JP2016014553A - 故障解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＢＩＲＣＨ法を用いて、回路情報が不明な半導体装置の故障箇所の特定が可能な半導体装置の故障解析装置を提供する。【解決手段】レーザ走査部３は、被測定半導体装置２にレーザ光を走査しながら照射する。電圧制御装置４０１〜４０４は、被測定半導体装置２の端子２０１〜２０４へ電圧を変化させながら供給する。電流変動検出器５０１〜５０４は、被測定半導体装置の端子２０１〜２０４に流れる電流の変化を検出する。ロックイン処理部７は、検出した第ｉの端子の電流の変化と、第ｊの端子用の参照信号とのロックイン処理を行う。画像比較／良否判定部８は、ロックイン処理の結果に基づいて、第ｊの端子に与えられる電圧に応じて、第ｉの端子からの電流または第ｉの端子への電流が変化する回路に異常があるかどうかを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、故障解析装置に関し、特に半導体装置の故障解析装置に関する。

半導体素子の不良または故障（以下総称して故障）を半導体素子の破壊なしで特定するための手段として、レーザ光の照射による半導体素子の発熱による抵抗変化を検出するＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance CHange)法が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。

特許文献２には、ＯＢＩＲＣＨ法を用いて、電源電流が不安定な断線故障を検出する装置が開示されている。この装置は、被測定半導体装置に変調レーザ光を走査しながら照射するレーザ変調／走査部と、被測定半導体装置に電源電圧を周期的に変動させながら供給する変動電源発生器とを備え、レーザ光の照射による被測定半導体装置の電源電流の変化を電源電圧を変えながらレーザ光の変調に同期して検出し、被測定半導体装置の故障を解析する。

特開昭６２−２９３７３５公報 特開２０１１−４７８２５公報

しかしながら、回路情報が不明な半導体装置の故障解析を実施する場合に、上記特許文献１および２に記載されている方法では、内部回路を動作させることができないために内部回路に存在する故障箇所の故障状態検出および場所特定ができないという問題点がある。

それゆえに、本発明の目的は、ＯＢＩＲＣＨ法を用いて、回路情報が不明な半導体装置の故障箇所の特定が可能な半導体装置の故障解析装置を提供することである。

本発明の故障解析装置は、第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の端子を有する被測定半導体装置にレーザ光を走査しながら照射するレーザ走査部と、各々が、被測定半導体装置の対応する端子へ電圧を変化させながら供給する第１〜第Ｎの電圧制御装置と、第１〜第Ｎの電圧制御装置を制御して被測定半導体装置に印加される電圧の状態を変化させる信号制御部と、各々が、被測定半導体装置の対応する端子に流れる電流の変化を検出する第１〜第Ｎの電流変動検出器と、検出した第ｉの端子の電流の変化に対して、第ｊの端子用の参照信号を用いてロックイン処理を行うロックイン処理部と、ロックイン処理の結果に基づいて、第ｊの端子に与えられる電圧に応じて、第ｉの端子からの電流または第ｉの端子への電流が変化する回路に異常があるかどうかを判定する判定部とを備える。ただし、ｉ＝１〜Ｎであり、ｊ＝１〜Ｎである。

本発明によれば、ＯＢＩＲＣＨ法を用いて、回路情報が不明な半導体装置の故障箇所を特定することができる。

本発明の実施の形態１による半導体装置の故障解析装置の構成を示すブロック図である。 被測定半導体装置２の例を表わす図である。 （ａ）は、実施の形態１の１周期内の電気的状態を表わす図である。（ｂ）は、実施の形態１の参照信号を表わす図である。 画像データの例を表わす図である。 （ａ）および（ｂ）は、ロックイン処理を説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、ロックイン処理を説明するための図である。 実施の形態１の故障解析の手順を示すフローチャートである。 （ａ）は、実施の形態１の変形例の１周期内の電気的状態を表わす図である。（ｂ）は、実施の形態１の変形例の参照信号を表わす図である。 （ａ）は、実施の形態２の１周期内の電気的状態を表わす図である。（ｂ）は、実施の形態２の参照信号を表わす図である。 実施の形態２の故障解析の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２の故障解析の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２の故障解析の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２の故障解析の手順を示すフローチャートである。 （ａ）は、実施の形態３の１周期内の電気的状態を表わす図である。（ｂ）は、実施の形態３の参照信号を表わす図である。 （ａ）は、実施の形態４の１周期内の電気的状態を表わす図である。（ｂ）は、実施の形態４の参照信号を表わす図である。 （ａ）は、実施の形態５の１周期内の電気的状態を表わす図である。（ｂ）は、実施の形態５の参照信号を表わす図である。 （ａ）は、実施の形態６の１周期内の電気的状態を表わす図である。（ｂ）は、実施の形態６の参照信号を表わす図である。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１による半導体装置の故障解析装置１の構成を示すブロック図である。図１を参照して、半導体装置の故障解析装置１は、信号制御部６と、レーザ走査部３と、電圧制御装置群４と、電流変動検出器群５と、画像化処理部１０と、ロックイン処理部７と、画像比較／良否判定部８と、表示装置９とを備える。

本実施の形態では、一例として、被測定半導体装置２は、電気的状態を変化させる必要がある４つの端子２０１〜２０４を備えるものとする。

図２は、被測定半導体装置２の例を表わす図である。
図２に示すように、この被測定半導体装置２は、並列バッファ・ドライバＩＣの１つのブロックである。

端子２０１が電源端子Ｖｃｃであり、端子２０２が入力端子Ａであり、端子２０３が出力端子Ｙであり、端子２０４が制御端子ＯＣである。本実施の形態は、図２のＩＣよりも複雑なＩＣに対しても適用可能である。

再び図１を参照して、信号制御部６は、電圧制御装置群４と、電流変動検出器群５とを制御する。

電圧制御装置群４は、被測定半導体装置２の端子２０１〜２０４にそれぞれ接続する電圧制御装置４０１〜４０４を備える。電圧制御装置４０１〜４０４は、端子２０１〜２０４へ供給する電圧を任意に変化させることが可能である。

電圧制御装置４０１〜４０４は、信号制御部６の制御によって、電圧を任意の値に変化させる。電圧の波形は、任意であり、たとえば、正弦波、三角波、矩形波でもよい。たとえば、矩形波の場合、下側の電圧、上側の電圧、パルス幅および周期は任意に設定可能である。

本実施の形態では、電圧制御装置４０１〜４０４は、矩形波の電圧を発生させる。端子２０１〜２０４のそれぞれについて、矩形波の上側電圧と下側電圧の２レベルが選択可能とすると、２の４乗の１６通りの電気的状態が存在する。信号制御部６は、１６通りの電気的状態を１セットとし、１周期内に１セットの電気的状態が出現できるようにする。

図３（ａ）は、実施の形態１の１周期内の電気的状態を表わす図である。
１周期が１秒とすると、電圧制御装置４０１は１Ｈｚ、電圧制御装置４０２は２Ｈｚ、電圧制御装置４０３は４Ｈｚ、電圧制御装置４０４は８Ｈｚの矩形波の電圧を出力する。

レーザ走査部３は、レーザ光３０１を被測定半導体装置２のチップ表面または裏面に対して直交する２次元方向に走査しながら照射する。レーザ走査部３は、１周期内の各端子の電気的状態の間に、２回以上、レーザを検査範囲全体に対して走査しながら照射する。本実施の形態では、レーザ走査部３は、１周期内の１６通りのそれぞれの電気的状態の間に２回、レーザを検査範囲全体に対して走査しながら照射する。

電流変動検出器群５は、電圧制御装置４０１〜４０４、および端子２０１〜２０４にそれぞれ接続する電流変動検出器５０１〜５０４を備える。電流変動検出器５０１〜５０４は、それぞれ対応する端子２０１〜２０４に接続する。

電流変動検出器５０１〜５０４は、レーザ光３０１の照射による被測定半導体装置２の端子２０１〜２０４の電流の変動を、レーザ走査タイミングに合わせて検出する。本実施の形態では、電流変動検出器５０１〜５０４は、１周期内の１６通りのそれぞれの電気的状態の間に２回、被測定半導体装置２の端子２０１〜２０４の電流の変動を検出する。

画像化処理部１０は、検出された一連の期間における端子２０１〜２０４の電流の変動値を、レーザがその瞬間照射されていた箇所にそれぞれプロットすることにより画像データを作成する。つまり、画像データのピクセルの値が電流の変動値となる。図４は、画像データの例を表わす図である。図４では、電流の増加を白、電流の減少を黒で表している。本実施の形態では、端子２０１〜２０４のそれぞれについて、１周期に対して３２個の画像データが得られる。

レーザ光３０１の走査の回数を増やすことで各電気的状態において、複数の画像データを取得することが可能である。複数の画像データは、それぞれの時間デ−タとともに記憶される。時間デ−タはロックイン処理の際に利用する。以上の測定及び画像化により、１ピクセルごとに各電気的状態における電流の変動値デ−タが２個以上、つまり１周期に３２個以上、本実施の形態では３２個の電流の変動値デ−タが得られる。

ロックイン処理部７は、ロックイン処理として、１周期を１セットとした繰り返しデ−タに対して、重みづけ関数にあたる参照信号を用いたロックイン処理を行なう。すなわち、ロックイン処理部７は、１周期を１セットとした繰り返しデ−タと、参照信号とを掛け合わせ（乗算）しながら平均化することによってノイズを取り除いたデ−タを得る。参照信号は矩形波でも可能だが、本実施の形態では、図３（ｂ）に示すような正弦波の参照信号Ｒ１〜Ｒ４を用いる。

本故障解析装置は、レーザによる加熱にかかる時間、電流変動検出処理にかかる時間等のシステム遅延による位相ずれが発生するため、位相差を考慮に入れることが可能な２位相ロックイン処理を行う。すなわち、重みづけ関数にあたる参照信号はSin(ωt)とCos(ωt)の２つを用い、１周期を１セットとした繰り返しデ−タと、参照信号とを掛け合わせ（乗算）しながら平均化したデータを２つ持ち、それぞれを２乗して足し合わせた後に平方根をとる。１周期には最低４個のデータが必要となる。説明を簡単とするため、本実施例では参照信号のうち、Sin(ωt)のみを説明する。

ロックイン処理部７は、図５（ａ）に示すように、電流変動検出器５０１から得られる端子２０１の電流の変動値を表わす画像データＧ１−１、Ｇ１−２・・・の各ピクセルの値の時系列データに電圧制御装置４０１〜４０４で生成される電圧の変化に同期した１Ｈｚ、２Ｈｚ、４Ｈｚ、８Ｈｚの正弦波の参照信号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を掛け合わせながら平均化する。これによって、電圧制御装置４０１〜４０４から出力される電圧に同期して変動する端子２０１を流れる電流の変動値データのみを表わす検査用画像Ｓ（１，１）、Ｓ（１，２）、Ｓ（１，３）、Ｓ（１，４）が得られる。

ロックイン処理部７は、図５（ｂ）に示すように、電流変動検出器５０２から得られる端子２０２の電流の変動値を表わす画像データＧ２−１、Ｇ２−２・・・の各ピクセルの値の時系列データに電圧制御装置４０１〜４０４で生成される電圧の変化に同期した１Ｈｚ、２Ｈｚ、４Ｈｚ、８Ｈｚの正弦波の参照信号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を掛け合わせながら平均化する。これによって、電圧制御装置４０１〜４０４から出力される電圧に同期して変動する端子２０２を流れる電流の変動値データのみを表わす検査用画像Ｓ（２，１）、Ｓ（２，２）、Ｓ（２，３）、Ｓ（２，４）が得られる。

ロックイン処理部７は、図６（ａ）に示すように、電流変動検出器５０３から得られる端子２０３の電流の変動値を表わす画像データＧ３−１、Ｇ３−２・・・の各ピクセルの値の時系列データに電圧制御装置４０１〜４０４で生成される電圧の変化に同期した１Ｈｚ、２Ｈｚ、４Ｈｚ、８Ｈｚの正弦波の参照信号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を掛け合わせながら平均化する。これによって、電圧制御装置４０１〜４０４から出力される電圧に同期して変動する端子２０３を流れる電流の変動値データのみを表わす検査用画像Ｓ（３，１）、Ｓ（３，２）、Ｓ（３，３）、Ｓ（３，４）が得られる。

ロックイン処理部７は、図６（ｂ）に示すように、電流変動検出器５０４から得られる端子２０４の電流の変動値を表わす画像データＧ４−１、Ｇ４−２・・・の各ピクセルの値の時系列データに電圧制御装置４０１〜４０４で生成される電圧の変化に同期した１Ｈｚ、２Ｈｚ、４Ｈｚ、８Ｈｚの正弦波の参照信号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を掛け合わせながら平均化する。これによって、電圧制御装置４０１〜４０４から出力される電圧に同期して変動する端子２０４を流れる電流の変動値データのみを表わす検査用画像Ｓ（４，１）、Ｓ（４，２）、Ｓ（４，３）、Ｓ（４，４）が得られる。

画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している良品で得られる基準画像と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像を比較することによって、被測定半導体装置２の異常を検出する。たとえば、画像比較部／良否判定部８は、検査用画像と基準画像の各画素の値の差の合計値が所定の閾値以上のときに、被測定半導体装置２が異常であると判定する。

表示装置９は、画像比較部／良否判定部８による判定結果を表示する。
図７は、実施の形態１の故障解析の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１００において、電圧制御装置４０１〜４０４が、図３（ａ）に示すような矩形波の電圧を発生し、レーザ走査部３は、レーザ光３０１を被測定半導体装置２のチップ表面または裏面に対して直交する２次元方向に走査しながら照射する。電流変動検出器５０１〜５０４は、レーザ光３０１の照射による被測定半導体装置２の端子２０１〜２０４の電流の変動を、レーザ走査タイミングに合わせて検出する。画像化処理部１０は、検出された一連の期間における端子２０１〜２０４の電流の変動値を、レーザがその瞬間照射されていた箇所にそれぞれプロットすることによって、端子２０１〜２０４についての複数フレームの電流変動値を表わす画像データ（電流変動値画像データ）を作成する。

ステップＳ１０１において、Ｘ＝１とされる。
ステップＳ１０２において、Ｙ＝１とされる。

ステップＳ１０３において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０Ｘで生成される電圧の変化に同期した正弦波（参照信号Ｘ）を重みとして重みづけ平均化する。これによって、電圧制御装置４０Ｘから出力される電圧に同期して変動する端子２０Ｙに流れる電流の変動値のデ−タのみが抽出され、同期しないデ−タはノイズとして取り除かれる。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙに流れる電流について、電圧制御装置４０Ｘの電圧が上側電圧のときのみ変動するデ−タと、下側電圧のときのみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（Ｘ，Ｙ）として得られる。

ステップＳ１０４において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（Ｘ，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（Ｘ，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、端子２０Ｘの電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ１０５において、Ｙが４の場合には、処理がステップＳ１０７進み、Ｙが４でない場合には、処理がステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、Ｙがインクリメントされて、処理が、ステップＳ１０３に戻る。

ステップＳ１０７において、Ｘが４の場合には、処理が終了し、Ｘが４でない場合には、処理がステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８において、Ｘがインクリメントされて、処理が、ステップＳ１０３に戻る。

上記構成によれば、被測定半導体装置のレーザ光の照射による電流変化の検出を、複数の電圧制御装置を用いて様々な電気的状態の下で行なうので、１つの定電圧電源や定電流電源では検出できなかったレーザ光の照射による電流変化の異常を検出することができる。これによって、様々な電気的状態にしない限り電流が流れない内部回路の異常も検出することができる。

なお、上記実施の形態では、電圧制御装置４０１〜４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ１〜Ｒ４を用いることとしたが、これに限定するものではない。電圧制御装置４０１〜４０４が、図３（ａ）と同様な図８（ａ）に示すような矩形波の電圧を発生する場合に、図８（ｂ）に示すように、電圧制御装置４０１〜４０４で生成される電圧の変化に同期した矩形波の参照信号Ｒ１〜Ｒ４を用いることとしてもよい。

［実施の形態２］
実施の形態１では、端子２０１〜２０４のうちのどの端子の電圧によって、不良が顕在化するのかを検出することができるが、１周期内の１６個の電気的状態において、不良が顕在化するかを検出することができない。

本実施の形態では、電気的状態に特有の参照信号を用いることによって、どの電気的状態で異常が発生するかを検出する。

図９（ａ）に示すように、電圧制御装置４０１〜４０４は、実施の形態１と同様に、１Ｈｚ、２Ｈｚ、４Ｈｚ、８Ｈｚの矩形波の電圧を発生させる。

図９（ｂ）は、ロックイン処理部７で使用する参照信号を表わす図である。
まず、ロックイン処理部７は、１Ｈｚの正弦波の参照信号Ｒ１を用いたロックイン処理を行なう。

次に、電気的状態Ｓ１〜Ｓ１６は、第１のグループ（Ｓ１〜Ｓ８）と、第２のグループ（Ｓ９〜Ｓ１６）の２つのグループに分割される。

ロックイン処理部７は、第１のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ８の期間でのロックイン処理では２Ｈｚの１周期の正弦波となり、第２のグループの電気的状態Ｓ９〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ２−１を用いる。

また、ロックイン処理部７は、第２のグループの電気的状態Ｓ９〜Ｓ１６の期間でのロックイン処理では２Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ８の期間でのロックイン処理では０となる参照信号Ｒ２−２を用いる。

参照信号Ｒ２−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１〜Ｓ８のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ２−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ９〜Ｓ１６のいずれかで異常があることがわかる。

次に、電気的状態Ｓ１〜Ｓ１６は、第１のグループ（Ｓ１〜Ｓ４）と、第２のグループ（Ｓ５〜Ｓ８）と、第３のグループ（Ｓ９〜Ｓ１２）と、第４のグループ（Ｓ１３〜Ｓ１６）の４つのグループに分割される。

参照信号Ｒ２−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第１のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ４の期間でのロックイン処理では４Ｈｚの１周期の正弦波となり、第２のグループ、第３のグループ、および第４のグループの電気的状態Ｓ５〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ３−１を用いる。また、ロックイン処理部７は、第２のグループの電気的状態Ｓ５〜Ｓ８の期間でのロックイン処理では４Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１のグループ、第３のグループ、および第４のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ９〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ３−２を用いる。

参照信号Ｒ２−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第３のグループの電気的状態Ｓ９〜Ｓ１２の期間でのロックイン処理では４Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１のグループ、第２のグループ、および第４のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ８、Ｓ１３〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ３−３を用いる。また、ロックイン処理部７は、第４のグループの電気的状態Ｓ１３〜Ｓ１６の期間でのロックイン処理では４Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１のグループ、第２のグループ、および第３のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ１２の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ３−２を用いる。

参照信号Ｒ３−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１〜Ｓ４のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ３−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ５〜Ｓ８のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ３−３を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ９〜Ｓ１２のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ３−４を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１３〜Ｓ１６のいずれかで異常があることがわかる。

次に、電気的状態Ｓ１〜Ｓ１６は、第１のグループ（Ｓ１〜Ｓ２）と、第２のグループ（Ｓ３〜Ｓ４）と、第３のグループ（Ｓ５〜Ｓ６）と、第４のグループ（Ｓ７〜Ｓ８）と、第５のグループ（Ｓ９〜Ｓ１０）と、第６のグループ（Ｓ１１〜Ｓ１２）と、第７のグループ（Ｓ１３〜Ｓ１４）と、第８のグループ（Ｓ１５〜Ｓ１６）の８つのグループに分割される。

参照信号Ｒ３−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第１のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ２の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の正弦波となり、第２〜第８のグループの電気的状態Ｓ３〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−１を用いる。また、ロックイン処理部７は、第２のグループの電気的状態Ｓ３〜Ｓ４の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１のグループ、第３〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ２、Ｓ５〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−２を用いる。

参照信号Ｒ３−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第３のグループの電気的状態Ｓ５〜Ｓ６の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１〜第２、第４〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ７〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−３を用いる。また、ロックイン処理部７は、第４のグループの電気的状態Ｓ７〜Ｓ８の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１〜第３のグループ、第５〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ６、Ｓ９〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−４を用いる。

参照信号Ｒ３−３を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第５のグループの電気的状態Ｓ９〜Ｓ１０の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１〜第４、第６〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ８、Ｓ１１〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−５を用いる。また、ロックイン処理部７は、第６のグループの電気的状態Ｓ１１〜Ｓ１２の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１〜第５のグループ、第７〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ１０、Ｓ１３〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−６を用いる。

参照信号Ｒ３−４を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第７のグループの電気的状態Ｓ１３〜Ｓ１４の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１〜第６、第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ１２、Ｓ１５〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−７を用いる。また、ロックイン処理部７は、第８のグループの電気的状態Ｓ１５〜Ｓ１６の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の正弦波となり、第１〜第７のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ１４の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−８を用いる。

参照信号Ｒ４−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１またはＳ２のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ３またはＳ４のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−３を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ５またはＳ６のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−４を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ７またはＳ８のいずれかで異常があることがわかる。

参照信号Ｒ４−５を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ９またはＳ１０のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−６を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１１またはＳ１２のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−７を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１３またはＳ１４のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−８を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１５またはＳ１６のいずれかで異常があることがわかる。

図１０〜図１３は、実施の形態２の故障解析の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ２００において、電圧制御装置４０１〜４０４が、図９（ａ）に示すような矩形波の電圧を発生し、レーザ走査部３は、レーザ光３０１を被測定半導体装置２のチップ表面または裏面に対して直交する２次元方向に走査しながら照射する。電流変動検出器５０１〜５０４は、レーザ光３０１の照射による被測定半導体装置２の端子２０１〜２０４の電流の変動を、レーザ走査タイミングに合わせて検出する。画像化処理部１０は、検出された一連の期間における端子２０１〜２０４の電流の変動値を、レーザがその瞬間照射されていた箇所にそれぞれプロットすることによって、端子２０１〜２０４についての複数フレームの電流変動値を表わす画像データを作成する。

ステップＳ２０１において、Ｙ＝１とされる。
ステップＳ２０２において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０１で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ１を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電圧制御装置４０１の電圧が上側電圧のときのみ変動するデ−タと、下側電圧のときのみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（１，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２０３において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（１，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（１，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、端子２０１の電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２０４において、Ｙが４の場合には、処理がステップＳ２０６に進み、Ｙが４でない場合には、処理がステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５において、Ｙがインクリメントされて、処理が、ステップＳ２０２に戻る。

ステップＳ２０６において、Ｙ＝１とされる。
ステップＳ２０７において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０２で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ２−１を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ１〜Ｓ８のときに、電圧制御装置４０２の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（２−１，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２０８において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（２−１，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（２−１，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ１〜Ｓ８において、端子２０２の電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２０９において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０２で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ２−２を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ９〜Ｓ１６のときに、電圧制御装置４０２の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（２−２，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２１０において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（２−２，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（２−２，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ９〜Ｓ１６において、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２１１において、Ｙが４の場合には、処理がステップＳ２１３に進み、Ｙが４でない場合には、処理がステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２において、Ｙがインクリメントされて、処理が、ステップＳ２０７に戻る。

ステップＳ２１３において、検査用画像Ｓ（２−１、Ｙ）に異常（つまり、電気的状態Ｓ１〜Ｓ８で異常）があった場合には、処理がステップＳ２１５に進み、正常の場合には、処理がステップＳ２１４に進む。

ステップＳ２１４において、検査用画像Ｓ（２−２、Ｙ）に異常（つまり、電気的状態Ｓ９〜Ｓ１６で異常）があった場合には、処理がステップＳ２２４に進み、正常の場合には、処理が終了する。

ステップＳ２１５において、Ｙ＝１とされる。
ステップＳ２１６において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０３で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ３−１を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ１〜Ｓ４のときに、電圧制御装置４０３の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（３−１，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２１７において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒデータ（３−１，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（３−１，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ１〜Ｓ４において、端子２０３の電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２１８において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０３で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ３−２を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ５〜Ｓ８のときに、電圧制御装置４０３の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（３−２，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２１９において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（３−２，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（３−２，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ５〜Ｓ８において、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２２０において、Ｙが４の場合には、処理がステップＳ２２２に進み、Ｙが４でない場合には、処理がステップＳ２２１に進む。

ステップＳ２２１において、Ｙがインクリメントされて、処理が、ステップＳ２１６に戻る。

ステップＳ２２２において、検査用画像Ｓ（３−１、Ｙ）に異常（つまり、電気的状態Ｓ１〜Ｓ４で異常）があった場合には、処理がステップＳ２３３に進み、正常の場合には、処理がステップＳ２２３に進む。

ステップＳ２２３において、検査用画像Ｓ（３−２，Ｙ）に異常（つまり、電気的状態Ｓ５〜Ｓ８で異常）があった場合には、処理がステップＳ２４０に進み、正常である場合には、処理がステップＳ２１４に進む。

ステップＳ２２４において、Ｙ＝１とされる。
ステップＳ２２５において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０３で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ３−３を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ９〜Ｓ１２のときに、電圧制御装置４０３の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（３−３，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２２６において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（３−３，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（３−３，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ９〜Ｓ１２において、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２２７において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０３で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ３−４を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ１３〜Ｓ１６のときに、電圧制御装置４０３の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（３−４，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２２８において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（３−４，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（３−４，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ１３〜Ｓ１６において、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２２９において、Ｙが４の場合には、処理がステップＳ２３１に進み、Ｙが４でない場合には、処理がステップＳ２３０に進む。

ステップＳ２３０において、Ｙがインクリメントされて、処理が、ステップＳ２２４に戻る。

ステップＳ２３１において、検査用画像Ｓ（３−３，Ｙ）に異常（つまり、電気的状態Ｓ９〜Ｓ１２で異常）があった場合には、処理がステップＳ２４７に進み、正常の場合には、処理がステップＳ２３２に進む。

ステップＳ２３２において、検査用画像Ｓ（３−４，Ｙ）に異常（つまり、電気的状態Ｓ１３〜Ｓ１６で異常）があった場合には、処理がステップＳ２５４に進み、正常の場合には、処理が終了する。

ステップＳ２３３において、Ｙ＝１とされる。
ステップＳ２３４において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ４−１を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ１またはＳ２のときに、電圧制御装置４０４の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（４−１，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２３５において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（４−１，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（４−１，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ１またはＳ２において、端子２０４の電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２３６において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ４−２を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ３またはＳ４のときに、電圧制御装置４０４の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（４−２，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２３７において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（４−２，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（４−２，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ３またはＳ４において、端子２０４の電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２３８において、Ｙが４の場合には、処理がステップＳ２２３に進み、Ｙが４でない場合には、処理がステップＳ２３９に進む。

ステップＳ２３９において、Ｙがインクリメントされて、処理が、ステップＳ２３４に戻る。

ステップＳ２４０において、Ｙ＝１とされる。
ステップＳ２４１において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ４−３を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ５またはＳ６のときに、電圧制御装置４０４の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（４−３，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２４２において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（４−３，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（４−３，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ５またはＳ６において、端子２０４の電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２４３において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ４−３を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ７またはＳ８のときに、電圧制御装置４０４の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（４−４，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２４４において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（４−４，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（４−４，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ７またはＳ８において、端子２０４の電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２４５において、Ｙが４の場合には、処理がステップＳ２１４に進み、Ｙが４でない場合には、処理がステップＳ２４６に進む。

ステップＳ２４６において、Ｙがインクリメントされて、処理が、ステップＳ２４１に戻る。

ステップＳ２４７において、Ｙ＝１とされる。
ステップＳ２４８において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ４−５を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ９またはＳ１０のときに、電圧制御装置４０３の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（４−５，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２４９において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（４−５，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（４−５，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ９またはＳ１０において、端子２０４の電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２５０において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ４−６を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ１１またはＳ１２のときに、電圧制御装置４０４の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（４−６，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２５１において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（４−６，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（４−６，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ１１またはＳ１２において、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２５２において、Ｙが４の場合には、処理がステップＳ２３２に進み、Ｙが４でない場合には、処理がステップＳ２５３に進む。

ステップＳ２５３において、Ｙがインクリメントされて、処理が、ステップＳ２４８に戻る。

ステップＳ２５４において、Ｙ＝１とされる。
ステップＳ２５５において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ４−７を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ１３またはＳ１４のときに、電圧制御装置４０４の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（４−７，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２５６において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（４−７，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（４−７，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ１３またはＳ１４において、端子２０４の電圧に応じて、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２５７において、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、電圧制御装置４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ４−８を重みとして重みづけ平均する。その結果、電圧制御装置４０Ｙが接続している端子２０Ｙを流れる電流について、電気的状態Ｓ１５またはＳ１６のときに、電圧制御装置４０４の電圧が上側電圧の場合のみ変動するデ−タと、下側電圧の場合のみ変動するデ−タが反転されたデ−タとが合算されたものが検査用画像Ｓ（４−８，Ｙ）として得られる。

ステップＳ２５８において、画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（４−８，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（４−８，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｓ１５またはＳ１６において、端子２０４の電圧に応じて端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

ステップＳ２５９において、Ｙが４の場合には、処理が終了し、Ｙが４でない場合には、処理がステップＳ２６０に進む。

ステップＳ２６０において、Ｙがインクリメントされて、処理が、ステップＳ２５５に戻る。

以上の検査により、どの電気的状態において不良が顕在化するのかを検出することができるため、さらなる故障解析に必要となる回路推定するのに役立つ情報が手に入る。

なお、本実施の形態では、感度を確保するために１Ｈｚの参照信号から順番に実施したが、感度が十分である場合、最後に実施した８Ｈｚの８個の参照信号を用いた検査のみで不良を検出することも可能である。

また、レーザ光照射時の電流の変化が反転しているかどうかを検出することによって、２つの電気的状態Ｓ１とＳ２のどちらの場合に電流が流れているかどうかを判断することもできる。

［実施の形態３］
本実施の形態では、ロックイン処理の際に、周波数が相違する複数の参照信号を用いるのではなく、位相が相違する複数の参照信号を用いる。ここでは簡単のため説明しないが、２位相ロックイン処理で位相差 arctan(s(t)・Sin(ωt)/s(t)・Cos(ωt))(s(t)は電流変化量)を利用することも可能である。

本実施の形態では、電圧制御装置４０１〜４０４が、図３（ａ）と同様な図１４（ａ）に示すような矩形波の電圧を発生する場合に、ロックイン処理部７は、端子２０Ｙの電流の変動値を表わす画像データの各ピクセルの値の時系列データに対して、図１４（ｂ）に示すような、電圧制御装置４０１に同期した１Ｈｚの正弦波から位相を３６０／１６×｛−３．５＋（Ｘ−１）｝だけずらした正弦波の参照信号ＲＸを重みとして、重みづけ平均する。ただし、Ｙ＝１〜４であり、Ｘは１〜１６である。参照信号ＲＸは、電気的状態Ｘに対応し、電気的状態Ｘのときに振幅が最大となる。

これによって、電圧制御装置４０１から出力される電圧に同期して変動する端子２０Ｙに流れる電流の変動値のうち、電気的状態Ｘの場合に変動するデータが中心に抽出された検査用画像Ｓ（Ｘ，Ｙ）が得られる。

画像比較部／良否判定部８は、予め記憶している基準画像Ｒ（Ｘ，Ｙ）と、ロックイン処理部７で得られた検査用画像Ｓ（Ｘ，Ｙ）とを比較することによって、異常を検出する。比較の結果、異常がある場合には、電気的状態Ｘのときに、端子２０Ｙからの電流または端子２０Ｙへの電流が変化する回路において、異常があることが検出できる。

以上のように、本実施の形態によれば、位相が相違する複数の参照信号を用いて、どの電気的状態において異常が発生するのかを検出することができる。

［実施の形態４］
上述の実施の形態において、参照信号を正弦波ではなく、矩形波とすることも可能である。たとえば、実施の形態１および２の正弦波をそのままデュ−ティ比１／２の矩形波に置き換えることもできる。

以下において、実施の形態２の参照信号の正弦波部分をデュ−ティ比１／２の矩形波に置き換えた場合について説明する。

図１５（ａ）に示すように、電圧制御装置４０１〜４０４は、実施の形態１と同様に、１Ｈｚ、２Ｈｚ、４Ｈｚ、８Ｈｚの矩形波の電圧を発生させる。

図１５（ｂ）は、ロックイン処理部７で使用する参照信号を表わす図である。
まず、ロックイン処理部７は、１Ｈｚの矩形波の参照信号Ｒ１を用いたロックイン処理を行なう。

次に、電気的状態Ｓ１〜Ｓ１６は、第１のグループ（Ｓ１〜Ｓ８）と、第２のグループ（Ｓ９〜Ｓ１６）の２つのグループに分割される。

ロックイン処理部７は、第１のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ８の期間でのロックイン処理では２Ｈｚの１周期の矩形波となり、第２のグループの電気的状態Ｓ９〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ２−１を用いる。

また、ロックイン処理部７は、第２のグループの電気的状態Ｓ９〜Ｓ１６の期間でのロックイン処理では２Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ８の期間でのロックイン処理では０となる参照信号Ｒ２−２を用いる。

参照信号Ｒ２−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１〜Ｓ８のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ２−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ９〜Ｓ１６のいずれかで異常があることがわかる。

次に、電気的状態Ｓ１〜Ｓ１６は、第１のグループ（Ｓ１〜Ｓ４）と、第２のグループ（Ｓ５〜Ｓ８）と、第３のグループ（Ｓ９〜Ｓ１２）と、第４のグループ（Ｓ１３〜Ｓ１６）の４つのグループに分割される。

参照信号Ｒ２−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第１のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ４の期間でのロックイン処理では４Ｈｚの１周期の矩形波となり、第２のグループ、第３のグループ、および第４のグループの電気的状態Ｓ５〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ３−１を用いる。また、ロックイン処理部７は、第２のグループの電気的状態Ｓ５〜Ｓ８の期間でのロックイン処理では４Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１のグループ、第３のグループ、および第４のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ９〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ３−２を用いる。

参照信号Ｒ２−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第３のグループの電気的状態Ｓ９〜Ｓ１２の期間でのロックイン処理では４Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１のグループ、第２のグループ、および第４のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ８、Ｓ１３〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ３−３を用いる。また、ロックイン処理部７は、第４のグループの電気的状態Ｓ１３〜Ｓ１６の期間でのロックイン処理では４Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１のグループ、第２のグループ、および第３のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ１２の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ３−２を用いる。

参照信号Ｒ３−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１〜Ｓ４のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ３−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ５〜Ｓ８のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ３−３を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ９〜Ｓ１２のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ３−４を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１３〜Ｓ１６のいずれかで異常があることがわかる。

次に、電気的状態Ｓ１〜Ｓ１６は、第１のグループ（Ｓ１〜Ｓ２）と、第２のグループ（Ｓ３〜Ｓ４）と、第３のグループ（Ｓ５〜Ｓ６）と、第４のグループ（Ｓ７〜Ｓ８）と、第５のグループ（Ｓ９〜Ｓ１０）と、第６のグループ（Ｓ１１〜Ｓ１２）と、第７のグループ（Ｓ１３〜Ｓ１４）と、第８のグループ（Ｓ１５〜Ｓ１６）の８つのグループに分割される。

参照信号Ｒ３−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第１のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ２の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の矩形波となり、第２〜第８のグループの電気的状態Ｓ３〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−１を用いる。また、ロックイン処理部７は、第２のグループの電気的状態Ｓ３〜Ｓ４の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１のグループ、第３〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ２、Ｓ５〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−２を用いる。

参照信号Ｒ３−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第３のグループの電気的状態Ｓ５〜Ｓ６の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１〜第２、第４〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ７〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−３を用いる。また、ロックイン処理部７は、第４のグループの電気的状態Ｓ７〜Ｓ８の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１〜第３のグループ、第５〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ６、Ｓ９〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−４を用いる。

参照信号Ｒ３−３を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第５のグループの電気的状態Ｓ９〜Ｓ１０の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１〜第４、第６〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ８、Ｓ１１〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−５を用いる。また、ロックイン処理部７は、第６のグループの電気的状態Ｓ１１〜Ｓ１２の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１〜第５のグループ、第７〜第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ１０、Ｓ１３〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−６を用いる。

参照信号Ｒ３−４を用いたロックイン処理の結果が異常の場合には、ロックイン処理部７は、第７のグループの電気的状態Ｓ１３〜Ｓ１４の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１〜第６、第８のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ１２、Ｓ１５〜Ｓ１６の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−７を用いる。また、ロックイン処理部７は、第８のグループの電気的状態Ｓ１５〜Ｓ１６の期間でのロックイン処理では８Ｈｚの１周期の矩形波となり、第１〜第７のグループの電気的状態Ｓ１〜Ｓ１４の期間のロックイン処理では０となる参照信号Ｒ４−８を用いる。

参照信号Ｒ４−１を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１またはＳ２のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−２を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ３またはＳ４のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−３を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ５またはＳ６のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−４を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ７またはＳ８のいずれかで異常があることがわかる。

参照信号Ｒ４−５を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ９またはＳ１０のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−６を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１１またはＳ１２のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−７を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１３またはＳ１４のいずれかで異常があることがわかる。参照信号Ｒ４−８を用いたロックイン処理の結果が異常の場合に電気的状態Ｓ１５またはＳ１６のいずれかで異常があることがわかる。

［実施の形態５］
被測定半導体装置２の端子の数がＮの場合に、全端子が取りうる電気的状態の組み合わせの数は、２N通りとなる。Ｎが大きくなると、電圧制御装置群４から出力される電圧の周波数の種類、ロックイン処理部７で用いる参照信号の周波数の種類が増えて複雑化する。

本実施の形態では、同一の周波数で位相が互いに異なる電圧を複数の端子に与え、ロックイン処理部７で使用する参照信号も対応する電圧と同じ周期および位相のものを用いる。

以下、実施の形態１と相違する点について説明する。以下では、被測定半導体装置２の端子の数が６の場合について説明する。

電圧制御装置４０１〜４０６は、図１６（ａ）に示すように、被測定半導体装置２の端子２０１〜２０６に、それぞれ同一周波数で、異なる位相の正弦波の電圧Ｖ１〜Ｖ６を出力する。なお、電圧制御装置４０５、４０６、端子２０５、２０６の図示を省略している。

ロックイン処理部７における参照信号として、被測定半導体装置２の端子２０１〜２０６に電圧制御装置４０１〜４０６で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ１〜Ｒ６を用いる。

すなわち、ロックイン処理部７は、図１６（ｂ）に示すように、電圧制御装置４０ｉから出力される電圧Ｖｉと、同一周期および同一の位相の正弦波の参照信号Ｒｉを用いて、実施の形態１と同様にしてロックイン処理を行なう。ただし、ｉ＝１〜６である。

なお、上記の実施の形態では、正弦波の端子電圧および参照信号を用いたが、矩形波または三角波の端子電圧、参照信号を用いるものとしてもよい。また、参照信号は、端子電圧とは独立して設定するものとしてもよい。また、参照信号に０である区間を設けることも可能である。

［実施の形態６］
実施の形態１では、端子２０１〜２０４に与える電圧を矩形波としたため、１周期内に１６通りの電気的状態が出現できるようにした。

本実施の形態では、端子２０１〜２０４に与える電圧を素数の正弦波の電圧とすることによって、１周期内により多くの電気的状態が出現できるようにする。

以下、実施の形態１と相違する点について説明する。
電圧制御装置４０１〜４０６は、図１７（ａ）に示すように、被測定半導体装置２の端子２０１〜２０４に、比が素数となる２Ｈｚ、３Ｈｚ、５Ｈｚ、７Ｈｚの周波数の正弦波の電圧Ｖ１〜Ｖ４を出力する。なお、たとえば、４Ｈｚ、６Ｈｚ、１０Ｈｚ、１４Ｈｚの電圧でも、比が２：３：５：７の素数となるので、電圧Ｖ１〜Ｖ４として用いることができる。素数比としているのは、全ての電気的状態が一巡する時間を最小として、同一測定時間での感度を最大化するためであり、十分に時間をかけられる場合は、素数比でなくても可能である。

ロックイン処理部７における参照信号として、被測定半導体装置２の端子２０１〜２０４に電圧制御装置４０１〜４０４で生成される電圧の変化に同期した正弦波の参照信号Ｒ１〜Ｒ４を用いる。

すなわち、ロックイン処理部７は、図１７（ｂ）に示すように、電圧制御装置４０ｉから出力される電圧Ｖｉと、同一周期および同一の位相の正弦波の参照信号Ｒｉを用いて、実施の形態１と同様にしてロックイン処理を行なう。ただし、ｉ＝１〜４である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 故障解析装置、２ 被測定半導体装置、３ レーザ走査部、４ 電圧制御装置群、４０１〜４０４ 電圧制御装置、５ 電流変動検出器群、５０１〜５０４ 電流変動検出器、６ 信号制御部、７ ロックイン処理部、８ 画像比較／良否判定部、９ 表示装置。

Claims (14)

1. 第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の端子を有する被測定半導体装置にレーザ光を走査しながら照射するレーザ走査部と、
   各々が、前記被測定半導体装置の対応する端子へ電圧を変化させながら供給する第１〜第Ｎの電圧制御装置と、
   前記第１〜第Ｎの電圧制御装置を制御して前記被測定半導体装置に印加される電圧の状態を変化させる信号制御部と、
   各々が、前記被測定半導体装置の対応する端子に流れる電流の変化を検出する第１〜第Ｎの電流変動検出器と、
   前記検出した第ｉの端子の電流の変化に対して、第ｊの端子用の参照信号を用いてロックイン処理を行うロックイン処理部と、
   前記ロックイン処理の結果に基づいて、前記第ｊの端子に与えられる電圧に応じて、前記第ｉの端子からの電流または前記第ｉの端子への電流が変化する回路に異常があるかどうかを判定する判定部とを備える、
   ただし、ｉ＝１〜Ｎであり、ｊ＝１〜Ｎである、故障解析装置。
2. 前記信号制御部は、第１〜第Ｎの全端子の電気的状態が１周期内に２N通り出現するように、前記第１〜第Ｎの電圧制御装置を制御する、請求項１記載の故障解析装置。
3. 前記第１〜第Ｎの電圧制御装置は、それぞれ異なる周波数の電圧を出力し、
   第ｊの端子用の参照信号は、第ｊの電圧制御装置から出力される電圧に同期する、請求項２記載の故障解析装置。
4. 前記第ｊの電圧制御装置から出力される電圧の周波数の比は、第ｊ−１の電圧制御装置から出力される電圧の周波数の２倍である、請求項３記載の故障解析装置。
5. 前記第１〜第Ｎの電圧制御装置は、矩形波の電圧を出力する、請求項３記載の故障解析装置。
6. 前記第１〜第Ｎの端子用の参照信号は、正弦波である、請求項３記載の故障解析装置。
7. 前記第１〜第Ｎの電圧制御装置は、それぞれ同一周波数で、異なる位相の正弦波の電圧を出力し、
   第ｊの端子用の参照信号は、第ｊの電圧制御装置から出力される電圧と同一周波数および同一位相である、請求項２記載の故障解析装置。
8. 前記第１〜第Ｎの電圧制御装置は、それぞれ異なる周波数の正弦波の電圧を出力し、
   第ｊの端子用の参照信号は、第ｊの電圧制御装置から出力される電圧と同一周波数および同一位相であり、
   前記第１〜第Ｎの電圧制御装置から出力される電圧の周波数の比は、素数である、請求項２記載の故障解析装置。
9. 第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の端子を有する被測定半導体装置にレーザ光を走査しながら照射するレーザ走査部と、
   各々が、前記被測定半導体装置の対応する端子へ電圧を変化させながら供給する第１〜第Ｎの電圧制御装置と、
   前記第１〜第Ｎの全端子の電気的状態が１周期内に２N通り出現するように、前記第１〜第Ｎの電圧制御装置を制御する信号制御部と、
   各々が、前記被測定半導体装置の対応する端子に流れる電流の変化を検出する第１〜第Ｎの電流変動検出器と、
   前記検出した第ｉの端子の電流の変化に対して、前記２N通りの各電気的状態に対応する参照信号を用いてロックイン処理を行うロックイン処理部と、
   前記ロックイン処理の結果に基づいて、各電気的状態において、前記第ｉの端子からの電流または第ｉの端子への電流が変化する回路に異常があるかどうかを判定する判定部とを備え、ただし、ｉ＝１〜Ｎのいずれかである、故障解析装置。
10. 前記第１〜第Ｎの電圧制御装置は、それぞれ異なる周波数の矩形波の電圧を出力し、
    前記２N通りの電気的状態に対応する参照信号は、それぞれ同一周波数で、異なる位相の正弦波である、請求項９記載の故障解析装置。
11. 第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の端子を有する被測定半導体装置にレーザ光を走査しながら照射するレーザ走査部と、
    各々が、前記被測定半導体装置の対応する端子へ電圧を変化させながら供給する第１〜第Ｎの電圧制御装置と、
    前記第１〜第Ｎの端子の電気的状態が１周期内に２N通り出現するように、前記第１〜第Ｎの電圧制御装置を制御する信号制御部と、
    各々が、前記被測定半導体装置の対応する端子に流れる電流の変化を検出する第１〜第Ｎの電流変動検出器と、
    前記２N通りの電気的状態が複数個のグループに分割され、前記検出した第ｉの端子の電流の変化に対して、各グループ用の参照信号を用いてロックイン処理を行なうロックイン処理部と、
    前記ロックイン処理の結果に基づいて、前記各グループの電気的状態において、前記第ｉの端子からの電流または前記第ｉの端子への電流が変化する回路に異常があるかどうかを判定する判定部とを備え、
    ただし、ｉ＝１〜Ｎのいずれかであり、
    前記第１〜第Ｎの端子の電気的状態が前記各グループの電気的状態となる期間でのロックイン処理のための前記各グループ用の参照信号は、１周期分の信号であり、
    前記第１〜第Ｎの端子の電気的状態が前記各グループの電気的状態以外となる期間でのロックイン処理のための前記各グループ用の参照信号は０である、故障解析装置。
12. 前記１周期分の信号は、正弦波である、請求項１１記載の故障解析装置。
13. 前記１周期分の信号は、矩形波である、請求項１１記載の故障解析装置。
14. 前記被測定半導体装置の第１〜第Ｎの端子について、前記レーザ光の照射位置をピクセルの位置とし、前記検出された電流の変化値をピクセルの値とした画像の時系列を生成する画像化処理部を備え、
    前記ロックイン処理部は、前記被測定半導体装置の第１〜第Ｎの端子についての前記画像の時系列の各ピクセルの値と、前記参照信号との乗算によって検査用画像を生成し、
    前記判定部は、前記第１〜第Ｎの端子についての前記検査用画像と、基準画像との比較に基づいて、前記判定を行なう、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の故障解析装置。

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