JP2011185633A - 電子部品の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高抵抗性のオープン抵抗の特定を可能とする電子部品の検査方法および検査装置を提供する。
【解決手段】電子部品の検査装置であって、当該検査装置は、電子部品における故障発生が疑われる配線に接続するための電流検出端子１０６と、電流検出端子１０６に接続されており、配線に生じた電流を検出する電流検出器１０５と、電流検出端子１０６と電流検出器１０５との間に設けられ、電流を通過させるか否かをゲートの開閉により切り替えるゲーティング装置１１２と、電子ビームを生成する電子銃１０１と、電子ビームをパルス化するパルスビーム発生装置１１１と、パルス化された電子ビームを配線に照射した際に生じた電流を電流検出器１０５により検出する際に、ゲーティング装置１１２のゲートの開閉を調整するゲーティング調整装置１１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の検査方法及び検査装置に関し、例えば、半導体装置の故障箇所の特定用に使用されるものである。

半導体装置の配線の故障箇所を特定する手法として、吸収電流法が利用されている。吸収電流法では、故障があるだろうと絞り込まれた配線に吸収電流アンプ（電流検出器）を接続し、その配線を含む領域に電子ビームを照射し、吸収電流アンプに流れ込んだ電流量の多寡に応じて輝度変調を行った電流像を作成することにより、故障箇所を特定する。

この場合、電子ビームが断線箇所に対し検出器側の配線部分に照射されれば、電流は検出器に到達するが、電子ビームが断線箇所に対し検出器と反対側の配線部分に照射されると、電流は検出器まで到達できない。よって、検出した電流量の差を輝度変調し、これを電子ビームの照射位置と関連付けて画像化した電流像を作る（例えば、電流量の多い箇所を明るく、電流量の少ない箇所を暗くする）と、電流像内に断線箇所を境に大きな輝度差が生まれ、一目で故障箇所を判別することが可能となる。

吸収電流法の利点は、オープン故障であれば本来配線が繋がっている部分が電流像として現れず、ショート故障であれば本来電流像として現れないはずの配線が電流像として現れるというように、故障箇所が電流像上で一目瞭然で確認できるという点である。しかしながら、オープン故障が、完全オープン（抵抗≒∞）ではなく、高抵抗オープン（抵抗≠∞）の場合、その抵抗値が低ければ低いほど故障箇所の検出が困難という問題がある。その理由を以下に説明する。

吸収電流法の測定系の等価回路では、電子ビームを生成する電子銃は、所定の出力インピーダンスＺを有する定電流源と表される。一方、高抵抗オープン箇所は、所定の抵抗Ｒと表される。そして、電子ビームの照射位置を配線上で移動させることは、定電流源と配線との接続箇所を移動させることに相当する。

このとき、出力インピーダンスＺと抵抗Ｒとの間にＺ＞＞Ｒの関係が成立している場合には、定電流源を抵抗Ｒに対し検出器側に接続しても検出器と反対側に接続しても、検出器に流れ込む電流量に大差はないことになる。つまり、Ｚ＞＞Ｒの関係が成立している限り、高抵抗オープン箇所の付近で電流像上でのコントラスト変化はなく、あったとしても極僅かしかないということになる。この場合、電流像上で高抵抗オープン箇所を認識するのは非常に困難となる。

これに対し、微少な抵抗変化を検出するための方法が幾つか提案されている。１つは、被疑配線（故障発生が疑われる配線）の一端を接地し、他端を検出器に接続するというものである。もう１つは、被疑配線の始点及び終点の両端から電流を引き出し、これを差動増幅しようというものである。

前者の方法は、低インピーダンスで接地することで、定電流源の出力インピーダンスの影響を無視できるようにし、接地抵抗値と故障抵抗値との関係で吸収電流量を変化させようというものである。この方法は、理論的には、接地抵抗値が小さければ小さいほど、小さな故障抵抗値にも適用することができる。

後者の方法は、両端から引き出される電流比が、電子ビームの照射位置と始点との間の抵抗と、電子ビームの照射位置と終点との間の抵抗との抵抗比によって決まることから、その電流比を画像化することで被疑配線上の抵抗値変化を検出しようというものである。

いずれの方法も効果は認められるが、これらの方法では、観測に当たり被疑配線の最低２箇所にプローブする必要がある。

一方、半導体装置内の配線は、ゲートから出力されゲートに入力する、即ち、配線途中が上層内にあったとしても、配線の始点と終点は最下層にあるゲートの入出力端子に接続されるのが普通である。従って、被疑配線中の故障箇所が、上層部に引き回している配線部分にあると予め判明していない限り、通常、最低１箇所は最下層部にプローブする必要がある。

しかしながら、配線層が多層化された近年の半導体装置では、上層内の配線部分にダメージを与えずに最下層部内の配線部分にプローブを接続するのは、非常に困難で現実的ではない。仮に最下層部内の２点に接続可能であってたとしても、配線が複数箇所にfan outされて途中に分岐がある場合、どの分岐内に故障があるかが分かっていなければ、測定を何度もやり直さなければならない。

つまり、被疑配線の２箇所にプロービングする手法は、効果はあるものの現実的ではなく、不可能ではないが、実際の運用上困難を伴う。従って、吸収電流法による検査では、なるべく被疑配線の上層部内の１箇所への接続で測定を行えるのが理想である。更には、１箇所への接続での測定で、高抵抗オープン故障を検出できることが望ましい。

なお、特許文献１には、荷電ビームの照射位置を振動させながら荷電ビームを走査する検査装置が記載されている。また、特許文献２には、複数の探針を有する試料検査装置が記載されている。

特開２００８−２７０６３２号公報 特開２００８−２１１１１１号公報

本発明は、高抵抗性のオープン抵抗の特定を可能とする電子部品の検査方法及び検査装置を提供することを課題とする。

本発明の一の態様は、例えば、電子部品の検査方法であって、電流検出端子にゲーティング装置を介して接続された電流検出器を用意し、前記電子部品における故障発生が疑われる配線に、前記電流検出端子を接続し、前記配線上に、電子ビームをパルス化して照射し、前記電子ビームを前記配線に照射した際に生じた電流を、前記ゲーティング装置のゲートの開閉を調整しつつ、前記電流検出器により検出する、ことを特徴とする電子部品の検査方法である。

本発明の別の態様は、例えば、電子部品の検査装置であって、前記電子部品における故障発生が疑われる配線に接続するための電流検出端子と、前記電流検出端子に接続されており、前記配線に生じた電流を検出する電流検出器と、前記電流検出端子と前記電流検出器との間に設けられ、前記電流を通過させるか否かをゲートの開閉により切り替えるゲーティング装置と、電子ビームを生成する電子銃と、前記電子ビームをパルス化するパルスビーム発生装置と、パルス化された前記電子ビームを前記配線に照射した際に生じた電流を前記電流検出器により検出する際に、前記ゲーティング装置の前記ゲートの開閉を調整するゲーティング調整装置と、を備えることを特徴とする電子部品の検査装置である。

本発明によれば、高抵抗性のオープン抵抗の特定を可能とする電子部品の検査方法及び検査装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態である半導体装置の検査装置の構成を示すシステム構成図である。 完全オープン箇所を含む被疑配線及びその電流像を示した図である。 高抵抗オープン箇所を含む被疑配線及びその電流像を示した図である。 吸収電流法の測定系の等価回路を示した回路図である。 図１の検査装置による半導体装置の検査方法を説明するための図である。 図５に示す点Ｐが正常箇所又は高抵抗オープン箇所である場合のパルス電流の変化について説明するための波形図である。 パルス電流の生成及びゲーティングの詳細について説明するためのタイミングチャート及び波形図である。 パルス電子ビーム発生信号に対するゲーティング信号の遅延時間の算出方法の例について説明するための図である。 電子ビームの走査方法について説明するための図である。 パルス電流のゲーティング方法の第１の例について説明するための波形図である。 パルス電流のゲーティング方法の第２の例について説明するための波形図である。 ゲート幅及びゲートタイミングを調整する方法の例について説明するための波形図である。

本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態である半導体装置の検査装置の構成を示すシステム構成図である。

図１には、本発明の電子部品の例である検査対象の半導体装置１０７が示されている。半導体装置１０７は、真空試料室１０４内に固定され、細く絞った電子ビーム１０３が、半導体装置１０７の配線上に照射される。

電子ビーム１０３は、電子銃１０１により生成され、偏向制御装置１０８に接続された偏向装置１０２により走査可能となっている。図１の検査装置では、電子ビーム１０３の軌道を偏向装置１０２により偏向させることで、半導体装置１０７上の所望の位置に電子ビーム１０３を照射する。

偏向制御装置１０８には、制御用計算機１０９が接続されている。制御用計算機１０９は、偏向制御装置１０８を介して偏向装置１０２を制御することで、電子ビーム１０３の照射位置を制御することができる。制御用計算機１０９には、表示装置１１０が接続されている。

半導体装置１０７の被疑配線（故障発生が疑われる配線）には、電流検出端子１０６が接続される。吸収電流法では、半導体装置１０７の動作をテスタやシミュレーションで確認し、これにより被疑配線を絞り込み、絞り込まれた被疑配線について検査を行う。電流検出端子１０６は、プローブ針とも呼ばれる。

電流検出端子１０６には、（後述のゲーティング装置１１２を介して、）吸収電流アンプ１０５が接続されている。吸収電流アンプ１０５は、本発明の電流検出器の例である。

図１の検査装置では、被疑配線に電流検出端子１０６が接続された状態で、被疑配線に電子ビーム１０３を照射する。これにより、被疑配線内に、電子ビーム１０３に起因する電流が発生する。当該電流は、被疑配線を伝って吸収電流アンプ１０５に流れ込み、吸収電流アンプ１０５により検出される。

吸収電流アンプ１０５により検出された電流の電流値は、制御用計算機１０９内に取り込まれ、当該電流値について各種演算が行われる。これにより、制御用計算機１０９は、電子ビーム１０３の照射位置と電流値とを関連付けて画像化し、電流像を生成する。当該電流像は、電子ビーム１０３の照射位置と、吸収電流アンプ１０５により検出された電流の電流値との関係を、画像として表現したものとなる。本実施形態では、電流像は、吸収電流アンプ１０５に流れ込んだ電流量の多寡に応じて、各画素の輝度値を変調することで作成される。

制御用計算機１０９により生成された電流像の画像データは、表示装置１１０へと送信される。これにより、電流像が表示装置１１０に表示される。ユーザは、この表示された電流像を見ることで、半導体装置１０７の配線の故障箇所を特定することができる。故障箇所が発見された場合には、例えば、故障箇所を中心に半導体装置１０７の物理解析が行われ、半導体装置１０７の設計変更や製造工程の見直し等が行われる。

図１の検査装置は更に、パルスビーム発生装置１１１と、ゲーティング装置１１２と、ゲーティング調整装置１１３とを備えている。

パルスビーム発生装置１１１は、電子銃１０１により生成された電子ビーム１０３をパルス化する装置であり、電子銃１０１及び偏向装置１０２の後段に配置されている。これにより、電子ビーム１０３は、被疑配線上にパルス化されて照射される。

パルスビーム発生装置１１１には、制御用計算機１０９が接続されている。制御用計算機１０９は、パルスビーム発生装置１１１を制御することで、電子ビーム１０３をパルス化することができ、更には、当該電子ビーム１０３のパルス幅、パルス周期、パルス生成タイミング等を制御することができる。

ゲーティング装置１１２は、電流をゲーティングする装置、即ち、電流を通過させるか否かをゲートの開閉により切り替える装置であり、電流検出端子１０６と吸収電流アンプ１０５との間に設けられている。

被疑配線から電流検出端子１０６に到達した電流は、ゲーティング装置１１２のゲートが開いている場合には、ゲーティング装置１１２を通過し、吸収電流アンプ１０５に到達することとなる。一方、上記電流は、ゲーティング装置１１２のゲートが閉じている場合には、ゲーティング装置１１２で遮断され、吸収電流アンプ１０５には到達しないこととなる。

ゲーティング調整装置１１３は、ゲーティング装置１１２のゲートの開閉を調整する装置であり、ゲーティング装置１１２に接続されている。

ゲーティング調整装置１１３には、制御用計算機１０９が接続されている。制御用計算機１０９は、ゲーティング調整装置１１３を介してゲーティング装置１１２を制御することで、上記ゲートの開閉を制御することができ、更には、上記ゲートのゲート幅、ゲートタイミング等を制御することができる。

図１の検出装置は、被疑配線上に電子ビーム１０３をパルス化して照射し、これにより被疑配線内に生じた電流を、ゲーティング装置１１２のゲートの開閉を調整しつつ、吸収電流アンプ１０５により検出する。

以下、図２〜図４を参照して、吸収電流法の一般的な問題点について説明し、続いて、図５〜図１２を参照して、本実施形態の検査装置の動作や効果について説明する。

図２は、完全オープン箇所を含む被疑配線及びその電流像を示した図である。

図２(Ａ)には、完全オープン箇所Ｐ₁を含む被疑配線Ｌ₁が示されている。完全オープン箇所Ｐ₁は例えば、配線Ｌ₁の断線により生じる。図２(Ａ)には更に、被疑配線Ｌ₁上の端部Ｘ₁に電流検出端子１０６を接続し、被疑配線Ｌ₁上に電子ビーム１０３を照射し、これにより被疑配線Ｌ₁内に生じた電流を、吸収電流アンプ１０５により検出する様子が示されている。

図２(Ｂ)には、図２(Ａ)の電流検出により得られた電流像Ｉ₁が示されている。図２(Ａ)の電流検出では、電子ビーム１０３が故障箇所Ｐ₁から見て端部Ｘ₁側の配線部分に照射されると、電流が端部Ｘ₁に到達するが、電子ビーム１０３が故障箇所Ｐ₁から見て端部Ｘ₁と反対側の配線部分に照射されると、電流は端部Ｘ₁まで到達できない。

よって、電流像Ｉ₁では、本来表示されるはずの配線領域Ａ₁が表示されていない。配線領域Ａ₁は、故障箇所Ｐ₁から見て端部Ｘ₁と反対側に位置する配線部分に相当する。電流像Ｉ₁により、ユーザは、故障箇所Ｐ₁を特定することができる。

図３は、高抵抗オープン箇所を含む被疑配線及びその電流像を示した図である。

図３(Ａ)には、高抵抗オープン箇所Ｐ₂を含む被疑配線Ｌ₂が示されている。高抵抗オープン箇所Ｐ₂は例えば、配線Ｌ₂の幅が本来の幅よりも狭まることで生じる。図３(Ａ)には更に、被疑配線Ｌ₂上の端部Ｘ₂に電流検出端子１０６を接続し、被疑配線Ｌ₂上に電子ビーム１０３を照射し、これにより被疑配線Ｌ₂内に生じた電流を、吸収電流アンプ１０５により検出する様子が示されている。

図３(Ｂ)には、図３(Ａ)の電流検出により得られた電流像Ｉ₂が示されている。図３(Ａ)の電流検出では、電子ビーム１０３が故障箇所Ｐ₂から見て端部Ｘ₂側の配線部分に照射されると、端部Ｘ₂に多量の電流が流れ込むが、電子ビーム１０３が故障箇所Ｐ₂から見て端部Ｘ₂と反対側の配線部分に照射されると、端部Ｘ₂には少量の電流しか流れ込まない。

よって、電流像Ｉ₂では、本来鮮明に表示されるはずの配線領域Ａ₂が、ぼやけて表示されている。配線領域Ａ₂は、故障箇所Ｐ₂から見て端部Ｘ₂と反対側に位置する配線部分に相当する。この場合、ユーザは、配線領域Ａ₂とその他の配線領域とのコントラストが強ければ、故障箇所Ｐ₂を特定できるが、配線領域Ａ₂とその他の配線領域とのコントラストが弱いと、故障箇所Ｐ₂を特定することが困難となる。

このことを、図４を参照して説明する。図４は、吸収電流法の測定系の等価回路を示した回路図である。

図４に示すように、電子銃１０１は、加速電圧２０１及び電気抵抗２０２に接続され、所定の出力インピーダンスＺを有する定電流源２０３として表される。一方、被疑配線Ｌ₂の高抵抗オープン箇所Ｐ₂は、抵抗Ｒとして表される。そして、電子ビーム１０３の照射位置を被疑配線Ｌ₂上で移動させることは、定電流源２０３と被疑配線Ｌ₂との接続箇所を移動させることに相当する。

このとき、出力インピーダンスＺと抵抗Ｒとの間にＺ＞＞Ｒの関係が成立している場合には、定電流源２０３を抵抗Ｒに対しアンプ１０５側に接続してもアンプ１０５と反対側に接続しても、アンプ１０５に流れ込む電流量に大差はないことになる。つまり、Ｚ＞＞Ｒの関係が成立している限り、高抵抗オープン箇所Ｐ₂の付近で電流像Ｉ₂上でのコントラスト変化はなく、あったとしても極僅かしかないということになる。この場合、電流像Ｉ₂上で高抵抗オープン箇所Ｐ₂を認識するのは非常に困難となる。

以上、図２〜図４を参照して、吸収電流法の一般的な問題点について説明した。次に、図５〜図１２を参照して、本実施形態の検査装置の動作や効果について説明する。

図５は、図１の検査装置による半導体装置の検査方法を説明するための図である。

図５には、図１の半導体装置１０７に含まれる被疑配線Ｌが示されている。被疑配線Ｌは、図５に示すように、正常箇所又は故障箇所に相当する箇所Ｐと、端部Ｘとを有している。図５には更に、ゲーティング装置１１２を介して吸収電流アンプ１０５に接続された電流検出端子１０６を、端部Ｘに接続した様子が示されている。

本実施形態では、配線Ｌに照射する電子ビーム１０３をパルス化すると共に、検出対象となる信号のゲーティングを行う。

パルス化された電子ビーム１０３が配線Ｌに照射されると、配線Ｌに吸収された電流もパルス化される。図５では、電子ビーム１０３の照射位置で生じたパルス電流の波形が、符号Ｆ₁で示されている。パルス電流Ｆ₁は、点Ｐを通過し、符号Ｆ₂で示すように配線Ｌを伝わり、配線長に応じた遅延時間の後、ゲーティング装置１１２に到達する。ゲーティング装置１１２では、ゲートを開く時間幅及びタイミング（ゲート幅及びゲートタイミング）を、後述する所定の規則で制御する。その結果、ゲーティング装置１１２を通過できた電流のみが、吸収電流アンプ１０５に到達し検出され、電流像（吸収電流像）として表示されることになる。

図６は、図５に示す点Ｐが正常箇所又は高抵抗オープン箇所である場合のパルス電流の変化について説明するための波形図である。図６に示す横軸は、時間を表す。

図６では、図５の配線Ｌに電子ビーム１０３が照射されたタイミングが、ｔ₁で示されており、電子ビーム１０３の照射位置で生じたパルス電流の波形が、図５と同様、Ｆ₁で示されている。

パルス電流Ｆ₁は、点Ｐを通過し、符号Ｆ_2A，Ｆ_2B，Ｆ_2Cで示すように配線Ｌを伝わる。符号Ｆ_2Aは、点Ｐが正常箇所である場合のパルス電流の波形を表し、符号Ｆ_2B，Ｆ_2Cは、点Ｐが高抵抗オープン箇所である場合のパルス電流の波形の例を表す。

点Ｐが高抵抗オープン箇所である場合には、図６に示すように、配線Ｌを伝わるパルス電流の遅延量の増大、又は時間軸方向への波形の広がりが生じる。波形Ｆ_2Bは、正常な波形Ｆ_2Aよりも遅延量が増大した例を示しており、波形Ｆ_2Cは、正常な波形Ｆ_2Aよりも時間軸方向へ波形が広がった例を示している。

図６では、ゲーティング装置１１２のゲートを開くタイミング及び閉じるタイミングがそれぞれ、ｔ₂及びｔ₃で示され、ゲーティング装置１１２のゲート幅が、Δｔで示されている。

本実施形態では、配線Ｌの検査を開始する前に、配線Ｌ上における端部Ｘの近傍の地点にパルス電子ビーム１０３を照射し、これにより生じたパルス電流の検出量が最大量となるよう、ゲーティング装置１１２のゲート幅及びゲートタイミングを調整する。後述する図８では、端部Ｘの近傍の地点の例が、符号Ｙ₀で示されている。本実施形態では、この調整により得られた幅及びタイミングを、ゲート幅及びゲートタイミングの初期設定値に決定する。

そして、配線Ｌの検査時には、配線Ｌ上の様々な地点にパルス電子ビーム１０３を照射する。後述する図８では、これらの地点の例が、符号Ｙ₁〜Ｙ₃で示されている。本実施形態では、これらの電子ビーム照射により生じたパルス電流を検出する際、ゲーティング装置１１２のゲート幅及びゲートタイミングを、上記の初期設定値に調整する。

このような条件でゲーティングを行うと、パルス電流Ｆ_2B及びＦ_2Cの検出量が、パルス電流Ｆ_2Aの検出量よりも少なくなる。即ち、パルス電流が高抵抗オープン箇所を通過する場合に吸収電流アンプ１０５に到達できる電流量が、通過しない場合に到達できる電流量よりも少なくなる。理由は、パルス電流の遅延量や波形の広がりが大きくなるほど、当該パルス電流を検出するのに最適なゲート幅及びゲートタイミングと、初期設定値で規定されるゲート幅及びゲートタイミングとのずれが大きくなるからである。従って、パルス電流が高抵抗オープン箇所を通過する場合と通過しない場合とでは、吸収電流アンプ１０５に到達できる電流量に差が出ることになる。

このように、本実施形態では、パルス化された電子ビーム１０３を配線に照射した際に生じる吸収電流を、ゲーティング装置１１２のゲート幅及びゲートタイミングを調整しつつ検出する。これにより、パルス電流が高抵抗オープン箇所を通過しなかった場合の電流像画素の輝度と、高抵抗オープン箇所を通過した場合の電流像画素の輝度とを大きく変化させることが可能となり、その結果、高抵抗オープン箇所の両側における電流像のコントラストを鮮明なものとすることが可能となる。よって、本実施形態によれば、従来の手法では困難であった高抵抗オープン箇所の特定が可能となる。

なお、本実施形態では、ゲートタイミングの調整は例えば、ゲートを開くタイミングｔ₂の調整により行うことが可能であるが、その他のタイミングを調整することで行っても構わない。ゲート幅Δｔと、ゲートを開くタイミングｔ₂とを所定の値に調整すると、これにより、ゲートを閉じるタイミングｔ₃も所定の値に調整される。

（パルス電流の生成及びゲーティングの詳細）
図７は、パルス電流の生成及びゲーティングの詳細について説明するためのタイミングチャート及び波形図である。

図７(Ａ)は、電子ビーム１０３をパルス化するタイミングを規定するパルス電子ビーム発生信号の信号波形を表す。図７(Ａ)では、パルス電子ビーム発生信号の生成タイミングが、ｔ₀で示されている。時間ｔ₀は、パルス電子ビーム発生信号がＯＮになるタイミングとＯＦＦになるタイミングの中間の時間を示している。

図７(Ｂ)では、図６と同様、電子ビーム１０３が照射されたタイミングが、ｔ₁で示されており、電子ビーム１０３の照射位置で生じたパルス電流の波形が、Ｆ₁で示されている。パルスビーム発生装置１１１にパルス電子ビーム発生信号を供給すると、固定のシステムディレイＤ（＝ｔ₁−ｔ₀）をもって、パルス電子ビーム１０３が照射される。

パルス電子ビーム１０３が配線上に照射されると、パルス電子ビーム１０３の照射位置からゲーティング装置１１１までの経路長に応じた遅延時間の後、パルス電流がゲーティング装置１１２に到達する。図７(Ｃ)では、この経路上に高抵抗オープン箇所がなかった場合の遅延時間が、Ｔで示されている。更には、パルス電流がゲーティング装置１１２に到達した時間が、ｔ₄（＝ｔ₁＋Ｔ）で示されており、ゲーティング装置１１２に到達したパルス電流の波形が、図６と同様、Ｆ_2Aで示されている。

本実施形態では、ゲーティング装置１１２のゲート幅及びゲートタイミングを、予め定められた初期設定値に調整する。図７(Ｄ)は、ゲート幅及びゲートタイミングを規定するゲーティング信号の信号波形を表す。ゲーティング信号がＯＮになるタイミングとＯＦＦになるタイミングはそれぞれ、ゲートが開くタイミングと閉じるタイミングを規定し、図６と同様、ｔ₂及びｔ₃で示されている。また、ゲーティング信号のパルス幅は、ゲート幅を規定し、図６と同様、Δｔで示されている。

本実施形態では、ゲーティング信号がＯＮとなるタイミングｔ₂と、ゲート幅Δｔを、初期設定値に調整することで、正常波形を有するパルス電流Ｆ_2Aの検出量が、異常波形を有するパルス電流の検出量に比べて多くなる。これにより、本実施形態では、高抵抗オープン箇所の特定が可能となる。本実施形態では、タイミングｔ₂は、上記配線上における電子ビーム１０３の照射位置に依存しないタイミングに調整され、タイミングｔ₂とタイミングｔ₀との差は、当該照射位置に依存しない値となる。同様に、ゲート幅Δｔもまた、上記配線上における電子ビーム１０３の照射位置に依存しない値に調整される。

図７では、時間ｔ₄は、ゲーティング信号がＯＮになるタイミングとＯＦＦになるタイミングの中間の時間となっており（即ち、ｔ₄＝（ｔ₂＋ｔ₃）／２）、図７(Ｄ)に示すゲート幅及びゲートタイミングは、図７(Ｃ)に示すパルス電流Ｆ_2Aの検出量が最大量となるよう調整されている。本実施形態では、ゲーティング信号がＯＮとなるタイミングｔ₂を調整する代わりに、この中間タイミングｔ₄を調整しても構わない。この場合、タイミングｔ₄を、タイミングｔ₀に対する遅延時間がＤ＋Ｔとなるよう調整することで、パルス電流Ｆ_2Aの検出量が最大量となる。上記の初期設定値は、このような調整により決定することが可能である。

遅延時間Ｄ＋Ｔは、パルス電子ビーム１０３の照射位置に応じて変化する。パルス電子ビーム１０３をある位置に照射して検査を行う際、これにより生じたパルス電流を検出するのに最適なゲーティング条件と、初期設定値で規定されるゲーティング条件とのずれの大きさは、その位置における遅延時間Ｄ＋Ｔが大きいほど大きくなる。ここで、遅延時間Ｄ＋Ｔの算出方法の例について説明する。本方法は例えば、後述するゲーティング方法の第２の例（図１１）を採用する際に、ゲートタイミングを大まかに見積もるのに利用可能である。

図８は、図７に示す遅延時間Ｄ＋Ｔの算出方法の例について説明するための図である。遅延時間Ｄ＋Ｔは、パルス電子ビーム発生信号に対するゲーティング信号の遅延時間に相当する。

パルス電流が、パルス電子ビーム１０３の照射位置からゲーティング装置１１２に伝達する時間は、伝達経路上に故障箇所が存在しない場合、伝達経路の長さに比例すると考えられる。また、配線Ｌ上において、端部Ｘから離れた地点では、端部Ｘからその地点までに故障箇所が存在する可能性が高いものの、端部Ｘの近傍の地点では、端部Ｘからその地点までに故障箇所が存在する可能性は低いと考えられる。

そこで、本方法ではまず、パルス電子ビーム１０３を、端部Ｘの近傍の地点Ｙ₀に照射する。次に、これにより生じたパルス電流の検出量が最大量となるよう、ゲーティング装置１１２のゲート幅Δｔ及びゲートタイミングｔ₄を調整する。そして、時間ｔ₄を決定し、時間ｔ₄−ｔ₀を算出し、算出された時間ｔ₄−ｔ₀を、点Ｙ₀における遅延時間Ｄ＋Ｔと決定する。

図８では、点Ｙ₀における遅延時間Ｄ＋Ｔが、τ₀で示されている。更には、配線Ｌ上の別の点Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃における遅延時間Ｄ＋Ｔがそれぞれ、τ₁，τ₂，τ₃で示されている。遅延時間Ｄ＋Ｔにおいて、時間Ｄは、配線Ｌ上の位置によらない定数であり、時間Ｔは、配線Ｌ上の位置とゲーティング装置１１２との距離に比例して増加する。

よって、点Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃と点Ｙ₀との上記距離の比をそれぞれ、ｒ₁，ｒ₂，ｒ₃とする場合、遅延時間τ₁，τ₂，τ₃は、遅延時間τ₀に占める時間Ｄと、遅延時間τ₀に占める時間Ｔをｒ₁，ｒ₂，ｒ₃倍した値との和をとることで算出される。このようにして、本方法では、配線Ｌ上の各地点における遅延時間Ｄ＋Ｔを算出することができる。

なお、本方法は、タイミングｔ₄を調整する代わりに、ゲーティング信号がＯＮとなるタイミングｔ₂を調整する場合にも適用可能である。この場合にも、遅延時間ｔ₂−ｔ₀に占める、距離によらない定数部分と、距離に比例して増加する部分とを考慮する必要がある。同様に、本方法は、タイミングｔ₄，ｔ₂以外のタイミングを調整する場合にも適用可能である。

また、パルス電流が、パルス電子ビーム１０３の照射位置からゲーティング装置１１２に伝達する時間は、正確には、伝達距離だけでなく、伝達経路のインピーダンスにも依存する。よって、ゲート幅及びゲートタイミングの調整の精度を高めたい場合には、遅延時間Ｄ＋Ｔを算出する際、必要に応じて、伝達距離だけでなく伝達経路上のインピーダンスも考慮することが望ましい。

なお、電子ビーム１０３を点Ｙ₀に照射した際に、パルス電流の検出量が最大量となるよう、ゲート幅及びゲートタイミングを調整する方法の例については、後述する。

（電子ビームの走査方法）
図９は、電子ビーム１０３の走査方法について説明するための図である。

図９に示す正方形の各領域は、電流像の１画素に相当する半導体装置１０７上の領域を表す。図９に示す各領域が、電流像上では１画素として表示される。図９では更に、電子ビーム１０３の走査方向が、矢印で示されている。

電流像は通常、縦画素数×横画素数で決まる総画素数を持った画像データとなる。そして、電子ビーム１０３が電流像の１画素分の領域に滞留する期間は、画像取得期間／総画素数で与えられる。例えば、図９に示す２４個の領域に矢印に沿って電子ビーム１０３を照射するのに要する時間をＴ_24Pとする場合、電子ビーム１０３が１個の領域に滞留する期間Ｔ_1Pは、Ｔ_24P／２４で表される。

本実施形態では、電流像による故障箇所の特定を、１画素の分解能で行えることが望ましい。そのためには、図９に示す各領域に、パルス１個分の電子ビーム１０３を照射する必要がある。しかしながら、電子ビーム１０３のパルス幅を、期間Ｔ_1Pよりも長く設定してしまうと、電子ビーム１０３の１個のパルスを、１個の領域に照射することができなくなり、複数の領域に照射されてしまう。

そこで、本実施形態では、電子ビーム１０３のパルス幅を、期間Ｔ_1Pよりも短く設定する。これにより、図９に示す各領域に、パルス１個分の電子ビーム１０３を照射することが可能となる。また、電子ビーム１０３を一定のパルス周期で発生させる場合には、同様の理由から、電子ビーム１０３のパルス周期を、期間Ｔ_1P以下に設定する。この場合、ゲーティングの実行周期は、電子ビーム１０３のパルス周期に同期させることが望ましい。

また、画像取得期間については、これを長くしたり短くしたりする必要がある場合も想定される。このような場合には、電子ビーム１０３のパルス幅やパルス周期を変化させることが可能なよう、検出装置（特にパルスビーム発生装置１１１）を構成することが望ましい。

本実施形態では、パルス電子ビーム１０３を照射する処理と、ゲート幅及びゲートタイミングを調整しつつパルス電流を検出する処理を、図９に示す個々の領域ごとに繰り返し行う。これにより、複数の画素からなる電流像が生成される。

（パルス電流のゲーティング方法の例）
以下、パルス電流のゲーティング方法の２つの例について説明する。第１の例では、ゲーティング装置１１２のゲートタイミングを、上述のように、予め定められた初期設定値に固定する。一方、第２の例では、ゲーティング装置１１２のゲートタイミングを、パルス電流の遅延量に応じて変化させる。

図１０は、パルス電流のゲーティング方法の第１の例について説明するための波形図である。

図１０では、図６と同様、電子ビーム１０３が配線上に照射されたタイミングが、ｔ₁で示されており、電子ビーム１０３の照射位置で生じたパルス電流の波形が、Ｆ₁で示されている。更には、上記照射位置から高抵抗オープン箇所を通過せずにゲーティング装置１１２に到達したパルス電流の波形が、Ｆ_2Aで示され、高抵抗オープン箇所を通過してゲーティング装置１１２に到達したパルス電流の波形が、Ｆ_2Bで示されている。

第１の例では、電子ビーム１０３を上記照射位置に照射する際、ゲート幅及びゲートタイミングの初期設定値を予め算出しておく。即ち、電子ビーム１０３を上記配線上の端部近傍に照射した場合にパルス電流の検出量が最大量となるゲート幅及びゲートタイミングを、予め算出しておく。

そして、電子ビーム１０３を上記照射位置に照射した際には、ゲート幅及びゲートタイミングを初期設定値に調整しつつ、パルス電流を検出する。初期設定値は、電子ビーム１０３の照射位置が変化しても変化させない定数とする。

その後、制御用計算機１０９は、電子ビーム１０３の照射位置と、パルス電流の検出量とを関連付けて画像化し、電流像を生成する。当該電流像は、電子ビーム１０３の照射位置と、パルス電流の検出量との関係を、画像として表現したものとなる。第１の例では、電流像は例えば、パルス電流の検出量の多寡に応じて、各画素の輝度値を変調することで作成される。各画素の輝度値を変調する代わりに、各画素に色を割り当てて２次元表示させても構わない。

このように、第１の例では、パルス電流は、ゲート幅及びゲートタイミングを予め定められた初期設定値に調整しつつ検出される。これにより、パルス電流が高抵抗オープン箇所を通過しなかった場合の電流検出量と、高抵抗オープン箇所を通過した場合の電流検出量とを大きく変化させることが可能となる。その結果、高抵抗オープン箇所が、電流像が不連続に変化する箇所として電流像上に出現し、これにより高抵抗オープン箇所を特定することが可能となる。

図１１は、パルス電流のゲーティング方法の第２の例について説明するための波形図である。

図１１では、図１０と同様、電子ビーム１０３が配線上に照射されたタイミングが、ｔ₁で示されており、電子ビーム１０３の照射位置で生じたパルス電流の波形が、Ｆ₁で示されている。更には、上記照射位置から高抵抗オープン箇所を通過せずにゲーティング装置１１２に到達したパルス電流の波形が、Ｆ_2Aで示され、高抵抗オープン箇所を通過してゲーティング装置１１２に到達したパルス電流の波形が、Ｆ_2Bで示されている。

第２の例では、電子ビーム１０３を上記照射位置に照射した際、パルス電流を実際に検出し、その検出量が最大量となるよう、ゲート幅及びゲートタイミングを調整する。よって、図１１に示すように、パルス電流Ｆ_2Bを検出する際のゲートタイミング（ＯＮタイミング）ｔ₂’は、パルス電流Ｆ_2Aを検出する際のゲートタイミング（ＯＮタイミング）ｔ₂よりも遅くなる。これは、ＯＦＦタイミングｔ₃及びｔ₃’や、ＯＮ／ＯＦＦ中間タイミングｔ₄及びｔ₄’についても同様である。図１１では、タイミングｔ₂’，ｔ₃’，ｔ₄’とタイミングｔ₂，ｔ₃，ｔ₄との差が、ｗで示されている。

よって、パルス電流Ｆ_2Aは、その検出量が最大値となるよう、ゲートタイミングをｔ₂に調整しつつ検出され、パルス電流Ｆ_2Bは、その検出量が最大値となるよう、ゲートタイミングをｔ₂’に調整しつつ検出される。

その後、制御用計算機１０９は、電子ビーム１０３の照射位置と、ゲーティング装置１１２のゲートタイミングとを関連付けて画像化し、電流像を生成する。当該電流像は、電子ビーム１０３の照射位置と、ゲーティング装置１１２のゲートタイミングとの関係を、画像として表現したものとなる。第２の例では、電流像は例えば、ゲートタイミングの値に応じて、各画素の輝度値を変調することで作成される。各画素の輝度値を変調する代わりに、各画素に色を割り当てて２次元表示させても構わない。

このように、第２の例では、パルス電流は、パルス電流の検出量が最大量となるよう、ゲート幅及びゲートタイミングを調整しつつ検出される。そして、電子ビーム１０３の照射位置と、ゲーティング装置１１２のゲートタイミングとを関連付けて画像化し、電流像を生成する。その結果、電流像上では、正常箇所では電流像が連続的に変化し、高抵抗オープン箇所では電流像が不連続に変化することとなる。これにより、高抵抗オープン箇所を特定することが可能となる。

なお、第２の例では、ゲート幅は、電子ビーム１０３の照射位置によらず一定としてもよいし、電子ビーム１０３の照射位置に応じて変化させてもよい。前者の場合、パルス電流の検出は、ゲート幅を固定値に調整する共に、パルス電流の検出量が最大量となるようゲートタイミングを調整しつつ行われる。後者の場合、パルス電流の検出は、パルス電流の検出量が最大量となるよう、ゲート幅及びゲートタイミングを調整しつつ行われる。

また、第２の例では、調整されたゲートタイミングそのものを画像化する代わりに、調整されたゲートタイミングと正常時のゲートタイミングとの差を画像化してもよい。パルス電流がＦ_2Aの場合の上記タイミング差は、０（＝ｔ₂−ｔ₂）となり、パルス電流がＦ_2Bの場合の上記タイミング差は、ｗ（＝ｔ₂’−ｔ₂）となる。

このようにゲートタイミングの差を画像化する場合、電流像上では、正常箇所では電流像が一様となり、高抵抗オープン箇所では電流像が不連続に変化することとなる。一方、ゲートタイミングそのものを画像化する場合、電流像上では、正常箇所では電流像が連続的に変化し、高抵抗オープン箇所では電流像が不連続に変化することとなる。

また、第１の例では、ゲート幅及びゲートタイミングが初期設定値に固定されるため、電流像上では、第２の例の場合と同様に、正常箇所では電流像が連続的に変化し、高抵抗オープン箇所では電流像が不連続に変化することとなる。

以上のように、本実施形態では、パルス電流は、ゲーティング装置１１２のゲートの開閉を調整しつつ検出される。そして、電流像は、電子ビーム１０３の照射位置と、パルス電流に関するパラメータとの関係を画像化することで作成される。上記の第１及び第２の例では、このようなパラメータの例として、パルス電流の検出量と、パルス電流をゲーティングする際のゲートタイミングを挙げたが、当該パラメータは、これらの例に限られるものではない。本実施形態では、以上のような処理により、高抵抗オープン箇所を特定することが可能となる。

なお、実際の半導体装置１０７では、電子ビーム１０３の照射位置に生じるパルス電流の電流量が、多層配線構造の配線層ごとに異なる場合がある。この場合、当該パルス電流を検出する際のゲート幅及びゲートタイミングは、層間で同じであっても、当該パルス電流に対応する画素の輝度は、層間で異なってしまう。この場合、電流値を画像化する場合には、電流像が層の違いの影響を受けてしまうのに対し、第２の例のように、ゲートタイミングを画像化する場合には、電流像が層の違いの影響を受けずに済むというメリットがある。

（ゲート幅及びゲートタイミングの調整方法の例）
ここで、電子ビーム１０３を点Ｙ₀（図７）に照射した際に、パルス電流の検出量が最大量となるよう、ゲート幅及びゲートタイミングを調整する方法の例について説明する。本方法は、図１１に示す第２の例において、パルス電流Ｆ_2Aやパルス電流Ｆ_2Bを検出する際のゲート幅及びゲートタイミングの調整にも適用可能である。

図１２は、ゲート幅及びゲートタイミングを調整する方法の例について説明するための波形図である。

まず、図１２(Ａ)に示すように、ゲートを開くタイミングの仮値ｔ_Aと、ゲートを閉じるタイミングの仮値ｔ_Bを設定する。この際、ｔ_B−ｔ_Aは、ゲーティング装置１１２に到達するパルス電流のパルス幅よりも短い値、例えば、到達するパルス電流のパルス幅の半分程度に設定する。また、ｔ_A及びｔ_Bは、上記のｔ_B−ｔ_Aの設定の下、パルス電流の検出量が最大量となるタイミングに設定する。なお、パルス電流のパルス幅は、予めオシロスコープ等で観測することにより、入射パルス幅に対する大まかな値を求めておくことで判断可能である。

ｔ_A及びｔ_Bの設定が決まったら、図１２(Ｂ)に示すように、ゲート幅を広げる。ゲート幅は、パルス電流の検出量が増えなくなり始めるまで広げる。そして、ゲート幅を広げた後、ｔ_Aの移動先のタイミングを、ゲートを開くタイミングｔ₂に設定し、ｔ_Bの移動先のタイミングを、ゲートを閉じるタイミングｔ₃に設定する。なお、タイミングｔ₂及びｔ₃の設定は例えば、仮値ｔ_A及びｔ_Bの中心時刻である（ｔ_A＋ｔ_B）／２の値を固定しつつ、ゲート幅を広げるよう仮値ｔ_A及びｔ_Bを変化させることで行う。

その結果、図１２(Ｂ)に示すゲート幅及びゲートタイミングは、パルス電流の検出量が最大量となる幅及びタイミングに設定される。

以上のように、本実施形態では、配線上に電子ビーム１０３をパルス化して照射し、これにより配線内に生じた電流を、ゲーティング装置１１２のゲートの開閉を調整しつつ、吸収電流アンプ１０５により検出する。これにより、高抵抗オープン箇所の両側における電流像を不連続に変化させることが可能となる。よって、本実施形態によれば、高抵抗オープン箇所の特定を可能にすることができる。

なお、本実施形態は、半導体装置１０７の検査に適用する代わりに、配線を有するその他の電子部品に適用しても構わない。このような電子部品の例としては、液晶パネル等が挙げられる。

また、本実施形態の検査を適用する半導体装置１０７は、プローブ針を当てることが可能であれば、ウェハの状態の半導体装置１０７でも、チップに割断された状態の半導体装置１０７でも構わない。

以上、本発明の具体的な態様の例を、本発明の実施形態により説明したが、本発明は、当該実施形態に限定されるものではない。

１０１ 電子銃
１０２ 偏向装置
１０３ 電子ビーム
１０４ 真空試料室
１０５ 吸収電流アンプ
１０６ 電流検出端子
１０７ 半導体装置
１０８ 偏向制御装置
１０９ 制御用計算機
１１０ 表示装置
１１１ パルスビーム発生装置
１１２ ゲーティング装置
１１３ ゲーティング調整装置
２０１ 加速電圧
２０２ 電気抵抗
２０３ 定電流源

Claims (7)

1. 電子部品の検査方法であって、
   電流検出端子にゲーティング装置を介して接続された電流検出器を用意し、
   前記電子部品における故障発生が疑われる配線に、前記電流検出端子を接続し、
   前記配線上に、電子ビームをパルス化して照射し、
   前記電子ビームを前記配線に照射した際に生じた電流を、前記ゲーティング装置のゲートの開閉を調整しつつ、前記電流検出器により検出する、
   ことを特徴とする電子部品の検査方法。
2. 更に、前記電子ビームの照射位置と、前記電流検出器により検出された前記電流と、の関係を画像として表現した電流像を生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の検査方法。
3. 前記電子ビームのパルス幅は、前記電子ビームが前記電流像の１画素分の領域に滞留する期間よりも短く設定される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子部品の検査方法。
4. 前記電子ビームにより生じた前記電流は、前記ゲートのゲート幅及びゲートタイミングを調整しつつ検出される、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子部品の検査方法。
5. 前記電子ビームにより生じた前記電流は、前記ゲートタイミングを、前記電子ビームの照射位置に依存しないタイミングに調整しつつ検出され、
   前記電流像は、前記電子ビームの照射位置と、前記電流の検出量との関係を画像として表現したものであることを特徴とする請求項２に記載の電子部品の検査方法。
6. 前記電子ビームにより生じた前記電流は、前記電流の検出量が最大値となるよう、前記ゲートタイミングを前記電流の検出値に基づいて調整しつつ検出され、
   前記電流像は、前記電子ビームの照射位置と、前記電流の検出量が最大値となる前記ゲートタイミングとの関係を画像として表現したものであることを特徴とする請求項２に記載の電子部品の検査方法。
7. 電子部品の検査装置であって、
   前記電子部品における故障発生が疑われる配線に接続するための電流検出端子と、
   前記電流検出端子に接続されており、前記配線に生じた電流を検出する電流検出器と、
   前記電流検出端子と前記電流検出器との間に設けられ、前記電流を通過させるか否かをゲートの開閉により切り替えるゲーティング装置と、
   電子ビームを生成する電子銃と、
   前記電子ビームをパルス化するパルスビーム発生装置と、
   パルス化された前記電子ビームを前記配線に照射した際に生じた電流を前記電流検出器により検出する際に、前記ゲーティング装置の前記ゲートの開閉を調整するゲーティング調整装置と、
   を備えることを特徴とする電子部品の検査装置。

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