JP6909195B2 - Semiconductor inspection equipment - Google Patents
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本発明は、半導体デバイスを検査する半導体検査装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor inspection device that inspects a semiconductor device.
従来から、テスト信号を印加しながら半導体デバイスを検査する装置が用いられている。例えば、下記特許文献1には、ガルバノミラーと、2つの光ファイバと、それらと光学的に結合可能なマルチファイバターレットとを備えた装置が知られており、一方の光ファイバはレーザスキャニングモジュール(以下、「LSM」と呼ぶ。)に光学的に結合され、他方の光ファイバは単一光子検出器に光学的に接続されている。このような装置では、LSMによる半導体デバイスの検査と、単一光子検出器による発光計測とを切り替えて実行することが可能となる。 Conventionally, an apparatus for inspecting a semiconductor device while applying a test signal has been used. For example, in Patent Document 1 below, a device including a galvanometer mirror, two optical fibers, and a multifiber turret that can be optically coupled to them is known, and one of the optical fibers is a laser scanning module (a laser scanning module (). Hereinafter referred to as "LSM"), the other optical fiber is optically connected to a single photon detector. In such a device, it is possible to switch between inspection of a semiconductor device by LSM and emission measurement by a single photon detector.
上述した従来の半導体デバイスを検査する装置においては、各光学素子のそれぞれにおいて最適な光学系を設定することが望まれている。つまり、光学素子において光学系を共用する場合には各光学素子における光路の空間的な精度が低下する傾向にある。 In the above-mentioned device for inspecting a conventional semiconductor device, it is desired to set an optimum optical system for each optical element. That is, when the optical elements share an optical system, the spatial accuracy of the optical path in each optical element tends to decrease.
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、複数の光学素子における光路の空間的精度を向上させることによって半導体デバイスを高精度に検査することが可能な半導体検査装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and provides a semiconductor inspection apparatus capable of inspecting a semiconductor device with high accuracy by improving the spatial accuracy of an optical path in a plurality of optical elements. The purpose is to do.
上記課題を解決するため、本発明の一形態に係る半導体検査装置は、半導体デバイスを検査する半導体検査装置であって、半導体デバイスに照射する光を発生させる第1の光源と、第1の光源と光学的に接続された導光素子と、第1の光源と導光素子を介して光学的に接続可能な位置に設けられた一対のガルバノミラーと、導光素子と一対のガルバノミラーを内部に保持し、一対のガルバノミラーと光学的に接続可能な位置に設けられた光学素子を取り付けるための第1の取付部を有する筐体と、一対のガルバノミラーの振れ角を制御する制御部と、を備え、制御部は、半導体デバイスと光学的に接続される光路を、一対のガルバノミラー及び導光素子を通る第1の光路と、一対のガルバノミラー及び第1の取付部を通る第2の光路との間で切り替えるように振れ角を制御し、かつ、第1の光路に切り替えた際の振れ角と、第2の光路に切り替えた際の振れ角とが重複しないように、振れ角を制御する。 In order to solve the above problems, the semiconductor inspection device according to one embodiment of the present invention is a semiconductor inspection device that inspects a semiconductor device, and is a first light source that generates light to irradiate the semiconductor device and a first light source. A light guide element optically connected to the light guide element, a pair of galvano mirrors provided at positions optically connectable via the first light source and the light guide element, and a pair of galvano mirrors internally connected to the light guide element. A housing having a first mounting portion for mounting an optical element provided at a position where it can be optically connected to a pair of galvano mirrors, and a control unit for controlling the runout angle of the pair of galvano mirrors. The control unit has a first optical path that passes through a pair of galvanometer mirrors and a light guide element, and a second optical path that passes through a pair of galvanometer mirrors and a first mounting portion. The runout angle is controlled so as to switch between the optical path and the runout angle so that the runout angle when switching to the first optical path and the runout angle when switching to the second optical path do not overlap. To control.
上記形態の半導体検査装置によれば、半導体デバイスと光学的に接続される光路を第1の光路と第2の光路との間で切り替えるように一対のガルバノミラーの振れ角が制御される。これにより、第1の光源、及び導光素子を用いた半導体デバイスの測定と、第1の取付部に取り付けられる光学素子を用いた半導体デバイスの検査とを切り替えて実行可能にされる。このとき、第1の光路に切り替えた際のガルバノミラーの振れ角と、第2の光路に切り替えた際のガルバノミラーの振れ角とが重複しないように制御されるので、各測定系の光学系を独立に最適な状態に設定できる結果、各検査系における光路の空間的精度を向上させることができる。その結果、半導体デバイスを高精度に検査することができる。 According to the semiconductor inspection apparatus of the above embodiment, the runout angle of the pair of galvanometer mirrors is controlled so as to switch the optical path optically connected to the semiconductor device between the first optical path and the second optical path. As a result, the measurement of the semiconductor device using the first light source and the light guide element and the inspection of the semiconductor device using the optical element attached to the first mounting portion can be switched and executed. At this time, since the runout angle of the galvano mirror when switching to the first optical path and the runout angle of the galvano mirror when switching to the second optical path are controlled so as not to overlap, the optical system of each measurement system As a result of being able to independently set the optimum state, the spatial accuracy of the optical path in each inspection system can be improved. As a result, the semiconductor device can be inspected with high accuracy.
上記形態の半導体検査装置においては、半導体デバイスからの光を検出する第1の光検出器をさらに備え、導光素子は第1の光検出器と光学的に接続されていてもよい。この場合、第1の光源、第1の光検出器、及び導光素子を用いた半導体デバイスの光の測定と、第1の取付部に取り付けられる光学素子を用いた半導体デバイスの検査とを切り替えて実行可能にされる。 The semiconductor inspection device of the above embodiment may further include a first photodetector for detecting light from the semiconductor device, and the light guide element may be optically connected to the first photodetector. In this case, the measurement of the light of the semiconductor device using the first light source, the first photodetector, and the light guide element is switched between the inspection of the semiconductor device using the optical element attached to the first mounting portion. To be made feasible.
また、半導体デバイスからの光を検出する第2の光検出器をさらに備え、第2の光検出器は、第1の取付部に取り付けられることにより、第2の光路を経由して光を検出可能とされていてもよい。この場合、半導体デバイスと光学的に接続される光路を第2の光路に切り替えられた際に、第2の光検出器を用いて半導体デバイスからの光を測定することができる。 Further, a second photodetector for detecting the light from the semiconductor device is further provided, and the second photodetector is attached to the first mounting portion to detect the light via the second optical path. It may be possible. In this case, when the optical path optically connected to the semiconductor device is switched to the second optical path, the light from the semiconductor device can be measured using the second photodetector.
また、第2の光検出器は、第1の取付部にコリメータレンズ及び光ファイバを介して取り付けられていてもよい。この場合、半導体デバイスと光学的に接続される光路を第2の光路に切り替えられた際に、コリメータレンズ及び光ファイバを介して第2の光検出器によって半導体デバイスからの光を測定することができる。 Further, the second photodetector may be attached to the first attachment portion via a collimator lens and an optical fiber. In this case, when the optical path optically connected to the semiconductor device is switched to the second optical path, the light from the semiconductor device can be measured by the second photodetector via the collimator lens and the optical fiber. can.
さらに、半導体デバイスに照射する光を発生させる第2の光源をさらに備え、第2の光源は、第1の取付部に取り付けられることにより、第2の光路を経由して光を照射可能とされていてもよい。この場合、半導体デバイスと光学的に接続される光路を第2の光路に切り替えられた際に、第2の光源を用いて半導体デバイスに光を照射して半導体デバイスを検査することができる。 Further, a second light source for generating light to irradiate the semiconductor device is further provided, and the second light source can irradiate light via the second optical path by being attached to the first mounting portion. You may be. In this case, when the optical path optically connected to the semiconductor device is switched to the second optical path, the semiconductor device can be inspected by irradiating the semiconductor device with light using the second light source.
またさらに、第2の光源は、第1の取付部にコリメータレンズ及び光ファイバを介して取り付けられていてもよい。この場合、半導体デバイスと光学的に接続される光路を第2の光路に切り替えられた際に、コリメータレンズ及び光ファイバを介して第2の光源を用いて半導体デバイスに光を照射して半導体デバイスを検査することができる。 Furthermore, the second light source may be attached to the first attachment portion via a collimator lens and an optical fiber. In this case, when the optical path optically connected to the semiconductor device is switched to the second optical path, the semiconductor device is irradiated with light using the second light source via the collimator lens and the optical fiber to irradiate the semiconductor device with light. Can be inspected.
また、半導体デバイスに照射する光を発生させる第2の光源と、半導体デバイスからの光を検出する第2の光検出器と、第2の光源と第2の光検出器と光学的に接続された光路分割素子をさらに備え、光路分割素子が第1の取付部に取り付けられることにより、第2の光路を経由して光を照射及び/又は検出可能とされていてもよい。この場合、半導体デバイスと光学的に接続される光路を第2の光路に切り替えられた際に、第2の光源を用いて半導体デバイスに光を照射しながら半導体デバイスからの光を測定することができる。 Further, the second light source for generating the light to irradiate the semiconductor device, the second photodetector for detecting the light from the semiconductor device, and the second light source and the second photodetector are optically connected. Further, the optical path dividing element may be further provided, and the optical path dividing element may be attached to the first attachment portion so that light can be irradiated and / or detected via the second optical path. In this case, when the optical path optically connected to the semiconductor device is switched to the second optical path, the light from the semiconductor device can be measured while irradiating the semiconductor device with light using the second light source. can.
さらにまた、筐体は、一対のガルバノミラーと光学的に接続可能な位置に設けられた光学素子を取り付けるための第2の取付部をさらに有し、制御部は、第1の光路と、第2の光路と、一対のガルバノミラー及び第2の取付部を通る第3の光路との間で切り替えるように振れ角を制御し、かつ、第1の光路に切り替えた際の振れ角と、第2の光路に切り替えた際の振れ角と、第3の光路に切り替えた際の振れ角とが重複しないように、振れ角を制御することでもよい。この場合、半導体デバイスと光学的に接続される光路が第3の光路に切り替えられることで、第2の取付部に取り付けられる光学素子を用いた半導体デバイスの検査が切り替えて実行可能にされる。このとき、第1の光路に切り替えた際のガルバノミラーの振れ角と、第2の光路に切り替えた際のガルバノミラーの振れ角と、第3の光路に切り替えた際のガルバノミラーの振れ角が重複しないように制御されるので、各検査系の光学系を独立に最適な状態に設定できる結果、各検査系における光路の空間的精度を向上させることができる。その結果、半導体デバイスを高精度に検査することができる。 Furthermore, the housing further has a second mounting portion for mounting an optical element provided at a position where it can be optically connected to the pair of galvano mirrors, and the control unit includes a first optical path and a first optical path. The runout angle is controlled so as to switch between the second optical path and the third optical path passing through the pair of galvanometer mirrors and the second mounting portion, and the runout angle when switching to the first optical path and the first The runout angle may be controlled so that the runout angle when switching to the second optical path and the runout angle when switching to the third optical path do not overlap. In this case, the optical path optically connected to the semiconductor device is switched to the third optical path, so that the inspection of the semiconductor device using the optical element attached to the second mounting portion can be switched and executed. At this time, the runout angle of the galvano mirror when switching to the first optical path, the runout angle of the galvano mirror when switching to the second optical path, and the runout angle of the galvano mirror when switching to the third optical path are Since it is controlled so as not to overlap, the optical system of each inspection system can be independently set to the optimum state, and as a result, the spatial accuracy of the optical path in each inspection system can be improved. As a result, the semiconductor device can be inspected with high accuracy.
また、導光素子はミラーであってもよい。さらに、導光素子としてのミラーは、ダイクロイックミラーであり、筐体は、一対のガルバノミラーとダイクロイックミラーとを結ぶ延長線上に光学素子を取り付けるための第3の取付部をさらに有していてもよい。この場合、半導体デバイスと光学的に接続される光路が第1の光路に切り替えられた際に、第3の取付部に取り付けられる光学素子を用いた半導体デバイスの検査が可能とされる。 Further, the light guide element may be a mirror. Further, the mirror as a light guide element is a dichroic mirror, and the housing may further have a third mounting portion for mounting the optical element on an extension line connecting the pair of galvano mirrors and the dichroic mirror. good. In this case, when the optical path optically connected to the semiconductor device is switched to the first optical path, the semiconductor device can be inspected using the optical element attached to the third mounting portion.
さらに、導光素子と光学的に接続された第3の光源をさらに備えていてもよい。こうすれば、半導体デバイスと光学的に接続される光路が第1の光路に切り替えられた際に、第3の光源を用いて半導体デバイスに光を照射しながら半導体デバイスの光の測定が可能とされる。 Further, a third light source optically connected to the light guide element may be further provided. In this way, when the optical path optically connected to the semiconductor device is switched to the first optical path, it is possible to measure the light of the semiconductor device while irradiating the semiconductor device with light using the third light source. Will be done.
またさらに、第2の光検出器は、超電導単一光子検出器であってもよい。 Furthermore, the second photodetector may be a superconducting single photon detector.
本発明によれば、複数の光学素子における光路の空間的精度を向上させることによって半導体デバイスを高精度に検査することができる。 According to the present invention, a semiconductor device can be inspected with high accuracy by improving the spatial accuracy of the optical path in a plurality of optical elements.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る半導体検査装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[第1実施形態]
Hereinafter, preferred embodiments of the semiconductor inspection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
[First Embodiment]
図1に示されるように、第1実施形態に係る検査システム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を検査するための半導体検査装置である。また、検査システム1は、故障個所を特定する処理のほか、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処理等を行ってもよい。当該マーキングによって、故障解析の後工程において、検査システム1が特定した故障個所を容易に把握することができる。 As shown in FIG. 1, the inspection system 1 according to the first embodiment is for inspecting the semiconductor device D, such as identifying a failure location in the semiconductor device D which is a device under test (DUT). It is a semiconductor inspection device. Further, the inspection system 1 may perform a process of identifying the faulty part, a process of marking the faulty part around the faulty part, and the like. With the marking, the failure location identified by the inspection system 1 can be easily grasped in the subsequent process of the failure analysis.
半導体デバイスDとしては、例えば、個別半導体素子(ディスクリート)、オプトエレクトロニクス素子、センサ/アクチュエータ、ロジックLSI(Large Scale Integration)、メモリ素子、若しくはリニアIC(Integrated Circuit)等、又はそれらの混成デバイス等である。個別半導体素子は、ダイオード、パワートランジスタ等を含む。ロジックLSIは、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)構造のトランジスタ、バイポーラ構造のトランジスタ等で構成される。また、半導体デバイスDは、半導体デバイスを含むパッケージ、複合基板等であってもよい。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。
The semiconductor device D includes, for example, an individual semiconductor element (discrete), an optelectronic element, a sensor / actuator, a logic LSI (Large Scale Integration), a memory element, a linear IC (Integrated Circuit), or a mixed device thereof. be. Individual semiconductor elements include diodes, power transistors and the like. The logic LSI is composed of a transistor having a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) structure, a transistor having a bipolar structure, and the like. Further, the semiconductor device D may be a package including the semiconductor device, a composite substrate, or the like. The semiconductor device D is configured by forming a metal layer on a substrate. As the substrate of the semiconductor device D, for example, a silicon substrate is used. The semiconductor device D is mounted on the
この検査システム1は、信号印加部11と、計算機21と、表示部22と、入力部23と、光学装置31Aとを備えている。
The inspection system 1 includes a
信号印加部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。信号印加部11は例えばテスタユニットであり、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。信号印加部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。信号印加部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、信号印加部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。信号印加部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。信号印加部11は、所定の信号を生成して半導体デバイスDに印加するパルスジェネレータであってもよい。
The
計算機21は、ケーブルを介して光学装置31Aに電気的に接続されている。計算機21は、例えばプロセッサ(CPU:Central Processing Unit)、並びに記憶媒体であるRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)及びHDD(Hard Disk Drive)等を含むコンピュータである。計算機21は、記憶媒体に記憶されたデータに対し、プロセッサによる処理を実行する。また、計算機21はマイコンやFPGA(Field-Programmable Gate Array)、クラウドサーバ等で構成されていてもよい。計算機21は、光学装置31Aから入力された検出信号を基にパターン画像あるいは解析画像(例えば発光画像等)を作成する。ここで、解析画像だけでは、半導体デバイスDのパターンにおける詳細な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の解析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。
The
また、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、スマートデバイス端末であってもよい。
Further, the
次に、図2及び図3を参照して、光学装置31Aの構成について説明する。図2は、光学装置31Aにおいて、第1の検査系に切り替えた状態での構成及び第1の光路を示す図、図3は、光学装置31Aにおいて、第2の検査系に切り替えた状態での構成及び第2の光路を示す図である。
Next, the configuration of the
図2及び図3に示すように、光学装置31Aは、筐体32と、光源(第1の光源)33と、光検出器(第1の光検出器)34と、光検出器(第2の光検出器)35と、筐体32の内部に配置された内部光学系36と、筐体32の外部に配置された外部光学系37とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
光源33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のパターン像を生成するための半導体デバイスDを照明する光を発生する。光源33は、LED(Light Emitting Diode)、SLD(Super Luminescent Diode)光源等のインコヒーレント光源等である。光源33はレーザ等のコヒーレント光源等でもよい。光源33から出力された光は内部光学系36及び外部光学系37を経由して半導体デバイスDに照射される。
The
光検出器34は、半導体デバイスDからの反射光を検出し、半導体デバイスDの反射光の検出信号を計算機21に出力する。例えば、光検出器34は、光電子増倍管、PD(Photodiode)、APD(Avalanche Photodiode)等の受光素子である。半導体デバイスDからの反射光は、外部光学系37及び内部光学系36を経由して光検出器34に入射される。
The
光検出器35は、半導体デバイスDにテストパターン等の刺激信号が印加された際に、半導体デバイスDで発生した発光を検出し、半導体デバイスDの発光の検出信号を計算機21に出力する。光検出器35は、例えば、超電導単一光子検出器であるSSPD(Superconducting Single Photon Detector)、光電子増倍管、あるいはSiPM(Silicon Photomultipliers)等である。この光検出器35には、外部光学系37及び内部光学系36を経由して半導体デバイスDからの光が入射される。
When a stimulus signal such as a test pattern is applied to the semiconductor device D, the
内部光学系36は、光ファイバ38a,38b,38c、コリメータレンズ39a,39b,39c、ミラー40a、導光素子(ミラー)40b、偏光ビームスプリッタ(以下、「PBS」という)41、1/4波長板42、可変瞳43、一対のガルバノミラー44a,44b、瞳リレーレンズ45を含んで構成されている。
The internal
光ファイバ38a,38b,38cの一端は、筐体32の外部において、それぞれ、光源33、光検出器34、及び光検出器35に光学的に接続され、光ファイバ38a,38b,38cの他端は、筐体32の内部において、それぞれ、コリメータレンズ39a,39b,39cに光学的に接続されている。コリメータレンズ39aは、光源33から照射された光を平行光に変換し、コリメータレンズ39b,39cは、それぞれ、光検出器34及び光検出器35に入射する光を平行光に変換する。このように、光ファイバごとに独立したコリメートレンズによって後述する光走査部からの光を受光することで、半導体デバイスDからの光の波長又は焦点に応じて最適な調整が可能とされる。
One end of the
ミラー40aは、筐体32の内部においてコリメータレンズ39aの光出力側に配置され、PBS41は、コリメータレンズ39bの光入力側に配置され、ミラー40a、PBS41、1/4波長板42、可変瞳43、ミラー40bがこの順で一直線上に並んで配置されている。ミラー40aは、光源33から出力された光をPBS41に向けて反射させる。PBS41は、光源33から出力された光のうちの直線偏光をミラー40bに向けて透過させ、1/4波長板42は、その直線偏光を円偏光に変換してミラー40bに向けて出力する。また、1/4波長板42は、ミラー40b側から入射した半導体デバイスDからの反射光を、光源33から出力された光の直線偏光と直交する方向の直線偏光に変換し、PBS41は、その反射光の直線偏光を光検出器34に向けて反射させる。可変瞳43は、ミラー40aとミラー40bとの間の光路上に出し入れ可能に設けられ、瞳の大きさを変更するためのものである。
The
ミラー40bは、上述したように、光源33および光検出器34と光学的に接続されている。詳細には、ミラー40bは、光源33から出力された光を反射して光走査部である一対のガルバノミラー44a,44bに向けて導光する。それとともに、ミラー40bは、半導体デバイスDからの反射光を一対のガルバノミラー44a,44bを経由して受けて、その反射光を、可変瞳43、1/4波長板42、PBS41、コリメータレンズ39b、光ファイバ38bを経由して光検出器34に入射させる。なお、本実施形態では導光素子としてミラーを用いているが、光源33及び/又は光検出器34と一対のガルバノミラー44a,44bとの間で導光可能な光学素子であれば光ファイバ等を用いてもよい。
As described above, the
一対のガルバノミラー44a,44bは、ミラー40bを介して、光源33および光検出器34と光学的に接続可能に構成されるとともに、瞳リレーレンズ45を介して外部光学系37と光学的に接続されている。すなわち、一対のガルバノミラー44a,44bは、ミラー40bの光源33からの光の反射方向に配置され、その光を2次元的に走査させながら反射させることができる光走査部であり、例えば、所定軸を中心として振れ角を変更可能なガルバノミラーを2つ組み合わせた構成を有する。この一対のガルバノミラー44a,44bは、半導体デバイスDに照射される光を半導体デバイス上で2次元的に走査することができる。加えて、一対のガルバノミラー44a,44bは、半導体デバイスDの所定点における反射光あるいは発光を、2次元的に位置選択しながらミラー40bまたはコリメータレンズ39cの所定位置に向けて導光させることもできる。ここで、一対のガルバノミラー44a,44bを停止させた状態で、別に用意した光源を一方のミラーで反射させることにより、半導体デバイスDを2次元的に照明するように構成されてもよい。一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角は、計算機21の制御部21aによって制御可能に構成されている。
The pair of galvanometer mirrors 44a and 44b are configured to be optically connectable to the
コリメータレンズ39cは、一対のガルバノミラー44a,44bと光学的に接続可能な筐体32上の位置に設けられた取付部(第1の取付部)46によって、筐体32の内部に保持されている。この取付部46は、筒状部材をなし、コリメータレンズ等の光学素子を筐体32の内部に取り付けるための部位である。そして、光ファイバ38cの他端は、取付部46の内部において、コリメータレンズ39cに光学的に接続される。
The
外部光学系37は、ミラー47a,47b,47c、瞳リレーレンズ48、対物レンズユニット49とを含んでいる。この外部光学系37は、光源33からの光を導光して半導体デバイスDに入射させるとともに、半導体デバイスDにおいて生じた反射光および発光を導光して内部光学系36に入射させる。すなわち、内部光学系36から入射した光源33からの光は、ミラー47aで反射された後に瞳リレーレンズ48を透過し、ミラー47b,47cで順次反射された後に対物レンズユニット49を通って半導体デバイスDに照射される。一方、半導体デバイスDにおける反射光あるいは発光は、対物レンズユニット49を通った後にミラー47c,47bによって順次反射され、瞳リレーレンズ48を透過してからミラー47aによって反射されることにより、内部光学系36に入射する。ここで、対物レンズユニット49は、異なる倍率の複数の対物レンズを有し、ターレットによって切り替えられるように構成されてもよい。
The external
上述したような構成の光学装置31Aは、計算機21によって半導体デバイスDと光学的に接続される光路を切り換えるように制御可能に構成されている。すなわち、計算機21は、機能的構成要素として、制御部21aを有している。
The
計算機21の制御部21aは、一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角を制御することによって、半導体デバイスDと光学的に接続される光路を、外部光学系37と一対のガルバノミラー44a,44b及びミラー40bを経由する内部光学系36とを含む第1の光路L1(図2)と、外部光学系37と一対のガルバノミラー44a,44b及び取付部46内のコリメータレンズ39cを経由する内部光学系36とを含む第2の光路L2(図3)との間で切り替えるように、一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角を制御する。具体的には、制御部21aは、ユーザから入力部23を介して反射光の検査の実行が指示された場合には、第1の光路L1に切り替え、ユーザから入力部23を介して発光の検査の実行が指示された場合には、第2の光路L2に切り替える。それと同時に、制御部21aは、一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角を所定角度範囲内で順次変更することによって、半導体デバイスDに照射される光を半導体デバイスD上で2次元的に走査するように制御するとともに、半導体デバイスDの所定点における反射光あるいは発光を、2次元的に走査させながら位置選択して導光させるように制御する。
The
図4には、計算機21の制御部21aによって制御された一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角の変更範囲の一例を示している。図4のグラフにおいて、横軸Hは、制御部21aによって制御された一対のガルバノミラー44a,44bの一方向の振れ角を示し、縦軸Vは、制御部21aによって制御された一対のガルバノミラー44a,44bの一方向に垂直な他方向の振れ角を示している。本実施形態では、一方向は水平方向であり、他方向は鉛直方向である。制御部21aは、反射光の検査の実行が指示された場合には、予め設定された振れ角のオフセット値(H,V)=(H1,V1)に一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角を設定し、そのオフセット値(H1,V1)を中心とした一方向および他方向の所定角度の範囲(H1±ΔH1,V1±ΔV1)の角度範囲W1内で、振れ角を順次変更するように制御する。また、制御部21aは、発光の検査の実行が指示された場合には、予め設定された振れ角のオフセット値(H,V)=(H2,V2)に一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角を設定し、そのオフセット値(H2,V2)を中心とした一方向および他方向の所定角度の範囲(H2±ΔH2,V2±ΔV2)の角度範囲W2内で、振れ角を順次変更するように制御する。ここで、制御部21aは、第1の光路L1に切り替えた際の振れ角の範囲W1と、第2の光路L2に切り替えた際の振れ角の範囲W2とが重複しないように制御する。
FIG. 4 shows an example of the change range of the runout angle of the pair of galvanometer mirrors 44a and 44b controlled by the
計算機21は、光検出器34,35から入力された検出信号を基に、パターン画像または発光画像(解析画像)を生成する機能も有する。すなわち、計算機21は、制御部21aの制御によって光源33からの光を半導体デバイスD上で走査しながら得られた検出信号を基に、半導体デバイスDの2次元位置毎の反射光の強度を示すパターン画像を生成する。同様に、計算機21は、制御部21aの制御によって半導体デバイスD上で観察位置を走査しながら得られた検出信号を基に、半導体デバイスDの2次元位置毎の発光の強度を示す発光画像を生成する。さらに、計算機21は、パターン画像と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し、生成した解析画像を表示部22に出力する。
The
以上説明した検査システム1によれば、半導体デバイスDと光学的に接続される光路を第1の光路L1と第2の光路L2との間で切り替えるように一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角が制御される。これにより、光源33、光検出器34、及びミラー40bを用いた半導体デバイスDの反射光の測定と、取付部46に取り付けられる光検出器35を用いた半導体デバイスDの発光の検査とを切り替えて実行可能にされる。このとき、第1の光路L1に切り替えた際のガルバノミラー44a,44bの振れ角と、第2の光路L2に切り替えた際のガルバノミラー44a,44bの振れ角とが重複しないように制御されるので、各測定系の光学系を独立に最適な状態に設定できる結果、各検査系における光路の空間的精度を向上させることができる。その結果、半導体デバイスDを高精度に検査することができる。
According to the inspection system 1 described above, the runout angles of the pair of galvanometer mirrors 44a and 44b so as to switch the optical path optically connected to the semiconductor device D between the first optical path L1 and the second optical path L2. Is controlled. As a result, the measurement of the reflected light of the semiconductor device D using the
また、光学装置31Aにおいては、光検出器35が取付部46に取り付けられることにより第2の光路L2を経由して半導体デバイスDの発光を検出可能とされている。この場合、半導体デバイスDと光学的に接続される光路を第2の光路L2に切り替えられた際に、光検出器35を用いて半導体デバイスからの発光を測定することができる。さらに、取付部46を備えることで光検出器35を他の光学素子に容易に置き換えることができ、最適な検査を実施できる。
[第2実施形態]
Further, in the
[Second Embodiment]
図5には、第2実施形態に係る光学装置31Bの構成を示している。この光学装置31Bは、光源33および光検出器34,35に加えて、光源133を備える点が第1実施形態と相違する。
FIG. 5 shows the configuration of the
すなわち、光学装置31Bは、当該故障個所を示すマーキングを行うためのレーザ光を照射する光源(第3の光源)133をさらに備える。この光源133は、一対のガルバノミラー44a,44bと光学的に接続可能な筐体32上の位置に設けられた取付部(第3の取付部)146によって保持されたコリメータレンズ39dおよび光ファイバ38dを経由して、内部光学系36と光学的に接続される。詳細には、この取付部146は、筒状部材をなし、コリメータレンズ等の光学素子を、一対のガルバノミラー44a,44bとダイクロイックミラー140bとを結ぶ延長線上の筐体32の内部に取り付けるための部位である。さらに、光学装置31Bは、ミラー40bに代えて導光素子としてダイクロイックミラー140bを備え、光源133は、ダイクロイックミラー140bと光学的に接続されている。このダイクロイックミラー140bは、光源33からの光を一対のガルバノミラー44a,44bに向けて反射し、一対のガルバノミラー44a,44bから入射した半導体デバイスDの反射光を光検出器34に向けて反射するとともに、光源133からのレーザ光を一対のガルバノミラー44a,44bに向けて透過させる。
That is, the
この光学装置31Bを備える検査システム1において、マーキングの処理が実行される際には、計算機21の制御部21aが、半導体デバイスDと光学的に接続される光路を、外部光学系37と一対のガルバノミラー44a,44b及びダイクロイックミラー140bを経由する内部光学系36とを含む光路L3に切り替えるように、一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角を制御する。具体的には、制御部21aは、ユーザから入力部23を介してマーキング処理の実行が指示された場合には、光路L3に切り替える。この際には、予め、表示部22に表示された解析画像を基にユーザによって故障箇所の位置が特定され、故障箇所を示す情報が入力部23を用いて入力されている。制御部21aは、入力部23から入力された故障箇所を示す情報を基に、その故障箇所に対応する振れ角となるように一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角を制御する。これにより、半導体デバイスDの故障箇所に相当する位置にレーザマーキングが行われる。
In the inspection system 1 including the
上記のような第2実施形態によっても、各測定系の光学系を独立に最適な状態に設定できる結果、各検査系における光路の空間的精度を向上させることができる。その結果、半導体デバイスDを高精度に検査することができる。 Also in the second embodiment as described above, the optical system of each measurement system can be independently set to the optimum state, and as a result, the spatial accuracy of the optical path in each inspection system can be improved. As a result, the semiconductor device D can be inspected with high accuracy.
なお、第2実施形態の変形例として、光源133としてシリコンのバンドギャップよりもエネルギーの低い1064nmの波長を有するレーザ光や、シリコンのバンドギャップよりもエネルギーの高い1300nmの波長を有するレーザ光を出力するレーザ光源を用いることで、半導体デバイスDの故障解析を行ってもよい。このようなレーザ光源を用いることで、半導体デバイスDから出力される電流又は電圧から故障解析を行なうことができる。
[第3実施形態]
As a modification of the second embodiment, the
[Third Embodiment]
図6には、第3実施形態に係る光学装置31Cの構成を示している。この光学装置31Cは、光源が2つのミラー40a,40bの間の光路に光学的に接続されている点が第2実施形態と相違する。
FIG. 6 shows the configuration of the
具体的には、光学装置31Cは、内部光学系36として、ミラー40aとPBS41との間に配置されたダイクロイックミラー240を有し、光源133は、ダイクロイックミラー240とコリメータレンズ39a及び光ファイバ38dを介して光学的に接続されている。
Specifically, the
このような構成においては、光源133から出力された光は、第1の光路L1を経由して半導体デバイスDに照射することができる。光源133として、様々な種類の光源を用いることで、マーキングの処理を行ってもよい。また、光源133として、光源33と異なる波長の光源を組み合わせることで、様々な波長の光を半導体デバイスDに照射しながら反射光の観察あるいは故障解析を行ってもよい。
[第4実施形態]
In such a configuration, the light output from the
[Fourth Embodiment]
図7には、第4実施形態に係る光学装置31Dの構成を示している。この光学装置31Dは、半導体デバイスDと光学的に接続可能な光路を、第1の光路L1および第2の光路L2に加えて、第3の光路L4に切り換え可能な構成を有している。
FIG. 7 shows the configuration of the
具体的には、光学装置31Dは、半導体デバイスDの発光を検査するための光検出器335をさらに備える。この光検出器335は、一対のガルバノミラー44a,44bと光学的に接続可能な筐体32上の位置に設けられた取付部(第2の取付部)346によって保持されたコリメータレンズ39eおよび光ファイバ38eを経由して、内部光学系36と光学的に接続される。詳細には、この取付部346は、筒状部材をなし、コリメータレンズ等の光学素子を筐体32の内部に取り付けるための部位である。
Specifically, the
この光学装置31Dを備える検査システム1において、光検出器335を用いた発光の検査処理が実行される際には、計算機21の制御部21aが、半導体デバイスDと光学的に接続される光路を、外部光学系37と一対のガルバノミラー44a,44b及び取付部346内のコリメータレンズ39eを経由する内部光学系36とを含む第3の光路L4に切り替えるように、一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角を制御する。具体的には、制御部21aは、ユーザから入力部23を介して発光検査処理の実行が指示された場合には、光路L4に切り替える。
In the inspection system 1 including the
図8には、計算機21の制御部21aによって制御された一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角の変更範囲の一例を示している。本実施形態の制御部21aは、光検出器335を用いた発光検査の実行が指示された場合には、予め設定された振れ角のオフセット値(H,V)=(H4,V4)に一対のガルバノミラー44a,44bの振れ角を設定し、そのオフセット値(H4,V4)を中心とした一方向および他方向の所定角度の範囲(H4±ΔH4,V4±ΔV4)の角度範囲W4内で、振れ角を順次変更するように制御する。ここで、制御部21aは、第1の光路L1に切り替えた際の振れ角の範囲W1と、第2の光路L2に切り替えた際の振れ角の範囲W2と、第3の光路L4に切り替えた際の振れ角の範囲W4とが重複しないように制御する。
FIG. 8 shows an example of a change range of the runout angle of the pair of galvanometer mirrors 44a and 44b controlled by the
上記のような第4実施形態によっても、各測定系の光学系を独立に最適な状態に設定できる結果、各検査系における光路の空間的精度を向上させることができる。その結果、半導体デバイスDを高精度に検査することができる。なお、本実施形態では、図9に示すように、取付部346には、光検出器335に代えて、半導体デバイスDの照明、マーキング、加熱、あるいは光起電流の発生のための光源333が取り付けられてもよい。
As a result of being able to independently set the optical system of each measurement system to the optimum state by the fourth embodiment as described above, the spatial accuracy of the optical path in each inspection system can be improved. As a result, the semiconductor device D can be inspected with high accuracy. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the mounting
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment.
例えば、第1実施形態においては光検出器35がコリメータレンズおよび光ファイバを経由してガルバノミラー44a,44bに光学的に接続されていたが、図10に示す変形例にかかる光学装置31Fのように、光検出器35がガルバノミラー44a,44bに光学的に直接接続されてもよい。
For example, in the first embodiment, the
また、図11に示す変形例にかかる光学装置31Gのように、光検出器35に代わりに取付部46に半導体デバイスDに照射する光を発生させる光源433が取り付けられてもよい。この際、光源433は、コリメータレンズおよび光ファイバを経由してガルバノミラー44a,44bに光学的に接続されてもよいし、ガルバノミラー44a,44bに光学的に直接接続されてもよい。
Further, as in the
また、図12に示す変形例にかかる光学装置31Hのように、光源233と光検出器334とが光学的に接続された光路分割素子50が取付部46に取り付けられて構成されてもよい。光源233は、例えばLED(Light Emitting Diode)、SLD(Super Luminescent Diode)光源等のインコヒーレント光源等、または、レーザ等のコヒーレント光源等である。光検出器334は、例えば光電子増倍管、PD(Photodiode)、APD(Avalanche Photodiode)等の受光素子である。光路分割素子50は例えば光サーキュレータである。この場合は、光源233から半導体デバイスDに対して第2の光路L5を経由して光を照射した際に、反射されて第2の光路L5を経由して戻ってくる光を光検出器334に導光して検出することができる。この場合、偏光素子51として1/2波長板を光路L5上に配置し、任意の角度に回転させることで、任意の直線偏光となった光が半導体デバイスDに照射されるようにしてもよい。また、光路分割素子50として偏波保持光ファイバーカプラを用い、偏光素子51として1/4波長板を光路L5上に配置させてもよい。この場合、光源233から出力された光を円偏光として半導体デバイスDに照射し、半導体デバイスDで反射して戻ってきた光を光検出器334へ導光させて検出することができる。
Further, as in the
また、図13に示す変形例にかかる光学装置31Iのような構成であってもよい。すなわち、本変形例は、上述した実施形態とは異なり、導光素子40bと光学的に接続されていた光検出器34を有さず、第3実施形態のように複数の光源(光源33及び光源133)を備え、光源233と光検出器334とが光学的に接続された光路分割素子50を用いて、取付部46に光源233と光検出器334が取り付けられるよう構成されてもよい。この場合、光源233から半導体デバイスDに照射した光の反射光を光検出器334で検出してパターン像を生成したり、光源33及び光源133から互いに波長の異なる光を生成して第1の光路L6を経由して半導体デバイスDに照射することで故障解析を行ったりすることができる。
Further, the configuration may be such that the optical device 31I according to the modification shown in FIG. That is, unlike the above-described embodiment, the present modification does not have the
1…検査システム(半導体検査装置)、21…計算機、21a…制御部、31A〜31G…光学装置、32…筐体、33…(第1の)光源、34…(第1の)光検出器、35…(第2の)光検出器、38a〜38e…光ファイバ、39a〜39e…コリメータレンズ、40b…導光素子(ミラー)、44a,44b…一対のガルバノミラー、46…(第1の)取付部、50…光路分割素子、133…(第3の)光源、140b…ダイクロイックミラー、146…(第3の)取付部、240…ダイクロイックミラー、333…(第2の)光源、346…(第2の)取付部、D…半導体デバイス、L1…(第1の)光路、L2…(第2の)光路、L4…(第3の)光路。 1 ... Inspection system (semiconductor inspection device), 21 ... Computer, 21a ... Control unit, 31A to 31G ... Optical device, 32 ... Housing, 33 ... (1st) light source, 34 ... (1st) optical detector , 35 ... (second) optical detector, 38a-38e ... optical fiber, 39a-39e ... collimeter lens, 40b ... light source (mirror), 44a, 44b ... pair of galvanometer mirrors, 46 ... (first) ) Mounting part, 50 ... Optical path dividing element, 133 ... (Third) light source, 140b ... Dichroic mirror, 146 ... (Third) mounting part, 240 ... Dichroic mirror, 333 ... (Second) light source, 346 ... (Second) mounting part, D ... semiconductor device, L1 ... (first) optical path, L2 ... (second) optical path, L4 ... (third) optical path.
Claims (12)
前記半導体デバイスに照射する光を発生させる第1の光源と、
前記第1の光源と光学的に接続されたミラーと、
前記第1の光源と前記ミラーを介して光学的に接続可能な位置に設けられた一対のガルバノミラーと、
前記ミラーと光学的に接続され、前記半導体デバイスからの光を検出する第1の光検出器と、
前記第1の光源から出力された光を透過し、前記半導体デバイスからの前記一対のガルバノミラーを介した光を前記第1の光検出器に向けて反射する偏光ビームスプリッタと、
前記一対のガルバノミラーと光学的に接続可能な位置に設けられた光学素子を取り付けるための第1の取付部と、
前記一対のガルバノミラーの振れ角を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記半導体デバイスと光学的に接続される光路を、前記一対のガルバノミラー及び前記ミラーを通る第1の光路と、前記一対のガルバノミラー及び前記第1の取付部を通る第2の光路との間で切り替えるように前記振れ角を制御し、かつ、
前記第1の光路に切り替えた際の前記振れ角と、前記第2の光路に切り替えた際の前記振れ角とが重複しないように、前記振れ角を制御する、
半導体検査装置。 A semiconductor inspection device that inspects semiconductor devices.
A first light source that generates light to irradiate the semiconductor device,
A mirror optically connected to the first light source,
A pair of galvano mirrors provided at positions that can be optically connected to the first light source via the mirror,
A first photodetector that is optically connected to the mirror and detects light from the semiconductor device,
A polarization beam splitter that transmits the light output from the first light source and reflects the light from the semiconductor device through the pair of galvanometers toward the first photodetector.
A first mounting portion for mounting the optical element provided in the pair of galvanometer mirrors and optically connectable position,
A control unit that controls the runout angle of the pair of galvano mirrors,
With
Wherein the control unit, the semiconductor device and an optical path optically connected, first optical path passing through the pair of galvanometer mirrors and the mirror, second passing through the pair of galvanometer mirrors and said first mounting portion The runout angle is controlled so as to switch between the optical path and the optical path of
The runout angle is controlled so that the runout angle when switching to the first optical path and the runout angle when switching to the second optical path do not overlap.
Semiconductor inspection equipment.
前記第2の光源は、前記第1の取付部に取り付けられることにより、前記第2の光路を経由して前記光を照射可能とされている、
請求項1記載の半導体検査装置。 A second light source for generating light to irradiate the semiconductor device is further provided.
By attaching the second light source to the first mounting portion, it is possible to irradiate the light via the second optical path.
The semiconductor inspection apparatus according to claim 1.
請求項2記載の半導体検査装置。 The second light source is attached to the first attachment portion via a collimator lens and an optical fiber.
The semiconductor inspection apparatus according to claim 2.
請求項2又は3に記載の半導体検査装置。The semiconductor inspection apparatus according to claim 2 or 3.
請求項2又は3に記載の半導体検査装置。The semiconductor inspection apparatus according to claim 2 or 3.
前記第2の光検出器は、前記第1の取付部に取り付けられることにより、前記第2の光路を経由して前記光を検出可能とされている、 By attaching the second photodetector to the first mounting portion, it is possible to detect the light via the second optical path.
請求項1又は2に記載の半導体検査装置。The semiconductor inspection apparatus according to claim 1 or 2.
請求項6記載の半導体検査装置。The semiconductor inspection apparatus according to claim 6.
請求項6又は7記載の半導体検査装置。The semiconductor inspection apparatus according to claim 6 or 7.
前記制御部は、前記第1の光路と、前記第2の光路と、前記一対のガルバノミラー及び前記第2の取付部を通る第3の光路との間で切り替えるように前記振れ角を制御し、かつ、
前記第1の光路に切り替えた際の前記振れ角と、前記第2の光路に切り替えた際の前記振れ角と、前記第3の光路に切り替えた際の前記振れ角とが重複しないように、前記振れ角を制御する、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体検査装置。 It further has a second mounting portion for mounting an optical element provided at a position where it can be optically connected to the pair of galvano mirrors.
The control unit controls the runout angle so as to switch between the first optical path, the second optical path, and the third optical path passing through the pair of galvanometer mirrors and the second mounting portion. ,And,
The runout angle when switching to the first optical path, the runout angle when switching to the second optical path, and the runout angle when switching to the third optical path do not overlap. Control the runout angle,
The semiconductor inspection apparatus according to any one of claims 1 to 8.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体検査装置。The semiconductor inspection apparatus according to any one of claims 1 to 9.
前記一対のガルバノミラーと前記ダイクロイックミラーとを結ぶ延長線上に光学素子を取り付けるための第3の取付部をさらに有する、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体検査装置。 The mirror is a dichroic mirror.
It further has a third mounting portion for mounting the optical element on an extension line connecting the pair of galvano mirrors and the dichroic mirror.
The semiconductor inspection apparatus according to any one of claims 1 to 10.
請求項1〜11のいずれか1項に記載の半導体検査装置。The semiconductor inspection apparatus according to any one of claims 1 to 11.
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