A sintaxe da sua diretiva location é inválida. Se você quiser combinar todos os arquivos com uma extensão .cgi no diretório /cgi-bin/ , use:
location ~* ^/cgi-bin/.*\.cgi$ { ... }
Veja este documento para detalhes.
Além disso, $fastcgi_script_name será definido com o valor de $uri , que inclui o elemento /cgi-bin/ do nome do caminho. Portanto, o seu SCRIPT_FILENAME provavelmente deve ser definido como:
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;