KR20150123176A

KR20150123176A - 화상 생성 장치 및 화상 생성 방법

Info

Publication number: KR20150123176A
Application number: KR1020150056545A
Authority: KR
Inventors: 도모노리 나카무라; 미츠노리 니시자와
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2015-11-03
Also published as: JP2015210099A; US20150309115A1; KR102289222B1; TWI655441B; TW201541090A; JP6407555B2; US10139447B2

Abstract

화상 생성 장치는, 반도체 디바이스로부터의 계측광에 기초하여 화상을 생성하는 화상 생성 장치로서, 계측광을 검출하는 광 센서와, 광 센서에 일정한 전압을 인가하여 전류를 공급하는 광 센서 전원과, 광 센서 전원에 의해 광 센서에 공급되는 전류의 크기에 따라, 패턴 신호를 생성하는 전류 검출기와, 패턴 신호에 기초하여 패턴 화상을 생성하는 제어 장치를 구비한다.

Description

화상 생성 장치 및 화상 생성 방법{IMAGE GENERATION APPARATUS AND IMAGE GENERATION METHOD}

본 발명은 화상 생성 장치 및 화상 생성 방법에 관한 것이다.

집적 회로 등의 계측 대상물을 검사하는 기술로서, EOP(Electro Optical Probing)나 EOFM(Electro-Optical Frequency Mapping)이라고 칭해지는 광 프로빙 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 광 프로빙 기술에서는, 광원으로부터 출사된 광을 집적 회로에 조사하고, 집적 회로로부터의 계측광(반사광)을 광 센서에 의해 검출하여, 검출 신호를 취득한다. 그리고, 취득한 검출 신호에 있어서, 목적으로 하는 주파수를 골라내어, 그 진폭 에너지를 시간적인 경과로서 화상 표시한다. 또는, 2 차원의 맵핑으로써 화상 표시한다. 이들에 의해, 목적으로 한 주파수에서 동작하고 있는 회로의 위치를 특정할 수 있다.

특허 문헌 1：일본 특개 2007－064975호 공보

상술한 바와 같은 광 프로빙 기술은, 집적 회로 등의 반도체 디바이스에 있어서의 고장 위치 및 고장 원인 등을 특정할 수 있다. 여기서, 상술한 특허 문헌 1의 방법에 있어서의 화상 표시에서는, 광 검출기에서 획득된 검출 신호가 원하는 주파수 대역에 따라 비디오 화상(패턴상) 및 변조 화상(EOFM상)을 얻기 위하여 분기될 때, 그 화상들의 S/N 비가 충분한 크기가 되지 않는 경우가 있다. 그래서, 본 발명은, 화상의 S/N 비의 향상을 도모할 수 있는 화상 생성 장치 및 화상 생성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 일 측면에 따른 화상 생성 장치는, 객체로부터의 광에 기초하여 화상을 생성하는 장치로서, 광을 검출하는 광 검출기와, 광 검출기와 전기적으로 연결되고, 광 검출기에 제1의 일정한 전압을 인가하여 전류를 공급하는 전원부와, 전원부와 전기적으로 연결되고, 전원부에 의해 광 검출기에 공급되는 전류의 크기에 따라, 제1의 신호를 생성하는 신호 생성부와, 신호 생성부와 전기적으로 연결되고, 제1의 신호에 기초하여 제1의 화상을 생성하는 제1의 이미지 프로세서를 구비한다.

이 화상 생성 장치에서는, 전원부로부터 광 검출기에 대해서, 일정한 전압이 인가되어 전류가 공급된다. 따라서, 전원부로부터 광 검출기에 공급되는 전류는, 객체의 광의 세기에 따른 것이 된다. 그리고, 당해 전류에 기초하여 제1의 신호가 생성되고, 당해 제1의 신호에 기초하여 제1의 화상이 생성되므로, 제1의 화상을, 객체의 광의 세기에 따른 것으로 할 수 있다. 이와 같이, 객체의 광에 따른 화상(제1의 화상)을, 광 검출기에 의해서 검출된 신호(검출 신호)에 의하지 않고 취득할 수 있으므로, 예를 들면, 객체의 광에 따른 화상을 2개 취득하고 싶은 경우에, 한쪽을 상술한 제1의 화상으로서 취득하고, 다른 쪽을 광 검출기의 검출 신호로부터 취득할 수 있다. 예를 들면, 광 검출기의 검출 신호를 주파수대에 따라 분기하여 2개의 화상을 취득한 경우에는, 화상의 S/N 비가 저하하는 경우가 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 화상 생성 장치와 같이, 한쪽의 화상을 광 검출기의 검출 신호에 의하지 않고 취득하는 것에 의해, 검출 신호의 분기가 불필요하게 되어, 화상의 S/N 비를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 장치에서는, 전원부는, 제1의 일정한 전압과는 다른 제2의 전압을 공급하는 전원과, 전원으로부터 공급되는 제2의 전압을 제1의 일정한 전압으로 변압하는 변압기를 가지고 있어도 좋다. 전원부에 있어서 소정의 전압이 일정한 전압으로 변압되는 것에 의해, 광 검출기에 공급되는 전류의 크기에 따른 제1의 신호 및 제1의 화상을 확실히 생성할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 장치에서는, 신호 생성부는, 변압기로부터 광 검출기에 흐르는 전류를 계측하여, 제1의 신호를 생성하여도 좋다. 이것에 의해, 광 검출기에 공급되는 전류를 확실히 계측할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 장치에서는, 신호 생성부는, 전원과 변압기를 연결하는 배선을 흐르는 전류를 계측하는 제1의 전류 검출기와, 변압기와 접지 전위선을 연결하는 배선을 흐르는 전류를 계측하는 제2의 전류 검출기를 가지고, 제1의 전류 검출기가 계측한 전류 및 제2의 전류 검출기가 계측한 전류의 차이에 기초하여, 전원으로부터 광 검출기에 공급되는 전류를 계측하여, 제1의 신호를 생성하여도 좋다. 제1의 전류 검출기가 계측한 전류 및 제2의 전류 검출기가 계측한 전류의 차이와, 전원부(보다 상세하게는 변압기)로부터 광 검출기에 공급되는 전류와는, 소정의 대응 관계를 가지므로, 상술한 전류의 차이에 기초하여, 전원으로부터 광 검출기에 공급되는 전류를 확실히 계측할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 장치에서는, 변압기는, DC/DC 컨버터 이어도 좋다. 이것에 의해, 일정한 전압에의 변압을 확실히 행할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 장치에서는, 객체는, 반도체 디바이스이어도 좋다. 객체가 반도체 디바이스인 경우에는, 화상의 S/N 비의 향상을 효과적으로 실현할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 장치에서는, 광 검출기와 전기적으로 연결되고, 광 검출기가 출력하는 제2의 신호에 기초하여, 소정의 주파수 혹은 주파수 대역에 있어서의, 제2의 신호의 동상 성분 및 직교 위상 성분을 나타내는 값, 진폭, 및 위상의 적어도 1개를 계측하는 계측부를 더 구비하여도 좋다. 이것에 의해, 광 검출기가 출력하는 제2의 신호(검출 신호)로부터, 화상 생성과 관련되는 파라미터를 계측할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 장치에서는, 계측부에 의해 계측된, 소정의 주파수 혹은 주파수 대역에 있어서의, 제2의 신호의 동상 성분 및 직교 위상 성분을 나타내는 값, 진폭, 및 위상의 적어도 1개에 기초하여 제2의 화상을 생성하는 이미지 프로세서를 더 구비하여도 좋다. 이것에 의해, 제2의 신호로부터 제2의 화상(예를 들면, EOFM상(像))을 생성할 수 있다. 이 때문에, 제1의 신호로부터 제1의 화상을 취득하는 것과 더불어, 제2의 신호로부터 제2의 화상을 취득할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 장치에서는, 제1의 화상과 제2의 화상이 중첩된 중첩 화상을 표시하는 표시부를 더 구비하여도 좋다. 이것에 의해, 예를 들면, 제1의 화상을 패턴상(像)으로 하고, 제2의 화상을 EOFM상으로 한 중첩 화상(superimposed image)을 취득할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 방법은, 객체로부터의 광에 기초하여 화상을 생성하는 화상 생성 방법으로서, 광을 검출하는 광 검출기에 대해서, 제1의 일정한 전압을 인가하여 전류를 공급하는 스텝과, 광 검출기에 공급된 전류의 크기에 따라, 제1의 신호를 생성하는 스텝과, 제1의 신호에 기초하여 제1의 화상을 생성하는 스텝을 구비한다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 방법에서는, 제1의 일정한 전압을 인가하여 전류를 공급하는 스텝에 있어서, 전원이, 제1의 일정한 전압과는 다른 제2의 전압을 공급하고, 변압기가, 전원으로부터 공급되는 제2의 전압을 제1의 일정한 전압으로 변압하여도 좋다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 방법에서는, 제1의 신호를 생성하는 스텝에 있어서, 변압기로부터 광 검출기에 흐르는 전류를 계측하여, 제1의 신호를 생성하여도 좋다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 생성 방법에서는, 제1의 신호를 생성하는 스텝에 있어서, 제1의 전류 검출기가, 전원과 변압기를 연결하는 배선을 흐르는 전류를 계측하고, 제2의 전류 검출기가, 변압기와 접지 전위선을 연결하는 배선을 흐르는 전류를 계측하고, 제1의 전류 검출기가 계측한 전류 및 제2의 전류 검출기가 계측한 전류의 차이에 기초하여, 전원으로부터 광 검출기에 공급되는 전류를 계측하여, 제1의 신호를 생성하여도 좋다.

본 발명에 따르면, 분기 회로를 이용하지 않고 2개의 화상을 취득할 수 있으므로, 분기 회로를 이용한 경우와 비교하여 S/N 비를 향상시킬 수 있다. 또한, 분기 회로에 의해 주파수대를 분기하여 2개의 화상을 취득하고 있었을 경우에 문제가 되었던, EOFM상의 저주파 감도의 저하, 패턴상에 있어서의 AC 성분 노이즈의 발생, 및 고주파 성분의 로스를 해결할 수 있다. 또한, 화상 생성 장치의 구성이 심플하게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 화상 생성 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 화상 생성 장치에 있어서의 광 센서 유닛의 구성도이다.
도 3은 도 2의 광 센서 유닛에 있어서의 전류 검출기를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태의 화상 생성 장치에 있어서의 전류 검출기를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태의 화상 생성 장치에 있어서의 전류 검출기를 나타내는 도면이다.
도 6은 변형례에 따른 전압 변환의 구성을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하여, 중복하는 설명을 생략한다.

[제1 실시 형태]

도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 화상 생성 장치(1)는, 계측 대상물이면서 피검사 디바이스(DUT：Device Under Test)인 반도체 디바이스(2)에 있어서 이상(異常) 발생의 위치를 특정하는 등, 반도체 디바이스(2)를 검사하기 위한 장치이다. 반도체 디바이스(2)로는, 트랜지스터 등의 PN 접합을 가지는 집적 회로(예를 들면, 소규모 집적 회로(SSI：Small Scale Integration), 중 규모 집적 회로(MSI：Medium Scale Integration), 대규모 집적 회로(LSI：Large Scale Integration), 초대규모 집적 회로(VLSI：Very Large Scale Integration), 초초대규모 집적 회로(ULSI：Ultra Large Scale Integration), 기가 스케일 집적 회로(GSI：Giga Scale Integration)), 대전류용/고압용 MOS 트랜지스터 및 바이폴라 트랜지스터 등이 있다.

반도체 디바이스(2)에는, 디바이스 제어 케이블(23)을 통해서 테스터 유닛(17)이 전기적으로 연결되어 있다. 테스터 유닛(17)은, 전원(도시하지 않음)에 의해서 동작되고, 반도체 디바이스(2)에 소정의 테스트 신호(테스트 패턴)를 반복 인가한다. 당해 테스트 신호에 의해서, 반도체 디바이스(2)에 형성되어 있는 트랜지스터 등의 소자가 구동된다. 반도체 디바이스(2)에는 여러 가지 트랜지스터가 형성되어 있기 때문에, 각 트랜지스터의 ON/OFF의 조합에 따라, 복수의 구동 주파수가 존재한다. 그 때문에, 반도체 디바이스(2)로부터의 계측광(반사광)의 변조 주파수도 복수로 존재한다. 테스터 유닛(17)은, 펄스 제너레이터(pulse generator)를 가지는 것이어도 좋다. 테스터 유닛(17)은, 타이밍 신호 케이블(24)에 의해 후술하는 스펙트럼 애널라이저(spectrum analyzer)(16)에 전기적으로 연결되어 있다.

화상 생성 장치(1)는, 레이저 광원(3)을 구비하고 있다. 레이저 광원(3)은, 전원(도시하지 않음)에 의해서 동작되고, 당해 반도체 디바이스(2)에 조사되는 광을 발생하여 출사한다. 레이저 광원(3)은, 코히런트(coherent)한 광인 레이저광을 발생하는, 램프계 레이저 광원이나 레이저 다이오드 등이다. 레이저 광원(3)으로부터 출사된 광은, 편광 보존 싱글 모드 광 커플러(4), 및 프로브광(probe light)용의 편광 보존 싱글 모드 광 파이버(5)를 통해서 스캔 광학계(6)에 도광(導光)된다.

스캔 광학계(6)는, 스캔 헤드(7) 및 렌즈계(8)(예를 들면, 대물렌즈)를 가지고 있고, 예를 들면, 갈바노 미러(galvanometer mirror) 등의 광 주사(走査)소자에 의해 구성되어 있다. 스캔 헤드(7)로 안내된 광은 렌즈계(8)에 의해 반도체 디바이스(2) 상에 집광된다. 이것에 의해, 스캔 광학계(6)로 안내된 광은, 반도체 디바이스(2)의 소정의 조사 위치에 결상(結像)된다. 당해 광의 조사 위치는, 스캔 광학계(6)에 의해, 반도체 디바이스(2)에 대해서 2 차원적으로 주사된다. 스캔 광학계(6)에 의해 주사되는 조사 위치는, 레이저 스캔 컨트롤러(9)에 의해 제어되고 있다. 레이저 스캔 컨트롤러(9)는, 레이저 스캔 컨트롤러 제어 케이블(19)에 의해 스캔 광학계(6)의 스캔 헤드(7), 및 레이저 광원(3)에 전기적으로 연결되어 있다. 레이저 스캔 컨트롤러(9)는, 예를 들면, 스캔 광학계(6)에 대해서, 조사 위치를, 직교하는 x축 및 y축에 있어서의 위치(x위치, y위치)에 의해 나타내어진 2 차원의 위치 정보에 의해서 지정한다. 레이저 스캔 컨트롤러(9)는, x위치 및 y위치에 의해 나타내어진 조사 위치를, 제어 케이블(22)을 통해서 전기적으로 연결된 제어 장치(10)에 입력한다. 또한, 스캔 광학계(6)의 각 구성(스캔 헤드(7), 렌즈계(8)), 및 반도체 디바이스(2)는, 암(暗)상자(11) 내에 배치되어 있다.

레이저 광원(3)으로부터 출사된 광이 반도체 디바이스(2)에 조사되었을 때에 반도체 디바이스(2)에서 반사된 계측광은, 렌즈계(8)에 의해서 스캔 헤드(7)에 되돌려져, 귀환 광(return light)용의 광 파이버(12)를 통해서, 광 센서 유닛(13)에 도광된다. 광 센서 유닛(13)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 계측광을 검출하여 검출 신호(제2의 신호)를 출력하는 광 센서(광 검출기)(13a)와, 당해 광 센서(13a)에 일정한 전압 V2(제1의 일정한 전압)를 인가하여 전류 I2를 공급하는 광 센서 전원(전원부)(13b)을 가지고 있다. 광 센서(13a) 및 광 센서 전원(13b)은, 광 센서 전원 라인(13x)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 광 센서(13a)는, 예를 들면, 포토 다이오드, 애벌란시(avalanche) 포토 다이오드, 광전자 증배(增配)관, 또는 에어리어 이미지 센서 등으로 구성되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 광 센서 전원(13b)은, 소정의 전압(전력)을 공급하는 보드 전원(13c)(전원)과, 보드 전원(13c)으로부터 전압의 공급을 받는 DC/DC 컨버터(13d)(변압부, 변압기)를 가지고 있다. 보드 전원(13c)은, DC/DC 컨버터(13d)에 대해서 소정의 전압 V1(제2의 전압)을 공급한다. DC/DC 컨버터(13d)로는, 예를 들면, 스위칭 소자를 이용한 전압 변환기인 스위칭 레귤레이터나, 트랜지스터와 같은 전압 전류 제어 소자를 이용한 전압 비교기인 리니어(linear) 레귤레이터를 이용할 수 있다. DC/DC 컨버터(13d)는, 보드 전원(13c)으로부터 공급되는 전압 V1을, 광 센서(13a)용의 일정한 전압 V2로 변압하고, 당해 전압 V2를 광 센서(13a)에 인가하여, 광 센서(13a)에 전류 I2를 공급한다. 여기서, 광 센서(13a)는, 반도체 디바이스(2)에서 반사된 계측광의 강도에 따라 구동 상태가 변화한다. 광 센서(13a)에 대해서는, 광 센서 전원(13b)으로부터 일정한 전압 V2가 인가되기 때문에, 광 센서(13a)에 입력되는 전류 I2는, 광 센서(13a)의 구동 상태에 따라 변화하게 된다.

DC/DC 컨버터(13d)는, 그 내부에, 광 센서 전원(13b)으로부터 광 센서(13a)에 공급되는 전류 I2를 계측하는 전류 검출기(신호 생성부)(50)을 가지고 있다. 전류 검출기(50)는 광 센서 전원(13b)에 전기적으로 연결된다. 전류 검출기(50)는, DC/DC 컨버터(13d)에 의한 변압 후에, DC/DC 컨버터(13d)로부터 광 센서(13a)에 공급되는 전류 I2를 계측한다. 전류 검출기(50)는, 계측한 전류 I2의 크기에 따라, 신호(제1의 신호)를 생성한다. 당해 신호는, 제어 장치(10)에 의한 패턴상(像)의 생성에 이용되는 신호(이하, 패턴 신호로 설명하는 경우가 있다)이다. 그러므로, 전류 검출기(50)는 계측된 전류 I2의 크기를 패턴 신호로 변환한다. 패턴 신호는, 예를 들면, DC 성분 또는 저주파 대역의 신호이다. 패턴상이란, 반도체 디바이스(2)의 회로 패턴을 나타내는 화상이며, 스캔 광학계(6)에 의한 주사 영역을 나타내는 화상(주사영역 화상)이다. 전류의 변동은 주파수가 낮기 때문에, 전류 검출기(50)에 의해 생성되는 패턴 신호는, 광 센서(13a)로부터 출력되는 검출 신호에 로우패스 필터(low pass filter)가 걸린 상태로 생성된 것이라고 생각할 수 있다. 전류 검출기(50)는, 생성한 패턴 신호를, 앰프(81)에서 증폭하고, 패턴 신호 라인(21)을 통해서 제어 장치(10)에 출력한다. 전류 검출기(50)로는, 저항기, 홀(Hall) 소자, 커런트 미러(current mirror) 회로, 및 커런트 트랜스(current transformer) 등이 있다. 또한, DC/DC 컨버터(13d)로부터 광 센서(13a)에 전류 I2가 공급되는 배선(84)은, 콘덴서(83)를 통해서 접지 전위선(77)에 연결되어 있다.

도 1로 돌아와서, 광 센서 유닛(13)(보다 상세하게는 광 센서(13a))으로부터 출력된 검출 신호는, 앰프(14) 및 AC(alternating current) 앰프(15)를 통해서, 스펙트럼 애널라이저(16)에 입력된다. 검출 신호는, 예를 들면, EOFM(Electro Optical Frequency Mapping) 화상을 생성하는 용도로 이용되고, 10 kHz ~ 20 GHz 등의 고주파에서 계측된다. 또한, 검출 신호는, 예를 들면, 10 KHz 이하 등의 저주파에서 계측되는 경우가 있다. 또한, 광 센서 유닛(13)으로부터 출력되는 검출 신호는, 광 센서(13a)의 후단에 배치된 저항(13f)에 의해 전압 변환된 후에, 앰프(82)에서 증폭되어, 출력된다(도 3 참조).

스펙트럼 애널라이저(계측부)(16)는, AC 앰프(15)에 의해서 증폭된 검출 신호에 기초하여, 소정의 주파수 혹은 주파수 대역에 있어서의, 검출 신호의 진폭과 위상을 계측한다. 보다 상세하게는, 스펙트럼 애널라이저(16)는, 기준 주파수에 대한 검출 신호의 진폭과 위상을 계측한다. 스펙트럼 애널라이저(16)는 광 센서(13a)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 기준 주파수란, 스펙트럼 애널라이저(16)를 동작시키는 기준 신호의 주파수이며, 스펙트럼 애널라이저(16)의 타임 베이스가 되는 신시사이저(synthesizer)(스펙트럼 애널라이저(16)가 내장하는 신시사이저)의 주파수이다. 즉, 스펙트럼 애널라이저(16)는, 내장하는 신시사이저의 주파수(기준 주파수)에 대하여, 검출 신호의 위상을 계측한다. 기준 주파수는, 검출 신호에 있어서의 계측하고 싶은 주파수(소정의 주파수)로 설정된다. 이것에 의해, 스펙트럼 애널라이저(16)는, 소정 주파수에서의 검출 신호의 위상, 및 소정의 주파수에서의 검출 신호의 진폭을 동시에 계측할 수 있다. 또한, 스펙트럼 애널라이저(16)는, 소정의 주파수에서의 검출 신호의 위상 및 진폭에 기초하여, 소정의 주파수에서의 IQ 값을 도출한다. IQ 값의 I란, 「In－Phase」이며, 소정의 주파수에서의 동상 성분을 나타내고 있다. 또한, 「Q」란, 「Quadrature」이며, 소정의 주파수에 있어서의 직교 위상 성분을 나타내고 있다. 검출 신호의 동상 성분 및 직교 위상 성분을, 조사 위치마다 맵핑한 화상이 IQ 화상이다. 또한, 스펙트럼 애널라이저(16)는, 테스터 유닛(17)과 타이밍 신호 케이블(24)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 스펙트럼 애널라이저(16)는, 전술한 검출 신호와 동일하게, 기준 주파수에 대하여 테스터 유닛(17)으로부터 출력되는 테스트 신호의 위상을 측정하고 있다. 스펙트럼 애널라이저(16)는, 전술한 검출 신호의 위상 계측 시에 기준으로 한 기준 주파수와, 테스트 신호의 위상 계측 시에 기준으로 한 기준 주파수를, 동기하는 것에 의해서 검출 신호와 테스트 신호와의 위상차를 구할 수 있다. 스펙트럼 애널라이저(16)는, 소정의 주파수에서의 위상, 진폭, 및 IQ 값을 제어 장치(10)에 출력한다. 또한, 광 센서 유닛(13) 및 앰프(14), 앰프(14) 및 AC 앰프(15), AC 앰프(15) 및 스펙트럼 애널라이저(16), 및 스펙트럼 애널라이저(16) 및 제어 장치(10)는, 신호 케이블(20)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 그러한 스펙트럼 애널라이저로서는, 크로스·도메인·애널라이저(Cross Domain Analyzer)(등록상표) 또는, 2대의 스펙트럼 애널라이저를 조합한 장치에 의해 실현된다. 또한, 검출 신호의 위상 등을 계측하는 기기는, 스펙트럼 애널라이저(16) 등의 스펙트럼 분석기에 한정하지 않고, 록-인(lock-in) 앰프나 오실로스코프(oscilloscope) 등의 여러 가지 전기 계측 기기를 이용해도 좋다.

제어 장치(10)는, 예를 들면, PC 등의 적어도 하나의 프로세서와 메모리를 포함하는 컴퓨터이다. 제어 장치(10)는, 화상 생성 장치(1)의 각 기기를 제어한다. 프로세서를 포함하는 제어 장치(10)는, 전류 검출기(50)에 의해 입력된 패턴 신호에 기초하여, 소정의 주파수에서의 패턴상을 생성하는 제1의 화상 생성부(이미지 프로세서)로서의 기능을 가진다. 또한, 제어 장치(10)는, 스펙트럼 애널라이저(16)에 의해 입력된, 소정의 주파수에서의 검출 신호의 위상, 진폭, 및 IQ 값의 적어도 1개에 기초하여, EOFM상을 생성하는 제2의 화상 생성부(이미지 프로세서)로서의 기능을 가진다. EOFM상이란, 특정의 주파수로 동작하고 있는 부위의 신호 강도의 화상이다. 제어 장치(10)는, 레이저 스캔 컨트롤러(9)에 의해 입력된 스캔 광학계(6)의 조사 위치(x위치, y위치), 및 스펙트럼 애널라이저(16)에 의해 입력된 소정의 주파수에서의 검출 신호의 위상에 기초하여, 소정의 주파수에서의 위상 화상을 생성한다. 상술한 바와 같이 조사 위치는 2 차원의 위치 정보로 지정되어 있기 때문에, 소정의 주파수에서의 검출 신호의 위상을, 조사 위치마다 2 차원 형상으로 맵핑한 위상 화상을 생성할 수 있다. 마찬가지로, 제어 장치(10)는, 스캔 광학계(6)의 조사 위치(x위치, y위치), 및 소정의 주파수에서의 검출 신호의 진폭에 기초하여, 조사 위치마다 2 차원 형상으로 맵핑한, 소정의 주파수에서의 진폭 화상을 생성한다. 마찬가지로, 제어 장치(10)는, 스캔 광학계(6)의 조사 위치(x위치, y위치), 및 소정의 주파수에서의 검출 신호의 IQ 값에 기초하여, 조사 위치마다 2 차원 형상으로 맵핑한, 소정의 주파수에서의 IQ 화상을 생성한다. 제어 장치(10)는, 생성한 패턴상 및 EOFM상을, 표시 케이블(25)을 통해서 전기적으로 연결된 표시부(18)에 출력한다. 표시부(18)는, 제어 장치(10)에 의해 입력된 EOFM상 및 패턴상을 중첩한, 중첩 화상을 표시한다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 화상 생성 장치(1)의 작용 효과에 대해 설명한다.

종래, EOFM상을 취득하는 것에 의해 고장 해석을 행하는 경우에는, 단순히 EOFM상만을 표시하는 것이 아니라, EOFM상을 반도체 디바이스의 패턴상에 중첩하여 표시하는 것에 의해, 고장 위치의 상세한 특정을 행하고 있다. 화상을 중첩한 수퍼임포즈상은, EOFM상과 패턴상이 위치의 어긋남 없이 취득될 필요가 있으므로, 스테이지의 드리프트(drift) 등을 막기 위해, 동일한 광 센서의 검출 신호로부터 EOFM상 및 패턴상의 쌍방이 동시에 취득되어 생성되어 있다. 이 경우에는, 검출 신호를 분기 회로에 의해 주파수 대역으로 분기하고, 예를 들면, 검출 신호의 DC 성분(저주파 성분)을 패턴상의 생성에 이용하고, AC 성분(고주파 성분)을 EOFM상의 생성에 이용하는 것 등이 행하여지고 있다.

그렇지만, 분기 회로를 통해 있으므로, 광 센서로부터의 검출 신호의 변동이 분기 회로에 의해 감쇠되어 버려, 계측광의 변동이 작은 경우에는 EOFM상의 S/N 비가 저하될 우려가 있다. 또한, 분기 회로에 의해 저주파 성분과 고주파 성분이 분리되므로, AC 성분(고주파 성분)에 의해 생성되는 EOFM상의 저주파 감도가 저하되는 경우가 있다. 추가로, 패턴상의 생성에 이용하는 DC 성분(저주파 성분)으로부터 AC 성분을 완전히 다 분기할 수 없는 경우가 있어, 당해 분기할 수 없는 AC 성분이 패턴상의 노이즈가 될 우려가 있다. 또한, 분기 회로는, 고주파 성분을 로스(loss) 하기 쉬운 부품이다.

이 경우, 본 실시 형태에 따른 화상 생성 장치(1)에서는, 상술한 바와 같은 분기 회로를 이용하지 않고, 패턴상의 생성에 이용하는 패턴 신호가 취득된다. 구체적으로는, 화상 생성 장치(1)에서는, 광 센서 전원(13b)으로부터 광 센서(13a)에 대해서 일정한 전압 V2가 인가되어 전류 I2가 공급된다. 따라서, 광 센서 전원(13b)으로부터 광 센서(13a)에 공급되는 전류 I2는, 반도체 디바이스(2)로부터의 계측광의 세기에 따른 것이 된다. 그리고, 당해 전류 I2에 기초하여 패턴 신호가 생성되고, 당해 패턴 신호에 기초하여 패턴상이 생성되므로, 패턴상을, 반도체 디바이스(2)로부터의 계측광의 크기에 따른 것으로 할 수 있다. 이와 같이, 반도체 디바이스(2)로부터의 계측광에 따른 화상인 패턴상을, 광 센서(13a)의 검출 신호에 의하지 않고 취득할 수 있으므로, 예를 들면 반도체 디바이스(2)로부터의 계측광에 따른 화상으로서 패턴상 및 EOFM상을 취득하고 싶은 경우에, 패턴상을 상술한 패턴 신호로부터 취득하고, EOFM상을 광 센서(13a)의 검출 신호로부터 취득할 수 있다. 이와 같이, 분기 회로를 이용하지 않고 2개의 화상을 취득할 수 있으므로, 분기 회로를 이용한 경우와 비교하여 S/N 비를 향상시킬 수 있다. 또한, 분기 회로에 의해 주파수대를 분기하여 2개의 화상을 취득하고 있었을 경우에 문제로 되어 있던, EOFM상의 저주파 감도의 저하, 패턴상에 있어서의 AC 성분 노이즈의 발생, 및 고주파 성분의 로스가 문제되지 않는다. 또한, 분기 회로를 이용하지 않는 것에 의해, 화상 생성 장치의 구성이 심플하게 된다.

또한, 광 센서 전원(13b)은, 소정의 전압 V1을 공급하는 보드 전원(13c)과, 보드 전원(13c)으로부터 공급되는 소정의 전압 V1을 일정한 전압 V2로 변압하는 DC/DC 컨버터(13d)를 가지고 있다. 광 센서 전원(13b)에 있어서 소정의 전압 V1이 일정한 전압 V2로 변압되는 것에 의해, 광 센서(13a)에 공급되는 전류 I2의 크기에 따른 패턴 신호 및 패턴상을 확실히 생성할 수 있다.

또한, 전류 검출기(50)가, 광 센서 전원(13b)으로부터 광 센서(13a)에 공급되는 전류 I2를 계측하여, 패턴 신호를 생성한다. 이것에 의해, 광 센서(13a)에 공급되는 전류를 확실히 계측할 수 있다.

또한, 변압부로서 DC/DC 컨버터(13d)를 이용하고 있기 때문에, 소정의 전압 V1으로부터 일정한 전압 V2로의 변압을 확실히 행할 수 있다.

또한, 계측 대상물이 반도체 디바이스(2)인 바, 반도체 디바이스(2)를 이용했을 경우에는, 화상 생성 장치(1)에 의해 화상의 S/N비의 향상을 효과적으로 도모할 수 있다.

또한, 화상 생성 장치(1)는, 광 센서(13a)가 출력하는 검출 신호에 기초하여, 소정의 주파수 혹은 주파수 대역에 있어서의 검출 신호의 IQ 값, 진폭, 및 위상의 적어도 1개를 계측하는 스펙트럼 애널라이저(16)를 구비하고 있으므로, 광 센서(13a)가 출력하는 검출 신호로부터, EOFM상의 생성과 관련되는 파라미터를 확실히 계측할 수 있다.

또한, 화상 생성 장치(1)는, 스펙트럼 애널라이저(16)에 의해 계측된, 검출 신호의 IQ 값, 진폭, 및 위상의 적어도 1개에 기초하여 EOFM상을 생성하는 제어 장치(10)를 구비하고 있으므로, 검출 신호로부터 EOFM상을 확실히 생성할 수 있다.

또한, 화상 생성 장치(1)는, 패턴상과 EOFM상을 중첩하여 표시하는 표시부(18)을 구비하고 있으므로, 패턴상과 EOFM상을 중첩한 중첩 화상을 취득할 수 있다.

[제2 실시 형태]

다음으로, 도 4를 참조하여, 제2 실시 형태에 따른 화상 생성 장치에 대해 설명한다. 또한, 제2 실시 형태와 관련되는 설명에서는, 상술한 제1 실시 형태와 다른 점에 대해서 주로 설명한다.

도 4는, 본 실시 형태에 있어서의 전류 검출기(신호 생성부)(60) 및 광 센서 전원(33b)을 나타내는 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태가 상기 제 1 실시 형태와 다른 점은, 상기 제 1 실시 형태에서는 전류 검출기(50)가 DC/DC 컨버터(13d) 내부에 배치되어 있던 것에 대하여, 본 실시 형태에서는, 전류 검출기(60)가 DC/DC 컨버터(33d)의 외부(광 센서 전원(33b)의 외부)에 배치되어 있어, DC/DC 컨버터(33d)와 광 센서(13a)를 연결하는 배선(65)를 흐르는 전류 I2를 계측하는 점이다. 전류 검출기(60)는 계측된 전류 I2의 크기를 패턴 신호로 변환한다. 이와 같이 DC/DC 컨버터(33d)의 외부에 배치된 전류 검출기(60)에 대해서도, 제1 실시 형태에 따른 전류 검출기(50)와 동일하게, 광 센서 전원(33b)으로부터 광 센서(13a)에 공급되는 전류를 확실히 계측할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 화상 생성 장치에서는, 내부에 전류 검출기를 갖지 않는 DC/DC 컨버터(DC/DC 컨버터(33d))를 이용하는 것이 가능해진다.

[제3 실시 형태]

다음으로, 도 5를 참조하여, 제3 실시 형태에 따른 화상 생성 장치에 대해 설명한다. 또한, 제3 실시 형태와 관련되는 발명에서는, 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 다른 점에 대해 주로 설명한다.

도 5는, 본 실시 형태에 있어서의 전류 검출기(신호 생성부)(70) 및 광 센서 전원(53b)을 나타내는 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 화상 생성 장치는, 전류 검출기(70)로서 전류 검출기(70a, 70b)와, 차동 앰프(85)를 가지고 있다. 전류 검출기(제1의 전류 검출기)(70a)는, 보드 전원(13c)과 DC/DC 컨버터(33d)를 연결하는 배선(75)을 흐르는 전류 I3를 계측한다. 또한, 전류 검출기(제2의 전류 검출기)(70b)는, DC/DC 컨버터(33d)와 접지 전위선(77)을 연결하는 배선(76)을 흐르는 전류 I4를 계측한다. 전류 검출기(70a, 70b)는 각각 차동 앰프(85)와 연결되어 있다. 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 같이, DC/DC 컨버터(33d)로부터 광 센서(13a)에는 전류 I2가 공급된다. 따라서, DC/DC 컨버터(33d)에는 전류 I3가 유입하고, DC/DC 컨버터(33d)로부터는 전류 I4 및 전류 I2가 유출하게 된다. 그 때문에, 전류 검출기(70a)로부터 출력되는 전류 I3에 상당하는 패턴 신호와, 전류 검출기(70b)로부터 출력되는 전류 I4에 상당하는 패턴 신호가, 차동 앰프(85)에 입력되는 것으로, 전류 I3로부터 전류 I4를 뺀, DC/DC 컨버터(33d)로부터 광 센서(13a)에 흐르는 전류 I2에 상당하는 패턴 신호가 출력된다. 또한, 차동 앰프(85)를 대신하여 감산기를 이용해도 좋다.

이와 같이, 보드 전원(13c)과 DC/DC 컨버터(33d)를 연결하는 배선(75)을 흐르는 전류 I3, 및 DC/DC 컨버터(33d)와 접지 전위선(77)을 연결하는 배선(76)을 흐르는 전류 I4의 차이와, DC/DC 컨버터(33d)로부터 광 센서(13a)에 흐르는 전류 I2와는 소정의 대응 관계를 가지므로, 당해 전류의 차이에 기초하여, DC/DC 컨버터(33d)로부터 광 센서(13a)에 흐르는 전류 I2를 확실히 계측할 수 있다. 전류 검출기(70)는 계측된 전류 I2의 크기를 패턴 신호로 변환한다. 또한, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(33d)로는, 리니어 레귤레이터를 이용한 DC/DC 컨버터를 사용하는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 반도체 디바이스에 조사되는 광을 발생하는 구성은, 레이저 광원으로 한정되지 않고, 인코히런트(incoherent)한 광을 발생하는 SLD(Super Luminescent Diode)나 ASE(Amplified Spontaneous Emission), LED(Light Emitting Diode) 등의 다른 광원이어도 좋다.

또한, 광 센서 유닛으로부터 출력되는 검출 신호는, 저항에 의해 전압 변환된다고 하여 설명했지만, 검출 신호를 전압 변환하는 구성은 저항으로 한정되지 않으며, 예를 들면, 저항의 대신에 도 6에 나타낸 바와 같이 트랜스임피던스(transimpedence) 앰프(100)를 이용해도 좋다. 트랜스임피던스 앰프(100)에서는, OP AMP(101)의 비반전 입력 단자(102)가 접지된 상태에 있고, 반전 입력 단자(103)에 입력되는 전류 I5가 저항(105)에 의해 전압 변환되어, OP AMP(101)의 출력 단자(104)로부터 검출 신호로서 출력된다.

또한, 계측 대상물로서 반도체 디바이스를 예시했지만, 이것으로 한정되지 않는다.

Claims

객체로부터의 광에 기초하여 화상을 생성하는 장치로서,
상기 광을 검출하는 광 검출기와,
상기 광 검출기와 전기적으로 연결되고, 상기 광 검출기에 제1의 일정한 전압을 인가하여 전류를 공급하는 전원부와,
상기 전원부와 전기적으로 연결되고, 상기 전원부에 의해 상기 광 검출기에 공급되는 상기 전류의 크기에 따라, 제1의 신호를 생성하는 신호 생성부와,
상기 제1의 신호에 기초하여 제1의 화상을 생성하는 이미지 프로세서를 구비하는 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전원부는, 제2의 전압을 공급하는 전원과, 상기 제2의 전압을 상기 제1의 일정한 전압으로 변압하는 변압기를 구비하는 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 신호 생성부는, 상기 변압기로부터 상기 광 검출기에 흐르는 상기 전류를 계측하여, 상기 제1의 신호를 생성하는 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 신호 생성부는, 상기 전원과 상기 변압기를 연결하는 배선을 흐르는 전류를 계측하는 제1의 전류 검출기와, 상기 변압기와 접지 전위선을 연결하는 배선을 흐르는 전류를 계측하도록 구성된 제2의 전류 검출기를 포함하고,
상기 제1의 전류 검출기가 계측한 전류 및 상기 제2의 전류 검출기가 계측한 전류의 차이에 기초하여, 상기 전원으로부터 상기 광 검출기에 공급되는 전류를 계측하여, 상기 제1의 신호를 생성하는 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 변압기는, DC/DC 컨버터를 포함하는 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 객체는, 반도체 디바이스를 포함하는 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광 검출기와 전기적으로 연결되고, 상기 광 검출기가 출력하는 제2의 신호에 기초하여, 소정의 주파수 혹은 주파수 대역에 있어서의, 상기 제2의 신호의 동상 성분 및 직교 위상 성분을 나타내는 값, 진폭, 및 위상의 적어도 1개를 계측하는 계측부를 더 구비하는 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 이미지 프로세서는 상기 계측부에 의해 계측된, 소정의 주파수 혹은 주파수 대역에 있어서의, 상기 제2의 신호의 동상 성분 및 직교 위상 성분을 나타내는 값, 진폭, 및 위상의 적어도 1개에 기초하여 제2의 화상을 생성하는 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제1의 화상과 상기 제2의 화상이 중첩된 중첩 화상을 표시하는 디스플레이를 더 구비하는 장치.
객체로부터의 광에 기초하여 화상을 생성하는 방법으로서,
상기 광을 검출하도록 구성된 광 검출기에 대해서, 제1의 일정한 전압을 인가하여 전류를 공급하는 스텝과,
상기 광 검출기에 공급된 전류의 크기에 따라, 제1의 신호를 생성하는 스텝과,
상기 제1의 신호에 기초하여 제1의 화상을 생성하는 스텝을 구비하는 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제1의 일정한 전압을 인가하여 전류를 공급하는 스텝에서는, 전원이, 상기 제1의 일정한 전압과는 다른 제2의 전압을 공급하고, 변압기가, 상기 전원으로부터 공급되는 상기 제2의 전압을 상기 제1의 일정한 전압으로 변압하는 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제1의 신호를 생성하는 스텝에서는, 상기 변압기로부터 상기 광 검출기에 흐르는 상기 전류를 계측하여, 상기 제1의 신호를 생성하는 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제1의 신호를 생성하는 스텝에서는,
제1의 전류 검출기가, 상기 전원과 상기 변압기를 연결하는 배선을 흐르는 전류를 계측하고,
제2의 전류 검출기가, 상기 변압기와 접지 전위선을 연결하는 배선을 흐르는 전류를 계측하고,
상기 제1의 전류 검출기가 계측한 전류 및 상기 제2의 전류 검출기가 계측한 전류의 차이에 기초하여, 상기 전원으로부터 상기 광 검출기에 공급되는 전류를 계측하여, 상기 제1의 신호를 생성하는 방법.