JPS61100941A - 半導体素子の検査データ分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体素子の検査データの分析方法、並びにそ
の検査データ分析をする装置に係り、さらに詳しくは、
集積回路等のように、１枚のウェハに複数個の半導体素
子を形成し、製造される半導体素子の検査データ分析に
おいて、ウェハ内の不良分布解析に好適な分析方法、並
びにそれを実現する検査データ分析装置に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

集積回路のように１枚のウェハに複数個の半導体素子を
形成し製造される半導体素子の歩留り阻害要因究明を目
的として、現在、半導体素子製造で得られる様々なプロ
セスデータについて種々の解析、すなわち、半導体素子
の検査データの分析がなされる。その中でも、　Ｊｔ：
産歩留り、に直接関係があるウェハ加工工程後ルこ行わ
れる複数項目にわたる機能検査（以下プローブ検査と記
す）の良。

不良データは、半導体素子製品の良否判定に用いられる
と同時に１歩留り阻害要因究明には不可欠な情報源であ
る。

歩留り阻害要因究明のために従来は、ウェハ単位、また
は複数枚のウェハかもなるロフト単位。

さらには製造パッチ単位で各プローブ検査項目別に不良
素子数（あるいは良品素子数）を集計したり、また良品
率（歩留り）ｔｃ計算するなどしてその歩留り阻害要因
を究明していた。

また、技術者ｒ１．Ｆ、ＤｅＭａｉｒＪがｒＲＣＡ　Ｅ
ｎｇｉｎｅａｒＶＯＬ２１　　Ｎａ　２　　Ｐ３２〜３
５（１９７５）で論じている”Ｔｅ５ｔｄａｔａ　ａｎ
ａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｐｒｏ
ｃ＠５ｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　”と題す
る文献では、上記した不良素子数をウェハ内素子位置毎
に集計計算し、マツプ状に表示する方法が紹介されてい
る。［Ｒ６Ｆ、ＤｅＭａｉｒＪは上記文献でこのような
解析方法、または表示方法がマスク欠陥などの歩留り阻
害要因を検畠するのに有効であると述べている。

しかし、プローブ検査の第１の目的は半導体素子の製品
としての機能検査であり、かならずしも歩留り阻害要因
の究明し易い検査データが得られる訳ではない、それは
検査内容自身がとくに歩留り、阻害要因究明のために設
定されていないと同時↓こ、検査手順としてフェイルス
トップ方式が採られていることによる。

第４図は、そのフェイルストップ方式によるプローブ検
査手順の概念図で、第５図はそれを説明するフローチャ
ートである。同側は半導体素子の機能検査が項目１〜ｍ
まで行われる事例を示している。プローブ検査は最初、
フローチャートに示すように入力端子周辺め断線や短絡
チェックなどの項目から始まり、次第にマージン性不良
の検査項目をチェックする順序で行われる。フェイルス
トップ方式とは、このように順次複数項目の検査を行う
とき、例えば、に１番目の検査項目で不良と判定された
素子に対してはそれ以降の検査を省略する方式であり、
検査時間短縮のために採用されている。

このため、ウェハ内素子位置（ｉ、ｊ）の半導体素子に
着目したとき、検査項目別不良素子数ｒｌｌＪｖｒＺＩ
Ｊ、・・・、　ｒ＋ｓｉｊは検査項目の順序に大きく依
存することになる。すなわち、検査対象となる素子数が
フェイルストップ方式のため最終検査項目になるほど減
少し１項目別不良素子数はみかけ上紙下する０例えば、
１つの歩留り阻害要因による不良が２つの検査項目でチ
ェックできる場釡１分析者は両者から得られる検査情報
が検査順序によらず同程度であることを期待する。しか
し、検査情報として検査項目別不良素子数を採用する限
り。

検査順序の遅い検査項目別不良素子数は上述したように
過小評価され、歩留り阻害要因究明の判断を誤まる懸念
がある。特に、マスク起因などによる固定化された不良
よりも、エツチング不具合などのプロセス条件値の変動
やウェハ面内バラツキに起因するマージン性不良の歩留
り阻害要因究明に、上記した誤判断の可能性が高い。

〔発明の目的〕

本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みなさ九たも
のであって、フェイルストップ方式で検査されたプロー
ブ検査データを用い、検査順序にほとんど影響されるこ
とのない、歩留り阻害要因究明情報を得ることのできる
検査データの分析方法並びにそれを実現゛できる分析装
置を提供することにある。

【発明の概要〕

本発明の特徴は、ウェハの検査データをもとに。

ウェハにおける同一素子位置に対応する素子の各検査項
目についての良、不良数からウェハ内素子位置に対応す
る各検査項目別不良率または良品率を計算することによ
って上記目的を達成したものである。

すなわち、歩留り阻害要因究明情報として、従来のウェ
ハ内素子位置（ｌｅｊ）毎の検査項目別不良素子数ｒ　
ｌｉｊ、　ｆ’　２１ｊ＋・・・、　ｒｍｉｊ及びその
マツプ表示ではなく、ウェハ内素子位ｔｌ　Ｃ１ｅｊｉ
毎の検査項目別不良率ｆ　ｉｉｊ、　ｆ　２ｉｊ、　−
、ｆ　ｍｉｊ、及びそのマツプ表示、またはウェハ内素
子位置で平滑化処理を行った検査項目別平滑化処理済不
良率前、　ｆ　２ｉ肌・＝、ｆａ＋ｉｊ及びそのマツプ
表示によるものである。

ここでウェハ内素子位ＩＩ　（ｌ、ｊ）毎の検査項目別
不良率ｆ　ｌｉｊ、　ｆ　Ｚｉｊ、・・−、ｆ　ｔｉｊ
は、ウェハ内素子位置（ｉ、ｊ）毎に得られた検査項目
別不良素子数ｒｓｉｊ、　ｒ２ｉｊ、　＋＋、　ｒｍｉ
ｊと検査項目別良品数ｇ　１１ｊｙ　ｇ　２ｉｊｔ・・
・ｒｇｌｌｌｊから統計的推定方法で求める。また、検
査項目別平滑化処理済不良率ｆ　ｌｉｊ、　ｆ　２ｉｊ
、　−、ｆ　ｍｉｊは検査項目別不良率ｆ　ｓｉｊ、　
ｆ　ｚｉｊ、・・・、　ｆ　ｍｉｊをつ壬ハ内素子位置
（ｉ。

ｊ）及びその周辺のデータで重み付は移動平均して求め
るものである。

また、システム構成は、半導体素子を対象に。

複数の検査項目を順次良、不良検査し、不良と検査判定
される検査項目以降の検査をしない検査手順で行なわれ
る検査から得られた複数枚のウェハの検査データを記憶
する検査データ記憶装置と、検査データの分析手順をプ
ログラム化した分析手段と、該分析手段による゛分析結
果として得た不良率または良品＊あるいはウェハ内位置
で平滑化処理した各層に各検査項目別にウェハ内半導体
素子位置に対応してマツプ状に表示する表示手段から成
るものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１回、第２図及び第３ｉｉ
ｉｉを用いて説明する。

第１図は本発明の検査データ分析方法を説明するための
説明図であり、第２図は本発明の平滑化処理のときの重
み関数例、第３図は具体的な装置構成を示すシステム構
成図である。

本実施例は、内容の一般性を損わない範囲で次の検査事
例を示す場合でかつ故意にウェハ右下側でエツチング条
件をずらした製造プロセスで作られた２０枚の半導体ウ
ェハに対し、前記第４図に示したフェイルストップ方式
のプローブ検査を行なうものとする。また、検査項目に
１が検査項目ｋｚより先に検査されそれぞれウェハ内素
子位置（ｉ。

ｊ）に対応した検査項目別不良素子数ｒｋｌｉｊ。

ｒｋ２ｉｊ及び良品数ｇｋｌｉｊ、　ｇｋ２ｉｊを得る
。さらに。

検査項目に１及びｋｘはエツチング条件のずれに対し同
程度の不良検出力を有するものとする。

第１図ａ欄は、上記した検査事例から得られた検査項目
別不良素子数ｒｋｌｉｊ、　ｒｋ２ｉｊをマツプ表示し
たものである。マツプ表示とは、ウェハ内素子位［（ｉ
ｅｊ）に対応する座標に検査情報を表わす数字９文字ま
たは、記号を示すものである。第１図のａｌｌでは、数
値が「０」のものを１１・”。

１桁のものはその数値を、２桁以上のものはｒｌＯＪを
“Ａ”、　ｒｌｌＪを“Ｂ〃、「１２」をＩｔ　Ｃｊｆ
ｉのようにアルファベット類に英文字を対応させである
。

検査項目別不良素子数は第１図ａｌｌから明らかなよう
に、検査項目に１ではウェハの右下に、検査項目に２で
は左上に不良が多発する傾向が見かけ上読み取れるが、
検査項目に２の不良分布傾向が上記したプロセスのずれ
を反影せず、検査情報として不適当であることを示して
いる。

また、第１図ｃｌ［は、本発明による分析法によって求
めた検査項目別不良率ｆ　ｋｌｉｊ、　ｆ　ｋ２ｉｊを
マツプ表示したものである。マツプ表示された数値は百
分率の１桁目を四捨五入し、その２桁目の数値をａｌｌ
と同じ方法で示しである。これら検査項目別不良率ｆ　
ｋｒｉｊ、　ｆ　ｋｚｉｊはいずれもウェハの右下に不
良が多発する傾向が見られ、上記したプロセスのずれを
反影しており、検査情帽として好ましいことが分かる。

ここで、検査項目別不良率ｆ　ｋｉｊは検査項目別不良
素子数ｒ　ｋｉｊと検査項目別良品数ｇ　ｋｉｊの和か
らなる検査項目別素子数ｎｋｉｊ（第１図ｂｓｉにマツ
プ表示）に対する検査項目別不良素子数ｒ　ｋｉｊのメ
ジアンランクの近似推定値 （ｒｋｉｊ−０，３）　／　（ｎｋｉｊ＋０．４）　−
（１）で計算しである。

なお、検査項目別不良素子数ｒ　ｋｉｊが「０」のとき
は上記（１）式を用いず、検査項目別不良率ｆ　ｋｉｊ
をｒＯＪとしである。さらに、検査項目別素子数ｎ　ｋ
ｉｊがｒＯＪのときは検査項目別不良率ｆ　ｋｉｊを欠
損値としてマツプ上では空欄とした。

さらに、第１図ｄ欄はＣ欄の数値によるマツプ表示を数
値の範囲により記号化し表示を見易くしである。記号は
検査項目別不良率ｆ　ｋｉｊが５％未満のとき“・”、
５％以上３５％未満のとき１１／”。

３５％以上６５％未満のとき″。′、６５％以上９５％
未満のとき“申”、９５％以上のとき１１　＠　ＩＩを
用いである。そして欠損値は空欄である。

第１図ａｌｌは、ウェハ内不良分布傾向をより把握し易
くするために、検査項目別不良率ｆ　ｋｉｊをウェハ内
素子位置（ｌｒｊ）とその周辺素子との間で重み付は移
動平均したもののマツプ表示である。

表示はｄ欄と同様な記号を用いである。重み付は移動平
均した検査項目別事、滑化処理済不良率ｆ　ｋｉｊは着
目するウェハ内素子位置を（ｘｏｔｊｏ）とすると、 で行なうが、その重みωｉｊは着目しているウェハ内素
子位置（ｊｏｅｊｏ）の関数となっている。本実施例で
は重みωｉｊの値として第２図の数値を用いである。

第２図において、１００はウェハであり、ｉ及びｊはウ
ェハ内素子位置を示す座標、ｉｏ及びｊｏは着目してい
る素子位置を示す座標の値である。長方形のそれぞれが
素子位置に対応しハツチングをした長方形の位置が着目
しているウェハ内素子位置（１０ｙ　ｊＯ）を示す。着
目ウェハ内素子位置（１０゜ｊＯ）及びこれに近接する
縦横２行２列の範囲内の素子位置には長方形内に重みω
１ｊ１０１の値を示しである。ただし、着目ウェハ内素
子位置（ｌ　Ｏｓ　ｊＯ）から縦横３素子以上離れた素
子位置１０２や、素子のび在しないウェハ外部１０３及
び試験用素子位置１０４に対してはその重みωｉｊをｒ
ＯＪとしである。

次に、第３図に従って、前記した分析方法を実現するた
めのシステム構成を示したもので、複数の検査項目を順
次良、不良の検査をし、不良と検査判定された検査項目
以降の検査をしない検査手順で行なわれる検査で得た検
査データを記憶する検査データ記憶装置Ａと、検査デー
タの分析手順をプログラム化しである分析装置Ｂと、そ
の分析装置Ｂでの分析結果として得た不良率または良品
率を各検査項目別にウェハ内半導体素子位置に対応して
マツプ状に表示する表示装置Ｃとから成るものである。

同システム構成の回路機能は前述の如きであるが、前述
の検査データ分析方法に沿ってデータ処理するものであ
る。

第４図は、本発明の上記した分析方法を実現するための
システム構成を示すもので検査データ記憶装置１介析装
置２表示装置から成る。

ところで、前述の実施例では歩留り阻害要因究明に検査
項目別不良率ｆ　ｋｉｊが有効であることを述べて来た
が、これの代わりに検査項目別良品率１−　ｆ　ｋｉｊ
を用いても同様な結果が得られる。また、検査項目別不
良率ｆ　ｋｉｊの推定値としてメジアンランクの近似値
以外にも、メジアンランクの値そのものまたは平均ラン
クの値、ないしは単に検査項目別不良素子数ｒ　ｋｉｊ
を検査項目別素子数ｎ　ｋｉｊで除した値を用いること
も可能である。さらに、移動平均の重みωｉｊの値は第
２図以外の数値を定義してもよいことは当然である。

〔発明の効果〕

上述の実施例からも明らかなように本発明によれば、フ
ェイルストップ方式を採用したプローブ検査の検査デー
タから歩留り阻害要因究明に有益な検査情報をその検査
順序にほとんど影響されることなく得ることができる。

これはとくに歩留り阻害要因究明のためにプローブ検査
の検査順序を変更する必要がなく、従って変更に伴なう
検査スループッ・トの低下を未然に回避する効果がある
６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す半導体素子の検査デー
タ分析方法を説明するための図、第２図は重み関数例を
説明するための図、第３図は具体的なシステム構成図で
ある。 第４図はフェイルストップ方式を採用した場合のプロー
ブ検査手順の概念図、第５図はそのプローブ検査手順を
説明するフローチャートである。 １００・・・ウェハ、１０１・・・重みの値、１０２・
・・着目ウェハ内素子位置から縦横３素子以上離れた素
子位置、１０３・・・素子の存在しないウェハ外部、１
０４・・・試験用素子位置、Ａ・・・検査データ記憶装
置、Ｂ・・・分析装置、Ｃ・・・表示装置。 代理人　　弁理士　　　秋　本　　正　実第３図 第５図 １１晶ｔＬ＋　　　　　　　　　　不良前）（Ｉぐ−Ｉ
ト°°マークン手続補正書彷幻 昭和６０年３月１４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１枚のウェハに複数個の半導体素子を形成して製造
   される半導体素子を対象に、複数の検査項目を順次良、
   不良検査し、不良と判定される検査項目以降の検査をし
   ない検査手順で行なわれる検査から得られた複数枚のウ
   ェハ検査データの分析方法において、前記検査データを
   もとに、ウェハにおける同一半導体素子位置に対応する
   各検査項目別の不良率または良品率を計算分析処理する
   ことを特徴とする半導体素子の検査データ分析方法。 ２、半導体素子を対象に、複数の検査項目を順次良、不
   良検査し、不良と検査判定される検査項目以降の検査を
   しない検査手順で行なわれる検査から得られた複数枚の
   ウェハの検査データを記憶する検査データ記憶装置と、
   前記検査データの分析手順をプログラム化した分析装置
   と、該分析装置による分析結果の不良率または良品率あ
   るいはウェハ内位置で平滑化処理した各値を各検査項目
   別にウェハ内半導体素子位置に対応してマップ状に表示
   する表示装置とから成ることを特徴とする半導体素子の
   検査データ分析装置。