KR20110068975A - 반도체 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 디바이스(S)에 대하여, 펄스 레이저 광의 조사에 의해서 발생하는 전자파를 이용하여 무바이어스 상태에서 검사를 실행함과 아울러 반도체 디바이스(S)의 레이아웃 정보를 참조하여 검사 범위를 설정하고, 그 범위 내에서 펄스 레이저 광의 검사광(L1)에 의한 2차원 주사를 실행한다. 또, 반도체 디바이스(S)의 검사 범위를 광학계의 광축으로 대하여 소정 위치에 배치하고, 반도체 디바이스(S)에 대해서 고침 렌즈(36)를 설치한 상태에서, 주사 수단인 검류계 스캐너(30)에 의해 고침 렌즈(36)를 통하여 반도체 디바이스(S)의 검사 범위 내를 검사광(L1)에 의해서 2차원 주사함과 아울러 반도체 디바이스(S)로부터 출사된 전자파를 광전도 소자(40)에서 검출한다. 이것에 의해, 반도체 디바이스에 대해서 무바이어스 상태에서의 검사를 바람직하게 실행하는 것이 가능한 반도체 검사 장치 및 검사 방법이 실현된다.
Description
본 발명은 반도체 디바이스에 대해서 무바이어스 상태에서 검사를 실행하는 반도체 검사 장치, 및 반도체 검사 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스에 대해서 무바이어스 상태에서 불량 진단 등의 검사를 실행하는 방법으로서, 특허 문헌 1에 공개된 방법이 알려져 있다. 이 검사 방법에서는 검사 대상의 반도체 디바이스에 대해서, 펄스 레이저 광을 2차원 주사하면서 조사한다. 그리고 레이저 광 조사 위치로부터 방사된 테라헤르츠(terahertz)파 등의 전자파를 검출함으로써, 반도체 디바이스 내에서의 불량의 유무 등에 대한 정보를 취득한다(특허 문헌 1, 비특허 문헌 1, 2 참조).
[비특허문헌 1] 적외선 및 밀리미터파에 대한 32회 국제 회의, 및 테라헤르츠 전자 기술에 대한 15회 국제 회의(IRMMW-THz 2007)에 대한 회보 279-280 페이지에서 M. Yamashita 등에 의해 발표된 "THz emission characteristics from LSI-TEG chips under zero bias voltage"
[비특허문헌 2] 응용 물리학회지 93권 041117-1-3 페이지(2008년)에서 M. Yamashita 등에 의해 발표된 "Noncontact inspection technique for electrical failures in semiconductor devices using a laser terahertz emission microscope"
상기한 것처럼 무바이어스 상태에서 검사를 실행하는 방법에서는, 반도체 디바이스를 비접촉으로 검사하는 것이 가능하고, 예를 들면 반도체 디바이스의 제조 공정의 도중에 검사를 실행하는 것이 가능하다. 그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 구성에서는 검사광에 의해서 반도체 디바이스에 조사되는 펄스 레이저 광의 점 크기(spot size)에 의해서 위치 분해능이 정해지기 때문에, 대물 렌즈의 성능 등에 의해서 반도체 검사의 분해능이 제한된다고 하는 문제가 있다.
또, 특허문헌 1에서는 반도체 디바이스를 유지(hold)하는 검사용 스테이지를 주사대(scanning station)로 하고, 반도체 디바이스를 2차원적으로 이동하여 주사를 실행하는 구성을 이용하고 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 반도체 디바이스의 전체를 검사광에 의해 2차원 주사하는 경우, 그 검사 처리에 필요한 계측 시간이 길어지는 등의 문제가 있다. 또, 요동(搖動) 미러를 이용한 2차원 주사에 대해서도 기재가 있지만, 그 구체적인 구성에 대해서는 검토되고 있지 않다.
본 발명은 이상의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 반도체 디바이스에 대해서 무바이어스 상태에서의 검사를 바람직하게 실행할 수 있는 반도체 검사 장치, 및 반도체 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 반도체 검사 장치는 (1) 검사 대상이 되는 무바이어스 상태의 반도체 디바이스를 유지하는 검사 스테이지와, (2) 반도체 디바이스에 대하여, 펄스 레이저 광을 검사광으로서 조사하는 레이저 광원과, (3) 검사광을 레이저 광원으로부터 반도체 디바이스로 안내함과 아울러 검사광의 광로를 제어하여 반도체 디바이스에 대해서 설정된 검사 범위 내를 검사광에 의해 2차원 주사하는 주사 수단을 가지는 검사광 도광 광학계와, (4) 반도체 디바이스 및 검사광 도광 광학계 사이에 설치되어 검사광 도광 광학계로부터의 검사광을 반도체 디바이스로 집광하면서 조사하는 고침(固浸) 렌즈와, (5) 검사광의 조사에 의해서 반도체 디바이스에서 발생하여, 고침 렌즈를 통하여 출사된 전자파를 검출하는 전자파 검출 수단과, (6) 반도체 디바이스의 검사를 제어하는 검사 제어 수단을 구비하고, 검사 제어 수단은 반도체 디바이스에 대하여, 그 레이아웃 정보를 참조하여 고침 렌즈를 통해서 검사광에 의해 2차원 주사해야 할 검사 범위를 설정하는 검사 범위 설정 수단과; 반도체 디바이스의 레이아웃 정보를 참조하여 검사광 도광 광학계에 대한 반도체 디바이스의 위치를 제어하고, 검사 범위를 광축에 대하여 소정 위치에 배치하는 위치 제어 수단과; 주사 수단을 구동 제어하고, 반도체 디바이스의 검사 범위 내에서의 고침 렌즈를 통한 검사광에 의한 2차원 주사를 제어하는 주사 제어 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 의한 반도체 검사 방법은 (1) 검사 대상이 되는 무바이어스 상태의 반도체 디바이스를 유지하는 검사 스테이지와, (2) 반도체 디바이스에 대하여, 펄스 레이저 광을 검사광으로서 조사하는 레이저 광원과, (3) 검사광을 레이저 광원으로부터 반도체 디바이스로 안내함과 아울러 검사광의 광로를 제어하여 반도체 디바이스에 대해서 설정된 검사 범위 내를 검사광에 의해 2차원 주사하는 주사 수단을 가지는 검사광 도광 광학계와, (4) 반도체 디바이스 및 검사광 도광 광학계 사이에 설치되어 검사광 도광 광학계로부터의 검사광을 반도체 디바이스로 집광하면서 조사하는 고침 렌즈와, (5) 검사광의 조사에 의해서 반도체 디바이스에서 발생하여 고침 렌즈를 통해서 출사된 전자파를 검출하는 전자파 검출 수단을 구비하는 반도체 검사 장치를 이용하여 (6) 반도체 디바이스에 대하여, 그 레이아웃 정보를 참조하여 고침 렌즈를 통하여 검사광에 의해 2차원 주사해야 할 검사 범위를 설정하는 검사 범위 설정 단계와; 반도체 디바이스의 레이아웃 정보를 참조하여 검사광 도광 광학계에 대한 반도체 디바이스의 위치를 제어하고, 검사 범위를 광축에 대하여 소정 위치에 배치하는 위치 제어 단계와; 주사 수단을 구동 제어하고, 반도체 디바이스의 검사 범위 내에서의 고침 렌즈를 통한 검사광에 의한 2차원 주사를 제어하는 주사 제어 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기한 반도체 검사 장치 및 검사 방법에 있어서는, 검사 대상의 반도체 디바이스에 대하여, 펄스 레이저 광의 조사에 의해서 발생하는 테라헤르츠파 등의 전자파를 이용하여 무바이어스 상태에서 검사를 실행하고 있다. 이것에 의해, 상술한 바와 같이, 반도체 디바이스를 비접촉으로 검사할 수 있다. 또, 이와 같은 비접촉으로의 검사에 있어서, 반도체 디바이스의 전체를 검사광으로 2차원 주사하지 않고, 반도체 디바이스에서의 PN 접합부나 배선 등의 구성을 나타내는 레이아웃 정보를 참조하여 검사 범위를 설정하고, 그 범위 내에서 검사광에 의한 2차원 주사를 실행하고 있다. 이것에 의해, 그 검사 처리에 필요한 계측 시간을 단축할 수 있다.
또, 상기 구성에서는 반도체 디바이스에 대해서 검사 범위가 설정되는 구성에 대응하여, 레이아웃 정보를 참조하여 반도체 디바이스의 위치를 제어하고, 그 검사 범위를 광학계의 광축에 대하여 소정 위치(예를 들면 광축 상의 위치)에 배치한다. 그리고 검사 범위가 소정 위치로 설정된 상태에서 반도체 디바이스를 고정하고, 그 반도체 디바이스에 대해서 고침 렌즈를 설치함과 아울러 검사광 도광 광학계에 마련된 주사 수단에 의해, 고침 렌즈를 통하여, 반도체 디바이스의 검사 범위 내를 검사광에 의해서 2차원 주사한다. 이에 더하여, 고침 렌즈를 통하여 반도체 디바이스의 검사광 조사 위치로부터 출사된 테라헤르츠파 등의 전자파를 검출함으로써, 반도체 디바이스의 검사를 실행하고 있다.
이와 같이, 반도체 디바이스 상에 고침 렌즈를 설치하여 검사를 실행함으로써 검사광 조사 및 전자파 검출 모두에 고침 렌즈로 위치 분해능을 향상시키고, 반도체 디바이스에 포함되는 PN 접합부나 배선 등에 대해서, 보다 상세하고 정확하게 검사를 실행할 수 있다. 또, 반도체 디바이스를 유지하는 검사 스테이지를 고정하고, 광학계측의 주사 수단에 의해서 검사광의 2차원 주사를 실행하는 것이 가능한 구성으로 함으로써, 반도체 디바이스에 대한 고침 렌즈의 적용과 검사광에 의한 반도체 디바이스의 2차원 주사를 바람직하게 양립할 수 있다. 이상에 의해, 상기 구성에 의하면, 반도체 디바이스에 대해서 무바이어스 상태에서의 검사를 바람직하게 실행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 반도체 검사 장치 및 검사 방법에 의하면, 반도체 디바이스에 대하여, 펄스 레이저 광의 조사에 의해서 발생하는 전자파를 이용하여 무바이어스 상태에서 검사를 실행함과 아울러 반도체 디바이스의 레이아웃 정보를 참조하여 검사 범위를 설정하고, 그 범위 내에서 검사광에 의한 2차원 주사를 실행한다. 또, 검사 범위를 광학계의 광축에 대하여 소정 위치에 배치하고, 반도체 디바이스에 대해서 고침 렌즈를 설치한 상태에서, 광학계의 주사 수단이 고침 렌즈를 통하여 반도체 디바이스의 검사 범위 내를 검사광에 의해서 2차원 주사함과 아울러 고침 렌즈를 통하여 검사광 조사 위치로부터 출사된 전자파를 검출한다. 이것에 의해, 반도체 디바이스에 대해서 무바이어스 상태에서의 검사를 바람직하게 실행하는 것이 가능해진다.
도 1은 반도체 검사 장치의 일 실시 형태의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 검사 제어장치의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 반도체 검사 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 4는 우량품 칩의 검사 화상의 취득 방법의 일례를 나타내는 순서이다.
도 5는 검사 칩의 검사 화상의 취득 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 6은 반도체 디바이스에 대한 검사 후보 개소의 추출의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 레이아웃 화상과 칩 화상의 위치 맞춤의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 레이아웃 화상과 칩 화상의 위치 맞춤의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 레이아웃 화상과 칩 화상의 위치 맞춤의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 반도체 디바이스에 대한 검사 범위 설정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 반도체 디바이스에 대한 검사 범위 설정의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 반도체 디바이스에 대한 검사 범위 설정의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 반도체 디바이스의 위치 설정에 대해서 나타내는 도면이다.
도 14는 테라헤르츠파의 시간 파형의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 15는 검사광에 의한 반도체 디바이스의 2차원 주사에 대해서 나타내는 도면이다.
도 16은 테라헤르츠파의 검출 강도에 의한 불량 해석 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은 반도체 디바이스의 배선에서의 단선 개소의 추정 방법의 일례를 나타내는 도면이다
도 2는 검사 제어장치의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 반도체 검사 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 4는 우량품 칩의 검사 화상의 취득 방법의 일례를 나타내는 순서이다.
도 5는 검사 칩의 검사 화상의 취득 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 6은 반도체 디바이스에 대한 검사 후보 개소의 추출의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 레이아웃 화상과 칩 화상의 위치 맞춤의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 레이아웃 화상과 칩 화상의 위치 맞춤의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 레이아웃 화상과 칩 화상의 위치 맞춤의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 반도체 디바이스에 대한 검사 범위 설정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 반도체 디바이스에 대한 검사 범위 설정의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 반도체 디바이스에 대한 검사 범위 설정의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 반도체 디바이스의 위치 설정에 대해서 나타내는 도면이다.
도 14는 테라헤르츠파의 시간 파형의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 15는 검사광에 의한 반도체 디바이스의 2차원 주사에 대해서 나타내는 도면이다.
도 16은 테라헤르츠파의 검출 강도에 의한 불량 해석 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은 반도체 디바이스의 배선에서의 단선 개소의 추정 방법의 일례를 나타내는 도면이다
이하, 도면과 함께 본 발명에 의한 반도체 검사 장치 및 검사 방법의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서는 동일 요소에는 동일 부호를 교부하고, 중복하는 설명을 생략한다. 또, 도면의 치수 비율은 설명과 반드시 일치하고 있지 않다.
도 1은 본 발명에 의한 반도체 검사 장치의 일 실시 형태의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에 의한 반도체 검사 장치(1A)는 검사 대상의 반도체 디바이스(S)에 대하여, 펄스 레이저 광의 조사에 의해서 발생하는 테라헤르츠파(예를 들면 주파수 0.1THz ~ 10THz의 전자파) 등의 전자파를 이용하여 무바이어스 상태에서 검사를 실행하는 검사 장치이고, 검사 스테이지(10)와 레이저 광원(20)과 광전도 소자(40)를 구비하여 구성되어 있다. 이하, 반도체 검사 장치(1A)의 구성에 대해서 반도체 검사 방법과 함께 설명한다.
반도체 디바이스(S)는 검사 스테이지(10) 상에서 무바이어스 상태로 유지되어 있다. 반도체 디바이스(S)는 PN 접합부나 배선 등이 형성되어 있는 디바이스면을 상측, 이면을 하측으로 한 상태에서 검사 스테이지(10) 상에 재치(載置)되어 있다. 또, 스테이지(10)에는 반도체 디바이스(S)를 하측에서 접근하는 것이 가능하도록 개구(11)가 설치되어 있다. 본 실시 형태의 검사 장치(1A)는 스테이지(10) 상의 반도체 디바이스(S)에 대하여, 개구(11)를 통하여 하측으로부터 검사광의 조사 및 전자파의 검출을 실행하도록 구성되어 있다. 또, 이 검사 스테이지(10)는 검사광 도광 광학계의 광축에 대하여 반도체 디바이스(S)의 위치를 설정, 조정하기 위해서 검사 스테이지 구동장치(12)에 의해서 구동 가능하도록 구성되어 있다.
스테이지(10) 상의 반도체 디바이스(S)에 대하여, 펄스 레이저 광을 검사광으로서 공급, 조사하는 펄스 레이저 광원(20)이 설치되어 있다. 이 검사광으로서는 테라헤르츠파 등의 전자파를 이용한 반도체 검사를 실행하기 위해서 바람직한 강도 및 펄스폭을 가지는 펄스 레이저 광이 이용된다(예를 들면 특허 문헌 1 참조). 구체적으로는, 레이저 광원(20)으로서 펨토(femto) 초 펄스 레이저 광을 공급하는 펨토초 레이저 광원을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 구체적인 펄스폭에 대해서는, 예를 들면 1펨토초(fs) ~ 10 피코초(10 ps)의 펄스폭을 가지는 펄스 레이저 광을 이용하는 것이 바람직하다.
또, 검사광의 파장으로서는 근적외 영역의 파장을 가지는 레이저 광(예를 들면 파장 750nm ~ 2500nm의 레이저 광)을 바람직하게 이용할 수 있다. 여기에서는, 검사광의 일례로서 펨토초 펄스 레이저 광원(20)으로부터 공급되는 파장 1059nm의 레이저 광을 이용하는 것으로 한다. 또, 펨토초 레이저 광원(20)의 후단에는 SHG 소자(21)가 배치되어 있고, 이 SHG 소자(21)에서 파장 529nm인 제2 고조파가 생성된다.
SHG 소자(21)로부터의 레이저 광 및 제2 고조파는 반사 미러(22)에 의해서 고조파 분리기(hamonic separator; 23)로 안내되고, 이 분리기(23)에서 반도체 디바이스(S)로 향하는 파장 1059nm의 검사광(L1)과 전자파 검출용의 광전도 소자(40)로 향하는 파장 529 nm의 프로브광(L2)으로 분기된다. 또, 분리기(23)로부터의 검사광(L1)은 변조 장치(24)에 입력되고, 이 변조 장치(24)에 있어서, 파형 발생기(25)에서 생성된 정현파, 구형파 등의 변조 파형에 기초하여, 검사광(L1)의 시간 파형이 변조된다. 변조 장치(24)로서는, 예를 들면 AOM, 광 초퍼(chopper) 등을 이용할 수 있다.
변조 장치(24)와 검사 스테이지(10) 상의 반도체 디바이스(S) 사이에는 레이저 광원(20)으로부터의 검사광(L1)을 반도체 디바이스(S)로 안내하는 검사광 도광 광학계가 마련되어 있다. 도 1에 도시된 구성예에서는, 도광 광학계는 변조 장치(24) 측으로부터 순서대로, 빔 신장기(26), 파장판(27), 검류계(galvanometer) 스캐너(30), 파장판(31), 렌즈(32), 및 대물 렌즈(35)에 의해서 구성되어 있다. 파장판(27)과 검류계 스캐너(30) 사이에는 편광 빔 분할기(28)가 배치되어 있다. 또, 렌즈(32)와 대물 렌즈(35) 사이에는 하프 미러(33) 및 ITO 막 부착 광학판(34)이 배치되어 있다.
변조 장치(24)로부터 출력된 검사광(L1)은 빔 신장기(26)에 의해서 공간적으로 확대되고, 1／2λ 파장판(27) 및 편광 빔 분할기(28)를 통과하여, 검류계 스캐너(30)로 입력된다. 검류계 스캐너(30)는 검사광(L1)의 광로를 제어하고, 반도체 디바이스(S)에 대해서 설정된 검사 범위 내를 검사광(L1)에 의하여 2차원 주사하기 위한 주사 수단이다. 검사광(L1)은 이 검류계 스캐너(30)에 의해, 반도체 디바이스(S)에 대해서 광축에 수직인 2 방향으로 주사되면서 조사된다.
또, 대물 렌즈(35)와 검사 스테이지(10) 상에 재치된 반도체 디바이스(S) 사이에는, 고침 렌즈(36)가 반도체 디바이스(S)의 이면에 대해서 광학적으로 밀착한 상태로 설치되어 있다. 검류계 스캐너(30)로부터의 검사광(L1)은 1／4λ 파장판(31), 렌즈(32), 하프 미러(33), 광학판(34), 및 대물 렌즈(35)를 통하여 고침 렌즈(36)에 도달하고, 이 고침 렌즈(36)에 의해 반도체 디바이스(S)의 PN 접합부 등의 각부에 대해서 집광되면서 조사된다. 또, 고침 렌즈(36)로서는, 구체적으로는 예를 들면 반구 형상, 또는 초반구 형상의 렌즈가 이용된다.
펄스 모양인 검사광(L1)이 조사된 무바이어스 상태의 반도체 디바이스(S)에서는 그 내부의 소정 부위에서 테라헤르츠파 등의 전자파가 발생한다. 즉, 반도체 디바이스(S) 내에서는, PN 접합부나 금속 반도체 계면, 캐리어 농도가 변화하는 부위 등에서, 내부 전계(빌트-인 전계)가 존재한다.
이와 같은 내부 전계가 존재하는 부위에 대해서, 밴드 갭보다도 큰 에너지를 가지는 펄스 모양의 레이저 광이 검사광(L1)으로서 조사되면, 광여기에 의한 전자 정공 쌍(electron-hole pair)이 생성된다. 그리고 이러한 광여기 캐리어가 내부 전계에 의해서 가속되어 펄스 모양의 전류가 흐르고, 그것에 의해 전자파가 생성된다. 또, 이 전자파는 발생 부위인 PN 접합부 또는 PN 접합부에 접속되어 있는 배선 상태 등에 의해서, 그 강도 등의 전자파 발생 조건이 변화한다. 따라서, 이와 같은 전자파를 검출함으로써, 반도체 디바이스(S)의 불량 등에 대한 정보를 취득할 수 있다.
스테이지(10) 상의 반도체 디바이스(S)에 있어서 검사광(L1)의 조사에 의해서 발생하는 전자파에 대하여, 전자파 검출 수단으로서 광전도 소자(40)가 마련되어 있다. 반도체 디바이스(S)로부터 고침 렌즈(36)를 통하여 출사된 전자파는 대물 렌즈(35)를 통과하여, 광학판(34)에 마련된 ITO막에서 반사된 후, 테프론(teflon) 렌즈(37)에 의해서 수렴되면서, 광전도 소자(40)에 입사한다.
광전도 소자(40)에는 고조파 분리기(23)에서 분기된 프로브광(L2)이 공급되고 있다. 프로브광(L2)의 광전도 소자(40)로의 공급 타이밍은, 반도체 디바이스(S)에서 발생하는 전자파를 검출 가능하도록, 검사광(L1)의 반도체 디바이스(S)로의 입사 타이밍에 대해서 소정의 타이밍이 되도록 설정된다.
분리기(23)와 광전도 소자(40) 사이에는, 시간 지연 광학계(41)를 포함하는 프로브광 도광 광학계가 마련되어 있다. 시간 지연 광학계(41)는 광로 길이가 변할 수 있도록 구성되어 있고, 광전도 소자(40)로의 프로브광(L2)의 입사 타이밍의 설정, 변경에 이용된다. 도 1에 도시된 구성예에서는, 시간 지연 광학계(41)는 지연 스테이지 구동장치(46)에 의해서 동작할 수 있도록 구성된 시간 지연 스테이지(42)와, 스테이지(42) 상에 설치된 반사 미러(43, 44)와, 스테이지(42)와는 별개로 고정으로 설치된 반사 미러(45)에 의해서 구성되어 있다. 시간 지연 광학계(41)에 의해서 타이밍이 조정된 프로브광(L2)은 집광 렌즈(47)를 통하여 집광되면서 광전도 소자(40)로 입사된다.
광전도 소자(40)에서는 프로브광(L2)의 조사에 의해서 광여기 캐리어가 생성된다. 그리고 이 상태에서 광전도 소자(40)에 테라헤르츠파 등의 전자파가 입사되면, 그로 인해 광여기 캐리어에 의한 전류가 흐름으로써 전자파가 검출된다. 또, 이와 같은 전자파 검출에 있어서, 프로브광(L2)의 광전도 소자(40)로의 입사 타이밍을 바꿈으로써, 전자파의 시간 파형을 계측할 수 있다.
광전도 소자(40)로부터 출력된 검출 신호는 전류 앰프(51)에서 증폭되고 전압 신호로 변환된 후, 파형 발생기(25)로부터의 파형 신호가 참조 신호로서 입력되고 있는 록-인 앰프(52)를 경유하여 화상 취득 장치(50)에 입력된다. 이것에 의해, 화상 취득 장치(50)에서 반도체 디바이스(S)의 검사 범위의 2차원 화상인 전자파 방사상(放射像)이 취득된다.
또한, 도 1의 구성에서는, 광전도 소자(40)로서 예를 들면 저온 성장의 GaAs(갈륨 비소)로 제작된 소자를 바람직하게 이용할 수 있다. 이 경우, 프로브광(L2)으로서 파장 529nm의 제2 고조파를 이용하는 것이, 광전도 소자에서의 전자파 검출 감도를 향상시키는 점에서 유효하다. 또, 시간 지연 광학계(41)에 대해서는 지연 스테이지(42) 및 반사 미러(43~45)를 이용한 구성을 예시하였지만, 이와 같은 구성으로 한정하지 않고, 예를 들면 중공 리트로 리플렉터를 이용하는 구성 등, 여러 가지 구성을 이용할 수 있다.
반도체 디바이스(S)에 검사광(L1)이 조사되면, 반도체 디바이스(S) 내에서 상기한 전자파가 발생함과 아울러 반도체 디바이스(S)로부터의 레이저 반사광(귀환광)이 발생한다. 이 레이저 반사광은 검사광(L1)과는 반대의 광로를 통과하고, 편광 빔 분할기(28)를 통하여 광 파이버(29)에 입사되어 화상 취득 장치(50)에 마련된 포토 다이오드 등의 광 검출기에 의해서 검출된다. 이것에 의해, 화상 취득 장치(50)에서, 전자파 방사상에 부가되어, 반도체 디바이스(S)의 검사 범위의 2차원 화상인 레이저 반사상(反射像)이 취득된다.
또, 검사 스테이지(10) 상의 반도체 디바이스(S)에 대하여, 검사광 공급용 레이저 광원(20) 및 전자파 검출용 광전도 소자(40)에 부가하여, 반도체 디바이스(S) 전체의 통상의 CCD 화상을 취득하기 위한 조명 장치(15) 및 CCD 카메라(16)가 마련되어 있다. CCD 화상을 취득하는 경우, 조명 장치(15)로부터의 조명광은 하프 미러(17)에서 반사되고, 릴레이 렌즈(18), 하프 미러(33), 광학판(34), 및 대물 렌즈(35)를 통하여 반도체 디바이스(S)에 조사된다. 또, 반도체 디바이스(S)로부터의 광은 조명광과는 반대의 광로를 통과하고, 하프 미러(17)를 통과하여 CCD 카메라(16)에 의해서 촬상된다. 또한, 조명 장치(15)로부터의 조명광으로서는, 예를 들면 근적외광이 이용된다. 이 경우, 반도체 디바이스(S)의 이면으로부터 근적외 조명광을 조사하더라도, 반도체 디바이스(S)의 PN 접합부 등의 각부의 화상을 CCD 카메라(16)에서 취득할 수 있다. 화상 취득 장치(50)에서 취득된 전자파 방사상, 레이저 반사상, 및 CCD 카메라(16)에서 촬상된 CCD 화상은, 반도체 디바이스(S)의 검사를 제어하는 검사 제어 장치(60)로 입력된다.
도 2는 검사 제어 장치(60)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 본 구성 예의 검사 제어 장치(60)는 검사 처리 제어부(61)과, 검사 스테이지 제어부(62)와, 주사 제어부(63)와, 화상 취득 제어부(64)와, 지연 스테이지 제어부(65)와, 검사 범위 설정부(71)와, 불량 해석부(72)와, 단선 개소 추정부(73)를 구비하여 구성되어 있다. 검사 처리 제어부(61)는 도 1에 도시된 반도체 검사 장치(1A)에 대하여 실행되는 검사 처리의 전체를 제어한다.
검사 제어 장치(60)에는 반도체 디바이스(S)의 검사에 있어서 참조되는, 반도체 디바이스(S)에서의 PN 접합부나 배선 등의 구성을 나타내는 레이아웃 정보를 공급하는 레이아웃 정보 처리 장치(80)가 접속되어 있다. 이 레이아웃 정보 처리 장치(80)로서는, 예를 들면 반도체 디바이스를 구성하는 PN 접합부나 배선 배치 등의 설계 정보를 취급하는 CAD 소프트웨어가 기동되고 있는 CAD용 컴퓨터를 이용할 수 있다.
또한, 이 처리 장치(80)에 대해서는 검사 제어 장치(60)와 별개의 장치로 하는 구성에 한정하지 않고, 검사 제어 장치(60)가 레이아웃 정보 처리 장치의 기능을 겸비하는 구성일 수 있다. 또, 화상 취득 장치(50)에 대해서도, 마찬가지로, 검사 제어 장치(60)가 화상 취득 장치의 기능을 겸비하는 구성일 수 있다. 또, 검사 제어 장치(60)에는 반도체 검사에 필요한 지시나 정보의 입력에 이용되는 입력 장치(81)와, 반도체 검사에 관한 정보를 표시하기 위한 표시 장치(82)가 더 접속되어 있다.
검사 범위 설정부(71)는 반도체 디바이스(S)에 대하여, 처리 장치(80)로부터 공급되는 레이아웃 정보를 참조하고, 고침 렌즈(36)를 통하여 검사광(L1)에 의해서 2차원 주사해야 할 검사 범위를 설정하는 설정 수단이다(검사 범위 설정 단계). 설정부(71)는, 바람직하게는 반도체 디바이스(S)의 레이아웃 정보로부터 추출된 PN 접합부 등의 검사 대상 개소에 기초하여 검사 범위를 자동적으로 도출하여 설정한다. 혹은, 설정부(71)는 입력 장치(81)로부터 조작자에 의해서 입력되는 지시 내용에 기초하여 검사 범위를 설정할 수도 있다.
검사 스테이지 제어부(62)는 반도체 디바이스(S)의 레이아웃 정보를 참조하여 검사광 도광 광학계에 대한 반도체 디바이스(S)의 위치를 제어하고, 설정부(71)에서 설정된 검사 범위를 광학계의 광축으로 대하여 소정 위치에 배치하는 위치 제어 수단이다(위치 제어 단계). 제어부(62)는 검사 스테이지 구동장치(12)를 통하여 검사 스테이지(10)를 구동 제어함으로써 광학계의 광축에 대한 반도체 디바이스(S) 및 검사 범위의 위치를 설정, 변경한다.
주사 제어부(63)는 화상 취득 장치(50)를 통하여 주사 수단인 검류계 스캐너(30)를 구동 제어하고, 반도체 디바이스(S)의 검사 범위내에서의 고침 렌즈(36)를 통한 검사광에 의한 2차원 주사를 제어하는 주사 제어 수단이다(주사 제어 단계). 화상 취득 제어부(64)는 화상 취득 장치(50) 및 CCD 카메라(16)에 의한 전자파 방사상, 레이저 반사상, 및 CCD 화상의 취득을 제어함과 아울러 취득된 그러한 화상을 입력하여 검사 처리 제어부(61)에 공급한다. 또, 지연 스테이지 제어부(65)는 지연 스테이지 구동장치(46)를 통하여 시간 지연 스테이지(42)를 구동 제어함으로써, 전자파의 검출 타이밍이 되는 광전도 소자(40)로의 프로브광(L2)의 입사 타이밍을 설정, 변경한다.
불량 해석부(72)는 광전도 소자(40)에 의한 전자파의 검출 결과에 기초하여 반도체 디바이스(S)의 불량에 대해서 해석(예를 들면 불량 진단)을 실행하는 불량 해석 수단이다(불량 해석 단계). 이와 같은 불량 해석부(72)를 마련함으로써 무바이어스 상태에서의 반도체 디바이스(S)의 불량 진단을 바람직하게 실현할 수 있다. 또, 구체적인 해석 방법의 예로서는, 불량 해석부(72)는 광전도 소자(40)에 의한 전자파의 검출 강도에 대해서 임계값을 적용한다. 그리고 검출 강도가 임계값으로 설정된 우량품 강도 범위의 내／외 중 어느 하나에 있는지에 의해서, 반도체 디바이스(S)의 양／불량을 판별하는 방법을 이용할 수 있다. 이와 같은 방법에 의하면, 반도체 디바이스(S)의 불량 진단을 확실하게 실행할 수 있다.
또, 불량 해석의 구체적인 내용의 예로서는, 불량 해석부(72)는 반도체 디바이스(S)의 불량으로서, 반도체 디바이스(S)에 포함되는 배선에서의 단선 유무를 판별한다. 이와 같은 반도체 디바이스(S)에서의 배선 불량은 상기한 검사 방법에 의해서 바람직하게 진단하는 것이 가능하다. 또, 도 2에 도시된 구성예에서는 불량 해석부(72)에 부가하여, 반도체 디바이스(S)의 레이아웃 정보, 및 불량 해석부(72)에서의 해석 결과에 기초하여 반도체 디바이스(S)에 포함되는 배선에서의 단선 개소를 추정하는 단선 개소 추정부(73)가 설치되어 있다(단선 개소 추정 단계). 상기한 검사 방법에 의하면, 전자파의 검출 결과를 참조함으로써, 반도체 디바이스(S)에서의 배선의 단선 개소를 추정하는 것이 가능하다. 또한, 검사 범위 설정부(71)에서의 검사 범위의 설정 방법, 불량 해석부(72), 단선 개소 추정부(73)에서의 데이터 해석 방법에 대해서는 이후에 더욱 구체적으로 설명한다.
또한, 도 2에 도시된 검사 제어 장치(60)에서 실행되는 처리는 검사 제어 처리를 컴퓨터에 실행시키기 위한 제어 프로그램에 의해서 실현 가능하다. 예를 들면, 검사 제어 장치(60)는 제어 처리에 필요한 각 소프트웨어 프로그램을 동작시키는 CPU와, 상기 소프트웨어 프로그램 등이 기억되는 ROM와, 프로그램 실행 중에 일시적으로 데이터가 기억되는 RAM에 의해서 구성할 수 있다.
또, 반도체 검사의 제어 처리를 CPU에 의해서 실행시키기 위한 상기 프로그램은, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록하여 배포하는 것이 가능하다. 이와 같은 기록 매체에는, 예를 들면 하드 디스크 및 플랙시블 디스크(flexible disk) 등의 자기 매체, CD－ROM 및 DVD－ROM 등의 광학 매체, 광자기 기억 장치 등의 자기 광학 매체, 혹은 프로그램 명령을 실행 또는 격납하도록 특별히 배치된, 예를 들면 RAM, ROM, 및 반도체 불휘발성 메모리 등의 하드웨어 디바이스 등이 포함된다.
상기 실시 형태에 의한 반도체 검사 장치, 및 반도체 검사 방법의 효과에 대해서 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 반도체 검사 장치(1A) 및 검사 방법에 있어서는, 반도체 디바이스(S)에 대하여, 펄스 레이저 광의 조사에 의해서 발생하는 테라헤르츠파 등의 전자파를 이용하여 무바이어스 상태에서 검사를 실행하고 있다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(S)를 비접촉으로 검사할 수 있다. 또, 반도체 디바이스(S)의 전체를 검사광(L1)으로 2차원 주사하지 않고, 검사 범위 설정부(71)에서 반도체 디바이스(S)에서의 PN 접합부나 배선 등의 구성을 나타내는 레이아웃 정보를 참조하여 검사 범위를 설정하고, 그 범위 내에서 검사광(L1)에 의한 2차원 주사를 실행하고 있다. 이로써, 검사 처리에 필요한 계측 시간을 단축할 수 있다.
또, 상기 구성에서는 레이아웃 정보를 참조하여 반도체 디바이스(S)의 위치를 제어하여, 검사 범위를 광학계의 광축에 대하여 소정 위치(예를 들면 광축 상의 위치)에 배치한다. 그리고 그 상태에서 반도체 디바이스(S) 및 검사 스테이지(10)를 고정하고, 반도체 디바이스(S)에 대해서 고침 렌즈(36)를 설치함과 아울러 광학계에 마련된 주사 수단인 검류계 스캐너(30)에 의해, 고침 렌즈(36)를 통하여 반도체 디바이스(S)의 검사 범위 내를 검사광(L1)에 의해서 2차원 주사한다. 이에 더하여, 고침 렌즈(36)를 통하여 반도체 디바이스(S)의 검사광 조사 위치로부터 출사된 테라헤르츠파 등의 전자파를 광전도 소자(40)에 의해서 검출함으로써 반도체 디바이스(S)의 검사를 실행하고 있다.
이와 같이, 반도체 디바이스(S) 상에 고침 렌즈(36)를 설치하여 검사를 실행함으로써, 검사광 조사 및 전자파 검출 모두에 고침 렌즈(36)로 위치 분해능을 향상시키고, 반도체 디바이스(S)에 포함되는 PN 접합부나 배선 등에 대해서, 보다 상세하고 정확하게 검사를 실행할 수 있다. 즉, 반도체 검사에 고침 렌즈(36)를 이용함으로써, 반도체 디바이스(S)에 조사되는 검사광(L1)의 점 크기를 작게하여 분해능을 향상시킴과 아울러 반도체 디바이스(S)에서 발생한 전자파의 집광 효율도 향상시킬 수 있다.
또, 반도체 디바이스(S)를 유지하는 검사 스테이지(10)를 고정하고, 광학계측의 주사 수단에 의해서 검사광(L1)의 2차원 주사를 실행하는 것이 가능하도록 구성함으로써, 반도체 디바이스(S)에 대한 고침 렌즈(36)의 적용과, 검사광(L1)에 의한 반도체 디바이스(S)의 2차원 주사를 바람직하게 양립할 수 있다. 이상에 의해, 상기 구성에 의하면, 반도체 디바이스(S)에 대해서 무바이어스 상태에서의 검사를 바람직하게 실행하는 것이 가능해진다. 또, 상기 방법에 의한 반도체 검사는 비접촉 검사이기 때문에, 예를 들면 반도체 디바이스(S)의 제조 공정의 도중에 있어서 인라인으로 검사를 실행하는 것이 가능하다. 또, 상기와 같이 계측 시간을 단축할 수 있는 것도, 인-라인 검사에 있어서 유효하다.
검사광(L1)의 2차원 주사를 실행하는 주사 수단에 대해서는, 상기 실시 형태에서는 주사 수단으로서 검류계 스캐너(30)를 이용하고 있다. 이것에 의해, 검사광(L1)에 의한 반도체 디바이스(S)의 2차원 주사를 고속이면서 정밀도가 좋게 실행할 수 있다. 또, 이 주사 수단으로서는, 검류계 스캐너 이외에도, 예를 들면 다각형 미러 스캐너 등, 구체적으로는 여러 가지 구성을 이용할 수 있다.
또, 고침 렌즈(36)으로서는, 반절연성의 GaP(갈륨인)으로 이루어진 고침 렌즈를 이용하는 것이 바람직하다. GaP로 이루어진 고침 렌즈는 반도체 디바이스(S)에 조사되는 근적외광 등의 검사광(L1), 및 반도체 디바이스(S)에서 발생하는 테라헤르츠파 등의 전자파의 양자에 대해서 높은 투과성을 가진다. 따라서, 이와 같은 고침 렌즈에 의하면, 반도체 검사를 바람직하게 실행할 수 있다.
또, 도 1에 도시된 구성에서는 고침 렌즈(36) 뿐만 아니라, 대물 렌즈(35)에 대해서도 테라헤르츠파 등의 전자파에 대한 투과성이 요구된다. 이 경우의 대물 렌즈(35)로서는, 예를 들면 근적외광 및 테라헤르츠파의 양자에 대해서 높은 투과성과 같은 굴절률을 가지는 시클로 올레핀(cycloolefin)으로 이루어진 재료로 제작된 렌즈를 이용할 수 있다. 또한, 렌즈의 재질에 대해서는, 상기 이외에도 여러 가지 재질을 이용할 수 있다. 예를 들면, 고침 렌즈(36)의 재질에 대해서는, 상기한 GaP에 한정하지 않고, 예를 들면 반절연성인 GaAs, 혹은 다이아몬드 등의 재질을 이용할 수 있다. 일반적으로는, 고침 렌즈(36)는 반도체 디바이스(S)로 조사되는 검사광과 반도체 디바이스(S)로부터 출사되는 전자파에 대해서 투과성을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또, 검사 범위 설정부(71)에서의 반도체 디바이스(S)에 대한 검사 범위의 설정에 대해서는, 레이아웃 정보로부터 추출된 검사 대상 개소에 기초하여 검사 범위를 도출하는 것이 바람직하다. 펄스 레이저 광의 조사에 의해서 발생하는 전자파를 이용하는 상기 방법에서는, 반도체 디바이스(S)의 레이아웃 중에서 주로 PN 접합부 등의 내부 전계가 존재하는 개소에서 전자파가 발생한다. 따라서, 레이아웃 정보로부터 그러한 개소를 검사 대상 개소로서 추출하여, 검사 범위를 도출함으로써, 검사 범위를 바람직하게 설정할 수 있다.
본 발명에 의한 반도체 검사 장치, 및 검사 방법에 대해서, 구체적인 검사 방법의 예와 함께 좀 더 설명한다. 도 3은 도 1 및 도 2에 나타낸 반도체 검사 장치(1A)를 이용하여 실행되는 본 발명에 의한 반도체 검사 방법의 일례를 나타내는 순서도이다. 본 실시예에서는, 반도체 디바이스(S)의 칩에 대해서, 불량 개소이 존재하지 않는 우량품 칩에서의 검사 결과와, 실제의 검사 대상이 되는 검사 칩에서의 검사 결과를 비교하여, 검사 칩의 반도체 디바이스(S)에 대한 불량 진단을 실행하는 예를 나타내고 있다. 또, 도 4, 도 5는 각각 우량품 칩, 검사 칩의 검사 화상의 취득 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
본 실시예의 검사 방법에서는 우선, 검사 대상인 반도체 디바이스(S)의 레이아웃 정보를 레이아웃 정보 처리 장치(80)에 입력한다(단계 S101). 처리 장치(80)에서는 입력된 레이아웃 정보를 참조하여 반도체 디바이스(S)에 있어서의 검사 후보 개소가 추출된다(S102). 여기서, 레이저 광 조사 위치로부터의 전자파 검출에 의한 반도체 검사에서는, 상술한 바와 같이 PN 접합부나 금속 반도체 계면 등의 내부 전계가 존재하는 개소에서 전자파가 발생한다고 상정되기 때문에, 반도체 디바이스(S) 내의 이러한 부위를 검사 후보 개소로서 설정할 수 있다. 이하에 있어서는 PN 접합부를 검사 후보 개소로 하는 경우를 예로서 설명한다.
레이아웃 정보 처리 장치(80)에서 추출된 PN 접합부의 정보는 검사 제어 장치(60)로 입력된다. 도 6은 반도체 디바이스(S)에 대한 검사 후보 개소의 추출의 일례를 나타내는 도면이다. 검사 후보 개소로서 추출된 복수의 PN 접합부에는 해석 처리의 편의를 위해서, 각각 PN1, PN2, PN3, … 등의 접합부명(검사 후보 개소명)이 부여된다. 또, 검사 제어 장치(60)에 입력된 PN 접합부의 정보는 필요에 따라서 표시 장치(82)에 표시된다. 도 6의 표시예 (a)에서는 반도체 디바이스(S)의 레이아웃 전체를 나타내는 레이아웃 화상(100)에 대하여, 추출된 PN 접합부(101)가 표시되어 있다.
이와 같은 표시예 (a)에 있어서는, 각 PN 접합부에 부여된 접합부명을 함께 표시할 수 있다. 도 6의 예에서는 왼쪽 위에 위치하는 3개의 PN 접합부 PN1, PN2, PN3에 대해서 접합부명을 표시하고 있다. 또, PN 접합부의 표시에 대해서는, 레이아웃 화상(100)에 의한 표시예에 한정하지 않고, 예를 들면 표시예 (b)에 나타나는 것처럼, 추출된 PN 접합부의 일람표(105)에 의해서 표시할 수도 있다. 이 표시예 (b)에서는 PN 접합부의 접합부명을 표시하는 접합부명 표시부(106)와, 각 PN 접합부의 위치 정보 등을 표시하는 정보 표시부(107)로 일람표(105)가 구성되어 있다.
다음으로, 검사 스테이지(10) 상에 반도체 디바이스(S)의 우량품 칩을 설치하고, CCD 카메라(16)에 의해서 우량품 칩의 전체의 칩 화상을 취득함과 아울러 레이아웃 화상과 칩 화상 사이에 위치 맞춤을 실행한다(S103). 도 7 및 도 8은, 반도체 디바이스(S)의 레이아웃 화상과 칩 화상의 위치 맞춤의 일례를 나타내는 도면이다. 여기에서는, 반도체 칩 위에서 떨어진 3점을 선택하고, 그러한 3점의 레이아웃 화상 상에서의 좌표와 칩 화상 상에서의 좌표를 대응시킴으로써 위치 맞춤을 실행하는 방법을 나타내고 있다.
도 7은 위치 맞춤의 대상이 되는 반도체 디바이스(S)의 전체의 레이아웃 화상(110)을 나타내고, 도 8의 화상 (a), (b)는 도 7의 레이아웃 화상(110) 내에서 왼쪽 위에 위치하는 영역(111)에 대한 레이아웃 화상 및 칩 화상의 확대도를 나타내고, 도 8의 화상 (c), (d)는 레이아웃 화상(110) 내에서 오른쪽 위에 위치하는 영역(112)에 대한 레이아웃 화상 및 칩 화상의 확대도를 나타내고, 도 8의 화상 (e), (f)는 레이아웃 화상(110) 내에서 오른쪽 아래에 위치하는 영역(113)에 대한 레이아웃 화상 및 칩 화상의 확대도를 나타내고 있다. 상기의 위치 맞춤 방법에서는, 예를 들면 이러한 3개의 영역(111~113)에 대하여 각각 1점씩을 선택함으로써, 레이아웃 화상과 칩 화상의 위치 맞춤을 실행할 수 있다.
이와 같은 위치 맞춤이 실행된 상태에서는, 반도체 디바이스(S)의 검사에 있어서, CAD 레이아웃 상에서의 위치를 지정함으로써 그 위치에 대응된 검사 스테이지(10) 상의 반도체 디바이스(S)에서의 위치를 지정할 수 있다. 또한, 이 위치 맞춤의 구체적인 방법에 대해서는, 상기 이외에도 여러 가지 방법을 이용할 수 있다. 그러한 방법으로서는, 예를 들면 도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 디바이스(S)의 레이아웃에 대하여 미리 위치 맞춤용으로 설치된 위치 결정 마크(116~118)를 이용하여 위치 맞춤을 실행하는 방법이 있다.
반도체 디바이스(S)의 레이아웃과 칩 화상의 위치 맞춤이 종료하면, 레이아웃 상의 PN 접합부 중에서 실제로 검사해야 할 검사 대상 개소를 지정하고, 그에 대응하는 검사 범위를 설정한다(S104). 구체적으로는, 도 10에 도시된 바와 같이, 표시예 (a)의 레이아웃 화상(120), 또는 표시예 (b)의 일람표(125)에 있어서 검사해야 할 PN 접합부를 클릭하는 등의 조작에 의해서, 검사 대상 개소로 할 PN 접합부를 선택한다. 검사 범위 설정부(71)에서는 이 지정된 검사 대상 개소에 기초하여 검사 범위가 도출된다. 도 10에 있어서는, 검사 대상 개소로서 3개소의 PN 접합부(PN1, PN2, PN3)가 지정되고, 그것들의 검사 대상 개소(121, 122, 123)에 대해서, 각각 검사 범위(126, 127, 128)가 설정된 예를 나타내고 있다.
또한, 구체적인 검사 범위의 설정 방법에 대해서는, 상기한 방법 이외에도 여러 가지 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 도 11에 PN 접합부(PN3)의 검사 대상 개소(123)에 대한 검사 범위(128)의 설정예를 나타내는 것처럼, 도 11(a)와 같이 설정부(71)에서 자동적으로 산출된 검사 범위(128)에 대해서, 도 11(b)와 같이 필요에 따라서 조작자가 수동으로 범위를 변경하는 구성일 수도 있다. 또, 레이아웃 정보로부터 추출된 검사 후보 개소로부터 검사 대상 개소를 지정하지 않고, 조작자가 레이아웃 상에서 자유롭게 검사 범위를 설정하는 구성일 수도 있다.
또, 지정한 검사 대상 개소 및 검사 범위에 대해서, 필요에 따라서 검사 범위의 추가, 삭감, 혹은 변경을 실행할 수 있는 구성일 수도 있다. 또, 도 12에 도시된 바와 같이, 레이아웃 화상(130) 상에 있는 검사 후보 개소의 PN 접합부에 대해서 검사 대상 범위(135)를 지정함으로써, 범위(135) 내에 있는 모든 PN 접합부를 일괄로 검사 대상 개소로 지정하고, 그 각각에 대해서 검사 범위를 설정하는 구성일 수도 있다.
반도체 디바이스(S)에 대한 검사 범위의 설정이 종료하면, 검사 스테이지(10) 상의 우량품 칩에 대하여, 설정된 하나 또는 복수의 검사 범위 각각에 대해서, 전자파 방사상 및 레이저 반사상을 포함하는 검사 화상의 취득을 실행한다(S105). 도 4는 우량품 칩의 검사 화상의 취득 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
우량품 칩의 검사 화상의 취득에서는, 우선, 도 13 (a)에 도시된 바와 같이, 반도체 디바이스(S)의 레이아웃(200) 상에서 검사 대상 개소(201)로서 지정된 PN 접합부를 포함하는 검사 범위(206)에 대해서, 검사 스테이지 제어부(62)가 구동장치(12)를 통하여 검사 스테이지(10)를 구동 제어한다. 그리고 도 13(b)에 도시된 바와 같이, 지정된 검사 범위(206)가 광학계의 광축 상에 위치하도록 우량품 칩의 위치를 제어한다(S201). 이에 더하여, 이 검사 범위(206)에 대하여, 도 13(b)에 고침 렌즈(36)의 설치 범위를 원형(210)이 되도록 고침 렌즈(36)를 위치 맞춤하고, 도 1에 나타낸 것처럼, 우량품 칩 상에 광학적으로 밀착한 상태로 고침 렌즈(36)를 설치한다(S202).
다음으로, 이 상태에서 검사 범위(206)의 중심 위치에 검사광(L1)를 조사하여, PN 접합부(201)에서 발생하는 전자파의 시간 파형을 취득한다(S203). 구체적으로는, 검사 스테이지(10) 상의 우량품 칩에 대해서 검사광(L1)를 조사하고, 검사광 조사 위치에서 발생하는 테라헤르츠파 등의 전자파를 고침 렌즈(36), 및 대물 렌즈(35)를 통하여 광전도 소자(40)에서 검출한다. 이와 같은 전자파 검출을, 시간 지연 스테이지(42)의 위치를 바꾸면서 실행함으로써, 예를 들면 도 14에 도시된 바와 같은 전자파의 시간 파형이 취득된다.
계속해서, 취득된 전자파의 시간 파형을 참조하여, 전자파 검출을 실행하기 위해서 최적인 검출 타이밍을 결정하고, 그 타이밍에 대응하는 위치에 시간 지연 스테이지(42)를 고정한다(S204). 이 경우의 구체적인 타이밍의 결정 방법으로서는, 예를 들면 도 14의 테라헤르츠파의 시간 파형에 있어서, 그 강도의 피크 위치에 대응하는 시간 지연이 되는 위치에 지연 스테이지(42)를 고정하는 방법이 있다. 또, 결정된 지연 스테이지(42)의 위치에 대해서는 검사 제어 장치(60)에 기억해 둔다.
지연 스테이지(42)를 고정하면, 검사 스테이지(10)의 위치를 재조정하고(S205), 검사 범위(206) 내에서 검사광(L1)을 2차원 주사하여, 전자파 방사상과 레이저 반사상을 동시에 취득하고(S206), 얻어진 화상을 검사 제어 장치(60)에 기억한다. 여기서, 반도체 디바이스(S)에 대한 검사광(L1)의 2차원 주사에 대해서는, 예를 들면 도 15 (a)에 도시된 바와 같이, 검사 범위(206) 내에서 동일 방향의 1 차원 주사를 반복함으로써 2차원 주사하는 방법을 이용할 수 있다. 혹은, 도 15 (b)에 도시된 바와 같이, 검사 범위(206) 내에서 교대로 방향을 바꾸어 1차원 주사를 반복함으로써 2차원 주사하는 방법을 이용할 수도 있다.
또, 취득된 검사 화상을 표시 장치(82)에 표시하는 경우, 전자파 방사상, 또는 레이저 반사상을 각각 개별적으로 표시할 수도 있고, 혹은, 전자파 방사상 및 레이저 반사상의 중첩 화상(슈퍼임포즈(superimpose) 화상)을 표시할 수도 있다.
이상에 의해 지정된 검사 범위에 대한 화상 취득 처리를 종료하면, 모든 검사 범위에 대해서 화상 취득을 종료하고 있는지 여부가 판단된다(S106). 그리고 화상 취득이 종료하지 않은 검사 범위가 있으면, 상기의 화상 취득 처리를 반복해서 실행한다. 화상 취득을 종료하고 있으면, 우량품 칩에 대한 검사 처리를 종료하고, 검사 칩의 검사 처리로 이행한다. 또한, 검사 범위의 화상 취득에 대하여, 전회의 화상 취득에서의 고침 렌즈(36)의 설치 범위 내에서 화상 취득이 가능한 다른 검사 범위가 존재하는 경우에는, 그대로의 상태에서 화상 취득을 실행하여 검사 시간을 단축시킬 수도 있다.
다음으로, 검사 스테이지(10) 상에 실제의 검사 대상이 되는 검사 칩을 설치하고, CCD 카메라(16)에 의해서 검사 칩의 전체의 칩 화상을 취득함과 아울러 레이아웃 화상과 칩 화상 사이에서 위치 맞춤을 실행한다(S107). 여기서의 위치 맞춤 방법은 단계(S103)에 관해서 상술한 우량품 칩에서의 위치 맞춤 방법과 같다. 위치 맞춤을 종료하면, 우량품 칩에 대해서 지정한 것과 같은 검사 범위에 대해서, 전자파 방사상 및 레이저 반사상을 포함하는 검사 화상의 취득을 실행한다(S108). 도 5는 검사 칩의 검사 화상의 취득 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
검사 칩의 검사 화상의 취득에서는, 우선, 검사 스테이지(10)를 구동 제어하여, 지정된 검사 범위가 광학계의 광축 상에 위치하도록 검사 칩의 위치를 제어한다(S301). 이에 더하여, 이 검사 범위에 대하여, 고침 렌즈(36)를 위치 맞춤하고, 검사 칩 상에 광학적으로 밀착한 상태로 설치한다(S302). 또, 시간 지연 스테이지(42)에 대해서는, 우량품 칩에 대해서 결정된 지연 스테이지(42)의 위치로 이동하여 고정한다(S303).
지연 스테이지(42)를 고정하면, 검사 스테이지(10)의 위치를 재조정하여(S304), 검사 범위 내에서 검사광(L1)을 2차원 주사하고, 검사 칩의 전자파 방사상과 레이저 반사상을 동시에 취득하고(S305), 얻어진 화상을 검사 제어 장치(60)에 기억한다.
이상에 의해 지정된 검사 범위에 대한 화상 취득 처리를 종료하면, 검사 칩의 검사 화상 데이터와 우량품 칩의 검사 화상 데이터를 비교하여, 검사 칩에서의 불량의 유무에 대한 해석을 실행한다(S109). 계속해서, 검사 칩 및 우량품 칩을 비교한 결과, 차이가 있는지 여부(검사 칩이 우량품 또는 불량품 중 어느 것인지)가 판단되어(S110), 차이가 있는 경우(검사 칩이 불량품 칩인 경우)에는 필요에 따라서 좀 더 상세한 불량 정보를 취득한다(S111).
이상에 의해 지정된 검사 범위에 대한 화상 취득 처리, 및 취득된 화상을 이용한 불량 해석 처리를 포함하는 검사 처리를 종료하면, 모든 검사 범위에 대해서 검사 처리를 종료하고 있는지 여부가 판단된다(S112). 그리고 검사 처리가 종료하지 않은 검사 범위가 있으면, 상기의 처리를 반복해서 실행한다. 검사 처리를 종료하고 있으면, 얻어진 불량 해석 결과를 표시 장치(82)에 표시하고(S113), 그 검사 칩의 검사를 종료한다.
여기서, 단계(S109)에서의 우량품 칩과 검사 칩의 비교에 의한 불량 해석은, 예를 들면 전자파 방사상(THz파 방사상)에 있어서의 전자파의 검출 강도를 참조하여 행해진다. 도 16은 테라헤르츠파의 검출 강도에 의한 불량 해석 방법의 일례를 나타내는 도면이다. 도 16에 있어서, 도 16 (a)는 우량품 칩에서의 전자파의 2차원 및 1 차원의 강도 분포를 나타내고, 도 16 (b)는 불량품 칩에서의 전자파의 강도 분포의 제1 예를 나타내고, 도 16 (c)는 불량품 칩에서의 전자파의 강도 분포의 제2 예를 나타내고 있다.
도 16에서는 반도체 디바이스(S)의 불량 해석 방법의 일례로서, 광전도 소자(40)에 의한 전자파의 검출 강도에 대해서 임계값을 적용하고, 검출 강도가 임계값에 의해서 설정된 우량품 강도 범위의 내／외 중 어느 하나에 있는지에 의해서, 반도체 디바이스(S)의 양／불량을 판별하는 방법을 이용하고 있다. 구체적으로는, 도 16 (a)에 도시된 바와 같이, 우량품 칩에서의 전자파의 검출 강도 분포를 참조하여, 검사 범위 내에서의 피크 검출 강도에 대해서, 하 임계값 및 상 임계값에 의해서 우량품 강도 범위를 설정한다.
그리고 검사 칩에 대해서 요구된 피크 검출 강도가 우량품 강도 범위 내에 있으면 우량품 칩으로 판정하고, 한편, 피크 검출 강도가 우량품 강도 범위 외에 있으면 불량품 칩으로 판정한다. 도 16 (b)은 피크 검출 강도가 하 임계값보다도 작아진 경우의 불량품 데이터의 예를 나타내고, 또, 도 16 (c)은 피크 검출 강도가 상 임계값보다도 커진 경우의 불량품 데이터의 예를 나타내고 있다.
또한, 이와 같은 전자파의 검출 강도에 의한 불량 해석에 대해서는, 상기와 같이 검사 범위 내에서의 피크 검출 강도를 이용하는 방법으로 한정하지 않고, 예를 들면 검사 범위 내에서의 검출 강도의 평균치, 또는 총 검출 강도를 불량 해석에 이용하는 방법 등, 구체적으로는 여러 가지 방법을 이용할 수 있다. 또, 우량품 강도 범위의 설정에 대해서는 하 임계값 및 상 임계값의 어느 하나만을 설정할 수도 있다. 또, 우량품 칩의 검출 강도 데이터와 검사 칩의 검출 강도 데이터의 차분을 취하고, 이 차분치를 이용하여 불량 해석을 실행하는 구성일 수도 있다.
또, 검사 칩이 불량품 칩인 경우에, 단계(S111)에서 행해지는 상세한 불량 정보의 취득 예로서는, 예를 들면 단선 개소 추정부(73)에서 실행되는, 반도체 디바이스(S)의 배선에서의 단선 개소의 추정 처리가 있다. 여기서, 비특허 문헌 1에 의하면, 반도체 디바이스(S)로부터 방사되는 테라헤르츠파의 신호 강도가 배선길이에 의존한다는 것이 보고되고 있다. 이와 같은 테라헤르츠파의 신호 강도의 배선 길이 의존성을 이용함으로써, 배선에서의 단선 개소를 추정하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 우선, 반도체 디바이스(S)의 레이아웃에서 검사 대상이 되는 PN 접합부에 대해서, 그 PN 접합부에 접속되어 있는 배선의 배선 길이와 PN 접합부로부터 방사되는 전자파의 검출 강도의 상관 데이터를, 우량품 칩에 대한 계측 결과로부터 취득한다. 다음으로, 불량품 칩에 대해서 대응하는 PN 접합부로부터의 전자파의 검출 강도를 구하고, 상기 상관 데이터를 참조하여 PN 접합부와 배선의 접속부로부터의 배선 길이를 산출한다. 이것에 의해, 그 배선에 있어서의 단선 개소를 추정할 수 있다.
도 17은 반도체 디바이스(S)의 배선에서의 단선 개소의 추정 방법의 일례를 나타내는 도면이다. 이 예에서는, 레이아웃(200) 상의 PN 접합부(201)에 대해서 2개의 배선(221, 222)이 접속되어 있는 것에 대응하여, 전자파의 검출 강도로부터 구해진 배선 길이에 기초하여 각각의 배선에 대해서 단선 개소(226, 227)가 추정되고 있다. 이와 같은 레이아웃(200)을 레이아웃 화상으로서 표시 장치(82)에 표시함으로써, 조작자는 추정된 단선 개소에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이와 같은 불량 해석은, 예를 들면 오프 라인에서 불량품 칩의 불량 해석(예를 들면 물리 해석)을 실행하는 등의 경우에 유효하다.
본 발명에 의한 반도체 검사 장치, 및 반도체 검사 방법은, 상기한 실시 형태 및 구성예에 한정되지 않고, 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는 광학계에 대한 반도체 디바이스(S)의 위치의 설정, 조정을, 검사 스테이지(10)를 구동하는 구성에 의해서 실행하고 있지만, 이와 같은 구성 이외에도, 예를 들면 스테이지(10)를 고정시키고 광학계측을 구동하는 구성을 이용할 수도 있다.
또, 반도체 디바이스(S)로부터의 테라헤르츠파 등의 전자파를 검출하는 전자파 검출 수단에 대해서는, 상기 실시 형태에서는 광전도 소자(40)를 이용하고 있지만, 전자파를 검출 가능한 광전도 소자 이외의 검출 수단을 이용할 수도 있다. 또, 검사광, 프로브광, 및 전자파에 대한 광학계의 구성에 대해서도, 도 1은 그 일례를 나타내는 것이고, 구체적으로는 이외에도 여러 가지 구성을 이용할 수 있다.
또, 반도체 디바이스(S)에 대한 광학계 및 고침 렌즈의 배치에 대해서, 상기 실시 형태에서는 반도체 디바이스(S)에 대해서 하측으로부터 검사광의 조사, 및 전자파의 검출을 실행하는 구성을 나타내고 있지만, 이와 같은 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 반도체 디바이스에 대해서 위쪽으로부터 검사광의 조사, 및 전자파의 검출을 실행하는 구성일 수도 있다. 이 경우, 고침 렌즈는 반도체 디바이스의 상측에 설치된다. 또는, 반도체 디바이스에 대해서 상측, 하측의 한 반향으로부터 검사광의 조사하고, 다른 방향으로부터 전자파의 검출을 실행하는 구성일 수도 있다. 이 경우, 고침 렌즈는 반도체 디바이스의 상측, 하측의 양방향에 각각 설치된다.
여기서, 상기 실시 형태에 의한 반도체 검사 장치에서는, (1) 검사 대상이 되는 무바이어스 상태의 반도체 디바이스를 유지하는 검사 스테이지와, (2) 반도체 디바이스에 대하여, 펄스 레이저 광을 검사광으로서 조사하는 레이저 광원과, (3) 검사광을 레이저 광원으로부터 반도체 디바이스로 안내함과 아울러 검사광의 광로를 제어하여 반도체 디바이스에 대해서 설정된 검사 범위 내를 검사광에 의해서 2차원 주사하는 주사 수단을 가지는 검사광 도광 광학계와, (4) 반도체 디바이스 및 검사광 도광 광학계 사이에 설치되어 검사광 도광 광학계로부터의 검사광을 반도체 디바이스로 집광하면서 조사하는 고침 렌즈와, (5) 검사광의 조사에 의해서 반도체 디바이스에서 발생하여, 고침 렌즈를 통하여 출사된 전자파를 검출하는 전자파 검출 수단과, (6) 반도체 디바이스의 검사를 제어하는 검사 제어 수단을 구비하고, 검사 제어 수단은 반도체 디바이스에 대하여, 그 레이아웃 정보를 참조하여 고침 렌즈를 통하여 검사광에 의해서 2차원 주사해야 할 검사 범위를 설정하는 검사 범위 설정 수단과; 반도체 디바이스의 레이아웃 정보를 참조하여 검사광 도광 광학계에 대한 반도체 디바이스의 위치를 제어하고, 검사 범위를 광축으로 대하여 소정 위치에 배치하는 위치 제어 수단과; 주사 수단을 구동 제어하고, 반도체 디바이스의 검사 범위 내에서의 고침 렌즈를 통한 검사광에 의한 2차원 주사를 제어하는 주사 제어 수단을 가지는 구성을 이용하고 있다.
또, 상기 실시 형태에 의한 반도체 검사 방법에서는, (1) 검사 대상이 되는 무바이어스 상태의 반도체 디바이스를 유지하는 검사 스테이지와, (2) 반도체 디바이스에 대하여, 펄스 레이저 광을 검사광으로서 조사하는 레이저 광원과, (3) 검사광을 레이저 광원으로부터 반도체 디바이스로 안내함과 아울러 검사광의 광로를 제어하여 반도체 디바이스에 대해서 설정된 검사 범위 내를 검사광에 의해서 2차원 주사하는 주사 수단을 가지는 검사광 도광 광학계와, (4) 반도체 디바이스 및 검사광 도광 광학계 사이에 마련되어 검사광 도광 광학계로부터의 검사광을 반도체 디바이스로 집광하면서 조사하는 고침 렌즈와, (5) 검사광의 조사에 의해서 반도체 디바이스에서 발생하여, 고침 렌즈를 통하여 출사된 전자파를 검출하는 전자파 검출 수단을 구비하는 반도체 검사 장치를 이용하고, (6) 반도체 디바이스에 대하여, 그 레이아웃 정보를 참조하여 고침 렌즈를 통하여 검사광에 의해서 2차원 주사해야 할 검사 범위를 설정하는 검사 범위 설정 단계와; 반도체 디바이스의 레이아웃 정보를 참조하여 검사광 도광 광학계에 대한 반도체 디바이스의 위치를 제어하고, 검사 범위를 광축에 대하여 소정 위치에 배치하는 위치 제어 단계와; 주사 수단을 구동 제어하여, 반도체 디바이스의 검사 범위 내에서의 고침 렌즈를 통한 검사광에 의한 2차원 주사를 제어하는 주사 제어 단계를 구비하는 구성을 이용하고 있다.
검사광 도광 광학계의 구체적인 구성에 대해서는, 검사광의 2차원 주사를 실행하는 주사 수단은 검사광의 광로를 제어하기 위한 검류계 스캐너를 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 검사광에 의한 반도체 디바이스의 2차원 주사를 고속이면서 정밀도가 좋게 실행하는 것이 가능해진다.
또, 고침 렌즈로서는, 반도체 디바이스로 조사되는 검사광과 반도체 디바이스로부터 출사되는 전자파에 대해서 투과성을 가지는 재질로 이루어진 고침 렌즈를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 그러한 고침 렌즈의 일례로서는, GaP(갈륨인)로 이루어진 고침 렌즈를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
상기 구성의 반도체 검사에서는, 검사광이 되는 펄스 레이저 광으로서는 예를 들면 근적외 영역의 파장을 가지는 레이저 광(예를 들면 파장 750nm ~ 2500nm의 레이저 광)이 이용된다. 이것에 대해서, GaP 등의 재질로 이루어진 고침 렌즈는 반도체 디바이스에 조사되는 근적외의 검사광, 및 반도체 디바이스에서 발생하는 테라헤르츠파(예를 들면 주파수 0. 1THz ~ 10THz의 전자파) 등의 전자파의 양자에 대해서 높은 투과성을 가진다. 따라서, 이와 같은 고침 렌즈를 이용함으로써, 상기의 반도체 검사를 바람직하게 실행할 수 있다.
반도체 디바이스에 대한 검사 범위의 설정에 대해서는 반도체 디바이스의 레이아웃 정보로부터 추출된 검사 대상 개소에 기초하여 검사 범위를 도출하는 것이 바람직하다. 펄스 레이저 광의 조사에 의해서 발생하는 전자파를 이용하는 상기 방법에서는, 반도체 디바이스의 레이아웃 중에서 주로 PN 접합부 등의 내부 전계가 존재하는 개소에서 전자파가 발생한다. 따라서, 레이아웃 정보로부터 그러한 개소를 검사 대상 개소로서 추출하여 검사 범위를 도출함으로써, 검사 범위를 바람직하게 설정할 수 있다.
또, 반도체 검사 장치는, 검사 제어 수단이 전자파 검출 수단에 의한 전자파의 검출 결과에 기초하여 반도체 디바이스의 불량에 대해서 해석을 실행하는 불량 해석 수단을 가지는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 검사 방법은 전자파 검출 수단에 의한 전자파의 검출 결과에 기초하여 반도체 디바이스의 불량에 대해서 해석을 실행하는 불량 해석 단계를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 무바이어스 상태에서의 반도체 디바이스의 불량 진단을 바람직하게 실행할 수 있다.
이 경우의 구체적인 불량 해석의 방법에 대해서는, 전자파 검출 수단에 의한 전자파의 검출 강도에 대해서 하나 또는 복수의 임계값을 적용하여, 검출 강도가 임계값에 의해서 설정된 우량품 강도 범위 내／외 중 어느 하나에 있는지에 의해서, 반도체 디바이스의 양／불량을 판별하는 구성을 이용할 수 있다. 이와 같은 방법에 의하면, 전자파 검출에 의한 반도체 디바이스의 불량 진단을 확실하게 실행할 수 있다.
또, 반도체 디바이스에 대한 구체적인 불량 해석의 내용에 대해서는, 반도체 디바이스의 불량으로서 반도체 디바이스에 포함되는 배선에서의 단선 유무를 판별하는 구성을 이용할 수 있다. 이와 같은 반도체 디바이스에서의 배선 불량은 상기한 검사 방법에 의해서 바람직하게 진단하는 것이 가능하다.
또, 반도체 검사 장치는, 검사 제어 수단이 반도체 디바이스의 레이아웃 정보, 및 불량 해석 수단에서의 해석 결과에 기초하여, 반도체 디바이스에 포함되는 배선에서의 단선 개소를 추정하는 단선 개소 추정 수단을 가지는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 검사 방법은 반도체 디바이스의 레이아웃 정보, 및 불량 해석 단계에서의 해석 결과에 기초하여, 반도체 디바이스에 포함되는 배선에서의 단선 개소를 추정하는 단선 개소 추정 단계를 구비하는 것이 바람직하다. 상기한 검사 방법에 의하면, 전자파 검출 수단에 의한 전자파의 검출 결과를 참조함으로써, 반도체 디바이스에서의 배선 단선 개소를 추정하는 것이 가능하다.
산업상의 이용 가능성
본 발명은 반도체 디바이스에 대해서 무바이어스 상태에서의 검사를 바람직하게 실행하는 것이 가능한 반도체 검사 장치, 및 반도체 검사 방법으로서 이용 가능하다.
1A: 반도체 검사 장치 S: 반도체 디바이스
10: 검사 스테이지 11: 개구
12: 검사 스테이지 구동장치 15: 조명 장치
16: CCD 카메라 17: 하프 미러
18: 렌즈 20: 펄스 레이저 광원
21: SHG 소자 22: 반사 미러
23: 고조파 분리기 24: 변조 장치
25: 파형 발생기 26: 빔 신장기
27: 파장판 28: 편광 빔 분할기
29: 광 파이버 30: 검류계 스캐너
31: 파장판 32: 렌즈
33: 하프 미러 34: ITO막 부착 광학판
35: 대물 렌즈 36: 고침 렌즈
37: 렌즈 40: 광전도 소자
41: 시간 지연 광학계 42: 시간 지연 스테이지
43, 44, 45: 반사 미러 46: 지연 스테이지 구동장치
47: 렌즈 50: 화상 취득 장치
51: 전류 앰프 52: 록 인 앰프
60: 검사 제어장치 61: 검사 처리 제어부
62: 검사 스테이지 제어부 63: 주사 제어부
64: 화상 취득 제어부 65: 지연 스테이지 제어부
71: 검사 범위 설정부 72: 불량 해석부
73: 단선 개소 추정부 80: 레이아웃 정보 처리 장치
81: 입력 장치 82: 표시 장치
10: 검사 스테이지 11: 개구
12: 검사 스테이지 구동장치 15: 조명 장치
16: CCD 카메라 17: 하프 미러
18: 렌즈 20: 펄스 레이저 광원
21: SHG 소자 22: 반사 미러
23: 고조파 분리기 24: 변조 장치
25: 파형 발생기 26: 빔 신장기
27: 파장판 28: 편광 빔 분할기
29: 광 파이버 30: 검류계 스캐너
31: 파장판 32: 렌즈
33: 하프 미러 34: ITO막 부착 광학판
35: 대물 렌즈 36: 고침 렌즈
37: 렌즈 40: 광전도 소자
41: 시간 지연 광학계 42: 시간 지연 스테이지
43, 44, 45: 반사 미러 46: 지연 스테이지 구동장치
47: 렌즈 50: 화상 취득 장치
51: 전류 앰프 52: 록 인 앰프
60: 검사 제어장치 61: 검사 처리 제어부
62: 검사 스테이지 제어부 63: 주사 제어부
64: 화상 취득 제어부 65: 지연 스테이지 제어부
71: 검사 범위 설정부 72: 불량 해석부
73: 단선 개소 추정부 80: 레이아웃 정보 처리 장치
81: 입력 장치 82: 표시 장치
Claims (15)
- 검사 대상이 되는 무바이어스 상태의 반도체 디바이스를 유지하는 검사 스테이지와,
상기 반도체 디바이스에 대하여 펄스 레이저 광을 검사광으로서 조사하는 레이저 광원과,
상기 검사광을 상기 레이저 광원으로부터 상기 반도체 디바이스로 안내함과 아울러 상기 검사광의 광로를 제어하여 상기 반도체 디바이스에 대해서 설정된 검사 범위 내를 상기 검사광에 의해서 2차원 주사하는 주사 수단을 가지는 검사광 도광 광학계와,
상기 반도체 디바이스 및 상기 검사광 도광 광학계 사이에 설치되어, 상기 검사광 도광 광학계로부터의 상기 검사광을 상기 반도체 디바이스로 집광하면서 조사하는 고침(固浸) 렌즈와,
상기 검사광의 조사에 의해서 상기 반도체 디바이스에서 발생하여, 상기 고침 렌즈를 통하여 출사된 전자파를 검출하는 전자파 검출 수단과,
상기 반도체 디바이스의 검사를 제어하는 검사 제어 수단을 구비하고,
상기 검사 제어 수단은
상기 반도체 디바이스에 대하여 그 레이아웃 정보를 참조하여, 상기 고침 렌즈를 통하여 상기 검사광에 의해서 2차원 주사해야 할 상기 검사 범위를 설정하는 검사 범위 설정 수단과,
상기 반도체 디바이스의 상기 레이아웃 정보를 참조하여, 상기 검사광 도광 광학계에 대한 상기 반도체 디바이스의 위치를 제어하고, 상기 검사 범위를 광축에 대하여 소정 위치에 배치하는 위치 제어 수단과,
상기 주사 수단을 구동 제어하고, 상기 반도체 디바이스의 상기 검사 범위 내에서의 상기 고침 렌즈를 통한 상기 검사광에 의한 2차원 주사를 제어하는 주사 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치. - 청구항 1에 있어서, 상기 검사 범위 설정 수단은 상기 반도체 디바이스의 상기 레이아웃 정보로부터 추출된 검사 대상 개소에 기초하여 상기 검사 범위를 도출하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 검사 제어 수단은 상기 전자파 검출 수단에 의한 상기 전자파의 검출 결과에 기초하여, 상기 반도체 디바이스의 불량에 대해서 해석을 실행하는 불량 해석 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.
- 청구항 3에 있어서, 상기 불량 해석 수단은 상기 전자파 검출 수단에 의한 상기 전자파의 검출 강도에 대해서 임계값을 적용하고, 상기 검출 강도가 상기 임계값에 의해서 설정된 우량품 강도 범위 내／외 중 어느 하나에 있는지에 의해서 상기 반도체 디바이스의 양／불량을 판별하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.
- 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 불량 해석 수단은 상기 반도체 디바이스의 불량으로서, 상기 반도체 디바이스에 포함되는 배선에서의 단선 유무를 판별하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.
- 청구항 5에 있어서, 상기 검사 제어 수단은 상기 반도체 디바이스의 상기 레이아웃 정보, 및 상기 불량 해석 수단에서의 해석 결과에 기초하여, 상기 반도체 디바이스에 포함되는 배선에서의 단선 개소를 추정하는 단선 개소 추정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.
- 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주사 수단은 상기 검사광의 광로를 제어하기 위한 검류계 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.
- 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고침 렌즈는 상기 반도체 디바이스로 조사되는 상기 검사광과 상기 반도체 디바이스로부터 출사되는 상기 전자파에 대해서 투과성을 가지는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.
- 청구항 8에 있어서, 상기 고침 렌즈는 GaP(갈륨인)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.
- 검사 대상이 되는 무바이어스 상태의 반도체 디바이스를 유지하는 검사 스테이지와,
상기 반도체 디바이스에 대하여 펄스 레이저 광을 검사광으로서 조사하는 레이저 광원과,
상기 검사광을 상기 레이저 광원으로부터 상기 반도체 디바이스로 안내함과 아울러 상기 검사광의 광로를 제어하여, 상기 반도체 디바이스에 대해서 설정된 검사 범위 내를 상기 검사광에 의해서 2차원 주사하는 주사 수단을 가지는 검사광 도광 광학계와,
상기 반도체 디바이스 및 상기 검사광 도광 광학계 사이에 설치되어 상기 검사광 도광 광학계로부터의 상기 검사광을 상기 반도체 디바이스로 집광하면서 조사하는 고침 렌즈와,
상기 검사광의 조사에 의해서 상기 반도체 디바이스에서 발생하여, 상기 고침 렌즈를 통하여 출사된 전자파를 검출하는 전자파 검출 수단을 구비하는 반도체 검사 장치를 이용하여,
상기 반도체 디바이스에 대하여 그 레이아웃 정보를 참조하여, 상기 고침 렌즈를 통하여 상기 검사광에 의해서 2차원 주사해야 할 상기 검사 범위를 설정하는 검사 범위 설정 단계와;
상기 반도체 디바이스의 상기 레이아웃 정보를 참조하여, 상기 검사광 도광 광학계에 대한 상기 반도체 디바이스의 위치를 제어하고, 상기 검사 범위를 광축에 대하여 소정 위치에 배치하는 위치 제어 단계와,
상기 주사 수단을 구동 제어하여, 상기 반도체 디바이스의 상기 검사 범위 내에서의 상기 고침 렌즈를 통한 상기 검사광에 의한 2차원 주사를 제어하는 주사 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법. - 청구항 10에 있어서, 상기 검사 범위 설정 단계는 상기 반도체 디바이스의 상기 레이아웃 정보로부터 추출된 검사 대상 개소에 기초하여 상기 검사 범위를 도출하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
- 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 상기 전자파 검출 수단에 의한 상기 전자파의 검출 결과에 기초하여, 상기 반도체 디바이스의 불량에 대해서 해석을 실행하는 불량 해석 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
- 청구항 12에 있어서, 상기 불량 해석 단계는 상기 전자파 검출 수단에 의한 상기 전자파의 검출 강도에 대해서 임계값을 적용하고, 상기 검출 강도가 상기 임계값에 의해서 설정된 우량품 강도 범위 내／외 중 어느 하나에 있는지에 의해서 상기 반도체 디바이스의 양／불량을 판별하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
- 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서, 상기 불량 해석 단계는 상기 반도체 디바이스의 불량으로서, 상기 반도체 디바이스에 포함되는 배선에서의 단선 유무를 판별하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
- 청구항 14에 있어서, 상기 반도체 디바이스의 상기 레이아웃 정보, 및 상기 불량 해석 단계에서의 해석 결과에 기초하여, 상기 반도체 디바이스에 포함되는 배선에서의 단선 개소를 추정하는 단선 개소 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
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