JP4249410B2 - 半導体装置の検査装置及び検査方法 - Google Patents
半導体装置の検査装置及び検査方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置の検査装置及び検査方法に係り、詳しくは、一定時間のみ状態が活性化され、その一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの半導体装置の検査に適用して好適な半導体装置の検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の代表であるＬＳＩ（大規模半導体集積回路；以下単に集積回路と称する）を検査する方法は、顕微鏡のような拡大観測装置を用いて集積回路の外観（外部）上の不良（欠陥）を検査する方法と、ＬＳＩテスタのような電気検査装置を用いて集積回路の内部の不良を電気的に検査する方法とに大別される。前者は集積回路の外部に表れている形状の異常のような不良を視覚的に容易に発見できるものの、集積回路の内部に存在している配線の異常のような不良は発見することができない。また、外部に不良が発見された集積回路が、必ずしも内部にも不良が存在しているとは限らない。
【０００３】
したがって、集積回路を検査するにあたっては、特に内部に存在している不良を発見することが重要になる。この点で、上述したように集積回路を電気的に検査することが有効となるが、一般に内部の不良を電気的に発見することが容易であっても、その不良個所を特定することは困難である。検査の結果、外部あるいは内部に不良が発見された集積回路は、不良素子として扱われて、不良解析が行われる。
【０００４】
上述したように電気的に発見した不良個所を特定することができる手法が、ＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance Change）法として知られている。例えば特開平１１−３１６２６６号公報には、ＯＢＩＲＣＨ法を利用した半導体装置の検査装置及び検査方法が開示されている。同半導体装置の検査装置は、図１０に示すように、検査すべき集積回路１１２を載置する試料台１２１と、赤外線レーザ光源１２３と、顕微鏡部本体１２４と、対物レンズ１２５と、定電圧源１１５と、電流変化検出部１１７と、テストパタン発生部１２６と、システム制御・信号処理部１２７と、像・波形表示部１２８とを備えている。
同半導体装置の検査装置を用いて集積回路の検査を行うには、図１１(a)に示すように、テストパタン発生部１２６から集積回路１１２にパルス幅がランダムなＬＳＩテスト信号を印加し、図１１(ｂ)に示すように、ＬＳＩテスト信号が発生しないタイミングで、赤外線レーザ光源１２３から発生した赤外線レーザを顕微鏡部本体１２４及び対物レンズ１２５を介して集積回路１１２の任意の位置１、位置２、位置３に照射し、さらに図１１（ｃ）に示すように、図１１（ｂ）のパルスのＨ（ハイ）レベル区間にタイミングを合わせて電流変化検出部１１７により電流を測定する。
【０００５】
上述したような半導体装置の検査方法によれば、集積回路１１２の配線に赤外線レーザ光線を照射することにより温度上昇に起因して配線の抵抗が変化するので、この抵抗変化を電流変化としてとらえることにより、不良個所を特定することができるようになる。また、入力端子から集積回路の特定の状態を設定するためのテストパターンを入力するようにすれば、その特定の状態での観測が可能になるので、IDDQ(IDD Quiescent Current)不良のような一定パターン走行後の定常状態における電源電流の不良個所の特定も可能となる。
【０００６】
ところで、最近の集積回路においては、１つの半導体チップ上に複数のＩＰ(Intellectual Property)を混載した高機能の構成のものが普及してきている。このような集積回路は、必然的に多くの電力を消費するので、消費電力削減化を目的として、一定時間の活性状態後に非活性状態を維持するように構成されたタイプの集積回路が増加してきている。すなわち、外部から入力されたクロック信号が変化した直後の一定時間のみ集積回路の内部で発生させたワンショットパルスにより状態が活性化され、その一定時間後は集積回路の状態が非活性化されるように構成された、いわゆる内部ワンショットパルスにより動作するように構成されたタイプの集積回路が普及してきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体装置の検査装置及び検査方法では、一定時間の活性状態後に非活性状態を維持するように構成されたタイプの半導体装置の検査に適用するのが困難である、という問題がある。
すなわち、前述したように、外部から入力されたクロック信号が変化した直後の一定時間のみ集積回路の状態が活性化され、その一定時間後は集積回路の状態が非活性化されるように構成されたタイプの集積回路では、非活性状態にある期間では、集積回路の配線に赤外線レーザ光線を照射して検査を行おうとしても配線には電流が流れないので、不良個所を特定することができなくなる。
【０００８】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、一定時間の活性状態後に非活性状態を維持するように構成されたタイプの半導体装置に対しても、不良個所を特定することができるようにした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している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、検査すべき半導体装置に光ビームを照射して配線の抵抗を変化させ、該抵抗変化に基づいた電流又は電圧を測定することにより上記配線の不良個所を特定するように構成してなる半導体装置の検査装置に係り、同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して上記半導体装置に印加するテスト信号発生装置と、上記半導体装置の任意の位置上を光ビームにより走査して該光ビームを上記任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置と、上記半導体装置の上記任意の位置における電流又は電圧を、当該任意の位置に対する上記光ビームの照射に合わせて、上記テスト信号の繰り返し周期の整数倍に相当する時間測定する測定装置と、上記テスト信号発生装置、上記光ビーム発生装置及び上記測定装置の動作タイミングを制御するタイミング処理装置とを備えてなることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体装置の検査装置に係り、上記タイミング処理装置に代えて、基準クロック信号を発生して上記テスト信号発生装置に印加する基準クロック信号発生装置を備えることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の半導体装置の検査装置に係り、上記半導体装置と上記電流測定装置との間に電気的に接続された、上記半導体装置の動作電流を平滑化する電流平滑装置を備えることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の半導体装置の検査装置に係り、上記抵抗変化に基づいた電流は平均電流又は積算電流であり、上記抵抗変化に基づいた電圧は平均電圧又は積算電圧であることを特徴としている。
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の半導体装置の検査装置に係り、トリガ信号を発生させる機能が付加されてなると共に、発生された該トリガ信号に同期して、上記テスト信号発生装置による上記テスト信号の発生開始のタイミングと、上記光ビーム発生装置による上記光ビームの照射開始のタイミングと、上記測定装置による上記電流又は電圧の測定開始のタイミングとを、上記任意の位置において、一致させる制御がなされることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６記載の発明は、検査すべき半導体装置に光ビームを照射して配線の抵抗を変化させ、該抵抗変化に基づいた電流又は電圧を測定することにより上記配線の不良個所を特定するように構成してなる半導体装置の検査装置に係り、第１の非活性化信号部と、該第１の非活性化信号部に続く複数のパルスからなる活性信号部と、該活性化信号部に続く第２の非活性信号部との組み合わせパターン又はその繰り返しパターンからなるテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して上記半導体装置に印加するテスト信号発生装置と、上記半導体装置の任意の位置上を光ビームにより走査して該光ビームを上記任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置と、上記半導体装置の上記任意の位置における電流又は電圧を、当該任意の位置に対する上記光ビームの照射に合わせて、一定時間測定する測定装置と、上記テスト信号発生装置、上記光ビーム発生装置及び上記測定装置の動作タイミングを制御するタイミング処理装置と、トリガ信号を発生させる機能とを備え、発生された上記トリガ信号に同期して、上記テスト信号発生装置による上記第１の非活性信号部の発生開始タイミングと、上記光ビーム発生装置による上記光ビームの照射開始タイミングと、上記測定装置による上記電流又は電圧の測定開始タイミングとを、測定対象となる上記任意の位置又は所定の位置において、一致させる制御がなされることを特徴としている。
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載の半導体装置の検査装置に係り、測定対象となる上記任意の位置又は所定の位置において、上記光ビーム発生装置による上記光ビームの照射終了タイミングと、上記測定装置による上記電流又は電圧の測定終了タイミングとを、上記テスト信号発生装置による上記第２の非活性信号部の発生期間に一致させる制御がなされることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項８記載の発明は、検査すべき半導体装置に光ビームを照射して配線の抵抗を変化させ、該抵抗変化に基づいた電流又は電圧を測定することにより上記配線の不良個所を特定する半導体装置の検査方法に係り、同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して上記半導体装置に印加するテスト信号発生工程と、上記半導体装置の任意の位置上を光ビームにより走査して該光ビームを上記任意の位置に一定時間照射する光ビーム照射工程と、上記半導体装置の上記任意の位置における電流又は電圧を、当該任意の位置に対する上記光ビームの照射に合わせて、上記テスト信号の繰り返し周期の整数倍に相当する時間測定する電流又は電圧測定工程と、を含むことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項９記載の発明は、請求項8記載の半導体装置の検査方法に係り、上記光ビーム照射工程は、上記半導体装置の任意の位置上を光ビームによりステップ状に走査して該光ビームを上記任意の位置に一定時間照射することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の半導体装置の検査方法に係り、上記テスト信号発生工程における上記テスト信号の発生開始、上記光ビーム照射工程における上記光ビームの照射開始及び上記電流又は電圧測定工程における上記電流又は電圧の測定開始の動作タイミングをトリガ信号により制御することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１１記載の発明は、請求項８乃至１０のいずれか１に記載の半導体装置の検査方法に係り、上記テスト信号発生工程は、活性化信号部と非活性化信号部との組み合わせパターンからなるテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して上記半導体装置に印加することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の半導体装置の検査方法に係り、上記テスト信号発生工程は、上記トリガ信号発生毎に、上記活性化信号部と非活性化信号部とを交互に複数回繰り返すパターンからなる上記テスト信号を発生することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の半導体装置の検査方法に係り、上記テスト信号発生工程は、上記トリガ信号発生毎に、上記テスト信号の発生スタートあるいはリセットを行うことを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１４記載の発明は、請求項８乃至１３のいずれか１に記載の半導体装置の検査方法に係り、上記光ビームとして、可視光、赤外線、紫外線あるいはレーザビームを用いることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第１実施例
図１は、この発明の第１実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図、図２乃至図６は同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法を示すタイミングチャートである。
この例の半導体装置の検査装置１０は、図１に示すように、検査すべき集積回路（半導体装置）から成る被測定試料１を載置すべき試料台２と、被測定試料１に同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して印加するテスト信号発生装置３と、走査ステージ４に設置されて被測定試料１の任意の位置上を光ビームにより走査して、光ビームを任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置５と、被測定試料１の各位置における動作電流を一定時間測定する電流測定装置６と、テスト信号発生装置３の動作タイミングを制御すると共に制御装置７を介して光ビーム発生装置５及び電流測定装置６の動作タイミングを制御するタイミング処理装置８と、被測定試料１の各位置の測定時間において測定された動作電流に基づいて各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する信号処理・表示装置９とを備えている。
【００２２】
試料台２は図示しない駆動装置により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３方向にそれぞれ移動自在に構成されて、載置した被測定試料１を光ビームの照射すべき任意の位置まで移動させるように構成されている。ここで、光ビームは可視光、赤外線、紫外線あるいはレーザビーム等の中から任意に選ぶことができる。光ビーム発生装置５は、走査ステージ４により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３方向にそれぞれ移動自在に構成されて、試料台２の移動に対応可能になっている。電流測定装置６は、被測定試料１の電源端子とＧＮＤ(Ground)端子との間に一定電圧を印加して、前述したように、光ビーム発生装置５から光ビームが照射された被測定試料１の各位置における動作電流を一定時間測定する。信号処理・表示装置９は、電流測定装置６により測定された動作電流に基づいて、走査位置における平均電流を算出して電流像、欠陥像等の画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００２３】
次に、図２のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置１０を用いた半導体装置の第１の検査方法について説明する。
まず、図２（a）に示すように、テスト信号発生装置３から同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。ここで、ＬＳＩテスト信号は例えば１〜１００MHz/Sのパルス信号を用いる。次に、光ビーム発生装置５により、図２（ｂ）に示すように、被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームによりステップ状に走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ1照射する。この例では、Ｈレベル区間にタイミングを合わせてこの一定時間Ｔ1のみ光ビームを照射して、Ｌ（ロウ）レベル区間は光ビームを照射しない。しかしながら、光ビームの照射はＬレベル区間のみ行うように設定することもでき、あるいは全区間で光ビームを照射するようにすることもできる。
【００２４】
次に、電流測定装置６は、図２（ｃ）に示すように、被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ10測定する。この例では、Ｈレベル区間にタイミングを合わせてこの一定時間Ｔ10のみ動作電流を測定して、Ｌレベル区間は動作電流を測定しない。以上におけるテスト信号発生装置３、光ビーム発生装置５及び電流測定装置６の動作タイミングは、前述したようにタイミング処理装置８の制御の基に行われる。次に、信号処理・表示装置９により、電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ10において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。この画像は、前述したように電流像、欠陥像等が表示される。
【００２５】
以上のような半導体装置の第１の検査方法によれば、図２（ａ）に示したように、テスト信号発生装置３から同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加するので、図２（ｃ）に示したように、電流測定装置６により被測定試料１の各位置１、２、３において動作電流を測定する場合、測定時間Ｔ10を長くとることができる。例えば、図２においては、位置１における測定時間Ｔ10は、ＬＳＩテスト信号の２〜３サイクルに相当した分の長さをとることができる。実際には、前述したようにＬＳＩテスト信号は１〜１００MHz/Sのパルス信号が用いられるので、測定時間Ｔ10をもっと長く設定することができる。この点、従来例では図１１（ａ）に示したように、動作電流の測定時間にはＬＳＩテスト信号は印加されていない。
この結果、被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ10において測定された動作電流に基づいて、各走査位置における平均電流を信号処理・表示装置９により算出するので、活性化状態において配線を流れる電流を反映させた電流を測定することができる。したがって、一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの集積回路の検査に適用することにより、その不良個所を特定することができるようになる。
【００２６】
次に、図３のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置１０を用いた半導体装置の第２の検査方法について説明する。この第２の検査方法が、上述した第１の検査方法と異なるところは、電流測定時間をＬＳＩテスト信号の繰り返し周期の整数倍に設定するようにした点である。
まず、図３（a）に示すように、テスト信号発生装置３から同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。次に、光ビーム発生装置５により、図３（ｂ）に示すように、被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームにより走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ2照射する。この例では、全区間で光ビームを照射する例で説明している。
【００２７】
次に、電流測定装置６により、図３（ｃ）に示すように、上述のような被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ20測定する。この例では、光ビームの照射期間に合わせて全区間で動作電流を測定するものとする。この場合、動作電流の測定時間Ｔ20は、ＬＳＩテスト信号の繰り返し周期Ｍの整数倍（この例では３Ｍ）に設定する。
次に、信号処理・表示装置９により、電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ20において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００２８】
以上のような半導体装置の第２の検査方法によれば、図３に示したように、電流の測定時間Ｔ20をＬＳＩテスト信号の繰り返し周期Ｍの整数倍に設定するので、測定誤差のない電流測定を行うことができる。
この点で、図４に示すように、電流の測定時間Ｔ20をＬＳＩテスト信号の繰り返し周期Ｍの整数倍に設定しない例では、電流の測定時間Ｔ20とＬＳＩテスト信号の繰り返し周期Ｍとが一致しないので、ＬＳＩテスト信号が活性化される時間が位置によって異なってくるため、電流測定に誤差が生ずるようになる。したがって、活性化状態において配線を流れる電流を反映させた電流を測定することができなくなる。
【００２９】
次に、図５のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置１０を用いた半導体装置の第３の検査方法について説明する。この第３の検査方法が、上述した第１の検査方法と異なるところは、トリガ信号を用いてＬＳＩテスト信号の発生開始、光ビーム照射開始及び電流測定開始のタイミングを制御するようにした点である。
まず、予めテスト信号発生装置３にトリガ信号を発生させる機能を備えさせるものとする。次に、図５（a）に示すように、テスト信号発生装置３から周期的にトリガ信号を発生させて、光ビーム発生装置５及び電流測定装置６に印加する。次に、図５（ｂ）に示すように、トリガ信号に同期してテスト信号発生装置３から、同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。次に、光ビーム発生装置５により、図５（ｃ）に示すように、トリガ信号に同期して被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームにより走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ3照射する。この例では、全区間で光ビームを照射する例で説明している。
【００３０】
次に、電流測定装置６により、図５（ｄ）に示すように、上述のような被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ30測定する。この例では、光ビームの照射期間に合わせて全区間で動作電流を測定するものとする。
次に、信号処理・表示装置９により、被電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ30において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００３１】
以上のような半導体装置の第３の検査方法によれば、図５に示したように、トリガ信号に同期してＬＳＩテスト信号の発生開始、光ビーム照射開始及び各照射位置における電流測定開始のタイミングを制御するので、ＬＳＩテスト信号の発生開始、光ビーム照射開始及び各照射位置における電流測定開始のタイミングを一致させることができる。したがって、測定誤差の少ない電流測定を行うことができる。
【００３２】
次に、図６のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置１０を用いた半導体装置の第４の検査方法について説明する。この第４の検査方法が、上述した第３の検査方法と異なるところは、トリガ信号に同期して発生させるＬＳＩテスト信号のパターンを変更するようにした点である。
まず、予めテスト信号発生装置３にトリガ信号を発生させる機能を備えさせた上で、図６（a）に示すように、テスト信号発生装置３から周期的にトリガ信号を発生させて、光ビーム発生装置５及び電流測定装置６に印加する。次に、図６（ｂ）に示すように、トリガ信号に同期してテスト信号発生装置３から、パルス部Ｐ（活性化信号部）及び無パルス部Ｎ（非活性化信号部）の組み合わせから成る同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。パルス部Ｐは活性化のための複数のパルスを有する一方、無パルス部Ｎはそのようなパルスを有していない。このように、ＬＳＩテスト信号に活性化に寄与しない無パルス部を形成しておくことにより、何らかの原因で光ビーム照射位置及び電流測定位置が変化する直前、直後におけるタイミングとＬＳＩテスト信号とのそれとの間が微小にずれたとしても、パルス部Ｐの前後に存在する無パルスＮが光ビーム照射位置及び電流測定位置の両端部にかかる確率が高くなるので、電流測定時間が影響を受けることは殆どなくなる。このような場合、パルス部Ｐの時間よりも無パルス部Ｎのそれを長く設定しておくことが望ましい。
【００３３】
次に、光ビーム発生装置５により、図６（ｃ）に示すように、トリガ信号に同期して被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームにより走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ4照射する。この例では、全区間で光ビームを照射する例で説明している。次に、電流測定装置６により、図６（ｄ）に示すように、上述のような被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ40測定する。この例では、光ビームの照射期間に合わせて全区間で動作電流を測定するものとする。
次に、信号処理・表示装置９により、被電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ40において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００３４】
以上のような半導体装置の第４の検査方法によれば、図６に示したように、パルス部Ｐ（活性化信号部）及び無パルス部Ｎ（非活性化信号部）の組み合わせから成る同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加するので、光ビーム照射位置及び電流測定位置が変化する直前、直後におけるＬＳＩテスト信号との間の微小なタイミングのずれが生じても、無パルス部Ｎが存在することによりパルス部Ｐが光ビーム照射位置及び電流測定位置の両端部にかかることは殆どなくなる。しがって、電流測定結果に影響することがなくなる。
【００３５】
このように、この例の半導体装置の検査装置１０の構成によれば、集積回路から成る同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加するテスト信号発生装置３と、光ビームを任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置５と、被測定試料１の各位置における動作電流を一定時間測定する電流測定装置６と、テスト信号発生装置３の動作タイミングを制御すると共に制御装置７を介して光ビーム発生装置５及び電流測定装置６の動作タイミングを制御するタイミング処理装置８とを少なくとも備えるようにしたので、テスト信号発生装置３から同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して集積回路（被測定試料１）に印加することにより、一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの集積回路に対しても適用することができる。
また、この例の半導体装置の検査方法の構成によれば、集積回路から成る被測定試料１に同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加し、被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームによりステップ状に走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ1照射し、被測定試料１の各位置１、２、３における動作電流を一定時間Ｔ10測定するようにしたので、被測定試料１の動作電流を測定する場合に測定時間を長くとることができるため、活性化状態において配線を流れる電流を反映させた電流を測定することができる。
したがって、一定時間のみ状態が活性化され、その一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの半導体装置に対しても、不良個所を特定することができる。
【００３６】
◇第２実施例
図７は、この発明の第２実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図、図８は同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法を示すタイミングチャートである。この例の半導体装置の検査装置の構成が、上述した第１実施例の構成と大きく異なるところは、タイミング処理装置に代えて基準クロック発生装置を設けるようにした点である。
この例の半導体装置の検査装置２０は、図７に示すように、図１に示した第１実施例の構成において、タイミング処理装置８に代えて基準クロック発生装置１１を備えている。これ以外は、上述した第１実施例と略同様である。それゆえ、図８において、図１の構成部分と対応する各部には、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００３７】
基準クロック発生装置１１は、基準クロック信号を発生してテスト信号発生装置３に印加する。テスト信号発生装置３は、基準クロック信号に同期してトリガ信号を発生し、さらにトリガ信号に同期して、図６に示したような、パルス部Ｐ（活性化信号部）及び無パルス部Ｎ（非活性化信号部）の組み合わせから成る同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回例えば２回繰り返して発生する。すなわち、テスト信号発生装置３は、トリガ信号に同期して上述したようなＬＳＩテスト信号を周期的に複数回例えば２回繰り返して発生するが、この発生タイミング（スタート）あるいはリセットは、そのトリガ信号すなわち基準クロック信号に同期して制御される。
【００３８】
次に、図８のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置２０を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
まず、予め基準クロック発生装置１１から基準クロック信号を発生させて、テスト信号発生装置３に印加する。次に、図８（a）に示すように、テスト信号発生装置３から周期的にトリガ信号を発生させて、光ビーム発生装置５及び電流測定装置６に印加する。次に、図８（ｂ）に示すように、テスト信号発生装置３からトリガ信号発生毎に、パルス部Ｐ及び無パルス部Ｎの組み合わせを２回含む同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。
【００３９】
次に、光ビーム発生装置５により、図８（ｃ）に示すように、トリガ信号に同期して被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームにより走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ5照射する。この例では、全区間で光ビームを照射する例で説明している。次に、電流測定装置６により、図８（ｄ）に示すように、トリガ信号に同期して被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ50測定する。この例では、光ビームの照射期間に合わせて全区間で動作電流を測定するものとする。また、この例では、１つのトリガ信号発生毎に、２つの位置例えば位置１、２における動作電流を連続して測定する。
次に、信号処理・表示装置９により、電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ50において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００４０】
以上のような半導体装置の検査方法によれば、図８に示したように、基準クロック信号に同期したトリガ信号発生毎に、パルス部Ｐ及び無パルス部の組み合わせを２回含む同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加するので、基準クロック信号あるいはトリガ信号の発生周期を長く（トリガ信号の周波数を低く）することができる。したがって、集積回路を検査する場合に検査システムのタイミング補正周期を長くすることができるので、ノイズの低減や、メカニカルな動作精度を緩和することができる。
【００４１】
このように、この例の半導体装置の検査装置の構成によっても、第１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることができる。
また、この例の半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法によれば、半導体装置を検査する場合に検査システムのタイミング補正周期を長くすることができる。
【００４２】
◇第３実施例
図９は、この発明の第３実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。この例の半導体装置の検査装置の構成が、上述した第１実施例の構成と大きく異なるところは、被測定試料と電流測定装置との間に電流平滑装置を設けるようにした点である。
この例の半導体装置の検査装置３０は、図９に示すように、被測定試料１と電流測定装置６との間に電気的に接続された電流平滑装置１２を備えている。電流平滑装置１２は、被測定試料１の各位置１、２、３における動作電流を平滑化し、電流測定装置６は平滑化された動作電流を一定時間測定する。これ以外は、上述した第１実施例と略同様である。それゆえ、図９において、図１の構成部分と対応する各部には、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４３】
この例の半導体装置の検査装置３０を用いた半導体装置の検査方法によれば、電流平滑装置１２により被測定試料１の各位置１、２、３における動作電流を平滑化して、その動作電流を測定するので、光ビーム照射位置及び電流測定位置が変化する直前、直後におけるＬＳＩテスト信号との間の微小なタイミングのずれが生じても、ずれによる測定誤差を縮小することができる。しがって、電流測定結果に影響することがなくなる。
【００４４】
このように、この例の半導体装置の検査装置の構成によっても、第１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることができる。
【００４５】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、実施例では、被測定試料の各位置の測定時間において測定された動作電流に基づいて各走査位置における平均電流を算出する例で説明したが、平均電流に限らず積算電流を利用するようにしてもよい。また、電流に限らずに、平均電圧あるいは積算電圧等の電圧を利用するようにしてもよい。また、第１実施例の構成において、テスト信号発生装置からタイミング処理装置にトリガ信号を印加して、タイミング処理装置から制御信号を介してトリガ信号に同期した制御信号を光ビーム発生装置及び電流測定装置に印加し、光ビーム照射における走査位置の変更及び電流測定開始を行うように構成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の半導体装置の検査装置の構成によれば、同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して検査すべき半導体装置に印加するテスト信号発生装置と、光ビームを任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置と、半導体装置の各位置における動作電流を一定時間測定する電流測定装置と、テスト信号発生装置、光ビーム発生装置及び電流測定装置の動作タイミングを制御するタイミング処理装置とを少なくとも備えるようにしたので、テスト信号発生装置から同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して集積回路に印加することにより、一定時間後は集積回路の状態が非活性化されるように構成されたタイプの集積回路に対しても適用することができる。また、この発明の半導体装置の検査方法の構成によれば、同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して検査すべき半導体装置に印加し、半導体装置の任意の位置上を光ビームによりステップ状に走査して光ビームを各位置に一定時間照射し、半導体装置の各位置における動作電流を一定時間測定するようにしたので、半導体装置の動作電流を測定する場合に測定時間を長くとることができるため、活性化状態において配線を流れる電流を反映させた電流を測定することができる。
したがって、一定時間のみ状態が活性化され、その一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの半導体装置に対しても、不良個所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第１の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図３】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第２の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図４】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第２の検査方法において、好ましくない例を示すタイミングチャートである。
【図５】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第３の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図６】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第４の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図７】この発明の第２実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図８】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図９】この発明の第３実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 被測定試料（集積回路）
２ 試料台
３ テスト信号発生装置
４ 走査ステージ
５ 光ビーム発生装置
６ 電流測定装置
７ 制御装置
８ タイミング処理装置
９ 信号処理・表示部
１０、２０、３０ 半導体装置の検査装置
１１ 基準クロック発生装置
１２ 電流平滑装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置の検査装置及び検査方法に係り、詳しくは、一定時間のみ状態が活性化され、その一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの半導体装置の検査に適用して好適な半導体装置の検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の代表であるＬＳＩ（大規模半導体集積回路；以下単に集積回路と称する）を検査する方法は、顕微鏡のような拡大観測装置を用いて集積回路の外観（外部）上の不良（欠陥）を検査する方法と、ＬＳＩテスタのような電気検査装置を用いて集積回路の内部の不良を電気的に検査する方法とに大別される。前者は集積回路の外部に表れている形状の異常のような不良を視覚的に容易に発見できるものの、集積回路の内部に存在している配線の異常のような不良は発見することができない。また、外部に不良が発見された集積回路が、必ずしも内部にも不良が存在しているとは限らない。
【０００３】
したがって、集積回路を検査するにあたっては、特に内部に存在している不良を発見することが重要になる。この点で、上述したように集積回路を電気的に検査することが有効となるが、一般に内部の不良を電気的に発見することが容易であっても、その不良個所を特定することは困難である。検査の結果、外部あるいは内部に不良が発見された集積回路は、不良素子として扱われて、不良解析が行われる。
【０００４】
上述したように電気的に発見した不良個所を特定することができる手法が、ＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance Change）法として知られている。例えば特開平１１−３１６２６６号公報には、ＯＢＩＲＣＨ法を利用した半導体装置の検査装置及び検査方法が開示されている。同半導体装置の検査装置は、図１０に示すように、検査すべき集積回路１１２を載置する試料台１２１と、赤外線レーザ光源１２３と、顕微鏡部本体１２４と、対物レンズ１２５と、定電圧源１１５と、電流変化検出部１１７と、テストパタン発生部１２６と、システム制御・信号処理部１２７と、像・波形表示部１２８とを備えている。
同半導体装置の検査装置を用いて集積回路の検査を行うには、図１１(a)に示すように、テストパタン発生部１２６から集積回路１１２にパルス幅がランダムなＬＳＩテスト信号を印加し、図１１(ｂ)に示すように、ＬＳＩテスト信号が発生しないタイミングで、赤外線レーザ光源１２３から発生した赤外線レーザを顕微鏡部本体１２４及び対物レンズ１２５を介して集積回路１１２の任意の位置１、位置２、位置３に照射し、さらに図１１（ｃ）に示すように、図１１（ｂ）のパルスのＨ（ハイ）レベル区間にタイミングを合わせて電流変化検出部１１７により電流を測定する。
【０００５】
上述したような半導体装置の検査方法によれば、集積回路１１２の配線に赤外線レーザ光線を照射することにより温度上昇に起因して配線の抵抗が変化するので、この抵抗変化を電流変化としてとらえることにより、不良個所を特定することができるようになる。また、入力端子から集積回路の特定の状態を設定するためのテストパターンを入力するようにすれば、その特定の状態での観測が可能になるので、IDDQ(IDD Quiescent Current)不良のような一定パターン走行後の定常状態における電源電流の不良個所の特定も可能となる。
【０００６】
ところで、最近の集積回路においては、１つの半導体チップ上に複数のＩＰ(Intellectual Property)を混載した高機能の構成のものが普及してきている。このような集積回路は、必然的に多くの電力を消費するので、消費電力削減化を目的として、一定時間の活性状態後に非活性状態を維持するように構成されたタイプの集積回路が増加してきている。すなわち、外部から入力されたクロック信号が変化した直後の一定時間のみ集積回路の内部で発生させたワンショットパルスにより状態が活性化され、その一定時間後は集積回路の状態が非活性化されるように構成された、いわゆる内部ワンショットパルスにより動作するように構成されたタイプの集積回路が普及してきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体装置の検査装置及び検査方法では、一定時間の活性状態後に非活性状態を維持するように構成されたタイプの半導体装置の検査に適用するのが困難である、という問題がある。
すなわち、前述したように、外部から入力されたクロック信号が変化した直後の一定時間のみ集積回路の状態が活性化され、その一定時間後は集積回路の状態が非活性化されるように構成されたタイプの集積回路では、非活性状態にある期間では、集積回路の配線に赤外線レーザ光線を照射して検査を行おうとしても配線には電流が流れないので、不良個所を特定することができなくなる。
【０００８】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、一定時間の活性状態後に非活性状態を維持するように構成されたタイプの半導体装置に対しても、不良個所を特定することができるようにした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している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、検査すべき半導体装置に光ビームを照射して配線の抵抗を変化させ、該抵抗変化に基づいた電流又は電圧を測定することにより上記配線の不良個所を特定するように構成してなる半導体装置の検査装置に係り、同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して上記半導体装置に印加するテスト信号発生装置と、上記半導体装置の任意の位置上を光ビームにより走査して該光ビームを上記任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置と、上記半導体装置の上記任意の位置における電流又は電圧を、当該任意の位置に対する上記光ビームの照射に合わせて、上記テスト信号の繰り返し周期の整数倍に相当する時間測定する測定装置と、上記テスト信号発生装置、上記光ビーム発生装置及び上記測定装置の動作タイミングを制御するタイミング処理装置とを備えてなることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体装置の検査装置に係り、上記タイミング処理装置に代えて、基準クロック信号を発生して上記テスト信号発生装置に印加する基準クロック信号発生装置を備えることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の半導体装置の検査装置に係り、上記半導体装置と上記電流測定装置との間に電気的に接続された、上記半導体装置の動作電流を平滑化する電流平滑装置を備えることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の半導体装置の検査装置に係り、上記抵抗変化に基づいた電流は平均電流又は積算電流であり、上記抵抗変化に基づいた電圧は平均電圧又は積算電圧であることを特徴としている。
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の半導体装置の検査装置に係り、トリガ信号を発生させる機能が付加されてなると共に、発生された該トリガ信号に同期して、上記テスト信号発生装置による上記テスト信号の発生開始のタイミングと、上記光ビーム発生装置による上記光ビームの照射開始のタイミングと、上記測定装置による上記電流又は電圧の測定開始のタイミングとを、上記任意の位置において、一致させる制御がなされることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６記載の発明は、検査すべき半導体装置に光ビームを照射して配線の抵抗を変化させ、該抵抗変化に基づいた電流又は電圧を測定することにより上記配線の不良個所を特定するように構成してなる半導体装置の検査装置に係り、第１の非活性化信号部と、該第１の非活性化信号部に続く複数のパルスからなる活性信号部と、該活性化信号部に続く第２の非活性信号部との組み合わせパターン又はその繰り返しパターンからなるテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して上記半導体装置に印加するテスト信号発生装置と、上記半導体装置の任意の位置上を光ビームにより走査して該光ビームを上記任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置と、上記半導体装置の上記任意の位置における電流又は電圧を、当該任意の位置に対する上記光ビームの照射に合わせて、一定時間測定する測定装置と、上記テスト信号発生装置、上記光ビーム発生装置及び上記測定装置の動作タイミングを制御するタイミング処理装置と、トリガ信号を発生させる機能とを備え、発生された上記トリガ信号に同期して、上記テスト信号発生装置による上記第１の非活性信号部の発生開始タイミングと、上記光ビーム発生装置による上記光ビームの照射開始タイミングと、上記測定装置による上記電流又は電圧の測定開始タイミングとを、測定対象となる上記任意の位置又は所定の位置において、一致させる制御がなされることを特徴としている。
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載の半導体装置の検査装置に係り、測定対象となる上記任意の位置又は所定の位置において、上記光ビーム発生装置による上記光ビームの照射終了タイミングと、上記測定装置による上記電流又は電圧の測定終了タイミングとを、上記テスト信号発生装置による上記第２の非活性信号部の発生期間に一致させる制御がなされることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項８記載の発明は、検査すべき半導体装置に光ビームを照射して配線の抵抗を変化させ、該抵抗変化に基づいた電流又は電圧を測定することにより上記配線の不良個所を特定する半導体装置の検査方法に係り、同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して上記半導体装置に印加するテスト信号発生工程と、上記半導体装置の任意の位置上を光ビームにより走査して該光ビームを上記任意の位置に一定時間照射する光ビーム照射工程と、上記半導体装置の上記任意の位置における電流又は電圧を、当該任意の位置に対する上記光ビームの照射に合わせて、上記テスト信号の繰り返し周期の整数倍に相当する時間測定する電流又は電圧測定工程と、を含むことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項９記載の発明は、請求項8記載の半導体装置の検査方法に係り、上記光ビーム照射工程は、上記半導体装置の任意の位置上を光ビームによりステップ状に走査して該光ビームを上記任意の位置に一定時間照射することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の半導体装置の検査方法に係り、上記テスト信号発生工程における上記テスト信号の発生開始、上記光ビーム照射工程における上記光ビームの照射開始及び上記電流又は電圧測定工程における上記電流又は電圧の測定開始の動作タイミングをトリガ信号により制御することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１１記載の発明は、請求項８乃至１０のいずれか１に記載の半導体装置の検査方法に係り、上記テスト信号発生工程は、活性化信号部と非活性化信号部との組み合わせパターンからなるテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して上記半導体装置に印加することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の半導体装置の検査方法に係り、上記テスト信号発生工程は、上記トリガ信号発生毎に、上記活性化信号部と非活性化信号部とを交互に複数回繰り返すパターンからなる上記テスト信号を発生することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の半導体装置の検査方法に係り、上記テスト信号発生工程は、上記トリガ信号発生毎に、上記テスト信号の発生スタートあるいはリセットを行うことを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１４記載の発明は、請求項８乃至１３のいずれか１に記載の半導体装置の検査方法に係り、上記光ビームとして、可視光、赤外線、紫外線あるいはレーザビームを用いることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第１実施例
図１は、この発明の第１実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図、図２乃至図６は同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法を示すタイミングチャートである。
この例の半導体装置の検査装置１０は、図１に示すように、検査すべき集積回路（半導体装置）から成る被測定試料１を載置すべき試料台２と、被測定試料１に同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して印加するテスト信号発生装置３と、走査ステージ４に設置されて被測定試料１の任意の位置上を光ビームにより走査して、光ビームを任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置５と、被測定試料１の各位置における動作電流を一定時間測定する電流測定装置６と、テスト信号発生装置３の動作タイミングを制御すると共に制御装置７を介して光ビーム発生装置５及び電流測定装置６の動作タイミングを制御するタイミング処理装置８と、被測定試料１の各位置の測定時間において測定された動作電流に基づいて各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する信号処理・表示装置９とを備えている。
【００２２】
試料台２は図示しない駆動装置により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３方向にそれぞれ移動自在に構成されて、載置した被測定試料１を光ビームの照射すべき任意の位置まで移動させるように構成されている。ここで、光ビームは可視光、赤外線、紫外線あるいはレーザビーム等の中から任意に選ぶことができる。光ビーム発生装置５は、走査ステージ４により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３方向にそれぞれ移動自在に構成されて、試料台２の移動に対応可能になっている。電流測定装置６は、被測定試料１の電源端子とＧＮＤ(Ground)端子との間に一定電圧を印加して、前述したように、光ビーム発生装置５から光ビームが照射された被測定試料１の各位置における動作電流を一定時間測定する。信号処理・表示装置９は、電流測定装置６により測定された動作電流に基づいて、走査位置における平均電流を算出して電流像、欠陥像等の画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００２３】
次に、図２のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置１０を用いた半導体装置の第１の検査方法について説明する。
まず、図２（a）に示すように、テスト信号発生装置３から同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。ここで、ＬＳＩテスト信号は例えば１〜１００MHz/Sのパルス信号を用いる。次に、光ビーム発生装置５により、図２（ｂ）に示すように、被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームによりステップ状に走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ1照射する。この例では、Ｈレベル区間にタイミングを合わせてこの一定時間Ｔ1のみ光ビームを照射して、Ｌ（ロウ）レベル区間は光ビームを照射しない。しかしながら、光ビームの照射はＬレベル区間のみ行うように設定することもでき、あるいは全区間で光ビームを照射するようにすることもできる。
【００２４】
次に、電流測定装置６は、図２（ｃ）に示すように、被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ10測定する。この例では、Ｈレベル区間にタイミングを合わせてこの一定時間Ｔ10のみ動作電流を測定して、Ｌレベル区間は動作電流を測定しない。以上におけるテスト信号発生装置３、光ビーム発生装置５及び電流測定装置６の動作タイミングは、前述したようにタイミング処理装置８の制御の基に行われる。次に、信号処理・表示装置９により、電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ10において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。この画像は、前述したように電流像、欠陥像等が表示される。
【００２５】
以上のような半導体装置の第１の検査方法によれば、図２（ａ）に示したように、テスト信号発生装置３から同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加するので、図２（ｃ）に示したように、電流測定装置６により被測定試料１の各位置１、２、３において動作電流を測定する場合、測定時間Ｔ10を長くとることができる。例えば、図２においては、位置１における測定時間Ｔ10は、ＬＳＩテスト信号の２〜３サイクルに相当した分の長さをとることができる。実際には、前述したようにＬＳＩテスト信号は１〜１００MHz/Sのパルス信号が用いられるので、測定時間Ｔ10をもっと長く設定することができる。この点、従来例では図１１（ａ）に示したように、動作電流の測定時間にはＬＳＩテスト信号は印加されていない。
この結果、被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ10において測定された動作電流に基づいて、各走査位置における平均電流を信号処理・表示装置９により算出するので、活性化状態において配線を流れる電流を反映させた電流を測定することができる。したがって、一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの集積回路の検査に適用することにより、その不良個所を特定することができるようになる。
【００２６】
次に、図３のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置１０を用いた半導体装置の第２の検査方法について説明する。この第２の検査方法が、上述した第１の検査方法と異なるところは、電流測定時間をＬＳＩテスト信号の繰り返し周期の整数倍に設定するようにした点である。
まず、図３（a）に示すように、テスト信号発生装置３から同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。次に、光ビーム発生装置５により、図３（ｂ）に示すように、被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームにより走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ2照射する。この例では、全区間で光ビームを照射する例で説明している。
【００２７】
次に、電流測定装置６により、図３（ｃ）に示すように、上述のような被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ20測定する。この例では、光ビームの照射期間に合わせて全区間で動作電流を測定するものとする。この場合、動作電流の測定時間Ｔ20は、ＬＳＩテスト信号の繰り返し周期Ｍの整数倍（この例では３Ｍ）に設定する。
次に、信号処理・表示装置９により、電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ20において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００２８】
以上のような半導体装置の第２の検査方法によれば、図３に示したように、電流の測定時間Ｔ20をＬＳＩテスト信号の繰り返し周期Ｍの整数倍に設定するので、測定誤差のない電流測定を行うことができる。
この点で、図４に示すように、電流の測定時間Ｔ20をＬＳＩテスト信号の繰り返し周期Ｍの整数倍に設定しない例では、電流の測定時間Ｔ20とＬＳＩテスト信号の繰り返し周期Ｍとが一致しないので、ＬＳＩテスト信号が活性化される時間が位置によって異なってくるため、電流測定に誤差が生ずるようになる。したがって、活性化状態において配線を流れる電流を反映させた電流を測定することができなくなる。
【００２９】
次に、図５のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置１０を用いた半導体装置の第３の検査方法について説明する。この第３の検査方法が、上述した第１の検査方法と異なるところは、トリガ信号を用いてＬＳＩテスト信号の発生開始、光ビーム照射開始及び電流測定開始のタイミングを制御するようにした点である。
まず、予めテスト信号発生装置３にトリガ信号を発生させる機能を備えさせるものとする。次に、図５（a）に示すように、テスト信号発生装置３から周期的にトリガ信号を発生させて、光ビーム発生装置５及び電流測定装置６に印加する。次に、図５（ｂ）に示すように、トリガ信号に同期してテスト信号発生装置３から、同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。次に、光ビーム発生装置５により、図５（ｃ）に示すように、トリガ信号に同期して被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームにより走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ3照射する。この例では、全区間で光ビームを照射する例で説明している。
【００３０】
次に、電流測定装置６により、図５（ｄ）に示すように、上述のような被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ30測定する。この例では、光ビームの照射期間に合わせて全区間で動作電流を測定するものとする。
次に、信号処理・表示装置９により、被電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ30において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００３１】
以上のような半導体装置の第３の検査方法によれば、図５に示したように、トリガ信号に同期してＬＳＩテスト信号の発生開始、光ビーム照射開始及び各照射位置における電流測定開始のタイミングを制御するので、ＬＳＩテスト信号の発生開始、光ビーム照射開始及び各照射位置における電流測定開始のタイミングを一致させることができる。したがって、測定誤差の少ない電流測定を行うことができる。
【００３２】
次に、図６のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置１０を用いた半導体装置の第４の検査方法について説明する。この第４の検査方法が、上述した第３の検査方法と異なるところは、トリガ信号に同期して発生させるＬＳＩテスト信号のパターンを変更するようにした点である。
まず、予めテスト信号発生装置３にトリガ信号を発生させる機能を備えさせた上で、図６（a）に示すように、テスト信号発生装置３から周期的にトリガ信号を発生させて、光ビーム発生装置５及び電流測定装置６に印加する。次に、図６（ｂ）に示すように、トリガ信号に同期してテスト信号発生装置３から、パルス部Ｐ（活性化信号部）及び無パルス部Ｎ（非活性化信号部）の組み合わせから成る同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。パルス部Ｐは活性化のための複数のパルスを有する一方、無パルス部Ｎはそのようなパルスを有していない。このように、ＬＳＩテスト信号に活性化に寄与しない無パルス部を形成しておくことにより、何らかの原因で光ビーム照射位置及び電流測定位置が変化する直前、直後におけるタイミングとＬＳＩテスト信号とのそれとの間が微小にずれたとしても、パルス部Ｐの前後に存在する無パルスＮが光ビーム照射位置及び電流測定位置の両端部にかかる確率が高くなるので、電流測定時間が影響を受けることは殆どなくなる。このような場合、パルス部Ｐの時間よりも無パルス部Ｎのそれを長く設定しておくことが望ましい。
【００３３】
次に、光ビーム発生装置５により、図６（ｃ）に示すように、トリガ信号に同期して被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームにより走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ4照射する。この例では、全区間で光ビームを照射する例で説明している。次に、電流測定装置６により、図６（ｄ）に示すように、上述のような被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ40測定する。この例では、光ビームの照射期間に合わせて全区間で動作電流を測定するものとする。
次に、信号処理・表示装置９により、被電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ40において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００３４】
以上のような半導体装置の第４の検査方法によれば、図６に示したように、パルス部Ｐ（活性化信号部）及び無パルス部Ｎ（非活性化信号部）の組み合わせから成る同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加するので、光ビーム照射位置及び電流測定位置が変化する直前、直後におけるＬＳＩテスト信号との間の微小なタイミングのずれが生じても、無パルス部Ｎが存在することによりパルス部Ｐが光ビーム照射位置及び電流測定位置の両端部にかかることは殆どなくなる。しがって、電流測定結果に影響することがなくなる。
【００３５】
このように、この例の半導体装置の検査装置１０の構成によれば、集積回路から成る同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加するテスト信号発生装置３と、光ビームを任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置５と、被測定試料１の各位置における動作電流を一定時間測定する電流測定装置６と、テスト信号発生装置３の動作タイミングを制御すると共に制御装置７を介して光ビーム発生装置５及び電流測定装置６の動作タイミングを制御するタイミング処理装置８とを少なくとも備えるようにしたので、テスト信号発生装置３から同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して集積回路（被測定試料１）に印加することにより、一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの集積回路に対しても適用することができる。
また、この例の半導体装置の検査方法の構成によれば、集積回路から成る被測定試料１に同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加し、被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームによりステップ状に走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ1照射し、被測定試料１の各位置１、２、３における動作電流を一定時間Ｔ10測定するようにしたので、被測定試料１の動作電流を測定する場合に測定時間を長くとることができるため、活性化状態において配線を流れる電流を反映させた電流を測定することができる。
したがって、一定時間のみ状態が活性化され、その一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの半導体装置に対しても、不良個所を特定することができる。
【００３６】
◇第２実施例
図７は、この発明の第２実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図、図８は同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法を示すタイミングチャートである。この例の半導体装置の検査装置の構成が、上述した第１実施例の構成と大きく異なるところは、タイミング処理装置に代えて基準クロック発生装置を設けるようにした点である。
この例の半導体装置の検査装置２０は、図７に示すように、図１に示した第１実施例の構成において、タイミング処理装置８に代えて基準クロック発生装置１１を備えている。これ以外は、上述した第１実施例と略同様である。それゆえ、図８において、図１の構成部分と対応する各部には、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００３７】
基準クロック発生装置１１は、基準クロック信号を発生してテスト信号発生装置３に印加する。テスト信号発生装置３は、基準クロック信号に同期してトリガ信号を発生し、さらにトリガ信号に同期して、図６に示したような、パルス部Ｐ（活性化信号部）及び無パルス部Ｎ（非活性化信号部）の組み合わせから成る同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回例えば２回繰り返して発生する。すなわち、テスト信号発生装置３は、トリガ信号に同期して上述したようなＬＳＩテスト信号を周期的に複数回例えば２回繰り返して発生するが、この発生タイミング（スタート）あるいはリセットは、そのトリガ信号すなわち基準クロック信号に同期して制御される。
【００３８】
次に、図８のタイミングチャートを参照して、この例の半導体装置の検査装置２０を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
まず、予め基準クロック発生装置１１から基準クロック信号を発生させて、テスト信号発生装置３に印加する。次に、図８（a）に示すように、テスト信号発生装置３から周期的にトリガ信号を発生させて、光ビーム発生装置５及び電流測定装置６に印加する。次に、図８（ｂ）に示すように、テスト信号発生装置３からトリガ信号発生毎に、パルス部Ｐ及び無パルス部Ｎの組み合わせを２回含む同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加する。
【００３９】
次に、光ビーム発生装置５により、図８（ｃ）に示すように、トリガ信号に同期して被測定試料１の任意の位置１、位置２、位置３上を光ビームにより走査して光ビームを各位置１、２、３に一定時間Ｔ5照射する。この例では、全区間で光ビームを照射する例で説明している。次に、電流測定装置６により、図８（ｄ）に示すように、トリガ信号に同期して被測定試料１の位置１、位置２、位置３における動作電流を一定時間Ｔ50測定する。この例では、光ビームの照射期間に合わせて全区間で動作電流を測定するものとする。また、この例では、１つのトリガ信号発生毎に、２つの位置例えば位置１、２における動作電流を連続して測定する。
次に、信号処理・表示装置９により、電流測定装置６によって被測定試料１の各位置１、２、３の測定時間Ｔ50において測定された動作電流に基づいて、光ビーム発生装置５による各走査位置における平均電流を算出して画像のコントラストに換算して画像表示する。
【００４０】
以上のような半導体装置の検査方法によれば、図８に示したように、基準クロック信号に同期したトリガ信号発生毎に、パルス部Ｐ及び無パルス部の組み合わせを２回含む同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して被測定試料１に印加するので、基準クロック信号あるいはトリガ信号の発生周期を長く（トリガ信号の周波数を低く）することができる。したがって、集積回路を検査する場合に検査システムのタイミング補正周期を長くすることができるので、ノイズの低減や、メカニカルな動作精度を緩和することができる。
【００４１】
このように、この例の半導体装置の検査装置の構成によっても、第１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることができる。
また、この例の半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法によれば、半導体装置を検査する場合に検査システムのタイミング補正周期を長くすることができる。
【００４２】
◇第３実施例
図９は、この発明の第３実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。この例の半導体装置の検査装置の構成が、上述した第１実施例の構成と大きく異なるところは、被測定試料と電流測定装置との間に電流平滑装置を設けるようにした点である。
この例の半導体装置の検査装置３０は、図９に示すように、被測定試料１と電流測定装置６との間に電気的に接続された電流平滑装置１２を備えている。電流平滑装置１２は、被測定試料１の各位置１、２、３における動作電流を平滑化し、電流測定装置６は平滑化された動作電流を一定時間測定する。これ以外は、上述した第１実施例と略同様である。それゆえ、図９において、図１の構成部分と対応する各部には、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４３】
この例の半導体装置の検査装置３０を用いた半導体装置の検査方法によれば、電流平滑装置１２により被測定試料１の各位置１、２、３における動作電流を平滑化して、その動作電流を測定するので、光ビーム照射位置及び電流測定位置が変化する直前、直後におけるＬＳＩテスト信号との間の微小なタイミングのずれが生じても、ずれによる測定誤差を縮小することができる。しがって、電流測定結果に影響することがなくなる。
【００４４】
このように、この例の半導体装置の検査装置の構成によっても、第１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることができる。
【００４５】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、実施例では、被測定試料の各位置の測定時間において測定された動作電流に基づいて各走査位置における平均電流を算出する例で説明したが、平均電流に限らず積算電流を利用するようにしてもよい。また、電流に限らずに、平均電圧あるいは積算電圧等の電圧を利用するようにしてもよい。また、第１実施例の構成において、テスト信号発生装置からタイミング処理装置にトリガ信号を印加して、タイミング処理装置から制御信号を介してトリガ信号に同期した制御信号を光ビーム発生装置及び電流測定装置に印加し、光ビーム照射における走査位置の変更及び電流測定開始を行うように構成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の半導体装置の検査装置の構成によれば、同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して検査すべき半導体装置に印加するテスト信号発生装置と、光ビームを任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置と、半導体装置の各位置における動作電流を一定時間測定する電流測定装置と、テスト信号発生装置、光ビーム発生装置及び電流測定装置の動作タイミングを制御するタイミング処理装置とを少なくとも備えるようにしたので、テスト信号発生装置から同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して集積回路に印加することにより、一定時間後は集積回路の状態が非活性化されるように構成されたタイプの集積回路に対しても適用することができる。また、この発明の半導体装置の検査方法の構成によれば、同一のパターンのＬＳＩテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して検査すべき半導体装置に印加し、半導体装置の任意の位置上を光ビームによりステップ状に走査して光ビームを各位置に一定時間照射し、半導体装置の各位置における動作電流を一定時間測定するようにしたので、半導体装置の動作電流を測定する場合に測定時間を長くとることができるため、活性化状態において配線を流れる電流を反映させた電流を測定することができる。
したがって、一定時間のみ状態が活性化され、その一定時間後は状態が非活性化されるように構成されたタイプの半導体装置に対しても、不良個所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第１の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図３】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第２の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図４】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第２の検査方法において、好ましくない例を示すタイミングチャートである。
【図５】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第３の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図６】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の第４の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図７】この発明の第２実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図８】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法を示すタイミングチャートである。
【図９】この発明の第３実施例である半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】同半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 被測定試料（集積回路）
２ 試料台
３ テスト信号発生装置
４ 走査ステージ
５ 光ビーム発生装置
６ 電流測定装置
７ 制御装置
８ タイミング処理装置
９ 信号処理・表示部
１０、２０、３０ 半導体装置の検査装置
１１ 基準クロック発生装置
１２ 電流平滑装置
Claims (14)
- 検査すべき半導体装置に光ビームを照射して配線の抵抗を変化させ、該抵抗変化に基づいた電流又は電圧を測定することにより前記配線の不良個所を特定するように構成してなる半導体装置の検査装置であって、
同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して前記半導体装置に印加するテスト信号発生装置と、
前記半導体装置の任意の位置上を光ビームにより走査して該光ビームを前記任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置と、
前記半導体装置の前記任意の位置における電流又は電圧を、当該任意の位置に対する前記光ビームの照射に合わせて、前記テスト信号の繰り返し周期の整数倍に相当する時間測定する測定装置と、
前記テスト信号発生装置、前記光ビーム発生装置及び前記測定装置の動作タイミングを制御するタイミング処理装置と、を備えてなることを特徴とする半導体装置の検査装置。 - 前記タイミング処理装置に代えて、基準クロック信号を発生して前記テスト信号発生装置に印加する基準クロック信号発生装置を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査装置。
- 前記半導体装置と前記電流測定装置との間に電気的に接続された、前記半導体装置の動作電流を平滑化する電流平滑装置を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の検査装置。
- 前記抵抗変化に基づいた電流は平均電流又は積算電流であり、前記抵抗変化に基づいた電圧は平均電圧又は積算電圧であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査装置。
- トリガ信号を発生させる機能が付加されてなると共に、発生された該トリガ信号に同期して、前記テスト信号発生装置による前記テスト信号の発生開始のタイミングと、前記光ビーム発生装置による前記光ビームの照射開始のタイミングと、前記測定装置による前記電流又は電圧の測定開始のタイミングとを、前記任意の位置において、一致させる制御がなされることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査装置。
- 検査すべき半導体装置に光ビームを照射して配線の抵抗を変化させ、該抵抗変化に基づいた電流又は電圧を測定することにより前記配線の不良個所を特定するように構成してなる半導体装置の検査装置であって、
第１の非活性化信号部と、該第１の非活性化信号部に続く複数のパルスからなる活性信号部と、該活性化信号部に続く第２の非活性信号部との組み合わせパターン又はその繰り返しパターンからなるテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して前記半導体装置に印加するテスト信号発生装置と、
前記半導体装置の任意の位置上を光ビームにより走査して該光ビームを前記任意の位置に一定時間照射する光ビーム発生装置と、
前記半導体装置の前記任意の位置における電流又は電圧を、当該任意の位置に対する前記光ビームの照射に合わせて、一定時間測定する測定装置と、
前記テスト信号発生装置、前記光ビーム発生装置及び前記測定装置の動作タイミングを制御するタイミング処理装置と、
トリガ信号を発生させる機能とを備え、
発生された前記トリガ信号に同期して、前記テスト信号発生装置による前記第１の非活性信号部の発生開始タイミングと、前記光ビーム発生装置による前記光ビームの照射開始タイミングと、前記測定装置による前記電流又は電圧の測定開始タイミングとを、測定対象となる前記任意の位置又は所定の位置において、一致させる制御がなされることを特徴とする半導体装置の検査装置。 - 測定対象となる前記任意の位置又は所定の位置において、前記光ビーム発生装置による前記光ビームの照射終了タイミングと、前記測定装置による前記電流又は電圧の測定終了タイミングとを、前記テスト信号発生装置による前記第２の非活性信号部の発生期間に一致させる制御がなされることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の 検査装置。
- 検査すべき半導体装置に光ビームを照射して配線の抵抗を変化させ、該抵抗変化に基づいた電流又は電圧を測定することにより前記配線の不良個所を特定する半導体装置の検査方法であって、
同一のパターンのテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して前記半導体装置に印加するテスト信号発生工程と、
前記半導体装置の任意の位置上を光ビームにより走査して該光ビームを前記任意の位置に一定時間照射する光ビーム照射工程と、
前記半導体装置の前記任意の位置における電流又は電圧を、当該任意の位置に対する前記光ビームの照射に合わせて、前記テスト信号の繰り返し周期の整数倍に相当する時間測定する電流又は電圧測定工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の検査方法。 - 前記光ビーム照射工程は、前記半導体装置の任意の位置上を光ビームによりステップ状に走査して該光ビームを前記任意の位置に一定時間照射することを特徴とする請求項8記載の半導体装置の検査方法。
- 前記テスト信号発生工程における前記テスト信号の発生開始、前記光ビーム照射工程における前記光ビームの照射開始及び前記電流又は電圧測定工程における前記電流又は電圧の測定開始の動作タイミングをトリガ信号により制御することを特徴とする請求項８又は９記載の半導体装置の検査方法。
- 前記テスト信号発生工程は、活性化信号部と非活性化信号部との組み合わせパターンからなるテスト信号を周期的に複数回繰り返して発生して前記半導体装置に印加することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１に記載の半導体装置の検査方法。
- 前記テスト信号発生工程は、前記トリガ信号発生毎に、前記活性化信号部と非活性化信号部とを交互に複数回繰り返すパターンからなる前記テスト信号を発生することを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の検査方法。
- 前記テスト信号発生工程は、前記トリガ信号発生毎に、前記テスト信号の発生スタートあるいはリセットを行うことを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の検査方法。
- 前記光ビームとして、可視光、赤外線、紫外線あるいはレーザビームを用いることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１に記載の半導体装置の検査方法。
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