KR20170047184A - 전기 결함 국소화를 위한 인시튜 패키징 디캡슐레이션 피쳐 - Google Patents

전기 결함 국소화를 위한 인시튜 패키징 디캡슐레이션 피쳐 Download PDF

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KR20170047184A
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Abstract

IC를 촬상하여 핫 스팟들을 식별하기 위해 IR 카메라를 사용한다. IR 카메라의 대물렌즈가 제거되고 레이저 옵틱이 시스템의 광축으로 삽입된다. 이후 레이저는 광축 둘레의 정의된 영역에서 인캡슐레이션을 에블레이션하기 위해 사용된다. IR 카메라는 IC로부터의 IR 신호의 상 정보를 획득하기 위해 로크-인 (lock-in) 모드로 동작한다. 상 정보는 결함의 깊이 추정을 획득하기 위해 사용된다. 미리결정된 식각률은 이후 레이저 에블레이션을 위한 시기적절한 종결점을 생성하기 위해 깊이 추정과 함께 사용된다.

Description

전기 결함 국소화를 위한 인시튜 패키징 디캡슐레이션 피쳐{IN-SITU PACKAGING DECAPSULATION FEATURE FOR ELECTRICAL FAULT LOCALIZATION}
관련 출원
본 출원은 2015년 10월 22일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/245,042호의 우선권의 이점을 청구한다.
본 발명의 분야
본 발명은 IC 진단 분야에 있다. 보다 구체적으로, 본 발명은 인시튜 디캡슐레이션을 구현하여 국소화를 위한 시간을 개선하는 것에 관한 것이다.
대부분의 전기적 결함 국소화 기법, 예컨대 (통상 EMMI로 불리는) 발광 현미경, 레이저 스캐닝 현미경, OBIRCH, 또는 TIVA 는, 패키지 집적 회로 (IC) 에 대해 분석이 요구되는 경우 표면 재료를 제거할 필요가 있다. 한가지 예외는, 전기적 결함 위치의 x, y, z 기원을 나타내는 패키지 IC의 표면에서 핫 스폿의 검출이 가능한 고정화 열상법 (lock-in thermography) 이다. 그러나, 고정화 열상법 기법에 의해서도, 패키지의 표면 근방의 두꺼운 재료는 열적 시그너쳐를 퍼지게 하여, 높은 공간 해상도를 가지고 국소화하는 능력에 영향을 주는 경향이 때때로 있다.
반도체 패키지의 레이저 디캡슐레이션을 수행하기 위한 독립형 시스템이 이용되고 있고 업계에 잘 알려져 있다. Control Laser Corp.에 의한 FALIT, 또는 Nisene Technology Group, Inc.에 의한 JET ETCH PRO와 같이 이용가능한 상용 모델들이 있다. 이 시스템들은 패키지 재료의 큰 볼륨을 제거할 수 있지만, 단일 사용 시스템으로서의 전용 챔버에서 할 수 있다.
레이저 마킹 능력은 또한 기존의 전기 결함 분석이나 결함 분리 시스템에 통합된 옵션으로 이용되고 있다. 이러한 옵션은 표면 상에 하나의 도트 레이저 마크의 패턴을 에칭함으로써 반도체 패키지의 표면 상에 일세트의 물리적 마크를 남기기 위해 이용된다. 하마마츠 포토닉스는 자신의 PHEMOS-1000 전기 결함 분석 시스템에 옵션을 제공하며, DCG Systems, Inc.도 자신의 ELITE 고정화 열상법 시스템에 옵션을 제공한다.
집속 이온 빔 (FIB), 플라즈마 FIB, 화학적 에칭 또는 기계적 폴리싱 등과 같은 반도체 패키징 재료를 제거하기 위해 이용가능한 다른 기술들이 있다. 그러나, 이러한 모든 기술은 진공 환경이나 재료가 제거되는 처리를 위해 엄격하게 제어된 환경 챔버를 필요로 한다.
본 발명의 하기 요약은 본 발명의 일부 양태들 및 특징들의 기본적인 이해를 제공하기 위해서 포함된다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개관이 아니며, 이로써 본 발명의 핵심 또는 중요한 요소들을 특히 식별하거나 본 발명의 범위를 서술하도록 의도되지 않는다. 그 유일한 목적은 이하에 제시되는 것보다 더 상세한 설명에 대한 서두로서 간단한 형태로 본 발명의 일부 개념을 제시하는 것이다.
개시된 다양한 실시형태는 결함의 추가적인 국소화를 가능하게 하기 위해 패키지 IC의 인시튜 디캡슐레이션을 가능하게 한다.
개시된 실시형태는 또한 결함의 추가적인 국소화를 가능하게 하기 위해 패키지 IC의 인시튜 디캡슐레이션을 위한 시스템을 제공한다.
IR 카메라는 핫 스팟들을 식별하기 위해 IC를 촬상하도록 사용된다. IR 카메라의 대물렌즈가 제거되고 레이저 광학계 (laser optics) 가 시스템의 광축으로 삽입된다. 이후 레이저는 광축 둘레의 정의된 영역에서 인캡슐레이션을 절제 (ablation) 하는데 사용된다. 일부 실시형태에서, IR 카메라 신호의 위상은 IC 내의 결함의 깊이를 추정하는데 사용된다. 절제 속도 (ablation rate) 는 프라이어리 (priory) 를 결정하고, 타이밍된 절제 기간을 결정하기 위해 추정된 깊이와 함께 사용된다. 일부 실시형태에서, IR 카메라는 이후 다른 이미지를 촬영하기 위해 사용될 수 있고, 여기서 제거된 인캡슐레이션으로 인해 신호 대 잡음비가 개선될 것이고, 그리고 IR 카메라는 이후 위상 정보를 사용하여 개선된 깊이 추정치를 제공하고 선택적으로 추가 타이밍된 절제를 수행할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같이, 통합 시스템은 IR 카메라와 인캡슐레이션 재료를 절제하기 위해 튜닝된 파장을 갖는 절제성 레이저를 포함한다. IR 카메라와 절제성 레이저 모두에 대한 대물렌즈 광학계 (objective optics) 는 단일 터릿 상에 탑재되어, 터릿의 회전이 샘플의 동일한 지점 상에 대물렌즈 광학계를 배치할 수 있도록 한다. 제어기는, 결함 깊이 추정치를 포함하여, 샘플 내의 결함을 국소화하기 위한 샘플의 IR 이미지를 획득하기 위해 시스템을 동작시킨다. 깊이 추정치는 필요한 절제량을 결정하기 위해 사용된다. 일례에서, 깊이 추정치는 레이저의 절제 시간으로 변환된다. 다른 실시형태들에서, 샘플의 가시적 이미지를 얻기 위하여 가시광 카메라 및 광학계도 또한 포함된다.
개시된 실시형태들은 IC를 테스트 및 디캡슐화하기 위한 시스템을 포함하며, 이 시스템은 IC를 지지하는 샘플 스테이지; IC에서의 잠재적 결함으로 인한 핫 스폿의 위치를 검출하도록 구성된 열 카메라; 파장이 400nm 내지 900nm의 레이저 소스; 열 카메라가 IC를 촬상하게 할 수도 있도록 구성된 제 1 광학 배열체로서, 열 이미지는 IC에서 핫 스폿의 위치를 나타내는, 제 1 광학 배열체; 레이저 소스로부터의 레이저 빔을 IC 상에 집속시키도록 구성된 제 2 광학 배열체; 및 IC의 선택된 영역 위에 레이저 소스를 스캔하기 위해 샘플 스테이지를 통전하도록 구성된 스캐너를 포함한다. 레이저 소스는 펄스형 레이저 소스일 수도 있다. 제 1 및 제 2 광학 배열체가 고정되는 광학 터릿이 제공될 수도 있다. 제어기는 IR 카메라로부터 열 이미지를 수신하고 결함에 대한 깊이 추정치를 출력한다. 제어기는 레이저 절제를 위한 동작 시간을 생성하기 위해 깊이 추정치를 동작시키고 동작 시간에 따라 레이저를 동작시킨다. 부가하여, 후드가 제공되고 펌프에 유체 연결되며 스퍼터링된 인캡슐레이션 재료를 펌핑하기 위해 구성된다. 노즐은 디캡슐레이션 구멍으로부터 인캡슐레이션 재료를 토출하기 위해 IC에 가스 제트를 주입하도록 구성될 수 있다.
시스템은 광학 스테이지를 더 포함할 수도 있고, 제 1 및 제 2 광학 배열체는 광학 스테이지에 결합되고; 광학 스테이지는 z-스테이지를 포함할 수도 있다. 시스템은 디캡슐레이션을 촬상하기 위해 가시광 카메라 및 가시광 대물렌즈를 더 포함할 수도 있다. 선택 광학 소자는 집광된 광을 열 카메라 또는 가시광 카메라로 편향시키는데 사용될 수 있다. 선택 광학 소자는 반사 미러를 포함할 수도 있다.
개시된 실시형태는 또한 IC 내의 결함을 식별하기 위한 방법을 제공하며, 이 방법은 IC에 테스트 신호를 인가하는 단계; IC로부터 IR 방사선을 수집하기 위해 제 1 세트의 광학계를 사용하는 단계; IR 방사선을 촬상하고 IC의 열 이미지를 생성하기 위해 IR 카메라를 사용하는 단계; 디캡슐화할 수 있는 IC의 영역을 묘사하기 위해 열 이미지를 사용하는 단계; 및 제 2 세트의 광학계를 사용하여, 묘사된 영역에 레이저 빔을 집속시키고 단지 묘사 영역으로부터 인캡슐레이션 재료를 제거하는 단계를 포함한다. 방법은 인캡슐레이션 재료의 제거 후 묘사 영역을 촬상하기 위해 가시광 대물 렌즈를 사용하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 테스트 신호는 전기적 테스트 신호 또는 열 테스트 신호를 포함할 수 있다. 이 방법은 묘사 영역을 통해 레이저 빔을 래스터화하는 단계를 포함할 수도 있다. 이 방법은, 인캡슐레이션 재료의 제거 완료후 IC의 제 2 열 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 인캡슐레이션 재료를 제거하는 것은 시간의 소정 길이에 따라 수행될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 시간의 소정 길이는: 테스트 신호에 IR 신호를 상관시키기 위해 동기화 신호를 제공하는 것; IR 신호의 위상 데이터를 획득하기 위해 IR 신호를 사용하는 것; IC 내의 결함의 깊이를 추정하기 위해 위상 데이터를 사용하는 것; 시간의 길이를 산출하기 위해 깊이 추정치를 사용하는 것에 의해 산출된다.
본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시형태를 예증하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명 및 예시하는 역할을 한다. 도면은 개략적인 방식으로 예시적인 실시형태의 주요 특징을 설명하는 것으로 의도된다. 도면은 실제 실시형태의 모든 특징을 도시하는 것으로 의도되지도 않고 도시된 소자의 상태 치수를 도시하는 것으로 의도되지도 않으며, 그리고 일정한 비율로 도시되지 않는다.
도 1a는 국소화 모드에서 동작하는 인시튜 디캡슐레이션을 위한 시스템의 실시형태를 예시하는 한편, 도 1b는 디캡슐레이션 모드에서 동작하는 인시튜 디캡슐레이션을 위한 시스템의 실시형태를 예시한다.
도 1c는 가시광 현미경을 포함하는 인시튜 디캡슐레이션을 위한 시스템의 실시형태를 예시한다.
본 발명의 실시형태들은, EMMI, OBIRCH, 자기 촬상 또는 고정화 열상법 시스템과 같은 전기 결함 국소화 시스템으로 통합된 레이저 기반의 디캡슐레이션 또는 재료 디레이어링 (delayering) 기법을 이용한다. 열상법 기법은 거의 모든 패키징 재료를 통해 빠르게 핫 스폿의 결정을 허용하기 때문에, 사용자는 디캡슐화될 작은 영역을 패키지의 표면 상에 정의하고, 후속 분석으로 집중할 수 있다. 또한, 고정화 열상법은 샘플 내의 결함의 깊이를 추정하는데 사용된다. 인시튜 레이저 디캡슐레이션 능력은 소정 정량의 패키지 재료를 통상적으로 수백 평방 미크론 미만의 제한된 영역으로부터, 그리고 표면 재료의 80 또는 90 % 까지 또는 심지어 100 %까지 제거하기에 충분한 깊이로 제거할 수 있다. 제거할 수 있는 양은 IR 촬상의 위상을 사용하고 깊이 추정치를 레이저 동작 시간으로 변환하여 추정할 수 있다. 레이저 디캡슐레이션 능력은, 샘플을 이동시키지 않고도 사용자가 다른 전기 결함 고립 기법과 레이저 디캡슐레이션 능력에 사용되는 광학 렌즈들 사이를 이동할 수 있도록 다중 위치 광학 렌즈 터릿을 통해 시스템에 통합되며, 그로인해 항상 관심 영역을 중심에 둘 수 있다.
소정량의 표면 패키지 재료를 제거한 후, 사용자는 패키지 표면에 도달하기 전에 열의 확산을 방지할 훨씬 더 적은 패키지 재료로 인해 열 스폿의 훨씬 더 높은 공간 해상도를 제공하고 보다 양호한 신호 대 잡음비를 가질 또 다른 고정화 열상법 분석으로 리턴하거나, 또는 심각하게 제한될 국소화 능력 또는 표면 패키지 재료를 제거하지 않고서는 작업할 수 없을 OBIRCH, EMMI 또는 자기 촬상과 같은 또 다른 분석 기법으로 리턴할 수 있다.
제거되어 있는 패키지의 표면은, 박형화되거나 제거될 정확한 위치를 참조하기 위해 사용될 수 있는 패턴이 통상적으로 없다. 따라서, 패키지 재료를 제거하기 위한 현재의 방법은 패키지의 전체 표면에 걸쳐 제거를 수행하는 것이다. 이 프로세서는 필요한 것보다 훨씬 더 긴 시간이 걸릴뿐만 아니라, 패키지 내부의 와이어 본딩과 같은 칩의 레이아웃이 디캡슐레이션 이전에 적절하게 공지되지 않을 수도 있기 때문에 샘플에 다양한 손상을 줄 수도 있다.
본 발명의 실시형태들은, 샘플을 광학 뷰의 중심으로부터 제거하거나 또는 심지어 이동시키지 않고도, 결함 위치를 국소화시킨 직후 패키지 재료의 표면의 매우 제한된 영역을 디캡슐화하는 능력을 제공한다. 결과적으로, 일부 실시형태에서 디캡슐화될 영역을 표시할 필요가 없어진다. 대신, 광축은 디캡슐화될 영역의 중심을 지정하는 것으로 상정되고, 광축 주변의 정의된 반경 또는 영역은 디캡화될 영역으로 정의된다.
제거될 재료는 알루미늄 또는 구리와 같은 금속판, 또는 몰드 화합물과 같은 다른 패키징 재료들, 또는 실리콘 재료일 수 있다. 개구부의 면적은 10 평방 미크론 미만에서 1 평방 mm 까지 달라질 수 있고 깊이는 수 미크론 내지 500 미크론 초과의 범위이다. 깊이 제어의 종결 지점은 소정의 에칭 시간이 지남에 따른 공지된 에칭 속도에 의해 정확히 설정될 수 있다. 예를 들어, 각각의 재료에 레이저의 에칭 또는 절제 속도를 제공하는, 룩업 테이블이 미리 생성될 수 있다. 다음, 결함의 깊이 추정치를 이용함으로써, 레이저를 동작시키기 위한 시간량을 결정하는데 룩업 테이블이 사용될 수 있다.
개시된 실시형태들의 이점은 IC 내부의 부품 손상을 방지하고 가장 정확하고 고해상도인 결함 국소화를 획득하기 위한 전체 시간을 상당히 단축시키는 것을 포함한다. 시간 절약은 조건에 따라 샘플당 몇시간 내지 반나절 이상일 수 있다. 부가하여, 인캡슐레이션의 일부분만이 제거되기 때문에, 인캡슐레이션의 열전도 기능은 감소되지 않으며, 그 결과 IC가 테스트 동안 통전될 수 있다. 또한, 디캡슐레이션의 종결점은 고정화 열상법 깊이 추정치를 사용하여 정확하게 산출될 수 있다.
레이저 소스는 단일 샷, 연속 (1Hz) 또는 버스트 (예를 들어, 5Hz에서 10 초) 레이저일 수 있다. 컷 사이즈는, 예를 들면, 50배 대물렌즈를 사용하여 50㎛ X 50㎛ 까지일 수 있다. 큰 면적이 디캡슐화에 필요한 경우, 래스터화 프로세스는 샘플 스테이지 이동, 레이저 빔 편향, 또는 양자 모두에 의해 이용될 수 있다. 제거의 깊이는 재료의 종류, 레이저 소스의 전력 설정, 반복 속도, 종횡비 (예를 들어, 3:1 개구 직경 대 깊이, 예를 들어, 50㎛ 직경은 15-20 ㎛ 깊이일 수 있다) 등에 의존할 수도 있다.
개시된 실시형태에 따르면, 샘플, 렌즈 및 매니퓰레이터의 오염을 방지하기 위한 수단이 제공된다. 진공 배기 시스템은 디캡슐레이션 재료를 제거하기 위해 제공된다. 다른 실시형태에서, 가스 주입은 디캡슐레이션 지역 내로부터 재료를 제거하는데 도움을 주기 위해 제공된다.
도 1a 및 도 1b는 통합 시스템의 실시형태를 예시한다. 도 1a는 국소화 모드에서 동작하는 인시튜 디캡슐레이션을 위한 시스템의 실시형태를 예시하는 한편, 도 1b는 디캡슐레이션 모드에서 동작하는 인시튜 디캡슐레이션을 위한 시스템의 실시형태를 예시한다. 시스템은 제어기 (101), 예를 들어, 적절하게 프로그래밍된 PC의 제어하에서 동작한다. 도 1a 및 도 1b에서 샘플 IC (100) 는 시료 스테이지 (105) 상에 위치한다. 광학 스테이지 (110) 는 IC (100) 상에 다양한 대물렌즈를 집중하는 것을 돕기 위해 z-스테이지를 포함한다. 도 1a에 도시된 동작 모드에서, 테스트 신호 (115) 가 IC 에 인가될 수도 있다. 테스트 신호 (115) 에 응답하여, IC (100) 내의 결함이 있는 회로 소자가 가열될 것이다. 열은 IC (100) 의 인캡슐레이션의 표면으로 확산될 것이다. 이 시간 동안, IC는 대물 렌즈 (124 또는 126) 중 하나를 통해 IR 카메라 (120) 를 이용하여 촬상된다. 카메라 (120) 로부터의 이미지는 결함의 대략적인 공간 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 동기 신호는 IR 촬상을 테스트 신호들과 일시적으로 상관시키기 위해 제공되고, 이로써 고정화 열상법을 수행하고 결함의 깊이의 추정을 가능하게 한다.
도 1a의 실시형태에서는 전기적 테스트 신호가 인가되지만, 다른 실시형태에서는 상이한 테스트 신호가 인가될 수도 있다. 예를 들어, 테스트 신호는 샘플에 인가되는 열 신호일 수도 있고, IR 이미지는 샘플을 통한 열 신호의 전달을 나타낸다. 다른 실시형태에서, 조명 빔, 예를 들어 레이저 빔은 샘플의 특정 위치를 여기시키는데 사용될 수 있으며 IR 이미지는 샘플을 통해 여기, 예를 들어, 열 여기의 전달을 연구하는데 사용될 수 있다. 어느 경우든, 가열의 타이밍은 결함 깊이 추정치를 획득하기 위해 IR 촬상과 일시적으로 상관될 수 있다.
대물렌즈 (124 및 126) 는, 레이저 광학계 (128) 와 함께 렌즈 터릿 (125) 에 부착된다. 터릿 (125) 은 시스템의 광축 (129) 에 상이한 대물렌즈를 배치하기 위해 회전가능하다. 핫 스폿이 IR 이미지에서 식별된 경우, 샘플 스테이지 (105) 를 활성화시켜 핫 스폿의 중심이 광축 (129) 과 얼라인되게 배치할 수 있다. 테스트 신호 (115) 는 정지될 수 있고, 도 1b에 예시된 바와 같이, 시스템은 동작의 디캡슐레이션 모드를 상정할 수 있다. 구체적으로, 광축 위치에 레이저 광학계 (128) 를 배치하도록 터릿을 돌린다. 다음, 레이저 소스 (130) 를 통전시켜 광축과 얼라인되는 인캡슐레이션 재료를 절제한다. 구체적으로, 샘플 스테이지 (105) 를 제어기 (101) 에 의해 통전시켜 샘플의 선택된 영역에 레이저 빔의 스캐닝을 생성시킬 수 있다. 대부분의 경우에, 스테이지를 이동시키는 것은 충분히 정확한 스캔제어를 제공할 것이다. 더 나은 정확도가 필요한 경우, 레이저 빔은 또한 예를 들어 미리 지정된 영역을 절제하기 위한 빔 틸트 기구 (예를 들어, AOD (acousto-optical deflector), 틸트 미러 등) 를 이용하여 스캐닝될 수도 있다. 예를 들어, 50 미크론의 직경이 지정될 수도 있고, 스캐닝 기구는 스테이지 이동, 레이저 빔 이동, 또는 양자 모두에 의해 광축 주변의 직경 50 미크론 정도의 영역을 절제하기 위해 레이저 빔을 스캔하도록 동작된다. 물론, 바람직한 경우라면, 스캐닝 기구는 또한 광축에 중심을 갖는 정사각형 또는 직사각형 영역을 절제하는데 사용될 수 있다. 이것은, 절제된 영역이 결함이 있을 것으로 예상되는 중심을 갖는다는 것을 보장한다.
IR 촬상이 테스트 신호와 일시적으로 상관되는 경우, 즉 로크-인 모드에서 동작하는 경우, 다음의 프로세스를 따를 수 있다. 첫째, 다양한 인캡슐레이션 및 다이 재료들은 레이저를 사용하여 에칭 또는 절제되고, 에칭 또는 절제 속도가 기록된다. 예를 들어, 룩업 테이블은 제어기 (110) 에 저장되어, 각 재료에 대한 에칭 속도를 상관시킬 수 있다. 다음, 테스트 동작 동안, 고정화 열상법은 샘플 내의 결함의 깊이 추정치를 생성하기 위해 IR 촬상 신호의 위상을 사용한다. 깊이 추정치, 인캡슐레이션 재료에 관한 정보, 그 인캡슐레이션 재료에 대해 기록된 에칭 속도를 사용하여, 레이저에 대한 타이밍된 종결점을 제공하도록 전체 에칭 시간을 산출한다. 이후 레이저는 산출된 에칭 시간에 따라 동작하고, 타이밍된 종결점에 도달하면 에칭이 정지된다.
또한, 도 1a 및 도 1b에는 스퍼터링된 재료를 배기하기 위해 사용되는 선택적 후드 (140) 및 펌프 (145) 가 도시된다. 펌프는, 레이저 빔에 의해 절제되어지고 있는 임의의 인캡슐레이션 재료를 제거하기 위해 디캡슐레이션 모드 동안 활성화된다. 또한, 선택적 노즐 (150) 은 레이저 빔에 의해 파지고 있는 구멍 내로부터 스퍼터링된 재료를 제거하는 가스, 예컨대 공기 또는 아르곤의 유동을 제공한다. 재료가 가스 유동에 의해 구멍으로부터 제거될 때, 그것은 후드 (140) 로 흡입되고 시스템의 작동 영역으로부터 제거되어 진다.
도 1c는 가시광 현미경을 포함하는 인시튜 디캡슐레이션을 위한 시스템의 실시형태를 예시한다. 구체적으로, 이 실시형태에서, 선택 광학 소자 (121) 는 집광된 광을 IR 카메라 (120) 또는 가시광 카메라 (122) 로 편향시키는데 사용된다. 선택 광학 소자 (121) 는 예를 들어 단일 렌즈 리플렉스 (SLR) 카메라에서 사용되는 반사 미러와 같은 틸트 미러일 수도 있다. 또한, 터릿 (125) 은 가시광 대물렌즈 (123) 를 포함한다. 이 실시형태에서, 레이저 (128) 의 절제 동작을 위해 소정의 시간이 선택된다. 일단 레이저가 타이밍된 절제를 완료하면, 레이저 광학계가 광축으로부터 제거되고 가시광 대물렌즈는 광축으로 삽입된다. 다음, 충분한 재료가 제거되었는지 여부를 체크하기 위해 절제된 영역의 이미지가 취해진다. 아닌 경우, 인캡슐레이션을 추가 절제하기 위해 레이저가 사용될 수도 있다. 대안으로 또는 부가하여, IR 광학계가 삽입될 수도 있고, 다른 IR 이미지가 획득되어 결함의 보다 나은 국소화를 획득할 수 있다. 특히, 이제 결함 위에 적은 재료가 있기 때문에, IR 촬상의 신호 대 잡음비는 훨씬 더 나아질 것이고, 보다 나은 결함 국소화로 이어질 것이다.
본원에 기재된 프로세스들 및 기법들은 임의의 특정 장치와 본질적으로 관련되지 않으며, 컴포넌트의 임의의 적합한 조합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 다양한 유형의 범용 디바이스가 본원에 기재된 기법들에 따라 사용될 수도 있다. 또한, 본원에 기재된 방법의 단계들을 수행하는 전문화된 장치를 구성하는 것이 유리하다고 증명할 수도 있다.
본 발명은 특정 예들과 관련하여 기재되었지만, 이것은 모든 면에서 제한이라기 보다는 오히려 예시인 것으로 의도된다. 당업자는 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 많은 상이한 조합이 본 발명을 실시하기에 적합할 것이라는 것을 알 것이다. 또한, 본 발명의 다른 구현예는 본 명세서에 개시된 발명의 명세서 및 실행을 고려하는 경우 당업자에게 명백할 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시로서 고려되어야 하는 것으로 의도되며, 본 발명의 진정한 범위 및 정신은 다음의 청구범위에 의해 지시된다.

Claims (23)

  1. IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템으로서,
    상기 IC를 지지하기 위한 샘플 스테이지;
    상기 IC에서의 잠재적 결함으로 인한 핫 스폿의 위치를 검출하도록 구성된 열 카메라;
    파장 400nm ~ 900nm의 레이저 소스;
    상기 열 카메라가 상기 IC를 촬상할 수 있도록 구성된 제 1 광학 배열체로서, 이미지는 상기 IC에서의 핫 스폿의 위치를 나타내는, 상기 제 1 광학 배열체;
    상기 레이저 소스로부터의 레이저 빔을 상기 IC 상에 집속시키도록 구성된 제 2 광학 배열체;
    상기 IC의 선택된 영역을 절제시키기 위해서 상기 레이저 빔과 상기 IC 사이의 스캐닝 이동을 발생시키도록 구성된 스캐너를 포함하는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 소스는 펄스형 레이저 소스인, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광학 배열체들이 고정되는 광학 터릿을 더 포함하는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    펌프에 유체 연결되며 스퍼터링된 인캡슐레이션 재료를 펌핑하도록 구성된 후드를 더 포함하는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 IC에 가스 제트를 주입하기 위해 구성된 노즐을 더 포함하는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    광학 스테이지를 더 포함하고, 상기 광학 스테이지에 상기 제 1 및 제 2 광학 배열체들이 결합되는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학 스테이지는 z-스테이지를 포함하는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    가시광 대물렌즈 및 가시광 카메라를 더 포함하는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    집광된 광을 상기 열 카메라 또는 상기 가시광 카메라로 편향시키기 위한 선택 광학 소자를 더 포함하는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 선택 광학 소자는 반사 미러를 포함하는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    IR 카메라로부터 신호들을 수신하고 상기 IR 카메라로부터의 상기 신호들을 사용하여 상기 결함의 깊이 추정치를 제공하도록 프로그래밍된 제어기를 더 포함하는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 상기 깊이 추정치를 사용하여 상기 레이저의 타이밍된 종결점을 생성하도록 프로그래밍되는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기에 저장된 룩업 테이블을 더 포함하고, 상기 룩업 테이블은 다양한 재료들에 대한 에칭 속도를 상관시키는, IC를 테스트 및 디캡슐화하는 시스템.
  14. IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법으로서,
    IC를 샘플 스테이지에 배치하는 단계;
    상기 IC에 테스트 신호를 인가하는 단계;
    상기 IC로부터 IR 방사선을 수집하기 위해 제 1 세트의 광학계를 사용하는 단계;
    상기 IR 방사선을 촬상하고 상기 IC의 열 이미지를 생성하기 위해서 IR 카메라를 사용하는 단계;
    디캡슐화될 수 있는 상기 IC의 영역을 묘사하기 위해 상기 열 이미지를 사용하는 단계; 및
    상기 IC가 상기 샘플 스테이지 상에 그대로 있는 동안, 묘사된 영역에 레이저 빔을 집속시키기 위해 제 2 세트의 광학계를 사용하고 단지 묘사 영역으로부터만 인캡슐레이션 재료를 제거하는 단계를 포함하는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 인캡슐레이션 재료의 제거 후 상기 묘사 영역을 촬상하기 위해 가시광 대물렌즈를 사용하는 단계를 더 포함하는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 테스트 신호는 전기 테스트 신호를 포함하는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 테스트 신호는 열 테스트 신호를 포함하는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 샘플을 공간적으로 이동시켜 상기 묘사 영역 상에 상기 레이저 빔을 스캐닝하도록 상기 샘플 스테이지를 활성화하는 단계를 더 포함하는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 테스트 신호는 조명 빔을 포함하는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 인캡슐레이션 재료의 제거 완료후 상기 IC의 제 2 열 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 인캡슐레이션 재료를 제거하는 단계는 시간의 소정 길이에 따라 수행되는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 시간의 소정 길이는:
    상이한 재료들에 대해 상기 레이저의 에칭 속도를 결정하는 단계;
    상기 결함의 깊이 추정치를 생성하기 위해 상기 IR 방사선을 사용하는 단계;
    상기 시간의 소정 길이를 생성하기 위해 상기 깊이 추정치 및 선택된 에칭 속도를 사용하는 단계
    에 의해 산출되는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 깊이 추정치를 생성하기 위해 상기 IR 방사선을 사용하는 단계는, 상기 IR 신호의 위상을 결정하기 위해 로크-인 (lock-in) 촬상을 이용하고 상기 위상을 상기 IC 재료 내의 열 전파 속도와 상관시켜 상기 깊이 추정치를 생성하는 단계를 포함하는, IC에서 결함들을 식별하기 위한 방법.
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