スクリーニング方法、スクリーニング装置およびプログラム
【課題】半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出できるようにすること。
【解決手段】スクリーニング方法は、ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定する工程と、前記ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する工程と、前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する工程と、前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する工程と、前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する工程と、を含む。
【解決手段】スクリーニング方法は、ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定する工程と、前記ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する工程と、前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する工程と、前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する工程と、前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリーニング方法、スクリーニング装置およびプログラムに関し、特に、半導体装置の特性を測定して、その特性の特異値（外れ値、Ｏｕｔｌｉｅｒ）を検出することで半導体装置のスクリーニングを行うスクリーニング方法、スクリーニング装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置のスクリーニング装置は、半導体装置に内在する不良を検出し、その半導体装置をスクリーニングするために用いられる。例えば、特許文献１に記載されたスクリーニング装置は、ウエハ上の半導体装置の物理量を観測し、その物理量の分布を検査して分布から外れている物理量（すなわち、外れ値、異常値）を示す半導体装置を特定することで、スクリーニングを行う。このような技術は、異常値スクリーニング（Ｏｕｔｌｉｅｒ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）ともいう。
【０００３】
図１２は、特許文献１に記載されたスクリーニング装置の構成を示すブロック図である。ウエハ４上に作製された半導体装置は、プローバ２を介してＬＳＩテスタ１に電気的に接続されている。これにより、半導体装置の種々の物理量が測定される。測定された物理量は、半導体装置を特定する情報とともにデータファイル３に格納される。計算機５は、測定された物理量の分布を計算し、分布から外れている物理量を示す半導体装置を特定し、結果６として出力する。
【０００４】
また、特許文献２には、良品と判定された半導体チップを判定対象として選択し、選択した半導体チップの周辺の所定サイズの算出範囲を定義し、算出範囲に含まれる半導体チップのうちの良品と判定された半導体チップの電気的特性を用いて、算出範囲内の電気的特性分布を作成し、選択した半導体チップが電気的特性分布において規定外となるか否かを判定する半導体試験方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−００２９００号公報
【特許文献２】特開２００７−１２３６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以下の分析は、本発明者によってなされたものである。
【０００７】
特許文献１に記載された方法では、半導体装置に内在する不良要因に基づく物理量の変動を、ウエハ上に設けられたすべての半導体装置に対する当該物理量の分布からの外れ値として検出する。しかし、半導体装置の特性を示す物理量は、不良要因にのみ基づいて変動するとは限らない。
【０００８】
ウエハ上に製造される半導体装置の特性を示す物理量は、ウエハ上の位置に応じて、変動することが知られている。このような物理量の変動は、半導体製造装置による半導体装置の製造条件がウエハ上において不均一であることに起因する。検出すべき不良要因による物理量の変動が、位置による物理量の変動によって相殺された場合には、不良品として検出すべき半導体装置が良品と判定されるおそれがある。実際、位置による物理量の変動は物理量の分布の幅を広げるように働くことから、不良要因による物理量の変動を外れ値（異常値）として検出することが困難となる。
【０００９】
また、特許文献２に記載された半導体試験方法によると、定義された算出範囲ごとに電気的特性の平均値や分布が変動してしまい、外れ値（異常値）を適切に設定することが困難となるという問題がある。
【００１０】
そこで、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出できるようにすることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の視点に係るスクリーニング方法は、
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定する測定工程と、
前記ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する工程と、
前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正工程と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する生成工程と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する工程と、を含む。
【００１２】
本発明の第２の視点に係るスクリーニング装置は、
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における該複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を入力とし、該複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの該ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正部と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する分布作成部と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する外れ値検出部と、を備える。
【００１３】
本発明の第３の視点に係るプログラムは、
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する処理と、
前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する処理と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する処理と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する処理と、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るスクリーニング方法、スクリーニング装置およびプログラムによると、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るスクリーニング方法の概略を一例として示すフローチャートである。
【図２】本発明に係るスクリーニング装置の概略構成を一例として示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係るスクリーニング装置の構成を一例として示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係るスクリーニング装置における計算機の構成を一例として示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係るスクリーニング装置による作用・効果について説明するための図である。
【図６】第１の実施形態に係るスクリーニング装置の動作を一例として示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係るスクリーニング装置における計算機の構成を一例として示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係るスクリーニング装置の動作について説明するための図である。
【図９】第２の実施形態に係るスクリーニング装置の動作について説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係るスクリーニング装置の動作を一例として示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１２】特許文献１に記載されたスクリーニング装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
はじめに、本発明の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
【００１７】
図１を参照すると、本発明のスクリーニング方法は、ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定する工程（ステップＳ１）と、前記ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する工程（ステップＳ２）と、前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する工程（ステップＳ３）と、前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する工程（ステップＳ４）と、前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する工程（ステップＳ５）と、を含む。
【００１８】
また、図２を参照すると、本発明に係るスクリーニング装置（１８）は、ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における該複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を入力とし、該複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの該ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正部（１９）と、前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する分布作成部（２１）と、前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する外れ値検出部（２２）と、を備える。
【００１９】
また、本発明に係るスクリーニング方法（図１）のうちのステップＳ３ないしＳ５の各工程、および、本発明に係るスクリーニング装置（図２）の各部（１９、２１、２２）における処理は、コンピュータ（計算機）読み取り可能なプログラムのモジュールとして実現した上で、かかるプログラムをコンピュータに実行させるようにしてもよい。
【００２０】
本発明に係るスクリーニング装置、スクリーニング方法およびプログラムは、ウエハ上に作製された半導体装置の特性を示す物理量情報（例えば、テスタによって計測可能な電気的特性である電流値、電圧値、周波数値等）から、半導体装置のウエハ上の位置による物理量の変動成分を除外、または、最小化することで、不良要因の内在による半導体装置の特性を示す物理量変動の検出精度を向上させる。
【００２１】
図４を参照すると、スクリーニング装置に相当する計算機１５は、ウエハ上の半導体装置の特性を示す物理量のうちの、半導体装置のウエハ上の位置による変動成分を除外するために、物理量の空間周波数における低域カットを実施する２次元フィルタ部（２０）を有していてもよい。また、スクリーニング方法は、ウエハ上の半導体装置の位置に応じて定められる前記物理量に対し、２次元フィルタ、特に、空間周波数の低域カットを行うステップを有していてもよい。さらに、プログラムは、ウエハ上の半導体装置の物理量に対し、その位置情報に基づいて２次元フィルタ、特に、空間周波数の低域カットを実行する処理をコンピュータに実行させるようにしてもよい。
【００２２】
図５は、本発明に係るスクリーニング装置、スクリーニング方法およびプログラムの作用・効果について説明するための図である。グラフ３０（実線）は、半導体装置の特性を示す物理量と、半導体装置のウエハ上における位置との関係を表す。図５の縦軸は物理量を示し、横軸は位置を示す。横軸の位置は、例えば、ウエハを適当な方向に横切る直線上の位置を表す。図５を参照すると、物理量は位置に応じて緩やかに変動している。すなわち、物理量の変動には、位置に依存する成分と、それ以外の変動要因による成分とが含まれる。グラフ３１（破線）は、位置に依存する成分を示す。一方、グラフ３２は、位置に依存しない成分を示す。なお、グラフ３０〜３２は連続的な曲線によって表されているが、これらの曲線は、半導体装置の離散的な位置（例えば、半導体装置の中央をその位置とする）に対する半導体装置の物理量を示す点を互いに線分で結んで得られた曲線である。
【００２３】
半導体装置の特徴として、ウエハ上において近接する半導体装置の特性は、互いに近い値をとるという特徴がある。図５のグラフ３１に示すように、位置に依存する物理量の変動はゆるやかな連続的な変動である。一方、図５のグラフ３２に示すように、位置に依存しない物理量の変動は急激で不連続な変動となる。
【００２４】
空間周波数の観点から見ると、半導体装置の位置に依存する物理量の変動は、比較的低い周波数領域に存在する。一方、位置に依存しない物理量の変動は、比較的高い周波数領域に存在する。したがって、観測された半導体装置の特性を表す物理量をウエハ上の位置の関数とみなすと、２次元フィルタによる空間周波数によるフィルタリングを実施すれば、物理量を位置に依存する成分（低域側の成分）と、位置に依存しない成分（高域側の成分）とに分離することが可能となる。
【００２５】
特許文献１に記載されたスクリーニング装置では、半導体装置の特性を示す物理量をそのまま用いて分布図を作成し、その分布から外れている物理量を示す半導体装置を特定する。しかし、上述のように、半導体装置の特性を示す物理量には、ウエハ上の位置に依存する成分と、位置に依存しない成分とが含まれており、不良要因が存在することによる物理量の変動は位置に依存しない成分に含まれている。物理量の位置に依存する成分の大きさが大きくなると、位置に依存しない成分に含まれる不良要因に起因する物理量の変動が隠蔽され、検出することが困難となる。
【００２６】
図５を参照すると、分布３４は、半導体装置の特性を示す物理量の分布を示す。また、物理量３３は、不良要因を有する半導体装置について測定された物理量を示す。分布３４は、半導体装置の特性を示す物理量のうちの、位置に依存する変動と位置に依存しない変動とを足し合わせた分布を示す。物理量３５は、物理量３３の分布３４に対する位置を示す。このとき、位置に依存する変動成分により、不良要因に起因する物理量の変動が隠蔽されてしまい、物理量３３を分布３４からの外れ値として検出することは困難となる。
【００２７】
一方、分布３６は、半導体装置の特性を表す観測された物理量３０から、位置に依存する成分３１を除去するようにして補正した物理量、すなわち、位置に依存しない成分３２の分布を示す。分布３６は、分布３４と比較して分布の幅が狭くなっている。物理量３７は、不良要因を有する半導体装置の補正後の物理量３８の分布３６に対する位置を示す。このとき、物理量３８を外れ値として容易に検出することが可能となる。
【００２８】
上述のように、半導体装置の特徴として、ウエハ上において互いに近接する半導体装置同士の特性値は極めて近い値をとることが知られている。したがって、半導体装置の特性を示す物理量を半導体装置のウエハ上の位置の関数とみなすと、関数は変動値３１に示すように緩やかに変化する。この関数は、空間周波数の観点から、比較的低い周波数領域に存在する。一方、半導体装置の位置に依らない物理量の変動は、グラフ３２に示すようにランダムである。グラフ３２は、半導体装置の位置の関数とみなすと、空間周波数の観点から、比較的高い周波数領域に存在する。この両関数の特徴から、半導体装置の特性を示す物理量の変動３０を半導体装置の位置の関数とみなすと、空間周波数の観点から、低域をカットする操作を行うことで、位置に依らない物理量の変動のみを取り出すことが可能となる。
【００２９】
このように、半導体装置の特性のうちのウエハ面上において緩やかに変動する成分（低周波成分）を除去するために、図１のスクリーニング装置（１８）は補正部（１９）を備え、図４の計算機（１５）は２次元フィルタ部（２０）を備えている。また、本発明のスクリーニング方法は、空間周波数の観点から低域をカットするために、２次元フィルタにより低域をカットするステップを有する。さらに、本発明のプログラムは、空間周波数の観点から２次元フィルタにより低域をカットする処理をコンピュータに実行させる。
【００３０】
（実施形態１）
第１の実施形態に係るスクリーニング装置について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態のスクリーニング装置を計算機１５として含むスクリーニングシステムの構成を一例として示すブロック図である。図３を参照すると、スクリーニングシステムは、計算機１５以外に、ＬＳＩテスタ１１、プローバ１２、データファイル１３、および、記録媒体１７を備えている。また、図３には、被測定対象である半導体装置が設けられたウエハ１４、および、計算機１５から出力される結果１６も、併せて示されている。
【００３１】
半導体装置は、ウエハ１４上に作製されている。半導体装置は、プローバ１２を介してＬＳＩテスタ１１に電気的に接続されている。プローバ１２は、計算機１５に接続されている。計算機１５は、定められた手順に従ってプローバ１２を制御する。プローバ１２は、ウエハ１４上の半導体装置の位置情報をＬＳＩテスタ１１または計算機１５に送信する。ＬＳＩテスタ１１は、定められた手順に従ってウエハ１４上の半導体装置の特性を観測し、観測した物理量（例えば、電流値、電圧値、周波数等）、観測結果に基づく半導体装置のＧＯ／ＮＯＧＯ、および、被測定半導体装置のウエハ１４での位置情報を含む観測結果をデータファイル１３に出力する。なお、図３には明示しないものの、ＬＳＩテスタ１１の動作を計算機１５が制御するようにしてもよい。
【００３２】
計算機１５は、データファイル１３に接続されている。計算機１５は、半導体装置の観測された物理量情報と、位置情報とをデータファイル１３から読み出し、定められた手順に従って、外れ値となる物理量を有する半導体装置の位置情報を算出し、結果１６に出力する。
【００３３】
なお、一連の動作は、全体を制御する計算機プログラムとして計算機１５に接続された記録媒体１７に記録されていてもよい。
【００３４】
図４は、本実施形態に係るスクリーニング装置における計算機１５の構成を一例として示すブロック図である。図４を参照すると、計算機１５は、２次元フィルタ部２０、分布作成部２１、外れ値検出部２２、および、デバイス特定部２３を備えている。
【００３５】
２次元フィルタ部２０は、データファイル１３から送られたデータを受け取る。データは、半導体装置について観測された物理量情報と位置情報を含む。なお、データは、ＧＯ判定がなされた半導体装置に関するものに限定されている。２次元フィルタ部２０は、物理量をウエハ上の位置の関数とみなし、空間周波数における低域カット操作を施し、補正された物理量を算出する。２次元フィルタ部２０は、補正後の物理量情報を分布作成部２１に送信する。
【００３６】
分布作成部２１は、補正後の物理量情報の分布図を作成する。このとき、分布図を作成する母集団として、同一のウエハ上に存在する半導体装置、または、同一のロットの半導体装置等の予め定められた母集団とする。分布作成部２１は、作成した分布図の情報を外れ値検出部２２に送る。
【００３７】
外れ値検出部２２は、予め定められた手順、規格値によって、分布図を解析し、ＧＯ／ＮＯＧＯ判定を行う。外れ値検出部２２は、例えば、分布図における平均値、標準偏差を求め、予め定められたＺ値を下回る値または上回る値を外れ値として検出する。外れ値検出部２２は、判定結果をデバイス特定部２３に送信する。
【００３８】
デバイス特定部２３は、受信した判定結果に基づいて、外れ値を示す半導体装置の位置情報を特定し、特定した位置情報を出力する。
【００３９】
図６は、図３および図４に示した本実施形態のスクリーニング装置（計算機１５）の動作を一例として示すフローチャートである。図６を参照して、本実施形態のスクリーニング装置の動作について説明する。
【００４０】
被測定装置である半導体装置は、ウエハ１４上に作製されている。半導体装置は、プローバ１２を介してＬＳＩテスタ１１に電気的に接続されている。ＬＳＩテスタ１１は、半導体装置に対して、電源の供給、信号の印加、および、電気的特性の測定を行う。プローバ１２は、予め定められた手順に従い、ウエハ１４上の半導体装置のそれぞれについてＬＳＩテスタ１１との接続を構成し、ＬＳＩテスタ１１による半導体装置の観測を可能とする。これらの一連の動作は、計算機１５による指示に従って行うようにしてもよい。
【００４１】
ＬＳＩテスタ１１は、予め定められた手順に従って、接続された半導体装置に対して、電源および電気信号を供給し、種々の物理量（電圧値、電流値、周波数等）を観測する（ステップＳ１１）。また、ＬＳＩテスタ１１は、予め定められた方法、規格値により、半導体装置のＧＯ、ＮＯＧＯを判定する。
【００４２】
プローバ１２は、半導体装置のウエハ１４上における位置情報をＬＳＩテスタ１１に送信する（ステップＳ１２）。ＬＳＩテスタ１１は、物理量、ＧＯ／ＮＯＧＯ結果等の観測結果を、半導体装置のウエハ１４上での位置情報とともに、データファイル１３に格納する。
【００４３】
データファイル１３は、半導体装置の観測値である物理量を、半導体装置の位置情報、半導体装置のＧＯ／ＮＯＧＯ結果に紐付けして保存する（ステップＳ１３）。ウエハ１４上の一連の半導体装置の観測が全て完了した後、データファイル１３に格納された観測値である物理量および位置情報が計算機１５に送られる。ただし、送信される物理量および位置情報は、ＧＯ判定された半導体装置に関するもののみである。なお、注目する複数の物理量のうちの少なくともいずれかについてＮＯＧＯと判定された半導体装置に関しては、物理量および位置情報を計算機１５に送信すべき対象から除外するようにしてもよい。
【００４４】
計算機１５において、２次元フィルタ部２０は、データファイル１３から送られた物理量情報を位置の関数とみなして、空間周波数の観点から低域カット処理を行う（ステップＳ１４）。２次元フィルタ特性として、予め定められた適当な値を使用する。例えば、ウエハ面内で直交する２方向のそれぞれの方向についての空間周波数の下限値ｆｘ、ｆｙを定義し、物理量の変動成分のうちのｆｘ、ｆｙよりも空間周波数の低い成分をフィルタリングによって除去するようにしてもよい。
【００４５】
分布作成部２１は、２次元フィルタ部によって得られた補正された物理量の分布を求める（ステップＳ１５）。分布の母集団として、単一のウエハ上の半導体装置、または、単一のロットに含まれる全部もしくは一部のウエハ上の半導体装置等の予め定められた母集団を用いることができる。
【００４６】
外れ値検出部２２は、分布作成部２１で作成された分布から、予め定められた方法で外れ値となる補正後の物理量を特定する（ステップＳ１６）。
【００４７】
デバイス特定部２３は、外れ値となった物理量に紐付けられた位置情報を特定し、結果１６に出力する（ステップＳ１７）。
【００４８】
本実施形態に係るスクリーニング装置は、半導体装置の特性のうちの、半導体のウエハ上の位置に応じて緩やかに変動する成分を除去する。したがって、本実施形態のスクリーニング装置によると、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出することが可能となる。
【００４９】
（実施形態２）
第２の実施形態に係るスクリーニング装置について、図面を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るスクリーニング装置に相当する計算機２５の構成を一例として示すブロック図である。図７を参照すると、計算機２５は、平均値作成部２４、分布作成部２１、外れ値検出部２２およびデバイス特定部２３を備えている。本実施形態の計算機２５は、第１の実施形態における計算機１５（図４）の２次元フィルタ部２０の代わりに、平均値算出部２４を備えている。
【００５０】
平均値算出部２４は、半導体装置の特性を示す物理量に関し、着目する半導体装置を含む、周囲の半導体装置の物理量の平均値を算出し、着目する半導体装置の物理量から該平均値を差し引いた値を補正された物理量として出力する。
【００５１】
図８および図９は、本実施形態のスクリーニング装置（計算機２５）の動作について説明するための図である。図８および図９は、ウエハ上に作製された半導体装置を模式的に示す。また、図１０は、本実施形態のスクリーニング装置（計算機２５）の動作を一例として示すフローチャートである。
【００５２】
図８ないし図１０を参照して、図７に示した計算機２５の動作について説明する。
【００５３】
図８は、ウエハ上に作製された半導体装置を模式的に示す。図８において、中央の半導体装置は、着目する半導体装置４０である。半導体装置４０の周囲には、半導体装置４０と同種の半導体装置が作製されている。
【００５４】
はじめに、ＧＯ判定された半導体装置のいずれかを、着目する半導体装置４０とする（ステップＳ２１）。
【００５５】
次に、着目する半導体装置４０を含む周囲の半導体装置（図８の模式図においては９個の半導体装置）のうちの、ＧＯ判定された半導体装置を選択する（ステップＳ２２）。
【００５６】
次に、選択された半導体装置の物理量の平均値を求める（ステップＳ２３）。
【００５７】
着目する半導体装置４０の物理量から、求めた平均値を引いた値を、補正された物理量として、位置情報とともに出力する（ステップＳ２４）。
【００５８】
ステップＳ２２では、一例として、自身を含む９個の半導体装置を、周囲の半導体装置とした。しかし、図９に示すように、自身を含む２５個の半導体装置を、周囲の半導体装置としてもよい。また、着目する半導体装置４０から予め設定された距離以内に存在する半導体装置を、周囲の半導体装置としてもよい。
【００５９】
本実施形態に係るスクリーニング装置は、上記のように、各半導体装置の特性から周囲の半導体装置の特性の平均値を差し引くことで、半導体装置の特性のうちの、半導体のウエハ上の位置に応じて緩やかに変動する成分を除去する。したがって、本実施形態のスクリーニング装置によると、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出することが可能となる。
【００６０】
（実施形態３）
第３の実施形態に係るスクリーニング装置について、図面を参照して説明する。
【００６１】
図１１は、本実施形態に係るスクリーニング装置の動作を一例として示すフローチャートである。本実施形態では、第２の実施形態に係るスクリーニング装置の動作（図１０）のステップＳ２３の代わりに、ステップＳ３３を含む。
【００６２】
ここでは、着目する半導体装置に対する物理量の平均値として、第２の実施形態のステップＳ２３における単純平均の代わりに、着目する半導体装置との距離に応じた重み付けに基づく加重平均を用いている。例えば、着目する半導体装置により近くにある半導体装置の物理量により大きな重みを付与して加重平均を算出する（ステップＳ３３）
【００６３】
着目する半導体装置４０の物理量から、算出した加重平均を差し引いた値を求め、補正された物理量として出力する（ステップＳ２４）。
【００６４】
本実施形態に係るスクリーニング装置は、上記のように、各半導体装置の特性から周囲の半導体装置の特性の加重平均値を差し引くことで、半導体装置の特性のうちの、半導体のウエハ上の位置に応じて緩やかに変動する成分を除去する。したがって、本実施形態のスクリーニング装置によると、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出することが可能となる。
【００６５】
上記第１ないし第３の実施形態に係るスクリーニング装置によると、半導体装置に内在する不良要因の存在による半導体装置の特性を表す物理量の変動を高精度に検出することができ、不良要因をもつ半導体装置を高精度にスクリーニングすることが可能となる。
【００６６】
その理由は、次のとおりである。半導体装置の特性を示す物理量は、半導体装置のウエハ上の位置に依存する成分と、位置に依存しない成分とから成り、不良要因による物理量の変動は、位置に依存しない成分に含まれる。位置に依存する物理量成分は、物理量を半導体装置の位置による関数とみなしたとき、空間周波数の観点から低域成分に相当する。したがって、２次元フィルタ部２０または平均値作成部２４によって、空間周波数として低域部分をカットすれば、位置に依存しない物理等変動成分のみを抽出することが可能となる。位置に依存しない物理量の分布は、元々の物理量の分布と比較して十分に狭い幅となり、不良要因の内在による物理量変動を容易に検出することが可能となるからである。
【００６７】
なお、上記の特許文献等の先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１１ ＬＳＩテスタ
２、１２ プローバ
３、１３ データファイル
４、１４ ウエハ
５、１５、２５ 計算機
６、１６ 結果
７、１７ 記録媒体
１８ スクリーニング装置
１９ 補正部
２０ ２次元フィルタ部
２１ 分布作成部
２２ 外れ値検出部
２３ デバイス特定部
２４ 平均値作成部
３０ 観測された物理量
３１ 観測された物理量のうちの位置に依存する成分
３２ 観測された物理量のうちの位置に依存しない成分
３３、３５ 不良要因を有する半導体装置の補正前の物理量
３４ 観測された物理量の分布
３６ 位置に依存しない物理量の分布
３７、３８ 不良要因を有する半導体装置の補正後の物理量
４０ 着目する半導体装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリーニング方法、スクリーニング装置およびプログラムに関し、特に、半導体装置の特性を測定して、その特性の特異値（外れ値、Ｏｕｔｌｉｅｒ）を検出することで半導体装置のスクリーニングを行うスクリーニング方法、スクリーニング装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置のスクリーニング装置は、半導体装置に内在する不良を検出し、その半導体装置をスクリーニングするために用いられる。例えば、特許文献１に記載されたスクリーニング装置は、ウエハ上の半導体装置の物理量を観測し、その物理量の分布を検査して分布から外れている物理量（すなわち、外れ値、異常値）を示す半導体装置を特定することで、スクリーニングを行う。このような技術は、異常値スクリーニング（Ｏｕｔｌｉｅｒ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）ともいう。
【０００３】
図１２は、特許文献１に記載されたスクリーニング装置の構成を示すブロック図である。ウエハ４上に作製された半導体装置は、プローバ２を介してＬＳＩテスタ１に電気的に接続されている。これにより、半導体装置の種々の物理量が測定される。測定された物理量は、半導体装置を特定する情報とともにデータファイル３に格納される。計算機５は、測定された物理量の分布を計算し、分布から外れている物理量を示す半導体装置を特定し、結果６として出力する。
【０００４】
また、特許文献２には、良品と判定された半導体チップを判定対象として選択し、選択した半導体チップの周辺の所定サイズの算出範囲を定義し、算出範囲に含まれる半導体チップのうちの良品と判定された半導体チップの電気的特性を用いて、算出範囲内の電気的特性分布を作成し、選択した半導体チップが電気的特性分布において規定外となるか否かを判定する半導体試験方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−００２９００号公報
【特許文献２】特開２００７−１２３６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以下の分析は、本発明者によってなされたものである。
【０００７】
特許文献１に記載された方法では、半導体装置に内在する不良要因に基づく物理量の変動を、ウエハ上に設けられたすべての半導体装置に対する当該物理量の分布からの外れ値として検出する。しかし、半導体装置の特性を示す物理量は、不良要因にのみ基づいて変動するとは限らない。
【０００８】
ウエハ上に製造される半導体装置の特性を示す物理量は、ウエハ上の位置に応じて、変動することが知られている。このような物理量の変動は、半導体製造装置による半導体装置の製造条件がウエハ上において不均一であることに起因する。検出すべき不良要因による物理量の変動が、位置による物理量の変動によって相殺された場合には、不良品として検出すべき半導体装置が良品と判定されるおそれがある。実際、位置による物理量の変動は物理量の分布の幅を広げるように働くことから、不良要因による物理量の変動を外れ値（異常値）として検出することが困難となる。
【０００９】
また、特許文献２に記載された半導体試験方法によると、定義された算出範囲ごとに電気的特性の平均値や分布が変動してしまい、外れ値（異常値）を適切に設定することが困難となるという問題がある。
【００１０】
そこで、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出できるようにすることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の視点に係るスクリーニング方法は、
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定する測定工程と、
前記ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する工程と、
前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正工程と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する生成工程と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する工程と、を含む。
【００１２】
本発明の第２の視点に係るスクリーニング装置は、
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における該複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を入力とし、該複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの該ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正部と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する分布作成部と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する外れ値検出部と、を備える。
【００１３】
本発明の第３の視点に係るプログラムは、
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する処理と、
前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する処理と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する処理と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する処理と、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るスクリーニング方法、スクリーニング装置およびプログラムによると、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るスクリーニング方法の概略を一例として示すフローチャートである。
【図２】本発明に係るスクリーニング装置の概略構成を一例として示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係るスクリーニング装置の構成を一例として示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係るスクリーニング装置における計算機の構成を一例として示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係るスクリーニング装置による作用・効果について説明するための図である。
【図６】第１の実施形態に係るスクリーニング装置の動作を一例として示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係るスクリーニング装置における計算機の構成を一例として示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係るスクリーニング装置の動作について説明するための図である。
【図９】第２の実施形態に係るスクリーニング装置の動作について説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係るスクリーニング装置の動作を一例として示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１２】特許文献１に記載されたスクリーニング装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
はじめに、本発明の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
【００１７】
図１を参照すると、本発明のスクリーニング方法は、ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定する工程（ステップＳ１）と、前記ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する工程（ステップＳ２）と、前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する工程（ステップＳ３）と、前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する工程（ステップＳ４）と、前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する工程（ステップＳ５）と、を含む。
【００１８】
また、図２を参照すると、本発明に係るスクリーニング装置（１８）は、ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における該複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を入力とし、該複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの該ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正部（１９）と、前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する分布作成部（２１）と、前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する外れ値検出部（２２）と、を備える。
【００１９】
また、本発明に係るスクリーニング方法（図１）のうちのステップＳ３ないしＳ５の各工程、および、本発明に係るスクリーニング装置（図２）の各部（１９、２１、２２）における処理は、コンピュータ（計算機）読み取り可能なプログラムのモジュールとして実現した上で、かかるプログラムをコンピュータに実行させるようにしてもよい。
【００２０】
本発明に係るスクリーニング装置、スクリーニング方法およびプログラムは、ウエハ上に作製された半導体装置の特性を示す物理量情報（例えば、テスタによって計測可能な電気的特性である電流値、電圧値、周波数値等）から、半導体装置のウエハ上の位置による物理量の変動成分を除外、または、最小化することで、不良要因の内在による半導体装置の特性を示す物理量変動の検出精度を向上させる。
【００２１】
図４を参照すると、スクリーニング装置に相当する計算機１５は、ウエハ上の半導体装置の特性を示す物理量のうちの、半導体装置のウエハ上の位置による変動成分を除外するために、物理量の空間周波数における低域カットを実施する２次元フィルタ部（２０）を有していてもよい。また、スクリーニング方法は、ウエハ上の半導体装置の位置に応じて定められる前記物理量に対し、２次元フィルタ、特に、空間周波数の低域カットを行うステップを有していてもよい。さらに、プログラムは、ウエハ上の半導体装置の物理量に対し、その位置情報に基づいて２次元フィルタ、特に、空間周波数の低域カットを実行する処理をコンピュータに実行させるようにしてもよい。
【００２２】
図５は、本発明に係るスクリーニング装置、スクリーニング方法およびプログラムの作用・効果について説明するための図である。グラフ３０（実線）は、半導体装置の特性を示す物理量と、半導体装置のウエハ上における位置との関係を表す。図５の縦軸は物理量を示し、横軸は位置を示す。横軸の位置は、例えば、ウエハを適当な方向に横切る直線上の位置を表す。図５を参照すると、物理量は位置に応じて緩やかに変動している。すなわち、物理量の変動には、位置に依存する成分と、それ以外の変動要因による成分とが含まれる。グラフ３１（破線）は、位置に依存する成分を示す。一方、グラフ３２は、位置に依存しない成分を示す。なお、グラフ３０〜３２は連続的な曲線によって表されているが、これらの曲線は、半導体装置の離散的な位置（例えば、半導体装置の中央をその位置とする）に対する半導体装置の物理量を示す点を互いに線分で結んで得られた曲線である。
【００２３】
半導体装置の特徴として、ウエハ上において近接する半導体装置の特性は、互いに近い値をとるという特徴がある。図５のグラフ３１に示すように、位置に依存する物理量の変動はゆるやかな連続的な変動である。一方、図５のグラフ３２に示すように、位置に依存しない物理量の変動は急激で不連続な変動となる。
【００２４】
空間周波数の観点から見ると、半導体装置の位置に依存する物理量の変動は、比較的低い周波数領域に存在する。一方、位置に依存しない物理量の変動は、比較的高い周波数領域に存在する。したがって、観測された半導体装置の特性を表す物理量をウエハ上の位置の関数とみなすと、２次元フィルタによる空間周波数によるフィルタリングを実施すれば、物理量を位置に依存する成分（低域側の成分）と、位置に依存しない成分（高域側の成分）とに分離することが可能となる。
【００２５】
特許文献１に記載されたスクリーニング装置では、半導体装置の特性を示す物理量をそのまま用いて分布図を作成し、その分布から外れている物理量を示す半導体装置を特定する。しかし、上述のように、半導体装置の特性を示す物理量には、ウエハ上の位置に依存する成分と、位置に依存しない成分とが含まれており、不良要因が存在することによる物理量の変動は位置に依存しない成分に含まれている。物理量の位置に依存する成分の大きさが大きくなると、位置に依存しない成分に含まれる不良要因に起因する物理量の変動が隠蔽され、検出することが困難となる。
【００２６】
図５を参照すると、分布３４は、半導体装置の特性を示す物理量の分布を示す。また、物理量３３は、不良要因を有する半導体装置について測定された物理量を示す。分布３４は、半導体装置の特性を示す物理量のうちの、位置に依存する変動と位置に依存しない変動とを足し合わせた分布を示す。物理量３５は、物理量３３の分布３４に対する位置を示す。このとき、位置に依存する変動成分により、不良要因に起因する物理量の変動が隠蔽されてしまい、物理量３３を分布３４からの外れ値として検出することは困難となる。
【００２７】
一方、分布３６は、半導体装置の特性を表す観測された物理量３０から、位置に依存する成分３１を除去するようにして補正した物理量、すなわち、位置に依存しない成分３２の分布を示す。分布３６は、分布３４と比較して分布の幅が狭くなっている。物理量３７は、不良要因を有する半導体装置の補正後の物理量３８の分布３６に対する位置を示す。このとき、物理量３８を外れ値として容易に検出することが可能となる。
【００２８】
上述のように、半導体装置の特徴として、ウエハ上において互いに近接する半導体装置同士の特性値は極めて近い値をとることが知られている。したがって、半導体装置の特性を示す物理量を半導体装置のウエハ上の位置の関数とみなすと、関数は変動値３１に示すように緩やかに変化する。この関数は、空間周波数の観点から、比較的低い周波数領域に存在する。一方、半導体装置の位置に依らない物理量の変動は、グラフ３２に示すようにランダムである。グラフ３２は、半導体装置の位置の関数とみなすと、空間周波数の観点から、比較的高い周波数領域に存在する。この両関数の特徴から、半導体装置の特性を示す物理量の変動３０を半導体装置の位置の関数とみなすと、空間周波数の観点から、低域をカットする操作を行うことで、位置に依らない物理量の変動のみを取り出すことが可能となる。
【００２９】
このように、半導体装置の特性のうちのウエハ面上において緩やかに変動する成分（低周波成分）を除去するために、図１のスクリーニング装置（１８）は補正部（１９）を備え、図４の計算機（１５）は２次元フィルタ部（２０）を備えている。また、本発明のスクリーニング方法は、空間周波数の観点から低域をカットするために、２次元フィルタにより低域をカットするステップを有する。さらに、本発明のプログラムは、空間周波数の観点から２次元フィルタにより低域をカットする処理をコンピュータに実行させる。
【００３０】
（実施形態１）
第１の実施形態に係るスクリーニング装置について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態のスクリーニング装置を計算機１５として含むスクリーニングシステムの構成を一例として示すブロック図である。図３を参照すると、スクリーニングシステムは、計算機１５以外に、ＬＳＩテスタ１１、プローバ１２、データファイル１３、および、記録媒体１７を備えている。また、図３には、被測定対象である半導体装置が設けられたウエハ１４、および、計算機１５から出力される結果１６も、併せて示されている。
【００３１】
半導体装置は、ウエハ１４上に作製されている。半導体装置は、プローバ１２を介してＬＳＩテスタ１１に電気的に接続されている。プローバ１２は、計算機１５に接続されている。計算機１５は、定められた手順に従ってプローバ１２を制御する。プローバ１２は、ウエハ１４上の半導体装置の位置情報をＬＳＩテスタ１１または計算機１５に送信する。ＬＳＩテスタ１１は、定められた手順に従ってウエハ１４上の半導体装置の特性を観測し、観測した物理量（例えば、電流値、電圧値、周波数等）、観測結果に基づく半導体装置のＧＯ／ＮＯＧＯ、および、被測定半導体装置のウエハ１４での位置情報を含む観測結果をデータファイル１３に出力する。なお、図３には明示しないものの、ＬＳＩテスタ１１の動作を計算機１５が制御するようにしてもよい。
【００３２】
計算機１５は、データファイル１３に接続されている。計算機１５は、半導体装置の観測された物理量情報と、位置情報とをデータファイル１３から読み出し、定められた手順に従って、外れ値となる物理量を有する半導体装置の位置情報を算出し、結果１６に出力する。
【００３３】
なお、一連の動作は、全体を制御する計算機プログラムとして計算機１５に接続された記録媒体１７に記録されていてもよい。
【００３４】
図４は、本実施形態に係るスクリーニング装置における計算機１５の構成を一例として示すブロック図である。図４を参照すると、計算機１５は、２次元フィルタ部２０、分布作成部２１、外れ値検出部２２、および、デバイス特定部２３を備えている。
【００３５】
２次元フィルタ部２０は、データファイル１３から送られたデータを受け取る。データは、半導体装置について観測された物理量情報と位置情報を含む。なお、データは、ＧＯ判定がなされた半導体装置に関するものに限定されている。２次元フィルタ部２０は、物理量をウエハ上の位置の関数とみなし、空間周波数における低域カット操作を施し、補正された物理量を算出する。２次元フィルタ部２０は、補正後の物理量情報を分布作成部２１に送信する。
【００３６】
分布作成部２１は、補正後の物理量情報の分布図を作成する。このとき、分布図を作成する母集団として、同一のウエハ上に存在する半導体装置、または、同一のロットの半導体装置等の予め定められた母集団とする。分布作成部２１は、作成した分布図の情報を外れ値検出部２２に送る。
【００３７】
外れ値検出部２２は、予め定められた手順、規格値によって、分布図を解析し、ＧＯ／ＮＯＧＯ判定を行う。外れ値検出部２２は、例えば、分布図における平均値、標準偏差を求め、予め定められたＺ値を下回る値または上回る値を外れ値として検出する。外れ値検出部２２は、判定結果をデバイス特定部２３に送信する。
【００３８】
デバイス特定部２３は、受信した判定結果に基づいて、外れ値を示す半導体装置の位置情報を特定し、特定した位置情報を出力する。
【００３９】
図６は、図３および図４に示した本実施形態のスクリーニング装置（計算機１５）の動作を一例として示すフローチャートである。図６を参照して、本実施形態のスクリーニング装置の動作について説明する。
【００４０】
被測定装置である半導体装置は、ウエハ１４上に作製されている。半導体装置は、プローバ１２を介してＬＳＩテスタ１１に電気的に接続されている。ＬＳＩテスタ１１は、半導体装置に対して、電源の供給、信号の印加、および、電気的特性の測定を行う。プローバ１２は、予め定められた手順に従い、ウエハ１４上の半導体装置のそれぞれについてＬＳＩテスタ１１との接続を構成し、ＬＳＩテスタ１１による半導体装置の観測を可能とする。これらの一連の動作は、計算機１５による指示に従って行うようにしてもよい。
【００４１】
ＬＳＩテスタ１１は、予め定められた手順に従って、接続された半導体装置に対して、電源および電気信号を供給し、種々の物理量（電圧値、電流値、周波数等）を観測する（ステップＳ１１）。また、ＬＳＩテスタ１１は、予め定められた方法、規格値により、半導体装置のＧＯ、ＮＯＧＯを判定する。
【００４２】
プローバ１２は、半導体装置のウエハ１４上における位置情報をＬＳＩテスタ１１に送信する（ステップＳ１２）。ＬＳＩテスタ１１は、物理量、ＧＯ／ＮＯＧＯ結果等の観測結果を、半導体装置のウエハ１４上での位置情報とともに、データファイル１３に格納する。
【００４３】
データファイル１３は、半導体装置の観測値である物理量を、半導体装置の位置情報、半導体装置のＧＯ／ＮＯＧＯ結果に紐付けして保存する（ステップＳ１３）。ウエハ１４上の一連の半導体装置の観測が全て完了した後、データファイル１３に格納された観測値である物理量および位置情報が計算機１５に送られる。ただし、送信される物理量および位置情報は、ＧＯ判定された半導体装置に関するもののみである。なお、注目する複数の物理量のうちの少なくともいずれかについてＮＯＧＯと判定された半導体装置に関しては、物理量および位置情報を計算機１５に送信すべき対象から除外するようにしてもよい。
【００４４】
計算機１５において、２次元フィルタ部２０は、データファイル１３から送られた物理量情報を位置の関数とみなして、空間周波数の観点から低域カット処理を行う（ステップＳ１４）。２次元フィルタ特性として、予め定められた適当な値を使用する。例えば、ウエハ面内で直交する２方向のそれぞれの方向についての空間周波数の下限値ｆｘ、ｆｙを定義し、物理量の変動成分のうちのｆｘ、ｆｙよりも空間周波数の低い成分をフィルタリングによって除去するようにしてもよい。
【００４５】
分布作成部２１は、２次元フィルタ部によって得られた補正された物理量の分布を求める（ステップＳ１５）。分布の母集団として、単一のウエハ上の半導体装置、または、単一のロットに含まれる全部もしくは一部のウエハ上の半導体装置等の予め定められた母集団を用いることができる。
【００４６】
外れ値検出部２２は、分布作成部２１で作成された分布から、予め定められた方法で外れ値となる補正後の物理量を特定する（ステップＳ１６）。
【００４７】
デバイス特定部２３は、外れ値となった物理量に紐付けられた位置情報を特定し、結果１６に出力する（ステップＳ１７）。
【００４８】
本実施形態に係るスクリーニング装置は、半導体装置の特性のうちの、半導体のウエハ上の位置に応じて緩やかに変動する成分を除去する。したがって、本実施形態のスクリーニング装置によると、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出することが可能となる。
【００４９】
（実施形態２）
第２の実施形態に係るスクリーニング装置について、図面を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るスクリーニング装置に相当する計算機２５の構成を一例として示すブロック図である。図７を参照すると、計算機２５は、平均値作成部２４、分布作成部２１、外れ値検出部２２およびデバイス特定部２３を備えている。本実施形態の計算機２５は、第１の実施形態における計算機１５（図４）の２次元フィルタ部２０の代わりに、平均値算出部２４を備えている。
【００５０】
平均値算出部２４は、半導体装置の特性を示す物理量に関し、着目する半導体装置を含む、周囲の半導体装置の物理量の平均値を算出し、着目する半導体装置の物理量から該平均値を差し引いた値を補正された物理量として出力する。
【００５１】
図８および図９は、本実施形態のスクリーニング装置（計算機２５）の動作について説明するための図である。図８および図９は、ウエハ上に作製された半導体装置を模式的に示す。また、図１０は、本実施形態のスクリーニング装置（計算機２５）の動作を一例として示すフローチャートである。
【００５２】
図８ないし図１０を参照して、図７に示した計算機２５の動作について説明する。
【００５３】
図８は、ウエハ上に作製された半導体装置を模式的に示す。図８において、中央の半導体装置は、着目する半導体装置４０である。半導体装置４０の周囲には、半導体装置４０と同種の半導体装置が作製されている。
【００５４】
はじめに、ＧＯ判定された半導体装置のいずれかを、着目する半導体装置４０とする（ステップＳ２１）。
【００５５】
次に、着目する半導体装置４０を含む周囲の半導体装置（図８の模式図においては９個の半導体装置）のうちの、ＧＯ判定された半導体装置を選択する（ステップＳ２２）。
【００５６】
次に、選択された半導体装置の物理量の平均値を求める（ステップＳ２３）。
【００５７】
着目する半導体装置４０の物理量から、求めた平均値を引いた値を、補正された物理量として、位置情報とともに出力する（ステップＳ２４）。
【００５８】
ステップＳ２２では、一例として、自身を含む９個の半導体装置を、周囲の半導体装置とした。しかし、図９に示すように、自身を含む２５個の半導体装置を、周囲の半導体装置としてもよい。また、着目する半導体装置４０から予め設定された距離以内に存在する半導体装置を、周囲の半導体装置としてもよい。
【００５９】
本実施形態に係るスクリーニング装置は、上記のように、各半導体装置の特性から周囲の半導体装置の特性の平均値を差し引くことで、半導体装置の特性のうちの、半導体のウエハ上の位置に応じて緩やかに変動する成分を除去する。したがって、本実施形態のスクリーニング装置によると、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出することが可能となる。
【００６０】
（実施形態３）
第３の実施形態に係るスクリーニング装置について、図面を参照して説明する。
【００６１】
図１１は、本実施形態に係るスクリーニング装置の動作を一例として示すフローチャートである。本実施形態では、第２の実施形態に係るスクリーニング装置の動作（図１０）のステップＳ２３の代わりに、ステップＳ３３を含む。
【００６２】
ここでは、着目する半導体装置に対する物理量の平均値として、第２の実施形態のステップＳ２３における単純平均の代わりに、着目する半導体装置との距離に応じた重み付けに基づく加重平均を用いている。例えば、着目する半導体装置により近くにある半導体装置の物理量により大きな重みを付与して加重平均を算出する（ステップＳ３３）
【００６３】
着目する半導体装置４０の物理量から、算出した加重平均を差し引いた値を求め、補正された物理量として出力する（ステップＳ２４）。
【００６４】
本実施形態に係るスクリーニング装置は、上記のように、各半導体装置の特性から周囲の半導体装置の特性の加重平均値を差し引くことで、半導体装置の特性のうちの、半導体のウエハ上の位置に応じて緩やかに変動する成分を除去する。したがって、本実施形態のスクリーニング装置によると、半導体装置の特性がウエハ上の位置に応じて変動する場合においても、半導体装置の不良品を高い精度で検出することが可能となる。
【００６５】
上記第１ないし第３の実施形態に係るスクリーニング装置によると、半導体装置に内在する不良要因の存在による半導体装置の特性を表す物理量の変動を高精度に検出することができ、不良要因をもつ半導体装置を高精度にスクリーニングすることが可能となる。
【００６６】
その理由は、次のとおりである。半導体装置の特性を示す物理量は、半導体装置のウエハ上の位置に依存する成分と、位置に依存しない成分とから成り、不良要因による物理量の変動は、位置に依存しない成分に含まれる。位置に依存する物理量成分は、物理量を半導体装置の位置による関数とみなしたとき、空間周波数の観点から低域成分に相当する。したがって、２次元フィルタ部２０または平均値作成部２４によって、空間周波数として低域部分をカットすれば、位置に依存しない物理等変動成分のみを抽出することが可能となる。位置に依存しない物理量の分布は、元々の物理量の分布と比較して十分に狭い幅となり、不良要因の内在による物理量変動を容易に検出することが可能となるからである。
【００６７】
なお、上記の特許文献等の先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１１ ＬＳＩテスタ
２、１２ プローバ
３、１３ データファイル
４、１４ ウエハ
５、１５、２５ 計算機
６、１６ 結果
７、１７ 記録媒体
１８ スクリーニング装置
１９ 補正部
２０ ２次元フィルタ部
２１ 分布作成部
２２ 外れ値検出部
２３ デバイス特定部
２４ 平均値作成部
３０ 観測された物理量
３１ 観測された物理量のうちの位置に依存する成分
３２ 観測された物理量のうちの位置に依存しない成分
３３、３５ 不良要因を有する半導体装置の補正前の物理量
３４ 観測された物理量の分布
３６ 位置に依存しない物理量の分布
３７、３８ 不良要因を有する半導体装置の補正後の物理量
４０ 着目する半導体装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定する測定工程と、
前記ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する工程と、
前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正工程と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する生成工程と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する工程と、を含むことを特徴とするスクリーニング方法。
【請求項２】
前記補正工程において、前記ウエハ面上の直交する２つの方向について、空間周波数の低い成分をフィルタリングによって除去することを特徴とする、請求項１に記載のスクリーニング方法。
【請求項３】
前記補正工程において、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置を選択し、選択した複数の半導体装置の電気的特性値の平均値を算出し、該半導体装置の電気的特性値から該平均値を差し引くことを特徴とする、請求項１に記載のスクリーニング方法。
【請求項４】
前記補正工程において、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置を選択し、選択した複数の半導体装置のうちの該半導体装置により近い半導体装置にはより大きい重みを与えつつ、選択した複数の半導体装置の電気的特性値の重み付け平均値を算出し、該半導体装置の電気的特性値から該重み付け平均値を差し引くことを特徴とする、請求項１に記載のスクリーニング方法。
【請求項５】
前記補正工程において、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置として、該半導体装置から所定の距離以内の半導体装置を選択することを特徴とする、請求項３または４に記載のスクリーニング方法。
【請求項６】
前記補正工程において、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置として、該半導体装置を中心とする矩形の領域内に含まれる半導体装置を選択することを特徴とする、請求項３または４に記載のスクリーニング方法。
【請求項７】
前記補正工程の前に、前記測定工程において測定された電気的特性値が所定の規格値以内でない半導体装置を前記複数の半導体装置から除去する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスクリーニング方法。
【請求項８】
前記測定工程において、単一のロットに含まれる複数のウエハのそれぞれに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定し、
前記生成工程において、前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数のウエハに含まれる複数の半導体装置に対して生成することを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のスクリーニング方法。
【請求項９】
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における該複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を入力とし、該複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの該ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正部と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する分布作成部と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する外れ値検出部と、を備えることを特徴とするスクリーニング装置。
【請求項１０】
前記補正部は、前記ウエハ面上の直交する２つの方向について、空間周波数の低い成分をフィルタリングによって除去することを特徴とする、請求項９に記載のスクリーニング装置。
【請求項１１】
前記補正部は、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置を選択し、選択した複数の半導体装置の電気的特性値の平均値を算出し、該半導体装置の電気的特性値から該平均値を差し引くことを特徴とする、請求項９に記載のスクリーニング装置。
【請求項１２】
前記補正部は、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置を選択し、選択した複数の半導体装置のうちの該半導体装置により近い半導体装置にはより大きい重みを与えつつ、選択した複数の半導体装置の電気的特性値の重み付け平均値を算出し、該半導体装置の電気的特性値から該重み付け平均値を差し引くことを特徴とする、請求項９に記載のスクリーニング装置。
【請求項１３】
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する処理と、
前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する処理と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する処理と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定する測定工程と、
前記ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する工程と、
前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正工程と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する生成工程と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する工程と、を含むことを特徴とするスクリーニング方法。
【請求項２】
前記補正工程において、前記ウエハ面上の直交する２つの方向について、空間周波数の低い成分をフィルタリングによって除去することを特徴とする、請求項１に記載のスクリーニング方法。
【請求項３】
前記補正工程において、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置を選択し、選択した複数の半導体装置の電気的特性値の平均値を算出し、該半導体装置の電気的特性値から該平均値を差し引くことを特徴とする、請求項１に記載のスクリーニング方法。
【請求項４】
前記補正工程において、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置を選択し、選択した複数の半導体装置のうちの該半導体装置により近い半導体装置にはより大きい重みを与えつつ、選択した複数の半導体装置の電気的特性値の重み付け平均値を算出し、該半導体装置の電気的特性値から該重み付け平均値を差し引くことを特徴とする、請求項１に記載のスクリーニング方法。
【請求項５】
前記補正工程において、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置として、該半導体装置から所定の距離以内の半導体装置を選択することを特徴とする、請求項３または４に記載のスクリーニング方法。
【請求項６】
前記補正工程において、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置として、該半導体装置を中心とする矩形の領域内に含まれる半導体装置を選択することを特徴とする、請求項３または４に記載のスクリーニング方法。
【請求項７】
前記補正工程の前に、前記測定工程において測定された電気的特性値が所定の規格値以内でない半導体装置を前記複数の半導体装置から除去する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスクリーニング方法。
【請求項８】
前記測定工程において、単一のロットに含まれる複数のウエハのそれぞれに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を測定し、
前記生成工程において、前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数のウエハに含まれる複数の半導体装置に対して生成することを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のスクリーニング方法。
【請求項９】
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における該複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を入力とし、該複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの該ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、該複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する補正部と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する分布作成部と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する外れ値検出部と、を備えることを特徴とするスクリーニング装置。
【請求項１０】
前記補正部は、前記ウエハ面上の直交する２つの方向について、空間周波数の低い成分をフィルタリングによって除去することを特徴とする、請求項９に記載のスクリーニング装置。
【請求項１１】
前記補正部は、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置を選択し、選択した複数の半導体装置の電気的特性値の平均値を算出し、該半導体装置の電気的特性値から該平均値を差し引くことを特徴とする、請求項９に記載のスクリーニング装置。
【請求項１２】
前記補正部は、前記複数の半導体装置のそれぞれについて、該半導体装置の周囲の半導体装置であって該半導体装置を含む複数の半導体装置を選択し、選択した複数の半導体装置のうちの該半導体装置により近い半導体装置にはより大きい重みを与えつつ、選択した複数の半導体装置の電気的特性値の重み付け平均値を算出し、該半導体装置の電気的特性値から該重み付け平均値を差し引くことを特徴とする、請求項９に記載のスクリーニング装置。
【請求項１３】
ウエハに含まれる複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値、および、該ウエハ上における前記複数の半導体装置のそれぞれの位置情報を取得する処理と、
前記複数の半導体装置の電気的特性値の変動のうちの前記ウエハ面上で相対的に緩やかに変動する成分を、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値から差し引いて、前記複数の半導体装置のそれぞれの電気的特性値を補正する処理と、
前記補正後の電気的特性値の分布を前記複数の半導体装置に対して生成する処理と、
前記分布に基づいて、前記補正後の電気的特性値が外れ値となる半導体装置を前記複数の半導体装置の中から検出する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−５５０９２（Ｐ２０１３−５５０９２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０２６２（Ｐ２０１１−１９０２６２）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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