JP4303017B2

JP4303017B2 - 品質管理装置及び品質管理方法

Info

Publication number: JP4303017B2
Application number: JP2003087774A
Authority: JP
Inventors: 光洋福永
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004296826A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品製造がロット単位で行われる際の品質管理装置及び方法に関し、特に製造の際の単位ロットが複数個の製品からなる集合処理体を複数含んで構成されるような製品製造における品質管理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述のような製品製造の典型的な例として、半導体集積回路装置（以下、ＬＳＩとする）の製造、特にＬＳＩチップ（以下、単にチップとする）の製造がある。具体的には、チップが単位製品となり、このチップがマトリックス状に多数配列されたシリコンウェハ（以下、単にウェハとする）が集合処理体に該当し、チップの製造は複数のウェハからなるロットで行われるのが一般的である。以下、チップの製造を例に説明する。
【０００３】
多数のチップが配列されたシリコンウェハは、ウェハ処理工程が終了した段階で、各チップに作り込まれた機能が正常に動作するかどうかをＬＳＩテスタを使用し全チップについて検査する。しかし、ウェハ処理の各工程の設備や製造条件や材料等のゆらぎにより、ウェハ中のチップに不良が発生する場合がある。
【０００４】
この不良チップの発生を把握する従来技術としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３等の例がある。
【０００５】
特許文献１においては、ウェハ番号単位の歩留や異物数の把握を半導体の不良原因を絞り込む手段として用いている。
【０００６】
又、特許文献２では、半導体メモリの不良原因を解析する手段として、ロット番号単位の総置換数や、製造日単位の不良数・ウェハ番号単位の不良数を用いることを記載している。
【０００７】
更に、特許文献３では、製品の品質特性の傾向であるＱＣトレンド又はＱＣゆらぎを検知するための管理項目として、同種類のロット内の実測検査データ（ＱＣデータ）相互間の差分の絶対値、又は、同種類の統計データ（ＳＰＣデータ）相互間（ロット間）の差分の絶対値を用い、管理値上限、管理値下限、ターゲット値を基準として異常判定を行うことを開示している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２２３５３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６７３８９号公報
【特許文献３】
特開２００２−１４９２２２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に開示された方法では、ウェハ番号単位の異物数をグラフ化しても、元データを何ら統計計算することなくそのままグラフ化しているため、ロット内の不良チップ数のバラツキを検出するには、元データを全て比較する必要があり煩雑で時間がかかるという問題があった。又、ロット内の不良チップ数のバラツキが数値で表されていなかったり、基準となる管理限界の明示もないため、バラツキの評価基準が棒グラフを見る技術者のセンス、技量に左右されるという問題もあった。
【００１０】
又、特許文献２の方法のような、ロット単位や製造日単位の総置換数や不良数では、複数のロットの置換数や不良数をまとめて平均化するものであるため、ロット内の不良チップ数のバラツキを検出することはできないという問題があった。一方、ウェハ番号単位の不良数をグラフ化しても、元データを何ら統計計算することなくそのままグラフ化しているため、ロット内の不良チップ数のバラツキを検出するには元データ（棒グラフの棒）を全て比較する必要があり煩雑で時間がかかるという問題があった。
【００１１】
又、特許文献３の方法では、ロット内の最大値と最小値の２つのデータのみから算出される差分を用いているため、ロット内の全てのデータの分布状態（バラツキ具合）を表すことができず、異常の検出精度が低いという問題があった。例えば、ウェハ１枚だけ不良チップ数の特異点があり他のウェハはバラツキが小さく異常ではないロットを、ロット内の多くのウェハが異常であると誤って検出し、警告を出し、生産を止めたり、原因調査に不必要な工数をかけたりするという不具合が発生するという問題が起きる。
【００１２】
従って、本発明の目的は、複数個の製品が一体で作り込まれる集合処理体を複数含んで構成されたロットを単位として製品が製造される製造ラインの検査工程において、何らかの異常を内蔵する懸念が高いロットを、高精度で且つ容易に検出することができる品質管理装置及び品質管理方法を提供することにある。具体的には、任意のロットについて、集合処理体の状態で所定の検査手段により所定の検査条件に基づいて製品を判定し抽出することを含む検査を行い、集合処理体毎の製品の抽出数の当該ロット内でのバラツキを変動係数CV（Coefficient of Variance ）として算出すると共に、管理図法における管理限界のような適切な規格値を設定して管理することにより、ロット内の集合処理体毎の製品の抽出数のバラツキが大きく、当該ロットにおいて抽出された製品数の比率である総合指標値ｐのみでは必ずしも検出されない異常ロットを容易に検出し、警告を発することができる品質管理装置及び品質管理方法を提供する。
【００１３】
半導体集積回路チップが配列されたウェハを複数含んで構成されたロットを単位として半導体集積回路チップが製造される製造工程における品質管理装置であって、任意のロットについて、ウェハの状態でＬＳＩテスタにより所定の検査条件に基づいて半導体集積回路チップの良／不良を判定し不良チップを抽出することを含む検査を行い、検査手段から出力されるウェハ毎の第１検査結果を含む当該ロットのロット検査結果を収集し、記憶するデータ記憶手段と、ロットに含まれる全半導体集積回路チップの検査が終了した後、前記ロット検査結果に基づいて所定の演算処理を行い、演算結果を出力する演算手段と、演算結果及び所定の規格値に基づいて、当該ロットの異常の有無を判定し、判定結果を出力する異常判定手段と、判定結果に基づいてアラームを出力する警報手段と、を含み、第１検査結果は、検査条件に基づくウェハ毎の半導体集積回路チップの抽出数を含み、演算結果は、当該ロットを構成するウェハの数をＮ（Ｎは２以上の整数）、当該ロットのｋ番目（ｋは、１≦ｋ≦Ｎの整数）のウェハに含まれる半導体集積回路チップの数をＭｋ（Ｍｋは２以上の整数）、ｋ番目のウェハを検査条件で検査したときの不良チップ数をFｋ（Fｋは０又は１以上の整数）として、次式で定義される当該ロットの不良率ｐ、ウェハ毎不良率ｐ（ｋ）、当該ロットにおけるウェハ毎の不良チップ数Ｆｋの平均値であるＦａｖ、Ｆｋの標準偏差であるＳ及び変動係数ＣＶを含み、
【数５】

但し、
【数６】

規格値は、変動係数ＣＶに対する変動規格値を含み、異常判定手段は、当該ロットの変動係数ＣＶが変動規格値を超えている場合、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力することを特徴とする。
【００１７】
又、不良率ｐがより小さい方が好ましい場合は、規格値が、不良率ｐに対する上限側の第１規格値を更に含み、異常判定手段は、当該ロットの不良率ｐを第１規格値と、又変動係数ＣＶを変動規格値とそれぞれ比較し、いずれか一方でも規格値を超えている場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力させることもできる。
【００１８】
逆に、不良率ｐがより大きい方が好ましい場合は、規格値が、不良率ｐに対する下限側の第２規格値を更に含み、異常判定手段は、当該ロットの不良率ｐを第２規格値と、又変動係数ＣＶを変動規格値とそれぞれ比較し、不良率ｐが第２規格値未満である、及び変動係数ＣＶが変動規格値を超えている、の少なくとも一方が成立している場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力させてもよい。
【００１９】
半導体集積回路チップが配列されたウェハを複数含んで構成されたロットを単位として半導体集積回路チップが製造される製造工程における品質管理方法であって、任意のロットについて、半導体集積回路テスタにより所定の検査条件に基づいて、半導体集積回路チップをウェハの状態で良／不良を判定し不良チップを抽出することを含む検査を行い、検査手段から出力されるウェハ毎の第１検査結果を含む当該ロットのロット検査結果を収集し、記憶するデータ記憶工程と、ロットに含まれる全半導体集積回路チップの検査が終了した後、ロット検査結果に基づいて所定の演算処理を行い、演算結果を出力する演算工程と、演算結果及び所定の規格値に基づいて、当該ロットの異常の有無を判定し、判定結果を出力する異常判定工程と、判定結果に基づいてアラームを出力する警報出力工程と、を含み、第１検査結果は、検査条件に基づくウェハ毎の半導体集積回路チップの抽出数を含み、演算結果は、当該ロットを構成するウェハの数をＮ（Ｎは２以上の整数）、当該ロットのｋ番目（ｋは、１≦ｋ≦Ｎの整数）のウェハに含まれる半導体集積回路チップの数をＭｋ（Ｍｋは２以上の整数）、ｋ番目のウェハを検査条件で検査したときの不良チップ数をＺｋ（Ｚｋは０又は１以上の整数）として、次式で定義される当該ロットの不良率ｐ、ウェハ毎不良率ｐ（ｋ）、当該ロットにおけるウェハ毎の不良チップ数Ｆｋの平均値であるＦａｖ、Ｆｋの標準偏差であるＳ及び変動係数ＣＶを含み、
【数７】

但し、
【数８】

規格値は、変動係数に対する変動規格値を含み、異常判定工程は、変動係数が変動規格値を超えている場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力する、ことを特徴とする。
【００２１】
又、不良率ｐがより小さい方が好ましい場合は、規格値が、不良率ｐに対する上限側の第１規格値を更に含み、異常判定工程は、当該ロットの不良率ｐを第１規格値と、又変動係数ＣＶを変動規格値とそれぞれ比較し、いずれか一方でも規格値を超えている場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力させてもよい。
【００２２】
逆に、不良率ｐがより大きい方が好ましい場合は、規格値が不良率ｐに対する下限側の第２規格値を更に含み、異常判定手段は、当該ロットの不良率ｐを第２規格値と、又変動係数ＣＶを変動規格値とそれぞれ比較し、総合指標値ｐが第２規格値未満である、及び変動係数ＣＶが変動規格値を超えている、の少なくとも一方が成立している場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力させることもできる。
【００２３】
又、前記演算結果を、対応する前記規格値と共にグラフ表示する表示工程を更に備えてもよく、このとき更に前記警報出力工程で出力されるアラームが、異常と判定されたロットの前記演算結果を所定の表示装置上で点滅させることを含むようにしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の品質管理装置の一実施形態を示すブロック図である。又、図２は、本発明の品質管理方法の一実施形態を示すフローチャートであり、例えば図１の品質管理装置を用いて好適に実施できる。図１を参照すると、本実施形態の品質管理装置１は、複数個の製品が一体で作り込まれる集合処理体を複数含んで構成されたロットを単位として製品が製造される製造工程における品質管理に適用される装置であって、
任意のロットについて、集合処理体の状態で所定の検査手段２ａ，２ｂ，２ｃ等（以下、まとめて表す際は、単に検査手段２とする）により所定の検査条件に基づいて個々の製品を判定し抽出することを含む検査を行い、検査手段２から出力される集合処理体毎の第１検査結果を含むロット検査結果を収集し、記憶するデータ記憶手段であるデータ管理サーバ５と、
このデータ管理サーバ５と通信回線７を介して接続され、当該ロットに含まれる全製品の検査が終了した後、ロット検査結果に基づいて所定の演算処理を行い、演算結果及び所定の規格値に基づいて、当該ロットの異常の有無を判定し、判定結果に基づいてアラームを出力する演算処理ユニット１０と、
演算処理ユニット１０から出力される演算結果や所定の規格値情報等を管理図や散布図等のグラフ表示すると共に異常点がある場合には異常点を点滅させる等によりアラーム情報等が表示される表示手段である、例えばディスプレイ２０を備えて構成される。
【００２５】
又、演算処理ユニット１０は、
ロット検査結果に基づいて所定の演算処理を行い、演算結果を出力する演算手段である演算部１１と、
演算結果及び所定の規格値に基づいて、当該ロットの異常の有無を判定し、判定結果を出力する異常判定手段である異常判定部１２と、
判定結果に基づいてアラームを出力する警報手段である警報出力部１３と、を備えている。
【００２６】
尚、第１検査結果には、所定の検査条件に基づく集合処理体毎の製品の抽出数が少なくとも含まれ、演算部１１から出力される演算結果は、当該ロットを構成する集合処理体の数をＮ（Ｎは２以上の整数）、当該ロットのｋ番目（ｋは、１≦ｋ≦Ｎの整数）の集合処理体に含まれる製品の数をMk（Mkは２以上の整数）、所定の検査条件でｋ番目の集合処理体を検査したときの製品の抽出数をZk（Zkは０又は１以上の整数）とて、（１）式乃至（３）式でそれぞれ定義される当該ロットの総合指標値ｐ及び変動係数CV、並びに集合処理体毎の個別指標値ｐ（ｋ）を含む。
【００２７】
又、ＬＳＩチップの製造におけるウェハで構成されたロットの場合のように、ロットを構成する各集合処理体に含まれる製品の数Mkが当該ロット内でほぼ均一であれば、各集合処理体毎の製品の抽出数Zkをそのまま用いて、（４）式により変動係数CVを算出してもよい。（４）式のＺav及びＳは、それぞれ該当ロットにおける集合処理体毎の製品の抽出数の平均値即ち集合処理体当たり平均製品抽出数、及び当該ロットの集合処理体毎製品抽出数の標準偏差を表す。
【００２８】
又、異常判定部１２における判定の基準となる規格値は、変動係数CVに対する変動規格値，及びロットの総合指標値ｐに対する上限側の第１規格値又は下限側の第２規格値を含む。異常判定部１２は、当該ロットの総合指標値ｐを第１規格値又は第２規格値と、又変動係数CVを変動規格値とそれぞれ比較し、いずれか一方でも規格値を超えている場合に、異常があるとの判定結果を出力する。但し、単に「総合指標値ｐが規格値を超えている」と記載した場合の内容は、
第１規格値が設定されている場合は、総合指標値ｐ＞第１規格値を意味し、
第２規格値が設定されている場合は、総合指標値ｐ＜第２規格値を意味するものとする。
【００２９】
尚、製品の検査を行う検査手段２やデータ管理サーバ５は通信回線６に接続され、ロット検査結果は通信回線６を介してリアルタイムで収集される。又、演算ユニット１０もこの通信回線６に接続し、通信回線６を介してデータ管理サーバ５と接続するようにしてもよい。更に、演算部１１，異常判定部１２及び警報出力部１３を含む演算処理ユニット１０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やＥＷＳ（engineering workstation ）と、それらの上で動作するプログラムとして構成することもできる。
【００３０】
又、この品質管理装置１を用いた本発明の品質管理方法は、
複数個の製品が一体で作り込まれる集合処理体を複数含んで構成されたロットを単位として製品が製造される製造工程における品質管理方法であって、
図示されていない生産管理システム等から、集合処理体の処理完了ロットの中から検査対象のロットが指定される検査指示工程Ｓ１０と、
所定の検査手段により、所定の検査条件に基づいて、指定されたロットの製品を集合処理体の状態で検査し、集合処理体毎の第１検査結果を含む当該ロットのロット検査結果が出力される検査実施工程Ｓ２０と、
検査手段から出力されたロット検査結果を収集し、記憶するデータ記憶工程Ｓ３０と、
検査終了後、ロット検査結果に基づいて所定の演算処理を行い、演算結果を出力する演算工程Ｓ４０と、
演算結果及び所定の規格値に基づいて、当該ロットの品質の異常の有無を判定し、判定結果を出力する異常判定工程Ｓ５０と、
前記判定結果に基づいてアラームを出力する警報出力工程Ｓ６０と、
演算結果を、対応する規格値と共に管理図や散布図等のグラフ表示し、更に必要に応じて、警報出力工程Ｓ６０で異常と判定されたロットの演算結果を所定の表示装置上で点滅させて異常を報知する表示工程Ｓ７０と、を含む。
【００３１】
尚、第１検査結果には、所定の検査条件に基づく集合処理体毎の製品の抽出数が少なくとも含まれ、演算結果には、上記（１）式及び（２）式でそれぞれ定義される当該ロットの総合指標値ｐ及び変動係数CV、並びに（３）式で定義される集合処理体毎の個別指標値ｐ（ｋ）が含まれ、規格値には総合指標値ｐに対する第１規格値又は第２規格値、及び変動係数CVに対する変動規格値が少なくとも含まれる。又、異常判定工程Ｓ５０では、当該ロットの総合指標値ｐを第１規格値又は第２規格値と、又、変動係数CVを変動規格値とそれぞれ比較し、いずれか一方でも規格値を超えている場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果が出力される。
【００３２】
本実施形態の品質管理装置１が好適に用いられる製品及び集合処理体の典型例として、ＬＳＩチップ及び多数の同一ＬＳＩチップが配列されて形成される半導体ウェハがあり、以下、ＬＳＩチップを例として、品質管理装置１及びこの品質管理装置１による品質管理方法の動作を具体的に説明する。又、このときの検査手段２は、ＬＳＩテスタになるので、以下の説明では、説明の都合に応じて検査手段２を適宜、ＬＳＩテスタ２と表記する。以下、所定の検査条件を例えば製品規格として、製品であるチップの良／不良の判定検査が実施され、不良チップが抽出された場合を例として説明する。そして、変動係数CVの算出は、集合処理体毎の製品の抽出数Zkであるウェハ毎の不良チップ数Fkをそのまま用いることとする。尚、総合指標値ｐは、ロットの総チップ数に対する総不良チップ数の比率である不良率となり、この不良率に対しては、上限側の第１規格値が設定される。
【００３３】
先ず、検査指示工程Ｓ１０で、例えば図示されていない生産管理システム等から検査対象ロットが指定されると、検査実施工程Ｓ２０で指定されたロットの検査がＬＳＩテスタ２で実施される。データ記憶工程Ｓ３０では、各ＬＳＩテスタ２からロット検査結果を構成する第１検査結果であるウェハ毎の検査データが、ハードディスク等の記憶部（図示せず）を内蔵するデータ管理用サーバ５にリアルタイムで送信され、これらのデータがデータ管理用サーバ５の図示されていない記憶部に逐次記憶・蓄積される。ウェハ毎の検査データには、製品名、ロット番号、ウェハ番号、ウェハ番号に対応する不良チップ数・良品チップ数・検査チップ数・検査年月日時刻・ＬＳＩテスタ号機番号・検査プログラムファイル名などが含まれる。
【００３４】
指定されたロットの検査が終了すると、演算工程Ｓ４０でロット検査結果に基づいて所定の演算処理が行われ、演算結果が出力される。具体的には、データ管理用サーバ５から当該指定されたロットのロット検査結果が演算部１１に取り込まれ、総合指標値である当該ロットの不良率ｐ、変動係数CV、個別指標値であるウェハ毎不良率ｐ（ｋ）（但し、ｋはウェハ番号を表す整数で、ロットを構成するウェハ数をＮとしたとき、１≦ｋ≦Ｎ）が算出される（Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３）。尚、これらの統計量は、ｋ番目のウェハの不良チップ数，良品チップ数及び検査チップ数を、それぞれFk，Pk，及びMkとして、（５）式乃至（７）式により算出される。尚、（６）式のＦav及びＳは、それぞれ該当ロットにおけるウェハ毎の不良チップ数Fkの平均値即ちウェハ当たり平均不良チップ数、及び当該ロットのウェハ毎不良チップ数Fkの標準偏差を表す。

【００３５】
但し、
【数１１】

【００３６】
次に、異常判定工程Ｓ５０では、異常判定部１２において、演算工程Ｓ４０での演算結果及び所定の規格値に基づき当該ロットの異常の有無が判定され、判定結果が出力される。具体的には、例えば当該ロットの不良率ｐが第１規格値と比較され、変動係数CVが所定の規格値である変動規格値と比較され、いずれか一方でも規格値を超えていれば当該ロットには異常があると判定され、異常有りの判定結果が出力される。尚、ロットの異常の有無を判定するための規格値には、通常その製品や製造工程の特性に応じた管理指標に対する管理限界が用いられる場合が多い。ここで、不良率ｐに対する第１規格値及び変動係数CVに対する変動規格値として、いずれも管理図法に基づく管理限界を用いた場合について、その設定方法の例を説明する。
【００３７】
図３は、任意の管理特性の実績データに基づいて、当該管理特性の中心線（以下、ＣＬとする）や管理限界（下方管理限界（ＬＣＬ）又は上方管理限界（以下、ＵＣＬとする））を算出する方法を示す一例のフローチャートである。尚、不良率ｐ及び変動係数CVに対する管理限界は、ＵＣＬのみ考慮すればよいので、以下の具体例の管理限界はＵＣＬについてのみ説明する。先ず、例えば品質管理装置１の図示されていない入力手段により、ＣＬや管理限界を算出する管理特性及びその算出に用いるロット範囲が指定される（Ｓ１１０）。次に、指定された範囲のロットのロット検査結果データが演算部１１に読み込まれ（Ｓ１２０）、所望の管理特性の中心線や管理限界が算出される（Ｓ１３０）。具体的には、指定された範囲のロット数をNLとし、指定された範囲のロットの中でｉ番目（但し、ｉは１≦ｉ≦NLの整数）のロットの不良率及び変動係数をそれぞれPi及びCVｉとすると、不良率ｐ及び変動係数CVのＣＬ及びＵＣＬはそれぞれ（１０）式乃至（１３）式で算出され、不良率ｐのＵＣＬ及び変動係数CVのＵＣＬが、第１規格値及び変動規格値としてそれぞれ設定される。但し、（１１）式のσp 及び（１３）式のσcvは、それぞれ指定された範囲のロットの不良率Piの標準偏差及び変動係数CVｉの標準偏差であり、それぞれ（１４）式及び（１５）式で算出される。

【００３８】
【数１２】

【００３９】
尚、（１１）式及び（１３）式のそれぞれの右辺の第２項の係数“Ａ”及び“Ｂ”は、本発明の品質管理装置１による品質管理方法が適用される製造工程の特性に応じて任意に設定可能な係数である。本実施形態の例では、管理特性が正規分布に従うと仮定した場合に、工程が管理状態にあるときこれを異常であると判断してしまう第１種の誤りαを０．３％（JIS-Z-9021〜9023の管理図法で規定されている値で、一般的なαの値）以下とするため、Ａ＝Ｂ＝３を使用した。又、算出された各中心線（ＣＬ）や管理限界（ＵＣＬ）は、例えばデータ管理サーバ５の図示されていない記憶部に記憶され、保存される（Ｓ１４０）。
【００４０】
次に、警報出力工程Ｓ６０では、警報出力部１３に異常判定工程Ｓ５０における判定結果が入力され、当該ロットに異常あの判定結果であれば、製造部門、担当技術部門等の関係部門に、製品名、ロット番号等を含むロット情報と共に管理限界を超えた管理特性実績値等を電子メール等の手段により通知したり、所定の警告音等を鳴動させ等してアラームを出力する。又、表示工程Ｓ７０では、ディスプレイ２０に、演算結果の不良率ｐや変動係数CVを管理図等に表示すると共に、警報出力工程Ｓ６０で異常と判定されたロットの演算結果をディスプレイ２０上で点滅させて異常を報知する。図４は、ディスプレイ２０に描画される不良率ｐの管理図の例であり、図５は、ディスプレイ２０に描画される変動係数CVの管理図の例である。尚、これらは、同時に並べてディスプレイ２０に表示できることは言うまでもない。
【００４１】
次に、ロットの不良率ｐ及び変動係数CVに基づいて、当該ロットの異常の有無を判定する方法を、具体的に説明する。図４に示される不良率ｐの管理図では、例えば、ロット番号９及びロット番号３４は異常と判定されず、ロット番号１８及びロット番号２６は異常と判定されている（各々異常点ａ及び異常点ｂが対応）。又、図５に示される変動係数CVの管理図では、例えば、ロット番号９及びロット番号１８は異常と判定されず、ロット番号２６及びロット番号３４は異常と判定されている（各々異常点ｃ及び異常点ｄが対応）。このように、ロット番号３４は、不良率ｐの管理図（図４）では異常と判定されないが、変動係数CVの管理図（図５）では異常と判定されている。つまり、不良率ｐの管理図では検出されないモードの異常が、変動係数CVの管理図によって検出されている。
【００４２】
次に、この異常判定の内容について、各ロットの検査結果データを参照して詳細に説明する。図６は、図４及び図５の異常点に対応するロットについて、ロット毎にウェハ毎不良チップ数を示したグラフである。又、図７は、図６で使用した４ロットの元データから算出した各不良率ｐを、不良率ｐの所定の規格値である管理限界（ＵＣＬ）と共に示した図であり、図８は、図６で使用した４ロットの元データから算出した各変動係数CVを、変動係数CVの所定の規格値である管理限界（ＵＣＬ）と共に示した図である。尚、図７の不良率ｐの管理限界（ＵＣＬ）及び図８の変動係数CVの管理限界（ＵＣＬ）は、それぞれ図４の不良率ｐの管理限界（ＵＣＬ）及び図５の変動係数CVの管理限界（ＵＣＬ）と同じになっている。以下、図４乃至図８を参照して説明する。
【００４３】
ロット番号９は、不良チップ数が３５個付近に全て固まって分布している。他の３ロットに比べて不良チップ数が少なくバラツキも小さい。従って、本ロットの不良率ｐ及び変動係数CVは、いずれもそれぞれの管理限界（ＵＣＬ）を下回るので、いずれにおいても異常と判定されない（図７、図８）。
【００４４】
ロット番号１８は、不良チップ数が８０個付近に全て分布し、不良チップ数は多いが、バラツキは小さい。従って、本ロットの不良率ｐは管理限界（ＵＣＬ）を越えるので異常と判定される（図７の異常点ａ）が、変動係数CVは管理限界（ＵＣＬ）を下回り異常と判定されない（図８）。
【００４５】
ロット番号２６は、不良チップ数が９０個付近に多く分布し、一部が２５〜７０の範囲に分布し、不良チップ数が多く、又、バラツキも大きい。このため、本ロットは不良率ｐ及び変動係数CVが、いずれも管理限界（ＵＣＬ）を越えるので、いずれにおいても異常と判定される（図７の異常点ｂ、図８の異常点ｃ）。
【００４６】
ロット番号３４は、不良チップ数が４０個付近に多く分布し、一部が６０〜１００個の範囲に分布している。即ち、ロットの総不良チップ数は多くないが、バラツキが大きい。従って、本ロットの不良率ｐは平均化されるため管理限界（ＵＣＬ）を下回るので異常と判定されない（図７）が、変動係数CVは管理限界（ＵＣＬ）を越えるので異常と判定される（図８の異常点ｄ）。
【００４７】
図６に示したロットの中で、バラツキが大きいロットは、ロット番号２６及びロット番号３４である。これらの元データは、不良チップ数の軸である縦軸の方向に広く分布している。この広く分布した状態は、（６）式右辺の標準偏差Ｓを大きくし、更に変動係数CVを大きい値にする。即ち、（６）式の右辺の分子の標準偏差Ｓは、ロット内の不良チップ数の分布状態（広がり具合）を表すものである。この標準偏差Ｓを、当該ロットのウェハ枚数Ｎで平均化したウェハ当たり平均不良チップ数Ｆavで割ったものが変動係数CVである。変動係数は、平均値のまわりに、平均値の何％程度ばらついているかを、判断することができる。例えば、変動係数が１の場合、標準偏差は平均値と同じでバラツキが非常に大きく、変動係数が０．１の場合、標準偏差は平均値の僅か１０％でバラツキが小さい、などといったバラツキの大小を、平均値と比較して判断することができる。従って、各ロットの変動係数CVを算出し、管理限界と比較することで、ロット番号２６及びロット番号３４はロット内の不良チップ数のバラツキが大きい状態である、ことを検出することができる。ロット番号３４のような、不良率ｐ小、変動係数CV大のロットは、変動係数CVを算出することによってのみ検出できる。
【００４８】
本実施形態の品質管理装置１を用いた品質管理方法では、上述のように変動係数CVをバラツキの指標として採用してロット毎に変動係数CVを算出するとも共に、この変動係数CVに対する適切な規格値を設けることにより、ロット内の不良チップ数のバラツキが大きいロットを変動係数CVを使用して即座に検出することができる。具体的には、変動係数CVは、（６）式の右辺の分子において、標準偏差Ｓを使用している。この標準偏差Ｓは、（９）式から明らかな様に、ロット内の全てのウェハの不良チップ数を使用して算出しているため、ロット内の全てのウェハに渡る不良チップ数のバラツキ状態、分布状態を反映している。このことにより、変動係数CVは、ロット内の不良チップ数のバラツキを表し得る一つの代表値として扱うことができる。
【００４９】
従って、ロット内の不良チップ数のバラツキが大きいロットの存在を即座に認識し、このモードの不良の原因解析を早期に着手することが可能となるので、製造品質、歩留の安定、向上に寄与すること大である。
【００５０】
尚、ロット内のウェハ全てが一様に不良発生が多い異常の場合には、ウェハ毎の不良チップ数のバラツキは小さくなるため変動係数CVのみでは、異常を検出できない。しかし、ロット全体の不良率としては高いので、ロットの不良率ｐに対する適切な規格値を設定しておくことで、この種のロット異常は容易に検出できる。
【００５１】
尚、本発明は、上記実施形態の説明に限定されるものでなく、その要旨の範囲内で種々変更が可能である。例えば、上記実施形態では、各ロットの不良率ｐや変動係数CVを算出し、それぞれに対して定められた管理限界（ＵＣＬ）と比較して、それぞれの算出値が管理限界を超えているか否かで当該ロットの異常の有無を判定するだけであったが、例えば、図４、図５の例のような、適切な管理限界が設定された管理図に当該ロットの不良率や変動係数CVをプロットすることで、管理限界内であっても、管理限界に近い実績値のロットが連続して出現したり、ロットの実績値が徐々に管理限界に接近していくような傾向が表れたりするような場合、管理図法における各種手法を用いて早期に異常を予測できるという効果も得られる。
【００５２】
又、不良率ｐと変動係数CVを散布図にプロットして、ディスプレイ２０に表示させるようにしてもよい。図９は、不良率ｐを横軸に、変動係数CVを縦軸に各々配置し、不良率ｐの管理限界（ＵＣＬ）１０１と変動係数CVの管理限界（ＵＣＬ）１０３と共に、該当するロットのデータをプロットした散布図である。
【００５３】
図９に示した散布図は、交差する２本の管理限界（ＵＣＬ）１０１，１０３によって４つの領域に区分されている。この４区分の意味は、不良率ｐ・変動係数CVともに異常でない領域１、不良率ｐは異常であるが変動係数CVは異常でない領域２、不良率ｐ・変動係数CVともに異常である領域３、変動係数CVは異常であるが不良率ｐは異常でない領域４、である。
【００５４】
図９に示した例では、散布図の上記４つのどの領域に点があるかによってその点（ロット）がどのような異常のモードを有しているかを、一つの図で即座に認識可能とする効果がある。例えば、図９に示した異常点ｅ、異常点ｇ、異常点ｆは、各々、不良率ｐは異常であるが変動係数CVは異常でないロット、不良率ｐ・変動係数CVともに異常であるロット、変動係数CVは異常であるが不良率ｐは異常でないロット、であることを示している。この散布図により、ロットの異常のモードを少なくとも３種類に層別して知ることが可能である。
【００５５】
異常点ｅは、不良率ｐは異常であるが変動係数CVは異常でないロットであるため、ロット内の全てのウェハに渡って不良がある、即ち、不良のウェハ番号依存性が少ないと言える。従って、ロット内のウェハ全部を同時に処理（バッチ処理）する工程に不良の要因がある、バッチ処理するウェハ全てに一様に不良を作る要因がある、などと予め想定した上で解析に着手することができる。
【００５６】
異常点ｆは、変動係数CVは異常であるが不良率ｐは異常でないロットであるため、ロット内の不良チップ数にバラツキがある、即ち、不良のウェハ番号依存性が高いと言える。このことから、枚葉式の処理工程において特定の順番（特定のウェハ）の処理のみに不良の要因がある、又は、バッチ処理においても特定のウェハ処理位置に依存して不良の要因がある、などと予め想定した上で解析に着手することができる。
【００５７】
異常点ｇは、不良率ｐ・変動係数CVともに異常である状態のロットであるため、１ロット全体の不良率が高くかつロット内の不良チップ数のバラツキも大きいと言える。この異常は、ロット内の不良発生分布が、例えば二山分布である、或いは分布の山の裾がなだらかである、などが考えられる。従って、ロットの処理工程において不良要因の不良への寄与に大きなバラツキがあることを予め想定した上で解析に着手することができる。
【００５８】
このように異常点が何処の領域に属するかにより、例えば、枚葉式、バッチ処理の工程のどちらを優先して調査すればよいか分かるので、不良原因を発見する時間の短縮に寄与することとなる。
【００５９】
又、上記実施形態の具体的な説明は、集合処理体に含まれる製品の数Mkがロット内でほぼ均一になっている例を用いたが、ロット内でMkにバラツキがある場合は、抽出された製品の数Zkの代わりに個別指標値ｐ（ｋ）を用いれば、全く同様にしてロットの異常を検出することができる。
【００６０】
又、抽出された製品の数Zkとして不良チップ数を用いたが、例えば冗長回路を内蔵する半導体記憶装置等における冗長回路への置換数を用いることもできる。或いは、不良チップ数の逆の良品チップ数であってもよい。但し、抽出された製品の数Zkとして良品チップ数を用いる場合ロットの総合指標値ｐは、良品率（或いは歩留り）となり、その規格値は下限側の第２規格値が設定される。
【００６１】
即ち、本発明の品質管理装置及び品質管理方法は、所定の検査条件に基づく製品の判別、及びその判別結果に基づく製品の抽出が行われる検査工程であれば、抽出される製品が良品或いは不良品に関わらず、ロットの検査結果に基づく当該ロットの異常の有無の判定に適用することができる。又、総合指標値ｐに対する規格値は、例えば不良率のようにより小さい方が好ましい指標であれば第１規格値が設定され、良品率のようにより大きい方が好ましい指標であれば第２規格値が設定されるのは言うまでもないことである。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数個の製品が一体で作り込まれる集合処理体を複数含んで構成されたロットを単位として製品が製造される製造ラインの検査工程において、何らかの異常を内蔵する懸念が高いロットを、高精度で且つ容易に検出することができるという効果が得られる。
【００６３】
又、ロットの総合指標値と変動係数の組み合わせで、ロットの異常の原因調査における調査の優先順位が容易に且つ精度よく判定でき、不良原因を発見する時間が短縮されるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の品質管理装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の品質管理方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図３】任意の管理特性の中心線や管理限界を実績データに基づいて算出する方法を示す一例のフローチャートである。
【図４】不良率ｐの管理図の例である。
【図５】変動係数CVの管理図の例である。
【図６】図４及び図５の異常点に対応するロットについて、ロット毎にウェハ毎不良チップ数を示したグラフである。
【図７】図６で使用した４ロットの元データから算出した各不良率ｐを、管理限界（ＵＣＬ）と共に示した図である。
【図８】図６で使用した４ロットの元データから算出した各変動係数CVを、管理限界（ＵＣＬ）と共に示した図である。
【図９】不良率ｐを横軸に、変動係数CVを縦軸に各々配置し、該当するロットのデータをプロットした散布図である。
【符号の説明】
１品質管理装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ検査手段
５データ管理サーバ
６，７通信回線
１０演算処理ユニット
１１演算部
１２異常判定部
１３警報出力部
２０ディスプレイ

Claims

半導体集積回路チップが配列されたウェハを複数含んで構成されたロットを単位として前記半導体集積回路チップが製造される製造工程における品質管理装置であって、
任意のロットについて、前記ウェハの状態でＬＳＩテスタにより所定の検査条件に基づいて前記半導体集積回路チップの良／不良を判定し不良チップを抽出することを含む検査を行い、前記検査手段から出力される前記ウェハ毎の第１検査結果を含む当該ロットのロット検査結果を収集し、記憶するデータ記憶手段と、
前記ロットに含まれる全半導体集積回路チップの検査が終了した後、前記ロット検査結果に基づいて所定の演算処理を行い、演算結果を出力する演算手段と、
前記演算結果及び所定の規格値に基づいて、当該ロットの異常の有無を判定し、判定結果を出力する異常判定手段と、
前記判定結果に基づいてアラームを出力する警報手段と、を含み、
前記第１検査結果は、前記検査条件に基づく前記ウェハ毎の前記半導体集積回路チップの抽出数を含み、
前記演算結果は、当該ロットを構成する前記ウェハの数をＮ（Ｎは２以上の整数）、
当該ロットのｋ番目（ｋは、１≦ｋ≦Ｎの整数）のウェハに含まれる前記半導体集積回路チップの数をＭｋ（Ｍｋは２以上の整数）、前記ｋ番目のウェハを前記検査条件で検査したときの前記不良チップ数をFｋ（Fｋは０又は１以上の整数）として、次式で定義される当該ロットの不良率ｐ、ウェハ毎不良率ｐ（ｋ）、当該ロットにおけるウェハ毎の不良チップ数Ｆｋの平均値であるＦａｖ、前記Ｆｋの標準偏差であるＳ及び変動係数ＣＶを含み、

但し、

前記規格値は、前記変動係数ＣＶに対する変動規格値を含み、
前記異常判定手段は、当該ロットの前記変動係数ＣＶが前記変動規格値を超えている場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力する、
ことを特徴とする品質管理装置。
前記規格値は、前記不良率ｐに対する上限側の第１規格値を更に含み、
前記異常判定手段は、当該ロットの前記不良率ｐを前記第１規格値と、又前記変動係数ＣＶを前記変動規格値とそれぞれ比較し、いずれか一方でも規格値を超えている場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力するものである、請求項１に記載の品質管理装置。
前記規格値は、前記不良率ｐに対する下限側の第２規格値を更に含み、
前記異常判定手段は、当該ロットの前記不良率ｐを前記第２規格値と、又前記変動係数ＣＶを前記変動規格値とそれぞれ比較し、
前記不良率ｐが前記第２規格値未満である、及び前記変動係数ＣＶが前記変動規格値を超えている、の少なくとも一方が成立している場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力する、請求項１に記載の品質管理装置。
前記演算結果を対応する前記規格値と共にグラフ表示する表示手段を更に備えた請求項１乃至３いずれか１項に記載の品質管理装置。
前記警報手段から出力されるアラームは、異常と判定されたロットの前記演算結果を前記表示手段上で点滅させることを含む請求項４記載の品質管理装置。
半導体集積回路チップが配列されたウェハを複数含んで構成されたロットを単位として前記半導体集積回路チップが製造される製造工程における品質管理方法であって、
任意のロットについて、半導体集積回路テスタにより所定の検査条件に基づいて、前記半導体集積回路チップを前記ウェハの状態で良／不良を判定し不良チップを抽出することを含む検査を行い、前記検査手段から出力される前記ウェハ毎の第１検査結果を含む当該ロットのロット検査結果を収集し、記憶するデータ記憶工程と、
前記ロットに含まれる全半導体集積回路チップの検査が終了した後、前記ロット検査結果に基づいて所定の演算処理を行い、演算結果を出力する演算工程と、
前記演算結果及び所定の規格値に基づいて、当該ロットの異常の有無を判定し、判定結果を出力する異常判定工程と、
前記判定結果に基づいてアラームを出力する警報出力工程と、を含み、
前記第１検査結果は、前記検査条件に基づく前記ウェハ毎の前記半導体集積回路チップの抽出数を含み、
前記演算結果は、当該ロットを構成する前記ウェハの数をＮ（Ｎは２以上の整数）、
当該ロットのｋ番目（ｋは、１≦ｋ≦Ｎの整数）のウェハに含まれる前記半導体集積回路チップの数をＭｋ（Ｍｋは２以上の整数）、前記ｋ番目のウェハを前記検査条件で検査したときの前記不良チップ数をＦｋ（Ｆｋは０又は１以上の整数）として、次式で定義される当該ロットの不良率ｐ、ウェハ毎不良率ｐ（ｋ）、当該ロットにおけるウェハ毎の不良チップ数Ｆｋの平均値であるＦａｖ、前記Ｆｋの標準偏差であるＳ及び変動係数ＣＶを含み、

但し、

前記規格値は、前記変動係数に対する変動規格値を含み、
前記異常判定工程は、前記変動係数が前記変動規格値を超えている場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力する、
ことを特徴とする品質管理方法。
前記規格値が、前記不良率ｐに対する上限側の第１規格値を更に含み、
前記異常判定工程は、当該ロットの前記不良率ｐを前記第１規格値と、又前記変動係数ＣＶを前記変動規格値とそれぞれ比較し、いずれか一方でも規格値を超えている場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力する、請求項６に記載の品質管理方法。
前記規格値が、前記不良率ｐに対する下限側の第２規格値を更に含み、
前記異常判定手段は、当該ロットの前記不良率ｐを前記第２規格値と、又前記変動係数ＣＶを前記変動規格値とそれぞれ比較し、
前記不良率ｐが前記第２規格値未満である、及び前記変動係数ＣＶが前記変動規格値を超えている、の少なくとも一方が成立している場合に、当該ロットに異常があるとの判定結果を出力する、請求項６に記載の品質管理方法。
前記演算結果を、対応する前記規格値と共にグラフ表示する表示工程を更に備えた請求項６乃至８いずれか１項に記載の品質管理方法。
前記警報出力工程で出力されるアラームは、異常と判定されたロットの前記演算結果を所定の表示装置上で点滅させることを含む請求項９記載の品質管理方法。