JP2011191209A - 故障解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】故障箇所特定の精度を低下させずに観測時間の短縮ができる故障解析装置を実現する。
【解決手段】本発明の故障解析装置は、被解析ＬＳＩ３３のチップ表面にレーザ光を照射して、被解析ＬＳＩ３３の故障箇所を特定する故障解析装置であって、分割制御情報１８に基づいて、被解析ＬＳＩ３３へのレーザ光の照射領域を任意の複数の矩形領域であるブロックに分割してブロック情報１９を生成するブロック分割制御部１４と、ブロック情報１９とあらかじめ抽出された被解析ＬＳＩ３３の故障ノード情報２０とに基づいて、複数のブロックの優先順位を決定してレーザ照射情報２１を生成する優先順位設定制御部１５と、レーザ照射情報２１に基づいて、被解析ＬＳＩ３３へのレーザ光の照射を制御するレーザ制御部１７を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、故障解析装置に係り、特に、ＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance CHange）装置を用いたＤＬＳ（Dynamic Laser Stimulation）解析に関する。

従来の故障解析装置（ＯＢＩＲＣＨ装置）を用いたＤＬＳ解析では、半導体試験装置(以下、「ＬＳＩテスタ」という。)からテストパターンを入力し被解析ＬＳＩを動作させた状態で、ＯＢＩＲＣＨ装置からレーザ光を照射し、ＬＳＩテスタでの試験結果（Ｐａｓｓ/Ｆａｉｌ）信号の変化とレーザの照射座標とを照合することで、被解析ＬＳＩ内に存在する配線中の高抵抗箇所やトランジスタの特性不良等の故障箇所を特定していた（例えば、「特許文献１」を参照。）。

しかしながら、近年は、ＬＳＩの高集積化、高機能化の進展に伴いテストすべきテストパターンが膨大化し、観測時間（１テスト時間×レーザ照射ポイント数)も膨大なものとなってきている。このため、短期間での結果が要求される故障解析においても解析時間が大幅に増加し、場合によっては製品開発に時間が多くかかることがあった。これに対して、観測時間短縮のためレーザ照射ポイント数を減らす（例えば、１つ置きに照射する、エリアを指定して照射するなど。）ことが考えられるが、レーザ未照射ポイントの発生による故障箇所の見落としや、不必要な箇所にレーザを照射することによる不要なレーザ照射時間の発生などがある。また、複数箇所の故障候補に対しエリア指定により照射エリアを限定して解析する場合でも、その都度照射エリアを設定し直したり照射条件を設定し直す必要がある。

特開２００８−３００４８６号公報

本発明は、故障箇所特定の精度を低下させずに観測時間の短縮ができる故障解析装置を提供する。

本発明の一態様によれば、ＬＳＩのチップ表面にレーザ光を照射して、前記ＬＳＩの故障箇所を特定する故障解析装置であって、分割制御情報に基づいて、前記ＬＳＩへのレーザ光の照射領域を任意の複数の矩形領域であるブロックに分割してブロック情報を生成するブロック分割制御手段と、前記ブロック情報とあらかじめ抽出された前記ＬＳＩの故障ノード情報とに基づいて、前記複数のブロックの優先順位を決定してレーザ照射情報を生成する優先順位設定制御手段と、前記レーザ照射情報に基づいて、前記ＬＳＩへのレーザ光の照射を制御するレーザ制御手段を有することを特徴とする故障解析装置が提供される。

本発明によれば、故障箇所特定の精度を低下させずに観測時間の短縮が可能となるので、故障解析の解析時間を大幅に短縮でき製品開発の効率化を図ることができる。

本発明の実施例に係る故障解析装置を示すブロック図。 本発明の実施例に係る故障解析装置における観察視野のブロック分割方法を示すイメージ図。 本発明の実施例に係る故障解析装置における観察視野へのレーザ照射方法を示すイメージ図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施例に係る故障解析装置（ＯＢＩＲＣＨ装置）を示すブロック図である。ここでは、主に、観察視野の分割とその制御にかかわる部分を示した。また、故障箇所を特定する被解析ＬＳＩ３３にテストパターンを入力しながらその測定結果を表示するＬＳＩテスタ３１もともに示した。

本発明の実施例に係る故障解析装置は、被解析ＬＳＩ３３にレーザ光を照射するレーザ光学系１１、レーザ光学系１１を制御する制御系１２、およびレーザ光が照射される観察視野を視覚的に表示する表示系１３を備えている。また、制御系１２は、ブロック分割制御部１４、優先順位設定制御部１５、照射ブロック設定制御部１６、およびレーザ制御部１７を備えている。

ブロック分割制御部１４の入力には分割制御情報１８が入力され、ブロック分割制御部１４の出力はブロック情報１９として優先順位設定制御部１５の第１の入力および照射ブロック設定制御部１６の入力に入力され、優先順位設定制御部１５の第２の入力には故障ノード情報２０が入力され、優先順位設定制御部１５の出力はレーザ照射情報２１としてレーザ制御部１７の入力に入力され、照射ブロック設定制御部１６の出力はレーザ照射情報２１としてレーザ制御部１７の入力に入力されている。

制御系１２の出力は、レーザ照射を制御するためにレーザ光学系１１に出力され、また、レーザ照射を視覚的に表示するために表示系１３に出力されている。ここでいうレーザ照射とは、被解析ＬＳＩ３３の表面上の矩形領域にレーザ光を一定間隔でスキャンしながら照射することを意味している。

ブロック分割制御部１４は、分割制御情報１８を取込み、レーザ光学系１１の観察視野を任意の複数のブロックに分割し、ブロック番号を割り付けたブロック情報１９を生成する。例えば、分割情報が（４，４）の場合には、図２に示したように、観察視野全体を縦に４分割、横に４分割、合計４×４＝１６のブロックに分割し、右下のブロックを第１ブロック、左上のブロックを第１６ブロックとして左方向、上方向の順にブロック番号を割り付ける。

優先順位設定制御部１５は、故障診断によりあらかじめ抽出された故障ノード情報２０が有る場合（“診断結果有”）に、故障ノード情報２０に基づいて、故障している確率の高いブロックを判定しブロックの優先順位を設定する。

故障ノード情報２０は、故障候補となるノードに対応した配線パターンなどの座標値を有し、優先順位設定制御部１５は、これらのノード座標をブロック分割制御部１４からのブロック情報１９に含まれる各ブロックのブロック座標と比較照合することで、故障候補のノード座標が多いブロックから順にレーザ光を照射する優先順位を決定する。一般に、１つの故障ノードには複数の異なる座標値が存在し、特に、そのノードが配線パターンを有する場合には、１つの故障ノードが複数のブロックに故障ノード座標を持っている場合が少なくない。

照射ブロック設定制御部１６は、故障診断によりあらかじめ抽出された故障ノード情報２０が無い場合（“診断結果無”）に、ブロックのレーザ光の照射順位を任意に設定してレーザ照射情報２１を生成する。

レーザ制御部１７は、レーザ照射情報２１の優先順位の高低に応じてレーザ光の照射ブロック、ブロックごとのレーザ光の照射間隔を制御する。例えば、図３に示したように、レーザ照射情報２１で、第１１ブロックが第１優先ブロック、第１０ブロックが第２優先ブロック、第７ブロックが第３優先ブロックである場合には、レーザ制御部１７は、まず、第１１ブロックに対して最も緻密なレーザ光の照射間隔でレーザ照射するようレーザ光学系１１を制御する。次に、レーザ制御部１７は、第１０ブロックに対してレーザ光の照射間隔を広くしてレーザ照射するようレーザ光学系１１を制御する。同様に、第７ブロックに対しても広い照射間隔でレーザ照射するようレーザ光学系１１を制御する。

また、レーザ制御部１７は、レーザ照射中にＤＬＳ反応（ＬＳＩテスタ３１での測定結果が変化する反応。）を検出した場合に、当該ブロック以降のブロックに対するレーザ照射をキャンセルする機能も備えている。

レーザ光学系１１は、ＬＳＩテスタ３１のテストヘッド３２に装着された被解析ＬＳＩ３３に対して、制御系１２からの制御信号に基づいて、レーザ光をスキャンしながら照射する。ＬＳＩテスタ３１は、ＯＢＩＲＣＨ装置が被解析ＬＳＩ３３にレーザ照射を行っている間、レーザ照射ポイントごとに被解析ＬＳＩ３３にテストパターンを繰り返し入力し被解析ＬＳＩ３３を動作させてテストを行う。そして、その測定結果はテスト結果情報３４としてＯＢＩＲＣＨ装置に送られる。

ここで使用されるテストパターンは、注目している故障についてＰａｓｓ/Ｆａｉｌの境界付近で安定してＰａｓｓ/Ｆａｉｌを保持できるものが選択される。

表示系１３は、ＬＳＩテスタ３１から送られてきたテスト結果情報３４とレーザ照射座標とを照合して画面表示する。レーザ光のスキャンに伴ってＤＬＳ反応があれば、すなわち、あるレーザ照射ポイントでレーザ光が実際の故障箇所に照射され、ＬＳＩテスタ３１での測定結果が“Ｆａｉｌ”から“Ｐａｓｓ”に変化すれば、そのレーザ照射座標に対応する位置の画面表示が反転する。

次に、上述した構成を持つ故障解析装置で実際に故障のある被解析ＬＳＩ３３を解析する方法について、一例として、図２、図３の場合を説明する。

まず、あらかじめレーザ光学系１１より被解析ＬＳＩ３３にレーザ光が照射され、被解析ＬＳＩ３３からの反射光を検出することで観察視野内のパターン像が取得される。

次に、分割制御情報１８として分割数（４，４）がブロック分割制御部１４に入力される。この場合、図２に示したように、観察視野全体が１６個の矩形領域であるブロックに分割され、各ブロックにブロック番号が割付けられる。

その後、故障診断によりあらかじめ抽出された故障ノード情報２０が優先順位設定制御部１５に取り込まれ、レーザ照射の優先順位が決定される。このとき、故障ノードの座標がブロック分割制御部１４にて設定されたブロック座標と比較、照合される。ここでは、図３に示したように、ブロック番号７、１０、１１に故障候補となった故障ノードの座標がそれぞれ存在するとする。故障ノード座標の存在確率の高い（故障ノード座標が多く存在する）ブロックが１１、１０、７の順番であれば、レーザ光が照射される優先順位はブロック１１、１０、７の順に設定される。

この優先順位設定制御部１５で設定された優先順位を基にレーザ制御部１７で、レーザ照射方法が設定される。すなわち、優先順位設定制御部１５にて優先順位がブロック１１、１０、７とされているため、レーザ照射もブロック１１、１０、７の順となる。また、図３に示したように、優先順位が低くなるに従い、詳細なレーザ照射から荒い照射へレーザ照射間隔が制御される。ブロック１１でＤＬＳ反応が検出された場合、ブロック１０およびブロック７へのレーザ照射は自動的にキャンセルされる。

このように、故障診断結果に基づいて、故障ノード座標を多く含むブロックを優先的にレーザ照射し、さらに優先順位の低いブロックに対してはレーザ照射の有無やレーザ照射間隔をプログラマブルに制御することで観測時間の短縮が可能となる。

従来のＯＢＩＲＣＨ装置を用いたＤＬＳ解析においては、１回のテスト時間を“ｔ”、レーザ照射ポイント数を“ｍ”とすれば、観察視野全体の１画面を取得するために必要な時間は“ｍｔ”となる。通常、複数回積算した画像で結果の判断を行うので、これに積算回数“Ｃ”が掛けられ、１画面の解析時間は“Ｃｍｔ”となる。

これに対し、上述した構成のＯＢＩＲＣＨ装置を用いた場合では、ブロック分割制御部１４に分割制御情報１８として分割数“（ｉ，ｊ）＝ｎ”を設定し、故障診断にて抽出された故障ノード座標が存在するブロック数を“ｐ”とすれば、１画面の取得に必要となる時間は“Ｃｍｐｔ／ｎ”となる。例えば、図２および図３で示した場合では、分割数が４×４＝１６、故障ノード座標が存在するブロック数＝３であるので、１画面の取得に必要な時間は“Ｃｍｔ・３／１６”と、従来の２０％以下まで短縮可能となる。

上記実施例によれば、故障箇所特定の精度を低下させずに観測時間の短縮が可能となるので、故障解析の解析時間を大幅に短縮でき製品開発の効率化を図ることができる。

上述の実施例では、分割ブロック数は４×４＝１６であるとしたが、本発明はこれに限られるものではない。

また、上述の実施例では、レーザ照射の優先順位は故障ノード座標の存在数によって決定されるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、故障ノードの故障状態（故障の種類や故障の程度など。）によって決定されるようにしてもよい。

１１ レーザ光学系
１２ 制御系
１３ 表示系
１４ ブロック分割制御部
１５ 優先順位設定制御部
１６ 照射ブロック設定制御部
１７ レーザ制御部
１８ 分割制御情報
１９ ブロック情報
２０ 故障ノード情報
２１ レーザ照射情報

Claims (4)

1. ＬＳＩのチップ表面にレーザ光を照射して、前記ＬＳＩの故障箇所を特定する故障解析装置であって、
   分割制御情報に基づいて、前記ＬＳＩへのレーザ光の照射領域を任意の複数の矩形領域であるブロックに分割してブロック情報を生成するブロック分割制御手段と、
   前記ブロック情報とあらかじめ抽出された前記ＬＳＩの故障ノード情報とに基づいて、前記複数のブロックの優先順位を決定してレーザ照射情報を生成する優先順位設定制御手段と、
   前記レーザ照射情報に基づいて、前記ＬＳＩへのレーザ光の照射を制御するレーザ制御手段を有することを特徴とする故障解析装置。
2. 前記故障ノード情報は、前記ＬＳＩの故障候補として抽出された故障ノードに対応する故障ノード座標を有し、
   前記優先順位設定制御手段は、前記ブロックに存在するそれぞれの前記故障ノード座標の数に基づいて前記優先順位を決定することを特徴とする請求項１に記載の故障解析装置。
3. 前記レーザ制御手段は、前記優先順位が高いブロックに対してより細かい間隔で前記ＬＳＩへのレーザ光の照射を制御することを特徴とする請求項１に記載の故障解析装置。
4. 前記レーザ制御手段は、前記優先順位がより高いブロックに対応する前記ＬＳＩへのレーザ光の照射によって前記ＬＳＩの故障箇所が特定された場合には、前記優先順位がより低いブロックに対応する前記ＬＳＩへのレーザ光の照射を停止することを特徴とする請求項１に記載の故障解析装置。

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