(57)【要約】【課題】  プロセス条件のばらつきを考慮した、静的電源電流値の異常を高い感度・及び信頼性で検出可能な試験装置、良否判定基準設定装置、試験方法及び試験プログラムを提供する。【解決手段】  ＣＰＵ１０、入力部３０、測定部４０、出力部６０、記憶部１００を備える。記憶部１００は測定ポイント記憶領域１１、サンプル測定データ記憶領域１２、良否判定基準記憶領域１３、測定条件記憶領域１４、測定データ記憶領域１５、良否判定結果記憶領域１７を備える。ＣＰＵ１０は、静的電源電流値により測定ポイントグループを設定する測定ポイントグループ化部１、測定ポイントグループの静的電源電流値のばらつきの和が最小になる加重平均値を算出する最適加重平均値算出部２、加重平均値に基づき静的電源電流値のばらつき値の最大値を算出するばらつき値算出部３及び良否判定基準設定部４とを備える良否判定基準設定装置２０と良否判定部５０とを備える。【選択図】      図１
2005134255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象の半導体装置の測定を行う測定部と、
前記半導体装置の試験の設定データを入力する入力部と、
前記設定データを格納する記憶部と、
測定ポイントの静的電源電流値に基づいて前記測定ポイントをグループ化して測定ポイントグループを設定する測定ポイントグループ化部と、
前記測定ポイントグループのプロセス条件差による前記静的電源電流値のばらつきの和が最小になる加重平均値を算出する加重平均値算出部と、
前記加重平均値に基づき、前記静的電源電流値のばらつきの最大値を算出するばらつき値部算出部と、
前記静的電源電流値による前記測定ポイントグループの良否判定基準を格納する記憶部と、
前記良否判定基準によって前記半導体装置の良否判定を行う良否判定部
とを備えたことを特徴とする試験装置。
【請求項２】
前記静的電源電流値が前記半導体装置の実測値であることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記静的電源電流値が前記半導体装置のシミュレーション解析値であることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
【請求項４】
半導体装置の複数の静的電源電流の測定ポイントでの複数のプロセス条件下で測定した静的電源電流測定値に基づいて前記測定ポイントをグループ化して測定ポイントグループを設定する測定ポイントグループ化部と、
前記測定ポイントグループのプロセス条件差による前記静的電源電流値のばらつきの和が最小になる加重平均値を算出する加重平均算出部と、
前記加重平均値に基づき、前記静的電源電流値のばらつきの最大値を算出するばらつき値算出部と、
静的電源電流値による測定ポイントグループの良否判定基準を格納する記憶部
とを備えたことを特徴とする良否判定基準設定装置。
【請求項５】
前記測定ポイントのグループ化は、複数のプロセス条件下において、前記静的電源電流値及び直線によりフィッティングされた前記静的電源電流値及び数理曲線によりフィッティングされた前記静的電源電流値のいずれかをグループ化することを特徴とする請求項４に記載の良否判定基準設定装置。
【請求項６】
前記測定ポイントグループ化において、複数のプロセス条件においてグループ化された前記測定ポイントによる前記静的電源電流値の平均値を記憶することを特徴とする請求項４に記載の良否判定基準設定装置。
【請求項７】
入力部が半導体装置の静的電源電流の測定ポイントの情報を読み込んで測定ポイント記憶部に格納するステップと、
前記入力部が静的電源電流値を読み込んでデータ記憶部に格納するステップと、
測定ポイントグループ化部が前記静的電源電流値の測定値に基づき前記測定ポイントをグループ化し、測定ポイントグループを設定するステップと、
加重平均算出部が前記測定ポイントグループのプロセス条件差による前記静的電源電流値のばらつきを示す分散の和が最小になるように、前記静的電源電流値のばらつきの加重平均値を算出するステップと、
良否判定基準設定装置が前記加重平均値と、前記測定ポイントグループのプロセス条件差による前記静的電源電流値のばらつきとの差に基づいて前記測定ポイントグループの良否判定基準を設定するステップと、
良否判定部が前記良否判定基準により前記半導体装置の良否判定を行うステップ
とを含むことを特徴とする試験方法。
【請求項８】
前記加重平均値に基づいて算出した前記静的電源電流値のばらつき値の最大値を、前記半導体装置の良否判定基準に追加したことを特徴とする請求項７に記載の試験方法。  
【請求項９】
コンピュータに、
入力部が半導体装置の静的電源電流の測定ポイントの情報を読み込んで測定ポイント記憶部に格納する手順と、
前記入力部が静的電源電流値を読み込んでデータ記憶部に格納する手順と、
測定ポイントグループ化部が前記静的電源電流値の測定値に基づき前記測定ポイントをグループ化し、測定ポイントグループを設定する手順と、
加重平均算出部が前記測定ポイントグループのプロセス条件差による前記静的電源電流値のばらつきを示す分散の和が最小になるように、前記静的電源電流値のばらつきの加重平均値を算出する手順と、
良否判定基準設定装置が前記加重平均値と、前記測定ポイントグループのプロセス条件差による前記静的電源電流値のばらつきとの差に基づいて前記測定ポイントグループの良否判定基準を設定する手順と、
良否判定部が前記良否判定基準によって前記半導体装置の良否判定を行う手順
とを実行させるための試験プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の試験技術に関し、特にＣＭＯＳ系半導体装置の試験装置、良否判定基準設定装置、試験方法及び試験プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
CMOS回路は構造上、不良がない時は直流電流パスが存在しない構成となっている。そのため、入力確定後の定常状態には微小のオフリーク電流しか流れない。このため、CMOS回路を使用した半導体装置内部に異常な電流リークを生じる故障個所が存在した場合、電源電流値を測定することで正常な状態と区別できる。このことを利用し、試験対象の半導体装置の定常状態での電流である静的電源電流Ｉｄｄｑを測定することにより、故障の有無を判定しようとする方法が静的電源電流試験（Ｉｄｄｑテスト）である。
【０００３】
ところが、半導体装置の微細化が進み、概ね０.２５μｍ以下程度の設計ルールを用いて製造された半導体装置では、静的電源電流Ｉｄｄｑの値が100μAから数10mA以上の範囲にある。したがって、良否判定基準値を固定値にして半導体装置の良否判定する方法では、静的電源電流Ｉｄｄｑの良否判定基準値を数mA〜数10mA程度にせざるを得ない。このため、数mA以上の異常電流を生じる故障しか検出できず、静的電源電流試験を適用しての故障検出能力が大幅に低下してしまう。
【０００４】
そこで、試験対象の半導体装置の複数の測定ポイントの静的電源電流Ｉｄｄｑの測定値やばらつき、異常なはずれ値に注目した静的電源電流試験方法が必要である。試験対象の半導体装置の良品について予め測定した複数の測定ポイントでの静的電源電流Ｉｄｄｑの平均値比と、試験対象の半導体装置の複数の測定ポイントでの静的電源電流Ｉｄｄｑの測定値と、その測定値の平均値とを使用して試験対象の半導体装置の良否判定する方法が提案されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−９１５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、静的電源電流Ｉｄｄｑは、テスト対象の半導体装置を適当にファンクション動作させて、適当なサイクル（測定ポイント）でクロックを停止させ、適当な待ち時間の後に測定することによって得る。測定ポイントは、テスト時間の短縮のためできる限り少ない数に抑える必要があり、半導体装置の接続情報やレイアウト情報から抽出した近接配線情報等と半導体装置に対するテストパターンを入力として専用の測定ポイント選別ツールを利用して求めることが一般的である。特許文献１に開示する方法では、横軸に正常なリファレンスの静的電源電流Ｉｄｄｑ測定値（通常は複数のリファレンスの静的電源電流Ｉｄｄｑ測定値の平均）、縦軸に正常なテスト対象の半導体装置の静的電源電流Ｉｄｄｑ測定値を取った場合、全ての測定ポイントは原点を通る直線上またはその近傍にプロットされると推定しており、図１１に示すように実線に沿った両側に良品を判定する基準線を設定し、テスト対象の全ての測定ポイントが図１１に破線で示した２本の基準線に囲まれた良品領域内に含まれた場合、良品と判定するようになっている。図１１において、「●」で示す場合である。ここで、「リファレンス」とは、プロセスセンター条件を狙って製造した半導体装置のことである。しかしながら、一般に半導体装置の量産では、プロセス条件は目標条件であるプロセスセンター条件からずれる場合が多く、特に一般に「DSM（Deep Sub-Micron）プロセス」と呼ぶ0.25μｍ程度以下の微細なプロセスでは各種プロセスパラメータの制御は難しくなってくるため、プロセス条件のずれは微細化に伴って大きくなる傾向がある。こうして、比較的良く管理された製造現場においてもプロセスはある程度センター条件からずれる場合が多い。この結果、たまたまセンター条件からずれたプロセス条件で製造された場合、良品である正常な半導体装置でも測定ポイントは、例えば図１１に「＋」で示すように概ねＧ１及びＧ２の2個のグループに分かれ、特許文献１の前提からはずれた形でプロットされることになる。この場合、いずれかのグループの静的電源電流Ｉｄｄｑ測定値に直線をフィッティングできたとしても、もう一方のグループの静的電源電流Ｉｄｄｑ測定値はその直線から必ずはずれてしまう。このため、良品であるにも拘らず不良品として処理されることになってしまう。こうした状況は、特に、高速化の目的等で半導体装置の回路ブロック毎にＮＭＯＳ、ＰＭＯＳのしきい値Vth,n、Vth,pを用いている場合に生じやすくなる。一般にあるプロセス条件下で製造される半導体装置は多数に上ることから、結果として多くの良品が不良品と扱われることとなり、半導体装置を製造メーカーが大きな損失を被ることとなる。しかしながら、逆にこうした損失を恐れて良品領域を広げてしまうと、不良品を良品と誤判定して流出させてしまうこととなり、顧客の信頼を失う結果になりかねない。このように、特許文献１に開示された静的電源電流Ｉｄｄｑの試験方法は、量産の場で通常に想定されるプロセス条件のばらつきに適切に対応して信頼性の高い良否判定をすることが難しく、実際の半導体装置の量産の場での実用的な利用は難しかった。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、各プロセス条件のばらつきを考慮した、静的電源電流値の異常を検出可能な試験装置、良否判定基準設定装置、試験方法及び試験プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、（イ）試験対象の半導体装置の測定を行う測定部と、（ロ）半導体装置の試験の設定データを入力する入力部と、（ハ）設定データを格納する記憶部と、（ニ）測定ポイントの静的電源電流値に基づいて測定ポイントをグループ化して測定ポイントグループを設定する測定ポイントグループ化部と、（ホ）測定ポイントグループのプロセス条件差による静的電源電流値のばらつきの和が最小になる加重平均値を算出する加重平均値算出部と、（ヘ）加重平均値に基づき、静的電源電流値のばらつきの最大値を算出するばらつき値部算出部と、（ト）静的電源電流値による測定ポイントグループの良否判定基準を格納する記憶部と、（チ）良否判定基準によって半導体装置の良否判定を行う良否判定部とを備えた試験装置であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、（イ）半導体装置の複数の静的電源電流の測定ポイントでの複数のプロセス条件下で測定した静的電源電流測定値に基づいて測定ポイントをグループ化して測定ポイントグループを設定する測定ポイントグループ化部と、（ロ）測定ポイントグループのプロセス条件差による静的電源電流値のばらつきの和が最小になる加重平均値を算出する加重平均算出部と、（ハ）加重平均値に基づき、静的電源電流値のばらつきの最大値を算出するばらつき値算出部と、（ニ）静的電源電流値による測定ポイントグループの良否判定基準を格納する記憶部とを備えた良否判定基準設定装置であることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第３の特徴は、（イ）入力部が半導体装置の静的電源電流の測定ポイントの情報を読み込んで測定ポイント記憶部に格納するステップと、（ロ）入力部が静的電源電流値を読み込んでデータ記憶部に格納するステップと、（ハ）測定ポイントグループ化部が静的電源電流値の測定値に基づき測定ポイントをグループ化し、測定ポイントグループを設定するステップと、（ニ）加重平均算出部が測定ポイントグループのプロセス条件差による静的電源電流値のばらつきを示す分散の和が最小になるように、静的電源電流値のばらつきの加重平均値を算出するステップと、（ホ）良否判定基準設定装置が加重平均値と、測定ポイントグループのプロセス条件差による静的電源電流値のばらつきとの差に基づいて測定ポイントグループの良否判定基準を設定するステップと、（ヘ）良否判定部が良否判定基準により半導体装置の良否判定を行うステップとを含む試験方法であることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第４の特徴は、コンピュータに、（イ）入力部が半導体装置の静的電源電流の測定ポイントの情報を読み込んで測定ポイント記憶部に格納する手順と、（ロ）入力部が静的電源電流値を読み込んでデータ記憶部に格納する手順と、（ハ）  測定ポイントグループ化部が静的電源電流値の測定値に基づき測定ポイントをグループ化し、測定ポイントグループを設定する手順と、（ニ）加重平均算出部が測定ポイントグループのプロセス条件差による静的電源電流値のばらつきを示す分散の和が最小になるように、静的電源電流値のばらつきの加重平均値を算出する手順と、（ホ）良否判定基準設定装置が加重平均値と、測定ポイントグループのプロセス条件差による静的電源電流値のばらつきとの差に基づいて測定ポイントグループの良否判定基準を設定する手順と、（ヘ）良否判定部が良否判定基準によって半導体装置の良否判定を行う手順とを実行させるための試験プログラムであることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体装置の製造時のプロセスばらつきを考慮した、静的電源電流値の異常を高い感度・信頼度で検出可能な試験装置、良否判定基準設定装置、試験方法及び試験プログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の大きさの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
また、以下に示す第１及び第２の実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る試験装置は、図１に示すように、ＣＰＵ１０と、入力部３０と、記憶部１００と、測定部４０及び出力部６０とを備える。更に、記憶部１００は測定ポイント記憶領域１１、サンプル測定データ記憶領域１２、良否判定基準記憶領域１３、測定条件記憶領域１４、測定データ記憶領域１５及び良否判定結果記憶領域１７を備える。又、ＣＰＵ１０は良否判定基準設定装置２０と良否判定部５０とを備える。更に、良否判定基準設定装置２０は、測定ポイントの静的電源電流値に基づいて測定ポイントをグループ化して測定ポイントグループを設定する測定ポイントグループ化部１と、測定ポイントグループのプロセス条件差による静的電源電流値のばらつきの和が最小になる加重平均値を算出する最適加重平均値算出部２と、加重平均値に基づき、各測定ポイントグループの静的電源電流に応じて考慮すべき静的電源電流値のばらつきの最大値を算出するばらつき値算出部３及び良否判定基準設定部４とを備える。
【００１５】
良否判定基準の設定は、入力部３０から良否判定基準設定装置２０に静的電源電流Ｉｄｄｑの測定ポイントの情報と静的電源電流Ｉｄｄｑのプロセスマージンサンプル測定データが入力され、それぞれ測定ポイント記憶領域１１とサンプル測定データ記憶領域１２に格納された後、良否判定基準設定装置２０によって呼び出され良否判定基準が設定される。良否判定基準設定装置２０によって設定された良否判定基準は、良否判定基準記憶領域１３に格納される。又、半導体装置の試験においては、入力部３０から半導体装置の試験に必要な測定設定条件と良否判定の基準となる判定値が入力され、それぞれ測定条件記憶領域１４と良否判定基準記憶領域１３に格納される。測定設定条件は、テストパターンも含み、良否判定の基準はグループ化された測定ポイントの情報及び測定データを処理する数式の構成に関する情報も含む。測定部４０は、図示はしていない定電流源や定電圧源等の電源、電流計や電圧計等の機能を有するＬＳＩテスター、プロ−バ等によって構成される。測定条件記憶領域１４から試験対象の半導体装置の試験に必要な測定設定条件が測定部４０により呼び出されて試験対象の半導体装置の測定が行われ、測定データが測定データ記憶領域１５に格納される。その後、測定データ記憶領域１５から試験対象の半導体装置の測定データが良否判定部５０によって呼び出され、良否判定基準記憶領域１３から呼び出された良否判定基準に基づいて、良否判定部５０によって試験対象の半導体装置の良否が判定される。良否判定部５０によって行われた試験対象の製造装置の良否判定結果は良否判定結果記憶領域１７に格納され、適宜出力部６０に出力される。
【００１６】
本発明の第１の実施の形態に係る試験装置の良否判定基準設定方法について説明する前に、良否判定基準設定に必要な最適加重平均値と各プロセス条件でのばらつき値を算出する方法、及び良品と不良品の選別方法を以下に説明する。
【００１７】
プロセスマージン評価では、プロセス条件は量産時の目標条件となるプロセスセンター条件に加え、動作電圧、動作周波数をはじめとする半導体装置の諸特性に十分なマージンがあるか、即ち、量産時のプロセスばらつき下で仕様を満たさなくなる危険が十分小さいかを評価する目的のために、プロセスセンター条件とは異なるプロセス条件が使用される。これらの条件を「プロセスコーナー条件」という。例えば、ＮＭＯＳトランジスタのしきい値Vth,nのプロセスセンター条件が０．６Ｖのとき、プロセスコーナー条件を０．４５Ｖ等とできる。又、ＰＭＯＳトランジスタのしきい値Vth,pのプロセスセンター条件を０．６Ｖとし、プロセスコーナー条件を０．７５Ｖ等とできる。その他、対象となる主な物理パラメータとしては、トランジスタのゲート長Lpolyがある。このように、プロセス条件をプロセスセンター条件から様々に変化させた条件を使用して製造したサンプルを「プロセスマージンサンプル」という。プロセスマージンサンプルの静的電源電流Ｉｄｄｑを複数の測定ポイントで測定した結果の一例を図4に示す。図４の縦軸はテスト対象の半導体装置の静的電源電流Ｉｄｄｑであり、横軸は複数のリファレンスの静的電源電流Ｉｄｄｑの平均値である。図４に示すように、あるプロセスコーナー条件のプロセスマージンサンプルの静的電源電流Ｉｄｄｑの測定値は、リファレンスの静的電源電流Ｉｄｄｑの測定値とは異なる値を示し、且つ、複数のグループに分かれて分布している。図４ではグループＧ１及びグループＧ２として示している。グループＧ１およびグループＧ２は静的電源電流Ｉｄｄｑがリファレンスの静的電源電流Ｉｄｄｑより大きい場合となっているが、勿論小さい場合も起こり得る。
【００１８】
図４においては２つのグループＧ１及びグループＧ２しか示していないが、更に多くのプロセスコーナー条件を使用した場合、静的電源電流Ｉｄｄｑがほぼ同じである測定ポイントのグループは更に増える可能性がある。本発明では、このように半導体装置のプロセスマージン評価のために製造されたプロセスマージンサンプルにおいて静的電源電流Ｉｄｄｑの測定を行ない、その情報に基づき、設定した全プロセス条件において同じように振舞う測定ポイントを同一のグループにまとめ、グループ単位でばらつき管理を行なうか、または、異常電流値（不良品）を検出するようにする。このグループ化の妥当性は、既に幾つかの半導体装置において確認済みである。ここで、「同じように振舞う」とは、評価した全プロセス条件において、静的電源電流Ｉｄｄｑが、
ａ) ある限定された領域内に存在するか、傾きがほぼ固定された直線上にフィッティング可能。
【００１９】
ｂ）適当な直線上にフィッティング可能。
【００２０】
ｃ）より高次の曲線または指数曲線等の適当な曲線でフィッティング可能。
【００２１】
という場合を指す。図４に示したグループＧ１及びグループＧ２にそれぞれ含まれる測定ポイントでは、グループ内の静的電源電流Ｉｄｄｑの測定値はほぼ同じである。これは、ａ）の例となっている。
【００２２】
各グループ内での静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつきの和として半導体装置の全測定ポイントの静的電源電流Ｉｄｄｑの全体ばらつきを示す分散Ｓ０を表すと：
[数１]
Ｓ０＝Ｓ（Ｇ１）＋Ｓ（Ｇ２）＋・・・・・＋ｄＧ          ・・・・・（１）
となる。Ｓ（Ｇ１）、Ｓ（Ｇ２）、・・・・・は、それぞれグループＧ１、グループＧ２、・・・・・のグループ内ばらつきを示す分散である。又、ｄＧはグループ間ばらつきを示す。ここで、特にグループ内ばらつきに注目し、全グループ内ばらつきを示す分散Ｓ０’を以下のように定義する：
[数２]
Ｓ０’＝Ｓ（Ｇ１）＋Ｓ（Ｇ２）＋・・・・・                ・・・・・（２）
式（２）は、静的電源電流Ｉｄｄｑがほぼ同じ測定ポイントをグループ化しているため、良品の半導体装置の静的電源電流Ｉｄｄｑにおいては、各グループの分散Ｓ（Ｇ１）、Ｓ（Ｇ２）、・・・・・、及び全体の分散Ｓ０’は、小さい値になる。但し、各グループの分散Ｓ（Ｇ１）、Ｓ（Ｇ２）、・・・・・、及び全体の分散Ｓ０’は、各測定ポイントでの静的電源電流Ｉｄｄｑとその測定ポイントが属するグループの全測定ポイントでの静的電源電流Ｉｄｄｑの平均値の差の２乗和に比例するため、各グループの測定ポイント間における静的電源電流Ｉｄｄｑの異常値の検出力を高くすることが難しいという問題がある。
【００２３】
そこで、上述の測定ポイントのグループ化を行なった後の良品・不良品の判定については、各グループ内で異常値を検出する方法の方が、検出力と判定の信頼性向上にとって有利となる。なお、以上の静的電源電流Ｉｄｄｑ測定ポイントのグループ化は、プロセスマージンサンプルの評価結果を利用して行なうが、通常プロセスマージンサンプルは動作周波数等の設計的な特性のマージン評価が主目的となっており、Vth,n、Vth,pのいずれもプロセスコーナー値に振った極端なプロセス条件のものを作成する場合が一般的であるが、これは量産時に発生頻度の高いプロセス条件下の正常な半導体装置での各測定ポイントの静的電源電流Ｉｄｄｑ値をより精度良く推定しようとする本発明の目的にとって必ずしも最善とはいえない。そこで、例えば、Vth,nまたはVth,pの片方だけをプロセスコーナー値に振り、他方はプロセスセンター値であるプロセスマージンサンプルを作成するようにしてもよい。こうすると、量産時に発生する頻度の高いプロセス条件により近い条件で各測定ポイントの静的電源電流Ｉｄｄｑ値の振舞いを評価することができ、より精度の高い推定が可能となる。また、以上のプロセスマージンサンプル評価では、基本的にはNMOS、PMOSトランジスタのしきい値Vth,n、Vth,pとトランジスタのゲート長Lpolyにつきプロセスセンター値のサンプルと最小、最大のプロセスコーナー値に振ったプロセスマージンサンプルを作成するが、上記のようにプロセス条件としていずれかの物理パラメータをプロセスセンター値にしたプロセスマージンサンプルも作成すれば、静的電源電流Ｉｄｄｑの推定精度が向上し、異常値の検出力が向上する。しかしながら、一方、多くのプロセスマージン条件を設定することは余分な評価コスト・リソースを必要とし、さらに最近では高速化と低消費電力化を両立させるため複数のしきい値を利用する半導体装置もあり、逆にある程度精度は低下してもプロセスマージン条件数を減らす場合もある。いずれにしても、このようなプロセスマージンサンプルをどのようなプロセス条件を設定して作成するかという点については様々なケースがあるが、これらは全て複数のプロセス条件で作成したマージンサンプルの評価をベースとして半導体装置の静的電源電流の異常を効果的に検出する本発明の範囲内に含まれるものである。
【００２４】
以下で、測定ポイントグループ化が終了した後の手順について説明していく。
【００２５】
先ず、各グループにおいて測定ポイント毎のサンプル測定データのばらつき値を求める。図５に示した測定ポイントｉでのプロセス条件αにおける静的電源電流Ｉｄｄｑ（ｉ、α）のばらつき値は：
[数３]
ΔＩｄｄｑ（ｉ、α）＝Ｉｄｄｑ（ｉ、α）−ＡＶＲ（Ｉｄｄｑ（α））  ・・・・・（３）
で表される。ＡＶＲ（Ｉｄｄｑ（α））はＩｄｄｑ（ｉ、α）はプロセス条件αでの静的電源電流Ｉｄｄｑ（ｉ、α）の平均値である。式（３）を用いて、プロセス条件αにおける測定ポイント数がｍ個の場合のグループＧ（ｎ）（ｎ＝１、２、・・・・・）のばらつきを示す分散を、式（４）に示すように定義する：
[数４]
Ｓ（Ｇ（ｎ）、ΔＩｄｄｑ（α））＝
１／（m−１）×Σ｛Ｉｄｄｑ（ｉ、α）−ΔＩｄｄｑ_op(i)−ＡＶＲ（Ｉｄｄｑ（α））｝2           ・・・・・ （４）
ここで、Σはｉ＝１からｍまでの和を意味する。又、ΔＩｄｄｑ_op(i)はＩｄｄｑ（ｉ、α）のプロセス条件αについての加重平均値である。横軸をプロセス条件αでの静的電源電流Ｉｄｄｑの平均値ＡＶＲ（Ｉｄｄｑ（α））、縦軸を静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつきとして式（４）の平方根（Ｓ（Ｇ（ｎ）、ΔＩｄｄｑ（α）））1/2、即ちプロセス条件αにおけるグループＧ（ｎ）のばらつきの標準偏差σを各プロセス条件に対してプロットし、次に標準偏差σが大きい点をつないで標準偏差σの包絡線を求めることにより、図６に示すばらつき曲線σｐを得る。ばらつき曲線σｐは静的電源電流Ｉｄｄｑ値に応じた全プロセス条件で予想される静的電源電流Ｉｄｄｑ値の最大のばらつき値を示し、加重平均値ΔＩｄｄｑ_op(i)に依存する。したがって、各グループでの静的電源電流Ｉｄｄｑのグループ内ばらつきの総和を示す分散Ｓ０’が最小になるようにΔＩｄｄｑ_op(i)を設定する。このため、例えば複数のプロセス条件でばらつき値が最小になるように加重平均値ΔＩｄｄｑ_op(i)を設定する。或いは、量産時は大部分の半導体装置がプロセスセンター条件付近で製造されることを考慮して、プロセスセンター条件を中心に分散Ｓ０’が全プロセス条件において最も小さい値になるように加重平均値ΔＩｄｄｑ_op(i)を設定しても良い。例えば、プロセスセンター条件での静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつき値を用いても良い。但し、いずれの場合も、特定のプロセス条件でばらつきが大きくならないよう平準化するよう気をつけることが大切である。このように加重平均値ΔＩｄｄｑ_op(i)を設定することにより、良品の場合の全体としてのグループ内ばらつきを示す分散Ｓ０’を最小値にすることができる。又、量産用試験での利用を考えた場合、例えば試験装置の装置間誤差や、可能な範囲での繰り返し測定による誤差等の測定系誤差を考慮してばらつき曲線σｐを求めても良い。この場合には、試験をプロセスの一部と考え、測定系の違いをプロセス条件の１つとみなしてグループ化すればよい。以上のようにして、グループ内の全ばらつきを最小にする最適平均加重値と、静的電源電流Ｉｄｄｑ値で表現した各プロセス条件でのばらつきの最大値としてばらつき曲線σｐを算出する。
【００２６】
なお、図７のグループＧ１の場合のように、ある測定ポイントのグループｉが適当な直線によりfittingされる場合（「同じように振舞う」の定義b）に相当）、前出の式（３）は：
[数５]
ΔIddq(ｉ，α) ＝ 
Iddq（ｉ，α）−｛ａ（α）・Iddq_reference（ｉ）＋ｂ（α）｝  ・・・（５）
と書かれる。ここで、ａ及びｂはフィッティングのための適当な定数である。この値を前出の式（４）を変更した以下の式（６）で示す分散Ｓ（Ｇ（ｎ）、ΔIddq（α））に代入し、既に説明したように静的電源電流Iddqの全グループ内ばらつきＳ０’が最小となるように決定すればよい。
【００２７】
[数６]
Ｓ（Ｇ（ｎ）、ΔIddq（α））＝ 
１／（ｍ−１）×Σ｛ΔIddq（ｉ,α）−ΔIddq_op（ｉ）｝・・・（６）
但し、この場合、ΔIddq_op（ｉ）は、以下のような構成にすべきである。
【００２８】
[数７]
ΔIddq_op（ｉ）＝  ａ_op・Iddq_reference（ｉ）＋ｂ_op    ・・・・・（７）
式（７）において、a_op、b_op はａ（α）、ｂ（α）を調整用パラメータとしてプロセス条件αについて加重平均を取った値である。ここで、直線でのフィッティングの場合、平均値でのフィッティングより調整パラメータが多くなり、ばらつき推定の精度が低下しやすい点に注意が必要である。このため、各プロセス条件における各測定ポイントグループの静的電源電流Ｉｄｄｑ間の関係を示す情報も把握しておくようにする。これにより、プロセス条件の変動に伴う静的電源電流Ｉｄｄｑの変化をより正確に把握でき、テスト対象の半導体装置がどのように振れたプロセス条件下で製造されたかもより詳細に知ることができることとなり、ばらつきの推定値の精度向上、さらには良品・不良品判定の信頼性を向上させることができる。具体的には、図７に「＋」で示した各測定ポイントグループの重心の座標データをプロセスマージンサンプルのプロセス条件とともに記憶しておくようにする。勿論、平均値でのフィッティングを行なう場合にもばらつき推定精度を向上させる手段として有効に利用可能である。なお、一般の曲線の場合は、基本的に（５）の｛ΔIddq（ｉ,α）−ΔIddq_op（ｉ）｝の部分にフィッティングの式を記述し、各係数を調整用パラメータとして用いるようにすればよい。
【００２９】
次に、ばらつき曲線σｐを用いて静的電源電流Ｉｄｄｑの異常値の検出に用いるスペック曲線Ｓｐを設定する方法を説明する。スペック曲線Ｓｐは、例えば静的電源電流Ｉｄｄｑが小さい領域では３×σｐとし、静的電源電流Ｉｄｄｑが大きい領域では、半導体装置の静的電源電流Ｉｄｄｑの限界となる上限Ｉｄｄｑ_MAXを設定して、このＩｄｄｑ_MAXを超えると不良品とする。これは、試験対象の半導体装置の静的電源電流Ｉｄｄｑが大きい場合、ばらつき曲線σｐを導くために測定するプロセスマージンサンプルのばらつき値は一般に大きくなり、ばらつき曲線σｐの値も大きくなるためである。このとき、異常電流の判定基準Ｉｄｄｑ_MAXが例えば３×σｐでは半導体装置の良否選別基準が緩くなりすぎて不良品を良品と判定する危険がある。このため、静的電源電流Ｉｄｄｑの上限Ｉｄｄｑ_MAXを設定している。図６では、静的電源電流Ｉｄｄｑの上限Ｉｄｄｑ_MAXを２×σｐにした場合のスペック曲線Ｓｐを示している。なお、例えばプロセスセンター条件での静的電源電流Ｉｄｄｑの４倍程度というように、ばらつき曲線σｐによらずに固定値を判定基準Ｉｄｄｑ_MAXとして併せて用いても良い。又、上限Ｉｄｄｑ_MAXを設定せずに、ばらつき曲線σｐに比例する曲線を静的電源電流Ｉｄｄｑの全領域で使用しても良いのは勿論である。
【００３０】
次に、良品と不良品の選別方法について説明する。静的電源電流Ｉｄｄｑが異常となるような故障が半導体装置内に存在すると、各グループの静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつき値は大きくなると考えられる。この場合には、各グループ毎に静的電源電流Ｉｄｄｑの良否を判定する基準値を設定して良品と不良品の選別をすることができる。しかし、既に述べたように、本発明の第１の実施の形態に係る試験方法は、複数の測定ポイントの静的電源電流Ｉｄｄｑ値を半導体装置の良否判定に用いるため、各グループの静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつき値と半導体装置全体の静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつき値との関係を検討しておく必要がある。図８に、静的電源電流Ｉｄｄｑのポイント間のばらつき値が小さい半導体装置を第１ロットとし、静的電源電流Ｉｄｄｑの測定ポイント間のばらつき値が大きい半導体装置を第２ロットとした場合の、静的電源電流Ｉｄｄｑが異常である異常電流測定ポイント数と静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつきを示す分散Ｓとの関係を示す。本来、半導体装置が良品であるためには、異常電流測定ポイント数が０個である必要がある。図８に分散Ｓの良否判定基準をＳｐｅｃとして示しているが、Ｓ≦Ｓｐｅｃの場合に試験対象の半導体装置は良品と判定される。図８のＡ領域では異常電流測定ポイントが存在するため本来は不良品であるが、異常電流ポイント数が少ないために全体としての静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつき値が小さく、良品と判定されてしまう。この誤判定は、静的電源電流Ｉｄｄｑのポイント間のばらつき値が小さい第１ロットの場合に特に多い。一方、Ａ領域の半導体装置を不良と判定するために良否判定基準Ｓｐｅｃを小さくした場合、良品を不良品と判定してしまう可能性がある。即ち、良品であるＢ領域の半導体装置を不良品と判定することであり、ばらつきが大きい第２ロットの場合に多く発生する。このため、良否判定基準Ｓｐｅｃを小さく設定することには限界がある。
【００３１】
このような問題を解決するためには、個々の測定ポイントの良否判定を実施することが有効であり、その良否判定方法を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３２】
（イ）先ず、ステップＳ２０１において、静的電源電流Ｉｄｄｑの良否判定基準の上限が設定されている場合、良否判定基準を満たさない測定ポイントが１つでもあれば、不良と判定する。
【００３３】
（ロ）ステップＳ２０２において、判定対象となる測定ポイントから正常である確率が高い測定ポイントｉを抽出する。最初の判定対象となる測定ポイントは全測定ポイントである。抽出する方法としては、例えば静的電源電流Ｉｄｄｑの測定値と加重平均値ΔＩｄｄｑ_op(i)との差が最小である測定ポイントｉを抽出する。
【００３４】
（ハ）次に、ステップＳ２０３において、既に正常と判定された測定ポイントを基準として、ステップＳ２０２において抽出された判定対象の測定ポイントが正常か異常かを後述する方法で判定する。最初は比較対象が少ないため、ステップＳ２０２で抽出した測定ポイントは正常とみなされる。
【００３５】
（ニ）ステップＳ２０４において、測定対象の測定ポイントが正常であると判定された場合にステップＳ２０５に進み、他の場合は不良と判定する。
【００３６】
（ホ）ステップＳ２０５において、全測定ポイントを判定したかどうか調べ、判定した場合に良品と判定し、他の場合はステップＳ２０２に戻る。
【００３７】
ステップＳ２０３における判定方法としては、例えば以下の方法を使用できる。先ず、正常である確率の高い測定ポイントｉの静的電源電流Ｉｄｄｑの測定値と加重平均値ΔＩｄｄｑ_op(i)との差を最小オフセットｄｉとする。次の判定対象の測定ポイントの静的電源電流Ｉｄｄｑの測定値とその測定ポイントでの加重平均値との差をオフセット値とし、その測定ポイントのオフセット値と最小オフセットｄｉとの差ｄを求める。次に、差ｄと以下に示す方法で設定する基準値ｄ＿Ｓｐｅｃとを比較することにより、その測定ポイントの正常か異常かの判定を行う。この手順を、判定済みの正常な測定ポイントと判定対象の測定ポイントにより順次行う。基準値ｄ＿Ｓｐｅｃの設定方法としては、ばらつき曲線σｐの値を利用する、或いは所定の固定値を使用すること等が可能である。例えば、判定済みの正常な測定ポイントの静的電源電流Ｉｄｄｑの測定値と加重平均値ΔＩｄｄｑ_op(i)との差の移動平均値ｄ＿ＡＶＲと、ばらつき曲線σｐを利用した判定方法を図９に示す。ｄｉ＋ｄ＿ＡＶＲの値を測定ポイントの平均的なオフセット値であるとし、ｄｉ＋ｄ＿ＡＶＲから例えば３×σｐ以上はなれたオフセット値の測定ポイントは異常であると判定する。上記判定方法では、試験対象の半導体装置のばらつき曲線σｐを予め求めておいて使用することができるため、例えばロット単位でプロセス条件や静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつきの安定性等に対応した半導体装置の良品と不良品の判定を行うことができる。
【００３８】
以下に、本発明の第１の実施の形態に係る試験装置の良否判定基準設定方法を、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
（イ）先ず、ステップＳ１０１において、測定ポイントの情報が入力部３０から入力され、測定ポイント記憶領域１１に格納される。
【００４０】
（ロ）次に、ステップＳ１０２において、各プロセス毎に例えば５個以上のプロセスマージンサンプルの静的電源電流Ｉｄｄｑ測定データが、入力部３０から入力されサンプル測定データ記憶領域１２に格納される。
【００４１】
（ハ）次に、ステップＳ１０３において、測定ポイント記憶領域１１に格納された測定ポイント情報と、サンプル測定データ記憶領域１２に格納されたプロセスマージンサンプルの静的電源電流Ｉｄｄｑ測定データが、測定ポイントグループ化部１によって呼び出され、照合されて、測定ポイントのグループ化が行われる。具体的には、前述したようにリファレンスの静的電源電流Ｉｄｄｑ測定データと比較しての分布によって、サンプル測定データの値が近い測定ポイント同士でグループ化される。
【００４２】
（ニ）次に、ステップＳ１０４において、各グループ内の測定ポイント毎の静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつき値が最適加重平均値算出部２において求められる。
【００４３】
（ホ）更に、ステップＳ１０５において、前述した方法により静的電源電流Ｉｄｄｑの加重平均値が最適加重平均値算出部２において求められる。
【００４４】
（ヘ）次に、ステップＳ１０６において、前述した方法により加重平均値に基づいて静的電源電流Ｉｄｄｑのばらつき曲線がばらつき値算出部３において求められる。
【００４５】
（ト）次に、ステップＳ１０７において、ばらつき曲線σｐに基づき、スペック曲線Ｓｐが良否判定基準設定部４において設定され、良否判定基準値が設定される。
【００４６】
以上の説明で、ステップＳ１０１において測定ポイントの情報が読み込まれ、ステップＳ１０２においてプロセスマージンサンプル測定データが読み込まれる例を説明したが、その順序を逆にしても良いことは勿論である。
【００４７】
良否判定基準設定部４で設定された良否判定基準は、良否判定基準記憶領域１３に格納され、良否判定部５０が試験対象の製造装置の良否判定を行う際に参照される。
【００４８】
以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る試験装置によれば、各プロセスのばらつきを考慮した、静的電源電流Ｉｄｄｑ値の異常を検出する試験が可能である。
【００４９】
（第２の実施の形態）
発明の第２の実施の形態に係る試験装置は、図１０に示すように、ＣＰＵ１０と、入力部３０と、記憶部１００と、測定部４０及び出力部６０とを備える。更に、記憶部１００は測定ポイント記憶領域１１、良否判定基準記憶領域１３、測定条件記憶領域１４、測定データ記憶領域１５、シミュレーションデータ記憶領域１６及び良否判定結果記憶領域１７を備える。又、ＣＰＵ１０は良否判定基準設定装置２０と良否判定部５０とを備える。良否判定基準設定装置２０は、測定ポイントの静的電源電流値に基づいて測定ポイントをグループ化して測定ポイントグループを設定する測定ポイントグループ化部１と、測定ポイントグループのプロセス条件差による静的電源電流値のばらつきの和が最小になる加重平均値を算出する最適加重平均値算出部２と、加重平均値に基づき、各測定ポイントグループの静的電源電流に応じて考慮すべき静的電源電流値のばらつきの最大値を算出するばらつき値算出部３及び良否判定基準設定部４とを備える。
【００５０】
良否判定基準の設定は、入力部３０から良否判定基準設定装置２０に静的電源電流Ｉｄｄｑの測定ポイントの情報と静的電源電流Ｉｄｄｑのシミュレーション解析値が入力され、それぞれ測定ポイント記憶領域１１とシミュレーションデータ記憶領域１６に格納された後、良否判定基準設定装置２０によって呼び出され良否判定基準が設定される。良否判定基準設定装置２０によって設定された良否判定基準は、良否判定基準記憶領域１３に格納される。又、半導体装置の試験においては、入力部３０から半導体装置の試験に必要な測定設定条件と良否判定の基準となる判定値が入力され、それぞれ測定条件記憶領域１４と良否判定基準記憶領域１３に格納される。測定設定条件は、テストパターンも含み、良否判定の基準はグループ化された測定ポイントの情報及び測定データを処理する数式の構成に関する情報も含む。測定部４０は、図示はしていない定電流源や定電圧源等の電源、電流計や電圧計等の機能を有するＬＳＩテスター、プロ−バ等によって構成される。測定条件記憶領域１４から試験対象の半導体装置の試験に必要な測定設定条件が測定部４０により呼び出されて試験対象の半導体装置の測定が行われ、測定データが測定データ記憶領域１５に格納される。その後、測定データ記憶領域１５から試験対象の半導体装置の測定データが良否判定部５０によって呼び出され、良否判定基準記憶領域１３から呼び出された良否判定基準に基づいて、良否判定部５０によって試験対象の半導体装置の良否が判定される。良否判定部５０によって行われた試験対象の製造装置の良否判定結果は良否判定結果記憶領域１７に格納され、適宜出力部６０から出力される。
【００５１】
図１０に示した試験装置では、サンプル測定データ記憶領域１２の代わりにシミュレーションデータ記憶領域１６を備えていることが、図１と違う点である。即ち、静的電源電流Ｉｄｄｑ値を計算できる半導体装置のシミュレーションモデルを用いて試験対象の半導体装置について種々のプロセス条件での静的電源電流Ｉｄｄｑ値を求め、その解析結果のデータを入力部３０から入力し、シミュレーションデータ記憶領域１６に格納する。プロセスマージンサンプルを作成して静的電源電流Ｉｄｄｑ値を測定する代わりに、シミュレーションを実施することにより、プロセスマージンサンプルの製造や測定にかかる経費や時間を節約することができる。他は、第１の実施の形態と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。
【００５２】
本発明の第２の実施の形態に係る試験装置によれば、各プロセスのばらつきを考慮した、静的電源電流Ｉｄｄｑ値の異常を検出する試験が可能である。
【００５３】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００５４】
例えば、第１、第２の実施例では、１個のＣＰＵで構成される例について説明したが、勿論別の構成も可能である。本発明のシステムは、基本的に、（イ）良否判定基準設定装置２０と、（ロ）良否判定基準を用いた実際の半導体装置の試験装置とから構成されており、（イ）に関しては、第１の入力部、第１の記憶部、第１の出力部、第１のＣＰＵで構成し、第１の記憶部は測定ポイント記憶領域１１、サンプル測定データ記憶領域１２、良否判定基準記憶領域１３で構成し、第１のＣＰＵは良否判定基準設定装置２０のみを含み、第１の出力部から良否判定基準が出力されるような構成にすることも可能である。（ロ）に関しては、第２の入力部、第２の記憶部、測定部４０、第２の出力部、第２のＣＰＵで構成し、第２の記憶部は良否判定基準記憶領域１３、測定条件記憶領域１４、測定データ記憶領域１５、良否判定結果記憶領域１７で構成し、第２のＣＰＵはＬＳＩテスター内のＣＰＵ等として良否判定部５０のみを含み、良否判定結果が第２の出力部から出力されるような構成にすることも可能である。その他にも異なる構成を取ることは容易であり、全てこうした変更は本発明の範囲内に含まれる。
【００５５】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る試験装置を示す模式的な回路構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る試験装置の良否判定基準値を設定する方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る試験装置の良否判定方法を説明するフローチャートである。
【図４】プロセスマージンサンプルとリファレンスの静的電源電流を比較した測定ポイントのグループ化を概念的に示したグラフである。
【図５】各測定ポイントでの静的電源電流のばらつき値を示すグラフである。
【図６】静的電源電流の平均値とばらつきの標準偏差を示すグラフである。
【図７】プロセスマージンサンプルの測定ポイントのグループ化を直線へのフィッティングも含めて示したグラフである。
【図８】異常電流の測定ポイント数とばらつきの分散の関係を示すグラフである。
【図９】測定ポイントと、静的電源電流のばらつきを表すオフセット値との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る試験装置を示す模式的な回路構成図である。
【図１１】プロセスマージンサンプルとリファレンスの静的電源電流を比較したグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１…測定ポイントグループ化部
２…最適加重平均値算出部
３…ばらつき値算出部
４…良否判定基準設定部
１０…ＣＰＵ
１１…測定ポイント記憶領域
１２…サンプル測定データ記憶領域
１３…良否判定基準記憶領域
１４…測定条件記憶領域
１５…測定データ記憶領域
１６…シミュレーションデータ記憶領域
１７…良否判定結果記憶領域
２０…良否判定基準設定装置
３０…入力部
４０…測定部
５０…良否判定部
６０…出力部
１００…記憶部
【図１】
2005134255.tif 000003
【図２】
2005134255.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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