JP5116307B2

JP5116307B2 - 集積回路装置異常検出装置、方法およびプログラム

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Publication number: JP5116307B2
Application number: JP2007000197A
Authority: JP
Inventors: 和宏坂口
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2007-01-04
Filing date: 2007-01-04
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-01-04
Also published as: JP2008166644A

Description

本発明は集積回路装置の異常検出装置、方法およびプログラムに関し、特に集積回路装置の特性測定値を解析する装置、方法およびプログラムに関する。また、本発明は集積回路装置の異常検出方法に関し、特に集積回路装置の特性測定値を解析する方法に関する。

集積回路装置の異常検出装置、方法およびプログラムは、例えば、ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｕｎｃｉｌ発行の文献（”ＧＵＩＤＥＬＩＮＥＳＦＯＲＰＡＲＴＡＶＥＲＡＧＥＴＥＳＴＩＮＧ”，ＡＥＣ−Ｑ００１−Ｒｅｖ−Ｃ，Ｊｕｌｙ１８，２００３）に示されるように、従来から集積回路装置の品質向上、信頼性の向上のために用いられている。当該文献の５ページに記載されている図３を用いて説明する。ある被検査集積回路装置群をテストしたときに、ある測定項目でテストリミット内にあるものは、その測定項目に対するテストはパス判定される。しかしその測定項目の測定値の分布を見ると当該文献の図３のようになっていることがある。これは、テストリミット内にある集積回路装置の測定値の分布が主分布と、主分布から外れている「外れ値＝ｏｕｔｌｉｅｒ」からなっていることを示している。こうした場合、主分布から新たに作成される基準値（ＰａｒｔＡｖｅｒａｇｅＴｅｓｔＬｉｍｉｔｓ）で判断すると、基準値を超過している外れ値を示す被検査集積回路装置は、テストリミット内にあるにもかかわらず不良と判断されることとなる。

第１の問題点は、集積回路装置の異常品の検出精度が必ずしも高くないことである。その理由は、集積回路装置の異常品の検出をある１つの測定値のみの解析によって判断しているためである。すなわち、１つの測定値の分布を求め、その分布において規定された範囲内に被検査集積回路装置の測定値があるか否かで異常か正常かの判断を行う場合、検出したい異常品の測定値が、測定値の分布の規定範囲内にある場合、その異常品の検出は不可能である。また、別の測定値によって解析したとしても、その測定値でも同様に規定の分布内に留まっていれば異常と判断することはできないからである。

本発明の第１の目的は、集積回路装置の１つの特性の測定値の解析からだけでは検出できない集積回路装置の異常品を検出できる集積回路装置の異常検出装置を提供することである。

本発明の第２の目的は、集積回路装置の１つの特性の測定値の解析からだけでは検出できない集積回路装置の異常品の検出方法を提供することである。

本発明の第３の目的は、集積回路装置の１つの特性の測定値の解析からだけでは検出できない集積回路装置の異常品の検出プログラムを提供することである。

本発明の第１の視点によれば、集積回路装置異常検出装置が提供される。すなわち、集積回路装置異常検出装置は、集積回路装置それぞれに紐付けされた第１の測定結果を記録する記憶手段と、前記集積回路装置それぞれに紐付けされた、前記第１の測定とは異なる条件で取得された第２の測定結果を記録する記憶手段と、前記第１の測定結果および前記第２の測定結果に基づいて散布図を作成する手段と、前記散布図の回帰直線を求める手段と、前記散布図の各点と前記回帰直線の距離を求める手段と、予め定められた基準値を記録する記憶手段と、前記距離が前記基準値を上回る集積回路装置を検出する手段と、前記検出された集積回路装置を出力する手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第２の視点によれば、集積回路装置異常検出方法が提供される。すなわち、集積回路装置異常検出方法は、集積回路装置それぞれに紐付けされた第１の測定結果を記憶手段から読み出す工程と、前記集積回路装置それぞれに紐付けされた、前記第１の測定とは異なる条件で取得された第２の測定結果を記憶手段から読み出す工程と、前記第１の測定結果および前記第２の測定結果に基づいて散布図を作成する工程と、前記散布図の回帰直線を求める工程と、前記散布図の各点と前記回帰直線の距離を求める工程と、前記距離が予め定めた基準値を上回る集積回路装置を検出する工程と、前記検出された集積回路装置を出力する工程と、を含むことを特徴とする。

第１の効果は従来見つけられなかった集積回路装置の異常品を検出できることである。その理由は、従来集積回路装置の異常品を見つけるために、測定値Ａの分布をもとめ、主分布から外れた値を示す集積回路装置を異常品と判断していた。しかし、この場合、集積回路装置に異常があっても、その測定値が主分布に入っている場合に外れ値であるとは認識できず、前記集積回路装置の異常を検出することは不可能である。

同様に測定値Ｂを用いた判定でも、異常のある集積回路装置の測定値が主分布の範囲内にある場合にその異常を検出することはできない。

しかし、測定値Ａと測定値Ｂの散布図を描かせ、その回帰直線からの距離によって外れ値を検出する場合に、測定値Ａのみの分布では主分布に入り、同様に測定値Ｂのみの分布でも主分布に入るような場合でも、散布図では回帰直線からの距離を判定材料に用いることで、明確に外れ値であることを認識することが可能となることがあるからである。

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

本発明に係る集積回路装置異常検出装置は、図１を参照すると、集積回路装置それぞれに紐付けされた第１の測定結果を記録する記憶手段１と、前記集積回路装置それぞれに紐付けされた、前記第１の測定とは異なる条件で取得された第２の測定結果を記録する記憶手段２と、前記第１の測定結果および前記第２の測定結果に基づいて散布図を作成する手段３と、前記散布図の回帰直線を求める手段４と、前記散布図の各点と前記回帰直線の距離を求める手段５と、予め定められた基準値を記録する記憶手段７と、前記距離が前記基準値を上回る集積回路装置を検出する手段６と、前記検出された集積回路装置を出力する手段８と、を備えたことを特徴とする。

図６を参照すると、前記回帰直線を求める手段(図１の４)に代えて、再帰的に回帰直線を求める手段９を備えたものであってもよい。

図８を参照すると、前記散布図を作成する手段（図１の３）に代えて、前記第１の測定結果または前記第２の測定結果の少なくともいずれか一方の値を変換し、変換後の値に基づいて散布図を作成する手段１０を備えたものであってもよい。

本発明に係る集積回路装置異常検出方法は、図２を参照すると集積回路装置それぞれに紐付けされた第１の測定結果を記憶手段から読み出す工程Ｓ１と、前記集積回路装置それぞれに紐付けされた、前記第１の測定とは異なる条件で取得された第２の測定結果を記憶手段から読み出す工程Ｓ２と、前記第１の測定結果および前記第２の測定結果に基づいて散布図を作成する工程Ｓ３と、前記散布図の回帰直線を求める工程Ｓ４と、前記散布図の各点と前記回帰直線の距離を求める工程Ｓ５と、前記距離が予め定めた基準値を上回る集積回路装置を検出する工程Ｓ６と、前記検出された集積回路装置を出力する工程Ｓ７と、を含むことを特徴とする。

図７を参照すると、前記回帰直線を求める工程（図２のＳ４）に代えて、再帰的に回帰直線を求める工程Ｓ４Ａを含むものであってもよい。

図９を参照すると、前記散布図を作成する工程（図２のＳ３）に代えて、前記第１の測定結果または前記第２の測定結果の少なくともいずれか一方の値を変換し、変換後の値に基づいて散布図を作成する工程Ｓ３Ａを含むものであってもよい。

本発明に係るプログラムは、集積回路装置それぞれに紐付けされた第１の測定結果を記憶手段から読み出す処理と、前記集積回路装置それぞれに紐付けされた、前記第１の測定とは異なる条件で取得された第２の測定結果を記憶手段から読み出す処理と、前記第１の測定結果および前記第２の測定結果に基づいて散布図を作成する処理と、前記散布図の回帰直線を求める処理と、前記散布図の各点と前記回帰直線の距離を求める処理と、前記距離が予め定めた基準値を上回る集積回路装置を検出する処理と、前記検出された集積回路装置を出力する処理と、をコンピュータに実行させる。

前記プログラムは、前記回帰直線を算出する処理において、回帰直線を算出し、前記散布図の各点と回帰直線との距離を算出し、事前に指定された値以上の距離を持つ点を除外する一連の処理を、新たに除外される点がなくなるまで再帰的に繰り返す処理を、前記コンピュータに実行させてもよい。

前記散布図を作成する処理において、前記第１の測定結果または前記第２の測定結果の少なくともいずれか一方の値を変換し、変換後の値に基づいて散布図を作成する処理をコンピュータに実行させてもよい。

本発明により、上記のいずれかのプログラムを記録した記録媒体が提供される。

本発明の集積回路装置の異常検出装置は、従来の検査装置では見逃してしまうような異常のある集積回路装置を検出する。すなわち、本発明の集積回路装置の異常検出装置は、被検査集積回路装置の測定値Ａと測定値Ｂとの散布図を作成する散布図作成ユニット（図１の３）と、前記散布図の回帰直線を求める回帰直線算出ユニット（図１の４）と、前記回帰直線と、前記散布図における各点との距離を求める距離計算ユニット（図１の５）と、前記距離と事前に定められた基準値とから外れ値を示す集積回路装置を特定する判定ユニット（図１の６）と、前記集積回路装置を異常品であると出力する結果出力ユニット（図１の８）と、を備える。

本発明の集積回路装置の異常検出方法は、従来の検査方法では見逃してしまうような異常のある集積回路装置を検出する。より具体的には、被検査集積回路装置の測定値Ａと測定値Ｂとの散布図を作成するステップ（図２のＳ３）と、前記散布図の回帰直線を求めるステップ（図２のＳ４）と、前記回帰直線と、前記散布図における各点との距離を求めるステップ（図２のＳ５）と、前記距離と事前に定められた基準値とから外れ値を示す集積回路装置を特定するステップ（図２のＳ６）と、前記集積回路装置を異常品であると出力するステップ（図２のＳ７）と、を含む。

本発明では、集積回路装置の異常品をその測定値Ａ、測定値Ｂとの散布図において、回帰直線からの距離の外れ値によって判定する。そのため、測定値Ａ、あるいは測定値Ｂのみの解析では見つけられない異常品を見つけることが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施の形態を示す、ブロック図である。図２は本発明の第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。

図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態は、被検査集積回路装置群に属する各集積回路装置の測定値Ａの結果を記録した測定値Ａ情報ファイル１と、同じく前記被検査集積回路装置群に属する各集積回路装置の測定値Ｂの結果を記録した測定値Ｂ情報ファイル２と、これら２つの情報ファイルに接続し、測定値Ａと測定値Ｂとの散布図を作成する散布図作成ユニット３と、散布図作成ユニット３に接続し、前記散布図の回帰直線を求める回帰直線算出ユニット４と、前記回帰直線算出ユニット４に接続し、前記散布図と、前記回帰直線から前記散布図上の各点の前記回帰直線からの距離を算出する距離計算ユニット５と、距離計算ユニット５と、判定基準ファイル７に接続し、前記距離情報と、判定基準ファイル７に格納された判定基準情報から、外れ値を判定する判定ユニット６と、判定ユニット６に接続し、判定ユニット６で外れ値と判定された測定値を示した被検査集積回路装置群の特定の被検査集積回路装置を出力する結果出力ユニット８を有する。

次に本発明の第１の実施の形態について図１と図２を参照して説明する。

被検査集積回路装置群は何らかのカテゴリによって定義された同一種類の被検査集積回路装置の集合である。例えば、１枚のウエハー上に形成された一連の集積回路装置を１つの群と定義し、あるいは、同一バッチで処理されている複数枚のウエハーを１つのロットとした場合、このロットに含まれる集積回路装置を１つの群と定義する。

この被検査集積回路装置群の各集積回路装置のある特性値、例えば、電源電流値や、各端子電圧等、を測定した測定値Ａがそれぞれの集積回路装置を特定するＩＤとともに測定値Ａ情報ファイル１に記録されている。また、測定値Ｂ情報ファイル２には前記被検査集積回路装置群とまったく同一の集積回路装置において、前記測定値Ａとは測定条件、あるいは測定項目が異なった特性値を測定した測定値Ｂが、同じく集積回路装置を特定するＩＤとともに測定値Ｂ情報ファイル２に記録されている。

測定値Ａと測定値Ｂとの違いは、同一の測定項目について、測定条件を変化させて測定した値、あるいは、異なる測定項目について同一の測定条件で測定した値、あるいは異なる測定項目について、異なる測定条件で測定した値である。例えば、測定項目については集積回路装置の電源電流値、端子入出力電流値、端子電圧値、消費電力値、動作周波数、遅延時間等、計測器で測定可能な各種測定値が挙げられる。また、測定条件の変化については、入出力電圧／電流値の変化、測定周囲温度の変化、測定時刻の変化（その間に加速試験等を行う）が挙げられる。また、これらの組み合わせを行っても良い。

こうして得られた測定値Ａと測定値Ｂはそれぞれ測定値Ａ情報ファイル１と測定値Ｂ情報ファイル２に格納されており、まずこれらの値を各集積回路装置を特定するＩＤとともに読み出す（図２のＳ１、Ｓ２）。次いで、散布図作成ユニット３ではそれぞれの集積回路装置の測定値ＡをＸ軸に取り、測定値ＢをＹ軸にとった点を散布図上に打点していく。このとき各打点とその測定値を示した集積回路装置はＩＤを介して紐付けされており、各打点がどの集積回路装置に由来するものかは容易に識別できるようにする（図２のＳ３）。回帰直線算出ユニット４では、散布図作成ユニット３で作成された散布図についてその回帰直線を算出する（図２のＳ４）。距離計算ユニット５では、散布図作成ユニット３で作成された散布図上での各点と、回帰直線算出ユニット４で算出された回帰直線から、前記各点と前記回帰直線との距離を算出する（図２のＳ５）。

図３はこの距離算出ユニットの動作を説明する図である。図３に図示するように回帰直線ｌと点Ａとの距離ｄを距離計算ユニット５で算出し、点Ａについての距離はｄであるというように記録していく。判定ユニット６では、判定基準ファイル７に格納された基準値に基づき、距離計算ユニット５で計算された各点と回帰直線との距離ｄから、前記基準値を超えた値を示している点を特定する（図２のＳ６）。結果出力ユニット８では、判定ユニット６で決定された点について、その点に紐付けされた集積回路装置をそのＩＤによって特定し、前記集積回路装置を異常品として出力する（図２のＳ７）。

次に本発明の第１の実施の形態の効果について説明する。

図４（Ａ）は、測定値Ａのみに基づいて集積回路装置の異常品を検出する従来の方法を説明するための図である。図４（Ａ）において、被検査集積回路装置群に属する各集積回路装置の測定値Ａの分布をヒストグラムで表した。従来手法では、主分布から定義される規格値Ｌから規格値Ｈの間に集積回路装置の測定値Ａの値が存在した場合、当該集積回路装置は正常と判断され、範囲外にある場合に異常と判断される。図４（Ａ）に示す例では、集積回路装置Ｙの測定値Ａの値ＡＹが範囲Ｌ〜Ｈの範囲外に存在しているので、集積回路装置Ｙは異常と判断される。一方集積回路装置Ｘの測定値Ａの値ＡＸは範囲Ｌ〜Ｈの範囲内にあるので、集積回路装置Ｘは正常と判断される。このとき集積回路装置Ｘが実際には不良品であったとしても、その測定値Ａの値ＡＸが範囲Ｌ〜Ｈの範囲内にあるために、集積回路装置Ｘを異常と判断することはない。

図４（Ｂ）は、測定値Ｂのみに基づいて集積回路装置の異常品を検出する従来の方法を説明するための図である。図４（Ｂ）において、被検査集積回路装置群に属する各集積回路装置の測定値Ｂの分布をヒストグラムで表す。従来手法では、範囲Ｌ〜Ｈの間に被検査集積回路装置の測定値Ｂの値が存在した場合、該被検査集積回路装置は正常と判断する。このとき、実際には不良品である集積回路装置Ｘの測定値Ｂの値ＢＸが範囲Ｌ〜Ｈの範囲内にあるので、集積回路装置Ｘは正常と判断してしまう。

図５は測定値Ａと測定値Ｂとによる散布図である。前記集積回路装置Ｘの測定値Ａの値がＡＸであり、測定値Ｂの値がＢＸである場合、その打点は図５のように主分布から外れた位置に存在するため、外れ値であると判断され、集積回路装置Ｘは異常品であると判断することが可能となる。

以上のように、測定値Ａや測定値Ｂの値のみを用いて異常品の判定を行う従来の手法では、その測定値が主分布によって規定されるある範囲内に存在している場合に異常品であるとの判定は不可能であるが、測定値Ａと測定値Ｂとの散布図を作成し、その回帰直線からの距離で外れ値を識別することで異常品の判別が可能となる。

このように、本発明の第１の実施の形態では、１つの測定値のみでは判断ができないような異常品の識別も、２つの測定値を組み合わせ、その散布図を用いて、回帰直線からの距離に基づいて判定することで、異常品を識別できる効果がある。

図６は本発明による第２の実施の形態を表すブロック図である。第１の実施の形態と比較し、回帰直線算出ユニット４の代わりに再帰回帰直線算出ユニット９が設けられている。

また、図７は本発明による第２の実施の形態の動作を示すフローチャートである。第１の実施の形態の動作を示す図２のフローチャートと比較し、ステップＳ４の代わりに、再帰的に回帰直線を求めるステップＳ４Ａが設けられている。

次に本発明による第２の実施の形態の動作について説明する。

再帰回帰直線算出ユニット９では、散布図作成ユニット３で作成された散布図から回帰直線を求めるが、この回帰直線の算出において、外れ値の存在による回帰直線の歪みに対処するため、外れ値を除外して回帰直線を算出している。具体的には、回帰直線を算出し、各点の回帰直線との距離を算出し、事前に指定された値以上の距離を持つ点を除外して、再度回帰直線を算出する。これらの一連の動作を繰り返して、新たに除外される点がなくなるまで回帰直線の算出を再帰的に繰り返し、最終的に得られた回帰直線を再帰回帰直線算出ユニット９における出力として、距離計算ユニット５に伝達する（図７のステップＳ４Ａ）。

次に本発明の第２の実施の形態の効果について説明する。

回帰直線の算出において、外れ値の存在は、その回帰直線が正しく求められないという悪影響を及ぼし、本来ならば、外れ値として検出されるべき点や、外れ値としては検出されるべきでない打点を外れ値として誤検出してしまうおそれがある。そこで、外れ値の存在により回帰直線が正確に求められなくなることに対し、外れ値を除外して回帰直線を算出することで、より正確な回帰直線を求められるようにする。この結果、正確な外れ値の検出を可能とし、異常品の検出をより高精度に正確に行うことを可能とする。

図８は本発明による第３の実施の形態を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態と比較し散布図作成ユニット３の代わりに変換散布図作成ユニット１０が設けられている。

図９は本発明による第３の実施の形態の動作を示すフローチャートである。本発明による第１の実施の形態の動作と比較し、散布図を作成するステップＳ３の代わりに異なる散布図を作成するステップＳ３Ａが設けられている。

次に、本発明による第３の実施の形態の動作について説明する。

変換散布図作成ユニット１０では、測定値Ａ、測定値Ｂを用いて散布図を作成するが、その際に測定値Ａと、測定値Ｂの値そのものをそれぞれＸ軸、Ｙ軸に取るのではなく、事前に指定された関数Ｆ、Ｇによって変換された関数値Ｆ（Ａ）、Ｇ（Ｂ）の値をＸ軸とＹ軸に取って散布図を作成する（図９のＳ３Ａ）。このとき、ＡまたＢのいずれか一方については変換された関数値を用い、他方については元の値そのものを用いてもよい。

次に本発明による第３の実施の形態の効果について説明する。

測定値Ａと測定値Ｂとの散布図において、測定値Ａや測定値Ｂの測定項目によっては、その関係が一次の相関関係にならないことがある。その場合、回帰直線を求めて外れ値を算出しても適切に算出できないこととなる。そのため、関数値Ｆ（Ａ）と関数値Ｇ（Ｂ）の関係が１次の相関関係になるような関数Ｆ、Ｇによってそれぞれの測定値を変換し、関数値Ｆ（Ａ）と関数値Ｇ（Ｂ）による散布図において回帰直線を求め、外れ値を算出することで、より適切に異常品を検出することが可能となる。

本発明による第１の実施の形態を示すブロック図である。本発明による第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。本発明による第１の実施の形態の距離算出ユニットの動作を説明するための図である。（Ａ）は、測定値Ａのみに基づいて集積回路装置の異常品を検出する従来の方法を説明するための図である。（Ｂ）は、測定値Ｂのみに基づいて集積回路装置の異常品を検出する従来の方法を説明するための図である。本発明による第１の実施の形態の動作を説明する図である。本発明による第２の実施の形態を示すブロック図である。本発明による第２の実施の形態の動作を示すフローチャートである。本発明による第３の実施の形態を示すブロック図である。本発明による第３の実施の形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１測定値Ａ情報ファイル
２測定値Ｂ情報ファイル
３散布図作成ユニット
４回帰直線算出ユニット
５距離計算ユニット
６判定ユニット
７判定基準ファイル
８結果出力ユニット
９再帰回帰直線算出ユニット
１０変換散布図作成ユニット

Claims

集積回路装置それぞれに紐付けされた第１の測定結果を記録する記憶手段と、
前記集積回路装置それぞれに紐付けされた、前記第１の測定とは異なる条件で取得された第２の測定結果を記録する記憶手段と、
前記第１の測定結果および前記第２の測定結果に基づいて散布図を作成する手段と、
前記散布図の回帰直線を求める手段と、
前記散布図の各点と前記回帰直線の距離を求める手段と、
予め定められた基準値を記録する記憶手段と、
前記距離が前記基準値を上回る集積回路装置を検出する手段と、
前記検出された集積回路装置を出力する手段と、
を備える集積回路装置異常検出装置。
前記回帰直線を求める手段が、回帰直線を算出し、前記散布図の各点と回帰直線との距離を算出し、事前に指定された値以上の距離を持つ点を除外する一連の処理を、新たに除外される点がなくなるまで再帰的に繰り返す、請求項１に記載の集積回路装置異常検出装置。
集積回路装置それぞれに紐付けされた第１の測定結果を記憶手段から読み出す工程と、
前記集積回路装置それぞれに紐付けされた、前記第１の測定とは異なる条件で取得された第２の測定結果を記憶手段から読み出す工程と、
前記第１の測定結果および前記第２の測定結果に基づいて散布図を作成する工程と、
前記散布図の回帰直線を求める工程と、
前記散布図の各点と前記回帰直線の距離を求める工程と、
前記距離が予め定めた基準値を上回る集積回路装置を検出する工程と、
前記検出された集積回路装置を出力する工程と、
を含む集積回路装置異常検出方法。
前記回帰直線を求める工程が、回帰直線を算出し、前記散布図の各点と回帰直線との距離を算出し、事前に指定された値以上の距離を持つ点を除外する一連の処理を、新たに除外される点がなくなるまで再帰的に繰り返す、請求項３に記載の集積回路装置異常検出方法。
集積回路装置それぞれに紐付けされた第１の測定結果を記憶手段から読み出す処理と、
前記集積回路装置それぞれに紐付けされた、前記第１の測定とは異なる条件で取得された第２の測定結果を記憶手段から読み出す処理と、
前記第１の測定結果および前記第２の測定結果に基づいて散布図を作成する処理と、
前記散布図の回帰直線を求める処理と、
前記散布図の各点と前記回帰直線の距離を求める処理と、
前記距離が予め定めた基準値を上回る集積回路装置を検出する処理と、
前記検出された集積回路装置を出力する処理と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
前記回帰直線を算出する処理において、回帰直線を算出し、前記散布図の各点と回帰直線との距離を算出し、事前に指定された値以上の距離を持つ点を除外する一連の処理を、新たに除外される点がなくなるまで再帰的に繰り返す処理を、前記コンピュータに実行させる、請求項５に記載のプログラム。
請求項５または６に記載のプログラムを記録した記録媒体。