JP5037826B2 - 解析装置および解析方法 - Google Patents

Description

本発明は、解析装置および解析方法に関する。特に、本発明は、同一の構成を有する複数の被試験デバイスを試験した試験結果を解析する解析装置および解析方法に関する。

従来、半導体製品の生産ラインを立ち上げた場合には、製造開始後の初期段階でその生産ラインの状態を解析し、生産ラインの調整などを行っている。この状態の解析には、例えば、その生産ラインによって生産される複数の半導体製品について、故障の発生箇所のばらつきや分布を解析することが有効である。これにより、半導体製品の不良原因を解析し易くすることができる。

この解析のために、従来は、それぞれの半導体製品に生じた故障の発生箇所を手作業で集計している。例えば、エンジニアは、故障の発生箇所を記した印刷物を半導体製品毎に準備し、それぞれの印刷物を重ね合わせて透かし見ることにより比較している。また、エンジニアは、汎用の表計算ソフトウェアに故障の発生箇所を示すデータを手入力し、故障の発生箇所や頻度の統計情報を計算している。
なお、試験結果の解析を迅速化するため、スキャンチェーンを用いる技術が提案されている（特許文献１を参照。）。
特開平０９−１５９７２６号公報

半導体製品の不良は、製造プロセスに起因する場合と物理設計に起因する場合とがある。製造プロセスに起因する場合には、例えば、異なるウェハから切り出された半導体製品であっても、ウェハ上の配置が同じであれば同様に不良となる。一方で、物理設計に起因する場合には、ウェハ上の配置が異なる複数の半導体製品に、物理設計上の論理的な配置が同一の部分についての不良が発生する。このように、半導体製品には固有の障害発生要因があり、従来の表計算ソフトウェアでは、このような原因追究を支援することはできなかった。また、手作業で故障原因を追究しようとすると、取り扱うデータの量が膨大となり、エンジニアの負担が大きい。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる解析装置および解析方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、同一の構成を有する複数の被試験デバイスを試験装置により試験した試験結果を解析する解析装置であって、スキャンチェーンにより連結されて被試験デバイスに設けられる複数のフリップフロップに、被試験デバイスのスキャン試験を行うことにより格納されるデータを、それぞれのフリップフロップ毎に読み出した値と、期待値とを比較した判定結果を取得する取得部と、それぞれのフリップフロップの判定結果を、スキャンチェーンにおける位置と対応付けて格納する結果格納部と、スキャンチェーンにおける位置毎に、複数の被試験デバイスのフリップフロップの判定結果を合成した合成結果を生成する合成部と、合成結果を表示する表示部とを備える解析装置を提供する。

また、表示部は、スキャンチェーンのそれぞれの位置について、複数の被試験デバイスの試験で不良と判定されたフリップフロップの個数を識別可能に、合成結果を表示してもよい。
また、複数の被試験デバイスは、複数のスキャンチェーンを有し、合成部は、表示部の表示面における第１の座標軸にそれぞれのスキャンチェーンを示し、表示面における第２の座標軸にそれぞれのスキャンチェーンにおけるフリップフロップの位置を示した二次元の合成結果を生成してもよい。
また、結果格納部は、複数の被試験デバイス毎に判定結果を格納し、合成部は、予め選択された被試験デバイスに対応する判定結果に基づいて、合成結果を生成してもよい。

また、複数の被試験デバイス毎に、不良と判定されたフリップフロップの個数を計数する計数部と、計数部における計数結果が、予め定められた個数以下である被試験デバイスを合成部に通知し、当該被試験デバイスに対応する複数の判定結果に基づいて、合成結果を生成させる合成制御部とを更に備えてもよい。
また、試験装置は、同一のウェハに形成された複数の被試験デバイスを試験し、結果格納部は、判定結果を、被試験デバイスのウェハ上の位置と更に対応付けて格納し、合成制御部は、ウェハにおいて、計数部における計数結果が予め定められた個数以上である被試験デバイスと隣接して形成された被試験デバイスを更に合成部に通知し、当該被試験デバイスに対応する複数の判定結果に更に基づいて、合成結果を生成させてもよい。

また、試験装置は、同一のウェハに形成された複数の被試験デバイスを試験し、結果格納部は、判定結果を、被試験デバイスのウェハ上の位置と更に対応付けて格納し、合成部は、予め指定されたウェハ上の位置に対応する被試験デバイスの判定結果に基づいて、合成結果を生成してもよい。
また、ウェハ上の位置に基づいて、複数の被試験デバイスを複数のグループに分割する分割部を更に備え、合成部は、グループ毎に合成結果を生成してもよい。
また、試験装置は、複数の被試験デバイスを順次試験し、合成部は、新たな判定結果を取得する毎に、既に生成している合成結果に、当該判定結果を合成してもよい。

本発明の第２の形態においては、同一の構成を有する複数の被試験デバイスを試験装置により試験した試験結果を解析する解析方法であって、スキャンチェーンにより連結されて被試験デバイスに設けられる複数のフリップフロップに、被試験デバイスのスキャン試験を行うことにより格納されるデータを、それぞれのフリップフロップ毎に読み出した値と、期待値とを比較した判定結果を取得する取得段階と、それぞれのフリップフロップの判定結果を、スキャンチェーンにおける位置と対応付けて格納する結果格納段階と、スキャンチェーンにおける位置毎に、複数の被試験デバイスのフリップフロップの判定結果を合成した合成結果を生成する合成段階と、合成結果を表示する表示段階とを備える解析方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、半導体デバイスに生じた不良の原因を、これまでより効率的に解析することができる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、被試験デバイス５００を試験した試験結果を解析するシステム５の全体構成を示す。システム５は、試験装置１０と、ウェハプローバ装置１２と、測定用接触針１５と、試験結果ＤＢ２０と、解析装置３０とを備える。試験装置１０は、ウェハ５０上に形成された複数の被試験デバイス５００を試験する。この試験にはウェハプローバ装置１２および測定用接触針１５が用いられる。具体的には、ウェハプローバ装置１２は、ウェハ５０の設置位置を順次変更する。また、測定用接触針１５は、ウェハプローバ装置１２によって順次移動される被試験デバイス５００に対して電気的に接触する。試験装置１０は、測定用接触針１５を経由して試験信号を被試験デバイス５００に供給し、また、測定用接触針１５を経由して出力信号を被試験デバイス５００から取得する。

試験装置１０は、取得した出力信号を期待値信号と比較することによって被試験デバイス５００の良否を判定する。ウェハ５０が複数の被試験デバイス５００を含む場合には、試験装置１０は、同一のウェハ５０に形成された複数の被試験デバイス５００を試験してもよい。試験装置１０は、ウェハ５０の設置位置をウェハプローバ装置１２から取得することにより、試験対象となる被試験デバイス５００を識別し、または、当該被試験デバイス５００のウェハ５０上の位置を検出する。試験結果ＤＢ２０は、試験装置１０による試験結果を格納する。試験結果ＤＢ２０は、試験結果をデータ圧縮して格納してもよい。解析装置３０は、試験結果を試験結果ＤＢ２０から読み出して解析し、被試験デバイス５００の生産プロセスや物理設計などに生じた障害を検出する。

図２は、試験結果ＤＢ２０に格納されるデータの概念図を示す。試験結果ＤＢ２０は、被試験デバイス毎にその試験結果を格納する。被試験デバイス毎の試験結果を試験結果データ２００−１〜Ｎとする。図２はこれらを代表して試験結果データ２００−１の詳細を示している。横軸は、スキャンチェーンにより連結されて被試験デバイス５００に設けられる複数のフリップフロップを示す。縦軸は、被試験デバイス５００が有する複数のスキャンチェーンを示す。縦軸と横軸との交差点には、対応するフリップフロップの判定結果を示す。判定結果とは、被試験デバイス５００のスキャン試験を行うことにより格納されるデータを、そのフリップフロップから読み出した値と、期待値とを比較した結果を示す。図中の斜線は、フリップフロップから読み出した値と期待値とが一致しなかったことを示す。

図３は、解析装置３０の機能構成を示す。解析装置３０は、取得部３００と、結果格納部３１０と、計数部３２０と、合成制御部３３０と、分割部３４０と、合成部３５０と、表示部３６０とを有する。取得部３００は、それぞれのフリップフロップについての判定結果を取得する。結果格納部３１０は、それぞれの被試験デバイス５００毎に、当該被試験デバイス５００に含まれるそれぞれのフリップフロップの判定結果を、スキャンチェーンにおける位置と対応付けて格納する。好ましくは、結果格納部３１０は、それぞれの被試験デバイス５００毎に、その判定結果をその被試験デバイス５００を含むウェハ上の位置と更に対応付けて格納する。

計数部３２０は、それぞれの被試験デバイス５００毎に、不良と判定されたフリップフロップの個数を計数する。合成制御部３３０は、計数部３２０における計数結果が、予め定められた個数以下である被試験デバイスを合成部３５０に通知し、当該被試験デバイスに対応する判定結果に基づいて、合成結果を生成させてもよい。こうすることで、偶然に障害が多発した被試験デバイス５００は合成の対象から除外することができ、他の被試験デバイス５００に生じた不良の原因を追究し易くすることができる。

また、合成制御部３３０は、ウェハ５０において、計数部３２０における計数結果が予め定められた個数以上である被試験デバイスと隣接して形成された被試験デバイスを更に合成部３５０に通知してもよい。その場合、合成制御部３３０は、その被試験デバイスに対応する判定結果に更に基づいて、合成結果を生成させる。こうすることで、不良の発生し易い位置と不良の発生しにくい位置との境界に位置する被試験デバイス５００を解析の対象とすることができ、生産プロセスの調整に役立てることができる。

分割部３４０は、ウェハ５０上の位置に基づいて、複数の被試験デバイス５００を複数のグループに分割する。例えば、分割部３４０は、ウェハ５０上の配置が同一の被試験デバイス５００をそれぞれのウェハ５０から選択して１つのグループとしてもよいし、ウェハ５０の外周に位置する被試験デバイス５００を１つのグループとし、その内側に位置する被試験デバイス５００を他のグループとしてもよい。合成部３５０は、合成制御部３３０から受けた通知に基づいて被試験デバイス５００を選択する。そして、合成部３５０は、選択された被試験デバイス５００について、上記のグループ毎に、かつ、スキャンチェーンの位置毎に、それぞれの被試験デバイス５００のフリップフロップの判定結果を合成した合成結果を生成する。表示部３６０は、スキャンチェーンのそれぞれの位置において、不良と判定されたフリップフロップの個数を識別可能に、合成結果を表示する。

図４は、結果格納部３１０のデータ構造の一例を示す。結果格納部３１０は、それぞれの被試験デバイス５００に対応する判定結果を示す判定結果データ４００−１〜Ｎのそれぞれを格納している。図４ではこれらを代表して判定結果データ４００−１を例示する。判定結果データ４００−１は、ある被試験デバイス５００に含まれるそれぞれのフリップフロップの判定結果を、そのフリップフロップのスキャンチェーンにおける位置に対応付けて記録している。また、判定結果データ４００−１は、その被試験デバイス５００のウェハ５０上の位置を記録している。

詳細には、判定結果データ４００−１は、各フリップフロップのスキャンチェーンにおける位置として、スキャンチェーンの並び方向の順序（Ｘ）と、スキャンチェーンの深さ方向の順序（Ｙ）とを記録している。例えば、１番目に配列されたスキャンチェーンの１番目の深さに連結されたフリップフロップは、良品と判定されている。一方で、同じスキャンチェーンの２番目の深さに連結されたフリップフロップは、不良と判定されている。同様に、同じスキャンチェーンの３番目の深さに連結されたフリップフロップは、良品と判定されている。また、判定結果データ４００−１に対応する被試験デバイス５００のウェハ５０内の位置は、第６番目である。但し、ウェハ５０内の位置を示す番号は、当該位置に対応付けて予め定められているものとする。

図５は、表示部３６０の表示画面の一例を示す。表示部３６０は、表示面上に、ウィンドウ５２と、ウィンドウ５４とを表示する。合成部３５０は、ウィンドウ５２中に、合成の対象となる複数の被試験デバイス５００のウェハ５０内の位置を模式的に表示する。また、合成部３５０は、ウィンドウ５４内のウィンドウ５６中の第１の座標軸（例えばＹ軸）にそれぞれのスキャンチェーンを示し、第２の座標軸（例えばＸ軸）にそれぞれのスキャンチェーンにおけるフリップフロップの位置を示した二次元の合成結果を生成する。この合成結果における斜線は、１以上の被試験デバイス５００において不良が発生したフリップフロップを示している。

また、表示部３６０は、ウィンドウ５４内のウィンドウ５８中に、ウィンドウ５６内の一部を拡大した画面を表示してもよい。表示部３６０は、このウィンドウ５８において、不良と判定されたフリップフロップの個数を識別可能に表示する。図中の＊マークは、２以上の被試験デバイス５００において不良が発生したことを示し、図中の×マークは、１つの被試験デバイス５００において不良が発生したことを示す。また、マークの無いフリップフロップは、何れの被試験デバイス５００においても不良が発生しなかったことを示す。これに代えて、表示部３６０は、不良と判定されたフリップフロップの個数を色彩の違いによって表示してもよい。この表示によって、利用者は、不良の発生し易いスキャンチェーン上の位置を直感的に認識することができる。

更に、合成部３５０は、ウィンドウ５２内でそれぞれの被試験デバイス５００を選択可能に表示してもよい。例えば、合成部３５０は、マウスなどのポインティングデバイスを利用者に操作させ、ウィンドウ５２内に表示された被試験デバイス５００を複数選択させてもよい。この場合、分割部３４０は、利用者によって選択された複数の被試験デバイス５００を、１つのグループとして他の被試験デバイス５００とは別のグループに分割する。これを受けて、合成部３５０は、このグループに含まれる被試験デバイス５００の合成結果を生成して表示させる。これにより、利用者は、ウェハ５０内の被試験デバイス５００の配置を参照しながら合成すべき被試験デバイス５００を容易に選択することができる。

図６は、解析装置３０によって試験結果を解析する処理のフローチャートである。取得部３００は、それぞれのフリップフロップについての判定結果を取得する（Ｓ６００）。結果格納部３１０は、それぞれの被試験デバイス５００毎に、当該被試験デバイス５００に含まれるそれぞれのフリップフロップの判定結果を、スキャンチェーンにおける位置と対応付けて格納する（Ｓ６１０）。

計数部３２０は、それぞれの被試験デバイス５００毎に、不良と判定されたフリップフロップの個数（フェイル数）を計数する（Ｓ６２０）。合成制御部３３０は、計数部３２０における計数結果が、予め定められた個数以下である被試験デバイスを合成部３５０に通知する（Ｓ６３０）。また、合成制御部３３０は、ウェハ５０において、計数部３２０における計数結果が予め定められた個数以上である被試験デバイスと隣接して形成された被試験デバイスを更に合成部３５０に通知する。

分割部３４０は、ウェハ５０上の位置に基づいて、複数の被試験デバイス５００を複数のグループに分割する（Ｓ６４０）。そして、合成部３５０は、上記のグループ毎に、かつ、スキャンチェーンの位置毎に、それぞれの被試験デバイス５００のフリップフロップの判定結果を合成した合成結果を生成する（Ｓ６５０）。これに代えて、合成部３５０は、グループに関わらず、予め指定されたウェハ上の位置に対応する被試験デバイス５００の判定結果に基づいて合成結果を生成してもよい。即ち例えば、判定結果の取得に先立って予めウェハ５０の外周部が指定されていれば、合成部３５０は、ウェハ５０の外周部に位置する被試験デバイス５００について合成結果を生成してもよい。また、合成部３５０は、円形のウェハ５０の中心からの距離によってグループに分割された被試験デバイス５００について、それぞれのグループの判定結果を合成してもよい。表示部３６０は、スキャンチェーンのそれぞれの位置において、不良と判定されたフリップフロップの個数を識別可能に、合成結果を表示する（Ｓ６６０）。

図７は、解析装置３０が新たな試験結果を取得する毎に繰り返す処理のフローチャートである。解析装置３０は、図６に例示した処理に代えて、または、図６に例示した処理の後に、図７に示す処理を実行してもよい。なお、図７に示す処理は、試験装置１０が複数の被試験デバイス５００を順次試験する処理と並行して実行されるものとする。
取得部３００は、試験結果ＤＢ２０が新たな被試験デバイス５００を試験する毎に、当該被試験デバイス５００に含まれるフリップフロップの判定結果を取得する（Ｓ７００）。そして、合成部３５０は、当該判定結果を合成の対象とするか否かを判断する（Ｓ７１０）。この判断は、図６のＳ６３０によって説明したように、分割部３４０による通知に基づいてもよい。即ち例えば、合成部３５０は、フェイル数が基準値以下であるか、または、不良な被試験デバイス５００に隣接することを条件に合成の対象としてもよい。合成の対象とする場合には（Ｓ７１０：ＹＥＳ）、合成部３５０は、既に生成している合成結果に当該被試験デバイス５００の判定結果を合成する（Ｓ７２０）。
以上、図７の処理を繰り返せば、全ての試験が終了しなくとも、試験動作の進行に伴って合成結果の精度を順次高めることができる。

以上、図１から図７を参照して説明したように、解析装置３０によれば、被試験デバイス５００内に生じたフリップフロップの不良を、そのフリップフロップのスキャンチェーン上の位置や、その被試験デバイス５００のウェハ５０内の位置などの複数の観点から合成することができる。また、合成の結果は記号や色などによって分かり易く表示され、生産ラインの調整や物理設計の改善を支援することができる。更に、合成の対象とする被試験デバイス５００を不良の個数などによって自動的に選択することにより、不良の原因追究に貢献し得る被試験デバイス５００のみを選択してエンジニアの作業負担を軽減することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることのできることが当業者にとって明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

図１は、被試験デバイス５００を試験した試験結果を解析するシステム５の全体構成を示す。 図２は、試験結果ＤＢ２０に格納されるデータの概念図を示す。 図３は、解析装置３０の機能構成を示す。 図４は、結果格納部３１０のデータ構造の一例を示す。 図５は、表示部３６０の表示画面の一例を示す。 図６は、解析装置３０によって試験結果を解析する処理のフローチャートである。 図７は、解析装置３０が新たな試験結果を取得する毎に繰り返す処理のフローチャートである。

符号の説明

５ システム
１０ 試験装置
１２ ウェハプローバ装置
１５ 測定用接触針
２０ 試験結果ＤＢ
３０ 解析装置
５０ ウェハ
５２ ウィンドウ
５４ ウィンドウ
５６ ウィンドウ
５８ ウィンドウ
２００ 試験結果データ
３００ 取得部
３１０ 結果格納部
３２０ 計数部
３３０ 合成制御部
３４０ 分割部
３５０ 合成部
３６０ 表示部
４００ 判定結果データ
５００ 被試験デバイス

Claims (10)

1. 同一の構成を有する複数の被試験デバイスを試験装置により試験した試験結果を解析する解析装置であって、
   スキャンチェーンにより連結されて前記被試験デバイスに設けられる複数のフリップフロップに、前記被試験デバイスのスキャン試験を行うことにより格納されるデータを、それぞれの前記フリップフロップ毎に読み出した値と、期待値とを比較した判定結果を取得する取得部と、
   それぞれの前記フリップフロップの判定結果を、前記スキャンチェーンにおける位置と対応付けて格納する結果格納部と、
   前記スキャンチェーンにおける位置毎に、複数の前記被試験デバイスの前記フリップフロップの前記判定結果を合成した合成結果を生成する合成部と、
   前記合成結果を表示する表示部と
   を備える解析装置。
2. 前記表示部は、前記スキャンチェーンのそれぞれの位置について、複数の前記被試験デバイスの試験で不良と判定された前記フリップフロップの個数を識別可能に、前記合成結果を表示する
   請求項１に記載の解析装置。
3. それぞれの前記被試験デバイスは、複数の前記スキャンチェーンを有し、
   前記合成部は、前記表示部の表示面における第１の座標軸にそれぞれの前記スキャンチェーンを示し、前記表示面における第２の座標軸にそれぞれの前記スキャンチェーンにおける前記フリップフロップの位置を示した二次元の前記合成結果を生成する
   請求項１または２に記載の解析装置。
4. 前記結果格納部は、それぞれの前記被試験デバイス毎に前記判定結果を格納し、
   前記合成部は、予め選択された前記被試験デバイスに対応する複数の前記判定結果に基づいて、前記合成結果を生成する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の解析装置。
5. それぞれの前記被試験デバイス毎に、不良と判定された前記フリップフロップの個数を計数する計数部と、
   前記計数部における計数結果が、予め定められた個数以下である前記被試験デバイスを前記合成部に通知し、当該被試験デバイスに対応する複数の前記判定結果に基づいて、前記合成結果を生成させる合成制御部と
   を更に備える請求項１から４のいずれか１項に記載の解析装置。
6. 前記試験装置は、同一のウェハに形成された複数の前記被試験デバイスを試験し、
   前記結果格納部は、前記判定結果を、前記被試験デバイスの前記ウェハ上の位置と更に対応付けて格納し、
   前記合成制御部は、前記ウェハにおいて、前記計数部における計数結果が予め定められた個数以上である前記被試験デバイスと隣接して形成された前記被試験デバイスを更に前記合成部に通知し、当該被試験デバイスに対応する複数の前記判定結果に更に基づいて、前記合成結果を生成させる
   請求項５に記載の解析装置。
7. 前記試験装置は、同一のウェハに形成された複数の前記被試験デバイスを試験し、
   前記結果格納部は、前記判定結果を、前記被試験デバイスの前記ウェハ上の位置と更に対応付けて格納し、
   前記合成部は、予め指定された前記ウェハ上の位置に対応する前記被試験デバイスの判定結果に基づいて、前記合成結果を生成する
   請求項１から６のいずれか１項に記載の解析装置。
8. 前記ウェハ上の位置に基づいて、複数の前記被試験デバイスを複数のグループに分割する分割部を更に備え、
   前記合成部は、前記グループ毎に前記合成結果を生成する
   請求項６または７に記載の解析装置。
9. 前記試験装置は、複数の前記被試験デバイスを順次試験し、
   前記合成部は、新たな前記判定結果を取得する毎に、既に生成している前記合成結果に、当該判定結果を合成する
   請求項１から８のいずれか１項に記載の解析装置。
10. 同一の構成を有する複数の被試験デバイスを試験装置により試験した試験結果を解析する解析方法であって、
    スキャンチェーンにより連結されて前記被試験デバイスに設けられる複数のフリップフロップに、前記被試験デバイスのスキャン試験を行うことにより格納されるデータを、それぞれの前記フリップフロップ毎に読み出した値と、期待値とを比較した判定結果を取得する取得段階と、
    それぞれの前記フリップフロップの判定結果を、前記スキャンチェーンにおける位置と対応付けて格納する結果格納段階と、
    前記スキャンチェーンにおける位置毎に、複数の前記被試験デバイスの前記フリップフロップの前記判定結果を合成した合成結果を生成する合成段階と、
    前記合成結果を表示する表示段階と
    を備える解析方法。

Images