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JPH11243041A - 品質管理システムおよび記録媒体 - Google Patents

品質管理システムおよび記録媒体

Info

Publication number
JPH11243041A
JPH11243041A JP10045458A JP4545898A JPH11243041A JP H11243041 A JPH11243041 A JP H11243041A JP 10045458 A JP10045458 A JP 10045458A JP 4545898 A JP4545898 A JP 4545898A JP H11243041 A JPH11243041 A JP H11243041A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
defect
data
defects
inspected
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10045458A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobumi Hattori
信美 服部
Iku Yamana
郁 山名
Tomoteru Tamada
知輝 玉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP10045458A priority Critical patent/JPH11243041A/ja
Priority to TW087112004A priority patent/TW388949B/zh
Priority to US09/123,457 priority patent/US6202037B1/en
Priority to DE19847631A priority patent/DE19847631A1/de
Priority to KR1019980044740A priority patent/KR100306856B1/ko
Publication of JPH11243041A publication Critical patent/JPH11243041A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Control By Computers (AREA)
  • Multi-Process Working Machines And Systems (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インライン検査による欠陥の発見から異常事
態発生の認識までに費やす労力および時間を削減すると
ともに、欠陥の致命率の精度を向上した品質管理システ
ムを提供する。 【解決手段】 品質管理システムＳ１００は、検査装置
１０の出力を受けるデータ加工部１１、データ加工部１
１の出力を受ける加工データ判定部１２、加工データ判
定部１２の出力を受けるサンプリング部１３、サンプリ
ング部１３の出力を受けるファイル作成部１４、観察装
置２０の出力を受けるデータ加工部１５、データ加工部
１５の出力を受ける加工データ判定部１６を有して構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の品質管
理システムに関し、特にインライン検査における品質管
理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の歩留りの向上および安定化
を図るために、製造ライン中に検査工程を入れ（インラ
イン検査）、設計図との不一致箇所（以下、”欠陥”と
呼称）の個数を監視し、もし、欠陥数が規定の上限値を
越えた場合、その欠陥について精査し、欠陥発生源（製
造装置あるいは製造工程）を推定して、欠陥発生原因を
除去するという作業を実施している。
【０００３】図７に半導体装置の製造ラインと、そこで
行われるインライン検査を説明する概念図を示す。半導
体装置の製造工程はウエハ状態の工程だけでも２００工
程以上あり、開始から完了までに２ヶ月以上かかる場合
もある。このような場合、製造完了後の検査（品質管
理）しか行わないと、当該検査で判明した不良は最悪の
場合、過去２ヶ月間に当該不良の原因となる工程を通過
した全製品に発生していることになり、被害が甚大とな
る。この被害を最小限に抑えるため、図７に示すように
製造工程を関連工程ごとにブロック化し、ブロック単位
で検査（品質管理）を実行することで不良が発生した場
合でも２〜３日分の被害で済むようにしている。図７に
おいて、製造工程はブロックＢＬ１〜ＢＬｎに区分さ
れ、各ブロックの最後にはインライン検査工程ＩＥ１〜
ＩＥｎが設けられている。
【０００４】ここで、従来のインライン検査の概要を図
８を用いて説明する。まず、ブロックの最終工程を終了
したウエハをランダムに抜き取って検査装置１にセット
する。検査装置１には散乱光の強度を利用して欠陥を検
出する光学式のものや、機械的に欠陥を検出する機械式
のもの等があるが、何れにおいても欠陥の位置座標やサ
イズ等の測定データＤ１を得る装置であり、測定データ
Ｄ１は当該データに基づいて品質管理を行う品質管理シ
ステムＳ９０に与えられる。
【０００５】品質管理システムＳ９０は、欠陥数や欠陥
を有するチップ数を、予め定めた設定値（品質管理値）
と比較する測定データ判定部４を有している。測定デー
タ判定部４において、欠陥数や欠陥を有するチップ数が
予め定めた設定値の上限を越えていると判定された場合
には、半導体製造装置等の関連する機器３に警告あるい
は動作指示ＣＭ１を与える。
【０００６】しかし、先に説明したようにインライン検
査はブロック単位で行う検査であり、複数（２０〜３
０）の製造工程を経た半導体装置に対してなされるの
で、欠陥を発生させる製造工程がどれであるかについて
は検査装置１からのデータだけでは推定できない。そこ
で、検査対象のウエハを観察する観察装置２にセット
し、欠陥画像を詳細に解析する。観察装置２は、例えば
光学顕微鏡や電子顕微鏡あるいはそれらに類する拡大装
置を備え、検査装置１で得られた欠陥位置情報を受けて
欠陥部位を拡大観察する装置である。
【０００７】観察装置２では欠陥のサイズや形状、欠陥
の場所や、欠陥周辺の状態を観察し、当該欠陥の発生原
因となる製造装置および製造工程（すなわち欠陥発生
源）を推定し、必要がある場合には半導体製造装置等の
関連する機器３に警告あるいは動作指示ＣＭ２を与え
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のインライン検査
においては以上のような品質管理システムＳ９０を採用
していたので、検査装置１が検知した欠陥数および欠陥
を有するチップ数が設定値を超えていたとしても、それ
だけでは異常事態（製品歩留りの低下）が発生している
とは断定できなかった。
【０００９】すなわち、１つのインライン検査ではブロ
ック単位での異常が判明し、さらに精査することで欠陥
発生源を推定できるが、当該欠陥が全工程の中でどのよ
うな影響を与えるものか、換言すれば、その欠陥が製品
歩留りの低下を招来する欠陥であるか否かを判断できな
いからである。このような判断は全工程を把握するとと
もに、当該欠陥を放置した場合に最終製品にどのような
影響を与えるかを知得した上でなければできない。
【００１０】また、ブロック単位での欠陥の発見に基づ
いて、欠陥を一箇所づつ観察し、製品歩留りの低下を招
来する欠陥が存在するか否かをオペレータ（人間）が経
験的に判断し、製造ラインを停止させるか否かを決定し
ていた。
【００１１】従って、従来の品質管理システムでは欠陥
の発見から異常事態発生の認識までに多大の時間と労力
を要するという問題があった。
【００１２】また、発見した欠陥の製品歩留りに対する
影響度（欠陥の致命率）の判断をオペレータ（人間）が
経験的に行っていたので、時間と労力を要するとともに
精度の点で問題があった。
【００１３】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、インライン検査による欠陥の発見
から異常事態発生の認識までに費やす労力および時間を
削減するとともに、欠陥の致命率の精度を向上した品質
管理システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の品質管理システムは、設計図に基づいて半導体装置
を製造する工程中において、製造途中にある半導体装置
と前記設計図との不一致箇所である欠陥を調査すること
で前記半導体装置の品質を管理する品質管理システムで
あって、欠陥検査装置から出力される前記欠陥に関する
第１の測定データを受け、該第１の測定データを加工し
て前記欠陥の数量および分布状態に関する指標値を含む
第１の加工データを算出する第１のデータ加工手段と、
前記第１の加工データを受け、予め定めた判定条件に基
づいて前記欠陥についてさらに調査を行うか否かの判定
を行う第１の加工データ判定手段と、前記第１の加工デ
ータ判定手段でさらなる調査を行うと判定された場合、
予め定めた抽出条件に基づいて、前記欠陥のうち、さら
なる調査の対象となる精査対象欠陥を抽出し、前記精査
対象欠陥の位置座標に関するデータを欠陥解析装置に向
けて出力するサンプリング手段と、前記精査対象欠陥の
位置座標に関するデータに基づいて前記欠陥解析装置で
前記精査対象欠陥を解析した結果である第２の測定デー
タを受け、該第２の測定データを加工して少なくとも前
記精査対象欠陥の形状に関する指標値を含む第２の加工
データを算出する第２のデータ加工手段と、前記第２の
加工データを受け、前記第２の加工データに基づいて前
記欠陥の発生源である半導体製造装置および製造工程を
自動的に推定する第２の加工データ判定手段とを備えて
いる。
【００１５】本発明に係る請求項２記載の品質管理シス
テムは、前記第１の測定データが、検査対象領域ごとの
欠陥総数、個々の欠陥の面積および面積等価径、位置座
標および前記欠陥のサイズを表す指標である定方向径、
長径、短径のうち少なくとも１つを含み、前記半導体装
置は半導体ウエハ上に複数形成されたチップの１つであ
って、前記欠陥の数量および分布状態に関する指標値
は、欠陥数および前記複数のチップのうち前記欠陥を有
するチップの個数を示す第１の指標値と、予め定めた所
定のサイズの範囲内にある欠陥の数、および前記複数の
チップのうち前記所定のサイズの範囲内にある欠陥を有
するチップの個数を示す第２の指標値と、予め定めた所
定の密集状態にある欠陥の数、および前記複数のチップ
のうち前記予め定めた所定の密集状態にある欠陥を有す
るチップの個数を示す第３の指標値のうち少なくとも１
つを含み、前記第１の加工データ判定手段は、前記第１
の測定データおよび前記第１〜第３の指標値に基づい
て、前記欠陥の発生源である半導体製造装置および製造
工程を自動的に推定する機能をさらに有している。
【００１６】本発明に係る請求項３記載の品質管理シス
テムは、前記抽出条件が、前記欠陥のうちサイズの大き
いものから、または小さいものから順に指定した個数だ
け抽出することを規定する第１の条件と、所定のサイズ
の範囲内にある欠陥だけ抽出することを規定する第２の
条件、所定の領域内に存在する欠陥だけ、または所定の
領域外に存在する欠陥だけ抽出することを規定する第３
の条件と、前記欠陥が予め定めた所定の密集状態にある
場合に、所定の領域内にある欠陥だけ抽出することを規
定する第４の条件と、前記第１〜第４の条件のうち複数
の条件の組み合わせを満たす欠陥だけ抽出することを規
定する第５の条件のうち少なくとも１つを含んでいる。
【００１７】本発明に係る請求項４記載の品質管理シス
テムは、前記欠陥解析装置が、前記精査対象欠陥の形状
を観察する観察装置であって、前記第２の測定データ
は、前記精査対象欠陥およびその周辺を拡大した画像デ
ータであって、前記精査対象欠陥の形状に関する指標値
は、前記精査対象欠陥の画像データから導出される前記
精査対象欠陥の２次元的な形状を表す指標である定方向
径、面積等価径、表面積等価径、長径、短径、平面重
心、表面重心、長短度および、前記精査対象欠陥の画像
データから導出される前記精査対象欠陥の３次元的な形
状を表す指標であるかさ度、平滑度、高さ、凹凸度、フ
ラクタル次元のうち少なくとも１つを含み、前記欠陥の
発生源の推定は、前記半導体製造装置および製造工程の
不具合と、それに応じて発生する欠陥との対応付けがな
されたデータベースと、前記精査対象欠陥の形状に関す
る指標値とを照合することで行うものである。
【００１８】本発明に係る請求項５記載の品質管理シス
テムは、前記第２のデータ加工手段が、前記精査対象欠
陥の周辺の画像データから、欠陥の致命性に関する指標
値である短絡配線数、断線配線数および異常セル数のう
ち少なくとも１つを導出する機能をさらに有し、前記第
２の加工データ判定手段は、導出された前記指標値に基
づいて前記欠陥の前記半導体装置に対する致命率を算出
する機能をさらに有している。
【００１９】本発明に係る請求項６記載の品質管理シス
テムは、前記第２の加工データ判定手段が、前記致命的
な欠陥に関する指標値の有無を判定し、前記指標値が０
以外の場合は前記精査対象欠陥の存在が前記半導体装置
に致命的になり得ると予め定められた場所であるか否か
を判定し、前記精査対象欠陥の存在が致命的になり得る
場所であると判定された場合は、欠陥発生箇所が前記半
導体装置に設けられた予備回路で代替可能な領域である
か否かを判定し、欠陥発生箇所が前記予備回路で代替可
能な領域であると判定された場合は、前記精査対象欠陥
の位置、サイズ、前記欠陥の致命性に関する指標値に基
づいて、欠陥を有する回路の予備回路による代替の可能
性から前記致命率を算出する。
【００２０】本発明に係る請求項７記載の品質管理シス
テムは、前記半導体装置は半導体ウエハ上に複数形成さ
れたチップの１つであって、前記第２の加工データ判定
手段は、前記半導体ウエハ上の前記チップごとに前記致
命率を集計して前記チップの良否をそれぞれ判定し、前
記ウエハ中の不良チップの総数を全チップ数で割ること
で不良率を算出する機能をさらに有している。
【００２１】本発明に係る請求項８記載の記録媒体は、
設計図に基づいて半導体装置を製造する工程中におい
て、製造途中にある半導体装置と前記設計図との不一致
箇所である欠陥を調査することで前記半導体装置の品質
の管理をコンピュータにより行うためのプログラムを記
録した記録媒体であって、欠陥検査装置から出力される
前記欠陥に関する第１の測定データを受け、該第１の測
定データを加工して前記欠陥の数量および分布状態に関
する指標値を含む第１の加工データを算出する第１のデ
ータ加工機能と、前記第１の加工データを受け、予め定
めた判定条件に基づいて前記欠陥についてさらに調査を
行うか否かの判定を行う第１の加工データ判定機能と、
前記第１の加工データ判定機能によりさらなる調査を行
うと判定された場合、予め定めた抽出条件に基づいて、
前記欠陥のうち、さらなる調査の対象となる精査対象欠
陥を抽出し、前記精査対象欠陥の位置座標に関するデー
タを欠陥解析装置に向けて出力するサンプリング機能
と、前記精査対象欠陥の位置座標に関するデータに基づ
いて前記欠陥解析装置で前記精査対象欠陥を解析した結
果である第２の測定データを受け、該第２の測定データ
を加工して少なくとも前記精査対象欠陥の形状に関する
指標値を含む第２の加工データを算出する第２のデータ
加工機能と、前記第２の加工データを受け、前記第２の
加工データに基づいて前記欠陥の発生源である半導体製
造装置および製造工程を自動的に推定する第２の加工デ
ータ判定機能とをコンピュータによって実現するための
プログラムを記録している。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１を用いて本発明に係る品質管
理システムの実施の形態について説明する。なお、本発
明は全製造工程を関連工程ごとにブロック化し、ブロッ
ク単位でウエハの検査（品質管理）を行うインライン検
査を前提としている。
【００２３】図１に示すように品質管理システムＳ１０
０は、データ加工部１１（第１のデータ加工手段）、加
工データ判定部１２（第１の加工データ判定手段）、サ
ンプリング部１３（サンプリング手段）、ファイル作成
部１４（ファイル作成手段）、データ加工部１５（第２
のデータ加工手段）、加工データ判定部１６（第２の加
工データ判定手段）を有して構成されている。以下、品
質管理システムＳ１００について詳細に説明する。
【００２４】＜Ａ．検査装置＞図１に示す検査装置１０
（欠陥検査装置）は、ウエハ上に形成された半導体装置
（チップ）に局所的に電子や光（紫外光〜可視光等）を
照射し、反射あるいは散乱された電子や光を受光し、そ
の強度に応じた輝度、色度を再現する。この動作を所定
の範囲に渡って万遍なく行うことで現実の半導体装置の
画像（現実像）を得る装置である。そして、現実像と、
予め準備された、設計通りに仕上がった場合の理想的な
半導体装置の画像（理想像）との比較を行うことで、設
計図との不一致箇所（以下、”欠陥”と呼称）を特定す
る。
【００２５】そして、検査領域（チップ内の所定領域、
あるいは１つのチップ、あるいはウエハ全域等）ごとの
欠陥総数、個々の欠陥の面積および面積等価径、定方向
（Ｘ、Ｙ方向）径、長径、短径および位置座標などの測
定データＤ１０（第１の測定データ）を算出する。これ
らの測定データＤ１０は欠陥部分を画素で区分すること
で算出される。
【００２６】ここで、図２を用いて測定データＤ１０の
算出方法の概略について説明する。なお、図２において
はウエハＷＦの領域Ｚに欠陥ＤＦが存在すると仮定し、
領域Ｚの拡大図を併せて示している。
【００２７】図２に示すように欠陥ＤＦを所定面積を有
する複数の画素ＰＸで覆う（画素ＰＸは欠陥ＤＦよりも
小さい）ことで、欠陥ＤＦには構成画素の中心（ここで
はａ〜ｉ）の座標、Ｘ、Ｙ各方向の画素数、１画素当た
りの面積等が欠陥情報として付加されることになる。従
って、全画素数と１画素当たりの面積の積から欠陥の面
積（概略値）が算出され、当該欠陥の面積の平方根をと
ることで面積等価径が算出され、各方向の画素数から定
方向径および長径、短径が、構成画素の中心座標から位
置座標が算出される。なお、測定データＤ１０の内容に
ついては検査装置の種類、メーカーによって異なり、上
述した全てのデータが出力されるとは限らないので、検
査装置が検知した欠陥情報に基づいて本発明に係る品質
管理システムにおいて算出する場合もある。
【００２８】＜Ｂ．品質管理システムの基本動作＞ま
ず、図１を参照しつつ、図３および図４に示すフローチ
ャートを用いて品質管理システムの基本動作について説
明する。
【００２９】インライン検査がスタートすると、まず検
査装置１０において上述した測定データＤ１０が算出さ
れる（ステップＳＴ１）。
【００３０】そして、データ加工部１１において測定デ
ータＤ１０を加工することにより、加工データＴ１０
（第１の加工データ）として、欠陥数および欠陥を有す
るチップ数を示す指標値ＩＤ１、所定のサイズの範囲内
にある欠陥の数および所定のサイズの範囲内にある欠陥
を有するチップ数を示す指標値ＩＤ２、密集状態（クラ
スタ状態）にある欠陥の数および密集状態にある欠陥を
有するチップ数を示す指標値ＩＤ３を算出する（ステッ
プＳＴ２）。なお、欠陥が密集状態にあるか否かは、最
も単純には、２つの欠陥の距離が予め定められた距離内
にあるか否かで判断でき、また、当該２つの欠陥から所
定距離離れた位置に第３の欠陥があれば密集状態にある
と判断できる。このように、欠陥間の距離を基準とする
ことで複数の欠陥の密集状態を判断することができる。
なお、先に説明したように各欠陥には位置座標情報が付
加されているので欠陥間の距離を知得することは容易で
ある。
【００３１】ここで、サイズとは欠陥の定方向（Ｘ，Ｙ
方向）径、面積等価径、長径、短径を指す。なお、定方
向径（Horizontal/Vertical Diameter）とは、２本の平
行な直線で欠陥画像を挟んだときの２直線間の距離であ
り、一般的には直交する２方向としてＸ方向径、Ｙ方向
径の２種類を採用している。面積等価径（Area Equival
ent Diameter）とは、欠陥画像の面積を欠陥画像と同一
の面積を有する円で換算した場合の直径である。
【００３２】次に、加工データ判定部１２において指標
値ＩＤ１〜ＩＤ３を参照し、観察装置２０（欠陥解析装
置）によってさらなる調査（精査）を行うか否かについ
て判定を行い、調査を行う場合には観察装置２０に指示
および命令ＣＭ１０を与える。なお、発生場所が限定さ
れていたり、等間隔で出現するなどのように欠陥が比較
的単純な場合や、一般的に知られたものであって、観察
装置２０での調査を行うまでもなく、欠陥発生源を推定
でき、また、加工データＴ１０から欠陥の製品歩留りに
対する影響度（欠陥の致命率）を判断できるのであれ
ば、必要に応じて半導体製造装置等の関連する機器３０
に警告ＡＲを与える（ステップＳＴ３）。
【００３３】そして、観察装置２０によって調査を行う
場合には、サンプリング部１３において所定の抽出条件
に基づいて観察対象となる欠陥（精査対象欠陥）を抽出
する（ステップＳＴ４）。ここで抽出条件としては、サ
イズ（欠陥の定方向径、面積等価径、長径、短径）の大
きいものから、または小さいものから順に指定した個数
だけ抽出するという条件Ｑ１、所定のサイズの範囲内に
あるものだけ抽出するという条件Ｑ２、所定の領域内に
存在するものだけ、または所定の領域外に存在するもの
だけ抽出するという条件Ｑ３、欠陥が密集状態にある
（クラスタ状態にある）場合に、所定領域内にあるもの
だけ抽出するという条件Ｑ４、上記条件Ｑ１〜Ｑ４のう
ち複数の組み合わせを満たすものだけ抽出するという条
件Ｑ５等が挙げられる。
【００３４】観察対象となる欠陥の抽出が終わると、ス
テップＳＴ５（図４）に示すように、当該欠陥の位置座
標情報を観察装置２０に転送するため、予め定めた通信
規約に従ってファイル作成部１４において転送ファイル
ＦＴを作成して観察装置２０に転送する。なお、これと
並行して観察装置２０には検査装置１０から検査対象と
なるウエハが移される。
【００３５】そして、観察装置２０では転送ファイルＦ
Ｔの位置座標情報に基づいて欠陥の観察が行われる（ス
テップＳＴ６）。なお、観察装置２０は例えば光学顕微
鏡や電子顕微鏡あるいはそれらに類する拡大装置を備
え、欠陥の位置座標情報を受け取ると、当該欠陥および
その周辺を拡大し、欠陥およびその周辺の画像を含む画
像データＤ２０（第２の測定データ）を出力する（ステ
ップＳＴ７）。
【００３６】得られた画像データＤ２０は、欠陥発生源
を推定することと、欠陥による致命率および不良率を推
定することの２つの目的に利用される。
【００３７】＜Ｂ−１．欠陥発生源の推定動作＞欠陥発
生源を推定する場合には、データ加工部１５において画
像データＤ２０から欠陥の画像と、その周辺の画像（す
なわち設計通りに形成された部分の画像）とを分離し、
欠陥の画像から、加工データＴ２０（第２の加工デー
タ）として欠陥の形状を表す指標値を算出する（ステッ
プＳＴ８）。
【００３８】ここで、欠陥の形状を表す指標としては、
定方向径（Horizontal/Vertical Diameter）、面積等価
径（Area Equivalent Diameter）、表面積等価径（Surf
aceEquivalent Diameter）、長径（Major Axis）、短径
（Mainor Axis）、平面重心（Area Valance Point）、
表面重心（Surface Valance Point）、長短度（Specifi
c Shape Factor）、かさ度（Bulk Factor）、平滑度（S
moth Factor）、高さ（Hight）、凹凸度（Concavity/Co
nvexity）、フラクタル次元（Fractal Dimension）等が
挙げられる。
【００３９】表面積等価径とは、欠陥画像の表面積を欠
陥画像と同一の表面積を有する円で換算した場合の直径
である。平面重心とは、欠陥画像と同一の面積を有する
円の中心座標である。表面重心とは、欠陥画像と同一の
表面積を有する円の中心座標である。長短度とは、２本
の平行な直線で欠陥画像を複数の方向から挟んだときの
２直線間距離のうち最長値と最短値の比を表す。かさ度
とは、欠陥画像の体積と表面積の比を表す。平滑度と
は、欠陥画像を構成する各画素の輝度の標準偏差で定義
される。凹凸度とは、所定領域の画素の輝度平均値の連
続的な変化（微分係数）の正負の逆転数を、一定の方向
に対して積算した値である。ここで、輝度（Brightnes
s）とは、画像の明るさの度合いを表す値であり、デジ
タル画像の場合、最も明るい点（画素）と最も暗い点
（画素）との間を所定の数で分類して得られる値であ
り、通常は２５６諧調に分類される。なお、輝度と同様
のパラメータとしてコントラスト（Contrast）がある。
コントラストとは、画像の明暗の幅を表す値であり、デ
ジタル画像の場合、最も明るい点（画素）と最も暗い点
（画素）との間の幅を所定の数値で表している。
【００４０】フラクタル次元とは、欠陥表面の複雑さを
表す値であり、表面の凹凸を自己相似性を有する（大き
さの異なる）図形で表現したときの、図形の辺の数と縮
小率から求められる値である。
【００４１】次に、加工データ判定部１６において、上
述した指標値に基づいて欠陥発生の原因を推定し（ステ
ップＳＴ９）、必要に応じて欠陥発生源であると推定さ
れた製造装置あるいは製造工程に警告を与える（ステッ
プＳＴ１０）。なお、警告を受けた製造装置あるいは製
造工程は製造動作を停止するなどの措置を採ることにな
るので、調査対象となっている欠陥を放置した場合、後
続する工程を経て製品となった際に影響を及ぼすか否か
等を考慮して警告の発令が決定される。
【００４２】＜Ｂ−２．致命率および不良率の推定動作
＞まず、欠陥による致命率および不良率の概念について
説明する。画像データＤ２０が、欠陥の画像と、その周
辺の画像とを含んでいることは先に説明したが、致命率
および不良率の推定においては欠陥の周辺の画像が重要
になる。すなわち、半導体集積回路の種類によっては、
多少の欠陥が存在していても機能が損なわれないものも
ある。
【００４３】例えば、メモリ装置はメモリセル部、セン
スアンプ部、副ワードライン選択部、副ビットライン選
択部、カラムデコーダ部、ロウデコーダ部等を備えてい
るが、通常、メモリセル部やセンスアンプ部、副ワード
ライン選択部、副ビットライン選択部には幾らかの余分
な素子や回路（これらを冗長回路と呼称）を持たせるよ
うにしているので、欠陥によって機能を喪失した回路を
冗長回路で置換することでメモリ装置としての機能を維
持することができる。従って、該当する欠陥が致命的で
あるか否かは、その欠陥によって機能を喪失した素子や
回路が冗長回路によって置換することができるか否かで
決まり、致命率は０〜１（０〜１００％）の範囲を有す
ることになる。なお、冗長回路を有さない回路において
は欠陥の存在は基本的には１００％の致命率となる。ま
た、チップ全体としての最終的な致命率は各欠陥毎の致
命率を考慮して判定され、この判定によりチップの良否
が決まる。そして、１枚のウエハ中の不良チップの個数
を集計し、１枚のウエハ中の全チップ数で割ったものが
不良率となる。また、ウエハ１ロット中の不良チップの
個数から不良率を算出しても良い。
【００４４】従って、データ加工部１５において、画像
データＤ２０に含まれる欠陥の周辺の画像から現在調査
中の欠陥がチップ中のどの部分に当たるかを知得し、冗
長回路の存在の有無や、欠陥を有する素子や回路との置
換の可能性から致命率および不良率を算出する（ステッ
プＳＴ１１）。
【００４５】算出された致命率および不良率は、致命率
・不良率データＦＤとして半導体装置の生産計画を統御
するシステムにフィードバックされ（ステップＳＴ１
２）、不良率の多寡に応じて生産量を調整することに利
用される。例えば、不良率が１０％であれば、生産量を
１０％増やすようにウエハの投入枚数を増やすなどして
目標とする生産量を確保する。
【００４６】＜Ｃ．品質管理システムの具体的動作例＞ ＜Ｃ−１．欠陥発生源の推定動作の具体例＞次に、本発
明に係る品質管理システムのより具体的な動作例とし
て、まず、欠陥発生源の推定動作を、図１と図３および
図４に示すフローチャートに沿って説明する。なお、本
例においては、金属配線工程のブロックにおけるインラ
イン検査で、欠陥としてパターンの欠損ではなく、異物
が発生した場合を想定する。
【００４７】まず、検査装置１０から欠陥のＸ方向径、
Ｙ方向径、面積等価径、欠陥の位置座標が測定データＤ
１０として出力される（ステップＳＴ１）。ここで、Ｘ
方向径、Ｙ方向径、面積等価径は等しく１μｍ以下であ
り、欠陥の位置座標から各欠陥は分散して発生している
ものとする。
【００４８】次に、データ加工部１１において測定デー
タＤ１０を加工し、１μｍ以下の大きさの欠陥数（指標
値ＩＤ２）を算出することで、当該欠陥数が総欠陥数に
対して非常に大きな割合を占めることを知得する。ま
た、測定データＤ１０を加工して密集（クラスタ）状態
にある欠陥数（指標値ＩＤ３）を算出し、密集状態にあ
る欠陥が殆ど存在しないことを知得する（ステップＳＴ
２）。
【００４９】そして、加工データ判定部１２において、
これらの知見と、予め定めた判定条件との比較を行う
（ステップＳＴ３）。ここで、判定条件としては、例え
ば、「Ｘ方向径、Ｙ方向径、面積等価径が何れもほぼ等
しく、定方向径が１μｍ以下であるという条件を満たす
欠陥数が総欠陥数の７０％以上を占める場合には観察装
置２０において調査を行う」、とのように設定されてい
る。
【００５０】なお、これまでのステップによりＸ方向
径、Ｙ方向径、面積等価径が何れもほぼ等しく、定方向
径が１μｍ以下であるという知見から欠陥が球状異物で
ある可能性を推定できる。そして、今回の欠陥が配線工
程で発生している点、密集状態にある欠陥が殆ど存在し
ない点と併せれば、欠陥発生源がプラズマエッチング装
置の排気管系統の不具合である可能性が高いことが判る
ので、プラズマエッチング装置に対して警告を発令する
こともできる。しかし、上述したように判定条件が決め
られ、判定条件を満たす場合にはこの段階で警告を発令
することはしない。すなわち、欠陥が球状異物である可
能性をより確実なものとするために、さらなる調査（精
査）を行うことを選択する。
【００５１】そして、観察装置２０において調査を行う
ことが決定された場合には、加工データ判定部１２から
観察装置２０に対して指示および命令ＣＭ１０を与える
が、このとき、全ての欠陥を調査するのではなく、所定
の条件を満たす欠陥のみを調査するように指示を与える
ことで、調査の効率化を図る。そのために、サンプリン
グ部１３において、例えば「Ｘ方向径、Ｙ方向径、面積
等価径が何れもほぼ等しく、定方向径が１μｍ以下であ
る欠陥のみを抽出する」、とのように抽出条件を定める
（ステップＳＴ４）。
【００５２】次に、ファイル作成部１４において上記抽
出条件を満たす欠陥の位置座標情報を観察装置２０に転
送するためのファイルを作成し、観察装置２０に転送す
る（ステップＳＴ５）。なお、これと並行して観察装置
２０には検査装置１０から検査対象となるウエハが移さ
れる。
【００５３】そして、観察装置２０では転送ファイルＦ
Ｔの位置座標情報に基づいて欠陥の観察が行われる（ス
テップＳＴ６）。そして、欠陥およびその周辺の画像を
拡大し、欠陥およびその周辺の画像を含む画像データＤ
２０を出力する（ステップＳＴ７）。
【００５４】そして、画像データＤ２０から欠陥の画像
と、その周辺の画像とを分離し、欠陥の画像から、欠陥
の形状を表す指標値を算出する（ステップＳＴ８）。本
例においては、欠陥の形状を表す指標として長短度、凹
凸度、平滑度を採用し、長短度がほぼ１であること、凹
凸度がほぼ０であること、画素の輝度の標準偏差が小さ
く平滑度大きい（滑らか）であることから、欠陥が球状
異物であることが導出される。
【００５５】なお、長短度等の２次元的なデータは図２
を用いて説明した測定データＤ１０の算出方法と同様
に、欠陥を所定面積を有する複数の画素で覆うことで得
ることができる。凹凸度、平滑度等の３次元的なデータ
は電子や光の反射あるいは散乱の輝度、コントラストを
測定することで得ることができる。
【００５６】そして、今回の欠陥が配線工程で発生して
いる点、密集状態にある欠陥が殆ど存在しない点と併せ
て、加工データ判定部１６において今回の欠陥発生源が
プラズマエッチング装置の排気管系統の不具合であると
判定する（ステップＳＴ９）とともに、当該欠陥を放置
した場合に、後続する工程を経て製品となった際に影響
を及ぼす可能性があると判断して、プラズマエッチング
装置に対して警告を発令する（ステップＳＴ１０）。
【００５７】なお、欠陥発生源をプラズマエッチング装
置に特定するには、プラズマエッチング装置の不具合に
より発生した種々の欠陥に関するデータから、欠陥の種
類と原因となる製造装置との関連を対応付けたデータベ
ースを作成しておき、当該データベースと今回の欠陥が
所有する特徴、すなわち球状異物である点、欠陥が配線
工程で発生している点、密集状態にある欠陥が殆ど存在
しない点とを照合するような作業を加工データ判定部１
６において行う必要がある。
【００５８】このような欠陥に関するデータベースは半
導体装置製造に係る過去のデータに基づいて作成してお
けば良い。また、上述したような欠陥の形状や形成状態
に関するデータだけでなく、欠陥として異物が発生した
場合についての過去のデータに基づいて、異物と、その
成分および発生源に関するデータベースを作成しておけ
ば、本例の場合には、欠陥、すなわち球状異物の定性的
な分析を併せて行い、その分析結果を考慮して判定を行
うことで、球状異物の発生源をより高い精度で推定する
ことができる。
【００５９】なお、異物の成分を調べるには成分分析装
置（欠陥解析装置）を準備し、成分に関する指標値を加
工データ判定部１６に与える必要がある。観察装置や成
分分析装置は欠陥の解析を行うので欠陥解析装置と総称
できる。
【００６０】また、欠陥を放置した場合に、最終的に製
品となった際に影響を及ぼす可能性があるか否かの判断
も、過去のデータに基づいて作成したデータベースを参
照することで行えば良い。
【００６１】＜Ｃ−２．致命率および不良率の推定動作
の具体例＞次に、図５および図６を用いて致命率および
不良率の推定動作、すなわち図４におけるステップＳＴ
１１の動作についてより具体的に説明する。なお、本例
においては、金属配線工程のブロックにおけるインライ
ン検査で、欠陥としてパターンの欠損（断線）が発生し
た場合を想定する。なお、検査装置１０において欠陥を
特定し、当該欠陥の位置座標情報に基づいて観察装置２
０で欠陥の精査を行う一連の動作は既に説明した動作と
同様である。
【００６２】まず、データ加工部１５において、観察装
置２０から出力された画像データＤ２０に基づいて、短
絡配線数、断線配線数、異常セル数等の欠陥の致命性に
関する指標値を算出する（ステップＳＴ２０）。ここ
で、異常セルとはメモリ装置のメモリセル部においてセ
ルの基本構造（制御電極やソース・ドレイン電極等）に
欠陥を有しているセルのことである。
【００６３】そして、加工データ判定部１６において、
これらの指標値が何れも０であれば異常無し（致命率
０）と判断し、これらの指標値の何れかが０以外であれ
ば異常有りと判断し調査を続行する（ステップＳＴ２
１）。
【００６４】ここで、図６を用いて配線断線箇所の特定
方法の一例を説明する。図６においてはウエハＷＦの領
域Ｚに断線箇所ＢＰが存在すると仮定し、領域Ｚの拡大
図を併せて示している。図６に示すように、領域Ｚにお
いては配線パターンＷＬが複数並行に配列されている
が、その中の１つに断線箇所ＢＰが存在している。
【００６５】この断線箇所ＢＰを知得する方法として
は、光照射による反射光の輝度を測定する方法が挙げら
れる。すなわち、図６に矢示するように配線パターンＷ
Ｌの配列方向に直交するように光源を移動させながら光
を照射し、光検出器で反射光の輝度を測定する、あるい
は光源は固定して光検出器を移動させながら反射光の輝
度を測定することで配線パターンＷＬの反射光の輝度に
関するデータが周期的な特性を有して得られることにな
り、このデータの周波数を分析することで、配線パター
ンＷＬの間隔や欠陥の存在を知ることができる。
【００６６】すなわち、配線パターンＷＬに欠陥（断
線）がなければ、輝度に関するデータには所定の輝度が
周期的に表れるだけであるが、欠陥（断線）があればそ
の部分の輝度が低下するので周期性が崩れることにな
る。この周期性の崩壊度合いを調べることで欠陥数（断
線数）を知得できる。
【００６７】なお、配線パターンＷＬの短絡も同様にし
て調べることができる。この場合は、本来は周期性が崩
れているはずの部分（配線が間隔を保っているはずの部
分）に周期性が表れているか否かで欠陥数（短絡数）を
知得できる。
【００６８】次に、欠陥発生箇所の周辺の環境を調べ、
欠陥の存在が致命的になり得る場所であるか否かを判断
する（ステップＳＴ２２）。これは、例え欠陥が発生し
ていても回路パターンの存在しない部分や、回路パター
ンに影響を与えない部分であれば致命的にはならないの
で、このような部分の欠陥を調査対象から除外するため
の作業である。従って、欠陥の存在が致命的になり得る
場所ではないと判断された場合は致命率０と推定され、
欠陥の存在が致命的になり得る場所であると判断された
場合はさらに調査を進める。
【００６９】なお、欠陥周辺の環境は、先に説明した光
照射による反射光の輝度に関するデータから、周期性の
有無、周期、周期パターンの方向などを解析し、回路パ
ターンの有無、回路パターン間隔、回路パターンの配列
方向を知得することで把握することができる。
【００７０】また、この作業を行うことで欠陥周辺の回
路がどのような回路であるかを知ることができる。すな
わち、メモリ装置を例に採れば、調査対象としている欠
陥が、メモリセル部、センスアンプ部、副ワードライン
選択部、副ビットライン選択部、カラムデコーダ部、ロ
ウデコーダ部等のうちどこに発生しているかを知ること
ができる。
【００７１】この情報はステップＳＴ２３において、欠
陥発生箇所が予備回路（冗長回路）で代替可能な領域で
あるか否かを判断する際に活用される。すなわち、メモ
リ装置を例に採れば、先に説明したようにメモリセル部
やセンスアンプ部には幾らかの冗長回路が設けられてい
るので、欠陥によって機能を喪失した回路を冗長回路に
よって置換することでメモリ装置としての機能を維持す
ることができ、その場合には欠陥が存在するだけでは致
命的とは言えなくなる。従って、さらなる調査が必要と
なる。逆に、ステップＳＴ２３において、欠陥発生箇所
が予備回路（冗長回路）で代替可能な領域ではないと判
断された場合は、欠陥が存在するだけで致命的となり、
致命率は１となる。
【００７２】欠陥発生箇所が予備回路（冗長回路）で代
替可能な領域である場合には、欠陥の位置、サイズ、欠
陥の致命性に関する指標等に基づいて欠陥を有する回路
を予備回路で代替可能か否かを調査し、致命率を算出す
る（ステップＳＴ２４）。
【００７３】なお、１個の欠陥であれば予備回路による
代替が可能と判断され致命率０となっても、複数の欠陥
が存在すれば致命率は変化するので、チップ内の全ての
欠陥を調査した上で致命率が算出される。すなわち、１
個のチップが有する予備回路は数百にのぼるが、代替に
よる需要がこれを上回る場合、あるいは代替のできない
回路に欠陥が生じている場合には、予備回路による代替
（救済）ができなくなる。この代替（救済）不能となる
率を致命率とすることができる。
【００７４】例えば、救済可能な欠陥数１００に対して
予備回路数が５００であれば致命率は最低で０．２とな
る。なお、欠陥の位置やサイズによっては１個の予備回
路では救済できない場合もあるので上述の数値は大きく
なる場合もある。
【００７５】このような致命率の算出を欠陥毎（少なく
とも精査対象となる欠陥毎）に繰り返し（ステップＳＴ
２５）、チップ内の少なくとも精査対象となる全ての欠
陥を調査して最終的な致命率を算出し、さらにウエハ内
の全てのチップに対して致命率を算出してチップの良否
を判定する。チップの良否の判定基準は、致命率が１で
あるか否かであり、致命率が１であれば不良チップとさ
れる。致命率が１でなければ、先に説明したように欠陥
を有する回路を予備回路で代替できるということであ
り、不良とはみなされない。
【００７６】このようにして１枚のウエハ中の不良チッ
プの個数を集計し、１枚のウエハ中の全チップ数で割る
ことで不良率を算出する（ステップＳＴ２６）。
【００７７】なお、致命率および不良率によって半導体
装置の生産計画を調整することは先に説明したが、致命
率および不良率によって既に幾つかの工程を経たウエハ
を廃棄するか否かを決定することもある。
【００７８】すなわち、インライン検査においては原則
的には１ロットのウエハ（５０〜１００枚）の中から複
数のウエハを抜き取って検査を行う。この場合、検査対
象となるウエハのうち１枚だけの不良率が高く（例えば
チップが全て不良品）、他のウエハについては殆ど不良
品を有さない場合は不良率が高いウエハのみを廃棄する
が、全てのウエハについて不良率が高い場合は、１ロッ
トのウエハ全てを廃棄する処分を行う。このような処分
により、後続する製造工程に大量の不良品が流れること
が防止され、損出費用の発生を防止できる。
【００７９】＜Ｄ．特徴的作用効果＞以上説明したよう
に本発明に係る品質管理システムによれば、検査装置に
より得られた欠陥に関する情報に基づいて、欠陥発生源
を推定し欠陥発生源となる製造装置および関連する製造
工程に警告を与えるか否かの決定、また、さらに観察装
置により調査を進めるか否かの決定、および観察装置に
より得られた欠陥に関する情報に基づいて欠陥発生源を
推定し欠陥発生源となる製造装置および関連する製造工
程に警告を与えるか否かの決定を自動的に行うことがで
き、また、欠陥の致命率の算出を自動的に行うことがで
きるので、インライン検査による欠陥の発見から異常事
態発生の認識までに費やす労力および時間を削減すると
ともに、欠陥の致命率の算出精度を向上した品質管理シ
ステムを得ることができる。
【００８０】＜Ｅ．記録媒体への適用＞なお、以上説明
した実施の形態で述べた品質管理システムをコンピュー
タ上で機能させる品質管理プログラムとして実現しても
よい。すなわち、図１で示した品質管理システムの各構
成部、データ加工部１１（第１のデータ加工手段）、加
工データ判定部１２（第１の加工データ判定手段）、サ
ンプリング部１３（サンプリング手段）、ファイル作成
部１４（ファイル作成手段）、データ加工部１５（第２
のデータ加工手段）、加工データ判定部１６（第２の加
工データ判定手段）の機能をコンピュータによって実現
し、その処理手順が図３、図４および図５で示すフロー
で行われる品質管理プログラムで実現されるようにして
もよい。この場合、当該プログラム品質管理プログラム
はフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク
等の記憶媒体に記録して提供される。
【００８１】＜Ｆ．検査装置、観察装置への組み込み＞
なお、以上の説明においては、品質管理システムＳ１０
０は検査装置や観察装置とは別個の存在として説明した
が、検査装置や観察装置に組み込むようにしても良いこ
とは言うまでもない。その場合、品質管理システムＳ１
００全体を検査装置あるいは観察装置の一方に組み込む
ようにしても良いし、品質管理システムＳ１００を機能
別に２つに大別して検査装置および観察装置にそれぞれ
組み込むようにしても良い。
【００８２】すなわち、データ加工部１１、加工データ
判定部１２、サンプリング部１３、ファイル作成部１４
等については検査装置に、データ加工部１５、加工デー
タ判定部１６等については観察装置に組み込むようにし
ても良い。
【００８３】
【発明の効果】本発明に係る請求項１記載の品質管理シ
ステムによれば、いわゆるインライン検査において、欠
陥検査装置により得られた第１の測定データに基づい
て、欠陥解析装置によりさらに調査を進めるか否かの決
定、および欠陥解析装置により得られた精査対象欠陥に
関する第２の測定データに基づいて欠陥発生源を自動的
に推定できるので、インライン検査による欠陥の発見か
ら異常事態発生の認識までに費やす労力および時間を削
減することができる。また、欠陥発生源を推定後、欠陥
発生源となる製造装置および関連する製造工程に警告を
与えることで、欠陥に起因する不具合を有した半導体装
置が製造ラインを流れることを防止できるので、半導体
装置の損出費用の発生を防止することができる。
【００８４】本発明に係る請求項２記載の品質管理シス
テムによれば、第１の加工データ判定手段が、欠陥検査
装置により得られた第１の測定データおよび第１〜第３
の指標値に基づいて、欠陥の発生源である半導体製造装
置および製造工程を自動的に推定する機能を有している
ので、欠陥が比較的単純で一般的であるような場合には
検査の比較的早い段階で欠陥の発生源を知得でき、検査
に費やす時間を削減できる。
【００８５】本発明に係る請求項３記載の品質管理シス
テムによれば、第１の測定データおよび第１〜第３の指
標値に適した抽出条件を設定することで、欠陥の抽出の
適正化を図ることができる。
【００８６】本発明に係る請求項４記載の品質管理シス
テムによれば、欠陥解析装置として一般的な観察装置か
らの画像データを、精査対象欠陥に関する第２の測定デ
ータとして使用する場合に適した欠陥の形状に関する指
標値を設定し、当該指標値と、半導体製造装置および製
造工程の不具合と、それに応じて発生した欠陥との対応
付けがなされたデータベースとを照合することで欠陥の
発生源をより正確に推定できる。
【００８７】本発明に係る請求項５記載の品質管理シス
テムによれば、欠陥の致命性に関する指標値を設定する
ことで、欠陥の致命率を正確に算出できる。
【００８８】本発明に係る請求項６記載の品質管理シス
テムによれば、欠陥を有する回路の予備回路による代替
の可能性を考慮することで、簡便で適格な方法で欠陥の
致命率を算出できる。
【００８９】本発明に係る請求項７記載の品質管理シス
テムによれば、第２の加工データ判定手段が算出する不
良率を、例えば生産計画にフィードバックすることで不
良の発生に伴う生産量の減少を防止できる。
【００９０】本発明に係る請求項８記載の記録媒体によ
れば、当該記録媒体に記載されたプログラムを実行する
機能を備えたコンピュータに欠陥検査装置および欠陥解
析装置を電気的に接続し、記録媒体に記録されたプログ
ラムを実行することにより、いわゆるインライン検査に
おいて、欠陥検査装置により得られた第１の測定データ
に基づいて、欠陥解析装置によりさらに調査を進めるか
否かの決定、および欠陥解析装置により得られた精査対
象欠陥に関する第２の測定データに基づいて欠陥発生源
を自動的に推定できるので、インライン検査による欠陥
の発見から異常事態発生の認識までに費やす労力および
時間を削減することができる。また、欠陥発生源を推定
後、欠陥発生源となる製造装置および関連する製造工程
に警告を与えることで、欠陥に起因する不具合を有した
半導体装置が製造ラインを流れることを防止できるの
で、半導体装置の損出費用の発生を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る品質管理システムの構成を示す
ブロック図である。
【図２】 検査装置での欠陥の測定方法を説明する図で
ある。
【図３】 本発明に係る品質管理システムの基本動作を
説明するフローチャートである。
【図４】 本発明に係る品質管理システムの基本動作を
説明するフローチャートである。
【図５】 本発明に係る品質管理システムにおける致命
率推定動作を説明するフローチャートである。
【図６】 観察装置での欠陥の測定方法を説明する図で
ある。
【図７】 インライン検査を説明する概念図である。
【図８】 従来の品質管理システムを説明するブロック
図である。
【符号の説明】
１０ 検査装置、２０ 観察装置、３０ 関連機器、Ｄ
１０，Ｄ２０ 測定データ、Ｔ１０，Ｔ２０ 加工デー
タ、ＦＤ 致命率・不良率データ。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 設計図に基づいて半導体装置を製造する
    工程中において、製造途中にある半導体装置と前記設計
    図との不一致箇所である欠陥を調査することで前記半導
    体装置の品質を管理する品質管理システムであって、 欠陥検査装置から出力される前記欠陥に関する第１の測
    定データを受け、該第１の測定データを加工して前記欠
    陥の数量および分布状態に関する指標値を含む第１の加
    工データを算出する第１のデータ加工手段と、 前記第１の加工データを受け、予め定めた判定条件に基
    づいて前記欠陥についてさらに調査を行うか否かの判定
    を行う第１の加工データ判定手段と、 前記第１の加工データ判定手段でさらなる調査を行うと
    判定された場合、予め定めた抽出条件に基づいて、前記
    欠陥のうち、さらなる調査の対象となる精査対象欠陥を
    抽出し、前記精査対象欠陥の位置座標に関するデータを
    欠陥解析装置に向けて出力するサンプリング手段と、 前記精査対象欠陥の位置座標に関するデータに基づいて
    前記欠陥解析装置で前記精査対象欠陥を解析した結果で
    ある第２の測定データを受け、該第２の測定データを加
    工して少なくとも前記精査対象欠陥の形状に関する指標
    値を含む第２の加工データを算出する第２のデータ加工
    手段と、 前記第２の加工データを受け、前記第２の加工データに
    基づいて前記欠陥の発生源である半導体製造装置および
    製造工程を自動的に推定する第２の加工データ判定手段
    と、を備える品質管理システム。
  2. 【請求項２】 前記第１の測定データは、 検査対象領域ごとの欠陥総数、個々の欠陥の面積および
    面積等価径、位置座標および前記欠陥のサイズを表す指
    標である定方向径、長径、短径のうち少なくとも１つを
    含み、 前記半導体装置は半導体ウエハ上に複数形成されたチッ
    プの１つであって、 前記欠陥の数量および分布状態に関する指標値は、 欠陥数および前記複数のチップのうち前記欠陥を有する
    チップの個数を示す第１の指標値と、 予め定めた所定のサイズの範囲内にある欠陥の数、およ
    び前記複数のチップのうち前記所定のサイズの範囲内に
    ある欠陥を有するチップの個数を示す第２の指標値と、 予め定めた所定の密集状態にある欠陥の数、および前記
    複数のチップのうち前記予め定めた所定の密集状態にあ
    る欠陥を有するチップの個数を示す第３の指標値のうち
    少なくとも１つを含み、 前記第１の加工データ判定手段は、 前記第１の測定データおよび前記第１〜第３の指標値に
    基づいて、前記欠陥の発生源である半導体製造装置およ
    び製造工程を自動的に推定する機能をさらに有する、請
    求項１記載の品質管理システム。
  3. 【請求項３】 前記抽出条件は、 前記欠陥のうちサイズの大きいものから、または小さい
    ものから順に指定した個数だけ抽出することを規定する
    第１の条件と、 所定のサイズの範囲内にある欠陥だけ抽出することを規
    定する第２の条件、 所定の領域内に存在する欠陥だけ、または所定の領域外
    に存在する欠陥だけ抽出することを規定する第３の条件
    と、 前記欠陥が予め定めた所定の密集状態にある場合に、所
    定の領域内にある欠陥だけ抽出することを規定する第４
    の条件と、 前記第１〜第４の条件のうち複数の条件の組み合わせを
    満たす欠陥だけ抽出することを規定する第５の条件のう
    ち少なくとも１つを含む、請求項２記載の品質管理シス
    テム。
  4. 【請求項４】 前記欠陥解析装置は、前記精査対象欠陥
    の形状を観察する観察装置であって、 前記第２の測定データは、前記精査対象欠陥およびその
    周辺を拡大した画像データであって、 前記精査対象欠陥の形状に関する指標値は、前記精査対
    象欠陥の画像データから導出される前記精査対象欠陥の
    ２次元的な形状を表す指標である定方向径、面積等価
    径、表面積等価径、長径、短径、平面重心、表面重心、
    長短度および、前記精査対象欠陥の画像データから導出
    される前記精査対象欠陥の３次元的な形状を表す指標で
    あるかさ度、平滑度、高さ、凹凸度、フラクタル次元の
    うち少なくとも１つを含み、 前記欠陥の発生源の推定は、 前記半導体製造装置および製造工程の不具合と、それに
    応じて発生する欠陥との対応付けがなされたデータベー
    スと、前記精査対象欠陥の形状に関する指標値とを照合
    することで行う、請求項１記載の品質管理システム。
  5. 【請求項５】 前記第２のデータ加工手段は、前記精査
    対象欠陥の周辺の画像データから、欠陥の致命性に関す
    る指標値である短絡配線数、断線配線数および異常セル
    数のうち少なくとも１つを導出する機能をさらに有し、 前記第２の加工データ判定手段は、導出された前記指標
    値に基づいて前記欠陥の前記半導体装置に対する致命率
    を算出する機能をさらに有する、請求項４記載の品質管
    理システム。
  6. 【請求項６】 前記第２の加工データ判定手段は 前記致命的な欠陥に関する指標値の有無を判定し、 前記指標値が０以外の場合は前記精査対象欠陥の存在が
    前記半導体装置に致命的になり得ると予め定められた場
    所であるか否かを判定し、 前記精査対象欠陥の存在が致命的になり得る場所である
    と判定された場合は、欠陥発生箇所が前記半導体装置に
    設けられた予備回路で代替可能な領域であるか否かを判
    定し、 欠陥発生箇所が前記予備回路で代替可能な領域であると
    判定された場合は、前記精査対象欠陥の位置、サイズ、
    前記欠陥の致命性に関する指標値に基づいて、欠陥を有
    する回路の予備回路による代替の可能性から前記致命率
    を算出する、請求項５記載の品質管理システム。
  7. 【請求項７】 前記半導体装置は半導体ウエハ上に複数
    形成されたチップの１つであって、 前記第２の加工データ判定手段は、 前記半導体ウエハ上の前記チップごとに前記致命率を集
    計して前記チップの良否をそれぞれ判定し、前記ウエハ
    中の不良チップの総数を全チップ数で割ることで不良率
    を算出する機能をさらに有する、請求項６記載の品質管
    理システム。
  8. 【請求項８】 設計図に基づいて半導体装置を製造する
    工程中において、製造途中にある半導体装置と前記設計
    図との不一致箇所である欠陥を調査することで前記半導
    体装置の品質の管理をコンピュータにより行うためのプ
    ログラムを記録した記録媒体であって、 欠陥検査装置から出力される前記欠陥に関する第１の測
    定データを受け、該第１の測定データを加工して前記欠
    陥の数量および分布状態に関する指標値を含む第１の加
    工データを算出する第１のデータ加工機能と、 前記第１の加工データを受け、予め定めた判定条件に基
    づいて前記欠陥についてさらに調査を行うか否かの判定
    を行う第１の加工データ判定機能と、 前記第１の加工データ判定機能によりさらなる調査を行
    うと判定された場合、予め定めた抽出条件に基づいて、
    前記欠陥のうち、さらなる調査の対象となる精査対象欠
    陥を抽出し、前記精査対象欠陥の位置座標に関するデー
    タを欠陥解析装置に向けて出力するサンプリング機能
    と、 前記精査対象欠陥の位置座標に関するデータに基づいて
    前記欠陥解析装置で前記精査対象欠陥を解析した結果で
    ある第２の測定データを受け、該第２の測定データを加
    工して少なくとも前記精査対象欠陥の形状に関する指標
    値を含む第２の加工データを算出する第２のデータ加工
    機能と、 前記第２の加工データを受け、前記第２の加工データに
    基づいて前記欠陥の発生源である半導体製造装置および
    製造工程を自動的に推定する第２の加工データ判定機能
    と、をコンピュータによって実現するためのプログラム
    を記録した記録媒体。
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