JP3392597B2

JP3392597B2 - 半導体装置における導体評価システム

Info

Publication number: JP3392597B2
Application number: JP21182295A
Authority: JP
Inventors: 尾美恵松; 子尚史金
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 2003-03-31
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: JPH0964141A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の導体評価
システムに係り、特に金属配線または電極等の導体を評
価する評価システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化はますます
進む一方であり、構成素子の微細化および多層化が急激
に進められている。また、このような微細化と共に、配
線への信頼性の向上は、メモリデバイスはもとより、特
にＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）、ＭＰ
Ｕ（マイクロプロセッサユニット）等に代表されるロジ
ックデバイスにおいて求められており、とりわけ動作温
度、許容電流密度の向上が強く要求されている。

【０００３】一般に、半導体装置の信頼性は、故障率１
０ＦＩＴ（１０５デバイス時間に累積不良率０．１％
すなわち、１０年後の累積不良率０．１％）の保証がな
されているが、デバイスの高性能化に伴って、１０ＦＩ
Ｔを１ＦＩＴにしようとする要求が高まっている。ま
た、不良発生率を低く抑え、かつ、デバイス動作温度と
許容電流密度の引き上げは、高性能化を進めるに当たっ
てはなくてはならないアイテムである。

【０００４】しかし、この様な高性能化、高信頼化が進
めば進むほど、信頼性を評価する試験が膨大な時間に及
ぶという問題がある。従来、半導体装置の金属配線また
は電極の信頼性評価方法は、次のように行なわれてき
た。図９は従来の試験方法手順を示すフローチャートで
ある。例えば、配線幅１．０μｍの配線のエレクトロマ
イグレーション試験を行なう場合（ステップＳ１０
１）、幅１．０μｍで作られた配線のチップを１５０個
程度準備し（ステップＳ１０２）、これを１５０℃（ス
テップＳ１１１）、２００℃（ステップＳ１２１）、２
５０℃（ステップＳ１３１）に設定されたオーブンに設
置する。これに所望の加速電流密度２．０×１０６Ａ
／ｃｍ２となる一定電流を流し続け（ステップＳ１１
２、Ｓ１２２、Ｓ１３２）、配線が破断（配線抵抗が無
限大）になる時間すなわち寿命時間（ＴＴＦ：Time To
Failure ）を測定し、これを統計的な解析を行なって
不良分布のパラメータを推定する。一般に、これまで示
したエレクトロマイグレーション試験の不良分布は対数
正規分布であることが知られており、対数正規分布のパ
ラメータは中間寿命時間（Median Time To Failure
―ＭＴＴＦ―）と標準偏差σである。ステップＳ１４０
において、下記のブラックの式より、ＭＴＴＦにおける
ｎおよびＥａが求められ、次いでステップＳ１５０にお
いて、下式よりｔ＝１０（年）でＦ（ｔ）＝０．１％
（１０ＦＩＴ）となる動作温度および許容電流密度が求
められる。

【０００５】図１０は実際に得られたエレクトロマイグ
レーション試験結果を対数正規確率紙にプロットしたも
ので、これからＭＴＴＦ＝８００時間、σ＝０．７が得
られた。これと同様の操作を加速電流密度１．０×１０
６ A/cm ２，３．０×１０６ A/cm ２についても行
ない、ＭＴＴＦとσをそれぞれ求める。また、エレクト
ロマイグレーション試験の中間寿命時間（ＭＴＴＦ）に
は、一般に式（１）のブラックの式に係る関係式が成り
立つ。ＭＴＴＦ＝Ａ（Ｊ）^-nｅｘｐ｛Ｅａ／ｋ_BＴ｝ ……… （１）但し、Ｊ：電流密度（Ａ／ｃｍ２）Ｅａ：活性化エネルギー（ｅＶ）ｋ_B：ボルツマン常数（ｅＶ／Ｋ）Ｔ：配線温度（Ｋ）Ａ：定数。

【０００６】上記式に基づき、エレクトロマイグレーシ
ョン試験により得られたＭＴＴＦから、配線温度依存性
すなわちＥａと、電流密度依存性すなわちｎを求め、対
数正規分布の累積分布関数Ｆは、下式

【０００７】

【数１】より１０ＦＩＴの許容動作温度、許容電流密度を算出す
る。以上の操作を各配線幅について行ない、それぞれの
配線幅における許容動作温度、許容電流密度を算出し、
このデータを元にユーザに対して信頼性保証を行なう。
しかし、以上示した従来の評価方法によると次のような
問題がある。

【０００８】従来の方法によると、まず、評価を行なう
サンプルの配線幅、配線温度、電流密度を厳密に揃えて
おく必要がある。その理由は、従来方法では配線を製造
する際の製造ばらつき、例えば配線膜厚、配線幅の加工
等による配線初期抵抗のばらつきが、評価結果に含まれ
るからである。しかし、製造上においても、評価上にお
いてもばらつきは本質的に生じるものであり、例えば、
配線温度一つをとっても、オーブン内の温度を同条件の
サンプルに対して正確に同じにする必要があり、しかも
配線温度は配線抵抗が異なると、加速電流密度をかけた
ときのジュール熱による温度上昇も異なり、同じ温度で
試験しているはずの配線温度が実際は違うという結果に
なる。

【０００９】また、配線抵抗値が異なれば、電流密度も
各配線で異なるという結果になる。つまりは配線一本一
本で加速条件が異なり、不良確率分布がつかめない。

【００１０】さらに、各配線幅、配線温度、加速電流密
度の条件に対して、多くのサンプルを準備し、長い時間
をかけて試験をしなければならず、経費と時間がかかる
という問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
ため本発明は、半導体装置における評価導体を構成する
金属配線や電極等の形状の不揃いに起因する導体の寿命
のばらつきや不揃いを評価要素より除外することによ
り、配線本来の寿命を簡易かつ正確に把握することので
きる半導体装置における導体評価システムを提供するこ
とを目的としている。

【００１２】また、一定の加速条件下において導体評価
用の一定電流を供給することにより抵抗値等の寿命デー
タを検出するだけで少ないサンプル数で簡易かつ正確な
導体の評価を行なうことのできる半導体装置における導
体評価システムを提供することをも目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】さらに、本発明に係る半
導体装置における導体評価システムは、所定の範囲の初
期抵抗を有して半導体基板上に形成された電極および金
属配線うち何れか一方を少なくとも含む評価導体の信頼
性を評価するものにおいて、所望のパターンで評価対象
である前記評価導体が所定のパターンで形成された半導
体基板を載置するステージと、前記評価導体と評価用電
流供給用電極針との位置合わせのために前記ステージ上
に載置された半導体基板を位置決めする位置決め機構
と、所定の温度および電流の供給が可能な所定条件維持
機構とを備える評価試験室と前記評価試験室に所定の温
度を供給する温度供給手段と、前記評価試験室に前記電
極針を介して所定の加速電流を供給する電流供給手段
と、前記評価試験室内への前記半導体基板の設置、前記
半導体基板の位置決め、供給される温度および電流、抵
抗値および寿命データの測定、の制御を行なう制御手段
と、を備えることを特徴としている。

【００１４】また、上記構成を備える導体評価システム
において、前記評価試験室は、所定条件を付与して電流
を供給し抵抗値および寿命を測定するための主室と、主
室に半導体基板を搬入する前に半導体基板の載置および
位置決めを行なうための準備室と、を備えることを特徴
としている。

【００１５】上記課題を解決するために、本発明では次
のような手順で評価を行なう。製造工程上、或いは評価
上生じるばらつきを許容し、始めから、配線初期抵抗の
ばらつきのある配線を準備する。そのサンプルを温度の
判明している雰囲気に保持し、一定電流を負荷する。配
線初期抵抗のばらつきから、各配線の温度、電流密度は
異なり、ＴＴＦは試験を行なったときの配線温度と電流
密度をパラメータにもつ関数となる。これをブラックの
関係式に当てはめ、最小二乗法によって、回帰を行な
い、推定値であるＥａおよびｎを求める。寿命ばらつき
は、最小二乗法によって求めた推定値からのずれを用い
るようにしている。

【００１６】上記手順を詳細に説明すると、半導体装置
における電極および金属配線のうちの少なくとも一方を
含む評価導体についてその信頼性を評価する半導体装置
における導体評価方法において、初期抵抗が所定の範囲
内となるようにして前記評価導体を半導体基板上に形成
するステップと、前記導体に対して同一温度および同一
電流とした一定の加速条件の下で、電流を供給すること
により前記評価導体の信頼性を試験するステップと、前
記所定の範囲内の初期抵抗および前記一定の加速条件で
負荷を印加したときの抵抗値、および前記信頼性を試験
するステップにおける前記評価導体の寿命に関するデー
タを求めるステップと、前記ステップにより求められた
前記抵抗値および寿命に関するデータを用いて信頼性寿
命特性を示すパラメータを求めるステップと、前記ステ
ップにより求められたパラメータを用いて将来の累積不
良率を予測するステップと、を含むものである。

【００１７】上記ステップを含む導体評価の手順におい
て、前記初期抵抗の所定範囲は、評価導体の寿命に関す
るデータにおいて、寿命特性の配線幅依存性あるいは膜
厚依存性の特性がそこなわれない範囲であり、具体的に
は、±１５％であり、更に望ましくは、±１０％に設定
するように構成しても良い。

【００１８】さらに、上記構成において、前記信頼性寿
命特性を示すパラメータをＴＴＦとすると、このＴＴＦ
は下記のブラックの式ＴＴＦ＝Ａ′Ｊⁿｅｘｐ｛Ｅａ／ｋ_BＴ｝ ……（Ａ）｛但し、Ｊは電流密度（Ａ／ｃｍ２）、Ｅａは活性化エ
ネルギー（ｅＶ）、ｋ_Bはボルツマン常数（ｅＶ／
Ｋ）、Ｔは配線温度（Ｋ）、Ａは定数、｝により求める
ようにしても良い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を詳細に説明する。本発明の第１実施形態に
係る半導体装置における導体評価システムについて、図
１に従い説明する。図１において、導体評価システム
は、所定の範囲の初期抵抗を有して半導体基板上に形成
された電極および金属配線のうち何れか一方を少なくと
も含む評価導体の信頼性を評価するためのものであり、
その具体的な構成は所望のパターンで評価対象である前
記評価導体が所定のパターンで形成された半導体基板１
を載置するステージ２と、前記評価導体と評価用電流供
給用電極針３との位置合わせのために前記ステージ２上
に載置された半導体基板１を位置決めするための位置決
め機構４と、所定の温度および電流の供給が可能な所定
条件維持機構５とを備える評価試験室６を備えている。
このシステムは、更に、前記評価試験室６の所定条件維
持機構５に所定の温度を供給する温度供給手段７と、前
記評価試験室６に前記電極針３を介して所定の加速電流
を供給する電流供給手段８と、前記評価試験室内への前
記半導体基板の設置、前記半導体基板の位置決め、供給
される温度および電流、抵抗値および寿命データの測定
等の制御を行なう制御手段９をも備えている。

【００２０】この評価システムの更に具体的な構成とし
ては、例えば、図２および図３に示される第２および第
３実施形態に係る導体評価システムがある。第２実施形
態に係る評価システムは１つの評価試験室において半導
体基板の位置決めから評価試験までを一貫して行なう例
であり、第３実施形態に係る評価システムは準備室と主
室とを備えている例である。

【００２１】図２に示す第２実施形態に係る導体評価シ
ステムは、図２中の評価クラスターツールによってウエ
ハー上での加速試験を行なう。装置構成は、ヒータを備
えるウエハステージ１１を有しウエハと評価用電極とな
るプローブカードとをセッティングする評価試験室１０
と、ガス導入バルブ１５およびガス導出バルブ１６を備
える雰囲気調整装置１７と、定電流源および電圧測定を
行なう測定装置１８と、評価試験室１０、雰囲気調整装
置１７および測定装置１８を制御する制御用コンピュー
タ１９とより構成されている。

【００２２】図３に示す第３実施形態に係る導体評価シ
ステムは、図２における評価試験室１０を主室側装置２
０と準備室側装置３０との２つの構成部分より構成した
ものである。主室２０は、ヒータを有するウエハーステ
ージ２１を備えたメインチャンバー２２を備え、雰囲気
調整装置２７、定電流源および電圧測定を行なう測定装
置２８、制御用コンピュータ２９に接続されている。ま
た、ウエハと評価用電極となる針を備えたプローブカー
ド３２とをセッティングする準備室３３、ウエハー３１
を格納するウエハーカセット室３４、プローブカード３
２を格納するカードカセット室３５も接続されている。
このような構成において、メインチャンバー２２内の雰
囲気をコントロールするため前記雰囲気調整装置２７の
ガス導入／導出バルブ２５および２６は、所定のプログ
ラムにより他の構成装置と共に制御用コンピュータ２９
により制御されている。

【００２３】図４は本発明に係る半導体装置における導
体評価システムの動作の基本概念を示すフローチャート
である。この評価システムの動作は、半導体装置におけ
る電極および金属配線のうちの少なくとも一方を含む評
価導体についてその信頼性を評価するものであり、図４
において、第１のステップＳＴ１は初期抵抗が所定の範
囲内となるようにして前記評価導体を半導体基板上に形
成するステップである。次に、第２のステップＳＴ２に
おいて、前記導体に対して同一温度および同一電流とし
た一定の加速条件の下で電流を供給することにより前記
評価導体の信頼性が試験される。その後、第３のステッ
プＳＴ３において、前記所定の範囲内の初期抵抗および
前記一定の加速条件で加速電流が供給されたときの抵抗
値および前記信頼性を試験する前記第２のステップＳＴ
２における前記評価導体の寿命に関するデータが求めら
れる。次の第４のステップＳＴ４においては、前記第３
のステップＳＴ３により求められた前記抵抗値および寿
命に関するデータを用いて信頼性寿命特性を示すパラメ
ータが求められる。最後に、第５のステップＳＴ５にお
いて、前記第４のステップＳＴ４により求められたパラ
メータを用いて将来の累積不良率が予測される。

【００２４】図５は本発明の第４実施形態に係る半導体
装置における導体評価方法の評価手順を示すフローチャ
ートである。評価対象の導体としては半導体基板上に形
成される金属配線を例にして説明を行なう。

【００２５】まず、評価しようとする配線幅の初期抵抗
が±１５％であるストライプ配線を準備する。配線の抵
抗は、一般に、配線の断面積に反比例する。本実施例で
は、配線を加工する際の、リソグラフィの露光時間を調
整して、幅が異なるサンプルを作製した。この場合にお
いては、配線幅に依存する配線寿命を評価をすることが
できる。また、配線抵抗は、配線の厚さを変えたサンプ
ルを作製しても良い。この場合には、膜厚に依存する配
線寿命の評価を行なうことになる。したがって配線幅お
よび配線の厚さの上位概念としては金属配線の断面積を
考えることができる。本実施例では、配線の長さが３．
０mm、構造Ａ１−０．５Ｃｕ／ＴｉＮ／Ｔｉの積層配線
で、膜厚を一定とした０．６／０．０７／０．０３（μ
ｍ）である配線を用い、室温（２５℃）における配線初
期抵抗が、１０８．５〜１４６．８Ωであるサンプルを
３０個準備した。配線初期抵抗の測定には、ジュール熱
による抵抗の上昇が無視出来る程度の低電流を印加する
事が必要であり、ここでは、５．０ｍＡの電流を流して
抵抗を測定した。配線幅は０．８７〜１．１８μｍであ
った。これらのサンプルを２００℃に温度制御され、不
活性ガス例えばＮ2雰囲気に保たれたオーブンに設置
し、配線の周囲の温度が一定となったところで、再び
５．０ｍＡの電流を流し、配線抵抗を測定する。室温で
の抵抗と２００℃での抵抗からそれぞれの配線の温度上
昇に対する抵抗の増加、すなわち温度係数を割り出す。
室温と２００℃の間の温度例えば、１５０℃での抵抗を
測定して、３点のデータから温度係数を割り出すと尚良
い。各サンプルの温度は、温度が厳しく制御された例え
ばオーブン内温度が±１℃に制御されたオーブンを用い
て、サンプルの温度を測定後、校正しても良いが、チッ
プ上の配線寿命を評価する配線の隣に、温度測定用のパ
ターン（例えばケルビンパターン）を形成しておき、常
時温度をモニターしながら、測定を行なっても良い。こ
のときのオーブン内の温度分布はそれほど厳しく制御す
る必要は無いが、少なくとも試験中は温度が一定である
必要はある。要は、評価を行なう配線の初期抵抗（加速
電流密度を加える前の抵抗）と、評価を行なう配線の周
囲の温度が正確に把握できれば良い。ここで、配線を評
価する一定電流である１５．０ｍＡの電流を評価する３
０個の配線に供給する。本第４実施形態の場合は、１．
８２〜２．４６Ａ／ｃｍ２の加速電流密度で試験を行
なうことになった。また、このときのジュール熱による
抵抗上昇と温度係数から、配線の試験中の温度を割り出
し、２１１〜２３５℃であることが判った。加速電流を
印加し、抵抗が一定となった時間から、配線がエレクト
ロマイグレーションにより破断となった時間すなわち個
々の配線の寿命を測定する。積層配線の場合、エレクト
ロマイグレーションによってボイドが発生しても、配線
の抵抗が無限大になるまでの時間がかなりかかるので、
配線抵抗がある程度上昇したところ、例えば１０％抵抗
が上昇したところで破断とみなしている。図６はこの第
４実施形態において得られた配線寿命の対数正規分布で
ある。当然のことながら、この結果には、配線幅、配線
温度、加速電流密度のばらつきが含まれている。そこ
で、個々の配線温度、初期抵抗すなわち配線の電流密
度、配線寿命（ＴＴＦ）から、ブラックの式に当ては
め、ＴＴＦ＝Ａ（Ｊ）^-nｅｘｐ｛Ｅａ／ｋ_BＴ｝ ……… （３）によって温度依存性（Ｅａ）、電流密度依存性（ｎ）、
定数Ａ、を最小二乗法により求める。本実施例の場合、
Ｅａ＝０．８２ｅＶ，ｎ＝２．６という値が得られた。
また、得られたＥａとｎから、配線温度２００℃、電流
密度２．０×１０６ A/cm ２における配線寿命に補正
を行ない、対数正規分布にプロットすると、図７に示す
ようになる。正規対数分布によるばらつきσ、中間寿命
ＭＴＴＦを求め、Ｅａとｎから、配線の信頼性を評価す
ることになる。この配線の１０ＦＩＴにおける許容動作
温度および許容電流密度を求めて、これをデバイスの設
計に用いる。また、この第４実施形態においては、スト
ライプ配線の評価方法について説明したが、多層配線に
おける評価においても同様である。

【００２６】以上、本発明による半導体装置における導
体評価方法に対しては、配線の初期抵抗と配線周囲の温
度とを正確に評価できる装置が不可欠である。これは、
配線の信頼性の評価は、配線抵抗に対して、他の寄生抵
抗（評価しようとするアルミニウム―Ａｌ―配線から、
電流供給、電圧測定装置までの間の寄生抵抗）が十分に
小さい事が必要である。従来、配線の評価には、セラミ
ックパッケージに評価ＴＥＧパターンを形成したチップ
をアッセンブリし、パッケージごとオーブンの中に設置
して、評価を行なっていた。この方法によっても寄生抵
抗が十分に小さければ問題はないが、半導体装置の微細
化の趨勢に伴ないこれから評価しようとする配線は更に
微細化し、わずかな寄生抵抗も無視できなくなることが
予想される。そのため、寄生抵抗が小さく、アッセンブ
リの手間もかからない、ウエハーレベルの評価が有用と
なる。

【００２７】上記構成において、評価試験は概略すると
以下の手順によりで行なわれる。コンピュータ２９は、
準備室３０で、評価を行なうウエハー３１とプローブカ
ード３２をセッティングする。ウエハー３４上にはエレ
クトロマイグレーション試験用ＴＥＧパターンが形成さ
れており、ＴＥＧパターンの電極パットの位置に合わせ
た電極針がプローブカード４０５に設置されている。メ
インチャンバー２２にゲートバルブ２３を介して接続さ
れた準備室３３には、ウエハー３１とプローブカード３
２とを位置合わせしてセッティングする機構が具備され
ており、準備室からメインチャンバーへのセッティング
されたプローブカードとウエハーの搬送系も具備してい
る。位置合わせ機構とは、例えば、光学顕微鏡とＣＣＤ
カメラ、ＸＹステージの組み合わせで、ウエハー上の電
極パットと電極針の位置が合ったところで、針をウエハ
ーに落とし、ウエハーとカードがずれないようにセッテ
ィングする。

【００２８】図８はメインチャンバー２２のＡ−Ａ´切
断線における断面図で、準備室３３でセッティングされ
たウエハー３１と、電極針３２を有したプローブカード
３２は、ゲートバルブを通ってカードの電極取り出し部
４２が電流供給係のソケット口４３に挿入される。ウエ
ーハとプローブカードとの間にはバネを内蔵したスペー
サー４４がカード側に設置されており、針と電極パット
との間に過大な力がかかって針が損傷しないようにして
いる。また、ウエハーとプローブカードが位置ずれしな
いように止め治具４５によって固定されている。ウエハ
ーとカードがソケットに挿入されてメインチャンバ内の
位置が決まった後、ヒータ４６を備えたステージ４７が
上に上がり、ウエハー裏面に密着する。ウエハー内の温
度を均一化しウエハーとヒータの密着性を向上させるた
めに真空によるチャック、メカニカルチャックを設置す
ると尚良い。

【００２９】次に、コンピュータは、メインチャンバー
２２内を設定された雰囲気に制御する。例えば、精製さ
れた窒素ガスを１．２気圧の圧力でチャンバーに導入
し、空気（酸素）を不活性ガスである窒素に置換する。
このとき、チャンバーに酸素濃度計を設置しておき、モ
ニターしておいてもよい。また、チャンバーに真空装置
を接続し、チャンバー内を一旦真空に引いてから、所望
のガス、不活性ガスや水素ガス等、により雰囲気、圧力
をコントロールしても良い。雰囲気を制御した後、ヒー
ターの温度をコントロールしながら、各ＴＥＧパターン
に対して定電流を供給する。その手順は図４および図５
に示したフローチャートによる。

【００３０】また、ウエハー上の電極パッドとのコンタ
クトの方法については、電極パットにＣｕのバンプ（突
起状電極）をメッキにより設け、耐熱性樹脂シート、例
えばポリイミド樹脂シートにＣｕ配線をプリントした薄
膜基板にウエハーをアッセンブリして評価してもよい。

【００３１】以上、説明した評価の手順、装置の操作を
全てコンピュータ制御により自動的に行なうことによっ
て、ウエハーの設置、抵抗測定、オーブンまたはヒータ
温度の上昇、制御、電流の印加、寿命測定、分析、計
算、補正、許容動作温度、許容電流密度の算出まで、効
率よく行なう事ができる。また、温度上昇時、電流印加
時の抵抗の変化や、寿命時間の分布等、上記実施例に示
した条件と合わなかった場合、例えば、温度が上昇して
も抵抗が上がらなかったり、寿命分布で、明らかに対数
正規分布と一致しないデータが含まれている場合にはフ
ィールドバックをかけることも可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明によると、サンプルを製造する際
のばらつきや、評価の際のばらつきを除外した配線の実
質的な状態をより正確に評価することができる。また、
評価サンプル数、評価時間も従来例の約５分の１で済
み、経費の削減、コストの低減を行なうことができる。

【００３３】以上のように、配線の形状のばらつきによ
る寿命のばらつきを除去することができ、配線本来の実
力をより正確に把握することができる。また、従来、配
線の評価パラメータであるＥａやｎを算出するために、
評価サンプルが１５０個以上必要であったが、約５分の
１の数で済み、時間の効率化を行なうことができる。ま
た、本発明によると、評価時間および経費を大幅に削減
する事が出来、開発経費も少なくて済み、ひいてはデバ
イスのコストも下げることができる。さらには、製造工
程上の品質管理（ＱＣ）においても有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置におけ
る導体評価システムの構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係る導体評価システム
の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第３実施形態に係る導体評価装置（ク
ラスターツール）を示すブロック図である。

【図４】本発明の第４実施形態に係る導体評価手順を示
すフローチャートである。

【図５】本発明の第４実施形態のより具体的な例による
導体評価手順を示すフローチャートである。

【図６】図５の導体評価手順により得られた配線寿命の
対数正規分布（実験値）を示す特性図である。

【図７】第４実施形態における補正後の配線寿命の対数
正規分布を示す特性図である。

【図８】図３の評価装置におけるメインチャンバの断面
詳細を示す断面図である。

【図９】従来の半導体装置の導体評価方法を示すフロー
チャートである。

【図１０】従来の評価方法によって得られた配線寿命の
対数正規分布を示す特性図である。

【符号の説明】

１半導体基板２ステージ３電極針４位置決め機構５所定条件維持機構６評価試験室７温度供給手段８電流供給手段９制御手段ＳＴ１評価導体形成ステップＳＴ２評価導体試験ステップＳＴ３寿命データ算出ステップＳＴ４信頼性寿命特性パラメータ算出ステップＳＴ５累積不良率予測ステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66 G01R 31/26 H01L 21/3205 H01L 21/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の範囲の初期抵抗を有して半導体基板
上に形成された電極および金属配線のうち何れか一方を
少なくとも含む評価導体の信頼性を評価するための半導
体装置における導体評価システムにおいて、所望のパターンで評価対象である前記評価導体が所定の
パターンで形成された半導体基板を載置するステージ
と、前記評価導体と評価用電流供給用電極針との位置合
わせのために前記ステージ上に載置された半導体基板を
位置決めする位置決め機構と、所定の温度および電流の
供給が可能な所定条件維持機構とを備える評価試験室
と、前記評価試験室に所定の温度を供給する温度供給手段
と、前記評価試験室に前記電極針を介して所定の加速電流を
供給する電流供給手段と、前記評価試験室内への前記半導体基板の設置、前記半導
体基板の位置決め、供給される温度および電流、抵抗値
および寿命データの測定、の制御を行なう制御手段と、を備えることを特徴とする半導体装置における導体評価
システム。
【請求項２】前記評価試験室は、所定条件を付与して電
流を供給し抵抗値および寿命を測定するための主室と、
主室に半導体基板を搬入する前に半導体基板の載置およ
び位置決めを行なうための準備室と、を備えることを特
徴とする請求項１に記載された半導体装置における導体
評価システム。