JP3589938B2

JP3589938B2 - 半導体装置の検査装置及び検査方法

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Publication number: JP3589938B2
Application number: JP2000125471A
Authority: JP
Inventors: 邦弘竹田
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2020-04-26
Also published as: US20010039485A1; JP2001305192A; US6549868B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体装置における配線のリーク箇所を特定する検査装置及び検査方法に関し、特に、半導体装置に電流及び磁場を印加し、発生する応力を検出することによりリーク箇所を特定する検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体装置は微細化及び高集積化する傾向にある。そのため、半導体装置内の配線においてリーク電流が発生している場合、そのリーク箇所を特定することが困難になってきている。
【０００３】
以下に、従来の検査装置及び検査方法の一例を示す。この検査装置及び検査方法は、リーク電流により発生する磁場を検出することで、リーク電流の発生箇所を特定するものである。
【０００４】
図８はこの検査装置の構成を示す模式図である。検査部５０にはステージ５４が設けられ、ステージ５４上には検査対象とする半導体装置５５が搭載される。ステージ５４及び半導体装置５５の上方には、この半導体装置５５の配線パターンを観察するための顕微鏡５１、顕微鏡５１により得られた像を電気信号に変換する画像検出器５２及び半導体装置５５を照明するための光源５３が配置される。また、検査部５０には半導体装置５５から発生する磁場を検出するための磁場測定端子５８が設けられている。
【０００５】
一方、検査部５０の外部には、半導体装置５５に電流を流すための電源５７が設けられており、画像検出器５２の検出信号が、顕微鏡５１、画像検出器５２及び光源５３を移動させ、それらの位置を制御する位置制御装置６２に入力されるようになっている。また、磁場検出端子５８から出力される信号は磁場検出装置５９に入力されるようになっている。更に、制御コンピュータ６０は、位置制御装置６２、磁場検出装置５９、光源５３及びステージ５４を制御するものであり、その入出力信号が、位置制御装置６２、磁場検出装置５９、光源５３及びステージ５４に夫々入出力されるようになっている。更に、画像処理装置６３は、画像検出器５２により得られた半導体装置５５の配線パターン及び磁場検出装置５９により得られた半導体装置５５の磁場検出結果を画像として認識し処理するものであり、制御コンピュータ６０から出力された信号が画像処理装置６３に入力するようになっている。また、画像処理装置６３の出力信号は、画像表示装置６４に入力され、画像表示される。更に、入力装置６１により制御コンピュータ６０に指示信号が入力される。
【０００６】
次に、図８に示した検査装置を使用して半導体装置を検査する方法を示す。図９はこの検査方法の手順を示すフローチャート図である。図８に示すステージ５４上に不良品の半導体装置５５をセットする（図９のステップＳ４０１）。入力装置６１により制御コンピュータ６０に顕微鏡５１、画像検出器５２及び光源５３の位置並びにステージ５４の位置及び傾きを制御する指示を入力する。この入力信号は制御コンピュータ６０より出力され位置制御装置６２に入力し、顕微鏡５１、画像検出器５２及び光源５３の位置を制御する。また、ステージ５４に入力され、ステ−ジ５４の位置及び傾きを制御する。その後、光源５３に照らされた半導体装置５５の配線パタ−ンが顕微鏡５１により観察され、ここで得られたパターン像が画像検出器５２により電気信号に変換され撮像された後、前記信号が制御コンピュータ６０を介して画像処理装置６３に入力され画像として認識され、更に、画像表示装置６４に送られ前記パターン像が画像表示装置６４において表示される（ステップＳ４０２）。その後、このパターン像を記録する（ステップＳ４０３）。
【０００７】
次に、電源５７より半導体装置５５の配線に電流を入力し、半導体装置５５を不良動作状態にする（ステップＳ４０４）。そして、半導体装置５５の配線に発生した磁場を磁場測定端子５８により検出する（ステップＳ４０５）。磁場測定端子５８は検出された磁場を電気信号に変換して磁場検出装置５９に送り、この出力信号が制御コンピュータ６０を介して画像処理装置６３に入力し、磁場画像を作成する。更に、この磁場画像を画像表示装置６４に送り、表示する（ステップＳ４０６）。その後、この画像を画像処理装置６３に記録する（ステップＳ４０７）。その後、画像処理装置６３により、この磁場画像と先に記録したパターン像とを重ね合わせた合成像を作成する（ステップＳ４０８）。そして、この重ね合わせ像を画像表示装置６４により表示する（ステップＳ４０９）。最後に、この合成像のデ−タ解析を行い、リ−ク箇所を特定する（ステップＳ４１０）。
【０００８】
また、他の従来の検査方法として、特開平６−３１４７２６号公報には、不良品の半導体装置の配線に電圧を印加したまま垂直方向の磁場をかけ、１次電子を照射し２次電子を検出する方法が開示されている。この方法では、配線の幅方向の電位差から、リーク電流値を測定することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のリーク電流によって発生する磁場を検出する方法では、検出される磁場はリーク電流に起因する磁場と正常電流に起因する磁場の双方を含んでいるため、正常電流の流れ方によってはリーク電流により発生する磁場が相殺されてしまい、リ−ク箇所を特定することができないという問題点がある。
【００１０】
また、特開平６−３１４７２６号公報に開示された方法では、リーク箇所が配線に覆われている場合には１次電子がリーク箇所に届かないため、リーク箇所の特定が不可能になるという問題点がある。
【００１１】
本発明は前述の問題点に鑑みてなされたものであって、リーク電流を正常電流から分離して示すことができ、また、リーク箇所が他の配線で覆われている場合においても正確にリ−ク箇所を特定できる半導体装置の検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置の検査装置は、半導体装置におけるリーク電流の発生箇所を特定する検査装置において、前記半導体装置に磁場を印加する磁場印加手段と、前記磁場内において前記半導体装置の配線に電流を流す電源手段と、前記磁場内で電流を流すことにより前記配線に発生する応力を検出する応力検出手段と、半導体装置の配線パターンを観察する観察手段と、前記応力検出結果及び配線パターンの観察結果を画像として表示する画像表示手段と、を有することを特徴とする。半導体装置に磁場を印加し、前記半導体装置の配線に電流を入力することにより、前記配線において電流に対応する応力を発生させ、その応力を検出することでリーク箇所を特定する。
【００１３】
また、前記半導体装置の検査装置は、前記画像を記憶する記憶手段と、複数の前記画像からそれらを重ね合わせた像及びそれらの差像を得る画像処理手段と、を有することが好ましい。これらの手段を有することにより、リーク箇所の特定をより精度よく効率的に行うことができる。
【００１４】
更に、前記磁場発生手段が、複数の異なる状態の磁場を発生することが好ましい。これにより、検査の精度を更に向上させることができる。
【００１５】
本発明に係る半導体装置の検査方法は、半導体装置におけるリーク電流の発生箇所を特定する検査方法において、前記半導体装置に磁場を印加する工程と、前記磁場内において前記半導体装置の配線に電流を流す工程と、前記磁場内で前記半導体装置の配線に電流を流すことにより前記配線に発生する応力を検出し応力像を作成する工程と、比較となる他の応力像を作成する工程と、前記半導体装置の応力像及び前記比較応力像の差像を作成する工程と、前記差像を前記半導体装置の配線パターン像と比較する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、前記比較となる他の応力像を作成する工程は、前記半導体装置と同一種類で且つ良品の他の半導体装置に、前記半導体装置に印加した磁場と同一の磁場を印加すると共に前記半導体装置に流した電流と同一の電流を流し、このとき前記他の半導体装置の配線に発生する応力を検出することにより、前記比較となる他の応力像を作成する工程であってもよい。
【００１７】
又は、前記比較となる他の応力像を作成する工程は、前記半導体装置に前記応力像を作成したときに印加した磁場と同一の磁場を印加すると共に前記半導体装置が良動作状態となるような電流を流し、このとき前記半導体装置の配線に発生する応力を検出することにより、前記比較となる他の応力像を作成する工程であってもよい。
【００１８】
又は、前記比較となる他の応力像を作成する工程は、前記半導体装置の良動作状態を想定したシミュレーションに基づいて前記比較となる他の応力像を作成する工程であってもよい。
【００１９】
更に、前記磁場として複数の異なる状態の磁場を使用し、夫々の状態の磁場について、前記半導体装置に磁場を印加する工程、前記磁場内において前記半導体装置の配線に電流を流す工程、前記磁場内で前記半導体装置の配線に電流を流すことにより前記配線に発生する応力を検出し応力像を作成する工程、及び比較となる他の応力像を作成する工程を実施し、前記複数の異なる状態の磁場に対応する複数の差像を作成してもよい。
【００２０】
一方、前記配線パターン像は、光学顕微鏡による観察結果又は前記半導体装置の設計データに基づいて作成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例について添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１実施例の検査装置を示す図である。検査部１０にはＸＹＺ軸に沿った移動、回転及び傾きを調整できるステージ１４が設けられ、ステージ１４上には検査対象とする半導体装置１５が搭載される。ステージ１４及び半導体装置１５の上方には、半導体装置１５の配線パターンを観察するための顕微鏡１１、顕微鏡１１により得られた像を電気信号に変換する画像検出器１２及び半導体装置１５を照明するための光源１３が配置される。また、半導体装置１５に磁場を印加するための磁場発生器１８及び磁場発生器１９が設けられ、更に、半導体装置１５の配線に発生する応力を検出するための応力検出装置２１の応力測定器２０が設けられている。
【００２３】
一方、検査部１０の外部には、半導体装置１５の配線に電流を入力する電源１７が設けられており、画像検出器１２の検出信号が、顕微鏡１１、画像検出器１２及び光源１３を移動させ、それらの位置を制御する位置制御装置２４に入力されるようになっている。また、応力測定器２０より出力される検出信号は応力検出装置２１に入力されるようになっている。更に、制御コンピュータ２２は、顕微鏡１１、画像検出器１２及び光源１３の位置、光源１３の強度、応力検出装置２１の動作、ステージ１４の位置及び傾き並びに磁場発生器１８及び磁場発生器１９の出力を制御するものであり、その入出力信号が位置制御装置２４、光源１３、応力検出装置２１、ステージ１４、磁場発生器１８及び磁場発生器１９に夫々入出力されるようになっている。更に、画像処理装置２５は、画像検出器１２により得られた半導体装置１５の配線パターン及び応力検出装置２１により得られた半導体装置１５の応力検出結果を画像として認識し処理するものであり、制御コンピュータ２２から出力された信号が、画像処理装置２５に入力するようになっている。また、画像処理装置２５の出力信号は画像表示装置２６に入力され、画像表示される。また、入力装置２３により制御コンピュータ２２に指示信号が入力される。
【００２４】
次に、図１に示した検査装置の動作について説明する。先ず、ステージ１４上に半導体装置１５をセットする。次に、入力装置２３により制御コンピュータ２２に指示を与え、顕微鏡１１、画像検出器１２及び光源１３の位置並びにステ−ジ１４の位置及び傾きを半導体装置１５の配線パターンの観察が可能になるように制御する。その後、光源１３に照らされた半導体装置１５の配線パタ−ンが顕微鏡１１により観察され、半導体装置１５の光学的パターン像が得られる。ここで得られたパターン像が画像検出器１２により電気信号に変換され、位置制御装置２４及び制御コンピュータ２２を介して画像処理装置２５に入力され画像データとして出力され、画像表示装置２６において表示される。また、このパターン像は画像処理装置２５に記録される。
【００２５】
一方、制御コンピュ−タ２２により磁場発生器１８及び１９が制御され、半導体装置１５に磁場が印加される。また、電源１７より半導体装置１５の配線に電流が入力される。このとき、半導体装置１５の配線には磁場がかかり、かつ電流が流れるため、この配線に応力が発生する。この応力を応力測定器２０が測定し、電気信号に変換して応力検出装置２１に送り、応力検出装置２１の出力が制御コンピュータ２２を介して画像処理装置２５に入力され、応力像を作成する。画像処理装置２５は、前記パターン像及び前記応力像を記録し、記録されている任意の複数の像から、これらの画像の差像及び重ね合わせ像を作成することができる。
【００２６】
半導体装置１５が、リーク電流を発生する不良品の半導体装置である場合、半導体装置１５の配線には正常電流に加えて、本来電流が流れないはずの箇所、即ちリ−ク箇所にも電流が流れる。従って、検出される応力には、磁場と正常電流との作用により発生する応力、磁場とリ−ク電流との作用により発生する応力及び半導体装置の金属部分が磁場から受ける引力等の電流には依存しない応力が含まれている。一方、リーク電流が発生しない良品の半導体装置を検査した場合、検出される応力には磁場と正常電流との作用により発生する応力及び電流には依存しない応力が含まれており、この２種類の応力は不良品と良品とでほぼ同じ値を示す。従って、不良品の半導体装置の応力像と良品の半導体装置の応力像との差像は、リーク電流による応力のみを示す。この差像と前記配線パターン像を重ね合わせることにより、リーク箇所の特定を行うことができる。
【００２７】
次に、本実施例における半導体装置の検査方法について説明する。検査装置は図１に示したものを使用する。図２及び図３は第１実施例における検査方法の手順を示すフローチャート図である。図１に示すステージ１４上に不良品の半導体装置１５をセットする（図２のステップＳ１０１）。入力装置２３により制御コンピュータ２２に指示を入力し、顕微鏡１１、画像検出器１２、光源１３及びステ−ジ１４を制御して半導体装置１５の配線パターンを観察する。この観察結果を画像検出器１２により電気信号に変換し撮像する。この信号を位置制御装置２４及び制御コンピュータ２２を介して画像処理装置２５に入力し、画像表示装置２６により表示する（ステップＳ１０２）。その後、このパターン像を画像処理装置２５に記録する（ステップＳ１０３）。
【００２８】
次に、電源１７により半導体装置１５の配線に電流を入力し、半導体装置１５を不良動作状態にする（ステップＳ１０４）。このとき、半導体装置１５には正常電流に加えて、本来電流が流れないはずの箇所、即ちリ−ク箇所にも電流が流れる。そして、制御コンピュ−タ２２により磁場発生器１８及び１９を制御し、半導体装置１５に磁場を印加する（ステップＳ１０５）。このとき、半導体装置１５の配線には電流が流れ、かつ、磁場がかかるため、この配線に応力が発生する。この応力を応力測定器２０により測定して電気信号に変換し、これを応力検出装置２１に送り応力像を検出する（ステップＳ１０６）。この応力像を撮像後、検出信号を制御コンピュータ２２を介して画像処理装置２５に入力し、画像データとして出力して画像表示装置２６に表示させ、その後、画像処理装置２５に記録する（ステップＳ１０７）。次いで、磁場の条件を変更し、前記ステップＳ１０５乃至Ｓ１０７に示した操作と同じ操作を行う。即ち、不良動作状態にした半導体装置１５にステップＳ１０５において印加した磁場とは異なる条件の磁場を印加し、そのとき半導体装置の配線に発生する応力を検出し応力像を検出し記録する（ステップＳ１０８乃至Ｓ１１０）。この一連の操作において得られた応力像をデータ解析する（ステップＳ１１１）。ステップＳ１０８乃至Ｓ１１１における操作を繰り返し、リーク箇所を特定するために十分なデータが得られたと判断した時点で、不良品の半導体装置のデ−タ取得を終了する（ステップＳ１１２）。
【００２９】
次に、検査対象とする半導体装置１５を、前述の不良品の半導体装置と同じ種類の良品の半導体装置に入れ替え、前記不良品の半導体装置に対して実施した操作と同じ操作を行う。即ち、半導体装置１５の配線パターンを撮像、表示及び記録する（ステップＳ１１３乃至Ｓ１１５）。ステップＳ１０４にて不良品の半導体装置に入力した電流と同一の電流を良品の半導体装置に入力し良動作状態とした後、ステップＳ１０５にて印加した磁場を良品の半導体装置に印加する（ステップＳ１１６及びＳ１１７）。そのとき半導体装置に発生する応力を検出し応力像を得て、それを記録する（ステップＳ１１８及びＳ１１９）。その後、磁場条件を変えて同様の操作を行う（ステップＳ１２０乃至Ｓ１２２）。この一連の操作において得られた応力像をデータ解析する（ステップＳ１２３）。前記ステップＳ１２０乃至Ｓ１２３の操作を繰り返し、リーク箇所を特定するために十分なデータが得られたと判断した時点で、良品の半導体装置のデ−タ取得を終了する（ステップＳ１２４）。
【００３０】
このようにして得られた不良品及び良品の半導体装置の応力像を画像処理装置２５にて解析する。同一の磁場条件下における不良品の半導体装置の応力像及び良品の半導体装置の応力像から、これらの差像を求め、これを画像表示装置２６により表示する（ステップＳ１２５）。その後、この差像を記録する（ステップＳ１２６）。
【００３１】
最後に、この差像を先に記録したパターン像に重ね合わせた合成像を作成し（ステップＳ１２７）、これを表示する（ステップＳ１２８）。そして、デ−タ解析を行い（ステップＳ１２９）、リ−ク箇所を特定する（ステップＳ１３０）。
【００３２】
このように、本実施例の検査装置及びこの検査装置を使用する検査方法によれば、不良品の半導体装置の応力像と良品の半導体装置の応力像との差像を求めることにより、リーク電流により発生する応力のみを抽出することができ、これを半導体装置のパターン像と重ね合わせることにより、リーク電流が発生している箇所を正確に特定することができる。また、電流の方向により発生する応力の方向が異なるため、リーク電流の方向を知ることもできる。更に、半導体装置のリーク箇所をエミッション顕微鏡により検出する方法と異なり、他の配線により覆われた部分でリ−クが発生している場合でも、そのリ−ク箇所を特定することが可能である。
【００３３】
次に、本発明の第２実施例について図１、図４及び図５を参照して説明する。本実施例は、マ−ジン不良等の原因により同一の半導体装置において、その動作条件により良動作状態又は不良動作状態が現れる場合の検査方法である。本実施例で使用する検査装置は、図１に示す第１実施例で使用した検査装置である。図４及び図５は第２実施例における検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【００３４】
図１に示すステージ１４上に不良品の半導体装置１５をセットする（図４のステップＳ２０１）。入力装置２３により制御コンピュータ２２に指示を入力し、顕微鏡１１、画像検出器１２、光源１３及びステ−ジ１４を制御して半導体装置１５の配線パターンを観察する。この観察結果を画像検出器１２により電気信号に変換し撮像する。この信号を位置制御装置２４及び制御コンピュータ２２を介して画像処理装置２５に入力し、画像表示装置２６により表示する（ステップＳ２０２）。その後、このパターン像を画像処理装置２５に記録する（ステップＳ２０３）。
【００３５】
次に、電源１７により半導体装置１５の配線に電流を入力し、半導体装置１５を不良動作状態にする（ステップＳ２０４）。このとき、半導体装置１５には正常電流に加えて、本来流れないはずの箇所、即ちリ−ク箇所にも電流が流れる。そして、制御コンピュ−タ２２により磁場発生器１８及び１９を制御し、半導体装置１５に磁場を印加する（ステップＳ２０５）。このとき、半導体装置１５の配線には電流が流れ、かつ、磁場がかかるため、この配線には応力が発生する。この応力を応力測定器２０により測定して電気信号に変換し、これを応力検出装置２１に送り応力像を検出する（ステップＳ２０６）。この応力像を撮像後、検出信号を制御コンピュータ２２を介して画像処理装置２５に入力し、画像データとして出力して画像表示装置２６に表示させ、その後、画像処理装置２５に記録する（ステップＳ２０７）。次いで、磁場の条件を変更し、前記ステップＳ２０５乃至Ｓ２０７に示した操作と同じ操作を行う。即ち、不良動作状態にした半導体装置１５にステップＳ２０５において印加した磁場とは異なる条件の磁場を印加し、そのとき半導体装置に発生する応力を検出し応力像を作成する（ステップＳ２０８乃至Ｓ２１０）。この一連の操作において得られた応力像をデータ解析する（ステップＳ２１１）。この後、ステップＳ２０８乃至Ｓ２１１における操作を繰り返し、リーク箇所を特定するために十分なデータが得られたと判断した時点で、不良品の半導体装置のデ−タ取得を終了する（ステップＳ２１２）。
【００３６】
次に、電源１７により半導体装置１５が良動作状態になるような電流を入力し、半導体装置１５を良動作状態にセットする（ステップＳ２１３）。そして、前述の不良動作状態において実施した操作と同様の操作を行う（ステップＳ２１４乃至Ｓ２２１）。即ち、前記不良動作状態の半導体装置１５に印加したものと同一の磁場を印加し、そのとき半導体装置１５の配線に発生する応力を検出し応力像を得て、それを記録する（ステップＳ２１４乃至Ｓ２１６）。更に、磁場条件を変えて同様の操作を繰り返す（ステップＳ２１７乃至Ｓ２１９）。前述の一連の操作において得られた応力像をデータ解析する（ステップＳ２２０）。この後ステップＳ２１７乃至Ｓ２２０の操作を繰り返し、リーク箇所を特定するために十分なデータが得られたと判断した時点で、良動作状態のデ−タ取得を終了する（ステップＳ２２１）。
【００３７】
このようにして得られた不良動作状態及び良動作状態における応力像の差像を、画像処理装置２５により作成し、この差像を画像表示装置２６に表示する（ステップＳ２２２）。その後、この差像を記録する（ステップＳ２２３）。
【００３８】
最後に、画像処理装置２５により、前記差像を先に記録したパターン像に重ね合わせた合成像を作成する（ステップＳ２２４）。そして、この合成像を表示する（ステップＳ２２５）。そして、デ−タ解析を行い（ステップＳ２２６）、リ−ク箇所を特定する（ステップＳ２２７）。
【００３９】
ここで、不良動作状態の半導体装置にかかる応力には、磁場と正常電流との作用により発生する応力、磁場とリ−ク電流との作用により発生する応力及び電流には依存しない応力が含まれている。また、良動作状態の半導体装置にかかる応力には、磁場と正常電流との作用により発生する応力及び電流には依存しない応力が含まれている。このうち、電流に依存しない応力は不良動作状態と良動作状態とで同じ値を示すが、正常電流に起因する応力及びリーク電流に起因する応力は、不良動作状態と良動作状態とで異なる値を示す。従って、リーク箇所の特定には複数の差像を解析することが必要となる。
【００４０】
本実施例においては、複数の磁場条件で応力解析を行っているため、複数の差像を得ることが可能である。このため、良品の半導体装置を検査することなく、不良品の半導体装置のリーク箇所を特定することが可能である。従って、第１実施例と比較して、半導体装置に発生する応力のうち電流に依存しない応力が不良動作状態と良動作状態でまったく同じ値を示すため、磁場条件の選び方によっては、より精度が高い検査が可能となる。また、不良品の半導体装置と同一種類の良品の半導体装置が入手できない場合においても、リーク発生箇所を特定することができる。
【００４１】
次に、本発明の第３実施例について図１、図６及び図７を参照して説明する。本実施例は、不良品の半導体装置とこの半導体装置の設計デ−タ（ＣＡＤデ−タ）とを使用し、リーク箇所を特定する検査方法である。本実施例で使用する検査装置は、図１に示す第１実施例で使用した検査装置である。図６及び図７は、第３実施例における検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【００４２】
図１に示すステージ１４上に不良の半導体装置１５をセットする（図６のステップＳ３０１）。入力装置２３により制御コンピュータ２２に指示を入力し、顕微鏡１１、画像検出器１２、光源１３及びステ−ジ１４を制御する。このとき、光源１３に照らされた半導体装置１５の配線パタ−ンが顕微鏡１１により観察され、前記配線の光学的パターン像が得られる。ここで得られたパターン像が画像検出器１２により電気信号に変換され撮像された後、前記信号が制御コンピュータ２２を介して画像処理装置２５に入力し、画像表示装置２６にて前記パターン像が表示される（ステップＳ３０２）。その後、このパターン像を記録する（ステップＳ３０３）。
【００４３】
次に、電源１７により半導体装置１５の配線に電流を入力し、半導体装置１５を不良動作状態にする（ステップＳ３０４）。このとき、半導体装置１５には正常電流に加えて、本来流れないはずの箇所、即ちリ−ク箇所にも電流が流れる。そして、制御コンピュ−タ２２により磁場発生器１８及び１９を制御し、半導体装置１５に磁場を印加する（ステップＳ３０５）。このとき、半導体装置１５の配線には電流が流れ、かつ、磁場がかかるため、この配線には応力が発生する。この応力を応力測定器２０により測定して電気信号に変換し、これを応力検出装置２１に送り応力像を検出する（ステップＳ３０６）。この像を撮像後、検出信号を制御コンピュータ２２を介して画像処理装置２５に入力し、画像データとして出力して画像表示装置２６に表示させ、画像処理装置２５に記録する（ステップＳ３０７）。次いで、磁場の条件を変更し、前記ステップＳ３０５乃至Ｓ３０７に示した操作と同じ操作を行う。即ち、不良動作状態にした半導体装置１５にステップ３０５において印加した磁場とは異なる条件の磁場を印加し、このとき、半導体装置１５の配線に発生する応力を検出し応力像を検出し記録する（ステップＳ３０８乃至Ｓ３１０）。この一連の操作において得られた応力像をデータ解析する（ステップＳ３１１）。次いで、ステップＳ３０８乃至Ｓ３１１における操作を繰り返し、リーク箇所を特定するために十分なデータが得られたと判断した時点で、不良品の半導体装置のデ−タ取得を終了する（ステップＳ３１２）。
【００４４】
次に、設計デ−タ（ＣＡＤデ−タ）を使用してパタ−ン像を表示する（ステップＳ３１３）。そして、このパタ−ン像を記録する（ステップＳ３１４）。その後、前記設計デ−タを使用して、ステップＳ３０５において印加した磁場条件において、前記不良品の半導体装置が良動作状態であるときに発生する応力をシミュレ−トする（ステップＳ３１５）。このシミュレ−ションで得られた応力像を、良品の半導体装置の応力像として記録する（ステップＳ３１６）。更に、磁場条件を変更し、応力像をシミュレ−トし、得られた応力像を記録する（ステップＳ３１７及びＳ３１８）。前述の一連の操作において得られた応力像をデータ解析する（ステップＳ３１９）。次いで、ステップＳ３１７乃至Ｓ３１９における操作を繰り返し、リーク箇所を特定するために十分なデータが得られたと判断した時点で、良動作状態のデ−タ取得を終了する（ステップＳ３２０）。
【００４５】
このようにして得られた不良品及び良品の半導体装置における応力像から、画像処理装置２５によりこれらの差像を求め、この差像を画像表示装置２６により表示する（ステップＳ３２１）。その後、この差像を記録する（ステップＳ３２２）。
【００４６】
最後に、画像処理装置２５により、前記差像を先に記録したパターン像に重ね合わせた合成像を作成する（ステップＳ３２３）。そして、この合成像を表示する（ステップＳ３２４）。その後、デ−タ解析を行い（ステップＳ３２５）、リ−ク箇所を特定する（ステップＳ３２６）。
【００４７】
本実施例によれば、良品の半導体装置が入手できない場合においても、また、不良品の半導体装置を良動作状態にセットできない場合においても、設計データを使用することによりリーク箇所を特定することが可能である。
【００４８】
また、本実施例を前記第１実施例及び前記第２実施例と任意に組み合わせて、リーク箇所の特定を行うことも可能である。
【００４９】
一方、本発明の検査装置及び検査方法は、オ−プン箇所、即ち本来閉じているはずの回路が開いている箇所の特定にも適用できる。つまり、オープン箇所を有する不良品の半導体装置及び同じ種類の良品の半導体装置について磁場を印加し、応力像を検出する。このとき、不良品の半導体装置において、本来流れていなければいけない箇所に電流が流れていない場合、同磁場条件での応力像には違いが現れる。そのため、前記両デ−タを比較し差像を作成することで、オ−プン箇所を特定することができる。
【００５０】
更に、本発明の検査装置及び検査方法は、半導体装置の良品としての応力の振る舞いを検出することができ、良品解析の手法としても使用できる。即ち、良動作状態における磁場印加時の応力像を作成し、他の半導体装置における同条件の応力像を比較することで良品解析を行い、潜在的な欠陥を検出することが可能である。
【００５１】
また、前記実施例においては、検査対象となる不良品の半導体装置の応力測定を先に行い、次いで比較とする良品又は良動作状態の半導体装置の応力測定を行う例を示したが、不良品の半導体装置と良品の半導体装置の応力を同時に測定する検査装置及び検査方法も本発明に含まれる。更に、磁場発生器を可動とし、半導体に与える磁場の方向を変化させることができる検査装置も本発明に含まれる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、不良品の半導体装置に電流を流しながら所定の磁場を印加し、発生した応力を良品の半導体装置の応力と比較することにより、半導体装置内を流れるリーク電流と正常電流を分離して示すことができ、電流のリーク箇所を特定できる半導体装置の検査装置及び検査方法を提供することができる。本発明の検査装置及び検査方法は、リーク電流の方向を知ることができ、更に、配線で覆われた部分でリ−クが発生している場合でも、そのリ−ク箇所を特定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１乃至第３実施例の検査装置の構成を示す図である。
【図２】本発明における第１実施例の検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【図３】本発明における第１実施例の検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【図４】本発明における第２実施例の検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【図５】本発明における第２実施例の検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【図６】本発明における第３実施例の検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【図７】本発明における第３実施例の検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【図８】従来の検査装置の構成を示す図である。
【図９】従来の検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１０；検査部
１１；顕微鏡
１２；画像検出器
１３；光源
１４；ステージ
１５；半導体装置
１７；電源
１８；磁場発生器
１９；磁場発生器
２０；応力測定器
２１；応力検出装置
２２；制御コンピュータ
２３；入力装置
２４；位置制御装置
２５；画像処理装置
２６；画像表示装置
５０；検査部
５１；顕微鏡
５２；画像検出器
５２；光源
５４；ステージ
５５；半導体装置
５７；電源
５８；磁場測定端子
５９；磁場検出装置
６０；制御コンピュータ
６１；入力装置
６２；位置制御装置
６３；画像処理装置
６４；画像表示装置

Claims

半導体装置におけるリーク電流の発生箇所を特定する検査装置において、前記半導体装置に磁場を印加する磁場印加手段と、前記磁場内において前記半導体装置の配線に電流を流す電源手段と、前記磁場内で電流を流すことにより前記配線に発生する応力を検出する応力検出手段と、半導体装置の配線パターンを観察する観察手段と、前記応力検出結果及び配線パターンの観察結果を画像として表示する画像表示手段と、を有することを特徴とする半導体装置の検査装置。
前記画像を記憶する記憶手段と、複数の前記応力検出結果の画像からそれらの差像を作成し、前記配線パターンの観察結果の画像と前記差像とを重ね合わせた像を作成する画像処理手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の検査装置。
前記磁場発生手段が、複数の異なる状態の磁場を発生することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の検査装置。
半導体装置におけるリーク電流の発生箇所を特定する検査方法において、前記半導体装置に磁場を印加する工程と、前記磁場内において前記半導体装置の配線に電流を流す工程と、前記磁場内で前記半導体装置の配線に電流を流すことにより前記配線に発生する応力を検出し応力像を作成する工程と、比較となる他の応力像を作成する工程と、前記半導体装置の応力像及び前記比較応力像の差像を作成する工程と、前記差像を前記半導体装置の配線パターン像と比較する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
前記比較となる他の応力像を作成する工程は、前記半導体装置と同一種類で且つ良品の他の半導体装置に、前記半導体装置に印加した磁場と同一の磁場を印加すると共に前記半導体装置に流した電流と同一の電流を流し、このとき前記他の半導体装置の配線に発生する応力を検出することにより、前記比較となる他の応力像を作成する工程であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の検査方法。
前記比較となる他の応力像を作成する工程は、前記半導体装置に前記応力像を作成したときに印加した磁場と同一の磁場を印加すると共に前記半導体装置が良動作状態となるような電流を流し、このとき前記半導体装置の配線に発生する応力を検出することにより、前記比較となる他の応力像を作成する工程であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の検査方法。
前記比較となる他の応力像を作成する工程は、前記半導体装置の良動作状態を想定したシミュレーションに基づいて前記比較となる他の応力像を作成する工程であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の検査方法。
前記磁場として複数の異なる状態の磁場を使用し、夫々の状態の磁場について、前記半導体装置に磁場を印加する工程、前記磁場内において前記半導体装置の配線に電流を流す工程、前記磁場内で前記半導体装置の配線に電流を流すことにより前記配線に発生する応力を検出し応力像を作成する工程、及び比較となる他の応力像を作成する工程を実施し、前記複数の異なる状態の磁場に対応する複数の差像を作成することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の検査方法。
前記配線パターン像を、顕微鏡による観察結果に基づいて作成することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置の検査方法。
前記配線パターン像を、前記半導体装置の設計データに基づいて作成することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置の検査方法。