JPH06201766A - ウェハ，評価装置、ウェハの評価装置及びウェハの評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェハテスト等においてデバイスの動特性を
簡易迅速に評価する。 【構成】 ウェハの一部例えばＰＣＭ１１内に、多数の
直列に接続されたインバータ等のデバイスからなる動特
性モニター部１２を設ける。パルスジェネレータ２１か
ら基準パルス信号を出力し、動特性モニター部１２で変
換を受けて出力される出力パルス信号のパルス数をカウ
ンタ２２でカウントする。パルスジェネレータ２１とカ
ウンタ２２との作動はコントロール回路２３によって同
期制御されている。入出力パルス信号のパルス数と時間
とに関するデータ、例えば一定時間におけるパルス数、
あるいは一定パルス数をカウントするのに要する時間を
比較することで、動特性モニター部１２の動特性を簡易
迅速に評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、デバイス特にウェハ
上のデバイスの動特性の評価を行うための対策に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、テストコストの削減要望の中、特
にウエハーテストコストの削減が要望されている。一つ
の例として、ウエハテストでは、リークとパターン検査
を行ない最終検査工程において、すべてのテスト項目を
検査する方法がある。この場合、最終検査工程における
歩留を確保するために、ウェハ上の一部に評価用に設け
られたデバイスであるいわゆるプロセスコントロールモ
ジュール（ＰＣＭ）について閾値電圧等の電気的特性を
測定し、その電気的特性からウェハ全体の良否を評価判
定するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＰＣＭの電気的特性の評価は電圧−電流特性等の静
特性のみを対象としており、例えばウェハ上の各デバイ
スの遅延特性等の動特性の評価ができない。そのため、
最終検査工程における歩留りの向上を図る上で、障害と
なっていた。

【０００４】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、固有の遅延特性を有するデバイスに
対し、あるいはウェハの一部に動特性モニター部を設け
この動特性モニター部に対し、パルス信号を入力して、
その出力信号からデバイス等の遅延時間特性を評価する
ことにより、ウェハ状態で動特性を検査し、もって、デ
バイスの最終検査工程における歩留りの向上を図ること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の講じた手段は、デバイスの動特性
を評価するための評価装置として、図１に示すように、
基準パルス信号を生成して、評価対象となるデバイスに
出力するパルスジェネレータと、上記デバイスで変換を
受けて出力される出力パルス信号のパルス数をカウント
するカウンタと、上記パルスジェネレータ及びカウンタ
の作動を同期させるよう制御し、かつ基準パルス信号及
び出力パルス信号のパルス数と時間とに関するデータの
処理演算を行うコントロール回路とを設ける構成とした
ものである。

【０００６】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、上記カウンタでカウントされる出
力パルス信号のパルス数と時間とに関するデータを予め
設定された標準特性と比較して、デバイスの動特性を評
価する評価手段を設けたものである。

【０００７】請求項３の発明の講じた手段は、多数の半
導体デバイスを形成するためのウェハとして、ウェハの
一部に、直列に接続された複数のデバイスからなり、入
力されるパルス信号を固有の遅延特性で伝達するように
構成された動特性モニター部を設けたものである。

【０００８】請求項４の発明の講じた手段は、ウェハと
該ウェハの動特性を評価する評価装置とからなるウェハ
の評価装置として、図５に示すように、上記ウェハの一
部に設けられ、直列に接続された複数のデバイスからな
り、入力されるパルス信号を固有の遅延特性で伝達する
ように構成された動特性モニター部と、基準パルス信号
を生成して、上記ウェハの動特性モニター部に出力する
パルス発生手段と、上記動特性モニター部で変換を受け
て出力される出力パルス信号のパルス数をカウントする
計数手段と、上記パルス発生手段及び計数手段の作動を
同期させるよう制御する制御手段と、上記計数手段の出
力を受け、基準パルス信号及び出力パルス信号のパルス
数と時間とに関するデータを互いに比較して、動特性モ
ニター部の動特性を評価する評価手段とを設ける構成と
したものである。

【０００９】請求項５の発明の講じた手段は、ウェハの
評価方法として、ウェハの一部に、直列に接続された複
数のデバイスからなり、入力されるパルス信号を固有の
遅延特性で伝達するように構成された動特性モニター部
を設け、基準パルス信号を上記ウェハの動特性モニター
部に出力し、上記動特性モニター部で変換を受けて出力
される出力パルス信号のパルス数をカウントし、基準パ
ルス信号及び出力パルス信号のパルス数と時間とに関す
るデータを互いに比較して、ウェハの動特性を評価する
方法としたものである。

【００１０】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、パル
スジェネレータで生成された基準パルス信号がデバイス
で特有の特性による変換を受けて出力される。そして、
カウンタでこの出力パルス信号のパルス数がカウントさ
れる。

【００１１】このとき、コントロール回路により、パル
スジェネレータとカウンタとの作動が同期するよう制御
されているので、基準パルス信号及び出力パルス信号の
パルス数と時間とに関するデータ、例えば一定時間にお
けるパルス数あるいは一定パルス数をカウントするのに
要する時間を比較することで、デバイスの遅延時間に関
する特性つまり動特性の評価が可能になる。

【００１２】請求項２の発明では、カウンタでカウント
される出力パルス信号のパルス数と時間とに関するデー
タが予め設定された標準特性と比較されることで、デバ
イスの動特性の評価から、簡易迅速にデバイスの良否が
判別されることになる。

【００１３】請求項３の発明では、ウェハの動特性モニ
ター部にパルス信号を入力すれば、動特性モニター部の
直列に接続されたデバイスを介して出力されるパルス信
号のパルス数から遅延時間の評価が可能となり、さら
に、この動特性モニター部の動特性評価からウェハ全体
の動特性の評価が可能となる。

【００１４】請求項４の発明では、パルス発生手段で発
生された基準パルス信号がウェハの動特性モニター部に
入力されると、動特性モニター部で変換を受けて出力さ
れ、計数手段により、この出力パルス信号のパルス数が
カウントされる。そして、評価手段により、基準パルス
信号及び出力パルス信号のパルス数と時間とに関するデ
ータが互いに比較される。そのとき、制御手段により、
パルス発生手段及び計数手段の作動が同期するよう制御
されているので、入出力パルス信号の比較から動特性モ
ニター部の遅延時間等の特性が求められ、動特性モニタ
ー部つまりウェハの簡易迅速な動特性評価が可能にな
る。

【００１５】請求項５の発明では、上記請求項４の発明
と同様の作用により、簡易迅速な動特性評価が可能にな
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１７】図２は被検査体であるウェハ１の平面構造
を示し、該ウェハ１には、多数のトランジスタ等からな
る集積回路Ａ1 〜Ａn が設けられているととともに、中
央部及びその周辺４か所の計５か所には、ウェハ１の電
気特性を代表的に検査するためのいわゆるＰＣＭ（プロ
セスコントロールモジュール）１１が設けられている。
そして、このＰＣＭ１１には、インバータを１００個直
列に接続してなる動特性モニター部１２が設けられてい
る。すなわち、この動特性モニター部１２の各インバー
タの総合特性として現れる遅延時間等に関する動特性を
ウェハ１の各場所で比較することにより、各工程の処理
条件の適否等を判断するようにしている。なお、ＰＣＭ
１１には、電流，電圧特性等の静特性を評価するための
デバイスも形成されている。

【００１８】図１は、実施例に係るウェハの評価装置の
概略を示し、該ウェハの評価装置は、上記動特性モニタ
ー部１２の特性を評価する評価装置２を備えており、該
評価装置２には、基準パルス信号を生成するパルス発生
手段としてのパルスジェネレータ２１と、、動特性モニ
ター部１２から出力されるパルス信号の一定時間当りの
個数をカウントする計数手段としてのカウンタ２２と、
パルスジェネレータ２１のパルスの波形、同波数、発生
するタイミングとカウンタ２２からのデータの取り込み
タイミングを制御し、かつカウント数等のデータを処理
する能力を有するコントロール回路２３とが配設されて
いる。

【００１９】以下、図３（ａ），（ｂ）のパルス信号特
性図及び図４のフロ―チャ―トを参照しながら、上記コ
ントロール回路２３により制御される評価装置２の動作
を説明する。

【００２０】まず、図４のステップＳＴ１で、パルスジ
ェネレータ２１から基準パルス信号を発生させて（図３
の（ａ）参照）、ＰＣＭ１１の動特性モニター部１２に
印加する。すると、ＰＣＭ１１の動特性モニター部１２
を通過するパルスは、各インバータのゲート容量、配線
抵抗等の影響を受け、遅延を生じて、所定の出力パルス
信号となって出力される（図３の（ｂ）参照）。そし
て、ステップＳＴ２で、カウンタ２２を動作させ、一定
時間ｔo 当りのパルス数Ｎをカウントさせる。このと
き、パルスジェネレータ２１から出力される基準パルス
信号の波形は予めコントロール回路２３に内蔵されるメ
モリ部に設定されており、また、パルスジェネレータ２
１の発生タイミングとカウンタ２２のカウントタイミン
グとは同期されている。

【００２１】ここで、図３に示すように、ＰＣＭ１１の
動特性モニター部１２の伝達特性から、出力パルス信号
（同図（ｂ）参照）が基準パルス信号（同図（ａ）参
照）に対してＸ秒の遅延が生じたとすると、上記同期し
た一定時間ｔo における基準パルス信号のパルス数Ｎｏ
と出力パルス信号のパルス数Ｎとの差ΔＮは、式 ΔＮ
＝Ｘ／Ｔ個（ただし、Ｔはパルス信号の周期）で表され
るものとなる。

【００２２】そこで、図４のステップＳＴ３で、このパ
ルス数の差ΔＮを演算し、ステップＳＴ４で、遅延時間
Ｘを、式 ΔＮ＝Ｘ／Ｔに基づき演算し、ステップＳＴ
５で、この遅延時間を予めコントロール回路２３内に記
憶している標準値と比較して、デバイスの良否を判定す
る。

【００２３】上記制御のフローにおいて、図４のステッ
プＳＴ３〜ＳＴ５の制御により、請求項４の発明にいう
評価手段が構成されている。

【００２４】従って、上記実施例では、カウンタ２２で
測定した出力パルス信号の一定時間Ｔ当りのパルス数Ｎ
と基準パルス信号の同期した一定時間ｔｏ当りのパルス
数Ｎｏとの差ΔＮを算出して、これから遅延時間Ｘを算
出し、標準的なデバイスの遅延時間と比較することで、
各ＰＣＭ１１の動特性モニター部１２の遅延特性が判明
し、ひいてはウェハ１の動特性を評価することが可能と
なる。

【００２５】すなわち、従来のウェハテストのような電
圧，電流特性に関する評価だけでなく、デバイスのスピ
ード特性等の動特性の評価が可能になり、最終検査工程
における歩留りの向上を図ることができる。

【００２６】なお、上記実施例では評価基準として一定
時間当りのパルス数を用いたが、本発明はかかる実施例
に限定されるものではなく、例えばパルスジェネレータ
２１が基準パルス信号を発生した時点からカウンタ２２
が一定パルス数の出力パルス信号を取り込むまでの時間
を評価基準とすることも可能である。つまり、出力パル
ス信号のパルス数−計数時間の関係を基準パルス信号の
パルス数−時間特性と比較することで、遅延特性を評価
することができる。

【００２７】また、この実施例ではＰＣＭ１１の動特性
モニター部１２としてインバータを用いたが、半導体集
積回路Ａ1 〜Ａn 内に配置されている他のデバイス等を
動特性モニター部として利用してもよい。

【００２８】さらに、本発明の評価装置２は、上記実施
例のようなウェハ内の半導体デバイスの評価だけでな
く、半導体デバイス単体や、半導体デバイス以外のデバ
イス等の動特性の評価にも使用することができる。

【００２９】特に、上記実施例のごとく、ウェハテスト
のためウェハ１に設けられるＰＣＭ１１内に動特性モニ
ター部１２を形成し、その遅延特性を入出力パルス信号
のパルス数と時間とに関するデータから評価すること
で、簡易迅速にウェハ１の動特性を評価することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、デバイスの動特性を評価する評価装置として、
基準パルス信号を生成してデバイスに出力するパルスジ
ェネレータと、デバイスで変換を受けて出力される出力
パルス信号のパルス数をカウントするカウンタと、パル
スジェネレータ及びカウンタの作動を同期させるよう制
御し、かつ入出力パルス信号のパルス数と時間とに関す
るデータの処理演算を行うコントロール回路とを設ける
構成としたので、パルス信号に対するデバイスの変換特
性を利用して、デバイスの動特性を簡易迅速に評価する
ことができる。

【００３１】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明において、カウンタでカウントされる出力パルス信
号のパルス数と時間とに関するデータを予め設定された
標準特性と比較して、デバイスの動特性を評価するよう
にしたので、簡易迅速にデバイスの良否の判別を行うこ
とができる。

【００３２】請求項３の発明によれば、集積回路等の半
導体装置が形成されたウェハの一部に、直列に接続され
た複数のデバイスからなり、入力されるパルス信号を固
有の遅延特性で伝達するように構成された動特性モニタ
ー部を設ける構成としたので、動特性モニター部にパル
ス信号を入力することで、直列に接続されたデバイスを
介して出力されるパルス信号の遅延時間の評価から、ウ
ェハ全体の動特性を評価することができ、よって、ウェ
ハの一部に設けられるいわゆるＰＣＭに動特性評価機能
をもたせることができる。

【００３３】請求項４の発明によれば、ウェハの評価装
置の構成として、ウェハの一部に、直列に接続された複
数のデバイスからなり、入力されるパルス信号を固有の
遅延特性で伝達するように構成された動特性モニター部
を設け、基準パルス信号を生成して、ウェハの動特性モ
ニター部に出力するパルス発生手段と、動特性モニター
部で変換を受けて出力される出力パルス信号のパルス数
をカウントする計数手段と、パルス発生手段及び計数手
段の作動を同期させるよう制御する制御手段と、基準パ
ルス信号及び出力パルス信号のパルス数と時間とに関す
るデータを互いに比較して、動特性モニター部の動特性
を評価する評価手段とを設けたので、ウェハに設けられ
るモニター用デバイスであるＰＣＭを利用して、ウェハ
の動特性を簡易迅速に評価することができ、よって、ウ
ェハの最終検査工程における歩留りの向上を図ることが
できる。

【００３４】請求項５の発明によれば、ウェハの評価方
法として、ウェハの一部に直列に接続された複数のデバ
イスからなる動特性モニター部を設けておき、基準パル
ス信号を上記ウェハの動特性モニター部に出力し、動特
性モニター部で変換を受けて出力される出力パルス信号
のパルス数をカウントし、基準パルス信号及び出力パル
ス信号のパルス数と時間とに関するデータを互いに比較
して、ウェハの動特性を評価するようにしたので、ＰＣ
Ｍを利用して簡易迅速な動特性評価を加えることがで
き、ウェハテストに動特性の保証機能をもたせることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るウェハの評価装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】実施例に係るウェハの構造を示す平面図であ
る。

【図３】実施例に係る遅延時間評価制御の内容を示すフ
ロ―チャ―ト図である。

【図４】パルス信号のパルス数から遅延時間特性を評価
する原理を説明する説明図である。

【図５】請求項４の発明の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ ウェハ ２ 評価装置 １１ ＰＣＭ １２ 動特性モニター部 ２１ パルスジェネレータ（パルス発生手段） ２２ カウンタ（計数手段） ２３ コントロール回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デバイスの動特性を評価するための評価
   装置であって、 基準パルス信号を生成して、評価対象となるデバイスに
   出力するパルスジェネレータと、 上記デバイスで変換を受けて出力される出力パルス信号
   のパルス数をカウントするカウンタと、 上記パルスジェネレータ及びカウンタの作動を同期させ
   るよう制御し、かつ基準パルス信号及び出力パルス信号
   のパルス数と時間とに関するデータの処理演算を行うコ
   ントロール回路とを備えたことを特徴とする評価装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の評価装置において、 上記カウンタでカウントされる出力パルス信号のパルス
   数と時間とに関するデータを予め設定された標準特性と
   比較して、デバイスの動特性を評価する評価手段を備え
   たことを特徴とする評価装置。
3. 【請求項３】 多数の半導体デバイスを形成するための
   ウェハであって、 ウェハの一部には、直列に接続された複数のデバイスか
   らなり、入力されるパルス信号を固有の遅延特性で伝達
   するように構成された動特性モニター部が形成されてい
   ることを特徴とするウェハ。
4. 【請求項４】 ウェハと該ウェハの動特性を評価する評
   価装置とからなるウェハの評価装置であって、 上記ウェハの一部に設けられ、直列に接続された複数の
   デバイスからなり、入力されるパルス信号を固有の遅延
   特性で伝達するように構成された動特性モニター部と、 基準パルス信号を生成して、上記ウェハの動特性モニタ
   ー部に出力するパルス発生手段と、 上記動特性モニター部で変換を受けて出力される出力パ
   ルス信号のパルス数をカウントする計数手段と、 上記パルス発生手段及び計数手段の作動を同期させるよ
   う制御する制御手段と、 上記計数手段の出力を受け、基準パルス信号及び出力パ
   ルス信号のパルス数と時間とに関するデータを互いに比
   較して、動特性モニター部の動特性を評価する評価手段
   とを備えたことを特徴とするウェハの評価装置。
5. 【請求項５】 ウェハの一部に、直列に接続された複数
   のデバイスからなり、入力されるパルス信号を固有の遅
   延特性で伝達するように構成された動特性モニター部を
   設け、 基準パルス信号を上記ウェハの動特性モニター部に出力
   し、 上記動特性モニター部で変換を受けて出力される出力パ
   ルス信号のパルス数をカウントし、 基準パルス信号及び出力パルス信号のパルス数と時間と
   に関するデータを互いに比較して、ウェハの動特性を評
   価することを特徴とするウェハの評価方法。