JP6151832B2

JP6151832B2 - 検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JP6151832B2
Application number: JP2016163398A
Authority: JP
Inventors: 信介鈴木; 寺田　浩敏; 浩敏寺田; 俊輔松田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2035-02-10
Also published as: JP2017022387A

Description

本発明は半導体デバイスの検査装置及び検査方法に関する。

半導体デバイスを検査する技術として、故障個所が特定された場合に、故障個所の周囲数か所に対して、レーザ光の照射によるマーキングを行う技術がある。このような技術は、故障解析における後工程において、マーキングによって故障個所を容易に把握することができることから、極めて有効な技術である。

例えば特許文献１には、基板及び基板上のメタル層から形成された半導体デバイスについて、ＯＢＩＣ（Optical Beam Induced Current）計測により故障箇所を検出し、当該故障個所の周囲をレーザマーキングする技術が開示されている。より詳細には、特許文献１には、基板側からレーザ光を照射してＯＢＩＣ計測を行った後に、半導体デバイスのメタル層側に配置されたレーザマーキング光学系によって、故障個所の周囲をレーザマーキングする技術が開示されている。特許文献１では、基板側からレーザマーキングが行われた場合に半導体デバイスが破損してしまうことを抑制すべく、メタル層側からレーザマーキングを行っている。

特開２００２−３４０９９０号公報

ここで、特許文献１では、予め基板側の計測光学系、及びメタル層側のレーザマーキング光学系のレーザビームの光軸を一致させているが、レーザマーキング光学系を移動させるステージの移動精度及び振動などが起因して、マーキングが故障個所の位置に対して所望の位置に行われない場合がある。故障解析における後工程では、マーキング位置に基づいて故障個所の位置が把握され、半導体デバイスの切断等の処理が行われるため、マーキングが故障個所の位置に対して所望の位置に行われないことは大きな問題となる。

そこで、本発明は、基板側からマーキング位置を観察可能とすることで、故障個所の位置に対するマーキング位置を正確に把握することができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る検査装置は、基板上にメタル層が形成された半導体デバイスにレーザマーキングを行う装置であって、半導体デバイスに照射されるレーザ光を出力する第１の光源と、レーザ光によるレーザマーキングを制御するマーキング制御部と、半導体デバイスの基板側に配置され、半導体デバイスからの光を伝達する観察用光学系と、観察用光学系を介して半導体デバイスからの光を検出して検出信号を出力する光検出器と、検出信号に基づいて半導体デバイスのパターン画像を生成する画像処理部と、を備え、マーキング制御部は、レーザマーキングによって形成されるマーク像がパターン画像に現れるまでレーザマーキングが行われるように、レーザ光の照射を制御する。

また、本発明の一側面に係る検査方法は、基板上にメタル層が形成された半導体デバイスにレーザマーキングを行う方法であって、マーキング箇所を設定するステップと、マーキング箇所にレーザ光を照射してレーザマーキングを行うステップと、半導体デバイスの基板側に配置された観察用光学系を用いて、半導体デバイスからの光を光検出器に導くステップと、半導体デバイスからの光に応じて光検出器から出力された検出信号に基づいて、半導体デバイスのパターン画像を生成するステップと、を含み、レーザマーキングを行うステップでは、レーザマーキングによって形成されるマーク像がパターン画像に現れるまで、レーザ光の照射が実行される。

この検査装置及び検査方法では、半導体デバイスの基板側に配置された観察用光学系を用いて、半導体デバイスからの光が検出され、当該検出に係る検出信号から半導体デバイスのパターン画像が生成される。そして、パターン画像に、レーザマーキングによって形成されるマーク像が現れるまで、レーザマーキングが実行される。このように、基板側において検出された半導体デバイスからの光に応じたパターン画像にマーク像が現れるまでレーザマーキングが行われるので、基板側からもマーキング位置を確認することが可能となる。また、パターン画像にマーク像が現れるまでレーザマーキングが行われるので、パターン画像を確認することによって、故障個所の位置に対するマーキング位置を正確に把握することができる。

また、本発明の一側面に係る検査装置において、マーキング制御部は、マーキング箇所を設定してもよい。これにより、例えば故障箇所の周囲にマーキング箇所を設定することができる。

また、本発明の一側面に係る検査方法において、半導体デバイスの故障箇所を特定するステップを更に含んでもよい。これにより、特定した故障個所の位置に応じてマーキング箇所を設定することができる。

また、本発明の一側面に係る検査装置において、画像処理部は、レーザ光によるレーザマーキングが行われている間にパターン画像を生成してもよい。また、本発明の一側面に係る検査方法において、パターン画像を生成するステップは、レーザマーキングが行われている間にパターン画像を生成することを含んでもよい。これにより、レーザマーキングを行いながらマーク像の形成を確認することができ、パターン画像によってマーキング位置が把握できるまでレーザマーキングを実行することができる。

また、本発明の一側面に係る検査装置において、照明光を出力する第２の光源を更に備え、光検出器は、観察用光学系を介して半導体デバイスにおいて反射された当該照明光を撮像する２次元カメラであってもよい。これにより、半導体デバイスからの発光などを検出するための光学系や光検出器を用いて、半導体デバイスのパターン画像を取得することができるので、パターン画像において故障個所の位置に対するマーキング位置を正確に把握することができる。

また、本発明の一側面に係る検査装置において、光検出器は、半導体デバイスからの熱線を撮像する赤外カメラであってもよい。赤外カメラを有することにより、発熱計測など、半導体デバイスからの熱線を検出するための光検出器を用いて、半導体デバイスのパターン画像を取得できるので、パターン画像において故障個所の位置に対するマーキング位置を正確に把握することができる。

また、本発明の一側面に係る検査装置において、光を出力する第２の光源を更に備え、観察用光学系は光走査部を有し、第２の光源から出力された光を基板側から半導体デバイスに走査するとともに、当該走査された光に応じて半導体デバイスから反射された光を光検出器に伝達してもよい。これにより、ＯＢＩＣ計測及びＥＯＰ(Electro Optical Probing)計測など、半導体デバイスに光を照射するための観察用光学系や光検出器を用いて、半導体デバイスのパターン画像を取得できるので、パターン画像において故障個所の位置に対するマーキング位置を正確に把握することができる。

また、本発明の一側面に係る検査装置及び検査方法において、レーザ光の波長は、１０００ナノメートル以上であり、観察用光学系は、レーザ光の波長を含む光を遮る光学フィルタを有してもよい。これにより、第１の光源から出力されたレーザ光が半導体デバイスの基板を透過した場合であっても、当該レーザ光が観察用光学系において遮光されるので、レーザ光によって光検出器が破壊されることを抑制することができる。

また、本発明の一側面に係る検査装置及び検査方法において、レーザ光の波長は、１０００ナノメートル未満であってもよい。これにより、例えば半導体デバイスがシリコン基板などの基板により構成されている場合には、基板にレーザ光が吸収されることとなるので、レーザ光により光検出器が破壊されることを抑制することができる。

この検査装置及び検査方法によれば、基板側からマーキング位置を観察可能とすることで、故障個所の位置に対するマーキング位置を正確に把握することができる。

本発明の第１実施形態に係る検査装置の構成図である。半導体デバイスへのレーザマーキングイメージを説明するための図であり、（ａ）はレーザマーキングされた半導体デバイスの裏面図、（ｂ）はレーザマーキングされた半導体デバイスの表面図、（ｃ）は図２（ｂ）のＩＩ（ｃ）−ＩＩ（ｃ）断面図である。図１の検査装置におけるマーキング制御を説明するための図である。図１の検査装置におけるマーキング処理のフロー図である。本発明の第２実施形態に係る検査装置の構成図である。本発明の第３実施形態に係る検査装置の構成図である。第１実施形態の変形例に係る検査装置の構成図である。第３実施形態の変形例に係る検査装置の構成図である。放射状に延びるパターンのイメージを示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号付し、重複する説明を省略する。

[第１実施形態]
図１に示されるように、本実施形態に係る検査装置１は、被検査デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）である半導体デバイスＤにおいて故障箇所を特定する等、半導体デバイスＤを検査するための装置である。より詳細には、検査装置１は、故障個所を特定するとともに、当該故障個所の周囲に、当該故障個所を示すマーキングを行う。当該マーキングによって、故障解析の後工程において、検査装置１が特定した故障個所を容易に把握することができる。

半導体デバイスＤとしては、トランジスタ等のＰＮジャンクションを有する集積回路（例えば、小規模集積回路（ＳＳＩ：Small Scale Integration）、中規模集積回路（ＭＳＩ：Medium Scale Integration）、大規模集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integration）、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ：Very Large Scale Integration）、超々大規模集積回路（ＵＬＳＩ：Ultra Large Scale Integration）、ギガ・スケール集積回路（ＧＳＩ：Giga Scale Integration））、大電流用／高圧用ＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタ、及び電力用半導体素子（パワーデバイス）等がある。半導体デバイスＤは、基板上にメタル層が形成されて構成されている。半導体デバイスＤの基板としては、例えばシリコン基板が用いられる。半導体デバイスＤは、サンプルステージ４０に載置されている。

検査装置１は、半導体デバイスＤの故障個所を特定する故障個所特定処理、及び、特定した故障個所の周囲に当該故障個所を示すマーキングを行うマーキング処理を行う。まず、故障個所特定処理に係る検査装置１の機能構成について説明する。

検査装置１は、故障個所特定処理に係る機能構成として、テスタユニット１１と、光源１２（第２の光源）と、観察用光学系１３と、ＸＹＺステージ１４と、２次元カメラ１５（光検出器）と、計算機２１と、表示部２２と、入力部２３と、を備えている。

テスタユニット１１は、ケーブルを介して半導体デバイスＤに電気的に接続され、半導体デバイスＤに刺激信号を印加する刺激信号印加部として機能する。テスタユニット１１は、電源（図示せず）によって動作させられ、半導体デバイスＤに所定のテストパターンなどの刺激信号を繰り返し印加する。テスタユニット１１は、変調電流信号を印加するものであってもよいし、ＣＷ（continuous wave）電流信号を印加するものであってもよい。テスタユニット１１は、ケーブルを介して計算機２１に電気的に接続されており、計算機２１から指定されたテストパターンなどの刺激信号を、半導体デバイスＤに印加する。なお、テスタユニット１１は、必ずしも計算機２１に電気的に接続されていなくてもよい。テスタユニット１１は、計算機２１に電気的に接続されていない場合には、単体でテストパターンなどの刺激信号を決定し、該テストパターンなどの刺激信号を半導体デバイスＤに印加する。

光源１２は、電源（図示せず）によって動作させられ、半導体デバイスＤを照明する光を出力する。光源１２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）及びランプ光源等である。光源１２から出力される光の波長は、半導体デバイスＤの基板を透過する波長であり、半導体デバイスＤの基板がシリコンである場合、好ましくは１０６４ｎｍ以上である。光源１２から出力された光は観察用光学系１３に導かれる。

観察用光学系１３は、光源１２から出力された光を半導体デバイスＤの基板側、すなわち半導体デバイスＤの裏面Ｄ１側から半導体デバイスＤに照射する。観察用光学系１３は、ビームスプリッタ及び対物レンズを有している。対物レンズは、光源１２から出力されビームスプリッタによって導かれた光を観察エリアに集光する。観察用光学系１３は、ＸＹＺステージ１４に載置されている。ＸＹＺステージ１４は、対物レンズの光軸方向をＺ軸方向とすると、Ｚ軸方向、並びに、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされている。ＸＹＺステージ１４は、計算機２１の制御部２１ｂ（後述）に制御されることにより上述した３軸方向に移動可能とされている。ＸＹＺステージ１４の位置によって観察エリアが決定する。

観察用光学系１３は、半導体デバイスＤの基板を透過し、照明された光に応じて、半導体デバイスＤにおいて反射された光（反射光）を、２次元カメラ１５に伝達する。具体的には、観察用光学系１３から照射された光は、半導体デバイスＤの基板ＳｉＥ（図２参照）を透過し、メタル層ＭＥ（図２参照）で反射される。そして、メタル層ＭＥを反射した光は、再び基板ＳｉＥを透過し、観察用光学系１３の対物レンズ及びビームスプリッタを介して２次元カメラ１５に入力される。また、観察用光学系１３は、刺激信号の印加によって半導体デバイスＤで発生した発光を２次元カメラ１５に伝達する。具体的には、刺激信号の印加によって主に半導体デバイスＤのメタル層ＭＥで発生した発光（例えば、エミッション光）が基板ＳｉＥを透過し、観察用光学系１３の対物レンズ及びビームスプリッタを介して２次元カメラ１５に入力される。

２次元カメラ１５は、半導体デバイスＤからの光を撮像し、画像データ（検出信号）を出力する。例えば、２次元カメラ１５は、半導体デバイスＤから反射された光を撮像し、パターン画像を作成するための画像データを出力する。当該パターン画像に基づいて、マーキング位置を把握することができる。また、２次元カメラ１５は、半導体デバイスＤからの発光を撮像し、発光画像を生成するための画像データを出力する。当該発光画像に基づいて、半導体デバイスＤにおける発光箇所を特定することができる。発光箇所を特定することにより、半導体デバイスＤの故障個所を特定することができる。発光を計測する２次元カメラ１５としては、半導体デバイスＤの基板ＳｉＥを透過する波長の光を検出可能なＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（ComplementaryMetal Oxide Semiconductor）イメージセンサを搭載したカメラや、ＩｎＧａＡｓカメラ又はＭＣＴカメラ等が用いられる。なお、発光計測の際、光源１２によって照明する光は不要であるため、光源１２を動作させる必要はない。

計算機２１は、ケーブルを介して２次元カメラ１５に電気的に接続されている。計算機２１は、パーソナルコンピュータなどのコンピュータである。計算機２１は、２次元カメラ１５から入力された画像データを基にパターン画像や発光画像を作成する。ここで、上述した発光画像だけでは、半導体デバイスＤのパターンにおける発光位置を特定することが難しい。そこで、計算機２１は、半導体デバイスＤからの反射光に基づくパターン画像と、半導体デバイスＤからの発光に基づく発光画像とを重畳させた重畳画像を解析画像として生成する。

計算機２１は、作成した解析画像を表示部２２に出力する。表示部２２は、ユーザに解析画像等を示すためのディスプレイ等の表示装置である。表示部２２は、入力された解析画像を表示する。この場合、ユーザは、表示部２２に表示された解析画像から故障個所の位置を確認し、故障個所を示す情報を入力部２３に入力する。入力部２３は、ユーザからの入力を受け付けるキーボード及びマウス等の入力装置である。入力部２３は、ユーザから受け付けた、故障個所を示す情報を計算機２１に出力する。なお、計算機２１、表示部２２、及び入力部２３は、タブレット端末であってもよい。以上が、故障個所特定処理に係る検査装置１の機能構成についての説明である。

つづいて、特定した故障個所の周囲に当該故障個所を示すマーキングを行うマーキング処理に係る検査装置１の機能構成について説明する。

検査装置１は、マーキング処理に係る機能構成として、上述した故障特定処理に係る各機能構成に加えて、レーザ光源３１（第１の光源）と、レーザマーキング用光学系３２と、ＸＹＺステージ３３と、撮像装置３４と、照明光源３５と、を更に備えている。また、計算機２１は、条件設定部２１ａと、制御部２１ｂ（マーキング制御部）と、解析部２１ｃ（画像処理部）とを有している。

マーキング処理においては、故障個所特定処理において特定された故障個所の周囲に、レーザマーキングが行われる。図２（ａ）（ｂ）に示されるように、故障個所ｆｐの周囲、例えば４箇所に、マーキング箇所ｍｐが設定される。レーザマーキングが完了した状態においては、図２（ｃ）に示されるように、半導体デバイスＤのメタル層ＭＥを貫通するように、レーザマーキングが行われている。レーザマーキングは、レーザマーキングにより形成される穴がメタル層ＭＥと基板ＳｉＥとの境界面ｓｓに達し、基板ＳｉＥにおけるメタル層ＭＥに接する面が露出する程度まで行われる。

また、マーキング処理においては、図３に示されるように、レーザ光源３１によって出力されたレーザ光が、レーザマーキング用光学系３２を介して半導体デバイスＤのマーキング箇所ｍｐに照射される。すなわち、半導体デバイスＤのメタル層ＭＥ側からマーキング箇所ｍｐにレーザ光が照射される。そして、半導体デバイスＤの基板ＳｉＥ側において、光源１２にて生成された光が半導体デバイスＤに照射され、半導体デバイスＤからの反射光が観察用光学系１３を介して２次元カメラ１５に検出される。このように、マーキング処理では、マーキング箇所ｍｐへのレーザ光の照射をメタル層ＭＥ側で行いながら、半導体デバイスＤの反射光の検出を基板ＳｉＥ側で行う。以下、マーキング処理に係る検査装置１の機能構成の詳細について説明する。

図１に戻り、計算機２１の条件設定部２１ａは、入力部２３から入力された故障個所ｆｐを示す情報に基づいて、マーキング箇所ｍｐを設定する。マーキング箇所ｍｐは、特定された故障個所ｆｐの周囲数か所に設定される。数か所とは例えば４箇所である。条件設定部２１ａは、例えば故障個所ｆｐを示す情報が入力されると、当該故障個所ｆｐを中心として、当該故障個所ｆｐの周囲４箇所に、自動的にマーキング箇所ｍｐを設定する。具体的には、例えば平面視において、故障個所ｆｐを中心とした十字状にマーキング箇所ｍｐが設定される（図２（ａ）（ｂ）参照）。なお、マーキング箇所ｍｐは、表示部２２に表示された解析画像を見たユーザからのマーキング箇所ｍｐを示す情報の入力を入力部２３が受け付けることより設定されてもよい。この場合、条件設定部２１ａは、マーキング箇所ｍｐを自動で設定することなく、入力部２３から入力されるマーキング箇所ｍｐを示す情報に基づいて、マーキング箇所ｍｐを設定する。条件設定部２１ａは、故障個所ｆｐ及びマーキング箇所ｍｐを示した目印を解析画像に付加したリファレンス画像を生成し、当該リファレンス画像を計算機２１内に保存する。

ＸＹＺステージ１４，３３の座標系は、基準位置が合致するように設定されている。計算機２１の制御部２１ｂは、ＸＹＺステージ１４，３３を制御することにより、ＸＹＺステージ１４，３３を３軸方向に移動させる。具体的には、制御部２１ｂは、条件設定部２１ａにより設定されたマーキング箇所ｍｐにレーザマーキングが行われるように、レーザマーキング用光学系３２を載置するＸＹＺステージ３３を移動させる。制御部２１ｂは、マーキング箇所ｍｐが複数ある場合には、全てのマーキング箇所ｍｐへのレーザマーキングが順次行われるように制御する。すなわち、制御部２１ｂは、一のマーキング箇所ｍｐへのレーザマーキングが完了すると、次のマーキング箇所ｍｐのレーザマーキングが行われるように、ＸＹＺステージ３３を移動させる。制御部２１ｂは、ＸＹＺステージ３３の移動が完了すると、レーザ光源３１に出力開始信号を出力する。なお、条件設定部２１ａによりマーキング箇所ｍｐが設定された後は、制御部２１ｂはＸＹＺステージ１４を移動させないことが好ましい。

レーザ光源３１は、電源（図示せず）によって動作させられ、半導体デバイスＤに照射されるレーザ光を出力する。レーザ光源３１は、制御部２１ｂによって出力開始信号が入力されると、レーザ光の出力を開始する。レーザ光源３１としては、固体レーザ光源や半導体レーザ光源等を用いることができる。レーザ光源３１から出力される光の波長は、２５０ナノメートルから２０００ナノメートルである。

レーザマーキング用光学系３２は、レーザ光源３１が出力したレーザ光を、半導体デバイスＤのメタル層ＭＥ側、すなわち半導体デバイスＤの表面Ｄ２側から半導体デバイスＤのマーキング箇所ｍｐに照射する。レーザマーキング用光学系３２は、切替部及び対物レンズを有している。切替部はレーザ光源３１及び撮像装置３４（後述）の光路を切り替える。対物レンズは、レーザ光源３１からのレーザ光をマーキング箇所ｍｐに集光する。また、対物レンズは、半導体デバイスＤの表面からの光を撮像装置３４へ導光する。レーザマーキング用光学系３２は、ＸＹＺステージ３３に載置されている。ＸＹＺステージ３３は、対物レンズの光軸方向をＺ軸方向とすると、Ｚ軸方向、並びに、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされている。ＸＹＺステージ３３は、制御部２１ｂに制御されることにより上述した３軸方向に移動可能とされている。なお、ＸＹＺステージ３３の代わりにレーザマーキング用光学系３２が光走査部（例えばガルバノミラーやＭＥＭＳミラー等の光走査素子）を有し、半導体デバイスＤの表面Ｄ２上のマーキング箇所ｍｐに集光させるようにしてもよい。また、レーザマーキング用光学系３２がシャッタを備え、制御部２１ｂからの制御によってレーザ光源３１からのレーザ光を通過させたり遮ったりすることで、レーザ光の出力を制御してもよい。

撮像装置３４は、半導体デバイスＤの表面Ｄ２側から、半導体デバイスＤのメタル層ＭＥを撮像する。撮像装置３４が撮像した撮像画像は、計算機２１に出力され、表示部２２に表示される。ユーザは、当該撮像画像を確認することにより、半導体デバイスＤの表面Ｄ２側から見たレーザマーキング状況を把握することができる。撮像装置３４で撮像する際に照明光源３５を用いて半導体デバイスＤを照明する。

マーキング処理中においては、２次元カメラ１５によって、半導体デバイスＤの基板ＳｉＥ側すなわち裏面Ｄ１側から、半導体デバイスＤの様子が捉えられる。すなわち、マーキング処理中において、光源１２は、半導体デバイスＤの裏面Ｄ１側に照射される光を出力する。そして、観察用光学系１３は、光源１２から出力された光を半導体デバイスＤの裏面Ｄ１に照射する。なお、上述したように、故障個所が特定されマーキング箇所が条件設定部２１ａにより設定された後は、ＸＹＺステージ１４が固定されるので、半導体デバイスＤの裏面Ｄ１における観察エリアの位置は変わらない。観察用光学系１３は、照射された光に応じた半導体デバイスＤからの反射光を、半導体デバイスＤからの光として２次元カメラ１５に伝達する。そして、２次元カメラ１５は、観察用光学系１３を介して伝達された反射光を検出し、画像データ（検出信号）を生成する。２次元カメラ１５は、画像データを計算機２１に出力する。

計算機２１の解析部２１ｃは、２次元カメラ１５によって生成された画像データに基づいてパターン画像を生成する。解析部２１ｃは、レーザ光源３１が出力したレーザ光によるレーザマーキングと並行して、パターン画像を順次生成する。ここで、レーザマーキングによって、マーキング箇所ｍｐのメタル層ＭＥには穴が形成される。当該穴が浅いとき、すなわちレーザマーキングにより形成される穴がメタル層ＭＥにのみ形成され基板ＳｉＥにまで到達していないときには、マーキング位置での反射光の強度変化が小さく光学反射像の変化も小さい。そのため、パターン画像にもレーザマーキングの影響は現れない。一方で、穴が深くなると、具体的には、穴がメタル層ＭＥと基板ＳｉＥとの境界面ｓｓに達する程度に深くなると、裏面Ｄ１側の光の屈折率、透過率、及び反射率の少なくともいずれか１つの変化が大きくなるので、マーキング位置での反射光の強度変化が大きくなり、パターン画像にはマーキング箇所を示すマーク像が現れる。

解析部２１ｃは、例えば、上述したリファレンス画像と、パターン画像とを比較し、画像の差異が予め定めた規定値よりも大きくなっている場合に、マーク像が現れたと判断する。当該規定値を予め設定しておくことにより、マーク像が現れたと判断されるタイミングを決定することができる。当該規定値として、メタル層ＭＥが貫通されるまでレーザマーキングが行われた場合にマーク像が現れたと判断する貫通閾値が設定される。

また、解析部２１ｃは、ユーザからの入力内容に応じて、マーク像が現れたか否かを判断してもよい。この場合、表示部２２にパターン画像が表示される。そして、当該パターン画像を目視によって確認したユーザによって、パターン画像にマーク像が現れているか否かの情報が入力部２３に入力される。入力部２３は、マーク像が現れているか否かの情報を計算機２１に出力する。解析部２１ｃは、マーク像が現れているか否かの情報に基づいて、マーク像が現れたか否かを判断する。

なお、解析部２１ｃは、マーク像が現れたと判断した場合において、リファレンス画像とパターン画像とを比較し、パターン画像のマーク形成箇所が、リファレンス画像のマーキング箇所ｍｐとずれている場合には、マーク形成ずれが生じていると判断する。この場合、制御部２１ｂによって、ＸＹＺステージ１４，３３の位置移動が行われ、正しいマーキング箇所ｍｐにマークが形成されるように制御されてもよい。

制御部２１ｂは、レーザ光源３１を制御することによって、レーザマーキングを制御する。制御部２１ｂは、解析部２１ｃによってマーク像が現れたと判断されると、レーザ光源３１に対して出力停止信号を出力する。レーザ光源３１は、出力停止信号が入力されると、レーザ光の出力を停止する。このため、レーザ光源３１は、制御部２１ｂによって出力開始信号が入力されてから出力停止信号が入力されるまでの間レーザ光を出力する。以上より、制御部２１ｂは、レーザマーキングによって形成されるマーク像がパターン画像に現れるまでレーザマーキングが行われるように、レーザ光源３１を制御する。また、上述した貫通閾値が設定されているので、制御部２１ｂは、レーザ光がメタル層ＭＥを貫通するまでレーザマーキングが行われるように、レーザ光源３１を制御する。

解析部２１ｃは、マーク像を含むパターン画像に発光画像を重畳し、マーキング画像を作成する。作成されたマーキング画像は、計算機２１内に保存される。また、解析部２１ｃは、マーキング画像を表示部２２に表示する。マーキング画像により、ユーザは、後工程において、故障個所の位置に対するマーキング位置を正確に把握することができる。また、解析部２１ｃは、マーキング位置と故障個所の位置の距離や故障個所の位置からのマーキング位置の方位など故障個所の位置に対するマーキング位置を把握するために必要なマーキング情報を取得する。取得されたマーキング情報は、リストとして表示したり、マーキング画像に付加されて表示されてもよい。また、これらの情報を紙媒体で出力してもよい。

次に、検査装置１のマーキング処理について図４を用いて説明する。

マーキング処理が行われる前提として、ＸＹＺステージ１４，３３の座標系の基準位置が合致するように設定する（ステップＳ０）。具体的には、サンプルステージ４０上に目印が記されたチャートＣｔを配置し、撮像装置３４及び２次元カメラ１５でチャートＣｔを撮像する。取得された画像に基づいて、ＸＹＺステージ１４，３３の座標系が合致する（シンクロする）ように設定する。チャートＣｔは、図９のように、ガラス板やシリコン板の一方の面に基準点ｂｐを中心に放射状に伸びるパターンが設けられている。このパターンは例えば、アルミの薄膜によって作成される。ガラス板やシリコン板は、半導体デバイスＤの基板ＳｉＥを透過する波長の光を透過するため、照明光源３５や光源１２から出力される光も透過する。そのため、ガラス板やシリコン板の一面に設けられたパターンの像を撮像装置３４と２次元カメラ１５で取得することができる。なお、後述する熱線観察の場合、熱線がガラス板によって吸収されることがあるため、パターンを設けた面が観察用光学系１３側になるようにチャートＣｔをサンプルステージ４０上に配置する。なお、パターンは板の両面に設けられてもよい。

続いて、半導体デバイスＤの故障個所が特定される（ステップＳ１）。具体的には、まず、観察したいエリアに観察用光学系１３の視野が位置するように、ＸＹＺステージ１４を制御する。そして、観察したいエリアに対物レンズの焦点があうように、ＸＹＺステージ１４を制御する。観察したいエリアに観察用光学系１３の視野が位置したら、光源１２によって出力された光が観察用光学系１３によって半導体デバイスＤの裏面Ｄ１側から半導体デバイスＤに照射され、２次元カメラ１５によって生成された光学反射像を取得する。続いて、テスタユニット１１を用いて、半導体デバイスＤに刺激信号を印加し、２次元カメラ１５によって発光像を取得する。そして、取得された光学反射画像と発光画像を重畳して、解析画像を作成し、該解析画像に基づき故障個所ｆｐを特定する。

つづいて、故障個所ｆｐの位置に応じてマーキング箇所ｍｐが設定され、計算機２１の制御部２１ｂにより当該マーキング箇所ｍｐに応じた位置にＸＹＺステージ３３が移動させられる。これにより、ＸＹＺステージ３３に載置されたレーザマーキング用光学系３２は、マーキング箇所ｍｐに応じた適切な位置に移動する（ステップＳ２）。

つづいて、レーザ光源３１によってレーザ光が出力されてマーキング箇所ｍｐへのレーザマーキングが実行されるとともに、解析部２１ｃによってパターン画像が生成される（ステップＳ３）。そして、解析部２１ｃによってパターン画像上にマーク像が現れたか否かが判定される（ステップＳ４）。

Ｓ４においてパターン画像上にマーク像が現れていないと判定された場合には、再度Ｓ３の処理が実行される。一方で、Ｓ４においてマーク像が現れたと判定された場合には、レーザマーキングを行っていないマーキング箇所ｍｐがあるか否かが判定される（ステップＳ５）。Ｓ５において、レーザマーキングを行っていないマーキング箇所ｍｐがあると判定された場合には、再度Ｓ２の処理が実行される。一方で、Ｓ５において、レーザマーキングを行っていないマーキング箇所ｍｐがないと判定された場合には、マーキング処理が完了する。

次に、検査装置１の作用効果について説明する。

検査装置１では、レーザ光源３１から出力されたレーザ光が、半導体デバイスＤのメタル層ＭＥすなわち表面Ｄ２のマーキング箇所ｍｐに照射される。また、半導体デバイスＤの基板ＳｉＥ側すなわち裏面Ｄ１側において、半導体デバイスＤからの反射光が２次元カメラ１５によって検出され、光学反射像が生成される。そして、解析部２１ｃによって、当該光学反射像に基づきパターン画像が生成される。

当該パターン画像にマーク像が現れたと解析部２１ｃに判断されるまでは、制御部２１ｂによって、レーザマーキングが行われるようにレーザ光源３１が制御される。このように、半導体デバイスＤの基板ＳｉＥ側において検出された反射光に応じたパターン画像にマーク像が現れるまでレーザマーキングが行われるので、レーザ光が照射されるメタル層ＭＥ側だけでなく、基板ＳｉＥ側からもマーキング位置が確認可能となる。これによって、故障解析における後工程において、メタル層ＭＥ側及び基板ＳｉＥの双方から故障個所を容易に把握することができる。

更に、パターン画像にマーク像が現れるまでレーザマーキングが行われるので、パターン画像を確認することによって、故障個所に対するマーキング位置を正確に把握することができる。

また、制御部２１ｂは、レーザ光がメタル層ＭＥを貫通するまでレーザマーキングが行われるように、レーザ光源３１によるレーザ光の照射を制御するので、例えば故障解析における後工程すなわちレーザマーキング後において、メタル層ＭＥを削って故障個所を解析する場合であっても、確実にマーキング位置を確認することができる。

また、解析部２１ｃは、レーザ光によるレーザマーキングが行われている間にパターン画像を生成するので、パターン画像によってマーキング位置が把握できるまでレーザマーキングを実行することができる。

また、照明光を出力する光源１２を備え、２次元カメラ１５が半導体デバイスＤにおいて反射された当該照明光を撮像することにより、発光計測など、半導体デバイスＤからの発光を検出する手法を利用することができる。当該手法を利用することによって、マーク像を確実に確認することができる。

また、光源１２を備え、観察用光学系１３は、光源１２から出力された光を基板ＳｉＥ側から半導体デバイスＤに照射するとともに、照射された光に応じて半導体デバイスＤから反射された光を２次元カメラ１５に伝達している。これにより、半導体デバイスＤに光を照射してパターン画像を生成する手法を利用することができる。当該手法を利用することによって、マーク像を確実に確認することができる。

[第１実施形態の変形例]
次に、図７を参照して、第１実施形態の変形例に係る検査装置１Ｃについて説明する。なお、本実施形態の説明では上述した第１実施形態と異なる点について主に説明する。

図７に示されるように、第１実施形態の変形例に係る検査装置１Ｃは、検査装置１に比較して光源１２（第２の光源）を備えず、２次元カメラ１５の代わりに赤外カメラ１５Ｂ（光検出器）を備えている点で異なる。また光源１２を備えないため、観察用光学系１３Ｃはビームスプリッタを備えなくともよい。赤外カメラ１５Ｂは、半導体デバイスＤからの熱線を撮像し、測定画像を生成する。当該測定画像に応じた赤外画像により、半導体デバイスＤにおける発熱箇所を特定することができる。発熱箇所を特定することにより、半導体デバイスＤの故障個所を特定することができる。熱線を計測する場合には、赤外カメラ１５ＢとしてＩｎＳｂカメラ等が用いられる。なお、熱線とは、波長２μｍ〜１０μｍの光である。また、半導体デバイスＤからの熱線を撮像することで、半導体デバイスＤの輻射率の分布を示す画像を取得することができる。

計算機２１Ｃの解析部２１ｚは、上述した測定画像に基づいて赤外画像を生成する。また、解析部２１ｚは、検出信号に基づいてパターン像を生成する。そして、解析部２１ｚは、パターン像に赤外画像を重畳させた重畳画像を解析画像として生成する。解析画像から故障個所を特定する処理については、第１実施形態と同様である。

赤外カメラ１５Ｂによって半導体デバイスＤからの熱線を計測し、解析部２１ｚにおいて赤外画像を生成する手順の詳細について説明する。まず、テスタユニット１１によってテストパターンなどの刺激信号が印加されている状態で、赤外カメラ１５Ｂによって半導体デバイスＤの発熱を含む第１の測定画像が取得される。この第１の測定画像は、所定の露光時間で連続的に撮像された複数枚の画像データが計算機２１Ｃに送られ、解析部２１ｚにおいて当該複数枚の画像データが加算されることにより生成される。第１の測定画像は半導体デバイスＤの発熱と半導体デバイスＤを形成する素子の形状の情報を併せ持つ。次に、テスタユニット１１による刺激信号の印加が停止された状態で、赤外カメラ１５Ｂによって半導体デバイスＤの形成する素子の形状の情報のみを含む第２の測定画像が取得される。第２の測定画像も、第１の測定画像と同様に、所定の露光時間で連続的に撮像された複数枚の画像データが計算機２１Ｃに送られ、解析部２１ｚにおいて当該複数枚の画像データが加算されることにより生成される。第２の測定画像は半導体デバイスＤを形成する素子の形状の情報のみを持つ。そして、解析部２１ｚにおいて第１の測定画像から第２の測定画像を差分処理することにより、半導体デバイスＤの発熱のみを含む赤外画像を生成する。解析部２１ｚは、第２の測定画像に赤外画像を重畳させた重畳画像又は第１の測定画像を解析画像として、第２の測定画像をパターン像として生成する。解析画像から故障個所を特定する処理については、第１実施形態と同様である。

マーキング処理中においては、観察用光学系１３は半導体デバイスＤからの熱線を赤外カメラ１５Ｂに伝達する。赤外カメラ１５Ｂは、熱線を検出し画像データ（検出信号）を計算機２１Ｃに出力する。そして、解析部２１ｚは上述したように、画像データに基づいてパターン画像を生成する。パターン画像を生成した後の処理については、第１実施形態と同様である。

[第２実施形態]
次に、図５を参照して、第２実施形態に係る検査装置１Ａについて説明する。なお、本実施形態の説明では上述した第１実施形態と異なる点について主に説明する。

図５に示されるように、第２実施形態に係る検査装置１Ａでは、半導体デバイスＤに対して電源５１から電圧が印加されている。そして、光源１２Ａから光が出力され、当該光が観察用光学系１３Ａを介して半導体デバイスＤの基板ＳｉＥすなわち裏面Ｄ１に照射される。

光源１２Ａから出力される光は、レーザ光のようなコヒーレントな光でもよい。コヒーレントな光を出力する光源１２Ａとしては、固体レーザ光源や半導体レーザ光源等を用いることができる。ＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance Change）画像やＳＤＬ（Soft Defect Localization）画像を取得する場合の光源１２Ａは、半導体デバイスＤが電荷（キャリア）を発生しない波長帯のレーザ光を出力し、例えば半導体デバイス２がシリコンを材料とするものである場合の光源１２Ａは、１２００ｎｍより大きく、好ましくは１３００ｎｍ程度の波長帯のレーザ光を出力する。また、ＯＢＩＣ画像やＬＡＤＡ（Laser Assisted Device Alteration）画像を取得する場合の光源１２Ａは、半導体デバイス２が電荷（キャリア）を発生する波長域の光を出力する必要があり、１２００ｎｍ以下の光を出力し、例えば１０６４ｎｍ程度の波長帯のレーザ光を出力する。光源１２Ａから出力される光は、インコヒーレント（非コヒーレント）な光でもよい。インコヒーレントな光を出力する光源１２Ａとしては、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）、ＡＳＥ（AmplifiedSpontaneous Emission）、及びＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いることができる。光源１２Ａから出力された光は、偏光保存シングルモード光カプラ（図示せず）、及び、プローブ光用の偏光保存シングルモード光ファイバを介して観察用光学系１３Ａに導かれ、半導体デバイスＤに照射される。観察用光学系１３Ａは、光走査部１６及び対物レンズを有している。光走査部１６は、半導体デバイスＤの裏面Ｄ１上の照射スポットを走査する。光走査部１６は、例えばガルバノミラーやＭＥＭＳミラー等の光走査素子によって構成されている。対物レンズは、光走査部１６によって導かれた光を照射スポットに集光する。

半導体デバイスＤに電気的に接続された電気信号検出器５２では、レーザ光に応じて半導体デバイスＤで生じた電気信号が検出される。電気信号検出器５２は、検出した電気信号に応じた電気信号特性値を計算機２１Ａに出力する。また、光センサ１５Ａ（光検出器）は、レーザ光に応じた半導体デバイスＤの反射光を検出し、検出信号を計算機２１Ａに出力する。光センサ１５Ａは、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管、又はエリアイメージセンサ等である。

計算機２１Ａの解析部２１ｘは、電気信号特性値を、制御部２１ｂが制御する光走査部１６に応じたレーザ光の走査位置に関連づけて画像化した電気信号画像を生成する。また、解析部２１ｘは、検出信号に基づいて光学反射像を生成する。そして、解析部２１ｘは、光学反射像に電気信号画像を重畳させた重畳画像を解析画像として生成する。解析画像から故障個所を特定する処理については、第１実施形態と同様である。

電気信号画像とは、例えば、光起電流画像であるＯＢＩＣ画像、電気量変化画像であるＯＢＩＲＣＨ画像、正誤情報画像であるＳＤＬ画像、及びＬＡＤＡ画像等である。ＯＢＩＣ画像とは、レーザ照射によって生じた光起電流を検出し、光起電流の電流値又は電流変化値を電気信号特性値として画像化した画像である。ＯＢＩＲＣＨ画像とは、半導体デバイスＤに一定の電流を印加した状態でレーザ照射することにより、半導体デバイスＤにおける照射位置の抵抗値を変化させ、当該抵抗値の変化に応じた電圧値又は電圧の変化値を電気信号特性値として画像化した画像である。なお、ＯＢＩＲＣＨ画像は、半導体デバイスＤに一定の電圧を印加した状態でレーザ照射することにより、半導体デバイスＤにおける照射位置の抵抗値を変化させ、当該抵抗値の変化に応じた電流の変化値を電気信号特性値として画像化した画像であってもよい。ＳＤＬ画像は、半導体デバイスＤにテストパターンなどの刺激信号を印加した状態でキャリアが励起されない波長のレーザを照射して誤動作状態を検出し、当該誤作動状態に係る情報（例えばＰＡＳＳ／ＦＡＩＬ信号）を電気信号特性値として輝度カウントに変換し、情報画像化した画像である。ＬＡＤＡ画像は、半導体デバイスＤにテストパターンなどの刺激信号を印加した状態でキャリアを励起するような波長のレーザを照射して誤動作状態を検出し、当該誤作動状態に係る情報（例えばＰＡＳＳ／ＦＡＩＬ信号）を電気信号特性値として輝度カウントに変換し、情報画像化した画像である。

マーキング処理中においては、光源１２Ａが、半導体デバイスＤの裏面Ｄ１側に照射される光を出力する。そして、観察用光学系１３は、光源１２Ａから出力された光を半導体デバイスＤの裏面Ｄ１に照射する。観察用光学系１３は、照射された光に応じた半導体デバイスＤからの反射光を光センサ１５Ａに伝達する。光センサ１５Ａは、反射光を検出し検出信号を計算機２１Ａに出力する。そして、解析部２１ｘは、検出信号に基づいて光学反射像であるパターン画像を生成する。パターン画像を生成した後の処理については、第１実施形態と同様である。

[第３実施形態]
次に、図６を参照して、第３実施形態に係る検査装置１Ｂについて説明する。なお、本実施形態の説明では上述した第１実施形態及び第２実施形態と異なる点について主に説明する。

第３実施形態に係る検査装置１Ｂは、ＥＯＰ又はＥＯＦＭ（Electro-Optical Frequency Mapping）と称される光プロービング技術により故障位置を特定する。

第３実施形態に係る検査装置１Ｂでは、光源１２Ａからの光が半導体デバイスＤに走査され、半導体デバイスＤからの反射光が光センサ１５Ａに検出される。当該反射光が計算機２１Ｂに出力され、解析部２１ｙによって光学反射像が生成される。次に、テスタユニット１１から半導体デバイスＤに対してテストパターンなどの刺激信号が繰り返し印加された状態において、表示部２２に表示された光学反射像に基づきユーザが選択して入力部２３により入力された照射スポットに、光源１２Ａから出力された光が照射される。光源１２Ａから出力される光の波長は、例えば５３０ｎｍ以上であり、好ましくは１０６４ｎｍ以上である。そして、半導体デバイスＤ内の素子の動作に伴って変調された反射光が光センサ１５Ａにおいて検出され、検出信号として計算機２１Ｂに出力される。解析部２１ｙでは、検出信号に基づき信号波形が生成され、表示部２２に当該信号波形が表示される。そして、上述した光学反射像に基づき照射スポットを変えながら観察した当該信号波形から故障個所を探すことによって、上述した光学反射像を解析画像として用いることができる。

また、解析部２１ｙは、検出信号とテストパターンなどの刺激信号との位相差情報を、照射位置に関連づけて画像化した電気光学周波数マッピング画像（ＥＯＦＭ画像）を生成してもよい。この場合、位相差情報は、検出信号から抽出したＡＣ成分から求めることができる。また、ＡＣ成分と同時に抽出したＤＣ成分を照射位置に関連づけて画像化することにより光学反射像を得ることができる。そして、光学反射像にＥＯＦＭ画像を重畳させた重畳画像を解析画像として用いることができる。

[第３実施形態の変形例]
次に、図８を参照して、第３実施形態の変形例に係る検査装置１Ｄについて説明する。なお、本実施形態の説明では上述した第３実施形態と異なる点について主に説明する。

第３実施形態の変形例に係る検査装置１Ｄは、光磁気プロービング技術により故障位置を特定する。図８に示されるように、第３実施形態の変形例に係る検査装置１Ｄは、検査装置１Ｂに比較して、磁気光学結晶（ＭＯ結晶）１７を備え、また、観察用光学系１３Ｂが光分割光学系１８を備えている点で異なる。磁気光学結晶１７は半導体デバイスＤに対して任意に配置できる構成となっている。初めに、検査装置１Ｄでは、磁気光学結晶１７を対物レンズ及び半導体デバイスＤの間に配置しない構成に切り替え、第２実施例や第３実施例のように、光学反射像を生成することができる。次に、磁気光学結晶１７を対物レンズ及び半導体デバイスＤの間に配置する構成に切り替え、テストパターンなどの刺激信号が印加されている半導体デバイスＤに磁気光学結晶１７を当接させる。そして、光源１２Ａからの光が、光分割光学系１８および光走査部１６を介して磁気光学結晶１７に照射され、その反射光が光センサ１５Ａに検出される。半導体デバイスＤでは、テストパターンなどの刺激信号の印加によって電流が流れると、周囲の磁界が変化して磁気光学結晶１７で反射される光の偏光状態が変化する。偏光状態の変化に応じて強度が変化した光は、光分割光学系１８を介して光センサ１５Ａに入力される。このように、偏光状態の変化に応じて強度が変化した光が光センサ１５Ａによって検出され、検出信号として計算機２１Ｂに出力されることにより、磁気光学画像が生成される。そして、光学反射像に磁器光学画像を重畳させた重畳画像を解析画像として用いてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、レーザ光がメタル層ＭＥを貫通し、基板ＳｉＥにおけるメタル層ＭＥに接する面が露出する程度までレーザマーキングが行われるとして説明したがこれに限定されず、レーザマーキングによる穴の深さはマーク像がパターン画像に現れる程度であればよい。具体的には、例えば、メタル層ＭＥを貫通し基板ＳｉＥにおけるメタル層ＭＥに接する面が露出した後も更にレーザマーキングが行われてもよい。例えばメタル層ＭＥの厚さが１０μｍ、基板ＳｉＥの厚さが５００μｍである場合に、基板ＳｉＥにおけるメタル層ＭＥに接する面から更に１μｍ程度深く、レーザマーキングによる穴が形成されてもよい。また、レーザマーキングは必ずしもメタル層ＭＥを貫通するように行われなくてもよい。例えばメタル層ＭＥの厚さが１０μｍ、基板ＳｉＥの厚さが５００μｍである場合に、レーザマーキングによる穴が形成された箇所のメタル層ＭＥの厚さが５０ｎｍ程度となり、穴が基板ＳｉＥにおけるメタル層ＭＥに接する面に到達しなくてもよい。

また、パターン画像の生成はレーザマーキングが行われている間に行われるとして説明したがこれに限定されない。すなわち、例えば、レーザ光の出力が停止しているときに、パターン画像が生成されてもよい。この場合、レーザ光の出力と、レーザ光の停止すなわちパターン画像の生成とが、所定の間隔で交互に行われてもよい。

また、レーザ光源３１から出力されるレーザ光の波長が１０００ナノメートル以上の場合は、観察用光学系１３（１３Ａ、１３Ｂ）は、当該波長のレーザ光のみを遮る光学フィルタを有してもよい。このため、レーザ光源３１から出力されたレーザ光が半導体デバイスＤの基板ＳｉＥを透過した場合であっても、当該レーザ光が観察用光学系１３において遮光されるので、レーザ光によって２次元カメラ１５等の光検出器が破壊されることを抑制することができる。

また、レーザ光源３１から出力されるレーザ光の波長が１０００ナノメートル未満であってもよい。この場合、例えば半導体デバイスＤがシリコン基板などの基板により構成されている場合には、基板にレーザ光が吸収されることとなるので、上記光学フィルタ等を備えることなく、２次元カメラ１５等の光検出器がレーザ光により破壊されることを抑制することができる。

また、テスタユニット１１を用いて半導体デバイスＤに刺激信号を印加することに限らず、半導体デバイスＤに電圧や電流を印加する装置を刺激信号印加部として用いて半導体デバイスＤに刺激信号を印加してもよい。

本発明の一側面に係る検査装置は、基板上にメタル層が形成された半導体デバイスにレーザマーキングを行う装置であって、レーザ光を出力する第１の光源と、第１の光源が出力したレーザ光を、メタル層側から半導体デバイスに照射するレーザマーキング用光学系と、レーザマーキングを制御するマーキング制御部と、半導体デバイスの基板側に配置され、半導体デバイスからの光を伝達する観察用光学系と、観察用光学系を介して半導体デバイスからの光を検出して検出信号を出力する光検出器と、検出信号に基づいて半導体デバイスのパターン画像を生成する画像処理部と、を備え、マーキング制御部は、レーザマーキングによって形成されるマーク像がパターン画像に現れるまでレーザマーキングが行われるように、レーザ光の照射を制御する。

また、本発明の一側面に係る検査方法は、基板上にメタル層が形成された半導体デバイスにレーザマーキングを行う方法であって、メタル層側から半導体デバイスにレーザ光を照射してレーザマーキングを行うステップと、半導体デバイスの基板側に配置された観察用光学系を用いて、半導体デバイスからの光を光検出器に導くステップと、半導体デバイスからの光に応じて光検出器から出力された検出信号に基づいて、半導体デバイスのパターン画像を生成するステップと、を含み、レーザマーキングを行うステップでは、レーザマーキングによって形成されるマーク像がパターン画像に現れるまで、レーザ光の照射が実行される。

この検査装置及び検査方法では、半導体デバイスのメタル層側からレーザ光が照射される。また、半導体デバイスの基板側に配置された観察用光学系を用いて、半導体デバイスからの光が検出され、当該検出に係る検出信号から半導体デバイスのパターン画像が生成される。そして、パターン画像に、レーザマーキングによって形成されるマーク像が現れるまで、レーザマーキングが実行される。このように、基板側において検出された半導体デバイスからの光に応じたパターン画像にマーク像が現れるまでレーザマーキングが行われるので、基板側からもマーキング位置を確認することが可能となる。また、パターン画像にマーク像が現れるまでレーザマーキングが行われるので、パターン画像を確認することによって、故障個所の位置に対するマーキング位置を正確に把握することができる。従って、半導体デバイスのメタル層側からレーザマーキングを行う場合でも、基板側からマーキング位置を観察可能とすることで、故障個所の位置に対するマーキング位置を正確に把握することができる検査装置及び検査方法を提供することができる。

また、本発明の一側面に係る検査装置において、マーキング制御部は、レーザ光がメタル層を貫通するまでレーザマーキングが行われるように、レーザ光の照射を制御してもよい。また、本発明の一側面に係る検査方法において、レーザマーキングを行うステップは、レーザ光がメタル層を貫通するまでレーザマーキングを行うことを含んでもよい。これにより、例えば故障解析における後工程すなわちレーザマーキング後において、メタル層を削って故障個所を解析する場合であっても、確実にマーキング位置を確認することができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…検査装置、１２,１２Ａ…光源（第２の光源）、１３，１３Ａ，１３Ｂ…観察用光学系、１５…２次元カメラ（光検出器）、１５Ａ…光センサ（光検出器）、１５Ｂ…赤外カメラ（光検出器）、２１ｂ…制御部（マーキング制御部）、２１ｃ，２１ｘ，２１ｙ,２１ｚ…解析部（画像処理部）、３１…レーザ光源（第１の光源）、３２…レーザマーキング用光学系、Ｄ…半導体デバイス、ＭＥ…メタル層、ＳｉＥ…基板。

Claims

基板上にメタル層が形成された半導体デバイスにレーザマーキングを行う検査装置であって、
前記半導体デバイスに照射されるレーザ光を出力する第１の光源と、
前記レーザ光によるレーザマーキングを制御するマーキング制御部と、
前記半導体デバイスの前記基板側に配置され、前記半導体デバイスからの光を伝達する観察用光学系と、
前記観察用光学系を介して、前記半導体デバイスからの光を検出して検出信号を出力する光検出器と、
前記検出信号に基づいて前記半導体デバイスのパターン画像を生成する画像処理部と、を備え、
前記マーキング制御部は、前記レーザマーキングによって形成されるマーク像が前記パターン画像に現れるまで前記レーザマーキングが行われるように、前記レーザ光の照射を制御する、検査装置。
前記マーキング制御部は、マーキング箇所を設定する、請求項１記載の検査装置。
前記画像処理部は、前記レーザ光による前記レーザマーキングが行われている間に前記パターン画像を生成する、請求項１又は２記載の検査装置。
照明光を出力する第２の光源を更に備え、
前記光検出器は、前記半導体デバイスにおいて反射された前記照明光を撮像する２次元カメラである、請求項１〜３のいずれか一項記載の検査装置。
前記光検出器は、前記半導体デバイスからの熱線を撮像する赤外カメラである、請求項１〜３のいずれか一項記載の検査装置。
光を出力する第２の光源を更に備え、
前記観察用光学系は、光走査部を有し、前記第２の光源から出力された光を前記基板側から前記半導体デバイスに走査するとともに、当該走査された光に応じて前記半導体デバイスから反射された光を前記光検出器に伝達する、請求項１〜３のいずれか一項記載の検査装置。
前記第１の光源は、波長が１０００ナノメートル以上の前記レーザ光を出力し、
前記観察用光学系は、前記レーザ光の波長を含む光を遮る光学フィルタを有する、請求項１〜６のいずれか一項記載の検査装置。
前記第１の光源は、波長が１０００ナノメートル未満の前記レーザ光を出力する、請求項１〜６のいずれか一項記載の検査装置。
基板上にメタル層が形成された半導体デバイスにレーザマーキングを行う検査方法であって、
マーキング箇所を設定するステップと、
前記マーキング箇所にレーザ光を照射してレーザマーキングを行うステップと、
前記半導体デバイスの前記基板側に配置された観察用光学系を用いて前記半導体デバイスからの光を光検出器に導くステップと、
前記半導体デバイスからの光に応じて前記光検出器から出力された検出信号に基づいて、前記半導体デバイスのパターン画像を生成するステップと、を含み、
前記レーザマーキングを行うステップでは、前記レーザマーキングによって形成されるマーク像が前記パターン画像に現れるまで、前記レーザ光の照射が実行される、検査方法。
前記半導体デバイスの故障箇所を特定するステップを更に含む、請求項９記載の検査方法。
前記パターン画像を生成するステップは、前記レーザマーキングが行われている間に前記パターン画像を生成することを含む、請求項９又は１０記載の検査方法。
前記レーザ光は、波長が１０００ナノメートル以上であり、
前記観察用光学系は、前記レーザ光の波長を含む光を遮る光学フィルタを有する、請求項９〜１１のいずれか一項記載の検査方法。
前記レーザ光は、波長が１０００ナノメートル未満である、請求項９〜１１のいずれか一項記載の検査方法。