(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの製造方法において、
ウエーハ上で幾何学的に適合するようにチップの数を最適化するステップと、
前記ウエーハでのチップの歩留まりを最大にするステップ
とを有しており、
前記チップの歩留まりを最大にするステップを実施するために、
・前記ウエーハ上の通常除外可能な位置内に配置されるチップを考慮し、
・該通常除外可能な位置の少なくとも１つのチップの歩留まり確率データを使用して、受容可能なチップの確率を、当該確率が、前記チップの少なくとも１つが除外されない場合の閾値よりも上であるように重み付けし、
該ウエーハ上で幾何学的に適合するようにチップの数を最適化するステップは、
・前記ウエーハ上の中心点を基準にして当該中心点からの位置が示された所定のウエーハマップを提供して前記ウエーハ上に載置するステップと、
・前記ウエーハ上に載置された前記ウエーハマップの前記中心点の位置を変えることによって、前記ウエーハ上で適合することができる前記チップの第１の量を最大にするステップ
とを有し、
該チップの歩留まりを最大にするステップは、
・最大にされた中心点位置に固定されたウエーハマップを用いて周辺部除外距離を変えることによって、前記ウエーハ上で適合することができる前記チップの量を決めるステップと、
・各ウエーハマップ位置に対して歩留まり確率曲線を提供するステップと、
・前記歩留まり確率曲線を前記ウエーハマップ位置のそれぞれでの前記チップの量によって乗算して、各ウエーハマップ中心点位置毎に、重み付けされた歩留まり確率曲線を得るステップと、
・異なった各ウエーハマップ中心点位置毎に前記重み付けされた歩留まり確率曲線を順次選択して比較するステップと、
・前記ウエーハの前記チップの歩留まりが最大となるように前記ウエーハマップ中心点位置を選択するステップ
とを有することを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項２】
ウエーハを８インチ直径にする請求項１記載の半導体チップの製造方法。
【請求項３】
ウエーハ上で幾何学的に適合するようにチップの数を最適化するステップ；及び
前記ウエーハでのチップの歩留まりを最大にするステップを、コンピュータによって実行する
請求項１記載の半導体チップの製造方法。
【請求項４】
半導体チップの製造方法において、
ウエーハ上の中心点を基準にして当該中心点からの位置が示された所定のウエーハマップを提供して前記ウエーハ上に載置するステップ；
前記ウエーハ上に載置された前記ウエーハマップの前記中心点の位置を変えることによって、前記ウエーハ上で適合することができる前記チップの第１の量を最大にするステップ；
前記最大にされたウエーハマップ中心点位置を記録するステップ；
最大にされた中心点位置に固定されたウエーハマップを用いて周辺部除外距離を変えることによって、前記ウエーハ上で適合することができる前記チップの量を決めるステップ；
各ウエーハマップ位置に対して歩留まり確率曲線を提供するステップ；
前記歩留まり確率曲線を前記ウエーハマップ位置のそれぞれでの前記チップの量によって乗算して、各ウエーハマップ中心点位置毎に、重み付けされた歩留まり確率曲線を得るステップ；
異なった各ウエーハマップ中心点位置毎に前記重み付けされた歩留まり確率曲線を順次選択して比較するステップ；
前記ウエーハのチップ歩留まりが最大となるように前記ウエーハマップ中心点位置を選択するステップ
を有していることを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項５】
ウエーハを８インチ直径にした請求項４記載の半導体チップの製造方法。
【請求項６】
周辺部除外距離を２ミリメータ〜８ミリメータの間で変える請求項４記載の半導体チップの製造方法。
【請求項７】
歩留まり確率曲線を、ウエーハマップ位置のそれぞれでのチップの量によって乗算するステップと、ウエーハのチップ歩留まりが最大となるように各中心点位置を順次選択して比較するステップとを、コンピュータによって実行する請求項４記載の半導体チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハに関し、特に、半導体チップの製造方法に関し、ウエーハ毎のチップの全体的な歩留まりを最大にする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体結晶ウエーハ、例えば、シリコン製ウエーハは、集積回路チップを処理加工するための基板として使用される。この処理加工は、長年に亘って改善されてきたので、ウエーハの直径は、現在、約８インチ以上のサイズに増大している。ウエーハは、一般的には、大きなシリコン結晶インゴットからスライスして切り出され、従って、一般的には、円形形状である。
【０００３】
集積回路チップの特徴的なサイズが減少すると、ウエーハの平坦度の臨界度は増大する。今日、３．５ミクロンを特徴とするものが普及しており、表面の平坦度は、パフォーマンスを向上させる鍵となるので、新たに重要性を帯びている。
【０００４】
化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ（ＣＭＰ））は、半導体ウエーハの表面の平坦度を改善するための処理であり、通常、シリカベースのスラリーを用いた機械的パッド研磨システムを使用することを含んでいる。ＣＭＰにより提供される実用的なアプローチによって達成できる重要な利点は、ウエーハを全面的に平坦にすることができる点である。しかし、ＣＭＰシステムを全面的な平坦化に使用する場合、所定の限界がある。これらの限界とは、ウエーハのスループットの低さであり、研磨される表面の非均一度であり、「周辺部除外領域」として公知の研磨不均一度に関する問題点である。周辺部除外領域は、過度に沢山の半導体ウエーハが研磨される際に生じる。この領域は、ウエーハの周辺部又は外形部を集積回路製造用に使用できないことによって生じる。ウエーハ研磨スループット及び研磨の不均一度は、重要な処理パラメータである。と言うのは、ウエーハ研磨スループット及び研磨の不均一度は、製造施設が所定期間中に製造することができる集積回路チップの数に直接影響するからである。
【０００５】
上述のように、ウエーハは、円形形状である。集積回路チップは、矩形又は方形形状である。集積回路チップは、ウエーハ上に形成されるので、幾何学的に整合しないという理由だけで使用できないウエーハの領域が存在する。このような、使用できないスペース領域は、ウエーハ上の周辺部除外領域が増大すると、更に増大する。研磨に加えて、ウエーハ処理装置によって周辺部除外領域が作られることもある。周辺部除外領域は、所定ウエーハ上でマークを処理することによって、その所定ウエーハ上に定義することもできる。例えば、ウエーハの周辺部から、研磨周辺部よりも内側に延在している処理マークによって、そのウエーハの周辺部除外領域が決められる。周辺部除外領域は、利用可能な内側最大直径から半径方向外側にウエーハの周辺部の方に向かって２〜８ミリメータのところに設定される傾向がある。
【０００６】
典型的には、この方法は、半導体ウエーハ上のチップのために直ぐに利用できる領域の量を最大にするように使用される。そのような方法では、ウエーハマップの中心点を変えることによって、ウエーハから得ることができる良好なチップの数を最大にするようにされる。図１には、半導体ウエーハ１０が示されている。ウエーハマップ２０は、ウエーハ１８上の集積回路チップ１２のレイアウトであり、各チップ間をカットする際にも同様に用いられる。ウエーハマップ２０は、相互の相対的な個別チップ１２の位置を定義する際に固定される。ウエーハモデリングプログラムにより、ウエーハマップ中心点１６と、所定の周辺部除外領域が入力として与えられる。点Ａと点Ｂとの間の距離は、ウエーハ１８の周辺部除外領域である。除外領域１４は、ウエーハの外側に作られる。直径２２を越えて３ｍｍ過ぎたチップ１２は、利用不可能と思われる。ウエーハモデリングプログラムにより、ウエーハマップは、直径２２によって定義された領域内の中心点１６を調整することによって、所定の周辺部除外領域の場合に最大数の利用可能なチップが達成される迄調整される。
【０００７】
この方法により、所定の周辺部除外領域の場合に、所定数のチップ歩留まりが得られるけれども、周辺部除外領域が僅か増大すると、ウエーハ当たりの利用可能なチップ数が、著しく落ちることがある。例えば、チップ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、そのコーナーが除外領域１４に示されている。周辺部除外領域が大きい場合、これらのチップは、従来技術のウエーハモデリング技術によっては利用できないものと思われる。しかし、ウエーハの半径が減少するに連れてチップの歩留まり確率が増大するので、除外領域１４内に達する幾つかのチップは利用可能であることがある。つまり、幾何学的形状に基づいてのみ除外されるチップは、実際には利用可能であることがある。
【０００８】
従って、半導体ウエーハの歩留まりを、所定の周辺部除外領域による実際の歩留まりに基づいて増大させる必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ウエーハ毎のチップの全体的な歩留まりを最大にすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によると、ウエーハ上で幾何学的に適合するようにチップの数を最適化するステップ、ウエーハでのチップの歩留まりを最大にするステップを有しており、歩留まりを最大にするステップは、ウエーハ上の通常除外可能な位置内に配置されるチップを考慮するステップと、通常除外可能な位置内の少なくとも１つのチップの歩留まり確率データを利用するステップを有しており、該ステップでは、受容可能なチップの確率を、当該確率が、チップの少なくとも１つが除外されない場合の閾値よりも上であるように重み付けすることにより解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
半導体チップの特に有利な製造方法では、ウエーハ上で幾何学的に適合するようにチップの数を最適化するステップは、ウエーハ上の中心点を基準にして当該中心点からの位置が示された所定のウエーハマップを提供してウエーハ上に載置するステップ；ウエーハ上に載置されたウエーハマップの中心点の位置を変えることによって、ウエーハ上で適合することができるチップの第１の量を最大にするステップを有する。チップの歩留まりを最大にするステップは、最大にされた中心点位置に固定されたウエーハマップを用いて周辺部除外距離を変えることによって、ウエーハ上で適合することができるチップの量を決めるステップ；各ウエーハマップ位置に対して歩留まり確率曲線を提供するステップ；歩留まり確率曲線をウエーハマップ位置のそれぞれでのチップの量によって乗算して、各ウエーハマップ中心点位置毎に、重み付けされた歩留まり確率曲線を得るステップ；異なった各ウエーハマップ中心点位置毎に重み付けされた確率曲線を順次選択して比較するステップ；ウエーハのチップ歩留まりが最大となるようにウエーハマップ中心点位置を選択するステップを有している。ウエーハ上で幾何学的に適合するようにチップの数を最適化するステップ；及びウエーハでのチップの歩留まりを最大にするステップを、コンピュータによって実行するとよい。
【００１２】
【実施例】
以下、半導体ウエーハのチップ歩留まりを最大化する方法について説明する。ウエーハモデリングプログラムに歩留まり確率データを導入することによって、ウエーハでの使用可能チップ数を増大することができる。この方法により、ウエーハ当たりの周辺部除外領域が比較的大きい場合に歩留まりを典型的に改善することができる。この方法では、所定タイプのチップで集められた歩留まりデータが収集され、この歩留まりデータに従ってウエーハ上のチップ位置が重み付けされる。数チップにも相当する程大きな周辺部除外領域が、従来技術では利用不可能とされていたが、歩留まり確率の重み付けによって、ウエーハ上のチップの位置に基づいて、これら、利用不可能と思われていたチップの幾つかを節約することができる。その結果、所定ウエーハでのチップの個数を大きくすることができる。
【００１３】
次に、特に詳細に示した図（幾つかの図を通して、同様の要素又は同一要素については同様の数字で示した）を参照して説明する。初めに図２には、ウエーハ当たりのチップ数とミリメータ単位で示した周辺部除外領域とが図示されている。図２の垂直（縦）軸には、一枚のウエーハから製造することができる集積回路チップの数が示されている。例えば、ウエーハは、８インチウエーハである。図２の水平（横）軸には、所定チップ当たりの周辺部除外領域がミリメータ単位で示されている。水平軸の範囲は、例えば、２ｍｍ〜８ｍｍである。この範囲は、ウエーハマップ２０とウエーハ１８の幾何学的形状に基づいて位置が変えられるウエーハマップ中心点１６（図１）によって決められる。図２には、ウエーハマップ２０の中心点１６が、チップの最大数が決められる迄、所定の周辺部除外領域の場合に変えられるウエーハモデルの曲線２１０のプロットが示されている。一般的には、この変数は、周辺部除外領域が増大するにつれて、所定周辺部除外領域でのチップの最大数も増大するように示される。
【００１４】
注目すべきは、曲線２１０の水平線セグメントの両端に位置しているコーナー２１２である。図２の水平線では、所定周辺部除外領域のチップ数は増大しない。つまり、周辺部除外領域が増大しても、チップの数は、周辺部除外領域の距離の所定範囲に亘って相対的に一定のままである。このことは、円形の幾何形状のウエーハと矩形形状のチップを有するウエーハモデリンググラフの場合に典型的である。幾つかのチップは、この幾何形状が整合しないために同時に利用不可能であると思われる。図１を参照すると、周辺部除外領域の距離（点Ａと点Ｂとの間）が増大すると、数チップのコーナー、例えば、１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、一層深く除外領域１４の中に移動し、最早利用できないものと思われる。
【００１５】
本発明の方法の有効性を証明するために、２つの点が図２に示されている。点１からは、図示されているように、直径８インチのウエーハでは、周辺部除外領域が４．６ミリメータの場合に、チップ歩留まりは、１４６チップであることが分かる。点２からは、図示のように、周辺部除外領域が６．８５ミリメータである場合に、直径８インチのウエーハでは、チップ歩留まりは、１４０チップであることが分かる。これらの両チップ歩留まりは、幾何学的形状により許容されるチップの最大可能数を示す。ウエーハモデルは、その中心点１６によりウエーハマップ２０を動かして、ウエーハ１０のチップ最大数が決められ、その際、周辺部除外領域が生じる（図１参照）。図２には、ウエーハ上のチップ数を最大にする従来技術が示されている。図２に基づいて、周辺部除外領域が小さい点１の結果、高い歩留まり、例えば、１４６個のチップが得られることが分かる。
【００１６】
図３を参照すると、図３の右側の垂直軸には、ウエーハから製造することができる集積回路チップの個数が示されている。ウエーハは、例えば、８インチウエーハである。図３の水平軸は、所定チップの、ミリメータで示した周辺部除外領域を示す。水平軸の範囲は、図２に示されているように、２ｍｍ〜８ｍｍである。図３には、ウエーハマップの中心点が固定保持された際の、所定周辺部除外領域での歩留まりが示されている。
【００１７】
３つの曲線が、図３に示されている。第１の曲線３１０は、図２の点１の場合のウエーハモデルによって決定された位置に固定された中心点での周辺部除外領域の範囲に亘ってのウエーハ当たりのチップ歩留まりが示されている。第２の曲線３１２は、図２の点２の場合のウエーハモデルによって決定された位置に固定された中心点での周辺部除外領域の範囲に亘ってのウエーハ当たりのチップ歩留まりが示されている。
【００１８】
固定中心点を維持して、小さな周辺部除外領域（２ｍｍ）から大きな周辺部除外領域（８ｍｍ）に動かした場合、ウエーハ当たりのチップ数が、曲線３１０の場合には、曲線３１２の場合よりも一層急速に減少することが明らかとなる（ほぼ４．６ｍｍの周辺部除外領域）。このような減少は、周辺部除外領域が増大するに連れて、チップが通常除外される領域内に入るチップが一層多くなる結果である。これらチップは除外領域１４内に一層深く入るが（図１）、依然として利用可能である。除外領域内で利用可能なチップを識別する方法について、以下、詳細に説明する。
【００１９】
チップの位置がウエーハの中心に近づくに連れて、個別チップの歩留まり確率は増大する。このことは、曲線３１４によって示されている。曲線３１４は、歩留まり確率をパーセント値として示す右側の垂直軸を有している。曲線３１４は、以前同様の、周辺部除外領域の水平軸を使用する。曲線３１４によって示されているように、歩留まり確率は、大きな周辺部除外領域の場合に増大する。曲線３１４は、チップを製造する際に典型的な歩留まり確率曲線である。図２の点１の場合には、最初にウエーハ毎の高いチップ数が得られるにも拘わらず、ウエーハマップ中心点は、多くのチップがウエーハの周辺部に近づくように動かされ、それにより、ウエーハ上のチップの位置の結果、利用可能なチップの個数は減少する（ウエーハ中心からの距離は増大し、従って、ウエーハの歩留まり確率は減少する）。曲線３１２は、大きな周辺部除外領域の場合の曲線であり、平坦域３１６は、周辺部除外領域の図示の範囲に亘って一定に維持される。このことは、周辺部除外領域が大きいウエーハの場合に、図２において、点１（１４６チップが利用可能）に相応する位置から点２（１４０チップが利用可能）に相応する位置に、ウエーハマップの中心点を置き換えると、利点となることがあるということを示している。この決定は、除外領域１４（図１）内でのチップを含むチップの全面の歩留まりに基づいており、ウエーハ１０上のウエーハマップ２０を幾何学的に適合すること、及び、除外領域内に入ったチップを除外することには基づいていない。
【００２０】
図１〜４を参照して、以下、歩留まり確率をウエーハマップ中心の配置関係に組み込んで、ウエーハ１０上のウエーハマップ２０の各位置間での比較を行う。歩留まり確率をウエーハマップの配置関係に組み込むための方法は、図２に示されているように、コーナー点２１２を決めることによって、ウエーハ上のウエーハマップ中心位置を得ることを含んでいる。このことは、周辺部除外領域での値を仮定して、ウエーハマップの中心を変えることによって、最大チップが、幾何学的形状にのみ基づいて周辺部除外領域の境界内に適合するようにして行われる。この決定は、適切にプログラムされたコンピュータによって実行することができる。
【００２１】
コーナー点２１２の決定に基づいて、ウエーハマップの相応の中心点１６が決定される。中心点１６の位置を使用して、図３の曲線３１２が、図２の点１と点２に相応する中心点１６の場合に発生される。曲線３１０と３１２の発生は、適切にプログラムされたコンピュータによって実行することができる。曲線３１０と３１２は、中心点１６の位置を固定して、周辺部除外領域を変えることによって形成され、図３に示されているように、周辺部除外領域の境界内に適合することができるチップの個数を決めることができる。曲線３１０と３１２（図３）は、それぞれ全面のチップ製造処理の場合の歩留まり確率曲線３１４によって乗算される。図３の各周辺部除外領域の次元での歩留まり確率データは、ウエーハ毎のチップを示した軸上の同じ周辺部除外領域値での相応の値によって乗算されて、図４に示されたプロットが形成されている。
【００２２】
更に、図４を参照して、曲線４１０は、確率曲線３１４と曲線３１０との乗算の結果として形成される。曲線４１２は、同様に形成されるが、曲線３１４と３１２との乗算によって形成される。次に、チップの全面の歩留まりを含む、順次選択した２つのウエーハマップ中心点１６間で置換することによって比較を行う。曲線４１０と曲線４１２の下側の領域は、例えば、２ｍｍ〜８ｍｍの周辺部除外領域の範囲内にされる。各曲線の下側の領域の大きな値により、最も有利な歩留まり確率が得られる。曲線４１０と曲線４１２の形成は、適切にプログラムされたコンピュータによって実行することができ、曲線４１０と曲線４１２との下側の領域は、例えば、数値積分プログラムを使用することによって計算することができる。図４には、曲線４１２によって、ウエーハマップの中心の優位な位置が得られる。図示のように、領域４１４と領域４１６とは、領域４１８の領域を超過する。従って、従来技術では除外されていた位置、例えば、図１の点２によって、利用可能なチップの大きな、全面の歩留まりが提供される。その際、これまで除外されてきた個別チップの位置は、ここでは、受容テストの間旨くいった所定の位置でのチップの成功度を示す歩留まり確率データの重み付けに基づいて使用されるのである。
【００２３】
最善の全面の歩留まりは、この歩留まり確率曲線の重み付けを使用して、所定ウエーハの場合に提供される。特定の周辺部除外領域だけに基づいて、ウエーハ毎のチップの最大量を決めることよりも寧ろ、チップ歩留まりデータは、ウエーハマップの位置の重み付けのために調整するのに使用される。歩留まりの増大は、例えば、８インチのウエーハサイズの場合に１−３％に達することがある（高い歩留まりが考慮されるにも拘わらず）。ウエーハの除外領域内の位置にあるために通常は除外されていた位置に位置しているチップを、ウエーハ上の、そのチップの位置に関連した歩留まり確率に基づいて使用するように考慮することができるようになる。このような位置にあるチップの歩留まり確率が、割り当てられた閾値よりも上である場合には、そのチップを受容することができるようになる。それにより、所定ウエーハでの全面の歩留まりが増大する。
【００２４】
半導体ウエーハ毎のチップの全面の歩留まりを最大にする方法について説明したが（図示の実施例に限定されない）、当業者には、上述の説明の観点で、種々の変形実施例を構成することができる点に注意すべきである。従って、独立請求項記載のような本発明の技術思想の範囲内で開示された特定の実施例を変更することができるという点について理解すべきである。上述のように、本発明について、詳細に説明したが、本発明の特許請求の範囲は独立請求項に記載されている範囲である。
【００２５】
【発明の効果】
半導体ウエーハのチップ歩留まりを増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップ位置がウエーハ上に配置されたウエーハマップを有するウエーハの平面図
【図２】典型的なウエーハの場合のウエーハ毎のチップと周辺部除外領域との関係を示すプロット図
【図３】ウエーハ毎のチップ（左側垂直軸）と歩留まり確率（右側の垂直軸）との両者と、周辺部除外領域（水平軸）との関係を示すプロット図
【図４】重み付けされた歩留まり確率と周辺部除外領域との関係を示すプロット図
【符号の説明】
１０  半導体ウエーハ
１２  集積回路チップ
１４  除外領域
１６  ウエーハマップ中心点
１８  ウエーハ
２０  ウエーハマップ
【図１】
0004338240.tif 000002
【図２】
0004338240.tif 000003
【図３】
0004338240.tif 000004
【図４】
0004338240.tif 000005