JP4997069B2 - 不良検出方法及び不良検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、不良検出方法及び不良検出装置に関するものである。
ＬＳＩ製造の歩留まりを向上させるためには歩留まりロスを分析し、その原因となっているプロセス、製造装置又は設計条件を早期に解明し、改善することが重要である。しかし、ＬＳＩは数百の工程、製造装置を経て生産されるため、ＬＳＩの不良原因を特定することは非常に困難な作業となる。
不良原因解明のため、ウェーハプロセス終了後に行われる電気的特性試験（ダイソートテスト）の結果が用いられることがある。ダイソートテストには例えば集積回路の消費電流を検査するＤＣテスト、集積回路が所望の動作をすることを確認するファンクションテスト、集積回路の動作の許容範囲をチェックするマージンテスト等がある。
このダイソートテストは丸いウェーハ形状のまま行われ、テスト結果はウェーハ面内位置でマッピング表示される。例えばＤＲＡＭ等のメモリ製品ではＦＢＭ（Fail Bit Map）で表される。また、チップ単位での良品（Ｐａｓｓ）、不良品（Ｆａｉｌ）をマッピング表示したＰａｓｓ／Ｆａｉｌマップが取得される。
ウェーハ面内の不良分布は大きく分けて、ウェーハ面上の位置に依らず均等に分布するランダム不良と、どこかに偏りを生じるクラスタリング不良の２種類がある。この内クラスタリング不良は、プロセスや製造装置等に起因した要因がある場合が多く、歩留り低下の大きな原因である。
プロセスや製造装置に起因する不良は、ウェーハ面上の不良分布として「指紋」を残すことが指摘されている。つまり、あるプロセス・製造装置に不具合が発生した場合、そのプロセスや製造装置に固有のクラスタリング不良が発生する。その意味でクラスタリング不良を分類することが、不良原因解明の糸口と言える。
ウェーハ処理工程において、各処理工程後に外観検査を行い、欠陥が検出された箇所に相当するチップが不良チップになるとみなして予想プローブ検査マップを作成し、ウェーハ処理工程後にプローブ検査を行い各チップの良／不良判定をしてプローブ検査マップを作成し、そのプローブ検査マップに一致又は類似する予想プローブ検査マップを抽出することで不良発生原因となっている処理工程を特定する不良解析方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
しかし、欠陥が存在する箇所に相当するチップが全て不良になるわけでないため、予想プローブ検査マップとプローブ検査マップとの比較により不良発生原因となっている処理工程を特定することは困難である。
ウェーハ処理工程後のテスト（ダイソートテスト）結果と各処理工程後の外観検査結果とのようなデータ形式が異なるウェーハマップ間の類似性を自動的に効率良く検出し、不良原因を早期に精度良く特定することが求められる。
特開２００５−２３６０９４号公報
本発明はデータ形式が異なるウェーハマップ間の類似性判定を自動的に行い、不良原因の特定を行う不良検出装置及び不良検出方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様による不良検出方法は、ウェーハ処理工程における各処理工程後のウェーハ表面の異物検査により作成される異物検査マップを入力し、前記ウェーハ処理工程後のダイソートテストにより作成されるダイソートマップを入力し、前記ウェーハに複数の領域区分を設定し、前記領域区分の各々に領域番号を設定し、前記異物検査マップに基づき前記領域区分の各々における異物密度を算出し、前記領域番号を用いて前記異物密度をプロットして異物検査マップ波形特徴量を算出し、前記ダイソートマップに基づき前記領域区分の各々における不良密度を算出し、前記領域番号を用いて前記不良密度をプロットしてダイソートマップ波形特徴量を算出し、前記異物検査マップ波形特徴量と前記ダイソートマップ波形特徴量との類似度を算出し、前記類似度に基づき不良発生原因となっている処理工程を特定するものである。
本発明の一態様による不良検出装置は、ウェーハ処理工程における各処理工程後のウェーハ表面の異物検査により作成される異物検査マップが入力される異物検査マップ入力部と、前記ウェーハ処理工程後のダイソートテストにより作成されるダイソートマップが入力されるダイソートマップ入力部と、前記ウェーハに複数の領域区分を設定し、前記領域区分の各々に領域番号を設定し、前記異物検査マップに基づき前記領域区分の各々における異物密度を算出し、前記領域番号を用いて前記異物密度をプロットして異物検査マップ波形特徴量を算出する異物検査マップ波形特徴量算出部と、前記異物検査マップ波形特徴量算出部により設定される前記領域区分及び前記領域番号と同一の領域区分及び領域番号を前記ウェーハに設定し、前記ダイソートマップに基づき前記領域区分の各々における不良密度を算出し、前記領域番号を用いて前記不良密度をプロットしてダイソートマップ波形特徴量を算出するダイソートマップ波形特徴量算出部と、前記異物検査マップ波形特徴量と前記ダイソートマップ波形特徴量との相関係数を算出する波形特徴量比較部と、前記相関係数が所定の閾値以上の異物検査マップ波形特徴量を検出する類似マップ検索部と、を備えるものである。
本発明によれば、データ形式が異なるウェーハマップ間の類似性判定を自動的に行い、不良原因を特定できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明の実施形態に係る不良検出装置１を含む半導体製造システムの概略構成を示す。クリーンルーム２内の製造装置２１、２２によるウェーハ処理工程後に異物検査装置２３、２４によりウェーハ表面の検査が行われる。この検査は光学的又は電子線的に行われ、ダストや電気配線パターン異常等の異物が検出される。
検査結果として、異物の所在をウェーハ面上にマッピング表示した異物検査マップが作成され、異物検査マップサーバー４２を介して異物検査マップデータベース４４に格納される。例えば異物検査装置２３からは図２（Ａ）に示すような異物検査マップが出力され、異物検査装置２４からは図２（Ｂ）に示すような異物検査マップが出力される。
クリーンルーム２におけるウェーハ処理工程がすべて終了した後にダイソートテスター３によりダイソートテスト（電気的特性試験）が行われ、不良チップが検出される。ダイソートテストの結果としてウェーハにおける不良チップをマッピング表示したダイソートマップが作成され、ダイソートマップサーバー４３を介してダイソートマップデータベース４５に格納される。ダイソートマップの一例を図３に示す。
生産管理サーバー４１はクリーンルーム２と生産管理情報の通信を行う。また、生産管理サーバー４１は異物検査マップサーバー４２及びダイソートマップサーバー４３へ生産管理情報を出力する。異物検査マップサーバー４２及びダイソートマップサーバー４３は生産管理情報に基づき動作する。
不良検出装置１は異物検査マップ及びダイソートマップを用いて不良発生原因となっている処理工程の特定を行う。不良検出装置１は異物検査マップ入力部１１、異物検査マップ波形特徴量算出部１２、ダイソートマップ入力部１３、ダイソートマップ波形特徴量算出部１４、波形特徴量比較部１５、類似マップ検索部１６及び結果出力部１７を備える。
異物検査マップ入力部１１は異物検査マップデータベース４４から複数のウェーハ処理工程の各々の終了後に行われる異物検査により作成された異物検査マップを取り出し、異物検査マップ波形特徴量算出部１２へ出力する。
異物検査マップ波形特徴量算出部１２はウェーハを複数の領域区分に分ける。図４に示すように、ウェーハの半径をｒとした時、ウェーハの中心から半径方向ｒ／２の距離に設けられた境界線３１１、半径方向３ｒ／４の距離に設けられた境界線３１２、及びウェーハのエッジ部に設けられた境界線３１３によりウェーハ表示領域３００を１つの円形の領域３０１と３つのリング状の領域３０２〜３０４の４つの領域に分ける。
また、図５に示すように、中心角の角度方向に４５°毎に区分する８本の境界線３３１〜３３８により、ウェーハ表示領域３００を８つの扇状の領域３２１〜３２８に分ける。
図６に示すように、図４と図５の領域区分を組み合わせて、全部で１１８個の領域区分を定義した。例えば領域Ａは半径方向ｒ／２の外側の領域３０２〜３０４と、角度方向２７０°から３６０°の領域３２７及び３２８との積領域（論理積）として定義できる。
異物検査マップ波形特徴量算出部１２は１１８個の領域区分それぞれにおける異物数をカウントし、領域面積で除して異物密度を算出する。１１８個の領域区分に領域番号Ａ１〜Ａ１１８を付して、異物密度をグラフとして示すと波形状になる。これを異物検査マップ波形特徴量と呼ぶ。
異物検査マップにおいて、局所的に異物が多数存在していると、それらの異物の存在が波形特徴量の形状に大きく影響する。そのため、各領域区分を複数の微小領域に分割し、１つの微小領域に２個以上の異物が存在する場合は１個に置き換える処理を行う。例えば、１１８個の領域区分のそれぞれに存在する複数のチップ形成領域をそれぞれ２０×２０のメッシュ状に分割する。
これにより例えば、図２（Ａ）に示す異物検査マップから図７（Ａ）に示すような異物検査マップ波形特徴量が得られ、図２（Ｂ）に示す異物検査マップから図７（Ｂ）に示すような異物検査マップ波形特徴量が得られる。
異物検査マップ波形特徴量算出部１２は複数の異物検査マップの各々について異物検査マップ波形特徴量を算出し、波形特徴量比較部１２へ出力する。
ダイソートマップ入力部１３はダイソートマップデータベース４５からダイソートマップを取り出し、ダイソートマップ波形特徴量算出部１４へ出力する。
ダイソートマップ波形特徴量算出部１４は図４〜図６に示すものと同様にウェーハを１１８個の領域区分に分ける。そして各領域区分における不良チップ数をカウントし、その領域区分における全チップ数で除して不良密度を算出する。
ダイソートマップ波形特徴量算出部１４は、異物検査マップ波形特徴量算出部１２と同様に１１８個の領域区分に領域番号Ａ１〜Ａ１１８を付す。そして、不良密度をグラフとして示すと波形状になる。これをダイソートマップ波形特徴量と呼ぶ。
これにより例えば図３に示すダイソートマップから図８に示すようなダイソートマップ波形特徴量が得られる。ダイソートマップ波形特徴量算出部１４は算出したダイソートマップ波形特徴量を波形特徴量比較部１５へ出力する。
波形特徴量比較部１５はダイソートマップ波形特徴量と複数の異物検査マップ波形特徴量の各々とを比較し、相関係数を算出する。例えば図９に示すように図８に示すダイソートマップ波形特徴量と図７（Ａ）に示す異物検査マップ波形特徴量とを散布図表示して相関係数を算出する。相関係数（ｒとする）はダイソートマップ波形特徴量Ｘ、異物検査マップ波形特徴量Ｙを用いて以下の式で求めることができる。
図９に示す例では相関係数は０．８１であった。
類似マップ検索部１６は波形特徴量比較部１５で算出された相関係数に基づいてダイソートマップ波形特徴量に類似する異物検査マップ波形特徴量を検索する。類似するか否かは相関係数が所定の閾値以上か否かで判定する。例えば閾値は０．６以上の値にする。閾値の値が大きいほど、類似性の高い異物検査マップ波形特徴量が検出される。
ダイソートマップ波形特徴量に類似する異物検査マップ波形特徴量が検出された場合、その異物検査マップ波形特徴量に対応する異物検査マップに示される異物がチップ不良の原因と推定できる。
例えば、図３のダイソートマップに示されるチップ不良は図２（Ａ）に示される異物が原因であり、製造装置２１に不良原因があると推定できる。
また、図１０に示すようなダイソートマップが得られ、図１１に示すようなダイソートマップ波形特徴量が算出されたとする。このダイソートマップ波形特徴量と図７（Ｂ）に示す異物検査マップ波形特徴量とを散布図表示すると図１２に示すようになり、この相関係数は０．９である。従って、この場合は製造装置２２に不良原因があると推定できる。
類似マップ検索部１６による検索結果は結果出力部１７を介して比較結果データベース４６に格納される。ユーザは比較結果データベース４６に接続されたユーザインタフェース端末装置４７から不良原因を確認できる。
不良原因と推定された異物検査マップに対応するウェーハ処理工程の異物対策を行うことで不良対策ができ、歩留まりを向上できる。
ダイソートマップ波形特徴量に類似する異物検査マップ波形特徴量が無い場合は、チップ不良は異物起因ではないと考えられ、寸法異常や膜厚異常等の他の要因を探索することになる。
このような不良検出装置による不良検出方法を図１３に示すフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１３０１）ダイソートマップが入力される。
（ステップＳ１３０２）複数の異物検査マップが入力される。
（ステップＳ１３０３）ダイソートマップ波形特徴量が算出される。
（ステップＳ１３０４）異物検査マップから局所的に集中する異物が除去される。
（ステップＳ１３０５）異物検査マップ波形特徴量が算出される。
（ステップＳ１３０６）ダイソートマップ波形特徴量と異物検査マップ波形特徴量との相関係数が算出される。
（ステップＳ１３０７）相関係数が閾値以上か否かが判定される。閾値以上の場合はステップＳ１３０８へ進み、閾値未満の場合はステップＳ１３０９へ進む。
（ステップＳ１３０８）ダイソートマップ（ダイソートマップ波形特徴量）と異物検査マップ（異物検査マップ波形特徴量）とが類似していると判定される。
（ステップＳ１３０９）ダイソートマップ（ダイソートマップ波形特徴量）と異物検査マップ（異物検査マップ波形特徴量）とが類似していないと判定される。
（ステップＳ１３１０）ダイソートマップと異物検査マップとの類似判定結果が結果出力部１７へ出力される。
（ステップＳ１３１１）ダイソートマップ波形特徴量とすべての異物検査マップ波形特徴量との類似判定（相関係数の算出）が終了したか判定される。終了した場合はステップＳ１３１２へ進み、終了していない場合はステップＳ１３０６へ戻る。
（ステップＳ１３１２）ダイソートマップと異物検査マップとの類似判定結果が比較結果データベース４６に格納される。
（ステップＳ１３０１）ダイソートマップが入力される。
（ステップＳ１３０２）複数の異物検査マップが入力される。
（ステップＳ１３０３）ダイソートマップ波形特徴量が算出される。
（ステップＳ１３０４）異物検査マップから局所的に集中する異物が除去される。
（ステップＳ１３０５）異物検査マップ波形特徴量が算出される。
（ステップＳ１３０６）ダイソートマップ波形特徴量と異物検査マップ波形特徴量との相関係数が算出される。
（ステップＳ１３０７）相関係数が閾値以上か否かが判定される。閾値以上の場合はステップＳ１３０８へ進み、閾値未満の場合はステップＳ１３０９へ進む。
（ステップＳ１３０８）ダイソートマップ（ダイソートマップ波形特徴量）と異物検査マップ（異物検査マップ波形特徴量）とが類似していると判定される。
（ステップＳ１３０９）ダイソートマップ（ダイソートマップ波形特徴量）と異物検査マップ（異物検査マップ波形特徴量）とが類似していないと判定される。
（ステップＳ１３１０）ダイソートマップと異物検査マップとの類似判定結果が結果出力部１７へ出力される。
（ステップＳ１３１１）ダイソートマップ波形特徴量とすべての異物検査マップ波形特徴量との類似判定（相関係数の算出）が終了したか判定される。終了した場合はステップＳ１３１２へ進み、終了していない場合はステップＳ１３０６へ戻る。
（ステップＳ１３１２）ダイソートマップと異物検査マップとの類似判定結果が比較結果データベース４６に格納される。
このように本実施形態では、ダイソートマップと異物検査マップとを波形特徴量（波形形状）という共通形式に変換することで、データ形式の異なるものの類似性比較を行うことができる。そのため、不良原因となる製造工程を効率的に精度良く特定することができ、歩留まりを向上することができる。
上述した実施の形態は一例であって限定的なものではないと考えられるべきである。上記実施形態ではダイソートマップと異物検査マップとの比較を行ったが、他のウェーハマップ状のデータ、例えば膜厚や寸法などのウェーハ面内測定値、Fail Bit Map、ＴＥＧ（Test Element Group）中のトランジスタの特性値等に対しても同様に同一形式の波形特徴量化を行うことで、データ比較を行うことができる。
本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 不良検出装置
２ クリーンルーム
３ ダイソートテスター
２１、２２ 製造装置
２３、２４ 異物検査装置
４１ 生産管理サーバー
４２ 異物検査マップサーバー
４３ ダイソートマップサーバー
４４ 異物検査マップデータベース
４５ ダイソートマップデータベース
４６ 比較結果データベース
４７ ユーザインタフェース端末装置
２ クリーンルーム
３ ダイソートテスター
２１、２２ 製造装置
２３、２４ 異物検査装置
４１ 生産管理サーバー
４２ 異物検査マップサーバー
４３ ダイソートマップサーバー
４４ 異物検査マップデータベース
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４６ 比較結果データベース
４７ ユーザインタフェース端末装置
Claims (5)
- ウェーハ処理工程における各処理工程後のウェーハ表面の異物検査により作成される異物検査マップを入力し、
前記ウェーハ処理工程後のダイソートテストにより作成されるダイソートマップを入力し、
前記ウェーハに複数の領域区分を設定し、
前記領域区分の各々に領域番号を設定し、
前記異物検査マップに基づき前記領域区分の各々における異物密度を算出し、前記領域番号を用いて前記異物密度をプロットして異物検査マップ波形特徴量を算出し、
前記ダイソートマップに基づき前記領域区分の各々における不良密度を算出し、前記領域番号を用いて前記不良密度をプロットしてダイソートマップ波形特徴量を算出し、
前記異物検査マップ波形特徴量と前記ダイソートマップ波形特徴量との類似度を算出し、
前記類似度に基づき不良発生原因となっている処理工程を特定する不良検出方法。 - 前記類似度は前記異物検査マップ波形特徴量と前記ダイソートマップ波形特徴量との相関係数であることを特徴とする請求項１に記載の不良検出方法。
- 前記異物密度の算出において、前記複数の領域区分のそれぞれを複数の領域に分割し、複数の異物が存在する前記領域の異物数を１に変換してから前記異物密度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の不良検出方法。
- ウェーハ処理工程における各処理工程後のウェーハ表面の異物検査により作成される異物検査マップが入力される異物検査マップ入力部と、
前記ウェーハ処理工程後のダイソートテストにより作成されるダイソートマップが入力されるダイソートマップ入力部と、
前記ウェーハに複数の領域区分を設定し、前記領域区分の各々に領域番号を設定し、前記異物検査マップに基づき前記領域区分の各々における異物密度を算出し、前記領域番号を用いて前記異物密度をプロットして異物検査マップ波形特徴量を算出する異物検査マップ波形特徴量算出部と、
前記異物検査マップ波形特徴量算出部により設定される前記領域区分及び前記領域番号と同一の領域区分及び領域番号を前記ウェーハに設定し、前記ダイソートマップに基づき前記領域区分の各々における不良密度を算出し、前記領域番号を用いて前記不良密度をプロットしてダイソートマップ波形特徴量を算出するダイソートマップ波形特徴量算出部と、
前記異物検査マップ波形特徴量と前記ダイソートマップ波形特徴量との相関係数を算出する波形特徴量比較部と、
前記相関係数が所定の閾値以上の異物検査マップ波形特徴量を検出する類似マップ検索部と、
を備える不良検出装置。 - 前記異物検査マップ波形特徴量算出部は、前記複数の領域区分のそれぞれを複数の領域に分割し、複数の異物が存在する前記領域の異物数を１に変換することを特徴とする請求項４に記載の不良検出装置。
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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