KR102443173B1 - 전자광학 파형 분석 프로세스 - Google Patents

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Abstract

재구성 가능한 광학 프로브는 테스트 중인 디바이스로부터의 신호를 측정하는 데 사용된다. 재구성 가능한 광학 프로브는 테스트 중인 디바이스의 셀 내의 목표 프로브 위치에 위치된다. 셀은 피측정 목표 네트 및 비목표 네트를 포함한다. 테스트 패턴이 셀에 적용되고 이에 따라 레이저 프로브(LP) 파형이 얻어진다. 목표 네트 파형은, (i) 링 형상 빔의 중심에 비교적 낮은 강도 영역을 갖는 링 형상 빔을 생성하도록 재구성 가능한 광학 프로브를 구성하는 것; (ii) 목표 네트에 비교적 낮은 강도 영역이 적용된 목표 프로브 위치에서의 셀에 테스트 패턴을 재적용하고 이에 따라 크로스토크 LP 파형을 얻는 것; (iii) 크로스토크 LP 파형을 정규화하는 것; 및 (iv) LP 파형으로부터 정규화된 크로스토크 LP 파형을 제하여 목표 네트 파형을 결정하는 것에 의해 LP 파형으로부터 추출된다.

Description

전자광학 파형 분석 프로세스
집적 회로는 다양한 원인으로부터 회로 고장을 경험한다. 예를 들어, 제조 프로세스의 문제는 회로가 적절하게 작동하는 것을 방해하는 결함을 초래할 수 있다. 집적 회로는 고객에게 배송되기 전에 적절한 작동을 위해 제조 시설에서 테스트된다. 그러나, 집적 회로는 집적 회로의 모든 회로 노드를 테스트할 수 없기 때문에 제조 테스트 중에 발견되지 않는 결함을 가질 수 있다. 또한, 집적 회로는 공장에서 적절하게 작동할 수 있지만, 차후에 최종 사용자에게 판매되는 더 큰 제품에 배치될 때에 고장날 수 있다. 차후 고장은 시간 경과에 따른 회로 열화, 균열 및 보이드로 이어지는 기계적 응력, 및 이동성 이온으로부터의 화학적 오염으로 인해 야기될 수 있다. 집적 회로의 제조 프로세스, 설계, 신뢰성 또는 부정확한 사용으로 인해 고장이 발생할 때에는, 시정 조치를 취하기 위해 고장을 분리하고 고장 원인을 판정할 필요가 있다.
집적 회로 엔지니어는 통상적으로 고장이 발생한 동작을 판정한 다음에 고장을 일으킨 회로 요소를 식별한다. 테스트 프로그램은 통상적으로 동작을 식별하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 실제 고장난 회로를 분리하는 것은 훨씬 더 어렵다. 역사적으로, 엔지니어는 칩을 덮고 있는 패시베이션을 제거하고 노출된 금속에 작은 바늘과 후속하여 전자빔을 배치하여, 신호를 캡처하고 캡처된 신호를 예상 결과와 비교했다. 그러나, 플립칩 기술의 출현과 함께 집적 회로 제조 기술이 발전함에 따라, 기계적 프로브에 비해 회로 특징부가 너무 작아져서 엔지니어가 레이저 프로빙을 채택하게 되었다.
광학 프로빙 또는 전자광학 프로빙이라고도 알려진 레이저 프로빙에 따르면, 레이저 소스가 집적 회로의 단일 노드에 집중되고, 반사된 레이저 광의 특성은 시간 경과에 따른 노드 전압의 변화를 나타낸다. 통상적인 레이저 프로빙은 가시광 또는 적외선 방사선을 사용하며, 칩은 배면, 즉 비활성 표면으로부터 프로빙된다. 이 기술은 프로빙 분해능을 약 200 나노미터(nm)까지 낮출 수 있게 했다. 그러나, 최소 트랜지스터 기하학적 구조가 16nm 및 14nm와 같은 훨씬 더 작은 크기로 축소됨에 따라, 특히 다른 능동 트랜지스터 부근에서 레이저 프로빙을 사용하여 단일 트랜지스터의 작동을 식별하기가 어려워졌다.
이들 문제를 해결하기 위한 하나의 알려진 기술은 실리콘이 가시 스펙트럼에서 높은 흡수성을 가지고 있음에도 불구하고 가시 스펙트럼의 광과 같은 더 짧은 파장 광을 사용하여 배면으로부터 집적 회로 다이를 프로빙하는 것이다. 더 양호한 분해능을 달성하지만, 이 기술은 다른 문제를 생성한다. 첫째로, 기판에서 흡수를 통한 신호 손실을 극복하기 위해 집적 회로 다이를 5 마이크론(㎛) 미만으로 얇게 할 필요가 있어, 고장을 분석하기가 어려워진다. 이 프로세스는 다이를 얇게 함으로써 야기되는 손상의 위험을 증가시키고, 능동 회로의 열 소산에 영향을 미친다. 둘째로, 감소된 파장 때문에, 광 자체가 회로의 행동 양식을 변화시킬 수 있다. 따라서, 이 기술은 부적절한 것으로 판명되었다.
도 1은 종래 기술에 알려진 기술을 사용하여 프로빙되는 집적 회로의 단면을 도시한다.
도 2는 일부 실시형태에 따른 레이저 프로빙 시스템을 블록도 형태로 도시한다.
도 3은 크로스토킹 디바이스를 구비한 집적 회로(300)의 일부 배면도를 도시한다.
도 4는 일부 실시형태에 따른 도 2의 레이저 프로빙 시스템으로 수행되는 레이저 프로브 측정 프로세스의 흐름도를 나타낸다.
도 5는 파형 소스의 그래픽 묘사로 LP 파형 획득 프로세스를 도시하는 파형도를 나타낸다.
도 6은 파형 소스의 그래픽 묘사로 크로스토크 LP 파형 획득 프로세스를 도시하는 파형도를 나타낸다.
도 7은 도 5 및 도 6의 파형에 기초한 목표 네트 파형(target net waveform)의 파형도를 나타낸다.
도 8은 일부 실시형태에 따른 나선형 위상판 광학 각운동량(optical angular momentum; OAM) 변조기를 사시도로 도시한다.
다음의 설명에서, 상이한 도면에서 동일한 참조 기호의 사용은 유사 또는 동일한 항목을 나타낸다. 달리 언급하지 않는 한, 단어 "결합된" 및 그의 관련 동사 형태는 본 기술 분야에 알려진 수단에 의한 직접 전기 연결 및 간접 전기 연결 모두를 포함하며, 달리 언급하지 않는 한, 직접 연결에 대한 임의의 설명은 적절한 형태의 간접 전기 연결을 사용하는 대체 실시형태도 암시한다. 또한, 다양한 구성요소는 "광학" 또는 "광학적"이라고 지칭되지만, 이들 명칭은 전자기 신호가 반드시 가시 범위 내에 있음을 암시하지 않는 것임을 이해해야 한다.
방법은 광학 프로브 테스트를 수행하고 목표 네트 파형을 추출한다. 방법은 테스트 중인 디바이스의 셀 내의 목표 프로브 위치에 재구성 가능한 광학 프로브를 위치시키는 단계를 포함하고, 셀은 피측정 목표 네트 및 복수의 비목표 네트를 포함한다. 목표 프로브 위치에서 재구성 가능한 광학 프로브가 있는 셀에 테스트 패턴이 적용되고 이에 따라 레이저 프로브(LP) 파형이 얻어진다. 목표 네트 파형은, (i) 링 형상 빔의 중심에 비교적 낮은 강도 영역을 갖는 링 형상 빔을 생성하도록 재구성 가능한 광학 프로브를 구성하는 것; (ii) 목표 네트에 비교적 낮은 강도 영역이 적용된 목표 프로브 위치에서의 셀에 테스트 패턴을 재적용하고 이에 따라 크로스토크 LP 파형을 얻는 것; (iii) 크로스토크 LP 파형을 정규화하는 것; 및 (iv) LP 파형으로부터 정규화된 크로스토크 LP 파형을 제하여 목표 네트 파형을 결정하는 것에 의해 LP 파형으로부터 추출된다.
레이저 프로빙 시스템은 셀을 갖는 테스트 중인 디바이스를 레이저 프로빙하기 위한 것이다. 레이저 프로빙 시스템은 레이저 소스, 광학 시스템, 수신기 회로 및 테스트 컨트롤러를 포함한다. 광학 시스템은, 레이저 소스로부터의 광에 응답하여 테스트 중인 디바이스의 선택 가능한 위치에 재구성 가능한 광학 프로브를 제공하고, 테스트 중인 디바이스로부터 반사 광을 수신하고, 반사 광을 출력하기에 적합하다. 수신기 회로는 광학 시스템으로부터 반사 광을 수신하고, 반사 광에 응답하여 레이저 프로브(LP) 파형을 제공한다. 테스트 컨트롤러는 LP 파형을 수신하기 위한 제1 입력, 및 측정 신호를 제공하기 위한 출력을 포함한다. 테스트 컨트롤러는, 재구성 가능한 광학 프로브가 목표 프로브 위치에서 테스트 중인 디바이스에 테스트 패턴을 적용하게 하고, 수신기 회로를 트리거하여 LP 파형을 캡처하며, 목표 네트 파형이 (i) 링 형상 빔의 중심에 비교적 낮은 강도 영역을 갖는 링 형상 빔을 생성하도록 재구성 가능한 광학 프로브를 구성하는 것; (ii) 목표 네트에 비교적 낮은 강도 영역이 적용된 목표 프로브 위치에서의 셀에 테스트 패턴을 재적용하고 이에 따라 크로스토크 LP 파형을 얻는 것; (iii) 크로스토크 LP 파형을 정규화하는 것; 및 (iv) LP 파형으로부터 정규화된 크로스토크 LP 파형을 제하여 목표 네트 파형을 결정하는 것에 의해 LP 파형으로부터 추출되게 한다.
레이저 프로빙 시스템용 분석 시스템은 수신기 회로 및 테스트 컨트롤러를 포함한다. 수신기 회로는 재구성 가능한 광학 프로브로부터 생성된 반사 광을 수신하기 위한 입력, 측정 신호를 수신하기 위한 제어 입력, 및 반사 광의 레이저 프로브(LP) 파형을 제공하기 위한 출력을 포함한다. 테스트 컨트롤러는 LP 파형을 수신하기 위한 제1 입력 및 측정 신호를 제공하기 위한 출력을 포함한다. 테스트 컨트롤러는, 재구성 가능한 광학 프로브가 목표 프로브 위치에서 테스트 중인 디바이스에 테스트 패턴을 적용하게 하고, 수신기 회로를 트리거하여 LP 파형을 캡처하며, 목표 네트 파형이 (i) 링 형상 빔의 중심에 비교적 낮은 강도 영역을 갖는 링 형상 빔을 생성하도록 재구성 가능한 광학 프로브를 구성하는 것; (ii) 목표 네트에 비교적 낮은 강도 영역이 적용된 목표 프로브 위치에서 테스트 패턴을 재적용하고 이에 따라 크로스토크 LP 파형을 얻는 것; (iii) 크로스토크 LP 파형을 정규화하는 것; 및 (iv) LP 파형으로부터 정규화된 크로스토크 LP 파형을 제하여 목표 네트 파형을 결정하는 것에 의해 LP 파형으로부터 추출되게 한다.
도 1은 종래 기술에 알려진 기술을 사용하여 프로빙되는 집적 회로(100)의 단면을 도시한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 집적 회로(100)는 상부 상에 배향된 활성 표면을 포함하는 전면 및 저부 상에 배향된 배면을 갖는다. 집적 회로(100)는 저농도 도핑 p형("p-") 기판(110)으로 형성된다. 도 1의 단면도는 소스 부분(120), 게이트 부분(130), 및 드레인 부분(140)으로 형성된 MOS(metal-oxide-semiconductor) 트랜지스터를 갖는 집적 회로(100)의 일부를 나타낸다. 소스 부분(120)은 트랜지스터의 소스를 형성하는 고농도 도핑 n형("n+") 확산부(121), n+ 소스 영역(121) 아래에 놓인 자유 캐리어 영역(122), 및 "VSS"(도 2에는 도시되지 않음)로 라벨링된 더욱 음의 전원 전압 단자를 형성하는 도체까지 상방으로 연장하는 금속 비아(123)를 갖는다. 게이트 부분(130)은 게이트(131), 게이트 유전체(132), 자유 캐리어 영역(133), "+VG"로 라벨링된 전압을 전도하는 신호 도체(도 2에 도시되지 않음)까지 상방으로 연장하는 비아(134), 및 측벽 부분(135 및 136)을 포함한다. 드레인 부분(140)은 트랜지스터의 드레인을 형성하는 n+ 드레인 확산부(141), n+ 드레인 확산부(141) 아래에 놓인 자유 캐리어 영역(142), 및 "+VD"로 라벨링된 신호를 전도하는 신호 도체(도 1에 도시되지 않음)에 대한 비아(143)를 갖는다. 집적 회로(100)는 또한 트랜지스터의 좌측 및 우측 단부에 산화물 영역(150, 160)을 포함한다. 산화물 영역(150, 160)은 트랜지스터의 소스 및 드레인 영역을 주변 회로로부터 격리시키는 고저항 유전체 영역이다. 도 1은 STI(Shallow Trench Isolation)에 의해 형성되는 것과 같이 기판(110)에 형성된 영역으로서 산화물 영역(150 및 150)을 나타내고 있지만, 트랜지스터는 단 하나의 가능한 디바이스 구조체, 즉 n채널 MOS 트랜지스터에 의해 형성되어 있고, P채널 MOS 트랜지스터, SOI(silicon-on-insulator) 트랜지스터, FINFET 등과 같은 다른 디바이스 구조체도 레이저 프로빙을 사용하여 분석될 수 있음이 분명해야 한다.
트랜지스터를 프로빙하는 것이 바람직할 때, 레이저 프로빙 시스템(도 1에는 도시되지 않음)은 집적 회로(100)의 배면을 통해 게이트 부분(130) 아래의 자유 캐리어 영역(133)에 광의 입사 빔(170)을 제공한다. 트랜지스터가 전도성 및 비전도성이 됨에 따라, 자유 캐리어 영역(133)의 크기가 증가 및 감소하여 반사 빔(180)을 진폭 변조한다. 레이저 프로빙 시스템은 반사된 레이저 광의 진폭을 측정하여 트랜지스터가 원하는 시점에 전도성인지의 여부를 판정하는 수신기 회로를 포함한다. 또한, 측정은 반복적으로 발생하여 레이저 프로빙 시스템이 관심 있는 기간 동안 전기 신호를 재구성할 수 있는 히스토그램을 형성할 수 있다.
도 2는 일부 실시형태에 따른 레이저 프로빙 시스템(200)을 블록도 형태로 도시한다. 레이저 프로빙 시스템(200)은 일반적으로 테스트 중인 디바이스(210), 레이저 소스(220), 조정 가능한 필터/광학 각운동량(OAM) 변조기(221), 광학 시스템(230), 수신기 회로(240), 테스트 컨트롤러(260), 및 미러 위치 컨트롤러(270)를 포함한다.
테스트 중인 디바이스(210)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 전면이 상방으로 배향되고 배면이 하방으로 배향되는 집적 회로이다. 테스트 중인 디바이스(210)는 또한 입력 단자에 적용된 테스트 프로그램을 사용하여 레이저 프로빙될 셀(212)을 갖는다.
레이저 소스(220)는 미리 결정된 주파수에서 간섭성 레이저 광의 입사 빔을 방출한다. 일부 실시형태에서, 입사 빔은 적외선 영역에서 파장(λ)을 가질 수 있다. 특히, 입사 빔은 λ = 1064nm, λ = 1122nm, λ = 1154nm 또는 λ = 1319nm와 같은 근적외선 영역의 파장을 가질 수 있다. 하나의 특정 실시형태에서, 입사 빔은 λ = 785nm인 가시 범위에 훨씬 더 가까운 파장을 갖는 파장을 갖는다. 일부 구현예에서, 광학 프로브는 테스트 중인 디바이스의 표면 상에 100nm 내지 300nm의 크기를 갖는다. 조정 가능한 필터/OAM 변조기(221)는 후술하는 바와 같이 링 형상 빔 패턴을 생성하기 위해 레이저 소스(220)의 빔을 변경하는 광학 필터 또는 변조기이다. 조정 가능한 필터/OAM 변조기(221)는 테스트 컨트롤러(260)의 커맨드에 따라 레이저 소스(220)의 빔이 정상 형태로부터 변경되지 않고 통과하는 제1 모드, 및 필터 또는 변조기가 활성화되고 링 형상 빔 패턴이 생성되는 제2 모드로 조정한다. 조정 기능은 임의의 적절한 방식으로 달성된다. 예를 들어, 일부 실시형태에서 필터는 빔 경로 안팎으로 이동되거나 또는 빔 경로가 필터를 포함하도록 변경된다. 일부 실시형태에서, 링 형상 빔을 생성하기 위해 레이저 광을 변조하도록 구성된 제2 레이저 소스가 활성화되는 한편, 수정되지 않은 레이저 소스는 비활성화된다.
광학 시스템(230)은 빔 스플리터(231), X/Y 스캔 미러(232), 스캔 렌즈(233), 튜브 렌즈(234), 대물 렌즈(235) 및 포커스 렌즈(236)를 포함한다. 빔 스플리터(231)는 도 2에 배향된 바와 같이 좌측 표면과 우측 표면을 갖는다. 좌측 표면은 레이저 소스(220)에 의해 방출된 광을 수신하고 실질적으로 중단없이 빔 스플리터(231)를 통해 광을 통과시킨다. 우측 표면은 광을 수신하여 상방으로 반사한다. X/Y 스캔 미러(232)는 광을 반사하고, 방출되고 반환된 광의 위치를 테스트 중인 디바이스(210)의 배면으로/으로부터 이동하도록 제어 가능하다. 스캔 렌즈(233), 튜브 렌즈(234) 및 대물 렌즈(235)는 또한 X/Y 스캔 미러(232)를 제어함으로써 원하는 위치로 조향된 테스트 중인 디바이스(210)의 배면 상의 입사 레이저 광을 조절한다. 입사 방사선은 셀(212)의 회로와 상호 작용하고 셀(212)의 전기 상태에 따라 반사 빔을 형성한다. 반사 광은 대물 렌즈(235), 튜브 렌즈(234) 및 스캔 렌즈(233)를 통과하고, X/Y 스캔 미러(232) 및 빔 스플리터(231)에 의해 포커스 렌즈(236)를 통해 검출용 수신기 회로(240)로 유도된다.
수신기 회로(240)는 이미지 센서(242), 버퍼(244), 및 신호 캡처 및 저장 블록(246)을 포함한다. 이미지 센서는 포커스 렌즈(236)로부터 입사 방사선을 수신하고, 이에 따라 전기 신호를 제공한다. 버퍼(244)는 이미지 센서(242)의 출력 왜곡을 방지하기 위해 전기 신호를 재구동한다. 신호 캡처 및 저장 블록(246)은 버퍼(244)의 출력에 연결된 제1 입력, "CONTROL"로 라벨링된 제어 신호를 수신하기 위한 제2 입력, 및 "LP WAVEFORM"으로 라벨링된 신호를 제공하기 위한 출력을 갖는다. 이러한 방식으로, 수신기 회로(240)는 광학 시스템(230)으로부터의 반사 광을 전기 신호 LP WAVEFORM으로 변환한다.
테스트 컨트롤러(260)는 LP WAVEFORM을 수신하기 위한 제1 입력, CONTROL 신호를 제공하기 위한 제1 출력, 테스트 패턴을 제공하고 테스트 패턴에 응답하여 테스트 중인 디바이스(210)에 의해 제공되는 출력 신호를 수신하기 위해 테스트 중인 디바이스(210)에 연결된 제2 출력, 및 "X/Y POSITION"으로 라벨링된 위치 신호를 제공하기 위한 제3 출력을 갖는다.
미러 위치 컨트롤러(270)는 X/Y POSITION 신호를 수신하기 위해 테스트 컨트롤러(260)의 제3 출력에 연결된 입력, 및 광학 시스템(230)에 연결된 출력을 갖는다. 예를 들어, 광학 시스템(230)에 제공되는 출력은 포커싱된 입사 빔을 셀(212)에 대해 다른 위치로, 또는 X/Y POSITION으로 나타낸 테스트 중인 디바이스(210) 내의 다른 위치로 조정하기 위해 X/Y 스캔 미러(232)의 위치로 변경하는 전압일 수 있다.
작동 시, 광학 시스템(230)은 레이저 소스(220)에 의해 방출된 입사 방사선을 수신하고, 이를 테스트 중인 디바이스(210)의 배면에 포커싱하며, 입사 방사선과 셀(212)의 활성 노드의 상호 작용에 의해 변경되는 반사 방사선을 수신한다. 이미지 센서(242)는 반사 광을 수신하고 이에 따라 전기 신호를 제공하는 광센서 어레이이다. 일반적으로, 전기 신호는 이미지 센서(242)의 픽셀에서 수신된 반사 방사선의 양에 비례한다. 신호 캡처 및 저장 블록(246)은 CONTROL 신호에 의해 시작된 시간 기간에 걸쳐 파형 강도의 히스토그램을 형성한다. 테스트 컨트롤러(260)는 테스트 패턴의 실행 시 선택된 지점에서 CONTROL 신호를 제공한다. 예를 들어, 테스트 중인 디바이스(210)가 데이터 프로세서인 경우, 테스트 컨트롤러(260)는 테스트 패턴을 실행하여, 실행된 특정 명령어의 실행 중에 고장이 발생하는 것을 판정한다.
매우 작은 기하학적 구조의 문제점 중 하나는 LP 파형이 종종 목표 네트 부근에 있는 다른 네트로부터의 많은 크로스토크 신호를 포함한다는 것이다. 목표 네트는 현재 측정을 원하는 테스트 중인 디바이스의 전기 네트워크이다. 현재 측정을 원하지 않는 다른 네트는 비목표 네트라고 지칭된다. 테스트 컨트롤러(260)는 아래에서 더욱 설명되는 바와 같이 LP 파형으로부터 목표 네트 파형을 추출하도록 작동한다.
도 3은 크로스토킹 디바이스를 구비한 집적 회로(300)의 일부 배면도를 도시한다. 집적 회로(300)는 관심 있는 셀(310) 및 2개의 크로스토크 디바이스(C1 및 C2)를 포함하며, 여기서 C1은 영역(320)에서 상당한 크로스토크를 생성하고 C2는 영역(330)에서 상당한 크로스토크를 생성한다. 셀(310)의 영역은 2개의 잠재적인 프로브 포인트(340 및 350)를 포함한다. 프로브 포인트(340)에서 프로빙이 발생하는 경우, 프로브 포인트(340)가 영역(320)에 있기 때문에 크로스토크 디바이스(C1)는 측정된 LP 파형에 영향을 미친다. 그러나, 프로브 포인트(350)에서 프로빙이 발생하는 경우, 프로브 포인트(350)가 영역(320) 또는 영역(330)에 없기 때문에 크로스토크 디바이스(C1 및 C2)는 측정된 LP 파형에 크게 영향을 미치지 않는다.
셀(310)의 영역은, 14nm 기술에서 레이저 프로브가 적절하게 위치하더라도 다수의 주변 트랜지스터의 활동을 측정하도록 하는 것이다. 예를 들어, 14nm 기술에 의하면, 트랜지스터의 접촉 폴리 피치(CPP)는 약 78nm이고, 레이저 프로브는 대략 6개 내지 9개의 트랜지스터의 활동을 캡처한다. 또한, 더 작은 7nm 기술로 제조된 집적 회로의 경우, CPP는 약 55nm까지 떨어진다. 따라서, 트랜지스터의 크기가 감소함에 따라, 크로스토크 신호로부터 목표 네트 신호를 추출하는 것이 보다 더 중요해진다.
도 4는 일부 실시형태에 따른 도 2의 레이저 프로빙 시스템으로 수행되는 레이저 프로브 측정 프로세스의 흐름도(400)를 나타낸다. 흐름도(400)는, 통상적으로 테스트 중인 디바이스의 특정 선택 셀 내의 목표 네트로 유도되는 목표 위치에 광학 프로브를 위치시키는 블록(402)으로 시작한다. 블록(404)에서, 목표 프로브 위치에서 광학 프로브가 있는 셀에 테스트 패턴이 적용되고 목표 패턴에 응답하여 레이저 프로브(LP) 파형이 얻어진다. LP 파형은 전술한 바와 같이 광학 프로브 영역 내에 속하는 비목표 네트로부터 기인한 크로스토크를 포함한다.
방법은 LP 파형으로부터 목표 네트 파형을 추출하여 목표 네트의 더욱 정확한 측정치를 얻는다. 이러한 추출을 수행하기 위해, 블록(406)에서 광학 프로브는 링 형상 빔의 중심에 비교적 낮은 강도 영역을 갖는 링 형상 빔을 생성하도록 재구성된다. 이 재구성은 통상적으로 아래에서 더욱 설명되는 바와 같이 필터 또는 OAM 변조기를 조정함으로써 수행된다. 다른 실시형태에서, 조정은 다른 방식으로, 예를 들어 원하는 빔 형상을 포함하는 제2 레이저 소스로 작동하도록 광학 프로브를 재구성함으로써 구현된다. 다음으로, 블록(408)에서, 테스트 패턴은 비교적 낮은 강도 영역이 목표 네트에 적용된 목표 프로브 위치에서의 셀에 재적용된다. 테스트 패턴에 응답하여 크로스토크 LP 파형이 얻어진다.
블록(410)에서, 크로스토크 LP 파형은 블록(404)에서 얻어진 LP 파형에 대해 정규화된다. 이 정규화는 LP 파형에 존재하는 크로스토크 신호의 신호 레벨과 유사하도록 크로스토크 LP 파형의 신호 레벨을 스케일링한다. 일부 실시형태에서, 광학 프로브가 블록(406)의 재구성 전후에 유사한 크기를 갖는 경우에는 정규화가 필요하지 않다. 다음으로 블록(412)에서, 프로세스는 LP 파형으로부터 정규화된 크로스토크 LP 파형을 제함으로써 목표 네트 파형을 결정한다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 프로세스를 도시하는 일련의 도면이다. 도 5는 파형 소스의 그래픽 묘사로 LP 파형 획득 프로세스를 도시하는 파형도(500)를 나타낸다. 광학 프로브 빔(502)은 광학 프로브가 재구성되기 전의 초기 형태로 도시되어 있고, 초기 LP 파형을 획득하는 데 사용된다(블록 404, 도 4). 빔은 테스트 중인 디바이스의 노출된 표면의 원형 영역(504)에서, 양식화된 도면 형태로 나타낸 다수의 트랜지스터 디바이스(T1, T2, T3, T4 및 T5)에 충돌하는 것으로 묘사되어 있다. 광학 프로브 빔(502)의 단면 강도는 원형 영역(504)의 중심에서의 더 높은 강도가 원형 영역(504)의 에지를 향해 더 낮은 강도로 떨어지는 형상으로 묘사되어 있다. 원형 영역(504) 내의 트랜지스터 단자 또는 다른 네트 각각은 개별 트랜지스터를 기여 파형(506)에 연결하는 화살표로 나타낸 바와 같이 테스트 패턴이 테스트 중인 디바이스에 적용될 때 광학 프로브에 의해 측정된 신호에 기여한다. 이러한 기여 파형(506)은 기여 파형(506)의 추가를 나타내는 전체 측정 LP 파형(w1)에 대한 디바이스의 기여를 나타낸다. 트랜지스터(T3)의 단자에서의 신호와 같은 특정 목표 네트 신호를 측정하고자 할 때, 다른 기여 파형은 측정된 LP 파형의 일부이기 때문에 크로스토크 파형이며, 따라서 목표 네트 신호의 적절한 측정을 방해한다.
도 6은 파형 소스의 그래픽 묘사로 크로스토크 LP 파형 획득 프로세스의 파형도(600)를 나타낸다. 파형(w1)으로부터 원하는 목표 네트 파형을 추출하기 위해, 크로스토크 파형이 측정된다. 광학 프로브가 크로스토크 LP 파형을 획득하도록 재구성된(블록 406, 도 4) 후 광학 프로브 빔의 형태를 도시하기 위해 광학 프로브로부터의 링 형상 빔(602)이 나타나 있다. 링 형상 빔(602)은 테스트 중인 디바이스의 링 형상 영역(604)에서 다수의 트랜지스터 디바이스에 충돌하는 것으로 묘사되어 있다. 링 형상 빔(602)의 단면 강도는 링 형상 영역(604)의 중앙에서의 비교적 낮은 강도 영역이 더 높은 광학 강도의 링으로 둘러싸인 형상으로 묘사되어 있다. 비교적 낮은 강도 영역은 목표 네트에, 이 실시예에서는 트랜지스터(T3)의 단자에 위치된다. 그 결과, 이 실시예에서 목표 네트 파형인 도 5의 트랜지스터(T3)로부터 기인하는 것으로 나타낸 기여 파형은 기여 파형(606)에 존재하지 않는다. 대신에, 테스트 패턴이 테스트 중인 디바이스에 적용되고 크로스토크 LP 파형(w2)이 획득되므로, 목표 네트는 파형(w2)에 기여하지 않는 한편, 크로스토크 파형인 다른 기여 파형이 기여 파형(606)에 존재한다.
도 7은 도 5 및 도 6의 파형에 기초한 목표 네트 파형의 파형도(700)를 나타낸다. 목표 네트 파형을 생성하기 위해, 프로세스는 LP 파형(w1)으로부터 크로스토크 파형(w2)의 정규화된 버전을 제하여(블록 412, 도 4), 트랜지스터(T3)에서 목표 네트로부터 기인하는 신호만을 포함하는 묘사된 목표 네트 파형을 생성한다.
도 8은 일부 실시형태에 따른 광학 각운동량(OAM) 변조기(800)를 사시도로 도시한다. 묘사된 OAM 변조기(800)는 광학적으로 투명한 재료로 구성되고 위상판 주위의 방위각에 따라 선형으로 가변하는 두께를 갖는 나선형 위상 플레이트(SPP)이다. 이러한 가변 두께는 레이저 소스로부터의 입사 빔이 방위각 의존 위상 변화를 경험하게 하여, 비교적 낮은 강도 영역 또는 그 중심에 광학 와류를 갖는 나선형 파면(wavefront)을 생성한다. 이 실시형태에서는 60㎛의 직경이 묘사되어 있지만, 크기는 종종 다른 적용예에서 달라진다. OAM 변조기(800)는 조정을 제공하기 위해 광학 프로브 빔 경로로 이동된다. OAM 변조기(800)는 도 6의 것과 같은 정상 광학 프로브 빔 및 링 형상 빔을 생성할 수 있는 재구성 가능한 광학 프로브를 제공하기 위해 레이저 소스(220)를 조정하는 데 사용되는 조정 가능한 필터/OAM 변조기(221)(도 2)의 예시적인 구현예이다. SPP가 나타나 있지만, 이것은 단지 하나의 예일 뿐이고, 다양한 실시형태에서는 조정 가능한 레이저 소스를 제공하기 위해 다른 필터, 공간 변조기 또는 OAM 변조기가 사용된다. 이러한 디바이스의 예는 나노 도파관 어레이, 포크 메타그레이팅, 나선형 메타표면 홀로그램, 직교 나노슬릿 메타표면 및 기하학적 위상 메타표면을 포함한다. 일부 실시형태에서, 링 형상 빔은 대략 200nm의 반경을 갖고, 비교적 낮은 강도 영역은 대략 70nm의 반경을 갖는다. 다른 실시형태에서, 빔 반경은 대략 100nm 내지 300nm 사이에서 변하고, 낮은 강도 영역은 대략 90nm 미만의 크기로 변한다. 링 형상 빔의 중간에서 강도가 0인 광학 와류가 선호되지만, 일부 실시형태에서는 강도가 0이 아닌 비교적 낮은 강도 영역이 적합하다. 바람직하게는, 비교적 낮은 강도 영역은 재구성 가능한 광학 프로브의 가우시안 확산(Gaussian spread)보다 작다.
일부 실시형태에서, 도 2에 도시된 시스템 요소의 일부 또는 전부는 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장되고 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행되는 명령어에 의해 관리된다. 이러한 실시형태에서, 도 4에 나타낸 프로세스 블록 각각은 비일시적 컴퓨터 메모리 또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 명령어에 대응한다. 다양한 실시형태에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 자기 또는 광학 디스크 저장 디바이스, 플래시 메모리와 같은 솔리드 스테이트 저장 디바이스, 또는 다른 비휘발성 메모리 디바이스 또는 디바이스들을 포함한다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 실행가능 명령어는 소스 코드, 어셈블리 언어 코드, 객체 코드, 또는 하나 이상의 프로세서에 의해 해석 및/또는 실행 가능한 기타 명령어 포맷일 수 있다.
특정 실시형태가 설명되었지만, 이들 실시형태에 대한 다양한 수정이 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 개시된 실시형태의 범위 내에 속하는 개시된 실시형태의 모든 수정을 포함하도록 의도되어 있다.

Claims (20)

  1. 광학 프로브 테스트를 수행하는 방법으로서,
    테스트 중인 디바이스의 셀 내의 목표 프로브 위치에 재구성 가능한 광학 프로브를 위치시키는 단계 - 상기 셀은 피측정 목표 네트(target net) 및 복수의 비목표 네트(non-target net)를 포함함 -;
    상기 목표 프로브 위치에서 상기 재구성 가능한 광학 프로브가 있는 상기 셀에 테스트 패턴을 적용하고 이에 따라 레이저 프로브(LP) 파형을 얻는 단계; 및
    (i) 링 형상 빔의 중심에 비교적 낮은 강도 영역을 갖는 상기 링 형상 빔을 생성하도록 상기 재구성 가능한 광학 프로브를 구성하는 것;
    (ii) 상기 목표 네트에 상기 비교적 낮은 강도 영역이 적용된 상기 목표 프로브 위치에서의 셀에 상기 테스트 패턴을 재적용하고 이에 따라 크로스토크 LP 파형을 얻는 것;
    (iii) 상기 크로스토크 LP 파형을 정규화하는 것; 및
    (iv) 상기 LP 파형으로부터 상기 정규화된 크로스토크 LP 파형을 제하여 목표 네트 파형을 결정하는 것에 의해 상기 LP 파형으로부터 목표 네트 파형을 추출하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비교적 낮은 강도 영역은 광학 와류를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비교적 낮은 강도 영역은 상기 재구성 가능한 광학 프로브의 가우시안 확산(Gaussian spread)보다 작은, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 링 형상 빔을 생성하도록 상기 재구성 가능한 광학 프로브를 구성하는 것은 상기 재구성 가능한 광학 프로브의 레이저 이미터에 필터를 적용하는 하는 것을 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 링 형상 빔은 공간 광 변조에 의해 생성되는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공간 광 변조는 궤도 각운동량(OAM) 변조기에 의해 생성되는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 링 형상 빔은 200nm의 반경을 갖고, 상기 비교적 낮은 강도 영역은 70nm의 반경을 갖는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 재구성 가능한 광학 프로브는 상기 테스트 중인 디바이스의 표면 상에 200 나노미터(nm)의 크기를 갖고;
    상기 테스트 중인 디바이스는 게이트 길이가 20nm 미만인 트랜지스터를 갖는 반도체 집적 회로인, 방법.
  9. 셀을 갖는 테스트 중인 디바이스를 레이저 프로빙하기 위한 레이저 프로빙 시스템으로서,
    레이저 소스;
    상기 레이저 소스로부터의 광에 응답하여 상기 테스트 중인 디바이스의 선택 가능한 위치에 재구성 가능한 광학 프로브를 제공하고, 상기 테스트 중인 디바이스로부터 반사 광을 수신하고, 상기 반사 광을 출력하도록 되어 있는 광학 시스템;
    상기 광학 시스템으로부터 상기 반사 광을 수신하고, 상기 반사 광에 응답하여 레이저 프로브(LP) 파형을 제공하는 수신기 회로;
    상기 LP 파형을 수신하기 위한 제1 입력, 및 측정 신호를 제공하기 위한 출력을 갖는 테스트 컨트롤러를 포함하고, 상기 테스트 컨트롤러는 상기 재구성 가능한 광학 프로브가 목표 프로브 위치에서 상기 테스트 중인 디바이스에 테스트 패턴을 적용하게 하고, 상기 수신기 회로를 트리거하여 상기 LP 파형을 캡처하며, 목표 네트 파형이 (i) 링 형상 빔의 중심에 비교적 낮은 강도 영역을 갖는 상기 링 형상 빔을 생성하도록 상기 재구성 가능한 광학 프로브를 구성하는 것; (ii) 목표 네트에 비교적 낮은 강도 영역이 적용된 상기 목표 프로브 위치에서의 상기 셀에 상기 테스트 패턴을 재적용하고 이에 따라 크로스토크 LP 파형을 얻는 것; (iii) 상기 크로스토크 LP 파형을 정규화하는 것; 및 (iv) 상기 LP 파형으로부터 상기 정규화된 크로스토크 LP 파형을 제하여 목표 네트 파형을 결정하는 것에 의해 상기 LP 파형으로부터 추출되게 하는, 레이저 프로빙 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 비교적 낮은 강도 영역은 광학 와류를 포함하는, 레이저 프로빙 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 링 형상 빔은 공간 광 변조에 의해 생성되는, 레이저 프로빙 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 공간 광 변조는 궤도 각운동량(OAM) 변조기에 의해 생성되는, 레이저 프로빙 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 상기 링 형상 빔은 200nm의 반경을 갖고, 상기 비교적 낮은 강도 영역은 70nm의 반경을 갖는, 레이저 프로빙 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 재구성 가능한 광학 프로브는 상기 테스트 중인 디바이스의 표면 상에 100nm 내지 300nm의 크기를 갖고;
    상기 테스트 중인 디바이스는 게이트 길이가 20nm 미만인 트랜지스터를 갖는 반도체 집적 회로인, 레이저 프로빙 시스템.
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