JPH0212852A - 集積回路診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、集積回路中の配線の電位を測定する集積回路
診断装置に関する。

（将来の技術） 将来、集積回路の試験及び不良解析を行う場合に、細い
金属針を直接回路に接触させて電位を測定する機械式接
触法が使用されていた。上記機械式接触法では、集積回
路を破壊してしまう、位置分解能が悪い、触針による負
荷によって測定精度が落ちるなどの多くの問題を抱えて
いた。

そこで最近では、集積回路表面に電子線を照射し、試料
から発生する２次電子を検出することにより集積回路の
表面電位を測定する電子線ブロービング法が使用されて
いる。

上記電子線ブロービング法の利点は、非接触できるので
集積回路を破壊する危険性が少ない、電子線を細く絞る
ことで高い位置分解能を実現できる、パルスストロボ法
を用いることで高速動作の測定ができるなどの点である
。

しかしながら、上記電子線ブロービング法を利用した集
積回路診断装置においても、以下に示すような欠点を有
する。

（１）集積回路への電子線照射により、回路を覆ってい
る絶縁性のパッシベーション膜が帯電したり、集積回路
が損傷を受けたりする。

（２）集積回路表面のパッシベーション膜に凹凸がある
場合には、場所により２次電子の放出量が異なるので電
位変化による信号変化と凹凸による信号変化と区別でき
なくなってしまう。

（３）周期的動作をする回路では、パルスストロボ法を
用いることで高速動作の測定が可能であるが、単発で高
速な過度的現象の測定には不向きである。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来の電子ブロービング法による集積回
路診断装置では、集積回路が帯電または損傷すると言う
問題、集積回路表面の凹凸により測定精度が低下すると
いう問題、単発で高速な過度的現象の測定が困難などい
くつかの問題点を有している。

そこで、本発明は電子ブロービング法の高い位置分解能
を損なうこと無く、上記問題点を解決することを目的と
している。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の集積回路診断装置の構成は、以下に述べるとう
りである。

集積回路の表面に比誘電率がパッシベーション膜の比誘
電率とほぼ同程度の油など液体状の物を塗り、その上に
片面が設置された透明電極でその反対面が誘電体多層反
射膜である平行平板ポッケルス素子を誘電体多層反射膜
側が集積回路表面上の液体に接するように置く。光源と
なるレーザから発せられたレーザ光は複数枚のレンズを
通過した後、偏光子と検光子を兼ねたグラントムソンプ
リズムを通り、上記集積回路上のポッケルス素子に入射
されて誘電体多層反射膜で反射される。この反射光は再
びグラントムソンプリズムを通った後、光検出器で検出
される。

（作　　用） 片面が設置された透明電極でその反対面が誘電体多層反
射膜である平行平板ポッケルス素子を誘電体多層反射膜
側の面が集積回路表面に接するように置くことにより、
配線からの電界をポッケルス素子に導く。このとき集積
回路表面に凹凸があれば、ポッケルス素子と集積回路間
のｇａｐが場所ににより異なるために配線の電位が全て
の場所で同じであってもポッケルス素子中の電界強度が
場所によって異なる。この効果を防ぐために集積回路表
面を覆っている絶縁性パッシベーション膜と比誘電率が
ほぼ等しい油を集積回路表面とポッケルス素子との間に
入れる。

一方、上記ポッケルス素子の屈折楕率円体は、素子の厚
さ方向の主軸（Ｚ軸とする）と厚さ方向に対して垂直で
かつ直交２本の主軸（Ｘ軸及びＹ軸とする）を有する、
上記直交する２本の主軸（Ｘ軸、Ｙ軸）に対して４５度
傾いた偏波面を有する強度ｌ。の光をポッケルス素子の
Ｚ軸方向に、つまりポッケルス素子に付けられた透明電
極に対して垂直に入射する。上記強度■。の光はポッケ
ルス素子の反対面につけられている誘電体多層反射膜に
て反射される。このときポッケルス素子中に２軸方向の
電界が印加されると、Ｘ軸、Ｙ軸方向に振動する光に対
する屈折率に差ができるため、Ｘ軸とＹ軸方向に振動す
るそれぞれの光に速度差が生じる。よって、Ｘ軸とＹ軸
方向に振動するそれぞれの光には、次の式で示される位
相差ψができる。

ψ−４ｙｒ　ｎｏ　ｒ６３Ｅｚ　ｄ／λ−ＫＥｚ　　　
　　　　　　　　　　　　（Ｉ）ただし、λは光の波長
、ｎｏは常光線の屈折率、Ｔｅ３はポッケルス係数、Ｅ
ｚはポッケルス素子の厚さ方向電界、ｄはポッケルス素
子の厚さ、Ｋはに−４ｒｒ　ｎ　ｏ　ｒ　８３　Ｅ　Ｚ
　ｄ／λであり実験によッ”’Ｃも求められる定数であ
る。

従って、誘電体多層反射膜にて反射されポッケルス素子
から出た光には、入射光の偏波面と直交する偏波面を持
つ光が生じている。上記反射光は入射光の偏波面と直交
する透過光軸を有する検光子を通り光検出器で検出され
る。検出された光強度■と位相差ψとの関係は ｚＩｏ　（ψ／２）２　（ψが小のとキ）　　　（ＩＩ
）で表させる。ただし、Ｉｏは最大検出強度である。

（ｎ）式と（１）式により、検出された光強度ＩからＥ
ｚを知ることができる。また、Ｅｚと集積回路の配線の
電位ｖ０とは比例関係にあり、比例定数を計算または実
験により求めておけばＶｏが求められる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明における集積回路診断装置の第１の実
施例を示している。まず、ｘ−ｙ−ｚステージ１０上に
設置されたＩＣソケット９に集積回路８を表面がＸ−Ｙ
平面と平行になるように設置する。次に集積回路表面に
Ｓｔ油７を塗布する。

片面が透明電極１４でその反対面がλ／４厚さのＴｊ　
Ｏと５１０２膜を１０層重ねた誘電体多層反射膜６であ
る平行平板ＤＫＤＰ結晶５を面がＸ−Ｙ平面と平行にな
るように固定しておく。ここで、ＤＫＤＰ結晶５は２　
ｍｍ厚さのＣカット板を用いて、屈折率楕円体の主軸の
１つであるＣ軸方向がＺ軸方向になるようにし、Ｙ軸に
垂直でかつ直交する他の２つの主軸をＸ軸及びＹ軸とす
る。

そして、ｘ−ｙ−ｚステージ１０をＺ方向に動かして、
集積回路８の表面とＤＫＤＰ結晶５に付けられた誘電体
多層反射膜６とを密着させ・る。

１１ｅ−Ｎｅレーザ１から出た波長λ−８３２，８ｎｍ
のレーザ光は、２つのレンズ２及び３により細く絞られ
グラントムソンプリズム４に入る。グラントムソンプリ
ズム４から出た光は直線偏光されており、その偏光面が
Ｘ軸、Ｙ軸と４５度の角度をなすようにグラントムソン
プリズム４を調整する。

集積回路８中の配線の電位により生じたＤＫＤＰ結晶５
中の電界が起こす電気−光学効果を説明するために、第
１図中Ａの拡大図を第２図に示す。

グラントムソンプリズム４により直線偏光されたレーザ
光はＤＫＤＰ結晶５を通り、ＤＫＤＰ結晶５の下に付け
た誘電体多層反射膜６で反射され、再びグラントムソン
プリズム４に入る。ここで、第２図中の配線８に電圧が
印加されると、ＤＫＤＰ結晶５中に電界Ｅが発生する。

するとＤＫＤＰ結品５のＸ軸、Ｙ軸方向に振動する光に
対すシる屈折率が変化する。その結果、Ｘ軸及びＹ軸方
向に振動するそれぞれの光には位相差が生じ、ＤＫＤＰ
結品５を出る光は楕円偏光となっている。この楕円偏光
が再び第１図中のグラントムソンプリズム４に入ること
になる。グラントムソンプリズム４によって、入射光と
同じ方向の偏波面を持つレーザ光とそれに垂直な偏波面
を持つレーザ光とが分離される。入射光の偏波面の垂直
な偏波面を持つレーザ光が光検出器１２のフォトダイオ
ードにより検出され、演算増幅器により電流−電圧変換
される。その波形をオシスコープ１３で観測する。

また、集積回路はＩＣドライバー１により動作させてい
る。５ｖ電源で動作させたときに検出光強度比１／Ｉ　
　は１．５Ｘ　１０−５の変化で観測することができた
。ただし、Ｉｏは最大検出強度である。

以上のように構成した場合には、以下に示すような効果
が発揮できる。

（１）　　レンズ２及び３によりビームを細く絞ること
で高い位置分解能が実現できる。

（２）集積回路を破壊する恐れが全く無い。

（３）パッシベーション膜とほぼ同程度の比誘電率を持
つ油を集積回路表面に塗ることで、表面の凹凸による信
号変化が無くなる。

（４）高帯域な光検出器を使用しているので集積回路の
高速動作測定ができる。さらに単発で高速な過渡的現象
の測定もできる。

次に第３図に本発明の第２の実施例を示す。透明電極に
負の高電圧（−４ＫＶ）を印加することで、第４図に示
すように光強度の動作点を移動させることができる。

このように構成した場合には、集積回路の配線の電圧と
光強度が比例関係になるような動作点にもってくること
ができる。従って、光検出器の出力電圧から直接配線の
電位を測定できる。また、第１の実施例で示した利点を
損なうこともない。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明に於ける集積回路診断装置
では、集積回路を破壊する恐れが全く無く、高い位置分
解能が実現でき、集積回路表面の凹凸による信号変化が
無く、単発で高速な過渡的現象の測定もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に於ける集積回路診断装置の第１の実
施例の構成を示す図、第２図は第１図中のＡの拡大図、
第３図は本発明の第２の実施例を示す図、第４図は透明
電極への印加電圧ＩＶＩと検出強度比の関係を示す図で
ある。 １・・・・・・・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ２．３・・・レ
ンズ ４・・・・・・・・・グラントムソンプリズム５・・・
・・・・・・ＤＫＤＰ結晶 ６・・・・・・・・・Ｔｌ　Ｏ／ＳＩ　Ｏ□誘電体多層
反射膜６−ａ・・・・・・λ／４厚Ｔ　１０２膜６−ｂ
・・・・・・λ／４厚Ｓ　１０２膜７・・・・・・・・
・Ｓ１油 ８・・・・・・・・・集積回路 ８−ａ・・・・・・パッシベーション膜８−ｂ・・・・
・・配線 ９・・・・・・・・・ＩＣソケット １０・・・・・・・・・ｘ−ｙ−ｚステージ１１・・・
ＩＣドライバ １２・・・光検出器 １３・・・オシロスコープ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 集積回路上に設けられたポッケルス素子と、このポッケ
   ルス素子に所定の偏波面を有する光を照射する光照射部
   と、前記ポッケルス素子に照射された光の反射光を検出
   する光検出部と、この光検出部の出力に応じて前記集積
   回路の表面電位を検出する電位検出部とからなることを
   特徴とする集積回路診断装置。