DE102004023835A1

DE102004023835A1 - Verfahren und Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder eines Chips bei der Chipherstellung

Info

Publication number: DE102004023835A1
Application number: DE200410023835
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Schmidt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-12-08

Abstract

Ein Verfahren zum Testen eines Wafers und/oder eines Chips bei der Chipherstellung wird bereitgestellt, wobei eine Referenzdatenbank verwendet wird, die Referenzdatensätze aufweist, wobei jeder Referenzdatensatz mindestens ein Ergebnis von mindestens einer elektrischen Messung eines bei einem Produktionsprozess hergestellten Wafers und/oder Chips enthält, welches Ergebnis den Produktionsprozess charakterisiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder eines Chips bei der Chipherstellung unter Verwendung einer Referenzdatenbank.
Seit einigen Jahren erhöht sich die Anzahl von elektronischen Chips, die in technischen Geräten verwendet werden. Beispielsweise die zunehmende Verwendung von Mobilfunktelefonen führt dazu, dass die Nachfrage nach elektronischen Chips steigt. Da gleichzeitig typischerweise die Lebenszeit von elektronischen Geräten sinkt, ist die Herstellung kostengünstiger Halbleiterchips und somit auch von Wafern, die elektronische Chips aufweisen, ein wichtiges technisches Problem.
Um Chips zu geringen Kosten bereitstellen zu können muss die Ausbeute möglichst hoch sein, d.h. die hergestellten Wafer müssen eine möglichst geringe Anzahl defekter Chips aufweisen.
Wafer werden üblicherweise in mehreren Prozessschritten produziert, die von verschiedenen Produktionsvorrichtungen ausgeführt werden.
Die zur Produktion von Wafern verwendeten Produktionsvorrichtungen sind üblicherweise kompliziert und es gibt viele Faktoren, die die Ausbeute beeinflussen. Insbesondere hängt die Ausbeute von vielen Produktionsparametern ab, die die Eigenschaften des Produktionsprozesses bestimmen.
Um die Ausbeute zu erhöhen, ist es nötig, den Zusammenhang zwischen den Eigenschaften des Produktionsprozesses und der Ausbeute der bei diesem Produktionsprozess hergestellten Wafer zu kennen und zum Beispiel zu wissen, welche Produktionsparameter auf welche Weise gewählt werden müssen, damit Unfälle bei der Produktion, die z.B. zur Herstellung von Wafern mit vielen defekten Chips führen, vermieden werden können.
Typischerweise ist das Wissen über die Auswirkungen der Eigenschaften des Produktionsprozesses auf die dabei hergestellten Wafer, das zum Beispiel aus Fertigungsversuchen, Simulationen und gelösten Unfällen gewonnen wird, auf Leute konzentriert, die mit der Lösung von Problemen bei der Produktion und der Auswertung von Versuchen und Simulationen betraut sind und sich daher intensiv damit auseinandersetzen. Zudem ist der Zugriff für andere Personen nicht ohne Weiteres möglich.
Aufgrund von Personalwechsel tritt somit ein ständiger Wissensverlust ein und das Wissen wird auf wenige Mitarbeiter mit langjähriger Erfahrung konzentriert.
Dadurch wird insbesondere die Ursachenfindung erschwert, wenn Produktionsprobleme vorhanden sind, die beispielsweise zur Herstellung von Wafern mit vielen fehlerhaften Chips führen.
Weiterhin ist es möglich, dass Fertigungsversuche wiederholt werden müssen, weil das aus den Fertigungsversuchen gewonnene Wissen verloren gegangen ist. Diese Wiederholung von früher schon einmal durchgeführten Fertigungsversuchen beansprucht Zeit und Geld und erhöht somit ebenfalls die Kosten der Chipherstellung.

Druckschrift [1] offenbart ein System und ein Verfahren zum Finden von Fehlermustern bei der Halbleiterherstellung. Bei diesem System und diesem Verfahren wird eine gemeinsame regionale Wafer-Fehlerkarte für eine Mehrzahl von Wafern erstellt, wobei eine Wafer-Fehlerkarte eines Wafers die Orte defekter Chips auf dem Wafer angibt. Die gemeinsame regionale Wafer-Fehlerkarte wird mit den regionalen Wafer-Fehlerkarten einzelner Wafer verglichen. Die dadurch bestimmten Fehlermuster werden zur Fehleranalyse verwendet und ihre Ursache bestimmt. Die gefundenen Fehlermuster und ihre jeweilige Ursache werden in einer Datenbank abgelegt.

Druckschrift [2] offenbart ein System zur Herstellung von Halbleitergeräten, bei dem für jeden hergestellten Wafer eine regionale Fehlerkarte, die die Orte auf dem Wafer angibt, wo sich defekte Chips befinden, erzeugt wird und basierend auf der Verteilung der Fehler auf den Fehlerkarten durch Vergleich mit Fehlerkarten, die in einer Datenbank zusammen mit ihrer Fehlerursache gespeichert sind, die jeweilige Fehlerursache bestimmt wird.

Druckschrift [3] offenbart ein System zur Überwachung einer Produktionslinie, wobei mit Hilfe eines neuronalen Netzes Ausbeutemuster erkannt und klassifiziert werden und ein Expertensystem mit Hilfe kognitiver Heuristiken basierend auf der Ausgabe des neuronalen Netzes Rückantworten erzeugt. Diese Rückantworten können beispielsweise eine direkte Steuerung des Produktionsprozesses oder sichtbare oder hörbare Alarmsignale sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung bereitzustellen, so dass Wissen über die Chipherstellung einfach und schnell zugänglich gemacht werden kann und zum Testen von Wafern und/oder Chips bei der Chipherstellung sowie zur Fehleranalyse verwendet werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Testen eines Wafers und/oder Chips und eine Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder Chips mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Testen eines Wafers und/oder eines Chips bei der Chipherstellung bereitgestellt, wobei eine Referenzdatenbank verwendet wird, die Referenzdatensätze aufweist, wobei jeder Referenzdatensatz Ergebnisse elektrischer Messungen eines bei einem Produktionsprozess hergestellten Wafers und/oder Chips enthält, welche Ergebnisse den Produktionsprozess charakterisieren, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ermitteln eines Datensatzes, der Ergebnisse von elektrischen Messungen eines Wafers beschreibt; Durchführen eines Vergleichs des ermittelten Datensatzes mit mindestens einem Referenzdatensatz aus der Referenzdatenbank; Feststellen, basierend auf dem Vergleich, ob der Wafer und/oder der Chip fehlerhaft ist.

Ferner wird gemäß der Erfindung eine Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder eines Chips bei der Chipherstellung bereitgestellt, die eine Referenzdatenbank, die Referenzdatensätze aufweist, wobei jeder Referenzdatensatz Ergebnisse elektrischer Messungen eines bei einem Produktionsprozess hergestellten Wafers und/oder Chips enthält, welche Ergebnisse den Produktionsprozess charakterisieren; eine Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln eines Datensatzes, der die Ergebnisse von elektrischen Messungen eines Wafers beschreibt; eine Vergleichsvorrichtung zum Durchführen eines Vergleichs des ermittelten Datensatzes mit mindestens einem Referenzdatensatz aus der Referenzdatenbank; und eine Entscheidungsvorrichtung zum Feststellen, basierend auf dem Vergleich, ob der Wafer und/oder der Chip fehlerhaft ist, aufweist.

Durch die Erfindung wird insbesondere die Fehleranalyse bei Wafern mit geringer Ausbeute erleichtert und lässt sich automatisieren. Das ständige Wiederholen bestimmter Denkvorgänge, die für die Zuordnung der Ergebnisse der elektrischen Messungen zu den Eigenschaften des Produktionsprozesses und damit zu den Ursachen von Unfällen bei der Chipherstellung erforderlich sind, kann mittels Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung vermieden werden. Somit kann eine erhebliche Zeitersparnis für den Prozessingenieur sowie eine leichtere und eindeutigere Zuordnung zwischen elektrischen Messergebnissen und Fehlerursachen bei der Chipherstellung erreicht werden.

Anschaulich spiegeln sich die Eigenschaften eines Produktionsprozesses in der Form eines "Fingerabdrucks" in den elektrischen Messergebnissen wider. Wird beispielsweise eine bestimmte Inline-Variation durchgeführt, d.h. der Produktionsprozess auf eine bestimmte Weise verändert, so spiegelt sich diese Änderung auf charakteristische Weise, anschaulich in der Form eines charakteristischen Fingerabdrucks, in den elektrischen Messergebnissen wider. Erfindungsgemäß werden, anschaulich ausgedrückt, diese charakteristischen Fingerabdrücke von Produktionsprozessen zusammen mit Informationen über die Eigenschaften des jeweiligen Produktionsprozesses in einer Datenbank hinterlegt, so dass der Prozessingenieur, wenn er die elektrischen Messergebnisse kennt, einfach und direkt Rückschlüsse auf die Eigenschaften des Produktionsprozesses ziehen kann.

Dies wird mittels der Erfindung ermöglicht, obwohl elektrische Messergebnisse besonders schwer zu interpretieren sind und auch ein Prozessingenieur mit großer Erfahrung typischerweise Schwierigkeiten hat, aus einem Satz elektrischer Messergebnisse die Eigenschaften des entsprechenden Produktionsprozesses zu erkennen.

Mittels der Erfindung ist es hingegen sogar Laien und Prozessingenieuren mit wenig Erfahrung möglich, aus einem Satz elektrischer Messergebnisse Rückschlüsse auf Eigenschaften des Produktionsprozesses zu ziehen und so beispielsweise die Ursachen von Produktionsproblemen zu bestimmen.

In einer bevorzugten Ausführungsform, die unten beschrieben wird, sind für einen Prozessigenieur nur Grundkenntnisse über Microsoft-Excel^TM erforderlich, um eine Fehleranalyse bei der Chipherstellung durchführen zu können.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Referenzdatenbank dadurch erzeugt, dass Ergebnisse elektrischer Messungen eines bei einem Produktionsprozess hergestellten Wafers, zusammen mit Informationen über die Eigenschaften des Produktionsprozesses, z.B. einer Beschreibung eines Fehlers, der in einem bestimmten Prozessschritt des Produktionsprozesses geschehen ist, in der Referenzdatenbank gespeichert werden.

Diese Informationen können aus Fertigungsversuchen und bereits gelösten Produktionsunfällen gewonnen werden, können aber auch ohne Verwendung physikalischer Messergebnisse gewonnen werden, beipielsweise durch Simulationen oder mit Hilfe von berechneten Fehlerbildern. Die Informationen werden durch das Hinterlegen in der Referenzdatenbank leicht zugänglich gemacht.

Dadurch kann der Wissensverlust, der z.B. durch Personalwechsel entsteht, reduziert werden.

Insbesondere stellt die Erfindung schnellen Zugriff auf die Ergebnisse bereits durchgeführter Versuche bereit. Dadurch kann die Wiederholung von bereits durchgeführten Versuchen vermieden werden. Zudem können versuche unter Verwendung der in der Referenzdatenbank gespeicherten Kenntnissen aus ähnlichen Produktionsversuchen besser geplant werden. Beispielsweise kann man mittels Zugriff auf die Ergebnisse früherer Produktionsversuche Informationen darüber gewinnen, wie sich die Werte der Versuchsparameter auf die elektrischen Messungen ausgewirkt haben. Diese Informationen erleichtern die Versuchsplanung (insbesondere das design of experiments, DOE). Somit kann eine Material- und Zeitersparnis sowie eine Reduktion von erforderlichen Lernzyklen beim Gewinnen von Informationen über die Chipherstellung erreicht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform können Prozessanpassungen leichter durchgeführt werden. Soll beispielsweise die Verstärkung von npn-Transistoren in einer herzustellenden elektronischen Schaltung erhöht werden, so lassen sich schnell mittels dem Setzen von Filtern, die die Auswahl von Datensätzen mit vom Benutzer bestimmten Eigenschaften erlauben, entsprechende Versuche in der Referenzdatenbank identifizieren und die geeigneten Inline- Operationen, d.h. Operationen, die im Laufe des Produktionsprozesses durchgeführt werden können, für die gewünschte Prozessanpassung ermitteln.

Durch die strukturierten Hinterlegung von Wissen über die Chipherstellung erlaubt das System insbesondere einen schnellen Zugriff auf die Ergebnisse der Korrelation zwischen dem Verhalten von bei einem Produktionsprozess hergestellten Wafern bei elektrischen Messungen und den Eigenschaften des Produktionsprozesses, wie beispielsweise den Produktionsabläufen, und den durchgeführten Inline-Operationen.

Diese Zusammenhänge zwischen dem Verhalten bei elektrischen Messungen und den Eigenschaften des Produktionsprozesses sind beispielsweise mittels einer unten beschriebenen diagrammartigen Darstellung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung visuell leicht zu erfassen. Durch die erfindungsgemäße Referenzdatenbank kann Wissen über die Chipherstellung in strukturierter Art und Weise gesammelt und bereitgestellt werden, insbesondere kann über Verbindungen zu Informationsnetzen, wie z.B. dem Internet, ein leichter Zugang zu diesem Wissen und insbesondere zu Detailinformationen über die Chipherstellung ermöglicht werden.

Da erfindungsgemäß nicht regionale Ausfallbilder von Wafern, die die Orte defekter Chips auf den Wafern angeben, in der Referenzdatenbank hinterlegt werden, wie dies im oben beschriebenen Stand der Technik geschieht, sondern Ergebnisse elektrischer Messungen, die bevorzugt zusammengefasst sind, beispielsweise mittels Medianbildung, wie unten beschrieben, ist der Speicherbedarf in der Referenzdatenbank verhältnismäßig gering.

Elektrische Messergebnisse, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, geben im Gegensatz zu regionalen Ausfallbildern nicht an, wo sich auf dem Wafer defekte Chips befinden, sondern sind Werte, die mittels Messungen eines Wafers bestimmt werden. Die Ergebnisse dieser Messungen werden bevorzugt geeignet zusammengefasst, so dass für jeden Wafer ein Satz von Werten bestimmt wird, der die Eigenschaften des Produktionsprozesses, bei dem der Wafer hergestellt wurde, charakterisiert.

Der geringe Speicherbedarf der Datensätze der Referenzdatenbank hat insbesondere den Vorteil, dass die für den erfindungsgemäßen Vergleich von Datensätzen im Rahmen einer automatischen Mustererkennung erforderliche Rechenzeit gering ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform, die unten beschrieben wird, ist die Referenzdatenbank leicht erweiterbar, so dass neue Erkenntnisse nicht verloren gehen und die Referenzdatenbank jederzeit aktualisiert werden kann. Insbesondere ist es möglich, die Referenzdatenbank gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung im Laufe der Zeit zu erweitern, so dass immer mehr Referenzdatensätze vorhanden sind, die die Fehleranalyse weiter verbessern. In diesem Sinne ist diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ein lernendes System.

Ferner ist die Erfindung in einer unten beschriebenen Ausführungsform flexibel, das heißt ihr Einsatz ist nicht auf eine bestimmte Technologie, etwa eine bestimmte Art von Messungen, beschränkt.

In eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die unten beschrieben wird, ist das Verfahren in einem Computerprogramm implementiert, das ein Dateienordnersystem verwendet, welches zum Speichern der verwendeten Programm- und Datendateien auf einem computerlesbaren Medium verwendet wird und einen Aufbau der Referenzdatenbank, die sich gut zur wohl strukturierten Aufbewahrung von Daten, Auswertungen und Detailinformationen aus Fertigungsversuchen, Probeumstellungen, gelösten Produktionsunfällen und Simulationen eignen.

Sämtliche dieser Informationen werden bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der das erfindungsgemäße Verfahren in einem Computerprogramm implementiert ist, in einer Microsoft-Excel^TM-Tabelle hinterlegt. Dies ermöglicht ein leichtes Handling des Computerprogramms sowie einen übersichtlichen Aufbau und erlaubt eine einfache Verwendung des Computerprogramms als Nachschlagewerk.

Durch das Setzen von Filtern, die die Auswahl von Datensätzen mit vom Benutzer bestimmten Eigenschaften erlauben und die von Microsoft-Excel^TM bereitgestellt werden, lassen sich gemäß vorgegebener Suchparameter Referenzdatensätze auswählen, zum Beispiel können in kurzer Zeit alle Referenzdatensätze aus der erfindungsgemäßen Referenzdatenbank angezeigt werden, die Informationen über einen Produktionsprozess aufweisen, bei dem ein Produktionsversuch innerhalb eines bestimmten Fototechnikblocks durchgeführt wurde oder bei dem ein bestimmtes Los produziert wurde.

Durch die Verwendung der Suchfunktion von Microsoft-Excel^TM kann auch nach bestimmten Stichpunkten, etwa in der Kurzbeschreibung eines Produktionsversuchs, oder nach bestimmten Produktionsprozesseigenschaften selektiert werden.

Eine Grundidee der Erfindung kann in der Annahme gesehen werden, dass bestimmte Produktionsprozesse nur die Ergebnisse bestimmter elektrischer Messungen der produzierten Wafer beeinflussen. Somit hinterlässt jede Eigenschaft eines Produktionsprozesses, etwa eine bestimmte Inline-Operation, ein individuelles und damit charakteristisches Muster in den Ergebnissen der elektrischen Messungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung.
2 zeigt einen Überblick des von einem Computerprogramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendeten Dateisystems.
3 zeigt ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau einer elektronischen Arbeitstabelle, die von dem Computerprogramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
4 zeigt eine elektronische Arbeitstabelle, die von dem Computerprogramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
6 zeigt eine diagrammartige Darstellung der elektrischen Messergebnisse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung.
Die Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung 100 weist eine Messanordnung 101 auf, die mit einem Fehleranalyse-Computer 112 gekoppelt ist.
Die Messanordnung 101 weist eine Wafer-Zuführeinrichtung 102 auf, gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgestaltet als ein Fließband, auf welcher Wafer-Zuführeinrichtung 102 elektronische Wafer 103 mit einer Mehrzahl elektronischer Chips (nicht gezeigt) und einer Mehrzahl elektrischer Teststrukturen 104 einer elektrischen Messvorrichtung 106 zugeführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf das Messen elektrischer Teststrukturen beschränkt. In einer anderen Ausführungsform werden direkte Messungen von Chips, Funktionstests (Yb-Messungen) und Wafer-Zuverlässigkeitsprüfungen (wafer level reliability(WLR)-Messungen) durchgeführt.
Mittels der elektrischen Messvorrichtung 106 werden vorgegebene elektrische Messungen des Wafers 103 durchgeführt.
Die zum Ausführen der elektrischen Messungen jeweils erforderliche Messroutine ist als Computerprogramm in einem Speicher 108 in der elektrischen Messvorrichtung 106 gespeichert und wird von einem in der elektrischen Messvorrichtung 106 ebenfalls vorgesehenen Prozessor 109 durchgeführt.
Zum elektrischen Koppeln der elektrischen Messvorrichtung 106 mit der jeweiligen elektrischen Teststruktur 104 auf dem Wafer 103 sind elektrische Kontakte 105 vorgesehen, mittels derer der Wafer über dessen Kontaktanschlüsse mit einer ersten Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 107 der elektrischen Messvorrichtung 106 gekoppelt ist.
Die elektrischen Teststrukturen 104 sind üblicherweise in den Sägerahmen der Wafer angeordnet, damit möglichst viel Fläche auf dem Wafersubstrat für die produzierten Chips bereitgestellt werden kann.
Mittels der elektrischen Teststrukturen 104 können elektrische Messungen verschiedener Art ausgeführt werden, beispielsweise das Messen eines Testwiderstandes, einer Spannungsänderung, einer Einsatz- oder Durchbruchsspannung eines Transistors, eines Einsatz-, Leck-, Basis- oder Kollektorstroms eines Transistors oder der Stromverstärkung eines Transistors.
Der Speicher 108, der Prozessor 109, die erste Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 107 und eine zweite Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 110 sind in der elektrischen Messvorrichtung 106 über einen Computerbus 111 miteinander gekoppelt.
Im Speicher 108 der elektrischen Messvorrichtung 106 werden die Ergebnisse der durchgeführten elektrischen Messungen gespeichert. Ferner werden die Ergebnisse der elektrischen Messungen von der elektrischen Messvorrichtung 106 mittels der zweiten Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 110 und einer Kommunikationsverbindung 113 in der Form eines Messergebnis-Pakets 114 zu dem Fehleranalyse-Computer 112 übermittelt. Ein Messergebnis-Paket kann dabei Ergebnisse elektrischer Messungen eines Chips, eines Wafers oder eines Loses enthalten.
Die Ergebnisse der elektrischen Messungen werden im Fehleranalyse-Computer 112 mittels einer dritten Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 115 empfangen und in einem Speicher 116 des Fehleranalyse-Computers 112 gespeichert.
Ferner weist der Fehleranalyse-Computer 112 einen Prozessor 117 auf, von dem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung, beispielsweise die unten beschriebene, durchgeführt wird.
Ein Computerprogramm ist in dem Speicher 116 des Fehleranalyse-Computers 112 gespeichert, das so angepasst ist, dass es eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung ausführt.
Die dritte Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 115, der Speicher 116 und der Prozessor 117 sind über einen Computerbus 118 miteinander gekoppelt.
Ferner ist mittels einer ersten Verbindungsleitung 119 eine Anzeigeeinheit, gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Bildschirm 120 mit dem Fehleranalyse-Computer 112 gekoppelt.
Gemäß der Erfindung wird bei dem Verfahren zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung eine Referenzdatenbank verwendet. In dieser Ausführungsform ist eine Referenzdatenbank 122 mittels einer zweiten Verbindungsleitung 121 mit dem Fehleranalyse-Computer 112 gekoppelt.
2 zeigt einen Überblick des von einem Computerprogramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendeten Dateisystems 200.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Computerprogramm, dass zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung verwendet wird, mit einer Microsoft Excel^TM-Umgebung realisiert. Das Computerprogramm kann z.B. in dem Speicher 116 des Fehleranalyse-Computers 112 gespeichert sein und in der Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung 100 verwendet werden.
In einer Ausführungsform verwendet das Computerprogramm die Dateien Ini.xls 201, Übersetzung.xls 202, sowie die Datei SCOUT.xls 204. Bevorzugt wird ein Handbuch in Form einer Datei "Handbuchl.ppt" (nicht gezeigt) bereitgestellt. Weitere Dateien "Ini" 203, "Raw tot" 205 und "SCOUT" 206 werden vom Computerprogramm generiert. Dabei wird jeweils ein Technologiename zur Kennung angehängt (z.B. Raw totSPT5).
Ein Teil des Computerprogramms, der mit "Common Engineering Data Analysis" (CEDA) bezeichnet wird, erzeugt CEDA-Ausgangsdaten 207 in Form einer Microsoft Excel^TM-Datei. Die CEDA-Ausgangsdaten 207 weisen die Ergebnisse der elektrischen Messungen auf, die von der elektrischen Messvorrichtung 106 an den Fehleranalyse-Computer 112 in der Form eines Messergebnis-Pakets 114 geschickt werden.
Die CEDA-Ausgangsdaten 207 beinhalten außerdem Informationen über den Produktionsprozess, bei dem der Chip, der bzw. die Wafer hergestellt wurden, dem bzw. denen die Ergebnisse der elektrischen Messungen entsprechen.
Mit Produktionsprozess ist hierbei der gesamte in der Chipherstellungsfabrik durchgeführte Herstellungsvorgang gemeint, der aus einer Vielzahl, typischerweise aus über hundert unterschiedlichen Prozessschritten, beispielsweise Lithographieschritten, Ätzschritten und Dotierungsschritten besteht. Solch ein Produktionsprozess kann auch ein Produktionsversuch sein. Desweiteren besteht die Möglichkeit einen Produktionsprozess zu simulieren, beispielsweise mit einem Simulations-Computerprogramm, das ausgehend von der Eingabe von Eigenschaften eines Produktionsprozesses Eigenschaften eines dabei produzierten Wafers oder Loses berechnet.
In einer Ausführungsform werden die Ergebnisse der elektrischen Messungen im Programmteil CEDA durch einen Signifikanztest auf signifikante Abweichungen von Referenzwerten überprüft oder andere statistische Eigenschaften der Ergebnisse der elektrischen Messungen berechnet. Die Ergebnisse dieser Berechnungen sind ebenfalls in den CEDA-Ausgangsdaten 207 enthalten.
Die Datei "Ini.xls" 201 enthält die Pfadnamen für die Kommunikation der einzelnen Programmteile. Das heißt, dass in der Datei "Ini.xls" die Namen der Dateienordner und ihre Lage im Dateisystem, die von dem Programm verwendete Dateien enthalten, angegeben werden.
Die Datei "Übersetzung.xls" 202 ist technologiespezifisch und enthält die von dem Computerprogramm verwendeten Bezeichnungen der elektrischen Messungen bzw. der Messparameter und ihrer Ergebnisse sowie eine Übersetzungstabelle, die unterschiedliche Bezeichnungen, die dieselbe Messung oder dasselbe Messergebnis bezeichnen, einander zuordnet. Diese Daten sind auch in der Datei "Ini" hinterlegt. Dadurch wird der Transfer auf andere Technologien erleichtert.
Mittels der Datei "SCOUT.xls" 204, die Computerprogramm – Instruktionen aufweist, wird aus den CEDA-Ausgangsdaten 207 und eventuell weiteren Informationen ein Datensatz generiert. Die Datei "Raw tot" 205 wird dabei als zusätzliches Speichermittel, z.B. für die CEDA-Ausgangsdaten 207, verwendet, um einen späteren Zugriff auf die Rohdaten zu ermöglichen. Der durch die Aufbereitung der CEDA-Ausgangsdaten 207 erzeugte Datensatz wird in der Datei "SCOUT" 206 abgespeichert.
Durch diesen Aufbau ist das Computerprogramm robust gegenüber Änderungen, z.B. Änderungen bei der Aufbereitung der CEDR-Ausgangsdaten 207.
Informationen aus den generierten Datensätzen können auf dem Bildschirm 120 in den Zeilen einer elektronischen Arbeitstabelle einer elektronischen Datei in Microsoft-Excel^TM-Format angezeigt werden. Außerdem können in der elektronischen Arbeitstabelle Informatioen aus Referenzdatensätzen angezeigt werden, die aus der Referenzdatenbank 122 geladen werden.
Die aus den CEDA-Ausgangsdaten 207 generierten Datensätze und die aus der Referenzdatenbank 122 geladenen Referenzdatensätze haben dieselbe Form, und es ist bevorzugt, dass die aus den CEDA-Ausgangsdaten 207 generierten Datensätze in der Referenzdatenbank 122 für den zukünftigen Gebrauch gespeichert werden.
Jeder Datensatz weist Ergebnisse elektrischer Messungen auf, direkt oder in zusammengefasster Form, und entspricht einem Produktionsprozess, nämlich dem Produktionsprozess, bei dem der Chip, der Wafer oder das Los hergestellt wurden, dessen Ergebnisse elektrischer Messungen der Datensatz aufweist.
Die elektronische Arbeitstabelle und die Informationen, die in den Datensätzen enthalten sind, werden im Folgenden mit Bezug auf die 3 und 4 erklärt.
3 zeigt ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau der elektronischen Arbeitstabelle 300, die von dem Computerprogramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
Die elektronische Arbeitstabelle enthält Informationen aus Referenzdatensätzen der Referenzdatenbank 122 oder aus aus CEDA-Ausgangsdaten 207 generierten Datensätzen.
Jede Zeile entspricht einem anderen Datensatz, das heißt, dass die die elektronische Arbeitstabelle in den Zeilen 302, 303, 304, 305, 306 und 307 Informationen aus jeweils einem Datensatz, der jeweils ein aus CEDA-Ausgangsdaten 207 generierter oder ein aus der Referenzdatenbank 122 geladener Datensatz sein kann, enthält.
Es ist nicht erforderlich, dass die elektronische Arbeitstabelle 300, wie in diesem Beispiel, sechs Zeilen aufweist und somit Informationen aus sechs unterschiedlichen Datensätzen enthält, sondern sie kann beliebig viele Zeilen aufweisen, je nachdem, aus wie vielen unterschiedlichen Datensätzen Informationen verwendet werden.
Es ist ferner nicht erforderlich, dass die elektronische Arbeitstabelle 300 in jeder Zeile ausschließlich Informationen enthält, die auch in dem jeweiligen Datensatz enthalten sind, sie kann beispielsweise zusätzlich Ergebnisse von Verarbeitungen der Informationen aus dem jeweiligen Datensatz enthalten.
In der ersten Spalte 301 steht in jeder Zeile eine Bezeichnung für den Datensatz, aus dem die jeweilige Zeile Informationen enthält.
In der ersten Zeile 302 enthält die elektronische Arbeitstabelle Informationen aus einem Datensatz, der Daten enthält, die mittels elektrischer Messungen eines oder mehrerer Wafer gewonnen wurden, die bei einem Produktionsprozess erzeugt wurden, bei dem Wafer mit geringer Ausbeute hergestellt wurden. Dieser Datensatz wird in eine erste Datensatzkategorie eingeordnet, die beispielsweise mit "Unfall" bezeichnet wird.
In der zweiten bis sechsten Zeile 303 bis 307 enthält die elektronische Arbeitstabelle Informationen aus jeweils einem Datensatz, der Daten enthält, die mittels elektrischer Messungen eines oder mehrerer Wafer gewonnen wurden, die bei einem Produktionsversuch, bei einer Simulation oder bei einem gelösten oder ungelösten Produktionsunfall erzeugt wurden. Diese Datensätze werden einer zweiten Datensatzkategorie zugeordnet, die beispielsweise mit "Produktionsversuch" bezeichnet wird.
Beispielsweise enthält die zweite Zeile 303 Daten, die mittels elektrischer Messungen eines oder mehrerer Wafer gewonnen wurden, die bei einem Produktionsversuch erzeugt wurden, der mit "Versuch 1" bezeichnet wird, wie man aus der ersten Spalte 301 der zweiten Zeile 303 erkennt.
Die weiteren Spalten 308 der elektronischen Arbeitstabelle zeigen die in dem jeweiligen Datensatz enthaltenen Ergebnisse der elektrischen Messungen.
Ein Eintrag in einer der weiteren Spalten 308 muss nicht das Ergebnis einer elektrischen Messung eines einzigen Chips auf einem Wafer sein. Ein Eintrag kann eine Zusammenfassung mehrerer elektrischer Messergebnisse, beispielsweise der Median der Ergebnisse einer für mehrere Chips durchgeführten elektrischen Messung sein und somit die Ergebnisse einer elektrischen Messung, die für jeden einer Mehrzahl von Chips, für jeden Chip eines Wafers oder für jeden Chip eines Loses durchgeführt wurde, repräsentieren.
Die durch Medianbildung oder ähnlich, etwa durch Mittelwertbildung, zusammengefassten Ergebnisse einer elektrischen Messung, die für eine Mehrzahl von Wafern durchgeführt wurde, liefern den Wert eines Process-Control-Monitoring-(PCM-)Parameters.
Wie oben erwähnt, ist die Erfindung nicht auf PCM-Messungen beschränkt, sondern es können auch andere Arten von Messungen, zum Beispiel Funktionstests und Wafer-Zuverlässigkeitsprüfungen durchgeführt und zur Fehleranalyse eingesetzt werden.
Ein Datensatz enthält daher also beispielsweise den Wert eines PCM-Parameters, der der Wert des Medians der Ergebnisse derselben, für alle Chips auf einem Wafer durchgeführten elektrischen Messung ist.
Bevorzugt werden eine Vielzahl von PCM-Parametern verwendet, die zusammen ein PCM-Parameterfeld bilden.
Die Werte der PCM-Parameter des Parameterfeldes oder die Abweichungen der Werte der PCM-Parameter des Parameterfeldes von jeweiligen Referenzwerten, die beispielsweise mittels Messungen von Wafern mit hoher Ausbeute bestimmt werden, werden im Folgenden als elektrisches Ausfallmuster bezeichnet. Mit Hilfe von Vergleichen solcher elektrischer Ausfallmuster wird eine Fehleranalyse durchgeführt.
4 zeigt eine elektronische Arbeitstabelle 400, die von dem Computerprogramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
Jede Zeile der elektronischen Arbeitstabelle 400 enthält Informationen aus einem Datensatz. Diese Datensätze können aus der Referenzdatenbank 122 (siehe 1) stammen oder von dem Computerprogramm zu einem gerade untersuchten, Wafer oder Los generiert worden sein.
Die erste Spalte 401 enthält eine Matching-Zahl, die eine Übereinstimmung der Ergebnisse der elektrischen Messungen, die in dem der jeweiligen Zeile entsprechenden Datensatz enthalten sind, mit den Ergebnissen der elektrischen Messungen, die in einem weiteren Datensatz enthalten sind, angibt. Der weitere Datensatz ist vorzugsweise einer, der Ergebnisse der elektrischen Messungen eines gerade untersuchten Wafers oder Loses enthält.
Diese Matching-Zahl ist bevorzugt nicht in dem der jeweiligen Zeile entsprechendem der Datensatz selbst enthalten. Das Computerprogramm berechnet für den Datensatz die Matching-Zahl und speichert sie in der elektronischen Arbeitstabelle 400 in der Zeile, die diesem Datensatz entspricht, d.h. die Informationen aus diesem Datensatz enthält.
Die Spalten 402, 403 und 404 enthalten Informationen über die Chips, Wafer oder Lose, denen die Werte der PCM-Parameter entsprechen, die in dem jeweiligen Datensatz enthalten sind, und über die Produktionsprozesse, bei dem diese Chips, Wafer oder Lose hergestellt wurden.
Die Spalte 402 enthält die Bezeichnung einer Fototechnik-Prozessierungsebene.
Der gesamte Produktionsprozess ist in Fototechnikblöcke unterteilt, die Prozessierungsebenen entsprechen, beispielsweise der AB-Ebene, der XB-Ebene, etc. Innerhalb eines Fototechnikblocks werden mehrere Operationen, das heißt Prozessschritte, durchgeführt.
Die Bezeichnung einer Fototechnik-Prozessierungsebene in Spalte 402 gibt somit einen der Phototechnikblöcke des Produktionsprozesses an, bei welchem Produktionsprozess die Chips, Wafer oder Lose, die dem der Zeile entsprechenden Datensatz entsprechen, hergestellt wurden. Auf den angegebenen Phototechnikblock bezieht sich der Eintrag in Spalte 403.
Die Spalte 403 enthält Information über den in Spalte 404 angegebenen Prozessschritt. Beispielsweise enthält die Spalte 403 in der achten Zeile 409 die Informationen, dass eine Substratanätzung durch Cholin aufgetreten ist.
Falls der der Zeile entsprechende Datensatz Informationen enthält, die aus einem noch nicht gelösten Produktionsunfall gewonnen wurden, enthalten die Spalten 402, 403 und 404 Informationen über die Messergebnisse von Messungen der bei dem Produktionsunfall hergestellten Chips, Wafer oder Lose.
Die Spalte 405 gibt eine Bezeichnung des Produktionsprozesses an. Entspricht der Datensatz zum Beispiel einem Produktionsversuch, so können leicht zusätzliche Informationen über den Produktionsversuch gefunden werden. Beispielsweise enthalten die zweite Zeile 410, die dritte Zeile 411 und die vierte Zeile 412 in Spalte 405 den Eintrag "Ppoly-Delay", so dass mittels eines Dateisystem-Explorerfensters 413 zu dem mit "Ppoly-Delay" bezeichneten Versuch zusätzliche Information gefunden werden können. In dem Dateiordner 414 mit dem Namen "Ppoly-Delay" befinden sich zusätzliche Informationen.
Die Spalte 406 enthält einen Bezeichner, der von einem Anschlussprogramm mit dem Namen "Garfield" verwendet wird.
Die Spalte 407 enthält die Nummer des Loses, über das der jeweiligen Datensatz Informationen, z.B. in der Form von Ergebnissen elektrischer Messungen von Wafern dieses Loses, enthält.
Die weiteren Spalten 408 enthalten Werte von PCM-Parametern. Jede Spalte der weiteren Spalten 408 entspricht einem PCM-Parameter und enthält somit in jeder Zeile den Wert dieses PCM-Parameters aus dem Datensatz, der dieser Zeile entspricht.
Die erste Zeile 415 enthält Informationen aus einem Datensatz, der einem Produktionsunfall entspricht. Die elektronische Arbeitstabelle wird bevorzugt dazu verwendet, auf die Ursache des Produktionsunfalls zu schließen. Die diesbezügliche Vorgehensweise wird unten erläutert.
Die Informationen, die in den Datensätzen enthalten sind und in der elektronischen Arbeitstabelle angezeigt werden können, werden erfindungsgemäß zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Informationen zusätzlich dazu verwendet, die Ursache eine Unfalls, d.h. einer geringen Ausbeute bei einem Los oder Wafer, zu bestimmen.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden mit Bezug auf das in 5 dargestellte Ablaufdiagramm erklärt.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm 500 einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Schritt 501 werden elektrische Messungen eines Chips, eines Wafers oder einer Mehrzahl von Wafern zur Ermittlung von PCM-Parameterwerten durchgeführt. Dies wird durchgeführt, mit Bezug auf 1, indem die elektrischen Teststrukturen 104 des zu messenden Wafers 103 mit der ersten Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 107 der elektrischen Messvorrichtung 106 mittels der elektrischen Kontakte 105 gekoppelt werden.
Die elektrischen Teststrukturen 104 werden von der elektrischen Messvorrichtung 106 mittels der gekoppelten ersten Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 107 mit geeigneten elektrischen Signalen angesprochen, worauf diese die elektrischen Messungen durchführen und die Ergebnisse der elektrischen Messungen mittels der ersten Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 107 an die elektrische Messvorrichtung 106 übermitteln.
Die Ergebnisse der elektrischen Messungen werden von der elektrischen Messvorrichtung 106 mittels der zweiten Eingangs/Ausgangsschnittstelle 110 und der Kommunikationsverbindung 113 zu dem Fehleranalyse-Computer 112 übermittelt und von diesem mittels der dritten Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 115 empfangen und in dem Speicher 116 des Fehleranalyse-Computers 112 gespeichert.
Es wird bevorzugt, dass für jede elektrische Messung eine Vielzahl von Messergebnissen ermittelt wird, beispielsweise indem dieselbe elektrische Messung für eine Vielzahl von Wafern durchgeführt wird. Somit sind für jede der elektrischen Messungen eine Vielzahl von Messergebnissen vorhanden.
In Schritt 502 wird diese Vielzahl von Ergebnissen für jede jeweilige Messung zusammengefasst. Dies geschieht durch Medianbildung. Die Vielzahl von Ergebnissen einer bestimmten elektrischen Messung liefert eine Verteilung der Ergebnisse dieser bestimmten elektrischen Messung. von dieser Verteilung wird der Median bestimmt. In anderen Ausführungsformen können die Ergebnisse der elektrischen Messungen anders zusammengefasst werden. Zum Beispiel kann auch der arithmetische Mittelwert der obigen Verteilung bestimmt werden.
In Schritt 503 werden die in Schritt 502 gewonnenen Werte normiert. Damit erhält man die Werte der PCM-Parameter. Die PCM-Parameter sind normiert, um einen besseren Vergleich von PCM-Parameterfeldern zu ermöglichen. Zudem ermöglicht eine Normierung eine verbesserte diagrammartige Darstellung des PCM-Parameterfeldes. Eine diagrammartige Darstellung des PCM-Parameterfeldes wird weiter unten mit Bezug auf 6 erläutert.
Die Normierung kann auf verschiedene Arten geschehen. Bevorzugt wird auf den Interquartilsabstand der Standardverteilung normiert, d.h. auf die Länge eines Intervalls, in dem die mittleren 50% der nach der Größe sortierten Messergebnisse liegen. In anderen Ausführungsformen kann auch wahlweise auf den Wertebereich der jeweiligen Messung oder auf die Standardabweichung oder den Erwartungswert der Verteilung der jeweiligen Messung normiert werden.
Im Schritt 504 wird die Abweichung jedes ermittelten Wertes eines PCM-Parameters von einem Standardwert dieses PCM-Parameters berechnet. Die Standardwerte der PCM-Parameter sind dabei vorzugsweise so gewählt, dass eine geringe Abweichung anzeigt, dass der getestete Chip, Wafer oder das getestete Los nicht fehlerhaft ist. Umgekehrt deuten hohe Abweichungen auf einen Defekt des getesteten Chips, Wafers oder Loses, oder auf eine geringe Ausbeute hin.
Die Standardwerte der PCM-Parameter können z.B. mittels elektrischer Messungen von funktionstüchtigen Chips oder mittels elektrischer Messungen von Wafern mit hoher Chip-Ausbeute bestimmt werden.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die in Schritt 502 gewonnenen Werte selbst die Werte der PCM-Parameter, d.h. die in Schritt 502 gewonnenen Werte werden nicht normiert. Die Abweichungen der nicht-normierten PCM-Parameterwerte von Standardwerten wird berechnet und diese Abweichungen auf den Interquartilsabstand der Standardverteilung normiert.
In Schritt 505 wird überprüft, ob eine weitere Untersuchung durchgeführt werden soll. Dies kann z.B. auf die Weise geschehen, dass ein Prozessingenieur entscheidet, ob die Abweichungen so auffällig sind, dass die Ursachen bestimmt werden sollen. Es kann dazu ein Wert bestimmt werden, der die Größe der Abweichungen charakterisiert, etwa die Summe der Quadrate der Abweichungen aller PCM-Parameter von ihren jeweiligen Standardwerten. Auf Basis dieses Werts kann auch eine automatische Entscheidung durchgeführt werden, dass eine weitere Untersuchung durchgeführt werden soll.
In einer anderen Ausführungsform wird entschieden, dass eine weitere Untersuchung durchgeführt werden soll, wenn der Wert eines PCM-Parameters außerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs, beispielsweise außerhalb der Standard-Verteilung, liegt.
Wie oben erwähnt, können in anderen Ausführungsformen auch Werte von Yb-Parametern oder WLR-Parametern bestimmt werden, mit welchen Werten analog zu den obigen Werten von PCM-Parametern verfahren werden kann.
In einer Ausführungsform bilden die oben bestimmten Werte einen Teil der CEDA-Ausgangsdaten 207. Beispielsweise enthalten die CEDA-Ausgangsdaten 207 den Median der Standardwerte eines PCM-Parameters, die Abweichung der gemessenen Werte von dem Median der Standardwerte des PCM-Parameters, den Median der Standardwerte eines PCM-Parameters, den Interquartilsabstand der Standardverteilung der eines PCM-Parameters, die Abweichung des Interquartilsabstand der Verteilung der gemessenen Werte eines PCM-Parameters, die Anzahl der Werte, die zur Bestimmung des Medians der Standardverteilung, des Interquartilsabstands der Standardverteilung und zur Durchführung eines Signifikanztests verwendet wurden, das heißt die Anzahl der Werte in der Gruppe der Standardwerte, die Anzahl der Messwerte, die zur Bestimmung des Medians der Verteilung der gemessenen Werte, des Interquartilsabstands der Verteilung der gemessenen Werte und zur Durchführung eines Signifikanztests verwendet wurden, das heißt die Anzahl der Messwerte, und das Ergebnis eines Signifikanztest. Je nach Ausführungsform werden davon Werte für die weitere Analyse verwendet.
Im Schritt 506 wird, falls entschieden worden ist, dass keine weitere Untersuchung durchgeführt werden sollen, der Ablauf beendet.
Häufig ist es unrentabel, sofort eine Fehleranalyse zu starten, wenn die Abweichungen nur bei einzelnen Wafern oder nur Losen auftreten.
In einer Ausführungsform wird erst wenn eine bestimmte Anzahl von Losen, deren entsprechende PCM-Parameterwerte dieselben oder sehr ähnliche Abweichungen aufweisen, vorliegt, eine Fehleranalyse durchgeführt. Mit Hilfe der Spalte 407 der in 4 dargestellten elektronischen Arbeitstabelle kann mittels der Losnummern eine Liste der betroffenen Lose erstellt werden.
Im Schritt 507 werden, falls entschieden worden ist, dass weitere Untersuchungen durchgeführt werden sollen, die ermittelten Werte des PCM-Parameterfelds mit den Werten des PCM-Parameterfelds aus Referenzdatensätzen der Referenzdatenbank verglichen.
Dies kann auf mehrere Arten, z.B. durch das Setzen von Filtern, geschehen. Es kann beispielsweise ein Filter so gesetzt werden, dass nur Informationen aus solchen Datensätzen angezeigt werden, bei denen der Wert eines oder mehrerer PCM-Parameters in ähnlicher Weise erhöht ist, wie bei den ermittelten Werten des Parametersatzes. Dadurch werden nur Informationen aus Referenzdatensätzen angezeigt, die Produktionsprozessen entsprechen, bei denen Chips oder Wafer hergestellt werden, die den ermittelten Werten ähnliche Werte der PCM-Parameter aufweisen. Insbesondere haben diese Produktionsprozesse Eigenschaften, die die PCM-Parameter so beeinflussen, so dass diese den ermittelten Werten ähnliche Werte aufweisen.
Der Vergleich der ermittelten Werte des PCM-Parameterfelds mit den Werten des PCM-Parameterfelds aus Referenzdatensätzen der Referenzdatenbank kann auch durch die Bestimmung einer Matching-Zahl durchgeführt werden. Die Matching-Zahl gibt ein Maß für die Ähnlichkeit der Werte zweier PCM-Parameterfelder an. So eine Matching-Zahl kann beispielsweise der Kosinus des Zwischenwinkels zwischen dem Vektor, der aus den ermittelten Werten des PCM-Parameterfeldes gebildet wird, und dem Vektor, der aus den Werten des PCM-Parameterfeldes aus dem jeweiligen Referenzdatensatz gebildet wird, sein. In der ersten Spalte 401 der 4 ist die Matching-Zahl enthalten. Beispielsweise hat die Matching-Zahl, die zwischen den ermittelten Werten des PCM-Parameterfeldes und den Werten des PCM-Parameterfeldes des Referenzdatensatzes, aus dem Informationen in der zweiten Zeile 410 angezeigt werden, gebildet wurde, den Wert 0,81532.
Die Matching-Zahl zwischen den ermittelten Werten des PCM-Parametersatzes und den ermittelten Werten des PCM-Parametersatzes selbst steht in der ersten Zeile 415 in der ersten Spalte 401 und hat den Wert 1. In dieser Ausführungsform ist dies der maximal mögliche Wert der Matching-Zahl und zeigt eine perfekte Übereinstimmung an.
Eine Matching-Zahl kann beispielsweise ein Korrelationskoeffizient der ermittelten Werte des PCM-Parameterfeldes und der Werten des PCM-Parameterfeldes aus dem jeweiligen Referenzdatensatz sein und kann auf verschiedene Weise bestimmt werden, beispielsweise als Betrag der Differenz des Vektors der aus den ermittelten Werten des PCM-Parameterfeldes gebildet wird, und des Vektors der aus den Werten des PCM-Parameterfeldes aus dem jeweiligen Referenzdatensatz gebildet wird oder auch als euklidische Norm dieses Differenzvektors.
In Schritt 508 wird basierend auf dem in Schritt 507 durchgeführten Vergleich auf die Unfallursache geschlossen. Dies geschieht unter der Annahme, dass wenn die Werte des PCM-Parameterfeldes eines Referenzdatensatzes gut mit den ermittelten Werten des PCM-Parameterfeldes übereinstimmen, wie man das an der Matching-Zahl oder mittels Setzen von Filtern erkennen kann, der diesem Referenzdatensatz entsprechende Produktionsprozess ähnliche Eigenschaften aufweist wie der, bei dem der oder die Wafer erzeugt wurden, auf dem die elektrischen Messungen in Schritt 501 durchgeführt wurden.
Ist also bei einem Produktionsprozess, der einem Referenzdatensatz entspricht, der Werte des PCM-Parameterfeldes enthält, die gut mit den ermittelten Werten des PCM-Parameterfeldes übereinstimmen, ein Unfall aufgetreten, so kann man aus dem Referenzdatensatz die Ursache dieses Unfalls entnehmen und annehmen, dass die Ursache für die ermittelten Abweichungen der ermittelten Werte der PCM-Parameter von den Standardwerten der PCM-Parameter eine ähnliche Ursache ist.
In einer Ausführungsform wird aus der Ursache des Unfalls die betroffene Produktionsvorrichtung bestimmt und der entsprechende Einzelprozessingenieur automatisch benachrichtigt.
Die in Schritt 507 gefundenen Referenzdatensätze, die Werte des PCM-Parameterfeldes enthalten, die gut mit den zu analysierenden ermittelten Werten des PCM-Parameterfeldes übereinstimmen, müssen nicht Produktionsunfällen, d.h. Produktionsprozessen, bei denen Wafer oder Lose mit geringer Ausbeute produz iert wurden, entsprechen. Die in den Referenzdatensätzen enthaltenen Daten können beispielsweise aus Simulationen und Produktionsversuchen gewonnen worden sein und in der Referenzdatenbank hinterlegt werden um die oben beschriebene Fehleranalyse zu ermöglichen.
Insbesondere können Produktionsunfälle, deren Ursache mit Hilfe der oben beschriebenen Fehleranalyse bestimmt wurde, in der Referenzdatenbank hinterlegt werden, um in Zukunft selbst zur Fehleranalyse zu dienen. Somit ist die erfindungsgemäße Anordnung in dieser Ausführungsform ein lernendes System.
In Schritt 509 wird der Ablauf beendet.
In einer Ausführungsform ermöglicht die Erfindung eine diagrammartige Darstellung der Abweichungen der ermittelten Werte der PCM-Parameter von den Standardwerten der PCM-Parameter, eine solche diagrammartige Darstellung wird im Folgenden mit Bezug auf 6 beschrieben.
6 zeigt eine diagrammartige Darstellung 600 der elektrischen Messergebnisse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
In dieser diagrammartigen Darstellung werden gleichzeitig die normierten Abweichungen der Werte der PCM-Parameter aus drei unterschiedlichen Datensätzen von den Standardwerten der PCM-Parameter dargestellt.
Die in den verwendeten Bezeichnungen der PCM-Parameter auftretenden Buchstaben haben folgende Bedeutungen:

DV:: Spannungsänderung
R:: Testwiderstand
V:: Einsatz- oder Durchbruchsspannung des Transistors T0, T1, T2, ...
I:: Einsatz-, Leck- Basis, oder Kollektorstrom des Transistors T0, T1, ...
B:: Stromverstärkung des Transistors T0, T1, T2, ... unter den Messbedingungen 1, 2, 3

Ein erster PCM-Parameter 601 ist beispielsweise mit V2_T1 bezeichnet. Ihm entspricht ein Balkendiagramm 602 der diagrammartigen Darstellung 600.
In der diagrammartigen Darstellung 600 werden nur die normierten Abweichungen der Werte der PCM-Parameter aus den Datensätzen von ihren jeweiligen Standardwerten angezeigt. Die Linie 606 markiert dabei die Abweichung Null.
Der erste Balken 603 des Balkendiagramms 602 zeigt die normierte Abweichung des Werts des PCM-Parameters mit der Bezeichnung V2_T1 aus einem ersten Datensatz von seinem Standardwert. Das heißt, dass dieser erste Datensatz einen Wert für den PCM-Parameter mit der Bezeichnung V2_T1 enthält, der (nach Normierung) um etwa 0,25 größer ist als der Standardwert des Parameters V2_T1.
Analog dazu zeigt der zweite Balken 604 des Balkendiagramms 602 die normierte Abweichung des Werts des PCM-Parameters mit der Bezeichnung V2_T1 aus einem zweiten Datensatz von seinem Standardwert. Das heißt, dass dieser zweite Datensatz einen Wert für den PCM-Parameter mit der Bezeichnung V2_T1 enthält, der (nach Normierung) um etwa 0,42 kleiner ist als der Standardwert des Parameters V2_T1.
Analog dazu zeigt der dritte Balken 605 des Balkendiagramms 602 die normierte Abweichung des Werts des PCM-Parameters mit der Bezeichnung V2_T1 aus einem zweiten Datensatz von seinem Standardwert. Das heißt, dass dieser zweite Datensatz einen Wert für den PCM-Parameter mit der Bezeichnung V2_T1 enthält, der (nach Normierung) um etwa 0,28 größer ist als der Standardwert des Parameters V2_T1.
Diese diagrammartige Darstellung kann in einer Ausführungsform ebenfalls zur Fehleranalyse genutzt werden.
Durch Betrachten der Balkendiagramme der diagrammartigen Darstellung 600 kann ein Prozessingenieur erkennen, dass die normierten Abweichungen der Werte der PCM-Parameter aus dem ersten Datensatz, in jedem der Balkendiagramme durch den linken Balken dargestellt, ein ähnliches graphisches Muster wie die normierten Abweichungen der Werte der PCM-Parameter aus dem zweiten Datensatz, in jedem Balkendiagram durch den rechten Balken dargestellt, bilden.
Ein Prozessingenieur kann mittels Betrachtung dieser diagrammartigen Darstellung also zu dem Schluss kommen, dass der erste Datensatz einem Produktionsprozess entspricht, der Eigenschaften hat, die den Eigenschaften des Produktionsprozesses dem der zweite Datensatz entspricht, ähnlich sind.
Sind nun beispielsweise die Eigenschaften des Produktionsprozesses, der dem zweiten Datensatz entspricht, bekannt, kann der Prozessingenieur auf die Eigenschaften des Produktionsprozesses, der dem ersten Datensatz entspricht, schließen.
Insbesondere kann der Prozessingenieur, falls der erste Datensatz einem Produktionsunfall entspricht, d.h. dass bei diesem Produktionsprozess eine geringe Ausbeute erzielt wurde, auf die Ursache des Produktionsunfalls schließen.
Der Prozessingenieur erhält mit Hilfe der diagrammartigen Darstellung einen schnellen Eindruck von der Korrelationen zwischen einer geänderten Inline-Operation, d.h. der Änderung einer der Eigenschaften eines Produktionsprozesses, und der zugehörigen Änderung der Werte der PCM-Parameter.
In dieser Ausführungsform sind die Werte der PCM-Parameter nicht normiert, jedoch werden die Abweichungen der Werte der PCM-Parameter von ihren Standardwerten normiert, so dass eine diagrammartige Darstellung ermöglicht wird.
In einer anderen Ausführungsform sind die PCM-Parameter normiert, so dass sie übersichtlich diagrammartig dargestellt werden können.
Neben den oben beschriebenen Anwendungen lässt sich die Erfindung auch für vielerlei andere Zwecke einsetzen.
Beispielsweise eignet sich die Erfindung für den Einsatz bei der Analyse der Prozessleistungsfähigkeit (cp/cpk-Analyse). Stellt man beispielsweise fest, dass sich die Werte bestimmter PCM-Parameter oder die Werte einer bestimmten PCM- Parametergruppe kontinuierlich in eine bestimmte Richtung verändern, so können mittels der Erfindung leicht mögliche Ursachen bestimmt werden und entsprechende Indexwerte der Prozessleistungsfähigkeit (cp/cpk-Werte) genauer untersucht werden.
Weiterhin kann die Erfindung genutzt werden, um die für die Prozesskontrolle nötige Anzahl von PCM-Parametern zu senken. Beispielsweise mittels der diagrammartigen Darstellung können die Werte der PCM-Parameter leicht verglichen werden und Korrelationen bemerkt werden. Stellt man beispielsweise fest, dass die Abweichung des Werts eines PCM-Parameters von seinem Standardwert genau dann hoch ist, wenn auch die Abweichung des Werts eines anderen PCM-Parameters von seinem Standardwert hoch ist, so reicht die Messung von nur einem der korrelierten Parameter aus, um Auffälligkeiten bei der PCM-Messung zu detektieren.
Insbesondere die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bereitgestellte diagrammartige Darstellung eignet sich außerdem dazu, Prozessingenieuren mit wenig Erfahrung schnell ein Gefühl für den Zusammenhang zwischen den Eigenschaften von Produktionsprozessen und den resultierenden Werten der PCM-Parameter zu geben. Mittels der diagrammartigen Darstellung der Werte des gesamten PCM-Parameterfelds können auch leicht Unterschiede zwischen unterschiedlichen Technologien deutlich gemacht werden.
Ferner kann die Erfindung zum Qualitätsmanagement verwendet werden, beispielsweise zum Erstellen von Quality-Management-Protokollen (QMPs). Kennt man eine Unfallursache, so lassen sich mit Hilfe der Erfindung die PCM-Parameter ermitteln, die Abweichungen aufweisen sollten. Diese PCM-Parameter können in einem Quality-Management-Protokoll hinterlegt werden und so bei der Qualitätskontrolle besonders beachtet werden.
In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:

[1] US 5,787,190 A
[2] EP 1 139 414 A2
[3] US 2003/0028353 A1

100: Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder Chips bei der Chipherstellung
101: Messanordnung
102: Wafer-Zuführeinrichtung
103: Wafer
104: elektrische Teststrukturen
105: elektrische Kontakte
106: elektrische Messvorrichtung
107: erste Eingangs-/Ausgangsschnittstelle
108: Speicher
109: Prozessor
110: zweite Eingangs-/Ausgangsschnittstelle
111: Computerbus
112: Fehleranalyse-Computer
113: Kommunikationsverbindung
114: Messergebnis-Paket
115: dritte Eingangs-/Ausgangsschnittstelle
116: Speicher
117: Prozessor
118: Computerbus
119: erste Verbindungsleitung
120: Bildschirm
121: zweite Verbindungsleitung
122: Referenzdatenbank
200: Dateisystem
201: Ini.xls
202: Übersetzung.xls
203: Ini
204: SCOUT.xls
205: Raw tot
206: SCOUT
207: CEDA-Ausgangsdaten
300: elektronische Arbeitstabelle
301: erste Spalte der elektronischen Arbeitstabelle
302-307: Zeilen der elektronischen Arbeitstabelle
308: weitere Spalten der elektronischen Arbeitstabelle
400: elektronische Arbeitstabelle
401-408: Spalten der elektronischen Arbeitstabelle
409-412: Zeilen der elektronischen Arbeitstabelle
413: Dateisystem-Explorerfenster
414: Dateiordner
415: erste Zeile der elektronischen Arbeitstabelle
500: Ablaufdiagramm
501-509: Verarbeitungsschritte
600: diagrammartige Darstellung
601: PCM-Parameter
602: Balkendiagramm
603: erster Balken
604: zweiter Balken
605: dritter Balken
606: Abweichung-Null-Linie

Claims

Verfahren zum Testen eines Wafers und/oder eines Chips bei der Chipherstellung unter Verwendung einer Referenzdatenbank, die Referenzdatensätze aufweist, wobei jeder Referenzdatensatz mindestens ein Ergebnis von mindestens einer elektrischen Messung eines bei einem Produktionsprozess hergestellten Wafers und/oder Chips enthält, welches Ergebnis den Produktionsprozess charakterisiert, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Ermitteln eines Datensatzes, der mindestens ein Ergebnis von mindestens einer elektrischen Messung eines Wafers beschreibt; – Durchführen eines Vergleichs des ermittelten Datensatzes mit mindestens einem Referenzdatensatz aus der Referenzdatenbank; und – Feststellen, basierend auf dem Vergleich, ob der Wafer und/oder der Chip fehlerhaft ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei, wenn das von einem Referenzdatensatz enthaltene mindestens eine Ergebnis von mindestens einer elektrischen Messung eines bei einem Produktionsprozess hergestellten Wafers und/oder Chips von einem vorgegebenen Standardmessergebnis abweicht, dieser Referenzdatensatz Informationen über mindestens eine der die Abweichung verursachenden Eigenschaften des Produktionsprozesses enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Referenzdatensätze Informationen enthalten, die mittels Simulationen, Lösung von Produktionsunfällen oder Produktionsversuchen gewonnen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei, falls das von dem ermittelten Datensatz beschriebene mindestens eine Ergebnis von mindestens einer elektrischen Messung eines bei einem Produktionsprozess hergestellten Wafers und/oder Chips von einem vorgegebenen Standardmessergebnis abweicht, basierend auf dem Vergleich und den von den Referenzdatensätzen enthaltenen Informationen die Abweichung verursachende Eigenschaften des Produktionsprozesses bestimmt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens einer der in den Referenzdatensätzen und/oder dem ermittelten Datensatz enthaltenen Werte normiert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei – die Referenzdatensätze mindestens einen Wert enthalten, der statistische Eigenschaften einer Mehrzahl von Werten beschreibt, die in dem jeweiligen Referenzdatensatz enthalten sind; und/oder – der ermittelte Datensatz mindestens einen Wert enthält, der statistische Eigenschaften einer Mehrzahl von Werten beschreibt, die in dem ermittelten Datensatz enthalten sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Vergleichen des ermittelten Datensatzes mit mindestens einem Referenzdatensatz aus der Referenzdatenbank mittels Setzen eines Filters oder mittels Bestimmen einer Matching-Zahl durchgeführt wird.
Anordnung zum Testen eines Wafers und/oder eines Chips bei der Chipherstellung aufweisend: – eine Referenzdatenbank, die Referenzdatensätze aufweist, wobei jeder Referenzdatensatz mindestens ein Ergebnis von mindestens einer elektrischen Messung eines bei einem Produktionsprozess hergestellten Wafers und/oder Chips enthält, welches Ergebnis den Produktionsprozess charakterisiert – eine Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln eines Datensatzes, der mindestens ein Ergebnis von mindestens einer elektrischen Messung eines Wafers beschreibt; – eine Vergleichsvorrichtung zum Durchführen eines Vergleichs des ermittelten Datensatzes mit mindestens einem Referenzdatensatz aus der Referenzdatenbank; und – eine Entscheidungsvorrichtung zum Feststellen, basierend auf dem Vergleich, ob der Wafer und/oder der Chip fehlerhaft ist.