DE69429748T2

DE69429748T2 - Halbleiterinspektionssystem

Info

Publication number: DE69429748T2
Application number: DE69429748T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Hiruma; Eiji Inuzuka; Wataru Nagata; Shigehisa Oguri; Kouji Suzuki
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JP3300479B2; DE69429748D1; JPH0735697A; EP0635883B1; EP0635883A2; EP0635883A3; US5532607A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterinspektionssystem, das beispielsweise bei einer Anomalieauftrittsanalyse oder einer Zuverlässigkeitsbewertung von Halbleitereinrichtungen verwendet wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Halbleiterinspektionssystem zur Erfassung von sehr schwachem Licht im infraroten Bereich von der unteren Oberflächenseite, wie es von einem anomalen Abschnitt in einer Halbleitereinrichtung emittiert wird.

Verwandter Stand der Technik

Mit der Erhöhung der Integration der Halbleitereinrichtungen werden interne Schaltungen feiner und komplizierter, was die detaillierte Anomalieauftrittsanalyse oder Zuverlässigkeitsbewertung interner Schaltungen schwierig macht.
Unter diesen Bedingungen erhält die Analysetechnologie große Aufmerksamkeit, um den Ort eines anomalen Abschnitts ausfindig zu machen, indem von dem anomalen Abschnitt in der Halbleitereinrichtung emittiertes sehr schwaches Licht erfasst wird. Als Halbleiterinspektionsgerät, das eine derartige Analysetechnologie verwendet, ist ein Emissionsmikroskop bekannt. Das Emissionsmikroskop nimmt sehr schwaches Licht mit hoher Empfindlichkeit auf, wie es durch heiße Ladungsträger verursacht wird, die erzeugt werden, wenn ein elektrisches Feld an einem anomalen Abschnitt in einer Halbleitereinrichtung konzentriert ist, oder sehr schwaches Licht im infraroten Bereich, wie es durch eine Rekombination beispielsweise bei einem Latchup verursacht wird. Daher weist das Emissionsmikroskop eine exzellente Funktion zur Inspektion einer Halbleitereinrichtung auf, die ohne Kontakt und mit hoher Genauigkeit bei überlegener Betriebsfähigkeit zu überprüfen ist.
Allerdings ist mit dem Emissionsmikroskop das folgende Problem verbunden. Da es eine Emission im sichtbaren bis zum infraroten Bereich erfasst, könnte es beim Messen einer Emission versagen, wenn ein Abschirmobjekt zwischen einem das sehr schwache Licht emittierenden anormalen Abschnitt und dem Emissionsmikroskop liegt.
Insbesondere tendieren stark integrierte Einrichtungen wie VLSI- Halbleitereinrichtungen zur Verwendung einer Chipstruktur, bei der Verbindungen zwischen einer Vielzahl von Elementen wie Transistoren durch eine Mehrfachschichtverdrahtung durchgeführt wird, die sich auf der oberen Flächenseite befindet. Die Mehrfachschichtverdrahtung unterbricht wahrscheinlich das sehr schwache Licht, das durch eine Anomalie eines Elements unterhalb der Mehrfachschichtverdrahtung verursacht wird, wodurch das Problem verursacht wird, dass keine Messung oder keine hochgenaue Messung möglich ist. Auch eine Halbleitereinrichtung, bei der die sogenannte Lead On Chip- Packungsstruktur angewendet wird, hat einen Aufbau, dass ein Führungsrahmen die Oberseite des Halbleiterchips bedeckt. Somit ist wie im Fall der Mehrfachschichtverdrahtung der Führungsrahmen ein Abschirmobjekt, das das sehr schwache Licht unterbricht, woraus sich die Unfähigkeit einer Messung oder das Unvermögen ergibt, eine hochgenaue Messung durchzuführen.
Des weiteren ist ein anderes Problem mit der Anwendung des Emissionsmikroskops verbunden. Beim Beobachten eines anormalen Abschnitts in einer kunststoffgeformten Halbleitereinrichtung wird die obere Plastikformschicht chemisch beispielsweise durch rauchende Salpetersäure zum Exponieren der Oberfläche des Halbleiterchips entfernt. Ferner wird eine vorbestimmte Vorspannungsquelle mit einem Führungsrahmen verbunden, um die in dem Halbleiterchip geformten internen Schaltungen mit Spannung zu versorgen. Durch die Spannungsversorgung wird sehr schwaches Licht von einem anormalen Abschnitt emitiert, das von der Oberseite des Halbleiterchips aus beobachtet wird. Wird die Kunststoffform chemisch beispielsweise durch rauchende Salpetersäure entfernt, können die internen Schaltungen oder andere im Halbleiterchip gebildete Elemente beschädigt werden, was die Beobachtung eines anormalen Abschnitts stören könnte, der in seiner Ursprünglichkeit beobachtet werden soll.
In der JP-A-61263235 ist eine Inspektionseinrichtung zur Inspektion einer integrierten Halbleiterschaltung unter Verwendung einer Infrarotkamera zum Aufspüren eines defekten Abschnitts beim Erwärmen des Elements beschrieben.
In der JP-A-63134943 ist eine Testeinrichtung für Halbleiterelemente beschrieben. Zum Testen eines Halbleiterelements wird ein zweidimensionales Infrarotbildsensorsignal zum Messen einer Oberflächentemperaturverteilung des Halbleiterelements mit einer Referenztemperaturverteilung verglichen.
In der JP-A-01109735 ist ein Inspektionsverfahren zur Erfassung eines defekten Überzugs einer Metallverdrahtungsschicht auf einem Halbleitersubstrat beschrieben. Infrarotes Licht wird von der Rückseite des Substrats beaufschlagt, und durch das Substrat transmitiertes Licht wird durch eine Infraroterfassungseinrichtung erfasst, wodurch der Zustand des Überzugs inspiziert werden kann.

Kurzzusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß ist ein Halbleiterinspektionssystem ausgestaltet, mit einer Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an eine Halbleitervorrichtung, um anormale Abschnitte der Halbleitervorrichtung zum Emittieren von schwachem Licht zu veranlassen, einer Einrichtung zur Erzeugung von Signalen, die Bilder der Unterseite der Halbleitervorrichtung und der Licht emittierenden anormalen Abschnitte an der Unterseite der Halbleitervorrichtung darstellen, und einer Bildumkehreinrichtung zum Umkehren der Bilder zur Darstellen der Halbleitervorrichtung und der Licht emittierenden anormalen Abschnitte von der Oberseite der Halbleitervorrichtung aus gesehen.
Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend angeführten Probleme ausgestaltet. Die Erfindung möchte ein Halbleiterinspektionssystem mit einfachem Betrieb bereitstellen, das eine Fehleranalyse der Halbleitervorrichtungen mit einer Struktur durchführt, die nicht innerhalb der Möglichkeiten einer Emissionsanalyse liegt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine gemessene Halbleitervorrichtung einer Bildaufnahme von ihrer Unterseite unterzogen, um ein Musterbild und ein Bild sehr schwachen Lichts von einem Anomalieauftrittsabschnitt zu erhalten und ein überlagertes Bild der Bilder anzugeben, als ob es von der Oberseite aus gesehen werden würde. Somit ermöglicht die Erfindung selbst dann eine exakte Lokalisierung des Anomalieauftrittsabschnitts, wenn ein Lichtabschirmobjekt, wie eine Al-Verdrahtung, auf der oberen Flächenseite vorhanden ist. Ferner wird das Bild sehr schwachen Lichts in Echtzeit in ein Bild umgewandelt, wie es von der Oberseite aus gesehen werden würde, um angezeigt zu werden, und Koordinaten der Position des Anomalieauftrittsabschnitts werden berechnet. Dann kann die Anomalieauftrittsanalyse innerhalb einer kurzen Zeit bei einem CAD-Layoutmuster oder bei einem Koordinatensystem ausgeführt werden, das mit einem anderen Inspektionssystem auf einem CAD-Navigationssystem kompatibel ist. Dies ermöglicht eine Hochgeschwindigkeits-Anomalieauftrittsanalyse von Halbleitervorrichtungen und kann ein Halbleiterinspektionssystem ausbilden, das in seiner Funktionsfähigkeit und Messgenauigkeit überlegen ist.

Kurzbeschreibunng der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine Strukturbeschreibungsdarstellung der Gesamtstruktur eines Halbleiterinspektionssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der detaillierten Struktur von Sektionen bei dem Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der weiteren ausführlichen Struktur einer Bildumkehreinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebs des Ausführungsbeispiels und
Fig. 5 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung des Beobachtungsprinzips gemäß dem Ausführungsbeispiel.

Ausführliche Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Nachstehend wird ein Halbleiterinspektionssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Zuerst wird die Gesamtstruktur des Ausführungsbeispiels anhand von Fig. 1 beschrieben. Das Halbleiterinspektionssystem besteht hauptsächlich aus einer Beobachtungssektion, einer Steuersektion und einer Analysesektion.
Die Beobachtungssektion ist mit einer dunklen Box 2 zum Abfangen des Einfalls von externem Licht versehen. In der Box 2 sind ein motorangetriebener XYZ-Tisch 4 zum Tragen einer zu messenden Halbleitervorrichtung S darauf und zum Bewegen dieser in den X-, Y-, Z-Koordinatenrichtungen, eine Infrarot- Auflichtbeleuchtungseinrichtung 6 zum Strahlen infraroten Lichts auf die Halbleitervorrichtung S. eine Linsenwechseleinrichtung 10, die mit Objektivlinsen 8 gegenüber der Halbleitervorrichtung S mit gegenseitig verschiedenen Vergrößerungen ausgerüstet ist, und ein gekühlter CCD-Kamerakopf 12 hinter den Objektivlinsen 8 eingeschlossen, der ein Bild der Halbleitervorrichtung S zur Ausgabe eines Bildsignals aufnimmt.
Die Steuersektion weist eine Steuereinheit 14 zur Steuerung des Betriebs des motorangetriebenen XYZ-Tischs 4, der Infrarot-Auflichtbeleuchtungseinrichtung 6, der Linsenwechseleinrichtung 10 und des gekühlten CCD-Kamerakopfs 12 und zum Übertragen des Bildsignals vom gekühlten CCD- Kamerakopf 12 zu der Analysesektion auf.
Die Analysesektion weist eine Computersystemeinheit 16 zum Durchführen einer vorbestimmten Signalverarbeitung bei dem durch die Steuereinheit 14 eingegebenen Bildsignal und zur Steuerung des Betriebs der Steuereinheit 14 und einen Farbmonitor 18, eine Tastatureingabeeinrichtung 20 und eine Maus 22 auf, die die Computersystemeinheit 16 unterstützen. Außerdem ist die Analysesektion mit einer Ingenieuraufgaben- Workstationeinheit 24 zur Bestimmung der Position eines Anomalieauftrittsabschnitts durch Analysieren des durch die Steuereinheit 14 und die Computersystemeinheit 16 übertragenen Bildsignals und ferner mit einem Farbmonitor 26, einer Tastatureingabeeinrichtung 28 und einer Maus 30 versehen, die die Ingenieuraufgaben-Workstationeinheit 24 unterstützen.
Die Systemstruktur wird ferner näher unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Der motorangetriebene XYZ-Tisch 4 in der Beobachtungssektion weist eine Tischbewegungseinrichtung 4b zur Bewegung einer Tischoberfläche in den X-, Y-, Z-Koordinatenrichtungen durch Spannungszufuhr von einer Ansteuereinheit 4a, eine Testbefestigung 4c, die auf der Tischoberfläche befestigt ist, um ein Vorspannungsanlegen an die Halbleitervorrichtung S zu unterstützen, und ein Verbindungsfeld 4d auf. Ein Bewegungsbetrag in den X-, Y-, Z-Koordinatenrichtungen wird entsprechend einem Befehl von einer Tischsteuereinheit 14d in der Steuereinheit 14 gesetzt.
Die Infrarot-Auflichtbeleuchtungseinrichtung 6 weist ein Lampengehäuse 6a mit einer eingebauten Lichtquelle und ein optisches Infrarotbeleuchtungssystem 6b auf, das lediglich infrarotes Licht in dem von der Lichtquelle emitierten Licht zum Beleuchten der Halbleitervorrichtung S passieren läßt. Die Emissionsintensität der Lichtquelle kann durch eine Lichtmengensteuereinheit 14c in der Steuereinheit 14 eingestellt werden.
Die Linsemwechseleinrichtung 10 bringt eine der Objektivlinsen 8 der Halbleitervorrichtung S entsprechend einem Befehl von einer Linsenwechselsteuereinheit 14b in der Steuereinheit 14 gegenüber, wodurch ein Wechsel der Messvergrößerung erreicht wird.
Der gekühlte CCD-Kamerakopf 12 weist einen CCD- Festkörperbildsensor im Vakuum mit einer Matrix aus 1000 · 1018 Bildelementen gekühlt durch ein Peltierelement auf. Der CCD-Festkörperbildsensor nimmt ein Bild der Halbleitervorrichtung S durch die Objektivlinse 8 in der Linsenwechseleinrichtung 10 auf. Der Bildsensor ist derart eingerichtet, dass ein Wechsel zwischen einem schnellen Aufnahmemodus mit einer Aufnahmefrequenz (Ein-Vollbild- Frequenz) von 8 Hz und einem langsamen Aufnahmemodus mit einer Aufnahmefrequenz von 0,25 Hz möglich ist. Einer der zwei Modi wird entsprechend einem Befehl von der Kamerasteuereinheit 14g in der Steuereinheit 14 ausgewählt. Während einer Bildaufnahme in einem ausgewählten Aufnahmemodus wandelt die Kamerasteuereinheit 14g ein Bildsignal, das zu Zeiten eines punktsequenziellen Abtastlesens vom gekühlten CCD-Kamerakopf 12 ausgegeben wird, in Bilddaten DRL analog zu digital, und gibt diese dann zu der Analysesektion aus.
Die Steuereinheit 14 weist eine Zentralverarbeitungseinheit 14a aus einem Mikrocomputer (MPU) und einer Spannungsquelleneinheit 14h zusätzlich zu der Linsenwechselsteuereinheit 14b, der Lichtmengensteuereinheit 14c, der Tischsteuereinheit 14d und der Kamerasteuereinheit 14g wie vorstehend beschrieben auf. Die Steuereinheit 14 ist ferner mit einer Schnittstellenschaltung 14f zum Herstellen einer Verbindung zwischen der Zentralverarbeitungseinheit 14a und einer Schnittstellenschaltung 16f in der Computersystemeinheit 16 und einer Schnittstellenschaltung 14e zum Herstellen einer Verbindung zwischen der Zentralverarbeitungseinheit 14a und der Kamerasteuereinheit 14g ausgerüstet. Manipuliert eine Messperson die Tastatureingabeeinrichtung 20 und die mit der Schnittstellenschaltung 16f in der Computersystemeinheit 16 verbundene Maus 22 zum Erteilen von Anweisungen für einen Linsenwechsel, eine Lichtmengeneinstellung, Tischpositionseinstellung und für den Wechsel des Bildaufnahmemodus, gibt die Zentralverarbeitungseinheit 14a Befehle entsprechend den jeweiligen Anweisungen zu der Linsenwechselsteuereinheit 14b, der Lichtmengensteuereinheit 14c, der Tischsteuereinheit 14d und der Kamerasteuereinheit 14g aus. Die Schnittstellenschaltungen 14e, 14f, 16f gehen mit dem RS232C-Standard konform.
Die Computersystemeinheit 16 ist mit einer Bildumkehreinheit 16a zum Verändern der Bildelementarrayreihenfolge der Bilddaten DRL, die von der Kamerasteuereinheit 16g übertragen werden, um links-rechts-umgekehrte Bilddaten DLR (oder DLR') zum Erhalten eines links-rechts-umgekehrten wiedergegebenen Bildes zu erzeugen, mit einem Bildspeicher 16b zur vorübergehenden Speicherung der links-rechts-umgekehrten Bilddaten DLR eines Vollbilds von der Bildumkehreinheit 16a, mit einem Bildspeicher 16c zur vorübergehenden Speicherung der links-rechts-umgekehrten Bilddaten DLR' von der Bildumkehreinheit 16a, mit einer Additionsschaltung 16d zum Addieren der links-rechts-umgekehrten Bilddaten DLR und von DLR', die aus den Bildspeichern 16b und 16c bildelementweise ausgelesen werden, um resultierende Daten auszugeben, und mit einer Überlagerungs-Anzeigesteuereinheit 16e zum Konvertieren der Daten von der Additionsschaltung 16d in ein Videosignal VD mit einer Videofrequenz für jedes Bildelement versehen, um es dem Farbmonitor 18 zuzuführen. Zur Erleichterung der Beschreibung werden die im Bildspeicher 16b gespeicherten links-rechts-umgekehrten Bilddaten als DLR bezeichnet, während die im Bildspeicher 16c gespeicherten links-rechts- umgekehrten Bilddaten mit DLR' bezeichnet werden.
Die Bildumkehreinheit 16a weist ein Paar von Zeilenpuffern 16a&sub1; und 16a&sub2; zur Speicherung und Ausgabe der Bilddaten DLR auf, die vom gekühlten CCD-Kamerakopf 12 über die Kamerasteuereinheit 16g auf einer horizontalen Ein-Zeilen- Basis übertragen werden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, und ist derart eingerichtet, dass der Eingabezeitpunkt der Bilddaten DLR und der Ausgabezeitpunkt der links-rechts- umgekehrten Bilddaten DLR (oder DLR') mit einem horizontalen Lesezyklus des gekühlten CCD-Kamerakopfs 12 synchronisiert sind.
Des weiteren empfangen diese Zeilenpuffer 16a&sub1;, 16a&sub2; jeweils die Bilddaten DRL derart, dass die Bilddaten DaL in jeden Zeilenpuffer eingegeben werden, während sie sequentiell in der durch den Pfeil R in Fig. 3 gezeigten Richtung synchron mit der punktsequenziellen Lesezeit verschoben werden, um eine horizontale Zeile der Bilddaten DRL zu speichern. Im Gegensatz dazu geben die Zeilenpuffer jeweils die Daten derart aus, dass die Daten sequenziell in der durch den Pfeil L in Fig. 3 gezeigten Richtung verschoben ausgegeben werden, wodurch die einmal gespeicherten Bilddaten DRL in umgekehrter Reihenfolge bezüglich ihrer Eingabe ausgegeben werden.
Demnach sind die so ausgegebenen Bilddaten links-rechts- umgekehrte Bilddaten DLR, die von links nach rechts hinsichtlich der Bildelementreihenfolge der Bilddaten DRL umgekehrt sind. Ferner befindet sich synchron mit dem vorstehend beschriebenen einen horizontalen Lesezyklus ein Zeilenpuffer 16a&sub1; im Eingabebetrieb, während sich der andere Zeilenpuffer 16a&sub2; im Ausgabebetrieb befindet. Der Betrieb der Zeilenpuffer wird abwechselnd synchron mit dem vorstehend angeführten einen horizontalen Lesezyklus umgeschaltet.
Während sich also der Zeilenpuffer 16a&sub1; im Eingabebetrieb zur Speicherung einer horizontalen Zeile der Bilddaten DRL befindet, gibt der andere Zeilenpuffer 16a&sub2; Bilddaten DRL, die im vorherigen horizontalen Ein-Lesezyklus gespeichert wurden, in der durch den Pfeil L gezeigten Richtung aus, so dass die links-rechts-umgekehrten Bilddaten DLR (oder DRL') zum Bildspeicher 16b (oder 16c) ausgegeben werden. Während sich umgekehrt der Zeilenpuffer 16a&sub2; im Eingabebetrieb zur Speicherung einer horizontalen Zeile der Bilddaten DRL befindet, gibt der andere Zeilenpuffer 16a&sub1; die Bilddaten DRL, die im vorherigen einen horizontalen Lesezyklus gespeichert wurden, in der durch den Pfeil L gezeigten Richtung zur Ausgabe der links-rechts-umgekehrten Bilddaten DLR (oder DLR') zu dem Bildspeicher 16b (oder 16c) aus. Durch Wiederholung dieses Links-rechts-Umkehrprozesses durch Umschalten des Betriebs in jedem horizontalen Lesezyklus werden die nicht konvertierten Bilddaten DRL somit in die links-rechts- umgekehrten Bilddaten DLR (oder DLR') konvertiert, wie es beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist. Ein derartiger Links- Rechts-Umkehrprozess wird in Echtzeit synchron mit dem einen horizontalen Lesezyklus des gekühlten CCD-Kamerakopfs 12 und dem Zeitverlauf des punktsequenziellen Abtastlesens auf Bildelementbasis ausgeführt.
Ferner enthält die Computersystemeinheit 16 eine Schnittstellenschaltung 16g, die mit dem RS232C-Standard konform geht, beispielsweise zur Übertragung der linksrechts-umgekehrten Bilddaten DLx, DLR', die in den Bildspeichern 16b, 16c gespeichert sind, und der Ausgabedaten von der Additionsschaltung 16d zu der Ingenieursaufgaben- Workstation 24. Die Ingenieursaufgaben-Workstation 24 führt eine Verarbeitung durch, die die Analyse eines Anomalieauftrittsabschnitts in der Halbleitervorrichtung S einschließt, und zeigt das Ergebnis auf dem Farbmonitor 26 an. Beispielsweise speichert die Ingenieursaufgaben- Workstation 24 vorab Layoutmusterdaten der Halbleitervorrichtung S und zeigt auf dem Farbmonitor 26 eine Anzeige an, dass Koordinaten eines anormalen Abschnitts, wie er bei der Beobachtung der Halbleitervorrichtung S erhalten wird, auf den Layoutmusterdaten überlagert sind, wobei ein spezifischer Ort des anormalen Abschnitts auf dem Layoutmuster angezeigt wird. Außerdem kann die Workstation eine Bildverarbeitung wie eine Vergrößerung und Verkleinerung, Pseudofarbverarbeitung, Grauskalentransformation und Emissionsbetragsprofil sowie eine Datenanalyse durchführen.
Der Betrieb des derart eingerichteten Halbleiterinspektionssystems wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in Fig. 4 beschrieben.
Zuerst entfernt eine die Messung durchführende Person im Schritt (a) den unteren Abschnitt der geformten Packung der Halbleitervorrichtung S und poliert sie, um eine hochglanzpolierte Oberfläche des Substrats des Halbleiterchips zu erhalten, und legt die Halbleitervorrichtung S auf die Testfixierung 4c, so dass die untere Oberfläche der Infrarot- Auflichtbeleuchtungseinrichtung 6 und den Objektivlinsen 8 gegenüberliegt.
Dann manipuliert die Messperson in Schritt (b) die Maus 22 zum Beleuchten der Halbleitervorrichtung S durch die Infrarot-Auflichtbeleuchtungseinrichtung 6.
Dann versetzt die Messperson in Schritt (c) die gekühlte CCD- Kamera 12 in den schnellen Aufnahmemodus zum Starten des Bildaufnahmebetriebs. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, fällt dadurch infrarotes Auflicht, das auf die untere Oberfläche der Halbleitervorrichtung S trifft, durch das Halbleitersubstrat des Halbleiterchips, und auf der Oberfläche des Halbleiterchips reflektiertes Licht wird durch den gekühlten CCD-Kamerakopf 12 durch eine Objektivlinse 8 empfangen, wodurch ein Musterbild der Oberfläche des Halbleiterchips von der unteren Oberflächenseite aus erhalten wird.
In anderen Worten ist ein aus dem gekühlten CCD-Kamerakopf 12 ausgegebenes Bildsignal gleich einem Signal, das ein links- rechts-umgekehrtes Bild des Oberflächenmusters des Halbleiterchips darstellt. Dieses Bildsignal wird in digitale Bilddaten DRL durch die Kamerasteuereinheit 14g umgewandelt. Wie es anhand von Fig. 3 beschrieben ist, wandelt die Bildumkehreinheit 16a die digitalen Bilddaten in die linksrechts-umgekehrten Bilddaten DLR um, bei denen ein Array von Bildelementen bildelementweise von links nach rechts umgekehrt ist. Die so umgewandelten Daten werden vorübergehend im Bildspeicher 16b gespeichert. Dann werden die links-rechts-umgekehrten Bilddaten DLR in Echtzeit aus dem Bildspeicher 16d gelesen. Die so gelesenen Daten werden als Bild auf dem Farbmonitor 18 über die Additionsschaltung 16d und die Überlagerungsanzeigesteuereinheit 16e angezeigt. Da die in die Bildumkehreinheit 16a eingegebenen Bilddaten DRL Daten eines Musterbildes wie von der unteren Seite des Halbleiterchips in der Halbleitervorrichtung S aus gesehen sind, sind die links-rechts-umgekehrten Bilddaten DLR Daten eines Musterbildes von der oberen Oberflächenseite des Halbleiterchips in der Halbleitervorrichtung S aus gesehen (das heißt eines normalen Bildes des oberen Oberflächenmusters). Daher ist das auf dem Farbmonitor 18 angezeigte Bild ein normales Bild des oberen Oberflächenmusters. Dann bewegt die Messperson den motorangetriebenen XYZ-Tisch 4, während das auf dem Farbmonitor 18 angezeigte Bild beobachtet wird, um dadurch einen zu beobachtenden Abschnitt auf der Halbleitervorrichtung S zu bestimmen, und stellt die Höhe zum Fokussieren des Bildes ein.
Nach der Bestimmung eines zu beobachtenden Abschnitts gibt die Messperson im Schritt (d) in Fig. 4 eine Anweisung zum Starten der Emissionsanalyse. Das System hält die linksrechts-umgekehrten Bilddaten DLR eines im Bildspeicher 16b unmittelbar vor der Anweisung gespeicherten Vollbildes und stoppt die Eingabe neuer Daten. Gleichzeitig wird die Auflichtbeleuchtungseinrichtung 6 ausgeschaltet (Schritt (e)) und dann beginnt die Testfixierung 6c mit dem Anlegen einer Betriebsspannung an die Halbleitervorrichtung S und mit dem Anlegen eines vorbestimmten Signals an diese, wie eines Betriebszeitgabetakts (Schritt (f)).
Dann wird in Schritt (g) der gekühlte CCD-Kamerakopf 12 in den langsamen Aufnahmemodus zum Starten der Aufnahme eines Bildes versetzt. Ist ein Anomalieauftrittsabschnitt auf dem Halbleiterchip in der Halbleitervorrichtung S vorhanden, emittiert der Abschnitt sehr schwaches Licht, das als Bild von ihm durch den gekühlten CCD-Kamerakopf aufgenommen wird.
Da im langsamen Aufnahmemodus die Belichtung über einen langen Zeitabschnitt durchgeführt wird, wird ein klares Bild des sehr schwachen Lichts erhalten. Dann wird das Bildsignal des Bildes des sehr schwachen Lichts, das aus dem gekühlten CCD-Kamerakopf 12 ausgegeben wird, in digitale Bilddaten DRL in der Kamerasteuereinheit 14g umgewandelt, und die so umgewandelten Daten werden zu der Bildumkehreinheit 16a übertragen. Ferner wird das Bild in links-rechts-umgekehrte Bilddaten DLR' umgewandelt, bei denen ein Array aus Bildelementen von links nach rechts umgekehrt ist, und die umgekehrten Bilddaten werden im Bildspeicher 16c gespeichert. Da das Bild des sehr schwachen Lichts, das vom Anomalieauftrittsabschnitt emittiert wird, von der unteren Oberflächenseite der Halbleitervorrichtung S aufgenommen wird, sind die links-rechts-umgekehrten Bilddaten DLR', die aus der Bildumkehreinheit 16a ausgegeben werden, Daten eines Bildes, das erhalten werden kann, wenn der Halbleiterchip in der Halbleitervorrichtung 5 von der oberen Seite aus betrachtet wird. Dann addiert die Additionsschaltung 16d die Bilddaten DLR des oberen Oberflächenmusterbildes des Halbleiterchips, die aus dem Bildspeicher 16d gelesen werden, und die Bilddaten DLR' des sehr schwachen Lichtbildes, die aus dem Bildspeicher 16c ausgelesen werden. Des weiteren wandelt die Überlagerungs-Anzeigesteuereinheit 16e die addierten Daten in ein Videosignal mit Videofrequenz um, so dass ein überlagertes Bild auf dem oberen Oberflächenmusterbild des Halbleiterchips und des sehr schwachen Lichtbildes auf dem Farbmonitor 18 angezeigt wird, was der Messperson die Bestimmung des Orts des Anomalieauftrittsabschnitts ermöglicht. Auch die Bildaufnahme durch den gekühlten CCD- Kamerakopf 12 und die Anzeige durch den Farbmonitor 18 werden in Echtzeit durchgeführt.
Dann gibt die Messperson in Schritt (h) eine Anweisung über die Maus 30 oder über die Tastatureingabeeinrichtung 28 ein, dass sie den Anomalieauftrittsabschnitt auf dem Farbmonitor 18 erkannt hat. Dann erteilt die Ingenieursaufgaben- Workstation 24 über die Schnittstelle 16g der Computersystemeinheit 16 einen Befehl zum Übertragen der links-rechts-umgekehrten Bilddaten DLR, DLR' in den Bildspeichern 16b, 16c und der Koordinatendaten des Anomalieauftrittsabschnitts zu dem CAD-Navigationssystem in der Ingenieursaufgaben-Workstation 24.
Dann veranlasst das CAD-Navigationssystem im Schritt (i) den Farbmonitor 26 zur Anzeige eines überlagerten Bildes der vorab eingegebenen Layoutmusterdaten der Halbleitervorrichtung S und von Markierungsdaten, die Koordinaten des Anomalieauftrittsabschnitts angeben. Der Farbmonitor 26 zeigt somit den Anomalieauftrittsabschnitt auf dem Bild des Layoutmusters an, was der Messperson die sichere Bestimmung des Orts des Anomalieauftrittsabschnitts ermöglicht. Das CAD-Navigationssystem ist auch zur Durchführung einer Analyse anhand eines Vergleichs mit Daten eingerichtet, die durch ein anderes Inspektionssystem erhalten werden.
Dann kann in Schritt (j) die Messperson die Anomalie analysieren, während die Anzeige auf den Farbmonitoren 18, 26 beobachtet wird.
Es ist anzumerken, dass die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Es können verschiedene Modifikationen und Abänderungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung wie durch die Patentansprüche bestimmt durchgeführt werden.

Claims

1. Halbleiterinspektionssystem mit

einer Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an eine Halbleitervorrichtung (S), um anomale Abschnitte der Halbleitervorrichtung (S) zum Emittieren von schwachem Licht zu veranlassen,

einer Einrichtung (12) zur Erzeugung von Signalen, die Bilder der Unterseite der Halbleitervorrichtung (S) und der lichtemittierenden anomalen Abschnitte an der Unterseite der Halbleitervorrichtung (S) darstellen, und

einer Bildumkehreinrichtung (16a) zum Umkehren der Bilder zur Darstellung der Halbleitervorrichtung (S) und der lichtemittierenden anomalen Abschnitte von der Oberseite der Halbleitervorrichtung aus gesehen.

2. Halbleiterinspektionssystem nach Anspruch 1, mit

einer Infrarot-Auflichtbeleuchtungseinrichtung (6b) zur Beleuchtung der Unterseite der Halbleitervorrichtung (S) mit Licht im Infrarotbereich, wobei die Einrichtung (12) zur Erzeugung von Signalen eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Bildes der Unterseite der Halbleitervorrichtung (S) umfasst, und die Bildumkehreinrichtung (16a) zur Erzeugung erster links- rechts-umgekehrter Bilddaten durch Links-Rechts-Umkehrung eines Arrays von Bildelementen in einer Bilddatenausgabe, wenn die Bildaufnahmeeinrichtung das Bild der Unterseite der Halbleitervorrichtung (S) bei Beleuchtung durch die Infrarot- Auflichtbeleuchtungseinrichtung (6b) aufnimmt, und zur Erzeugung zweiter links-rechts-umgekehrter Bilddaten durch Links-Rechts-Umkehrung eines Arrays von Bildelementen in einer Bilddatenausgabe eingerichtet ist, wenn die Bildaufnahmeeinrichtung ein Bild von sehr schwachem Licht, das von einem anomalen Abschnitt in der Halbleitervorrichtung (S) emittiert wird, ohne Beleuchtung aufnimmt,

einer Überlagerungseinrichtung (16d) zur Überlagerung der durch die Bildumkehreinrichtung (16a) erzeugten ersten links-rechts-umgekehrten Bilddaten und zweiten links-rechts- umgekehrten Bilddaten bei Bildelementarrayübereinstimmung und zur Ausgabe überlagerter Daten und

einer Überlagerungsanzeige-Steuereinrichtung (16e) zur Veranlassung einer Anzeigeeinrichtung (18) zur Anzeige eines rekonstruierten Bildes beruhend auf den aus der Überlagerungseinrichtung (16d) ausgegebenen überlagerten Daten.

3. Halbleiterinspektionssystem nach Anspruch 2, mit einer Einrichtung zur Berechnung von Koordinaten einer Position des anomalen Abschnitts beruhend auf den durch die Bildumkehreinrichtung (16a) erzeugten ersten und zweiten links-rechts-umgekehrten Bilddaten.