JP2002190504A - マーク形成方法、マーク形成装置および解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体デバイスの故障個所の電気特性に影響
を及ぼすことなく、故障個所にマークを形成するための
装置を提供する。 【解決手段】 マークを形成するためのガイド針１１、
半導体デバイスの故障個所の上方に、前記ガイド針を位
置決めするための位置調整手段１２、着色材料と揮発性
溶媒を含んでいる溶液を、前記ガイド針の先端に接触す
るまで、故障個所に供給するための溶液供給手段１３、
および着色材料からなるマークを故障個所の周囲に形成
するために、揮発性溶媒を蒸発させるための加熱手段１
４を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスに
マークを形成するための方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスは、生産個数が大量であ
るため、不良品の発生による製品歩留りの低下は、採算
に大きく影響する。そのため、不良品の発生原因つまり
故障個所の解明は、非常に重要である。

【０００３】半導体デバイスの故障解析においては、故
障箇所の観察および分析を容易にするため、故障箇所に
物理加工を施している。そのため、物理加工の対象であ
る故障箇所を識別するためのマークを、前もって形成す
る必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のマーキ
ングつまりマーク形成は、レーザ光線の熱エネルギーを
利用して半導体デバイスを物理的に破壊することによっ
て、実施されている。したがって、半導体デバイスの電
気特性が、マーク形成の前後で異なるため、半導体デバ
イスの電気特性を、再度測定できない。つまり、多面的
な故障メカニズムの情報を効率よく取得できない問題を
有している。

【０００５】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、半導体デバイスの電気
特性に影響を及ぼすことなく、故障個所にマークを形成
するための方法および装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は次のように構成される。

【０００７】（１）マークを形成するためのガイド針、
半導体デバイスの故障個所の上方に、前記ガイド針を位
置決めするための位置調整手段、着色材料と揮発性溶媒
を含んでいる溶液を、前記ガイド針の先端に接触するま
で、故障個所に供給するための溶液供給手段、および着
色材料からなるマークを故障個所の周囲に形成するため
に、揮発性溶媒を蒸発させるための加熱手段を有するこ
とを特徴とするマーク形成装置。

【０００８】（２）前記揮発性溶媒は、プロパノールで
あることを特徴とする前記（１）に記載のマーク形成装
置。

【０００９】（３）前記加熱手段は、可視光線を照射す
る照射手段を有し、前記揮発性溶媒の蒸発は、前記可視
光線の照射によって引き起こされることを特徴とする前
記（１）に記載のマーク形成装置。

【００１０】（４）前記照射手段は、可視光線を生成す
る光源と対物レンズを有する光学系とを有することを特
徴とする前記（３）に記載のマーク形成装置。

【００１１】（５）前記ガイド針は、プローブ針からな
ることを特徴とする前記（１）に記載のマーク形成装
置。

【００１２】（６）半導体デバイスの故障個所の上方
に、マークを形成するためのガイド針を位置決めする工
程、着色材料と揮発性溶媒を含んでいる溶液を、ガイド
針の先端に接触するまで、故障個所に供給する工程、お
よび揮発性溶媒を蒸発させて、着色材料からなるマーク
を故障個所の周囲に形成する工程を有することを特徴と
するマーク形成方法。

【００１３】（７）半導体デバイスの故障個所を検出す
るプローブ針と、プローブ針の位置を特定するための顕
微鏡手段とを有する検出手段、プローブ針を所定個所に
位置決めするための位置調整手段、および着色材料と揮
発性溶媒を含んでいる溶液を、前記プローブ針の先端に
接触するまで、所定個所に供給するための溶液供給手段
を有し、前記顕微鏡手段は、可視光線を生成する光源と
対物レンズを有する光学系とを有する照射手段を有し、
前記揮発性溶媒は、可視光線の照射によって、蒸発が引
き起こされることを特徴とする解析装置。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施の形態
を、図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る実施の形態１のマー
ク形成装置１０のブロック図である。図１に示されるよ
うに、マーク形成装置１０は、ガイド針１１・位置調整
手段１２・溶液供給手段１３・加熱手段１４・制御手段
１９を有する。なお、制御手段１９は、上記部材１１〜
１４を制御するために使用される。

【００１６】ガイド針１１は、半導体デバイスの故障個
所にマークを形成するためのガイドである。なお、ガイ
ド針として、プローブ針を兼用する場合、プローブ針を
有する解析装置に、マーク形成装置を組み込むことが容
易かつ安価となる。例えば、プローブ針は、針径が約５
μｍであり、寸法が約２０ｍｍである。

【００１７】位置調整手段１２は、半導体デバイスの故
障個所の上方に、ガイド針１１を位置決めするために使
用される。

【００１８】溶液供給手段１３は、着色材料と揮発性溶
媒を含んでいる溶液を、ガイド針１１の先端に接触する
まで、故障個所に供給するために使用される。着色材料
は、例えば、インクであり、揮発性溶媒は、半導体デバ
イス２０に損傷を与えないアルコールである。

【００１９】加熱手段１４は、揮発性溶媒を蒸発させ
て、着色材料からなるマークを故障個所の周囲に形成す
るために使用される。具体的には、加熱手段１４は、可
視光線を照射する照射手段１５を有し、揮発性溶媒の蒸
発は、可視光線の照射によって引き起こされる。つま
り、適用が容易である可視光線を使用して揮発性溶媒を
蒸発させるため、加熱手段の構成を単純化できる。

【００２０】なお、揮発性溶媒は、可視光線によって蒸
発させられるため、あまり揮発性の高いアルコールは不
適当である。例えば、プロパノールは、適当な揮発性を
有し、リング状のマークをより正確に形成できるため、
揮発性溶媒として適用することが好ましい。

【００２１】また、照射手段１５は、可視光線を生成す
る光源１６と対物レンズを有する光学系１７とを有し、
可視光線をスポット照射する。顕微鏡は、可視光線を生
成する光源と対物レンズを有する光学系とを有するた
め、照射手段として兼用できる。つまり、顕微鏡を有す
る解析装置に、マーク形成装置を組み込むことが容易か
つ安価となる。なお、光源１６は、例えば、ハロゲンラ
ンプである。

【００２２】図２は、半導体デバイスの故障解析の全体
フロー図である。

【００２３】半導体デバイスの故障解析においては、ま
ず、故障個所が検出される（Ｓ１）。例えば、プローブ
テストの電気的測定により、故障個所が特定される。次
に、検出された故障個所にマークが形成される（Ｓ
２）。

【００２４】そして、マークによって特定された故障個
所に、エッチングやポリッシングなどの物理加工を施す
ことによって、故障解析用の試料が調製される（Ｓ
３）。

【００２５】最後に、調製された試料を観察および分析
することによって、故障個所が解析される（Ｓ４）。故
障個所の解析装置として、故障原因に関連する物理現象
を利用する多様な装置が存在する。例えば、ホットエレ
クトロン発光個所を特定するためのホットエミッション
法や、高抵抗発熱個所を特定するための液晶法を利用す
る解析装置が挙げられる。

【００２６】図３は、図２のマーク形成工程（Ｓ２）の
フロー図である。マーク形成工程は、図３に示されるよ
うに、水平位置決め工程（Ｓ１１）・垂直位置決め工程
（Ｓ１２）・溶液供給工程（Ｓ１３）・第１蒸発工程
（Ｓ１４）・第２蒸発工程（Ｓ１５）を有する。

【００２７】水平位置決め工程（Ｓ１１）においては、
図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示されるように、例え
ば、顕微鏡を使用した目視観測により、ガイド針１１の
水平方向の位置決めが実行され、ガイド針１１を半導体
デバイス２０の故障個所２１の上方に配置される。

【００２８】垂直位置決め工程（Ｓ１２）においては、
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示されるように、例え
ば、顕微鏡を使用した目視観測により、ガイド針１１の
垂直方向の位置決めが実行され、ガイド針１１を半導体
デバイス２０の故障個所２１に接触しない程度の位置に
保持される。

【００２９】つまり、水平位置決め工程（Ｓ１１）と垂
直位置決め工程（Ｓ１２）とによって、半導体デバイス
の故障個所の上方に、マークを形成するためのガイド針
を位置決めする工程が構成される。

【００３０】次に、溶液供給工程（Ｓ１３）において
は、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示されるように、着
色材料と揮発性溶媒を含んでいる溶液３０を、ガイド針
１１の先端に接触するまで、故障個所２１に供給され
る。

【００３１】次に、第１蒸発工程（Ｓ１４）において
は、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示されるように、照
射手段１５の照射光１８によって、揮発性溶媒の蒸発が
開始される。つまり、光源１６において生成された可視
光線は、対物レンズを有する光学系１７を経由して、溶
液３０に照射され、溶液３０の温度を上昇させる。その
結果、溶液３０中の揮発性溶媒が蒸発する。なお、溶液
３０は、揮発性溶媒の蒸発に伴い、表面張力に基づい
て、半導体デバイス２０の故障個所２１の上方に位置決
めされるガイド針１１の先端に集まってくる。

【００３２】次に、第２蒸発工程（Ｓ１５）において
は、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示されるように、揮
発性溶媒の蒸発がさらに進行し、着色材料からなるマー
ク３１が故障個所２１の周囲に形成される。

【００３３】詳しくは、溶液３０に含まれる揮発性溶媒
の蒸発に伴って、溶液３０とガイド針１１の先端との接
触が解消されると、表面張力に基づいて、溶液３０はリ
ング状に広がり、揮発性溶媒が一気に蒸発する。したが
って、溶液３０に含まれる着色材料からなるマーク３１
が、故障個所２１の周囲に形成される。なお、マーク３
１は、微小であり、故障個所２１を１μｍ以下のレベル
で特定可能である。

【００３４】つまり、第１蒸発工程（Ｓ１４）と第２蒸
発工程（Ｓ１５）とによって、揮発性溶媒を蒸発させ
て、着色材料からなるマークを故障個所の周囲に形成す
る工程が構成される。

【００３５】以上のように、実施の形態１においては、
表面張力に基づいて、供給された溶液は半導体デバイス
の故障個所の上方に位置決めされるガイド針の先端に集
まり、溶液に含まれる揮発性溶媒の蒸発に伴って、溶液
とガイド針の先端との接触が解消されると、溶液はリン
グ状に広がり、溶液に含まれる着色材料からなる微小な
マークが、最終的に故障個所の周囲に形成される。

【００３６】また、揮発性溶媒は、半導体デバイスを物
理的に破壊する高エネルギーの光線、例えば、レーザー
光線を使用することなく、蒸発させることが可能であ
る。つまり、半導体デバイスの電気特性に影響を及ぼす
ことなく、故障個所にマークを形成できる。したがっ
て、マーク形成後において、半導体デバイスの電気特性
を、再度測定でき、より多面的な故障メカニズムの情報
を効率よく取得できる。

【００３７】図９は、本発明に係る実施の形態２のマー
ク形成装置が組み込まれた解析装置４０のブロック図で
ある。図９に示されるように、解析装置４０は、検出手
段４１・位置調整手段４６・溶液供給手段４７・制御手
段４８を有する。なお、制御手段４８は、上記手段４
１，４６，４７を制御するために使用される。

【００３８】検出手段４１は、導体デバイスの故障個所
を検出するプローブ針４２と、プローブ針４２の位置を
特定するための顕微鏡手段４３とを有する。また、顕微
鏡手段４３は、可視光線を生成する光源４４と対物レン
ズを有する光学系４５とを有する照射手段を有する。

【００３９】位置調整手段４６は、プローブ針４２を所
定個所に位置決めするために使用される。また、溶液供
給手段４７は、着色材料と揮発性溶媒を含んでいる溶液
を、プローブ針４２の先端に接触するまで、所定個所に
供給するために使用される。

【００４０】つまり、半導体デバイスの故障個所を検出
するプローブ針・プローブ針を所定個所に位置決めする
ための位置調整手段・可視光線を生成する光源と対物レ
ンズを有する光学系とを有する照射手段は、それぞれ、
実施の形態１におけるマークを形成するためのガイド針
・ガイド針を位置決めするための位置調整手段・揮発性
溶媒を蒸発させるための加熱手段として、兼用できる。
したがって、解析装置４０は、半導体デバイスの電気特
性に影響を及ぼすことなく、故障個所にマークを形成で
きる。

【００４１】また、マークを形成するために新たに追加
される手段は、概して、溶液供給手段のみである。した
がって、マーク形成装置が組み込まれた解析装置を、容
易かつ安価に提供できる。

【００４２】さらに、解析装置とマーク形成装置とが同
一であり、解析装置内部において、マークが形成され
る。したがって、故障個所が特定された半導体デバイス
を、マークを形成するために装置間で移動させる必要は
ない。そのため、故障個所にマークをより正確かつ容易
に形成できる。

【００４３】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々
改変することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、以下の効
果を奏する。

【００４５】請求項１および請求項６においては、半導
体デバイスの電気特性に影響を及ぼすことなく、故障個
所にマークを形成できる。

【００４６】請求項２においては、プロパノールが適当
な揮発性を有するため、リング状のマークをより正確に
形成できる。

【００４７】請求項３においては、適用が容易である可
視光線を使用して揮発性溶媒を蒸発させるため、加熱手
段の構成を単純化できる。

【００４８】請求項４においては、可視光線を生成する
光源と対物レンズを有する光学系とを有する顕微鏡を、
照射手段として兼用できる。つまり、顕微鏡を有する故
障解析装置に、マーク形成装置を組み込むことが容易か
つ安価となる。

【００４９】請求項５においては、プローブ針がガイド
針として兼用される。つまり、プローブ針を有する故障
解析装置に、マーク形成装置を組み込むことが容易かつ
安価となる。

【００５０】請求項７においては、半導体デバイスの電
気特性に影響を及ぼすことなく、故障個所によりマーク
を形成できる。また、マーク形成装置が組み込まれた解
析装置を、容易かつ安価に提供できる。さらに、故障個
所にマークを、より正確かつ容易に形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る実施の形態１のマーク形成装置
のブロック図である。

【図２】 半導体デバイスの故障解析の全体フロー図で
ある。

【図３】 図２のマーク形成工程のフロー図である。

【図４】 （Ａ）および（Ｂ）は、図３の水平位置決め
工程を説明するための平面図および断面図である。

【図５】 （Ａ）および（Ｂ）は、図３の垂直位置決め
工程を説明するための平面図および断面図である。

【図６】 （Ａ）および（Ｂ）は、図３の溶液供給工程
を説明するための平面図および断面図である。

【図７】 （Ａ）および（Ｂ）は、図３の第１蒸発工程
を説明するための平面図および断面図である。

【図８】 （Ａ）および（Ｂ）は、図３の第２蒸発工程
を説明するための平面図および断面図である。

【図９】 本発明に係る実施の形態２のマーク形成装置
が組み込まれた解析装置のブロック図である。

【符号の説明】

１０…マーク形成装置、 １１…ガイド針、 １２…位置調整手段、 １３…溶液供給手段、 １４…加熱手段、 １５…照射手段、 １６…光源、 １７…光学系、 １８…照射光、 １９…制御手段、 ２０…半導体デバイス、 ２１…故障個所、 ３０…溶液、 ３１…マーク、 ４０…解析装置、 ４１…検出手段、 ４２…プローブ針、 ４３…顕微鏡手段、 ４４…光源、 ４５…光学系、 ４６…位置調整手段、 ４７…溶液供給手段、 ４８…制御手段。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マークを形成するためのガイド針、 半導体デバイスの故障個所の上方に、前記ガイド針を位
   置決めするための位置調整手段、 着色材料と揮発性溶媒を含んでいる溶液を、前記ガイド
   針の先端に接触するまで、故障個所に供給するための溶
   液供給手段、および着色材料からなるマークを故障個所
   の周囲に形成するために、揮発性溶媒を蒸発させるため
   の加熱手段を有することを特徴とするマーク形成装置。
2. 【請求項２】 前記揮発性溶媒は、プロパノールである
   ことを特徴とする請求項１に記載のマーク形成装置。
3. 【請求項３】 前記加熱手段は、可視光線を照射する照
   射手段を有し、前記揮発性溶媒の蒸発は、前記可視光線
   の照射によって引き起こされることを特徴とする請求項
   １に記載のマーク形成装置。
4. 【請求項４】 前記照射手段は、可視光線を生成する光
   源と対物レンズを有する光学系とを有することを特徴と
   する請求項３に記載のマーク形成装置。
5. 【請求項５】 前記ガイド針は、プローブ針からなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のマーク形成装置。
6. 【請求項６】 半導体デバイスの故障個所の上方に、マ
   ークを形成するためのガイド針を位置決めする工程、 着色材料と揮発性溶媒を含んでいる溶液を、ガイド針の
   先端に接触するまで、故障個所に供給する工程、および
   揮発性溶媒を蒸発させて、着色材料からなるマークを故
   障個所の周囲に形成する工程を有することを特徴とする
   マーク形成方法。
7. 【請求項７】 半導体デバイスの故障個所を検出するプ
   ローブ針と、プローブ針の位置を特定するための顕微鏡
   手段とを有する検出手段、 プローブ針を所定個所に位置決めするための位置調整手
   段、および着色材料と揮発性溶媒を含んでいる溶液を、
   前記プローブ針の先端に接触するまで、所定個所に供給
   するための溶液供給手段を有し、 前記顕微鏡手段は、可視光線を生成する光源と対物レン
   ズを有する光学系とを有する照射手段を有し、 前記揮発性溶媒は、可視光線の照射によって、蒸発が引
   き起こされることを特徴とする解析装置。