JP3239839B2

JP3239839B2 - 半導体集積回路チップ上の配線試験方法及びその装置

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Publication number: JP3239839B2
Application number: JP11801998A
Authority: JP
Inventors: 清二川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 2001-12-17
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JPH10307164A

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の検
査法に関し、特に半導体集積回路チップ上において配線
の通電状態を観測することで故障箇所を推定するための
手法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路チップ上の故障箇
所を推定する方法としては、（１）液晶を用いてホット
スポットを検出する方法（以下、液晶法と称する）、
（２）エミッション顕微鏡を用いて異常発光を検出する
方法（以下、エミッション顕微鏡法と称する）、（３）
ＥＢテスタを用いて配線電位の異常を検査する方法（以
下、ＥＢＴ法と称する）、（４）ＯＢＩＣ（Ｏｐｔｉｃ
ａｌＢｅａｍＩｎｄｕｃｅｄＣｕｒｒｅｎｔ）法
を用いてトランジスタの通電状態の異常を検査する方法
等が用いられている。

【０００３】しかし、半導体集積回路チップ上での重要
な情報である配線の通電状態の情報を用いて故障箇所を
推定する方法はないので、電位の変化は僅かであるが、
電流値の変化が大きいような異常モードの解析は従来法
では困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これら従来から用いら
れている方法は、故障箇所を推定する際の状況に応じて
使い分けられ、それぞれ有効に用いられている。しか
し、それぞれ万能ではない。例えば、上記（１）から
（４）の方法についてその限界を挙げてみる。

【０００５】（１）液晶法は、異常発熱を検出する手法
であり、簡便に検出できる発熱の電力は例えば１ｍＷ程
度であり、この程度以下の発熱しか伴わない異常の検出
はきわめて困難である。また、発熱量が減少するような
故障に対しては、ほとんど適用できない。

【０００６】（２）エミッション顕微鏡法は、発光を伴
う異常現象を検出する方法であるが、発光を伴わない故
障も多々ある。また、発光箇所の上部が金属配線で覆わ
れているような場合には光が金属配線に遮られて、上部
から検出できない。

【０００７】（３）ＥＢＴ法では、配線の電位を観測す
る。問題となる配線の上部が厚い絶縁膜で覆われている
場合は、チャージアップにより配線電位の観測が困難に
なる。また、電位の異常を検出できる電位差は、通常、
例えば電位像モードで１Ｖ程度であるため、電位の異常
が正常な場合と比べて小さい場合には観測が困難であ
る。

【０００８】（４）のＯＢＩＣ法では、レーザビームの
照射によって半導体中に電子・正孔対が発生する。その
結果、電源電流が変化する。電源電流の変化の程度は集
積回路を構成するトランジスタの状態の違いによって異
なるため、電源電流の変化を観測することで、トランジ
スタの状態の異常が検出できる。しかし、この方法では
トランジスタの状態が分かるのみで、配線の電位や電流
は観測できない。このため、故障箇所の推定には実用的
でなく、余り使われていない。

【０００９】このように、従来は半導体集積回路チップ
上の故障箇所を推定するために、異常発熱、異常発光、
異常電位等を検出する方法が用いられているが、各々適
用範囲に制限がある。

【００１０】本発明は、通電状態を観測する新たな方法
を提供することで、このような制限を少しでも緩和する
ことを目的とする。よって、本発明は故障箇所推定のた
めのツールの幅を広げるために、集積回路チップ上での
配線の通電状態を観測する方法を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の配線
試験方法は、半導体集積回路チップ上の配線の通電状態
を試験する配線試験方法であって、集積回路に電力を供
給する工程と、前記配線を含む前記集積回路上の走査領
域を集束した輻射ビームで走査する工程と、前記輻射ビ
ームによる走査箇所の各点の電流変化を検出して表示す
る工程とを備えている。

【００１２】本発明による第２の配線試験方法は、上記
の工程のほかに、検出された電流変化を一定の閾値に基
づいて分離表示する工程を具備している。

【００１３】本発明による第３の配線試験方法は、上記
の工程のほかに、前記半導体集積回路チップ表面に前記
輻射ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する工程
を具備している。

【００１４】本発明による第４の配線試験方法は、上記
の工程のほかに、前記走査領域を設定する工程を具備し
ている。

【００１５】本発明による第５の配線試験方法は、半導
体集積回路チップ上の配線の試験を行う配線試験方法で
あって、前記半導体集積回路チップ表面に集束した輻射
ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する工程と、
前記配線を含む前記集積回路上に前記輻射ビームを照射
する工程と、前記輻射ビームによる照射箇所の電流変化
を検出して表示する工程とを備えている。

【００１６】本発明による第６の配線試験方法は、上記
の工程のほかに、前記輻射ビームの照射領域を設定する
工程を具備している。

【００１７】本発明による第７の配線試験方法は、半導
体集積回路チップ上の配線の試験を行う配線試験方法で
あって、前記配線を含む前記集積回路上に集束した輻射
ビームを照射する工程と、前記輻射ビームの照射領域を
設定する工程と、前記輻射ビームによる照射箇所の電流
変化を検出して表示する工程とを備えている。

【００１８】本発明による第１の配線試験装置は、半導
体集積回路チップ上の配線の通電状態を試験する配線試
験装置であって、集積回路に電力を供給する手段と、前
記集積回路の配線を集束した輻射ビームで走査する手段
と、前記輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を
検出して表示する手段とを備えている。

【００１９】本発明による第２の配線試験装置は、上記
の構成のほかに、検出された電流変化を一定の閾値に基
づいて分離表示する手段を具備している。

【００２０】本発明による第３の配線試験装置は、上記
の構成のほかに、前記半導体集積回路チップ表面に前記
輻射ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する手段
を具備している。

【００２１】本発明による第４の配線試験装置は、上記
の構成のほかに、前記輻射ビームの照射領域を設定する
手段を具備している。

【００２２】本発明による第５の配線試験装置は、半導
体集積回路チップ上の配線の試験を行う配線試験装置で
あって、前記半導体集積回路チップ表面に集束した輻射
ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する手段と、
前記配線を含む前記集積回路上に前記輻射ビームを照射
する手段と、前記輻射ビームによる照射箇所の電流変化
を検出して表示する手段とを備えている。

【００２３】本発明による第６の配線試験装置は、上記
の構成のほかに、前記輻射ビームの照射領域を設定する
手段を具備している。

【００２４】本発明による第７の配線試験装置は、半導
体集積回路チップ上の配線の試験を行う配線試験装置で
あって、前記配線を含む前記集積回路上に集束した輻射
ビームを照射する手段と、前記輻射ビームの照射領域を
設定する工程と、前記輻射ビームによる照射箇所の電流
変化を検出して表示する手段とを備えている。

【００２５】

【作用】本発明による第１の試験方法は、ＯＢＩＲＣＨ
法（ＯｐｔｉｃａｌＢｅａｍＩｎｄｕｃｅｄＲｅｓ
ｉｓｔａｎｃｅＣｈａｎｇｅ）と呼ばれているものを
利用したものである。この方法は、従来は配線の欠陥を
検出するのに用いられていた方法である。

【００２６】例えば、特開平６−３００８２４号公報で
は、図２５に示すように、レーザ発生部２０で発生した
ビーム２４をレーザ走査部１９および顕微鏡部１８で試
料台１７に載置されたパッケージ１６上のチップ１５の
対象領域に走査しながら照射し、これと同期して対象配
線の抵抗変化を照射位置ごとにＯＢＩＣ電流検出／増幅
部２２により検出・増幅し、輝度として信号処理／画像
処理／システム制御部２１でＣＲＴに表示することで、
配線の中に存在する欠陥を観察している。図２５中、２
５は光伝送路、２６は電流伝送路、２７は信号線を示し
ており、チップ１５には電圧供給源２３から電源が供給
されている。

【００２７】この従来の検査法を用いることで配線中の
欠陥の観測が可能になるとともに、配線に流れている電
流の値の大小の観測も可能となる。その原理を図２を参
照しながら説明する。ビーム１を配線２に照射すると、
ビーム１の照射箇所を中心にして配線２の温度（Ｔ）が
上昇（Ｔ＋ΔＴ）するため、配線２の抵抗Ｒがビーム１
の照射箇所を中心に上昇（Ｒ＋ΔＲ）する。

【００２８】配線２に定電圧がかかっている場合には、
電流（Ｉ）が減少（Ｉ−ΔＩ）する。この電流の減少量
（ΔＩ）は元々流れていた電流の値（Ｉ）にほぼ比例す
るため、この減少量を知ることができれば電流値がわか
る。

【００２９】配線２は集積回路のチップ内に分布してい
るため、チップ内の配線各々に流れる電流の値をチップ
の外部から観察することはできないが、ビーム１が照射
された配線２における電流値の変化はその電流の減少量
を観測することでチップの外部からでも観測可能であ
る。

【００３０】上述した原理によって、任意の配線の通電
状態の観測が可能になり、このような通電状態の観測を
行うことで、従来方法だけでは困難であるか、あるいは
不可能であった故障箇所の同定が可能になる。

【００３１】しかし、上記の故障解析法では配線ＴＥＧ
（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ）のようにｐ
−ｎ接合等の半導体の活性層を観測系に含まない場合、
ＢＩＲＣＨ（ＢｅａｍＩｎｄｕｃｅｄＲｅｓｉｓｔ
ａｎｃｅＣｈａｎｇｅ；光ビーム、電子ビーム、イオ
ンビームを用いたＯＢＩＲＣＨ、ＥＢＩＲＣＨ、ＩＢＩ
ＲＣＨの総称）像を容易に得ることができるが、ｐ−ｎ
接合等の半導体の活性層を観測系に含むような場合には
レーザビームを用いるとＯＢＩＣ（ＯｐｔｉｃａｌＢ
ｅａｍＩｎｄｕｃｅｄＣｕｒｒｅｎｔ）信号との分
離が、また電子ビームを用いるとＥＢＩＣ（Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎＢｅａｍＩｎｄｕｃｅｄＣｕｒｒｅｎｔ）
信号との分離が困難となる。

【００３２】すなわち、図２６に示すように、チップの
配線以外の部分で発生するバックグラウンド信号３６と
ＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号３７とＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲ
ＣＨ信号３８とが混在することとなり、ＯＢＩＣ／ＥＢ
ＩＣ信号３７とＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号３８と
の分離が困難となる。

【００３３】そこで、本発明による第２の試験方法で
は、一般的に、ＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号が元の電流から
増加する向きに変化し、ＢＩＲＣＨ信号が元の電流から
減少する向きに変化するという特徴を利用している。

【００３４】つまり、図７に示すように、レーザ／電子
ビーム３１が照射されると、チップ３０の半導体中に電
子３４−正孔（ホール）３５対が発生して電流（ΔＩ
２）が発生するので、ＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号は元の電
流（Ｉ）から増加（Ｉ＋ΔＩ２）する向きに変化する。

【００３５】また、レーザ／電子ビーム３１が照射され
ると、レーザ／電子ビーム３１の照射箇所を中心にして
配線３２の温度（Ｔ）が上昇（Ｔ＋ΔＴ）し、配線３２
の抵抗（Ｒ）がレーザ／電子ビーム３１の照射箇所を中
心に上昇（Ｒ＋ΔＲ）するので、ＢＩＲＣＨ信号が元の
電流（Ｉ）から減少（Ｉ−ΔＩ１）する向きに変化す
る。

【００３６】このため、試料上の各点毎の電流変化の値
をメモリに記憶させる工程と、それをヒストグラム表示
させる工程と、ヒストグラム上で電流変化の閾値をバッ
クグラウンドの上下に設定する工程と、その下側閾値の
下側の電流変化に対応した点のみを像表示する工程（Ｂ
ＩＲＣＨ像が得られる）と、その上側閾値の上側の電流
変化に対応した点のみを像表示する工程（ＯＢＩＣ像ま
たはＥＢＩＣ像が得られる）とを加えることで、ＯＢＩ
ＲＣＨ像とＯＢＩＣ像とを、あるいはＥＢＩＲＣＨ像と
ＥＢＩＣ像とを明確に分離することが可能となる。

【００３７】また、上記の故障解析法では、レーザビー
ムや電子ビームを照射した際にチップの基板の半導体中
に電子−正孔対が発生し、それが電流を発生する［ＯＢ
ＩＣ（ＯｐｔｉｃａｌＢｅａｍＩｎｄｕｃｅｄＣ
ｕｒｒｅｎｔ）、ＥＢＩＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａ
ｍＩｎｄｕｃｅｄＣｕｒｒｅｎｔ）現象］ので、Ｏ
ＢＩＲＣＨ像にオーバラップする形でＯＢＩＣ／ＥＢＩ
Ｃ像が現れる。

【００３８】通常、ＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号の方が、Ｏ
ＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号よりも強いため、図２７
に示すように、チップ６１上にＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ像が
現れると、配線６２のＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像が
明確には見えなくなる。尚、図２７では説明の簡単化の
ために、ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像も少しは見える
ように描いてあるが、実際にはほとんど、あるいはまっ
たく見えない。

【００３９】ＴＥＧ（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒ
ｏｕｐ）の場合にはＯＢＩＣ信号が現れないような結線
が可能であるが、通常、製品化されてしまうと上記のよ
うな結線は不可能であり、このことがＯＢＩＲＣＨ／Ｅ
ＢＩＲＣＨ法の実用化の大きな障害の一つになってい
る。

【００４０】最近、無バイアス状態でも配線系の欠陥が
観測できることが、「高感度ＯＢＩＣ装置を用いたノン
バイアス下でのＡｌ配線評価手法」（小山徹他著、第
５５回応用物理学会学術講演会予稿集、５８６（２２ａ
−ＺＰ−１０）、１９９４）でレーザビームの場合につ
いて報告されている。この無バイアスの場合でもＯＢＩ
Ｃ／ＥＢＩＣ像が現れるため、ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲ
ＣＨ像の観測の場合と同様の障害となる。

【００４１】また、上記の故障解析法では、レーザビー
ムや電子ビームを照射した際にそのエネルギの全てが効
率よくＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ現象に用いられてい
るわけではない。ＯＢＩＲＣＨの場合、配線に照射され
たレーザ光は８０％から９０％が反射され、配線には残
りの１０％から２０％しか吸収されないため、照射され
たレーザ光のうちＯＢＩＲＣＨ現象に寄与する割合は１
０％から２０％である。

【００４２】また、ＥＢＩＲＣＨの場合、配線に照射さ
れた電子ビームは試料中で横方向及び深さ方向ともに散
乱によって広がる。熱の発生領域はこの広がり領域全体
にわたるため、広がり方によってはＯＢＩＲＣＨ現象の
効率が悪くなる。

【００４３】そこで、本発明による第３の試験方法で
は、照射されたレーザ光の反射を抑えるために、あるい
は照射された電子ビームの広がりを抑えるために、これ
らレーザ光や電子ビームのエネルギを吸収する薄膜をチ
ップ上に塗布（形成）することで、ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢ
ＩＲＣＨ信号をＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号よりも強くし、
ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像が明確に見えるようにし
ている。

【００４４】また、本発明による第４の試験方法では、
配線の部分を検出し、その検出した配線の部分のみにレ
ーザ光や電子ビームを照射することで、ＯＢＩＲＣＨ／
ＥＢＩＲＣＨ信号をＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号よりも強く
し、ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像が明確に見えるよう
にしている。

【００４５】

【発明の属する技術分野】次に、本発明について図面を
参照して説明する。

【００４６】図１は本発明の第１の実施例の処理動作を
示すフローチャートであり、図２は本発明の第１の実施
例の原理を説明するための図であり、図３は本発明の第
１の実施例による配線試験装置の構成を示す構成図であ
る。尚、本発明の第１の実施例の原理は図２による上記
の説明の通りである。

【００４７】図３において、本発明の第１の実施例によ
る配線試験装置はレーザビーム５を発生するレーザビー
ム発生部４と、試料（集積回路）６を載置する試料台７
と、電源８と、電流変化検出部９と、像表示部１０とか
ら構成されている。

【００４８】試料台７はＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向
に夫々可動自在となっている。この試料台７に試料６を
載置し、試料台７を可動させて試料６をレーザビーム５
の照射位置まで移動する。この後に、電源８から試料６
に電力を供給し、レーザビーム発生部４で発生したレー
ザビーム５を試料６上の観測したい領域に照射し、試料
６上の観測したい領域をレーザビーム５で走査する。電
源８から試料６への電力の供給は試料６の入力端子から
テストパタンを入力し、試料６を所望の特定状態とする
ことで行う。

【００４９】レーザ発生部４としては波長が６３３ｎｍ
で、出力が２ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザを用いており、そ
のビーム径は約０．４μｍである。また、試料６の観察
領域の大きさを、例えば３５μｍ×３５μｍの領域とす
ると、その領域に対する１回の走査に要する時間は約
０．５秒である。電流変化検出部９は試料６の観察領域
をディジタル的に縦５１２×横５１２の各点を走査した
時の各点での電流変化を検出する。像表示部１０は電流
変化検出部９で検出された各走査点における電流変化を
ＣＲＴ画面上での輝度の変化に変換して表示する。

【００５０】上記の図１及び図３を用いて本発明の第１
の実施例による集積回路（試料６）の通電試験について
説明する。

【００５１】試料６の通電試験を行う場合、先ず試料６
の観察領域がレーザビーム５による走査が可能な範囲内
となるように、試料６を試料台７で移動させた後に、電
源８から試料６に電力を供給する。

【００５２】この状態で、レーザビーム５を試料６の観
察領域に照射し、その観察領域をディジタル的に走査す
る（図１ステップＳ１）。この場合、観察領域の各走査
点の滞留時間は２μｓｅｃである。電流変化検出部９は
この滞留時間内における電流変化を平均化して電圧に変
換する（図１ステップＳ２）。

【００５３】電流変化検出部９は走査点毎に検出した電
流変化を電圧に変換すると、その電圧をＡ／Ｄ（アナロ
グ／ディジタル）変換し（８ビット：２５６階調）、そ
の走査点の座標に対応するメモリ（図示せず）の番地に
記憶する（図１ステップＳ３）。電流変化検出部９は観
察領域全ての走査が完了したか否かを判断し（図１ステ
ップＳ４）、観察領域全ての走査が完了していなけれ
ば、ステップＳ２からステップＳ４の処理を繰返し行
う。

【００５４】電流変化検出部９は試料６の観察領域全て
の走査が完了すると、その旨を像表示部１０に通知す
る。像表示部１０は試料６の観察領域の各走査点に対応
するメモリの番地から電圧値を読出して輝度情報あるい
は疑似カラー情報に変換し、各走査点に対応するＣＲＴ
画面上の各点に２５６階調表示する（図１ステップＳ
５）。これによって、集積回路の配線（正常な部分及び
異常な部分ともに）中を流れる電流を観測することがで
きる。

【００５５】現在の技術レベルでは電流密度が２．４×
１０4 Ａ／ｃｍ²以上ならば、配線を観測できることが
確認されているが、より低い電流密度での観察も原理的
には可能である。通常の集積回路においては、配線に流
れる電流の電流密度が１×１０5 Ａ／ｃｍ² 程度以下で
あるので、上記の数値は実際の集積回路に多くの場合に
適用可能である。

【００５６】また、レーザビームは電子ビームを用いて
二次電子を検出するＥＢテスタのようなチャージアップ
の問題が無く、配線上が絶縁膜で覆われていても観測の
大きな障害にはならない。さらに、ＯＢＩＣ法ではトラ
ンジスタの通電状態を見るため、対象とするトランジス
タの上層が配線で覆われているような場合には適用でき
ない。

【００５７】しかしながら、本発明の第１の実施例の試
験方法では配線の通電状態を観測するため、その一部が
上層の配線で覆われていても、配線全部が他の上層配線
で覆われる確率が低いために適用できる場合が多い。ま
た、多層配線の場合には、レーザビームの焦点を合わせ
た各層毎の像をディジタル的に記憶し、その記憶させた
複数の像をディジタル的に加算した像を表示すること
で、多層配線の全層の観測を一度に行うことができる。

【００５８】上記の走査箇所各点の電流変化が正常かあ
るいは異常かの判断は、正常品あるいは正常箇所の電流
変化と、異常品あるいは異常箇所の電流変化とを比較す
ることで行われる。例えば、試料６が正常品に比べて電
源電流が多く、試料６のどこかに異常パスが生じている
ものと推測された場合の動作について以下説明する。

【００５９】まず、試料６に電源電圧５Ｖを印加し、そ
の状態でレーザビーム５を照射して電流変化検出部９及
び像表示部１０の処理によって試料６のＯＢＩＲＣＨ像
を得る。このＯＢＩＲＣＨ像の視野は倍率を下げ過ぎる
と配線の識別が困難になるため、最低倍率でも５００μ
ｍ角程度が限度である。

【００６０】したがって、試料６全面（１０ｍｍ角程
度）を観測するのは時間がかかりすぎるため、故障箇所
に絞って観測する必要がある。上記のように試料６に異
常パスが生じていると推測される場合には、電源配線及
びそれに接続された配線に絞って観測を行えばよい。

【００６１】そこで、試料６でＯＢＩＲＣＨ像が見える
箇所、つまり配線に電流が流れてＯＢＩＲＣＨ像として
検出できる箇所を捜す。ＯＢＩＲＣＨ像が見える箇所が
見つかったら、そのＯＢＩＲＣＨ像をメモリに取込む。

【００６２】続いて、正常品に対しても試料６と同一条
件で同一箇所のＯＢＩＲＣＨ像をメモリに取込み、試料
６のＯＢＩＲＣＨ像と正常品のＯＢＩＲＣＨ像との差を
算出して像表示部１０のＣＲＴ画面上に表示する。この
ＣＲＴ画面上に表示された内容から電流が異常に流れる
配線を読取ることが可能となる。

【００６３】尚、上記の処理動作では正常品から検出し
たＯＢＩＲＣＨ像を用いて試料６の異常箇所を検出して
いるが、試料６上の異常と思われる箇所（試験対象箇
所）と同一設計でかつ正常であることが確認されている
箇所のＯＢＩＲＣＨ像でも上記と同様にして異常箇所の
検出に用いることができる。

【００６４】図４は本発明の第２の実施例の構成を示す
構成図である。図において、本発明の第２の実施例はレ
ーザビーム５の代わりに電子ビーム発生部１１で発生さ
せた電子ビーム１２を用いるようにした以外は図３に示
す本発明の第１の実施例と同様の構成となっており、同
一構成要素には同一符号を付してある。また、それら同
一構成要素の動作は本発明の第１の実施例と同様であ
る。

【００６５】電子ビーム１２はレーザビーム５に比べる
と、その条件を種々にかつ容易に変更可能である。例え
ば、電子ビーム発生部１１としては加速電圧が１０ＫＶ
で、ビーム電流が２ｎＡで、ビーム径が約０．１μｍの
発生器を用いている。また、試料６の観察領域の大きさ
を、例えば３５μｍ×３５μｍの領域とすると、その領
域に対する１回の走査に要する時間は約０．５秒であ
る。

【００６６】電流変化検出部９は試料６の観察領域をデ
ィジタル的に縦５１２×横５１２の各点を走査した時の
各点での電流変化を検出する。像表示部１０は電流変化
検出部９で検出された各走査点における電流変化をＣＲ
Ｔ画面上での輝度の変化に変換して表示する。

【００６７】本発明の第２の実施例では試料６に照射す
る輻射ビームとして電子ビーム１２を用いているが、こ
の電子ビーム１２はＥＢテスタのようにエネルギの小さ
な二次電子を検出するのではないため、チャージアップ
による障害がなく、配線上が絶縁膜で覆われていてもそ
の配線の観測に対して大きな障害とはならない。

【００６８】図５は本発明の第３の実施例の構成を示す
構成図である。図において、本発明の第３の実施例はレ
ーザビーム５の代わりにイオンビーム発生部１３で発生
させたイオンビーム１４を用いるようにした以外は図３
に示す本発明の第１の実施例と同様の構成となってお
り、同一構成要素には同一符号を付してある。また、そ
れら同一構成要素の動作は本発明の第１の実施例と同様
である。

【００６９】イオンビーム１４は電子ビーム１２と同様
に、レーザビーム５に比してその条件を種々にかつ容易
に変更可能である。例えば、イオンビーム発生部１３と
しては加速電圧が３０ＫＶで、ビーム電流が３０ｐＡ
で、ビーム径が約０．１μｍの発生器を用いている。ま
た、試料６の観察領域の大きさを、例えば３５μｍ×３
５μｍの領域とすると、その領域に対する１回の走査に
要する時間は約０．５秒である。

【００７０】電流変化検出部９は試料６の観察領域をデ
ィジタル的に縦５１２×横５１２の各点を走査した時の
各点での電流変化を検出する。像表示部１０は電流変化
検出部９で検出された各走査点における電流変化をＣＲ
Ｔ画面上での輝度の変化に変換して表示する。

【００７１】イオンビーム１４はレーザビーム５や電子
ビーム１２とは異なり、試料６に対して破壊的に働く。
すなわち、イオンビーム１４の照射箇所では観測中にエ
ッチングが進行する。しかしながら、上記の条件の下で
はエッチングレートが約０．０１ｎｍ／ｓと小さく、観
測中に生ずるエッチングはほとんど無視することができ
る。

【００７２】本発明の第３の実施例では試料６に照射す
る輻射ビームとして荷電粒子であるイオンビーム１４を
用いているが、このイオンビーム１４はＥＢテスタのよ
うにエネルギの小さな二次電子を検出するのではないた
め、チャージアップによる障害がなく、配線上が絶縁膜
で覆われていてもその配線の観測に対して大きな障害と
はならない。

【００７３】図６は本発明の第４の実施例の処理動作を
示すフローチャートであり、図７は本発明の第４の実施
例の原理を説明するための図であり、図８は本発明の第
４の実施例によるＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像の表示
例を示す図である。尚、本発明の第４の実施例の原理は
図７による上記の説明の通りである。

【００７４】図８（ａ）は本発明の第４の実施例による
ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号３８とＯＢＩＣ／ＥＢ
ＩＣ信号３７とを分離して表示したものであり、図８
（ｂ）は本発明の第４の実施例による電流変化の検出結
果をヒストグラム表示したものである。

【００７５】これら図６〜図８を用いて本発明の第４の
実施例による集積回路（試料６）の通電試験について説
明する。ここで、本発明の第４の実施例の構成は図３及
び図４に示す構成のいずれでもよいので、図３または図
４に示すように構成された場合について以下説明する。

【００７６】試料６の通電試験を行う場合、まず試料６
の観察領域がレーザビーム５または電子ビーム１２によ
る走査が可能な範囲となるように、試料６を試料台７で
移動させた後に、電源８から試料６に電力を供給する。

【００７７】この状態で、レーザビーム５または電子ビ
ーム１２を試料６の観察領域に照射し、その観察領域を
ディジタル的に走査する（図６ステップＳ１１）。この
場合、観察領域の各走査点の滞留時間は２μｓｅｃであ
る。電流変化検出部９はこの滞留時間内における電流変
化を平均化して電圧に変換する（図６ステップＳ１
２）。

【００７８】電流変化検出部９は走査点毎に検出した電
流変化を電圧に変換すると、その電圧をＡ／Ｄ変換し
（８ビット：２５６階調）、その走査点の座標に対応す
るメモリの番地に記憶する（図６ステップＳ１３）。電
流変化検出部９は観察領域全ての走査が完了したか否か
を判断し（図６ステップＳ１４）、観察領域全ての走査
が完了していなければ、ステップＳ１２からステップＳ
１４の処理を繰返し行う。

【００７９】電流変化検出部９は試料６の観察領域全て
の走査が完了すると、その旨を像表示部１０に通知す
る。像表示部１０はメモリに記憶された電圧値を読出
し、その電圧値を電流変化に逆変換して各電流変化毎に
計数し、試料６の観察領域の各走査点の電流変化をＣＲ
Ｔ画面上にヒストグラム表示する（図６ステップＳ１
５）［図８（ｂ）参照］。図８（ｂ）においては横軸に
電流変化量ΔＩを、縦軸にその電流変化量ΔＩを示した
走査点の数（出現頻度）をとって電流変化をヒストグラ
ム表示している。

【００８０】操作者がこのＣＲＴ画面上のヒストグラム
表示を見て下側閾値（ΔＩL ）と上側閾値（ΔＩU ）と
を指定すると、像表示部１０は操作者から指定された下
側閾値及び上側閾値を夫々ＣＲＴ画面上に設定して表示
する（図６ステップＳ１６）。ここで、図８（ｂ）に示
すように、ＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号３７による電流増加
ヒストグラムとＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号３８に
よる電流減少ヒストグラムとの間にはバックグラウンド
信号３６を示すヒストグラムの山があるため、下側閾値
（ΔＩL ）及び上側閾値（ΔＩU ）の設定はヒストグラ
ムの山の谷間で行えばよく、比較的容易に行える。

【００８１】像表示部１０は下側閾値及び上側閾値が設
定されると、ヒストグラム表示において下側閾値の下側
［図８（ｂ）のΔＩL の左側］電流減少の電流変化に対
応する各走査点をＣＲＴ画面上に像表示する（図６ステ
ップＳ１７）。つまり、これら各走査点に対応してメモ
リに記憶された電圧値を読出して輝度情報あるいは疑似
カラー情報に変換し、各走査点に対応するＣＲＴ画面上
の各点に２５６階調表示する［図８（ａ）のＯＢＩＲＣ
Ｈ／ＥＢＩＲＣＨ信号３８参照］。

【００８２】続いて、像表示部１０はヒストグラム表示
において上側閾値の上側［図８（ｂ）のΔＩU の右側］
の電流増加の電流変化に対応する各走査点をＣＲＴ画面
上に像表示する（図６ステップＳ１８）。つまり、これ
ら各走査点に対応してメモリに記憶された電圧値を読出
して輝度情報あるいは疑似カラー情報に変換し、各走査
点に対応するＣＲＴ画面上の各点に２５６階調表示する
［図８（ａ）のＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号３７参照］。

【００８３】その後に、像表示部１０はヒストグラム表
示において下側閾値と上側閾値との間［図８（ｂ）のΔ
ＩL とΔＩU との間］の電流変化に対応する各走査点、
つまり基本的には電流変化のない走査点をＣＲＴ画面上
に像表示して処理を終了する。この場合も、各走査点に
対応してメモリに記憶された電圧値が読出されて輝度情
報あるいは疑似カラー情報に変換され、各走査点に対応
するＣＲＴ画面上の各点に２５６階調表示される［図８
（ａ）のバックグラウンド信号３６参照］。これによっ
て、像表示部１０のＣＲＴ画面上にはバックグラウンド
信号３６とＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号３７とＯＢＩＲＣＨ
／ＥＢＩＲＣＨ信号３８とが夫々分離して表示される。

【００８４】図９は本発明の第４の実施例によるＯＢＩ
ＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像の他の表示例を示す図である。
図９（ａ）は本発明の第４の実施例によるＯＢＩＲＣＨ
／ＥＢＩＲＣＨ信号３８とＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号３７
とを分離して表示したものであり、図９（ｂ）は本発明
の第４の実施例による電流変化の検出結果をヒストグラ
ム表示したものである。

【００８５】これら図９（ａ）及び図９（ｂ）は、ＯＢ
ＩＣ／ＥＢＩＣ信号３７による電流増加のヒストグラム
表示とＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号３８による電流
減少のヒストグラム表示との間のバックグラウンド信号
３６を示すヒストグラム表示の山の裾が広く、その裾が
ＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号３７による電流増加のヒストグ
ラム表示とＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号３８による
電流減少のヒストグラム表示とを隠してしまっている例
を示している。この例は、電流変化検出系のＳ／Ｎ（信
号対ノイズ比）が悪い場合に生じやすく、電流変化量Δ
Ｉが微弱な場合にはこのようなことが起こる。この例で
も下側閾値（ΔＩL ）及び上側閾値（ΔＩU ）の設定
を、配線の形状やトランジスタが存在する領域の形状が
図９（ａ）の像においてできるだけ明確に見えるよう
に、試行錯誤的に、山の裾の方で行うことで信号分離は
可能である。

【００８６】図９（ｂ）において、下側閾値（ΔＩL ）
より小さい方［図９（ｂ）のΔＩLの左側］はＯＢＩＲ
ＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ現象による電流減少を示した走査点
のヒストグラム表示とバックグラウンド信号３６のヒス
トグラム表示とが重なり合ったヒストグラム表示を示し
ている。また、上側閾値（ΔＩU ）より大きい方はＯＢ
ＩＣ／ＥＢＩＣ現象による電流増加を示した走査点のヒ
ストグラム表示とバックグラウンド信号３６のヒストグ
ラム表示とが重なり合ったヒストグラム表示を示してい
る。

【００８７】図１０は本発明の第５の実施例の処理動作
を示すフローチャートであり、図１１は本発明の第５の
実施例の原理を説明するための図であり、図１２は本発
明の第５の実施例の構成を示す構成図である。

【００８８】図１１において、本発明の第５の実施例で
は配線２の表面に、ビーム１に対する反射率の小さい、
つまりビーム１に対する吸収率の高い薄膜２ａを塗布
（形成）することで、ビーム１のエネルギを効率よくＯ
ＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ現象に用いることを可能とし
ている。

【００８９】ビーム１として可視光のレーザ光を用いる
場合には、薄膜２ａを黒くすることでビーム１の反射率
を小さく、言い換えると吸収率を高くすることができ
る。この薄膜２ａの形成方法としては、炭素を蒸着する
方法や、カーボンブラックの入った塗料を吹きつける方
法、あるいは、筆で墨を塗布する方法等がある。

【００９０】黒い被膜を配線２が配設されたチップ全面
に塗布すると、チップ上の位置の確認が困難になるた
め、黒い被膜をチップ上に格子状に塗ったり、あるいは
ＣＡＤによるナビゲーションが可能なようにチップ上で
座標の標準点になるような箇所には塗らないこと、また
はレーザでマークを付けることで、黒い被膜の除去後
も、位置の確認を容易とすること等の工夫が必要であ
る。尚、部分的に黒い被膜を塗布する方法としては、Ｆ
ＩＢアシストによる炭素付けを行う方法や塗布が不要な
部分のみをレジスト等で覆って薄膜を塗布する方法等が
ある。

【００９１】ビーム１として電子ビームを用いる場合に
は、電子ビームの加速電圧や塗布する薄膜２ａの種類、
あるいは薄膜２ａの膜厚によって最適条件が異なるた
め、対象に応じて実験的に膜質や膜厚、あるいは加速電
圧の条件を決めればよい。

【００９２】図１１において、配線２上の薄膜２ａにビ
ーム１が照射されると、ビーム１の照射箇所を中心とし
て配線２の温度（Ｔ）が上昇（Ｔ＋ΔＴ）するため、配
線２の抵抗（Ｒ）がその照射箇所を中心に上昇（Ｒ＋Δ
Ｒ）する。

【００９３】配線２に定電圧がかかっている場合には、
電流（Ｉ）が減少（Ｉ−ΔＩ）する。この電流の減少量
（ΔＩ）は元々流れていた電流の値（Ｉ）にほぼ比例
（ΔＩ∝ΔＲ・Ｉ）するため、その減少量（ΔＩ）を知
ることができれば電流値がわかる。

【００９４】配線２は集積回路のチップ内に分布してい
るため、チップ内の配線各々に流れる電流の値をチップ
の外部から観察することはできないが、ビーム１が照射
された配線２における電流値の変化はその電流の減少量
を観測することで、チップの外部からでも観測可能であ
る。

【００９５】上述した原理によつて、任意の配線の通電
状態の観測が可能になり、このような通電状態の観測を
行うことで、従来の方法だけでは困難であるかあるいは
不可能であった故障箇所の同定が可能になる。特に、本
発明の第５の実施例ではビーム１のエネルギを効率よく
ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ現象に用いることができる
ので、通電状態の観測を効率よく行うことができる。こ
のとき、配線２を搭載するチップ上にも薄膜２ａが形成
されているので、ビーム１がチップ上の薄膜２ａで吸収
されてチップを形成するシリコンまで到達しない。この
ため、チップ上ではＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ現象が生じにく
くなる。

【００９６】図１２において、本発明の第５の実施例に
よる配線試験装置はＨｅ−Ｎｅレーザ４１と、エキシマ
レーザ４２と、光学系・走査系４３と、墨汁スプレ装置
４５と、スプレ式洗浄装置４６と、ＩＣチップ４７を搭
載したＩＣパッケージ４８を載置する試料台４９と、電
源部５０と、電流変化検出部５１と、信号処理部５２
と、像表示部５３とから構成されている。

【００９７】これら図１０〜図１２を用いて本発明の第
５の実施例による電流変化の検出動作について説明す
る。

【００９８】試料台４９はＸ軸方向、Ｙ軸方向，Ｚ軸方
向に夫々可動自在となっている。この試料台４９に、発
煙硝酸等で上面を被覆するプラスチックを溶してＩＣチ
ップ４７を露出させたＩＣパッケージ４８を載置し、試
料台４９を可動させてＩＣチップ４７をレーザビーム４
４の照射位置まで移動する（図１０ステップＳ２１）。

【００９９】その後に、ＩＣチップ４７表面の必要部分
に墨汁スプレ装置４５で墨汁を塗布し（図１０ステップ
Ｓ２２）、電源部５０からＩＣチップ４７に電力を供給
する（図１０ステップＳ２３）。この状態でＨｅ−Ｎｅ
レーザ４１で発生したレーザビーム４４をＩＣチップ４
７上の観測したい領域に照射し、その観測したい領域を
レーザビーム４４で走査する（図１０ステップＳ２
４）。電源部５０からＩＣチップ４７への電力の供給は
ＩＣチップ４７の入力端子からテストパタンを入力し、
ＩＣチップ４７を所望の特定状態とすることで行う。

【０１００】電流変化検出部５１はＩＣチップ４７にお
ける電源電流の変化を検出する（図１０ステップＳ２
５）。つまり、電流変化検出部５１はＩＣチップ４７の
観察領域をディジタル的に走査した時の各走査点の電流
変化を検出する。信号処理部５２は電流変化検出部５１
で検出された各走査点における電流変化を像表示部５３
のＣＲＴ画面上での輝度の変化に変換し、像表示部５３
のＣＲＴ画面に表示する（図１０ステップＳ２６）。こ
の場合、電流変化検出部５１で検出された電流変化を疑
似カラー情報に変換して像表示部５３のＣＲＴ画面に表
示するようにしてもよい。

【０１０１】ＩＣチップ４７上の各走査点の電流変化が
像表示部５３のＣＲＴ画面に表示されると、そのＣＲＴ
画面の表示内容に基づいて外部から入力される操作者か
らの指示情報に応答してＩＣチップ４７の着目すべき箇
所に、エキシマレーザ４２で発生したレーザビーム４４
で印を付ける（図１０ステップＳ２７）。その後に、Ｉ
Ｃチップ４７上に塗布された墨汁をスプレ式洗浄装置４
６で、例えば超音波洗浄によって除去する（図１０ステ
ップＳ２８）。

【０１０２】図１３（ａ）は本発明の第５の実施例の第
１の適用例を示す図であり、図１３（ｂ）は図１３
（ａ）の配線部の拡大図である。これらの図において
は、半導体ＩＣの製造工程中や試験中、あるいは使用中
にストレスマイグレーションやエレクトロマイグレーシ
ョン等の原因で発生したチップ６１上の配線６２中のボ
イド／Ｓｉノジュール６３を検出した例を示している。

【０１０３】このような配線６２中のボイド／Ｓｉノジ
ュール６３の検出については、従来、「レーザビーム照
射による抵抗変化を利用したＡｌ配線のボイド検出新手
法（２）」（二川清他著、第４１回応用物理学会学術
講演会予稿集、６２９（２８ｐ−ＺＨ−１３）、１９９
４）や特開平６−３００８２４号公報に記載されている
ように、ＴＥＧを用いて行っている。このＴＥＧを用い
ている場合には、製品化されたチップ６１の配線６２中
のボイド／Ｓｉノジュール６３の検出が一般的に不可能
である。

【０１０４】これに対して、本発明の第５の実施例では
製品化されたチップ６１表面に輻射ビームを吸収しやす
い薄膜を形成して輻射ビームのエネルギをＯＢＩＲＣＨ
／ＥＢＩＲＣＨ現象に効率よく用いるとともに、チップ
６１表面の薄膜でＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ現象を抑えている
ので、図１３（ｂ）に示す如く、配線６２中のボイド／
Ｓｉノジュール６３の検出を高感度で行うことができ
る。

【０１０５】図１４（ａ）は本発明の第５の実施例の第
２の適用例を示す図であり、図１４（ｂ）は図１４
（ａ）の配線部の拡大図である。これらの図において
は、多層配線のＩＣチップ６４の上層配線６６と下層配
線６７とを接続するビアホール部の異常を検出した例を
示している。

【０１０６】本発明の第５の実施例では多層配線系６５
を含むチップ６４表面に輻射ビームを吸収しやすい薄膜
を形成して輻射ビームのエネルギをＯＢＩＲＣＨ／ＥＢ
ＩＲＣＨ現象に効率よく用いるとともに、チップ６４表
面の薄膜でＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ現象を抑えているので、
図１４（ｂ）に示すように、正常ビアホール６８及び異
常ビアホール６９各々のＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像
のコントラストが明確になり、製品化されたＩＣチップ
６４で層間を接続するビアホール部の接続異常や構造上
の異常が高感度で検出可能となる。

【０１０７】図１５（ａ）は本発明の第５の実施例の第
３の適用例を示す図であり、図１５（ｂ）は図１５
（ａ）の配線部の拡大図である。これらの図において
は、ＩDDQ不良と呼ばれている不良の原因箇所の絞り込
みにＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ法を用いた例を示して
いる。

【０１０８】ＩDDQ 不良は電源電流が正常な場合より多
く流れる不良で、その原因はある一箇所の物理的欠陥に
よる場合が多い。この原因については、「ＣＭＯＳ論理
回路のＩDDQ 異常品の評価と除去方法」（真田克他
著、日本学術振興会第１３２委員会第１２５回研究会資
料、ｐｐ．７−１２、１９９３）に詳述されている。

【０１０９】一方、ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ法を用
いることで、配線を流れる電流の観測が行えることは上
述した通りである。よって、本発明の第５の実施例では
チップ７０表面に輻射ビームを吸収しやすい薄膜を形成
して輻射ビームのエネルギをＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣ
Ｈ現象に効率よく用いるとともに、チップ７０表面の薄
膜でＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ現象を抑えているので、ＯＢＩ
ＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ法で配線７１の通電状態を観測す
ることによって、図１５（ｂ）に示すように、配線７１
の途中に生じた物理的欠陥のある箇所７２の絞り込みが
可能となる。

【０１１０】図１６（ａ）は本発明の第５の実施例の第
４の適用例を示す図であり、図１６（ｂ），（ｃ）は図
１６（ａ）の配線部の拡大図であり、図１６（ｄ），
（ｅ）は図１６（ａ）の配線部の信号波形を示す図であ
る。これらの図においては、半導体ＩＣの寿命を決定す
る一つの要因であるエレクトロマイグレーションの制御
に用いた例を示している。

【０１１１】エレクトロマイグレーションは配線に流れ
る電流値を規定の値以下に抑えることで制御されてい
る。従来の技術では実製品で配線に流れる電流値を計測
することが事実上不可能であるため、設計後の実製品で
の検証が困難であり、市場に出荷した後に実製品の故障
が予想以上に発生する場合がある。

【０１１２】本発明の第５の実施例では基準電流が流れ
る配線１３と観測対象の配線１４とを搭載するチップ７
３表面に、輻射ビームを吸収しやすい薄膜を形成して輻
射ビームのエネルギをＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ現象
に効率よく用いるとともに、チップ７３表面の薄膜でＯ
ＢＩＣ／ＥＢＩＣ現象を抑えているので、配線１３，１
４を流れる電流の観測が可能となり、設計後の実製品で
の電流値の検証が可能となる。

【０１１３】この場合、図１６に示すように、基準電流
が流れる配線１３のＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号の
波形［図１６（ｄ）参照］と観測対象の配線１４のＯＢ
ＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号の波形［図１６（ｅ）参
照］とをオシロスコープ等で比較観測することで、定量
的な観測が可能である。

【０１１４】図１７（ａ）は本発明の第５の実施例の第
５の適用例を示す図であり、図１７（ｂ）は図１７
（ａ）の配線部の拡大図である。これらの図において
は、チップ７８に電圧を印加せずに配線７９やビアホー
ル部のボイド８０を検出する例を示している。

【０１１５】このチップ７８に電圧を印加しなくとも配
線７９やビアホール部のボイド８０を観測できること
は、熱起電力による効果として実験等により説明されて
いる。尚、この方法については、「高感度ＯＢＩＣ装置
を用いたノンバイアス下でのＡｌ配線評価方法」（小山
徹他著、第５５回応用物理学会学術講演会予稿集、５
８６（２２ａ−ＺＰ−１０）、１９９４）に詳述されて
いる。

【０１１６】従来、チップ７８に電圧を印加しない場合
でもＯＢＩＣ電流が発生するため、上記の無バイアス法
はＴＥＧに対してしか適用できなかったが、本発明の第
５の実施例では製品化されたチップ７８表面に輻射ビー
ムを吸収しやすい薄膜を形成して輻射ビームのエネルギ
をＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ現象に効率よく用いると
ともに、チップ７８表面の薄膜でＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ現
象を抑えているので、配線７９のボイド８０の観測（配
線７９のＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像にボイド８０を
境にして左右でコントラストが生ずる）が可能となり、
実製品に適用することができる。

【０１１７】図１８は本発明の第６の実施例の処理動作
を示すフローチャートである。この図１８を用いて本発
明の第６の実施例による電流変化の検出動作について説
明する。尚、本発明の第６の実施例による配線試験装置
の構成は図１２に示す構成と同様の構成とする。

【０１１８】試料台４９に、発煙硝酸等で上面を被覆す
るプラスチックを溶してＩＣチップ４７を露出させたＩ
Ｃパッケージ４８を載置し、試料台４９をＸ軸方向やＹ
軸方向、あるいはＺ軸方向に可動させてＩＣチップ４７
をレーザビーム４４の照射位置まで移動する（図１８ス
テップＳ３１）。

【０１１９】その後に、ＩＣチップ４７表面の必要部分
に墨汁スプレ装置４５で墨汁を塗布し（図１８ステップ
Ｓ３２）、電源部５０からＩＣチップ４７に電力を供給
する（図１８ステップＳ３３）。この状態でＨｅ−Ｎｅ
レーザ４１で発生したレーザビーム４４をＩＣチップ４
７上の観測したい領域に照射し、その観測したい領域を
レーザビーム４４で走査する（図１８ステップＳ３
４）。この場合、電源部５０からＩＣチップ４７への電
力の供給はＩＣチップ４７の入力端子からテストパタン
を入力し、ＩＣチップ４７を所望の特定状態とすること
で行う。

【０１２０】電流変化検出部５１はＩＣチップ４７にお
ける電源電流の変化を検出する（図１８ステップＳ３
５）。つまり、電流変化検出部５１はＩＣチップ４７の
観察領域をデジタル的に走査した時の各走査点の電流変
化を検出する。信号処理部５２は電流変化検出部５１で
検出された各走査点における電流変化を像表示部５３の
ＣＲＴ画面上での輝度の変化に変換し、像表示部５３の
ＣＲＴ画面に表示する（図１８ステップＳ３６）。この
場合、電流変化検出部５１で検出された電流変化を疑似
カラー情報に変換して像表示部５３のＣＲＴ画面に表示
するようにしてもよい。尚、上述したステップＳ３１か
らステップＳ３６の処理は上記の第１〜第５の適用例に
用いるのに好適である。

【０１２１】図１９は本発明の第７の実施例で用いる炭
素蒸着装置を示す構成図である。図において、真空系及
び操作部８１はベルジャ８２内にＩＣパッケージ８５が
載置されると、ベルジャ８２内を真空とする。このと
き、ＩＣパッケージ８５はＩＣチップ８６の表面が下向
きになるように載置される。

【０１２２】その後、真空系及び操作部８１はベルジャ
８２内にＡｒ（アルゴン）やＨｅ（ヘリウム）等の不活
性ガスを数ｍＴｏｒｒ〜数十ｍＴｏｒｒ導入し、電極８
３に通電して炭素棒８４から炭素を蒸発させる。炭素棒
８４から蒸発した炭素はＩＣチップ８６表面に均一に付
着する。この場合、ベルジャ８２内に不活性ガスを導入
しておくことで、ＩＣチップ８６表面への炭素の堆積が
ソフトになり、後にＩＣチップ８６表面から炭素を除去
する時の処理が容易となる。

【０１２３】図２０は図１９の炭素蒸着装置による蒸着
過程を示す図である。図２０（ａ）は蒸着時のマスク例
を示し、図２０（ｂ）は蒸着前のＩＣチップ８６を示
し、図２０（ｃ）は蒸着後のＩＣチップ８６を示してい
る。これらの図においてはＩＣチップ８６のパッド８８
の部分に炭素が付着しないようにマスク８９を設置した
例を示している。

【０１２４】ＩＣチップ８６表面に炭素を付着させる場
合、まずベルジャ８２内に設置されたマスク８９上にＩ
Ｃパッケージ８５を載置するが、このときマスク８９上
には、ＩＣパッケージ８５をＩＣチップ８６の表面を下
向きに、つまり外部端子８７が上にくるように載置する
とともに、ＩＣチップ８６のパッド８８がマスク８９で
隠れるように載置する〔図２０（ａ）参照〕。

【０１２５】その後に、真空系及び操作部８１の操作に
よって炭素棒８４から炭素が蒸発しはじめると、炭素は
ＩＣチップ８６のパッド８８を除く中央部分に徐々に堆
積していく。これによって、ＩＣチップ８６の中央部分
には炭素の薄膜９０が形成される［図２０（ｂ），
（ｃ）参照］。ＩＣチップ８６のパッド８８に対して炭
素を付着させないことで、ＣＡＤナビゲーションが可能
となる。

【０１２６】図２１は本発明の第８の実施例の処理動作
を示すフローチャートであり、図２２（ａ）は本発明の
第８の実施例の原理を説明するための図であり、図２２
（ｂ）は図２２（ａ）で用いるビームの照射パターンを
示す図である。

【０１２７】図２２（ａ）において、本発明の第８の実
施例では配線２上に照射するビーム１の照射範囲１ａ
を、図２２（ｂ）に示す観察領域９１内の照射パターン
９１ａ〜９１ｆを基に選択的に制御することで、ビーム
１のエネルギを効率よくＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ現
象に用いることを可能とするとともに、観察領域９１内
の他の部分（チップ表面のシリコン層）にビーム１を照
射せずにＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ現象を抑えることを可能に
している。

【０１２８】すなわち、本発明の第８の実施例では、ビ
ーム１を走査する際に観察領域９１の全体を一様に走査
するのではなく、ＯＢＩＣ電流の流れる点、つまりチッ
プ表面のシリコン部分をとばして走査するという方法を
とる。その方法としては、例えばビーム走査をディジタ
ル的に行い、走査点をソフトウエア上で選択するという
方法をとる。

【０１２９】ＯＢＩＣ電流の流れる点を選択するために
は、事前に観察領域９１全体を一様に走査した際の各走
査点の電流変化量を記憶し、その電流変化量値が正の点
をＯＢＩＣ電流の流れる点として記憶し、本番の走査の
際にはそれらの点をとばす。これはＯＢＩＣ電流が正の
値であり、ＯＢＩＲＣＨ電流が負の値であることを利用
している。

【０１３０】図２２（ａ）において、配線２上をビーム
１で走査する際、ビーム１は照射範囲１ａ内のみに照射
される。すると、ビーム１の照射箇所を中心として配線
２の温度（Ｔ）が上昇（Ｔ＋ΔＴ）するため、配線２の
抵抗（Ｒ）がその照射箇所を中心に上昇（Ｒ＋ΔＲ）す
る。

【０１３１】配線２に定電圧がかかっている場合には、
電流（Ｉ）が減少（Ｉ−ΔＩ）する。この電流の減少量
（ΔＩ）は元々流れていた電流の値（Ｉ）にほぼ比例
（ΔＩ∝ΔＲ・Ｉ）するため、この減少量（ΔＩ）を知
ることができれば電流値がわかる。

【０１３２】配線２は集積回路のチップ内に分布してい
るため、チップ内の配線各々に流れる電流の値をチップ
の外部から観測することはできないが、ビーム１が照射
された配線２における電流値の変化はその電流の減少量
を観測することで、チップの外部からでも観測可能であ
る。

【０１３３】上述した原理によって、任意の配線の通電
状態の観測が可能となり、このような通電状態の観測を
行うことで、従来の方法だけでは困難であるかあるいは
不可能であった故障箇所の同定が可能になる。特に、本
発明の第８の実施例ではビーム１のエネルギを効率よく
ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ現象に用いることができる
ので、通電状態の観測を効率よく行うことができる。こ
のとき、配線２が搭載されているチップ上にビーム１が
照射されないように照射範囲１ａを設定すれば、チップ
を形成するシリコンにビーム１が照射されないので、チ
ップ上においてＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ現象が生じにくくな
る。

【０１３４】これら図２１及び図２２を用いて本発明の
第８の実施例による電流変化の検出動作について説明す
る。ここで、本発明の第８の実施例による配線試験装置
は図３または図４に示す構成と同様の構成とする。

【０１３５】試料６上の配線２を試験する場合、まず試
料６の観察領域９１がレーザビーム５または電子ビーム
１２で走査可能な範囲となるように、試料６を試料台７
で移動させた後に、電源８から試料６に電力を供給す
る。

【０１３６】この状態で、レーザビーム５または電子ビ
ーム１２を試料６の観察領域９１に照射し、その観察領
域９１全体を一様にディジタル的に走査する（図２１ス
テップＳ４１）。この場合、観察領域９１の各走査点の
滞留時間は２μｓｅｃである。電流変化検出部９はこの
滞留時間内における電流変化を平均化して電圧に変換す
る（図２１ステップＳ４２）。

【０１３７】電流変化検出部９は走査点毎に検出した電
流変化を電圧に変換すると、その電圧をＡ／Ｄ変換し
（８ビット：２５６階調）、その走査点の座標に対応す
るメモリの番地に記憶する（図２１ステップＳ４３）。
電流検出部９は観察領域９１全ての走査が完了したか否
かを判断し（図２１ステップＳ４４）、観察領域９１全
ての走査が完了していなければステップＳ４２からステ
ップＳ４４の処理を繰返し行う。

【０１３８】電流変化検出部９は試料６の観察領域９１
全ての走査が完了すると、図示せぬ制御部にその旨を通
知する。制御部はメモリから電圧値を読出して各走査点
毎に電流変化が正か負かを判定し、正の走査点のみを抽
出してその座標を記憶する（図２１ステップＳ４５）。
このとき、メモリに記憶されかつ直前の走査結果である
電圧値はすべて消去される。

【０１３９】制御部は記憶した正の走査点をとばしてレ
ーザビーム５または電子ビーム１２を試料６の観察領域
９１に照射するよう制御する。この場合、レーザビーム
５または電子ビーム１２は観察領域９１内の照射パター
ン９１ａ〜９１ｆのみに照射されることになる。よっ
て、試料６に電源８から電力を供給した状態で、レーザ
ビーム５または電子ビーム１２を試料６の観察領域９１
内の正の走査点以外の領域に選択的に照射し、その観察
領域９１内の照射パターン９１ａ〜９１ｆに沿った領域
を選択的にディジタル的に走査する（図２１ステップＳ
４６）。この場合、照射パターン９１ａ〜９１ｆの各走
査点の滞留時間は２μｓｅｃである。電流変化検出部９
はその滞留時間内における電流変化を平均化して電圧に
変換する（図２１ステップＳ４７）。

【０１４０】電流変化検出部９は走査点毎に検出した電
流変化を電圧に変換すると、その電圧をＡ／Ｄ変換し
（８ビット：２５６階調）、その走査点の座標に対応す
るメモリの番地に記憶する（図２１ステップＳ４８）。
電流変化検出部９は照射パターン９１ａ〜９１ｆの各走
査点に対する走査が全て、つまり選択領域全てに対する
走査が完了したか否かを判断し（図２１ステップＳ４
９）、選択領域全ての走査が完了していなければステッ
プＳ４７からステップＳ４９の処理を繰返し行う。

【０１４１】電流変化検出部９は試料６の選択領域全て
の走査が完了すると、その旨を像表示部１０に通知す
る。像表示部１０はメモリに記憶された電圧値を読出
し、その電圧値を輝度情報あるいは疑似カラー情報に変
換し、選択領域の各走査点に対応するＣＲＴ画面上の各
点に２５６階調表示する（図２１ステップＳ５０）。

【０１４２】よって、像表示部１０のＣＲＴ画面には観
察領域９１内の照射パターン９１ａ〜９１ｆに基づいて
取得したＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像が表示される。
この本発明の第８の実施例でも本発明の第５の実施例と
同様に第１〜第５の適用例に夫々適用可能である。

【０１４３】図２３は本発明の第９の実施例の処理動作
を示すフローチャートである。これら図２２及び図２３
を用いて本発明の第９の実施例による電流変化の検出動
作について説明する。ここで、本発明の第９の実施例に
よる配線試験装置は図３または図４に示す構成と同様の
構成とする。

【０１４４】試料６上の配線２を試験する場合、まず試
料６の観察領域９１がレーザビーム５または電子ビーム
１２で走査可能な範囲となるように、試料６を試料台７
で移動させた後に、レーザビーム５または電子ビーム１
２の走査系（例えば、レーザ顕微鏡等）（図示せず）を
用いて試料６上の観察領域９１をレーザで撮像する（図
２３ステップＳ５１）。

【０１４５】制御部（図示せず）は試料６上の観察領域
９１の光学像（レーザ顕微鏡像）から一定閾値以上の明
るさを有する走査点を抽出し、その走査点を照射パター
ン９１ａ〜９１ｆとして記憶する（図２３ステップＳ５
２）。制御部は記憶した照射パターン９１ａ〜９１ｆに
基づいてレーザビーム５または電子バーム１２を試料６
の観察領域９１に照射するよう制御する。この場合、レ
ーザビーム５または電子ビーム１２は電源８から電力が
供給される試料６上の観察領域９１内の照射パターン９
１ａ〜９１ｆのみに照射されることになる。

【０１４６】よって、試料６に電源８から電力を供給し
た状態で、レーザビーム５または電子ビーム１２を試料
６の観察領域９１内の一定閾値以上の明るさの走査点各
々に照射し、その観察領域９１内の照射パターン９１ａ
〜９１ｆに沿った領域を選択的にディジタル的に走査す
る（図２３ステップＳ５３）。この場合、照射パターン
９１ａ〜９１ｆの各走査点の滞留時間は２μｓｅｃであ
る。電流変化検出部９はその滞留時間内における電流変
化を平均化して電圧に変換する（図２３ステップＳ５
４）。

【０１４７】電流変化検出部９は走査点毎に検出した電
流変化を電圧に変換すると、その電圧をＡ／Ｄ変換し
（８ビット：２５６階調）、その走査点の座標に対応す
るメモリの番地に記憶する（図２３ステップＳ５５）。
電流変化検出部９は照射パターン９１ａ〜９１ｆの各走
査点に対する走査が全て、つまり選択領域全てに対する
走査が完了したか否かを判断し（図２３ステップＳ５
６）、選択領域全ての走査が完了していなければステッ
プＳ５４からステップＳ５６の処理を繰返し行う。

【０１４８】電流変化検出部９は試料６の選択領域全て
の走査が完了すると、その旨を像表示部１０に通知す
る。像表示部１０はメモリに記憶された電圧値を読出
し、その電圧値を輝度情報あるいは疑似カラー情報に変
換し、選択領域の各走査点に対応するＣＲＴ画面上の各
点に２５６階調表示する（図２３ステップＳ５７）。

【０１４９】よって、像表示部１０のＣＲＴ画面には観
察領域９１内の照射パターン９１ａ〜９１ｆに基づいて
取得したＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像が表示される。
つまり、本発明の第９の実施例では光学像（レーザ顕微
鏡像）からある閾値以上の明るさの走査点を記憶し、Ｏ
ＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ像を取得する際にはこれらの
走査点のみを走査する。

【０１５０】これは配線のある箇所の反射率が他の比べ
大きいことを利用している。配線の存在する箇所の下に
は光が透過しないため、この場合にも実質的にＯＢＩＣ
電流の流れる点をとばすことになる。したがって、本発
明の第９の実施例でも本発明の第５の実施例と同様に第
１〜第５の適用例に夫々適用可能である。

【０１５１】図２４は本発明によって検出された電流変
化を電流波形で表示する例を示す図である。図２４
（ａ）は電流波形による表示例の原理を示し、図２４
（ｂ）は配線２から観測された電流波形を示し、図２４
（ｃ）は配線２に実際に流れる電流波形を示し、図２４
（ｄ）は図２４（ｂ）の電流波形を拡大した波形を示し
ている。

【０１５２】これらの図において、レーザビーム９２を
パルス状に配線２上の一点に照射し、時間を横軸にと
り、電流の減少量（ΔＩ）を縦軸にとってオシロスコー
プ（図示せず）等で表示することで、電流波形を観測す
ることが可能となる。これらの図では、レーザビーム９
２の周期が２μｓｅｃで、デューティ比が１／２で、電
流変化検出器（図示せず）の電流変化の検出時定数が１
μｓｅｃの場合を示している。

【０１５３】このように、試料６に電源８から電力を供
給しつつ、配線２に集束した輻射ビーム１（レーザビー
ム５または電子ビーム１２、あるいはイオンビーム１
４）を照射し、走査箇所の各点の電流変化を電流変化検
出部９で検出し、この電流変化を輝度情報または疑似カ
ラー情報に変換して像表示部１０のＣＲＴ画面の各点に
表示して配線２の通電状態を試験することによって、従
来とは異なった視点からの故障解析を可能にすることが
できる。特に、従来の技術では困難であった多層配線の
下層部の配線の異常検出には有効である。

【０１５４】また、上記の電流変化検出部９で検出され
た電流変化を一定閾値で分離して表示することによっ
て、配線とｐ−ｎ接合等の半導体の活性層とが混在する
場合にも配線の異常検出が可能となるので、従来の技術
では困難であった実製品でのＢＩＲＣＨ法による解析を
可能にすることができる。

【０１５５】さらに、半導体ＩＣチップの必要部分に輻
射ビーム１に対して反射率の小さな薄膜を形成し、この
数膜に輻射ビーム１を照射して上述した電流変化の検出
を行うことによって、半導体基板が観測系に含まれる場
合でも、半導体ＩＣチップの配線やビアホール部の検査
が可能となる。よって、従来の技術では困難であった実
製品でのＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ法による解析や無
バイアス法による観測が可能となる。

【０１５６】さらにまた、試料６の光学像において一定
閾値以上の明るさの走査点のみに輻射ビームを照射して
上述した電流変化の検出を行うことによって、半導体基
板が観測系に含まれる場合でも、半導体ＩＣチップの配
線やビアホール部の検査が可能となる。よって、従来の
技術では困難であった実製品でのＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩ
ＲＣＨ法による解析や無バイアス法による観測が可能と
なる。

【０１５７】尚、請求項の記載に関連して本発明はさら
に次の態様をとりうる。

【０１５８】（１）半導体集積回路チップ上の配線の通
電状態を試験する配線試験方法であって、集積回路に電
力を供給する工程と、前記配線を含む前記集積回路上の
走査領域を集束した輻射ビームで走査する工程と、前記
輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を検出する
工程と、検出した電流変化を輝度情報に変換して表示す
る工程とを有することを特徴とする配線試験方法。

【０１５９】（２）前記輻射ビームは、イオンビームで
あることを特徴とする（１）項の配線試験方法。

【０１６０】（３）前記輻射ビームは、レーザビームと
電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とする
（１）項の配線試験方法。

【０１６１】（４）前記電流変化を表示する工程におい
て、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走査箇所の電
流変化とを比較して表示するようにしたことを特徴とす
る（１）〜（３）項のいずれかの配線試験方法。

【０１６２】（５）前記輝度情報の表示は、前記半導体
集積回路チップの高さを微小に変化させてその像をディ
ジタル的に記憶し、記憶した複数の像をディジタル的に
加算して表示するようにしたことを特徴とする（１）〜
（４）項のいずれかの配線試験方法。

【０１６３】（６）半導体集積回路チップ上の配線の通
電状態を試験する配線試験方法であって、集積回路に電
力を供給する工程と、前記配線を含む前記集積回路上の
走査領域を集束した輻射ビームで走査する工程と、前記
輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を検出する
工程と、検出した電流変化を電流波形として観測する工
程とを有することを特徴とする配線試験方法。

【０１６４】（７）前記輻射ビームは、イオンビームで
あることを特徴とする（６）項の配線試験方法。

【０１６５】（８）前記輻射ビームは、レーザビームと
電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とする
（６）項の配線試験方法。

【０１６６】（９）前記電流変化を表示する工程におい
て、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走査箇所の電
流変化とを比較して表示するようにしたことを特徴とす
る（６）〜（８）項のいずれかの配線試験方法。

【０１６７】（１０）半導体集積回路チップ上の配線の
通電状態を試験する配線試験装置であって、集積回路に
電力を供給する手段と、前記配線を含む前記集積回路上
の走査領域を集束した輻射ビームで走査する手段と、前
記輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を検出す
る手段と、検出した電流変化を輝度情報に変換して表示
する手段とを有することを特徴とする配線試験装置。

【０１６８】（１１）前記輻射ビームは、イオンビーム
であることを特徴とする（１０）項の配線試験装置。

【０１６９】（１２）前記輻射ビームは、レーザビーム
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る（１０）項の配線試験装置。

【０１７０】（１３）前記電流変化を検出して表示する
手段において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする（１０）〜（１２）項のいずれかの配線試
験装置。

【０１７１】（１４）前記輝度情報の表示は、前記半導
体集積回路チップの高さを微小に変化させてその像をデ
ィジタル的に記憶し、記憶した複数の像をディジタル的
に加算して表示するようにしたことを特徴とする（１
０）〜（１３）項のいずれかの配線試験装置。

【０１７２】（１５）半導体集積回路チップ上の配線の
通電状態を試験する配線試験装置であって、集積回路に
電力を供給する手段と、前記配線を含む前記集積回路上
の走査領域を集束した輻射ビームで走査する手段と、前
記輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を検出す
る手段と、検出した電流変化を電流波形として観測する
手段とを有することを特徴とする配線試験装置。

【０１７３】（１６）前記輻射ビームは、イオンビーム
であることを特徴とする（１５）項の配線試験装置。

【０１７４】（１７）前記輻射ビームは、レーザビーム
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る（１５）項の配線試験装置。

【０１７５】（１８）前記電流変化を表示する手段にお
いて、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走査箇所の
電流変化とを比較して表示するようにしたことを特徴と
する（１５）〜（１７）項のいずれかの配線試験装置。

【０１７６】（１９）半導体集積回路チップ上の配線の
試験を行う配線試験方法であって、前記半導体集積回路
チップ表面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する
吸収膜を形成する工程と、集積回路に電力を供給する工
程と、前記配線を含む前記集積回路上に前記輻射ビーム
を照射する工程と、前記輻射ビームによる照射箇所の電
流変化を検出して表示する工程と、前記半導体集積回路
チップ表面の着目すべき箇所を特定する工程とを有する
ことを特徴とする配線試験方法。

【０１７７】（２０）前記輻射ビームは、レーザビーム
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る（１９）項の配線試験方法。

【０１７８】（２１）前記電流変化を検出して表示する
工程において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする（１９）項または（２０）項の配線試験方
法。

【０１７９】（２２）前記電流変化を検出して表示する
工程において、検出した電流変化を輝度情報に変換して
表示するようにしたことを特徴とする（１９）〜（２
１）項のいずれかの配線試験方法。

【０１８０】（２３）前記電流変化を検出して表示する
工程において、検出した電流変化を電流波形として表示
するようにしたことを特徴とする（１９）〜（２１）項
のいずれかの配線試験方法。

【０１８１】（２４）検出された電流変化を一定の閾値
に基づいて分離表示する工程を含むことを特徴とする
（１９）〜（２３）項のいずれかの配線試験方法。

【０１８２】（２５）前記分離表示する工程において、
前記一定の閾値に基づいて分離した電流変化を輝度情報
及び色情報のいずれかに変換して表示するようにしたこ
とを特徴とする（２４）項の配線試験方法。

【０１８３】（２６）前記走査領域を設定する工程を含
むことを特徴とする（１９）〜（２５）項のいずれかの
配線試験方法。

【０１８４】（２７）前記着目すべき箇所を特定する工
程は、前記着目すべき箇所を記憶するようにしたことを
特徴とする（１９）〜（２６）項のいずれかの配線試験
方法。

【０１８５】（２８）前記着目すべき箇所を特定する工
程は、前記着目すべき箇所に印を付けるようにしたこと
を特徴とする（１９）〜（２６）項のいずれかの配線試
験方法。

【０１８６】（２９）前記印を残して前記半導体集積回
路チップ表面から前記吸収膜を除去する工程を含むこと
を特徴とする（２８）項の配線試験方法。

【０１８７】（３０）半導体集積回路チップ上の配線の
試験を行う配線試験方法であって、前記半導体集積回路
チップ表面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する
吸収膜を形成する工程と、前記配線を含む前記集積回路
上に前記輻射ビームを照射する工程と、前記輻射ビーム
による照射箇所の電流変化を検出して表示する工程と、
前記半導体集積回路チップ表面の着目すべき箇所を特定
する工程とを有することを特徴とする配線試験方法。

【０１８８】（３１）前記輻射ビームは、レーザビーム
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る（３０）項の配線試験方法。

【０１８９】（３２）前記電流変化を検出して表示する
工程において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする（３０）項または（３１）項の配線試験方
法。

【０１９０】（３３）前記電流変化を検出して表示する
工程において、検出した電流変化を輝度情報に変換して
表示するようにしたことを特徴とする（３０）〜（３
２）項のいずれかの配線試験方法。

【０１９１】（３４）前記電流変化を検出して表示する
工程において、検出した電流変化を電流波形として表示
するようにしたことを特徴とする（３０）〜（３３）項
のいずれかの配線試験方法。

【０１９２】（３５）検出された電流変化を一定の閾値
に基づいて分離表示する工程を含むことを特徴とする
（３０）〜（３５）項のいずれかの配線試験方法。

【０１９３】（３６）前記分離表示する工程において、
前記一定の閾値に基づいて分離した電流変化を輝度情報
及び色情報のいずれかに変換して表示するようにしたこ
とを特徴とする（３５）項の配線試験方法。

【０１９４】（３７）前記走査領域を設定する工程を含
むことを特徴とする（３０）〜（３６）項のいずれかの
配線試験方法。

【０１９５】（３８）前記着目すべき箇所を特定する工
程は、前記着目すべき箇所を記憶するようにしたことを
特徴とする（３０）〜（３７）項のいずれかの配線試験
方法。

【０１９６】（３９）前記着目すべき箇所を特定する工
程は、前記着目すべき箇所に印を付けるようにしたこと
を特徴とする（３０）〜（３７）項のいずれかの配線試
験方法。

【０１９７】（４０）前記印を残して前記半導体集積回
路チップ表面から前記吸収膜を除去する工程を含むこと
を特徴とする（３９）項の配線試験方法。

【０１９８】（４１）半導体集積回路チップ上の配線の
試験を行う配線試験装置であって、前記半導体集積回路
チップ表面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する
吸収膜を形成する手段と、集積回路に電力を供給する手
段と、前記配線を含む前記集積回路上に前記輻射ビーム
を照射する手段と、前記輻射ビームによる照射箇所の電
流変化を検出して表示する手段と、前記半導体集積回路
チップ表面の着目すべき箇所を特定する手段とを有する
ことを特徴とする配線試験装置。

【０１９９】（４２）前記輻射ビームは、レーザビーム
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る（４１）項の配線試験装置。

【０２００】（４３）前記電流変化を検出して表示する
手段において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする（４１）項または（４２）項の配線試験装
置。

【０２０１】（４４）前記電流変化を検出して表示する
手段において、検出した電流変化を輝度情報に変換して
表示するようにしたことを特徴とする（４１）〜（４
３）項のいずれかの配線試験装置。

【０２０２】（４５）前記電流変化を検出して表示する
手段において、検出した電流変化を電流波形として表示
するようにしたことを特徴とする（４１）〜（４４）項
のいずれかの配線試験装置。

【０２０３】（４６）検出された電流変化を一定の閾値
に基づいて分離表示する手段を含むことを特徴とする
（４１）〜（４５）項のいずれかの配線試験装置。

【０２０４】（４７）前記分離表示する手段において、
前記一定の閾値に基づいて分離した電流変化を輝度情報
及び色情報のいずれかに変換して表示するようにしたこ
とを特徴とする（４６）項の配線試験装置。

【０２０５】（４８）前記走査領域を設定する手段を含
むことを特徴とする（４１）〜（４７）項のいずれかの
配線試験装置。

【０２０６】（４９）前記着目すべき箇所を特定する手
段は、前記着目すべき箇所を記憶するようにしたことを
特徴とする（４１）〜（４８）項のいずれかの配線試験
装置。

【０２０７】（５０）前記着目すべき箇所を特定する手
段は、前記着目すべき箇所に印を付けるようにしたこと
を特徴とする（４１）〜（４８）項のいずれかの配線試
験装置。

【０２０８】（５１）前記印を残して前記半導体集積回
路チップ表面から前記吸収膜を除去する手段を含むこと
を特徴とする（５０）項の配線試験装置。

【０２０９】（５２）半導体集積回路チップ上の配線の
試験を行う配線試験装置であって、前記半導体集積回路
チップ表面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する
吸収膜を形成する手段と、前記配線を含む前記集積回路
上に前記輻射ビームを照射する手段と、前記輻射ビーム
による照射箇所の電流変化を検出して表示する手段と、
前記半導体集積回路チップ表面の着目すべき箇所を特定
する手段とを有することを特徴とする配線試験装置。

【０２１０】（５３）前記輻射ビームは、レーザビーム
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る（５２）項の配線試験装置。

【０２１１】（５４）前記電流変化を検出して表示する
手段において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする（５２）項または（５３）項の配線試験装
置。

【０２１２】（５５）前記電流変化を検出して表示する
手段において、検出した電流変化を輝度情報に変換して
表示するようにしたことを特徴とする（５２）〜（５
４）項のいずれかの配線試験装置。

【０２１３】（５６）前記電流変化を検出して表示する
手段において、検出した電流変化を電流波形として表示
するようにしたことを特徴とする（５２）〜（５４）項
のいずれかの配線試験装置。

【０２１４】（５７）検出された電流変化を一定の閾値
に基づいて分離表示する手段を含むことを特徴とする
（５２）〜（５６）項のいずれかの配線試験装置。

【０２１５】（５８）前記分離表示する手段において、
前記一定の閾値に基づいて分離した電流変化を輝度情報
及び色情報のいずれかに変換して表示するようにしたこ
とを特徴とする（５７）項の配線試験装置。

【０２１６】（５９）前記走査領域を設定する手段を含
むことを特徴とする（５２）〜（５８）項のいずれかの
配線試験装置。

【０２１７】（６０）前記着目すべき箇所を特定する手
段は、前記着目すべき箇所を記憶するようにしたことを
特徴とする（５２）〜（５９）項のいずれかの配線試験
装置。

【０２１８】（６１）前記着目すべき箇所を特定する手
段は、前記着目すべき箇所に印を付けるようにしたこと
を特徴とする（５２）〜（５９）項のいずれかの配線試
験装置。

【０２１９】（６２）前記印を残して前記半導体集積回
路チップ表面から前記吸収膜を除去する手段を含むこと
を特徴とする（６１）項の配線試験装置。

【０２２０】

【発明の効果】本発明による配線試験方法及びその装置
によれば、半導体集積回路チップ上の配線の通電状態の
観測を可能としたので、従来とは異なった視点からの故
障解析を可能とし、特に従来の技術では困難であった多
層配線の下層部の配線の異常検出に有効な手段を提供す
ることができるという効果がある。

【０２２１】また、本発明による他の配線試験方法及び
その装置によれば、配線とｐ−ｎ接合等の半導体の活性
層が混在する場合でも、電流変化の検出結果を所定閾値
で分離して表示することで、半導体集積回路チップ上の
配線の検査を可能としたので、多層配線の下層部の配線
の異常検出に有効な手段を提供することができるという
効果がある。

【０２２２】さらに、本発明による別の配線試験方法及
びその装置によれば、半導体基板が観測系に含まれる場
合でも、半導体集積回路チップ上に輻射ビームを吸収す
る吸収膜を形成することで、半導体集積回路チップ上の
配線やビアホールの検査を可能としたので、実製品での
ＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ法や無バイアス法による配
線の観測を可能とすることができるという効果がある。

【０２２３】さらにまた、本発明によるさらに別の配線
試験方法及びその装置によれば、半導体基板が観測系に
含まれる場合でも、半導体集積回路チップ上の設定領域
に輻射ビームを選択的に照射することで、半導体集積回
路チップ上の配線やビアホールの検査を可能としたの
で、実製品でのＯＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ法や無バイ
アス法による配線の観測を可能とすることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の処理動作を示すフロー
チャートである。

【図２】本発明の第１の実施例の原理を説明するための
図である。

【図３】本発明の第１の実施例による配線試験装置の構
成を示す構成図である。

【図４】本発明の第２の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図５】本発明の第３の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図６】本発明の第４の実施例の処理動作を示すフロー
チャートである。

【図７】本発明の第４の実施例の原理を説明するための
図である。

【図８】（ａ）は本発明の第４の実施例によるＯＢＩＲ
ＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号とＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号とを
分離して表示した例を示す図、（ｂ）は本発明の第４の
実施例による電流変化の検出結果をヒストグラム表示し
た例を示す図である。

【図９】（ａ）は本発明の第４の実施例によるＯＢＩＲ
ＣＨ／ＥＢＩＲＣＨ信号とＯＢＩＣ／ＥＢＩＣ信号とを
分離して表示した他の例を示す図、（ｂ）は本発明の第
４の実施例による電流変化の検出結果をヒストグラム表
示した他の例を示す図である。

【図１０】本発明の第５の実施例の処理動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１１】本発明の第５の実施例の原理を説明するため
の図である。

【図１２】本発明の第５の実施例の構成を示す構成図で
ある。

【図１３】（ａ）は本発明の第５の実施例の第１の適用
例を示す図、（ｂ）は図１３（ａ）の配線部の拡大図で
ある。

【図１４】（ａ）は本発明の第５の実施例の第２の適用
例を示す図、（ｂ）は図１４（ａ）の配線部の拡大図で
ある。

【図１５】（ａ）は本発明の第５の実施例の第３の適用
例を示す図、（ｂ）は図１５（ａ）の配線部の拡大図で
ある。

【図１６】（ａ）は本発明の第５の実施例の第４の適用
例を示す図、（ｂ）は図１６（ａ）の配線部の拡大図で
ある。

【図１７】（ａ）は本発明の第５の実施例の第５の適用
例を示す図、（ｂ）は図１７（ａ）の配線部の拡大図で
ある。

【図１８】本発明の第６の実施例の処理動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１９】本発明の第７の実施例で用いる炭素蒸着装置
を示す構成図である。

【図２０】（ａ）は図１９の炭素蒸着装置による炭素蒸
着時に使用するマスク例を示す図、（ｂ）は図１９の炭
素蒸着装置による炭素蒸着前のＩＣチップを示す図、
（ｃ）は図１９の炭素蒸着装置による炭素蒸着後のＩＣ
チップを示す図である。

【図２１】本発明の第８の実施例の処理動作を示すフロ
ーチャートである。

【図２２】（ａ）は本発明の第８の実施例の原理を説明
するための図、（ｂ）は図２２（ａ）で用いるビームの
照射パターンを示す図である。

【図２３】本発明の第９の実施例の処理動作を示すフロ
ーチャートである。

【図２４】（ａ）は本発明で検出された電流変化の電流
波形による表示例の原理を示す図、（ｂ）は配線から観
測された電流波形を示す図、（ｃ）は配線２に実際に流
れる電流波形を示す図、（ｄ）は図２４（ｂ）の電流波
形を拡大した波形を示す図である。

【図２５】従来例の構成を示す構成図である。

【図２６】従来技術を用いた場合のＯＢＩＲＣＨ／ＯＢ
ＩＣ像またはＥＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＣ像を示す図であ
る。

【図２７】従来技術を用いた場合のＯＢＩＲＣＨ／ＯＢ
ＩＣ像またはＥＢＩＲＣＨ／ＥＢＩＣ像を示すである。

【符号の説明】

１ビーム２配線９０，２ａ薄膜４レーザビーム発生部５レーザビーム６試料４９，７試料台８電源９電流変化検出部５３，１０像表示部１１電子ビーム発生部１３イオンビーム発生部４１Ｈｅ−Ｎｅレーザ４２エキシマレーザ４３光学系・走査系４５墨汁スプレ装置４６スプレ式洗浄装置８６，４７ＩＣチップ８５，４８ＩＣパッケージ５０電源部５１電流変化検出部５２信号処理部８１真空系及び操作部８２ベルジャ８３電極８４炭素棒８９マスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/302 G01R 31/02 G01R 31/26 H01L 21/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体集積回路チップ上の配線の通電状態
を試験する配線試験方法であって、集積回路に電力を供
給する工程と、前記配線を含む前記集積回路上の走査領
域を集束した輻射ビームで走査する工程と、前記輻射ビ
ームによる走査箇所の各点の電流変化を検出して表示す
る工程とを有し、前記半導体集積回路チップ表面に前記
輻射ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する工程
を含むことを特徴とする配線試験方法。
【請求項２】前記輻射ビームは、イオンビームであるこ
とを特徴とする請求項１記載の配線試験方法。
【請求項３】前記輻射ビームは、レーザビームと電子ビ
ームとのうちのいずれかであることを特徴とする請求項
１記載の配線試験方法。
【請求項４】前記電流変化を検出して表示する工程にお
いて、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走査箇所の
電流変化とを比較して表示するようにしたことを特徴と
する請求項１〜３のいずれか記載の配線試験方法。
【請求項５】前記電流変化を検出して表示する工程にお
いて、検出した電流変化を輝度情報に変換して表示する
ようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記
載の配線試験方法。
【請求項６】検出された電流変化を一定の閾値に基づい
て分離表示する工程を含むことを特徴とする請求項１，
３〜５のいずれか記載の配線試験方法。
【請求項７】前記走査領域を設定する工程を含むことを
特徴とする請求項１，３〜６のいずれか記載の配線試験
方法。