JPH0714898A - 半導体ウエハの試験解析装置および解析方法 - Google Patents

半導体ウエハの試験解析装置および解析方法

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JPH0714898A
JPH0714898A JP5151968A JP15196893A JPH0714898A JP H0714898 A JPH0714898 A JP H0714898A JP 5151968 A JP5151968 A JP 5151968A JP 15196893 A JP15196893 A JP 15196893A JP H0714898 A JPH0714898 A JP H0714898A
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semiconductor wafer
test
analysis
light
pulse signal
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Tatsuya Ishii
達也 石井
Kazutoshi Miyamoto
和俊 宮本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハ裏面からＯＢＩＣ解析、および
発光解析を実施できる試験解析装置を得る。 【構成】 ウエハチャック２１に半導体ウエハ２０を取
り付け、金属針４５を設けたＸＹＺ軸に可動なプローブ
カード４４により、半導体ウエハ２０のおもて面２０ｂ
の各電極パッドにテスト用パルス信号を供給すると共
に、半導体ウエハ２０で発生した電流を電極パッドから
検出し、光の照射、この照射した光の反射光の検出、さ
らには半導体ウエハ２０で発生した光の検出等の光学的
解析は光学顕微鏡鏡体３０により半導体ウエハ２０の裏
面２０ａ側から行うようにし、半導体ウエハ２０を実際
の動作状態にしてＯＢＩＣ解析および発光解析等の不良
箇所の解析を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体デバイスの不
良、欠陥等を解析する技術に関し、特に半導体装置に対
してＯＢＩＣ解析および発光解析を行う技術に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程中および製造
完了後の各種試験によって、不良と判定された製品の不
良解析を実施することは、製造歩留り、品質の向上を図
るうえで必須である。この不良解析の一般的な手法は次
のとおりである。まず、電気的解析によって不良発生と
なる半導体チップ上のポイントを見つける。次に、エッ
チングによる配線金属、層間絶縁膜等の除去や、集束イ
オンビームによる断面開孔を行い、この不良発生の原因
となるポイントの電子顕微鏡観察等を行う。これらの操
作により不良の発生原因を見つけだす。ここで、最近の
複雑化、高密度化された半導体デバイスでは、特に最初
のステップである電気的解析による不良発生の原因箇所
の発見が重要となる。
【０００３】上記電気的解析として第１に、半導体チッ
プに光ビームを照射することで発生するＯＢＩＣ電流を
検出し、ｐｎ接合や薄いシリコン酸化膜の欠陥の検出、
ラッチアップのウィークポイントの検出、さらに電圧波
形の測定などを行うＯＢＩＣ解析がある。
【０００４】また第２として、例えば半導体チップに試
験的に電圧を与え、この半導体チップから放射される微
弱な光を検出することにより、ｐｎ接合や薄いシリコン
酸化膜の欠陥の検出等を行う発光解析がある。
【０００５】まず、ＯＢＩＣ解析に関して説明する。図
７はDaniel J.Burns et al:IEEE 21st annnal proc. re
l. phys., p118(1983)に示されたラッチアップのウィー
クポイントを検出するための従来のＯＢＩＣ解析システ
ムの一例である。１は光学顕微鏡鏡体で対物レンズ１ａ
は下側を向いており、その下に半導体チップ２が配置さ
れている。レーザ光源３から放出されたレーザは、Ｘ−
Ｙミラー４によりＸ軸およびＹ軸に走査され、光学顕微
鏡鏡体１を通して半導体チップ２に照射される。半導体
チップ２には、バイアス電源５によって電圧が印加され
る。レーザ照射によって半導体チップ２に発生したＯＢ
ＩＣ電流は、ＯＢＩＣ電流アンプ６ａによって増幅され
て輝度に変換され、かつインターフェース回路７によっ
てＸ−Ｙミラー４の走査に同期してディスプレイ８に表
示される。なお６ｂはゼロ点調整器である。またＯＢＩ
Ｃ電流アンプ６ａ、ゼロ点調整器６ｂ、インターフェー
ス回路７およびディスプレイ８は、コンピュータ９によ
り制御される。これにより、半導体チップ２の表面のＯ
ＢＩＣ電流の分布、いわゆるＯＢＩＣ像を観察すること
ができ、これによってラッチアップのウィークポイント
などを検出することができる。
【０００６】次に、図８はF.J.Henley:IEEE 22nd annna
l proc. rel. phys., p69(1984)に示された電圧波形を
測定するための従来のＯＢＩＣ解析システムの一例であ
る。光学顕微鏡鏡体１の対物レンズ１ａは、図７の場合
と同じように下側を向いており、その下にこれも同じよ
うに半導体チップ２が配置されている。レーザは光学顕
微鏡鏡体１により半導体チップ２に照射される。半導体
チップ２には、ＬＳＩテスタ１０によってテスト信号が
印加される。レーザ照射によって半導体チップ２に発生
したＯＢＩＣ電流は、ＯＢＩＣ電流アンプ６によって増
幅され、ロジックステイトアナライザ１１によって電圧
波形に変換されて、マイクロコンピュータ９を介してデ
ィスプレイ８上に表示される。なお図８では、レーザ光
源の図示は省略されている。また、１ｂは光ランプ、１
ｃはレーザ／ビームスプリッタ、１２はＴＶカメラ、９
ａはキーボード、９ｂはフロッピディスク、１６はＸ−
Ｙステージである。図８のシステムでは、レーザの照射
位置を合わせるための半導体チップ２の表面の像の観察
は、光ランプ１ｂによる光照射と、これによる反射光を
ＴＶカメラ１２で捕らえることにより行うようになって
いる。しかし、図７のＯＢＩＣ像の観察と同じようにＸ
−Ｙミラー４(図７参照)によるレーザの走査と、このレ
ーザの走査とレーザ照射による反射光の同期をとるイン
ターフェース回路７(図７参照)により、半導体チップ２
の表面の像をディスプレイ８に写し出すことも可能であ
る。次に、電圧波形を測定する半導体チップ２の表面の
レーザ照射位置の固定は、レーザを１点に固定して照射
した状態でＸ−Ｙステージ１６をＸ軸およびＹ軸に移動
させることで実施される。また、ＯＢＩＣ像の観察は、
Ｘ−Ｙミラーによるレーザの走査を行う変わりに、レー
ザを１点に固定してＸ−Ｙステージ１６を走査させ、イ
ンターフェース回路７によりレーザ照射により発生した
ＯＢＩＣ電流の情報を、Ｘ−Ｙステージ１６の走査に同
期してディスプレイ８に写し出すことで行われる。
【０００７】次に、図９はN.Tsutsu et al:IEEE 1992 I
nt. Conf. on Microelectronic Test Structures, Vol.
5, March, p94(1992)に示された従来の発光解析システ
ムの一例である。光学顕微鏡鏡体１の対物レンズ１ａ
は、図７および図８の場合と同じように下側を向いてお
り、その下にこれも同じように半導体チップ２が配置さ
れている。この図では省略されているが、半導体チップ
２はバイアス電源もしくはＬＳＩテスタによって、電圧
もしくはテスト信号が印加されている。そしてこの電圧
またはテスト信号の印加によって、半導体チップ２から
微弱な光が放出され、この光を波長フィルタ１３を介し
てフォトンカウンティングカメラ１４で検出し、画像処
理装置１５を介してディスプレイ８に表示することで、
ｐｎ接合や薄いシリコン酸化膜などの欠陥を検出するこ
とができる。なお８ａはディスプレイ８のコントローラ
である。
【０００８】以上のようなＯＢＩＣ解析や発光解析の装
置では、半導体チップの電極パッドや金属配線が設けら
れたおもて面側からレーザを照射したり放射される光を
検出したりしていた。しかし、近年の半導体デバイスで
は、半導体チップおもて面の金属配線の多層化が進めら
れ、また半導体チップの表面上に内部リードを配置した
ＬＯＣパッケージが使用され始めてくるなど、光を遮る
物質が半導体チップのおもて面に多く存在し始めてきた
ことから、これらの解析が困難になってきた。そこで、
石井ほか：信学技報，R91-34, p29(1991),(T.Ishii et
al:IEICE Technical Report, R91-34, p29(1991))に示
されたような半導体チップの裏面から赤外線レーザを照
射してＯＢＩＣ解析する方法や、E.Inuzuka et al:3rd
Eur. Symposium on Rel. of Electron devices, Failur
e phys. and analysis, Proc., p269(1992)に示された
ような半導体チップの裏面から赤外光を検出し発光解析
する方法などが考えられた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体デバイス
の不良、欠陥等を解析する装置としては以上のようなも
のがあったが、解析時には半導体チップの特定の部分に
単にバイアス電圧あるいはテスト信号を与えているだけ
で、半導体チップを実際の動作状態にして解析を行うよ
うなものはなく、半導体チップの不良、欠陥に関し、総
合的な判断が行えない等の問題点があった。また、従来
の半導体チップの裏面からのＯＢＩＣ解析や発光解析
は、半導体チップがパッケージ内に封止された状態の半
導体デバイスを、例えばパッケージの裏面を一部、削り
取って半導体チップを露出させる等の加工を行った後
に、チップ裏面側から解析を行うもので、半導体ウエハ
の状態で裏面側から解析が行える装置はなかった。特
に、ウエハプロセス終了後の機能試験によって不良と判
定された製品は、ウエハ状態のままで不良解析を実施し
なければ、早急に製造歩留り、品質の向上を図ることが
できない。
【００１０】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、半導体デバイスをウエハの状
態で、各チップを動作状態にし、この状態でチップの裏
面側からＯＢＩＣ解析、および発光解析を行える装置お
よびこの解析方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、請求
項１の発明は、おもて面に多数の回路、金属配線および
電極パッドが形成された半導体ウエハのための試験解析
装置であって、被解析物である上記半導体ウエハのおも
て面の各電極パッドに、半導体ウエハを動作状態にした
状態で試験解析を行うためのテスト用パルス信号を供給
すると共に、半導体ウエハで発生した電流を上記電極パ
ッドから検出するテスト用パルス信号供給／電流検出手
段と、上記半導体ウエハの裏面に光を照射し、またこの
照射した光の上記裏面からの反射光および半導体ウエハ
で発生した光を裏面側から検出する光照射／検出手段
と、を備え、半導体ウエハを動作状態にして裏面から光
を照射して欠陥箇所等の検査、解析を行うことを特徴と
する半導体ウエハの試験解析装置にある。
【００１２】また請求項２の発明は、上記テスト用パル
ス信号供給／電流検出手段が、上記テスト用パルス信号
を上記半導体ウエハのおもて面の電極パッドに接続する
と共に、半導体ウエハで発生した電流を上記電流パッド
から検出する複数の金属針が取り付けられた、Ｘ軸、Ｙ
軸およびＺ軸に可動なプローブカードと、このプローブ
カードの各金属針と半導体ウエハの対応する電極パッド
との位置合わせを行うための位置合わせ用光学顕微鏡
と、上記テスト用パルス信号を発生して上記プローブカ
ードへ供給すると共に上記半導体ウエハで発生した電流
をプローブカードから受ける、中央に上記位置合わせ用
顕微鏡を受け入れるための貫通口を設けたリング状のテ
ストヘッドと、を含み、上記テストヘッドの貫通口に上
記位置合わせ用光学顕微鏡を設けることにより、上記半
導体ウエハのおもて面側で上記テストヘッドを上記プロ
ーブカードに近接させて設けることを可能にし、上記テ
ストヘッドとプローブカードの間の配線を極めて短く
し、上記テスト用パルス信号が鈍らないようにしたこと
を特徴とする請求項１の半導体ウエハの試験解析装置に
ある。
【００１３】また請求項３の発明は、上記テスト用パル
ス信号供給／電流検出手段および光照射／検出手段を制
御することにより、上記光照射／検出手段から照射した
光によって得られる半導体ウエハの裏面からの反射像
と、上記テスト用パルス信号供給／電流検出手段もしく
は光照射／受光手段で検出された電流もしくは光から得
られた解析結果の像を重ね合わて表示する手段をさらに
備えたことを特徴とする請求項１の半導体ウエハの試験
解析装置にある。
【００１４】また請求項４の発明は、おもて面に多数の
回路、金属配線および電極パッドが形成された半導体ウ
エハのための試験解析方法であって、被解析物である上
記半導体ウエハのおもて面側から、上記各電極パッドに
半導体ウエハを動作状態にして試験解析を行うためのテ
スト用パルス信号を供給し、また半導体ウエハで発生し
た電流を上記電極パッドから検出し、上記半導体ウエハ
の裏面側からは、半導体ウエハの裏面に光を照射し、ま
た半導体ウエハで発生した光を検出する光学的な解析を
行うことを特徴とする半導体ウエハの試験解析方法にあ
る。
【００１５】
【作用】請求項１および請求項４の発明では、テスト用
パルス信号供給／電流検出手段により半導体ウエハのお
もて面の各電極パッドにテスト用パルス信号を供給する
と共に、半導体ウエハで発生した電流を電極パッドから
検出し、半導体ウエハを実際の動作状態にして不良箇所
の解析を行うようにし、半導体ウエハの光学的解析は光
照射／検出手段によりウエハの裏面から行うようにし
た。これにより、単にバイアス電圧を与えただけでは動
作しない部分の不良検査も可能にし、より総合的にかつ
より詳細に不良解析が行えるようにした。また、光学的
検査は半導体ウエハの金属配線等が形成されていない裏
面から行うようにしたので、これらの金属配線により光
が遮断されて、検査に支障をきたすようなことはない。
【００１６】また、請求項２の発明では、半導体ウエハ
のおもて面側に設けられたテスト用パルス信号供給／電
流検出手段のテストヘッドをリング状にして、中央の貫
通口に半導体ウエハの電極パッドとプローブカードの金
属針との位置合わせ用光学顕微鏡が設けられるようにし
たので、テストヘッドをプローブカードに近接させて設
けることを可能にし、テストヘッドとプローブカードの
間の配線を極めて短くし、テスト用パルス信号が鈍らな
いようにした。
【００１７】また、請求項３の発明では、半導体ウエハ
の裏面側の光照射／検出手段から照射した光によって得
られる半導体ウエハの裏面からの反射像と、試験解析に
より半導体ウエハから検出された電流もしくは光から得
られる像(ＯＢＩＣ像もしくは発光像)とを重ね合わて表
示するようにし、不良箇所をより解り易く表示するよう
にした。
【００１８】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の一実施例による
半導体ウエハの試験解析装置の構成を示す図であり、こ
の装置はＯＢＩＣ解析を行う装置である。試験解析装置
１００は本体部１０１、制御部１０２およびテスタ部１
０３からなる。本体部１０１において、２０は多数の半
導体チップ(図示せず)が形成された半導体ウエハで、２
０ａ、２０ｂはその裏面とおもて面である。おもて面２
０ｂには回路、電極パッドおよび金属配線等が形成され
ている(図示せず)。２１は半導体ウエハ２０を固定する
ウエハチャックであり、２１ａはウエハチャック用ＸＹ
Ｚ駆動機構を示す。３０は光学顕微鏡鏡体で、３１はＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸に可動な対物レンズ、３２はＸ−Ｙミラ
ー、３３はハーフミラー、３４はフォトマル、３５はレ
ーザ光源である。また、４１は本体部のケースに固定さ
れたパフォーマンスボード、４２はフレキシブルケーブ
ル、４３はプローブステージ、４３ａはプローブステー
ジ用ＸＹＺ駆動機構、４４はプローブカード、４５は金
属針、４６はＯＢＩＣ電流プリアンプである。また、５
０は位置合わせ用光学顕微鏡、５０ａは顕微鏡用ＸＹＺ
駆動機構である。なお、ウエハチャック用ＸＹＺ駆動機
構２１ａおよびプローブステージ用ＸＹＺ駆動機構４３
ａは、実際には本体部１０１のケース内に設けられてい
るものである。テスタ部１０３において、４０はＬＳＩ
テスタ、４０ａは支柱、４０ｂはこの支柱４０ａに沿っ
て上下に移動するリング状のテストヘッド、４０ｃはポ
ゴピン、そして４０ｄはテストヘッド４０ｂの中央に設
けられた位置合わせ用光学顕微鏡５０を受け入れるため
の貫通口である。制御部１０２において、６１はプロー
ブステージ制御器、６２はウエハチャック制御器、６３
は対物レンズ制御器、６５はレーザ光源制御器、６７は
Ｘ−Ｙミラー制御器であり、それぞれ本体部１０１に設
けられた装置を制御する部分である。また６４はＯＢＩ
Ｃ電流アンプ、６６は光アンプで、それぞれＯＢＩＣ電
流プリアンプ４６、フォトマル３４からの信号を増幅す
るアンプである。また９０は試験解析装置１００の全体
の制御を行うコンピュータであり、９０ａは所望の試験
解析を行うための各種プログラム等を記憶させておくた
めのメモリ部であり、コンピュータ９０はこのメモリ部
９０に記憶されているプログラムに従って試験解析を行
う。そして８０は解析結果等を表示するディスプレイで
ある。
【００１９】なお、請求項中のテスト用パルス信号供給
／電流検出手段とは符号４０〜４６、５０の部分および
制御部１０２からなり、光照射／検出手段は符号３０〜
３５の部分および制御部１０２からなる。また請求項３
の表示手段は特に、制御部１０２のコンピュータ９０お
よびディスプレイ８０で構成される。
【００２０】光学顕微鏡鏡体３０は図７〜９に示す従来
の装置とは逆さまの状態になっている。この光学顕微鏡
鏡体３０の上側には半導体ウエハ２０が配置されてお
り、レーザ光源３５から放射されたレーザ光が、ハーフ
ミラー３３、Ｘ−Ｙミラー３２、対物レンズ３１を介し
て半導体ウエハ２０の裏面２０ａに照射される。半導体
ウエハ２０の裏面２０ａから反射してきた光はフォトマ
ル３４で捕らえられ、光アンプ６６で増幅されてその情
報がコンピュータ９０に送られる。コンピュータ９０は
Ｘ−Ｙミラー制御器６７を介してＸ−Ｙミラー３２を制
御することで、レーザをＸ軸およびＹ軸に走査してお
り、これに同期して光アンプ２３から得られた光の強弱
をディスプレイ８０に表示することで、半導体ウエハ２
０の裏面２０ａからの反射像を観察することができる。
この反射像は半導体ウエハ２０の裏面２０ａの例えば解
析領域の全体の像を示すもので、この像に後述する解析
結果であるＯＢＩＣ像を重ね合わせることで欠陥箇所が
どこであるかが確認できる。
【００２１】次に、半導体ウエハ２０はウエハチャック
２１上に固定される。ウエハチャック２１はＸＹＺ駆動
機構２１ａにより動かすことが可能であるが、解析中は
特別な場合を除き所定の位置に固定されている。半導体
ウエハ２０の上側には、駆動機構４３ａによりＸ軸、Ｙ
軸およびＺ軸に可動するプローブステージ４３に固定さ
れたプローブカード４４が配置されている。プローブカ
ード４４には、例えば半導体ウエハ２０の１つのチップ
に対して、これのおもて面２０ｂに形成された各電極パ
ッド(特に図示せず)に各々対応する複数の金属針４５が
取り付けられている。さらにプローブカード４４の上側
には駆動機構５０ａを備えた位置合わせ用光学顕微鏡５
０が配置されている。この光学顕微鏡５０で観察しなが
ら、プローブステージ４３をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に移
動させ、半導体ウエハ２０上の電極パッドと金属針４５
の位置合わせおよび接触を行う。プローブステージ４３
のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸制御は、プローブステージ制御
器６１を介してコンピュータ９０により行われる。な
お、半導体ウエハ２０の１回の解析範囲は１つの半導体
チップに限られるものではなく、半導体ウエハ２０に形
成されたチップの構成やプローブカード４４の構造等に
より決まる。
【００２２】次に、ＯＢＩＣ解析を行う際に半導体ウエ
ハに供給するテスト信号に関し、この発明のものでは従
来のような単なるバイアス電圧とは異なり、半導体ウエ
ハ２０の例えば１つのチップの各電極パッド(共に図示
せず)に実際の動作状態と同じような状態にするテスト
用パルス信号を与え、該チップを動作状態にした上で試
験を行う。これにより半導体チップさらには半導体ウエ
ハ全体の不良に関し、総合的な判断を行うことができ
る。しかしながら従来のようなバイアス電圧等とは異な
り、例えば周波数の高いパルス信号等を含むこのような
テスト用パルス信号は配線が長いとパルスが鈍るため、
配線を極力短くすることが要求される。ＬＳＩテスタ４
０のテストヘッド４０ｂには、半導体ウエハ２０の電気
的機能を検査するために必要な電源および上記テスト用
パルス信号を発生するドライバ回路、および試験解析時
に半導体ウエハから出力される電気信号を検出するコン
パレータ回路(共に図示せず)が設けられている。そして
テスト用パルス信号は、テストヘッド４０ｂの下部のポ
ゴピン４０ｃから、フレキシブルケーブル４２を介して
プローブカード４４へ送られ、このプローブカード４４
の各金属針４５からこれらの接触している半導体ウエハ
２０上の電極パッドにそれぞれ印加される。この発明で
は特にテストヘッド４０ｂを、電極パッドと金属針４５
の位置合わせを行う位置合わせ用光学顕微鏡５０を受け
入れるための貫通口４０ｄを中央に設けたリング状のも
のにすることにより、テストヘッド４０ｂとプローブカ
ード４４を半導体ウエハ２０のおもて面２０ｂ側に互い
に近接して配置することを可能にした。この結果、金属
針４５が取り付けられたプローブカード４４とテストヘ
ッド４０ｂを、極めて短い配線で接続することを可能に
し、これによりテスト用パルス信号の高品質化を図って
いる。なお、テストヘッド４０ｂとプローブカード４４
は、テストヘッド４０ｂのポゴピン４０ｃと接触するパ
フォーマンスボード４１を介して接続されている。さら
にパフォーマンスボード４１とプローブカード４４の接
続は、パフォーマンスボード４１が固定、プローブカー
ド４４がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に移動することから、フ
レキシブルケーブル４２により行われている。
【００２３】次に、半導体ウエハ２０の裏面２０ａから
のレーザ照射により発生したＯＢＩＣ電流はプローブカ
ード４４の金属針４５で検出され、これがＯＢＩＣ電流
プリアンプ４６およびＯＢＩＣ電流アンプ６４により増
幅され、その情報がコンピュータ９０に送られる。コン
ピュータ９０は、Ｘ−Ｙミラー制御器６７によるレーザ
の走査に同期してＯＢＩＣ電流アンプ６４から得られた
ＯＢＩＣ電流を輝度に変換し、ディスプレイ８０に表示
することで、半導体ウエハ２０の裏面２０ａからのＯＢ
ＩＣ像を観察することができる。そして上述したフォト
マル３４からの信号により得られた裏面２０からの反射
像とＯＢＩＣ像を重ね合わせてディスプレイ８０に表示
することにより、半導体ウエハ２０の不良、欠陥箇所を
認識することができる。また、解析によって得られたＯ
ＢＩＣ電流の情報の時間的変化を、与えられたテスト用
パルス信号の時間変化に対応してグラフ化してディスプ
レイ８０に表示し、電圧波形を測定するようにしてもよ
い。このような解析より得られ結果の処理の方法は、コ
ンピュータ９０のメモリ部９０ａに所望のプログラムを
格納しておくことで、適宜変更可能である。
【００２４】また図２は、図１に示した試験解析装置の
テストヘッドが外された状態を示した。なお各ＸＹＺ駆
動機構の図示は省略されている。ＬＳＩテスタ４０のテ
ストヘッド４０ｂは、パフォーマンスボード４１から切
り放され、支柱４０ａに沿って上方に移動している。こ
の状態で、サンプル(半導体ウエハ)の交換が行われる。
【００２５】ここで、試験解析における不良領域の絞り
込み方に関して説明する。まず、一般的に使用されてい
る量産用のテストプログラムを用いて、不良チップをテ
ストする。次に、このテスト結果からチップの不良領域
を絞り込む。例えばマイコンの場合、テストプログラム
は“演算器"をテストするプログラム、“メモリ"をテス
トするプログラム、“タイマ"をテストするプログラム
等に分割されており、どのプログラムで不良と判断され
たかによって、“演算器"、“メモリ"、“タイマのどの
機能の回路領域に欠陥があるかが判断できる。そして、
次に予め準備されているか或は個々に作成された欠陥の
あると思われる回路領域のみをテストするプログラムで
より詳細なテストを行う。このような各種プロクラムは
コンピュータ９０のメモリ部９０ａに、この試験解析装
置１００全体を動作させるためのプロクラムと共に格納
されている。なお、テスト時にチップに印加されるテス
ト用パルス信号は、このテストプログラムによって作ら
れる。量産用のテストプログラムから不良領域のみをテ
ストするテストプログラムに変更することにより、不良
箇所に電圧が印加されている時間の割合が全体のテスト
時間に対して大きくなり、ＯＢＩＣ電流あるいは後述す
る発光解析における発光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上
させることができ、より詳細で正確な解析が行える。
【００２６】このように、この発明の試験解析装置で
は、半導体デバイスを半導体ウエハの状態でかつ半導体
チップを動作状態にして半導体ウエハの金属配線のない
裏側からの解析を行うので、従来のように単に試験電圧
を与えただけでは動作しない部分の試験解析が可能とな
り、かつまた実際の動作状態に合わせて解析が行われる
ため、半導体ウエハの不良に関しより詳細にかつ総合的
に判断が行える。また、テストヘッド４０ｂとプローブ
カード４４を半導体ウエハ２０のおもて面２０ｂ側に互
いに近接して配置することで、プローブカード４４とテ
ストヘッド４０ｂを、極めて短い配線で接続することを
可能にし、これによりテスト用パルス信号の高品質化を
図り、より正確な解析が行える。さらに、プローブカー
ド４４およびテストヘッド４０ｂを半導体ウエハ２０の
おもて面２０ｂ側に配置し、裏面２０ａ側に不良解析用
の光学顕微鏡鏡体３０を配置するようにしたことによ
り、半導体ウエハ２０の裏面２０ａ側にオープンスペー
スを確保できるようにしたので、高精度が要求される解
析用の光学顕微鏡鏡体３０の配置に関し自由度を高める
ことができる。なお、半導体デバイスの製造工程中、特
にウエハプロセス終了後の機能試験によって不良と判定
された製品の不良解析が、ウエハ状態のままで実施する
ことが可能になり、早急に製造歩留り、品質の向上を図
ることができ、特に先端半導体デバイスにおいては、ウ
エハプロセス開発期間の短縮を図ることができることは
言うまでもない。このような効果は以下の実施例でも同
様である。
【００２７】実施例２．図３はこの発明の他の実施例に
よる半導体ウエハの試験解析装置の構成を示す図であ
り、この装置は発光解析を行う装置である。この実施例
の試験解析装置１００ａは本体部１０１ａ、制御部１０
２ａおよびテスタ部１０３ａからなる。図１および図２
の装置と同一もしくは相当する部分は同一符号で示し説
明を省略する。この実施例の光学顕微鏡鏡体３０では赤
外線ランプ３７から放射された光が、ハーフミラー３
３、対物レンズ３１を介して半導体ウエハ２０の裏面２
０ａに照射される。半導体ウエハ２０の裏面２０ａから
反射してきた光はフォトンカウンティングカメラ３６で
捕らえられ、光アンプ６６で増幅されてその情報がコン
ピュータ９０に送られる。そしてコンピュータ９０は光
アンプ６６から得られた光の強弱をディスプレイ８０に
表示することで、半導体ウエハ２０の裏面２０ａからの
反射像を観察することができる。この反射像は例えば半
導体ウエハ２０の発光解析を行う解析領域の全体像であ
り、この反射像を後述する解析結果である発光像と重ね
合わせることで不良、欠陥箇所がどこであるか確認でき
る。
【００２８】半導体ウエハ２０は、図１の実施例と同様
にウエハチャック２１により固定され、プローブカード
４４の各金属針４５と半導体ウエハ２０のおもて面２０
ｂの例えば１つの半導体チップの対応する電極パッド
(図示せず)との位置合わせが位置合わせ用光学顕微鏡５
０で行われる。
【００２９】次に、発光解析を行う際には実施例１と同
様に半導体ウエハ２０の例えば１つのチップの各電極パ
ッド(共に図示せず)に、実際の動作状態にするテスト用
パルス信号を与え、該チップを動作状態にして発光解析
を行う。発光解析に必要な印加電圧もプローブカード４
４の金属針４５から供給される。これにより半導体チッ
プさらには半導体ウエハ全体の不良に関し、総合的な判
断を行うことができる。また、プローブカード４４とテ
ストヘッド４０ｂを、極めて短い配線で接続することを
可能にし、テスト用パルス信号の高品質化を図ったこ
と、および半導体ウエハ２０の裏面２０ａ側にオープン
スペースを確保し、解析用の光学顕微鏡鏡体３０の配置
に関し自由度を高めたことは実施例１と同様である。
【００３０】次に、発光解析のためのテスト信号がプロ
ーブカード４４の各金属針４５から半導体ウエハ２０
(半導体チップ)に供給されたことにより裏面２０ａから
の発生した微弱な光は、フォトンカウンティングカメラ
３６で検出され光アンプ６６により増幅された後、その
情報がコンピュータ９０に送られる。コンピュータ９０
は、光アンプ６６から得られた信号を輝度に変換し、デ
ィスプレイ８０に表示することで半導体ウエハ２０裏面
からの発光像を観察することができる。そしてこの発光
像と上述した半導体ウエハ２０の裏面２０からの反射像
とを重ね合わせてディスプレイ８０に表示することによ
り、半導体ウエハ２０の不良、欠陥箇所を認識すること
ができる。なお、不良箇所の絞り込み方法に関しては、
実施例１で説明したものと同様である。
【００３１】また、赤外線ランプ３７は、光ランプ制御
器６８を介してコンピュータ９０により制御されてお
り、またテストヘッド４０ｂの周囲を遮光カバー４０ｇ
で覆い、発光解析時に外部からの光が入らないようにし
ている。
【００３２】次に図４は、図３に示した試験解析装置の
テストヘッドが外された状態を示した。ここではＬＳＩ
テスタ４０のテストヘッド４０ｂがアーム４０ｅにより
固定されている例を示しており、アーム可動部分４０ｆ
を支点にテストヘッド４０ｂが可動する。図４は、テス
トヘッド４０ｂがパフォーマンスボード４１から切り放
された、半導体ウエハ交換時の状態を示している。
【００３３】また図５は、図３および図４の発光解析を
行う試験解析装置において、赤外線ランプ３７の変わり
に光ランプ３７ａを用い、フィルタ３８を介することで
赤外光を半導体ウエハ２０に照射する例である。その他
の部分に関しては図３および４４とまったく同一であ
る。
【００３４】実施例３．次に図６は、図１に示したＯＢ
ＩＣ解析システムと、図３に示した発光解析システムの
両方の機能を備えた試験解析装置である。赤外線ランプ
３７、レーザ光源３５、フォトマル３４、およびフォト
ンカウンティングカメラ３６が１つの光学顕微鏡鏡体３
０に備えられており、３つのハーフミラー３３でそれぞ
れに光が振り分けられている。その他の部分の基本的構
造は図１および図３のものと同じである。そして、コン
ピュータ９０のメモリ部９０ａに格納されたプログラム
に従って所望の解析が上述の手順に従って行われる。
【００３５】なお、上記各実施例ではＯＢＩＣ解析およ
び発光解析の装置について説明したが、この発明はこれ
に限定されるものではなく、半導体ウエハに関する電気
的測定と光学的測定を同時に行う全ての解析に適用可能
であり、同様な効果を奏する。
【００３６】
【発明の効果】上記のように請求項１および請求項４の
発明では、テスト用パルス信号供給／電流検出手段によ
り半導体ウエハのおもて面の各電極パッドにテスト用パ
ルス信号を供給すると共に、半導体ウエハで発生した電
流を電極パッドから検出し、半導体ウエハを実際の動作
状態にして不良箇所の解析を行うようにし、半導体ウエ
ハへの光の照射等の光学的検査は光照射／検出手段によ
りウエハの裏面から行うようにした。これにより、半導
体ウエハの単にバイアス電圧を与えただけでは動作しな
い部分の不良検査も可能にし、より総合的にかつより詳
細に不良解析が行える。また、光学的検査は半導体ウエ
ハの金属配線等が形成されていない裏面から行うように
したので、これらの金属配線により光が遮断されて、検
査に支障をきたすようなことはなく、より信頼性の高い
解析が行える。さらに、電気的検査を行うテスト用パル
ス信号供給／電流検出手段を半導体ウエハのおもて面側
に配置し、裏面側に光学的検査を行う光照射／検出手段
を配置したことにより、半導体ウエハの裏面側にオープ
ンスペースを確保でき、高精度が要求される光照射／検
出手段を構成する解析用の光学顕微鏡鏡体の配置に関し
自由度を高めることができる。以上のような効果が得ら
れる。
【００３７】また、請求項２の発明では、半導体ウエハ
のおもて面側に設けられたテスト用パルス信号供給／電
流検出手段のテストヘッドをリング状にして、中央の貫
通口に半導体ウエハの電極パッドとプローブカードの金
属針との位置合わせ用光学顕微鏡が設けられるようにし
たので、テストヘッドをプローブカードに近接させて設
けることを可能にし、テストヘッドとプローブカードの
間の配線を極めて短くし、テスト用パルス信号が鈍らな
いようにしたので、より精度の高い解析が行える等の効
果が得られる。
【００３８】また、請求項３の発明では、半導体ウエハ
の裏面側の光照射／検出手段から照射した光によって得
られる半導体ウエハの裏面からの反射像と、試験解析に
より半導体ウエハから検出された電流もしくは光から得
られる像(ＯＢＩＣ像もしくは発光像)とを重ね合わて表
示する手段をさらに設けたので、不良箇所をより解り易
く表示できる等の効果が得られる。
【００３９】なお、各請求項の発明において、半導体デ
バイスの製造工程中、特にウエハプロセス終了後の機能
試験によって不良と判定された製品の不良解析が、ウエ
ハ状態のままで実施することが可能になり、早急に製造
歩留り、品質の向上を図ることができ、特に先端半導体
デバイスにおいては、ウエハプロセス開発期間の短縮を
図ることができる等の効果が得られことは言うまでもな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のＯＢＩＣ解析を行うための半導体ウ
エハの試験解析装置の構成図である。
【図２】図１の試験解析装置のテスタヘッドを外した状
態を示す図である。
【図３】この発明の発光解析を行うための半導体ウエハ
の試験解析装置の構成図である。
【図４】図３の試験解析装置のテスタヘッドを外した状
態を示す図である。
【図５】図３の試験解析装置の他の実施例を示す図であ
る。
【図６】この発明のＯＢＩＣ解析および発光解析を共に
行うことが可能な半導体ウエハの試験解析装置の構成図
である。
【図７】従来のＯＢＩＣ解析を行うための半導体チップ
の試験解析装置の構成図である。
【図８】従来のＯＢＩＣ解析を行うための別の試験解析
装置の構成図である。
【図９】従来の発光解析を行うための半導体チップの試
験解析装置の構成図である。
【符号の説明】
２０ 半導体ウエハ ２１ ウエハチャック ２１ａ ウエハチャック用ＸＹＺ駆動機構 ３０ 光学顕微鏡鏡体 ３１ 体物レンズ ３２ Ｘ−Ｙミラー ３３ ハーフミラー ３４ フォトマル ３５ レーザ光源 ３６ フォトンカウンティングカメラ ３７ 赤外線ランプ ３７ａ 光ランプ ３８ フィルタ ４０ ＬＳＩテスタ ４０ａ 支柱 ４０ｂ テストヘッド ４０ｃ ポゴピン ４０ｄ 貫通口 ４０ｅ アーム ４０ｆ アーム可動部分 ４０ｇ 遮光カバー ４１ パフォーマンスボード ４２ フレキシブルケーブル ４３ プローブステージ ４３ａ プローブステージ用ＸＹＺ駆動機構 ４４ プローブカード ４５ 金属針 ４６ ＯＢＩＣ電流プリアンプ ５０ 位置合わせ用光学顕微鏡 ５０ 光学顕微鏡用ＸＹＺ駆動機構 ６１ プローブステージ制御器 ６２ ウエハチャック制御器 ６３ 対物レンズ制御器 ６４ ＯＢＩＣ電流アンプ ６５ レーザ光源制御器 ６６ 光アンプ ６７ Ｘ−Ｙミラー制御器 ６８ 光ランプ制御器 ８０ ディスプレイ ９０ コンピュータ ９０ａ メモリ部 １００ 試験解析装置 １０１ 本体部 １０２ 制御部 １０３ テスタ部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】次に、図９はN.Tsutsu et al:IEEE 1992 I
nt. Conf. on Microelectronic Test Structures, Vol.
5, March, p94(1992)に示された従来の発光解析システ
ムの一例である。光学顕微鏡鏡体１の対物レンズ１ａ
は、図７および図８の場合と同じように下側を向いてお
り、その下にこれも同じように半導体チップ２が配置さ
れている。この図では省略されているが、半導体チップ
２はバイアス電源もしくはパルス発生装置によって、電
圧もしくはパルス信号が印加されている。そしてこの電
圧またはパルス信号の印加によって、半導体チップ２か
ら微弱な光が放出され、この光を波長フィルタ１３を介
してフォトンカウンティングカメラ１４で検出し、画像
処理装置１５を介してディスプレイ８に表示すること
で、ｐｎ接合や薄いシリコン酸化膜などの欠陥を検出す
ることができる。なお８ａはディスプレイ８のコントロ
ーラである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体デバイス
の不良、欠陥等を解析する装置としては以上のようなも
のがあったが、解析時には半導体チップの特定の部分に
単にバイアス電圧あるいはパルス信号を与えているだけ
で、半導体チップを実際の動作状態にして解析を行うよ
うなものはなく、半導体チップの不良、欠陥に関し、総
合的な判断が行えない等の問題点があった。また、従来
の半導体チップの裏面からのＯＢＩＣ解析や発光解析
は、半導体チップがパッケージ内に封止された状態の半
導体デバイスを、例えばパッケージの裏面を一部、削り
取って半導体チップを露出させる等の加工を行った後
に、チップ裏面側から解析を行うもので、半導体ウエハ
の状態で裏面側から解析が行える装置はなかった。特
に、ウエハプロセス終了後の機能試験によって不良と判
定された製品は、ウエハ状態のままで不良解析を実施し
なければ、早急に製造歩留り、品質の向上を図ることが
できない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、請求
項１の発明は、おもて面に多数の回路、金属配線および
電極パッドが形成された半導体ウエハのための試験解析
装置であって、被解析物である上記半導体ウエハの裏面
に光を照射しかつこの光の上記裏面からの反射光を裏面
側から検出し、さらにＯＢＩＣ解析のためのレーザを上
記裏面に照射する第１の光照射／検出手段と、上記半導
体ウエハのおもて面の各電極パッドに、半導体ウエハを
動作状態にした状態で試験解析を行うためのテスト用パ
ルス信号を供給すると共に、上記ビームの照射により半
導体ウエハで発生した電流を上記電極パッドから検出す
るテスト用パルス信号供給／電流検出手段と、を備え、
半導体ウエハを動作状態にして裏面からビームを照射
し、その時に半導体ウエハで発生する電流を検出して欠
陥箇所の検査、解析を行う半導体ウエハの試験解析装置
にある。また、請求項２の発明は、上記テスト用パルス
信号供給／電流検出手段が、上記テスト用パルス信号を
上記半導体ウエハのおもて面の電極パッドに供給し、か
つ半導体ウエハで発生した電流を上記電流パッドから検
出する複数の金属針が取り付けられた、Ｘ軸、Ｙ軸およ
びＺ軸に可動なプローブカードと、このプローブカード
の各金属針と半導体ウエハの対応する電極パッドとの位
置合わせを行うための位置合わせ用光学顕微鏡と、上記
テスト用パルス信号を発生して上記プローブカードへ供
給しかつ上記半導体ウエハで発生した電流をプローブカ
ードから受ける、中央に上記位置合わせ用顕微鏡を受け
入れるための貫通口を設けたリング状のテストヘッド
と、を含み、上記テストヘッドの貫通口に上記位置合わ
せ用光学顕微鏡を設けることにより、上記半導体ウエハ
のおもて面側で上記テストヘッドを上記プローブカード
に近接させて設けることを可能にし、上記テストヘッド
とプローブカードの間の配線を極めて短くした請求項１
の半導体ウエハの試験解析装置にある。また、請求項３
の発明は、上記テスト用パルス信号供給／電流検出手段
および第１の光照射／検出手段を制御することにより、
上記光照射／検出手段から照射した光によって得られる
半導体ウエハの裏面からの反射像と、上記テスト用パル
ス信号供給／電流検出手段で検出された電流から得られ
た解析結果の像を重ね合わせて表示する手段をさらに備
えた請求項１の半導体ウエハの試験解析装置にある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】また、請求項４の発明は、おもて面に多数
の回路、金属配線および電極パッドが形成された半導体
ウエハのための試験解析装置であって、被解析物である
上記半導体ウエハのおもて面の各電極パッドに、半導体
ウエハを動作状態にした状態で試験解析を行うためのテ
スト用パルス信号および発光解析のためのパルス信号を
供給するパルス信号供給手段と、上記半導体ウエハの裏
面に光を照射しかつこの光の上記裏面からの反射光を裏
面側から検出し、また印加された上記パルス信号により
半導体ウエハで発生した光を裏面側から検出する第２の
光照射／検出手段と、を備え、半導体ウエハを動作状態
にしかつ発光解析のための上記パルス信号を供給し、そ
の時に半導体ウエハで発生する光を裏面側から検出して
欠陥箇所の検査、解析を行う半導体ウエハの試験解析装
置にある。また、請求項５の発明は、上記パルス信号供
給手段が、上記テスト用パルス信号および発光解析用の
パルス信号を上記半導体ウエハのおもて面の電極パッド
に供給する複数の金属針が取り付けられた、Ｘ軸、Ｙ軸
およびＺ軸に可動なプローブカードと、このプローブカ
ードの各金属針と半導体ウエハの対応する電極パッドと
の位置合わせを行うための位置合わせ用光学顕微鏡と、
上記テスト用パルス信号および発光解析用のパルス信号
を発生して上記プローブカードへ供給し、中央に上記位
置合わせ用顕微鏡を受け入れるための貫通口を設けたリ
ング状のテストヘッドと、を含み、上記テストヘッドの
貫通口に上記位置合わせ用光学顕微鏡を設けることによ
り、上記半導体ウエハのおもて面側で上記テストヘッド
を上記プローブカードに近接させて設けることを可能に
し、上記テストヘッドとプローブカードの間の配線を極
めて短くした請求項４の半導体ウエハの試験解析装置に
ある。また、請求項６の発明は、上記パルス信号供給手
段および第２の光照射／検出手段を制御することによ
り、上記光照射／検出手段から照射した光によって得ら
れる半導体ウエハの裏面からの反射像と、この光照射／
受光手段で検出された半導体ウエハで発生した光から得
られた解析結果の像を重ね合わて表示する手段をさらに
備えた請求項４の半導体ウエハの試験解析装置にある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】また、請求項７の発明は、おもて面に多数
の回路、金属配線および電極パッドが形成された半導体
ウエハのための試験解析装置であって、被解析物である
上記半導体ウエハのおもて面側に設けられたパルス信号
供給／電流検出手段と、上記半導体ウエハの裏面側に設
けられた第３の光照射／検出手段と、からなり、上記パ
ルス信号供給／電流検出手段は、上記半導体ウエハのお
もて面の各電極パッドに、半導体ウエハを動作状態にし
た状態で試験解析を行うためのテスト用パルス信号およ
び発光解析のためのパルス信号を供給すると共に、上記
第３の光照射／検出手段のビーム照射により半導体ウエ
ハで発生した電流を上記電極パッドから検出し、上記第
３の光照射／検出手段は、上記半導体ウエハの裏面に光
を照射しかつこの光の上記裏面からの反射光を裏面側か
ら検出し、またＯＢＩＣ解析のためのレーザを上記裏面
に照射し、さらに印加された上記パルス信号により半導
体ウエハで発生した光を裏面側から検出し、上記半導体
ウエハを動作状態にして裏面からビームを照射し、その
時に半導体ウエハで発生する電流を検出するＯＢＩＣ解
析、および半導体ウエハを動作状態にしかつ発光解析の
ための上記パルス信号を供給し、その時に半導体ウエハ
で発生する光を裏面側から検出する発光解析、のいずれ
かにより欠陥箇所の検査、解析を行う半導体ウエハの試
験解析装置にある。また、請求項８の発明は、上記パル
ス信号供給／電流検出手段が、上記テスト用パルス信号
および発光解析のためのパルス信号を上記半導体ウエハ
のおもて面の電極パッドに接続すると共に、半導体ウエ
ハで発生した電流を上記電流パッドから検出する複数の
金属針が取り付けられた、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に可動
なプローブカードと、このプローブカードの各金属針と
半導体ウエハの対応する電極パッドとの位置合わせを行
うための位置合わせ用光学顕微鏡と、上記テスト用パル
ス信号および発光解析のためのパルス信号を発生して上
記プローブカードへ供給すると共に上記半導体ウエハで
発生した電流をプローブカードから受ける、中央に上記
位置合わせ用顕微鏡を受け入れるための貫通口を設けた
リング状のテストヘッドと、を含み、上記テストヘッド
の貫通口に上記位置合わせ用光学顕微鏡を設けることに
より、上記半導体ウエハのおもて面側で上記テストヘッ
ドを上記プローブカードに近接させて設けることを可能
にし、上記テストヘッドとプローブカードの間の配線を
極めて短くした請求項７の半導体ウエハの試験解析装置
にある。また、請求項９の発明は、上記パルス信号供給
／電流検出手段および第３の光照射／検出手段を制御す
ることにより、上記光照射／検出手段から照射した光に
よって得られる半導体ウエハの裏面からの反射像と、上
記パルス信号供給／電流検出手段もしくは光照射／受光
手段で検出された電流もしくは光から得られた解析結果
の像を重ね合わて表示する手段をさらに備えたことを特
徴とする半導体ウエハの試験解析装置にある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】また、請求項１０の発明は、おもて面に多
数の回路、金属配線および電極パッドが形成された半導
体ウエハのための試験解析方法であって、被解析物であ
る上記半導体ウエハのおもて面側から、上記各電極パッ
ドに半導体ウエハを動作状態にして試験解析を行うため
のテスト用パルス信号を供給し、かつ半導体ウエハで発
生した電流を上記電極パッドから検出し、上記半導体ウ
エハの裏面側からは、半導体ウエハの裏面に光およびビ
ームを照射し、かつ半導体ウエハで発生した光を検出す
る光学的な解析を行う、半導体ウエハの試験解析方法に
ある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】
【作用】請求項１、４、７および１０の発明では、テス
ト用パルス信号供給／電流検出手段等により半導体ウエ
ハのおもて面の各電極パッドにテスト用パルス信号を供
給すると共に、半導体ウエハで発生した電流を電極パッ
ドから検出し、半導体ウエハを実際の動作状態にして不
良箇所の解析を行うようにし、半導体ウエハの光学的解
析は各光照射／検出手段によりウエハの裏面から行うよ
うにした。これにより、単にバイアス電圧を与えただけ
では動作しない部分の不良検査も可能にし、より総合的
にかつより詳細に不良解析が行えるようにした。また、
光学的検査は半導体ウエハの金属配線等が形成されてい
ない裏面から行うようにしたので、これらの金属配線に
より光が遮断されて、検査に支障をきたすようなことは
ない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】また、請求項２、５および８の発明では、
半導体ウエハのおもて面側に設けられたテスト用パルス
信号供給／電流検出手段等のテストヘッドをそれぞれリ
ング状にして、中央の貫通口に半導体ウエハの電極パッ
ドとプローブカードの金属針との位置合わせ用光学顕微
鏡が設けられるようにしたので、テストヘッドをプロー
ブカードに近接させて設けることを可能にし、テストヘ
ッドとプローブカードの間の配線を極めて短くし、テス
ト用パルス信号が鈍らないようにした。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】また、請求項３、６および９の発明では、
半導体ウエハの裏面側の各光照射／検出手段から照射し
た光によって得られる半導体ウエハの裏面からの反射像
と、試験解析により半導体ウエハから検出された電流も
しくは光から得られる像(ＯＢＩＣ像もしくは発光像)と
を重ね合わて表示するようにし、不良箇所をより解り易
く表示するようにした。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】
【発明の効果】上記のように請求項１、４、７および１
０の発明では、テスト用パルス信号供給／電流検出手段
等により半導体ウエハのおもて面の各電極パッドにテス
ト用パルス信号を供給すると共に、半導体ウエハで発生
した電流を電極パッドから検出し、半導体ウエハを実際
の動作状態にして不良箇所の解析を行うようにし、半導
体ウエハへの光の照射等の光学的検査は各光照射／検出
手段によりウエハの裏面から行うようにした。これによ
り、半導体ウエハの単にバイアス電圧を与えただけでは
動作しない部分の不良検査も可能にし、より総合的にか
つより詳細に不良解析が行える。また、光学的検査は半
導体ウエハの金属配線等が形成されていない裏面から行
うようにしたので、これらの金属配線により光が遮断さ
れて、検査に支障をきたすようなことはなく、より信頼
性の高い解析が行える。さらに、電気的検査を行うテス
ト用パルス信号供給／電流検出手段等を半導体ウエハの
おもて面側に配置し、裏面側に光学的検査を行う各光照
射／検出手段を配置したことにより、半導体ウエハの裏
面側にオープンスペースを確保でき、高精度が要求され
る光照射／検出手段を構成する解析用の光学顕微鏡鏡体
の配置に関し自由度を高めることができる。以上のよう
な効果が得られる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】また、請求項２、５および８の発明では、
半導体ウエハのおもて面側に設けられたテスト用パルス
信号供給／電流検出手段等のテストヘッドをリング状に
して、中央の貫通口に半導体ウエハの電極パッドとプロ
ーブカードの金属針との位置合わせ用光学顕微鏡が設け
られるようにしたので、テストヘッドをプローブカード
に近接させて設けることを可能にし、テストヘッドとプ
ローブカードの間の配線を極めて短くし、テスト用パル
ス信号が鈍らないようにしたので、より精度の高い解析
が行える等の効果が得られる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】また、請求項３、６および９の発明では、
半導体ウエハの裏面側の各光照射／検出手段から照射し
た光によって得られる半導体ウエハの裏面からの反射像
と、試験解析により半導体ウエハから検出された電流も
しくは光から得られる像(ＯＢＩＣ像もしくは発光像)と
を重ね合わて表示する手段をさらに設けたので、不良箇
所をより解り易く表示できる等の効果が得られる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 おもて面に多数の回路、金属配線および
    電極パッドが形成された半導体ウエハのための試験解析
    装置であって、 被解析物である上記半導体ウエハのおもて面の各電極パ
    ッドに、半導体ウエハを動作状態にした状態で試験解析
    を行うためのテスト用パルス信号を供給すると共に、半
    導体ウエハで発生した電流を上記電極パッドから検出す
    るテスト用パルス信号供給／電流検出手段と、 上記半導体ウエハの裏面に光を照射し、またこの照射し
    た光の上記裏面からの反射光および半導体ウエハで発生
    した光を裏面側から検出する光照射／検出手段と、 を備え、半導体ウエハを動作状態にして裏面から光を照
    射して欠陥箇所等の検査、解析を行うことを特徴とする
    半導体ウエハの試験解析装置。
  2. 【請求項２】 上記テスト用パルス信号供給／電流検出
    手段が、 上記テスト用パルス信号を上記半導体ウエハのおもて面
    の電極パッドに接続すると共に、半導体ウエハで発生し
    た電流を上記電流パッドから検出する複数の金属針が取
    り付けられた、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に可動なプローブ
    カードと、 このプローブカードの各金属針と半導体ウエハの対応す
    る電極パッドとの位置合わせを行うための位置合わせ用
    光学顕微鏡と、 上記テスト用パルス信号を発生して上記プローブカード
    へ供給すると共に上記半導体ウエハで発生した電流をプ
    ローブカードから受ける、中央に上記位置合わせ用顕微
    鏡を受け入れるための貫通口を設けたリング状のテスト
    ヘッドと、 を含み、上記テストヘッドの貫通口に上記位置合わせ用
    光学顕微鏡を設けることにより、上記半導体ウエハのお
    もて面側で上記テストヘッドを上記プローブカードに近
    接させて設けることを可能にし、上記テストヘッドとプ
    ローブカードの間の配線を極めて短くし、上記テスト用
    パルス信号が鈍らないようにしたことを特徴とする請求
    項１の半導体ウエハの試験解析装置。
  3. 【請求項３】 上記テスト用パルス信号供給／電流検出
    手段および光照射／検出手段を制御することにより、上
    記光照射／検出手段から照射した光によって得られる半
    導体ウエハの裏面からの反射像と、上記テスト用パルス
    信号供給／電流検出手段もしくは光照射／受光手段で検
    出された電流もしくは光から得られた解析結果の像を重
    ね合わて表示する手段をさらに備えたことを特徴とする
    請求項１の半導体ウエハの試験解析装置。
  4. 【請求項４】 おもて面に多数の回路、金属配線および
    電極パッドが形成された半導体ウエハのための試験解析
    方法であって、 被解析物である上記半導体ウエハのおもて面側から、上
    記各電極パッドに半導体ウエハを動作状態にして試験解
    析を行うためのテスト用パルス信号を供給し、また半導
    体ウエハで発生した電流を上記電極パッドから検出し、
    上記半導体ウエハの裏面側からは、半導体ウエハの裏面
    に光を照射し、また半導体ウエハで発生した光を検出す
    る光学的な解析を行うことを特徴とする半導体ウエハの
    試験解析方法。
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