応用した例を説明する。

（ａ）図５のステップＳ１０において、検査レシピ、検査装置の種類、複数のロットを複数のグループに分類するための分類情報、及びグループ毎の検査項目等を含む各種情報が、入力装置３を介して入力され、データ記憶装置２に記憶される。ここでは、例えば、図２に示すように、分類情報として、ロットの認識番号Ｎに基づいて、認識番号Ｎの末尾が「１」であるものをグループＡに、末尾が「１」以外であるものをグループＢに分類するための情報が分類記憶部２１に記憶される。また、グループＡの検査レシピＡ１として、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、ウエハ１枚、ショット３点、サイト９点、パターン形状５点について測定するための情報が、検査レシピ記憶部２４に記憶される。

（ｂ）ステップＳ１１において、分類手段１１は、分類記憶部２１に記憶されたロットの分類情報を読み出す。そして、分類手段１１は、ロットに付された認識番号Ｎに基づいて、生産ラインに投入されたロットをグループＡ又はグループＢに自動的に分類する。例えば、認識番号Ｎとして「０００１」が付されたロット５０_iが生産ラインに投入されると、分類手段１１は、分類情報に基づいて、ロット５０_iを「グループＡ」に分類する。ロット５０_iの分類結果は、分類記憶部２１に記憶される。

（ｃ）ステップＳ１２において、検査選択手段１２は、分類記憶部２１からロット５０iのグループの分類結果を読み出す。検査選択手段１２は、検査レシピ記憶部２４から検査レシピＡ１を読み出して、検査レシピＡ１とロット５０_iのグループの分類結果に応じて好適な検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・を選択する。例えば、ロット５０_iはグループＡに属する。グループＡの検査レシピは、１枚のウエハにおける種々の領域の微小領域の寸法測定を対象とする。このため、微小領域の寸法測定に好適な走査型電子顕微鏡が、検査装置６ａとして選択される。検査装置６ａの選択結果は、検査記憶部２２に記憶される。

（ｄ）ステップＳ１３において、検査装置６ａは、データ記憶装置２に記憶された検査レシピＡ１を読み出す。そして、検査装置６ａは、検査レシピＡ１に基づいて、ロット５０_iの中から１枚のウエハ５１を抽出し、ウエハ５１から３ショット５２ａ，５２ｂ，５２ｃを抽出し、各ショットに存在する９つサイトそれぞれについて５つのパターン形状（Ａ）〜（Ｅ）の線幅の寸法を検査する。検査装置６ａの検査結果は、解析手段１３に送信される。

（ｅ）ステップＳ１４において、解析手段１３は、検査装置６ａから送信されたロット５０_iの検査結果に基づいて、測定された各微小寸法の最小値、最大値、平均値、ばらつき等の統計データを解析する。そして、解析手段１３は、図３（ｃ）に示すサイト１〜９の中から予め設定されたターゲット寸法に最も近い寸法を示すサイトの位置を解析する。解析手段１３は、図３（ｄ）に示すパターン形状（Ａ）〜（Ｅ）の中からターゲット寸法に最も近い寸法の平均値を表すのパターン形状を解析する。解析手段１３の解析情報は、解析記憶部２３に記憶される。

（ｅ）ステップＳ１５において、検査レシピ作成手段１４は、解析記憶部２３に記憶された解析情報を読み出す。検査レシピ作成手段１４は、読み出した解析情報に基づいて、次に検査するグループの検査レシピＢ１を作成する。例えば、検査レシピ作成手段１４は、グループＡに属するロット５０_iの検査において、図３（ｃ）に示す「サイト５」の寸法の平均値がターゲット寸法に最も近く、図３（ｄ）に示すパターン形状（Ｅ）の寸法の平均値がターゲット寸法に最も近いという解析情報を得たとする。検査レシピ作成手段１４は、次に検査するグループＢの検査レシピＢ１として、複数のウエハ間ばらつき及びウエハ内ばらつきを重点的に検査するために、ショット５２ａにおけるサイト５の寸法、及びパターン形状（Ｅ）の検査数を１点に固定して、ウエハ間ばらつき及びウエハ内ばらつきの検査数を増やすような検査レシピＢ１を作成する。作成された検査レシピＢ１は、検査レシピ記憶部２４に記憶される。

（ｆ）ステップＳ１６において、生産ラインに投入された次のロットが存在するか否かが判定される。次のロットが存在する場合は、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１において、分類手段１１は、データ記憶装置２に記憶されたグループの分類情報を読み出して、新たなロット５０_i+1の認識番号Ｎ（「０００２」）に基づいて、ロット５０_i+1をグループＢに分類する。ロット５０_i+1の分類結果は、分類記憶部２１に記憶される。

（ｇ）ステップＳ１２において、検査選択手段１２は、分類記憶部２１からロット５０_i+1のグループの種類を読み出す。ロット５０_i+1はグループＢに属するため、検査選択手段１２は、検査レシピ記憶部２４から検査レシピＢ１を読み出して、検査レシピＢ１に応じて好適な検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・を選択する。ここで、検査レシピＢ１は、検査位置を固定した状態で、複数のウエハから大量に検査することを目的とするため、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・としては、スキャッタロメトリ等の光学式の寸法測定装置が選択される。検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・の選択結果は、検査記憶部２２に記憶される。

（ｈ）ステップＳ１３において、検査装置６ｂは、データ記憶装置２に記憶された検査レシピＢ１を読み出す。そして、検査装置ｂａは、検査レシピＢ１に基づいて、ロット５０_i+1の中から図４（ａ）に示す６枚のウエハ５１ａ〜５１ｆを抜き取り、ウエハ５１ａ〜５１ｆから９ショット５２ａ〜５２ｉを選択し、各ショットに存在する１つのサイト及び１つのパターン形状（Ｅ）の寸法を検査する。検査装置６ａの検査結果は、解析手段１３に送信される。ステップＳ１４において、解析手段１３が、検査装置６ｂから送信された検査装置６ｂの検査結果を解析する。ステップＳ１５において、検査レシピ作成手段１４は、解析手段１３の解析情報に基づいて、次のグループを検査するための新たな検査レシピを作成し、検査レシピ記憶部２４に記憶させる。このようにして、投入された全てのロットについて、認識番号Ｎに基づいて分類されたグループ毎にステップＳ１１〜Ｓ１５に示す検査を繰り返す。
リソグラフィ後の検査工程における線幅計測の目的は、（１）計測結果から次ロットの露光条件を求めること、（２）次工程に不良ロットを流さないこと、の２点である。

実施の形態に係る検査システムを用いた検査方法においては、まず、グループＡに分類されるロット５０i（認識番号「０００１」）の検査においては、ロット５０_iから１枚のウエハ５１を抜き取り、ショット５２ａ〜５２ｃに存在するサイトの平均値の寸法及び形状パターンの寸法について測定する。この測定により、ロット５０_iのショット内、パターン間のばらつきが求められる。しかしながら、グループＡの検査項目のみでは、１枚のウエハ５１のみしか検査していないため、ウエハ５１間のばらつきが不明である。

このため、次に検査するグループＢに分類されるロット（認識番号Ｎが「０００２〜００１０」のロット）の検査においては、グループＡで作成された検査レシピＢ１に基づいて、サイトの検査位置及びパターン形状の検査対象を固定した状態で、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すロット５０_i+1から抜き取るウエハ５１ａ〜５１ｆの点数及びショット５２ａ〜５２ｉの点数を増やす。これにより、何枚目のウエハ５１ａ〜５１ｆに不良が発生しやすく、ウエハ５１ａ〜５１ｆのどの位置に不良が発生しやすいかを解析することができる。

また、グループＢの解析結果により、例えば図４（ａ）に示す１枚目のウエハ５１ａの線幅が細りやすく、ウエハ５１ａの中央付近の線幅が細りやすいことが明らかになった場合には、次に検査するグループの検査レシピＡ２にグループＢの解析結果を反映させる。よって、図２に示すように、次に検査するグループＡに分類されるロット（認識番号Ｎが「００１１」）の検査においては、線幅の細りやすい１枚目のウエハの中央付近の線幅を多く抽出して検査することができるため、高精度なロットの平均値を得ることができる。

このように、グループ毎に得られた解析情報に基づく検査レシピを、次のグループにおける検査に反映させることにより、上述したリソグラフィ後の寸法計測の２点の目的を満足できる。このため、ウエハの線幅管理に有効な検査システムが提供できる。

次に、図６に示すフローチャートを用いて、実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。図６に示すフローチャートは、膨大かつ複雑な半導体装置の製造工程の一部、即ち、Ｓ２１におけるＣＶＤ工程、ステップＳ２２における膜厚検査工程、ステップＳ２３におけるフォトレジスト膜形成工程、ステップＳ２４におけるレジストパターン検査工程を示しているが、ステップＳ２１の前に対応する一連の工程、或いはステップＳ２８の後に対応する一連の工程がそれぞれ存在することは勿論である。図６に示したフローチャートは一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の検査工程に適用可能である。

（イ）ステップＳ２１において、ウエハ上に熱酸化膜等の絶縁膜をＣＶＤ法により成長させる。ステップＳ２２において、ウエハ上に形成された絶縁膜の膜厚を検査する。具体的には、ステップＳ２２１において、図１の分類手段１１は、ロットに付された認識番号Ｎに基づいて、生産ラインに投入されたロットを複数のグループに分類する。ステップＳ２２２において、検査選択手段１２は、データ記憶装置２に記憶された検査レシピとグループの分類情報に基づいて、膜厚検査に好適な検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・を決定する。ステップＳ２２３において、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・は、データ記憶装置２に記憶された検査レシピを読み出して、ウエハ上の膜厚を測定する。膜厚検査の結果は解析手段１３へ送信され、解析手段１３により、膜厚の平均値、最大値、最小値、ばらつき等の統計データが解析される。

（ロ）ステップＳ２２４において、検査レシピ作成手段１４は、解析手段１３の解析情報から得られた膜厚不良等の統計データに基づいて、次に検査を実施するグループの膜厚検査レシピを作成する。ステップＳ２２５において、次のロットに付された認識番号Ｎに基づいて、再び上述したステップＳ２２１〜Ｓ２２４に示す工程が繰り返される。ステップＳ２２６において、全てのロットの検査が終了すると、ステップＳ２１のＣＶＤ工程が適正に行われたか否かの判断がなされる。ＣＶＤ処理が適正に行われていない場合は、ステップＳ２２７において作業を停止する。ＣＶＤ処理が適正に行われていると判断された場合は、ステップＳ２３に進む。

（ハ）ステップＳ２３において、ウエハ上の絶縁膜の表面にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜を形成する。その後、ステップＳ２４において、形成されたフォトレジスト膜のパターンの検査を行う。即ち、ステップＳ２４１において、分類手段１１は、ロットに付された認識番号Ｎに基づいて、生産ラインに投入されたロットを複数のグループに分類する。ステップＳ２４２において、検査選択手段１２は、データ記憶装置２に記憶された検査レシピとグループの分類結果に基づいて、寸法検査に好適な検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・の種類を選択する。ステップＳ２４３において、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・は、データ記憶装置２に記憶されたレジストパターンの検査レシピの情報を読み出して、ウエハ上に形成されたレジストパターンの寸法を計測する。寸法計測の結果は、解析手段１３へ送信され、解析手段１３により検査対象領域毎のパターンの寸法の平均値、最大値、最小値、ばらつき等の統計的なデータが解析される。

（ニ）ステップＳ２４４において、検査レシピ作成手段１４は、解析手段１３の解析情報から得られるレジストパターンの寸法の不良情報に基づいて、次に検査を実施するグループのレジストパターンの検査レシピを作成する。ステップＳ２４５において、次のロットに付された認識番号Ｎに基づいて定められたグループの条件に従って、再びステップＳ２４１〜Ｓ２４４に示すレジストパターンの寸法計測を繰り返す。全てのロットの検査が終了すると、ステップＳ２４６において、レジストパターンの形成が適正に行われたか否かの判断がなされる。適正に行われていない場合は、ステップＳ２４７に進み、作業を停止する。適正に行われている場合は、ステップＳ２５に進み、エッチング（ＲＩＥ）処理がなされる。

図６に示す半導体装置の製造方法によれば、複数のロットが認識番号Ｎに応じて自動的に分類され、分類されたグループ毎に検査レシピに基づく所定の検査がなされる。検査レシピは、各グループ毎の検査結果から得られた不良情報に基づいて検査対象が決定されるので、検査が進むにつれて、より精度の高い検査レシピを作成できる。この結果、半導体装置の不良を高精度で検知できる。

（変形例）
本発明の変形例に係る検査システムは、図７に示すように、解析手段１３に測定点数算出部１３１を含む点が、図１に示す検査システムと異なる。分類手段１１、検査選択手段１２、解析手段１３及び検査レシピ作成手段１４は、図１と同様に、コンピュータシステムの演算記憶部（ＣＰＵ）１の一部として構成してもよいし、ＬＡＮ等で結ぶことにより、それぞれ専用のハードウェアで構成してもよい。

図７に示す分類手段１１は、ロットに付された認識番号Ｎに基づいて、認識番号Ｎの末尾が「３０（ｎ−１）＋１」（ｎは１以上の整数）のロットをグループＡに、それ以外のロットをグループＢに分類する。即ち、図７に示す分類手段１１は、３０ロット当たり１ロットをグループＡに分類する。図７に示す検査選択手段１２は、グループＡに対して、パターン間ばらつき及びショット間ばらつきについての検査項目を決定する。検査選択手段１２は、グループＢに対しては、グループＡで検査されなかった、サイト間ばらつき及びウエハ間ばらつきについての検査項目を決定する。

検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・は、検査記憶部２２から送られた検査装置の情報及びデータ記憶装置２に記憶された検査レシピに基づいて、投入されたロットを検査する。例えば、１ロットに含まれるウエハ数が２５枚、１ウエハ当たりのショット数が８０ショット、１ショット当たりのサイト数が９サイト、１サイト当たりのパターン形状の種類が１０パターンある場合は、ロットに含まれる全パターン数は１８００００パターンとなる。検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・は、グループＡに属する認識番号Ｎ「０００１」のロット５０_iに対し、ウエハ６枚、２０ショット、９サイト、１０パターンの全部で１０８００パターンの線幅をそれぞれ計測する。１０８００パターンを高速で測定可能な検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・としては、スキャッタロメトリ等の光学的の測定装置が好適である。なお、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・としてスキャッタロメトリを用いた場合は、１点当たりの計測時間を約２．５秒とすると、１０８００パターンを計測するのに７．５時間要する。

解析手段１３の測定点数算出部１３１は、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・が検査した検査結果に基づいて、パターン間ばらつきｐ、ショット内ばらつきｓ、ウエハ内ばらつきｆ、ウエハ間ばらつきｗの標準偏差（σ_p，σ_s，σ_ｆ，σ_ｗ）をそれぞれ解析することにより、次に検査するグループＢのロットのサンプリングウエハ数Ｎｗ、サンプリングショット数Ｎｆ、ショット内サンプリング数Ｎｓ、サンプリングパターン数Ｎｐを、次式を用いて算出する；

Nw=｛（σ_2w*N/σ_2f*σ_2s*σ_2p）｝_1/4 ・・・（１）

Nf=｛（σ_2f*N/σ_2w*σ_2s*σ_2p）｝_1/4 ・・・（２）

Ns=｛（σ_2s*N/σ_2w*σ_2f*σ_2p）｝_1/4 ・・・（３）

Np=｛（σ_2p*N/σ_2w*σ_2f*σ_2s）｝_1/4 ・・・（４）

ここで、Ｎは全サンプリング点数を示し、N=Nw・Nf・Ns・Npである。解析手段１３は、例えば、次に計測するグループＢの全サンプリング数Ｎを１２０として、それぞれのサンプリング数Ｎｗ，Ｎｆ，Ｎｓ，Ｎｐを算出する。なお、全サンプリング数Ｎが１２０点の場合の計測時間は、検査装置６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・として１点当たりの計測時間が２．５秒のスキャッタロメトリ等を用いた場合に３００秒となる。図７の検査レシピ作成手段１４は、解析手段１３が解析した解析情報に基づいて、次に検査するグループの検査領域、検査装置の種類及びサンプリング数Ｎｗ，Ｎｆ，Ｎｓ，Ｎｐ等を含む検査レシピ６０を作成する。

ロットのばらつき（σ_p，σ_s，σ_ｆ，σ_ｗ）が正規分布に従うとき、グループＢに属するロットにおける母平均の信頼区間は、係数Ａ｛（Nw/σ_2w)+（Nf/σ_2f)+（Ns/σ_2s)+（Np/σ_2p)｝_1/2に比例する。ここで、全サンプリング数Ｎを一定値に固定した場合は、係数Ａにより母平均の信頼区間が最小になるため、次に測定するグループのロット平均の推定精度が高くなる。この結果、次のグループのロットの平均の推定精度が高くなるように検査数が最適化されるため、信頼性の高いロットの代表値を短時間で効率的に求めることが可能となる。

（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

上述した検査システムにおいては、複数のウエハからなるロットを一単位とした検査システムを示したが、多数の測定点数からなるウエハを一単位として本検査システムに応用可能であることは勿論である。

また、本発明は半導体装置に使用するウエハに限定されず、例えば液晶装置、磁気記録媒体、光記録媒体、薄膜磁気ヘッド、超伝導素子等の製造工程のような母集団の中から標本を一部抜き取って検査するような他の工業製品の製造工程に利用可能であることは勿論である。例えば、薄膜磁気ヘッドの製造工程は、工程数は少ないものの、半導体集積回路と同様なＣＶＤ工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等の繰り返しからなるものであり、本発明の検査方法が適用できることは容易に理解できるであろう。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る検査システムを示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る検査システムのロットの分類方法の一例を示す説明図である。 図３（ａ）は、図２のグループＡに属するロットの検査対象の一例を示す。図３（ｂ）は、ウエハ中の測定箇所（ショット）を示す説明図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す１ショット中に含まれる測定箇所（サイト）の一例を示す説明図である。図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示すサイト中に含まれるパターンの種類の一例を示す説明図である。 図４（ａ）は、図２のグループＢに属するロットのウエハの検査対象の一例を示す。図４（ｂ）は、ウエハ中の測定箇所（ショット）の一例を示す。図４（ｃ）は、図４（ｂ）のショット中の測定箇所（サイト）の一例を示す。図４（ｄ）は、図４（ｃ）のショット中の測定パターンの一例を示す。 本発明の実施の形態に係る検査システムを用いた検査方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例に係る検査システムを示すブロック図である。

符号の説明

１…ＣＰＵ
２…データ記憶装置
３…入力装置
４…出力装置
５…プログラム記憶装置
６ａ…検査装置
６ａ，６ｂ，６ｃ…検査装置
６ｂ…検査装置
１１…分類手段
１２…検査選択手段
１３…解析手段
１４…検査レシピ作成手段
２１…分類記憶部
２２…検査記憶部
２３…解析記憶部
２４…検査レシピ記憶部
６０…検査レシピ

Claims (4)

1. 複数のロットを該複数のロットにそれぞれ付された識別番号に応じて複数のグループに分類する分類手段と、
   前記複数のグループの検査装置を前記複数のグループ毎に選択する検査選択手段と、
   前記複数のグループ内の第１グループの不良を、第１の基準で選択された検査位置について前記検査装置を用いて検査した結果を解析する解析手段と、
   前記第１の基準とは異なる基準により検査位置を選択して、前記解析手段による解析の結果に基づいて、前記複数のグループ内の前記第１グループの次に検査する第２グループの検査レシピを作成する検査レシピ作成手段
   とを備え、
   前記検査レシピ作成手段は、前記第１グループの前記不良の分布に基づいて、前記第２グループの前記検査位置を選択するための前記検査レシピを作成することを特徴とする検査システム。
2. 前記検査装置は、前記ロットに含まれる被処理基体上に形成されたパターンの寸法を計測することを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
3. 複数のロットを該複数のロットにそれぞれ付された識別番号に応じて複数のグループに分類する分類手段と、
   前記複数のグループの検査装置を前記複数のグループ毎に選択する検査選択手段と、
   前記複数のグループ内の第１グループの不良を、第１の基準で選択された検査位置について前記検査装置を用いて検査した結果を解析する解析手段と、
   前記第１の基準とは異なる基準により検査位置を選択して、前記解析手段による解析の結果に基づいて、前記複数のグループ内の前記第１グループの次に検査する第２グループの検査レシピを作成する検査レシピ作成手段
   とを備え、
   前記検査装置は、前記ロットに含まれる被処理基体上に形成されたパターンの寸法を計測することを特徴とする検査システム。
4. 複数の被処理基体からなるロットを単位として、複数の前記ロットにより前記被処理基体上に処理を施す工程と、
   前記複数のロットを該複数のロットにそれぞれ付された識別番号に応じて複数のグループに分類する工程と、
   前記複数のグループの検査装置をそれぞれ選択する工程と、
   前記複数のグループ内の第１グループの不良を、第１の基準で選択された検査位置について検査する工程と、
   前記検査の結果を解析する工程と、
   前記第１の基準とは異なる基準により検査位置を選択し、前記解析の結果に基づいて、前記第１グループの次に検査する第２グループの検査レシピを作成し、作成した前記検査レシピに基づいて前記第２グループの不良を検査する工程
   とを含み、
   前記第２グループの不良を検査する工程は、前記第１グループの前記不良の分布に基づいて、前記第２グループの前記検査位置を選択するための前記検査レシピを作成することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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