JP3300479B2 - 半導体デバイス検査システム - Google Patents
半導体デバイス検査システムInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
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- Power Engineering (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの異常
発生解析や信頼性評価等に供される半導体デバイス検査
システムに関し、特に、半導体デバイスの異常箇所から
発せられる赤外域の極微弱光をその背面側から検出する
半導体デバイス検査システムに関する。
発生解析や信頼性評価等に供される半導体デバイス検査
システムに関し、特に、半導体デバイスの異常箇所から
発せられる赤外域の極微弱光をその背面側から検出する
半導体デバイス検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化に伴っ
て、内部回路がより微細化・複雑化され、それに応じて
内部回路の詳細な異常発生解析や信頼性評価が難しくな
ってきた。
て、内部回路がより微細化・複雑化され、それに応じて
内部回路の詳細な異常発生解析や信頼性評価が難しくな
ってきた。
【０００３】このような現状において、半導体デバイス
の異常箇所から発生する極微弱光を検出することにより
異常箇所を突き止める解析技術が注目され、この解析技
術を適用した半導体デバイス検査装置として、エミッシ
ョン顕微鏡が知られている。
の異常箇所から発生する極微弱光を検出することにより
異常箇所を突き止める解析技術が注目され、この解析技
術を適用した半導体デバイス検査装置として、エミッシ
ョン顕微鏡が知られている。
【０００４】エミッション顕微鏡は、半導体デバイスの
異常箇所に電界が集中したときに発生するホットキャリ
アに起因して生じる極微弱光やラッチアップ等の再結合
による赤外域の極微弱光を高感度で撮像するので、被検
査半導体デバイスを非接触且つ高精度で測定するという
優れた機能を有すると共に、操作性にも優れている。
異常箇所に電界が集中したときに発生するホットキャリ
アに起因して生じる極微弱光やラッチアップ等の再結合
による赤外域の極微弱光を高感度で撮像するので、被検
査半導体デバイスを非接触且つ高精度で測定するという
優れた機能を有すると共に、操作性にも優れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、エミッショ
ン顕微鏡は、可視〜赤外域の発光を検出しているので、
極微弱光の発生する異常箇所とエミッション顕微鏡との
間に何等かの遮蔽物が存在すると、測定不能となる問題
があった。
ン顕微鏡は、可視〜赤外域の発光を検出しているので、
極微弱光の発生する異常箇所とエミッション顕微鏡との
間に何等かの遮蔽物が存在すると、測定不能となる問題
があった。
【０００６】具体例としては、図６に示す半導体デバイ
スのように、半導体デバイスの高集積化に伴って、膨大
な数のトランジスタ等の素子間接続を、表面側の多層配
線で行うチップ構造となったため、多層配線下の素子の
異常に起因して発生した極微弱光が多層配線によって遮
られてしまい、測定不能若しくは高精度の測定ができな
いなどの問題を招来した。又、リードオンチップ（Lead
On Chip）と呼ばれるパッケージング構造が適用された
半導体デバイスにあっては、半導体チップの表面側をリ
ードフレームが覆う構造となっているので、多層配線の
場合と同様に、リードフレームが遮蔽物となって極微弱
光を遮断してしまい、測定不能若しくは高精度の測定が
できなかった。
スのように、半導体デバイスの高集積化に伴って、膨大
な数のトランジスタ等の素子間接続を、表面側の多層配
線で行うチップ構造となったため、多層配線下の素子の
異常に起因して発生した極微弱光が多層配線によって遮
られてしまい、測定不能若しくは高精度の測定ができな
いなどの問題を招来した。又、リードオンチップ（Lead
On Chip）と呼ばれるパッケージング構造が適用された
半導体デバイスにあっては、半導体チップの表面側をリ
ードフレームが覆う構造となっているので、多層配線の
場合と同様に、リードフレームが遮蔽物となって極微弱
光を遮断してしまい、測定不能若しくは高精度の測定が
できなかった。
【０００７】更にエミッション顕微鏡を適用した他の問
題点として、例えば、図７に示すように、プラスチック
モールドされた半導体デバイスの異常箇所を観測する場
合には、プラスチックモールドの表面側を発煙硝酸等で
化学的に除去することによって半導体チップの表面を露
出させ、更に、リードフレームに所定のバイアス電源を
接続することによって半導体チップに形成されている内
部回路に電力を供給したときに異常箇所から発生する極
微弱光を半導体チップの表面側から観測していた。した
がって、発煙硝酸等で化学的に除去すると、半導体チッ
プに形成されている内部回路等の損傷が発生することが
あり、本来観測されるべき異常箇所が観測されないとい
う問題があった。
題点として、例えば、図７に示すように、プラスチック
モールドされた半導体デバイスの異常箇所を観測する場
合には、プラスチックモールドの表面側を発煙硝酸等で
化学的に除去することによって半導体チップの表面を露
出させ、更に、リードフレームに所定のバイアス電源を
接続することによって半導体チップに形成されている内
部回路に電力を供給したときに異常箇所から発生する極
微弱光を半導体チップの表面側から観測していた。した
がって、発煙硝酸等で化学的に除去すると、半導体チッ
プに形成されている内部回路等の損傷が発生することが
あり、本来観測されるべき異常箇所が観測されないとい
う問題があった。
【０００８】本発明はこのような課題に鑑みて成された
ものであり、操作が容易でこれまで発光解析が不可能で
あった構造を有する半導体デバイスの故障解析を行う半
導体デバイス検査システムを提供することを目的とす
る。
ものであり、操作が容易でこれまで発光解析が不可能で
あった構造を有する半導体デバイスの故障解析を行う半
導体デバイス検査システムを提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の半導体デバイス検査システムは、半
導体デバイスの裏面側を赤外域の光で照明する赤外落射
照明手段と、半導体デバイスの裏面側を撮像して、その
パターン像及び極微弱光像を取得する撮像手段と、前記
撮像手段が前記赤外落射照明手段による照明下で前記半
導体デバイスの裏面側を撮像することによって出力する
画像データの画素単位の配列を左右反転させて前記パタ
ーン像である第１の左右反転画像データを作成すると共
に、無照明下で前記撮像手段が半導体デバイスの異常箇
所から生じる極微弱光の像を撮像することによって出力
する画像データの画素単位の配列を左右反転させて前記
極微弱光像である第２の左右反転画像データを作成する
画像反転手段と、前記画像反転手段で作成された前記第
１の左右反転画像データと第２の左右反転画像データと
を画素配列を一致させて重畳加算して出力する加算手段
と、前記加算手段から出力される重畳加算データに基づ
いて表示手段に再生画像を表示させる重畳表示制御手段
とを備える構成とした。
るために、本発明の半導体デバイス検査システムは、半
導体デバイスの裏面側を赤外域の光で照明する赤外落射
照明手段と、半導体デバイスの裏面側を撮像して、その
パターン像及び極微弱光像を取得する撮像手段と、前記
撮像手段が前記赤外落射照明手段による照明下で前記半
導体デバイスの裏面側を撮像することによって出力する
画像データの画素単位の配列を左右反転させて前記パタ
ーン像である第１の左右反転画像データを作成すると共
に、無照明下で前記撮像手段が半導体デバイスの異常箇
所から生じる極微弱光の像を撮像することによって出力
する画像データの画素単位の配列を左右反転させて前記
極微弱光像である第２の左右反転画像データを作成する
画像反転手段と、前記画像反転手段で作成された前記第
１の左右反転画像データと第２の左右反転画像データと
を画素配列を一致させて重畳加算して出力する加算手段
と、前記加算手段から出力される重畳加算データに基づ
いて表示手段に再生画像を表示させる重畳表示制御手段
とを備える構成とした。
【００１０】又、前記画像反転手段によって作成される
前記第１、第２の左右反転画像データに基づいて異常発
生箇所の位置の座標を計算する手段を備えた構成とし
た。
前記第１、第２の左右反転画像データに基づいて異常発
生箇所の位置の座標を計算する手段を備えた構成とし
た。
【００１１】
【作用】かかる構造を有する本発明の赤外線半導体デバ
イス検査システムにあっては、測定すべき半導体デバイ
スをその裏面から撮像すると共に、パターン像と異常発
生箇所からの極微弱光の像を撮像し、表面から観測した
像としてスーパーインポーズ表示するため、表面側にＡ
ｌ配線のような光を遮蔽する物体が存在していても、異
常発生箇所の特定を高精度で実現する。更に、極微弱光
の像を表面から観測した像にリアルタイムで変換して表
示し、且つ異常発生箇所の位置の座標を計算するので、
ＣＡＤレイアウト図やＣＡＤナビゲーションシステム上
の他の検査装置との互換性のある座標上で異常発生解析
を短時間に行うことができる。
イス検査システムにあっては、測定すべき半導体デバイ
スをその裏面から撮像すると共に、パターン像と異常発
生箇所からの極微弱光の像を撮像し、表面から観測した
像としてスーパーインポーズ表示するため、表面側にＡ
ｌ配線のような光を遮蔽する物体が存在していても、異
常発生箇所の特定を高精度で実現する。更に、極微弱光
の像を表面から観測した像にリアルタイムで変換して表
示し、且つ異常発生箇所の位置の座標を計算するので、
ＣＡＤレイアウト図やＣＡＤナビゲーションシステム上
の他の検査装置との互換性のある座標上で異常発生解析
を短時間に行うことができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明による半導体デバイス検査シス
テムの一実施例を図面と共に説明する。まず、この実施
例の全体構成を図１に基づいて説明すると、この半導体
デバイス検査システムは主として、観測部と制御部及び
解析部によって構成されている。
テムの一実施例を図面と共に説明する。まず、この実施
例の全体構成を図１に基づいて説明すると、この半導体
デバイス検査システムは主として、観測部と制御部及び
解析部によって構成されている。
【００１３】観測部は、外光の入射を遮断する暗箱２を
備えると共に、この暗箱２内には、測定対象である半導
体デバイスＳを載せてＸＹＺ座標方向へ移動させる電動
ＸＹＺステージ４と、半導体デバイスＳに赤外光を照射
するための赤外落射照明装置６と、半導体デバイスＳに
対向して設けられた倍率の異なる対物レンズ群８を備え
るレンズ切換装置１０と、対物レンズ群８の後方に配置
されて半導体デバイスＳの像を撮像して画像信号を出力
する冷却ＣＣＤカメラヘッド１２が内蔵されている。
備えると共に、この暗箱２内には、測定対象である半導
体デバイスＳを載せてＸＹＺ座標方向へ移動させる電動
ＸＹＺステージ４と、半導体デバイスＳに赤外光を照射
するための赤外落射照明装置６と、半導体デバイスＳに
対向して設けられた倍率の異なる対物レンズ群８を備え
るレンズ切換装置１０と、対物レンズ群８の後方に配置
されて半導体デバイスＳの像を撮像して画像信号を出力
する冷却ＣＣＤカメラヘッド１２が内蔵されている。
【００１４】制御部は、電動ＸＹＺステージ４、赤外落
射照明装置６、レンズ切換装置１０及び冷却ＣＣＤカメ
ラヘッド１２の夫々の動作を制御すると共に、冷却ＣＣ
Ｄカメラヘッド１２からの画像信号を解析部へ転送する
制御装置１４を備えている。
射照明装置６、レンズ切換装置１０及び冷却ＣＣＤカメ
ラヘッド１２の夫々の動作を制御すると共に、冷却ＣＣ
Ｄカメラヘッド１２からの画像信号を解析部へ転送する
制御装置１４を備えている。
【００１５】解析部は、制御装置１４を介して入力され
る画像信号について所定の信号処理を行うと共に、制御
装置１４の動作を制御するコンピュータシステムユニッ
ト１６と、コンピュータシステムユニット１６に付随す
るカラーモニタ１８、キーボード入力装置２０及びマウ
ス２２を備えている。更に、解析部には、制御装置１４
及びコンピュータシステムユニット１６を介して伝送さ
れてくる画像信号を解析処理することによって異常発生
箇所の特定化等を行うエンジニアリングワークステーシ
ョンユニット２４、及びエンジニアリングワークステー
ションユニットユニット２４に付随するカラーモニタ２
６、キーボード入力装置２８及びマウス３０が備えられ
ている。
る画像信号について所定の信号処理を行うと共に、制御
装置１４の動作を制御するコンピュータシステムユニッ
ト１６と、コンピュータシステムユニット１６に付随す
るカラーモニタ１８、キーボード入力装置２０及びマウ
ス２２を備えている。更に、解析部には、制御装置１４
及びコンピュータシステムユニット１６を介して伝送さ
れてくる画像信号を解析処理することによって異常発生
箇所の特定化等を行うエンジニアリングワークステーシ
ョンユニット２４、及びエンジニアリングワークステー
ションユニットユニット２４に付随するカラーモニタ２
６、キーボード入力装置２８及びマウス３０が備えられ
ている。
【００１６】更に、図２に基づいてシステム構成を詳述
する。観測部に設けられた電動ＸＹＺステージ４は、駆
動部４ａから供給される電力によって、ステージ面をＸ
ＹＺ座標方向へ移動させるステージ移動機構４ｂと、そ
のステージ面上に設けられて半導体デバイスＳへのバイ
アス印加を補助するためのテストフィクスチャ４ｃと、
コネクタパネル４ｄを備えている。尚、ＸＹＺ座標方向
への移動量は、制御装置１４内のステージ制御部１４ｄ
の指令に従って設定される。
する。観測部に設けられた電動ＸＹＺステージ４は、駆
動部４ａから供給される電力によって、ステージ面をＸ
ＹＺ座標方向へ移動させるステージ移動機構４ｂと、そ
のステージ面上に設けられて半導体デバイスＳへのバイ
アス印加を補助するためのテストフィクスチャ４ｃと、
コネクタパネル４ｄを備えている。尚、ＸＹＺ座標方向
への移動量は、制御装置１４内のステージ制御部１４ｄ
の指令に従って設定される。
【００１７】赤外落射照明装置６は、光源を内蔵したラ
ンプハウス６ａと、その光源の光のうち赤外光のみを通
過させて半導体デバイスＳへ照射させる赤外照明光学系
６ｂを備え、その光源の発光強度は、制御装置１４内の
光量制御部１４ｃによって調整されるようになってい
る。
ンプハウス６ａと、その光源の光のうち赤外光のみを通
過させて半導体デバイスＳへ照射させる赤外照明光学系
６ｂを備え、その光源の発光強度は、制御装置１４内の
光量制御部１４ｃによって調整されるようになってい
る。
【００１８】レンズ切換装置１０は、制御装置１４内の
レンズ切換制御部１４ｂからの指令に従って、複数の対
物レンズ８のうちの１つを半導体デバイスＳに対向させ
ることにより、測定倍率の切換えを実現する。
レンズ切換制御部１４ｂからの指令に従って、複数の対
物レンズ８のうちの１つを半導体デバイスＳに対向させ
ることにより、測定倍率の切換えを実現する。
【００１９】冷却ＣＣＤカメラヘッド１２は、真空雰囲
気中に収容され且つペルチェ素子などで冷却された１０
００×１０１８の画素数を有するＣＣＤ固体撮像デバイ
スを有しており、このＣＣＤ固体撮像デバイスが、レン
ズ切換装置１０の対物レンズ８を介して半導体デバイス
Ｓの像を撮像する。尚、撮像周期（１フレーム周期）を
８Ｈｚとする高速撮像モードと、０．２５Ｈｚとする低
速撮像モードの切換えが可能となっており、制御装置１
４内のカメラ制御部１４ｇからの指令に従っていずれか
のモードに設定される。又、カメラ制御部１４ｇは、設
定された撮像モードによる撮像で冷却ＣＣＤカメラヘッ
ド１２から点順次走査読出しのタイミングで出力される
画像信号を画像データＤRLにＡ／Ｄ変換して解析部側へ
出力する。
気中に収容され且つペルチェ素子などで冷却された１０
００×１０１８の画素数を有するＣＣＤ固体撮像デバイ
スを有しており、このＣＣＤ固体撮像デバイスが、レン
ズ切換装置１０の対物レンズ８を介して半導体デバイス
Ｓの像を撮像する。尚、撮像周期（１フレーム周期）を
８Ｈｚとする高速撮像モードと、０．２５Ｈｚとする低
速撮像モードの切換えが可能となっており、制御装置１
４内のカメラ制御部１４ｇからの指令に従っていずれか
のモードに設定される。又、カメラ制御部１４ｇは、設
定された撮像モードによる撮像で冷却ＣＣＤカメラヘッ
ド１２から点順次走査読出しのタイミングで出力される
画像信号を画像データＤRLにＡ／Ｄ変換して解析部側へ
出力する。
【００２０】制御装置１４は、上述したレンズ切換制御
部１４ｂと、光量制御部１４ｃと、ステージ制御部１４
ｄ、カメラ制御部１４ｇに加えて、マイクロコンピュー
タ（ＭＰＵ）から成る中央演算部１４ａ及び電源部１４
ｈを備えると共に、中央演算部１４ａとコンピュータシ
ステムユニット１６中のインターフェイス回路１６ｆ間
を接続するインターフェイス回路１４ｆと、中央演算部
１４ａとカメラ制御部１４ｇ間を接続するインターフェ
イス回路１４ｅを備えている。そして、測定者が、コン
ピュータシステムユニット１６中のインターフェイス回
路１６ｆに続されているキーボード入力装置２０及びマ
ウス２２を操作して、レンズ切換えの指示、光量調整の
指示、ステージ位置の調整、撮像モードの切換え指示を
行うと、中央演算部１４ａが、夫々の指示に対応して、
レンズ切換制御部１４ｂ、光量制御部１４ｃ、ステージ
制御部１４ｄ、カメラ制御部１４ｇに指令する。尚、イ
ンターフェイス回路１４ｅ，１４ｆ，１６ｆは、ＲＳ２
３２Ｃ規格に準拠している。
部１４ｂと、光量制御部１４ｃと、ステージ制御部１４
ｄ、カメラ制御部１４ｇに加えて、マイクロコンピュー
タ（ＭＰＵ）から成る中央演算部１４ａ及び電源部１４
ｈを備えると共に、中央演算部１４ａとコンピュータシ
ステムユニット１６中のインターフェイス回路１６ｆ間
を接続するインターフェイス回路１４ｆと、中央演算部
１４ａとカメラ制御部１４ｇ間を接続するインターフェ
イス回路１４ｅを備えている。そして、測定者が、コン
ピュータシステムユニット１６中のインターフェイス回
路１６ｆに続されているキーボード入力装置２０及びマ
ウス２２を操作して、レンズ切換えの指示、光量調整の
指示、ステージ位置の調整、撮像モードの切換え指示を
行うと、中央演算部１４ａが、夫々の指示に対応して、
レンズ切換制御部１４ｂ、光量制御部１４ｃ、ステージ
制御部１４ｄ、カメラ制御部１４ｇに指令する。尚、イ
ンターフェイス回路１４ｅ，１４ｆ，１６ｆは、ＲＳ２
３２Ｃ規格に準拠している。
【００２１】次に、コンピュータシステムユニット１６
は、カメラ制御部１４ｇから転送されてくる画像データ
ＤRLの配列を変更することにより、左右が反転した再生
画像を得るための左右反転画像データＤLR（又は
ＤLR’）を作成する画像反転部１６ａと、画像反転部１
６ａからの１フレーム分の左右反転画像データＤLRを一
時的に格納する画像メモリ１６ｂと、画像反転部１６ａ
からの左右反転画像データＤLR’を一時的に格納する画
像メモリ１６ｃと、これらの画像メモリ１６ｂ及び１６
ｃから読み出されてくる左右反転画像データＤLR及びＤ
LR’を画素単位で加算して出力する加算回路１６ｄと、
加算回路１６ｄからの各画素毎のビデオレートの映像信
号ＶD に変換してカラーモニタ１８に供給する重畳表示
制御部１６ｅを備えている。尚、説明上、画像メモリ１
６ｂに記憶される左右反転画像データをＤLR、画像メモ
リ１６ｃに記憶される左右反転画像データをＤLR’とす
る。
は、カメラ制御部１４ｇから転送されてくる画像データ
ＤRLの配列を変更することにより、左右が反転した再生
画像を得るための左右反転画像データＤLR（又は
ＤLR’）を作成する画像反転部１６ａと、画像反転部１
６ａからの１フレーム分の左右反転画像データＤLRを一
時的に格納する画像メモリ１６ｂと、画像反転部１６ａ
からの左右反転画像データＤLR’を一時的に格納する画
像メモリ１６ｃと、これらの画像メモリ１６ｂ及び１６
ｃから読み出されてくる左右反転画像データＤLR及びＤ
LR’を画素単位で加算して出力する加算回路１６ｄと、
加算回路１６ｄからの各画素毎のビデオレートの映像信
号ＶD に変換してカラーモニタ１８に供給する重畳表示
制御部１６ｅを備えている。尚、説明上、画像メモリ１
６ｂに記憶される左右反転画像データをＤLR、画像メモ
リ１６ｃに記憶される左右反転画像データをＤLR’とす
る。
【００２２】画像反転部１６ａは、図３に示すように、
冷却ＣＣＤカメラヘッド１２からカメラ制御部１４ｇを
介して転送されてくる画像データＤRLを１水平ライン分
ずつ格納して出力する１組のラインバッファ１６ａ1 と
１６ａ2 を有し、画像データＤRLの入力タイミング及び
左右反転画像データＤLR（又はＤLR’）の出力タイミン
グが、冷却ＣＣＤカメラヘッド１２の１水平読出し周期
に同期するようになっている。
冷却ＣＣＤカメラヘッド１２からカメラ制御部１４ｇを
介して転送されてくる画像データＤRLを１水平ライン分
ずつ格納して出力する１組のラインバッファ１６ａ1 と
１６ａ2 を有し、画像データＤRLの入力タイミング及び
左右反転画像データＤLR（又はＤLR’）の出力タイミン
グが、冷却ＣＣＤカメラヘッド１２の１水平読出し周期
に同期するようになっている。
【００２３】更に、これらのラインバッファ１６ａ1 ，
１６ａ2 は、画像データＤRLを入力するときには、点順
次読出しタイミングに同期して画像データＤRLを図中の
矢印Ｒで示す方向に順次にシフトさせつつ入力すること
によって、１水平ライン分の画像データＤRLを格納し、
逆に出力するときには、図中の矢印Ｌで示す方向に順次
にシフトさせつつ出力することにより、一旦格納した画
像データＤRL（又はＤLR’）を入力時とは逆の順番で出
力する。したがって、このように出力される画像データ
は、画像データＤRLの画素配列に対して左右が反転した
左右反転画像データＤLRとなる。更に、上記の１水平読
出し周期に同期して、一方のラインバッファ１６ａ1 が
入力動作するときは、他方のラインバッファ１６ａ1 が
出力動作して、夫々が上記の１水平読出し周期に同期し
て交互に切換わるようになっている。
１６ａ2 は、画像データＤRLを入力するときには、点順
次読出しタイミングに同期して画像データＤRLを図中の
矢印Ｒで示す方向に順次にシフトさせつつ入力すること
によって、１水平ライン分の画像データＤRLを格納し、
逆に出力するときには、図中の矢印Ｌで示す方向に順次
にシフトさせつつ出力することにより、一旦格納した画
像データＤRL（又はＤLR’）を入力時とは逆の順番で出
力する。したがって、このように出力される画像データ
は、画像データＤRLの画素配列に対して左右が反転した
左右反転画像データＤLRとなる。更に、上記の１水平読
出し周期に同期して、一方のラインバッファ１６ａ1 が
入力動作するときは、他方のラインバッファ１６ａ1 が
出力動作して、夫々が上記の１水平読出し周期に同期し
て交互に切換わるようになっている。
【００２４】したがって、ラインバッファ１６ａ1 が入
力動作することによって１水平ライン分の画像データＤ
RLの格納動作をしているときは、他方のラインバッファ
１６ａ2 が、１水平読出し周期前に格納した画像データ
ＤRLを矢印Ｌで示す方向から出力することによって左右
反転画像データＤLR（又はＤLR’）を画像メモリ１６ｂ
（又は１６ｃ）へ出力し、逆に、ラインバッファ１６ａ
2 が入力動作することによって１水平ライン分の画像デ
ータＤRLの格納動作をしているときは、他方のラインバ
ッファ１６ａ1 が、１水平読出し周期前に格納した画像
データＤRLを矢印Ｌで示す方向から出力することによっ
て左右反転画像データＤLR（又はＤLR’）を画像メモリ
１６ｂ（又は１６ｃ）へ出力し、そして、かかる左右反
転処理を１水平読出し周期毎に切換えつつ繰り返すの
で、例えば、同図（ａ）に示すような画像データＤRLが
同図（ｂ）に示すような左右反転画像データＤLR（又は
ＤLR’）に変換されることとなる。そして、かかる左右
反転処理は、冷却ＣＣＤカメラヘッド１２の１水平読出
し周期及び画素単位の点順次走査読出しのタイミングに
同期してリアルタイムで行われることとなる。
力動作することによって１水平ライン分の画像データＤ
RLの格納動作をしているときは、他方のラインバッファ
１６ａ2 が、１水平読出し周期前に格納した画像データ
ＤRLを矢印Ｌで示す方向から出力することによって左右
反転画像データＤLR（又はＤLR’）を画像メモリ１６ｂ
（又は１６ｃ）へ出力し、逆に、ラインバッファ１６ａ
2 が入力動作することによって１水平ライン分の画像デ
ータＤRLの格納動作をしているときは、他方のラインバ
ッファ１６ａ1 が、１水平読出し周期前に格納した画像
データＤRLを矢印Ｌで示す方向から出力することによっ
て左右反転画像データＤLR（又はＤLR’）を画像メモリ
１６ｂ（又は１６ｃ）へ出力し、そして、かかる左右反
転処理を１水平読出し周期毎に切換えつつ繰り返すの
で、例えば、同図（ａ）に示すような画像データＤRLが
同図（ｂ）に示すような左右反転画像データＤLR（又は
ＤLR’）に変換されることとなる。そして、かかる左右
反転処理は、冷却ＣＣＤカメラヘッド１２の１水平読出
し周期及び画素単位の点順次走査読出しのタイミングに
同期してリアルタイムで行われることとなる。
【００２５】更に、コンピュータシステムユニット１６
には、画像メモリ１６ｂと１６ｃに格納された左右反転
画像データＤLR，ＤLR’と、加算回路１６ｄの出力デー
タをエンジニアリングワークステーション２４へ転送す
る等のためのＲＳ２３２Ｃ規格に準拠したインターフェ
イス回路１６ｇが内蔵されている。そして、エンジニア
リングワークステーション２４では、半導体デバイスＳ
の異常発生箇所の解析等の処理を行い、その結果をカラ
ーモニタ２６に表示させるようになっている。一例とし
て、エンジニアリングワークステーション２４は、半導
体デバイスＳのレイアウトパターンデータを予め記憶し
ておき、実際に半導体デバイスＳを観測したときに得ら
れた異常箇所の座標をレイアウトパターンデータに重畳
させてカラーモニタ２６に表示させることにより、レイ
アウトパターン上の異常箇所を特定表示させる等の処理
を行う。この他に、拡大縮小、疑似カラー処理、濃度交
換、発光量プロファイルなどの画像処理、データ解析を
行うことが可能である。
には、画像メモリ１６ｂと１６ｃに格納された左右反転
画像データＤLR，ＤLR’と、加算回路１６ｄの出力デー
タをエンジニアリングワークステーション２４へ転送す
る等のためのＲＳ２３２Ｃ規格に準拠したインターフェ
イス回路１６ｇが内蔵されている。そして、エンジニア
リングワークステーション２４では、半導体デバイスＳ
の異常発生箇所の解析等の処理を行い、その結果をカラ
ーモニタ２６に表示させるようになっている。一例とし
て、エンジニアリングワークステーション２４は、半導
体デバイスＳのレイアウトパターンデータを予め記憶し
ておき、実際に半導体デバイスＳを観測したときに得ら
れた異常箇所の座標をレイアウトパターンデータに重畳
させてカラーモニタ２６に表示させることにより、レイ
アウトパターン上の異常箇所を特定表示させる等の処理
を行う。この他に、拡大縮小、疑似カラー処理、濃度交
換、発光量プロファイルなどの画像処理、データ解析を
行うことが可能である。
【００２６】次に、かかる構成の半導体検査システムの
作動を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
作動を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２７】まず、同図(a) において、測定者は、半導
体デバイスＳのモールドパッケージの裏面部分を除去し
て半導体チップの基板側を鏡面研磨し、その半導体デバ
イスＳを、その裏面側が赤外落射照明装置６及び対物レ
ンズ群８に対向するようにして、テストフィクスチュア
４ｃに装着する。
体デバイスＳのモールドパッケージの裏面部分を除去し
て半導体チップの基板側を鏡面研磨し、その半導体デバ
イスＳを、その裏面側が赤外落射照明装置６及び対物レ
ンズ群８に対向するようにして、テストフィクスチュア
４ｃに装着する。
【００２８】次に、同図(b) において、測定者はマウス
２２を操作し、赤外落射照明装置６により半導体デバイ
スＳを照明する。
２２を操作し、赤外落射照明装置６により半導体デバイ
スＳを照明する。
【００２９】次に、同図(c) において、冷却ＣＣＤカメ
ラ１２を高速撮像モードに設定して撮像動作を開始させ
る。したがって、図５に示すように、半導体デバイスＳ
の裏面側に照射される赤外線落射光が半導体チップの半
導体基板を通過し、更に半導体チップの表面で反射した
光が対物レンズ８を介して冷却ＣＣＤカメラヘッド１２
で受光されるので、半導体チップの表面のパターン像が
裏面側から撮像されることとなる。
ラ１２を高速撮像モードに設定して撮像動作を開始させ
る。したがって、図５に示すように、半導体デバイスＳ
の裏面側に照射される赤外線落射光が半導体チップの半
導体基板を通過し、更に半導体チップの表面で反射した
光が対物レンズ８を介して冷却ＣＣＤカメラヘッド１２
で受光されるので、半導体チップの表面のパターン像が
裏面側から撮像されることとなる。
【００３０】即ち、冷却ＣＣＤカメラヘッド１２から出
力される画像信号は、半導体チップの表面パターンを左
右反転したのと等価な信号となる。そして、この画像信
号はカメラ制御部１４ｇでデジタルの画像データＤRLに
変換されると共に、図３と共に説明したように、画像反
転部１６ａにおいて、画素毎に左右の配列が反転された
左右反転画像データＤLRに変換されて、画像メモリ１６
ｂに一時記憶され、更に、画像メモリ１６ｂからリアル
タイムで左右反転画像データＤLRが読み出され、且つ加
算回路１６ｄ及び重畳表示制御部１６ｅを介してカラー
モニタ１８に画像再生される。ここで、画像反転部１６
ａに入力される画像データＤRLは、半導体デバイスＳの
半導体チップを裏側から見たときのパターン像のデータ
であるので、左右反転画像データＤLRは、半導体デバイ
スＳの半導体チップを表側から見たときのパターン像
（通常の表面パターンの像）のデータとなり、カラーモ
ニタ１８に表示される映像は通常の表面パターンの像と
なる。そして、測定者がカラーモニタ１８に表示される
映像を見ながら電動ＸＹＺステージ４を移動させること
により、半導体デバイスＳの観測すべき部分を設定する
と共に、高さを調節することによって合焦状態にする。
力される画像信号は、半導体チップの表面パターンを左
右反転したのと等価な信号となる。そして、この画像信
号はカメラ制御部１４ｇでデジタルの画像データＤRLに
変換されると共に、図３と共に説明したように、画像反
転部１６ａにおいて、画素毎に左右の配列が反転された
左右反転画像データＤLRに変換されて、画像メモリ１６
ｂに一時記憶され、更に、画像メモリ１６ｂからリアル
タイムで左右反転画像データＤLRが読み出され、且つ加
算回路１６ｄ及び重畳表示制御部１６ｅを介してカラー
モニタ１８に画像再生される。ここで、画像反転部１６
ａに入力される画像データＤRLは、半導体デバイスＳの
半導体チップを裏側から見たときのパターン像のデータ
であるので、左右反転画像データＤLRは、半導体デバイ
スＳの半導体チップを表側から見たときのパターン像
（通常の表面パターンの像）のデータとなり、カラーモ
ニタ１８に表示される映像は通常の表面パターンの像と
なる。そして、測定者がカラーモニタ１８に表示される
映像を見ながら電動ＸＹＺステージ４を移動させること
により、半導体デバイスＳの観測すべき部分を設定する
と共に、高さを調節することによって合焦状態にする。
【００３１】次に、同図(d) において、測定者が観測す
べき部分を特定した後、発光解析の開始を指示すると、
その指定直前に画像メモリ１６ｂに記憶された１フレー
ム分の左右反転画像データＤLRを保持し、新たなデータ
入力を停止する。それと同時に、落射照明６がオフ（同
図(e) ）となり、テストフィクスチュア４ｃが半導体デ
バイスＳに動作電圧の印加や動作タイミングクロック等
の所定の信号の印加を開始する（同図(f) ）。
べき部分を特定した後、発光解析の開始を指示すると、
その指定直前に画像メモリ１６ｂに記憶された１フレー
ム分の左右反転画像データＤLRを保持し、新たなデータ
入力を停止する。それと同時に、落射照明６がオフ（同
図(e) ）となり、テストフィクスチュア４ｃが半導体デ
バイスＳに動作電圧の印加や動作タイミングクロック等
の所定の信号の印加を開始する（同図(f) ）。
【００３２】次に、同図(g) において、冷却ＣＣＤカメ
ラヘッド１２は、低速撮像モードに切換わって撮像を開
始する。ここで、半導体デバイスＳの半導体チップに何
等かの異常発生箇所が存在すると、その箇所から極微弱
光が発生するので、冷却ＣＣＤカメラヘッド１２はこの
極微弱光の像を撮像することとなる。又、低速撮像モー
ドによる長期間露光が実現されるので、極微弱光の像が
鮮明に撮像される。そして、冷却ＣＣＤカメラヘッド１
２から出力される極微弱光の像の画像信号がカメラ制御
部１４ｇにおいてデジタルの画像データＤRLに変換され
て画像反転部１６ａに転送され、更に、画素に対して左
右の配列が反転された左右反転画像データＤLR’に変換
されて、画像メモリ１６ｃに格納される。
ラヘッド１２は、低速撮像モードに切換わって撮像を開
始する。ここで、半導体デバイスＳの半導体チップに何
等かの異常発生箇所が存在すると、その箇所から極微弱
光が発生するので、冷却ＣＣＤカメラヘッド１２はこの
極微弱光の像を撮像することとなる。又、低速撮像モー
ドによる長期間露光が実現されるので、極微弱光の像が
鮮明に撮像される。そして、冷却ＣＣＤカメラヘッド１
２から出力される極微弱光の像の画像信号がカメラ制御
部１４ｇにおいてデジタルの画像データＤRLに変換され
て画像反転部１６ａに転送され、更に、画素に対して左
右の配列が反転された左右反転画像データＤLR’に変換
されて、画像メモリ１６ｃに格納される。
【００３３】尚、図５に示すように、異常発生箇所から
生じた極微弱光の像は、半導体デバイスＳの裏面側から
撮像されるので、画像反転部１６ａから出力される左右
反転画像データＤLR’は、半導体デバイスＳの半導体チ
ップを表側から見たときの像のデータとなる。そして、
画像メモリ１６ｂから読出される半導体チップの表面パ
ターン像の画像データＤLRと画像メモリ１６ｃから読出
される極微弱光像の画像データＤLR’が加算回路１６ｄ
で加算され、更に重畳表示制御部１６ｅでビデオレート
の映像信号に変換されるので、カラーモニタ１８には、
半導体チップの表面パターン像に極微弱光像がスーパー
インポーズ表示されることとなり、異常発生箇所の特定
化を可能にする。又、冷却ＣＣＤカメラヘッド１２によ
る撮像とカラーモニタ１８による表示がリアルタイムで
行われることとなる。
生じた極微弱光の像は、半導体デバイスＳの裏面側から
撮像されるので、画像反転部１６ａから出力される左右
反転画像データＤLR’は、半導体デバイスＳの半導体チ
ップを表側から見たときの像のデータとなる。そして、
画像メモリ１６ｂから読出される半導体チップの表面パ
ターン像の画像データＤLRと画像メモリ１６ｃから読出
される極微弱光像の画像データＤLR’が加算回路１６ｄ
で加算され、更に重畳表示制御部１６ｅでビデオレート
の映像信号に変換されるので、カラーモニタ１８には、
半導体チップの表面パターン像に極微弱光像がスーパー
インポーズ表示されることとなり、異常発生箇所の特定
化を可能にする。又、冷却ＣＣＤカメラヘッド１２によ
る撮像とカラーモニタ１８による表示がリアルタイムで
行われることとなる。
【００３４】次に、同図(h) において、測定者がカラー
モニタ１８の表示を見て異常発生箇所を確認したことを
マウス３０又はキーボード入力装置２８で指示すると、
エンジニアリングワークステーション２４がインターフ
ェイス１６ｇを介してコンピュータシステムユニット１
６に指令して、画像メモリ１６ｂ，１６ｃの左右反転画
像データＤLR，ＤLR’及び、異常発生箇所の座標データ
をエンジニアリングワークステーション２４のＣＡＤナ
ビゲーションシステムへ転送させる。
モニタ１８の表示を見て異常発生箇所を確認したことを
マウス３０又はキーボード入力装置２８で指示すると、
エンジニアリングワークステーション２４がインターフ
ェイス１６ｇを介してコンピュータシステムユニット１
６に指令して、画像メモリ１６ｂ，１６ｃの左右反転画
像データＤLR，ＤLR’及び、異常発生箇所の座標データ
をエンジニアリングワークステーション２４のＣＡＤナ
ビゲーションシステムへ転送させる。
【００３５】そして、同図(i) において、ＣＡＤナビゲ
ーションシステムは、予め入力されている半導体デバイ
スＳのレイアウトパターンデータに異常発生箇所の座標
を示すマークデータを重畳させて、カラーモニタ２６に
表示させる。このように、カラーモニタ２６には、レイ
アウトパターンの像上に異常発生箇所が示されるので、
確実な異常発生箇所の特定を可能にする。尚、ＣＡＤナ
ビゲーションシステムでは他の検査装置で得られたデー
タと照らし合わせて解析を行うこともできる。
ーションシステムは、予め入力されている半導体デバイ
スＳのレイアウトパターンデータに異常発生箇所の座標
を示すマークデータを重畳させて、カラーモニタ２６に
表示させる。このように、カラーモニタ２６には、レイ
アウトパターンの像上に異常発生箇所が示されるので、
確実な異常発生箇所の特定を可能にする。尚、ＣＡＤナ
ビゲーションシステムでは他の検査装置で得られたデー
タと照らし合わせて解析を行うこともできる。
【００３６】そして、同図(j) において、測定者は、カ
ラーモニタ１８，２６の表示を見ながら異常解析を行う
ことができる。
ラーモニタ１８，２６の表示を見ながら異常解析を行う
ことができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、測定すべ
き半導体デバイスをその裏面から撮像すると共に、パタ
ーン像と異常発生箇所からの極微弱光の像を撮像し、表
面から観測した像としてスーパーインポーズ表示するた
め、表面側にＡｌ配線のような光を遮蔽する物体が存在
していても、異常発生箇所の特定を可能にする。更に、
極微弱光の像を表面から観測した像にリアルタイムで変
換して表示し、且つ異常発生箇所の位置の座標を計算す
るので、ＣＡＤレイアウト図やＣＡＤナビゲーションシ
ステム上の他の検査装置との互換性のある座標上で異常
発生解析を短時間に行うことができる。このように、半
導体デバイスの異常発生解析等を高速で行うことができ
ると共に、操作性に優れ且つ測定精度に優れた半導体検
査システムを提供することができる。
き半導体デバイスをその裏面から撮像すると共に、パタ
ーン像と異常発生箇所からの極微弱光の像を撮像し、表
面から観測した像としてスーパーインポーズ表示するた
め、表面側にＡｌ配線のような光を遮蔽する物体が存在
していても、異常発生箇所の特定を可能にする。更に、
極微弱光の像を表面から観測した像にリアルタイムで変
換して表示し、且つ異常発生箇所の位置の座標を計算す
るので、ＣＡＤレイアウト図やＣＡＤナビゲーションシ
ステム上の他の検査装置との互換性のある座標上で異常
発生解析を短時間に行うことができる。このように、半
導体デバイスの異常発生解析等を高速で行うことができ
ると共に、操作性に優れ且つ測定精度に優れた半導体検
査システムを提供することができる。
【図１】本発明による半導体検査システムの一実施例の
全体構成を示す構成説明図である。
全体構成を示す構成説明図である。
【図２】一実施例の各部の構成を詳細に示すブロック図
である。
である。
【図３】一実施例中の画像反転部の構成を更に詳細に示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図４】一実施例の作動を説明するためのフローチャー
トである。
トである。
【図５】一実施例の観測原理を説明するための説明図で
ある。
ある。
【図６】従来のエミッション顕微鏡を適用した場合の問
題点を説明するための説明図である。
題点を説明するための説明図である。
【図７】従来のエミッション顕微鏡を適用した場合の他
の問題点を説明するための説明図である。
の問題点を説明するための説明図である。
２…暗箱、４…電動ＸＹＺステージ、４ａ…駆動部、４
ｂ…ステージ移動機構、４ｃ…テストフィクスチャ、６
…赤外落射照明装置、６ａ…ランプハウス、６ｂ…赤外
照明光学系、８…対物レンズ群、１０…レンズ切換装
置、１２…冷却ＣＣＤカメラ、１４…制御装置、１４ａ
…中央演算部、１４ｂ…レンズ切換制御部、１４ｃ…光
量制御部、１４ｄ…ステージ制御部、１４ｅ，１４ｆ…
インターフェイス回路、１４ｇ…カメラ制御部、１４ｈ
…電源部、１６…コンピュータシステムユニット、１６
ａ…画像反転部、１６ｂ，１６ｃ…画像メモリ、１６ｄ
…加算回路、１６ｅ…重畳表示制御部、１６ｆ，１６ｇ
…インターフェイス回路、１８，２６…カラーモニタ、
２０，２８…キーボード入力装置、２２，３０…マウ
ス、２４…エンジニアリングワークステーション。
ｂ…ステージ移動機構、４ｃ…テストフィクスチャ、６
…赤外落射照明装置、６ａ…ランプハウス、６ｂ…赤外
照明光学系、８…対物レンズ群、１０…レンズ切換装
置、１２…冷却ＣＣＤカメラ、１４…制御装置、１４ａ
…中央演算部、１４ｂ…レンズ切換制御部、１４ｃ…光
量制御部、１４ｄ…ステージ制御部、１４ｅ，１４ｆ…
インターフェイス回路、１４ｇ…カメラ制御部、１４ｈ
…電源部、１６…コンピュータシステムユニット、１６
ａ…画像反転部、１６ｂ，１６ｃ…画像メモリ、１６ｄ
…加算回路、１６ｅ…重畳表示制御部、１６ｆ，１６ｇ
…インターフェイス回路、１８，２６…カラーモニタ、
２０，２８…キーボード入力装置、２２，３０…マウ
ス、２４…エンジニアリングワークステーション。
フロントページの続き (72)発明者 永田 渉 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 晝馬 靖 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−1560（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−180046（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−152408（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 H01L 21/64 - 21/66 G01R 31/02 - 31/06 G01R 31/26 - 31/30
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体デバイスの裏面側を赤外域の光で
照明する赤外落射照明手段と、 半導体デバイスの裏面側を撮像して、そのパターン像及
び極微弱光像を取得する撮像手段と、 前記撮像手段が前記赤外落射照明手段による照明下で前
記半導体デバイスの裏面側を撮像することによって出力
する画像データの画素単位の配列を左右反転させて前記
パターン像である第１の左右反転画像データを作成する
と共に、無照明下で前記撮像手段が半導体デバイスの異
常箇所から生じる極微弱光の像を撮像することによって
出力する画像データの画素単位の配列を左右反転させて
前記極微弱光像である第２の左右反転画像データを作成
する画像反転手段と、 前記画像反転手段で作成された前記第１の左右反転画像
データと第２の左右反転画像データとを画素配列を一致
させて重畳加算して出力する加算手段と、 前記加算手段から出力される重畳加算データに基づいて
表示手段に再生画像を表示させる重畳表示制御手段と、 を具備することを特徴とする半導体デバイス検査システ
ム。 - 【請求項２】 前記画像反転手段によって作成される前
記第１、第２の左右反転画像データに基づいて異常発生
箇所の位置の座標を計算する手段を備えたことを特徴と
する請求項１に記載の半導体デバイス検査システム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17795793A JP3300479B2 (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 半導体デバイス検査システム |
| EP94305267A EP0635883B1 (en) | 1993-07-19 | 1994-07-18 | Semiconductor device inspection system |
| DE69429748T DE69429748T2 (de) | 1993-07-19 | 1994-07-18 | Halbleiterinspektionssystem |
| US08/274,716 US5532607A (en) | 1993-07-19 | 1994-07-18 | Semiconductor device inspection system involving superimposition of image data for detecting flaws in the semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17795793A JP3300479B2 (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 半導体デバイス検査システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735697A JPH0735697A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3300479B2 true JP3300479B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=16040042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17795793A Expired - Fee Related JP3300479B2 (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 半導体デバイス検査システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5532607A (ja) |
| EP (1) | EP0635883B1 (ja) |
| JP (1) | JP3300479B2 (ja) |
| DE (1) | DE69429748T2 (ja) |
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| US6002792A (en) * | 1993-11-16 | 1999-12-14 | Hamamatsu Photonics Kk | Semiconductor device inspection system |
| JP3478612B2 (ja) * | 1993-11-16 | 2003-12-15 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体デバイス検査システム |
| JP2970505B2 (ja) * | 1995-11-21 | 1999-11-02 | 日本電気株式会社 | 半導体デバイスの配線電流観測方法、検査方法および装置 |
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| JP2006275972A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Jfe Steel Kk | 帯状体表面の検査方法 |
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| US7450245B2 (en) | 2005-06-29 | 2008-11-11 | Dcg Systems, Inc. | Method and apparatus for measuring high-bandwidth electrical signals using modulation in an optical probing system |
| US7733100B2 (en) | 2005-08-26 | 2010-06-08 | Dcg Systems, Inc. | System and method for modulation mapping |
| US8754633B2 (en) * | 2009-05-01 | 2014-06-17 | Dcg Systems, Inc. | Systems and method for laser voltage imaging state mapping |
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| JPS61263235A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-21 | Hitachi Ltd | 検査装置 |
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