CN104931509A - 激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，用于对被测器件进行聚焦平面定位，所述装置包括试验用激光源(1)、聚焦光路调节模块(2)、成像CCD模块(3)、三维移动台(4)及三维移动台控制模块(5)；所述试验用激光源(1)用于发射固定参数的脉冲激光；所述聚焦光路调节模块(2)用于对所述试验用激光源(1)发射的脉冲激光进行调节；所述成像CCD模块(3)用于对被测器件的激光反射光斑进行成像；所述三维移动台(4)用于放置被测器件试验电路板；所述三维移动台控制模块(5)用于接收所述成像CCD模块(3)输出的反射光斑成像信号，进行成像对比度检测后形成反馈信号指令，自动调节所述三维移动台(4)的位置。
Description
技术领域
本发明涉及激光微束辐照试验技术领域，特别地，本发明涉及激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置及方法。
背景技术
在利用激光微束进行半导体器件的缺陷检测、故障注入及抗辐照能力测试时，需要将激光光束进行不同程度的聚焦，保证激光微束的聚焦平面能够定位于半导体器件及集成电路的灵敏区域响应范围内。激光试验有正面辐照和背部辐照两种入射方式。正面辐照主要应用于金属布线层相对不致密的简单结构器件和电路；对金属布线层较多的集成电路而言，多采用红外波段激光进行背部辐照试验。在背部辐照半导体器件及集成电路的过程中，激光通过红外显微物镜聚焦，在芯片硅衬底表面反射，并经过硅衬底的能量衰减及器件正面金属布线层的反射，最终注入特定测试区域产生光生载流子即电子-空穴对，可在器件特殊电路结构及电场的作用下，表现出特定的电学响应特征。激光从背部辐照器件时，可将多层金属布线及布线层间的介质等效为平滑的金属反射层，原因是在半导体集成电路工艺流程中，绝缘介质薄膜上淀积金属薄膜以及随后刻印图形并形成互联金属线的过程，各金属布线层均已进行了平坦化研磨抛光。器件背部辐射试验的灵敏区域即激光微束背部辐照试验的聚焦平面需要定位的位置或范围，则应主要分布于芯片的有源区附近，介于衬底上方与金属反射层之间。同时，芯片输出的电学特征包括各种电学响应，与聚焦平面定位的位置经过试验统计也存在很大的关联性。
试验研究表明，激光聚焦平面的位置将极大影响其有效能量的吸收方式及效果，进而影响微束背部辐照试验的准确性及有效性。文献[1](F.Darracq,H.Lapuyade,N.Buard,F.Mounsi,B.Foucher,P.Fouillat,M-C.Calvet,and R.Dufayel,“Backside SEU lasertesting for commercial-off-the-shelf SRAMs,”IEEE Trans.Nucl.Sci.,vol.49,no.6,pp.2977–2983,Dec.02.)提出了一种便捷的脉冲激光单粒子效应背部辐照试验的焦平面调节方法：记激光微束聚焦于器件硅衬底表面时调节深度值为Z0，器件硅衬底的厚度为e、硅衬底折射率为n，根据光学折射定律得到计算公式：Z1＝Z0+e/n，可计算得出聚焦到单粒子效应敏感区域需要调节的深度值Z1。当前，激光微束的背部辐照试验多采用此种方法来实施操作。此方法的缺陷在于，需要准确测量相关中间参量如被测器件的硅衬底厚度e，缺少校准验证的方式；同时，传统进行大面积激光二维扫描辐照测试过程中，测试电路板平整度偏差、器件局部结构差异及器件硅衬底厚度不均等因素，也会导致不同辐照点的聚焦平面位置难以保持在同一水平面上。在激光微束背部辐照试验中，需要建立一种实时在线、操作直观且可自动校准的聚焦平面定位方法。
现代照相技术领域中自动聚焦技术及装置相对成熟，用光电元件来代替人眼，并通过自动控制系统，使像清晰落在成像平面上。文献[2](公开号CN 101750845 B，中国专利,自动聚焦方法)，提供了一种针对相机模块中执行预定图像内的移动物体的自动跟踪的方法及装置，在穿透芯片硅衬底进行激光微束背部辐照器件试验过程中，需要实时对聚焦平面高度位置进行自动调整，该方法无法实现试验聚焦平面实时定位的技术需求。文献[3](公开号CN 101770076 A,中国专利,一种激光聚焦的实现方法及装置)给出了一种激光聚焦的实现方法及装置，解决了聚焦激光光斑周围能量不足且能量密度梯度大对激光材料表面加工技术的影响问题。但是，该方法无法满足纵向上激光微束透过器件硅衬底进行辐照试验的聚焦平面定位的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有激光微束进行半导体器件及集成电路的背部辐照试验时，在聚焦平面调节定位上存在的上述缺陷，提出了一种根据器件金属反射层反射聚焦光斑成像进行自动聚焦定位的试验装置和方法。
为了实现上述目的，本发明提供了激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，用于对被测器件进行聚焦平面定位，所述装置包括试验用激光源1、聚焦光路调节模块2、成像CCD模块3、三维移动台4及三维移动台控制模块5；
所述试验用激光源1，用于发射固定参数的脉冲激光；
所述聚焦光路调节模块2，用于对所述试验用激光源1发射的脉冲激光进行调节，使之成为试验用激光微束；
所述成像CCD模块3，用于对被测器件的激光反射光斑进行成像，并输出反射光斑成像信号到所述三维移动台控制模块5；
所述三维移动台4，用于放置被测器件试验电路板；
所述三维移动台控制模块5，包括第一CCD成像处理单元和第一控制单元；
所述第一CCD成像处理单元，用于接收所述成像CCD模块3输出的反射光斑成像信号，进行成像对比度检测后形成反馈信号指令，输出到所述第一控制单元；
所述第一控制单元，用于接收所述第一CCD成像处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，当调节到反射光斑的亮度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
基于上述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，本发明还提供了激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台4上；
步骤2)所述试验用激光源1发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块2将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束照射在被测器件上，其反射光在CCD成像模块3中成像，所述CCD成像模块3将成像信号传输到所述第一CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第一控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，使激光光束聚焦在被测器件的硅衬底表面，得到硅衬底表面的反射光斑；
步骤4)CCD成像模块3及所述三维移动台控制模块5继续调节三维移动台4，使激光光束由表面聚焦移至有源区的聚焦，此时，硅衬底表面反射光斑逐渐消失，得到被测器件内部金属层的反射光斑成像；
步骤5)所述第一CCD成像处理单元根据反射光斑的亮度，形成反馈指令，所述第一控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，当调节到反射光斑的亮度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
上述技术方案中，所述装置进一步包括：器件电学特征采集分析处理模块6，所述三维移动台控制模块5还包括电学特征处理单元和第二控制单元；
所述器件电学特征采集分析处理模块6，用于接收被测器件试验电路板输出的信号，并将处理后的信号输出到所述电学特征处理单元；
所述电学特征处理单元，用于接收所述器件电学特征采集分析处理模块6输出的信号，并进行统计分析处理，形成反馈信号指令，输出到所述第二控制单元；
所述第二控制单元，用于接收所述电学特征处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，当调节到电学响应特征最敏感的位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位。
基于上述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台4上；
步骤2)所述试验用激光源1发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块2将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束照射在被测器件上，所述器件电学特征采集分析处理模块6采集被测器件的电学响应特征信号；并传输到电学特征处理单元；
步骤4)所述电学特征处理单元对电学特征信号进行统计分析处理，形成反馈信号指令，输出到所述第二控制单元；
步骤5)所述第二控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，当调节到电学响应特征最敏感的位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位。
上述技术方案中，所述装置进一步包括：照明用光源7，所述三维移动台控制模块5还包括第二CCD成像处理单元和第三控制单元；
所述照明用光源7，用于发射照明光到被测器件上，所述CCD成像模块3会对所述被测器件的金属反射层进行成像；并将成像信号输出到所述第二CCD成像处理单元；所述第二CCD成像处理单元根据成像的清晰度输出反馈信号指令到所述第三控制单元；
所述第二CCD成像处理单元，用于接收所述成像CCD模块3输出的成像信号，进行成像清晰度检测后形成反馈信号指令，输出到所述第三控制单元；
所述第三控制单元，用于接收所述第二CCD成像处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，当调节到成像清晰度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
基于上述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台4上；
步骤2)所述试验用激光源1发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块2将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束和照明用光源7发射的照明光照射在被测器件上，激光微束和照明光的反射光在CCD成像模块3中进行成像，所述CCD成像模块3将成像信号传输到所述第二CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第三控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，使照明光光束聚焦在被测器件的硅衬底表面，得到硅衬底表面的成像；
步骤4)CCD成像模块3及所述三维移动台控制模块5继续调节三维移动台4，使照明光光束由表面聚焦移至有源区的聚焦，此时，硅衬底表面成像逐渐消失，得到被测器件内部金属层的成像；
步骤5)所述第二CCD成像处理单元根据金属布线层成像的清晰度，形成反馈指令，所述第三控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，当调节到成像清晰度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
上述技术方案中，所述装置进一步包括：照明用光源7；所述三维移动台控制模块5还包括第二CCD成像处理单元和第三控制单元；
所述照明用光源7，用于发射照明光到被测器件上，所述CCD成像模块3会对所述被测器件的金属反射层进行成像；并将成像信号输出到所述第二CCD成像处理单元；所述第二CCD成像处理单元根据成像的清晰度输出反馈信号指令到所述第三控制单元；
所述第二CCD成像处理单元，用于接收所述成像CCD模块3输出的成像信号，进行成像清晰度检测后形成反馈信号指令，输出到所述第三控制单元；
所述第三控制单元，用于接收所述第二CCD成像处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，当调节到成像清晰度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
基于上述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台4上；
步骤2)所述试验用激光源1发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块2将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束照射在被测器件上，其反射光在CCD成像模块3中成像，所述CCD成像模块3将成像信号传输到所述第一CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第一控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，使激光光束聚焦在被测器件的硅衬底表面，得到硅衬底表面的反射光斑；
步骤4)所述照明用光源7发射的照明光照射在被测器件上，激光微束和照明光的反射光在CCD成像模块3中进行成像，所述CCD成像模块3将成像信号传输到所述第二CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第三控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，使照明光光束由器件硅衬底表面聚焦移至有源区的聚焦，此时，硅衬底表面成像逐渐消失，得到被测器件内部金属层的成像；
步骤5)所述器件电学特征采集分析处理模块6采集被测器件的电学响应特征信号；并传输到电学特征处理单元；所述电学特征处理单元对电学特征信号进行统计分析处理，形成反馈信号指令，输出到所述第二控制单元；所述第二控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，当调节到电学响应特征最敏感的位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位；
所述步骤3)、步骤4)和步骤5)没有先后顺序。
与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：
1、本发明的装置把自动聚焦定位装置与激光微束背部辐照试验装置组合在一起，可同时实现试验电路板平整度调节、试验敏感区域定位成像及相关试验参数的原位测量；
2、本发明的方法可在试验过程中实现聚焦平面的在线定位，操作直观且具备多种方法实时对比校准的功效，定位精度及准确度大大提高；
3、本发明的装置及方法可应用于半导体器件缺陷检测、密码芯片光攻击安全评测和器件抗单粒子效应及瞬态剂量率效应辐照能力测试。
附图说明
图1为本发明的实施例1的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置的结构示意图；
图2为本发明的实施例2的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置的结构示意图；
图3为本发明的实施例3的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置的结构示意图；
图4为本发明的实施例4的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置的结构示意图；
图5为本发明的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法的原理示意图。附图标识
1、试验用激光源 2、聚焦光路调节模块 3、成像CCD模块
4、三维移动台 5、三维移动台控制模块
6、电学特征采集分析处理模块 7、照明用光源
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1：
如图1所示，激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，用于对被测器件进行聚焦平面定位，所述装置包括试验用激光源1、聚焦光路调节模块2、成像CCD模块3、三维移动台4及三维移动台控制模块5。
所述试验用激光源1，用于发射固定参数的脉冲激光；
所述聚焦光路调节模块2，用于对所述试验用激光源1发射的脉冲激光进行调节，使之成为试验用激光微束；
所述成像CCD模块3，用于对被测器件的激光反射光斑进行成像，并输出反射光斑成像信号到所述三维移动台控制模块5；
所述三维移动台4，用于放置被测器件试验电路板；
所述三维移动台控制模块5，包括第一CCD成像处理单元和第一控制单元；
所述第一CCD成像处理单元，用于接收所述成像CCD模块3输出的反射光斑成像信号，进行成像对比度检测后形成反馈信号指令，输出到所述第一控制单元；
所述第一控制单元，用于接收所述第一CCD成像处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，实现多辐照点的激光微束连续自动聚焦；当调节到反射光斑的亮度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
实施例2：
基于实施例1中的装置，在实施例2中，如图2所示，所述装置进一步包括：器件电学特征采集分析处理模块6，所述三维移动台控制模块5还包括电学特征处理单元和第二控制单元；
所述器件电学特征采集分析处理模块6，用于接收被测器件试验电路板输出的信号，并将处理后的信号输出到所述电学特征处理单元；
所述电学特征处理单元，用于接收所述器件电学特征采集分析处理模块6输出的信号，并进行统计分析处理，形成反馈信号指令，输出到所述第二控制单元；
所述第二控制单元，用于接收所述电学特征处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，实现多辐照点的激光微束连续自动聚焦；当调节到电学响应特征最敏感的位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位。
实施例3：
基于实施例1中的装置，在实施例3中，如图3所示，所述装置进一步包括：照明用光源7，所述三维移动台控制模块5还包括第二CCD成像处理单元和第三控制单元；
所述照明用光源7，用于发射照明光到被测器件上，所述CCD成像模块3会对所述被测器件的金属反射层进行成像；并将成像信号输出到所述第二CCD成像处理单元；所述第二CCD成像处理单元根据成像的清晰度输出反馈信号指令到所述第三控制单元；
所述第二CCD成像处理单元，用于接收所述成像CCD模块3输出的成像信号，进行成像清晰度检测后形成反馈信号指令，输出到所述第三控制单元；
所述第三控制单元，用于接收所述第二CCD成像处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，实现多辐照点的激光微束连续自动聚焦；当调节到成像清晰度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
实施例4：
基于实施例2中的装置，在实施例4中，如图4所示，
所述装置进一步包括：照明用光源7，所述三维移动台控制模块5还包括第二CCD成像处理单元和第三控制单元。
如图5所示，基于实施1的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，本发明提供了激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台4上；
步骤2)所述试验用激光源1发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块2将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束照射在被测器件上，其反射光在CCD成像模块3中成像，所述CCD成像模块3将成像信号传输到所述第一CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第一控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，使激光光束聚焦在被测器件的硅衬底表面，得到硅衬底表面的反射光斑；
步骤4)CCD成像模块3及所述三维移动台控制模块5继续调节三维移动台4，使激光光束由表面聚焦移至有源区的聚焦，此时，硅衬底表面反射光斑逐渐消失，得到被测器件内部金属层的反射光斑成像；
步骤5)所述第一CCD成像处理单元根据反射光斑的亮度，形成反馈指令，所述第一控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，实现多辐照点的激光微束连续自动聚焦；当调节到反射光斑的亮度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
基于实施例2的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，本发明提供了激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台4上；
步骤2)所述试验用激光源1发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块2将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束照射在被测器件上，所述器件电学特征采集分析处理模块6采集被测器件的电学响应特征信号；并传输到电学特征处理单元；
步骤4)所述电学特征处理单元对电学特征信号进行统计分析处理，形成反馈信号指令，输出到所述第二控制单元；
步骤5)所述第二控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，实现多辐照点的激光微束连续自动聚焦；当调节到电学响应特征最敏感的位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位；
基于实施例3的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，本发明提供了激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法，所述方法包括所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台4上；
步骤2)所述试验用激光源1发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块2将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束和照明用光源7发射的照明光照射在被测器件上，激光微束和照明光的反射光在CCD成像模块3中进行成像，所述CCD成像模块3将成像信号传输到所述第二CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，使照明光光束聚焦在被测器件的硅衬底表面，得到硅衬底表面的成像；
步骤4)CCD成像模块3及所述三维移动台控制模块5继续调节三维移动台4，使照明光光束由表面聚焦移至有源区的聚焦，此时，硅衬底表面成像逐渐消失，得到被测器件内部金属层的成像；
步骤5)所述第二CCD成像处理单元根据金属布线层成像的清晰度，形成反馈指令，所述控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，实现多辐照点的激光微束连续自动聚焦；当调节到成像清晰度最大值位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位。
基于实施例4的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，本发明提供了激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法，所述方法包括
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台4上；
步骤2)所述试验用激光源1发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块2将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束照射在被测器件上，其反射光在CCD成像模块3中成像，所述CCD成像模块3将成像信号传输到所述第一CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第一控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，使激光光束聚焦在被测器件的硅衬底表面，得到硅衬底表面的反射光斑；
步骤4)所述照明用光源7发射的照明光照射在被测器件上，激光微束和照明光的反射光在CCD成像模块3中进行成像，所述CCD成像模块3将成像信号传输到所述第二CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第三控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，使照明光光束由器件硅衬底表面聚焦移至有源区的聚焦，此时，硅衬底表面成像逐渐消失，得到被测器件内部金属层的成像；
步骤5)所述器件电学特征采集分析处理模块6采集被测器件的电学响应特征信号；并传输到电学特征处理单元；所述电学特征处理单元对电学特征信号进行统计分析处理，形成反馈信号指令，输出到所述第二控制单元；所述第二控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台4，自动调节所述三维移动台4的位置，实现多辐照点的激光微束连续自动聚焦；当调节到电学响应特征最敏感位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位。
所述步骤3)、步骤4)和步骤5)没有先后顺序。
最后应说明的是，以上实施例涉及的方法仅用以说明本发明的技术方案而非限制，对于类型的激光微束背部辐照试验可以利用同样的方法进行聚焦平面定位。尽管参照实施例对本发明进行了说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，用于对被测器件进行聚焦平面定位，其特征在于，所述装置包括试验用激光源(1)、聚焦光路调节模块(2)、成像CCD模块(3)、三维移动台(4)及三维移动台控制模块(5)；
所述试验用激光源(1)，用于发射固定参数的脉冲激光；
所述聚焦光路调节模块(2)，用于对所述试验用激光源(1)发射的脉冲激光进行调节，使之成为试验用激光微束；
所述成像CCD模块(3)，用于对被测器件的激光反射光斑进行成像，并输出反射光斑成像信号到所述三维移动台控制模块(5)；
所述三维移动台(4)，用于放置被测器件试验电路板；
所述三维移动台控制模块(5)，包括第一CCD成像处理单元和第一控制单元；
所述第一CCD成像处理单元，用于接收所述成像CCD模块(3)输出的反射光斑成像信号，进行成像对比度检测后形成反馈信号指令，输出到所述第一控制单元；
所述第一控制单元，用于接收所述第一CCD成像处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，当调节到反射光斑的亮度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
2.根据权利要求1所述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，其特征在于，所述装置进一步包括：器件电学特征采集分析处理模块(6)，所述三维移动台控制模块(5)还包括电学特征处理单元和第二控制单元；
所述器件电学特征采集分析处理模块(6)，用于接收被测器件试验电路板输出的信号，并将处理后的信号输出到所述电学特征处理单元；
所述电学特征处理单元，用于接收所述器件电学特征采集分析处理模块(6)输出的信号，并进行统计分析处理，形成反馈信号指令，输出到所述第二控制单元；
所述第二控制单元，用于接收所述电学特征处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，当调节到电学响应特征最敏感的位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位。
3.根据权利要求1所述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，其特征在于，所述装置进一步包括：照明用光源(7)，所述三维移动台控制模块(5)还包括第二CCD成像处理单元和第三控制单元；
所述照明用光源(7)，用于发射照明光到被测器件上，所述CCD成像模块(3)会对所述被测器件的金属反射层进行成像；并将成像信号输出到所述第二CCD成像处理单元；所述第二CCD成像处理单元根据成像的清晰度输出反馈信号指令到所述第三控制单元；
所述第二CCD成像处理单元，用于接收所述成像CCD模块(3)输出的成像信号，进行成像清晰度检测后形成反馈信号指令，输出到所述第三控制单元；
所述第三控制单元，用于接收所述第二CCD成像处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，当调节到成像清晰度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
4.根据权利要求2所述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置，其特征在于，所述装置进一步包括：照明用光源(7)；所述三维移动台控制模块(5)还包括第二CCD成像处理单元和第三控制单元；
所述照明用光源(7)，用于发射照明光到被测器件上，所述CCD成像模块(3)会对所述被测器件的金属反射层进行成像；并将成像信号输出到所述第二CCD成像处理单元；所述第二CCD成像处理单元根据成像的清晰度输出反馈信号指令到所述第三控制单元；
所述第二CCD成像处理单元，用于接收所述成像CCD模块(3)输出的成像信号，进行成像清晰度检测后形成反馈信号指令，输出到所述第三控制单元；
所述第三控制单元，用于接收所述第二CCD成像处理单元发送的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，当调节到成像清晰度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
5.激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法，基于权利要求1所述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置实现，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台(4)上；
步骤2)所述试验用激光源(1)发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块(2)将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束照射在被测器件上，其反射光在CCD成像模块(3)中成像，所述CCD成像模块(3)将成像信号传输到所述第一CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第一控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，使激光光束聚焦在被测器件的硅衬底表面，得到硅衬底表面的反射光斑；
步骤4)CCD成像模块(3)及所述三维移动台控制模块(5)继续调节三维移动台(4)，使激光光束由表面聚焦移至有源区的聚焦，此时，硅衬底表面反射光斑逐渐消失，得到被测器件内部金属层的反射光斑成像；
步骤5)所述第一CCD成像处理单元根据反射光斑的亮度，形成反馈指令，所述第一控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，当调节到反射光斑的亮度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
6.激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法，基于权利要求2所述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置实现，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台(4)上；
步骤2)所述试验用激光源(1)发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块(2)将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束照射在被测器件上，所述器件电学特征采集分析处理模块(6)采集被测器件的电学响应特征信号；并传输到电学特征处理单元；
步骤4)所述电学特征处理单元对电学特征信号进行统计分析处理，形成反馈信号指令，输出到所述第二控制单元；
步骤5)所述第二控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，当调节到电学响应特征最敏感的位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位。
7.激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法，基于权利要求3所述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置实现，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台(4)上；
步骤2)所述试验用激光源(1)发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块(2)将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束和照明用光源(7)发射的照明光照射在被测器件上，激光微束和照明光的反射光在CCD成像模块(3)中进行成像，所述CCD成像模块(3)将成像信号传输到所述第二CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第三控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，使照明光光束聚焦在被测器件的硅衬底表面，得到硅衬底表面的成像；
步骤4)CCD成像模块(3)及所述三维移动台控制模块(5)继续调节三维移动台(4)，使照明光光束由表面聚焦移至有源区的聚焦，此时，硅衬底表面成像逐渐消失，得到被测器件内部金属层的成像；
步骤5)所述第二CCD成像处理单元根据金属布线层成像的清晰度，形成反馈指令，所述第三控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，当调节到成像清晰度最大值的位置时，完成扫描过程的聚焦平面定位。
8.激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位方法，基于权利要求4所述的激光微束背部辐照芯片试验的聚焦平面定位装置实现，所述方法包括：
步骤1)将被测器件试验电路板放置在所述三维移动台(4)上；
步骤2)所述试验用激光源(1)发射固定参数的脉冲激光，所述聚焦光路调节模块(2)将脉冲激光调节成为试验用激光微束；
步骤3)所述激光微束照射在被测器件上，其反射光在CCD成像模块(3)中成像，所述CCD成像模块(3)将成像信号传输到所述第一CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第一控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，使激光光束聚焦在被测器件的硅衬底表面，得到硅衬底表面的反射光斑；
步骤4)所述照明用光源(7)发射的照明光照射在被测器件上，激光微束和照明光的反射光在CCD成像模块(3)中进行成像，所述CCD成像模块(3)将成像信号传输到所述第二CCD成像处理单元，形成反馈信号指令，将反馈指令输出到所述第三控制单元，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，使照明光光束由器件硅衬底表面聚焦移至有源区的聚焦，此时，硅衬底表面成像逐渐消失，得到被测器件内部金属层的成像；
步骤5)所述器件电学特征采集分析处理模块(6)采集被测器件的电学响应特征信号；并传输到电学特征处理单元；所述电学特征处理单元对电学特征信号进行统计分析处理，形成反馈信号指令，输出到所述第二控制单元；所述第二控制单元根据接收到的反馈信号指令，形成方向和距离的移动控制信号，输出到所述三维移动台(4)，自动调节所述三维移动台(4)的位置，当调节到电学响应特征最敏感的位置时，完成扫描过程中的聚焦平面定位；
所述步骤3)、步骤4)和步骤5)没有先后顺序。
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