JPH02234451A - Ｌｓｉ製造工程の不良工程抽出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＬＳＩ製造工程の不良工程抽出方法に関し、
特に、ＬＳＩ（大規模集積回路）の製造工程で不可欠な
加工プロセス内容や製造の工程順序を記録したＬＳＩ製
造工程データベースを作成し．ＬＳＩ製造工程データベ
ースを利用して，不良工程を抽出する不良工程抽出方法
に関するものである．製造ラインの工程診断や不良解析
および半導体ＬＳＩデバイスの故障要因分析を含めた歩
留り改善システムに応用される。

〔従来の技術〕

従来，大規模集積回路を製造するための製造工程表（第
３図参照）には、ウエハ加工のための製造手順や加工目
標値（管理範囲）及び加工装置名等が記載されているが
、工程トラブルやその対処法等の情報は記載されていな
い。実際の加工段階では、標準工程通り作業が進行する
とは限らず、加工結果が指定の管理範囲を逸脱したり、
装置故障が発生するなど，色々なトラブルや異常事態が
生じ得る．一例を挙げると、ホト工程では前工程で形成
した加エパターンに対して次工程のレジストパターンに
合わせ不良が生じたり、あるいは絶縁膜のエッチング工
程では，残渣と呼ばれる異常な反応析出物が生成して、
次の工程にロフトを進めることが出来なくなる場合があ
る。

異常事態が生じた時、オペレータは．オペレー夕自身の
過去の経験に頼るか、あるいは他の経験者に間合わせる
などして対処している。一方、製品検査段階において、
歩留り低下が判明した場合，どの工程に問題があったか
を解明するには、各々の工程からなる製造工程の広範囲
に亙る調査や分析作業が必要であり、多くの時間がかか
った。

〔問題が解決しようとする課題〕

上述したように，従来の製造工程表では、工程の進行が
順調に進行するという前提でそれぞれの項目が記載され
ており、標準条件から外れた場合に対する項目は記載さ
れていない。そのため、トラブル発生時の処理や解決方
法は、工程担当者や工程管理担当者などの個人的判断に
負うところが大であった。大規模な半導体集積回路の製
造ラインの品質管理を行うには、トラブルの対処を個々
の担当者の判断のみに任せることは不適切な場合が多く
あり、属人的余地を可能な限り排除することが不可欠で
ある。

また，歩留り不良が発生した場合，不良に関係する工程
を，その製造工程の数百工程の中から抽出することは容
易では無く、またその問題解決のための対処法を直ちに
知ることは困難である。しかも、一旦、問題が解決した
としても、その解決法の知識は次回以降の同一トラブル
の再発生に対して有効に活用されず、知識の継承が不十
分であり，トラブル解決の処理が次回のトラブル発生時
に生かされないという問題があった。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本発明の目的は、ＬＳＩ（大規模集積回路）の製造工程
で不可欠な加工プロセス内容や製造の工程順序を記録し
たＬＳＩ製造工程データベースを作成し、ＬＳＩ製造工
程データベースを利用して、不良工程を抽出する不良工
程抽出方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＬＳ　ＩＩ！ｉＩ造工程データベ
ースを利用して，半導体製造ラインの工程診断や不良解
析および半導体ＬＳＩデバイスの故障要因分析を含めた
歩留り改善を容易に行えるようにすることにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明のＬＳＩｉｆ！造工程
の不良工程抽出方法は、集積回路製造に拘わるトラブル
内容を記録したトラブルデータベースと、各ウェハロッ
トに対応したプロセスデータを記録したロッドデータベ
ースと、プロセスの加工順序および加工条件を記録した
工程表データベースとの間で連結関係をもたせたＬＳＩ
製造工程データベースを作成し，トラブル情報からＬＳ
Ｉ製造工程データベースを検索して、不良工程を抽出す
ることを特徴する。

〔作用〕

前記手段によれば、ＬＳＩ製造工程データベースが、集
積回路製造に拘わるトラブル内容を記録したトラブルデ
ータベースと，各ウェハロッドに対応したプロセスデー
タを記録したロッドデータベースと、プロセスの加工順
序お゜よび加工条件を記録した工程表データベースとの
間で連結関係をもたせて作成される。したがって、ＬＳ
Ｉ製造工程データベースには、通常の製造工程表に記載
されていた工程処理内容や標準加工条件に加えて、新た
に、製造過程で発生する様々なプロセスに関係するトラ
ブル情報と、電気的特性に関係するトラブル情報が関連
付けられる。これらのトラブル情報は、トラブル症状と
、トラブル原因と，その対処方法とに分けて記録されて
いる。ＬＳＩの製造にあたっては、各々の工程で事前に
トラブル情報をＬＳＩＩｌ！造工程データベースから読
み取り、トラブル発生を未然に防止し、製造の短ＴＡＴ
化を図ることができる．一方，不良発生の要因分析では
．ＬＳＩ製造工程データベースの工程表データベースと
当該ロフトのプロセス管理データを蓄積したロッドデー
タベースを用いて不良工程の抽出を容易にする．抽出後
の不良工程の確認により、トラブル発生頻度や発生日時
などの指標に基・づき分析作業の効率化を図ることがで
きる。更に、トラブル内容によっては、工程表の内容を
修正してプロセスの最適化を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例にかかるＬＳ　Ｉｌ造工程
データベースの構造の一例を示す図である。

図示するように、ＬＳＩ製造工程データベース１０の全
体構成は、大きく分けて３種類のデータベースがあり、
工程表データベース１１，トラブルデータベース１２，
ロフトデータベース１３から構成されている．次に、こ
れらのデータベースについて、各々の関係と取り扱う情
報内容を説明する。

第１の工程表データベース１ｌは，第３図に示すように
，通常の製造工程表と同様なもので、その記録内容には
加工の順序を表す工程番号，工程名，工程内容や加工に
必要な加工標準条件，製造装置等が含まれている。

再び第１図を参照すると，第２のトラブルデータベース
１２は，トラブル症状データベース２１およびトラブル
対処データベース２２とからなり、更に，トラブル症状
データベース２１は確認済トラブルデータベース２３と
未確認トラブルデータベース２４に分けられている．確
認済トラブルデータベース２３は，プロセストラブルデ
ータベース２３ａと電気特性トラブルデータベース２３
ｂとから構成されている．また、未確認トラブルデータ
ベース２４も、確認済トラブルデータベース２３と同様
に，プロセストラブルデータベース２４ａおよび電気特
性トラブルデータベース２４ｂから構成されている。ま
た、トラブル対処データベース２２は、トラブル原因デ
ータベース２５およびトラブル対策データベース２６を
含んでいる． プロセストラブルデータベース（２３ａ　，　２４ａ　
）に記録する対象は、原材料やクリーンルーム環境から
始まり製造設備や検査装置，作業方法等全ての製造工程
段階で発生したエッチング不良や汚染等プロセスに関す
るトラブル情報である。また、電気特性トラブルデータ
ベース（２３ｂ　，　２４ｂ　）の内容は配線工程を終
了した後のウェハ検査結果から市場に出荷後の品質上の
クレーム等も含む素子の特性データに関するトラブルデ
ータである。これらのトラブルデータは個々の工程での
トラブル内容，Ｈ因，その対処法，ｓ度等を工程表の各
工程に対応して記録したものである。また、確認済トラ
ブルデータベース２３は、これまでに現実に発生したト
ラブルに関するものであり、未確認トラブルデータベー
ス２４は、将来発生する可能性のあるトラブルに関する
情報を蓄積する。トラブル症状データベース２ｌは、以
下で述べるトラブル原因を含まない。単に症状のみを記
録している。トラブル原因データベース２５は、トラブ
ル症状をひきおこす原因となった物理的メカニズムを記
録しているものであり、トラブル対処データベース２２
はそのトラブル原因を除去する方法を記録している。

また、トラブル対策データベース２６は，現実に発生し
たプロセス上のトラブル状態に対応したその原因と対策
が記録されている。第２図に、その具体例を・示す。第
２図に示すように、トラブル対処データベース２２の内
容には、プロセス上のトラブル症状３１，原因３２，対
策３３，対応する工程表番号３４，頻度３５，日付３６
などが記録されている。

また、第３０ロッドデータベース１３には、ウェハロッ
トに対応して通常収集されるロット毎のプロセスデータ
が格納されている． これらのデータベースは、工程表データベース１１と結
合関係を有している， 第４図は、本発明の一実施例にかかる製造工程表データ
ベースの内容の一部の例を示す図である。

第４図は、確認済トラブルデータベース２３における工
程表データベースとの結合関係の例を示している．この
結合関係は、例えば、周知のデータベース用ソフトウェ
アと同様な方法により，容易に各データベースの関係を
対応づけて、結合関係を形成することができる。

プロセスラインで発生したトラブルデ〜タは、順次に発
生日付と共に、この確認済トラブルデータベース２３に
蓄積され，同一トラブルの発生は累積頻度として記録さ
れる。ここでのトラブルの内容には、加工の標準条件や
管理範囲を逸脱したか、あるいは管理範囲の限界に近い
加工結果等も含まれる，なお、現実にはまだ発生してい
ないが、トラブル発生め可能性がある工程に対しては，
その内容を未確認トラブルデータベースの工程表データ
ベースにトラブルデータとして記録して置く．第５図は
、ＬＳＩ製造工程データベースの中の工程表データベー
スと連結した確認済トラブルデータベースとロッドデー
タベースの要部の一例を示す図である，また、第６ａ図
，第６ｂ図，第６Ｃ図，および第６ｄ図は、不良工程の
抽出法と抽出した不良工程に対する対処法の検索フロー
の一例を示すフローチャートである． 以下、第５図を参照しながら第６ａ図〜第６ｄ図を用い
て不良工程の抽出方法を説明する。第５図は．ＬＳＩ製
造工程データベースの中の確認済トラブルデータベース
ＤＢＩとロッドデータベースＩ）Ｂ２を示しており，い
ずれも工程表データベースとの連結を表示してある。こ
のデータベースを用いて不良工程を検索する検索フロー
を第６ａ図〜第６ｄ図で示している． あるロットＡで，回路動作の不良Ｅ１が発生したとする
。そこで、どの工程が異常であったかを予測するには，
まず、ステップ４１において，確認済トラブルデータベ
ースＤＢＩの中の電気特性トラブルデータベースにおい
て、電気特性トラブルフィールドでトラブルＥ１の項目
を検索する。

次に，過去にこれと同様かあるいは類似の問題が生じて
いたか調べる（ステップ４２：以下括弧内では，ステッ
プという語を省略する）。この結果、確認済トラブルデ
ータベースＤＢＩ（第５図）において該当項目の工程群
αが抽出される。もし、該当工程群αが抽出できたなら
ば，ステップ４３からの処理を行い、以下のデータ処理
作業は確認済（経験済）トラブルの検索作業になる。し
かし、該当工程が見つからない場合には，ステップ６０
からの未確認トラブルデータベースの検索処理を行い、
未確認トラブルデータの不良工程を検索対象とする。

今、問題としているトラブルが確認済トラブルであると
仮定して，不良工程群αをさらに絞り込む処理を行う。

確認済トラブルデータベースＤＢ１の該当工程番号とプ
ロセストラブル内容をＡに発生頻度順にリストアップし
（４３）．ロットＡのロッドデータベースの工程番号と
プロセストラブル内容をＢに発生頻度順にリストアップ
し（４４）、プロセストラブルのＡとＢで一致する工程
があるか否かを判定する（４５）．すなわち、ロットＡ
のロッドデータベースＤＢ２に記録された工程群のなか
のプロセストラブルデータ（Ｂ）と上記確認済トラブル
データベースＤＢＩの工程群αのプロセストラブル（Ａ
）の内容を比較し、一致のとれた工程βがあれば、その
工程が不良発生に強く関係した工程であると判断される
。

一致する工程があれば、一致した工程番号を抽出し（４
６）、抽出した工程番号に基づきトラブル要因を発生頻
度順に調査し，分析する（４７）。一般にα≧βの関係
が成立するから，不良工程の範囲をより狭く絞り込んだ
ことになる．抽出工程βから、真の不良工程を探すため
の優先順位は、トラブルの発生頻度の降順や発生日時の
浅い順等、必要に応じてデータベースの項目から選択出
来る。

また，一致する工程がなければ，ロットＡの該当工程番
号のトラブル要因の全てを調査し、分析する（４８）， 抽出工程が正しい不良工程であるか否かを判定し（４９
）、正しい不良工程である場合には、ステップ５２から
のトラブル対処のステップへ進む。そうで無い場合，工
程表データベースの該当工程番号のトラブル要因の全て
を調査し分析する（５０）。

この調査分析は，例えば，先ず、Ｂにリストアップした
トラブルデータの工程βを全てを調べてから、次に、Ａ
のトラブルデータの工程αを調べる。

問題工程が確認できたか否を判断し（５１），それによ
っても、不良工程が抽出できない場合にはエラー終了し
，抽出作業は不能で終了する。何らかの方法で不良工程
が同定できれば、工程表データベースに不良工程内容を
記録して（５３），データを更新する．また、抽出工程
が真の不良工程である場合（４９），工程表データベー
スに対象の不良工程の記録がない場合には、工程表デー
タベースに不良工程内容を記録する（５３）．工程表デ
ータベースに対象の不良工程の記録がある場合には、確
認済トラブルデータベースの累積頻度カウンタを＋１す
る（５４）． 次に、ステップ５５からのトラブル対処法の検索を行う
。トラブル対処法では、不良工程名とプロセストラブル
内容が確定できているので、トラブル対処データベース
ＤＢ３を検索する（５５）。もし、トラブル対処データ
ベースに該当項目があれば（５６）、該当項目の処置を
実行し（５７）、具体的な処置をとることができる。該
当項目がない場合、別のトラブル対処法による処理を行
い（５８）、トラブル対策データベースに記録する（５
９）。

すなわち，不良工程の検索処理で真の工程を確認した後
、以前に発生したトラブルならば確認済トラブルデータ
ベースＤＢＩに累積頻度を記録し、初めての不良発生の
場合には，新たな項目を追加する。これは、トラブル対
処データベースＤＢ３についても同様に、登録されてい
るトラブル対策に累積頻度を記録し、初めての場合には
、新たな項目を追加する。

また，なお、未確認トラブルデータの場合も経験済トラ
ブルデータと同様にして、ステップ６０からの不良工程
の検索を行う。

まず、未確認トラブルデータベースＤＢ４の中の電気特
性トラブルデータベースにおいて、電気特性トラブルフ
ィールドでトラブルＥ１の項目を検索し（６０），可能
性のある該当工程番号を抽出し（６ｌ）、未確認トラブ
ルデータベースの該当工程番号のプロセストラブル項目
をＣにリストアップし（６２）．ロットＡのロットデー
タで該当工程番号のプロセストラブノレ項目をＤにリス
トアップし（６３）、ＣとＤで一致する工程があるか否
かを判定する（６４）。

一致する工程があれば，一致した工程番号を抽出し（６
５）、抽出した工程番号に基づきトラブル要因を調査し
分析する（６６）。また，一致する工程がなければ、ロ
ットＡの該当工程番号のトラブル要因の全てを調査し分
析する（５７）。抽出工程が真の不良工程であるか否か
を判定し（６８）、真の不良工程と判定されない場合，
未確認トラブルデータベ−スの該当工程番号のトラブル
要因の全てを調査し分析し（６９）、問題工程が確認で
きたか否かを判定する（７０）　．また，正しい不良工
程と判定された場合、また、問題工程が確認できた場合
、確認済トラブルデータベースに該当工程番号のトラブ
ル項目を記録する（７ｌ）。問題工程が確認できない場
合，エラー終了とし、不良工程の抽出不能とする。

ところで、この製造工程表データベースＤＢシステムの
利用形態には、上述のように、不良解析の他に、工程の
実施に先立って参考とする予防保全的なもの、および、
工程運用中に発生したトラブル対処で活用するなど、そ
の応用範囲は非常に広い。例えば、不良工程の調査の結
果，もし断線発生の原因がスルーホール部分の側面傾斜
角度が急峻であフたとする６この場合、エッチング条件
を見直し、所定のエッジ角度となるようエッチング条件
を調整し、トラブル・データの対処法に修正後のエッチ
ング条件を記載する。更に、工程表には当該工程の担当
オペレータが必ず今回のトラブル内容に事前に参照する
よう指示を与えておく。

このような処置をとることにより、譬え、別のオペレー
タが当該工程を処理する場合であってもエッジ角度に起
因する故障発生は未然に防止出来る。

第７図は、工程表の修正フローを示すフローチャートで
ある。工程表の修正の処理を第７図を用いて説明する。

先ず、ある暫定的な工程表を用いてプロセスラインを起
動する（７２）。時間と経過と共に，各種のトラブルや
歩留り不良等の問題が発生し、トラブルデータベースに
データが１＠次蓄積される。工程表データベースの加工
条件の見直しは，トラブルデータベースにおけるトラブ
ルの発生頻度や重要度を調べ、それにもとすき条件変更
が必要か否かを判断する（７３）。変更が必要な場合に
は、変更に必要な工程名と内容を検索し（７４）、工程
条件変更の頻度のカウントを行って（７５）．工程表の
修正を行い、工程表データベースの更新書込みを行う（
７６）。このように、工程表データベースを修正し新た
にトラブルデータの蓄積を開始し、次回の工程表修正用
データとして備える。

以上、説明した本実施例では、第１図で示したＬＳＩｌ
ｌ造工程データベースのすべてのデータベースを利用し
たが、必ずしも全部を用いる必要はなく、データベース
の部分的活用であってもその効果が大きく損なわれるこ
とは無いため、必要に応じて選択すれば良い． 以上，本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は，前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない．〔発明の効果〕 以上，説明したように、本発明によれば，製造工程の工
程表データベースと、新たにトラブル関係およびロット
データ関係のデータベースとを連結することにより，Ｌ
ＳＩ製造工程データベースを作成し、このデータベース
を用いて２００工程以上の工程の中から不良工程を数工
程に絞り込むことができる．その結果、効率的な要因解
析が可能となり、問題の対処法を早く確実に知ることが
出来る．またその不良発生に関する分析結果や知識は、
データベースに蓄積することで、プロセス管理や歩留り
解析，パターン設計など広範囲に活用できる。更に得ら
れた知識をもとに工程表を修正し、歩留り改善に貢献す
ることやエキスパート・システムへの対応が可能となる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例にかかるＬＳＩ製造工程デ
ータベースの構造の一例を示す図、第２図は、トラブル
対処データベースの構造の一例を示す図、 第３図は、工程表データベースの構造の一例を示す図， 第４図は、本発明の一実施例にかかる製造工程表データ
ベースの一部の確認済トラブルデータベースの構成例を
示す図、 第５図は、工程表データベースと連結した確認済トラブ
ルデータベースとロッドデータベースの一例を示す図、 第６ａ図，第６ｂ図，第６ｃ図，および第６ｄ図は、不
良工程の抽出と対処法の検索フローを示すフローチャー
ト、 第７図は、工程表の修正フローを示すフローチャートで
ある．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）集積回路製造に拘わるトラブル内容を記録したト
   ラブルデータベースと、各ウェハロッドに対応したプロ
   セスデータを記録したロッドデータベースと、プロセス
   の加工順序および加工条件を記録した工程表データベー
   スとの間で連結関係をもたせたＬＳＩ製造工程データベ
   ースを作成し、トラブル情報からＬＳＩ製造工程データ
   ベースを検索して、不良工程を抽出することを特徴とす
   るＬＳＩ製造工程の不良工程抽出方法。