KR20230015903A - 반도체 디바이스 검사 방법 및 반도체 디바이스 검사 장치 - Google Patents

반도체 디바이스 검사 방법 및 반도체 디바이스 검사 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230015903A
KR20230015903A KR1020227039459A KR20227039459A KR20230015903A KR 20230015903 A KR20230015903 A KR 20230015903A KR 1020227039459 A KR1020227039459 A KR 1020227039459A KR 20227039459 A KR20227039459 A KR 20227039459A KR 20230015903 A KR20230015903 A KR 20230015903A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
phase component
characteristic signal
scanning position
semiconductor device
Prior art date
Application number
KR1020227039459A
Other languages
English (en)
Inventor
노리미치 치노네
도모노리 나카무라
아키라 시마세
Original Assignee
하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 filed Critical 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Publication of KR20230015903A publication Critical patent/KR20230015903A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2872—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
    • G01R31/2879—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to electrical aspects, e.g. to voltage or current supply or stimuli or to electrical loads
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317—Testing of digital circuits
    • G01R31/3181—Functional testing
    • G01R31/319—Tester hardware, i.e. output processing circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/286—External aspects, e.g. related to chambers, contacting devices or handlers
    • G01R31/2868—Complete testing stations; systems; procedures; software aspects
    • G01R31/287—Procedures; Software aspects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/308—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/308—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
    • G01R31/311—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation of integrated circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317—Testing of digital circuits
    • G01R31/31712—Input or output aspects
    • G01R31/31715—Testing of input or output circuits; test of circuitry between the I/C pins and the functional core, e.g. testing of input or output driver, receiver, buffer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

반도체 검사 장치(1)는 반도체 디바이스(S)에 대해서 전력을 공급함과 동시에 반도체 디바이스(S)의 전력의 공급에 따른 전기 특성을 측정하는 측정기(7)와, 복수의 주파수에서 강도 변조된 광을 반도체 디바이스(S)에 주사하는 광 주사 장치(13)와, 광의 주사에 따른 복수의 주파수 성분의 전기 특성을 나타내는 특성 신호를 취득하는 로크인 앰프(15)와, 특성 신호를 처리하는 검사 장치(19)를 구비하고, 검사 장치(19)는, 반도체 디바이스(S)에 있어서의 제1 층(L1)의 전기 특성이 반영되는 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 기준으로 하여, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 보정하고, 반도체 디바이스(S)에 있어서의 제2 층(L2)의 전기 특성이 반영되는 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 특정하고, 해당 위상 성분을 이용하여 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 규격화하고, 규격화된 특성 신호의 위상 성분에 기초한 결과를 출력한다.

Description

반도체 디바이스 검사 방법 및 반도체 디바이스 검사 장치
실시 형태의 일 측면은, 반도체 디바이스 검사 방법 및 반도체 디바이스 검사 장치에 관한 것이다.
종래부터, 3차원적으로 반도체 칩이 적층된 반도체 디바이스의 전기 특성을 해석하는 수법으로서, 로크인 OBIRCH(Lock-in Optical Beam Induced Resistance Change)가 알려져 있다(예를 들면, 하기 비특허문헌 1 참조). 이 수법에 의하면, 반도체 디바이스에 레이저를 스캔하면서 저항 등의 전기 특성의 변화를 측정함으로써, 비파괴에서의 반도체 디바이스의 고장 해석이 실현된다.
K.J.P. Jacobs　et al., "Lock-in thermal laser stimulation for non-destructive failure localization in 3-D devices", Microelectronics Reliability,　Vol.76-77(2017),　Pages 188-193.
상술한 바와 같은 종래의 수법에 있어서는, 반도체 칩이 레이저의 조사 방향으로 복수의 층으로 적층된 반도체 디바이스를 대상으로 했을 경우에, 적층 구성에 대응하여 전기 특성을 해석하는 것이 요망되고 있었다.
그래서, 실시 형태의 일 측면은, 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 반도체 디바이스의 적층 구성에 대응한 전기 특성을 해석하는 것이 가능한 반도체 디바이스 검사 방법 및 반도체 디바이스 검사 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
실시 형태의 일 측면에 따른 반도체 디바이스 검사 방법은, 반도체 디바이스에 대해서 전력을 공급함과 동시에 반도체 디바이스의 전력의 공급에 따른 전기 특성을 측정하는 스텝과, 제1 주파수에서 강도 변조된 광과, 제1 주파수보다도 높은 제2 주파수에서 강도 변조된 광을 반도체 디바이스에 주사하고, 해당 주사에 따른 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분의 전기 특성을 나타내는 특성 신호를 취득하는 스텝과, 반도체 디바이스에 있어서의 광의 광축 방향의 제1 위치의 전기 특성이 반영되는 제1 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 기준으로 하여, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 보정하는 스텝과, 반도체 디바이스에 있어서의 광의 광축 방향의 제1 위치와 다른 제2 위치의 전기 특성이 반영되는 제2 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 특정하고, 해당 위상 성분을 이용하여 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 규격화하는 스텝과, 임의의 주사 위치의 규격화된 특성 신호의 위상 성분에 기초한 결과를 출력하는 스텝을 구비한다.
혹은, 실시 형태의 다른 측면에 따른 반도체 디바이스 검사 장치는, 반도체 디바이스에 대해서 전력을 공급함과 동시에 반도체 디바이스의 전력의 공급에 따른 전기 특성을 측정하는 측정기와, 제1 주파수에서 강도 변조된 광과, 제1 주파수보다도 높은 제2 주파수에서 강도 변조된 광을 반도체 디바이스에 주사하는 광 주사 장치와, 광의 주사에 따른 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분의 전기 특성을 나타내는 특성 신호를 취득하는 신호 취득 장치와, 특성 신호를 처리하는 프로세서를 구비하고, 프로세서는, 반도체 디바이스에 있어서의 광의 광축 방향의 제1 위치의 전기 특성이 반영되는 제1 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 기준으로 하여, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 보정하고, 반도체 디바이스에 있어서의 광의 광축 방향의 제1 위치와 다른 제2 위치의 전기 특성이 반영되는 제2 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 특정하고, 해당 위상 성분을 이용하여 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 규격화하고, 임의의 주사 위치의 규격화된 특성 신호의 위상 성분에 기초한 결과를 출력한다.
상기 일 측면 혹은 다른 측면에 의하면, 제1 주파수에서 변조된 광과 제2 주파수에서 변조된 광을 반도체 디바이스에 주사하면서 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분의 반도체 디바이스의 전기 특성을 측정한 특성 신호가 취득된다. 그리고, 취득된 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분이, 반도체 디바이스의 광의 광축 방향의 제1 위치의 전기 특성이 반영되는 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 기준으로 보정되고 나서, 반도체 디바이스의 해당 광축 방향의 제2 위치의 전기 특성이 반영되는 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분이 특정되고, 해당 위상 성분을 이용하여 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분이 규격화된다. 또한, 임의의 주사 위치의 규격화된 특성 신호의 위상 성분에 기초한 결과가 출력된다. 이것에 의해, 반도체 디바이스의 임의의 주사 위치에 있어서의 층 구조를 추정할 수 있고, 반도체 디바이스의 적층 구성에 대응한 전기 특성을 해석할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 반도체 디바이스의 적층 구성에 대응한 전기 특성을 해석할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 반도체 검사 장치(1)의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 검사 장치(19)의 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 3은 반도체 검사 장치(1)의 측정 대상의 반도체 디바이스(S)의 적층 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 검사 장치(19)로 취득된 복수의 주파수 성분의 특성 신호를 이차원 화상으로 표현한 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5는 검사 장치(19)에 의해서 해석된 위상 성분(θ)과 주파수의 평방근(f1/2)의 관계를 플롯한 그래프이다.
도 6은 검사 장치(19)에 의해서 보정된 위상 성분(θ)과 주파수의 평방근(f1/2)의 관계를 플롯한 그래프이다.
도 7은 검사 장치(19)에 의해서 규격화된 위상 성분(θ)과 주파수의 스케일링값(Ω)의 관계를 플롯한 그래프이다.
도 8은 검사 장치(19)에 의해서 출력된 기울기 β의 이차원 화상(Gβ)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 검사 장치(19)에 의해서 출력된 온도 계수 γ1 및 온도 계수 γ2 각각의 이차원 화상(Gγ1, Gγ2)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 반도체 검사 장치(1)에 의한 해석 처리의 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 11은 본 개시의 변형예에 의해서 생성된 차이 화상의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시의 변형예에 의해서 생성된 출력 화상의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 개시의 변형예의 측정 대상의 반도체 디바이스(S)의 적층 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 개시의 변형예의 측정 대상의 반도체 디바이스(S)의 적층 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 가지는 요소에는, 동일 부호를 이용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은 실시 형태에 따른 반도체 디바이스 검사 장치인 반도체 검사 장치(1)의 개략 구성도이다. 반도체 검사 장치(1)는 측정 대상물(DUT: Device Under Test)인 반도체 디바이스의 고장 지점의 해석을 행하기 위해서 각 지점의 전기 특성을 측정하기 위한 장치이다. 이 반도체 검사 장치(1)의 측정 대상으로서는, 복수의 반도체 칩이 2층 이상으로 적층된 반도체 디바이스가 적합하게 이용된다. 또한, 도 1에 있어서는, 전기 신호의 장치 간의 흐름을 실선 화살표로 나타내고, 광 신호의 장치 간의 흐름을 점선 화살표로 나타낸다.
즉, 반도체 검사 장치(1)는 전압 인가 장치(3) 및 전류 측정 장치(5)를 포함하는 측정기(7)와, 광원(9)과, 신호원(11)과, 광 주사 장치(13)와, 로크인 앰프(신호 취득 장치)(15)와, 광 검출기(17)와, 검사 장치(19)를 포함하여 구성된다. 이하, 반도체 검사 장치(1)의 각 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.
측정기(7)는 2개의 단자를 가지고, 그 2개의 단자가 반도체 디바이스(S)에 전기적으로 접속됨으로써, 반도체 디바이스(S) 내에 형성되는 회로에 전압 인가 장치(3)로부터 정전압을 인가하여 전력을 공급하고, 그 공급에 따라서 2개의 단자 사이의 반도체 디바이스(S) 내를 흐르는 전류를, 전류 측정 장치(5)에 있어서 전기 특성으로서 측정한다.
광원(9)은 예를 들면 레이저광을 조사하는 레이저 광원(조사원)이다. 광원(9)은 신호원(11)에 의해서 가변의 주파수로 생성되는 교류 신호를 받고, 그 교류 신호에 포함되는 주파수에서 강도 변조한 레이저광을 생성한다. 이 교류 신호는, 단일의 주파수 성분을 가지는 신호여도 되고, 복수의 주파수 성분을 포함하는 신호(예를 들면, 구형파 신호)여도 된다. 광 주사 장치(13)는, 광원(9)으로부터 조사된 레이저광을 반도체 디바이스(S)를 향해서 광 안내하여 조사시킴과 아울러, 반도체 디바이스(S)에 있어서의 레이저광의 조사 위치를 반도체 디바이스(S)의 표면을 따라서 2차원적으로 주사시킨다. 여기서, 광 주사 장치(13)에 있어서의 레이저광의 2차원적인 주사는, 검사 장치(19)에 의해서 제어된다. 또한, 광 주사 장치(13)는 레이저광의 조사에 따라서 반도체 디바이스(S)의 표면으로부터 발생한 반사광을 광 검출기(17)를 향해서 광 안내한다. 또한, 광원(9)은 인코히런트(incoherent)한 광을 생성하는 SLD나 LED, 램프 광원 등이어도 된다.
로크인 앰프(15)는 신호원(11)으로부터 출력되는 교류 신호를 모니터함과 아울러 측정기(7)에 의해서 측정된 전기 특성을 나타내는 특성 신호를 받고, 특성 신호 중 레이저광의 변조 주파수의 주파수 성분을 추출(로크인 검출)하여 검사 장치(19)에 출력한다. 이때, 로크인 앰프(15)는, 교류 신호에 포함되는 복수의 주파수 성분에 따라서, 복수의 주파수 성분을 추출해도 된다. 광 검출기(17)는 광 주사 장치(13)에 의해서 주사된 레이저광에 따라서 반도체 디바이스(S)에 의해서 발생한 반사광을 받고, 반사광의 강도를 나타내는 강도 신호를 검사 장치(19)에 출력한다.
검사 장치(19)는 로크인 앰프(15), 광 검출기(17), 및 광 주사 장치(13)에 전기적으로 접속되고, 광 주사 장치(13)에 의한 2차원적인 주사를 제어함과 아울러, 로크인 앰프(15)로부터의 특성 신호 및 광 검출기(17)로부터의 강도 신호를 처리하는 데이터 처리 장치이다.
도 2는 검사 장치(19)의 하드웨어 구성을 나타내고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 검사 장치(19)는, 물리적으로는, 프로세서인 CPU(Central Processing Unit)(101), 기록 매체인 RAM(Random Access Memory)(102) 또는 ROM(Read Only Memory)(103), 통신 모듈(104), 및 입출력 모듈(106) 등을 포함한 컴퓨터 등이며, 각각은 전기적으로 접속되어 있다. 검사 장치(19)의 기능은, CPU(101) 및 RAM(102) 등의 하드웨어 상에 프로그램 등을 읽어들임으로써, CPU(101)의 제어 하에서, 통신 모듈(104), 및 입출력 모듈(106) 등을 동작시킴과 아울러, RAM(102)에 있어서의 데이터의 판독 및 기입을 행함으로써 실현된다. 또한, 검사 장치(19)는, 입출력 디바이스로서, 디스플레이, 키보드, 마우스, 터치 패널 디스플레이 등을 포함하고 있어도 되고, 하드 디스크 드라이브, 반도체 메모리 등의 데이터 기록 장치를 포함하고 있어도 된다. 또한, 검사 장치(19)는 복수의 컴퓨터에 의해서 구성되어 있어도 된다.
도 3은 반도체 검사 장치(1)의 측정 대상의 반도체 디바이스(S)의 적층 구조의 일례를 나타낸다. 반도체 디바이스(S)는, 예를 들면, 반도체 회로부 C1 및 배선부 W1을 포함하는 제1 층(L1)과, 반도체 회로부 C2 및 배선부 W2를 포함하는 제2 층(L2)과, 층간 배선부(W12)를 적어도 가지는, 다층 구조의 반도체 디바이스이다. 또한, 도 3에 있어서는, 층간에 존재하는 절연층의 도시를 생략하고 있다. 이와 같은 반도체 디바이스(S)에 있어서는, 반도체 검사 장치(1)의 전압 인가 장치(3)에 의한 전압의 인가에 수반하여, 제1 층(L1)에만 전류가 생성되는 영역 A1, 제2 층(L2)에만 전류가 생성되는 영역 A2, 및 제1 층(L1) 및 제2 층(L2) 양방에 전류가 생성되는 영역 A12가, 층간의 계면 방향, 즉 반도체 디바이스(S)의 표면(Su)을 따라서 발생한다. 이와 같은 반도체 디바이스(S)에는, 레이저광의 광축이 층간의 계면(표면(Su))에 대략 수직하게 되도록 제1 층(L1)측으로부터 레이저광이 조사된다. 이것에 의해, 레이저광이 집광되어 있는 제1 층(L1)의 위치로부터 열이 전파한다. 그 때문에, 영역 A1으로의 조사에 대해서 얻어지는 특성 신호에는, 광축 방향에 있어서 광원(9)에 가까운 제1 위치에 있는 제1 층(L1)의 전기 특성이 반영된다. 또한, 영역 A2로의 조사에 대해서 얻어지는 특성 신호에는, 광축 방향에 있어서 광원(9)으로부터 먼 제2 위치에 있는 제2 층(L2)의 전기 특성이 반영된다. 또한, 영역 A12로의 조사에 대해서 얻어지는 특성 신호에는, 제1 층(L1) 및 제2 층(L2) 양방의 전기 특성이 반영된다.
이하, 검사 장치(19)의 기능에 대해 상세하게 설명한다.
검사 장치(19)는, 적어도, 제1 주파수 f1에서 강도 변조된 레이저광, 및 제1 주파수보다도 높은 제2 주파수에서 강도 변조된 레이저광을, 반도체 디바이스(S) 상의 영역 A1, A2, A12를 포함하는 영역에 2차원적으로 주사하도록 광 주사 장치(13)를 제어한다. 본 실시 형태에서는, 검사 장치(19)는 제1 및 제2 주파수 f1, f2 이외의 복수의 주파수에서 강도 변조된 레이저광도 반도체 디바이스(S)에 주사하도록 제어한다. 이와 같은 복수의 주파수에서 강도 변조된 레이저광은, 따로 따로 조사되어도 된다. 또한, 구형파로 강도 변조한 레이저광과 같은 형태로, 복수의 주파수에서 강도 변조된 레이저광을 동시에 조사한 것 같은 상태를 실현해도 된다.
또한, 검사 장치(19)는, 상기 복수의 변조 주파수 f1, f2, …의 레이저광의 주사의 제어에 따라서, 복수의 주파수 성분 f1, f2, …마다 로크인 검출된 특성 신호를, 그 위상 및 진폭 혹은 복소수로 표현한 신호로서 반도체 디바이스(S)의 주사 위치마다 취득하고, 그것들의 특성 신호를 이차원 화상으로 변환하여 해석한다. 도 4에는, 검사 장치(19)로 취득된 복수의 주파수 성분마다의 특성 신호를 이차원 화상으로 표현한 이미지를 나타내고 있다. 이 이차원 화상은, 가우시안 필터 등의 필터가 적용되어도 된다. 이론적으로는, 반도체 디바이스(S) 상의 각 주사 위치에 대한 레이저광의 조사시에 얻어지는 특성 신호의 진폭 및 위상을 복소수에 의해서 나타낸 신호 SG는, 제1 층(L1) 및 제2 층(L2)에 있어서의 온도 변화를 각각 ΔT1 및 ΔT2로 하고, 제1 층(L1) 및 제2 층(L2)에 있어서의 온도 계수를 각각 γ1 및 γ2로 하면, 하기 식 (1);
Figure pct00001
로 나타내진다. 검사 장치(19)는 이와 같은 특성을 이용한 각 층마다의 특성 신호의 해석 기능을 가진다.
여기서, 반도체 디바이스(S)의 영역 A1에 포함되는 적어도 하나의 주사 위치는, 설계 데이터에 기초하여 유저에 의해서 미리 검사 장치(19)에 설정되어 있다. 혹은, 해당 주사 위치는, 설계 데이터에 기초하여 미리 검사 장치(19)에 있어서 자동적으로 특정되어 있다. 또 혹은, 해당 검사 장치(19)는, 후술하는 위상 성분이 주파수에 대한 변화가 가장 작은 장소를 주사 위치로서 설정해도 된다.
그리고, 검사 장치(19)는 각 주사 위치에서 얻어진 특성 신호의 위상 성분(θ)을 취득하고, 그 위상 성분(θ)과 주파수의 평방근(f1/2)의 관계를 주사 위치마다 해석한다. 도 5에는, 검사 장치(19)에 의해서 해석된 위상 성분(θ)과 주파수의 평방근(f1/2)의 관계를 플롯한 그래프를 나타낸다. 이와 같이, 영역 A1 내의 주사 위치에 대응하는 위상 성분(θ)의 해석점 P1과, 영역 A2 내의 주사 위치에 대응하는 위상 성분(θ)의 해석점 P2와, 영역 A12 내의 주사 위치에 대응하는 위상 성분(θ)의 해석점 P12가, 다른 특성을 가지도록 얻어진다.
또한, 검사 장치(19)는 상기와 같이 하여 얻어진 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 각 해석점을, 미리 기지(旣知)의 주사 위치의 해석점 P1을 기준으로 하여, 그 해석점 P1에 있어서의 위상 성분(θ)을 상쇄하도록 보정한다. 이때, 검사 장치(19)는, 위상 성분(θ)의 상쇄에 의해 -π로부터 π로(혹은 그 반대로) 값이 불연속으로 변화했을 경우에는, 그 후의 해석에 지장을 주지 않도록, 위상 성분(θ)에 -2π(혹은 2π)를 더하여 위상의 연속성을 유지하도록 처리한다. 도 6에는, 검사 장치(19)에 의해서 보정된 위상 성분(θ)과 주파수의 평방근(f1/2)의 관계를 플롯한 그래프를 나타낸다. 이와 같이 하여 보정된 위상 성분(θ)의 주파수의 평방근(f1/2)에 대한 특성은, 영역 A1, A2, A12 사이에서 다른 특성을 나타낸다. 즉, 영역 A1에 대응하는 특성은 항상 제로에 가까운 값을 가지고, 영역 A2에 대응하는 특성은 주파수의 평방근(f1/2)에 대해서 기울기 α의 선형인 특성을 가지고, 영역 A12에 대응하는 특성은 극값을 가지는 특성이 된다.
그리고, 검사 장치(19)는 상기와 같이 하여 보정된 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 특성으로부터, 서로 다른 주파수의 평방근(f1/2) 사이의 변화가 선형적인 특성을 가지는 특성을, 영역 A2에 대응하는 주사 위치의 특성으로서 특정한다. 이때, 검사 장치(19)는, 해석점이 제1 주파수 f1 및 제2 주파수 f2밖에 가지지 않는 경우에는, 2개의 주파수 f1, f2의 평방근(f1/2) 사이의 변화가 상대적으로 큰 주사 위치의 특성을, 영역 A2에 대응하는 주사 위치의 주파수 특성으로서 특정해도 된다. 또한, 검사 장치(19)는, 특정한 영역 A2에 대응하는 주사 위치의 해석점 P2를 기초로, 그 해석점 P2의 서로 다른 주파수의 평방근(f1/2) 사이의 기울기(변화율) α를 기준으로 하여, 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 특성을 대상으로, 그 위상 성분(θ)의 주파수의 평방근(f1/2)에 대한 변화율을 규격화한다. 구체적으로는, 임의의 주사 위치의 특성에 있어서, 가로축을 Ω=│α│×f1/2로 스케일링하도록 그 특성을 규격화한다. 이때, 기울기 α는, 복수의 해석점 P2를 근사한 직선의 기울기로부터 구해져도 되고, 해석점 P2가 제1 주파수 f1 및 제2 주파수 f2에 대응한 2점밖에 가지지 않는 경우에는 2점 사이의 기울기로부터 구해져도 된다.
도 7에는, 검사 장치(19)에 의해서 규격화된 위상 성분(θ)과 주파수의 스케일링값(Ω)의 관계를 플롯한 그래프를 나타낸다. 이때, 상기 식 (1)의 이론식으로부터, 주파수가 낮은 지점(제로에 가까운 지점)의 위상 성분(θ)의 기울기는, 하기 식 (2);
[수 1]
Figure pct00002
에 의해서 나타내진다. 변조 주파수가 낮은 경우에는, 특성 신호 SG에 제1 층(L1) 및 제2 층(L2)의 전기 특성이 특성 신호에 반영되지만, 변조 주파수가 높은 경우에는 제2 층(L2)의 전기 특성은 특성 신호에 반영되지 않게 된다.
이 성질을 이용하여, 검사 장치(19)는 충분히 높은 변조 주파수에서 얻어진 특성 신호로 표현된 이차원 화상의 각 화소의 값을, 제1 층(L1)의 온도 계수 γ1으로서 취득한다. 다만, 제2 층(L2)의 기여가 제로가 되지는 않고 적잖이 존재하기 때문에, 위상의 편차 상태와 시그모이드 함수를 기초로 가중치를 결정하는 필터를 적용한 후의 수치를 온도 계수 γ1으로 한다. 이 필터에 의하면, 다음과 같이 하여 가중치가 결정된다. 즉, 주목 화소의 진폭과 위상을 각각 R0, θ0로 하고, 그 주변의 화소의 진폭과 위상을 각각 Ri, θi(i=1, 2, … N-1, N은 자연수)로 했을 경우에, 하기 식 (3);
[수 2]
Figure pct00003
에 의해서 값 s를 산출하고, 이 값 s를 기초로, 하기 식 (4);
[수 3]
Figure pct00004
에 의해서 가중치 w를 결정한다.
또한, 검사 장치(19)는 상술한 기능에 의해 규격화된 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 해석점을 참조하면서, 해석점의 스케일링값(Ω)에 대한 기울기(변화율) β를, Ω=0의 근방에 있어서 산출한다. 이 기울기 β는, 제1 주파수 f1에 대응하는 해석점과 제2 주파수 f1에 대응하는 해석점 사이의 기울기로부터 구해져도 되고, 3점 이상의 해석점을 근사하는 곡선을 구하고, 그 곡선의 Ω=0에 있어서의 접선의 기울기로부터 구해져도 된다. 그리고, 검사 장치(19)는 결정된 해당 주사 위치에 대응하는 화소에 있어서의 온도 계수 γ1과, 해당 주사 위치에 대응하여 산출된 기울기 β를, 상기 식 (2)에 대입함으로써, 해당 주사 위치에 있어서의 온도 계수 γ2를 산출한다.
검사 장치(19)는, 이와 같은 온도 계수 γ2의 산출을 각각의 주사 위치에 관하여 반복함으로써, 각 주사 위치마다 온도 계수 γ1 및 온도 계수 γ2를 구한다. 또한, 검사 장치(19)는 각 주사 위치마다 산출된 기울기 β를 이차원 화상으로서, 디스플레이 등의 입출력 모듈(106)에 출력하고, 각 주사 위치마다 산출된 온도 계수 γ1 및 온도 계수 γ2 각각을, 제1 층(L1) 및 제2 층(L2)의 전기 특성을 나타내는 이차원 화상으로서 입출력 모듈(106)에 출력한다.
도 8에는, 검사 장치(19)에 의해서 출력된 기울기 β의 이차원 화상(Gβ)의 일례를 나타내고, 도 9에는, 검사 장치(19)에 의해서 출력된 온도 계수 γ1 및 온도 계수 γ2 각각의 이차원 화상 Gγ1, Gγ2의 일례를 나타내고 있다. 이와 같이, 이차원 화상(Gβ) 상에 기울기 β의 각 주사 위치에 있어서의 분포가 반영되고, 각각의 이차원 화상 Gγ1, Gγ2 상에 온도 계수 γ1 및 온도 계수 γ2의 각 주사 위치에 있어서의 분포가 따로 따로 반영된다.
여기서, 검사 장치(19)는, 이차원 화상 Gγ1, Gγ2 상에 온도 계수 γ1 및 온도 계수 γ2 각각을 반영시킬 때에는, 화상 상에서 각 층의 특성을 해석하기 쉽게 하기 위해서, 제1 층(L1) 및 제2 층(L2) 양방이 반응하는 정도의 변조 주파수에서 로크인 검출된 특성 신호의 진폭 R을 이용한 가중치 부여를 한 값 γ1w, γ2w를, 하기 식 (5) 및 하기 식 (6);
[수 4]
Figure pct00005
[수 5]
Figure pct00006
에 의해 계산해도 된다. 또한, Rth는, 화상을 보기 쉽게 하기 위해서 조정하기 위한 임계값이다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 반도체 검사 장치(1)를 이용한 반도체 디바이스(S)를 대상으로 한 해석 처리의 절차, 즉, 본 실시 형태에 따른 반도체 디바이스 검사 방법의 흐름에 대해 설명한다. 도 10은 반도체 검사 장치(1)에 의한 해석 처리의 절차를 나타내는 플로차트이다.
먼저, 측정기(7)에 의해서, 반도체 디바이스(S)에 대한 전력의 공급과, 반도체 디바이스(S)의 전기 특성의 측정이 개시된다(스텝 S1). 다음으로, 검사 장치(19)에 의해서 광 주사 장치(13)의 동작이 제어됨으로써, 제1 주파수 f1에서 강도 변조된 레이저광이 반도체 디바이스(S) 상에 2차원적으로 주사됨과 동시에, 검사 장치(19)에 있어서 로크인 앰프(15)에 의해서 그 제1 주파수 f1에서 로크인 검출된 특성 신호가 취득된다(스텝 S2).
또한, 검사 장치(19)에 있어서, 취득된 특성 신호의 이차원 분포를 나타내는 이차원 화상이 취득된다(스텝 S3). 그 후, 레이저광의 변조 주파수가 제2 주파수 f1, 및 제1 및 제2 주파수 이외의 주파수로 순차적으로 변경되어(스텝 S4), 스텝 S2 및 스텝 S3의 처리가 반복됨으로써, 복수의 주파수 f2, …에서 각각 로크인 검출된 복수의 특성 신호가 취득된다.
다음으로, 검사 장치(19)에 의해서, 각 주사 위치의 특성 신호를 기초로 주파수의 평방근(f1/2)에 대한 특성 신호의 위상 성분(θ)의 관계가 해석되고, 반도체 디바이스(S)의 영역 A1 내의 위상 성분의 해석점을 기준으로 하여, 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 해석점이 보정된다(스텝 S5). 또한, 검사 장치(19)에 의해서, 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 해석점으로부터 반도체 디바이스(S)의 영역 A2 내의 주사 위치에 대응하는 위상 성분(θ)의 해석점 P2가 특정되고, 그 해석점 P2 사이의 기울기 α를 기준으로 하여, 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 해석점의 변화율이 규격화된다(스텝 S6).
그 후, 검사 장치(19)에 의해, 규격화된 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 해석점에 있어서의 Ω=0 근방의 기울기 β가 산출되고, 그 기울기 β와 별도 취득한 해당 주사 위치에 있어서의 제1 층(L1)의 온도 계수 γ1을 기초로, 해당 주사 위치에 있어서의 제2 층(L2)의 온도 계수 γ2가 산출된다(스텝 S7). 그 후, 해석 대상의 주사 위치가 순차적으로 변경되어(스텝 S7), 스텝 S5~스텝 S7의 처리가 반복됨으로써, 복수의 주사 위치에 있어서의 온도 계수 γ1, γ2가 취득된다.
또한, 검사 장치(19)에 의해서, 모든 주사 위치에 있어서의 온도 계수 γ1, γ2가, 가중치 부여에 의해서 값 γ1w, γ2w로 조정된다(스텝 S10). 마지막으로, 검사 장치(19)에 있어서, 각 층 L1, L2에 있어서의 온도 계수 γ1w, γ2w의 분포를 나타내는 이차원 화상이 출력된다(스텝 S10).
이상 설명한 반도체 검사 장치(1)에 의하면, 복수의 주파수에서 변조된 레이저광을 반도체 디바이스(S)에 이차원적으로 주사하면서 복수의 주파수 성분의 반도체 디바이스(S)의 전기 특성을 로크인 검출한 특성 신호가 취득된다. 그리고, 취득된 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분(θ)이, 반도체 디바이스(S)의 제1 층(L1)의 전기 특성이 반영되는 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분(θ)을 기준으로 보정된다. 또한, 반도체 디바이스(S)의 제2 층(L2)의 전기 특성이 반영되는 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분(θ)이 특정되고, 해당 위상 성분(θ)을 이용하여 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분(θ)이 규격화된다. 또한, 임의의 주사 위치의 규격화된 특성 신호의 위상 성분(θ)에 기초한 결과가 출력된다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(S)의 임의의 주사 위치에 있어서의 층 구조를 추정할 수 있고, 반도체 디바이스(S)의 적층 구성에 대응한 전기 특성을 해석할 수 있다.
또한, 상기와 같은 위상 성분(θ)의 보정에 의해, 제1 층(L1)의 전기 특성이 반영되는 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분(θ)에 대한 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 상대값을 취득할 수 있다. 이것에 의해, 위상 성분(θ)을 기초로 한 층 구조의 용이한 추정이 가능하게 된다.
또한, 상기와 같은 위상 성분(θ)을 규격화할 때에, 특성 신호의 위상 성분(θ)의 주파수 특성을 기초로 주사 위치가 특정됨으로써, 제2 층(L2)의 전기 특성을 반영하는 특성 신호의 위상 성분(θ)을 용이하게 취득할 수 있다. 그 결과, 임의의 주사 위치의 층 구조의 용이한 추정이 가능하게 된다. 구체적으로는, 보정 후의 특성 신호의 위상 성분(θ)이 다른 주파수 사이의 변화가 상대적으로 큰 주사 위치가 특정되어 있다. 이 경우, 제2 층(L2)의 전기 특성을 반영하는 특성 신호의 위상 성분(θ)을 용이하게 취득할 수 있다. 또한, 보정 후의 특성 신호의 위상 성분(θ)의 주파수 사이의 변화가 선형적인 주사 위치가 특정되어 있다. 이 경우에도, 제2 층(L2)의 전기 특성을 반영하는 특성 신호의 위상 성분(θ)을 용이하게 취득할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 특성 신호의 위상 성분(θ)의 규격화를 행함으로써, 규격화된 임의의 위치의 특성 신호의 위상 신호(θ)의 주파수 특성이 반도체 디바이스(S)의 층 구조를 현재화(顯在化)한 파형으로 된다. 그 결과, 임의의 주사 위치의 층 구조의 추정의 정밀도가 향상된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 특성 신호의 위상 성분(θ)을 규격화할 때에는, 제2 층(L2)의 전기 특성을 반영하는 주사 위치의 위상 성분(θ)의 주파수의 평방근(f1/2)에 대한 변화율을 이용하여, 임의의 주사 위치의 위상 성분(θ)의 주파수의 평방근(f1/2)에 대한 변화율이 규격화되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 규격화된 임의의 위치의 특성 신호의 위상 신호(θ)의 주파수 특성이 반도체 디바이스(S)의 층 구조를 보다 현재화한 파형으로 되어, 임의의 주사 위치의 층 구조의 추정의 정밀도가 보다 향상된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분(θ)의 주파수에 대한 기울기 β를 나타내는 화상이 출력된다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(S)의 임의의 주사 위치에 있어서의 층 구조를 시각화할 수 있고, 시각화된 화상을 참조함으로써 반도체 디바이스(S)의 적층 구성에 대응한 전기 특성을 해석할 수 있다.
또한 추가로, 본 실시 형태에서는, 임의의 주사 위치에 있어서의 제1 층(L1)의 온도 계수 γ1을 나타내는 화상과, 임의의 주사 위치에 있어서의 제2 층(L2)의 온도 계수 γ2를 나타내는 화상이 병렬로 출력되고 있다. 이와 같은 기능에 의해, 반도체 디바이스(S)의 임의의 주사 위치에 있어서의 각 층 L1, L2마다의 전기 특성을 시각화할 수 있고, 시각화된 화상을 기초로 반도체 디바이스(S)의 각 층 L1, L2의 전기 특성을 해석할 수 있다.
이상, 본 발명의 다양한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 각 청구항에 기재된 요지를 변경하지 않는 범위에서 변형하거나, 또는 다른 것에 적용한 것이어도 된다.
예를 들어, 검사 장치(19)에 있어서는, 제1 주파수 f1에서 로크인 검출된 특성 신호의 위상 성분(θ)과, 제1 주파수 f1 보다도 높은 제2 주파수 f2에서 로크인 검출된 특성 신호의 위상 성분(θ)의 차이의 이차원 분포를 나타내는 화상을 생성 및 출력해도 된다. 예를 들면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 주파수 f1에서의 위상 성분(θ)을 나타내는 화상 Gf1과, 제2 주파수 f2에서의 위상 성분(θ)을 나타내는 화상 Gf2를 기초로, 각 화상 Gf1, Gf2의 위상 성분(θ)의 차분을 반영한 차이 화상 Gdiff를 생성해도 된다. 이와 같은 차이 화상 Gdiff를 기초로, 반도체 디바이스(S)의 각 주사 위치에 있어서의 층의 깊이의 정보를 시각적으로 취득할 수 있다. 검사 장치(19)는, 차이 화상 Gdiff를 출력할 때에는, 위상 성분(θ)의 차이를 농담에 의해서 나타내어 출력해도 되고, 차이를 LUT(Look-up Table) 등을 참조하여 색상으로 변환하여 출력해도 된다.
또한, 반도체 검사 장치(1)는 레이저광의 이차원 주사를, 반도체 디바이스(S) 상에서의 복수의 라인에 따른 일차원 주사를 라인과 수직인 방향으로 시프트하여 반복함으로써 실행하여, 그 일차원 주사마다의 변조 주파수를, 제1 주파수 f1 및 제2 주파수로 교호로 변경하도록 동작해도 된다. 예를 들면, 제1 주파수 f1=1Hz, 제2 주파수=4Hz로 설정된다. 도 12에는, 이와 같은 변형예에 따른 반도체 검사 장치(1)에 의해서, 라인마다 변조 주파수 f1, f2에 대응하여 로크인 검출됨으로써 생성되는 위상 성분(θ)의 이차원 분포를 나타내는 화상 Gout의 일례를 나타내고 있다. 이와 같은 변형예에 의해서도, 광원(9)으로부터 먼 위치의 층 L3의 전기 특성과, 광원(9)으로부터 가까운 위치의 층 L4의 전기 특성이 용이하게 판별 가능하게 된다.
또한, 검사 장치(19)에 있어서는, 서로 다른 주파수의 평방근(f1/2) 사이의 변화를 기초로 영역 A2에 대응하는 주사 위치의 위상 성분(θ)의 특성을 특정하고 있었지만, 반도체 디바이스(S)의 영역 A2에 포함되는 주사 위치가 유저에 의해서 미리 검사 장치(19)에 설정되어 있어도 된다. 혹은, 검사 장치(19)에 있어서 해당 주사 위치가 설계 데이터에 기초하여 미리 자동적으로 특정되어도 된다.
상기 실시 형태에 있어서는, 제1 층(L1) 및 제2 층(L2)을 포함하는 2층 구조의 반도체 디바이스(S)를 대상으로 하고 있었지만, 검사 장치(19)는 3층 구조 이상의 반도체 디바이스(S)를 대상으로 한 해석 기능을 가지고 있어도 된다.
예를 들어, 도 13에 나타내는 바와 같은, 광원(9)에 가까운 측부터, 제1 위치에 있는 제1 층(L1), 제2 위치에 있는 제2 층(L2), 및 제3 위치에 있는 제3 층(L3)을 포함하는 다층 구조를 가지는 반도체 디바이스(S)를 대상으로 해도 된다. 이와 같은 반도체 디바이스(S)에 있어서, 설계 데이터 등으로부터, 제1 층(L1)에만 전류가 흐르는 경로(PA)를 가지는 영역 A1과, 제1 층(L1) 및 제2 층에 경로(PA)를 가지는 영역 A12와, 제2 층(L2) 및 제3 층(L3)에 경로(PA)를 가지는 영역 A23과, 제3 층(L3)에만 경로(PA)를 가지는 영역 A3가 기지인 것으로 한다. 또한, 광원(9)으로부터의 레이저광은 제1 층(L1)에 집광되도록 조사되는 것으로 한다.
상기 구성의 반도체 디바이스(S)를 대상으로 했을 경우, 검사 장치(19)는, 먼저, 영역 A1의 특성 신호를 기준으로 모든 주사 위치의 특성 신호의 위상 보정 및 변화율의 규격화를 행하고, 영역 A23의 특성 신호를 기준으로 모든 주사 위치의 특성 신호의 변화율의 규격화를 행한다. 다음으로, 영역 A1의 특성 신호와 영역 A23의 특성 신호를 대상으로, 상기 실시 형태의 해석 처리를 실행함으로써, 모든 주사 위치에 있어서의, 제1 층(L1)의 온도 계수 γ1과, 제2 층(L2) 및 제3 층(L3)의 온도 계수 γ23을 취득한다.
다음으로, 검사 장치(19)는 영역 A3의 특성 신호와 영역 A12의 특성 신호를 대상으로, 상기 실시 형태의 해석 처리를 실행하여, 모든 주사 위치에 있어서의, 제3 층(L3)의 온도 계수 γ3과, 제1 층(L1) 및 제2 층(L2)의 온도 계수 γ12를 취득한다.
이와 같은 변형예에 의하면, 3층 구조의 반도체 디바이스를 대상으로, 임의의 주사 위치에 있어서의 층 L1, L2, L3마다의 전기 특성을 추정할 수 있다.
또한, 검사 장치(19)는 도 14에 나타내는 바와 같은 4층 구조의 반도체 디바이스(S)를 대상으로 한 해석 기능을 가지고 있어도 된다. 도 14에 나타내는 반도체 디바이스(S)는, 광원(9)에 가까운 측부터, 제1 위치에 있는 제1 층(L1), 제2 위치에 있는 제2 층(L2), 제3 위치에 있는 제3 층(L3), 및 제4 위치에 있는 제4 층(L4)을 포함하는 다층 구조를 가진다. 이와 같은 반도체 디바이스(S)에 있어서, 설계 데이터 등으로부터, 제1 층(L1)에만 전류가 흐르는 경로(PA)를 가지는 영역 A1과, 제2 층(L2), 제3 층(L3), 및 제4 층(L4)에 경로(PA)를 가지는 영역 A234가 기지인 것으로 한다. 또한, 광원(9)으로부터의 레이저광은 제1 층(L1)에 집광되도록 조사되는 것으로 한다.
상기 구성의 반도체 디바이스(S)를 대상으로 했을 경우, 검사 장치(19)는, 먼저, 영역 A1의 특성 신호를 기준으로 모든 주사 위치의 특성 신호의 위상 보정을 행하고, 영역 A234의 특성 신호를 기준으로 모든 주사 위치의 특성 신호의 변화율의 규격화를 행한다. 다음으로, 영역 A1의 특성 신호와 영역 A234의 특성 신호를 대상으로, 상술한 실시 형태의 해석 처리를 실행함으로써, 모든 주사 위치에 있어서의, 제1 층(L1)의 온도 계수 γ1과, 제2 층(L2), 제3 층(L3), 및 제4 층(L4)의 온도 계수 γ234를 취득한다. 그 후, 검사 장치(19)는 각 주사 위치의 특성 신호를 대상으로, 3층 구조의 반도체 디바이스(S)를 대상으로 한 상술한 해석 처리를 실행하여, 제2 층(L2)~ 제4 층(L4) 각각의 온도 계수 γ2, γ3, γ4를 취득할 수 있다.
이와 같은 변형예에 의하면, 4층 구조의 반도체 디바이스를 대상으로, 임의의 주사 위치에 있어서의 층 L1, L2, L3, L4마다의 전기 특성을 추정할 수 있고, 마찬가지로 5층 이상의 구조의 반도체 디바이스를 대상으로 임의의 주사 위치에 있어서의 각 층의 전기 특성을 추정할 수도 있다.
상술한 실시 형태에서는, 보정하는 스텝에서는, 제1 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 상쇄하도록 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 보정하는 것이 적합하다. 상술한 실시 형태에서는, 프로세서는 제1 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 상쇄하도록 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 보정하는 것이 적합하다. 이것에 의해, 제1 위치의 전기 특성이 반영되는 제1 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분에 대한 임의의 주사 위치의 위상 성분의 상대값을 취득할 수 있으므로, 그 위상 성분을 기초로 한 층 구조의 용이한 추정이 가능하게 된다.
또한, 규격화하는 스텝에서는, 보정 후의 특성 신호의 위상 성분의 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 변화에 기초하여, 제2 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 특정하는 것도 적합하다. 또한, 프로세서는, 보정 후의 특성 신호의 위상 성분의 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 변화에 기초하여, 제2 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분을 특정하는 것도 적합하다. 이 경우, 특성 신호의 위상 성분의 주파수 특성을 기초로 제2 주사 위치가 특정됨으로써, 제2 위치의 전기 특성을 반영하는 특성 신호의 위상 성분을 용이하게 취득할 수 있다. 그 결과, 임의의 주사 위치의 층 구조의 용이한 추정이 가능하게 된다.
또한, 제1 위치는 제2 위치보다도 광의 조사원에 가까운 위치이며, 규격화하는 스텝에서는, 보정 후의 특성 신호의 위상 성분의 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 변화가 상대적으로 큰 주사 위치를 제2 주사 위치로 하는 것도 적합하다. 또한, 제1 위치는 제2 위치보다도 광의 조사원에 가까운 위치이며, 프로세서는, 보정 후의 특성 신호의 위상 성분의 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 변화가 상대적으로 큰 주사 위치를 제2 주사 위치로 하는 것도 적합하다. 이 경우, 특성 신호의 위상 성분의 2개의 주파수 사이의 변화의 크기를 기초로 제2 주사 위치가 특정됨으로써, 제2 위치의 전기 특성을 반영하는 특성 신호의 위상 성분을 용이하게 취득할 수 있다. 그 결과, 임의의 주사 위치의 층 구조의 용이한 추정이 가능하게 된다.
또한 추가로, 규격화하는 스텝에서는, 제2 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 변화를 기준으로, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 변화를 규격화하는 것도 적합하다. 또한 추가로, 프로세서는, 제2 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 변화를 기준으로, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 변화를 규격화하는 것도 적합하다. 이러한 구성에 의하면, 규격화된 임의의 위치의 특성 신호의 위상 신호의 주파수 특성이 반도체 디바이스의 층 구조를 현재화한 파형으로 되어, 임의의 주사 위치의 층 구조의 추정의 정밀도가 향상된다.
추가로 또한, 취득하는 스텝에서는, 제1 및 제2 주파수 이외의 주파수에서 강도 변조된 광을 추가로 주사하여 특성 신호를 취득하고, 규격화하는 스텝에서는, 보정 후의 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화가 선형적인 주사 위치를 제2 주사 위치로 하는 것도 적합하다. 추가로 또한, 프로세서는, 제1 및 제2 주파수 이외의 주파수에서 강도 변조된 광을 추가로 주사하여 특성 신호를 취득하고, 보정 후의 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화가 선형적인 주사 위치를 제2 주사 위치로 하는 것도 적합하다. 이러한 구성에 의하면, 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화의 특성을 기초로 제2 주사 위치가 특정됨으로써, 제2 위치의 전기 특성을 반영하는 특성 신호의 위상 성분을 확실히 취득할 수 있다. 그 결과, 임의의 주사 위치의 층 구조의 확실한 추정이 가능하게 된다.
또한, 규격화하는 스텝에서는, 제2 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화율을 이용하여, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화율을 규격화하는 것도 적합하다. 또한, 프로세서는, 제2 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화율을 이용하여, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화율을 규격화하는 것도 적합하다. 이러한 구성을 채용하면, 규격화된 임의의 위치의 특성 신호의 위상 신호의 주파수 특성이 반도체 디바이스의 층 구조를 보다 현재화한 파형으로 되어, 임의의 주사 위치의 층 구조의 추정의 정밀도가 보다 향상된다.
또한, 출력하는 스텝에서는, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 주파수에 대한 변화를 나타내는 화상을 출력하는 것이 적합하다. 또한, 프로세서는 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 주파수에 대한 변화를 나타내는 화상을 출력하는 것이 적합하다. 이러한 구성을 채용하면, 반도체 디바이스의 임의의 주사 위치에 있어서의 층 구조를 시각화할 수 있고, 시각화된 화상을 참조함으로써 반도체 디바이스의 적층 구성에 대응한 전기 특성을 해석할 수 있다.
또한 추가로, 출력하는 스텝에서는, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 주파수에 대한 변화를 기초로, 임의의 주사 위치에 있어서의 제1 위치의 전기 특성을 나타내는 화상과, 임의의 주사 위치에 있어서의 제2 위치의 전기 특성을 나타내는 화상을 적어도 출력하는 것이 적합하다. 또한 추가로, 프로세서는, 임의의 주사 위치의 특성 신호의 위상 성분의 주파수에 대한 변화를 기초로, 임의의 주사 위치에 있어서의 제1 위치의 전기 특성을 나타내는 화상과, 임의의 주사 위치에 있어서의 제2 위치의 전기 특성을 나타내는 화상을 적어도 출력하는 것도 적합하다. 이 경우, 반도체 디바이스의 임의의 주사 위치에 있어서의 각 층마다의 전기 특성을 시각화할 수 있고, 시각화된 화상을 기초로 반도체 디바이스의 각 층의 전기 특성을 해석할 수 있다.
실시 형태는 반도체 디바이스 검사 방법 및 반도체 디바이스 검사 장치를 사용 용도로 하여, 반도체 디바이스의 적층 구성에 대응한 전기 특성을 해석할 수 있는 것이다.
1…반도체 검사 장치 3…전압 인가 장치
5…전류 측정 장치 7…측정기
9…광원 11…신호원
13…광 주사 장치 15…로크인 앰프(신호 취득 장치)
17…광 검출기 19…검사 장치
101…CPU(프로세서) 102…RAM
103…ROM 104…통신 모듈
106…입출력 모듈 S…반도체 디바이스

Claims (18)

  1. 반도체 디바이스에 대해서 전력을 공급함과 동시에 반도체 디바이스의 상기 전력의 공급에 따른 전기 특성을 측정하는 스텝과,
    제1 주파수에서 강도 변조된 광과, 상기 제1 주파수보다도 높은 제2 주파수에서 강도 변조된 광을 상기 반도체 디바이스에 주사하고, 상기 주사에 따른 상기 제1 주파수 성분 및 상기 제2 주파수 성분의 상기 전기 특성을 나타내는 특성 신호를 취득하는 스텝과,
    상기 반도체 디바이스에 있어서의 상기 광의 광축 방향의 제1 위치의 상기 전기 특성이 반영되는 제1 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 기준으로 하여, 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 보정하는 스텝과,
    상기 반도체 디바이스에 있어서의 상기 광의 광축 방향의 상기 제1 위치와 다른 제2 위치의 상기 전기 특성이 반영되는 제2 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 특정하고, 상기 위상 성분을 이용하여 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 규격화하는 스텝과,
    임의의 주사 위치의 상기 규격화된 상기 특성 신호의 위상 성분에 기초한 결과를 출력하는 스텝을 구비하는 반도체 디바이스 검사 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보정하는 스텝에서는, 상기 제1 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 상쇄하도록 상기 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 보정하는 반도체 디바이스 검사 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 규격화하는 스텝에서는, 보정 후의 상기 특성 신호의 위상 성분의 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 사이의 변화에 기초하여, 상기 제2 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 특정하는 반도체 디바이스 검사 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 위치는 상기 제2 위치보다도 상기 광의 조사원에 가까운 위치이며,
    상기 규격화하는 스텝에서는, 보정 후의 상기 특성 신호의 위상 성분의 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 사이의 변화가 상대적으로 큰 주사 위치를 상기 제2 주사 위치로 하는 반도체 디바이스 검사 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 규격화하는 스텝에서는, 상기 제2 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 사이의 변화를 기준으로, 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 사이의 변화를 규격화하는 반도체 디바이스 검사 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 취득하는 스텝에서는, 상기 제1 및 제2 주파수 이외의 주파수에서 강도 변조된 광을 추가로 주사하여 상기 특성 신호를 취득하고,
    상기 규격화하는 스텝에서는, 보정 후의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화가 선형적인 주사 위치를 상기 제2 주사 위치로 하는 반도체 디바이스 검사 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 규격화하는 스텝에서는, 상기 제2 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화율을 이용하여, 상기 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화율을 규격화하는 반도체 디바이스 검사 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력하는 스텝에서는, 상기 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수에 대한 변화를 나타내는 화상을 출력하는 반도체 디바이스 검사 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력하는 스텝에서는, 상기 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수에 대한 변화를 기초로, 상기 임의의 주사 위치에 있어서의 상기 제1 위치의 상기 전기 특성을 나타내는 화상과, 상기 임의의 주사 위치에 있어서의 상기 제2 위치의 상기 전기 특성을 나타내는 화상을 적어도 출력하는 반도체 디바이스 검사 방법.
  10. 반도체 디바이스에 대해서 전력을 공급함과 동시에 반도체 디바이스의 상기 전력의 공급에 따른 전기 특성을 측정하는 측정기와,
    제1 주파수에서 강도 변조된 광과, 상기 제1 주파수보다도 높은 제2 주파수에서 강도 변조된 광을 상기 반도체 디바이스에 주사하는 광 주사 장치와,
    상기 광의 주사에 따른 상기 제1 주파수 성분 및 상기 제2 주파수 성분의 상기 전기 특성을 나타내는 특성 신호를 취득하는 신호 취득 장치와,
    상기 특성 신호를 처리하는 프로세서를 구비하고,
    상기 프로세서는,
    상기 반도체 디바이스에 있어서의 상기 광의 광축 방향의 제1 위치의 상기 전기 특성이 반영되는 제1 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 기준으로 하여, 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 보정하고,
    상기 반도체 디바이스에 있어서의 상기 광의 광축 방향의 상기 제1 위치와 다른 제2 위치의 상기 전기 특성이 반영되는 제2 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 특정하고, 상기 위상 성분을 이용하여 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 규격화하고,
    임의의 주사 위치의 상기 규격화된 상기 특성 신호의 위상 성분에 기초한 결과를 출력하는 반도체 디바이스 검사 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 상쇄하도록 상기 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 보정하는 반도체 디바이스 검사 장치.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 프로세서는, 보정 후의 상기 특성 신호의 위상 성분의 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 사이의 변화에 기초하여, 상기 제2 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분을 특정하는 반도체 디바이스 검사 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 위치는 상기 제2 위치보다도 상기 광의 조사원에 가까운 위치이며,
    상기 프로세서는 보정 후의 상기 특성 신호의 위상 성분의 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 사이의 변화가 상대적으로 큰 주사 위치를 상기 제2 주사 위치로 하는 반도체 디바이스 검사 장치.
  14. 청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제2 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 사이의 변화를 기준으로, 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 사이의 변화를 규격화하는 반도체 디바이스 검사 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 및 제2 주파수 이외의 주파수에서 강도 변조된 광을 추가로 주사하여 상기 특성 신호를 취득하고,
    보정 후의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화가 선형적인 주사 위치를 상기 제2 주사 위치로 하는 반도체 디바이스 검사 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제2 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화율을 이용하여, 상기 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수의 평방근에 대한 변화율을 규격화하는 반도체 디바이스 검사 장치.
  17. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수에 대한 변화를 나타내는 화상을 출력하는 반도체 디바이스 검사 장치.
  18. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 임의의 주사 위치의 상기 특성 신호의 위상 성분의 주파수에 대한 변화를 기초로, 상기 임의의 주사 위치에 있어서의 상기 제1 위치의 상기 전기 특성을 나타내는 화상과, 상기 임의의 주사 위치에 있어서의 상기 제2 위치의 상기 전기 특성을 나타내는 화상을 적어도 출력하는 반도체 디바이스 검사 장치.
KR1020227039459A 2020-05-26 2021-04-05 반도체 디바이스 검사 방법 및 반도체 디바이스 검사 장치 KR20230015903A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2020-091373 2020-05-26
JP2020091373 2020-05-26
PCT/JP2021/014505 WO2021241008A1 (ja) 2020-05-26 2021-04-05 半導体デバイス検査方法及び半導体デバイス検査装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230015903A true KR20230015903A (ko) 2023-01-31

Family

ID=78744279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227039459A KR20230015903A (ko) 2020-05-26 2021-04-05 반도체 디바이스 검사 방법 및 반도체 디바이스 검사 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230184825A1 (ko)
EP (1) EP4148437A4 (ko)
JP (1) JPWO2021241008A1 (ko)
KR (1) KR20230015903A (ko)
CN (1) CN115667955A (ko)
WO (1) WO2021241008A1 (ko)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4917975B2 (ja) * 2007-06-29 2012-04-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 検査故障解析方法及び検査故障解析装置
JP2011047825A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Renesas Electronics Corp 半導体装置の故障解析装置及び故障解析方法
JP5631484B2 (ja) * 2010-06-08 2014-11-26 ディーシージー システムズ、 インコーポライテッドＤｃｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ． ３次元ホットスポット位置特定
CN103688160B (zh) * 2011-07-13 2015-09-30 浜松光子学株式会社 发热点检测方法及发热点检测装置
EP2840387A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-25 DCG Systems, Inc. Lock-in thermography method and system for hot spot localization
JP2016014553A (ja) * 2014-07-01 2016-01-28 三菱電機株式会社 故障解析装置
JP6714485B2 (ja) * 2016-09-28 2020-06-24 浜松ホトニクス株式会社 半導体デバイス検査方法及び半導体デバイス検査装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K.J.P. Jacobs et al., "Lock-in thermal laser stimulation for non-destructive failure localization in 3-D devices", Microelectronics Reliability, Vol.76-77(2017), Pages 188-193.

Also Published As

Publication number Publication date
EP4148437A1 (en) 2023-03-15
US20230184825A1 (en) 2023-06-15
TW202212852A (zh) 2022-04-01
EP4148437A4 (en) 2024-04-17
WO2021241008A1 (ja) 2021-12-02
JPWO2021241008A1 (ko) 2021-12-02
CN115667955A (zh) 2023-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5328319B2 (ja) テラヘルツ波を用いた検査装置及び検査方法
CN103364391B (zh) 测量热扩散系数的装置以及测量热扩散系数的方法
US20160334459A1 (en) Semiconductor device inspection device and semiconductor device inspection method
JP6250587B2 (ja) 発熱点検出方法及び発熱点検出装置
CN107533017A (zh) 与成像装置中失真校正相关的方法、系统和装置
JP4713217B2 (ja) 検査装置及び方法
US20190234872A1 (en) Inspection apparatus, inspection method, computer program and recording medium
JP2002523739A (ja) 熱波測定方法
KR20230015903A (ko) 반도체 디바이스 검사 방법 및 반도체 디바이스 검사 장치
TWI655441B (zh) 影像產生裝置及影像產生方法
EP4148438A1 (en) Semiconductor device inspection method and semiconductor device inspection apparatus
JP2016014553A (ja) 故障解析装置
JP6611387B1 (ja) 半導体試料の検査装置及び検査方法
JP2002303597A (ja) 熱物性測定装置及び熱物性測定方法
JP4848220B2 (ja) 果菜類の非破壊品質評価装置及び非破壊品質評価方法
KR20210126553A (ko) 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법
Jiang et al. Imaging localisation of damages on switch rail foot based on laser ultrasonic testing
JP2006226910A (ja) 固体絶縁体の異常検出方法及び異常検出装置
JP2020144005A (ja) 異常検出装置、異常検出システム、および異常検出方法
JP5171816B2 (ja) 集積回路を分析する方法、観察方法、及びこれらの関連装置
US9427202B2 (en) Arithmetic processor and bone density measuring device
JP7466862B2 (ja) 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム
KR102237741B1 (ko) 실시간으로 발광소자의 휘도 및 임피던스 그리고 잡음 특성의 동시 측정 시스템
JP2006170902A (ja) 粒径分布測定装置
JP2010127698A (ja) 放射電磁波周波数推定装置および放射電磁波周波数推定方法