(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ上の半導体回路素子に対するプロービングを行うプローバと、前記プローバに信号を供給しもしくは測定信号を受けるテスタ本体と、前記プローバおよび前記テスタ本体の制御を行うコンピュータと、前記コンピュータを動作させ装置全体の制御を行う測定プログラムとを具備する半導体測定装置において、測定結果に基づく前記ウエハ上の半導体回路素子の合否判定の条件の変更を、前記ウエハの測定の実行中に行い、さらに変更した合否判定の条件でその後の半導体回路素子の測定を行う手段を設け、測定ロット内の測定済みの半導体回路素子の再測定を行うこと無く、前記測定ロット内のすべてのウエハの測定を行うようにしたことを特徴とする判定基準の動的変更可能な半導体測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、判定基準の動的変更可能な半導体測定装置に係り、特に、半導体集積回路の製造プロセス等において、ウエハ上の半導体パラメータを測定し、合否判定や特性評価を行う半導体パラメトリック・テストシステムに適用することができる合否判定基準の動的変更が可能な半導体測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パラメトリック・テスタの用途の一つとして、半導体回路素子の製造プロセスにおけるウエハ試験がある。図１を参照しながら、この用途に使用される半導体パラメトリック・テスタの一例を説明する。半導体パラメトリック・テスト・システム１は、被測定物たるウエハ２に対して電気信号を供給しウエハ２からの電気信号を測定するテスタ本体３と、ウエハ・ロット４から測定するウエハ２を取り出し、所定のダイ上に探針（プローブ）を接触させるプローバ５と、テスタ本体３およびプローバ５の制御を行い、測定データの処理を行うコンピュータ６Ａと、コンピュータ６Ａを動作させる測定プログラム群６Ｂを備えている。
【０００３】
測定プログラム群６Ｂは、ウエハ２やその上のデバイス等の情報ファイルで構成されるテストプラン７と、測定アルゴリズムを定義するファイルで構成される測定アルゴリズム８と、各部の初期化やテストプラン７および測定アルゴリズム８のロードや実行等を行うコアプログラム９と、リミット・ファイル１０とを具備する。また、測定プログラム群６Ｂは、ディスプレイおよびキーボードを介して操作者との情報の入出力を行うユーザーインターフェースプログラム９ａを含み、テストプラン７、測定アルゴリズム８、リミットファイル１０には、それぞれ、使用者が容易にファイルを作成できるようにするための、例えば、フィル・イン・ザ・ボックス方式のビルダが備えられている。
【０００４】
テストプラン７は、ウエハ上のダイの名前、位置、その他の属性を定義するウエハスペック７ａと、ダイ上のモジュールの名前と位置を定義するダイスペック７ｂと、プローブカードのデバイスパッドとスイッチングマトリクスのピンの接続を定義するプローブスペック７ｃと、デバイスのテストに使用する測定アルゴリズムを定義するテストスペック７ｄを含む。
【０００５】
ここで、本明細書で使用する用語について、定義すると、図２を参照して、ウエハは、ダイが複数集まったものをいい、１つのウエハに複数のダイを定義できる。ダイは、モジュールの集まりをいい、１つのダイに複数のモジュールを定義できる。モジュールは、デバイスの集まりをいい、一度にプロービングできる最大単位をいう。デバイスは、抵抗、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタなどモジュール上の単位をいう。また、ウエハロットは、一度にプローバにかけることができるウエハ集合の単位をいうものとする。
【０００６】
図３を参照して、テストスペック７ｄは、デバイスのテストに使用する測定アルゴリズムを定義するものであるが、具体的には、測定対象デバイス、測定アルゴリズム名、デバイスターミナルに接続するパッド番号、各アルゴリズムの引数の入力変数、各アルゴリズムの返値（測定結果）と、ビニング・リミットの出力変数などを定義する。
【０００７】
ここで、ビニングとは、測定値に関連する数値をある値とそれと異なる値とで区切った区間をいい、その区間を定義する数値をリミットというものとする。ビニングは、測定値が使用者が期待する値になっているか否かを判定する際の範囲の定義、被測定物の性能評価や製造プロセス評価のための測定結果の統計的な解析、測定値の有効・無効を判定する際の範囲の定義などに使用される。
図１のリミットファイル１０には、リミット値が書かれており、それが、テストスペック７ｄに取り込まれる。
【０００８】
測定アルゴリズム８は、半導体パラメータテストの実行、デバイスパラメータの抽出などを行う手順を決めるものであって、アルゴリズムスペック８ａとアルゴリズムライブラリ８ｂを含む。アルゴリズムスペック８ａは、個々の測定アルゴリズム・ファンクションの入力変数、出力変数、デバイス変数、デバイス・ターミナルの名前などの仕様を定義するものであり、アルゴリズム・ライブラリ８ｂは、個々のアルゴリズム・ファンクションを使用したサブプログラムから構成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
〔従来技術の問題点〕
以上、従来使用されている半導体パラメトリックテストシステムの一例を説明したが、問題点を有している。図８に示すテストの流れを参照しながら、その問題点を説明する。
【００１０】
従来のテストシステム１で、ウエハの検査を行う場合、ウエハロットをプローバにセットし（８１ａ）、プローバ上でウエハを選択するとともに（８１ｂ）、テストシェル（コアプログラム）を起動し（８２ａ）、テストプランを選択し（８２ｂ）、リミットファイルを選択する（８２ｃ）。これにより、ウエハ検査が可能となり、ウエハのロード（８１ｃ）をした後、テストが開始される（８２）。
【００１１】
テストプランに決められた所定の順序にしたがって、ウエハ上に配列されたダイに対する測定を行い（８３）、８２ｃで選択されたリミットファイルにしたがったビニングにより、合格（パス）と不合格（フェイル）、測定値の有効（バリッド）、無効（インバリッド）が判定され（８４）、それらのデータがコンピュータ上の記憶装置に記録されていく（８５）。１個のダイについて測定が終了したら、残りのダイがあるかを判定し（８６）、この測定プロセスは、ウエハ上の全ての測定対象の測定が終了するまで、繰り返される。
【００１２】
しかし、リミット値は、使用者が決定するものであるから、必ずしも、適切な値が設定されるとは限らず、測定結果により変更の必要が生じる場合がある。この場合、リミット値を変更するには、テストをまず中止した上で（８７）、別のリミットファイルを読み直さなければならない。この結果、例えば、図３に示すように、あらためてリミットファイルＢがテストプランに取り込まれ、これに基づいて、再テストが行われる。
この測定のやり直しのプロセスは、時間がかかり、半導体回路製造プロセスのスループットにも影響する。また、やり直しのプロセスにオペレータを介在させる場合には、人件費の上昇にも影響する。それゆえ、測定結果の測定途中でモニタリングしながらテストの実行を止めずに自動的に基準を変更するといった柔軟性のあるテストプランの構築ができるシステムが望まれていた。
【００１３】
〔発明の目的〕
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、テストの実行中に自動的に又はオペレータの要求にしたがって、リミット値を変更できるようにすることにより、テストを中断せずに、パス・フェイルの判定基準を変更することができるテストシステムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
要するに、本発明は、ウエハ上の半導体回路素子に対するプロービングを行うプローバと、該プローバからに信号を供給しもしくは測定信号を受けるテスタ本体と、前記プローバおよび前記テスタ本体の制御を行うコンピュータと、該コンピュータを動作させ装置全体の制御を行う測定プログラムとを具備する半導体測定装置において、測定結果に基づく前記ウエハ上の半導体回路素子の合否判定の条件の変更を前記ウエハの検査の実行中に行う手段を設けたことを特徴とするものである。
この特徴は、読み込まれたリミットファイルの内容を、テスト実行中に変更する機能により実現される。この機能をさらに容易に実現させるため、本発明の実施例は、一つのリミットファイルにユーザが自由に設定できるビニングを記述し、それら複数のユーザビニングの中からパス・フェイル基準と有効測定値の範囲とを選択する構成を有する。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。本発明に係る判定基準の動的変更可能な半導体測定装置１は、図１に基づいて説明した従来例とほとんど構成を共通にし、相違するところは、テストプログラム群６である。
【００１６】
特に、顕著に相違するのは、リミットファイル１０、テストスペック７ｄ、測定アルゴリズム８である。
【００１７】
本発明におけるリミット・ファイル１０の記述項目には以下のものが加わっている。
１．リミット値 (複数) <従来からある>
２．上記のリミット値のうち、任意の 2 つをそれぞれ上限および下限とすることで得られる範囲 (以下 ユーザＢＩＮ 、複数)。
図５を参照して、例えば、ユーザＢＩＮ１は、下限値ｄ、上限値ｅ。ユーザＢＩ Ｎ２は、下限値ｃ、上限値ｆ。ユーザＢＩＮ３は、下限値ｂ、上限値ｇ。ユーザＢＩＮ４は、下限値ａ、上限値ｈと記載される。
３．２．のうち 「測定結果として」有効なもの (以下 ＶＡＬＩＤ)
４．２．のうち 「期待された性能を満たす」もの (以下 ＳＰＥＣ 、必ず ＶＡＬＩＤに含まれる) 。
ここでは、当初ＳＰＥＣ＝ユーザＢＩＮ１、ＶＡＬＩＤ＝ユーザＢＩＮ３と書かれているものとする。
【００１８】
本発明における測定アルゴリズム８は、以下のものを含む。
１．測定結果およびパス・フェイルの判定結果をテスト実行中に参照するための測定アルゴリズム・ファンクション。
２．読み込まれたリミット・ファイルの内容、すなわちＳＰＥＣと ＶＡＬＩＤを、リミット・ファイル中に定義された別のユーザＢＩＮに変更するための測定アルゴリズム・ファンクション 。
３．現在のユーザＢＩＮの情報を参照する測定アルゴリズム・ファンクション。
【００１９】
本発明は、上記のような構成を有しており、その動作について説明する。テストシステムのテスト・プランおよび測定アルゴリズムは、ユーザがあらかじめ作成する。
【００２０】
本発明に係るテストシステム１で、ウエハの検査を行う場合、ウエハロットをプローバにセットし（９１ａ）、プローバ上でウエハを選択するとともに（９１ｂ）、テストシェル（コアプログラム）を起動し（９２ａ）、テストプランを選択し（９２ｂ）、リミットファイルを選択する（９２ｃ）。これにより、ウエハ検査が可能となり、ウエハのロード（９１ｃ）をした後、テストが開始される。
テストプランに決められた所定の順序にしたがって、ウエハ上に配列されたダイに対する測定を行い（９３）、９２ｃで選択されたリミットファイルにしたがったビニングにより、合格（パス）と不合格（フェイル）、測定値の有効（バリッド）、無効（インバリッド）が判定され（９４）、それらのデータがコンピュータ上の記憶装置に記録されていく（９５）。１個のダイについて測定が終了したら、残りのダイがあるかを判定し（９６）、この測定プロセスは、ウエハ上の全ての測定対象の測定が終了するまで、繰り返される。このプロセスについては、上で説明した従来例と同様である。
【００２１】
しかし、このテストプロセスでは、合否結果データが常時監視されており（９８）。この結果を用いて、自動的に判定条件を変更することができる。例えば、図５、図６の判定条件変更前の図で示すように、パスのＳＰＥＣとして指定したユーザＢＩＮ１の範囲が狭すぎ、期待されるパス率が低過ぎる場合、リミット値を変更し（９９）、ユーザＢＩＮ２をパスＳＰＥＣとして指定する。これにより、図５の判定条件変更後の図で示すように、その後の測定においては、大多数の測定結果がパスとなり、図７に示すように期待されるパス率が得られる。（この説明は、ユーザＢＩＮ２に入る測定結果が、ウエハの試験においてユーザの期待する「パス」の範囲に入っているということが前提となっている。）
このように、本発明では、ウエハ検査を中断することなく、判定条件の変更が行えるので、ウエハ試験プロセスの効率化に貢献することができる。
【００２２】
なお、判定条件の変更態様は、上の説明の場合に限られず、広過ぎた判定条件を狭めたり、大きい方又は下さい方に移動修正することも考えられる。
【００２３】
また、ユーザＢＩＮの記載形式と、判定条件を測定プロセス中で変更できる測定アルゴリズム・ファンクションとは、それぞれ、独立の技術要素であり、必ずしも、同時に実施する必要はない。すなわち、例えば、ビニングの記載形式を従来どおり、ＳＰＥＣ、ＶＡＬＩＤ等の判定条件の上限および下限の値を直接対応させて記載するものとし、判定条件変更の際に使用する、変更後の合格条件の上限および下限の値を決めておくこととしてもよい。
【００２４】
また、上記実施例では、判定条件変更後、残りのダイ（または、モジュールもしくはデバイス）について検査を続行するものとして説明したが、既に、測定を行ったダイ（または、モジュールもしくはデバイス）についても、フェイルと判定されたダイ（または、モジュールもしくはデバイス）のみを選択して、再測定を行うものとしてもよい。
【００２５】
また、上記実施例では、判定条件の変更は、自動的に行われるものとして説明したが、判定条件の変更の必要を監視し、必要がある場合には、検査を中止するとともに、ユーザに対し警告を行い、ユーザに新たな判定条件の入力を求める構成としてもよい。
【００２６】
また、ＳＰＥＣとＶＡＬＩＤとを、判定基準として用いる場合、ＳＰＥＣとＶＡＬＩＤとを明示的に指定しなくても、自動的に設定されるものとしてもよい。例えば、ＳＰＥＣは、最も狭い範囲のユーザＢＩＮに、ＶＡＬＩＤは、最も広い範囲のユーザＢＩＮに設定されるようにしてもよい。
【００２７】
また、上記実施例においては、変更後の判定基準は、明示的なリミット値によって決定されるものとして説明したが、予め決められた割合もしくは変化分だけ変化するものとしてもよい。
【００２８】
また、上記実施例においては、測定アルゴリズムから、ファンクションを用いて判定基準を変更するものとして説明したが、そのための、測定アルゴリズム・ライブラリを用意しておき、それを用いることとしてもよい。
【００２９】
また、上記実施例においては、リミット値を決定する構成として、リミットファイルにリミット値を記載しておき、テストプラン中に取り込むものとして説明したが、あらかじめ、テストプラン中にすべての内容を記述しておくこともできる。
【００３０】
さらに、上記実施例においては、判定基準の変更後は、その後の測定に基づく合否の判定のみ変更されるものとして説明したが、判定基準の変更前に記録された測定データに基づいて判定をしなおすプロセスを、その後の測定と並行して処理することにより、最初から変更後の判定基準で測定を行ったのと同じ時間で、合否結果をレポートすることができるようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成され作用するものであるから、ウエハ検査の実行中に、合否判定条件を変更することができるので、合否判定条件が不適切であることが検査の途中で判明した場合に、検査を中断することなく、適切な合否判定基準で検査を続行することができるという効果が得られる。これにより、従来、非常に時間のかかるプロセスであった再検査の必要が著しく減少し、ウエハ検査プロセスの効率化と、半導体回路素子製造プロセスのスループット向上に貢献することができるという効果が得られる。
【００３２】
さらに、一つのリミットファイルに、複数のユーザＢＩＮを記述するようにしているので、合否判定条件の変更の指定が容易となる効果が得られる。また、従来のように、さまざまな場合を考慮してリミットファイルを多数作成しておく必要がなくなり、測定ソフトウエハ作成においても効率化を達成できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例および本発明を説明するためのブロック図。
【図２】本明細書におけるウエハ、ダイ、モジュール、デバイスの定義を説明するための図。
【図３】従来例におけるテストスペックおよびリミットファイルを説明するための図。
【図４】本発明におけるテストスペックおよびリミットファイルを説明するための図。
【図５】ユーザＢＩＮと判定条件の変更について説明するための図。
【図６】判定条件変更前の検査結果を示す図。
【図７】判定条件変更後の検査結果を示す図。
【図８】従来例におけるウエハ検査工程を示す流れ図。
【図９】本発明におけるウエハ検査工程を示す流れ図。
【符号の説明】
２：ウエハ
５：プローバ
３：テスタ本体
６Ａ：コンピュータ
６Ｂ：測定プログラム
【図１】
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【図２】
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【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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