JPWO2014119675A1 - 半導体デバイス検査装置及び半導体デバイス検査方法 - Google Patents

Abstract

半導体デバイス検査装置は、半導体デバイスに照射される光を発生するレーザ光源と、半導体デバイスで反射された反射光を検出し、検出信号を出力する光センサと、駆動信号を半導体デバイスに印加するテスタユニットと、検出信号が入力される電気計測部と、検出信号及び駆動信号が選択的に入力される電気計測部と、検出信号端子及び駆動信号端子を有する切替部と、を備える。切替部は、接続部を検出信号端子に接続することで電気計測部に検出信号を入力させ、駆動信号端子に接続することで駆動信号を入力させる。

Description

本発明は、半導体デバイス検査装置及び半導体デバイス検査方法に関する。

集積回路を検査する技術として、ＥＯＰ（Electro Optical Probing）やＥＯＦＭ（Electro-Optical Frequency Mapping）と称される光プロービング技術が知られている。光プロービング技術では、光源から出射された光を集積回路に照射し、集積回路で反射された反射光を光センサで検出して、検出信号を取得する。そして、取得した検出信号において、目的とする周波数を選び出し、その振幅エネルギーを時間的な経過として表示したり、２次元のマッピングとして表示したりする。これにより、目的とした周波数で動作している回路の位置を特定することができる。

特開２００７−６４９７５号公報 特開２００１−２５５３５４号公報 特開２０１０−２７１３０７号公報

上述したような光プロービング技術は、集積回路等の半導体デバイスにおける故障個所及び故障原因などを特定し得ることから、極めて有効な技術である。

そこで、本発明は、半導体デバイスの検査を効率良く且つ精度良く実施することができる半導体デバイス検査装置及び半導体デバイス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半導体デバイス検査装置は、被検査デバイスである半導体デバイスに照射される光を発生する光発生部と、光発生部が発生した光が半導体デバイスに照射されたときに半導体デバイスで反射された反射光を検出し、検出信号を出力する光検出部と、半導体デバイスを駆動させる駆動信号を半導体デバイスに印加する駆動信号印加部と、検出信号が入力される第１の電気計測部と、検出信号及び駆動信号が選択的に入力される第２の電気計測部と、光検出部と電気的に接続された第１の信号端子、駆動信号印加部と電気的に接続された第２の信号端子、及び、一端が第２のスペクトラムアナライザと電気的に接続された接続部を有する切替部と、を備え、切替部は、接続部の他端を第１の信号端子に接続することで第２の電気計測部に検出信号を入力させ、接続部の他端を第２の信号端子に接続することで第２の電気計測部に駆動信号を入力させる。

この半導体デバイス検査装置では、切替部が接続部の接続先を第１の信号端子とした場合には、第１及び第２の電気計測部で２つの周波数における検出信号の同時計測が可能である。すなわち半導体デバイスの検査を効率的に行える。また、切替部が接続部の接続先を第２の信号端子として場合には、第１の電気計測部には検出信号が入力され第２の電気計測部には駆動信号が入力されることとなるため、検出信号の位相と駆動信号の位相とから位相差が算出でき、該位相差より故障個所及び故障原因を特定できる。すなわち、半導体デバイスの検査を精度良く行うことができる。以上より、この半導体デバイス装置によれば、半導体デバイスの検査を効率良く且つ精度良く実施することができる。

本発明の一側面に係る半導体デバイス検査装置では、第１の電気計測部と第１の信号端子との間に設けられ、切替部が第１の信号端子に接続していた他端を第２の信号端子に接続する場合に、第１の信号端子から第１の電気計測部へ向かう方向に流れる電気信号を減衰する信号減衰部を更に備えてもよい。この構成によれば、切替部が他端の接続を第１の信号端子から第２の信号端子に切り替えた際に、第１の信号端子から第１の電気計測部に向かって逆流する検出信号、及び、第１の信号端子から第１の電気計測部に向かって流れる駆動信号を適切に減衰できる。これにより、ノイズ信号が第１の電気計測部に入力されることを防止でき、検出信号と駆動信号との位相差をより精度良く算出できる。

本発明の一側面に係る半導体デバイス検査装置では、信号減衰部は、光検出部から第１の信号端子へ向かう電気信号を増幅し、第１の信号端子から第１の電気計測部へ向かう電気信号を減衰させる増幅器を有してもよい。また、信号減衰部は、光検出部から第１の信号端子へ向かう電気信号を増幅する増幅器と、光検出部から第１の信号端子へ向かう電気信号、及び、第１の信号端子から第１の電気計測部へ向かう電気信号を減衰する減衰器と、を有してもよい。また、信号減衰部は、グランドに電気的に接続された電気抵抗を有し、切替部は、電気抵抗と電気的に接続された減衰切替部を有し、切替部は、接続部の他端を第２の信号端子に接続する場合に、減衰切替部を第１の信号端子に電気的に接続してもよい。また、信号減衰部は、グランドに電気的に接続された電気抵抗を有し、切替部は、電気抵抗と電気的に接続された第３の信号端子、光検出部と電気的に接続された第４の信号端子、及び、一端が第１の信号端子と電気的に接続された中間接続部を更に有し、切替部は、接続部の他端を第１の信号端子に接続する場合に、中間接続部を第４の信号端子に接続し、接続部の他端を第２の信号端子に接続する場合に、中間接続部を第３の信号端子に接続してもよい。このような構成とすることで、ノイズ信号が第１の電気計測部に入力されることを防止でき、検出信号と駆動信号との位相差をより精度良く算出できる。

本発明の一側面に係る半導体デバイス検査装置では、第１の電気計測部および第２の電気計測部は、複合波の各成分の振幅を測定する、第１のスペクトル分析部および第２のスペクトル分析部であってもよい。

本発明の一側面に係る半導体デバイス検査装置では、切替部が他端を第２の信号端子に接続する場合に、第１のスペクトル分析部を動作させる基準信号の周波数及び位相と、第２のスペクトル分析部を動作させる基準信号の周波数及び位相とを同期させる信号同期部を更に備えてもよい。各スペクトラム分析部間で基準信号の周波数及び位相を同期することで、各スペクトラム分析部の動作に起因する位相差が重畳されることが防止されるため、検出信号と駆動信号との位相差をより精度良く算出できる。

本発明の一側面に係る半導体デバイス検査装置では、第１の電気計測部は、複合波の各成分の振幅を測定するスペクトル分析部であり、第２の電気計測部はロックイン増幅部であってもよい。

本発明の一側面に係る半導体デバイス検査方法は、被検査デバイスである半導体デバイスに照射される光を発生する光発生工程と、光発生工程において発生した光が半導体デバイスに照射されたときに、半導体デバイスで反射された反射光を検出し、検出信号を出力する光検出工程と、半導体デバイスを駆動させる駆動信号を半導体デバイスに印加する駆動信号印加工程と、検出信号を第１の電気計測部に入力する第１の測定工程と、検出信号及び駆動信号を第２の電気計測部に選択的に入力する第２の測定工程と、を含む。この半導体デバイス検査方法によっても、上述した半導体デバイス検査装置と同様の理由により、半導体デバイスの検査を効率良く且つ精度良く実施することができる。

本発明の一側面に係る半導体デバイス検査方法では、第２の測定工程において、検出信号を第２の電気計測部に入力した後に、駆動信号を第２の電気計測部に入力することとしてもよい。第１及び第２の電気計測部で２つの周波数における検出信号を計測し効率的に異常周波数を特定するとともに、その後に検出信号と駆動信号の位相差から故障個所及び故障原因などを精度良く特定できる。

本発明の一側面に係る半導体デバイス検査方法では、第２の測定工程において、駆動信号を第２の電気計測部に入力した後に、検出信号を第２の電気計測部に入力することとしてもよい。検出信号と駆動信号の位相差から故障個所と故障原因を特定するとともに、その後にノイズ除去等の処理を施すことができる。

本発明の一側面によれば、半導体デバイスの検査を効率良く且つ精度良く実施することができる半導体デバイス検査装置及び半導体デバイス検査方法を提供することができる。

本発明の一実施形態の半導体デバイス検査装置の構成図である。 図１の半導体デバイス検査装置における周波数帯域の設定例を示すグラフである。 図１の半導体デバイス検査装置における周波数帯域の設定例を示すグラフである。 本発明の他の実施形態の半導体デバイス検査装置の構成図である。 本発明の他の実施形態の半導体デバイス検査装置の構成図である。

以下、本発明の一実施形態について、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を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、半導体デバイス検査装置１は、被検査デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）である半導体デバイス８において異常発生箇所を特定するなど、半導体デバイス８を検査するための装置である。半導体デバイス８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トランジスタ及びバイポーラトランジスタ等がある。また、半導体デバイス８は、熱による変調を基板にかけられる半導体デバイスであってもよい。

半導体デバイス検査装置１は、レーザ光源（光発生部）２を備えている。レーザ光源２は、第１電源（図示せず）によって動作させられ、半導体デバイス８に照射される光を出射する。レーザ光源２から出射された光は、プローブ光用の偏光保存シングルモード光ファイバ３を介して、スキャン光学系５に導光される。スキャン光学系５は、スキャンヘッド６及びレンズ系７を有している。これにより、スキャン光学系５に導光された光は、半導体デバイス８の所定位置に結像され、当該光の照射領域は、半導体デバイス８に対して２次元的に走査される。なお、スキャン光学系５及び半導体デバイス８は、暗箱４内に配置されている。

レーザ光源２から出射された光が半導体デバイス８に照射されたときに半導体デバイス８で反射された反射光は、戻り光用の光ファイバ９を介して、光センサ（光検出部）１０に導光される。光センサ１０は、第１電源（図示せず）と別体で設けられた第２電源（図示せず）によって動作させられ、反射光を検出して検出信号を出力する。光センサ１０から出力された検出信号は、アンプ１１を介して、分岐回路１２に入力される。分岐回路１２は検出信号を分岐して出力する。分岐された検出信号の一方はスペクトラムアナライザ（第１の電気計測部／第１のスペクトル分析部／第１のスペクトラムアナライザ）１３に入力され、分岐された検出信号の他方は、アテネ―タ１８、アンプ１９、及び切替部１７を介してスペクトラムアナライザ（第２の電気計測部／第２のスペクトル分析部／第２のスペクトラムアナライザ）１４に入力される。なお、スペクトル分析部は、スペクトラムアナライザなどの複合波の信号の各成分の振幅を測定する電気計測手段である。

スペクトラムアナライザ１３，１４は、信号同期部１５を介して互いに電気的に接続されている。また、スペクトラムアナライザ１３，１４は、出力信号処理部１６と電気的に接続されている。スペクトラムアナライザ１３，１４は、入力された電気信号（詳細は後述）に基づき信号を生成し、該信号を出力信号処理部１６に入力する。出力信号処理部１６は、スペクトラムアナライザ１３，１４により入力された信号に基づいて解析信号を生成し、該解析信号に基づく半導体デバイス像を形成し、当該半導体デバイス像を表示部２０に表示させる。

出力信号処理部１６には、レーザスキャンコントローラ２１が電気的に接続されている。レーザスキャンコントローラ２１は、レーザ光源２及びスキャン光学系５を制御する。スペクトラムアナライザ１３，１４には、テスタ、パルスジェネレータ及び電源を含むテスタユニット（駆動信号印加部）２２が電気的に接続されている。テスタユニット２２は、所定の変調周波数を有する駆動信号（テストパターン）を半導体デバイス８に印加する。これにより、半導体デバイス８は、検査時に駆動させられる。

次に、切替部１７、アテネ―タ１８、アンプ１９について、より詳細に説明する。切替部１７は、スペクトラムアナライザ１４に入力される信号を切り替える機能を有する。切替部１７は、光センサ１０と電気的に接続された検出信号端子（第１の信号端子）１７ａと、テスタユニット２２と電気的に接続された駆動信号端子（第２の信号端子）１７ｂと、一端１７ｄがスペクトラムアナライザ１４と電気的に接続された接続部１７ｃと、を有している。切替部１７によるスペクトラムアナライザ１４に入力される信号の切り替えは、接続部１７ｃの他端１７ｅを検出信号端子１７ａ又は駆動信号端子１７ｂのいずれかに接続することにより行われる。すなわち、他端１７ｅが検出信号端子１７ａに接続されている場合にはスペクトラムアナライザ１４には分岐回路１２により分岐された検出信号が入力され、他端１７ｅが駆動信号端子１７ｂに接続されている場合にはスペクトラムアナライザ１４にはテスタユニット２２から出力された駆動信号が入力される。なお、分岐回路１２にアンプ１９を接続し、切替部１７の検出信号端子１７ａにアテネータ１８を接続しても良い。

アテネ―タ１８及びアンプ１９は、スペクトラムアナライザ１３と検出信号端子１７ａとの間に設けられている。アテネ―タ１８は、信号減衰部としての機能を有している。アテネ―タ１８は、光センサ１０から検出信号端子１７ａへ向かって流れる検出信号、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３へ向かって逆流する反射信号、及び、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３へ向かって流れるクロストーク信号、の各電気信号を減衰する。ここで、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３に向かって逆流する反射信号とは、切替部１７の他端１７ｅが駆動信号端子１７ｂに接続されている際に、分岐回路１２から検出信号端子１７ａに向かって流れていた検出信号のうち、例えば、切替部１７の検出信号端子１７ａで反射しスペクトラムアナライザ１３に向かって逆流する信号をいう。また、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３に向かって流れるクロストーク信号とは、切替部１７の他端１７ｅが駆動信号端子１７ｂに接続されている状態において、駆動信号端子１７ｂからスペクトラムアナライザ１４に向かって流れる駆動信号が、接続されていない検出信号端子１７ａ（もしくは配線）に、電気的作用によって漏れる（まわり込む）ことによって発生するスペクトラムアナライザ１３に向かって流れる信号をいう。

アンプ１９は、光検出部１０から検出信号端子１７ａへ向かって流れる電気信号を所定の増幅率で増幅し、また、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３へ向かって流れる電気信号を減衰する。したがって、アンプ１９は、信号増幅部としての機能と信号減衰部としての機能を両方とも有している。これにより、アンプ１９は、光センサ１０からアテネ―タ１８を介して検出信号端子１７ａに向かって流れる検出信号を増幅するように設定されている。すなわち、光センサ１０から出力された検出信号は、アテネ―タ１８で一度減衰された後、アンプ１９によって減衰前の強度と同等になるように増幅される。また、アンプ１９は、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３に向かって流れる反射信号及びクロストーク信号については、増幅せず、減衰させるように設定されている。このようなアンプ１９としては、アイソレーションアンプやバッファアンプなどを用いることができる。また、アンプ１９は、信号の増幅率を切り替える構成としても良い。この場合、アンプ１９の増幅率を制御するアンプ制御部（不図示）をさらに備え、アンプ制御部（不図示）によって、入力された信号に対する増幅率を切り替える。これにより、アンプ１９は、光検出部１０から検出信号端子１７ａに向かって流れる電気信号を所定の増幅率で増幅し、また、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３へ向かって流れる電気信号を、増幅しない、もしくは、低い増幅率で増幅する。

次に、スペクトラムアナライザ１３，１４、信号同期部１５、出力信号処理部１６について、より詳細に説明する。スペクトラムアナライザ１３には検出信号が入力される。また、スペクトラムアナライザ１４には検出信号及び駆動信号が選択的に入力される。具体的に、他端１７ｅが検出信号端子１７ａに接続されている場合には、スペクトラムアナライザ１３，１４には、光センサ１０で検出された検出信号が入力される。この場合、出力信号処理部１６は、スペクトラムアナライザ１３に入力された検出信号に対して測定周波数帯域ＦＲ１を，スペクトラムアナライザ１４に入力された検出信号に対して測定周波数帯域ＦＲ２を、それぞれ設定する。スペクトラムアナライザ１３は測定周波数帯域ＦＲ１における検出信号から生成した信号を出力信号処理部１６に入力する。また、スペクトラムアナライザ１４は測定周波数帯域ＦＲ２における検出信号から生成した信号を出力信号処理部１６に入力する。そして、出力信号処理部１６は、スペクトラムアナライザ１３，１４から入力された信号の差分を算出することにより、解析信号を取得する。

また、切替部１７の他端１７ｅが駆動信号端子１７ｂに接続されている場合には、スペクトラムアナライザ１３には光センサ１０で検出された検出信号が入力され、スペクトラムアナライザ１４にはテスタユニット２２により半導体デバイス８に印加される駆動信号もしくは駆動信号の繰り返し周波数の整数倍の信号がリファレンス信号として入力される。スペクトラムアナライザ１３は検出信号から所定の周波数の信号を抽出し出力信号処理部１６に入力する。スペクトラムアナライザ１４はリファレンス信号の周波数の信号を抽出し出力信号処理部１６に入力する。そして、出力信号処理部１６は、スペクトラムアナライザ１３により入力された信号と、スペクトラムアナライザ１４により入力された信号との位相差を算出し、該位相差に基づいた位相画像を作成する。このような位相差を算出する前提として、信号同期部１５により、スペクトラムアナライザ１３を動作させる基準信号の周波数及び位相と、スペクトラムアナライザ１４を動作させる基準信号の周波数及び位相とが同期するように制御される。

次に、半導体デバイス検査装置１を用いた２つの計測手法（第１及び第２の計測手法）について説明する。第１の計測手法は、検出信号端子１７ａに他端１７ｅを接続して異常周波数を特定した後に、駆動信号端子１７ｂに他端１７ｅを接続し故障個所及び故障原因を特定する手法である。

第１の計測手法では、まず、切替部１７の他端１７ｅを検出信号端子１７ａに接続する。このとき、スペクトラムアナライザ１３，１４には、それぞれ光センサ１０において検出された検出信号が入力される。なお、スペクトラムアナライザ１３，１４それぞれに入力される検出信号は、複数の周波数の信号からなる。そして、出力信号処理部１６に対して、スペクトラムアナライザ１３が測定周波数帯域ＦＲ１の信号を抽出し出力するように、スペクトラムアナライザ１４が測定周波数帯域ＦＲ２の信号を抽出し出力するように、それぞれ設定する。なお、測定周波数帯域ＦＲ１と測定周波数帯域ＦＲ２とは異なる周波数帯域である。

上述した、出力信号処理部１６の設定について説明する。例えば、テスタユニット２２が、第１変調周波数を有する第１駆動信号、及び第１変調周波数と異なる第２変調周波数を有する第２駆動信号を半導体デバイス８に印加する場合において、それらの信号による変調を同時に観察するために、出力信号処理部１６は、第１駆動信号の第１変調周波数及び第２駆動信号の第２変調周波数に基づいて、測定周波数帯域ＦＲ１及び測定周波数帯域ＦＲ２を設定する。すなわち、測定周波数帯域ＦＲ１は、第１駆動信号の第１変調周波数のＮ倍（Ｎは自然数）の周波数を含むように設定され、測定周波数帯域ＦＲ２は、第２駆動信号の第２変調周波数のＮ倍（Ｎは自然数）の周波数を含むように設定される。これによれば、図２に示されるように、スペクトラムアナライザ１３で生成された測定周波数帯域ＦＲ１に基づく測定信号Ｓ１と、スペクトラムアナライザ１４で生成された測定周波数帯域ＦＲ２に基づく測定信号Ｓ２との差分から、測定周波数帯域ＦＲ１，ＦＲ２において、それぞれ、半導体デバイス検査装置のもつ固有の雑音等が除去された解析信号が取得できる。当該解析信号は、出力信号処理部１６によって、表示部２０に振幅像が表示される。

そして、表示部２０に表示された解析信号の振幅像を確認し、通常の振幅像と異なる像となっている周波数を、故障に起因する信号を含む周波数（異常周波数）として特定する。なお、解析信号の振幅像確認は、異常周波数が取得されるまで、測定周波数帯域ＦＲ１，ＦＲ２の設定を変更し繰り返し行われる。

そして、異常周波数が特定された場合には、切替部１７の他端１７ｅを、検出信号端子１７ａに接続された状態から駆動信号端子１７ｂに接続された状態に切り替える。このとき、スペクトラムアナライザ１３には光センサ１０において検出された検出信号が、スペクトラムアナライザ１４にはテスタユニット２２により半導体デバイス８に印加される駆動信号が、それぞれ入力される。スペクトラムアナライザ１３には、上述した異常周波数の検出信号が入力される。なお、信号同期部１５の設定により、スペクトラムアナライザ１３を動作させる基準信号の周波数及び位相と、スペクトラムアナライザ１４を動作させる基準信号の周波数及び位相とを同期するように制御する。

スペクトラムアナライザ１３，１４から出力された信号は、出力信号処理部１６に入力される。そして、出力信号処理部１６により、スペクトラムアナライザ１３，１４から出力された信号の位相差が算出され、該位相差に基づく位相画像が表示部２０に表示される。このような位相画像は、スキャン光学系５に導光される半導体デバイス８における光の照射領域を変更し、各照射領域について作成される。位相画像は、位相差に基づいた色で表示される。照射領域毎のスペクトラムアナライザ１３，１４から出力される信号の位相差として適正な色を把握しておくことで、該適正な色と乖離した色となっている（あるべき位相差となっていない）箇所を、半導体デバイス８の故障個所として特定できる。また、適正な色との乖離度合や、特定の色であるか否かなどによって、故障原因を特定できる。なお、故障原因とは、例えば半導体デバイス８の素子間の配線が切れている、高抵抗の部分がある、などである。

つづいて、第２の計測手法について説明する。第２の計測手法は、駆動信号端子１７ｂに他端１７ｅを接続して位相差から故障個所及び故障原因を特定した後に、検出信号端子１７ａに他端１７ｅを接続し半導体デバイス検査装置のもつ固有の雑音が除去された信号を取得する手法である。

第２の計測手法では、まず、切替部１７の他端１７ｅを駆動信号端子１７ｂに接続する。このとき、スペクトラムアナライザ１３には光センサ１０において検出された検出信号が、スペクトラムアナライザ１４にはテスタユニット２２により半導体デバイス８に印加される駆動信号が、それぞれ入力される。出力信号処理部１６に対しては、スペクトラムアナライザ１３が検出信号の中から所定の周波数の信号を抽出し出力するように設定し、スペクトラムアナライザ１４が駆動信号の周波数の信号を抽出し出力するように設定する。

スペクトラムアナライザ１３，１４から出力された信号は、出力信号処理部１６に入力される。そして、出力信号処理部１６により、スペクトラムアナライザ１３，１４から出力された信号の位相差が算出され、該位相差に基づく位相画像が表示部２０に表示される。このような位相画像は、スキャン光学系５に導光される半導体デバイス８における光の照射領域を変更し、各照射領域について作成される。位相画像は、位相差に基づいた色で表示される。位相画像から故障個所を特定すると、該故障個所が光の照射領域となるようにスキャン光学系５を調整する。

そして、切替部１７の他端１７ｅを、駆動信号端子１７ｂに接続された状態から検出信号端子１７ａに接続された状態に切り替える。このとき、スペクトラムアナライザ１３，１４には、それぞれ光センサ１０において検出された検出信号が入力される。なお、光センサ１０からの信号は、複数の周波数の信号からなる。そして、出力信号処理部１６に対して、図３に示すように、スペクトラムアナライザ１３が所定の周波数帯域（測定用周波数帯域）ＦＲ１の信号を抽出し出力するように設定し、スペクトラムアナライザ１４が半導体デバイス検査装置のもつ固有の雑音のうち周波数依存のない周波数帯域を加算したレベル以下となる周波数帯域（参照用周波数帯域）ＦＲ２の信号を抽出し出力するように設定する。

そして、出力信号処理部１６がスペクトラムアナライザ１３及びスペクトラムアナライザ１４から入力された信号の差分をとることで、ホワイトノイズが除去された信号（解析信号）を取得することができる。解析信号を用いることで、計測結果の高精度化が図られる。

以上説明したように、半導体デバイス検査装置１では、半導体デバイス８に照射される光を発生する光発生工程と、光発生工程において発生した光が半導体デバイス８に照射されたときに半導体デバイス８で反射された反射光を検出し検出信号を出力する光検出工程と、半導体デバイス８を駆動させる駆動信号を半導体デバイス８に印加する駆動信号印加工程と、検出信号をスペクトラムアナライザ１３に入力する第１の測定工程と、検出信号及び駆動信号をスペクトラムアナライザ１４に選択的に入力する第２の測定工程と、を含む半導体デバイス検査方法が実施される。

また、第２の測定工程は、上述したように、検出信号をスペクトラムアナライザ１４に入力した後に駆動信号をスペクトラムアナライザ１４に入力する手法と、駆動信号をスペクトラムアナライザ１４に入力した後に検出信号をスペクトラムアナライザ１４に入力する手法とがある。

このように、半導体デバイス検査装置１では、切替部１７が他端１７ｅの接続先を検出信号端子１７ａとした場合には、スペクトラムアナライザ１３，１４で２つの周波数の振幅同時計測が可能である。すなわち、半導体デバイス８の検査を効率的に行える。また、切替部１７が他端１７ｅの接続先を駆動信号端子１７ｂとして場合には、スペクトラムアナライザ１３には検出信号が入力されスペクトラムアナライザ１４には駆動信号が入力されることとなるため、検出信号の位相と駆動信号の位相とから位相差が算出でき、該位相差より故障個所及び故障原因を特定できる。すなわち、半導体デバイス８の検査を精度良く行うことができる。以上より、この半導体デバイス検査装置１によれば、半導体デバイス８の検査を効率良く且つ精度良く実施することができる。

また、切替部１７が他端１７ｅを駆動信号端子１７ｂに接続する場合に、スペクトラムアナライザ１３を動作させる基準信号の周波数及び位相と、スペクトラムアナライザ１４を動作させる基準信号の周波数及び位相とを同期させる信号同期部１５を備えることで、各スペクトラムアナライザ１３，１４間の基準周波数の誤差に起因する位相差が重畳されることが防止されるため、検出信号と駆動信号との位相差をより精度良く算出できる。

また、スペクトラムアナライザ１３と検出信号端子との間に設けられ、切替部１７が検出信号端子に接続していた他端１７ｅを駆動信号端子１７ｂに接続する場合に、検出信号端子からスペクトラムアナライザ１３へ向かう方向に流れる電気信号を減衰する信号減衰部を更に備えることで、切替部１７が他端１７ｅの接続を検出信号端子１７ａから駆動信号端子１７ｂに切り替えた際に、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３に向かって逆流する検出信号、及び、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３に向かって流れる駆動信号を適切に減衰できる。これにより、ノイズ信号がスペクトラムアナライザ１３に入力されることを防止でき、検出信号と駆動信号との位相差をより精度良く算出できる。

以上、本発明の一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るものではない。例えば、半導体デバイス８に照射される光を発生する光発生部は、レーザ光源２に限定されず、スーパールミネッセントダイオード等の他の光源であってもよい。また、半導体デバイス８に対し、電気信号に代えて、熱を印加してもよい。また、第１の電気計測部および第２の電気計測部としては、スペクラムアナライザなどのスペクトル分析器に限らず、ロックインアンプやオシロスコープなどさまざまな電気計測機器（またはそれらの機能を有する装置）でもよい。また、それらの電気計測機器を組み合わせてもよく、例えば、第１の電気計測部としてスペクトラムアナライザを、第２の電気計測部としてロックインアンプを採用してもよい。さらに、複数のスペクトル分析部を備えるスペクトラムアナライザを用いても良い。このようなスペクトラムアナライザは、スペクトラムアナライザ１３に相当する第１の電気計測部に信号を入力する第１のチャンネルとスペクトラムアナライザ１４に相当する第２の電気計測部に信号を入力する第２のチャンネルを備えており、第１のチャンネルは、分岐回路１２に電気的に接続され、第２のチャンネルは切替部１７の他端１７ｄに電気的に接続される。

また、図４に示される半導体デバイス検査装置１ｘのように、信号減衰部として、グランド端子２３ｂに接続された電気抵抗２３ａを有する信号減衰機構２３を備えるとともに、一端が該電気抵抗２３ａと接続された減衰切替部１７ｆを備え、切替部１７が検出信号端子１７ａに接続していた他端１７ｅを駆動信号端子１７ｂに接続する場合に、減衰切替部１７ｆの電気抵抗２３ａと接続されていない側の端部が検出信号端子１７ａに接続される構成であってもよい。この構成によれば、切替部１７が他端１７ｅの接続を検出信号端子１７ａから駆動信号端子１７ｂに切り替えた場合に、減衰切替部１７ｆが検出信号端子１７ａに接続されるため、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３に向かって流れる電気信号はグランドに出力されることとなる。よって、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３に向かって流れる電気信号を適切に減衰できる。なお、検出信号端子１７ａと分岐回路１２との間にアテネータ１８とアンプ１９から構成される信号減衰部を更に備えても良い。

また、図５に示される半導体デバイス検査装置１ｙのように、信号減衰部として、グランド端子２５ｂに接続された電気抵抗２５ａを有する信号減衰機構２５を備えるとともに、分岐回路１２と電気的に接続された分岐回路端子（第４の信号端子）２４ａと、電気抵抗２５ａと電気的に接続された減衰端子（第３の信号端子）２４ｂと、一端が検出信号端子１７ａと電気的に接続され他端と、分岐回路端子２４ａが減衰端子２４ｂ又は一端が検出信号端子１７ａと電気的に接続され他端のいずれかと電気的に接続可能とされた中間接続部２４ｃと、から構成された中間切替部２４を有してもよい。この構成によれば、切替部１７が他端１７ｅを検出信号端子１７ａに接続している場合には中間接続部２４ｃを一端が検出信号端子１７ａと電気的に接続され他端に接続し、切替部１７が他端１７ｅの接続を検出信号端子１７ａから駆動信号端子１７ｂに切り替えた場合には中間接続部２４ｃを減衰端子２４ｂに接続することで、分岐回路端子２４ａからスペクトラムアナライザ１３に向かって流れる電気信号はグランドに出力されることとなる。よって、検出信号端子１７ａからスペクトラムアナライザ１３に向かって流れる電気信号を適切に減衰できる。なお、分岐回路端子２４ａと分岐回路１２との間にアテネータ１８とアンプ１９から構成される信号減衰部を更に備えても良い。

１，１ｘ，１ｙ…半導体デバイス検査装置、２…レーザ光源（光発生部）、８…半導体デバイス、１０…光センサ（光検出部）、１２…分岐回路、１３…スペクトラムアナライザ（第１の電気計測部、第１のスペクトル分析部、第１のスペクトラムアナライザ）、１４…スペクトラムアナライザ（第２の電気計測部、第２のスペクトル分析部、第２のスペクトラムアナライザ）、１５…信号同期部、１６…出力信号処理部、１７…切替部、１７ａ…検出信号端子（第１の信号端子）、１７ｂ…駆動信号端子（第２の信号端子）、１７ｃ…接続部、１７ｄ…一端、１７ｅ…他端、１７ｆ…減衰切替部、１８…アテネ―タ（信号減衰部/減衰器）、１９…アンプ（信号減衰部/増幅器）、２０…表示部、２２…テスタユニット（駆動信号印加部）、２３ａ，２５ａ…電気抵抗、２３ｂ，２５ｂ…グランド、２４ａ…分岐回路端子（第４の信号端子）、２４ｂ…減衰端子（第３の信号端子）、２４ｃ…中間接続部。

Claims (12)

1. 被検査デバイスである半導体デバイスに照射される光を発生する光発生部と、
   前記光発生部が発生した前記光が前記半導体デバイスに照射されたときに前記半導体デバイスで反射された反射光を検出し、検出信号を出力する光検出部と、
   前記半導体デバイスを駆動させる駆動信号を前記半導体デバイスに印加する駆動信号印加部と、
   前記検出信号が入力される第１の電気計測部と、
   前記検出信号及び前記駆動信号が選択的に入力される第２の電気計測部と、
   前記光検出部と電気的に接続された第１の信号端子、前記駆動信号印加部と電気的に接続された第２の信号端子、及び、一端が前記第２の電気計測部と電気的に接続された接続部を有する切替部と、を備え、
   前記切替部は、前記接続部の他端を前記第１の信号端子に接続することで前記第２の電気計測部に前記検出信号を入力させ、前記接続部の前記他端を前記第２の信号端子に接続することで前記第２の電気計測部に前記駆動信号を入力させる、半導体デバイス検査装置。
2. 前記第１の電気計測部と前記第１の信号端子との間に設けられ、前記第１の信号端子から前記第１の電気計測部へ向かう方向に流れる電気信号を減衰する信号減衰部を更に備える、請求項１記載の半導体デバイス検査装置。
3. 前記信号減衰部は、前記光検出部から前記第１の信号端子へ向かう電気信号を増幅し、前記第１の信号端子から前記第１の電気計測部へ向かう電気信号を減衰させる増幅器を有する、請求項２記載の半導体デバイス検査装置。
4. 前記信号減衰部は、前記光検出部から前記第１の信号端子へ向かう電気信号を増幅する増幅器と、前記光検出部から前記第１の信号端子へ向かう電気信号、及び、前記第１の信号端子から前記第１の電気計測部へ向かう電気信号を減衰する減衰器と、を有する、請求項２記載の半導体デバイス検査装置。
5. 前記信号減衰部は、グランドに電気的に接続された電気抵抗を有し、
   前記切替部は、前記電気抵抗と電気的に接続された減衰切替部を有し、
   前記切替部は、前記接続部の前記他端を前記第２の信号端子に接続する場合に、前記減衰切替部を前記第１の信号端子に電気的に接続する、請求項２記載の半導体デバイス検査装置。
6. 前記信号減衰部は、グランドに電気的に接続された電気抵抗を有し、
   前記切替部は、前記電気抵抗と電気的に接続された第３の信号端子、前記光検出部と電気的に接続された第４の信号端子、及び、一端が前記第１の信号端子と電気的に接続された中間接続部を更に有し、
   前記切替部は、前記接続部の前記他端を前記第１の信号端子に接続する場合に、前記中間接続部を前記第４の信号端子に接続し、前記接続部の前記他端を前記第２の信号端子に接続する場合に、前記中間接続部を前記第３の信号端子に接続する、請求項２記載の半導体デバイス検査装置。
7. 第１の電気計測部および第２の電気計測部は、複合波の各成分の振幅を測定する、第１のスペクトル分析部および第２のスペクトル分析部である、請求項１〜６のいずれか一項記載の半導体デバイス検査装置。
8. 前記切替部が前記他端を前記第２の信号端子に接続する場合に、前記第１のスペクトル分析部を動作させる基準信号の周波数及び位相と、前記第２のスペクトル分析部を動作させる基準信号の周波数及び位相とを同期させる信号同期部を更に備える、請求項７記載の半導体デバイス検査装置。
9. 第１の電気計測部は、複合波の各成分の振幅を測定するスペクトル分析部であり、第２の電気計測部はロックイン増幅部である、請求項１〜６のいずれか一項記載の半導体デバイス検査装置。
10. 被検査デバイスである半導体デバイスに照射される光を発生する光発生工程と、
    前記光発生工程において発生した前記光が前記半導体デバイスに照射されたときに、前記半導体デバイスで反射された反射光を検出し、検出信号を出力する光検出工程と、
    前記半導体デバイスを駆動させる駆動信号を前記半導体デバイスに印加する駆動信号印加工程と、
    前記検出信号を第１の電気計測部に入力する第１の測定工程と、
    前記検出信号及び前記駆動信号を第２の電気計測部に選択的に入力する第２の測定工程と、を含む、半導体デバイス検査方法。
11. 前記第２の測定工程において、前記検出信号を前記第２の電気計測部に入力した後に、前記駆動信号を前記第２の電気計測部に入力する、請求項１０記載の半導体デバイス検査方法。
12. 前記第２の測定工程において、前記駆動信号を前記第２の電気計測部に入力した後に、前記検出信号を前記第２の電気計測部に入力する、請求項１０記載の半導体デバイス検査方法。

Images