CN110024096A - 检查方法、检查装置及标记形成方法 - Google Patents

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Abstract

一个实施方式所涉及的检查方法，是对具有基板(SiE)及形成于基板(SiE)上的金属层(ME)的半导体器件(D)进行激光标记的检查方法，包含：通过检查半导体器件(D)，特定半导体器件(D)中的故障部位(fp)的步骤；基于故障部位(fp)，以至少在基板(SiE)与金属层(ME)的边界形成有标记的方式，自基板(SiE)侧对半导体器件(D)照射透过基板(SiE)的波长的激光的步骤。

Description

检查方法、检查装置及标记形成方法
技术领域
本发明的一个方面涉及半导体器件的检查方法、检查装置、及标记形成方法。
背景技术
作为检查半导体器件的技术，存在在特定了故障部位的情况下，相对于故障部位的周围数个部位，通过激光的照射进行标记的技术。这样的技术在故障解析中的后工序中，由于可通过标记而容易地掌握故障部位，因而是极其有效的技术。
对被封装的样品(半导体器件)及需要使用在金属层侧无窗的探针卡的样品等进行标记的情况下，由于无法自表面侧(金属层侧)照射激光，因而需要自背面侧(基板侧)照射激光。例如在专利文献1中，公开了一种通过OBIRCH(Optical Beam Induced ResistanceChange(光束感应阻抗值变化))法解析使用了SiC基板的半导体器件的故障位置的故障解析装置。在专利文献1中，公开了自背面侧照射激光，对基板的表面侧的器件及电路进行激光标记。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-97391号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在专利文献1中未公开标记的详细位置。另外，基于标记进行半导体器件的物理解析时，如果有自表面侧确认标记的位置的情况，则也有自背面侧确认的情况。因此，标记被形成的位置优选为自表面侧及背面侧均可容易确认的位置。
因此，本发明的一个方面的目的在于，提供一种在自半导体器件的基板侧进行激光标记的情况下，在物理解析时自表面侧及背面侧的任一侧都能够容易确认标记位置的检查方法、检查装置及标记形成方法。
解决问题的技术手段
本发明的一个方面所涉及的检查方法是对具有基板及形成于基板上的金属层的半导体器件进行激光标记的检查方法，包含：通过检查半导体器件，特定半导体器件中的规定位置的步骤；基于规定位置，以至少在基板与金属层的边界形成有标记的方式，自基板侧对半导体器件照射透过基板的波长的激光的步骤。
在该检查方法中，基于半导体器件中被特定的规定位置(例如故障部位)，以至少在基板与金属层的边界形成有标记的方式，自基板侧对半导体器件照射透过基板的波长的激光。这样，通过在基板与金属层的边界形成标记，而可在自表面侧(金属层侧)及背面侧(基板侧)的任一侧均能够容易确认的位置形成标记。由此，在自半导体器件的基板侧进行激光标记的情况下，在物理解析时自表面侧及背面侧的任一侧均可容易确认标记位置。
在照射激光的步骤中，也可以标记不贯通金属层的方式，控制激光的照射。由此，可使标记留在半导体器件的内部。其结果，可防止因标记形成时可能产生的半导体器件的碎片(debris)而污染半导体器件的表面。
在照射激光的步骤中，也可以产生空洞、改质、及熔融中的至少一者作为标记的方式控制激光的照射。由此，可适当地形成标记。
上述检查方法也可还包含获取包含显示标记的标记像的半导体器件的图案图像的步骤。由此，可获取可与半导体器件的图案(例如配线图案)一起在视觉上掌握标记位置的图案图像。通过这样的图案图像，在物理解析中可容易地掌握标记位置。
上述检查方法也可还包含：基于图案图像，获取特定标记的位置的位置信息的步骤；及输出该位置信息的步骤。由此，在物理解析中可向外部装置等输出用于特定标记位置的位置信息。因此，即使在例如进行标记的检查装置与进行物理解析的解析装置配置于不同地点的情况下，也可适当地交接用于对该解析装置进行物理解析的必要的位置信息。
在获取位置信息的步骤中，也可获取显示以半导体器件的特征点的位置为基准的标记的相对位置的信息来作为位置信息。这样，通过将相对于半导体器件的特征点(例如配线图案的槽部等)的位置的标记的相对位置作为位置信息而使用，可正确地掌握标记的位置。
上述检查方法在照射激光的步骤之后，还包含将基板薄型化，并自薄型化的基板侧观察半导体器件的步骤。通过使基板薄型化，在上述的观察步骤中，可容易地确认标记的位置。由此，可基于标记的位置正确地进行物理解析。
本发明的一个方面所涉及的检查装置是对具有基板及形成于基板上的金属层的半导体器件进行激光标记的检查装置，具备：观察用光学系统，其传递来自半导体器件的基板侧的光；光检测器，其检测经由观察用光学系统的来自半导体器件的光，并输出检测信号；激光光源，其输出透过基板的波长的激光；标记用光学系统，其自基板侧向半导体器件照射由激光光源输出的激光；标记控制部，其基于根据检测信号而特定的规定位置，以至少在基板与金属层的边界形成有标记的方式，控制激光光源的输出。
在该检查装置中，基于在半导体器件中被特定的规定位置(例如故障部位)，以至少在基板与金属层的边界形成有标记的方式，自基板侧向半导体器件照射透过基板的波长的激光。这样，通过在基板与金属层的边界形成标记，可在自表面侧(金属层侧)及背面侧(基板侧)的任一侧均能够容易确认的位置形成标记。由此，在自半导体器件的基板侧进行激光标记的情况下，在物理解析时自表面侧及背面侧的任一侧均可容易地确认标记位置。
标记控制部也可以标记不贯通金属层的方式，控制激光光源的输出。由此，可将标记留在半导体器件的内部。其结果，可防止因标记形成时可能产生的半导体器件的碎片(debris)而污染半导体器件的表面。
标记控制部也可以产生空洞、改质、及熔融中的至少一者作为标记的方式控制激光光源的输出。由此，可适当地形成标记。
上述检查装置也可还具备基于检测信号，获取包含显示标记的标记像的半导体器件的图案图像的处理部。由此，可获取可与半导体器件的图案(例如配线图案)一起在视觉上掌握标记位置的图案图像。通过这样的图案图像，在物理解析中可容易地掌握标记位置。
处理部也可基于图案图像，获取特定标记的位置的位置信息，输出该位置信息。由此，在物理解析中可向外部装置等输出用于特定标记位置的位置信息。因此，即使在例如进行标记的检查装置与进行物理解析的解析装置配置于不同地点的情况下，也可适当地交接用于对该解析装置进行物理解析的必要的位置信息。
处理部也可获取显示以半导体器件的特征点为基准的标记的相对位置的信息作为位置信息。这样，通过将相对于半导体器件的特征点(例如配线图案的槽部等)的位置的标记的相对位置作为位置信息而使用，可正确地掌握标记的位置。
本发明的一个方面所涉及的标记形成方法是对具有基板及形成于基板上的金属层的半导体器件进行激光标记的标记形成方法，包含相对于半导体器件的规定位置，以至少在基板与金属层的边界形成有标记的方式，自基板侧对半导体器件照射透过基板的波长的激光的步骤。
在该标记形成方法中，以至少在基板与金属层的边界形成有标记的方式，自基板侧对半导体器件照射透过基板的波长的激光。这样，通过在基板与金属层的边界形成标记，可在表面侧(金属层侧)及背面侧(基板侧)的任一侧均能够容易确认的位置形成标记。由此，在自半导体器件的基板侧进行激光标记的情况下，在物理解析时自表面侧及背面侧的任一侧均可容易地确认标记位置。
在照射激光的步骤中，也可以标记不贯通金属层的方式，控制激光的照射。由此，可将标记留在半导体器件的内部。其结果，可防止因在标记形成时可能产生的半导体器件的碎片(debris)而污染半导体器件的表面。
在照射激光的步骤中，也可以产生空洞、改质、及熔融中的至少一者作为标记的方式控制激光的照射。由此，可适当地形成标记。
发明的效果
根据本发明的一个方面，可提供一种在自半导体器件的基板侧进行激光标记的情况下，在物理解析时自表面侧及背面侧的任一侧均可容易地确认标记位置的检查方法、检查装置、及标记形成方法。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的检查装置的构成图。
图2是显示(a)低倍率的图案图像、(b)中倍率的图案图像、及(c)高倍率的图案图像的一个例子的图。
图3是显示(a)解析图像及(b)参考图像的一个例子的图。
图4是经激光标记的半导体器件的概略截面图。
图5是用于说明由检查装置产生的标记位置信息的图。
图6是显示检查装置的动作的一个例子的流程图。
图7是显示半导体器件的构成例的图，(a)显示逻辑器件的概略截面，(b)显示存储器件的概略截面。
图8是显示半导体器件的例子的图，(a)显示功率器件的概略截面，(b)显示功率器件的底面。
图9是显示将图8的功率器件的基板薄型化后的状态的图，(a)显示功率器件的概略截面，(b)显示功率器件的底面。
图10是以SEM对半导体器件的包含标记的截面部分进行摄像而获得的(a)低倍率图像及(b)高倍率图像的一个例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明的优选的实施方式。再者，在附图的说明中，对相同或相当要素标注相同符号，并省略重复的说明。
如图1所示，本实施方式所涉及的检查装置1是用于在被检查器件(DUT：DeviceUnder Test(待测器件))即半导体器件D中特定故障部位(规定位置)等检查半导体器件D的装置。更详细而言，检查装置1特定故障部位，且在该故障部位的周围，进行显示该故障部位的标记。通过该标记，在故障解析的后步骤(物理解析)中，可容易掌握检查装置1所特定的故障部位。
作为半导体器件D，例如是个别半导体元件(分开(discrete))、光电元件、传感器/致动器、逻辑LSI(Large Scale Integration(大规模集成电路))、存储元件或线性IC(Integrated Circuit(集成电路))等，或它们的混成器件等。个别半导体元件包含二极管、功率晶体管等。逻辑LSI由MOS(Metal-Oxide-Semiconductor(金属氧化物半导体))构造的晶体管、双极构造的晶体管等构成。另外，半导体器件D也可为包含半导体器件的封装体、复合基板等。半导体器件D具有基板与形成于基板上的金属层。作为半导体器件D的基板，例如使用硅基板。半导体器件D载置于样品载台40。
检查装置1进行特定半导体器件D的故障部位的故障部位特定处理、及在特定的故障部位的周围进行显示该故障部位的标记的标记处理。检查装置1具备刺激装置11、光源12、包含观察用光学系统13A及标记用光学系统13B的光学系统13、XYZ载台14、光检测器15、激光光源16、计算机21、显示部22、及输入部23。
首先，对故障部位特定处理所涉及的检查装置1的功能结构进行说明。检查装置1，作为故障部位特定处理所涉及的功能结构，具备刺激装置11、光源12、观察用光学系统13A、XYZ载台14、光检测器15、计算机21、显示部22、及输入部23。
刺激装置11经由电缆与半导体器件D电连接，并作为对半导体器件D施加刺激信号的刺激信号施加部而发挥功能。刺激装置11是例如对半导体器件D施加刺激信号的脉冲发生器、及输入测试信号的测试单元等。刺激装置11通过电源(未图示)而动作，并对半导体器件D重复施加规定的测试图案等刺激信号。刺激装置11可为施加调制电流信号的装置，也可为施加直流电流信号的装置。刺激装置11经由电缆与计算机21电连接，并将由计算机21指定的测试图案等刺激信号施加于半导体器件D。另外，刺激装置11也可不一定与计算机21电连接。刺激装置11在未与计算机21电连接的情况下，以单体决定测试图案等刺激信号，并将该测试图案等刺激信号施加于半导体器件D。
光源12通过电源(未图示)而动作，并输出照明半导体器件D的光。光源12是LED(Light Emitting Diode(发光二极管))及灯光源等。由光源12输出的光的波长是透过半导体器件D的基板的波长。例如在半导体器件D的基板为硅的情况下，优选为1064mm以上。自光源12输出的光被引导至观察用光学系统13A。
观察用光学系统13A是将来自半导体器件D的基板侧的光向光检测器15导光的光学系统。观察用光学系统13A可为与下述的标记用光学系统13B共用的结构，也可与标记用光学系统13B分开地构成。观察用光学系统13A自半导体器件D的基板侧即半导体器件D的背面D1侧向半导体器件D照射自光源12输出的光。例如，观察用光学系统13A具有分束器及物镜。物镜将自光源12输出并通过分束器引导的光聚光于观察区域。例如，观察用光学系统13A载置于XYZ载台14。若将物镜的光轴方向为Z轴方向，则XYZ载台14可向Z轴方向、及正交于Z轴方向的X轴方向及Y轴方向移动。XYZ载台14由计算机21的控制部21b(下述)予以控制，而可在上述的3轴方向移动。根据XYZ载台14的位置决定观察区域。
观察用光学系统13A对应于透过半导体器件D的基板而被照明的光，将在半导体器件D中被反射的光(反射光)传递至光检测器15。具体而言，自观察用光学系统13A照射的光透过半导体器件D的基板SiE(参照图4)，并被金属层ME(参照图4)反射。于是，在金属层ME反射的光再次透过基板SiE，经由观察用光学系统13A的物镜及分束器输入至光检测器15。另外，观察用光学系统13A通过施加刺激信号而将半导体器件D所产生的发光传递至光检测器15。具体而言，通过施加刺激信号，主要在半导体器件D的金属层ME产生的发光(例如，发射光)透过基板SiE，经由观察用光学系统13A的物镜及分束器而输入至光检测器15。
光检测器15对来自半导体器件D的光进行摄像，输出图像数据(检测信号)。例如，光检测器15对自半导体器件D反射的光进行摄像，输出用于产生图案图像的图像数据。基于该图案图像，可掌握标记位置。另外，光检测器15对来自半导体器件D的发光进行摄像，输出用于产生发光图像的图像数据。基于该发光图像，可特定半导体器件D中的发光部位。通过特定发光部位，可特定半导体器件D的故障部位。作为测量发光的光检测器15，例如，可使用搭载有可检测透过半导体器件D的基板SiE的波长的光的CCD(Charge Coupled Device(电荷耦合器件))影像传感器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor(互补型金属氧化半导体))影像传感器的相机、InGaAs相机及MCT相机等的二维相机。
计算机21经由电缆而与光检测器15等电连接。计算机21是包含例如处理器(CPU：Central Processing Unit(中央处理单元))、及存储介质即RAM(Random Access Memory(随机存取存储器))、ROM(Read Only Memory(只读存储器))、SSD(Solid State Drive(固态驱动器))、及HDD(Hard Disk Drive(硬盘驱动器))等的计算机。计算机21对存储于存储介质的数据，执行通过处理器进行的处理。计算机21基于自光检测器15输入的图像数据，产生图案图像及发光图像。图案图像是以可确认半导体器件D的电路(形成于金属层ME的电路图案等)的方式摄像的图像。另外，对于计算机21而言，也可使用云端服务器、智能型器件(智能型手机、平板终端等)、微电脑、FPGA(Field Programmable Gate Array(现场可编程门阵列))等。
如图2所示，计算机21针对半导体器件D的包含发光部位的部分，获取自低倍率至高倍率的各倍率的图案图像。图2的(a)显示低倍率的图案图像A1，图2的(b)显示中倍率的图案图像A2，图2的(c)显示高倍率的图案图像A3。例如，计算机21通过控制观察用光学系统13A的物镜，可获取对应于各倍率的图案图像A1～A3。
此处，仅由上述的发光图像，难以特定半导体器件D的图案(电路图案等)中的发光位置。因此，计算机21产生使如上所述产生的图案图像与基于来自半导体器件D的发光的发光图像重叠的重叠图像来作为解析图像。图3的(a)显示使高倍率的图案图像A3与显示发光部位即故障部位fp的发光图像重叠的解析图像A4。
计算机21向显示部22输出解析图像A4。显示部22是用于向用户显示解析图像A4等的显示器等的显示装置。显示部22显示所输入的解析图像A4。在该情况下，用户从显示于显示部22的解析图像A4确认故障部位fp的位置，并将显示故障部位fp的信息输出至输入部23。输入部23是接收来自用户的输入的键盘及鼠标等的输入装置。输入部23将自用户接收的显示故障部位fp的信息输出至计算机21。另外，计算机21、显示部22、及输入部23也可为平板终端。以上是针对故障部位特定处理所涉及的检查装置1的功能结构的说明。
其次，针对标记处理所涉及的检查装置1的功能结构进行说明。标记处理是在通过故障部位特定处理特定的故障部位fp的周围，进行显示该故障部位fp的标记的处理。
检查装置1，作为标记处理所涉及的功能结构，除上述的故障部位特定处理所涉及的各功能结构以外，还具备激光光源16与标记用光学系统13B。另外，计算机21具有条件设定部21a、控制部21b(标记控制部)与解析部21c(处理部)。
在标记处理中，基于故障部位特定处理中被特定的故障部位fp(规定位置)，进行激光标记。如图3的(b)及图4所示，在故障部位fp的周围(此处，作为一个例子为4个部位)设定有标记部位mp。在标记处理中，由激光光源16输出的激光经由标记用光学系统13B照射于半导体器件D的标记部位mp。即，自半导体器件D的基板SiE侧对标记部位mp，照射透过基板SiE的波长的激光。由此，在基板SiE与金属层ME的边界形成有标记。以下，针对标记处理所涉及的检查装置1的功能结构的细节进行说明。
条件设定部21a基于显示自输入部23输入的故障部位fp的信息，设定标记部位mp。标记部位mp设定于经特定的故障部位fp的周围数个部位。数个部位是例如4个部位。条件设定部21a在输入显示例如故障部位fp的信息时，以该故障部位fp为中心，在该故障部位fp的周围4个部位，自动地设定标记部位mp。具体而言，在例如俯视时，标记部位mp被设定为以故障部位fp为中心的十字状。另外，标记部位mp也可通过输入部23接收来自看见显示于显示部22的解析图像的用户的显示标记部位mp的信息的输入而设定。在该情况下，条件设定部21a不自动地设定标记部位mp，而是基于显示自输入部23输入的标记部位mp的信息，设定标记部位mp。条件设定部21a产生对解析图像A4附加了显示故障部位fp及标记部位mp的记号后的参考图像A5(参照图3的(b))，并将该参考图像A5保存于计算机21内。
计算机21的控制部21b通过控制XYZ载台14，而使XYZ载台14向3轴方向移动。具体而言，控制部21b以对通过条件设定部21a设定的标记部位mp进行激光标记的方式，使载置标记用光学系统13B的XYZ载台14移动。控制部21b在具有多个标记部位mp的情况下，以依次进行对所有标记部位mp的激光标记的方式控制。即，控制部21b以在对一个标记部位mp的激光标记完成时，进行下一个标记部位mp的激光标记的方式，使XYZ载台14移动。控制部21b在XYZ载台14的移动完成时，向激光光源16输出输出开始信号。
激光光源16通过电源(未图示)而动作，并输出向半导体器件D照射的激光。激光光源16在通过控制部21b输入输出开始信号时，开始激光的输出。作为激光光源16，例如，可使用半导体激光器及光纤激光器等。自激光光源16输出的激光的波长只要为透过基板SiE的波长区域即可。该波长在例如基板SiE为硅的情况下，优选为1064nm以上。
标记用光学系统13B自半导体器件D的基板SiE侧、即半导体器件D的背面侧D1对半导体器件D的标记部位mp照射激光光源16所输出的激光。标记用光学系统13B具有物镜。物镜将来自激光光源16的激光聚光于标记部位mp。标记用光学系统13B载置于XYZ载台14。XYZ载台14由控制部21b控制，而可向上述3轴方向移动。另外，标记用光学系统13B也可具有光扫描部(例如电流计镜、多面镜及MEMS镜等光扫描元件)作为使激光的照射位置变化的结构，而替代上述的XYZ载台14。在该情况下，控制部21b通过控制该光扫描部的动作，可控制激光的照射位置。另外，标记用光学系统13B具备快门，通过来自控制部21b的控制使快门动作，通过使来自激光光源16的激光通过或遮挡，而控制激光的输出。
控制部21b与激光光源16电连接，控制激光标记中的激光的照射。具体而言，控制部21b以将标记形成于基板SiE与金属层ME的边界的方式，控制激光光源16的输出。优选，控制部21b以标记不贯通金属层ME的方式，控制激光光源16的输出。由此，可将标记留在半导体器件D的内部。其结果，可防止因在标记形成时可能产生的半导体器件的碎片(debris)而污染半导体器件D的表面D2。例如，控制部21b控制为使激光标记中的激光的功率成为10μJ～10mJ。控制部21b在将自激光光源16输出的激光设为脉冲激光的情况下，也可通过规定对标记部位mp照射激光脉冲的次数(例如50～1000发等)来作为激光的照射条件，而控制激光的照射。另外，控制部21b在将自激光光源16输出的激光设为CW激光(Continuous wavelaser(连续波激光))的情况下，也可通过规定对标记部位mp照射激光的时间来作为激光的照射条件，而控制激光的照射。
控制部21b在完成基于如上所述规定的照射条件的激光照射时，对激光光源16输出输出停止信号。激光光源16在输入输出停止信号时，停止激光的输出。因此，激光光源16通过控制部21b在输入输出开始信号至输入输出停止信号的期间输出激光。
通过上述的激光的照射形成的标记只要为可通过光检测器15等确认的标记即可，可考虑各种方式。例如，作为标记，可列举通过激光的照射产生的空洞、通过改质而产生的非晶质、及通过在金属层ME吸收激光而产生的热量而熔融的金属层ME或基板SiE的一部分等。
控制部21b以在确认在一个标记部位mp适当地形成标记之后，开始下一个标记部位mp的激光标记的方式进行控制。例如，控制部21b在对一个标记部位mp的激光标记(即，基于设定的激光的照射条件的激光照射)完成后，停止激光光源16的输出，自标记用光学系统13B切换为观察用光学系统13A，开始光源12的输出。由此，光检测器15对自半导体器件D反射的来自光源12的光进行摄像，并将上述的图像数据(检测信号)输出至计算机21的解析部21c。解析部21c基于该图像数据产生图案图像。此处，在标记部位mp未形成适当大小的标记的情况(标记较小的情况)下，在标记部位mp的反射光的强度变化较小，光学反射像的变化也较小。因此，图案图像中的激光标记的影响较少。另一方面，在标记部位mp形成适当大小的标记的情况下，光的折射率、透过率、吸收率及反射率的至少1个的变化变大。其结果，在标记部位mp的反射光的强度变化变大，在图案图像出现显示形成于标记部位mp的标记的标记像。
解析部21c例如将在激光标记前获取的图案图像(例如图案图像A3)与在激光标记后获取的图案图像进行比较，判定图像间的差异是否为预先确定的规定值以上。解析部21c在图像间的差异为该规定值以上(或较规定值更大)时，判定为显现标记像(即，形成适当大小的标记)。另一方面，解析部21c在图像间的差异较该规定值小(或为规定值以下)时，判定为未显现标记像(即，未形成适当大小的标记)。
在通过解析部21c判定为显现标记像的情况下，控制部21b记录该标记部位mp中的激光标记已完成。于是，控制部21b判定预定的所有标记部位mp(在本实施方式中作为一个例子为4个部位)的激光标记是否完成。在所有标记部位mp的激光标记完成的情况下，控制部21b完成激光标记的处理。另一方面，未标记的标记部位mp残留的情况下，控制部21b控制为开始下一个标记部位mp的激光标记。
另一方面，在通过解析部21c判定为未显现标记像的情况下，控制部21b控制为再次执行该标记部位mp的激光标记。此时，控制部21b也可根据由解析部21c检测出的标记像的大小(即，图像间的差异大小)，设定自激光光源16输出的激光的照射条件。即，控制部21b也可对应于已形成的标记大小，算出为了形成预先确定的大小的标记而追加的必要激光的照射量，并设定与该照射量对应的照射条件。
另外，上述的解析部21c的判定也可通过用户的手动操作而执行。例如，解析部21c也可根据来自用户的输入内容，判定标记像是否显现。在该情况下，在显示部22显示图案图像。于是，由通过目视确认该图案图像的用户，将在图案图像是否显现标记像的信息输入至输入部23。输入部23向计算机21输出标记像是否显现的信息。解析部21c基于标记像是否显现的信息，判定标记像是否显现。
另外，解析部21c在判定为标记像已显现的情况下，比较参考图像A5与在激光标记后获取的图案图像。于是，解析部21c在图案图像中的标记形成部位自参考图像A5中的标记部位mp偏离的情况下，判定为产生标记形成偏离。在该情况下，也可如以下所述执行标记部位mp的修正控制。例如，解析部21c将关于标记形成偏离的信息(偏离方向及偏离大小等)向控制部21b通知。于是，控制部21b也可基于该信息，以在正确的标记部位mp形成有标记的方式，通过使XYZ载台移动，进行位置修正。
如以上所述对所有的标记部位mp的激光标记完成后，控制部21b使光源12、观察用光学系统13A及光检测器15动作。由此，光检测器15对自半导体器件D反射的来自光源12的光进行摄像，将图像数据(检测信号)输出至计算机21的解析部21c。解析部21c基于该图像数据，产生激光标记完成后的图案图像(包含标记像的图案图像)。
如图5所示，解析部21c通过在包含标记像的图案图像重叠发光图像，可产生可特定标记像m及故障部位fp的标记图像A6。此处，标记图像A6是以与低倍率的图案图像A3相同倍率产生的图像。解析部21c通过重合标记图像A6与高倍率的图案图像A1，可获取显示以半导体器件D的特征点P0为基准的各标记像m的相对位置的标记位置信息。例如，解析部21c可如上所述基于通过重合标记图像A6与图案图像A1而产生的图像，算出以特征点P0的坐标位置为原点位置的情况下的各标记像m的坐标位置。
另外，如上所述，激光标记控制为在标记部位mp形成有标记，标记像m的位置与标记部位mp的位置应该为一致。因此，在激光标记的标记位置的精度较高的情况(标记像m的位置与标记部位mp的位置的误差较小的情况)下，解析部21c也可基于通过重合图案图像A1与参考图像A5而产生的图像，算出以特征点P0的坐标位置为原点位置的情况下的各标记部位mp的坐标位置。
另外，特征点P0优选为显示不仅可自半导体器件D的背面侧D1，还可自表面D2侧特定的特征图案的部位。在该情况下，即使在自表面D2侧对半导体器件D进行物理解析的情况下，也可基于特征点P0而容易特定标记像m及故障部位fp的位置。作为这样的特征点P0，例如可列举存储垫的角落部等。
解析部21c使如上所述算出的标记像m(或标记部位mp)的标记位置信息存储于计算机21所具备的存储介质。另外，解析部21c也可将标记位置信息向可相对于计算机21拆卸的记录介质(例如USB存储器等)输出，也可经由有线或无线的通信网路向外部的计算机装置输出。另外，解析部21c也可向显示部22输出标记位置信息。在该情况下，显示部22也可将标记位置信息作为表显示，也可与标记图像一起显示。另外，这些信息也可通过打印机等外部设备等以纸质介质输出。
其次，参照图6，对自特定故障部位至输出标记位置信息的检查装置1的动作的一个例子进行说明。
首先，检查装置1通过执行上述的故障部位特定处理而检查半导体器件D，特定半导体器件D中的故障部位fp(步骤S1)。具体而言，检查装置1以观察用光学系统13A的视野位于欲观察的区域的方式，控制XYZ载台14。于是，检查装置1以物镜的焦点对准欲观察的区域的方式，控制XYZ载台14。若观察用光学系统13A的视野位于欲观察的区域，则检查装置1通过观察用光学系统13A将自光源12输出的光自半导体器件D的背面D1侧向半导体器件D照射，获取由光检测器15产生的光学反射像。接着，检查装置1使用刺激装置11，对半导体器件D施加刺激信号，通过光检测器15获取发光像。接着，检查装置1将取得的光学反射图像与发光图像重叠，产生解析图像A4(参照图3的(a))，基于解析图像A4特定故障部位fp。
接着，对应于故障部位fp的位置设定标记部位mp，产生将显示故障部位fp及标记部位mp的记号附加于解析图像A4而得的参考图像A5。于是，计算机21的控制部21b向与该标记部位mp对应的位置移动XYZ载台14。由此，载置于XYZ载台14的标记用光学系统13B移动至与标记部位mp对应的适当位置(步骤S2)。
接着，控制部21b在标记部位mp中，以在基板SiE与金属层ME的边界形成有标记的方式，自基板SiE侧对半导体器件D照射透过基板SiE的波长的激光。具体而言，控制部21b基于如上所述预先设定的激光的照射条件，通过控制激光光源16的输出，执行对标记部位mp的激光照射(步骤S3)。在步骤S3中，若基于上述的照射条件的激光的照射完成，则控制部21b停止激光光源16的输出，自标记用光学系统13B切换为观察用光学系统13A，开始光源12的输出。由此，光检测器15对自半导体器件D反射的来自光源12的光进行摄像，将上述图像数据(检测信号)输出至计算机21的解析部21c。解析部21c基于该图像数据产生图案图像。
接着，解析部21c判定在图案图像上是否显现标记像(步骤S4)。在判定为在图案图像上未显现标记像的情况(步骤S4：否)时，再次执行步骤S3的处理。另一方面，在判定为在图案图像上显现标记像的情况下(步骤S4：是)，控制部21b判定未进行激光标记的标记部位mp是否残留(步骤S5)。在判定为未进行激光标记的标记部位mp残留的情况下(步骤S5：是)，对剩余的标记部位mp执行步骤S2的处理。另一方面，在判定为未进行激光标记的标记部位mp未残留的情况下(即，对所有标记部位mp的激光标记已完成的情况下(步骤S5：否)，完成激光标记的处理。
接着，解析部21c记录标记位置信息(步骤S6)。具体而言，解析部21c产生激光标记完成后的图案图像(包含标记像的图案图像)即标记图像A6(参照图5)。另外，解析部21c基于通过重合标记图像A6与图案图像A1而产生的图像(参照图5)，算出以特征点P0的坐标位置为原点位置的情况下的各标记像m的坐标位置。由此，获得显示以各标记像m的特征点P0为基准的相对位置的信息作为特定标记的位置的标记位置信息。解析部21c使这样获得的标记位置信息存储于计算机21所具备的存储介质。
接着，解析部21c输出标记位置信息(步骤S7)。具体而言，解析部21c如上所述，可向USB存储器等可携带的记录介质输出标记位置信息，也可向外部的计算机装置(例如，进行半导体器件D的物理解析的解析装置)输出。
其次，参照图7及图8，对半导体器件D的构造例与各例中的标记M的形成部位进行说明。图7的(a)显示逻辑器件即半导体器件100的概略截面，图7的(b)显示存储器器件即半导体器件200的概略截面，图8的(a)显示功率器件即半导体器件300的概略截面。任一半导体器件100、200、300均在金属层ME与基板SiE的边界，具有晶体管层T。晶体管层T在金属层ME与基板SiE的边界，包含至少埋入到金属层ME及基板SiE的一者的电路元件(例如栅极元件等)。另外，金属层ME在较晶体管层T更靠近表面D2侧，具有设置有与晶体管层T电连接的配线W的配线层。如图7及图8所示，标记M通过上述的激光标记，形成于主要位于基板SiE与该配线层的边界的晶体管层T上。
此处，如图8及图9所示，在激光标记后的物理解析中，也可使基板SiE薄型化，并自薄型化的基板SiE侧(背面D1侧)观察半导体器件D。此处，图9是显示使如图8所示的半导体器件300的基板SiE薄型化后的状态的图。如上所述，在基板SiE与金属层ME的边界即晶体管层T形成有标记M。因此，通过自背面D1侧切削基板SiE而薄型化，而可使用电子束(EB：electron beam)等，容易地自背面D1侧确认标记M(参照图9的(b))。由此，可基于标记的位置正确地进行物理解析。另外，在该例子中，薄型化前的基板SiE的厚度d1为100μm～700μm左右，薄型化后的基板SiE的厚度d2为10μm左右。另外，薄型化直至基板SiE的厚度d2成为1μm左右的情况下，有以可见光也可确认标记M的可能性。
图10是显示利用由检查装置1执行的检查方法在闪存(存储器器件)的情况下的半导体器件的基板与金属层之间形成的标记M的SEM像的一个例子。图10的(a)是通过以扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope)对包含该半导体器件中的标记M的截面部分进行摄像而获得的低倍率(倍率：30000)的图像。图10的(b)是通过以SEM对包含该半导体器件中的标记M的截面部分进行摄像而获得的高倍率(倍率：60000)的图像。
其次，针对检查装置1及通过检查装置1执行的检查方法的作用效果进行说明。
检查装置1及上述检查方法中，基于半导体器件D中被特定的故障部位fp(规定位置)，以至少在基板SiE与金属层ME的边界形成有标记的方式，自基板侧SiE对半导体器件D照射透过基板SiE的波长的激光。这样，通过在基板SiE与金属层ME的边界形成标记，可在自表面D2侧(金属层ME侧)及背面侧D1侧(基板SiE侧)的任一侧均可容易确认的位置形成标记。由此，在自半导体器件D的基板SiE侧进行激光标记的情况下，在物理解析时自表面D2侧及背面D1侧的任一侧均可容易确认标记位置。
另外，控制部21b以标记不贯通金属层ME的方式，控制激光光源16的输出。由此，可将标记留在半导体器件D的内部。其结果，可防止因标记形成时可能产生的半导体器件的碎片(debris)而污染半导体器件D的表面D2。另外，控制部21b也可以产生空洞、改质、及熔融中的至少一者作为标记的方式控制激光光源的输出。由此，可适当地形成标记。
另外，检查装置1具备基于检测信号，获取包含显示标记的标记像m的半导体器件D的图案图像(例如，上述的标记图像A6)的解析部21c。由此，可获取可与半导体器件D的图案(例如配线图案)一起在视觉上掌握标记位置的图案图像。通过这样的图案图像，在物理解析中可容易地掌握标记位置。
解析部21c也可基于上述图案图像，获取特定标记的位置的标记位置信息，并输出该标记位置信息。由此，在物理解析中可向外部装置等输出用于特定标记位置的标记位置信息。因此，即使在例如进行标记的检查装置1与进行物理解析的解析装置配置于不同地点的情况下，也可适当地交接为了对该解析装置进行物理解析而必要的标记位置信息。
解析部21c也可获取显示以半导体器件D的特征点P0为基准的标记的相对位置的信息作为标记位置信息。这样，通过将相对于半导体器件D的特征点P0(例如配线图案的槽部等)的位置的标记的相对位置作为标记位置信息而使用，可正确地掌握标记的位置。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并非限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，在通过检查半导体器件D而特定的半导体器件D的故障部位fp形成有标记，但形成有标记的位置并未限定于故障部位fp。即，检查装置1以相对于半导体器件D的规定位置，至少在基板SiE与金属层ME的边界形成有标记的方式，自基板SiE侧对半导体器件D照射透过基板SiE的波长的激光。根据这样的结构，可实现对具有基板SiE及形成于基板SiE上的金属层ME的半导体器件D进行激光标记的标记形成方法。另外，在检查装置1中，也可采用下述的变形例1～变形例4的结构。
[变形例1]
检查装置1，也可具备红外线相机替代上述的2维相机来作为光检测器15。在该情况下，检查装置1也可不具备光源12。另外，由于不具备光源12，因而观察用光学系统13A也可不具备分束器。红外线相机对来自半导体器件D的热线进行摄像，产生测定图像。通过与该测定图像对应的红外线图像，可特定半导体器件D中的发热部位。通过特定发热部位，可特定半导体器件D的故障部位。在测量热线的情况下，可使用InSb相机等作为红外线相机。另外，热线是波长2μm～10μm的光。另外，通过对来自半导体器件D的热线进行摄像，可获取显示半导体器件D的辐射率分布的图像。
在变形例1中，计算机21的解析部21c基于上述测定图像产生红外线图像。解析部21c基于检测信号产生图案像。于是，解析部21c产生使红外线图像重叠于图案像后的重叠图像来作为解析图像。关于自解析图像特定故障部位的处理，与上述的实施方式同样。
针对通过红外线相机测量来自半导体器件D的热线，并在解析部21c中产生红外线图像的步骤的细节进行说明。首先，在通过刺激装置11而施加测试图案等的刺激信号的状态下，通过红外线相机获取包含半导体器件D的发热的第1测定图像。该第1测定图像通过将在规定的曝光时间连续地摄像的多张图像数据发送至计算机21，并在解析部21c中将该多张图像数据相加而产生。第1测定图像兼具有半导体器件D的发热与形成半导体器件D的元件的形状的信息。其次，在停止刺激装置11的刺激信号施加的状态下，可通过红外线相机获取仅包含形成半导体器件D的元件形状的信息的第2测定图像。第2测定图像也与第1测定图像同样，通过将在规定的曝光时间连续地摄像的多张图像数据发送至计算机21，并在解析部21c中将该多张图像数据相加而产生。第2测定图像仅具有形成半导体器件D的元件的形状信息。于是，在解析部21c中通过自第1测定图像对第2测定图像进行差分处理，而产生仅包含半导体器件D的发热的红外线图像。解析部21c生成使红外图像重叠于第2测定图像后的重叠图像或第1测定图像作为解析图像，生成第2测定图像作为图案图像。关于自解析图像特定故障部位的处理，与上述的实施方式同样。
在激光标记后确认标记像的有无的处理中，观察用光学系统13A将来自半导体器件D的热线传递至红外线相机。红外线相机检测热线，并将图像数据(检测信号)输出至计算机21。于是，解析部21c如上所述，基于该图像数据产生图案图像。关于产生图案图像后的处理，也与上述实施方式相同。
[变形例2]
检查装置1也可具备电连接于半导体器件D并对半导体器件D施加电压的电源作为刺激装置11。另外，自光源12输出的光也可为如激光那样的相干光。作为输出相干光的光源12，可使用固体激光光源或半导体激光光源等。在获取OBIRCH(Optical Beam InducedResistance Change(光束感应阻抗值变化))图像及SDL(Soft Defect Localization(软缺陷定位))图像等的情况下的光源12输出半导体器件D不产生电荷(载流子)的波段的激光。例如，基板SiE以硅为材料的情况下的光源12输出大于1200nm、优选为1300nm左右的波段的激光。另外，获取OBIC图像及LADA(Laser Assisted Device Alteration(激光辅助装置改变))图像等的情况下的光源12由于需要输出使半导体器件D产生电荷(载流子)的波长区域的光，因而输出1200nm以下的光(例如1064nm左右的波段的激光)。自光源12输出的光也可为非相干的光。作为输出非相干的光的光源12，可使用SLD(Super Luminescent Diode(超辐射二极管))、ASE(Amplified Spontaneous Emission(放大自发发射))、及LED(LightEmitting Diode(发光二极管))等。自光源12输出的光经由偏光保存单模光耦合器、及探测光用的偏光保存单模光纤维而导向观察用光学系统13A，并照射至半导体器件D。在变形例2中，观察用光学系统13A具有光扫描部及物镜。光扫描部扫描半导体器件D的背面D1上的照射点。光扫描部例如由电流计镜、多面镜及MEMS镜面等的光扫描元件构成。物镜将由光扫描部引导的光聚光于照射点。
在变形例2中，检查装置1也可具备电连接于半导体器件D的电信号检测器。电信号检测器检测与激光对应而在半导体器件D产生的电信号。电信号检测器向计算机21输出与检测出的电信号对应的电信号特性值。另外，在变形例2中，光检测器15也可由光传感器构成。光传感器检测与激光对应的半导体器件D的反射光，并将检测信号向计算机21输出。光传感器例如为光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管、或区域影像传感器等。
计算机21的解析部21c产生使电信号特性值与对应于控制部21b所控制的光扫描部的激光的扫描位置建立关联而图像化的电信号图像。另外，解析部21c基于检测信号产生光学反射像。于是，解析部21c产生使电信号图像重叠于光学反射像后的重叠图像作为解析图像。关于自解析图像特定故障部位的处理，与上述的实施方式同样。
电信号图像是例如光起电流图像即OBIC图像、电气量变化图像即OBIRCH图像、正误信息图像即SDL图像、及LADA图像等。OBIC图像是检测由激光照射产生的光起电流，且使光起电流的电流值或电流变化值作为电信号特性值而图像化的图像。OBIRCH图像是通过以对半导体器件D施加一定电流的状态照射激光，使半导体器件D的照射位置的电阻值变化，且使与该电阻值的变化对应的电压值或电压的变化值作为电信号特性值而图像化的图像。另外，OBIRCH图像也可为通过以对半导体器件D施加一定电压的状态照射激光，使半导体器件D的照射位置的电阻值变化，且使与该电阻值的变化对应的电流的变化值作为电信号特性值而图像化的图像。SDL图像是以对半导体器件D施加测试图案等的刺激信号的状态照射不激发载流子的波长的激光并检测误动作状态，且将该误动作状态所涉及的信息(例如合格/失效信号)作为电信号特性值而变换为亮度计数，并信息图像化的图像。LADA图像是以对半导体器件D施加测试图案等的刺激信号的状态照射激发载流子的那样的波长的激光并检测误动作状态，且将该误动作状态所涉及的信息(例如合格/失效信号)作为电信号特性值而变换为亮度计数，并信息图像化的图像。
在激光标记后确认标记像的有无的处理中，光源12输出照射于半导体器件D的背面D1侧的光。于是，观察用光学系统13A将自光源12输出的光照射于半导体器件D的背面D1。观察用光学系统13A将与照射的光对应的来自半导体器件D的反射光传递至光传感器即光检测器15。光传感器检测出反射光并将检测信号输出至计算机21。于是，解析部21c基于检测信号产生光学反射像即图案图像。关于产生图案图像后的处理，与上述的实施方式同样。
[变形例3]
检查装置1也可通过称为EOP或EOFM(Electro-Optical Frequency Mapping(电光频率映像))的光探测技术特定故障位置。
在变形例3中，对半导体器件D扫描来自光源12的光，来自半导体器件D的反射光由光传感器即光检测器15检测。该反射光被输出至计算机21，并通过解析部21c产生光学反射像。其次，在自刺激装置11对半导体器件D重复施加测试图案等的刺激信号的状态下，用户基于显示于显示部22的光学反射像予以选择，对通过输入部23输入的照射点，照射自光源12输出的光。自光源12输出的光的波长例如为530nm以上，优选为1064nm以上。接着，伴随半导体器件D内的元件的动作而调制的反射光在光传感器中被检测出，且作为检测信号而输出至计算机21。在解析部21c中，基于检测信号产生信号波形，并在显示部22显示该信号波形。于是，通过基于上述的光学反射像，一边改变照射点一边自观察到的该信号波形寻找故障部位，可使用上述的光学反射像作为解析图像。
另外，解析部21c也可产生将检测信号与测试图案等刺激信号的相位差信息与照射位置建立关联且图像化的电光频率映像图像(EOFM图像)。在该情况下，相位差信息可根据自检测信号提取的AC成分求得。另外，通过使与AC成分同时提取的DC成分与照射位置建立关联而图像化，可获得光学反射像。于是，可将使EOFM图像重叠于光学反射像的重叠图像作为解析图像而使用。
[变形例4]
检查装置1也可通过光磁探测技术特定故障位置。在该情况下，检查装置1具备磁光晶体(MO晶体)。另外，观察用光学系统13A具备光分割光学系统。磁光晶体成为可对半导体器件D任意配置的结构。首先，在检查装置1中，通过切换为在物镜及半导体器件D之间不配置磁光晶体的结构，可如变形例2及变形例3那样产生光学反射像。接着，切换为在物镜及半导体器件D之间配置磁光晶体的结构，并使磁光晶体抵接于被施加测试图案等刺激信号的半导体器件D。于是，来自光源12的光经由光分割光学系统及光扫描部照射于磁光晶体，且其反射光被光传感器即光检测器15检测出。在半导体器件D中，在通过施加测试图案等刺激信号而流动电流时，周围的磁场产生变化，在磁光晶体被反射的光的偏光状态也产生变化。根据偏光状态的变化而强度变化的光，经由光分割光学系统而输入至光传感器。这样，根据偏光状态的变化而强度变化的光通过光传感器被检测出，且作为检测信号而输入至计算机21，而产生磁光图像。于是，也可将使磁光图像重叠于光学反射像的重叠图像作为解析图像而使用。
符号的说明
1…检查装置、12…光源、13A…观察用光学系统、13B…标记用光学系统、15…光检测器、16…激光光源、21b…控制部(标记控制部)、21c…解析部(处理部)、D…半导体器件、ME…金属层、SiE…基板。

Claims (16)

1.一种检查方法，其特征在于，
是对具有基板及形成于所述基板上的金属层的半导体器件进行激光标记的检查方法，
包含：
通过检查所述半导体器件，从而特定所述半导体器件中的规定位置的步骤；
基于所述规定位置，以至少在所述基板与所述金属层的边界形成有标记的方式，自所述基板侧对所述半导体器件照射透过所述基板的波长的激光的步骤。
2.如权利要求1所述的检查方法，其特征在于，
照射所述激光的步骤中，以所述标记不贯通所述金属层的方式，控制所述激光的照射。
3.如权利要求1或2所述的检查方法，其特征在于，
在照射所述激光的步骤中，以产生空洞、改质、及熔融中的至少一者来作为所述标记的方式，控制所述激光的照射。
4.如权利要求1～3中任一项所述的检查方法，其特征在于，
还包含获取包含显示所述标记的标记像的所述半导体器件的图案图像的步骤。
5.如权利要求4所述的检查方法，其特征在于，
还包含：
基于所述图案图像，获取特定所述标记的位置的位置信息的步骤；及
输出所述位置信息的步骤。
6.如权利要求5所述的检查方法，其特征在于，
在获取所述位置信息的步骤中，获取显示以所述半导体器件的特征点为基准的所述标记的相对位置的信息来作为所述位置信息。
7.如权利要求1～6中任一项所述的检查方法，其特征在于，
还包含在照射所述激光的步骤之后，将所述基板薄型化，并自薄型化的所述基板侧观察所述半导体器件的步骤。
8.一种检查装置，其特征在于，
是对具有基板及形成于所述基板上的金属层的半导体器件进行激光标记的检查装置，
包含：
观察用光学系统，其传递来自所述半导体器件的所述基板侧的光；
光检测器，其检测经由所述观察用光学系统的来自所述半导体器件的光，并输出检测信号；
激光光源，其输出透过所述基板的波长的激光；
标记用光学系统，其自所述基板侧对所述半导体器件照射由所述激光光源输出的所述激光；及
标记控制部，其基于根据所述检测信号特定的规定位置，以至少在所述基板与所述金属层的边界形成有标记的方式，控制所述激光光源的输出。
9.如权利要求8所述的检查装置，其特征在于，
所述标记控制部以所述标记不贯通所述金属层的方式，控制所述激光光源的输出。
10.如权利要求8或9所述的检查装置，其特征在于，
所述标记控制部以产生空洞、改质、及熔融中的至少一者来作为所述标记的方式，控制所述激光光源的输出。
11.如权利要求8～10中任一项所述的检查装置，其特征在于，
还包含基于所述检测信号，获取包含显示所述标记的标记像的所述半导体器件的图案图像的处理部。
12.如权利要求11所述的检查装置，其特征在于，
所述处理部基于所述图案图像，获取特定所述标记的位置的位置信息，并输出所述位置信息。
13.如权利要求12所述的检查装置，其特征在于，
所述处理部获取显示以所述半导体器件的特征点为基准的所述标记的相对位置的信息来作为所述位置信息。
14.一种标记形成方法，其特征在于，
是对具有基板及形成于所述基板上的金属层的半导体器件进行激光标记的标记形成方法，
包含：相对于所述半导体器件的规定位置，以至少在基板与所述金属层的边界形成有标记的方式，自所述基板侧对所述半导体器件照射透过所述基板的波长的激光。
15.如权利要求14所述的标记形成方法，其特征在于，
在照射所述激光的步骤中，以所述标记不贯通所述金属层的方式，控制所述激光的照射。
16.如权利要求14或15所述的标记形成方法，其特征在于，
在照射所述激光的步骤中，以产生空洞、改质、及熔融中的至少一者来作为所述标记的方式，控制所述激光的照射。
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