JPH0927531A - 歩留まり統計解析方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査工程における検査データを自動的に解析
し、歩留まり予測を短時間に高精度で行う。 【構成】 ウエハ検査装置２およびプローブ検査装置３
の検査データを記憶装置６に、各半導体ウエハ毎やロッ
ト毎に格納し、必要な検査データを記憶装置６から検索
し、制御演算部７が、それらの検査データにおける相関
関係などを相関分析などを用いて演算し、その結果を制
御演算部７を介して記憶部８に格納する。制御演算部７
は、記憶装置６と記憶部８に格納されているデータを照
合し、歩留まり予測を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歩留まり統計解析方法
およびシステムに関し、特に、半導体装置製造における
歩留まり予測に適用して有効な技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、半
導体装置におけるそれぞれの製造工程においては、様々
な検査が行われている。

【０００３】たとえば、酸化・拡散工程を完了した半導
体ウエハは、半導体素子の電気的特性や歩留まりの測定
評価を行う電気的特性検査（以下、Ｗ検という）が行わ
れ、半導体ウエハの配線結線が全て完了した工程におい
ては、半導体ウエハに形成された各ペレットが電気的特
性、回路特性および所望の論理動作を実現できているか
の検証を行うプローブ検査（以下、Ｐ検という）などが
行われている。

【０００４】そして、これらＷ検やＰ検などによって測
定された検査データは自動的に収集されており、収集さ
れたデータならびにＷ検あるいはＰ検との相関関係や歩
留まりなどを算出して、半導体装置の製造工程における
特性不良要因や歩留まりなどを予測している。

【０００５】なお、歩留まりについて詳しく述べてある
例としては、株式会社オーム社、平成３年１２月２５日
発行「半導体ハンドブック（第２版）」半導体ハンドブ
ック編集委員会（編）、Ｐ５６２〜Ｐ５６４があり、こ
の文献には、半導体ウエハ処理工程における半導体チッ
プの歩留まりについて記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な半導体装置の製造工程における歩留まり解析技術で
は、次のような問題点があることが本発明者により見い
出された。

【０００７】近年、半導体装置の微細化および高集積化
に伴い、集積度はスケーリング則に則して増大してい
る。

【０００８】ところが、Ｗ検およびＰ検によって測定さ
れた検査データの解析は、作業者による人手解析により
行われており、膨大なそれらの検査データは利用しきれ
ておらず、一部が利用されているにとどまっており、解
析の効率が悪くなってしまうという問題がある。

【０００９】また、歩留まりの予測においては、解析の
データに基づいて作業者が経験的にカットアンドトライ
で行っており、予測の精度が向上されず、生産性が低下
してしまう恐れもある。

【００１０】本発明の目的は、検査工程における検査デ
ータを自動的に解析し、歩留まり予測を短時間に高精度
で行うことのできる歩留まり統計解析方法およびシステ
ムを提供することにある。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１３】すなわち、本発明の歩留まり統計解析方法
は、半導体ウエハにおける各々の検査工程毎の検査デー
タに基づいて各々の検査工程における相関関数よりなる
解析データを算出する工程と、予測を行う任意の検査工
程の前検査工程における検査データと該解析データとの
照合を行い、任意の検査工程における半導体ウエハの歩
留まりならびに不良内容を自動的に予測する工程とを有
したものである。

【００１４】また、本発明の歩留まり統計解析方法は、
不良が発生した検査工程における不良の半導体ウエハの
検査データと解析データとの照合を行い、不良の半導体
ウエハの不良内容と因果関係がある不良が発生した検査
工程の前検査工程における検査項目を指摘する工程を有
したものである。

【００１５】さらに、本発明の歩留まり統計解析方法
は、解析データに基づいて、任意の相関関係図を演算す
る工程を有したものである。

【００１６】また、本発明の歩留まり統計解析方法は、
相関関係図が、すべての検査工程における任意の検査項
目の２つの関係をグラフ化した相関散布図、ルール分析
の結果を表示したルール解析図ならびに半導体ウエハの
形成された半導体チップの良品分布を示すウエハマップ
よりなるものである。

【００１７】さらに、本発明の歩留まり統計解析装置
は、各々の検査工程毎の検査データを格納する第１の記
憶手段と、該第１の記憶手段に格納された検査データに
基づいて各々の検査工程における相関関係よりなる解析
データの算出を行い、該解析データと所定の検査データ
との照合を行い、所定の検査工程における歩留まりおよ
び不良率を予測する制御演算手段と、該制御演算手段に
より算出された解析データを格納する第２の記憶手段
と、制御演算手段により予測された予測データを出力す
る出力手段とよりなるものである。

【００１８】

【作用】上記した本発明の歩留まり統計解析技術によれ
ば、第１の記憶手段により、各々の検査工程毎の検査デ
ータを格納し、制御演算手段が、その格納された検査デ
ータに基づいて各々の検査工程における相関関係よりな
る解析データの算出を行い、その解析データを第２の記
憶手段に格納して、制御演算手段が、該解析データと所
定の検査データとの照合を行い、所定の検査工程におけ
る歩留まりおよび不良率を予測して出力手段に予測デー
タを出力することによって、短時間で高精度の歩留まり
予測を行うことができる。

【００１９】また、上記した本発明の歩留まり統計解析
技術によれば、第１の記憶手段に格納された不良が発生
した検査工程における不良の半導体ウエハの検査データ
と第２の記憶手段に格納された解析データとを制御演算
手段が照合を行い、不良の半導体ウエハの不良内容と因
果関係がある不良が発生した検査工程の前検査工程にお
ける検査項目を指摘して出力手段により出力することに
よって、工程管理に即座にフィードバックすることがで
きる。

【００２０】さらに、上記した本発明の歩留まり統計解
析技術によれば、すべての検査工程における任意の検査
項目の２つの関係をグラフ化した相関散布図、ルール分
析の結果を表示したルール解析図ならびに半導体ウエハ
に形成された半導体チップの良品分布を示すウエハマッ
プなどの任意の相関関係図を演算して出力手段により出
力するので、検査データの特徴をグラフ化して短時間で
正確に判断することができる。

【００２１】それにより、検査データの相関関係や各検
査工程における歩留まりなどの解析を短時間で高精度に
行うことができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２３】図１は、本発明の一実施例による統計解析
システムの構成ブロック図、図２は、本発明の一実施例
による統計解析システムにおける検査機能説明図、図３
は、本発明の一実施例による統計解析システムにおける
動作を説明するフローチャート図、図４（ａ）〜（ｄ）
は、本発明の一実施例による統計解析システムにおける
表示部の表示例、図５は、本発明の一実施例による統計
解析システムにおける歩留まり予測の説明図、図６は、
本発明の一実施例による統計解析システムにおける検査
データの処理工程説明図、図７は、本発明の一実施例に
よる統計解析システムにおける検査データの流れおよび
対策の説明図、図８は、本発明の一実施例による統計解
析システムにおける歩留まり予測と本発明者が検討した
歩留まり予測とのイメージ図である。

【００２４】本実施例において、半導体装置の製造工程
には、たとえば、拡散工程が完了した後に検査を行う拡
散工程検査装置１、Ｗ検における検査を行うウエハ検査
装置２やＰ検における検査を行うプローブ検査装置３な
どが設けられている。

【００２５】そして、これら拡散工程検査装置１、ウエ
ハ検査装置２およびプローブ検査装置３は、特性不良要
因、歩留まりおよび不良率などを解析ならびに予測する
統計解析システム（歩留まり統計解析装置）４と接続さ
れている。

【００２６】この統計解析システム４は、作業者によっ
て所定のデータが入力される、たとえば、キーボードや
マウスなどの入力部５が設けられている。

【００２７】また、統計解析システム４には、拡散工程
検査装置１、ウエハ検査装置２やプローブ検査装置３に
より検査された検査データを、たとえば、各々の半導体
ウエハ毎に格納する記憶装置（第１の記憶手段）６が設
けられている。

【００２８】さらに、統計解析システム４は、記憶装置
６に格納された検査データに基づいて各検査工程間にお
ける相関関係や因果関係の特徴を演算する制御演算部
（制御演算手段）７が設けられている。

【００２９】また、統計解析システム４は、制御演算部
７による演算結果を格納する記憶部（第２の記憶手段）
８が設けられている。そして、制御演算部７は、検査デ
ータと記憶部８に格納された演算結果である解析データ
との照合処理も行う。

【００３０】さらに、統計解析システム４には、制御演
算部７から出力された解析データが表示されるモニタな
どの表示部９およびプリンタなどの出力部（出力手段）
１０が設けられている。

【００３１】そして、制御演算部７は、統計解析システ
ム４における全ての制御を司り、入力部５、記憶装置
６、記憶部８、表示部９および出力部１０は、制御演算
部７を介して信号の入出力が行われている。

【００３２】次に、検査機能の流れとしては、図２に示
すように、記憶装置６（図１）に格納されたＷ検および
Ｐ検の検査データＫＤが制御演算部７（図１）によって
データ処理ＤＰが行われ、そのデータ処理ＤＰに基づい
て表示部９（図１）に、たとえば、相関分析結果、相関
分析における散布図、ウエハマップならびに相関関係に
おけるルール分析などの分析データＢＤが表示される。

【００３３】また、表示部９は、たとえば、選択された
分析データＢＤを表示するテーブルＴｂおよび表示内容
や所定のコマンドなどの項目を表示するメニューＭｎが
表示されるようになっている。

【００３４】次に、図３に示すように、たとえば、Ｗ検
とＰ検における統計解析システム４の動作をフローチャ
ートを用いて説明する。

【００３５】まず、ウエハ検査装置２によりＷ検が行わ
れた過去の検査データは、統計解析システム４に設けら
れている記憶装置６に、たとえば、各半導体ウエハ毎や
ロット毎に格納され、Ｗ検の後に行われるプローブ検査
装置３によるＰ検における検査データも、同じく記憶装
置６によって各半導体ウエハ毎に格納される（ステップ
Ｓ１０１）。

【００３６】そして、検査データの解析においては、作
業者が入力部５により表示部９に表示されているメニュ
ーを選択することによって行う（ステップＳ１０２）。

【００３７】次に、制御演算部７は、入力部５によって
選択されたメニューに基づいて、必要なＷ検およびＰ検
における検査データを記憶装置６から検索する（ステッ
プＳ１０３）。

【００３８】そして、制御演算部７が検索した検査デー
タは、制御演算部７によって、それらの検査データにお
ける相関関係や因果関係など、たとえば、相関分析など
を用いて演算およびＷ検とＰ検との相関関係ならびに因
果関係の抽出を行ない（ステップＳ１０４）、その結果
である解析データを制御演算部７を介して記憶部８に格
納する（ステップＳ１０５）。

【００３９】次に、制御演算部７は、記憶装置６に格納
されているＷ検の検査データ、記憶部８に格納されてい
る相関関係、因果関係ならびに所定の数式などに基づい
て歩留まり予測や不良率予測などの予測情報の演算を制
御演算部７に実行させ（ステップＳ１０６）、この予測
情報も記憶部８に格納を行い（ステップＳ１０７）、同
時に表示部９に予測情報を表示する（ステップＳ１０
８）。

【００４０】また、この時、表示部９に表示された予測
情報は、入力部５から所定のコマンドを入力することに
よって、出力部１０から予測情報をプリントアウトする
ようにしてもよい。

【００４１】ここで、通常、Ｗ検の実施からＰ検の実施
までの間隔は、数週間から数カ月であるので、ある時点
において、Ｗ検が終了してもＰ検が実施されない半導体
ウエハが存在することになる。

【００４２】よって、表示部９に表示された情報が、前
述したＷ検が終了してもＰ検が実施されない半導体ウエ
ハにおける歩留まりおよび不良率の予測情報となり、作
業者は、必要であればこの予測情報に基づいて生産計画
の変更などの対応を行う。

【００４３】また、この表示部９における表示例を、図
４（ａ）〜（ｄ）に示す。

【００４４】まず、図４（ａ）における表示は、各検査
項目の相関分析における相関関係の度合いを表示したも
のであり、図４（ｂ）は、半導体ウエハに形成された半
導体チップにおける良品分布を示すウエハマップであ
る。

【００４５】さらに、図４（ｃ）は、各検査項目におけ
る相関関係の散布を示した散布図（相関散布図）であ
り、図４（ｄ）は、相関関係におけるルール分析などの
分析データ表（ルール解析図）である。

【００４６】また、これらウエハマップ、散布図ならび
に分析データ表（ルール解析図）は、相関関係図として
表示される。

【００４７】そして、これら図４（ａ）〜（ｄ）におけ
る表示は、たとえば、表示部９の所定の位置にメニュー
が表示され、そのメニューを選択することにより表示が
行えるようになっている。

【００４８】次に、統計解析システム４における処理手
順を時系列に沿って図５を用いて説明する。

【００４９】図５において、横軸は時間を示しており、
上段はＷ検が行われる所定の枚数、たとえば、２５枚の
半導体ウエハにより１組となったロットＬ１〜Ｌ１５で
あり、下段は、Ｗ検が終了しＰ検が行われるロットＬ１
ａ〜Ｌ１５ａであり、中段には、Ｗ検およびＰ検におけ
るそれぞれの結果に処理手順を示している。

【００５０】たとえば、ロットＬ１５における歩留まり
や不良率の予測を行う場合について説明する。

【００５１】まず、ロットＬ１〜Ｌ７におけるＷ検の結
果とロットＬ１ａ〜Ｌ７ａにおけるＰ検の結果とを相関
分析などを用いて分析である検定Ｋ１を行い、因果律Ｋ
２を分析し、その分析結果を回帰Ｋ３して所定の予測式
Ｋ４などに基づいてロットＬ１５の歩留まり予測Ｋ５を
行う。

【００５２】また、Ｐ検を行ったロットＬ１ａ〜Ｌ１３
ａにおいて不良が発生した場合、たとえば、ロットＬ１
３ａに不良が発生すると、Ｗ検における不良要因Ｋ６を
指摘することもできる。

【００５３】これは、Ｐ検における該ロットＬ１３ａの
不良内容とＷ検の不良要因とを照合し、強い因果関係を
持つＷ検項目を指摘することにより不良要因の指摘を行
うものである。

【００５４】次に、図６を用いて、統計解析システム４
の機能構成を説明する。

【００５５】まず、ウエハ検査装置２（図１）により検
査されたＷ検結果Ｅ１は、それぞれの半導体ウエハにお
ける検査データがＷ検結果監視Ｅ２によって監視され
る。また、この時の電気的特性の変動などはＷ検時間変
化監視Ｅ３によって監視されている。

【００５６】また、同様に、プローブ検査装置３（図
１）によって検査されたＰ検結果Ｅ４は、それぞれの半
導体ウエハにおける検査データがＰ検結果監視Ｅ５によ
って監視され、この時の電気的特性の変動などがＰ検時
間変化監視Ｅ６によって監視されている。

【００５７】そして、これらＷ検結果監視Ｅ２、Ｗ検時
間変化監視Ｅ３、Ｐ検結果監視Ｅ５およびＰ検時間変化
監視Ｅ６により監視されたデータに基づいて歩留まり予
測Ｅ７や不良要因を指摘する要因分析Ｅ８が行われ、製
造プロセス管理ＭＰ１にフィードフォワードされる。

【００５８】また、Ｐ検結果Ｅ４ならびに歩留まり予測
Ｅ７の結果は予測誤差監視Ｅ９に監視されており、この
予測誤差監視Ｅ９によって歩留まり予測時に生じた誤差
を修正している。

【００５９】次に、本実施例における検査データの流れ
を図７により説明する。

【００６０】図７に示すように、それぞれの検査工程に
おける検査データは、たとえば、拡散工程における検査
などの前工程検査データＤ１、Ｗ検検査データＤ２、Ｐ
検検査データＤ３および選別における検査などの後工程
検査データＤ４があり、上段の矢印（網掛け）に示すよ
うに、次工程における不良率や歩留まりなどの予測が半
導体ウエハ単位毎に求められる。

【００６１】また、前工程検査データＤ１、Ｗ検検査デ
ータＤ２、Ｐ検検査データＤ３および後工程検査データ
Ｄ４は、下段の矢印（ハッチング）に示すように、それ
ぞれの前工程における不良解析の対策を求めることもで
きる。ここで、図７に示す中央部の矢印（白抜き）は、
工程の流れを示すものである。

【００６２】よって、図８に示すように、本発明者の検
討による予測では、たとえば、Ｗ検検査における検査項
目から次工程のＰ検歩留まりと強い相関関係を持つパラ
メータを経験的に人手によって予測していたが、本実施
例では、統計手法などを用いて総合的に活用してＰ検歩
留まりを予測することができ、Ｗ検における相関精度も
向上させることができる。

【００６３】それにより、本実施例によれば、統計解析
システム４により、各々の検査工程における相関関係な
どを自動的に求めるので、解析時間を大幅に短縮でき、
作業工数も大幅に軽減することができる。

【００６４】また、歩留まり予測などの精度も向上させ
ることができ、予測評価も短時間で行うことができる。

【００６５】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００６６】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００６７】（１）本発明によれば、歩留まり統計解析
装置により、検査データの解析を大幅に短時間で確実に
行うので、不良要因の指摘や歩留まり予測を高精度に短
時間で行うことができる。

【００６８】（２）また、本発明では、上記（１）によ
り、人手による検査データの解析が不要となり、生産製
造計画への迅速なフィードバックによる生産管理の効率
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による統計解析システムの構
成ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例による統計解析システムにお
ける検査機能説明図である。

【図３】本発明の一実施例による統計解析システムにお
ける動作を説明するフローチャート図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例による統
計解析システムにおける表示部の表示例である。

【図５】本発明の一実施例による統計解析システムにお
ける歩留まり予測の説明図である。

【図６】本発明の一実施例による統計解析システムにお
ける検査データの処理工程説明図である。

【図７】本発明の一実施例による統計解析システムにお
ける検査データの流れおよび対策の説明図である。

【図８】本発明の一実施例による統計解析システムにお
ける歩留まり予測と本発明者が検討した歩留まり予測と
のイメージ図である。

【符号の説明】

１ 拡散工程検査装置 ２ ウエハ検査装置 ３ プローブ検査装置 ４ 統計解析システム（歩留まり統計解析装置） ５ 入力部 ６ 記憶装置（第１の記憶手段） ７ 制御演算部（制御演算手段） ８ 記憶部（第２の記憶手段） ９ 表示部 １０ 出力部（出力手段） ＫＤ 検査データ ＤＰ データ処理 ＢＤ 分析データ Ｔｂ テーブル Ｍｎ メニュー Ｌ１〜Ｌ１５ ロット Ｌ１ａ〜Ｌ１５ａ ロット Ｋ１ 検定 Ｋ２ 因果律 Ｋ３ 回帰 Ｋ４ 予測式 Ｋ５ 歩留まり予測 Ｋ６ 不良要因 Ｅ１ Ｗ検結果 Ｅ２ Ｗ検結果監視 Ｅ３ Ｗ検時間変化監視 Ｅ４ Ｐ検結果 Ｅ５ Ｐ検結果監視 Ｅ６ Ｐ検時間変化監視 Ｅ７ 歩留まり予測 Ｅ８ 要因分析 Ｅ９ 予測誤差監視 ＭＰ１ 製造プロセス管理 Ｄ１ 前工程検査データ Ｄ２ Ｗ検検査データ Ｄ３ Ｐ検検査データ Ｄ４ 後工程検査データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安斉 昭夫 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 船越 清彦 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意の検査工程における半導体ウエハの
   歩留まりならびに不良率を予測する歩留まり統計解析方
   法であって、前記半導体ウエハにおける各々の検査工程
   毎の検査データに基づいて各々の検査工程における相関
   関数よりなる解析データを算出する工程と、予測を行う
   任意の検査工程の前検査工程における前記検査データと
   前記解析データとの照合を行い、任意の検査工程におけ
   る前記半導体ウエハの歩留まりならびに不良内容を自動
   的に予測する工程とを有したことを特徴とする歩留まり
   統計解析方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の歩留まり統計解析方法に
   おいて、不良が発生した検査工程おける不良の前記半導
   体ウエハの前記検査データと前記解析データとの照合を
   行い、不良の前記半導体ウエハにおける不良内容と因果
   関係がある不良が発生した検査工程の前検査工程におけ
   る検査項目を指摘する工程を有したことを特徴とする歩
   留まり統計解析方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の歩留まり統計解
   析方法において、前記解析データに基づいて、任意の相
   関関係図を演算する工程を有したことを特徴とする歩留
   まり統計解析方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の歩留まり統計解析方法に
   おいて、前記相関関係図が、全ての検査工程における任
   意の検査項目の内、２つの関係をグラフ化した相関散布
   図、ルール分析の結果を表示したルール解析図ならびに
   前記半導体ウエハ上に形成された半導体チップの良品分
   布を示すウエハマップであることを特徴とする歩留まり
   統計解析方法。
5. 【請求項５】 任意の検査工程における半導体ウエハの
   歩留まりならびに不良率を予測する歩留まり統計解析装
   置であって、各々の検査工程毎の検査データを格納する
   第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段に格納された検
   査データに基づいて各々の前記検査工程における相関関
   係よりなる解析データの算出を行い、前記解析データと
   所定の検査データとの照合を行い、所定の検査工程にお
   ける歩留まりおよび不良率を予測する制御演算手段と、
   前記制御演算手段により算出された解析データを格納す
   る第２の記憶手段と、前記制御演算手段により予測され
   た予測データを出力する出力手段とよりなることを特徴
   とする歩留まり統計解析装置。