JP2014225564A - Management method used for semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method of semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置に用いられる管理方法および半導体集積回路装置(以下、半導体デバイスとも称する)の製造方法に関し、特に半導体デバイスに発生する故障(不良)の解析に基づき、その半導体デバイスを製造する際に用いられる半導体製造装置の管理を行う管理方法および半導体集積回路装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a management method used in a semiconductor manufacturing apparatus and a manufacturing method of a semiconductor integrated circuit device (hereinafter also referred to as a semiconductor device). In particular, the semiconductor device is manufactured based on an analysis of a failure (defect) occurring in the semiconductor device. The present invention relates to a management method for managing a semiconductor manufacturing apparatus used in the process and a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
近年、半導体デバイスの微細化、高機能化に伴い、新たな半導体デバイスの製造を開始するとき、その新たな半導体デバイスの製造歩留まりを、迅速に高めて、安定化させることが、難しくなってきている。その原因の一つとして、半導体デバイスに、その集積度が比較的高いメモリ(記憶回路)が設けられ、そのメモリの部分において発生する不良が多様化していることが挙げられる。また、メモリでの不良発生の頻度も高くなっていることが挙げられる。 In recent years, with the miniaturization and higher functionality of semiconductor devices, it has become difficult to quickly increase and stabilize the manufacturing yield of new semiconductor devices when starting the manufacture of new semiconductor devices. Yes. One of the causes is that a semiconductor device is provided with a memory (storage circuit) having a relatively high degree of integration, and defects occurring in the memory portion are diversified. In addition, the frequency of occurrence of defects in the memory is increased.
メモリ部分で発生する不良の種類としては、半導体デバイスを製造する際の処理工程において、異物の混入などに起因する配線の短絡、断線および/あるいは層間コンタクトの非導通不良、ウェハに膜を形成する際の成膜時における膜厚のウェハ面内ばらつきによるパターン形状不良等がある。また、処理工程を経て製造されたトランジスタの特性ばらつき、および/あるいはトランジスタにより構成された回路における応答速度のばらつき等に起因する不良もある。 The types of defects that occur in the memory part include a short circuit of wiring, disconnection, and / or non-conductivity of interlayer contacts due to the entry of foreign matters in a processing step when manufacturing a semiconductor device, and a film is formed on a wafer. There is a pattern shape defect due to in-wafer variation in film thickness at the time of film formation. In addition, there are defects due to variations in characteristics of transistors manufactured through processing steps and / or variations in response speed in a circuit constituted by the transistors.
新たな半導体デバイスを製造する際、製造の開始時期から、迅速に高い製造歩留りを達成し、それを安定化させることが望ましい。そのためには、上述した様な不良に関し、ウェハ毎にその発生の状況を監視および解析し、不良発生の原因に該当する処理工程を推定し、原因に該当する処理工程に関わる製造装置(例えば、CVD装置、エッチング装置等)および/あるいは製造装置における製造条件などを絞り込むことが重要である。また、製造の開始時期から、迅速に製造歩留まりを高めるには、不良内容別の対策について、優先順位付けを行い、効率よく対策を実施していくことが望しい。 When manufacturing a new semiconductor device, it is desirable to quickly achieve a high manufacturing yield and stabilize it from the start of manufacturing. To that end, with respect to defects such as those described above, the status of occurrence is monitored and analyzed for each wafer, a process step corresponding to the cause of the defect occurrence is estimated, and a manufacturing apparatus related to the process step corresponding to the cause (for example, It is important to narrow down manufacturing conditions in a CVD apparatus, an etching apparatus, etc.) and / or a manufacturing apparatus. Also, in order to quickly increase the manufacturing yield from the start of manufacturing, it is desirable to prioritize the countermeasures for each defect content and implement the countermeasures efficiently.
ウェハ毎に原因となる処理工程を定量化するために、メモリに対して電気的な試験を行い、その良否の判定結果を整理して、メモリ内のフェイルビットの配列パターン(フェイルビットモードと称する)を得ることが行われる。これにより得たフェイルビットモード別の不良率と、設計レイアウトを用いた欠陥感度シミュレーションの結果とを用いて、工程別欠陥密度を算出する技術が、特許文献1に記載されている。
In order to quantify the processing process that causes each wafer, an electrical test is performed on the memory, and the determination result of the quality is arranged, and an array pattern of fail bits in the memory (referred to as a fail bit mode). ) Is done.
特許文献2には、ウェハにおけるフェイルビットの分布を可視化し、不良解析を効率化する技術が開示されている。また、フェイルビットが発生している領域を認識し、その領域毎に欠陥感度シミュレーションを行なう技術が、特許文献3に記載されている。
この特許文献3においては、ウェハを複数の同心円状に分割し、フェイルビットの発生数が多い同心円領域を特性系不良領域と呼び、それ以外の領域を異物系不良と呼び、分類することが示されている。また、近接した領域にフェイルビットが発生している場合には、それらをクラスタ不良として分類することが示されている。 In this Patent Document 3, it is shown that a wafer is divided into a plurality of concentric circles, a concentric circle area where the number of fail bits is large is called a characteristic defect area, and other areas are called foreign substance defects and classified. Has been. Further, it is shown that when fail bits are generated in adjacent areas, they are classified as cluster defects.
特許文献1においては、欠陥感度シミュレーションの対象が、欠陥のみとなっている。そのため、同一ウェハ上に、欠陥系不良と特性系(電気的な特性系)不良とが混在している場合、工程別欠陥密度などの推定精度が悪くなるという課題がある。ウェハ上に混在して分布する特性系不良と欠陥系不良については、それらを効率よく分類することが望まれる。
In
特許文献2においては、複数のウェハにおけるフェイルビット分布を可視化し、それらを比較することが示されている。しかしながら、不良が分布する部分を領域として認識するまでには至っていない。
In
特許文献3では、単一のウェハにおける不良が注視されている。単一のウェハにおいて、フェイルビットが、その同心円状に分布している場合、あるいは単一のウェハにおいて密集している領域がある場合、フェイルビットの発生領域が認識される。しかしながら、例えば、製造歩留りがある程度向上した場合、フェイルビットの発生頻度は低下する。この場合、単一のウェハを対象にしているだけでは、フェイルビットの発生領域を認識することが困難となることが危惧される。そのため、フェイルビットの発生領域を認識する精度が低下することが危惧される。結果として、欠陥感度シミュレーションを用いた工程別欠陥密度の推定精度が低下することが危惧される。また、フェイルビットの分布が同心円状でない、あるいはクラスタ状ではない場合は、フェイルビットの認識も低下する。 In Patent Document 3, attention is paid to defects in a single wafer. When fail bits are distributed concentrically in a single wafer, or when there is a dense area in a single wafer, the fail bit generation region is recognized. However, for example, when the manufacturing yield is improved to some extent, the frequency of occurrence of fail bits decreases. In this case, it is feared that it is difficult to recognize the fail bit generation area only by targeting a single wafer. For this reason, there is a concern that the accuracy of recognizing the fail bit occurrence region is lowered. As a result, there is a concern that the estimation accuracy of the defect density by process using the defect sensitivity simulation is lowered. In addition, when the fail bit distribution is not concentric or clustered, the fail bit recognition also decreases.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
半導体製造装置に用いられる管理方法においては、不良が領域性不良とランダム性の不良に切り分けられる。領域性不良は、複数のウェハを用いて認識する。複数のウェハのそれぞれには、複数の半導体チップが形成される。複数のウェハを用いて、不良となっている半導体チップが多発している多発領域が、抽出され、領域性不良と推定される。一方、ランダム性の不良は、ウェハ単位で認識される。複数のウェハのそれぞれから、多発領域を除いた領域において、不良となっている半導体チップが多発しているウェハが抽出される。抽出されたウェハにおける不良の半導体チップは、ランダム性の不良により発生しているものと推定される。領域性不良とランダム性の不良とを区別することにより、不良の発生を精度よく推定することが可能となる。また、領域性不良を、複数のウェハを用いて、統計的に推定する様にしたことにより、不良の発生を確実に認識することが可能となる。 In a management method used in a semiconductor manufacturing apparatus, a defect is divided into an area defect and a random defect. A regional defect is recognized using a plurality of wafers. A plurality of semiconductor chips are formed on each of the plurality of wafers. Using a plurality of wafers, a frequently occurring region where defective semiconductor chips are frequently generated is extracted, and is estimated to be a region defect. On the other hand, the failure of randomness is recognized on a wafer basis. From each of the plurality of wafers, a wafer in which defective semiconductor chips are frequently generated is extracted in an area excluding the frequent occurrence area. It is presumed that defective semiconductor chips in the extracted wafer are generated due to random defects. It is possible to accurately estimate the occurrence of a defect by distinguishing between a region defect and a random defect. In addition, since the regional defect is statistically estimated using a plurality of wafers, it is possible to reliably recognize the occurrence of the defect.
認識された領域性不良とランダム性の不良にと基づいて、ウェハに対して時系列的に適用される処理工程の見直しが行われる。見直しは、例えば処理工程で用いられる製造条件の変更として行われる。例えば、製造条件の変更によって、領域性不良を迅速に解消することにより、新しい半導体デバイスを製造する際、製造開始からの製造歩留まりの向上を迅速に図ることが可能となる。言い換えるならば、製造開始から歩留まりの高い半導体製造方法を提供することが可能となる。 Based on the recognized regionality failure and randomness failure, the processing steps applied to the wafer in time series are reviewed. The review is performed, for example, as a change in manufacturing conditions used in the processing steps. For example, it is possible to promptly improve the manufacturing yield from the start of manufacturing when manufacturing a new semiconductor device by quickly eliminating the region defect by changing the manufacturing conditions. In other words, it is possible to provide a semiconductor manufacturing method with a high yield from the start of manufacturing.
一実施の形態においては、不良の判定は、半導体チップに形成されるメモリに対する電気的な試験の結果に基づいて行われる。これにより、欠陥系不良と特性系(電気的な特性系)不良の両方が、不良として認識される。 In one embodiment, the determination of a failure is made based on the result of an electrical test on a memory formed on a semiconductor chip. As a result, both the defect system defect and the characteristic system (electrical characteristic system) defect are recognized as defects.
また、一実施の形態においては、領域性不良とランダム不良は、ウェハにおける位置として表示される。これにより、解析の容易化を図ることが可能となる。 In one embodiment, the region defect and the random defect are displayed as positions on the wafer. This makes it possible to facilitate analysis.
さらに、一実施の形態によれば、領域性不良(多発領域)とランダム不良のそれぞれに対して、欠陥感度シミュレーションを用いた工程別欠陥密度の推定が行われる。これにより、不良の解析により有効な情報の提供が行われる。 Furthermore, according to one embodiment, the defect density for each process is estimated using defect sensitivity simulation for each of the regional defects (multiple areas) and random defects. Thereby, effective information is provided by failure analysis.
一実施の形態によれば、不良の発生を精度よく推定することが可能な半導体製造装置に用いられる管理方法を提供することができる。 According to one embodiment, it is possible to provide a management method used in a semiconductor manufacturing apparatus that can accurately estimate the occurrence of a defect.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
<全体構成>
図1は、半導体製造装置12、管理システム11および不良解析システム2の構成を示すブロック図である。同図において、10は、半導体製造ラインを示しており、半導体製造装置12と、この半導体製造装置12を管理する管理システム11を含んでいる。半導体製造装置12は、同図では、1個のブロックによって示されているが、複数のウェハ(半導体ウェハ)のそれぞれに対して、時系列的に複数の処理を適用する複数の半導体製造装置を含んでいる。半導体製造装置12は、例えば、ウェハをチャンバに入れ、ウェハに対して成膜を行うCVD装置、スパッタリング装置、エッチング装置等を含んでいる。これらの各製造装置によって、複数のウェハのそれぞれには、時系列的な処理(処理工程)が行われ、ウェハに複数の半導体チップが形成される。
(Embodiment 1)
<Overall configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing configurations of the
不良解析システム2は、半導体製造ライン10(管理システム11および半導体製造装置12)との間で情報の送受を行う。また、製造する半導体デバイスのレイアウトに関するレイアウト情報26を受け、後で説明するが解析結果の表示および/あるいは管理システム11への指示を行う。この不良解析システム2は、製造来歴データベース(図では、製造来歴DB)31を有しており、製造来歴データベース31には、半導体製造ライン10から、半導体の製造に関わる情報が供給され、格納される。半導体の製造に関わる情報としては、製造条件指定情報20、装置状態監視情報21、インライン検査結果22、電気テスト結果23、フェイルビット解析結果24、各種不良解析結果25があり、これらの情報は、製造来歴データベース31に収集される。
The
この実施の形態においては、製造する半導体チップには、メモリが設けられている。言い換えるならばメモリが内蔵されている半導体チップを製造する場合について、以下説明する。上記したフェイルビット解析結果24は、半導体チップに内蔵されたメモリ部分に対する電気的テスト(試験)によって得られる。そのため、フェイルビット解析結果24は、電気テスト結果23の一部の情報であり、電気テスト結果と理解することもできるが、後の説明を容易にするために、この実施の形態においては、分離して記載している。
In this embodiment, a semiconductor chip to be manufactured is provided with a memory. In other words, the case of manufacturing a semiconductor chip with a built-in memory will be described below. The fail
メモリは、マトリクス状に配置された複数のメモリ素子と、特に制限されないが、マトリクスの各行にそれぞれ配置された複数のワード線と、マトリクスの各列にそれぞれ配置された複数のビット線とを有している。マトリクス状に配置された複数のメモリ素子のそれぞれは、対応するワード線とビット線に接続されている。複数のワード線からワード線を選択することにより、その選択されたワード線に接続されているメモリ素子が選択され、選択されたメモリ素子に接続されているビット線を介して、メモリ素子へのデータの書き込みあるいは読み出しが行われる。特に制限されないが、メモリ部分に不良が発生している場合、フェイルビット解析結果が形成される。フェイルビットは、メモリ素子の不良を表している。本明細書においては、フェイルビットは、以下単にF.B.と称し、フェイルビット解析結果24は単にF.B.データと称することもある。
The memory includes a plurality of memory elements arranged in a matrix, a plurality of word lines arranged in each row of the matrix, and a plurality of bit lines arranged in each column of the matrix. doing. Each of the plurality of memory elements arranged in a matrix is connected to a corresponding word line and bit line. By selecting a word line from a plurality of word lines, the memory element connected to the selected word line is selected, and the memory element is connected to the memory element via the bit line connected to the selected memory element. Data is written or read. Although not particularly limited, a fail bit analysis result is formed when a defect occurs in the memory portion. The fail bit represents a failure of the memory element. In this specification, the fail bit is simply referred to as F. B. The fail
上記した様に、F.B.データは、半導体デバイスに搭載したメモリ部分の電気的な動作の良あるいは不良に関する情報である。また、F.B.データは、特に不良であったメモリ素子の配置を、実際の半導体デバイスにおける配置に従って、仮想的な座標にプロットした位置に関する位置情報も有している。この様に位置(配置)に関する情報を有することにより、その周囲は良ビットのメモリ素子であるのに単独に、1ビットだけ不良が発生しているときは、シングルビット(以下S.B.と称する)不良であると推測できる。ワード線方向に1列に並んだ複数のメモリ素子が、F.B.となっている場合には、ワード線(以下W.L.と称する)不良であると推測できる。また、ビット線方向に並んだ複数のメモリ素子が、F.B.となっている場合には、ビット線(以下B.L.と称する)不良で有ると推測できる。この様に推測して、分類すると、S.B.不良の場合は、メモリ素子自身を生成するレイヤ(層)に、W.L.不良の場合は、W.L.を生成するレイヤに、B.L.不良の場合は、B.L.を生成するレイヤに問題があると判断できる。この様に、S.B.不良、W.L.不良、B.L.不良のようにF.B.の分布を分類したものをF.B.モードと呼ぶ。 As described above, F.I. B. The data is information relating to good or bad electrical operation of the memory portion mounted on the semiconductor device. F.F. B. The data also includes position information relating to the positions of the memory elements that were particularly defective, plotted in virtual coordinates according to the arrangement in the actual semiconductor device. By having information on the position (arrangement) in this way, when only one bit is defective even though the surrounding area is a good bit memory element, a single bit (hereinafter referred to as SB) is used. It can be assumed that it is defective. A plurality of memory elements arranged in a line in the word line direction are F.D. B. In this case, it can be estimated that the word line (hereinafter referred to as WL) is defective. In addition, a plurality of memory elements arranged in the bit line direction are F.D. B. In this case, it can be inferred that the bit line (hereinafter referred to as BL) is defective. If it guesses and classifies like this, S.I. B. In the case of a defect, the W.V. L. If defective, W. L. B. L. If it is defective, B. L. It can be determined that there is a problem in the layer that generates In this way, S.I. B. Bad, W. L. Bad, B. L. F. Like bad. B. A classification of F. B. This is called a mode.
また、半導体デバイスの製造に用いられるホトマスクに対するレイアウト情報26は、CAA(Critical Area Analysis)シミュレーションツール27に供給される。CAAシミュレーションツール27は、例えば、特許文献3および特開2010−73992号公報に記載されているので、ここでは詳細には述べないが、レイアウト上に、仮想的に複数の異物をランダムに投下し、工程別フェイルビットモード(F.B.モード)別のクリティカルエリアを算出する処理部である。算出された結果の情報、すなわち工程別フェイルビットモード別のクリティカルエリアの情報は、クリティカルエリアデータベース(DB)32に格納される。
Further,
図1において、30は不良解析部を示している。不良解析部30は、レイヤ別異物不良率計算部41、不良多発領域抽出部40、領域外不良多発ウェハ抽出部42、不良原因調査部43および設定情報44を有している。
In FIG. 1,
クリティカルエリアDB32に格納された情報は、レイヤ別異物不良率計算部41によって読み出される。レイヤ別異物不良率計算部41は、この読み出した情報に基づき、特許文献3および特開2010−73992号公報に記載されている技術を利用して、レイヤ毎の異物不良率を計算する。
The information stored in the
レイヤ別異物不良率計算部41における計算の結果と、製造来歴DB31に格納されているF.B.データが、不良多発領域抽出部40に供給される。不良多発領域抽出部40は、供給される計算結果とF.B.データとを用いて、ウェハにおいて不良が多発している領域を抽出する。また、レイヤ別異物不良率計算部41における計算の結果と、製造来歴DB31に格納されているF.B.データと、不良多発領域抽出部40による抽出の結果は、領域外不良多発ウェハ抽出部42に供給される。領域外不良多発ウェハ抽出部42は、供給されているこれらの情報を用いて、不良が多発している領域(不良多発領域抽出部40による抽出された領域)の外の領域で不良が多発しているウェハを抽出する。設定情報44は、不良多発領域抽出部40、領域外不良多発ウェハ抽出部42、不良原因調査部43に対して設定情報を供給する部である。不良多発領域抽出部40、領域外不良多発ウェハ抽出部42および設定情報44に関しては、後に処理の内容を説明する。
The calculation result in the foreign matter defect
レイヤ別異物不良率計算部41、不良多発領域抽出部40、領域外不良多発ウェハ抽出部42によって得られた情報は、例えば、不良が多発している領域におけるレイヤ別欠陥密度および/あるいは不良多発領域外のレイヤ別欠陥密度として、不良の解析に供される。すなわち、得られた情報は、入出力部45に供給され、不良が多発している領域のレイヤ別欠陥密度および/あるいは不良多発領域外のレイヤ別欠陥密度は、入出力部45において、出力および/あるいは表示される。もちろん、これらの密度に関する解析結果が、入出力部45から、出力・表示される様にしてもよい。入出力部45からの出力・表示を用いて、例えば、製造ラインの監視、不良対策の効果確認等を行うことができる。また、入出力部45から、管理システム11へ情報を供給することにより、製造ラインを制御することも可能である。
The information obtained by the layer-specific foreign matter defect
不良原因調査部43には、製造条件指定情報20、装置状態監視情報21、インライン検査結果22、電気テスト結果23、フェイルビット解析結果24、各種不良解析結果25、レイヤ別異物不良率計算部41、不良多発領域抽出部40、領域外不良多発ウェハ抽出部42によって得られた情報などが供給される。不良原因調査部43は、供給される情報を用いて、各種解析も併せて行い、原因解析を行う。不良原因調査部43での原因解析の結果は、入出力部45にて出力・表示される。
The defect
<不良多発領域抽出部40および領域外不良多発ウェハ抽出部42>
次に、不良多発領域抽出部40および領域外不良多発ウェハ抽出部42における処理の概念を説明する。
<Faulty
Next, the concept of processing in the defect frequent
<<不良多発領域の抽出>>
まず、不良多発領域の抽出について説明する。図2は、ウェハ上の不良チップの重ね合わせの概念を示す概念図である。
<< Extraction of defective areas >>
First, extraction of defective frequent occurrence areas will be described. FIG. 2 is a conceptual diagram showing a concept of superposition of defective chips on a wafer.
同図において、201、206、207は、ウェハである。それぞれのウェハ201、206、207には、不良の半導体チップが発生している。図では、ウェハにおいて、不良の半導体チップが発生している位置が、●の記号で示されている。例えば、ウェハ201においては、2カ所の位置で、不良の半導体チップが発生している。この2カ所の位置の内の1カ所の不良半導体チップが、202として示されている。同様に、ウェハ206においては、1カ所で不良半導体チップが発生しており、ウェハ207においては、2カ所で不良半導体チップが発生していることが示されている。
In the figure,
同図において、203は、1枚の仮想のウェハを示している。ウェハ201、206、207のそれぞれにおいて不良半導体チップが発生している位置(カ所)に対応するところの仮想ウェハ203における位置に●の記号が付されている。すなわち、ウェハ201、206、207のそれぞれにおける不良半導体チップの位置が、仮想ウェハ203に転写され、それぞれの位置が仮想ウェハ203に反映されている。見方を変えると、仮想ウェハ203上に、ウェハ201、206、207が重ね合わせられ、それぞれにおける不良半導体チップの位置が、仮想ウェハ203上にプロットされている。同図では、仮想ウェハ203にプロットされた位置の例が204として示されている。図2に示した例においては、仮想ウェハ203において、破線で囲まれた領域205が、不良多発領域として抽出される。
In the figure,
重ね合わせるウェハの選択方法としては、例えば1ロットを構成するウェハの全てを重ね合わせる方法がある。また、選択方法としては、1日の間に製造したところの複数のロットのそれぞれから、或いは数日の間に製造した複数のロットのそれぞれから、所定の枚数のウェハを抜き取って、重ね合わせる様にしてもよい。いずれにしても、仮想ウェハ203に重ね合わせられる複数のウェハのそれぞれは、製造され、不良の有無の検査において、不良半導体チップが発生していることが確認されているウェハである。
As a method for selecting wafers to be overlapped, for example, there is a method for overlapping all the wafers constituting one lot. In addition, as a selection method, a predetermined number of wafers are extracted from each of a plurality of lots manufactured during one day or each of a plurality of lots manufactured during several days, and are overlapped. It may be. In any case, each of the plurality of wafers to be overlaid on the
以下、単に領域と記す場合は、不良多発領域205を意味する。また、単に領域内と記す場合は、不良多発領域205内を意味する。さらに、単に領域外と記す場合は、不良多発領域205の外の領域を意味する。
Hereinafter, when simply referred to as an area, it means a defective
次に、不良半導体チップを含む複数のウェハを重ね合わせて、不良多発領域205を抽出する処理を、図3を用いて、説明する。図3において、横軸301は、重ね合わせたウェハの枚数Nと、重ね合わせた複数のウェハ間において同一の位置で不良と判定された不良半導体チップの数(あるいはその不良半導体チップを含むウェハの枚数)Pとの割合Pov(=P/N)である。ここで、不良半導体チップとは、同一のF.B.モードで不良と判定されたものを指す。
Next, a process of extracting a defective
例えば、100枚のウェハを対象とし、そのウェハ間で、同じ位置における半導体チップが、S.B.不良と判定され、その数が、10(不良と判定された半導体チップを含むウェハの枚数)で有れば、割合Povは、1/10(=10/100)となる。横軸301に示した割合Povの最大値は、同一位置における半導体チップの全てが、同じF.B.モードで不良と判定された場合で、その値は1となる。割合Povは、仮想ウェハにおける不良の半導体チップの位置(座標i、j)、F.B.モードm毎に計算する。なお、複数のウェハを仮想ウェハに重ね合わせるため、仮想ウェハにおける半導体チップの位置は、重ね合わせた複数のウェハのそれぞれにおいて、対応する位置に該当する。
For example, when 100 wafers are targeted, semiconductor chips at the same position between the wafers are S.D. B. If it is determined to be defective and the number is 10 (the number of wafers including the semiconductor chip determined to be defective), the ratio Pov is 1/10 (= 10/100). The maximum value of the ratio Pov shown on the
図3においては、便宜上、不良半導体チップの位置を示す添え字i、jと、F.B.モードを示す添え字mは省略している。図3において、縦軸302は、各Povの値における発生頻度である。すなわち、図3には、互いに同じ位置において不良が発生する頻度がヒストグラムで表されている。言い換えるならば、図3の横軸301(Pov)は、ウェハにおける不良率を表し、縦軸302は、その不良率の発生数を表している。この様なヒストグラムを、F.B.モード毎に作成する。F.B.モードは、上記した例では、S.B.モードを含む3種類であったので、この実施の形態においては、ヒストグラムは3種類作成される。
In FIG. 3, for convenience, subscripts i and j indicating the position of the defective semiconductor chip, B. The subscript m indicating the mode is omitted. In FIG. 3, the
この実施の形態においては、重ね合わせたウェハ枚数に対する不良の発生する割合Povが、例えば、図3に示した303をしきい値として、その値を超えると、不良多発と判定する。このしきい値303を超える、割合Povを有する半導体チップにおける位置(カ所)を纏めて、その纏めた領域を不良多発領域205とする。図3においては、不良半導体チップの位置を示す座標(添え字)が省略されているが、しきい値303を超える割合Povを有する半導体チップの位置は、添え字を参照することにより把握することができる。
In this embodiment, when the ratio Pov at which defects occur with respect to the number of stacked wafers exceeds, for example, 303 shown in FIG. The positions (locations) in the semiconductor chip having the ratio Pov exceeding the
上記の様にして、しきい値303を基準として、この基準を超えるか否かにより分類を行う。分類した例を図10および図11に示す。図10および図11には、仮想ウェハ203が示されており、仮想ウェハ203上に、不良半導体チップの発生位置が、●記号でプロットされている。図10には、不良半導体チップが発生しているが、同じ位置であって、同じF.B.モードで発生している不良半導体チップの割合Povが、しきい値303を超えていない場合を示している。すなわち、しきい値303以下の不良しか発生していない場合を示している。
As described above, the
図10に対して、図11には、しきい値303を超える割合Povを有する半導体チップの位置が、仮想ウェハ203上に、●記号でプロットされている。●記号でプロットされている半導体チップの位置を纏めることによって、互いに近接している不良多発の位置を纏め、不良多発領域205が形成される。なお、図11には、不良多発領域205に含まれていない不良多発の位置にも●記号で示されている。図10にも、図11との比較のために、破線で不良多発領域205を示しているが、図10の例では、しきい値303を超える割合Povを有する半導体チップの位置は存在していない。
In contrast to FIG. 10, in FIG. 11, the positions of the semiconductor chips having the ratio Pov exceeding the
<<領域外不良多発ウェハの抽出>>
次に、不良多発領域205(図2および図11)外の領域における不良半導体チップ数(以下、領域外不良チップ数あるいは領域外不良半導体チップ数と呼ぶ)が多いウェハの抽出について、説明する。図4は、領域外不良半導体チップ数が多いウェハの抽出を説明するための概念図である。
<< Extraction of out-of-range defective wafers >>
Next, extraction of a wafer having a large number of defective semiconductor chips (hereinafter referred to as an out-of-area defective chip number or an out-of-area defective semiconductor chip number) in an area outside the defective frequent occurrence area 205 (FIGS. 2 and 11) will be described. FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining extraction of a wafer having a large number of out-of-region defective semiconductor chips.
図4において、横軸401は、領域外で発生する不良半導体チップ数(不良領域外不良チップ数)を示している。横軸の最大値は、ウェハに形成される全チップ数から、不良多発領域205に含まれるチップ数を引いた数である。縦軸402は、領域外不良チップ数における発生頻度である。ここで、発生頻度は、ある領域外不良チップ数に該当する不良チップ数(不良多発領域205に含まれる不良チップの数を除く)を有するウェハの枚数を意味する。この実施の形態においては、領域外不良チップ数が多発しているウェハか否かの判定のためのしきい値が、図4において、しきい値403として示されている。そのため、しきい値403を超える域外不良チップ数を有するウェハが、領域外不良チップ多発ウェハとして抽出される。図4は、領域外不良チップの発生頻度を示すヒストグラムが示されているとも理解できる。特に制限されないが、頻度として、図4のヒストグラムに登録する際に、そのウェハの識別番号を付与しておくことにより、図4から領域外不良チップ多発ウェハを容易に把握することが可能である。
In FIG. 4, the
この様に、しきい値403を用いて、領域外不良チップ多発ウェハか否かの分類を行うことができる。この様にして分類したウェハの例を、図12および図13に示す。図12と図13には、仮想ウェハ203が示されており、ウェハを重ねることにより抽出した不良半導体チップの位置が、●記号で、仮想ウェハ203上にプロットされている。図12および図13のいずれにおいても、図3を用いて説明した様にして、不良多発領域205が抽出され、破線で囲まれている。図12においては、重ね合わせたウェハにおいて、不良多発領域205を除く領域においても、不良チップが発生している。そのため、●記号が、仮想ウェハ203には、破線で囲んだ不良多発領域205を除く領域にも記載されている。しかしながら、図12の例では、不良多発領域205を除く領域における不良チップ(●記号)の数が、領域外不良チップ多発ウェハか否かの判定基準であるしきい値403以下である。そのため、このウェハは、領域外不良チップ多発ウェハではないと判定される。一方、図13では、不良多発領域205を除く領域における不良チップ(●記号)の数が、領域外不良チップ多発ウェハか否かの判定基準であるしきい値403を超えるため、領域外不良チップ多発ウェハであると判定され、抽出される。
In this way, the
図12および図13では、仮想ウェハ203に反映された不良チップを用いて説明したが、仮想ウェハ203ではなく、製造したウェハ201、206、207(図2)を用いて、領域外不良チップ多発ウェハか否かの判定を行うことができる。この場合、製造したウェハ201、206、207のそれぞれにおける不良チップから、不良多発領域205における不良チップが除かれ、上記したしきい値403と比較される。
In FIGS. 12 and 13, the description has been given using the defective chips reflected in the
<<不良多発領域抽出と領域外不良多発ウェハの抽出処理>>
上記した不良多発領域抽出および領域外不良多発ウェハ抽出は、図1に示した不良多発領域抽出部40および領域外不良多発ウェハ抽出部42において、行われる。図5には、これらの抽出部40および42において、不良多発領域抽出および領域外不良多発ウェハ抽出を行うための処理フローが示されている。次に、この処理フローを示す図5を用いて、処理を説明する。図5において、その右側には、不良多発領域抽出部40により実行される処理工程と、領域外不良多発ウェハ抽出部42により実行される処理工程とを区別するために、区切りが示されている。
<< Excessive defect extraction and out-of-area defect extraction processing >>
The above-described defect frequent region extraction and out-of-region defect frequent wafer extraction are performed in the defect frequent
まず、ステップ501において、処理対象とするウェハが選択される。図2でも説明したが、選択は、1ロットごとに選択してもよいし、複数のロットの中から1枚あるいは複数枚抽出することにより、複数のロット分を纏めて選択する様にしてもよい。
First, in
ステップ502は、チップ重ね合わせ・F.B.不良率算出を行なうステップである。フェイルビット解析結果24は、図1に示した製造来歴データベース31から取得する。選択した複数のウェハを対象にして、それぞれのウェハにおいて同じ位置に配置されている半導体チップ毎、F.B.モード毎に不良率Povを計算する。ウェハにおける半導体チップの位置(i、j)を対象として、その対象位置でのF.B.モードmの不良チップ数をN(i、j、m)とし、重ね合わせたウェハの枚数をM(例えば1ロットに含まれるウェハの枚数)とすると、不良率Pov(i、j、m)は、式(1)となる。なお、F.B.モードmの不良チップ数は、フェイルビット解析結果24から取得できる。
Step 502 includes chip superposition, F.F. B. This is a step of calculating a defect rate. The fail
Pov(i、j、m)=N(i、j、m)/M ・・・式(1)
ステップ503は、求めた不良率Pov(i、j、m)に基づいて、ヒストグラムを作成するステップである。ヒストグラムはF.B.モードごとに作成する。図3に示したしきい値303もF.B.モード毎に設定する。しきい値は予め定めておき、図1の設定情報44に登録しておく。登録されているしきい値が、ステップ503において、設定情報44から取得される。
Pov (i, j, m) = N (i, j, m) / M (1)
Step 503 is a step of creating a histogram based on the obtained defect rate Pov (i, j, m). The histogram is F.D. B. Create for each mode. The
ステップ504では、しきい値303と、仮想ウェハにおける複数の半導体チップのそれぞれの位置(i、j)における不良率Pov(i、j、m)との間で大小の比較が行われる。
In
いずれかのF.B.モードmにおいて、しきい値303より大きい不良率Pov(i、j、m)があれば、不良多発フラグFFlag(i、j)を1とする(ステップ505)。これに対して、全てのF.B.モードmにおいて、不良率Pov(i、j、m)≦しきい値303ならば、不良多発フラグFFlag(i、j)は0とする(ステップ506)。すなわち、チップの位置(i、j)に対応した不良多発フラグFFlag(i、j)が設けられ、その位置が不良多発であるか否かに従って、対応する不良多発フラグFFlag(i、j)がセットされる。次に、ステップ507にてウェハにおいてチップが存在する領域に対して、不良多発フラグFFlag(i、j)の総和(セットされた1の総和)を取り、総和をFcountとする。
Either F. B. In mode m, if there is a failure rate Pov (i, j, m) greater than
この総和Fcountを用いて、ステップ508にて、不良多発領域205内のチップ位置(i、j)、不良モード(F.B.モード)mのPchip(i、j、m)を算出する。Pchip(i、j、m)は、式(2)で求まる。
Using this total Fcount, in
Pchip(i、j、m)=N(i、j、m)/Fcount ・・・式(2)
なお、図5においては、Pchipの添え字i、j、mは便宜上省略されている。
Pchip (i, j, m) = N (i, j, m) / Fcount (2)
In FIG. 5, subscripts i, j, and m of Pchip are omitted for convenience.
求めたPchip(i、j、m)は、ウェハにおける半導体チップの位置毎で、F.B.モード毎の不良多発領域内における不良チップ率を表す。 The obtained Pchip (i, j, m) is F.F. for each position of the semiconductor chip on the wafer. B. It represents the defective chip rate in the defective frequent occurrence region for each mode.
ステップ509では、不良多発領域に属する(含まれる)チップを抽出する。これは不良多発フラグFFlag(i、j)=1となっているウェハにおける半導体チップの位置(i、j)をリストアップすればよい。不良多発フラグFFlag(i、j)は、F.B.モードmの種類には依存せずに、その位置(i、j)における不良率Povがしきい値303を超えていた場合、1がセットされるが、その位置(i、j)から、不良モードを求めることが可能であるため、F.B.モードm毎にリストアップすることも可能である。
In
リストアップ後、例えば目視で不良多発領域を判定してもよいし、不良チップ間の距離に関してしきい値を定め、この定めたしきい値内に収まっていれば、不良多発領域を構成する不良多発であると判定してもよい。 After listing up, for example, the defect frequent occurrence area may be determined visually, or a threshold value is set for the distance between defective chips, and if it falls within the defined threshold value, the defect constituting the defect frequent occurrence area You may determine with frequent occurrence.
ステップ510では、不良多発領域外の領域におけるF.B.モード別の不良率Pwaferを算出する。 In step 510, the F.F. B. The defect rate Pwafer for each mode is calculated.
不良多発領域外における半導体チップ位置(i、j)を対象として、F.B.モードmで発生している不良半導体チップ(i、j、m)の数を足し合わせたものをFout(m)とする。ウェハに形成される全半導体チップの数をTとすると、求める不良多発領域外でのF.B.モード別の不良率Pwafer(m)は、次式(3)の様になる。 For the semiconductor chip position (i, j) outside the frequent defect area, B. The sum of the number of defective semiconductor chips (i, j, m) generated in mode m is defined as Fout (m). Assuming that the number of all semiconductor chips formed on the wafer is T, the F.F. B. The defect rate Pwafer (m) for each mode is expressed by the following equation (3).
Pwafer(m)=Fout(m)/(T−Fcount) ・・・式(3)
この不良率Pwafer(m)は、ウェハ毎に求める。また、F.B.モード毎に求める。ステップ511においては、ウェハ毎に求めたPwafer(m)を用いて、ヒストグラムを作成する。すなわち、ある値の不良率Pwafer(m)を有するウェハの発生枚数が、発生毎に積算され、頻度が求められ、図4に示した様なヒストグラムが作成される。このヒストグラムは、F.B.モード毎に作成される。
Pwafer (m) = Fout (m) / (T-Fcount) (3)
This defect rate Pwafer (m) is obtained for each wafer. F.F. B. Ask for each mode. In
ステップ512では、F.B.モード毎に設定したしきい値403と、ヒストグラムにおけるPwafer(m)との大小が比較される。Pwafer(m)>しきい値403ならば、そのウェハを領域外不良多発ウェハとして抽出し(ステップ513)、処理を終了する。Pwafer(m)≦しきい値ならばそのまま処理を終了する。ここで用いているしきい値403についても、予めその値を定めておき、設定情報44(図1)に格納しておく。
In step 512, F.R. B. The
上記したステップ501からステップ509までは、図1に示した不良多発領域抽出部40により実施され、ステップ510からステップ513までは、図1に示した領域外不良多発ウェハ抽出部42で実施される。上記したステップは、例えば、計算機によりプログラムを実行することにより、達成される。
<解析結果の出力例>
図6には、上記した不良多発領域抽出部40と領域外不良多発ウェハ抽出部42を用いて、不良解析を実施した結果の例が示されている。特に制限されないが、図1に示した入出力部45には、表示装置が設けられており、この表示装置の画面に、図6の画像が表示される。
<Example of analysis result output>
FIG. 6 shows an example of a result of performing failure analysis using the above-described failure frequent
表示装置の画面には、大別すると3個の表示欄が設けられる。同図において、中央上部の領域にある表示欄には、上記した不良多発領域205におけるレイヤ別欠陥密度601が表示される。また、中央下部の領域にある表示欄には、不良多発領域外の領域におけるレイヤ別欠陥密度602が表示される。それぞれのレイヤ別欠陥密度601、602は、レイヤ別に、欠陥密度が明示され、レイヤ毎の欠陥密度が山積みされた棒グラフの形状で表される。図6において、右下部の領域における表示欄には、レイヤ毎の表示の仕方を示す凡例603が表示されている。
The display device screen is roughly divided into three display fields. In the figure, the layer-
不良多発領域におけるレイヤ別欠陥密度(領域内レイヤ別欠陥密度)601を表す棒グラフにおいて、横軸604は、ロット_ウェハの番号を示している。例えば、ロット番号と、そのロットにおけるウェハ番号によって、ロット_ウェハ番号は構成される。ここには、不良多発領域205を抽出する際に、重ね合わせられた複数のウェハのロット_ウェハ番号が並ぶ。一方、縦軸605は、不良多発領域における欠陥密度を表している。すなわち、横軸のロット_ウェハ番号で特定されるウェハに対して、不良多発領域における各レイヤの欠陥密度が、山積みされた形で表示されている。
In the bar graph representing the defect density by layer (defect density by layer within area) 601 in the defective frequent occurrence area, the
不良多発領域外の領域におけるレイヤ別欠陥密度(領域外レイヤ別欠陥密度)602についても、同様に、横軸606は、ロット_ウェハの番号を示している。一方、縦軸607は、不良多発領域205外の領域における欠陥密度を表している。すなわち、横軸のロット_ウェハ番号で特定されるウェハに対して、不良多発領域外の領域における各レイヤの欠陥密度が、山積みされた形で表示されている。
Similarly for the defect density by layer (defect density by layer outside area) 602 in the area outside the frequent defect area, the
この実施の形態においては、各レイヤ(層)の欠陥密度を、山積みする際、半導体ウェハにおけるレイヤ(層)と、山積みする欠陥密度のレイヤとが同じ順番になる様にされている。すなわち、山積みされた欠陥密度のレイヤの順番は、ウェハにおいて、下から上に向かうレイヤ(層)順と同じにしている。また、この実施の形態においては、領域内レイヤ別欠陥密度601におけるロッド_ウェハ番号と、領域外レイヤ別欠陥密度602におけるロッド_ウェハ番号とは、同じ順番で並ぶ様にされている。この様にすることにより、同じロット_ウェハ番号のウェハに関して、領域内の欠陥密度と領域外の欠陥密度との間の比較・参照が容易になる。また、ウェハに形成されたレイヤと山積みされた欠陥密度との間の関係の把握も容易となる。
In this embodiment, when stacking the defect density of each layer (layer), the layers (layers) in the semiconductor wafer and the layers of defect density to be stacked are arranged in the same order. That is, the order of the stacked defect density layers is the same as the layer order from bottom to top in the wafer. In this embodiment, the rod_wafer number in the in-region layer-by-
ここで述べているレイヤ別の欠陥密度は、図1に示したレイヤ別異物不良率計算部41の計算により求めることができる。この計算により求めたレイヤ別の欠陥密度を、不良多発領域抽出部40(図1)で抽出した不良多発領域205と、この不良多発領域205を除く領域(不良多発領域の外の領域)とで分け、さらに、図6の様にして表示するロッド_ウェハ番号毎に求める。これにより、欠陥多発領域内とその外の領域のそれぞれに対して、レイヤ別の欠陥密度を、ロッド_ウェハ番号毎に求めることができる。
The defect density for each layer described here can be obtained by the calculation by the layer-specific particle defect
<適用例>
図8は、半導体製造ラインにおける欠陥発生状況を監視する場合の処理を示すブロック図である。同図において、801は、半導体ウェハを処理するウェハ処理工程、802は、ウェハ処理工程801の処理が終わった後、半導体ウェハに対してプローブ試験を行うプローブ試験工程802である。図8において、803は、プローブ試験工程802を経て、供給された半導体ウェハを選別し、半導体デバイスを組み立てる選別・組立工程である。
<Application example>
FIG. 8 is a block diagram showing a process for monitoring a defect occurrence state in a semiconductor manufacturing line. In the figure,
ウェハ処理工程801においては、図1の半導体製造装置12に含まれている各種の製造装置により半導体ウェハに対して種々の処理が行われる。例えば、図1で述べた様に、CVD装置による成膜処理、エッチング装置によるエッチング処理等が、半導体ウェハに対して行われ、半導体ウェハに複数の半導体チップが形成される。このウェハ処理工程801において、半導体チップには、レイアウト情報に従って、メモリ部分を含む回路が形成される。
In the
プローブ試験工程802においては、ウェハに形成された回路の試験が実施され、試験の結果は、製造来歴データベース31に格納される。ウェハに形成されている複数の半導体チップにおけるメモリ部分に対しても試験が実施される。この試験において、各メモリ部分におけるメモリ素子の動作の良否が試験され、試験の結果であるF.B.データは、フェイルビット解析結果24として、製造来歴データベース31に格納される。この場合、ウェハ全数における全メモリ部分のF.B.データが、製造来歴データベース31に格納できれば好適であるが、一部のウェハを抜き取り、その結果を格納する様にしてもよい。格納されたF.B.データであるフェイルビット解析結果24は、不良多発領域抽出部40と領域外不良多発ウェハ抽出部42に供給され、図5で説明した処理が行われる。
In the
図5の処理が行われることにより、図6で説明した様な表示画面、あるいは後で説明する図7の表示画面がユーザに提供される。これらの表示画面を、ユーザが確認することにより、半導体製造ラインの監視804が行われる。例えば、図6に示した表示内容を確認することにより、ロット_ウェハ順に領域内および/あるいは領域外におけるレイヤ別欠陥密度の推移を監視することが出来る。確認において、領域内あるいは領域外のレイヤ別欠陥密度の山積み高さが、突発的に高くなったとき、それが徐々に高くなっているとき、あるいは一定の間隔をおいて山積み高さが高いときには、異常が半導体製造ライン10(図1)に発生していると推定することができる。 By performing the processing of FIG. 5, the display screen as described in FIG. 6 or the display screen of FIG. 7 described later is provided to the user. The semiconductor production line is monitored 804 by the user confirming these display screens. For example, by confirming the display contents shown in FIG. 6, it is possible to monitor the transition of the defect density by layer in the region and / or outside the region in the order of lot_wafer. In the confirmation, when the stack height of the defect density by layer within or outside the area suddenly increases, when it gradually increases, or when the stack height is high at regular intervals It can be estimated that an abnormality has occurred in the semiconductor manufacturing line 10 (FIG. 1).
図6等で表示されている内容から、上記例示した様な状態変化が確認できないときには、半導体製造ライン10には異常が発生していないと推定し、日々、製造来歴データベース31に格納されるF.B.データを基にして表示される表示画面(図6等)で、製造ラインの監視を継続する(図8においては、“問題なし”と表示)。
When the state change as illustrated above cannot be confirmed from the contents displayed in FIG. 6 and the like, it is estimated that no abnormality has occurred in the
上記した例示の様な状態変化が確認できたならば、問題ありと推定して、対策805を行う。対策805においては、例えば、レイヤ(層)別に、欠陥密度の値および/あるいは変化を注視する。これにより、例えば、複数のレイヤの内、特定のレイヤにおいて、突発的に、欠陥密度が大きくなっていたり、徐々に大きくなっていたり、あるいは一定の間隔をおいて大きな値を示していることがあれば、当該レイヤが原因で欠陥密度が変化していることがわかり、その対策を行う。
If the state change as illustrated above can be confirmed, it is estimated that there is a problem, and
また、監視804の工程において、図6と後で説明する図7を用いて、欠陥密度の変化が最も特徴的なウェハを見つけ出し(抽出し)、見つけ出したウェハを、欠陥の状況を物理解析するためのウェハとして用いる様にする。この様にすると、物理解析の対象とするウェハの選択および/あるいは物理解析対象ウェハにおける解析箇所を特定する為の時間と工数を大幅に低減することが可能となり、対策805の工程の迅速化と効率化を図ることが可能となる。対策805の工程においては、物理解析の結果等を用いて、該当するレイヤを中心に、半導体製造装置、ホトマスク、製造に用いる使用薬剤などの来歴を調べ、不良原因を探索する。
Further, in the process of monitoring 804, the wafer having the most characteristic change in defect density is found (extracted) using FIG. 6 and FIG. 7 described later, and the defect situation is physically analyzed for the found wafer. It is used as a wafer for this purpose. In this way, it is possible to significantly reduce the time and man-hours for selecting a wafer to be subjected to physical analysis and / or specifying an analysis location on the physical analysis target wafer, and speeding up the process of the
なお、図8において、806は不良解析部である。図1にも不良解析部30が示されているが、図1に示した不良解析部30から不良原因調査部43およびレイヤ別異物不良率計算部41が省略されているため、異なる番号806が、不良解析部に割り当ててある。
In FIG. 8,
実施の形態によれば、半導体ウェハにおける不良は、特定の領域に集中している領域性の不良と、ランダム性の不良に分けられる。特に、領域性の不良は、複数の半導体ウェハを仮想的に重ね合わせ、複数の半導体ウェハにおいて多くの頻度で不良が発生している位置(半導体チップ)として抽出される。また、ランダム性の不良は、領域性の不良を除いて、半導体ウェハ単位で抽出される。この場合、特にランダム性の不良が多い半導体ウェハが領域外不良多発ウェハとして抽出される。この様に、領域性の不良とランダム性の不良とを分離し、把握することにより、それぞれに適した対策を検討・採用することが可能となる。 According to the embodiment, the defects in the semiconductor wafer are classified into a regional defect concentrated in a specific area and a random defect. In particular, a regional defect is extracted as a position (semiconductor chip) where a plurality of semiconductor wafers are virtually overlapped and defects are frequently generated in the plurality of semiconductor wafers. Further, random defects are extracted in units of semiconductor wafers, except for regional defects. In this case, a semiconductor wafer having many random defects is extracted as an out-of-region defective wafer. In this way, by separating and grasping the region defect and the random defect, it becomes possible to examine and adopt measures suitable for each.
また、例えば、領域性の不良を、新規開発の早期段階で解消することにより、製造初期段階から迅速に製造歩留まりの向上を図ることも可能となる。例えば、領域性の不良は、製造装置(製造条件)に依存することが考えられるため、製造初期段階から製造装置への不良対策を実施することが望ましい。ランダム性の不良に関しては、領域性の不良を除いて、その不良の原因を解析することが可能となるため、原因に対する対策の容易化を図ることも可能となる。 Further, for example, it is possible to quickly improve the manufacturing yield from the initial stage of manufacturing by eliminating the domain defect at an early stage of new development. For example, since it is conceivable that the defect in the region depends on the manufacturing apparatus (manufacturing conditions), it is desirable to take measures against the manufacturing apparatus from the initial stage of manufacturing. With regard to random defects, it is possible to analyze the cause of the defect except for the area defect, and it is also possible to facilitate measures against the cause.
領域性の不良は、その発生が例えば、同心円状に多く発生すると言う様な予測に基づいて、抽出することも考えられる。しかしながら、予測あるいは予期しない状態に陥ることもある。これに対して、実施の形態においては、複数の半導体ウェハを重ね合わせ、複数の半導体ウェハの同じ位置で、故障が発生する頻度に基いて、領域性の不良を推定する様にしている。言い換えるならば、複数の半導体ウェハを用い、統計的に領域性の不良を抽出することが可能であり、領域性の不良の抽出を高精度化することが可能であり、解析精度の向上を図ることが可能である。 It is also conceivable to extract the poor regionality based on a prediction that the occurrence thereof is, for example, a large number of concentric circles. However, it may fall into a predicted or unexpected state. On the other hand, in the embodiment, a plurality of semiconductor wafers are overlapped, and a regional defect is estimated based on the frequency of occurrence of a failure at the same position of the plurality of semiconductor wafers. In other words, it is possible to statistically extract a regional defect using a plurality of semiconductor wafers, to improve the accuracy of the extraction of the regional defect, and to improve the analysis accuracy. It is possible.
また、実施の形態においては、不良は、フェイルビットに基づいて検出される。フェイルビットの分布は様々であり、事前に予測しきれるものではない。しかしながら、フェイルビットの分布がどのようなものでも、ランダム不良と領域性不良を切り分けることが可能である。 In the embodiment, the failure is detected based on the fail bit. The distribution of fail bits varies and cannot be predicted in advance. However, regardless of the distribution of fail bits, it is possible to separate random defects and regional defects.
さらに、領域性の不良とランダム性の不良に分離して、工程別不良率を推定している。これにより、推定結果の精度を向上させることが可能となる。実施の形態においては、領域性の不良を不良多発領域として抽出した後、不良多発領域外において不良チップ数が多いウェハを抽出し、抽出した不良多発領域や領域外不良多発ウェハのそれぞれで工程別欠陥密度や歩留りを推定し比較することを可能としている。 Further, the defect rate for each process is estimated by dividing the defect into a region defect and a random defect. As a result, the accuracy of the estimation result can be improved. In the embodiment, after extracting the regional defect as a defective frequent occurrence region, a wafer having a large number of defective chips outside the frequent defective region is extracted, and each of the extracted frequent defective region and out-of-region defective frequent wafers is classified by process. It is possible to estimate and compare defect density and yield.
半導体製品のプロセス立ち上げの初期はランダム欠陥だけでなく、領域性がある欠陥に関して、対策を行なわなければ歩留り向上は望めない。実施の形態においては、領域性不良の分布とそこで発生している不具合を把握することが可能であるので、迅速な歩留まり向上が可能となる。 In the early stage of the process start-up of semiconductor products, not only random defects but also defects with regional characteristics cannot be improved unless measures are taken. In the embodiment, since it is possible to grasp the distribution of regional defects and defects occurring there, it is possible to improve the yield quickly.
設計情報であるレイアウト情報とフェイルビットテスト結果を用いて、半導体ウェハにチップを形成する工程、所謂前工程における不良発生状況を推測することが可能であり、第三者に対して生産を委託する際の前工程の管理等の面でも有用である。 Using the layout information, which is design information, and the fail bit test result, it is possible to infer the occurrence of defects in the process of forming a chip on a semiconductor wafer, the so-called previous process, and consign production to a third party. It is also useful in terms of management of the previous process.
(実施の形態2)
実施の形態1で説明した表示画面(図6)に加え、図7に示す様な表示画面が追加される。もちろん、図6に示した表示画面の表示を止め、図7に示す表示画面だけが提供される様にしてもよい。以下で述べるが、図7に示す表示画面を提供することにより、個々の半導体ウェハの不良原因をより詳しく追及することが可能となる。
(Embodiment 2)
In addition to the display screen (FIG. 6) described in the first embodiment, a display screen as shown in FIG. 7 is added. Of course, the display of the display screen shown in FIG. 6 may be stopped, and only the display screen shown in FIG. 7 may be provided. As will be described below, by providing the display screen shown in FIG. 7, it becomes possible to investigate the cause of defects of individual semiconductor wafers in more detail.
図7には、図6と同様に、図1に示した入出力部45に設けられた表示装置により表示される表示画面の例が示されている。図7に示した表示画面には、大別すると5つの表示欄が設けられている。すなわち、図7において、左上部の領域には、不良多発領域マップ701を表示する表示欄が設けられ、左下部の領域には、レイヤ別欠陥密度の山積み棒グラフ717を表示する表示欄が設けられている。また、図7において、右上部の領域にはロット_ウェハ番号716を表示する表示欄が設けられ、右中部の領域には、領域内F.B.モード別マップ702を表示する表示欄が設けられ、右下部の領域には、領域外F.B.モード別マップ703を表示する表示欄が設けられている。
FIG. 7 shows an example of a display screen displayed by the display device provided in the input /
左上部の領域に表示されるところの不良多発領域マップ701は、図5のステップ509にて、FFlag=1として抽出した半導体チップを、ウェハの形状を示す円画像の上にマッピングしたものである。この実施の形態においては、破線で不良多発領域が囲まれて、示されている。右上部の領域に表示されるロット_ウェハ番号716は、対象の半導体ウェハが属しているロットとそのロットにおけるウェハを特定するための番号である。
The defect frequent
ロット_ウェハ番号716を表示する表示欄の下側の表示欄に表示される不良多発領域内F.B.モード別マップ702には、F.B.モード別に、ウェハにおける不良半導体チップの位置がマップされ、表示される。実施の形態では、F.B.モードは、3種類であったので、3個のマップが、領域内F.B.モード別マップ702に表示されている。すなわち、不良多発領域において、S.B.モードで不良となっている半導体チップのウェハにおける位置が、ウェハ形状(円形)の上にマップされ、S.B.マップ705として表示されている。同様に、不良多発領域内で、W.L.モードで不良となっている半導体チップの位置が、W.L.マップ706として表示され、B.L.モードで不良となっている半導体チップの位置が、B.L.マップ707として表示されている。また、これらのマップには、不良多発領域を囲む様に破線が表示されている。
In the defect frequent occurrence area displayed in the display field below the display field for displaying the
領域内F.B.モード別マップ702を表示する領域の下側(右下部)の表示欄に表示される不良多発領域外F.B.モード別マップ703には、不良多発領域外の領域におけるF.B.モード別の不良半導体チップの分布がそれぞれS.B.マップ708、W.L.マップ709、B.L.マップ710として表示される。ここで、S.B.マップ708には、不良多発領域外の領域において、S.B.モードで不良となっている半導体チップの位置が、ウェハ形状の上にマップされている。同様に、W.L.マップ709には、不良多発領域外の領域において、W.L.モードで不良となっている半導体チップの位置がマップされ、B.L.マップ710には、B.L.モードで不良となっている半導体チップの位置がマップされている。これらのS.B.マップ708、W.L.マップ709およびB.L.マップ710のそれぞれにも、特に制限されないが、不良多発領域が破線で囲んで示してある。
In-region F. B. F. Out of defective frequent occurrence area displayed in the display field on the lower side (lower right) of the area where the
また、領域外F.B.モード別マップ703には、このマップ703で表示されているウェハが、図5の処理513において、領域外不良が多発していると判定されたウェハに該当している場合、その旨を示す領域多発フラグ704を表示する表示欄が設けられている。
In addition, out-of-region F.R. B. In the mode-
領域内F.B.モード別マップ702により表示される半導体ウェハと、領域外F.B.モード別マップ703により表示される半導体ウェハは、同じウェハであり、その特定が、ロット_ウェハ番号716に表示される番号によって特定される。同じ半導体ウェハについて、不良多発領域内のF.B.モード別のマップと、不良多発領域外の領域におけるF.B.モード別のマップとが表示されるため、各モード別マップ(705−707)と各モード別マップ(708−710)とは、同じ並べ方をすることが、見やすさの観点で望ましい。一例としては、図7の様に、上下に配置し、順番を同じにする。
In-region F. B. The semiconductor wafer displayed by the mode-
図7の左下部の表示欄に表示されるレイヤ別欠陥密度の山積み棒グラフ717は、その横軸711が、不良多発領域内(領域内)、不良多発領域外の領域(領域外)、領域内―領域外の3つに区分けされている。また、縦軸712は、欠陥密度を示している。横軸711において区分けされた不良多発領域内の部分には、不良多発領域内におけるレイヤ(層)について、そのレイヤ毎の欠陥密度が山積みされ、山積み棒グラフ713が形成されている。同様に、区分けされた不良多発領域外の領域の部分では、不良多発領域外の領域におけるレイヤの欠陥密度が山積み棒グラフ714によって示されている。横軸711において区分けされた領域内―領域外の部分では、不良多発領域におけるレイヤ毎の欠陥密度と不良多発領域外の領域におけるレイヤ毎の欠陥密度との差分が、山積み棒グラフ715によって示されている。領域内と領域外の欠陥密度の差分に関しては、レイヤをa、そのレイヤaにおける領域内の欠陥密度をDa_out、同じくレイヤaにおける領域外の欠陥密度をDa_inとした場合、そのレイヤaに関する領域内と領域外の差分(欠陥密度差)をDa_dとすると、次式(4)、(5)を用いて算出する。
In the stacking
Da_out≧Da_inのとき、Da_d=0 ・・・式(4)
Da_out<Da_inのとき、Da_d=Da_in−Da_out ・・・式(5)
図7に示したレイヤ別欠陥密度の表示717は、各区分の欠陥密度を山積みした高さを1に規格化して、レイヤ別欠陥密度の構成比の形にして表示しても良い。
When Da_out ≧ Da_in, Da_d = 0 Expression (4)
When Da_out <Da_in, Da_d = Da_in−Da_out (5)
The layer-by-layer
また、図6および図7において示した山積み棒グラフにおいては、レイヤが異なることを、斜線等を用いて示している。 Further, in the stacked bar graphs shown in FIGS. 6 and 7, the different layers are indicated by hatching.
図6の表示画面では、複数のウェハを比較して、考察ができる。これに対して、図7では、1個のウェハについて、不良半導体チップの出現パターンを確認することができる。例えば、図6を用いて、解析用のウェハを選択し、選択した解析用のウェハに対して、図7に示す様な表示を行う様にする。これにより、さらに詳しく不良原因の追究が可能となる。 In the display screen of FIG. 6, a plurality of wafers can be compared and considered. On the other hand, in FIG. 7, the appearance pattern of the defective semiconductor chip can be confirmed for one wafer. For example, an analysis wafer is selected using FIG. 6, and the display as shown in FIG. 7 is performed on the selected analysis wafer. This makes it possible to investigate the cause of the defect in more detail.
(実施の形態3)
不良原因の解析や監視だけでなく、欠陥(不良)の対策を実施した後で、その効果の確認を実施することも可能である。
(Embodiment 3)
In addition to analyzing and monitoring the cause of defects, it is also possible to confirm the effect after taking measures against defects (defects).
図9は、半導体製造ライン10(図1)における欠陥対策の効果を確認する処理を示したブロック図である。図8に示した実施の形態と図9に示す実施の形態とは類似している。そのため、図8との相違点を主に説明する。 FIG. 9 is a block diagram showing processing for confirming the effect of defect countermeasures in the semiconductor manufacturing line 10 (FIG. 1). The embodiment shown in FIG. 8 is similar to the embodiment shown in FIG. Therefore, differences from FIG. 8 will be mainly described.
図8で説明した様に、ウェハ処理工程801の処理が終わったあと、半導体ウェハはプローブ試験工程802を経て、選別・組立工程803に送られる。プローブ試験工程において、メモリ素子部分の動作の良否が試験され、その結果がF.B.データとして製造来歴データベース31に格納される。格納されたF.B.データは不良多発領域抽出部40、領域外不良多発ウェハ抽出部42にて、図5で示した処理に従い処理され、図6、図7の様な表示画面によってユーザに提供される。
As described with reference to FIG. 8, after the processing of the
図7においては、ウェハ毎に不良多発領域内外の不良発生チップがF.B.モード毎に可視化されている。また領域内外のレイヤ別欠陥密度も可視化されている。図8における監視804において、異常(状態変化)が検知された場合、その異常を発生しているウェハに関して図7に基づき不良発生状況を記録する。 In FIG. 7, for each wafer, defective chips inside and outside the defective frequent occurrence area are F.D. B. Visualized for each mode. In addition, the defect density by layer inside and outside the region is also visualized. In the monitoring 804 in FIG. 8, when an abnormality (state change) is detected, a defect occurrence state is recorded based on FIG. 7 for the wafer in which the abnormality has occurred.
記録された不良発生状況に応じた対策805を、ウェハ処理工程801に対して行う。対策805を行った後、ウェハ処理工程801で処理されたウェハに対して、プローブ試験802を行い、再度、F.B.データを取得し、図7に基づく不良発生状況を確認する。この様に対策805を行った前と後において、レイヤ別欠陥密度の低減が図られているか、不良多発領域の形状は変化したか、といったことが、効果確認901の工程において行われる。効果確認901の工程において、レイヤ別欠陥密度が低減していたり、不良多発領域が縮小していれば対策が功を奏したことが確認できる。これに対して、レイヤ別欠陥密度が低減せず、不良多発領域も縮小していないならば、対策は功を奏していないので別途他の対策を立案・実施することが必要で有ることが判明する。
A
すなわち、プロセスの変更、加工条件の変更などの対策を実施した後の効果を確認することができる。例えば、効果確認901の工程で対策前後のレイヤ別不良率を比較し、対策の狙いとしているレイヤの不良率が減少していればその対策の効果があったと判断できる。もし、不良率に変化がないとしたら、実行された対策に効果がないと判断でき、別の対策に移る。別の対策としては、プロセスの更なる変更、加工条件の更なる変更がある。すなわち、製造に際して用いられる製造工程での条件が変更される。言い換えるならば、製造工程に用いられる製造条件を変更するところの半導体集積回路装置の製造方法とも把握することができる。
That is, it is possible to confirm the effects after implementing measures such as process changes and machining condition changes. For example, the defect rate for each layer before and after the countermeasure is compared in the step of
以上本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。 Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、図6に示した領域内レイヤ別欠陥密度601及び領域外レイヤ別欠陥密度602をそれぞれ、領域内レイヤ別不良率601及び領域外レイヤ別不良率602として表わ
しても良い。この場合、縦軸の欠陥密度605、607をそれぞれ不良率605、607
とした表示画面(表示グラフ)とする。不良率は、上記の欠陥密度から求めたものとする。又、同様に、図7の左下部の表示欄に表示されるレイヤ別欠陥密度の山積み棒グラフ717もレイヤ別不良率の山積み棒グラフ717としても良い、この場合縦軸712は不良率を表す。
For example, the in-region
Display screen (display graph). The defect rate is obtained from the above defect density. Similarly, the stacked
24 フェイルビット解析結果
31 製造来歴データベース
40 不良多発領域抽出部
42 領域外不良多発ウェハ抽出部
44 設定情報
45 入出力部
24 Fail
Claims (10)
不良の半導体チップが多発しているウェハにおける多発領域を、前記複数のウェハを用いて抽出する多発領域抽出工程と、
前記複数のウェハのそれぞれから、前記多発領域を除く領域を抽出する抽出工程と、
を具備し、
前記多発領域抽出工程により抽出された多発領域と前記抽出工程で抽出された領域とに基づいて、前記複数の処理工程における不良の発生を推定する、半導体製造装置に用いられる管理方法。 A semiconductor in which the plurality of semiconductor chips are formed on each of the plurality of wafers by applying a plurality of processing steps in time series to each of the plurality of wafers on which the plurality of semiconductor chips are formed. A management method used in a manufacturing apparatus,
A multiple region extraction step of extracting a plurality of regions in a wafer in which defective semiconductor chips are frequently generated using the plurality of wafers;
An extraction step of extracting a region excluding the frequent occurrence region from each of the plurality of wafers;
Comprising
A management method used in a semiconductor manufacturing apparatus, wherein the occurrence of a defect in the plurality of processing steps is estimated based on the frequent occurrence region extracted in the frequent occurrence region extraction step and the region extracted in the extraction step.
前記抽出工程は、前記多発領域を除く領域における不良の半導体チップの数が、第1の値よりも多いウェハを、前記複数のウェハから抽出するウェハ抽出工程を、具備する、半導体製造装置に用いられる管理方法。 In the management method used for the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1,
The extraction step is used for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising a wafer extraction step of extracting, from the plurality of wafers, a wafer in which the number of defective semiconductor chips in a region excluding the frequent occurrence region is greater than a first value. Management method.
前記複数の半導体チップのそれぞれは、メモリが形成される領域を具備し、
前記半導体製造装置に用いられる管理方法は、前記複数のウェハのそれぞれにおける前記複数の半導体チップにおけるメモリの不良を判定する不良判定工程を具備し、
前記不良判定工程により、メモリの不良が判定されたとき、該メモリを具備する半導体チップを不良の半導体チップと判定する、半導体製造装置に用いられる管理方法。 In the management method used for the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 2,
Each of the plurality of semiconductor chips includes a region where a memory is formed,
The management method used in the semiconductor manufacturing apparatus includes a failure determination step of determining a memory failure in the plurality of semiconductor chips in each of the plurality of wafers,
A management method used in a semiconductor manufacturing apparatus, wherein when a defect in a memory is determined in the defect determination step, a semiconductor chip including the memory is determined as a defective semiconductor chip.
前記半導体製造装置は、前記複数の処理工程を適用することにより、前記複数のウェハよりも多くのウェハのそれぞれに、前記複数の半導体チップを形成する、半導体製造装置に用いられる管理方法。 In the management method used for the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3,
The management method used for a semiconductor manufacturing apparatus, wherein the semiconductor manufacturing apparatus forms the plurality of semiconductor chips on each of a larger number of wafers than the plurality of wafers by applying the plurality of processing steps.
前記半導体製造装置に用いられる管理方法は、
前記多発領域を明示する画像と前記ウェハ抽出工程で抽出されたウェハを特定する画像とを表示する表示工程、を具備する、半導体製造装置に用いられる管理方法。 In the management method used for the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3,
The management method used for the semiconductor manufacturing apparatus is:
A management method used in a semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a display step of displaying an image clearly showing the frequent occurrence region and an image specifying a wafer extracted in the wafer extraction step.
前記半導体製造装置に用いられる管理方法は、前記複数のウェハのそれぞれに形成される複数のレイヤに対して、レイヤ別に不良率を算出する算出工程を具備し、
前記多発領域におけるレイヤ別の不良率と、前記抽出工程により抽出される領域におけるレイヤ別の不良率とに基づいて、前記複数の処理工程における不良の発生を推定する、半導体製造装置に用いられる管理方法。 In the management method used for the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3,
The management method used in the semiconductor manufacturing apparatus includes a calculation step of calculating a defect rate for each of the plurality of layers formed on each of the plurality of wafers,
Management used in a semiconductor manufacturing apparatus that estimates the occurrence of defects in the plurality of processing steps based on the defect rate for each layer in the frequent occurrence region and the failure rate for each layer in the region extracted by the extraction step Method.
不良の半導体チップが多発しているウェハにおける多発領域を、前記複数のウェハを用いて抽出する多発領域抽出工程と、
前記複数のウェハのそれぞれから、前記多発領域を除く領域を抽出する抽出工程と、
前記多発領域抽出工程により抽出された多発領域と前記抽出工程で抽出された領域とに基づいて、前記複数のウェハのそれぞれに前記複数の半導体チップを形成するときに用いられる製造工程の条件を変更する変更工程と、
を具備する、半導体集積回路装置の製造方法。 A manufacturing process of forming the plurality of semiconductor chips on each of the plurality of wafers by applying a plurality of processing steps in time series to each of the plurality of wafers on which the plurality of semiconductor chips are formed. ,
A multiple region extraction step of extracting a plurality of regions in a wafer in which defective semiconductor chips are frequently generated using the plurality of wafers;
An extraction step of extracting a region excluding the frequent occurrence region from each of the plurality of wafers;
Based on the multiple regions extracted by the multiple region extraction step and the regions extracted by the extraction step, the manufacturing process conditions used when forming the plurality of semiconductor chips on each of the plurality of wafers are changed. Change process to
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
前記抽出工程は、前記多発領域を除く領域における不良の半導体チップの数が、第1の値よりも多いウェハを、前記複数のウェハから抽出するウェハ抽出工程を、具備する、半導体集積回路装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device according to claim 7,
In the semiconductor integrated circuit device, the extraction step includes a wafer extraction step of extracting, from the plurality of wafers, a wafer in which the number of defective semiconductor chips in a region excluding the frequent occurrence region is greater than a first value. Production method.
前記複数の半導体チップのそれぞれは、メモリが形成される領域を具備し、
前記半導体集積回路装置の製造方法は、前記複数のウェハのそれぞれにおける前記複数の半導体チップにおけるメモリの不良を判定する不良判定工程を具備し、
前記不良判定工程により、メモリの不良が判定されたとき、該メモリを具備する半導体チップを不良の半導体チップと判定する、半導体集積回路装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8.
Each of the plurality of semiconductor chips includes a region where a memory is formed,
The manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device includes a failure determination step of determining a memory failure in the plurality of semiconductor chips in each of the plurality of wafers,
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein when a defect in a memory is determined in the defect determination step, a semiconductor chip including the memory is determined as a defective semiconductor chip.
前記半導体集積回路装置の製造方法は、前記複数のウェハのそれぞれに形成される複数のレイヤに対して、レイヤ別に不良率を算出する算出工程を具備し、
前記変更工程は、前記多発領域におけるレイヤ別の不良率と、前記抽出工程により抽出される領域におけるレイヤ別の不良率とに基づいて、前記複数の処理工程における不良の発生を推定し、製造工程の条件を変更する、半導体集積回路装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device according to claim 9,
The manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device includes a calculation step of calculating a defect rate for each of the plurality of layers formed on each of the plurality of wafers,
The changing step estimates the occurrence of defects in the plurality of processing steps based on the defect rate for each layer in the frequent occurrence region and the defect rate for each layer in the region extracted by the extraction step. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the conditions of the above are changed.
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JP2018006603A (en) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 富士通株式会社 | System and examination determination method |
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- 2013-05-16 JP JP2013104088A patent/JP2014225564A/en not_active Withdrawn
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