JP7230278B2

JP7230278B2 - 電気光学波形分析プロセス

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Publication number: JP7230278B2
Application number: JP2022516302A
Authority: JP
Inventors: クリシュナンラヴィクマールヴェンカット; ミンチンジアン; クワンウェイヤンジョエル; レオンペイキン
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2040-09-25
Also published as: US11125815B2; KR20220062130A; CN114514431B; WO2021062117A1; US20210096174A1; KR102443173B1; JP2022541673A; EP4034889A4; EP4034889A1; CN114514431A; EP4034889B1

Description

集積回路は、様々な原因で回路障害が発生する。例えば、製造プロセスの問題により、回路が正常に動作するのを妨げる欠陥が発生する可能性がある。集積回路は、顧客に出荷される前に、適切な動作について製造施設で試験される。ただし、集積回路には、集積回路内の全ての回路ノードを試験できないため、製造試験では見出されない欠陥が存在する可能性がある。また、集積回路は工場で適切に動作できるが、エンドユーザーに販売される大きな製品に配置される場合に、後続的に障害が生じる。その後の障害は、時間の経過に伴う回路の劣化、亀裂（cracks）やボイド（voids）につながる機械的ストレス、及び、移動性イオン（mobile ions）による化学的汚染によって引き起こされる可能性がある。製造プロセス、設計、信頼性、又は、集積回路の誤った使用方法等による障害が発生した場合、是正措置を講じるために、障害を切り分け、障害の原因を特定する必要がある。

集積回路のエンジニアは、通常、障害が発生した動作を特定し、障害の原因となった回路要素を特定する。通常、試験プログラムを使用して動作を特定することができる。しかし、実際に障害のある回路を隔離することは、より困難である。従来、エンジニアは、チップを覆うパッシベーションを取り除き、小さな針、続いて露出した金属に電子ビームを配置して、信号をキャプチャし、キャプチャされた信号を期待される結果と比較していた。しかし、フリップチップ技術の登場や集積回路製造技術の進歩に伴い、回路の特徴が機械的プローブには小さすぎるため、エンジニアは、レーザープロービングを採用するようになった。

光学プロービング又は電気光学プロービングとしても知られるレーザープロービングでは、レーザー源が集積回路の単一ノードに集光し、反射したレーザー光の特性からノードの電圧の経時的な変化を示す。一般的なレーザープロービングでは、可視光又は赤外線を使用し、チップの裏面、つまり非アクティブな表面からプロービングされる。この技術により、約２００ナノメートル（ｎｍ）までのプロービング分解能が可能になった。ただし、最小トランジスタの形状が１６ｎｍや１４ｎｍ等のはるかに小さいサイズに縮小したので、特に他のアクティブなトランジスタの近くで、レーザープロービングを使用して単一のトランジスタの動作を識別することが困難になった。

これらの問題を解決するための既知の技術の１つは、シリコンが可視スペクトルで高い吸収性を有するにもかかわらず、可視スペクトルの光等のより短い波長の光を使用して、集積回路ダイを裏側からプローブすることである。しかし、この方法では、より優れた分解能を達成するが、別の問題を引き起こす。まず、基板への吸収による信号の損失を克服するために、集積回路ダイを５ミクロン（μｍ）未満に薄くする必要があり、障害の分析が困難になる。このプロセスは、ダイを薄くすることによって引き起こされる損傷のリスクや、アクティブな回路の熱の放散に影響を与える。第２に、波長が短くなるため、光自体が回路の動作を変える可能性がある。したがって、この技術は不十分であることが判明している。

従来技術で知られている技術を使用してプロービングされている集積回路の断面を示す図である。いくつかの実施形態による、レーザープロービングシステムのブロック図である。クロストークデバイスを備えた集積回路３００の一部の裏側の図である。いくつかの実施形態による、図２のレーザープロービングシステムを用いて実行されたレーザープローブ測定プロセスのフロー図である。波形のソースのグラフ表示を有するＬＰ波形取得プロセスを示す波形図である。波形のソースのグラフ表示を有するクロストークＬＰ波形取得プロセスを示す波形図である。図５及び図６の波形に基づくターゲットネット波形の波形図である。いくつかの実施形態による、スパイラル位相板光学角運動量（ＯＡＭ）変調器の斜視図である。

以下の説明において、異なる図面における同じ符号は、類似又は同一のアイテムを示す。特に断りのない限り、「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という単語及びその関連する動詞形は、当技術分野において周知の手段による直接接続及び間接電気接続の両方を含み、特に断りのない限り、直接接続に関する如何なる記載も、適切な形式の間接電気接続を使用する代替的な実施形態を同様に意味する。また、様々な構成要素が「光学（ｏｐｔｉｃｓ又はｏｐｔｉｃａｌ）」と呼ばれるが、これらは、電磁信号が必ずしも可視範囲内にあることを意味するものではないことを理解されたい。

方法は、光学プローブ試験を実行し、ターゲットのネット波形を抽出する。この方法は、再構成可能な光学プローブを、被試験デバイスのセル内のターゲットプローブ位置に配置することを含み、セルは、測定されるターゲットネット及び複数の非ターゲットネットを含む。試験パターンは、ターゲットプローブ位置に再構成可能な光学プローブを備えたセルに適用され、それに応じてレーザープローブ（ＬＰ）の波形が取得される。ターゲットネット波形は、ＬＰ波形から、（ｉ）リング状ビームの中心に比較的低強度の領域を有するリング状ビームを生成するように、再構成可能な光学プローブを構成することと、（ｉｉ）比較的低強度の領域がターゲットネットに適用された状態で、ターゲットプローブ位置のセルに試験パターンを再適用し、それに応じてクロストークＬＰ波形を取得することと、（ｉｉｉ）クロストークＬＰ波形を正規化することと、（ｉｖ）ＬＰ波形から、正規化されたクロストークＬＰ波形を差し引くことにより、ターゲットネット波形を判定することと、によって抽出される。

レーザープロービングシステムは、セルを備えた被試験デバイスをレーザープロービングするためのものである。レーザープロービングシステムは、レーザー源と、光学システムと、受信機回路と、試験コントローラと、を含む。光学システムは、レーザー源からの光に応じて、被試験デバイスの選択可能な位置に再構成可能な光学プローブを提供し、被試験デバイスからの反射光を受け取り、反射光を出力するように構成されている。受信機回路は、光学システムから反射光を受け取り、反射光に応じてレーザープローブ（ＬＰ）波形を提供する。試験コントローラは、ＬＰ波形を受信するための第１の入力と、測定信号を提供するための出力と、を含む。試験コントローラは、再構成可能な光学プローブに、試験パターンをターゲットプローブ位置で被試験デバイスに適用させ、受信機回路をトリガーしてＬＰ波形をキャプチャし、ＬＰ波形から、ターゲットネット波形を、（ｉ）リング状ビームの中心に比較的低強度の領域を有するリング状ビームを生成するように、再構成可能な光学プローブを構成することと、（ｉｉ）比較的低強度の領域がターゲットネットに適用された状態で、ターゲットプローブ位置のセルに試験パターンを再適用し、それに応じてクロストークＬＰ波形を取得することと、（ｉｉｉ）クロストークＬＰ波形を正規化することと、（ｉｖ）ＬＰ波形から、正規化されたクロストークＬＰ波形を差し引くことによって、ターゲットネット波形を判定することと、によって抽出する。

レーザープロービングシステムの分析システムは、受信機回路と、試験コントローラと、を含む。受信機回路は、再構成可能な光学プローブから生成された反射光を受信するための入力と、測定信号を受信するための制御入力と、反射光のレーザープローブ（ＬＰ）の波形を提供するための出力と、を含む。試験コントローラは、ＬＰ波形を受信するための第１の入力と、測定信号を提供するための出力と、を含む。試験コントローラは、再構成可能な光学プローブに、試験パターンをターゲットプローブ位置で被試験デバイスに適用させ、受信機回路をトリガーしてＬＰ波形をキャプチャし、ＬＰ波形から、ターゲットネット波形を、（ｉ）リング状ビームの中心に比較的低強度の領域を有するリング状ビームを生成するように、再構成可能な光学プローブを構成することと、（ｉｉ）比較的低強度の領域がターゲットネットに適用された状態で、ターゲットプローブ位置で試験パターンを再適用し、それに応じてクロストークＬＰ波形を取得することと、（ｉｉｉ）クロストークＬＰ波形を正規化することと、（ｉｖ）ＬＰ波形から、正規化されたクロストークＬＰ波形を差し引くことによって、ターゲットネット波形を判定することと、によって抽出する。

図１は、従来技術で知られている技術を使用してプローブされている集積回路１００の断面を示す図である。図１に示すように、集積回路１００は、上に向いた活性面を含む前面と、下に向く裏面と、を有する。集積回路１００は、ライトドープされたｐ型（ｐ－）基板１１０で形成されている。図１の断面図は、ソース部分１２０と、ゲート部分１３０と、ドレイン部分１４０と、で形成された金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）トランジスタを有する集積回路１００の一部を示している。ソース部分１２０は、トランジスタのソースを形成するヘビードープされたｎ型（ｎ＋）拡散１２１と、ｎ＋ソース領域１２１の下にある自由キャリア領域１２２と、「ＶＳＳ」とラベル付けされたより負である電源電圧端子（図２に示されていない）を形成する導体まで上方に延びる金属ビア１２３と、を有する。ゲート部分１３０は、ゲート１３１と、ゲート誘電体１３２と、自由キャリア領域１３３と、「＋ＶＧ」とラベル付けされた電圧を伝導する信号導体（図２に示されていない）まで上方に延びるビア１３４と、側壁部分１３５，１３６と、を含む。ドレイン部分１４０は、トランジスタのドレインを形成するｎ＋ドレイン拡散１４１と、ｎ＋ドレイン拡散１４１の下にある自由キャリア領域１４２と、「＋ＶＤ」とラベル付けされる信号を伝導する信号導体（図１に示されていない）へのビア１４３と、を有する。また、集積回路１００は、トランジスタの左端及び右端に酸化物領域１５０，１６０を含む。酸化物領域１５０，１６０は、トランジスタのソース領域及びドレイン領域を周囲の回路から隔離する高抵抗誘電体領域である。図１は、酸化物領域１５０，１５０を、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）によって形成されるような基板１１０に形成される領域として示しているが、トランジスタは、ｎチャネルＭＯＳトランジスタというただ１つの可能なデバイス構造によって形成されおり、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）トランジスタ、ＦＩＮＦＥＴ等の他のデバイス構造も同様にレーザープロービングを使用して分析できることは明らかである。

トランジスタをプローブすることが望まれる場合、レーザープロービングシステム（図１に示されていない）は、集積回路１００の裏側を通ってゲート部分１３０の下の自由キャリア領域１３３に光の入射ビーム１７０を提供する。トランジスタが導電性及び非導電性になると、自由キャリア領域１３３のサイズが増減し、反射ビーム１８０の振幅を変調する。レーザープロービングシステムは、反射されたレーザー光の振幅を測定して、トランジスタが所望の時点で導電性であるかどうかを判定する受信機回路を含む。さらに、測定を繰り返し行ってヒストグラムを形成し、それによって、レーザープロービングシステムは、対象の期間にわたって電気信号を再構成することができる。

図２は、いくつかの実施形態による、レーザープロービングシステム２００のブロック図である。レーザープロービングシステム２００は、概して、被試験デバイス２１０と、レーザー源２２０と、調整可能なフィルタ／軌道角運動量（ＯＡＭ）変調器２２１と、光学システム２３０と、受信機回路２４０と、試験コントローラ２６０と、ミラー位置コントローラ２７０と、を含む。

被試験デバイス２１０は、図２に示すように、表側が上向きであり、裏側が下向きである集積回路である。また、被試験デバイス２１０は、入力端子に適用される試験プログラムを使用してレーザープローブされるセル２１２を有する。

レーザー源２２０は、所定の周波数でコヒーレントレーザー光の入射ビームを放出する。いくつかの実施形態では、入射ビームは、赤外領域の波長（λ）を有することができる。特に、入射ビームは、λ＝１０６４ｎｍ、λ＝１１２２ｎｍ、λ＝１１５４ｎｍ、又は、λ＝１３１９ｎｍ等の近赤外領域の波長を有することができる。或る特定の実施形態では、入射ビームは、λ＝７８５ｎｍという、可視範囲にかなり近い波長を有する。いくつかの実施形態では、光学プローブは、被試験デバイスの表面上に１００ｎｍ～３００ｎｍのサイズを有する。調整可能なフィルタ／ＯＡＭ変調器２２１は、以下にさらに説明するように、レーザー源２２０のビームを変化させてリング状のビームパターンを生成する光学フィルタ又は変調器である。調整可能なフィルタ／ＯＡＭ変調器２２１は、レーザー源２２０のビームをその通常の形態から変化させずに通過させる第１のモードと、フィルタ又は変調器がアクティブであり、リング状のビームパターンを生成する第２のモードと、を試験コントローラ２６０からの命令に応じて調整する。調整機能は、任意の適切な方法で実現される。例えば、いくつかの実施形態では、フィルタがビーム経路の内外に移動されるか、ビーム経路がフィルタを含むように変更される。いくつかの実施形態では、レーザー光を変調してリング状のビームを生成するように構成された第２のレーザー源がアクティブになる一方で、変調されないレーザー源が非アクティブになる。

光学システム２３０は、ビームスプリッタ２３１と、Ｘ／Ｙスキャンミラー２３２と、スキャンレンズ２３３と、チューブレンズ２３４と、対物レンズ２３５と、焦点レンズ２３６と、を含む。ビームスプリッタ２３１は、図２の向きのように、左側の面と、右側の面と、を有する。左側の面は、レーザー源２２０から放射された光を受け取り、その光をビームスプリッタ２３１に実質的に途切れることなく通過させる。右側の面は、光を受け、それを上方に反射する。Ｘ／Ｙスキャンミラー２３２は、光を反射し、被試験デバイス２１０の裏側に出入りする放出された光及び戻ってくる光の位置を移動させるように制御可能である。スキャンレンズ２３３、チューブレンズ２３４及び対物レンズ２３５は、Ｘ／Ｙスキャンミラー２３２を制御することによって所望の位置に操縦された被試験デバイス２１０の裏側の入射レーザー光をさらに調整する。入射放射線（incident radiation）は、セル２１２内の回路と相互作用し、セル２１２の電気的状態に応じた反射ビームを形成する。反射光は、対物レンズ２３５、チューブレンズ２３４及びスキャンレンズ２３３を通過し、Ｘ／Ｙスキャンミラー２３２及びビームスプリッタ２３１によって焦点レンズ２３６を介して受信機回路２４０に向けられ、検出される。

受信機回路２４０は、画像センサ２４２と、バッファ２４４と、信号キャプチャ及び記憶ブロック２４６と、を含む。画像センサは、焦点レンズ２３６から入射放射線を受け取り、それに応じて電気信号を提供する。バッファ２４４は、画像センサ２４２の出力の歪みを防ぐために電気信号を再駆動（re-drives）する。信号のキャプチャ及び記憶ブロック２４６は、バッファ２４４の出力に接続された第１の入力と、「ＣＯＮＴＲＯＬ」とラベル付けされた制御信号を受信するための第２の入力と、「ＬＰＷＡＶＥＦＯＲＭ」とラベル付けされた信号を提供するための出力と、を有する。このようにして、受信機回路２４０は、光学システム２３０からの反射光を電気信号ＬＰＷＡＶＥＦＯＲＭに変換する。

試験コントローラ２６０は、ＬＰＷＡＶＥＦＯＲＭを受信するための第１の入力と、ＣＯＮＴＲＯＬ信号を提供するための第１の出力と、試験パターンを提供するために被試験デバイス２１０に接続され、試験パターンに応じて被試験デバイス２１０から提供される出力信号を受信するための第２の出力と、「Ｘ／ＹＰＯＳＩＴＩＯＮ」というラベルの付いた位置信号を提供するための第３の出力と、を有する。

ミラー位置コントローラ２７０は、Ｘ／ＹＰＯＳＩＴＩＯＮ信号を受信するために試験コントローラ２６０の第３の出力に接続された入力と、光学システム２３０に接続された出力と、を有する。例えば、光学システム２３０に提供される出力は、Ｘ／Ｙスキャンミラー２３２の位置を変更して、集束された入射ビームを、Ｘ／ＹＰＯＳＩＴＩＯＮにより示される、セル２１２に対する別の位置又は被試験デバイス２１０の別の位置に調整するための電圧であり得る。

動作中、光学システム２３０は、レーザー源２２０によって放出された入射放射線を受け取り、それを被試験デバイス２１０の裏側に集束させ、入射放射線とセル２１２内のアクティブノードとの相互作用によって変化する反射放射線を受け取る。画像センサ２４２は、反射光を受け取り、それに応じて電気信号を提供する光センサアレイである。一般に、電気信号は、画像センサ２４２のピクセルで受信された反射放射線の量に比例する。信号のキャプチャ及び記憶ブロック２４６は、ＣＯＮＴＲＯＬ信号によって開始された期間にわたる波形の強度のヒストグラムを形成する。試験コントローラ２６０は、試験パターンの実行における選択されたポイントでＣＯＮＴＲＯＬ信号を提供する。例えば、被試験デバイス２１０がデータプロセッサである場合、試験コントローラ２６０は、試験パターンを実行して、実行された特定の命令の実行中に障害が発生したことを判定する。

非常に小さい形状の問題の１つは、ターゲットネットの近くにある他のネットからの多くのクロストーク信号がＬＰ波形に含まれることが頻発することである。ターゲットネットとは、現在測定が望まれている被試験デバイスの電気ネットワークである。現在測定が望まれていない他のネットは、非ターゲットネットと呼ばれる。試験コントローラ２６０は、以下にさらに説明するように、ＬＰ波形からターゲットネットの波形を抽出するように動作する。

図３は、クロストークデバイスを備えた集積回路３００の一部の裏側の図を示している。集積回路３００は、対象のセル３１０と、２つのクロストークデバイスＣ１，Ｃ２と、を含み、Ｃ１は、エリア３２０で重要なクロストークを生成し、Ｃ２は、エリア３３０で重要なクロストークを生成する。セル３１０の領域は、２つの潜在的なプローブポイント３４０，３５０を含む。プローブポイント３４０でプロービングが発生した場合、プローブポイント３４０がエリア３２０にあるため、クロストークデバイスＣ１は、測定されたＬＰ波形に影響を与える。しかし、プローブポイント３５０でプロービングが発生した場合、プローブポイント３５０がエリア３２０にもエリア３３０にもないため、クロストークデバイスＣ１，Ｃ２は、測定されたＬＰ波形に大きな影響を与えない。

セル３１０の領域は、１４ｎｍの技術において、レーザープローブが、適切に配置されたとしても、周囲の複数のトランジスタのアクティビティを測定するようなものである。例えば、１４ｎｍの技術では、トランジスタのコンタクトポリピッチ（ＣＰＰ）は約７８ｎｍであり、レーザープローブは、約６～９個のトランジスタのアクティビティをキャプチャする。その上、さらに小さな７ｎｍの技術で製造された集積回路の場合、ＣＰＰは約５５ｎｍに下がる。したがって、トランジスタのサイズが小さくなると、クロストーク信号からターゲットネット信号を抽出することがさらに重要になる。

図４は、いくつかの実施形態による、図２のレーザープロービングシステムを用いて実行されるレーザープローブ測定プロセスのフロー図４００である。フロー図４００は、ブロック４０２から始まり、ブロック４０２では、光学プローブを、典型的には被試験デバイスの特定の選択されたセル内のターゲットネットに向けられたターゲット位置に配置する。ブロック４０４では、試験パターンが、ターゲットプローブ位置に光学プローブを備えたセルに適用され、ターゲットのパターンに応じてレーザープローブ（ＬＰ）の波形が取得される。ＬＰ波形には、上述したように、光学プローブの領域内にある非ターゲットネットに起因するクロストークが含まれている。

この方法では、ＬＰ波形からターゲットネット波形を抽出して、ターゲットネットのより正確な測定値を取得する。このような抽出を実行するために、ブロック４０６では、光学プローブは、リング状ビームの中心に比較的低強度の領域を有するリング状ビームを生成するように再構成される。この再構成は、通常、以下にさらに説明するように、フィルタ又はＯＡＭ変調器を調整することによって行われる。他の実施形態では、調整は、例えば所望のビーム形状を含む第２のレーザー源で動作するように光学プローブを再構成する等の他の方法で実施される。次に、ブロック４０８では、比較的低強度の領域がターゲットネットに適用された状態で、試験パターンがターゲットプローブ位置のセルに再適用される。試験パターンに応じてクロストークＬＰ波形が得られる。

ブロック４１０において、クロストークＬＰ波形は、ブロック４０４で得られたＬＰ波形に関して正規化される。この正規化により、クロストークＬＰ波形の信号レベルが、ＬＰ波形に存在するクロストーク信号の信号レベルと同様になるようにスケーリングされる。いくつかの実施形態では、光学プローブがブロック４０６の再構成の前後で同様の大きさを有する場合、正規化は必要とされない。次に、ブロック４１２では、プロセスは、ＬＰ波形から、正規化されたクロストークＬＰ波形を差し引くことによって、ターゲットネット波形を決定する。

図５～図７は、図４のプロセスを示す一連の図である。図５は、波形のソースのグラフ表示を含むＬＰ波形取得プロセスを示す波形図５００である。光学プローブビーム５０２は、光学プローブが再構成される前の初期形態で示されており、初期ＬＰ波形を取得する際に使用される（ブロック４０４、図４）。ビームは、被試験デバイスの露出面の円形領域５０４において、定型化された図の形で示された、いくつかのトランジスタデバイスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５に衝突するように描かれている。光学プローブビーム５０２の断面の強度がその形状によって示されており、円形領域５０４の中心では高い強度が、円形領域５０４の縁に向かって低い強度に低下する。円形領域５０４内のトランジスタ端子又は他のネットの各々は、個々のトランジスタを寄与波形５０６にリンクする矢印で示すように、試験パターンが被試験デバイスに適用される際に光学プローブによって測定される信号に寄与する。これらの寄与波形５０６は、全体として測定されたＬＰ波形ｗ１へのデバイスの寄与を表し、これは、寄与波形５０６の追加を表す。特定のターゲットネット信号（例えば、トランジスタＴ３の端子の信号等）を測定する必要がある場合、他の寄与波形は、測定されたＬＰ波形の一部であるため、クロストーク波形であり、したがって、ターゲットネット信号の適切な測定の妨げとなる。

図６は、波形のソースのグラフ表示を含むクロストークＬＰ波形取得プロセスの波形図６００である。波形ｗ１から所望のターゲットネット波形を抽出するために、クロストーク波形が測定される。光学プローブがクロストークＬＰ波形を取得するように再構成された後の光学プローブビームの形態を示すために、光学プローブからのリング状のビーム６０２が示されている（ブロック４０６、図４）。リング状のビーム６０２は、被試験デバイスのリング状の領域６０４内のいくつかのトランジスタデバイスに衝突するように描かれている。リング状ビーム６０２の断面の強度は、リング状領域６０４の中央に比較的低強度の領域があり、その周囲をより高い光学強度のリングが囲む形状で示されている。比較的低強度の領域は、ターゲットネットに位置し、この例では、トランジスタＴ３の端子に配置される。結果として、図５のトランジスタＴ３から生じる寄与波形が示されている。これは、この例ではターゲットネット波形であり、寄与波形６０６に存在しない。代わりに、試験パターンが被試験デバイスに適用され、クロストークＬＰ波形ｗ２が取得されると、ターゲットネットは波形ｗ２に寄与しないが、クロストーク波形である他の寄与波形は寄与波形６０６に存在することになる。

図７は、図５及び図６の波形に基づくターゲットネット波形の波形図７００である。ターゲットネット波形を生成するために、プロセスは、クロストーク波形ｗ２の正規化バージョンをＬＰ波形ｗ１から減算し（ブロック４１２、図４）、その結果、描かれたターゲットネット波形は、トランジスタＴ３におけるターゲットネットからの信号のみを含むことになる。

図８は、いくつかの実施形態による、スパイラル位相板光学角運動量（ＯＡＭ）変調器８００の斜視図である。図示したＯＡＭ変調器８００は、光学的に透明な材料で構成され、プレートの周りの方位角に比例して変化する厚さを有するスパイラル位相プレート（ＳＰＰ）である。この変化する厚さにより、レーザー源からの入射ビームは、方位角に依存する位相変化を経て、それによって、その中心に比較的低い強度領域又は光渦を有する螺旋状の波面を形成する。この実施形態では、直径６０μｍで示されているが、サイズは、用途によって異なることが多い。ＯＡＭ変調器８００は、調整を行うために、光学プローブビーム経路に移動される。ＯＡＭ変調器８００は、レーザー源２２０を調整して、通常の光学プローブビーム及び図６のようなリング状のビームを生成することができる再構成可能な光学プローブを提供するために使用される調整可能なフィルタ／ＯＡＭ変調器２２１（図２）の例示的な実装である。ＳＰＰが示されているが、これは単なる一例であり、様々な実施形態では、調整可能なレーザー源を提供するために、様々なフィルタ、空間変調器、又は、ＯＡＭ変調器が使用される。このようなデバイスの例には、ナノ導波路アレイ、フォークメタグレーティング、スパイラルメタサーフェスホログラム、直交ナノスリットメタサーフェス、及び、幾何学的位相メタサーフェスが含まれる。いくつかの実施形態では、リング状のビームが約２００ｎｍの半径を有し、比較的低強度の領域が約７０ｎｍの半径を有する。他の実施形態では、ビーム半径は約１００ｎｍから３００ｎｍの間で変化し、低強度領域は約９０ｎｍ未満でサイズが変化する。リング状のビームの中央では強度がゼロの光渦が好ましいが、いくつかの実施形態では、強度がゼロではない比較的低強度の領域が適切である。好ましくは、比較的低強度の領域は、再構成可能な光学プローブのガウス広がりよりも小さい。

いくつかの実施形態では、図２に示すシステム要素の一部又は全ては、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され、少なくとも１つのプロセッサによって実行される命令によって統制される。そのような実施形態では、図４に示すプロセスブロックの各々は、非一時的なコンピュータメモリ又はコンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令に対応してもよい。様々な実施形態では、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、磁気若しくは光ディスク記憶装置、フラッシュメモリ等のソリッドステート記憶装置、又は、他の不揮発性メモリデバイス（複数可）を含む。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたコンピュータ可読命令は、ソースコード、アセンブリ言語コード、オブジェクトコード、又は、１つ以上のプロセッサによって解釈及び／若しくは実行可能な他の命令フォーマットであってもよい。

特定の実施形態を説明したが、これらの実施形態に対する様々な変更が当業者には明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、開示された実施形態の範囲内にある開示された実施形態の全ての変更を網羅することを意図している。

Claims

光学プローブ試験を実行する方法であって、
再構成可能な光学プローブを、被試験デバイスのセル内のターゲットプローブ位置に配置することであって、前記セルは、測定されるターゲットネット及び複数の非ターゲットネットを含む、ことと、
前記ターゲットプローブ位置に前記再構成可能な光学プローブを備えた前記セルに試験パターンを適用し、それに応じてレーザープローブ（ＬＰ）波形を取得することと、
前記ＬＰ波形から、ターゲットネット波形を、
（ｉ）前記再構成可能な光学プローブを、リング状ビームの中心に比較的低強度の領域を有する前記リング状ビームを生成するように構成することと、
（ｉｉ）前記比較的低強度の領域が前記ターゲットネットに適用された状態で、前記試験パターンを前記ターゲットプローブ位置の前記セルに再適用し、それに応じてクロストークＬＰ波形を取得することと、
（ｉｉｉ）前記クロストークＬＰ波形を、前記ＬＰ波形に関して正規化することと、
（ｉｖ）前記ＬＰ波形から、正規化された前記クロストークＬＰ波形を差し引くことによって、ターゲットネット波形を決定することと、
によって、抽出することと、を含む、
方法。
前記比較的低強度の領域は、光渦を含む、
請求項１の方法。
前記比較的低強度の領域は、前記再構成可能な光学プローブからのプローブビームのガウス広がりよりも小さい、
請求項１の方法。
前記再構成可能な光学プローブを、前記リング状ビームを生成するように構成することは、前記再構成可能な光学プローブのレーザーエミッターにフィルタを適用することを含む、
請求項１の方法。
前記リング状ビームは、空間光変調によって生成される、
請求項１の方法。
前記空間光変調は、軌道角運動量（ＯＡＭ）変調器によって生成される、
請求項５の方法。
前記リング状ビームは約２００ｎｍの半径を有し、前記比較的低強度の領域は約７０ｎｍの半径を有する、
請求項１の方法。
前記再構成可能な光学プローブは、前記被試験デバイスの表面において約２００ナノメートル（ｎｍ）のサイズを有し、
前記被試験デバイスは、ゲートの長さが２０ｎｍ未満のトランジスタを有する半導体集積回路である、
請求項１の方法。
セルを有する被試験デバイスをレーザープロービングするためのレーザープロービングシステムであって、
レーザー源と、
前記レーザー源からの光に応じて、前記被試験デバイスの選択可能な位置に再構成可能な光学プローブを提供し、前記被試験デバイスからの反射光を受け、前記反射光を出力するように構成された光学システムと、
光学システムから前記反射光を受け、前記反射光に応じてレーザープローブ（ＬＰ）波形を提供する受信機回路と、
前記ＬＰ波形を受信するための第１の入力と、測定信号を提供するための出力と、を有する試験コントローラと、を備え、
前記試験コントローラは、前記再構成可能な光学プローブに対して、試験パターンをターゲットプローブ位置で前記被試験デバイスに適用させ、前記ＬＰ波形をキャプチャするように前記受信機回路をトリガーし、前記ＬＰ波形から、ターゲットネット波形を、
（ｉ）前記再構成可能な光学プローブを、リング状ビームの中心に比較的低強度の領域を有する前記リング状ビームを生成するように構成することと、
（ｉｉ）前記比較的低強度の領域がターゲットネットに適用された状態で、前記試験パターンを前記ターゲットプローブ位置の前記セルに再適用し、それに応じてクロストークＬＰ波形を取得することと、
（ｉｉｉ）前記クロストークＬＰ波形を、前記ＬＰ波形に関して正規化することと、
（ｉｖ）前記ＬＰ波形から、正規化された前記クロストークＬＰ波形を差し引くことによって、ターゲットネット波形を決定することと、
によって抽出する、
レーザープロービングシステム。
前記比較的低強度の領域は、光渦を含む、
請求項９のレーザープロービングシステム。
前記リング状ビームは、空間光変調によって生成される、
請求項９のレーザープロービングシステム。
前記空間光変調は、軌道角運動量（ＯＡＭ）変調器によって生成される、
請求項１１のレーザープロービングシステム。
前記リング状ビームは約２００ｎｍの半径を有し、前記比較的低強度の領域は約７０ｎｍの半径を有する、
請求項９のレーザープロービングシステム。
前記再構成可能な光学プローブは、前記被試験デバイスの表面において約１００ｎｍ～３００ｎｍのサイズを有し、
前記被試験デバイスは、ゲートの長さが２０ｎｍ未満のトランジスタを有する半導体集積回路である、
請求項９のレーザープロービングシステム。