JP5446509B2 - 検査システム及び検査方法 - Google Patents
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Description
この技術によれば、欠陥データと試験結果との局所分布との相関を自動化し、その精度を確保することができるとされている。しかしながら、欠陥検査で発見された半導体ウエハの欠陥の分布パターンと、電気的試験で発見された不良半導体チップの分布パターンとの間の相関を極めて高い確度で取得できるとは言えず、検査精度の更なる向上が望まれる。
図1は、本実施形態に係る半導体ウエハの検査システムの構成図である。
図示のように、検査システム1は、検査装置2、試験装置3、回路測定装置4、及びユーザ端末クライアント5に接続される。
試験装置3は、半導体チップを集積形成した後の半導体ウエハに最終的な電気的な試験を行い、半導体チップが電気的に正常に動作するか否か(半導体チップの良/不良)を判定する装置である。不良と評価された半導体チップのデータは、試験データとして検査システム1に入力する。
回路測定装置4は、半導体ウエハに形成された個々の半導体チップについて、測定条件(電源電圧及び動作周波数)を変えて電気的測定し、測定条件の異なる複数の回路特性値を取得し、予め規定された許容度(回路マージン)に依存した故障の有無を判定する装置である。回路マージンに依存した故障と評価された半導体チップのデータは、回路特性データとして検査システム1に入力する。
なおここでは、試験装置3と回路測定装置4とを別個に設ける場合を例示するが、試験装置3及び回路測定装置4の機能を有する1つの装置を設けるようにしても良い。
検査システム1は、データ管理サーバ11、第1アプリケーション解析サーバ12、及び第2アプリケーション解析サーバ13を備えて構成される。データ管理サーバ11と第2アプリケーション解析サーバ13とがLAN(Local Area Network)14を介して接続され、第2アプリケーション解析サーバ13とユーザ端末クライアント5とがLAN15を介して接続されている。検査システム1において取得された分布パターンの相関は、LAN15を介してユーザ端末クライアント5に表示される。
具体的に、基準化部21は、半導体ウエハのレイアウト基準情報を用いて、試験データのチップ座標の座標系(回路測定データのチップ座標の座標系)を基準として、検査データの座標系を試験データの座標系(回路測定データの座標系)に合わせる基準化を行う。
試験結果データベース23は、基準化された試験データを格納するためのデータベースである。
回路測定データベース24は、基準化された回路測定データを格納するためのデータベースである。
第1管理ナレッジ32は、要約部31で取得した代表値及びXML化された測定条件を格納して管理する。
統計処理部33は、第1管理ナレッジ32から読み出した代表値を統計処理して要約し、統計処理されたチップ座標をXML化するものである。
第2管理ナレッジ34は、統計処理部33で取得したXML化されたチップ座標を格納して管理する。
第2分類部42は、試験結果データに基づいて不良半導体チップの特異分布を抽出して分類するものである。
第3分類部43は、回路測定データに基づいて回路特性値の特異分布を抽出して分類するものである。
第1ナレッジデータベース45は、第1演算部44で相関の有無(例えば後述する一致率)が判断されたチップ座標を格納するためのデータベースである。第1ナレッジデータベース45では、当該相関があると判断されて新たな分類カテゴリを付与された不良半導体チップのチップ座標が管理される。また、過去に当該相関(一致率)と、半導体チップに発生した実際の不良とが関係した不良半導体チップについては、識別できるように所定の重み付けがそのチップ座標に付されて格納される。
第2ナレッジデータベース47は、第2演算部46で相関の有無(例えば後述する一致率)が判断された試験結果データ及び検査データを格納するためのデータベースである。第2ナレッジデータベース47では、過去に当該相関(一致率)と、半導体チップに発生した実際の不良とが関係した不良半導体チップについては、識別できるように所定の重み付けがそのチップ座標に付されて格納される。
図2は、本実施形態による半導体ウエハの検査方法を示すフロー図である。
図1の試験装置3を用いて、半導体チップを集積形成した後の半導体ウエハに最終的な電気的な試験を行う(ステップS2)。
図1の回路測定装置4を用いて、半導体ウエハに形成された個々の半導体チップについて、測定条件(電源電圧及び動作周波数)を変えて電気的測定し、測定条件の異なる複数の回路特性値を取得する(ステップS3)。ここでは、許容度(回路マージン)に依存した半導体チップを故障と判定する。
要約部31で取得した代表値及びXML化された測定条件は、第1管理ナレッジ32に格納される。
続いて、図1の統計処理部33は、図3(b)に示すように、半導体ウエハWを半導体チップCが一致するように重ね合わせ、図1の第1管理ナレッジ32から読み出した代表値を統計処理して要約し、統計処理されたチップ座標をXML化する(ステップS5)。
図4は、検査装置2から出力される検査データDi1を模式的に表す図である。
この検査データDi1は、欠陥が発見された場所のチップ座標(i,j)と、チップ内における物理座標(X,Y)で構成される。
更に、物理座標(X,Y)は、各々の半導体チップに付与されており、その原点は各チップの左下の点である。
図7に示すように、そのチップ座標の原点(0、0)は、半導体ウエハWのノッチNを下にした場合(ノッチダウンの場合)の最も左上の半導体チップとなる。そして、その左上の半導体チップから右に行くほどチップ座標のX座標が1ずつ増加し、下に行くほどY座標が2ずつ増加する。
図8は、ステップS6による各データDi1,Dt1,Dc1の基準化方法を説明するためのフロー図である。
先ず、半導体ウエハのノッチが上にある状態を基準にして得られた検査データDi1のチップ座標(i,j)を、ノッチが下にある状態(ノッチダウン)のチップ座標に変換する(ステップS21)。
図9に示すように、この変換は、半導体ウエハWを180度回転させることに相当する。例えば、変換前に右下の(1,−1)にあった半導体チップAは、変換後に左上に移動する。更に、この変換では、半導体ウエハWが180度回転したことにより、各半導体チップにおける欠陥の物理座標(X,Y)の原点Oがチップの右上になるので、第1象限にあった欠陥が第3象限に移動する。従って、変換前の物理座標が(x,y)であった欠陥Fは、変換後に符号が反対になり(−x,−y)なる物理座標を有する。
図10に示すように、そのオフセット(Nx,Ny)は、次の式(1),(2)から求められる。
Nx={Ax+(sx−ax)}/sx ・・・(1)
Ny={Ay+(sy−ay)}/sy ・・・(2)
なお、これらの式において、Ax(Ay)は、左上の半導体チップCの左下の点Qと半導体ウエハの中心PとのX方向(Y方向)の符号付のベクトル距離を示す。また、sx(sy)は1つの半導体チップのX方向(Y方向)の長さである。そして、ax(ay)は、半導体ウエハの中心Pと、中心Pを含む半導体チップCpの右上の点RとのX方向(Y方向)の距離の絶対値である。
なお、式(3)において、(i',j')は変換前のチップ座標であり、(i,j)が変換後のチップ座標を表す。
以上により、検査データDi1のチップ座標の基準化が終了したことになる。
図3(c)では、不良半導体チップCに網目模様を付して示している。
図2のステップS7について、以下に詳述する。
図11は、欠陥の分布パターンの一例を示す平面図である。図11の例では、半導体ウエハWに欠陥FCがクラスタ状に分布していると共に、欠陥FLがライン状に分布している。
図12は、欠陥の分布パターンを分類する方法について説明するためのフロー図である。
先ず、欠陥データベース22から第1分類部41に基準化された検査データDi2を取り込む(ステップS31)。
以上により、検査装置2で発見された欠陥の分布パターンが形と大きさで分類されたことになる。
図2のステップS8について、以下に詳述する。
図12では、欠陥の分布パターンを分類することについて説明した。欠陥と同様に、試験装置3で発見される不良半導体チップでも、ライン状又はクラスタ状等の分布パターンを示すことがある。
以下、試験装置3で発見された不良半導体チップの分布パターンが、ライン状とクラスタ状のどちらに分類されるかを解析する方法について説明する。
先ず、試験結果データベース23から第2分類部42に試験データDt1を取り込む(ステップS41)。
次に、既述のDefect-SSAを用いて、試験データDt1に基づいて不良半導体チップの分布パターンを分類すると共に、その分布パターンの大きさも判断する(ステップS42)。
パターンの大きさの判断は、図12で説明したステップS32と同様にして行われる。即ち、分布パターンがライン状の場合、大きさの閾値を予め設定しておき、分布パターンの長さがその閾値以上の場合には分布パターンが「長い」と判断し、閾値未満の場合には「短い」と判断する。
以上により、試験装置3で発見された不良半導体チップの分布パターンが形と大きさで分類された。
図2のステップS9について、以下に詳述する。
欠陥と同様に、回路測定装置4で測定される半導体チップの回路特性値は、製造工程の加工精度と回路設計の許容値との不整合から、ライン状又はクラスタ状等の特異分布のパターンを示すことがある。
以下、回路測定装置4で測定された回路特性値の分布パターンが、ライン状又はクラスタ状等に分類されるか否かを解析する方法について説明する。
先ず、回路特性データベース24から第3分類部43に回路測定データDc1を取り込む(ステップS51)。
次に、BIN-SSAの技術を用いて、基準化された回路測定データDc1に基づいて回路特性値の分布パターンを分類すると共に、その分布パターンの大きさも判断する(ステップS52)。
パターンの大きさの判断は、図12で説明したステップS32と同様にして行われる。例えば、クラスタの大きさの閾値を予め設定しておき、分布パターンの大きさがその閾値以上の場合には分布パターンが「大きい(クラスタ状である)」と判断し、閾値未満の場合には「小さい(クラスタ状でない)」と判断する。
分類済の回路測定データDc2は、回路特性データベース24にフィードバックされて格納され、当該半導体装置の品種ごと(テクノロジ単位)に管理される(ステップS54)。
図2のステップS10について、以下に詳述する。
図19は、分類済みの試験結果データと分類済みの回路測定データとを照合して、両者の相関の有無をする方法について説明するためのフロー図である。
無相関データDt3は図1の第2演算部46に送られ、後述するステップS12が実行される。
合成データDs1は、同じチップ座標を有する分類済の試験データDt2と分類済の回路測定データDc2とが同じ行に配され、これらの横に「チップ座標」及び「一致率」なる項目が付与される。このうち、「チップ座標」の項目には、各行のチップ座標が与えられる。
なお、「一致率」の項目は、「分類(形)」と「分類(大きさ)」なる項目に更に細分されるが、これらについては後述する。
図2のステップS12について、以下に詳述する。
図21は、分類済みの検査データと無相関データとを照合する方法について説明するためのフロー図である。
合成データDs2は、同じチップ座標を有する分類済の検査データDi3と無相関データDt3とが同じ行に配され、これらの横に「チップ座標」及び「一致率」なる項目が付与される。このうち、「チップ座標」の項目には、各行のチップ座標が与えられる。
図23の例では、物理座標が(70000μm,70000μm)の欠陥と、チップ座標が(1,1)の不良半導体チップは、それぞれ同じ形(ライン)と同じ大きさ(長い)を有する分布パターンに属するので、第1行目の「分類(形)」と「分類(大きさ)」には1が書き込まれている。
図25は、この方法について説明するためのフロー図である。
次に、ステップS82に移行し、合成データDs2の中にチップ座標が(i,j)に等しいものが存在するかどうかを判断する(ステップS82)。存在する(YES)と判断された場合には、ステップS83に移行し、このチップ座標(i,j)を抽出する。抽出されたチップ座標は、図26に示されるチップ情報Dcに書き加えられる。チップ情報Dcは、図1の第2ナレッジデータベース47に格納される。
そして、行っていない(NO)と判断された場合は、ステップS85に移行し、iを1だけインクリメントして再びステップS82を行う。一方、行った(YES)と判断された場合は、ステップS86に移行し、ステップS82の判断が全てのチップ座標に対して行われたか否かが判断される。
ステップS88では、ステップS83で抽出されたチップ情報Dcに含まれるチップ座標の個数X1を計数する。
更に、このステップS88では、無相関データDt3に含まれるチップ座標の総数、即ち回路特性の回路マージンの影響が除去された全ての不良半導体チップの個数Y1を算出する。
次に、上記の比P1を用いて、欠陥と不良半導体チップのそれぞれの分布パターンの相関関係の有無の判断を行う(ステップS90)。これは、例えば、全体相関率P1が基準値(例えば0.9)以上である場合に相関が有ると判断し、全体相関率P1が基準値未満の場合に相関が無いと判断することで行われる。
なお、このステップS90では、基準値を高めることにより判断の確度を高め、基準値を低めることで判断の確度を低めるようにしてもよい。
同様に、図形検証方法の各ステップ(図2のステップS1〜S12、図8のステップS21〜S23、図12のS31〜S33、図15のS41〜S43、図17のS51〜S53、図19のS61〜S64、図21のS71〜S73、図25のS81〜S90等)は、例えばROM又はハードディスク等の記憶媒体から読み出したプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本実施形態に含まれる。
前記半導体ウエハの欠陥の半導体チップの第2座標データを格納する第2データベースと、
前記半導体ウエハの、条件を変えて測定した回路特性値を統計処理してなる半導体チップの第3座標データを格納する第3データベースと、
前記第1座標データと前記第3座標データとを照合して、両者の相関の有無を判定する第1演算部と、
前記第1演算部により前記第3座標データと相関が無いと判定された前記第1座標データと前記第2座標データとを照合して、両者の相関の有無を判定する第2演算部と
を含むことを特徴とする検査システム。
前記分類カテゴリが付与された前記第1座標データを格納する第4データベースを更に含むことを特徴とする付記1〜5のいずれか1項に記載の検査システム。
前記半導体チップに欠陥検査を行い、前記欠陥検査で発見された欠陥の前記半導体チップの第2座標データを取得するステップと、
前記半導体チップについて、条件を変えて回路特性を測定し、その回路特性値を統計処理して前記半導体チップの第3座標データを取得するステップと、
前記第1座標データと前記第3座標データとを照合して、両者の相関の有無を判定するステップと、
前記第3座標データと相関が無いと判定された前記第1座標データと前記第2座標データとを照合して、両者の相関の有無を判定するステップと
を含むことを特徴とする検査方法。
2 検査装置
3 試験装置
4 回路測定装置
11 データ管理サーバ
12 第1アプリケーション解析サーバ
13 第2アプリケーション解析サーバ
14,15 LAN
21 基準化部
22 欠陥データベース
23 試験結果データベース
24 回路測定データベース
31 要約部
32 第1管理ナレッジ
33 統計量算出部
34 第2管理ナレッジ
41 第1分類部
42 第2分類部
43 第3分類部
44 第1演算部
45 第1ナレッジデータベース
46 第2演算部
47 第2ナレッジデータベース
Claims (5)
- 電気的試験により検出された半導体ウエハの不良の半導体チップの第1座標データを格納する第1データベースと、
光学的検査により検出された前記半導体ウエハの欠陥の半導体チップの第2座標データを格納する第2データベースと、
前記半導体ウエハの、条件を変えて測定した回路特性値を統計処理してなる半導体チップの第3座標データを格納する第3データベースと、
前記第1座標データと前記第3座標データとを照合して、両者の相関の有無を判定する第1演算部と、
前記第1演算部により前記第3座標データと相関が無いと判定された前記第1座標データと前記第2座標データとを照合して、両者の相関の有無を判定する第2演算部と
を含むことを特徴とする検査システム。 - 前記第2座標データの座標系を前記第1座標データの座標系に合わせる演算を行う第1基準化部を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の検査システム。
- 前記第1演算部は、前記第3座標データと相関が有ると判定した前記第1座標データに分類カテゴリを付与し、
前記分類カテゴリが付与された前記第1座標データを格納する第4データベースを更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の検査システム。 - 半導体ウエハの複数の半導体チップに電気的試験を行い、前記電気的試験で発見された不良の前記半導体チップの第1座標データを取得するステップと、
前記半導体チップに光学的検査を行い、前記光学的検査で発見された欠陥の前記半導体チップの第2座標データを取得するステップと、
前記半導体チップについて、条件を変えて回路特性を測定し、その回路特性値を統計処理して前記半導体チップの第3座標データを取得するステップと、
前記第1座標データと前記第3座標データとを照合して、両者の相関の有無を判定するステップと、
前記第3座標データと相関が無いと判定された前記第1座標データと前記第2座標データとを照合して、両者の相関の有無を判定するステップと
を含むことを特徴とする検査方法。 - 前記第3座標データと相関が有ると判定した前記第1座標データに分類カテゴリを付与するステップを更に含むことを特徴とする請求項4に記載の検査方法。
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